JPH07286793A - 熱交換装置 - Google Patents

熱交換装置

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JPH07286793A
JPH07286793A JP6104691A JP10469194A JPH07286793A JP H07286793 A JPH07286793 A JP H07286793A JP 6104691 A JP6104691 A JP 6104691A JP 10469194 A JP10469194 A JP 10469194A JP H07286793 A JPH07286793 A JP H07286793A
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JP
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heat
pressure vessel
hydrogen
hydrogen storage
storage metal
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JP6104691A
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English (en)
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Koji Akashi
幸治 明石
Naoki Ko
直樹 広
Kenji Nasako
賢二 名迫
Teruhiko Imoto
輝彦 井本
Koichi Nishimura
康一 西村
Ikuro Yonezu
育郎 米津
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水素吸蔵金属材料を用いた熱交換装置におい
て、顕熱損失を少なくして熱交換効率を向上させると共
に、水素吸蔵金属材料が収容された圧力容器の変形を少
なくし、効率のよい熱交換が長期に渡って安定して行え
るようにし、また制御も簡単で、装置を小型化して、ラ
ンニングコストも安くできるようにする。 【構成】 中高温用と低温用の水素吸蔵金属材料Ｍ1，
Ｍ2をそれぞれ圧力容器１０の第１収容部１２と第２収
容部１３とに収容させ、圧力容器を移動手段３０によっ
て装置本体２０に設けられた案内路２１に沿って加熱部
２２と放熱部２３と吸熱部２４との間で往復移動させる
と共に、水素通路１４を通して水素を移動させて各水素
吸蔵金属材料Ｍ1，Ｍ2に吸収或いは放出させ、放熱部で
放熱，吸熱部で吸熱を行なうようにし、また必要に応じ
て回転手段４０によって圧力容器を回転させるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、水素吸蔵金属材料に
水素が吸収されて水素吸蔵金属材料が金属水素化物にな
る際の発熱反応や、この金属水素化物から水素が放出さ
れて金属水素化物が水素吸蔵金属材料に戻る際の吸熱反
応を利用して熱交換を行なう熱交換装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、フロンガス等によるオゾン層の破
壊等が問題となり、地球環境保全の立場からフロンガス
等を使用したコンプレッサー式の熱交換装置の使用が次
第に規制されるようになった。このため、近年において
は、上記のような方式とは異なる様々な方式の熱交換装
置が開発されてきた。
【０００３】そして、このような熱交換装置の一つとし
て、水素吸蔵金属材料に水素が吸収されて水素吸蔵金属
材料が金属水素化物になる際の発熱反応や、この金属水
素化物から水素が放出されて金属水素化物が水素吸蔵金
属材料に戻る際の吸熱反応を利用して熱交換を行なうよ
うにした水素吸蔵金属材料収容式の熱交換装置が開発さ
れた。
【０００４】また、このような熱交換装置において十分
な熱交換を行うため、使用する水素吸蔵金属材料につい
ても様々な研究が行われた。ここで、このような水素吸
蔵金属材料としては、使用温度レベルに応じて適当な平
衡水素圧力をもつこと、プラトー領域の傾きやヒステリ
シスが小さくて可逆性に優れていること、有効水素吸収
量が大きいこと、反応速度が大きいこと、水素の吸収放
出のサイクル寿命に優れていること等の特性をもつもの
が好ましいとされ、このような特性を有する水素吸蔵金
属材料として希土類元素を含む水素吸蔵合金が開発さ
れ、さらに０．１〜１ＭＰａの圧力範囲において、室温
付近で水素の吸収放出を行う低温用の水素吸蔵合金や、
１００〜２００℃の中高温レベルで水素の吸収放出を行
う中高温用の水素吸蔵合金が開発された。
【０００５】また、上記のような水素吸蔵金属材料を用
いた熱交換装置としては、特公昭５８−１９９５５号公
報等に示されるようなものが知られていた。ここで、こ
のような熱交換装置においては、一般に図１に示すよう
に、平衡水素圧力が異なる中高温用と低温用の２種類の
