JP3545014B2 - 電磁誘導水素放出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電磁誘導加熱により、水素を吸蔵している水素吸蔵合金を加熱し、水素を放出させる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水素を吸蔵している水素吸蔵合金から水素を放出させる手段の一つとして、水素を吸蔵している水素吸蔵合金を加熱して温度を上げる方法は公知である。従来その加熱方法として、ヒートパイプ、ヒートポンプ、ヒーター等の電気抵抗による加熱方法が考案されている。これらはいずれも発熱体の熱を水素吸蔵合金白身の熱伝導により水素吸蔵合金全体に伝えていくものである。
【０００３】
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、熱伝導率の高い金属粉を混合したり、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。
【０００４】
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り、その熱源が得られにくい為、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の妨げにもなっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、水素を吸蔵している水素吸蔵合金を素早く、又効率良く加熱し、吸蔵されている水素を素早く放出させる為に、どの様に水素を吸蔵している水素吸蔵合金に熱を与え、加熱を行うかという点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、電磁誘導加熱により、水素を吸蔵している水素吸蔵合金を加熱して水素を放出する電磁誘導水素放出装置であって、前記電磁誘導加熱により発熱する、水素を吸蔵している前記水素吸蔵合金の透磁率より高い透磁率を有する発熱用金属を前記水素吸蔵合金に接触するように配設し、前記電磁誘導加熱によりまず前記発熱用金属を発熱させ、その熱が前記水素吸蔵合金に伝わるように構成したことを特徴とするものである。
本発明の電磁誘導水素放出装置は、加熱手段に電磁誘導加熱を用いる。その基本的な構成要素は、水素吸蔵合金（１）と水素吸蔵合金を収容するケース（２）と交流電源（３）に接続されたコイル（４）である。又、水素吸蔵合金の加熱を促進させる目的の発熱用金属（５）を、水素吸蔵合金（１）に接触状態にするとより効果的である。その発熱用金属（５）の形状も、金属棒、金属板、金属箔等、任意のもので良い。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、電磁誘導加熱により、水素を吸蔵している水素吸蔵合金を加熱して水素を放出する電磁誘導水素放出装置であって、前記水素吸蔵合金を収容するケースと、交流電源に接続されたコイルとを備え、前記ケースに前記水素吸蔵合金内に及ぶ凹部を設け、前記コイルを渦巻き状にしたうえで、前記凹部に前記コイルを差し込むようにしたものである。
渦巻き状のコイル（４）をケース（２）の凹部に差し込んだ構造とすることで、磁界が水素吸蔵合金に広く及ぶため、水素吸蔵合金の加熱を効率良く促進することができる。
水素吸蔵合金（１）はブロックでも良いし、破砕物、粉末状でも良い。
【０００８】
【作用】
コイルに交流電流を流すと、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、水素が放出される。電磁誘導加熱は適当な周波数を選ぶことにより加熱できる深さを変えられることは公知であるが、水素を吸蔵している水素吸蔵合金全体を加熱できる周波数を選ぶことで、電力を与えると水素を吸蔵している水素吸蔵合金全体に電力が行き渡り、全体に渡って素早く加熱され、水素が素早く放出される。
【０００９】
しかし、水素を吸蔵した水素吸蔵合金の透磁率が低い時、誘導加熱を行いにくい場合がある。この様な時、請求項１の発明のように、透磁率の高い金属を水素吸蔵合金に埋設したり、張り付けたりすることで、コイルに交流電流を流すと、まず透磁率の高い発熱用金属が発熱し、その熱が周辺の水素吸蔵合金に伝わり水素を放出し始める。この時点では水素吸蔵合金の加熱は熱伝導によるが、水素吸蔵合金は水素を放出するに従って透磁率が増す為、水素を放出するに伴い水素吸蔵合金自身の電磁誘導加熱に依る発熱の度合も増し、更に水素が放出されるという様に、連鎖反応的に水素吸蔵合金の水素放出が進む。
