JPS62246698A

JPS62246698A - 金属水素化物容器

Info

Publication number: JPS62246698A
Application number: JP61088333A
Authority: JP
Inventors: Shin Fujitani; 伸藤谷; Ikuro Yonezu; 育郎米津; Naojiro Honda; 本田　直二郎; Sanehiro Furukawa; 古川　修弘
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1987-10-27
Also published as: JPH0159202B2

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】（イ）産業上の利用分野本発明は金属水素化物を利用して熱の貯蔵、取り出しを
行なうに好適な金属水素化物容器に関する。

（ロ）従来の技術ある種の金属あるいは合金は水素と可逆的に反応するが
、この際に生じる反応熱を蓄熱等に利用しようという試
みが現在盛んになされ、熱交換機能を備えた金属水素化
物容器の各種提案が行なわれている。

しかし、従来のこの種の金属水素化物容器はヒートパイ
プを介して金属水素化物と熱媒との間の熱交換を行なわ
せる構成であったため、その分だけ顕熱損失が増す上、
金属水素化物と熱媒間の伝熱抵抗も大きくなり、伝熱速
度が低下する欠点があった。

そこで、出願人はこのような従来技術の欠点を除くため
、水素出入導管付き耐圧容器を貫通して熱媒の流れる熱
媒管を設けると共に、その耐圧容器内部には、水素を通
す断熱材で周囲を覆って、前記熱媒管上に、水素は通す
が金属水素化物は通さないフィルタを両端部に有する円
筒管を設け、その円筒管と前記熱媒管との間は管軸方向
に沿って複数枚のフィンを配置して内部を分割し、それ
ぞれのスペースに金属水素化物を収納して成る金属水素
化物容器を提案した（特願昭５９−１９７７７号明細書
参照）。この容器構成によれば、伝熱損失１ｗＡ熱損失
を著しく減少して極めて熱効率の良い金属水素化物容器
が得られるようになった。しかしながら、上記金属水素
化物容器においては、耐圧容器内面を被覆する断熱材に
僅かであっても水分や有機成分が混入され・でいると、
金属水素化物の被毒が起こり、熱の貯蔵、取り出し能力
が低下する問題点があった。例えば、活性化したＬａＮ
ｉ　ｓ合金におけるＬａは水と激しく反応し、合金表面
に酸化物あるいは水酸化物を形成し、合金の水素化、脱
水素化を著しく阻害した。

（ハ）発明が解決しようとする問題点本発明は、上記問題点を解決し、出願人が先に提案した
容器構造を更に改善して、熱の貯蔵取り出し能力が長期
にわたって安定であり、しかも耐圧容器への顕熱損失が
少ない熱交換効率の良い金属水素化物容器を提供するこ
とを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明の金属水素化物容器は、熱交換器を覆う断熱材に
予め熱処理を施こすことにより、断熱材成形時や保存時
に混入した水分や有機成分を除去すると共に、更に断熱
材表面を断熱性に優れた被膜でコーディングするように
したことを特徴としている。

（ホ）作用容器内部に設ける断熱材中から被毒の原因となる水分や
有機成分が予め除去されるため、金属水素化物は被毒を
受けることなく、熱の貯蔵、取り出し能力は長期にわた
り安定に維持される。また、断熱材表面が水素を通さな
い被膜でコーチイン、グされているため断熱材中への水
素の流入が殆ど起こらず、断熱材中での水素の対流によ
る熱交換器と耐圧容器との間の伝熱が抑制され、高い熱
交換効率が得られる。

（へ）実施例以下、図面に示す実施例について詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る金属水素化物容器の構
成図を示したもので、（ａ）はその側面図、（ｂ）は正
面断面図、（ｅ）は側面断面図である。これらの図にお
いて、１は耐圧容器で、水素を出し入れする水素出入導
管１ａと容器内部に後述する断熱材や熱交換器を気密に
封入するためのフランジ部１ｂを有している。この耐圧
容器１を気密に貫通して内部に熱媒２が流れ□る熱媒管
３が配置される。この熱媒管３の耐圧容器内に存在する
部分には同軸上に円筒管４が配置される。この円筒管の
熱媒管３を除く両端部は水素は通すが金属水素化物微粉
末は通さないフィルタ５ａ　、　５ｂで閉塞される。こ
のフィルタ５ａ　、　５ｂの目の大きさは数ミクロン程
度が好ましい。また、′その円筒管４と熱媒２との間に
は、第１図（ｂ）に示すように、管軸方向に沿って複数
枚のフィン６が設けられ、これらフィン６によって円筒
管４内部は複数のエリアに分割される。更に、それら各
エリアには金属水素化物７が収納される。

