JPS6049862B2 - 水素の吸脱着物質の水素含有量計量方法及びその装置 - Google Patents
水素の吸脱着物質の水素含有量計量方法及びその装置Info
- Publication number
- JPS6049862B2 JPS6049862B2 JP9217877A JP9217877A JPS6049862B2 JP S6049862 B2 JPS6049862 B2 JP S6049862B2 JP 9217877 A JP9217877 A JP 9217877A JP 9217877 A JP9217877 A JP 9217877A JP S6049862 B2 JPS6049862 B2 JP S6049862B2
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- JP
- Japan
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- hydrogen
- measuring
- metal hydride
- temperature
- peltier effect
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水素の吸脱着物質の水素含有量計量方法及びそ
の装置に係り、特に水素を可逆的に貯蔵又は発生させる
ようにした粉粒体状金属水素化物の水素含有量計量に好
適な計量方法及びその装置に関する。
の装置に係り、特に水素を可逆的に貯蔵又は発生させる
ようにした粉粒体状金属水素化物の水素含有量計量に好
適な計量方法及びその装置に関する。
多くの金属は高温て多量の水素を吸収して水素化物にな
る。
る。
金属水素化物をさらに加熱すると容易に水素を放出する
ので、水素の貯蔵、精製を行なうことができる。よつて
金属水素化物は例えばマグネシウム水素化物などのよう
に水素の貯蔵材料として注目されている。それは、他の
材料や方法に比べて、単位体積当りの貯蔵量が多い、複
雑な特殊容器を必要としない、長時間安定に貯ねられる
、とり出した水素の純度がよい、などの利点があるため
てある。しかし、水素は質量が最も小さい物質であるか
ら、金属が水素の体積の千数百倍もの量を吸収しても質
量の増加は数パーセントを超えないので、重量差でその
量を測ることは困難である。
ので、水素の貯蔵、精製を行なうことができる。よつて
金属水素化物は例えばマグネシウム水素化物などのよう
に水素の貯蔵材料として注目されている。それは、他の
材料や方法に比べて、単位体積当りの貯蔵量が多い、複
雑な特殊容器を必要としない、長時間安定に貯ねられる
、とり出した水素の純度がよい、などの利点があるため
てある。しかし、水素は質量が最も小さい物質であるか
ら、金属が水素の体積の千数百倍もの量を吸収しても質
量の増加は数パーセントを超えないので、重量差でその
量を測ることは困難である。
貯蔵または発生容器内の水素量は圧力によつても知られ
るが、金属水素化物からの水素発生あるいは金属の水素
化は温度の変化を伴うので、圧力Ｉと温度との相関関係
に基いて補正を行なわねばならない。
るが、金属水素化物からの水素発生あるいは金属の水素
化は温度の変化を伴うので、圧力Ｉと温度との相関関係
に基いて補正を行なわねばならない。
本発明はこれらの難点を解決し、迅速にして精度良く容
器内の水素量を計量できる方法及ひその装置を提供する
ものてある。
器内の水素量を計量できる方法及ひその装置を提供する
ものてある。
すなわち、本発明の特徴とするところは水素を可逆的に
吸脱着する粉粒体状金属水素化物にペルテイエ効果素子
を埋設し、該ペルテイエ効果素子に一定電流を供給して
発生する放散熱に基く温度時変化から金属水素化物の水
素含有量を換算して計量するものである。
吸脱着する粉粒体状金属水素化物にペルテイエ効果素子
を埋設し、該ペルテイエ効果素子に一定電流を供給して
発生する放散熱に基く温度時変化から金属水素化物の水
