(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒状の水素吸蔵材を水素吸蔵容器から水素放出容器へ搬送するとともに、水素放出容器から水素吸蔵容器へ搬送する水素吸蔵材の搬送装置であって、
前記水素吸蔵容器と水素放出容器を連通接続する第１ダクトと、その第１ダクト内に水素に対して不活性な搬送ガスを通流させる第１通流装置とを備え、その第１通流装置による前記搬送ガスのガス輸送によって、前記水素吸蔵容器内の粉粒状の水素吸蔵材を前記水素放出容器へ搬送するように構成され、
前記水素放出容器と水素吸蔵容器を連通接続する第２ダクトと、その第２ダクト内に水素に対して不活性な搬送ガスを通流させる第２通流装置とを備え、その第２通流装置による前記搬送ガスのガス輸送によって、前記水素放出容器内の粉粒状の水素吸蔵材を前記水素吸蔵容器へ搬送するように構成されて、
前記第１ダクトと第２ダクトが、互いに異なるダクトで構成され、前記第１ダクトが、その第１ダクト内を通流する水素吸蔵材を加熱する加熱手段を備え、前記第２ダクトが、その第２ダクト内を通流する水素吸蔵材を冷却する冷却手段を備えている水素吸蔵材の搬送装置。
【請求項２】
前記搬送ガスが、水素、メタン、プロパン、ブタン、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、二酸化炭素の中から選ばれた少なくとも一種のガスである請求項１に記載の水素吸蔵材の搬送装置。
【請求項３】
前記第１通流装置と第２通流装置が、ひとつの通流装置で兼用されている請求項１または２に記載の水素吸蔵材の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉粒状の水素吸蔵材を水素吸蔵容器から水素放出容器へ搬送するとともに、水素放出容器から水素吸蔵容器へ搬送する水素吸蔵材の搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水素吸蔵合金などのような水素吸蔵材は、水素ガスを吸蔵する際に発熱し、水素ガスを放出する際に吸熱するので、その発熱作用や吸熱作用を冷暖房装置に利用することが考慮されている。また、水素吸蔵材は、ガス状水素の１０００倍近い貯蔵密度を有するため、水素の搬送に利用することも考慮されている。
このように利用価値の高い水素吸蔵材において、水素ガスの吸蔵と放出を短時間のうちに効率良く実行しようとすると、表面積が大きいほど有利であるため、水素吸蔵材は、通常、細かい粉粒状にして使用される。
【０００３】
このような粉粒状の水素吸蔵材の搬送、特に水素ガスを吸蔵した水素吸蔵材の搬送については、従来、特別な考慮が払われておらず、例えば、機械式のベルトコンベヤなどで搬送するように構成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、水素ガスを吸蔵した水素吸蔵材では、昇温により水素ガスを放出するので、大気中の酸素に曝されると爆発の危険性があり、そのため、ベルトコンベヤに爆発回避のための設備を付加したり、あるいは、水素吸蔵材の昇温を抑制するための装置などを付加する必要があり、搬送装置そのものが複雑で大掛かりになって高価になるという欠点があった。
【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、粉粒状の水素吸蔵材を比較的簡単な設備で安全に搬送することのできる水素吸蔵材の搬送装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
請求項１の発明の特徴構成は、図１に例示するごとく、粉粒状の水素吸蔵材Ｍを水素吸蔵容器１から水素放出容器２へ搬送するとともに、水素放出容器２から水素吸蔵容器１へ搬送する水素吸蔵材の搬送装置であって、前記水素吸蔵容器１と水素放出容器２を連通接続する第１ダクト３と、その第１ダクト３内に水素に対して不活性な搬送ガスＣＧを通流させる第１通流装置９とを備え、その第１通流装置９による前記搬送ガスＣＧのガス輸送によって、前記水素吸蔵容器１内の粉粒状の水素吸蔵材Ｍを前記水素放出容器２へ搬送するように構成され、前記水素放出容器２と水素吸蔵容器１を連通接続する第２ダクト６と、その第２ダクト６内に水素に対して不活性な搬送ガスＣＧを通流させる第２通流装置９とを備え、その第２通流装置９による前記搬送ガスＣＧのガス輸送によって、前記水素放出容器２内の粉粒状の水素吸蔵材Ｍを前記水素吸蔵容器１へ搬送するように構成されて、前記第１ダクト３と第２ダクト６が、互いに異なるダクトで構成され、前記第１ダクト３が、その第１ダクト３内を通流する水素吸蔵材Ｍを加熱する加熱手段４を備え、前記第２ダクト６が、その第２ダクト６内を通流する水素吸蔵材Ｍを冷却する冷却手段７を備えているところにある。
