JPS6334462A - 水素吸蔵合金を利用したヒ−トポンプ方法及び装置 - Google Patents
水素吸蔵合金を利用したヒ−トポンプ方法及び装置Info
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- JPS6334462A JPS6334462A JP17656486A JP17656486A JPS6334462A JP S6334462 A JPS6334462 A JP S6334462A JP 17656486 A JP17656486 A JP 17656486A JP 17656486 A JP17656486 A JP 17656486A JP S6334462 A JPS6334462 A JP S6334462A
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Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は水素吸蔵合金を利用した熱回収性能に潰れたヒ
ートポンプ方法とその装着に関する。
ートポンプ方法とその装着に関する。
従来の技術
従来の水素吸蔵合金を利用したヒートポンプは出力温度
がそれほど高くなかったため、水素吸蔵時と放出時にお
ける流体の切り替え及び温度の違いによる混液熱ロス、
熱交換器金属にとられる顕熱ロスを最小にする対策がと
られていなかった。
がそれほど高くなかったため、水素吸蔵時と放出時にお
ける流体の切り替え及び温度の違いによる混液熱ロス、
熱交換器金属にとられる顕熱ロスを最小にする対策がと
られていなかった。
発明が解決しようとする問題点
水素吸蔵合金を利用した従来の功科式ヒートポンプにお
いて混液熱ロス、顕熱ロスをゼロにすることはできない
、また程液熱ロス、顕熱ロスが大きくなればなるほど同
一出力エネルヱーに対し供給エネルギー、冷却エネルギ
ーはより多く必要とし、充填水素吸蔵合金量もより多く
必要であった。このためＣＯＰ （熱回収成績係数）も
あまり大きな値がとれなく、結果としてランニングコス
トも大きかった。
いて混液熱ロス、顕熱ロスをゼロにすることはできない
、また程液熱ロス、顕熱ロスが大きくなればなるほど同
一出力エネルヱーに対し供給エネルギー、冷却エネルギ
ーはより多く必要とし、充填水素吸蔵合金量もより多く
必要であった。このためＣＯＰ （熱回収成績係数）も
あまり大きな値がとれなく、結果としてランニングコス
トも大きかった。
問題を解決するための手段
この発明は上記問題点を解決するため、熱交換器型容器
に水素平衡分解圧力の異なる水素吸蔵合金を充填し、各
々を遮断弁を設けた水素配管でＸＩ■通した熱交換器１
．２と熱交換器１′、２′の二系列又はそれ以上からな
るヒートポンプ装置を構成し、廃熱源を中温熱媒槽５に
供給し熱交換器１．１′の二基と蒸気出口をもつ高温熱
媒槽３及び顕熱熱媒回収槽４とを配管で接続し、さらに
熱交換器１．２及び熱交換器１’、２’と中温熱媒槽と
を、熱交換器２．２′と低温熱媒槽とをそれぞれ配管で
接続し、これら各接続ラインの途中に切替弁を配設しシ
ーケンスによる運転により、高温熱媒槽３よりｉ！ｌ続
して高温熱出力を取り出せるようにした。なお、ここで
熱交換器１．１′は低圧側であり、熱交換器２．２′は
高圧側である。
に水素平衡分解圧力の異なる水素吸蔵合金を充填し、各
々を遮断弁を設けた水素配管でＸＩ■通した熱交換器１
．２と熱交換器１′、２′の二系列又はそれ以上からな
るヒートポンプ装置を構成し、廃熱源を中温熱媒槽５に
供給し熱交換器１．１′の二基と蒸気出口をもつ高温熱
媒槽３及び顕熱熱媒回収槽４とを配管で接続し、さらに
熱交換器１．２及び熱交換器１’、２’と中温熱媒槽と
を、熱交換器２．２′と低温熱媒槽とをそれぞれ配管で
接続し、これら各接続ラインの途中に切替弁を配設しシ
