JP2006177537A - 高圧タンクシステム - Google Patents

Abstract

【課題】高圧タンク内に装備された熱交換器の熱媒管を薄肉化して熱伝達を良好にするとともに、軽量化を可能にすることができる高圧タンクシステムを提供する。
【解決手段】高圧タンクシステム１０は、水素貯蔵タンク１１と、水素貯蔵タンク１１に装備されたタンク内熱交換器１２に熱媒体を循環させる高圧配管系１３と、燃料電池１４と、燃料電池１４に熱媒体を循環させる低圧配管系１５とを備えている。高圧配管系１３及び低圧配管系１５は共に独立した閉回路で構成され、高圧配管系１３及び低圧配管系１５は熱交換器１６を介して連結され、高圧配管系１３を循環する熱媒体の加熱又は冷却が低圧配管系１５を循環する熱媒体で行われるようになっている。配管２２ａには高圧配管系１３の熱媒体をタンク内熱交換器１２へ送るようにポンプ２３が設けられ、ポンプ２３の出口側に逆止め弁２４が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高圧タンクシステムに係り、詳しくは内部に熱交換器を備えた高圧タンクを使用してガスを貯蔵、供給する高圧タンクシステムに関する。

近年、地球温暖化を抑制する意識が高まり、特に車両から排出される二酸化炭素の低減を目的として燃料電池電気自動車や水素エンジン自動車等の水素を燃料とした水素自動車の開発が盛んである。水素自動車としては、水素供給源として水素が充填された水素貯蔵タンクを搭載するものが一般的である。また、家庭用電源設備等としても水素を燃料とした燃料電池が注目されている。

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」といわれる金属の利用が着目されている。そして、水素吸蔵合金を使用した水素貯蔵タンクでは、同じ容積で水素貯蔵量を増大させることができるため、注目されている。

水素吸蔵合金からの水素の放出は吸熱反応のため、反応を円滑に進めるためには水素吸蔵合金を加熱する必要がある。また、水素吸蔵合金の水素の吸蔵反応は発熱反応のため、反応を円滑に進めるためには水素吸蔵合金を冷却する必要がある。そのため水素が充填される水素貯蔵タンク内に熱交換器を設ける必要がある。

そして、車両に搭載する水素貯蔵タンクの場合は軽量化が重要であるため、従来、水素貯蔵タンク用の軽量化を目的とした熱交換器が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、密閉箱形形状の水素吸蔵合金収容器を熱媒体流路用に間隙を有して配置し、その間隙に波形フィンを配置し、波形フィンの波頂部を前記水素吸蔵合金収容器の外壁に固定し、各水素吸蔵合金収容器に水素吸放出路を通気可能に連結している。

また、水素吸蔵合金を利用した熱利用システムにおいて、水素吸蔵合金と熱媒体との熱交換効率向上のため、水素吸蔵合金が封入される容器の壁厚の薄肉化が可能な容器が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２では、水素吸蔵合金を封入する容器を扁平形状に設けるとともに、容器の対向面間にフィン形状が方形波形状のコルゲートフィンを配置し、対向面とコルゲートフィンとを接合している。その結果、コルゲートフィンによる多数の耐圧柱を介して容器の対向面が接合されることになるため、真空引き時の低圧や、水素充填時及びサイクル作動時の高圧が印加されても容器が変形せず、容器の薄肉化が可能になる。
特開２０００−１７０９９８号公報（明細書の段落［００２４］〜［００２６］、図１，９） 特開平１１−１４２０１３号公報（明細書の段落［００２０］〜［００２２］、図１）

ところが、特許文献１及び特許文献２では容器が扁平に形成されており、容器に充填される水素が高圧といっても１〜２ＭＰａ程度の圧力を前提にしている。例えば、特許文献２では水素が１．５ＭＰａで充填（供給）されるとしている。しかし、車両に搭載される水素貯蔵タンクの場合、１回の水素充填でガソリン車並の５００ｋｍを走行可能とするためには、多量（例えば、５ｋｇ）の水素を充填する必要がある。そして、充填圧力が２ＭＰａでは、水素吸蔵合金を用いない水素貯蔵タンクではその内容積が２８００リットル必要となり、水素貯蔵タンクが大きすぎて車両に搭載するには現実的ではない。その結果、車両に搭載する大きさの水素貯蔵タンクとした場合、１回の水素充填で走行可能な距離は大幅に短くなる。水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵タンクの場合は、同じ充填圧力で水素貯蔵タンクの容積を１／２程度にすることが可能であるが、満充填時の圧力が数ＭＰａ程度では、まだ、５ｋｇ程度の水素を貯蔵するには水素貯蔵タンクが大きすぎる。そのため、水素を２０ＭＰａ以上の高圧（例えば、３５ＭＰａ程度）で充填することが行われている。しかし、特許文献１及び特許文献２の構成ではこのような高圧には耐えられない。

水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵タンクではタンク内に熱交換器が必要となり、熱媒体が流れる熱媒管内の圧力が低いため、熱媒管がタンク内の高圧で潰れないように熱媒管の外径を小さく、肉厚を厚くしなければならない。耐圧３５ＭＰａで安全率を加味してアルミニウム合金A6061-T6の外径１０ｍｍで設計すると肉厚が２．６ｍｍ程度必要となる。必要流量を確保するためには熱媒管の本数を増加させる必要がある。また、タンク内圧が７０ＭＰａでは、熱媒管の外径を同じ１０ｍｍにすると内径が１ｍｍ以下となり熱交換器の熱媒管として成立しなくなり、外径を大きくする必要がある。熱媒管の肉厚が厚くなると、熱伝達が悪くなり、重量も重くなる。

