JP2000120996A - 水素貯蔵容器および該容器用通気材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素を効率的に貯蔵でき、また軽量な水
素貯蔵容器を得る。 【解決手段】 水素貯蔵容器１内部が仕切壁２、３で複
数の水素合金収容室４に区画され、収容室内には熱媒体
流路用のチューブ６とシート状通気材７、８が配置され
る。通気材７、８は収容室の端部において他の収容室内
の通気材と通気可能になっており、これら通気材は水素
放出口１０に通気可能に連結される。上記チューブ６は
熱媒体流入口１１と熱媒体流出口１２に連通している。 【効果】 軽量化が可能で、しかも水素吸蔵合金を
容器内に効率的に収容でき、水素の放出も円滑になされ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、水素を一時的に収容
するとともに、所望により外部に取り出す水素貯蔵容器
および水素貯蔵容器に適用される通気材に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池自動車では、燃料に使用される
水素ガスを効率的に収容する手段が必要であり、この手
段として水素吸蔵合金を用いた貯蔵容器が知られてい
る。この貯蔵容器としては、図７に示すように、粉末状
の水素吸蔵合金３０を多数のチューブ３１内に収容する
とともに該チューブ３１内に水素移動路３２を設けてお
き、このチューブ３１…３１をヘッダー３３に組み付け
るとともに、チューブシート（図示しない）に溶接した
り、プレートフィン（図示しない）に挿通した後、チュ
ーブを拡管する等して組み立てている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の水素貯
蔵容器では、占有面積効率が悪くて水素を効率的に貯蔵
することができないという問題があり、また、組立のた
めの作業が面倒で、作業時間およびコストを多大に要す
るという問題があった。これに対し、製作を容易にした
水素貯蔵容器も特開平５−２９６３９８号公報等により
提案されているが、容器の重量が増して自動車に搭載し
て移動するような場合には、自動車全体の重量を増大さ
せてしまうという問題がある。本発明は上記事情を背景
としてなされたものであり、水素貯蔵合金を収容する容
器としての専有面積効率が高くて水素吸蔵合金を効率的
に貯蔵することができ、また容器自体の軽量化が容易な
水素貯蔵容器を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の水素貯蔵容器のうち第１の発明は、水素放
出口を有する角箱形状の水素貯蔵容器であって、該容器
内部が同一方向に沿って容器壁間に配置した仕切壁によ
って複数の水素合金収容室に区画されており、該収容室
内にはそれぞれ上記方向に沿って熱媒体流路用のチュー
ブが配置されているとともに、該方向に沿ってシート状
の通気材が配置されており、該通気材は収容室の端部に
おいて他の収容室内の通気材と通気可能に連結され、か
つこれら通気材は上記水素放出口に通気可能に連結され
ており、さらに上記チューブに連通するようにして熱媒
体流入口と熱媒体流出口とがそれぞれ設けられているこ
とを特徴とする。

【０００５】第２の発明の水素貯蔵容器は、第１の発明
において、仕切壁に、貫通穴が形成されていることを特
徴とする。第３の発明の水素貯蔵容器は、第１または第
２の発明において、通気材が、仕切壁に沿って配設され
ているとともに、収容室内空間に間隔をおいて配設され
ていることを特徴とする。第４の発明の水素貯蔵容器用
通気材は、金網とこの金網の片面又は両面側に配置した
通気性シートからなることを特徴とする。

【０００６】本発明は、角箱形状の水素貯蔵容器からな
るものであるが、その形状は、通常は直方体形状からな
る。ただし、容器壁が完全に平板で構成されていること
が必須となるものではなく、湾曲面を有するものであっ
てもよく、略箱形形状であればよい。この容器の内部に
は、同一方向に沿って容器壁間に配置した仕切壁が配置
され、その結果、容器内部が複数の水素合金収容室に区
画される。したがって、各収容室は、容器内の奥行き全
体を利用している。なお、仕切壁は、同一方向に沿って
縦横に配置することができ、その数は適宜選定すること
ができる。この仕切壁は、容器を補強する作用があり、
よって容器壁を薄肉化して容器全体の重量を減らすこと
ができ、また、結果的に容器内容積を増大させてより多
くの水素吸蔵合金を収容することができる。この仕切壁
は、容器壁間に配置されるものであり、補強効果を確実
にするために、容器壁に平行に設けるのが望ましい。ま
た、上記仕切壁には、適宜箇所、適宜数で貫通穴を設け
ることができる。この貫通穴は、その位置や数を調整す
ることにより補強効果を損なうことなく容器内容積を増
大させることが可能になる。

