JP2004332854A

JP2004332854A - Pressure vessel

Info

Publication number: JP2004332854A
Application number: JP2003130747A
Authority: JP
Inventors: Akiko Kumano; 明子熊野; Hideto Kubo; 秀人久保; Yoshihiro Isogai; 嘉宏磯貝; Takashi Fuji; 敬司藤; Daigoro Mori; 大五郎森; Masahiko Kanehara; 雅彦金原
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-08
Also published as: JP4213512B2

Abstract

【課題】軽量化と貯蔵ガス量の確保とを両立させることができる圧力容器を提供する。
【解決手段】水素タンク１１は、筒状の容器本体１２内に、熱交換機能を有する水素吸蔵用ユニット１３が収容されている。容器本体１２は、細長い中空状のライナ１４と、ライナ１４の外面の略全域を覆う繊維強化樹脂層１５とを備えている。水素吸蔵用ユニット１３は、その長手方向の中間部において、容器本体１２内面と、水素吸蔵用ユニット１３の外面との間に両者に接触した状態で介在されるとともに連続気孔を有する金属多孔体製の支持部材２４を介して支持されている。支持部材２４は環状に形成され、水素吸蔵用ユニット１３の周方向全体にわたって接触している。
【選択図】図１An object of the present invention is to provide a pressure vessel capable of achieving both reduction in weight and securing of a stored gas amount.
In a hydrogen tank, a hydrogen storage unit having a heat exchange function is accommodated in a cylindrical container body. The container main body 12 includes an elongated hollow liner 14 and a fiber-reinforced resin layer 15 covering substantially the entire outer surface of the liner 14. The hydrogen storage unit 13 is made of a metal porous body having a continuous pore and being interposed between the inner surface of the container body 12 and the outer surface of the hydrogen storage unit 13 in the middle part in the longitudinal direction in a state of being in contact with both. Is supported via the support member 24 of the above. The support member 24 is formed in an annular shape and is in contact with the entire hydrogen storage unit 13 in the circumferential direction.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧力容器に係り、詳しくは内部に熱交換機能を有する組立品が収容されている圧力容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水素エネルギーは太陽熱エネルギーと並んでクリーンエネルギーとして注目されている。水素の貯蔵、輸送の方法として、ある温度、圧力の条件のもとで水素を吸蔵して水素化物になり、必要時に別の温度、圧力の条件のもとで水素を放出する「水素吸蔵合金（以下、ＭＨという）」といわれる金属の利用が着目されている。そして、水素の供給をＭＨを使用して行う水素エンジンや燃料電池電気自動車、あるいはＭＨが水素を吸蔵・放出するときの発熱・吸熱を利用するヒートポンプ等の研究が行われている。
【０００３】
そして、ＭＨを充填した圧力容器（タンク）では、ＭＨによる水素の吸蔵・放出を円滑に行うため、タンク内に熱交換器が内蔵されている。（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、熱交換器の周囲を水素吸蔵合金とともに断熱性のケースで囲み、該断熱ケースを圧力容器の内面に点状又は線状に接触する支持部材で保持した圧力容器が開示されている。
【０００４】
また、特許文献１には、図４に示す構成の圧力容器５１も開示されている。ステンレス鋼製の圧力容器５１内には、多数の小孔５２ａが形成された収納ケース５２が内装され、収納ケース５２内にＭＨの粉末とともに熱交換器５３が収納されている。圧力容器５１の内面と収納ケース５２の外面との間にはグラスウールのように通気性の有る断熱材５４が充填されている。熱交換器５３は熱媒体（熱媒）を流す熱媒管５５に複数のフィン５６が設けられた構造である。そして、熱媒管５５が収納ケース５２及び圧力容器５１の両端を貫通した状態で圧力容器５１に支持されることにより、収納ケース５２及び水素吸蔵合金が熱媒管５５を介して圧力容器５１に支持されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２４９４２５号公報（明細書の段落［００１２］、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
水素エンジンや燃料電池電気自動車の燃料の供給源として水素貯蔵タンクを自動車に搭載する場合は、水素貯蔵タンクの軽量化が重要になる。圧力容器内にＭＨを充填した場合は、同じ圧力及び同じ容積における水素の貯蔵量を多くできる。しかし、ＭＨは水素吸蔵時に膨張するため、圧力容器内全部にＭＨを充填した場合は、ＭＨの膨張の圧力が圧力容器に直接加わる。従って、圧力容器を内圧及びＭＨの膨張力の両方に対向する強度とする必要があり、ＭＨの重量増加分だけでなく圧力容器の強度を高めるための重量増加の双方の影響で、圧力容器全体の重量が重くなりすぎるという問題がある。
【０００７】
前記の問題を解消するため、圧力容器内に水素吸蔵合金が充填され、かつ熱交換機能を有する水素吸蔵用ユニットを、圧力容器の内面と水素吸蔵用ユニットの外面との間に空間を設けた状態で収容することが考えられる。この構成では、圧力容器の内圧を調整することで、圧力容器と水素吸蔵用ユニットとの間に貯蔵される水素量が調整され、圧力容器全体の重量当たりの水素貯蔵量を多くすることができる。