水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 を用い、これらの水素吸蔵
金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 をそれぞれ別の圧力容器１内に収容
させ、何れか一方の圧力容器１内に水素を供給して、上
記の水素吸蔵金属材料Ｍ1 或はＭ2 に水素を吸収させて
金属水素化物Ｍ1 Ｈ或はＭ2 Ｈの状態にし、各圧力容器
１間に水素を移動させる水素案内管２を設け、この水素
案内管２を通して水素を各圧力容器１間で移動させるよ
うにすると共に、各圧力容器１の周囲に熱交換を効果的
に行うための熱交換用フィン３を設けるようにしてい
た。
【０００６】そして、このような熱交換装置を使用して
熱交換を行うにあたっては、それぞれの圧力容器１を加
熱あるいは冷却させて、水素を水素案内管２を通して各
圧力容器１間で移動させるようにし、水素を吸収した金
属水素化物Ｍ1 Ｈ或いはＭ2Ｈが水素を放出して水素吸
蔵金属材料Ｍ1 或いはＭ2 になる場合の吸熱反応や、水
素吸蔵金属材料Ｍ1 或いはＭ2 が水素を吸収して金属水
素化物Ｍ1 Ｈ或いはＭ2 Ｈになる場合の発熱反応によっ
てそれぞれの圧力容器１自体を冷却或は加熱させ、各圧
力容器１の周囲に設けられた熱交換用フィン３を介して
熱交換を行うようにしていた。
【０００７】また、上記のように圧力容器１自体を冷却
或は加熱させて熱交換を行う他に、図２に示すように、
水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 が収容される圧力容器１内
に熱交換用フィン３と共に熱交換用媒体を通す媒体管４
を設け、上記のように水素を吸収した金属水素化物Ｍ1
Ｈ，Ｍ2 Ｈが水素を放出して水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ
2 になる際の吸熱反応や、水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2
が水素を吸収して金属水素化物Ｍ1 Ｈ，Ｍ2 Ｈになる際
の発熱反応により、上記の熱交換用フィン３を介して熱
交換用媒体を冷却或は加熱させて熱交換を行うようにし
た熱交換装置も存在した。
【０００８】ここで、上記のような熱交換装置において
は、いずれも金属水素化物Ｍ1 Ｈ，Ｍ2 Ｈが水素を放出
して水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 になる際の吸熱反応
や、水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 が水素を吸収して金属
水素化物Ｍ1 Ｈ，Ｍ2 Ｈになる際の発熱反応によって熱
交換用フィン３が冷却されたり加熱されたりした。この
ため、各圧力容器１内における水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，
Ｍ2 において吸熱と発熱とが切り替わる度に、この熱交
換用フィン３における熱が損失され、いわゆる顕熱損失
が大きくなって熱交換装置における熱交換効率が低下す
るという問題があった。
【０００９】また、上記のような熱交換装置において
は、水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 に水素を吸収させると
その体積が膨張する一方、このように水素を吸収した金
属水素化物Ｍ1 Ｈ，Ｍ2 Ｈから水素を放出させるとその
体積が収縮し、このような操作を何度も繰り返して熱交
換を行うと、次第に水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 が微粉
化され、このように微粉化された水素吸蔵金属材料Ｍ
1 ，Ｍ2 が圧力容器１の底部に蓄積されて、圧力容器１
の底部における水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 の密度が次
第に高くなった。
【００１０】このため、上記のような熱交換装置におい
ては、何度も繰り返して熱交換を行うと、水素吸蔵金属
材料Ｍ1 ，Ｍ2 が水素を吸収して金属水素化物Ｍ1 Ｈ，
Ｍ2Ｈになった場合における体積膨張がその密度が高く
なった圧力容器１の底部において次第に大きくなり、圧
力容器１の底部における内部応力が増加して、圧力容器
１の底部が次第に変形し、極端な場合にはこの圧力容器
１が破壊するという問題があった。
【００１１】さらに、上記のような熱交換装置において
は、中高温用と低温用の２種類の水素吸蔵金属材料Ｍ
1 ，Ｍ2 をそれぞれ別の圧力容器１内に収容させ、それ
ぞれの圧力容器１を個々に適当なタイミングで加熱或い
は冷却させて、水素を水素案内管２を通して各圧力容器
１間で移動させるようにしていたため、その制御が面倒
であると共に装置が大型化し、またランニングコストも
