(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素吸蔵合金に微細化処理を施すための材料微細化装置(２)と、気密構造を有するチャンバー(310)内に焼結炉(320)を配置してなる材料焼結装置(３)と、気密構造を有する作業室(40)を有して該作業室(40)内で作業を行なうためのグローブ(７)が取り付けられたグローブボックス(４)と、グローブボックス(４)及び材料焼結装置(３)に接続されてグローブボックス(４)の作業室(40)内及び材料焼結装置(３)のチャンバー(310)内を不活性ガス雰囲気に置換するためのガス置換装置(８)とを具えた水素吸蔵合金活性化装置において、グローブボックス(４)の作業室(40)内には材料微細化装置(２)が設置され、材料焼結装置(３)のチャンバー(310)とグローブボックス(４)とは、チャンバー(310)内と作業室(40)内の間を気密状態に仕切るための扉機構(５)を介して互いに連結され、材料微細化装置(２)は、水素吸蔵合金に微細化処理を施す際に操作すべき操作部を有し、材料焼結装置(３)は、焼結炉(320)内に水素吸蔵合金を収容するために操作すべき操作部を有し、扉機構(５)は、開閉操作を行なうための操作部を有し、これらの操作部は、前記グローブ(７)を装着した手で操作可能な位置に配置されていることを特徴とする水素吸蔵合金活性化装置。
【請求項２】
前記材料微細化装置(２)として遊星型ボールミルを具え、前記材料焼結装置(３)は、前記焼結炉(320)内にプレス機構(30)を配備して構成され、前記ガス置換装置(８)は、グローブボックス(４)の作業室(40)及び材料焼結装置(３)のチャンバー(310)内から空気を排出するための真空ポンプ(82)と、前記作業室(40)及びチャンバー(310)内に不活性ガス及び水素ガスを供給するためのガス供給装置(80)と、前記作業室(40)内を高純度不活性ガス雰囲気に保持するためのガス純化装置(81)とから構成される請求項１に記載の水素吸蔵合金活性化装置。
【請求項３】
前記グローブボックス(４)の作業室(40)の側部には、前室(６)が形成され、該前室(６)には、資材を搬入するための扉(60)が開閉可能に取り付けられ、作業室(40)と前室(６)の間には、両室内を気密状態に仕切る扉機構(５)が介在し、前室(６)には、前記ガス置換装置(８)が接続されている請求項１又は請求項２に記載の水素吸蔵合金活性化装置。
【請求項４】
前記不活性ガスとしてＨe、Ｎ2、Ａrの中から選ばれるガスを用いる請求項１乃至請求項３の何れかに記載の水素吸蔵合金活性化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素吸蔵合金の初期活性を高める処理を行なうための水素吸蔵合金活性化装置に関し、特に、酸素等の水素吸蔵合金の活性を低下させる物質の侵入を防止する構造を有する水素吸蔵合金活性化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水素吸蔵合金は、水素貯蔵システムやヒートポンプ、或いはニッケル・水素蓄電池の電極材料等に広く用いられ、クリーンなエネルギー源として更なる利用が期待されている。
【０００３】
一般的に、合金材料を溶解させた後に鋳型に流し込むことにより得られる合金塊や、ガスアトマイズ法等の急冷法によって得られる合金塊は、水素化反応が起こりにくいため、活性化処理（初期活性化）を施す必要がある。
活性化処理方法としては焼結法や微細化処理が知られており、これらの方法の一方のみを施し、或いは両方を組合せることによって初期活性化処理が行なわれている。焼結法は、水素吸蔵合金塊を合金材料の融点に達しない程度の高温に長時間曝すことによって、合金塊中で各合金材料を拡散させて、均質な組成を有する合金塊を得ることを目的とする。又、合金塊を粉砕して表面積を増加させる微細化処理によって、水素吸蔵合金の水素吸蔵速度を向上させ、水素吸蔵能を改善することが出来る。
【０００４】
ところで、水素吸蔵合金は水素のみを選択的に吸収するが、空気中に存在する物質、特に酸素や水蒸気が水素吸蔵合金と反応して水素吸蔵合金表面に酸化物等の被膜が形成されると、合金の水素化反応が阻害されて水素吸蔵能力が低下することが知られている。従って、水素吸蔵合金の焼結処理や微細化処理の際に、空気中の酸素等と水素吸蔵合金が接触すると、活性化の効果が充分に得られないこととなる。そこで、従来の初期活性化処理装置においても、水素吸蔵合金を空気と接触させないような工夫が施されていた。
【０００５】
