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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wasserstoffgasspeichervorrichtung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Als
ein Wasserstoffspeichertank ist eine Technik bekannt, gemäß der
ein pulverförmiges Wasserstoff absorbierendes Metall (das
im Weiteren als MH bezeichnet ist) in einem Tank untergebracht ist und
das MH den Wasserstoff absorbiert und speichert und den zu verwendenden
Wasserstoff freigibt. Das MH hat die Eigenschaft der Wärmeerzeugung beim
Speichern des Wasserstoffs und die Eigenschaft der Wärmeabsorption
beim Freigeben des Wasserstoffs. Jedes Mal dann, wenn das MH Wasserstoff
speichert und freigibt, erzeugt oder absorbiert das MH Wärme.
Daher kann ein MH verwendender Wasserstoffspeichertank mit einer
Funktion eines Wärmetauschers bereitgestellt werden, der das
MH erwärmt und abkühlt.
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Als
ein Beispiel eines Wasserstoffspeichertanks, der das MH aufnimmt
und die Funktion eines Wärmetauschers hat, wurde ein Wärmetauscher
vorgeschlagen, in dem ein Metallhydrid eingebaut ist, und in welchem
ein Innenraum zwischen einem abgedichteten Zylinder und einem Wasserstoffrohr
in eine Vielzahl kleiner Kammern mit Trennwänden aufgeteilt
ist, und jede kleine Kammer mit einem Metallhydridpulver gefüllt
ist (siehe Patentdruckschrift 1). Bei dem in Patentdruckschrift
1 offenbarten Wärmetauscher, in welchem ein Metallhydrid
eingebaut ist, sind die die kleinen Kammern definierenden Trennwände
aus Aluminiumlegierungsplatten ausgebildet und dienen als Wärmeübertragungsplatten.
Da das Wärmemedium so strömt, dass es mit der
Außenumfangsfläche des abgedichteten Zylinders
in Kontakt kommt, findet der Wärmeaustausch zwischen dem Wärmemedium
und dem pulverförmigen Metallhydrid durch den abgedichteten
Zylinder und die Trennwände statt.
Patentdruckschrift
1:
japanische Patentoffenlegungsschrift
mit der Nr. 8-178463 -
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Wenn
jedoch der in Patentdruckschrift 1 offenbarte Wärmetauscher,
in dem das Metallhydrid eingebaut ist, beispielsweise an einem mit
Brennstoffzelle ausgestattetem Elektrofahrzeug installiert wird,
kann ein Raum mit einer gewünschten Form und Abmessung
an einer geplanten Installationsstelle (beispielsweise zwischen
der Achse der Hinterräder und den hinteren Sitzen) nicht
sichergestellt werden und in einigen Fällen kann der Wärmetauscher nicht
installiert werden. Falls in diesem Fall die Abmessung des Wärmetauschers
verringert wird, kann der einzelne Wärmetauscher nicht
die für ein mit Brennstoffzelle ausgestattetes Elektrofahrzeug
erforderliche Leistung bereitstellen. Daher hat der in der Patentdruckschrift
1 offenbarte Wärmetauscher, in den das Metallhydrid eingfüllt
ist, einen Nachteil darin, dass er lediglich an begrenzten Stellen
installiert werden kann.
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Somit
können Wärmetauscher mit einer verringerten Abmessung
in einer Anzahl vorbereitet werden, die die Leistungsanforderung
des Fahrzeugs erfüllt, und die Wärmetauscher können
so angeordnet werden, dass sie eine gewünschte Form bilden.
Jedoch muss in diesem Fall jeder der Wärmetauscher separat
an dem Fahrzeug befestigt werden, was die Installation des Wärmetauschers
problematisch macht.
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Dementsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wasserstoffgasspeichervorrichtung
zu schaffen, die der Flexibilität bei der Installation
beiträgt und die einfach installiert werden kann.
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Um
die vorgenannte Aufgabe zu lösen und in Übereinstimmung
mit einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine
Wasserstoffgasspeichervorrichtung vorgesehen, die eine Vielzahl von
Tankmodulen, ein Gehäuse und eine Vielzahl von Strömungspfaden
hat, durch welche das Wärmemedium strömt. Die
Tankmodule haben jeweils ein zylindrisches Element und eine Vielzahl
von Rippen. Das zylindrische Element hat eine zylindrische Wand,
durch welche der Wasserstoff strömen kann, sowie eine Vielzahl
von geraden Nuten, die an der Außenumfangsfläche
ausgebildet sind. Die Rippen sind an den Nuten des zylindrischen
Elements angebracht. Eine Kante und eine andere Kante einer jeden
Rippe sind an den Nuten des zylindrischen Elements angebracht, so
dass eine Vielzahl von Unterbringungskammern zum Unterbringen des
Wasserstoffabsorptionsmetalls definiert sind. Das Gehäuse bringt
die Tankmodule derart unter, dass die Tankmodule einander benachbart
sind und eine vorbestimmte Form bilden. Jeder Strömungspfad
ist in dem Gehäuse derart angeordnet, dass er einem oder
mehreren Unterbringungskammern entspricht, während er mit
einer oder mehreren Rippen in Kontakt ist.
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Die „vorbestimmte
Form" bezieht sich auf eine Form, die der Wasserstoffgasspeichervorrichtung
ermöglicht, in einem Raum angeordnet zu sein, der zum Aufnehmen
der Vorrichtung ausgelegt ist.
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Gemäß dieser
Erfindung ist eine Vielzahl von Tankmodulen benachbart zueinander
in dem Gehäuse angeordnet, um die vorbestimmte Form zu
bilden. Somit können beim Ausbilden der Wasserstoffgasspeichervorrichtung
die Tankmodule frei angeordnet werden, um eine gewünschte
Form zu bilden. Daher kann beispielsweise selbst dann, wenn ein
gewünschter Installationsraum nicht sichergestellt werden
kann, die Form des Gehäuses geändert werden, sodass
mit dem vorhandenen Installationsraum übereinstimmt. Durch
das benachbarte Anordnen der Tankmodule in dem Gehäuse
kann die Außenform der Wasserstoffgasspeichervorrichtung
so angepasst werden, dass sie mit dem Installationsraum übereinstimmt.
Somit kann die Vorrichtung an einer Stelle installiert werden, an
der eine herkömmliche Vorrichtung nicht einfach installiert
werden kann. Dies trägt zu der Flexibilität bei
der Installation bei.
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Es
sind eine Vielzahl von Tankmodulen in dem Gehäuse untergebracht.
Somit kann die Vorrichtung beim Installieren der Vorrichtung in
einem mit Brennstoffzelle ausgestatteten Elektrofahrzeug einfach
installiert werden, indem das Gehäuse an dem Fahrzeug befestigt
wird. Daher wird die Wasserstoffgasspeichervorrichtung verglichen
mit dem Fall, bei dem eine Vielzahl von Tankmodulen separat befestigt werden,
auf einfache Weise installiert.
