JPH0222880B2 - - Google Patents
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- JPH0222880B2 JPH0222880B2 JP59254416A JP25441684A JPH0222880B2 JP H0222880 B2 JPH0222880 B2 JP H0222880B2 JP 59254416 A JP59254416 A JP 59254416A JP 25441684 A JP25441684 A JP 25441684A JP H0222880 B2 JPH0222880 B2 JP H0222880B2
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- hydrogen
- heat exchange
- hydrogen storage
- powder
- storage alloy
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- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/003—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using thermochemical reactions
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
- C01B3/0005—Reversible storage of hydrogen, e.g. by hydrogen getters or electrodes
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
- F17C11/005—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0047—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for hydrogen or other compressed gas storage tanks
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
-
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
この発明は金属水素化物を主体とする水素吸蔵
合金を使用した熱交換装置、特に水素吸蔵能力が
繰返し使用に拘らず劣化し難く、装置が小型化出
来熱交換効率の高い熱交換装置に係る。勿論水素
貯蔵装置として使用するときも吸蔵、放出速度が
早く効率のよい装置となるものである。
合金を使用した熱交換装置、特に水素吸蔵能力が
繰返し使用に拘らず劣化し難く、装置が小型化出
来熱交換効率の高い熱交換装置に係る。勿論水素
貯蔵装置として使用するときも吸蔵、放出速度が
早く効率のよい装置となるものである。
(ロ) 従来技術
水素をある種の金属又は合金に吸蔵させて金属
水素化物の形で貯蔵し移送し、さらにその応用と
して水素精製、ヒートポンプ、冷暖房システムの
部材として利用する技術が開発されている。
水素化物の形で貯蔵し移送し、さらにその応用と
して水素精製、ヒートポンプ、冷暖房システムの
部材として利用する技術が開発されている。
この場合、金属水素化物が水素の吸蔵、放出を
行なうに当つて必ず発熱、吸熱を伴うので、この
性質に着目して熱交換装置やヒートポンプへの利
用ができるし、逆に水素の貯蔵や移送が主目的の
ときは外部との間に迅速な熱の授受がなければ水
素の授受も生じない。
行なうに当つて必ず発熱、吸熱を伴うので、この
性質に着目して熱交換装置やヒートポンプへの利
用ができるし、逆に水素の貯蔵や移送が主目的の
ときは外部との間に迅速な熱の授受がなければ水
素の授受も生じない。
ところが、水素吸蔵合金自体の熱伝導率が低い
上、水素の吸蔵、放出の繰返しによつて合金が崩
壊して微粉化して更に熱伝導率を低下させ熱交換
装置の熱効率又は水素吸蔵能力を著しく劣化させ
る。
上、水素の吸蔵、放出の繰返しによつて合金が崩
壊して微粉化して更に熱伝導率を低下させ熱交換
装置の熱効率又は水素吸蔵能力を著しく劣化させ
る。
この問題点を解決するために幾つかの提案があ
るが、例えば「金属水素化物反応器」（特開昭57
−61601号公報）においては圧力容器内に網状構
造体もしくは多孔体が収納されこの中に金属水素
化物を保持させることを特徴としており、具体的
な実施例としては第１２図のように容器１内に微
細鉄線材をからみ合わせて網状構造体６としたも
のを見掛け上、容器１が満杯となるように充填し
金属水素化物として200メツシユパスの粉体を容
器１の容積の50％充填して網状構造体に保持させ
た。この容器内に熱交換パイプを巻回して熱媒体
還流管３としその両端は夫々熱媒又は冷媒の供給
口４および排出口５と連結する。２は水素供給口
である。
るが、例えば「金属水素化物反応器」（特開昭57
−61601号公報）においては圧力容器内に網状構
