JPH0227281B2 - - 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、ヒート
ポンプに利用しようという試みが盛んに行なわれ
ている。その中で、利用用途に合つた熱交換機能
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続するため耐圧
容器を通しての熱損失が大きくなるなどの欠点が
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通過させるフイルタ付
き水素導管を取り付けて熱交換器を構成し、この
熱交換器を断熱性に優れた、しかも内部構造とし
て独立気泡をもつ断熱材で覆つて耐圧容器内に配
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 金属水素化物容器を上記のように構成すること
により、熱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
効率よく伝わり外部に取り出される。また、熱交
換器を包む断熱材からの熱の移動は、断熱材中の
独立気泡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ａはその正面断面図、同図ｂは同図ａ
の断熱材断面詳細図、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を収容する円筒容器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とにより、水素導管７は円筒
容器５に気密に取り付けられる。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７ａが形成される。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の間は気密に接合される。
また、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。

これらの継手を用して熱媒管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、内部構造として第２図ｂに示すように
断熱材２の中は水素ガスの対流による伝熱を抑え
るため独立気泡１４を備え、しかも断熱材表面部
および気泡周囲部は、予め、樹脂材を溶着するこ
とにより樹脂被覆を施こした構造としている。

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７ａ
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７ａを介して供給される水素ガスは、金属水
素化物４と結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達され、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
上、更に断熱材内部構造を独立気泡構造としたの
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と量に止まり、水
素ガスを介しての熱損失も未然に防止され効率の
よ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から耐圧容器への伝熱損失も著しく減少し、
極めて熱効率のよい金属水素化物容器が得られ
る。

なお、上記実施例における独立気泡を持つ断熱
材２として低温時（約200℃以下）においては、
ウレタンを発泡させたものや、ポリプロピレンの
発泡体ペフ（商品名）の使用が可能であり、高温
時においては、フツ素樹脂を発泡剤を加えて発泡
させたものが良好である。

また、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倍
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、耐圧容器により顕熱損
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ａはその正面断面図、同図
ｂは同図ａの断熱材断面詳細図、第３図はその側
面断面図である。 １…耐圧容器、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、
７…水素導管、８，９…シール部材、１０…伝熱
フイン、１１，１２…継手、１３…オーリング、
１４…独立気泡。

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
   イングした上更に内部構造として独立気泡をもつ
   断熱材で覆つて耐圧容器内に配置し、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。