JP2001059658A - Heat utilization system utilizing hydrogen occlusion alloy - Google Patents
Heat utilization system utilizing hydrogen occlusion alloyInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金の水
素の吸蔵と放出とを繰り返して行わせ、水素の放出時に
生じる吸熱作用を利用して冷熱出力を得る、あるいは水
素の吸蔵時に生じる放熱作用を利用して熱出力を得る水
素吸蔵合金を利用した熱利用システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen storage alloy which repeatedly absorbs and desorbs hydrogen to obtain a cold output by utilizing an endothermic effect generated at the time of releasing hydrogen, or to radiate heat at the time of storing hydrogen. The present invention relates to a heat utilization system using a hydrogen storage alloy that obtains a heat output by utilizing an action.
【0002】[0002]
【従来の技術】水素吸蔵合金を利用した熱利用システム
として、特開昭10−220908号公報に開示された
技術が知られている。例えば、この公報に開示されるセ
ルは、図7に示すように、同一平衡水素圧で水素平衡温
度が異なる高温、低温度水素吸蔵合金(以下、高温、低
温合金)をそれぞれ封入する独立した容器(第1、第2
容器J1、J2)を備え、各容器の一辺側を水素通路で
連通した構造を採用したものである。2. Description of the Related Art As a heat utilization system using a hydrogen storage alloy, a technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-220908 is known. For example, as shown in FIG. 7, a cell disclosed in this publication is an independent container in which high-temperature and low-temperature hydrogen-absorbing alloys (hereinafter, high-temperature and low-temperature alloys) having different hydrogen equilibrium temperatures at the same hydrogen pressure are equilibrated. (First, second
Containers J1 and J2), and adopts a structure in which one side of each container communicates with a hydrogen passage.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかるに、公報で示し
たような従来の構造では、例えば第1容器J1内の水素
が第2容器J2に移動する例において、第1容器J1内
のA部で放出された水素は、矢印Bで示すように、長い
経路を通って第2容器J2へ導かれることになる。特
に、第1容器J1の内部では水素吸蔵合金が充填されて
いるため、水素移動のための圧力損失が大きく、結果的
に単位時間当りの水素移動量が少なくなってしまう。ま
た、従来のセルは、構造が複雑であり、製造コストを下
げるために、簡素な構造が望まれていた。However, in the conventional structure as disclosed in the gazette, for example, in the case where hydrogen in the first container J1 moves to the second container J2, in the portion A in the first container J1. The released hydrogen is guided to the second container J2 through a long path as shown by the arrow B. In particular, since the inside of the first container J1 is filled with the hydrogen storage alloy, the pressure loss for hydrogen transfer is large, and as a result, the amount of hydrogen transfer per unit time is reduced. Further, the conventional cell has a complicated structure, and a simple structure has been desired in order to reduce the manufacturing cost.
【0004】[0004]
【発明の目的】本発明は、上記事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は簡素な構造で、且つ単位時間当り
の水素移動量を多くすることのできる水素吸蔵合金を利
用した熱利用システムの提供にある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object the use of heat utilizing a hydrogen storage alloy having a simple structure and capable of increasing the amount of hydrogen transfer per unit time. In providing the system.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】〔請求項1の手段〕水素
吸蔵合金を利用した熱利用システムは、水素吸蔵合金の
水素の放出時の吸熱、あるいは水素の吸蔵時の放熱を利
用したものであって、水素吸蔵合金を封入するセルは、
同一平衡水素圧で水素平衡温度が異なる水素吸蔵合金
を、それぞれ別々の層に封入するように設けられ、前記
セル内で各層に仕切る仕切手段は、この仕切手段の各部
において水素移動可能であり、且つ水素吸蔵合金の移動
を阻止するものであることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] A heat utilization system using a hydrogen storage alloy utilizes heat absorption at the time of release of hydrogen or heat release at the time of hydrogen storage of the hydrogen storage alloy. Then, the cell that encloses the hydrogen storage alloy
Hydrogen storage alloys having different hydrogen equilibrium temperatures at the same equilibrium hydrogen pressure are provided so as to be sealed in separate layers, and the partitioning means for partitioning each layer in the cell is capable of moving hydrogen in each part of the partitioning means, Further, it is characterized in that the movement of the hydrogen storage alloy is prevented.
【0006】〔請求項2の手段〕請求項1の水素吸蔵合
金を利用した熱利用システムにおいて、前記セル内に
は、水素が素通りできるパイプフィルタが前記各層に亘
って複数配置され、前記仕切手段は、前記パイプフィル
タが貫通配置されるものであり、このパイプフィルタに
よって各層の水素移動が可能であることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the heat utilization system using the hydrogen storage alloy according to the first aspect, a plurality of pipe filters through which the hydrogen can pass are disposed in the cell, and the partition means is provided. Is characterized in that the pipe filter is disposed so as to penetrate therethrough, and hydrogen can be transferred in each layer by the pipe filter.
