DE10063067A1

DE10063067A1 - Wasserstoff-Okklusionskern

Info

Publication number: DE10063067A1
Application number: DE10063067A
Authority: DE
Inventors: Shingo Morishima; Tadayoshi Terao; Toshihiro Mafune
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: US6604573B2; DE10063067B4; US20010004013A1

Abstract

In Übereinstimmung mit der Erfindung ist eine Röhre (121) mit elastisch verformbaren Röhrenverformungsabschnitten (gekrümmten Röhrenabschnitten) (121b) versehen und eine Rippe (123) ist mit der Qualität einer Feder derart vorgesehen, daß die Rippe (123) sich in Übereinstimmung mit Änderungen der Abmessungen zwischen den Röhren (121) verformt. Dadurch ist es möglich, Spannung durch die Röhrenverformungsabschnitte (gekrümmte Röhrenabschnitte) (121b) abzuschwächen bzw. zu absorbieren, und zu verhindern, daß die Rippe (123) von der Röhre (121) selbst dann abgetrennt wird, wenn der Rohrverformungsabschnitt (gekrümmter Röhrenabschnitt) (121b) sich verformt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserstoff- Okklusionskern (ein in einem Wärmetauscher integriertes Was serstoff-Okklusionselement) zum Wärmetausch zwischen einem Wasserstoff-Okklusionselement, das Wasserstoff okkludiert und dissoziiert, und einem Heizmedium.

Die JP-A-5-106792 offenbart, daß die Wärmetauschfähigkeit ei nes Wasserstoff-Okklusionskerns verbessert wurde durch Füllen eines granulatförmigen Wasserstoff-Okklusionselements zwischen Röhren bzw. Rohren, durch welche Heizmedium strömt.

Da das Wasserstoff-Okklusionselement aufquillt und sich aus dehnt, wenn es Wasserstoff okkludiert, und sich zusammenzieht und Granulate bildet, wenn es Wasserstoff dissoziiert, besteht die Möglichkeit, daß die Röhre beschädigt wird, wenn das Was serstoff-Okklusionselement die Okklusion und die Dissoziation von Wasserstoff wiederholt, weil Spannung in der Röhre zusam men mit der Ausdehnung bzw. Expansion und Kontraktion bzw. dem Zusammenziehen des Wasserstoff-Okklusionselements erzeugt wird, wenn das Wasserstoff-Okklusionselement einfach zwischen die Röhren gefüllt wird, wie in der vorstehend angeführten Druckschrift erläutert.

Das Wasserstoff-Okklusionselement (nachfolgend abgekürzt als Okklusionselement) okkludiert und dissoziiert Wasserstoff in der Atmosphäre derart, daß der Atmosphärendruck des Okklusi onselements mit dem Dissoziations-Gleichgewichtsdruck ver gleichmäßigt wird, wobei der Dissoziations-Gleichgewichtsdruck durch die Temperatur und die Art des Okklusionselements in einzigartiger Weise festgelegt ist.

Der Dissoziations-Gleichgewichtsdruck ändert sich nahezu pro portional derart, daß gilt, je höher die Temperatur des Okklu sionselements ist, desto größer wird er. Wenn das Okklusionse lement gekühlt wird, fällt der Dissoziations-Gleichgewichts druck, und das Okklusionselement versucht, Wasserstoff zu okkludieren, bis der Atmosphärendruck vergleichmäßigt ist bzw. auf gleichem Niveau liegt wie der gefallene Dissoziations- Gleichgewichtsdruck. Wenn das Okklusionselement erhitzt bzw. erwärmt wird, steigt der Dissoziations-Gleichgewichtsdruck, so daß das Okklusionselement versucht, Wasserstoff zu dissoziie ren, bis der Atmosphärendruck mit dem erhöhten Dissoziations- Gleichgewichtsdruck vergleichmäßigt ist bzw. auf demselben Ni veau liegt.

In Übereinstimmung mit beispielsweise der JP-A-3-101062 wird ein elektrische Heizgerät als Heizeinrichtung zum Heizen des Okklusionselements verwendet.

Die in der JP-A-3-101062 erläuterte Erfindung ist jedoch mit dem Problem behaftet, daß sie eine Energiequelle, wie etwa ei ne Batterie, für das elektrische Heizgerät benötigt.

Es ist möglich, Wasserstoff selbst in einem Wasserstofftank zu speichern, anstatt Wasserstoff in das Okklusionselement zu okkludieren, um dieses Problem zu überwinden. Der Wasserstoff tank muß jedoch auf diese Weise groß gemacht werden, weil Was serstoff in den Wasserstofftank durch Unter-Druck-Setzen (Ver flüssigen) des Wasserstoffs eingetragen bzw. geladen werden muß, um eine ausreichende Wasserstoffmenge zu speichern bzw. zu bevorraten.

Möglich ist es außerdem, heißes Wasser in einem Wärmeisolati onstank zu speichern und erhebliche Wärme des heißen Wassers anstelle des elektrischen Heizgeräts als Mittel zum Heizen des Okklusionselements zu verwenden. Ein Wasserstoffzufuhrsystem (im folgenden Wasserstoffversorgungssystem genannt) kann je doch nicht groß sein, und die Herstellungskosten können hoch sein, weil der Wärmeisolationstank benötigt wird, der eine hervorragende Wärmeisolationsqualität aufweist und eine aus reichende Kapazität besitzt.

Als Wasserstoffzufuhr- bzw. -versorgungssystem offenbart die JP-A-8-115732, daß eine Heizeinheit zum Heizen eines Wasser stoff-Okklusionselements in zumindest einem Okklusionselement tank von mehreren Okklusionselementtanks angeordnet ist, wobei das Wasserstoff-Okklusionselement gespeichert bzw. bevorratet ist, um Wasserstoff stabil selbst dann zuzuführen, wenn die Temperatur niedrig ist.

Die in der JP-A-8-115732 erläuterte Erfindung ist jedoch mit dem Problem behaftet, daß, obwohl es möglich ist, eine ausrei chende Wasserstoffmenge durch Heizen des Wasserstoff- Okklusionselements durch das Heizelement zuzuführen, wenn eine ausreichende Wasserstoffmenge in dem Wasserstoff- Okklusionselement in dem Okklusionselementtank okkludiert ist, in welchem die Heizeinheit angeordnet ist, es nicht in der La ge ist, eine ausreichende Wasserstoffmenge zuzuführen, wenn eine ausreichende Wasserstoffmenge in dem Wasserstoff- Okklusionselement innerhalb des Okklusionselementtanks, in welchem die Heizeinheit angeordnet ist, nicht okkludiert ist.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Spannung zu ver ringern, die in der Röhre zusammen mit der Okklusion und Dis soziation von Wasserstoff erzeugt wird.

In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein erfindungsgemäßer Wasserstoff- Okklusionskern, der Röhren aufweist, durch welche Heizmedium strömt, wobei ein Wasserstoff-Okklusionselement um die Röhren gefüllt bzw. eingefüllt ist, um Wasserstoff zu okkludieren und zu dissoziieren, um einen Wärmetausch zwischen dem Wasser stoff-Okklusionselement und dem Heizmedium durchzuführen, da durch gekennzeichnet, daß die Röhre mit elastisch verformbaren Röhrenverformungsabschnitten versehen ist, und daß die Dicke des Röhrenverformungsabschnitts dünner als diejenige des übri gen Teils (der Röhre) ist.

Dies gestattet es, daß in der Röhre durch Okklusion und Disso ziation von Wasserstoff erzeugte Spannung verringert (absor biert) wird, so daß es möglich ist, zu verhindern, daß die Röhre beschädigt wird, und die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Wasserstoff-Okklusionskerns zu verbessern.

In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Wasserstoff-Okklusionselement in einen Raum zwischen jeden der mehreren Röhren gefüllt, und der Raum um faßt einen füllungsfreien Abschnitt an seinem Längsende, in welchen kein Wasserstoff-Okklusionselement gefüllt ist.

Die auf die Röhren wirkende maximale Spannung wird dadurch verringert, wodurch verhindert wird, daß die Röhren zu Bruch gehen.

In Übereinstimmung mit einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird Wasserstoff-Okklusionselement um die Röhre der art gefüllt bzw. eingefüllt, daß es in einem Behälter gespei chert bzw. bevorratet ist, der aus einem Material besteht, welches Wasserstoff weder okkludiert noch dissoziiert.

Da das Volumen des Behälters sich im Vergleich zu demjenigen des Wasserstoff-Okklusionselements nahezu nicht ändert, wird auf die Röhre während des Okkludierens und Dissoziierens von Wasserstoff einwirkende Spannung verringert.

In Übereinstimmung mit einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Wasserstoff-Okklusionselement um die Röhre (ein)gefüllt, und zwar gemeinsam mit einem elastisch verform baren elastischen Element.

Da das verformbare elastische Element die Volumenschwankung des Wasserstoff-Okklusionselements selbst dann absorbiert, wenn das Wasserstoff-Okklusionselement expandiert und kontra hiert, wird auf die Röhre aufgrund der Okklusion und Dissozia tion von Wasserstoff einwirkende Spannung verringert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen bei spielhaft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugheizsystems un ter Verwendung eines Wasserstoff-Okklusionskerns (erste Ausführungsform),

Fig. 2 eine perspektivische Schnittansicht des Wasserstoff- Okklusionskerns (erste Ausführungsform) Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Röhre des Wasserstoff- Okklusionskerns (erste Ausführungsform),

Fig. 4 eine Seitenteilansicht des Wasserstoff-Okklusionskerns (erste Ausführungsform),

Fig. 5 eine Seitenteilansicht eines Wasserstoff- Okklusionskerns (zweite Ausführungsform),

Fig. 6 eine Seitenteilansicht eines Wasserstoff- Okklusionskerns (dritte Ausführungsform),

Fig. 7 eine Seitenteilansicht des Wasserstoff-Okklusionskerns (dritte Ausführungsform),

Fig. 8 eine vergrößerte Ansicht eines Wasserstoff- Okklusionskerns (vierte Ausführungsform),

Fig. 9 eine Seitenteilansicht eines Wasserstoff- Okklusionskerns (fünfte Ausführungsform),

Fig. 10 eine perspektivische Querschnittsansicht eines Wasser stoff-Okklusionskerns (sechste Ausführungsform),

Fig. 11 eine perspektivische Querschnittsansicht eines Wasser stoff-Okklusionskerns (sechste Ausführungsform),

Fig. 12 eine schematische Ansicht eines Wasserstoffversorgungs systems (siebte Ausführungsform),

Fig. 13 eine schematische Ansicht eines Wasserstoffversorgungs systems (achte Ausführungsform),

Fig. 14 eine schematische Ansicht eines Heizsystems unter Ver wendung eines Wasserstoffversorgungssystems (neunte Ausführungsform),

Fig. 15 eine schematische Ansicht eines Okklusionstanks (neunte Ausführungsform),

Fig. 16 eine schematische Ansicht des Wasserstoffversorgungssy stems (neunte Ausführungsform),

Fig. 17 eine schematische Ansicht des Startvorgangs des Wasser stoffversorgungssystems (neunte Ausführungsform),

Fig. 18 eine schematische Ansicht des Wasserstoffversorgungssy stems im stationären Zustand (neunte Ausführungsform),

Fig. 19 eine schematische Ansicht eines Wasserstoffversorgungs systems (zehnte Ausführungsform),

Fig. 20 eine schematische Ansicht des Startvorgangs des Wasser stoffversorgungssystems (zehnte Ausführungsform),

Fig. 21 eine schematische Ansicht eines ersten stationären Zu stands des Wasserstoffversorgungssystems (zehnte Aus führungsform),

Fig. 22 eine schematische Ansicht eines zweiten stationären Zu stands des Wasserstoffversorgungssystems (zehnte Aus führungsform),

Fig. 23 eine Kurvendarstellung der Beziehung zwischen dem Dis soziations-Gleichgewichtsdruck und der Temperatur des Okklusionselements (zehnte Ausführungsform), und

Fig. 24 eine schematische Ansicht eines Wasserstoffversorgungs systems (elfte Ausführungsform).