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Es
ist vorzuziehen, dass sich zumindest einer der Strömungspfade
zwischen zwei oder mehreren der Tankmodule befindet. In diesem Fall
ist ein einzelner Strömungspfad derart konfiguriert, dass
er zumindest mit zwei Rippen in Kontakt ist, und es ist möglich,
das Wasserstoff absorbierende Metall, das zumindest zwei Unterbringungskammern
füllt, mit dem durch einen einzelnen Strömungspfad
strömenden Wärmemedium aufzuwärmen und
abzukühlen. Daher kann verglichen mit dem Fall, bei dem
für jede Unterbringungskammer ein Strömungspfad
vorgesehen ist, durch welchen ein Wärmemedium strömt,
die Anzahl der Strömungspfade verringert werden.
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Es
ist vorzuziehen, dass sich die Strömungspfade in einer
zu der Achsrichtung der zylindrischen Elemente parallel verlaufenden
Richtung erstrecken. Falls in diesem Fall beispielsweise die Längsrichtung der
Rippen parallel zu der Achsrichtung der zylindrischen Abschnitte
verläuft, können die Strömungspfade so
aufgebaut sein, dass sie sich über die gesamte Länge
der Rippe erstrecken. Dies ermöglicht es, dass das Wärmemedium
einen Wärmeaustausch mit dem Wasser absorbierenden Metall über
die gesamte Länge der Rippen durchführt. Verglichen
mit dem Fall, in welchem sich die Strömungspfade in einer
die Achsrichtung der zylindrischen Elemente schneidenden Richtung
erstrecken, wird daher die Wärmeübertragungseffizienz
zwischen dem Wärmemedium und dem Wasserstoff absorbierenden
Metall verbessert.
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Es
ist vorzuziehen, dass zumindest einer der Strömungspfade
so angeordnet ist, dass er mit zwei oder mehreren der Rippen in
Kontakt ist.
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In
diesem Fall ist es möglich, das in zumindest zwei Unterbringungskammern
untergebrachte Wasserstoff absorbierende Metall mit dem durch einen
einzelnen Strömungspfad strömenden Wärmemedium
aufzuwärmen und abzukühlen. Daher kann verglichen
mit dem Fall, in dem für jede Unterbringungskammer ein
Strömungspfad vorgesehen ist, in welchem das Wärmemedium
strömt, die Anzahl der Strömungspfade verringert
werden.
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Es
ist vorzuziehen, dass ein Querschnitt eines jeden Tankmoduls, der
entlang einer Richtung geschnitten ist, die senkrecht zu der Mittelachse
des zylindrischen Elements verläuft, die Form eines Polygons
hat, und dass sich zumindest einer der Strömungspfade an
einer Stelle befindet, die Ecken der zwei oder mehreren Tankmodule
entspricht.
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Der
Ausdruck „polygonale Form" beinhaltet nicht nur eine Form,
bei welcher jede Ecke durch zwei gerade Linien ausgebildet ist,
sondern auch eine Form, bei welcher zwei gerade Seiten mit einer dazwischen
liegenden Kurve verbunden sind, das heißt eine Form, bei
der an jeder Ecke eine Krümmung ausgebildet ist.
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In
diesem Fall kann verglichen mit dem Fall, in welchem für
jede Unterbringungskammer ein Strömungspfad vorgesehen
ist, durch welchen das Wärmemedium strömt, die
Anzahl der Strömungspfade verringert werden.
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Es
ist vorzuziehen, dass die Strömungspfade einen Strömungspfad,
durch welchen ein Wärmemedium in einer Richtung von einem
ersten Ende zu einem zweiten Ende der Tankmodule strömt,
und einen Strömungspfad aufweisen, durch welchen das Wärmemedium
in einer Richtung von dem zweiten Ende zu dem ersten Ende der Tankmodule
strömt.
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Da
das Wärmemedium an den Auslässen der Strömungspfade
den Wärmeaustausch mit dem Wasserstoff absorbierenden Metall
bereits durchgeführt hat, unterscheidet sich die Temperatur
des Wärmemediums an den Auslässen der Strömungspfade von
der Temperatur des Wärmemediums an den Einlässen
der Strömungspfade. Da die Temperatur des Wärmemediums
in Abhängigkeit den Stellen in dem Strom variiert, ist
die Temperatur des Wasserstoff absorbierenden Metalls daher an einigen
Teilen der Unterbringungskammer ungleichmäßig,
falls das Wärmemedium in einer Richtung strömt.
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Jedoch
sind in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer
Vielzahl von Strömungspfaden solche Strömungspfade
enthalten, in welchem das Wärmemedium von den ersten Enden
zu den zweiten Enden der Tankmodule strömt, und es sind
solche Strömungspfade enthalten, in welchem das Wärmemedium
von den zweiten Enden zu den ersten Enden der Tankmodule strömt.
Dies verringert die Temperaturdifferenz zwischen dem Wasserstoff
absorbierenden Metall in den ersten Enden der Tankmodule und dem
Wasserstoff absorbierenden Metall in den zweiten Enden der Tankmodule.
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Es
ist zu bevorzugen, dass jede Rippe so gebogen ist, dass sie ein
Paar Trennabschnitte, die sich in Richtung eines entsprechenden
zylindrischen Elements erstrecken, und einen Außenwandabschnitt aufweist,
der zu den Unterteilungsabschnitten verbunden ist, wobei eine Kante und
eine andere Kante der Rippe an unterschiedlichen Nuten angebracht sind,
um eine der Unterbringungskammern auszubilden, und dass die Außenwandabschnitte
in einem Zustand, in welchem die Rippen an den zylindrischen Elementen
angebracht sind, als äußere Wände der Tankmodule
dienen.
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In
einem Fall, in dem zusätzlich zu den Rippen eine Außenwand
um jedes Tankmodul herum vorgesehen ist, müssen die Rippen
und die Außenwände beim Zusammenbauen der Tankmodule
installiert werden. Bei dieser Konfiguration sind die Rippen durch
Biegen ausgebildet und jede einzelne Rippe wird verwendet, um eine
Unterbringungskammer zu definieren. Ein Außenwandabschnitt,
der einen Teil einer jeden Rippe bildet, wird als die Außenwand eines
Tankmoduls verwendet. Daher wird kein Arbeitsschritt zum Anbringen
der Rippen an den Außenwänden erforderlich. Verglichen
mit dem Fall, in dem von den Rippen getrennte Außenwände
vorgesehen sind, ist der Zusammenbau des Tankmoduls einfach.
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Es
ist vorzuziehen, dass jede Rippe in ihrem Teil einen gekrümmten
Abschnitt hat, der in die entsprechende Unterbringungskammer vorragt.
