JPH066961U - 水素吸蔵放出式熱交換装置における水素吸蔵体収納ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水素吸蔵体への水素の吸蔵又は放出を迅速に
行うことができるとともに、不均一になるのを防止し、
熱交換効率を高める。 【構成】 チューブ１の内部に複数のフィン４をチュー
ブの半径方向へ指向するように、かつ軸線方向に所定間
隔をおいて複数箇所に収容し、各フィン４の外周縁に形
成したカラー部４ｂをチューブ１の内周面に接触する。
又、各フィン４に形成した中心孔４ｃに筒状フィルター
５を挿入し、さらに前記各フィン４には水素吸蔵体６を
各フィン４の間に充填するための孔４ａを形成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は水素吸蔵体を内蔵した一対の熱交換器の一方で水素を放出するとと もに、他方で放出水素を吸蔵する水素吸蔵放出式熱交換装置における水素吸蔵体 収納ユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

水素の放出及び吸蔵を利用した熱交換装置では、一方の熱交換器から他方の熱 交換器への水素移動は主に圧縮機を用いて行われる。一方の熱交換器の水素吸蔵 体からの水素放出は圧縮機の吸引作用によって促進されるとともに、放出水素が 圧縮機の加圧作用によって他方の熱交換器内の水素吸蔵体に吸蔵される。又、水 素の放出は吸熱過程であり、この吸熱過程によって冷房用水を冷却する。反対に 水素の吸蔵は発熱過程であり、この発熱作用によって暖房用水を加熱する。

【０００３】 熱交換装置の水素吸蔵体収納ユニットとして、従来、図５及び図６に示すよう なものが提案されている。このユニットはチューブ１の前後両端面にフロントエ ンドプレート２及びリヤエンドプレート３を接合固定している。又、チューブ１ の内部には図６に示すように横断面が放射状のスターフィン１５が収容され、ス ターフィン１５とチューブ１の内周面との間には水素吸蔵合金（体）６が充填さ れている。

【０００４】 又、前記フロントエンドプレート２には水素導出入管２ａが一体に形成され、 その管２ａの内端部にはフィルター１６が設けられている。このフィルター１６ により水素吸蔵合金６が外部に流出しないようにしている。

【０００５】 さらに、上記のように構成された水素吸蔵体収納ユニットは、図示しないが熱 交換器ケースに複数本収納されるとともに、該ケース内に収納した熱交換媒体と しての水がチューブ１の外周面に接するようになっている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、前述した水素吸蔵体収納ユニットは、スターフィン１５の放射状部 の先端縁１５ａがチューブ１の軸線方向に直線状に接する構造のため、該先端縁 １５ａとチューブ１の内周面との接触面積、つまり伝熱面積が少なくなり、熱交 換効率が低下するという問題があった。

【０００７】 又、チューブ１の内部には水素の流路が確保されていないため、水素導出入管 ２ａ側のフィルター１６からリヤエンドプレート３側へ行くに従い、水素吸蔵合 金６に対する水素の流出入が不足し、充分な反応速度が得られないばかりでなく 不均一になり、熱交換効率を向上することができないという問題があった。

【０００８】 なお、前記スターフィン１５の放射状部を多数にしてチューブ１との接触面積 を増大することも考えられるが、この場合には同じ接触面積を確保するためにフ ィン１５の体積が増大するので、水素吸蔵合金６の充填量が少なくなるという問 題が生じる。

【０００９】 この考案の目的は、上記従来技術に存する問題点を解消して、水素吸蔵体への 水素の吸蔵又は放出を迅速に行うことができるとともに、不均一になるのを防止 し、熱交換効率を高めることができる水素吸蔵放出式熱交換装置における水素吸 蔵体収納ユニットを提供することにある。

【００１０】 又、この考案の別の目的は、さらに熱交換効率を向上することができる水素吸 蔵放出式熱交換装置における水素吸蔵体収納ユニットを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

