| 【発明の名称】 |
媒体移動式水素吸放出装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】河原崎 芳徳
【氏名】竹田 晴信
【氏名】佐藤 幸雄
【氏名】野家 和雄
【氏名】河合 政征
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| 【要約】 |
【課題】水素吸蔵合金を用いた水素吸放出装置の構造を簡略化するとともに、装置効率を改善する。
【解決手段】特定の熱媒が収容される複数の熱交換槽６、７、８を円周方向に並設し、該熱交換槽と高さ位置を異にして水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂを配置し、熱交換槽と水素吸蔵合金収容体とを相対的に、円周方向および上下方向に移動できるようにする。前記熱交換槽には水素吸蔵合金収容体が上下方向に出入できるように収容体出入部を設け、水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂには外部に伸張する水素移動路２２Ａ、２２Ｂを連結する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 それぞれ特定の熱媒が収容される複数の熱交換槽が円周方向に並設されているとともに、該熱交換槽と高さ位置を異にして水素吸蔵合金を含んだ水素吸蔵合金収容体が配置されており、これら熱交換槽と水素吸蔵合金収容体とは相対的に、円周方向に移動可能で、少なくとも互いに上下に揃った位置で上下に移動できるように構成されており、さらに前記熱交換槽は水素吸蔵合金収容体が上下方向に出入できるように収容体出入部が設けられており、水素吸蔵合金収容体には外部に伸張する水素移動路が設けられていることを特徴とする媒体移動式水素吸放出装置【請求項２】 熱交換槽と水素吸蔵合金収容体とは同軸の円周上に配置されているとともに、該熱交換槽と水素吸蔵合金収容体の少なくとも一方は、上記円周に沿って回転可能であり、さらにこれらの少なくとも一方は互いに上下に揃った位置で昇降可能であることを特徴とする請求項１記載の媒体移動式水素吸放出装置【請求項３】 円周方向に回転して停止位置を変える回転部材に、その円周に沿って前記熱交換槽が配置・固定され、該円周上方に前記水素吸蔵合金収容体が配置されており、さらに、前記回転部材は上下に揃った前記熱交換槽に水素吸蔵合金収容体を出入りさせるべく該熱交換槽を昇降させる昇降手段を有することを特徴とする請求項２記載の媒体移動式水素吸放出装置【請求項４】 熱交換槽は、低温槽と高温槽と顕熱回収槽とからなり、これら熱交換槽は顕熱回収槽を間にして低温槽と高温槽とが交互に位置するように等角度間隔で配置され、水素吸蔵合金収容体は２つを１対として複数有し、対となる水素吸蔵合金収容体は近接する低温槽と高温槽の角度差と同じ角度間隔で配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の媒体移動式水素吸放出装置 |
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、水素吸蔵合金の水素吸放出反応を利用した水素吸放出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、水素吸蔵合金の発熱又は吸熱を伴う水素吸放出反応を利用して水素を吸放出させる水素吸放出装置が実用化されている。この装置の一例を図１２に示す。この装置では、連続して水素の吸放出を行うため２つの水素吸蔵合金容器を有している。水素吸蔵合金容器５０、５１は、内部に水素吸蔵合金（図示しない）を収容して、該水素吸蔵合金との間で熱交換（加熱、冷却）を行うように容器５０、５１内に熱媒を導入し、容器５０、５１に連結した水素移動路５２を通して容器間で水素の吸放出を行う。