また、水素吸蔵合金を用いない単なる水素タンクの場合、熱交換器は必須ではないが、高圧のタンクから水素を供給すると、断熱膨張で供給水素の温度が低くなり、好ましくない。また、水素充填時には圧縮による発熱により、短時間で高圧に充填するのが難しくなる。従って、水素吸蔵合金を用いない単なる水素タンクの場合も熱交換器が内蔵された方が好ましい。さらに、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料としたエンジンを備えた車両等に搭載される高圧タンクにおいても同様に、圧縮天然ガスの充填時における圧縮による発熱に起因する問題を解消するには、熱交換器を内蔵するのが好ましい。そのため、水素吸蔵合金を用いない高圧タンクにおいても、熱交換器に関する前記問題点がある。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、高圧タンク内に装備された熱交換器の熱媒管を薄肉化して熱伝達を良好にするとともに、軽量化を可能にすることができる高圧タンクシステムを提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、高圧タンクと、前記高圧タンク内に装備された第１の熱交換器と、前記第１の熱交換器を流れる熱媒体が前記高圧タンク外において流れる経路を有する配管と、前記高圧タンク外において前記配管を流れる熱媒体との間で熱交換を行う第２の熱交換器とを備えている。また、前記配管内の熱媒体を前記第１の熱交換器及び前記第２の熱交換器を通るように移動させるポンプ手段と、前記高圧タンク内における前記熱媒体の圧力を、前記高圧タンク内のガスの圧力と前記熱媒体の圧力との差が、前記高圧タンク内の配管の耐圧性を満たす圧力以下となるように保持する圧力保持手段とを備えている。ここで「高圧」とは、５ＭＰａ以上を意味する。また、「熱媒体との間で熱交換を行う」とは、ヒータで熱媒体を一方的に加熱する場合も含む。

この発明では、高圧タンク内に装備された第１の熱交換器を流れる熱媒体の圧力と、高圧タンク内のガスの圧力との差が、高圧タンク内の配管の耐圧性を満たす圧力以下となるように圧力保持手段により保持される。例えば、満充填時の圧力のほぼ１／２の圧力に保持されれば、配管の肉厚をその分、薄くでき、熱伝達を良好にするとともに軽量化を可能にすることができる。

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、前記圧力保持手段は、前記高圧タンク内の前記配管に設けられ、前記配管に連通するとともに熱媒体が充満した室を前記高圧タンク内と同圧力の領域から区画する区画部材を備え、前記区画部材が該区画部材に作用する前記高圧タンク内の圧力と、前記配管内の圧力とが釣り合う状態に移動可能に構成されている。

この発明では、区画部材を介して高圧タンク内の圧力が高圧タンク内の第１の熱交換器及び配管内の熱媒体に伝達され、高圧タンク内の第１の熱交換器及び配管内の圧力が、高圧タンク内に充填されているガスの圧力と釣り合う状態となる。従って、配管及び熱交換器の管の外径を大きく、肉厚をより薄く設計でき、必要流量を容易に確保することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記圧力保持手段は、前記高圧タンク内で前記熱媒体の圧力を加圧する加圧手段と、前記高圧タンク外に出た熱媒体が前記第２の熱交換器と対応する箇所に到達する前に熱媒体の圧力を減圧する減圧手段とを有する。そして、前記熱媒体は前記加圧手段によって加圧され前記第１の熱交換器が設けられた高圧配管系と、前記減圧手段によって減圧され前記第２の熱交換器が設けられた低圧配管系とを循環する。この発明では、減圧手段より下流側で加圧手段より上流側の配管を流れる熱媒体は、圧力が低くなり、その分、配管の耐圧性を低くしても支障がないので、配管の肉厚を薄くして軽量化や管路抵抗の低減が容易になる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記ポンプ手段は、前記加圧手段としても機能する。この発明では、ポンプ手段と別に加圧手段を設ける場合に比較して、構成が簡単になる。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記加圧手段は、前記第１の熱交換器を流れる熱媒体の圧力を前記高圧タンク内の圧力に対応して変更可能に構成されている。この発明では、高圧タンク内の圧力に対応して変更することができる。従って、高圧タンク内のガスが高圧の場合は、圧力を高くし、ガスが供給されて高圧タンク内の圧力が低くなった場合は、圧力を低くするように加圧手段を駆動することにより、第１の熱交換器を流れる熱媒体の圧力を一定の高圧に保持する場合に比較して、加圧手段の駆動エネルギーを少なくできる。

請求項６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、前記第２の熱交換器は、前記第１の熱交換器が設けられた高圧配管系を流れる熱媒体と、前記高圧配管系と独立した低圧配管系を流れる熱媒体との間で熱交換を行うように構成され、前記高圧配管系が前記圧力保持手段を構成している。この発明では、高圧配管系と低圧配管系とが独立しているため、例えば、低圧配管系を流れる熱媒体を他の熱交換器を備えた装置と共用する場合、共用の配管を耐圧性の優れたものにする必要がなく、簡単な構成で対応できる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記高圧タンクは水素吸蔵材を内蔵している。この発明では、水素吸蔵材を内蔵しない構成に比較して、同じ体積で２倍以上の水素を貯蔵することができ、水素の貯蔵、供給を行う高圧タンクシステムとして好適に使用できる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記高圧タンクは充填された水素ガスを水素燃料駆動部へ供給し、前記第１の熱交換器を流れる熱媒体の加熱に、前記水素燃料駆動部の排熱が利用される。この発明の高圧タンクシステムは、例えば水素燃料自動車に搭載され、燃料電池、水素エンジン等の水素燃料駆動部へ水素ガスが供給される。そして、第１の熱交換器を介して水素吸蔵材を加熱する熱媒体が、水素燃料駆動部の排熱を利用して加熱されるため、熱媒体の加熱用に新たに加熱源を設ける必要がない。

本発明によれば、高圧タンク内に装備された熱交換器の熱媒管を薄肉化して熱伝達を良好にするとともに、軽量化を可能にすることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を燃料電池へ水素ガスを供給する高圧タンクシステムに具体化した第１の実施形態を図１にしたがって説明する。図１は高圧タンクシステムの構成図である。

高圧タンクシステム１０は、高圧タンクとしての水素貯蔵タンク１１と、水素貯蔵タンク１１に装備された第１の熱交換器としてのタンク内熱交換器１２に熱媒体を循環させる高圧配管系１３と、水素燃料駆動部としての燃料電池１４と、燃料電池１４に熱媒体を循環させる低圧配管系１５とを備えている。高圧配管系１３及び低圧配管系１５は共に独立した閉回路で構成され、高圧配管系１３及び低圧配管系１５は第２の熱交換器としての熱交換器１６を介して連結され、高圧配管系１３を循環する熱媒体の加熱又は冷却が低圧配管系１５を循環する熱媒体で行われるようになっている。この実施形態では熱媒体としてＬＬＣ（ロングライフクーラント）が使用されている。

