JP2009222200A - Hydrogen storage tank - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素吸蔵合金を利用した水素貯蔵タンクに関する。 The present invention relates to a hydrogen storage tank using a hydrogen storage alloy.
水素貯蔵タンクとしては、粉末化された水素吸蔵合金(以下、MHという)を内部に収容し、MHに水素を吸蔵させて貯蔵を行うとともに、MHから水素を放出させて利用するものが知られている。ところが、このような水素貯蔵タンクにおいて、MHを内部に収容するとMHは沈降して、タンク内におけるMHが部分的に圧密化し、その状態でMHが水素を吸蔵して膨張するとタンクに局部的に過大な応力が発生して悪影響を及ぼすことがあった。 As a hydrogen storage tank, a powdered hydrogen storage alloy (hereinafter referred to as MH) is stored inside and stored by storing hydrogen in MH and releasing hydrogen from MH for use. ing. However, in such a hydrogen storage tank, when MH is accommodated inside, MH settles, MH in the tank is partially consolidated, and when MH absorbs hydrogen and expands in this state, the tank locally Excessive stress may be generated and adversely affected.
そこで、従来、良熱伝導性の密閉筒体内に、密閉筒体の内部空間を複数の小室に区画する隔壁を設け、各小室に金属水素化物粉末(MH)を充填し、小室毎に隔壁で金属水素化物粉末を保持する金属水素化物粉末内蔵の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に記載の金属水素化物粉末内蔵の熱交換器では、水素ガス出入用の水素ガス出入管が密閉筒体内に対して密閉筒体の軸心に沿うように嵌入されるとともに水素ガス出入管に径方向に延びる複数の隔壁が設けられることで、水素ガス出入管を介して外部への水素放出及び外部からの水素充填を行うことができるように構成されている。 Therefore, conventionally, a partition wall for partitioning the inner space of the sealed cylinder body into a plurality of small chambers is provided in a well-heat-conductive sealed cylinder body, and each chamber is filled with metal hydride powder (MH). A heat exchanger with a built-in metal hydride powder that holds the metal hydride powder has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the heat exchanger with a built-in metal hydride powder described in Patent Document 1, a hydrogen gas inlet / outlet pipe for hydrogen gas in / out is fitted into the sealed cylinder so as to be along the axis of the sealed cylinder and the hydrogen gas in / out By providing the pipe with a plurality of partition walls extending in the radial direction, the hydrogen can be discharged to the outside and filled with hydrogen from the outside through the hydrogen gas inlet / outlet pipe.
また、その他に、MHを内部に収容した水素貯蔵タンクとして、複数の屈曲部で屈曲された波板状の複数の第1の伝熱フィンと平板状に形成された複数の第2の伝熱フィンとによって複数の領域を区画し、複数の領域の一部を除いてMH粉末を充填した水素貯蔵タンクが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。特許文献2に記載の水素貯蔵タンクは、タンク本体内に、水素貯蔵タンクの長手方向に延びるパイプからなる熱媒管と、熱媒管の延びる方向と直交する状態で配置された伝熱フィンとを備える熱交換器を収容している。そして、図5に示すように、第1の伝熱フィン50と、第2の伝熱フィン51とが、熱媒管の延びる方向と直交する状態で交互に等間隔に配置されることで複数の領域52が区画され複数の領域52の一部にMH粉末P1を充填しないことで吸収部53を構成する。そして、特許文献2に記載の水素貯蔵タンクでは、MH粉末P1の膨張時の作用力により吸収部53が変形して膨張の作用力を吸収するようになっている。
ところが、特許文献1に記載の熱交換器では、小室に多くの金属水素化物粉末が充填されるとともに水素吸蔵合金が微粉化された状態で、金属水素化物粉末が水素を吸蔵し膨張すると、密閉筒体には局部的に過大な応力が発生することがある。このような事態が生じると密閉筒体が変形することもあるが、特許文献1に記載の金属水素化物粉末内蔵の熱交換器では、密閉筒体に局部的に過大な応力が発生する場合に関しての配慮はなされていない。 However, in the heat exchanger described in Patent Document 1, when the metal hydride powder absorbs hydrogen and expands in a state in which the chamber is filled with a large amount of metal hydride powder and the hydrogen storage alloy is micronized, Excessive stress may be locally generated in the cylinder. When such a situation occurs, the sealed cylinder may be deformed. However, in the heat exchanger with a built-in metal hydride powder described in Patent Document 1, when excessive stress is locally generated in the sealed cylinder. No consideration has been given.
また、特許文献2に記載の水素貯蔵タンクでは、図5に示すように、第1の伝熱フィン50及び第2の伝熱フィン51には、吸収部53に対応しない部分にMH粉末P1の通過を許容する孔54が複数形成されるとともに、吸収部53に対応する部分には孔54が形成されない。そのため、第1の伝熱フィン50及び第2の伝熱フィン51を備えた熱交換器を製造する際に、吸収部53に対応しない伝熱フィン50,51の部分にだけ孔54を形成する必要があるため、製造が面倒である。また、特許文献2に記載するように、波形状の伝熱フィンのみを相互に当接して複数の領域に区画する構成や、平面部と平面部の片面に突設された複数の立設部とによって構成されている伝熱フィンを使用して複数の領域を区画する構成であっても、同様の理由で製造が面倒である。また、伝熱フィン間の空間に、伝熱フィンとは別にパイプを設けて吸収部を形成する場合、パイプを組み付けなければならない分だけ製造が面倒である。
In the hydrogen storage tank described in Patent Document 2, as shown in FIG. 5, the first
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、水素吸蔵合金の膨張が生じてもタンク容器が変形することを抑制できるとともに、製造が容易な水素貯蔵タンクを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a hydrogen storage tank that can suppress the deformation of the tank container even if the hydrogen storage alloy expands and is easy to manufacture. There is.