造体もしくは多孔体が収納されこの中に金属水素
化物を保持させることを特徴としており、具体的
な実施例としては第１２図のように容器１内に微
細鉄線材をからみ合わせて網状構造体６としたも
のを見掛け上、容器１が満杯となるように充填し
金属水素化物として200メツシユパスの粉体を容
器１の容積の50％充填して網状構造体に保持させ
た。この容器内に熱交換パイプを巻回して熱媒体
還流管３としその両端は夫々熱媒又は冷媒の供給
口４および排出口５と連結する。２は水素供給口
である。
この構成により金属水素化物の充填層が熱伝導
度として約1.9倍に改善されたと報告している。
度として約1.9倍に改善されたと報告している。
また「水素吸蔵体充填圧力容器」（実開昭59−
62399号公報）では容器１の内部を細かい空間部
に区切つて成型された水素吸蔵体を収容すること
を特徴としている。具体的には第１３図のように
容器１内に水素吸蔵体収容容器７を多数並置し、
この容器７内に水素吸蔵体８を角柱、円柱等のプ
レス成形体として挿置されている。これらの水素
吸蔵体８の中心部にはドリルで穿孔した通孔９を
有している。このような構造であるから水素を吸
蔵するときに発生する多量の熱は熱媒中に速やか
に除去され反応を阻害することがない。成形され
た水素吸蔵体８は水素の流れによつて粉末が飛散
移動するようなこともない等と効果を挙げてい
る。
62399号公報）では容器１の内部を細かい空間部
に区切つて成型された水素吸蔵体を収容すること
を特徴としている。具体的には第１３図のように
容器１内に水素吸蔵体収容容器７を多数並置し、
この容器７内に水素吸蔵体８を角柱、円柱等のプ
レス成形体として挿置されている。これらの水素
吸蔵体８の中心部にはドリルで穿孔した通孔９を
有している。このような構造であるから水素を吸
蔵するときに発生する多量の熱は熱媒中に速やか
に除去され反応を阻害することがない。成形され
た水素吸蔵体８は水素の流れによつて粉末が飛散
移動するようなこともない等と効果を挙げてい
る。
次に「特公昭57−19041号公報」は水素吸蔵金
属に銅、アルミニウム、黒鉛等の熱伝導性の良好
な添加物などを混合し発泡金属多孔体の細孔内に
充填し焼結してブロツク化することを提案してい
る。海綿状の三次元的網に形成された細孔内に水
素吸蔵金属をとじこめて移動を困難とし、熱伝導
性の悪化と粉化の防止に有効である点を謳つてい
る。
属に銅、アルミニウム、黒鉛等の熱伝導性の良好
な添加物などを混合し発泡金属多孔体の細孔内に
充填し焼結してブロツク化することを提案してい
る。海綿状の三次元的網に形成された細孔内に水
素吸蔵金属をとじこめて移動を困難とし、熱伝導
性の悪化と粉化の防止に有効である点を謳つてい
る。
さらに熱交換装置自体の構造に関しては「特開
昭58−90号公報・第１４図」は耐圧容器の内部に
金属水素化物保持スペースを形成し、これを独立
気泡系の断熱材にて囲繞した構成を示し、外部へ
の伝導量を小さくすると共に金属保持スペース以
外の部分の水素ガス充填容積を極力減少させるこ
とによつて熱効率を高くすることを目指してい
る。
昭58−90号公報・第１４図」は耐圧容器の内部に
金属水素化物保持スペースを形成し、これを独立
気泡系の断熱材にて囲繞した構成を示し、外部へ
の伝導量を小さくすると共に金属保持スペース以
外の部分の水素ガス充填容積を極力減少させるこ
とによつて熱効率を高くすることを目指してい
る。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点
ここに引用した二つの公開技術の共通の問題点
は水素吸蔵合金自体の急速な吸蔵能力の劣化であ
る。両者とも使用の当初においてこそ成形体全体
としての熱伝導率が優れ、そのため水素の迅速な
吸蔵、放出が可能であるが、繰返し使用を継続す
ると微粉化等によつて熱伝導率が低下し吸蔵、放
出機能を著しく劣化する。また水素化、脱水素化
のたびに容積が膨張、収縮を繰返す結果、粉体が
崩壊して微粉化することは避けられないから、第
１の従来技術では微粉化した金属水素化物が網状
構造体６の拘持力を振り切つて離脱飛散して充填
度を漸次低下させるおそれがあり、第２の従来技
術について言えば水素吸蔵体収容容器体７中に収
容された水素吸蔵体８の成形体が崩壊し、ドリル
で穿設した孔も陥没して水素ガスを長手方向全体
に導入することが困難となるおそれがある。また
微粉化した粉体が水素の吸蔵、放出により固結化
が起こり、容器等の一部に異常な力がかかり容器
の変形や破損等につながる。またこの技術におい
て、通常の水素吸蔵合金粉末を圧縮成形した成形
体にドリルで孔を穿つときは加工性がよくないた
め相当ボロついて仕上り状態もよくないおそれが
ある。
は水素吸蔵合金自体の急速な吸蔵能力の劣化であ
る。両者とも使用の当初においてこそ成形体全体
としての熱伝導率が優れ、そのため水素の迅速な
吸蔵、放出が可能であるが、繰返し使用を継続す
ると微粉化等によつて熱伝導率が低下し吸蔵、放
出機能を著しく劣化する。また水素化、脱水素化
のたびに容積が膨張、収縮を繰返す結果、粉体が
崩壊して微粉化することは避けられないから、第
