(57)【要約】  本発明は、水素感受性装置内部に粉末形態の水素ゲッターを一体化するための改良された方法、およびそのような改良された方法を用いた水素感受性装置である。水素ゲッターシステム（１０）は材料粉末を含む閉じた端部を備えた金属メッシュ（１１）を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲッター材料粉末を含む閉じた端部を有する金属メッシュを含み、以下の特徴を有する水素ゲッターシステム：
・金属メッシュ開口部は１０から２００ミクロンの間である；
・ゲッター材料粉末は５０から３０００ミクロンの間の寸法を有する；
・ゲッター材料粉末の最小寸法とメッシュサイズ開口との間の比は２以上である。
【請求項２】
前記比が３以上である、請求項１に記載の水素ゲッターシステム。
【請求項３】
金属メッシュが前記ゲッター材料粉末のための円筒容器を形成する、請求項１に記載の水素ゲッターシステム。
【請求項４】
前記円筒容器の直径が５ｍｍから２５ｍｍの間である、請求項３に記載の水素ゲッターシステム。
【請求項５】
前記円筒容器の長さが１００ｍｍから５００ｍｍの間である、請求項３に記載の水素ゲッターシステム。
【請求項６】
閉じた端部がそれらの相互結合のための結合手段を有する、請求項１に記載の水素ゲッターシステム。
【請求項７】
前記結合手段が弾性を有する、請求項６に記載の水素ゲッターシステム。
【請求項８】
閉じた端部の結合が１つ以上のばねを含む、請求項７に記載の水素ゲッターシステム。
【請求項９】
前記ばねが形状記憶要素を含む、請求項８に記載の水素ゲッターシステム。
【請求項１０】
閉じた端部の結合が形状記憶要素または超弾性要素を含む、請求項６に記載の水素ゲッターシステム。
【請求項１１】
前記結合が１つ以上のばねをさらに含む、請求項１０に記載の水素ゲッターシステム。
【請求項１２】
ゲッター材料粉末を含む閉じた端部を有する金属メッシュを含む水素ゲッターシステムを含み、以下の特徴を有する水素感受性装置：
・金属メッシュ開口部は１０から２００ミクロンの間である；
・ゲッター材料粉末は５０から３０００ミクロンの間の寸法を有する；
・ゲッター材料粉末の最小寸法とメッシュサイズ開口との間の比は２以上である。
【請求項１３】
前記ゲッターシステムが感受性装置内部において弾性力によりその場に保持される、請求項１２に記載の水素感受性装置。
【請求項１４】
前記弾性力がゲッターシステムの半径の増加に起因する、請求項１３に記載の水素感受性装置。
【請求項１５】
前記弾性力がゲッターシステムの半径の減少に起因する、請求項１３に記載の水素感受性装置。
【請求項１６】
前記装置が太陽熱収集器のレシービングチューブである、請求項１２に記載の水素感受性装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素感受性装置内の粉末形態の一体化水素ゲッターに関する改良された方法、およびそのような改良された方法を用いた水素感受性装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素の存在に対する感受性装置または「水素感受性装置」の定義により、その性能または特性が特定のレベルの水素（典型的には１０−１Ｐａ未満）の存在によって低下する装置を意味する。この圧力の値は、どのような場合にも装置のタイプおよびその構成に依存し、最も感受性が低い装置に関して１Ｐａ以下またはそれ以上であってよい。
【０００３】
本発明の有効な用途であることが見出された最も興味深い水素感受性装置の分野の一つは、太陽熱収集器のレシービングチューブの分野である
【０００４】
太陽熱収集器は、代替エネルギー源として益々重要になりつつある。熱除去液体が流れる管状の中央本体からレシービングチューブの外側に向かう熱伝導を水素が増加させ、結果的にその効率を次第に低下させるので、特に太陽熱収集器のレシービングチューブの分野で水素の存在は有害である。水素の存在に関する問題は、中央本体を流れる液体が典型的には高温で分解して結果的に前記水素を生じるオイルを含むので、特に関係する。
【０００５】
高温において熱を除去するために異なる液体材料を用いる次世代のレシービングチューブにおいても、これらの高い温度によってレシーバの金属部分から大量のＨ２気体放出が起こるので、水素の存在および結果的に起こる装置特性の低下の問題が特に関係する。
