JP2000055300A - 水素貯蔵容器 - Google Patents
水素貯蔵容器Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素ガスフィルターを熱媒管のフィンとして
機能させることによる伝熱面積の拡大と、水素ガスによ
る熱伝達機能を十分に活用して、水素吸放出速度を大き
くできると共に簡素な構造で大型化が容易となって、大
量の水素を貯蔵するシステムに適した水素貯蔵容器を提
供する。 【解決手段】 耐圧容器１の内部に、発吸熱を伴って水
素を吸放出する水素吸蔵合金粉末４と、この水素吸蔵合
金粉末４に対して熱の除去や供給を行うため耐圧容器１
内全体に一定間隔で複数本配管される直管型の熱媒管２
と、各熱媒管２に沿って配管され水素吸蔵合金粉末４中
に水素ガスの流通路を形成すると共に水素ガスを透過す
る管状の水素ガスフィルター３とを備え、前記各水素ガ
スフィルター３を各熱媒管２に螺旋状に巻き付けて配管
した。
機能させることによる伝熱面積の拡大と、水素ガスによ
る熱伝達機能を十分に活用して、水素吸放出速度を大き
くできると共に簡素な構造で大型化が容易となって、大
量の水素を貯蔵するシステムに適した水素貯蔵容器を提
供する。 【解決手段】 耐圧容器１の内部に、発吸熱を伴って水
素を吸放出する水素吸蔵合金粉末４と、この水素吸蔵合
金粉末４に対して熱の除去や供給を行うため耐圧容器１
内全体に一定間隔で複数本配管される直管型の熱媒管２
と、各熱媒管２に沿って配管され水素吸蔵合金粉末４中
に水素ガスの流通路を形成すると共に水素ガスを透過す
る管状の水素ガスフィルター３とを備え、前記各水素ガ
スフィルター３を各熱媒管２に螺旋状に巻き付けて配管
した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、発吸熱を伴って
水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末を内蔵した水素貯蔵
容器に係わり、特に大量の水素を貯蔵するシステムに適
用して好適な水素貯蔵容器に関するものである。
水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末を内蔵した水素貯蔵
容器に係わり、特に大量の水素を貯蔵するシステムに適
用して好適な水素貯蔵容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水素吸蔵合金粉末を内蔵した水素貯蔵容
器は、水素の吸放出を行うため合金粉末層を冷却（吸収
時）したり、加熱（放出時）する必要がある。すなわ
ち、水素吸蔵合金粉末に水素を吸蔵する際には、合金粉
末と水素が反応する際に発生する熱を取り除き、逆に水
素を放出する際には合金粉末に熱を供給する必要があ
る。この熱の除去と供給のために、熱媒管もしくはこれ
に相当するものからなる熱交換器が必要となる。
器は、水素の吸放出を行うため合金粉末層を冷却（吸収
時）したり、加熱（放出時）する必要がある。すなわ
ち、水素吸蔵合金粉末に水素を吸蔵する際には、合金粉
末と水素が反応する際に発生する熱を取り除き、逆に水
素を放出する際には合金粉末に熱を供給する必要があ
る。この熱の除去と供給のために、熱媒管もしくはこれ
に相当するものからなる熱交換器が必要となる。
【０００３】しかし、水素吸蔵合金粉末は周知のように
有効熱伝導率が小さいため（約１Ｗ／（ｍｋ））、従来
より水素吸放出速度を大きくする目的で熱交換器や合金
粉末層に対して様々な工夫がなされてきた（特開昭５７
−１５６３０１号公報、特公昭６４−７３１９号公報
等）。
有効熱伝導率が小さいため（約１Ｗ／（ｍｋ））、従来
より水素吸放出速度を大きくする目的で熱交換器や合金
粉末層に対して様々な工夫がなされてきた（特開昭５７
−１５６３０１号公報、特公昭６４−７３１９号公報
等）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般的に熱交換器には
フィンが用いられ、水素貯蔵容器の場合にもフィンは熱
媒管もしくはこれに相当するものの伝熱面積を大きくす
ることで、合金粉末に供給、もしくは合金粉末から除去
する熱量を大きくするために用いられる。従って、熱媒
管もしくはこれに相当するものとフィンとは接触してい
る必要があり、さらに熱媒管への密着度を大きくするた
めに、一般的に熱媒管の拡管や溶接といった手法が採用
されている。いずれの場合も大型容器の製造工程におい
ては大きな障害となることが十分に考えられる。
フィンが用いられ、水素貯蔵容器の場合にもフィンは熱
媒管もしくはこれに相当するものの伝熱面積を大きくす
ることで、合金粉末に供給、もしくは合金粉末から除去
する熱量を大きくするために用いられる。従って、熱媒
管もしくはこれに相当するものとフィンとは接触してい
る必要があり、さらに熱媒管への密着度を大きくするた
めに、一般的に熱媒管の拡管や溶接といった手法が採用
されている。いずれの場合も大型容器の製造工程におい
ては大きな障害となることが十分に考えられる。
【０００５】例えば、特開昭５７−１５６３０１号公報
に示されたものは、圧力容器の壁面をそのまま熱交換面
に利用して（すなわち圧力容器の壁面が熱媒管に相
当）、内部に螺旋状フィンを内蔵しているが、圧力容器
内壁面に螺旋状フィンを溶接固定する方が熱伝導の改善
のためには好ましいとしている。従って、熱伝導の向上
を目的とした従来技術では、別途フィンを備えると共
に、熱伝導を向上するために熱媒管もしくはこれに相当
するものとフィンとの密着性を向上させる拡管や溶接な
どが必要となり、大型化の際に困難を伴う。
に示されたものは、圧力容器の壁面をそのまま熱交換面
に利用して（すなわち圧力容器の壁面が熱媒管に相
当）、内部に螺旋状フィンを内蔵しているが、圧力容器
内壁面に螺旋状フィンを溶接固定する方が熱伝導の改善
のためには好ましいとしている。従って、熱伝導の向上
を目的とした従来技術では、別途フィンを備えると共
に、熱伝導を向上するために熱媒管もしくはこれに相当
するものとフィンとの密着性を向上させる拡管や溶接な
どが必要となり、大型化の際に困難を伴う。
【０００６】また、水素ガスの良熱伝導性を利用して水
素ガスによる熱伝達の向上を図った容器としては、特公
昭６４−７３１９号公報に開示されたものがあるが、こ
の構造では水素ガスを循環させるポンプが別途必要であ
り、やはり大型化が困難であった。
素ガスによる熱伝達の向上を図った容器としては、特公
昭６４−７３１９号公報に開示されたものがあるが、こ
の構造では水素ガスを循環させるポンプが別途必要であ
り、やはり大型化が困難であった。
【０００７】そこで、本願発明はこのような問題点を解
決するためになされたものであり、水素ガスフィルター
を熱媒管のフィンとして機能させることによる伝熱面積
の拡大と、水素ガスによる熱伝達機能を十分に活用し
て、水素吸放出速度を大きくできると共に簡素な構造で
大型化が容易となって、大量の水素を貯蔵するシステム
に適した水素貯蔵容器を提供することを目的とするもの
である。
決するためになされたものであり、水素ガスフィルター
を熱媒管のフィンとして機能させることによる伝熱面積
の拡大と、水素ガスによる熱伝達機能を十分に活用し
て、水素吸放出速度を大きくできると共に簡素な構造で
大型化が容易となって、大量の水素を貯蔵するシステム
に適した水素貯蔵容器を提供することを目的とするもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため、本願発明は、耐圧容器の内部に、発吸熱を伴