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In
diesem Fall verstärken die gekrümmten Abschnitte
die Rippen derart, dass die Rippen eine erhöhte Festigkeit
gegen Kräfte haben, die in einer Richtung entgegengesetzt
zu der Richtung der Vertiefung wirken. Daher wird selbst dann verhindert, dass
die Rippen beschädigt werden, wenn das die Unterbringungskammern
füllende Wasserstoff absorbierende Metall beim Absorbieren
von Wasserstoff thermisch ausgedehnt wird und an den Rippen eine nach
außen gerichtete Kraft wirkt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Schnittansicht, die eine Wasserstoffgasspeichervorrichtung
gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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2 ist
eine Perspektivansicht, die ein MH-Tankmodul zeigt;
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3 ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie 3-3, die die in 1 gezeigte
Wasserstoffgasspeichervorrichtung zeigt;
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4 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4, die die in 1 gezeigte
Wasserstoffgasspeichervorrichtung zeigt;
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5 ist
eine schematische Schnittansicht, die eine Wasserstoffgasspeichervorrichtung
gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
zeigt;
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6 ist
eine Perspektivansicht, die ein MH-Tankmodul gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel zeigt; und
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7 ist
eine schematische Ansicht gesehen in der Achsrichtung der porösen
Elemente, die eine Wasserstoffgasspeichervorrichtung gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel zeigt.
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BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Nun
wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 ein
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie
dies in 1 gezeigt ist, hat eine Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 ein
im Wesentlichen rechteckiges, kastenförmiges Gehäuse 12 (welches
beispielsweise aus Aluminium gefertigt ist). In dem Gehäuse 12 ist
eine Vielzahl (in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sechs) von MH-Tankmodulen 13 angeordnet, die als Tankmodule
dienen. Genauer gesagt sind die MH-Tankmodule 13 benachbart
zueinander angeordnet, so dass sie im Wesentlichen die Form eines
viereckigen Prismas bilden. In dem Gehäuse 12 sind
die MH-Tankmodule 13 so gestapelt, dass sie mehrere Stufen
bilden. Das Gehäuse 12 hat eine solche Festigkeit,
dass es einem Innendruck eines vorbestimmten Werts (beispielsweise
10 MPa) ausreichenden Widerstand bietet, wenn die MH-Tankmodule 13 mit
Wasserstoff vollständig gefüllt sind.
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Wie
dies in 2 gezeigt ist, hat jedes MH-Tankmodul 13 an
der Mitte ein poröses Element 14, das als ein
aus porösem Material ausgebildetes zylindrisches Element
dient. Der Querschnitt des MH-Tankmoduls 13 entlang einer
zu der Mittelachse des porösen Elements 14 senkrecht
verlaufenden Richtung ist rechteckig.
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Jedes
poröse Element 14 hat eine zylindrische Wand 14a,
durch welche Wasserstoff strömt (hindurch dringt), sowie
einen Wasserstoffströmungspfad 15, der sich über
die gesamte Länge des MH-Tankmoduls 13 erstreckt.
Jedes poröse Element 14 hat eine Vielzahl von
(in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel acht) geraden
Nuten 16, die an der Außenumfangsfläche
ausgebildet sind und sich entlang der Mittelachse des porösen
Elements 14 erstrecken.
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Die
Nuten 16 sind bei gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung
des porösen Elements 14 angeordnet. Jede Nut 16 hat
eine Breite, die geringfügig größer als
die Dicke von zwei Rippen 14 ist. Jede Nut 16 nimmt
eine erste Kante 18a einer der Rippen 17 und eine
zweite Kante 18b einer benachbarten Rippe 17 auf.
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Die
Rippen 17 sind aus Aluminiumlegierungsplatten gebildet
und sind in der Form eines rechtwinkligen Dreiecks gebogen. Jede
Rippe 17 erstreckt sich entlang der Achsrichtung des porösen Elements 14 und
ist an dem Außenumfang des porösen Elements 14 angebracht,
indem eine Kante, oder die erste Kante 18a, und die andere
Kante, oder die zweite Kante 18b, in unterschiedliche Nuten 16 eingesetzt
werden. An das poröse Element 14 angebracht, definiert
jede Rippe 17 eine Unterbringungskammer 19, in
der MH-Pulver P untergebracht ist. Die Rippen 17 sind an
dem porösen Element 14 angebracht, wobei deren
Längsrichtung parallel zu der Achsrichtung des porösen
Elements 14 verläuft, und in dem MH-Tankmodul 13 sind
eine Vielzahl von Unterbringungskammern 19 ausgebildet.
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Die
Räume zwischen dem porösen Element 14 und
jeder ersten Kante 18a und jeder zweiten Kante 18b der
Rippen 17 sind abgedichtet, so dass das MH-Pulver P nicht
durch die Nuten 16 zu der Außenseite entweicht.
Das MH-Pulver P in jeder Unterbringungskammer 19 ist mit
der Außenumfangsfläche des porösen Elements 14 in
Kontakt. In dem in 2 gezeigten MH-Tankmodul 13 ist
kein MH-Pulver P untergebracht.
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Jede
Rippe 17 ist so gebogen, dass sie ein Paar sich zu der
Mitte des MH-Tankmoduls 13 erstreckender Unterteilungsabschnitte 23 sowie
einen Außenwandabschnitt 20 aufweist, der mit
dem Paar Unterteilungsabschnitten 23 verbunden ist. Die
Trennabschnitte 23 erstrecken sich von den Seiten des Außenwandabschnitts 20 und
verhindern ein Ablagern des MH-Pulvers P.
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Mit
einer Vielzahl von an einem jeden porösen Element 14 angebrachten
Rippen 17 fungieren die Außenwände 20 zudem
als die Außenwände des MH-Tankmoduls 13.
Hinsichtlich der Raumeffizienz und einer thermischen Effizienz sind
die benachbarten Rippen 17 bevorzugter Weise miteinander
in Kontakt.
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Ein
Teil eines jeden Außenwandabschnitts 20 ist derart
gebogen, dass ein gekrümmter Abschnitt 21 ausgebildet
wird. Der gekrümmte Abschnitt 21 ragt in die Unterbringungskammer 19 vor.
Die gekrümmten Abschnitte 21 sind jeweils derart
ausgebildet, dass deren Vertiefung geringfügig größer
als die Hälfte des Außenumfangs von Wärmemediumrohren 22a, 22b ist.
In Abschnitten, die dem Gehäuse 12 nicht zugewandt
sind, sind zwei gekrümmte Abschnitte 21 einander
zugewandt, so dass sie einen Verrohrungsraum bilden, in welchen
eines der Wärmemediumrohre 22a, 22b eingesetzt
ist (siehe 1).
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Wie
in 2 bis 4 gezeigt ist, ist an ein jedes
der Enden (erstes Ende und zweites Ende) eines jeden MH-Tankmoduls 13 bzgl.
der Längsrichtung eine Endwand 13a angeschweißt,
so dass die Öffnungen der Unterbringungskammern 19 in
der Längsrichtung geschlossen werden. Ein Rohr 24 ist an
einer der Endwände 13a vorgesehen, die ein erstes
Ende eines jeden MH-Tankmoduls 13 bildet. Das Rohr 24 ist
mit dem Strömungspfad 15 des porösen Elements 24 in
Verbindung, wenn es an dem MH-Tankmodul 13 angebracht ist.
