JP3392168B2 - 水素吸蔵用合金貯蔵タンク - Google Patents
水素吸蔵用合金貯蔵タンクInfo
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、水素吸蔵用合金貯蔵
タンクの構造に関するものである。
タンクの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近では、温度や圧力をコントロールす
ることにより、水素を任意に吸蔵し、又は吸蔵した水素
を任意に放出する水素吸蔵合金が、例えば自動車用水素
エンジンなどの燃料貯蔵手段として注目され利用される
ようになってきている。
ることにより、水素を任意に吸蔵し、又は吸蔵した水素
を任意に放出する水素吸蔵合金が、例えば自動車用水素
エンジンなどの燃料貯蔵手段として注目され利用される
ようになってきている。
【0003】しかし、一般に上記水素吸蔵合金は、水素
の吸蔵・放出を繰り返すことによって崩壊し易く、容易
に微粉末化してしまうという性質があり、微粉末化を起
こした水素吸蔵合金には、例えば次のような問題点があ
る。
の吸蔵・放出を繰り返すことによって崩壊し易く、容易
に微粉末化してしまうという性質があり、微粉末化を起
こした水素吸蔵合金には、例えば次のような問題点があ
る。
【0004】 微粉末化により水素吸蔵合金の表面積
が増大するものの、吸蔵・放出速度を律速する熱伝導度
が著しく低下するために吸蔵・放出速度が遅くなる。
が増大するものの、吸蔵・放出速度を律速する熱伝導度
が著しく低下するために吸蔵・放出速度が遅くなる。
【0005】 微粉末化して生じた水素吸蔵合金の微
粒子が水素の流れに伴って移動するために、この合金を
水素精製に使用する場合、精製水素ガス中へ微粒子が混
入し易い。
粒子が水素の流れに伴って移動するために、この合金を
水素精製に使用する場合、精製水素ガス中へ微粒子が混
入し易い。
【0006】 水素吸蔵合金粉末が収納容器内を移動
して容器局部に集まると、伝熱用の熱媒流通部材との伝
熱性能が低下するとともに水素吸蔵状態のときにこの粉
末が局部で膨張し、この容器局部に大きな応力が加わ
り、容器の破壊をおこす。
して容器局部に集まると、伝熱用の熱媒流通部材との伝
熱性能が低下するとともに水素吸蔵状態のときにこの粉
末が局部で膨張し、この容器局部に大きな応力が加わ
り、容器の破壊をおこす。
【0007】そこで上記のような問題を解消するため
に、水素吸蔵合金の粉末を、それよりも展延性の良い金
属の粉末と混合し、圧粉成形法などによって圧縮成形
し、所定形状の成形体とする方法が試みられている。
に、水素吸蔵合金の粉末を、それよりも展延性の良い金
属の粉末と混合し、圧粉成形法などによって圧縮成形
し、所定形状の成形体とする方法が試みられている。
【0008】しかし、上述の水素吸蔵合金粉末と金属粉
末との圧縮成形体は、水素吸蔵合金粉末と金属粉末とが
ほぼ同一の粒径であり、水素吸蔵合金粉末の間に金属粉
末が単にバインダーとして入り込んだ状態なので、成形
体の表面には水素吸蔵合金粉末が露出しており、このた
めに水素の吸蔵・放出の操作中に水素吸蔵合金の微粒子
が発生し易い問題がある。また、成形体の強度が充分に
得られないという問題もある。
末との圧縮成形体は、水素吸蔵合金粉末と金属粉末とが
ほぼ同一の粒径であり、水素吸蔵合金粉末の間に金属粉
末が単にバインダーとして入り込んだ状態なので、成形
体の表面には水素吸蔵合金粉末が露出しており、このた
めに水素の吸蔵・放出の操作中に水素吸蔵合金の微粒子
が発生し易い問題がある。また、成形体の強度が充分に
得られないという問題もある。
【0009】そこで、該問題点を解消し、水素の吸蔵・
放出を繰り返しても吸蔵合金の粉末化による弊害を生じ
ることがない水素吸蔵合金材を提供することを目的とし
て、例えば複数個の水素吸蔵合金微粒子を凝集して凝集
体となし、この凝集体を水素吸蔵合金よりも展延性の良
い金属の多数の微粒子によって被覆して被覆体とし、さ
らにこれらの多数の被覆体を圧縮成形して成型体とする
ようにしたものが提案されている(例えば特開昭63−
310936号公報参照)。
放出を繰り返しても吸蔵合金の粉末化による弊害を生じ
ることがない水素吸蔵合金材を提供することを目的とし
て、例えば複数個の水素吸蔵合金微粒子を凝集して凝集
体となし、この凝集体を水素吸蔵合金よりも展延性の良
い金属の多数の微粒子によって被覆して被覆体とし、さ
らにこれらの多数の被覆体を圧縮成形して成型体とする
ようにしたものが提案されている(例えば特開昭63−
310936号公報参照)。
【0010】一方、上述した水素エンジン用の燃料タン
クなどでは、上記のような水素吸蔵合金粉末を例えば図
9および図10に示すような構造の貯蔵タンクに収納し
て貯蔵するようにしている。
クなどでは、上記のような水素吸蔵合金粉末を例えば図
9および図10に示すような構造の貯蔵タンクに収納し
て貯蔵するようにしている。
【0011】すなわち、図中、符号1はタンクケースを
形成する箱形の外板であり、該外板1内中央部には円筒
状の伝熱用の熱媒流通部材である温水チューブ2が嵌装
されており、上記外板1の各辺1a,1b,1c,1dの内壁
面部と温水チューブ2の外周面とはプレート状の伝熱フ
ィン3a,3b,3c,3dによって相互に連結され、それに
よって結局上記外板1内の空間部は第1,第2,第3,第
4の4つの水素吸蔵合金粉末収納部4a,4b,4c,4dに
区分されている。
形成する箱形の外板であり、該外板1内中央部には円筒
状の伝熱用の熱媒流通部材である温水チューブ2が嵌装
されており、上記外板1の各辺1a,1b,1c,1dの内壁
面部と温水チューブ2の外周面とはプレート状の伝熱フ
ィン3a,3b,3c,3dによって相互に連結され、それに
よって結局上記外板1内の空間部は第1,第2,第3,第
4の4つの水素吸蔵合金粉末収納部4a,4b,4c,4dに
区分されている。
【0012】そして、このようにして形成された上記第
1〜第4の水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4d内に水素吸
