JPS60137604A - 金属水素化物反応容器用水素流通材の製造方法 - 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】 （技術分許） 本発明は金属水素化物反応容器用水素流通材の製造方法
に関する。

（従来技術） ある種の金属や合金が発熱的に水素を吸蔵して金属水素
化物を形成し、また、この金属水素化物が可逆的に吸熱
的に水素を放出することが知られており、近年、このよ
う錫金属水素化物の特性を利用した水素供給装置、ヒー
トポンプ等、種々の金属水素化物装置が提案されている
。

このような金属水素化物装置において、金属水素化物は
密閉した反応容−丙に充填されて、水素の吸蔵放出を行
なう。第１図は従来のこのような金属水素化物反応容器
の一例を示し、一端に水素出入口ｌを有する耐圧容器２
１よ、容器内に金属水素化物を封入するために、尿素出
入に１に近接して水素を透過しない隔壁３を容器横断方
向に有し、この隔壁の内側空間に金属水素化物が充填さ
れ°（いる、金属水素化物は、通雷、数μｍ程度あ微粒
子状で使用されるので、′このような金属水素化物の充
填層内の水素の拡散を促進するために、通雷、水素を透
過するが金属水素化物は透過しない数７１ｍの濾過製能
を備えたφ孔質材料からなる管状の水素流通材４が耐圧
−器内にその軸方向に水素通路として配設されている。

このような金属水素化物用反応容器の一例は、例えば特
開昭５７−９４１９８号公報に記載されている。

このような金属水素化物容器において、金属水素化物の
水素吸蔵時には、水素出入口から容器内に供給された水
素は、隔壁を経て金属水素化物の充填層内に入るが、殆
どは次いで拡散抵抗の少ない水素流通材内に入り、これ
によって容器内を軸方向に分配基れ、・再び金属水素化
物の充＠層に拡散する。一方、水素放出時には同様に、
金属水素化物から放出された水素シま殆どは水素流通材
に入り、容器の水素出入口側の水素流通材の端部近傍か
ら再び金属水素化物の充填層に拡散し、隔壁を経て容器
外に導かれる。

従来、このような水素流通材としては、ステンレス鋼や
真ちゅうのような金属粉末を焼結してなる多孔質管や、
ポリテトラフルオロエチレンや塩化ビニル樹脂のような
樹脂からなる多孔質管が用いられているが、しかし、こ
れらの水素流通材を製造するに当たっては、いずれも大
型の設備を要して、製造費用が高価となるほか、次のよ
うな問題がある。

例えば、前記′のような金属水素化物反応容器の製作に
おいては、水素流通材を容器内に保持さ−ｌた後に容器
に溶接したり、ろう付けをすることが多いので、金属水
素化物を反応させる際の温度は低くとも、水素流通材は
耐熱性を有することが要求され、更に、一般に金属水素
化物反応容器は長さが１ｍｍ以上の管状容器に形成され
ることが多いので、水素流通Ｈ料も長尺物が必要とされ
ることが多い。また、金属水素化物反応容器においては
、図示したように、水素流通材の末端から金属水素、化
物が管内ＢｌＨに入り込まないように、末端を封ＩＬす
ることがあるが、この際に水素流通材の末端近傍の多孔
質構造を閉塞しないことが望ましい。

しかし、金属粉末を焼結して水素流通材を製造する方法
によれば、一般に長尺物を得ることが困難であり、また
、末端を封止するためにろう付は等を行なうと、末端部
分の多孔質構造を閉塞して、水素の透過性能を損なう。

一方、樹脂を成形する方法によれば、長尺物の製造は容
易であるが、耐熱性に劣るうえに、末端の封止には例え
ばヒートヒール等によるので、焼結金属管の場合と同様
に末端部分の多孔質構造を閉塞する。

（発明の目的） 本発明は上記した問題を解決するためになされたもので
あって、長尺物や、更には断面又はし手方向に異形の水
素流通材をも容易目つ低廉に製造することができ、また
、末端を封１１．．する場合にも多孔質構造を閉塞しな
い水素流通材を製造することができ、しかも、得られる
水素流通材が満足すべき耐熱性及び強度を有し、更に後
加工も容易である水素流通材の製造方法を提供すること
を目的とするものである。