【０００８】
しかし、圧力容器の内面と水素吸蔵用ユニットの外面との間に空間を設けた状態で水素吸蔵用ユニットを収容すると、水素吸蔵用ユニット片持ち状態あるいは、図４に示すように水素吸蔵用ユニットをその両端で支持する構成となる。しかし、水素吸蔵用ユニットをその端部だけで支持する構成では、支持部に大きな力が加わるため、支持部を頑丈に製作する必要があり、水素貯蔵タンクの軽量化が難しくなる。水素貯蔵タンクを自動車の水素源として使用する場合は、振動の影響を考慮する必要があり、支持部をより頑丈に製作する必要があるため軽量化がより難しくなる。
【０００９】
水素吸蔵用ユニットの中間部を、特許文献１に記載のように点状又は線状に接触する支持部で支持した場合は、ＭＨの膨張時に圧力容器に応力集中が生じる虞がある。また、図４に示す構成では、圧力容器５１の内面と収納ケース５２の外面との間に断熱材５４を充填した構成では断熱材５４はあくまで断熱を目的としており収納ケース５２の支持に関しては考慮されていない。支持機能を持たせるためにグラスウールの量を多くすると、空間に充填される水素の量が少なくなり、軽量化と水素貯蔵量の確保とを両立させるのが難しい。
【００１０】
本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、軽量化と貯蔵ガス量の確保とを両立させることができる圧力容器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、内部に熱交換機能を有する組立品が収容されている筒状の圧力容器である。前記組立品は、その長手方向の中間部において、前記圧力容器の容器本体内面と、前記組立品の外面との間に両者に接触した状態で介在されるとともに連続気孔を有する金属多孔体製の支持部材を介して支持されている。
【００１２】
この発明では、組立品の重量は、組立品を片持ち状態あるいは両持ち状態で容器本体に支持する支持部だけでなく、組立品の中間部において容器本体との間に両者に接触した状態で介在する支持部材にも分散されて加わる。従って、支持部をさほど頑丈に形成する必要はない。支持部材は連続気孔を有する金属多孔体製のため、組立品と容器本体との間の空間に存在するガスの圧力が高くなっても、その圧力によっては変形することはない。そして、組立品が膨張した場合、その膨張力が支持部材を介して容器本体に作用するが、膨張力により支持部材が変形する（撓む）ことにより、容器本体への応力が緩和される。従って、容器本体の強度を従来より高めなくても、組立品の膨張に対応できる。また、支持部材は連続気孔を有する多孔体製のため、支持部材の見かけ上の体積が大きくても、気体の収容空間を十分確保できる。従って、圧力容器の軽量化と貯蔵ガス量の確保とを両立させることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記支持部材は環状に形成され、前記組立品の周方向全体にわたって接触している。従って、この発明では、圧力容器に径方向の振動が加わっても、組立品が良好に支持される。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記組立品は、水素吸蔵物質が充填された水素吸蔵用ユニットである。この発明では、圧力容器を水素貯蔵タンクとして好適に使用できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を圧力容器としての水素貯蔵タンク（以下、単に水素タンクと称す）に具体化した一実施の形態を図１及び図２に従って説明する。図１は、水素タンクの模式断面図、図２は図１のＡ−Ａ線における模式断面図である。
【００１６】
図１に示すように、水素タンク１１は、筒状（この実施の形態では円筒状）の容器本体１２内に、熱交換機能を有する組立品としての水素吸蔵用ユニット１３が収容されている。
【００１７】
容器本体１２は、細長い中空状のライナ１４と、ライナ１４の外面の略全域を覆う繊維強化樹脂層１５とを備えている。ライナ１４は例えばアルミニウム合金を材質とし、水素タンク１１の気密性を確保している。ライナ１４は円筒状の胴部１４ａと、その両端に形成されたドーム部１４ｂとを備えている。ライナ１４は一端側が分割式となっており、水素吸蔵用ユニット１３を挿入可能な開口部１６が形成されるとともに、開口部１６を覆う蓋部１７を備えている。ライナ１４の他端側には水素の導入、排出用の気体通路用開口部１８が設けられている。なお、図１における左側を水素タンク１１の一端側とし、右側を他端側とする。
【００１８】
繊維強化樹脂層１５は、この実施の形態では炭素繊維を強化繊維としたＣＦＲＰ（ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）で構成され、水素タンク１１の耐圧性（機械的強度）を確保している。繊維強化樹脂層１５は、樹脂（例えば不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等）が含浸された炭素繊維束を、ヘリカル巻層及びフープ巻層を有するようにライナ１４に巻き付け、樹脂を熱硬化することによって形成されている。
【００１９】
水素吸蔵用ユニット１３は蓋部１７に組み付けられている。水素吸蔵用ユニット１３は、水素タンク１１の軸方向（図１の左右方向）に延び、先端側で折り返されたパイプからなる熱媒管１９を備えている。熱媒管１９には略円板状のフィン２０が軸方向に等間隔に複数固着されている。熱媒管１９及びフィン２０により熱交換器が構成されている。フィン２０の間には水素吸蔵物質としての粉末状のＭＨ（図示せず）がフィン２０と接触する状態で収容されている。ＭＨは水素タンク１１内の水素の充填量を多くする機能があり、大気中に比べて数百〜１０００倍の水素充填を可能にする。フィン２０の径方向端部には全てのフィン２０を覆う状態で、ＭＨの通過を阻止し水素を透過可能なフィルタ１３ａ（破線で図示）が設けられている。水素吸蔵用ユニット１３はその外周面と、ライナ１４の内周面との間に空間が存在するように外径が設定されている。
【００２０】
蓋部１７は開口部１６に嵌挿される凸部２１と、凸部２１より大径のフランジ部２２とを備えている。凸部２１は円柱状に形成され、その周面と、開口部１６の周面との間に、ライナ１４の分割部分のシール性（気密性）を確保するためのシールリングが介装されている。蓋部１７には通路１７ａ，１７ｂが形成され、通路１７ａ，１７ｂには図示しない熱媒供給部に連通するパイプが接続され、熱媒管１９には熱媒供給部から熱媒としての水（冷水又は加熱水）が供給可能に構成されている。この実施の形態では通路１７ａが上流側、通路１７ｂが下流側となっている。
【００２１】
凸部２１の端面には凹部２１ａが形成され、水素吸蔵用ユニット１３は基端が凹部２１ａに嵌合され、かつ熱媒管１９の両端部が蓋部１７に形成された通路１７ａ，１７ｂに嵌合固定された状態で、蓋部１７に組み付けられている。従って、通路１７ａから熱媒管１９に加熱水が供給されると水素吸蔵用ユニット１３を構成するＭＨが加熱され、通路１７ａから熱媒管１９に冷水が供給されるとＭＨが冷却されるようになっている。
