JPH11209101A - 水素吸蔵合金の流動層反応装置 - Google Patents
水素吸蔵合金の流動層反応装置Info
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- JPH11209101A JPH11209101A JP10029348A JP2934898A JPH11209101A JP H11209101 A JPH11209101 A JP H11209101A JP 10029348 A JP10029348 A JP 10029348A JP 2934898 A JP2934898 A JP 2934898A JP H11209101 A JPH11209101 A JP H11209101A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素吸蔵合金を水素ガスで流動化して形成し
た流動層を有する流動層反応装置において、差圧の大き
い圧縮機の使用を必要とすることなく、チャンネリング
のない安定な合金流動層の形成を可能とする合金の流動
層反応装置を提供するとともに、その合金流動層内に伝
熱管を配置することなく、合金の水素化反応と水素化合
金の脱水素化反応を迅速に行わせることの可能な合金の
流動層反応装置を提供する。 【解決手段】 水素吸蔵合金の水素化反応と水素化され
た水素吸蔵合金の脱水素化反応を行わせる水素吸蔵合金
の流動層反応装置において、該流動層を複数の小規模動
層室により構成したことを特徴とする水素吸蔵合金の流
動層反応装置。
た流動層を有する流動層反応装置において、差圧の大き
い圧縮機の使用を必要とすることなく、チャンネリング
のない安定な合金流動層の形成を可能とする合金の流動
層反応装置を提供するとともに、その合金流動層内に伝
熱管を配置することなく、合金の水素化反応と水素化合
金の脱水素化反応を迅速に行わせることの可能な合金の
流動層反応装置を提供する。 【解決手段】 水素吸蔵合金の水素化反応と水素化され
た水素吸蔵合金の脱水素化反応を行わせる水素吸蔵合金
の流動層反応装置において、該流動層を複数の小規模動
層室により構成したことを特徴とする水素吸蔵合金の流
動層反応装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金の水
素化反応と水素化された水素吸蔵合金の脱水素化反応を
行うための流動層反応装置に関するものである。
素化反応と水素化された水素吸蔵合金の脱水素化反応を
行うための流動層反応装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水素吸蔵合金（以下、単に合金とも言
う）の流動層を有する反応装置としては、その合金を単
一の反応容器の分散板上に充填し、その分散板の下から
水素ガスを通気して全合金を１つの容器内で流動化させ
る構造のものが提案されている（特開昭６３−１４０２
００号公報）。しかしながら、水素吸蔵合金の場合、そ
の水素化反応（水素吸蔵）と脱水素化反応（水素放出）
を繰返すごとにその粉末状の合金はしだいに微粒子化さ
れて行き、直径１０μｍ程度の凝集性を有する流動化し
にくい微粉となるため、反応性の良い均一流動層を形成
することが非常に困難であり、このことが原因となって
各種の問題を生じる。このような問題の１つに、流動層
内にチャンネリング現象が発生し、均一流動層の形成が
困難になるという問題がある。図４にチャンネリング現
象を生じている流動層の模式図を示す。図４において、
２は分散板を示し、Ｆはその上に形成された合金の流動
層を示す。Ｃは流動層内に発生したチャンネルを示す。
図４に示した流動層Ｆは、分散板２の下方から上方に向
けて噴出させる水素ガスの風圧によって形成されるが、
この場合、流動層の直径Ｄ（Ｆ）に対する流動層の高さ
Ｈ（Ｆ）の比Ｈ（Ｆ）／Ｄ（Ｆ）が小さいとき（通常、
１未満のとき）、流動層Ｆ内にチャンネルＣが発生しや
すくなる。そして、チャンネルが発生したときには、水
素ガスの一部は合金と接触することなしにそのチャンネ
ルを吹抜けてしまう。
う）の流動層を有する反応装置としては、その合金を単
一の反応容器の分散板上に充填し、その分散板の下から
水素ガスを通気して全合金を１つの容器内で流動化させ
る構造のものが提案されている（特開昭６３−１４０２
００号公報）。しかしながら、水素吸蔵合金の場合、そ
の水素化反応（水素吸蔵）と脱水素化反応（水素放出）
を繰返すごとにその粉末状の合金はしだいに微粒子化さ
れて行き、直径１０μｍ程度の凝集性を有する流動化し
にくい微粉となるため、反応性の良い均一流動層を形成
することが非常に困難であり、このことが原因となって
各種の問題を生じる。このような問題の１つに、流動層
内にチャンネリング現象が発生し、均一流動層の形成が
困難になるという問題がある。図４にチャンネリング現
象を生じている流動層の模式図を示す。図４において、
２は分散板を示し、Ｆはその上に形成された合金の流動
層を示す。Ｃは流動層内に発生したチャンネルを示す。
図４に示した流動層Ｆは、分散板２の下方から上方に向