って水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸
蔵合金粉末に対して熱の除去や供給を行うための熱媒管
と、前記水素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流通路を形成
すると共に水素ガスを透過する管状の水素ガスフィルタ
ーとを備え、前記水素ガスフィルターを熱媒管に沿った
接触状態に配管したことを特徴とするものである。
するため、本願発明は、耐圧容器の内部に、発吸熱を伴
って水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸
蔵合金粉末に対して熱の除去や供給を行うための熱媒管
と、前記水素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流通路を形成
すると共に水素ガスを透過する管状の水素ガスフィルタ
ーとを備え、前記水素ガスフィルターを熱媒管に沿った
接触状態に配管したことを特徴とするものである。
【０００９】また、耐圧容器の内部に、発吸熱を伴って
水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸蔵合
金粉末に対して熱の除去や供給を行うための熱媒管と、
前記水素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流通路を形成する
と共に水素ガスを透過する管状の水素ガスフィルターと
を備え、前記水素ガスフィルターを熱媒管に螺旋状に巻
き付けて配管したことを特徴とするものである。
水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸蔵合
金粉末に対して熱の除去や供給を行うための熱媒管と、
前記水素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流通路を形成する
と共に水素ガスを透過する管状の水素ガスフィルターと
を備え、前記水素ガスフィルターを熱媒管に螺旋状に巻
き付けて配管したことを特徴とするものである。
【００１０】さらに、耐圧容器の内部に、発吸熱を伴っ
て水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸蔵
合金粉末に対して熱の除去や供給を行うための熱媒管
と、前記水素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流通路を形成
すると共に水素ガスを透過する管状の水素ガスフィルタ
ーとを備え、前記水素ガスフィルターと熱媒管を相互に
螺旋状に巻き付けて配管したことを特徴とするものであ
る。
て水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸蔵
合金粉末に対して熱の除去や供給を行うための熱媒管
と、前記水素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流通路を形成
すると共に水素ガスを透過する管状の水素ガスフィルタ
ーとを備え、前記水素ガスフィルターと熱媒管を相互に
螺旋状に巻き付けて配管したことを特徴とするものであ
る。
【００１１】また、前記熱媒管と水素ガスフィルターを
ステンレス鋼、銅、アルミニウム、ニッケル、真鍮など
の熱伝導率の大きな素材で構成したことを特徴とするも
のである。
ステンレス鋼、銅、アルミニウム、ニッケル、真鍮など
の熱伝導率の大きな素材で構成したことを特徴とするも
のである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施形態を図面
を参照して詳細に説明する。
を参照して詳細に説明する。
【００１３】図１は、本実施形態の水素貯蔵容器を用い
たシステム構成例を示す図、図２は図１のＡ−Ａ断面
図、図３は熱媒管と水素ガスフィルターの配管状態を示
す図である。
たシステム構成例を示す図、図２は図１のＡ−Ａ断面
図、図３は熱媒管と水素ガスフィルターの配管状態を示
す図である。
【００１４】本実施形態においては、外径１ｍ、長さ２
ｍ、肉厚１ｃｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）製の円筒耐圧
容器１に、外径１ｃｍのＳＵＳ製熱媒管２を２４４本挿
入した水素貯蔵容器１０を作製した。
ｍ、肉厚１ｃｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）製の円筒耐圧
容器１に、外径１ｃｍのＳＵＳ製熱媒管２を２４４本挿
入した水素貯蔵容器１０を作製した。
【００１５】各熱媒管２には、直径３ｍｍの銅（Ｃｕ）
製焼結フィルター（孔径２μｍ）からなる水素ガスフィ
ルター３を熱媒管２との角度が４５゜となるように螺旋
状に巻き付けてある。水素ガスフィルター３は、容易に
変形可能な金属製の焼結フィルターで形成されているの
で、拡管や溶接によらずとも熱媒管２との密着性を増す
ことができる。このように水素ガスフィルター３が螺旋
状に巻き付けられた各熱媒管２は、図２の断面図に示す
ように、５ｃｍ間隔で配管されている。本容器１に、ミ
ッシュメタル・ニッケル・アルミニウムＭｍＮｉ4.5Ａ
ｌ0.5の組成を持つ水素吸蔵合金粉末４を５３００ｋｇ
充填した。
製焼結フィルター（孔径２μｍ）からなる水素ガスフィ
ルター３を熱媒管２との角度が４５゜となるように螺旋
状に巻き付けてある。水素ガスフィルター３は、容易に
変形可能な金属製の焼結フィルターで形成されているの
で、拡管や溶接によらずとも熱媒管２との密着性を増す
ことができる。このように水素ガスフィルター３が螺旋
状に巻き付けられた各熱媒管２は、図２の断面図に示す
ように、５ｃｍ間隔で配管されている。本容器１に、ミ
ッシュメタル・ニッケル・アルミニウムＭｍＮｉ4.5Ａ
ｌ0.5の組成を持つ水素吸蔵合金粉末４を５３００ｋｇ
充填した。
【００１６】上記円筒耐圧容器１の両端側はフランジ１
ａ，１ｂで密閉されるようになっており、各フランジ１
ａ，１ｂには、内蔵された各熱媒管２の両端部が取り出
されてそれぞれ一本化され、冷温水を供給する熱媒循環
部５の出入口に接続されるようになっている。また、一
方のフランジ１ｂには、各熱媒管２に螺旋状に巻き付け
られて内蔵された水素ガスフィルター３の開放端部が水
素ガスを透過しない管として取り出されて一本化され、
水素ボンベ６に接続されるようになっている。
ａ，１ｂで密閉されるようになっており、各フランジ１
ａ，１ｂには、内蔵された各熱媒管２の両端部が取り出
されてそれぞれ一本化され、冷温水を供給する熱媒循環
部５の出入口に接続されるようになっている。また、一
方のフランジ１ｂには、各熱媒管２に螺旋状に巻き付け
られて内蔵された水素ガスフィルター３の開放端部が水
素ガスを透過しない管として取り出されて一本化され、
水素ボンベ６に接続されるようになっている。
【００１７】ここで、比較例として、同じ大きさの耐圧
容器に同じ本数のＳＵＳ製熱媒管を挿入した水素貯蔵容
器に、同じく直径３ｍｍのＣｕ製焼結フィルター（孔径
２μｍ）からな水素ガスフィルターを２４４本挿入した
ものを用意した。なお、水素ガスフィルターはいずれの
熱媒管にも接触しない位置に配管した。
容器に同じ本数のＳＵＳ製熱媒管を挿入した水素貯蔵容
器に、同じく直径３ｍｍのＣｕ製焼結フィルター（孔径
２μｍ）からな水素ガスフィルターを２４４本挿入した
ものを用意した。なお、水素ガスフィルターはいずれの
