【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば水素エンジンに利用される水素吸蔵合金容器における水素放出制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水素吸蔵合金容器内の水素吸蔵合金から連続的に水素を放出させる装置において、水素吸蔵合金容器の内圧が耐圧容器の許容圧力以下の所定圧力を越えたときに、水素吸蔵合金容器内への熱交換媒体の流通を制御して水素吸蔵合金容器の内圧を低下させる方法としては、次のような方法が知られている。

【０００３】即ち、図５に示すように、エンジン、ヒーター等の発熱装置１と水素吸蔵合金容器２と間には、流量制御弁３を介して水等の熱交換媒体が循環して流通する熱交換媒体流通経路４が形成されている。 この熱交換媒体流通経路４は、前記流量制御弁３の手前で分岐され、発熱装置１から出た熱交換媒体を発熱装置１へ戻すためのバイパス流通経路５が設けられている。 このバイパス流通経路５には熱交換媒体の流通量を制御するバイパス流量制御弁６が設けられている。

【０００４】そして、バイパス流量制御弁６を閉じた状態において、熱交換媒体流通経路４を通じて加熱された熱交換媒体を発熱装置１から水素吸蔵合金容器２へ導くことにより、水素吸蔵合金Ｍを加熱して水素を放出させる。 この水素吸蔵合金容器２内の圧力が耐圧容器の許容値を越えたときには、前記流量制御弁３を完全に閉めるとともに、バイパス流量制御弁６を開いて熱交換媒体をバイパス流通経路５において循環させる。 このようにして、水素吸蔵合金容器２内の内圧を低下させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、水素吸蔵合金容器２内の圧力が低下した後、再度熱交換媒体流通経路４の流量制御弁３を開けるとともに、バイパス流量制御弁６を閉じる。 すると、水素吸蔵合金容器２内に熱交換媒体が供給され、この加熱された熱交換媒体の保有熱量が一気に水素吸蔵合金容器２内へ伝えられる。 一方、
水素吸蔵合金容器２内の温度は既に低下しているため、
上記熱交換媒体の保有熱量によって水素吸蔵合金容器２
内の温度は急に上昇し、水素吸蔵合金Ｍは急激に加熱されることになる。

【０００６】即ち、熱交換媒体流通経路４における発熱装置１の出口の熱交換媒体の温度をＴ ₁ 、水素吸蔵合金容器２の入口の熱交換媒体の温度をＴ ₂とすると、図６
（ａ）に示すように、流量制御弁３を全開にしているとき（図中時間ｔ ₁まで）にはＴ ₁とＴ ₂とは等しく、流量制御弁３を閉じたとき（図中時間ｔ ₁からｔ ₂まで）
には熱交換により放熱される部分が少なくなって発熱装置１の熱量によりＴ ₁が上昇するのに対しＴ ₂は放熱ロスがないため変わらない。 そして、再度水素吸蔵合金容器２内に熱交換媒体を供給するとき（図中時間ｔ ₂ ）には、温度差Ｔ ₁ −Ｔ ₂が大きくなる。

【０００７】従って、水素吸蔵合金容器２の入口の熱交換媒体の温度Ｔ ₂は、発熱装置１の出口の熱交換媒体の温度Ｔ ₁に近づくように上昇するので、水素吸蔵合金容器２内の水素吸蔵合金Ｍは急に加熱されることとなり、
その結果水素吸蔵合金Ｍが分解して急激に水素を発生する。 そのため、図６（ｂ）に示すように、この水素の圧力によって水素吸蔵合金容器２内の圧力が急に上昇し、
水素吸蔵合金容器２の許容圧力を越える異常上昇となるおそれがある（図中破線は圧力の許容値）という問題点がある。 このような水素吸蔵合金容器２内の圧力の異常上昇が起きると、水素吸蔵合金の劣化、水素吸蔵合金容器や熱媒管の疲労、損傷が起きるという問題点がある。

【０００８】この水素吸蔵合金容器２内の圧力の異常上昇は、熱交換媒体流通経路４の熱交換媒体が有する全保有熱媒量が多い場合に生じやすく、エンジン等においてはこれを低減させることは難しい。 従って、上記のような方法で水素吸蔵合金容器２内の圧力の異常上昇を抑えることは困難である。

【０００９】本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、水素吸蔵合金容器内の圧力の異常上昇を有効に抑制できるとともに、水素吸蔵合金の劣化、水素吸蔵合金容器、熱媒管等の疲労、損傷を防止できる水素吸蔵合金容器における水素放出制御方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明では水素吸蔵合金を収納し、同水素吸蔵合金を加熱するための熱交換媒体を流通させる熱交換媒体流通経路を設けた水素吸蔵合金容器の内圧が耐圧容器としての許容圧力以下の所定圧力に達したときに、前記熱交換媒体流通経路内の熱交換媒体の流量を絞るとともに、
少なくとも微小量の熱交換媒体を連続的に流通させ、水素吸蔵合金からの水素の急激な放出を抑制した水素吸蔵合金容器における水素放出制御方法をその要旨としている。

