KR100498170B1 - 고온자전합성반응을 이용한 냉난방장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온자전합성반응을 이용한 냉난방장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 내부에 수소저장합금이 충전되어 수소가 흡장되거나 방출되면서 일측은 발열되고 타측은 흡열되는 반응을 번갈아가며 수행하는 제1, 제2반응기(10,20)와; 상기 제1, 제2반응기(10,20)사이에 수소의 이동을 위한 수소이동라인(30)과; 상기 제1, 제2반응기 내부에 각각 설치되어 반응기(10,20)내부의 수소저장합금이 수소와 고온자전합성반응을 일으키도록 점화온도까지 가열시키기 위한 히팅수단(H1,H2)과; 상기 수소이동라인(30)상에 설치되어 반응기 사이의 수소이동을 가능하게 하거나 차단하기 위한 밸브수단(40)과; 상기 제1, 제2반응기(10,20)내부의 수소저장합금에서 발생하는 반응열의 열교환을 이루도록 설치되고 내부 공간에는 고온 및 상온에서 작동할 수 있는 휘발성작동유체가 부분적으로 채워지며 각각의 양단에는 열교환이 원활히 이뤄지도록 열교환핀이 부착된 한 쌍의 제1, 제2히트파이프(50,60)와; 상기 제1, 제2히트파이프(50,60)사이에 설치되어 제1, 제2히트파이프(50,60)의 휘발성작동유체를 이동시키기 위한 유체이동라인(70)과; 이 유체이동라인(70)상에 설치되어 휘발성작동유체를 강제로 이동시켜 제1, 제2히트파이프(50,60)내부의 압력 및 작동유체의 위치를 상대적으로 조절해주기 위한 유체펌프(80)를 포함하여 이루어진다.

Description

고온자전합성반응을 이용한 냉난방장치 및 이의 제어방법 {An Air conditioning system and its controlling method using self propagation high temperature synthesis}

본 발명은 고온자전합성반응을 이용한 냉난방장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 상세히는 수소저장합금의 수소화를 위해 수소가스의 압력을 가압이나 승압장치 없이 수소 분위기에서 수소저장합금에 고온자전합성반응을 유도하여 빠르게 수소화를 시킴과 아울러 수소를 방출하는 방법을 수소저장합금이 장입된 2개의 반응기가 연결된 시스템에 적용함으로써 하나의 반응기에서는 고온자전합성반응을 통하여 간단히 수소저장합금에 수소를 저장할 수 있으며, 동시에 반대편 반응기의 수소저장합금은 자발적으로 수소가 분리되어 별도의 펌프가 없이도 수소이동이 가능하여 구조가 간단하고, 이때 발생하는 반응열을 히트파이프를 이용하여 효율적으로 고온 및 저온의 열로 분리회수할 수 있도록 한 것이다.

현재 상용화되어 있는 메카니컬 타입의 냉방기는 프레온계 냉매의 압축 및 기화시 열을 흡수하는 원리를 이용하는 방식이다. 하지만 최근들어 메카니컬 타입 냉방기의 작동매체인 프레온가스가 지구환경을 위협하는 물질로 밝혀짐에 따라 생산과 사용이 규제되어 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 청정한 냉방시스템에 대한 개발이 절실하다.

이러한 문제의 대안으로 수소를 이용하여 지구환경에 영향을 미치지 않게 1978년 Grun 등이 MHHP(Metal Hydride Heat Pump)를 제시한 이래 많은 연구가 진행되었다. 이러한 수소저장합금을 이용한 냉난방시스템은 작동원리에 따라 크게 두 가지 방식으로 분류할 수 있다.

그 첫 번째는 폐열 등을 이용한 것으로 평형수소압이 다른 2종류의 수소저장합금을 조합하여 저온부의 수소저장합금을 가열하여 평형수소압을 높여 고온부의 수소저장합금으로 이동시켜 상온으로 냉각시킨 다음 수소를 방출하여 냉방하는 방식이다.