１の従来技術では微粉化した金属水素化物が網状
構造体６の拘持力を振り切つて離脱飛散して充填
度を漸次低下させるおそれがあり、第２の従来技
術について言えば水素吸蔵体収容容器体７中に収
容された水素吸蔵体８の成形体が崩壊し、ドリル
で穿設した孔も陥没して水素ガスを長手方向全体
に導入することが困難となるおそれがある。また
微粉化した粉体が水素の吸蔵、放出により固結化
が起こり、容器等の一部に異常な力がかかり容器
の変形や破損等につながる。またこの技術におい
て、通常の水素吸蔵合金粉末を圧縮成形した成形
体にドリルで孔を穿つときは加工性がよくないた
め相当ボロついて仕上り状態もよくないおそれが
ある。
また第３の従来技術についても水素吸蔵合金自
体の改善ではなく多孔質の細孔内に粉体を閉じこ
め焼結によつてブロツクしたものに過ぎないか
ら、熱伝導率の向上に対してはなお不十分であ
り、粉化飛散の防止に対しても拘束力に物足らぬ
点が残るのではなかろうか。
体の改善ではなく多孔質の細孔内に粉体を閉じこ
め焼結によつてブロツクしたものに過ぎないか
ら、熱伝導率の向上に対してはなお不十分であ
り、粉化飛散の防止に対しても拘束力に物足らぬ
点が残るのではなかろうか。
特に水素吸蔵合金の成形一体化に関する着想は
既に相当な提案件数があり、それぞれ見るべき改
善は実証されたと解されるが、水素吸蔵合金自体
に対する改善がない限り限界が屹立するものと言
わざるを得ない。
既に相当な提案件数があり、それぞれ見るべき改
善は実証されたと解されるが、水素吸蔵合金自体
に対する改善がない限り限界が屹立するものと言
わざるを得ない。
第４の従来技術（第１４図）についても全く同
様で、熱交換装置の外周を断熱材で囲繞して外部
と熱の移動を防止することは、熱交換装置一般の
熱効率向上の一手段として慣用されているに過ぎ
ず、水素吸蔵合金を熱授受の媒体に使うといえど
もその点例外ではない。
様で、熱交換装置の外周を断熱材で囲繞して外部
と熱の移動を防止することは、熱交換装置一般の
熱効率向上の一手段として慣用されているに過ぎ
ず、水素吸蔵合金を熱授受の媒体に使うといえど
もその点例外ではない。
このように従来の熱交換装置は繰り返し使用す
るとき、金属水素化物粉末の熱伝導率の劣化、飛
散、崩壊による充填率低下などが相俟つて熱交換
機能が低下するので、これら問題点を解決し、繰
り返し使用しても機能が低下し難い装置を提供す
ることが本願発明の目的である。
るとき、金属水素化物粉末の熱伝導率の劣化、飛
散、崩壊による充填率低下などが相俟つて熱交換
機能が低下するので、これら問題点を解決し、繰
り返し使用しても機能が低下し難い装置を提供す
ることが本願発明の目的である。
(ニ) 問題点を解決するための手段
この発明に係る水素吸蔵合金を使用した熱交換
装置は水素吸蔵合金の粉末表面に還元剤使用の自
己触媒型の無電解鍍金法によつてニツケル及び又
は銅の多孔質金属膜で被覆した後圧縮成形して水
素吸蔵合金成形体とし、該成形体を貫通する孔を
設け、この孔に直接接触する熱交換用パイプを挿
通し、該パイプの端部が熱媒又は冷媒の供給口お
よび排出口に夫々連通することによつて上記問題
点を解決した。
装置は水素吸蔵合金の粉末表面に還元剤使用の自
己触媒型の無電解鍍金法によつてニツケル及び又
は銅の多孔質金属膜で被覆した後圧縮成形して水
素吸蔵合金成形体とし、該成形体を貫通する孔を
設け、この孔に直接接触する熱交換用パイプを挿
通し、該パイプの端部が熱媒又は冷媒の供給口お
よび排出口に夫々連通することによつて上記問題
点を解決した。
ここで水素吸蔵合金の粉末材料としては従来か
ら知られているランタン−ニツケル合金、ミツシ
ユメタル−ニツケル合金、ミツシユメタル−ニツ
ケル−アルミニウム合金、鉄−チタン合金、チタ
ン−マンガン合金、カルシウム−ニツケル合金、
マグネシウム−銅合金、マグネシウム−ニツケル
合金などの何れもが適用可能である。成形前の水
素吸蔵合金粉末の表面処理は特に本願発明の重要
な要件で、得られる作用・効果に決定的な特徴を
与える基本である。すなわち合金粉末表面の表面
を還元剤を用いる自己触媒型の湿式無電解法によ
る鍍金という特別の表面処理の結果、個々の粉末
表面は異種金属によつて堅牢な被膜（カプセル）
で覆われるが、なお微細な孔が無数に開口して外
界と連通している状態を形成する。たとえば、還
元剤としてホルムアルデヒドを用いて無電解鍍金
銅液に混合攪拌すると、液内の反応のため水素ガ
スの微細な気泡が発生しつつ鍍金が進行するの
で、銅鍍金被膜層には微細な気孔が多数形成され
多孔質膜となる。
ら知られているランタン−ニツケル合金、ミツシ
ユメタル−ニツケル合金、ミツシユメタル−ニツ
ケル−アルミニウム合金、鉄−チタン合金、チタ
ン−マンガン合金、カルシウム−ニツケル合金、
マグネシウム−銅合金、マグネシウム−ニツケル
合金などの何れもが適用可能である。成形前の水
素吸蔵合金粉末の表面処理は特に本願発明の重要
な要件で、得られる作用・効果に決定的な特徴を
与える基本である。すなわち合金粉末表面の表面
を還元剤を用いる自己触媒型の湿式無電解法によ
る鍍金という特別の表面処理の結果、個々の粉末
表面は異種金属によつて堅牢な被膜（カプセル）
