(57)【要約】【課題】  搬送ガスを使用する必要なく、したがって、水素吸蔵材によるバルブへの詰まりによるトラブルの発生がなく、しかも、水素の吸蔵工程と放出工程を連続的に実行することが可能な水素吸蔵材の処理方法と処理装置の提供。【解決手段】  冷却して水素を吸蔵させる吸蔵工程と、加熱して水素を放出させる放出工程を繰り返し実行する水素吸蔵材の処理方法で、水素吸蔵材Ｍを収納した各収納容器４を冷却領域１１と加熱領域１２に対して交互に位置させて、各収納容器４内で吸蔵工程と放出工程を繰り返し実行する方法と、水素吸蔵材Ｍを収納する複数の収納容器４と、冷却手段および加熱手段を備えている水素吸蔵材の処理装置で、複数の収納容器４のそれぞれが、冷却領域１１と加熱領域１２に対して相対移動自在に構成されて交互に移動するように構成され、各収納容器４が水素供給用の入口５と出口６を備えている装置。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素吸蔵材を冷却して水素を吸蔵させる吸蔵工程と、前記水素吸蔵材を加熱して吸蔵した水素を放出させる放出工程を繰り返して、前記水素吸蔵材に対する水素の吸蔵と放出を実行する水素吸蔵材の処理方法であって、
前記水素吸蔵材を複数の収納容器のそれぞれに収納し、それら複数の収納容器のうちの少なくともひとつが冷却領域に位置するとき、少なくとも他のひとつが加熱領域に位置するように、各収納容器を前記冷却領域と加熱領域に対して交互に位置させて、前記各収納容器内において前記吸蔵工程と放出工程を繰り返し実行して処理する水素吸蔵材の処理方法。
【請求項２】
前記各収納容器の前記冷却領域から加熱領域への移行時、および、前記加熱領域から冷却領域への移行時に、前記各収納容器をいったん中間的な温度雰囲気の中間領域に位置させて処理する請求項１に記載の水素吸蔵材の処理方法。
【請求項３】
前記冷却領域、中間領域、および、加熱領域を環状に配置して形成した処理領域に沿って、前記各収納容器を相対移動させて処理する請求項２に記載の水素吸蔵材の処理方法。
【請求項４】
前記各収納容器と処理領域を共に円環状に配置し、前記各収納容器を固定し、前記処理領域を前記円環の中心軸周りに回転移動させて処理する請求項３に記載の水素吸蔵材の処理方法。
【請求項５】
水素吸蔵材を収納する複数の収納容器と、水素吸蔵材に対する冷却手段および加熱手段を備えている水素吸蔵材の処理装置であって、
前記複数の収納容器のそれぞれが、前記冷却手段による冷却領域と前記加熱手段による加熱領域に対して相対移動自在に構成されるとともに、前記複数の収納容器のうちの少なくともひとつが前記冷却領域に位置するとき、少なくとも他のひとつが前記加熱領域に位置するように、前記冷却領域と加熱領域に対して交互に移動するように構成され、それら各収納容器が水素供給用の入口と水素排出用の出口を備えている水素吸蔵材の処理装置。
【請求項６】
前記各収納容器が、前記冷却領域から加熱領域への移行時、および、前記加熱領域から冷却領域への移行時に、いったん中間的な温度雰囲気の中間領域を経て移動するように構成されている請求項５に記載の水素吸蔵材の処理装置。
【請求項７】
前記各収納容器が、前記冷却領域、中間領域、および、加熱領域を環状に配置して形成した処理領域に沿って相対移動自在に構成されている請求項６に記載の水素吸蔵材の処理装置。
【請求項８】
前記各収納容器と処理領域が共に円環状に配置され、前記各収納容器が固定されて、前記処理領域が、前記円環の中心軸周りに回転自在に構成されている請求項７に記載の水素吸蔵材の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素吸蔵材を冷却して水素を吸蔵させる吸蔵工程と、前記水素吸蔵材を加熱して吸蔵した水素を放出させる放出工程を繰り返して、前記水素吸蔵材に対する水素の吸蔵と放出を実行する水素吸蔵材の処理方法、および、水素吸蔵材を収納する複数の収納容器と、水素吸蔵材に対する冷却手段および加熱手段を備えている水素吸蔵材の処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような水素吸蔵材の処理方法や処理装置は、例えば、水素リッチガスから高純度の水素を精製するのに使用され、また、水素吸蔵合金などは、水素を吸蔵する吸蔵工程で発熱し、水素を放出する放出工程で吸熱するので、その発熱作用や吸熱作用を冷暖房装置に利用することも考慮されている。
