(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、あるいは水素吸蔵合金の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用いる水素吸蔵合金を封入する容器であって、
前記水素吸蔵合金を封入する容器は、前記容器の外方へ向かう外筒を備えた水素を充填する開口穴が設けられ、
この外筒の内径に一致する内筒を備える蓋によって閉塞されるもので、
前記外筒および前記内筒は熱容量が大きい材料により形成され、
前記開口穴内に前記蓋が圧入されて、
前記外筒と前記内筒との重なり代が溶接によって接合された
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の容器。
【請求項２】
水素吸蔵合金の水素の放出時の吸熱、あるいは水素吸蔵合金の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用いる容器への水素充填方法であって、  水素吸蔵合金を封入する容器は、蓋によって閉塞される水素を充填する開口穴が設けられ、
前記容器内に内蔵される前記水素吸蔵合金を水素吸蔵温度以下に冷却して水素を前記水素吸蔵合金に吸蔵させて前記容器内を大気圧と等しくした状態で、前記開口穴が溶接によって前記蓋と接合される
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の容器への水素充填方法。
【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、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おいて水素吸蔵合金を封入する容器、およびその容器への水素充填方法に関する。
【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は、水素吸蔵合金が封入され、水素が充填された容器を複数連通して用いている。水素吸蔵合金が封入された容器内を真空引きした後に開口穴から水素を高圧充填し、その後に開口穴を閉塞する技術は、開口穴を溶接作業で閉じるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
溶接によって容器の開口穴を塞ぐ際、容器内の高圧水素が開口穴から漏れ出る不具合があり、水素吸蔵合金の水素放出と吸蔵の能力が低下し、熱利用システムの能力が低下する不具合があった。
また、開口穴の閉塞作業時に、溶接時の熱が容器内の水素に引火する可能性があった。
【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、水素吸蔵合金を封入する容器内に水素を充填して開口穴を閉塞する際の水素漏れを抑えるとともに、内部の水素への引火を無くす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容器、およびその容器への水素充填方法の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の水素吸蔵合金を利用した熱利用システムは、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）
水素吸蔵合金の水素の放出時の吸熱、あるいは水素吸蔵合金の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用いる水素吸蔵合金を封入する容器であって、
前記水素吸蔵合金を封入する容器は、前記容器の外方へ向かう外筒を備えた水素を充填する開口穴が設けられ、
この外筒の内径に一致する内筒を備える蓋によって閉塞されるもので、
前記外筒および前記内筒は熱容量が大きい材料により形成され、
前記開口穴内に前記蓋が圧入されて、
前記外筒と前記内筒との重なり代が溶接によって接合されたことを特徴とする。
【０００６】
（請求項２の手段）
水素吸蔵合金の水素の放出時の吸熱、あるいは水素吸蔵合金の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用いる容器への水素充填方法であって、  水素吸蔵合金を封入する容器は、蓋によって閉塞される水素を充填する開口穴が設けられ、
前記容器内に内蔵される前記水素吸蔵合金を水素吸蔵温度以下に冷却して水素を前記水素吸蔵合金に吸蔵させて前記容器内を大気圧と等しくした状態で、前記開口穴が溶接によって前記蓋と接合されることを特徴とする。
【０００７】
【発明の作用および効果】
（請求項１の作用および効果）
開口穴に蓋を圧入した後、開口穴の外筒と蓋の内筒との重なり代の溶接を行うため、溶接時に漏れがない。このため、水素漏れによる水素吸蔵合金の水素放出と吸蔵の能力低下を防ぐことができる。
溶接が行われる重なり代は、容器内から外側に離れており、且つ、熱容量が大きいため、溶接時の高熱が容器内の水素へ伝熱しにくい。このため、容器内に充満する水素に引火しないとともに、容器の内部に封入された水素吸蔵合金の昇温が抑制できる。
【０００８】
（請求項２の作用および効果）
溶接の際、水素が水素吸蔵合金に吸蔵されて、容器内は大気圧となり、容器内から水素の漏れ、容器内への空気の進入がともに生じないので、水素吸蔵合金の水素放出と吸蔵の能力低下を防ぐことができる。
水素が水素吸蔵合金に吸蔵されて容器内に充満する水素量が少なくなるため、水素への引火が防止される。
【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。
〔第１実施例の構成〕
第１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、この第１実施例を図１ないし図７を用いて説明する。
【００１０】
（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。
【００１１】
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上、中、下段容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 を偏平容器の最中状に成形し、各容器の内部に水素吸蔵合金を入れた後に、各容器を水素通路Ｓ4 を構成する連結部Ｓ5 によって結合した後に、セルＳの一部に形成された開口穴Ａから内部の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穴Ａに蓋Ｂをして溶接により密封したものである。