蔵合金粉末が充填されている。該水素吸蔵合金粉末は、
上記温水チューブ2内に流される温水又は冷水によっ
て、その外周面および伝熱フィン3a,3b,3c,3dを介
して加熱又は冷却され、それによって水素を放出し又は
吸蔵する。
1〜第4の水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4d内に水素吸
蔵合金粉末が充填されている。該水素吸蔵合金粉末は、
上記温水チューブ2内に流される温水又は冷水によっ
て、その外周面および伝熱フィン3a,3b,3c,3dを介
して加熱又は冷却され、それによって水素を放出し又は
吸蔵する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】このような構成の水素
吸蔵用合金貯蔵タンクの場合、一般に先に述べた従来例
に示されるような圧縮成型した固型タイプの水素吸蔵合
金を採用することは困難であり、どうしても粉末状態の
ものを可及的に高密度に充填させる構造を採用せざるを
得ない。
吸蔵用合金貯蔵タンクの場合、一般に先に述べた従来例
に示されるような圧縮成型した固型タイプの水素吸蔵合
金を採用することは困難であり、どうしても粉末状態の
ものを可及的に高密度に充填させる構造を採用せざるを
得ない。
【0014】ところが、そのために次のような問題を生
じる。
じる。
【0015】(1) 充填圧が低く、温水チューブおよび
伝熱フィンと水素吸蔵合金粉末との接触面積、接触圧が
不足なため伝熱性能が十分でなく、水素放出性能が低
い。
伝熱フィンと水素吸蔵合金粉末との接触面積、接触圧が
不足なため伝熱性能が十分でなく、水素放出性能が低
い。
【0016】(2) 水素吸蔵合金粉末同士の接触状態が
不十分なため、粉末層内部への伝熱性が悪い。
不十分なため、粉末層内部への伝熱性が悪い。
【0017】(3) 水素の吸脱着の繰り返しによる水素
吸蔵合金粉末の微粉化に伴い、粉末が下方に沈下して下
方側収納部の粉末層上部と温水チューブおよび伝熱フィ
ンの間にすきまが生じ、伝熱性を阻害する。
吸蔵合金粉末の微粉化に伴い、粉末が下方に沈下して下
方側収納部の粉末層上部と温水チューブおよび伝熱フィ
ンの間にすきまが生じ、伝熱性を阻害する。
【0018】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1〜4各項
記載の発明の水素吸蔵用合金貯蔵タンクは、それぞれ上
記の問題を解決することを目的としてなされたもので、
各々次のように構成されている。
記載の発明の水素吸蔵用合金貯蔵タンクは、それぞれ上
記の問題を解決することを目的としてなされたもので、
各々次のように構成されている。
【0019】(1) 請求項1記載の発明の構成
該発明は、水素吸蔵合金粉末を貯蔵するタンク外板部内
に伝熱用の熱媒流体を流通させる伝熱用熱媒流通部材を
配設したものにおいて、上記タンク外板部の内壁付近
に、上記熱媒流通部材の方向に向けて上記水素吸蔵合金
粉末を圧縮付勢させる圧縮付勢部材を配設したことを特
徴とするものである。
に伝熱用の熱媒流体を流通させる伝熱用熱媒流通部材を
配設したものにおいて、上記タンク外板部の内壁付近
に、上記熱媒流通部材の方向に向けて上記水素吸蔵合金
粉末を圧縮付勢させる圧縮付勢部材を配設したことを特
徴とするものである。
【0020】(2) 請求項2記載の発明の構成
該発明は、上記請求項1記載の発明の構成を基本とし、
同構成における圧縮付勢部材が、タンク外板部の内壁面
に沿って配設された押圧プレートと該押圧プレートと上
記タンク外板部との間に介設されたスプリングとから構
成されていることを特徴とするものである。
同構成における圧縮付勢部材が、タンク外板部の内壁面
に沿って配設された押圧プレートと該押圧プレートと上
記タンク外板部との間に介設されたスプリングとから構
成されていることを特徴とするものである。
【0021】(3) 請求項3記載の発明の構成
該発明は、上記請求項1記載の発明の構成を基本とし、
同構成における圧縮付勢部材が、タンク外板部内周壁面
に沿って配設された収縮弾性を有するゴム製の内張部材
により構成されていることを特徴とするものである。
同構成における圧縮付勢部材が、タンク外板部内周壁面
に沿って配設された収縮弾性を有するゴム製の内張部材
により構成されていることを特徴とするものである。
【0022】(4) 請求項4記載の発明の構成
該発明は、水素吸蔵用合金粉末を貯蔵するタンク外板部
内に伝熱用熱媒流通部材を配設するとともに該伝熱用熱
媒流通部材に設けた伝熱フィンによって上記タンク外板
部内を上方側水素吸蔵合金粉末収納部と下方側水素吸蔵
合金粉末収納部との複数の水素吸蔵合金粉末収納部に画
成してなるものにおいて、上記伝熱フィンに連通孔を形
成し、上記上方側水素吸蔵合金粉末収納部と下方側水素
吸蔵合金粉末収納部とを連通させたことを特徴とするも
のである。
内に伝熱用熱媒流通部材を配設するとともに該伝熱用熱
媒流通部材に設けた伝熱フィンによって上記タンク外板
部内を上方側水素吸蔵合金粉末収納部と下方側水素吸蔵
合金粉末収納部との複数の水素吸蔵合金粉末収納部に画
成してなるものにおいて、上記伝熱フィンに連通孔を形
成し、上記上方側水素吸蔵合金粉末収納部と下方側水素
吸蔵合金粉末収納部とを連通させたことを特徴とするも
のである。
【0023】
【作用】本願の請求項1〜4各項記載の発明は、各々上
記の構成に対応して次のように作用する。
記の構成に対応して次のように作用する。
【0024】(1) 請求項1記載の発明の作用
該発明の構成では、上記のように水素吸蔵合金粉末を貯
蔵するタンク外板部内に伝熱用の熱媒流体を流通させる
伝熱用熱媒流通部材を配設したものにおいて、上記タン
ク外板部の内壁付近に、上記熱媒流通部材の方向に向け
て上記水素吸蔵合金粉末を圧縮付勢させる圧縮付勢部材
を配設している。
蔵するタンク外板部内に伝熱用の熱媒流体を流通させる
伝熱用熱媒流通部材を配設したものにおいて、上記タン
ク外板部の内壁付近に、上記熱媒流通部材の方向に向け
