JPS58164994A - 金属水素化物容器 - Google Patents

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】 この発明は蓄熱装置に用いる金属水素化物容器に関し、
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
素化物を充填してなる金属水素化物容器であって、該中
空部に複数の仕切り板を設け、金属水素化物を該中空部
内に均一に充填した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熱（例えば太
陽熱、工場廃熱など〕を長期にわたって蓄熱することが
で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、（１）長期蓄熱が可能なこと、（イ）金属
と水素との反応が速いこと、（！７）反応の制御がガス
流量制御だけで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、（ト）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七（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）面で不利なことが挙げられる。こ、の欠点
の改善策としては、できるだけ金属水素化物の容器を分
割して、体積減少が生じたときでも伝熱管との接触の可
能性を犬にする多管式熱交換法が有利になる。また（イ
）の欠点の改善策についても上記多管式熱交換法が有利
であり更に金属水素化物に熱伝導性の粉末（例えば銅、
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
り反応熱を回収すや方法）、あるいは間接に（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回収
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。

このような状況において、この発明の発明者らは、先に
特願昭５６−１４５’６０２号明細書に、顕熱損失が小
さく効果的な一妥換が行える金属水）゛ 素化物容器とし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てなる金属水素化物容器を開示
した。

この発明はこの金属水素化物容器をさらに改良したもの
であってドーナツ形ヒートパイプ、その中央中空部の両
端開口を閉鎖する閉鎖部材、その閉鎖部劇を介して中央
中空部に挿入される水素出入導管からなるドーナツ形ヒ
ートパイプ水素貯蔵器ユニットであって、その中央中空
部に、水素透過性、耐熱性、弾性の仕切り板を、該中空
部の長手方向にはゾ等間隔で平行に設け、かつ仕切り板
の間に金属水素化物を均一に充填してなる金属水素化物
容器を提供するものである。

なおこの発明において１水素出入導管１とは、閉鎖部材
に設置した開閉弁付きの導管と、該導管の該閉鎖部材へ
の取付は部から該中空部に延出された水素は通過しつる
が金属水素化物は通過しえない多孔質たとえば焼結合金
製の区画体とから構成された導管を意味する。

この発明の容−は上記の水素透過性、弾性、耐熱性の仕
切り板を１用いることによって、ドーナツ゛“′）。

形ヒートパイプ内べの金属水素化物の均一な充填を容易
に行うことができる。従って金属水素化物のスウェリン
グ現象が局部的に集中して起るのを防止できるので、容
器内の局部に大きな圧力がかかることなく容器の破損が
防げると共に金属水素化物の水素の吸収・放出を円滑に
行うことができる。さらに、仕切り板が弾性を有するの
で上記スウェリング現象による圧力を吸収するという効
果も有する。

この発明の仕切り板の材料としては金属水素化物の水素
の吸収・放出を阻害せず水素と反応しない、水素透過性
、弾性、耐熱性のアスベスト、セラミックスファイバー
もしくはウールグラスファイバーもしくはウールなどの
成形品が挙げられる。

またこの発明の蓄熱容器に充填される金属水素化物は水
素化反応熱が大で８０〜１００°Ｃ近傍での脱水素化及
び常温近傍での水素化を行いつるもので、例えばＣａＮ
ｉ５　、　　Ｃａｏ、ｓＭｍｏ、ｘＮｉｓ（Ｍｍはミツ
シュメタル）などの合金の水素化物が挙げられる。一方
水素貯蔵部に充填される金属水素化物は常温近傍で水素
化及び脱水素化を行いうるもので、例えはＬａＮｉ５な
どのような合金の水素化物が挙げられる。

次にこの発明の金属水素化物容器を図面によって説明す
る。第１図と第２図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面図と八−Ｂ横断面図である。（
１）と（２）はそれぞれドーナツ形ヒートパイプの外管
と内管を（３）はウィックを示す。

