JP3331607B2 - 熱電素子を複合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法 - Google Patents
熱電素子を複合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱電素子を複合化した水
素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法に係り、特に車両用水素
エンジンに適用できる熱電素子を複合化した水素吸蔵合
金の水素吸蔵放出方法に関する。
素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法に係り、特に車両用水素
エンジンに適用できる熱電素子を複合化した水素吸蔵合
金の水素吸蔵放出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、水素吸蔵合金の各種装置への応用
が注目されている。多くの金属は水素化物を生成する
が、この水素化物の状態で安定化するため、加熱した
り、圧力を下げても解離せず、水素を放出しない。しか
し、ある種の合金は、比較的容易に水素化物を形成して
多量の水素を吸蔵し、又、わずかな加熱や減圧で水素化
物が解離し多量の水素を放出する。この種の合金が水素
吸蔵合金と称されており、例えば、稀土類系合金（Ｌａ
Ｎｉ5等），チタン系合金（ＦｅＴｉ等）及びマグネシ
ウム系合金（Ｍｇ2Ｎｉ等）が実用化されている。
が注目されている。多くの金属は水素化物を生成する
が、この水素化物の状態で安定化するため、加熱した
り、圧力を下げても解離せず、水素を放出しない。しか
し、ある種の合金は、比較的容易に水素化物を形成して
多量の水素を吸蔵し、又、わずかな加熱や減圧で水素化
物が解離し多量の水素を放出する。この種の合金が水素
吸蔵合金と称されており、例えば、稀土類系合金（Ｌａ
Ｎｉ5等），チタン系合金（ＦｅＴｉ等）及びマグネシ
ウム系合金（Ｍｇ2Ｎｉ等）が実用化されている。
【０００３】すなわち、水素吸蔵合金は、図６に示すよ
うなメカニズムで水素を吸蔵・放出する。図示されてい
るように、水素吸蔵合金Ｍを冷却すると、水素Ｈ2を吸
蔵し、該水素吸蔵合金Ｍが発熱する方向に反応が進み、
水素を吸蔵した水素吸蔵合金ＭＨ2となる。逆に、水素
を吸蔵した水素吸蔵合金ＭＨ2を加熱すると、該水素吸
蔵合金Ｍが吸熱する方向に反応が進み、水素Ｈ2を放出
することになる。
うなメカニズムで水素を吸蔵・放出する。図示されてい
るように、水素吸蔵合金Ｍを冷却すると、水素Ｈ2を吸
蔵し、該水素吸蔵合金Ｍが発熱する方向に反応が進み、
水素を吸蔵した水素吸蔵合金ＭＨ2となる。逆に、水素
を吸蔵した水素吸蔵合金ＭＨ2を加熱すると、該水素吸
蔵合金Ｍが吸熱する方向に反応が進み、水素Ｈ2を放出
することになる。
【０００４】このように水素吸蔵合金は加熱等を施さな
ければ水素を放出しないので、水素を吸蔵した金属状態
で安全に移送することができる。また、水素を燃焼させ
ても水が生成されるだけであるので、二酸化炭素の発生
がなく、地球環境に優しい燃料である。これらの点に着
目して、現在、車両用水素エンジンの燃料タンクの他、
水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出メカニズムを利用した各
種装置の開発が進められている。
ければ水素を放出しないので、水素を吸蔵した金属状態
で安全に移送することができる。また、水素を燃焼させ
ても水が生成されるだけであるので、二酸化炭素の発生
がなく、地球環境に優しい燃料である。これらの点に着
目して、現在、車両用水素エンジンの燃料タンクの他、
水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出メカニズムを利用した各
種装置の開発が進められている。
【０００５】例えば、上記車両用水素エンジンの燃料タ
ンクには、比較的軽量なマグネシウム系合金が採用され
ており、エンジン冷却水の排熱により水素吸蔵合金を加
熱して該合金に吸蔵した水素を放出させるようになって
いる。そして、水素吸蔵合金から放出された水素の燃焼
により発生する圧力で、水素エンジンのピストンやロー
タを駆動させれば、ガソリンエンジンに匹敵する動力を
発生するというものである。
ンクには、比較的軽量なマグネシウム系合金が採用され
ており、エンジン冷却水の排熱により水素吸蔵合金を加
熱して該合金に吸蔵した水素を放出させるようになって
いる。そして、水素吸蔵合金から放出された水素の燃焼
により発生する圧力で、水素エンジンのピストンやロー
タを駆動させれば、ガソリンエンジンに匹敵する動力を
発生するというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の水素
吸蔵合金を応用した各種技術にあっては、以下のような
課題があった。
吸蔵合金を応用した各種技術にあっては、以下のような
課題があった。
【０００７】上述のように車両用水素エンジンの燃料タ
ンクに水素吸蔵合金を適用した場合、水素エンジンにお
いて水素は消耗されるため、水素スタンドから燃料タン
クとしての水素吸蔵合金に水素を補給する必要がある
