(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素吸蔵合金の水素の放出時の吸熱を利用した水素吸蔵式冷却装置において、  水素吸蔵合金が封入された第１室、この第１室内と水素通路を介して連通し、水素吸蔵合金が封入された第２室を備えた複数のセルと、
前記第１室と接触可能に設けられた加熱用の熱媒体が配された加熱域を備えるとともに、前記第２室と接触可能に設けられた放熱用の熱媒体が配された第１放熱域を備える水素駆動部と、
前記第１室と接触可能に設けられた放熱用の熱媒体が配された第２放熱域を備えるとともに、前記第２室と接触可能に設けられた冷熱出力用の熱媒体が配された冷熱出力域を備える冷熱出力部と、
前記複数のセルを前記水素駆動部および前記冷熱出力部に繰り返し移動させるセル移動手段と、を備え、
前記複数のセルは、前記第２室が２つに分割して設けられ、
前記第１室から分割された一方の第２室に水素の移動を行い、この一方の第２室から他方の第２室へ水素を移動させて１段目の冷熱出力を得るとともに、前記他方の第２室から前記第１室へ水素を移動させて２段目の冷熱出力を得る
ことを特徴とする水素吸蔵式冷却装置。
【請求項２】
請求項１の水素吸蔵式冷却装置において、
前記第１室および前記第２室は、それぞれ偏平状を呈するとともに、一方の面が凸状に湾曲するとともに、一方の面に対向する他方の面が凹状に湾曲して設けられた
ことを特徴とする水素吸蔵式冷却装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の水素吸蔵式冷却装置において、
前記第１室および前記第２室がそれぞれ放射状を呈するように前記複数のセルを配置し、
前記セル移動手段が前記複数のセルを放射状に回転駆動し、
前記加熱域と前記第２放熱域は、前記第１室の群を覆う第１容器内で区画され、
前記第１放熱域と前記冷熱出力域は、前記第２室の群を覆う第２容器内で区画された
ことを特徴とする水素吸蔵式冷却装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかの水素吸蔵式冷却装置において、
前記第１室から前記一方の第２室に水素の移動を行う際、前記他方の第２室に昇圧用の熱媒体が触れ、
前記一方の第２室から前記他方の第２室に水素の移動を行う際、前記第１室に昇圧用の熱媒体が触れ、
前記昇圧用の熱媒体は、前記加熱用の熱媒体、前記放熱用の熱媒体および前記冷熱出力用の熱媒体とは独立した循環路を循環するように設けられ、この循環路にはポンプが設けられた
ことを特徴とする水素吸蔵式冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【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を得る水素吸蔵式冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水素吸蔵合金を用いた従来の水素吸蔵式冷却装置を、図８を用いて説明する。水素吸蔵合金を用いたヒートポンプサイクルＪ1 は、水素吸蔵合金Ｊ2 の加熱、放熱および冷熱出力を得るためにシェル＆チューブタイプの熱交換器を用いていた。
この従来技術で示すヒートポンプサイクルＪ1 は、４つのシェル＆チューブタイプの熱交換器Ｊ3 〜Ｊ6 を用いたもので、各熱交換器Ｊ3 〜Ｊ6 は水素吸蔵合金Ｊ2 と熱媒体とが熱交換可能に設けられている。第１、第２熱交換器Ｊ3 、Ｊ4 の水素吸蔵合金Ｊ2 は水素通路を介して連通し、第３、第４熱交換器Ｊ5 、Ｊ6 の水素吸蔵合金Ｊ2 も水素通路を介して連通して設けられている。
【０００３】
作動は、第１熱交換器Ｊ３  に加熱用の熱媒体を供給するとともに、第２熱交換器Ｊ４  に放熱用の熱媒体を供給する。すると、第１熱交換器Ｊ３  の水素が放出されて第２熱交換器Ｊ４  に吸蔵される。つまり、水素駆動が行われる。
次に、第１熱交換器Ｊ３  に供給していた加熱用の熱媒体を、放熱用の熱媒体に切り換えて供給するとともに、第２熱交換器Ｊ４  に供給していた放熱用の熱媒体を、冷熱出力用の熱媒体に切り換えて供給する。すると、第１熱交換器Ｊ３  が水素を吸蔵し、第２熱交換器Ｊ４  が水素を放出する。この第２熱交換器Ｊ４  が水素を放出する時、冷熱出力用の熱媒体が冷却される。つまり、冷熱出力が得られる。
そして、上記のサイクルを繰り返す。
【０００４】