素含有量を換算して計量するものである。
なお、水素とは、水素およびその同位元素を含むものを
いう。
いう。
ところで、一般に異種金属例えばアンチモンとビスマス
の２種金属の接触点を通して直流の電流が流れるとき、
接触面でジュール熱以外の熱の発生または吸収が生じる
。
の２種金属の接触点を通して直流の電流が流れるとき、
接触面でジュール熱以外の熱の発生または吸収が生じる
。
熱の発生または吸収は可逆的で、電流の方向を逆にすれ
は熱の発生と吸収とはそれぞれ反対になる。この現象は
ペルテイエ効果といわれ、単位時間に発生する熱量Ｑは
電流の強さＩに比例し、このペルテイエ効果素子の金属
または半導体に依存する。一方、ペルテイエ効果によつ
て発生する正または負の熱は素子近傍の熱浴への伝導、
輻射などによつて放散し、素子へ与える電流を停止する
と、素子近傍の熱浴はもとの平衡状態へ復する。
は熱の発生と吸収とはそれぞれ反対になる。この現象は
ペルテイエ効果といわれ、単位時間に発生する熱量Ｑは
電流の強さＩに比例し、このペルテイエ効果素子の金属
または半導体に依存する。一方、ペルテイエ効果によつ
て発生する正または負の熱は素子近傍の熱浴への伝導、
輻射などによつて放散し、素子へ与える電流を停止する
と、素子近傍の熱浴はもとの平衡状態へ復する。
その過程は熱浴の性質に関係するから、平衡状態へ復す
る過程の、一定の時刻における温度差、あるいは温度の
経時変化から、熱浴である金属水素化物の状態量が知ら
れる。金属水素化物はその水素量によつて熱抵抗あるい
は熱拡散係数が大きく変化するから、金属水素化物の熱
的物理量が分ると、水素保有量が求められる。
る過程の、一定の時刻における温度差、あるいは温度の
経時変化から、熱浴である金属水素化物の状態量が知ら
れる。金属水素化物はその水素量によつて熱抵抗あるい
は熱拡散係数が大きく変化するから、金属水素化物の熱
的物理量が分ると、水素保有量が求められる。
これを更に図面を参照して詳述すると、第１図はペルテ
イエ効果素子の近傍に測温体を具備してなる温度検知子
を金属水素化物に埋設し、該ペルテイエ効果素子に一定
電流を供給して発生する放−散熱に基く測温体の温度経
時変化を説明する。
イエ効果素子の近傍に測温体を具備してなる温度検知子
を金属水素化物に埋設し、該ペルテイエ効果素子に一定
電流を供給して発生する放−散熱に基く測温体の温度経
時変化を説明する。
測温体の温度経時変化曲線図を示す。この温度はペルテ
イエ効果素子表面から微小距離Ｌ近傍の測温体によつて
測定される。時刻ＴＯで正の熱が発生して素子近傍の温
度は上昇し始め、時刻Ｔて最大．ΔθＭａｘとなる。こ
の最大温度に至る時間の１１２の時刻をＴｌｌ２とする
と、素子近傍の金属水素化物の熱拡散率αは熱拡散方程
式を解いて次式（１）で示され、また、ペルテイエ効果
素子表面から放散する量Ｑはであられされる。
イエ効果素子表面から微小距離Ｌ近傍の測温体によつて
測定される。時刻ＴＯで正の熱が発生して素子近傍の温
度は上昇し始め、時刻Ｔて最大．ΔθＭａｘとなる。こ
の最大温度に至る時間の１１２の時刻をＴｌｌ２とする
と、素子近傍の金属水素化物の熱拡散率αは熱拡散方程
式を解いて次式（１）で示され、また、ペルテイエ効果
素子表面から放散する量Ｑはであられされる。
但し、βは定数０．１３９てあり、λは熱伝導率てある
。
。
一般には金属水素化物の充てん密度、ペルテイ工効果素
子から発生する熱インパルスの立ち上り、および立ち下
りの不確かさ、などのために式（１）または式（２）か
ら金属水素化物中の水素量を求めノるには補正が必要て
ある。
子から発生する熱インパルスの立ち上り、および立ち下
りの不確かさ、などのために式（１）または式（２）か
ら金属水素化物中の水素量を求めノるには補正が必要て
ある。
よつて式（１）および（２）にそれぞれ補正項を導入す
れはこれから水素量ｖが求められる。すなわち、または
こ）で、Ａは熱拡散率から水素量への換算係数、Ｂはペ
