JPH0389145A - 水素感応体および該水素感応体を用いた水素量計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、水素感応体および該水素感応体を用いた水素
量計測装置に関するものである。

〔従来の技術］ 昨今、新しいエネルギー源として水素が注目されている
。

また、水素をエネルギー源として利用した機器、例えば
水素エンジン等では、水素を貯蔵する手段として水素吸
蔵合金を使った水素貯蔵タンクが採用されている。

一方、水素をエネルギー源として利用した上述の如き機
器では、水素を効率よく使用するために、水素貯蔵タン
ク内に蓄えられた水素量を適確に知る手段が不可欠であ
る。

水素吸蔵合金に蓄えられている水素量を知る手段として
は、水素貯蔵タンク内の圧力と温度とを計測し、両者の
関係から水素量を知る方法や、水素吸蔵合金が水素量Ｍ
ｆｆｉに比例して体積変化することに着目し、ＸＳ！回
折回置装置いて合金の結晶格子の歪み率から水素量を導
き出すといった各種の方法がある。

〔充明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した水素量の計測方法は、いずれも、方
法を実施するための装置の構成が複雑で、しかもその装
置の取扱いも煩雑である。

本発明は上記実状に鑑みて、構成が簡易で、しかも容易
に水素量を知ることのできる水素感応体および該水素感
応体を用いた水素量計測ｇＶ：ｌ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〕

そこで、本発明では、雰囲気中の水素ガス濃度に対応し
て体積の変化する水素吸蔵合金から成り、かつ長尺形状
を呈するｆｆ１１１ｉ！部材と、上記水素吸蔵合金とは
水素ガスの濃度に対する体積変化率の異なる材質から成
り、上記第１層部材に積層かつ結合される第２層部材と
から水素感応体を構成することによって上記目的を達成
するとともに、上記水素感応体の一端を固定し他端に指
示手段を設け、かつ上記指示手段の移動方向に沿って水
素吸蔵時用目盛りと水素放出時用目盛りとを設けた目盛
り盤を備えて成る水素量計測装置によって上記目的を達
成した。

〔作用〕

上記構成の水素感応体は、第１層部材と第２層部材との
雰囲気中の水素ガス濃度に対する体積変化率の相違によ
り、上記水素ガス濃度に対応して湾曲変形するので、上
記水素感応体の変形量から水素量を知ることがきる。

また、上記構成の水素量計測装置によれば、上記水素感
応体の第１層部材を構成する水素吸蔵合金の、水素を吸
蔵する際の体積変化率と水素を放出する際の体積変化率
とが異なる特性を考慮して、水素吸蔵時用目盛りと水素
放出時用目盛りとを適宜使い分けることにより、正確な
水素量を知ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的な構成を、一実施例を示す図面に
基づいて詳細に説明する。

第１図ないし第３図に、本発明に関わる水素感応体を用
いた水素量計測装置を示す。なお、この装置は、水素エ
ンジンにおける水素貯蔵タンクに設けられるものである
。

水′ｌｌｌ計量装置１は、水素貯蔵タンク２の壁板２ａ
に取り付けられている。上記水素量計測Ｖｔｅ！１のボ
ディー１０は、上記壁板２に螺着する取り付は基部１１
と、該取り付は基部１１の上方に設けられたチャンバ一
部１２とを備えている。

上記取り付は基部１１には、伝熱’！！１３が固設され
ている。該伝熱管１３の下端部１３ａは、水素貯蔵タン
ク内に収容された水素吸蔵合金１４に臨んでいる一方、
上記伝熱管１３の上端部１３ｂは、チャンバ一部１２内
に臨んでいる。さらに、上記上端部１３ｂには、孔１３
ｃが形成されており、ボディー１０に形成された通路１
０ａと上記孔１３Ｇとを介して電熱管１３の内部とチャ
ンバー１２の内部とが互いに連通している。