一方、第２熱交換器Ｊ４  から冷熱出力を得ている時は、第３熱交換器Ｊ５  に加熱用の熱媒体を供給するとともに、第４熱交換器Ｊ６  に放熱用の熱媒体を供給する。すると、第３熱交換器Ｊ５  の水素が放出されて第４熱交換器Ｊ６  に吸蔵される。つまり、第１、第２熱交換器Ｊ３  、Ｊ４  で冷熱出力を得ている時は、第３、第４熱交換器Ｊ５  、Ｊ６  で水素駆動が行われる。
次に、第３熱交換器Ｊ５  に供給していた加熱用の熱媒体を、放熱用の熱媒体に切り換えて供給するとともに、第４熱交換器Ｊ６  に供給していた放熱用の熱媒体を、冷熱出力用の熱媒体に切り換えて供給する。すると、第３熱交換器Ｊ５  が水素を吸蔵し、第４熱交換器Ｊ６  が水素を放出する。この第４熱交換器Ｊ６  が水素を放出する時、冷熱出力用の熱媒体が冷却される。つまり、第１、第２熱交換器Ｊ３  、Ｊ４  で水素駆動が行われている時は、第３、第４熱交換器Ｊ５  、Ｊ６  で冷熱出力が得られる。
そして、上記のサイクルを繰り返す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
各熱交換器Ｊ３  〜Ｊ６  に、加熱用の熱媒体と放熱用の熱媒体、あるいは放熱用の熱媒体と冷熱出力用の熱媒体を切り換えて供給するため、従来のヒートポンプサイクルＪ１  では多数の切替バルブＪ７  〜Ｊ１４が必要になる。このように、多数の切替バルブＪ７  〜Ｊ１４を用いると、故障確率が上昇し、耐久性の向上の妨げとなる。また、各切替バルブＪ７  〜Ｊ１４は比較的高頻度で切り替わるため、作動音が目立つ不具合もあった。
【０００６】
また、水素吸蔵合金Ｊ２  と熱媒体との熱交換を行う熱交換器Ｊ３  〜Ｊ６  は、水素吸蔵合金Ｊ２  に水素を付与するために、一旦真空引きされた後、水素が高圧下で供給されるため、低圧と高圧の両方に耐えられるように、シェル＆チューブタイプが用いられている。しかし、シェル＆チューブタイプの熱交換器Ｊ３  〜Ｊ６  は、体格が大きいため、水素吸蔵合金の熱交換に関与しない部分の熱授受によるヒートロスが大きく、また水素移動時の圧力損失が大きく、結果的に冷却効率が低くなってしまう不具合があった。
【０００７】
さらに、シェル＆チューブタイプの熱交換器は、体格が大きく、上記の従来技術で示したように、連続的に冷熱出力を得るためには、ヒートポンプサイクルＪ１  は最低４個の熱交換器Ｊ３  〜Ｊ６  を必要とするため、ヒートポンプサイクルＪ１  が大型化し、結果的に水素吸蔵式冷却装置が大型化する不具合があった。
【０００８】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、水素吸蔵合金と熱交換を行う熱媒体の切り替えを行う切替バルブが不要な長期の信頼性の高い水素吸蔵式冷却装置の提供にあり、第２の目的は、水素移動時の圧力損失が小さくヒートロスの小さい熱授受の効率の優れた水素吸蔵式冷却装置の提供にあり、第３の目的は小型化が可能な水素吸蔵式冷却装置の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の水素吸蔵式冷却装置は、上記の目的を達成するために、次の技術的手段を採用した。
（請求項１の手段）
水素吸蔵式冷却装置は、水素吸蔵合金の水素の放出時の吸熱を利用したものであって、  水素吸蔵合金が封入された第１室、この第１室内と水素通路を介して連通し、水素吸蔵合金が封入された第２室を備え、移動可能な複数のセルと、
前記第１室と接触可能に設けられた加熱用の熱媒体が配された加熱域を備えるとともに、前記第２室と接触可能に設けられた放熱用の熱媒体が配された第１放熱域を備える水素駆動部と、
前記第１室と接触可能に設けられた放熱用の熱媒体が配された第２放熱域を備えるとともに、前記第２室と接触可能に設けられた冷熱出力用の熱媒体が配された冷熱出力域を備える冷熱出力部と、
前記複数のセルを前記水素駆動部および前記冷熱出力部に繰り返し移動させるセル移動手段と、を備える。
さらに、前記複数のセルは、前記第２室が２つに分割して設けられ、
前記第１室から分割された一方の第２室に水素の移動を行い、この一方の第２室から他方の第２室へ水素を移動させて１段目の冷熱出力を得るとともに、前記他方の第２室から前記第１室へ水素を移動させて２段目の冷熱出力を得ることを特徴とする。
【００１０】
（請求項２の手段）
請求項１の水素吸蔵式冷却装置において、
前記第１室および前記第２室は、それぞれ偏平状を呈するとともに、一方の面が凸状に湾曲するとともに、一方の面に対向する他方の面が凹状に湾曲して設けられたことを特徴とする。