上記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、密閉された筒状のタンク容器の内部空間を複数の収容室に区画する複数のフィンが設けられ、前記各収容室に水素吸蔵合金が充填されている水素貯蔵タンクであって、前記タンク容器内に設けられ、前記水素吸蔵合金が前記収容室から漏れることを阻止するとともに水素が通過可能な水素流通部を備え、前記フィンには、前記収容室側に膨らむ膨らみ部が形成され、前記フィンを前記タンク容器内に配置した際に、前記膨らみ部は内部に空間を有していることを要旨とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there are provided a plurality of fins that divide an internal space of a sealed cylindrical tank container into a plurality of storage chambers, and each storage chamber has a hydrogen storage capacity. A hydrogen storage tank filled with an alloy, the hydrogen storage tank being provided in the tank container, provided with a hydrogen circulation part capable of preventing the hydrogen storage alloy from leaking out of the storage chamber and allowing hydrogen to pass through the fin; The gist of the invention is that a bulge portion is formed on the side of the storage chamber, and the bulge portion has a space inside when the fin is disposed in the tank container.
なお、「フィンをタンク容器内に配置した際に、膨らみ部は内部に空間を有している」とは、フィンをタンク容器内に配置したときにだけ膨らみ部の内部に空間を有するものに限らず、例えば、蓋付きのフィンのように、フィンをタンク容器内に配置する前であっても、膨らみ部の内部に空間を有するものも含む。 “When the fin is placed in the tank container, the bulge has a space inside” means that the fin has a space inside the bulge only when the fin is placed in the tank container. For example, it includes a fin having a space inside the bulging portion even before the fin is arranged in the tank container, such as a fin with a lid.
この発明では、水素貯蔵タンクへの水素の充填時には、フィンを介して水素吸蔵合金が冷却されて、外部からの水素は水素流通部を通過して水素吸蔵合金に吸蔵される。また、水素貯蔵タンクからの水素の放出時には、フィンを介して水素吸蔵合金が加熱されて、水素吸蔵合金から放出された水素は、水素流通部を通過して外部へ放出される。そして、このような水素の放出及び吸蔵を繰り返すことで水素吸蔵合金が微粉化され、なおかつ、タンク容器やフィンと接するように偏在した状態で水素が充填されると、水素吸蔵合金の膨張によりフィンに作用する圧力が大きくなる。この場合、水素吸蔵合金の膨張に伴ってフィンによって形成された膨らみ部が潰れることで収容室内の容積が大きくなる。したがって、水素吸蔵合金が膨張してもタンク容器に過大な圧力が作用することを抑制でき、タンク容器が変形することを抑制できる。 In the present invention, when the hydrogen storage tank is filled with hydrogen, the hydrogen storage alloy is cooled through the fins, and hydrogen from the outside passes through the hydrogen circulation portion and is stored in the hydrogen storage alloy. Further, when hydrogen is released from the hydrogen storage tank, the hydrogen storage alloy is heated via the fins, and the hydrogen released from the hydrogen storage alloy passes through the hydrogen circulation part and is released to the outside. Then, by repeating such hydrogen release and occlusion, the hydrogen occlusion alloy is pulverized, and when the hydrogen occlusion is in contact with the tank container and the fins, the hydrogen occlusion alloy is expanded by the expansion of the hydrogen occlusion alloy. The pressure acting on is increased. In this case, as the hydrogen storage alloy expands, the bulging portion formed by the fins is crushed to increase the volume in the storage chamber. Therefore, even if the hydrogen storage alloy expands, it is possible to suppress excessive pressure from acting on the tank container, and it is possible to suppress deformation of the tank container.
また、水素吸蔵合金が充填されている収容室から別の収容室へ移動することを許容する孔をフィンに対して形成しなくとも、内部に空間を有する膨らみ部を形成することができる。したがって、吸収部に対応しない部分に孔が設けられ吸収部に対応する部分には孔が設けられていないフィンを製作する場合に比べて、水素貯蔵タンクの製造が容易である。 Further, a bulge portion having a space inside can be formed without forming a hole for allowing the fin to move from the storage chamber filled with the hydrogen storage alloy to another storage chamber. Therefore, it is easier to manufacture the hydrogen storage tank as compared to a case where a fin is provided in a portion not corresponding to the absorption portion and a hole corresponding to the absorption portion is not provided.
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、前記複数のフィンは放射状に配置され、前記収容室及び前記膨らみ部は前記タンク容器の長手方向に延びていることを要旨とする。 The invention according to claim 2 is the gist of the invention according to claim 1, wherein the plurality of fins are arranged radially, and the storage chamber and the bulge portion extend in a longitudinal direction of the tank container. To do.
この発明では、タンク容器の長手方向から水素吸蔵合金を供給すれば、水素吸蔵合金はタンク容器の長手方向に延びる収容室全体に充填することができる。したがって、孔を介して各収容室に水素吸蔵合金を移動させなくとも各収容室に水素吸蔵合金を充填できるため、収容室に対する水素吸蔵合金の充填が簡単である。 In this invention, if the hydrogen storage alloy is supplied from the longitudinal direction of the tank container, the hydrogen storage alloy can be filled in the entire storage chamber extending in the longitudinal direction of the tank container. Therefore, the hydrogen storage alloy can be filled in each storage chamber without moving the hydrogen storage alloy into each storage chamber through the hole, and therefore, it is easy to fill the storage chamber with the hydrogen storage alloy.