ーケンスによる運転により、高温熱媒槽３よりｉ！ｌ続
して高温熱出力を取り出せるようにした。なお、ここで
熱交換器１．１′は低圧側であり、熱交換器２．２′は
高圧側である。
実施例
本発明の実施例を温廃水を利用し高温蒸気を得る場合に
ついて図面に基づいて以下説明する。第１図において熱
交換器１．１’には水素吸蔵合金ＭＨＩを、熱交換器２
．２′には水素吸蔵合金ＭＨ２（ＭＨＩとＭＨ２は水素
平衡分解圧力が異なる）を充填し、間熱交換器の水素配
管は遮断弁を有し連通ずる。温廃水熱源４９は中温熱媒
槽５に０給される。温廃水が清浄な場合は直接導入して
よいが、そうでない場合は中の媒体（水）を温廃水によ
り間接に加熱する。熱交換器ｌと１′は蒸気取り出し口
をもつ高温熱媒槽３と熱媒循環ライン１１，１２，１３
，１４，１５．１６で接続され、顕熱回収熱媒槽４と顕
熱回収ライン１７．１Ｂ、１９．２０，２１．２２．２
３．２４で接続される。また熱交換器ｔ、ｔ′及び熱交
換器２゜２′と中温熱媒槽５とは配管２５．２６．２７
および２８，２９．３０で接続される。さらに熱交換器
２，２′と低温熱媒槽６との間には低温熱媒循環ライン
３１．３２，３３．３４，３５．３６で接続される。な
お、３７．３８．４０は中温熱媒戻りラインで４１．４
２，４３，４４，４５゜４６．４７．４８はライン回路
切替弁、５ｏは給水である。
ついて図面に基づいて以下説明する。第１図において熱
交換器１．１’には水素吸蔵合金ＭＨＩを、熱交換器２
．２′には水素吸蔵合金ＭＨ２（ＭＨＩとＭＨ２は水素
平衡分解圧力が異なる）を充填し、間熱交換器の水素配
管は遮断弁を有し連通ずる。温廃水熱源４９は中温熱媒
槽５に０給される。温廃水が清浄な場合は直接導入して
よいが、そうでない場合は中の媒体（水）を温廃水によ
り間接に加熱する。熱交換器ｌと１′は蒸気取り出し口
をもつ高温熱媒槽３と熱媒循環ライン１１，１２，１３
，１４，１５．１６で接続され、顕熱回収熱媒槽４と顕
熱回収ライン１７．１Ｂ、１９．２０，２１．２２．２
３．２４で接続される。また熱交換器ｔ、ｔ′及び熱交
換器２゜２′と中温熱媒槽５とは配管２５．２６．２７
および２８，２９．３０で接続される。さらに熱交換器
２，２′と低温熱媒槽６との間には低温熱媒循環ライン
３１．３２，３３．３４，３５．３６で接続される。な
お、３７．３８．４０は中温熱媒戻りラインで４１．４
２，４３，４４，４５゜４６．４７．４８はライン回路
切替弁、５ｏは給水である。
次に本システムを用いて温廃水の熱を回収し高温蒸気を
発生する場合について、第２図の装置運転モード図、第
３図の液置換、顕熱回収シーケンス図によりその作動と
運転方法を説明する。以下熱交換器はＨＥと略記する。
発生する場合について、第２図の装置運転モード図、第
３図の液置換、顕熱回収シーケンス図によりその作動と
運転方法を説明する。以下熱交換器はＨＥと略記する。
モード１（ＨＥ−１で熱出力）
（イ） ＨＥ・２に８０℃の温廃水（中温熱媒）を受
は入れＨＥΦ１側に水素を放出する。
は入れＨＥΦ１側に水素を放出する。
（ロ）ＨＥ・ｌでは１２０℃の飽和熱水（高温熱媒）を
受は入れ、ＨＥ・２より放出された水素を吸蔵し、その
時の反応熱により熱水を加熱し一部４％気を発生させ、
気液混和でスチームトラムに送すノベ気を分離する。熱
水はＨＥ・１へ再循環する、（ハ）ＨＥ−１′はモード
３での熱出力にそなえ、８０°Ｃの温廃水を受は入れＨ
Ｅ２’に水素を放出する再生運転（待機）（ニ）ＨＥ・
２′はモード３でのＨＥφｌ′における熱出力にそなえ
、３０℃の冷却水（低温熱媒）を受は入れＨＥ・１′よ
り放出された水素を吸蔵する再生運転（待機） モード２−１ＣＨＥ会１．ＨＥ・２．ＨＥ・２′での液
置換） （イ） 水素の連通管の遮断弁は閉、（ロ）ＨＥ・１の
入口切替弁だけ１２０″Ｃ熱水より顕熱回収熱媒（１０
