JPH0224762B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は金属水素化物を利用して熱の貯蔵、取
り出しを行なうに好適な金属水素化物容器に関す
る。

(ロ) 従来の技術 ある種の金属あるいは合金は水素と可逆的に反
応するが、この際に生じる反応熱を蓄熱等に利用
しようという試みが現在盛んになされ、熱交換機
能を備えた金属水素化物容器の各種提案が行なわ
れている。

しかし、従来のこの種の金属水素化物容器は、
例えば、特開昭58−47989号公報の従来例に見ら
れるように、金属水素化物の充填されている耐圧
容器と熱交換器を別々に設け、その間をヒートパ
イプで接続するなど構造が複雑になる上、金属水
素化物と耐圧容器が直に接触するため耐圧容器を
通しての熱損失が大きくなる。また、金属水素化
物とヒートパイプ間の熱伝達を良くするためヒー
トパイプにその長手方向に垂直なフインを取り付
けているが、水素ガスの吸収、放出を繰り返すこ
とにより金属水素化物が微粉化したとき、そのフ
インと金属水素化物との接触が減少して熱交換機
能が低下する欠点があつた。

一方、このような欠点を除くため、前記公報に
は、容器外側にヒートパイプを配置し、その内側
に金属水素化物を充填して水素の吸収、放出を行
なわせ、更に、前記ヒートパイプの外側に熱交換
器を取り付けて熱の貯蔵、取り出しを行なう容器
構成例についての提案がなされているが、金属水
素化物容器をこのように構成した場合には耐圧容
器本体による顕熱損失が大きくなる欠点があつ
た。

また、いずれの場合もヒートパイプを介して金
属水素化物と熱媒との間の熱交換を行なつている
ため、その分だけ伝熱抵抗が増し顕熱損失が生じ
る上、伝熱速度が低下する欠点もあつた。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明は耐圧容器による顕熱損失を減少させる
と共に、金属水素化物と熱媒との間の伝熱状態を
改善して熱交換効率の良い金属水素化物容器を提
供することを目的とする。

(ニ) 問題点を解決するための手段 このため本発明は、熱媒管が気密に貫通する円
筒容器内部に、その軸方向に沿つて伝熱フインを
配設すると共に、金属水素化物を収納し、更にそ
の円筒容器端部には水素を透過させるフイルター
付き水素導管を取り付けて熱交換器を構成し、こ
の熱交換器を断熱性の優れた被膜で表面をコーテ
イングした断熱材で覆つて耐圧容器内に設置し、
その耐圧容器両端部より断熱性の優れた材質の接
続継手を介して熱媒管と水素導管を外部へ連通さ
せるようにしたことを特徴としている。

(ホ) 作用 熱の再生時に金属水素化物より熱媒管に伝えら
れた反応熱は、熱媒管が耐圧容器と断熱されてい
るため、耐圧容器に伝導することなく熱媒に効率
良く伝わり外部に取り出される。また、熱交換器
を包む断熱材中への水素の混入が断熱材表面の被
膜により抑制されるため、熱交換器本体表面より
耐圧容器への水素による伝熱が防止され、熱損失
が著しく減少する。

(ヘ) 実施例 以下、図面に示す実施例について、更に詳細に
説明する。

各図は本発明の一実施例に係る金属水素化物容
器の構成図を示したもので、第１図はその側面
図、第２図は正面断面図、第３図は側面断面図で
ある。

これらの図に示すように、本実施例の金属水素
化物容器は、耐圧容器１内部に断熱材２を介して
熱交換容器３を収容して成る。その熱交換容器３
は、金属水素化物４を収納する円筒容器５に熱媒
管６が貫通配置されると共に、水素導管７が取り
付けられて成り、円筒容器５内部には金属水素化
物４を密封するため、円筒容器５と水素導管７の
間および円筒容器５と熱媒管６の間には、シール
部材８および９が介挿される。