ところで、従来では、水素を吸蔵させる吸蔵工程用の水素吸蔵容器と、吸蔵した水素を放出させる放出工程用の水素放出容器が、それぞれ別個の専用の容器で構成され、それら水素吸蔵容器と水素放出容器をダクトで連通接続し、そのダクト内を通流する水素に不活性な搬送ガスにより粉粒状の水素吸蔵材を水素吸蔵容器と水素放出容器との間で搬送するように構成していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１５５１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記特許文献に記載の方法や装置では、水素吸蔵容器と水素放出容器との間で搬送ガスにより水素吸蔵材を搬送するため、水素に不活性な搬送ガスが不可欠となり、しかも、搬送される水素吸蔵材は細かい粉粒状であるため、ダクトに設けられたバルブなどに詰まりが生じやすく、トラブル発生の原因となる可能性がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、搬送ガスを使用する必要なく、したがって、水素吸蔵材によるバルブへの詰まりによるトラブルの発生がなく、しかも、水素の吸蔵工程と放出工程を連続的に実行することが可能な水素吸蔵材の処理方法と処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の特徴構成は、水素吸蔵材を冷却して水素を吸蔵させる吸蔵工程と、前記水素吸蔵材を加熱して吸蔵した水素を放出させる放出工程を繰り返して、前記水素吸蔵材に対する水素の吸蔵と放出を実行する水素吸蔵材の処理方法であって、前記水素吸蔵材を複数の収納容器のそれぞれに収納し、それら複数の収納容器のうちの少なくともひとつが冷却領域に位置するとき、少なくとも他のひとつが加熱領域に位置するように、各収納容器を前記冷却領域と加熱領域に対して交互に位置させて、前記各収納容器内において前記吸蔵工程と放出工程を繰り返し実行して処理するところにある。
【０００７】
本発明の第１の特徴構成によれば、水素吸蔵材を複数の収納容器のそれぞれに収納し、各収納容器を冷却領域と加熱領域に対して交互に位置させて、各収納容器内において吸蔵工程と放出工程を繰り返し実行して処理するので、各収納容器間において水素吸蔵材を搬送する必要はなく、したがって、水素吸蔵材を搬送するための搬送ガスも不要となって、たとえ水素吸蔵材が細かい粉粒状であっても、従来のようにバルブなどに詰まるおそれは皆無となる。
そして、複数の収納容器のうちの少なくともひとつが冷却領域に位置するとき、少なくとも他のひとつが加熱領域に位置するように、各収納容器を冷却領域と加熱領域に対して交互に位置させて処理するので、水素の吸蔵工程と放出工程を連続的に実行することが可能となり、効率的な水素吸蔵材の処理を実行することができる。
【０００８】
本発明の第２の特徴構成は、上述の処理方法において、前記各収納容器の前記冷却領域から加熱領域への移行時、および、前記加熱領域から冷却領域への移行時に、前記各収納容器をいったん中間的な温度雰囲気の中間領域に位置させて処理するところにある。
【０００９】
本発明の第２の特徴構成によれば、各収納容器の冷却領域から加熱領域への移行時、および、加熱領域から冷却領域への移行時に、各収納容器をいったん中間的な温度雰囲気の中間領域に位置させて処理するので、例えば、冷却領域から加熱領域への移行時であれば、冷却領域で冷却された収納容器を直ちに加熱領域で加熱するのではなく、いったん中間領域に位置させることで、収納容器を前もって多少加熱しておくことが可能となり、各収納容器の加熱を効率良く行うことができ、同様に、各収納容器の冷却も効率良く行うことができる。
【００１０】
本発明の第３の特徴構成は、上述の処理方法において、前記冷却領域、中間領域、および、加熱領域を環状に配置して形成した処理領域に沿って、前記各収納容器を相対移動させて処理するところにある。
【００１１】
本発明の第３の特徴構成によれば、前記冷却領域、中間領域、および、加熱領域を環状に配置して形成した処理領域に沿って、各収納容器を相対移動させて処理するので、例えば、収納容器を冷却領域などに対して相対的に往復移動させ、収納容器を冷却領域内に挿入して冷却した後、収納容器を冷却領域から引き出して中間領域に挿入する場合などに比べて、各収納容器の処理領域に対する相対移動が円滑であり、したがって、吸蔵工程から放出工程への移行、および、放出工程から吸蔵工程への移行を円滑かつ合理的に行うことができる。