【0007】[0007]
【発明の作用および効果】〔請求項1の作用および効
果〕仕切手段は、水素を通過させるものであるため、仕
切手段を介して隣接する層への水素の移動が可能である
ため、ある層の内部の水素吸蔵合金が水素を放出する
際、その水素は仕切手段を介して他の層の水素吸蔵合金
へ移動する。同様に、ある層の内部の水素吸蔵合金が水
素を吸蔵する際、仕切手段を介して他の層の水素吸蔵合
金から水素を吸引する。このように、仕切手段を介して
他の層へ水素を移動させたり、他の層から水素を吸引し
たりする構造であるため、他の層へ移動する水素の圧力
損失が小さく、且つ水素の移動経路が従来に比較して大
変短くなる。この結果、単位時間当りの水素移動量が多
くなって、水素吸蔵合金を利用した熱利用システムの能
力を上げることができる。また、セルは、1つの容器内
に水素吸蔵合金の層とそれを仕切る仕切手段との簡単な
構造であり、セルの製造コストを下げることができる。[Operation and effect of the invention] [Operation and effect of claim 1] Since the partitioning means allows the passage of hydrogen, it is possible to transfer hydrogen to the adjacent layer through the partitioning means. When the hydrogen storage alloy inside releases hydrogen, the hydrogen moves to the hydrogen storage alloy of another layer through the partition means. Similarly, when the hydrogen storage alloy inside a certain layer stores hydrogen, the hydrogen is absorbed from the hydrogen storage alloy of another layer through the partition means. As described above, since the structure is such that hydrogen is transferred to another layer through the partition means or hydrogen is sucked from the other layer, the pressure loss of hydrogen moving to the other layer is small, and hydrogen is transferred to the other layer. The moving route is much shorter than before. As a result, the amount of hydrogen transfer per unit time increases, and the capability of the heat utilization system using the hydrogen storage alloy can be improved. Further, the cell has a simple structure of a layer of the hydrogen storage alloy in one container and a partitioning means for partitioning the layer, so that the manufacturing cost of the cell can be reduced.
【0008】〔請求項2の作用および効果〕各層に亘っ
てパイプフィルタを複数配置した構造であるため、仕切
手段から離れた位置の水素吸蔵合金の放出する水素は、
パイプフィルタを介して他の層へ導かれる。あるいは、
仕切手段から離れた位置の水素吸蔵合金は、パイプフィ
ルタを介して他の層から水素を吸引する。このように、
仕切手段から離れた位置の水素吸蔵合金であっても、パ
イプフィルタによってスムーズに水素の吸蔵や放出を行
うことができる。また、水素を放出する層と水素を吸蔵
する層との間に、他の層が介在する場合でも、パイプフ
ィルタによって間に介在する層をバイパスすることがで
き、結果的にスムーズに水素の吸蔵や放出を行うことが
できる。[0008] [Action and Effect of Claim 2] Since the structure is such that a plurality of pipe filters are arranged over each layer, the hydrogen released from the hydrogen storage alloy at a position distant from the partition means,
It is guided to another layer through a pipe filter. Or,
The hydrogen storage alloy at a position distant from the partitioning means sucks hydrogen from another layer through the pipe filter. in this way,
Even if the hydrogen storage alloy is located at a position distant from the partitioning means, the pipe filter can smoothly store and release hydrogen. In addition, even if another layer is interposed between the layer that releases hydrogen and the layer that stores hydrogen, the intervening layer can be bypassed by the pipe filter, and as a result, the hydrogen can be absorbed smoothly. Or release can be performed.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、実
施例および変形例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕この実施例を図1〜図4を用いて説明
する。なお、図1はセルの要部断面斜視図、図2はセル
の断面図、図3は積層したセルの斜視図である。薄型に
設けられたセルSは(図1、図2参照)、図3に示すよ
うに積層されて使用されるものであり、例えば冷房装置
として使用する場合は、セルSの内部に封入した水素吸
蔵合金の水素放出作用によって生じた吸熱によって、セ
ルSに沿って流れる冷熱出力用熱媒体(例えば、水)を
冷却し、その冷却された冷熱出力用熱媒体で室内に吹き
出される空気を冷却して室内を冷房するものである。Next, embodiments of the present invention will be described based on examples and modifications. [Structure of Embodiment] This embodiment will be described with reference to FIGS. 1 is a perspective view of a cross section of a main part of the cell, FIG. 2 is a cross sectional view of the cell, and FIG. 3 is a perspective view of a stacked cell. The thin cell S (see FIGS. 1 and 2) is used by being stacked as shown in FIG. 3. For example, when used as a cooling device, hydrogen sealed inside the cell S is used. The heat absorbing medium generated by the hydrogen releasing action of the storage alloy cools the cooling medium (for example, water) flowing along the cell S, and cools the air blown into the room by the cooled cooling medium. Then the room is cooled.
【0010】この実施例では、2段サイクルを示すもの
であり、薄型に設けられたセルSの積層体グループが少
なくとも3つ用いられるものである。つまり、水素駆動
を行う積層体グループと、第1冷熱出力を行う積層体グ
ループと、第2冷熱出力を行う積層体グループとが用い
られるものである。In this embodiment, a two-stage cycle is shown, and at least three stacked groups of cells S provided thinly are used. That is, a stacked body group that performs hydrogen driving, a stacked body group that performs the first cooling output, and a stacked group that performs the second cooling output are used.