【０００７】上記仕切壁により得られる水素合金収容室
には、仕切壁が形成された同方向に沿って熱媒体流路用
のチューブがそれぞれ配置される。チューブを上記のよ
うに仕切壁と同方向に沿って配置することにより仕切壁
と干渉することなく効率的にチューブを配置でき、ま
た、上記方向に十分な長さでチューブを配置することに
より水素吸蔵合金に効率的に伝熱することができる。こ
のチューブは、容器に設けられる熱媒体流入口と熱媒体
流出口に連結される。各チューブは、それぞれこの流入
口と流出口に直接連結してもよいが、各チューブを順次
連結して、連結群の一端で熱媒体流入口に連結し、連結
群の他端で熱媒体流出口に連結してもよい。このときチ
ューブの連結を容器の一端側でのみ行うようにすれば構
造を簡略にできる。

【０００８】さらに、水素合金収容室には、上記方向に
沿ってシート状の通気材が配置される。この通気材は、
シート状とすることにより専有面積を減らし、よって容
器内に収容できる水素吸蔵合金量を増大させる。また、
通気材が配置される収容室は、仕切壁によって容器内を
区画したものであるので、一つの室に収容されている水
素吸蔵合金量は、区画しない場合よりも少なくなってお
り、よって通気材に加わる荷重負荷は小さなものとな
り、シート状の通気材であっても強度的に支障がない。
ただし、ある程度の強度を持たせるために、金網の片面
または両面に通気性シート材を配置したものを用いるの
が望ましい。この構造により金網によって通気性を確保
した上である程度の強度が得られる。また、金網が伝熱
材としても作用し、熱交換効率を向上させる。なお、金
網は、通気材がある程度可撓性が得られるように強度を
与えるものが望ましい。これは通気材を仕切壁に沿って
配置した場合に、仕切壁に貫通穴が形成してあると、通
気材が貫通穴によって仕切壁の厚さ程度撓み、よって収
容できる水素吸蔵合金量を増大させることができるから
である。また、上記通気性シート材としてはできるだけ
厚さが薄くて良好な通気性を有するものが望ましく、例
えば、木綿布やシリカ繊維等を用いた繊維ろ紙等が挙げ
られる。

【０００９】また、通気材は、上記したように仕切壁に
沿って配設するとともに、収容室内空間に間隔をおいて
配設するのが望ましい。これにより、仕切壁方向に沿っ
て確実な通気性が確保される。また、仕切壁に沿って配
置すれば、通気材に対する水素吸蔵合金の支持負担が軽
減されるので、より薄い通気材を用いて水素吸蔵合金収
容量を増大させることが可能になる。なお、通気材は収
容室内壁（すなわち仕切壁）の四周に亘って配置するの
が望ましく、これにより均等な通気性が確保される。さ
らに、収容室内空間で間隔をおいて配置することにより
通気性を一層向上させることができる。この配置では、
仕切壁に沿って配置した通気材に間隔をおくようにして
収容室内空間に一枚の通気材を配置するものであっても
よいが、互いに間隙を有するように多層に配置するもの
であってもよい。

【００１０】本願発明の水素貯蔵容器は、燃料電池自動
車の水素貯蔵タンクとして使用したり、水素貯蔵施設の
貯蔵容器等として用いることができる。なお、本発明と
しては、水素を一時的に貯蔵しておくという用途である
限りは、特に用途が限定されるものではない。また、上
記金網と通気性シート材からなる本願発明の通気材は、
本願発明の構造の水素貯蔵容器以外にも適用することが
でき、他の構造の水素貯蔵容器においても良好な通気性
を確保するとともに、その専有面積を減少させて結果と
して水素吸蔵合金の収容量を増大させる。但し、その強
度を考慮すると、容器を仕切壁で複数の収容室に区画し
た本願発明構造の水素貯蔵容器に適用するのが最適であ
る。