請求項１記載の考案は上記目的を達成するため、チューブの内部に複数のフィ ンをチューブの半径方向へ指向するように、かつ軸線方向に所定間隔をおいて複 数箇所に収容し、各フィンの外周部をチューブの内周面に接触させるとともに、 各フィンに水素移送用の筒状フィルターを軸方向に貫通装着し、さらに前記各フ ィンには水素吸蔵体を各フィンの間に充填するための孔を形成するという手段を とっている。

【００１２】 又、請求項２記載の考案は、請求項１において、前記各フィンの外周部には、 軸方向に屈曲しチューブの内周面に接触するカラー部を設けるという手段をとっ ている。

【００１３】

【作用】

請求項１記載の考案はチューブの内部に複数のフィンをチューブの半径方向へ 指向するように、かつ軸線方向に所定間隔をおいて複数箇所に収容し、各フィン の外周部をチューブの内周面に接触したので、フィンの枚数を増加を増加しなく ても両者の接触面積が増大し、熱伝達効率が向上する。

【００１４】 又、請求項１記載の考案はチューブ内部に水素移送のための筒状フィルターを チューブ軸方向に挿入したので、チューブのどの部位にある水素吸蔵体に対して も水素がほぼ同時にかつ均一に吸蔵又は放出され、熱交換効率が向上する。

【００１５】 請求項２記載の考案は各フィンの外周部に軸方向に屈曲するカラー部を設けて チューブ内周面に接触したので、フィンとチューブとの接触面積がさらに大きく なり、両者間の熱伝達効率がさらに向上し、熱交換効率を一層高めることができ る。

【００１６】

【実施例】

以下、この考案を具体化した一実施例を図１〜図４に基づいて説明する。 図１に示すように円筒状をなすチューブ１の前後（左右）両端面にはフロント エンドプレート２及びリヤエンドプレート３が接合固定されている。前記チュー ブ１の内部には熱伝達率の高い例えばアルミニウム等の金属よりなる多数のフィ ン４が収容され、各フィン４には水素吸蔵合金６を充填するための小孔４ａが少 なくとも１箇所に形成されている。又、前記各フィン４の外周部にはカラー部４ ｂが湾曲形成され、該カラー部４ｂの外周面をチューブ１の内周面に接触してい る。

【００１７】 又、前記フィン４の中心に形成した中心孔４ｃには例えば銅製の円筒状をなす 金属焼結フィルター５が挿通支持されている。このフィルター５の前端（図１の 左）開口部と対応して設けられているフロントエンドプレート２の水素導出入管 ２ａから該フィルター５内に水素が導入されるようにしている。又、前記各フィ ン４間にはチューブ１からフロントエンドプレート２又はリヤエンドプレート３ を外した状態で前記小孔４ａを通して水素吸蔵合金６が充填される。

【００１８】 このように構成した水素吸蔵合金収納ユニット７は、図３に示すように熱交換 器ケース８内に複数箇所に収容して使用される。この各収納ユニット７の各水素 導出入管２ａは、ケース８の外部で一つの管路（図示略）に集約されている。又 、前記交換器ケース８内には熱交換媒体として例えば水が通る流通路９が形成さ れている。

【００１９】 このように構成した熱交換器１０は二つが１組として前記管路（図示略）によ り互いに接続されており、この管路途上に圧縮機（図示略）が介在され、水素を 一方の熱交換器１０から他方の熱交換器１０へ移動するようにしている。又、こ の圧縮機の送り方向を切り換えるための切り換え機構も装着されている。

【００２０】 従って、図１において圧縮機が起動されて水素導出入管２ａからフィルター５ 内に水素が供給されると、該水素はフィルター５を透過して水素吸蔵合金６に吸 蔵され、該合金６は金属水素化物となる。この時、水素吸蔵合金６は熱を放出す る発熱過程となるので、この熱が多数のフィン４からカラー部４ｂを介してチュ ーブ１に伝達され、該チューブ１から熱交換器ケース８内の水に伝達され、暖房 に供される。

