專利名稱：采用氫吸儲合金單元的熱電轉(zhuǎn)換及冷卻取暖設(shè)備·冷凍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及，利用氫吸儲合金的吸儲氫和釋放氫的功能，使氫吸儲合金產(chǎn)生溫度差、靠氫氣壓力的變化產(chǎn)生泵作用，利用其機(jī)械運動進(jìn)行電氣轉(zhuǎn)換的熱電轉(zhuǎn)換，以及，將氫吸儲合金因氫化反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量和因釋放反應(yīng)而產(chǎn)生的冷量聚集起來加以利用而實現(xiàn)的冷卻取暖設(shè)備·冷凍，特別是使氫吸儲合金的氫化反應(yīng)和氫釋放反應(yīng)的行程時間達(dá)到最小，所產(chǎn)生的氫氣壓力以及冷量·熱量可用于熱電轉(zhuǎn)換及冷卻取暖設(shè)備·冷凍裝置中的發(fā)明。
現(xiàn)有技術(shù)迄今為止，采用氫吸儲合金的相關(guān)裝置，有作為熱電轉(zhuǎn)換裝置將高溫氣體和常溫空氣作為熱源的發(fā)電裝置(文獻(xiàn)1JP，08-240106)、以及、從整體構(gòu)成來說雖非發(fā)電領(lǐng)域的裝置，但是是通過將電能輸入派耳帖元件中以獲得熱源而使用的供水裝置(文獻(xiàn)2JP，09-256425)等。
作為上述對氫吸儲合金進(jìn)行加熱·冷卻的手段，文獻(xiàn)1提出了，填充適用于氣體熱媒介的氫吸儲合金粉末而成的單元的機(jī)理，而文獻(xiàn)2使用的是，氫吸儲合金粉末鍍銅后壓制成固定形狀而成的氫吸儲合金；然而，二者均未提出，可使液體熱媒介很快將氫吸儲合金加熱·冷卻的氫吸儲合金設(shè)置方法以及單元的機(jī)理、以不使用膜盒或透平的液面活塞而實現(xiàn)的泵機(jī)理、可縮短吸儲·釋放的行程時間縮短機(jī)理、靠氫吸儲合金單元之間氫離解壓力的壓差使氫氣移動以及產(chǎn)生冷量·熱量的機(jī)理、以及、使低溫?zé)嵩吹臏囟壬叨右岳玫纳郎貦C(jī)理，等技術(shù)方案。
此外，作為以往利用氫吸儲合金的、與冷卻取暖·冷凍類似的化學(xué)泵等裝置，從氫吸儲合金粉末填充單元的規(guī)格來說，因粉末之間存在空隙故而熱傳導(dǎo)慢，氫化反應(yīng)與氫釋放反應(yīng)的行程時間較長，必然地，氫吸儲合金用量也較多。
本發(fā)明是針對上述問題提出來的，其目的是，提供這樣一種熱電轉(zhuǎn)換及冷卻取暖設(shè)備·冷凍裝置，即，通過采用，縮短氫吸儲合金的氫化反應(yīng)與氫釋放反應(yīng)的行程時間、靠氫離解壓力的壓差使氫氣移動、熱源溫度的升溫循環(huán)、靠液面活塞實現(xiàn)泵作用，等技術(shù)，可使氫吸儲合金的用量達(dá)到最少，即使熱源的溫度較低也能夠最大限度地利用氫吸儲合金所具有的功能。
發(fā)明的公開作為本發(fā)明，在將具有循環(huán)熱媒介切換閥以及在密封容器內(nèi)設(shè)置盤盒或管的外表面具有橡膠化薄膜狀氫吸儲合金的盤盒的層疊體或管的集合體而構(gòu)成的氫吸儲合金單元，的氫吸儲釋放手段，用于以熱電轉(zhuǎn)換模塊和溫度復(fù)原模塊實現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換的場合，以所說氫吸儲釋放手段、由逆止閥和油缸以及液體活塞構(gòu)成的工作液體泵手段、設(shè)置多個由所說氫吸儲釋放手段和工作液體泵手段構(gòu)成的結(jié)構(gòu)組合而對循環(huán)熱媒介切換閥進(jìn)行電子控制的電子控制手段、在工作液體的循環(huán)回路中設(shè)置壓力控制閥以及貯留罐而成的氫化反應(yīng)時間縮短手段、以及將工作液體的流動力轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電手段，構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換模塊，將所說氫吸儲釋放手段的氫吸儲合金單元相對設(shè)置，并由以熱電轉(zhuǎn)換模塊的散熱以及外熱為熱源、靠泵壓或氫離解壓力的壓差使氫氣在氫吸儲合金單元之間往復(fù)移動