また、仮に、タンク容器の長手方向において水素吸蔵合金が偏在した状態で収容室に充填され、水素吸蔵合金の吸蔵時に水素吸蔵合金の偏在している部分が大きく膨張したとしても、膨らみ部は潰れてタンク容器に過大な圧力が作用することを抑制できる。したがって、タンク容器の長手方向において、水素吸蔵合金が偏在して充填された場合であっても、タンク容器が変形することを抑制できる。 Also, even if the hydrogen storage alloy is unevenly distributed in the longitudinal direction of the tank container, the storage chamber is filled, and even if the portion where the hydrogen storage alloy is unevenly expanded when the hydrogen storage alloy is stored, the bulging portion is crushed. Thus, it is possible to suppress an excessive pressure from acting on the tank container. Therefore, even when the hydrogen storage alloy is unevenly distributed and filled in the longitudinal direction of the tank container, the tank container can be prevented from being deformed.
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、前記水素流通部は、水素が流通可能な筒壁からなるとともに前記タンク容器の軸心に沿って嵌入された水素流通管であり、前記フィンは、前記タンク容器の内周面に接するように湾曲した湾曲板部と、前記湾曲板部の両辺から前記タンク容器の径方向へ延びる一対の仕切り板部とから構成され、前記複数のフィンは、前記フィンの一方の仕切り板部と隣り合う前記フィンの他方の仕切り板部とが接するように前記タンク容器の周方向に並べて配置されていることを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the hydrogen flow part is formed of a cylindrical wall through which hydrogen can flow and is fitted along the axis of the tank container. A hydrogen distribution pipe, and the fin includes a curved plate portion curved so as to contact an inner peripheral surface of the tank container, and a pair of partition plate portions extending in a radial direction of the tank container from both sides of the curved plate portion. The gist is that the plurality of fins are arranged side by side in the circumferential direction of the tank container so that one partition plate portion of the fin and the other partition plate portion of the fin adjacent to each other are in contact with each other. .
この発明では、膨らみ部が仕切り板部に形成されると隣り合うフィンの他方の仕切り板部と対向する状態となり、膨らみ部と隣り合うフィンの他方の仕切り板部によって膨らみ部の内部が覆われる。また、膨らみ部が湾曲板部に形成されると、タンク容器の内周面とによって膨らみ部の内部が覆われる。したがって、タンク容器内にフィンを配置すれば空間に水素吸蔵合金が入り込むことを抑制でき、ロールボンド法を用いて膨らみ部の内部を覆う板状のフィンを製作する場合に比べて、製作工程を簡単にすることができる。 In this invention, when the bulging part is formed on the partition plate part, the swelled part faces the other partition plate part of the adjacent fin, and the inside of the bulge part is covered by the other partition plate part of the fin adjacent to the bulge part. . Further, when the bulging portion is formed on the curved plate portion, the inside of the bulging portion is covered with the inner peripheral surface of the tank container. Therefore, if the fins are arranged in the tank container, the hydrogen storage alloy can be prevented from entering the space, and the production process can be reduced compared to the case of producing plate-like fins that cover the inside of the bulge using the roll bond method. Can be simple.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明において、前記膨らみ部は前記収容室毎に設けられていることを要旨とする。
この発明では、膨らみ部は、各収容室に充填された水素吸蔵合金の膨張時に各収容室を区画するフィンに対して作用する力によって潰れ易い。
The gist of the invention according to claim 4 is that, in the invention according to any one of claims 1 to 3, the bulging portion is provided for each of the storage chambers.
In this invention, the bulging portion is easily crushed by the force acting on the fins that define each housing chamber when the hydrogen storage alloy filled in each housing chamber expands.
