JP2024058337A

JP2024058337A - Heat generating component and heat extraction system

Info

Publication number: JP2024058337A
Application number: JP2022165627A
Authority: JP
Inventors: 和宏 ▲のぼり▼; Kazuhiro Nobori; 隆海老ケ瀬; Takashi Ebigase; 川崎　啓治; Keiji Kawasaki; 武典一木; Takenori Ichiki; 美能留今枝; Minoru Imaeda; 由紀夫宮入; Yukio Miyairi
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2024-04-25

Abstract

To provide a heat generating component and a heat extraction system that can smoothly heat a hydrogen storage metal part and improve temperature controllability.SOLUTION: A heat generating member according to an embodiment of the present invention includes a ceramic base, a resistance heating element, and a hydrogen storage metal portion. The resistance heating element is embedded in the ceramic base. The hydrogen storage metal portion can store and release hydrogen, and can generate heat by diffusing hydrogen. The hydrogen storage metal portion is arranged on at least a portion of the surface of the ceramic base. The ceramic base is capable of transmitting heat generated in the hydrogen storage metal portion to the working fluid.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱発生部材および熱取り出しシステムに関する。 The present invention relates to a heat generating component and a heat extraction system.

近年、環境負荷低減の観点から、二酸化炭素などの温室効果ガスを発生しないクリーンなエネルギー源が望まれている。そのようなエネルギー源として、例えば、中空の筒体と、筒体の外面に設けられる発熱体と、筒体の内面により形成される流路と、を備える発熱装置が提案されている（特許文献１参照）。このような発熱装置では、発熱体に水素系ガスを供給して水素を吸蔵させた後、加熱された流体を流路に供給して発熱体を所定温度以上に加熱し、吸蔵されている水素を放出させて量子拡散させることで、流体の温度以上の過剰熱が発生する。過剰熱は、筒体を介して流路を流れる流体を加熱する。これによって、熱エネルギーが回収される。しかし、特許文献１に記載の発熱装置では、加熱された流体から筒体を介して発熱体に熱を伝達して、発熱体を所定温度まで加熱して、発熱体における水素拡散を開始するので、発熱体の昇温に要する時間の短縮が困難であり、かつ、熱発生時の温度コントロール性が不十分であるという問題がある。 In recent years, from the viewpoint of reducing the environmental load, a clean energy source that does not generate greenhouse gases such as carbon dioxide is desired. As such an energy source, for example, a heating device has been proposed that includes a hollow cylinder, a heating element provided on the outer surface of the cylinder, and a flow path formed by the inner surface of the cylinder (see Patent Document 1). In such a heating device, a hydrogen-based gas is supplied to the heating element to absorb hydrogen, and then the heated fluid is supplied to the flow path to heat the heating element to a predetermined temperature or higher, and the absorbed hydrogen is released and quantum diffused, thereby generating excess heat above the temperature of the fluid. The excess heat heats the fluid flowing through the flow path via the cylinder. This allows thermal energy to be recovered. However, in the heating device described in Patent Document 1, heat is transferred from the heated fluid to the heating element via the cylinder, the heating element is heated to a predetermined temperature, and hydrogen diffusion in the heating element is initiated, so that it is difficult to shorten the time required for the heating element to heat up, and there is a problem that the temperature controllability during heat generation is insufficient.

国際公開第２０２１／１００７８４号International Publication No. 2021/100784

本発明の主たる目的は、水素吸蔵金属部を円滑に加熱でき、温度コントロール性の向上を図ることができる熱発生部材および熱取り出しシステムを提供することにある。 The main object of the present invention is to provide a heat generating member and a heat extraction system that can smoothly heat a hydrogen storage metal part and improve temperature controllability.

［１］本発明の実施形態による熱発生部材は、セラミックス基体と、抵抗発熱体と、水素吸蔵金属部と、を備えている。抵抗発熱体は、セラミックス基体に埋設されている。水素吸蔵金属部は、セラミックス基体の表面の少なくとも一部に配置されている。水素吸蔵金属部は、水素を吸蔵および放出可能で水素の拡散により熱を発生可能である。セラミックス基体は、水素吸蔵金属部において発生した熱を作動流体に伝達可能である。
［２］上記［１］に記載の熱発生部材において、上記水素吸蔵金属部は、母金属層と、多層膜と、を備えていてもよい。該母金属層は、上記セラミックス基体の表面の少なくとも一部に配置されている。該母金属層は、水素を吸蔵および放出可能である。多層膜は、母金属層上に配置されている。該多層膜は、第１金属層と、該第１金属層に積層される第２金属層とを備えている。
［３］上記［２］に記載の熱発生部材において、上記母金属層および上記第２金属層のそれぞれは、Ｎｉから構成されていてもよい。上記第１金属層は、Ｃｕから構成されていてもよい。
［４］上記［１］から［３］のいずれかに記載の熱発生部材において、上記セラミックス基体は、絶縁性セラミックス材料から構成されていてもよい。
［５］上記［４］に記載の熱発生部材において、上記絶縁性セラミックス材料は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、または、これらの複合材料を含んでいてもよい。
［６］上記［１］から［５］のいずれかに記載の熱発生部材は、筐体をさらに備えてもよい。該筐体は、上記セラミックス基体を収容している。上記セラミックス基体は、平板形状を有していてもよい。上記セラミックス基体は、該筐体の内面と接触して、該筐体の内部空間を、第１流路と第２流路とに仕切っていてもよい。第１流路には、作動流体が流通可能である。第２流路には、水素含有ガスが流通可能である。上記水素吸蔵金属部は、該第２流路に面している。
［７］上記［６］に記載の熱発生部材において、上記筐体は、オーステナイト系ステンレス鋼から構成されていてもよい。上記セラミックス基体は、酸化ジルコニウムから構成されていてもよい。
［８］上記［１］から［５］のいずれかに記載の熱発生部材において、上記セラミックス基体は、円筒形状を有していてもよい。該セラミックス基体の内部空間が、作動流体が流通可能な第１流路として機能してもよい。上記水素吸蔵金属部は、該セラミックス基体の外周面の少なくとも一部に配置されていてもよい。
［９］上記［１］から［８］のいずれかに記載の熱発生部材では、上記セラミックス基体は、上流部分と、下流部分と、を有していてもよい。作動流体の通過方向と直交する方向に延びる仮想線であって上記セラミックス基体の中心を通る仮想線に対して、上流部分は通過方向の上流側に位置し、下流部分は通過方向の下流側に位置している。該上流部分における抵抗発熱体の配置密度は、該下流部分における抵抗発熱体の配置密度よりも大きくてもよい。
［１０］本発明の別の局面による熱取り出しシステムは、上記［１］から［９］のいずれかに記載の熱発生部材と、電圧印加手段と、温度検知センサーと、制御部と、を備えている。該電圧印加手段は、上記抵抗発熱体に電圧を印加可能である。該温度検知センサーは、上記水素吸蔵金属部において発生した熱が伝達された作動流体の温度、または、前記セラミックス基体の温度を測定可能である。該制御部は、該温度検知センサーの検知結果に基づいて、該電圧印加手段を制御して、上記抵抗発熱体の温度を調整可能である。 [1] A heat-generating member according to an embodiment of the present invention includes a ceramic base, a resistance heating element, and a hydrogen storage metal portion. The resistance heating element is embedded in the ceramic base. The hydrogen storage metal portion is disposed on at least a portion of the surface of the ceramic base. The hydrogen storage metal portion is capable of absorbing and releasing hydrogen and generating heat by the diffusion of hydrogen. The ceramic base is capable of transmitting the heat generated in the hydrogen storage metal portion to a working fluid.
[2] In the heat-generating member according to the above [1], the hydrogen-storing metal portion may include a mother metal layer and a multilayer film. The mother metal layer is disposed on at least a portion of the surface of the ceramic substrate. The mother metal layer is capable of absorbing and releasing hydrogen. The multilayer film is disposed on the mother metal layer. The multilayer film includes a first metal layer and a second metal layer laminated on the first metal layer.
[3] In the heat generating member according to the above [2], the base metal layer and the second metal layer may each be made of Ni, and the first metal layer may be made of Cu.
[4] In the heat generating member according to any one of the above [1] to [3], the ceramic base may be made of an insulating ceramic material.
[5] In the heat generating member according to the above [4], the insulating ceramic material may contain aluminum nitride, aluminum oxide, silicon nitride, or a composite material thereof.
[6] The heat-generating member according to any one of [1] to [5] above may further include a housing. The housing contains the ceramic base. The ceramic base may have a flat plate shape. The ceramic base may be in contact with the inner surface of the housing to divide the internal space of the housing into a first flow path and a second flow path. A working fluid can flow through the first flow path. A hydrogen-containing gas can flow through the second flow path. The hydrogen storage metal portion faces the second flow path.
[7] In the heat generating member according to the above [6], the housing may be made of austenitic stainless steel, and the ceramic base may be made of zirconium oxide.
[8] In the heat generating member according to any one of [1] to [5] above, the ceramic base may have a cylindrical shape. An internal space of the ceramic base may function as a first flow path through which a working fluid can flow. The hydrogen storage metal portion may be disposed on at least a portion of an outer circumferential surface of the ceramic base.
[9] In the heat generating member according to any one of [1] to [8] above, the ceramic base may have an upstream portion and a downstream portion. With respect to a virtual line extending in a direction perpendicular to the flow direction of the working fluid and passing through the center of the ceramic base, the upstream portion is located upstream in the flow direction, and the downstream portion is located downstream in the flow direction. The arrangement density of the resistive heating elements in the upstream portion may be greater than the arrangement density of the resistive heating elements in the downstream portion.
[10] A heat extraction system according to another aspect of the present invention includes the heat generating member according to any one of [1] to [9] above, a voltage application means, a temperature detection sensor, and a control unit. The voltage application means is capable of applying a voltage to the resistance heating element. The temperature detection sensor is capable of measuring the temperature of the working fluid to which the heat generated in the hydrogen storage metal portion is transferred, or the temperature of the ceramic base. The control unit is capable of controlling the voltage application means based on the detection result of the temperature detection sensor to adjust the temperature of the resistance heating element.

本発明の実施形態によれば、水素吸蔵金属部を円滑に加熱でき、温度コントロール性の向上を図ることができる熱発生部材および熱取り出しシステムを実現できる。 According to an embodiment of the present invention, it is possible to realize a heat generating component and a heat extraction system that can smoothly heat the hydrogen storage metal portion and improve temperature controllability.

図１は、本発明の１つの実施形態による熱発生部材の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a heat generating member according to one embodiment of the present invention. 図２は、図１に示すセラミックス基体および抵抗発熱体の概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the ceramic base and the resistance heating element shown in FIG. 図３は、セラミックス基体および抵抗発熱体の変形例の概略平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view of a modified example of the ceramic base and the resistive heating element. 図４は、セラミックス基体および抵抗発熱体の別の変形例の概略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view of another modified example of the ceramic base and the resistive heating element. 図５は、本発明の別の実施形態による熱発生部材の概略構成図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a heat generating member according to another embodiment of the present invention. 図６は、本発明のさらに別の実施形態による熱発生部材の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a heat generating member according to yet another embodiment of the present invention. 図７は、本発明のさらに別の実施形態による熱発生部材の概略構成図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a heat generating member according to yet another embodiment of the present invention. 図８は、本発明のさらに別の実施形態による熱発生部材の概略構成図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a heat generating member according to yet another embodiment of the present invention. 図９は、図８の熱発生部材の中央断面図である。FIG. 9 is a central cross-sectional view of the heat generating member of FIG. 図１０は、本発明のさらに別の実施形態による熱発生部材の概略構成図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a heat generating member according to yet another embodiment of the present invention. 図１１は、図１に示す水素吸蔵金属部の概略構成図である。FIG. 11 is a schematic diagram of the hydrogen storage metal portion shown in FIG. 図１２は、水素吸蔵金属部の変形例の概略構成図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing a modified example of the hydrogen storage metal portion. 図１３は、水素吸蔵金属部の別の変形例の概略構成図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing another modified example of the hydrogen storage metal portion.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。 Below, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments.