けて噴出させる水素ガスの風圧によって形成されるが、
この場合、流動層の直径Ｄ（Ｆ）に対する流動層の高さ
Ｈ（Ｆ）の比Ｈ（Ｆ）／Ｄ（Ｆ）が小さいとき（通常、
１未満のとき）、流動層Ｆ内にチャンネルＣが発生しや
すくなる。そして、チャンネルが発生したときには、水
素ガスの一部は合金と接触することなしにそのチャンネ
ルを吹抜けてしまう。
【０００３】本発明者らの研究によれば、このチャンネ
リング発生の問題は、合金の流動層の場合、その直径Ｄ
（Ｆ）に対するその高さＨ（Ｆ）の比Ｈ（Ｆ）／Ｄ
（Ｆ）を１以上、好ましくは２ないし３以上にすること
により、解決し得ることが判明した。即ち、Ｈ（Ｆ）／
Ｄ（Ｆ）を１以上にするときには、前記したチャンネリ
ングを生じることなく、安定した均一な合金流動層を得
ることができる。しかしながら、Ｈ（Ｆ）／Ｄ（Ｆ）比
を大きくすることは、同じ合金量では、所要水素ガス流
量が低減できるという利点はあるものの、水素ガスを送
るための圧力が増大するため、差圧の大きい圧縮機の使
用が必要となり、実用的ではない。また、合金の水素化
及び脱水素化には、多量の発熱及び吸熱を生じ、反応を
速めるためには、合金層内に多くの伝熱管を配置して、
合金の水素化により生じた反応熱を迅速に除去し、一
方、合金の脱水素に際してはその反応に必要な熱量を迅
速に供給することが必要となる。しかしながら、合金流
動層内への伝熱管の配置は、その合金流動層の円滑な
形成に支障を与えるとともに、電熱管自身の摩耗の問
題を生じる。
リング発生の問題は、合金の流動層の場合、その直径Ｄ
（Ｆ）に対するその高さＨ（Ｆ）の比Ｈ（Ｆ）／Ｄ
（Ｆ）を１以上、好ましくは２ないし３以上にすること
により、解決し得ることが判明した。即ち、Ｈ（Ｆ）／
Ｄ（Ｆ）を１以上にするときには、前記したチャンネリ
ングを生じることなく、安定した均一な合金流動層を得
ることができる。しかしながら、Ｈ（Ｆ）／Ｄ（Ｆ）比
を大きくすることは、同じ合金量では、所要水素ガス流
量が低減できるという利点はあるものの、水素ガスを送
るための圧力が増大するため、差圧の大きい圧縮機の使
用が必要となり、実用的ではない。また、合金の水素化
及び脱水素化には、多量の発熱及び吸熱を生じ、反応を
速めるためには、合金層内に多くの伝熱管を配置して、
合金の水素化により生じた反応熱を迅速に除去し、一
方、合金の脱水素に際してはその反応に必要な熱量を迅
速に供給することが必要となる。しかしながら、合金流
動層内への伝熱管の配置は、その合金流動層の円滑な
形成に支障を与えるとともに、電熱管自身の摩耗の問
題を生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、水素吸蔵合
金を水素ガスで流動化して形成した流動層を有する流動
層反応装置において、差圧の大きい圧縮機の使用を必要
とすることなく、チャンネリングのない安定な合金流動
層の形成を可能とする合金の流動層反応装置を提供する
とともに、その合金流動層内に伝熱管を配置することな
く、合金の水素化反応と水素化合金の脱水素化反応を迅
速に行わせることの可能な合金の流動層反応装置を提供
することをその課題とする。
金を水素ガスで流動化して形成した流動層を有する流動
層反応装置において、差圧の大きい圧縮機の使用を必要
とすることなく、チャンネリングのない安定な合金流動
層の形成を可能とする合金の流動層反応装置を提供する
とともに、その合金流動層内に伝熱管を配置することな
く、合金の水素化反応と水素化合金の脱水素化反応を迅
速に行わせることの可能な合金の流動層反応装置を提供
することをその課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、水素吸蔵合金の水素
化反応と水素化された水素吸蔵合金の脱水素化反応を行
わせる水素吸蔵合金の流動層反応装置において、該流動
層を複数の小規模動層室により構成したことを特徴とす
る水素吸蔵合金の流動層反応装置が提供される。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、水素吸蔵合金の水素
化反応と水素化された水素吸蔵合金の脱水素化反応を行
わせる水素吸蔵合金の流動層反応装置において、該流動
層を複数の小規模動層室により構成したことを特徴とす
る水素吸蔵合金の流動層反応装置が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明における水素吸蔵合金とし
ては、従来公知の各種のものを使用することができる。
このようなものとしては、例えば、ＬａＮｉ5、ＬａＮ
ｉ5-xＡｌx、ＭｍＮｉ5-xＡｌx（Ｍｍ：ミッシェルメタ
ル）等が挙げられる。流動層反応装置に充填する際の合
金の平均粒径は、通常、４０〜５０μｍ程度である。初
期粒径がこの程度であれば、１０4サイクルの使用に対
しても１０μｍ程度の粒径を維持することができる。
ては、従来公知の各種のものを使用することができる。
このようなものとしては、例えば、ＬａＮｉ5、ＬａＮ
ｉ5-xＡｌx、ＭｍＮｉ5-xＡｌx（Ｍｍ：ミッシェルメタ
ル）等が挙げられる。流動層反応装置に充填する際の合