從而使熱電轉(zhuǎn)換模塊的散熱的溫度升高復(fù)原的溫度復(fù)原手段，發(fā)熱受領(lǐng)媒介循環(huán)系，以及，對所說發(fā)熱受領(lǐng)媒介循環(huán)系進(jìn)行電子控制的電子控制手段，構(gòu)成溫度復(fù)原模塊；而在將所說氫吸儲釋放手段應(yīng)用于冷卻取暖設(shè)備·冷凍的場合，將所說氫吸儲釋放手段的氫吸儲合金單元相對設(shè)置，由以外熱為熱源靠泵壓或氫離解壓力的壓差使氫氣在氫吸儲合金單元之間往復(fù)移動從而產(chǎn)生冷量·熱量的冷量·熱量產(chǎn)生手段，包括熱交換器在內(nèi)的發(fā)熱受領(lǐng)媒介循環(huán)系，以及，對所說發(fā)熱受領(lǐng)媒介循環(huán)系的切換閥進(jìn)行電子控制的電子控制手段，構(gòu)成冷卻取暖設(shè)備·冷凍的熱源模塊。
由于這樣構(gòu)成，因此，在氫吸儲合金單元內(nèi)，氫吸儲合金呈橡膠化薄膜狀，因而可防止氫吸儲合金的微細(xì)粉末飛揚，并且，由于氫吸儲合金呈薄膜狀，因而氫吸儲合金的氫化及釋放氫的反應(yīng)時間縮短。
此外，在將氫吸儲合金單元應(yīng)用于熱電轉(zhuǎn)換的熱電轉(zhuǎn)換模塊的場合，當(dāng)加熱媒介加熱氫吸儲合金單元內(nèi)的氫吸儲合金時，氫釋放反應(yīng)所產(chǎn)生的氫氣的壓力推壓油缸內(nèi)的液體活塞的液面，即使不使用固體活塞也能夠使工作液體通過逆止閥向一個方向循環(huán)，同時，從油缸中被擠壓出來的多余的工作液體流入設(shè)在工作液體循環(huán)回路中的貯留罐內(nèi)而壓縮貯留罐內(nèi)的氣體，從而對工作媒介的整個循環(huán)回路加壓。
另一方面，當(dāng)切換為冷卻媒介而對氫吸儲合金單元內(nèi)的氫吸儲合金進(jìn)行冷卻時，氫吸儲合金的氫化反應(yīng)便開始，由于工作液體循環(huán)回路被加壓，因而以比常壓下更短的氫化反應(yīng)時間更快地吸儲油缸內(nèi)的氫氣，同時，冷卻媒介能夠吸收所產(chǎn)生的熱量，當(dāng)油缸內(nèi)的壓力降低到低于工作液體循環(huán)回路的壓力時，工作液體在工作液體循環(huán)回路的壓力下通過逆止閥向一個方向循環(huán)流入油缸內(nèi)。
隨著上述一系列周期連續(xù)進(jìn)行，利用工作液體在循環(huán)回路內(nèi)的流動力使與發(fā)電機(jī)連動的旋轉(zhuǎn)系旋轉(zhuǎn)從而使發(fā)電機(jī)發(fā)電。
而在將氫吸儲合金單元應(yīng)用于熱電轉(zhuǎn)換的溫度復(fù)原模塊的場合，以熱電轉(zhuǎn)換模塊的散熱以及外熱為熱源，靠泵壓或者氫離解壓力的壓差使氫氣在氫吸儲合金單元之間往復(fù)移動，從而使熱電轉(zhuǎn)換模塊的散熱的溫度升高復(fù)原并再次供給熱電轉(zhuǎn)換模塊。
此外，在將氫吸儲合金單元應(yīng)用于冷卻取暖設(shè)備·冷凍的熱源模塊的場合，以外熱為熱源，靠泵壓或者氫離解壓力的壓差使氫氣在氫吸儲合金單元之間往復(fù)移動而產(chǎn)生冷量·熱量，以發(fā)熱受領(lǐng)媒介將冷量和熱量聚集起來并經(jīng)由熱交換器加以利用。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明一實施形式的示意圖，該實施例，是在氫吸儲合金單元內(nèi)部層疊盤盒而構(gòu)成的。
圖2和圖3示出，在本發(fā)明的氫吸儲合金單元內(nèi)的管或盤盒的外表面上將氫吸儲合金做成橡膠化薄膜狀的步驟。
圖4和圖5是本發(fā)明實施例的展開圖，示出氫吸儲合金單元內(nèi)部的盤盒的形狀。
圖6是本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊的總體概略圖，該實施例這樣構(gòu)成，即，能夠利用施加在液體活塞的液面上的氫氣壓力的泵作用所產(chǎn)生的工作液體的流動力，直接進(jìn)行發(fā)電或?qū)⑺嵘噪S時進(jìn)行水力發(fā)電。