【００１６】
この構造を、図１の（ｂ）を用いて具体的に説明する。
本実施例の開口穴Ａは、連結部Ｓ5 に接合された活性化接合金具Ｇに設けられている。この活性化接合金具Ｇは、熱容量の大きいステンレス製ブロックを削り出し加工によって形成したもので、開口穴Ａの外側には、削り出しによって外側に向かう円筒状の外筒Ａ1 が設けられている。
この開口穴Ａを塞ぐ蓋Ｂも、熱容量の大きいステンレス製ブロックを削り出し加工によって形成したもので、外筒Ａ1 の内径より僅かに大きい外径に設けられるとともに、外筒Ａ1 の内側に重なる内筒Ｂ1 が設けられており、蓋Ｂを開口穴Ａ内に圧入するとセルＳ内が簡易密閉されるように設けられている。そして、圧入されて重なる外筒Ａ1 と内筒Ｂ1 との重なり代がレーザ溶接やＴＩＧ溶接等の溶接技術によって接合されており、セルＳ内が密閉状態に設けられている。
【００１７】
セルＳ内への水素充填方法を、図１の（ａ）を用いて説明する。
まず、図１の（ａ）に示すように、活性化接合金具Ｇが接合された連結部Ｓ5 を治具Ｊで挟み込む。この治具Ｊには、開口穴Ａ内に蓋Ｂを圧入するための圧入用のピストンＪ1 が設けられており、蓋ＢはピストンＪ1 の後退位置では、蓋挿入通路Ｊ2 の内部にセットされる。この蓋挿入通路Ｊ2 には、開口穴Ａに連通する連通通路Ｊ3 が設けられており、蓋挿入通路Ｊ2 内に蓋がセットされた状態（ピストンＪ1 の後退位置、破線位置参照）では連通通路Ｊ3 は開口穴Ａに連通した状態になる。なお、図中符号Ｊ4 、Ｊ5 は、治具Ｊで活性化接合金具Ｇを挟み込んだ際に治具Ｊと活性化接合金具Ｇを密着させるためのＯリングである。
次に、連通通路Ｊ3 からセルＳ内の真空引きを行ったのち、活性化処理を施し、水素を高圧充填する。
次に、ピストンＪ1 を移動させて、蓋Ｂを開口穴Ａに圧入する。この結果、上述のように、セルＳ内が簡易密閉される。この状態で、セルＳを冷却し、内部の水素吸蔵合金を、高温合金ＨＭの水素吸蔵温度以下（例えば、４℃以下）に冷やす。すると、セルＳ内に充填された水素が水素吸蔵合金に吸蔵された状態になり、セルＳ内の圧力が大気圧と同じになる。
【００１８】
この状態でセルＳを治具Ｊから外し、外筒Ａ1 と内筒Ｂ1 との重なり代を溶接技術によって接合する。外筒Ａ1 と内筒Ｂ1 との重なり代が熱容量の大きいステンレス製であり、溶接の熱が内部に伝達し難いとともに、セルＳ内に充填された水素が水素吸蔵合金に吸蔵されて内部に充満する水素量が減少しているため、溶接時の引火が防止される。また、この溶接時は、セルＳ内の圧力が大気圧と同じであるため、溶接が完了する前にセルＳから水素が漏れたり、逆にセルＳ内に空気が進入しない。つまり、治具Ｊを外してから溶接が完了する前の水素漏れ等を防ぐことができ、水素吸蔵合金の水素放出と吸蔵の能力低下を防ぐことができる。
【００１９】
各上、中、下段容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 の内部にはフィン（図示しない）が挿入され、対向面とフィンとがろう付けにより接合されて、水素吸蔵合金から容器へ伝える伝熱量を増大させている。また、フィンは容器の対向面に亘って配置されてフィンと対向面が接合されているため、各容器の内部に封入された水素吸蔵合金に水素を付与するための真空引きや水素の高圧充填を行ったり、また、サイクル作動中の高圧の水素平衡圧力によって高圧に容器内が上昇しても、接合されたフィンが容器の対向面の距離を一定に保ち、容器の変形を抑えている。
【００２０】
また、偏平形状を呈する各上、中、下段容器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、サイクル作動時の高圧の水素平衡圧力の高圧下において、各容器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の変形が小さく抑えられる。
【００２１】
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）。
【００２２】
各上、中、下段容器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、熱媒体の流れを整流させて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。
【００２３】
このデバイダー９は、各上、中、下段容器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、熱媒体の流れを整流させて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。
【００２４】
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。
【００２５】
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 と接触した冷熱出力水（例えば７℃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７℃ほど）が出力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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
（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。
【００３１】
（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。
【００３２】
（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。
【００３３】
（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。
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
（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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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に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。
【００４１】
