JPH07286794A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH07286794A JPH07286794A JP6104692A JP10469294A JPH07286794A JP H07286794 A JPH07286794 A JP H07286794A JP 6104692 A JP6104692 A JP 6104692A JP 10469294 A JP10469294 A JP 10469294A JP H07286794 A JPH07286794 A JP H07286794A
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- heat
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
- F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0047—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for hydrogen or other compressed gas storage tanks
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧力容器内に水素吸蔵金属材料を収容させた
熱交換器において、水素吸蔵金属材料が水素の吸収，放
出によって微粉化した場合において、水素吸蔵金属材料
が水素を吸収してその体積が膨張しても圧力容器が変形
するということがなく、水素吸蔵金属材料を十分に充填
させて効率のよい熱交換が行えるようにし、また水素吸
蔵金属材料により熱交換用媒体を圧力容器内で加熱或は
冷却する場合に、圧力容器における熱損失を少なくし
て、効率のよい熱交換が行えるようにする。 【構成】 水素吸蔵金属材料Ｍが収容された圧力容器１
０と、この圧力容器１０内に水素を供給しまたこの圧力
容器１０内から水素を排出させる水素供給排出手段２０
とを有する熱交換器において、水素吸蔵金属材料Ｍを上
記圧力容器１０内の上部側に収容させて、この圧力容器
１０内の下部側に緩衝部１５を設けた。
熱交換器において、水素吸蔵金属材料が水素の吸収，放
出によって微粉化した場合において、水素吸蔵金属材料
が水素を吸収してその体積が膨張しても圧力容器が変形
するということがなく、水素吸蔵金属材料を十分に充填
させて効率のよい熱交換が行えるようにし、また水素吸
蔵金属材料により熱交換用媒体を圧力容器内で加熱或は
冷却する場合に、圧力容器における熱損失を少なくし
て、効率のよい熱交換が行えるようにする。 【構成】 水素吸蔵金属材料Ｍが収容された圧力容器１
０と、この圧力容器１０内に水素を供給しまたこの圧力
容器１０内から水素を排出させる水素供給排出手段２０
とを有する熱交換器において、水素吸蔵金属材料Ｍを上
記圧力容器１０内の上部側に収容させて、この圧力容器
１０内の下部側に緩衝部１５を設けた。
Description
【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器に係り、水素吸蔵
金属材料を圧力容器内に収容させ、水素供給排出手段に
よってこの圧力容器内に水素を供給したり、この圧力容
器内から水素を排出させたりするようにした熱交換器に
関するものである。
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器に係り、水素吸蔵
金属材料を圧力容器内に収容させ、水素供給排出手段に
よってこの圧力容器内に水素を供給したり、この圧力容
器内から水素を排出させたりするようにした熱交換器に
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器
が開発されてきた。
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器
が開発されてきた。
【０００３】そして、このような熱交換器の一つとし
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器が開発され
た。
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器が開発され
た。
【０００４】また、このような熱交換器において十分な
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
た。
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
た。
【０００５】そして、上記のような水素吸蔵金属材料を