【００２２】
気体通路用開口部１８にはバルブ２３が螺合されている。バルブ２３はレギュレータを内蔵するとともに、水素タンク１１の使用状態が水素放出状態と水素充填状態とに切換可能となっている。水素放出状態とは、水素タンク１１内の水素がバルブ２３を介して外部へ放出可能、かつ外部から水素タンク１１内への水素の供給が不能な状態を意味する。また、水素充填状態とは、水素タンク１１内の水素をバルブ２３を介して外部へ放出不能、かつ外部から水素タンク１１内への水素の供給が可能な状態を意味する。バルブ２３とライナ１４の端面との間にはシールリング（図示せず）が介装されている。
【００２３】
水素吸蔵用ユニット１３は、その長手方向の中間部において、容器本体１２内面と水素吸蔵用ユニット１３の外面との間に両者に接触した状態で介在される支持部材２４を介して容器本体１２に支持されている。支持部材２４は複数（この実施の形態では４個）設けられている。支持部材２４は連続気孔を有する金属多孔体で構成されている。支持部材２４は環状に形成され、水素吸蔵用ユニット１３の周方向全体にわたって接触している。金属多孔体の気孔率は水素吸蔵用ユニット１３の膨張時に金属多孔体が変形して容器本体１２に掛かる応力を緩和して容器本体１２に過大な力が作用するのを抑制できればよく、容器本体１２の強度や体積、水素吸蔵用ユニット１３の膨張量によっても最適値は異なるが、９０％以上であれば十分である。金属多孔体として、例えば、市販のニッケル系金属多孔体（セルメット：住友電気工業株式会社製）を使用できる。
【００２４】
次に前記のように構成された水素タンク１１の製造方法を説明する。水素タンク１１を製造する際は、先ずライナ加工工程において、ライナ１４内の所定位置に支持部材２４を配置した状態でライナ１４の他端側の絞り加工が行われ、ライナ１４内の所定位置に支持部材２４が配置される。次にライナ１４の熱処理が行われてライナ１４が形成される。次に蓋部１７に水素吸蔵用ユニット１３を組み付け、その蓋部１７をライナ１４の開口部１６を塞ぐように図示しないボルトにより組み付けて、内部に水素吸蔵用ユニット１３が収容された状態のライナ１４を準備する。
【００２５】
このライナ１４をフィラメントワインディング装置にセットして、フィラメントワインディングを行い、ライナ１４の外面に樹脂含浸繊維束をヘリカル巻層及びフープ巻層が所定層数形成されるまで巻き付ける。フープ巻層は主にライナ１４の胴部１４ａに形成される。次に、樹脂含浸繊維束が巻き付けられたライナ１４をフィラメントワインディング装置から取り外し、加熱炉に入れて、樹脂を加熱硬化させる。次にバリ等の除去を行った後、気体通路用開口部１８の雌ねじ部にバルブ２３が螺合されて水素タンク１１の製造が完了する。
【００２６】
次に、前記のように構成された水素タンク１１の作用を、燃料電池搭載電気自動車に使用する場合を例に説明する。
水素タンク１１は通路１７ａ，１７ｂに熱媒供給部から供給される熱媒としての水（冷水又は加熱水）が流れるパイプが接続され、バルブ２３が燃料電池に繋がるパイプ（図示せず）に接続された状態で使用される。容器本体１２内には高圧状態で水素が充填されている。容器本体１２内を高圧にするのは、水素吸蔵用ユニット１３が占める以外の部分における水素の充填量を多くするためであり、例えば容器本体１２内の圧力を２５ＭＰａとした場合には、容器本体１２内が大気圧の場合と比較して約２５０倍の水素が充填可能となる。
【００２７】
バルブ２３が水素放出状態に保持された状態において燃料極で水素ガスが使用されると、バルブ２３を介して水素タンク１１から水素ガスが放出されて燃料極に供給される。水素タンク１１内から水素ガスが放出されると、ＭＨの水素吸蔵・放出反応が放出側へ移動してＭＨから水素ガスが放出される。水素の放出は吸熱反応であるので、水素の放出に必要な熱が熱媒により供給されないと、ＭＨは自身の顕熱を消費して水素を放出するためその温度が低下する。ＭＨの温度が低下すると水素放出の反応速度が低下する。しかし、水素放出時には通路１７ａ、熱媒管１９及び通路１７ｂを加熱水が流れ、この加熱水によって熱媒管１９及びフィン２０を介してＭＨの温度降下が抑制され、水素放出の反応が円滑に進行する。ＭＨから放出された水素はバルブ２３を経て水素タンク１１の外部へ放出され、燃料極へと供給される。
【００２８】
水素が放出された水素タンク１１に再び水素ガスを充填、即ちＭＨに水素ガスを吸蔵させる場合は、バルブ２３を水素充填状態に切り換えてバルブ２３から水素タンク１１に水素ガスを供給する。水素タンク１１内に供給された水素ガスは、ＭＨと反応して水素化物となってＭＨに吸蔵される。水素の吸蔵反応は発熱反応であるので、水素の吸蔵反応で発生した熱を除去しないと吸蔵反応が円滑に進行しない。しかし、水素ガスを充填する際は、通路１７ａ、熱媒管１９及び通路１７ｂを冷水が流れ、この冷水によって熱媒管１９及びフィン２０を介してＭＨの温度上昇が抑制され、水素ガスの吸蔵が効率よく行われる。
【００２９】
水素吸蔵用ユニット１３は熱媒管１９の両端が１７ａ，１７ｂに嵌合された状態でライナ１４に片持ち状態で支持されている。従って、支持部材２４が存在しない状態では、熱媒管１９の端部に大きな荷重が加わることになる。しかし、水素吸蔵用ユニット１３の中間部を支持する支持部材２４が存在するため、荷重が支持部材２４にも分散されて加わる。従って、熱媒管１９の支持部をさほど頑丈に形成する必要はない。
【００３０】
支持部材２４は連続気孔を有する金属多孔体製のため、水素吸蔵用ユニット１３と容器本体１２との間の空間に存在するガス（水素）の圧力が高くなっても、その圧力によっては変形することはない。一方、ＭＨが膨張した場合、その膨張力が支持部材２４を介して容器本体１２に作用するが、膨張力により支持部材２４が変形する（撓む）ことにより、容器本体１２への応力が緩和される。従って、容器本体１２の強度を従来より高めなくても、水素吸蔵用ユニット１３の膨張に対応できる。また、支持部材２４は連続気孔を有する多孔体製のため、支持部材２４の見かけ上の体積が大きくても、気体の収容空間を十分確保できる。
【００３１】
この実施の形態では以下の効果を有する。
（１）水素タンク１１の容器本体１２内に収容された水素吸蔵用ユニット１３は、その長手方向の中間部において、容器本体１２の内面と、水素吸蔵用ユニット１３の外面との間に介在される金属多孔体製の支持部材２４を介して支持されている。従って、水素吸蔵用ユニット１３の重量は、水素吸蔵用ユニット１３を片持ち状態で容器本体１２に支持する支持部としての蓋部１７だけでなく、支持部材２４にも分散されて加わるため、蓋部１７をさほど頑丈に形成する必要はなく、軽量化を阻害しない。
【００３２】