本発明によれば、水素吸蔵合金の膨張が生じてもタンク容器が変形することを抑制できるとともに、容易に製造することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if expansion | swelling of a hydrogen storage alloy arises, it can suppress that a tank container deform | transforms and can manufacture easily.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図3にしたがって説明する。
図1(a)に示すように、水素貯蔵タンク11には、その外郭部をなす略円筒形状のタンク容器12内に、タンク容器12内の長手方向略全体に亘って直線状に延びる水素流通管13と、金属製(例えば、アルミニウム合金製)の板材からなる複数のフィン14とが設けられている。
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1 (a), the
タンク容器12は金属製であるとともに、水素が満充填されて内部が所定の圧力(例えば、10MPa)となった場合でも十分耐えることができる強度を有している。そして、タンク容器12は、円筒部15と、その両端開口部に溶接された第1端壁16及び第2端壁17とから構成されることで内部が密閉されている。
The
第1端壁16には、その中心部に外側へ突出する水素ガス出入用の筒部18が設けられている。そして、筒部18には、水素貯蔵タンク11の使用状態を水素放出状態と水素充填状態との間で切り換えることができるように構成された図示しないバルブが装着されている。筒部18は、タンク容器12の軸心に対応するように配置された水素流通部としての水素流通管13と連通することでタンク容器12の内部空間と水素ガス授受可能になっている。
The
水素流通管13は、その第1端部13a及び第2端部13bが第1,第2端壁16,17のそれぞれの内面に形成されたリング状の凹部16a,17aに嵌入されている。水素流通管13は、多孔質材からなり水素が厚さ方向に流通(透過)可能な筒壁19と、水素が流通可能な水素流通経路20とから構成されている。水素流通管13は、微粉末化したMH粉末Pの通過を阻止するフィルタとしての機能を有している。図1(b)に示すように、水素流通管13には、その外周部に水素流通管13の周方向に等間隔に並ぶ複数の溝21が形成されている。溝21は水素流通管13の全長において直線状に延びるとともに、タンク容器12の径内方向へ屈折されてなるフィン14の第1仕切り板部22及び第2仕切り板部23の先端部22a,23aが嵌着されている。
The first and
複数のフィン14は水素流通管13の軸方向に沿って延びるとともに、タンク容器12の周方向に並べられて放射状に配置されている。フィン14は、タンク容器12の内周面12aに沿って接するように湾曲している湾曲板部24と第1,第2仕切り板部23とから構成されている。そして、第1仕切り板部22と隣り合うフィン14の第2仕切り板部23とは、その先端部22a,23aが同じ溝21に嵌着されるとともに、互いに接している。複数のフィン14は、タンク容器12の内部空間をタンク容器12の周方向に並ぶような複数の収容室25に区画している。
The plurality of
各収容室25はタンク容器12の長手方向(図1(a)で示す矢印Y方向)に延びるとともに、MH粉末Pが充填されている。なお、第2端壁17(図1(a)参照)には各収容室25と対応する部位にそれぞれ図示しないねじ孔が設けられるとともに、各ねじ孔には図示しないねじが螺合されている。収容室25には例えば、かさ密度が2.5g/cc〜3g/ccのMH粉末Pが充填されるとともに、MH粉末Pが収容室25間を移動しないように構成されている。そして、収容室25毎に対応するように、一つのフィン14の第1仕切り板部22に一つのバルジ状、すなわち半球状の膨らみ部26が形成されている。
Each
膨らみ部26は自身を形成しているフィン14が区画する収容室25側に膨らむとともに、収容室25と同様にタンク容器12の長手方向に延びている。膨らみ部26は、板状の第1仕切り板部22に対してプレス加工が施されて第1仕切り板部22の一部が屈曲されることで形成されている。図2(a)及び(b)に示すように、タンク容器12の長手方向において、膨らみ部26は、その全長が第1仕切り板部22の全長よりも短くなるように形成されるとともに、その高さは略一定となるように形成されている。なお、第1仕切り板部22には、膨らみ部26の両端よりも端側に別のフィン14の第2仕切り板部23と当接可能な当接部27が形成されている。また、図1(b)に示すように、各フィン14をタンク容器12内に配置した状態において、膨らみ部26は内部に空間28を有している。膨らみ部26は収容室25に充填されたMH粉末Pが膨張して圧力が作用すると空間28側に潰れるように構成されている。各フィン14がタンク容器12内に配置された状態において、膨らみ部26の内部は、膨らみ部26が形成されたフィン14と隣り合うフィン14の第2仕切り板部23によって覆われることで、空間28にMH粉末Pが入ることがないように構成されている。また、空間28は、MH粉末Pが膨張したときにタンク容器12に過大な圧力が作用することを抑制できるような容積に形成されている。そのため、空間28の容積は、対応する収容室25に充填されているMH粉末Pの最大膨張量と同程度に設定されている。なお、実際の空間28は、その容積が、例えば収容室25の容積の6分の1となるように設定されているが、図示の都合により、図1(b)では、空間28の容積は収容室25の容積の6分の1よりも小さく示している。
The bulging
次に、水素貯蔵タンク11の製造方法について説明する。
まず、水素流通管13を準備し、水素流通管13の一つの溝21にフィン14の第2仕切り板部23の先端部23a及び別のフィン14の第1仕切り板部22の先端部22aを嵌着する。次に、先端部22a及び先端部23aが嵌着された溝21に隣り合う溝21に、すでに先端部22aが嵌着されているフィン14の第2仕切り板部23の先端部23aと、別のフィン14の第1仕切り板部22の先端部22aとを嵌着する。そして、同様の作業を各溝21に対して順次行うことで、各溝21にフィン14の第1仕切り板部22の先端部22aと別のフィン14の第2仕切り板部23の先端部23aとを嵌着することで、水素流通管13の外周部に複数のフィン14を取り付ける。
Next, a method for manufacturing the
First, the
次に、円筒部15内に水素流通管13及びフィン14を挿通する。その後、第2端壁17の内面に形成されている凹部17aに水素流通管13の第2端部13bを嵌入した状態で、円筒部15の開口端部に第2端壁17を溶接する。さらに、第1端壁16の内面に形成されている凹部16aに水素流通管13の第1端部13aを嵌入した状態で、円筒部15の開口端部に第1端壁16を溶接する。
Next, the