水素移動路５２には、水素の流れ方向を変える開閉バルブ５３…５３とコンプレッサ５４とが設けられている。また、熱媒の導入、排出は、冷却用ポンプ５５、冷熱利用部５６およびブラインポンプ５７との間で熱媒移動路を通して行われるが、容器５０、５１でこれら機器を共用するため、熱媒移動路にはバルブ（この例では三方弁６０〜６３）を設け、これらを制御して熱媒流路を切り換えている。また、冷却用ポンプ５５に接続されている熱媒移動路には顕熱回収用に熱媒を容器５０、５１間で移動させるように、顕熱回収用バルブ６４が設けられている。
【０００３】上記装置では、例えば容器５０から容器５１へ水素を移動させるときは、コンプレッサ５４の吸込み側が容器５０、吐出側が容器５１になるように開閉バルブ５３…５３を開閉操作してコンプレッサ５４を動作させる。このとき、容器５１内の水素吸蔵合金は水素を吸って高温、高圧となるため冷却ポンプ５５の動作により冷却媒体を流して冷やす必要がある。一方、容器５０内の水素吸蔵合金が水素を放出して低温になるため、ブラインポンプ５７の動作によりブラインを導入して冷熱を取り出し、冷熱利用部５６に供給する。上記動作においては、バルブ６０〜６４を制御して容器５０、５１に必要な機器を連結させる。なお、容器５１から容器５０へ水素を移動させるときは、バルブ６０〜６４を制御して、上記とは逆に容器５０側で水素吸蔵合金を冷却し、容器５１側で冷熱を取り出して冷熱利用部５６に冷熱を供給する。また、容器５０、５１間で水素の吸放出を切り換える際に、水素を放出した側の冷熱の顕熱を回収して、その後、水素を放出する予定の容器側に供給するために、顕熱回収バルブ６４を制御して、熱媒を容器５０、５１間で移動させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した水素吸放出装置では、容器１基につき切換用バルブ（３方弁）が２個必要となり、システム全体では顕熱回収用バルブを含めて計５個のバルブが必要となり、部品点数が増大し、また制御が煩雑になる。さらに配管も複雑となることからコスト高になるという問題がある。また、容器、配管内の熱媒を入れ換える操作が必要であり、操作に手間がかかるとともに熱媒の混合による熱媒や容器構造体、配管等の熱損失が大きく、結果として装置のＣＯＰ（成績係数）を悪化させるという問題がある。本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、バルブ点数の減少や配管の簡略化等により構造が簡略になり、その一方で、成績係数に優れた水素吸放出容器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明の媒体移動式水素吸放出装置のうち第１の発明は、それぞれ特定の熱媒が収容される複数の熱交換槽が円周方向に並設されているとともに、該熱交換槽と高さ位置を異にして水素吸蔵合金を含んだ水素吸蔵合金収容体が配置されており、これら熱交換槽と水素吸蔵合金収容体とは相対的に、円周方向に移動可能で、少なくとも互いに上下に揃った位置で上下に移動できるように構成されており、さらに前記熱交換槽は水素吸蔵合金収容体が上下方向に出入できるように収容体出入部が設けられており、水素吸蔵合金収容体には外部に伸張する水素移動路が設けられていることを特徴とする。
【０００６】第２の発明の媒体移動式水素吸放出装置は、第１の発明の媒体移動式水素吸放出装置において、熱交換槽と水素吸蔵合金収容体とが同軸の円周上に配置されているとともに、該熱交換槽と水素吸蔵合金収容体の少なくとも一方は、上記円周に沿って回転可能であり、さらにこれらの少なくとも一方は互いに上下に揃った位置で昇降可能であることを特徴とする。
