JP2528621Y2 - 水素吸蔵合金の加熱冷却システム - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、内部に平衡水素圧特性の異なる水素吸蔵
合金（３）（３）がそれぞれ組み込まれた第１容器（１
−１）と第２容器（１−２）を管（16）で連結した水素
吸蔵合金の加熱冷却システムに関し、特に電磁誘導加熱
に依り水素吸蔵合金自体を発熱させるものに関する。

（従来の技術） 水素吸蔵合金はその吸蔵している水素を解離する際に
吸熱効果があり、水素を吸蔵する際に発熱効果があるこ
とは公知である。従って、水素の解離吸蔵の際には加熱
冷却が必要になる。

加熱冷却のうち加熱に関しては、太陽熱、工場の廃熱
等の熱源を用いたヒートパイプの他、電気ヒーターなど
を用いた方法が加熱の手段とて講じられているが、その
いずれもが水素吸蔵合金の熱伝導により、合金全体に熱
を伝わらせる方法であった。

しかし、水素吸蔵合金の熱伝導率は銅、アルミ、鉄等
と比べて極めて悪く、上記の方法では熱が素早く伝わら
ない為、加熱がゆっくりとしか進まず、水素の放出が遅
かった。その解決方法として、熱伝導板を設けて水素吸
蔵合金との接触面積を増やしたり、発泡金属を入れたり
して、水素吸蔵合金への熱伝導性を高める方法が色々考
案されているが、いずれも熱伝導率を高める工夫の域を
出るものではなかった。

特に、水素吸蔵量の大きいマグネシウム系水素吸蔵合
金は水素放出の為には摂氏300度から450度の高温が必要
である。ヒートパイプによる方法では高温の熱源を得る
のが難しく、電気ヒーターであれば断線の恐れがあっ
た。このため、水素吸蔵量の大きいマグネシウム系水素
吸蔵合金の利用拡大の妨げにもなっていた。

水素吸蔵合金は通常ブロックの形状をしており、表面
積が小さいため、これも水素の放出吸蔵を遅くし、伝熱
面積が小さいため熱の移動がゆっくりになる要因になっ
ていた。

（考案が解決しようとする課題） そこで、本考案は、このように熱伝導に頼っている水
素吸蔵合金の加熱方法を改善し、スピーディーに、水素
を吸蔵している水素吸蔵合金に効率よく熱エネルギーを
与え、吸蔵されている水素を素早く放出させ、水素吸蔵
合金の吸熱反応を素早く、効率良く行うための水素吸蔵
合金の加熱冷却システムを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） その様な目的を達成するために、請求項１の考案は、
内部に平衡水素圧特性の異なる水素吸蔵合金（３）
（３）がそれぞれ組み込まれた第１容器（１−１）と第
２容器（１−２）と、前記第１、第２容器（１−１）
（１−２）を連結する管（16）とからなり、少なくとも
平衡水素圧特性が低い側の容器（１−１）は、絶縁体カ
ラム（１）と、該絶縁体カラム（１）に巻線された通電
可能なコイル（２）とを備え、前記絶縁体カラム（１）
の内部に組み込まれた水素吸蔵合金（３）は、前記コイ
ル（２）への通電による電磁誘導で発熱するようになっ
ているものである。