【００１１】
（請求項３の手段）
請求項１または請求項２の水素吸蔵式冷却装置において、
前記第１室および前記第２室がそれぞれ放射状を呈するように前記複数のセルを配置し、
前記セル移動手段が前記複数のセルを放射状に回転駆動し、
前記加熱域と前記第２放熱域は、前記第１室の群を覆う第１容器内で区画され、
前記第１放熱域と前記冷熱出力域は、前記第２室の群を覆う第２容器内で区画されたことを特徴とする。
【００１４】
（請求項４の手段）
請求項１ないし請求項３のいずれかの水素吸蔵式冷却装置において、
前記第１室から前記一方の第２室に水素の移動を行う際、前記他方の第２室に昇圧用の熱媒体が触れ、
前記一方の第２室から前記他方の第２室に水素の移動を行う際、前記第１室に昇圧用の熱媒体が触れ、
前記昇圧用の熱媒体は、前記加熱用の熱媒体、前記放熱用の熱媒体および前記冷熱出力用の熱媒体とは独立した循環路を循環するように設けられ、この循環路にはポンプが設けられたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の作用】
セル移動手段によってセルが水素駆動部に移動し、第１室が加熱域において加熱用の熱媒体に接触し、一方の第２室が放熱用の熱媒体に接触すると、第１室内の水素吸蔵合金が加熱されるとともに、一方の第２室内の水素吸蔵合金が放熱される。すると、第１室内の水素吸蔵合金から水素が放出されて、一方の第２室内の水素吸蔵合金が水素を吸蔵する。つまり、１つのセル内において水素駆動が行われる。
【００１７】
次に、セル移動手段によってセルが第１冷熱出力部に移動し、他方の第２室が放熱用の熱媒体に接触し、一方の第２室が冷熱出力用の熱媒体に接触すると、他方の第２室内の水素吸蔵合金が放熱させられる。すると、他方の第２室内の圧力が下がって他方の第２室内の水素吸蔵合金が水素を吸蔵し、一方の第２室内の水素吸蔵合金が水素を放出する。この一方の第２室の水素吸蔵合金が水素を放出する時、冷熱出力用の熱媒体が冷却される。つまり、１つのセル内において１段目の冷熱出力が得られる。
次に、セル移動手段によってセルが第２冷熱出力部に移動し、第１室が放熱用の熱媒体に接触し、他方の第２室が冷熱出力用の熱媒体に接触すると、第１室内の水素吸蔵合金が放熱させられる。すると、第１室内の圧力が下がって第１室内の水素吸蔵合金が水素を吸蔵し、他方の第２室内の水素吸蔵合金が水素を放出する。この他方の第２室の水素吸蔵合金が水素を放出する時、冷熱出力用の熱媒体が冷却される。つまり、１つのセル内において２段目の冷熱出力が得られる。
そして、セル移動手段が、複数のセルを移動し、上記のサイクルを繰り返すことによって、冷熱出力域から冷却された冷熱出力用の熱媒体を連続的に得ることができる。
【００１８】
【発明の効果】
上記の作用で示したように、本発明の水素吸蔵式冷却装置は、水素吸蔵合金に接触する熱媒体の種類を切り換えて水素吸蔵合金と熱交換を行うのではなく、セル移動手段がセルを移動することで水素吸蔵合金自体が移動して熱媒体の種類を変更しているので、従来技術のように、熱媒体の種類の切り替えを行う切替バルブが不要となる。また、第１室と一方の第２室と他方の第２室とは水素通路によって連通しているのみであり、水素通路の開閉バルブも不要である。
このように、本発明の水素吸蔵式冷却装置は、ヒートポンプサイクルにおいて切替バルブが不要であるため、従来に比較して故障確率が減少し、結果的に長期の信頼性が向上する。
【００１９】
また、本発明の水素吸蔵式冷却装置は、水素吸蔵合金を内蔵する第１室と一方の第２室と他方の第２室とを水素通路で連通したセルを複数用いているため、シェル＆チューブタイプの熱交換器に比較して、熱交換に関与しない部分の熱授受が減ることでヒートロスを小さくできるとともに、水素移動時の圧力損失を小さく抑えることができ、冷却効率が向上する。
【００２０】
さらに、水素吸蔵合金を内蔵する複数のセルを、水素駆動部および冷熱出力部に移動することで冷熱出力を得るため、シェル＆チューブタイプの熱交換器に比較してヒートポンプサイクルの体格を小型化することができ、結果的に水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵式冷却装置を小型化することができる。
【００２１】
【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。
〔第１実施例の構成〕
第１実施例は、本発明の水素吸蔵式冷却装置を室内空調用の冷房装置に適用したもので、この第１実施例を図１ないし図６を用いて説明する。
