JP4088198B2 - 水素貯蔵タンクのコンテナおよびその加熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素貯蔵タンク（hydrogen storage tank）のコンテナ（container）に関するもので、特に、加熱装置（heat device）を備えるコンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近来の空気汚染は非常に深刻で、大部分は、ガソリンエンジンからの排ガスによるものである。よって、ガソリンエンジン（gasoline engine）による汚染は軽視してはならぬ問題であり、更によい環境品質を追求するため、汚染を伴わない燃料電池（fuel cell）により、汚染度が高いガソリンエンジンを代替することが重要である。
【０００３】
燃料電池の構造とタイプは、本発明と無関係であるから、詳述を省略する。注意すべきことは、燃料電池は水素と酸素の結合により作用し、酸素は周囲から直接提供され、水素は通常、純水素を含む水素貯蔵タンクから供給されることである。
【０００４】
水素貯蔵合金は水素を保存する水素貯蔵タンクに設置される。水素貯蔵タンクが燃料電池に連通する時、水素は水素貯蔵アレイから放出されて、水素を燃料電池に放出する。この時、水素は水素貯蔵合金により放出されて、水素貯蔵タンク内の熱は、水素貯蔵合金により吸収される。これにより、水素貯蔵タンク内の温度は下降する。しかし、水素貯蔵タンク内の温度が低い時、水素貯蔵合金から水素を放出する効率も低下する。その結果、燃料電池に供給する水素の量が不足してしまう。
【０００５】
更に、燃料電池が反応する時、水や廃熱等の副産物が生成される。これらをどのように応用するかが重要な課題である。
【０００６】
更に、水素を、反応ガスとして用いるシステム、例えば、空調や水素エンジンにおいて、どのようにして水素貯蔵タンクに、正常に水素を供給させるかが重要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水素貯蔵タンクを所定の温度下で保持することが出来る水素貯蔵タンクの加熱装置を提供することを目的とする。
【０００８】
副産物を適切に応用することが出来る水素貯蔵タンクのコンテナを提供することをもう一つの目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は、水素貯蔵タンクが収容できるコンテナの加熱装置を提供する。水素貯蔵タンクは、排水口（discharge port）を備える燃料電池に水素を供給し、加熱装置はウォータージャケット（water jacket）と封鎖素子（seal member）とを備える。ウォータージャケットはコンテナに設置され、燃料電池の排水口と連通している。水素貯蔵タンクがコンテナに設置される時、水素貯蔵タンクはウォータージャケットにより囲繞され、排水口からの水により加熱される。封鎖素子はウォータージャケットとコンテナ間に設置されて、水素貯蔵タンクは、ウォータージャケットに抵接する。
【００１０】
好ましい具体例において、加熱装置は、更に、複数の本体と複数のハウジングを備える。本体はコンテナに設置される。ハウジングは本体に対応し、対応する本体と結合される。
【００１１】
更に、ハウジングは、第一開口と第二開口とをそれぞれ、備える。本体はそれぞれ凹部を形成し、燃料電池からの水は、本体とハウジングが結合される時、ウォ−タージャケットに流れ込む。本体の形状は水素貯蔵タンクに対応し、ハウジングの形状は、本体に対応する。
【００１２】
水素貯蔵タンクは円柱形で、本体とハウジングはその断面が半円の弧形である。
もう一つの好ましい具体例において、ウォータージャケットはアルミニウムからなり、封鎖素子はＯ型リングである。
【００１３】
本発明において、水素貯蔵タンクのコンテナが提供される。コンテナは支承、加熱装置、供給装置、を備える。支承は水素貯蔵タンクを支承する。加熱装置は支承上に設置される。水素貯蔵タンクが支承に設置される時、水素貯蔵タンクは加熱装置に囲繞される。供給装置は加熱装置に連通し、熱導電材（thermal−conductive material）を加熱装置に供給するのに用いられ、水素貯蔵タンクは加熱装置により加熱される。
