JPH1143301A

JPH1143301A - 水素吸蔵合金用高応答伝熱容器

Info

Publication number: JPH1143301A
Application number: JP9201249A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamaguchi; 寛山口; Yoshiaki Arikawa; 佳明有川; Hideaki Ishiwatari; 英明石渡; Tatsuji Kashiwagi; 達司柏木; Hiroshi Miyamoto; 博宮本; Akio Dewa; 昭夫出羽
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1997-07-28
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】伝熱面積の増大および熱ロスを最大限に削減
した水素吸蔵合金用高応答伝熱容器を提供する。【解決手段】水素吸蔵合金の伝熱容器において、内側
に冷熱媒を通し外側に水素吸蔵合金１０を収納する管状
部材４と水素吸蔵合金１０に接して管状部材４の外側に
設けた板状部材５とを有する伝熱部材１１と、この伝熱
部材１１の上下間に設けたシート状部材１２と、上記伝
熱部材１１の外周に設けた弾性体断熱材９とを備えて成
ることを特徴とする水素吸蔵合金用高応答伝熱容器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金用高
応答伝熱容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、水素吸蔵合金の特性を利用した高
純度水素ガス精製装置、またはヒートポンプ等の熱回収
装置などが開発されている。これらの装置に用いられて
いる水素吸蔵合金を収納する容器のほとんどは円筒形状
容器であり、例えば特開平６−４２６９９号公報に開示
されているように、円筒状の容器内部に小径の伝熱管を
配置してその伝熱管の外部に水素吸蔵合金を収納するも
のが提案されている。これらの技術は、水素精製または
ヒートポンプによる熱回収などに利用するために、伝熱
特性すなわち反応速度を早くすることに主眼を置いたも
のである。水素吸蔵合金としては、例えば、ランタンリ
ッチミッシュメタル合金等が用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の水素吸蔵合金を収納する容器は、水素精製またはヒー
トポンプによる熱回収などに利用するために、伝熱特性
すなわち反応速度を早くすることに主眼をおいて開発が
なされている。特にヒートポンプ等による熱回収を目的
とする場合には、反応速度および熱効率に重点を置いて
開発を行う必要がある。反応速度に関しては、水素吸蔵
合金の特性から伝熱特性の影響が大きく、熱の授受がこ
れを支配している。伝熱特性、すなわち熱の授受を向上
させる手段としては、伝熱面積の増大が一つの手段とし
て挙げられるが、従来の方式ではその構造上の点から限
界があった。

【０００４】一方、熱効率に関して、これを向上させる
ためには、むだな熱ロスをなくすことが重要である。こ
の熱ロスが発生する原因は、冷熱媒体そのもの、伝熱管
のような冷熱媒体の流路を形成する部材、および容器ケ
ーシングの顕熱に関係している。前者の冷熱媒体に関し
ては、水素吸蔵合金に吸蔵または放出の反応をさせるた
めに、各々冷媒または熱媒の供給とともにその切替えが
必要であるが、容器内の熱媒体の量を必要最小限にし、
その切替をよりすみやかに行うことが熱ロスの削減につ
ながる。後者の部材および容器ケーシングの顕熱につい
ては、前述したように水素吸蔵合金の反応をさせるため
に加熱または冷却が必要であり、これに伴なう部材の昇
温または降温に要する熱が熱ロスとなる。この改善策と
しては上記部材および容器ケーシングの軽量化を計る方
法が挙げられる。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、伝熱面積の増大を図り、熱ロスを最
大限に削減した水素吸蔵合金用高応答伝熱容器を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するためになされたもので、その要旨は、水素吸蔵
合金の伝熱容器において、内側に冷熱媒を通し外側に水
素吸蔵合金を収納する管状部材と水素吸蔵合金に接して
管状部材の外側に設けた板状部材とを有する伝熱部材
と、この伝熱部材の上下間に設けたシート状部材と、上
記伝熱部材の外周に設けた弾性体断熱材とを備えて成る
ことを特徴とする水素吸蔵合金用高応答伝熱容器にあ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら、本
発明に係る水素吸蔵合金用高応答伝熱容器（以下、伝熱
容器という。）を詳細に説明する。図１は、本発明に係
る伝熱容器の縦断面図である。容器ケーシング１の一端
には、冷熱媒流入口２と冷熱媒流出口３が付設されてお
り、冷熱媒流入口２より流入する冷媒または熱媒は、管
状部材である小径伝熱管４内を流れ、冷熱媒流出口３に
至り、抽出される。冷媒及び熱媒としては、通常、冷水
及び温水等の慣用のものを用いるが、１００℃以上の高
温反応用としては、熱媒油を用いてもよい。小径伝熱管
４の外周には、板状部材である複数のフィン５が付設さ
れ、このフィン５，５間に水素吸蔵合金が収容されてい
る。フィン５は伝熱性の良い材料が好ましい。また、容
器ケーシング１の他端には、水素室６および該水素室６
に通ずる水素ガス流入出口７が付設されており、この水
素室６は、フィルター８により水素吸蔵合金部と連結さ
れている。このフィルター８は、焼結金属からなる金属
フィルターであり、水素ガスは通すが水素吸蔵合金は通
さないものである。水素吸蔵合金より放出された水素ガ
スは、このフィルター８を通って水素室６に至り水素ガ
ス流入出口７より排出される。また、水素吸蔵時には水
素ガス流入出口７より水素ガスが流入し、水素室６を介
しフィルター８を通って水素吸蔵合金に達し吸蔵され
る。