【0011】2段サイクルを構成するものでは、1つの
セルSの内部には水素平衡圧力が異なる3種の水素吸蔵
合金が封入される。この3種の水素吸蔵合金は、高温合
金HM(同一平衡水素圧で水素平衡温度が最も高い高温
度水素吸蔵合金の粉末)と、中温合金MM(中温度水素
吸蔵合金の粉末)と、低温合金LM(同一平衡水素圧で
水素平衡温度が最も低い低温度水素吸蔵合金の粉末)と
に分類されるものであり、図1に示すように、1つの薄
型のセルS内に3つの層に別れて封入される。つまり、
セルSの内部には、高温合金HMによる第1の層S1
と、中温合金MMによる第2の層S2 と、低温合金LM
による第3の層S3 とが設けられる。なお、各合金種の
関係を図4のPT冷凍サイクル線図を用いて説明する
と、水素吸蔵合金の特性が、相対的に高温側(図示左
側)にあるのが高温合金HM、低温側(図示右側)にあ
るのが低温合金LM、両者の中間にあるのが中温合金M
Mである。In a two-stage cycle, one cell S is filled with three kinds of hydrogen storage alloys having different hydrogen equilibrium pressures. The three types of hydrogen storage alloys are a high-temperature alloy HM (a powder of a high-temperature hydrogen storage alloy having the highest hydrogen equilibrium temperature at the same equilibrium hydrogen pressure), a medium-temperature alloy MM (a powder of a medium-temperature hydrogen storage alloy), and a low-temperature alloy MM. LM (low-temperature hydrogen storage alloy powder having the lowest hydrogen equilibrium temperature at the same equilibrium hydrogen pressure) and is divided into three layers in one thin cell S as shown in FIG. Is enclosed. That is,
Inside the cell S, there is a first layer S1 made of a high-temperature alloy HM.
, A second layer S2 of a medium temperature alloy MM, and a low temperature alloy LM.
And a third layer S3 is provided. The relationship between the alloy types will be described with reference to the PT refrigeration cycle diagram of FIG. 4. The characteristics of the hydrogen storage alloy are relatively high on the high temperature side (left side in the drawing) and high temperature alloy HM and low temperature side (shown in the drawing). On the right) is the low-temperature alloy LM, and between the two is the medium-temperature alloy M
M.
【0012】1つのセルSの内部の3つの層S1 、S2
、S3 は、仕切手段1によって仕切られている。この
仕切手段1は、各層S1 、S2 、S3 間の水素移動を可
能とし、且つ各層S1 、S2 、S3 間の水素吸蔵合金の
移動を阻止するものである。この実施例の仕切手段1
は、各層S1 、S2 、S3 に亘って配置されたパイプフ
ィルタ2が複数貫通配置されるものであり、このパイプ
フィルタ2によって各層S1 、S2 、S3 間の水素移動
を可能にしている。このパイプフィルタ2は、セルSの
内部の全域にほぼムラなく配置されている。パイプフィ
ルタ2は、水素が素通りできるパイプ状のフィルタであ
り、パイプに形成された多数の微小穴によって水素が素
通りでき、且つ水素吸蔵合金がパイプ内に進入するのを
阻止するように設けられている。この微小穴は、金属パ
イプにエッチング処理して形成されたものである。The three layers S 1, S 2 inside one cell S
, S3 are partitioned by partitioning means 1. The partitioning means 1 enables the movement of hydrogen between the layers S1, S2, S3 and prevents the movement of the hydrogen storage alloy between the layers S1, S2, S3. Partitioning means 1 of this embodiment
Has a plurality of pipe filters 2 arranged in layers S1, S2, and S3, and the pipe filter 2 enables hydrogen transfer between the layers S1, S2, and S3. The pipe filter 2 is arranged almost uniformly throughout the inside of the cell S. The pipe filter 2 is a pipe-shaped filter through which hydrogen can pass. The pipe filter 2 is provided so that hydrogen can pass through a large number of minute holes formed in the pipe and that the hydrogen storage alloy is prevented from entering the pipe. I have. These minute holes are formed by etching a metal pipe.
【0013】セルSは、プレス成形された一対のプレー
ト3、4をろう付けや溶接等により接合して構成される
ものであり、セルSの内部には上述のように3つの層S
1 、S2 、S3 に分けられた水素吸蔵合金(高温合金H
M、中温合金MM、低温合金LM)を収容する3つの合
金収容室が形成され、セルSとセルSとの間には、熱媒
体が流れる熱媒体通路(熱媒体の流れを図1の矢印に示
す)が形成される。この熱媒体通路は、各層の水素吸蔵
合金毎に対応して独立して熱媒体を流すように設けられ
るものである。合金収容室および水素通路を形成する部
分のプレート3、4は、波状に形成されており、熱媒体
と水素吸蔵合金との熱交換率を向上するように設けられ
ている。また、各層S1 、S2 、S3 を仕切る仕切手段
1は、パイプフィルタ2が貫通配置される帯状に形成さ
れており、その帯状部分には、各層の熱の伝達を抑制す
るための断熱穴1aが形成されている。The cell S is formed by joining a pair of press-formed plates 3 and 4 by brazing, welding, or the like.
Hydrogen storage alloy (high-temperature alloy H) divided into 1, S2 and S3
M, medium-temperature alloy MM, and low-temperature alloy LM) are formed, and a heat medium passage (a flow of the heat medium is indicated by an arrow in FIG. 1) between cells S. Is formed. The heat medium passages are provided so as to flow the heat medium independently for each hydrogen storage alloy in each layer. Plates 3 and 4, which form the alloy storage chamber and the hydrogen passage, are formed in a wave shape, and are provided to improve the heat exchange rate between the heat medium and the hydrogen storage alloy. The partitioning means 1 for partitioning each of the layers S1, S2, S3 is formed in a band shape through which a pipe filter 2 is arranged, and the band-shaped portion has a heat insulating hole 1a for suppressing heat transfer of each layer. Is formed.
【0014】2段サイクルは、高温合金HMから低温合
金LMへ水素を移動させる水素駆動部と、低温合金LM
から中温合金MMへ水素を移動させる第1冷熱出力部
と、中温合金MMから高温合金HMへ水素を移動させる
第2冷熱出力部とから構成される。The two-stage cycle includes a hydrogen driving unit for moving hydrogen from the high-temperature alloy HM to the low-temperature alloy LM, and a low-temperature alloy LM.
