JPS58150796A - 金属水素化物容器 - Google Patents

金属水素化物容器

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JPS58150796A
JPS58150796A JP3247282A JP3247282A JPS58150796A JP S58150796 A JPS58150796 A JP S58150796A JP 3247282 A JP3247282 A JP 3247282A JP 3247282 A JP3247282 A JP 3247282A JP S58150796 A JPS58150796 A JP S58150796A
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JP
Japan
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heat
heat pipe
metal hydride
hydrogen
metallic hydride
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JP3247282A
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JPS6144237B2 (ja
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Naojiro Honda
本田 直二郎
Ikuro Yonezu
育郎 米津
Takashi Sakai
貴史 酒井
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発鳴は蓄熱装置に用いる金属水素化物容器に真し、
詳しくはドーナツ形ヒートパイプの中央中空部に金属水
素化物を充填し、該ヒートパイプの両端開口の閉鎖部材
に開閉弁付きの水素出入導管を、水素は通過しつるが金
属水素化物を通過しえない区画体を介して、ヒートパイ
プ中央中空部に通じるように設置し、腋中央中空部を、
仕切り板を連結した仕切り板モジュールで仕切った構成
の金属水素化物容器に関する。
金属水素化物を使用する蓄熱技術によれば熟←例えば大
鵬鵬、工場廃熱など)を長期にわたって蓄熱することが
r!き新しい蓄熱法として注目されている。この方法の
長所としては、(7)長期蓄熱が可能なこと、(イ)金
属と水素との反応が遣いこと、(fA  反応の制御が
ガス流量制御だけマ行えるので制御しやすいこと、に)
単位体積当りの蓄熱量が大きいことなどが挙げられる。
一方欠点としては、(7)金属水素化物は水素化脱水素
化を繰り返すと微粉化し、体積減少を起こすことと(イ
)金属水素化物自体の熱伝導率が低いことから伝熱(反
応熱の伝達)画で不利なことが挙げられる。この欠点の
改善策としては、tsきるだけ金属水素化物の容器を分
■して、体積減少が生じたときでも伝熱管との接触の可
能性を大にする多管式熱交換法が有利になる。またげ)
の欠点の改善策についても上記多管式熱交換法が有利て
あり更に金属水素化物に熱伝導性の粉末(fillえば
銅、銀、アルミニウムなど)を混在させることも有効で
ある。
更に金属水素化物を用いる蓄熱装置は、金属水素化物の
反応熱がその容器への顕熱分として失われるという欠点
も有している。従って前記多管式熱交換法とか、単に耐
圧容器中に金属水素化物を充填し反応熱を直接に(容器
内へ銅コイルなどの熱交換器を入れ、水などの熱媒によ
り反応熱を一部する方法)、あるいは間接K(容器内へ
予めヒートパイプなどの伝熱管を挿入し、ヒートパイプ
の他の一端に設けられた熱交換器を介して反応熱を囮収
する方法)回収する方法では顕熱損失を小さくするとい
う点では満足すべきものではない。
この発明は、前記の欠点を解消するためになされたもの
であって、ドーナツ形ヒートパイプの中央中空部に金属
水素化物を充填し、その中央中空部の両端中央開口を閉
鎖部材で閉鎖し、その閉鎖部材には開閉弁を有する水素