Ａ．熱発生部材
図１は、本発明の１つの実施形態による熱発生部材の概略構成図である。
図示例の熱発生部材１００は、代表的には、２５℃以上１０００℃以下の温度帯における水素拡散による過剰熱の発生を利用して、熱エネルギーを発生可能である。熱発生部材１００は、セラミックス基体１と、抵抗発熱体２と、水素吸蔵金属部３と、を備えている。抵抗発熱体２は、セラミックス基体１に埋設されている。抵抗発熱体２は、代表的には電圧が印加されたときに発熱可能である。水素吸蔵金属部３は、水素を吸蔵および放出可能で水素の拡散により熱を発生可能である。水素吸蔵金属部３は、セラミックス基体１の表面の少なくとも一部に配置されている。セラミックス基体１は、水素吸蔵金属部３において発生した熱を作動流体に伝達可能である。
図示例の熱発生部材によれば、セラミックス基体に埋設される抵抗発熱体は、電圧が印加されたときに発熱し、セラミックス基体を介して水素吸蔵金属部を加熱できる。そのため、作動流体からセラミックス基体を介して水素吸蔵金属部に熱を伝達して、水素吸蔵金属部を加熱する場合よりも、水素吸蔵金属部を効率よく加熱できる。その結果、水素吸蔵金属部を所望の温度（水素拡散開始温度）まで円滑に加熱でき、その昇温に要する時間（昇温時間）を短縮できる。また、水素拡散による過剰熱発生後において、抵抗発熱体により水素吸蔵金属部を所望の温度範囲に安定して調整できる。そのため、熱発生部材における温度コントロール性の向上を図ることができる。 A. Heat-Generating Member Figure 1 is a schematic diagram of a heat-generating member according to one embodiment of the present invention.
The illustrated heat-generating member 100 can generate thermal energy by utilizing excess heat generated by hydrogen diffusion in a temperature range of 25° C. or higher and 1000° C. or lower. The heat-generating member 100 includes a ceramic base 1, a resistance heating element 2, and a hydrogen storage metal portion 3. The resistance heating element 2 is embedded in the ceramic base 1. The resistance heating element 2 can generate heat typically when a voltage is applied. The hydrogen storage metal portion 3 can store and release hydrogen and generate heat by hydrogen diffusion. The hydrogen storage metal portion 3 is disposed on at least a portion of the surface of the ceramic base 1. The ceramic base 1 can transmit the heat generated in the hydrogen storage metal portion 3 to the working fluid.
According to the illustrated heat generating member, the resistance heating element embedded in the ceramic base generates heat when a voltage is applied, and the hydrogen storage metal portion can be heated through the ceramic base. Therefore, the hydrogen storage metal portion can be heated more efficiently than when heat is transferred from the working fluid to the hydrogen storage metal portion through the ceramic base to heat the hydrogen storage metal portion. As a result, the hydrogen storage metal portion can be smoothly heated to a desired temperature (hydrogen diffusion start temperature), and the time required for the temperature rise (temperature rise time) can be shortened. In addition, after excess heat generation due to hydrogen diffusion, the resistance heating element can stably adjust the hydrogen storage metal portion to a desired temperature range. Therefore, the temperature controllability of the heat generating member can be improved.

１つの実施形態において、熱発生部材１００は、筐体４をさらに備えている。筐体４は、セラミックス基体１を収容している。図示例の筐体４は、上壁４７と、下壁４８と、側壁４９と、を備えている。上壁４７および下壁４８のそれぞれは、平板形状を有している。上壁４７および下壁４８は、厚み方向において互いに間隔を空けて配置されている。側壁４９は、上壁４７と下壁４８との間に配置されている。側壁４９は、上壁４７の周端部と下壁４８の周端部とを接続している。
筐体４の材料として、例えば、金属、セラミックスが挙げられ、好ましくは金属が挙げられる。金属のなかでは、例えば、鉄、ニッケル、アルミニウムなどの純金属；炭素鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、耐熱性非鉄合金鋼などの合金；が挙げられ、耐熱性・耐圧性の観点から好ましくは合金が挙げられ、より好ましくはオーステナイト系ステンレス鋼が挙げられる。言い換えれば、筐体４は、好ましくはオーステナイト系ステンレス鋼から構成される。 In one embodiment, the heat generating member 100 further includes a housing 4. The housing 4 houses the ceramic base 1. The housing 4 in the illustrated example includes an upper wall 47, a lower wall 48, and a side wall 49. Each of the upper wall 47 and the lower wall 48 has a flat plate shape. The upper wall 47 and the lower wall 48 are disposed at a distance from each other in the thickness direction. The side wall 49 is disposed between the upper wall 47 and the lower wall 48. The side wall 49 connects a peripheral end of the upper wall 47 to a peripheral end of the lower wall 48.
Examples of materials for the housing 4 include metals and ceramics, and preferably metals. Examples of metals include pure metals such as iron, nickel, and aluminum; and alloys such as carbon steel, austenitic stainless steel, and heat-resistant non-ferrous alloy steel; and from the viewpoint of heat resistance and pressure resistance, alloys are preferred, and austenitic stainless steel is more preferred. In other words, the housing 4 is preferably made of austenitic stainless steel.

１つの実施形態において、セラミックス基体１は、平板形状を有している。セラミックス基体１が筐体４に収容された状態において、図示例では、セラミックス基体１は、厚み方向において上壁４７および下壁４８の間に配置されており、上壁４７および下壁４８のそれぞれから離れて位置している。 In one embodiment, the ceramic base 1 has a flat plate shape. In the illustrated example, when the ceramic base 1 is housed in the housing 4, the ceramic base 1 is disposed between the upper wall 47 and the lower wall 48 in the thickness direction, and is positioned away from each of the upper wall 47 and the lower wall 48.

１つの実施形態において、セラミックス基体１は、筐体４の内面と接触して、筐体４の内部空間を第１流路４１と第２流路４２とに仕切っている。代表的には、セラミックス基体１の周端面の全体が、筐体４の側壁４９の内面と接触している。第１流路４１には、作動流体（後述）が流通可能である。第２流路４２には、水素含有ガス（後述）が流通可能である。水素吸蔵金属部３は、第２流路４２に面している。水素吸蔵金属部３は、代表的には、セラミックス基体１の表面と直接接触している。水素吸蔵金属部３は、セラミックス基体１における第２流路側の表面の全体に設けられていてもよく、当該表面において部分的に設けられていてもよい。
このような構成によれば、水素吸蔵金属部が、第２流路を流通する水素含有ガスから水素を円滑に吸蔵できる。また、水素吸蔵金属部における水素拡散による熱発生時に、発生した熱を、水素吸蔵金属部からセラミックス基体を介して第１流路を流通する作動流体に円滑に伝達することができる。 In one embodiment, the ceramic base 1 is in contact with the inner surface of the housing 4 to divide the internal space of the housing 4 into a first flow path 41 and a second flow path 42. Typically, the entire peripheral end surface of the ceramic base 1 is in contact with the inner surface of the side wall 49 of the housing 4. A working fluid (described later) can flow through the first flow path 41. A hydrogen-containing gas (described later) can flow through the second flow path 42. The hydrogen storage metal part 3 faces the second flow path 42. Typically, the hydrogen storage metal part 3 is in direct contact with the surface of the ceramic base 1. The hydrogen storage metal part 3 may be provided on the entire surface of the ceramic base 1 on the second flow path side, or may be provided partially on the surface.
With this configuration, the hydrogen storage metal portion can smoothly store hydrogen from the hydrogen-containing gas flowing through the second flow path, and when heat is generated due to hydrogen diffusion in the hydrogen storage metal portion, the generated heat can be smoothly transferred from the hydrogen storage metal portion through the ceramic base to the working fluid flowing through the first flow path.

図示例の第１流路４１は、筐体４の内面とセラミックス基体１の第１面１ａとによって規定されている。より詳しくは、第１流路４１は、セラミックス基体１の第１面１ａと、上壁４７の内面（下面）と、それらの間に位置する側壁４９の内面と、によって画定されている。 The first flow path 41 in the illustrated example is defined by the inner surface of the housing 4 and the first surface 1a of the ceramic base 1. More specifically, the first flow path 41 is defined by the first surface 1a of the ceramic base 1, the inner surface (lower surface) of the upper wall 47, and the inner surface of the side wall 49 located therebetween.

１つの実施形態において、筐体４は、第１流入口４３と、第１流出口４４と、を備えている。第１流入口４３および第１流出口４４のそれぞれは、第１流路４１と通じている。第１流入口４３には、第１流路４１に流入する作動流体が通過可能である。第１流出口４４には、第１流路４１から排出される作動流体が通過可能である。図示例において、第１流入口４３および第１流出口４４は、筐体４の側壁４９に形成されており、セラミックス基体１の厚み方向と直交する方向に互いに離れて位置している。
図示例では、１つの第１流路４１に対して、第１流入口４３および第１流出口４４のそれぞれが１つずつ設けられているが、第１流入口４３および第１流出口４４の個数は、これに制限されない。１つの第１流路４１に対して、複数の第１流入口４３が設けられてもよく、複数の第１流出口４４が設けられてもよい。また、１つの第１流路４１に対する第１流入口４３および第１流出口４４の個数は、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。例えば、１つの第１流路４１に対して、１つの第１流入口４３が設けられ、かつ、複数の第１流出口４４が設けられてもよい。 In one embodiment, the housing 4 includes a first inlet 43 and a first outlet 44. The first inlet 43 and the first outlet 44 are each connected to the first flow path 41. The first inlet 43 allows the working fluid flowing into the first flow path 41 to pass through. The first outlet 44 allows the working fluid discharged from the first flow path 41 to pass through. In the illustrated example, the first inlet 43 and the first outlet 44 are formed in a side wall 49 of the housing 4 and are positioned apart from each other in a direction perpendicular to the thickness direction of the ceramic base 1.
In the illustrated example, one each of the first inlet 43 and the first outlet 44 is provided for one first flow path 41, but the number of the first inlet 43 and the first outlet 44 is not limited thereto. A plurality of first inlets 43 may be provided for one first flow path 41, and a plurality of first outlets 44 may be provided. Furthermore, the numbers of the first inlets 43 and the first outlets 44 for one first flow path 41 may be the same as each other or may be different from each other. For example, one first inlet 43 and a plurality of first outlets 44 may be provided for one first flow path 41.

第２流路４２は、代表的には、筐体４の内面とセラミックス基体１の第２面１ｂとによって画定されている。より詳しくは、第２流路４２は、セラミックス基体１の第２面１ｂと、下壁４８の内面（上面）と、それらの間に位置する側壁４９の内面と、によって画定されている。水素吸蔵金属部３は、セラミックス基体１の第２面１ｂに設けられている。 The second flow path 42 is typically defined by the inner surface of the housing 4 and the second surface 1b of the ceramic base 1. More specifically, the second flow path 42 is defined by the second surface 1b of the ceramic base 1, the inner surface (upper surface) of the lower wall 48, and the inner surface of the side wall 49 located therebetween. The hydrogen storage metal portion 3 is provided on the second surface 1b of the ceramic base 1.