用いた熱交換器として、従来においては、図１に示すよ
うに、水素吸蔵金属材料Ｍの粉体を圧力容器１０内に収
容させ、水素供給排出手段２０によりこの圧力容器１０
内に水素を供給したり、この圧力容器１０内から水素を
放出させたりし、水素吸蔵金属材料Ｍが水素を吸収して
金属水素化物ＭＨになる場合の発熱反応や、この金属水
素化物ＭＨから水素が放出されて水素吸蔵金属材料Ｍに
戻る場合の吸熱反応を利用して、圧力容器１０自体を加
熱或は冷却させるようにしたものや、図２に示すよう
に、上記の圧力容器１０内に水素吸蔵金属材料Ｍとの間
で熱交換を行なう熱交換用媒体を通す媒体管３０を設
け、この媒体管３０内を流れる熱交換用媒体を加熱或は
冷却するようにしたものが存在した。
用いた熱交換器として、従来においては、図１に示すよ
うに、水素吸蔵金属材料Ｍの粉体を圧力容器１０内に収
容させ、水素供給排出手段２０によりこの圧力容器１０
内に水素を供給したり、この圧力容器１０内から水素を
放出させたりし、水素吸蔵金属材料Ｍが水素を吸収して
金属水素化物ＭＨになる場合の発熱反応や、この金属水
素化物ＭＨから水素が放出されて水素吸蔵金属材料Ｍに
戻る場合の吸熱反応を利用して、圧力容器１０自体を加
熱或は冷却させるようにしたものや、図２に示すよう
に、上記の圧力容器１０内に水素吸蔵金属材料Ｍとの間
で熱交換を行なう熱交換用媒体を通す媒体管３０を設
け、この媒体管３０内を流れる熱交換用媒体を加熱或は
冷却するようにしたものが存在した。
【０００６】ここで、上記のように水素吸蔵金属材料Ｍ
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ＭＨ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
返して水素の吸収，放出を行うと、水素吸蔵金属材料Ｍ
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が圧力容器１の底部に片寄って、圧力容器１の底部
における水素吸蔵金属材料Ｍの密度が次第に高くなっ
た。
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ＭＨ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
返して水素の吸収，放出を行うと、水素吸蔵金属材料Ｍ
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が圧力容器１の底部に片寄って、圧力容器１の底部
における水素吸蔵金属材料Ｍの密度が次第に高くなっ
た。
【０００７】このため、上記のような熱交換器におい
て、水素吸蔵金属材料Ｍに対して何度も繰り返して水素
の吸収，放出を行うと、水素吸蔵金属材料Ｍが水素を吸
収して金属水素化物ＭＨになった場合における体積膨張
が水素吸蔵金属材料Ｍの密度が高くなった圧力容器１の
底部において大きくなり、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。
て、水素吸蔵金属材料Ｍに対して何度も繰り返して水素
の吸収，放出を行うと、水素吸蔵金属材料Ｍが水素を吸
収して金属水素化物ＭＨになった場合における体積膨張
が水素吸蔵金属材料Ｍの密度が高くなった圧力容器１の
底部において大きくなり、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。
【０００８】また、このように圧力容器１０が変するの
を防止するため、圧力容器１０内に充填させる水素吸蔵
金属材料Ｍの充填率を低くすることが考えられたが、水
素吸蔵金属材料Ｍの充填率を低くすると、効率のよい十
分な熱交換が行えなくなるという問題があった。
を防止するため、圧力容器１０内に充填させる水素吸蔵
金属材料Ｍの充填率を低くすることが考えられたが、水
素吸蔵金属材料Ｍの充填率を低くすると、効率のよい十
分な熱交換が行えなくなるという問題があった。
【０００９】さらに、上記のように水素吸蔵金属材料Ｍ
の粉体をそのまま圧力容器１０内に収容させて発熱或は
吸熱を行うと、圧力容器１０自体が加熱或は冷却され、
図２に示す熱交換器のように、この圧力容器１０内に熱
交換用媒体を通す媒体管３０を設け、この媒体管３０内
を流れる熱交換用媒体を水素吸蔵金属材料Ｍによって加
熱或は冷却させる場合、圧力容器１に熱が伝わって損失
されると共に、圧力容器１内における水素吸蔵金属材料
Ｍにおいて吸熱と発熱とが切り替わる度に、圧力容器１
０の顕熱による熱損失も生じ、熱交換効率が悪くなると
いう問題もあった。
の粉体をそのまま圧力容器１０内に収容させて発熱或は
吸熱を行うと、圧力容器１０自体が加熱或は冷却され、
