JP2003336797A - ガス吸着貯蔵タンクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着剤の交換が容易で、ガスの充填効率の高
いガス吸着貯蔵タンクおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 ガス吸着貯蔵タンク１は、タンク本体１
０内に吸着剤１８ａ、１８ｂが充填されており、軸中心
のガス通気体１３に連なるガス出入り口１３ａおよび熱
交換流体通路１５の出入り口１５ａ、１５ｂが突出する
開口１１とは別の端に吸着剤１８ａ、１８ｂの充填／取
り出し口となる開口１２が設けられ、脱着可能な蓋１７
で封止されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガス等を吸着
して貯蔵するガス吸着貯蔵タンクおよびその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧ガスを貯蔵する手法として吸着剤に
吸着させて貯蔵する吸着貯蔵式のタンクが知られてい
る。すなわち、タンク内に吸着剤を充填しておき、タン
クへ導入した高圧ガスをこの吸着剤に吸着させることで
貯蔵を行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような吸着貯蔵に
おいては、ガス吸着時に吸着剤が発熱し、この熱によっ
てさらなる吸着が阻害されるため、吸着剤を冷却する必
要がある。また、吸着剤は吸着−脱離を繰り返すことで
その吸着特性が低下するため、定期的に交換する必要が
ある。

【０００４】そこで本発明は、吸着剤の交換が容易で、
ガスの充填効率の高いガス吸着貯蔵タンクおよびその製
造方法を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明に係るガス吸着貯蔵タンクは、円筒構造のタンク
本体内に充填した吸着剤にガスを吸着させて貯蔵するガ
ス吸着貯蔵タンクであって、タンク本体の軸中心に配置
されるガス通気体と、このガス通気体の周囲に充填され
た吸着剤内に配置される熱交換流体通路と、を備えてお
り、タンク本体の軸方向の一端には、脱着可能な蓋で封
止される吸着剤充填／取り出し口が、他端には、ガス通
気体に連通するガス出入り口と、熱交換流体通路に連通
する熱交換流体出入り口がそれぞれ設けられている。

【０００６】このように構成することで、ガス出入り
口、熱交換流体出入り口と反対の側に形成される吸着剤
充填／取り出し口から吸着剤の充填／取り出しを行うこ
とで吸着剤の交換が容易になる。そして、ガス出入り口
付近において熱交換流体通路が密集している構造であっ
ても吸着剤を確実に充填・交換できる。さらに、ガス通
気体を軸中心に配置することで、ガスは軸方向にではな
く、径方向に拡散されるので、拡散距離を短くとること
ができ、ガス充填に要する時間を短縮でき、充填効率も
確保できる。

【０００７】熱交換流体通路の外側にらせん状のフィン
が配置されていることが好ましい。フィンをらせん状と
することで、熱交換流体による吸着剤の冷却効率を確保
しつつ、フィンの間への吸着剤の充填が容易になる。

【０００８】熱交換流体通路の外側にフィンが配置され
ており、このフィンには、吸着剤の粒径より大きな孔が
１ピッチあたり１つないし複数個設けられていてもよ
い。このようにすると、吸着剤は孔を通過してフィンの
間にも充填されるので、吸着剤の充填が容易になる。

【０００９】吸着剤内には通気性の筒状のセパレータが
配置されて径方向に複数室に分離されて配置されてお
り、各室の吸着剤の種別を異ならせていることが好まし
い。径方向で異なる構成の吸着剤を配置することで多成
分のガスを確実に吸着貯蔵できる。

【００１０】本発明に係るガス吸着貯蔵タンクの製造方
法は、（１）円筒状の両口構造で、軸中心にガス通気
体、その周囲に１つないし複数の筒状の通気性のセパレ
ータ、その周囲に熱交換流体通路がそれぞれ配置され、
ガス通気体と熱交換流体通路の出入り口を一方の口から
突出させて該口を封止したタンク本体を用意し、（２）
セパレータで区切られた区画の所定の１つだけをタンク
本体の他方の口側に開放し、この他方の口側からこの区
画に所定の種別の吸着剤を充填した後、開放する区画を
代えてその区画への吸着剤充填を繰り返すことで全区画
へ吸着剤を充填し、（３）他方の口を脱着可能な蓋で封
止する、ものである。

