JPH0826700A

JPH0826700A - 昇降装置

Info

Publication number: JPH0826700A
Application number: JP16983594A
Authority: JP
Inventors: Koji Gamo; 孝治蒲生; Yoshio Morita; 芳雄盛田; Satoshi Kuranaka; 聡倉中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1994-07-21
Publication date: 1996-01-30

Abstract

(57)【要約】【目的】低圧型で、電気エネルギーをほとんど使用し
ない節エネルギー型の家庭のキッチン用昇降装置を提供
すること。【構成】水素ガスを吸蔵した水素吸蔵合金１を電気抵
抗、熱電素子２４、２５、２６、ガスバーナ（給湯機）
余熱または冷暖房余熱などを加熱・冷却源とし、水素を
吸った水素吸蔵合金を加熱する事により迅速に水素を放
出させ、密閉空間の圧力を高めて、ピストンやベローズ
（伸縮自在性壁）２１などの駆動力とし、逆方向への駆
動時は密閉空間２０の水素ガスを水素吸蔵合金１に吸収
させて、水素ガス圧を減圧し、密閉空間２０の圧力を低
めて、ピストンなどの逆駆動力とし、半永久的に繰り返
し可能な往復運動を得るものである。従って、軽量で、
パワフルで、スムーズに動く低騒音型で、電気エネルギ
ーをほとんど使用しないか、または一切使用しない節エ
ネルギー型の機能を有し、極めて長寿命なキッチン用昇
降装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワンタッチでキッチン
内のキッチンワークトップ（天板）の高さやレンジフー
ドあるいはウオールキャビネットなどが上下、または左
右に移動するムービングキッチン、特に安全でパワフ
ル、しかも振動部分がなく低騒音型で、かつ従来使用し
ていなかった余剰熱または廃棄熱を有効に利用すること
が可能な節エネルギー型のキッチン用昇降装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のムービングキッチンは主として電
動式昇降タイプと言われるもので、シリンダ−に送られ
る液体の圧力媒体として油や水を用い、電気エネルギー
を使ってギアを回転させ、発生させた油（または水）の
圧力または張力の変化をピストンに伝えて、往復運動さ
せる油圧（または水圧）機構のものであった。これは電
気配線またはを蓄電池を具備すればどこにでも設置で
き、油など圧力伝達流体の漏れも少なく、構造も比較的
簡単であった。

【０００３】また、特開昭５３−４３１５３には、温度
変化により体積変化をする非圧縮性物質として例えばパ
ラフィン系や水銀、アルコール類を使用した熱機関装置
が、また特開昭５７−１６６２９１には、高温における
熱安定性が良好で、化学反応を用いた体積変化による可
逆性の優秀な水素吸蔵合金を使用した同種の昇降装置提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術のうち、前者はギア回転時に機械的な騒音が発生し、
装置全体の重量と体積が大きく、パワフルな駆動力を得
るためには、大きな電力（電気エネルギー）を必要とす
る。従って、軽量で、パワフルで、スムーズに動く低騒
音型の、省エネルギータイプのキッチン用昇降装置が要
望されていた。また、従来技術のうち、後者はジャッキ
などの昇降装置を指向しているため、１０ｋｇ／ｃｍ²
以上の高圧を要し、家庭用のキッチン用には不適であ
り、しかも往復運動を抑制する安全機能を構成要件とし
て具備していなかった。

【０００５】本発明は、上記従来技術が有するいくつか
の課題を根本的に解決するものであり、安全機能を具備
した低圧型で、電気エネルギーをほとんど使用しない
か、または一切使用しない節エネルギー型の家庭のキッ
チン用昇降装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧力伝達媒体
として水素ガスを、加圧・減圧の圧力変化発生源として
水素吸蔵合金を用いる、すなわち、水素吸蔵合金と、該
水素吸蔵合金の加熱・冷却手段と、水素ガス圧の変化を
往復運動に変換する変換手段と、往復運動を抑制する安
全手段とを備えた昇降装置である。

