(57)【要約】【課題】製造および取り扱いが容易でかつメンテナンス性がよく、また、水素吸蔵合金の膨張および収縮に対しても適応する水素吸蔵合金容器を提供する。【解決手段】水素ガス供給源または水素ガス使用機器に接続され、内部に充填された粒子状の水素吸蔵合金６に水素ガスを吸蔵させるとともに、前記水素ガスを外部へ放出することが可能な金属製の水素吸蔵合金容器１において、円板状の底板２ａおよび円筒状の側板２ｂから形成されるカップ２と、弾性金属製の渦巻きばね５と、前記水素ガス供給源または前記水素ガス使用機器を接続するためのねじ孔４を有する円板状の上蓋３とを備え、カップ２内に渦巻きばね５を収納するとともに、渦巻きばね５を収納したカップ２内の空隙に水素吸蔵合金６を充填した状態で、上蓋３によってカップ２を封止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガス供給源または水素ガス使用機器に接続され、内部に水素ガスを吸蔵するとともに、前記水素ガスを外部へ放出することが可能な金属製の水素吸蔵合金容器において、
底板および側板から形成されるカップと、
金属製の渦巻きばねと、
前記水素ガス供給源または前記水素ガス使用機器を接続するための取付孔を有する上蓋とを備え、
前記カップ内に前記渦巻きばねが収納されるとともに、前記渦巻きばねを収納した前記カップ内の空隙に粒子状の水素吸蔵合金を充填した状態で、前記上蓋によって前記カップが封止されている
ことを特徴とする水素吸蔵合金容器。
【請求項２】
請求項１に記載の水素吸蔵合金容器において、
前記取付孔に接続されて前記水素ガス供給源または前記水素ガス使用機器との間で前記水素ガスを流通させるガス流路を備え、
前記ガス流路内に、隙間が前記水素吸蔵合金の粒径よりも小さいフィルタが設けられている
ことを特徴とする水素吸蔵合金容器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水素吸蔵合金容器において、
前記カップは、前記側板の高さ寸法よりも前記底板の直径方向もしくは幅方向の寸法が大きいことを特徴とする水素吸蔵合金容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に水素吸蔵合金を収納し、外部から供給される水素ガスを吸蔵するとともに、吸蔵した水素ガスを必要に応じて放出することのできる水素吸蔵合金容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
身体に有害とされる活性酸素を体内から除去するため、体内に水素ガスを取り込み、酸素と反応させることが健康や美容に有効であるといわれている。水素ガスの工業的な生成方法としては、例えば水の電気分解法によるものが実用的である。また、特許文献１には、金属マトリックス中にアルミニウムを微細に分散させた組織を有する水素ガス発生部材を水と接触させ、金属表面から発生する水素ガスを取り出す方法が記載されている。さらに、一般に水素ガスをボンベに充填したものが市販されているから、少量の使用であれば、そのような水素ガスボンベを利用することもできる。
【０００３】
そして、特許文献２に記載されているように、水素吸蔵合金が知られている。特許文献２に記載されている水素吸蔵合金容器は、小型ボンベ状の金属容器（キャニスタ）に水素吸蔵合金を充填し、水素ガスの吸蔵・放出を繰り返し行うことができるように構成されている。水素吸蔵合金は、水素を吸蔵することによって体積で１０％程度膨張し、逆に、水素を放出すると収縮する。水素吸蔵合金は粒径１ｍｍ程度のパウダー状であるが、膨張および収縮を繰り返すことにより微細化しやすい。また、水素吸蔵合金は、成分に応じた温度・圧力で水素ガスを吸蔵し、また放出する。したがって、使用する水素吸蔵合金に応じた圧力で水素ガスを供給することにより水素ガスの吸蔵が生じ、その場合に発熱する。また、水素ガスを放出する温度に水素吸蔵合金を維持することにより、水素ガスを放出させることができる。そのため、吸蔵時には水素吸蔵合金もしくはこれを収容した容器から熱を奪って（冷却して）水素ガスの吸蔵を促進することが好ましく、また水素吸蔵合金容器から水素ガスを取り出す場合には、水素吸蔵合金容器を加熱することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５１７１４号公報