【００１１】このようにすると、セパレータで区切られ
た区画ごとに異なる種類の吸着剤を確実に充填すること
ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。

【００１３】図１は本発明に係るガス吸着貯蔵タンクの
第１の実施形態を示す断面構成図である。このガス吸着
貯蔵タンク１のタンク本体１０は円筒形状であって、円
筒軸の両端に開口１１、１２を有している。タンク本体
１０内には、円筒軸中心に沿って金属焼結体等の多孔質
体によって形成された棒状のガス通気体１３が配置され
ている。このガス通気体１３は一端が開口１１から突き
出されており、ガス出入り口１３ａとして機能する。タ
ンク本体１０内にはさらに、ガス通気体１３を包囲する
形で両端が開口した瓶状の通気性素材（例えば、ポリプ
ロピレンフィルター）からなるセパレータ１４が配置さ
れ、このセパレータの周囲の空間に折り返し構造で熱交
換流体通路１５が配置されている。熱交換流体通路１５
の両端は、開口１１からタンク外側に突き出されてそれ
ぞれ熱交換流体入口１５ａと熱交換流体出口１５ｂとし
て機能する。開口１１は、ガス出入り口１３ａ、熱交換
流体入口１５ａ、熱交換流体出口１５ｂを突出させた状
態で封止手段１６によって封止されている。

【００１４】セパレータ１４内側のガス通気体１３との
間には第１の吸着剤１８ａが充填され、セパレータ１４
外側には第１の吸着剤１８ａとは特性の異なる第２の吸
着剤１８ｂが充填されている。そして、開口１２は脱着
可能な蓋１７によって封止されている。

【００１５】次に、このガス吸着貯蔵タンク１の製造方
法について、説明する。タンク本体１０内に予めガス通
気体１３、セパレータ１４、熱交換流体通路１５を配置
した後、開口１１を封止手段１６によって封止してお
く。これは両口構造のタンク内に開口１１から熱交換流
体通路１５、セパレータ１４、ガス通気体１３をそれぞ
れ挿入して配置してもよいし、ガス通気体１３、セパレ
ータ１４、熱交換流体通路１４を配置した後、分離構造
のタンク本体１０でこれらを包み込み、タンク本体１０
を溶接により形成してもよい。後者の方法が熱交換流体
通路１５の配置の自由度が増し、冷却効率が向上するた
め好ましい。

【００１６】次に、開口１２が上になるようタンク本体
１０を置き、開口１２からセパレータ１４の内側に第１
の吸着剤１８ａを充填する。セパレータ１４の上端（図
１では右端）まで第１の吸着剤１８ａを充填したら、図
２に示されるようにセパレータ１４の上端を蓋２０で塞
ぎ、開口１２からセパレータ１４の外側に第２の吸着剤
１８ｂを充填していく。外側の充填が完了したら蓋２０
を外し、上端部に所定の吸着剤１８ａ、１８ｂを充填し
た後、開口１７を封止することでガス貯蔵タンク１が得
られる。

【００１７】このように、開口１２を吸着剤１８ａ、１
８ｂの充填口とすることで、吸着剤１８ａ、１８ｂの充
填が容易になり、特に、本実施形態のように種別の異な
る吸着剤を配置する場合に好適である。また、吸着剤は
脱着を繰り返すことで吸着特性が低下するため、交換が
必要となるが、交換の際には、蓋１７を外して開口１２
を下向きにするだけで吸着剤１８ａ、１８ｂを取り出す
ことができ、その取り出し、交換も容易になる。おな、
取り出す際に吸着剤１８ａ、１８ｂを区分して取り出す
必要がある場合には、図２に示される蓋２０を活用すれ
ばよい。

