JPH0788993B2 - 水素ガス排気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は吸収冷凍機や吸収ヒートポンプその他の冷凍機
やボイラーその他の機器などの系内の水素ガスを系外の
大気中へ排出する水素ガス排気装置の改良に関する。

（ロ） 従来の技術 水素ガス排気装置の従来の技術として、例えば実公昭47
−19970号公報にみられるように、系内と連なって水素
ガスの流入する容器に金属パラジウム管の封止端を挿設
して開口端を大気中に開口すると共に容器にヒーターを
固着したものが知られている。

（ハ） 発明が解決しようとする問題点 上記のような従来の水素ガス排気装置においては、先ず
容器をヒーターで加熱し、加熱された容器からの熱伝導
によって金属パラジウム管を昇温〔250℃以上に昇温〕
している。そして、金属パラジウム管と容器（鉄製の容
器）とのろう付け部は、ヒーターによる加熱時に金属パ
ラジウム管よりもはるかに高温〔380〜400℃程度〕にな
っていることと併せて異種金属管のろう付けであるた
め、熱によるストレスを生じやすい上に腐食しやすく、
応力腐食割れなどのひび割れを引起しやすい。そのた
め、従来の装置はその耐久性に劣るという問題点を有し
ていた。

本発明は、この問題点に鑑み、従来の装置よりも耐久性
に秀れる水素ガス排気装置の提供を目的としたものであ
る。

（ニ） 問題点を解決するための手段 本発明は、上記の問題点を解決する手段として、系内と
連通した水素ガス導管と、この水素ガス導管とろう付け
等で接続されたパラジウム管等の水素透過器と、この水
素透過器を加熱するヒーターとで構成して系内の水素ガ
スのみを水素透過器から系外へ放出する水素ガス排気装
置において、前記ヒーターの輻射熱のみで前記水素透過
器を加熱するように水素透過器とヒーターとが空間を介
して熱絶縁性の基台上に対向配置されている構成とした
ものである。

（ホ） 作用 本発明の水素ガス排気装置は、ヒーターの熱が容器を介
して間接的に金属パラジウム管へ伝わる熱伝導作用によ
りこれを昇温させる従来の装置と異なり、ヒーターの熱
放射作用により直接水素通過管を昇温する構造のもので
あるから、系と水素透過管との接続部（ろう付け部もし
くは溶接部）の温度を水素透過管の温度以下に保ち得、
従来の装置のろう付け部の温度よりもはるかに低くし得
る。このため、本発明の装置においては、従来の装置に
くらべ、上記接続部の熱によるストレスを著しく小さく
することが可能であり、そのひび割れの発生確率を大巾
に減少させることができ、装置の耐久性を向上させるこ
とができる。

また、本発明では、水素透過器とこれを輻射熱で加熱す
るヒーターとを空間を介して対向配置し、水素透過器を
ヒーターからの輻射熱で加熱するようにしたので、熱伝
導による従来装置に比べて、水素透過管を効率よく加熱
して所望の水素透過作用を発揮させることができる。

（ヘ） 実施例 第１図は本発明による水素ガス排気装置の一実施例の一
部切欠断面を示した正面図である。第１図において、
（１）は金属パラジウムで成る水素透過器、（２），
（２）は空間を介して水素透過器（１）と対向させて配
置した赤外線などの熱線放射用のヒーター、（３）は中
央部に水素透過器（１）の嵌め込み用の孔を設けた碍子
その他の熱絶縁体で成るヒーター設置用基台、（４）は
水素ガス導管であり、（５），（５）は水素ガス導管
（４）と水素透過器（１）との接続箇所のろう付け部で
ある。

なお、図示していないが、水素ガス導管（４）は水素ガ
スの発生あるいは存在する系内例えば吸収冷凍機の構成
機器と連通している。

また、（６）はニクロム線などでなる赤外線放射体、
（７）は硝子などで成る透明体、（８）は鏡面体であ
る。なお、透明体（７）を凸レンズ状に形成し、および
／または、鏡面体（８）を凹面状に形成しても良い。

第２図ないし第６図は、それぞれ、本発明による水素ガ
ス排気装置の種々の実施例を示した平面図で、これらの
図において第１図に示した構成機器と同様のものには同
一の符号を付している。

第２図は第１図の実施例の平面図であり、この図のもの
は角型の水素透過器（１）の両側にヒーター（２），
（２）を対向させて配置した構造となっている。第３図
の実施例は４個のヒーター（２）を基台（３）に据えて
角型の水素透過器（１）のそれぞれの側面にヒーター
（２）を対向させた構造となっている。第４図の実施例
は凸レンズ状の透明体（７）の備えられた４個のヒータ
ー（２）を円形の細い水素透過器（１）に対向させて配
置した構造となっている。なお、第４図の実施例のヒー
ター（２）にはレーザー光線照射装置を用いるようにし
ても良い。第５図の実施例は円形の水素透過器（１）に
４個のヒーター（２）を対向させて配置した構造となっ
ており、これらヒーターには図示していないが凹面状の
鏡面体（８）が内蔵されている。また、第６図の実施例
は円形の水素透過器（１）をリング状のヒーター（２）
で囲んだ構造となっている。