０℃の熱水）に切り替える。この状態で短時間運転（熱
交換器内容積とポンプ使方より液置換に必要な時間・・
・約１０秒）すると容器内の１２０ ”Ｃ熱水が１００
°Ｃ熱水により押し出される。（ハ）ＨＥ魯ｌ′は現状
維持、（ニ）ＨＥ・２は（ロ）と同じ要領で冷却水（３
０℃）により８０℃温廃水が追い出される。（ホ）ＨＥ
−２′は（ロ）と同じ要領で８０℃温廃水により３０℃
冷却水が追い出される。
受は入れ、ＨＥ・２より放出された水素を吸蔵し、その
時の反応熱により熱水を加熱し一部４％気を発生させ、
気液混和でスチームトラムに送すノベ気を分離する。熱
水はＨＥ・１へ再循環する、（ハ）ＨＥ−１′はモード
３での熱出力にそなえ、８０°Ｃの温廃水を受は入れＨ
Ｅ２’に水素を放出する再生運転（待機）（ニ）ＨＥ・
２′はモード３でのＨＥφｌ′における熱出力にそなえ
、３０℃の冷却水（低温熱媒）を受は入れＨＥ・１′よ
り放出された水素を吸蔵する再生運転（待機） モード２−１ＣＨＥ会１．ＨＥ・２．ＨＥ・２′での液
置換） （イ） 水素の連通管の遮断弁は閉、（ロ）ＨＥ・１の
入口切替弁だけ１２０″Ｃ熱水より顕熱回収熱媒（１０
０℃の熱水）に切り替える。この状態で短時間運転（熱
交換器内容積とポンプ使方より液置換に必要な時間・・
・約１０秒）すると容器内の１２０ ”Ｃ熱水が１００
°Ｃ熱水により押し出される。（ハ）ＨＥ魯ｌ′は現状
維持、（ニ）ＨＥ・２は（ロ）と同じ要領で冷却水（３
０℃）により８０℃温廃水が追い出される。（ホ）ＨＥ
−２′は（ロ）と同じ要領で８０℃温廃水により３０℃
冷却水が追い出される。
モート２−２（ＨＥ・１′液置換）
（イ） ＨＥ・ｌの出口切替弁を１２０℃熱水行き（
スチームドラム行き）よりＨＥ−１′に切り替え、ＨＥ
・１の水素吸蔵合金及び容器（または熱交換器）金属の
顕熱をＨＥ−１’に移動させる。（ロ）ＨＥ−１′の入
口切替弁だけＨＥ・ｌからのラインに切り替えＨＥ−１
からのＷＪ熱回収熱水（１００℃）で８０℃温廃水を追
い出す（短時間の運転）（ハ）ＨＥ・２は出口切替弁を
冷却水行きにし、冷却水循環とする。（ニ）ＨＥ・２′
は出口切替弁を温廃水行きにし、温廃水循環とする。
スチームドラム行き）よりＨＥ−１′に切り替え、ＨＥ
・１の水素吸蔵合金及び容器（または熱交換器）金属の
顕熱をＨＥ−１’に移動させる。（ロ）ＨＥ−１′の入
口切替弁だけＨＥ・ｌからのラインに切り替えＨＥ−１
からのＷＪ熱回収熱水（１００℃）で８０℃温廃水を追
い出す（短時間の運転）（ハ）ＨＥ・２は出口切替弁を
冷却水行きにし、冷却水循環とする。（ニ）ＨＥ・２′
は出口切替弁を温廃水行きにし、温廃水循環とする。
モード ２−３ （ＨＥ−１−ＨＥ拳１′頭熱回収工程
） （イ） ＨＥ ・ ｌはモード２−２よりＩＢ続
（ロ）ＨＥ−１′の出口切替弁を温廃水行きより顕熱回
収槽行きに切り替え、ＨＥ−１の水素吸蔵合金及び容器
（または熱交換器）金属の高温顕熱をＨＥ−１′へ、Ｈ
Ｅ−１′（７）低＠顕熱（８０℃）を顕熱回収槽を経由
し、ＨＥ−１に移動させる。（ハ）ＨＥ・２．２′はモ
ード２−２より継続。
） （イ） ＨＥ ・ ｌはモード２−２よりＩＢ続
（ロ）ＨＥ−１′の出口切替弁を温廃水行きより顕熱回
収槽行きに切り替え、ＨＥ−１の水素吸蔵合金及び容器
（または熱交換器）金属の高温顕熱をＨＥ−１′へ、Ｈ
Ｅ−１′（７）低＠顕熱（８０℃）を顕熱回収槽を経由
し、ＨＥ−１に移動させる。（ハ）ＨＥ・２．２′はモ
ード２−２より継続。
モード ２−４（ＨＥφ１．ＨＥ拳２液置換）（イ）Ｈ
Ｅ・１の入口切替弁を顕熱回収熱水より温廃水に切り替
え、短時間で温廃水により、容器内の顕熱回収熱水（１
００℃）を顕熱回収槽に回収する。（ロ）ＨＥ・１′の
入口切替弁を顕熱回収熱水より１２０℃熱水に切り替え
、短時間で１２０℃熱水により容器内の顕熱回収熱水（
１００℃）を顕熱回収槽に回収する。
Ｅ・１の入口切替弁を顕熱回収熱水より温廃水に切り替