【００１８】このガス貯蔵タンク１では、例えば、天然
ガスのような多成分ガスの吸着に使用できる。ガス出入
り口１３ａから供給された天然ガスは、ガス通気体１３
内を通過し、その円筒壁面から放出されてタンク１０内
部へと径方向に拡散していく。このとき、ガス中の重い
成分プロパン、ブタン等が内側の第１の吸着剤１８ａで
吸着され、軽い成分エタン、メタン等はこの第１の吸着
剤１８ａ、セパレータ１４を通過して第２の吸着剤１８
ｂに吸着される。吸着に際して吸着剤１８ａ、１８ｂが
発熱するので、熱交換流体通路１５に熱交換流体（例え
ば、冷却水）を循環させることで冷却を行い、吸着剤１
８ａ、１８ｂの過熱によるガス吸着の阻害を抑制する。

【００１９】吸着させたガスを脱離させて取り出す場合
には、熱交換流体通路１５に温水等を流して吸着剤１８
ａ、１８ｂを加熱することで吸着していたガスを脱離さ
せ、ガス通気体１３を介してガス出入り口１３ａから脱
離ガスを取り出す。

【００２０】続いて、本発明に係るガス吸着貯蔵タンク
の別の実施形態のいくつかについて説明する。図３は、
本発明に係るガス吸着貯蔵タンクの第２の実施形態を示
す断面構成図である。このガス吸着貯蔵タンク１ａは、
基本構成は第１の実施形態と同一であるが、冷却効率を
さらに高めるため、熱交換流体通路１５の周囲にフィン
１９が配置されている。このフィン１９は、タンク本体
１０の軸中心を中心としてらせん状の構造を有してい
る。このようにフィン１９自体をらせん状に形成するこ
とで、吸着剤１８ｂの充填／取り出し時にフィン１９の
間への吸着剤１８ｂの充填およびフィン１９の間からの
吸着剤１８ｂの取り出しも容易になるため好ましい。

【００２１】図４は、本発明に係るガス吸着貯蔵タンク
の第３の実施形態を示す断面構成図であり、図５はその
Ｖ−Ｖ線断面図である。この実施形態のガス吸着貯蔵タ
ンク１ｂでは、図３に示されるガス吸着貯蔵タンク１ａ
と異なり、フィン１９ｂは螺旋構造ではなく、円盤状の
プレート多数枚を所定のピッチで配置して構成されてい
る。フィンを構成する各プレート１９０には、吸着剤１
８ｂの粒径よりも大きな径の小孔１９０ａが多数配置さ
れている。このような孔あきのプレートでフィンを構成
することで、フィン１９ｂ間への吸着剤１８ｂの充填お
よびフィン１９ｂ間からの吸着剤１８ｂの抜き取りが容
易になり好ましい。

【００２２】もちろん、図３に示されるらせん状のフィ
ン構造において、各フィンに図５に示されるような小孔
を設けてもよい。図５では小孔の大きさが略均一になっ
ているが、小孔の大きさを異ならせてもよい。また、形
状も円に限られるものではなく、多角形状であってもよ
い。なお、小孔は少なくとも各プレートに１個は設ける
必要があり、らせん状のフィンの場合には、ピッチあた
り少なくとも１個設けることが好ましい。

