JPS62293065A - 熱交換器 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、たとえば、金属水素化物の水素ガス吸蔵・
放出による吸・発熱を利用した、冷房・暖房・蓄熱等の
システムに用いられる金属水素化物用熱交換器に関する
ものである。

従来の技術 この種の金属水素化物用熱交換器は、水素ガスを吸蔵あ
るいは放出した場合の反応熱を熱媒体に効率良く伝える
ことが重要な仕事である。第２図は、従来における金属
水素化物用熱交換器の断面図である。金属水素化物収納
容器１内に収納された金属水素化物用合金９に水素ガス
出入口２から水素ガスを供給し、吸蔵させる。吸蔵時の
発熱は、熱媒体人口３から流入する熱媒体が、しゃへい
板４により矢印のごとく蛇行し、加熱され、熱媒体出口
５から流出し、暖房等に利用され、また放出時の吸熱は
冷房等に利用される。

発明が解決しようとする問題点 しかし、金属水素化物９の水素ガスを吸蔵あるいは放出
した場合の反応熱を熱媒体に効率良く伝え利用するには
、熱交換器内を流れる被熱交換媒体の流速を上げ、金属
水素化物収納容器１の表面熱伝達率を向上させる必要が
ある。

第２図で示した従来例では熱交換器θ内の被熱交換媒体
流路へしゃへい板４を設け、熱媒体の流速を上げている
が、限られた流量においてさらに流速を上げるためには
、しゃへい板４の数を増加させる必要がある。しゃへい
板４を増加させると、金属水素化物収納容器１の表面上
での死水域が増加するという問題がある。

また、水素ガスの吸蔵・放出という間欠運転となるため
、サイクルの切換え時に、空間８内に滞留している熱媒
体が大きな負荷となり著しく出力が低下するので、被熱
交換媒体を空間８から抜かなければならないが、しゃへ
い板４を増加させると、被熱交換媒体が抜けに＜＜、従
って単位時間当たりのサイクル数の向上も望めなく、熱
交換器６の性能を著しく低下させるという問題がある。

そこで本発明は、金属水素化物等の熱媒体収納容器１表
面の熱媒体流速を今まで以上に向上させ。

しかも死水域を作らず、被熱交換媒体の滞留のない熱交
換効率の高い熱交換器を提供するものである。

問題点を解決するための手段 そこで本発明は、容器内に、貫通孔を複数個有した断熱
材を設け、この断熱材の貫通孔にそれぞれ金属水素化物
等の熱媒体収納容器を挿入し、前記金属水素化物収納容
器の外周と、前記貫通孔との間にすき藺を設け、前記す
き間を、前記容器内を流れる被熱交換媒体の流路とし、
この被熱交換媒体の流れ方向に沿って前記貫通流孔が細
くなるテーパ状の貫通孔とし、前記容器両端に設けられ
たフランジ内を仕切板１６で複数に分割し、前記容器内
に複数の熱媒体パスを構成し、被熱交換媒体の上流側パ
スのテーパ状貫通孔の平均径が、下流側パスのテーパ状
貫通孔の平均径よシ大きく構成したものである。ただし
、Ｃ・・・テーパ状貫通孔の被熱交換媒体入口側の径、
Ｄ・・・テーパ状貫通孔Ｃ＋Ｄ の熱媒体出口側の径とした場合平均径＝−１−とする。

作　　用 上記構成によシ、複数の熱媒体収納容器は、わずかのす
き間を残して断熱材で包まれており、そのすき間に滞留
する被熱交換媒体は著しく減少しまた、そのすき間は、
被熱交換媒体の流れ方向に沿って細くなるテーパ状の貫
通孔であるため、被熱交換媒体の流速が下流になるほど
速くなり、熱媒体収納容器表面での熱伝達率が向上され
る。容器器内では被熱交換媒体上流側から下流まで平均
して高い効率で熱交換が行なわれる。

さらに容器内の滞留熱媒体量が少ないということとテー
パ状貫通孔のため被熱交換媒体流路が傾斜しているとい
うことと合わせ作用媒体の熱媒体への吸蔵・放出時にお
けるサイクルの切換え時に熱媒体が抜けやすく、単位時
間当たりのサイクル数が向上し性能が高くなる。

また個々の熱媒体収納容器が、わずかのすき間を介して
断熱材で包まれているため容器外への熱放散はまったく
ない。

実施例 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。

実施例では熱媒体として金属水素化物、作用媒体として
水素ガス、被熱交換媒体として水を用いている。第１図
は、本発明の金属水素化物用熱交換器の断面図である。

第１図において、容器１０の内部に複数のテーパ状の貫
通孔１１を有した断熱材１２を有する。貫通孔１１内に
金属水素化物収納容器１３が挿入されている。容器１゜
の両端には、フランジ１４．１５が水のヘッダーとして
設けられ、フランジ１４は、仕切板１６で分割され、そ
れぞれに、水流人口１７と流出口１８を設けている。仕
切板１６により、容器１０内の熱媒体パスは、熱媒体の
上流側水バス１９と下流側水パス２０とに分割されてい
る。