また請求項２は、請求項１において、前記水素吸蔵合
金（３）は、基材（４）（14）を積層した積層体である
ものである。

また請求項３は、請求項１において、前記コイル
（２）は前記絶縁体カラム（１）の外壁部に埋設されて
巻線されているものである。

また請求項４は、請求項１において、前記絶縁体カラ
ム（１）が天板（１−４）及び底板（１−５）を有する
容器となっているものである。

また請求項５は、請求項１において、前記容器の絶縁
体カラム（１）に前記コイル（２）に対する電磁波漏洩
防止板（５）が配設されているものである。

（作用） コイルに電流を流すと、電磁誘導加熱により水素を吸
蔵している水素吸蔵合金自身が発熱し、水素が素早く放
出される。

また水素吸蔵合金を基材の積層体にすると、表面積が
大きくとれ、水素ガスの放出吸蔵が速くなる。

（実施例） この考案の実施例を図面を参照しながら説明する。第
１図は本考案の水素吸蔵合金の加熱冷却システムを示す
図である。

第１図において、第１容器（１−１）と第２容器（１
−２）が開閉器（15）を有する管（16）で接続されてシ
ステムを構成している。

まず、各容器（１−１）（１−２）の構造と作動を説
明し、ついで各容器（１−１）（１−２）を連結するシ
ステムの構造と作動を説明する。

各容器（１−１）（１−２）は、磁力線が通過する絶
縁体カラム（１）と、絶縁体カラム（１）に巻線された
通電可能なコイル（２）と、絶縁体カラム（１）内に組
み込まれた水素吸蔵合金からなる積層充填材（３）を主
要部分として構成されている。絶縁体カラム（１）は天
板と底板とを有する容器であって、天板に水素流入口
（12）が接続され、底板に水素放出口（13）が接続され
ている。容器内に組み込まれた積層充填材（３）は電磁
誘導で発熱するような水素吸蔵合金で形成されたもので
あり、波形に加工された基材と平板（14）とを交互に積
層し、表面積が大きく且つ気体又は液体が拡散しながら
通過可能に構成されている。

上述した容器（１−１）（１−２）は特に、加熱によ
って水素吸蔵合金に吸蔵された水素を放出させる場合に
有効に機能する。すなわち、コイル（２）に通電する
と、電磁誘導により積層充填材（３）となった水素吸蔵
合金の全体が加熱される。すると、水素吸蔵合金の全体
から水素が放出され、積層充填材（３）から均一流にな
って放出される。

つぎに、第１図のシステムの構造と作動を説明する。
２つの容器（１−１）と（１−２）に平衡水素圧特性の
異なる水素吸蔵合金積層充填材（３）（３）を組み込
み、容器（１−１）の発振絶縁体カラム（１）と容器
（１−２）の発振絶縁体カラム（１）の間を管（16）で
連結し、水素ガスが移動出来る様に開閉器（15）を設け
てシステムを構成している。容器（１−１）の水素吸蔵
合金（３）の平衡水素圧特性は容器（１−２）の水素吸
蔵合金（３）の平衡水素圧特性より低く、分解しにくい
ものとする。

このシステムの発熱反応作用は以下の通りである。

始めに容器（１−１）の平衡水素圧特性の低い水素吸
蔵合金積層充填材に水素を吸蔵させておき、コイル
（２）に電流を流して電磁誘導加熱に依り吸熱反応を起
こして水素ガスを放出する。此の水素ガスは容器（１−
２）へ流入する。この時、容器（１−２）内の水素は発
熱反応を起こし、より高温の熱エネルギーとなる。この
熱エネルギーは適宜の冷却手段で回収される。

また引き続いて行われるこのシステムの吸熱反応作用
は以下の通りである。

容器（１−１）の電磁誘導加熱を停止して、水素吸蔵
合金積層充填材（３）を任意の温度まで冷却すると、二
つの容器（１−１）（１−２）が同一の温度になる。す
ると、平衡水素圧特性が高くて分解しやすい容器（１−
２）の水素吸蔵合金積層充填材（３）から水素が解離し
始め、平衡水素圧特性が低い容器（１−１）の水素吸蔵
合金積層充填材（３）に水素が吸収される。このとき、
容器（１−１）の水素吸蔵合金積層充填材（３）の温度
が上がり、容器（１−２）の水素吸蔵合金積層充填材
（３）の温度が下がる。

以上の様に２つの容器（１−１）（１−２）の中の水
素吸蔵合金積層充填材（３）（３）の相互間で水素ガス
を往来させ、その反応熱を用いて加熱冷却する仕組みで
ある。しかも常時２組が相互する方向に水素ガスを流し
続けると、反応熱を有効に利用出来る容器（１−１）
（１−２）である。

つぎに、第２図により、容器（１−１）（１−２）内
に組み込まれ、電磁誘導で自体が発熱する水素吸蔵合金
積層充填材（３）の構成と作動を説明する。

第２図において、積層充填材（３）は、基材（４）を
主要部材とて積層した積層体である。基材（４）は水素
吸蔵合金からなる板、パンチング状平板または金網を成
形したものであり、図示例は板となっている。

また、基材（４）には多数の孔（４−１）が加工さ
れ、更に基材（４）の表裏面に梨地加工、エンボス加
工、凹凸加工（第７図）が施されている。また、基材
（４）は単なる平板ではなく、縦軸（６）に対して傾斜
角度（７）を持つ波形（４−４）に成形されている。ま
た、隣接する基材（４）の波形（４−４）を互いに交叉
する様に重ね合わせ、波形（４−４）の交点（８）が溶
着されている。なお、基材（４）の波形の断面形状は、
三角形、四角形、丸形のいずれでもよいが、図示例では
三角形のものとなっている。なお、基材（４）の表裏面
に前述した種々の加工を施すことが好ましいが、表裏面
に何も加工しないものであってもよい。