図１０に示すように、従来の水素吸蔵合金活性化装置(９)は、水素吸蔵合金に微細化処理を施すための材料微細化装置(90)と、該材料微細化装置(90)を用いて微細化された水素吸蔵合金に焼結処理を施すための材料焼結装置(91)と、前記処理の前後に材料を夫々の容器に充填し、或いは該容器から水素吸蔵合金を取出すためのグローブボックス(92)と、前記各装置(90)(91)及びグローブボックス(92)内の雰囲気を調整するためのガス置換装置(93)が、夫々別体の装置として分離して設けられている。従って、図１０に破線で示すように、前記各装置(90)(91)とグローブボックス(92)との間での水素吸蔵合金の取り回しは、空気中で行なわれることになる。
【０００６】
グローブボックス(92)は、水素吸蔵合金を取り回すためのグローブと、水素吸蔵合金の取り回しを空気に触れない状態で行なうための作業室を備えた装置である。ガス置換装置(93)は、Ｈe，Ｎ2、Ａr等の不活性ガスを供給するためのガス供給装置(94)と、脱水装置や脱酸素装置を具えた不活性ガス純化装置(95)と、空気を排出するための真空ポンプ(96)とから構成される。水素吸蔵合金の取り回し作業が行なわれる際、該作業室内の雰囲気は、前記ガス置換装置(93)を作動させることによって、高純度の不活性ガスに置換される。従って、前記作業室内は、酸素等の不純物のない状態に保たれることとなるために、水素吸蔵合金の酸化を防止することが出来る。
材料微化装置(90)としては、ボールミルが採用可能であり、水素吸蔵合金塊を粉砕し、一定の粒径を有する水素吸蔵合金粉末を調製する。ここで、水素吸蔵合金塊を収容するために用いられるミルポットとしては、水素吸蔵合金が空気と接触しないように密閉容器を採用する。微細化処理の際のミルポットの開閉は、前記グローブボックス(92)内の不活性ガス雰囲気中で行なう。
材料焼結装置(91)としては、内部を気密状態に保持することが可能なプレス炉が採用される。該プレス炉は、水素吸蔵合金粉末に加圧成型を施すためのプレス機構と、１０００℃程度の高温まで水素吸蔵合金を加熱することが可能な焼結炉とを具えている。前記材料微細化装置(90)を用いて微細化処理を施された水素吸蔵合金粉末は、前記グローブボックス(92)内の不活性ガス雰囲気下で密封型の焼結用容器に充填される。該焼結用容器をプレス炉内の所定位置に載置し、プレス炉内の雰囲気を不活性ガスと水素ガスの混合気体で置換して酸素等の不純物を排除した後、水素吸蔵合金に焼結処理が施される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如く、水素吸蔵合金の取り回しに密閉容器を利用した場合にも、容器の気密性が不十分であり、各装置間の移動や微細化処理の際に、容器内に僅かながら空気が侵入する。このとき、水素吸蔵合金は酸素等の不純物との反応性が非常に高いために、水素吸蔵合金表面に酸化物の被膜が形成されることになる。従って、従来の水素吸蔵合金活性化装置(９)のように、夫々の装置が別個に設置されている構成では、水素吸蔵合金の取り回しを空気中で行なわなければならないために、水素吸蔵合金の初期活性化の効果が充分に得られないという問題があった。
本発明の目的は、水素吸蔵合金の初期活性化処理において酸素等の不純物の混入を防ぎ、初期活性化度の優れた水素吸蔵合金を得るために好適な水素吸蔵合金活性化装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置は、水素吸蔵合金に微細化処理を施すための材料微細化装置(２)と、気密構造を有するチャンバー(310)内に焼結炉(320)を配置してなる材料焼結装置(３)と、気密構造を有する作業室(40)を有して該作業室(40)内で作業を行なうためのグローブ(７)が取り付けられたグローブボックス(４)と、グローブボックス(４)及び材料焼結装置(３)に接続されてグローブボックス(４)の作業室(40)内及び材料焼結装置(３)のチャンバー(310)内を不活性ガス雰囲気に置換するためのガス置換装置(８)とを具えると共に、グローブボックス(４)の作業室(40)内には材料微細化装置(２)が設置され、材料焼結装置(３)のチャンバー(310)とグローブボックス(４)とは、チャンバー(310)内と作業室(40)の間を気密状態に仕切るための扉機構(５)を介して互いに連結されている。又、材料微細化装置(２)は、水素吸蔵合金に微細化処理を施す際に操作すべき操作部を有し、材料焼結装置(３)は、焼結炉(320)内に水素吸蔵合金を収容するために操作すべき操作部を有し、扉機構(５)は、開閉操作を行なうための操作部を有し、これらの操作部は、前記グローブ(７)を装着した手で操作可能な位置に配置されている。
【０００９】
