JPS62204099A

JPS62204099A - 金属水素化物容器

Info

Publication number: JPS62204099A
Application number: JP61044100A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Harima; 播磨　和彦; Ikuro Yonezu; 育郎米津; Naojiro Honda; 本田　直二郎
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1986-03-03
Filing date: 1986-03-03
Publication date: 1987-09-08
Anticipated expiration: 2006-03-03
Also published as: JPH0236521B2

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、金属水素化物を利用した蓄熱、昇温あるいは
冷却用のヒートポンプ、水素貯蔵等に好適な金属水素化
物容器に関する。

（ロ）従来の技術ある種の金属あるいは合金は水素と結合して容易に金属
水素化物を形成する一方、容易に脱水素化して元の金属
あるいは合金に戻る。これらの水素化、脱水素化は吸熱
２発熱を伴なって比較的容易に行なわれるが、このとき
の反応熱、水素圧力あるいは水素吸蔵能力を利用しよう
という試みが現在盛んに行なわれている。なお、この明
細書中では、特に支障がない限りは水素吸蔵能力を有す
る金属あるいは合金も含めて金属水素化物と呼ぶことに
する。

この金属水素化物の持つ機能を効率良く利用するには、
優れた熱交換能力を備えた熱損失の少ない容器が不可欠
なものになる。そこで、このような点を考慮して出願人
は先に、水素出入導管を取り付けた円筒状耐圧容器に断
熱材を介して金属水素化物を収納すると共に、その耐圧
容器端面を気密に貫通し、内部に管軸方向と垂直に複数
枚の伝熱フィンを取り付けた熱媒管を配置した金属水素
化物容器を提案した（特願昭６０−１０７７５号明細書
。

特願昭６０７８４４６７号明細書参照）。

この容器構造によれば、金属水素化物が伝熱フィン間に
均一分配収納されることにより、伝熱フィンと金属水素
化物との距離を小さく保つことができ、優れた熱交換能
力が得られると共に、熱媒管が耐圧容器中心軸部分に配
設されることから、耐圧容器への顕熱損失が抑制される
利点が得られる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点しかしながら、上記出願人が先に提案した金属水素化物
容器においては、各伝熱フィン間に金属水素化物を分配
収納するために、金属水素化物投入口を表面に有する保
持体で被覆するなど、容器内部構造が複雑なものになる
上、金属水素化物の充填が困難になるという問題点があ
った。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明は、金属水素化物の充填を容易にし、更に優れた
熱交換能力に熱損失の抑制能力を有する金属水素化物容
器を席供することを目的とし、封圧容器内部に断熱材を
介して金属水素化物と共に収納配置する熱媒管を折り返
し複数本とし、その熱媒管に垂直に設ける伝熱円盤を網
目状にすると共に、その網目状伝熱円盤を互に接触する
状態に配列して熱媒管にロウ付けする一方、耐圧容器端
面を貫通する熱媒管と耐圧容器との間には断熱性の優れ
た接続継手を介在させて熱媒管を容器外部へ引き出す構
造としたものである。

（ホ）作用金属水素化物容器を上記の如き構造とすることにより、
金属水素化物を充填する場合は、耐圧容器内部に断熱材
を介して網目状の円盤を有する熱媒管を収納配置し、容
器一端を閉塞し、他端を開放した状態で、その開放端を
上に向け、金属水素化物粉体を流し込む。これにより、
金属水素化物は容器内部に極めて簡単かつ均一に充填す
ることができる。

また、容器内部に充填された金属水素化物は、網目によ
り仕切られ保持される。従って、金属水素化物と伝熱部
材との間の距離は微小なものとなる。更に熱媒管は伝熱
円盤中に複数本配置される結果、熱媒管と金属水素化物
間との距離も小さくなり、熱媒管を流れる熱媒と金属水
素化物間で極めて効率の良い熱交換が行なわれる。

また、熱媒管と、その熱媒管が貫通する耐圧容器端面と
の間には、断熱性の優れた接続継手が設けられる結果、
熱媒管から耐圧容器に漏れる熱損失も無くなり、熱損失
は先の提案のものより更に小さく抑制される。

また、上述したように金属水素化物が網目によって形成
される微小空間に分散保持される結果、水素収蔵時に生
じる体積膨張による応力を分散し、金属水素化物の片寄
りにより生じる応力集中からの容器破壊を防止すること
ができるなどの優れた作用効果を発渾する。

（へ）実施例以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る金属水素化物容器の部
分破断側面図、第２図は第１図のＡ”−Ａ線に沿った正
面断面図、第３図は第１図の熱媒管および伝熱円盤部分
の斜視図、第４図は第１図における熱媒管と耐圧容器蓋
体との接合部拡大図、第５図は第１図における熱媒管と
伝熱円盤との係合状態を説明するための図である。

これらの図において、耐圧容器ｌはステンレス鋼を用い
て形成され、円筒体１ａと、その一端面に設けられる水
素出入導管２を有する蓋体１ｂおよび他端部に設けられ
る蓋体１ｃとがフランジ結合により内部を気密に密封し
て成る。

