JP3160058B2 - 水素貯蔵方法及びその装置 - Google Patents
水素貯蔵方法及びその装置Info
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- Y02P90/45—Hydrogen technologies in production processes
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素エンジンに燃料と
して水素を供給する水素貯蔵タンクに水素を貯蔵させる
方法及び装置に関する。
して水素を供給する水素貯蔵タンクに水素を貯蔵させる
方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車用等のエンジンとして、有
害排気ガスを排出しないクリーンなエンジンである水素
エンジンの実用化が試みられているところであり、その
一環として、例えば特開平１−２１６０２４号公報に
は、水素エンジンに供給される水素の貯蔵方法として、
水素吸蔵合金を用いる技術が開示されている。
害排気ガスを排出しないクリーンなエンジンである水素
エンジンの実用化が試みられているところであり、その
一環として、例えば特開平１−２１６０２４号公報に
は、水素エンジンに供給される水素の貯蔵方法として、
水素吸蔵合金を用いる技術が開示されている。
【０００３】この水素吸蔵合金は、冷却下で水素ガスと
反応して金属水素化合物を生成し、水素をこの化合物の
形で保持すると共に、加熱により水素ガスを放出する性
質を有するものである。したがって、この水素吸蔵合金
は、水素エンジンに燃料として供給される水素ガスを貯
蔵しておくタンクとして利用することができ、その場
合、例えば図４に示すように構成される。
反応して金属水素化合物を生成し、水素をこの化合物の
形で保持すると共に、加熱により水素ガスを放出する性
質を有するものである。したがって、この水素吸蔵合金
は、水素エンジンに燃料として供給される水素ガスを貯
蔵しておくタンクとして利用することができ、その場
合、例えば図４に示すように構成される。
【０００４】つまり、この水素貯蔵タンク１は、容器２
内に水素吸蔵合金３を収納すると共に、該容器２の内部
に、上記水素吸蔵合金３に対する冷却用及び加熱用の水
を供給する配管４を配設した構造とされる。
内に水素吸蔵合金３を収納すると共に、該容器２の内部
に、上記水素吸蔵合金３に対する冷却用及び加熱用の水
を供給する配管４を配設した構造とされる。
【０００５】そして、このタンク１に水素ガスを充填す
るときは、上記配管４に冷却用の水を供給して容器２内
の水素吸蔵合金３を冷却すると共に、該タンク１の水素
ガス導入口５に水素ガスボンベ６から減圧器７を介して
導かれた水素ガス供給管８を接続して、所定の圧力に減
圧した水素ガスを容器２内に導入し、該容器２内で上記
冷却水の冷却作用により水素ガスを水素吸蔵合金３に吸
蔵させるようになっている。また、このタンク１に貯蔵
した水素をエンジンに供給するときは、上記配管４に加
熱用の水（温水）を供給して水素吸蔵合金３を加熱する
ことにより、該合金３から水素ガスを放出させ、これを
水素ガス供給口９からエンジンに供給するようになって
いる。
るときは、上記配管４に冷却用の水を供給して容器２内
の水素吸蔵合金３を冷却すると共に、該タンク１の水素
ガス導入口５に水素ガスボンベ６から減圧器７を介して
導かれた水素ガス供給管８を接続して、所定の圧力に減
圧した水素ガスを容器２内に導入し、該容器２内で上記
冷却水の冷却作用により水素ガスを水素吸蔵合金３に吸
蔵させるようになっている。また、このタンク１に貯蔵
した水素をエンジンに供給するときは、上記配管４に加
熱用の水（温水）を供給して水素吸蔵合金３を加熱する
ことにより、該合金３から水素ガスを放出させ、これを
水素ガス供給口９からエンジンに供給するようになって
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な水素貯蔵タンク１によれば、該タンク１内の水素吸蔵