金の平均粒径は、通常、４０〜５０μｍ程度である。初
期粒径がこの程度であれば、１０4サイクルの使用に対
しても１０μｍ程度の粒径を維持することができる。
【０００７】本発明の水素吸蔵合金の流動層反応装置
は、その流動層を複数の小規模流動層室により構成した
ことを特徴とする。図１に本発明の流動層反応装置の１
つの実施例についての模式図を示す。図２に、図１に示
した流動層反応装置のＸ−Ｙ断面図を示す。これらの図
１及び図２において、１は流動層反応装置、２は分散
板、３は除塵フィルター、４−（ａ〜ｆ）は小規模流動
層室、５は合金排出管、６は伝熱管、７は合金貯蔵室、
８はロータリーバルブ、９は合金貯蔵室、１０−（ａ〜
ｆ）は合金分配管、１１、１２は周壁、１３、１４は合
金導管及び２２は圧縮機を各示す。流動層室４−（ａ〜
ｆ）の各々は、周壁１１及び１２（１２は流動層室の隔
壁でもある）を有し、その内部は空間部に形成されてい
る。これらの各流動層室は、流動層反応装置１における
その分散板２上に並列して配設されている。分散板２
は、多数の透孔を有し、各流動層室に充填された合金を
流動化させるための水素ガスを上方に流通させるもので
あるが、この分散板２の透孔は、その上部に配設された
流動層室の底面に対応する部分のみに形成されている。
即ち、分散板２の下方から上方に向けて水素ガスを流し
た場合、その水素ガスは、各流動層室内のみを上方に吹
上げるように構成されている。各流動層室の形状は、図
１及び図２に示すように、その横断面が６角形状の角筒
に形成されているが、この流動層室の形状はこれに限ら
れるものではなく、その横断面が３角形状、４角形状、
５角形状、８角形状扇形等の任意の形状の角筒であるこ
とができ、また、その横断面が円形状や楕円形状の円筒
であってもよくさらに、それらの組合せであってもよ
い。
は、その流動層を複数の小規模流動層室により構成した
ことを特徴とする。図１に本発明の流動層反応装置の１
つの実施例についての模式図を示す。図２に、図１に示
した流動層反応装置のＸ−Ｙ断面図を示す。これらの図
１及び図２において、１は流動層反応装置、２は分散
板、３は除塵フィルター、４−（ａ〜ｆ）は小規模流動
層室、５は合金排出管、６は伝熱管、７は合金貯蔵室、
８はロータリーバルブ、９は合金貯蔵室、１０−（ａ〜
ｆ）は合金分配管、１１、１２は周壁、１３、１４は合
金導管及び２２は圧縮機を各示す。流動層室４−（ａ〜
ｆ）の各々は、周壁１１及び１２（１２は流動層室の隔
壁でもある）を有し、その内部は空間部に形成されてい
る。これらの各流動層室は、流動層反応装置１における
その分散板２上に並列して配設されている。分散板２
は、多数の透孔を有し、各流動層室に充填された合金を
流動化させるための水素ガスを上方に流通させるもので
あるが、この分散板２の透孔は、その上部に配設された
流動層室の底面に対応する部分のみに形成されている。
即ち、分散板２の下方から上方に向けて水素ガスを流し
た場合、その水素ガスは、各流動層室内のみを上方に吹
上げるように構成されている。各流動層室の形状は、図
１及び図２に示すように、その横断面が６角形状の角筒
に形成されているが、この流動層室の形状はこれに限ら
れるものではなく、その横断面が３角形状、４角形状、
５角形状、８角形状扇形等の任意の形状の角筒であるこ
とができ、また、その横断面が円形状や楕円形状の円筒
であってもよくさらに、それらの組合せであってもよ
い。
【０００８】本発明の流動層反応装置では、従来の装置
と同様に、反応処理すべき合金の供給機構と反応処理さ
れた合金の排出機構を有する。本発明の場合、その合金
供給機構は、合金貯蔵室７、ロータリーバルブ８、合金
導管１３及び合金分配管１０−（ａ〜ｆ）からなり、各
合金分配管１０−（ａ〜ｆ）の先端は各流動層室内に位
置する。一方、合金排出機構は、合金排出管５、合金導
管１４及び合金貯蔵室９からなる。図１及び図２に示し
た装置の場合、合金排出管５は、その先端が装置の中央
部上方に開口しているが、合金排出管は、必ずしもこの
ような構造のものに限られるものではなく、各流動層室
の底板を形成する分散板面に合金排出管の先端を開口さ
せることもできる。また、合金排出管は１つに限らず、
複数であってもよい。
と同様に、反応処理すべき合金の供給機構と反応処理さ
れた合金の排出機構を有する。本発明の場合、その合金
供給機構は、合金貯蔵室７、ロータリーバルブ８、合金
導管１３及び合金分配管１０−（ａ〜ｆ）からなり、各
合金分配管１０−（ａ〜ｆ）の先端は各流動層室内に位
置する。一方、合金排出機構は、合金排出管５、合金導
管１４及び合金貯蔵室９からなる。図１及び図２に示し
た装置の場合、合金排出管５は、その先端が装置の中央
部上方に開口しているが、合金排出管は、必ずしもこの
ような構造のものに限られるものではなく、各流動層室
の底板を形成する分散板面に合金排出管の先端を開口さ
せることもできる。また、合金排出管は１つに限らず、
複数であってもよい。
【０００９】本発明の装置を用いて合金の水素化反応を
行うには、先ず、合金供給機構により反応処理すべき合
金を各流動層室４−（ａ〜ｆ）に充填する。次に、ライ