【０００６】
太陽熱収集器のレシービングチューブ内部におけるさらなる問題は、内部が達する高い温度に関係し、これはゲッター材料が水素収着容量（使用温度に対して反比例する）に関して好ましくない条件で働く原因となる。この目的を達成するために、太陽熱収集器内部にゲッター材料を配置および保持する特定の方法（太陽放射から、および収集器内部の最も高い温度を有する部分から、ゲッター材料を遮蔽するという目的を有する）を記載する、米国特許第６，８３２，６０８号明細書に記載される方法などの、幾つかの技術的手段が開発されてきた。
【０００７】
ゲッター合金の使用、および遮蔽法の使用により、太陽熱収集器のレシービングチューブの分野における現在の要求が十分に満たされるが、５００℃を超え得ると予想される使用温度の観点、および有効な遮蔽法を用いない場合チューブの使用温度に非常に近い温度となり得る収集器のレシービングチューブ内部の、ゲッター合金の水素容量の観点の双方において、次世代レシーバからの要求を確実に満足することはない。
【０００８】
レシービングチューブ内部でゲッターを一体化するための方法、またはそれらの特性を向上させる方法は、典型的には三つのカテゴリーに分類される。
・本出願人のイタリア特許出願第ＭＩ２００９／Ａ００４１０号明細書に記載されるようなものである、水素収着のための改良されたゲッター合金、
・米国特許出願公開第２００７／００３４２０４号明細書にあるような、レシービングチューブ内部での改良されたゲッター配置、
・参照される米国特許第６，８３２，６０８号明細書に記載されるような、レシーバ内部の改良されたゲッターホルダおよびそれらの適切な配置。
【０００９】
これらの参考文献は、圧縮された粉末のピルまたはタブレットなどの固化された形態でゲッター装置に組み込まれたとき、ゲッター材料による水素吸着により生じる問題の一つである、有意な量の水素の吸着に起因するゲッターの脆化（その破壊および砕けた粉末の形態のゲッター材料の放出という結果を伴う）に対処していない。この現象は、放出されたゲッター粉末粒子が感受性装置全体に散らばってその通常の動作を妨げる可能性があるので、潜在的に非常に有害である。
【００１０】
この脆化は、典型的にはゲッター合金が約２５００Ｐａ  ｌ／ｇ吸着したときに開始し、最も甚大な劣化の発生が約５０００Ｐａ  ｌ／ｇの吸着時に観察される。
【００１１】
固化形態でゲッター材料を用いることの他の問題は、第１の場合において活性ゲッター表面積の全てが容易には使用可能ではないので、その吸着速度がその粉末形態での使用に関連して低減されることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】イタリア特許出願第ＭＩ２００９／Ａ００４１０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／００３４２０４号明細書
【特許文献３】米国特許第６，８３２，６０８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、従来技術に存在する欠点を克服することができ、水素感受性装置内部の粉末形態のゲッター材料の使用を可能にする方法を提供することである。その第１の局面において、本発明は、ゲッター材料粉末を含む閉じた端部を有する金属メッシュを含む水素ゲッターシステムであり、以下の特徴を有する。
・金属メッシュ開口部は１０から２００ミクロンの間である。
・ゲッター材料粉末は５０から３０００ミクロンの間の寸法を有する。
・ゲッター材料粉末の最小寸法とメッシュサイズ開口との間の比は２以上である。
【００１４】
好ましい実施形態において、そのようなゲッター材料粉末の最小寸法とメッシュサイズとの間の比は３以上である。
【００１５】
本発明は添付された図面を用いてさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるゲッターシステムの第１の実施形態を表す。
【図２】図２Ａは本発明の第２の代替的実施形態によるゲッターシステムを表し、図２Ｂは感受性装置内部でのその配置を示す。