え、短時間で温廃水により、容器内の顕熱回収熱水（１
００℃）を顕熱回収槽に回収する。（ロ）ＨＥ・１′の
入口切替弁を顕熱回収熱水より１２０℃熱水に切り替え
、短時間で１２０℃熱水により容器内の顕熱回収熱水（
１００℃）を顕熱回収槽に回収する。
モード３．４
ＨＥ−１とＨＥ＠１ ′、ＨＥ・２とＨＥ・２′が入れ
代わるだけで作動はモード１．２と同様である。
代わるだけで作動はモード１．２と同様である。
以上の説明では熱交換器２基−１二系列として説明した
が、同様な構成で３基−１二系列またはこれらの系列を
増やすことにより一層安定した高温のノに気を得ること
ができる。
が、同様な構成で３基−１二系列またはこれらの系列を
増やすことにより一層安定した高温のノに気を得ること
ができる。
第４図は実証実験装置により確認した顕熱回収時間と熱
ＩＬｌ力の関係図で、グラフは顕熱回収時間３０〜６０
秒の時は、顕熱回収の無い時の約２倍になっていること
を示している。装置は３容器×二系列、充填した水素吸
蔵合金はＭＨＩ・・・低圧用Ｌａ−Ｎｔ−ＡＩ系合金１
０５ｋｇ／基、ＭＨ２・・・高圧用Ｌａ−Ｎｔ−ＡＩ系
合金ｔ００ｋｇ／基、ＭＨ３・・・中圧用Ｍｍ−Ｎｉ−
Ａｔ−Ｆｅｍ−Ｎｉ−Ａｔ−Ｆｅ系合金１ 交０ にするための液置換及び熱交換器の金属部熱容量にとら
れる顕熱の回収が効果的に行なわれるので、同一熱出力
で比べると供給熱源エネルギー、冷却熱エネルギーとも
大幅に低減する．また所要水素吸蔵合金量も大幅に削減
される．効果の一例をしめすと 出力温度１２０℃ 熱源温度８０℃ 冷却源温度２５℃
熱出力２１ 、０ＯＯＫｃａ ｌ／Ｈ．顕熱の４０％
を回収とした時 供給熱源エネルギーは２０％低減 冷却熱エネルギーは ２４％低ＦＪ 水素吸蔵合金量は ２４％低減 された。
ＩＬｌ力の関係図で、グラフは顕熱回収時間３０〜６０
秒の時は、顕熱回収の無い時の約２倍になっていること
を示している。装置は３容器×二系列、充填した水素吸
蔵合金はＭＨＩ・・・低圧用Ｌａ−Ｎｔ−ＡＩ系合金１
０５ｋｇ／基、ＭＨ２・・・高圧用Ｌａ−Ｎｔ−ＡＩ系
合金ｔ００ｋｇ／基、ＭＨ３・・・中圧用Ｍｍ−Ｎｉ−
Ａｔ−Ｆｅｍ−Ｎｉ−Ａｔ−Ｆｅ系合金１ 交０ にするための液置換及び熱交換器の金属部熱容量にとら
れる顕熱の回収が効果的に行なわれるので、同一熱出力
で比べると供給熱源エネルギー、冷却熱エネルギーとも
大幅に低減する．また所要水素吸蔵合金量も大幅に削減
される．効果の一例をしめすと 出力温度１２０℃ 熱源温度８０℃ 冷却源温度２５℃
熱出力２１ 、０ＯＯＫｃａ ｌ／Ｈ．顕熱の４０％
を回収とした時 供給熱源エネルギーは２０％低減 冷却熱エネルギーは ２４％低ＦＪ 水素吸蔵合金量は ２４％低減 された。
第１図は本発明の一実施例をしめず装置構成図。第２図
は第１図の装置の運転モード。第３図は第１図の装置の
液置換顕熱回収シーケンス図。 第４図は顕熱回収時間と熱出力の一実施例を示す関係図
。 １．２．１’、２’・・・熱交換器 ＭＨ１，ＭＨ２・・・水素吸蔵合金 ３・・・高温熱媒槽 ４・・・顕熱回収熱媒槽 ５・・・中温熱媒槽 ６・・・低温熱媒槽
は第１図の装置の運転モード。第３図は第１図の装置の
液置換顕熱回収シーケンス図。 第４図は顕熱回収時間と熱出力の一実施例を示す関係図
。 １．２．１’、２’・・・熱交換器 ＭＨ１，ＭＨ２・・・水素吸蔵合金 ３・・・高温熱媒槽 ４・・・顕熱回収熱媒槽 ５・・・中温熱媒槽 ６・・・低温熱媒槽
Claims (2)
- （１）水素平衡分解圧力の異なる水素吸蔵合金を充填し
た熱交換器型容器の組合せを用いるヒートポンプ方法に
おいて イ．高圧側熱交換器２に廃熱源より得た中温熱媒を通し
、水素を放出させるとともに、低圧側熱交換器１には高
温熱媒を通し、前記水素を吸蔵させ、この時の反応熱を
取り出す。同時に低圧側熱交換器１′に前記中温熱媒を
