发热单元、发热装置及热利用系统的制作方法

本发明是关于一种通过氢的吸藏与释放而发热的发热单元、具备多个该发热单元的发热、热交换一体式发热装置、及利用该发热装置所产生之热的热利用系统。

背景技术：

1、已知氢吸藏合金属件有在一定反应条件下反复吸藏及释放大量氢的特性，且该氢的吸藏与释放时伴随有大量反应热。已提出利用该反应热的热泵系统、热传输系统、冷热(冷冻)系统等热利用系统及氢贮存系统(例如参照专利文献1、2)。

2、然，本申请人等发现，在具备使用氢吸藏合金等的发热体的发热装置中，通过以支撑体及由该支撑体支撑的多层膜构成所述发热体，在使该发热体吸藏氢时与从该发热体释放氢时会产生热。于是，本申请人等已在先前基于此种见解提出了热利用系统及发热装置(参照专利文献3)。

3、具体来说，具备发热装置的发热体的支撑体包含多孔质体、氢透过膜或质子介电体的至少任一个，由该支撑体支撑的多层膜例如是通过交替积层第1层与第2层而构成，所述第1层包含氢吸藏金属或氢吸藏合金，且厚度未达1000nm，所述第2层包含与所述第1层不同的氢吸藏金属、氢吸藏合金或陶瓷，且厚度未达1000nm。

4、[背景技术文献]

5、[专利文献]

6、[专利文献1]日本专利特开昭56-100276号公报

7、[专利文献2]日本专利特开昭58-022854号公报

8、[专利文献3]日本专利第6749035号公报

技术实现思路

1、[发明要解决的问题]

2、然而，专利文献3提出的发热装置中，产生热的发热体未以高密度集成的状态组入，因此发热体无法高效发热，尚有改善的余地。

3、于是，如图17所示，考虑在发热体105的两侧分别配置用于将氢导入发热体105的第1流路106、及承接透过发热体105的氢的第2流路107，将这些发热体105与第1流路106及第2流路107高密度积层，由此使发热装置101变得小型且紧凑，实现高效发热的高输出。在具备此种构成的发热装置101中，通过使导入第1流路106的氢透过发热体105而使发热体105发热。在该情况下，透过发热体105的氢(以下，有时称为“透过氢”)流入第2流路107，因此第2流路107的压力低于第1流路106的压力。

4、这里，发热体105是由包含氢吸藏金属或氢吸藏合金的非常薄的平板构成，因此如图18所示，该发热体105会以向压力较低的第2流路107侧鼓出的方式呈圆弧曲面状挠曲变形，伴随该挠曲变形会产生较大的应力，因而多层膜可能会从该发热体105的支撑体剥落，造成发热体105的耐久性降低、并且发热体105无法稳定发挥发热作用的问题。

5、本发明是鉴于所述问题而完成的，目的在于提供一种高耐久性且可稳定发热的发热单元、虽然小型紧凑却为高输出且具有高耐久性的发热装置、及能够高效回收该发热装置所产生的热并加以有效利用的热利用系统。

6、[解决问题的技术手段]

7、为了达成所述目的，本发明的发热单元是在筒状支撑体的内周面，形成通过氢的吸藏与释放来发热的多层膜而构成。

8、另外，本发明的发热装置构成为：具备多个所述发热单元，利用多个分隔件，将密闭容器内沿轴向划分为第1空间、第2空间及第3空间使多个所述发热单元贯通所述分隔件，使多个所述发热单元的轴向两端分别向所述密闭容器内的轴向两端的所述第1空间与所述第2空间开口，且设置用于加热所述各发热单元的加热器。

9、进而，本发明的热利用系统具备：所述发热装置；氢供给管线，对所述发热装置的所述第1空间供给氢；氢回收管线，回收从所述发热装置的所述第2空间排出的氢，将其送回所述氢供给管线；热利用装置，利用所述发热装置所产生的热；热介质供给管线，将从所述发热装置的所述第3空间排出的热介质供给到所述热利用装置；及热介质回收管线，回收从所述热利用装置排出的热介质，将其送回所述发热装置的所述第3空间。

10、[发明效果]

11、本发明的发热单元是通过在刚性较高的筒状支撑体的内周面形成多层膜而构成，因此其即便承受外力也不会轻易变形，形成于支撑体的内周面的多层膜不会剥落。因此，发热单元稳定发热，并且其耐久性提高。

12、另外，本发明的发热装置具备集约于密闭容器内的高耐久性的多个发热单元，因此小型且紧凑，并且其发热量增加，实现了高输出化，还提高了耐久性。另外，通过使被多个发热单元加热的氢与第3空间中流动的热介质进行热交换而对热介质进行加热，因此利用热介质高效回收多个发热单元所产生的热。即，该发热装置作为兼备壳管式热交换器的发热、热交换一体式发热装置发挥功能。

13、进而，根据本发明的热利用系统，兼备作为壳管式热交换器的功能的高输出发热装置所产生的热被热介质高效回收，因此能够有效利用该热介质回收的热来驱动热利用装置。

技术特征：

1.一种发热单元，是在筒状支撑体的内周面形成通过氢的吸藏与释放来发热的多层膜而构成。

2.一种发热装置，构成为：具备多个根据权利要求1所述的发热单元，

3.根据权利要求2所述的发热装置，其中以加热线构成所述加热器，所述加热线设置在所述发热单元的内部。

4.根据权利要求2所述的发热装置，其中以加热线构成所述加热器，将所述加热线卷装在所述发热单元的所述支撑体的外周。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的发热装置，其中在所述第3空间内，利用多个挡板形成有迷宫状流路。

6.一种热利用系统，具备：

技术总结
本发明提供一种高耐久性且可稳定发热的发热单元、虽然小型紧凑却为高输出且具有高耐久性的发热装置、及能够高效回收该发热装置中产生的热并加以有效利用的热利用系统。在筒状支撑体的内周面形成通过氢的吸藏与释放而发热的多层膜，而构成发热单元1。另外，在密闭容器21内，使多个发热单元1贯通分隔件22，使这些发热单元1的轴向两端向第1空间S1与第2空间S2开口，并设置用于加热各发热单元1的加热器2，而构成发热装置20。进而，包含发热装置20、氢供给管线、氢回收管线、热利用装置、热介质供给管线及热介质回收管线而构成热利用系统。

技术研发人员：佐藤了纪,岩村康弘,伊藤岳彦,吉野英树
受保护的技术使用者：绿净星球股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5