【００１２】
本発明の第４の特徴構成は、上述の処理方法において、前記各収納容器と処理領域を共に円環状に配置し、前記各収納容器を固定し、前記処理領域を前記円環の中心軸周りに回転移動させて処理するところにある。
【００１３】
本発明の第４の特徴構成によれば、各収納容器と処理領域を共に円環状に配置するので、各収納容器の処理領域に対する相対移動が一層円滑になるばかりか、各収納容器を固定して、つまり、水素供給用の管や水素排出用の管など有する収納容器側を固定して、処理領域側を円環の中心軸周りに回転移動させて処理するので、実施に際して水素供給用や排出用の管の処理が容易となって、実際の実施に即した処理が可能となる。
【００１４】
本発明の第５の特徴構成は、水素吸蔵材を収納する複数の収納容器と、水素吸蔵材に対する冷却手段および加熱手段を備えている水素吸蔵材の処理装置であって、前記複数の収納容器のそれぞれが、前記冷却手段による冷却領域と前記加熱手段による加熱領域に対して相対移動自在に構成されるとともに、前記複数の収納容器のうちの少なくともひとつが前記冷却領域に位置するとき、少なくとも他のひとつが前記加熱領域に位置するように、前記冷却領域と加熱領域に対して交互に移動するように構成され、それら各収納容器が水素供給用の入口と水素排出用の出口を備えているところにある。
【００１５】
本発明の第５の特徴構成によれば、水素吸蔵材を収納する複数の収納容器のそれぞれが、冷却手段による冷却領域と加熱手段による加熱領域に対して相対移動自在に、かつ、冷却領域と加熱領域に対して交互に移動するように構成されて、各収納容器が水素供給用の入口と水素排出用の出口を備えているので、上記第１の特徴構成に関連して記述したように、各収納容器内において吸蔵工程と放出工程を繰り返し実行して処理することができ、したがって、搬送ガスを使用して各収納容器間において水素吸蔵材を搬送する必要はなく、たとえ水素吸蔵材が細かい粉粒状であっても、従来のようにバルブなどに詰まるおそれは皆無となる。
そして、複数の収納容器のうちの少なくともひとつが冷却領域に位置するとき、少なくとも他のひとつが加熱領域に位置するように、冷却領域と加熱領域に対して交互に移動するように構成されているので、水素の吸蔵工程と放出工程を連続的に実行することが可能となり、効率的な水素吸蔵材の処理を実行することができる。
【００１６】
本発明の第６の特徴構成は、上述の処理装置において、前記各収納容器が、前記冷却領域から加熱領域への移行時、および、前記加熱領域から冷却領域への移行時に、いったん中間的な温度雰囲気の中間領域を経て移動するように構成されているところにある。
【００１７】
本発明の第６の特徴構成によれば、各収納容器が、冷却領域から加熱領域への移行時、および、加熱領域から冷却領域への移行時に、いったん中間的な温度雰囲気の中間領域を経て移動するように構成されているので、上記第２の特徴構成に関連して記述したように、各収納容器の加熱と冷却を効率良く行うことができる。
【００１８】
本発明の第７の特徴構成は、上述の処理装置において、前記各収納容器が、前記冷却領域、中間領域、および、加熱領域を環状に配置して形成した処理領域に沿って相対移動自在に構成されているところにある。
【００１９】
本発明の第７の特徴構成によれば、各収納容器が、冷却領域、中間領域、および、加熱領域を環状に配置して形成した処理領域に沿って相対移動自在に構成されているので、上記第３の特徴構成に関連して記述したように、各収納容器の処理領域に対する相対移動が円滑で、そのため、吸蔵工程から放出工程への移行、および、放出工程から吸蔵工程への移行を円滑かつ合理的に行うことができる。
【００２０】
本発明の第８の特徴構成は、上述の処理装置において、前記各収納容器と処理領域が共に円環状に配置され、前記各収納容器が固定されて、前記処理領域が、前記円環の中心軸周りに回転自在に構成されているところにある。
【００２１】
本発明の第８の特徴構成によれば、各収納容器と処理領域が共に円環状に配置され、各収納容器が固定されて、処理領域が、円環の中心軸周りに回転自在に構成されているので、上記第４の特徴構成に関連して記述したように、実際の実施に即した処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明による水素吸蔵材の処理方法と処理装置につき、その実施の形態を図面に基づいて説明する。
水素吸蔵材の処理装置は、図１〜図３に示すように、装置本体１と上下方向に配置されて装置本体１に回転自在に保持された回転軸２を備え、その回転軸２には電動モータ３が連動連結されている。