て上記水素吸蔵合金粉末を圧縮付勢させる圧縮付勢部材
を配設している。
【0025】したがって、上記圧縮付勢部材が常時タン
ク外板部内に充填された水素吸蔵合金粉末層を圧縮する
ようになり、水素吸蔵合用金粉末の粒子が次第に微粉末
化してきても、同微粉末粒子相互間および同微粉末粒子
と伝熱用熱媒流通部材との密着性が常に良好な状態に保
たれる。
ク外板部内に充填された水素吸蔵合金粉末層を圧縮する
ようになり、水素吸蔵合用金粉末の粒子が次第に微粉末
化してきても、同微粉末粒子相互間および同微粉末粒子
と伝熱用熱媒流通部材との密着性が常に良好な状態に保
たれる。
【0026】(2) 請求項2記載の発明の作用
該発明の構成では、上記のように上記請求項1記載の発
明の構成を基本とし、同構成における圧縮付勢部材が、
タンク外板部の内壁面に沿って配設された押圧プレート
と該押圧プレートと上記タンク外板部との間に介設され
たスプリングとから構成されている。
明の構成を基本とし、同構成における圧縮付勢部材が、
タンク外板部の内壁面に沿って配設された押圧プレート
と該押圧プレートと上記タンク外板部との間に介設され
たスプリングとから構成されている。
【0027】したがって、上記スプリングおよび押圧プ
レートよりなる圧縮付勢部材が常時タンク外板部内に充
填された水素吸蔵合金粉末層を圧縮するようになり、水
素吸蔵合用金粉末の粒子が次第に微粉末化してきても、
同微粉末粒子相互間および同微粉末粒子と伝熱用熱媒流
通部材との密着性が常に良好な状態に保たれる。
レートよりなる圧縮付勢部材が常時タンク外板部内に充
填された水素吸蔵合金粉末層を圧縮するようになり、水
素吸蔵合用金粉末の粒子が次第に微粉末化してきても、
同微粉末粒子相互間および同微粉末粒子と伝熱用熱媒流
通部材との密着性が常に良好な状態に保たれる。
【0028】(3) 請求項3記載の発明の作用
該発明の構成では、上記のように上記請求項1記載の発
明の構成を基本とし、同構成における圧縮付勢部材が、
タンク外板部内周壁面に沿って配設された収縮弾性を有
するゴム製の内張部材により構成されている。
明の構成を基本とし、同構成における圧縮付勢部材が、
タンク外板部内周壁面に沿って配設された収縮弾性を有
するゴム製の内張部材により構成されている。
【0029】したがって、上記ゴム製の内張部材よりな
る圧縮付勢部材がその収縮弾性によって常時タンク外板
部内に充填された水素吸蔵合金粉末層を圧縮するように
なり、水素吸蔵合用金粉末の粒子が次第に微粉末化して
きても、同微粉末粒子相互間および同微粉末粒子と伝熱
用熱媒流通部材との密着性が常に良好な状態に保たれ
る。
る圧縮付勢部材がその収縮弾性によって常時タンク外板
部内に充填された水素吸蔵合金粉末層を圧縮するように
なり、水素吸蔵合用金粉末の粒子が次第に微粉末化して
きても、同微粉末粒子相互間および同微粉末粒子と伝熱
用熱媒流通部材との密着性が常に良好な状態に保たれ
る。
【0030】(4) 請求項4記載の発明の作用
該発明の構成では、上記のように水素吸蔵用合金粉末を
貯蔵するタンク外板部内に伝熱用熱媒流通部材を配設す
るとともに該伝熱用熱媒流通部材に設けた伝熱フィンに
よって上記タンク外板部内を上方側水素吸蔵合金粉末収
納部と下方側水素吸蔵合金粉末収納部との複数の水素吸
蔵合金粉末収納部に画成してなるものにおいて、上記伝
熱フィンに連通孔を形成し、上記上方側水素吸蔵合金粉
末収納部と下方側水素吸蔵合金粉末収納部とを連通させ
ることにより、上方側水素吸蔵合金粉末収納部の水素吸
蔵合金粉末の下方側水素吸蔵合金粉末収納部への沈下時
の移動を可能としている。
貯蔵するタンク外板部内に伝熱用熱媒流通部材を配設す
るとともに該伝熱用熱媒流通部材に設けた伝熱フィンに
よって上記タンク外板部内を上方側水素吸蔵合金粉末収
納部と下方側水素吸蔵合金粉末収納部との複数の水素吸
蔵合金粉末収納部に画成してなるものにおいて、上記伝
熱フィンに連通孔を形成し、上記上方側水素吸蔵合金粉
末収納部と下方側水素吸蔵合金粉末収納部とを連通させ
ることにより、上方側水素吸蔵合金粉末収納部の水素吸
蔵合金粉末の下方側水素吸蔵合金粉末収納部への沈下時
の移動を可能としている。
【0031】したがって、微粒化の進展に伴い粉末粒子
が沈下するようになっても、伝熱用熱媒流通部材の伝熱
フィン部分に設けた連通孔により上方側水素吸蔵合金粉
末収納部から下方側水素吸蔵合金粉末収納部に当該微粒
化された水素吸蔵合金粉末が沈降充填されるようになる
ので、下方側水素吸蔵合金粉末収納部においても伝熱用
熱媒流通部材および伝熱フィンと水素吸蔵合金粉末との
密着性が常時確保されるようになる。
が沈下するようになっても、伝熱用熱媒流通部材の伝熱
フィン部分に設けた連通孔により上方側水素吸蔵合金粉
末収納部から下方側水素吸蔵合金粉末収納部に当該微粒
化された水素吸蔵合金粉末が沈降充填されるようになる
ので、下方側水素吸蔵合金粉末収納部においても伝熱用
熱媒流通部材および伝熱フィンと水素吸蔵合金粉末との
密着性が常時確保されるようになる。
【0032】
【発明の効果】以上の結果、本願の請求項1〜4各項記
載の発明によると、各々次の効果を得ることができる。
載の発明によると、各々次の効果を得ることができる。
【0033】(1) 請求項1記載の発明の効果
上記のように、該発明では圧縮付勢部材の作用により水
素吸蔵合金粉末の粒子が次第に微粉末化しても、同微粉
末粒子相互間および同微粉末粒子と伝熱用熱媒流通部材
との密着性が良いので、伝熱性能が向上して、水素放出
性能が増大する。
素吸蔵合金粉末の粒子が次第に微粉末化しても、同微粉
末粒子相互間および同微粉末粒子と伝熱用熱媒流通部材
との密着性が良いので、伝熱性能が向上して、水素放出
性能が増大する。
【0034】(2) 請求項2記載の発明の効果
上記のように、該発明の構成では、スプリングおよび押
圧プレートよりなる圧縮付勢部材の圧縮作用により水素
吸蔵合金粉末の粒子が次第に微粉末化しても、同微粉末
粒子相互間および同微粉末粒子と伝熱用熱媒流通部材と
の密着性が良いので、伝熱性能が向上して、水素放出性