水素貯蔵タンク１１は、タンク本体１７と、水素吸蔵材としての水素吸蔵合金ＭＨを内部に収容した水素吸蔵用ユニット１８とを備えている。タンク本体１７は、細長い中空状のライナ１７ａと、ライナ１７ａの外面の略全域を覆う繊維強化樹脂層１７ｂとを備えている。繊維強化樹脂層１７ｂの強化繊維には炭素繊維が使用されている。水素吸蔵用ユニット１８は、タンク内熱交換器１２と、タンク内熱交換器１２の周囲を覆う状態で設けられ、水素吸蔵合金ＭＨの通過を阻止するとともに水素を透過可能なフィルタ部１９とを備えている。タンク内熱交換器１２は、熱媒体が流通する略Ｕ字状に折り曲げられるとともに高圧配管系１３の高圧タンク内の配管としての熱媒管１２ａと、熱媒管１２ａに固着された多数のフィン１２ｂとを備え、フィン１２ｂの間に水素吸蔵合金ＭＨが収容されている。

水素貯蔵タンク１１は、燃料電池１４の水素供給ポート（図示せず）に管路２０を介して連結され、燃料電池１４に水素を供給する。水素貯蔵タンク１１は、満充填状態において所定圧力（例えば、約３５ＭＰａ）の高圧で水素を貯蔵し、図示しないバルブで圧力を減圧して燃料電池１４に一定の圧力（例えば、０．３ＭＰａ程度）で供給するようになっている。この実施の形態では、水素貯蔵タンク１１は、満充填状態で水素吸蔵合金ＭＨのプラトー領域の圧力（プラトー圧）より高い圧力の高圧で水素を貯蔵するようになっている。水素貯蔵タンク１１は、水素充填口２１ａを備えた管路２１に連結され、管路２１から水素貯蔵タンク１１に水素ガスの充填が可能になっている。

熱媒管１２ａは、高圧配管系１３の外部回路２２を構成する配管２２ａに連結されている。配管２２ａの一部は熱交換器１６における熱交換部１６ａを構成している。配管２２ａには高圧配管系１３の熱媒体をタンク内熱交換器１２へ送るようにポンプ手段としてのポンプ２３が設けられるとともに、ポンプ２３の出口側に逆止め弁２４が設けられている。

燃料電池１４は、例えば固体高分子型の燃料電池からなり、水素貯蔵タンク１１から供給される水素と、コンプレッサ２５から管路２６を介して供給される空気中の酸素とを反応させて直流の電気エネルギー（直流電力）を発生する。通常運転時に燃料電池１４を冷却可能にするため、前記低圧配管系１５の一部を構成する熱交換部１４ａが燃料電池１４内に配設されている。

低圧配管系１５を構成する配管２７の一部は熱交換器１６における熱交換部１６ｂを構成している。配管２７は、燃料電池１４の熱交換部１４ａの入口とラジエータ２８の出口とを連結する部分２７ａと、熱交換部１４ａの出口と熱交換部１６ｂの入口とを連結する部分２７ｂと、熱交換部１６ｂの出口とラジエータ２８の入口とを連結する部分２７ｃとを備えている。そして、部分２７ｃに配管２７内の熱媒体をラジエータ２８の入口側へ送るようにポンプ２９が設けられている。部分２７ａにバルブＶ１が設けられ、バルブＶ１よりラジエータ２８側の部分には、熱交換部１４ａを迂回して熱媒体を部分２７ｂへ供給するバイパス部２７ｄが設けられ、バイパス部２７ｄにはバルブＶ２が設けられている。ラジエータ２８は、モータ３０により回転されるファン３０ａを備え、ラジエータ２８からの放熱が効率よく行われるようになっている。

前記ポンプ２３，２９、コンプレッサ２５、モータ３０、バルブＶ１，Ｖ２は、制御装置３１からの指令によって運転あるいは切換え制御されるようになっている。制御装置３１には、水素貯蔵タンク１１内の圧力を検出する圧力センサ（図示せず）の検出信号が入力される。制御装置３１は、ポンプ２３を制御するようになっている。この実施形態では配管２２ａ内には水素貯蔵タンク１１の満充填時の圧力（例えば、３５ＭＰａ）のほぼ１／２で冷媒が入っている。

次に前記のように構成された装置の作用を説明する。
高圧タンクシステム１０は、例えば、電気自動車に搭載されて使用され、燃料電池１４は電気自動車のモータを駆動する電源となる。

燃料電池１４は、環境温度が燃料電池１４の発電が可能な予め設定された温度（設定温度）以上の場合に通常運転が行われる。制御装置（図示せず）は環境温度を計測する温度センサ（図示せず）の検出信号に基づいて、環境温度が前記設定温度以上であれば始動時から通常運転を行い、環境温度が設定温度未満の場合には暖機を行った後、通常運転に移行する。通常運転時には、水素貯蔵タンク１１から水素が燃料電池１４のアノード極側へ供給される。また、コンプレッサ２５が駆動されて、空気が所定の圧力に加圧されて燃料電池１４のカソード極側へ供給される。

固体高分子型燃料電池は、８０℃程度で効率よく発電が行われるが、水素と酸素との化学反応は発熱反応のため、発電を継続すると、反応熱のため燃料電池１４の温度が８０℃程度の適正温度より上昇する。この温度上昇を防止するため、低圧配管系１５の配管２７内をラジエータ２８で冷却された熱媒体が循環される。そのため、制御装置３１は、燃料電池１４の運転時には、バルブＶ１を開状態に、バルブＶ２を閉状態にそれぞれ保持する指令信号を出力する。これにより、低圧配管系１５の熱媒体は、バイパス部２７ｄを流れずに部分２７ｂを流れる状態、即ちラジエータ２８から排出された熱媒体が燃料電池１４の熱交換部１４ａを経て流れる状態に保持される。この状態では、燃料電池１４を冷却後の温まった熱媒体が熱交換器１６の熱交換部１６ａを通過する際に、高圧配管系１３の熱交換部１６ｂとの間で熱交換を行い、高圧配管系１３内の熱媒体が加熱される。即ち、高圧配管系１３の熱媒体は、燃料電池１４を冷却後の温まった熱媒体により加熱される。