ン１５、バルブ１６及びライン１７を通して水素ガスを
分散板２の下方の装置空間部Ａ内に導入し、ここから分
散板２を上方に通して各流動層室４−（ａ〜ｆ）を吹上
げる。これによって各流動層室内に充填された合金はそ
の水素ガスの風圧より流動化され、流動層Ｆが形成され
る。合金を吹上げ、流動化した後の水素ガスは、装置の
上部空間Ｂに入り、ここから、除塵フィルター３を通っ
て装置外部へ抜出され、ライン１８、ライン２１を通っ
て、圧縮機２２に入り、ここで流動層形成に必要な圧力
に昇圧され、ライン１７に循環され、再び装置に供給さ
れる。ライン１５からは、合金の水素化に消費された分
の水素ガスが供給される。この合金の水素化反応処理に
おいては、バルブ２０は閉にしておく。
行うには、先ず、合金供給機構により反応処理すべき合
金を各流動層室４−（ａ〜ｆ）に充填する。次に、ライ
ン１５、バルブ１６及びライン１７を通して水素ガスを
分散板２の下方の装置空間部Ａ内に導入し、ここから分
散板２を上方に通して各流動層室４−（ａ〜ｆ）を吹上
げる。これによって各流動層室内に充填された合金はそ
の水素ガスの風圧より流動化され、流動層Ｆが形成され
る。合金を吹上げ、流動化した後の水素ガスは、装置の
上部空間Ｂに入り、ここから、除塵フィルター３を通っ
て装置外部へ抜出され、ライン１８、ライン２１を通っ
て、圧縮機２２に入り、ここで流動層形成に必要な圧力
に昇圧され、ライン１７に循環され、再び装置に供給さ
れる。ライン１５からは、合金の水素化に消費された分
の水素ガスが供給される。この合金の水素化反応処理に
おいては、バルブ２０は閉にしておく。
【００１０】前記のようにして、水素ガスを循環させる
とともに、合金を水素ガスで吹上げて流動化させること
によって、合金の水素化が達成される。即ち、合金は、
流動状態において水素ガスと接触し、これによって合金
の水素化が達成される。この場合、合金の水素化によっ
て生じる熱量は、伝熱管６を通る冷却媒体によって吸収
され、外部へ排出され、これによって流動層室は所定の
水素化温度に保持される。また、この場合、その装置内
の圧力を調節することによって装置内圧力を水素化反応
圧に保持する。冷却媒体としては、冷却水の他、有機液
体等を用いることができる。次に、前記合金の水素化反
応の終了後には、バルブ１６を閉じ、圧縮機２２による
圧縮圧を高めて水素ガス圧を増加させ、分散板２から上
方に吹上げる水素ガスの速度を流動層形成に必要な速度
よりも大きくし、これにより合金を装置の上部空間Ｂ内
にまで吹上げる。空間Ｂに吹上げられた合金は、その排
出管５の開口からは水素ガスの吹上げがないことから、
その排出管５の開口内に落下し、排出管５及び導管１４
を通って合金貯蔵室９に入り、貯蔵される。
とともに、合金を水素ガスで吹上げて流動化させること
によって、合金の水素化が達成される。即ち、合金は、
流動状態において水素ガスと接触し、これによって合金
の水素化が達成される。この場合、合金の水素化によっ
て生じる熱量は、伝熱管６を通る冷却媒体によって吸収
され、外部へ排出され、これによって流動層室は所定の
水素化温度に保持される。また、この場合、その装置内
の圧力を調節することによって装置内圧力を水素化反応
圧に保持する。冷却媒体としては、冷却水の他、有機液
体等を用いることができる。次に、前記合金の水素化反
応の終了後には、バルブ１６を閉じ、圧縮機２２による
圧縮圧を高めて水素ガス圧を増加させ、分散板２から上
方に吹上げる水素ガスの速度を流動層形成に必要な速度
よりも大きくし、これにより合金を装置の上部空間Ｂ内
にまで吹上げる。空間Ｂに吹上げられた合金は、その排
出管５の開口からは水素ガスの吹上げがないことから、
その排出管５の開口内に落下し、排出管５及び導管１４
を通って合金貯蔵室９に入り、貯蔵される。
【００１１】一方、本発明の装置を用いて水素化された
合金の脱水素化反応を行う場合には、その水素化合金を
合金貯蔵室７から、ロータリーバルブ８、導管１３及び
分配管１０−（ａ〜ｆ）を通って各流動層室に充填す
る。以後、前記合金の水素化の場合と同様にして、合金
を吹上げて流動化させる。この場合、伝熱管６には熱媒
体を流通させて、水素化合金を加熱し、所定の脱水素化
反応温度に保持する。また、この場合、その装置内の圧
力を調節して、装置内圧力を脱水素化反応圧に保持す
る。熱媒体としては、加熱水や水蒸気の他、有機液体等
を用いることができる。脱水素化反応終了後には、脱水
素化された合金を、前記と同様にして、排出管５、導管
１４を通して合金貯蔵室９に導入し、貯蔵する。
合金の脱水素化反応を行う場合には、その水素化合金を
合金貯蔵室７から、ロータリーバルブ８、導管１３及び
分配管１０−（ａ〜ｆ）を通って各流動層室に充填す
る。以後、前記合金の水素化の場合と同様にして、合金
を吹上げて流動化させる。この場合、伝熱管６には熱媒
体を流通させて、水素化合金を加熱し、所定の脱水素化
反応温度に保持する。また、この場合、その装置内の圧
力を調節して、装置内圧力を脱水素化反応圧に保持す
る。熱媒体としては、加熱水や水蒸気の他、有機液体等