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。
【００４２】
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入水時に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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
〔実施例の効果〕
開口穴Ａに蓋Ｂを圧入して内部を簡易密封した後、開口穴Ａに外筒Ａ1 と蓋Ｂの内筒Ｂ1 との重なり代の溶接を行うため、溶接時に漏れがない。特に、セルＳ内の圧力が大気圧と同じになってから治具Ｊを外しているため、開口穴Ａに蓋Ｂを圧入してから外筒Ａ1 と内筒Ｂ1 との重なり代の溶接を行うまでの間に、セルＳから水素が漏れたり、逆にセルＳ内に空気が進入する不具合がなく、水素吸蔵合金の水素放出と吸蔵の能力低下が防がれる。
また、外筒Ａ1 と内筒Ｂ1 との重なり代が熱容量の大きいステンレス製であるため、溶接の熱が内部に伝達し難いとともに、溶接時はセルＳが冷却されてセルＳ内に充填された水素が水素吸蔵合金に吸蔵されて内部に充満する水素量が減少している。このように、溶接の熱が内部に伝わり難く、内部に充満する水素量が少ないため、溶接時の引火が防止される。
【００４６】
〔第２実施例〕
図８はセルＳの要部断面図である。
上記の第１実施例では、開口穴Ａおよび外筒Ａ1 が形成された活性化接続金具ＧをセルＳに接合して、セルＳに外筒Ａ1 付きの開口穴Ａを設けた例を示したが、この実施例では、バーリング加工によって開口穴Ａの外側に外筒Ａ1 を設けたものである。
【００４７】
〔第３実施例〕
図９はセルＳの要部断面図である。
本実施例は、連結部Ｓ5 の端部を開口穴Ａ兼外筒Ａ1 として用い、真空引き、活性化処理、水素充填を行い、蓋Ｂを圧入して外筒Ａ1 と内筒Ｂ1 との重なり代を溶接したものである。
【００４８】
〔第４実施例〕
次に、本発明の水素吸蔵合金を利用した熱利用システムを冷暖房装置に適用した第４実施例を示す。なお、図１０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１９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１８と冷熱出力水循環路２１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。
なお、室内空調機５の他に、床暖房マット、浴室乾燥機などに接続し、加熱水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。
【００４９】
〔第５実施例〕
図１１および図１２は第５実施例を示すもので、図１１はセルＳが固定されるタイプの冷房装置の概略構成図である。
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、この第３実施例では複数（この実施例では３つ）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４０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４１とによって、デバイダー９の内側の熱媒体通路９ａ（図１２参照）に熱媒体の種類を切り替えて供給するものである。
なお、図１２に示すように、この第３実施例の各上、中、下段容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 は、デバイダー９によって覆われるとともに、デバイダー９はハウジング４２に覆われており、デバイダー９とハウジング４２との間には断熱材４３が配されている。
【００５０】
〔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１３に示すように、各上、中、下段容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 を回転軸８の回りに巻き付けた状態で配置するとともに、上、中、下段容器Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 と、これに隣接する他の上、中、下段容器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、隙間が同幅であるため、その隙間を流れる熱媒体の流れが整流されて流れが速くなり、水素吸蔵合金と熱交換を行う熱媒体の量が増えて熱交換効率を高めることができる。
【００５１】
上記の第１、第２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、上下の配置を変更したり横に配置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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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】開口穴と蓋との接合部分を示す断面図である（第１実施例）。
【図２】セルの部分斜視図である（第１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（第１実施例）。
【図４】冷房装置の概略構成図である（第１実施例）。
【図５】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６】ヒートポンプユニットの斜視図である（第１実施例）。
【図７】ＰＴ冷凍サイクル線図である（第１実施例）。
【図８】開口穴と蓋との接合部分を示す断面図である（第２実施例）。
【図９】開口穴と蓋との接合部分を示す断面図である（第３実施例）。
【図１０】冷暖房装置の概略構成図である（第４実施例）。
【図１１】冷房装置の概略構成図である（第５実施例）。
【図１２】ハウジングの断面図である（第５実施例）。
【図１３】容器内を示す断面図である（変形例）。
【符号の説明】
Ａ    開口穴
Ｂ    蓋
Ａ1   外筒
Ｂ1   内筒
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
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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