【０００９】
請求項２の発明の特徴構成は、上述の搬送装置であって、前記搬送ガスＣＧが、水素、メタン、プロパン、ブタン、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、二酸化炭素の中から選ばれた少なくとも一種のガスである。
【００１１】
請求項３の発明の特徴構成は、図１に例示するごとく、上述の搬送装置であって、前記第１通流装置９と第２通流装置９が、ひとつの通流装置で兼用されているところにある。
【００１２】
なお、上述のように、図面との対象を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【００１５】
〔作用および効果〕
請求項１の発明の特徴構成によれば、粉粒状の水素吸蔵材を水素吸蔵容器から水素放出容器へ搬送するとともに、水素放出容器から水素吸蔵容器へ搬送する水素吸蔵材の搬送装置であって、水素吸蔵容器と水素放出容器を連通接続する第１ダクトと、その第１ダクト内に水素に対して不活性な搬送ガスを通流させる第１通流装置とを備え、その第１通流装置による搬送ガスのガス輸送によって、水素吸蔵容器内の粉粒状の水素吸蔵材を水素放出容器へ搬送するように構成されているので、水素吸蔵容器と水素放出容器を連通接続するダクトや搬送ガス通流用の通流装置などからなる簡単な装置で、水素ガスを吸蔵した粉粒状の水素吸蔵材を水素と反応しない搬送ガスによって、水素吸蔵容器から水素放出容器へ安全、確実に搬送することができる。
【００１６】
さらに、請求項１の発明の特徴構成によれば、水素放出容器と水素吸蔵容器を連通接続する第２ダクトと、その第２ダクト内に水素に対して不活性な搬送ガスを通流させる第２通流装置とを備え、その第２通流装置による搬送ガスのガス輸送によって、水素放出容器内の粉粒状の水素吸蔵材を水素吸蔵容器へ搬送するように構成されているので、上述のように、粉粒状の水素吸蔵材を水素吸蔵容器から水素放出容器へと安全、確実に搬送できるのに加えて、その水素吸蔵材を水素放出容器から水素吸蔵容器へと安全、確実に搬送することができる。
つまり、水素吸蔵容器から水素放出容器へ、さらに、その水素放出容器から水素吸蔵容器へと粉粒状の水素吸蔵材を搬送することができ、比較的簡単な装置であるにもかかわらず、水素ガスの吸蔵と放出を連続的に繰り返して、冷暖房装置への適用や水素ガスの搬送に供することができる。
【００１７】
また、請求項１の発明の特徴構成によれば、第１ダクトと第２ダクトが、互いに異なるダクトで構成されているので、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往復搬送するのではなく、循環させて搬送することができ、両容器間における水素吸蔵材の搬送を円滑に行うことができる。
そして、第１ダクトが、その第１ダクト内を通流する水素吸蔵材を加熱する加熱手段を備え、第２ダクトが、その第２ダクト内を通流する水素吸蔵材を冷却する冷却手段を備えているので、例えば、搬送ガスとして水素ガスを使用することによって、水素吸蔵容器から水素放出容器への搬送中に水素吸蔵材を加熱して予め水素ガスを放出させ、かつ、水素放出容器から水素吸蔵容器への搬送中に水素吸蔵材を冷却して予め水素ガスを吸蔵させることができ、水素ガスの吸蔵と放出を効率良く実行することができる。
【００１８】
請求項２の発明の特徴構成によれば、搬送ガスが、水素、メタン、プロパン、ブタン、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、二酸化炭素の中から選ばれた少なくとも一種のガスであるから、いずれのガスを選択しようとも、水素吸蔵材から放出される水素ガスが搬送ガスと反応するおそれはなく、水素吸蔵材を安全、確実に搬送することができる。
それに加えて、例えば、水素吸蔵材から放出された水素ガスを燃料として使用する場合であれば、搬送ガスとして水素、メタン、プロパン、ブタンなどを選択することにより、たとえ燃料として使用する水素ガスに搬送ガスが混入しても差し支えがなくて有利であり、また、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、二酸化炭素などを選択すれば、水素吸蔵材から放出された水素ガスに悪影響を与えることなく、水素吸蔵材を安全に搬送することができる。
