JP2769413B2 - 水素貯蔵容器 - Google Patents

水素貯蔵容器

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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば水素自動車用燃
料タンクとして使用することができる、水素貯蔵容器に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ガソリンを燃料とする自動車は排
気による公害を発生させるため、公害の発生のない水素
ガスを燃料とする自動車(水素自動車)の開発が進めら
れている。水素自動車では、予め水素を吸蔵せしめた水
素吸蔵合金から水素ガスを放出せしめ、この放出せしめ
た水素ガスを燃料として用いる。
【0003】特公平3−8295号はこの際に用いる水
素自動車用燃料タンクに関する。即ち水素吸蔵合金を収
納した複数段の燃料筒と、各段毎の複数本のパイプと、
門型のヘッダーと、ケーシングと、排ガスパイプとを有
しこれ等を連結接合して形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし多数の部材を連
結接合したこの水素自動車用燃料タンクは、連結接合部
が多いために製作工程が複雑であり、また、走行中の振
動等により連結接合部が損傷し水素ガスの漏洩の危険を
伴うという問題点がある。また自動車に積載する水素貯
蔵容器としては、更に軽量でコンパクトな水素貯蔵容器
が望まれている。本発明者等は、特公平3−8295号
よりも、組立てに際して連結する接合部材が少なく、軽
量でコンパクトな水素貯蔵容器を発明して、先に特願平
4−98251号で特許出願した。
【0005】本発明は、更に研究の結果発明した新たな
水素貯蔵容器で、特願平4−98251号と同様に連結
する接合部材が少ないために故障や事故の危険が少な
く、かつ特願平4−98251号のものよりも軽量でコ
ンパクトで、また熱交換の効率が優れた水素吸蔵容器の
提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の水素貯蔵
容器の一例の説明図で、(A)は縦断面の説明図、(B)は
図1(A)のイ−イ断面の説明図である。以下図1に基づ
いて本発明を説明する。本発明は、アルミニウムあるい
はアルミニウム合金製の一体物であるベッセル1と、該
ベッセルの一端に配した熱媒体供給ジャケット2と、他
端に配した熱媒体排出ジャケット3とを有し、該ベッセ
ルには水素吸蔵合金を収納した互いに平行な異形断面の
筒状の複数の収納室4 (4−1,…,4−6)が内蔵し
て配され、また収納室に平行で該ベッセルを貫通する複
数の熱媒体流路5が配されている。
【0007】複数の収納室のそれぞれは隣接する他の収
納室と孔状の水素ガス連通路6により相互に連通して配
されている。複数の収納室のうち一の収納室には水素ガ
ス取出口が、また熱媒体供給ジャケットには熱媒体供給
口8が、また熱媒体排出ジャケットには熱媒体排出口9
がそれぞれ配設されている。熱媒体供給ジャケット2に
高温の熱媒体あるいは低温の熱媒体を供給し各熱媒体流
路5を通過させて熱媒体排出ジャケット3から排出する
ことにより、収納室4(4−1,…,4−6)の水素吸蔵
合金を加熱しあるいは冷却して、水素ガス取出口7から
水素ガスを取り出しあるいは充填する。
【0008】
【作用および実施例】本発明はアルミニウムあるいはア
ルミニウム合金製の一体物であるベッセル1を有する
が、アルミニウムあるいはアルミニウム合金は比重が小
さいために、また熱伝導性が優れているために自動車に
積載して使用する水素貯蔵容器として優れている。アル
ミニウムあるいはアルミニウム合金はまた成形加工が容
易であるために、例えばダイカスト鋳造法によってある
いは押出成形法によって複雑な断面の型材を製造する事
が容易であり、一体物であるベツセルの形成素材として
優れている。
【0009】該ベッセル1には、互いに平行な異形断面
の筒状の複数の収納室4−1,4−2,…,4−m,4
−nをベッセルに内蔵して配し、各収納室4−1,…,
4−n内には水素吸蔵合金を収納する。ベッセル1には
