JPH05220322A

JPH05220322A - プラズマ溶射水素回収装置

Info

Publication number: JPH05220322A
Application number: JP4026571A
Authority: JP
Inventors: Hisafumi Matsumoto; 寿文松本; Akihiro Kawada; 章広川田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1992-02-13
Filing date: 1992-02-13
Publication date: 1993-08-31

Abstract

(57)【要約】【目的】プラズマ溶射に供された後に排出される不活
性混合ガスの中から水素分を分離回収する装置。【構成】溶射後排出される混合ガスを、水素吸蔵合金
を充填した１対の容器（１０ａ），（１０ｂ）の一方に
導入し、これを冷却して水素吸蔵合金に水素を吸蔵させ
るとともに、他方の容器を加熱して吸蔵されていた水素
を分離させ、これを溶射装置の真空チャンバー（１）に
戻す操作を、交互に切換えて連続的に水素を供給する。
また、プラズマ溶射装置の冷却水と冷却後の温水とを、
水素吸蔵合金容器の低温熱源・加熱源として利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ溶射に供せら
れた後に放出される不活性混合ガスの中から水素分を分
離回収する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマ溶射法は、他の溶射法による熱
源では溶射し得なかった難溶融金属、セラミックス、サ
ーメットなどの材料も溶射できるので、先端工業を始め
としてガスタービンブレート、ベーンのコーティングな
ど広い範囲で使われている。このプラズマ溶射法におい
ては、ガスの温度を気体の限界を越えて上昇させると高
温の電離したガス（プラズマ）が発生するので、これを
集中させると超高温、超音速のプラズマジェットを生じ
る。これにより溶射装置でアークを発生させ、このアー
クの中にアルゴン（Ａｒ：プラズマを作る主体ガス）、
ヘリウム（Ｈｅ）、水素（Ｈ₂：プラズマの温度を上
げ、粉末を溶融し易くする）、窒素（Ｎ₂）などの不活
性混合ガスを供給して作り出したプラズマ流中に、各種
粉末材料を送って溶融噴射し皮膜を形成させる。そして
供給された使用済不活性混合ガスは、図２に示す排出回
路で吸引し大気に放出している。

【０００３】図２において、溶射装置の真空チャンバー
（１）は、皮膜の酸化を防止するためと、プラズマ速度
を上げ接合力を増すために、真空（５０Ｔｏｒｒ程
度）にしてある。また油フィルター（２）、サイクロン
（３）は、溶射した際に溶融しなかった粉末（大約４０
μ以下の粉末）を除去するためのものである。また符号
（４），（５），（６）は、真空チャンバー（１）を真
空にするためのポンプ類であって、上流側から順にルー
ツポンプ（４）、ロータリーポンプ（５）、ブースター
ポンプ（６）である。なお、排出管（７）を経て大気に
放出する不活性混合ガスを再度プラズマ溶射装置に導き
循環使用することも考えられるが、アルゴン（Ａｒ）と
水素（Ｈ₂）の供給量を調節して供給する必要があるた
め、そのままでは使用できない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のプラズマ溶
射装置においては、図２に示したように、使用済不活性
混合ガスを処理した後、大気中に放出している。この不
活性混合ガスの成分中には、水素（Ｈ₂）、アルゴン
（Ａｒ）など分離して再使用したい成分もあるが、前記
した理由によりそのままでは使用できない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の課
題を解決するために、真空チャンバー、混合ガス供給
管、混合ガス排出管を有するプラズマ溶射装置におい
て、入口が上記混合ガス排出管に接続されるとともに出
口が上記混合ガス供給管に接続され、かつ大気に連通す
る放出管を有する１対の水素吸蔵合金容器と、それら水
素吸蔵合金容器の入口および出口にそれぞれ設けられた
仕切弁と、上記放出管に設けられた放出弁と、上記真空
チャンバーに供給される冷却水の一部を用いて上記水素
吸蔵合金容器を冷却する手段と、上記真空チャンバー冷
却後の排温水を用いて上記水素吸蔵合金容器を加熱する
手段とを具備したことを特徴とするプラズマ溶射水素回
収装置を提案するものである。