で覆われるが、なお微細な孔が無数に開口して外
界と連通している状態を形成する。たとえば、還
元剤としてホルムアルデヒドを用いて無電解鍍金
銅液に混合攪拌すると、液内の反応のため水素ガ
スの微細な気泡が発生しつつ鍍金が進行するの
で、銅鍍金被膜層には微細な気孔が多数形成され
多孔質膜となる。
次に特許請求の範囲第２項に記載するのは上記
発明（特許請求の範囲第１項記載、以下特定発明
という。）の構成に欠くことのできない事項の全
部をその構成に欠くことができない事項の主要部
としている発明（以下、第二発明という。）であ
つて特定発明と同一の目的を更に効果的に達する
ものである。すなわち第二発明は水素吸蔵合金の
粉末表面に異種金属を鍍金によつて被覆した後、
「この粉末を熱伝導性の多孔質材料に充填し、こ
の多孔質材料を圧縮成形して水素吸蔵合金成形体
１８とする」点が特定発明に付加される手段であ
る。
発明（特許請求の範囲第１項記載、以下特定発明
という。）の構成に欠くことのできない事項の全
部をその構成に欠くことができない事項の主要部
としている発明（以下、第二発明という。）であ
つて特定発明と同一の目的を更に効果的に達する
ものである。すなわち第二発明は水素吸蔵合金の
粉末表面に異種金属を鍍金によつて被覆した後、
「この粉末を熱伝導性の多孔質材料に充填し、こ
の多孔質材料を圧縮成形して水素吸蔵合金成形体
１８とする」点が特定発明に付加される手段であ
る。
熱伝導性の多孔質材料としては金属発泡体、金
属繊維束の圧縮体、粗鬆結晶体金属粉末圧縮体な
ど適用対象は広く選択できるが、特に金属発泡体
が好ましい例である。
属繊維束の圧縮体、粗鬆結晶体金属粉末圧縮体な
ど適用対象は広く選択できるが、特に金属発泡体
が好ましい例である。
以上述べた解決手段の個々の要件を適切に選ん
で処理された金属水素化物粉末を圧縮成形して成
形体１５又は１８を構成し、この成形体１５又は
１８はあらかじめ成形時に設けた孔、又は成形後
に穿つた孔１６を有しこの孔１６に直接接触する
熱交換用パイプ１７を挿通してあり、このパイプ
１７の端部が熱媒又は冷媒の供給口１３および排
出口１４に連通している。
で処理された金属水素化物粉末を圧縮成形して成
形体１５又は１８を構成し、この成形体１５又は
１８はあらかじめ成形時に設けた孔、又は成形後
に穿つた孔１６を有しこの孔１６に直接接触する
熱交換用パイプ１７を挿通してあり、このパイプ
１７の端部が熱媒又は冷媒の供給口１３および排
出口１４に連通している。
一方圧力容器１１に水素供給口１２を設け外部
の水素ガス源およびその開閉弁に接続しているの
は公知技術と異なるところはない。
の水素ガス源およびその開閉弁に接続しているの
は公知技術と異なるところはない。
(ホ) 作用
この発明に係る熱交換装置は以上の構成よりな
るから、いま水素供給口１２へ外部の水素ガス源
から水素が供給されると、水素は圧力容器内１１
内に充満し更に圧入されると容器内に配設された
水素吸蔵合金成形体１５（又は１８）内へ浸透
し、金属を水素化し、このとき大量の熱を発生す
る。
るから、いま水素供給口１２へ外部の水素ガス源
から水素が供給されると、水素は圧力容器内１１
内に充満し更に圧入されると容器内に配設された
水素吸蔵合金成形体１５（又は１８）内へ浸透
し、金属を水素化し、このとき大量の熱を発生す
る。
一方同時に熱媒体の供給口１３から冷媒（たと
えば冷却水）、を送給して成形体１５（または１
８）を挿通する熱交換パイプ１７に導入すると、
この冷媒は成形体に発生する熱量を速やかに吸収
して排出口１４を通じて外部へ伝達する。
えば冷却水）、を送給して成形体１５（または１
８）を挿通する熱交換パイプ１７に導入すると、
この冷媒は成形体に発生する熱量を速やかに吸収
して排出口１４を通じて外部へ伝達する。
また成形体１５（又は１８）が水素を吸蔵して
いるときに熱交換パイプ１７へ熱媒（たとえば水
蒸気）を導入すると成形体は水素ガスを放出しつ
つ熱媒の熱量を吸収してその温度を下げ、排出口
１４から降温した熱媒が外部へ排出する。このと
き放出された水素ガスは容器１１から水素供給口
１２を通過して外部へ収容される。
いるときに熱交換パイプ１７へ熱媒（たとえば水
蒸気）を導入すると成形体は水素ガスを放出しつ
つ熱媒の熱量を吸収してその温度を下げ、排出口
１４から降温した熱媒が外部へ排出する。このと
き放出された水素ガスは容器１１から水素供給口
１２を通過して外部へ収容される。
このような装置内の熱および化学の相関反応自
体は水素吸蔵合金を使用した熱交換装置として特
に目新しいものとは言えないが、工業用の装置と
して毎日使用するとき、その効率を持続したまま
で作用が繰返せることができるかどうかは重要な
関心の寄せられるところである。
体は水素吸蔵合金を使用した熱交換装置として特
に目新しいものとは言えないが、工業用の装置と
して毎日使用するとき、その効率を持続したまま
で作用が繰返せることができるかどうかは重要な
関心の寄せられるところである。
本願発明の場合、水素吸蔵合金は粉体特に上記
の特殊な表面処理をうけたため、成形体を構成す
る個々の粉体の一つ一つの表面が、水素分子の通