能が増大する。
圧プレートよりなる圧縮付勢部材の圧縮作用により水素
吸蔵合金粉末の粒子が次第に微粉末化しても、同微粉末
粒子相互間および同微粉末粒子と伝熱用熱媒流通部材と
の密着性が良いので、伝熱性能が向上して、水素放出性
能が増大する。
【0035】(3) 請求項3記載の発明の効果
上記のように、該発明の構成では、外板部内周面に配設
された内張部材よりなる圧縮付勢部材の圧縮作用により
水素吸蔵合金粉末の粒子が次第に微粉末化しても、同微
粉末粒子相互間および同微粉末粒子と伝熱用熱媒流通部
材との密着性が良くなるとともに外部との断熱性も高く
なるので、伝熱性能および熱交換効率が向上して、水素
放出性能がより増大する。また、タンク外部に対する水
素ガスのシール性も高くなる。
された内張部材よりなる圧縮付勢部材の圧縮作用により
水素吸蔵合金粉末の粒子が次第に微粉末化しても、同微
粉末粒子相互間および同微粉末粒子と伝熱用熱媒流通部
材との密着性が良くなるとともに外部との断熱性も高く
なるので、伝熱性能および熱交換効率が向上して、水素
放出性能がより増大する。また、タンク外部に対する水
素ガスのシール性も高くなる。
【0036】(4) 請求項4記載の発明の効果
上記のように、該発明の構成では、伝熱用熱媒流通部材
の伝熱フィン部分に設けた連通孔により上方側水素吸蔵
合金粉末収納部から下方側水素吸蔵合金粉末収納部に微
粒化された水素吸蔵合金粉末が沈降充填されるようにな
るので、下方側水素吸蔵合金粉末収納部においても常に
伝熱用熱媒流通部材および伝熱フィンと水素吸蔵合金粉
末との密着性が確保され、伝熱性能が向上して水素放出
性能が向上する。
の伝熱フィン部分に設けた連通孔により上方側水素吸蔵
合金粉末収納部から下方側水素吸蔵合金粉末収納部に微
粒化された水素吸蔵合金粉末が沈降充填されるようにな
るので、下方側水素吸蔵合金粉末収納部においても常に
伝熱用熱媒流通部材および伝熱フィンと水素吸蔵合金粉
末との密着性が確保され、伝熱性能が向上して水素放出
性能が向上する。
【0037】
【実施例】(1) 第1実施例
先ず、図1は本願発明の第1実施例に係る水素吸蔵用合
金貯蔵タンクの構成を示している。
金貯蔵タンクの構成を示している。
【0038】図中、符号1は例えば5000系のアルミ
合金よりなる箱形の外板(タンクケース)であり、該外板
1内中央部には円筒状の温水チューブ2が嵌装されてお
り、上記外板1の各辺1a,1b,1c,1dの内壁面部と温
水チューブ2外周面とはプレート状の伝熱フィン3a,3
b,3c,3dによって相互に連結され、それによって結局
上記外板1内の空間部は第1,第2,第3,第4の4つの
水素吸蔵合金粉末収納部4a,4b,4c,4dに区分されて
いる。
合金よりなる箱形の外板(タンクケース)であり、該外板
1内中央部には円筒状の温水チューブ2が嵌装されてお
り、上記外板1の各辺1a,1b,1c,1dの内壁面部と温
水チューブ2外周面とはプレート状の伝熱フィン3a,3
b,3c,3dによって相互に連結され、それによって結局
上記外板1内の空間部は第1,第2,第3,第4の4つの
水素吸蔵合金粉末収納部4a,4b,4c,4dに区分されて
いる。
【0039】一方、このようにして形成された上記第1
〜第4の水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4dの上記外板1
側の側壁部には図示のように一対の凹部に各々縮装され
た一対のコイルスプリング5a・5a,5b・5b,5c・5
c,5d・5dを介して各々同じく5000系アルミ合金よ
りなる押圧プレート6a,6b,6c,6dが設けられてい
る。
〜第4の水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4dの上記外板1
側の側壁部には図示のように一対の凹部に各々縮装され
た一対のコイルスプリング5a・5a,5b・5b,5c・5
c,5d・5dを介して各々同じく5000系アルミ合金よ
りなる押圧プレート6a,6b,6c,6dが設けられてい
る。
【0040】したがって、該構成では、上記第1〜第4
の水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4d内に各々収納された
例えばLaNi4.7Al0.3の不定形粒子よりなる水素吸蔵
合金粉末層7a〜7dは、上記コイルスプリング5a・5a
〜5d・5dの伸長付勢圧力(例えば5kgf/cm2)により常
時押圧プレート6a〜6dを介して全体を均等に圧縮され
るようになり、上記水素吸蔵合金粉末層7a〜7dの粉末
粒子相互間の接触面積・接触圧および同粒子の上記温水
チューブ2および伝熱フィン3a〜3dに対する接触面積
・接触圧が十分に確保されるようになる。その結果、上
記温水チューブ2内を流れる温水(例えば温度80℃)と
水素を吸蔵した水素吸蔵合金粉末粒子との熱交換性能
(伝熱性能)が大きく向上し、水素の放出性能が高くな
る。
の水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4d内に各々収納された
例えばLaNi4.7Al0.3の不定形粒子よりなる水素吸蔵
合金粉末層7a〜7dは、上記コイルスプリング5a・5a
〜5d・5dの伸長付勢圧力(例えば5kgf/cm2)により常
時押圧プレート6a〜6dを介して全体を均等に圧縮され
るようになり、上記水素吸蔵合金粉末層7a〜7dの粉末
粒子相互間の接触面積・接触圧および同粒子の上記温水
チューブ2および伝熱フィン3a〜3dに対する接触面積
・接触圧が十分に確保されるようになる。その結果、上
記温水チューブ2内を流れる温水(例えば温度80℃)と
水素を吸蔵した水素吸蔵合金粉末粒子との熱交換性能
(伝熱性能)が大きく向上し、水素の放出性能が高くな
る。
【0041】今、上記構成の水素吸蔵用合金貯蔵タンク
の水素放出性能を測定し、上述した図9および図10の
従来のタンクの水素放出性能と比較して見ると、図3の
グラフに示すようになった。
の水素放出性能を測定し、上述した図9および図10の