圖7是本發(fā)明的溫度復(fù)原模塊以及熱源模塊的總體概略圖，該實施例這樣構(gòu)成，即，在氫吸儲合金單元之間中間通過泵設(shè)置有氫氣管，氫吸儲合金發(fā)熱而產(chǎn)生的熱量和吸熱而產(chǎn)生的冷量，可分別被發(fā)熱受領(lǐng)媒介和吸熱受領(lǐng)媒介聚集起來。
圖8、圖9是溫度復(fù)原方法以及冷量·熱量產(chǎn)生方法的說明圖，該實施例示出，將靠加熱源在氫吸儲合金單元之間產(chǎn)生的氫離解壓力的壓差從而不施加外部壓力便可使氫氣自然往復(fù)移動的熱電轉(zhuǎn)換中熱電轉(zhuǎn)換模塊的散熱作為熱源的溫度復(fù)原模塊的溫度復(fù)原行程、以及冷卻取暖設(shè)備·冷凍的熱源模塊的冷量·熱量產(chǎn)生行程。
發(fā)明的最佳實施形式下面，結(jié)合圖2、圖3的實施例進(jìn)行說明。氫吸儲合金單元中所使用的氫吸儲合金，是在使氫吸儲合金吸儲氫并經(jīng)過初期粉碎工序?qū)⒎哿Ｖ睆秸{(diào)整為50μm的粉末中混合硅橡膠材料而做成氫吸儲合金涂膏使用的。
以圖2所示的管制作集合體時，是在金屬的管95的外周卷繞對橡膠化氫吸儲合金進(jìn)行支持的細(xì)管或散熱片96并經(jīng)釬焊固定，將氫吸儲合金涂膏92薄薄地涂布在管95以及細(xì)管或散熱片96的外表面上使之橡膠化。
此外，為了防止氫吸儲合金剝落和對其進(jìn)行增強，也可以在細(xì)管或散熱片96的突出的端部涂布邊界材料93等。
而以圖3的盤盒制作層疊體時，是將氫吸儲合金涂膏92薄薄地涂布在金屬的盤盒兩面的波形槽6上，將波形槽6內(nèi)用邊界材料93填充至與波峰齊平，為使氫氣能夠流動，在槽面的中央部位設(shè)置細(xì)的氫氣流通槽94后進(jìn)行橡膠化。
如上所述，在氫吸儲釋放手段中，是將氫吸儲合金薄膜橡膠化后使用的，因此，即使氫吸儲合金為微細(xì)粉末也能夠防止其飛揚，并由于熱傳導(dǎo)快故而能夠縮短氫化反應(yīng)與氫釋放反應(yīng)的行程時間，因此，可使所使用的氫吸儲合金量達(dá)到最少。
下面，結(jié)合圖1、圖4、圖5的實施例進(jìn)行說明。在氫吸儲合金單元內(nèi)部采用盤盒的層疊體15的場合，利用下述模具通過壓力加工制造出金屬盤2、3，即該模具能夠做到，在長方形的正中的平面部4內(nèi)開設(shè)氫氣孔5，沿縱向在正中形成氫氣引導(dǎo)槽11，并能夠分別形成在與氫氣引導(dǎo)槽11成45度的方向上在盤的整個面上設(shè)置多列平行設(shè)置的直線槽而成的波形槽6、將長邊的兩個端面彎曲而形成的呈平面的側(cè)面部10、以及分別在短邊的兩個端面上形成的波形部7、8。
其次，將釬焊用薄膜材料夾在盤2與盤3之間，在真空爐內(nèi)進(jìn)行高溫處理將平面部4的面與面、波形槽6的波峰與波谷、側(cè)面部10的面與面、波形部7、8的波峰與波谷所分別接合的部位釬焊在一起從而制造出盤盒。
之后，在盤盒的兩面將氫吸儲合金做成橡膠化薄膜狀，層疊所需要的數(shù)量，對可使盤盒緊密接合的彼此接合的外周的端部進(jìn)行激光焊接而將橡膠化的氫吸儲合金部密封起來，從而制造出盤盒的層疊體15。
再將盤盒層疊體15用固定件85固定，在最上部的盤盒的氫氣孔5上安裝氫氣管14并引到密封容器18的外部，在兩端裝上蓋板86，在與密封容器18之間的間隙中填充硅橡膠件等填充件88，在密封容器的兩端安裝設(shè)有與內(nèi)部連通的熱媒介噴嘴的蓋，從而制造出氫吸儲合金單元。
而在采用管的集合體的場合，這樣進(jìn)行制造，即，在管的周圍已將氫吸儲合金做成橡膠化薄膜狀的多個管的兩端貫穿至圓筒形的密封容器18的兩端板材的外部，將管的周圍與兩端板材之間的間隙焊接起來從而形成密閉的管集合體，在密封容器18的側(cè)面部上，安裝與內(nèi)部連通的氫氣噴嘴，在密封容器18的兩個端部上分別設(shè)置與蓋板86做成一體的、設(shè)有與容器內(nèi)部連通的熱媒介噴嘴的蓋。
若氫吸儲合金單元如上構(gòu)成，則能夠做到，邊使80℃左右的加熱媒介從熱媒介噴嘴中通過邊從氫氣噴嘴進(jìn)行真空抽吸對氫吸儲合金進(jìn)行脫氣，然后，邊使20℃左右的冷卻媒介從熱媒介噴嘴通過邊以30kg/cm2程度的壓力進(jìn)行氫氣加壓，因此，不必設(shè)置專用的腔室便能夠在將裝置安裝后直接進(jìn)行氫吸儲合金的活化。
