(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、また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において、
内部に水素吸蔵合金を封入する複数の容器と、この複数の容器を連通させる水素通路とを備え、
前記容器と前記水素通路との間には、通路面積を拡大させ、邪魔板を配し、容器内に封入された水素吸蔵合金が水素を放出する際、容器内から水素通路に向かって生じる合金粉末を含んだ水素流の流速を減速させるとともに邪魔板に衝突させて合金粉末を水素流から分離除去させる合金粉末除去器が配置され、
前記合金粉末除去器は、容器内に封入された水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際に、水素通路から容器内に向かって生じる水素流に対して、通路面積を拡大させ、邪魔板を配して、流出方向と流入方向との両方向の水素流から合金粉末を分離除去させる形状に設けられた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。
【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て、水素の放出時に生じる吸熱作用を利用して冷熱を得る、あるいは水素の吸蔵時に生じる放熱作用を利用して温熱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。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水素吸蔵合金を利用した熱利用システムとして、シェル＆チューブ式熱交換器を複数使用したヒートポンプサイクルが知られている。このヒートポンプサイクルは、各チューブ内に水素吸蔵合金が封入されており、各シェル内に熱媒体を切り換えて供給することで各チューブ内の水素を移動させるもので、水素移動時に生じる温度変化を利用したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の技術では、各シェル内のチューブを接続する水素移動用通路には、水素移動を制御するための開閉バルブが設置されていた。この水素移動用通路に水素吸蔵合金の粉末が水素流に乗って流れると、その粉末が開閉バルブに作用して、開閉バルブが機能不良を発生する場合がある。このため、水素移動用通路には、水素吸蔵合金の粉末の流れを阻止するフィルタが不可欠であった。
水素吸蔵合金の粉末は、封入時に平均約２０μｍ径であるが、使用により微粉化するため、フィルタには１０μｍ以下の微粉末の移動を抑える能力が要求される。このため、従来のフィルタには、目の細かいフィルタとして、焼結合金製のフィルタを用いていた。この焼結合金製フィルタは、目が細かいため、水素移動の圧力損失が大きくなってしまう。また、焼結合金製フィルタは高価で、結果的に水素吸蔵合金を利用した熱利用システムのコストを引き上げてしまう。
【０００４】
【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、その目的は、水素移動の圧力損失が小さく、コストの引下げが可能な水素吸蔵合金を利用した熱利用システムの提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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、また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において、
内部に水素吸蔵合金を封入する複数の容器と、この複数の容器を連通させる水素通路とを備え、
前記容器と前記水素通路との間には、通路面積を拡大させ、邪魔板を配し、容器内に封入された水素吸蔵合金が水素を放出する際、容器内から水素通路に向かって生じる合金粉末を含んだ水素流の流速を減速させるとともに邪魔板に衝突させて合金粉末を水素流から分離除去させる合金粉末除去器が配置されたことを特徴とする。
【０００６】
さらに、前記合金粉末除去器は、容器内に封入された水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際に、水素通路から容器内に向かって生じる水素流に対して、通路面積を拡大させ、邪魔板を配して、流出方向と流入方向との両方向の水素流から合金粉末を分離除去させる形状に設けられたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の作用および効果】
（請求項１の作用および効果）
容器内に封入された水素吸蔵合金が水素を放出する際、容器と水素通路との間に配置された合金粉末除去器によって、容器から水素通路へ流れる合金粉末を含んだ水素流の流速が減速されるとともに水素流は邪魔板に衝突する。このため、水素流に含まれる水素吸蔵合金の粉末が合金粉末除去器で選り落とされ、容器内から水素通路への水素吸蔵合金の粉末の通過が少なく抑えられる。
【０００８】
水素吸蔵合金を封入する複数の容器と水素通路とを備えた１つのセル内では、サイクルの形成により各容器では水素の「出」と「入」が交互に繰り返されるが「出」時の合金粉末の移動は少なく抑えられ水素放出吸蔵のサイクルを正常に作動させることができる。