高く付く等の問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、水素吸蔵
金属材料に水素が吸収されて水素吸蔵金属材料が金属水
素化物になる際の発熱反応や、この金属水素化物から水
素が放出されて金属水素化物が水素吸蔵金属材料に戻る
際の吸熱反応を利用して熱交換を行なう熱交換装置にお
ける上記のような様々な問題を解決することを課題とす
るものである。
【００１３】すなわち、この発明においては、上記のよ
うな熱交換装置において、水素吸蔵金属材料において吸
熱と発熱とが切り替わる際に、熱交換用フィン等で多く
の熱が損失されるということがなく、顕熱損失が少なく
なって熱交換効率が向上し、また圧力容器を加熱したり
冷却したりする制御も簡単に行え、装置を小型化させる
ことができると共にランニングコストも安くでき、さら
に水素吸蔵金属材料に水素を吸収させたり、水素を放出
させたりして何度も熱交換を行った場合であっても、水
素吸蔵金属材料の膨張によって圧力容器が変形したり破
壊されたりするということがなく、長期に渡って安定し
て効率のよい熱交換が行えるようにすることを目的とす
るものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明に係る熱交換装
置においては、上記のような課題を解決するため、平衡
水素圧力が異なる中高温用と低温用の２種類の水素吸蔵
金属材料を用い、上記の各水素吸蔵金属材料を収容させ
る圧力容器内に第１収容部と第２収容部とを分離させて
設けると共に第１収容部と第２収容部との間において水
素を移動させる水素通路を設け、中高温用の水素吸蔵金
属材料を圧力容器内に第１収容部に収容させると共に低
温用の水素吸蔵金属材料を第２収容部に収容させて所定
量の水素を圧力容器内に供給する一方、装置本体内に上
記の圧力容器を移動させる案内路を設けると共に、この
案内路に沿って装置本体に圧力容器を加熱する加熱部と
圧力容器の熱を放熱させる放熱部と圧力容器に熱を吸収
させる吸熱部とを設け、さらに上記の圧力容器を装置本
体内において上記案内路に沿って往復移動させ、中高温
用の水素吸蔵金属材料が収容された第１収容部を上記放
熱部と加熱部との間で往復移動させると共に、低温用の
水素吸蔵金属材料が収容された第２収容部を上記吸熱部
と放熱部との間で往復移動させる移動手段を設けるよう
にしたのである。
【００１５】さらに、この発明における熱交換装置にお
いては、上記のような課題を解決するため、上記の熱交
換装置において、筒状になった圧力容器を用いると共
に、この圧力容器をその周方向に回転させる回転手段を
設けるようにしたのである。
【００１６】
【作用】この発明における熱交換装置においては、上記
のように中高温用の水素吸蔵金属材料が第１収容部に収
容されると共に低温用の水素吸蔵金属材料が第２収容部
に収容された圧力容器を装置本体内に設けられた案内路
に沿って移動手段により往復移動させて、中高温用の水
素吸蔵金属材料が収容された第１収容部を装置本体の放
熱部と加熱部との間で往復移動させると共に、低温用水
素吸蔵金属材料が収容された第２収容部を装置本体の吸
熱部と放熱部との間で往復移動させるようにする。
【００１７】ここで、例えば、第１収容部に収容された
中高温用の水素吸蔵金属材料に水素が吸収されて金属水
素化物になっている状態で、上記圧力容器を移動手段に
より装置本体内の案内路に沿って移動させ、上記の第１
収容部を装置本体の加熱部に導くと共に、低温用の水素
吸蔵金属材料が収容された第２収容部を装置本体の放熱
部に導くと、第１収容部が加熱部において加熱され、上
記の金属水素化物が吸熱しながら水素を放出して水素吸
蔵金属材料に戻ると共に、このように放出された水素が
第１収容部から水素通路を通して第２収容部に供給さ
れ、第２収容部に収容された低温用の水素吸蔵金属材料
がこの水素を吸収して金属水素化物になると共に発熱
し、この熱が放熱部において放熱されるようになる。
【００１８】また、このように第２収容部における低温
用の水素吸蔵金属材料が水素を吸収して金属水素化物に
なった状態で、圧力容器を移動手段により装置本体内の
案内路に沿って上記の場合と逆の方向に移動させ、第１
収容部を加熱部から放熱部に導くと共に、第２収容部を
放熱部から吸熱部に導くと、加熱された第１収容部が放
熱部において放熱して次第に冷え、上記の水素吸蔵金属
材料間における平衡水素圧力の差によって水素が第２収
容部から水素通路を通して第１収容部に吸引されるよう
になる。そして、第２収容部における金属水素化物が吸
熱部おいて吸熱しながら水素を放出して水素吸蔵金属材
料に戻る一方、このように放出された水素が第２収容部
から水素通路を通して第１収容部に供給され、第１収容
部に収容された中高温用の水素吸蔵金属材料が放熱部に
おいて放熱しながらこの水素を吸収して金属水素化物に
なる。
【００１９】このように、この発明における熱交換装置
においては、中高温用と低温用の２種類の水素吸蔵金属
材料をそれぞれ圧力容器の第１収容部と第２収容部とに