【０００７】第３の発明の媒体移動式水素吸放出装置は、第２の発明の媒体移動式水素吸放出装置において、横方向に回転して停止位置を変える回転部材に、その円周に沿って前記熱交換槽が配置・固定され、該円周上方に前記水素吸蔵合金収容体が配置されており、さらに、前記回転部材は上下に揃った前記熱交換槽に水素吸蔵合金収容体を出入りさせるべく該熱交換槽を昇降させる昇降手段を有することを特徴とする。
【０００８】第４の発明の媒体移動式水素吸放出装置は、第１〜第３の発明の媒体移動式水素吸放出装置において、熱交換槽が、低温槽と高温槽と顕熱回収槽とからなり、これら熱交換槽は顕熱回収槽を間にして低温槽と高温槽とが交互に位置するように等角度間隔で配置され、水素吸蔵合金収容体は２つを１対として複数有し、対となる水素吸蔵合金収容体は近接する低温槽と高温槽の角度差と同じ角度間隔で配置されていることを特徴とする。
【０００９】本願発明は、水素吸蔵合金の水素吸放出反応を利用した装置に関するものであり、該装置の適用においては、水素の貯蔵や移動を行うシステムに利用したり、あるいは吸放出の際の反応熱を利用して熱エネルギの貯蔵や移動を行うシステムに利用したり、加熱または冷却装置等に利用することができる。ただし、本願発明としては、水素の吸放出を行うものであれば、その用途は特に限定されない。
【００１０】本願発明の装置では、複数の熱交換槽を円周上に配置する。この熱交換槽の数、種別は特に限定されるものではなく、適宜の種類の熱交換槽を適宜数配置でき、また、同種の熱交換槽を複数配置することが可能である。上記熱交換槽の種別としては例えば高温槽、低温槽、顕熱回収槽が挙げられる。高温槽、低温槽では熱媒との熱交換により、水素吸蔵合金を加熱したり、冷却したりすることができ、また、熱媒との熱交換により、高温の熱や冷熱を取り出すこともできる。なお上記した熱交換槽にはその種別に従って特定の熱媒が収容されるが、通常は、熱交換槽に熱媒出入口を設け、該熱媒出入口に熱媒管路等を介して外部の熱媒供給部を接続する。熱媒供給部は、熱媒貯蔵タンクや上下水道等の供給源と熱媒ポンプにより構成することができ、該熱媒貯蔵タンクに熱交換槽に合わせた熱媒を貯蔵する。熱交換槽では、常時、熱媒を収容しておく他に、必要なときに上記熱媒供給部から熱交換槽に熱媒を供給して一時的に収容し、不要なときには、熱媒供給部に戻すように構成することもできる。
【００１１】一方、該熱交換槽と高さ位置を異にして水素吸蔵合金収容体を配置する。この水素吸蔵合金収容体は、通常は、周囲と隔離された空間を有する収容容器等の内部に水素吸蔵合金を収容した構成を有している。この収容容器としては箱形形状の容器や多数のチューブを並設したものが挙げられるが本発明としては特に構成が限定されるものではない。該水素吸蔵合金収容体は、外部に伸張する水素移動路が設けられており、該移動路を通して水素吸蔵合金との間で水素の授受が行われる。したがって、水素吸蔵合金収容体では水素の通気性が確保されている必要があり、このため、水素吸蔵合金収容体内に粉末状の水素吸蔵合金を収容するとともに水素吸蔵合金収容体内に通気管や通気材を配置する方法を採ったりする。
【００１２】この水素吸蔵合金収容体の配置数は任意であり、適宜数を配置することができる。なお、複数の水素吸蔵合金収容体を配置したものでは、各水素吸蔵合金収容体で同時期に水素の吸放出を行うものでもよく、また、時期をずらして水素吸放出を行うものであってもよい。例えば時期をずらした複数の水素吸蔵合金収容体で１サイクルの吸放出がなされるように設定することができる。水素吸蔵合金収容体は、上記したように熱交換槽と高さ位置を異にして配置されるが、熱交換槽との相対的な円周方向での移動によって、各熱交換槽間を順次移動できるように配置する。なお、熱交換槽と水素吸蔵合金収容体とは、高さ位置を異にする同軸の円周上に配置するのが望ましい。また、上記のように熱交換槽を円周上に配置するに際し、低温槽と高温槽と顕熱回収槽とからなる熱交換槽を、顕熱回収槽を間にして低温槽と高温槽とが交互に位置するように等角度間隔で配置し、対となる水素吸蔵合金収容体は近接する低温槽と高温槽の角度差と同じ角度間隔で配置するのが望ましい。これにより、最小の回転角度によって対となる水素吸蔵合金収容体で水素の吸放出、顕熱回収を繰り返し行うことができる。また、上記に際して低温槽、高温槽を同数として、この数と同数の対数で水素吸蔵収容体を配置すれば、回転に際し、良好なバランスが保たれ、回転、昇降が円滑になされる。