【００１４】
加熱装置はウォータージャケットである。
好ましい具体例において、支承は第一プレートと第二プレートとを備え、水素貯蔵タンクを支承し、水素貯蔵タンクを固定するための結合材を備える。
【００１５】
本発明において、水素貯蔵タンクを設置するコンテナのもう一つの加熱装置が提供される。加熱装置はウォータージャケット、供給装置、封鎖素子、を備える。ウォータージャケットはコンテナに設置される。水素貯蔵タンクがコンテナ上に設置される時、水素貯蔵タンクはウォータージャケットに囲繞される。供給装置はウォータージャケットに連通し、熱導電材をウォータージャケットに供給するのに用いられて、水素貯蔵タンクはウォータージャケットにより加熱される。封鎖素子はウォータージャケットとコンテナ間に設置されて、水素貯蔵タンクはウォータージャケットにきっちりと抵接する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
上述した本発明の目的、特徴、及び長所をいっそう明瞭にするため、以下に本発明の好ましい実施の形態を挙げ、図を参照にしながらさらに詳しく説明する。
【００１７】
図１〜図３を参照すると、水素貯蔵タンク２００のコンテナ１００が提供される。水素貯蔵タンク２００は燃料電池３００に、水素を供給する。燃料電池３００は排水口３１０を形成している。コンテナ１００は、支承１１０、四つの加熱装置１２０、二つの封鎖素子１３０、からなる。
【００１８】
二つの水素貯蔵タンク２００は、本具体例において、支承１１０により支承されているが、これに限定するものではなく、実際の使用状況に応じて変更することが出来る。
【００１９】
支承１１０は水素貯蔵タンク２００の両端を支承し、第一プレート１１１と第二プレート１１２とを備える。第一プレート１１１は図４で、第二プレート１１２は図５で示されている。図５を参照すると、第二プレート１１２はベース１１２１、トップカバー１１２２及び固定素子１１２３、を備える。トップカバー１１２２は、固定素子１１２３によりベース１１２１に結合される。更に、図１〜図３で示されるように、結合材１１３が第一プレート１１１に設置されて、水素貯蔵タンク２００を、支承１１０の第一プレート１１１に固定する。
【００２０】
上述のような構成により、支承１１０内に水素貯蔵タンク２００を収納する時、水素貯蔵タンク２００は、水素貯蔵タンク２００の一端が第一プレート１１１に抵接し、結合材１１３に接続されるまで、ベース１１２１と第二プレート１１２のトップカバー１１２２間の円形ホールを突き抜ける。
【００２１】
第一プレート１１１と第二プレート１１２の形状は、水素貯蔵タンク２００と加熱装置１２０が支承１１０に設置できれば、図４及び図５で示されるものに限定されない。
【００２２】
図２で示されるように、加熱装置１２０は支承１１０に設置され、二つの本体１２１１、１２１２及び二つのハウジング１２２１、１２２２、を備える。水素貯蔵タンク２００は、二つの本体１２１と二つのハウジング１２２に囲繞される。
【００２３】
本体１２１の両端は、支承１１０の第一プレート１１１と第二プレート１１２上に設置される。図６〜図９で示されるように、本体１２１は凹部１２１ａを形成する。ハウジング１２２が本体１２１に結合された後、燃料電池３００からの水は、加熱装置１２０の凹部１２１ａに流れ込む。本体１２１は両端で溝（groove）１２１ｂを形成し、封鎖素子１３０を設置する。
【００２４】
図１０を参照すると、ハウジング１２２は本体１２１に対応し、本体１２１に結合されて、加熱装置１２０の半分を形成する。ハウジング１２２は、第一開口１２２ａと第二開口１２２ｂとを備える。第一開口１２２ａが加熱装置１２０に流れ込む水の引き込み口として用いられる時、第二開口１２２ｂは加熱装置１２０から流れ出す水の排水口として用いられる。また、第一開口１２２ａが加熱装置１２０から流れ出す水の排水口として用いられる時、第二開口１２２ｂは加熱装置１２０に流れ込む水の引き込み口として用いられる。図１において、第一開口１２２ａが加熱装置１２０に流れ込む水の引き込み口として用いられている。特に、第一開口１２２ａは燃料電池３００の排水口３１０と連通する時、燃料電池３００により生成される水は、排水口３１０と第一開口１２２ａとにより、加熱装置１２０に流れ込む。