出入導管を、円筒状でその先端が閉鎖されかつ水素は通
過しうるが金属水素化物を通過しえない区画体を介して
ヒートパイプ中央中空部に通じるよう設置され、その区
画体が、その長手方向に等員隔でかつほぼ平行に配され
ヒートパイプ中央中空部の一部または全部を仕切る複数
の仕切り板とその各底部を連結する゛連結板とからなる
仕切り板モジュールの各仕切り板のほぼ中心を貫通する
よう設置してなる金属水素化物WSを提供するものであ
る。
この発明の金属水素化物容器は上記のようにドーナツ形
ヒートパイプの両端中央開口を閉鎖し、その中央中空部
に金属水素化物が充填され、骸ヒートパイプ自体が金属
水素化物容器であることが一つの特徴である。その結果
従来の金属水素化物容器のような耐圧容器への顕熱とし
ての熱損失が少なくなりヒートパイプと金属水素化物の
接触函積が大きいのて効果的な熱交換が可能であり、ま
た金属水素化物が水素の吸収・放出を繰り返して微粉化
しても上記接触函積は殖んど低下しない。
さらに前記のような仕切り板モジュールを設置すること
によって金属水素化物がドーナツ形ヒートパイプ中で偏
在することなく均一に充填されるようになる。加うるに
金属水素化物のスウェリング現象が局部的に起るのを防
止しこの現象の平均化が可能となる。このため容器内で
局部的に極端な圧力がかかることがなくなり容器の破損
を防止しうる。同時にスウェリング現象による金属水素
化物の水素化能への悪影響を防止″eきて円滑な水素化
反応を行うことができる。さらに談仕切り板モジュー慶
によって水素化金属と談ヒートパイプとの聞の熱伝達が
著しく促進される。
この発明の蓄熱量11に充填される金属水素化物は水素
化反応熱が大で80−100℃近傍ての脱水素化及び常
温近傍での水素化を行いうるもので、例えばC1N16
 、 Cm O,8kbxnOJ Ni 6  などの
合金の水素化物が挙げられる。
一方水素貯蔵都に充填される金属水素化物は常温近傍で
水素化及び脱水素(Lを行いつるもので、例えばLaN
16  などのような合金の水素化物が挙げられる。
仁の発@に用いられる仕切り板モジュールの材料として
は水素化金属の水素吸収・放出を阻害せず水素と反応せ
ず熱伝導性のよいアルミニウム、銅などの金属が用いら
れる。
次にこの発明の金属水素化物*Sを図面によって説明す
る。jIIIlIとmzmはそれぞれ、この発明の金属
水素化物容器の一実施例の縦断両図とA−B横断両図で
ある。(1)および(2)はそれぞれドーナツ形ヒート
パイプの外管と8實を(荀はクイックを示す。そしてこ
のヒートパイプの両端−口は閉鎖板(4)とく&)で閉
鎖され、閉鎖板0)には−閉弁(鋳を有する水素出入導
電(7)が取り付けられ、さらにこの水素出入導管(1
)の閉鎖板(4)への取付は都からヒートパイプ中央中
空部に水素は通過しうるが金属水素化物は通過しえない
例えば焼結合金のごとき多孔性導管(fil)が同軸&
C延出されている。さらに等gii平行の複数仕切り板
(9)の各底部を連結板−で連結した仕切り板毫ジュー
ル(ロ)が、その中央部に該導管(&)を貫通させて挿
着され、そして各仕切り板間にほぼ同量づつの金属水素
化物(2)が充填されている。この実施例における仕切
り板モジュール(ロ)の各仕切り板は複数の道孔を有す
るU字形のものであるが118図のamよびbに示した
ような形態のものもこの発−に含まれ、家た道孔を有し
ないものであってもよい。そして仕切り板モジュール(
ロ)を第4図で示したが、各仕切り板が底部で連結板軸
で等開隔平行に連結されている。
上記実施例の金属水素化物容器はヒートパイプ自体が容
器になっているので顕熱としての熱損失が少なくなり、
ヒートパイプと金属水素化物との接触両種が大きいので
効果的な熱交換が可能であり、また金属水素化物が水素
の吸収・放出を繰り返して微粉化しても上記接触両種は
殆んど低下しない。さらに仕切り板モジュール(ロ)に
よって金属水素化物がヒートパイプ中に均一に充填され
るようになる。加う1、るに金属水素化物のスウェリン
グ現象が局部的に起るのを防止しこの現象を平均化でき