また、水素貯蔵タンク１１内の圧力が予め設定された第１の設定圧力以下になると、水素吸蔵合金ＭＨからの水素の放出が必要になる。水素吸蔵合金ＭＨからの水素の放出は吸熱反応のため、反応を円滑に進めるためには水素吸蔵合金ＭＨを加熱する必要があり、加熱された熱媒体がタンク内熱交換器１２を流れる必要がある。そのため、制御装置３１は、水素貯蔵タンク１１内の圧力が予め設定された第１の設定圧力以下になると熱媒体が水素貯蔵タンク１１を加熱する状態、即ち熱媒体がタンク内熱交換器１２を流れる状態にポンプ２３を運転する指令信号を出力する。これにより、熱交換器１６において加熱された熱媒体が配管２２ａを経てタンク内熱交換器１２に供給され、水素吸蔵合金ＭＨを加熱した後、熱交換部１６ｂへ送られる状態となる。水素貯蔵タンク１１内の圧力が予め設定された第１の設定圧力より高い第２の設定圧力以上になると、制御装置３１は、熱媒体がタンク内熱交換器１２を流れないようにポンプ２３に停止指令信号を出力する。

制御装置３１は、水素貯蔵タンク１１において、熱媒体による加熱を予め設定された所定時間継続しても第１の設定圧力に達しない状態になった時点で水素の充填が必要と判断する。そして、報知手段（例えばランプ等の表示部）を駆動させる。

水素貯蔵タンク１１に水素ガスを充填（貯蔵）する際、制御装置３１は、熱媒体が燃料電池１４の熱交換部１４ａへ供給されずにバイパス部２７ｄを経て部分２７ｂを流れる状態に切り換える指令信号をＶ１，Ｖ２へ出力する。そして、バルブＶ１が閉状態に保持され、バルブＶ２が開状態に保持され、ラジエータ２８で冷却された熱媒体は燃料電池１４の熱交換部１４ａを経ずに熱交換器１６へ供給される状態となる。また、制御装置３１はポンプ２３に運転指令を出力する。

そして、例えば、図示しない水素ステーションのディスペンサのカップラが水素充填口２１ａに連結されて、水素ステーションの水素カードルと水素貯蔵タンク１１の圧力差により、水素貯蔵タンク１１に水素ガスが充填される。水素カードルから水素貯蔵タンク１１内へ供給された水素ガスは、水素吸蔵合金ＭＨと反応して水素化物となって水素吸蔵合金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、高圧配管系１３を流れる熱媒体は、熱交換器１６において低圧配管系１５を流れる熱媒体で冷却された後、タンク内熱交換器１２を流れる状態となるため、水素吸蔵合金ＭＨが冷却されて吸蔵反応が円滑に進行する。

水素貯蔵タンク１１内の圧力は、満充填時に最大で、水素の使用により低下する。燃料電池１４の冷却に使用した熱媒体が水素貯蔵タンク１１のタンク内熱交換器１２を流れる構成では、熱媒体の流路となる配管内の圧力は０．５ＭＰａ程度である。そのため、満充填時の高圧（例えば、３５ＭＰａ）と比較した場合、その差が非常に大きくなり、タンク内熱交換器１２の耐圧性をその高圧に対応したものにする必要がある。しかし、この実施形態では、タンク内熱交換器１２を流れる熱媒体は高圧配管系１３を満充填時の水素貯蔵タンク１１内の圧力の１／２程度に設定されている。従って、タンク内熱交換器１２の耐圧性はほぼ１／２でよい。

この実施形態では以下の効果を有する。
（１）高圧タンクとしての水素貯蔵タンク１１内に装備されたタンク内熱交換器１２を流れる熱媒体は、水素貯蔵タンク１１内における該熱媒体の圧力と、水素貯蔵タンク１１内のガスの圧力との差が、水素貯蔵タンク１１内の熱媒管１２ａの耐圧性を満たす圧力以下となるように保持される。例えば、満充填時の圧力のほぼ１／２の圧力に保持される。従って、熱媒管１２ａの肉厚をその分、薄くでき、熱伝達を良好にするとともに軽量化を可能にすることができる。

（２）熱交換器１６は、タンク内熱交換器１２が設けられた高圧配管系１３を流れる熱媒体と、高圧配管系１３と独立した低圧配管系１５を流れる熱媒体との間で熱交換を行うように構成されている。従って、低圧配管系１５を流れる熱媒体を他の熱交換器を備えた装置である燃料電池１４と共用する場合、低圧配管系１５の配管２７を耐圧性の優れたものにする必要がなく、簡単な構成で対応できる。

（３）水素貯蔵タンク１１は水素吸蔵合金ＭＨを内蔵しているため、水素吸蔵合金ＭＨを内蔵しない構成に比較して、同じ体積で２倍以上の水素を貯蔵することができ、水素の貯蔵、供給を行う高圧タンクシステムとして好適に使用できる。また、水素貯蔵タンク１１は、満充填の状態で、水素吸蔵合金ＭＨが充填されていない空間に水素吸蔵合金ＭＨのプラトー圧より高い圧力で水素が充填されているため、水素吸蔵合金ＭＨのプラトー圧で水素が充填されている水素貯蔵タンクに比較して水素貯蔵量が多くなる。

（４）水素貯蔵タンク１１は、充填された水素ガスを水素燃料駆動部としての燃料電池１４へ供給し、水素吸蔵合金ＭＨの加熱時にはタンク内熱交換器１２を流れる熱媒体の加熱に、燃料電池１４の排熱が利用される。従って、水素吸蔵合金ＭＨを加熱する前記熱媒体の加熱用に新たに加熱源を設ける必要がない。

（５）水素貯蔵タンク１１への水素の充填時には、タンク内熱交換器１２を流れる熱媒体の冷却に、燃料電池１４の冷却用の構成（ラジエータ２８、モータ３０、ファン３０ａ）が利用される。従って、水素吸蔵合金ＭＨを冷却する前記熱媒体の冷却用に新たに冷却源を設ける必要がない。

（６）水素貯蔵タンク１１への水素の充填時には、ラジエータ２８で冷却された燃料電池１４の冷却用の熱媒体は燃料電池１４を迂回して、熱交換器１６へ供給されて高圧配管系１３の熱媒体の冷却を行う。従って、燃料電池１４の運転を停止した直後で、燃料電池１４が熱い状態において水素の充填を開始しても支障がない。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を図２に従って説明する。この実施形態は、高圧配管系１３と低圧配管系１５とが連続しており、同じ熱媒体が高圧配管系１３及び低圧配管系１５を移動する（流れる）点が前記第１の実施形態の構成と大きく異なっている。前記第１の実施形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。