【００２５】
更に、図１により、燃料電池３００からの水がコンテナ１００中で循環する過程を説明する。二つの加熱装置１２０ａ及び１２０ｂは、支承１１０に設置される。加熱装置１２０ａは第一開口１２２ａと第二開口１２２ｂとを備え、加熱装置１２０ｂは第一開口１２２ｃと第二開口１２２ｄとを備える。第一開口１２２ａにより、燃料電池３００からの水が加熱装置１２０ａに流れ込んだ後、第二開口１２２ｂにより加熱装置１２０ａから流れ出す。その後、パイプ（図示しない）により、加熱装置１２０ａからの水は第二開口１２２ｄにより、加熱装置１２０ｂに流れ込む。最後に、水は、第一開口１２２ｃにより、加熱装置１２０ｂから流れ出る。このような配置により、燃料電池３００からの水は水素貯蔵タンク２００を加熱するのに用いることが出来る。
【００２６】
よって、水素貯蔵タンク２００は支承１１０上に設置される時、加熱装置１２０により囲繞され、燃料電池３００の排水口３１０からの水により加熱される。
【００２７】
加熱装置１２０は、本具体例ではウォータージャケットであるが、これに限定するものではない。
【００２８】
更に、本体１２１の形状は水素貯蔵タンク２００に対応し、ハウジング１２２の形状は本体１２１に対応する。例えば、水素貯蔵タンク２００が円筒形の時、本体１２１とハウジング１２２は、断面が半円形である弧形である。
【００２９】
本体１２１とハウジング１２２は、例えば、アルミニウムなどの熱導電係数が高い材料からなる。よって、加熱装置１２０と水素貯蔵タンク２００間の熱伝達効率は増加する。
【００３０】
封鎖素子１３０は加熱装置１２０の本体１２１の溝１２１ｂ上に設置され、加熱装置１２０と支承１１０間に設置される。よって、加熱装置１２０は水素貯蔵タンク２００にきっちりと抵接する。
【００３１】
封鎖素子１３０はO型リングである。
加熱装置１２０は分離可能であるから、水素貯蔵装置２００は封鎖素子１３０により、加熱装置１２０に続けて抵接する。その結果、加熱装置１２０と水素貯蔵装置２００間の熱伝達効率は増加する。
【００３２】
本発明による水素貯蔵タンクのコンテナの構造は以上のようである。このコンテナは、以下のような長所を有する。加熱装置がコンテナに設置されるため、コンテナ内の水素貯蔵装置は所定温度で維持される。よって、水素貯蔵合金から水素を放出する効率が上昇し、水素は燃料電池に十分に供給される。更に、燃料電池からの水や廃熱等の副産物が加熱装置により応用されて、その他の熱源が不用である。つまり、本発明の設計は、環境保護のコンセプトに基づいている。更に、加熱装置は分離可能で、封鎖素子が支承と加熱装置間に設置されるため、たとえ、温度変化のせいで、水素貯蔵タンクの大きさが変化しても、水素貯蔵タンクは加熱装置にきっちりと抵接する。この結果、加熱装置と水素貯蔵タンク間の熱伝達効率は増加する。
【００３３】
本記述では、燃料電池を、水素貯蔵タンクが水素を供給する対象として用いられているが、これに限定するものではなく、本発明の加熱装置は、水素により冷却されるエンジンなど、水素貯蔵タンクに水素を供給することが要求される他の装置に適用することも出来る。
【００３４】
更に、本具体例において、加熱装置の熱源は、燃料電池からの水である。しかし、実際はこれに限定するものではなく、例えば、図１１で示されるように、加熱装置を設置する十分な空間がある場合は、供給装置４００を設置することも出来る。供給装置４００は、熱伝達材料を加熱装置１２０に供給し、水素貯蔵タンクを加熱する。
【００３５】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による水素貯蔵タンクのコンテナを示す図である。
【図２】 図１のｂ−ｂに沿った断面図である。
【図３】 図２のｃ−ｃに沿った断面図である。
【図４】 図１の第一プレートを示す図である。
【図５】 図１の第二プレートを示す図である。
