JPH0484961A - 水素吸蔵合金を用いた懐炉の発熱方法及び懐炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、無尽蔵に有り且つ無臭でクリーンな水素を
、燃料として吸蔵させた金属水素化物を使用する懐炉の
発熱方法及び懐炉に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より暖房具として懐炉は広く一般に使用されており
、ベンジンを燃料とするものや、鉄粉を酸化発熱させる
使い捨て方式のもの等がある。

ベンジンを燃料とする触媒燃焼方式の懐炉は、単位重量
当たりの燃焼熱量が鉄粉の酸化による性成熱量の約７倍
という極めて高い熱量を発生し、しかも安価で経済性に
優れている。

ところが、点火の際、ベンジンの触媒燃焼を開始させる
ための熱源や何らかの着火装置が必要である。また、燃
焼の際、ベンジン特有の臭いが欠点であった。更に、鉄
粉の酸化熱よりは遥かに高い熱量を発生するが、単位重
量当たりの発生熱量には限界があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこでこの発明では、発熱のための熱源、或いは特別な
着火装置を必要とせず、無臭でしかも単位重量当たりの
発生熱量が大きな懐炉の発熱方法及び懐炉を提起しよう
とするものである。

Ｃ課題の解決するための手段〕 上記目的を達成するため、この発明では次のような技術
的手段を講じている。

水素吸蔵合金を用いた懐炉の発熱方法の発明では、水素
を吸蔵させた水素吸蔵合金（２）を密閉した容器（３）
から水素を徐々に放出させ、前記の放出された水素を触
媒（４）と接触させて燃焼させるようにしたこととした
。

また、水素を吸蔵させた水素吸蔵合金（２）を密閉した
容器（３）の密閉を解くことにより水素を徐々に放出さ
せ、 前記の放出された水素を触媒（４）と接触させて燃焼さ
せた後、 前記燃焼の熱を受けて水素吸蔵合金（２）の水素を徐々
に放出させて、 この放出された水素を、触媒（４）と接触させて燃焼さ
せるようにしたこととしてもよい。

前記触媒（４）中に、表面が酸化されにくく、且つ低温
活性の高い他の触媒（７）を混入したこととしてもよい
。

水素吸蔵合金を用いた懐炉の発明では、水素を吸蔵させ
た水素吸蔵合金（２）を密閉した容器（３）と、 前記容器（３）の密閉を開放する手段と、容器（３）の
開放により放出された水素と接触して燃焼させる触媒（
４）を有して成ることとした。

前記触媒（４）中に、表面が酸化されにくく、且つ低温
活性の高い他の触媒（７）を混入したこととしてもよい
。

〔作用〕

以上の構成とした結果、容器（３）中の水素を吸蔵させ
た水素吸蔵合金（２）から徐々に放出された水素は、触
媒（４）と接触することにより、自然に着火して発熱し
、単位重量当たりベンジン等の３倍程度の熱量を発生す
る。

〔実施例〕

以下、この出願の発明に係る水素吸蔵合金を用いた懐炉
の発熱方法及び懐炉を、実施例として示した図面に従っ
て説明する。

図において、（１）はこの発明に係る懐炉であり、水素
を吸蔵させた水素吸蔵合金（２）を密閉した容器（３）
と、触媒（４）を内部に保持せしめた触媒保持部（５）
とから構成している。

前記容器（３）と触媒保持部（５）は別体として構成し
、容器（３）内に密閉した水素吸蔵合金（２）から水素
の放出が終了し、懐炉（１）の燃焼が完了した後は、次
回は新たな容器（３）に取り替えて、前回使用した触媒
保持部（５）と組み合わせて使用出来るようにしている
。

水素吸蔵合金（２）としては、例えば、希土類系（Ｌａ
Ｎｉ、等）、Ｔｉ系（Ｔ　ｉ　ｒ、　ｔ　Ｍ　ｎ　１．
　ａ、ＴｉＭｎ、、ｓ　、ＴｉＦｅ等）、Ｍｇ系（Ｍｇ
ｚＮｉ等）、Ｚｒ系（ＺｒＭｎｚ等）、ＭｍＮｉＣ。

等を用いることが出来る。

この水素吸蔵合金（２）に公知の方法で水素を吸蔵させ
て、金属水素化物としたものを使用する。

しかし、これらのものに限らず、水素解離平衡圧が常温
において１気圧以上１０気圧未満の金属水素化物であれ
ば適宜使用可能である。

但し、９気圧以上の水素解離平衡圧を有するものは、夏
期３０°Ｃ以上の温度下では解離平衡圧が１０気圧以上
となり、容器（３）を耐圧性の構造にしたり、安全弁を
設ける必要があり、大型で重量の重いものとなり、安全
性の面からも不適当である。従って、１気圧以上９気圧
未満のものを使用するのが望ましい。