【００１３】上記水素吸蔵合金収容体と熱交換槽を相対的に円周方向に移動させる場合、水素吸蔵合金収容体には、外部に水素移動路が伸張しており、これら機器では厳格に気密な状態を維持することが必要とされるので、熱交換槽側を円周方向に移動させるのが望ましく、さらに上下移動においても熱交換槽側で行うのが望ましい。この上下動の駆動方法としては、熱交換槽を回転部材に固定して、該回転部材に熱交換槽を昇降させる昇降手段を設ける方法が挙げられる。この昇降手段は、回転部材はそのままにして熱交換槽のみを昇降させるものであってもよく、また、回転部材全体または一部が熱交換槽とともに昇降するものであってもよい。昇降手段としては、例えば、モータ、油圧装置等の適宜の駆動源にリンク機構等の動力伝達機構を組み合わせた公知のものを使用することができる。
【００１４】上記の上下動により、水素吸蔵合金収容体は熱交換槽内を出入りして、所定の熱媒との間で熱交換される。この出入りのため、熱交換槽には水素吸蔵合金収容体のための出入り部を設ける。この出入り部としては、例えば、熱交換槽の上部を開口して、この開口部分を出入り部とするものを例示することができる。この出入り部によれば、上記上下動により水素吸蔵合金収容体を熱交換槽内との間で容易に出入りさせることができる。なお、水素吸蔵合金収容体を収容した状態で熱交換槽の開口部を塞ぐように水素吸蔵合金収容体の上部に蓋材を固定しておき、水素吸蔵合金収容体が熱交換槽に入るに従って熱交換槽の開口部が該水素吸蔵合金収容体の蓋材によって塞がれるように構成することもできる。また、水素吸蔵合金収容体を熱交換槽に収容する際に、両者を適当な固定手段でクランプ等により固定するのが望ましい。これは、熱交換槽内で水素吸蔵合金収容体によって発生する浮力が昇降装置に加わって大きな負荷がかかるのを防ぐためである。
【００１５】本願発明では、各熱交換槽と水素吸蔵合金収容体とを相対的に円周方向に移動させて、上下に揃った状態で上下移動させることにより、水素吸蔵合金収容体を熱交換槽間で移動させることができ、熱交換槽に特定の熱媒との間で能率的に熱交換を行うことができ、他の熱媒と熱交換する際にも、上下動と円周方向移動とによって速やかに変更することができる。また、この際に、熱交換槽だけでなく、熱媒の経路も熱媒ごとに独立したものとすることができるので、熱媒の混合や熱交換槽、経路での熱損失を少なくすることができ、装置の効率を向上させる。
【００１６】
【発明の実施の形態】（実施形態１）以下に、本発明の一実施形態を図１〜図７に基づき説明する。４本の縦支柱とこれら縦支柱間に掛け渡した横支柱とからなる支持枠１に天板２（図１では省略）が固定され、該支持枠１内下部に、回転部材として回転板３が配置されている。該回転板３はリフタ４上に配置され、図示しない回転駆動装置によりリフタ４上で回転移動するように構成されている。なお、回転駆動装置としては、モータや駆動力伝達機構等により構成することができるが、本発明としては特にその構成が限定されるものではなく、手動による回転であってもよい。なお、リフタ４は、リンク機構４ａと油圧シリンダ４ｂとによって構成されており、回転板３を後述する熱交換槽とともに昇降させる。回転板３を昇降させる構成についても本発明としては上記に限定されるものではない。さらに、上記回転板３上には、回転軸を中心とする円周上に等角度間隔（９０度間隔）で４つの熱交換槽が配置されており、その対向する２つの熱交換槽は、合金冷却槽６と冷熱取出槽７とからなり、その間にそれぞれ熱交換槽である顕熱回収槽８、８が配置されている。これら熱交換槽は上部が開口した有底の円筒容器形状からなり、上部開口端にはフランジが全周に亘って設けられている。なお、各熱交換槽には、収容した熱媒の放熱を防止するため、図５に示すように放熱防止用のプラスチックボール２１…２１を多数浮かせてある。このボール２１…２１は、水素吸蔵合金収容体が熱交換槽内に入り込んだら、底まで押されて熱交換の支障となることはない。