が、その際、該水素吸蔵合金を冷却してこれに水素を吸
蔵させるための水冷等の冷却設備を備える必要がある。
しかし、従来の燃料タンクには、このような冷却設備は
具備されていないという問題があった。
ンクに水素吸蔵合金を適用した場合、水素エンジンにお
いて水素は消耗されるため、水素スタンドから燃料タン
クとしての水素吸蔵合金に水素を補給する必要がある
が、その際、該水素吸蔵合金を冷却してこれに水素を吸
蔵させるための水冷等の冷却設備を備える必要がある。
しかし、従来の燃料タンクには、このような冷却設備は
具備されていないという問題があった。
【０００８】また、エンジン冷却水の排熱により水素吸
蔵合金を加熱して該合金に吸蔵した水素を放出させるよ
うに構成されているので、エンジン始動時はこの排熱を
利用できない。従って、約２５０℃で水素を放出するマ
グネシウム系合金とは別個に、常温で水素を放出する水
素吸蔵合金をサブ燃料タンクとして備えなければならな
いという問題があった。
蔵合金を加熱して該合金に吸蔵した水素を放出させるよ
うに構成されているので、エンジン始動時はこの排熱を
利用できない。従って、約２５０℃で水素を放出するマ
グネシウム系合金とは別個に、常温で水素を放出する水
素吸蔵合金をサブ燃料タンクとして備えなければならな
いという問題があった。
【０００９】さらに、他の各種装置に適用する場合に
も、水素吸蔵合金に大規模な加熱・減圧装置或いは冷却
・加圧装置を必要とするという問題があった。
も、水素吸蔵合金に大規模な加熱・減圧装置或いは冷却
・加圧装置を必要とするという問題があった。
【００１０】上記課題に鑑み、本発明の目的は、大規模
な加熱・減圧装置或いは冷却・加圧装置を必要とせず、
各種装置の始動・運転・水素補給を一貫して行うことが
できる熱電素子を複合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放
出方法を提供することにある。
な加熱・減圧装置或いは冷却・加圧装置を必要とせず、
各種装置の始動・運転・水素補給を一貫して行うことが
できる熱電素子を複合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放
出方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱電素子を
複合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放出は、車両用水素
エンジンの燃料タンクとして使用され、冷却・加圧によ
り水素を吸蔵すると共に、加熱・減圧により水素を放出
する水素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法において、上記水
素吸蔵合金に、ｐ型半導体とｎ型半導体を交互に設けた
熱電素子を組み込み、その熱電素子に、スイッチにより
電流を正逆に流す電源装置を接続すると共に、上記車両
用水素エンジンの冷却水の排熱により水素吸蔵合金を加
熱する配 管を設け、上記スイッチを操作して上記電源装
置による通電をオンにし、水素の吸蔵時は、水素吸蔵合
金を冷却する向きに電流を流すと共に、水素の放出時
は、電流の向きを換えて水素吸蔵合金を加熱する向きに
電流を流し、また、エンジンが始動してエンジン排熱が
利用できる温度まで上昇したら、上記スイッチを操作し
て電源装置による通電をオフにし、上記配管内を通過す
るエンジン冷却水の排熱により水素吸蔵合金を加熱して
水素を放出させるものである。
複合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放出は、車両用水素
エンジンの燃料タンクとして使用され、冷却・加圧によ
り水素を吸蔵すると共に、加熱・減圧により水素を放出
する水素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法において、上記水
素吸蔵合金に、ｐ型半導体とｎ型半導体を交互に設けた
熱電素子を組み込み、その熱電素子に、スイッチにより
電流を正逆に流す電源装置を接続すると共に、上記車両
用水素エンジンの冷却水の排熱により水素吸蔵合金を加
熱する配 管を設け、上記スイッチを操作して上記電源装
置による通電をオンにし、水素の吸蔵時は、水素吸蔵合
金を冷却する向きに電流を流すと共に、水素の放出時
は、電流の向きを換えて水素吸蔵合金を加熱する向きに
電流を流し、また、エンジンが始動してエンジン排熱が
利用できる温度まで上昇したら、上記スイッチを操作し
て電源装置による通電をオフにし、上記配管内を通過す
るエンジン冷却水の排熱により水素吸蔵合金を加熱して
水素を放出させるものである。
【００１２】また、エンジンの始動後に、水素を吸蔵し
た水素吸蔵合金の温度と水素の圧力とを測定し、これら
の測定値に従って電源装置による通電のオンオフを制御
するものである。
た水素吸蔵合金の温度と水素の圧力とを測定し、これら
の測定値に従って電源装置による通電のオンオフを制御
するものである。
【００１３】
【作用】上記構成によれば、上記水素吸蔵合金の一面
に、絶縁体間にｐ型半導体とｎ型半導体と交互に配置す
ると共に隣接する半導体同士を導電性を有する接着剤で