Erste Ausführungsform

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Fahrzeugheizsystem ange wendet, welches ein Wasserstoffversorgungssystem unter Verwen dung eines erfindungsgemäßen Wasserstoff-Okklusionskerns um faßt.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht des Fahrzeugheizsystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 100 das Wasserstoffver sorgungssystem bzw. das Wasserstoffzufuhrsystem zum Speichern und Zuführen von Wasserstoff, und die Bezugsziffer 200 be zeichnet ein Verbrennungsheizgerät (nachfolgend als Heizgerät bezeichnet) zum Erzeugen von Wärme zum Verbrennen von Wasser stoff, der von dem Wasserstoffversorgungssystem 100 zugeführt wird.

Die Bezugsziffer 300 bezeichnet einen Heizerkern zum Heizen von Luft, die in das Innere des Fahrzeugs ausgeblasen wird un ter Verwendung eines Heizmediums (eines Fluids, in welchem Ethylenglycol-Frostverhinderungsfluid mit Wasser bei der vor liegenden Ausführungsform gemischt ist), das durch das Heizge rät 200 geheizt wird, und die Bezugsziffer 400 bezeichnet einen Kühler zum Kühlen des Heizmediums durch Wärmetausch des Heizmediums mit Außenluft.

Es wird bemerkt, daß der Heizmediumdurchlaß (Heizmediumrohr bzw. -röhre) auf der Heizmedium-Auslaßseite des Heizerkerns 300 aufgezweigt ist in drei Durchlässe, nämlich einen Kühler durchlaß 410 zum Führen des Heizmediums zum Kühler 400, einen ersten Umgehungsdurchlaß 420 zum Strömenlassen des Heizmediums zu dem Wasserstoffversorgungssystem 100 (Wasserstoff- Okklusionskern) durch Umgehen des Kühlers 400 und einen zwei ten Umgehungsdurchlaß 430 zum Strömenlassen des Heizmediums zu dem Heizgerät 200 durch Umgehen des Kühlers 400 und des Was serstoffversorgungssystems 100.

Ein Durchsatz- bzw. Strömungssteuerventil 500 zum Steuern des Durchsatzes des Heizmediums, welches durch die jeweiligen Durchlässe 410, 420 und 430 strömt, ist in dem Verzweigungsab schnitt vorgesehen, um die Temperatur (Dissoziations- Gleichgewichtsdruck des Wasserstoff-Okklusionselements) des Wasserstoffversorgungssystems 100 (des Wasserstoff- Okklusionskerns) durch Steuern des Durchsatzsteuerventils 500 zu steuern.

Die Bezugsziffer 210 bezeichnet ein Wasserstoffzufuhrrohr bzw. eine -röhre zum Zuführen von Wasserstoff, der durch das Was serstoffversorgungssystem 100 erzeugt wird, zu dem Heizgerät 200, und die Bezugsziffer 220 bezeichnet ein Ventil zum Steu ern des Verbindungszustands des Wasserstoffzufuhrrohrs 210.

Als nächstes wird das Wasserstoffversorgungssystem erläutert.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt das Wasserstoffversorgungssystem 100 ein kornförmiges bzw. granulatförmiges Wasserstoff- Okklusionselement (LaNi₅) 110 zum Okkludieren und Dissoziieren von Wasserstoff, einen Wärmetauscher 120 zum Durchführen eines Wärmetausches des Okklusionselements 110 mit dem Wärmemedium und ein Gehäuse 131 zum Unterbringen bzw. Bevorraten des Ok klusionselements 110 und des Wärmetauschers 120.

Wie in Fig. 2 gezeigt, handelt es sich bei dem Wärmetauscher 120 um einen sogenannten Mehrstrom-Wärmetauscher mit mehreren Röhren 121, durch welche das Heizmedium strömt, Sammelkästen 122, die an beiden Enden der Röhren 121 in der Längsrichtung angeordnet sind und in Verbindung mit den mehreren Röhren 121 stehen, und Rippen 123, die zwischen den Röhren 121 angeordnet sind, um Wärmetausch des Heizmediums mit dem Okklusionselement 110 zu fördern. Die Röhren 121 und die Rippen 123 bestehen beide aus SUS 316L.

Es wird bemerkt, daß die Röhre 121 und der Sammelkasten 122 gebildet sind durch Stranggießen und Ziehen von Aluminiumele menten, und die Rippe 123 it in Form einer Welle durch Walz formen gebildet. Diese Teile 121 bis 123 sind durch Löten in einem (gemeinsamen) Körper vereinigt.

Das Okklusionselement 110 ist um die Röhre 121 (in Räumen 121c zischen den Röhren 121, wo die Rippen 123 gemäß der vorliegen den Ausführungsform angeordnet sind) und zwei wasserstoff durchlässige Folien 124 (von denen in Fig. 2 lediglich eine einzige gezeigt ist) gefüllt, die kleiner sind als das Okklu sionselement 110 und die Löcher aufweisen, die größer sind als Wasserstoff, und sie sind vorgesehen, um den Teil zwischen den Röhren 121 zu bedecken, um zu verhindern, daß das Okklusionselement 110 aus bzw. durch den Spalt zwischen den Röhren 121 fällt. Der Wärmetauscher 120, in welchen das Okklusionselement 110 gefüllt ist, ist nachfolgend als Wasserstoffokklusionskern 130 bezeichnet.

Wie in Fig. 3 gezeigt, weist die Röhre 121 elliptisches (abge flachtes) Querschnittsprofil derart auf, daß sie bandartige flache Abschnitte 121a aufweist, die sich in Längsrichtung der Röhre 121 erstrecken und aufeinander zuweisen, und gekrümmte Röhrenabschnitte 121b, die in etwa in Form eines Kreisbogens gekrümmt sind, während sie die beiden Enden des flachen Ab schnitts 121a in der Breitenrichtung (der Richtung lotrecht zur Längsrichtung) verbinden, und die Dicke tb des gekrümmten Röhrenabschnitts 121b ist im Vergleich zur Dicke ta des ebenen Abschnitts 121a ausgedünnt bzw. dünner gemacht, um einen ela stisch verformbaren Röhrenverformungsabschnitt zu erzeugen. Bevorzugt beträgt tb 0,2 mm und ta 0,4 mm. Hierbei handelt es sich um wirksame Werte, wenn das Volumen des Okklusionsele ments 150 ccm beträgt und wenn der Volumen- Expansionskoeffizient des Okklusionselements in dem Okklusi onswasserstoff maximal 20% beträgt. Die Volumenänderung kann dadurch durch den dünnen Teil der Röhre absorbiert werden.

Wie in Fig. 4 gezeigt, weist die Rippe 123 eine große Anzahl von gekrümmten Rippenabschnitten 123a und ebenen Abschnitten 123b auf, welche die benachbarten gekrümmten Rippenabschnitte 123a in Form einer Welle verbinden, die sich in Längsrichtung der Röhre 121 ausbreitet. Die benachbarten ebenen Abschnitte 123b sind parallel zueinander angeordnet sowie geneigt relativ zur Röhre 121 derart, daß die Länge L des ebenen Abschnitts 123b länger ist als die Abmessung L2 zwischen den Röhren 121. Die Länge L1 des ebenen Abschnitts 123b entspricht der Länge zwischen den benachbarten gekrümmten Rippenabschnitten 123a entlang der Rippe 123 gemessen. Es wird bemerkt, daß die Volu menänderung durch die Rippe 123 absorbiert werden kann, wenn die Beziehung zwischen L1 und L2 L1 = 1,2 × L2 entspricht, wenn der Volumen-Expansionskoeffizient 20% beträgt.

Da in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung der ela stisch verformbare Röhrenverformungsabschnitt (der gekrümmte Röhrenabschnitt 121b) in der Röhre 121 vorgesehen ist, ist es möglich, Spannung zu absorbieren, die in der Röhre 121 erzeugt wird durch Okklusion und Dissoziation von Wasserstoff. Weil es möglich ist, zu verhindern, daß die Röhre 121 beschädigt wird, ist es demnach möglich, die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Wasserstoff-Okklusionskerns 130 zu verbessern.

Da die Rippe 123 in Wellenform gebildet und mit der Röhre 121 an zwei unterschiedlichen Stellen der Außenseite der Röhre 121 verbunden bzw. vereinigt ist, besteht die Möglichkeit, daß die Abmessungen (die Abmessung L2 zwischen den Röhren 121) an den zwei unterschiedlichen Stellen, die mit der Rippe 121 verbun den sind, größer werden bzw. expandieren, und die Rippe 123 von der Röhre 121 abgetrennt wird, wenn der Röhrenverformungs abschnitt (der gekrümmte Röhrenabschnitt 121b) sich derart verformt, daß ihr Krümmungsradius (Abmessung der kleinen Achse der Röhre 121) klein wird beim Absorbieren von Spannung, die in der Röhre 121 zusammen mit der Okklusion und Dissoziation von Wasserstoff erzeugt wird.

