JPS591951B2 - 金属水素化物を利用した熱交換器の構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、金属水素化物の水素吸・脱蔵の際の生成熱
を利用した熱交換器の構造に関する。

一般に水素貯蔵金属と称する、ランタニド（Ｌａｎｔｈ
ａｎｉｄｅ、希土類）アクチニド（Ａｃｔｉｎｉｄｅ）
元素を含めて、周期律表第３〜第５周期の遷位金属元素
、又はそれらの元素を含む合金例えばＴｉＦｅ等は、あ
る温度、圧力条件のもとで大量の水素ガスを吸蔵して金
属水素化物、 を作り易く、又水素吸蔵過程では発熱し
、別のある温度・圧力条件のもとで水素を脱蔵し、その
過程では吸熱することが知られている。

水素貯蔵金属の上述の特性を利用することにより、金属
水素化物の蓄熱体に使つて、太陽熱、風力等の自然エネ
ルギーや工場廃熱等を蓄熱し、必要に応じて熱を取出し
て冷暖房等に利用するエネルギー貯蔵の研究開発が最近
各方面で活発に行なわれている。

しかしその実用化には、未だ数多くの問題がある。

その一つとして、公害上の問題から装置の保守点検の際
の金属水素化物の装置からの回収及び再装填に当つて金
属水素化物を大気中に飛散させないようにすることが要
求される。さて、金属水素化物を保持して、これに水素
ガスを接触させて水素を吸蔵させ、必要に応じて水素を
脱蔵させ、水素の吸・脱蔵の際発生する反応熱を取出し
て利用する熱交換器は反応槽とも云われる。

この熱交換器は上記目的に対して、金属水素化物の粒子
を保持するスペースと、該スペースに保持された金属水
素化物に水素ガスを供給し、脱蔵された水素ガスを回収
するための通気性壁を介して上記金属保持スペースに接
する水素ガス保持スペース又は該金属保持スペースに開
口する水素ガス管と、反応熱を取出すために上記金属保
持・ スペース内に配設した熱交換管又は該スペースの
壁面としての熱交換面を有し、水素吸・脱蔵時の反応熱
は上記熱交換管又は熱交換面を介して熱交換流体により
回収するようになつている。

従来知られているこの目的の熱交換器の構造はいずれも
水素吸・脱蔵時の水素ガスの圧力を保持する耐圧部材と
金属水素化物保持用部材とが同一であるため、金属の回
収、再装備に際して保持部材に収納したま＼工場に持帰
り再処理して保持部材ごと再装着す，ることが極めて困
難であつた。

そこで、金属水素化物のみを保持部材から別の回収容器
に移して回収することになるが、その場合は吸脱蔵の繰
返しにより微粉体化した金属水素化物の大気中への飛散
が避けられず、公害の原因になる欠点があつた。本発明
は、従来の熱交換器の構造の上述の欠点を解消した、金
属の回収再装備が簡単で、かつ金属水素化物が大気中に
飛散することのない熱交換器の構造を提供することを目
的とする。

以下、本発明をその実施例を示す図面にもとずいて詳細
に説明する。

本実施例の装置は、第１図及び第２図に示す如く、薄板
材により気密に形成された容器１の中に熱交換流体用管
２及び水素ガス管３が配設され、容器１の壁内面一面に
クツシヨン材４を貼り付け、残余の内部空間に金属水素
化物５を充填して成る金属保持ユニツト１０と、水素吸
・脱蔵時の水素ガスの圧力に耐える圧力容器６と、前記
金属保持ユニツト１０の外形寸法に合致する空所７を残
して前記圧力容器６内に器壁内面に接する如く取付けら
れた圧縮強度及び断熱性を有する保温材８とを有し、金
属保持ユニツト１０は前記保温材８に設けられた空所７
に接着等の恒久的接合手段によることなく、単に前記空
所７に嵌め込んだ上、端面を取外し可能な保温材８ａで
押えて圧力容器蓋を閉じることにより容易に取外し可能
に装着されている。

金属保持ユニツト１０の容器１を形成する薄板材はメン
ブレンと称され、単に金属水素化物粒子５の保持と、水
素ガスの封止のみの役割を持つものであつて、水素ガス
の圧力には耐えられない。