【００１１】

【作用】水素吸蔵合金を収納した水素吸蔵合金容器内には、水素吸蔵合金容器内の内圧が圧力容器としての許容圧力以下の所定圧力に達したとき、前記熱交換媒体流通経路内の熱交換媒体の流量が絞られるとともに、少なくとも微小量の熱交換媒体が連続的に流通される。 そのため、水素吸蔵合金容器内の熱交換媒体の温度は、水素吸蔵合金容器に至る前の熱交換媒体流通経路内の熱交換媒体の温度と同等又はそれに近い温度となる。

【００１２】従って、例えば一定時間後に熱交換媒体の供給が再開された場合でも水素吸蔵合金容器内の温度が急激に上昇するおそれが少ない。 その結果、水素吸蔵合金容器内の圧力は、急激に上昇することがなく、異常上昇を避けた状態で水素吸蔵合金から水素を放出させることができる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明を具体化した実施例について図１〜４に従って説明する。 なお、前記従来例と同じ部分については、同一の符号を用いる。

【００１４】図１に示すように、発熱装置１と水素吸蔵合金容器２と間には、流量制御弁３を介して水等の熱交換媒体が流通する熱交換媒体流通経路４（以下熱媒流通経路という）が形成されている。 上記水素吸蔵合金容器２には、水素吸蔵合金容器２内の圧力を検出する圧力センサ７が接続され、水素吸蔵合金容器２内の圧力を常時検出するようになっている。

【００１５】なお、水素吸蔵合金容器２内には図示しない細粒状のチタン鉄等の水素吸蔵合金Ｍが収容され、この水素吸蔵合金Ｍが収容されている部分には、外周部に図示しない熱交換フィンが設けられた熱交換チューブが蛇行状に配設され、水素吸蔵合金Ｍとの熱交換を有効に行うようになっている。

【００１６】前記熱媒流通経路４のうち、前記流量制御弁３に至る前の部分において熱媒流通経路４から分かれて発熱装置１へ戻るバイパス流通経路５が設けられている。 そして図３に示すように、前記流量制御弁３を閉じることによって水素吸蔵合金容器２への熱交換媒体の供給を停止したとき、発熱装置１から出た熱交換媒体を発熱装置１へ循環させるようになっている。 このバイパス流通経路５には、バイパス流通経路５を流通する熱交換媒体の流通量を制御するバイパス流量制御弁６が設けられている。

【００１７】また、前記発熱装置１の出口及び水素吸蔵合金容器２の入口における熱媒流通経路４には、それぞれ温度測定装置８，９が接続され、熱媒流通経路４内の熱交換媒体の温度を測定できるようになっている。

【００１８】図２に示すように、前記圧力センサ７はコントローラ１０に接続され、さらにコントローラ１０には前記流量制御弁３及びバイパス流量制御弁６が接続されている。 そして、このコントローラ１０は、圧力センサ７で検出された圧力を圧力容器の許容圧力以下の圧力で予め設定された設定圧力と比較してこの設定圧力に達したとき、前記流量制御弁３を流量制御弁３の全開時の熱交換媒体の流量に対し３０分の１の流量に絞るようになっている。 上記設定圧力は、圧力容器の許容値より小さい圧力で熱交換媒体の熱容量等を勘案し、例えば熱交換媒体の熱容量が大きい場合にはより低く設定する等適宜設定される。

【００１９】水素吸蔵合金容器２内の熱交換媒体流通経路４を流通する熱交換媒体の流量は、発熱装置１が１０
００〜３０００ccの水素エンジンの場合、前記流量制御弁３が全開のときの流量に対し、３０分の１程度以上であることが好ましい。 ３０分の１未満の場合には、熱媒流通経路４にごみ等がつまって熱交換媒体の流通に支障をきたすおそれがある。

【００２０】上記のように構成された装置により発熱装置１と水素吸蔵合金容器２との間の熱交換について説明する。 まず、水素吸蔵合金容器２内の水素吸蔵合金Ｍを加熱して水素を放出させる場合には、図１に示すように、流量制御弁３を開けるとともに、バイパス流量制御弁６を閉じる。 すると、発熱装置１で加熱された熱交換媒体は、熱媒流通経路４の流量制御弁３を経て水素吸蔵合金容器２内へ入る。 そして、熱交換媒体は水素吸蔵合金容器２内の水素吸蔵合金Ｍと熱交換を行うため、水素吸蔵合金Ｍは加熱される。 加熱された水素吸蔵合金Ｍ
は、分解して水素を放出する。

【００２１】この水素は水素エンジンの燃料等として利用される。 水素吸蔵合金容器２内の圧力は、この水素の放出とともに上昇する。 この水素吸蔵合金容器２内の圧力は、前述のように圧力センサ７によって常時検出されている。 この圧力センサ７によって検出された圧力値は逐一コントローラ１０に出力される。 すると、コントローラ１０はこの実際の圧力値を予め記憶された圧力値と比較して実際の圧力値が設定された圧力値以上である場合には流量制御弁３に信号を出力して弁開度を絞り、熱媒流通経路４の熱交換媒体の流量を３０分の１にする。
同時にコントローラ１０はバイパス流量制御弁６を開放させる。 そのため、図３に示すように、発熱装置１から出た熱交換媒体はバイパス流通経路５を流通して発熱装置１へ戻る。