従来のタンクの水素放出性能と比較して見ると、図3の
グラフに示すようになった。
【0042】なお、該測定は本実施例および従来例の各
々について次の〜の各条件で行った。
々について次の〜の各条件で行った。
【0043】
タンク構造
従来例のもの・・・図9,図10
本実施例のもの・・図1
タンク寸法
従来例のもの・・・図10のL1〜L5を、L1=21c
m、L2=9cm、L3=30cm、L4=10cm、L5=4cm
に設定 本実施例のもの・・図10のL1〜L5に対応する部分を
上記従来例のものと同一寸法に設定 温水チューブの内径・・・6mm(共通) タンク容量(水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4dの各
容積の合計値)・・・5.4リットル(共通) 測定時のタンク内圧・・・4atm(3.8kgf/cm2:共
通) 温水チューブ内に流した循環水温度(タンク入口温
度)・・80℃(共通) 同循環水の流量・・・5リットル/分(共通) 水素吸蔵合金・・・LaNi4.7Al0.3を採用(共通) 使用した水素吸蔵合金LaNi4.7Al0.3の水素放出
特性(基本特性)・・・図2(50℃の時と80℃の時の
特性) 図3の水素放出データを見れば明らかなように、本実施
例のものでは、従来例の構造のものに対し、ピーク域で
15%の放出量の増大が確認され、その後、所定時間経
過後も略それに近い放出量の増大が認められる。
m、L2=9cm、L3=30cm、L4=10cm、L5=4cm
に設定 本実施例のもの・・図10のL1〜L5に対応する部分を
上記従来例のものと同一寸法に設定 温水チューブの内径・・・6mm(共通) タンク容量(水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4dの各
容積の合計値)・・・5.4リットル(共通) 測定時のタンク内圧・・・4atm(3.8kgf/cm2:共
通) 温水チューブ内に流した循環水温度(タンク入口温
度)・・80℃(共通) 同循環水の流量・・・5リットル/分(共通) 水素吸蔵合金・・・LaNi4.7Al0.3を採用(共通) 使用した水素吸蔵合金LaNi4.7Al0.3の水素放出
特性(基本特性)・・・図2(50℃の時と80℃の時の
特性) 図3の水素放出データを見れば明らかなように、本実施
例のものでは、従来例の構造のものに対し、ピーク域で
15%の放出量の増大が確認され、その後、所定時間経
過後も略それに近い放出量の増大が認められる。
【0044】従って、十分に水素放出性能の向上効果を
得ることができる。
得ることができる。
【0045】なお、以上の構成では、外板1および押圧
プレート6a〜6d共に同一のアルミ合金(500系)を使
用したが、これらについては例えばFRP等の合成樹脂
部材でも良い。
プレート6a〜6d共に同一のアルミ合金(500系)を使
用したが、これらについては例えばFRP等の合成樹脂
部材でも良い。
【0046】(2) 第2実施例
次に、図4は本願発明の第2実施例に係る水素吸蔵用合
金貯蔵タンクの構成を示している。
金貯蔵タンクの構成を示している。
【0047】先ず図中、符号1は上記第1実施例と同様
の箱形の有底外板(タンクケース)であり、該外板1の内
周面部には中心部方向に収縮弾性(張力:3kgf/cm2)を
有したゴム製(例えばスチレンブタジェンゴムよりなる
H2遮断性が高く、断熱性の高いもの)の内張部材9が配
設されている一方、また、その中央部には円筒状の温水
チューブ2が嵌装されており、上記外板1の各辺1a,1
b,1c,1dの内壁面部と温水チューブ2外周面とはプレ
ート状の伝熱フィン3a,3b,3c,3dによって上記内張
部材9を介して相互に連接され、それによって結局上記
外板1内の空間部は上記内張部材9によって囲まれた第
1,第2,第3,第4の4つの水素吸蔵合金粉末収納部4
a,4b,4c,4dに区分されている。
の箱形の有底外板(タンクケース)であり、該外板1の内
周面部には中心部方向に収縮弾性(張力:3kgf/cm2)を
有したゴム製(例えばスチレンブタジェンゴムよりなる
H2遮断性が高く、断熱性の高いもの)の内張部材9が配
設されている一方、また、その中央部には円筒状の温水
チューブ2が嵌装されており、上記外板1の各辺1a,1
b,1c,1dの内壁面部と温水チューブ2外周面とはプレ
ート状の伝熱フィン3a,3b,3c,3dによって上記内張
部材9を介して相互に連接され、それによって結局上記
外板1内の空間部は上記内張部材9によって囲まれた第
1,第2,第3,第4の4つの水素吸蔵合金粉末収納部4
a,4b,4c,4dに区分されている。
【0048】そして、このようにして形成された上記第
1〜第4の水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4d内に上記第
1実施例と同様にLaNi4.7Al0.3よりなる水素吸蔵合
金粉末が層状に充填されて水素吸蔵合金粉末層7a〜7d
が形成されている。
1〜第4の水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4d内に上記第
1実施例と同様にLaNi4.7Al0.3よりなる水素吸蔵合
金粉末が層状に充填されて水素吸蔵合金粉末層7a〜7d
が形成されている。
【0049】したがって、該構成では、上記第1〜第4
の水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4d内に各々収納された
LaNi4.7Al0.3の不定形粒子よりなる水素吸蔵合金粉
末層7a〜7dは、上記内側への収縮弾性を有した内張部
材9の収縮付勢圧力(3kgf/cm2)により常時均等に圧縮
されるようになり、同水素吸蔵合金粉末層7a〜7dの粉
末粒子相互間および同粒子の上記温水チューブ2および
伝熱フィン3a〜3dに対する接触面積および接触圧が十
分に確保されるようになるとともにタンク外部に対する
断熱性およびH2のシール性が高くなる。その結果、上
記温水チューブ2内を流れる温水(80℃)と水素を吸蔵