【００２２】
（冷房装置１の概略説明）
本実施例の冷房装置１の概略構成を、図２を用いて説明する。この実施例では、水素吸蔵合金を用いたヒートポンプサイクル２の一例として２段式サイクルを用いた。なお、２段式サイクルとは、本発明の第２室を分割し、第１室から分割された一方の第２室に水素の移動を行い、一方の第２室から他方の第２室へ水素を移動させて１段目の冷熱出力を得、他方の第２室から第１室へ水素を移動させて２段目の冷熱出力を得るもので、詳細は後述する。
【００２３】
本実施例の適用される冷房装置１は、大別して、水素吸蔵合金を用いたヒートポンプサイクル２と、水素吸蔵合金を加熱する加熱水（加熱用の熱媒体に相当する、本実施例では水）を作り出す燃焼装置３と、水素吸蔵合金を放熱させる放熱水（放熱用の熱媒体に相当する、本実施例では水）を冷却する放熱水冷却手段４と、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冷却された冷熱出力水（冷熱出力用の熱媒体に相当する、本実施例では水）で室内を空調する室内空調機５と、搭載された各電気機能部品を制御する制御装置６とから構成される。
【００２４】
なお、ヒートポンプサイクル２、燃焼装置３、放熱水冷却手段４および制御装置６は、室外機７として室外に設置されるもので、室内には室内空調機５が配置される。また、本実施例に示す冷房装置１は、１つの室外機７に対して、複数の室内空調機５が接続可能な所謂マルチエアコンである。
【００２５】
（ヒートポンプサイクル２の説明）
本実施例のヒートポンプサイクル２は、上述のように２段式サイクルを用いたもので、図１に示すように、水素吸蔵合金が封入された上段室Ｓ１  （第１室に相当する）、この上段室Ｓ１  内に水素通路Ｓ４  を介して連通し、水素吸蔵合金が封入された中段室Ｓ２  （第２室に相当する）、上段室Ｓ１  内および中段室Ｓ２  内に水素通路Ｓ４  を介して連通し、水素吸蔵合金が封入された下段室Ｓ３  （第２室に相当する）を備えたセルＳを複数用いる。なお、この実施例では、１２〜１８個のセルＳを用いた。
【００２６】
水素吸蔵合金は、水素平衡圧力が異なる３種を用いたもので、上段室Ｓ１  内には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（以下、高温合金ＨＭ）の粉末を封入し、中段室Ｓ２  内には中温度水素吸蔵合金（以下、中温合金ＭＭ）の粉末を封入し、下段室Ｓ３  内には同一平衡水素厚で水素平衡温度が最も低い低温度水素吸蔵合金（以下、低温合金ＬＭ）の粉末を封入したものである。
このことを図６のＰＴ冷凍サイクル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、低温側にあるのが低温合金ＬＭ、両者の中間にあるのが中温合金ＭＭである。
【００２７】
１つのセルＳは、ステンレスあるいは銅など、水素透過の無い金属を用いて、水素吸蔵合金を包む最中状に絞り成形したもので、真空ろう付けや溶接等の接合方法によりセル容器（上、中、下段室Ｓ１  、Ｓ２  、Ｓ３  および水素通路Ｓ４  を形成する容器）を成形し、内部に粉末状の水素吸蔵合金を充填し、真空引きを行ったのち、活性化処理を施し、水素を高圧充填して溶接により密封したものである。
【００２８】
１つのセルＳの外形は、図３に示されるもので、上、中、下段室Ｓ１  、Ｓ２  、Ｓ３  はそれぞれ板状（偏平な容器形状の一例）を呈し、各室の一辺が、内部に水素通路Ｓ４  が形成された棒状の連結部Ｓ５  によって連結された形状を呈する。また、上、中、下段室Ｓ１  、Ｓ２  、Ｓ３  のそれぞれは、一方の面が凸状に湾曲して設けられるとともに、対向する他方の面が凹状に湾曲して設けられている。このように、各室は、凹凸状の面を対向して設けたことにより、真空引き時の低圧下、および水素充填時の高圧下において、対向する面に引っ張り応力と圧縮応力がかかり、各室の変形が小さく抑えられ、結果的に耐圧性に優れる。
なお、凹凸の方向として、図３では側面から見て各室が湾曲するように設けたが、軸方向から見て湾曲するように設けても良いし、ドーム型など側方と軸方向の両方が湾曲するように設けても良い。
【００２９】
