JP2000320797A

JP2000320797A - 媒体移動式水素吸放出装置

Info

Publication number: JP2000320797A
Application number: JP11130560A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Kawarasaki; 芳徳河原崎; Harunobu Takeda; 晴信竹田; Yukio Sato; 幸雄佐藤; Kazuo Noya; 和雄野家; Masayuki Kawai; 政征河合
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】水素吸蔵合金を用いた水素吸放出装置の
構造を簡略化するとともに、装置効率を改善する。【解決手段】特定の熱媒が収容される複数の熱交換槽
６、７、８を円周方向に並設し、該熱交換槽と高さ位置
を異にして水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂを配置
し、熱交換槽と水素吸蔵合金収容体とを相対的に、円周
方向および上下方向に移動できるようにする。前記熱交
換槽には水素吸蔵合金収容体が上下方向に出入できるよ
うに収容体出入部を設け、水素吸蔵合金収容体１５Ａ、
１５Ｂには外部に伸張する水素移動路２２Ａ、２２Ｂを
連結する。【効果】弁等の部品点数を少なし、また配管の配
置を簡略にする。さらに熱交換室等での熱媒の混合、顕
熱の損失が防止され、装置の効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、水素吸蔵合金の
水素吸放出反応を利用した水素吸放出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、水素吸蔵合金の発熱又は吸熱を伴
う水素吸放出反応を利用して水素を吸放出させる水素吸
放出装置が実用化されている。この装置の一例を図１２
に示す。この装置では、連続して水素の吸放出を行うた
め２つの水素吸蔵合金容器を有している。水素吸蔵合金
容器５０、５１は、内部に水素吸蔵合金（図示しない）
を収容して、該水素吸蔵合金との間で熱交換（加熱、冷
却）を行うように容器５０、５１内に熱媒を導入し、容
器５０、５１に連結した水素移動路５２を通して容器間
で水素の吸放出を行う。水素移動路５２には、水素の流
れ方向を変える開閉バルブ５３…５３とコンプレッサ５
４とが設けられている。また、熱媒の導入、排出は、冷
却用ポンプ５５、冷熱利用部５６およびブラインポンプ
５７との間で熱媒移動路を通して行われるが、容器５
０、５１でこれら機器を共用するため、熱媒移動路には
バルブ（この例では三方弁６０〜６３）を設け、これら
を制御して熱媒流路を切り換えている。また、冷却用ポ
ンプ５５に接続されている熱媒移動路には顕熱回収用に
熱媒を容器５０、５１間で移動させるように、顕熱回収
用バルブ６４が設けられている。

【０００３】上記装置では、例えば容器５０から容器５
１へ水素を移動させるときは、コンプレッサ５４の吸込
み側が容器５０、吐出側が容器５１になるように開閉バ
ルブ５３…５３を開閉操作してコンプレッサ５４を動作
させる。このとき、容器５１内の水素吸蔵合金は水素を
吸って高温、高圧となるため冷却ポンプ５５の動作によ
り冷却媒体を流して冷やす必要がある。一方、容器５０
内の水素吸蔵合金が水素を放出して低温になるため、ブ
ラインポンプ５７の動作によりブラインを導入して冷熱
を取り出し、冷熱利用部５６に供給する。上記動作にお
いては、バルブ６０〜６４を制御して容器５０、５１に
必要な機器を連結させる。なお、容器５１から容器５０
へ水素を移動させるときは、バルブ６０〜６４を制御し
て、上記とは逆に容器５０側で水素吸蔵合金を冷却し、
容器５１側で冷熱を取り出して冷熱利用部５６に冷熱を
供給する。また、容器５０、５１間で水素の吸放出を切
り換える際に、水素を放出した側の冷熱の顕熱を回収し
て、その後、水素を放出する予定の容器側に供給するた
めに、顕熱回収バルブ６４を制御して、熱媒を容器５
０、５１間で移動させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した水素
吸放出装置では、容器１基につき切換用バルブ（３方
弁）が２個必要となり、システム全体では顕熱回収用バ
ルブを含めて計５個のバルブが必要となり、部品点数が
増大し、また制御が煩雑になる。さらに配管も複雑とな
ることからコスト高になるという問題がある。また、容
器、配管内の熱媒を入れ換える操作が必要であり、操作
に手間がかかるとともに熱媒の混合による熱媒や容器構
造体、配管等の熱損失が大きく、結果として装置のＣＯ
Ｐ（成績係数）を悪化させるという問題がある。本発明
は、上記事情を背景としてなされたものであり、バルブ
点数の減少や配管の簡略化等により構造が簡略になり、
その一方で、成績係数に優れた水素吸放出容器を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の媒体移動式水素吸放出装置のうち第１の発
明は、それぞれ特定の熱媒が収容される複数の熱交換槽
が円周方向に並設されているとともに、該熱交換槽と高
さ位置を異にして水素吸蔵合金を含んだ水素吸蔵合金収
容体が配置されており、これら熱交換槽と水素吸蔵合金
収容体とは相対的に、円周方向に移動可能で、少なくと
も互いに上下に揃った位置で上下に移動できるように構
成されており、さらに前記熱交換槽は水素吸蔵合金収容
体が上下方向に出入できるように収容体出入部が設けら
れており、水素吸蔵合金収容体には外部に伸張する水素
移動路が設けられていることを特徴とする。

