JPH0473075B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、金属水素化物利用装置に係り、特
に、熱交換能力の優れた金属水素化物利用装置に
関する。

従来技術 ある種の金属あるいは合金が液体水素とほぼ同
じ程度の高密度で多量の水素を発熱的に吸蔵して
金属水素化物を形成し、また、この金属水素化物
が吸熱的に水素を放出して元の金属あるいは合金
に戻ることが知られている。なお、金属水素化物
は吸熱によつて脱水素化し金属となるが、この明
細書ではこの場合も含めて金属水素化物と総称し
ている。

近年、クリーンエネルギーとしての水素を貯蔵
する水素貯蔵装置にこのような金属水素化物を水
素貯蔵材として用いる研究や、水素との反応時に
やりとりされる熱量がかなり大きいために、熱を
貯えるための蓄熱装置を構成する蓄熱材として金
属水素化物を用いる研究がなされている。

これらの装置においては、金属水素化物に対す
る熱交換をどれだけ迅速に行うことができるかで
装置の利用効率が決まる。

そこで従来より、例えば容器に充填した金属水
素化物層に、多数の放熱フインを付設したヒート
パイプ等からなる熱交換器を埋設して熱交換器と
金属水素化物との接触面積を増加させる等の工夫
により、金属水素化物利用装置の熱交換効率を向
上する試みがなされている。

ところで、もともと金属水素化物は熱伝導性が
悪いうえに、水素の吸収および放出を繰り返すに
従い、体積の急激な変化によつてクラツキングを
生じて粉体の状態から形状がさらに微粉末化し、
その結果、熱伝導度がさらに低下するとともに体
積が大きく減少する。

したがつて、上述のように放熱フインを付設し
たヒートパイプによる熱交換では、所望の利用効
率を得るためにはより多くの伝熱面積を必要とす
るために多数の放熱フインを必要とすることにな
る。その結果、これらの放熱フインに取り込まれ
る熱量（すなわち顕熱）が厖大になつて全体の熱
効率に対する影響（すなわち顕熱損失）が無視で
きなくなるという問題を生じていた。

目 的 本発明は、上述した従来技術の問題を解決する
ためになされたものであり、熱交換能力に優れた
金属水素化物利用装置を提供することを目的とす
る。

構 成 本発明は、ドーナツ状に形成された耐圧容器内
部に、この耐圧容器と同心円状にその耐圧容器よ
り断面が小さく形成された金属水素化物容器が内
蔵され、上記耐圧容器と上記金属水素化物容器の
隙間には断熱材が充填され、上記耐圧容器の外周
面にはこれに接する方向に複数の水素出入管が付
設され、上記金属水素化物容器の外周面には、上
記水素出入管から導入されて上記断熱材を拡散浸
透してきた水素をその金属水素化物容器内部に導
き入れる複数のノズルが形成されるとともに、こ
れらのノズルには水素は通すが金属水素化物は通
さない材質からなるフイルタが嵌合され、さら
に、この金属水素化物容器の内部には熱媒を外部
から循環して流すことのできる熱媒管がその金属
水素化物容器より断面が小さく形成されて同心円
状に配設されてなり、上記金属水素化物容器に収
納した粉体状の金属水素化物を水素流によつてこ
の金属水素化物容器内で螺旋状に循環させ、上記
熱媒管を流れる熱媒と熱交換させるようにして、
熱伝導性および熱効率を向上させるようにしたも
のである。

実施例 以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施
例を詳細に説明する。

第１図ａ，ｂは、本発明の一実施例を外面から
見た図を示し、また、第２図ａ，ｂは、それぞれ
Ａ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を示していている。

これらの図において、ドーナツ状に形成された
耐圧容器１には、その外周面に接する方向に、外
部の耐圧性水素タンク等（図示せず）から水素を
導入・排出するための水素出入管２が４本、それ
ぞれ90゜だけ離れて取り付けられている。

この耐圧容器１には、耐圧容器１とほぼ同形状
のドーナツ状でその径が細く形成された金属水素
化物容器３が内蔵されており、この金属水素化物
容器３と耐圧容器１の隙間には断熱材４が充填さ
れている。

また、金属水素化物容器３には、その表面を略
螺旋状に取り巻くような適宜な位置に、表面に凹
みをつけた切り欠きからなる多数のノズル５が形
成配置されている。

これらのノズル５の開口部には、水素は通すが
金属水素化物は通さない材質からなるフイルタ６
がそれぞれ嵌合されていて、金属水素化物容器３
に収納した金属水素化物が外部にもれ出ないよう
になつている。

また、金属水素化物容器３の中央部を貫通する
位置には熱媒管７が配設されており、この熱媒管
７を流通する熱媒によつて外部との熱交換が行な
われる。

なお、これらの図においては、金属水素化物の
図示を省略しているが（第４図参照）、金属水素
化物は水素吸着表面積を大きくするため粉体状に
形成されている。

さて、このような金属水素化物利用装置に水素
を吸蔵するため、各水素出入管２から水素を導入
すると、この水素は断熱材４内で拡散・浸透して
金属水素化物容器３の表面に達し、各ノズル５か
ら金属水素化物容器３の内部に吹き出される。