燃料電池１４の熱交換部１４ａの出口側に一端が接続されている部分２７ｂの端部は、熱媒体を一時貯留する熱媒体槽３２に接続されている。水素貯蔵タンク１１に設けられたタンク内熱交換器１２の入口側と、熱媒体槽３２との間に設けられた配管３３ａの途中にポンプ２３が設けられている。ポンプ２３は熱媒体をタンク内熱交換器１２の入口側に送るように設けられ、配管３３ａにはポンプ２３の入口側に逆止め弁２４が設けられている。ポンプ２３には圧力可変式のポンプが使用されている。この実施形態においてはポンプ２３は加圧手段としても機能する。

タンク内熱交換器１２の出口側と、ラジエータ２８の入口側とが配管３３ｂで接続され、配管３３ｂの途中に減圧弁３４が設けられている。減圧弁３４は、タンク内熱交換器１２から出た配管３３ｂ内の圧力を０．５ＭＰａ程度の低圧に減圧するように構成されている。配管３３ａと配管３３ｂとの間には、ポンプ２３から吐出された熱媒体がタンク内熱交換器１２を迂回してラジエータ２８に流れるようにするバイパス部３３ｃが設けられ、配管３３ａとバイパス部３３ｃとの分岐部に電磁三方弁３５が設けられている。電磁三方弁３５も制御装置３１により制御される。減圧弁３４は、配管３３ｂとバイパス部３３ｃとの分岐部より下流側に設けられている。この実施形態では、ポンプ２３より下流側で、減圧弁３４より上流側の部分が高圧配管系１３を構成する。また、ポンプ２３より上流側で、減圧弁３４より下流側の部分が低圧配管系１５を構成する。

この実施形態では、熱交換部１４ａが、タンク内熱交換器１２（第１の熱交換器）を流れる熱媒体と、水素貯蔵タンク１１外において熱交換を行う第２の熱交換器を構成する。また、ラジエータ２８も前記第２の熱交換器を構成する。

この実施形態では、高圧配管系１３及び低圧配管系１５を流れる熱媒体は、一つのポンプ２３から吐出される。制御装置３１は燃料電池１４の運転中は、熱媒体が熱交換部１４ａを通過するように両バルブＶ１，Ｖ２を制御する。燃料電池１４の運転中、水素貯蔵タンク１１内の圧力が第１の設定圧力以下になると、水素吸蔵合金ＭＨから水素を発生させるために制御装置３１は、熱媒体が水素貯蔵タンク１１を加熱する状態に、電磁三方弁３５及びポンプ２３を制御する。即ち熱媒体がタンク内熱交換器１２を流れる状態に電磁三方弁３５を制御し、タンク内熱交換器１２の内圧が水素貯蔵タンク１１内の圧力のほぼ１／２となるようにポンプ２３を制御する。従って、熱媒体は、水素貯蔵タンク１１内の圧力のほぼ１／２に加圧された高圧状態で高圧配管系１３を流れた後、減圧弁３４で低圧（例えば、０．５ＭＰａ）に減圧された状態で低圧配管系１５を流れる。

また、燃料電池１４の運転中、水素貯蔵タンク１１内の圧力が予め設定された第１の設定圧力より高い第２の設定圧力以上になると、水素吸蔵合金ＭＨからの水素発生は十分と判断し、制御装置３１は、熱媒体がタンク内熱交換器１２を流れずにバイパス部３３ｃを経て流れるように電磁三方弁３５を制御する。そして、ポンプ２３から吐出された熱媒体は、タンク内熱交換器１２を経ずに減圧弁３４で減圧されてラジエータ２８へ向かって流れる。従って、一つのポンプ２３であっても燃料電池１４の運転中に、水素吸蔵合金ＭＨを加熱する状態、即ちタンク内熱交換器１２に熱媒体を流す状態と、水素吸蔵合金ＭＨを加熱しない状態、即ちタンク内熱交換器１２に熱媒体を流さない状態とに制御することができる。

水素貯蔵タンク１１への水素充填時には、制御装置３１は、熱媒体が熱交換部１４ａを通過せずに部分２７ｂを通過するように両バルブＶ１，Ｖ２を制御する。また、制御装置３１は、熱媒体が水素吸蔵合金ＭＨを冷却する状態、即ち熱媒体がタンク内熱交換器１２を流れる状態に電磁三方弁３５を保持するように制御する。従って、ラジエータ２８で冷却された熱媒体は、燃料電池１４を経ずに、水素貯蔵タンク１１とラジエータ２８との間で循環される。

従って、この実施形態においては、前記第１の実施形態の効果（１），（３）〜（６）と同様の効果を有する他に次の効果を有する。
（７）高圧配管系１３と低圧配管系１５とが完全に独立した配管で構成されているのではなく、共通の熱媒体が一つのポンプ２３により共通の配管を循環する構成のため、高圧配管系１３及び低圧配管系１５の配管の構成が簡単になる。

（８）高圧配管系１３に、ポンプ２３から吐出された熱媒体がタンク内熱交換器１２を迂回して低圧配管系１５へ供給するためのバイパス部３３ｃが設けられ、電磁三方弁３５の切換制御により熱媒体の流路が切り換えられる。従って、一つのポンプ２３を使用した構成において、燃料電池１４の運転中に、熱媒体による水素吸蔵合金ＭＨの加熱が不要な状態のときに水素吸蔵合金ＭＨを加熱しない構成が簡単になる。

（９）バイパス部３３ｃの位置がタンク内熱交換器１２を迂回した熱媒体が減圧弁３４を通過する位置に設けられている。従って、熱媒体がタンク内熱交換器１２を通過するときと、迂回するときとでポンプ２３の吐出圧を変更しなくても、低圧配管系１５には低圧の熱媒体が流れ、ポンプ２３の制御が第１の実施形態に比較して簡単になる。

（１０）水素貯蔵タンク１１の水素吸蔵合金ＭＨを加熱する際、燃料電池１４を冷却後の加熱された熱媒体がポンプ２３で加圧されて直接、タンク内熱交換器１２へ供給される。従って、水素吸蔵合金ＭＨを加熱する熱媒体が、燃料電池１４を冷却後の加熱された熱媒体により、熱交換器１６を介して加熱される構成に比較して効率良く加熱される。

（１１）水素吸蔵合金ＭＨの加熱又は冷却を行う熱媒体の加熱又は冷却が低圧配管系１５に設けられた熱交換器で行われるため、当該熱交換器を高圧配管系１３に設ける場合に比較して熱交換器の耐圧性を配慮する必要がない。

