JPH0222865B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は加熱装置に関し、詳しくは、金属水素
化物が水素を吸蔵する際の発熱反応を利用した急
速加熱装置に関する。

（従来技術） 例えば、一般に寒冷地において、又は冬期早朝
においては、気温が氷点下まで冷えており、エン
ジンの始動に時間を要する。特に、デイーゼルエ
ンジンは点火プラグを用いる火花点火方式ではな
く、シリンダー中で空気を圧縮比で16〜24まで圧
縮して600〜800℃まで温度を高め、ここに燃料油
を噴入して、着火燃焼させる圧縮点火方式である
ので、エンジンに供給する吸気を予め所定温度ま
で予熱することが必要不可欠である。このため、
従来は、エンジンに供給する吸気をバツテリーを
電源とする電気ヒーターにて予熱しているが、吸
気を迅速に予熱するにはバツテリーの容量が十分
でなく、一方、バツテリーを大型化すれば、その
重量が極度に増す。

一方、金属水素化物を利用した加熱装置も既に
種々知られており、その一例として、例えば、特
開昭55−160288号公報に記載されている装置を挙
げることができるが、しかし、これを含めて、従
来より知られている装置は、金属水素化物の反応
熱を手軽に有効利用し得るものとはいい難かつ
た。

（発明の目的） 本発明は上記したような場合に好適に使用し得
る簡便且つ安全な急速加熱装置を提供することを
目的とする。

本発明による加熱装置は、 (a) 第１の金属水素化物を内蔵した反応器と、 (b) 水素又は作動温度領域で上記第１の金属水素
化物よりも水素平衡分解圧の高い第２の金属水
素化物を内蔵した水素貯蔵容器と、 (c) 上記反応器と水素貯蔵容器とを水素流通制御
弁により連通可能に接続する第１の水素連通管
と、 (d) 上記反応器と水素貯蔵容器とを反応器から水
素貯蔵容器方向を順方向とする逆止弁により連
通する第２の水素連通管とを有し、 水素貯蔵容器から反応器へ水素を移動させ、第
１の金属水素化物にこの水素を吸蔵させて発熱さ
せる加熱工程と、第１の金属水素化物を加熱して
水素を放出させ、水素貯蔵容器に移動させる準備
工程とを行なうことを特徴とする。

（発明の構成） 以下に実施例を示す図面に基づいて本発明を説
明する。

第１図は本発明による加熱装置をエンジン吸気
予熱装置に用いる場合を示す概念図であり、ター
ボチヤージヤー１からエンジン２に吸気を供給す
る吸気供給管３内に、第１の金属水素化物（以
下、MH1と称する。）を内蔵した反応器４がエン
ジンへの吸気と熱交換可能に装着されている。こ
の反応器には、水素流通制御弁５を備えた第１の
水素連通管６を介して水素貯蔵容器７が接続され
ていると共に、この第１の水素連通管に対して並
列に第２の水素連通管８が設けられており、この
連通管は反応器から水素貯蔵容器方向を順方向と
する逆止弁９を備えている。

上記水素貯蔵容器７には水素が充填され、又は
作動温度領域で水素平衡分解圧がMH1よりも高
い第２の金属水素化物（以下、MH2と称する。）
が内蔵されており、常態においては、上記第１の
連通管５の有する上記水素流通制御弁６によつ
て、本発明の加熱装置が後述するように加熱工程
及び準備工程を行なう間、反応器に連通される。
水素貯蔵容器は車体の適宜位置に配設され、例え
ば、外気と熱交換され、又は車体と熱交換され
る。尚、上記水素流通制御弁６には、手動弁又は
電磁弁が用いられる。