【０００６】

【作用】本発明においては、１対の水素吸蔵合金容器の
入口および出口にそれぞれ設けられた仕切弁と各放出弁
の切換操作、ならびに各水素吸蔵合金容器の冷却と加熱
の切換操作によって、両水素吸蔵容器の水素吸蔵状態と
放出状態とを交互に変換し、混合ガス中の水素を常時分
離回収して、プラズマ溶射装置に供給することができ
る。

【０００７】また、水素吸蔵合金容器の吸蔵・放出に必
要な低温熱源・加熱熱源も、プラズマ溶射装置の真空チ
ャンバー冷却に供する冷却水と排温水がそのまま利用で
きる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す系統図であ
る。プラズマ溶射装置の真空チャンバー（１）で使用さ
れた混合ガスは、油フィルター（２）、サイクロン
（３）を通りルーツポンプ（４）、ロータリーポンプ
（５）、ブースターポンプ（６）に吸引されて排出管
（７）に排出される。この排出管（７）は、途中で２本
に分岐して並列管（８ａ），（８ｂ）となり、これら並
列管（８ａ），（８ｂ）の他端には、水素吸蔵合金が充
填された容器（水素吸蔵合金容器と呼ぶ）（１０ａ），
（１０ｂ）がそれぞれ設置されている。そしてこれら水
素吸蔵合金容器（１０ａ），（１０ｂ）の入口側と出口
側には、それぞれ仕切弁（１１ａ），（１１ｂ），（１
２ａ），（１２ｂ）が設けられている。また、合金に吸
蔵される水素以外の混合ガスを排出する放出管（２２
ａ），（２２ｂ）および放出弁（２３ａ），（２３ｂ）
が、水素吸蔵合金容器（１０ａ），（１０ｂ）の出口側
にそれぞれ設けられている。そして出口側仕切弁（１２
ａ），（１２ｂ）の下流側で、並列管（９ａ），（９
ｂ）が合流して管（１３）となり、プラズマ溶射装置の
上記真空チャンバー（１）に接続されている。

【０００９】次に、真空チャンバー（１）の冷却水管
（１４）から分岐した２本の管（１５ａ），（１５ｂ）
は、仕切弁（１９ａ），（１９ｂ）を介して、それぞれ
水素吸蔵合金容器（１０ａ），（１０ｂ）に配管されて
いる。またそれら管（１５ａ），（１５ｂ）の仕切弁
（１９ａ），（１９ｂ）の下流には、真空チャンバー
（１）を冷却した後の温水管（１７ａ），（１７ｂ）
が、仕切弁（２０ａ），（２０ｂ）を介してそれぞれ接
続されている。したがって管（１５ａ），（１５ｂ）
は、水素吸蔵合金容器（１０ａ），（１０ｂ）の冷却管
兼加熱管となっている。水素吸蔵合金容器（１０ａ），
（１０ｂ）を冷却或いは加熱した水は、排水管（２１
ａ），（２１ｂ）から排水溝に放水される。