【図３】図３Ａは第３の代替的実施形態によるゲッターシステムを表し、図３Ｂは感受性装置内部でのその配置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面において、例えば金属メッシュのサイズに関する、描かれた要素の寸法および寸法比は正確ではなく、それらの見易さを改善するために変更されている。
【００１８】
メッシュサイズとはネットの開口部の寸法を意味し、ネットはゲッター粉末の保持を目的とし、感受性装置の内部環境からの効率的で迅速な除去のためにＨ２への接近を容易にする。
【００１９】
この技術分野において、そのような金属メッシュは、単位長さ（長さの単位として典型的にはインチが使用される）あたりのワイヤの数である、典型的な数で特徴付けられ、１４０メッシュといえば１インチあたり１４０本のワイヤを有するメッシュを意味する。
【００２０】
ゲッター材料粉末の最小寸法とは、粉末が典型的には球形ではなく、本発明に関連するのは粒子の最も小さい寸法である（それがネットとして働く金属メッシュによる粒子の保持に関する臨界的なパラメータであり、同時に粉末粒子サイズの選択に関して使用される篩い分け工程の結果を規定するパラメータであるため）という事実を意味する。
【００２１】
実は、粉末の粒子サイズは、ゲッター合金を粉砕した後、典型的には２つの篩い分け工程によって選択される。第１の篩い分け工程において、大きな寸法を有する粒子は廃棄される。それらは開口Ｓ１を有する第１のふるいを通過しないものである。これは、Ｓ１よりも小さいシービング直径を有する全ての粒子を選択する。特定の限界Ｓ１よりも小さな寸法を有する粒子を選択することによって、各ゲッター粒子の体積に対する表面比が十分に高い、すなわち迅速なＨ２収着のための自由表面を有することが保証される。
【００２２】
次いで、これらの粉末は開口Ｓ２（＜Ｓ１）を有するふるいを用いて第２の篩い分け工程を受け、この場合ふるいを通過する全ての画分は破棄される。したがって、これらの工程は、Ｓ１とＳ２との間にあるシービング直径を有する粉末を提供する。
【００２３】
正確な寸法決定、またはより正しくは、ゲッター装置の金属メッシュとその中に含まれるゲッター粉末のサイズとの間の正確な対応は、感受性装置（特に太陽熱収集器のレシービングチューブに関して）内部の粉末形態でのゲッター材料の使用を成功させるために必須である。
【００２４】
実は、最良の方法が非常に密なネット、すなわち小さな開口（メッシュのサイズを特徴付ける）を有するメッシュを備えたゲッター装置によって与えられるというのは真実ではない。この場合、メッシュ／ネットによる粉末の保持の働きは確実になるが、ゲッターシステムによる収着速度は減少するため（ネットを通過する全ての気体伝導が小さいため）である。そのような収着速度は、例えば数時間日光に曝した後の太陽熱収集器のレシービングチューブの場合などのように、感受性装置内部での水素生成が一定ではないが、その通常の作動中に最大であるとき、重要なパラメータである。したがって、第１の篩い分け工程の目的は、収着速度が最も大きな画分を選択するために、Ｓ１未満の寸法を有する粒子を選択することである。
【００２５】
ゲッター材料の収着速度は、その粒子サイズによって決定され、ゲッターシステムの全収着速度に影響する因子の一つであり、ゲッターシステム自身のメッシュ／ネットを保持することによって与えられるそのような基礎的パラメータへの影響を考慮する。
【００２６】
他方で、ゲッター粉末を保持するために過剰に開口した金属メッシュを用いないことによって、収着速度の要求のバランスを取ることも重要であり、その限界値は粉末の最小寸法によって与えられるだけではなく、Ｈ２に曝された後の脆化の結果であるゲッター粉末のさらなる断片化を考慮して検討されなくてはならない補正因子２によっても与えられる。
【００２７】
本発明によるゲッター装置は、その最も短い側部が重ねられ、はんだ付けされ、または部分的に溶接される長方形の金属メッシュから典型的には製造される。ネットの端部は別個に閉じられる必要があり、そのような工程はメッシュ端部をはんだ付けまたは局所的に溶接することによって実施されてよく、前記部分の適切なプラグ圧着によって実施されてもよい。ゲッター材料粉末での充填は、典型的には円筒が形成された後で、メッシュの端部を最終的に閉じる前に実施される。
【００２８】
巻かれたメッシュは典型的には長さ１００から５００ｍｍのスパンを有し、５から２５ｍｍの間の直径を有する。
【００２９】