を用いることができる。脱水素化反応終了後には、脱水
素化された合金を、前記と同様にして、排出管５、導管
１４を通して合金貯蔵室９に導入し、貯蔵する。
【００１２】図１及び図２には、合金をその反応温度に
保持するための冷却及び加熱の方式として、流動層室内
に配設された伝熱管５を用いる方式を示したが、この流
動層室内への伝熱管の配設は、合金の流動化に支障を与
えたり、合金粒子のバブリングによる伝熱管の接触摩耗
が生じる等の理由により余り好ましいものではない。本
発明の場合には、流動層室の周壁１１、１２の内部に連
通孔を形成し、この連通孔を冷却媒体や熱媒体の通路と
して用い、この連通孔に冷却媒体や熱媒体を流通させる
ことによって、流動層室内の温度をコントロールするこ
とができる。
保持するための冷却及び加熱の方式として、流動層室内
に配設された伝熱管５を用いる方式を示したが、この流
動層室内への伝熱管の配設は、合金の流動化に支障を与
えたり、合金粒子のバブリングによる伝熱管の接触摩耗
が生じる等の理由により余り好ましいものではない。本
発明の場合には、流動層室の周壁１１、１２の内部に連
通孔を形成し、この連通孔を冷却媒体や熱媒体の通路と
して用い、この連通孔に冷却媒体や熱媒体を流通させる
ことによって、流動層室内の温度をコントロールするこ
とができる。
【００１３】図３に、壁内部に連通孔を形成した周壁に
よって形成された流動層室を有する装置の横断面図を示
す。図３において、２５は周壁内部に穿設された連通孔
を示す。図３に示した周壁１１、１２を有する流動層室
において、その周壁１１、１２は熱伝導性のよい材料で
形成され、一般的には、熱伝導率が、１０ｋｃａｌ／ｍ
・ｈ・℃以上の材料で形成される。このような材料に
は、鉄や、ステンレススチール、チタン合金、アルミニ
ウム合金等の金属材料の他、黒鉛等の炭素材料が挙げら
れる。この場合、周壁の厚みは、１０〜３０ｍｍ程度で
あり、その連通孔の寸法は、その周壁の厚さよりも小さ
な寸法であり、通常、その孔直径は５〜２０ｍｍ程度で
ある。また、本発明の場合、前記周壁は、熱伝導性の良
い２つの板体の間に複数の伝熱管を配設し、全体を１つ
の板体状に形成したものを用いて構成することもでき
る。また、前記周壁は、伝熱管を板材で接合した構造の
ものとすることができる。その例を図５に示す。図５に
おいて、３１は伝熱管を示し、３２は板材を示す。板材
３２としては、熱伝導性の良い金属板等が用いられ、そ
の厚さは５ｍｍ程度のうすいものでも十分である。
よって形成された流動層室を有する装置の横断面図を示
す。図３において、２５は周壁内部に穿設された連通孔
を示す。図３に示した周壁１１、１２を有する流動層室
において、その周壁１１、１２は熱伝導性のよい材料で
形成され、一般的には、熱伝導率が、１０ｋｃａｌ／ｍ
・ｈ・℃以上の材料で形成される。このような材料に
は、鉄や、ステンレススチール、チタン合金、アルミニ
ウム合金等の金属材料の他、黒鉛等の炭素材料が挙げら
れる。この場合、周壁の厚みは、１０〜３０ｍｍ程度で
あり、その連通孔の寸法は、その周壁の厚さよりも小さ
な寸法であり、通常、その孔直径は５〜２０ｍｍ程度で
ある。また、本発明の場合、前記周壁は、熱伝導性の良
い２つの板体の間に複数の伝熱管を配設し、全体を１つ
の板体状に形成したものを用いて構成することもでき
る。また、前記周壁は、伝熱管を板材で接合した構造の
ものとすることができる。その例を図５に示す。図５に
おいて、３１は伝熱管を示し、３２は板材を示す。板材
３２としては、熱伝導性の良い金属板等が用いられ、そ
の厚さは５ｍｍ程度のうすいものでも十分である。
【００１４】本発明の流動層反応装置の場合、その１つ
の流動層室の相熱直径Ｄ（Ｉ）に対するその流動層室の
周壁の高さｈの比ｈ／Ｄ（Ｉ）は、１以上、通常１〜
４、好ましくは２〜４である。また、その各流動層室の
相当直径Ｄ（Ｉ）は、商業的規模の装置では、通常１０
〜４０ｃｍ、好ましくは２０〜３０ｃｍであり、その周
壁の高さｈは、２０〜８０ｃｍである。また、そのＤ
（Ｉ）に対するｈの比ｈ／Ｄ（Ｉ）は、１〜４、好まし
くは２〜４の範囲にするのがよい。一方、これらの小規
模流動層室群を包囲する装置におけるその相当直径Ｄ
（II）に対する前記流動層室の周壁の高さｈの比ｈ／Ｄ
（II）は特に制約されない。なお、流動層室の相当直径
Ｄとは、その流動層室の横断面積Ｓを円形面積に換算し
たときのその直径を意味するもので、次式で表される。 Ｄ ＝（４Ｓ／ｎ)1/2 （１）
の流動層室の相熱直径Ｄ（Ｉ）に対するその流動層室の
周壁の高さｈの比ｈ／Ｄ（Ｉ）は、１以上、通常１〜
４、好ましくは２〜４である。また、その各流動層室の
相当直径Ｄ（Ｉ）は、商業的規模の装置では、通常１０
〜４０ｃｍ、好ましくは２０〜３０ｃｍであり、その周
壁の高さｈは、２０〜８０ｃｍである。また、そのＤ
（Ｉ）に対するｈの比ｈ／Ｄ（Ｉ）は、１〜４、好まし
くは２〜４の範囲にするのがよい。一方、これらの小規
模流動層室群を包囲する装置におけるその相当直径Ｄ
（II）に対する前記流動層室の周壁の高さｈの比ｈ／Ｄ
（II）は特に制約されない。なお、流動層室の相当直径