互い違いに連結してなる熱電素子を重合し、その熱電素
子に電流を正逆に流す電源装置を接続している。電源装
置により、熱電素子に流す電流の向きを正逆に換えるこ
とで、水素の吸蔵時に水素吸蔵合金を冷却し、水素の放
出時に水素吸蔵合金を加熱する。
に、絶縁体間にｐ型半導体とｎ型半導体と交互に配置す
ると共に隣接する半導体同士を導電性を有する接着剤で
互い違いに連結してなる熱電素子を重合し、その熱電素
子に電流を正逆に流す電源装置を接続している。電源装
置により、熱電素子に流す電流の向きを正逆に換えるこ
とで、水素の吸蔵時に水素吸蔵合金を冷却し、水素の放
出時に水素吸蔵合金を加熱する。
【００１４】特に、上記熱電素子に流す電流の向きを正
逆に換えた場合、次のような加熱・冷却操作が可能にな
る。
逆に換えた場合、次のような加熱・冷却操作が可能にな
る。
【００１５】まず、水素吸蔵合金に水素Ｈ2を吸蔵させ
たい場合には、上記所定電圧を電極変換調整して上記熱
電素子の一方向へ電流を流すと、例えば、電子及び正孔
が上記水素吸蔵合金から熱を奪い、上記熱電素子側へと
運ぶ。これにより、上記水素吸蔵合金の温度が上記熱電
素子の温度より低くなる。従って、水素吸蔵合金が冷却
されて、水素を吸蔵した水素吸蔵合金になる。これは、
各種装置の水素補給技術として適用される。
たい場合には、上記所定電圧を電極変換調整して上記熱
電素子の一方向へ電流を流すと、例えば、電子及び正孔
が上記水素吸蔵合金から熱を奪い、上記熱電素子側へと
運ぶ。これにより、上記水素吸蔵合金の温度が上記熱電
素子の温度より低くなる。従って、水素吸蔵合金が冷却
されて、水素を吸蔵した水素吸蔵合金になる。これは、
各種装置の水素補給技術として適用される。
【００１６】一方、この水素吸蔵合金から水素Ｈ2を放
出させたい場合には、上記所定電圧を電極変換調整して
上記熱電素子の他方向へ電流を流すと、例えば、電子及
び正孔が上記熱電素子側から熱を奪い、上記水素吸蔵合
金へと運ぶ。これにより、上記水素吸蔵合金の温度が上
記熱電素子の温度より高くなる。従って、水素吸蔵合金
が加熱されて、これから水素Ｈ2が放出されることにな
る。これは、各種装置の動力始動技術として適用され
る。
出させたい場合には、上記所定電圧を電極変換調整して
上記熱電素子の他方向へ電流を流すと、例えば、電子及
び正孔が上記熱電素子側から熱を奪い、上記水素吸蔵合
金へと運ぶ。これにより、上記水素吸蔵合金の温度が上
記熱電素子の温度より高くなる。従って、水素吸蔵合金
が加熱されて、これから水素Ｈ2が放出されることにな
る。これは、各種装置の動力始動技術として適用され
る。
【００１７】また、上記水素吸蔵合金は、流体を通過さ
せるための配管を具備していることにより、配管内にエ
ンジン排熱等により昇温された冷却水等を通過させるこ
とができ、動力運転時における排熱利用を積極的に行う
ことができる。
せるための配管を具備していることにより、配管内にエ
ンジン排熱等により昇温された冷却水等を通過させるこ
とができ、動力運転時における排熱利用を積極的に行う
ことができる。
【００１８】すなわち、上記水素吸蔵合金に熱電素子を
具備したことにより、大規模な加熱・減圧装置或いは冷
却・加圧装置を必要としない。また、これに加えて排熱
利用を積極的に行うことにより、各種装置の始動・運転
・水素補給を一貫して行うことができるものである。
具備したことにより、大規模な加熱・減圧装置或いは冷
却・加圧装置を必要としない。また、これに加えて排熱
利用を積極的に行うことにより、各種装置の始動・運転
・水素補給を一貫して行うことができるものである。
【００１９】
【実施例】以下、本発明に係る熱電素子を複合化した水
素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法の好適実施例を添付図面
に基づいて詳述する。
素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法の好適実施例を添付図面
に基づいて詳述する。
【００２０】図１（ａ）は、本発明に係る熱電素子を複
合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法を説明するた
めの概略図である。図示されているように、熱電素子を
複合化した水素吸蔵合金１を構成する水素吸蔵合金Ｍ
は、例えば、直方体状の外形を呈している。この水素吸
蔵合金Ｍは、水素化物を容易に形成する金属と、水素化
物を形成し難い金属とを適宜の組成比で調整して形成さ
れる。この水素化物を容易に形成する金属としては、例
えば、ランタン（Ｌａ），チタン（Ｔｉ），ジルコニウ
ム（Ｚｒ）等の単体金属のときに水素を多量に吸収して
安定な水素化物を形成する金属がある。一方、水素化物
を形成し難い金属としては、鉄（Ｆｅ），ニッケル（Ｎ
ｉ），コバルト（Ｃｏ）等の単体金属のときに通常の条
件下では殆ど水素を吸収しない金属がある。そして、水
素吸蔵合金Ｍは、これらの単体金属を適宜の組成比で調
整し、粉砕した合金を真空脱気した後、数十気圧の水素
中で徐冷して、水素を吸収させて作製する。具体的に
は、この水素吸蔵合金Ｍの材質には、例えば、稀土類系
合金（ＬａＮｉ5等），チタン系合金（ＦｅＴｉ等）及