（２）支持部材２４は連続気孔を有する金属多孔体製のため、水素吸蔵用ユニット１３と容器本体１２との間の空間に存在するガスの圧力が高くなっても、その圧力によっては変形することはない。しかし、水素吸蔵用ユニット１３が膨張した場合、その膨張力が支持部材２４を介して容器本体１２に作用するが、支持部材２４が変形することにより、容器本体１２への応力が緩和される。従って、容器本体１２の強度を従来より高めなくても、水素吸蔵用ユニット１３の膨張に対応できる。また、支持部材２４は連続気孔を有する多孔体製のため、支持部材２４の見かけ上の体積が大きくても、気体の収容空間を十分確保でき、水素タンク１１の軽量化と貯蔵ガス量の確保とを両立させることができる。従って、水素タンク１１として好適に使用できる。
【００３３】
（３）支持部材２４は環状に形成され、水素吸蔵用ユニット１３の周方向全体にわたって接触しているため、水素タンク１１に径方向の振動が加わっても、水素吸蔵用ユニット１３が良好に支持される。従って、自動車に搭載した場合等、水素タンク１１に径方向の振動が加わる状態での使用においても、水素吸蔵用ユニット１３が安定した状態で支持される。また、圧力容器を定置状態で使用する場合は、自動車に搭載して使用する場合と異なり、水素タンク１１に径方向の振動が加わることは希のため、使用状態における下側にのみ支持部材２４を設けてもよいが、その場合、水素タンク１１の使用状態で下側となる位置に支持部材２４を固定する必要がある。しかし、支持部材２４が環状のため、支持部材２４の固定に際してそのような配慮を行う必要がなく、組み付け作業が簡単になる。
【００３４】
（４）容器本体１２を構成するライナ１４のドーム部１４ｂに水素吸蔵用ユニット１３を挿入可能な開口部１６が設けられ、水素吸蔵用ユニット１３が蓋部１７に一体に組み付けられている。従って、容器本体１２内にその内面に接触する状態で配設される環状の支持部材２４をライナ１４の胴部１４ａの所定位置に配置した状態でライナの絞り加工をスピニング加工及び熱処理を行った後、水素吸蔵用ユニット１３をライナ１４内に挿入して組み付けることができる。従って、水素吸蔵用ユニット１３に充填されたＭＨがライナの熱処理時に劣化する虞がない。
【００３５】
（５）容器本体１２はライナ１４と繊維強化樹脂層１５との二重構造のため、全体を金属で構成した場合に比較して、軽量化を図ることができる。
（６）ライナ１４の他端側に水素の導入、排出用の通路としての気体通路用開口部１８が設けられているため、熱媒の供給及び排出と、水素の導入及び排出を同じ側から行う構成に比較して、構造が簡単になる。
【００３６】
（７）バルブ２３はレギュレータや水素の導入、排出の切換部を内蔵しているため、水素タンク１１の外部にレギュレータ等を配設する必要がなく、水素タンク１１を自動車に搭載する際に、設置スペースの確保が容易となる。
【００３７】
なお、実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
〇支持部材２４の形状は環状に限らず、円弧状の支持部材２４を複数、周方向に沿って等間隔で配置してもよい。この場合も、水素タンク１１に径方向の振動が加わっても、水素タンク１１が良好に支持される。また、支持部材２４が環状の場合は、ライナ１４内に支持部材２４を取り付けた後、ライナの絞り加工を行う必要があるが、円弧状の場合は、絞り加工の後に支持部材２４を開口部１６からライナ１４内に挿入して取り付けることができる。
【００３８】
〇設置状態が決まっている水素タンク１１では、図３に示すように、設置状態において下側となる位置に支持部材２４を設けてもよい。支持部材２４の形状は円弧状となる。この場合も、絞り加工の後に支持部材２４をライナ１４内に取り付けることができる。
【００３９】
○ 水素吸蔵用ユニット１３の形状はほぼ円柱状に限らず、例えば、断面多角形状であってもよい。熱媒管１９に固着されるフィン２０の形状を、四角形にすれば四角柱状となり、六角形とすれば六角柱状となる。
【００４０】
○ 熱媒管１９にフィン２０を備えずに、単に熱媒を流す構成とし、フィルタ１３ａで囲まれた収容空間に、ＭＨ粉末を充填したり、水素吸蔵合金成形体を収容する構成としてもよい。
【００４１】
○ 水素タンク１１は燃料電池搭載電気自動車の水素源として搭載されて使用するものに限らず、例えば、水素エンジンの水素源やヒートポンプ等に適用してもよい。また、家庭用電源の燃料電池の水素源として使用してもよい。
【００４２】
○ 圧力容器として水素を貯蔵する水素タンクに限らず、例えば窒素、圧縮天然ガス等の他のガスを貯蔵す圧力容器に適用してもよい。
○ 繊維強化樹脂の強化繊維は炭素繊維に限らず、ガラス繊維や炭化ケイ素系セラミック繊維やアラミド繊維等の一般に高弾性・高強度といわれるその他の繊維を強化繊維として使用してもよい。
【００４３】
○ ライナ１４の材質はアルミニウム合金に限らず、気密性を確保可能でアルミニウムと同程度の比重の金属や、金属に限らずポリアミド、高密度ポリエチレン等の合成樹脂であってもよい。
【００４４】
〇容器本体１２はライナ１４と繊維強化樹脂層１５との複層構造に限らず、全体が金属製であってもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施の形態から把握できる。
【００４５】
（１）請求項３に記載の発明において、前記圧力容器は水素を燃料とする自動車の燃料タンクとして使用される。
（２）請求項１〜請求項３及び前記技術的思想（１）のいずれか一項に記載の発明において、前記圧力容器の容器本体は、中空状のライナと、該ライナの外面を覆う繊維強化樹脂層とを備え、前記ライナは一端側が開口部と蓋部とに分割されている。
【００４６】
（３）請求項１〜請求項３及び前記技術的思想（１），（２）のいずれか一項に記載の発明において、前記組立品は片持ち状態で前記圧力容器の容器本体に組み付けられ、熱媒管への熱媒の導入、排出が前記容器本体の一端側から行われる。
【００４７】
（４）前記技術的思想（３）に記載の発明において、前記容器本体の他端側に気体の導入、排出用の開口部が設けられている。
【００４８】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、軽量化と貯蔵ガス量の確保とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の水素貯蔵タンクの模式断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】別の実施の形態の水素貯蔵タンクの模式断面図。
【図４】従来の圧力容器の模式断面図。
【符号の説明】
１１…圧力容器としての水素タンク、１２…容器本体、１３…組立品としての水素吸蔵用ユニット、１９…組立品を構成する熱媒管、２０…同じくフィン、２４…支持部材。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure vessel, and more particularly, to a pressure vessel in which an assembly having a heat exchange function is housed.