Ｄとは、その流動層室の横断面積Ｓを円形面積に換算し
たときのその直径を意味するもので、次式で表される。 Ｄ ＝（４Ｓ／ｎ)1/2 （１）
【００１５】本発明の装置において、その流動層室内に
形成された流動層の高さＨ（Ｆ）は、その流動層（流動
層室）の相当直径Ｄ（Ｆ）又はＤ（Ｉ）に対するその流
動層高さＨ（Ｆ）の比Ｈ（Ｆ）／Ｄ（Ｆ）が、１〜４、
好ましくは２〜４になるように設計する。Ｈ（Ｆ）／Ｄ
（Ｆ）をこのような範囲に規定することにより、圧縮機
の差圧を格別高めることなく、各流動層室に合金の流動
層を円滑に形成することができる。前記した小規模の流
動層室を用いずにその装置内に、従来法のように、その
装置相当直径Ｄ（II）に対する流動層高さＨ（Ｆ）の比
が１以上の流動層を形成しようとすると、この場合に
は、その装置の相当直径が本発明で用いる小規模の流動
層室の横断面積よりも著しく大きいことから、その流動
層室の流動層と同じ高さＨ（Ｆ）の流動層を形成するた
めに要する水素ガスの吹上げ速度は大幅に高いものとな
り、それに応じて、圧縮機の差圧を大きくすることが必
要になる。
形成された流動層の高さＨ（Ｆ）は、その流動層（流動
層室）の相当直径Ｄ（Ｆ）又はＤ（Ｉ）に対するその流
動層高さＨ（Ｆ）の比Ｈ（Ｆ）／Ｄ（Ｆ）が、１〜４、
好ましくは２〜４になるように設計する。Ｈ（Ｆ）／Ｄ
（Ｆ）をこのような範囲に規定することにより、圧縮機
の差圧を格別高めることなく、各流動層室に合金の流動
層を円滑に形成することができる。前記した小規模の流
動層室を用いずにその装置内に、従来法のように、その
装置相当直径Ｄ（II）に対する流動層高さＨ（Ｆ）の比
が１以上の流動層を形成しようとすると、この場合に
は、その装置の相当直径が本発明で用いる小規模の流動
層室の横断面積よりも著しく大きいことから、その流動
層室の流動層と同じ高さＨ（Ｆ）の流動層を形成するた
めに要する水素ガスの吹上げ速度は大幅に高いものとな
り、それに応じて、圧縮機の差圧を大きくすることが必
要になる。
【００１６】
【発明の効果】装置内部に配設された小規模の流動層室
を複数包含する本発明の合金の流動層反応装置は、その
流動層室が小規模（相当直径が小さい）で、流動層を形
成しやすいものであることから、その各流動層室内に形
成される流動層の高さＨ（Ｆ）と流動層の相当直径Ｄ
（Ｆ）との比Ｈ（Ｆ）／Ｄ（Ｆ）を、水素ガスの低い上
昇速度（通常０．０５〜０．３ｍ／秒）で、チャンネリ
ング現象を生じることのない１以上、好ましくは２以上
に保持することが可能となる。その結果、水素ガスの圧
力を高めるための圧縮機の差圧が低くてすむことから、
その圧縮機は小型のものでよく、かつエネルギー的にも
非常に有利になる。また、流動層室の周壁内部に冷却媒
体や熱媒体の通路を配設した本発明の装置は、合金の流
動化に対して何らの支障を与えないことから、合金の流
動化を円滑に行うことができる。本発明の合金の流動層
反応装置は、水素を合金に貯蔵又は放出する場合の合金
の水素化及び脱水素化装置や、混合気体から水素を選択
的に吸収分離するための水素回収装置、水素吸蔵合金と
水素を用いた各種ヒートポンプや冷凍機におけるその合
金の水素化又は脱水素化装置等として有利に用いられ
る。
を複数包含する本発明の合金の流動層反応装置は、その
流動層室が小規模（相当直径が小さい）で、流動層を形
成しやすいものであることから、その各流動層室内に形
成される流動層の高さＨ（Ｆ）と流動層の相当直径Ｄ
（Ｆ）との比Ｈ（Ｆ）／Ｄ（Ｆ）を、水素ガスの低い上
昇速度（通常０．０５〜０．３ｍ／秒）で、チャンネリ
ング現象を生じることのない１以上、好ましくは２以上
に保持することが可能となる。その結果、水素ガスの圧
力を高めるための圧縮機の差圧が低くてすむことから、
その圧縮機は小型のものでよく、かつエネルギー的にも
非常に有利になる。また、流動層室の周壁内部に冷却媒
体や熱媒体の通路を配設した本発明の装置は、合金の流
動化に対して何らの支障を与えないことから、合金の流
動化を円滑に行うことができる。本発明の合金の流動層
反応装置は、水素を合金に貯蔵又は放出する場合の合金
の水素化及び脱水素化装置や、混合気体から水素を選択
的に吸収分離するための水素回収装置、水素吸蔵合金と
水素を用いた各種ヒートポンプや冷凍機におけるその合
金の水素化又は脱水素化装置等として有利に用いられ
る。
【図１】本発明の合金の流動層反応装置の模式図を示
す。
す。
【図２】図１の装置のＸ−Ｙ断面図を示す。
【図３】図１に示した装置において、その流動層室の周
壁として、冷却媒体又は熱媒体の通路を壁内部に有する
周壁を用いた場合のＸ−Ｙ断面図を示す。
壁として、冷却媒体又は熱媒体の通路を壁内部に有する
周壁を用いた場合のＸ−Ｙ断面図を示す。
【図４】チャンネリング現象の生じている流動層の模式
図を示す。
図を示す。
【図５】周壁の１例についての構造図を示す。