図２に示す熱交換器のように、この圧力容器１０内に熱
交換用媒体を通す媒体管３０を設け、この媒体管３０内
を流れる熱交換用媒体を水素吸蔵金属材料Ｍによって加
熱或は冷却させる場合、圧力容器１に熱が伝わって損失
されると共に、圧力容器１内における水素吸蔵金属材料
Ｍにおいて吸熱と発熱とが切り替わる度に、圧力容器１
０の顕熱による熱損失も生じ、熱交換効率が悪くなると
いう問題もあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、圧力容器
内に水素吸蔵金属材料を収容させ、この圧力容器内に水
素供給排出手段を通して水素を供給し、この水素を水素
吸蔵金属材料に吸収させて金属水素化物にする際の発熱
反応や、水素が供給された金属水素化物から水素を放出
させて水素吸蔵金属材料に戻す際の吸熱反応を利用して
熱交換を行なうようになった熱交換器における上記のよ
うな問題を解決することを課題とするものである。
内に水素吸蔵金属材料を収容させ、この圧力容器内に水
素供給排出手段を通して水素を供給し、この水素を水素
吸蔵金属材料に吸収させて金属水素化物にする際の発熱
反応や、水素が供給された金属水素化物から水素を放出
させて水素吸蔵金属材料に戻す際の吸熱反応を利用して
熱交換を行なうようになった熱交換器における上記のよ
うな問題を解決することを課題とするものである。
【００１１】すなわち、この発明においては、上記のよ
うな熱交換器において、水素吸蔵金属材料に水素を吸収
させ、また水素を放出させる操作を何度も繰り返して行
った結果、水素吸蔵金属材料が微粉化した場合において
も、水素吸蔵金属材料が水素を吸収して金属水素化物に
なる際の体積膨張によって圧力容器が変形するというこ
とがなく、熱交換器を長期にわたって安定して使用でき
るようにすると共に、圧力容器内に水素吸蔵金属材料を
十分に充填させて効率のよい熱交換が行えるようにし、
さらに圧力容器内に熱交換用媒体を通す媒体管を設け、
この媒体管内を流れる熱交換用媒体を水素吸蔵金属材料
によって加熱或は冷却する場合に、圧力容器における熱
損失を少なくし、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。
うな熱交換器において、水素吸蔵金属材料に水素を吸収
させ、また水素を放出させる操作を何度も繰り返して行
った結果、水素吸蔵金属材料が微粉化した場合において
も、水素吸蔵金属材料が水素を吸収して金属水素化物に
なる際の体積膨張によって圧力容器が変形するというこ
とがなく、熱交換器を長期にわたって安定して使用でき
るようにすると共に、圧力容器内に水素吸蔵金属材料を
十分に充填させて効率のよい熱交換が行えるようにし、
さらに圧力容器内に熱交換用媒体を通す媒体管を設け、
この媒体管内を流れる熱交換用媒体を水素吸蔵金属材料
によって加熱或は冷却する場合に、圧力容器における熱
損失を少なくし、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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明においては、上
記のような課題を解決するため、水素吸蔵金属材料が収
容された圧力容器と、この圧力容器内に水素を供給しま
たこの圧力容器内から水素を排出させる水素供給排出手
段とを有する熱交換器において、水素吸蔵金属材料を上
記圧力容器内の上部側に収容させて、この圧力容器内の
下部側に緩衝部を設けるようにしたのである。
記のような課題を解決するため、水素吸蔵金属材料が収
容された圧力容器と、この圧力容器内に水素を供給しま
たこの圧力容器内から水素を排出させる水素供給排出手
段とを有する熱交換器において、水素吸蔵金属材料を上
記圧力容器内の上部側に収容させて、この圧力容器内の
下部側に緩衝部を設けるようにしたのである。
【００１３】ここで、上記のように水素吸蔵金属材料を
圧力容器内の上部側に収容させて圧力容器内の下部側に
緩衝部を設ける場合、この緩衝部は空間であっても良い
が、この熱交換器における圧力容器の顕熱による熱損失
をさらに少なくして熱交換効率を高めるためには、この
緩衝部にクッション性及び断熱性の高い緩衝用断熱材を
設けることが好ましい。
圧力容器内の上部側に収容させて圧力容器内の下部側に
緩衝部を設ける場合、この緩衝部は空間であっても良い
が、この熱交換器における圧力容器の顕熱による熱損失
をさらに少なくして熱交換効率を高めるためには、この
緩衝部にクッション性及び断熱性の高い緩衝用断熱材を
設けることが好ましい。
【００１４】
【作用】この発明における熱交換器においては、上記の
ように水素吸蔵金属材料を圧力容器内の上部側に収容さ
せて、この圧力容器内の下部側に緩衝部を設けるように