複数のセルＳは、図４に示すように、上、中、下段室Ｓ１  、Ｓ２  、Ｓ３  が、それぞれ放射状を呈するように配置されるもので、この実施例では回転軸８の周囲に複数のセルＳの各連結部Ｓ５  が束ねて固定され、複数の上段室Ｓ１  の群（第１室の群に相当する）、複数の中段室Ｓ２  の群（第２室の群に相当する）、複数の下段室Ｓ３  の群（第２室の群に相当する）が、それぞれ放射状に配置されたものである。なお、回転軸８の周囲に固定された複数のセルＳは、図示しないセル移動手段によって回転駆動されるもので、このセル移動手段は、ゆっくりと連続的に複数のセルＳを回転させるものである（例えば、１時間に２０周ほど）。
【００３０】
一方、２段式サイクルのヒートポンプサイクル２は、図１に示すように、上段室Ｓ１  内の水素を強制的に下段室Ｓ３  内に移動させる水素駆動部αと、下段室Ｓ３  内に移動した水素を中段室Ｓ２  に移動させる第１冷熱出力部βと、中段室Ｓ２  内に移動した水素を上段室Ｓ１  に移動させる第２冷熱出力部γとを備える。
水素駆動部αは、上段室Ｓ１  と接触する加熱水（例えば８０℃ほど）が供給される加熱域α１  、中段室Ｓ２  と接触する昇圧水（例えば５６℃ほど）が供給される中段昇圧域α２  、下段室Ｓ３  と接触する放熱水（例えば２８℃ほど）が供給される下段放熱域α３  （第１放熱域に相当する）を備える。
【００３１】
第１冷熱出力部βは、上段室Ｓ１  と接触する昇圧水（例えば５８℃ほど）が供給される上段昇圧域β１  、中段室Ｓ２  と接触する放熱水（例えば２８℃ほど）が供給される中段放熱域β２  、下段室Ｓ３  と接触した冷熱出力水（例えば１３℃ほど）が出力される下段冷熱出力域β３  を備える。
第２冷熱出力部γは、上段室Ｓ１  と接触する放熱水（例えば２８℃ほど）が供給される上段放熱域γ１  （第２放熱域に相当する）、中段室Ｓ２  と接触する冷熱出力水（例えば１３℃ほど）が出力される中段冷熱出力域γ２  （冷熱出力域に相当する）を備える。なお、第２冷熱出力部γにおいて下段室Ｓ３  と接触する熱媒体の温度は不問であり、その部分を不問域γ３  とする。
【００３２】
つまり、図示しないセル移動手段により、上段室Ｓ１  の群は加熱域α１  →上段昇圧域β１  →上段放熱域γ１  を循環するものであり、中段室Ｓ２  の群は中段昇圧域α２  →中段放熱域β２  →中段冷熱出力域γ２  を循環するものであり、下段室Ｓ３  の群は下段放熱域α３  →下段冷熱出力域β３  →不問域γ３  を循環するものである。
【００３３】
上段室Ｓ１  の群は、上段容器Ｋ１  （１容器に相当する）に覆われ、内部が加熱域α１  、上段昇圧域β１  、上段放熱域γ１  に区画されている。また、中段室Ｓ２  の群は、中段容器Ｋ２  に覆われ、内部が中段昇圧域α２  、中段放熱域β２  、中段冷熱出力域γ２  に区画されている。さらに、下段室Ｓ３  の群は、下段容器Ｋ３  に覆われ、内部が下段放熱域α３  、下段冷熱出力域β３  、不問域γ３  に区画されている。なお、中段容器Ｋ２  および下段容器Ｋ３  が第２容器に相当する。
上段容器Ｋ１  、中段容器Ｋ２  、下段容器Ｋ３  は、連続的に繋がって設けられた容器Ｋ（例えば、樹脂製の容器）で、この容器Ｋは、図５に示すように、軸方向に分割可能に設けられている。
【００３４】
（ヒートポンプサイクル２における上記以外の構成部品の説明）
図２に示す符号９は、上段昇圧域β１  と中段昇圧域α２  とに昇圧水を循環させる昇圧水循環路で、途中に設けられた昇圧水循環ポンプＰ１  ’によって昇圧水が循環する。なお、昇圧水は、加熱域α１  で温度上昇した上段室Ｓ１  、上段容器Ｋ１  からの伝熱により温度上昇した水を用いたもので、ヒートポンプサイクル２の作動中、上段昇圧域β１  の昇圧水の温度は例えば５８℃程で、中段昇圧域α２  の昇圧水の温度は例えば５６℃程になる。
【００３５】
（燃焼装置３の説明）
本実施例の燃焼装置３は、燃料であるガスを燃焼して熱を発生させ、発生した熱によって加熱水を加熱するガス燃焼装置を用いたもので、ガスの燃焼を行うガスバーナ１０、このガスバーナ１０へガスの供給を行うガス量調節弁２１およびガス開閉弁２２を備えたガス供給回路１１、ガスバーナ１０へ燃焼用の空気を供給する燃焼ファン１２、ガスの燃焼熱と加熱水とを熱交換する熱交換器１３等から構成される。
そして、ガスバーナ１０のガス燃焼で得られた熱で、加熱水を例えば８０℃程に加熱し、加熱された加熱水を加熱水循環ポンプＰ１  を備えた加熱水循環路１４を介して加熱域α１  に供給するものである。
なお、本実施例の加熱水循環ポンプＰ１  は、昇圧水循環ポンプＰ１  ’を駆動する兼用のモータによって駆動されるタンデムポンプである。このため、燃焼装置３から加熱水がヒートポンプサイクル２に供給される際は、昇圧水も循環作動するように設けられている。