【０００６】第２の発明の媒体移動式水素吸放出装置
は、第１の発明の媒体移動式水素吸放出装置において、
熱交換槽と水素吸蔵合金収容体とが同軸の円周上に配置
されているとともに、該熱交換槽と水素吸蔵合金収容体
の少なくとも一方は、上記円周に沿って回転可能であ
り、さらにこれらの少なくとも一方は互いに上下に揃っ
た位置で昇降可能であることを特徴とする。

【０００７】第３の発明の媒体移動式水素吸放出装置
は、第２の発明の媒体移動式水素吸放出装置において、
横方向に回転して停止位置を変える回転部材に、その円
周に沿って前記熱交換槽が配置・固定され、該円周上方
に前記水素吸蔵合金収容体が配置されており、さらに、
前記回転部材は上下に揃った前記熱交換槽に水素吸蔵合
金収容体を出入りさせるべく該熱交換槽を昇降させる昇
降手段を有することを特徴とする。

【０００８】第４の発明の媒体移動式水素吸放出装置
は、第１〜第３の発明の媒体移動式水素吸放出装置にお
いて、熱交換槽が、低温槽と高温槽と顕熱回収槽とから
なり、これら熱交換槽は顕熱回収槽を間にして低温槽と
高温槽とが交互に位置するように等角度間隔で配置さ
れ、水素吸蔵合金収容体は２つを１対として複数有し、
対となる水素吸蔵合金収容体は近接する低温槽と高温槽
の角度差と同じ角度間隔で配置されていることを特徴と
する。

【０００９】本願発明は、水素吸蔵合金の水素吸放出反
応を利用した装置に関するものであり、該装置の適用に
おいては、水素の貯蔵や移動を行うシステムに利用した
り、あるいは吸放出の際の反応熱を利用して熱エネルギ
の貯蔵や移動を行うシステムに利用したり、加熱または
冷却装置等に利用することができる。ただし、本願発明
としては、水素の吸放出を行うものであれば、その用途
は特に限定されない。

【００１０】本願発明の装置では、複数の熱交換槽を円
周上に配置する。この熱交換槽の数、種別は特に限定さ
れるものではなく、適宜の種類の熱交換槽を適宜数配置
でき、また、同種の熱交換槽を複数配置することが可能
である。上記熱交換槽の種別としては例えば高温槽、低
温槽、顕熱回収槽が挙げられる。高温槽、低温槽では熱
媒との熱交換により、水素吸蔵合金を加熱したり、冷却
したりすることができ、また、熱媒との熱交換により、
高温の熱や冷熱を取り出すこともできる。なお上記した
熱交換槽にはその種別に従って特定の熱媒が収容される
が、通常は、熱交換槽に熱媒出入口を設け、該熱媒出入
口に熱媒管路等を介して外部の熱媒供給部を接続する。
熱媒供給部は、熱媒貯蔵タンクや上下水道等の供給源と
熱媒ポンプにより構成することができ、該熱媒貯蔵タン
クに熱交換槽に合わせた熱媒を貯蔵する。熱交換槽で
は、常時、熱媒を収容しておく他に、必要なときに上記
熱媒供給部から熱交換槽に熱媒を供給して一時的に収容
し、不要なときには、熱媒供給部に戻すように構成する
こともできる。

