JP2525152B2 - 金属水素化物熱交換器 - Google Patents
金属水素化物熱交換器Info
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- JP2525152B2 JP2525152B2 JP61176562A JP17656286A JP2525152B2 JP 2525152 B2 JP2525152 B2 JP 2525152B2 JP 61176562 A JP61176562 A JP 61176562A JP 17656286 A JP17656286 A JP 17656286A JP 2525152 B2 JP2525152 B2 JP 2525152B2
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- Japan
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- heat transfer
- heat
- heat exchanger
- metal hydride
- metal
- Prior art date
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、金属水素化物を利用した、特に媒体との熱
交換を効率よく行なうことのできる金属水素化物熱交換
器に関する。
交換を効率よく行なうことのできる金属水素化物熱交換
器に関する。
従来の技術 金属水素化物は近年、水素の貯蔵、輸送、精製、昇
圧、熱回収、などへの応用が試みられ、それらに用いる
容器または熱交換器が種々提案されている。
圧、熱回収、などへの応用が試みられ、それらに用いる
容器または熱交換器が種々提案されている。
従来の金属水素化物を充填した熱交換器には、金属水
素化物を管内に充填し、管外に冷・熱媒体（例えば、冷
却水、熱水）を通すタイプのものと管外に充填し、管内
に冷、熱媒体を通すタイプのもとがあり、冷水と熱水を
一定時間毎に切替えて水素の吸蔵、放出をさせるのであ
るが、特に伝熱効率を問われるものはそのほとんどが管
内充填のものである。そして伝熱性能を向上させる目的
で管外に伝熱フィンを設けたり、バッフルを取り付けた
り、また管内には金属スポンジや金属メッシュなどの伝
熱改良材を金属水素化物充填層内に混入するなどの工夫
が行なわれている。
素化物を管内に充填し、管外に冷・熱媒体（例えば、冷
却水、熱水）を通すタイプのものと管外に充填し、管内
に冷、熱媒体を通すタイプのもとがあり、冷水と熱水を
一定時間毎に切替えて水素の吸蔵、放出をさせるのであ
るが、特に伝熱効率を問われるものはそのほとんどが管
内充填のものである。そして伝熱性能を向上させる目的
で管外に伝熱フィンを設けたり、バッフルを取り付けた
り、また管内には金属スポンジや金属メッシュなどの伝
熱改良材を金属水素化物充填層内に混入するなどの工夫
が行なわれている。
発明が解決しようとする問題点 ところで、従来の金属水素化物熱交換器は熱伝達を高
めるため焼結金属製のフィルターを用い、その外壁と伝
熱管内壁との間に金属スポンジや金属メッシュ等の伝熱
改良材を装着し、その間隙に金属水素化物を充填するの
が普通であるが、このフィルターや伝熱改良材は非常に
高価であるばかりでなく金属水素化物からなる合金充填
層の厚みをあまり薄くすることができないため、〔伝熱
係数＝合金熱伝導度／合金層厚み〕の式からわかるよう
に、合金層の熱伝導度が大きくても相対的には伝熱係数
としてはあまり大きな値がとれなかった。
めるため焼結金属製のフィルターを用い、その外壁と伝
熱管内壁との間に金属スポンジや金属メッシュ等の伝熱
改良材を装着し、その間隙に金属水素化物を充填するの
が普通であるが、このフィルターや伝熱改良材は非常に
高価であるばかりでなく金属水素化物からなる合金充填
層の厚みをあまり薄くすることができないため、〔伝熱
係数＝合金熱伝導度／合金層厚み〕の式からわかるよう
に、合金層の熱伝導度が大きくても相対的には伝熱係数
としてはあまり大きな値がとれなかった。
また金属水素化物管内充填熱交換器は、水素の吸蔵、
放出を行なわせるのに管外容器に冷却媒体または加熱媒
体を水素の吸蔵、放出に合わせて交互に切り替えて使用
するので、そのだびごとに媒体通路は冷却と加熱が繰り
返されるが、従来の円筒形熱交換器タイプのものでは胴
側の流れは層流に近く、レイノルズ数も小さく、したが
って伝熱係数は大きくとれない。これを改善するため普
通バッフルを設けるが、バッフル自体にとられる顕熱ロ