Die vorliegende Ausführungsform vermag jedoch die Abmessungs änderung (Abmessung L2 zwischen den Röhren 121) an zwei unter schiedlichen Stellen zu absorbieren, weil der gekrümmte Rip penabschnitt 123a sich elastisch derart ändert, daß sein Krümmungsradius sich ändert und als Rippenverformungsabschnitt dient, der sich elastisch entsprechend der Abmessungsänderung der zwei unterschiedlichen Stellen verformt, wenn die Abmes sung (Abmessung L2 zwischen den Röhren 121) der zwei Stellen sich ändert.

Es ist demnach möglich, zu verhindern, daß die Rippe 123 von der Röhre 121 abgetrennt wird, und zwar selbst dann, wenn der Röhrenverformungsabschnitt (der gekrümmte Röhrenabschnitt 121b) sich derart verformt, daß sein Krümmungsradius (die Ab messung der kleinen Achse der Röhre 121) klein wird beim Ab sorbieren von Spannung, die in der Röhre 121 durch die Okklu sion und Dissoziation von Wasserstoff erzeugt wird.

Zweite Ausführungsform

Bei der ersten Ausführungsform ist der Rippenteil 123 ge krümmt, um eine Wellenform bereitzustellen. Alternativ und in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform ist ein Teil des ebenen Abschnitts 123b stufenweise gekrümmt, um der Rippe 123 die Qualität einer Feder zu verleihen, wie in Fig. 5 ge zeigt.

Da der gekrümmte Rippenabschnitt 123a sich elastisch verformt und als Rippenverformungsabschnitt ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform dient, ist es dadurch möglich, zu verhindern, daß die Rippe 123 von der Röhre 121 selbst dann abgetrennt wird, wenn der Röhrenverformungsabschnitt (der gekrümmte Röh renabschnitt 121b) sich derart verformt, daß sein Krümmungsra dius (Abmessung der kleinen Achse der Röhre 121) klein wird.

Dritte Ausführungsform

Bei den ersten und zweiten Ausführungsformen wurde das Okklu sionselement 110 in den Raum 121c zwischen den Röhren 121 über den gesamten Bereich der Röhre 121 in der Längsrichtung ge füllt bzw. eingefüllt. Alternativ ist in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform ein füllungsfreier Abschnitt 121d vorgesehen, in welchem das Okklusionselement 110 nicht einge füllt wird, und zwar an den beiden Enden der Röhre 121 im Raum 121c zwischen den Röhren, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt.

Fig. 6 zeigt den Fall, demnach der füllungsfreie Abschnitt 121d in dem Wasserstoff-Okklusionskern 130 gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen ist, und Fig. 7 zeigt den Fall, demnach der füllungsfreie Abschnitt 121d in dem Wasserstoff- Okklusionskern 130 gemäß der zweiten Ausführungsform vorgese hen ist.

Da die beiden Enden der Röhre 121 in der Längsrichtung an dem Sammelkasten 122 befestigt sind, kann die Röhre 121 als Balken angesehen werden, dessen beide Enden festgelegt sind. Wenn das Okklusionselement 110 sich in einem Zustand aufweitet bzw. ex pandiert, in welchem das Okklusionselement 110 in den Raum 121c zwischen den Röhren 121 über den gesamten Bereich der Röhre 121 in der Längsrichtung gefüllt bzw. eingefüllt wird, wird es gleich zum Balken, der die gleichmäßig verteilte Last über den gesamten Bereich der Röhre 121 in der Längsrichtung aufnimmt, und das größte Biegemoment (Biegespannung) tritt an den beiden Enden der Röhre 121 in Längsrichtung auf.

Da jedoch der füllungsfreie Abschnitt 121d, in welchen das Okklusionselement 110 nicht gefüllt bzw. eingefüllt ist, vor gesehen ist, an den beiden Enden der Röhre 121 in der Längsrichtung, wo das größte Biegemoment (die größte richtung, wo das größte Biegemoment (die größte Biegespannung) bei der vorliegenden Erfindung auftritt, ist es möglich, die maximale Spannung zu verringern, die an der Röhre 121 auf tritt, und zu verhindern, daß die Röhre 121 beschädigt wird.

Vierte Ausführungsform

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wurde das Okklusionselement 110 direkt in den Raum 121c zwischen den Röhren gefüllt. Alternativ und in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform ist das Okklusionselement 110 in den Raum 121 zwischen den Röhren in dem Zustand gefüllt, in wel chem das Okklusionselement 110 in einem Behälter 110a unterge bracht ist, der aus einem Material besteht, das Sauerstoff we der okkludiert noch dissoziiert, und zwar durch Beschichten der Außenseite des Okklusionselements 110 mit einer Kupferle gierung, die Sauerstoff nicht okkludiert und nicht dissozi iert. Dieser Beschichtungsfilm zeigt keine Wasserstoff- Okklusions- und -Dissoziationswirkungen, vermag jedoch Wasser stoff zu übertragen.

Da das Okklusionselement 110 durch einen Behälter (Abdeckfolie bzw. Beschichtungsfolie bzw. Beschichtungsfilm) 110a abgedeckt ist, besteht die Möglichkeit, daß der Wirkungsgrad des Wärme tauschs zwischen dem Okklusionselement 110 und dem Heizmedium fällt. Es ist deshalb erwünscht, einen solchen mit hoher elek trischer Leitfähigkeit zur Verfügung zu haben, indem das Mate rial des Behälters (Beschichtungsfolie) 110a (sorgfältig) ge wählt wird.

Die vorliegende Ausführungsform verhindert, daß das Okklusion selement 110 aus dem Raum 121c zwischen den Röhren herausfällt, indem eine Wasserstoffübertragungsfolie 124 weggelassen wird, indem das Okklusionselement 110 mit Kupfer abgedeckt wird, und durch Verbinden bzw. Vereinigen der benachbarten Be schichtungsfolien bzw. -filme (Behälter 110a).

Da das Volumen des Behälters 110a sich relativ zur Volumenän derung des Okklusionselements 110 kaum ändert, ist es möglich, die Spannung abzuschwächen, die in der Röhre 121 aufgrund der Okklusion und Dissoziation von Wasserstoff auftritt.

Da das Okklusionselement 110 sich aufweitet und zusammenzieht bzw. expandiert und kontrahiert, und zwar durch Okkludieren und Dissoziieren von Wasserstoff, expandiert/kontrahiert die Oberfläche des Okklusionselements 110 zusammen mit der Okklu sion und Dissoziation von Wasserstoff, und der Wirkungsgrad des Wärmetauschs zwischen dem Okklusionselement 110 und dem Heizmedium ändert sich.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es jedoch möglich, zu verhindern, daß der Wirkungsgrad des Wärmetauschs zwischen dem Okklusionselement 110 und dem Heizmedium sich stark ändert (insbesondere dann, wenn das Okklusionselement 110 sich zusam menzieht), weil das Okklusionselement 110 durch einen Behälter (eine Abdeckfolie bzw. einen Beschichtungsfilm) 110a abgedeckt ist, wodurch die offensichtliche bzw. freiliegende Oberfläche (Oberfläche des Behälters bzw. Beschichtungsfilms 110a) sich kaum ändert.

Fünfte Ausführungsform

Bei den ersten bis dritten Ausführungsformen wurde ausschließ lich das Okklusionselement 110 in den Raum 121c zwischen den Röhren gefüllt bzw. eingefüllt. Alternativ und in Übereinstim mung mit der fünften Ausführungsform wird das Okklusionsele ment 110 in den Raum 121c zwischen den Röhren zusammen mit ei nem elastisch verformbaren elastischen Element (Dummy-Element) 111 eingefüllt, das aus porösem elastischen Material mit einer großen Anzahl von Löchern hergestellt ist, wie in Fig. 9 ge zeigt.

Da die Volumenänderung des Okklusionselements 110 durch das elastische Element 111 selbst dann aufgenommen bzw. absorbiert werden kann, wenn das Okklusionselement 110 expan diert/kontrahiert, ist es möglich, die Spannung abzuschwächen (zu absorbieren), die in der Röhre 121 auftritt, aufgrund der Okklusion und Dissoziation von Wasserstoff.

Da die Volumenänderung des Okklusionselements 110 durch die elastische Verformung des elastischen Elements 111 aufgenommen wird (Dummy-Element), ist es erwünscht, das Volumenverhältnis der Gesamtmenge des elastischen Elements 111 und diejenige des Okklusionselements 110 dazu zu bringen, daß sie zusammenfallen mit der Rate bzw. Geschwindigkeit der Volumenänderung des Okklusionselements 110. Wenn beispielsweise die Rate der Volu menänderung des Okklusionselements 110 20% beträgt, ist es er wünscht, die Gesamtmenge des elastischen Elements 111 mit 20% zu wählen, wie das Volumenverhältnis insgesamt.

Sechste Ausführungsform

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform umfaßt der Was serstoff-Okklusionskern 130 mehrere Röhren 121, deren Quer schnittsprofil flach ist. Alternativ sind in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform die Röhren 121, durch welche das Heizmedium strömt, und die Räume 121c, in welche das Ok klusionselement 110 gefüllt wird, in einem Körper bzw. einem gemeinsamen Körper gebildet durch Stranggießen oder Ziehen, wie in Fig. 10 und 11 gezeigt, und die Dicke der Trennwände (Rohrverformungsabschnitt) 121e, welche die Röhre 121 vom Raum 121c trennt, wird im Vergleich zu den übrigen Teilen ausge dünnt bzw. dünn ausgelegt, um elastisch verformbar zu sein.

Modifikationen

Bei den ersten bis fünften Ausführungsformen weist der Wasser stoff-Okklusionskern 130 die Rippe 123 auf. Alternativ kann die Rippe 123 bei der vorliegenden Erfindung weggelassen sein.

Die vorliegende Erfindung ist auch nicht ausschließlich auf den in den vorstehend erläuterten Ausführungsformen gezeigten Wasserstoff-Okklusionskern 130 beschränkt; vielmehr kann sie auf einen solchen angewendet werden, bei welchem sämtliche der Ausführungsformen kombiniert sind, auf einen solchen, bei dem der Rohrverformungsabschnitt ausschließlich in der Röhre vor gesehen ist, auf einen solchen, bei welchem die Federqualität der Rippe 123 verliehen ist, auf einen solchen, bei welchem der füllungsfreie Abschnitt ausschließlich vorgesehen ist, auf einen solchen, bei welchem das Okklusionselement 110 aus schließlich in dem Behälter 110a untergebracht ist, der aus einem Material hergestellt ist, das Wasserstoff weder okklu diert noch dissoziiert, oder auf einen solchen, bei welchem das Okklusionselement mit dem elastischen Element (dem Dummy- Material) gefüllt ist.