また、従来のフィルタに比べて合金粉末除去器は、簡単な構造で済み、安価である。このため、水素吸蔵合金を利用した熱利用システムのコストを引き下げることができる。
【０００９】
さらに、合金粉末除去器は、容器内の合金が水素を吸蔵する際に容器内へ向かう水素流の流入方向に対しても通路面積の拡大と邪魔板を配する形状に設けられたことにより、両方向の水素流が合金粉末除去器を通過する際に、水素流に含まれる合金粉末が選り落とされ、分離除去される。
従って、万一、容器から水素通路に合金粉末が流出した場合でも各容器の合金粉末除去器は流入する水素流に含まれる合金粉末をも選り落とすことができるため、容器内に異種の水素吸蔵合金が混入する不具合は生じず、放出吸蔵のサイクルを正常に維持できる。
【００１０】
【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〕
実施例は、本発明の水素吸蔵合金を利用した熱利用システムを室内空調用の冷房装置に適用したもので、この実施例を図１ないし図７を用いて説明する。
【００１１】
（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４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。
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、水素吸蔵合金を冷却させる放熱水（放熱用の熱媒体に相当する、本実施例では水）を放熱によって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。
【００１２】
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。
【００１３】
（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５に示すように、水素吸蔵合金が封入された上段容器Ｓ1 、この上段容器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容器Ｓ2 、中段容器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容器Ｓ3 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。
【００１４】
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、上段容器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、中段容器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、下段容器Ｓ3 内には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（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７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。
【００１５】
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、真空ろう付けや溶接等の接合方法により容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 を偏平容器の最中状に成形し、これらを水素通路Ｓ4 が形成された棒状の連結部Ｓ5 によって結合した後に、容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 の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開口部に金属蓋をして溶接により密封したものである。
【００１６】
各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 は、上述のように偏平形状に設けられるとともに、各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 内には、図１に示すように、セパレータＳＰが配置されており、このセパレータＳＰによって各容器内に水素吸蔵合金を封入している。
また、各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 の略中央部分には、容器内における水素の移動を容易にするための内部通路が配置されている。この内部通路は、例えば、多数の穴が開いた穴開パイプＡＰを用いたものである。
この穴開パイプＡＰのセパレータＳＰ側には、容器内と水素通路Ｓ4 とを連通させる開口部が設けられており、この開口部には合金粉末除去器であるエリミネータＥが配置されている。このエリミネータＥは、容器と同一材料よりなる金属板金製で、開口部において水素移動時に生じる水素流の流速を減速させるために、開口部の通路面積を拡大させるとともに邪魔板Ｊを配置するものである。
また、この実施例のエリミネータＥは、水素流の流入方向と流出方向とが同一形状に設けられている。
【００１７】