두 번째 방식은 압축기를 이용하여 인위적으로 압력차이를 줌으로써 수소이동을 가능케 하여 이때의 반응열을 이용하는 것이다.

하지만, 전자는 두개의 열교환기 중 하나의 열교환기는 폐열원을 이용하여 평형수소압을 올려주는 역할만을 하며 따라서 하나의 열교환기만이 냉방열원을 발생시킬 수 밖에 없는 문제가 있어 효율이 낮으며, 후자의 경우는 수소저장합금의 분말과 수소의 압축비 등을 고려한 전용압축기의 개발과 장치의 소형화 등 제반 문제를 극복하기가 곤란한 현실이다.

한편, 수소저장합금의 일반적 특성은 일정 압력 이상으로 가압하면 수소를 흡장하고 그 이하의 압력에서는 별도의 배기장치 없이도 수소를 방출한다. 다시 말하면 현재의 수소저장합금을 이용한 냉난방장치의 작동에 있어서 핵심기술은 수소저장합금의 수소화를 시키는 것이라고 해도 과언이 아니다. 따라서 이러한 수소화를 하기 위해 현재까지 제시되어진 방법은 상기의 폐열원이나 별도의 가압장치로 승압을 시켜 수소를 이동시키는 방식이 절대적이다.

본 발명자는 고온자전합성반응을 이용하면 별도의 가압장치가 없이도 간단하게 수소와 친화력을 가지는 금속 혹은 그 합금류의 수소화가 가능함을 응용하여 매우 간단한 구조로 고효율을 갖는 냉난방장치를 제작할 수 있을 것이라는 예상하에 본 발명을 착안하게 되었는바, 고온자전합성반응(SHS;Self propagation High temperature Synthesis)이란 1970년대 초반 소련에서 고체 로켓 추진제의 연소실험과정에서 발견되었으며, NiAl 및 TaN이 고온자전합성반응으로 제조된 최초의 물질로 수소와 금속의 고온자전합성반응 또한 가능하다.

그 일례로 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 희토류 금속 등은 수소와 친화력을 가지는 대표적인 물질들인데, 상온부근에서 수소를 고압으로 가압하여도 수소화가 이루어지지 않으나, 이러한 물질의 극소부분을 수소를 혼합한 후 약 350~400℃의 점화온도(ignition temperature)까지 가열하고 반응에 필요한 수소만 공급하면 수소를 가압하지 않고도 빠르게 전체적으로 수소화가 진행된다. 이것은 수소저장합금의 수소화 반응에 있어서 상온부근에서는 압력이 주된 변수이나 고온에서는 압력의 영향을 받지 않고 다만 반응에 참여하는 수소의 양만 원활히 공급해주면 수소화 반응이 일어날 수 있다는 것을 보여주고 있다. 또한 실제 이러한 원리는 Ti 등과 같이 수소와 친화력을 가지는 금속의 분말을 제조하는 데에도 사용되고 있으며, 아직도 많은 연구가 진행중이다.

본 발명은 상기한 원리에 착안하여 기존의 수소저장합금을 이용한 냉난방장치의 구조 단순화 및 효율의 향상을 가능하게 하고, 프레온가스 등을 사용하지 않으므로 친환경적이며, 복잡하고 고가의 부가장치를 필요로 하지 않고 교효율의 냉난방을 구현할 수 있도록 하기 위하여 발명된 것으로, 수소와 친화력을 가지는 금속 혹은 그 합금류와 수소의 고온자전합성반응을 유도하여 적은 에너지를 투입하여 고온의 열과 저온의 열을 히트파이프를 통하여 수소와 친화력을 가지는 금속 혹은 그 합금류와 수소의 반응을 신속하게 하고 또한 그 반응열을 빠르게 회수할 수 있는 냉난방시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 위에서 언급된 고온자전합성반응을 수소저장합금이 각각 장입된 2개의 반응기가 연결된 시스템에 적용하여 하나의 반응기에서는 고온자전합성반응을 통하여 간단히 수소저장합금에 수소를 저장할 수 있으며, 동시에 반대편 반응기의 수소저장합금은 수소압의 감소로 자발적으로 수소가 분리되도록 한 것으로, 이것은 마치 2개의 고성능 펌프가 반응기 내부에 장착된 것과 같은 역할을 수행하도록 한 것이며, 반응열 회수를 위해서는 구조가 간단하고 잠열에 의해 열을 수송하므로 금속류에 비해 빠른 시간에 많은 열량을 축방향으로 전달할 수 있는 히트파이프를 이용하면 이때 발생되는 반응열을 효율적으로 고온 및 저온의 열로 분리 회수할 수 있도록 한 고온자전합성반응을 이용한 냉난방장치를 제공한다.