１つの実施形態において、筐体４は、第２流入口４５と、第２流出口４６と、を備えている。第２流入口４５および第２流出口４６のそれぞれは、第２流路４２と通じている。第２流入口４５には、第２流路４２に流入する水素含有ガスが通過可能である。第２流出口４６には、第２流路４２から排出されるガスが通過可能である。図示例において、第２流入口４５および第２流出口４６は、筐体４の側壁４９に形成されており、セラミックス基体１の厚み方向と直交する方向において互いに離れて位置している。
図示例では、１つの第２流路４２に対して、第２流入口４５および第２流出口４６のそれぞれが１つずつ設けられているが、第２流入口４５および第２流出口４６の個数は、これに制限されない。１つの第２流路４２に対して、複数の第２流入口４５が設けられてもよく、複数の第２流出口４６が設けられてもよい。また、１つの第２流路４２に対する第２流入口４５および第２流出口４６の個数は、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。例えば、１つの第２流路４２に対して、１つの第２流入口４５が設けられ、かつ、複数の第２流出口４６が設けられてもよい。 In one embodiment, the housing 4 includes a second inlet 45 and a second outlet 46. Each of the second inlet 45 and the second outlet 46 is connected to the second flow path 42. The second inlet 45 allows the hydrogen-containing gas flowing into the second flow path 42 to pass through. The second outlet 46 allows the gas discharged from the second flow path 42 to pass through. In the illustrated example, the second inlet 45 and the second outlet 46 are formed in a side wall 49 of the housing 4 and are positioned apart from each other in a direction perpendicular to the thickness direction of the ceramic base 1.
In the illustrated example, one second inlet 45 and one second outlet 46 are provided for one second flow path 42, but the number of second inlets 45 and second outlets 46 is not limited thereto. A plurality of second inlets 45 may be provided for one second flow path 42, and a plurality of second outlets 46 may be provided. Furthermore, the numbers of second inlets 45 and second outlets 46 for one second flow path 42 may be the same as each other or may be different from each other. For example, one second inlet 45 and a plurality of second outlets 46 may be provided for one second flow path 42.

セラミックス基体１は、厚み方向から見て、任意の適切な形状を有する。厚み方向から見たセラミックス基体の形状として、例えば、三角形、四角形、五角形、六角形以上の多角形、円形、楕円形が挙げられ、好ましくは円形（図２および図３参照）および四角形（図４参照）が挙げられる。 The ceramic base 1 has any suitable shape when viewed in the thickness direction. Examples of the shape of the ceramic base when viewed in the thickness direction include a triangle, a rectangle, a pentagon, a polygon having hexagons or more, a circle, and an ellipse, and preferably a circle (see Figures 2 and 3) and a rectangle (see Figure 4).

抵抗発熱体２は、代表的には、線形状または帯状を有している。１つの実施形態において、抵抗発熱体２は、ヒータ配線２１と、端子２２と、備えている。ヒータ配線２１は、セラミックス基体の外形形状に応じた任意の適切なパターンで、セラミックス基体１の内部に引き回されている。端子２２は、ヒータ配線２１の両端部のそれぞれに設けられている。 The resistive heating element 2 typically has a linear or strip shape. In one embodiment, the resistive heating element 2 includes a heater wire 21 and a terminal 22. The heater wire 21 is routed inside the ceramic base 1 in any suitable pattern according to the outer shape of the ceramic base. The terminals 22 are provided on both ends of the heater wire 21.

図２に示すように、抵抗発熱体２は、セラミックス基体１の全体にわたって略均一となるように配置されていてもよい。図示例では、セラミックス基体１の厚み方向から見て、セラミックス基体１が円形状を有しており、ヒータ配線２１が略同心円状に配置されている。より詳しくは、ヒータ配線２１は、セラミックス基体１の中心を円中心として共有する同心円弧部分を含むように引き回されている。 As shown in FIG. 2, the resistive heating element 2 may be arranged so as to be approximately uniform over the entire ceramic base 1. In the illustrated example, when viewed in the thickness direction of the ceramic base 1, the ceramic base 1 has a circular shape, and the heater wiring 21 is arranged approximately concentrically. More specifically, the heater wiring 21 is routed so as to include a concentric arc portion that shares the center of the ceramic base 1 as the circular center.

図３および図４に示すように、抵抗発熱体２は、作動流体の通過方向において、上流側が密となり、下流側が疎となるように、セラミックス基体１に配置されていてもよい。セラミックス基体１は、作動流体の通過方向において、上流側に位置する上流部分と、下流側に位置する下流部分と、を有している。より詳しくは、作動流体の通過方向と直交する方向に延びる第１仮想線であってセラミックス基体１の中心を通る第１仮想線に対して、上流部分は、作動流体の通過方向の上流側に位置し、下流部分は、作動流体の通過方向の下流側に位置する。
図示例では、セラミックス基体１の上流部分における抵抗発熱体２の配置密度は、セラミックス基体１の下流部分における抵抗発熱体２の配置密度よりも大きい。なお、抵抗発熱体の配置密度は、セラミックス基体および抵抗発熱体をセラミックス基体の厚み方向に投影したときに、セラミックス基体の対応部分（上流部分または下流部分）の投影面積に対する、当該部分に設けられる抵抗発熱体の投影面積として算出できる。
熱発生部材において作動流体の通過方向の上流側の領域は、相対的に低温の作動流体が流入するために、温度が低下しやすい。上記した実施形態によれば、上流部分における抵抗発熱体の配置密度が下流部分おける抵抗発熱体の配置密度よりも大きいので、セラミックス基体の上流部分における温度低下を抑制でき、かつ、セラミックス基体の下流部分が過剰に加熱されることを抑制できる。そのため、第１流路に作動流体が流通する状態において、セラミックス基体を均一に加熱でき、ひいては、水素吸蔵金属部を所望の拡散開始温度まで均一に加熱できる。 As shown in Figures 3 and 4, the resistance heating element 2 may be arranged on the ceramic base 1 so that the upstream side is dense and the downstream side is sparse in the flow direction of the working fluid. The ceramic base 1 has an upstream portion located on the upstream side and a downstream portion located on the downstream side in the flow direction of the working fluid. More specifically, with respect to a first imaginary line extending in a direction perpendicular to the flow direction of the working fluid and passing through the center of the ceramic base 1, the upstream portion is located on the upstream side in the flow direction of the working fluid, and the downstream portion is located on the downstream side in the flow direction of the working fluid.
In the illustrated example, the arrangement density of the resistance heating elements 2 in the upstream portion of the ceramic base 1 is greater than the arrangement density of the resistance heating elements 2 in the downstream portion of the ceramic base 1. The arrangement density of the resistance heating elements can be calculated as the projected area of the resistance heating elements provided in a portion relative to the projected area of the corresponding portion (upstream portion or downstream portion) of the ceramic base when the ceramic base and the resistance heating elements are projected in the thickness direction of the ceramic base.
In the heat generating member, the temperature is likely to decrease in the upstream region in the direction of the working fluid flow because a relatively low-temperature working fluid flows in the region. According to the above-described embodiment, the arrangement density of the resistance heating elements in the upstream portion is greater than the arrangement density of the resistance heating elements in the downstream portion, so that the temperature decrease in the upstream portion of the ceramic base can be suppressed and the downstream portion of the ceramic base can be suppressed from being excessively heated. Therefore, in a state in which the working fluid flows through the first flow path, the ceramic base can be uniformly heated, and therefore the hydrogen storage metal portion can be uniformly heated to the desired diffusion start temperature.

図３では、セラミックス基体１の厚み方向から見て、セラミックス基体１が円形状を有しており、ヒータ配線２１が略偏心円状に配置されている。より詳しくは、ヒータ配線２１は、セラミックス基体１の径方向に互いに間隔を空けて配置される複数の楕円弧部分を含むように引き回されている。複数の楕円弧部分のそれぞれは、作動流体の通過方向の下流側に向かうにつれて長径となるように延びている。
図４では、セラミックス基体１の厚み方向から見て、セラミックス基体１が四角形状を有しており、ヒータ配線２１は、作動流体の通過方向と直交する方向に延びる複数の直線部分を含むように引き回されている。複数の直線部分は、作動流体の通過方向に互いに間隔を空けて配置されている。作動流体の通過方向において、互いに隣り合う直線部分の間のピッチ（間隔）は、作動流体の通過方向の下流側に向かうにつれて大きくなる。
なお、図２～図４では、ヒータ配線２１は、作動流体の通過方向に沿って延びる第２仮想線であってセラミックス基体１の中心を通る第２仮想線に対して、線対称となるように配置されている。 3, when viewed in the thickness direction of the ceramic base 1, the ceramic base 1 has a circular shape, and the heater wire 21 is arranged in a substantially eccentric circular shape. More specifically, the heater wire 21 is routed so as to include a plurality of elliptical arc portions arranged at intervals from one another in the radial direction of the ceramic base 1. Each of the plurality of elliptical arc portions extends so as to have a longer diameter toward the downstream side in the passing direction of the working fluid.
4, the ceramic base 1 has a rectangular shape when viewed in the thickness direction of the ceramic base 1, and the heater wiring 21 is routed to include a plurality of straight line segments extending in a direction perpendicular to the flow direction of the working fluid. The straight line segments are arranged at intervals in the flow direction of the working fluid. In the flow direction of the working fluid, the pitch (spacing) between adjacent straight line segments increases toward the downstream side in the flow direction of the working fluid.
2 to 4, the heater wiring 21 is arranged so as to be symmetrical with respect to a second imaginary line that extends along the flow direction of the working fluid and passes through the center of the ceramic base 1.

図１に示すように、１つの実施形態において、熱発生部材１００は、支持部１８と、電源配線１９と、をさらに備えている。
支持部１８は、セラミックス基体１に接続されており、セラミックス基体１を支持している。支持部１８は、任意の適切な形状を有する。図示例において、支持部１８は、セラミックス基体１の厚み方向に延びる柱形状を有している。支持部１８は、下壁４８を貫通しており、その一端部がセラミックス基体１の第２面１ｂに接続されている。なお、下壁４８における支持部１８の貫通部分は、気密性が確保されている。
電源配線１９は、抵抗発熱体２に電気的に接続されている。代表的には、電源配線１９の一端部は抵抗発熱体２の端子２２に接続されており、電源配線１９の他端部は電源５に接続されている。図示例では、抵抗発熱体２には、電源配線１９を介して電圧が印加される。電源配線１９は、支持部１８に埋設されている。 As shown in FIG. 1 , in one embodiment, the heat generating member 100 further includes a support portion 18 and a power supply wiring 19 .
The support portion 18 is connected to the ceramic base 1 and supports the ceramic base 1. The support portion 18 may have any appropriate shape. In the illustrated example, the support portion 18 has a columnar shape extending in the thickness direction of the ceramic base 1. The support portion 18 penetrates the lower wall 48, and one end portion thereof is connected to the second surface 1b of the ceramic base 1. The penetration portion of the support portion 18 in the lower wall 48 is ensured to be airtight.
The power supply wiring 19 is electrically connected to the resistance heating element 2. Typically, one end of the power supply wiring 19 is connected to a terminal 22 of the resistance heating element 2, and the other end of the power supply wiring 19 is connected to a power source 5. In the illustrated example, a voltage is applied to the resistance heating element 2 via the power supply wiring 19. The power supply wiring 19 is embedded in the support portion 18.