【００１１】

【発明の実施形態】次に、本発明の一実施形態を図１〜
図６に基づき説明する。直方体形状の水素貯蔵容器１
は、同一の方向（図１では奥行方向）に沿って配置され
た仕切壁２（横壁）と仕切壁３、３、３（縦壁）によっ
て８つの水素吸蔵合金収容室４…４に区分されている。
なお、各仕切壁２、３には、隣接する収容室４、４に連
通するように各々４つの貫通穴２ａ…２ａ、３ａ…３ａ
が形成されている。なお、仕切壁２、３の手前側（図
１）端部は、容器１壁の手前側端部にまでは達せず、両
端部間で熱媒体移動用の小隙間が形成されるように仕切
壁２、３が配置されており、各収容室４…４は、仕切壁
２、３の手前側端部に合わせて配置される蓋板５によっ
て塞がれる。また、各収容室４…４内には、それぞれ熱
媒体流路を構成する５本のＵ字管６…６が、その両開口
端部を上下に位置させ、かつ管路方向を仕切壁２、３の
配置方向に沿わせるように配置されており、その端部
（Ｕ字部）は、各収容室４の奥行き端部近くにまで達し
ている。また、各Ｕ字管５の手前側の開口端部は、上記
蓋板５に設けた連結孔５ａ…５ａにそれぞれ連結され
る。

【００１２】さらに、各収容室４…４内にはその内壁４
周面において仕切壁２、３の配置方向に沿ってシート状
通気材７が配置され、さらに、各収容室４内で上下に間
隔を置いて上記Ｕ字管６と干渉しないように３段にシー
ト状通気材８が配置されており、シート状通気材８も仕
切壁２、３の配置方向に沿って伸張している。上記通気
材７、８は、収容室４の奥行き端部にまで達しており、
該収容室の奥行き端部には、隣接する収容室との通気性
を得るためには、縦横に通気材９が配置されており、こ
の通気材９によって各収容室４…４は通気的に連結され
ている。なお、収容室４の奥行き端部側では、容器１の
壁部に水素放出口１０が設けられており、該水素放出口
１０は、上記通気材９と通気可能に連通している。

【００１３】なお、通気材９は、従来、通気材として用
いられている発泡Ｎｉ材等を使用することができる。一
方、シート状通気材７、８は、図６に示すように、金網
７ａまたは８ａの両面に通気性シート材７ｂまたは８ｂ
（材質；木綿布）を貼付けたものであり、適当な強度と
可撓性を有し、また、その薄さにも拘わらず高い通気性
能を有している。この通気材７、８、９を配置した後
に、各収容室４…４内には粉末状の水素吸蔵合金ＭＨが
収容される。この水素吸蔵合金の種別は本発明としては
特に限定されるものではなく、適宜の材料を選定するこ
とができる。なお、水素吸蔵合金ＭＨを各収容室４内に
収容する際には、水素吸蔵合金ＭＨの収容圧力によって
通気材７、８は貫通孔２ａ、３ａ部分で撓み、該貫通孔
２ａ、３ａ部分の容積も水素吸蔵合金ＭＨの収容部とし
て有効に利用される。

【００１４】また、容器の１の手前側壁には、その一側
下方側に熱媒体流入口１１が設けられ、他側下方側には
熱媒体流出口１２が設けられている。なお、蓋板５と容
器１の手前側壁との間には、各収容室４の中間高さ位置
に沿って２つの閉鎖横材１４、１４が配設されており、
また仕切壁３…３と容器１壁との間には、一部を除いて
３本の閉鎖縦材１５…１５が配設されている。なお、両
端側の閉鎖縦材１５は、上部側の収容室４の、さらに上
部側半分の部分には配置せず、この部分での熱媒体の移
動を可能にしており、また、中央の閉鎖縦材１５は、下
部側収容室４の、さらに下部側半分の部分には配置せ
ず、この部分での熱媒体の移動を可能にしている。この
ように、容器の端部に蓋材と容器内壁との間で隙間を確
保して、この隙間に熱媒体流路用のチューブを連通さ
せ、さらに、この隙間に適宜の数、位置で閉鎖材を配置
（例えば縦横に配置）することにより、熱媒体を簡易な
構造により循環させることができ、容器内の水素吸蔵合
金の均等加熱も可能になる。

【００１５】次に、上記水素貯蔵容器を用いた水素の貯
蔵、放出について説明する。上記の水素貯蔵容器は、図
示しない発生源から適宜の熱媒体の供給を受け、熱媒体
流入口１１から容器１内に熱媒体が流入する。熱媒体
は、蓋板５と容器１の手前側壁との隙間に流入した後、
蓋板５の連結孔５ａからＵ字管６内に流入してその熱を
水素吸蔵合金ＭＨに伝達する。熱媒体はＵ字管６のＵ字
部で進行方向を変えて、連結孔５ａから閉鎖横材１４と
閉鎖縦材１５とで仕切られた上記隙間の別の領域に流
れ、さらに、その領域を通って他のＵ字管６内に流入す
る。上記の流れを順次繰り返して熱媒体は図４に示すよ
うに、各収容室４内で熱を水素吸蔵合金ＭＨに伝達し、
遂には熱媒体流出口１２から外部に排出される。