下面，結(jié)合圖6的實施例進(jìn)行說明。該實施例這樣構(gòu)成，即，由包括熱媒介切換閥在內(nèi)的氫吸儲合金單元、包括逆止閥在內(nèi)的油缸、包括工作液體循環(huán)系在內(nèi)的貯留罐、以及包括壓力控制閥在內(nèi)的發(fā)電機(jī)等構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換模塊，能夠靠作用于液體活塞的液面上的氫氣壓力的變化而產(chǎn)生的泵作用，利用工作液體的流動力直接發(fā)電或者將水提升以隨時進(jìn)行水力發(fā)電。
作為氫吸儲合金單元的密封容器18、18A、18B，在熱媒介入口噴嘴12和熱媒介出口噴嘴13上，分別設(shè)有熱媒介切換閥38、37和38A、37A和38B、37B，并這樣進(jìn)行配管連接，即，由熱交換器40、熱電元件單元55、氫吸儲合金單元、加壓罐58、泵51形成加熱媒介循環(huán)回路，并由熱交換器53、熱電元件單元55、氫吸儲合金單元、加壓罐59、泵52形成冷卻媒介循環(huán)回路，從而使得熱媒介能夠分別循環(huán)于其中。
液面活塞，是飄浮在油缸1、1A、1B內(nèi)工作液體的液面上的液體分離層，在工作液體使用硅油的場合適合用乙醇，由于液體分離層將工作液體的液面覆蓋，能夠防止硅油流入氫吸儲合金單元內(nèi)而阻礙其功能，因此，不必使用以往技術(shù)方案中所使用的膜盒或中空橡膠體等氫氣隔離物。作為工作液體的硅油的循環(huán)回路，是這樣連通的，即，可使得從油缸1、1A、1B的內(nèi)部流出的硅油匯合后，經(jīng)由壓力控制閥68、69、與泵49連動的旋轉(zhuǎn)系47、以及與發(fā)電機(jī)46連動的旋轉(zhuǎn)系45，并經(jīng)過與封裝有氬氣等氣體的貯留罐57的內(nèi)部連通的配管而返回原來的油缸中。
此外，在油缸1、1A、1B的下部，設(shè)有分別具有逆止閥的硅油管24、25和24A、25A和24B、25B，以防止硅油倒流。
當(dāng)如上所述，由逆止閥和油缸以及液體活塞構(gòu)成的工作液體泵手段，以油缸內(nèi)的因氫吸儲合金釋放氫而產(chǎn)生的氫氣的壓力將工作液體的硅油從油缸中壓出時，靠其流動力使發(fā)電手段的發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)系旋轉(zhuǎn)而發(fā)電。
而且同時，通過由壓力控制閥和貯留罐構(gòu)成的氫化反應(yīng)時間縮短手段，可使得從油缸中被壓出的硅油流入貯留罐57內(nèi)對其內(nèi)部的氣體進(jìn)行壓縮，而該壓力在氫吸儲合金發(fā)生氫化反應(yīng)時能夠大幅度縮短氫吸儲時間，因此，冷卻媒介能夠?qū)⒁驓浠a(chǎn)生的高溫?zé)崃课铡?br> 此外，作為熱電元件單元55，在其內(nèi)部加熱媒介用的和冷卻媒介用的加熱冷卻器是將熱電元件夾在中間層疊而成的，因此，當(dāng)熱電元件的單面被加熱或被冷卻時因塞貝克效應(yīng)而發(fā)電。
此外，加壓罐58、59的內(nèi)部被氣體加壓到所需要的壓力，由于該壓力的存在，例如在加熱媒介使用水的場合或使用極低溫硅油的場合可防止其沸騰，因此，能夠利用溫度范圍很廣的熱源。
電子控制手段，是靠預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)和溫度、壓力以及液面高度等各檢測傳感器的數(shù)據(jù)，對熱媒介的切換閥38、37和38A、37A和38B、37B的電源的通斷進(jìn)行電子控制以使工作液體泵手段的輸出行程能夠依次連續(xù)進(jìn)行，并對泵51、52的動力電源的電壓或頻率進(jìn)行電子控制而使熱媒介的溫度一定。
至于對加熱源的聚熱，作為熱交換器40，是對太陽光的聚光熱或地?zé)岬茸匀粺?、燃料或焚燒爐的燃燒熱、工廠的化學(xué)反應(yīng)熱或廢熱、電熱等進(jìn)行聚熱，使得與冷卻熱源之間的溫度差盡可能在150℃以內(nèi)。
而作為熱交換器53，通常作為冷卻熱源是對外部大氣溫度或者水的氣化熱進(jìn)行聚集的，但在將作為極低溫冷卻熱源的液化天然氣(LNG)等低沸點物質(zhì)的氣化熱聚集至-60℃左右加以利用的場合，熱交換器是將外部大氣溫度作為加熱源進(jìn)行聚熱的，氫吸儲合金則使用極低溫用的。