上記本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置を用いた水素吸蔵合金の初期活性化処理においては、グローブボックス(４)の作業室(40)内に設置された材料微細化装置(２)を用いることによって、水素吸蔵合金に微細化処理を施し、続いて、材料焼結装置(３)を用いることによって、微細化された水素吸蔵合金に焼結処理を施す。上記の工程は、前記作業室(40)内及び材料焼結装置(３)のチャンバー(310)内を、各々に接続したガス置換装置(８)を用いて不活性ガスに置換した状態で行う。又、本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置においては、使用者がグローブボックス(４)に取り付けられたグローブ(７)を装着して、グローブボックス(４)内に設置された材料微細化装置(２)、及びグローブボックス(４)と扉機構(６)を介して連結された材料焼結装置(３)との間の水素吸蔵合金の取り回しを行なうことが出来るために、各装置間での水素吸蔵合金の取り回しも含めて、すべての初期活性化処理を不活性ガス雰囲気下で施すことが可能となる。従って、初期活性化処理中に水素吸蔵合金が酸素に触れることはなく、水素吸蔵合金表面の酸化を防止することが出来る。そのため、初期活性化度の向上した水素吸蔵合金を得ることが出来る。
又、上記本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置においては、従来の水素吸蔵合金活性化装置と異なり、各処理段階ごとにグローブボックス(４)内のガスを置換する必要がない。従って、活性化処理の作業性が向上する。
【００１０】
具体的には、本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置は、材料微細化装置(２)として遊星型ボールミルを具えていると共に、材料焼結装置(３)は、前記焼結炉(320)内にプレス機構(30)を配備して構成されるプレス炉を採用している。又、前記ガス置換装置(８)は、グローブボックス(４)の作業室(40)内及び材料焼結装置(３)のチャンバー(310)内から空気を排出するための真空ポンプ(82)と、前記作業室(40)及びチャンバー(310)内に不活性ガス及び水素ガスを供給するためのガス供給装置(80)と、前記作業室(40)内を高純度不活性ガス雰囲気に保持するためのガス純化装置(81)とから構成されている。
【００１１】
遊星型ボールミル、プレス炉、グローブボックス(４)、及びガス置換装置(８)は、従来より水素吸蔵合金活性化に用いられているために、信頼性が高い。従って、上記本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置においても、採用することが可能である。
【００１２】
具体的には、本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置のグローブボックス(４)の作業室(40)の側部には、前室(６)が形成され、該前室(６)には、資材を搬入するための扉(60)が開閉可能に取り付けられていると共に、ガス置換装置(８)が接続されている。又、該作業室(40)と前室(６)の間には、両室を気密状態に仕切る扉機構(５)が介在している。
【００１３】
作業室(40)内に資材を搬入する際には、先ず、資材を作業室(40)に扉機構(5)を介して接続された前室(6)に搬入する。尚、該前室(6)は、前記作業室(40)と比較して、容積が少ないことが好ましい。
該前室(６)と作業室(40)とを仕切る扉機構(5)を閉じるた状態で、扉(60)を開けて、資材を前室(６)内に搬入する。この時、該前室(６)内は、空気で満たされている。続いて、該前室(６)に接続されたガス置換装置(８)の真空ポンプ(82)を作動させることによって、前室(６)内の空気を排出した後に、ガス供給装置(80)から前室(６)内に不活性ガスを導入する。こうして、前室(６)内の雰囲気を、作業室(40)内の雰囲気と同組成にした後に、前記扉機構(5)を開けて作業室(40)内に資材を搬入する。
前述の如く、グローブボックス(４)に前室(６)を設けたことによって、作業室(40)内の雰囲気を、資材の搬入ごとに置換する必要がなくなる。又、前室(６)は、作業室(40)と比較して容積が小さいために、内部のガス置換に要する時間は、作業室(40)に直接資材を搬入する場合と比較して短くなる。従って、本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置を用いた場合、資材の搬入、及び搬出を短時間で行なうことが出来るために、作業効率が向上する。
【００１４】
又、具体的には、前記不活性ガスとしてＨe、Ｎ2、Ａrの中から選ばれるガスを用いることが可能である。
【００１５】