（発明の要旨） 本発明の金属水素化物反応容器用水素流通材の製造方法
の第１は、シリカ及び／又はアルミナを主成分とするセ
ラミック叫維に結着剤を含浸させ、棒状又は管状に加圧
成形した後、乾燥することを特徴とするものであり、第
２は、ソリ力及び／又はアルミナを主成分とするセラミ
ック繊維を棒状又は管状にプ【ノス成形し、結着剤を含
浸させた後、乾燥又は焼結するすることを特徴とするも
のである。

（発明の構成） 本発明の方法において、金属水素化物反応容器用水素流
通材を製作するために用いるシリカ及び／又はアルミナ
を主成分とするセラミック繊維信１、直１’ｌ：カｌ　
〜ｌ　ＯＩｔ　ｍ、　ｌｉさが］〜５００＋＋−程度が
あるのが好ましい。ごのようなセラミック繊維として、
例えば「カオウール（商標名）」（イソライト・ハブコ
ック耐火＠製セラミフクファイハー）として市販されて
いる繊維を好ましく用いることができる。本発明の方法
においては、このようなセラミック繊維をバルク状で加
圧成形してもよいが、また、予め不織布に加工し、これ
を加圧成形してもよい。

本発明の第１の方法によれば、−り記のようなセラミッ
ク繊維塊又は不織布に結着剤を含浸させ、棒状、管状に
プレス成形した後、乾燥又は焼結させる。結着剤として
は、耐熱性の点からＦ！！４機材料が好ましく、例えば
、無水ケイ酸の＊核子の水分散液や水ガラスが好ましく
用いられるが、無機接看愉として知られる重リン酸亜鉛
や重リン酸アルミニウム等の水溶液も用いられる。結着
剤の含浸量は、セラミック繊維１００重量部について１
０〜１００重量部が好適である。

本発明において好ましく用いられる無水ケイ酸の水懸濁
液は、例えば、無水ケイ酸微粒子１０〜３００重量部を
水１０００車量部に分散さ〜Ｕることによって得ること
ができる。水懸濁液中の無水ケイ酸の量が余りに少ない
ときは、これを含浸させ、乾燥又は焼結させた水素流通
材が尚強度に劣り、一方、余りに多量に含浸させても、
強度の向上効果が飽和するからである。また、水ガラス
は市販品をそのまま用いることができるが、必要に応ム
て、より高濃度又は低濃度のものを用いてもよい。

このように結着剤を含浸させたセラミック繊維を後述す
るように棒状又は管状にプレス成形した後、乾燥又は焼
結させる。乾燥は通常３００℃以下の温度で結着剤に含
まれる水分を除去するもので、あるが、必要に応じて加
熱して行なう。また、焼結は３００〜１２００℃の範囲
の温度に加熱して、結着剤を硬化させるものであり、よ
り高強度の水素流通、材を得ることができる。

また、本発明の第２の方法によれば、セラミック繊維を
所定形状にプレス感、形した後に結着、剤を含浸させ、
乾燥又は焼結すればよい。

次に、セラミック繊維の所定形！大へのプレス成形にお
いては、繊維の嵩密度が０．５′心２　ｇ　／、ｃ＋ａ
程度である棒状又は管状の成形物とし、これを前記した
ように、乾燥し、又は焼結することにより、水素流通材
を得る。尚、このプレス成形においては、水素流通材の
肉厚が薄いときは、比較的高密度とす□ることが好まし
く、一方、肉厚が厚いときは、比較的低密度として差支
えない。このように繊維の嵩密度を高めるための所要圧
力は数ｋｇ　／　ｃＩｌｌで十分である。

以下に図面に基づいてセラミック繊維の所定形状へのプ
レス成形について説明する。

例えば、第２図に示すように、所定径の断面半円状の溝
５を有する下型６と同様の上型７との割型間に繊維を充
填し、棒状のインサート８を介在さゼてプレス成形すれ
ば、第３図に示すような両端が開放されている管状の水
素流通材ｌＯを得ることができる。このような管状の水
素流通材を使用する場合は、その開口より金属水素化物
が内部に入り込まないように、開口には、水素は透過す
るが、金属水素化物は透過させないフィルターが取付け
られる。このフィルターは例えば前記したような多孔質
焼結金属を開口に挿入し、或いはセラミック繊維ほか好
ましくは耐熱性を有する無機質繊維塊を開口に充填する
ことによって形成することができる。