したため、水素吸蔵金属材料が水素を吸収して金属水素
化物になった場合に、その体積が膨張しても、この体積
膨張が圧力容器の下部側に設けられた緩衝部において吸
収されて圧力容器には作用せず、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い。
ように水素吸蔵金属材料を圧力容器内の上部側に収容さ
せて、この圧力容器内の下部側に緩衝部を設けるように
したため、水素吸蔵金属材料が水素を吸収して金属水素
化物になった場合に、その体積が膨張しても、この体積
膨張が圧力容器の下部側に設けられた緩衝部において吸
収されて圧力容器には作用せず、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い。
【００１５】また、このように圧力容器が水素吸蔵金属
材料の体積膨張によって変形するということがないた
め、水素吸蔵金属材料の充填率を圧力容器内の上部側に
おいて高めることができ、効率の良い熱交換が行なえる
ようになる。
材料の体積膨張によって変形するということがないた
め、水素吸蔵金属材料の充填率を圧力容器内の上部側に
おいて高めることができ、効率の良い熱交換が行なえる
ようになる。
【００１６】また、この発明の熱交換器においては、上
記のように圧力容器の下部側に緩衝部を設けているた
め、水素吸蔵金属材料の熱がこの緩衝部を通して圧力容
器に伝わるということが少なく、前記のように圧力容器
内に熱交換用媒体を通す媒体管を設け、この媒体管内を
流れる熱交換用媒体を水素吸蔵金属材料によって加熱或
は冷却させる場合に、圧力容器を通した熱損失が少なく
なると共に、その顕熱による熱損失も少なくなる。
記のように圧力容器の下部側に緩衝部を設けているた
め、水素吸蔵金属材料の熱がこの緩衝部を通して圧力容
器に伝わるということが少なく、前記のように圧力容器
内に熱交換用媒体を通す媒体管を設け、この媒体管内を
流れる熱交換用媒体を水素吸蔵金属材料によって加熱或
は冷却させる場合に、圧力容器を通した熱損失が少なく
なると共に、その顕熱による熱損失も少なくなる。
【００１７】また、この発明の熱交換器においては、水
素吸蔵金属材料が水素を吸収して体積膨張した場合に変
形が生じやすい圧力容器内の下部側にだけ緩衝部を設け
ているため、圧力容器が大きくなり過ぎるということが
ない。
素吸蔵金属材料が水素を吸収して体積膨張した場合に変
形が生じやすい圧力容器内の下部側にだけ緩衝部を設け
ているため、圧力容器が大きくなり過ぎるということが
ない。
【００１８】さらに、前記のように圧力容器内の下部側
における緩衝部にクッション性の高い緩衝用断熱材を設
けると、この緩衝用断熱材によって圧力容器の変形が抑
制されると共に、この緩衝部を通して圧力容器に伝わる
熱もより少なくなり、この圧力容器における熱損失が一
層抑制されるようになる。
における緩衝部にクッション性の高い緩衝用断熱材を設
けると、この緩衝用断熱材によって圧力容器の変形が抑
制されると共に、この緩衝部を通して圧力容器に伝わる
熱もより少なくなり、この圧力容器における熱損失が一
層抑制されるようになる。
【００１９】
【実施例】以下、この発明の実施例に係る熱交換器を添
付図面に基づいて具体的に説明する。
付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２０】この実施例における熱交換器においては、
図３に示すように、圧力容器１０として、筒状で一方の
開口された端部にフランジ１１ａが設けられると共に他
方の端部が閉塞された容器本体１１と、この容器本体１
１の開口された端部を閉塞させる蓋部１２とからなるも
のを用い、この蓋部１２を容器本体１１の開口された端
部のフランジ１１ａにボルト，ナット（図示せず）等で
取り付けて、圧力容器１０を密閉させるようにした。
図３に示すように、圧力容器１０として、筒状で一方の
開口された端部にフランジ１１ａが設けられると共に他
方の端部が閉塞された容器本体１１と、この容器本体１
１の開口された端部を閉塞させる蓋部１２とからなるも
のを用い、この蓋部１２を容器本体１１の開口された端
部のフランジ１１ａにボルト，ナット（図示せず）等で
取り付けて、圧力容器１０を密閉させるようにした。
【００２１】ここで、上記の圧力容器１０内に水素吸蔵
金属材料Ｍを収容させるにあたり、この実施例の熱交換
器においては、図３及び図４に示すように、圧力容器１
０内のの軸方向に沿って多数の円板状になった熱交換用
フィン１３を配すると共に、このように圧力容器１０の
軸方向に沿って設けられた熱交換用フィン１３の周囲に
アルミニウムシート等で構成された保持部材１４を配す
るようにした。
金属材料Ｍを収容させるにあたり、この実施例の熱交換