【０００７】

【作用】本発明は、水素ガスを吸蔵した水素吸蔵合金
（水素を吸った水素吸蔵合金は金属水素化物とも言う）
を電気抵抗、熱電素子、ガスバーナ（給湯機）の余熱ま
たは冷暖房余熱などを加熱・冷却源とし、水素を吸った
水素吸蔵合金を加熱する事により迅速に水素を放出さ
せ、密閉空間の圧力を高めて、ピストンやベローズ（伸
縮自在性壁）などの駆動力とし、逆方向への駆動時は密
閉空間の水素ガスを水素吸蔵合金に吸収させて、水素ガ
ス圧を減圧し、密閉空間の圧力を低めて、ピストンなど
の逆駆動力とし、半永久的に繰り返し可能な往復運動を
得るものである。

【０００８】従って、軽量で、パワフルで、スムーズに
動く低騒音型で、電気エネルギーをほとんど使用しない
か、または一切使用しない節エネルギー型の機能を有
し、極めて長寿命なキッチン用昇降装置を構成する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１０】一般に、水素吸蔵合金と称せられるある種
の金属または合金は、−１００℃〜＋７００℃の広範囲
な温度領域で多数回、可逆的に水素を、極めて大量に、
迅速に吸蔵し、これを放出する事が出来る。この際の反
応は、水素吸蔵時は発熱作用、水素放出時は吸熱作用を
有するため、合金を加熱すれば水素を放出し、冷却すれ
ば水素を吸蔵するため、水素吸蔵合金への熱の授受によ
って、合金を収納した密閉系での圧力を任意に制御する
事が可能である。図１に−２０℃〜１４０℃における代
表的なＴｉ（Ｚｒ）−Ｍｎ系水素吸蔵合金の温度の逆数
と水素解離平衡圧力の関係（Ｐ−Ｔ線図）を示す。各合
金は図１の直線に従って移動するため、例えば２０℃で
約１．５kgf/cm²の平衡圧を有するＴｉ_0.8Ｚｒ_0.2Ｍｎ
_1.7合金水素化物は４０℃に加熱すれば、２倍の約３．
２kgf/cm²を得る事が可能である。従って、水素吸蔵合
金を一定の温度に加熱または冷却する事によって、密閉
空間内の水素ガス圧を自在に制御する事が出来る。（実施例１）図２に、本発明の一実施例である水素吸蔵
合金を使用したキッチン用昇降装置の概略的な外観図を
示す。本実施例では、キッチンの天板の昇降機能を有す
る物で、３段階の高さを示している。本実施例では安全
装置として指詰め防止センサー、および過度な移動を防
止するための平面センサーを具備している。本機能によ
り、どのような背丈の人にも、また作業性改善にも対応
可能である。指詰め防止センサーは半導体レーザからの
発光を、フォトセルで受け、指などの障害物があれば、
ギアからなるロック機能を作動させる物である。また、
ダイアフラム式圧力センサーを天板底面に設置し、一定
の圧力以上かかると上記と同様に電気式ロックが作動す
る。（実施例２）図３は前記実施例の内部構造を示すもので
あり、圧力変化の機械的往復運動への変換機能の一実施
例として、２台のピストン機構を用いた場合の縦断面概
略図である。本実施例は図のように左右対照の位置に同
種のピストン機構があり、主として水素吸蔵合金１を収
納した収納室２、およびシリンダ３、上部に荷受け台４
を支持したピストンロッド５をもったピストン６から構
成されている。７は粉末状水素吸蔵合金の流出や飛散を
防止するために設けられた多孔質材からなるフィルタ
ー、８および９は各々シリンダ３の最上端および最下端
に設けたピストン破壊防止用の緩衝材である。ピストン
６には、加圧室１０と外部とが所望の印加水素圧に適
応、保持するように、従来のパッキン材によるピストン
シール１１が配置されている。１２はキッチンの天板、
１３は水素吸蔵合金を加熱するための電気抵抗加熱用ヒ
ータで、電気スイッチで所望の時に入り切りする。ま
た、１５は水素逃がし室で、水素吸蔵合金収納室２内の
水素圧（予め一定圧に設定）が過度に高まれば順方向逆
止弁１７を通って水素１８が流れ込む。１６は水素戻り
逆止弁で、水素吸蔵合金収納室２内の水素圧が低くなれ
ば、水素は水素戻り逆止弁１６を通って戻ってくる。１
９は荷受け台４と天板１２との間に設置したダイアフラ
ム式圧力センサーで、一定の圧力以上にかかると電気式
ロックが作動し、移動がストップして安全性を確保す
る。