そしてこのヒートパイプの両端開口は閉鎖板（４）と（
５）で閉鎖され、閉鎖板（４）には開閉弁（７）を有す
る導管（８）の閉鎖板（４）への取付は部からヒートパ
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
過しえないたとえば焼結合金のごとき多孔性導管（９）
が同軸に延出されている。さらに第３図に示した形態の
セラミックスファイバー成形品の水素透過性、弾性、耐
熱性仕切り板αＧの複数個がその中央部の通孔に多孔性
導管（９）を貫通させてはゾ等間隔平行に挿着されてい
る。なお仕切り板の形態としては第３図の円板状のもの
以外に第４図の３およびｂの形態のものでもよく、また
中央部の通孔以外に別の通孔があってもよい。

この容器への水素化しうる金属粉の充填は次のようにし
て行われる。閉鎖板（５）を取付けたドーナツ形ヒート
パイプ中にまず多孔性導管（９）を固定し、閉鎖板（５
）を底にして該ヒートパイプを直立させ、次いで上記金
属粉末を適当量充填する。次いで１枚の仕切り板を中央
部通孔に多孔性導管（９）を貫通させ閉鎖板（５）とは
ゾ平行に挿着する。次いで上記とほぼ同量の水素化しう
る金属粉を充填した後２枚目の仕切り板を１枚目と同様
にして挿着する。

この操作を繰り返して水素化しつる金属粉の充填を完了
した後、閉鎖板（４）と導管（８）を取付ける。

この実施Ｍ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、ヒー
トパイプと金属水素化物との接触面積が大きいので効果
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面ｉは殆ん
ど低下しない。

また上記のような仕切り板を用いることによつ１：パ て、金属水素化物をヒートパイプ中央中空部に偏：じ 在することなく均一に簡単な操作で充填できる。

従って金属水素化物の水素化時のスウェリング現象が局
部的に集中して起るのが防止されるので、容器内の局部
に大きな圧力がか＼ることなく容器の破損が防げると共
に金属水素化物の水素の吸収・放出を円滑に行うことが
できる。さらに仕切り板が弾性を有するので上記スウェ
リング現象による圧力を吸収するという効果がある。

次にこの発明の金属水素化物容器を用いた蓄熱装置を図
面によって説明する。第５図は前記第１図に示した金属
水素化物容器を３台づつ用いた蓄熱部寄と水素貯蔵部凸
とを有する蓄熱装置の部分断面を含む斜視図である。

蓄熱部四と水素貯蔵部回において金属水素化物容器（２
１ａ　ｅ　２　ｌ　ｂ　、２１　ｃ　）と（３１ａ。

には断熱材が木！され、次いで断熱本体の断熱蓋体でふ
たがな基しる。−万断熱本体（ハ）と（支）には、内部
に熱媒が充填された熱交換器（財）と（財）がそれぞれ
接設されている。この熱交換器（財）と（財）の断熱本
体（支）と（財）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おり、凹条に各金属水素化物容器を
その熱交換部（３０ａ、３０ｂ、３０Ｃ）と（４０ａ、
４０ｂ、４０ｃ）とがそれぞれ熱変換器（２のと（至）
の中に突出するように挿入され、シール部材（２５ａ、
２５ｂ、２５Ｃ，ｌと（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ）とで
それぞれシールされる。もちろん熱交換器（財）と（至
）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（２１ａ、２１ｂ、２ＩＣ
）と（３１ａ、３１ｂ、３１１とはそれぞれ結合＊（２
７ａ、２７ｂ、２’ＩＣ）と（３７ａｓ３７ｂ＋３７’
）と１左水素分配器（ハ）と弼に連結され更にこれら蓄
熱部・−ｄと水素貯蔵部りは開閉弁（２６ｄ）を有する
導管で、−１−〇 烹結される。また（２９ａ、２９ｂ）と（３９ａ。

°−３’　９　ｂ　）とはそれぞれ熱交換器（財）と（
財）の熱媒出入：・・°（例えば太陽熱を集熱した熱媒
が（２９ｂ）の熱媒入１゛、。

ｉから熱交換器（社）に導かれ、その熱によって金属水
素化物容器の熱交換器内への突出した熱交換部（３０１
ｔ３０ｂ、３０Ｃ）を加熱することによって金属水素化
物容器（２１ａ　、　２　ｌ　ｂ　、　２　Ｉ　Ｃ）内
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（２６ｍ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、３
６ａ、３６ｂ、３６Ｃ）を開いて水素貯蔵部Ｑの金属水
素化物容器（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）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、廃熱を
集熱した低温の熱媒を熱媒入口（３９ｂ）から熱交換器
（財）に導入し、その熱によって金属水素化物容器の熱
交換部（４０ａ、４０ｂ、４０Ｃ）を加熱することによ
って金属水素化物容器（３１ａ　、　３　ｌ　ｂ。