在根據(jù)最終的發(fā)電量而安裝必要數(shù)量的熱電轉(zhuǎn)換模塊使用的場合，是將各氫吸儲合金單元上所設(shè)置的熱媒介的入口及出口噴嘴、與、加熱及冷卻的媒介循環(huán)回路34、35的管并聯(lián)連接而使用的。
此外，在儲備發(fā)電用的水的場合，利用泵49將水提升到必要高度并集中，需要時使水落下從而使與發(fā)電機(jī)48連動的旋轉(zhuǎn)系50旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行發(fā)電。
下面，結(jié)合圖7的實施例進(jìn)行說明。該實施例這樣構(gòu)成，即，作為溫度復(fù)原模塊的溫度復(fù)原手段以及熱源模塊的冷量·熱量產(chǎn)生手段，在無加熱源的場合，是在由兩個包括熱媒介切換閥在內(nèi)的氫吸儲合金單元所構(gòu)成的氫吸儲合金單元之間中間通過泵設(shè)置氫氣管，靠泵產(chǎn)生的氫氣壓力使氫氣往復(fù)移動，從而分別以發(fā)熱受領(lǐng)媒介和吸熱受領(lǐng)媒介，將氫吸儲合金發(fā)熱而產(chǎn)生的熱量以及吸熱而產(chǎn)生的冷量聚集起來的。
而在有加熱源的場合，是將氫離解壓力特性不同的氫吸儲合金用于相對的氫吸儲合金單元中，從而省略泵卻能夠使氫氣在氫吸儲合金單元之間移動。
在圖7的實施例中，這樣進(jìn)行配管連接，即，使相對設(shè)置的氫吸儲合金單元的圓筒形密封容器18、18A的氫氣流動路徑之間，中間隔著與動力71、72連動的泵73、74經(jīng)氫氣管連通，而且由熱交換器40、泵51、氫吸儲合金單元、加壓罐58形成發(fā)熱受領(lǐng)媒介的循環(huán)回路，并由熱交換器53、泵52、氫吸儲合金單元、加壓罐59形成吸熱受領(lǐng)媒介的循環(huán)回路，從而使得熱媒介能夠分別循環(huán)于其中。
此外，電子控制手段，是靠預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)和溫度以及壓力等各檢測傳感器的數(shù)據(jù)，對熱媒介切換閥38、37和38A、37A的電源的通斷、以及泵73、74的動力電源的電壓或頻率進(jìn)行電子控制，從而使得氫吸儲合金發(fā)熱而產(chǎn)生的熱量以及吸熱而產(chǎn)生的冷量能夠分別被發(fā)熱受領(lǐng)媒介以及吸熱受領(lǐng)媒介穩(wěn)定地聚集起來。
在如上構(gòu)成并作為溫度復(fù)原模塊應(yīng)用于熱電轉(zhuǎn)換的場合，或者使其同時具有加壓罐58、59，或者將進(jìn)行加熱的媒介循環(huán)回路34的管串聯(lián)連接而使成為加熱源的熱電轉(zhuǎn)換模塊的散熱的溫度升高復(fù)原并使之循環(huán)，而作為冷卻熱源，則通過熱交換器使用外部大氣溫度以下的冷卻熱源。
而作為熱源模塊將其應(yīng)用于冷卻取暖設(shè)備·冷凍的場合，是靠氫吸儲合金單元之間的泵來產(chǎn)生氫氣壓力差的，氫氣壓力較低一方氫吸儲合金單元內(nèi)的氫吸儲合金通過氫釋放反應(yīng)而吸熱，氫氣壓力較高一方氫吸儲合金單元內(nèi)的氫吸儲合金通過氫化反應(yīng)而發(fā)熱，因此，該因發(fā)熱而產(chǎn)生的熱量以及因吸熱而產(chǎn)生的冷量可分別這樣利用，即，將切換閥適當(dāng)?shù)厍袚Q成發(fā)熱受領(lǐng)媒介或吸熱受領(lǐng)媒介，使它們分別回收熱量和冷量并在空調(diào)機(jī)或冰箱中通過熱交換器40或53加以利用。
下面，結(jié)合圖8、圖9的實施例進(jìn)行說明。這兩個附圖是使用外部加熱源、靠氫離解壓力的壓差使氫氣往復(fù)移動的溫度復(fù)原方法以及冷量·熱量產(chǎn)生方法的說明圖；該實施例示出，利用通過加熱源在氫吸儲合金單元之間產(chǎn)生的氫離解壓力的壓差，不必施加外部壓力便可使氫氣自然往復(fù)移動的熱電轉(zhuǎn)換模塊的散熱的溫度復(fù)原行程以及熱源模塊的冷量·熱量產(chǎn)生行程。