【００３６】
（室内空調機５の説明）
室内空調機５は、上述のように室内に配置されるもので、内部に室内熱交換器１５、この室内熱交換器１５に供給される冷熱出力水と室内空気とを強制的に熱交換し、熱交換後の空気を室内に吹き出させるための室内ファン１６を備える。室内熱交換器１５には、下段冷熱出力域β３  および中段冷熱出力域γ２  から供給される冷熱出力水を循環させる冷熱出力水循環路１７が接続され、この冷熱出力水循環路１７の途中（室外機７内）には、冷熱出力水を循環させる冷熱出力水ポンプＰ２  が設けられている。
【００３７】
（放熱水冷却手段４の説明）
放熱水冷却手段４は、蒸発型の冷却塔であり、この放熱水冷却手段４によって冷却された放熱水は、放熱水循環ポンプＰ３  を備えた放熱水循環路１８によって下段放熱域α３  、中段放熱域β２  、上段放熱域γ１  に供給される。
放熱水冷却手段４は、下段放熱域α３  、中段放熱域β２  、上段放熱域γ１  を通過した放熱水を、上方から下方へ流し、流れている間に外気と熱交換して放熱するとともに、流れている間に一部蒸発させて、蒸発時に流れている放熱水から気化熱を奪い、流れている放熱水を冷却するものである。また、この放熱水冷却手段４は、図示しない放熱ファンを備え、この放熱ファンの生じる空気流によって放熱水の蒸発および冷却を促進するように設けられている。
なお、この実施例では、放熱水冷却手段４として蒸発型の冷却塔を示したが、放熱水（放熱用の熱媒体）が空気に触れずに熱交換する密閉型の冷却手段を用いても良い。
【００３８】
ここで、上記に示す加熱水循環路１４、冷熱出力水循環路１７および放熱水循環路１８は、それぞれシスターンＴ１  、Ｔ２  、Ｔ３  を備えており、シスターンＴ１  、Ｔ２  、Ｔ３  内の水位が所定水位以下に低下すると、それぞれに設けられた給水バルブＴ４  、Ｔ５  、Ｔ６  が開き、給水管１９から供給される水道水をシスターンＴ１  、Ｔ２  、Ｔ３  内に補充するように設けられている。
また、ヒートポンプサイクル２の下部にはドレンパンＰが配置され、ヒートポンプサイクル２に発生したドレン水を排水管２０から排水するように設けられている。なお、放熱水冷却手段４で溢れた水も排水管２０から排水するように設けられている。
【００３９】
（制御装置６の説明）
制御装置６は、室内空調機５に設けられたコントローラ（図示しない）からの操作指示や、複数設けられた各センサの入力信号に応じて、上述の加熱水循環ポンプＰ１  （昇圧水循環ポンプＰ１  ’）、冷熱出力水ポンプＰ２  、放熱水循環ポンプＰ３  、給水バルブＴ４  、Ｔ５  、Ｔ６  、放熱水冷却手段４の放熱ファンなどの電気機能部品、および燃焼装置３の電気機能部品（燃焼ファン１２、ガス量調節弁２１、ガス開閉弁２２、図示しない点火装置等）を制御するとともに、室内空調機５に室内ファン１６の作動指示を与えるものである。
【００４０】
（冷房運転の作動説明）
上記の冷房装置１による冷房運転の作動を、図６のＰＴ冷凍サイクル線図を参照して説明する。
冷房運転が室内空調機５のコントローラによって指示されると、制御装置６によって、燃焼装置３、セル移動手段、放熱ファンおよび加熱水循環ポンプＰ１  （昇圧水循環ポンプＰ１  ’）、冷熱出力水ポンプＰ２  、放熱水循環ポンプＰ３  が作動するとともに、冷房が指示された室内空調機５の室内ファン１６をＯＮする。
【００４１】
セル移動手段によって、複数のセルＳがゆっくりと連続的に回転移動する。これによって、複数のセルＳが、水素駆動部α→第１冷熱出力部β→第２冷熱出力部γの順で移動する。
つまり、各上段室Ｓ１  が加熱域α１  →上段昇圧域β１  →上段放熱域γ１  の順で移動し、各中段室Ｓ２  が中段昇圧域α２  →中段放熱域β２  →中段冷熱出力域γ２  の順で移動し、各下段室Ｓ３  が下段放熱域α３  →下段冷熱出力域β３  →不問域γ３  の順で移動する。
【００４２】
水素駆動部αを移動するセルＳは、図１の（α）に示すように、上段室Ｓ１  が加熱域α１  で加熱水（約８０℃）に触れ、中段室Ｓ２  が中段昇圧域α２  で昇圧水（約５６℃）に触れ、下段室Ｓ３  が下段放熱域α３  の放熱水（約２８℃）に触れる。この結果、上段室Ｓ１  内が８０℃：１．０ＭＰａ、中段室Ｓ２  内が５６℃：１．０ＭＰａ、下段室Ｓ３  内が２８℃：０．９ＭＰａとなる。