上述のガスは、水素吸蔵合金との反応性が低く、又、取り扱いが容易である。従って、本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置(１)の内部を、酸素等の不純物が存在しない状態にするために用いる不活性ガスとして好ましい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明にかかる水素吸蔵合金活性化装置は、材料焼結装置(３)がグローブボックス(４)の作業室(40)と気密性を有した状態で接続されていると共に、材料微細化装置(２)が、該作業室(40)内に設置されている。更に、これらの装置(２)(３)の操作部は、使用者がグローブボックス(４)に設けられたグローブ(７)を装着した手で、操作可能な範囲に設置されているために、水素吸蔵合金初期活性化の各工程のみならず、各装置間における水素吸蔵合金の移動についても、空気と触れずに行なうことが可能となる。この結果、空気中の酸素等と水素吸蔵合金が反応して起こる水素吸蔵合金の表面特性の劣化が抑制されて、初期活性に優れた水素吸蔵合金を得ることが出来る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
図１及び図２に示すように、本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置(１)は、水素吸蔵合金に微細化処理を施すための材料微細化装置(２)と、気密構造を有するチャンバー(310)内に焼結炉(320)を配置してなる材料焼結装置(３)と、気密構造を有する作業室(40)を具え、該作業室(40)内で作業を行なうためのグローブ(７)が取り付けられたグローブボックス(４)と、グローブボックス(４)及び材料焼結装置(３)に接続されてグローブボックス(４)の作業室(40)及び材料焼結装置(３)のチャンバー(310)内を不活性ガス雰囲気に置換するためのガス置換装置(８)とを具えている。材料微細化装置(２)は、グローブボックス(４)の作業室(40)内に設置されると共に、材料焼結装置(３)のチャンバー(310)とグローブボックス(４)とは、チャンバー(310)内と作業室(40)の間を気密状態に仕切るための扉機構(５)を介して互いに連結されている。又、前記グローブボックス(４)の作業室(40)の側部には、前室(６)が形成されている。該前室(６)には、前記ガス置換装置(８)が接続されていると共に、資材を搬入するための扉(60)が開閉可能に取り付けられ、作業室(40)と前室(６)の間には、両室を気密状態に仕切る扉機構(５)が介在している。
【００１８】
図３は材料微細化装置(２)を表わす図である。材料微細化装置(２)には、図３(ｂ)に示すように、ミルポット(20)を収容するためのミルポット受け(21)と、該ミルポット受け(21)が設置される回転テーブル(22)と、運転条件を入力する操作パネル(23)と、蓋(24)とが設けられている。材料微細化装置(２)を作動させるときには、図３(ａ)に示すように、蓋(24)を閉じることによって、前記ミルポット(20)、ミルポット受け(21)及び回転テーブル(22)を保護する。又、図３(ｂ)に示すように、蓋(24)を開き、内部を露呈させることによって、ミルポット(20)の固定及び取り外しを行なう。ミルポット(20)は、図４に示すように、筒状の本体(201)と、該本体(201)の開口部に係合する蓋部(202)とから構成され、内部に水素吸蔵合金(203)及びボールミリング用ボール(204)を収容することが出来、本体(201)と蓋部(202)が係合することによって、内部が気密状態に保持される。又、ミルポット(20)は、図３(ｂ)に示すように、固定具(25)を用いて遊星型ボールミルのミルポット受け(21)に固定される。
遊星型ボールミルの回転テーブル(22)は鎖線で示す方向に公転し、ミルポット受け(21)は破線で示す方向に自転する。このとき、該ミルポット内に充填された水素吸蔵合金(203)どうし、又は水素吸蔵合金(203)とボール(204)が衝突して、水素吸蔵合金(203)が粉砕されることによって、水素吸蔵合金(203)に微細化処理が施される。
【００１９】
材料焼結装置(３)は、図５に示すように、水素吸蔵合金粉末に加圧成型を施すためのプレス機構(30)と、水素吸蔵合金の加圧成型体を加熱することが可能な昇温部(300)とを具えている。