【００１０】
又、これを更に応用して、コイルの位置、発熱用金属の位置、誘導加熱による表皮効果と連鎖反応的に加熱が進む方向を考慮して互いを設置すると、更に効率よく加熱を進めることが出来る。例えば、後で述べる図７の様に、棒状の発熱用金属を水素を吸蔵している水素吸蔵合金の中心に埋設したものを、電磁誘導加熱により加熱を行うと、先ず中心の金属棒が発熱する。するとその熱は金属棒の周囲の、水素を吸蔵している水素吸蔵合金に、同心円状に内から外側に向かって伝導する。この時、水素を吸蔵している水素吸蔵合金は、金属棒からの熱伝導により加熱された部分から水素を放出し、水素を放出し始めた水素吸蔵合金は透磁率が増す為、電磁誘導加熱により水素吸蔵合金自体も発熱し始め、更に水素を放出するという前述の連鎖反応が同心円状に広がっていく。一方、電磁誘導加熱において、被加熱体の特性を考慮することと周波数を選ぶことで、透磁率の高い部分の外周部分が発熱する、いわゆる表皮効果を起こすことが出来るというのは公知である。この表皮効果を利用して、前述の同心円状に水素を放出した水素吸蔵合金の、水素を放出して透磁率の高い部分と、水素をまだ放出していない透磁率の低い部分の境界付近のみを加熱することが出来るので、水素を放出し終わった中心部分は加熱されず、無駄な熱エネルギーがいらない。
【００１１】
又、請求項２によると、与える周波数を考慮することで水素を吸蔵している水素吸蔵合金はブロック、破砕物、粉末状いずれでも加熱が出来る。但し、周波数は水素を吸蔵している水素吸蔵合金の形状、大きさ、出力によって色々で、当業者が修正しなければならない。
【００１２】
【実施例】
第１図は参考例を示す断面図である。図１のものでは、ケース（２）の外側に交流電源（３）に接続されたコイル（４）を巻き、ケース（４）内部に水素を吸蔵している水素吸蔵合金（１）を設置したものである。コイル（４）に交流電流を流し、電磁誘導加熱によって水素を吸蔵している水素吸蔵合金（１）を加熱して水素を放出させ、口（６）より水素を取り出す。
【００１３】
第２図は他の実施例を示す断面図である。図２のものでは、ケース（２）に収容された水素を吸蔵している水素吸蔵合金（１）に、交流電源（３）に接続されたコイル（４）を埋設したものである。コイル（４）に交流電流を流し、電磁誘導加熱によって水素を吸蔵している水素吸蔵合金（１）を加熱して水素を放出させ、口（６）より水素を取り出す。
【００１４】
第３図は他の実施例を示す斜視図である。図３のものでは、コイル（４）を渦巻状にし、水素を吸蔵している水素吸蔵合金（１）を収容したケース（２）に沿わしている。この様にすると、コイル（４）と水素吸蔵合金を収容したケース（２）とを別々にすることが出来るので、水素を放出し終わった水素吸蔵合金のケース（２）を外して、別の水素を吸蔵している水素吸蔵合金のケース（２）を取り付けるというようなカセット式の装置が考えられる。
【００１５】
第４図は請求項２に係る実施例を示す断面図である。図４のものでは、コイル（４）を渦巻状にし、水素を吸蔵している水素吸蔵合金（１）を収容したケース（２）の凹部にコイル（４）を差し込んでいる。この様にしても図３と同じようにカセット式の装置が考えられる。
【００１６】
第５図は参考例を示す断面図である。実施例５のものでは、図１のコイル（４）をケース（２）に埋設している。
【００１７】
第６図は請求項１に係る実施例を示す断面図である。図６のものでは、図１の構成の物に、円盤状の金属板を発熱用金属（５）として水素吸蔵合金（１）に埋設した物である。発熱用金属（５）の埋設の間隔と枚数を考慮すると、発熱用金属（５）からの熱伝導だけで水素の放出が終える場合もある。
【００１８】
第７図は請求項１に係る実施例を示す断面図である。図７のものでは、図１の構成の物に、水素吸蔵合金（１）の中心部に発熱用金属（５）として金属棒を設置した物である。この様な位置に設置すると、作用の欄で示したように、まず発熱用金属（５）が発熱する。次にその周囲の水素吸蔵合金（１）に熱が伝わり、加熱されて水素が放出され、その部分の透磁率が増えると、電磁誘導加熱により更に発熱が進む。そうすると、更にその周囲の水素を吸蔵している水素吸蔵合金（１）が加熱されるという様に、同心円状に加熱を進めることが出来る。
【００１９】