さらに、基材（４）の間に平板基材（14）を挿入し、
この場合も基材（４）の波形の頂点が接する交点（８）
でこれらを互いに溶着して、縦軸の方向に複数に積み重
ね合わされた構造物体にしている。また平板基材（14）
も基材（４）と同様に、その表裏面に孔明け加工、梨地
加工、エンボス加工、凹凸加工が施されている。

前述したような水素吸蔵合金積層充填材によると、ま
ず基材（４）及び平板基材（14）が交点（８）で溶着さ
れており、全体的な電磁誘導加熱で可能であり、均一な
水素放出を可能にする。また、積層体であるため表面積
が大きく、これによっても水素の放出と吸蔵が均一に行
われる。さらに、放出される水素は、積層体の内部を通
過する間に混合され、均一流となって放出される。

第３図は、発振絶縁体カラムの種々の形状を示す断面
図である。同図（ａ）は円形状断面のもの（３−１）を
示し、同図（ｂ）は楕円形状断面のもの（３−２）を示
し、同図（ｃ）は四角形状断面のもの（３−３）を示
す。第２図の水素吸蔵合金積層充填材を組み込むのは同
図（ａ）の円形状断面の発振絶縁体カラム（３−１）を
用いるが、水素吸蔵合金積層充填材の形状を合わせるこ
とにより他の断面の発振絶縁体カラムを用いることがで
きる。

第４図は、発振絶縁体カラム（１）が天板（１−４）
と底板（１−５）を有する容器になっている場合の断面
図である。容器にすると、全体がコンパクトになり、持
ち運びし易い。

第５図は、発振絶縁体カラム（１）の側面部分にコイ
ル（２）が埋設された状態を示す部分断面図である。コ
イル（２）を埋設すると、コイルが露出せず、安全であ
るとともに取り扱い易くなる。

第６図は、発振絶縁体カラム（１）に巻線されたコイ
ル（２）に対する電磁波漏洩防止板の取付け例を示す部
分断面図である。同図（ａ）は発振絶縁体カラム（１）
の外壁部にコイル（２）を巻線し、コイル（２）の外側
に電磁波漏洩防止板（５）が設けられている状態を示
す。同図（ｂ）は発振絶縁体カラム（１）の側面部分に
コイル（２）が埋設され、前記側面部分の外側に電磁波
漏洩防止板（５）が設けられている状態を示す。

第７図は、第２図で説明した基材（４）に対する凹凸
加工例を示す平面図である。図示例では、格子状の交点
に凹部（４−２）と凸部（４−３）とが交互になるよう
に配設されている。前述した基材（４）や平板基材（1
4）の孔明け加工、梨地加工、エンボス加工と同様に、
積層体を通過する液体又は流体に対して、分散・拡散作
用があるとともに、表面積の拡大にも寄与する。

第８図は、第２図で説明した水素吸蔵合金積層充填材
（３）が縦軸（６）の方向に三段に積み重ねられた状態
を示す図である。図示例では、中段の水素吸蔵合金積層
充填材（３）と上下段の水素吸蔵合金積層充填材（３）
の基材の積層方向が異なったものになっている。多数段
の積層体の積層方向を変えると、気体又は流体は軸方向
の流れが更に均一になる。

第９図は、第１実施例にかかる容器の断面図である。
天板（１−４）に水素流入口（12）が設けられ、水素流
入口（12）の先端に分配器（10）が取付けられることに
より、発振絶縁体カラム（１）の上部で気液の均一化さ
れた水素吸蔵合金積層充填材（３）への流入を可能にし
ている。また、水素吸蔵合金積層充填材（３）と絶縁体
カラム（１）との間に壁流防止板（11）が設けられ、水
素吸蔵合金積層充填材（３）を経ないショートパスを防
止している。

第10図は、第２実施例にかかる容器の断面図である。
第１実施例と異なる部分は、発振絶縁体カラム（１）の
下部に気液の均一化された水素吸蔵合金積層充填材
（３）への流入を可能にする分配器（10）が設けられて
いる点である。

第11図は、第３実施例にかかる容器の断面図である。
第１実施例と異なる部分は、発振絶縁体カラム（１）の
上部に分配器に代わって送風器（９）が設けられた点で
あり、分配器と同様に気液の均一化された水素吸蔵合金
積層充填材（３）への流入を可能にする。