びマグネシウム系合金（Ｍｇ2Ｎｉ等）等が採用され
る。尚、本実施例にあっては、水素吸蔵合金Ｍを直方体
状の外形を呈するように成形したが、これに限らず、適
用する装置に応じて適宜の形状に成形するものである。
合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法を説明するた
めの概略図である。図示されているように、熱電素子を
複合化した水素吸蔵合金１を構成する水素吸蔵合金Ｍ
は、例えば、直方体状の外形を呈している。この水素吸
蔵合金Ｍは、水素化物を容易に形成する金属と、水素化
物を形成し難い金属とを適宜の組成比で調整して形成さ
れる。この水素化物を容易に形成する金属としては、例
えば、ランタン（Ｌａ），チタン（Ｔｉ），ジルコニウ
ム（Ｚｒ）等の単体金属のときに水素を多量に吸収して
安定な水素化物を形成する金属がある。一方、水素化物
を形成し難い金属としては、鉄（Ｆｅ），ニッケル（Ｎ
ｉ），コバルト（Ｃｏ）等の単体金属のときに通常の条
件下では殆ど水素を吸収しない金属がある。そして、水
素吸蔵合金Ｍは、これらの単体金属を適宜の組成比で調
整し、粉砕した合金を真空脱気した後、数十気圧の水素
中で徐冷して、水素を吸収させて作製する。具体的に
は、この水素吸蔵合金Ｍの材質には、例えば、稀土類系
合金（ＬａＮｉ5等），チタン系合金（ＦｅＴｉ等）及
びマグネシウム系合金（Ｍｇ2Ｎｉ等）等が採用され
る。尚、本実施例にあっては、水素吸蔵合金Ｍを直方体
状の外形を呈するように成形したが、これに限らず、適
用する装置に応じて適宜の形状に成形するものである。
【００２１】また、上記水素吸蔵合金Ｍの一面には、例
えば、耐熱性合成樹脂もしくはセラミックス等によって
形成された絶縁体２の平板がクラッド状に重合されてい
る。この絶縁体２は、必ずしも板材である必要はなく、
例えば、絶縁塗料を上記水素吸蔵合金Ｍの一面に塗布し
ても良い。
えば、耐熱性合成樹脂もしくはセラミックス等によって
形成された絶縁体２の平板がクラッド状に重合されてい
る。この絶縁体２は、必ずしも板材である必要はなく、
例えば、絶縁塗料を上記水素吸蔵合金Ｍの一面に塗布し
ても良い。
【００２２】さらに、上記水素吸蔵合金Ｍの絶縁体２側
には、該絶縁体２と適宜間隔を隔てて、別の平板状の絶
縁体３が設けられている。
には、該絶縁体２と適宜間隔を隔てて、別の平板状の絶
縁体３が設けられている。
【００２３】そして、これら絶縁体２，３の間には、複
数の熱電素子４が介設されている。具体的には、これら
熱電素子４は、ｐ型半導体４ａとｎ型半導体４ｂとを上
記絶縁体２，３の面に沿って、同数ずつ交互に設けたも
のである。相隣接するｐ型半導体４ａとｎ型半導体４ｂ
とは、ろう材等の耐熱性・導電性を有する接着剤５によ
ってＵ字状の熱電素子４を形成するように接合されてい
る。また、上記接着剤５によるｐ型半導体４ａとｎ型半
導体４ｂとの接合は、絶縁体２の面と絶縁体３の面とで
互い違いになされており、熱電素子４全体として波形状
を呈するように、直列接続されている。ここで、上記ｐ
型半導体４ａとしては、例えば、ＦｅＳｉ2等を、上記
ｎ型半導体４ｂとしては、例えば、ＣｏＳｉ等が採用さ
れる。
数の熱電素子４が介設されている。具体的には、これら
熱電素子４は、ｐ型半導体４ａとｎ型半導体４ｂとを上
記絶縁体２，３の面に沿って、同数ずつ交互に設けたも
のである。相隣接するｐ型半導体４ａとｎ型半導体４ｂ
とは、ろう材等の耐熱性・導電性を有する接着剤５によ
ってＵ字状の熱電素子４を形成するように接合されてい
る。また、上記接着剤５によるｐ型半導体４ａとｎ型半
導体４ｂとの接合は、絶縁体２の面と絶縁体３の面とで
互い違いになされており、熱電素子４全体として波形状
を呈するように、直列接続されている。ここで、上記ｐ
型半導体４ａとしては、例えば、ＦｅＳｉ2等を、上記
ｎ型半導体４ｂとしては、例えば、ＣｏＳｉ等が採用さ
れる。
【００２４】また、上記熱電素子４の両端部に位置され
たｐ型半導体４ａとｎ型半導体４ｂとには、上記接着剤
５をそれぞれ介して、所定の電圧を有する定電圧電源６
が電気配線７により接続されている。この定電圧電源６
は、電極方向の異なる第１の電源６ａと第２の電源６ｂ
とから成っている。そして、これら第１の電源６ａと第
２の電源６ｂとは、上記電気配線７に設けられたスイッ
チ８ａ，８ｂを介して接続されており、該スイッチ８
ａ，８ｂの切替えにより上記熱電素子４に流れる電流の
向きを変換自在にしている。尚、上記スイッチ８ａ，８
ｂを図１（ｂ）に示すように構成すれば、一つの定電圧
電源６で上記熱電素子４に流れる電流の向きを変換する
ことができる。
たｐ型半導体４ａとｎ型半導体４ｂとには、上記接着剤
５をそれぞれ介して、所定の電圧を有する定電圧電源６
が電気配線７により接続されている。この定電圧電源６
は、電極方向の異なる第１の電源６ａと第２の電源６ｂ
とから成っている。そして、これら第１の電源６ａと第
２の電源６ｂとは、上記電気配線７に設けられたスイッ
チ８ａ，８ｂを介して接続されており、該スイッチ８
ａ，８ｂの切替えにより上記熱電素子４に流れる電流の
向きを変換自在にしている。尚、上記スイッチ８ａ，８
ｂを図１（ｂ）に示すように構成すれば、一つの定電圧