器においては、図３及び図４に示すように、圧力容器１
０内のの軸方向に沿って多数の円板状になった熱交換用
フィン１３を配すると共に、このように圧力容器１０の
軸方向に沿って設けられた熱交換用フィン１３の周囲に
アルミニウムシート等で構成された保持部材１４を配す
るようにした。
【００２２】そして、このように多数設けられた熱交換
用フィン１３の周囲に保持部材１４を配した状態で、粉
体状になった水素吸蔵金属材料Ｍを各熱交換用フィン１
３間に充填させて圧力容器１０内の上部側に保持させ、
その下部側に空間になった緩衝部１５を形成し、さらに
図５に示すように、この緩衝部１５にクッション性や断
熱性に優れると共に耐熱性にも優れたセラミックファイ
バー系の緩衝用断熱材１６を充填させた。
用フィン１３の周囲に保持部材１４を配した状態で、粉
体状になった水素吸蔵金属材料Ｍを各熱交換用フィン１
３間に充填させて圧力容器１０内の上部側に保持させ、
その下部側に空間になった緩衝部１５を形成し、さらに
図５に示すように、この緩衝部１５にクッション性や断
熱性に優れると共に耐熱性にも優れたセラミックファイ
バー系の緩衝用断熱材１６を充填させた。
【００２３】また、この実施例の熱交換器においては、
上記の圧力容器１０内に水素を供給したり、この圧力容
器１０内から水素を排出させたりする水素供給排出手段
２０を設けるにあたり、水素供給排出管２１を圧力容器
１０の蓋部１２を通して圧力容器１０内に導くと共に、
この圧力容器１０内において、この水素供給排出管２１
を複数のフィルター式水素通気管２２に分岐させ、分岐
されたフィルター式水素通気管２２を上記の熱交換用フ
ィン１３を貫通させて圧力容器１０内に配するようにし
た。なお、このフィルター式水素通気管２２としては、
その周囲が非常に細かいメッシュ状に形成され、水素を
通すが水素吸蔵金属材料Ｍの粉体を通さないものを用い
た。
上記の圧力容器１０内に水素を供給したり、この圧力容
器１０内から水素を排出させたりする水素供給排出手段
２０を設けるにあたり、水素供給排出管２１を圧力容器
１０の蓋部１２を通して圧力容器１０内に導くと共に、
この圧力容器１０内において、この水素供給排出管２１
を複数のフィルター式水素通気管２２に分岐させ、分岐
されたフィルター式水素通気管２２を上記の熱交換用フ
ィン１３を貫通させて圧力容器１０内に配するようにし
た。なお、このフィルター式水素通気管２２としては、
その周囲が非常に細かいメッシュ状に形成され、水素を
通すが水素吸蔵金属材料Ｍの粉体を通さないものを用い
た。
【００２４】また、この実施例においては、上記の圧力
容器１０内において水素吸蔵金属材料Ｍとの間で熱交換
を行なう熱交換用媒体を通すため、圧力容器１０の蓋部
１２を通して媒体管３０を圧力容器１０内に導入させる
と共に、この媒体管３０を上記の熱交換用フィン１３を
貫通させて圧力容器１０内において何度も折り返すよう
に配した後、上記の蓋部１２を通して圧力容器１０内か
ら導出させるようにした。
容器１０内において水素吸蔵金属材料Ｍとの間で熱交換
を行なう熱交換用媒体を通すため、圧力容器１０の蓋部
１２を通して媒体管３０を圧力容器１０内に導入させる
と共に、この媒体管３０を上記の熱交換用フィン１３を
貫通させて圧力容器１０内において何度も折り返すよう
に配した後、上記の蓋部１２を通して圧力容器１０内か
ら導出させるようにした。
【００２５】次に、この実施例の熱交換器を用いて熱交
換を行うにあたっては、上記の水素供給排出管２１から
水素を圧力容器１０内に導き、この水素を各フィルター
式水素通気管２２を通して圧力容器１０内に収容された
水素吸蔵金属材料Ｍに万遍なく供給し、このように供給
された水素を水素吸蔵金属材料Ｍに吸収させて金属水素
化物ＭＨにしたり、またこのように水素が吸収された金
属水素化物ＭＨから水素を放出させて水素吸蔵金属材料
Ｍに戻すと共に、このように放出された水素を圧力容器
１０内から水素供給排出管２１を通して排出させるよう
にした。
換を行うにあたっては、上記の水素供給排出管２１から
水素を圧力容器１０内に導き、この水素を各フィルター
式水素通気管２２を通して圧力容器１０内に収容された
水素吸蔵金属材料Ｍに万遍なく供給し、このように供給
された水素を水素吸蔵金属材料Ｍに吸収させて金属水素
化物ＭＨにしたり、またこのように水素が吸収された金
属水素化物ＭＨから水素を放出させて水素吸蔵金属材料
Ｍに戻すと共に、このように放出された水素を圧力容器
１０内から水素供給排出管２１を通して排出させるよう
にした。
【００２６】そして、上記のように水素吸蔵金属材料Ｍ
が水素を供給して金属水素化物ＭＨになる際の発熱を利
用し、この熱を上記の熱交換用フィン１３を介して媒体