【００１１】一方、該熱交換槽と高さ位置を異にして水
素吸蔵合金収容体を配置する。この水素吸蔵合金収容体
は、通常は、周囲と隔離された空間を有する収容容器等
の内部に水素吸蔵合金を収容した構成を有している。こ
の収容容器としては箱形形状の容器や多数のチューブを
並設したものが挙げられるが本発明としては特に構成が
限定されるものではない。該水素吸蔵合金収容体は、外
部に伸張する水素移動路が設けられており、該移動路を
通して水素吸蔵合金との間で水素の授受が行われる。し
たがって、水素吸蔵合金収容体では水素の通気性が確保
されている必要があり、このため、水素吸蔵合金収容体
内に粉末状の水素吸蔵合金を収容するとともに水素吸蔵
合金収容体内に通気管や通気材を配置する方法を採った
りする。

【００１２】この水素吸蔵合金収容体の配置数は任意で
あり、適宜数を配置することができる。なお、複数の水
素吸蔵合金収容体を配置したものでは、各水素吸蔵合金
収容体で同時期に水素の吸放出を行うものでもよく、ま
た、時期をずらして水素吸放出を行うものであってもよ
い。例えば時期をずらした複数の水素吸蔵合金収容体で
１サイクルの吸放出がなされるように設定することがで
きる。水素吸蔵合金収容体は、上記したように熱交換槽
と高さ位置を異にして配置されるが、熱交換槽との相対
的な円周方向での移動によって、各熱交換槽間を順次移
動できるように配置する。なお、熱交換槽と水素吸蔵合
金収容体とは、高さ位置を異にする同軸の円周上に配置
するのが望ましい。また、上記のように熱交換槽を円周
上に配置するに際し、低温槽と高温槽と顕熱回収槽とか
らなる熱交換槽を、顕熱回収槽を間にして低温槽と高温
槽とが交互に位置するように等角度間隔で配置し、対と
なる水素吸蔵合金収容体は近接する低温槽と高温槽の角
度差と同じ角度間隔で配置するのが望ましい。これによ
り、最小の回転角度によって対となる水素吸蔵合金収容
体で水素の吸放出、顕熱回収を繰り返し行うことができ
る。また、上記に際して低温槽、高温槽を同数として、
この数と同数の対数で水素吸蔵収容体を配置すれば、回
転に際し、良好なバランスが保たれ、回転、昇降が円滑
になされる。

【００１３】上記水素吸蔵合金収容体と熱交換槽を相対
的に円周方向に移動させる場合、水素吸蔵合金収容体に
は、外部に水素移動路が伸張しており、これら機器では
厳格に気密な状態を維持することが必要とされるので、
熱交換槽側を円周方向に移動させるのが望ましく、さら
に上下移動においても熱交換槽側で行うのが望ましい。
この上下動の駆動方法としては、熱交換槽を回転部材に
固定して、該回転部材に熱交換槽を昇降させる昇降手段
を設ける方法が挙げられる。この昇降手段は、回転部材
はそのままにして熱交換槽のみを昇降させるものであっ
てもよく、また、回転部材全体または一部が熱交換槽と
ともに昇降するものであってもよい。昇降手段として
は、例えば、モータ、油圧装置等の適宜の駆動源にリン
ク機構等の動力伝達機構を組み合わせた公知のものを使
用することができる。

【００１４】上記の上下動により、水素吸蔵合金収容体
は熱交換槽内を出入りして、所定の熱媒との間で熱交換
される。この出入りのため、熱交換槽には水素吸蔵合金
収容体のための出入り部を設ける。この出入り部として
は、例えば、熱交換槽の上部を開口して、この開口部分
を出入り部とするものを例示することができる。この出
入り部によれば、上記上下動により水素吸蔵合金収容体
を熱交換槽内との間で容易に出入りさせることができ
る。なお、水素吸蔵合金収容体を収容した状態で熱交換
槽の開口部を塞ぐように水素吸蔵合金収容体の上部に蓋
材を固定しておき、水素吸蔵合金収容体が熱交換槽に入
るに従って熱交換槽の開口部が該水素吸蔵合金収容体の
蓋材によって塞がれるように構成することもできる。ま
た、水素吸蔵合金収容体を熱交換槽に収容する際に、両
者を適当な固定手段でクランプ等により固定するのが望
ましい。これは、熱交換槽内で水素吸蔵合金収容体によ
って発生する浮力が昇降装置に加わって大きな負荷がか
かるのを防ぐためである。