【特許文献２】特開２００８−１８０２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献２に記載されているように、従来知られている水素吸蔵合金容器は、大小を問わず縦型のボンベ状であり、水素ガスの取り出し口の大きさに合わせて上部を細くするネッキング加工が施されている。このことから次のような問題点が生じている。
（１）使用や貯蔵に際して容器が転倒しやすい。
（２）容器を加熱するために、縦長の胴の部分にヒータを巻きつけるなどの手段が必要であるが、加熱効率が悪い。
【０００６】
また、特許文献２に記載の水素吸蔵合金容器では、合金の微細化対策として、容器内を長手方向に複数に分割する仕切り板を設け、粒子状の合金粉末を容器の長手方向に均等に充填するようにしている。また、容器内に複数本のパイプを挿入することにより、合金の膨張を抑制している。しかしながら、容器のネック部を絞るネッキング加工は、これらの仕切り板やパイプを挿入した後に行われるため、ネッキング加工を施した後には、これら仕切り板やパイプ、あるいは、合金粉末を容器から取り出すことはできない。したがって、この場合の容器は使い捨てとなってしまう。
【０００７】
本発明は上記の事情を背景として考え出されたものであり、製造および取り扱いが容易でかつメンテナンス性がよく、また、水素吸蔵合金の膨張および収縮に対しても適応する水素吸蔵合金容器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の目的を達成するために、水素ガス供給源または水素ガス使用機器に接続され、内部に充填された粒子状の水素吸蔵合金に水素ガスを吸蔵させるとともに、前記水素ガスを外部へ放出することが可能な金属製の水素吸蔵合金容器において、底板および側板から形成されるカップと、金属製の渦巻きばねと、前記水素ガス供給源または前記水素ガス使用機器を接続するための取付孔を有する上蓋とを備え、前記カップ内に前記渦巻きばねが収納されるとともに、前記渦巻きばねを収納した前記カップ内の空隙に粒子状の水素吸蔵合金を充填した状態で、前記上蓋によって前記カップが封止されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明における水素吸蔵合金容器は、前記取付孔に接続されて前記水素ガス供給源または前記水素ガス使用機器との間で前記水素ガスを流通させるガス流路を備え、前記ガス流路内に、隙間が前記水素吸蔵合金の粒径よりも小さいフィルタが設けられていてよい。
【００１０】
また、本発明における前記カップは、前記側板の高さ寸法よりも前記底板の直径方向もしくは幅方向の寸法が大きくなるように形成されていてよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、渦巻きばねは、容器内を自由に移動できるため、膨張および収縮を抑制する必要がなく、容器内部のメンテナンスはほとんど必要がない。さらに、渦巻きばねは、層間にほぼ均等な隙間が生じるので、水素吸蔵合金粒子が均一に充填される。その渦巻きばねは、各層のエッジ部分で水素吸蔵合金容器の底部に接触し、その接触面が渦巻き状に長く、広い接触面積となるので、容器の底部と渦巻きばねとの熱伝達面積が広くなって、容器の底部と渦巻きばねとの間で効率よく熱伝達することが可能になる。併せて、渦巻きばねは、水素ガスの吸蔵時に、容器が横方向に膨張することを抑制するように機能する。そして、その渦巻きばねの各層の間の隙間に水素吸蔵合金粒子が均等に充填されているので、結局、容器と水素吸蔵合金粒子との間での熱伝達が良好になる。そのため、水素を水素吸蔵合金粒子に吸着させる場合、吸着に伴う発熱が生じても、渦巻きばねおよび容器を介して外部に十分に放熱できるので、温度上昇を抑制して水素の吸着を十分に生じさせることができる。また反対に水素吸蔵合金粒子から水素を放出させる場合、放出（もしくは脱離）に伴う吸熱が生じても、渦巻きばねおよび容器を介して外部から十分に熱を伝達できるので、水素貯蔵合金粒子の温度低下を抑制することができる。すなわち、外部の熱によって水素吸蔵合金粒子を加熱して水素ガスの放出を十分に行わせることができる。そして、本発明によれば、水素吸蔵合金容器が平型で安定性がよいから、使用中に転倒する心配がない。また、容器の上下方向における水素吸蔵合金粒子の充填密度分布を考慮しなくともよい。そのため、例えばホットプレートなどに容器を載せるだけで、水素吸蔵合金を容易に加熱することができる。したがって、巻きつけ式のヒータなど特殊な加熱装置が不要である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施例における容器を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例における容器の断面図である。