金属メッシュの２つの端は、一度閉じられ、結合手段を用いて互いに結合され、ゲッターシステムに環状の構造を与える。
【００３０】
好ましい実施形態において、閉じられた端／端部の一つ上にばねなどの弾性手段が提供され、他の端に結合される。
【００３１】
端の結合は、ゲッターシステムの金属メッシュの横に、または金属メッシュ内部に存在する結合手段によって実行されてもよい。
【００３２】
図１は、粉末の形態でゲッター材料を含む（図示されない）金属メッシュ１１によって形成された、本発明によるゲッターシステム１０を示す。メッシュの両端はプラグ１２、１２’によって閉じられ、それらはばね１３によって互いに結合される。
【００３３】
ゲッターシステムが環状構造であることにより、レシービングチューブの場合など、円筒形状の感受性装置内部に容易に取り付けることが可能である。
【００３４】
ゲッターシステムがレシーバの内部チューブ上に固定される必要があるか（図２）、または外側チューブに接して押し付けられる必要があるか（図３）によって、二つの異なるタイプの弾性手段が考えられる。
【００３５】
ゲッター装置の直径が部品の直径と比較して小さい第１の場合には、弾性手段の装置設置時の形状のため、環状のゲッター装置の半径を増加させるように弾性手段に伸長力が与えられ、感受性装置内部に配置された後、それは開放され、ゲッターシステムは圧縮力によってその場にしっかりと保持される。この場合、ゲッター装置は内部チューブの外側表面に配置される。
【００３６】
このタイプの方法は、図２Ａおよび２Ｂに概略的に表される。図２Ａには、ゲッターシステム２１が示され、メッシュに沿って配され、ゲッターシステムの端部間の結合機能を有する、弾性、超弾性、または形状記憶ワイヤまたはストリップ２１を備える。好ましい実施形態において、ワイヤはメッシュの内部にある、
【００３７】
図２Ｂは太陽熱収集器２０のレシービングチューブ内部に取り付けられたゲッターシステムを示し、その主な構成部品２つ、オイル（図示されない）が流れる内部チューブ２３およびレシービングチューブのカバーを構成する外部チューブ２４、を示して単純に描写される。
【００３８】
この場合、金属メッシュ上の形状記憶要素２２の回復力が、内部チューブ２３上にゲッターシステム２１をきつく固定する。
【００３９】
逆の場合には、ゲッター装置は半径を減少させるように圧縮され、感受性装置の部品上に配置された後、開放される。
【００４０】
このタイプの方法は図３Ａおよび３Ｂに概略的に示される。図３Ａにはゲッターシステム３１が示され、メッシュに沿って配された、弾性、超弾性、または形状記憶ワイヤまたはストリップ３２を備える。この場合でも、ワイヤはメッシュ内部にあり、ゲッターシステム端部間の結合機能を有し、これはワイヤおよびその変位が端部の相互位置に影響することを意味する。
【００４１】
図３Ｂは、太陽熱収集器３０のレシービングチューブ内部に設置されたゲッターシステムを示し、この場合もその主な構成部品の２つのみ、オイル（図示されない）が流れる内部チューブ３３およびレシーバのカバーを構成する外部チューブ３４、を描写して概略的に示される。
【００４２】
この場合、金属メッシュ内部の形状記憶要素３２の伸長力が外部チューブ３４上にゲッターシステム３１をきつく固定する。
【００４３】
この方法は、最も温度が低い場所である（水素除去のためのゲッターの最も効率的な使用を可能にする条件である）レシーバの外側チューブへのゲッター装置の配置を容易に可能にするので、レシービングチューブの場合、好ましいものである。
【００４４】
好ましい方法において、弾性手段は、熱応答要素または形状記憶合金などの要素または超弾性要素を含み、力は、その加熱の結果としての合金の形状遷移によってのみ及ぼされる。例えば、機械ばねなどの標準的な弾性手段が構成部品上にゲッター装置を緩やかに固定するために使用され、一方で、感受性装置が使用されるとき、操作の間の温度上昇の結果として、形状記憶要素がゲッターシステムをその場に固く保持するさらなる力を提供する、組み合わされたシステムが提供され得る。
【００４５】