【図６】 図１のウォータージャケットの本体の底部を示す図である。
【図７】 図１のウォータージャケットの本体の側面図である。
【図８】 図１のウォータージャケットの本体の上視図である。
【図９】 図７のｄ−ｄに沿った断面図である。
【図１０】 図１のウォータージャケットのハウジングを示す図である。
【図１１】 本発明による水素貯蔵タンクのコンテナの具体例の上視図である。
【符号の説明】
１００…コンテナ
１１０…支承
１１１…第一プレート
１１２…第二プレート
１１３…結合材
１１２１…ベース
１１２２…トップカバー
１１２３…固定素子
１２０、１２０ａ、１２０ｂ…加熱装置
１２１、１２１１、１２１２…本体
１２１ａ…凹部
１２２、１２２１、１２２２…ハウジング
１２２ａ、１２２ｃ…第一開口
１２２ｂ、１２２ｄ…第二開口
１３０…封鎖素子
２００…水素貯蔵タンク
３００…燃料電池
３１０…排水口
４００…供給装置

Claims (8)

1. 水素貯蔵タンク（２００）の加熱装置であって、
   それぞれ前記水素貯蔵タンク（２００）の形状に対応する形状を有し、それぞれの外表面に凹部（１２１ａ）が形成されるとともに、前記水素貯蔵タンク（２００）を間に挟んで、前記水素貯蔵タンク（２００）の外壁表面を被うような位置にあるように互いに結合される二つの本体（１２１）と
   それぞれ前記本体の形状に対応する形状を有し、前記二つの凹部（１２１ａ）をそれぞれ被う二つのハウジング（１２２）と
   前記水素貯蔵タンク（２００）を支持する支承（１１０）と、
   前記二つの本体（１２１）と前記支承（１１０）との間に装着されて二つの本体（１２１）を互いに結合させるとともに、前記二つの本体（１２１）の内壁と前記水素貯蔵タンク（２００）の外壁とを接触させるためのＯ型リング（１３０）と
   前記凹部（１２１ａ）とハウジング（１２２）とによって形成されるウォータージャケットヘ水を供給するための開口（１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ）と、
   を備えることを特徴とする加熱装置。
2. 前記ハウジング（１２２）は、それぞれ、第一開口（１２２ａ、１２２ｃ）と第二開口（１２２ｂ、１２２ｄ）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記水素貯蔵タンク（２００）は円筒形で、前記本体と前記ハウジング（１２２）は断面が半円の弧形であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
4. 水素貯蔵タンク（２００）のコンテナであって、
   前記水素貯蔵タンク（２００）を支持する支承（１１０）と、
   前記支承（１１０）に支持される前記水素貯蔵タンク（２００）を囲繞する加熱装置と、
   前記加熱装置に連通し、熱伝達材を前記加熱装置に供給して、前記加熱装置に前記水素貯蔵タンク（２００）を加熱させる供給装置と、
   前記水素貯蔵タンク（２００）からみて前記支承（１１０）が前記加熱装置の外側となる位置で、前記加熱装置と前記支承（１１０）間に設置され、前記水素貯蔵タンク（２００）を加熱装置に接するようにされるＯ型リング（１３０）とを備えることを特徴とするコンテナ。
5. 前記加熱装置はウォータージャケットであることを特徴とする請求項４に記載のコンテナ。
6. 前記加熱装置は、
   前記コンテナに設置された複数の本体（１２１）と、
   前記本体に対応し、前記本体と結合される複数のハウジング（１２２）と、を備えることを特徴とする請求項４に記載のコンテナ。
7. 前記支承（１１０）は、第一プレート（１１１）と第二プレート（１１２）とを備え、この二つのプレート（１１１、１１２）によって、前記水素貯蔵タンク（２００）を支持することを特徴とする請求項４に記載のコンテナ。
8. 前記支承（１１０）は、前記水素貯蔵タンク（２００）を前記支承（１１０）上に固定する結合材（１１３）を備えることを特徴とする請求項４に記載のコンテナ。

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