次に、各収容室25にMH粉末Pを充填するため、第2端壁17に形成された図示しないねじ孔に挿通される筒部を備えたロート状の充填用治具を準備する。そして、まず、第1端壁16が下側となるような姿勢に水素貯蔵タンク11を保持した状態で、第2端壁17に形成された図示しないねじ孔を介してMH粉末Pの充填を行う。そして、ねじ孔から一つの収容室25全体にMH粉末Pを充填した後、充填用治具を取り外し、ねじ孔に図示しないねじを螺合することで一つの収容室25全体に対するMH粉末Pの充填が完了する。さらに、その他の収容室25に対しても同様の充填作業を行い、全ての収容室25に対するMH粉末Pの充填が完了した後、筒部18に図示しないバルブを装着することで、水素貯蔵タンク11の製造が完了する。
Next, in order to fill each
次に、前記のように構成された水素貯蔵タンク11の作用を説明する。
水素貯蔵タンク11は図示しない筒状のハウジング内に横置き状態で配置される。ハウジングには、その内周面に熱媒(水、オイル、エンジンクーラント等)が流れる図示しない熱媒流路が形成されるとともに、ハウジング内に水素貯蔵タンク11が配置されると熱媒流路を流れる熱媒がタンク容器12の外周面と接するように構成されている。そして、内部に水素貯蔵タンク11が配置されたハウジングを燃料電池搭載電気自動車に取り付けることで、水素貯蔵タンク11は燃料電池自動車に搭載される。
Next, the operation of the
The
ここで、水素貯蔵タンク11から水素供給先としての燃料極に水素を供給する際には、図示しないバルブが水素放出状態に切り換えられて水素貯蔵タンク11から水素が放出される。水素貯蔵タンク11から放出された水素は、バルブと接続されている図示しないパイプを介して燃料極に供給される。水素貯蔵タンク11から水素が放出されると、MH粉末Pの水素吸蔵・放出反応が放出側へ移動してMH粉末Pから水素が放出される。ここで、MH粉末Pによる水素の放出は吸熱反応を伴う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粉末Pは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。しかし、熱媒流路を所定温度の熱媒が流れることで、水素貯蔵タンク11と熱交換が行われ、MH粉末Pはタンク容器12及びフィン14を介して予め設定された温度に加熱されて、水素放出の反応が円滑に進行する。
Here, when hydrogen is supplied from the
収容室25に収容されたMH粉末Pはタンク容器12の長手方向全体において水素を放出し、放出された水素は筒壁19の微細な孔を経て水素流通経路20に至る。そして、水素流通経路20からバルブを介して水素貯蔵タンク11の外部へ放出され、燃料極へと供給される。MH粉末Pの温度は、熱媒の温度あるいは流量が調整されることで水素の放出反応が円滑に進行する温度に保持されるため、燃料電池で必要な水素量に対応した水素が放出されるように水素の放出が効率よく行われる。
The MH powder P stored in the
また、水素を放出した水素貯蔵タンク11に再び水素を充填、即ちMH粉末Pに水素を吸蔵させる場合は、バルブが水素充填状態に切り換えられて水素をバルブから水素流通管13の水素流通経路20に流入させる。水素流通経路20内に流入した水素は、タンク容器12の長手方向全体に亘って流通し、筒壁19の微細な孔を経て収容室25に至り、その後、収容室25に収容されたMH粉末Pと反応して水素化物となることでMH粉末Pに吸蔵される。なお、MH粉末Pに対する水素の供給は、水素貯蔵タンク11内が所定の圧力(例えば、10MPa)となるまで行われる。
When the
ここで、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は円滑に進行しない。しかし、水素を充填する際には熱媒流路に低温の熱媒が流れるため、熱媒と水素貯蔵タンク11との熱交換が行われる。この時、MH粉末Pから発生した熱はタンク容器12及びフィン14を介して熱媒に吸熱され水素貯蔵タンク11外に運搬される。したがって、MH粉末Pの温度は水素の吸蔵反応が円滑に進行する温度に保持されるため、水素の吸蔵が効率よく行われる。
Here, since the occlusion reaction of hydrogen is an exothermic reaction, the occlusion reaction does not proceed smoothly unless the heat generated by the occlusion reaction of hydrogen is removed. However, since a low-temperature heat medium flows through the heat medium flow path when filling with hydrogen, heat exchange between the heat medium and the
図3(a)に示すように、水素貯蔵タンク11の収容室25に多量のMH粉末Pが充填された状態で、収容室25に収容されたMH粉末Pによる水素の吸蔵、及び放出が繰り返し行われると、MH粉末Pは微粉化される。そして、タンク容器12やフィン14と接するように偏在した状態でMH粉末Pが水素を吸蔵すると、図3(b)に示すように、MH粉末Pの膨張による作用力によって膨らみ部26は空間28側に潰れる(変形する)。その結果、収容室25の容積は、MH粉末Pを充填した当初の大きさよりも大きくなる。したがって、膨らみ部26が潰れた後、MH粉末Pが水素を吸蔵しても、フィン14及びタンク容器12に大きな圧力が作用することを抑制でき、タンク容器12の変形を抑制できる。
As shown in FIG. 3A, in the state where the
なお、水素流通管13はMH粉末Pに対するフィルタとしての機能を有しているため、収容室25に収容されているMH粉末Pが微粉化しても、MH粉末Pが収容室25から漏れることは抑制される。また、フィン14にはMH粉末Pの通過を許容する孔は形成されておらず、収容室25に収容されているMH粉末Pは自身が収容されている収容室からその他の収容室25に移動することはない。したがって、各収容室25に充填されたMH粉末Pは確実に空間28に入り込まないようになっている。
Since the
この実施形態では、以下の効果を得ることができる。
(1)各フィン14の第1仕切り板部22は、MH粉末Pの膨張時の作用力により潰れることができるように構成された膨らみ部26を形成している。そして、膨らみ部26は、自身を形成しているフィン14が区画する収容室25側に膨らむように形成されている。したがって、MH粉末Pが微粉化され、なおかつ、タンク容器12やフィン14と接するように偏在した状態で水素が充填された場合には、膨らみ部26が潰れることでタンク容器12に過大な圧力が作用することを抑制できる。
In this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The first