すなわち、エリミネータＥには、除去室Ｙの中央に開口Ｍを備えた仕切板Ｌを設けて流出側エリミネータＥ1 の除去室Ｙ1 と流入側エリミネータＥ2 の除去室Ｙ2 を形成し、除去室Ｙ1 と穴開パイプＡＰとは連通口Ｒ1 で連通させ、除去室Ｙ2 と水素通路Ｓ4 とは連通口Ｒ2 で連通させた。また、除去室Ｙ1 内には流出水素流用のＶ字状の邪魔板Ｊ1 を穴開パイプＡＰ側に膨出させて配置し、除去室Ｙ2 内にも流入水素流用のＶ字状の邪魔板Ｊ2 を水素通路Ｓ4 側に膨出させて配置した。
なお、連通口Ｒ1 、Ｒ2 の開面積を２０mm2 とし、除去室Ｙ1 、Ｙ2 の開面積を１２０mm2 として、絞り比を６倍としている。
【００１８】
エリミネータＥの作動を説明する。
各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 内の水素吸蔵合金が水素を放出する際、水素吸蔵合金が放出した水素は、穴開パイプＡＰからエリミネータＥを通過して水素通路Ｓ4 に流れる。
エリミネータＥを通過する水素は、連通口Ｒ1 →除去室Ｙ1 →開口Ｍ→除去室Ｙ2 →連通口Ｒ2 の順序で通過する。連通口Ｒ1 から除去室Ｙ1 に流入する際に通路面積が６倍に拡大するため、水素流の流速が１／６に減速する。そして、邪魔板Ｊ1 に水素流が衝突して合金粉末が分離し、邪魔板Ｊ1 の周囲を流れて開口Ｍを通過する。この時、流速は速くなるが、すでに合金粉末は選り落とされているため、水素のみが開口Ｍを通過し、その後、除去室Ｙ2 、連通口Ｒ2 を通って水素通路Ｓ4 に流れる。
【００１９】
各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 内の水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際、他の容器から放出された水素は、水素通路Ｓ4 →エリミネータＥ→穴開パイプＡＰの順で流れ、水素吸蔵合金が水素を吸蔵する。
エリミネータＥを通過する水素は、連通口Ｒ2 →除去室Ｙ2 →開口Ｍ→除去室Ｙ1 →連通口Ｒ1 の順序で通過する。連通口Ｒ2 から除去室Ｙ2 に流入する際に通路面積が６倍に拡大するため、水素流の流速が１／６に減速する。このため、他の容器から合金粉末が水素通路Ｓ4 に放出され、その合金粉末がエリミネータＥに進入したとしても、邪魔板Ｊ2 に水素流が衝突して合金粉末が分離し、邪魔板Ｊ2 の周囲を流れて開口Ｍを通過する。この時、流速は速くなるが、すでに合金粉末は選り落とされているため、水素のみが開口Ｍを通過し、その後、除去室Ｙ1 、連通口Ｒ1 を通って穴開パイプＡＰに流れる。
【００２０】
また、偏平形状を呈する各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 は、回転軸８の周囲に巻き付けられた状態に設けられている。このため、各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 の一方の面が凸状に湾曲するとともに、対向する他方の面が凹状に湾曲している。このように、各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 の対向面を同方向に湾曲して設けることにより、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、各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 の対向面に引っ張り応力と圧縮応力がかかり、この結果からも各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 の変形が小さく抑えられる。
複数のセルＳは、略円柱形状を呈する回転軸８の周囲に複数のセルＳの各連結部Ｓ5 が固定されている。この回転軸８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、例えばモータで、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）。
【００２１】
各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 は、図３に示すようにデバイダー９によって覆われている。このデバイダー９は、熱媒体を各容器に沿って流すことによって熱媒体の放熱ロスを減少させるとともに、熱媒体の流速を速くして熱交換量を増大させることで熱交換効率をアップさせるもので、さらにセルＳが後述する水素駆動部α→第１冷熱出力部β→第２冷熱出力部γに移動する境界において容器の対向面が異なった熱媒体に触れる不具合を回避して熱交換効率をアップさせるものである。
このデバイダー９は、各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 を覆うもので、断熱性に優れた樹脂材料等によって設けられている。このデバイダー９の内面には、熱媒体を容器に沿って流す熱媒体通路９ａが形成されている。この熱媒体通路９ａは、略溝状に設けられたもので、熱媒体の流速を速くするために、浅く設けられている。また、デバイダー９の外端と中心側上部には、熱媒体通路９ａへ熱媒体の供給を行うとともに、熱媒体通路９ａを通過した熱媒体を排出する給排口９ｂが設けられている。