熱媒管にも接触しない位置に配管した。
【００１８】さて、水素吸蔵合金粉末４の初期活性化
は、８０℃の温水を熱媒管２中に循環させながらロータ
リーポンプを用いて容器１内部の真空排気を２４時間行
い、次に９．９ｋｇ／ｃｍ2の水素ガスを容器１内に導
入しながら、熱媒管２に１０℃の冷却水を循環させるこ
とで行った。いずれの容器１も水素ガスを加圧してから
４８時間後には７０５Ｎｍ3の水素が吸蔵された。活性
化が終了した段階で、容器１から水素ガスを５８８Ｎｍ
3放出させてから水素吸収試験を行った。
は、８０℃の温水を熱媒管２中に循環させながらロータ
リーポンプを用いて容器１内部の真空排気を２４時間行
い、次に９．９ｋｇ／ｃｍ2の水素ガスを容器１内に導
入しながら、熱媒管２に１０℃の冷却水を循環させるこ
とで行った。いずれの容器１も水素ガスを加圧してから
４８時間後には７０５Ｎｍ3の水素が吸蔵された。活性
化が終了した段階で、容器１から水素ガスを５８８Ｎｍ
3放出させてから水素吸収試験を行った。
【００１９】水素吸収試験は、熱媒管２に２５℃の冷却
水を３００ｌ／ｍｉｎの流量で循環させ、９８０Ｎｌ／
ｍｉｎの一定流量で水素ガスを容器１に吸収させること
で行った。また、いずれの容器１も容器１内の水素圧力
が９．９ｋｇ／ｃｍ2になった段階が実験終了時とし
た。なお、水素吸収試験を開始する前に２５℃の冷却水
を容器１内に２４時間循環させ、いずれの容器１も容器
１内の合金粉末４の温度分布が一様になるようにした。
水を３００ｌ／ｍｉｎの流量で循環させ、９８０Ｎｌ／
ｍｉｎの一定流量で水素ガスを容器１に吸収させること
で行った。また、いずれの容器１も容器１内の水素圧力
が９．９ｋｇ／ｃｍ2になった段階が実験終了時とし
た。なお、水素吸収試験を開始する前に２５℃の冷却水
を容器１内に２４時間循環させ、いずれの容器１も容器
１内の合金粉末４の温度分布が一様になるようにした。
【００２０】容器１内の水素圧力の時間変化を図４に示
す。同図より、実験開始から４時間頃まではいずれの容
器１の水素圧力もほぼ同じ値を示すが、４時間頃から比
較例の容器１の水素圧力が上昇し始め、実験開始から約
６時間で水素圧力が９．９ｋｇ／ｃｍ2に達した。一
方、本実施形態の容器１は、実験開始から約７．５時間
水素を吸収した。それぞれの容器１の水素吸収量は、実
施形態が４３５Ｎｍ3、比較例が３６５Ｎｍ3であり、実
施形態の方が約２０％大きな水素吸収量が得られた。
す。同図より、実験開始から４時間頃まではいずれの容
器１の水素圧力もほぼ同じ値を示すが、４時間頃から比
較例の容器１の水素圧力が上昇し始め、実験開始から約
６時間で水素圧力が９．９ｋｇ／ｃｍ2に達した。一
方、本実施形態の容器１は、実験開始から約７．５時間
水素を吸収した。それぞれの容器１の水素吸収量は、実
施形態が４３５Ｎｍ3、比較例が３６５Ｎｍ3であり、実
施形態の方が約２０％大きな水素吸収量が得られた。
【００２１】実験開始から４時間までは反応熱が合金粉
末温度の上昇に消費されるため、いずれの容器１も特性
に大きな差が見られないが、それ以降は本実施形態の容
器１の方が水素吸収速度が大きいため、水素圧力の上昇
が比較例より小さく、この差が最終的な水素貯蔵量の差
になってあらわれたものである。
末温度の上昇に消費されるため、いずれの容器１も特性
に大きな差が見られないが、それ以降は本実施形態の容
器１の方が水素吸収速度が大きいため、水素圧力の上昇
が比較例より小さく、この差が最終的な水素貯蔵量の差
になってあらわれたものである。
【００２２】ところで、この実験では、水素ガスを一定
の流量で容器１に供給している。すなわち、強制的に一
定の反応速度で合金粉末４に水素を吸収させている。こ
のため、実施形態、比較例ともに合金粉末層では一定の
割合で反応熱が発生していることになる。比較例の容器
は実施形態と比べて合金粉末層との熱交換量が小さいた
め、反応熱を除去しきれず合金粉末層の温度が上昇す
る。そのため、水素圧力の上昇が比較例は実施形態より
大きくなり、水素供給が停止する圧力である９．９ｋｇ
／ｃｍ2に到達するまでの時間が実施形態に比べて短く
なる。そのため、総水素貯蔵量が少ない。
の流量で容器１に供給している。すなわち、強制的に一
定の反応速度で合金粉末４に水素を吸収させている。こ
のため、実施形態、比較例ともに合金粉末層では一定の
割合で反応熱が発生していることになる。比較例の容器
は実施形態と比べて合金粉末層との熱交換量が小さいた
め、反応熱を除去しきれず合金粉末層の温度が上昇す
る。そのため、水素圧力の上昇が比較例は実施形態より
大きくなり、水素供給が停止する圧力である９．９ｋｇ
／ｃｍ2に到達するまでの時間が実施形態に比べて短く
なる。そのため、総水素貯蔵量が少ない。
【００２３】単位時間当たりの水素吸収量で比較する
と、実施形態が４３５Ｎｍ3／７．５ｈｒ＝５８Ｎｍ3／
ｈｒ、比較例が３６５Ｎｍ3／６ｈｒ≒６０Ｎｍ3／ｈｒ
となって、あまり差が見られないのは、上記実験が一定
流量の水素ガスを吸収させるという条件で行っているた
めである。実施形態では、水素ガスフィルター３がフィ
ンの役目をしているため比較例と比べて除去される熱量
が大きくなっている。容器としての性能をトータルの水
素吸収量で比べるとその差は明らかである。
と、実施形態が４３５Ｎｍ3／７．５ｈｒ＝５８Ｎｍ3／
ｈｒ、比較例が３６５Ｎｍ3／６ｈｒ≒６０Ｎｍ3／ｈｒ
となって、あまり差が見られないのは、上記実験が一定
流量の水素ガスを吸収させるという条件で行っているた
めである。実施形態では、水素ガスフィルター３がフィ
ンの役目をしているため比較例と比べて除去される熱量
が大きくなっている。容器としての性能をトータルの水
素吸収量で比べるとその差は明らかである。
【００２４】従って、本実施形態の水素貯蔵容器１０
は、水素吸放出速度が０〜０．３Ｎｌ／（ｍｉｎ・ｋ
ｇ）である水素吸放出システム（水素の吸収や放出に要
する時間が６時間以上を要するようなシステム）に必要
な熱交換能力をもち、かつ構造が簡素で大型化が容易な
水素貯蔵容器として有用なものとなる。
は、水素吸放出速度が０〜０．３Ｎｌ／（ｍｉｎ・ｋ
ｇ）である水素吸放出システム（水素の吸収や放出に要
する時間が６時間以上を要するようなシステム）に必要
な熱交換能力をもち、かつ構造が簡素で大型化が容易な
水素貯蔵容器として有用なものとなる。
【００２５】以上のように、この水素貯蔵容器１０は、
構造は簡素であるが伝熱面積が小さい、すなわち熱交換
能力が小さい直管型熱交換器である熱媒管２に、水素ガ
スフィルター３を螺旋状に巻き付けて接触させること
で、水素ガスフィルター３が熱媒管２のフィンとして機
能して伝熱面積を大きくすると同時に、水素ガスフィル
ター３を透過する水素ガスにより、熱媒管２と合金粉末
層間の熱伝達率を向上させたものである。このため、容
器１０の熱交換能力を大きくでき水素吸放出速度を大き
くできる。さらに、拡管や溶接などの操作が不要なこと
から大型化が容易であり、大量の水素を貯蔵するシステ
ムに適している。
構造は簡素であるが伝熱面積が小さい、すなわち熱交換
能力が小さい直管型熱交換器である熱媒管２に、水素ガ
スフィルター３を螺旋状に巻き付けて接触させること
で、水素ガスフィルター３が熱媒管２のフィンとして機
能して伝熱面積を大きくすると同時に、水素ガスフィル
ター３を透過する水素ガスにより、熱媒管２と合金粉末
層間の熱伝達率を向上させたものである。このため、容
器１０の熱交換能力を大きくでき水素吸放出速度を大き
くできる。さらに、拡管や溶接などの操作が不要なこと
から大型化が容易であり、大量の水素を貯蔵するシステ