次に、本発明による加熱装置の作動を説明す
る。第２図は水素貯蔵容器として水素を充填した
容器を用いた装置の作動を示すサイクル線図であ
り、横軸は絶対温度Ｔの逆数を、縦軸は金属水素
化物の水素平衡分解圧Ｐの対数を示す。反応器が
内蔵するMH1は、その水素平衡分解圧がエンジ
ン始動時の吸気供給管内の吸気の予熱温度Tbに
おいて水素貯蔵容器内の水素圧Ｐよりも低く、通
常の運転時の吸気の温度Taにおいては、水素貯
蔵容器内の水素圧Ｐよりも高くなるように選ばれ
る。従つて、加熱工程を行なわせるためにエンジ
ン始動時に水素流通制御弁６を開くと、水素貯蔵
容器７内の水素は反応器４に流入し、MH1がこ
の水素を温度Tbで吸蔵して発熱し、吸気供給管
３内の吸気を加熱する。この加熱工程において、
水素貯蔵容器中の水素圧はある程度低下する。

このようにしてエンジンが通常の運転状態に達
した後は、ターボチヤージヤーで圧縮されて、温
度Taに昇温された吸気の方が反応器よりも温度
が高くなり、反応器が逆に加熱されることとなる
ので、反応器の内蔵するMH1は温度Taにおいて
吸熱的に水素を放出し、この水素は第１の連通管
５を経て再び水素貯蔵容器７に戻り、当初の圧力
に復帰する。この準備工程後に水素流通制御制御
弁６を閉じて、次回のエンジン始動に備える。

第３図は作動温度領域で水素平衡分解圧が
MH1よりも高いMH2を水素貯蔵容器に充填した
装置の作動を示すサイクル線図である。エンジン
始動時には、例えば大気温度TcにおいてMH2の
方がMH1よりも水素平衡分解圧が高く、一方、
通常の運転時の吸気供給管内の吸気温度Taにお
いては、MH1の方が外気温Tb付近のMH2より
も水素平衡分解圧が高いように選ばれる。従つ
て、加熱工程において、エンジン始動時に水素流
通制御弁を開くと、水素貯蔵容器内のMH2は温
度Tcで大気から吸熱しつつ水素を放出し、この
水素を反応器内のMH1が温度Tdで吸蔵し、発熱
する。準備工程においては、通常の運転状態に達
したターボチヤージヤーからの温度Taの圧縮昇
温吸気によつて反応器内のMH1が逆に加熱され
ることとなるので、この結果MH1は温度Taで水
素を放出し、この水素は温度TbでMH2に吸蔵さ
れる。この際のMH2の発熱は、大気又は車体に
放散される。この後、水素流通制御弁を閉じて、
次回のエンジン始動に備える。

従つて、本発明の加熱装置によれば、水素流通
制御弁を電磁弁から構成し、エンジン始動と同時
に開き、一定時間の経過後に閉じるようにすれ
ば、他に制御機器を要せずして、簡単に作動させ
ることができる。

特に、本発明の加熱装置においては、準備工程
を完全に行なわせ、また、反応器における過熱を
有効に防止することができる。即ち、本発明の装
置によれば、反応器から水素貯蔵容器方向を順方
向とする逆止弁９を有する第２の水素連通管８が
反応器４と水素貯蔵容器７との間に、第１の水素
連通管５に対して並列に配設されている。

このような第２の水素流通管が配設されていな
いときは、上記した準備過程の途中において、例
えば、エンジン吸気温度が低下すれば、水素は再
び水素貯蔵容器から反応器に逆流するので、前記
したように、エンジン始動から一定時間経過後に
水素流通制御弁が閉じられるときは、準備過程が
完了しない。また、故障によつて加熱過程の直後
に水素流通制御弁が閉じたような場合には、反応
器には水素が充填されているために、反応器がこ
の後に昇温された吸気によつて加熱されるとき、
反応器内が過度に高圧となり、反応器が破壊する
等のおそれがある。

しかしながら、本発明の加熱装置によれば、前
者の場合、即ち、準備過程の完了前に水素流通弁
が閉じても、反応器が加熱されるとき、MH1の
放出した水素は逆止弁を経て水素貯蔵容器に戻さ
れ、一方、反応器が低温になつても、前記した水
素の逆流は逆止弁によつて阻止されるので、準備
過程を完了させることができる。また、後者の場
合も、MH１の放出する水素は、逆止弁を経て水
素貯蔵容器に戻されるので、反応器が過度に高圧
になことはない。即ち、逆止弁が安全弁の役割を
果たすのである。