ルテイエ効果素子から放散する熱量Ｑに基いて水素量を
求める方法によるときの換算係数、ｔ″およびｔ″は時
間に関する補正項、ｋおよびｑは検知子を含む装置固有
の定数である。
れはこれから水素量ｖが求められる。すなわち、または
こ）で、Ａは熱拡散率から水素量への換算係数、Ｂはペ
ルテイエ効果素子から放散する熱量Ｑに基いて水素量を
求める方法によるときの換算係数、ｔ″およびｔ″は時
間に関する補正項、ｋおよびｑは検知子を含む装置固有
の定数である。
従つて、金属水素化物中の水素量は式（３）あるいは式
（４）のいずれかを用いても求められる。
（４）のいずれかを用いても求められる。
第２図は本発明に係る水素含有量計量に用いられる温度
検知子の実施例を示す説明図で、１はペルテイエ効果素
子、２は給電線、３は測温体で熱電対、抵抗体などが用
いられ、ペルテイエ効果素子と測温体との微小間隔Ｌを
隔てて支持具４により素子１に支持される。この場合、
Ｌは水素容器、金属水素化物の特性に応じその距離を可
変設定できるようになつている。５は測温体からの信号
を計量装置本体へ導くリード線である。
検知子の実施例を示す説明図で、１はペルテイエ効果素
子、２は給電線、３は測温体で熱電対、抵抗体などが用
いられ、ペルテイエ効果素子と測温体との微小間隔Ｌを
隔てて支持具４により素子１に支持される。この場合、
Ｌは水素容器、金属水素化物の特性に応じその距離を可
変設定できるようになつている。５は測温体からの信号
を計量装置本体へ導くリード線である。
第３図は本発明に係る水素計量装置のプロツクタイアグ
ラムの実施例てある。
ラムの実施例てある。
６は水素容器で、水素の貯蔵、発生の媒体となる粉粒体
状金属水素化物が内蔵される。
状金属水素化物が内蔵される。
６ａは水素の出入管である。
７は測温検知子て、水素容器６の粉粒体状金属水素化物
に埋設される。
に埋設される。
測温検知子７に熱インパルス電流回路１４から定電流を
供給する。
供給する。
発生する放散熱に基く測温体３の温度信号は前置増巾器
８によソー定のレベルに増巾される。９はΔ０ｍａｘ検
出回路であり、測温体３の温度経時変化から最大温度か
検出される。
８によソー定のレベルに増巾される。９はΔ０ｍａｘ検
出回路であり、測温体３の温度経時変化から最大温度か
検出される。
クロックパルスの発振制御回路１１からのクロックパル
スによつて計時演算回路１０がＴｌｌ２を計測する。Δ
θＭａｘ検出回路９と計時演算回路１０からなる計測演
算回路よりの入力及び諸定数の入力により演算処理回路
１２は、式（３）又は（４）の演算処理を行う。ｔ″、
ｔ″などによる時間補正項１６、装置定数１７、水素量
換算係数１８の設定は計器のパネルに設けられたスイッ
チ、ポテンシオメータ、などによつて予め設定しておく
。演算結果は表示回路１３に所定の単位でディジタル表
示される。結果の表示はプリンタを用いてもよい。また
必要に応じて水素量の経時変化が計時演算回路１４との
連動によつて時刻とともに、あるいは容器内温度が検知
子における測温体からの信号を分割して温度を表示させ
ることもできる。計量の開始は測定開始指示スイッチ２
０の操作によつて行う。１９はリセットスイッチである
。なお１５は電源で、必要な安定化回路を含む。またこ
れらの回路構成はアナログ−ディジタル・ハイブリッド
方式、ディジタル方式、あるいは、マイクロ・コンピュ
ータなどいずれの方式によつても自動処理を行うことが
できる。検知子と金属水素化物とが密に接触せす、空間
があるときは、輻射による熱の拡散が生じる。
スによつて計時演算回路１０がＴｌｌ２を計測する。Δ
θＭａｘ検出回路９と計時演算回路１０からなる計測演
算回路よりの入力及び諸定数の入力により演算処理回路
１２は、式（３）又は（４）の演算処理を行う。ｔ″、
ｔ″などによる時間補正項１６、装置定数１７、水素量
換算係数１８の設定は計器のパネルに設けられたスイッ
チ、ポテンシオメータ、などによつて予め設定しておく
。演算結果は表示回路１３に所定の単位でディジタル表