なお、この実施例では、外端の給排口９ｂが熱媒体を熱媒体通路９ａへ供給する供給口であり、中心側の給排口９ｂが熱媒体通路９ａを通過した熱媒体を外部へ排出する排出口である。
【００２２】
２段式サイクルのヒートポンプサイクル２は、図５に示すように、上段容器Ｓ1 内の水素を強制的に下段容器Ｓ3 内に移動させる水素駆動部αと、下段容器Ｓ3 内に移動した水素を中段容器Ｓ2 に移動させる第１冷熱出力部βと、中段容器Ｓ2 内に移動した水素を上段容器Ｓ1 に移動させる第２冷熱出力部γとを備える。
なお、水素駆動部α、第１冷熱出力部β、第２冷熱出力部γは、略１２０°間隔に設けられたもので、後述する凹部Ｍ1 、Ｍ2 の配置によって区画されている。
【００２３】
水素駆動部αは、上段容器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 、中段容器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 、下段容器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 を備える。
第１冷熱出力部βは、上段容器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 、中段容器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 、下段容器Ｓ3 と接触する冷熱出力水（例えば１３℃ほど）が供給される下段冷熱出力域β3 を備える。
第２冷熱出力部γは、上段容器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 、中段容器Ｓ2 と接触する冷熱出力水（例えば１３℃ほど）が供給される中段冷熱出力域γ2 を備える。なお、第２冷熱出力部γにおいて下段容器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。
【００２４】
そして、図示しないセル移動手段により回転軸８が回転することにより、上段容器Ｓ1 の群が加熱域α1 →上段昇圧域β1 →上段放熱域γ1 を循環するものであり、中段容器Ｓ2 の群が中段昇圧域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、下段容器Ｓ3 の群が下段放熱域α3 →下段冷熱出力域β3 →不問域γ3 を循環するものである。
【００２５】
上段容器Ｓ1 の群は、上段水槽Ｋ1 に覆われ、内部に加熱域α1 、上段昇圧域β1 、上段放熱域γ1 が設けられている。また、中段容器Ｓ2 の群は、中段水槽Ｋ2 に覆われ、内部に中段昇圧域α2 、中段放熱域β2 、中段冷熱出力域γ2 が設けられている。さらに、下段容器Ｓ3 の群は、下段水槽Ｋ3 に覆われ、内部に下段放熱域α3 、下段冷熱出力域β3 、不問域γ3 が設けられている。
【００２６】
上段水槽Ｋ1 、中段水槽Ｋ2 、下段水槽Ｋ3 は、連続的に繋がって設けられた水槽Ｋ（例えば、樹脂製の容器）で、この水槽Ｋには、図６に示すように、上、中、下段水槽Ｋ1 、Ｋ2 、Ｋ3 内に熱媒体を給排する１６本の熱媒体配管１０が接続されている。具体的には、上段水槽Ｋ1 には加熱域α1 、上段昇圧域β1 、上段放熱域γ1 のための６本の熱媒体配管１０が接続され、中段水槽Ｋ2 には中段昇圧域α2 、中段放熱域β2 、中段冷熱出力域γ2 のための６本の熱媒体配管１０が接続され、下段水槽Ｋ3 には下段放熱域α3 、下段冷熱出力域β3 のための４本の熱媒体配管１０が接続されている。
【００２７】
上、中、下段水槽Ｋ1 、Ｋ2 、Ｋ3 には、熱媒体配管１０によって供給される熱媒体を、水素駆動部α、第１冷熱出力部β、第２冷熱出力部γの上、中、下各域内のデバイダー９の外端の給排口９ｂに導く凹部Ｍ1 が設けられるとともに、中心側の給排口９ｂから排出される熱媒体を収集させる凹部Ｍ2 が設けられており、この凹部Ｍ1 、Ｍ2 の配置および長さにより略１２０°間隔の水素駆動部α、第１冷熱出力部β、第２冷熱出力部γが決定される。
各デバイダー９に設けられた給排口９ｂは、凹部Ｍ1 、Ｍ2 が設けられていない水槽Ｋの内壁に接触、あるいは接近して回転し、凹部Ｍ1 、Ｍ2 が設けられていない水槽Ｋの内壁が水素駆動部α、第１冷熱出力部β、第２冷熱出力部γの仕切りとなっている。
なお、この実施例では、図５に示すように熱媒体を、外側の給排口９ｂ→熱媒体通路９ａ→中心側の給排口９ｂに流す例を示すが、逆に中心側から外側へ流しても良い。
【００２８】
（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４に示す符号１１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容器Ｓ1 、上段水槽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。
【００２９】
（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１２、このガスバーナ１２へガスの供給を行うガス量調節弁１３およびガス開閉弁１４を備えたガス供給回路１５、ガスバーナ１２へ燃焼用の空気を供給する燃焼ファン１６、ガスの燃焼熱と加熱水とを熱交換する熱交換器１７等から構成される。