また、収納室4−1,…,4−nに平行でかつベッセル
1を貫通する複数本の熱媒体流路5が配されている。熱
媒体流路5はベッセル1を貫通しているため、その一端
は熱媒体供給ジャケット2に開放され、また他端は熱媒
体排出ジャケット3に開放されている。
【0010】また本発明の複数の収納室4−1,…,4
−nのそれぞれは、隣接する他の収納室と例えば孔状の
水素ガス連通路6により相互に連通して配されている。
複数の収納室のうち一の収納室例えば4−1には水素ガ
ス取出口7が配設され、熱媒体供給ジャケット2には熱
媒体供給口8が配設され、熱媒体排出ジャケット3には
熱媒体排出口9が配設されている。
【0011】本発明で、収納室4−1,…,4−n内に
収納された、予め水素を吸蔵せしめた水素吸蔵合金から
水素ガスを取り出す際は、エンジン排ガスやあるいはエ
ンジンで温められた冷却水や不凍液等の熱媒体を、熱媒
体供給口8から熱媒体供給ジャケット2に導入する。導
入された熱媒体は熱媒体流路5を通過して熱媒体排出ジ
ャケット3に達するが、熱媒体流路5を通過の際に、熱
媒体は収納室4−1,…,4−n内に収納されている水
素吸蔵合金を加温する。この加温によって各収納室の水
素吸蔵合金は水素を放出し、各収納室4−1,…,4−
n内で発生した水素ガスは水素ガス連通路6を通って、
一の収納室に配した水素ガス取出口7に集められる。水
素ガス取出口7に集められた水素ガスは、水素ガス取出
口7から取り出され、燃料として例えば自動車のエンジ
ンに供給される。
【0012】本発明で、収納室4−1,…,4−n内に
収納した水素吸蔵合金に水素を吸蔵させる際は、水素ガ
ス取出口7に水素ガスを圧入する。圧入された水素ガス
は、水素ガス連通路6を通って各収納室4−1,…,4
−nに圧入される。水素を吸蔵させる際は熱媒体供給口
8から不凍液や水等の低温の熱媒体を熱媒体供給ジャケ
ット2内に導入し、熱媒体流路5を通過させて熱媒体排
出ジャケット3に達せしめるが、熱媒体流路5を通過の
際に低温の熱媒体は収納室4−1,…,4−n内に収納
されている水素吸蔵合金を冷却する。この冷却によって
各収納室の水素吸蔵合金は水素を吸蔵する。
【0013】図2は、ベツセルの断面の例で、図1(B)
に相応する説明図である。(A)は収納室4が円筒形状の
比較例、(B)は収納室4が異形断面の筒状で、相互に隣
接する収納室の隔壁と、収納室4と熱媒体流路5との隔
壁が均一に形成されている本発明の例、(C)は収納室4
がフィン15が内方に突出した異形断面の筒状の本発明
の例である。
【0014】図2(A)で収納室4が円筒形状の場合は、
隣接する収納室例えば収納室4'−1と収納室4'−2と
の隔壁の厚さは不均一である。また図2(A)の例では収
納室と熱媒体流路との隔壁、例えば4'−1と5'−1と
の隔壁の厚さも不均一である。このために図2(A)のベ
ツセルは収納室4'の容積が小さいために水素吸蔵合金
の収納量が少なく、またアルミニウムあるいはアルミニ
ウム合金の隔壁部分の容積が大きいために、ベツセルの
重量が大きいという問題点がある。
【0015】本発明では収納室4を異形断面の筒状とす
る。例えば図2(B)では、相互に隣接する収納室、例え
ば4−1と4−2との隔壁を均一な厚さとし、また収納
室と熱媒体流路、例えば4−1と5−1との隔壁を均一
な厚さとするが、図2(B)のベツセルでは収納室4の容
積を図2(A)の場合よりも大きくする事ができ水素吸蔵
合金の収納量が増加し、またアルミニウムあるいはアル
ミニウム合金の隔壁部分の容積が図2(A)の場合よりも
小さいために、ベツセルの重量を軽くすることができ
る。
【0016】図2(C)では、収納室4を、フィン15が
内方に突出した異形断面の筒状に形成するが、収納室4
内に収納されている水素吸蔵合金はフィン15を介して
熱媒体流路5を流れる熱媒体によって迅速に加熱されあ
るいは迅速に冷却されて、精度の高い水素の吸蔵.放出
を行わせることができる。
【0017】図1で、熱媒体は専ら8から供給し9から
排出する例を述べたが、熱媒体は9から導入し8から排
出しても同様の作用を奏せしめる事ができ、従って本発
明では8と9の何れか一方を適宜供給口とし他方を排出
口となし得ることは明らかである。また水素ガス取出口
