JPS6334487A - 金属水素化物熱交換器 - 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 本発明は、金属水素化物を利用した、特に媒体との熱交
換を効率よく行なうことのできる金属水素化物熱交換器
に関する。

従来の技術 金属水素化物は近年、水素の貯蔵、輸送、精製、昇圧、
熱回収、などへの応用が試みられ、それらに用いる容器
または熱交換器が種々提案されている。

従来の金属水素化物を充填した熱交換器には、金属水素
化物を管内に充填し、管外に冷争熱媒体（例えば、冷却
水、熱水）を通すタイプのものと管外に充填し、管内に
冷、熱奴体を通すタイプのものとがあり、冷水と熱水を
一定時間毎に切苔えて水〕封の吸蔵、放出をさせるので
あるが、特に伝熱効率を問われるものはそのほとんどが
管内充填のものである。そして伝熱性滝を向上させる目
的で管外に伝熱フィンを設けたり、バッフルを取り付け
たり、また管内には金属スポンゾや金属メツシュなどの
伝熱改良材を金属水素化物充填層内に混入するなどの工
夫が行なわれている。

発明が解決しようとする問題点 ところで、従来の金属水素化物熱交換器は熱伝達を高め
るため焼結金属製のフィルターを用い、その外：Ｖと伝
熱管内壁との間に金属スポンジや金属メツシュ等の伝熱
改良材を装着し、その間隙に金属水素化物を充填するの
が普通であるが、このフィルターや伝熱改良材は非常に
高価であるばかりでなく金属水素化物からなる合金充＠
層の厚みをあまり６Ｍ　くすることができないため、〔
伝熱係斂＝合金熱伝導度／合金層厚み〕の式かられかる
ように、合金層の熱伝導度が大きくても相対的には伝熱
係数としてはあまり大きなイ１がとれなかった。

また金属水素化物管内充填熱交換器は、水素の吸蔵、放
出を行なわせるのに管外容器に冷却媒体または加熱媒体
を水素の吸蔵、放出に合わせて交互に切り科えて使用す
るので、そのたびごとに媒体通路は冷却と加熱が繰り返
されるが、従来の円筒形熱交換器タイプのものでは胴側
の流れは層浣に近く、レイノルズ数も小さく、したがっ
て伝熱係数は大きくとれない、これを改善するため普通
バッフルを設けるが、バッフル目体にとられる顕然ロス
が大きいほか、胴側の滞留容積が大きいため冷却媒体と
熱媒体の功科えまたは入科えに時間を要し、冷却媒体と
熱媒体の混合による顕熱ロスが大きい。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、伝熱管管内に、管
内の軸方向に沿ってスプリングコイルを内蔵せしめ内側
より補強した水漏透過性の樹脂製管状フィルターを挿入
し、この伝熱管内壁と管状フィルター外壁との環状間隙
に、伝熱改良材としての波形パンチングメタルを装着す
るとともに金属水素化物を充填した。そして、Ｌ２伝熱
管を多数密着して集積した管群集合体とし、その外側を
断熱材で密接に被覆し、これらを外容器に収容して金属
水素化物熱交換器とした。

作用 本発明の金属水素化物熱交換器は上記構成であるので、
伝熱改良材の一つとして波形パンチングメタルを装着す
ることにより管内の金属水素化物合金充填層の厚みを薄
くでき、伝熱係数を大きくすることができる。また、管
状フィルターとしてスプリングコイルを内臓した樹脂製
フィルターを使用するので本来のろ過機能のほか金属水
素化物の吸蔵・放出により生ずる体＃Ｉｉ膨張を吸収す
るはたらきがある。さらに伝熱管を密接して集積すると
伝熱管群と外容器との空隙を通る媒体の通路が小となる
ので、媒体の流速が大となることにより伝熱係数が増大
する。また冷却媒体と加熱媒体の入れ替えが短時間で行
なわれるので、余分な液の混合熱損失や残液に伴う熱量
の損失が少なくなる。また断熱体は伝熱管群と外容器と
を断熱し、熱量の損失を防ぐとともに余分な間隙をふさ
ぎ伝熱管のたわみを防止する役目をも果す。