合金３に対する冷却用及び加熱用の水を供給するための
配管４を設ける必要があるが、特に、冷却用の水は、水
素吸蔵合金３に短時間で水素ガスを吸蔵させる必要上、
大量の供給が要求されるのである。そのため、タンク１
の容器２内に配設される配管４のボリュームが大きくな
って該タンク１の大型化を招き、また、これを回避しよ
うとすれば、水素吸蔵合金３の収容量を制限しなければ
ならないことになって、当該タンク１の水素貯蔵容量が
少なくなるのである。
な水素貯蔵タンク１によれば、該タンク１内の水素吸蔵
合金３に対する冷却用及び加熱用の水を供給するための
配管４を設ける必要があるが、特に、冷却用の水は、水
素吸蔵合金３に短時間で水素ガスを吸蔵させる必要上、
大量の供給が要求されるのである。そのため、タンク１
の容器２内に配設される配管４のボリュームが大きくな
って該タンク１の大型化を招き、また、これを回避しよ
うとすれば、水素吸蔵合金３の収容量を制限しなければ
ならないことになって、当該タンク１の水素貯蔵容量が
少なくなるのである。
【０００７】さらに、図４に示すような配管４に供給さ
れる冷却水によって水素吸蔵合金３を冷却する構造で
は、該合金３に対する冷却が間接的であるためその冷却
効率が十分でなく、そのため、上記のように大量の水を
供給するようにしても、所要量の水素ガスを吸蔵させる
のに長時間を要するのである。
れる冷却水によって水素吸蔵合金３を冷却する構造で
は、該合金３に対する冷却が間接的であるためその冷却
効率が十分でなく、そのため、上記のように大量の水を
供給するようにしても、所要量の水素ガスを吸蔵させる
のに長時間を要するのである。
【０００８】そこで、本発明は、この種の水素貯蔵タン
クにおいて、該タンク全体の大きさに対して水素吸蔵合
金の収容量をできるだけ多くして、水素貯蔵容量を高め
ると共に、上記水素吸蔵合金に水素を吸蔵させるのに要
する時間の短縮を図ることを課題とする。
クにおいて、該タンク全体の大きさに対して水素吸蔵合
金の収容量をできるだけ多くして、水素貯蔵容量を高め
ると共に、上記水素吸蔵合金に水素を吸蔵させるのに要
する時間の短縮を図ることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような手段を用いる。
め、本発明は次のような手段を用いる。
【００１０】まず、本願の請求項１に係る発明（以下、
第１発明という）は、水素吸蔵合金を収容した水素貯蔵
タンクに水素を貯蔵させる方法に関するものであって、
液体水素貯蔵装置から供給される液体水素を、ノズルを
用いて上記タンク内の水素吸蔵合金の近傍に直接供給す
ることを特徴とする。
第１発明という）は、水素吸蔵合金を収容した水素貯蔵
タンクに水素を貯蔵させる方法に関するものであって、
液体水素貯蔵装置から供給される液体水素を、ノズルを
用いて上記タンク内の水素吸蔵合金の近傍に直接供給す
ることを特徴とする。
【００１１】また、請求項２に係る発明（以下、第２発
明という）は、上記第１発明に係る方法を実施する装置
に関するもので、液体水素貯蔵装置と、該装置から導か
れた液体水素供給管の先端に接続されて、上記水素貯蔵
タンクの水素導入口から該タンク内の水素吸蔵合金を直
接臨むように配置されるノズルとを設けたことを特徴と
する。
明という）は、上記第１発明に係る方法を実施する装置
に関するもので、液体水素貯蔵装置と、該装置から導か
れた液体水素供給管の先端に接続されて、上記水素貯蔵
タンクの水素導入口から該タンク内の水素吸蔵合金を直
接臨むように配置されるノズルとを設けたことを特徴と
する。
【００１２】
【作用】上記の構成によれば、第１、第２発明のいずれ
によっても、液体水素貯蔵装置から水素貯蔵タンクに液
体水素が供給されて、ノズルから該タンク内の水素吸蔵
合金の近傍に直接噴射されることになる。そして、この
液体水素は、噴射されながら水素吸蔵合金の近傍で気化
し、該水素吸蔵合金に水素ガスとなって吸蔵されるので