And a second cold output unit for transferring hydrogen from the intermediate temperature alloy MM to the high temperature alloy HM.
【0015】水素駆動部は、加熱用熱媒体と高温合金H
Mとを熱交換して高温合金HMを加熱するとともに、冷
却用熱媒体と低温合金LMとを熱交換して低温合金LM
を冷却することで、高温合金HMから低温合金LMへ水
素を移動させるものである。この時、中温合金MMは抑
制用熱媒体と熱交換されるものの、その中温合金MMを
収容する合金収容室の内圧が上昇して、中温合金MMが
水素を放出するように設定されている。The hydrogen drive section comprises a heating medium for heating and a high-temperature alloy H
M to heat the high-temperature alloy HM, and heat-exchange the cooling medium and the low-temperature alloy LM to exchange the low-temperature alloy LM.
Is cooled to transfer hydrogen from the high-temperature alloy HM to the low-temperature alloy LM. At this time, the medium-temperature alloy MM is set so that the medium-temperature alloy MM releases hydrogen although the heat exchange between the medium-temperature alloy MM and the heat medium for suppression is performed, but the internal pressure of the alloy storage chamber that stores the medium-temperature alloy MM increases.
【0016】第1冷熱出力部は、冷却用熱媒体と中温合
金MMとを熱交換して中温合金MMを冷却することで、
低温合金LMから中温合金MMへ水素を移動させるもの
である。この時、高温合金HMは抑制用熱媒体と熱交換
されて、高温合金HMの水素の吸蔵と放出とが抑制され
る。また、この時、低温合金LMは、室内空気を冷房し
て冷熱が奪われた冷熱出力用熱媒体と熱交換されるが、
その冷熱出力用熱媒体の温度(例えば13℃くらい)で
は、低温合金LMは水素を放出するように設けられてい
る。The first cooling / heating output section cools the medium temperature alloy MM by exchanging heat between the cooling heat medium and the medium temperature alloy MM,
This is to transfer hydrogen from the low-temperature alloy LM to the medium-temperature alloy MM. At this time, the high-temperature alloy HM is heat-exchanged with the suppression heat medium, so that the high-temperature alloy HM is prevented from absorbing and releasing hydrogen. Also, at this time, the low-temperature alloy LM exchanges heat with the heat medium for cooling output from which the room air is cooled to remove the cold.
At the temperature of the heat output medium (for example, about 13 ° C.), the low-temperature alloy LM is provided so as to release hydrogen.
【0017】第2冷熱出力部は、冷却用熱媒体と高温合
金HMとを熱交換して高温合金HMを冷却することで、
中温合金MMと低温合金LMから高温合金HMへ水素を
移動させるものである。この時、中温合金MMおよび低
温合金LMは、室内空気を冷房して冷熱が奪われた冷熱
出力用熱媒体と熱交換されるが、その冷熱出力用熱媒体
の温度(例えば13℃くらい)では、低温合金LMは水
素を放出するように設けられている。The second cooling / heating output section exchanges heat between the cooling heat medium and the high-temperature alloy HM to cool the high-temperature alloy HM,
This is to transfer hydrogen from the medium temperature alloy MM and the low temperature alloy LM to the high temperature alloy HM. At this time, the medium-temperature alloy MM and the low-temperature alloy LM exchange heat with the heating medium for cooling output from which the indoor air is cooled to remove the cooling heat, but at the temperature of the heating medium for cooling output (for example, about 13 ° C.). , Low-temperature alloy LM is provided to release hydrogen.
【0018】ここで、第1、第2冷熱出力部で低温合金
LMおよび中温合金MMに熱交換される冷熱出力用熱媒
体は、低温合金LMおよび中温合金MMが水素を放出す
る際に熱が奪われて冷房に適した低温(約7℃)にな
る。上記で示した加熱用熱媒体は、図示しない加熱手段
(例えば、燃焼装置)によって加熱されるものである。
抑制用熱媒体は、加熱用熱媒体の一部が使用されるもの
である。冷却用熱媒体は、外気と熱交換されて冷却され
た熱媒体を使用するものであり、例えばクーリングタワ
ー等を使用して、外気中に熱媒体の一部を蒸発させるこ
とによって冷却したものを使用するものである。Here, the heat medium for cooling output that is exchanged with the low-temperature alloy LM and the medium-temperature alloy MM in the first and second cold-output sections generates heat when the low-temperature alloy LM and the medium-temperature alloy MM release hydrogen. It is robbed and becomes low temperature (about 7 ° C) suitable for cooling. The heating medium for heating described above is heated by a heating means (for example, a combustion device) not shown.
The heat medium for suppression uses a part of the heat medium for heating. The heat medium for cooling uses a heat medium cooled by heat exchange with the outside air.For example, a heat medium cooled by evaporating a part of the heat medium into the outside air using a cooling tower or the like is used. Is what you do.
【0019】上記で示した水素駆動部、第1冷熱出力
部、第2冷熱出力部は、各層S1 、S2 、S3 の水素吸
蔵合金(高温合金HM、中温合金MM、低温合金LM)
と熱交換される熱媒体を切り替えることによって実効さ
れるものであり、熱媒体の切替は、図示しない分配器に
よって成される。つまり、この図示しない分配器によっ
て、3つ以上の積層体グループは、水素駆動部→第1冷
熱出力部→第2冷熱出力部の順で切り替えられる。The hydrogen drive section, the first cold output section, and the second cold output section described above are provided with a hydrogen storage alloy (high-temperature alloy HM, medium-temperature alloy MM, low-temperature alloy LM) of each of the layers S1, S2 and S3.
