(57)【要約】【課題】水素吸蔵合金と樹脂とを混合してなる樹脂複合化水素吸蔵合金を、熱交換部を内部に有する容器内へ、隙間なく且つ時間効率良く、充填し得る方法を提供すること。【解決手段】複数の板状部２ａが軸方向に並んでなる熱交換部（例えば、螺旋フィン２）を内部に有する容器１０１への樹脂複合化水素吸蔵合金の充填方法である。カバー３を外した容器１０１を軸方向まわりに回転させながら、隣り合う板状部２ａの間に樹脂複合化水素吸蔵合金を注入していく。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板状部が軸方向に並んでなる熱交換部を内部に有する容器への樹脂複合化水素吸蔵合金の充填方法であって、
カバーを外した前記容器を軸方向まわりに回転させながら、隣り合う前記板状部の間に前記樹脂複合化水素吸蔵合金を注入していくことを特徴とする、樹脂複合化水素吸蔵合金の容器への充填方法。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂複合化水素吸蔵合金の容器への充填方法において、
前記樹脂複合化水素吸蔵合金の注入手段の吐出位置を、前記容器の軸方向に沿って移動させながら、隣り合う前記板状部の間に前記樹脂複合化水素吸蔵合金を注入していくことを特徴とする、樹脂複合化水素吸蔵合金の容器への充填方法。
【請求項３】
請求項２に記載の樹脂複合化水素吸蔵合金の容器への充填方法において、
前記注入手段が押出機であることを特徴とする、樹脂複合化水素吸蔵合金の容器への充填方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の樹脂複合化水素吸蔵合金の容器への充填方法において、
前記複数の板状部が螺旋状に形成されており、
前記注入手段の吐出位置を、隣り合う前記板状部の間に沿わせつつ、前記容器の軸方向に沿って直線的に移動させながら、隣り合う前記板状部の間に前記樹脂複合化水素吸蔵合金を注入していくことを特徴とする、樹脂複合化水素吸蔵合金の容器への充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂複合化水素吸蔵合金を容器に充填する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素を貯蔵する方法として、容器に充填された水素吸蔵合金に、水素ガスを吸収させて水素を貯蔵する方法がある。この方法は、水素ガスをガスボンベに高圧貯蔵する方法などに比べて、安全性、および体積充填効率に優れるため、現在注目されている。
【０００３】
一方、水素吸蔵合金は、水素ガスの吸収・放出にともなって、最大３０％膨張・収縮するため、その際に生じる応力が容器に歪みを与え、容器の耐久性に悪影響を及ぼす。水素吸蔵合金が膨張・収縮することで容器へ作用する応力を緩和する方法として、水素吸蔵合金と樹脂とを混合して樹脂複合化水素吸蔵合金とし、この樹脂複合化水素吸蔵合金を、容器に充填する方法がある。
【０００４】
ここで、特許文献１には、水素吸蔵合金と樹脂とカーボンファイバーとを混合してなる樹脂複合材を容器に充填する方法が記載されている。特許文献１では、上記樹脂複合材を容器に充填する際に、所定周波数の振動を容器に継続的に与えている。これにより、水素吸蔵合金を所望の充填率で容器内に充填することができるとのことである。
【０００５】
なお、水素吸蔵合金を容器に充填する方法として、特許文献２に記載の方法もある。特許文献２には、ベルトコンベヤで容器を移送しながら、水素吸蔵合金を連続的に容器に充填する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１６９２６９号公報
【特許文献２】特開２００２−１５６０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、水素ガスが水素吸蔵合金に吸収される水素吸蔵反応は、発熱反応であるため、水素吸蔵合金が充填された容器に水素ガスを充填する際には、容器を迅速に冷却する必要がある。そのため、水素吸蔵合金が充填される容器は、熱交換機能を内部に有する容器である必要がある。
【０００８】
熱交換器機能は、例えば、多数のフィン・仕切りなどを容器の内部に設けることで具現化される。一方、水素吸蔵合金と樹脂とを混合してなる樹脂複合化水素吸蔵合金は、流動性が悪く（粘性が高く）、多数のフィン・仕切りなどを内部に有する容器には充填しにくい。特許文献１に記載のように、容器を振動させる程度では、容器内に隙間なく、且つ時間効率良く、樹脂複合化水素吸蔵合金を充填することは難しい。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水素吸蔵合金と樹脂とを混合してなる樹脂複合化水素吸蔵合金を、熱交換部を内部に有する容器内へ、隙間なく且つ時間効率良く、充填し得る方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数の板状部が軸方向に並んでなる熱交換部を内部に有する容器への樹脂複合化水素吸蔵合金の充填方法であって、カバーを外した前記容器を軸方向まわりに回転させながら、隣り合う前記板状部の間に前記樹脂複合化水素吸蔵合金を注入していくことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の充填方法によると、水素吸蔵合金と樹脂とを混合してなる樹脂複合化水素吸蔵合金を、熱交換部を内部に有する容器内へ、隙間なく且つ時間効率良く、充填し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】樹脂複合化水素吸蔵合金が充填される容器の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】隣り合う板状部の間に樹脂複合化水素吸蔵合金を注入していく方法の一例を示す図である。