【０００８】水素吸蔵合金の水素放出時には、小径伝熱
管４内に熱媒が循環され、小径伝熱管４からフィン５に
熱が伝わり加熱される。さらに、このフィン５から水素
吸蔵合金に熱が伝わり、水素ガスの放出を促進させる。
水素吸蔵合金の水素吸蔵時には、小径伝熱管４内に冷媒
が循環され、吸蔵時の反応熱は先ずフィン５に伝わり、
次いで小径伝熱管４および冷媒に伝わり、反応熱は除去
されて水素吸蔵合金の吸蔵反応が促進される。小径伝熱
管４の周囲には弾性体断熱材９が設けられており、水素
吸蔵合金の膨張を吸収するとともに、容器ケーシング１
への熱の流れを防止する。

【０００９】図２は、本発明に係る伝熱容器の要部断面
図であり、該伝熱容器内部の構造を示す。小径伝熱管４
にはフィン５が取付けられており、このフィン５，５の
間に水素吸蔵合金１０が収納されている。この水素吸蔵
合金１０としては、例えば、ジルコニウム−マンガン合
金等の粉粒状合金が用いられる。また、小径伝熱管４と
フィン５からなる伝熱部材であるフィンチューブ１１と
その上下に配置される同様のフィンチューブ１１の間に
はシート状部材であるシート１２が付設され、水素吸蔵
合金１０が上下段に移動しない構造となっている。上記
シート１２は、その材質が例えばポリテトラフルオロエ
チレン（商標名：テフロン）で、厚さは０．５mm程度の
ものが好ましい。

【００１０】図３は、本発明に係る伝熱容器の横断面図
であり、ここでは小径伝熱管４およびフィン５から成る
フィンチューブ１１は横３列に構成されているが、この
列数は必要な水素吸蔵合金の容量に応じて決定される。
該フィンチューブ１１は、横方向に隣接しており、上下
左右に配置されたフィンチューブ１１，１１の間にはフ
ィルター８が付設されている。シート１２はフィンチュ
ーブ１１の下縁とフィルター８の上縁を連続して結ぶよ
うに配置されている。弾性体断熱材９は、フィンチュー
ブ１１とフィルター８の側面に接するように配置され、
水素吸蔵合金の膨張を吸収する。

【００１１】図４は、本発明に係る弾性体断熱材９の斜
視図であり、そのうち (a)は内部に貫通穴を設けたも
の、 (b)は溝部を設けたものである。弾性体断熱材とし
ては、弾性のある断熱材料であれば、その種類は問わな
いが、例えばシリコンゴム等が用いられている。該弾性
体断熱材には、水素吸蔵合金の膨張を吸収できるように
貫通穴１３または溝部１４が設けられている。水素吸蔵
合金の膨張は、この貫通穴１３または溝部１４の空間の
収縮により吸収され、膨張力が解放される際に弾性体断
熱材９自体の弾性力により復元する。