その円筒管４と外側耐圧容器１との間には表面を水素を
通さない断熱性の被膜８でコーティングされたグラスウ
ール等の断熱材９が、また、円筒管４の両端部にはコー
ティング被膜のない断熱材１０ａ。

１０ｂが充填される。

第２図は上記断熱被膜８でコーティングされた断熱材９
について示したもので、（ａ）はその側断面図、（ｂ）
はそのＢ−Ｂ’断面斜視図である。断熱材９は耐圧容器
１内に設置する前に予め熱処理を施こし、断熱材成形時
や保存時に混入した金属水素化物７の被毒の原因となる
水分や有機成分を除去しておく。このときの熱処理温度
は、断熱材９としてカオウール（商品名）などのアルミ
ナ、シリカを主成分とする無機質繊維原料保温材を用い
た場合は、５００〜１０００℃程度が好ましい。この温
度により材質を変質させることなく水分や有機成分を除
去できる。更に、この熱処理を行なった断熱材９をトリ
フロロエチレンなどの弗素系樹脂あるいは無水珪酸を主
成分とする液状硬化剤に浸漬後、熱処理を施すことによ
り、断熱材９の表面に水素を通気しない断熱性の被膜８
を形成させることができる。

後述する説明から明らかなように、円筒管４で囲まれる
部分は熱交換器を構成するが、この熱交換器は第３図〜
第５図に示すようにして簡単に構成することができる。

即ち、第３図（ａ）の斜視図、（ｂ）の正面図に示すよ
うに、先ず、管上に例えば４枚のフィン６を取り付けた
熱媒管３をアルミ合金等の押し出し成形により一体的に
形成する。同様にして、第４図（ａ）の斜視図、（ｂ）
の正面図に示すように、例えば４枚のフィン６を管内部
に取り付けた円筒管４をアルミ合金の押し出し成形によ
り一体的に成形する。このように成形した熱媒管３と円
筒管４を第５図に示すように組み合せ、金属水素化物収
納エリア部分を構成する。このとき、各フィン６を熱媒
管３２円筒管４間にしっかり固定するため、円筒管４の
内面にはフィン嵌合溝４ａを設けると良い。更に、円筒
管４の両端部には熱媒管３部分を除いてフィルタ５を取
り付けると共に、その内部つまりフィン６により仕切ら
れる熱媒管３１円筒管４間の各エリア部分には金属水素
化物７を収納して熱交換器を構成する。

更に、このように構成した熱交換器部分の周囲を断熱材
９，１０ａ、１０ｂで覆って耐圧容器１内部に収容し、
熱媒管３を容器両端部から突出させた状態でフランジ部
１ｂにより容器内部を気密に封鎖することにより金属水
素化物容器が構成される。

上記構成で、蓄熱時には熱媒管３を流れる熱媒２の熱が
フィン６を介して金属水素化物７に伝達される。この熱
により金属水素化物７から水素が放出され、その放出さ
れた水素は更にフィルタ５から容器外部へと導出される
が、このときフィルタ５ａ側から排出される水素は断熱
材１０ａを通り、また、フィルタ５ｂ側から排出された
水素は断熱材ｔａｂから被膜８と円筒管４の間隙を通り
、水素出入導管１ａに設けられたフィルタ１１を経て容
器外部へと導出され、図示せぬ水素ボンベに貯蔵される
。

一方、放熱時には、図示せぬボンベから水素出入導管１
ａのフィルタ１１を経て耐圧容器１内部に水素が導入さ
れる。その水素は断熱材１０ａからフイ＝７− ルタ５ａを通っであるいは被膜８と円筒管４の間−を通
し、断熱材ｔａｂ、フィルタ５ｂから円筒管４内部に導
入される。この水素が金属水素化物７に吸収される際発
生する熱はフィン６から熱媒管３中を流れる熱媒２に伝
達され、外部に取り出され利用される。

従って、上記構成によれば、円筒管４の内外はフィルタ
５ａ、５ｂを介して連通される結果１円筒管４の耐圧性
が不要となることから熱交換器部分の材料の肉厚が極く
薄くできる。この結果、熱媒管３゜円筒管４間に設ける
フィン６の枚数を増し、金属水素化物７の！積を減らす
ことなくフィン６との接触面積を増すことができる、こ
れにより、金属水素化物７と熱媒２と、の間の伝熱速度
を大巾に改善することができるよう”になる。また、従
来のようにヒートパイプを介することなく金属水素化物
７と熱媒２間で直に熱交換が行なわれる結果、従来に比
べて伝熱抵抗、顕熱損失が減り伝熱速度、熱交換効率が
大巾に改善される。