過を自由に許すが、その他のガスや不純物の通過
は許さない多孔質金属膜で守られ、水素吸蔵合金
として本質的に求められる作用を担持したまま熱
効率の低下を阻むという特徴を発揮する。
の特殊な表面処理をうけたため、成形体を構成す
る個々の粉体の一つ一つの表面が、水素分子の通
過を自由に許すが、その他のガスや不純物の通過
は許さない多孔質金属膜で守られ、水素吸蔵合金
として本質的に求められる作用を担持したまま熱
効率の低下を阻むという特徴を発揮する。
(ヘ) 実施例
最も好ましいと考える実施例を以下に述べる。
水素吸蔵合金材料自体については何ら特定する
必要なく前記の何れの材料でもよいがその他の要
件については先に出願人の一部が自ら特許出願し
た「水素吸蔵合金材料の製造方法」特開昭60−
190570号公報から援用している点もある。
必要なく前記の何れの材料でもよいがその他の要
件については先に出願人の一部が自ら特許出願し
た「水素吸蔵合金材料の製造方法」特開昭60−
190570号公報から援用している点もある。
まづMmNi4.5Mn0.5を粉末化するために水素中
で水素の吸収、放出を繰り返して平均粒度15μｍ
程度の粉末とする。次にこの粉末を脱脂、洗滌、
水洗した後、還元剤を用いる自己触媒型の湿式無
電解鍍金法を採用して銅で粉末表面を被覆する。
で水素の吸収、放出を繰り返して平均粒度15μｍ
程度の粉末とする。次にこの粉末を脱脂、洗滌、
水洗した後、還元剤を用いる自己触媒型の湿式無
電解鍍金法を採用して銅で粉末表面を被覆する。
還元剤を用いる自己触媒型の無電解銅鍍金はホ
ルムアルデヒドを還元剤とする無電解鍍金液
TMP化学銅＃500（奥野製薬工業株式会社製）液
中で撹拌しつつ30℃で40分間鍍金して約1μｍ厚
さの鍍金皮膜を形成した。反応後粉末を水洗し低
温で乾燥する。
ルムアルデヒドを還元剤とする無電解鍍金液
TMP化学銅＃500（奥野製薬工業株式会社製）液
中で撹拌しつつ30℃で40分間鍍金して約1μｍ厚
さの鍍金皮膜を形成した。反応後粉末を水洗し低
温で乾燥する。
この粉末を液圧プレスによつて圧縮成形する
が、圧力としては5T／cm2程度で成形は可能であ
る。
が、圧力としては5T／cm2程度で成形は可能であ
る。
第二発明の実施例について言及すると、上記鍍
金処理した合金粉末を所望の形状を有するアルミ
ニウム発泡体［商品名デユオセル（DUOCEL）、
製造者エネルギー リサーチ アンド ジエネレ
ーシヨン会社（Energy Reseach And
Generation Co）］上におき全体を振動させて発
泡体の空隙部分へ粉末を侵入させる。発泡体の内
部の空隙部分はすべて表面に連通していることが
必要であり、かつ少なくとも使用する粉末の粒径
よりも大きい孔径を有していることが必要である
が実用品製作上の利点を考えると１〜３mm程度の
孔径が望ましい。振動によつて粉末が十分発泡体
へ含浸された後5T／cm2程度の静荷重を加えて厚さ
方向で約40％に相当するまで圧縮成形して成形体
１８を得る。成形体１５（又は１８）の形状は任
意に選ぶことができるが、第１図は最も一般的に
考える第１実施例を示す正面断面図であり、第２
図は第１図のＡ−Ａ断面を示す側面断面図であつ
て成形体１５（又は１８）は吸蔵合金粉末を短円
柱状に成形しその内部に蜂の巣状に多数の孔１６
を穿設し、これらの孔を相互に連通するように位
置決めして容器１１の長手方向に繋ぎ合わせて並
置したものである。成形体の孔１６には直接成形
体に接触するように熱交換パイプ１７が挿通さ
れ、これらのパイプ群は成形体外でベンド管１９
によつて屈曲して相互に連通して１本の流路を形
成するように繰返し成形体１５（又は１８）内を
往復配管される。かつその両端は媒体の供給口１
３および排出口１４と結合器具２０によつて連通
している。パイプ１７の材質としては当然水素脆
性に強い特殊鋼（ステンレス鋼）や銅合金などが
好ましい。
金処理した合金粉末を所望の形状を有するアルミ
ニウム発泡体［商品名デユオセル（DUOCEL）、
製造者エネルギー リサーチ アンド ジエネレ
ーシヨン会社（Energy Reseach And
Generation Co）］上におき全体を振動させて発
泡体の空隙部分へ粉末を侵入させる。発泡体の内
部の空隙部分はすべて表面に連通していることが
必要であり、かつ少なくとも使用する粉末の粒径
よりも大きい孔径を有していることが必要である
が実用品製作上の利点を考えると１〜３mm程度の
孔径が望ましい。振動によつて粉末が十分発泡体
へ含浸された後5T／cm2程度の静荷重を加えて厚さ
方向で約40％に相当するまで圧縮成形して成形体
１８を得る。成形体１５（又は１８）の形状は任
意に選ぶことができるが、第１図は最も一般的に
考える第１実施例を示す正面断面図であり、第２
図は第１図のＡ−Ａ断面を示す側面断面図であつ
て成形体１５（又は１８）は吸蔵合金粉末を短円
柱状に成形しその内部に蜂の巣状に多数の孔１６
を穿設し、これらの孔を相互に連通するように位
置決めして容器１１の長手方向に繋ぎ合わせて並
置したものである。成形体の孔１６には直接成形
体に接触するように熱交換パイプ１７が挿通さ
れ、これらのパイプ群は成形体外でベンド管１９