（第３の実施形態）
次に第３の実施形態を図３及び図４に従って説明する。この実施形態は、水素貯蔵タンク１１内において、タンク内熱交換器１２の外側の圧力と内側の圧力とが釣り合うように構成されている点が前記第１及び第２の実施形態と大きく異なっている。その他の構成は第２の実施形態と基本的に同じであり、第２の実施形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。

水素貯蔵タンク１１内には、タンク内熱交換器１２の熱媒管１２ａに連通する状態で圧力保持手段３６が設けられている。圧力保持手段３６としては、例えば、図４（ａ）に示すようなダイアフラム式のものあるいは、図４（ｂ）に示すようなピストン式のものが使用される。ダイアフラム式の圧力保持手段３６は、ハウジングとしてのケース３７を、水素貯蔵タンク１１内と同圧力の領域としての第１の室３７ａと、熱媒管１２ａに連通するとともに熱媒体が充満した第２の室３７ｂとに区画する区画部材としてのダイアフラム３８を備えている。第１の室３７ａは孔３７ｃを介して水素貯蔵タンク１１内と連通されている。そして、第１の室３７ａに水素貯蔵タンク１１内の水素が侵入してその圧力がダイアフラム３８を介して第２の室３７ｂ内の熱媒体に伝達されて、熱媒管１２ａ内の熱媒体の圧力が水素貯蔵タンク１１内の圧力と同等になるまでダイアフラム３８が第２の室３７ｂ側に押圧されて、熱媒管１２ａの内外の圧力差が無くなる状態となる。

ピストン式の圧力保持手段３６は、ハウジングとしてのシリンダ３９内に区画部材としてのピストン４０を備え、ピストン４０で区画された水素貯蔵タンク１１内と同圧力の領域としての第１の室３９ａは、孔３９ｃを介して水素貯蔵タンク１１内と連通されている。熱媒体が充満した第２の室３９ｂは熱媒管１２ａに連通している。そして、第１の室３９ａに水素貯蔵タンク１１内の水素が侵入してその圧力がピストン４０を介して第２の室３９ｂ内の熱媒体に伝達されて、熱媒管１２ａ内の熱媒体の圧力が水素貯蔵タンク１１内の圧力と同等になるまでピストン４０が第２の室３９ｂ側に押圧されて、熱媒管１２ａの内外の圧力差が無くなる状態となる。

この実施形態では、圧力保持手段３６は加圧手段として機能する。
また、減圧弁３４は、配管３３ｂとバイパス部３３ｃとの分岐部より上流側に設けられている。従って、この実施形態ではポンプ２３から吐出された熱媒体が、配管３３ａと配管３３ｂとを接続するバイパス部３３ｃを介して、タンク内熱交換器１２及び減圧弁３４を迂回する状態でラジエータ２８に流れるようになる。

この実施形態では、燃料電池１４の運転中、水素吸蔵合金ＭＨを加熱する際は、熱媒体がバイパス部３３ｃを流れずにタンク内熱交換器１２を流れるように電磁三方弁３５が制御されるとともに、ポンプ２３は熱媒体を高圧で吐出する。また、燃料電池１４の運転中、水素吸蔵合金ＭＨを加熱しない場合は、熱媒体がタンク内熱交換器１２を流れずにバイパス部３３ｃを流れるように電磁三方弁３５が制御されるとともに、ポンプ２３は熱媒体を低圧（例えば、０．５ＭＰａ）で吐出する。

なお、配管３３ａのポンプ２３より下流側の部分及び配管３３ｂの減圧弁３４より上流側の部分には配管３３ａ，３３ｂの内側から高圧が作用するが、それらの長さは短いので、肉厚を厚くしても全体としての重量増加は少ない。しかし、それらの部分の長さはできるだけ短い方が好ましい。

従って、この実施形態においては、前記第１の実施形態の効果（３）〜（６）及び第２の実施形態の効果（７），（８），（１０），（１１）と同様の効果を有する他に次の効果を有する。

（１２）圧力保持手段３６は、高圧配管系１３の水素貯蔵タンク１１内の配管である熱媒管１２ａに設けられ、熱媒管１２ａに連通するとともに熱媒体が充満した第２の室３７ｂ，３９ｂを水素貯蔵タンク１１内と区画する区画部材としてのダイアフラム３８又はピストン４０を備えている。そして、ダイアフラム３８又はピストン４０がダイアフラム３８又はピストン４０に作用する水素貯蔵タンク１１内の圧力と、熱媒管１２ａ内の圧力とが釣り合う状態に移動可能に構成されている。従って、熱媒管１２ａに外側から加わる圧力と、内側から加わる圧力とが同じになり、水素貯蔵タンク１１内が高圧であっても熱媒管１２ａの内外の圧力差が無くなり、大きな圧力差に基づく疲労や破壊を回避することができる。また、熱媒管１２ａの肉厚をその分、薄くでき、熱伝達を良好にするとともに軽量化を可能にすることができる。また、前記第１及び第２の実施形態に比較して、熱媒管１２ａの外径を大きく、肉厚を薄く設計できるため、必要流量をより容易に確保できるとともに、製造コストが低下する。

（１３）熱媒管１２ａに流れる熱媒体は液体のため、ダイアフラム３８又はピストン４０により押圧されて水素貯蔵タンク１１の内圧と等しくなるまでの体積変化は小さいので、一般的なタンクに組み込みが容易な小さい体積の装置を使用できる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
○ 第１の実施形態において、配管２７の部分２７ｂと部分２７ｃとの間に、図１に鎖線で示すように、熱交換器１６を迂回してラジエータ２８に熱媒体が流れるバイパス部２７ｅを設け、部分２７ｂとバイパス部２７ｅとの分岐部に電磁三方弁４１を設けてもよい。電磁三方弁４１は部分２７ｂを流れる熱媒体が熱交換器１６を迂回して部分２７ｃへ流れる状態と、熱交換器１６を経て部分２７ｃへ流れる状態とに切り換えられる。そして、燃料電池１４の運転中に水素吸蔵合金ＭＨの加熱が不要な時は、熱媒体が熱交換器１６を迂回するように電磁三方弁４１が切り換えられ、水素吸蔵合金ＭＨの加熱が必要な時は、熱媒体が熱交換器１６を通るように電磁三方弁４１が切り換えられる。この場合、第１の実施形態と異なり、燃料電池１４の運転中にポンプ２３を運転したり停止させたりせずに、継続して運転しても差し支えない。従って、ポンプ２３の制御が第１の実施形態に比較して簡単になる。