収容させると共に、装置本体に加熱部と放熱部と吸熱部
を設け、圧力容器をこの装置本体内に設けられた案内路
に沿って往復移動させ、圧力容器内の各水素吸蔵金属材
料における加熱，放熱，吸熱を装置本体の加熱部と放熱
部と吸熱部とで行うため、熱交換用フィンを圧力容器自
体に設けずに装置本体の放熱部や吸熱部に設けることが
でき、熱交換用フィンを圧力容器自体に設けた従来の熱
交換装置のように、各圧力容器において吸熱と発熱とが
切り替わる度に、この熱交換用フィンにおける熱が損失
されるということがなく、顕熱損失が少なくなって効率
のよい熱交換が行えるようになる。
【００２０】また、この発明の熱交換装置においては、
中高温用と低温用の２種類の水素吸蔵金属材料を１つの
圧力容器内に収容させると共に、この圧力容器を装置本
体内で往復移動させて、水素を中高温用と低温用の２種
類の水素吸蔵金属材料の間で移動させるため、中高温用
と低温用の２種類の水素吸蔵金属材料をそれぞれ別の圧
力容器内に収容させて各圧力容器をそれぞれ適当なタイ
ミングで加熱させたり冷却させたりする従来の熱交換装
置に比べて、装置を小型化できると共に制御も容易に行
え、さらにランニングコストも安くなる。
【００２１】また、上記のように圧力容器を往復移動さ
せると、これによって圧力容器の第１及び第２収容部に
収容された各水素吸蔵金属材料がある程度掻き混ぜら
れ、各水素吸蔵金属材料における水素の吸収及び放出が
スムーズに行われて、各水素吸蔵金属材料における発
熱，吸熱が効率よく行われるようになると共に、水素の
吸収，放出によって各水素吸蔵金属材料が微粉化した場
合であっても、微粉化された各水素吸蔵金属材料が圧力
容器内で掻き混ぜられ、圧力容器の底部に溜って密度が
増すということが少なく、各水素吸蔵金属材料が水素を
吸収して膨張した際に圧力容器の底部が変形するという
ことが少なくなる。
【００２２】さらに、この発明の熱交換装置において、
上記の圧力容器として筒状になった圧力容器を用い、こ
の圧力容器を回転手段によってその周方向に回転させる
ようにすると、この回転によって圧力容器内に収容され
た各水素吸蔵金属材料が効率よく掻き混ぜられ、各水素
吸蔵金属材料における発熱，吸熱がより効率よく行われ
るようになると共に、微粉化された各水素吸蔵金属材料
が圧力容器の底部に溜って密度が増すということもなく
なり、各水素吸蔵金属材料が水素を吸収して膨張した際
に圧力容器の底部が変形するということがなくなる。
【００２３】
【実施例】以下、この発明の実施例に係る熱交換装置を
添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２４】（実施例１）この実施例の熱交換装置にお
いては、図３に示すように、圧力容器１０として筒状に
なったものを使用し、この圧力容器１０内の軸方向両端
部及び中央部にそれぞれ断熱材１１を設け、この中央部
における断熱材１１によって第１収容部１２と第２収容
部１３とを分離させると共に、第１収容部１２と第２収
容部１３との間において水素を移動させる水素通路１４
を設けるようにした。ここで、水素通路１４を設けるに
あたっては、水素を通すが水素吸蔵金属材料の粉体を通
さない水素通気フィルター１４を中央部の断熱材１１を
通して第１収容部１２から第２収容部１３にわたって設
けた。
【００２５】そして、平衡水素圧力が異なる中高温用と
低温用の２種類の水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 をこの圧
力容器１０内に収容させるにあたっては、同図に示す圧
力容器１０において、右側に位置する第１収容部１２に
中高温用の水素吸蔵金属材料Ｍ1 を、左側に位置する第
２収容部１３に低温用の水素吸蔵金属材料Ｍ2 を収容さ
せ、この状態で第１収容部１２と第２収容部１３の何れ
かに水素を供給し、上記２種類の何れか一方の水素吸蔵
金属材料Ｍ1 或はＭ2 に水素を吸収させて金属水素化物
Ｍ1 Ｈ或はＭ2 Ｈの状態にさせた。
【００２６】また、この実施例の熱交換装置において
は、図４及び図５に示すように、その装置本体２０内に
上記の圧力容器１０をその軸方向に沿って移動させる
上，下一対になった案内路２１ａ，２１ｂを近接して設
けると共に、これらの案内路２１ａ，２１ｂに沿って装
置本体２０に、圧力容器１０を加熱する加熱部２２と、
圧力容器１０の熱を放熱させる放熱部２３と、圧力容器
１０に熱を吸収させる吸熱部２４とを設け、各案内路２
１ａ，２１ｂ内にそれぞれ圧力容器１０を移動可能に収
容させた。
【００２７】そして、上記の装置本体２０においては、
加熱部２２と放熱部２３と吸熱部２４との間で熱が伝わ
らないように断熱部材２５を配すると共に、上記放熱部
２３と吸熱部２４とにおいて熱交換が効率よく行われる
ようにするため、放熱部２３と吸熱部２４の周囲に多数
の熱交換用フィン２６を設け、また加熱部２２において
は、圧力容器１０を加熱するため、その周囲にヒーター
２２ａを設けるようにした。