本発明に有効なゲッター材料粉末は、例えば米国特許第３，２０３，９０１号明細書（Ｚｒ−Ａｌ合金）、米国特許第４，３０６，８８７号明細書（Ｚｒ−Ｆｅ合金）、米国特許第５，９６１，７５０号明細書（Ｚｒ−Ｃｏ−レアアース合金）に記載されるようなものである。水素収着に関して、特に高温において、国際特許出願公開第２００７／１４８３６２号および国際特許出願公開第２００７／０９９５７５号、および上述のイタリア特許出願第ＭＩ２００９／Ａ００４１０号明細書に記載されるように、イットリウム合金の使用が知られている。上述のゲッター合金は本発明で好ましく使用されるものであるが、粉末形態で使用される任意の水素ゲッター合金が、ここに開示された発明的概念で使用されてよい。
【００４６】
第２の局面において、本発明はゲッター材料粉末を含む閉じた端部を有する金属メッシュを含む水素ゲッターシステムを含む水素感受性装置に関し、以下の特徴を有する。
・金属メッシュの開口は１０から２００ミクロンの間である。
・ゲッター材料粉末は、５０から３０００ミクロンの間の寸法を有する。
・ゲッター材料粉末の最小寸法とメッシュサイズとの間の比は２以上である。
【００４７】
好ましい実施形態において、水素感受性装置は太陽熱収集器のレシーバチューブであり、ゲッターシステムは、ばねなどの弾性手段を含み、レシーバの壁上での弾性力によるその固定を可能にする。
【符号の説明】
【００４８】
１０  ゲッターシステム
１１  金属メッシュ
１２、１２’  プラグ
１３  ばね
２０  太陽熱収集器
２１  ゲッターシステム
２２  形状記憶要素
２３  内部チューブ
２４  外部チューブ
３１  ゲッターシステム
３２  形状記憶要素
３３  内部チューブ
３４  外部チューブ
【図１】
2013531772.tif 000003
【図２Ａ】
2013531772.tif 000004
【図２Ｂ】
2013531772.tif 000005
【図３Ａ】
2013531772.tif 000006
【図３Ｂ】
2013531772.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月10日(2011.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲッター材料粉末を含む閉じた端部を有する金属メッシュ（１１）を含む水素ゲッターシステム（１０；２１；３１）を含み、以下の特徴を有する太陽熱収集器レシービングチューブ（２０；３０）：
・金属メッシュ開口部は１０から２００マイクロメートルの間である；
・ゲッター材料粉末は５０から３０００ミクロンの間の寸法を有する；
・ゲッター材料粉末の最小寸法とメッシュサイズ開口との間の比は２以上である。
【請求項２】
前記比が３以上である、請求項１に記載の太陽熱収集器レシービングチューブ。
【請求項３】
金属メッシュが前記ゲッター材料粉末のための円筒容器を形成する、請求項１に記載の太陽熱収集器レシービングチューブ。
【請求項４】
前記円筒容器の直径が５ｍｍから２５ｍｍの間である、請求項３に記載の太陽熱収集器レシービングチューブ。
【請求項５】
前記円筒容器の長さが１００ｍｍから５００ｍｍの間である、請求項３に記載の太陽熱収集器レシービングチューブ。
【請求項６】
閉じた端部がそれらの相互結合のための結合手段（２２；３２）を有する、請求項１に記載の太陽熱収集器レシービングチューブ。
【請求項７】
前記結合手段（２２；３２）が弾性を有する、請求項６に記載の太陽熱収集器レシービングチューブ。
【請求項８】
閉じた端部の結合（２２；３２）が１つ以上のばねを含む、請求項７に記載の太陽熱収集器レシービングチューブ。
【請求項９】
前記ばねが形状記憶要素を含む、請求項８に記載の太陽熱収集器レシービングチューブ。
【請求項１０】
閉じた端部の結合が形状記憶要素または超弾性要素を含む、請求項６に記載の太陽熱収集器レシービングチューブ。
【請求項１１】
前記結合が１つ以上のばねをさらに含む、請求項１０に記載の太陽熱収集器レシービングチューブ。
【請求項１２】
前記弾性結合手段（３２）がゲッターシステム（３１）の半径を増加させる、請求項７に記載の太陽熱収集器レシービングチューブ。
【請求項１３】
前記弾性結合手段（２２）がゲッターシステム（２１）の半径を減少させる、請求項７に記載の太陽熱収集器レシービングチューブ。
【国際調査報告】
2013531772.tif 000008
2013531772.tif 000009
2013531772.tif 000010
2013531772.tif 000011
2013531772.tif 000012