좀 더 구체적으로, 본 발명의 냉난방장치는 내부에 수소저장합금이 각각 충전되어 수소가 흡장되거나 방출되면서 일측은 발열되고 타측은 흡열되는 반응을 번갈아가며 수행하는 한 쌍의 반응기와, 이 반응기 사이에 설치되어 수소의 이동경로를 형성하며 수소의 이동을 보장하거나 차단하기 위한 밸브수단이 설치된 수소이동라인과, 상기 반응기 내부에 설치되어 반응기 내부의 수소저장합금이 수소와 고온자전합성반응을 일으키도록 점화온도까지 가열시키기 위한 히팅수단과, 상기 반응기내부의 수소저장합금에서 발생하는 반응열의 열교환을 이루기 위하여 내부에는 휘발작동성유체가 부분적으로 채워지며 각각의 양단에는 열교환핀이 부착된 한쌍의 히트파이프와, 상기 히트파이프 사이에 설치되어 휘발성작동유체의 위치 및 압력을 상대적으로 조절함으로써 반응열에 따라 히트파이프의 상하단에 설치된 열교환핀과의 열교환을 선택적으로 수행하도록 하기 위한 유체펌프가 설치된 유체이동라인을 포함하여 이루어진다.

본 발명은 또, 상기한 고온자전합성반응을 이용한 냉난방장치의 운전을 위해 반응기 사이의 수소이동경로상에 설치된 밸브수단을 개방시키고 일측 반응기에 설치된 히팅수단에 전원을 인가하여 일측 반응기에서는 수소화 반응(발열반응)이 일어나도록 하고 타측 반응기에서는 수소의 분리로 인한 흡열반응이 일어나도록 하며, 발,흡열반응의 종료직후 밸브수단을 폐쇄시킨 상태에서 히트파이프를 통해 각 반응기가 열교환을 이루어 냉난방을 수행하도록 하고, 히트파이프를 통한 열교환에 의해 일측 반응기의 온도가 상온부근으로 낮아지면 다시 밸브수단을 개방하고, 유체펌프를 작동시켜 히트파이프의 내압 및 유체의 위치를 반대가 되도록 한 상태에서 상기와는 반대로 즉, 타측 반응기 내부의 히팅수단에 전원을 인가하여 고온자전합성반응이 일어나도록 하고 일측 반응기는 수소의 분리로 인한 흡열반응이 일어나도록 제어하여 냉난방을 연속적으로 수행할 수 있도록 하는 제어방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 냉난방장치의 구성을 개략적으로 도시한 것으로, 본 발명은 내부에 각각 수소저장합금(M1,M2)이 충진되어 수소가 흡장되거나 방출되면서 일측은 발열되고 타측은 흡열되는 반응을 번갈아가며 수행하는 제1반응기 및 제2반응기 (10,20)와, 상기 제1,2반응기(10,20)사이에 수소의 이동을 위한 수소이동라인(30)과, 상기 제1, 제2반응기 내부에 설치되어 반응기(10,20)내부의 수소저장합금(M1,M2)이 수소와 고온자전반응을 일으키도록 점화온도까지 가열시키기 위한 히팅수단(H1,H2)과, 상기 수소이동라인(30)상에 설치되어 반응기(10,20)사이의 수소이동을 가능하게 하거나 차단하기 위한 밸브수단(40)과, 상기 제1, 제2반응기 (10,20)에 각각 수소저장합금(M1,M2)과 열교환을 이루도록 설치되고 내부 공간에는 휘발성작동유체가 부분적으로 채워지며 각각의 양단에는 열교환핀(E1,E2,E3,E4)이 부착된 한쌍의 제1, 제2히트파이프(50,60)와, 상기 제1, 제2히트파이프(50,60)사이에 설치되어 제1,제2히트파이프(50,60)의 휘발성작동유체를 이동시키기 위한 유체이동라인(70)과, 이 유체이동라인(70)상에 설치되어 휘발성작동유체를 강제로 이동시켜 제1, 제2히트파이프(50,60)내부의 압력 및 작동유체의 위치를 상대적으로 조절해주기 위한 유체펌프(80)를 포함하여 이루어져 있다.

