JPS6126719Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は水素吸蔵体充填用圧力容器に関する。

最近水素を容易に吸蔵する材料例えばTi、
Ｖ、Ti、Fe、Mg₂Ni、LaNi₅のような金属粉末を
利用した水素貯蔵、輸送、廃熱回収、コンプレツ
サー、高純度水素精製、動力変換、あるいは燃料
電池などへの実用研究が盛んに試みられている。

ところで、金属粉末に水素を吸蔵させる際に
は、多量の熱を発生し、この熱を速やかに除去し
ないと局部的な発熱によつて水素の均一な吸蔵が
行なわれてないばかりか、吸蔵により生成した金
属水素化物の解離による水素の放出が起り、円滑
な吸蔵反応は著しく阻害される。そして、この水
素吸蔵時の発熱を除去するために、従来は金網や
多孔質の金属からなる管等の容器内に水素吸蔵用
の金属粉末を収容し、この金網や多孔質金属から
なる容器を介して吸蔵用金属と水素ガスとを接触
させ、容器周囲に冷却媒体を流して発生熱を除去
する手段、あるいは水素吸蔵用の金属粉末の中に
金属小片、ステンレスウールなどを充填し、熱伝
導率の改善を試みる手段がとられていた。しかし
ながら、金属水素化物は超微細粉（５μ以下）で
熱の不良導体であり、又、水素の比熱が小さく熱
伝導率も小さいために発生熱の伝導速度が遅く、
発生熱の効果的な除去が困難であつた。更に悪い
ことには、金属粉末あるいは金属水素化物は比重
が極めて小さいので水素の流れにより粉末移動を
生じ、又、金属粉末は水素ガスを吸蔵する際に膨
脹して緻密になるので容器壁部に局部的に非常に
大きな応力がかかる危険があり、又これにより水
素ガスがますます浸透しにくく、かつ発生熱がよ
り蓄積されて不均一な反応が起り易くなる欠点が
あつた。

このような欠点から従来の金属水素化物粉末の
充填密度は安全上約50％以下にとられなければな
らなかつた。

ところで、上記従来の容器内における仕切板、
パイプ、金網、金属小片、金属製繊維などの使用
目的は超微粉末である水素吸蔵体の飛散移動の防
止および熱伝導性の改善にあつたが、従来のステ
ンレス、鉄製のものは粉末移動を完全に防止する
ことは不可能であり、このため粉末移動を極力小
さくする必要から、導入水素ガスの流量および圧
力を制限した方法により実施していた。しかしな
がらそれにしても、水素吸収および分解反応を多
数回繰返し行なうと、容器の底部あるいは粉末移
動により、塊状化した部分で発生する内部応力に
より容器内に設置する仕切板、金属小片、金属製
繊維、パイプは変形が使用回数とともに進行し、
仕切板は粉末飛散防止機能を失い、パイプ、金網
は圧縮応力のためつぶれ、水素の均一なる供給、
排出機能を失い、同様に金属小片、金属製繊維
は、変形により団塊化が進行し、水素吸蔵体との
接触面積が小さくなり、あるいは内部で水素吸蔵
体と共に移動させられ、不均一な位置に存在する
ため、熱伝導改良のための役割を失う結果とな
る。したがつて、容器内に設置あるいは充填する
物体は、安全面から必要以上の機械的強度をもつ
た肉厚の材料で作製されてきた。このため、容器
および設置物の全体の重量が大きくなるばかり
か、容器の顕熱量が大きくなり過ぎて金属水素化
物を利用した機器の運転効率を著しく小さくして
いた。

本考案は、この点を改善すべくなされたもの
で、水素の供給並びに排出口を備え、内部を細か
い空間に区切つた水素吸蔵体を収納してなる。容
器において、空間を区切る仕切板を50〜350℃で
形状回復する形状記憶合金によつて形成してなる
ことを特徴とする水素吸蔵体充填用圧力容器を要
旨とする。又、上記仕切板の外その支持棒、水素
の供給、排出のためのフイルター、パイプ、水素
吸蔵体の熱伝導率改善のために充填する金属小
片、金属製繊維を形状記憶合金によつて形成して
もよい。