さらに、その処理装置は、水素吸蔵材としての水素吸蔵合金Ｍを収納する合計４個の収納容器４を備え、それら収納容器４が、前記回転軸２を中心軸とする円環状に配置され、かつ、互いに連結されて一体化されている。
【００２３】
各収納容器４内には、粉末そして／または粒状である粉粒状の水素吸蔵合金Ｍが収納され、各収納容器４には、水素供給用の入口５と水素排出用の出口６がそれぞれ備えられ、円環状の収納容器４全体が、複数の吊下げ部材７により上方から吊下げられて装置本体１に固定されている。
円環状の収納容器４の下方には、その中心軸２を共有する状態で、上方が開放された断面コの字状の円環状部材８が配置され、その円環状部材８の内側空間内に円環状の収納容器４全体が位置するように配置され、円環状部材８の方は、複数の取付け部材９を介して回転軸２に連結保持されている。
【００２４】
円環状部材８は、水素吸蔵合金Ｍを冷却または加熱するためのオイルＯを収納し、その内側空間は、仕切り壁１０によって、冷却領域として機能するひとつの冷却室１１、加熱領域として機能するひとつの加熱室１２、および、冷却室１１と加熱室１２の間に位置して中間的な温度雰囲気を形成する中間領域として機能する２つの中間室１３に仕切られていて、これら冷却室１１、加熱室１２、および、中間室１３により処理領域１４が構成されている。
その仕切り壁１０は、図５に詳しく示すように、例えば、テフロンなどの合成樹脂や金属製の細い線状体からなるブラシで構成されていて、その仕切り壁１０内を収納容器４が貫通して相対移動できるように構成されている。
【００２５】
円環状部材８の冷却室１１の近傍には、冷却手段としての冷媒通流用の冷却パイプ１５を収納した冷却用タンク１６が配置され、その冷却用タンク１６の上には、冷却用オイルポンプ１７が載置されて、冷却用タンク１６と冷却用オイルポンプ１７が円環状部材８側に固定保持されている。
その冷却用オイルポンプ１７と冷却室１１は、冷却用の供給管１８（図４参照）と戻り管１９を介して連通接続され、冷却パイプ１５内を通流する冷媒により冷却されてタンク１６内に収納された比較的温度の低いオイルＯを冷却用オイルポンプ１７により冷却室１１へ循環供給するように構成されている。
【００２６】
また、加熱室１２の近傍には、加熱手段としてのヒータ２０を収納した加熱用タンク２１が配置され、その加熱用タンク２１の上には、加熱用オイルポンプ２２が載置され、加熱用タンク２１と加熱用オイルポンプ２２も円環状部材８側に固定保持されている。
その加熱用オイルポンプ２２と加熱室１２は、加熱用の供給管２３（図４参照）と戻り管２４を介して連通接続されて、ヒータ２０により加熱されてタンク２１内に収納された比較的温度の高いオイルＯを加熱用オイルポンプ２２により加熱室１２へ循環供給するように構成されている。
【００２７】
つぎに、この水素吸蔵材の処理装置の作動を説明するとともに、水素吸蔵材の処理方法について言及する。
この処理装置の作動はすべて図外の制御装置により制御され、例えば、円環状部材８は、電動モータ３の回転駆動に伴って回転軸２を中心軸として矢印方向に所定の速度で回転移動される。
また、制御に必要な情報を検出するため、例えば、オイルＯの温度を検出する温度検出手段が、冷却用タンク１６や加熱用タンク２１内に設けられ、その検出情報に基づいて、冷却室１１内には常に所定の低温度に維持されたオイルＯが供給され、また、加熱室１２内には常に所定の高温度に維持されたオイルＯが供給される。
その他、図示はしないが、各収納容器４の入口５と出口６には電磁式開閉弁が接続されるか、あるいは、電磁式開閉弁を備えた管などが接続される。
【００２８】
まず、図３を参照して、２個の収納容器４が冷却室１１内に位置し、他の２個の収納容器４が加熱室１２内に位置している。
冷却室１１内に位置する２個の収納容器４のうち、右側に位置する収納容器４は、冷却室１１内に移動された直後の状態にあり、入口５から水素リッチガスＨ１が供給され、かつ、その収納容器４内の水素吸蔵合金Ｍが冷却されることで、水素吸蔵合金Ｍが水素リッチガスＨ１中の水素ガスのみを吸蔵する吸蔵工程の初期段階にある。
それに対し、左側に位置する収納容器４は、冷却室１１内に移動された後、所定の時間を経過して吸蔵工程の最終段階にあり、水素リッチガスＨ１の供給が停止されるとともに、出口６から水素ガスが吸蔵された後の不純ガスが排出される。
【００２９】