【００２８】また、装置本体２０に設けられた上，下一
対の案内路２１ａ，２１ｂ内にそれぞれ圧力容器１０を
収容させるにあたっては、それぞれの案内路２１ａ，２
１ｂ内に収容させる圧力容器１０の位置をずらせるよう
にし、例えば図４に示すように、上方の案内路２１ａ内
においては、圧力容器１０における第１収容部１２を放
熱部２３に、第２収容部１３を吸熱部２４に位置させる
一方、下方の案内路２１ｂ内においては、圧力容器１０
における第１収容部１２を加熱部２２に、第２収容部１
３を放熱部２３に位置させるようにした。
【００２９】また、上記のように装置本体２０の各案内
路２１ａ，２１ｂ内に収容された各圧力容器１０をそれ
ぞれ移動手段３０により各案内路２１ａ，２１ｂに沿っ
て往復移動させるにあたり、この実施例においては、圧
力容器１０の移動方向両側における装置本体１０の両側
に、それぞれプーリー３１を案内路２１ａ，２１ｂ間に
またがるように配し、各プーリー３１に巻き掛けた各ベ
ルト３２の端部をそれぞれ圧力容器１０の端部に取り付
け、各ベルト３２と各圧力容器１０とよって無端軌道を
形成した。
【００３０】そして、モーター（図示せず）により上記
のプーリー３１を回転させて、各圧力容器１０をそれぞ
れの案内路２１ａ，２１ｂに沿って逆方向に移動させる
と共に、プーリー３１の回転方向を適当なタイミングで
切り換え、各圧力容器１０を各案内路２１ａ，２１ｂに
沿って往復移動させ、各圧力容器１０において、中高温
用の水素吸蔵金属材料Ｍ1 が収容された第１収容部１２
を上記の放熱部２３と加熱部２２との間で往復移動させ
ると共に、低温用の水素吸蔵金属材料Ｍ2 が収容された
第２収容部１３を上記の吸熱部２４と放熱部２３との間
で往復移動させるようにした。
【００３１】次に、この実施例における熱交換装置によ
って熱交換を行う場合について具体的に説明する。
【００３２】ここで、上記のようにプーリー３１を回転
させて各案内路２１ａ，２１ｂ内において各圧力容器１
０を移動させ、図４に示すように、上方の案内路２１ａ
内における圧力容器１０の第１収容部１２を放熱部２３
の位置に、第２収容部１３を吸熱部２４の位置に導くと
共に、下方の案内路２１ｂ内における圧力容器１０の第
１収容部１２を加熱部２２の位置に、第２収容部１３を
放熱部２３の位置に導いた場合、上方の案内路２１ａ内
における圧力容器１０においては、第２収容部１３に収
容された低温用の水素吸蔵金属材料Ｍ2 が水素を吸収し
て金属水素化物Ｍ2 Ｈの状態になっている一方、下方の
案内路２１ｂ内における圧力容器１０においては、第１
収容部１２に収容された中高温用の水素吸蔵金属材料Ｍ
1 が水素を吸収して金属水素化物Ｍ1 Ｈの状態になって
いる。
【００３３】そして、上記のように上方の案内路２１ａ
内において、圧力容器１０の第１収容部１２が放熱部２
３の位置に、第２収容部１３が吸熱部２４の位置に導か
れると、加熱部２２で加熱された第１収容部１２がこの
放熱部２３において放熱して次第に冷え、水素吸蔵金属
材料Ｍ1 ，Ｍ2 間における平衡水素圧力の差により、吸
熱部２４に導かれた第２収容部１３における金属水素化
物Ｍ2 Ｈが吸熱しながら水素を放出して水素吸蔵金属材
料Ｍ2 に戻り、吸熱部２４に設けられた熱交換用フィン
２６を介して周囲が冷却される一方、このように金属水
素化物Ｍ2 Ｈから放出された水素が第２収容部１３から
水素通路１４を通して第１収容部１２に供給され、第１
収容部１２に収容された中高温用の水素吸蔵金属材料Ｍ
1 が発熱しながらこの水素を吸収して金属水素化物Ｍ1
Ｈになり、この熱が放熱部２３に設けられた熱交換用フ
ィン２６を介して周囲に放熱されるようになる。
【００３４】一方、下方の案内路２１ｂ内において、圧
力容器１０の第１収容部１２が加熱部２２の位置に、第
２収容部１３が放熱部２３の位置に導かれると、第１収
容部１２が加熱部２２において加熱され、この第１収容
部１２における金属水素化物Ｍ1 Ｈが吸熱しながら水素
を放出して水素吸蔵金属材料Ｍ1 に戻ると共に、このよ
うに放出された水素が第１収容部１２から水素通路１４
を通して第２収容部１３に供給され、第２収容部１３に
収容された低温用の水素吸蔵金属材料Ｍ2 が発熱しなが
らこの水素を吸収して金属水素化物Ｍ2 Ｈになり、この
熱が放熱部２３に設けられた熱交換用フィン２６を介し
て周囲に放熱されるようになる。
【００３５】そして、上記のように上方の案内路２１ａ
内における圧力容器１０により吸熱部２４で吸熱を放熱
部２３で放熱を行なう一方、下方の案内路２１ｂ内にお
ける圧力容器１０において放熱部２３で放熱を行なった
後は、上記プーリー３１を逆方向に回転させて各圧力容
器１０をそれぞれ逆方向に移動させ、図５に示すよう
に、上方の案内路２１ａ内における圧力容器１０の第１
収容部１２を加熱部２２の位置に、第２収容部１３を放
熱部２３の位置に導く一方、下方の案内路２１ｂ内にお
ける圧力容器１０の第１収容部１２を放熱部２３の位置
に、第２収容部１３を吸熱部２４の位置に導くようにす