示される。結果の表示はプリンタを用いてもよい。また
必要に応じて水素量の経時変化が計時演算回路１４との
連動によつて時刻とともに、あるいは容器内温度が検知
子における測温体からの信号を分割して温度を表示させ
ることもできる。計量の開始は測定開始指示スイッチ２
０の操作によつて行う。１９はリセットスイッチである
。なお１５は電源で、必要な安定化回路を含む。またこ
れらの回路構成はアナログ−ディジタル・ハイブリッド
方式、ディジタル方式、あるいは、マイクロ・コンピュ
ータなどいずれの方式によつても自動処理を行うことが
できる。検知子と金属水素化物とが密に接触せす、空間
があるときは、輻射による熱の拡散が生じる。
よつて被測定物の充填密度はできるだけ大きく、かつ一
定であることが望ましい。参考例 本発明の態様を示ために例をあげて説明する。
定であることが望ましい。参考例 本発明の態様を示ために例をあげて説明する。
外部に加熱および冷却用ジャケットを備えた内容積１ｅ
の高圧容器に、賦活された鉄チタン系合金粉末２．１ｋ
９、ペルテイエ効果素子（東京芝浦電気製の熱電変換素
子Ｒ５ｌＯ）およびクロメルアルメル型測温体をその内
部に設置した。高圧容器を９０℃の熱水で外部加熱しな
がら、水素出入管を経由して真空ンプで排気した。
の高圧容器に、賦活された鉄チタン系合金粉末２．１ｋ
９、ペルテイエ効果素子（東京芝浦電気製の熱電変換素
子Ｒ５ｌＯ）およびクロメルアルメル型測温体をその内
部に設置した。高圧容器を９０℃の熱水で外部加熱しな
がら、水素出入管を経由して真空ンプで排気した。
次いで、冷却水に切りかえてから、水素を９．５ｋｇ／
ｄゲージ圧入し、３２５Ｎ′を吸着させた。この際の水
素含有量は１．３踵量％てあつた。ペルチエ効果素子に
１０アンペア●１ボルトの電流を流して瞬時加熱をした
。
ｄゲージ圧入し、３２５Ｎ′を吸着させた。この際の水
素含有量は１．３踵量％てあつた。ペルチエ効果素子に
１０アンペア●１ボルトの電流を流して瞬時加熱をした
。
素子かＬ＝３ｗＬ離れて設置された測温体は最大温度上
昇Δ０ｍａｘが１．９゜Ｃとなり、それに至る時間の半
分のＴｌｌ２が３．鰍となつた。一方、水素吸着量を１
６０Ｎ′とした場合（水素含有量０．６踵量％）は、そ
れぞれの値が１．９゜Ｃおよび３．叩２となつた。これ
らの実験をくり返えすことによつて、時間補正項ｔ″お
よびｔ″装置定数Ｋおよびｑなどを検定することが出来
た。また、水素含有量への換算係数ＡおよびＢも決定す
ることができ、その結累計時演算回路、発振制御回路、
数式演算回路および表示回路なども容易に作成すること
が出来た。以上述べたように本発明は上述の構成になる
のノで容器内の水素を迅速かつ精度、再現性良く計量で
きるものてある。
昇Δ０ｍａｘが１．９゜Ｃとなり、それに至る時間の半
分のＴｌｌ２が３．鰍となつた。一方、水素吸着量を１
６０Ｎ′とした場合（水素含有量０．６踵量％）は、そ
れぞれの値が１．９゜Ｃおよび３．叩２となつた。これ
らの実験をくり返えすことによつて、時間補正項ｔ″お
よびｔ″装置定数Ｋおよびｑなどを検定することが出来
た。また、水素含有量への換算係数ＡおよびＢも決定す
ることができ、その結累計時演算回路、発振制御回路、
数式演算回路および表示回路なども容易に作成すること
が出来た。以上述べたように本発明は上述の構成になる
のノで容器内の水素を迅速かつ精度、再現性良く計量で
きるものてある。
第１図は測温体の温度経時変化曲線図、第２図は本発明
に係る温度検知子の実施例を示す説明７図、第３図は本
発明に係る水素計量装置のブロックダイアグラムの実施
例てある。 主要符号の説明、１・・・・・ペルテイエ効果素子、４
・・・・・・測温体、６・・・・・・水素容器、７・・
・・・・測温検知子、９・・・・・ΔθＭａｘ検出回路
、１０・・・・・計時演算フ回路、１１・・・・・・ク
ロックパルス回路、１２・・・・・・演算処理回路、１
３・・・・・・表示回路、１４・・・・・・熱インパル
ス電流回路、１８・・・・・・水素量換算係数人力。