【００１５】本願発明では、各熱交換槽と水素吸蔵合金
収容体とを相対的に円周方向に移動させて、上下に揃っ
た状態で上下移動させることにより、水素吸蔵合金収容
体を熱交換槽間で移動させることができ、熱交換槽に特
定の熱媒との間で能率的に熱交換を行うことができ、他
の熱媒と熱交換する際にも、上下動と円周方向移動とに
よって速やかに変更することができる。また、この際
に、熱交換槽だけでなく、熱媒の経路も熱媒ごとに独立
したものとすることができるので、熱媒の混合や熱交換
槽、経路での熱損失を少なくすることができ、装置の効
率を向上させる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施形態１）以下に、本発明の
一実施形態を図１〜図７に基づき説明する。４本の縦支
柱とこれら縦支柱間に掛け渡した横支柱とからなる支持
枠１に天板２（図１では省略）が固定され、該支持枠１
内下部に、回転部材として回転板３が配置されている。
該回転板３はリフタ４上に配置され、図示しない回転駆
動装置によりリフタ４上で回転移動するように構成され
ている。なお、回転駆動装置としては、モータや駆動力
伝達機構等により構成することができるが、本発明とし
ては特にその構成が限定されるものではなく、手動によ
る回転であってもよい。なお、リフタ４は、リンク機構
４ａと油圧シリンダ４ｂとによって構成されており、回
転板３を後述する熱交換槽とともに昇降させる。回転板
３を昇降させる構成についても本発明としては上記に限
定されるものではない。さらに、上記回転板３上には、
回転軸を中心とする円周上に等角度間隔（９０度間隔）
で４つの熱交換槽が配置されており、その対向する２つ
の熱交換槽は、合金冷却槽６と冷熱取出槽７とからな
り、その間にそれぞれ熱交換槽である顕熱回収槽８、８
が配置されている。これら熱交換槽は上部が開口した有
底の円筒容器形状からなり、上部開口端にはフランジが
全周に亘って設けられている。なお、各熱交換槽には、
収容した熱媒の放熱を防止するため、図５に示すように
放熱防止用のプラスチックボール２１…２１を多数浮か
せてある。このボール２１…２１は、水素吸蔵合金収容
体が熱交換槽内に入り込んだら、底まで押されて熱交換
の支障となることはない。

【００１７】また、合金冷却槽６および冷熱取出槽７に
は、それぞれ熱媒が出入りする熱媒移動管６ａ、６ａお
よび７ａ、７ａが対になって上下位置に連結されてい
る。これら熱媒移動管６ａ、６ａ、７ａ、７ａは、熱交
換槽近傍においてはフレキシブル素材で構成されてお
り、接続された熱交換槽の１８０度の回転を許容してい
る。該熱媒移動管６ａ、６ａの他端側は、熱交換器１０
に接続されており、一つの接続管６ａに開閉弁６ｂおよ
び循環ポンプ６ｃが介設されている。また熱交換器１０
には、冷水管１０ａ、１０ａが対になって接続されてお
り、熱媒移動管６ａ、６ａとの間で熱交換がなされるよ
うに構成されている。冷水管１０ａ、１０ａは、冷水を
循環させるべく、クーリングタワー１２に接続されてお
り、一方の冷水管１０ａに開閉弁１０ｂおよび循環ポン
プ１０ｃが介設されている。一方、熱媒移動管７ａ、７
ａには、冷凍庫１３が接続されており、一方の熱媒移動
管７ａには、該冷凍庫１３の間で冷凍ブラインを循環さ
せるべく開閉弁７ｂおよび循環ポンプ７ｃが接続されて
いる。また、上記顕熱回収槽８、８間には、連結管８
ａ、８ａが対になって連結されており、その一方の連結
管８ａには、開閉弁８ｂと循環ポンプ８ｃとが介設され
ている。