(2)タンク容器12の内部空間は、複数のフィン14によって複数の収容室25に区画されている。そして、複数のフィン14にはMH粉末Pの移動を許容する孔は形成されていない。したがって、孔が設けられたフィンを製作する場合に比べて、水素貯蔵タンク11の製造が容易である。
(2) The internal space of the
(3)複数のフィン14はタンク容器12の周方向に並べられて放射状に配置されている。そして、収容室25及び膨らみ部26はタンク容器12の長手方向に延びている。したがって、孔を介して各収容室25にMH粉末Pを移動させなくとも各収容室25にMH粉末Pを充填できるため、収容室25に対するMH粉末Pの充填が簡単である。
(3) The plurality of
(4)MH粉末Pがタンク容器12の長手方向に延びる収容室25に充填された状態で、MH粉末Pが水素を吸蔵して膨張しても、長手方向に延びる膨らみ部26全体でMH粉末Pの膨張による作用力を受けることができる。そのため、仮にタンク容器12の長手方向においてMH粉末Pが偏在した状態で収容室25に充填され、MH粉末Pの偏在している部分が大きく膨張したとしても、膨らみ部26はタンク容器12に大きな圧力が作用しないように潰れることができる。
(4) Even when the MH powder P is filled in the
(5)フィン14の第1仕切り板部22には、膨らみ部26が形成されている。そして、対向する別のフィン14の第2仕切り板部23によってフィン14の内部を覆われている。したがって、空間28にMH粉末Pが入り込むことを抑制でき、ロールボンド法を用いて膨らみ部の内部を覆う板状のフィンを製作する場合に比べて、フィンの製作工程を簡単にすることができる。
(5) A bulging
(6)フィン14は、タンク容器12の内周面12aに接するように湾曲した湾曲板部24と、湾曲板部24の両辺からタンク容器12の径方向へ延びるとともに先端部22a,23aが互いに異なる水素流通管13の溝21に嵌着されている第1,第2仕切り板部22,23とから構成されている。そして、平板状のフィンに対して波板状のフィンの屈曲部が当接するようにフィン14を配置することで収容室を区画する場合に比べて、収容室25に充填されたMH粉末Pが漏れることを確実に抑制できる。また、フィンとタンク容器12の内周面12aとの間を溶接で接合しなくとも、収容室25間のMH粉末Pの移動を阻止できるため、水素貯蔵タンク11の製造が簡単になる。
(6) The
(7)各フィン14の第1仕切り板部22に膨らみ部26が形成されることで、膨らみ部26は収容室25毎に設けられている。したがって、膨らみ部26は、フィン14に対して作用する力によって潰れ易く、各収容室25の所々に膨らみ部を設ける場合に比べて、タンク容器12の変形をより抑制することができる。
(7) Since the bulging
(8)膨らみ部26はバルジ状に形成されている。したがって、膨らみ部が略多角形状に形成された場合に比べてMH粉末Pが膨張したときに作用する作用力が膨らみ部26に均一に作用する。
(8) The bulging
(9)フィン14の第1仕切り板部22には、別のフィン14の第2仕切り板部23と当接可能な当接部27が形成されている。したがって、膨らみ部26が形成された第1仕切り板部22と別のフィン14の第2仕切り板部23とが当接する面積を大きくすることができる。
(9) The first
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ フィンに対して膨らみ部を形成する部位を変更してもよい。例えば、湾曲板部24の一部にプレス加工を施して、MH粉末Pの膨張時の作用力により潰れることができる膨らみ部を湾曲板部24に形成し、膨らみ部に対向するタンク容器12の内周面12aによって膨らみ部の内部を覆うようにしてもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
O You may change the site | part which forms a bulging part with respect to a fin. For example, a part of the
○ 膨らみ部に対して蓋をする蓋付のフィンを設けてもよい。例えば、ロールボンド法により、短手方向における一辺寄りに膨らみ部が形成された長尺の板材と膨らみ部に蓋をする蓋板部材とからなるフィンを設け、その後、長尺の板材を折り曲げて膨らみ部及び蓋部材が設けられている部分をフィンの第1仕切り板部として形成してもよい。また、例えば、図4(a)に示すように、ロールボンド法によって、膨らみ部30が形成された一方の板材31と、膨らみ部30に蓋をする平板状の他方の板材32とが接合されることでなるフィン33を複数製作し、このフィン33によってタンク容器12の内部空間を複数の収容室34に仕切るようにしてもよい。この場合、フィン33の第1端部33aを水素流通管13の溝21に嵌着するとともにフィン14の第2端部33bをタンク容器12の内周面12aに溶接によって接合することで、各収容室34を区画するとともにMH粉末Pが収容室34間を移動不能な状態で収容する。
-You may provide the fin with a lid | cover which covers a bulging part. For example, by a roll bond method, a fin comprising a long plate material with a bulging portion formed on one side in the short side direction and a lid plate member that covers the bulging portion is provided, and then the long plate material is bent. You may form the part in which the swelling part and the cover member are provided as a 1st partition plate part of a fin. Further, for example, as shown in FIG. 4A, one
○ 膨らみ部の形状を変更してもよい。膨らみ部は、バルジ状でなくともよく、例えば、膨らみ部の頂部が若干窪んだような形状にしてもよい。また、膨らみ部を断面略三角形状や断面略四角形状に形成してもよい。 ○ The shape of the bulge may be changed. The bulge part does not need to be bulge-like, for example, you may make it the shape where the top part of the bulge part was slightly depressed. Further, the bulging portion may be formed in a substantially triangular shape or a substantially rectangular shape in cross section.