[0002]
[Prior art]
Hydrogen energy is attracting attention as clean energy along with solar thermal energy. As a method of storing and transporting hydrogen, a hydrogen storage alloy that absorbs hydrogen under certain temperature and pressure conditions to form hydrides and releases hydrogen under different temperature and pressure conditions when necessary (Hereinafter referred to as MH) "has attracted attention. Research has been conducted on a hydrogen engine or a fuel cell electric vehicle that supplies hydrogen using MH, or a heat pump that uses heat generation and heat absorption when MH absorbs or releases hydrogen.
[0003]
In the pressure vessel (tank) filled with MH, a heat exchanger is built in the tank in order to smoothly absorb and release hydrogen by MH. (For example, see Patent Document 1). Patent Literature 1 discloses a pressure vessel in which a heat exchanger is surrounded by a heat-insulating case together with a hydrogen storage alloy, and the heat-insulating case is held by a support member that comes into contact with the inner surface of the pressure vessel in a dotted or linear manner. ing.
[0004]
Patent Document 1 also discloses a pressure vessel 51 having a configuration shown in FIG. In a pressure vessel 51 made of stainless steel, a storage case 52 having a large number of small holes 52a is provided, and a heat exchanger 53 is stored in the storage case 52 together with MH powder. A space between the inner surface of the pressure vessel 51 and the outer surface of the storage case 52 is filled with a heat-insulating material 54 such as glass wool. The heat exchanger 53 has a structure in which a plurality of fins 56 are provided in a heat medium pipe 55 through which a heat medium (heat medium) flows. The heat medium pipe 55 is supported by the pressure vessel 51 while penetrating both ends of the storage case 52 and the pressure vessel 51, so that the storage case 52 and the hydrogen storage alloy are transferred to the pressure vessel 51 via the heat medium pipe 55. Supported.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-249425 A (paragraph [0012] of the specification, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When a hydrogen storage tank is mounted on a vehicle as a fuel supply source for a hydrogen engine or a fuel cell electric vehicle, it is important to reduce the weight of the hydrogen storage tank. When the pressure vessel is filled with MH, the amount of stored hydrogen at the same pressure and the same volume can be increased. However, since MH expands when hydrogen is absorbed, when the entire pressure vessel is filled with MH, the pressure of the MH expansion is directly applied to the pressure vessel. Therefore, the pressure vessel needs to have a strength that opposes both the internal pressure and the expansion force of the MH. Therefore, not only the weight increase of the MH but also the weight increase for increasing the strength of the pressure vessel, the entire pressure vessel is affected. There is a problem that the weight of the device becomes too heavy.
[0007]
In order to solve the above-mentioned problem, a hydrogen storage alloy is filled in the pressure vessel, and a hydrogen storage unit having a heat exchange function is provided with a space between the inner surface of the pressure vessel and the outer surface of the hydrogen storage unit. It is conceivable to house it in a state. In this configuration, by adjusting the internal pressure of the pressure vessel, the amount of hydrogen stored between the pressure vessel and the hydrogen storage unit is adjusted, and the hydrogen storage amount per weight of the entire pressure vessel can be increased. .
[0008]
However, if the hydrogen storage unit is accommodated in a state where a space is provided between the inner surface of the pressure vessel and the outer surface of the hydrogen storage unit, the hydrogen storage unit is in a cantilevered state, or as shown in FIG. Is supported at both ends. However, in a configuration in which the hydrogen storage unit is supported only at its end, a large force is applied to the support, and it is necessary to manufacture the support firmly, and it is difficult to reduce the weight of the hydrogen storage tank. When the hydrogen storage tank is used as a hydrogen source for an automobile, it is necessary to consider the influence of vibration, and it is necessary to manufacture the support more robustly, so that it is more difficult to reduce the weight.
[0009]
When the intermediate portion of the hydrogen storage unit is supported by a supporting portion that contacts in a dotted or linear manner as described in Patent Literature 1, stress concentration may occur in the pressure vessel when the MH expands. Further, in the configuration shown in FIG. 4, in the configuration in which the heat insulating material 54 is filled between the inner surface of the pressure vessel 51 and the outer surface of the storage case 52, the heat insulating material 54 is intended only for heat insulation, and the support of the storage case 52 is considered. It has not been. If the amount of glass wool is increased to provide a supporting function, the amount of hydrogen filled in the space decreases, and it is difficult to achieve both weight reduction and securing a hydrogen storage amount.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a pressure vessel capable of achieving both reduction in weight and securing of a stored gas amount.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a cylindrical pressure vessel in which an assembly having a heat exchange function is housed. The assembly is formed of a porous metal body having continuous pores and being interposed between the inner surface of the container body of the pressure vessel and the outer surface of the assembly in the middle part in the longitudinal direction in a state of being in contact with both. It is supported via a support member.
[0012]
According to the present invention, the weight of the assembly is determined not only by the support portion that supports the assembly in the cantilevered state or in the double-supported state, but also by the state in which the assembly is in contact with the container body in the middle of the assembly. It is also dispersed and added to the intervening support members. Therefore, it is not necessary to form the support part so strongly. Since the support member is made of a porous metal body having continuous pores, even if the pressure of the gas existing in the space between the assembly and the container body increases, the gas does not deform due to the pressure. When the assembly expands, the expansion force acts on the container body via the support member, but the support member is deformed (bent) by the expansion force, so that the stress on the container body is reduced. Therefore, it is possible to cope with the expansion of the assembly without increasing the strength of the container body as compared with the conventional case. Further, since the support member is made of a porous body having continuous pores, a sufficient gas accommodation space can be ensured even if the apparent volume of the support member is large. Therefore, it is possible to achieve both the weight reduction of the pressure vessel and the securing of the stored gas amount.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the support member is formed in an annular shape, and is in contact with the entire assembly in the circumferential direction. Therefore, according to the present invention, even when radial vibration is applied to the pressure vessel, the assembly is favorably supported.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the assembly is a hydrogen storage unit filled with a hydrogen storage substance. According to the present invention, the pressure vessel can be suitably used as a hydrogen storage tank.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a hydrogen storage tank as a pressure vessel (hereinafter, simply referred to as a hydrogen tank) will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic sectional view of a hydrogen tank, and FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG.