【００２１】 又、水素吸蔵合金６に水素が吸蔵された状態で圧縮機により水素が他の熱交換 器１０へ放出される過程では、吸熱過程となり、交換器ケース８内の水の熱がチ ューブ１からフィン４を通して吸蔵合金６に吸収され、冷房に供される。

【００２２】 この考案は図１に示すようにチューブ１内に多数のフィン４を半径方向に指向 するように、かつチューブ１の軸線方向に所定間隔をおいて収容したので、フィ ン４の枚数を増加しなくても、フィン４の外周面とチューブ１の内周面との接触 面積を増大し、両者間の熱伝達効率を向上することができる。

【００２３】 又、前記実施例では各フィン４に中心孔４ｃを形成して円筒状のフィルター５ を挿入したので、チューブ１の長手方向のどの部位にある水素吸蔵合金６に対し ても水素がほぼ同時にかつ均一に吸蔵又は放出され、熱交換効率を向上すること ができる。

【００２４】 図４に示すように前記実施例では水素の吸蔵過程で経過時間が長くなるほど、 水素吸蔵合金６と水素の原子（モル）比が急激に増大するのに対し、スターフィ ンを使用した従来例ではその増加率が緩やかであり、熱交換効率が低いことがわ かる。

【００２５】 前記実施例では各フィン４の外周部にカラー部４ｂを形成したが、この場合に はさらにフィン４とチューブ１の接触面積を増大して熱伝達効率を向上し、熱交 換効率を一層向上することができる。

【００２６】 なお、この考案は前記実施例に限定されるものではなく、次のように具体化す ることもできる。 （１）前記各フィン４に形成した小孔４ａに代えて、中心孔４ｃの径をフィル ター５の外径よりも大きくしておき、その隙間（図示略）を水素吸蔵合金６の充 填用孔とすること。

【００２７】 （２）フィン４のカラー部４ｂを省略すること。この場合にも各フィン４の外 周部がチューブ１の内周面に接触するので、スターフィンを使用した従来例と比 較してフィン４とチューブ１との接触面積を水素吸蔵合金６の充填量を減少する ことなく増大することができる。

【００２８】

【考案の効果】

以上詳述したように、請求項１記載の考案はチューブの内部に複数のフィンを チューブの半径方向へ指向するように、かつ軸線方向に所定間隔をおいて複数箇 所に収容し、各フィンの外周部をチューブの内周面に接触し、各フィンに筒状フ ィルターを軸方向に貫通装着したので、水素吸蔵体への水素の吸蔵又は放出を迅 速に行うことができるとともに、不均一になるのを防止し、熱交換効率を高める ことができる。

【００２９】 又、請求項２の考案は、フィンの外周にカラー部を設けたので、フィンとチュ ーブとの接触面積が増大し、請求項１記載の考案よりもさらに熱交換効率を向上 することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案を具体化した一実施例を示す水素吸蔵
合金収納ユニットの断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】熱交換器の横断面図である。

【図４】水素吸蔵過程での経過時間と原子比との関係を
示すグラフである。

【図５】従来の水素吸蔵合金収納ユニットの断面図であ
る。

【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１ チューブ、２ フロントエンドプレート、３ リヤ
エンドプレート、４フィン、４ａ 小孔、４ｂ カラー
部、４ｃ 中心孔、５ 金属焼結（筒状）フィルター、
６ 水素吸蔵（体）合金、７ 収納ユニット。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 チューブの内部に複数のフィンをチュー
   ブの半径方向へ指向するように、かつ軸線方向に所定間
   隔をおいて複数箇所に収容し、各フィンの外周部をチュ
   ーブの内周面に接触させるとともに、各フィンに水素移
   送用の筒状フィルターを軸方向に貫通装着し、さらに前
   記各フィンには水素吸蔵体を各フィンの間に充填するた
   めの孔を形成した水素吸蔵放出式熱交換装置における水
   素吸蔵体収納ユニット。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記各フィンの外周
   部には、軸方向に屈曲しチューブの内周面に接触するカ
   ラー部を形成した水素吸蔵放出式熱交換装置における水
   素吸蔵体収納ユニット。