This is effected by switching the heat medium that exchanges heat with the heat medium. The heat medium is switched by a distributor (not shown). In other words, the three or more stacked body groups are switched by the distributor (not shown) in the order of the hydrogen drive unit → the first cooling / heating unit → the second cooling / heating unit.
【0020】次に、水素駆動部、第1冷熱出力部、第2
冷熱出力部の各作動を数値を用いた一例を用いて説明す
る。水素駆動部に切り替えられた積層体グループは、高
温合金HMが加熱用熱媒体と熱交換され、中温合金MM
が抑制用熱媒体と熱交換され、低温合金LMが放熱用熱
媒体と熱交換される。高温合金HMが加熱用熱媒体(8
0℃)と熱交換されることにより、高温合金HMを収容
する合金収容室の内圧が上昇し、高温合金HMが水素を
放出する。中温合金MMが抑制用熱媒体(56℃)と熱
交換されることにより、中温合金MMを収容する合金収
容室の内圧が上昇し、中温合金MMが水素を放出する。
低温合金LMが放熱用熱媒体(28℃)と熱交換される
ことにより、低温合金LMを収容する合金収容室の内圧
が下がり、低温合金LMが水素を吸蔵する。Next, a hydrogen driving section, a first cooling / heating section, and a second
Each operation of the cooling output unit will be described using an example using numerical values. In the stacked body group switched to the hydrogen driving unit, the high-temperature alloy HM is subjected to heat exchange with the heating heat medium, and the medium-temperature alloy MM
Is exchanged with the heat medium for suppression, and the low-temperature alloy LM is exchanged with the heat medium for heat radiation. The high-temperature alloy HM is used as a heating medium (8
(0 ° C.), the internal pressure of the alloy storage chamber for storing the high-temperature alloy HM increases, and the high-temperature alloy HM releases hydrogen. When the middle-temperature alloy MM is heat-exchanged with the suppression heat medium (56 ° C.), the internal pressure of the alloy storage chamber that houses the middle-temperature alloy MM increases, and the middle-temperature alloy MM releases hydrogen.
When the low-temperature alloy LM is subjected to heat exchange with the heat radiating heat medium (28 ° C.), the internal pressure of the alloy storage chamber that stores the low-temperature alloy LM decreases, and the low-temperature alloy LM stores hydrogen.
【0021】このように、高温合金HMが加熱用熱媒体
と熱交換され、中温合金MMが抑制用熱媒体と熱交換さ
れ、低温合金LMが放熱用熱媒体と熱交換されることに
より、高温合金HMの合金収容室内が80℃:1.0M
Pa、中温合金MMの合金収容室内が56℃:1.0M
Pa、低温合金LMの合金収容室内が28℃:0.9M
Paとなり、高温合金HMが水素を放出(図4の)す
るとともに、中温合金MMも少量の水素を放出(図4の
’)し、低温合金LMは高温、中温合金HM、MMか
ら放出された水素を吸蔵する(図4の)。そして、水
素駆動部が実行された積層体グループは、分配器によっ
て第1冷熱出力部へ切り替えられる。As described above, the high-temperature alloy HM is heat-exchanged with the heating heat medium, the medium-temperature alloy MM is heat-exchanged with the suppression heat medium, and the low-temperature alloy LM is heat-exchanged with the heat-dissipation heat medium. 80 ° C: 1.0M in the alloy containing chamber of alloy HM
Pa, 56 ° C: 1.0M in the alloy chamber of the medium temperature alloy MM
Pa, low temperature alloy LM alloy housing room 28 ° C: 0.9M
Pa, the high-temperature alloy HM releases hydrogen (FIG. 4), the middle-temperature alloy MM also releases a small amount of hydrogen (FIG. 4 '), and the low-temperature alloy LM is released from the high-temperature, medium-temperature alloy HM, MM. It absorbs hydrogen (of FIG. 4). Then, the stack group on which the hydrogen driving unit has been executed is switched to the first cooling / heating output unit by the distributor.
【0022】第1冷熱出力部に切り替えられた積層体グ
ループは、高温合金HMが抑制用熱媒体と熱交換され、
中温合金MMが放熱用熱媒体と熱交換され、低温合金L
Mが冷熱出力用熱媒体と熱交換される。高温合金HMが
抑制用熱媒体(58℃)と熱交換されることにより、高
温合金HMを収容する合金収容室の内圧が高温合金HM
が水素の吸蔵および放出を行わない圧力に設定される。
中温合金MMが放熱用熱媒体(28℃)と熱交換される
ことにより、中温合金MMを収容する合金収容室の内圧
が下がり、中温合金MMが水素を吸蔵し、低温合金LM
が水素を放出する。低温合金LMが水素を放出するた
め、低温合金LMの合金収容室内で吸熱が生じ、低温合
金LMと熱交換された冷熱出力用熱媒体が例えば7℃に
冷やされる。なお、低温合金LMは、室内空気へ吹き出
される空気と熱交換して温度上昇した冷熱出力用熱媒体
の温度が例えば13℃くらいでは、低温合金LMを収容
する合金収容室の内圧が中温合金MMを収容する合金収
容室の内圧より高くなるように設けられている。In the stack group switched to the first cooling / heating section, the high-temperature alloy HM exchanges heat with the suppressing heat medium,
The medium temperature alloy MM is exchanged with the heat radiating medium, and the low temperature alloy L
M is heat-exchanged with the heat medium for cold output. When the high-temperature alloy HM is heat-exchanged with the suppression heat medium (58 ° C.), the internal pressure of the alloy storage chamber for storing the high-temperature alloy HM increases
Is set to a pressure at which hydrogen is not absorbed and released.