実施例 以下図面に基づき本願発明の構成をさらに詳しく説明す
る。第１図は本願発明の金属水素化物熱交換器の縦断面
説明図、第２図はそのＡ−Ａ断面図、第３図は伝熱管１
本の断面説明図、第４図はその縦断面の一部を示す図面
である。第３図および第４図において、伝熱管ｌの内部
にはスプリングコイル１２を内蔵して内側より補強され
たフッソ樹脂製フィルター１１が挿入され、両者の環状
間隙には波状パンチングメタル１３を装着しさらにその
空隙に金属水素化物１０が充填されている。伝熱管ｌの
一端にはフィルター１１とつながった水素導管３が連結
され、各水素導管３は冷却・熱媒住人・出口管８．９を
設けた外容器２の管板６を貫通し、外部で管掌４に集合
する。管掌４には水素入１出口管７が設けられる。さら
に伝熱管１は多数密接して束ねて集積し、伝熱管群集合
体として外容器２に装入される。第２図は管群の集合さ
れた状況を示す一例である。第２図は六角ハニカム状と
したものであるが、集合体の外側は本例に限らず多角形
体、円形体などとすることができる。伝熱管群集合体外
側と外容器２との隙間に断熱体５を設ける。第２図で示
した断熱体５は断（ｎが欠円形状であるが、これは伝熱
管群集合体の外形により種々の形状をとることができる
。

断熱材は、例えば木材、セラミックス、プラスチックス
なと剛性又はやや弾性で、耐熱性のものを用い、伝熱管
群集合体に密接して取り付けられる。

発明の効果 本発明の熱交換器によれば、以上説明したように伝熱管
内は伝熱改良材として安価な波形パンチングメタルを使
用することにより効果的に伝熱が改良され、金属水素化
物の膨張は安価な樹脂製フィルターにより吸収されるの
で熱交換器の損傷は回避される０本願発明における伝熱
管を多数密接し集積して熱交換器とすると、伝熱管の管
外は媒体の流路が極端にせまくなるので乱流による伝熱
係数増加によって伝熱的に有利であるばかりでなく、媒
体の切り替えがすみやかになることによって液混合によ
る熱ロスも減少する効果がある。また伝熱管と外容器間
が密に断熱されているので冷・熱切り替え時に、外容器
の冷却・加熱のため失われる余分な熱量が少なくなる。

以りのことは特に金属水素化物熱交換器をヒートポンプ
装置として使用する場合に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の金属水素化物熱交換器の縦断面説明図
、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は本願発ＩＪ
１の伝熱管１本の断面詳細図、第４図は伝熱管の縦断面
の部分説１１１　ＩＡ。 ｌ・・・伝熱管　　　　２・・・外容器５・・・断熱体
　　　　７・・・水素人・出［１管８．９・・・冷却Φ
加熱媒体人・出［１１０・・・金属水素化物　１１・・
・フィルター１２・・・スプリングコイル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａ、ａ、管内の軸方向に沿ってスプリングコイル
   を内臓せしめた管状の水素透過性フィル ターと ｂ、該フィルターの外壁と伝熱管内壁との環状間隙に充
   填された伝熱改良材および金属 水素化物、とを収蔵してなる伝熱管を多数 密接し集積した管群集合体、 Ｂ、管群集合体の外側を密接に被覆する断熱材および Ｃ、管群集合体と断熱材とを収容する外容器からなる金
   属水素化物熱交換器。
2. （２）管状フィルターが樹脂製である特許請求範囲第（
   １）項に記載の金属水素化物熱交換器。
3. （３）伝熱改良材が波形パンチングメタルである特許請
   求範囲第（１）項に記載の金属水素化物熱交換器。
4. （４）断熱材が剛性又はやや弾性で、耐熱性の木材、セ
   ラミックスまたはプラスチックスから選ばれたものある
   いはこれらを組合わせたものである特許請求範囲第（１
   ）項に記載の金属水素化物熱交換器。