ムに適している。
【００２６】なお、上記実施形態では、水素ガスフィル
ター３を熱媒管２に螺旋状に巻き付けて配管したが、図
５に示すように、水素ガスフィルター３と熱媒管２を相
互に螺旋状に巻き付けて配管することにより、熱媒管２
と水素ガスフィルター３の密着度がさらに大きくなり、
熱伝達性能がさらに向上する。
ター３を熱媒管２に螺旋状に巻き付けて配管したが、図
５に示すように、水素ガスフィルター３と熱媒管２を相
互に螺旋状に巻き付けて配管することにより、熱媒管２
と水素ガスフィルター３の密着度がさらに大きくなり、
熱伝達性能がさらに向上する。
【００２７】また、上記実施形態では、熱媒管２をステ
ンレス鋼（ＳＵＳ）で、水素ガスフィルター３を銅（Ｃ
ｕ）で構成したが、ステンレス鋼（ＳＵＳ）や銅（Ｃ
ｕ）以外にも、アルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎ
ｉ）や真鍮などの熱伝導率の大きい素材で構成すれば、
上記と同様な効果が得られる。
ンレス鋼（ＳＵＳ）で、水素ガスフィルター３を銅（Ｃ
ｕ）で構成したが、ステンレス鋼（ＳＵＳ）や銅（Ｃ
ｕ）以外にも、アルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎ
ｉ）や真鍮などの熱伝導率の大きい素材で構成すれば、
上記と同様な効果が得られる。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本願発明によれば、水素吸
蔵合金粉末を内蔵した耐圧容器の内部に、水素ガスフィ
ルターを熱媒管に沿った接触状態に配管したので、水素
ガスフィルターが熱媒管のフィンとして機能することに
よる伝熱面積の拡大と、水素ガスによる熱伝達機能を十
分に活用するため、水素吸放出速度を大きくできる。ま
た、簡素な構造であるため大型化が容易となる。従っ
て、大量の水素を貯蔵するシステムに適した水素貯蔵容
器が得られる。
蔵合金粉末を内蔵した耐圧容器の内部に、水素ガスフィ
ルターを熱媒管に沿った接触状態に配管したので、水素
ガスフィルターが熱媒管のフィンとして機能することに
よる伝熱面積の拡大と、水素ガスによる熱伝達機能を十
分に活用するため、水素吸放出速度を大きくできる。ま
た、簡素な構造であるため大型化が容易となる。従っ
て、大量の水素を貯蔵するシステムに適した水素貯蔵容
器が得られる。
【００２９】また、前記水素ガスフィルターを熱媒管に
螺旋状に巻き付けて配管したので、熱媒管と水素ガスフ
ィルターの密着度を増すことができ、熱伝達性能が向上
する。
螺旋状に巻き付けて配管したので、熱媒管と水素ガスフ
ィルターの密着度を増すことができ、熱伝達性能が向上
する。
【００３０】さらに、前記水素ガスフィルターと熱媒管
を相互に螺旋状に巻き付けて配管することにより、熱媒
管と水素ガスフィルターの密着度がより大きくなり、熱
伝達性能がさらに向上する。
を相互に螺旋状に巻き付けて配管することにより、熱媒
管と水素ガスフィルターの密着度がより大きくなり、熱
伝達性能がさらに向上する。
【００３１】また、前記熱媒管と水素ガスフィルターを
ステンレス鋼、銅、アルミニウム、ニッケル、真鍮など
の熱伝導率の大きな素材で構成することにより、上述し
た効果をより確かなものとすることができる。
ステンレス鋼、銅、アルミニウム、ニッケル、真鍮など
の熱伝導率の大きな素材で構成することにより、上述し
た効果をより確かなものとすることができる。
【図１】本願発明の実施形態による水素貯蔵容器を用い
たシステム構成例を示す図。
たシステム構成例を示す図。
【図２】上記図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】上記実施形態の熱媒管と水素ガスフィルターの
配管状態を示す図。
配管状態を示す図。
【図４】上記実施形態と比較例の運転結果をグラフ化し
た図。
た図。
【図５】熱媒管と水素ガスフィルターの配管状態の他の
実施形態を示す図。
実施形態を示す図。
１ 耐圧容器 １ａ，１ｂ フランジ ２ 熱媒管 ３ 水素ガスフィルター ４ 水素吸蔵合金粉末 ５ 熱媒循環部 ６ 水素ボンベ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年６月１７日（１９９９．６．１
７）
７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】 耐圧容器の内部に、発吸熱を伴って水素
を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸蔵合金粉
末に対して熱の除去や供給を行うため耐圧容器内全体に
一定間隔で複数本配管される直管型の熱媒管と、各熱媒
管に沿って配管され水素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流
通路を形成すると共に水素ガスを透過する管状の水素ガ
スフィルターとを備え、 前記各水素ガスフィルターを各熱媒管に螺旋状に巻き付
けて配管したことを特徴とする水素貯蔵容器。
を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸蔵合金粉
末に対して熱の除去や供給を行うため耐圧容器内全体に
一定間隔で複数本配管される直管型の熱媒管と、各熱媒
管に沿って配管され水素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流
通路を形成すると共に水素ガスを透過する管状の水素ガ
スフィルターとを備え、 前記各水素ガスフィルターを各熱媒管に螺旋状に巻き付
けて配管したことを特徴とする水素貯蔵容器。
【請求項２】 耐圧容器の内部に、発吸熱を伴って水素
を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸蔵合金粉
末に対して熱の除去や供給を行うため耐圧容器内全体に
一定間隔で複数本配置される直管型の熱媒管と、各熱媒
管に沿って配管され水素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流
通路を形成すると共に水素ガスを透過する管状の水素ガ
スフィルターとを備え、 前記各水素ガスフィルターと各熱媒管を相互に螺旋状に
巻き付けて配管したことを特徴とする水素貯蔵容器。
を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸蔵合金粉
末に対して熱の除去や供給を行うため耐圧容器内全体に
一定間隔で複数本配置される直管型の熱媒管と、各熱媒
管に沿って配管され水素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流
通路を形成すると共に水素ガスを透過する管状の水素ガ
スフィルターとを備え、 前記各水素ガスフィルターと各熱媒管を相互に螺旋状に
巻き付けて配管したことを特徴とする水素貯蔵容器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、発吸熱を伴って
水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末を内蔵した水素貯蔵
容器に係わり、特に大量の水素を貯蔵するシステムに適
用して好適な水素貯蔵容器に関するものである。
水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末を内蔵した水素貯蔵
容器に係わり、特に大量の水素を貯蔵するシステムに適