スが大きいほか、胴側の滞留容積が大きいため冷却媒体
と熱媒体との切替えまたは入替えに時間を要し、冷却媒
体と熱媒体の混合による顕熱ロスが大きい。
放出を行なわせるのに管外容器に冷却媒体または加熱媒
体を水素の吸蔵、放出に合わせて交互に切り替えて使用
するので、そのだびごとに媒体通路は冷却と加熱が繰り
返されるが、従来の円筒形熱交換器タイプのものでは胴
側の流れは層流に近く、レイノルズ数も小さく、したが
って伝熱係数は大きくとれない。これを改善するため普
通バッフルを設けるが、バッフル自体にとられる顕熱ロ
スが大きいほか、胴側の滞留容積が大きいため冷却媒体
と熱媒体との切替えまたは入替えに時間を要し、冷却媒
体と熱媒体の混合による顕熱ロスが大きい。
問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、伝熱管管内に、
管内の軸方向に沿ってスプリグコイルを内蔵せしめ内側
より補強した水素透過性の樹脂製管状フィルターを挿入
し、この伝熱管内壁と管状フィルター外壁との管状間隙
に、伝熱改良材としての波形パンチングメタルを装着す
るとともに金属水素化物を充填した。そして、上記伝熱
管を多数密着して集積した管群集合体とし、その外側を
断熱材で密接して被覆し、これらを外容器に収容して金
属水素化物熱交換器とした。
管内の軸方向に沿ってスプリグコイルを内蔵せしめ内側
より補強した水素透過性の樹脂製管状フィルターを挿入
し、この伝熱管内壁と管状フィルター外壁との管状間隙
に、伝熱改良材としての波形パンチングメタルを装着す
るとともに金属水素化物を充填した。そして、上記伝熱
管を多数密着して集積した管群集合体とし、その外側を
断熱材で密接して被覆し、これらを外容器に収容して金
属水素化物熱交換器とした。
作用 本発明の金属水素化物熱交換器は上記構成であるの
で、伝熱改良材の一つとして波形パンチングメタルを装
着することにより管内の金属水素化物合金充填層の厚み
を薄くでき、伝熱係数を大きくすることができる。ま
た、管状フィルターとしてスプリングコイルを内臓した
樹脂製フィルターを使用するので本来のろ過機能のほか
金属水素化物の吸蔵・方出により生ずる体積膨張を吸収
するはたらきがある。さらに伝熱管を密接して集積する
と伝熱管群と外容器との空隙を通る媒体の通路が小とな
るので、媒体の流速が大となることにより伝熱係数が増
大する。また冷却媒体と加熱媒体の入れ替えが短時間で
行なわれるので、余分な液の混合熱損失や残液に伴う熱
量の損失が少なくなる。また断熱体は伝熱管群と外容器
とを断熱し、熱量の損失を防ぐとともに余分な間隙をふ
さぎ伝熱管のたわみを防止する役目をも果す。
で、伝熱改良材の一つとして波形パンチングメタルを装
着することにより管内の金属水素化物合金充填層の厚み
を薄くでき、伝熱係数を大きくすることができる。ま
た、管状フィルターとしてスプリングコイルを内臓した
樹脂製フィルターを使用するので本来のろ過機能のほか
金属水素化物の吸蔵・方出により生ずる体積膨張を吸収
するはたらきがある。さらに伝熱管を密接して集積する
と伝熱管群と外容器との空隙を通る媒体の通路が小とな
るので、媒体の流速が大となることにより伝熱係数が増
大する。また冷却媒体と加熱媒体の入れ替えが短時間で
行なわれるので、余分な液の混合熱損失や残液に伴う熱
量の損失が少なくなる。また断熱体は伝熱管群と外容器
とを断熱し、熱量の損失を防ぐとともに余分な間隙をふ
さぎ伝熱管のたわみを防止する役目をも果す。
実施例 以下図面に基づき本願発明の構成をさらに詳しく説明
する。第１図は本願発明の金属水素化物熱交換器の縦断
面説明図、第２図はそのＡ−Ａ断面図、第３図は伝熱管
１本の断面説明図、第４図はその縦断面の一部を示す図
面である。第３図および第４図において、伝熱管１の内
部にはスプリングコイル12を内蔵して内側より補強され
たフッソ樹脂製フィルター11が挿入され、両者の環状間
隙には波状パンチングメタル13を装着しさらにその空隙
に金属水素化物10が充填されている。伝熱管１の一端に
はフィルター11とつながった水素導管３が連結され、各
水素導管３は冷却・熱媒体入・出口管8,9を設けた外容
器２の管板６を貫通し、外部で管室４に集合する。管室
４には水素入・出口管７が設けられる。さらに伝熱管１
は多数密接して束ねて集積し、伝熱管群集合体として外
容器２に装入される。第２図は管群の集合された状況を
示す一例である。第２図は六角ハニカム状としたもので
あるが、集合体の外側は本例に限らず多角形体、円形体
などとすることができる。伝熱管群集合体外側と外容器
２との隙間に断熱体５を設ける。第２図で示した断熱体