上記伝熱管１３の上端部１３ｂには、後述する水素感応
体１００の下端部１００ａが圧着されており、また上記
水素感応体１００の上端部１００ｂには、磁石１５が固
設されている。

一方、上記チャンバ一部１２の天板１２ａは、水素感応
体１００の変形に基づく磁石１５の移動軌跡に沿って湾
曲形成されている。また、上記天板１２ａの上面には、
上記磁石１５の移動軌跡に沿って延びるガイドレール１
６が設けられており、このガイドレール１６には、磁石
１７を備えた指針部材１８が移動自在に取り付けられて
いる。上記磁石１５．１７および指針部材１８によって
指示手段２０が構成されている。

上記天板１２ａの上面には、第３図に明示する如くガイ
ドレール１６の両側方域に、それぞれ水素吸蔵時用目盛
り３０と水素放出時用目盛り３１とが描かれている。よ
って天板１２ａは、目盛り盤としても機能している。な
お、図中符号１９は、保護用のガラス板である。

水素感応体１００は、共に短冊の如き長尺形状を呈する
第１層部材１０１と第２層部材１０２とを、図示してい
ないネジ等によって互いにＶｉ層かつ結合することによ
り構成されている。

上記第１層部材１０１は、水素貯蔵タンク２に収容され
ている水素吸蔵合金１４と同一組成の水素吸蔵合金から
成る薄板材である。

一方、第２層部材１０２は、樹脂多孔質成形体に水素吸
蔵合金の粒子を混入して成る水素吸蔵成形体から構成さ
れており、上記第１層部材１０１とは、水素ガス濃度に
対する体積変化率が相違している。

なお、水素感応体１００の他の構成として、第１層部材
１０１に水素吸蔵合金の薄板材を用いるとともに、第２
層部材１０２を上記第１層部材１０２の片面に形成した
プラズマ溶射被膜から構成することもできる。このよう
な４ｉｌｌｉ、では、第１層部材１０１と第２層部材１
０２とを積層結合させるために、ネジ等の機械的な手段
を用いる必要はない。また、上記構成においても、第２
層部材１０２におけるガス濃度に対する体積変化率を、
第１層部材１０１と異ならせて設定していることは勿論
である。

第１図から明らかなように、ボディー１０におけるチャ
ンバ一部１２内部は、伝熱管１３を介して水素貯蔵タン
ク２の内部と連通している、このため、チャンバ一部１
２内の水素感応体１００には、上記タンク２内の水素吸
蔵合金１４と同等の水素圧が作用する。また、上記水素
感応体１００は、電熱管１３を介して水素吸蔵合金１４
と接触しているので、上記水素感応体１００は水素吸蔵
合金１４と同等の温度となる。

いま、水素貯蔵タンク２内に水素が供給されると、水素
吸蔵合金１４に水素が吸蔵されるとともに、水素感応体
１００における第１層部材１０１へも水素が吸蔵されて
ゆく。

このとき、第１層部材１０１と第２層部材１０２との、
水素ガス濃度に対する体積変化率の差によって、水素感
応体１００は、実線で示す形状から鎖線で示す形状へと
湾曲変形してゆく。水素感応体１００が湾曲変形するこ
とにより磁石１５が移動すると、該磁石１５と磁石１７
との互いの磁気吸引力によって、指針部材１８が上記磁
石１５の移動に追従して移動する。ここで指針部材１８
が指し示す水素吸蔵時用目盛り３０上の目盛りを読むこ
とにより、水素貯蔵タンク２内の水素吸蔵合金１４にお
ける水素量Ｒｍが計測される。

一方、水素吸蔵合金１４から水素が放出されると、水素
感応体１００における第１層部材１０１からも水素が放
出され、水素感応体１００は、第１図中鎖線で示す形状
から実線で示す形状へと変形してゆく。ここで指針部材
１８が指し示す水素放出時用目盛り３１上の目盛りを読
むことによって、水素吸蔵合金１４における水素吸蔵量
が計測される。