[0016]
As shown in FIG. 1, the hydrogen tank 11 contains a hydrogen storage unit 13 as an assembly having a heat exchange function in a cylindrical (cylindrical in this embodiment) container body 12.
[0017]
The container body 12 includes an elongated hollow liner 14 and a fiber-reinforced resin layer 15 covering substantially the entire outer surface of the liner 14. The liner 14 is made of, for example, an aluminum alloy to ensure airtightness of the hydrogen tank 11. The liner 14 has a cylindrical body portion 14a and dome portions 14b formed at both ends thereof. One end of the liner 14 is of a split type, has an opening 16 into which the hydrogen storage unit 13 can be inserted, and has a lid 17 that covers the opening 16. The other end of the liner 14 is provided with a gas passage opening 18 for introducing and discharging hydrogen. In addition, let the left side in FIG. 1 be the one end side of the hydrogen tank 11, and let the right side be the other end side.
[0018]
In this embodiment, the fiber-reinforced resin layer 15 is made of CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) using carbon fibers as reinforcing fibers, and ensures the pressure resistance (mechanical strength) of the hydrogen tank 11. The fiber-reinforced resin layer 15 is formed by winding a carbon fiber bundle impregnated with a resin (for example, an unsaturated polyester resin or an epoxy resin) around the liner 14 so as to have a helical winding layer and a hoop winding layer, and thermally curing the resin. Is formed by
[0019]
The hydrogen storage unit 13 is assembled to the lid 17. The hydrogen storage unit 13 includes a heat medium pipe 19 that extends in the axial direction of the hydrogen tank 11 (the left-right direction in FIG. 1) and is formed of a pipe that is folded at the tip end. A plurality of substantially disk-shaped fins 20 are fixed to the heat medium tube 19 at equal intervals in the axial direction. A heat exchanger is constituted by the heat medium tubes 19 and the fins 20. A powdered MH (not shown) as a hydrogen storage material is accommodated between the fins 20 so as to be in contact with the fins 20. The MH has a function of increasing the amount of hydrogen charged in the hydrogen tank 11, and enables several hundred to 1,000 times as much hydrogen as the atmosphere. A filter 13a (shown by a broken line) that blocks the passage of MH and allows hydrogen to pass therethrough is provided at a radial end of the fin 20 so as to cover all the fins 20. The outer diameter of the hydrogen storage unit 13 is set so that a space exists between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the liner 14.
[0020]
The lid part 17 includes a convex part 21 fitted into the opening part 16 and a flange part 22 having a larger diameter than the convex part 21. The convex portion 21 is formed in a columnar shape, and a seal ring for securing the sealing performance (airtightness) of the divided portion of the liner 14 is interposed between the peripheral surface and the peripheral surface of the opening 16. I have. Passages 17a and 17b are formed in the lid portion 17, pipes communicating with a heat medium supply unit (not shown) are connected to the passages 17a and 17b, and water (water) as a heat medium from the heat medium supply unit is connected to the heat medium tube 19. (Cold water or heated water) can be supplied. In this embodiment, the passage 17a is on the upstream side, and the passage 17b is on the downstream side.
[0021]
A concave portion 21a is formed on the end surface of the convex portion 21. The hydrogen storage unit 13 has a base end fitted into the concave portion 21a and both ends of the heat medium pipe 19 formed in passages 17a and 17b formed in the lid portion 17. It is assembled to the lid 17 in a state of being fitted and fixed. Accordingly, when the heating water is supplied from the passage 17a to the heating medium tube 19, the MH constituting the hydrogen storage unit 13 is heated, and when the cold water is supplied from the passage 17a to the heating medium tube 19, the MH is cooled. It has become.
[0022]
A valve 23 is screwed into the gas passage opening 18. The valve 23 has a built-in regulator, and the use state of the hydrogen tank 11 can be switched between a hydrogen release state and a hydrogen filling state. The hydrogen release state refers to a state in which hydrogen in the hydrogen tank 11 can be released to the outside via the valve 23, and supply of hydrogen from the outside to the hydrogen tank 11 is not possible. Further, the hydrogen filling state refers to a state in which hydrogen in the hydrogen tank 11 cannot be released to the outside via the valve 23 and hydrogen can be supplied from the outside into the hydrogen tank 11. A seal ring (not shown) is interposed between the valve 23 and the end face of the liner 14.
[0023]
The hydrogen storage unit 13 is connected to the container main body 12 via a support member 24 interposed between the inner surface of the container main body 12 and the outer surface of the hydrogen storage unit 13 at a middle portion in the longitudinal direction thereof while being in contact with both. Supported. A plurality of support members 24 (four in this embodiment) are provided. The support member 24 is formed of a porous metal body having continuous pores. The support member 24 is formed in an annular shape and is in contact with the entire hydrogen storage unit 13 in the circumferential direction. The porosity of the porous metal body may be any value as long as the porous metal body is deformed when the hydrogen storage unit 13 expands and the stress applied to the container body 12 can be reduced to prevent an excessive force from acting on the container body 12. Although the optimum value differs depending on the strength and volume of the fuel cell 12 and the amount of expansion of the hydrogen storage unit 13, 90% or more is sufficient. As the metal porous body, for example, a commercially available nickel-based metal porous body (Celmet: manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.) can be used.
