JPH0433721B2 - - 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の水素吸収による発熱反
応時における機械的強度を考慮した金属水素化物
容器に関する。

(ロ) 従来の技術 金属水素化物の水素吸収、放出反応を利用して
蓄熱や水素貯蔵等を行なう場合、金属水素化物は
水素加圧下での反応が進められることから耐圧容
器が必要となる。また、金属水素化物の水素化反
応に伴う熱授受を行なうための熱交換器が必要不
可欠となる。尚、金属水素化物は脱水素化して元
の金属に戻るが、本明細書中ではこの場合も含め
て金属水素化物と称する。

これらの点を考慮して、従来、例えば特開昭58
−47989号公報に見られるように、同心軸上に複
数の円筒体を配設し、中心円筒を水素ガスは通す
が金属水素化物は通さないフイルタ材で構成して
水素出入導管とし、その外側の円筒体に金属水素
化物を充填し、更にその外側の円筒体に熱交換用
熱媒を流すようにしたものが提案されている。

しかし、このような従来の容器構造では、水素
吸収を伴う発熱反応時、熱応力により金属水素化
物充填容器部分に亀裂が入り、容器破壊に至るお
それがあることが判つてきた。

即ち、金属水素化物が充填収納される金属水素
化物充填部と熱交換部との境界面は熱伝等の良い
材質を用いる必要があり、強度面で多少の犠牲が
が強いられる。一方、金属水素化物は、水素放出
時には吸熱反応となり冷却されるのであまり問題
は生じないが、水素吸収による発熱反応時、シヨ
ツクが加わると爆発的に反応を行ない、急激に発
熱する。これにより、金属水素化物充填部と熱交
換部の境界面に大きな熱応力が発生して亀裂が入
り、容器破壊に至るおそれがあることが判つてき
た。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明は上記の点に鑑み、金属水素化物の水素
吸収時の発熱による容器破壊を未然に防止し得る
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、従来のように熱媒を流す熱
交換部を外部に配置する代りに内部に配置して金
属水素化物充填部を外部に配置し、その境界面の
内面側を凹凸状に形成すると共に、その肉厚部分
に中空部を設けるようにしたことを特徴としてい
る。

(ホ) 作用 金属水素化物の水素吸収による発熱反応時、発
生した熱は境界面を通して熱媒に伝導されるが、
水素化反応が急激に起きた場合、発生する熱のた
め境界面の金属水素化物側が急激に温度が上り熱
膨張するのに対し、熱媒側は熱伝達媒体により熱
が奪われそれ程温度が上らず、境界面に大きな熱
応力が生じる。従来は境界面の内側に金属水素化
物、外側に熱媒を配していたため境界面が発生す
る熱応力に耐え切れず変形していた。しかし、本
発明のように境界面の内側に熱媒、外側に金属水
素化物を配することにより、熱応力は外側に向つ
て発散される上、内側に向う熱応力は境界内面に
形成された凹凸部と、肉厚内部に形成された中空
部により吸収され、容器破壊を未然に防止するこ
とができる。

(ヘ) 実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係る金属水素化物
容器の側断面図、第２図はそのＡ−Ａ断面図を示
したものである。これらの図において、耐圧容器
１は金属水素化物２および伝熱フイン３を収納す
る容器本体部１１と蓋部１２とから成り、そのフ
ランジ部１１ａ，１２ａをボルト４、ナツト５で
接合することにより、内部を気密、耐圧的に保持
している。その耐圧容器１の本体側端部１１ｂと
蓋部１２のほぼ中央部を気密に貫通して熱媒を流
す伝熱管６が配設されると共に、更に蓋部１２に
は水素ガスを供給、排出するバルブ７付き水素導
管８が取り付けられている。

耐圧容器１内部には水素ガスは通すが金属水素
化物粉体は通し得ない断熱材９が一面に張り巡ら
され、その内側に金属水素化物２、伝熱フイン３
は伝熱管６が配置されている。即ち、伝熱フイン
３は伝熱管６の外周面上等間隔に軸方向に沿つて
複数枚固定されると共に、その複数枚の伝熱フイ
ン３によつて仕切られる伝熱管６と断熱材９との
間に金属水素化物２が分配収納されている。ま
た、伝熱管６と本体側端面１１ｂおよび蓋部１２
の間は溶接により気密に固着されている。