その後、円環状部材８の回転移動に伴って、まず、左側に位置する収納容器４が、いったん中間室１３内、つまり、隣接する冷却室１１と加熱室１２からそれぞれオイルＯが流入して中間的な温度雰囲気に維持される中間室１３内に位置された後、加熱室１２内に位置される。加熱室１２内に位置されると、水素吸蔵合金Ｍが加熱されることで、その水素吸蔵合金Ｍが吸蔵した水素ガスを放出し、放出された高純度の水素ガスＨ２が出口６から排出されて回収される。つまり、放出工程が実行されるのであり、図３に示す位置関係では、右上と左上に位置する収納容器４がその状態にある。
このようにして、各収納容器４は、冷却室１１から中間室１３を経て加熱室１２へ、さらに、その加熱室１２から中間室１３を経て冷却室１１へと順次相対移動され、各収納容器４内において、吸蔵工程と放出工程が繰り返し実行される。
したがって、各収納容器４の間で水素吸蔵合金Ｍを搬送移動させる必要はなく、水素吸蔵合金Ｍによる処理を連続的に実行することができる。
【００３０】
〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、収納容器４と処理領域１４を形成する円環状部材８のうち、収納容器４を固定して、円環状部材８を移動させた例を示したが、収納容器４と円環状部材８は相対的に移動すればよく、したがって、先の実施例とは逆に、円環状部材８を固定して、収納容器４を移動させるように構成することも、また、収納容器４と円環状部材８を共に移動させるように構成することもできる。
さらに、円環状部材８によりひとつの冷却室１１と加熱室１２、および、２つの中間室１３を形成した例を示したが、これら各室１１，１２，１３の数は任意に設定することができる。
同様に、収納容器４の数も最低２つあれば足りるが、処理能力を考慮すると、収納容器４の数が多いほど有利であり、例えば、収納容器４を上下方向へ複数段に積み重ねたり、横方向へ複数列に配置して収納容器４の数を大幅に増やすことができる。
【００３１】
（２）先の実施形態では、複数の収納容器４を円環状に配置し、かつ、処理領域１４を形成する部材８も円環状に形成した例を示したが、例えば、処理領域１４を楕円形に形成して、その楕円形の処理領域１４に沿って複数の収納容器４を相対移動させるように構成するなど、処理領域１４と収納容器４の具体的な配置関係については種々の改変が可能である。
また、冷却手段の一例として冷却パイプ１５を示し、加熱手段の一例としてヒータ２０を示したが、冷却手段や加熱手段については、従来公知の各種の装置を使用して構成することができ、したがって、冷却領域１１、加熱領域１２、中間領域１３についても、必ずしもオイルＯを使用する必要はなく、他の液体や気体を使用して各領域１１，１２，１３を形成することもできる。
【００３２】
（３）先の実施形態では、水素吸蔵材の一例として水素吸蔵合金Ｍを示したが、水素吸蔵合金Ｍに代えて、カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル、カーボンナノファイバと呼ばれる水素を吸蔵・放出する特性を有する炭素化合物の粉粒体を使用することも可能である。
さらに、本発明による水素吸蔵材の処理方法と処理装置は、先の実施形態で示したように、水素リッチガスから高純度の水素を精製する用途のみに限らず、例えば、水素吸蔵材の吸蔵工程における発熱作用や、放出工程における吸熱作用を利用して冷暖房装置に応用するなど、その用途についての制限はない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】水素吸蔵材処理装置の一部切欠き正面図
【図２】水素吸蔵材処理装置の平面図
【図３】水素吸蔵材処理装置の図式平面図
【図４】水素吸蔵材処理装置の要部の断面図
【図５】水素吸蔵材処理装置の要部の平面図
【符号の説明】
【００３４】
２      中心軸
４      収納容器
５      水素供給用の入口
６      水素排出用の出口
１１    冷却領域
１２    加熱領域
１３    中間領域
１４    処理領域
１５    冷却手段
２０    加熱手段
Ｍ      水素吸蔵材
【図１】
2006038037.tif 000003
【図２】
2006038037.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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