また、第４図に示すように、長平方向の一端で前記溝５
が閉じ、他端で開口する上下型６及び７の割型を用い、
前記と同様にインサート８章介在させてｔｄｈ￥ａ塊を
加圧成形すれば、第５図に示すように一端が封止され、
他端が開口されている水素流通材１０を一挙に得ること
ができる。第６図は第５図の一端が封止された水素流通
材１０の他端にセラミック繊維塊霞を充填した状態を示
す。

また、第５図の一端が封＋Ｌ、’８れた水素流通材１０
の他端１７を、”新たに繊維材等を加えるか、加えずＬ
’Ｌ　＜ｅ着さ一ロることにより、第７図に示すような
両端が封止された水素流通材をｉｖるンともできる。

７Ｒ５の両端が閉じられた型を用いて、棒侠インザート
に代えてスプリング・コイルを型のａ丙にコイル１１を
内部に有する中空筒状の水素流通材１０を得ることもで
きる。薫だ、上記のようなインサートを用いず、型あ溝
内に繊維塊を充填してる。金属水素化物は水素を吸蔵す
る際にその体積を膨張するが、このように内部ま１で全
体が繊維からなり、又は内部空間にスプリング・コイル
が収納されてい゛る′杏素流通材料は１、金属水素イ１
物の体積膨張に耐え、圧□しつぶされることがない。

更に、本発明の方法によ□れば、第１０図に示すような
フィンを形成する凹部１２を有する上下型６及び７から
なる割型を用いることによって、第１１図に示すような
外壁表面にその軸方向に沿って延びるフィン１３を有す
る断面鼻形の水素流通材１０を容易に得るどとができる
。このようなフィンは、耐圧容器内において水素流通材
を所定の位置に保持し、また、管状の水素流通材の強゛
度を高める効−果を有すると共に、金属水素化物が耐圧
容器内で移動又は偏在するのを抑える。

特に、本発明の方法によれば、第１２図に示すように、
一端が肉厚部１４に形成され、他端が封止されている長
手方向に異形の水素流通材や、一端が拡管部１５に形成
され、他端が封止されている水素流通材をも簡単に製造
することができる。

例えば、第１２図に示す水素流通材は第１４図に示すよ
うに、割型の一端で溝１６が閉じられており、他端側で
溝１６が所定長さにわたって深い、ｔ：下型６及び７か
らなる割型を用いればよい。このような水素流通材によ
れば、第１５図に示すようにこれを耐圧容器２内に収容
し、上記肉厚部１５を耐圧容器内壁に密着させることに
より、肉厚部の壁が容器内部の金属水素化物の外部への
透過を防止するので、容器内に第１図に示したような隔
壁３を設ける必要がない。

尚、本発明の方法においては、得られた水素流通材の強
度を更に高めるために、例えば、流通材の外周面に金網
を巻回してもよく、水素流通材が中空管状の場合には、
併せて内壁面にも金網を沿わせてもよい。

（発明の効果） 以上のように、本発明の方法によれば、セラミック繊維
に結着剤を含浸させ、所定形状にプレス成形し、乾燥又
は焼結することにより、又はセラミック繊維を所定形状
にプレス成形し、結着剤を含浸させた後、乾燥又は焼結
させるので、長尺物や異形断面の水素流通材を容易に製
造することができるのみならず、長平方向に異形である
水素流通材をも容易に製造することができ、更に、末端
が閉じられた水素流通材についても、これを−挙に製造
することができ、しかも、この場合、末端部分は多孔質
構造のままであるので、水素の透過性が損なわれない、
また、得られる水素流通材はセラミック繊維からなり、
結着剤を含浸され、乾燥又は焼結されている−ので、十
分な耐熱性と強度を有する。また、本発明で用いるセラ
ミック繊維はアスベ、スト繊維のような有害性もない。