尚、本発明においては、例えば、第３図に示し
た装置において、反応器内に電気ヒーター（図示
せず）を併設することができる。この場合には、
準備工程において、電気ヒーターにより、或いは
電気ヒーターの助けによつて水素をMH1から
MH2に戻すこともでき、従つて、自動車の走行
が短くとも準備工程を確実に完了させることがで
き、使用する金属水素化物を広い範囲で選択する
ことができる。

尚、以上の説明においては、例えば、準備工程
の際に吸熱予熱器内の金属水素化物を加熱するた
めの熱源として、ターボチヤージヤーにより圧縮
昇温された吸気を利用したが、しかし、上記の熱
源を含め、本発明の装置が熱源を必要とする場合
は、熱源は上限に限らず、エンジン駆動により発
生するすべての熱を利用することができ、例え
ば、かかる熱源として、エンジン本体、エンジン
冷却水、エンジン排ガス等を利用することができ
る。

以下に本発明の装置の作動を数字を挙げて具体
的に説明する。

第４図に示す作動を行なう装置において、吸気
予熱器のMH1としてLaNi_4.75Al_0.25を500ｇ用い、
水素貯蔵容器の容積を８とした。この装置によ
れば、加熱工程においてエンジン始動時の大気温
度が−25℃であるとき、約10秒後に吸気温度を約
40℃まで高めることができた。また、準備工程で
は、エンジン排ガスの熱をヒートパイプにて、反
応器に伝え、これを約140℃に加熱したところ、
約30分後に水素のほぼ全量が水素貯蔵容器に戻さ
れた。

（発明の効果） 以上のように、本発明の装置によれば、水素を
吸蔵するとき発熱する金属水素化物を利用して加
熱を行なうので、装置が軽量であり、しかも、迅
速に、例えば、エンジンの吸気を高い温度まで加
熱することができ、かくして、寒冷地や冬期早朝
においてもエンジンの始動を著しく容易にする。
特に、本発明の装置によれば、第１の水素流通管
に並列して、反応器と水素貯蔵容器とを反応器か
ら水素貯蔵容器方向を順方向とする逆止弁により
連通する第２の水素連通管を設けたので、例え
ば、エンジン始動の一定時間の後に水素流通制御
弁が閉じられても、準備過程を完了させることが
できると共に、また、加熱工程の終了の直後に上
記水素流通制御弁が閉じられるようなことがあつ
ても、反応器が過度に高圧に至ることはなく、従
つて、安全な加熱装置を構成する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による加熱装置をエンジン吸気
予熱装置に適用した実施例を示す概念図、第２図
及び第３図は本発明の装置の作動を示すサイクル
線図である。 １……ターボチヤージヤー、２……エンジン、
３……吸気供給管、４……反応器、５……第１の
連通管、６……水素貯蔵容器、７……水素流通制
御弁、８……第２の連通管、９……逆止弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 第１の金属水素化物を内蔵した反応器
   と、 (b) 水素又は作動温度領域で上記第１の金属水素
   化物よりも水素平衡分解圧の高い第２の金属水
   素化物を内蔵した水素貯蔵容器と、 (c) 上記反応器と水素貯蔵容器とを水素流通制御
   弁により連通可能に接続する第１の水素連通管
   と、 (d) 上記反応器と水素貯蔵容器とを反応器から水
   素貯蔵容器方向を順方向とする逆止弁により連
   通する第２の水素連通管とを有し、 水素貯蔵容器から反応器へ水素を移動させ、第
   １の金属水素化物にこの水素を吸蔵させて発熱さ
   せる加熱工程と、第１の金属水素化物を加熱して
   水素を放出させ、水素貯蔵容器に移動させる準備
   工程とを行なうことを特徴とする加熱装置。