５は断面が欠円形状であるが、これは伝熱管群集合体の
外形により種々の形状をとることができる。断熱材は、
例えば木材、セラミックス、プラスチックスなど剛性又
はやや弾性で、耐熱性のものを用い、伝熱管群集合体に
密接して取り付けられる。
する。第１図は本願発明の金属水素化物熱交換器の縦断
面説明図、第２図はそのＡ−Ａ断面図、第３図は伝熱管
１本の断面説明図、第４図はその縦断面の一部を示す図
面である。第３図および第４図において、伝熱管１の内
部にはスプリングコイル12を内蔵して内側より補強され
たフッソ樹脂製フィルター11が挿入され、両者の環状間
隙には波状パンチングメタル13を装着しさらにその空隙
に金属水素化物10が充填されている。伝熱管１の一端に
はフィルター11とつながった水素導管３が連結され、各
水素導管３は冷却・熱媒体入・出口管8,9を設けた外容
器２の管板６を貫通し、外部で管室４に集合する。管室
４には水素入・出口管７が設けられる。さらに伝熱管１
は多数密接して束ねて集積し、伝熱管群集合体として外
容器２に装入される。第２図は管群の集合された状況を
示す一例である。第２図は六角ハニカム状としたもので
あるが、集合体の外側は本例に限らず多角形体、円形体
などとすることができる。伝熱管群集合体外側と外容器
２との隙間に断熱体５を設ける。第２図で示した断熱体
５は断面が欠円形状であるが、これは伝熱管群集合体の
外形により種々の形状をとることができる。断熱材は、
例えば木材、セラミックス、プラスチックスなど剛性又
はやや弾性で、耐熱性のものを用い、伝熱管群集合体に
密接して取り付けられる。
発明の効果 本発明の熱交換器によれば、以上説明したように伝熱
管内は伝熱改良材として安価な波形パンチングメタルを
使用することにより効果的に伝熱が改良され、金属水素
化物の膨張は安価な樹脂製フィルターにより吸収される
ので熱交換器の損傷は回避される。本願発明における伝
熱管を多数密接し集積して熱交換器とすると、伝熱管の
管外は媒体の流路が極端にせまくなるので乱流による伝
熱係数増加によって伝熱的に有利であるばかりでなく、
媒体の切り替えがすみやかになることによって液混合に
よる熱ロスも減少する効果がある。また伝熱管と外容器
間が密に断熱されているので冷・熱切り替え時に、外容
器の冷却・加熱のため失われる余分な熱量が少なくな
る。
管内は伝熱改良材として安価な波形パンチングメタルを
使用することにより効果的に伝熱が改良され、金属水素
化物の膨張は安価な樹脂製フィルターにより吸収される
ので熱交換器の損傷は回避される。本願発明における伝
熱管を多数密接し集積して熱交換器とすると、伝熱管の
管外は媒体の流路が極端にせまくなるので乱流による伝
熱係数増加によって伝熱的に有利であるばかりでなく、
媒体の切り替えがすみやかになることによって液混合に
よる熱ロスも減少する効果がある。また伝熱管と外容器
間が密に断熱されているので冷・熱切り替え時に、外容
器の冷却・加熱のため失われる余分な熱量が少なくな
る。
以上のことは特に金属水素化物熱交換器をヒートポン
プ装置として使用する場合に有利である。
プ装置として使用する場合に有利である。
第１図は本発明の金属水素化物熱交換器の縦断面説明
図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は本願発明
の伝熱管１本の断面詳細図、第４図は伝熱管の縦断面の
部分説明図。 １……伝熱管、２……外容器 ５……断熱体、７……水素入・出口管 8,9……冷却・加熱媒体入・出口 10……金属水素化物、11……フィルター 12……スプリングコイル 13……波形パンチングメタル
図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は本願発明
の伝熱管１本の断面詳細図、第４図は伝熱管の縦断面の
部分説明図。 １……伝熱管、２……外容器 ５……断熱体、７……水素入・出口管 8,9……冷却・加熱媒体入・出口 10……金属水素化物、11……フィルター 12……スプリングコイル 13……波形パンチングメタル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山添 正昭 枚方市村野南町３−25−109 (72)発明者 中島 正雄 佐倉市王子台５−６−14 (72)発明者 岩崎 正英 松原市河合１−５−25 (72)発明者 井熊 義彦 羽曳野市古市１−７−９ (72)発明者 河合 重征 宝塚市南口２−４−12 (72)発明者 石川 遼平 新潟県中頚城郡妙高高原町関川774−14 (72)発明者 駒崎 良夫 相模原市すすきの町25−10 審査官 上原 徹 (56)参考文献 特開 昭60−101398（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−258996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−141402（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】A.a.管内の軸方向に沿ってスプリングコイ