【図３】樹脂複合化水素吸蔵合金が充填される容器の変形例を示す縦断面図である。
【図４】樹脂複合化水素吸蔵合金が充填される容器の変形例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
（容器の構成）
まず、樹脂複合化水素吸蔵合金が充填される容器の一実施形態について、図１を参照しつつ説明する。なお、本発明に係る充填方法は、図１に示す容器１０１や、後述する図３、４に示す容器１０２、１０３に限られることはなく、複数の板状部（フィンや仕切り）が軸方向Ｚに並んでなる熱交換部を内部に有する様々な形態の容器に適用することができる。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の容器１０１は、複数の板状部２ａが軸方向Ｚに並んでなる熱交換部としての螺旋フィン２を内部に有する容器であって、螺旋フィン２が外周面に固定された筒体１と、カバー３とを有する。螺旋フィン２が配置された、筒体１とカバー３との間の空間Ｓは、樹脂複合化水素吸蔵合金が充填される空間である。螺旋フィン２は、複数の板状部２ａが螺旋状に形成されたものである。
【００１６】
ここで、樹脂複合化水素吸蔵合金とは、水素吸蔵合金と、樹脂（合成樹脂）とを混合してなるもののことをいう。例えば、粉末状の水素吸蔵合金に、合成樹脂を添加混合することで、樹脂複合化水素吸蔵合金が作製される。水素吸蔵合金としては、２元系合金、３元系合金、４元系合金、および５元系合金などが挙げられ、様々な種別、組成、結晶構造の水素吸蔵合金が存在するが、本発明に係る充填方法は、特定の水素吸蔵合金への適用に限定されるものではない。
【００１７】
水素吸蔵合金と混合される合成樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂、およびポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、ならびに、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、およびセルロイド樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。なお、合成樹脂は、水素吸蔵合金に吸蔵された水素の放出加熱温度よりも高い軟化点（例えば、１００度以上の軟化点）を有する合成樹脂であることが好ましい。
【００１８】
筒体１の中には、熱交換媒体（例えば、水）が流される。樹脂複合化水素吸蔵合金が充填された容器１０１に水素ガスを充填する際、筒体１の中に例えば水を流し、この水により、樹脂複合化水素吸蔵合金は冷却される。樹脂複合化水素吸蔵合金からの熱は、容器１０１内の筒体１の外周面、および螺旋フィン２から、筒体１内を流れる水に移行する。螺旋フィン２（板状部２ａ）、および筒体１は、伝熱性に優れるものがよく、その材料は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金などである。
【００１９】
本実施形態のカバー３は、筒状のカバー本体４と、カバー本体４の軸方向両端部を閉止する円板状の２枚のプレート５とで構成される。なお、カバー本体４の軸方向端部のフランジ部４ａとプレート５とは、例えばボルト（不図示）などの固定手段で固定される。また、カバー３（カバー本体４）には、水素ガスの入口・出口が設けられるが、この図示は省略されている。
【００２０】
（樹脂複合化水素吸蔵合金の充填方法）
図２を参照しつつ、樹脂複合化水素吸蔵合金を容器１０１に充填する方法について説明する。
【００２１】
まず、カバー３を外した容器１０１の筒体１の端部を、回転駆動手段１３に取り付ける。このとき、筒体１の姿勢は、縦（軸方向が鉛直方向）でもよいし、横（軸方向が水平方向）でもよい。なお、筒体１の姿勢が縦（軸方向が鉛直方向）にされていると、横（軸方向が水平方向）にされている場合よりも、隣り合う板状部２ａの間に注入された樹脂複合化水素吸蔵合金は、隣り合う板状部２ａの間に保持され易い（樹脂複合化水素吸蔵合金がたれて落下するのをより防止することができる）。
【００２２】
一方で、水素吸蔵合金に合成樹脂を添加混合して、樹脂複合化水素吸蔵合金を作製する。作製した樹脂複合化水素吸蔵合金を、押出機８（注入手段）のホッパ１０に供給する。
【００２３】
なお、作製した樹脂複合化水素吸蔵合金は、粘性が高く、どろだんご状やクリーム状であり、流動性が悪い。樹脂複合化水素吸蔵合金の注入手段、すなわち、押出機８は、これに限定されるものではないが、例えば、スクリュー式の押出機である。
【００２４】
カバー３を外した容器１０１を回転駆動手段１３に取り付ける工程と、樹脂複合化水素吸蔵合金を作製し、作製した樹脂複合化水素吸蔵合金を押出機８へ供給する工程とは、どちらの工程が先行してもよいし、両工程が並行して行われてもよい。樹脂複合化水素吸蔵合金の硬化速度などによって、どちらの工程を先行させるのか適宜選択される。