Außerdem weist der Wasserstoff-Okklusionskern 130 den Mehr strom-Wärmetauscher 120 mit den mehreren Röhren 121 auf, die linear gebildet sind. Die Erfindung ist jedoch nicht aus schließlich hierauf beschränkt, und der Wasserstoff- Okklusionskern kann ein solcher sein, der einen Wärmetauscher mit schlangenartigem Röhrenverlauf aufweist, bei welchem eine Röhre mäanderförmig verläuft. Das bekannte Wasserstoff- Okklusionselement kann selbstverständlich auch angewandt wer den, und beispielsweise kann FeTe verwendet werden.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen ist die vor liegende Erfindung auf ein Wasserstoffversorgungssystem zum Zuführen von Wasserstoff zu dem Aufwärmheizgerät 300 als Was serstoffversorgungssystem angewendet, welches den erfindungs gemäßen Wasserstoff-Okklusionskern aufweist. Alternativ kann die vorliegende Erfindung auf andere Wasserstoffversorgungssy steme, wie etwa ein Wasserstoffversorgungssystem in Gestalt einer Kraftstoffbatterie angewendet sein, die elektrische Energie durch chemisches Reagieren von Wasserstoff mit Sauer stoff erzeugt.

Siebte Ausführungsform

Die vorliegende siebte Ausführungsform ist auf ein Fahrzeug heizsystem angewendet, das einen Verbrennungsheizer verwendet, und Fig. 12 zeigt eine schematische Ansicht des Fahrzeugheiz systems gemäß dieser Ausführungsform.

In Fig. 12 bezeichnet die Bezugsziffer 10 einen Okklusion stank, in welchem ein Okklusionselement 11 zum Okkludieren und Dissoziieren von Wasserstoff untergebracht ist. Der Okklusion stank 10 ist in einem Absorptionstank 20 untergebracht, in welchen Adsorptionsmittel 21 gefüllt ist. Das Adsorptionsele ment 21 erzeugt Wärme in dem Adsorptionsmedium im gasförmigen Zustand (bei der vorliegenden Ausführungsform Wasser) und de sorbiert das Adsorptionsmedium, wenn es erhitzt wird. Silica gel ist als Adsorptionselement 21 bei der vorliegenden Ausfüh rungsform angewendet. Wenn das Adsorptionselement 21 Adsorpti onswärme erzeugt, wird deshalb das Okklusionselement 11 durch die Adsorptionswärme erhitzt, die dem Adsorptionselement 21 zugeführt wird, das um die Außenwand des Okklusionstank 10 vorliegt.

Der Okklusionstank 10 und der Adsorptionselementtank 20 sind beide aus Edelstahl hergestellt, um eine gute Wärmeleitfähig keit bereitzustellen.

Die Bezugsziffer 30 bezeichnet einen Mediumtank zum Bevorraten des Adsorptionsmediums, und die Bezugsziffer 31 bezeichnet ein erstes Ventil zum Öffnen/Schließen eines Verbindungsdurchlas ses (eines Rohrs) zum Verbinden des Mediumtanks 320 mit dem Adsorptionselementtank 20. Die Bezugsziffer 40 bezeichnet ein Verbrennungsheizgerät zum Erzeugen von Wärme durch Verbrennen von Wasserstoff, der von dem Okklusionstank 10 zugeführt wird, und die Bezugsziffer 50 bezeichnet einen Heizerkern (Aufwärm- Wärmetauscher) zum Heizen von Luft, die in die Fahrgastzelle ausgeblasen wird unter Verwendung des Heizmediums (des Fluids, in welchem Ethylenglycol-Antifrostmittel mit Wasser gemischt ist), welches durch das Heizgerät 40 als Wärmequelle geheizt wird. Der Mediumtank 30 ist an dem Teil angebracht, das dem Wind ausgesetzt ist, der bei fahrendem Fahrzeug erzeugt wird, oder Kühlerkühlluft.

Die Bezugsziffer 41 bezeichnet ein Wärmeaustragrohr zum Heizen des Absorptionsmediums (Wasser) innerhalb des Mediumtanks 30 durch Heizen der Außenwandung des Mediumtanks 30 durch Führen bzw. Leiten von Verbrennungsabgas des Heizgeräts 40, und die Bezugsziffer 43 bezeichnet ein zweites Ventil zum Öff nen/Schließen des Heizrohrs 41.

Ein Wärmetauscher (Okklusionselement) 12 für einen Wärmetausch zwischen dem Heizmedium (heißem Wasser), welches aus dem Heiz gerät 40 strömt, und dem Okklusionselement 11 ist in dem Ok klusionstank 10 vorgesehen. Das Heizmedium wird zwischen dem Wärmetauscher 12, dem Heizgerät 40 und dem Heizerkern 50 durch eine Pumpe 60 umgewälzt. Unter Bezug auf Fig. 2 bis 4 ist der Wärmetauscher 12 gemäß der ersten Ausführungsform erläutert worden.

Die Bezugsziffer 13 bezeichnet ein Wasserstoffrohr zum Zufüh ren von Wasserstoffgas in dem Okklusionstank 10 zu dem Heizge rät 40. Die Bezugsziffer 14 bezeichnet ein drittes Ventil zum Öffnen/Schließen des Wasserstoffrohrs 13, und die Bezugsziffer 15 bezeichnet einen Umgehungsdurchlaß zum Führen bzw. Leiten des Heizmediums, welches aus dem Heizerkern 50 geströmt ist, zu dem Heizgerät 40 (auf der Seite der Pumpe 60, wo das Heiz medium zuströmt) durch Umgehen des Wärmetauschers 12. Die Be zugsziffer 16 bezeichnet ein viertes Ventil zum Steuern des Durchsatzes des Heizmediums, das zu dem Wärmetauscher 12 strömt bzw. geströmt ist.

Als nächstes wird die charakteristische Arbeitsweise der vor liegenden Ausführungsform erläutert.

1. Stationärer Betriebsmodus

Dieser stationäre Betriebsmodus wird ausgeführt, wenn genügend an gasförmigem Wasserstoff (Wasserstoffgas) zum kontinuierlichen Betätigen des Heizgeräts 40 für eine vorbestimmte Zeit in dem Okklusionstank 10 vorliegt. In diesem Modus wird das Heiz gerät 40 durch Öffnen des dritten Ventils 14, durch Schließen der ersten und zweiten Ventile 31, 42 und durch Betätigen der Pumpe 60 gestartet.

Da das durch das Heizgerät 40 geheizte Heizmedium in den Hei zerkern strömt, wird in das Innere des Fahrzeugs geblasene Luft aufgewärmt, und das Okklusionselement 11 ebenso wie das Adsorptionselement 21 werden geheizt. Wasserstoff, welches zu dem Okklusionselement 11 okkludiert wurde, desorbiert, und das Absorptionsmedium, welches in dem Adsorptionselement 21 adsor biert ist, desorbiert als gasförmiges Adsorptionsmedium (Dampf).

Die vorstehend angesprochene vorbestimmte Zeit wurde auf Grundlage der Zeit bzw. Zeitdauer und dergleichen zum Desor bieren einer ausreichenden Menge an Wasserstoff zum kontinu ierlichen Betätigen des Heizgeräts 40 mit Wärme des Heizmedi ums gewählt, das aus dem Heizerkern 40 strömt.

Die Menge an Wasserstoff, die dem Heizgerät 40 zugeführt wer den soll, wird gesteuert durch Steuern und Öffnen des dritten Ventils 14 und die Steuerung des Heizgrads des Okklusionsele ments 11 erfolgt durch Steuern eines Durchsatzes des Heizmedi ums, welches in den Wärmetauscher 12 durch das vierte Ventil 16 strömt.

Da das erste Ventil 31 geschlossen ist, besteht die Möglich keit, daß von bzw. aus dem Adsorptionselement 21 desorbierter Dampf zu dem bzw. in das Adsorptionselement 21 erneut adsor biert wird, wenn die Desorption des Absorptionsmediums fortschreitet und der Druck innerhalb des Adsorptionselementtanks 20 steigt.

Wenn der Druck in dem Adsorptionselementtank 20 den vorbe stimmten Druck oder einen höheren Druck erreicht, wird das er ste Ventil 31 geöffnet, um den Dampf zu dem Mediumtank 30 rückzuführen. Es wird bemerkt, daß, weil der Mediumtank 30 Wind ausgesetzt ist, der durch das fahrende Fahrzeug hervorge rufen ist, oder dem Kühlerkühlwasser, der zum Mediumtank 30 rückgeführte Dampf gekühlt und verflüssigt wird.

2. Niedrigtemperatur-Zeitbetriebsmodus

Dieser Niedrigtemperatur-Zeitbetriebsmodus ist ein Modus, der ausgeführt wird, wenn die Temperatur des Okklusionselements 11 niedrig ist und nicht ausreichend Wasserstoffgas für einen kontinuierlichen Betrieb des Heizgeräts 40 über eine vorbe stimmte Zeit (Dauer) in dem Okklusionstank 10 vorliegt. Das Heizgerät 40 wird gestartet durch Öffnen der ersten und drit ten Ventile 13 und 14 und durch Betätigen der Pumpe 60.

Da das gasförmige Absorptionsmedium (Dampf), welches von dem Mediumtank 30 zugeführt wird, zu dem bzw. in das Adsorptions element 21 adsorbiert wird, wird das Okklusionselement 11 ge heizt durch Adsorptionswärme und desorbiert und emittiert bzw. trägt Wasserstoff aus, der okkludiert wurde.

Wenn das Okklusionselement 11 durch die Adsorptionswärme ge heizt wird und eine ausreichende Wasserstoffmenge erzeugt wird, und wenn die Temperatur des Heizmediums, welches in den Wärmetauscher 12 strömt, steigt, und wenn es nicht erforder lich wird, das Okklusionselement 11 durch die Adsorptionswärme zu heizen nach dem Zünden und Starten des Heizgeräts 40, wird der Modus zu dem vorstehend erläuterten normalen Betriebsmodus verschoben.

3. Überschuß-Niedrigtemperatur-Betriebsmodus

Dieser Überschuß-Niedrigtemperatur-Betriebsmodus ist ein Mo dus, der ausgeführt wird, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist, und wenn es nicht möglich ist, das gasförmige Adsorpti onsmedium (Dampf) von dem Mediumtank 10 dem Adsorptionselement 21 zuzuführen.

Beispielsweise wird das dritte Ventil 13 geöffnet, um das Was serstoffgas, welches innerhalb von 10 vorliegt, dem Heizgerät 40 zuzuführen, um dieses zu zünden und zu starten, das zweit Ventil 42 wird geöffnet, um den Mediumtank 30 durch Verbren nungsabgas des Heizgeräts 40 zu heizen, und daraufhin wird das erste Ventil 31 geöffnet.