ルを内臓せしめた管状の水素透過性フィルターと b.該フィルターの外壁と伝熱管内壁との管状間隙に充填
された伝熱改良材および金属水素化物、とを収蔵してな
る伝熱管を多数密接し集積した管群集合体、 B.管群集合体の外側を密接に被覆する断熱材および C.管群集合体と断熱材とを収容する外容器 からなる金属水素化物熱交換器。 - 【請求項２】管状フィルターが樹脂製である特許請求範
囲第（１）項に記載の金属水素化物熱交換器。 - 【請求項３】伝熱改良材が波形パンチングメタルである
特許請求範囲第（１）項に記載の金属水素化物熱交換
器。 - 【請求項４】断熱材が剛性又はやや弾性で、耐熱性の木
材、セラミックスまたはプラスチックスから選ばれたも
のあるいはこれらを組合わせたものである特許請求範囲
第（１）項に記載の金属水素化物熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61176562A JP2525152B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 金属水素化物熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61176562A JP2525152B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 金属水素化物熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6334487A JPS6334487A (ja) | 1988-02-15 |
| JP2525152B2 true JP2525152B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=16015739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61176562A Expired - Lifetime JP2525152B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 金属水素化物熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2525152B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0711016B2 (ja) * | 1989-05-10 | 1995-02-08 | 工業技術院長 | 水素吸蔵合金を使用した伝熱モジュールの製造方法 |
| JP4119304B2 (ja) * | 2003-05-20 | 2008-07-16 | トヨタ自動車株式会社 | ガス貯蔵装置 |
| RU2011127136A (ru) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Промышленные Водородные Технологии И Инженеринг" | Кожухотрубчатый модуль гидридного термосорбционного аккумулятора-компрессора водорода |
| JP6504651B2 (ja) * | 2015-02-12 | 2019-04-24 | 日野自動車株式会社 | 内燃機関の暖機促進装置 |
| JP6988664B2 (ja) * | 2018-04-18 | 2022-01-05 | 株式会社豊田中央研究所 | 化学蓄熱反応器 |
-
1986
- 1986-07-28 JP JP61176562A patent/JP2525152B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6334487A (ja) | 1988-02-15 |
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