【００１６】上記により熱を受けた水素吸蔵合金は、予
め水素を吸蔵させてあるため、この加熱によって水素を
放出する。この水素は、各収容室４…４に配置したシー
ト状通気材７、８を通して仕切壁２、３の配置方向に沿
って図１の奥行き方向に流れ、遂には収容室４の奥行き
端部に達する。この水素はさらに通気材９を通して水素
放出口１０へと移動し、遂には外部に取り出され、所定
の目的に従って燃料電池等として利用される。上記水素
の放出に際しては熱が効率的に水素吸蔵合金に伝達され
るとともに、放出された水素も効率的に移動させて取り
出すことができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、水
素放出口を有する角箱形状の水素貯蔵容器であって、該
容器内部が同一方向に沿って容器壁間に配置した仕切壁
によって複数の水素合金収容室に区画されており、該収
容室内にはそれぞれ上記方向に沿って熱媒体流路用のチ
ューブが配置されているとともに、該方向に沿ってシー
ト状の通気材が配置されており、該通気材は前記収容室
の端部において他の収容室内の通気材と通気可能に連結
され、かつこれら通気材は上記水素放出口に通気可能に
連結されており、さらに上記チューブに連通するように
して熱媒体流入口と熱媒体流出口とがそれぞれ設けられ
ているので、容器の軽量化が可能であるとともに、効率
的に水素吸蔵合金を収容して水素を十分に貯蔵すること
ができ、また貯蔵した水素を円滑に取り出して利用する
ことができる。また、上記において、仕切壁に貫通穴を
形成すれば容器内に水素吸蔵合金を一層効率的に収容す
ることができる。さらに、通気材を、仕切壁に沿って配
設するとともに、収容室内空間に間隔をおいて配設すれ
ば、水素吸蔵合金の収容量を損なうことなく確実に通気
性を確保することができる。

【００１８】また、水素貯蔵容器用通気材を、金網とこ
の金網の片面又は両面側に配置した通気性シートで構成
すれば、小さい専有面積で確実な通気性を確保すること
ができ、また、伝熱性を高める効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の一実施例を示す一部を省略し
た斜視図である。

【図２】 図２は同じく一部を破断した平面図である。

【図３】 図３は同じく一部を破断した正面図である。

【図４】 図４は同じく熱媒体の流れを概略的に示す一
部を省略した断面図である。

【図５】 図５は同じく一部拡大断面図である。

【図６】 図６は同じくシート状通気材を示す一部断面
図である。

【図７】 図７は従来の水素貯蔵容器を示す側面図、正
面図および拡大図である。

【符号の説明】

１ 水素貯蔵容器 ２ 仕切壁 ２ａ 貫通穴 ３ 仕切壁 ３ａ 貫通穴 ４ 収容室 ５ 蓋板 ６ Ｕ字管 ７ シート状通気材 ８ シート状通気材 ９ 通気材 １０ 水素放出口 １１ 熱媒体流入口 １２ 熱媒体流出口 １４ 閉鎖横材 １５ 閉鎖縦材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹田 晴信 北海道室蘭市茶津町４番地 株式会社日本 製鋼所内 Ｆターム(参考） 3E072 AA10 DA05 EA10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水素放出口を有する角箱形状の水素貯蔵
   容器であって、該容器内部が同一方向に沿って容器壁間
   に配置した仕切壁によって複数の水素合金収容室に区画
   されており、該収容室内にはそれぞれ上記方向に沿って
   熱媒体流路用のチューブが配置されているとともに、該
   方向に沿ってシート状の通気材が配置されており、該通
   気材は前記収容室の端部において他の収容室内の通気材
   と通気可能に連結され、かつこれら通気材は上記水素放
   出口に通気可能に連結されており、さらに上記チューブ
   に連通するようにして熱媒体流入口と熱媒体流出口とが
   それぞれ設けられていることを特徴とする水素貯蔵容器
2. 【請求項２】 仕切壁には、貫通穴が形成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の水素貯蔵容器
3. 【請求項３】 通気材は、仕切壁に沿って配設されてい
   るとともに、収容室内空間に間隔をおいて配設されてい
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の水素貯蔵
   容器
4. 【請求項４】 金網とこの金網の片面又は両面側に配置
   した通気性シートからなることを特徴とする水素貯蔵容
   器用通気材