○ 膨らみ部は、タンク容器の長手方向において一定でなくともよく、例えば、高さの高い部分と高さの低い部分とが存在するフィンを用いて収容室を区画してもよい。この場合、図4(b)に示すように、フィンの第1仕切り板部40に対して、高さが高い部分41と高さが低い部分42とがタンク容器の長手方向に交互に存在する膨らみ部43を形成する。そして、このような膨らみ部43が形成されたフィンを用いて収容室を区画する場合、膨らみ部26が潰れたときには、収容室は高さが高い部分41と対応する箇所においてMH粉末を疎の状態で収容し、高さが低い部分42と対応する箇所においてMH粉末Pは圧密な状態で収容することになる。したがって、このような構成の水素貯蔵タンクが燃料電池搭載電気自動車に搭載された場合において、水素貯蔵タンクに振動が加えられても、MH粉末が圧密となっている部分によって疎の部分におけるMH粉末の沈降及び移動を抑制できる。
The bulge portion may not be constant in the longitudinal direction of the tank container. For example, the storage chamber may be defined using fins having a high portion and a low portion. In this case, as shown in FIG.4 (b), with respect to the
○ 膨らみ部はフィンの長手方向全体に亘って延びるように形成してもよい。
○ 一つのフィンに設ける膨らみ部の数は、とくに限定されない。例えば、第1仕切り板部22によって複数の膨らみ部を形成してもよいし、第1仕切り板部22及び第2仕切り板部23によって膨らみ部を形成してもよい。また、第1仕切り板部22、第2仕切り板部23、湾曲板部24に膨らみ部を形成してもよい。
(Circle) you may form a bulging part so that it may extend over the whole longitudinal direction of a fin.
○ The number of bulges provided on one fin is not particularly limited. For example, a plurality of bulge portions may be formed by the first
○ 膨らみ部はタンク容器の長手方向に延びるように形成しなくともよい。例えば、タンク容器の長手方向の全長が短い複数の膨らみ部をタンク容器の長手方向に並ぶように配置することで、収容室25に充填されたMH粉末Pが膨張したときに膨らみ部が潰れてタンク容器12に大きな圧力が作用することを抑制できるように構成してもよい。
○ The bulging part does not need to be formed so as to extend in the longitudinal direction of the tank container. For example, by arranging a plurality of bulges having a short length in the longitudinal direction of the tank container so as to be aligned in the longitudinal direction of the tank container, the bulges are crushed when the MH powder P filled in the
○ 膨らみ部の大きさについては、MH粉末が膨張したときにタンク容器に過大な圧力が作用することを抑制できるような大きさであれば、とくに限定されない。膨らみ部の大きさは、例えば、収容室の容積の6分の1の±10〜30%の範囲内に収まるような容積の空間を区画できる大きさになる。 ○ The size of the bulging portion is not particularly limited as long as it is a size that can prevent an excessive pressure from acting on the tank container when the MH powder expands. The size of the bulging portion is, for example, a size capable of partitioning a space having a volume that falls within a range of ± 10 to 30% of one-sixth of the capacity of the storage chamber.
○ タンク容器内へのフィンの配置方法を変更してもよい。例えば、フィン14の第1仕切り板部22及び第2仕切り板部23の先端部22a,23aを溝21に嵌着することでフィンをタンク容器内に配置する代わりに、フィンの湾曲板部をタンク容器の内面に溶接することでタンク容器内に配置してもよい。また、全てのフィンをタンク容器内に配置すれば、全てのフィンがタンク容器内に嵌り込んで互いの移動を規制するように、フィンの寸法を設定してもよい。なお、この場合、フィンの第1仕切り板部及び第2仕切り板部の先端部は、水素流通管13の外周部にまで達していなくともよく、水素流通管13の外周部付近にまで達するような形状でもよい。
○ You may change the way the fins are placed in the tank container. For example, instead of placing the fins in the tank container by fitting the
○ 一つの収容室を区画するフィンの構成を変更してもよい。例えば、タンク容器の長手方向において複数に分割され、タンク容器の長手方向の長さがタンク容器の径方向の長さよりも短くなったフィンをタンク容器の長手方向に間隔を空けて並べることで一つの収容室を区画してもよい。 -You may change the structure of the fin which divides one storage chamber. For example, fins that are divided into a plurality in the longitudinal direction of the tank container and whose length in the longitudinal direction of the tank container is shorter than the length in the radial direction of the tank container are arranged at intervals in the longitudinal direction of the tank container. Two storage rooms may be partitioned.