請求項３の発明の特徴構成によれば、第１通流装置と第２通流装置が、ひとつの通流装置で兼用されているので、第１ダクトに搬送ガスを通流させるための第１通流装置と第２ダクトに搬送ガスを通流させるための第２通流装置とを共用化することができ、例えば、ファンやコンプレッサなどからなる通流装置の共用化によって装置の簡素化とコストダウンを図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明による水素吸蔵材の搬送装置につき、実施の形態を図面に基づいて説明する。
水素吸蔵材の搬送装置は、図１に示すように、粉末そして／または粒状である粉粒状の水素吸蔵材としての水素吸蔵合金Ｍを貯蔵する水素吸蔵容器１と水素放出容器２を備え、両容器１，２は、上部が円筒状で、下部が円錐状に構成されて、水素吸蔵容器１は、その内部の水素吸蔵領域１ａに水素を吸蔵した水素吸蔵合金Ｍを収容するように、水素放出容器２は、その内部の水素放出領域２ａに水素を放出した水素吸蔵合金Ｍを収容するように構成されている。
水素吸蔵合金Ｍは、一般に、ＬａＮｉ5で代表されるＡＢ5型、ＴｉＭｎ2で代表されるＡＢ2型、ＴｉＦｅで代表されるＡＢ型、Ｍｇ2Ｎｉで代表されるＡ2Ｂ型、Ｖ系合金で代表されるＢＣＣ固溶体型と呼ばれる水素吸蔵合金などであり、図示はしないが、両容器１，２には、水素吸蔵合金Ｍの温度を計測する温度センサと容器内圧力を計測する圧力センサとがそれぞれ設けられている。
【００２０】
水素吸蔵容器１の下部と水素放出容器２の上部は、水素吸蔵容器１内の水素吸蔵合金Ｍを水素放出容器２へ搬送するための第１ダクト３によって互いに連通接続され、その第１ダクト３には、第１ダクト３内を通流する水素吸蔵合金Ｍを加熱するための加熱手段としての第１熱交換器４が備えられ、かつ、第１仕切弁５が設けられている。
同様に、水素放出容器２の下部と水素吸蔵容器１の上部も、水素放出容器２内の水素吸蔵合金Ｍを水素吸蔵容器１へ搬送するための第２ダクト６によって互いに連通接続され、その第２ダクト６には、第２ダクト６内を通流する水素吸蔵合金Ｍを冷却するための冷却手段としての第２熱交換器７が備えられ、かつ、第２仕切弁８が設けられている。
【００２１】
この第１と第２のダクト３，６による両容器１，２間での水素吸蔵合金Ｍの搬送は、水素（Ｈ2 ）、メタン（ＣＨ4 ）、プロパン（Ｃ3 Ｈ8 ）、ブタン（Ｃ4 Ｈ10）、窒素（Ｎ2 ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、二酸化炭素（ＣＯ2 ）の中から選ばれた少なくとも一種の搬送ガス、つまり、水素に対して不活性な搬送ガスＣＧによるガス輸送によって行われ、そのため、第１ダクト３に搬送ガスＣＧを供給する第１通流装置と第２ダクト６に搬送ガスＣＧを供給する第２通流装置を兼用する通流装置としてのファンあるいはコンプレッサ９がひとつだけ設けられている。
この実施形態では、搬送ガスＣＧとして水素ガスが使用され、ファンあるいはコンプレッサ９の吐出口には、第１搬送ダクト１０と第２搬送ダクト１１が接続されて、第１搬送ダクト１０は第１ダクト３に、第２搬送ダクト１１は第２ダクト６にそれぞれ連通接続され、かつ、第１搬送ダクト１０には第３仕切弁１２が、第２搬送ダクト１１には第４仕切弁１３がそれぞれ設けられている。
【００２２】
水素吸蔵容器１の上部には、第５仕切弁１５を有する第１回収ダクト１４が連通接続され、水素放出容器２の上部には、第６仕切弁１７を有する第２回収ダクト１６が連通接続されて、両回収ダクト１４，１６が、水素ガス回収部１８に接続されている。
そして、第１回収ダクト１４は、第７仕切弁２０を有する第１補助ダクト１９を介して第１ダクト３に、第２回収ダクト１６は、第８仕切弁２２を有する第２補助ダクト２１を介して第２ダクト６にそれぞれ接続され、さらに、第９仕切弁２４を有し、かつ、水素吸蔵容器１の上部に接続された第３補助ダクト２３が、ファンあるいはコンプレッサ９の吐出口に接続されている。
【００２３】
このようにして水素吸蔵材の搬送装置は、粉粒状の水素吸蔵合金Ｍを貯蔵する水素吸蔵容器１と水素放出容器２、搬送ガスＣＧを供給するファンあるいはコンプレッサ９、ならびに、それらを接続する多数のダクト３，６，１０，１１，１４，１６，１９，２１，２３などで構成され、少なくとも、水素吸蔵合金Ｍを搬送するための第１ダクト３と第２ダクト６においては、そのダクトの内径Ｄと曲率半径Ｒとの比Ｒ／Ｄが６以上、好ましくは、６〜１０の範囲になるように設定されている。
