JP7262833B2 - 発熱装置 - Google Patents
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Description
Rn=(n+1)/n
となる。発熱素子の数であるnを大きくすると、Rnは、1となる。すなわち、発熱素子1つに対してヒータが1つ必ず必要になる。そのため、ヒータ/発熱素子交互配列方式では、ヒータ投入電力に対する発熱素子の発熱量の比(COP)の向上を図ることは難しい。
図1は、本発明の発熱装置1の構成を示す概略図である。図1に示すように、発熱装置1は、発熱に寄与する水素系ガスが導入される容器2と、容器2の内部に設けられた発熱構造体3と、を有する。発熱装置1は、水素系ガスが容器2に導入された後に、発熱構造体3において発熱素子5(後述する)がヒータ6で加熱されることで、発熱素子5が加熱温度以上の過剰熱を発するものである。容器2に導入される水素系ガスとしては、重水素ガスおよび/または天然水素ガスを適用することができる。なお、天然水素ガスとは、軽水素ガスが99.985%以上含まれている、水素系ガスをいう。
次に、発熱素子5について、図2を参照して説明する。図2(a)は、発熱素子5の断面構成を示す断面図であり、図2(b)は、多層膜25において生じる過剰熱の説明に供する概略図である。
図3は、発熱構造体3の拡大断面図である。図3において、ホルダー4の図示を省略している。図3に示すように、ヒータ6は、互いに間隔を空けて一対設けられており、一対のヒータ6の間に複数の発熱素子5が設けられている。図1及び図3に示す例では、発熱構造体3は、5つの発熱素子5を有しているが、発熱素子5は、2つ以上であればよい。隣り合う発熱素子5の間にはスペーサ7が設けられている。
Rn=m/n
となる。
Rn=(n+1)/n
となる。発熱素子5の数nを大きくすると、比Rnは、極めて「1」に近くなる。すなわち、1つの発熱素子5に対してヒータ6が1つ必ず必要になる。そのため、ヒータ/発熱素子交互配列方式では、ヒータ6への投入電力に対する発熱素子5の発熱量の比(COP)の向上を図ることは難しい。
Rn=2/n
となる。発熱素子5の数nを大きくすると、比Rnは、極めて「0」に近くなる。すなわち、ヒータ6への投入電力を発熱素子5の発熱量に対して極めて小さくすることができ、ヒータ6への投入電力に対する発熱素子5の発熱量の比(COP)の向上を期待することができる。
C=30.9Ks(ah2/b)[cm3/s]・・・(式1)
として表される。
h={C/(30.9Ks)×(b/a)}(1/2)・・・(式2)
となり、式2により算出される数値が間隔hの下限値となる。なお、式2において、補正係数Ksは、「1」として扱うことができる。
C=Q/Δp[cm3/s]・・・(式3)
として表される。
{C/(30.9Ks)×(b/a)}(1/2)≦h[mm]≦1.2・・(式4)
そのため、隣り合う発熱素子5の間における真空排気が妨げられず水素が供給され、複数の発熱素子5が十分な量の水素を吸蔵することが可能となる。また、発熱素子5の発熱面からの放射熱損失を抑えることが可能となる。したがって、ヒータ6への投入電力に対する発熱素子5の発熱量の比をより向上させることができる。
上記実施形態では、発熱素子5が第1層23および第2層24を交互に積層した多層膜25を有する例について説明したが、本発明はこれに限らず、図6に示す発熱素子5Aであってもよい。発熱素子5Aは、第1層23および第2層24に加え、これら第1層23および第2層24とは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなる第3層24aを積層することによって形成された多層膜25Aを有している。第3層24aとしては、第1層23および第2層24と同様に、厚さが1000nm未満であることが望ましい。
図7に示す発熱素子5Bを用いてもよい。発熱素子5Bは、第1層23、第2層24および第3層24aに加えて、さらに、第1層23、第2層24および第3層24aとは異種の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金、またはセラミックスからなる第4層24bを積層することによって形成された多層膜25Bを有している。第4層24bは、第1層23や第2層24、第3層24aと同様に厚さが1000nm未満でなることが望ましい。
5,5a,5b 発熱素子
6 ヒータ
7 スペーサ
Claims (3)
- 互いに間隔を空けて設けられる一対のヒータと、
水素を吸蔵可能に形成され、前記一対のヒータの熱による前記水素の量子拡散において生じる発熱反応を利用して発熱する複数の発熱素子と、を備え、
複数の前記発熱素子は、互いに間隔を空けて前記一対のヒータの間に配置されている、
発熱装置。 - 隣り合う前記発熱素子の間におけるガスを真空排気する真空排気部を更に備え、
隣り合う前記発熱素子には、次式を満たす間隔hが設けられている、
請求項1に記載の発熱装置。
{C/(30.9Ks)×(b/a)}(1/2)≦h[mm]≦1.2
ただし、C:隣り合う前記発熱素子の間隙における真空コンダクタンス
Ks:補正係数
a:流路断面の長辺に沿う方向における前記発熱素子の寸法
b:真空排気方向における前記発熱素子の寸法 - 隣り合う前記発熱素子の間に設けられ、隣り合う前記発熱素子の線膨張係数以下の線膨張係数を有するスペーサを更に備える、
請求項1又は2に記載の発熱装置。
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