このとき、金属水素化物容器３内に生じる水素
流はノズル５の方向に一致した方向になり、ノズ
ル５が金属水素化物容器３上を螺旋状に配置形成
されていることから、金属水素化物容器３の内部
では熱媒管７に沿つて螺旋状に水素が流れ、これ
によつて、粉体状の金属水素化物が金属水素化物
容器３内で熱媒管７に接触しながら浮遊移動する
ことになる。

このようにして、水素吸蔵時の反応によつて充
分に熱を担持した金属水素化物が、ドーナツ状の
金属水素化物容器３内を水素流によつて熱媒管７
に接触しながら浮遊移動されて循環するので、熱
媒管７と金属水素化物との間の熱量の授受が速や
かに行われる。

また、この金属水素化物利用容器から水素を放
出する場合、高温の熱媒を熱媒管７に流通させる
と、金属水素化物が熱せられて水素を放出し、そ
の放出された水素はノズル５および断熱材４を介
して水素出入管２から放出される。

このとき、水素はノズル５で整流されるので、
金属水素化物容器３内では水素流の渦流を生じ、
これによつて、金属水素化物が金属水素化物容器
３内を熱媒管７に接触しながら浮遊移動し、この
ときの熱交換も効率良く行なわれる。

ところで、上述した実施例では、金属水素化物
容器３内に生じる水素流によつて粉体状の金属水
素化物の全てが全て、必ずしも熱媒管７のまわり
を接触しながら螺旋状に滑らかに流れるとは限ら
ない。

そこで、このような点を改良して金属水素化物
と熱媒管７との接触をより密にした本発明の他の
実施例を次に説明する。

第３図ａ，ｂは、その金属水素化物利用装置の
第２図ａ，ｂ対応の断面図、第４図は、その金属
水素化物利用装置の部分破断斜視図を示したもの
である。なお、これらの図において、上述した実
施例と同一部分には同一部号を付している。ま
た、第４図では、金属水素化物容器３に金属水素
化物MHが収納されているようすがあらわれてい
る。

この実施例では、熱媒管７の表面に螺旋状のフ
イン８を取り付けており、このフイン８によつて
水素流を整流するとともに金属水素化物を案内し
て金属水素化物容器３内を滑らかに移動できるよ
うにしている。また、フイン８が放熱板として作
用するので、熱交換性が向上し、さらに、熱効率
が改善される。

効 果 以上説明したように、本発明によれば、耐圧容
器および金属水素化物容器をドーナツ状に構成す
るとともに、金属水素化物容器に水素の渦流を生
じさせるためのノズルを設けたので、水素流によ
つて金属水素化物が容器内を浮遊移動して循環
し、これによつて、金属水素化物と熱媒間の熱量
の授受が極めて急速に行われる。

また、金属水素化物容器内に螺旋上のフインを
設けて、水素流および金属水素化物の移動を整流
するとともに伝熱面積を増加したので、装置の熱
効率をより向上できる。

さらに、金属水素化物を水素流によつて撹拌し
ているので、金属水素化物が微粉末化した場合で
も装置の熱効率はあまり低下しないという効果も
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明の一実施例の外形を示し
たそれぞれ平面図および正面図、第２図ａ，ｂは
Ａ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面をそれぞれ示した断
面図、第３図ａ，ｂは本発明の他の実施例を示し
た断面図、第４図は本発明の他の実施例を示した
構造図である。 １……耐圧容器、２……水素出入管、３……金
属水素化物容器、４……断熱材、５……ノズル、
６……フイルタ、７……熱媒管、８……フイン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ドーナツ状に形成された耐圧容器内部に、こ
   の耐圧容器と同心円状にその耐圧容器より断面が
   小さく形成された金属水素化物容器が内蔵され、
   上記耐圧容器と上記金属水素化物容器の隙間には
   断熱材が充填され、上記耐圧容器の外周面にはこ
   れに接する方向に複数の水素出入管が付設され、
   上記金属水素化物容器の外周面には、上記水素出
   入管から導入されて上記断熱材を拡散浸透してき
   た水素をその金属水素化物容器内部に導き入れる
   複数のノズルが形成されるとともに、これらのノ
   ズルには水素は通すが金属水素化物容器は通さな
   い材質からなるフイルタが嵌合され、さらに、こ
   の金属水素化物容器の内部には熱媒を外部から循
   環して流すことのできる熱媒管がその金属水素化
   物容器より断面が小さく形成されて同心円状に配
   設されてなり、上記金属水素化物容器に収納した
   粉体状の金属水素化物を水素流によつてこの金属
   水素化物容器内で螺旋状に循環させ、上記熱媒管
   を流れる熱媒と熱交換させることを特徴とする金
   属水素化物利用装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載において、上記熱
   媒管は、その外周面に沿つて螺旋状の放熱フイン
   が配設されていることを特徴とする金属水素化物
   利用装置。