The heat exchange of the medium temperature alloy MM with the heat medium for heat dissipation (28 ° C.) lowers the internal pressure of the alloy storage chamber for housing the medium temperature alloy MM, the medium temperature alloy MM absorbs hydrogen, and the low temperature alloy LM
Releases hydrogen. Since the low-temperature alloy LM emits hydrogen, heat is absorbed in the alloy storage chamber of the low-temperature alloy LM, and the heat medium for cooling output that has been heat-exchanged with the low-temperature alloy LM is cooled to, for example, 7 ° C. The low-temperature alloy LM exchanges heat with the air blown into the room air, and when the temperature of the heating medium for cooling output whose temperature rises is, for example, about 13 ° C., the internal pressure of the alloy accommodating chamber for accommodating the low-temperature alloy LM is increased to the medium-temperature alloy. It is provided so that it may become higher than the internal pressure of the alloy accommodation room which accommodates MM.
【0023】このように、高温合金HMが抑制用熱媒体
と熱交換され、中温合金MMが放熱用熱媒体と熱交換さ
れ、低温合金LMが冷熱出力用熱媒体と熱交換されるこ
とにより、高温合金HMの合金収容室内が58℃:0.
5MPa、中温合金MMの合金収容室内が28℃:0.
4MPa、低温合金LMの合金収容室内が13℃:0.
5MPaとなり、低温合金LMが水素を放出(図4の
)し、中温合金MMが水素を吸蔵(図4の)する。
低温合金LMが水素を放出する際、吸熱作用により低温
合金LMと熱交換される冷熱出力用熱媒体から熱を奪い
冷熱出力用熱媒体の温度を低下させる。なお、高温合金
HMは、抑制用熱媒体と熱交換されて高温合金HMは水
素の吸蔵および放出は行わない。そして、第1冷熱出力
部が実行された積層体グループは、分配器によって第2
冷熱出力部へ切り替えられる。As described above, the high-temperature alloy HM is heat-exchanged with the suppression heat medium, the medium-temperature alloy MM is heat-exchanged with the heat-dissipation heat medium, and the low-temperature alloy LM is heat-exchanged with the cold-heat output heat medium. The temperature of the high-temperature alloy HM alloy chamber is 58 ° C: 0.
The temperature of the alloy storage chamber of the 5 MPa, medium temperature alloy MM is 28 ° C: 0.
13 ° C .: 0.4 MPa, low-temperature alloy LM in the alloy accommodating chamber.
At 5 MPa, the low temperature alloy LM releases hydrogen (FIG. 4), and the medium temperature alloy MM stores hydrogen (FIG. 4).
When the low-temperature alloy LM releases hydrogen, heat is taken from the heat medium for cold output that is heat-exchanged with the low-temperature alloy LM due to an endothermic effect to lower the temperature of the heat medium for cold output. The high-temperature alloy HM exchanges heat with the heat medium for suppression, and the high-temperature alloy HM does not store or release hydrogen. Then, the stacked body group on which the first cooling / heating section is executed is placed in the second group by the distributor.
It can be switched to the cold output unit.
【0024】第2冷熱出力部に切り替えられた積層体グ
ループは、高温合金HMが放熱用熱媒体と熱交換され、
中温合金MMおよび低温合金LMが冷熱出力用熱媒体と
熱交換される。高温合金HMが放熱用熱媒体(28℃)
と熱交換されることにより、高温合金HMを収容する合
金収容室の内圧が下がり、高温合金HMが水素を吸蔵す
る。中温合金MMおよび低温合金LMが水素を放出する
ため、中温合金MMおよび低温合金LMの合金収容室内
で吸熱が生じ、中温合金MMおよび低温合金LMと熱交
換された冷熱出力用熱媒体が例えば7℃に冷やされる。
なお、中温合金MMも、冷熱出力用熱媒体が13℃くら
いでは、中温合金MMを収容する合金収容室の内圧が高
温合金HMを収容する合金収容室の内圧より高くなるよ
うに設けられている。The high temperature alloy HM is exchanged with the heat radiating heat medium in the stacked body group switched to the second cooling / heating output section,
The medium-temperature alloy MM and the low-temperature alloy LM are heat-exchanged with the heat medium for cooling output. High-temperature alloy HM is a heat transfer medium (28 ° C)
The internal pressure of the alloy accommodating chamber for accommodating the high-temperature alloy HM is reduced by heat exchange with the high-temperature alloy HM, and the high-temperature alloy HM stores hydrogen. Since the middle-temperature alloy MM and the low-temperature alloy LM release hydrogen, heat is absorbed in the alloy accommodation room of the middle-temperature alloy MM and the low-temperature alloy LM, and the heat medium for cold output that is heat-exchanged with the middle-temperature alloy MM and the low-temperature alloy LM is, for example, 7. Cool to ° C.
The medium temperature alloy MM is also provided such that when the temperature of the heat medium for cooling output is about 13 ° C., the internal pressure of the alloy storage chamber for storing the medium temperature alloy MM is higher than the internal pressure of the alloy storage chamber for storing the high temperature alloy HM. .