【図３】本発明においてガスチューブとの接続に使用するプラグの一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２実施例における容器を示す斜視図である。
【図５】フィルタの配置位置の一例を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。
〔第１実施例〕
図１は、第１実施例の水素吸蔵合金容器を一部切り開いて示す斜視図であり、図２は、第１実施例の水素吸蔵合金容器を中央付近で切断した断面図である。水素吸蔵合金容器１は、例えば熱伝導性や耐食性さらには重量などを考慮して選択された適宜の金属製であって、円板状の底板２ａおよび円筒状の側板２ｂから形成されるカップ２と、円板状の上蓋３とで構成されている。
【００１４】
カップ２は、平型のいわゆる太鼓状のものである。具体的には、カップ２は、側板２ｂの高さ寸法よりも底板２ａの直径寸法が大きくなるように形成されている。上蓋３には、本発明における取付孔の一例であるねじ孔４が形成されている。ねじ孔４は、図１および図２に示す例では、上蓋３の径方向の中央部分に形成されている。
【００１５】
カップ２の内部には、りん青銅製もしくはベリリウム銅製などのばね性に優れた金属製の渦巻きばね５が収納されている。渦巻きばね５は、カップ２の内部で底板２ａに接触している。渦巻きばね５は、板幅（図１、図２での高さ寸法）がカップ２内に高さ方向で所定の隙間を生じる寸法になっている。渦巻きばね５を軽く巻き締めた状態でカップ２の内部に挿入し、その後、渦巻きばね５の巻き締め状態を解放すれば、渦巻きばね５は自力で拡がるので、特に先端部などをカップ２に固定する必要はない。
【００１６】
また、カップ２の内部には、粒子状の水素吸蔵合金６が充填されている。水素吸蔵合金６の粒子は、カップ２内の隙間を埋めるように充填されており、したがってカップ２と渦巻きばね５との間隔や、渦巻き状に巻かれて多層となった渦巻きの層間の間隔は、水素吸蔵合金６の粒径より小さくなっている。
【００１７】
そして、上記のようにカップ２の内部に渦巻きばね５を収納し、また、水素吸蔵合金６を充填した状態で、上蓋３によってカップ２が封止されている。図２に示すように、カップ２と上蓋３との接合部７が、例えば、ＴＩＧ溶接あるいはろう付けなどによって接合されている。なお、上蓋３の外周面に雄ねじを形成し、かつカップ２の上端内周面に雌ねじを形成し、これら雄ねじおよび雌ねじをテーパーネジとすることにより、カップ２に上蓋３をネジ構造で接合するとともに、気密状態に封止することとしてもよい。あるいは、上蓋３とカップ２との間にＯリングなどのシール材を介在させて気密状態を維持するように構成してもよい。
【００１８】
上蓋３のねじ孔４には、水素ガスの取り込みおよび放出のためのチューブ（図示せず）が適宜のプラグ８を介して接続される。プラグ８の一例を図３に示してある。
【００１９】
さらに、水素ガス供給源（図示せず）または水素ガス使用機器（図示せず）と水素吸蔵合金容器１との間で水素ガスを流通させるガス流路内の任意の位置、例えば水素吸蔵合金容器１内のねじ孔４付近、あるいは、上記のようなプラグ８の付近などに、水素吸蔵合金６の粒径よりも細かいフィルタを設け、水素吸蔵合金容器１内の水素吸蔵合金６の粒子が逸出しないようにすることが望ましい。なお、水素吸蔵合金は水素を一度吸収すると微細化するので、水素吸蔵合金容器１のネジ穴の周囲の一次フィルタのポアサイズは微細化した水素吸蔵合金の粒径以下が好ましい。発生した水素ガスを飲用や吸入用として使用する場合は、水素ガスが流通する経路内に二次フィルタ（中空糸フィルタなど）を設け、雑菌と併せて水素吸蔵合金６の粒子をフィルタリングするのが好ましい。
【００２０】