すなわち、水素吸蔵体が水素を吸蔵する水素化
反応は、発熱反応であり、この場合に、容器内の
充填粉末の温度が導入水素ガス圧に相当した金属
水素化物の平衡温度を保持するように継続して生
じている。同時に容器内で粉末の移動および水素
化反応に伴なう粉末の膨脹が生じ、従来の方法で
は充填物の変形あるいは圧縮などがこの時期に生
じていた。そこで、本考案では容器内に設置する
金属部材である仕切板を形状記憶合金とすること
によつて、水素化反応時の粉末の膨張期間中に形
状回復するための機能を持たせ、変形あるいは圧
縮に対抗し得る強い抵抗力を示す。例えば容器の
許容限界で最大の導入水素ガス圧に相当する平衡
温度が80℃であり、通常運転時の金属水素化物温
度が60℃の場合、容器内の設置物としてパイプ形
状であるものは、まず高温でパイプ形状を記憶す
るための熱処理を施す。この場合、形状回復温度
は材料の組成で決定されるので、組成は水素化物
の平衡温度である60℃と同値かあるいは若干低い
温度において、形状回復機能を有するものを選定
すれば水素化反応時に水素吸蔵体の膨脹による応
力発生に対して形状記憶合金で作製された金属部
材が高温で記憶させられた元の形状に回復しよう
とする強い反発力が生じるため粉末膨脹による変
形を極力防止できる。また形状記憶合金で作製さ
れた金属部材が変形を受けた場合でも、水素吸蔵
合金を脱水素することで膨脹が解放され膨脹によ
り発生した応力が除去するのでこの状態で容器全
体もしくは形状記憶合金で作製される金属部材を
加熱すれば容易に元の形状に回復する。

このような条件から作製されたものは、従来の
ものと比べて肉厚が薄く、かつ重量的にも低減化
されるため、容器全体の軽量化が計れる。また熱
伝導性は同等であるが、使用する材料の重量を低
減させることで、容器の顕熱を小さく押えること
が可能となり、金属水素化物を有効利用すること
ができる。なお、形状回復機能は、水素化反応時
の平衡温度に対応した温度の50〜350℃の範囲で
発揮せしめるようにする。

以下図面に基づいて本考案の実施例を説明す
る。

実施例 １ 第１図は一部省略断面図で、第２図は第１図の
Ｘ−Ｘ断面図である。圧力容器１には両端に接合
用フランジ２が溶接されており、外側フランジ３
とボルト４にて結合される。外側フランジ３には
外部からの水素の導入並びに排出口５を経てバル
ブ６が設置されており、さらにバルブが設置され
る面の反対面には金網あるいは焼結材のフイルタ
ー７が溶接される。容器内部にはNi−Al、Cu−
Al−Ni、Cu−ｌ−Zn、Cu−Sn、Cu−Zn合金か
ら選択された形状記憶合金製の粉末移動を防止す
る仕切板８および仕切板８を固定するための支持
棒９がある。仕切板８および支持棒９は溶接され
ている。水素吸蔵体１０は容器内部の空間に充填
され、フイルター７を通じて水素ガスの供給およ
び排出を行なう。

実施例 ２ 第３図は一部省略断面図で、第４図は第３図の
Ｘ−Ｘ断面図である。圧力容器１には接合用フラ
ンジ２が溶接されており、外側フランジ３には外
部からの水素の供給および排出口５およびバルブ
６が設置されており、ボルト４で結合される。容
器１の内部には水素ガスの供給および排出用の金
網あるいは焼結材のフイルター７が中心に設置さ
れている。さらに形状記憶合金製の粉末移動防止
および伝熱性改善のための仕切板８がスパイラル
状に設置されており、空間には水素吸蔵体１０が
充填されている。

実施例 ３ 第５図は容器１の内部に容器の軸方向に沿つて
仕切板のインナーフイン１１およびフイルタ−７
が設置されている断面図を示す。容器１の空間に
は金属水素化物１０が充填されている。インナー
フイン１１は粉末移動防止および伝熱性改善を目
的としたもので、形状記憶合金から作られてい
る。

本考案においては、上記のように水素化反応に
よる変形あるいは圧縮力に対する強い抵抗力を示
すことから、粉末充填方法の簡単化および容器の
安全性を向上し、実用機器として大きな効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の一部省略断面図、第２図は
同Ｘ−Ｘ断面図、第３図は他の実施例の一部省略
断面図、第４図は同Ｘ−Ｘ断面図、第５図はさら
に他の実施例の断面図をそれぞれ示す。 １……容器、２，３……フランジ、４……ボル
ト、５……水素の供給並びに排出口、６……バル
ブ、７……フイルター、８……仕切板、９……支
持棒、１０……水素吸蔵体、１１……インナーフ
イン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 水素の供給並びに排出口を備え、内部を細かい
   空間に区切つた水素吸蔵体を収納してなる容器に
   おいて、空間を区切る仕切板を50〜350℃で形状
   回復する形状記憶合金によつて形成してなること
   を特徴とする水素吸蔵体充填用圧力容器。