る。
【００３６】このようにすると、上方の案内路２１ａ内
における圧力容器１０と下方の案内路２１ｂ内における
圧力容器１０とが前記の場合とは逆になり、上方の案内
路２１ａ内における圧力容器１０においては、加熱部２
２に位置する第１収容部１２に収容された金属水素化物
Ｍ1 Ｈから水素が放出されて放熱部２３に位置する第２
収容部１３に収容された低温用の水素吸蔵金属材料Ｍ2
に吸収され、第２収容部１３が放熱部２３において放熱
する一方、下方に位置する圧力容器１０においては、吸
熱部２４に位置する第２収容部１３に収容された金属水
素化物Ｍ2 Ｈから水素が放出されて放熱部２３に位置す
る第１収容部１２に収容された中高温用の水素吸蔵金属
材料Ｍ1 に吸収され、第２収容部１３が吸熱部２４にお
いて吸熱すると共に第１収容部１２が放熱部２３におい
て放熱するようになる。
【００３７】ここで、上記のように各圧力容器１０を案
内路２１ａ，２１ｂに沿って装置本体２０内で往復移動
させ、各圧力容器１０に収容された水素吸蔵金属材料Ｍ
1 ，Ｍ2 における放熱を放熱部２３で、吸熱を吸熱部２
４で行うようにすると、水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 に
おいて放熱と吸熱とが切り替わった場合においても、常
に放熱部２３では放熱が、吸熱部２４は吸熱が行なわ
れ、この放熱部２３や吸熱部２４に設けられた熱交換用
フィン２６において熱が損失されるということがなく、
効率のよい熱交換が行えるようになった。
【００３８】また、上記のように圧力容器１０を往復移
動させると、これによって圧力容器１０の各収容部１
２，１３に収容された各水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 が
掻き混ぜられ、各水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 における
水素の吸収及び放出がスムーズになってその発熱や吸熱
が効率よく行われるようになった。また、このように各
水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 が掻き混ぜられると、水素
の吸収及び放出によって各水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2
が微粉化した場合であっても、微粉化された各水素吸蔵
金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 が圧力容器１０の底部に溜って密度
が増すということが少なく、各水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，
Ｍ2 が水素を吸収して膨張しても圧力容器１０の底部が
変形するということが少なくなった。
【００３９】さらに、この実施例の熱交換装置において
は、上記のように上，下一対になった案内路２１ａ，２
１ｂ内において各圧力容器１０における位置を加熱部２
２と放熱部２３と吸熱部２４との間で入れ替えるように
して移動させ、放熱部２３や吸熱部２４において常に放
熱や吸熱が行われるようにしたため、放熱や吸熱による
熱交換を連続して行えた。
【００４０】また、この実施例においては、装置本体２
０内に上，下一対になった案内路２１ａ，２１ｂを設け
るようにしただけであるが、装置本体２０内にさらに多
くの対になった案内路２１ａ，２１ｂを形成し、各案内
路２１ａ，２１ｂ内において上記のように圧力容器１０
を移動させて熱交換を行うようにしてもよい。なお、こ
の場合、装置本体２０における加熱部２２と放熱部２３
と吸熱部２４とを共通させることができ、装置が小型化
できると共に、ランニングコストも安くなる。
【００４１】（実施例２）この実施例における熱交換装
置も、上記実施例１の熱交換装置とほぼ同様であるた
め、同じ部分についての説明は省略し、異なる部分につ
いて具体的に説明する。
【００４２】ここで、この実施例の熱交換装置において
は、図６に示すように、上記圧力容器１０の外周に螺旋
状になったねじ部１５を設けると共に、装置本体１０に
おける各案内路２１ａ，２１ｂの内周に上記ねじ部１５
に対応するようにしてねじ溝２７ａ，２７ｂを設けるよ
うにした。
【００４３】そして、各案内路２１ａ，２１ｂの内周に
おけるねじ溝２７ａ，２７ｂに各圧力容器１０の外周に
形成されたねじ部１５を螺合させ、各圧力容器１０を回
転させて各案内路２１ａ，２１ｂ内に圧力容器１０を収
容させるようにし、上記実施例１の場合と同様に、各案
内路２１ａ，２１ｂ内において各圧力容器１０の位置を
ずらせて収容させるようにした。
【００４４】また、この実施例においては、上記のよう
に装置本体２０の各案内路２１ａ，２１ｂ内に収容され
た各圧力容器１０をそれぞれ各案内路２１ａ，２１ｂに
沿って往復移動させる移動手段３０及び各圧力容器１０
を周方向に回転させる回転手段４０として、各圧力容器