管３０内を流れる熱交換用媒体に伝えて熱交換用媒体を
加熱させ、これを熱源として用いるようにしたり、逆に
金属水素化物ＭＨから水素が放出されて水素吸蔵金属材
料Ｍに戻る際の吸熱を利用し、上記熱交換用フィン１３
を介して媒体管３０内を流れる熱交換用媒体の熱を吸熱
し、熱交換用媒体を冷やして冷却を行なうようにした。
が水素を供給して金属水素化物ＭＨになる際の発熱を利
用し、この熱を上記の熱交換用フィン１３を介して媒体
管３０内を流れる熱交換用媒体に伝えて熱交換用媒体を
加熱させ、これを熱源として用いるようにしたり、逆に
金属水素化物ＭＨから水素が放出されて水素吸蔵金属材
料Ｍに戻る際の吸熱を利用し、上記熱交換用フィン１３
を介して媒体管３０内を流れる熱交換用媒体の熱を吸熱
し、熱交換用媒体を冷やして冷却を行なうようにした。
【００２７】ここで、上記のように水素吸蔵金属材料Ｍ
に水素を吸収させて金属水素化物ＭＨに変換させたり、
金属水素化物ＭＨから水素を放出させて水素吸蔵金属材
料Ｍに戻したりする操作を繰り返して行うと、前記のよ
うに水素吸蔵金属材料Ｍが微粉化し、このように微粉化
した水素吸蔵金属材料Ｍが保持部材１４によって保持さ
れた圧力容器１０上部側の底部に片寄ってその密度が高
くなった。
に水素を吸収させて金属水素化物ＭＨに変換させたり、
金属水素化物ＭＨから水素を放出させて水素吸蔵金属材
料Ｍに戻したりする操作を繰り返して行うと、前記のよ
うに水素吸蔵金属材料Ｍが微粉化し、このように微粉化
した水素吸蔵金属材料Ｍが保持部材１４によって保持さ
れた圧力容器１０上部側の底部に片寄ってその密度が高
くなった。
【００２８】このため、水素吸蔵金属材料Ｍが水素を吸
収して金属水素化物ＭＨになった場合における体積膨張
は圧力容器１０上部側の底部において大きくなったが、
このような体積膨張は圧力容器１０内の下部側に設けら
れた緩衝用断熱材１６によって吸収され、圧力容器１０
自体が変形するということがなかった。
収して金属水素化物ＭＨになった場合における体積膨張
は圧力容器１０上部側の底部において大きくなったが、
このような体積膨張は圧力容器１０内の下部側に設けら
れた緩衝用断熱材１６によって吸収され、圧力容器１０
自体が変形するということがなかった。
【００２９】また、上記のように水素吸蔵金属材料Ｍが
水素を供給して金属水素化物ＭＨになる際の発熱反応を
利用して熱交換用媒体を加熱したり、金属水素化物ＭＨ
が水素を放出して水素吸蔵金属材料Ｍに戻る際の吸熱反
応を利用して熱交換用媒体を冷却したりする場合、この
圧力容器１０内の下部側においては、熱が上記の緩衝用
断熱材１６により断熱されて圧力容器１０に伝わらず、
圧力容器１０自体が加熱されたり冷却されたりすること
が少なくなり、圧力容器１０を通した熱損失が少なくな
ると共に、圧力容器１０の顕熱による熱損失も低減さ
れ、効率のよい熱交換が行えるようになった。
水素を供給して金属水素化物ＭＨになる際の発熱反応を
利用して熱交換用媒体を加熱したり、金属水素化物ＭＨ
が水素を放出して水素吸蔵金属材料Ｍに戻る際の吸熱反
応を利用して熱交換用媒体を冷却したりする場合、この
圧力容器１０内の下部側においては、熱が上記の緩衝用
断熱材１６により断熱されて圧力容器１０に伝わらず、
圧力容器１０自体が加熱されたり冷却されたりすること
が少なくなり、圧力容器１０を通した熱損失が少なくな
ると共に、圧力容器１０の顕熱による熱損失も低減さ
れ、効率のよい熱交換が行えるようになった。
【００３０】なお、この実施例の熱交換器においては、
圧力容器１０内の下部側における緩衝部１５に緩衝用断
熱材１６を配するようにしたが、必ずしも緩衝部１５に
緩衝用断熱材１６を設ける必要はなく、緩衝用断熱材１
６を設けていない場合においても、圧力容器１０の変形
が抑制されると共に、圧力容器１０のにおける熱損失が
少なくなり、効率のよい熱交換が行えるようになった。
圧力容器１０内の下部側における緩衝部１５に緩衝用断
熱材１６を配するようにしたが、必ずしも緩衝部１５に
緩衝用断熱材１６を設ける必要はなく、緩衝用断熱材１
６を設けていない場合においても、圧力容器１０の変形
が抑制されると共に、圧力容器１０のにおける熱損失が
少なくなり、効率のよい熱交換が行えるようになった。
【００３１】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
熱交換器においては、水素吸蔵金属材料を圧力容器内の
上部側に収容させて、この圧力容器内の下部側に緩衝部
を設けたため、水素吸蔵金属材料が水素を吸収して金属
水素化物になった場合に、その体積が膨張しても、この
体積膨張が圧力容器の下部側に設けられた緩衝部におい
て吸収されて圧力容器には作用せず、この結果、この熱
交換器の使用によって水素吸蔵金属材料が微粉化した場