通し水素を放出させるとともに、この水素を低温熱媒で
冷却する高圧側熱交換器２′に吸蔵させる。 ロ．次に水素連通管を閉とし、低圧側熱交換器１は高温
熱媒を短時間に顕熱回収熱媒に切り替え、顕熱回収運転
に移行する、低圧側熱交換器１′も同様、中温熱媒を短
時間で顕熱回収熱媒に切り替え顕熱回収運転を行なう。 一方、同時に高圧側熱交換器２は中温熱媒を短時間で低
温熱媒に切り替え冷却運転とす る。 ハ．次に低圧側熱交換器１を低圧側熱交換器１′に、高
圧側熱交換器２を高圧側熱交換器２′に切り替え、上記
イ．、ロ．と同様の運転をおこなう。 以上の運転をシーケンス制御によって繰り返し行ない、
廃熱源から顕熱を回収して高温の熱出力を得ることを特
徴とする水素吸蔵合金を利用したヒートポンプ方法。 - （２）水素平衡分解圧力の異なる水素吸蔵合金を充填し
た熱交換器型容器の組合せよりなるヒートポンプ装置の
低圧側熱交換器１、１′が熱出力取り出し口をもつ高温
熱媒槽と媒体循環ラインで接続され、また上記熱交換器
と顕熱回収熱媒槽が顕熱回収ラインで接続され、さらに
低圧側熱交換器１、高圧側熱交換器２及び低圧側熱交換
器１′、高圧側熱交換器２′が中温熱媒槽と接続され、
高圧側熱交換器２、２′が低温熱媒槽と低温媒体循環ラ
インで接続され、各熱交換器と各槽を結ぶ高温熱媒循環
ライン、顕熱回収ライン、低温熱媒ラインにそれぞれ切
替弁を配設し、シーケンス制御を行なうようにしたこと
を特徴とする水素吸蔵合金を利用したヒートポンプ装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17656486A JPS6334462A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 水素吸蔵合金を利用したヒ−トポンプ方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17656486A JPS6334462A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 水素吸蔵合金を利用したヒ−トポンプ方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6334462A true JPS6334462A (ja) | 1988-02-15 |
Family
ID=16015773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17656486A Pending JPS6334462A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 水素吸蔵合金を利用したヒ−トポンプ方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6334462A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57104063A (en) * | 1980-09-17 | 1982-06-28 | Sekisui Chemical Co Ltd | Metal hydrogenate heat pump |
-
1986
- 1986-07-28 JP JP17656486A patent/JPS6334462A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57104063A (en) * | 1980-09-17 | 1982-06-28 | Sekisui Chemical Co Ltd | Metal hydrogenate heat pump |
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