ここで第３図からも明らかなように、水素吸蔵時用目盛
り３０と水素放出時用目盛り３１とは、目盛り間隔が異
なっている。これは、以下の如き理由による。

すなわち、水素吸蔵合金は、第４図に示す如く同一の水
素濃度であっても、水素を吸蔵する場合と、水素を放出
する場合とで体積変化率が異なり、ある一定のヒステリ
シスを有している。これは、水素吸蔵時と水素放出時と
の、水素吸蔵合金における格子間応力の差が原因と考え
られている。

そこで、上述した如き、水素吸蔵時と水素放出時との体
積変化率の相違を考慮して、それぞれ専用の目盛りを用
意しているのである。

かくすることによって、水素吸蔵時、放出時共、精度の
高い水素量１１ｆｆｌの測定が可能となっている。

なお、本実施例では、水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵タ
ンクの水素残量系を例示しているが、本発明に関わる水
素感応体および水素開計測装置は、水素量を知る必要の
あるさまざまな機器、例えばケミカルヒートポンプや二
次電池、あるいは高純度水素精製装置におけるライン内
の水素濃度モニタとして有効に適用できることはいうま
でもない。

〔発明の効果） 以上、詳述した如く、本発明に関わる水素感応体は、雰
囲気中の水素ガス濃度に対応して仏積が変化する水素吸
蔵合金から成る長尺形状を呈する第１層部材と、上記水
素吸蔵合金とは水素ガス濃度に対する体積の変化率が異
なる材質から成り上記第１層部材に積層かつ結合される
第２層部材とから構成されているので、第１層部材と第
２層部材との雰囲気中の水素ガスＣ度に対する体積変化
率の相違により上記水素ガス濃度に対応して湾曲変形す
る。このため、上記水素感応体の変形星から水素量を容
易に知ることができる。

また、本発明に関わる水素量計測装置は、上記水素感応
体の一端を固定し他端に指示手段を設けるとともに、上
記指示手段の移動方向に沿って水素吸蔵時用目盛りと水
素放出時用目盛りとを設けた目盛り盤とを備えているの
で、上記水素感応体の第１廟部材を構成する水素吸蔵合
金の、水素を吸蔵する際の体積変化率と水素を放出する
際の体積変化率とが異なる特性を考慮して、水素吸蔵時
用目盛りと水素放出時用日帰りとを適宜使い分けること
により、正確な水１ｍを容易に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に関わる水素量針３！Ｉ装置の断面側面
図、第２図は上記水素量計測装置の要部拡大断面側面図
、第３図は上記水素量計測装置の目盛り盤を示す上面図
であり、第４図は水素吸蔵合金における水素吸Ｒ量と体
積変化率との関係を示すグラフである。 １・・・水素量計測装置、２・・・水素貯蔵タンク、１
０・・・ボディー　１２・・・ヂャンバ一部、１３・・
・伝熱管、１４・・・水素吸蔵合金、１５．１７・・・
磁石、１８・・・指針部材、２０・・・指示手段、１０
０・・・水素感応体、１０１・・・第１層部材、１０２
・・・第２層部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）雰囲気中の水素ガス濃度に対応して水素を吸蔵す
   ることにより体積が変化する水素吸蔵合金から成り、か
   つ長尺形状を呈する第１層部材と、上記水素吸蔵合金と
   は水素ガス濃度に対する体積の変化率が異なる材質から
   成り、上記第１層部材に積層かつ結合される第２層部材
   とを備え、水素ガス濃度に対応して湾曲変形することを
   特徴とする水素感応体
2. （２）一端を固定するとともに他端に指示手段を設けた
   請求項第（１）項記載の水素感応体と、上記指示手段の
   移動方向に沿つて水素吸蔵時用目盛りと水素放出時用目
   盛りとを設けた目盛り盤とを備えて成ることを特徴とす
   る水素量計測装置