ここで、水素吸蔵合金を使用せずに、水素を燃料として
使用するためには懐炉本体に水素を貯蔵した燃料タンク
を内蔵することが必要であるが、従来の液化水素、或い
は圧縮水素では爆発の可能性が極めて高く実用化は全く
不可能であった。

本発明の懐炉は、容器内に水素を吸蔵させた水素吸蔵合
金を収容することにより極めて安全に水素を放出させる
ことを可能とした。

容器（３）は、内筒（３１）と外筒（３２）の２層から
成る金属製の有底円筒形状としており、内筒（３１）に
は水素を吸蔵させた水素吸蔵合金（２）を密閉し、内筒
（３１）と外筒（３２）の間には空気層（３３）を介在
させている。

２層構造としたのは、この発明に係る懐炉（１）が、万
が−、高温にさらされた場合、水素を吸蔵させ、金属水
素化物とした水素吸蔵合金（２）から水素が放出されて
、容器（３）の内圧が高圧になる可能性があるからであ
る。

容器（３）の上方に設けた縮径部（３４）の先端には金
属製薄膜状の密閉栓（３５）を施しており、前記縮径部
（３４）の外周には、後述する触媒保持部（５）に具備
せしめた開放拡径部（５１）に挿入する態様で螺合する
ように螺溝がきっである。

縮径部（３４）には、前記開放拡径部（５１）と螺合し
て連結した状態での気密状態を確保するためにＯ−リン
グ（３６）を挿嵌している。

触媒保持部（５）は、その外周を画定するケーシング（
５２）と、ケーシング（５２）の内部に設けた次のもの
から成る。

ケーシング（５２）の内部の上方には、燃焼室（５３）
が、燃焼室（５３）の下方にはラッパ状部（５４）が、
う・ンパ状部（５４）の下方には、容器（３）と連結す
るための接続部（５５）が位置せしめられている。

燃焼室（５３）には、触媒（４）が保持枠（５６）上に
固定されており、燃焼室（５３）の外壁には、燃焼のた
めの空気を供給するための空気導入孔（５７）を複数個
穿設している。

触媒（４）としては、担体としてガラス状繊維、セラミ
ック、アルミナ、多孔質のアルミニウム等の金属等を使
用した白金触媒等が適用可能であるが、この実施例では
ガラス状繊維をマット状に形成して通気性を付与した白
金触媒を用いた。

この触媒（４）中には、表面が酸化されにくく、低温活
性の高い、即ち、低い温度で活性が起こりやすい他の触
媒（７）を１点以上に埋め込んでおく方が好ましい。例
えば、パラジウム触媒や合金触媒を用いることが出来る
。

これは、触媒（４）上で一度燃焼が生じると酸化被膜が
出来、２回目から反応を開始させにくいからである。

従来は、着火装置を用い着火して熱を与えることにより
この酸化被膜を除去していたが、上記のような酸化され
くく低温活性の高い他の触媒（７）を少なくとも一箇所
以上に混入しておくことニヨリ、２回目からの反応の開
始を円滑に行えるようにした。

この低温活性の高い触媒（７）から酸化反応が開始し、
この熱が周囲に伝導して触媒（４）全体が着火する。

従って、水素吸蔵合金（２）を密閉した容器（３）を交
換すると、触媒保持部（５）はそのままでも、着火の必
要なしに繰り返し使用出来る。

燃焼室（５３）の下方のラッパ状部（５４）は、下方の
容器（３）より放出された水素を触媒（４）へ均一に導
くためのもので、その下方には、容器（３）との螺合溝
を有する接続部（５５）を形成している。

接続部（５５）は、ラッパ状部（５４）の下方を拡径し
た開放拡径部（５１）と、ラッパ状部（５４）の中央付
近から開放拡径部（５１）近傍に臨ませた、容器（３）
の密閉を開放する手段としての連通細筒（５８）とから
成る。

連通細筒（５８）は、容器（３）の薄膜状の密閉栓（３
５）を押圧して突き破り、この連通細筒（５８）の内部
を通して、容器（３）の水素を燃焼室（５３）に導くた
めのものである。

容器（３）で放出された水素は、密閉栓（３５）を突き
破った連通細筒（５８）→容器（３）と触媒保持部（５
）の連結により、ラッパ状部（５４）を経て、燃焼室（
５３）へと導かれる。

次に、この懐炉（１）の使用状態について説明する。

容器（３）の縮径部（３４）と、触媒保持部（５）の開
放拡径部（５１）を螺合させ締め込み、連通細筒（５８
）で密閉栓（３５）を突き破ることにより、水素を吸蔵
させた水素吸蔵合金（２）を密閉した容器（３）の密閉
を解く。

すると、容器（３）内から連通細筒（５８）を通じて、
触媒保持部（５）の燃焼室（５３）へ水素が徐々に放出
される。これは、容器（３）内の内圧は、懐炉（１）が
使用される温度下では放出された水素により大気圧より
高くなっているからである。