なお、第１と第２ダクト３，６以外のダクト１０，１１，１４，１６，１９，２１，２３についても、そのダクトの内径Ｄと曲率半径Ｒとの比Ｒ／Ｄを６〜１０の範囲に設定するのが好ましい。
【００２４】
この搬送装置は、全て図外の制御装置による制御の基で作動されるのであり、つぎに、その主要な作動について具体的な一例を説明する。
粉粒状の水素吸蔵合金Ｍとして、例えば、平均粒径が３５μｍ程度の活性化したＬａＮｉ5 を１０ｋｇ使用し、内容積が８Ｌの水素放出容器２内に充填して容器２を密閉する。
搬送ガスＣＧとして水素ガスを使用し、水素ガスによって水素放出容器２内をゲージ圧力で２〜６ｋｇ／ｃｍ2 にまで加圧し、必要に応じて第４仕切弁１３も開けて、０．１５〜５Ｌ／ｍｉｎの水素ガスが第２ダクト６を通流するように設定して第２仕切弁８を開ける。
第２ダクト６は第２熱交換器７により３０℃程度に温度調整されており、水素吸蔵合金Ｍは、水素ガスによって第２ダクト６を通流してガス輸送される間に冷却されて、搬送ガスＣＧとしての水素ガスを吸蔵しながら、内容積が８Ｌの水素吸蔵容器１内へ高密度で、かつ、０．５〜２．５ｋｇ／ｍｉｎ程度の速さで搬送されて、水素ガスを吸蔵した水素吸蔵合金Ｍが水素吸蔵容器１内に貯蔵される。
【００２５】
水素吸蔵容器１内の水素吸蔵合金Ｍを水素放出容器２へ搬送するには、水素ガスによって水素吸蔵容器１内をゲージ圧力で２〜６ｋｇ／ｃｍ2 にまで加圧し、必要に応じて第３仕切弁１２も開けて、０．１５〜５Ｌ／ｍｉｎの水素ガスが第１ダクト３を通流するように設定した上で第１仕切弁５を開ける。
第１ダクト３は第１熱交換器４により８０℃程度に温度調整されており、水素吸蔵合金Ｍは、第１ダクト３を通流する間に加熱されて水素ガスを放出しながら、水素放出容器２内へ高密度で、かつ、０．５〜２．５ｋｇ／ｍｉｎ程度の速さで搬送され、水素ガスを放出した水素吸蔵合金Ｍが水素放出容器２内に貯蔵され、放出された水素ガスは、第６仕切弁１７を開けることにより、水素放出容器２から第２回収ダクト１６を介して水素ガス回収部１８に送られて回収される。
このような作動を繰り返して水素吸蔵合金Ｍを循環させることにより、水素の吸蔵と放出を連続的に繰り返しながら水素を搬送して、例えば、水素ガス回収部１８により回収した水素ガスを燃料電池などに使用したり、水素の吸蔵に伴う発熱や水素の放出に伴う吸熱を各種の装置に利用するのである。
【００２７】
〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、第１ダクト３に搬送ガスＣＧを供給する第１通流装置と第２ダクト６に搬送ガスＣＧを供給する第２通流装置とをひとつのファンあるいはコンプレッサ９で兼用した例を示したが、第１ダクト３用の第１通流装置と第２ダクト６用の第２通流装置とを別々のファンあるいはコンプレッサで構成することもできる。
また、そのファンあるいはコンプレッサ９によって搬送ガスＣＧを圧送する構成を示したが、ファンやコンプレッサなどによる吸引によって、搬送ガスＣＧを第１ダクト３や第２ダクト６に供給するように構成することもできる。
【００２８】
（２）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できる。
また、搬送ガスＣＧとしては、上述したように水素以外に、メタン、プロパン、ブタン、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、二酸化炭素などを使用することもでき、その場合には、搬送ガスＣＧによる水素吸蔵合金Ｍの搬送とは別に、水素吸蔵材Ｍに対する水素ガス吸蔵部や水素ガス放出部を設ける必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】水素吸蔵材の搬送装置を示す概略構成図
【符号の説明】
１        水素吸蔵容器
１ａ      水素吸蔵領域
２        水素放出容器
２ａ      水素放出領域
３        第１ダクト
４        加熱手段
６        第２ダクト
７        冷却手段
９        第１と第２の通流装置を兼用する通流装置
ＣＧ      搬送ガス
Ｍ        粉粒状の水素吸蔵材
【図１】
0003989229.tif 000002