その耐圧容器１の内面に断熱材３ａ　、　３ｂ　、　３
ｃが設けられ、その内側に熱媒を流す複数本の折り返し
熱媒管（本実施例では７本）４と、金属水素化物５と、
これら熱媒管４と金属水素化物５との間で熱の伝達を円
滑に行なわせるための伝熱円盤６とが収納される。伝熱
円盤６は、材質としては銅、アルミ等の熱伝導の良い材
料が用いられ、１枚１枚の面に格子状網目が形成されて
、第３図に示すように熱媒管４と組み合わされて円筒状
の熱交換器７が形成される。即ち、第５図（ａ）の断面
図、同図（ｂ）の組立説明図、同図（ｃ）の部分斜視図
、更に同図（ｄ）の円筒部詳細斜視図に示すように、伝
熱円盤６は４枚を一組として複数組用意され、各４枚の
伝熱円盤６の格子面上には、熱媒管４に嵌合する長さの
異なる円筒６Ａ〜６Ｄがそれぞれ７個ずつ形成されてい
る。これらの円筒例えば６Ａは、同図（ｄ）に示すよう
に、格子と同じＩｌｌ　Ｄの折り返しを有する角板６Ｐ
面に形成され、この色版６Ｐは、同図（ｃ）に示すよう
に格子に嵌合接着されて伝熱円盤６が形成される。その
伝熱円盤６を熱媒管４に取り付けるには、同図（ｂ）に
示すように、４枚を一組とした伝熱円盤６の円筒６Ａ〜
６Ｄを次々と熱媒管４に嵌合していくことにより、同図
（ａ）に示すように組上げることができ、第３図に示す
熱交換器７部分が形成される。このとき、各伝熱円盤６
は互に接触するように重ね合せて次々と熱媒管４に固着
されていくことにより、熱交換器７の円筒内部には各伝
熱円盤６の格子網目による小室が形成されることになる
。

ところで、熱媒管４と伝熱円盤６の材質として共にアル
ミニウムを用いた場合には、熱媒管４外壁および伝熱円
盤６に予めロウ材（アルミニウム合金、ＤＡ　Ｑ　５ｉ
−６，７，８（米国溶接協会分類）など）を被覆した後
に、上述したように熱媒管４に伝熱円盤６を通し熱交換
器７の円筒状に形成したのち、熱処理を行なって固着す
ることにより容易に熱交換器７を構成することができる
。また、伝熱円盤６にロウ材を被覆する具体的な方法と
しては、ロウ材を被覆したアルミ阪を用いてパンチング
メタル化しこれを伝熱円盤６として用いる方法、あるい
は、ロウ材を被覆したアルミ材で金網を形成しこれを伝
熱円盤６として用いる方法などがある。これらの方法に
よって、ロウ材の溶融時に生じる伝熱円盤６の格子面上
の穴の目づまりをなくシ１円筒内部に小室の形成が可能
となる。

次に、このように構成された熱交換器７を金属水素化物
５と共に耐圧容器ｌ内部に収納するには、先ず、熱交換
器７の円筒側面を水素は通すが金属水素化物粉体は通し
得ないフィルタ機能を備えた断熱材３ａで被い円筒体１
ａ内面に通す。次に、その円筒体１ａに通した熱交換器
７の一端部の伝熱円盤６の面に水素のみを通過させるフ
ィルタ板８を当て更にその上から断熱材３ｃを取り付け
たのち、突出する熱媒管４を蓋体１ｃに予め形成された
ねじ穴に通す。即ち、蓋体１ｂあるいは１ｃの熱媒管４
貫通部には、その拡大断面図を第４図に示すように、テ
ーパー状ネジ部９を備えた接続継手本体１０と螺合する
ネジ穴１１が７個形成されている。この７個のネジ穴１
１に断熱材３ｃから突出する各伝熱円盤４を通したのち
、接続継手本体１０を熱媒管４に通し、そのネジ部９を
ネジ穴１１に螺合させて熱媒管４を蓋体１ｃに固定する
。接続継手本体１０はアルミナセラミックス等の剛性の
ある断熱材で構成され、テーパ状ネジ部９と反対側には
、熱媒管４との間で０リング１２を保持するための凹面
１３が形成されている。その０リング１２を熱媒管４の
表面と接続継手本体１０の凹面１３に密着させ、耐圧容
器１内の気密性を高めるため、接続継手キャップ１４を
熱媒管４に通し、接続継手本体１０の先端部に形成され
ているネジに螺合し、締め付ける。

このようにして７本の熱媒管４を固定した蓋体１ｃを円
筒体１ａのフランジ部に、ボルトナツトで固着して固定
し、耐圧容器１の一端部を閉塞する。更に、その耐圧容
器１の開放側他端を上にして伝熱円盤６の格子面から金
属水素化物５の粉体を内部に流し込む。これにより、金
属水素化物５は積層された伝熱円盤６の格子網目を伝わ
って下部まで均一に充填される。次に、この熱交換器７
と共に金属水素化物５を充填した耐圧容器１の開放側他
面を。