１０にパルスモーター等の回転装置４１を取り付け、各
回転装置４１を制御装置４２によって制御するようにし
た。
【００４５】そして、この実施例においては、上記の制
御装置４２により各回転装置４１の回転を制御し、各回
転装置４１によって各圧力容器１０を回転させながら、
前記実施例１の場合と同様に各圧力容器１０を各案内路
２１ａ，２１ｂに沿って移動させて熱交換を行うように
した。
【００４６】ここで、この実施例のものにおいては、上
記のように各圧力容器１０を回転させながら移動させる
ため、圧力容器１０の各収容部１２，１３に収容された
各水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 が上記実施例１の場合よ
りもさらに効果的に掻き混ぜられ、各水素吸蔵金属材料
Ｍ1 ，Ｍ2 における水素の吸収及び放出がスムーズにな
ってその発熱や吸熱がより効率よく行われるようになる
と共に、各水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 が水素の吸収及
び放出によって微粉化した場合であっても、微粉化した
各水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2 が圧力容器１０の底部に
溜るということがなく、各水素吸蔵金属材料Ｍ1 ，Ｍ2
が水素を吸収して膨張しても、圧力容器１０の底部が変
形するということがなくなり、長期に渡って安定して効
率の良い熱交換が行なえるようになった。
【００４７】また、上記のように各圧力容器１０を回転
させながら移動させて停止させる場合に、上記制御装置
４２により各回転装置４１の回転を制御して、各圧力容
器１０が停止する角度を適当に変更させることもでき、
このようにした場合には、さらに圧力容器１０底部の変
形が抑制されるようになった。
【００４８】さらに、この実施例の熱交換装置において
は、上記のように圧力容器１０の外周におけるねじ部１
５を各案内路２１ａ，２１ｂの内周におけるねじ溝２７
ａ，２７ｂに螺合させているため、圧力容器１０と案内
路２１ａ，２１ｂとの接触面積が大きくなり、圧力容器
１０における熱がより効率良く装置本体１０に伝わり、
効率の良い熱交換が行なえるようになった。
【００４９】なお、この実施例においては、圧力容器１
０の外周にねじ部１５を形成すると共に、装置本体１０
の各案内路２１ａ，２１ｂの内周にねじ溝２７ａ，２７
ｂを設け、回転装置４１により各圧力容器１０を回転さ
せながら各案内路２１ａ，２１ｂに沿って往復移動させ
るようにしたが、圧力容器１０の外周におけるねじ部１
５や各案内路２１ａ，２１ｂの内周におけるねじ溝２７
ａ，２７ｂをなくし、上記実施例１の場合と同様にプー
リー３１とベルト３２によって各圧力容器１０を各案内
路２１ａ，２１ｂに沿って往復移動させるようにすると
共に、それぞれの圧力容器１０に回転装置４１を取り付
けておき、適当な時期に各圧力容器１０を回転させるよ
うにしても良い。
【００５０】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
熱交換装置においては、中高温用と低温用の２種類の水
素吸蔵金属材料をそれぞれ圧力容器の第１収容部と第２
収容部に収容させると共に、装置本体に加熱部と放熱部
と吸熱部を設け、圧力容器をこの装置本体内に設けられ
た案内路に沿って往復移動させ、圧力容器内の各水素吸
蔵金属材料における加熱，放熱，吸熱を装置本体の加熱
部と放熱部と吸熱部とで行うようにしたため、熱交換用
フィンを圧力容器自体に設けずに装置本体の放熱部や吸
熱部に設けることができ、熱交換用フィンを圧力容器自
体に設けた従来の熱交換装置のように、各水素吸蔵金属
材料において吸熱と発熱とが切り替わる度に、この熱交
換用フィンにおける熱が損失されるということがなく、
顕熱損失が少なくなって効率のよい熱交換が行えるよう
になった。
【００５１】また、この発明の熱交換装置においては、
中高温用と低温用の２種類の水素吸蔵金属材料を１つの
圧力容器内に収容させると共に、この圧力容器を装置本
体内で往復移動させて、水素を中高温用と低温用の２種
類の水素吸蔵金属材料との間で移動させるため、中高温
用と低温用の２種類の水素吸蔵金属材料をそれぞれ別の
圧力容器内に収容させて各圧力容器をそれぞれ適当なタ
イミングで加熱させたり冷却させたりする従来の熱交換
装置に比べて、装置を小型化できると共に制御も容易に
行え、ランニングコストも安くなった。
【００５２】さらに、上記のように圧力容器を往復移動
させると、これによって圧力容器の第１及び第２収容部
に収容された各水素吸蔵金属材料がある程度掻き混ぜら
れ、各水素吸蔵金属材料における水素の吸収及び放出が
スムーズに行われ、各水素吸蔵金属材料における発熱，
吸熱が効率よく行われるようになると共に、水素の吸
収，放出によって各水素吸蔵金属材料が微粉化した場合
であっても、微粉化された各水素吸蔵金属材料が圧力容
器の底部に溜るのが抑制され、各水素吸蔵金属材料が水