도면에서 사용된 부호 'V1'은 수소주입구, 'D1'은 난방측 덕트, 'D2'는 냉방측 덕트, 'E1,E2'는 난방측 열교환핀, 'E3,E4'는 냉방측 열교환핀, 'M1,M2'는 각각 반응기 (10,20)내부에 장입된 수소저장합금이다.

상기 반응기(10,20)는 수소와 친화력을 가지는 금속 또는 이 금속을 포함하는 합금 즉 수소저장합금(M1,M2)이 장입되어 있는데, 이 수소저장합금의 대표적인 예로는 티타늄, 지르코늄 및 희토류계 금속 및 그 합금류가 있다. 합금의 경우 종류와 그특성이 다양하여 고온자전합성의 조건을 모두 기술하기 곤란하나 순수한 티타늄과 지르코늄 등을 수소분위기 하에서 극소부위만을 점화온도(약 350~400℃)까지만 가열하면 상온 부근에서는 수소를 고압을 가압하여도 수소화가 이루어지지 않던 금속이 전체적으로 수소화가 빠르게 진행되므로 점화온도까지의 가열은 그 내부에 전기 등에 의해 가열이 이루어질 수 있으며 점화온도까지 가열이 가능한 히팅수단(H1,H2)이 각각 내장설치되어 있다.

상기 수소저장합금(M1,M2)은 고온자전반응과 반응열의 원활한 배출을 위하여 금속분말을 섞어 컴팩팅(compacting)하여 펠렛(pellet)형태로 충진되는 방식이 바람직하다.

상기 수소이동라인(30)은 양측의 반응기(10,20)가 교대로 고온자전합성반응을 이룰 수 있도록 일측 반응기의 내부에 장입된 수소저장합금의 수소가 타측 반응기로 이동가능하도록 하기 위한 것이며, 이 수소이동라인(30)상에는 수소의 이동을 보장하거나 차단하기 위한 밸브수단(40)이 설치되어 있는데, 이 밸브수단(40)은 원격제어가 용이한 솔레노이드방식의 밸브를 사용하는 바람직하다.

상기 제1히트파이프(50)와 제2히트파이프(60)는 각각의 반응기(10,20)를 관통하여 설치되어 각 반응기(10,20)에서의 발열반응시에는 고온의 반응열을 외측(도면상에서는 히트파이프의 상단부)의 열교환핀(E1,E2)에 전달하거나, 각 반응기(10, 20)에서의 흡열반응시에는 외부(도면상으로는 히트파이프의 하단부)의 열교환핀 (E3,E4)으로부터 열을 효과적으로 흡수하기 위한 것으로, 복수개(도면상으로는 각각 3개씩)의 히트파이프(50,60)가 병렬로 설치되어 있으나, 본 발명은 히트파이프의 수량이나 배치형태에 있어서는 도면상에 도시된 것에 한정되지 않고 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