An Stellen einer jeden Unterbringungskammer 19, die einer
der Endwände 13a entsprechen, sind ein Einbringloch
und ein Stopfen zum Verschließen des Einbringlochs (beides
nicht dargestellt) vorgesehen. Das MH-Pulver P wird durch das Einbringloch
in eine jede Unterbringungskammer 19 eingebracht.
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Wie
in 1 gezeigt ist, hat das Gehäuse 12 einen
Hauptkörper 25 mit einem rechteckigen Querschnitt.
Der Hauptkörper 25 hat an der Innenfläche Rohrvertiefungen 25a zum
Aufnehmen der Hälfte eines jeweiligen Wärmemediumrohrs 22a, 22b.
Mit den untergebrachten MH-Tankmodulen 13 sind die gekrümmten
Abschnitte 21 der Rippen 17 den Rohrvertiefungen 25a derart
zugewandt, dass Verrohrungsräume zum Aufnehmen der Wärmemediumrohre 22b ausgebildet
sind. Wie dies in 3 gezeigt ist, ist an dem Hauptkörper 25 ein
rechteckiger Einlassvorsatz 27 mit einem Boden angebracht,
so dass er einem ersten offenen Ende 26 des Hauptkörper 25 zugewandt
ist. Der Einlassvorsatz 27 führt ein Wärmemedium
(etwa Wasser, Öl und Kraftmaschinenkühlmittel)
zu den Wärmemediumrohren 22a, 22b zu.
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Der
Einlassvorsatz 27 ist mittels Verschweißens seines
offenen Endes an dem ersten offenen Ende 26 des Hauptkörpers 25 installiert.
Das Innere des Einlassvorsatzes 27 ist mit einem Rohr an
einem (nicht gezeigten) Wärmemediumtank angeschlossen und
dient als eine Wärmemediumzuführkammer 28. Wie
dies in 4 gezeigt ist, sind in dem Boden
des Einlassvorsatzes 27 Rohreinsetzlöcher 29 zum
Aufnehmen der Rohre 24 ausgebildet. Die Anzahl der Rohreinsetzlöcher 29 ist
gleich wie die Anzahl der MH-Tankmodule 13. Der Spalt zwischen
dem offenen Ende des Einlassvorsatzes 27 und dem ersten
offenen Ende 26 des Hauptkörpers 25 ist
abgedichtet, um ein Entweichen des Wärmemediums zu verhindern.
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An
der mit Bezug auf den Einlassvorsatz 27 entgegengesetzten
Seite des Hauptkörpers 25 ist ein Einlassvorsatz 30 vorgesehen.
Nach dem Durchführen des Wärmeaustauschs mit dem
MH-Pulver P wird das Wärmemedium zu dem Auslassvorsatz 30 abgegeben.
Der Auslassvorsatz 30 hat eine rechteckige Form und einen
Boden. Der Auslassvorsatz 30 ist durch Verschweißen
an einem zweiten offenen Ende 31 des Hauptkörpers 25 befestigt.
Mit dem an dem zweiten offenen Ende 31 des Hauptkörpers 25 befestigten
Auslassvorsatz 30 dient das Innere des Auslassvorsatzes 30 als
eine Abgabekammer 32, die mit einem Rohr an dem Wärmemediumtank
angeschlossen ist (keines davon ist gezeigt). Nach dem das Wärmemedium
durch die Wärmemediumrohre 22a, 22b geströmt
ist, strömt es in die Abgabekammer 32.
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Alle
Wärmemediumrohre 22a, 22b erstrecken
sich parallel zu der Achsrichtung des porösen Elements 14 und
ihre Einlassenden 33 erstrecken sich zu der Zuführkammer 28.
Die Auslassenden 34 der Wärmemediumrohre 22a, 22b erstrecken
sich in die Abgabekammer 32. Wie dies in 1 gezeigt
ist, sind die Wärmemediumrohre 22a, 22b in
einem Verrohrungsraum angeordnet und entsprechen zumindest einer
der Unterbringungskammern 19. Von den Wärmemediumrohren 22a, 22b sind
alle Wärmemediumrohre 22a, die sich zwischen den
MH-Tankmodulen 13 befinden, mit zwei Rippen 17 in
Kontakt und sind zwei Unterbringungskammern 19 zugeordnet. Von
den Wärmemediumrohren 22a, 22b sind alle Wärmemediumrohre 22a,
die sich zwischen einem MH-Tankmodul 13 und dem Hauptkörper 25 befinden,
mit einer Rippe 17 in Kontakt und sind einer Unterbringungskammer 19 zugeordnet.
Das Wärmemedium strömt lediglich in eine Richtung.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel strömt
das Wärmemedium in dieser Reihenfolge durch den Wärmemediumtank,
die Zuführkammer 28, die Wärmemediumrohre 22a, 22b,
die Abgabekammer 32 und den Wärmemediumtank.
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Nun
wird ein Verfahren zum Zusammenbauen der Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 beschrieben.
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Als
erstes wird der Hauptkörper 25 vorbereitet und
eine Vielzahl von MH-Tankmodulen 13 wird der Reihe nach
von der unteren Reihe durch die Öffnung angeordnet. Zu
diesem Zeitpunkt sind die MH-Tankmodule 13 derart angeordnet,
dass die gekrümmten Abschnitte 21 der Rippen 14 den
Rohrvertiefungen 25a des Hauptkörpers 25 zugewandt
sind. Dementsprechend definieren jedes Paar gekrümmter Abschnitte 21 und
jedes Paar aus einer Rohrvertiefung 25a und dem entsprechenden
gekrümmten Abschnitt 21 einen Verrohrungsraum.
Als nächstes werden die Wärmemediumrohre 22a, 22b in
die Verrohrungsräume in dem Hauptkörper 25 eingesetzt.
Mit den außerhalb des ersten offenen Endes 26 angeordneten
Einlassenden 33 werden die Auslassenden 34 der
Wärmemediumrohre 22a, 22b außerhalb
des zweiten offenen Endes 31 angeordnet. Dieser Vorgang
wird wiederholt, bis alle Verrohrungsräume die Wärmemediumrohre 22a, 22b aufnehmen.
Dann werden der Einlassvorsatz 27 und der Auslassvorsatz 30 mittels
Verschweißens an dem Hauptkörper 25 befestigt,
um das Gehäuse 12 zusammenzubauen. Der Einlassvorsatz 27 wird
an dem Hauptkörper 25 befestigt, wobei die Rohre 24 in
die Rohreinsetzlöcher 29 eingesetzt werden und
sich zu der Außenseite erstrecken.
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Nun
wird ein Betrieb der auf diese Weise konstruierten Wasserstoffspeichervorrichtung 11 beschrieben.