伝熱管６の内側は、第２図に示すように軸方向
と垂直な断面が凹凸状に形成されている。また、
その伝熱管６の内面に形成される肉厚凸条部には
軸方向に沿つて複数個の中空部１０が形成されて
いる。

以上の構成で、熱交換作用は以下の通り行なわ
れる。即ち、蓄熱時、伝熱管６内部を矢印方向に
流れる熱媒の熱は伝熱管６の凹凸条部により効率
良く伝熱管６に伝わり、更にその表面および伝熱
フイン３の表面から金属水素化物２に効率良く伝
導される。これにより、金属水素化物２は脱水素
化反応を生じ、放出される水素ガスは断熱材９を
通して水素導管８から図示せぬ水素ボンベへ貯蔵
される。

一方、放熱時には、水素導管８から断熱材９を
通して加圧されて供給される水素ガスにより金属
水素化物２は水素を吸収して発熱するが、このと
き何らかの原因で爆発的に反応し急激に発熱する
場合がある。

従来構造においては、円筒境界面の内側に金属
水素化物、外側に熱媒を配していたため、境界面
の内側が急激に熱膨張するのに対し、外側の熱膨
張が熱媒により抑制されることから熱膨張力の逃
げ場が無くなり、大きな熱応力が発生して境界面
に亀裂が生じるおそれがあつた。

しかし、本実施例の場合は、上述したように、
境界面である伝熱管６の内側に熱媒、外側に金属
水素化物２を配しているので、熱膨張時に発生す
る熱応力は外側に向けて発散される。しかもその
伝熱管６の内側は断面凹凸状に形成すると共に、
その肉厚部には中空部１０を設けている。これに
より、内側に向う熱応力はその凹凸部と、中空部
１０により吸収される。この結果、金属水素化物
２に急激な水素化反応が生じても伝熱管６はこれ
に充分耐えることができ、極めて安全性の高い金
属水素化物容器が得られることとなる。このと
き、伝熱管６の内側に形成した凹凸部は、熱媒と
の熱交換効率を向上する上でも役立つている。

尚、上記実施例では、伝熱管６内面の肉厚凸条
部に形成する中空部１０を、軸方向に連続する例
で説明したが、第３図の側断面図に示す如く、偏
平球状に形成しても良い。あるいはまた、球状に
形成する等、その形状は適宜設計し得ることは言
う迄もない。

また、上記実施例では、金属水素化物２外周を
直接フイルタ性断熱材９で被覆するようにした
が、断熱材９は通常のものを使用し、水素導管８
の内部に水素ガスは通すが金属水素化物は通し得
ないフイルタ材を介在させ、この水素導管８を前
記断熱材を貫通させて金属水素化物層に延長せし
めるようにしてもよい。

(ト) 発明の効果 以上のように本発明によれば、伝熱管を中心部
に配置し、その周囲に金属水素化物を配置し、更
にその外周に断熱材を介在させて耐圧容器内に収
納し、その耐圧容器を気密に貫通する伝熱管の内
面を軸方向に沿つて複数個の肉厚凸条を形成する
と共に、その伝熱管内面に形成した肉厚凸条部に
は軸方向に沿つて複数個の中空部を配設するよう
にしたので、金属水素化物の水素化反応時に急激
な発熱が生じても、やつかいな熱応力は分散吸収
されて、伝熱管の破壊は未然に防止され、極めて
安全性の高い金属水素化物容器が得られ、ヒート
ポンプ装置等の金属水素化物利用熱機器の開発に
利用することができるようになる。

【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
容器の側断面図、第２図はそのＡ−Ａ断面図、第
３図は本発明の他の実施例に係る金属水素化物容
器の側断面図である。 １……耐圧容器、２……金属水素化物、３……
伝熱フイン、４……ボルト、５……ナツト、６…
…伝熱管、７……バルブ、８……水素導管、９…
…断熱材、１０……中空部、１１……容器本体
部、１２……蓋部、１１ａ，１２ａ……フランジ
部、１１ｂ……本体側端面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外部から水素ガスの供給、排出を行なうため
   の水素導管を備えた円筒状耐圧容器内に断熱材を
   介在させて金属水素化物を収納し、その軸心部を
   気密に貫通して内部に熱媒を流す伝熱管を設け、
   この伝熱管の内面に軸方向に沿つて複数個の肉厚
   凸条を形成すると共に、その伝熱管内面に形成し
   た肉厚凸条部に軸方向に沿つて中空部を設けて成
   ることを特徴とする金属水素化物容器。