상기 유체이동라인(70)은 양측의 히트파이프(50,60)사이에 설치되어 히트파이프(50,60)내부의 작동유체를 유체펌프(80)에 의해 강제로 이동시킴으로써 각 히트파이프(50,60)내부의 유체의 압력과 높이를 조절함으로써 일측 반응기에서 발열반응을 할 경우에는 고온의 반응열을 외부 즉, 난방용 덕트(D1)의 열교환핀(E1 또는 E2)으로 전달할 수 있도록 유체의 위치를 수소저장합금과 동일한 위치로 액위를 높여주어 고온의 반응열에 작동되도록 한다. 동시에 상대적으로 반대측의 반응기에서는 외부 즉, 냉방용 덕트(D2)의 열교환핀으로부터 열을 흡수하여 흡열반응으로 냉각된 수소저장합금에 열을 공급하기 위하여 유체의 액위를 반응기 외부로 낮춤으로서 상대적으로 히트파이프 내압의 감소로 인하여 보다 낮은 온도인 상온에서도 작동하게 된다.

이하에서는 본 발명에 의한 냉난방장치의 작동과정에 대하여 순차적으로 설명하기로 한다.

① 탈기 및 수소장입(발열반응)-초기난방

먼저, 수소이동라인(30) 중간의 밸브수단(40)을 열고 수소주입구(V1)를 열어 별도의 배기수단을 접속시킨 상태에서 반응기(10,20) 내부와 수소이동라인(30) 내부를 강제로 진공배기한다.

다음, 수소이동라인(30)중간의 밸브수단(40)을 잠근 후, 도시안된 고압수소봄베로부터 수소를 수소화에 필요한 압력으로 수소주입구(V1)를 통해 일측(도면상에서는 좌측) 반응기(10)의 수소저장합금(M1)에 수소화를 완료시킨 다음 수소주입구(V1)를 밀폐한다.

이때, 히트파이프(50) 내부의 작동유체는 유체이동라인(70)상에 설치된 유체펌프(80)를 가동시켜 초기 수소화 반응시 발생된 고온의 반응열을 배출하기 위해 도 2에 도시된 바와 같은 상태로 조절하여 히트파이프(50)가 작동을 하도록 한다. 물론, 타측 히트파이프(60)의 작동유체위치도 연동되어 변하나 온도변화가 없어 이때에는 작동하지 않는다.

② 타측 반응기 자전합성반응 및 일측 반응기 흡열반응-냉,난방

히트파이프(50)를 통하여 제1반응기(10)의 온도가 상온부근으로 낮아지면 수소이동라인(30)상의 밸브수단(40)을 개방한다.

또한, 펌프(80)를 작동시켜 히트파이프(50,60)의 내압 및 유체의 위치를 도 3과 같이 바꾸어준다.

따라서, 제1반응기(10)와 제2반응기(20)사이에 압력차가 발생하게 되고 제1반응기(10)의 수소저장합금(M1)은 해리압 이하로 낮아져 수소를 방출하게 되어 냉각된다.

이때, 타측의 제2반응기(20)내부에 설치된 히팅수단(H2)에 전원을 공급하면 제2반응기(20)내부의 수소저장합금은 상대적으로 저압의 수소분위기에서도 고온자전합성반응이 유도되어 수소화 반응이 빠르게 진행되며 고온으로 가열된다.

수소화 반응이 완료됨과 동시에 히팅수단(H2)으로 공급되는 전원을 차단하고 소소이동라인(30)상의 밸브수단(40)을 다시 잠근다.

이때, 제1반응기(10)는 수소가 타측의 제2반응기(20)로 이동하여 내압은 제2반응기(20)에 비하여 진공상태에 가까운 저압상태가 된다.

제2반응기(20)는 수소화 반응열과 히팅수단(H2)의 가열에 의해 고온고압상태이며 이와 동시에 히트파이프(60)가 작동하여 반응열을 상부의 열교환핀(E2)으로 공급하게 된다.