した水素吸蔵合金粉末粒子との熱交換性能(伝熱性能)お
よび熱交換効率が大きく向上し、水素の放出性能が高く
なる。また、安全性も向上し、信頼性の向上に寄与す
る。
の水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4d内に各々収納された
LaNi4.7Al0.3の不定形粒子よりなる水素吸蔵合金粉
末層7a〜7dは、上記内側への収縮弾性を有した内張部
材9の収縮付勢圧力(3kgf/cm2)により常時均等に圧縮
されるようになり、同水素吸蔵合金粉末層7a〜7dの粉
末粒子相互間および同粒子の上記温水チューブ2および
伝熱フィン3a〜3dに対する接触面積および接触圧が十
分に確保されるようになるとともにタンク外部に対する
断熱性およびH2のシール性が高くなる。その結果、上
記温水チューブ2内を流れる温水(80℃)と水素を吸蔵
した水素吸蔵合金粉末粒子との熱交換性能(伝熱性能)お
よび熱交換効率が大きく向上し、水素の放出性能が高く
なる。また、安全性も向上し、信頼性の向上に寄与す
る。
【0050】この場合、上記内張部材9にウレタン系の
ブルコラン−18を採用すると、O2、CO2のの遮断性
も高くなり、水素吸蔵合金の被毒も防止できるようにな
る。
ブルコラン−18を採用すると、O2、CO2のの遮断性
も高くなり、水素吸蔵合金の被毒も防止できるようにな
る。
【0051】今、上記構成の水素吸蔵用合金貯蔵タンク
の水素放出性能を測定し、上述した図9および図10の
従来のタンクの水素放出性能と比較すると、図5のグラ
フに示すようになった。
の水素放出性能を測定し、上述した図9および図10の
従来のタンクの水素放出性能と比較すると、図5のグラ
フに示すようになった。
【0052】なお、該測定は本実施例および従来例の各
々について次の〜の各条件で行った。
々について次の〜の各条件で行った。
【0053】 タンク構造
従来例のもの・・・図9,図10
本実施例のもの・・図4
タンク寸法
従来例のもの・・・図10のL1〜L5を、L1=21c
m、L2=9cm、L3=30cm、L4=10cm、L5=4cm
に設定 本実施例のもの・・図10のL1〜L5に対応する部分を
上記従来例のものと同一寸法に設定 温水チューブの内径・・・6mm(共通) タンク容量(水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4dの各
容積の合計値) ・・・5.4リットル(共通) 測定時のタンク内圧・・・4atm(3.8kgf/cm2:共
通) 温水チューブ内に流した循環水温度(タンク入口温
度)・・80℃(共通) 同循環水の流量・・・5リットル/分(共通) 水素吸蔵合金・・・LaNi4.7Al0.3を使用(共通) 使用した水素吸蔵合金LaNi4.7Al0.3の水素放出
特性(基本特性)・・・図2(50℃の時と80℃の時の
特性) 図5の水素放出データを見れば明らかなように、本実施
例のものでは、従来例の構造のものに対してピーク域で
15%の放出量の増大が確認され、しかも、その後所定
時間が経過しても更にそれ以上の放出量の増大(上記第
1実施例のものに対して4〜5%以上の増大)が認めら
れる。これは上記内張部材9のタンク外部との断熱性能
の向上に伴う熱効率アップによるものと考えられる。従
って本実施例の水素吸蔵用合金貯蔵タンクの構成では、
従来例に比し、相当に大幅の水素放出性能の向上が可能
となる。
m、L2=9cm、L3=30cm、L4=10cm、L5=4cm
に設定 本実施例のもの・・図10のL1〜L5に対応する部分を
上記従来例のものと同一寸法に設定 温水チューブの内径・・・6mm(共通) タンク容量(水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4dの各
容積の合計値) ・・・5.4リットル(共通) 測定時のタンク内圧・・・4atm(3.8kgf/cm2:共
通) 温水チューブ内に流した循環水温度(タンク入口温
度)・・80℃(共通) 同循環水の流量・・・5リットル/分(共通) 水素吸蔵合金・・・LaNi4.7Al0.3を使用(共通) 使用した水素吸蔵合金LaNi4.7Al0.3の水素放出
特性(基本特性)・・・図2(50℃の時と80℃の時の
特性) 図5の水素放出データを見れば明らかなように、本実施
例のものでは、従来例の構造のものに対してピーク域で
15%の放出量の増大が確認され、しかも、その後所定
時間が経過しても更にそれ以上の放出量の増大(上記第
1実施例のものに対して4〜5%以上の増大)が認めら
れる。これは上記内張部材9のタンク外部との断熱性能
の向上に伴う熱効率アップによるものと考えられる。従
って本実施例の水素吸蔵用合金貯蔵タンクの構成では、
従来例に比し、相当に大幅の水素放出性能の向上が可能
となる。
【0054】(3) 第3実施例
さらに、図6および図7は本願発明の第3実施例に係る
水素吸蔵用合金貯蔵タンクの構成を示している。
水素吸蔵用合金貯蔵タンクの構成を示している。
【0055】先ず図中、符号1は上記第1、第2実施例
同様のタンクケースを構成するアルミ合金(5000系)
製の箱形の外板であり、該外板1内中央部には円筒状の
温水チューブ2が嵌装されており、上記外板1の各辺1
a,1b,1c,1dの内壁面部と温水チューブ2外周面とは
プレート状の伝熱フィン3a,3b,3c,3dによって相互
に連結され、それによって結局上記外板1内の空間部は
第1,第2,第3,第4の4つの水素吸蔵合金粉末収納部
4a,4b,4c,4dに区分されている。
同様のタンクケースを構成するアルミ合金(5000系)
製の箱形の外板であり、該外板1内中央部には円筒状の
温水チューブ2が嵌装されており、上記外板1の各辺1
a,1b,1c,1dの内壁面部と温水チューブ2外周面とは
プレート状の伝熱フィン3a,3b,3c,3dによって相互
に連結され、それによって結局上記外板1内の空間部は
第1,第2,第3,第4の4つの水素吸蔵合金粉末収納部
4a,4b,4c,4dに区分されている。
【0056】一方、このようにして形成された上記第1