（考案の効果） 請求項１の考案は、水素吸蔵合金自体を電磁誘導加熱
で発熱させて熱エネルギーを与えるため、電力を与える
のみで水素を吸蔵している水素吸蔵合金全体を直ちに効
率よく加熱し、水素を素早く放出することができる。す
なわち、熱伝導に頼る従来の方法では加熱が伝熱面から
ゆっくり進むのに対して、本考案のシステムでは熱効率
が飛躍的に良くなる。また、発熱温度は入力する電力量
により決まるので比較的簡単に高温が得られ、水素吸蔵
力は大きいが放出に高温を必要とする水素吸蔵合金でも
使用することができる。また、加熱源は電源の接続だけ
で済み、機器としても簡単である。

請求項２の考案は、水素吸蔵合金を積層体で構成する
ので、その表面積が大きくなり、その分水素の出入りが
早く出来、より一層の加熱効果が得られる。

請求項３の考案は、コイルが露出せず、安全で且つ取
扱易くなる。

請求項４の考案は、絶縁体カラムが容器の一部となっ
て、全体がコンパクトになり、持ち運びし易い。

請求項５の考案は、コイルが巻かれた絶縁体カラムを
有する容器からの電磁波の漏洩を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の水素吸蔵システムを示す図であ
る。 第２図は、水素吸蔵合金積層充填材の部分断面斜視図で
ある。 第３図は、発振絶縁体カラムの種々の形状を示す断面図
である。 第４図は、容器に構成された発振絶縁体カラムの部分断
面図である。 第５図は、発振絶縁体カラムへのコイルの巻線状態を示
す部分断面図である。 第６図は、発振絶縁体カラムのコイルに対する電磁波漏
洩防止板の設け方を示す部分断面図である。 第７図は、基材への凹凸加工例を示す正面図である。 第８図は、積層充填材が積み重ねられた状態を示す部分
断面斜視図である。 第９図は、第１実施例にかかる容器の断面図である。 第10図は、第２実施例にかかる容器の断面図である。 第11図は、第３実施例にかかる容器の断面図である。 （１）…発振絶縁体カラム （１−１）…容器 （１−２）…容器 （１−３）…容器の天板 （１−４）…容器の底板 （２）…コイル （３）…積層充填材（積層体） （３−１）…発振絶縁体カラム（円形） （３−２）…発振絶縁体カラム（楕円形） （３−３）…発振絶縁体カラム（四角形） （４）…基材 （４−１）…基材の孔 （４−２）…基材の凹部 （４−３）…基材の凸部 （４−４）…基材の波形 （５）…電磁波漏洩防止板 （６）…基材の縦軸 （７）…波形の傾斜角度 （８）…交点 （９）…送風機 （10）…分配器 （11）…壁流防止板 （12）…水素流入口 （13）…水素放出口 （14）…平板（基材） （15）…開閉器 （16）…管

Claims (5)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に平衡水素圧特性の異なる水素吸蔵合
   金（３）（３）がそれぞれ組み込まれた第１容器（１−
   １）と第２容器（１−２）と、前記第１、第２容器（１
   −１）（１−２）を連結する管（16）とからなり、 少なくとも平衡水素圧特性が低い側の容器（１−１）
   は、絶縁体カラム（１）と、該絶縁体カラム（１）に巻
   線された通電可能なコイル（２）とを備え、前記絶縁体
   カラム（１）の内部に組み込まれた水素吸蔵合金（３）
   は、前記コイル（２）への通電による電磁誘導で発熱す
   るようになっている水素吸蔵合金の加熱冷却システム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記水素吸蔵合金
   （３）は、基材（４）（14）を積層した積層体である水
   素吸蔵合金の加熱冷却システム。
3. 【請求項３】請求項１において、前記コイル（２）は前
   記絶縁体カラム（１）の外壁部に埋設されて巻線されて
   いる水素吸蔵合金の加熱冷却システム。
4. 【請求項４】請求項１において、前記絶縁体カラム
   （１）が天板（１−４）及び底板（１−５）を有する容
   器となっている水素吸蔵合金の加熱冷却システム。
5. 【請求項５】請求項１において、前記容器の絶縁体カラ
   ム（１）に前記コイル（２）に対する電磁波漏洩防止板
   （５）が配設されている水素吸蔵合金の加熱冷却システ
   ム。