この容器に収容されている水素吸蔵合金（２）の水素解
離平行圧力は、前述のように、常温即ち約２０°Ｃの温
度で１気圧を越え９気圧未満が望ましい。

容器（３）内部から放出された水素は、前述の経路を経
て、燃焼室（５３）の触媒（４）に接触する。

この触媒（４）に水素が接触すると、触媒（４）上で、
−１０°Ｃ以上の温度下であれば酸化反応が開始した。

よって、冬、屋外等であっても少なくとも一１０°Ｃ以
上の温度下ならば、従来の懐炉のような着火装置の必要
なしに、自然着火させて酸化反応を開始させることが出
来る。

容器（３）の密閉を開放したことにより水素の放出が進
むにつれ、水素放出時の吸熱効果のため次第に温度が下
がり、同時に水素解離圧力も低下してくる。しかし、前
述の水素の燃焼熱が容器（３）に伝導して容器（３）本
体自体が暖まってくる。従って、吸熱効果による水素解
離圧力の低下を防止し、継続して水素吸蔵合金（２）か
らの水素の放出を生じせしめることが出来る。

この継続して放出される水素は、前記と同様の経路を経
て触媒（４）に接触して、燃焼を続ける。

水素吸蔵合金（２）の量、常温における水素解離平衡圧
が１気圧以上９気圧未満の水素吸蔵合金（２）の種類と
、又、燃焼している時の容器（３）へ伝導する熱量を調
整することにより、懐炉（１）の発熱温度、その持続時
間等を制御することが出来る。

実施例では、水素を吸蔵させた水素吸蔵合金（２）とし
て、ＬａＮｉ５を５０ｇ用いて、常温において容器（３
）内で水素吸蔵合金（２）から放出される水素の圧力を
２気圧〜４気圧になるように調整すると、触媒の表面温
度が約１５０°Ｃの状態を５〜６時間の間、維持した。

また、当初、触媒活性の作動温度を１００°Ｃ程度に設
定したが、こうすると触媒下面に水滴が生じ、触媒活性
が低下した。そこで、１５０°Ｃに燃焼温度を高めたこ
とにより水分は水蒸気となって大気中に蒸発し安定した
触媒燃焼が得られた。

上述のように、この出願の発明に係る水素吸蔵合金を用
いた懐炉の発熱方法及び懐炉によると、放出された水素
が触媒（４）と接触するだけで点火するので、従来のよ
うな着火装置は不要である。

更に、燃焼によってＨｚＯのみ発生し、ＣＯｚは発生せ
ず、極めてクリーンで無公害である。

〔発明の効果〕

この発明は上述のような構成を有するものであり、容器
（３）中の水素を吸蔵させた水素吸蔵合金（２）から徐
々に放出された水素は触媒（４）と接触することにより
、自然に着火して発熱するので、発熱のための熱源、或
いは特別な着火装置を必要とせず、しかも無臭、無公害
の懐炉の発熱方法及び懐炉を提供することが出来る。

また、単位重量当たりベンジン等の３倍程度の熱量を発
生するので、単位重量当たりの発生熱量が大きな懐炉の
発熱方法及び懐炉を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この出願の発明に係る懐炉の一実施例であっ
て、容器と触媒保持部を連結させた状態を説明する断面
図。第２図は、第１図と同じ状態を説明する一部切欠斜
視図。 （２）・・・水素吸蔵合金　（３）・・・容器　（４）
・・・触媒 （７）・・・他の触媒

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．水素を吸蔵させた水素吸蔵合金（２）を密閉した容
   器（３）から水素を徐々に放出させ、前記の放出された
   水素を触媒（４）と接触 させて燃焼させるようにした懐炉の発熱方法。 ２．水素を吸蔵させた水素吸蔵合金（２）を密閉した容
   器（３）の密閉を解くことにより水素を徐々に放出させ
   、 前記の放出された水素を触媒（４）と接触させて燃焼さ
   せた後、 前記燃焼の熱を受けて水素吸蔵合金（２）の水素を徐々
   に放出させて、 この放出された水素を、触媒（４）と接触させて燃焼さ
   せるようにした懐炉の発熱方法。３．前記触媒（４）中
   に、表面が酸化されにくく、且つ低温活性の高い他の触
   媒（７）を混入した請求項１又は２記載の懐炉の発熱方
   法。 ４．水素を吸蔵させた水素吸蔵合金（２）を密閉した容
   器（３）と、 前記容器（３）の密閉を開放する手段と、 容器（３）の開放により放出された水素と接触して燃焼
   させる触媒（４）を有して成る懐炉。 ５．前記触媒（４）中に、表面が酸化されにくく、且つ
   低温活性の高い他の触媒（７）を混入した請求項４記載
   の懐炉。