る。このため容器内?jill的に極端な圧力がかかる
ことがな(なり容器の破損を防止″eきる。
同時にスウェリング現象による金属水素化物の本素化能
への鳳影−を防止できて円滑な水素化反応を行うことが
で會る。さらにこのモジュールによって水素化金属と該
ヒートパイプとの聞の熱伝達が著しく促進される。
また上記のような仕切り板モジュールを、アルミ、ニウ
ム板などで作製されたj15図の円筒状トレイ榊〔一端
ji(2)関口〕申に収納してと一ドパイブ中央中空部
に挿着した金属水素化物容器もこの発@に含まれる。こ
のような円筒状トレイを用いると前記実施例の着果の外
に金属水素化物を容器内に均一に充填するのが容易であ
るという判点を有する。すなわち、このトレイの申に、
仕切り毫ジュール(2)並びに水素出入導管(1)と閉
鎖板0)とを取り付けた多孔性導管−)を挿入して初い
て水素化金属を上部開口(至)からトレイ内に均一に充
填した後ヒートパイプ中央中空部に挿着される。さらに
このような仕切り板モジュールとトレイとを一体とした
ものも同様の効果を有する。
この発明の金属水素化物容器を用いた蓄熱装置を1m6
図に示した。116図は前記第1図に示した金属水素化
物容器を8台づつ用いた蓄熱部囚と水素貯蔵部(8)と
を有する金属水素化物蓄電装置の部分断函を含む斜視図
である。
蓄熱部(4)と水素貯蔵部(8)に珈いて金属水素化物
容器(!1m、11b、!lc)と(IIm、81b、
1lc)は、1本づつ、断熱本体四と(2)の横面に水
平に並設した凹条(!1m、11b、!Ic)と(Ha
、Ilb、畠1c)とに挿入される。またこの凹条と金
属水素化物容器との岡には断熱材が充填され、次いでI
i熱本体の断熱蓋体でふたがなされる。一方断熱本体一
と@には、内部E熱媒が充填された熱交換器−と−がそ
れぞれ接設されている。この熱交換S−と−の断熱本体
(2)と−の側面には各凹条に対応してそれぞれ切欠き
が設けられて参り、凹条に各金属水素化物容器をその熱
交換@(Ha、Hb、畠・C)と(4・a、46b。
41)c)とがそれぞれ熱交換lllI4と−の中に突
出するように挿入され、シール部材(2i、怠hb、意
5c)と(iim、8暴す、畠ic)とてそれぞれシー
ルされる。
もちろん熱交換器−と−には更にシール材を介して側蓋
が装着される(図示せず)。また金属水素化物容器(H
a、11bJ1c)と($1a、IIJ畠1c)とはそ
れぞれ結合部(17m、!Wb、!?c) ト(8?a
、17b。
87C)とで水素分配器(2)と@に連結され更にこれ
ら蓄熱部四と水素貯蔵部に)は開閉弁(=@d)を有す
る導管で連結される。また(2h、雪sb)と(畠■a
8mb)とはそれぞれ熱交換S−と(2)の熱媒出入口
である。
次にこの蓄熱装置の作動方法を説明する。
例えば太m鵬を集熱した熱媒が(gsb)の熱媒入口か
ら熱交換器−に導かれ、その熱によって金属水素化惜春
器の熱交換器内への突出した熱交換部(S・m、Hb、
II・C)を加熱することによって金属水素化惜春器(
!1allbllc)円の金属水素化物を加熱して脱水
素化させる。発生した水素ガスを開閉弁(46m、16
b、9cJ6d、lea、Ilb、Hlc)を開いて水
素貯蔵部(6)の金属水素化惜春11(Itm、81b
81c)に導き、内部に充填された金属と反応させて金
属水素化物とし水素を貯蔵する。次いで蓄熱した熱を利
用したいときは、IIi熱を電熱した低温の熱媒を熱媒
入口(11b)から熱交換器−に導入し、七〇熱によっ
て金属水素化物容器の熱交換部(46i 。
4・b、4・C)を加熱することによって金属水素化惜
春II(81a、Ilb、l1c)内e金真本tt物e
mmt。
て脱水素化させ、発生した水素を開放した開閉弁(畠7
a、IThj?c、!@a、Hb、意@c、t@d)を
通じて蓄熱部四の金属水素化惜春II (!1m、11
b、意1c) K導き、内部の金属と反応させ発生した
熱を金属水素化物春−〇鵬交換部(8・a、8・b、s
・C)を過じて熱媒に伝達し、この鵬mによって冷暖房
や給湯用などの用途に利用される。
そしてこの蓄熱装置は、その蓄熱部と水素貯蔵部とに諭