電源６で上記熱電素子４に流れる電流の向きを変換する
ことができる。
【００２５】また、上記熱電素子４を構成するｐ型半導
体４ａとｎ型半導体４ｂとの間に位置された各空間に
は、流体を通過させるための配管２２がそれぞれ介設さ
れる。これら配管２２は、例えば、合成樹脂等の絶縁性
被覆層２３でそれぞれ覆われている。そして、これら絶
縁性被覆層２３で覆われた配管２２は、上記絶縁体２に
それぞれ接触するように設けられている。上記配管２２
を設けたことにより、これにエンジン冷却水を積極的に
通過させることができる。水素エンジンが始動後は、こ
のエンジン冷却水の排熱により水素吸蔵合金ＭＨ 2 を加
熱して該合金ＭＨ 2 に吸蔵した水素Ｈ 2 を放出させること
ができる。
体４ａとｎ型半導体４ｂとの間に位置された各空間に
は、流体を通過させるための配管２２がそれぞれ介設さ
れる。これら配管２２は、例えば、合成樹脂等の絶縁性
被覆層２３でそれぞれ覆われている。そして、これら絶
縁性被覆層２３で覆われた配管２２は、上記絶縁体２に
それぞれ接触するように設けられている。上記配管２２
を設けたことにより、これにエンジン冷却水を積極的に
通過させることができる。水素エンジンが始動後は、こ
のエンジン冷却水の排熱により水素吸蔵合金ＭＨ 2 を加
熱して該合金ＭＨ 2 に吸蔵した水素Ｈ 2 を放出させること
ができる。
【００２６】具体的に、本発明に係る熱電素子を複合化
した水素吸蔵合金１の水素吸蔵放出方法を車両に適用す
る場合には、以下の例が考えられる。まず、図２に示す
ように、上記水素吸蔵合金Ｍを冷却しながら水素スタン
ド９から水素Ｈ2を補給し、水素を吸蔵した水素吸蔵合
金ＭＨ2とし、これを加熱して水素Ｈ2を放出させる。そ
して、この放出された水素Ｈ2を燃焼させてピストン
（図示せず）等を作動させることが考えられる。また、
図３に示すように、このピストン等の作動で余った水素
Ｈ2を車両に搭載した燃料電池１０へ供給することが考
えられる。
した水素吸蔵合金１の水素吸蔵放出方法を車両に適用す
る場合には、以下の例が考えられる。まず、図２に示す
ように、上記水素吸蔵合金Ｍを冷却しながら水素スタン
ド９から水素Ｈ2を補給し、水素を吸蔵した水素吸蔵合
金ＭＨ2とし、これを加熱して水素Ｈ2を放出させる。そ
して、この放出された水素Ｈ2を燃焼させてピストン
（図示せず）等を作動させることが考えられる。また、
図３に示すように、このピストン等の作動で余った水素
Ｈ2を車両に搭載した燃料電池１０へ供給することが考
えられる。
【００２７】次に、本発明に係る熱電素子を複合化した
水素吸蔵合金１の水素吸蔵放出方法の作用を、車両用水
素エンジンの燃料タンクとして使用する場合を例に採っ
て説明する。
水素吸蔵合金１の水素吸蔵放出方法の作用を、車両用水
素エンジンの燃料タンクとして使用する場合を例に採っ
て説明する。
【００２８】まず、燃料タンクとしての水素吸蔵合金１
に水素Ｈ2を吸蔵させたい場合、すなわち、水素スタン
ドから水素Ｈ2を補給する場合には、図１（ａ）に示さ
れているように、上記スイッチ８ａ，８ｂにより第１の
電源６ａを接続して、ａ方向の電流を流すと、電子及び
正孔が上記水素吸蔵合金Ｍから熱を奪い、上記熱電素子
４側へと運ぶ。これにより、上記水素吸蔵合金Ｍの温度
Ｔ1（℃）と、上記熱電素子４の温度Ｔ2（℃）とは、Ｔ
1＜Ｔ2の関係になる。従って、水素吸蔵合金Ｍが冷却さ
れて、水素Ｈ2を吸蔵した水素吸蔵合金ＭＨ2になる。
に水素Ｈ2を吸蔵させたい場合、すなわち、水素スタン
ドから水素Ｈ2を補給する場合には、図１（ａ）に示さ
れているように、上記スイッチ８ａ，８ｂにより第１の
電源６ａを接続して、ａ方向の電流を流すと、電子及び
正孔が上記水素吸蔵合金Ｍから熱を奪い、上記熱電素子
４側へと運ぶ。これにより、上記水素吸蔵合金Ｍの温度
Ｔ1（℃）と、上記熱電素子４の温度Ｔ2（℃）とは、Ｔ
1＜Ｔ2の関係になる。従って、水素吸蔵合金Ｍが冷却さ
れて、水素Ｈ2を吸蔵した水素吸蔵合金ＭＨ2になる。
【００２９】また、この水素吸蔵合金ＭＨ2 から水素Ｈ
2 を放出させたい場合、すなわち、水素エンジンを始動
する場合には、上記スイッチ８ａ，８ｂにより第２の電
源６ｂを接続して、ｂ方向の電流を流すと、電子及び正
孔が上記熱電素子４側から熱を奪い、上記水素吸蔵合金
Ｍへと運ぶ。これにより、上記水素吸蔵合金Ｍの温度Ｔ
1（℃）と、上記熱電素子４の温度Ｔ2（℃）とは、Ｔ1
＞Ｔ2の関係になる。従って、水素吸蔵合金ＭＨ2が加熱
されて、これから水素Ｈ2が放出され、この水素Ｈ2を燃
焼させて発生する圧力でピストン等を駆動させれば、水
素エンジンを始動することができる。この場合、水素エ
ンジンが始動してエンジン排熱が利用できる温度まで上
昇したら、この排熱により水素吸蔵合金ＭＨ2を加熱す
れば良く、その際、上記スイッチ８ａ，８ｂにより上記
熱電素子４に電流が流れるのをとめる。
2 を放出させたい場合、すなわち、水素エンジンを始動
する場合には、上記スイッチ８ａ，８ｂにより第２の電
源６ｂを接続して、ｂ方向の電流を流すと、電子及び正
孔が上記熱電素子４側から熱を奪い、上記水素吸蔵合金
Ｍへと運ぶ。これにより、上記水素吸蔵合金Ｍの温度Ｔ
1（℃）と、上記熱電素子４の温度Ｔ2（℃）とは、Ｔ1