○ 第１の実施形態において、外部回路２２にアキュムレータを設けてもよい。この場合、ポンプ２３が脈動しても高圧配管系１３の圧力変動が抑制される。
○ 各実施形態において、燃料電池１４の運転中、水素貯蔵タンク１１内の圧力に拘わらず、熱媒体がタンク内熱交換器１２を流れる構成としてもよい。即ち、タンク内熱交換器１２に熱媒体が流れないようにポンプ２３の運転を停止したり、高圧配管系１３にタンク内熱交換器１２を迂回する経路を設けて電磁三方弁３５等の切換え制御を行ったりする構成を省略してもよい。この場合、制御が簡単になるとともに、高圧配管系１３の構成も簡単になる。

○ 第２及び第３の実施の形態において、バイパス部３３ｃ及び電磁三方弁３５を省略するとともに、逆止め弁２４を水素貯蔵タンク１１の口金内に内蔵し、ポンプ２３の吐出口を熱媒管１２ａの入口端部に接合し、減圧弁３４の入口を熱媒管１２ａの出口端部に接合する。この場合、高圧配管系１３の配管は全て水素貯蔵タンク１１内となり、水素貯蔵タンク１１の外に設けられる熱媒体の配管は耐圧性の要求されない配管を使用することができる。

○ ポンプ２３の出口側に逆止め弁２４を設ける代わりに、ポンプ２３として逆流が生じ難いポンプ（例えば、プランジャ式のポンプ）を使用してもよい。
○ 第２の実施形態においても、減圧弁３４をバイパス部３３ｃの配管３３ｂからの分岐部よりタンク内熱交換器１２側に設け、熱媒体がタンク内熱交換器１２を迂回するときには、ポンプ２３をその吐出圧力が低圧（例えば、０．５ＭＰａ程度）となるように運転してもよい。

○ 第２の実施形態において、燃料電池１４の運転中、熱媒体がタンク内熱交換器１２を迂回してバイパス部３３ｃを流れる状態では、ポンプ２３をその吐出圧力が低圧（例えば、０．５ＭＰａ程度）となるように制御してもよい。この場合、ポンプ２３を常に高圧の吐出圧力で運転するのに比較して、消費エネルギーを少なくできる。

○ 第２の実施形態のようにポンプ２３が熱媒体を低圧の熱媒体槽３２から汲み上げる構成において、ポンプ２３の吐出圧力を水素貯蔵タンク１１の内圧に対応して変更する構成に限らず、第１の実施形態のように一定の吐出圧力でポンプ２３の運転を行う構成としてもよい。

○ 一定の吐出圧力でポンプ２３の運転を行う構成において、一定の吐出圧力としては、満充填時の圧力のほぼ１／２の圧力に限らず、満充填時の圧力のほぼ１／２の圧力より大きくても小さくてもよいが、満充填時の圧力の３０％〜７０％の範囲の圧力が好ましい。

○ 水素貯蔵タンク１１は水素吸蔵合金ＭＨを内蔵する構成に限らず、例えば、水素吸蔵用ユニット１８に代えて、タンク内熱交換器１２を内蔵した構成としてもよい。この場合、水素を高圧で充填する際は、断熱圧縮により発生する熱を除去するため、タンク内熱交換器１２に冷却された熱媒体が流され、水素貯蔵タンク１１内に水素を高圧充填する際の時間を、タンク内熱交換器１２を装備しない場合に比較して短くできる。また、水素貯蔵タンク１１内の水素の加熱が必要な場合は、加熱された熱媒体をタンク内熱交換器１２に流すことにより対応できる。

○ タンク内熱交換器１２は熱媒管１２ａを介して片持ち状態でライナ１７ａに支持される構成に限らず、熱媒管がタンク本体１７を貫通するとともに、熱媒管の両端で１７に支持される構成のものであってもよい。

○ タンク内熱交換器１２は、熱媒管１２ａにフィン１２ｂを備えずに、単に熱媒体を流す構成としてもよい。
○ 熱媒体は液体に限らず、気体であってもよいが、液体の方が熱交換効率が高い。

○ 第３の実施形態において使用される圧力保持手段３６は、第１の室３７ａ，３９ａが孔３７ｃ，３９ｃを介して水素貯蔵タンク１１内と連通する構成に限らない。例えば、ダイアフラム式の場合、図５（ａ）に示すように、第１の室３７ａのダイアフラム３８と対向する側全体が開放されていてもよい。また、ピストン式の場合、シリンダ３９からのピストン４０の離脱が阻止された構造であれば、図５（ｂ）に示すように、シリンダ３９としてピストン４０に対して第２の室３９ｂと反対側の部分全体が開放された構成のものを使用してもよい。

○ 第３の実施形態において使用される圧力保持手段３６として、ベローズを使用してもよい。ベローズとしては金属製のベローズが好ましい。
○ 第１の実施形態において、高圧配管系１３の冷媒を水素貯蔵タンク１１の満充填時の圧力のほぼ１／２の圧力にする代わりに、第３の実施形態の圧力保持手段３６を設けても良い。

○ 第２の実施形態においてはポンプ手段としてのポンプ２３は加圧手段としても機能を果たしているが、ポンプ手段と、加圧手段を別のポンプで構成しても良い。例えば加圧手段としてのポンプ２３を電磁三方弁３５より下流であり逆止め弁２４より上流に設け、減圧弁３４をタンク内熱交換器１２の出口で配管３３ｂ上でありバイパス部３３ｃとの分岐点より上流に設け、ポンプ手段としてのポンプを新たにラジエータ２８の入口付近に設けても良い。

○ 高圧配管系１３を流れる熱媒体を加熱する手段として、熱交換器１６や燃料電池１４の熱交換部１４ａのように熱交換で熱媒体を加熱する構成に代えて、熱媒体が流れる配管をヒータで直接加熱してもよい。

○ バルブＶ１，Ｖ２を設ける代わりに、部分２７ａとバイパス部２７ｄとの分岐部に電磁三方弁を設けてもよい。
○ 電磁三方弁３５に代えて、配管３３ａの配管３３ａとバイパス部３３ｃとの分岐部より下流の位置と、バイパス部３３ｃとにそれぞれバルブを設けたり、電磁三方弁４１に代えて、部分２７ｂの部分２７ｂとバイパス部２７ｅとの分岐部より下流の位置と、バイパス部２７ｅとにそれぞれバルブを設けたりしてもよい。