【0025】このように、高温合金HMが放熱用熱媒体
と熱交換されることにより、高温合金HMの合金収容室
内が28℃:0.1MPa、中温合金MMの合金収容室
内が13℃:0.2MPa、低温合金LMの合金収容室
内が13℃:0.5MPaとなり、中温合金MMが水素
を放出(図4の)するとともに、低温合金LMも水素
を放出(図4の’)し、高温合金HMが水素を吸蔵す
る(図4の)。中温合金MMおよび低温合金LMが水
素を放出する際、吸熱作用により中温合金MMおよび低
温合金LMと熱交換される冷熱出力用熱媒体から熱を奪
い冷熱出力用熱媒体の温度を低下させる。そして、第2
冷熱出力部が実行された積層体グループは、分配器によ
って水素駆動部へ切り替えられる。As described above, the high-temperature alloy HM undergoes heat exchange with the heat radiating heat medium, so that the temperature of the high-temperature alloy HM alloy housing chamber is 28 ° C .: 0.1 MPa, and that of the medium-temperature alloy MM alloy housing chamber is 13 ° C.:0. .2 MPa, the temperature of the low-temperature alloy LM in the alloy accommodating chamber is 13 ° C .: 0.5 MPa. The medium-temperature alloy MM releases hydrogen (FIG. 4), and the low-temperature alloy LM also releases hydrogen (′ in FIG. 4). The alloy HM stores hydrogen (FIG. 4). When the middle-temperature alloy MM and the low-temperature alloy LM release hydrogen, heat is taken from the heat-transfer medium for heat exchange with the medium-temperature alloy MM and the low-temperature alloy LM due to an endothermic action to lower the temperature of the heat output medium. And the second
The stack group in which the cooling output unit has been executed is switched to the hydrogen driving unit by the distributor.
【0026】なお、第1、第2冷熱出力部で低温合金L
Mおよび中温合金MMが水素を放出する際に熱が奪われ
て低温になった冷熱出力用熱媒体は、図示しない室内空
調機の室内熱交換器に供給されて、室内に吹き出される
空気と熱交換されて室内を冷房する。It should be noted that the low-temperature alloy L
When the M and the medium temperature alloy MM release hydrogen, the heat medium for cooling output which has been deprived of heat and cooled to a low temperature is supplied to an indoor heat exchanger of an unillustrated indoor air conditioner and air blown into the room. The room is cooled by heat exchange.
【0027】〔実施例の効果〕仕切手段1として用いた
パイプフィルタ2は、水素を素通りさせるものであるた
め、ある層の内部の水素吸蔵合金が水素を放出する際、
その放出された水素はパイプフィルタ2をバイパス手段
として流れ、他の層の水素吸蔵合金へ移動する。同様
に、ある層の内部の水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際、
バイパス手段として作用するパイプフィルタ2を介して
他の層の水素吸蔵合金から水素を吸引する。[Effects of the Embodiment] Since the pipe filter 2 used as the partitioning means 1 allows hydrogen to pass through, when the hydrogen storage alloy inside a certain layer releases hydrogen,
The released hydrogen flows through the pipe filter 2 as bypass means and moves to the hydrogen storage alloy of another layer. Similarly, when the hydrogen storage alloy inside a certain layer stores hydrogen,
Hydrogen is sucked from the hydrogen storage alloy of another layer through the pipe filter 2 acting as a bypass means.
【0028】このように、セルSの内部に複数配置され
たパイプフィルタ2を介して各層S1 、S2 、S3 間に
おいて水素の移動が容易に行われる構造であるととも
に、水素の移動経路が従来に比較して大変短い。この結
果、水素移動のための圧力損失が従来に比較して大変小
さく、結果的に単位時間当りの水素移動量が多くなっ
て、ヒートポンプの能力を上げることができる。また、
セルSは、1つの容器内に水素吸蔵合金の層S1 、S2
、S3 と、それを仕切る仕切手段1との簡単な構造で
あり、セルSの製造コストを下げることができる。As described above, the structure is such that hydrogen can be easily transferred between the layers S 1, S 2, and S 3 via the pipe filters 2 arranged in the cell S. Very short in comparison. As a result, the pressure loss for hydrogen transfer is much smaller than in the past, and as a result, the amount of hydrogen transfer per unit time increases, and the heat pump capacity can be increased. Also,
The cell S is composed of hydrogen storage alloy layers S1, S2 in one container.
, S3 and the partitioning means 1 for partitioning the same, and the manufacturing cost of the cell S can be reduced.
【0029】〔変形例〕上記の実施例では、仕切手段1
としてパイプフィルタ2を用いた例を示したが、図5お
よび図6に示すようにパイプフィルタ2を廃止しても良
い。なお、図5、図6に示す仕切手段1は、多数の微小
穴が形成された微小穴形成部材あるいは多孔質部材であ
り、水素が素通りでき、且つ水素吸蔵合金の移動を阻止
するものである。また、図5、図6に示すチューブT
は、熱媒体を流すものである。[Modification] In the above embodiment, the partitioning means 1
As an example, the pipe filter 2 is used, but the pipe filter 2 may be omitted as shown in FIGS. The partitioning means 1 shown in FIGS. 5 and 6 is a micro-hole forming member or a porous member having a large number of micro-holes formed therein, which allows hydrogen to pass through and prevents movement of the hydrogen storage alloy. . The tube T shown in FIGS.
Is for flowing a heat medium.