用して好適な水素貯蔵容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水素吸蔵合金粉末を内蔵した水素貯蔵容
器は、水素の吸放出を行うため合金粉末層を冷却（吸収
時）したり、加熱（放出時）する必要がある。すなわ
ち、水素吸蔵合金粉末に水素を吸蔵する際には、合金粉
末と水素が反応する際に発生する熱を取り除き、逆に水
素を放出する際には合金粉末に熱を供給する必要があ
る。この熱の除去と供給のために、熱媒管もしくはこれ
に相当するものからなる熱交換器が必要となる。
器は、水素の吸放出を行うため合金粉末層を冷却（吸収
時）したり、加熱（放出時）する必要がある。すなわ
ち、水素吸蔵合金粉末に水素を吸蔵する際には、合金粉
末と水素が反応する際に発生する熱を取り除き、逆に水
素を放出する際には合金粉末に熱を供給する必要があ
る。この熱の除去と供給のために、熱媒管もしくはこれ
に相当するものからなる熱交換器が必要となる。
【０００３】しかし、水素吸蔵合金粉末は周知のように
有効熱伝導率が小さいため（約１Ｗ／（ｍｋ））、従来
より水素吸放出速度を大きくする目的で熱交換器や合金
粉末層に対して様々な工夫がなされてきた（特開昭５７
−１５６３０１号公報、特公昭６４−７３１９号公報
等）。
有効熱伝導率が小さいため（約１Ｗ／（ｍｋ））、従来
より水素吸放出速度を大きくする目的で熱交換器や合金
粉末層に対して様々な工夫がなされてきた（特開昭５７
−１５６３０１号公報、特公昭６４−７３１９号公報
等）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般的に熱交換器には
フィンが用いられ、水素貯蔵容器の場合にもフィンは熱
媒管もしくはこれに相当するものの伝熱面積を大きくす
ることで、合金粉末に供給、もしくは合金粉末から除去
する熱量を大きくするために用いられる。従って、熱媒
管もしくはこれに相当するものとフィンとは接触してい
る必要があり、さらに熱媒管への密着度を大きくするた
めに、一般的に熱媒管の拡管や溶接といった手法が採用
されている。いずれの場合も大型容器の製造工程におい
ては大きな障害となることが十分に考えられる。
フィンが用いられ、水素貯蔵容器の場合にもフィンは熱
媒管もしくはこれに相当するものの伝熱面積を大きくす
ることで、合金粉末に供給、もしくは合金粉末から除去
する熱量を大きくするために用いられる。従って、熱媒
管もしくはこれに相当するものとフィンとは接触してい
る必要があり、さらに熱媒管への密着度を大きくするた
めに、一般的に熱媒管の拡管や溶接といった手法が採用
されている。いずれの場合も大型容器の製造工程におい
ては大きな障害となることが十分に考えられる。
【０００５】例えば、特開昭５７−１５６３０１号公報
に示されたものは、圧力容器の壁面をそのまま熱交換面
に利用して（すなわち圧力容器の壁面が熱媒管に相
当）、内部に螺旋状フィンを内蔵しているが、圧力容器
内壁面に螺旋状フィンを溶接固定する方が熱伝導の改善
のためには好ましいとしている。従って、熱伝導の向上
を目的とした従来技術では、別途フィンを備えると共
に、熱伝導を向上するために熱媒管もしくはこれに相当
するものとフィンとの密着性を向上させる拡管や溶接な
どが必要となり、大型化の際に困難を伴う。
に示されたものは、圧力容器の壁面をそのまま熱交換面
に利用して（すなわち圧力容器の壁面が熱媒管に相
当）、内部に螺旋状フィンを内蔵しているが、圧力容器
内壁面に螺旋状フィンを溶接固定する方が熱伝導の改善
のためには好ましいとしている。従って、熱伝導の向上
を目的とした従来技術では、別途フィンを備えると共
に、熱伝導を向上するために熱媒管もしくはこれに相当
するものとフィンとの密着性を向上させる拡管や溶接な
どが必要となり、大型化の際に困難を伴う。
【０００６】また、水素ガスの良熱伝導性を利用して水
素ガスによる熱伝達の向上を図った容器としては、特公
昭６４−７３１９号公報に開示されたものがあるが、こ
の構造では水素ガスを循環させるポンプが別途必要であ
り、やはり大型化が困難であった。
素ガスによる熱伝達の向上を図った容器としては、特公
昭６４−７３１９号公報に開示されたものがあるが、こ
の構造では水素ガスを循環させるポンプが別途必要であ
り、やはり大型化が困難であった。
【０００７】そこで、本願発明はこのような問題点を解
決するためになされたものであり、水素ガスフィルター
を熱媒管のフィンとして機能させることによる伝熱面積
の拡大と、水素ガスによる熱伝達機能を十分に活用し
て、水素吸放出速度を大きくできると共に簡素な構造で
大型化が容易となって、大量の水素を貯蔵するシステム
に適した水素貯蔵容器を提供することを目的とするもの
である。
決するためになされたものであり、水素ガスフィルター
を熱媒管のフィンとして機能させることによる伝熱面積
の拡大と、水素ガスによる熱伝達機能を十分に活用し
て、水素吸放出速度を大きくできると共に簡素な構造で
大型化が容易となって、大量の水素を貯蔵するシステム
に適した水素貯蔵容器を提供することを目的とするもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため、本願発明は、耐圧容器の内部に、発吸熱を伴
って水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸
蔵合金粉末に対して熱の除去や供給を行うため耐圧容器
内全体に一定間隔で複数本配管される直管型の熱媒管
と、各熱媒管に沿って配管され水素吸蔵合金粉末中に水
素ガスの流通路を形成すると共に水素ガスを透過する管
状の水素ガスフィルターとを備え、前記各水素ガスフィ
ルターを各熱媒管に螺旋状に巻き付けて配管したことを
特徴とするものである。
するため、本願発明は、耐圧容器の内部に、発吸熱を伴
って水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸
蔵合金粉末に対して熱の除去や供給を行うため耐圧容器
内全体に一定間隔で複数本配管される直管型の熱媒管
と、各熱媒管に沿って配管され水素吸蔵合金粉末中に水
素ガスの流通路を形成すると共に水素ガスを透過する管
状の水素ガスフィルターとを備え、前記各水素ガスフィ
ルターを各熱媒管に螺旋状に巻き付けて配管したことを
特徴とするものである。
【０００９】また、耐圧容器の内部に、発吸熱を伴って
水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸蔵合
金粉末に対して熱の除去や供給を行うため耐圧容器内全
体に一定間隔で複数本配置される直管型の熱媒管と、各
熱媒管に沿って配管され水素吸蔵合金粉末中に水素ガス
の流通路を形成すると共に水素ガスを透過する管状の水
素ガスフィルターとを備え、前記各水素ガスフィルター
と各熱媒管を相互に螺旋状に巻き付けて配管したことを
特徴とするものである。
水素を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸蔵合
金粉末に対して熱の除去や供給を行うため耐圧容器内全
体に一定間隔で複数本配置される直管型の熱媒管と、各
熱媒管に沿って配管され水素吸蔵合金粉末中に水素ガス
の流通路を形成すると共に水素ガスを透過する管状の水
素ガスフィルターとを備え、前記各水素ガスフィルター
と各熱媒管を相互に螺旋状に巻き付けて配管したことを
特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施形態を図面