そして、ガスバーナ１２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１８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。
【００３０】
（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１９、この室内熱交換器１９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２０を備える。室内熱交換器１９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２１が接続され、この冷熱出力水循環路２１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。
【００３１】
（放熱水冷却手段４の説明）
放熱水冷却手段４は、水冷開放型の冷却塔であり、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２２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として水冷開放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水冷密閉型あるいは空冷密閉型の冷却手段を用いても良い。
【００３２】
ここで、上記に示す加熱水循環路１８、冷熱出力水循環路２１および放熱水循環路２２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２３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２４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２４から排水するように設けられている。
【００３３】
（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１６、ガス量調節弁１３、ガス開閉弁１４、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２０の作動指示を与えるものである。
【００３４】
（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７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２０をONする。
【００３５】
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、各上段容器Ｓ1 が加熱域α1 →上段昇圧域β1 →上段放熱域γ1 の順で移動し、各中段容器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、各下段容器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。
【００３６】
水素駆動部αへ進入したセルＳは、上段容器Ｓ1 が加熱水に触れ、中段容器Ｓ2 が昇圧水に触れ、下段容器Ｓ3 が放熱水に触れる。
上段容器Ｓ1 が加熱水（８０℃）に触れることにより、上段容器Ｓ1 の内圧が上昇し、高温合金ＨＭが水素を放出する。
中段容器Ｓ2 が昇圧水（５６℃）に触れることにより、中段容器Ｓ2 の内圧が中温合金ＭＭが水素を吸蔵しない圧力まで上昇する。
下段容器Ｓ3 が放熱水（２８℃）に触れることにより、下段容器Ｓ3 の内圧が下がり、低温合金ＬＭが水素を吸蔵する。
【００３７】
このように、上段容器Ｓ1 が加熱域α1 で加熱水に触れ、中段容器Ｓ2 が中段昇圧域α2 で昇圧水に触れ、下段容器Ｓ3 が下段放熱域α3 の放熱水に触れることにより、上段容器Ｓ1 内が８０℃：１．０ＭＰａ、中段容器Ｓ2 内が５６℃：１．０ＭＰａ、下段容器Ｓ3 内が２８℃：０．９ＭＰａとなり、上段容器Ｓ1 の高温合金ＨＭが水素を放出し（図７の▲１▼）、下段容器Ｓ3 の低温合金ＬＭが水素を吸蔵する（図７の▲２▼）。なお、中段容器Ｓ2 は昇圧水によって加熱されて内圧が高く、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。
【００３８】
第１冷熱出力部βへ進入したセルＳは、上段容器Ｓ1 が昇圧水に触れ、中段容器Ｓ2 が放熱水に触れ、下段容器Ｓ3 が冷熱出力水に触れる。
上段容器Ｓ1 が昇圧水（５８℃）に触れることにより、上段容器Ｓ1 の内圧が高温合金ＨＭが水素を吸蔵しない圧力まで上昇する。
中段容器Ｓ2 が放熱水（２８℃）に触れることにより、中段容器Ｓ2 の内圧が下がり、中温合金ＭＭが水素を吸蔵し、下段容器Ｓ3 の低温合金ＬＭが水素を放出する。
低温合金ＬＭが水素を放出するため、下段容器Ｓ3 内で吸熱が生じ、下段容器Ｓ3 に触れる冷熱出力水が例えば入水時１３℃のものが７℃まで冷やされる。なお、低温合金ＬＭは、冷熱出力水が１３℃くらいでは、下段容器Ｓ3 の内圧が中段容器Ｓ2 の内圧より高くなるように設けられている。
【００３９】