7に、エンジンに連結した水素供給口と水素を圧入する
際に用いる水素圧入口を有し水素供給口と水素圧入口と
を切り替える切替バルブとを有するバルブユニットを配
する事ができる事は明らかである。更に水素ガス取出口
7にフィルターを14配すると水素ガス取出口7から取
出される水素ガスに粉末状の水素吸蔵合金が混入する事
が防止でき、また水素ガス連通路6に図示しないフィル
ターを配すると各収納室に収納した水素吸蔵合金の相互
の混入を防止できる事は明らかである。従ってこれ等の
水素貯蔵容器も本発明に含まれる。
【0018】図3は本発明の水素貯蔵容器の組立説明図
である。一体物である図1のベッセル1は、図3のベッ
セル本体11−1とベッセル蓋11−2とを、例えば溶
接によって接合して作成する。ベッセル本体11−1に
は、例えば図1(B),図2(B),図2(C)で示した多数
の収納室4−1〜4−nや多数の熱媒体流路5が形成さ
れているが、例えばダイカスト鋳造法によると、ベッセ
ル本体11−1はこれ等の収納室や熱媒体流路をビルト
インした一体物のアルミニウムあるいはアルミニウム合
金の鋳物として容易に製造することができる。またベッ
セル蓋11−2には、熱媒体流路5に対応する多数の孔
を設けるが、例えばダイカスト鋳造法によりあるいはア
ルミニウム板やアルミニウム合金板に機械加工によって
多数の孔を穿孔する事等によって容易に製造することが
できる。
【0019】図4は本発明の他の例の説明図で、図1の
フィルター14の代わりに先端が閉塞された筒状のフィ
ルターエレメント14−1を用いた例である。フィルタ
ーエレメント14−1は多孔質な例えば焼結ステンレス
鋼製で、筒状の内部は水素の流路で、それぞれの水素吸
蔵合金の収納室4内の水素吸蔵合金中に埋没して配され
ている。水素吸蔵合金は粉末状のものが多いが、フィル
ターエレメント14−1を用いると、収納室4が長尺の
場合でも、収納室4の奥部の水素吸蔵合金も迅速に水素
を吸蔵しあるいは放出するために、水素ガスの取り出し
あるいは充填が迅速であり、かつフィルターの目塞りが
少ない。この際は連通流路6−1は、例えばベッセル蓋
11−2に組み込んで設けるが、この連通流路6−1
は、例えばダイカスト鋳造法により容易に形成すること
ができる。
【0020】従来の水素貯蔵容器は多数の収納室4−
1,…,4−nと多数の熱媒体流路5のそれぞれを例え
ば管を用いて作成し、これ等を例えば溶接にて連結して
いたために、溶接部分が多く製作に多くの工数を要し、
また走行中の自動車の振動等によって溶接部分に故障が
発生し易い。本発明のベッセルは、収納室4−1,…,
4−nや多数の熱媒体流路は、例えばダイカスト鋳物の
一体物として形成されている。従って本発明のベッセル
は溶接箇所が少なく、このために少ない工数で製作が可
能でありまた溶接欠陥基づく故障を大幅に防止すること
ができる。
【0021】従来の水素貯蔵容器は、多数の収納室のそ
れぞれをヘッダー管に連結していたために、ヘッダー管
が必要で、またヘッダー管と各収納室との溶接による連
結は煩瑣であった。本発明では収納室のそれぞれを隣接
する他の収納室と例えば孔状の水素ガス連通路6により
連通させたために、ヘッダーは配設の必要がない。従っ
て本発明の水素貯蔵容器は従来の水素貯蔵容器に比べて
軽量でコンパクトであり、また煩瑣な溶接を省く事がで
きる。この水素ガス連通路6は、例えばダイカスト鋳造
で作成したベッセル本体11−1の収納室間の隔壁に、
孔状の切欠部10を施すことによりあるいはベッセル蓋
11−2に組み込む事により容易に形成することができ
る。
【0022】図1および図4の熱媒体供給ジャケット2
は、図3の熱媒体供給ジャケット部材12をベッセル1
に例えば溶接で接合して形成し、また図1の熱媒体排出
ジャケット3は図3の熱媒体排出ジャケット部材13を
ベッセル1に例えば溶接で接合して形成する。熱媒体供
給ジャケット部材12や熱媒体排出ジャケット部材13
は容易に製造する事ができ、またジャケット部材12や
13はベッセル1の面状の接合部に溶接するために、1
2や13とベッセル1との接合は容易である。
【0023】本発明の収納室4−1,…,4−nと多数
の熱媒体流路5の間にはアルミニウムあるいはアルミニ