【００１８】さらに、天板２の下面側には、上記熱交換
槽と同軸の円周位置に１８０間隔で水素吸蔵合金収容体
１５Ａ、１５Ｂが配置され、上記天板２に吊り下げ固定
されている。該水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂは、
上記熱交換槽に上部から出入りして熱交換槽内に収まる
大きさ、形状を有しており、具体的な構造としては、図
５に示すように円形状の上部扁平中空部１５ａの下方に
連結して下方に伸張させた多数のチューブ１５ｂ…１５
ｂを円柱状に配置したものである。なお、中空部１５ａ
の外周壁には水平フランジが全周に亘って形成されてお
り、該フランジは、外周部が熱交換槽のフランジと同寸
形状を有しており、水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂ
を熱交換槽に収めた状態ではフランジ同士が重なって、
中空部１５ａが熱交換槽の開口部を塞いで蓋材の役割を
果たすように構成されている。

【００１９】上記各チューブ１５ｂ…１５ｂは、下端が
閉じられており、内部には粉末状の水素吸蔵合金が収納
され、さらに通気性を確保するために、チューブ１５ｂ
に沿って通気材や通気細管（図示しない）が収められて
いる。また、水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂには、
図６に示すようにチューブ１５ｂ…１５ｂ群が貫通する
ようにして、チューブ群よりも大径な弓形の水平バッフ
ル板１６…１６が所定間隔で配置されており、該バッフ
ル板１６…１６は交互に異なる方向が切り欠かれてい
る。このバッフル板１６…１６は、円筒材１５から突出
している側を熱交換槽の内面に貼ったシリコンゴム等の
円筒状の接触材２０に密着させて、熱交換槽内で熱媒が
バッフル板１６に沿って蛇行して流れるようにすること
を目的としている。なお。水素吸蔵合金収容体１５Ａ、
１５Ｂを熱交換槽に対し円滑に出し入れでき、また、熱
交換槽内に収めた状態でバッフル板１６と接触材２０と
が確実に接するように、接触材２０の内面壁を下方に行
くに従って内径が小さくなるテーパ面形状としており、
前記バッフル板１６は、このテーパ面形状に従って下方
に行くにしたがってチューブ群からの突出量を徐々に小
さくしている。

【００２０】上記各中空部１５ｂ、１５ｂには、天板２
の上方に配置した水素移動管２２Ａ、２２Ｂが水素移動
路として連結されており、該水素移動管２２Ａ、２２Ｂ
は、開閉弁２２ｂ、２２ｂを介して、他端側がコンプレ
ッサ装置２３に接続されている。コンプレッサ装置２３
は、図４に示すように水素移動管２２Ａ、２２Ｂ間に４
つの開閉弁２３ａ…２３ａを直並列に配置し、該開閉弁
２３ａ…２３ａの接続点間にコンプレッサ２３ｂを接続
して、開閉弁２３ａの開閉操作によってコンプレッサ２
３ｂによる流体の流れ方向を変えるように構成されてい
る。

【００２１】次に、上記装置の動作について説明する。
予め水素吸蔵合金収容体１５Ａ側の水素吸蔵合金に水素
が吸蔵され、水素吸蔵合金収容体１５Ｂ側の水素吸蔵合
金では水素放出後の状態にあるものとする。なお、この
状態は、これに先立ってコンプレッサ装置２３の作動に
よって水素吸蔵合金収容体１５Ｂ側の水素吸蔵合金から
水素が放出され、この水素が水素吸蔵合金収容体１５Ａ
側に供給され、該収容体１５Ａ側の水素吸蔵合金で水素
が吸蔵されたることにより得られるものである。上記の
状態において、図示しない回転駆動装置により回転板３
を回転させ（この実施形態では図１、図７示反時計回
り）、水素吸蔵合金収容体１５Ａの直下に冷熱取出槽
７、水素吸蔵合金収容体１５Ｂの直下に合金冷却槽６を
位置させる（図７（Ａ））。なお、この際にはリフタ４
は作動しておらず、回転板３および各熱交換槽は、低位
置に在るまま回転する。次いで、上記状態でリフタ４を
作動させ、その油圧シリンダ４ｂおよびリンク機構４ａ
によって各熱交換槽を回転板３とともに上昇させ、水素
吸蔵合金収容体１５Ａを冷熱取出槽７、水素吸蔵合金収
容体１５Ｂは合金冷却槽６内に収める。リフタ４の動作
停止は、リミットスイッチの作動による停止制御や予め
定めた移動量制御等により行うことができる。なお、上
記収容により、水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂの中
空部１５ａのフランジと合金冷却槽６、冷熱取出槽７の
上端フランジとが重なり合い、合金冷却槽６および冷熱
取出槽７の開口部が中空部１５ａ、１５ａで塞がれる。
このとき、両フランジを図示しない適当な固定手段でク
ランプ等により固定してリフタ４に過大な荷重がかから
ないようにするのが望ましい。