（実施例） 以下に実施例を挙げて本発明を説明する。

実施例１ シリカ５２．３％及びアルミナ４７．３％からなり、平
均直径２．８μｍ、短繊維平均長さ２５０龍であるセラ
ミック繊維前記［カオウール、１を第２図に示したよう
な割型に充填し、棒状インサートを介在させて、予備的
に葭さ３００■−にプレス成形した後、これに結着剤５
ｇを含浸さ−１た。この結着剤は水１００重量部に無水
う−イ酸微粒子１０重量部を分散させて調製したもので
ある。次いで、圧力２呟／−でプレス成形して、繊維の
嵩密度を０゜−８８ｇ／−とした、得られた管状成形物
を加熱炉中で６００℃に徐々に加熱し、乾燥し、引続き
結着剤を焼結して、外径５紬、内径１ａｍ、ｌｉさ３０
０關の管状の水素流通材を得た。

この水素流通材は平均粒子径２μｍ７１の金属水素化物
粉末を透過させず、また、従来の焼結金属管よりなる水
素流通材に比べて圧損が約り０％少ス「かった。

実施例２ 実施例１と同じセラミック繊維を第１４図に示したよう
な割型に充填し、棒状インサートを介在さ−Ｖて長さ３
００鶴に予備成形した後、濃度１モル／ｌの水ガラス水
溶液を６ｇ含浸させ、次いで、２ｋｇ　／　ｃｄの圧力
でプレス成形した。この後、加熱炉中で徐々に４００℃
まで加熱し、結着剤を乾燥　′焼結させて、外径５−一
、内径１　＋ｎ、長さ３００鮪の水素流通材を得た。

この水素流通材も平均粒子径２μｍの金属水素化物粉末
を透過させず、また、従来の焼結金属管率すなる水素流
通材に比べて圧損が約１０％少なかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水素流通材を備えた金属水素化物反応容
器を示す断面図、第２図は本発明の水素流通材を成形す
るための割型を示す一部断面斜視図、第３図は第２図に
示す型によって製造される水素流通材の断面図、第４図
は別の水素流通材を成形するための割型の一例を示すＬ
Ｕｉ面図、第５図及び第６図は第４図に示す型によって
製造される水素流通材の断面図、第７図は別の水素流通
材の断面図、第８図及び第９図は更に別の水素流通材を
示す断面図−１第１０図もまた本発明の方法に従って、
水素流通材を製造するための割型の一例を示し、（８１
図は一部断面側面図、ｌｂ１図は（８１図におけるｂ−
ｂ線に沿う断面図、第１１図は第１θ図に示す型によっ
て製作され°る水素流通材を示し、＋８１図はその断面
図、（ｂ１図は（８１図におけるｂ−ｂ線に沿う断面図
である。 また、第１２図及び第１３図は本発明の方法に従って製
造される好ましい水素流通材を示す断面図、第１４図は
第１２図の水素流通材を製造するための割型を示す一部
断面斜視図、第１５図は第１２図の水素流通材を砲付け
た金属水素化物反応容器を示す断面図である。 １・・・水素出入口、２・・・耐圧容器、３・・・隔壁
、４・・・水素一連打、５・・・溝、６．７・・・型、
８・・・インサート、１０・・・水素流通材、１３・・
・フィン、１４・・・肉厚部、１５・・・拡管部、１６
・・・溝。 特許出願人　積水化学工業株式会社 代表者　藤　沼　基　利 第１図 Ｌ１ 第２図 第４図 第９図、。 を 第１２図 第１３母

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）゛シリカ及び／又はアルミナを主成分とするセラ
   ミック繊維に結着剤を門浸させ、棒状又は管状にプレス
   成形した後、乾燥支は焼結することを特−徴とする金属
   水素化物反応容器用水素流通材の製造方法。
2. （２）　シリカ及び／又はアルミナを主成分とするセラ
   ミック繊維を棒状又は管状にプレス成形し、結着剤を含
   浸させた後、乾燥又は焼結することを特徴とする金属水
   素化物反応容器用水素流通材の製造方法、　″