JPS6144237B2 - - Google Patents

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JPS6144237B2
JPS6144237B2 JP3247282A JP3247282A JPS6144237B2 JP S6144237 B2 JPS6144237 B2 JP S6144237B2 JP 3247282 A JP3247282 A JP 3247282A JP 3247282 A JP3247282 A JP 3247282A JP S6144237 B2 JPS6144237 B2 JP S6144237B2
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JP
Japan
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heat
metal hydride
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partition plate
heat pipe
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Expired
Application number
JP3247282A
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English (en)
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JPS58150796A (ja
Inventor
Naojiro Honda
Ikuro Yonezu
Takashi Sakai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Priority to JP3247282A priority Critical patent/JPS58150796A/ja
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Publication of JPS6144237B2 publication Critical patent/JPS6144237B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Landscapes

  • 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)

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、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
に通じるように設置し、該中央中空部を、仕切り
板を連結した仕切り板モジユールで仕切つた構成
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熱
(例えば太陽熱、工場廃熱など)を長期にわたつ
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(ア)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、
(ウ)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、(エ)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、(ア) 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)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大にす
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
有利である。
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。従つて前記多管式
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
収する方法)、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。
この発明は、前記の欠点を解消するためになさ
れたものであつて、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ろ過しうるが金
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、その長手方向に等間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ユールの各仕切り
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、該ヒ
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積は殆んど低下しない。
さらに前記のような仕切り板モジユールを設置
することによつ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エリン
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。同時にスウエ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できて円滑な水
素化反応を行うことができる。さらに該仕切り板
モジユールによつて水素化金属と該ヒートパイプ
との間の熱伝達が著しく促進される。
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℃近傍での脱脱水
素化及び常温近傍での水素化を行いうるもので、
例えばCaNi5,Ca0.8Mm0.2Ni5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、
例えばLaNi5などのような合金の水素化物が挙げ
られる。
この発明に用いられる仕切り板モジユールの材
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容器を図面によつ
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A
―B横断面図である。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内管を3はウイツク
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6を
有する水素出入導管7が取り付けられ、さらにこ
の水素出入導管7の閉鎖板4への取付け部からヒ
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例えば焼結合金のごとき
多孔性導管3が同軸に延出されている。さらに等
間隔平行の複数仕切り板9の各底部を連結板10
で連結した仕切り板モジユール14が、その中央
部に該導管3を貫通させて挿着され、そして各仕
切り板間にはほぼ同量づつの金属水素化物12が
充填されている。この実施例における仕切り板モ
ジユール11の各仕切り板は複数の通孔を有する
U字形のものであるが第3図のaおよびbに示し
たような形態のものもこの発明に含まれ、また通
孔を有しないものであつてもよい。そして仕切り
板モジユール11を第4図で示したが、各仕切り
板が底部で連結板10で等間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
自体が容器になつ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積は殆んど低下し
ない。さらに仕切り板モジユール11によつて金
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。加うるに金属水素化物のスウエリン
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でき
る。同時にスウエ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できて円滑な水素化
反応を行うことができる。さらにこのモジユール