○ 高圧タンクシステム１０は、高圧タンクとして水素貯蔵タンク１１を備え、燃料電池電気自動車や水素エンジン自動車等の水素燃料自動車に水素源として搭載されて使用するものに限らず、例えば、家庭用電源の燃料電池の水素源として使用される高圧タンクシステム１０として使用してもよい。

〇 水素貯蔵タンク１１は、満充填した時の圧力が約３５ＭＰａに限らず、３５ＭＰａより大きくても、小さくてもよい。
○ 水素貯蔵タンク１１は水素吸蔵合金以外の水素吸蔵材、例えば、活性炭素繊維（activated carbon fiber）や単層カーボンナノチューブを収容した構成としてもよい。

○ 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。

○ タンク本体１７は、ライナ１７ａ及び繊維強化樹脂層１７ｂからなる構成に限らず、全体が金属製であってもよい。しかし、ライナ１７ａ及び繊維強化樹脂層１７ｂからなる構成の方が同じ容積、同じ耐圧性で比較した場合に軽量となる。

○ 高圧タンクシステム１０は、低圧配管系１５を備えず、高圧配管系１３のみで構成されてもよい。例えば、第１の実施形態の構成から低圧配管系１５を省略し、外部回路２２の配管２２ａの途中に、配管２２ａ内を流れる熱媒体を加熱する加熱手段と、配管２２ａ内を流れる熱媒体を冷却する冷却手段とを設けてもよい。

○ 高圧タンクシステム１０は、高圧タンクとして水素ガスを貯蔵、供給する水素貯蔵タンク１１を備えたものに限らず、例えば窒素、圧縮天然ガス等の他のガスを貯蔵、供給する高圧タンクを備えてもよい。この場合も、高圧タンク内に窒素、圧縮天然ガス等の他のガスを充填する際の断熱圧縮により発生する熱が、高圧タンク内に装備されたタンク内熱交換器１２により除去され、高圧タンク内にガスを高圧充填する際の時間を、タンク内熱交換器１２を装備しない場合に比較して短くできる。また、高圧タンク内のガスの加熱が必要な場合は、加熱された熱媒体をタンク内熱交換器１２に流すことにより対応できる。

以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記第２の熱交換器は低圧配管系を流れる熱媒体との間で熱交換を行うように構成されている。

（２）請求項１〜請求項７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、前記高圧タンクシステムは水素燃料自動車用である。
（３）タンク本体と、前記タンク本体内に装備された熱交換器と、前記熱交換器の熱媒管に連通するとともに熱媒体が充満可能な室を前記タンク本体内と同圧力の領域から区画する区画部材を備え、前記区画部材が該区画部材に作用する前記タンク本体内の圧力と、前記熱媒管内の圧力とが釣り合う状態に移動可能に構成されている圧力保持手段とを備えた高圧タンク。

第１の実施形態における高圧タンクシステムの概略構成図。 第２の実施形態における高圧タンクシステムの概略構成図。 第３の実施形態における高圧タンクシステムの概略構成図。 （ａ），（ｂ）は第３の実施形態における圧力保持手段の概略断面図。 （ａ），（ｂ）は別の実施形態における圧力保持手段の概略断面図。

符号の説明

ＭＨ…水素吸蔵材としての水素吸蔵合金、１１…高圧タンクとしての水素貯蔵タンク、１２…第１の熱交換器としてのタンク内熱交換器、１３…高圧配管系、１４…水素燃料駆動部としての燃料電池、１５…低圧配管系、１６…第２の熱交換器としての熱交換器、２２ａ，２７，３３ａ，３３ｂ…配管、２３…加圧手段及びポンプ手段としてのポンプ、２４…圧力保持手段を構成する逆止め弁、３４…減圧手段としての減圧弁、３６…圧力保持手段、３８…区画部材としてのダイアフラム、４０…同じくピストン。

Claims (8)

1. 高圧タンクと、
   前記高圧タンク内に装備された第１の熱交換器と、
   前記第１の熱交換器を流れる熱媒体が前記高圧タンク外において流れる経路を有する配管と、
   前記高圧タンク外において前記配管を流れる熱媒体との間で熱交換を行う第２の熱交換器と、
   前記配管内の熱媒体を前記第１の熱交換器及び前記第２の熱交換器を通るように移動させるポンプ手段と、
   前記高圧タンク内における前記熱媒体の圧力を、前記高圧タンク内のガスの圧力と前記熱媒体の圧力との差が、前記高圧タンク内の配管の耐圧性を満たす圧力以下となるように保持する圧力保持手段と
   を備えた高圧タンクシステム。
2. 前記圧力保持手段は、前記高圧タンク内の前記配管に設けられ、前記配管に連通するとともに熱媒体が充満した室を前記高圧タンク内と同圧力の領域から区画する区画部材を備え、前記区画部材が該区画部材に作用する前記高圧タンク内の圧力と、前記配管内の圧力とが釣り合う状態に移動可能に構成されている請求項１に記載の高圧タンクシステム。
3. 前記圧力保持手段は、前記高圧タンク内で前記熱媒体の圧力を加圧する加圧手段と、前記高圧タンク外に出た熱媒体が前記第２の熱交換器と対応する箇所に到達する前に熱媒体の圧力を減圧する減圧手段とを有し、
   前記熱媒体は前記加圧手段によって加圧され前記第１の熱交換器が設けられた高圧配管系と、前記減圧手段によって減圧され前記第２の熱交換器が設けられた低圧配管系とを循環する、請求項１に記載の高圧タンクシステム。
4. 前記ポンプ手段は、前記加圧手段としても機能する、請求項３に記載の高圧タンクシステム。
5. 前記加圧手段は、前記第１の熱交換器を流れる熱媒体の圧力を前記高圧タンク内の圧力に対応して変更可能に構成されている請求項３又は請求項４に記載の高圧タンクシステム。
6. 前記第２の熱交換器は、前記第１の熱交換器が設けられた高圧配管系を流れる熱媒体と、前記高圧配管系と独立した低圧配管系を流れる熱媒体との間で熱交換を行うように構成され、
   前記高圧配管系が前記圧力保持手段を構成している請求項１又は請求項２に記載の高圧タンクシステム。
7. 前記高圧タンクは水素吸蔵材を内蔵している請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の高圧タンクシステム。
8. 前記高圧タンクは充填された水素ガスを水素燃料駆動部へ供給し、前記第１の熱交換器を流れる熱媒体の加熱に、前記水素燃料駆動部の排熱が利用される請求項７に記載の高圧タンクシステム。

Images