Die Vergasung des flüssigen oder festen Absorptionsmediums in dem Mediumtank 30 wird beschleunigt, und das gasförmige Ab sorptionsmedium (der Dampf) wird dem Adsorptionselement 21 zu geführt. Da der Dampfdruck des Absorptionsmediums steigt, ist die Adsorption von Feuchtigkeit des Adsorptionselements 21 be schleunigt und Adsorptionswärme wird erzeugt. Das Okklusionse lement 11 kann damit geheizt werden.

Der Modus wird in den vorstehend erläuterten normalen Be triebsmodus überführt, wenn eine ausreichende Menge an Wasser stoff von dem Okklusionselement 11 desorbiert wird, und die Temperatur des Heizmediums, das in den Wärmetauscher 12 strömt, steigt, und es wird unnötig, das Okklusionselement 11 durch die Adsorptionswärme zu heizen.

Nunmehr werden die charakteristischen Punkte der vorliegenden Ausführungsform erläutert.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden siebten Ausführungs form wird das Okklusionselement 11 geheizt durch Adsorptions wärme, die erzeugt wird, wenn das Adsorptionselement 21 das Absorptionsmedium adsorbiert, und es ist möglich, das Okklusi onselement 11 einfach und problemlos im Vergleich zu dem Fall zu heizen, daß das Okklusionselement 11 durch das elektrische Heizgerät geheizt wird oder durch heißes Wasser, welches in den Temperaturisolationstank bevorratet ist. Weil das Okklusi onselement 11 zuverlässig geheizt werden kann, ohne die Größe des Wasserstoffversorgungssystems zu erweitern und ohne die Produktionskosten zu erhöhen, ist es möglich, Wasserstoff bei niedrigen Kosten stabil zuzuführen.

Da das Adsorptionselement 21 Absorptionswärme beim Adsorbieren von Dampf erzeugt, ist das Bevorraten von Dampf gleich zum Be vorraten von Wärme der gesamten Menge an Absorptionswärme, die in dem zurückgehaltenen Dampf adsorbiert ist. Da die Absorpti onswärme, die in dem Adsorptionswasser durch Silicagel erzeugt wird, nahezu gleich zu Latentwärme der Verdampfung von Wasser (2450 kJ/kg) ist, ist es möglich, die Wärmemenge im Vergleich zu dem Fall wirksamer zu speichern, bei welchem die Speiche rung der Wärmemenge zum Heizen des Okklusionselements 11 durch die ungebundene Wärme (4,19 kJ/kg) des Wassers in dem Tempera turisolationstank gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt.

Wenn die Außentemperatur niedrig ist und es nicht möglich ist, das gasförmige Absorptionsmedium (den Dampf) vom Tank 30 dem Adsorptionselement 21 zuzuführen, ist es möglich, Absorptions wärme zuverlässig durch das Adsorptionselement 21 selbst dann zu erzeugen, wenn die Außentemperatur niedrig ist, weil das Absorptionsmedium durch das Verbrennungsabgas des Heizgeräts 40 geheizt wird, und weil der Dampfdruck erhöht wird durch Be schleunigung der Vergasung des Absorptionsmediums.

Da die Schmelz-Latentwärme von Wasser (335 kJ/kg) kleiner als die Absorptionswärme (2450 kJ/kg) ist, ist es möglich, die Heizqualität (zum Speichern von Wärme) sicherzustellen zum Er wärmen bzw. Erhitzen des Okklusionselements 11, und zwar selbst dann wenn Wärme zugeführt wird, um Wasser zu schmelzen.

Da der Dampf (gasförmiges AM), der von dem Adsorptionselement 21 im normalen Betriebsmodus resorbiert wird, innerhalb des Adsorptionselementtanks 20 gespeichert werden kann, kann der gespeicherte Dampf als Wärmequelle zum Heizen des Okklusionse lements 11 beim nächsten Mal verwendet werden. Es ist deshalb möglich, die Wärmemenge effektiver als in dem Fall zu spei chern, daß die Wärmemenge zum Heizen des Okklusionselements 11 durch den Temperaturisolationstank gespeichert wird.

Da das Adsorptionselement (Silicagel) zum Adsorbieren von Ad sorptionsmedium (Wasser) durch physikalische Adsorption durch Adsorbieren eines Materials durch Van-der-Waals-Kräfte bei der vorliegenden Erfindung angewendet wird, kann die Wärmemenge, die erforderlich ist, das Adsorptionselement zu regenerieren (desorbieren und emittieren adsorbierten Kühlmittels) verrin gert werden im Vergleich zu einem Adsorptionselement mit che mischer Adsorption, das eine chemische Verbindung, wie etwa Ammonium erzeugt, das Wasser adsorbiert (absorbiert). Für die Betätigung des Wasserstoffversorgungssystems 100 erforderliche Energie kann dadurch verringert werden.

100 cm³ Silicagel und 14 cm³ Wasser sind erforderlich, um die Temperatur des Wasserstoffokklusionselements von 1 kg um 10°C zu erhöhen. Dies kann problemlos erzielt werden durch spezifi sche Wärme des Wasserstoffokklusionselements, durch die Was seradsorptionslatentwärme von Silicagel und dergleichen. Die erforderliche Menge an Silicagel und Wasser kann festgelegt werden durch Berücksichtigung verschiedener Bedingungen, wie etwa des Gewichts des Wasserstoffokklusionselements und die erforderlichen Temperaturerhöhung.

Achte Ausführungsform

Bei der achten Ausführungsform und wie in Fig. 13 gezeigt, wird die Absorptionswärme dem Okklusionselement 11 durch Um wälzen von Heizmedium zwischen einem Wärmetauscher (Adsorptionskern) 22, in welchem das Adsorptionselement 21 durch Kleben angebracht ist, zu der Oberfläche des Wärmetauschers (Okklusionskern) zugeführt. Es wird bemerkt, daß das Heizmedium umgewälzt wird in der Abfolge Wärmetauscher (Adsorptionskern) 22, Wärmetauscher (Okklusionskern) 12, Heizgerät 40, Heizerkern 50 und Wärmetauscher (Adsorptions kern) 22.

Es ist damit möglich, die Herstellungskosten für das Wasser stoffversorgungssystem zu verringern, indem die Komponenten beider Wärmetauscher 12 und 22 gemeinsam genutzt werden, und durch Aufbauen der beiden Wärmetauscher 12 und 22 in derselben Weise. Die Komponenten der beiden Wärmetauscher 12 und 22 be deuten mehrere Röhren, durch welche das Heizmedium strömt, die Sammelkästen, die an den beiden Enden dieser Röhren angeordnet sind, um mit der jeweiligen Röhre zu kommunizieren, und der gleichen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Rippe 33 zum Be schleunigen des Kühlens des Mediumtanks 30 durch Vergrößern der Oberfläche auf der Oberfläche des Mediumtanks vorgesehen.

Modifikationen

In Übereinstimmung mit den vorstehend erläuterten siebten und achten Ausführungsformen adsorbiert das Adsorptionselement Ab sorptionsmedium (Wasser) durch physikalische Adsorption durch Absorbieren eines Materials durch Van-der-Waals-Kräfte. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt, sondern kann auf eine chemische Adsorption durch Erzeugen einer chemi schen Verbindung, wie etwa Ammonium angewendet werden, das Wasser adsorbiert (absorbiert).

In Übereinstimmung mit den vorstehend erläuterten siebten und achten Ausführungsformen ist die Erfindung angewendet auf das Wasserstoffversorgungssystem zum Zuführen von Wasserstoff zum Heizgerät 40. Alternativ kann die vorliegende Erfindung auf andere Wasserstoffversorgungssysteme angewendet werden, wie etwa ein Wasserstoffversorgungssystem in Gestalt einer Kraft stoffbatterie, die elektrische Energie erzeugt, indem eine chemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff durchgeführt wird.

In Übereinstimmung mit den vorstehend erläuterten siebten und achten Ausführungsformen ist das Heizgerät 40, welches Wasser stoff verbrennt, ausgelegt als Heizeinrichtung zum Heizen und Vergasen des Absorptionsmediums. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt; vielmehr kann ein Verbrennungsheizgerät, welches andere Kraftstoff verbrennt, wie etwa Benzin und leichtes Öl angewendet werden.

In Übereinstimmung mit den vorstehend erläuterten siebten und achten Ausführungsformen wird das Heizgerät 40 als Heizein richtung zum Heizen und Vergasen des Absorptionsmediums ver wendet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall be schränkt; vielmehr kann eine andere Wärme, wie etwa von einem Motor (Verbrennungsmotor), einer Kraftstoffbatterie sowie Ab wärme von Halbleitereinrichtungen als Heizquelle verwendet werden.

In Übereinstimmung mit den vorstehend erläuterten siebten und achten Ausführungsformen wird Silicagel als Adsorptionselement 21 verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt; vielmehr können aktivierter Kohlenstoff bzw. Ak tivkohle, Zerolit, aktiviertes Aluminiumoxid und dergleichen als Adsorptionselement 21 verwendet werden. In diesem Fall ist es erwünscht, ein solches Element zu verwenden, bei welchem die Differenz zwischen der Absorptionswärme und der regene rierten Wärme (Menge an zur Regeneration erforderlicher Wärme) so klein wie möglich ist.

In Übereinstimmung mit den vorstehend erläuterten siebten und achten Ausführungsformen wurde Wasser als Adsorptionsmedium verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen derartigen Fall beschränkt; vielmehr können andere Materialien, wie etwa Alkohol und Fleon verwendet werden, die durch das Adsorptions element absorbiert werden.

Neunte Ausführungsform

Fig. 14 zeigt eine schematische Ansicht des Fahrzeugheizsy stems gemäß der neunten Ausführungsform.

In Fig. 14 bezeichnet die Bezugsziffer 600 das Wasserstoffver sorgungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Be zugsziffer 700 bezeichnet ein Verbrennungsheizgerät (nachfol gend als Heizgerät bezeichnet) zum Erzeugen von Wärme durch Verbrennen von Wasserstoff, der von dem Wasserstoffversor gungssystem 600 zugeführt wird. Die Bezugsziffer 800 bezeich net einen Heizerkern zum Heizen von Luft, die in das Innere des Wagens ausgeblasen wird durch Verwenden von Heizmedium (Fluid, in welchem Etyhlenglycolantifrostfluid bei der vorlie genden Ausführungsform mit Wasser gemischt ist), das in dem Heizgerät 700 geheizt wird.