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In
einem Fall, in dem die Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 beispielsweise
in einem mit Brennstoffzelle ausgestatteten Elektrofahrzeug installiert
ist und Wasserstoff direkt als Brennstoff verwendet wird, lässt
der Wasserstoffverbrauch an den Brennstoffelektroden jedes MH-Tankmodul 13 Wasserstoff
freigeben, welcher wiederum durch die Rohre 24 zu den Brennstoffelektroden
zugeführt wird. Wenn von jedem MH-Tankmodul 13 Wasserstoff
freigegeben wird, wird eine in dem MH-Pulver P auftretende Reaktion unter
der Wasserstoffspeicherreaktion und der Wasserstofffreigabereaktion
auf die Wasserstofffreigabereaktion umgeschaltet, was das MH-Pulver
P den Wasserstoff freigeben lässt. Da die Freigabe des
Wasserstoffs eine endotherme Reaktion ist, gibt das MH-Pulver P
den Wasserstoff unter Verwendung von empfindlicher Wärme
frei, falls zum Freigeben des Wasserstoffs erforderliche Wärme durch
das Wärmemedium nicht zugeführt wird, was dazu
führt, dass die Temperatur des MH-Pulvers P abfällt.
Da jedoch das Wärmemedium einer vorbestimmten Temperatur
zu der Zuführkammer 28 des Einlassvorsatzes 27 zugeführt
wird und durch die Wärmemediumrohre 22a, 22b hindurch
strömt, erwärmt das Wärmemedium das MH-Pulver
P durch die Rippen 17 auf eine vorbestimmte Temperatur. Dementsprechend
schreitet die Reaktion der Wasserstofffreigabe problemlos voran.
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Dann
gibt das MH-Pulver P in den Unterbringungskammern 19 den
Wasserstoff in die MH-Tankmodule 13 entlang der gesamten
Länge der MH-Tankmodule 13 frei. Da das MH-Pulver
P in den Unterbringungskammern 19 mit der Außenumfangsfläche
der porösen Elemente 14 entlang der gesamten Länge
der porösen Elemente 14 in Kontakt ist, erreicht
der freigegebene Wasserstoff die Wasserstoffströmungspfade 15 durch
winzige Löcher der zylindrischen Wände 14a.
Der Wasserstoff wird dann durch die Rohre 24 der MH-Tankmodule 13 zu
der Außenseite der Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 freigegeben
und wird zu den Brennstoffelektroden zugeführt. Die Temperatur
des MH-Pulvers P wird bei einer Temperatur beibehalten, die es erlaubt,
dass die Freigabereaktion des Wasserstoffs problemlos fortschreitet,
indem die Temperatur oder die Strömungsrate des Wärmemediums
eingestellt wird, und die Freigabe des Wasserstoffs wird effizient
ausgeführt, so dass die Menge von Wasserstoff freigegeben
wird, die der von der Brennstoffzelle angeforderten Menge entspricht.
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Beim
Befüllen der Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 mit
Wasserstoff nach dem Freigeben des Wasserstoffs davon, das heißt,
wenn das MH-Pulver P dazu gebracht wird, Wasserstoff zu absorbieren,
wird der Wasserstoff dazu gebracht, von den Rohren 24 in
die Wasserstoffströmungspfade 15 der porösen
Elemente 14 zu strömen. Der Wasserstoff, der in
die Wasserstoffströmungspfade 15 eingeströmt
ist, verteilt sich, während er entlang der gesamten Länge
der MH-Tankmodule 13 strömt. Dann reagiert der
Wasserstoff mit dem MH-Pulver P, der über die gesamte Länge
der MH-Tankmodule 13 in den Unterbringungskammern 19 vorhanden
ist, so dass er zu einem Hydrid wird und in dem MH-Pulver P gespeichert
wird. Die Zufuhr des Wasserstoffs zu dem MH-Pulver P wird fortgeführt,
bis das Innere eines jeden MH-Tankmoduls 13 einen vorbestimmten Druck
(beispielsweise 10 MPa) erreicht. Auch wenn das wiederholte Speichern
und Freigeben des Wasserstoffs das MH-Pulver P pulverisiert, wird
verhindert, dass das pulverisierte MH-Pulver P zu der Außenseite
der MH-Tankmodule 13 entweicht, da die porösen
Elemente 14 als Filter für das MH-Pulver P dienen.
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Da
die Speicherreaktion von Wasserstoff eine exotherme Reaktion ist,
wird die Speicherreaktion des Wasserstoffs gehemmt, bis die Wärmeerzeugung
durch die Reaktion beseitigt wird. Wenn jedoch Wasserstoff geladen
wird, dann wird ein Wärmemedium mit niedriger Temperatur
zu der Zuführkammer 28 des Einlassvorsatzes 27 zugeführt
und strömt in die Wärmemediumrohre 22a, 22b,
die in dem MH-Pulver P erzeugte Wärme wird durch das Wärmemedium
durch die Rippen 17 absorbiert und aus der Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 herausgetragen.
Daher wird die Temperatur des MH-Pulvers P bei einer Temperatur beibehalten,
die eine problemlose Speicherreaktion des Wasserstoffs ermöglicht, so
dass der Wasserstoff effizient gespeichert wird.
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Zudem
ist in dem mit einer Brennstoffzelle ausgestatteten Elektrofahrzeug
die Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 zwischen der Achse
der Hinterräder und dem hinteren Sitz installiert. Die
Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 der vorliegenden Erfindung
ist durch zueinander benachbartes Anordnen von drei MH-Tankmodulen 13 und
durch Stapeln eines weiteren Satzes von drei MH-Tankmodulen 13 auf
die ersten drei MH-Tankmodule 13 konfiguriert, so dass
die Vorrichtung 11 die Form eines viereckigen Prismas hat.
Während die Leistung des herkömmlichen Erzeugnisses
beibehalten wird, hat die Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 daher
ein geringeres Gewicht als das herkömmliche Erzeugnis, während
es eine größere Breite hat. Die Vorrichtung 11 kann
somit zwischen der hinteren Radachse und dem hinteren Sitz angeordnet
werden.
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Beim
Installieren der Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 zwischen
der hinteren Radachse und dem hinteren Sitz wird das Gehäuse 12 unter Verwendung
von (nicht gezeigten) Klammern befestigt, so dass eine Vielzahl
von MH-Tankmodulen 13 gleichzeitig befestigt werden können.
Daher wird beispielsweise verglichen mit einem Fall, in dem die MH-Tankmodule 13 getrennt
voneinander unter Verwendung von Klammern befestigt werden, die
Installation vereinfacht.
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Dieses
Ausführungsbeispiel bietet die folgenden Vorteile.
- (1) Die mehreren MH-Tankmodule 13 sind
benachbart zueinander angeordnet, um eine vorbestimmte Form zu bilden,
wenn sie in dem Gehäuse 12 angeordnet werden.
Daher kann beim Auslegen der Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 die Form
so gewählt werden, dass sie dem Installationsraum zwischen
der hinteren Radachse und dem hinteren Sitz entspricht und somit
kann die Vorrichtung 11 in einem Raum installiert werden, in
dem ein herkömmliches Erzeugnis nicht untergebracht werden
kann. Dies trägt zu der Gestaltungsfreiheit bei.