【００２３】以上の説明では、セパレータ１４を有する
タンクについて説明したきたが、吸着剤が１種の場合に
は、セパレータ１４が必要ないことは明らかである。ま
た、複数のセパレータを用いて多層構造を形成してもよ
い。また、セパレータ１４を設けずに、吸着剤１８ｂを
充填する際に、図６に示されるように、タンク本体１０
を軸中心を中心に回転させながら充填することで外側か
ら吸着剤を堆積させることで、吸着剤１８ｂを外側に堆
積させ、その後に内側に吸着剤１８ａを堆積させること
で２層構造を形成してもよい。さらに、３層以上に吸着
剤を堆積させる場合も同様の手法で積層させればよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ガ
ス出入り口および熱交換流体の出入り口と吸着剤の充填
／取り出し口とを円筒形のタンクの両端の別の側に設け
ることで、吸着剤の充填／取り出しが容易になる。ま
た、ガス通気体を軸中心に貫通させることで、径方向へ
ガスを拡散させて良好な吸着が実現でき、ガスの充填効
率が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガス吸着貯蔵タンクの第１の実施
形態を示す断面構成図である。

【図２】図１のタンクの製造方法の一部を説明する図で
ある。

【図３】本発明に係るガス吸着貯蔵タンクの第２の実施
形態を示す断面構成図である。

【図４】本発明に係るガス吸着貯蔵タンクの第３の実施
形態を示す断面構成図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】本発明に係るガス吸着貯蔵タンクへの吸着剤充
填を説明する図である。

【符号の説明】

１…ガス吸着貯蔵タンク、１０…タンク本体、１１、１
２…開口、１３…ガス通気体、１３ａ…ガス出入り口、
１４…セパレータ、１５…熱交換流体通路、１５ａ…熱
交換流体入口、１５ｂ…熱交換流体出口、１６…封止手
段、１７、２０…蓋、１８ａ、１８ｂ…吸着剤、１９…
フィン、１９０…プレート、１９０ａ…小孔。

フロントページの続き (72)発明者 井藤 裕二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 佐々木 俊武 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3E072 AA03 EA10 GA30

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒構造のタンク本体内に充填した吸着
   剤にガスを吸着させて貯蔵するガス吸着貯蔵タンクであ
   って、 前記タンク本体の軸中心に配置されるガス通気体と、 前記ガス通気体の周囲に充填された吸着剤内に配置され
   る熱交換流体通路と、を備えており、 前記タンク本体の軸方向の一端には、脱着可能な蓋で封
   止される吸着剤充填／取り出し口が、他端には、前記ガ
   ス通気体に連通するガス出入り口と、前記熱交換流体通
   路に連通する熱交換流体出入り口がそれぞれ設けられて
   いるガス吸着貯蔵タンク。
2. 【請求項２】 前記熱交換流体通路の外側にらせん状の
   フィンが配置されている請求項１記載のガス吸着貯蔵タ
   ンク。
3. 【請求項３】 前記熱交換流体通路の外側にフィンが配
   置されており、前記フィンには、前記吸着剤の粒径より
   大きな孔が１ピッチあたり１つないし複数個設けられて
   いる請求項１記載のガス吸着貯蔵タンク。
4. 【請求項４】 前記吸着剤内には通気性の筒状のセパレ
   ータが配置されて径方向に複数室に分離されて配置され
   ており、各室の吸着剤の種別を異ならせている請求項１
   〜３のいずれかに記載のガス貯蔵タンク。
5. 【請求項５】 円筒構造のタンク本体内に充填した吸着
   剤にガスを吸着させて貯蔵するガス吸着貯蔵タンクの製
   造方法であって、 円筒状の両口構造で、軸中心にガス通気体、その周囲に
   １つないし複数の筒状の通気性のセパレータ、その周囲
   に熱交換流体通路がそれぞれ配置され、前記ガス通気体
   と前記熱交換流体通路の出入り口を一方の口から突出さ
   せて該口を封止したタンク本体を用意し、 前記セパレータで区切られた区画の所定の１つだけを前
   記タンク本体の他方の口側に開放し、該他方の口側から
   この区画に所定の種別の吸着剤を充填した後、開放する
   区画を代えてその区画への吸着剤充填を繰り返すことで
   全区画へ吸着剤を充填し、 前記他方の口を脱着可能な蓋で封止する、ガス吸着貯蔵
   タンクの製造方法。