【００１２】次に、本発明に係る伝熱容器による作用に
ついて説明する。水素の放出反応時には、小径伝熱管４
内を循環する熱媒から小径伝熱管４を介し熱はフィン５
に伝わり、さらに水素吸蔵合金１０に伝わって、これを
加熱し、水素は水素吸蔵合金１０から放出される。ま
た、水素の吸蔵反応時には、水素吸蔵合金１０からフィ
ン５に反応熱が伝わり、熱は、小径伝熱管４を介して小
径伝熱管４内を循環する冷媒に吸収されて、反応が促進
する。一般に、水素吸蔵合金１０は水素を放出する反応
時には収縮し、水素を吸蔵する反応時には膨張する。こ
のように水素の吸蔵と放出を繰り返すと、水素吸蔵合金
１０は膨張と収縮を繰り返し、徐々に下方に圧密にな
る。これにより上部に配置された小径伝熱管４には水素
吸蔵合金１０が介在しなくなり種々の弊害をもたらす
が、小径伝熱管４の段間に配置したシートにより、合金
の下方への圧密が防止され容器の性能が確保される。ま
た、小径伝熱管４の側部に形成した断熱層９は、シリコ
ンゴム等の弾性体を用い、外部への放熱の防止を計るも
のである。さらに弾性体９を用いることにより、水素吸
蔵合金１０の吸蔵時の膨張をこの弾性体９が吸収し、ま
た水素吸蔵合金１０の放出時には合金の収縮とともに弾
性体９の復元力により、水素吸蔵合金１０は常に正常な
状態に保たれ、性能が有効に発揮される。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、フィンチューブ１１方式の伝
熱管４を用い、フィンチューブ１１の上下段の間に隔壁
シート１２を付設し、フィンチューブ１１およびフィル
ター８の外側に弾性体断熱材９を設けることにより、水
素吸蔵合金１０を高応答に反応させるより多くの伝熱面
積が確保され、また水素吸蔵合金１０の膨張、収縮に対
応して迅速に吸収復元させ、その圧密移動をも防止でき
るので初期の性能を継続させることが可能となる。すな
わち、 (1) 小径伝熱管４内部に冷熱媒体を循環させ、該小径伝
熱管４外部に水素吸蔵合金１０を充填することにより、
伝熱容器内の冷熱媒体量の削減が計れる。 (2) 小径伝熱管４の外周にフィン５を付設し、このフィ
ン５，５の間に水素吸蔵合金１０を収納すると、該フィ
ン５が伝熱面となるため、より大きな伝熱面積が確保で
きる。 (3) フィン５を付設した小径伝熱管４群の外周に断熱層
９を設けることにより、容器ケーシング１の外部への放
熱を防止し、容器外周部材による熱ロスを防止すること
ができる。 (4) 小径伝熱管４群を多段方式としたとき、その各段の
上下間にシート１２を付設することにより、水素吸蔵合
金１０の膨張、収縮に伴なう該水素吸蔵合金１０の圧密
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る伝熱容器の縦断面図である。

【図２】本発明に係る伝熱容器の要部拡大断面図であ
る。

【図３】本発明に係る伝熱容器を示す図１のＡ−Ａ線に
よる横断面拡大図である。

【図４】本図のうち、(a) は貫通穴を設けた弾性体断熱
材の斜視図、(b) は溝部を設けた弾性体断熱材の斜視図
である。

【符号の説明】

１容器ケーシング２冷熱媒流入口３冷熱媒流出口４小径伝熱管５フィン６水素室７水素ガス流入出口８フィルター９弾性体断熱材１０水素吸蔵合金１１フィンチューブ１２シート１３貫通穴１４溝部

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素吸蔵合金の伝熱容器において、内側
に冷熱媒を通し外側に水素吸蔵合金を収納する管状部材
と水素吸蔵合金に接して管状部材の外側に設けた板状部
材とを有する伝熱部材と、この伝熱部材の上下間に設け
たシート状部材と、上記伝熱部材の外周に設けた弾性体
断熱材とを備えて成ることを特徴とする水素吸蔵合金用
高応答伝熱容器。