Die Bezugsziffer 900 bezeichnet einen Kühler zum Kühlen des Heizmediums, welches aus dem Heizerkern 800 ausströmt. Es ver ringert die Temperatur des Heizmediums, das aus dem Kühler 900 strömen gelassen wird durch Steuern der Blasluftmenge eines Kühlerlüfters (Kühlgebläses) 910.

Die Bezugsziffer 920 bezeichnet eine Pumpe zum Umwälzen des Heizmediums und die Bezugsziffer 930 bezeichnet ein Rück schlagventil zum Verhindern, daß aus dem Wasserstoffversor gungssystem 600 ausgeströmtes Heizmedium zum Wasserstoffver sorgungssystem 600 zurückströmt.

Das Wasserstoffversorgungssystem 600 gemäß dieser Ausführungs form wird nunmehr erläutert.

In Fig. 15 bezeichnen die Bezugsziffern 601 bis 605 erste bis fünfte Wasserstoffokklusionselementtanks (nachfolgend als Okklusionstank bezeichnet), in welchem ein Wasserstoffokklusi onselement (nachfolgend als Okklusionselement bezeichnet) 610 bevorratet bzw. untergebracht ist, welches Wasserstoff okklu diert und dissoziiert. Jeder dieser ersten bis fünften Was serstoffokklusionselementtanks 601 bis 605 umfaßt einen Wärme tauscher 620 für Wärmetausch zwischen dem Okklusionselement 610 und dem Heizmedium, ein Gehäuse 630 zum Unterbringen des Okklusionselements 610 und des Wärmetauschers 620 und derglei chen, wie in Fig. 16 gezeigt.

Bei dem Wärmetauscher 620 handelt es sich um einen Mehrstrom wärmetauscher mit mehreren Röhren 621, durch welche Heizmedium strömt, Sammelkästen 622, die an beiden Enden der Röhren 621 in der Längsrichtung angeordnet sind und mit den mehreren Röh ren 621 in Verbindung stehen, und Rippen 623, die zwischen den jeweiligen Röhren 621 angeordnet sind, um Wärmetausch zwischen dem Heizmedium und dem Okklusionselement 610 zu beschleunigen. Der Wärmetauscher 620, in welchem das Okklusionselement 610 gefüllt ist, wird als Wasserstoffokklusionskern bezeichnet. Einzelheiten des Wärmetauschers 620 wurden bei der ersten Aus führungsform unter Bezug auf Fig. 2 bis 4 erläutert.

Während der Dissoziationsgleichgewichtsdruck des Okklusionse lements 610 relativ zur Temperatur des Okklusionselements selbst ermittelt bzw. in einzigartiger Weise festgelegt wird, wie an sich bekannt, unterscheidet sich der Dissoziations gleichgewichtsdruck relativ zu derselben Temperatur je nach Typ des Okklusionselements. Wenn der Dissoziationsgleichge wichtsdruck relativ zur gleichen Temperatur unterschiedlich ist, wird dies bezeichnet als "die physikalische Wasserstoffokklusionseigenschaft ist unterschiedlich" und wenn der Disso ziationsgleichgewichtsdruck relativ zur gleichen Temperatur gleich ist, wird dies als "die physikalische Okklusionseigen schaft ist gleich" in der vorliegenden Beschreibung bezeich net. Bei der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei dem Okklusionselement 610, welches in den ersten bis fünften Wasserstoffokklusionselementtanks 601 bis 605 gespeichert ist, um dieselbe Art eines Okklusionselements, dessen physikalische Wasserstoffokklusionseigenschaft dieselbe ist.

In Fig. 15 bezeichnet die strichpunktierte Linie einen Wärme mediumkreislauf 640, durch welchen das Heizmedium zu dem Wär metauscher 620 (Wasserstoffokklusionskern) innerhalb der je weiligen ersten bis fünften Wasserstoffokklusionselementtanks 601 bis 605 umgewälzt wird. Die Bezugsziffer 641 bezeichnet ein Dreiwegeumschaltventil zum Umschalten und Steuern derjeni gen Fälle, bei welchen das Heizmedium (das nicht durch einen Kühler 900 gekühlte Heizmedium) zu dem Wärmemediumkreislauf 640 (den jeweiligen ersten bis fünften Wasserstoffokklusionse lementtanks 601 bis 605) umgewälzt wird und derjenigen Fälle, bei welchen das kalte Heizmedium (das durch den Kühler 900 ge kühlte Heizmedium) umgewälzt wird. Die Bezugsziffer 642 be zeichnet ein Steuerventil zum Steuern des Heizmediums, welches durch (den Wärmetauscher 620) der zweiten bis fünften Okklusi onstanks umgewälzt wird.

Die dicke Linie in Fig. 15 bezeichnet eine Wasserstoffröhre bzw. ein Wasserstoffrohr (Wasserstoffdurchlaß) 643 zum Sammeln und Rückgewinnen von Wasserstoff (Wasserstoffgas), welches in den zweiten bis fünften Okklusionstanks 602 bis 605 dissozi iert wird, um zu den ersten Okklusionstanks 601 geleitet zu werden. Wasserstoff in dem ersten Okklusionstank 601 wird deshalb der Außenseite (bei dieser Ausführungsform einem Heizge rät 700) als zugeführter Wasserstoff in dem Wasserstoffversor gungssystem 600 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zuge führt.

Rückschlagventile 644, die es ermöglichen, daß Wasserstoff in Richtung auf den ersten Okklusionstank 601 strömt, der Wasser stoff zur Außenseite zuführt, und zum Blockieren von Wasser stoff, daß dieser nicht vom ersten Okklusionstank zum fünften Okklusionstank 605 strömt, sind zwischen den jeweiligen Okklu sionstanks 601 bis 605 in dem Wasserstoffrohr 643 vorgesehen.

Als nächstes wird die Arbeitsweise dieser Ausführungsform er läutert.

1. Startzeitmodus

Dieser Modus wird beim Starten ausgeführt, um durch das Was serstoffversorgungssystem 600 Wasserstoff zuzuführen. Das Um schaltventil 641 wird betätigt, um das heiße Heizmedium zu dem ersten Okklusionstank 601 umzuwälzen und das Steuerventil 642 wird geschlossen, um das Heizmedium nicht weiter zu den zwei ten bis fünften Okklusionstanks 602 bis 605 umzuwälzen, wie in Fig. 17 gezeigt.

Da die Temperatur des Okklusionselements 610 innerhalb des er sten Okklusionstanks 601 steigt und da der Dissoziations gleichgewichtsdruck steigt, wird dadurch Wasserstoff dissozi iert und aus dem Okklusionselement 610 derart emittiert bzw. ausgetragen, daß der Druck im ersten Okklusionstank 601 auf den Dissoziationsgleichgewichtsdruck vergleichmäßigt wird, und daß Wasserstoff dem Heizgerät 700 zugeführt wird.

2. Stationärzeitmodus

Dieser Modus wird ausgeführt, nachdem eine vorbestimmte Zeit(dauer) abgelaufen ist (im Startzeitmodus) ausgehend vom Start der Wasserstoffzufuhr zur Außenseite (Heizgerät 700). Die ermittelte Zeit wird in angemessener Weise auf Grundlage der Zeit und dergleichen gewählt, bis der Druck in dem ersten Okklusionstank 601 auf einen vorbestimmten Druck oder darunter fällt, wenn die Menge an dissoziiertem und aus dem Okklusion stank 601 ausgeführtem Wasserstoff fällt. In diesem Modus und wie in Fig. 18 gezeigt, wird das Umschaltventil 641 betätigt, um das kalte Heizmedium zu dem ersten Okklusionstank 601 umzu wälzen und das Steuerventil 642 wird geöffnet, um das heiße Heizmedium durch die zweiten bis fünften Okklusionstanks 60C bis 605 umzuwälzen.

Da die Temperatur des Okklusionselements 610 in den zweiten bis fünften Okklusionstanks 602 bis 605 steigt und der Disso ziationsgleichgewichtsdruck steigt, wird Wasserstoff dissozi iert und aus dem Okklusionselement 610 derart emittiert bzw. ausgetragen, daß der Druck in den zweiten bis fünften Okklusi onstanks 602 bis 605 mit dem Dissoziationsgleichgewichtsdruck vergleichmäßigt wird und der dissoziierte und emittierte Sau erstoff wird zu dem ersten Okklusionstank 601 geführt bzw. ge leitet.

Da das kalte Heizmedium dem ersten Okklusionstank 601 zuge führt wird, fällt der Dissoziationsgleichgewichtsdruck des Okklusionselements 610 in dem ersten Okklusionstank 601 unter dem Dissoziationsgleichgewichtsdruck des Okklusionselements 610 in den zweiten bis fünften Okklusionstank 602 bis 605 und der von dem zweiten bis fünften Okklusionstank 602 bis 605 ge führte bzw. geleitete Wasserstoff wird derart okkludiert, daß der Druck in dem ersten Okklusionstank 601 mit dem gefallenen Dissoziationsgleichgewichtsdruck vergleichmäßigt wird.

Da die Wasserstoffmenge, die von den zweiten bis fünften Okklusionstanks 602 bis 605 zu dem ersten Okklusionstank 601 geleitet wird, größer ist als die Wasserstoffmenge, die durch das Okklusionselement 610 in dem ersten Okklusionstank 601 okkludiert wird, wird ein Teil des Wasserstoffs, der von den zweiten bis fünften Okklusionstanks 602 bis 605 zu dem ersten Okklusionstank 601 geleitet wird, durch das Okklusionselement 610 in dem ersten Okklusionstank 601 okkludiert und der übrige Wasserstoffteil wird zu der Außenseite zugeführt bzw. ausge leitet (zum Heizer 700).

Der erste Okklusionstank 601 wird als Starttank bezeichnet und die zweiten bis fünften Okklusionstanks 602 bis 605 werden als Stationärzeittanks bzw. Stationärzustandtanks bei dieser Aus führungsform bezeichnet.

Die charakteristischen Punkte dieser Ausführungsform werden nunmehr erläutert.

Da in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform der Wasser stoff von den Stationärzeit- bzw. -zustandtanks (zweite bis fünfte Okklusionstanks) 602 bis 605 zu dem Starttank (erster Okklusionstank) 601 geführt wird und ein Teil des geführten bzw. geleiteten Wasserstoffs durch das Okklusionselement 610 im Starttank 601 okkludiert wird, vermag das Okklusionselement 610 in dem ersten Okklusionstank 601 eine ausreichende Wasserstoffmenge zu okkludieren und den Wasserstoff stets stabil zu zuführen.