あるが、その気化の際に周囲から気化熱を奪うことによ
り、水素吸蔵合金を直接冷却するのである。
によっても、液体水素貯蔵装置から水素貯蔵タンクに液
体水素が供給されて、ノズルから該タンク内の水素吸蔵
合金の近傍に直接噴射されることになる。そして、この
液体水素は、噴射されながら水素吸蔵合金の近傍で気化
し、該水素吸蔵合金に水素ガスとなって吸蔵されるので
あるが、その気化の際に周囲から気化熱を奪うことによ
り、水素吸蔵合金を直接冷却するのである。
【００１３】これにより、水素吸蔵合金を冷却するため
の大量の冷却水を供給する必要がなくなって、該水素貯
蔵タンク内には、水素吸蔵合金から水素ガスを放出させ
るのに必要とされる比較的少量の加熱用の水を供給する
通路を設けるだけで足りることになり、したがって、該
水素貯蔵タンクを小型化し、或は該タンク内における水
素吸蔵合金の収容量を増大させることが可能となる。ま
た、水素吸蔵合金を直接冷却するので、その冷却効率が
向上し、該水素吸蔵合金を冷却水で冷却する場合より、
水素の吸蔵に要する時間が短縮されることになる。
の大量の冷却水を供給する必要がなくなって、該水素貯
蔵タンク内には、水素吸蔵合金から水素ガスを放出させ
るのに必要とされる比較的少量の加熱用の水を供給する
通路を設けるだけで足りることになり、したがって、該
水素貯蔵タンクを小型化し、或は該タンク内における水
素吸蔵合金の収容量を増大させることが可能となる。ま
た、水素吸蔵合金を直接冷却するので、その冷却効率が
向上し、該水素吸蔵合金を冷却水で冷却する場合より、
水素の吸蔵に要する時間が短縮されることになる。
【００１４】
【実施例】以下、図に示す本発明の実施例について説明
する。
する。
【００１５】図１は、水素エンジンに対する燃料供給シ
ステムに本発明に係る水素貯蔵方法及び貯蔵装置を適用
した場合の実施例であって、水素エンジン１０に供給さ
れる水素を貯蔵する水素貯蔵タンク２０は、容器２１内
に水素吸蔵合金を用いて形成した水素吸蔵ユニット２２
を収納した構成とされている。そして、この水素貯蔵タ
ンク２０とエンジン１０との間には、タンク２０からエ
ンジン１０に水素ガスを供給する水素供給管１１の他
に、エンジン１０の各部を冷却して高温となった冷却水
をポンプ１２によりタンク２０に供給する冷却水供給管
１３と、該タンク２０に供給された冷却水をエンジン１
０側に回収する冷却水回収管１４とが設けられている。
ステムに本発明に係る水素貯蔵方法及び貯蔵装置を適用
した場合の実施例であって、水素エンジン１０に供給さ
れる水素を貯蔵する水素貯蔵タンク２０は、容器２１内
に水素吸蔵合金を用いて形成した水素吸蔵ユニット２２
を収納した構成とされている。そして、この水素貯蔵タ
ンク２０とエンジン１０との間には、タンク２０からエ
ンジン１０に水素ガスを供給する水素供給管１１の他
に、エンジン１０の各部を冷却して高温となった冷却水
をポンプ１２によりタンク２０に供給する冷却水供給管
１３と、該タンク２０に供給された冷却水をエンジン１
０側に回収する冷却水回収管１４とが設けられている。
【００１６】ここで、図２及び図３に示すように、上記
水素貯蔵タンク２０の容器２１における一方の端面に
は、上記冷却水供給管１３及び回収管１４がそれぞれ接
続される冷却水入口２３及び出口２４と、上記水素供給
管１１が接続される水素出口２５とが設けられていると
共に、一方の側面には水素導入口２６が設けられてい
る。また、この容器２１に収納された水素吸蔵ユニット
２２は、複数の波板２７…２７をその波の方向を順次直
交させて、且つ各波板２７…２７の間に平板２８…２８
をそれぞれ挟んで積層した構成とされている。
水素貯蔵タンク２０の容器２１における一方の端面に
は、上記冷却水供給管１３及び回収管１４がそれぞれ接
続される冷却水入口２３及び出口２４と、上記水素供給
管１１が接続される水素出口２５とが設けられていると
共に、一方の側面には水素導入口２６が設けられてい
る。また、この容器２１に収納された水素吸蔵ユニット