＞Ｔ2の関係になる。従って、水素吸蔵合金ＭＨ2が加熱
されて、これから水素Ｈ2が放出され、この水素Ｈ2を燃
焼させて発生する圧力でピストン等を駆動させれば、水
素エンジンを始動することができる。この場合、水素エ
ンジンが始動してエンジン排熱が利用できる温度まで上
昇したら、この排熱により水素吸蔵合金ＭＨ2を加熱す
れば良く、その際、上記スイッチ８ａ，８ｂにより上記
熱電素子４に電流が流れるのをとめる。
【００３０】さらに、図４及び図５は、上述した水素補
給時とエンジン始動時とにおける運転操作状況を示す説
明図である。まず、水素補給時は、図４に示されている
ように、上記スイッチ８ａ，８ｂを操作して第１の電源
６ａによる通電をスタート１１した後、水素を吸蔵した
水素吸蔵合金ＭＨ2の温度を測定１２する。この水素吸
蔵合金ＭＨ2の温度が所定の温度まで冷却されていない
場合には、通電を続行１１ａする。一方、上記水素吸蔵
合金ＭＨ2の温度が所定の温度まで冷却されている場合
には、水素スタンドから水素Ｈ2の注入をスタート１３
する。そして、水素スタンドのガスメータで所定の注入
量になるのを確認１４した後、上記スイッチ８ａ，８ｂ
を操作して第１の電源６ａによる通電をオフ１５する。
給時とエンジン始動時とにおける運転操作状況を示す説
明図である。まず、水素補給時は、図４に示されている
ように、上記スイッチ８ａ，８ｂを操作して第１の電源
６ａによる通電をスタート１１した後、水素を吸蔵した
水素吸蔵合金ＭＨ2の温度を測定１２する。この水素吸
蔵合金ＭＨ2の温度が所定の温度まで冷却されていない
場合には、通電を続行１１ａする。一方、上記水素吸蔵
合金ＭＨ2の温度が所定の温度まで冷却されている場合
には、水素スタンドから水素Ｈ2の注入をスタート１３
する。そして、水素スタンドのガスメータで所定の注入
量になるのを確認１４した後、上記スイッチ８ａ，８ｂ
を操作して第１の電源６ａによる通電をオフ１５する。
【００３１】一方、エンジン始動時は、図５に示されて
いるように、上記スイッチ８ａ，８ｂを操作して第２の
電源６ｂによる通電をスタート１６した後、水素を吸蔵
した水素吸蔵合金ＭＨ2の温度と水素Ｈ2の圧力を測定１
７する。この水素吸蔵合金ＭＨ2の温度が所定の温度ま
で加熱されていない場合、または水素Ｈ2の圧力が所定
の値でない場合には、通電を続行１６ａする。一方、上
記水素吸蔵合金ＭＨ2の温度が所定の温度まで加熱さ
れ、かつ水素Ｈ2の圧力が所定の値である場合には、水
素エンジンを始動１８する。このエンジンを始動後、水
素を吸蔵した水素吸蔵合金ＭＨ2の温度と水素Ｈ2圧力を
測定１９する。この水素吸蔵合金ＭＨ2の温度が所定の
温度まで加熱されていない場合、または水素Ｈ2の圧力
が所定の値でない場合には、第２の電源６ｂによる通電
はオン２０ａの状態である。一方、上記水素吸蔵合金Ｍ
Ｈ2の温度が所定の温度まで加熱され、かつ水素Ｈ2の圧
力が所定の値である場合には、上記スイッチ８ａ，８ｂ
を操作して第２の電源６ｂによる通電をオフ２０ｂする
ものである。その後は、配管２２を通過するエンジン冷
却水の排熱により水素吸蔵合金ＭＨ 2 を加熱して該合金
ＭＨ 2 に吸蔵した水素Ｈ 2 を放出させることができる。
尚、上記エンジンの始動１８後に、水素を吸蔵した水素
吸蔵合金ＭＨ2の温度と水素Ｈ2の圧力との測定１９は継
続され、上記スイッチ８ａ，８ｂの操作により通電オン
・オフ２０ａ，２０ｂの制御がなされる。
いるように、上記スイッチ８ａ，８ｂを操作して第２の
電源６ｂによる通電をスタート１６した後、水素を吸蔵
した水素吸蔵合金ＭＨ2の温度と水素Ｈ2の圧力を測定１
７する。この水素吸蔵合金ＭＨ2の温度が所定の温度ま
で加熱されていない場合、または水素Ｈ2の圧力が所定
の値でない場合には、通電を続行１６ａする。一方、上
記水素吸蔵合金ＭＨ2の温度が所定の温度まで加熱さ
れ、かつ水素Ｈ2の圧力が所定の値である場合には、水
素エンジンを始動１８する。このエンジンを始動後、水
素を吸蔵した水素吸蔵合金ＭＨ2の温度と水素Ｈ2圧力を
測定１９する。この水素吸蔵合金ＭＨ2の温度が所定の
温度まで加熱されていない場合、または水素Ｈ2の圧力
が所定の値でない場合には、第２の電源６ｂによる通電
はオン２０ａの状態である。一方、上記水素吸蔵合金Ｍ
Ｈ2の温度が所定の温度まで加熱され、かつ水素Ｈ2の圧
力が所定の値である場合には、上記スイッチ８ａ，８ｂ
を操作して第２の電源６ｂによる通電をオフ２０ｂする
ものである。その後は、配管２２を通過するエンジン冷
却水の排熱により水素吸蔵合金ＭＨ 2 を加熱して該合金
ＭＨ 2 に吸蔵した水素Ｈ 2 を放出させることができる。
尚、上記エンジンの始動１８後に、水素を吸蔵した水素
吸蔵合金ＭＨ2の温度と水素Ｈ2の圧力との測定１９は継
続され、上記スイッチ８ａ，８ｂの操作により通電オン
・オフ２０ａ，２０ｂの制御がなされる。
【００３２】次に、本発明を明確にするために、本発明
に関係する公知文献を挙げ、これらとの相違点を簡単に
述べる。
に関係する公知文献を挙げ、これらとの相違点を簡単に
述べる。
【００３３】まず、特開昭６３−２４６４５８号公報に
は、「金属水素化物利用エンジンにおける燃料タンクの
暖機法」が提案されている。この提案は、水素吸蔵合金