【００２２】次いで、開閉弁６ｂ、７ｂ、１１ｂを開
き、循環ポンプ６ｃ、７ｃ、１１ｃを作動させて、冷熱
取出槽７に冷凍ブラインを供給し、冷凍庫１３との間で
ブラインを循環させる。また、クーリングタワー１２と
熱交換器１０との間で冷水管１０ａを介して冷水が循環
し、この冷水によって冷却された冷却水が熱媒移動管６
ａを通して合金冷却槽６に供給され、熱交換器１０との
間で循環する。これと同時にコンプレッサ装置２３を動
作させ、開閉弁２３ａ…２３ａの開閉操作により、水素
吸蔵合金収容体１５Ａから水素を吸引し、これを水素吸
蔵合金収容体１５Ｂに向けて圧送する。水素吸蔵合金収
容体１５Ａでは、上記吸引による圧力の低下に伴って、
チューブ１５ｂ…１５ｂ内の水素吸蔵合金から水素が放
出されて、中空部１５ａ、水素移動管２２Ａを通してコ
ンプレッサ２３ｂに吸引される。コンプレッサ２３ｂの
吐出側では、水素移動管２２Ｂを通して該水素が水素吸
蔵合金収容体１５Ｂ側の中空部１５ａに圧送され、チュ
ーブ１５ｂ…１５ｂ内の水素吸蔵合に供給されて該水素
吸蔵合金に水素が吸蔵される。

【００２３】上記においては、水素吸蔵合金収容体１５
Ａ側では、水素吸蔵合金での水素の放出反応に伴って吸
熱が起こり、この吸熱は水素吸蔵合金収容体１５Ａと接
触している冷熱取出槽７内の熱媒に冷熱（例えば−３０
℃）として伝達される。該熱媒は循環ポンプ７ｃで移動
して冷凍庫１３で冷熱利用（冷凍作用）される。一方、
水素吸蔵合金収容体１５Ｂ側では、水素吸蔵合金による
水素吸蔵反応により発熱するため、合金冷却槽６内に供
給される熱媒（冷却水）との接触によってチューブ１５
ｂ…１５ｂ内の水素吸蔵合金を冷却（例えば３０℃）し
て水素の吸蔵を促進させる。上記により、水素吸蔵合金
収容体１５Ａ側の水素吸蔵合金から水素を連続的に取り
出し、水素吸蔵合金収容体１５Ｂ側の水素吸蔵合金に連
続的に吸蔵させて冷凍作用を継続して得ることができ
る。

【００２４】その後、次行程の顕熱回収のため、リフタ
４を作動させて回転板３および各熱交換槽を下降させ、
下降定位置に達した後、または水素吸蔵合金収容体１５
Ａ、Ｂと干渉しない位置にまで下降した後、図示しない
回転駆動装置を作動させて回転板３を上記とは逆に９０
度時計回り（図１、７示）に回転させ、水素吸蔵合金収
容体１５Ａ、１５Ｂの直下に顕熱回収槽８、８を位置さ
せる（図７（Ｂ））。その後、上記と同様にリフタ４に
て熱交換槽を上昇させ、水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１
５Ｂを顕熱回収槽８、８に収めて、開閉弁８ｂを開け、
循環ポンプ８ｃを作動させることにより、顕熱回収槽
８、８間で熱媒を循環させ、水素吸蔵合金収容体１５
Ａ、１５Ｂの顕熱を回収する。これにより水素吸蔵合金
収容体１５Ａ、１５Ｂは両者の中間温度（例えば１０
℃）になる。その後は、再度、回転板３および熱交換槽
を下降させ、回転板３を上記と同方向に９０度回転させ
る（図７（Ｃ））。この状態では、水素吸蔵合金収容体
１５Ａの直下に合金冷却槽６が位置し、水素吸蔵合金収
容体１５Ｂの直下に冷熱取出槽７が位置している。次い
で、上記と同様にリフタ４によって熱交換槽を上昇さ
せ、合金冷却槽６に水素吸蔵合金収容体１５Ａを収め、
冷熱取出槽７に水素吸蔵合金収容体１５Ｂを収める。次
いで、循環ポンプ６ｃ、７ｃによって合金冷却槽６に冷
却水、冷熱取出槽７にブラインを供給する。また、コン
プレッサ装置２３を作動させ、開閉弁２３ａ…２３ａの
開閉操作により、上記により水素を吸蔵した水素吸蔵合
金収容体１５Ｂから水素を吸引し、上記により水素を放
出した水素吸蔵合金収容体１５Ｂに向けて水素を圧送す
る。これにより、上記とは逆に水素吸蔵合金収容体１５
Ｂ側で水素の放出によって冷熱がブラインに取り出さ
れ、水素吸蔵合金収容体１５Ａ側では水素の吸蔵による
発熱が冷却水に冷却される。この間に、上記と同様に冷
凍庫１３では冷凍作用が継続的に得られている。

【００２５】その後は、上記と同様に熱交換槽の下降、
回転板３の図１、７示反時計回りへの９０度回転（図７
（Ｄ））、熱交換槽の上昇によって水素吸蔵合金収容体
１５Ａ、１５Ｂを顕熱回収槽８、８に収めて上記と同様
に顕熱を回収する。その後は、熱交換槽の下降、図１、
７示反時計回りへの回転板３の９０度回転により、再度
図７（Ａ）の状態にして水素の吸放出を行う。上記各行
程に従って、水素の吸放出、顕熱回収が繰り返し行わ
れ、冷凍庫で冷熱が継続的に利用される。上記の一連の
行程では、熱媒同士の混合や配管での顕熱損失が避けら
れるので装置全体の熱効率が向上している。また、弁の
数が少なく、煩雑な弁操作も不要になるので、装置構造
が簡略になっている。また、水素吸蔵合金収容体の相対
的移動も、回転、上昇動作により行うことができるの
で、複雑な構造が不要であり、装置を簡略に構成でき
る。また、上記のように対となる水素吸蔵合金収容体で
交互に水素の吸放出を行うように装置を構成すれば、装
置の重量バランスが良好に保たれ、駆動のための構造を
簡略にすることができる。

【００２６】（実施形態２）次に、他の実施形態を図８
〜図１１に基づき説明する。なお、この実施形態では、
各熱交換槽の形状、および水素吸蔵合金収容体の形状、
構造に相違がある点を除いては、基本的には、上記実施
形態と同構造を有するものであり、同様の構造について
は同一の符号を付して、その説明を省略または簡略化す
る。具体的には、熱交換槽は、角箱型の合金冷却槽２
６、冷熱取出槽２７および顕熱回収槽２８からなり、９
０度間隔で回転板３上に固定されている。一方、天板２
の下面側には、上記熱交換槽の形状、位置に合わせて１
８０度間隔で２つの水素吸蔵合金収容体２５Ａ、２５Ｂ
が吊り下げ固定されている。水素吸蔵合金収容体２５
Ａ、２５Ｂでは、横方向に配置された方形状の中空部２
５ａの一端下方部に縦に配置したバッファ室２５ｂを連
結し、該バッファ室２５ｂに多数の水平チューブ２５ｃ
の一端を連結しており、これら部材により熱交換室に収
まる略直方体形状をなしている。水平チューブ２５ｃ
は、前記実施形態と同様に粉末の水素吸蔵合金と通気材
または通気細管とが収容されている。また、この実施形
態では、水素吸蔵合金収容体を熱交換槽を収容した際
に、互いのフランジをクランプして水素吸蔵合金収容体
を熱交換槽に固定するクランプ装置２９…２９が天板２
に固定されている。クランプ装置２９は、図１１に示す
ように油圧シリンダ２９ａの先端部にコ字状のクランプ
部材２９ｂを取り付けたものであり、油圧シリンダ２９
ａを伸縮させてクランプ部材２９ｂを押し込んで両フラ
ンジを挟持することにより水素吸蔵合金収容体と熱交換
槽を固定する。この実施形態においても、図９、１０に
示すように回転板３による回転とリフタ４による昇降と
によって水素吸蔵合金収容体２５Ａ、２５Ｂを各熱交換
槽間で順次移動させて継続的に水素の吸放出反応を利用
して冷熱を取り出している。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の媒体移動
式水素吸放出装置によれば、それぞれ特定の熱媒が収容
される複数の熱交換槽を円周方向に並設するとともに、
該熱交換槽と高さ位置を異にして水素吸蔵合金を含んだ
水素吸蔵合金収容体を配置し、これら熱交換槽と水素吸
蔵合金収容体とを相対的に、円周方向に移動可能で、少
なくとも互いに上下に揃った位置で上下に移動できるよ
うに構成し、さらに前記熱交換槽に水素吸蔵合金収容体
が上下方向に出入できるように収容体出入部を設け、水
素吸蔵合金収容体には外部に伸張する水素移動路を設け
たので、多くのバルブや複雑な配管を必要とすることな
く水素の吸放出を継続して行うことができる。また、容
器、配管内の熱媒を入れ換える操作が不要であり、熱媒
の混合による熱媒や容器構造体、配管等の熱損失も防止
できるので、効率の良い装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の平面図である。

【図２】同じく回転板昇降前の正面図である。

【図３】同じく回転板昇降後の正面図である。

【図４】同じくシステム概略図である。

【図５】同じく回転板昇降前後の一部拡大図であ
る。

【図６】同じく図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図７】同じく装置の動作変化を示す概略図であ
る。

【図８】本発明の他の実施形態の平面図である。

【図９】同じく回転板昇降前の正面図である。

【図１０】同じく回転板昇降後の正面図である。

【図１１】同じく水素吸蔵合金収容体と熱交換槽との
クランプ状態を示す一部拡大図である。

【図１２】従来の水素吸放出装置のシステム概略図で
ある。

【符号の説明】

３回転板４リフタ６合金冷却槽７冷熱取出槽８顕熱回収槽１５Ａ水素吸蔵合金収容体１５Ｂ水素吸蔵合金収容体１５ｂチューブ２３コンプレッサ装置２５Ａ水素吸蔵合金収容体２５Ｂ水素吸蔵合金収容体２５ｂチューブ２６合金冷却槽２７冷熱取出槽２８顕熱回収槽２９クランプ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤幸雄北海道室蘭市茶津町４番地株式会社日本製鋼所内 (72)発明者野家和雄北海道室蘭市茶津町４番地株式会社日本製鋼所内 (72)発明者河合政征北海道室蘭市茶津町４番地株式会社日本製鋼所内Ｆターム(参考） 3E072 AA10 DA05 EA10 GA30 3L093 NN05 PP07 PP09 PP19 QQ05 RR01 5H027 BA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ特定の熱媒が収容される複数の
熱交換槽が円周方向に並設されているとともに、該熱交
換槽と高さ位置を異にして水素吸蔵合金を含んだ水素吸
蔵合金収容体が配置されており、これら熱交換槽と水素
吸蔵合金収容体とは相対的に、円周方向に移動可能で、
少なくとも互いに上下に揃った位置で上下に移動できる
ように構成されており、さらに前記熱交換槽は水素吸蔵
合金収容体が上下方向に出入できるように収容体出入部
が設けられており、水素吸蔵合金収容体には外部に伸張
する水素移動路が設けられていることを特徴とする媒体
移動式水素吸放出装置
【請求項２】熱交換槽と水素吸蔵合金収容体とは同軸
の円周上に配置されているとともに、該熱交換槽と水素
吸蔵合金収容体の少なくとも一方は、上記円周に沿って
回転可能であり、さらにこれらの少なくとも一方は互い
に上下に揃った位置で昇降可能であることを特徴とする
請求項１記載の媒体移動式水素吸放出装置
【請求項３】円周方向に回転して停止位置を変える回
転部材に、その円周に沿って前記熱交換槽が配置・固定
され、該円周上方に前記水素吸蔵合金収容体が配置され
ており、さらに、前記回転部材は上下に揃った前記熱交
換槽に水素吸蔵合金収容体を出入りさせるべく該熱交換
槽を昇降させる昇降手段を有することを特徴とする請求
項２記載の媒体移動式水素吸放出装置
【請求項４】熱交換槽は、低温槽と高温槽と顕熱回収
槽とからなり、これら熱交換槽は顕熱回収槽を間にして
低温槽と高温槽とが交互に位置するように等角度間隔で
配置され、水素吸蔵合金収容体は２つを１対として複数
有し、対となる水素吸蔵合金収容体は近接する低温槽と
高温槽の角度差と同じ角度間隔で配置されていることを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の媒体移動式
水素吸放出装置