２２は、複数の波板２７…２７をその波の方向を順次直
交させて、且つ各波板２７…２７の間に平板２８…２８
をそれぞれ挟んで積層した構成とされている。
【００１７】そして、上記冷却水入口２３から供給され
る冷却水が、図３に示す例の場合、上から２枚目、４枚
目及び６枚目の波板２７ａ…２７ａとその上下の平板２
８…２８との間に形成される空間を通路として、図２に
矢印Ａで示すように流れ、その後、冷却水出口２４から
エンジン１０側に回収されるようになっている。また、
上から１枚目、３枚目、５枚目及び７枚目の波板２７ｂ
…２７ｂには水素吸蔵合金が保持され、この合金に上記
水素導入口２６から導入される水素が吸蔵保持され、ま
た、該合金から放出された水素ガスが上記水素出口２５
からエンジン１０に供給されるようになっている。
る冷却水が、図３に示す例の場合、上から２枚目、４枚
目及び６枚目の波板２７ａ…２７ａとその上下の平板２
８…２８との間に形成される空間を通路として、図２に
矢印Ａで示すように流れ、その後、冷却水出口２４から
エンジン１０側に回収されるようになっている。また、
上から１枚目、３枚目、５枚目及び７枚目の波板２７ｂ
…２７ｂには水素吸蔵合金が保持され、この合金に上記
水素導入口２６から導入される水素が吸蔵保持され、ま
た、該合金から放出された水素ガスが上記水素出口２５
からエンジン１０に供給されるようになっている。
【００１８】一方、この水素貯蔵タンク２０に貯蔵され
ている水素の量が一定以下に低下したときに、該タンク
２０に水素を充填する水素供給装置３０は、図１に示す
ように、液体水素を貯蔵している液体水素タンク３１
と、このタンク３１内の液体水素を加圧して水素供給管
３２内に吐出させるポンプ３３と、該供給管３２に設け
られた開閉弁３４とで構成されている。そして、図２、
図３に拡大して示すように、上記供給管３２の先端にノ
ズル３５が設けられ、該供給管３２が水素貯蔵タンク２
０の容器２１に設けられた水素導入口２６に接続された
ときに、ノズル３５が該導入口２６内に挿通され、その
先端部が水素吸蔵ユニット２２の近傍に位置するように
なっている。
ている水素の量が一定以下に低下したときに、該タンク
２０に水素を充填する水素供給装置３０は、図１に示す
ように、液体水素を貯蔵している液体水素タンク３１
と、このタンク３１内の液体水素を加圧して水素供給管
３２内に吐出させるポンプ３３と、該供給管３２に設け
られた開閉弁３４とで構成されている。そして、図２、
図３に拡大して示すように、上記供給管３２の先端にノ
ズル３５が設けられ、該供給管３２が水素貯蔵タンク２
０の容器２１に設けられた水素導入口２６に接続された
ときに、ノズル３５が該導入口２６内に挿通され、その
先端部が水素吸蔵ユニット２２の近傍に位置するように
なっている。
【００１９】ここで、上記液体水素タンク３１から吐出
される水素を液体状態に保持するため、供給管３２を断
熱材で被覆してもよく、また、必要に応じて、該供給管
３２に流量計等を設置してもよい。
される水素を液体状態に保持するため、供給管３２を断
熱材で被覆してもよく、また、必要に応じて、該供給管
３２に流量計等を設置してもよい。
【００２０】上記の構成によれば、エンジン１０の運転
時には、該エンジン１０から高温の冷却水が水素貯蔵タ
ンク２０に供給されて、該タンク２０の容器２１内を図
２に矢印Ａで示すように流れることにより、水素吸蔵ユ
ニット２２を構成する波板２７ｂ…２７ｂに保持された
水素吸蔵合金から水素ガスが放出され、これが水素供給
管１１を介してエンジン１０に供給される。
時には、該エンジン１０から高温の冷却水が水素貯蔵タ
ンク２０に供給されて、該タンク２０の容器２１内を図
２に矢印Ａで示すように流れることにより、水素吸蔵ユ
ニット２２を構成する波板２７ｂ…２７ｂに保持された
水素吸蔵合金から水素ガスが放出され、これが水素供給
管１１を介してエンジン１０に供給される。
【００２１】一方、このようにして水素貯蔵タンク２０
内に貯蔵されている水素が消費され、その貯蔵量が一定