【００２２】この場合、水素吸蔵合金容器２の入口における熱交換媒体の温度は発熱装置１の出口における熱交換媒体の温度と同じ温度が維持される。 そして、再度流量制御弁３を全開するとともに、バイパス流量制御弁６
を閉じると、図１に示すように、水素吸蔵合金容器２内の熱媒流通経路４には再び多量の熱交換媒体が流入する。 このとき、上記のように、水素吸蔵合金容器２の入口における熱交換媒体の温度は発熱装置１の出口における熱交換媒体の温度と同じ温度に維持されているので、
温度差がなく水素吸蔵合金容器２内の温度の急激な上昇が抑えられる。 その結果、水素吸蔵合金容器２内の水素吸蔵合金Ｍから過度の水素の放出を抑制することができる。

【００２３】即ち、前記従来と同様に熱媒流通経路４における発熱装置１の出口の熱交換媒体の温度をＴ ₁ 、水素吸蔵合金容器２の入口の熱交換媒体の温度をＴ ₂とすると、図４（ａ）に示すように、流量制御弁３を全開にしているとき（図中ｔ ₁まで）、及び流量制御弁を絞ったとき（図中ｔ ₁からｔ ₂まで）のいずれにおいてもＴ
₁とＴ ₂とは等しくなる。 従って、再度流量制御弁３を開いても、Ｔ ₂はＴ ₁に追従するためＴ ₁とＴ ₂とは等しくなる（図中ｔ ₂以降）。

【００２４】その結果、再度流量制御弁３を開いたときでも、従来のように水素吸蔵合金容器２内の温度は急に上昇するおそれがない。 そのため、水素吸蔵合金Ｍからの水素の放出速度を抑えることができ、図４（ｂ）に示すように、従来のような水素吸蔵合金容器２内の圧力の急激な上昇はなく、圧力容器の許容圧力以下に確実に保持されることとなる。

【００２５】上記のように、この実施例では、水素吸蔵合金容器２内の圧力が耐圧容器の許容圧力以下の所定圧力に達したとき、流量制御弁３の弁開度を絞って微小量の熱交換媒体を水素吸蔵合金容器２内の熱媒流通経路４
に流通し続けることにより、水素吸蔵合金Ｍからの水素の急激な放出を容易かつ確実に抑制することができる。
その結果、急激な温度上昇を伴う熱衝撃による水素吸蔵合金Ｍの劣化、水素吸蔵合金容器２や熱交換チューブ等の疲労、損傷を防止することができる。

【００２６】この発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で例えば以下のように構成してもよい。 （１）前記実施例では、前記発熱装置１の出口における熱媒流通経路４の熱交換媒体の温度と水素吸蔵合金容器２の入口における熱媒流通経路４の熱交換媒体の温度が等しくなったが、必ずしも等しくなる必要はなく、水素吸蔵合金容器２の入口における熱交換媒体の温度が発熱装置１の出口における熱交換媒体の温度より多少低い温度であってもよい。 即ち、前記温度Ｔ ₁とＴ ₂とは異なっていてもよい。 （２）前記熱媒流通経路４又はバイパス流通経路５において、水素吸蔵合金容器２とは別の熱交換部分が存在していてもよい。 この場合、前記時間ｔ ₁からｔ ₂の間における温度Ｔ ₁とＴ ₂の温度勾配は緩やかなものとなる。 （３）熱交換媒体としては水素エンジンの冷却水以外に、水素エンジンの排気ガス等を利用してもよい。 （４）水素吸蔵合金Ｍによって放出される水素ガスはフォークリフト用の水素エンジンに利用する以外に、他の水素エンジンに利用したり、水素ガスを必要とする他の機器、装置等に利用してもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
水素吸蔵合金容器内の圧力の異常上昇を有効に抑制できるとともに、水素吸蔵合金の劣化、水素吸蔵合金容器、
熱媒管等の疲労、損傷を防止できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を表す図であって、発熱装置と水素吸蔵合金容器との間の熱交換のための装置を示す説明図である。

【図２】実施例の電気的構成を示すブロック図である。

【図３】熱交換媒体をバイパス流通経路へ循環させた状態を示す説明図である。

【図４】（ａ）は発熱装置の出口と水素吸蔵合金容器の入口における熱交換媒体の温度と時間の関係を表すグラフである。 （ｂ）は水素吸蔵合金容器内の圧力と時間との関係を表すグラフである。

【図５】従来例を表し、発熱装置と水素吸蔵合金容器との間の熱交換のための装置を示す説明図である。

【図６】（ａ）は発熱装置の出口と水素吸蔵合金容器の入口における熱交換媒体の温度と時間の関係を表すグラフである。 （ｂ）は水素吸蔵合金容器内の圧力と時間との関係を表すグラフである。

【符号の説明】

４…熱交換媒体流通経路、Ｍ…水素吸蔵合金。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 啓之 福岡県北九州市八幡東区枝光１丁目１番１ 号 新日本製鐵株式会社第３技術研究所内