水素ガスを吸蔵させた水素吸蔵合金容器１を、例えば、ヒータ、ホットプレート等に載せて加熱すれば、渦巻きばね５の各層が底板２ａに接しているので、水素吸蔵合金容器１内に充填された水素吸蔵合金６の粒子のほぼすべてに熱が効率よく伝達され、水素ガスが放出される。渦巻きばね５をベリリウム銅製とすれば、特に熱伝導率がよい。
【００２１】
〔第２実施例〕
図４は、第２実施例の水素吸蔵合金容器１０を示す斜視図である。水素吸蔵合金容器１０は、第１実施例の水素吸蔵合金容器１と原理的に同じ構造であるが、より大型の本体部１１の上に制御部１２を載置し、持ち運び用の把手１３を取り付けた構成となっている。
【００２２】
本体部１１は、前述のとおり、構造は第１実施例の水素吸蔵合金容器１と同じ太鼓状である。本体部１１には、内部に板ばね（図示せず）が収められ、また、水素吸蔵合金粒子（図示せず）が充填されている。
【００２３】
制御部１２には、水素ガスチューブを接続するプラグ８のほか、システム全体を高圧ガス保安法の対象外とするため、圧力ゲージ１４、および、ガス放出ボタン１５などが設けられている。なお、これらの圧力ゲージ１４やガス放出ボタン１５を設ける場合、ガス流路９は、例えば図５に模式的に示すように、本体部１１から圧力ゲージ１４またはガス放出ボタン１５を通ってプラグ８を経る流路となるので、水素吸蔵合金粒子を捕捉する１次フィルタＦ１は、圧力ゲージ１４の流入側（上流側）に設け、前述した二次フィルタＦ２はプラグ８の流入側（上流側）に設けることが好ましい。また、圧力ゲージ１４やガス放出ボタン１５は、プラグ８とは独立してそれぞれ設けることも可能であり、その場合には、プラグ８や圧力ゲージ１４ならびにガス放出ボタン１５のそれぞれにフィルタを設けることになる。
【００２４】
水素吸蔵合金容器１０は、水素ガス充填時や放出時に内部圧力が１ＭＰａを超えないように監視し、適宜内部ガスを系外に放出させる必要がある。自動放出させる場合は安全弁（図示せず）を取り付け、設定圧を１ＭＰａとすればよい。このほか、内部に、例えば、温度センサ、可燃性ガス検知センサ、赤外線センサ、圧力信号、温度信号、傾斜計、位置情報などの発信機（いずれも図示せず）を設けて、これら各種情報を外部にコードレスで発信するようにすれば、インターネットに接続していわゆるＩＯＴ（Internet of Things）として活用できる。水素吸蔵合金は危険物指定されているので、一般ユーザ向けの商品として活用する場合、これら各種センサからの信号を、水素吸蔵合金容器１０に付設した適宜の制御機器（図示せず）自体が解析して危険な状態を判断し、水素供給経路に配置した電磁弁（図示せず）を即座に遮断したり、管理者のスマートフォーン等へ通知するなどして、危険を回避する機能を持たせることが有効である。またＧＰＳ（グローバル  ポジションニング  システム）機能は、水素吸蔵合金を内蔵した水素吸蔵合金容器１０の勝手な廃棄を防止するためにも有効である。
【００２５】
第２実施例に示した大型の水素吸蔵合金容器１０を、例えば営業用の「水素ステーション」に設置し、第１実施例に示した小型の水素吸蔵合金容器１に水素を充填して個人消費者に持ち帰らせ、個人消費者は水素ガスが少なくなるたびに「水素ステーション」を訪れるようにすれば、水素ガスを使用する個人は自家に大型の機器を設置しなくともよく、また、外出先などでも水素を手軽に使用できるので美容や健康上大きな効果が期待できる。
【００２６】
なお、本発明は上述した各実施例に限定されないのであって、水素吸蔵合金容器の形状は円筒状でなくてもよく、多角形状の筒状など必要に応じて適宜の形状とすることができる。その場合であっても、いわゆる平型であることが好ましく、側板の高さ寸法よりも底板の直径方向もしくは幅方向の寸法を大きくする。
【符号の説明】
【００２７】
１，１０…水素吸蔵合金容器、  ２…カップ、  ２ａ…底板、  ２ｂ…側板、  ３…上蓋、  ４…ねじ孔、  ５…渦巻きばね、  ６…水素吸蔵合金、  ７…接合部、  ８…プラグ（ガス流路）、  ９…フィルタ、  １１…本体部、  １２…制御部、  １３…把手、  １４…圧力ゲージ、  １５…ガス放出ボタン、  Ｆ１…一次フィルタ、  Ｆ２…二次フィルタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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