由以氫吸儲合金單元18C、18D或者18G、18H構(gòu)成的一次側(cè)模塊、和、以氫吸儲合金單元18E、18F或者18J、18K構(gòu)成的二次側(cè)模塊構(gòu)成，在分別相對設(shè)置的氫吸儲合金單元內(nèi)，分別使用氫離解壓力特性的溫度的差異為10℃到50℃左右的氫吸儲合金，使得氫吸儲合金單元之間產(chǎn)生氫離解壓力之壓差，從而能夠使氫氣自然移動。
圖8是熱電轉(zhuǎn)換中溫度復(fù)原模塊的溫度復(fù)原方法，就氫吸儲合金的氫離解壓力而言，氫吸儲合金單元18D、18F的單元中使用氫離解壓力較高者，氫吸儲合金單元18C、18E中使用較低者，并且一次側(cè)以及二次側(cè)模塊的行程是依次連續(xù)地進(jìn)行的。
首先，在虛線上方所示的第一行程中，將熱電轉(zhuǎn)換模塊的進(jìn)行加熱及冷卻的循環(huán)熱媒介所與之混合后的加熱源送入各自的氫吸儲合金單元內(nèi)，由于氫吸儲合金單元之間的氫氣壓力存在壓差，氫氣壓力較高的氫釋放方氫吸儲合金單元18D、18F靠吸熱作用使所通過的熱媒介的溫度降低，而另一方的氫氣壓力較低的氫化方氫吸儲合金單元18C、18E靠發(fā)熱作用使所通過的熱媒介的溫度升高，使熱電轉(zhuǎn)換模塊的散熱的溫度復(fù)原。
此時，吸收了經(jīng)氫吸儲合金單元18C復(fù)原的熱量的熱媒介，作為熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱源再次循環(huán)供熱，來自另一方氫吸儲合金單元18E的熱媒介，通過媒介罐80內(nèi)的熱交換部作為第二行程的加熱源其熱被儲備之后，通過熱交換器40靠外熱升高至需要的溫度后進(jìn)行循環(huán)，而從氫吸儲合金單元18D、18F中通過的熱媒介，再次作為熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷卻熱源進(jìn)行循環(huán)。
其次，在虛線下部所示的第二行程中，通過將被儲備的作為加熱源的熱媒介送入氫吸儲合金單元18C、18E內(nèi)，并將從熱交換器53吸收外部大氣溫度以下的熱量的熱媒介作為冷卻熱源送入另一方氫吸儲合金單元18D、18F內(nèi)，從而使氫氣在氫吸儲合金單元之間向與第一行程相反的方向移動，溫度復(fù)原周期結(jié)束。
作為這種使用溫度復(fù)原模塊的溫度復(fù)原方法，可以使用多個溫度復(fù)原模塊而使熱源的溫度呈多級梯級式升高，例如可應(yīng)用于這樣的熱水器中，即該熱水器，以太陽能或地?zé)岬葻嵩礈囟葹?0℃～60℃者作為加熱源，冷卻熱源使用外部大氣溫度或水等的氣化熱，在不從外部加壓的情況下獲得100℃以上的高溫?zé)嵩础?br> 圖9是冷卻取暖設(shè)備·冷凍中熱源模塊的冷量·熱量產(chǎn)生方法，左側(cè)的一次側(cè)熱源模塊是，作為加熱源使用外部大氣溫度的外熱，產(chǎn)生的熱量為60℃左右，冷量為-10℃左右的冷卻取暖設(shè)備的熱源模塊。
此外，一次側(cè)與二次側(cè)整個熱源模塊是，將一次側(cè)熱源模塊產(chǎn)生的熱量經(jīng)由熱交換器82、83作為二次側(cè)熱源模塊的熱源使用，并將-50℃左右的冷量以熱交換器84加以利用的進(jìn)行冷凍的熱源模塊，虛線上部為第一行程，下部為第二行程。
此外，作為一次側(cè)或二次側(cè)熱源模塊，雖未圖示但若與溫度復(fù)原模塊同樣，一次側(cè)以及二次側(cè)模塊各自由多個構(gòu)成并使第一行程以及第二行程依次連續(xù)進(jìn)行，則能夠使熱媒介的循環(huán)不會斷續(xù)，因此最好這樣構(gòu)成。
作為冷卻取暖設(shè)備的熱源模塊時，與熱電轉(zhuǎn)換中的溫度復(fù)原模塊的溫度復(fù)原方法同樣，就氫吸儲合金的氫離解壓力而言，氫吸儲合金單元18H的單元中使用氫離解壓力較高者，氫吸儲合金單元18G中使用較低者。
首先，在虛線上部所示的第一行程中，將來自外部大氣溫度的加熱源送入各個氫吸儲合金單元內(nèi)，通過氫氣在氫吸儲合金單元之間的移動，使得氫釋放方氫吸儲合金單元18H靠吸熱作用使所通過的熱媒介的溫度降低，另一方的氫化方氫吸儲合金單元18G靠發(fā)熱作用使所通過的熱媒介的溫度升高，所產(chǎn)生的冷量通過熱交換器82用來制冷，所產(chǎn)生的熱量通過第二行程的熱交換器83用來制暖或者向大氣中排放。