[0024]
Next, a method of manufacturing the hydrogen tank 11 configured as described above will be described. When the hydrogen tank 11 is manufactured, first, in the liner processing step, the other end of the liner 14 is drawn in a state where the support member 24 is disposed at a predetermined position in the liner 14, A support member 24 is disposed. Next, heat treatment of the liner 14 is performed to form the liner 14. Next, the hydrogen storage unit 13 is assembled to the lid 17, and the lid 17 is assembled with a bolt (not shown) so as to cover the opening 16 of the liner 14. Prepare 14
[0025]
The liner 14 is set in a filament winding device and filament winding is performed, and the resin-impregnated fiber bundle is wound around the outer surface of the liner 14 until a predetermined number of helical winding layers and hoop winding layers are formed. The hoop winding layer is mainly formed on the body 14 a of the liner 14. Next, the liner 14 around which the resin-impregnated fiber bundle is wound is removed from the filament winding device, and placed in a heating furnace to heat and cure the resin. Next, after removing burrs and the like, the valve 23 is screwed into the female screw portion of the gas passage opening 18 to complete the manufacture of the hydrogen tank 11.
[0026]
Next, the operation of the hydrogen tank 11 configured as described above will be described by taking as an example a case in which the hydrogen tank 11 is used in an electric vehicle equipped with a fuel cell.
The hydrogen tank 11 is connected to a pipe through which water (cold water or heated water) as a heat medium supplied from the heat medium supply unit flows into the passages 17a and 17b, and the valve 23 is connected to a pipe (not shown) connected to the fuel cell. Used in the state that was done. The container body 12 is filled with hydrogen under high pressure. The reason why the pressure inside the container body 12 is set to a high pressure is to increase the amount of hydrogen filling in portions other than the portion occupied by the hydrogen storage unit 13. For example, when the pressure inside the container body 12 is set to 25 MPa, the container body Hydrogen can be charged about 250 times as compared with the case where the inside of the chamber 12 is at atmospheric pressure.
[0027]
When hydrogen gas is used at the fuel electrode while the valve 23 is kept in the hydrogen releasing state, hydrogen gas is released from the hydrogen tank 11 via the valve 23 and supplied to the fuel electrode. When hydrogen gas is released from the hydrogen tank 11, the hydrogen storage / release reaction of MH moves to the release side, and hydrogen gas is released from MH. Since the release of hydrogen is an endothermic reaction, the MH consumes its own sensible heat to release hydrogen if the heat required for releasing hydrogen is not supplied by the heat medium, so that the temperature decreases. As the temperature of the MH decreases, the reaction rate of hydrogen release decreases. However, at the time of releasing hydrogen, heating water flows through the passage 17a, the heating medium pipe 19, and the passage 17b, and the heating water suppresses the temperature drop of the MH through the heating medium pipe 19 and the fins 20, so that the reaction of hydrogen release is smooth. proceed. The hydrogen released from the MH is released to the outside of the hydrogen tank 11 via the valve 23, and is supplied to the fuel electrode.
[0028]
When the hydrogen tank 11 from which hydrogen has been released is filled with hydrogen gas again, that is, when the MH stores hydrogen gas, the valve 23 is switched to a hydrogen filled state and hydrogen gas is supplied from the valve 23 to the hydrogen tank 11. The hydrogen gas supplied into the hydrogen tank 11 reacts with the MH to form a hydride and is stored in the MH. Since the hydrogen storage reaction is an exothermic reaction, the storage reaction does not proceed smoothly unless the heat generated in the hydrogen storage reaction is removed. However, when hydrogen gas is charged, cold water flows through the passage 17a, the heat medium pipe 19, and the passage 17b, and the cold water suppresses a rise in the temperature of the MH via the heat medium pipe 19 and the fins 20, thereby occluding the hydrogen gas. Is performed efficiently.
[0029]
The hydrogen storage unit 13 is supported by the liner 14 in a cantilever state with both ends of the heat medium pipe 19 fitted into 17a and 17b. Therefore, when the support member 24 is not present, a large load is applied to the end of the heat medium pipe 19. However, since the support member 24 that supports the intermediate portion of the hydrogen storage unit 13 exists, the load is also distributed and applied to the support member 24. Therefore, it is not necessary to form the supporting portion of the heat medium tube 19 so strongly.
[0030]
Since the support member 24 is made of a porous metal body having continuous pores, even if the pressure of the gas (hydrogen) existing in the space between the hydrogen storage unit 13 and the container body 12 increases, the support member 24 is deformed by the pressure. Never. On the other hand, when the MH expands, the expansion force acts on the container body 12 via the support member 24, but the support member 24 is deformed (bent) by the expansion force, so that the stress on the container body 12 is reduced. Is done. Therefore, it is possible to cope with the expansion of the hydrogen storage unit 13 without increasing the strength of the container body 12 as compared with the conventional case. Further, since the support member 24 is made of a porous body having continuous pores, a sufficient gas accommodation space can be ensured even if the apparent volume of the support member 24 is large.
[0031]
This embodiment has the following effects.
(1) The hydrogen storage unit 13 accommodated in the container main body 12 of the hydrogen tank 11 is interposed between the inner surface of the container main body 12 and the outer surface of the hydrogen storage unit 13 at an intermediate portion in the longitudinal direction. Supported by a support member 24 made of a porous metal body. Therefore, the weight of the hydrogen storage unit 13 is dispersed and added to the support member 24 as well as to the lid 17 as a support for supporting the hydrogen storage unit 13 in the cantilevered state on the container body 12. The portion 17 does not need to be formed so strong, and does not hinder weight reduction.
[0032]
(2) Since the support member 24 is made of a porous metal body having continuous pores, even if the pressure of the gas existing in the space between the hydrogen storage unit 13 and the container body 12 increases, the gas is deformed depending on the pressure. Never. However, when the hydrogen storage unit 13 expands, the expansion force acts on the container body 12 via the support member 24, but the stress on the container body 12 is reduced by the deformation of the support member 24. Therefore, it is possible to cope with the expansion of the hydrogen storage unit 13 without increasing the strength of the container body 12 as compared with the conventional case. Further, since the support member 24 is made of a porous body having continuous pores, even if the apparent volume of the support member 24 is large, a sufficient gas accommodation space can be secured, and the weight of the hydrogen tank 11 is reduced and the amount of stored gas is secured. And can be compatible. Therefore, it can be suitably used as the hydrogen tank 11.