素を吸収して膨張した際に圧力容器の底部が変形した
り、破壊されたりするということがなく、長期に渡って
安定して効率のよい熱交換が行えるようになった。
【００５３】また、この発明の熱交換装置において、筒
状になった圧力容器を用い、この圧力容器をを回転手段
によってその周方向に回転させるようにした場合、この
回転によって圧力容器内に収容された各水素吸蔵金属材
料が効率よく掻き混ぜられ、各水素吸蔵金属材料におけ
る発熱，吸熱がより効率よく行われるようになると共
に、各水素吸蔵金属材料が水素を吸収して膨張した際に
おける圧力容器の底部における変形もより一層抑制さ
れ、より長期に渡って安定して効率のよい熱交換が行え
るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の熱交換装置の概略断面図である。
【図２】従来の熱交換装置において、熱交換用媒体を通
す媒体管を設けた圧力容器の状態を示した概略断面図で
ある。
【図３】この発明の実施例１における熱交換装置におい
て使用した圧力容器の概略断面図である。
【図４】同実施例における熱交換装置において、装置本
体に設けられた上，下一対の案内路内における圧力容器
の位置をずらせて収容させた状態を示した概略説明図で
ある。
【図５】同実施例の熱交換装置において、上，下一対の
案内路内に収容された各圧力容器を移動させた状態を示
した概略説明図である。
【図６】この発明の実施例２に係る熱交換装置の概略説
明図である。
【符号の説明】
１０ 圧力容器 １２ 第１収容部 １３ 第２収容部 １４ 水素通路（水素通気フィルター） ２０ 装置本体 ２１ａ，２１ｂ 案内路 ２２ 加熱部 ２３ 放熱部 ２４ 吸熱部 ３０ 移動手段 ４０ 回転手段 Ｍ1 中高温用の水素吸蔵金属材料 Ｍ2 低温用の水素吸蔵金属材料 Ｍ1 Ｈ，Ｍ2 Ｈ 金属水素化物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井本 輝彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西村 康一 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 米津 育郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 平衡水素圧力が異なる中高温用と低温用
    の２種類の水素吸蔵金属材料を用い、上記の各水素吸蔵
    金属材料を収容させる圧力容器内に第１収容部と第２収
    容部とを分離させて設けると共に第１収容部と第２収容
    部との間において水素を移動させる水素通路を設け、中
    高温用の水素吸蔵金属材料を圧力容器内に第１収容部に
    収容させると共に低温用の水素吸蔵金属材料を第２収容
    部に収容させて所定量の水素を圧力容器内に供給する一
    方、装置本体内に上記の圧力容器を移動させる案内路を
    設けると共に、この案内路に沿って装置本体に圧力容器
    を加熱する加熱部と圧力容器の熱を放熱させる放熱部と
    圧力容器に熱を吸収させる吸熱部とを設け、さらに上記
    の圧力容器を装置本体内において上記案内路に沿って往
    復移動させ、中高温用の水素吸蔵金属材料が収容された
    第１収容部を上記放熱部と加熱部との間で往復移動させ
    ると共に、低温用の水素吸蔵金属材料が収容された第２
    収容部を上記吸熱部と放熱部との間で往復移動させる移
    動手段を設けたことを特徴とする熱交換装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載した熱交換装置におい
    て、上記の圧力容器として筒状になった圧力容器を用
    い、この圧力容器をその周方向に回転させる回転手段を
    設けたことを特徴とする熱交換装置。
JP6104691A 1994-04-18 1994-04-18 熱交換装置 Pending JPH07286793A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1997048887A1 (fr) * 1996-06-21 1997-12-24 World Fusion Limited Dispositif generateur d'electricite faisant appel a un alliage absorbant l'hydrogene et a une faible chaleur
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JP2006342014A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Kobe Steel Ltd 高純度水素製造方法

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