ウム合金が、マトリックスとして充填されている。従っ
て本発明の水素貯蔵容器は構造が強固でありまた収納室
内の水素吸蔵合金の熱媒体による加熱あるいは冷却の効
率は高い。
【0024】本発明を、ベッセル本体11−1がダイカ
スト鋳造法による鋳物の例について述べたが、ベッセル
本体11−1は他の方法例えば押出加工により、複数の
収納室4と複数の熱媒体流路5を配したアルミニウム型
材としてあるいはアルミニウム合金型材として製造する
ことができる。この場合にも従来の水素貯蔵容器に比べ
て、溶接箇所が少ないために、鋳物の場合と同様に、製
作が容易であり、軽量でかつコンパクトな水素貯蔵容器
が得られる。
【0025】
【発明の効果】本発明の水素貯蔵容器は接合する部材の
数が少ないために、接合箇所の数も少ない。このために
製造が容易であり、かつ接合箇所の損傷に起因する故障
や事故の危険が少ない。本発明の水素貯蔵容器はヘッダ
ーが不必要であり、また収納室や熱媒体流路の間はアル
ミニウムあるいはアルミニウム合金で充填されているた
めに不必要な支持部材がなく、このために軽量でかつコ
ンパクトであり、また高強度で且つ水素吸蔵合金の加熱
あるいは冷却の効率が高い。本発明の収納室は異形断面
の筒状であるため水素吸蔵合金の収納量が大きく、一層
軽量でコンパクトに形成する事ができる。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明の水素貯蔵容器の説明図、図2はベツセル
の断面の説明図、図3は本発明の水素貯蔵容器の組立の
説明図、図4は本発明の水素貯蔵容器の他の例の説明
図、である。
【符号の説明】
1:ベッセル、 2:熱媒体供給ジャケット、 3:熱
媒体排出ジャケット、4(4−1,…,4−n):収納
室、 5:熱媒体流路、 6,6−1:水素ガス連通
路、 7:水素ガス取出口、 8:熱媒体供給口、
9:熱媒体排出口、10:収納室の隔壁の切欠部、 1
1−1:ベッセル本体、 11−2:ベッセル蓋、 1
2:熱媒体供給ジャケット部材、 13: 熱媒体排出
ジャケット部材、 14:フィルター、 14−1:フ
ィルターエレメント、 15:フィン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−295401(JP,A) 実開 昭63−17398(JP,U) 実開 昭63−37900(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F17C 11/00 B60K 15/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウムあるいはアルミニウム合金製
    のベッセルと、該ベッセルの一端に配した熱媒体供給ジ
    ャケットと、他端に配した熱媒体排出ジャケットとを有
    し、該ベッセルには水素吸蔵合金を収納した互いに平行
    な異形断面の筒状の複数の収納室が内蔵して配されかつ
    収納室に平行で該ベッセルを貫通する複数の熱媒体流路
    が配され、収納室のそれぞれは隣接する他の収納室と水
    素ガス連通路により相互に連通して配され、一の収納室
    には水素ガス取出口が、熱媒体供給ジャケットには熱媒
    体供給口が、熱媒体排出ジャケットには熱媒体排出口が
    それぞれ配設され、熱媒体供給ジャケットに高温の熱媒
    体あるいは低温の熱媒体を供給し各熱媒体流路を通過さ
    せて熱媒体排出ジャケットから排出することにより、収
    納室内の水素吸蔵合金を加熱しあるいは冷却して、水素
    ガス取出口から水素ガスを取り出しあるいは充填するこ
    とを特徴とする水素貯蔵容器。
  2. 【請求項2】ベツセルが、相互に隣接する収納室の隔壁
    および収納室と熱媒体流路との隔壁が、均一な厚さに形
    成されたベツセルである事を特徴とする、請求項1に記
    載の水素貯蔵容器。
  3. 【請求項3】収納室が、フィンが内方に突出した異形断
    面の筒状の収納室であることを特徴とする、請求項1ま
    たは請求項2に記載の水素貯蔵容器。
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