即ち、このシール部材８は、外周面にネジ溝が
刻設された例えばステンレス製の円筒体より成
り、その内周面には予め水素導管７が固着され
る。この水素導管７付きシール部材８を円筒容器
５の端面に予め形成されたネジ穴にネジ込む。こ
れにより、水素導管７を円筒容器５に気密に取り
付けることができる。なお、水素導管７の先端部
には水素は通し得るが金属水素化物粉体は通し得
ないフイルター７ａが形成されている。

一方、シール部材９は、シール部材８と同様そ
の外周面にはネジ溝が刻設されると共に、その内
周面は軸方向先端に向つて心持ち広がるテーパー
状に形成されている。このシール部材９を取り付
ける熱媒管６の部分も、シール部材９の内周面の
テーパー形状に対応して心持ち円筒容器５内部に
向つて広がるテーパー状に形成されている。従つ
て、円筒容器５の端面中央部に予め形成されてい
るネジ穴に熱媒管６を通し、その熱媒管６にシー
ル部材９を通して上記ネジ穴にシール部材９をネ
ジ込んで行けば、熱媒管６とシール部材９の間は
そのテーパー形状の接合により気密に固着され、
円筒容器５とシール部材９の間は螺合により気密
が保たれる。

このように、シール部材８および９を介して水
素導管７および熱媒管６が気密に取り付けられた
円筒容器５の内部には金属水素化物４が収納され
るが、この金属水素化物４と熱媒管６との間の熱
伝導を改善するために、熱媒管６の軸方向に沿つ
て熱媒管６から円筒容器５に放射状に複数枚の伝
熱フイン１０が配設されている。

一方、耐圧容器１側にはその内部に配設される
熱媒管６および水素導管７を外部配管６′および
７′と接続するため、継手１１，１２が設けられ
る。この継手１１は内外周両面にネジ溝が刻設さ
れる一方、継手１２は外周面のみネジ溝が形成さ
れ、内周面には外部配管６′，７′の先端部分が内
周面軸方向途中まで挿入固定されている。

これらの継手を用いて熱媒管６、水素導管７と
外部配管６′，７′とを接続するには、耐圧容器１
の端面１ａおよび蓋板１ｂの所定の位置に形成さ
れた各ネジ穴に夫々先ず継手１１をネジ込み固定
する。次いで、外部配管６′，７′を固着した継手
１２を継手１１の内側にネジ込む。これにより、
耐圧容器１と継手１１の間および継手１１と継手
１２の間は螺合により気密が保たれる。このとき
気密を更により完全なものにしたいと思えば、継
手１１のフランジ部と耐圧容器１との間、およ
び、継手１１，１２のフランジ間に弾性材ででき
たオーリング１３を介在させれば良い。また、各
継手１２と外部配管６′，７′の間は、前以つて行
なわれる固着加工により、更に、熱媒管６、水素
導管７と継手１２の間は前述した熱媒管６とシー
ル部材９間の接合の場合と同じ要領で気密保持構
造が形成される。

ここで、継手を１１，１２の２重構造にしてい
るのは熱媒管６、水素導管７と耐圧容器１間の断
熱性を良くするためで、継手１１を金属製に、ま
た、継手１２をテフロンあるいは焼成したセラミ
ツクス製の断熱性の優れた材質で形成することが
好ましいが、継手１１と１２の材質をその反対に
用いて構成しても良い。

このようにして熱的にほぼ完全に外気と遮断さ
れ、耐圧容器１内部に密封される熱交換容器３
は、耐圧容器１内部における断熱性を向上するた
め、耐圧容器１と熱交換容器３間に介在させる断
熱材２は、表面が水素を透過し難く、しかも断熱
性に優れた被膜でコーテイングされている。更に
全体は耐圧容器１の本体部と蓋板１ｂのフランジ
接合により内部が密封されて金属水素化物が構成
される。