【００１０】このような装置の作用について、次に説明
する。一方の水素吸蔵合金容器（１０ａ）の入口側仕切
弁（１１ａ）と放出弁（２３ａ）を開き、出口側仕切弁
（１２ａ）を閉じるとともに、他方の水素吸蔵合金容器
（１０ｂ）の入口側仕切弁（１１ｂ）と放出弁（２３
ｂ）を閉じ、出口側仕切弁（１２ｂ）を開く。また、仕
切弁（２０ａ）を閉じ仕切弁（１９ａ）を開いて、水素
吸蔵合金容器（１０ａ）に冷却水を通し冷却するととも
に、仕切弁（１９ｂ）を閉じ仕切弁（２０ｂ）を開い
て、水素吸蔵合金容器（１０ｂ）に温水を通し加熱す
る。このような状態にあるとき、プラズマ溶射装置の真
空チャンバー（１）から排出された混合ガスは、水素吸
蔵合金容器（１０ａ）に入り冷却水の低温熱源（約１０
℃）により冷却される。そうすると混合ガス中の水素分
のみが金属水素化物として吸蔵され、残りの成分は放出
弁（２３ａ）を通って大気中に放出される。また、水素
吸蔵合金容器（１０ｂ）では、既に吸蔵された水素分が
温水により加熱（約８０℃）されて分離し、その圧力に
より、開いている出口側仕切弁（１２ｂ）から管（９
ｂ），（１３）を経て、真空チャンバー（１）の混合ガ
ス供給口に供給される。

【００１１】このように本実施例においては、水素吸蔵
合金容器（１０ａ），（１０ｂ）の前後の仕切弁（１１
ａ），（１１ｂ），（１２ａ），（１２ｂ）および放出
弁（２３ａ），（１３ｂ）の切換操作と、冷却水・温水
切換仕切弁（１９ａ），（１９ｂ），（２０ａ），（２
０ｂ）の切換操作により、一方の水素吸蔵合金容器の水
素の放出が終るごとに、吸蔵側を放出側に、放出側を吸
蔵側に切り換えてやれば、常時水素の供給を継続するこ
とができる。また、水素吸蔵合金容器の吸蔵・放出に必
要な低温熱源・加熱熱源も、プラズマ溶射装置の真空チ
ャンバーの冷却に供する冷却水と排温水がそのまま利用
できる。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、プラズマ溶射時の使用
済不活性混合ガスの中から、水素分のみを連続して何回
でも取り出してプラズマ溶射装置に供給できるので、市
販水素を購入しないで済む。したがって購入費の大幅な
削減が可能となり、コスト低減に寄与する効果は極めて
大きい。

【００１３】また、プラズマ溶射装置の冷却水と冷却後
の温水とを水素吸蔵合金容器の低温熱源・中温熱源とし
て利用できる副次的効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る水素回収装置を
示す系統図である。

【図２】図２はプラズマ溶射装置における従来の混合ガ
ス放出回路を示す系統図である。

【符号の説明】

（１）真空チャンバー（２）油フィルター（３）サイクロン（４）ルーツポンプ（５）ロータリーポンプ（６）ブースターポンプ（７）混合ガス排出管（１０ａ），（１０ｂ）水素吸蔵合金容器（１１ａ），（１１ｂ）容器入口仕切弁（１２ａ），（１２ｂ）容器出口仕切弁（１４）真空チャンバー冷却水管（１５ａ），（１５ｂ）冷却・加熱兼用管（１７ａ），（１７ｂ）温水管（１９ａ），（１９ｂ）冷却水仕切弁（２０ａ），（２０ｂ）温水仕切弁（２１ａ），（２１ｂ）排水管（２２ａ），（２２ｂ）混合ガス放出管（２３ａ），（２３ｂ）混合ガス放出弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空チャンバー、混合ガス供給管、混合
ガス排出管を有するプラズマ溶射装置において、入口が
上記混合ガス排出管に接続されるとともに出口が上記混
合ガス供給管に接続され、かつ大気に連通する放出管を
有する１対の水素吸蔵合金容器と、それら水素吸蔵合金
容器の入口および出口にそれぞれ設けられた仕切弁と、
上記放出管に設けられた放出弁と、上記真空チャンバー
に供給される冷却水の一部を用いて上記水素吸蔵合金容
器を冷却する手段と、上記真空チャンバー冷却後の排温
水を用いて上記水素吸蔵合金容器を加熱する手段とを具
備したことを特徴とするプラズマ溶射水素回収装置。