を参照して詳細に説明する。
を参照して詳細に説明する。
【００１１】図１は、本実施形態の水素貯蔵容器を用い
たシステム構成例を示す図、図２は図１のＡ−Ａ断面
図、図３は熱媒管と水素ガスフィルターの配管状態を示
す図である。
たシステム構成例を示す図、図２は図１のＡ−Ａ断面
図、図３は熱媒管と水素ガスフィルターの配管状態を示
す図である。
【００１２】本実施形態においては、外径１ｍ、長さ２
ｍ、肉厚１ｃｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）製の円筒耐圧
容器１に、外径１ｃｍのＳＵＳ製熱媒管２を２４４本挿
入した水素貯蔵容器１０を作製した。
ｍ、肉厚１ｃｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）製の円筒耐圧
容器１に、外径１ｃｍのＳＵＳ製熱媒管２を２４４本挿
入した水素貯蔵容器１０を作製した。
【００１３】各熱媒管２には、直径３ｍｍの銅（Ｃｕ）
製焼結フィルター（孔径２μｍ）からなる水素ガスフィ
ルター３を熱媒管２との角度が４５゜となるように螺旋
状に巻き付けてある。水素ガスフィルター３は、容易に
変形可能な金属製の焼結フィルターで形成されているの
で、拡管や溶接によらずとも熱媒管２との密着性を増す
ことができる。このように水素ガスフィルター３が螺旋
状に巻き付けられた各熱媒管２は、図２の断面図に示す
ように、５ｃｍ間隔で配管されている。本容器１に、ミ
ッシュメタル・ニッケル・アルミニウムＭｍＮｉ4.5Ａ
ｌ0.5の組成を持つ水素吸蔵合金粉末４を５３００ｋｇ
充填した。
製焼結フィルター（孔径２μｍ）からなる水素ガスフィ
ルター３を熱媒管２との角度が４５゜となるように螺旋
状に巻き付けてある。水素ガスフィルター３は、容易に
変形可能な金属製の焼結フィルターで形成されているの
で、拡管や溶接によらずとも熱媒管２との密着性を増す
ことができる。このように水素ガスフィルター３が螺旋
状に巻き付けられた各熱媒管２は、図２の断面図に示す
ように、５ｃｍ間隔で配管されている。本容器１に、ミ
ッシュメタル・ニッケル・アルミニウムＭｍＮｉ4.5Ａ
ｌ0.5の組成を持つ水素吸蔵合金粉末４を５３００ｋｇ
充填した。
【００１４】上記円筒耐圧容器１の両端側はフランジ１
ａ，１ｂで密閉されるようになっており、各フランジ１
ａ，１ｂには、内蔵された各熱媒管２の両端部が取り出
されてそれぞれ一本化され、冷温水を供給する熱媒循環
部５の出入口に接続されるようになっている。また、一
方のフランジ１ｂには、各熱媒管２に螺旋状に巻き付け
られて内蔵された水素ガスフィルター３の開放端部が水
素ガスを透過しない管として取り出されて一本化され、
水素ボンベ６に接続されるようになっている。
ａ，１ｂで密閉されるようになっており、各フランジ１
ａ，１ｂには、内蔵された各熱媒管２の両端部が取り出
されてそれぞれ一本化され、冷温水を供給する熱媒循環
部５の出入口に接続されるようになっている。また、一
方のフランジ１ｂには、各熱媒管２に螺旋状に巻き付け
られて内蔵された水素ガスフィルター３の開放端部が水
素ガスを透過しない管として取り出されて一本化され、
水素ボンベ６に接続されるようになっている。
【００１５】ここで、比較例として、同じ大きさの耐圧
容器に同じ本数のＳＵＳ製熱媒管を挿入した水素貯蔵容
器に、同じく直径３ｍｍのＣｕ製焼結フィルター（孔径
２μｍ）からな水素ガスフィルターを２４４本挿入した
ものを用意した。なお、水素ガスフィルターはいずれの
熱媒管にも接触しない位置に配管した。
容器に同じ本数のＳＵＳ製熱媒管を挿入した水素貯蔵容
器に、同じく直径３ｍｍのＣｕ製焼結フィルター（孔径
２μｍ）からな水素ガスフィルターを２４４本挿入した
ものを用意した。なお、水素ガスフィルターはいずれの
熱媒管にも接触しない位置に配管した。
【００１６】さて、水素吸蔵合金粉末４の初期活性化
は、８０℃の温水を熱媒管２中に循環させながらロータ
リーポンプを用いて容器１内部の真空排気を２４時間行
い、次に９．９ｋｇ／ｃｍ2の水素ガスを容器１内に導
入しながら、熱媒管２に１０℃の冷却水を循環させるこ
とで行った。いずれの容器１も水素ガスを加圧してから
４８時間後には７０５Ｎｍ3の水素が吸蔵された。活性
化が終了した段階で、容器１から水素ガスを５８８Ｎｍ
3放出させてから水素吸収試験を行った。
は、８０℃の温水を熱媒管２中に循環させながらロータ
リーポンプを用いて容器１内部の真空排気を２４時間行
い、次に９．９ｋｇ／ｃｍ2の水素ガスを容器１内に導
入しながら、熱媒管２に１０℃の冷却水を循環させるこ
とで行った。いずれの容器１も水素ガスを加圧してから
４８時間後には７０５Ｎｍ3の水素が吸蔵された。活性
化が終了した段階で、容器１から水素ガスを５８８Ｎｍ
3放出させてから水素吸収試験を行った。
【００１７】水素吸収試験は、熱媒管２に２５℃の冷却
水を３００ｌ／ｍｉｎの流量で循環させ、９８０Ｎｌ／
ｍｉｎの一定流量で水素ガスを容器１に吸収させること
で行った。また、いずれの容器１も容器１内の水素圧力
が９．９ｋｇ／ｃｍ2になった段階が実験終了時とし
た。なお、水素吸収試験を開始する前に２５℃の冷却水
を容器１内に２４時間循環させ、いずれの容器１も容器
１内の合金粉末４の温度分布が一様になるようにした。
水を３００ｌ／ｍｉｎの流量で循環させ、９８０Ｎｌ／
ｍｉｎの一定流量で水素ガスを容器１に吸収させること
で行った。また、いずれの容器１も容器１内の水素圧力
が９．９ｋｇ／ｃｍ2になった段階が実験終了時とし
た。なお、水素吸収試験を開始する前に２５℃の冷却水
を容器１内に２４時間循環させ、いずれの容器１も容器
１内の合金粉末４の温度分布が一様になるようにした。
【００１８】容器１内の水素圧力の時間変化を図４に示
す。同図より、実験開始から４時間頃まではいずれの容
器１の水素圧力もほぼ同じ値を示すが、４時間頃から比
較例の容器１の水素圧力が上昇し始め、実験開始から約
６時間で水素圧力が９．９ｋｇ／ｃｍ2に達した。一
方、本実施形態の容器１は、実験開始から約７．５時間
水素を吸収した。それぞれの容器１の水素吸収量は、実
施形態が４３５Ｎｍ3、比較例が３６５Ｎｍ3であり、実
施形態の方が約２０％大きな水素吸収量が得られた。
す。同図より、実験開始から４時間頃まではいずれの容
器１の水素圧力もほぼ同じ値を示すが、４時間頃から比
較例の容器１の水素圧力が上昇し始め、実験開始から約
６時間で水素圧力が９．９ｋｇ／ｃｍ2に達した。一
方、本実施形態の容器１は、実験開始から約７．５時間
水素を吸収した。それぞれの容器１の水素吸収量は、実
施形態が４３５Ｎｍ3、比較例が３６５Ｎｍ3であり、実
施形態の方が約２０％大きな水素吸収量が得られた。
【００１９】実験開始から４時間までは反応熱が合金粉
末温度の上昇に消費されるため、いずれの容器１も特性
に大きな差が見られないが、それ以降は本実施形態の容
器１の方が水素吸収速度が大きいため、水素圧力の上昇
が比較例より小さく、この差が最終的な水素貯蔵量の差
になってあらわれたものである。
末温度の上昇に消費されるため、いずれの容器１も特性
に大きな差が見られないが、それ以降は本実施形態の容
器１の方が水素吸収速度が大きいため、水素圧力の上昇
が比較例より小さく、この差が最終的な水素貯蔵量の差
になってあらわれたものである。
【００２０】ところで、この実験では、水素ガスを一定
の流量で容器１に供給している。すなわち、強制的に一
定の反応速度で合金粉末４に水素を吸収させている。こ
のため、実施形態、比較例ともに合金粉末層では一定の