図１では、熱発生部材１００が、１つのセラミックス基体１を備えているが、セラミックス基体１の個数は、これに制限されない。
図５に示すように、熱発生部材１００は、複数のセラミックス基体１を備えていてもよい。複数のセラミックス基体１は、筐体４に収容されており、筐体４の内部空間を、複数の第１流路４１と、１以上の第２流路４２とに仕切っている。第２流路４２の個数は、第１流路４１の個数－１である。このような構成によれば、熱発生部材に流通可能な作動流体の流量の向上を図ることができ、作動流体に熱エネルギーを効率よく回収させることができる。 In FIG. 1, heat generating member 100 includes one ceramic base 1, but the number of ceramic bases 1 is not limited to this.
5, the heat generating member 100 may include a plurality of ceramic bases 1. The plurality of ceramic bases 1 are housed in a housing 4, and the internal space of the housing 4 is partitioned into a plurality of first flow paths 41 and one or more second flow paths 42. The number of second flow paths 42 is the number of first flow paths 41 minus 1. With this configuration, the flow rate of the working fluid that can flow through the heat generating member can be improved, and the working fluid can efficiently recover thermal energy.

図示例では、熱発生部材１００は、２つのセラミックス基体１を備えている。なお、以下では、２つのセラミックス基体１を、第１セラミックス基体１１および第２セラミックス基体１２として互いに区別する。第１セラミックス基体１１および第２セラミックス基体１２は、厚み方向に互いに間隔を空けて配置されている。 In the illustrated example, the heat generating member 100 includes two ceramic bases 1. In the following description, the two ceramic bases 1 are distinguished from each other as a first ceramic base 11 and a second ceramic base 12. The first ceramic base 11 and the second ceramic base 12 are disposed at a distance from each other in the thickness direction.

１つの実施形態において、第１セラミックス基体１１および第２セラミックス基体１２は、筐体４に収容されている。第２セラミックス基体１２は、第１セラミックス基体１１に対して筐体４の上壁４７の反対側に位置している。第２セラミックス基体１２は、筐体４の下壁４８に対して間隔を空けて配置されている。 In one embodiment, the first ceramic base 11 and the second ceramic base 12 are housed in the housing 4. The second ceramic base 12 is located on the opposite side of the upper wall 47 of the housing 4 from the first ceramic base 11. The second ceramic base 12 is disposed at a distance from the lower wall 48 of the housing 4.

図示例では、第１セラミックス基体１１および第２セラミックス基体１２が、筐体４の内部空間を、２つの第１流路４１と第２流路４２とに仕切っている。
２つの第１流路４１のうち一方の第１流路４１は、第１セラミックス基体１１の第１面１ａと、上壁４７の内面（下面）と、それらの間に位置する側壁４９の内面と、によって画定されている。
２つの第１流路４１のうち他方の第１流路４１は、第２セラミックス基体１２の第２面１ｂと、下壁４８の内面（上面）と、それらの間に位置する側壁４９の内面と、によって画定されている。
第２流路４２は、第１セラミックス基体１１の第２面１ｂと、第２セラミックス基体１２の第１面１ａと、それらの間に位置する側壁４９の内面と、によって画定されている。図示例では、水素吸蔵金属部３は、第１セラミックス基体１１の第２面１ｂ、および、第２セラミックス基体１２の第１面１ａに設けられている。 In the illustrated example, the first ceramic base 11 and the second ceramic base 12 divide the internal space of the housing 4 into two passages, a first passage 41 and a second passage 42 .
One of the two first flow paths 41 is defined by the first surface 1a of the first ceramic base 11, the inner surface (lower surface) of the upper wall 47, and the inner surface of the side wall 49 located therebetween.
The other of the two first flow paths 41 is defined by the second surface 1b of the second ceramic base 12, the inner surface (upper surface) of the lower wall 48, and the inner surface of the side wall 49 located therebetween.
The second flow path 42 is defined by the second surface 1b of the first ceramic base 11, the first surface 1a of the second ceramic base 12, and the inner surface of the side wall 49 located therebetween. In the illustrated example, the hydrogen storage metal portion 3 is provided on the second surface 1b of the first ceramic base 11 and the first surface 1a of the second ceramic base 12.

抵抗発熱体２は、複数のセラミックス基体１のうち、少なくとも１つのセラミックス基体１に埋設されており、好ましくは、すべての複数のセラミックス基体１に埋設されている。図示例では、抵抗発熱体２は、第１セラミックス基体１１および第２セラミックス基体１２に埋設されている。
以下では、上記した第１セラミックス基体１１と；上記した第２セラミックス基体１２と；それらに設けられる水素吸蔵金属部３と；第１セラミックス基体１１および／または第２セラミックス基体１２に埋設される抵抗発熱体２と；を一括して、ユニットＵと称する場合がある。 The resistance heating element 2 is embedded in at least one of the plurality of ceramic bases 1, and preferably in all of the plurality of ceramic bases 1. In the illustrated example, the resistance heating element 2 is embedded in the first ceramic base 11 and the second ceramic base 12.
In the following, the above-mentioned first ceramic base 11, the above-mentioned second ceramic base 12, the hydrogen storage metal portion 3 provided thereon, and the resistance heating element 2 embedded in the first ceramic base 11 and/or the second ceramic base 12 may be collectively referred to as unit U.

図６に示すように、熱発生部材１００は、複数のユニットＵを備えていてもよい。複数のユニットＵは、筐体４に収容されており、セラミックス基体１の厚み方向に互いに間隔を空けて配置されている。複数のユニットＵのうち、互いに隣り合うユニットＵの間には、第１流路４１が形成されている。また、ユニットＵが筐体４に収容された状態で、ユニットＵの内部には、上記のように、第２流路４２が形成されている。
このような構成によれば、熱発生部材に流通可能な作動流体の流量のさらなる向上を図ることができ、かつ、熱発生部材に流通可能な水素含有ガスの流量の向上を図ることができる。そのため、発生する熱エネルギー量を増加させることができ、かつ、作動流体に熱エネルギーを効率よく回収させることができる。 6, the heat-generating member 100 may include a plurality of units U. The plurality of units U are housed in a housing 4 and are arranged at intervals from one another in the thickness direction of the ceramic base 1. A first flow path 41 is formed between adjacent units U among the plurality of units U. Furthermore, when the units U are housed in the housing 4, the second flow path 42 is formed inside the units U as described above.
With this configuration, the flow rate of the working fluid that can flow through the heat generating component can be further increased, and the flow rate of the hydrogen-containing gas that can flow through the heat generating component can be increased, so that the amount of generated thermal energy can be increased and the thermal energy can be efficiently recovered by the working fluid.

互いに隣り合うユニットＵの間に形成される第１流路４１は、一方のユニットＵが含む第２セラミックス基体１２の第２面１ｂと；他方のユニットＵが含む第１セラミックス基体１１の第１面１ａと；それらの間に位置する側壁４９の内面と、によって画定されている。
なお、筐体４には、上記した第１流入口４３および第１流出口４４が、複数の第１流路４１のそれぞれに対応して形成されており、上記した第２流入口４５および第２流出口４６が、複数の第２流路４２のそれぞれに対応して形成されている。 The first flow path 41 formed between adjacent units U is defined by: the second surface 1b of the second ceramic base 12 included in one unit U; the first surface 1a of the first ceramic base 11 included in the other unit U; and the inner surface of the side wall 49 located therebetween.
In addition, the housing 4 has the above-mentioned first inlet 43 and first outlet 44 formed in correspondence with each of the multiple first flow paths 41, and the above-mentioned second inlet 45 and second outlet 46 formed in correspondence with each of the multiple second flow paths 42.

図７に示すように、熱発生部材１００は、ハニカム構造体９をさらに備えていてもよい。図示例では、熱発生部材１００は、第１流入口４３と同数のハニカム構造体９を備えている。ハニカム構造体９は、作動流体を流通可能な複数のセルを有している。複数のセルは、隔壁により仕切られて一方の端面から他方の端面まで軸方向に貫通している。ハニカム構造体９は、筐体４の第１流入口４３に連結されている。複数のセルの内部空間と、第１流路４１とは、第１流入口４３を介して連通している。ハニカム構造体９は、複数のセルを通過する作動流体を加熱（予熱）可能である。これによって、予熱した作動流体を第１流路に供給できる。ハニカム構造体９は、それ自体がヒータとして機能して作動流体を予熱してもよく、筐体４から伝達される熱によって、作動流体を予熱してもよい。 7, the heat generating member 100 may further include a honeycomb structure 9. In the illustrated example, the heat generating member 100 includes the same number of honeycomb structures 9 as the first inlets 43. The honeycomb structure 9 has a plurality of cells through which the working fluid can flow. The plurality of cells are separated by partition walls and penetrate in the axial direction from one end face to the other end face. The honeycomb structure 9 is connected to the first inlet 43 of the housing 4. The internal space of the plurality of cells and the first flow path 41 are connected via the first inlet 43. The honeycomb structure 9 can heat (preheat) the working fluid passing through the plurality of cells. This allows the preheated working fluid to be supplied to the first flow path. The honeycomb structure 9 may function as a heater itself to preheat the working fluid, or may preheat the working fluid by heat transferred from the housing 4.

図１から図７に示すセラミックス基体１は、平板形状を有しているが、セラミックス基体１の形状は、これに限定されない。セラミックス基体１の形状として、平板形状に加えて、例えば、円筒形状、曲率を持った板状形状が挙げられる。
図８および図９に示すように、１つの実施形態において、セラミックス基体１は、円筒形状を有している。この場合、セラミックス基体１の内部空間（セラミックス基体の内周面が規定する空間）が、作動流体が流通可能な第１流路４１として機能し、セラミックス基体１の外部空間（セラミックス基体の外周面の外側の空間）が、水素含有ガスが流通可能な第２流路４２として機能する。水素吸蔵金属部３は、セラミックス基体１の外周面の少なくとも一部に配置されている。なお、図９では、便宜上、水素吸蔵金属部３を省略している。 1 to 7 has a flat plate shape, but the shape of the ceramic base 1 is not limited thereto. In addition to a flat plate shape, the shape of the ceramic base 1 may be, for example, a cylindrical shape or a plate shape having a curvature.
As shown in Figures 8 and 9, in one embodiment, the ceramic base 1 has a cylindrical shape. In this case, the internal space of the ceramic base 1 (the space defined by the inner circumferential surface of the ceramic base) functions as a first flow path 41 through which the working fluid can flow, and the external space of the ceramic base 1 (the space outside the outer circumferential surface of the ceramic base) functions as a second flow path 42 through which the hydrogen-containing gas can flow. The hydrogen storage metal portion 3 is disposed on at least a part of the outer circumferential surface of the ceramic base 1. Note that, for convenience, the hydrogen storage metal portion 3 is omitted in Figure 9.

１つの実施形態において、セラミックス基体１は、内筒１３と、外筒１４と、を備えている。内筒１３の外径は、外筒１４の内径よりも小さい。内筒１３は、外筒１４に挿入されている。内筒１３の内部空間が、第１流路４１として機能する。水素吸蔵金属部３は、外筒１４の外周面の少なくとも一部に配置されている。
抵抗発熱体２は、内筒１３と外筒１４との間に設けられている。抵抗発熱体２は、セラミックス基体１の軸線方向に延びる帯形状を有している。図示例では、抵抗発熱体２は、セラミックス基体１の周方向に互いに間隔を空けて複数設けられている。 In one embodiment, the ceramic base 1 includes an inner cylinder 13 and an outer cylinder 14. The outer diameter of the inner cylinder 13 is smaller than the inner diameter of the outer cylinder 14. The inner cylinder 13 is inserted into the outer cylinder 14. The internal space of the inner cylinder 13 functions as a first flow path 41. The hydrogen storage metal portion 3 is disposed on at least a portion of the outer peripheral surface of the outer cylinder 14.
The resistance heating element 2 is provided between the inner cylinder 13 and the outer cylinder 14. The resistance heating element 2 has a band shape extending in the axial direction of the ceramic base 1. In the illustrated example, a plurality of the resistance heating elements 2 are provided at intervals from each other in the circumferential direction of the ceramic base 1.