３１Ｃ〕内の金属水素化物を加熱して脱水素化させ、発
生した水素を開放した開閉弁（３７ａ　、　３７ｂ、３
７Ｃ，２６＆、２６ｂ、２６Ｃ，２６ｄ）、′。

を′通じて蓄熱部四の金属水素化物容器（２１ａ。

２”、ｌ　ｂ＋　２１　ｃ　）に導き、内部の金属と反
応させ発生した熱を金属水素化物容器の熱交換部（３０
ａ、３０ｂ、３Ｑｃ）を通じて熱媒に伝達し、この熱媒
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お
いて次のような利点を有する。

すなわち前記のようなヒートバイブを用いているので顕
熱としての損失が少ない。また金属水素化物容器の数を
増減することによって蓄熱装置自体の容置を簡単に変え
ることができる。また複数個の金属水素化物容器を用い
ているので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
物容器はそれぞれ他の容器とは独立して取換えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はこの発明の金属水素化物容器、（ の一実施例の縦断面図とＡ　−Ｂ峰断面図、第３図と第
４図はこの発明に用いらｉる仕切り板の実施例の斜視図
、第５図はこの発明の金属水素化物容器を用いる蓄熱装
置の内部構造を説明する部分断（１１１ 面を含む斜視図である。 （へ）・・・蓄熱部、す・・・水素貯蔵部、（１）・・
・ドーナツ形ヒートバイブの外管、（２）・・・該ヒー
トパイプの内管、（３）・・・該ヒートパイプのウィッ
ク、（４）および（５）・・・閉鎖部材、（６）・・・
金属水素化物、（８）・・・導管、（９）・・・多孔性
導管、ｉｌＧ　・・・仕切り板、（７１、（２６ａ）　
、　（２６ｂ）　１（２６Ｃ）　、　（２６ｄ）　、　
（３６す、　（３６ｂ）および（３６Ｃ）・・・開閉弁
、（２１す、　（２１ｂ）　ｌ　（２１Ｃ）　、　（３
１ａ）　、　（３１ｂ）　、　（３１ｃ）・・・金属水
素化物容器、（支）及び＠・・・断熱本体、（２３ａ）
　、　（２３す、Ｃ２３Ｃ）　、　（３３ａ）　。 （３３ｂ）　、（３３Ｃ）・・・凹条、（財）及び（財
）・・・熱交換器、（２５ｍ）　、　（２５ｂ）　、　
（２５ｃ）　、　（３５ａ）　、　（３５ｂ）及び（３
５Ｃ）−・・シール部材、（２７ａ）　、　（２７ｂ）
　、　（２７Ｃ）　。 （３７ａ）　、　（３７ｂ）及び（３７Ｃ）・・・結合
部、（社）及び■λ。 ・・・水素ガス分配器、（２９ａ　、　２９ｂ）及び（
３９ａ　。 、・、、； ３９ｂ）　−・・熱媒出入口、並びに（３０ａ）　、　
（３０ｂ）　。 □；１ （３０Ｃ）　、　（４０ａ）、（４０ｂ）及び（４０Ｃ
）　　・・・金属水素化へ 物容器の熱交換部。 αカ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　ドーナツ形ヒートパイプ、その中央中空部の両端
   開口を閉鎖する閉鎖部材、その閉鎖部材を介して中央中
   空部に挿入される水素出入導管からなるドーナツ形ヒー
   トパイプ水素貯蔵器ユニットであって、その中央中空部
   に、水素透過性、耐熱性、弾性の仕切り板を、該中空部
   の長手方向にはゾ等間隔で平行に設け、かつ仕切り板の
   間に金属水素化物を均一に充填してなる金属水素化物容
   器。