【0030】上記の実施例では、積層グループを固定
し、熱媒体を分配器で切り替えて供給する例を示した
が、例えば分配器を積層グループと一体化し、積層グル
ープ内で分配器を回転させたり、分配器の周囲で積層グ
ループを回転させたり、分配器の内部で積層グループを
回転させるなど、他の手段で各積層体グループに供給さ
れる熱媒体を切り替えても良い。In the above embodiment, an example was shown in which the stacking group was fixed and the heating medium was switched and supplied by the distributor. For example, the distributor was integrated with the stacking group, and the distributor was rotated in the stacking group. Alternatively, the heat medium supplied to each laminate group may be switched by other means, such as by rotating the laminate group around the distributor or rotating the laminate group inside the distributor.
【0031】上記の実施例では、室内を冷房する例を示
したが、冷熱出力用の熱媒体で冷蔵運転や冷凍運転に用
いるなど、他の冷却装置として用いても良い。上記の実
施例では、室内を冷房する例に示したが、冷暖房装置に
適用しても良い。具体的な一例を示すと、燃焼装置で加
熱された加熱用熱媒体を室内空調機の室内熱交換器に導
いて室内暖房を行うように設けても良い。また、燃焼装
置で加熱された加熱用熱媒体を床暖房マット、浴室乾燥
機などに接続し、加熱用熱媒体の供給によって床暖房、
浴室暖房などを行うように設けても良い。In the above-described embodiment, an example in which the room is cooled is shown. However, it may be used as another cooling device such as a cooling medium or a freezing operation using a heat medium for cooling output. In the above embodiment, the example in which the room is cooled is shown, but the invention may be applied to a cooling and heating device. As a specific example, the heating medium for heating heated by the combustion device may be guided to an indoor heat exchanger of an indoor air conditioner to perform indoor heating. In addition, the heating medium for heating heated by the combustion device is connected to a floor heating mat, a bathroom dryer, etc., and floor heating is performed by supplying the heating medium for heating.
It may be provided to heat the bathroom.
【0032】上記の実施例では、各熱媒体の一例として
水を用いたが、不凍液やオイルなど他の液体の熱媒体を
用いても良いし、空気など気体の熱媒体を用いても良
い。上記の実施例では、2段サイクルを例に示したが、
1段あるいは3段以上のサイクルに本発明を適用しても
良い。In the above embodiment, water is used as an example of each heat medium. However, another liquid heat medium such as antifreeze or oil may be used, or a gas heat medium such as air may be used. In the above embodiment, a two-stage cycle has been described as an example.
The present invention may be applied to one or three or more cycles.
【図1】セルの要部断面斜視図である(実施例)。FIG. 1 is a sectional perspective view of a main part of a cell (Example).
【図2】セルの断面図である(実施例)。FIG. 2 is a sectional view of a cell (Example).
【図3】積層したセルの斜視図である(実施例)。FIG. 3 is a perspective view of a stacked cell (Example).
【図4】PT冷凍サイクル線図である(実施例)。FIG. 4 is a PT refrigeration cycle diagram (Example).
【図5】セルの要部断面斜視図である(変形例)。FIG. 5 is a cross-sectional perspective view of a main part of a cell (modification).
【図6】セルの要部断面斜視図である(変形例)。FIG. 6 is a cross-sectional perspective view of a main part of a cell (modification).
【図7】セルの正面図である(従来例)。FIG. 7 is a front view of a cell (conventional example).
HM 高温合金(高温水素吸蔵合金) MM 中温合金(中温水素吸蔵合金) LM 低温合金(低温水素吸蔵合金) S セル S1 第1の層 S2 第2の層 S3 第3の層 1 仕切手段 2 パイプフィルタ HM High temperature alloy (High temperature hydrogen storage alloy) MM Medium temperature alloy (Medium temperature hydrogen storage alloy) LM Low temperature alloy (Low temperature hydrogen storage alloy) S cell S1 First layer S2 Second layer S3 Third layer 1 Partition means 2 Pipe filter
Claims (2)
いは水素の吸蔵時の放熱を利用した水素吸蔵合金を利用
した熱利用システムであって、 水素吸蔵合金を封入するセルは、同一平衡水素圧で水素
平衡温度が異なる水素吸蔵合金を、それぞれ別々の層に
封入するように設けられ、 前記セル内で各層に仕切る仕切手段は、この仕切手段の
各部において水素移動可能であり、且つ水素吸蔵合金の
移動を阻止するものであることを特徴とする水素吸蔵合
金を利用した熱利用システム。1. A heat utilization system using a hydrogen storage alloy utilizing heat absorption when releasing hydrogen from a hydrogen storage alloy or heat release when storing hydrogen, wherein cells enclosing the hydrogen storage alloy have the same equilibrium. Hydrogen storage alloys having different hydrogen equilibrium temperatures depending on the hydrogen pressure are provided so as to be sealed in separate layers, and the partitioning means for partitioning each layer in the cell is capable of moving hydrogen in each part of the partitioning means, and A heat utilization system using a hydrogen storage alloy, which prevents movement of the storage alloy.
システムにおいて、 前記セル内には、水素が素通りできるパイプフィルタが
前記各層に亘って複数配置され、 前記仕切手段は、前記パイプフィルタが貫通配置される
ものであり、このパイプフィルタによって各層の水素移
動が可能であることを特徴とする水素吸蔵合金を利用し
た熱利用システム。2. A heat utilization system using a hydrogen storage alloy according to claim 1, wherein a plurality of pipe filters capable of passing hydrogen are arranged in said cells over said respective layers, and said partition means comprises a pipe filter. Are disposed through the pipe filter, and the hydrogen can be transferred in each layer by the pipe filter. A heat utilization system using a hydrogen storage alloy.
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