図８に示すように、内筒１３は、内筒１３の一端部が外筒１４の一端部から突出するように、外筒１４に対してずれて挿入されていてもよい。この場合、外筒１４の他端部内には、内筒１３の他端部が位置していない。内筒１３の他端面は、外筒１４の他端面から軸線方向に離れて位置している。このような構成によれば、図１０に示すように、内筒１３および外筒１４を備えるセラミックス基体１を、セラミックス基体の軸線方向に複数連結して、熱発生部材１００を構成することができる。より詳しくは、一のセラミックス基体１が備える内筒１３の一端部を、別のセラミックス基体１が備える外筒１４の他端部に挿入して、複数のセラミックス基体を連結できる。 As shown in FIG. 8, the inner tube 13 may be inserted offset relative to the outer tube 14 so that one end of the inner tube 13 protrudes from one end of the outer tube 14. In this case, the other end of the inner tube 13 is not located inside the other end of the outer tube 14. The other end face of the inner tube 13 is located axially away from the other end face of the outer tube 14. With this configuration, as shown in FIG. 10, a heat generating member 100 can be formed by connecting multiple ceramic bases 1 each having an inner tube 13 and an outer tube 14 in the axial direction of the ceramic base. More specifically, multiple ceramic bases can be connected by inserting one end of the inner tube 13 of one ceramic base 1 into the other end of the outer tube 14 of another ceramic base 1.

以下、熱発生部材の具体的な構成について説明する。 The specific configuration of the heat generating component is described below.

Ｂ．セラミックス基体
セラミックス基体１は、代表的には、絶縁性セラミックス材料から構成されている。
２５℃における絶縁性セラミックス材料の体積抵抗値は、代表的には１．０×１０^１２Ω・ｃｍを超過し、好ましくは１．０×１０^１３Ω・ｃｍ以上である。
２５℃における絶縁性セラミックス材料の熱伝導率は、例えば３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、好ましくは５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、より好ましくは１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。なお、熱伝導率は、例えばレーザーフラッシュ法（ＪＩＳＲ１６１１に準拠）によって測定できる。絶縁性セラミックス材料の熱伝導率が上記下限以上であると、セラミックス基体における温度を均一に確保でき、水素吸蔵金属部において熱エネルギーを安定して発生させることができる。また、水素吸蔵金属部からの熱をセラミックス基体の全体に効率よく伝達でき、ひいては、熱エネルギーを作動流体により一層効率よく伝達できる。なお、２５℃におけるセラミックス基体の材料熱伝導率の上限は、特に制限されず、代表的には２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。
絶縁性セラミックス材料として、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化ジルコニウム、コージェライト、ムライト、および、これらの複合材料が挙げられる。 B. Ceramic Base The ceramic base 1 is typically made of an insulating ceramic material.
The volume resistivity of the insulating ceramic material at 25° C. typically exceeds 1.0×10 ¹² Ω·cm, and is preferably 1.0×10 ¹³ Ω·cm or more.
The thermal conductivity of the insulating ceramic material at 25°C is, for example, 30 W/(m·K) or more, preferably 50 W/(m·K) or more, more preferably 100 W/(m·K) or more. The thermal conductivity can be measured, for example, by the laser flash method (based on JIS R1611). If the thermal conductivity of the insulating ceramic material is equal to or higher than the lower limit, the temperature in the ceramic base can be kept uniform, and thermal energy can be stably generated in the hydrogen storage metal part. In addition, the heat from the hydrogen storage metal part can be efficiently transferred to the entire ceramic base, and the thermal energy can be more efficiently transferred to the working fluid. The upper limit of the thermal conductivity of the ceramic base material at 25°C is not particularly limited, and is typically 200 W/(m·K) or less.
Examples of insulating ceramic materials include aluminum nitride, aluminum oxide, silicon nitride, silicon carbide, zirconium oxide, cordierite, mullite, and composite materials thereof.

絶縁性セラミックス材料は、熱発生部材に要求される物性に応じて、任意かつ適切に選択できる。
１つ実施形態において、絶縁性セラミックス材料は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、または、これらの複合材料を含んでいる。絶縁性セラミックス材料がこのような材料を含んでいると、セラミックス基体の熱伝導率の向上を安定して図ることができる。 The insulating ceramic material can be selected arbitrarily and appropriately depending on the physical properties required for the heat generating member.
In one embodiment, the insulating ceramic material includes aluminum nitride, aluminum oxide, silicon nitride, or a composite material thereof. When the insulating ceramic material includes such a material, the thermal conductivity of the ceramic base can be reliably improved.

また、セラミックス基体１が筐体４の内部空間を第１流路４１と第２流路４２とに仕切っており、かつ、セラミックス基体１の外周面と筐体４の内面との間に優れた気密性が要求される場合、セラミックス基体１を構成する材料として、熱膨張係数が筐体４を構成する材料と近い絶縁性セラミックス材料が選択され得る。この場合、セラミックス基体１を構成する絶縁性セラミックス材料の線膨張係数は、筐体４を構成する材料の線膨張係数に対して、好ましくは８０％～１２０％の範囲内である。絶縁性セラミックス材料の線膨張係数（線膨張係数）は、例えば１５×１０^－６／Ｋ以下であり、好ましくは１２×１０^－６／Ｋ以下である。なお、熱膨張係数はＪＩＳ規格Ｒ１６１８に準拠して測定することができる。
セラミックス基体の材料と筐体の材料との好適な組み合わせとして、酸化ジルコニウムとオーステナイト系ステンレス鋼とが挙げられる。言い換えれば、セラミックス基体１は、酸化ジルコニウムから構成され、筐体４は、オーステナイト系ステンレス鋼から構成される。セラミックス基体の材料と筐体の材料とがこのような組み合わせであれば、セラミックス基体の外周面と筐体の内面との間の気密性の向上を図ることができ、第１流路から第２流路に作動流体が漏れ出すこと、および、第２流路から第１流路に水素含有ガスが漏れ出すことを抑制できる。 In addition, when the ceramic base 1 divides the internal space of the housing 4 into the first flow path 41 and the second flow path 42, and excellent airtightness is required between the outer peripheral surface of the ceramic base 1 and the inner surface of the housing 4, an insulating ceramic material having a thermal expansion coefficient close to that of the material constituting the housing 4 can be selected as the material constituting the ceramic base 1. In this case, the linear expansion coefficient of the insulating ceramic material constituting the ceramic base 1 is preferably within a range of 80% to 120% of the linear expansion coefficient of the material constituting the housing 4. The linear expansion coefficient (linear expansion coefficient) of the insulating ceramic material is, for example, 15×10 ⁻⁶ /K or less, and preferably 12×10 ⁻⁶ /K or less. The thermal expansion coefficient can be measured in accordance with JIS standard R1618.
A suitable combination of the ceramic base material and the housing material is zirconium oxide and austenitic stainless steel. In other words, the ceramic base 1 is made of zirconium oxide, and the housing 4 is made of austenitic stainless steel. Such a combination of the ceramic base material and the housing material can improve the airtightness between the outer peripheral surface of the ceramic base and the inner surface of the housing, and can suppress leakage of the working fluid from the first flow path to the second flow path and leakage of the hydrogen-containing gas from the second flow path to the first flow path.

セラミックス基体１は、絶縁性セラミックス材料に加えて、任意の適切な添加材を含み得る。添加材として、例えば、希土類酸化物、焼結助剤、安定化剤が挙げられる。 The ceramic base 1 may contain any suitable additives in addition to the insulating ceramic material. Examples of additives include rare earth oxides, sintering aids, and stabilizers.

セラミックス基体１は、用途に応じて適切に設定され得る。セラミックス基体１の厚みは、例えば０．５ｍｍ～３０ｍｍであり得、また例えば５ｍｍ～１０ｍｍであり得る。 The ceramic base 1 can be appropriately set depending on the application. The thickness of the ceramic base 1 can be, for example, 0.5 mm to 30 mm, or, for example, 5 mm to 10 mm.

Ｃ．抵抗発熱体
抵抗発熱体２は、代表的には、導電性材料から構成されている。
２５℃における導電性材料の体積抵抗値は、代表的には１．０×１０^－９Ω・ｃｍ以上であり、代表的には１０Ω・ｃｍ以下であり、好ましくは１．０Ω・ｃｍ以下である。
１つの実施形態において、導電性材料は、遷移金属元素を含んでいる。遷移金属元素として、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）が挙げられる。導電性材料の具体例としては、金属モリブデン、金属タングステンが挙げられる。 C. Resistive Heating Element Resistive heating element 2 is typically made of a conductive material.
The volume resistivity of the conductive material at 25° C. is typically 1.0×10 ⁻⁹ Ω·cm or more, typically 10 Ω·cm or less, and preferably 1.0 Ω·cm or less.
In one embodiment, the conductive material includes a transition metal element. Examples of the transition metal element include molybdenum (Mo) and tungsten (W). Specific examples of the conductive material include metallic molybdenum and metallic tungsten.

抵抗発熱体２の厚みは、用途に応じて適切に設定され得る。抵抗発熱体２の厚みは、抵抗発熱体２が埋設されるセラミックス基体１の厚みに対して、例えば０．１％～５％の範囲内である。抵抗発熱体２の厚みは、例えば０．０１ｍｍ～０．５ｍｍであり得、また例えば０．０３ｍｍ～１．５ｍｍであり得る。 The thickness of the resistive heating element 2 can be set appropriately depending on the application. The thickness of the resistive heating element 2 is, for example, within the range of 0.1% to 5% of the thickness of the ceramic base 1 in which the resistive heating element 2 is embedded. The thickness of the resistive heating element 2 can be, for example, 0.01 mm to 0.5 mm, or, for example, 0.03 mm to 1.5 mm.

上記したセラミックス基体１および抵抗発熱体２は、任意の適切な方法により調製できる。これらの調製方法として、例えば、特開２０１０－２５７９５６号公報に記載のセラミックヒータの製造方法、および、特許第６８４３３２０号に記載のセラミックヒータの製造方法が挙げられる。これら公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。 The ceramic base 1 and the resistance heating element 2 described above can be prepared by any suitable method. Examples of these preparation methods include the method for manufacturing a ceramic heater described in JP 2010-257956 A and the method for manufacturing a ceramic heater described in Japanese Patent No. 6,843,320 A. The entire disclosures of these publications are incorporated herein by reference.

Ｄ．水素吸蔵金属部
図１１は図１に示す水素吸蔵金属部の概略構成図であり；図１２は水素吸蔵金属部の変形例の概略構成図であり；図１３は水素吸蔵金属部の別の変形例の概略構成図である。
１つの実施形態において、水素吸蔵金属部３は、母金属層３１と、多層膜３２と、を備えている。多層膜３２は、母金属層３１に対してセラミックス基体１の反対側に位置しており、母金属層３１上に配置されている。水素吸蔵金属部３の厚み（母金属層および多層膜の総厚）は、例えば５０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上であり、例えば２００００μｍ以下、好ましくは１５０００μｍ以下である。 D. Hydrogen Storage Metal Part Figure 11 is a schematic diagram of the hydrogen storage metal part shown in Figure 1; Figure 12 is a schematic diagram of a modified example of the hydrogen storage metal part; and Figure 13 is a schematic diagram of another modified example of the hydrogen storage metal part.
In one embodiment, the hydrogen storage metal portion 3 includes a base metal layer 31 and a multilayer film 32. The multilayer film 32 is located on the opposite side of the ceramic substrate 1 with respect to the base metal layer 31, and is disposed on the base metal layer 31. The thickness of the hydrogen storage metal portion 3 (total thickness of the base metal layer and the multilayer film) is, for example, 50 μm or more, preferably 100 μm or more, and is, for example, 20,000 μm or less, preferably 15,000 μm or less.