【００１７】また、合金冷却槽６および冷熱取出槽７には、それぞれ熱媒が出入りする熱媒移動管６ａ、６ａおよび７ａ、７ａが対になって上下位置に連結されている。これら熱媒移動管６ａ、６ａ、７ａ、７ａは、熱交換槽近傍においてはフレキシブル素材で構成されており、接続された熱交換槽の１８０度の回転を許容している。該熱媒移動管６ａ、６ａの他端側は、熱交換器１０に接続されており、一つの接続管６ａに開閉弁６ｂおよび循環ポンプ６ｃが介設されている。また熱交換器１０には、冷水管１０ａ、１０ａが対になって接続されており、熱媒移動管６ａ、６ａとの間で熱交換がなされるように構成されている。冷水管１０ａ、１０ａは、冷水を循環させるべく、クーリングタワー１２に接続されており、一方の冷水管１０ａに開閉弁１０ｂおよび循環ポンプ１０ｃが介設されている。一方、熱媒移動管７ａ、７ａには、冷凍庫１３が接続されており、一方の熱媒移動管７ａには、該冷凍庫１３の間で冷凍ブラインを循環させるべく開閉弁７ｂおよび循環ポンプ７ｃが接続されている。また、上記顕熱回収槽８、８間には、連結管８ａ、８ａが対になって連結されており、その一方の連結管８ａには、開閉弁８ｂと循環ポンプ８ｃとが介設されている。
【００１８】さらに、天板２の下面側には、上記熱交換槽と同軸の円周位置に１８０間隔で水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂが配置され、上記天板２に吊り下げ固定されている。該水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂは、上記熱交換槽に上部から出入りして熱交換槽内に収まる大きさ、形状を有しており、具体的な構造としては、図５に示すように円形状の上部扁平中空部１５ａの下方に連結して下方に伸張させた多数のチューブ１５ｂ…１５ｂを円柱状に配置したものである。なお、中空部１５ａの外周壁には水平フランジが全周に亘って形成されており、該フランジは、外周部が熱交換槽のフランジと同寸形状を有しており、水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂを熱交換槽に収めた状態ではフランジ同士が重なって、中空部１５ａが熱交換槽の開口部を塞いで蓋材の役割を果たすように構成されている。
【００１９】上記各チューブ１５ｂ…１５ｂは、下端が閉じられており、内部には粉末状の水素吸蔵合金が収納され、さらに通気性を確保するために、チューブ１５ｂに沿って通気材や通気細管（図示しない）が収められている。また、水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂには、図６に示すようにチューブ１５ｂ…１５ｂ群が貫通するようにして、チューブ群よりも大径な弓形の水平バッフル板１６…１６が所定間隔で配置されており、該バッフル板１６…１６は交互に異なる方向が切り欠かれている。このバッフル板１６…１６は、円筒材１５から突出している側を熱交換槽の内面に貼ったシリコンゴム等の円筒状の接触材２０に密着させて、熱交換槽内で熱媒がバッフル板１６に沿って蛇行して流れるようにすることを目的としている。なお。水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂを熱交換槽に対し円滑に出し入れでき、また、熱交換槽内に収めた状態でバッフル板１６と接触材２０とが確実に接するように、接触材２０の内面壁を下方に行くに従って内径が小さくなるテーパ面形状としており、前記バッフル板１６は、このテーパ面形状に従って下方に行くにしたがってチューブ群からの突出量を徐々に小さくしている。