１ 流動層反応装置 ２ 分散液 ３ 除塵フィルター ４−（ａ〜ｆ） 流動層室 ５ 合金排出管 ６ 伝熱管 ７、９ 合金貯蔵室 ８ ロータリーバルブ １０−（ａ〜ｆ） 合金分配管 １１、１２ 周壁 １３、１４ 合金導管 ２２ 圧縮機 ２５ 冷却媒体又は熱媒体の通路 ３１ 伝熱管 ３２ 板材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年２月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、水素吸蔵合金の水素
化反応と水素化された水素吸蔵合金の脱水素化反応を行
わせる水素吸蔵合金の流動層反応装置であって、流動層
室と水素吸蔵合金排出機構を有し、該流動層室は複数の
小規模流動層室より構成されるとともに、各小規模流動
層室で形成される流動層の高さＨ（Ｆ）とその流動層の
横断面相当直径Ｄ（Ｆ）との比Ｈ（Ｆ）／Ｄ（Ｆ）が１
以上であり、かつ該水素吸蔵合金排出機構は、その先端
が該小規模流動層室の上方空間に開口するか又は小規模
流動層室の底板を形成する分散板面に開口する合金排出
管と、合金貯蔵室と、該合金排出管と合金貯蔵室を連絡
する合金導管とからなることを特徴とする水素吸蔵合金
の流動層反応装置が提供される。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、水素吸蔵合金の水素
化反応と水素化された水素吸蔵合金の脱水素化反応を行
わせる水素吸蔵合金の流動層反応装置であって、流動層
室と水素吸蔵合金排出機構を有し、該流動層室は複数の
小規模流動層室より構成されるとともに、各小規模流動
層室で形成される流動層の高さＨ（Ｆ）とその流動層の
横断面相当直径Ｄ（Ｆ）との比Ｈ（Ｆ）／Ｄ（Ｆ）が１
以上であり、かつ該水素吸蔵合金排出機構は、その先端
が該小規模流動層室の上方空間に開口するか又は小規模
流動層室の底板を形成する分散板面に開口する合金排出
管と、合金貯蔵室と、該合金排出管と合金貯蔵室を連絡
する合金導管とからなることを特徴とする水素吸蔵合金
の流動層反応装置が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】本発明の流動層反応装置の場合、その１つ
の流動層室の相当直径Ｄ（Ｉ）に対するその流動層室の
周壁の高さｈの比ｈ／Ｄ（Ｉ）は、１以上、通常１〜
４、好ましくは２〜４である。また、その各流動層室の
相当直径Ｄ（Ｉ）は、商業的規模の装置では、通常１０
〜４０ｃｍ、好ましくは２０〜３０ｃｍであり、その周
壁の高さｈは、２０〜８０ｃｍである。また、そのＤ
（Ｉ）に対するｈの比ｈ／Ｄ（Ｉ）は、１〜４、好まし
くは２〜４の範囲にするのがよい。一方、これらの小規
模流動層室群を包囲する装置におけるその相当直径Ｄ
（II）に対する前記流動層室の周壁の高さｈの比ｈ／Ｄ
（II）は特に制約されない。なお、流動層室の相当直径
Ｄとは、その流動層室の横断面積Ｓを円形面積に換算し
たときのその直径を意味するもので、次式で表される。 Ｄ ＝（４Ｓ／ｎ)1/2 （１）
の流動層室の相当直径Ｄ（Ｉ）に対するその流動層室の
周壁の高さｈの比ｈ／Ｄ（Ｉ）は、１以上、通常１〜
４、好ましくは２〜４である。また、その各流動層室の
相当直径Ｄ（Ｉ）は、商業的規模の装置では、通常１０
〜４０ｃｍ、好ましくは２０〜３０ｃｍであり、その周
壁の高さｈは、２０〜８０ｃｍである。また、そのＤ
（Ｉ）に対するｈの比ｈ／Ｄ（Ｉ）は、１〜４、好まし
くは２〜４の範囲にするのがよい。一方、これらの小規
模流動層室群を包囲する装置におけるその相当直径Ｄ
（II）に対する前記流動層室の周壁の高さｈの比ｈ／Ｄ
（II）は特に制約されない。なお、流動層室の相当直径
Ｄとは、その流動層室の横断面積Ｓを円形面積に換算し
たときのその直径を意味するもので、次式で表される。 Ｄ ＝（４Ｓ／ｎ)1/2 （１）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000005119 日立造船株式会社 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 (71)出願人 000001889 三洋電機株式会社 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 (74)上記４名の代理人 弁理士 池浦 敏明 (72)発明者 相沢 和夫 東京都港区西新橋２−８−11 第７東洋海 事ビル８階 財団法人地球環境産業技術研 究機構 ＣＯ２固定化等プロジェクト室内 (72)発明者 稲住 近 東京都港区西新橋２−８−11 第７東洋海 事ビル８階 財団法人地球環境産業技術研 究機構 ＣＯ２固定化等プロジェクト室内 (72)発明者 中村 優美子 東京都港区西新橋２−８−11 第７東洋海 事ビル８階 財団法人地球環境産業技術研 究機構 ＣＯ２固定化等プロジェクト室内 (72)発明者 小黒 啓介 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者 上原 斉 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 水素吸蔵合金の水素化反応と水素化され
た水素吸蔵合金の脱水素化反応を行わせる水素吸蔵合金
の流動層反応装置において、該流動層を複数の小規模流