いて次のような刹点を有する。
すなわち酋記のようなヒートパイプを用いているのてm
熱としての損失が少ない。また金属水素化惜春−の数を
増減することによって蓄熱装置自体の容量を簡単に変え
ることができる。また複数個の金属水素化惜春器を用い
ているの′t’1台の蓄熱装置で、該容器の数に対応す
る段階の容量で稼動させることができる。更に各金属水
素化惜春器はそれぞれ他の容器とは腕立して取換えるこ
とができる。
t  aimの簡単な説明 m1lliと第2図はこの発明の金属水素化惜春器の一
実施例の縦断面図と横断面図、118図はこの発IDC
用いられる仕切り板の実施例の斜視図、第411LtC
の発明に用いられる仕切り板モジュールの実施例の斜視
図、j15rIAはこの発aに用いられる筒状トレイの
一実施例の斜視図、l1c図はこの発明の金属水素化惜
春器を用いる一つの金属水素化物蓄熱装置の内部構造を
説明する部分断函を含、む斜視図である。
替・・・蓄熱部、愕・・・水素貯蔵部、(1)・・・ド
ーナツ形ヒートパイプの外管、(2)・・・咳ヒートパ
イプの内管、(1)・・・咳ヒートパイプのウィック、
(4)珈よび(&)・・・閉鎖部材、(7)・−水素出
入導管、(&)・・・多孔性導管、(9):・・仕切り
板、(転)・・・連結板、αト・仕切り板モジュール、
(ロ)・・・金属水素化物、(至)・・・ヒートパイプ
中央中空部、(1−)レイ、(@) 、(16m)、(
11b)、(Ilc)。
(!@d)、(8軸)、(Hb)及び(Hc)−開閉弁
、(glm)、(glb)、(zxc)、(slm)、
(11b)、(畠1c)−−−金属水素化惜春器、(2
)及び−一・・断熱本体、(Ha)。
(Hb)、(Hc)、(畠11a)、(llb)、(I
lc) ・・・凹条、榊及び(2)・・・熱交換器、(
zr+a)、(4ib)、(uc)。
(11m)、(Ilb)及び(16c)=−シール部材
、(17m) 。
(2マb)、(!TC)、(畠7m)、(1丁b)及び
(Inc)−−−結合部、■及び−・−・水素ガス分配
器、(!Ia、11b)及び(Iila、l1b)−熱
部出入口並びE(1@a)、(Hb)。
(1@C)、(4g11)、(4・b)及び(4・c)
−金属水素化惜春器の熱交換部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ドーナツ形ヒートパイプの中央中空部に金属水素
    化物を充填し、その中央中空部の両端中央開口を閉鎖部
    材で閉鎖し、その閉鎖部材には開閉弁を有する水素出入
    導管を、円筒状でその先端が閉鎖されかつ水素は通過し
    うるが金属水素化物を通過しえない区画体を介してヒー
    トパイプ中央中空部に通じるよう設置され、その区画体
    が、その長手方向に等開隔てかつほぼ平行に配されヒー
    トパイプ中央中空部の一部または全部を仕切る複数の仕
    切り板とその各底部を連結する連結板とからなる仕切り
    板モジュールの各仕切り板のほぼ中心を貫通するよう設
    置してなる金属水素化物容器。 2、仕切り板が円形で区一体質通孔以外に1以上の通孔
    を有する特許請求の範−第1項記載の容器。 8、仕切り板が円弧状で、区画体貫通孔以外に1以上の
    通孔を有する特許請求の範11111項記載の容器。 L 仕切り板がU字状て1以上の通孔を有し、その切欠
    き部に区画体を貫通できるよう構成した特許請求の範囲
    第1項記載の*S0 L 仕切り板モジュールがトレイ円に収納されている特
    許請求の範囲第1〜4項のいずれかに記載の容器。
JP3247282A 1982-03-03 1982-03-03 金属水素化物容器 Granted JPS58150796A (ja)

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JPS6144237B2 JPS6144237B2 (ja) 1986-10-01

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