【００２０】上記各中空部１５ｂ、１５ｂには、天板２の上方に配置した水素移動管２２Ａ、２２Ｂが水素移動路として連結されており、該水素移動管２２Ａ、２２Ｂは、開閉弁２２ｂ、２２ｂを介して、他端側がコンプレッサ装置２３に接続されている。コンプレッサ装置２３は、図４に示すように水素移動管２２Ａ、２２Ｂ間に４つの開閉弁２３ａ…２３ａを直並列に配置し、該開閉弁２３ａ…２３ａの接続点間にコンプレッサ２３ｂを接続して、開閉弁２３ａの開閉操作によってコンプレッサ２３ｂによる流体の流れ方向を変えるように構成されている。
【００２１】次に、上記装置の動作について説明する。予め水素吸蔵合金収容体１５Ａ側の水素吸蔵合金に水素が吸蔵され、水素吸蔵合金収容体１５Ｂ側の水素吸蔵合金では水素放出後の状態にあるものとする。なお、この状態は、これに先立ってコンプレッサ装置２３の作動によって水素吸蔵合金収容体１５Ｂ側の水素吸蔵合金から水素が放出され、この水素が水素吸蔵合金収容体１５Ａ側に供給され、該収容体１５Ａ側の水素吸蔵合金で水素が吸蔵されたることにより得られるものである。上記の状態において、図示しない回転駆動装置により回転板３を回転させ（この実施形態では図１、図７示反時計回り）、水素吸蔵合金収容体１５Ａの直下に冷熱取出槽７、水素吸蔵合金収容体１５Ｂの直下に合金冷却槽６を位置させる（図７（Ａ））。なお、この際にはリフタ４は作動しておらず、回転板３および各熱交換槽は、低位置に在るまま回転する。次いで、上記状態でリフタ４を作動させ、その油圧シリンダ４ｂおよびリンク機構４ａによって各熱交換槽を回転板３とともに上昇させ、水素吸蔵合金収容体１５Ａを冷熱取出槽７、水素吸蔵合金収容体１５Ｂは合金冷却槽６内に収める。リフタ４の動作停止は、リミットスイッチの作動による停止制御や予め定めた移動量制御等により行うことができる。なお、上記収容により、水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂの中空部１５ａのフランジと合金冷却槽６、冷熱取出槽７の上端フランジとが重なり合い、合金冷却槽６および冷熱取出槽７の開口部が中空部１５ａ、１５ａで塞がれる。このとき、両フランジを図示しない適当な固定手段でクランプ等により固定してリフタ４に過大な荷重がかからないようにするのが望ましい。
【００２２】次いで、開閉弁６ｂ、７ｂ、１１ｂを開き、循環ポンプ６ｃ、７ｃ、１１ｃを作動させて、冷熱取出槽７に冷凍ブラインを供給し、冷凍庫１３との間でブラインを循環させる。また、クーリングタワー１２と熱交換器１０との間で冷水管１０ａを介して冷水が循環し、この冷水によって冷却された冷却水が熱媒移動管６ａを通して合金冷却槽６に供給され、熱交換器１０との間で循環する。これと同時にコンプレッサ装置２３を動作させ、開閉弁２３ａ…２３ａの開閉操作により、水素吸蔵合金収容体１５Ａから水素を吸引し、これを水素吸蔵合金収容体１５Ｂに向けて圧送する。水素吸蔵合金収容体１５Ａでは、上記吸引による圧力の低下に伴って、チューブ１５ｂ…１５ｂ内の水素吸蔵合金から水素が放出されて、中空部１５ａ、水素移動管２２Ａを通してコンプレッサ２３ｂに吸引される。コンプレッサ２３ｂの吐出側では、水素移動管２２Ｂを通して該水素が水素吸蔵合金収容体１５Ｂ側の中空部１５ａに圧送され、チューブ１５ｂ…１５ｂ内の水素吸蔵合に供給されて該水素吸蔵合金に水素が吸蔵される。