ＭＨ2をエンジン排熱を利用して加熱するだけの技術で
あり、本発明が解決しているエンジン始動時の問題につ
いては触れていない。
は、「金属水素化物利用エンジンにおける燃料タンクの
暖機法」が提案されている。この提案は、水素吸蔵合金
ＭＨ2をエンジン排熱を利用して加熱するだけの技術で
あり、本発明が解決しているエンジン始動時の問題につ
いては触れていない。
【００３４】また、特開昭６２−１１３８５９号公報に
は、「水素自動車における予熱装置」が提案されてい
る。この提案においても、エンジン始動時の問題につい
ては触れていない。
は、「水素自動車における予熱装置」が提案されてい
る。この提案においても、エンジン始動時の問題につい
ては触れていない。
【００３５】さらに、特開昭６３−３６６５９号公報に
は、「自動車燃料系冷却装置」が提案されている。この
提案は、ガソリン等の一般燃料のエバポレーション（ガ
ス化）を防止するために、熱電素子を使用して冷却する
技術であり、本発明のように水素吸蔵合金ＭＨ2の加熱
または冷却を行って、水素Ｈ2の吸蔵・放出を制御する
技術とは目的及び作用効果において相違する。
は、「自動車燃料系冷却装置」が提案されている。この
提案は、ガソリン等の一般燃料のエバポレーション（ガ
ス化）を防止するために、熱電素子を使用して冷却する
技術であり、本発明のように水素吸蔵合金ＭＨ2の加熱
または冷却を行って、水素Ｈ2の吸蔵・放出を制御する
技術とは目的及び作用効果において相違する。
【００３６】そして、特開昭６３−１１１２６９号公報
には、「エンジンの排熱利用装置」が提案されている。
この提案は、熱電素子を使用して燃焼室を加熱（ペルチ
ェ効果）し、排熱で発電（ゼーベック効果）している。
これに対し、本発明は排熱利用は副次的なもので、一つ
の熱電素子４でペルチェ効果により加熱及び冷却を行う
ものである。しかも、エンジン始動をペルチェ効果だけ
で行う技術である。
には、「エンジンの排熱利用装置」が提案されている。
この提案は、熱電素子を使用して燃焼室を加熱（ペルチ
ェ効果）し、排熱で発電（ゼーベック効果）している。
これに対し、本発明は排熱利用は副次的なもので、一つ
の熱電素子４でペルチェ効果により加熱及び冷却を行う
ものである。しかも、エンジン始動をペルチェ効果だけ
で行う技術である。
【００３７】このように本発明は公知技術以上の予測で
きない優れた作用効果を奏し、これらの技術とは全く構
成を異にする技術である。
きない優れた作用効果を奏し、これらの技術とは全く構
成を異にする技術である。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る熱電素
子を複合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法によれ
ば、大規模な加熱・減圧装置或いは冷却・加圧装置を必
要とせず、各種装置の始動・運転・水素補給を一貫して
行うことができるという優れた効果を発揮する。
子を複合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法によれ
ば、大規模な加熱・減圧装置或いは冷却・加圧装置を必
要とせず、各種装置の始動・運転・水素補給を一貫して
行うことができるという優れた効果を発揮する。
【図１】本発明に係る熱電素子を複合化した水素吸蔵合
金の水素吸蔵放出方法を説明するための概略図である。
金の水素吸蔵放出方法を説明するための概略図である。
【図２】本発明に係る熱電素子を複合化した水素吸蔵合
金の水素吸蔵放出方法を車両に適用する場合の説明図で
ある。
金の水素吸蔵放出方法を車両に適用する場合の説明図で
ある。
【図３】本発明に係る熱電素子を複合化した水素吸蔵合
金の水素吸蔵放出方法を車載燃料電池に適用する場合の
説明図である。
金の水素吸蔵放出方法を車載燃料電池に適用する場合の
説明図である。
【図４】水素補給時における運転操作状況を示す説明図
である。
である。
【図５】エンジン始動時における運転操作状況を示す説
明図である。
明図である。
【図６】水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出のメカニズムを
示す説明図である。
示す説明図である。
Ｍ 水素吸蔵合金 ２ 絶縁体 ４ 熱電素子 ４ａ ｐ型半導体 ４ｂ ｎ型半導体 ６ 定電圧電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02M 21/02 F02B 43/10 F28D 20/00 H01L 35/28
Claims (2)
- 【請求項１】 車両用水素エンジンの燃料タンクとして
使用され、冷却・加圧により水素を吸蔵すると共に、加
熱・減圧により水素を放出する水素吸蔵合金の水素吸蔵
放出方法において、上記水素吸蔵合金に、ｐ型半導体と
ｎ型半導体を交互に設けた熱電素子を組み込み、その熱
電素子に、スイッチにより電流を正逆に流す電源装置を
接続すると共に、上記車両用水素エンジンの冷却水の排
熱により水素吸蔵合金を加熱する配管を設け、上記スイ
ッチを操作して上記電源装置による通電をオンにし、水
素の吸蔵時は、水素吸蔵合金を冷却する向きに電流を流