このように、上段容器Ｓ1 が上段昇圧域β1 で昇圧水に触れ、中段容器Ｓ2 が中段放熱域β2 で放熱水に触れ、下段容器Ｓ3 が下段冷熱出力域β3 の冷熱出力水に触れることにより、上段容器Ｓ1 内が５８℃：０．５ＭＰａ、中段容器Ｓ2 内が２８℃：０．４ＭＰａ、下段容器Ｓ3 内が１３℃：０．５ＭＰａとなり、下段容器Ｓ3 の低温合金ＬＭが水素を放出し（図７の▲３▼）、中段容器Ｓ2 の中温合金ＭＭが水素を吸蔵する（図７の▲４▼）。下段容器Ｓ3 の低温合金ＬＭが水素を放出する際、吸熱作用により下段容器Ｓ3 に触れる冷熱出力水から熱を奪い冷熱出力水の温度を低下させる。なお、上段容器Ｓ1 は、昇圧水によって加熱されて内圧が高く、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。
【００４０】
第２冷熱出力部γへ進入したセルＳは、上段容器Ｓ1 が放熱水に触れ、中段容器Ｓ2 が冷熱出力水に触れ、下段容器Ｓ3 が不問水に触れる。
上段容器Ｓ1 が放熱水（２８℃）に触れることにより、上段容器Ｓ1 の内圧が下がり、高温合金ＨＭが水素を吸蔵し、中段容器Ｓ2 の中温合金ＭＭが水素を放出する。
中温合金ＭＭが水素を放出するため、中段容器Ｓ2 内で吸熱が生じ、中段容器Ｓ2 に触れる冷熱出力水が例えば１３℃のものが７℃まで冷やされる。なお、中温合金ＭＭは、冷熱出力水が１３℃くらいでは、中段容器Ｓ2 の内圧が上段容器Ｓ1 の内圧より高くなるように設けられている。
【００４１】
このように、上段容器Ｓ1 が上段放熱域γ1 で放熱水に触れることにより、上段容器Ｓ1 内が２８℃：０．１ＭＰａ、中段容器Ｓ2 内が１３℃：０．２ＭＰａ、下段容器Ｓ3 内は不問状態となり、中段容器Ｓ2 の中温合金ＭＭが水素を放出し（図７の▲５▼）、上段容器Ｓ1 の高温合金ＨＭが水素を吸蔵する（図７の▲６▼）。中段容器Ｓ2 の中温合金ＭＭが水素を放出する際、吸熱作用により中段容器Ｓ2 に触れる冷熱出力水から熱を奪い冷熱出力水の温度を低下させる。なお、下段容器Ｓ3 の温度は無関係で、下段容器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。
【００４２】
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２１を介して室内空調機５の室内熱交換器１９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。
【００４３】
〔実施例の効果〕
ヒートポンプサイクル２が作動して各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 内に封入された水素吸蔵合金が水素を放出する際、各容器内Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 と水素通路Ｓ4 との間に配置されたエリミネータＥによって、各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 から水素通路Ｓ4 へ流れる合金粉末を含んだ水素流の流速が減速されるとともに水素流は邪魔板Ｊ1 、Ｊ2 に衝突する。このため、水素流に含まれる水素吸蔵合金の粉末がエリミネータＥで選り落とされ、容器内から水素通路への水素吸蔵合金の粉末の通過が少なく抑えられる。この結果、水素吸蔵合金の粉末の移動は少なく抑えられ水素放出吸蔵のサイクルを正常に作動させることができる。
具体的には、ヒートポンプサイクル２では、水素通路Ｓ4 内に水素移動を制御するための開閉バルブが無い。このため、この開閉バルブ保護のための目の細かいフィルタは不要で、例え水素吸蔵合金の粉末が少量移動しても水素放出吸蔵のサイクルを正常に作動させることができる。
【００４４】
エリミネータＥは、図１の（ａ）に示すように、従来の焼結合金製のフィルタＦ｛図１の（ｂ）参照｝に比べて簡単な構造で済み、安価である。このため、水素吸蔵合金を利用した冷房装置１のコストを引き下げることができる。
また、エリミネータＥは、容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 内の合金が水素を吸蔵する際に容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 内へ向かう水素流の流入方向に対しても通路面積の拡大と邪魔板Ｊ1 、Ｊ2 を配する形状に設けられたことにより、両方向の水素流がエリミネータＥを通過する際に、水素流に含まれる合金粉末が選り落とされ、分離除去される。
従って、万一、各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 から水素通路Ｓ4 に合金粉末が流出した場合でも各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 のエリミネータＥは流入する水素流に含まれる合金粉末をも選り落とすことができるため、各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 内に異種の水素吸蔵合金が混入する不具合は生じず、放出吸蔵のサイクルを正常に維持できる。
【００４５】
〔変形例〕
上記の実施例では、各容器の周囲にデバイダー９を設けた例を示したが、デバイダー９を用いなくても良い。