昇温部(300)は気密性を有するチャンバー(310)の内部に焼結炉(320)を設置して構成されている。焼結炉(320)は、断熱材からなる筐体(321)と、発熱体(322)とを具え、焼結用容器(35)を搬入するための扉(323)が設けられている。チャンバー(310)は、焼結炉(320)を不活性ガス雰囲気に保つと共に、図２に示すように、チャンバー(310)の表面に沿って設置された水冷管(311)に冷却水を流すことにより、該焼結炉(320)が冷却される。プレス機構(30)は、焼結炉(320)を貫通して設けられた一対のプレスロッド(31)(32)と、該プレスロッド(32)の端部に連結されたシリンダー(33)と、該シリンダー(33)を駆動するための油圧ユニット(34)とから構成される。焼結用容器(35)は、図６に示すように、筒状の本体(351)と、該本体(351)の開口部に係合する蓋部(352)とから構成され、内部に水素吸蔵合金(353)を収容することが出来る
水素吸蔵合金粉末(353)が充填された焼結用容器(35)をプレスロッド(31)(32)間に置き、油圧ユニット(34)によってシリンダー(33)を動作させることによって、該シリンダー(33)の上方に位置するプレスロッド(32)を押し上げる。このとき、プレスロッド(31)(32)間に設置された焼結用容器(35)に圧力が加えられ、焼結用容器(35)に充填された水素吸蔵合金粉末(353)は、該焼結用容器(35)の内部形状に沿って加圧成型される。
【００２０】
図２に示すように、グローブボックス(４)は、気密性を有する作業室(40)を具え、該作業室(40)の前面には、水素吸蔵合金を取り回すためのグローブ(７)と、作業室(40)内の様子を確認するための覗き窓(41)と、グローブハッチ(42)が取り付けられている。該グローブハッチ(42)は、開口部(43)に開閉可能な蓋(44)を取り付けて構成され、該開口部(43)にはグローブ(７)が接続されている。又、該作業室(40)側面には、水素吸蔵合金材料及びミルポット(20)、焼結用容器(35)などの資材を搬入するための前室(６)が設置されている。
水素吸蔵合金の取り回し作業が行なわれる際には、作業室(40)内はガス供給装置(80)より供給されるＨe，Ｎ2、Ａr等の不活性ガスで満たされている。該不活性ガスは、脱水装置や脱酸素装置を具えた不活性ガス純化装置(81)によって精製された後に、再び前記作業室(40)に導入される。従って、作業室(40)内は、常に高純度の不活性ガスで満たされているため、水素吸蔵合金の酸化を防止することが出来る。
前記前室(６)には、扉(60)が開閉可能に取り付けられ、該扉(60)及び扉(60)が接する前室(６)の端面には、夫々パッキング(61)(62)が取り付けられ、扉(60)を閉めることで、両パッキング(61)(62)が密着して、気密性が保持される。又、前記作業室(40)と前室(６)は、扉機構(５)を介して開閉自在に接続される。
【００２１】
図７(ａ)に示すように、作業室(40)と前室(６)とは、Ｏリング(50)と補強板(51)が介在した状態でボルト(52)とナット(53)によって締結され、気密性が保持されている。又、前記作業室(40)と前室(６)とを仕切る扉機構(５)は、気密扉(54)、スライド扉(56)及びスライド枠(59)からなり、スライド扉(56)はスライド枠(59)に沿って前後に移動することが可能である。気密扉(54)は、ネジ部(55)がスライド扉(56)に取り付けられたハンドル(57)の中央に設けられたネジ部(58)と螺合している。該ハンドル(57)を一方向に回してネジ部(55)を締め、気密扉(54)を前室(６)側に押し込むことで、扉機構(５)が閉状態となる。これによって、両者間に介在するＯリング(50)が圧着され、作業室(40)と前室(６)との間が気密状態に保たれる。扉機構(５)を開状態にする場合は、図７(ｂ)に示すように、前記ハンドル(57)を逆方向に回し、気密扉(54)を引いて、更に、該スライド扉(56)をスライド枠(59)に沿って後方へ移動させる。
【００２２】
図８は、材料焼結装置(３)と作業室(40)との間の扉機構(５)を示す図である。図８(ａ)に示すように、焼結炉(320)の筐体(321)に、蓋部(323)が蝶番(325)によって開閉可能に接続されると共に、筐体(321)に設けられた留め金(327)と蓋部(323)に設けられたノブ(326)とが係合することによって、筐体(321)と蓋部(323)とが閉じ状態にロックされる。又、チャンバー(310)のフランジ部(312)と作業室(40)とは、Ｏリング(50)と補強板(51)が介在した状態でボルト(52)とナット(53)によって締結され、気密性が保持されている。該気密扉(54)に設けられたネジ部(55)は、スライド扉(56)に取り付けられたハンドル(57)の中央に設けられたネジ部(58)と螺合している。焼結処理中は、材料焼結装置(３)内と作業室(40)内の雰囲気が異なるため、ハンドル(57)を一方向に回してネジ部(55)を締め、気密扉(54)をチャンバー(310)側に押し込むことで閉じる。これによって、両者間に介在するＯリング(50)が圧着され、作業室(40)と材料焼結装置(３)との間が気密状態に保たれる。焼結処理後に焼結用容器(35)を焼結炉(320)から取り出す際には、図８(ｂ)に示すように、前記ハンドル(57)を逆方向に回し、気密扉(54)を引き、該気密扉(54)が接続されたスライド扉(56)をスライド枠(59)に沿って後方へ移動させて、焼結炉(320)の蓋部(323)を露出させる。続いて、該蓋部(323)のノブ(326)を操作して筐体(321)の留め金(327)から外し、蓋部(323)を開け、焼結用容器(35)を取り出す。