また、熱交換器の円筒部分の周囲は断熱性被膜８でコー
ティングされた断熱材９で覆われているため、熱交換器
外壁である円筒管４と耐圧容器１内壁との間の熱伝導は
勿論のこと、断熱材９内部を水素が流れることが無いの
で１円筒管４から耐圧容器１への水素の対流伝熱による
反応熱の顕熱損失も著しく抑制される。更に、断熱材９
，１０ａ、ｌＯｂは、耐圧容器１内に収納前に熱処理に
より水分や有機成分を完全に除去しておくことにより、
金属水素化物７の被毒のおそれが無くなり、熱の貯蔵、
取り出し能力が長期にわたり安定し、しかも熱交換効率
の良好な金属水素化物容器が得られる。

尚、断熱材１０ａ、１０ｂもその表面に断熱性の被膜を
施し、水素は被膜８および円筒管４との間隙を通してフ
ィルタ５ａ　、　５ｂから円筒管４内部に出し入れする
ようにしてもよい。

また、水素出入導管１ａは、蓋側にも設けるようにして
もよい。

また、耐圧容器１の材質としては、高圧水素雰囲気下に
おいても脆化の危険性の少ないステンレス（例えば５Ｕ
Ｓ３０４．５ＵＳ３１６等）を用いると良い。

また、熱媒管３は円筒管４に配置される部分は良熱伝導
材を用いて構成する一方、円筒管４外部に配置される部
分を熱伝導度の低い材質を用いて構成することにより、
熱媒管３と耐圧容器１との接触部分から耐圧容器１への
熱損失を更に低減することができる。

（ト）発明の効果以上のように本発明によれば、熱交換器部分の肉厚を薄
くすることができるため、熱交換器内部のフィンの枚数
を金属水素化物の量を減らすことなく多くすることがで
き、金属水素化物とフィンとの接触面積を増大させるこ
とができるようになる。しかも、金属水素化物と熱媒と
の熱交換は、従来のようにヒートパイプを介することな
く直に行なわれ、顕熱損失が減少し、熱交換効率が大巾
に改善される。

また、金属水素化物の被毒の原因となる断熱材中の有機
成分や水分が予め熱処理により除去され、しかも断熱材
表面のコーティングにより熱交換器より耐圧容器への水
素の対流伝熱による反応熱の顕熱損失が抑制されること
から長期にわたり熱の貯蔵取り出し能力が安定し、しか
も熱交換効率の良好な金属水素化物容器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る金属水素化物容器の構
成図で、（ａ）はその側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断
面図、（Ｃ）はその側断面図、第２図は第１図の断熱材
の説明図で、（ａ）はその側断面図、（ｂ）はそのＢ−
Ｂ’断面斜視図、第３図は第１図の熱交換器を構成する
熱媒管の説明図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその
正面図、第４図は第１図の熱交換器を構成する円筒管の
説明図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその正面図、
第５図は第２図と第３図を組合せて構成される熱交換器
本体部分の正面図である。１・・・耐圧容器、２・・・熱媒、３・・・熱媒管。４・・・円筒管、５ａ、５ｂ、１１・・・　フィルタ、
６・・・　フィン、７・・・金属水素化物、８・・・被
膜、９．１０ａ、１０ｂ−断熱材。第３図第２図（ａ）讐手続補正書（自発）昭和６１年７月２３日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱媒を流す熱媒管と同軸上に円筒管を配置し、そ
の円筒管と前記熱媒管との間を軸方向に沿って配設した
複数枚のフィンで複数エリアに分割し、各エリアに金属
水素化物を収納すると共に、前記熱媒管を除く前記円筒
管両端部を水素を通すフィルタで閉塞して熱交換器部分
を構成し、この熱交換器部分を予め熱処理により水分や
有機成分を除去した無機物質からなる断熱材を介して水
素出入導管付き耐圧容器内に収納し、その耐圧容器両端
部より前記熱媒管を気密に突出させた状態で、密封して
成ることを特徴とする金属水素化物容器。
（２）特許請求の範囲第１項記載において、前記断熱材
の表面を断熱性の被膜でコーティングし、水素対流によ
る前記熱交換器から耐圧容器への伝熱を防止したことを
特徴とする金属水素化物容器。