○ 水素吸蔵合金が充填される収容室は、タンク容器の長手方向に延びる収容室に限らない。例えば、一部で膨らみ部を形成する板材と膨らみ部に蓋をする蓋板とからなる略円板状のフィンを複数準備し、この複数のフィンを水素流通管の外周部に対して水素流通管の軸方向に等間隔に並ぶように取り付けることで、タンク容器の周方向に延びる複数の収容室を形成してもよい。なお、板材によって形成する膨らみ部は、収容室と同様にタンク容器の周方向に延びるように形成する。そして、タンク容器に対して、各収容室と対応する部位にねじ孔を形成するとともに、ねじ孔にねじを螺合する。そして、水素貯蔵タンクの製造時には、ねじ孔を介して各収容室にMH粉末を充填する。なお、フィンによってタンク容器の周方向に延びる収容室に充填されたMH粉末が別の収容室に移動しないように、フィンの外周端部はタンク容器の内周面に溶接等によって接合されている。 O The storage chamber filled with the hydrogen storage alloy is not limited to the storage chamber extending in the longitudinal direction of the tank container. For example, prepare a plurality of substantially disk-shaped fins consisting of a plate material that partially forms a bulging part and a lid plate that covers the bulging part. A plurality of storage chambers extending in the circumferential direction of the tank container may be formed by being attached so as to be arranged at equal intervals in the axial direction of the pipe. In addition, the bulge part formed with a plate material is formed so that it may extend in the circumferential direction of a tank container similarly to a storage chamber. And a screw hole is formed in the site | part corresponding to each storage chamber with respect to a tank container, and a screw is screwed together in a screw hole. And at the time of manufacture of a hydrogen storage tank, each accommodation chamber is filled with MH powder through a screw hole. The outer peripheral end of the fin is joined to the inner peripheral surface of the tank container by welding or the like so that the MH powder filled in the storage chamber extending in the circumferential direction of the tank container by the fin does not move to another storage chamber. .
○ タンク容器の形状を変更してもよい。タンク容器は内部が密閉可能な筒状であればよく、例えば、タンク容器を略多角筒状に形成してもよい。
○ タンク容器の構成を変更してもよい。例えば、両端部がドーム部として形成されたタンク容器に変更してもよいし、いずれか一方の端部がドーム部として形成されたタンク容器に変更してもよい。
○ The shape of the tank container may be changed. The tank container only needs to have a cylindrical shape that can be hermetically sealed. For example, the tank container may be formed in a substantially polygonal cylindrical shape.
○ The tank container configuration may be changed. For example, both ends may be changed to a tank container formed as a dome part, or one of the ends may be changed to a tank container formed as a dome part.
○ タンク容器を構成する金属は、熱伝導性のよい金属であればとくに限定されない。例えば、アルミニウムや鉄や銅によってタンク容器を構成してもよい。
○ 水素貯蔵タンク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。
○ The metal constituting the tank container is not particularly limited as long as it has good thermal conductivity. For example, the tank container may be made of aluminum, iron, or copper.
The hydrogen storage tank is not limited to the one used as a hydrogen source for an electric vehicle equipped with a fuel cell. For example, the hydrogen storage tank may be applied to a hydrogen source of a hydrogen engine, a heat pump, or the like.
P…MH粉末、11…水素貯蔵タンク、12…タンク容器、12a…内周面、13…水素流通部としての水素流通管、14,33…フィン、19…筒壁、22,40…第1仕切り板部、23…第2仕切り板部、24…湾曲板部、25,34…収容室、26,30,43…膨らみ部。 P ... MH powder, 11 ... hydrogen storage tank, 12 ... tank container, 12a ... inner peripheral surface, 13 ... hydrogen circulation pipe as a hydrogen circulation part, 14,33 ... fins, 19 ... cylinder wall, 22,40 ... first Partition plate part, 23 ... second partition plate part, 24 ... curved plate part, 25, 34 ... accommodating chamber, 26, 30, 43 ... bulge part.
Claims (4)
前記タンク容器内に設けられ、前記水素吸蔵合金が前記収容室から漏れることを阻止するとともに水素が通過可能な水素流通部を備え、
前記フィンには、前記収容室側に膨らむ膨らみ部が形成され、前記フィンを前記タンク容器内に配置した際に、前記膨らみ部は内部に空間を有していることを特徴とする水素貯蔵タンク。 A hydrogen storage tank provided with a plurality of fins for partitioning an internal space of a sealed cylindrical tank container into a plurality of storage chambers, wherein each storage chamber is filled with a hydrogen storage alloy,
Provided in the tank container, comprising a hydrogen circulation part through which hydrogen can pass while preventing the hydrogen storage alloy from leaking from the storage chamber,
The fin has a bulge portion that bulges toward the storage chamber, and the bulge portion has a space inside when the fin is disposed in the tank container. .
前記収容室及び前記膨らみ部は前記タンク容器の長手方向に延びている請求項1に記載の水素貯蔵タンク。 The plurality of fins are arranged radially,
The hydrogen storage tank according to claim 1, wherein the storage chamber and the bulge portion extend in a longitudinal direction of the tank container.
前記フィンは、前記タンク容器の内周面に接するように湾曲した湾曲板部と、前記湾曲板部の両辺から前記タンク容器の径方向へ延びる一対の仕切り板部とから構成され、
前記複数のフィンは、前記フィンの一方の仕切り板部と隣り合う前記フィンの他方の仕切り板部とが接するように前記タンク容器の周方向に並べて配置されている請求項1又は請求項2に記載の水素貯蔵タンク。 The hydrogen flow part is a hydrogen flow pipe formed of a cylindrical wall through which hydrogen can flow and fitted along the axis of the tank container,
The fin is composed of a curved plate portion curved so as to be in contact with the inner peripheral surface of the tank container, and a pair of partition plate portions extending in the radial direction of the tank container from both sides of the curved plate portion,
The said several fin is arrange | positioned along with the circumferential direction of the said tank container so that the one partition plate part of the said fin and the other partition plate part of the said fin adjacent may contact | connect. The hydrogen storage tank described.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101568575B1 (en) | 2014-03-28 | 2015-11-11 | 대우조선해양 주식회사 | Hydrogen storage vessel and method for manufacturing the same |
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- 2008-03-18 JP JP2008069947A patent/JP2009222200A/en active Pending
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