【００２３】
図９に示すように、上述の水素吸蔵合金活性化装置(１)においては、水素吸蔵合金を微細化するために操作すべき材料微細化装置(２)の操作部は、ミルポット(20)、ミルポット受け(21)、操作パネル(23)、蓋(24)、及び固定具(25)より構成される。微細化された水素吸蔵合金粉末に焼結処理を施すために操作すべき材料焼結装置(３)の操作部は、焼結炉(320)の蓋部(323)に取り付けられたノブ(図示省略)、及び、焼結炉(320)の筐体(321)内に設けられ、焼結用容器(図示省略)を据え置くべきプレスロッド(図示省略)により構成される。扉機構(５)の開閉操作を行なうための操作部は、スライド扉(56)及び該スライド扉(56)上に設けられたハンドル(57)から構成される。又、資材をグローブボックス(４)内に搬入するためには、扉機構(５)の開閉操作を行なうと共に、前室(６)内の資材にも手が届かなければならない。
図示の如く、上述の水素吸蔵合金活性化装置(１)においては、使用者は、グローブボックス(４)前面に設けられた３つのグローブハッチ(42)(42)(42)に取り付けられたグローブ(７)(７)(７)の内の何れかを装着することによって、グローブボックス(４)内で作業することとなる。ここで、前記夫々の操作部は、前記グローブ(７)を装着した手で操作可能な位置に配置されているために、使用者は、作業室(40)、材料焼結装置(３)及び前室(６)の内部で作業することが可能となり、水素吸蔵合金を空気に曝すことなく、作業を行なうことが可能となる。
【００２４】
以下、上記水素吸蔵合金活性化装置を用いて、水素吸蔵合金に活性化処理を施す工程について説明する。
【００２５】
尚、以下の操作における試料の取り回しは、特に明記しない限り、図２及び図９に示すように、使用者がグローブボックス(４)の前面に取り付けられたグローブ(７)を装着した手で行なう。
【００２６】
（試料の搬入）
グローブボックス(４)と材料焼結装置(３)とを仕切る扉機構(５)を開状態とし、グローブボックス(４)と前室(６)とを仕切る扉機構(５)を閉状態として、グローブボックス(４)に接続された真空ポンプ(82)を作動させ、該材料焼結装置(３)及びグローブボックス(４)の作業室(40)内の空気を排出する。該材料焼結装置(３)及び作業室(40)の内部の気圧が一定値を下回ったことを確認した後、ガス供給装置(80)を用いて内部にＡrガスを充填する。更に、活性化処理が終了するまで不活性ガス純化装置(81)を作動させて、残存する酸素及び水分を除去する。この操作によって、材料焼結装置(３)及び作業室(40)内の雰囲気は、酸素及び水分濃度を夫々１ppm以下に調整されると共に、６Ｎ以上の高純度Ａrガスに置換される。
前室(６)の扉(60)を開け、前室(６)内に前記試料、ボールミリング用の直径１０mmのステンレス製ボール、ミルポット(20)及び焼結用容器(35)を収容し、該扉(60)を閉める。前記作業室(40)内の雰囲気をArガス置換したときと同様に、真空ポンプ(82)を作動させて該前室(６)内の空気を排出し、ガス供給装置(80)を用いて内部にＡrガスを充填する。該前室(６)内の雰囲気がＡrガスに置換されたことを確認した後、作業室(40)側に設けられたハンドル(57)を回すことによって、前室(６)と作業室(40)とを仕切る扉機構(５)を開状態にして、前記試料、ボールミリング用ボール、ミルポット(20)及び焼結用容器(35)を作業室(40)内に搬入する。
【００２７】
（微細化処理）
該作業室(40)に搬入した試料５ｇを、図４に示すように、ボールミリング用ボール10個と共に、内容量８０ccのミルポット(20)に充填する。作業室(40)内に設置された材料微細化装置(２)に、前記試料及びボールを充填したミルポット(20)を、図３(ｂ)に示すようにセットした後、300rpmの回転速度で、１時間微細化処理を行なう。
【００２８】
（焼結処理）