Ｄ－１．母金属層
母金属層３１は、水素を吸蔵および放出可能であり、特に水素を吸蔵保持する役割を果たす。母金属層３１は、代表的には、セラミックス基体１と多層膜３２との間に位置し、多層膜３２の台座として機能する。母金属層３１は、セラミックス基体１の表面の少なくとも一部に配置されている。図示例において、母金属層３１は、セラミックス基体１と直接接触している。なお、図示しないが、母金属層３１は、接合層を介してセラミックス基体１に接着されていてもよい。 D-1. Mother metal layer The mother metal layer 31 is capable of absorbing and releasing hydrogen, and in particular plays a role in absorbing and retaining hydrogen. The mother metal layer 31 is typically located between the ceramic base 1 and the multilayer film 32, and functions as a base for the multilayer film 32. The mother metal layer 31 is disposed on at least a part of the surface of the ceramic base 1. In the illustrated example, the mother metal layer 31 is in direct contact with the ceramic base 1. Although not illustrated, the mother metal layer 31 may be bonded to the ceramic base 1 via a bonding layer.

母金属層３１を構成する金属材料（以下、母金属層材料とする。）として、例えば、水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、および、プロトン導電体が挙げられる。母金属層材料は、単独でまたは組み合わせて使用できる。
水素吸蔵金属として、例えば、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉが挙げられる。
水素吸蔵合金としては、例えば、ＬａＮｉ_５、ＣａＣｕ_５、ＭｇＺｎ_２、ＺｒＮｉ_２、ＺｒＣｒ_２、ＴｉＦｅ、ＴｉＣｏ、Ｍｇ_２Ｎｉ、Ｍｇ_２Ｃｕが挙げられる。
プロトン導電体として、例えば、Ｂａ（Ｃｅ_０．９５Ｙ_０．０５）Ｏ_３－６などのＢａＣｅＯ_３系プロトン導電体；Ｓｒ（Ｃｅ_０．９５Ｙ_０．０５）Ｏ_３－６などのＳｒＣｅＯ_３系プロトン導電体；ＣａＺｒ_０．９５Ｙ_０．０５Ｏ_３－αなどのＣａＺｒＯ_３系プロトン導電体；ＳｒＺｒ_０．９Ｙ_０．１Ｏ_３－αなどのＳｒＺｒＯ_３系プロトン導電体；β－Ａｌ_２Ｏ_３；β－Ｇａ_２Ｏ_３；が挙げられる。
母金属層材料のなかでは、好ましくは水素吸蔵金属が挙げられ、より好ましくはＮｉが挙げられる。 Examples of the metal material constituting the base metal layer 31 (hereinafter referred to as base metal layer material) include hydrogen storage metals, hydrogen storage alloys, and proton conductors. The base metal layer materials can be used alone or in combination.
Examples of hydrogen storage metals include Ni, Pd, V, Nb, Ta, and Ti.
Examples of hydrogen storage alloys include _LaNi5 , _CaCu5 , MgZn2, _ZrNi2 , _ZrCr2 _, TiFe, TiCo, _Mg2Ni , and _Mg2Cu .
Examples _of proton conductors include _{BaCeO3-based proton conductors such as Ba(Ce0.95Y0.05)O3-6; SrCeO3-} _based _proton _conductors such as Sr( _Ce0.95Y0.05 ) _O3-6 ; _CaZrO3 _- based proton conductors such as _{CaZr0.95Y0.05O3} _-α ; _SrZrO3- _based proton conductors such as _{SrZr0.9Y0.1O3} _- _α ; β- _Al2O3 ; _and β _-Ga2O3 _.
Of the base metal layer materials, hydrogen storage metals are preferred, and Ni is more preferred.

母金属層材料は、その種類に応じて任意の適切な結晶構造を有し得る。母金属層材料の結晶格子として、例えば、面心立方格子、体心立方格子が挙げられ、好ましくは、面心立方格子が挙げられる。 The base metal layer material may have any suitable crystal structure depending on its type. Examples of the crystal lattice of the base metal layer material include a face-centered cubic lattice and a body-centered cubic lattice, and preferably a face-centered cubic lattice.

母金属層３１の厚みは、例えば１μｍ以上、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．３ｍｍ以上であり、例えば１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下である。多層膜３２の厚みに対する母金属層３１の厚み（＝母金属層の厚み／多層膜の厚み）は、例えば５０以上、好ましくは１００以上であり、例えば２００００以下、好ましくは１５０００以下である。母金属層の厚みが上記範囲であれば、水素を十分に吸蔵保持できる。 The thickness of the base metal layer 31 is, for example, 1 μm or more, preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.3 mm or more, and for example, 10 mm or less, preferably 5 mm or less. The thickness of the base metal layer 31 relative to the thickness of the multilayer film 32 (= thickness of base metal layer/thickness of multilayer film) is, for example, 50 or more, preferably 100 or more, and for example, 20,000 or less, preferably 15,000 or less. If the thickness of the base metal layer is within the above range, hydrogen can be sufficiently absorbed and retained.

Ｄ－２．多層膜
多層膜３２は、母金属層３１上に配置されている。多層膜３２は、第１金属層３２ａと、第１金属層３２ａに積層される第２金属層３２ｂとを備えている。多層膜３２は、好ましくは、複数の第１金属層３２ａおよび複数の第２金属層３２ｂを含む。図１１に示す多層膜３２では、母金属層３１上に、第１金属層３２ａと第２金属層３２ｂとがこの順に交互に積層されている。そのため、第１金属層３２ａと母金属層３１とが直接接触しており、第１金属層３２ａと第２金属層３２ｂとが直接接触している。第１金属層３２ａと第２金属層３２ｂとは、異なる金属材料から構成されている。これによって、第１金属層３２ａと第２金属層３２ｂとの間の界面は、異種物質界面となる。また、母金属層３１と第１金属層３２ａとは、好ましくは、異なる金属材料から構成される。そのため、母金属層３１と第１金属層３２ａとの間の界面も、好ましくは異種物質界面となる。これら異種物質界面は、水素を透過可能である。 D-2. Multilayer film The multilayer film 32 is disposed on the base metal layer 31. The multilayer film 32 includes a first metal layer 32a and a second metal layer 32b laminated on the first metal layer 32a. The multilayer film 32 preferably includes a plurality of first metal layers 32a and a plurality of second metal layers 32b. In the multilayer film 32 shown in FIG. 11, the first metal layers 32a and the second metal layers 32b are alternately laminated in this order on the base metal layer 31. Therefore, the first metal layer 32a and the base metal layer 31 are in direct contact with each other, and the first metal layer 32a and the second metal layer 32b are in direct contact with each other. The first metal layer 32a and the second metal layer 32b are made of different metal materials. As a result, the interface between the first metal layer 32a and the second metal layer 32b is a dissimilar material interface. In addition, the base metal layer 31 and the first metal layer 32a are preferably made of different metal materials. Therefore, the interface between the base metal layer 31 and the first metal layer 32a is also preferably an interface between different materials, which is permeable to hydrogen.

多層膜３２において、第１金属層３２ａと第２金属層３２ｂとの積層の順序は特に制限されない。図１２に示すように、母金属層３１上に、第２金属層３２ｂと第１金属層３２ａとがこの順に交互に積層されていてもよい。この場合、第２金属層３２ｂが母金属層３１と直接接触している。 In the multilayer film 32, the order in which the first metal layer 32a and the second metal layer 32b are stacked is not particularly limited. As shown in FIG. 12, the second metal layer 32b and the first metal layer 32a may be stacked alternately in this order on the base metal layer 31. In this case, the second metal layer 32b is in direct contact with the base metal layer 31.

また、多層膜３２において、少なくとも１つの第１金属層３２ａが第２金属層３２ｂに積層されて異種物質界面を形成していれば、第１金属層３２ａと第２金属層３２ｂとは交互に積層されなくてもよい。
図１３に示すように、複数の第１金属層３２ａのうち互いに隣り合う第１金属層３２ａの間に、複数の第２金属層３２ｂが配置されていてもよい。図示例では、互いに隣り合う第２金属層３２ｂの間に、中間層３２ｃが介在されている。そのため、第２金属層３２ｂと中間層３２ｃとが直接接触している。第２金属層３２ｂと中間層３２ｃとは、異なる金属材料から構成される。これによって、第２金属層３２ｂと中間層３２ｃとの間の界面も、水素を透過可能な異種物質界面となる。中間層３２ｃは、完全な膜状に形成されていてもよく、完全な膜状に形成されずにアイランド状に形成されていてもよい。 Furthermore, in the multilayer film 32, as long as at least one first metal layer 32a is stacked on a second metal layer 32b to form a dissimilar material interface, the first metal layer 32a and the second metal layer 32b do not need to be stacked alternately.
As shown in FIG. 13, a plurality of second metal layers 32b may be disposed between adjacent first metal layers 32a among a plurality of first metal layers 32a. In the illustrated example, an intermediate layer 32c is interposed between adjacent second metal layers 32b. Therefore, the second metal layer 32b and the intermediate layer 32c are in direct contact with each other. The second metal layer 32b and the intermediate layer 32c are made of different metal materials. As a result, the interface between the second metal layer 32b and the intermediate layer 32c also becomes a hydrogen-permeable heterogeneous material interface. The intermediate layer 32c may be formed in a complete film shape, or may be formed in an island shape without being formed in a complete film shape.

多層膜３２に含まれる第１金属層３２ａ、第２金属層３２ｂおよび中間層３２ｃのそれぞれの個数は、任意の適切な数を採用し得る。第１金属層３２ａの個数は、例えば１以上、好ましくは２以上、より好ましく３以上であり、例えば１０以下である。第２金属層３２ｂの個数は、例えば１以上、好ましくは２以上、より好ましく３以上であり、例えば２０以下である。中間層３２ｃの個数は、例えば０以上１０以下である。 The number of first metal layers 32a, second metal layers 32b, and intermediate layers 32c included in the multilayer film 32 may be any appropriate number. The number of first metal layers 32a is, for example, 1 or more, preferably 2 or more, more preferably 3 or more, and for example, 10 or less. The number of second metal layers 32b is, for example, 1 or more, preferably 2 or more, more preferably 3 or more, and for example, 20 or less. The number of intermediate layers 32c is, for example, 0 or more and 10 or less.

多層膜３２の厚みは、例えば０．０２μｍ以上、好ましくは２．０μｍ以上、より好ましくは３．０μｍ以上であり、例えば１０μｍ以下、好ましくは６．０μｍ以下、より好ましくは５．０μｍ以下である。 The thickness of the multilayer film 32 is, for example, 0.02 μm or more, preferably 2.0 μm or more, more preferably 3.0 μm or more, and is, for example, 10 μm or less, preferably 6.0 μm or less, more preferably 5.0 μm or less.

Ｄ－２－１．第１金属層
第１金属層３２ａを構成する金属材料（以下、第１金属層材料とする。）として、例えば、水素吸蔵金属、および、水素吸蔵合金が挙げられる。第１金属層材料は、単独でまたは組み合わせて使用できる。
水素吸蔵金属として、例えば、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｏが挙げられる。
水素吸蔵合金として、例えば、第１金属層材料としての水素吸蔵金属原子を２種以上含む合金が挙げられる。水素吸蔵合金には、任意の適切な添加元素がドープされていてもよい。
第１金属層材料のなかでは、好ましくは水素吸蔵金属が挙げられ、より好ましくはＣｕが挙げられる。 D-2-1. First metal layer Examples of the metal material constituting the first metal layer 32a (hereinafter referred to as the first metal layer material) include hydrogen storage metals and hydrogen storage alloys. The first metal layer materials can be used alone or in combination.
Examples of hydrogen storage metals include Ni, Pd, Cu, Mn, Cr, Fe, Mg, and Co.
The hydrogen storage alloy may be, for example, an alloy containing two or more kinds of hydrogen storage metal atoms as the material of the first metal layer. The hydrogen storage alloy may be doped with any suitable additive element.
Of the first metal layer materials, hydrogen storage metals are preferred, and Cu is more preferred.