水の上流側水パス１９のテーパ状の貫通孔１１の平均径
は、下流側水パス２０のテーパ状の貫通孔１１の平均径
よυ大きくなっている。

まず吸蔵反応から説明すると、水素ガスが水素ガス出入
口２１から金属水素化物収納容器１３内に流入し、金属
水素化物用合金２２に吸蔵される。

その時、水素化反応により金属水素化物用合金２２が発
熱する。その熱は、容器１ｏ内を流れる水へ伝えられる
。その時の水媒体は、水流人口１７から入り上流側水パ
ス１９のテーパ状の貫通孔１１のすき間２３に入る。矢
印が熱媒の流れを表わす。

そのテーパ状の貫通孔１１の水の入口側の径Ｃは、水の
上流側が太く、下流側熱媒体出口側の径りか細くなって
いるため、水の流速は、下流になるほど速くなる。−力
水の温度は、容器１ｏの入口側では比較的温度が低くく
水素化反応熱（発熱）により徐々に加熱されながら水出
口１８から流出する。水の温度が徐々に上昇して行くが
流速が徐々に速くなるため、下流側の金属水素化物収納
容器１３はど表面熱伝達率が向上する。従って金属水素
化物用合金２２から熱媒体への熱交換効率は、容器１０
内の水の上流側において水と収納容器１３との温度差が
大きいということと、下流側は温度差は少なくなるが流
速が速くなりということを合わせ、はぼ平均して高い値
が得られる。

吸蔵反応が終了し、放出反応へ移る時は、容器１０内の
水を抜かなければならない、なぜならば、吸蔵反応終了
時における水の温度は比較的高いままであシ、たとえわ
ずかの量でも容器１０内に滞留していると、放出反応（
吸熱）時に負荷となってしまい性能を著しく低下させて
しまうからである。

反応終了時に水が滞留している貫通孔１１は、テーパ状
の孔のため傾斜がついており、反応終了時には、水は、
貫通孔１１内へ滞留することなく速やかに容器１０内か
ら外部へ抜くことができる。

に放出反応（吸熱）は、金属水素化物用合金２２吸蔵さ
れた水素ガスが放出され金属水素化物収納容器１３が冷
却され容器１０内を流れる水が冷却される。水の流れは
、吸蔵反応時と同じであるので説明は省略する。テーパ
状の貫通孔とした場合、金型によって断熱材を形成する
場合におい１離型し易いという効果がちる。

以上の説明でわかるように、容器１０内に設けた断熱材
１２に、金属水素化物収納容器１３を貫通させるテーパ
状の貫通孔１１を設けることにより、容器１Ｑ内の水の
量を著しく減少でき、吸蔵及び放出の間での水を抜く時
間が短縮され、さらには、水の流速が下流側はど速くな
り金属水素化物収納容器１３の表面熱伝達率が水の下流
側はど高く、熱交換量の低下を防止しておシ吸蔵・放出
の反応速度の向上が図られている。

なお、上記実施例では吸発熱剤としては金属水素化物を
用いだが、塩化カルシウムのような化学材料であっても
よい。塩化カルシウム場合は作用媒体としては水を用い
る。また被熱交換媒体としては水以外に油やエチレング
リコール等も使用できる。

発明の効果 本発明は、容器内に熱媒体収納容器とその収納容器の周
囲が被熱交換媒体の流路となるすき間を有した断熱材を
設けたものであり、容器内に滞留する被熱交換媒体量が
著しく少なく、また熱媒体流路に傾斜がついているので
、吸蔵・放出の切換え時における被熱交換媒体の流出が
滞留なくスムーズに行なえ、さらに作用媒体収納容器の
周囲を流れる被熱交換熱媒体の流速を下流側はど速くす
ることができるため、反応熱と被熱交換媒体との熱交換
効率が向上し、反応が速かに行なわれ、単位時間当たり
のサイクル数が飛躍的に向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による金属水素化物用熱交換
器の断面図、第２図は従来の金属水素化物用熱交換器の
断面図である。 １ｏ・・・・・・容器、１１・・・・・・テーパ状の貫
通孔、１２・・・・・・断熱材、１３・・・・・・金属
水素化物収納容器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器内に貫通孔を複数個有した断熱材を設け、こ
   の断熱材の貫通孔にそれぞれ熱媒体収納容器を挿入し、
   前記熱媒体収納容器の外周と、前記貫通孔との間にすき
   間を設け、前記すき間を、前記容器内を流れる被熱交換
   媒体の流路とし、この被熱交換媒体の流れ方向に沿って
   前記貫通孔が細くなるテーパ状の貫通孔とした熱交換器
   。
2. （２）熱媒体収納容器両端に設けられたフランジ内を複
   数に分割し、前記容器内に複数の熱媒体流路を構成し、
   前記熱媒体の上流側熱媒体流路のテーパ状貫通孔の平均
   径が、下流側熱媒体通路のテーパ状貫通孔の平均径より
   大きく構成した特許請求の範囲第１項記載の熱交換器（
   ただし、テーパ状貫通孔の熱媒体入口側の径をＣ、テー
   パ状貫通孔の熱媒体出口側の径をＤとした場合平均径＝
   （Ｃ＋Ｄ）／２とする。）。