〜第4の水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4dを仕切る隔壁
である上記第1〜第4の伝熱フィン3a〜3dの内の特に
第2、第4の伝熱フィンには図示のように上下方向の連
通孔10,10・・が長手方向に所定の間隔を保って複
数設けられている。
〜第4の水素吸蔵合金粉末収納部4a〜4dを仕切る隔壁
である上記第1〜第4の伝熱フィン3a〜3dの内の特に
第2、第4の伝熱フィンには図示のように上下方向の連
通孔10,10・・が長手方向に所定の間隔を保って複
数設けられている。
【0057】そして、上記第1〜第4の水素吸蔵合金粉
末収納部4a〜4dに対して上記第1、第2実施例同様に
LaNi4.7Al0.3よりなる水素吸蔵合金粉末が層状に充
填されている。
末収納部4a〜4dに対して上記第1、第2実施例同様に
LaNi4.7Al0.3よりなる水素吸蔵合金粉末が層状に充
填されている。
【0058】以上の構成によると、吸脱着作用の継続に
よって次第に微粉末化して沈下する水素吸蔵合金粉末粒
子は、図6に示すように落し穴である上記連通孔10,
10・・を介して上方側第1、第4の水素吸蔵合金粉末
収納部4a,4dのものが下方側第2、第3の水素吸蔵合
金粉末収納部4b,4c側に移動し、下部側粉末層7b,7c
を常時密にする一方、温水チューブ2および下部側伝熱
フィン3b,3c,3dに矢印方向の重圧を掛けることによ
り、接触面積の拡大と十分な接触圧の維持とを図ること
ができるようになる。
よって次第に微粉末化して沈下する水素吸蔵合金粉末粒
子は、図6に示すように落し穴である上記連通孔10,
10・・を介して上方側第1、第4の水素吸蔵合金粉末
収納部4a,4dのものが下方側第2、第3の水素吸蔵合
金粉末収納部4b,4c側に移動し、下部側粉末層7b,7c
を常時密にする一方、温水チューブ2および下部側伝熱
フィン3b,3c,3dに矢印方向の重圧を掛けることによ
り、接触面積の拡大と十分な接触圧の維持とを図ること
ができるようになる。
【0059】その結果、上記温水チューブ2内を流れる
温水と水素を吸蔵した水素吸蔵合金との熱交換性能が大
きく向上し、水素の放出性能が高くなる。
温水と水素を吸蔵した水素吸蔵合金との熱交換性能が大
きく向上し、水素の放出性能が高くなる。
【0060】今、図9の従来例のタンクにおいて、その
伝熱フィン3b,3d部に直径6mmの穴(連通孔)を10mm
間隔にあけたものを試作した。フィンの表面積は、従来
例のタンクに対し約90%である。このタンクの下段か
ら順にLaNi4.7Al0.3の水素吸蔵合金(MH)粉末(1mm
粒80%、0.1mm粒20%)を詰めた。この時、粉末層7
b,7c上部とフィン3b,3dとの間に3mmのすきまを空け
ておいたが、フィン3b,3d上段に粉末を詰めると、こ
のすきまは、ほぼ完全に埋められた。一方従来例のタン
クにもフィン3b,3dとのすきま3mmを残しつつ同量の
上記LaNi4.7Al0.3の水素吸蔵合金(MH)粉末を詰め
た。これら2つのタンクに同量の水素を吸蔵させて放出
特性を比較したところ、本実施例のタンクでは約15%
の放出量増加がみられた。本実施例の構造では、連通孔
10の形成によるフィン表面積の減少により伝熱量が計
算上約9%低下するが、伝熱フィンと水素吸蔵合金粉末
層のすきまが埋まることで正味の伝熱量は向上してい
る。
伝熱フィン3b,3d部に直径6mmの穴(連通孔)を10mm
間隔にあけたものを試作した。フィンの表面積は、従来
例のタンクに対し約90%である。このタンクの下段か
ら順にLaNi4.7Al0.3の水素吸蔵合金(MH)粉末(1mm
粒80%、0.1mm粒20%)を詰めた。この時、粉末層7
b,7c上部とフィン3b,3dとの間に3mmのすきまを空け
ておいたが、フィン3b,3d上段に粉末を詰めると、こ
のすきまは、ほぼ完全に埋められた。一方従来例のタン
クにもフィン3b,3dとのすきま3mmを残しつつ同量の
上記LaNi4.7Al0.3の水素吸蔵合金(MH)粉末を詰め
た。これら2つのタンクに同量の水素を吸蔵させて放出
特性を比較したところ、本実施例のタンクでは約15%
の放出量増加がみられた。本実施例の構造では、連通孔
10の形成によるフィン表面積の減少により伝熱量が計
算上約9%低下するが、伝熱フィンと水素吸蔵合金粉末
層のすきまが埋まることで正味の伝熱量は向上してい
る。
【0061】なお、以上の構成における連通孔10,1
0・・は、図示のような構造のものに限らず、例えば切
起しによって形成してもよい。そのようにすると、上記
伝熱フィン3b,3dの表面積を少なくすることなく、上
記と同様の作用を得ることができる。従って、伝熱量が
向上する。
0・・は、図示のような構造のものに限らず、例えば切
起しによって形成してもよい。そのようにすると、上記
伝熱フィン3b,3dの表面積を少なくすることなく、上
記と同様の作用を得ることができる。従って、伝熱量が
向上する。
【図1】図1は、本願発明の第1実施例に係る水素吸蔵
用合金貯蔵タンクの構成を示す断面図である。
用合金貯蔵タンクの構成を示す断面図である。
【図2】図2は、同実施例において使用される水素吸蔵
合金の水素放出特性を示すグラフである。
合金の水素放出特性を示すグラフである。
【図3】図3は、同実施例の水素吸蔵用合金貯蔵タンク
の水素放出特性を示すグラフである。
の水素放出特性を示すグラフである。
【図4】図4は、本願発明の第2実施例に係る水素吸蔵
用合金貯蔵タンクの構成を示す図である。
用合金貯蔵タンクの構成を示す図である。
【図5】図5は、同貯蔵タンクの水素放出特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図6】図6は、本願発明の第3実施例に係る水素吸蔵
用合金貯蔵タンクの構成を示す図である。
用合金貯蔵タンクの構成を示す図である。