割合で反応熱が発生していることになる。比較例の容器
は実施形態と比べて合金粉末層との熱交換量が小さいた
め、反応熱を除去しきれず合金粉末層の温度が上昇す
る。そのため、水素圧力の上昇が比較例は実施形態より
大きくなり、水素供給が停止する圧力である９．９ｋｇ
／ｃｍ2に到達するまでの時間が実施形態に比べて短く
なる。そのため、総水素貯蔵量が少ない。
の流量で容器１に供給している。すなわち、強制的に一
定の反応速度で合金粉末４に水素を吸収させている。こ
のため、実施形態、比較例ともに合金粉末層では一定の
割合で反応熱が発生していることになる。比較例の容器
は実施形態と比べて合金粉末層との熱交換量が小さいた
め、反応熱を除去しきれず合金粉末層の温度が上昇す
る。そのため、水素圧力の上昇が比較例は実施形態より
大きくなり、水素供給が停止する圧力である９．９ｋｇ
／ｃｍ2に到達するまでの時間が実施形態に比べて短く
なる。そのため、総水素貯蔵量が少ない。
【００２１】単位時間当たりの水素吸収量で比較する
と、実施形態が４３５Ｎｍ3／７．５ｈｒ＝５８Ｎｍ3／
ｈｒ、比較例が３６５Ｎｍ3／６ｈｒ≒６０Ｎｍ3／ｈｒ
となって、あまり差が見られないのは、上記実験が一定
流量の水素ガスを吸収させるという条件で行っているた
めである。実施形態では、水素ガスフィルター３がフィ
ンの役目をしているため比較例と比べて除去される熱量
が大きくなっている。容器としての性能をトータルの水
素吸収量で比べるとその差は明らかである。
と、実施形態が４３５Ｎｍ3／７．５ｈｒ＝５８Ｎｍ3／
ｈｒ、比較例が３６５Ｎｍ3／６ｈｒ≒６０Ｎｍ3／ｈｒ
となって、あまり差が見られないのは、上記実験が一定
流量の水素ガスを吸収させるという条件で行っているた
めである。実施形態では、水素ガスフィルター３がフィ
ンの役目をしているため比較例と比べて除去される熱量
が大きくなっている。容器としての性能をトータルの水
素吸収量で比べるとその差は明らかである。
【００２２】従って、本実施形態の水素貯蔵容器１０
は、水素吸放出速度が０〜０．３Ｎｌ／（ｍｉｎ・ｋ
ｇ）である水素吸放出システム（水素の吸収や放出に要
する時間が６時間以上を要するようなシステム）に必要
な熱交換能力をもち、かつ構造が簡素で大型化が容易な
水素貯蔵容器として有用なものとなる。
は、水素吸放出速度が０〜０．３Ｎｌ／（ｍｉｎ・ｋ
ｇ）である水素吸放出システム（水素の吸収や放出に要
する時間が６時間以上を要するようなシステム）に必要
な熱交換能力をもち、かつ構造が簡素で大型化が容易な
水素貯蔵容器として有用なものとなる。
【００２３】以上のように、この水素貯蔵容器１０は、
構造は簡素であるが伝熱面積が小さい、すなわち熱交換
能力が小さい直管型熱交換器である熱媒管２に、水素ガ
スフィルター３を螺旋状に巻き付けて接触させること
で、水素ガスフィルター３が熱媒管２のフィンとして機
能して伝熱面積を大きくすると同時に、水素ガスフィル
ター３を透過する水素ガスにより、熱媒管２と合金粉末
層間の熱伝達率を向上させたものである。このため、容
器１０の熱交換能力を大きくでき水素吸放出速度を大き
くできる。さらに、拡管や溶接などの操作が不要なこと
から大型化が容易であり、大量の水素を貯蔵するシステ
ムに適している。
構造は簡素であるが伝熱面積が小さい、すなわち熱交換
能力が小さい直管型熱交換器である熱媒管２に、水素ガ
スフィルター３を螺旋状に巻き付けて接触させること
で、水素ガスフィルター３が熱媒管２のフィンとして機
能して伝熱面積を大きくすると同時に、水素ガスフィル
ター３を透過する水素ガスにより、熱媒管２と合金粉末
層間の熱伝達率を向上させたものである。このため、容
器１０の熱交換能力を大きくでき水素吸放出速度を大き
くできる。さらに、拡管や溶接などの操作が不要なこと
から大型化が容易であり、大量の水素を貯蔵するシステ
ムに適している。
【００２４】なお、上記実施形態では、水素ガスフィル
ター３を熱媒管２に螺旋状に巻き付けて配管したが、図
５に示すように、水素ガスフィルター３と熱媒管２を相
互に螺旋状に巻き付けて配管することにより、熱媒管２
と水素ガスフィルター３の密着度がさらに大きくなり、
熱伝達性能がさらに向上する。
ター３を熱媒管２に螺旋状に巻き付けて配管したが、図
５に示すように、水素ガスフィルター３と熱媒管２を相
互に螺旋状に巻き付けて配管することにより、熱媒管２
と水素ガスフィルター３の密着度がさらに大きくなり、
熱伝達性能がさらに向上する。
【００２５】また、上記実施形態では、熱媒管２をステ
ンレス鋼（ＳＵＳ）で、水素ガスフィルター３を銅（Ｃ
ｕ）で構成したが、ステンレス鋼（ＳＵＳ）や銅（Ｃ
ｕ）以外にも、アルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎ
ｉ）や真鍮などの熱伝導率の大きい素材で構成すれば、
上記と同様な効果が得られる。
ンレス鋼（ＳＵＳ）で、水素ガスフィルター３を銅（Ｃ
ｕ）で構成したが、ステンレス鋼（ＳＵＳ）や銅（Ｃ
ｕ）以外にも、アルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎ
ｉ）や真鍮などの熱伝導率の大きい素材で構成すれば、
上記と同様な効果が得られる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本願発明によれば、耐圧容
器の内部に、発吸熱を伴って水素を吸放出する水素吸蔵
合金粉末と、この水素吸蔵合金粉末に対して熱の除去や
供給を行うため耐圧容器内全体に一定間隔で複数本配管
される直管型の熱媒管と、各熱媒管に沿って配管され水
素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流通路を形成すると共に
水素ガスを透過する管状の水素ガスフィルターとを備
え、前記各水素ガスフィルターを各熱媒管に螺旋状に巻
き付けて配管したので、熱媒管と水素ガスフィルターの
密着度を増すことができ、熱伝達性能が向上し、水素ガ
スフィルターが熱媒管のフィンとして機能することによ
る伝熱面積の拡大と、水素ガスによる熱伝達機能を十分
に活用するため、水素吸放出速度を大きくできる。ま
た、簡素な構造であるため大型化が容易となる。従っ
て、大量の水素を貯蔵するシステムに適した水素貯蔵容
器が得られる。
器の内部に、発吸熱を伴って水素を吸放出する水素吸蔵
合金粉末と、この水素吸蔵合金粉末に対して熱の除去や
供給を行うため耐圧容器内全体に一定間隔で複数本配管
される直管型の熱媒管と、各熱媒管に沿って配管され水
素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流通路を形成すると共に
水素ガスを透過する管状の水素ガスフィルターとを備
え、前記各水素ガスフィルターを各熱媒管に螺旋状に巻
き付けて配管したので、熱媒管と水素ガスフィルターの
密着度を増すことができ、熱伝達性能が向上し、水素ガ
スフィルターが熱媒管のフィンとして機能することによ
る伝熱面積の拡大と、水素ガスによる熱伝達機能を十分
に活用するため、水素吸放出速度を大きくできる。ま
た、簡素な構造であるため大型化が容易となる。従っ
て、大量の水素を貯蔵するシステムに適した水素貯蔵容
器が得られる。
【００２７】また、前記各水素ガスフィルターと各熱媒
管を相互に螺旋状に巻き付けて配管することにより、熱
媒管と水素ガスフィルターの密着度がより大きくなり、
熱伝達性能がさらに向上する。
管を相互に螺旋状に巻き付けて配管することにより、熱
媒管と水素ガスフィルターの密着度がより大きくなり、