第１金属層材料は、その種類に応じて任意の適切な結晶構造を有し得る。第１金属層材料の結晶格子として、例えば、面心立方格子、体心立方格子が挙げられ、好ましくは、面心立方格子が挙げられる。 The first metal layer material may have any suitable crystal structure depending on its type. Examples of the crystal lattice of the first metal layer material include a face-centered cubic lattice and a body-centered cubic lattice, and preferably a face-centered cubic lattice.

第１金属層３２ａの厚みは、例えば１０００ｎｍ未満、好ましくは５００ｎｍ未満、より好ましくは１００ｎｍ未満であり、さらに好ましくは１０ｎｍ未満である。第１金属層の厚みが上記上限未満であると、多層膜においてバルクの特性を示さないナノ構造を維持でき、水素を円滑に透過させ得る。なお、第１金属層の厚みの下限は、特に制限されず、代表的には、０．５ｎｍ以上である。 The thickness of the first metal layer 32a is, for example, less than 1000 nm, preferably less than 500 nm, more preferably less than 100 nm, and even more preferably less than 10 nm. If the thickness of the first metal layer is less than the above upper limit, the multilayer film can maintain a nanostructure that does not exhibit bulk characteristics, and hydrogen can be smoothly permeated. The lower limit of the thickness of the first metal layer is not particularly limited, and is typically 0.5 nm or more.

Ｄ－２－２．第２金属層
第２金属層３２ｂを構成する金属材料（以下、第２金属層材料とする。）として、例えば、第１金属層材料と同様の水素吸蔵金属および水素吸蔵合金が挙げられる。第２金属層材料は、単独でまたは組み合わせて使用できる。第２金属層材料は、上記のように、第１金属層材料と異なる。１つの実施形態において、第２金属層材料は、母金属層材料と同じである。第２金属層材料のなかでは、好ましくは水素吸蔵金属が挙げられ、より好ましくはＮｉが挙げられる。 D-2-2. Second metal layer Metal materials constituting the second metal layer 32b (hereinafter referred to as second metal layer materials) include, for example, hydrogen storage metals and hydrogen storage alloys similar to the first metal layer materials. The second metal layer materials can be used alone or in combination. As described above, the second metal layer material is different from the first metal layer material. In one embodiment, the second metal layer material is the same as the base metal layer material. Among the second metal layer materials, hydrogen storage metals are preferred, and Ni is more preferred.

１つの実施形態において、母金属層３１および第２金属層３２ｂのそれぞれが、Ｎｉから構成され、第１金属層３２ａが、Ｃｕから構成される。母金属層、第１金属層および第２金属層がこのような組み合わせであれば、熱発生部材における過剰熱の高出力化を図ることができる。 In one embodiment, the base metal layer 31 and the second metal layer 32b are each made of Ni, and the first metal layer 32a is made of Cu. With such a combination of the base metal layer, the first metal layer, and the second metal layer, it is possible to increase the output of excess heat in the heat generating member.

第２金属層材料は、その種類に応じて任意の適切な結晶構造を有し得る。第２金属層材料の結晶格子として、例えば、面心立方格子、体心立方格子が挙げられ、好ましくは、面心立方格子が挙げられる。 The second metal layer material may have any suitable crystal structure depending on its type. Examples of the crystal lattice of the second metal layer material include a face-centered cubic lattice and a body-centered cubic lattice, and preferably a face-centered cubic lattice.

第２金属層３２ｂの厚みは、例えば１０００ｎｍ未満、好ましくは５００ｎｍ未満、より好ましくは１００ｎｍ未満であり、さらに好ましくは３０ｎｍ未満である。第２金属層の厚みが上記上限未満であると、多層膜においてバルクの特性を示さないナノ構造を維持でき、水素を円滑に透過させ得る。なお、第２金属層の厚みの下限は、特に制限されず、代表的には３．０ｎｍ以上である。
第２金属層３２ｂの厚みは、代表的には第１金属層３２ａの厚みよりも大きい。第１金属層３２ａの厚みに対する第２金属層３２ｂの厚み（＝第２金属層の厚み／第１金属層の厚み）は、例えば１．０以上、好ましくは１．５以上、より好ましくは２．５以上であり、例えば１０以下、好ましくは５以下である。母金属層３１の厚みが上記範囲であれば、水素を十分に吸蔵保持できる。 The thickness of the second metal layer 32b is, for example, less than 1000 nm, preferably less than 500 nm, more preferably less than 100 nm, and even more preferably less than 30 nm. If the thickness of the second metal layer is less than the above upper limit, the multilayer film can maintain a nanostructure that does not exhibit bulk characteristics, and hydrogen can be smoothly permeated. The lower limit of the thickness of the second metal layer is not particularly limited, and is typically 3.0 nm or more.
The thickness of the second metal layer 32b is typically greater than that of the first metal layer 32a. The ratio of the thickness of the second metal layer 32b to the thickness of the first metal layer 32a (=thickness of the second metal layer/thickness of the first metal layer) is, for example, 1.0 or more, preferably 1.5 or more, more preferably 2.5 or more, and is, for example, 10 or less, preferably 5 or less. If the thickness of the base metal layer 31 is within the above range, hydrogen can be sufficiently absorbed and retained.

Ｄ－２－３．中間層
中間層３２ｃを構成する材料（以下、中間層材料とする。）として、例えば、第１金属層材料と同様の水素吸蔵金属および水素吸蔵合金に加えて、ＳｉＣ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｙ_２Ｏ_３、ＴｉＣ、ＬａＢ_６が挙げられる。中間層材料は、単独でまたは組み合わせて使用できる。中間層材料は、上記のように第２金属層材料と異なり、好ましくは、第１金属層材料および第２金属層材料と異なる。
中間層材料のなかでは、好ましくは、ＣａＯ、Ｙ_２Ｏ_３、ＴｉＣ、ＬａＢ_６、ＢａＯが挙げられ、より好ましくは、ＣａＯおよびＹ_２Ｏ_３が挙げられる。中間層がこれら材料から構成されると、多層膜における水素の吸蔵量を増加させることができ、異種物質界面を透過する水素量を増加させ得る。そのため、熱発生部材のさらなる高出力化を図ることができる。 D-2-3. Intermediate layer Examples of materials constituting the intermediate layer 32c (hereinafter referred to as intermediate layer materials) include, in addition to the hydrogen storage metals and hydrogen storage alloys similar to the first metal layer materials, SiC, SrO, BaO, _CaO , _Y2O3 , TiC, and _LaB6 . The intermediate layer materials can be used alone or in combination. As described above, the intermediate layer material is different from the second metal layer material, and is preferably different from the first metal layer material and the second metal layer material.
Among the intermediate layer materials, CaO, _Y2O3 , TiC, _LaB6 , and BaO are preferred, and CaO _{and Y2O3} _are more preferred. _When the intermediate layer is made of these materials, the amount of hydrogen absorbed in the multilayer film can be increased, and the amount of hydrogen permeating the interface between different materials can be increased. Therefore, the heat generating member can have a higher output.

中間層３２ｃの厚みの範囲は、例えば、上記した第１金属層３２ａの厚みの範囲と同様である。中間層３２ｃの厚みに対する第２金属層３２ｂの厚み（＝第２金属層の厚み／中間層の厚み）の範囲は、上記した（第２金属層の厚み／第１金属層の厚み）の範囲と同様である。中間層の厚みが上記範囲であれば、多層膜において水素を円滑に透過できる。 The thickness range of the intermediate layer 32c is, for example, the same as the thickness range of the first metal layer 32a described above. The thickness range of the second metal layer 32b relative to the thickness of the intermediate layer 32c (=thickness of the second metal layer/thickness of the intermediate layer) is the same as the range (thickness of the second metal layer/thickness of the first metal layer) described above. If the thickness of the intermediate layer is within the above range, hydrogen can smoothly permeate through the multilayer film.

上記した水素吸蔵金属部３は、母金属層３１および多層膜３２を備えているが、水素吸蔵金属部３の構成はこれに限定されない。水素吸蔵金属部３は、母金属層３１のみから構成されてもよい。また、水素吸蔵金属部３は、多層膜３２に代えて、母金属層３１上に積層される単一の金属層（第１金属層３２ａまたは第２金属層３２ｂ）を備えていてもよい。また、水素吸蔵金属部３は、母金属層３１と、母金属層３１上に形成されるコーティング層とを備えていてもよい。コーティング層は、代表的には、上記した水素吸蔵金属のナノ粒子を含んでいる。 The hydrogen storage metal part 3 described above includes a base metal layer 31 and a multilayer film 32, but the configuration of the hydrogen storage metal part 3 is not limited to this. The hydrogen storage metal part 3 may be composed of only the base metal layer 31. The hydrogen storage metal part 3 may also include a single metal layer (first metal layer 32a or second metal layer 32b) laminated on the base metal layer 31 instead of the multilayer film 32. The hydrogen storage metal part 3 may also include the base metal layer 31 and a coating layer formed on the base metal layer 31. The coating layer typically contains nanoparticles of the hydrogen storage metal described above.

Ｅ．熱取り出しシステム
次に、図１を参照して、熱発生部材１００を備える熱取り出しシステム１０１について説明する。
図示例の熱取り出しシステム１０１は、熱発生部材１００と、電圧印加手段の一例としての電源５と、温度検知センサー６と、制御部７と、を備えている。電源５は、抵抗発熱体２に電圧を印加可能である。図示例では、電源５は、電源配線１９に電気的に接続されており、電源配線１９を介して、抵抗発熱体２に電圧を印加可能である。温度検知センサー６は、水素吸蔵金属部３において発生した熱が伝達された作動流体（すなわち、第１流路４１を通過した作動流体）の温度、および／または、セラミックス基体１の温度を測定可能である。制御部７は、温度検知センサー６の検知結果に基づいて、電源５を制御して、抵抗発熱体２の温度を調整する。制御部７は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えている。図示例において、制御部７は、電源５と温度検知センサー６とに電気的に接続されている。
このような構成によれば、制御部が温度検知センサーの検知結果に基づいて電源を制御して抵抗発熱体の温度を調整するので、作動流体の温度によってセラミックス基体の温度を調整する場合と比較して、セラミックス基体における温度コントロール性の向上を図ることができる。そのため、熱取り出しシステムの動作中に、セラミックス基体の温度を精度よく制御でき、水素吸蔵金属部における発熱と作動流体への伝熱とをバランスよくコントロールできる。その結果、熱発生部材における熱暴走および発熱不足を十分に抑制できる。
なお、図１に示す熱取り出しシステム１０１では、１つの熱発生部材１００を備えるが、熱取り出しシステムが備える熱発生部材の個数は特に制限されない。図示しないが、熱取り出しシステム１０１は、複数の熱発生部材１００を備えていてもよい。 E. Heat Extraction System Referring now to FIG. 1, a heat extraction system 101 including a heat generating member 100 will be described.
The illustrated heat extraction system 101 includes a heat generating member 100, a power source 5 as an example of a voltage application means, a temperature detection sensor 6, and a control unit 7. The power source 5 can apply a voltage to the resistance heating element 2. In the illustrated example, the power source 5 is electrically connected to a power source wiring 19, and can apply a voltage to the resistance heating element 2 via the power source wiring 19. The temperature detection sensor 6 can measure the temperature of the working fluid (i.e., the working fluid that has passed through the first flow path 41) to which the heat generated in the hydrogen storage metal portion 3 has been transferred, and/or the temperature of the ceramic base 1. The control unit 7 controls the power source 5 based on the detection result of the temperature detection sensor 6 to adjust the temperature of the resistance heating element 2. The control unit 7 includes, for example, a central processing unit (CPU), a ROM, and a RAM. In the illustrated example, the control unit 7 is electrically connected to the power source 5 and the temperature detection sensor 6.
According to this configuration, the control unit controls the power supply based on the detection result of the temperature detection sensor to adjust the temperature of the resistance heating element, so that the temperature controllability of the ceramic base can be improved compared to the case where the temperature of the ceramic base is adjusted based on the temperature of the working fluid. Therefore, the temperature of the ceramic base can be controlled with high precision during the operation of the heat extraction system, and the heat generation in the hydrogen storage metal portion and the heat transfer to the working fluid can be controlled in a well-balanced manner. As a result, thermal runaway and insufficient heat generation in the heat generating member can be sufficiently suppressed.
1 includes one heat generating member 100, the number of heat generating members included in the heat extraction system is not particularly limited. Although not shown, the heat extraction system 101 may include a plurality of heat generating members 100.