【００１１】本実施例の特徴は、電気抵抗加熱１３で水
素を吸蔵した水素吸蔵合金を加熱すること以外に往復運
動を抑制する安全機能として順方向の水素流逆止弁１７
と逆方向の水素流逆止弁１６を具備している事である。
即ち、密閉加圧室１０内の水素ガス１４の圧力が一定圧
力（例えば８気圧）以上になれば逆止弁１７を通って水
素を逃がし室１５へ逃がし、過度な圧力上昇を防ぎ、自
動的に安全機能を作用させている。加熱が終了するか、
密閉容器内の圧力が低下すれば、水素吸蔵合金１の水素
逃がし室１５内の水素ガス１８は水素戻り逆止弁１６を
通って元の水素吸蔵合金収納室２に戻る。このように往
復運動を抑制する安全機能を具備したキッチン用昇降装
置は実用性の高い物である。

【００１２】次に、この装置の作動手順を説明する。ま
ず、キッチン天板１２を荷受け台４で支え、次いで加熱
源である電気抵抗ヒータ１３によって、水素吸蔵合金収
納室２内の水素吸蔵合金１を加熱する。水素吸蔵合金は
前述の如く、加熱されれば内部に吸蔵していた水素を放
出する特性を有するため、加熱操作によって、その材料
固有の平衡圧に達するまで水素を放出し、その結果、密
閉加圧室１０内の水素ガス１４の圧力を高める。

【００１３】例えば、水素吸蔵合金として、Ｔｉ_0.8Ｚ
ｒ_0.2Ｍｎ_1.7水素化物を用いれば、２０℃では約１．５
kgf/cm²の平衡圧を有するが、これを電気抵抗加熱や、
熱電素子、給湯、暖房装置の熱媒体などで４０℃に加熱
すれば、約２倍の約３．２kgf/cm²を得る事が可能であ
る。従って、この圧力値にピストン面積を掛けた値まで
の重量（２個ならこの２倍）のキッチン用天板１２を上
昇させることができる。６０℃に加熱したら約７kgf/cm
²の水素ガス圧が得られた。

【００１４】一方、逆にキッチン用天板１２を迅速に下
降させたい時は、水素吸蔵合金収納室２内の水素吸蔵合
金１を冷却すればよい。冷却手段は熱電素子、あるいは
冷房装置の冷熱媒体が好適であるが、空冷（自然冷却）
でも良い。また、ストッパーを開放する事により自重で
降下させても良い。本実施例では、直径１０ｃｍの円柱
状ピストンを２個用い、容積８００ｃｍ³の水素吸蔵合
金収納室に約２ｋｇのＴｉ_0.8Ｚｒ_0.2Ｍｎ_1.7水素化物
を空間率５０％で保有した。この時、４０ｋｇの重さの
キッチン天板を５０ｃｍ上昇させるのに、Ｔｉ_0.8Ｚｒ
_0.2Ｍｎ_1.7水素化物を４０℃に加熱するだけで良かっ
た。また、逆に１０℃に冷却する事によって、密閉加圧
室１０内の水素ガス１４の圧力は大気圧以下になり、迅
速に下降させることができた。

【００１５】図１から判るように、水素吸蔵合金水素化
物は各々固有の温度と水素圧力条件を有している。従っ
て、昇降装置の圧力変化を機械的往復運動に変換しうる
機構の構造、必要な仕事量、昇降速度、安全性の程度
（安全弁作動圧力）などの使用条件によって適した条件
の水素吸蔵合金を任意に選択することが出来る。上記実
施例では図１中のＴｉ_0.8Ｚｒ_0.2Ｍｎ_1.7を使用した
が、例えばＴｉＭｎ_0.6Ｃｒ_0.9を用いれば、同じ加熱温
度で、より高い圧力を得ることが可能である。