熱伝達性能がさらに向上する。
フロントページの続き (72)発明者 西村 康一 東京都港区西新橋２−８−11 第７東洋海 事ビル８階 財団法人地球環境産業技術研 究機構 ＣＯ２固定化等プロジェクト室内 (72)発明者 稲住 近 東京都港区西新橋２−８−11 第７東洋海 事ビル８階 財団法人地球環境産業技術研 究機構 ＣＯ２固定化等プロジェクト室内 (72)発明者 小黒 啓介 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者 上原 斎 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内 Ｆターム(参考） 3E072 AA10 EA10
Claims (4)
- 【請求項１】 耐圧容器の内部に、発吸熱を伴って水素
を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸蔵合金粉
末に対して熱の除去や供給を行うための熱媒管と、前記
水素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流通路を形成すると共
に水素ガスを透過する管状の水素ガスフィルターとを備
え、 前記水素ガスフィルターを熱媒管に沿った接触状態に配
管したことを特徴とする水素貯蔵容器。 - 【請求項２】 耐圧容器の内部に、発吸熱を伴って水素
を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸蔵合金粉
末に対して熱の除去や供給を行うための熱媒管と、前記
水素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流通路を形成すると共
に水素ガスを透過する管状の水素ガスフィルターとを備
え、 前記水素ガスフィルターを熱媒管に螺旋状に巻き付けて
配管したことを特徴とする水素貯蔵容器。 - 【請求項３】 耐圧容器の内部に、発吸熱を伴って水素
を吸放出する水素吸蔵合金粉末と、この水素吸蔵合金粉
末に対して熱の除去や供給を行うための熱媒管と、前記
水素吸蔵合金粉末中に水素ガスの流通路を形成すると共
に水素ガスを透過する管状の水素ガスフィルターとを備
え、 前記水素ガスフィルターと熱媒管を相互に螺旋状に巻き
付けて配管したことを特徴とする水素貯蔵容器。 - 【請求項４】 前記熱媒管と水素ガスフィルターをステ
ンレス鋼、銅、アルミニウム、ニッケル、真鍮などの熱
伝導率の大きな素材で構成したことを特徴とする請求項
１ないし請求項３のいずれかに記載の水素貯蔵容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10225643A JP3046975B2 (ja) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | 水素貯蔵容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10225643A JP3046975B2 (ja) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | 水素貯蔵容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000055300A true JP2000055300A (ja) | 2000-02-22 |
| JP3046975B2 JP3046975B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=16832522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10225643A Expired - Lifetime JP3046975B2 (ja) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | 水素貯蔵容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3046975B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005282828A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Taiheiyo Cement Corp | 水素貯蔵タンクおよびこれを搭載した移動体 |
| JP2008151206A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Samtec Kk | 水素貯蔵タンクおよびその製造方法 |
| US7418782B2 (en) | 2003-03-25 | 2008-09-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a gas storage tank |
| JP2016017542A (ja) * | 2014-07-04 | 2016-02-01 | 株式会社神戸製鋼所 | 水素吸蔵放出装置及び水素吸蔵放出方法 |
-
1998
- 1998-08-10 JP JP10225643A patent/JP3046975B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7418782B2 (en) | 2003-03-25 | 2008-09-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a gas storage tank |
| US7946446B2 (en) | 2003-03-25 | 2011-05-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gas storage tank and method of manufacturing the same |
| JP2005282828A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Taiheiyo Cement Corp | 水素貯蔵タンクおよびこれを搭載した移動体 |
| JP4729674B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2011-07-20 | 太平洋セメント株式会社 | 水素貯蔵タンクおよびこれを搭載した移動体 |
| JP2008151206A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Samtec Kk | 水素貯蔵タンクおよびその製造方法 |
| US8141739B2 (en) | 2006-12-15 | 2012-03-27 | Samtech Corporation | Hydrogen storage tank and manufacturing method for the same |
| JP2016017542A (ja) * | 2014-07-04 | 2016-02-01 | 株式会社神戸製鋼所 | 水素吸蔵放出装置及び水素吸蔵放出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3046975B2 (ja) | 2000-05-29 |
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