이때 히트파이프(60)내부에서는 작동유체의 위치가 수소저장합금(M2)과 동일한 위치에 놓여 있으므로 수소화 반응열이 쉽게 작동유체에 전달되어 작동을 시작한다. 따라서 수소화 반응열이 신속히 난방용 덕트(D1)로 전달된다.

한편, 제1반응기(10)에서는 밸브수단(40)의 개방과 동시에 수소가 수소저장합금(M1)으로부터 분리되면서 흡열반응을 일으키게 되며, 이때 덕트(D2)내의 공기온도와 수소저장합금(M1)의 온도차로 히트파이프(50)가 작동되어 하부의 열교환핀(E3)으로부터 외기의 열을 흡수하여 수소저장합금(M1)으로 이동시키므로 냉방용 덕트(D2)에서는 저온의 공기가 발생하게 된다. 따라서 덕트(D2)에 설치된 송풍팬(도시생략됨)을 통해 실내의 냉방 및 난방을 수행할 수 있게 된다.

③ ②의 역반응

히트파이프(60)를 통하여 제2반응기(20)의 온도가 상온부근으로 낮아지면 밸브수단(40)을 개방하고, 펌프(80)를 작동시켜 히트파이프(50,60)의 내압 및 유체의 위치를 다시 도 2에서와 같이 바꾸어준다.

밸브수단(40)의 개방으로 제1반응기(10)와 제2반응기(20)사이에 압력차가 발생하게 되고 제2반응기(20)의 수소저장합금(M2)은 해리압 이하로 낮아져 수소를 방출하게 된다.

이때, 제1반응기(10)내부의 히팅수단(H1)을 가열하면 저압에서도 수소화 반응이 빠르게 진행되며 반응이 완료된다. 수소화 반응이 완료됨과 동시에 히팅수단(H1)의 전원을 차단하고 밸브수단(40)을 잠근다. 이때 타측 제2반응기(20)의 수소가 제1반응기(10)로 이동하여 내압은 제1반응기(10)에 비하여 상대적으로 진공상태에 가깝게 저압이 된다. 그리고 제1반응기(10)는 수소화 반응열과 히팅수단(H1)의 가열에 의해 고온고압상태를 나타낸다. 이와 동시에 히트파이프(50)가 작동하여 반응열을 상부로 배기한다. 그리고 제2반응기(20)의 상태는 밸브수단(40)의 개방과 동시에 수소가 분리되면서 흡열반응을 일으킨다. 이때 히트파이프(60)가 작동하여 하부의 열, 즉, 하부의 열교환핀(E4)으로부터 열을 흡수하여 수소저장합금(M2)으로 이동시킨다, 따라서 냉방용 덕트(D2)내부의 공기를 냉각시킨다.

본 발명은 상기한 ②, ③의 과정을 교대로 반복하는 것에 의해 즉, 히팅수단(H1,H2)과 밸브수단(40)및 펌프(80)의 구동 및 개폐상태만을 적절히 조절하는 것에 의해 양측 반응기(10,20)에서 발열반응(수소화 반응) 및 흡열반응(탈수소화 반응)이 교차적으로 번갈아가면서 발생하게 되며, 발열반응 및 흡열반응의 반응열은 히트파이프(50,60)에 의해 외부와 효율적으로 열교환을 이루게 되므로 단순한 구조로 이루어져 있음에도 불구하고 효율적인 냉난방을 수행할 수 있으며, 적은 에너지의 투입으로 높은 효율을 거둘 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 냉난방장치는 고온자전합성반응의 원리를 수소저장합금이 장입된 2개의 반응기가 연결된 시스템에 적용한 것으로, 본 발명에 의하면 하나의 반응기에서는 고온자전합성반응을 통하여 간단히 수소저장합금에 수소를 저장할 수 있으며, 동시에 반대편 반응기의 수소저장합금은 수소압의 감소로 자발적으로 수소가 분리되어 별도의 펌프가 없이도 수소이동이 가능하여 구조가 간단하고, 히트파이프를 이용하여 반응열을 효율적으로 고온 및 저온의 열로 분리회수 할 수 있도록 함으로써 구조적으로 단순화가 가능하고 높은 에너지 효율을 달성할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 의한 냉난방장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 냉난방장치의 작동상태도,