この時、上段室Ｓ１  が８０℃に加熱（図６の▲１▼）され、下段室Ｓ３  が２８℃に冷却（図６の▲２▼）されることにより、上段室Ｓ１  の高温合金ＨＭが水素を放出し、下段室Ｓ３  の低温合金ＬＭが水素を吸蔵する。なお、中段室Ｓ２  は昇圧水によって加熱されて内圧が高く、中段室Ｓ２  の中温合金ＭＭは水素の吸蔵は行わない。
そして、水素駆動部αを通過したセルＳは、その後第１冷熱出力部βへ移動する。
【００４３】
第１冷熱出力部βを移動するセルＳは、図１の（β）に示すように、上段室Ｓ１  が上段昇圧域β１  で昇圧水（約５８℃）に触れ、中段室Ｓ２  が中段放熱域β２  で放熱水（約２８℃）に触れ、下段室Ｓ３  が下段冷熱出力域β３  の冷熱出力水に触れる。この結果、上段室Ｓ１  内が５８℃：０．５ＭＰａ、中段室Ｓ２  内が２８℃：０．４ＭＰａ、下段室Ｓ３  内が１３℃：０．５ＭＰａとなる。
この時、中段室Ｓ２  が２８℃に冷却されて内圧が低下するため、下段室Ｓ３  の低温合金ＬＭが水素を放出し（図６の▲３▼）、中段室Ｓ２  の中温合金ＭＭが水素を吸蔵する（図６の▲４▼）。下段室Ｓ３  の低温合金ＬＭが水素を放出する際、吸熱作用が発生し、下段室Ｓ３  に触れる冷熱出力水から熱を奪う。この結果、下段冷熱出力域β３  内の冷熱出力水の温度が低下する（例えば、１３℃）。なお、上段室Ｓ１  は昇圧水によって加熱されて内圧が高く、上段室Ｓ１  の高温合金ＨＭは水素の吸蔵は行わない。
そして、第１冷熱出力部βを通過したセルＳは、その後第２冷熱出力部γへ移動する。
【００４４】
第２冷熱出力部γを移動するセルＳは、図１の（γ）に示すように、上段室Ｓ１  が上段放熱域γ１  で放熱水（約２８℃）に触れ、中段室Ｓ２  が中段冷熱出力域γ２  の冷熱出力水に触れ、下段室Ｓ３  が不問域γ３  の熱媒体（水）に触れる。この結果、上段室Ｓ１  内が２８℃：０．１ＭＰａ、中段室Ｓ２  内が１３℃：０．２ＭＰａ、下段室Ｓ３  内は不問状態となる。
この時、上段室Ｓ１  が２８℃に冷却されて内圧が低下するため、中段室Ｓ２  の中温合金ＭＭが水素を放出し（図６の▲５▼）、上段室Ｓ１  の高温合金ＨＭが水素を吸蔵する（図６の▲６▼）。中段室Ｓ２  の中温合金ＭＭが水素を放出する際、吸熱作用が発生し、中段室Ｓ２  に触れる冷熱出力水から熱を奪う。この結果、中段冷熱出力域γ２  内の冷熱出力水の温度が低下する（例えば、１３℃）。なお、下段室Ｓ３  の温度は無関係で、下段室Ｓ３  の低温合金ＬＭは水素の吸蔵は行わない。
そして、第２冷熱出力部γを通過したセルＳは、その後水素駆動部αへ移動する。
【００４５】
なお、ヒートポンプサイクル２の下段冷熱出力域β３  および中段冷熱出力域γ２  で熱を奪われた低温の冷熱出力水は、冷熱出力水循環路１７を介して室内空調機５の室内熱交換器１５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。
【００４６】
〔実施例の効果〕
上記の作動で示したように、本実施例の冷房装置１は、従来技術のように水素吸蔵合金に接触する熱媒体の種類を切り換えて水素吸蔵合金と熱交換を行うのではなく、セル移動手段が複数のセルＳを移動することで水素吸蔵合金自体が移動して熱媒体の種類（加熱水、放熱水、昇圧水、冷熱出力水）を変更しているので、ヒートポンプサイクル２において熱媒体の種類を切り替える切替バルブが不要となる。また、上段室Ｓ１  、中段室Ｓ２  、下段室Ｓ３  はいずれも水素通路Ｓ４  によって連通しているのみであるため、水素通路Ｓ４  の開閉バルブも必要ない。
このように、本実施例の冷房装置１は、ヒートポンプサイクル２において熱媒体を頻繁に切り替える切替バルブが不要であるため、従来に比較して故障確率が減少し、結果的に長期の信頼性が向上する。
【００４７】
また、本発明を適用した冷房装置１は、水素吸蔵合金を内蔵する上段室Ｓ１  、中段室Ｓ２  、下段室Ｓ３  を水素通路Ｓ４  で連通したセルＳを複数用いているため、シェル＆チューブタイプの熱交換器に比較して、熱交換に関与しない部分の熱授受が減ってヒートロスを小さくできるとともに、水素移動時の圧力損失が小さく抑えられ、結果的にヒートポンプサイクル２の冷却効率を向上することができ、冷房効率が向上する。
【００４８】
さらに、複数のセルＳを、水素駆動部α→第１冷熱出力部β→第２冷熱出力部γの順に回転移動することで冷熱出力を得るため、シェル＆チューブタイプの熱交換器に比較してヒートポンプサイクル２の体格を小型化することができ、結果的に冷房装置１の室外機７を小型化できる。