合であっても、従来の熱交換器のように水素吸蔵金属材
料が水素を吸収した際の体積膨張によって、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、この熱
交換器を長期にわたって安定して使用できるようになっ
た。
熱交換器においては、水素吸蔵金属材料を圧力容器内の
上部側に収容させて、この圧力容器内の下部側に緩衝部
を設けたため、水素吸蔵金属材料が水素を吸収して金属
水素化物になった場合に、その体積が膨張しても、この
体積膨張が圧力容器の下部側に設けられた緩衝部におい
て吸収されて圧力容器には作用せず、この結果、この熱
交換器の使用によって水素吸蔵金属材料が微粉化した場
合であっても、従来の熱交換器のように水素吸蔵金属材
料が水素を吸収した際の体積膨張によって、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、この熱
交換器を長期にわたって安定して使用できるようになっ
た。
【００３２】また、この発明における熱交換器において
は、上記のように圧力容器が水素吸蔵金属材料の体積膨
張によって変形したりするということがないため、圧力
容器内の上部側に収容させる水素吸蔵金属材料の充填率
を高くして、効率の良い熱交換が行なえるようになっ
た。
は、上記のように圧力容器が水素吸蔵金属材料の体積膨
張によって変形したりするということがないため、圧力
容器内の上部側に収容させる水素吸蔵金属材料の充填率
を高くして、効率の良い熱交換が行なえるようになっ
た。
【００３３】また、この発明の熱交換器においては、上
記のように圧力容器の下部側に緩衝部を設けているた
め、水素吸蔵金属材料の熱がこの緩衝部を通して圧力容
器に伝わるということが少なく、圧力容器内に熱交換用
媒体を通す媒体管を設け、この媒体管内を流れる熱交換
用媒体を水素吸蔵金属材料によって加熱或は冷却させる
場合に、圧力容器を通した熱損失が少なくなると共に、
その顕熱による熱損失も少なくなり、効率の良い熱交換
が行なえるようになった。
記のように圧力容器の下部側に緩衝部を設けているた
め、水素吸蔵金属材料の熱がこの緩衝部を通して圧力容
器に伝わるということが少なく、圧力容器内に熱交換用
媒体を通す媒体管を設け、この媒体管内を流れる熱交換
用媒体を水素吸蔵金属材料によって加熱或は冷却させる
場合に、圧力容器を通した熱損失が少なくなると共に、
その顕熱による熱損失も少なくなり、効率の良い熱交換
が行なえるようになった。
【００３４】また、この発明の熱交換器においては、水
素吸蔵金属材料が水素を吸収して体積膨張した場合に変
形が生じやすい圧力容器内の下部側にだけ緩衝部を設け
ているため、圧力容器が大きくなり過ぎて、熱交換器が
大型化するということもなかった。
素吸蔵金属材料が水素を吸収して体積膨張した場合に変
形が生じやすい圧力容器内の下部側にだけ緩衝部を設け
ているため、圧力容器が大きくなり過ぎて、熱交換器が
大型化するということもなかった。
【００３５】さらに、この発明の熱交換器において、圧
力容器内の下部側における緩衝部にクッション性の高い
緩衝用断熱材を設けると、この緩衝用断熱材によって圧
力容器の変形が抑制されると共に、緩衝部を通して圧力
容器に伝わる熱もより少なくなり、この圧力容器におけ
る熱損失が一層抑制され、より効率の良い熱交換が行な
えるようになった。
力容器内の下部側における緩衝部にクッション性の高い
緩衝用断熱材を設けると、この緩衝用断熱材によって圧
力容器の変形が抑制されると共に、緩衝部を通して圧力
容器に伝わる熱もより少なくなり、この圧力容器におけ
る熱損失が一層抑制され、より効率の良い熱交換が行な
えるようになった。
【図１】従来の熱交換器の概略断面図である。
【図２】従来の熱交換器において圧力容器内に熱交換用
媒体を通す媒体管を設けた状態を示した概略断面図であ
る。
媒体を通す媒体管を設けた状態を示した概略断面図であ
る。
【図３】この発明の一実施例に係る熱交換器において、
圧力容器内の下部側における緩衝部に緩衝用断熱材を配
する前の状態を示した概略横断面図である。
圧力容器内の下部側における緩衝部に緩衝用断熱材を配
する前の状態を示した概略横断面図である。
【図４】この発明の一実施例に係る熱交換器において、
圧力容器内の下部側における緩衝部に緩衝用断熱材を配
する前の状態を示した概略縦断面図である。
圧力容器内の下部側における緩衝部に緩衝用断熱材を配
する前の状態を示した概略縦断面図である。
【図５】この発明の一実施例に係る熱交換器において、
圧力容器内の下部側における緩衝部に緩衝用断熱材を配
した状態を示した概略縦断面図である。
圧力容器内の下部側における緩衝部に緩衝用断熱材を配