[0033]
(3) Since the support member 24 is formed in a ring shape and is in contact with the entire hydrogen storage unit 13 in the circumferential direction, the hydrogen storage unit 13 is favorably supported even when radial vibration is applied to the hydrogen tank 11. Is done. Therefore, the hydrogen storage unit 13 is supported in a stable state even when used in a state where radial vibration is applied to the hydrogen tank 11 such as when mounted on an automobile. Further, when the pressure vessel is used in a stationary state, unlike the case where the pressure vessel is used while mounted on a car, since radial vibration is rarely applied to the hydrogen tank 11, the support member 24 is provided only on the lower side in the use state. However, in this case, it is necessary to fix the support member 24 to a position below the hydrogen tank 11 in use. However, since the support member 24 is annular, there is no need to take such considerations when fixing the support member 24, and the assembling work is simplified.
[0034]
(4) An opening 16 into which the hydrogen storage unit 13 can be inserted is provided in the dome portion 14 b of the liner 14 that forms the container body 12, and the hydrogen storage unit 13 is integrally assembled to the lid 17. Therefore, in a state where the annular support member 24 disposed in the container body 12 in contact with the inner surface thereof is arranged at a predetermined position of the trunk portion 14a of the liner 14, the drawing process of the liner is performed by spinning and heat treatment. Thereafter, the hydrogen storage unit 13 can be inserted into the liner 14 and assembled. Therefore, there is no possibility that the MH charged in the hydrogen storage unit 13 is deteriorated during the heat treatment of the liner.
[0035]
(5) Since the container body 12 has a double structure of the liner 14 and the fiber reinforced resin layer 15, the weight can be reduced as compared with the case where the whole is made of metal.
(6) Since the gas passage opening 18 as a passage for introducing and discharging hydrogen is provided at the other end of the liner 14, the supply and discharge of the heating medium and the introduction and discharge of hydrogen are performed from the same side. The structure is simplified as compared with the configuration to be performed.
[0036]
(7) Since the valve 23 has a built-in regulator and a switching unit for introducing and discharging hydrogen, there is no need to dispose a regulator or the like outside the hydrogen tank 11, and when the hydrogen tank 11 is mounted on an automobile, Installation space can be easily secured.
[0037]
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
The shape of the support member 24 is not limited to an annular shape, and a plurality of arc-shaped support members 24 may be arranged at equal intervals along the circumferential direction. Also in this case, even if radial vibration is applied to the hydrogen tank 11, the hydrogen tank 11 is favorably supported. When the support member 24 is annular, the liner 14 needs to be drawn after the support member 24 is mounted in the liner 14. However, when the support member 24 is arc-shaped, the support member 24 is opened after the drawing. 16 and can be inserted into the liner 14 and attached.
[0038]
In the hydrogen tank 11 whose installation state is determined, as shown in FIG. 3, the support member 24 may be provided at a lower position in the installation state. The support member 24 has an arc shape. Also in this case, the support member 24 can be mounted in the liner 14 after drawing.
[0039]
The shape of the hydrogen storage unit 13 is not limited to a substantially columnar shape, and may be, for example, a polygonal cross section. If the shape of the fins 20 fixed to the heat medium pipe 19 is a quadrangle, it becomes a quadrangular prismatic shape, and if it is a hexagonal shape, it becomes a hexagonal prismatic shape.
[0040]
The heat medium pipe 19 may not be provided with the fins 20 but simply flow the heat medium, and the housing space surrounded by the filter 13a may be filled with MH powder or the hydrogen storage alloy molded body may be housed. .
[0041]
The hydrogen tank 11 is not limited to a hydrogen tank mounted and used as a hydrogen source of an electric vehicle equipped with a fuel cell. For example, the hydrogen tank 11 may be applied to a hydrogen source of a hydrogen engine or a heat pump. Further, it may be used as a hydrogen source for a fuel cell of a home power supply.
[0042]
The pressure vessel is not limited to a hydrogen tank that stores hydrogen, but may be applied to a pressure vessel that stores another gas such as nitrogen or compressed natural gas.
The reinforcing fibers of the fiber-reinforced resin are not limited to carbon fibers, and other fibers generally referred to as having high elasticity and high strength, such as glass fibers, silicon carbide ceramic fibers, and aramid fibers, may be used as the reinforcing fibers.
[0043]
The material of the liner 14 is not limited to an aluminum alloy, but may be a metal that can secure airtightness and has a specific gravity similar to that of aluminum, or a synthetic resin such as polyamide or high-density polyethylene without being limited to metal.
[0044]
容器 The container body 12 is not limited to the multilayer structure of the liner 14 and the fiber reinforced resin layer 15, but may be entirely made of metal.
The following technical idea (invention) can be understood from the above embodiment.
[0045]
(1) In the invention described in claim 3, the pressure vessel is used as a fuel tank of an automobile using hydrogen as a fuel.
(2) In the invention according to any one of claims 1 to 3 and the technical idea (1), the container main body of the pressure vessel has a hollow liner and a fiber covering an outer surface of the liner. The liner has one end divided into an opening and a lid.
[0046]
(3) In the invention described in any one of claims 1 to 3 and the technical ideas (1) and (2), the assembly is assembled to the container body of the pressure container in a cantilever state. The introduction and discharge of the heat medium to and from the heat medium pipe are performed from one end of the container body.
[0047]
(4) In the invention described in the technical concept (3), an opening for introducing and discharging gas is provided at the other end of the container body.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to third aspects of the present invention, it is possible to achieve both reduction in weight and securing of the amount of stored gas.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a hydrogen storage tank according to one embodiment.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3 is a schematic sectional view of a hydrogen storage tank according to another embodiment.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a conventional pressure vessel.
[Explanation of symbols]
Reference numeral 11 denotes a hydrogen tank as a pressure vessel, 12 a container body, 13 a hydrogen storage unit as an assembly, 19 a heat medium pipe constituting the assembly, 20 fins, and 24 a support member.

Claims

A cylindrical pressure vessel in which an assembly having a heat exchange function is housed,
The assembly is formed of a porous metal body having continuous pores while being interposed between the inner surface of the container body of the pressure vessel and the outer surface of the assembly in the middle part in the longitudinal direction in a state of being in contact with both. A pressure vessel supported via a support member.

The pressure vessel according to claim 1, wherein the support member is formed in an annular shape and is in contact with the entire assembly in the circumferential direction.

3. The pressure vessel according to claim 1, wherein the assembly is a hydrogen storage unit filled with a hydrogen storage substance.