Ｆ．熱取り出しシステム（熱発生部材）の動作
次に、熱取り出しシステム１０１の動作について説明する。
熱取り出しシステム１０１では、まず、第２流路４２に水素含有ガスを供給して、水素吸蔵金属部３に水素を供給する。水素含有ガスにおける水素濃度は、例えば１０体積％以上１００体積％以下である。
このとき、水素吸蔵金属部３（より具体的には母金属層３１および多層膜３２）は、水素を吸蔵する。その後、水素含有ガスの供給が停止されても、水素吸蔵金属部３（より具体的には母金属層３１および多層膜３２）は、水素を吸蔵した状態を維持する。 F. Operation of the Heat Extraction System (Heat Generating Member) Next, the operation of the heat extraction system 101 will be described.
In the heat extraction system 101, first, a hydrogen-containing gas is supplied to the second flow passage 42 to supply hydrogen to the hydrogen occlusion metal portion 3. The hydrogen concentration in the hydrogen-containing gas is, for example, 10% by volume or more and 100% by volume or less.
At this time, the hydrogen storage metal portion 3 (more specifically, the base metal layer 31 and the multilayer film 32) stores hydrogen. Even if the supply of the hydrogen-containing gas is stopped thereafter, the hydrogen storage metal portion 3 (more specifically, the base metal layer 31 and the multilayer film 32) maintains the state in which hydrogen is stored.

次いで、水素含有ガスの供給を停止し、代表的には、第２流路４２を真空状態（例えば、１Ｐａ以下）に調整する。
その後、制御部７は、代表的には、温度検知センサー６によってセラミックス基体１の温度をモニタリングしながら、電源５を制御して抵抗発熱体２に電圧を印加する。これによって、セラミックス基体１を所望の拡散開始温度（例えば５００℃）まで加熱する。 Next, the supply of the hydrogen-containing gas is stopped, and typically, the second flow passage 42 is adjusted to a vacuum state (for example, 1 Pa or less).
Thereafter, the control unit 7 typically controls the power source 5 to apply a voltage to the resistance heating element 2 while monitoring the temperature of the ceramic base 1 by the temperature detection sensor 6. In this way, the ceramic base 1 is heated to a desired diffusion start temperature (e.g., 500° C.).

セラミックス基体が拡散開始温度まで加熱されると、第１流路４１に対して、作動流体の供給を開始する。
作動流体は、熱発生部材の用途に応じて任意の適切なものが採用される。作動流体は、気体であってもよく、液体であってもよい。気体の作動流体として、例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、フロンガス、水素ガス、窒素ガス、水蒸気、空気、二酸化炭素が挙げられる。液体の作動流体としては、例えば、水；ＫＮＯ_３（４０％）－ＮａＮＯ_３（６０％）などの溶融塩；Ｐｂなどの液体金属；が挙げられる。また、作動流体には、固体粒子が分散されていてもよい。固体粒子として、例えば、銅、ニッケル、チタン、コバルトなどの金属粒子；金属酸化物、窒化物、ケイ化物などの金属化合物粒子；ステンレス、クロムモリブデン鋼などの合金粒子；アルミナなどのセラミックス粒子が挙げられる。 When the ceramic base is heated to the diffusion initiation temperature, the supply of the working fluid to the first flow passage 41 begins.
Any suitable working fluid is adopted depending on the application of the heat generating member. The working fluid may be gas or liquid. Examples of gas working fluids include helium gas, argon gas, chlorofluorocarbon gas, hydrogen gas, nitrogen gas, water vapor, air, and carbon dioxide. Examples of liquid working fluids include water; molten salts such as KNO ₃ (40%)-NaNO ₃ (60%); and liquid metals such as Pb. In addition, solid particles may be dispersed in the working fluid. Examples of solid particles include metal particles such as copper, nickel, titanium, and cobalt; metal compound particles such as metal oxides, nitrides, and silicides; alloy particles such as stainless steel and chromium molybdenum steel; and ceramic particles such as alumina.

また、セラミックス基体１が抵抗発熱体２によって加熱され、セラミックス基体１から水素吸蔵金属部３に伝熱されて、水素吸蔵金属部３が拡散開始温度に到達すると、水素吸蔵金属部３（より具体的には母金属層３１および多層膜３２）は、吸蔵していた水素を放出する。すると、水素原子が、水素吸蔵金属部３（より具体的には多層膜３２）の内部をホッピングしながら、セラミックス基体１と反対側の表面に向かって量子拡散する。これによって、水素吸蔵金属部３において熱（過剰熱）が発生し、水素吸蔵金属部３が拡散開始温度以上に加熱される。特に、水素吸蔵金属部３が異種物質界面を含む場合、水素原子が、量子拡散により異種物質界面を透過して、過剰熱を発生させる。 When the ceramic base 1 is heated by the resistance heating element 2 and the heat is transferred from the ceramic base 1 to the hydrogen storage metal portion 3, the hydrogen storage metal portion 3 (more specifically, the base metal layer 31 and the multilayer film 32) releases the absorbed hydrogen when it reaches its diffusion start temperature. Hydrogen atoms then hop inside the hydrogen storage metal portion 3 (more specifically, the multilayer film 32) and quantum diffuse toward the surface opposite the ceramic base 1. This generates heat (excess heat) in the hydrogen storage metal portion 3, and the hydrogen storage metal portion 3 is heated to the diffusion start temperature or higher. In particular, when the hydrogen storage metal portion 3 includes an interface between different materials, the hydrogen atoms penetrate the interface between different materials by quantum diffusion, generating excess heat.

水素吸蔵金属部３において発生した過剰熱は、水素吸蔵金属部３から、セラミックス基体１に伝達され、次いで、第１流路４１を通過する作動流体に伝達される。これによって、作動流体が、水素吸蔵金属部３において生じた熱エネルギーを受け取る。 The excess heat generated in the hydrogen storage metal portion 3 is transferred from the hydrogen storage metal portion 3 to the ceramic base 1, and then to the working fluid passing through the first flow path 41. As a result, the working fluid receives the thermal energy generated in the hydrogen storage metal portion 3.

第１流路４１を通過して加熱された作動流体は、そのまま熱として利用でき、動力に変換して利用することもでき、その動力を用いた発電に利用することもできる。
なお、制御部７は、温度検知センサー６によって第１流路４１を通過した作動流体の温度を測定し、その検知結果に基づいて、電源５を制御して抵抗発熱体２に電圧を印加してもよい。
以上によって、熱発生部材１００によって発生した熱エネルギーを効率よく回収できる。 The working fluid that has passed through the first flow path 41 and been heated can be used as heat as it is, or can be converted into power for use, and can also be used to generate electricity.
In addition, the control unit 7 may measure the temperature of the working fluid that has passed through the first flow path 41 using the temperature detection sensor 6, and control the power source 5 to apply a voltage to the resistance heating element 2 based on the detection result.
As a result, the thermal energy generated by the heat generating member 100 can be efficiently recovered.

本発明の実施形態による熱発生部材は、温室効果ガスを発生しないクリーンなエネルギー源として、各種産業製品に好適に用いられ得る。 The heat-generating component according to the embodiment of the present invention can be suitably used in various industrial products as a clean energy source that does not generate greenhouse gases.

１セラミックス基体
２抵抗発熱体
３水素吸蔵金属部
３１母金属層
３２多層膜
３２ａ第１金属層
３２ｂ第２金属層
４筐体
４１第１流路
４２第２流路
５電源
６温度検知センサー
７制御部
１００熱発生部材
１０１熱取り出しシステム REFERENCE SIGNS LIST 1 Ceramic base 2 Resistance heating element 3 Hydrogen storage metal part 31 Base metal layer 32 Multilayer film 32a First metal layer 32b Second metal layer 4 Housing 41 First flow path 42 Second flow path 5 Power source 6 Temperature detection sensor 7 Control unit 100 Heat generating member 101 Heat extraction system

Claims

A ceramic substrate;
A resistance heating element embedded in the ceramic base;
a hydrogen storage metal portion disposed on at least a portion of a surface of the ceramic substrate, capable of absorbing and releasing hydrogen and generating heat by diffusion of hydrogen;
The ceramic substrate is a heat generating member capable of transmitting heat generated in the hydrogen storage metal portion to a working fluid.

The hydrogen storage metal portion is
a base metal layer disposed on at least a portion of a surface of the ceramic substrate, the base metal layer being capable of absorbing and releasing hydrogen;
2. The heat generating member of claim 1, further comprising: a multilayer film disposed on the base metal layer, the multilayer film comprising a first metal layer and a second metal layer laminated on the first metal layer.

each of the base metal layer and the second metal layer is made of Ni;
The heat generating component of claim 2 , wherein the first metal layer is composed of Cu.

The heat generating member according to claim 1, wherein the ceramic base is made of an insulating ceramic material.

The heat generating member according to claim 4, wherein the insulating ceramic material includes aluminum nitride, aluminum oxide, silicon nitride, or a composite material thereof.

Further comprising a housing for housing the ceramic base,
The ceramic substrate is
It has a flat plate shape,
5. The heat-generating member described in claim 4, which is in contact with the inner surface of the housing and divides the internal space of the housing into a first flow path through which a working fluid can flow and a second flow path through which a hydrogen-containing gas can flow, the second flow path facing the hydrogen storage metal portion.

The housing is made of austenitic stainless steel,
7. The heat generating component of claim 6, wherein said ceramic substrate is made of zirconium oxide.

The ceramic substrate has a cylindrical shape,
an internal space of the ceramic base functions as a first flow path through which a working fluid can flow,
2. The heat generating member according to claim 1, wherein said hydrogen storage metal portion is disposed on at least a portion of an outer circumferential surface of said ceramic substrate.

the ceramic base has an upstream portion located on the upstream side of a virtual line extending in a direction perpendicular to a passing direction of the working fluid and passing through a center of the ceramic base, and a downstream portion located on the downstream side of the passing direction,
The heat-generating member according to claim 1 , wherein an arrangement density of the resistive heating elements in the upstream portion is greater than an arrangement density of the resistive heating elements in the downstream portion.

A heat generating member according to any one of claims 1 to 9;
A voltage application means capable of applying a voltage to the resistance heating element;
a temperature detection sensor for measuring the temperature of the working fluid to which the heat generated in the hydrogen storage metal portion is transferred, or the temperature of the ceramic base;
a control unit that controls the voltage application means based on a detection result of the temperature detection sensor to adjust a temperature of the resistance heating element.