其次，在虛線的下部所示的第二行程中，作為加熱源將太陽光的聚光熱或地?zé)岬茸匀粺?、燃料或焚燒爐的燃燒熱、工廠的化學(xué)反應(yīng)熱或廢熱、電熱等外熱通過熱交換器81聚熱至150℃以內(nèi)后送入氫吸儲合金單元18G內(nèi)，將從熱交換器82循環(huán)過來的熱媒介送入另一方氫吸儲合金單元18H內(nèi)，從而使氫氣在氫吸儲合金單元之間向與第一行程相反的方向移動，冷量·熱量產(chǎn)生周期結(jié)束。
而作為冷凍的熱源模塊時，一次側(cè)使用在冷卻取暖設(shè)備的熱源模塊中曾使用的氫吸儲合金，二次側(cè)使用比一次側(cè)氫吸儲合金的氫離解壓力更高的低溫用的氫吸儲合金，并且，在氫吸儲合金單元18H、18K的單元中使用氫離解壓力較高者，氫吸儲合金單元18G、18J中使用較低者。
首先，在虛線上部所示的第一行程中，將一次側(cè)熱源模塊產(chǎn)生的冷量經(jīng)由熱交換器82供給二次側(cè)熱源模塊作為加熱源，送入各個氫吸儲合金單元內(nèi)，通過氫氣在氫吸儲合金單元之間的移動，氫釋放方氫吸儲合金單元18K通過吸熱作用使所通過的熱媒介的溫度降低，另一方氫化方氫吸儲合金單元18J通過發(fā)熱作用使所通過的熱媒介的溫度升高，所產(chǎn)生的冷量通過熱交換器84用于進(jìn)行冷凍，所產(chǎn)生的熱量與從熱交換器84循環(huán)過來的熱媒介一起向熱交換器82側(cè)進(jìn)行循環(huán)。
其次，在虛線下部所示的第二行程中，將一次側(cè)熱源模塊產(chǎn)生的熱量作為加熱源經(jīng)由熱交換器83送入氫吸儲合金單元18J內(nèi)，將從熱交換器84循環(huán)過來的熱媒介送入另一方氫吸儲合金單元18K內(nèi)，從而使氫氣在氫吸儲合金單元之間向與第一行程相反的方向移動，冷量·熱量產(chǎn)生周期結(jié)束。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性由于采用氫吸儲合金因而機(jī)理簡單，而且也沒有噪音。此外，作為熱電轉(zhuǎn)換以及冷卻取暖設(shè)備·冷凍的熱源，除了用之不竭的太陽能和地?zé)嶂?，還可以利用工廠排放的廢熱、垃圾焚燒爐等的廢熱，而且，能夠使一時降低的溫度升高后進(jìn)行再利用。此外，作為冷卻取暖設(shè)備·冷凍裝置，由于不使用迄今作為冷媒使用的氟(フロン)因而不會破壞環(huán)境。
此外，本發(fā)明具有不排放物質(zhì)的優(yōu)點因而有利于保護(hù)環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種采用氫吸儲合金單元的熱電轉(zhuǎn)換以及冷卻取暖設(shè)備·冷凍裝置，其特征是，在將具有循環(huán)熱媒介切換閥以及在密封容器內(nèi)設(shè)置盤盒或管的外表面具有橡膠化薄膜狀氫吸儲合金的盤盒的層疊體或管的集合體而構(gòu)成的氫吸儲合金單元的氫吸儲釋放手段用于以熱電轉(zhuǎn)換模塊和溫度復(fù)原模塊實現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換的場合，以所說氫吸儲釋放手段、由逆止閥和油缸以及液體活塞構(gòu)成的工作液體泵手段、設(shè)置多個由所說氫吸儲釋放手段和工作液體泵手段構(gòu)成的結(jié)構(gòu)組合而對循環(huán)熱媒介切換閥進(jìn)行電子控制的電子控制手段、在工作液體的循環(huán)回路中設(shè)置壓力控制閥以及貯留罐而成的氫化反應(yīng)時間縮短手段、以及將工作液體的流動力轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電手段構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換模塊，將所說氫吸儲釋放手段的氫吸儲合金單元相對設(shè)置，并由以熱電轉(zhuǎn)換模塊的散熱以及外熱為熱源、靠泵壓或氫離解壓力的壓差使氫氣在氫吸儲合金單元之間往復(fù)移動從而使熱電轉(zhuǎn)換模塊的散熱的溫度升高復(fù)原的溫度復(fù)原手段，發(fā)熱受領(lǐng)媒介循環(huán)系以及對所說發(fā)熱受領(lǐng)媒介循