【００２３】上記においては、水素吸蔵合金収容体１５Ａ側では、水素吸蔵合金での水素の放出反応に伴って吸熱が起こり、この吸熱は水素吸蔵合金収容体１５Ａと接触している冷熱取出槽７内の熱媒に冷熱（例えば−３０℃）として伝達される。該熱媒は循環ポンプ７ｃで移動して冷凍庫１３で冷熱利用（冷凍作用）される。一方、水素吸蔵合金収容体１５Ｂ側では、水素吸蔵合金による水素吸蔵反応により発熱するため、合金冷却槽６内に供給される熱媒（冷却水）との接触によってチューブ１５ｂ…１５ｂ内の水素吸蔵合金を冷却（例えば３０℃）して水素の吸蔵を促進させる。上記により、水素吸蔵合金収容体１５Ａ側の水素吸蔵合金から水素を連続的に取り出し、水素吸蔵合金収容体１５Ｂ側の水素吸蔵合金に連続的に吸蔵させて冷凍作用を継続して得ることができる。
【００２４】その後、次行程の顕熱回収のため、リフタ４を作動させて回転板３および各熱交換槽を下降させ、下降定位置に達した後、または水素吸蔵合金収容体１５Ａ、Ｂと干渉しない位置にまで下降した後、図示しない回転駆動装置を作動させて回転板３を上記とは逆に９０度時計回り（図１、７示）に回転させ、水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂの直下に顕熱回収槽８、８を位置させる（図７（Ｂ））。その後、上記と同様にリフタ４にて熱交換槽を上昇させ、水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂを顕熱回収槽８、８に収めて、開閉弁８ｂを開け、循環ポンプ８ｃを作動させることにより、顕熱回収槽８、８間で熱媒を循環させ、水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂの顕熱を回収する。これにより水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂは両者の中間温度（例えば１０℃）になる。その後は、再度、回転板３および熱交換槽を下降させ、回転板３を上記と同方向に９０度回転させる（図７（Ｃ））。この状態では、水素吸蔵合金収容体１５Ａの直下に合金冷却槽６が位置し、水素吸蔵合金収容体１５Ｂの直下に冷熱取出槽７が位置している。次いで、上記と同様にリフタ４によって熱交換槽を上昇させ、合金冷却槽６に水素吸蔵合金収容体１５Ａを収め、冷熱取出槽７に水素吸蔵合金収容体１５Ｂを収める。次いで、循環ポンプ６ｃ、７ｃによって合金冷却槽６に冷却水、冷熱取出槽７にブラインを供給する。また、コンプレッサ装置２３を作動させ、開閉弁２３ａ…２３ａの開閉操作により、上記により水素を吸蔵した水素吸蔵合金収容体１５Ｂから水素を吸引し、上記により水素を放出した水素吸蔵合金収容体１５Ｂに向けて水素を圧送する。これにより、上記とは逆に水素吸蔵合金収容体１５Ｂ側で水素の放出によって冷熱がブラインに取り出され、水素吸蔵合金収容体１５Ａ側では水素の吸蔵による発熱が冷却水に冷却される。この間に、上記と同様に冷凍庫１３では冷凍作用が継続的に得られている。
【００２５】その後は、上記と同様に熱交換槽の下降、回転板３の図１、７示反時計回りへの９０度回転（図７（Ｄ））、熱交換槽の上昇によって水素吸蔵合金収容体１５Ａ、１５Ｂを顕熱回収槽８、８に収めて上記と同様に顕熱を回収する。その後は、熱交換槽の下降、図１、７示反時計回りへの回転板３の９０度回転により、再度図７（Ａ）の状態にして水素の吸放出を行う。上記各行程に従って、水素の吸放出、顕熱回収が繰り返し行われ、冷凍庫で冷熱が継続的に利用される。上記の一連の行程では、熱媒同士の混合や配管での顕熱損失が避けられるので装置全体の熱効率が向上している。また、弁の数が少なく、煩雑な弁操作も不要になるので、装置構造が簡略になっている。また、水素吸蔵合金収容体の相対的移動も、回転、上昇動作により行うことができるので、複雑な構造が不要であり、装置を簡略に構成できる。また、上記のように対となる水素吸蔵合金収容体で交互に水素の吸放出を行うように装置を構成すれば、装置の重量バランスが良好に保たれ、駆動のための構造を簡略にすることができる。