によつて水素化金属と該ヒートパイプとの間の熱
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ユールを、アル
ミニウム板などで作製された第5図の円筒状トレ
イ14〔一端面15開口〕中に収納してヒートパ
イプ中央中空部に挿着した金属水素化物容器もこ
の発明に含まれる。このような円筒状トレイを用
いると前記実施例の効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利点
を有する。すなわち、このトレイの中に、仕切り
モジユール11並びに水素出入導管7と閉鎖板4
とを取り付けた多孔性導管9を挿入しておいて水
素化金属を上部開口16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ユールとトレイを
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
を第6図に示した。第6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と水
素貯蔵部とを有する金属水素化物蓄熱装置の部
分断面を含む斜視図である。
蓄熱部と水素貯蔵部において金属水素化物
容器21a,21b,21cと31a,31b,
31cは、1本づつ、断熱本体22と32の横面
に水平に並設した凹条23a,23b,23cと
33a,33b,33cとに挿入される。またこ
の凹条と金属水素化物容器との間には断熱材が充
填され、次いで断熱本体の断熱蓋体でふたがなさ
れる。一方断熱本体22と32には、内部に熱媒
が充填された熱交換器24と34がそれぞれ接設
されている。この熱交換器24と34の断熱本体
22と32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4
0a,40b,40cとがそれぞれ熱交換器24
と34の中に突出するように挿入され、シール部
材25a,25b,25cと35a,35b,3
5cとでそれぞれシールされる。もちろん熱交換
器24と34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2
1a,21b,21cと31a,31b,31c
とはそれぞれ結合27a,27b,27cと37
a,37b,37cとで水素分配器28と38に
連結され更にこれら蓄熱部と水素貯蔵部は開
閉弁26dを有する導管で連結される。また29
a,29bと39a,39bとはそれぞれ熱交換
器24と34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。
例えば太陽熱を集熱した熱触が29bの熱媒入
口から熱交換器24に導かれ、その熱によつて金
属水素化物容器の熱交換器内への突出した熱交換
部30a,30b,30cを加熱することによつ
て金属水素化物容器21a,21b,21c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26a,26b,26c,2
6d,36a,36b,36cを開いて水素貯蔵
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を反応させて金属
水素化物として水素を貯蔵する。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34に導入し、
その熱によつて金属水素化物容器の熱交換部40
a,40b,40cを加熱することによつて金属
水素化物容器31a,31b,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,37c,26
a,26b,26c,26dを通じて蓄熱部
金属水素化物容器21a,21b,21c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30a,30b,30cを通
じて熱媒に伝達し、この熱媒によつて冷暖房や給
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パイプを用いてい
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つて蓄熱装置自
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横断面図、第3図はこの
発明に用いられる仕切り板の実施例の斜視図、第
4図はこの発明に用いられる仕切り板モジユール
の実施例の斜視図、第5図はこの発明に用いられ
る筒状トレイの一実施例の斜視図、第6図はこの
発明の金属水素化物容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面を含
む斜視図である。 ……蓄熱部、……水素貯蔵部、1……ドー
ナツ形ヒートパイプの外管、2……該ヒートパイ
プの内管、3……該ヒートパイプのウイツク、4
および5……閉鎖部材、7……水素出入導管、8
……多孔性導管、9……仕切り板、10……連結
板、11……仕切り板モジユール、12……金属
水素化物、13……ヒートパイプ中央中空部、1
4……トレイ、6,26a,26b,26c,2
6d,36a,36b及び36c……開閉弁、2
1a,21b,21c,31a,31b,31c
……金属水素化物容器、22及び32……断熱本
体、23a,23b,23c,33a,33b,
33c……凹条、24及び34……熱交換器、2
5a,25b,25c,35a,35b及び35
c……シール部材、27a,27b,27c,3
7a,37b,及び37c……結合部、28及び
38……水素ガス分配器、29a,29b及び3
9a,39b……熱媒出入口並びに30a,30
b,30c,40a,40b及び40c……金属
水素化物容器の熱交換部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ドーナツ形と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
    空部に通じるように設置され、その区画体が、そ
    の長手方向に等間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
    らなる仕切板モジユールの各仕切り板のほぼ中心
    を貫通するように設置してなる金属水素化物容
    器。 2 仕切り板が円形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囲第1項記載の容
    器。 3 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囲第1項記載の
    容器。 4 仕切り板がU字状で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項記載の容器。 5 仕切り板モジユールがトレイ内に収納されて
    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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Publication Number Publication Date
JPS58150796A JPS58150796A (ja) 1983-09-07
JPS6144237B2 true JPS6144237B2 (ja) 1986-10-01

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ID=12359911

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JP (1) JPS58150796A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63201638U (ja) * 1987-06-17 1988-12-26

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63201638U (ja) * 1987-06-17 1988-12-26

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JPS58150796A (ja) 1983-09-07

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