도 3은 도 2의 작동상태와는 반대이며 도 2의 작동상태와 교대로 수행되는 냉난방장치의 작동상태를 도시한 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 제1반응기 20 : 제2반응기

30 : 수소이동라인 40 : 밸브수단

50 : 제1히트파이프 60 : 제2히트파이프

70 : 유체이동라인 80 : 유체펌프

H1,H2 : 히팅수단 V1 : 수소주입구

D1 : 덕트(난방측) D2 : 덕트(냉방측)

E1,E2 : 열교환핀(난방측) E3,E4 : 열교환핀(냉방측)

M1,M2 : 수소저장합금

Claims (2)

1. 내부에 수소저장합금이 충전되어 수소가 흡장되거나 방출되면서 일측은 발열되고 타측은 흡열되는 반응을 번갈아가며 수행하는 제1반응기 및 제2반응기(10,20)와;

   상기 제1, 제2반응기(10,20)사이에 수소의 이동을 위한 수소이동라인(30)과;

   상기 제1, 제2반응기 내부에 설치되어 반응기(10,20)내부의 수소저장합금이 수소와 고온자전합성반응을 일으키도록 점화온도까지 가열시기 위한 히팅수단 (H1,H2)과;

   상기 수소이동라인(30)상에 설치되어 반응기(10,20)사이의 수소이동을 가능하게 하거나 차단하기 위한 밸브수단(40)과;

   상기 제1, 제2반응기(10,20)내부 각각의 수소저장합금에서 발생하는 반응열의 열교환을 이루도록 설치되고 내부 공간에는 휘발작동성유체가 부분적으로 채워지며 각각의 양단에는 열교환핀이 부착된 한쌍의 제1, 제2히트파이프(50,60)와;

   상기 제1, 제2히트파이프(50,60) 사이에 설치되어 제1,제2히트파이프(50,60)의 휘발성유체를 이동시키기 위한 유체이동라인(70)과;

   이 유체이동라인(70)상에 설치되어 휘발성작동유체를 강제로 이동시켜 제1, 제2히트파이프(50,60)내부의 압력 및 작동유체의 위치를 상대적으로 조절해주기 위한 유체펌프(80)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고온자전합성반응을 이용한 냉난방장치.
2. 청구항 1의 냉난방장치를 제어하기 위한 방법으로,

   밸브수단을 개방시킨 상태에서 일측 반응기에 설치된 히팅수단에 전원을 인가하여 수소와 수소저장합금이 고온자전합성반응이 일어나도록 하고, 이 반응이 완료되면 밸브수단을 폐쇄시킨 상태에서 히트파이프 내부의 휘발성작동유체를 이동시켜 고온의 반응열을 히트파이프를 통해 외부의 열교환핀으로 공급되도록 하여 난방을 하는 단계(S1);

   히트파이프를 통한 열교환에 의해 일측 반응기의 온도가 상온부근으로 낮아지면 밸브수단을 개방하고, 유체펌프를 작동시켜 히트파이프의 내압 및 유체의 위치를 상기와는 반대가 되도록 한 상태에서 타측 반응기 내부의 히팅수단에 전원을 인가하여 고온자전합성반응이 일어나도록 하고 이 반응이 완료되면 밸브수단을 폐쇄시킨 상태에서 반응열을 히트파이프를 통해 열교환핀으로 공급되도록 하는 단계(S2);를 교대로 반복하여 연속적으로 각 히트파이프를 통해 난방을 이룸과 동시에 상기 고온자전합성반응의 교차적인 반복시 상대측 반응기에서의 수소분리에 의한 흡열반응시 히트파이프에 의해 외부의 열교환핀으로부터 열을 흡수하는 것에 의해 냉방이 이루어지도록 함을 특징으로 하는 고온자전합성반응을 이용한 냉난방장치의 제어방법.