- (2) Die Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 ist derart
konfiguriert, dass die mehreren MH-Tankmodule 13 zueinander
benachbart sind. Daher werden beispielsweise dann, wenn die Vorrichtung 11 in
einem mit Brennstoffzelle ausgestatteten Elektrofahrzeug installiert
ist, die MH-Tankmodule 13 verglichen mit dem Fall, in dem
mehrere MH-Tankmodule 13 getrennt befestigt werden, auf einfach
Weise in dem Fahrzeug befestigt. Die Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 wird
daher auf einfache Weise installiert.
- (3) Die erste Kante 18a und die zweite Kante 18b einer
jeden Rippe 17 sind in die Nuten 16 an der Außenumfangsfläche
des porösen Elements 14 eingesetzt, so dass die
Rippen 17 an dem porösen Element 14 angebracht
sind. Die Rippen definieren die Unterbringungskammern 19 zum
Unterbringen des MH-Pulvers P. Anders als in einem Fall, in dem
das MH-Tankmodul 13 lediglich eine einzelne Unterbringungskammer 19 hat,
hat daher jedes MH-Tankmodul 13 segmentierte Unterbringungskammern 19.
Dies erhöht die Fläche, an der das MH-Pulver P
und die Rippen 17 miteinander in Kontakt sind. Somit wird
der Wärmeaustausch zwischen dem MH-Pulver P und dem Wärmemedium
durch die Rippen 17 effizient durchgeführt.
- (4) Jedes poröse Element 14 hat eine zylindrische Wand 14a und
einen Wasserstoffströmungspfad 15, die sich entlang
der gesamten Länge des MH-Tankmoduls 13 erstrecken.
Die erste Kante 18a und die zweite Kante 18b einer
jeden Rippe 17 sind in die Nuten 16 in der Außenumfangsfläche
des porösen Elements 14 eingesetzt, so dass die
Unterbringungskammern 19 durch die Rippen 17 definiert
sind. Der Wasserstoffströmungspfad 15 ermöglicht
dem Wasserstoff entlang der gesamten Länge des MH-Tankmoduls 13 zu
strömen und mit dem MH-Pulver P in der Unterbringungskammer 19 durch
die zylindrische Wand 14a zu reagieren. Daher wird dem
Wasserstoff in dem MH-Tankmodul ermöglicht, problemlos
mit dem MH-Pulver P entlang der gesamten Länge zu reagieren.
- (5) Die Wärmemediumrohre 22a, 22b passieren das
Gehäuse 12 derart, dass das Gehäuse 12 den
Wärmeaustausch zwischen dem Wärmemedium und dem
MH-Pulver P nicht stört. Verglichen mit einem Fall, in
dem sich die Wärmemediumrohre 22a, 22b außerhalb
des Gehäuses 12 befinden und der Wärmeaustausch
mit dem MH-Pulver P mit dem dazwischen liegenden Gehäuse 12 stattfindet,
wird somit der Wärmeaustausch zwischen dem Wärmemedium
und dem MH-Pulver P effizient durchgeführt.
- (6) Von den Wärmemediumrohren 22a, 22b,
die als Strömungspfade fungieren, ist jedes sich zwischen
dem MH-Tankmodulen 13 befindliche Wärmemediumrohr 22a mit
zwei Rippen 17 in Kontakt und wärmt und kühlt
das MH-Pulver P in zwei Unterbringungskammern 19 unter
Verwendung des durch das einzelne Wärmemediumrohr 22a strömenden
Wärmemediums. Verglichen mit einem Fall, in dem Wärmerohre
von den Unterbringungskammern 19 getrennt sind, kann daher
die Anzahl der Wärmemediumrohre verringert werden.
- (7) Die Wärmemediumrohre 22a, 22b erstrecken sich
parallel zu der Achsrichtung der porösen Elemente 14 und
die Rippen 17 sind so angebracht, dass ihre Längsrichtung
parallel zu der Achsrichtung der porösen Elemente 14 verläuft.
Dies vergrößert die Fläche der Oberflächen
der Wärmemediumrohre 22a, 22b, die mit
den Rippen 17 in Kontakt sind. Falls beispielsweise die
Wärmemediumrohre 22a, 22b so konfiguriert
sind, dass sie sich entlang der gesamten Länge der Rippen 17 erstrecken,
wird daher dem Wärmemedium ermöglicht, den Wärmeaustausch
mit dem MH-Pulver P entlang der gesamten Länge mit den
dazwischen liegenden Rippen 17 durchzuführen.
Verglichen mit einem Fall, in dem sich die Wärmemediumrohre
so erstrecken, dass sie die Achsrichtung der porösen Elemente 14 schneiden,
wird somit die Wärmeübertragungseffizienz zwischen
dem Wärmemedium und dem MH-Pulver P verbessert.
- (8) Jede Rippe 17 ist so gebogen, dass sie ein paar
Trennabschnitte 23, die sich zu der Mitte des MH-Tankmoduls 13 erstrecken,
sowie einen Außenwandabschnitt 20 hat, der mit
den Trennabschnitten 23 verbunden ist. Die erste Kante 18a und
die zweite Kante 18b einer jeden Rippe 17 sind
an verschiedenen Nuten 16 angebracht und definieren eine
Unterbringungskammer 19 und eine Vielzahl von Außenwandabschnitten 20 fungieren
als die Außenwände des MH-Tankmoduls 13.
Mit anderen Worten definiert jede Rippe 17 eine einzelne
Unterbringungskammer 19 und der Außenwandabschnitt 20 funktioniert
als eine Außenwand des MH-Tankmoduls 13. Anders
als in dem Fall eines MH-Tankmoduls, in welchem eine Außenwand
getrennt von Rippen vorgesehen ist, ist ein Vorgang zum Anbringen
der Rippen an der Außenwand in dem vorstehend erwähnten
Ausführungsbeispiel nicht erforderlich. Verglichen mit dem
Zusammenbau des MH-Tankmoduls, das eine getrennt von Rippen vorgesehene
Außenwand hat, ist daher der Zusammenbau des die Rippen 17 und
die Außenwände aufweisenden MH-Tankmoduls 13 einfach.
- (9) Ein gekrümmter Abschnitt 21, der in die
Unterbringungskammer 19 vorragt, ist in dem Außenwandabschnitt 20 einer
jeden Rippe 17 vorgesehen. Der gekrümmte Abschnitt 21,
der so ausgebildet ist, das er in die Unterbringungskammern 19 vorragt,
erhöht die Festigkeit der Rippe 17 gegen die Kraft,
die in einer von der Unterbringungskammer 19 wegzeigenden
Richtung wirkt (Auswärtsrichtung). Selbst wenn sich das
in den Unterbringungskammern 19 untergebrachte MH-Pulver P
beim Absorbieren von Wasserstoff ausdehnt und eine auswärts
gerichtete Kraft an den Rippen 17 wirkt, wird daher verhindert,
dass die Rippen 17 beschädigt werden.
- (10) Die Strömungspfade, durch welche das Wärmemedium
strömt, sind durch die Wärmemediumrohre 22a, 22b ausgebildet.