【図7】図7は、同貯蔵タンクの伝熱フィン部の構成を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図8】図8は、同貯蔵タンクの水素放出特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図9】図9は、従来の水素吸蔵用合金貯蔵タンクの構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図10】図10は、同貯蔵タンクの斜視図である。
1は外板、2は温水チューブ、3a〜3dは第1〜第4の
伝熱フィン、4a〜4dは水素吸蔵合金粉末収納部、5a
〜5dはコイルスプリング、6a〜6dは押圧プレート、
7a〜7dは水素吸蔵合金粉末層、9は内張部材、10は
連通孔である。
伝熱フィン、4a〜4dは水素吸蔵合金粉末収納部、5a
〜5dはコイルスプリング、6a〜6dは押圧プレート、
7a〜7dは水素吸蔵合金粉末層、9は内張部材、10は
連通孔である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 對尾 良則
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2−137701(JP,A)
特開 昭59−69401(JP,A)
特開 昭63−225799(JP,A)
実開 昭55−116039(JP,U)
実開 昭60−40899(JP,U)
実開 平6−6962(JP,U)
実公 昭61−18004(JP,Y1)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
F17C 11/00
F28D 20/00
Claims (4)
- 【請求項1】 水素吸蔵合金粉末を貯蔵するタンク外板
部内に伝熱用の熱媒流体を流通させる伝熱用熱媒流通部
材を配設したものにおいて、上記タンク外板部の内壁付
近に、上記熱媒流通部材の方向に向けて上記水素吸蔵合
金粉末を圧縮付勢させる圧縮付勢部材を配設したことを
特徴とする水素吸蔵用合金貯蔵タンク。 - 【請求項2】 圧縮付勢部材は、タンク外板部の内壁面
に沿って配設された押圧プレートと該押圧プレートと上
記タンク外板部との間に介設されたスプリングとからな
ることを特徴とする請求項1記載の水素吸蔵用合金貯蔵
タンク。 - 【請求項3】 圧縮付勢部材は、タンク外板部内周壁面
に沿って配設された収縮弾性を有するゴム製の内張部材
よりなることを特徴とする請求項1記載の水素吸蔵用合
金貯蔵タンク。 - 【請求項4】 水素吸蔵用合金粉末を貯蔵するタンク外
板部内に伝熱用熱媒流通部材を配設するとともに該伝熱
用熱媒流通部材に設けた伝熱フィンによって上記タンク
外板部内を上方側水素吸蔵合金粉末収納部と下方側水素
吸蔵合金粉末収納部との複数の水素吸蔵合金粉末収納部
に画成してなるものにおいて、上記伝熱フィンに連通孔
を形成し、上記上方側水素吸蔵合金粉末収納部と下方側
水素吸蔵合金粉末収納部とを連通させたことを特徴とす
る水素吸蔵用合金貯蔵タンク。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01159993A JP3392168B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 水素吸蔵用合金貯蔵タンク |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01159993A JP3392168B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 水素吸蔵用合金貯蔵タンク |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06221500A JPH06221500A (ja) | 1994-08-09 |
JP3392168B2 true JP3392168B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=11782373
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01159993A Expired - Fee Related JP3392168B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 水素吸蔵用合金貯蔵タンク |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3392168B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1160201A (ja) * | 1997-08-04 | 1999-03-02 | Sanritsuku:Kk | 水素吸蔵合金の貯蔵容器 |
JP4484987B2 (ja) * | 1999-09-17 | 2010-06-16 | 株式会社日本製鋼所 | ガス吸脱着反応容器 |
KR100989885B1 (ko) * | 2009-06-25 | 2010-10-28 | 한국기계연구원 | 수소저장 장치 |
JP6107071B2 (ja) * | 2012-11-16 | 2017-04-05 | 株式会社リコー | 蓄放熱装置 |
JP2014224668A (ja) * | 2013-04-15 | 2014-12-04 | 株式会社リコー | 反応材成形体及び蓄放熱ユニット |
JP6407589B2 (ja) * | 2014-07-04 | 2018-10-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 水素吸蔵放出装置及び水素吸蔵放出方法 |
-
1993
- 1993-01-27 JP JP01159993A patent/JP3392168B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06221500A (ja) | 1994-08-09 |
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