第８図は請求項１及び請求項２に係る実施例を示す断面図である。図８のものでは、図３の構成の物に、水素吸蔵合金（１）を挟んでコイル（４）の反対側に発熱用金属（５）として金属板または金属箔を設置した物である。この様な位置に設置すると、作用の欄で示したように、まず発熱用金属（５）が発熱する。次に発熱用金属（５）に接する水素を吸蔵している水素吸蔵合金（１）に熱が伝わり、加熱されて水素が放出され、その部分の透磁率が増えると、電磁誘導加熱により更に発熱が進む。そうすると、更にその隣の水素を吸蔵している水素吸蔵合金が加熱されるという様に、コイルの方向に加熱を進めることが出来る。この様にコイルに近づく様に加熱を行うと、表皮効果により、水素を放出しつつある透磁率の高い部分が加熱され、水素を放出し終わった部分は加熱されず、無駄な熱エネルギーがいらない。
【００２０】
尚、本実施例では口（６）を使って水素を取り出しているが、口（６）の形状や接続方法等、水素を取り出す方法は当業者が修正することは言うまでもない。又、水素吸蔵合金はブロックでも良いし、破砕物、粉末状でも良い。
【００２１】
【発明の効果】
この発明は、電磁誘導加熱により、水素を吸蔵している水素吸蔵合金を直接加熱する。電磁誘導加熱の方法自体、熱効率が良いのに加えて、熱伝導に頼らない加熱であるため、この特徴を生かすことにより、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出来る。
【００２２】
請求項１に記載の発明のように、水素を吸蔵した状態で透磁率が低く誘導加熱が行いにくい場合、発熱用金属を用いることで最初発熱用金属が発熱し、その熱が水素を吸蔵している水素吸蔵合金に伝わることで水素を放出し始め、水素を放出し始めた水素吸蔵合金は透磁率が増えるので更にその水素吸蔵合金が発熱すると言う様に連鎖反応的に加熱が進み、水素の放出が素早く行われる。又、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、水素吸蔵量は大きいが放出に高温が必要な水素吸蔵合金でも使用することが出来る。しかも、加熱源は電気であるので水素を放出する際は電源の接続だけで済み、機器としても簡単である。
【００２３】
請求項２に記載の発明によると、コイル（４）と水素吸蔵合金を収容したケース（２）とを別々にすることが出来るので、水素を放出し終わった水素吸蔵合金のケース（２）を外して、別の水素を吸蔵している水素吸蔵合金のケース（２）を取り付けるというようなカセット式の装置とすることができる。
【００２４】
他の発明によると、コイル（４）が水素吸蔵合金（１）に埋設され、コイル（４）がケース（２）の内側に位置させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図４】本発明の請求項２に係る実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の参考例を示す断面図である。
【図６】本発明の請求項１に係る実施例を示す断面図である。
【図７】本発明の請求項１に係る実施例を示す断面図である。
【図８】本発明の請求項１及び請求項２に係る実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 水素吸蔵合金
２ ケース
３ 交流電源
４ コイル
５ 発熱用金属
６ 口

Claims (2)

1. 電磁誘導加熱により、水素を吸蔵している水素吸蔵合金を加熱して水素を放出する電磁誘導水素放出装置であって、
   前記電磁誘導加熱により発熱する、水素を吸蔵している前記水素吸蔵合金の透磁率より高い透磁率を有する発熱用金属を前記水素吸蔵合金に接触するように配設し、
   前記電磁誘導加熱によりまず前記発熱用金属を発熱させ、その熱が前記水素吸蔵合金に伝わるように構成したことを特徴とする電磁誘導水素放出装置。
2. 電磁誘導加熱により、水素を吸蔵している水素吸蔵合金を加熱して水素を放出する電磁誘導水素放出装置であって、
   前記水素吸蔵合金を収容するケースと、交流電源に接続されたコイルとを備え、前記ケースに前記水素吸蔵合金内に及ぶ凹部を設け、前記コイルを渦巻き状にしたうえで、前記凹部に前記コイルを差し込むようにしたことを特徴とする電磁誘導水素放出装置。

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