In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist das Volumen des Startanks 601 kleiner gewählt als das Volumen der Statio närzeit- bzw. -zustandtanks 602 bis 605, so daß der Innendruck (Wasserstoffgasdruck) des Starttanks 601 problemlos erhöht bzw. verstärkt werden kann, während verhindert wird, daß er fällt.

Zehnte Ausführungsform

Fig. 19 zeigt eine schematische Ansicht eines Wasserstoffver sorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform. Bei dieser Aus führungsform sind die jeweiligen ersten bis fünften Wasser stoffokklusionselementtanks 601 bis 605 derart angeordnet, daß das Okklusionselement, dessen Dissoziationsgleichgewichtsdruck relativ zur gleichen Temperatur am niedrigsten ist (nachfol gend wird dieser Dissoziationsgleichgewichtsdruck als Tempera turdissoziationsgleichgewichtsdruck bezeichnet) im fünften Okklusionstank 605 gespeichert bzw. bevorratet wird, und daß ein Okklusionselement, dessen Temperaturdissoziationsgleichge wichtsdruck am höchsten ist, im ersten Okklusionstank 601 ge speichert wird, d. h. in der Abfolge des Temperaturdissoziationsgleichgewichtsdrucks.

Die benachbarten Okklusionstanks 601 bis 605 sind durch zwei Wasserstoffrohre bzw. -röhren 651 und 652 verbunden. Ein Reg ler 653, der die Druckdifferenz zwischen den benachbarten Okklusionstanks 601 bis 605 (mit Ausnahme des Teil zwischen dem ersten Okklusionstank 601 und dem zweiten Okklusionstank 602) derart steuert, daß er auf einen vorbestimmten Druck eingestellt wird, ist in dem einen Wasserstoffrohr 651 angeordnet und Rückschlagventile 654, welche es dem Wasserstoff ermögli chen, ausschließlich in Richtung auf den ersten Okklusionstank 601 zu strömen und zum Verhindern, daß Wasserstoff vom ersten Okklusionstank 601 zum fünften Okklusionstank 605 strömt, sind in dem anderen Wasserstoffrohr 652 vorgesehen.

Ein Steuerventil 655 zum Steuern des Verbindungszustands des Wasserstoffrohrs bzw. der Wasserstoffröhre 651 ist in dem Was serstoffrohr 651 zwischen dem ersten Okklusionstank 601 und dem zweiten Okklusionstank 602 angeordnet. Ein Steuerventil 656 steuert das Heizmedium, welches durch (die Wärmetauscher 620 der) die zweiten bis fünften Okklusionstanks 602 bis 605 zirkuliert.

Ein Heizmediumkreislauf 660 führt das Heizmedium den jeweili gen Okklusionstanks 601 bis 605 zu, und erste bis dritte Um schaltventile 661 bis 663, schalten das Heizmedium so um, daß es den jeweiligen Okklusionstanks 601 bis 605 zugeführt wird, um die Temperatur des Okklusionselements 610 in den benachbar ten Okklusionstanks 601 und 605 zu differenzieren, und um die Differenz dieser unterschiedlichen Temperaturen periodisch um zukehren. Eine Temperatursteuereinrichtung zum Steuern der Temperatur des Okklusionselements 610 umfaßt die Umschaltven tile 661 bis 663 und den Heizmediumkreislauf 660.

Als nächstes wird die Arbeitsweise dieser Ausführungsform er läutert.

1. Startzeitmodus

Dieser Modus wird ausgeführt, beim Starten zum Zuführen von Wasserstoff durch das Wasserstoffversorgungssystem 600. Das erste Umschaltventil 661 wird betätigt, um das heiße Heizmedi um zu dem ersten Okklusionstank 601 umzuwälzen und das Steuer ventil 656 wird geschlossen, um das Heizmedium daran zu hin dern, zu den zweiten bis fünften Okklusionstanks 602 bis 605 zu zirkulieren, wie in Fig. 20 gezeigt.

Die Temperatur des Okklusionselements 610 in dem ersten Okklu sionstank 601 steigt hierdurch an und der Dissoziationsgleich gewichtsdruck steigt an, so daß Wasserstoff dissoziiert und aus dem Okklusionselement 610 derart ausgetragen wird, daß der Druck in dem ersten Okklusionstank 601 vergleichmäßigt wird auf den Dissoziationsgleichgewichtsdruck und Wasserstoff wird dem Heizgerät 700 zugeführt.

2. Stationärzeitmodus

Dieser Modus wird ausgeführt, wenn eine vorbestimmte Zeit ab gelaufen ist (in Startzeitmodus) ausgehend vom Start der Zu fuhr des Wasserstoffs zur Außenseite (zum Heizgerät 700). Das erste Umschaltventil 661 wird betätigt, um das kalte Heizmedi um zum ersten Okklusionstank 601 umzuwälzen und das Steuerven til 656 wird geöffnet, um das Heizmedium durch die zweiten bis fünften Okklusionstanks 602 bis 605 umzuwälzen, wie in Fig. 21 gezeigt.

Das durch die zweiten bis fünften Okklusionstanks 602 bis 605 umgewälzte Heizmedium kehrt die Differenz der Differenztempe raturen periodisch um durch Umwälzen von Heizmedium, dessen Temperatur sich unterscheidet zu den benachbarten Okklusion stanks, so daß die Temperatur der benachbarten ersten bis fünften Wasserstoffokklusionselementtanks 601 bis 605 diffe renziert wird, und durch periodisches Umschalten der Felder des Umwälzens des heißen Heizmediums und des Umwälzens des kalten Heizmediums.

Beispielsweise wird das kalte Heizmedium durch die zweiten und vierten Okklusionstanks 602 und 604 umgewälzt beim Umwälzen des heißen Heizmediums durch die dritten und fünften Okklusi onstanks 602 und 609 (dieser Fall ist nachfolgend als erste stationäre Zeit bzw. erster stationärer Zustand bezeichnet) und das kalte Heizmedium wird durch die dritten und fünften Okklusionstanks 603 und 605 umgewälzt beim Umwälzen des heißen Heizmediums durch die zweiten und fünften Okklusionstanks 206 und 204 (dieser Fall ist nachfolgend als zweite stationäre Zeit bzw. zweiter stationärer Zustand bezeichnet) wie in Fig. 22 gezeigt.

Der Dissoziationsgleichgewichtsdruck des Okklusionselements 610 in den dritten und fünften Okklusionstanks 603 und 605 steigt dadurch in der ersten stationären Zeit, wie in Fig. 23 gezeigt und Wasserstoff wird dissoziiert und aus dem Okklusi onselement 610 in den dritten und fünften Okklusionstanks 603 und 605 ausgetragen. Der Dissoziationsgleichgewichtsdruck des Okklusionselements 610 in den zweiten und vierten Okklusion stanks 602 und 604 benachbart zu den dritten und fünften Okklusionstanks 603 und 605 fällt dabei und das Okklusionsele ment 610 in den zweiten und vierten Okklusionstank 602 und 604 okkludiert Wasserstoff.

Da die Differenz des Innendruck zwischen den benachbarten Tanks 602 bis 605 aufgrund dessen auftritt, wird Wasserstoff dem zweiten Okklusionstank 602 aus dem dritten Okklusionstank 603 über das Wasserstoffrohr 652 zugeführt und Wasserstoff wird dem vierten Okklusionstank 604 aus dem fünften Okklusion stank 605 über das Wasserstoffrohr 652 zuführt.

Da das Rückschlagventil 654 in dem Wasserstoffrohr 652 vorge sehen ist, strömt Wasserstoff nicht aus dem dritten Okklusion stank 603 zum vierten Okklusionstank 604 über das Wasserstoff rohr 652.

Wenn eine Wasserstoffmenge, die in dem dritten Okklusionstank 603 dissoziiert wird, größer ist als eine Wasserstoffmenge, die in den zweiten Okklusionstank 602 okkludiert werden soll, wird der Druck des zusätzlichen Wasserstoffs auf den Innen druck des vierten Okklusionstanks 604 durch den Regler 653 verringert, um dem vierten Okklusionstank 604 zugeführt zu werden, weil der Regler 653 in dem Wasserstoffrohr 651 vorge sehen ist.

In der zweiten stationären Zeit bzw. zweiten stationären Zu stand steigt der Dissoziationsgleichgewichtsdruck des Okklusi onselements 610 in dem zweiten und vierten Okklusionstank 602 und 604 und Wasserstoff wird dissoziiert und aus dem Okklusi onselement 610 in den zweiten und vierten Okklusionstank 602 und 604 ausgetragen, wie in Fig. 23 gezeigt. Der Dissoziati onsgleichgewichtsdruck des Okklusionselements 610 in den drit ten und fünften Okklusionstanks 603 und 605 benachbart zu den zweiten und vierten Okklusionstanks 602 und 604 und dem ersten Okklusionstank 601 fällt und das Okklusionselement 610 in den ersten, dritten und fünften Okklusionstanks 601, 603, 605 okkludiert Wasserstoff.

Da die Differenz des Innendrucks zwischen den benachbarten Tanks auftritt, wird Wasserstoff dem ersten Okklusionstank 601 aus dem zweiten Okklusionstank 602 über das Wasserstoffrohr 653 zugeführt und Wasserstoff wird dem dritten Okklusionstank 603 von bzw. aus dem vierten Okklusionstank 604 durch das Was serstoffrohr 652 zugeführt.

In dem Okklusionselement 610 des fünften Okklusionstanks 605 okkludierter Wasserstoff wird demnach zu dem ersten Okklusion stank 601 nacheinander über die zweiten bis vierten Okklusion stanks 602 bis 604 durch periodisches Wiederholen der ersten und zweiten stationären Zeiten bzw. Zustände zugeführt. In derselben Weise wird im Okklusionselement 610 des vierten Okklusionstanks 604 okkludierter Wasserstoff dem ersten Okklu sionstank 601 nacheinander durch die zweiten und dritten Okklusionstanks 602, 603 zugeführt und in dem Okklusionsele ment 610 des dritten Okklusionstanks 603 okkludierter Wasser stoff wird zu dem ersten Okklusionstank 601 über den zweiten Okklusionstank 602 zugeführt.

Da der Temperaturdissoziationsgleichgewichtsdruck des Okklusi onselements 610, das im ersten Okklusionstank 601 unterge bracht ist, am höchsten ist, von den Okklusionselementen 610, die in den ersten bis vierten Okklusionstanks 601 bis 604 un tergebracht sind, wird der Druck des Wasserstoffs, der zu dem ersten Okklusionstank 601 geleitet wird, hoch, wenn er in Richtung auf den ersten Okklusionstank 601 strömt, wie aus Fig. 23 hervorgeht. In Übereinstimmung mit dieser Ausführungs form wird der erste Okklusionstank als Starttank bezeichnet, der zweite Okklusionstank 602 wird als Hochdrucktank bezeich net, der dritte Okklusionstank 603 wird als Mitteldrucktank bezeichnet, der vierte Okklusionstank 604 wird als Niedrigdrucktank bezeichnet und der fünfte Okklusionstank 605 wird als Stationärzeit- bzw. Stationärzustandtank bezeichnet.