動層室により構成したことを特徴とする水素吸蔵合金の
流動層反応装置。 - 【請求項２】 該流動層室で形成される流動層の高さＨ
（Ｆ）とその流動層の横断面相当直径Ｄ（Ｆ）との比Ｈ
（Ｆ）／Ｄ（Ｆ）が、１以上である請求項１の装置。 - 【請求項３】 各流動層室の周壁を熱伝導性の良い材料
で構成するとともに、その周壁内部に連通孔を配設する
か又は伝熱管を配設した請求項１又は２の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10029348A JP2952407B2 (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 水素吸蔵合金の流動層反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10029348A JP2952407B2 (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 水素吸蔵合金の流動層反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11209101A true JPH11209101A (ja) | 1999-08-03 |
| JP2952407B2 JP2952407B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=12273729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10029348A Expired - Lifetime JP2952407B2 (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 水素吸蔵合金の流動層反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2952407B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001313051A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 燃料電池用水素供給装置及び水素吸蔵方法 |
| JP2004346956A (ja) * | 2003-05-20 | 2004-12-09 | Toyota Motor Corp | ガス貯蔵装置 |
| JP2015508327A (ja) * | 2012-01-19 | 2015-03-19 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | 処理容器の通気を行うための物品および方法 |
| WO2018142491A1 (ja) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | 株式会社ジャパンブルーエナジー | 水素吸蔵カートリッジ |
-
1998
- 1998-01-27 JP JP10029348A patent/JP2952407B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001313051A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 燃料電池用水素供給装置及び水素吸蔵方法 |
| JP4644335B2 (ja) * | 2000-04-28 | 2011-03-02 | 日本重化学工業株式会社 | 燃料電池用水素供給装置及び水素吸蔵方法 |
| JP2004346956A (ja) * | 2003-05-20 | 2004-12-09 | Toyota Motor Corp | ガス貯蔵装置 |
| JP2015508327A (ja) * | 2012-01-19 | 2015-03-19 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | 処理容器の通気を行うための物品および方法 |
| WO2018142491A1 (ja) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | 株式会社ジャパンブルーエナジー | 水素吸蔵カートリッジ |
| JPWO2018142491A1 (ja) * | 2017-01-31 | 2019-12-19 | 株式会社ジャパンブルーエナジー | 水素吸蔵カートリッジ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2952407B2 (ja) | 1999-09-27 |
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| TWI238189B (en) | System for synthesizing biomass liquid fuel |
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