に係る温度検知子の実施例を示す説明７図、第３図は本
発明に係る水素計量装置のブロックダイアグラムの実施
例てある。 主要符号の説明、１・・・・・ペルテイエ効果素子、４
・・・・・・測温体、６・・・・・・水素容器、７・・
・・・・測温検知子、９・・・・・ΔθＭａｘ検出回路
、１０・・・・・計時演算フ回路、１１・・・・・・ク
ロックパルス回路、１２・・・・・・演算処理回路、１
３・・・・・・表示回路、１４・・・・・・熱インパル
ス電流回路、１８・・・・・・水素量換算係数人力。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水素を可逆的に吸脱着させる物質にペルテイエ効果
素子を埋設し、該ペルテイエ効果素子に一定電流を供給
して発生する放散熱に基く温度経時変化から水素の吸脱
着物質の水素含有量を換算して計量することを特徴とす
る水素の吸脱着物質の水素含有量計量方法。 ２ 水素を可逆的に吸脱着させる物質は、水素を可逆的
に吸脱着させる粉粒体状金属水素化物として金属水素化
物の水素含有量を計量する特許請求の範囲第１項記載の
水素含有量計量方法。 ３ ペルテイエ効果素子の近傍に測温体を備えてなる測
温検知子と、水素を可逆的に吸脱着させる物質に該検知
子を埋設してペルテイエ効果素子に一定電流を供給し、
発生する放散熱に基く測温体の温度経時変化を計測演算
する計測演算回路と、前記計測演算回路の計測結果に基
き所定の演算を行つて水素量に換算する水素量換算回路
とからなることを特徴とする水素含有量計量装置。 ４ 水素を可逆的に吸脱着させる物質は、水素を可逆的
に吸脱着させる粉粒体状金属水素化物として金属水素化
物の水素含有量を計量する特許請求の範囲第３項記載の
気体含有量計量装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9217877A JPS6049862B2 (ja) | 1977-08-02 | 1977-08-02 | 水素の吸脱着物質の水素含有量計量方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9217877A JPS6049862B2 (ja) | 1977-08-02 | 1977-08-02 | 水素の吸脱着物質の水素含有量計量方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5427499A JPS5427499A (en) | 1979-03-01 |
| JPS6049862B2 true JPS6049862B2 (ja) | 1985-11-05 |
Family
ID=14047171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9217877A Expired JPS6049862B2 (ja) | 1977-08-02 | 1977-08-02 | 水素の吸脱着物質の水素含有量計量方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6049862B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE448758B (sv) * | 1980-09-29 | 1987-03-16 | Volvo Ab | For en kolvforbrenningsmotor avsett uppladdningsarrangemang |
-
1977
- 1977-08-02 JP JP9217877A patent/JPS6049862B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5427499A (en) | 1979-03-01 |
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