によつて屈曲して相互に連通して１本の流路を形
成するように繰返し成形体１５（又は１８）内を
往復配管される。かつその両端は媒体の供給口１
３および排出口１４と結合器具２０によつて連通
している。パイプ１７の材質としては当然水素脆
性に強い特殊鋼（ステンレス鋼）や銅合金などが
好ましい。
２１は容器１１の内壁に被装された断熱材であ
る。断熱材２１は容器１１の外壁に被装してもよ
い。
る。断熱材２１は容器１１の外壁に被装してもよ
い。
第１実施例では円筒状容器の内径（断熱材内
径）よりやや小径の円柱状成形体を並べるからこ
の間に空隙２２が形成され、この空隙２２が送給
された水素の長手方向への通路となるが、さらに
水素との接触を高め水素化を迅速に進行させるた
めに成形体外周に一部切欠き部分や又は複数の水
素流通孔２３を設けることも望ましい。
径）よりやや小径の円柱状成形体を並べるからこ
の間に空隙２２が形成され、この空隙２２が送給
された水素の長手方向への通路となるが、さらに
水素との接触を高め水素化を迅速に進行させるた
めに成形体外周に一部切欠き部分や又は複数の水
素流通孔２３を設けることも望ましい。
第３図および第４図は夫々第２、第３の実施例
を示す断面斜視図である。
を示す断面斜視図である。
また第５図は成形体（又は１８）を容器１１の
長手方向に分割したものを積み重ねた第４実施例
の断面を示す側面図であつて、成形体の成形時に
合せ面に長手凹溝が形成されるようあらかじめ金
型による施工をしておき、この凹溝と凹溝とを重
ねて積み重ねていけば、孔１６ができるから、成
形後敢えて穿孔加工する必要から免れる。
長手方向に分割したものを積み重ねた第４実施例
の断面を示す側面図であつて、成形体の成形時に
合せ面に長手凹溝が形成されるようあらかじめ金
型による施工をしておき、この凹溝と凹溝とを重
ねて積み重ねていけば、孔１６ができるから、成
形後敢えて穿孔加工する必要から免れる。
第６図以降は熱媒体の供給口側および排出側に
夫々ヘツダー２４，２５を設け両ヘツダーを結ん
で成形体１５（又は１８）を貫通する多数の熱交
換パイプ１７を設けた実施例である。以下の図は
圧力容器１１や断熱材２１などを省略した熱交換
部の概念を示す断面図である。
夫々ヘツダー２４，２５を設け両ヘツダーを結ん
で成形体１５（又は１８）を貫通する多数の熱交
換パイプ１７を設けた実施例である。以下の図は
圧力容器１１や断熱材２１などを省略した熱交換
部の概念を示す断面図である。
第６図は横型直管式、第７図は竪型直管式を
夫々示す正面図である。第８図は熱交換パイプ１
７が「Ｗ」字管、第９図は蛇管を形成する実施例
を夫々示す断面図で、このような成形体とパイプ
の組合せを複数層積み重ねて第１０図のような多
層熱交換体を形成して両端を共通のヘツダー２４
および２５に連結するものである。これらの態様
で装置が横型、竪型の何れでも適用できることは
言うまでもない。
夫々示す正面図である。第８図は熱交換パイプ１
７が「Ｗ」字管、第９図は蛇管を形成する実施例
を夫々示す断面図で、このような成形体とパイプ
の組合せを複数層積み重ねて第１０図のような多
層熱交換体を形成して両端を共通のヘツダー２４
および２５に連結するものである。これらの態様
で装置が横型、竪型の何れでも適用できることは
言うまでもない。
第１１図はヒートパイプに実施した場合の例を
示す正面断面図であり、熱交換パイプ１７は成形
体１５（又は１８）の内部へ嵌挿されているが、
一方の端部のみがヒートパイプ形式のヘツダー２
６と連通し、他の端部は成形体１５（又は１８）
の内部にとどまつている。このヘツダー２６は
夫々その両端において熱媒又は冷媒の供給口およ
び排出口と夫々連通している。
示す正面断面図であり、熱交換パイプ１７は成形
体１５（又は１８）の内部へ嵌挿されているが、
一方の端部のみがヒートパイプ形式のヘツダー２
６と連通し、他の端部は成形体１５（又は１８）
の内部にとどまつている。このヘツダー２６は
夫々その両端において熱媒又は冷媒の供給口およ
び排出口と夫々連通している。
(ト) 発明の効果
この発明は以上の構成と作用を果すから次の効
果を得ることができる。
果を得ることができる。
すなわち、まづ原材料である水素吸蔵合金の粉
末表面が異種金属で被覆された一種のカプセル化
が行われる。個々の実施要件を適切に選ぶとこの
被覆は均一で非常に密着性のよいものが得られ
る。被覆膜は水素通過機能には障害を与えない結
晶構造だが他の不純物の通過を阻み被覆膜のマス
キング効果によつて個々の粉末表面に酸化皮膜を
生じることから免れる。したがつて水素吸蔵合金
の素子そのものの劣化（不活性化）に基因する吸
蔵能力低下から免れる。
末表面が異種金属で被覆された一種のカプセル化
が行われる。個々の実施要件を適切に選ぶとこの
被覆は均一で非常に密着性のよいものが得られ
る。被覆膜は水素通過機能には障害を与えない結
晶構造だが他の不純物の通過を阻み被覆膜のマス
キング効果によつて個々の粉末表面に酸化皮膜を
生じることから免れる。したがつて水素吸蔵合金
の素子そのものの劣化（不活性化）に基因する吸
蔵能力低下から免れる。
また被覆膜が一種の外殻（シエル）効果を果す