なお、水素透過器（１）は四角形，円形の形状のものに
限らず多角形その他の形状のものでも良く、また、水素
透過器（１）とヒーター（２）の配置関係も第２図ない
し第６図に示したものに限定されず、水素透過器とこれ
を輻射熱で加熱するヒーターとが空間を介して対向配置
されているものであれば良い。

次に、このように構成された水素ガス排気装置（以下、
本装置という）の水素ガス排気作用について簡単に説明
する。ヒーター（２）に通電すると、これから放射され
る熱によりパラジウム金属製の水素透過器（１）の外表
面が温められ、さらにその内表面へ熱が伝わって例えば
250℃程度まで昇温する。水素透過器（１）の内表面が2
50℃近い温度まで昇温されると、この内表面で器内の水
素ガスが原子状水素に解離する。原子状水素の原子半径
は他のガスの原子半径にくらべて非常に小さい。水素原
子はプロトン（陽子）１個と電子１個により出来てい
て、プロトンの半径は1.5×10^-5Åであり水素はそれよ
りも少し大きい程度であり、一方パラジウムの格子定数
は20℃で3.88Åである。それ故、水素は格子内拡散によ
りパラジウム金属製の水素透過器（１）の器壁を透過す
る。また、大気などの他のガスはパラジウムによって解
離しないから、水素透過器（１）の器壁を透過できな
い。その結果、系内の水素ガスのみが水素透過器（１）
から系外の大気中へ排気されることになる。

水素透過器（１）の材料にはパラジウム金属と同様の性
質をもつ銀を用いても良い。あるいは、特定の温度域で
水素を吸蔵する一方別の特定の温度域で水素を放出する
水素吸蔵合金の使用も可能である。また、最近注目され
ている原料、例えば、ステンレスの焼結体に銅を蒸着し
てさらにニッケルを電気メッキし、そのうえに水素分離
能をもつランタンニッケルをフラッシュ蒸着してさらに
上層に銅を蒸着したものなどの使用も可能である。

そして、本装置においては、水素透過器（１）と水素ガ
ス導管（４）とのろう付け部（５）の温度は水素透過器
（１）のそれ〔例えば250℃〕以下であり、このろう付
け部の温度が400℃近くにもなる従来の装置にくらべ、1
50℃程度低くすることができる。それ故、本装置におい
ては、従来のものよりもろう付け部（５）の熱によるス
トレスとその腐食が軽減され、耐久性が向上する。

また、本装置においては、水素透過器（１）のほぼ全面
が輻射熱で直接かつ一様に加熱されて250℃程度に均一
に昇温されるため、これに温度勾配を生じて水素透過能
力の高い部分と低い部分の出来る従来の装置にくらべ、
水素ガス排気能力も向上する。なお、水素透過器（１）
の外表面はその内表面よりも広いので、均一に高温化し
た外表面の水素分離能も高まる。

なお、本装置において、水素透過器（１）の材料に応じ
て最適な水素透過作用を発揮させるために、水素透過器
（１）に特定の波長の光線〔熱線〕を照射するようにし
ても良いことは勿論である。

（ト） 発明の効果 本発明は以上説明したように、水素透過器とこれを輻射
熱で加熱するヒーターとを空間を介して対向配置し、水
素透過器をヒーターからの輻射熱で加熱するようにした
ので、熱伝導による従来装置に比べて、水素透過器と系
との接続箇所であるろう付け部、あるいは溶接部の局部
加熱が防止され、その熱によるストレスや腐食を軽減し
て装置の耐久性を向上させることができるばかりでな
く、水素透過器が効率よく加熱され、水素ガスの系外へ
の排気能力も向上させることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による水素ガス排気装置の一実施例の一
部切欠断面を示した正面図であり、第２図ないし第６図
は、それぞれ、本発明による装置の種々の実施例を示し
た平面図である。 （１）……水素透過器、（２）……ヒーター、（３）…
…基台、（４）……水素ガス導管、（５）……ろう付け
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】系内と連通した水素ガス導管と、この水素
   ガス導管とろう付け等で接続されたパラジウム管等の水
   素透過器と、この水素透過器を加熱するヒーターとで構
   成して系内の水素ガスのみを水素透過器から系外へ放出
   する水素ガス排気装置において、前記ヒーターの輻射熱
   のみで前記水素透過器を加熱するように水素透過器とヒ
   ーターとが空間を介して熱絶縁性の基台上に対向配置さ
   れていることを特徴とする水素ガス排気装置。