した状態を示した概略縦断面図である。
１０ 圧力容器 １４ 保持部材 １５ 緩衝部 １６ 緩衝用断熱材 ２０ 水素供給排出手段 Ｍ 水素吸蔵金属材料 ＭＨ 金属水素化物
Claims (1)
- 【請求項１】 水素吸蔵金属材料が収容された圧力容器
と、この圧力容器内に水素を供給しまたこの圧力容器内
から水素を排出させる水素供給排出手段とを有する熱交
換器において、水素吸蔵金属材料を上記圧力容器内の上
部側に収容させて、この圧力容器内の下部側に緩衝部を
設けたことを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6104692A JP2695615B2 (ja) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6104692A JP2695615B2 (ja) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07286794A true JPH07286794A (ja) | 1995-10-31 |
| JP2695615B2 JP2695615B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=14387533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6104692A Expired - Fee Related JP2695615B2 (ja) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2695615B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998019960A1 (fr) * | 1996-11-07 | 1998-05-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Appareil de fabrication d'hydrogene et d'alimentation en hydrogene et voiture electrique |
| JP2006112483A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Toyota Industries Corp | 圧力容器 |
| CN115107983A (zh) * | 2021-03-19 | 2022-09-27 | 株式会社岩谷技研 | 飞行体用容器 |
-
1994
- 1994-04-18 JP JP6104692A patent/JP2695615B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998019960A1 (fr) * | 1996-11-07 | 1998-05-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Appareil de fabrication d'hydrogene et d'alimentation en hydrogene et voiture electrique |
| US6294276B1 (en) | 1996-11-07 | 2001-09-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hydrogen manufacturing and supplying apparatus and electric motorcar |
| JP2006112483A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Toyota Industries Corp | 圧力容器 |
| JP4575107B2 (ja) * | 2004-10-13 | 2010-11-04 | 株式会社豊田自動織機 | 圧力容器 |
| CN115107983A (zh) * | 2021-03-19 | 2022-09-27 | 株式会社岩谷技研 | 飞行体用容器 |
| CN115107983B (zh) * | 2021-03-19 | 2023-09-29 | 株式会社岩谷技研 | 飞行体用容器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2695615B2 (ja) | 1998-01-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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