以上の構成で、蓄熱時、外部配管６′から熱媒
管６を流れる熱媒からの熱は、熱媒管６の表面お
よび伝熱フイン１０を介して金属水素化物４に均
一に伝達される。このとき、熱媒から耐圧容器１
への熱伝導は、断熱性の継手１２により阻止され
て熱交換容器３へ熱損失無く伝導され、金属水素
化物４へ効率良く給熱される。この熱媒からの給
熱により金属水素化物４は脱水素化して元の金属
に戻る。また、発生した水素ガスはフイルター７
ａを介して水素導管７から外部配管７′へと取り
出され、図示せぬ水素ボンベへ貯えられる。一
方、放熱時、外部配管７′から水素導管７を通り
フイルター７ａを介して供給される水素ガスは、
金属水素化物４と給合して熱を発生する。この発
生した熱は断熱材２によつて耐圧容器１への伝熱
が阻止され、全て伝熱フイン１０および熱媒管６
の表面からその内部を流れる熱媒へと伝熱され、
効率良く外部配管６′へ取り出され利用される。

このように、本実施例においては、円筒容器５
にはシール部材８，９を介在させて水素導管７、
熱媒管６を配設したので、円筒容器５内部が気密
に保たれ、円筒容器５からの水素ガスの洩れが防
止される。また、断熱材２の表面を水素が透過し
難く、断熱性の優れた被膜材でコーテイングした
ので、たとえ円筒容器５から水素ガスが洩れたと
してもその周囲の極く僅かな範囲、量に止まり、
水素ガスを介しての熱損失も未然に防止され効率
の良い熱交換が期待できる。また、熱媒流路と耐
圧容器１との間および水素流路と耐圧容器１との
間には継手１１，１２を介在させたため、耐圧容
器１内部の気密が保たれると共に、熱媒管６ある
いは水素導管７から耐圧容器１への熱損失も著し
く減少し、極めて熱効率の良い金属水素化物容器
が得られる。

なお、水素が透過し難く断熱性の優れた被膜材
としては、セロハン、ポリプロピレン（サランコ
ート処理する）等の高分子材料が有望である。何
故ならば、その水素透過性は、通常構造材として
よく使用されるテフロンの1/100〜1/1000程度で
あり、また、その断熱性は、水素透過性の少ない
金属（Al等）に比べ1000倍程度にも上がるから
である。（例えば、高分子材料便覧、高分子学
会編、昭和48年、コロナ社発行、第1297〜1299
頁、化学工業便覧、化学工学協会編、1968年、
丸善発行、第58〜59頁参照） (ト) 発明の効果 以上のように本発明によれば、熱媒流路および
水素流路から耐圧容器への伝熱が抑制され、同時
に水素ガスによる熱交換容器本体より耐圧容器へ
の伝熱も抑制されるため、耐圧容器による顕熱損
失を著しく減少させることができ、熱交換効率の
優れた金属水素化物容器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る金属水素化物
容器の側面図、第２図はその正面Ａ―Ａ断面図、
第３図はその側面断面図である。 １…耐圧容器、１ａ…端面、１ｂ…蓋板、２…
断熱材、３…熱交換容器、４…金属水素化物、５
…円筒容器、６…熱媒管、６′，７′…外部配管、
７…水素導管、７ａ…フイルター、８，９…シー
ル部材、１０…伝熱フイン、１１，１２…継手、
１３…オーリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱媒管が気密に貫通する円筒容器内部に、そ
   の軸方向に沿つて伝熱フインを配設すると共に、
   金属水素化物を収納し、更にその円筒容器端部に
   は水素を透過させるフイルター付き水素導管を取
   り付けて熱交換器を構成し、この熱交換器を水素
   が透過し難く断熱性の優れた被膜材で表面をコー
   テイングした断熱材で覆つて耐圧容器内に設置
   し、その耐圧容器両端部より断熱性に優れた材質
   の接続継手を介して熱媒管と水素導管を外部へ導
   出させて成ることを特徴とする金属水素化物容
   器。