上述した一端部閉塞作業同様の手順でフィルタ板１５、
断熱材３ｂ、蓋体１ｂの順に取り付は閉塞し、耐圧容器
１の内部を完全に密閉する。

最後に、耐圧容器１の両端から突出している。７本の熱
媒管４を一本の管となるように容器外部で接続し、管の
表面を断熱材１６で被覆して本実施例の金属水素化物容
器が構成されるにの構成で、水素吸蔵時には、水素出入導管２を通して水
素が耐圧容器１内に導入され、断熱材３中を拡散し、フ
ィルタ［１５，８あるいはフィルタ機能を有する断熱材
３ａを介して伝熱円盤６の格子状網目に分割保持されて
いる金属水素化物５に吸蔵される。

このとき発生する熱は伝熱円盤６を介して熱媒管４に伝
達される。この場合、金属水素化物５から伝熱円盤６ま
での距離は極く僅かなものである。

また、熱媒管４は伝熱円盤６の面上に複数本配置され、
伝熱円盤６上に伝わった熱が熱媒管４に伝達される距離
も極く僅かなものである。これにより。

金属水素化物５より発生する熱は極めて迅速に効率良く
熱媒管４を流れる熱媒に伝達されて外部に取り出される
。

一方、水素放出時には、脱水素化に必要な熱が熱媒管４
内を流れる熱媒から伝熱円盤６の格子状網目を伝わり、
各金属水素化物５へ伝達される。これにより、金属水素
化物５が脱水素化し、発生した水素はフィルタ板１５，
８あるいは断熱材３ａから水素出入導管２を通り容器外
部へ取り出される。

このように１本実施例の金属水素化物容器の構成し；よ
れば、耐圧容器１内部への金属水素化物５の充填は、耐
圧容器１の一端部を開放した状態で、金属水素化物５の
粉体を上から流し込むだけでよいので、極めて簡単に行
なわれる。

また、金属水素化物５と熱媒管４を流れる熱媒との熱交
換も、熱伝達距離を短縮すると共に、伝熱円盤６の金属
水素化物５に対する伝熱面積が増大し、極めて効率良く
行なわれる。

更に、金属水素化物５は格子状網目で構成された各小室
に分割保持されるため、水素吸放出を繰り返して金属水
素化物５の微粉化が進行しても容器内部での金属水素化
物５の片寄が防止でき、良好な伝熱特性が維持される。

同時に水素吸蔵時生じる金属水素化物５の体積膨張によ
り生じる応力集中を分散し、スウェリングの影響を減少
させることができる。

また、各熱媒管４は断熱材３中を介して耐圧容器１内部
に収容される上、熱媒管４と蓋体１ｂ、ｌｃとの間には
、断熱性の良い接続継手１０，１２．１４が介在してい
るため、耐圧容器１への熱損失を抑制し、この点でも熱
効率の向上が得られる。

（ト）発明の詳細な説明したように本発明によれば、容器内部への金属水
素化物の充填が極めて簡単にして、容器への熱損失が少
なく、金属水素化物と伝熱部材との接触面積を大きくと
って、しかも伝熱距離を短くした極めて熱効率の良い金
属水素化物容器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る金属水素化物容器の部
分破断側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿った正面
断面図、第３図は第１図の熱媒管および伝熱円盤部分の
斜視図、第４図は第１図における熱媒管と耐圧容器蓋体
との接合部拡大図、第５図は第３図の伝熱円盤の熱媒管
への取付は説明図で。同図（ａ）はその断面図、同図（ｂ）はその組立説明図
。同図（ｃ）はその部分斜視図、同図（ｄ）はその円筒部
詳細斜視図である。１・・・耐圧容器、２・・・水素出入導管。３ａ、３ｂ、３ｃ、１６・・・断熱材、４・・・熱媒管
、５・・・金属水素化物、６・・・伝熱円盤、７・・・
熱交換器、８．１５・・・　フィルタ板、９・・・テー
パー状ネジ板、１０・・・接続継手本体、１１・・・ネ
ジ穴、１２・・・０リング、　１３・・・凹面、１４・
・・接続継手キャップ。代理人　弁理士　　紋　１）　誠゛　　１−一パ第２図第３図第４図第５図（ａ）第５図（ｃ）（ｄ）Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水素出入導管を備えた円筒状耐圧容器と、この容
器内面に貼付された断熱材と、この断熱材の内側に収容
されて円筒軸方向に隣接配置され格子状網目が形成され
た複数枚の伝熱円盤と、前記容器端部壁面から前記伝熱
円盤を折り返しその円盤面上ほぼ等間隔を置いて複数回
貫通配置された熱媒管と、この熱媒管と前記容器端部壁
面との間に介挿された断熱性接続継手と、前記伝熱円盤
の格子状網目に分割保持された金属水素化物とを備えて
成ることを特徴とする金属水素化物容器。
（２）特許請求の範囲第１項記載において、前記熱媒管
と複数枚の伝熱円盤とはブレージング法によって同時に
固着されることを特徴とする金属水素化物容器。