Da die Wasserstoffmenge, die von den zweiten bis fünften Okklusionstanks 602 bis 605 zu dem ersten Okklusionstank 601 geleitet wird, größer ist als die Wasserstoffmenge, die durch das Okklusionselement 610 im ersten Okklusionstank 601 okklu diert ist, wird ein Teil des Wasserstoffs, der von den zweiten bis fünften Okklusionstanks 602 bis 605 zu dem ersten Okklusi onstank 601 geleitet wird, durch das Okklusionselement 610 in dem ersten Okklusionstank 601 okkludiert und der übrige Teil des Wasserstoffs wird der Außenseite (dem Heizgerät 700) zuge führt.

Als nächstes werden die charakteristischen Punkte dieser Aus führungsform erläutert. Im Stationärzeitmodus bzw. im Statio närzustandmodus kann eine ausreichende Wasserstoffmenge in dem Okklusionselement 610 in dem ersten Okklusionstank 601 okklu diert werden und Wasserstoff kann stabil zugeführt werden, weil Wasserstoff zu dem Starttank (ersten Okklusionstank 601) geleitet wird, während er nacheinander verstärkt bzw. erhöht wird, ausgehend vom Stationärzeittank (fünften Okklusionstank) 605 zum Hochdrucktank (zweiten Okklusionstank) 602 und ein Teil des geleiteten Wasserstoffs wird in dem Okklusionselement 610 in dem ersten Okklusionstank 601 okkludiert.

Da Hochdruckwasserstoff dem Starttank 601 zugeführt wird, kann außerdem Hochdruckwasserstoff in zuverlässiger Weise selbst dann zugeführt werden, wenn der Druck im Starttank 601 niedrig ist, weil die Außenlufttemperatur beim Starten des Systems niedrig ist. Die Wasserstoffmenge, die durch das Heizgerät 700 benötigt wird, kann sofort mit gutem Ansprechverhalten zuge führt werden.

Da der Hochdruckwasserstoff ohne Verwendung von Pumpenmitteln, wie etwa einem Kompressor zugeführt werden kann, kann die An zahl von Teilen verringert werden, der Aufbau des Wasserstoff versorgungssystem 600 kann vereinfacht werden und die Herstel lungskosten können verringert werden.

Das Volumen des Starttanks 601 ist im Vergleich zu demjenigen des Hochdrucktanks 602, des Mitteldrucktanks 603, des Niedrig drucktanks 604 und des Stationärzeittanks 605 derart verrin gert, daß der Innendruck problemlos erhöht bzw. verstärkt wer den kann, während verhindert wird, daß der Innendruck (Wasser stoffgasdruck) des ersten Okklusionstanks 601 auch bei dieser Ausführungsform ähnlich wie bei der neunten Ausführungsform fällt.

Elfte Ausführungsform

In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist ein zusätz licher (Hochdruck)tank 601a zum einfachen Speichern von Was serstoff auf der Seite eines Gegenstands bzw. Objekts vorgese hen, welchem Wasserstoff zugeführt wird (auf Seiten des Heiz geräts 700 bei dieser Ausführungsform) ausgehend vom Starttank 601 ohne Verwendung des Okklusionselements 610, und ein Schaltventil 601b ist in dem Wasserstoffrohr vorgesehen, wel ches den zusätzlichen bzw. vorläufigen Tank 601a mit dem Starttank 601 verbindet, um das Schaltventil 601b zu schlie ßen, damit die Zufuhr von Wasserstoff gestoppt wird, wie in Fig. 24 gezeigt.

Selbst dann, wenn die Temperatur des Okklusionselements 610 in den jeweiligen Tanks 601 bis 605 fällt und Wasserstoff fällt und Wasserstoff in dem Okklusionselement 610 okkludiert wird, wenn die Zufuhr von Wasserstoff gestoppt wird, kann in dem zu sätzlichen Tank 601 bevorrateter bzw. gespeicherter Wasser stoff zugeführt werden. Wasserstoff kann deshalb selbst beim Starten bei niedriger Temperatur zuverlässig zugeführt werden.

Fig. 24 zeigt den Fall, demnach die vorliegende Erfindung auf das Wasserstoffversorgungssystem der elften Ausführungsform angewendet ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt; vielmehr kann sie auf das Wasserstoffver sorgungssystem gemäß der neunten Ausführungsform angewendet werden.

Modifikationen

In Übereinstimmung mit den vorstehend erläuterten neunten bis elften Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf das Wasserstoffversorgungssystem zum Zuführen von Wasserstoff zu dem Heizgerät 700 angewendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Vielmehr kann sie auf andere Wasserstoffversorgungssysteme angewendet werden, wie etwa ein Wasserstoffversorgungssystem aus einer Kraftstoffbatterie, die elektrische Energie erzeugt, durch chemisches Reagieren von Wasserstoff mit Sauerstoff.

Bei der vorstehend erläuterten neunten Ausführungsform ist das Okklusionselement 610, dessen Temperaturdissoziationsgleichge wichtsdruck gleich ist, in jedem der Okklusionstanks 601 bis 605 gespeichert bzw. bevorratet. Alternativ kann das Okklusi onselement 610, dessen Temperaturdissoziationsgleichgewichtsdruck sich unterscheidet, in jedem der Okklusionstanks 601 bis 605 gespeichert bzw. bevorratet sein.

In Übereinstimmung mit der vorstehend erläuterten zehnten Aus führungsform ist das Okklusionselement 610 mit unterschiedli chem Temperaturdissoziationsgleichgewichtsdruck verwendet wor den. Alternativ kann der Druck von dissoziiertem Wasserstoff sequentiell erhöht bzw. verstärkt werden, um zu dem ersten Okklusionstank 601 zu leiten bzw. geleitet zu werden, indem das Okklusionselement 610, dessen Temperaturdissoziations gleichgewichtsdruck gleich zu jedem der Okklusionstanks 601 bis 605 unterzubringen und durch Differenzieren der Temperatur des heißen und kalten Heizmediums, welches den jeweiligen Okklusionstanks 601 bis 605 zugeführt wird, und zwar pro Okklusionstank.

Claims

1. Wasserstoffokklusionskern, aufweisend:
eine Röhre (121), durch welches Heizmedium strömt, und
ein Wasserstoffokklusionselement (110), welches um die Röhre 121 gefüllt bzw. eingefüllt ist, wobei das Wasserstoffokklusionselement (110) Wasserstoff okkludiert und dissoziiert, wobei zwischen dem Wasserstoffokklusionselement und dem Heizmedium Wärmetausch durchgeführt wird, wobei
die Röhre (121) einen elastischen Röhrenverformungsab schnitt (121b, 121e) aufweist, und
die Dicke des Röhrenverformungsabschnitts (121b, 121e) dünner ist als die Dicke der übrigen Teile (121a) der Röh re (121).

2. Wasserstoffokklusionskern nach Anspruch 1, wobei der Röh renverformungsabschnitt (121b) einen gekrümmten Röhrenab schnitt (121b) aufweist, der im Querschnitt Kreisbogenform aufweist.

3. Wasserstoffokklusionskern nach Anspruch 1, außerdem auf weisend:
eine Rippe (123), die auf einer Außenseite der Röhre (121) zum Fördern des Wärmetauschs vorgesehen ist, wobei die Rippe (123) mit der Röhre (121) an zwei unterschiedli chen Stellen auf der Außenseite verbunden bzw. verklebt ist, und
die Rippe (123) einen Rippenverformungsabschnitt (123a) aufweist, der sich in Übereinstimmung mit Änderungen der Abmessung zwischen den zwei unterschiedlichen Stellen ela stisch verformt.

4. Wasserstoffokklusionskern nach Anspruch 1, wobei der Rip penverformungsabschnitt (123a) einen gekrümmten Rippenab schnitt (123a) aufweist, in welchem ein Teil der Rippe (123) gekrümmt ist.

5. Wasserstoffokklusionskern, aufweisend:
mehrere Röhren (121), durch welche Heizmedium strömt, Sammelkästen (122), die an beiden Längsenden der Röhren (121) vorgesehen sind und mit mehreren Röhren (121) in Verbindung stehen, und
ein Wasserstoffokklusionselement (110), das in einen Raum (121c) zwischen jedem der mehreren Röhren (121) gefüllt ist, wobei das Wasserstoffokklusionselement (110) Wasser stoff zum Wärmetausch zwischen dem Wasserstoffokklusionse lement (110) und dem Wärmemedium okkludiert und dissozi iert, wobei
der Raum (121c) einen füllungsfreien Abschnitt (121d) an einem Längsende aufweist, in welchen kein Wasserstof fokklusionselement (110) gefüllt ist.

6. Wasserstoffokklusionskern aufweisend:
eine Röhre (121), durch welches Heizmedium strömt, und
ein Wasserstoffokklusionselement (110), das um die Röhre (121) gefüllt bzw. eingefüllt ist, wobei das Wasserstoff okklusionselement (110) Wasserstoff okkludiert und disso ziiert, und wobei zwischen dem Wasserstoffokklusionsele ment (110) und dem Heizmedium Wärmetausch durchgeführt wird, wobei
das Wasserstoffokklusionselement (110) um die Röhre (121) derart gefüllt bzw. eingefüllt ist, daß es in einen Behälter (110a) aufgenommen ist, der aus einem Material be steht, das Wasserstoff nicht okkludiert und dissoziiert.

7. Wasserstoffokklusionskern aufweisend:
eine Röhre (121), durch welches Heizmedium strömt, und
ein Wasserstoffokklusionselement (110), das um die Röhre (121) gefüllt bzw. eingefüllt ist, wobei das Wasserstof fokklusionselement (110) Wasserstoff okkludiert und disso ziiert, und wobei zwischen dem Wasserstoffokklusionselemnt (110) und dem Heizmedium Wärmetausch durchgeführt wird, wobei
das Wasserstoffokklusionselement (110) zusammen mit einem elastisch verformbaren elastischen Element (111) um die Röhre (121) gefüllt bzw. eingefüllt ist.

8. Wasserstoffokklusionskern nach Anspruch 7, wobei das ela stische Element (111) aus einem porösen elastischen Mate rial mit einer großen Anzahl von Löchern hergestellt ist.