量以下となった場合には、該タンク２０に水素を充填す
ることになるのであるが、この充填作業は次のように行
われる。
内に貯蔵されている水素が消費され、その貯蔵量が一定
量以下となった場合には、該タンク２０に水素を充填す
ることになるのであるが、この充填作業は次のように行
われる。
【００２２】即ち、水素供給装置３０の供給管３２を水
素貯蔵タンク２０の水素導入口２６に接続し、この状態
で該供給装置３０における開閉弁３４を開き、且つポン
プ３３を作動させれば、液体水素タンク３１から供給管
３２及び水素導入口２６を介して、水素貯蔵タンク２０
内に液体水素が供給されることになる。その場合に、上
記供給管３２にはノズル３５が連設され、このノズル３
５の先端が水素貯蔵タンク２０内の水素吸蔵ユニット２
２の近傍に位置するので、上記液体水素は水素貯蔵タン
ク２０内の水素吸蔵ユニット２２の近傍に噴射されるこ
とになる。
素貯蔵タンク２０の水素導入口２６に接続し、この状態
で該供給装置３０における開閉弁３４を開き、且つポン
プ３３を作動させれば、液体水素タンク３１から供給管
３２及び水素導入口２６を介して、水素貯蔵タンク２０
内に液体水素が供給されることになる。その場合に、上
記供給管３２にはノズル３５が連設され、このノズル３
５の先端が水素貯蔵タンク２０内の水素吸蔵ユニット２
２の近傍に位置するので、上記液体水素は水素貯蔵タン
ク２０内の水素吸蔵ユニット２２の近傍に噴射されるこ
とになる。
【００２３】そして、このようにして水素吸蔵ユニット
２２の近傍に噴射された液体水素は気化し、水素ガスと
なった上で上記ユニット２２における水素吸蔵合金と反
応し、金属水素化合物として該水素吸蔵合金ないし水素
貯蔵タンク２０に貯蔵されることになるのであるが、そ
の場合に、上記液体水素が気化する際には、周辺から気
化熱を奪うので、上記水素吸蔵合金が直接冷却されるこ
とになる。
２２の近傍に噴射された液体水素は気化し、水素ガスと
なった上で上記ユニット２２における水素吸蔵合金と反
応し、金属水素化合物として該水素吸蔵合金ないし水素
貯蔵タンク２０に貯蔵されることになるのであるが、そ
の場合に、上記液体水素が気化する際には、周辺から気
化熱を奪うので、上記水素吸蔵合金が直接冷却されるこ
とになる。
【００２４】これにより、冷却水の供給等を要すること
なく、水素吸蔵合金を効果的に冷却することができて、
短時間に水素を吸蔵させることが可能となる。また、こ
のように、水素を吸蔵させる際に水素吸蔵合金を冷却す
るための水の供給が不要となるから、水素貯蔵タンク２
０内には、水素ガスを放出させるのに必要とされる比較
的少量の温水を通過させる通路を設けるだけで足りるこ
とになり、したがって、該タンク２０の全体の大きさに
対して水素吸蔵合金の収容量を多くし、ひいては水素貯
蔵容量を増大させることが可能となる。
なく、水素吸蔵合金を効果的に冷却することができて、
短時間に水素を吸蔵させることが可能となる。また、こ
のように、水素を吸蔵させる際に水素吸蔵合金を冷却す
るための水の供給が不要となるから、水素貯蔵タンク２
０内には、水素ガスを放出させるのに必要とされる比較
的少量の温水を通過させる通路を設けるだけで足りるこ
とになり、したがって、該タンク２０の全体の大きさに
対して水素吸蔵合金の収容量を多くし、ひいては水素貯
蔵容量を増大させることが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明に係る水素貯蔵方法
及び装置によれば、液体水素貯蔵装置から水素貯蔵タン
クに液体水素が供給されて、ノズルから該タンク内の水
素吸蔵合金の近傍に直接噴射されるので、この液体水素
が気化する際に周辺から気化熱を奪うことになって、水
素吸蔵合金が直接冷却されることになる。そのため、該
水素吸蔵合金を冷却するための大量の冷却水を供給する
必要がなくなって、該水素貯蔵タンク内には、水素吸蔵
合金から水素ガスを放出させるための比較的少量の加熱
用の水を供給する通路を設けるだけで足りることにな