Selbst wenn die Rippen 17 so konfiguriert sind, dass sie
mit den Strömungspfaden in Kontakt sind, durch welche das Wärmemedium
strömt, muss daher keine Abdichtung zwischen den Rippen 17 und
den Pfaden vorgesehen werden. Daher werden die Strömungspfade,
durch welche das Wärmemedium strömt, auf einfache
Weise in dem Gehäuse 12 ausgebildet.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt sondern kann beispielsweise
folgendermaßen ausgeführt werden.
-
Solange
die als Strömungspfade dienenden Wärmemediumrohre 22a, 22b so
vorgesehen sind, dass sie den Unterbringungskammern 19 entsprechen,
können alle Wärmemediumrohre 22a, 22b fortlaufend
ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Wärmemediumrohr
bereitgestellt sein, das wiederholtermaßen an dem ersten
Ende und dem zweiten Ende der MH-Tankmodule 13 zurückgefaltet
ist, so dass es mäanderartig verläuft. In diesem
Fall bildet ein kontinuierliches Wärmemediumrohr eine Vielzahl von Strömungspfaden,
die jeder der Unterbringungskammern 19 in dem Gehäuse
entsprechen.
-
Die
Positionen der als Strömungspfade dienenden Wärmemediumrohre 22a, 22b können
geändert werden. Beispielsweise können, wie dies
in 5 gezeigt ist, Wärmemediumrohre 39a, 39b, 39c an
Ecken der MH-Tankmodule 13 vorgesehen sein. In diesem Fall
ist jedes Wärmemediumrohr 39a, welches sich an
einer der vier Ecken des Hauptkörpers 25 befindet
und einer Ecke eines MH-Tankmoduls 13 entspricht, mit zwei
Rippen 17 in Kontakt. Das durch jedes Wärmemediumrohr 39a strömende
Wärmemedium erwärmt und kühlt somit das
MH-Pulver P in zwei Unterbringungskammern 19. Zudem ist
jedes Wärmemediumrohr 39b, welches sich zwischen
zwei MH-Tankmodulen 13 und dem Hauptkörper 25 befindet
und den Ecken der zwei MH-Tankmodule 13 zugeordnet ist,
mit vier Rippen 17 in Kontakt. Durch jedes Wärmemediumrohr 39b strömendes
Wärmemedium erwärmt und kühlt somit das
MH-Pulver P in vier Unterbringungskammern 19. Zudem ist
jedes Wärmemediumrohr 39c, welches sich zwischen
vier MH-Tankmodulen 13 befindet und den Ecken der vier MH-Tankmodule 13 zugeordnet
ist, mit acht Rippen 17 in Kontakt. Durch jedes Wärmemediumrohr 39c strömendes
Wärmemedium erwärmt und kühlt somit das
MH-Pulver P in acht Unterbringungskammern 19. Verglichen
mit einem Fall, in welchem ein Wärmemediumrohr für
jede Unterbringungskammer 19 vorgesehen ist, braucht die
Konfiguration der Wärmemediumrohre 39a, 39b, 39c daher
eine geringere Anzahl von Wärmemediumrohren, um allen Unterbringungskammern 19 zugeordnet
zu sein. Das heißt, die Anzahl der Wärmemediumrohre
kann verringert werden, ohne die Leistung beim Erwärmen und
Abkühlen des MH-Pulvers P zu senken.
-
Falls
die Querschnittsform eines jedes MH-Tankmoduls 13 entlang
einer zu der Achse des porösen Elements 14 senkrecht
verlaufenden Richtung die eines Polygons ist, sind die Ecken des
Polygons nicht auf eine Definition durch zwei gerade Seiten beschränkt.
Beispielsweise kann jedes MH-Tankmodul 13 eine solche Querschnittsform
entlang der zu der Achse des porösen Elements 14 senkrecht verlaufenden
Richtung haben, bei der zwei gerade Seiten über ein Kurvenstück
miteinander verbunden sind. Das heißt, jede Ecke kann abgerundet
sein.
-
Die
Querschnittsform eines jeden MH-Tankmoduls 13 entlang einer
Richtung senkrecht zu der Achse des porösen Elements 14 kann
geändert werden. Die Querschnittsform eines jeden MH-Tankmoduls 13 entlang
einer zu der Achse des porösen Elements 14 senkrecht
verlaufenden Richtung kann in die eines Polygons, etwa eines Dreiecks
oder eines Hexagons geändert werden. Die Querschnittsform des
porösen Elements 14 eines jeden MH-Tankmoduls 13 muss
nicht die eines Polygons sein, sondern kann wie bei einem in 6 gezeigten
MH-Tankmodul 40 kreisförmig sein. In diesem Fall
hat das MH-Tankmodul 40 eine Vielzahl von Rippen 41.
Die Außenwandplatte 42 einer jeden Rippe 41 hat
eine bogenförmig Querschnittsform, die einen Teil eines kreisförmigen
Querschnitts bildet, wenn die Rippen 41 an dem porösen
Element 14 angebracht sind.
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Anstelle
der Wärmemediumrohre 22a, 22b, die sich
parallel zu der Achsrichtung der porösen Elemente 14 erstrecken,
können Wärmemediumrohre verwendet werden, die
die Achsrichtung der porösen Elemente 14 schneiden.
Beispielsweise können eine Vielzahl von Wärmemediumrohre,
die sich in einer zu der Achsrichtung des porösen Elements 40 senkrechten
Richtung erstrecken, bei gleichen Intervallen entlang der Achsrichtung
der porösen Elemente 14 angeordnet sein. In diesem
Fall erstreckt sich jedes Wärmemediumrohr durch den Hauptkörper 25 und passiert
das Gehäuse 12 derart, dass sich das Einlassende
und das Auslassende eines jeden Rohrs zu der Außenseite
des Gehäuses 12 erstreckt. Der Einlassvorsatz 27 ist
an der Außenumfangsfläche des Hauptkörpers 25 angebracht
und der Auslassvorsatz 30 ist an der dem Einlassvorsatz 27 entgegengesetzten
Seite an dem Hauptkörper 25 angebracht. Dieser Aufbau
ermöglicht dem Wärmemedium der Reihe nach durch
den Wärmemediumtank, die Zuführkammer, die Wärmemediumrohre,
die Abgabekammer und den Wärmemediumtank zu strömen,
so dass das Wärmemedium das MH-Pulver P erwärmt
und abkühlt.
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Anstelle
der Wärmemediumrohre können als Strömungspfade,
durch welche das Wärmemedium strömt, Verrohrungsräume
verwendet werden, die durch die gekrümmten Abschnitte 21 oder
durch die Rohrvertiefungen 25a und die gekrümmten
Abschnitte 21 definiert sind. In diesem Fall müssen
zum Sicherstellen des Abdichtens der Strömungspfade die Verbindungslinien
zwischen den in Kontakt stehenden gekrümmten Abschnitten 21 und
die Verbindungslinien zwischen einem gekrümmten Abschnitt 21 und
einer Rohrvertiefung 25a abgedichtet werden.