から、粉末が更に崩壊して微粉化することもな
い。したがつて熱伝導率低下に伴う吸蔵能力低下
から免れるし、通気によつて崩壊飛散して系外へ
散逸する問題点解決にも有効である。
から、粉末が更に崩壊して微粉化することもな
い。したがつて熱伝導率低下に伴う吸蔵能力低下
から免れるし、通気によつて崩壊飛散して系外へ
散逸する問題点解決にも有効である。
次にかかる前処理を施した材料を圧縮成形する
効果を検討すると粉末表面を熱伝導性の高い異種
金属でカプセル化されたものが圧縮力をつけるこ
とによつて表面の金属原子の外殻電子が相互に共
有状態になつていわゆる圧接作用を生じるため高
い物理的強度と熱伝導率を得る効果に結びつく。
成形用金形の形状によつて自由な形状の熱交換部
分を形成することができるし、あらかじめ金型で
直線又は曲線の凹溝を形成する実施例の場合には
成形後に孔を穿削する場合よりも表面が円滑で緻
密でありボロつき、崩壊から免れ表面安定性の高
い熱交換部分が得られる特有の効果を生じる。
効果を検討すると粉末表面を熱伝導性の高い異種
金属でカプセル化されたものが圧縮力をつけるこ
とによつて表面の金属原子の外殻電子が相互に共
有状態になつていわゆる圧接作用を生じるため高
い物理的強度と熱伝導率を得る効果に結びつく。
成形用金形の形状によつて自由な形状の熱交換部
分を形成することができるし、あらかじめ金型で
直線又は曲線の凹溝を形成する実施例の場合には
成形後に孔を穿削する場合よりも表面が円滑で緻
密でありボロつき、崩壊から免れ表面安定性の高
い熱交換部分が得られる特有の効果を生じる。
しかしドリルによる穿削の実施例の場合でも前
記の圧接力が高いため加工に伴なうボロつき、表
面粗さは従来技術に比べて格段に改善されてい
る。
記の圧接力が高いため加工に伴なうボロつき、表
面粗さは従来技術に比べて格段に改善されてい
る。
第二発明の場合は前記の効果を更に助長するも
ので、熱伝導性のよい多孔質材料の空隙部分にカ
プセル化した粉末が充填されて圧縮成形されてい
るから基材である多孔質材数と粉末表面、粉末表
面と粉末表面とが圧接一体化し高い熱伝導性が得
られる上、粉末の拘持力が高いから、繰り返し使
用しても容易に成形体から粉末が脱落散逸するお
それの少ない効果が更に助長される。
ので、熱伝導性のよい多孔質材料の空隙部分にカ
プセル化した粉末が充填されて圧縮成形されてい
るから基材である多孔質材数と粉末表面、粉末表
面と粉末表面とが圧接一体化し高い熱伝導性が得
られる上、粉末の拘持力が高いから、繰り返し使
用しても容易に成形体から粉末が脱落散逸するお
それの少ない効果が更に助長される。
成形体内部を貫通する孔に熱交換用パイプを直
接挿通しているから、パイプ内の熱媒体と成形体
との熱交換は最も迅速に進行するし、成形体の物
理的強度が高いから多数のパイプ群を配置するこ
とが許されるため、熱交換システムを通常の熱交
換器の構造に準じて設計し、この種の熱交換器と
しては最高の効率に達することが可能となる。
接挿通しているから、パイプ内の熱媒体と成形体
との熱交換は最も迅速に進行するし、成形体の物
理的強度が高いから多数のパイプ群を配置するこ
とが許されるため、熱交換システムを通常の熱交
換器の構造に準じて設計し、この種の熱交換器と
しては最高の効率に達することが可能となる。
第１図および第２図は第１実施例を示す正面断
面図および側面断面図、第３図と第４図は夫々第
２および第３実施例を示す斜視図、第５図は第４
実施例を示す側面断面図、第６図と第７図は第
５、第６実施例を夫々示す正面断面図、第８図と
第９図は第７、第８実施例を示す平面断面図、第
１０図は第５〜第８実施例のすべてに共通する側
面断面図、第１１図はヒートパイプに利用した実
施例を示す正面断面図、第１２図から第１４図ま
では夫々別の従来技術を示す正面断面図。 １１……圧力容器、１２……水素供給口、１３
……熱媒又は冷媒の供給口、１４……同じく排出
口、１５……成形体、１６……成形体の孔、１７
……熱交換パイプ、１８……多孔質材料を圧縮し
た成形体。
面図および側面断面図、第３図と第４図は夫々第
２および第３実施例を示す斜視図、第５図は第４
実施例を示す側面断面図、第６図と第７図は第
５、第６実施例を夫々示す正面断面図、第８図と
第９図は第７、第８実施例を示す平面断面図、第
１０図は第５〜第８実施例のすべてに共通する側
面断面図、第１１図はヒートパイプに利用した実
施例を示す正面断面図、第１２図から第１４図ま
では夫々別の従来技術を示す正面断面図。 １１……圧力容器、１２……水素供給口、１３
……熱媒又は冷媒の供給口、１４……同じく排出
口、１５……成形体、１６……成形体の孔、１７
……熱交換パイプ、１８……多孔質材料を圧縮し
た成形体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水素供給口１２と、熱媒又は冷媒の供給口１
３および排出口１４を具えた圧力容器１１の内部
に水素吸蔵合金を使用した熱交換装置において、
水素吸蔵合金の粉末表面に還元剤使用の自己触媒
型の無電解鍍金法によつてニツケル及び又は銅の
多孔質金属膜で被覆した後、圧力成形して水素吸