その材料は軽量化、耐食性等の観点から、ステンレス、
アルミニウム等を使用するのが好都合である。クツシヨ
ン材４は例えばミネラルグラスフエルトやグラスウール
等のクツシヨン性のある材料が用いられ、水素吸蔵時の
金属の膨脹を吸収する役割を果している。熱交換流体管
２は熱伝導率の高い銅管等が用いられ、内部を例えば水
等の熱交換流体が循環する。水素ガス管３は、本実施例
においては、前記クツシヨン材４中に埋設されており、
管壁に多数設けられた細孔からクツシヨン材４中の無数
の微細な連続気孔を介して金属保持スペースに水素ガス
を供給し、回収するようになつている。圧力容器６は、
圧力容器として一般的な円筒状胴部と欠球面状鏡板より
成る鋼製容器として形成されており、図において右側の
端部にはフランジをボルト結合することにより取外し取
付け可能な蓋６ａが設けられている。

蓋６ａには、金属保持ユニツト１０より出た熱交換流体
用管２及び水素ガス管３の外部への延長部が貫通する孔
が設けられている。圧力容器６内に取付けられた保温材
８は、例えば気泡ガラスや保温煉瓦の如き圧縮強度と断
熱性とを有する保温材をコンクリートで結合し、圧力容
器６の内面に密接する形状に仕上げられている。

金属保持ユニツトの一方の端面と圧力容器蓋６ａとの間
の保温材８ａは取外し可能となつている。この装置は以
上の如く構成されているので、金属保持ユニツト１０の
所定位置への装着に当つては、圧力容器６の蓋を外し、
ユニツト１０を外部から、保温材６に設けられた空所７
に嵌挿し、その端面を保温材８ａで押えた上、圧力容器
６に蓋をするだけで確実に所定の位置に固定される。圧
力容器の蓋を貫通して外部に突出した熱交換流体管及水
素ガス管は夫々の配管と接続される。上述の如く装着さ
れた金属保持ユニツト１０の容器１の外面は全面的に保
温材８に当接しているので、容器１の内面に水素ガスの
圧力が作用した場合は、その田力は保温材８を介して圧
力容器６の器壁に伝達されて保持され、したがつて容器
１の器壁を形成する薄板材（メンブレン）は変形したり
破壊することなく、機能を果すことができる。又、水素
吸・脱蔵時の水素ガス及び金属の温度及び生成熱は、圧
力容器内の保温材８により保温されるため、圧力容器外
面に保温材を取付けることが不要となり、保温材の経年
変化、耐候性の問題が解決される。又、これにより、金
属保持ユニツト１０の内部に保温材を設ける必要もなく
なるので、金属保持ユニツ口０を小型軽量にするのにも
寄与する。金属保持ユニツト１０の装着は接着等の恒久
的結合によらず単に形状の合致した保温材８の空所７に
嵌装した後、端面を保温材を介して蓋で押えて固定した
だけであるから取外し、再取付けは極めて容易であり、
又、前述の如く小型、軽量に作られているので、金属の
回収、再装備に当つてはユニツトごと工場に持帰り再処
理の上ユニツトごと装置に装着することができ、微粉化
した金属水素化物が大気中に飛散することが防止される
。

以上の如く、本発明によれば、金属水素化物の回収、再
取付けを、金属を密閉保持した容器ごと容易に取外し移
送することができるので、金属水素化物の飛散による大
気汚染が防止されるとともに作業能率の向上にも顕箸な
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す縦断面図、第２図は第１
図の−線による横断面図である。 １・・・金属保持容器、２・・・熱交換流体用管、３・
・・水素ガス管、４・・・クツシヨン材、５・・・金属
水素化物粒子、６・・・圧力容器、７・・・空所、８・
・森温材、１０・・・金属保持ユニツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属水素化物を保持し、該金属に水素ガスを接触さ
   せて水素を吸蔵させ、必要に応じて水素を脱蔵させ、該
   金属が水素を吸蔵・脱蔵する際に発生する熱を熱交換流
   体により回収する熱交換器の構造において、薄板材によ
   り気密に形成された容器中に熱交換流体用管、水素ガス
   供給・回収用管が配管されかつ容器内空間に金属水素化
   物を充填して成る金属保持ユニットと、吸蔵・脱蔵時の
   水素ガスの圧力に耐える耐圧容器と、前記金属保持ユニ
   ットの外形寸法に合致する空所を残して前記耐圧容器内
   に器壁内面に接する如く取付けられた圧縮強度及び断熱
   性を有する保温材等とにより構成され、前記耐圧容器内
   の保温材等の内部に形成された前記の空所に前記金属保
   持ユニットを容易に取外し可能に嵌装して成る熱交換器
   の構造。