【００１６】また、本発明は水素吸蔵合金の可逆的な水
素の吸蔵・放出反応を使用しているため、上記逆止弁に
よる安全機能に加えて、水素吸蔵合金１の反応熱（吸熱
／放熱）の発生によって、動き方向と逆の反応を促進さ
せる熱反応を引き起こすため、低圧化または高圧化を自
己抑制し得る安全機能が自然に備わっている。（実施例３）図４に、本発明の他の実施例の縦断面概略
図を示す。本例は図のように密閉系の圧力変動を、往復
運動に変換する機構として、前例のピストンの代わりに
ベローズなどの伸縮自在性壁２１を、加熱・冷却機能と
して熱電素子（２４、２５、２６、２７、２８、２９、
３０）を、往復運動を抑制する安全機能として熱電素子
回路に電気的スイッチ３０を使用したものである。図中
２０は水素ガスで満たされた密閉加圧室、２１は伸縮自
在ベローズである。また２２は支持ガイド２３で支持さ
れ、上下に摺動自在に係合したスライダーであり、ベロ
ーズ２１の一端に取り付けられている。２４は熱電素子
の熱発生側電極で銅からなり、２５はｐ型半導体２８側
の電極、２６はｎ型半導体２７側の電極で共に銅からな
る。２７はＢｉ₂Ｔｅ₃をベ−スとしＳｅを５％置換した
ｎ型半導体、２８はＢｉ₂Ｔｅ₃をベ−スとし、一部をＳ
ｂで置換したｐ型半導体、２９は直流電源で、通常１２
Ｖ、４Ａ程度で作動させる。図４の場合は水素吸蔵合金
１を冷却する場合の極性であり、ベローズを下降させ、
キッチン天板１２を下降させる場合を示している。３０
は電気スイッチで、安全装置として指詰め防止センサ
ー、または（および）過度な移動を防止するための平面
センサーと連動し、危険を感知した場合にスイッチを切
断し、加熱または冷却を中断する機能を有する。また、
直流電源２９の極性を逆にすると、水素吸蔵合金収納容
器２は、逆に加熱される。

【００１７】なお、図４中、図３と同一の番号は同様の
要素を示し、本実施例の作動過程は加熱機構以外の機能
は図３で示した例と同様である。（実施例４）図５に、水素ガス圧の変化を往復運動に変
換する機能部分の、他の実施例の縦断面概略図を示す。
本実施例は図のように密閉系の圧力変動を、往復運動に
変換する機構として、ピストンロッド３１の周囲を囲む
形でベローズ３２を配置したフリーピストン型であり、
通常のベローズ型と比較して、ストローク長を２倍にす
る事が出来る。３はシリンダー、１４は加圧室に密閉さ
れた水素ガスである。本実施例は加熱または冷却機能が
給湯または冷暖房装置の熱媒体からなる。３４は熱媒体
で導入弁３５を通じて導入し、水素吸蔵合金１を加熱ま
たは冷却後、排出弁３３を通じて排出する。本実施例
は、廃棄熱や余剰熱を有効に利用できるものである。ま
た、２は水素吸蔵合金収納室、７は粉末の流出防止用フ
ィルターである。（実施例５）図６に、本発明のキッチン用昇降装置の水
素吸蔵合金収納室２と熱媒体の熱交換構造の一例を示し
たプレート式熱交換器の断面斜視概略図を示す。本実施
例の水素吸蔵合金１の収納室２は中にコルゲートフィン
を配置しているため、熱交換効率が極めて優れている。
また、上下の板はハニカム状の多孔体で加熱・冷却用熱
媒体３４が流れるような構造になっている。水素吸蔵合
金収納室２から放出された加圧水素１４はピストンなど
の往復運動変換機構へ圧力を伝える。（実施例６）図７は、プレート式熱交換器の他の実施例
で、多数段からなる積層型の水素吸蔵合金収納室２と熱
媒体３４が熱交換する様子を示した断面斜視概略図であ
る。１は粉末状水素吸蔵合金、２は水素吸蔵合金収納
室、３４は加熱・冷却用湯または熱媒体、３６は給湯ま
たは熱媒体の入口、３７は熱媒体出口、３８は水素ガス
入口、３９は水素ガス出口である。また、図８は図７の
熱交換部の拡大断面概略図である。本実施例は全体積に
比して熱交換しうる面積が非常に大きいため、昇降反応
が早く、迅速な作動が可能である。

【００１８】以上の実施例においては、水素ガスの圧力
変化を機械的な往復運動に変換する機構として水素吸蔵
合金収納室と一体化したピストン機構方式とベローズ機
構方式を取り上げたが、同様の効果を有するものであれ
ば、他のどんな方式でもよく、水素吸蔵合金収納室が本
体と離れていてもよい。また、加熱・冷却方式として
は、種々の燃料の燃焼熱、熱電素子、排熱、太陽熱、化
学的反応熱、送風冷却、水冷など、あらゆる種類のもの
を利用することができる。また、上記実施例では被ムー
ビング物として、キッチン用天板を用いたが、レンジフ
ードやウオールキャビネットなどを上下、あるいは左右
に移動させた場合でも全く同様の効果を有した。