-
Ein
Wärmemedium, das durch die Wärmemediumrohre 22a, 22b strömt,
muss nicht nur in einer Richtung strömen. Beispielsweise
können die Wärmemediumrohre 22a, 22b auf
der gleichen Höhe alternierend angeordnete erste Wärmemediumrohre und
zweite Wärmemediumrohre aufweisen. Durch jedes erste Wärmemediumrohr
strömt ein Wärmemedium von dem ersten Ende des
MH-Tankmoduls 13 (der Endwand 13a, an der die
Rohre 24 vorgesehen sind) zu dem zweiten Ende des MH-Tankmoduls 13 (der
Endwand 13a, an der keine Rohre 24 vorgesehen
sind) und durch jedes zweite Wärmemediumrohr strömt
Wärmemedium von dem zweiten Ende des MH-Tankmoduls 13 zu
dem ersten Ende des MH-Tankmoduls 13. In diesem Fall ist
das Gehäuse lediglich durch den Hauptkörper 25 ausgebildet.
Zusätzlich zu dem Gehäuse sind ein erster Zuführabschnitt,
der die Einlassenden des ersten Wärmemediumrohrs eingliedert,
und ein erster Abgabeabschnitt vorgesehen, der die Auslassenden
der zweiten Wärmemediumrohre eingliedert. An der dem ersten
Zuführabschnitt und dem ersten Abgabeabschnitt entgegengesetzten
Seite des Gehäuses sind ein zweiter Abgabeabschnitt, der
die Auslassenden der ersten Wärmemediumrohre eingliedert,
und ein zweiter Zuführabschnitt, der die Einlassenden der
zweiten Wärmemediumrohre eingliedert, vorgesehen. Diese Konfiguration
beinhaltet Strömungspfade, durch welche ein Wärmemedium
von den ersten Enden der MH-Tankmodule 13 zu den zweiten
Enden strömt, und einen Strömungspfad, durch welchen
das Wärmemedium von den zweiten Enden der MH-Tankmodule
zu den ersten Enden strömt. Dies verringert die Temperaturdifferenz
zwischen dem MH-Pulver P in Teilen der MH-Tankmodule 13,
die näher zu den ersten Enden liegen, und dem MH-Pulver
in Teilen der MH-Tankmodule 13, die näher zu den
zweiten Enden liegen.
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Die äußere
Form der Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 kann geändert
werden, indem die Form des Gehäuses 12 geändert
wird. Beispielsweise kann das Gehäuse 12 in Übereinstimmung
mit der Form eines Raums in einem Elektrofahrzeug so ausgebildet
sein, dass es eine wie in 7 gezeigte
stufenartige Form hat, bevor die MH-Tankmodule 13 in dem
Gehäuse 12 untergebracht werden. Selbst wenn die
Form eines verbleibenden Raums eine stufenartige Form hat, kann
die Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 in dem Elektrofahrzeug
installiert werden.
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Das
Material des Gehäuses 12 ist nicht im Besonderen
beschränkt, solange das Gehäuse 12 eine
ausreichende Festigkeit aufweist, die einem vorbestimmten Druck
in den MH-Tankmodulen 13 (beispielsweise 10 MPa) Widerstand
bietet, wenn die MH-Tankmodule 13 mit Wasserstoff gefüllt
sind. Beispielsweise kann das Gehäuse 12 anstelle
von Aluminium aus Eisen oder faserverstärktem Kunststoff ausgebildet
sein.
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Wenn
die Breite einer jeden Nut 16 breiter als die kombinierte
Breite der ersten Kante 18a und der zweiten Kante 18b der
Rippe 17 ist und die erste Kante 18a und die zweite
Kante 18b der Rippe 17 nicht fest in die Nut 16 eingesetzt
werden können, dann kann die erste Kante 18a und
die zweite Kante 18b der Rippe 17 unter Verwendung
von Klebstoff an der Nut 16 angebracht werden, nachdem
die erste Kante 18a und die zweite Kante 18b in
die Nut 16 eingesetzt wurden.
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Die
Nuten 16 müssen nicht so ausgebildet sein, dass
sie sich in einer geraden Linie erstrecken, solange jede Nut 16 in
der Lage ist, die erste Kante 18a und die zweite Kante 18b der
Rippen 17 aufzunehmen. Falls beispielsweise wellenförmige
poröse Elemente verwendet werden, erstrecken sich die Nuten
an der Außenfläche der porösen Elemente
entlang einer Wellenlinie und nicht entlang einer geraden Linie.
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Die
Rippen 17 mit den gekrümmten Abschnitten 21 können
mittels eines Verfahrens hergestellt werden, das sich von dem Biegen
der Teile des Außenwandabschnitts 20 unterscheidet.
Beispielsweise ist es möglich, Rippen 17 mit einem
gekrümmten Abschnitt 21 in den Außenwandabschnitten 20 mittels
Strangpressens auszubilden.
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Die
Wasserstoffgasspeichervorrichtung 11 ist nicht auf den
Gebrauch in einem Elektrofahrzeug mit einer Brennstoffzelle beschränkt
sondern kann in einer Wasserstoffzuführquelle einer Wasserstoffkraftmaschine
oder einer Wärmepumpe eingesetzt werden.
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Die
Wärmemediumrohre 22a, 22b müssen sich
nicht entlang einer geraden Linie erstrecken. Falls beispielsweise
die Durchmesser der Wärmemediumrohre 22a, 22b gleich
bleiben, haben die Rohre 22a, 22b eine größere
Fläche, die mit den Rippen 17 in Kontakt ist,
wenn sie eine wellige Form haben, als dann, wenn sie so ausgebildet
sind, dass sie sich entlang gerader Linien erstrecken.
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Zusammenfassung
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Eine
Vielzahl von MH-Tankmodulen (13) weist jeweils ein zylindrisches
poröses Element (14) auf. Das poröse
Element (14) ist als ein Wasserstoffströmungspfad
(15) ausgebildet, durch welchen Wasserstoff strömen
kann, und es hat gerade Nuten, die an der Außenumfangsfläche
ausgebildet sind. Eine Vielzahl von Rippen (17) sind an
den porösen Elementen (14) angebracht. Eine erste
Kante und eine zweite Kante einer jeden Rippe (17) sind
in verschiedenen Nuten eingesetzt. Die Rippen (17) definieren
eine Vielzahl von Unterbringungskammern (19) zum Unterbringen
eines MH-Pulvers P. Die MH-Tankmodule (13) sind in dem
Gehäuse untergebracht, während sie benachbart
zueinander angeordnet sind, so dass sie eine vorbestimmte Form bilden. Wärmemediumrohre
(22a, 22b) sind derart in dem Gehäuse
(12) angeordnet, dass sie mit den Rippen (17)
in Kontakt sind und den Unterbringungskammern (19) entsprechen.
Ein Wärmemedium strömt durch die Wärmemediumrohre
(22a, 22b). Daher ist es möglich, eine
Wasserstoffgasspeichervorrichtung bereitzustellen, die die Anzahl
an Installationsräumen auf einfache Weise erhöht
und die Installation vereinfacht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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