【００４９】
〔第２実施例〕
次に、本発明の水素吸蔵式冷却装置を冷暖房装置に適用した第２実施例を示す。なお、図７は本発明を適用した冷暖房装置の概略構成図である。
本実施例の冷暖房装置３０は、上記の実施例で示した冷房運転の実施に加え、暖房運転時に、燃焼装置３で加熱された加熱水を室内空調機５の室内熱交換器１５に導いて室内暖房を行うもので、第１実施例で示した加熱水循環路１４と冷熱出力水循環路１７とを接続し、その接続部分に流路切替用の３つの切替バルブＶ１  、Ｖ２  、Ｖ３  （冷房と暖房の切替バルブ）を設けたものである。
【００５３】
〔変形例〕
上記の第１、第２実施例では、説明を容易化するために、図面の上下に応じて上段室Ｓ1 、中段室Ｓ2 、下段室Ｓ3 とした例を示したが、セルＳの回転方向を横に向けたり、反転させるなど、他の向きに配置しても良い。また、上段室Ｓ1 、中段室Ｓ2 、下段室Ｓ3 の配置を入れ換えても良い。さらに、セルＳの移動方向を逆にしても良い。このような場合は、勿論、各室に接触する各熱媒体の配置位置もヒートポンプサイクルが成り立つように入れ換える。
【００５４】
上記の実施例では、ヒートポンプサイクル２の一例として、２段式サイクルを用いた例を示したが、第２室を３つ以上分割して３段式以上のサイクルとして用いても良い。
上記の実施例では、昇圧用の熱媒体として、加熱域α1 で温度上昇した上段室Ｓ1 を冷却して温度上昇した熱媒体（実施例中では昇圧水）を用いた例を示したが、加熱手段（例えば、燃焼装置による昇温、電気ヒータによる昇温、排熱を利用した昇温など）によって昇温した熱媒体を用いても良い。
【００５５】
上記の実施例では、１つの室外機７に複数の室内空調機５が接続可能なマルチエアコンを示したが、１つの室外機７に１つの室内空調機５が接続されるエアコンに本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、ヒートポンプサイクル２によって得られた冷熱出力用の熱媒体（実施例中では冷熱水）で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、本発明を他の冷却装置として用いても良い。
【００５６】
上記の実施例では、加熱用の熱媒体（実施例中では加熱水）を加熱する加熱手段として、ガスを燃焼するガス燃焼装置を用いたが、石油を燃焼する石油燃焼装置など、他の燃焼装置を用いても良いし、内燃機関の排熱によって加熱用の熱媒体を加熱する加熱手段、ボリラーによる蒸気、電気ヒータを用いた加熱手段など、他の加熱手段を用いても良い。なお、内燃機関の排熱を利用する際は、車両用に用いることもできる。
【００５７】
上記の実施例では、各熱媒体の一例として、水道水を用いたが、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、複数のセルＳをセル移動手段によって連続的に回転させた例を示したが、セルＳを間欠的に回転移動させたり、上下や左右等の直線移動や、蛇行移動等を伴うように移動させても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒートポンプサイクルの作動説明図である（第１実施例）。
【図２】冷房装置の概略構成図である（第１実施例）。
【図３】セルの斜視図である（第１実施例）。
【図４】複数のセルの配置状態を示す斜視図である（第１実施例）。
【図５】容器の斜視図である（第１実施例）。
【図６】ＰＴ冷凍サイクル線図である（第１実施例）。
【図７】冷暖房装置の概略構成図である（第２実施例）。
【図８】冷房装置の概略構成図である（従来例）。
【符号の説明】
ＨＭ    高温合金（水素吸蔵合金）
ＭＭ    中温合金（水素吸蔵合金）
ＬＭ    低温合金（水素吸蔵合金）
Ｓ    セル
Ｓ1   上段室（第１室）
Ｓ2   中段室（第２室）
Ｓ3   下段室（第２室）
Ｓ4   水素通路
α    水素駆動部
α1   加熱域
α3   下段放熱域（第１放熱域）
γ    第２冷熱出力部（冷熱出力部）
γ1   上段放熱域（第２放熱域）
γ2   中段冷熱出力域（冷熱出力域）
Ｋ1   上段容器（第１容器）
Ｋ2   中段容器（第２容器）
Ｋ3   下段容器（第２容器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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