作業室(40)内で微細化処理が施された試料２.５ｇをミルポット(20)から取り出し、図６に示すように、焼結用容器(35)に充填する。グローブボックス(４)側に設置されたハンドル(57)を回して、グローブボックス(４)と材料焼結装置(３)とを仕切る扉機構(５)を開状態として、試料が充填された焼結用容器(35)を、図５に示すように、一対のプレスロッド(31)(32)の間にセットする。その後、図８(ａ)に示すように、材料焼結装置(３)の焼結炉(320)に設けられた扉部(323)を閉め、再び扉機構(５)の気密扉(54)を閉める。油圧ユニット(34)によってシリンダー(33)を動作させることによって、該シリンダー(33)の上方に位置するプレスロッド(32)を押し上げ、プレスロッド(31)(32)により焼結用容器(35)に１ton / cm2の圧力を加える。これによって、試料は、焼結用容器(35)の内部形状に沿って加圧成型される。
前記試料に加圧成型処理を施した後に、材料焼結装置(３)内に約１０％の水素ガスを含むＡrガス（以下、混合ガス）に導入して、材料焼結装置(３)内の雰囲気を混合ガスで置換する。更に、該混合ガスを循環させながら材料焼結装置(３)内を１０００℃に昇温し８時間保持して焼結処理を施す。
焼結処理が終了した後に材料焼結装置(３)を室温まで冷却し、図８(ｂ)に示すように、扉機構(５)を開ける。引き続いて、焼結炉(320)に設けられた扉部(323)を開き、焼結用容器(35)を作業室(40)内に取り出す。
【００２９】
上述の如く、本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置を用いて水素吸蔵合金の活性化を施した場合、従来の水素吸蔵合金活性化装置(９)を用いた場合と異なり、各装置間での水素吸蔵合金の取り回しを、空気と接触しない状態で行なうことが可能となる。従って、本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置を用いることで、水素吸蔵合金表面の酸化を防止することが可能となり、初期活性化度の向上した水素吸蔵合金を得ることが出来る。
以下、上記水素吸蔵合金活性化装置を用いて実際に水素吸蔵合金に活性化処理を施し、その装置の効果について実証した。
【００３０】
ＴiＦe0.8Ｍn0.2の組成を有するＴiＦe基合金、ＴiＭn1.4Ｖ0.6の組成を有するＴiＭn2基合金、Ｍg2Ｎi合金及びＬaＮi5合金の合金塊を５００μm以下の粒径になるように空気中で粗粉砕したものを夫々実験例１〜４及び比較例１〜４の試料として、以下の処理を施した。
【００３１】
実験例
上述の処理によって初期活性化が行なわれた試料を、作業室(40)内で焼結用容器(35)から取り出し、Ａrガス雰囲気下の作業室(40)内で、水素化反応測定容器に封入した４種の水素吸蔵合金粉末焼結体を夫々実施例１〜４とした。
【００３２】
比較例Ａ
試料に微細化処理を施す材料微細化装置(２)をグローブボックス(４)外に設置したことを除き、実施例と同様の材料を用い、同様の処理を行なって得た４種の水素吸蔵合金粉末焼結体を夫々比較例１Ａ〜４Ａとした。
【００３３】
比較例Ｂ
微細化処理の施された試料を空気中で焼結用容器(35)に充填したことを除き、実施例と同様の材料を用い、同様の処理を行なって得た４種の水素吸蔵合金粉末焼結体を夫々比較例１Ｂ〜４Ｂとした。
【００３４】
比較例Ｃ
試料に焼結処理を施さなかったことを除き、実施例と同様の材料を用い、同様の処理を行なって得た４種の水素吸蔵合金粉末焼結体を夫々比較例１Ｃ〜４Ｃとした。
【００３５】
比較例Ｄ
実施例と同組成、同粒度の試料であって、微細化処理、焼結処理のどちらの処理も施していない４種の水素吸蔵合金を夫々比較例１Ｄ〜４Ｄとし、グローブボックス(４)内に搬入してＡrガス雰囲気下に置いた後に、水素化反応測定容器に封入した。
【００３６】
水素化時間の測定
前記の各試料を封入した水素化反応測定容器を常温に置き、容器内のＡrガスを真空ポンプを用いて排出して真空にした。その後に、２５℃で水素化反応測定容器内に水素ガスを２０atmに達するまで充填し、試料による水素吸収量が基準量に達するまでの時間を測定した。
尚、水素吸収量の基準量は各水素吸蔵合金の特性を考慮して夫々の合金毎に設定され、実施例１及び比較例１Ａ〜１ＤのＴiＦe基合金では１.２wt.％、実施例２及び比較例２Ａ〜２ＤのＴiＭn2基合金では１.５wt.％、実施例３及び比較例３Ａ〜３ＤのＭg2Ｎi合金では２.０wt.％、実施例４及び比較例４Ａ〜４ＤのＬaＮi5合金では１.２wt.％に設定されている。
【００３７】
上記の水素化時間の測定結果を、表１から表４に示す。
【００３８】
【表１】
0003764817.tif 000002
【００３９】
【表２】
0003764817.tif 000003
【００４０】
【表３】
0003764817.tif 000004
【００４１】
【表４】
0003764817.tif 000005
【００４２】
表１〜表４は、水素吸蔵合金材料として、夫々ＴiＦe基合金、ＴiＭn2基合金、Ｍg2Ｎi合金及びＬaＮi5合金を用いた実施例及び比較例の水素化時間を表わす。