【００２６】（実施形態２）次に、他の実施形態を図８〜図１１に基づき説明する。なお、この実施形態では、各熱交換槽の形状、および水素吸蔵合金収容体の形状、構造に相違がある点を除いては、基本的には、上記実施形態と同構造を有するものであり、同様の構造については同一の符号を付して、その説明を省略または簡略化する。具体的には、熱交換槽は、角箱型の合金冷却槽２６、冷熱取出槽２７および顕熱回収槽２８からなり、９０度間隔で回転板３上に固定されている。一方、天板２の下面側には、上記熱交換槽の形状、位置に合わせて１８０度間隔で２つの水素吸蔵合金収容体２５Ａ、２５Ｂが吊り下げ固定されている。水素吸蔵合金収容体２５Ａ、２５Ｂでは、横方向に配置された方形状の中空部２５ａの一端下方部に縦に配置したバッファ室２５ｂを連結し、該バッファ室２５ｂに多数の水平チューブ２５ｃの一端を連結しており、これら部材により熱交換室に収まる略直方体形状をなしている。水平チューブ２５ｃは、前記実施形態と同様に粉末の水素吸蔵合金と通気材または通気細管とが収容されている。また、この実施形態では、水素吸蔵合金収容体を熱交換槽を収容した際に、互いのフランジをクランプして水素吸蔵合金収容体を熱交換槽に固定するクランプ装置２９…２９が天板２に固定されている。クランプ装置２９は、図１１に示すように油圧シリンダ２９ａの先端部にコ字状のクランプ部材２９ｂを取り付けたものであり、油圧シリンダ２９ａを伸縮させてクランプ部材２９ｂを押し込んで両フランジを挟持することにより水素吸蔵合金収容体と熱交換槽を固定する。この実施形態においても、図９、１０に示すように回転板３による回転とリフタ４による昇降とによって水素吸蔵合金収容体２５Ａ、２５Ｂを各熱交換槽間で順次移動させて継続的に水素の吸放出反応を利用して冷熱を取り出している。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の媒体移動式水素吸放出装置によれば、それぞれ特定の熱媒が収容される複数の熱交換槽を円周方向に並設するとともに、該熱交換槽と高さ位置を異にして水素吸蔵合金を含んだ水素吸蔵合金収容体を配置し、これら熱交換槽と水素吸蔵合金収容体とを相対的に、円周方向に移動可能で、少なくとも互いに上下に揃った位置で上下に移動できるように構成し、さらに前記熱交換槽に水素吸蔵合金収容体が上下方向に出入できるように収容体出入部を設け、水素吸蔵合金収容体には外部に伸張する水素移動路を設けたので、多くのバルブや複雑な配管を必要とすることなく水素の吸放出を継続して行うことができる。また、容器、配管内の熱媒を入れ換える操作が不要であり、熱媒の混合による熱媒や容器構造体、配管等の熱損失も防止できるので、効率の良い装置を得ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２１５
【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所
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| 【出願日】 |
平成１１年５月１１日（１９９９．５．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９１９２６
【弁理士】
【氏名又は名称】横井 幸喜
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３２０７９７（Ｐ２０００−３２０７９７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１３０５６０ |
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