【００２５】
次いで、押出機８の本体部９の吐出ノズル１１の先端９ａ（吐出位置）を、隣り合う板状部２ａの間の側方近傍に位置させる。その後、樹脂複合化水素吸蔵合金を押出機８から押し出しながら、カバー３を外した容器１０１（螺旋フィン２が外周面に固定された筒体１）を回転駆動手段１３で軸方向Ｚまわりに回転させつつ、隣り合う板状部２ａの間に樹脂複合化水素吸蔵合金を注入していく。
【００２６】
筒体１（カバー３を外した容器１０１）を軸方向Ｚまわりに回転させながら、隣り合う板状部２ａの間に樹脂複合化水素吸蔵合金を注入していくことで、特許文献１に記載の振動を利用した充填方法よりも、隣り合う板状部２ａの間に樹脂複合化水素吸蔵合金を隙間なく且つ時間効率良く、充填することができる。
【００２７】
このとき、押出機８の吐出ノズル１１の先端９ａ（吐出位置）を、筒体１（カバー３を外した容器１０１）の軸方向Ｚに沿って移動させながら、隣り合う板状部２ａの間に樹脂複合化水素吸蔵合金を注入していくことが好ましい。これによると、軸方向Ｚに並ぶ全ての板状部２ａの間に、樹脂複合化水素吸蔵合金を効率良く充填することができる。
【００２８】
さらには、押出機８の吐出ノズル１１の先端９ａ（吐出位置）を、隣り合う板状部２ａの間に沿わせつつ、当該先端９ａ（吐出位置）を筒体１（カバー３を外した容器１０１）の軸方向Ｚに沿って直線的に移動させながら、隣り合う板状部２ａの間に樹脂複合化水素吸蔵合金を注入していくことが好ましい。この場合、螺旋フィン２が、例えば１条ねじであるとすると、筒体１が１回転したときに、押出機８の吐出ノズル１１の先端９ａ（吐出位置）が、螺旋フィン２の１ピッチ分、ねじが進む軸方向に移動するように、筒体１（カバー３を外した容器１０１）の回転速度と、押出機８の吐出ノズル１１の先端９ａ（吐出位置）の軸方向Ｚへの移動速度とを同期させる。この構成によると、軸方向Ｚに並ぶ全ての板状部２ａの間に、樹脂複合化水素吸蔵合金をより効率良く充填することができる。なお、押出機８の移動手段の図示は、省略されている。
【００２９】
全ての板状部２ａの間への樹脂複合化水素吸蔵合金の充填が完了すると、筒体１の回転を停止し、筒体１にカバー３を取り付ける。本実施形態の容器１０１のように、カバー３内において、螺旋フィン２（熱交換部）が配置されていない空間がある場合には、筒体１にカバー３を取り付けた後、樹脂複合化水素吸蔵合金を、この空間に充填する。当該空間は、フィンがないため、カバー３が取り付けられていても、樹脂複合化水素吸蔵合金を容器１０１内に容易に充填することができる。なお、この場合、カバー３（カバー本体４）には、樹脂複合化水素吸蔵合金の充填口が設けられるが、この図示は省略されている。筒体１とカバー３との間の空間Ｓ全体に（空間Ｓの軸方向の端から端まで）、螺旋フィン２（熱交換部）が配置されていてもよい。
【００３０】
なお、板状部２ａの間に注入された（容器１０１に充填された）樹脂複合化水素吸蔵合金は、時間が経てば硬化する。
【００３１】
（容器の変形例）
図３、および図４に示す容器１０２、および容器１０３は、図１に示す容器１０１の変形例である。容器１０２、および容器１０３と、容器１０１との相違点は、容器の内部の熱交換部の構成である。
【００３２】
図３に示す容器１０２の熱交換部１２は、複数のリング状の板１２ａ（板状部）が、軸方向Ｚに直交する方向に対して傾斜した姿勢で、所定の間隔をあけて軸方向Ｚに並んだものである。
【００３３】
また、図４に示す容器１０３の熱交換部２２は、複数のリング状の板２２ａ（板状部）が、軸方向Ｚに直交する姿勢で、所定の間隔をあけて軸方向Ｚに並んだものである。
【００３４】
（樹脂複合化水素吸蔵合金の注入手段）
上記実施形態では、押出機８（例えば、スクリュー式の押出機）を用いて、隣り合う板状部２ａの間に樹脂複合化水素吸蔵合金を注入する例を示した。樹脂複合化水素吸蔵合金の注入手段は、押出機８に限定されない。例えば、容器１０１がより小型な容器である場合などには、シーリング材の注入に用いる公知のコーキングガンなどを用いて、カバー３を外した容器１０１を軸方向Ｚまわりに回転させながら、隣り合う板状部２ａの間に樹脂複合化水素吸蔵合金を注入してもよい。さらには、公知のへらなどを用いて、カバー３を外した容器１０１を軸方向Ｚまわりに回転させながら、隣り合う板状部２ａの間に樹脂複合化水素吸蔵合金を注入してもよい。なお、押出機８を用いて、樹脂複合化水素吸蔵合金を注入すると、隣り合う板状部２ａの間に樹脂複合化水素吸蔵合金を短時間で注入することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、当業者は、上記実施形態に対して、想定できる範囲内で種々の変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００３６】
２：螺旋フィン（熱交換部）
２ａ：板状部
３：カバー
８：押出機（注入手段）
９ａ：先端（吐出位置）
１０１〜１０３：容器
Ｚ：軸方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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