環(huán)系進(jìn)行電子控制的電子控制手段構(gòu)成溫度復(fù)原模塊；而在將所說氫吸儲釋放手段應(yīng)用于冷卻取暖設(shè)備·冷凍的場合，將所說氫吸儲釋放手段的氫吸儲合金單元相對設(shè)置，由以外熱為熱源靠泵壓或氫離解壓力的壓差使氫氣在氫吸儲合金單元之間往復(fù)移動從而產(chǎn)生冷量·熱量的冷量·熱量產(chǎn)生手段，包括熱交換器在內(nèi)的發(fā)熱受領(lǐng)媒介循環(huán)系以及對所說發(fā)熱受領(lǐng)媒介循環(huán)系的切換閥進(jìn)行電子控制的電子控制手段構(gòu)成冷卻取暖設(shè)備·冷凍的熱源模塊。
2.如權(quán)利要求1所說的采用氫吸儲合金單元的熱電轉(zhuǎn)換以及冷卻取暖設(shè)備·冷凍裝置，其特征是，屬于在氫吸儲合金單元相對設(shè)置并經(jīng)由氫氣管連通的氫吸儲合金單元內(nèi)分別使用氫離解壓力特性不同的橡膠化的氫吸儲合金靠熱媒介使氫吸儲合金之間的氫氣壓力產(chǎn)生壓差的溫度復(fù)原模塊的溫度復(fù)原手段以及熱源模塊的冷量·熱量產(chǎn)生手段。
3.如權(quán)利要求1或2所說的氫吸儲合金單元，其特征是，或者將層疊體放置在圓筒形的容器內(nèi)，所說層疊體是層疊在盤的平面部內(nèi)形成有氫氣管以及在整個面上形成有多個平行且呈直線狀的槽而成的波形槽并且長邊的兩個端面彎曲而形成呈平面的側(cè)面部、在短邊的兩個端面上分別形成有波形部的金屬盤重疊后接合部經(jīng)過釬焊而成的盒的兩面層疊設(shè)置有氫吸儲合金者并將其周圍焊接起來而成，或者將金屬管的外表面設(shè)置有氫吸儲合金的管置于圓筒形密封容器內(nèi)并且管的兩端貫通至兩端板材的外部的管的集合體，一起在圓筒形容器的兩端分別安裝設(shè)有與內(nèi)部連通且敞開的熱媒介噴嘴的蓋密封起來。
4.一種氫吸儲合金單元的氫吸儲合金橡膠化設(shè)置方法，其特征是，采用使氫吸儲合金吸儲氫并經(jīng)初期粉碎工序而得到的粉末與硅橡膠材料混合而成的氫吸儲合金涂膏，對于盤盒形狀者，在金屬板的盤盒兩面的波形槽上薄薄地涂布?xì)湮鼉辖鹜扛嗍怪鹉z化，對于管形狀者，在金屬管的外周上薄薄地涂布并使之橡膠化。
5.一種溫度復(fù)原模塊的溫度復(fù)原方法，其特征是，在溫度復(fù)原模塊的第一行程中，作為加熱源將由太陽能或地?zé)岬茸匀粺帷⑷剂匣蚶娜紵裏?、燃料電池或工廠的化學(xué)反應(yīng)熱以及電熱等聚熱至150℃以內(nèi)的熱媒介，送入相對的氫吸儲合金單元內(nèi)，靠氫化方氫吸儲合金單元的發(fā)熱使熱媒介的溫度進(jìn)一步升高，在第二行程中，作為氫化方氫吸儲合金單元的冷卻熱源，使用將外部大氣溫度、水溫、水的氣化熱或液化天然氣(LNG)等低沸點物質(zhì)的氣化熱聚集起來的熱媒介。
6.一種熱源模塊的冷量·熱量產(chǎn)生方法，其特征是，在熱源模塊的第一行程中，將外部大氣溫度以下的溫度作為加熱源的熱媒介送入相對的氫吸儲合金單元內(nèi)，靠氫化方氫吸儲合金單元的發(fā)熱使熱媒介的溫度進(jìn)一步升高，靠氫釋放方氫吸儲合金單元的吸熱使熱媒介的溫度進(jìn)一步降低，在第二行程中，作為氫釋放方氫吸儲合金單元的加熱源，使用從太陽能或地?zé)岬茸匀粺帷⑷剂匣蚶娜紵裏?、燃料電池或工廠的化學(xué)反應(yīng)熱、電熱等聚熱至150℃以內(nèi)的熱媒介。
全文摘要
本發(fā)明涉及，利用氫吸儲合金的吸儲氫和釋放氫的功能，靠氫氣壓力的變化產(chǎn)生泵作用，利用其機(jī)械動力進(jìn)行發(fā)電，或者利用吸儲氫和釋放氫時的發(fā)熱和吸熱作用進(jìn)行冷卻取暖設(shè)備·冷凍裝置。為了縮短氫化反應(yīng)與氫釋放反應(yīng)的行程時間，作為氫吸儲合金，是與橡膠材料混合成涂膏狀后，涂布在密封容器內(nèi)部的盤盒或管的外表面上的，與外部熱源之間進(jìn)行熱交換。
文檔編號F03G7/00GK1509399SQ01823189
公開日2004年6月30日 申請日期2001年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月26日
發(fā)明者辻信義, 信義 申請人:Ip 貿(mào)易日本株式會社