る。これにより、該水素貯蔵タンクを小型化し、或は該
タンク内における水素吸蔵合金の収容量、即ち水素貯蔵
容量を増大させることが可能となる。また、水素吸蔵合
金を直接冷却するので、その冷却効率が向上して、該水
素吸蔵合金に水素を吸蔵させるのに要する時間が短縮さ
れることになる。
及び装置によれば、液体水素貯蔵装置から水素貯蔵タン
クに液体水素が供給されて、ノズルから該タンク内の水
素吸蔵合金の近傍に直接噴射されるので、この液体水素
が気化する際に周辺から気化熱を奪うことになって、水
素吸蔵合金が直接冷却されることになる。そのため、該
水素吸蔵合金を冷却するための大量の冷却水を供給する
必要がなくなって、該水素貯蔵タンク内には、水素吸蔵
合金から水素ガスを放出させるための比較的少量の加熱
用の水を供給する通路を設けるだけで足りることにな
る。これにより、該水素貯蔵タンクを小型化し、或は該
タンク内における水素吸蔵合金の収容量、即ち水素貯蔵
容量を増大させることが可能となる。また、水素吸蔵合
金を直接冷却するので、その冷却効率が向上して、該水
素吸蔵合金に水素を吸蔵させるのに要する時間が短縮さ
れることになる。
【図１】 本発明の実施例を示す水素エンジンに対する
水素供給システムを示すシステム図である。
水素供給システムを示すシステム図である。
【図２】 図１における水素貯蔵タンクの一部破断平面
図である。
図である。
【図３】 図２のＸ−Ｘ断面による拡大断面図である。
【図４】 従来の水素貯蔵システムを示す該略図であ
る。
る。
２０ 水素貯蔵タンク ２２ 水素吸蔵合金（水素吸蔵ユニット） ３０ 液体水素貯蔵装置（水素供給装置） ３５ ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 邦彦 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−180397（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−92801（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−40099（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−64136（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F17C 11/00 C01B 3/00 F02B 43/10
Claims (2)
- 【請求項１】 水素吸蔵合金を収容した水素貯蔵タンク
に水素を貯蔵させる方法であって、液体水素貯蔵装置か
ら供給される液体水素を、ノズルを用いて上記タンク内
の水素吸蔵合金の近傍に直接供給することを特徴とする
水素貯蔵方法。 - 【請求項２】 水素吸蔵合金を収容した水素貯蔵タンク
に水素を貯蔵させる装置であって、液体水素貯蔵装置
と、該装置から導かれた液体水素供給管の先端に接続さ
れて、上記水素貯蔵タンクの水素導入口から該タンク内
の水素吸蔵合金を直接臨むように配置されるノズルとを
有することを特徴とする水素貯蔵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09480492A JP3160058B2 (ja) | 1992-03-21 | 1992-03-21 | 水素貯蔵方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09480492A JP3160058B2 (ja) | 1992-03-21 | 1992-03-21 | 水素貯蔵方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05263996A JPH05263996A (ja) | 1993-10-12 |
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