すと共に、水素の放出時は、電流の向きを換えて水素吸
蔵合金を加熱する向きに電流を流し、また、エンジンが
始動してエンジン排熱が利用できる温度まで上昇した
ら、上記スイッチを操作して電源装置による通電をオフ
にし、上記配管内を通過するエンジン冷却水の排熱によ
り水素吸蔵合金を加熱して水素を放出させることを特徴
とする熱電素子を複合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放
出方法。 - 【請求項２】 エンジンの始動後に、水素を吸蔵した水
素吸蔵合金の温度と水素の圧力とを測定し、これらの測
定値に従って電源装置による通電のオンオフを制御する
請求項２記載の熱電素子を複合化した水素吸蔵合金の水
素吸蔵放出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02963892A JP3331607B2 (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 熱電素子を複合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02963892A JP3331607B2 (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 熱電素子を複合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05231242A JPH05231242A (ja) | 1993-09-07 |
| JP3331607B2 true JP3331607B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=12281627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02963892A Expired - Fee Related JP3331607B2 (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 熱電素子を複合化した水素吸蔵合金の水素吸蔵放出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3331607B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3323604B2 (ja) * | 1993-09-30 | 2002-09-09 | マツダ株式会社 | 給水素スタンド |
| AU5760899A (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-29 | Techno Bank Co., Ltd. | Thermoelectric conversion device |
| US20030047146A1 (en) * | 2001-09-10 | 2003-03-13 | Daniel Michael J. | Plasmatron-internal combustion engine system having an independent electrical power source |
| US7014930B2 (en) | 2002-01-25 | 2006-03-21 | Arvin Technologies, Inc. | Apparatus and method for operating a fuel reformer to generate multiple reformate gases |
| US6651597B2 (en) | 2002-04-23 | 2003-11-25 | Arvin Technologies, Inc. | Plasmatron having an air jacket and method for operating the same |
| US6903259B2 (en) | 2002-12-06 | 2005-06-07 | Arvin Technologies, Inc. | Thermoelectric device for use with fuel reformer and associated method |
| US6843054B2 (en) | 2003-01-16 | 2005-01-18 | Arvin Technologies, Inc. | Method and apparatus for removing NOx and soot from engine exhaust gas |
| JP4810652B2 (ja) * | 2004-10-18 | 2011-11-09 | 国立大学法人山口大学 | 熱電変換モジュール |
-
1992
- 1992-02-17 JP JP02963892A patent/JP3331607B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05231242A (ja) | 1993-09-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |