JP2001004244A - 水素吸蔵合金の封入容器 - Google Patents

水素吸蔵合金の封入容器

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JP2001004244A
JP2001004244A JP11178754A JP17875499A JP2001004244A JP 2001004244 A JP2001004244 A JP 2001004244A JP 11178754 A JP11178754 A JP 11178754A JP 17875499 A JP17875499 A JP 17875499A JP 2001004244 A JP2001004244 A JP 2001004244A
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JP
Japan
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hydrogen
storage alloy
alloy
hydrogen storage
container
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JP11178754A
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English (en)
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Tsutomu Maruhashi
勤 丸橋
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Rinnai Corp
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Rinnai Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素吸蔵合金Mを収納する従来の容器1は、
水素吸蔵合金Mと熱媒体との熱交換率を高くしても、充
分な性能を得ることができなかった。 【解決手段】 容器1の内部は、板フィルタ2によっ
て、水素吸蔵合金Mが封入される合金封入室3と、水素
移動用の溝4が設けられる収容室6とに別れている。溝
4は中央の水素出入口8から放射状に複数設けられたも
ので、合金封入室3の奥側の水素吸蔵合金Mの放出する
水素は、溝4を通ることによって、圧損が小さく、素早
く外部へ導かれる。逆に、外部から水素出入口8の内部
に導かれた水素は、溝4を通ることによって、圧損が小
さく、素早く合金封入室3の奥側の水素吸蔵合金Mへ導
かれる。このように、溝4によって単位時間当りの水素
移動量が増え、結果的に充分な性能を発揮することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金の封
入容器に関するもので、水素貯蔵容器や水素吸蔵合金を
利用した熱利用システムに用いて好適な技術である。
【0002】
【従来の技術】例えば、水素吸蔵合金を利用した熱利用
システムでは、水素吸蔵合金を封入した容器を用い、容
器内の水素吸蔵合金と熱媒体を熱交換させ、水素吸蔵合
金から水素を放出させたり、逆に水素吸蔵合金に水素を
吸蔵させたりしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような熱利用シ
ステムによるヒートポンプの性能は、単位時間当たりの
水素移動量(単位重量当りの水素の放出量、あるいは水
素の吸蔵量)によって性能が大きく異なってしまう。こ
の単位時間当たりの水素移動量を多くする手段として、
水素吸蔵合金と熱媒体との熱交換率を向上させる等の工
夫がなされている。
【0004】しかるに、実際的に水素吸蔵合金を利用し
た熱利用システムを組み、作動させてみると、単位時間
当たりの水素移動量を多くすることができず、充分な性
能を得ることが困難であった。その不具合を種々検討し
た結果、容器内に充填された水素吸蔵合金自体が水素の
流れを妨げ、単位時間当たりの水素移動量を少なくして
いることを見出した。特に活性化した水素吸蔵合金は粒
子が細かくなり、水素の通過抵抗による圧力損失が大き
くなってしまう。つまり、従来では、水素吸蔵合金と熱
媒体との熱交換率を向上させても、水素吸蔵合金が充填
された容器内で水素が素早く流れることができず、結果
的に単位時間当たりの水素移動量が少なくなって充分な
性能が発揮されなかった。
【0005】
【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、単位時間当たりの水素移動量を多
くすることのできる水素吸蔵合金の封入容器の提供にあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】〔請求項1の手段〕水素
吸蔵合金の封入容器は、水素の吸蔵および放出を行う水
素吸蔵合金を封入する合金封入室を備えたものであっ
て、この容器は、前記合金封入室の内部に配置され、水
素が素通りでき、且つ、内部が空洞の水素分配手段を備
えることを特徴とする。
【0007】〔請求項2の手段〕水素吸蔵合金の封入容
器は、水素の吸蔵および放出を行う水素吸蔵合金を封入
する合金封入室を備えたものであって、この容器は、前
記合金封入室の外面に沿って配置され、この合金封入室
内の水素が素通りでき、且つ、内部が空洞の水素分配手
段を備えることを特徴とする。
【0008】〔請求項3の手段〕請求項1または請求項
2の水素吸蔵合金の封入容器において、前記水素分配手
段は、金属材料によって設けられたことを特徴とする。
【0009】〔請求項4の手段〕請求項1ないし請求項
3のいずれかの水素吸蔵合金の封入容器において、前記
水素分配手段は、多数の微小穴が形成された穴開パイプ
によって設けられたことを特徴とする。
【0010】
【発明の作用および効果】〔請求項1、2の作用および
効果〕水素吸蔵合金が水素を放出する際、合金封入室奥
側の水素吸蔵合金の放出する水素は、水素分配手段の空
洞を通ることによって、素早く合金封入室の外部へ導か
れる。あるいは水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際、合金
封入室の外部から合金封入室内へ導かれた水素は、水素
分配手段の空洞を通ることによって合金封入室奥側の水
素吸蔵合金へも素早く導かれる。
【0011】このように、水素分配手段を用いることに
より、合金封入室内において素早く水素が移動できるた
め、単位時間当たりの水素移動量を多くできる。このた
め、水素吸蔵合金を利用した熱利用システムではヒート
ポンプ性能を向上させることができる。また、水素貯蔵
容器においては、単位時間当たりの水素移動量が多くな
るため、使い勝手が向上する。また、容器内において水
素が素早く移動できることにより、容器の内圧変動が小
さくて済むようになり、結果的に容器の耐圧性が向上す
る。
【0012】〔請求項3の作用および効果〕水素吸蔵合
金は熱の伝達性が悪いが、水素分配手段を熱の伝達性に
優れた金属材料によって設けることにより、水素分配手
段が熱伝達部材の役割も果たし、合金封入室内の各部へ
熱を伝える。この結果、合金封入室内各部における水素
吸蔵合金と熱媒体との熱交換率が高まり、単位時間当た
りの水素移動量を多くできる。
【0013】〔請求項4の作用および効果〕合金封入室
内に穴開パイプを配置するのみで本発明を実施できる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、複数の実
施例および変形例を用いて説明する。 〔第1実施例〕図1、図2は第1実施例を示すもので、
図1は水素吸蔵合金の封入容器の断面図、図2はその分
解図である。
【0015】この実施例に示す水素吸蔵合金Mの封入容
器1は、例えば、水素吸蔵合金Mの水素の吸蔵と放出と
を繰り返して行わせ、水素放出時に生じる吸熱作用を利
用して冷熱出力を得る、あるいは水素吸蔵時に生じる放
熱作用を利用して熱出力を得る水素吸蔵合金Mを利用し
た熱利用システムに用いられるものである。この封入容
器1の周囲には熱媒体が供給されるものであり、封入容
器1内に封入された水素吸蔵合金Mと熱媒体とが封入容
器1を介して熱交換される。
【0016】この実施例の封入容器1の内部は、板フィ
ルタ2を介して2室に別れており、一方は水素吸蔵合金
Mが封入される合金封入室3であり、他方は水素移動用
の溝4を形成する溝形成板5の収納室6である。なお、
板フィルタ2および溝形成板5の両者によって、水素分
配手段が構成される。この実施例に示す封入容器1は、
2つの皿状金属板7を対向して重ねたものであり、収納
室6を形成する側の皿状金属板7の中央には、水素を出
し入れする水素出入口8が設けられている。なお、この
水素出入口8は、各封入容器1内を連通する水素通路9
に連通するものである。
【0017】上記の板フィルタ2は、水素吸蔵合金Mよ
りも熱伝導性に優れた銅、アルミニウム、ステンレス等
の金属板であり、熱伝達部材の役割も果たし、合金封入
室3内各部における水素吸蔵合金Mと熱媒体との熱交換
率を向上させる役割を果たす。板フィルタ2には、水素
を素通りさせるための多数の微小穴が形成されている。
この穴は、合金封入室3に封入される水素吸蔵合金Mの
粉末径より小さいものであり、エッチング処理によって
多数の微小穴が形成されたものである。
【0018】溝形成板5も水素吸蔵合金Mよりも熱伝導
性に優れた銅、アルミニウム、ステンレス等の金属板で
あり、水素分配通路の他に熱伝達部材の役割も果たし、
合金封入室3内各部における水素吸蔵合金Mと熱媒体と
の熱交換率を向上させる役割を果たす。溝形成板5の中
央には、水素出入口8に連通する連通穴が設けられてお
り、その連通穴の周囲には放射状に多数の溝4が設けら
れている。
【0019】この水素が流れる通路(溝4)の長さの短
縮は水素の流れ抵抗を減少させるのに有効であり、極力
短くなるように設けられている。また、水素が流れる通
路(溝4)の曲がりの解消も水素の流れ抵抗を減少させ
るのに有効であり、直線状に設けられている。水素が流
れる各通路(溝4)は、それぞれの水素の通過負荷が均
一となるように等間隔で配置されている。さらに、水素
が流れる通路(溝4)の配置量も水素の流れ抵抗を減少
させるのに有効であり、極力配置量が多くなるように設
けられている。
【0020】溝形成板5の溝4の形成面は、板フィルタ
2に向けて組み付けられるものであり、合金封入室3内
に封入された水素吸蔵合金Mが水素を放出する際、合金
封入室3奥側の水素吸蔵合金Mの放出する水素は、溝4
を通ることによって、圧力損失が小さく、素早く水素出
入口8へ導かれる。あるいは水素吸蔵合金Mが水素を吸
蔵する際、素早く水素出入口8から内部に導かれた水素
は、溝4を通ることによって合金封入室3奥側の水素吸
蔵合金Mへ素早く導かれる。
【0021】このように、合金封入室3各部の水素吸蔵
合金Mへの水素の供給、あるいは排出が低圧力損失の溝
4によって素早く行われるため、単位時間当たりの水素
移動量を多くできる。このため、水素吸蔵合金Mを利用
した熱利用システムにおいてヒートポンプ性能を向上さ
せることができる。また、封入容器1内において水素が
素早く移動できることにより、封入容器1の内圧変動が
小さくて済むようになり、結果的に封入容器1の耐圧性
が向上する。さらに、水素吸蔵合金Mによる熱伝導性は
極めて低いが、板フィルタ2および溝形成板5を熱伝導
性に優れた金属板で設けたことにより、合金封入室3内
各部における水素吸蔵合金Mと熱媒体との熱交換率が高
まり、結果的に単位時間当たりの水素移動量を多くで
き、ヒートポンプ性能を向上させることができる。
【0022】〔第2実施例〕図3、図4は第2実施例を
示すもので、図3は水素吸蔵合金Mの封入容器1の断面
図、図4はその分解図である。上記の第1実施例では、
水素分配手段として板フィルタ2と溝形成板5を組み合
わせて用いた例を示したが、この第2実施例では板フィ
ルタ2と溝形成板5に代えて、多数の微小穴が形成され
た穴開パイプ10を複数用いたものである。複数の穴開
パイプ10は、それぞれコ字型等に曲折されて合金封入
室3内のほぼ全域に配置されたものである。また、穴開
パイプ10の断面形状は、円形であっても非円形であっ
ても良く、例えば封入容器1の形状等に対応させても良
い。
【0023】各穴開パイプ10は、第1実施例と同様、
水素吸蔵合金Mよりも熱伝導性に優れた銅、アルミニウ
ム、ステンレス等の金属製であり、熱伝達部材の役割も
果たし、合金封入室3内各部における水素吸蔵合金Mと
熱媒体との熱交換率を向上させる役割を果たす。穴開パ
イプ10の多数の微小穴は、合金封入室3に封入される
水素吸蔵合金Mの粉末径より小さいものであり、エッチ
ング処理によって形成されたものである。この第2実施
例では、第1実施例で示した収納室6が廃止できるた
め、封入容器1を薄型化できる。
【0024】〔第3実施例〕図5は第3実施例を示すも
ので、水素吸蔵合金Mの封入容器1の要部断面斜視図で
ある。この第3実施例の封入容器1は、2重管を構成す
る内管11と外管12の間に合金封入室3が形成される
ものであり、この合金封入室3には、2重管の長手方向
に沿って複数の穴開パイプ10(水素分配手段)が配置
されたものである。この複数の穴開パイプ10は等間隔
に配置されるものであり、上記の第2実施例と同様、熱
伝達部材の役割も果たす金属製で、多数の微小穴はエッ
チング処理によって形成されたものである。各穴開パイ
プ10の端部は、各封入容器1内を連通する水素通路9
に連通するものであり、各穴開パイプ10の両端を潰し
たり蓋等で閉塞した場合であっても各穴開パイプ10の
一部が水素通路9の開口付近に配置されてあれば良い。
なお、内管11は、内部に熱媒体が流れるものである。
【0025】〔第4実施例〕図6は第4実施例を示すも
ので、水素吸蔵合金Mの封入容器1の要部断面斜視図で
ある。この第4実施例は、上記第3実施例に示した合金
封入室3の内部に多数のプレートフィン13を配置した
ものである。このプレートフィン13は、銅やアルミニ
ウムなど熱伝導性に優れた金属製薄板で、2重管の長手
方向に直交するように多数配置され、内管11内部を流
れる熱媒体と合金封入室3内の水素吸蔵合金Mとの熱交
換率を向上させるものである。
【0026】〔第5実施例〕図7は第5実施例を示すも
ので、水素吸蔵合金Mの封入容器1の要部断面斜視図で
ある。この第5実施例は、外管12の内部に配置される
内管11を2本にし、2本の内管11の一方の端を連通
させるたもので、熱媒体が外管12の内側を往復するも
のである。
【0027】〔第6実施例〕図8は第6実施例を示すも
ので、積層された封入容器1の内部を示す斜視図であ
る。この実施例は、一対のプレート14を重ねて薄板状
の封入容器1を形成し、その封入容器1を積層したもの
である。各封入容器1の内部には水素吸蔵合金Mの粉末
が充填されるものであり、各封入容器1と封入容器1と
の間に熱媒体が流れるものである。各封入容器1の内部
には、複数の穴開パイプ10がほぼ全域に配置され、各
穴開パイプ10の一端は、各封入容器1と封入容器1の
内部を連通する水素出入口8に開口配置されるものであ
る。
【0028】〔変形例〕上記の実施例では、水素吸蔵合
金Mの封入容器1を水素吸蔵合金Mを利用した熱利用シ
ステムに用いる例を示したが、水素貯蔵容器(水素貯蔵
タンク)に用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】水素吸蔵合金の封入容器の断面図である(第1
実施例)。
【図2】水素吸蔵合金の封入容器の分解図である(第1
実施例)。
【図3】水素吸蔵合金の封入容器の断面図である(第2
実施例)。
【図4】水素吸蔵合金の封入容器の分解図である(第2
実施例)。
【図5】水素吸蔵合金の封入容器の要部断面斜視図であ
る(第3実施例)。
【図6】水素吸蔵合金の封入容器の要部断面斜視図であ
る(第4実施例)。
【図7】水素吸蔵合金の封入容器の要部断面斜視図であ
る(第5実施例)。
【図8】積層された容器の内部を示す斜視図である(第
6実施例)。
【符号の説明】
M 水素吸蔵合金 1 封入容器 2 板フィルタ(水素分配手段の構成部材) 3 合金封入室 5 溝形成板(水素分配手段の構成部材) 10 穴開パイプ(水素分配手段)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水素の吸蔵および放出を行う水素吸蔵合金
    を封入する合金封入室を備えた水素吸蔵合金の封入容器
    であって、 この容器は、前記合金封入室の内部に配置され、水素が
    素通りでき、且つ、内部が空洞の水素分配手段を備える
    ことを特徴とする水素吸蔵合金の封入容器。
  2. 【請求項2】水素の吸蔵および放出を行う水素吸蔵合金
    を封入する合金封入室を備えた水素吸蔵合金の封入容器
    であって、 この容器は、前記合金封入室の外面に沿って配置され、
    この合金封入室内の水素が素通りでき、且つ、内部が空
    洞の水素分配手段を備えることを特徴とする水素吸蔵合
    金の封入容器。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2の水素吸蔵合金の
    封入容器において、 前記水素分配手段は、金属材料によって設けられたこと
    を特徴とする水素吸蔵合金の封入容器。
  4. 【請求項4】請求項1ないし請求項3のいずれかの水素
    吸蔵合金の封入容器において、 前記水素分配手段は、多数の微小穴が形成された穴開パ
    イプによって設けられたことを特徴とする水素吸蔵合金
    の封入容器。
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