【００１９】なお、上記の駆動用加減圧力発生媒体とし
て、水素吸蔵合金を示したが、水素吸蔵合金に水素を蓄
えた金属水素化物ももちろんその媒体と出来る。

【００２０】また、上記実施例では、キッチン用昇降装
置を取り上げて説明したが、本発明は、その他の昇降装
置にも適用可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明の昇降装置は以下に記すような効果をもつ。

【００２２】(1)一般家庭で使用可能な低圧型で、安全
機能を具備した構成である。

【００２３】(2)電気エネルギーをほとんど使用しない
か、または一切使用しない節エネルギー型であるため、
構造が簡単で、取扱いが容易で、耐久性があり、しかも
経済的である。

【００２４】(3)用途に応じて、任意の規模で、任意の
機構で使用することができる。

【００２５】(4)パワフルで確実に動作し、しかも振動
部分がなくスムーズに動く低騒音型である。

【００２６】(5)水素吸蔵合金の反応熱発生によって、
低圧化または高圧化を自己抑制し得る安全機能が自然に
備わっている。

【００２７】(6)水素吸蔵合金を適当に選択する事によ
って、あらゆる熱源または冷却源を利用することがで
き、どのような重量のキッチン物品でも昇降させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成要件である水素吸蔵合金の一実施
例の温度と水素解離平衡圧の関係を示すＰ−Ｔ線図

【図２】本発明のキッチン用昇降装置の一実施例の外観
概略図

【図３】図２のキッチン用昇降装置のピストン機構を使
った実施例の内部構造例を示す縦断面概略図

【図４】本発明のキッチン用昇降装置のベローズ機構を
使った実施例の縦断面概略図

【図５】本発明のキッチン用昇降装置の往復運動変換機
能にフリーピストンを使った実施例の縦断面概略図

【図６】本発明のキッチン用昇降装置の水素吸蔵合金収
納室と熱媒体の熱交換構造の一例を示したプレート式熱
交換器の断面斜視概略図

【図７】本発明のキッチン用昇降装置の水素吸蔵合金収
納用積層型プレート式熱交換器の他の実施例の断面斜視
概略図

【図８】図７のキッチン用昇降装置の水素吸蔵合金収納
用プレート式熱交換器の熱交換部の拡大断面概略図

【符号の説明】

１水素吸蔵合金３シリンダ５ピストンロッド６ピストン１２キッチン天板１３電気抵抗加熱用ヒータ１５水素逃がし室１６水素戻り弁１７順方向逆止弁１９ダイアフラム式圧力センサー２１ベローズ２７ｎ型半導体２８ｐ型半導体２９直流電源３０電気スイッチ３２フリーピストン用ベローズ３３熱媒体排出弁３４熱媒体３５熱媒体導入弁３７熱媒体出口３８熱媒体入口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素吸蔵合金と、該水素吸蔵合金の加熱
・冷却手段と、水素ガス圧の変化を所定の部材の往復運
動に変換する変換手段と、その往復運動を抑制する安全
手段とを備えたことを特徴とする昇降装置。
【請求項２】加熱手段が電気抵抗加熱からなることを
特徴とする請求項１記載の昇降装置。
【請求項３】冷却及び／又は加熱手段が熱電素子から
なることを特徴とする請求項１または２記載のキッチン
用昇降装置。
【請求項４】加熱手段が給湯または暖房装置の熱媒体
からなることを特徴とする請求項１または３記載のキッ
チン用昇降装置。
【請求項５】冷却手段が冷房装置の冷熱媒体からなる
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のキッ
チン用昇降装置。
【請求項６】水素吸蔵合金が、加熱・冷却手段と熱交
換可能なプレート式熱交換器に収納されていることを特
徴とする請求項１、２、３、４または５記載のキッチン
用昇降装置。
【請求項７】安全装置として指詰め防止センサー、及
び／又は過度な移動を防止するための平面センサーを具
備していることを特徴とする請求項１、２、３、４、５
または６記載のキッチン用昇降装置。
【請求項８】昇降装置は、キッチン用であることを特
徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の昇降装置。