蔵合金成形体１５とし、該成形体１５を貫通する
孔１６を設け、この孔１６に直接接触する熱交換
用パイプ１７を挿通し、該パイプの端部が熱媒又
は冷媒の供給口１３および排出口１４に夫々連通
することを特徴とする水素吸蔵合金を使用した熱
交換装置。 ２ 水素ガス供給口１２と、熱媒又は冷媒の供給
口１３および排出口１４を具えた圧力容器１１の
内部に水素吸蔵合金を使用した熱交換装置におい
て、水素吸蔵合金の粉末表面に還元剤使用の自己
触媒型の無電解鍍金法によつてニツケル及び又は
銅の多孔質金属膜で被覆した後、この粉末を熱伝
導性の良い金属多孔体に充填し、圧縮成形して水
素吸蔵合金成形体１８とし、該成形体１８を貫通
する孔１６を設け、この孔に直接接触する熱交換
用パイプ１７を挿通し、該パイプの端部が熱媒又
は冷媒の供給口１３および排出口１４に夫々連通
することを特徴とする水素吸蔵合金を使用した熱
交換装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59254416A JPS61134593A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 水素吸蔵合金を使用した熱交換装置 |
| US06/758,624 US4609038A (en) | 1984-11-30 | 1985-07-24 | Heat exchanger using a hydrogen occlusion alloy |
| DE19853542185 DE3542185A1 (de) | 1984-11-30 | 1985-11-29 | Waermeaustauscher unter verwendung einer wasserstoff-okklusion-legierung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59254416A JPS61134593A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 水素吸蔵合金を使用した熱交換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61134593A JPS61134593A (ja) | 1986-06-21 |
| JPH0222880B2 true JPH0222880B2 (ja) | 1990-05-22 |
Family
ID=17264670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59254416A Granted JPS61134593A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 水素吸蔵合金を使用した熱交換装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4609038A (ja) |
| JP (1) | JPS61134593A (ja) |
| DE (1) | DE3542185A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2021100784A1 (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 |
Families Citing this family (60)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62196499A (ja) * | 1986-02-24 | 1987-08-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 水素吸蔵合金を使用した熱交換体 |
| JPS62196500A (ja) * | 1986-02-24 | 1987-08-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 水素吸蔵合金を使用した熱交換体 |
| JPH0794935B2 (ja) * | 1987-06-05 | 1995-10-11 | 三菱重工業株式会社 | 水素吸蔵合金による水素ガスの吸放出法及び水素吸蔵合金容器 |
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| US5450721A (en) * | 1992-08-04 | 1995-09-19 | Ergenics, Inc. | Exhaust gas preheating system |
| FR2703763B1 (fr) * | 1993-04-07 | 1995-06-23 | Sofrigam | Réacteur chimique, machine frigorifique et conteneur ainsi équipés, et cartouche de réactif s'y rapportant. |
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