具体的な一例を示すと、図８に示すように、セルＳの上段、中段、下段の各容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 を回転軸８の周りに巻き付けられた状態で配置するとともに、容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 と、隣接する他の容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 との間に略同幅の隙間を設け、その隙間に熱媒体が流されるように設けても良い。このようにデバイダー９を廃止しても、水槽Ｋ内の水素吸蔵合金の分布密度が高まる効果を有するとともに、隙間が略同幅であるため、その隙間を流れる熱媒体の流れが速くなり、水素吸蔵合金と熱交換する熱媒体の熱交換量が増えて、ヒートポンプサイクル２の効率を高めることができる。
【００４６】
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ても良い。
上記の実施例では、説明を容易化するために、図面の上下に応じて上段容器Ｓ1 、中段容器Ｓ2 、下段容器Ｓ3 とした例を示したが、上下の配置を入れ替えたり容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 を横に配置して水平回転するなどしても良い。このような場合は、勿論、各容器に供給する各熱媒体もヒートポンプサイクルが成り立つように入れ替える。
【００４７】
上記の実施例では、複数のセルＳを水槽Ｋ内で回転させることで各容器に触れる熱媒体の種類を切り替える例を示したが、複数のセルＳを固定し、熱媒体の種類を切り替えて各容器に触れさせるように設けても良い。つまり、例えば、複数のセルＳを固定し、回転によって複数の熱媒体を切り替えて出力する回転式の分配器と、分配された複数の熱媒体を再び収集して熱媒体源へ戻す収集器とによって、デバイダー９の内側の熱媒体通路９ａに熱媒体の種類を切り替えて供給しても良い。
【００４８】
上記の実施例では、冷房運転のみを行う例を示したが、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１９に導いて温風吹出による室内暖房を行うように設けても良い。また、室内空調機５の他に、床暖房マット、浴室乾燥機などに加熱水を供給可能に設け、床暖房や浴室乾燥を行うように設けても良い。
【００４９】
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容器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。
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、１段式サイクルに用いても良いし、第２容器を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。
【００５０】
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。
上記の実施例では、１つのヒートポンプユニット（１つの水槽Ｋ内に複数のセルＳを収納したユニット）を用いた例を示したが、複数のヒートポンプユニットを搭載して冷却能力を増大させ、ビル用空調システムなど大きな冷却能力が要求される冷却装置に用いても良い。
【００５１】
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、ボイラーによる蒸気、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。
【００５２】
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、水素吸蔵合金が水素を放出する際の吸熱作用により冷熱出力を得る冷却装置を例に示したが、水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際の放熱作用により温熱出力を得る加熱装置（例えば暖房装置など）に本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】容器の概略断面図である（実施例）。
【図２】セルの部分斜視図である（実施例）。
【図３】デバイダーが設けられたセルの斜視図である（実施例）。
【図４】冷房装置の概略構成図である（実施例）。
【図５】ヒートポンプサイクルの作動説明図である（実施例）。
【図６】ヒートポンプユニットの斜視図である（実施例）。
【図７】ＰＴ冷凍サイクル線図である（実施例）。
【図８】複数のセルが回転軸の周囲に装着された状態を示す断面図である（変形例）。
【符号の説明】
Ｅ    エリミネータ
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   上段容器
Ｓ2   中段容器
Ｓ3   下段容器
Ｓ4   水素通路
【図１】
0003734960.tif 000002
【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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