比較例１Ｄ〜４Ｄは微細化処理及び焼結処理を行なっていない活性化前の水素吸蔵合金であって、表４に示すように、すべての比較例において水素化が起こらなかった。
比較例１Ｃ〜４ＣはＡrガス雰囲気下で微細化処理のみを施した比較例である。又、比較例１Ｂ〜４ＢはＡrガス雰囲気下で微細化処理を施した後に、空気中で焼結用容器(35)に水素吸蔵合金粉末を充填し、Ａrガスと水素ガスとの混合気体雰囲気下で焼結処理を施した比較例である。表２及び表３に示すように、これらの比較例においては、水素吸蔵合金の水素化は起こるものの長時間を要し、初期活性化が不十分であることが明らかである。
比較例１Ａ〜４Ａは材料微細化装置(２)がグローブボックス(４)外に設置されているため、材料微細化装置(２)とグローブボックス(４)間での水素吸蔵合金の取り回しと微細化処理の間だけミルポット(20)が空気中に曝される。本比較例の水素吸蔵合金は、上記の比較例と比べて水素化時間が短縮されており、活性化度が向上しているが、まだ酸化による失活が完全に防止されていない。
【００４３】
ここで、上記水素吸蔵合金活性化装置(１)を用いて、水素吸蔵合金の活性化処理をすべて不活性ガス雰囲気下及び不活性ガスと水素ガスの混合気体雰囲気下で行なった実施例Ａ〜Ｄでは、表１に示すように、何れも水素吸収量が基準量に達するまでの時間が上記の比較例と比べて大幅に減少しており、活性化度が更に向上した水素吸蔵合金が得られている。
【００４４】
上述の如く、本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置を用いることによって、水素吸蔵合金の初期活性化処理をすべて不活性ガス雰囲気下或いは不活性ガスと水素ガスの混合気体雰囲気下で施すことができるために、水素吸蔵合金の初期活性化を阻害する酸素等の不純物の混入を防ぐことが可能となる。従って、初期活性化度の優れた水素吸蔵合金を得ることが出来る。
【００４５】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、水素吸蔵合金活性化装置内の雰囲気を酸素及び水が存在しない状態にするために用いられる不活性ガスは、Ａrの代わりにＨeやＮ2を用いることも可能であり、これらのガスを用いた場合にも同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置を表わす系統図である。
【図２】本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置の斜視図である。
【図３】本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置に装備された遊星型ボールミルの閉じ状態(ａ)及び開き状態(ｂ)を表わす斜視図である。
【図４】本発明に係る遊星型ボールミルのミルポットの一部破断斜視図である。
【図５】本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置の材料焼結装置の断面図である。
【図６】本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置の焼結用容器の一部破断斜視図である。
【図７】本発明に係るグローブボックスの作業室と前室とを仕切る扉機構を表わす断面図である。
【図８】本発明に係るグローブボックスの作業室と材料焼結装置とを仕切る扉機構を表わす断面図である。
【図９】本発明に係る水素吸蔵合金活性化装置を用いた処理の様子を表わす平面図である。
【図１０】従来の水素吸蔵合金活性化装置を表わす系統図である。
【符号の説明】
(１)  水素吸蔵合金活性化装置
(２)  材料微細化装置
(３)  材料焼結装置
(４)  グローブボックス
(５)  扉機構
(６)  前室
(７)  グローブ
(８)  ガス置換装置
(40)  作業室
(42)  グローブハッチ
(54)  気密扉
(56)  スライド扉
【図１】
0003764817.tif 000006
【図２】
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【図３】
0003764817.tif 000008
【図４】
0003764817.tif 000009
【図５】
0003764817.tif 000010
【図６】
0003764817.tif 000011
【図７】
0003764817.tif 000012
【図８】
0003764817.tif 000013
【図９】
0003764817.tif 000014
【図１０】
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