JP4476218B2 - スラッシュ水素製造装置 - Google Patents
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Description
また、オーガの刃先と伝熱面との間に所定のクリアランス(例えば、50μm)を設けなければならず、製造しずらいといった問題点もあった。
本発明によるスラッシュ水素製造装置は、液体水素容器の内部に貯留された液体水素の中に配置された、伝熱面を有する熱交換器と、前記伝熱面の表面に生成した固体水素を掻き落とす刃を有するオーガとを備えたスラッシュ水素製造装置であって、前記刃が、前記伝熱面と対向する前記オーガの表面に、前記オーガの高さに沿って複数枚設けられており、前記刃が樹脂材料でできているとともに、各刃の先端部が前記伝熱面の表面と当接するように構成されている。
このようなスラッシュ水素製造装置によれば、オーガの刃によって削り落とされた固体水素の粒が、液体水素容器の底部へ落下していく途中で、別の刃と衝突する(出会う)ことによって砕かれることとなるので、固体水素の粒の径をさらに小さく(微粒化)することができる。
このように、固体水素の粒径を小さくすることにより、例えば、燃料電池自動車、水素自動車等の水素を燃料として走行する車両に搭載される車載用水素充填タンクに充填(補充)するような場合には、スラッシュ水素の固化率を上げることができて、車載用水素充填タンク内における水素の蒸発を低減させることができるとともに、水素の利用効率を向上させることができる。
また、このようなスラッシュ水素製造装置によれば、伝熱面に生成した固体水素を確実に削り落とすことができて、製造効率を向上させることができる。
さらに、オーガの刃が伝熱面の表面と接触しても伝熱面の表面を傷つけるおそれがないので、刃の先端と伝熱面の表面との間のクリアランス(間隙)の調整を省略することができる。
このようなスラッシュ水素製造装置によれば、往復動アクチュエータもしくは超音波振動子によりオーガが、微小振動させられることになるので、刃によって削り落とされる固体水素の粒径をさらに小さくすることができる。
図1は本実施形態によるスラッシュ水素製造装置10の概略構成図である。図1に示すように、本実施形態によるスラッシュ水素製造装置10は、液体水素(例えば、13.8Kの液体水素)Lを貯留する液体水素容器11と、この液体水素容器11内に配置された円筒状の伝熱面12を有する熱交換器13と、伝熱面12の表面に生成した固体水素(図示せず)を掻き落とすオーガ14とを主たる要素として構成されている。
また、オーガ14の刃14aによって削り落とされた固体水素の粒20が、液体水素容器11の底部へ落下していく途中で、別の刃14aと衝突する(出会う)ことによって砕かれることとなるので、固体水素の粒20の径をさらに小さく(微粒化)することができる。
このように、固体水素の粒20の径を小さくすることにより、例えば、燃料電池自動車、水素自動車等の水素を燃料として走行する車両に搭載される車載用水素充填タンクに充填(補充)するような場合には、スラッシュ水素の固化率を上げることができて、車載用水素充填タンク内における水素の蒸発を低減させることができるとともに、水素の利用効率を向上させることができる。
図2は本実施形態によるスラッシュ水素製造装置25は、オーガ14の刃14aが樹脂材料(例えば、PTFE、PCTFE、PEEK、GFRP等)でできているとともに、各刃14aの先端部が伝熱面12の表面と当接(接触)するように構成されているという点で前述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
一方、図2の右半分に示すように、往復動アクチュエータもしくは超音波振動子19が振動して、オーガ14が他方向(図2において上方向)に移動する場合には、伝熱面12に生成した固体水素が、オーガ14の刃14aによって掻き上げられることとなる。
また、オーガ14の刃14aが伝熱面12の表面と接触しても伝熱面12の表面を傷つけるおそれがないので、刃14aの先端と伝熱面12の表面との間のクリアランス(間隙)の調整を省略することができる。
その他の作用効果は、前述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
本実施形態におけるスラッシュ水素製造装置30は、円筒状の伝熱面12を有する熱交換器13の代わりに、平坦な(平板状の)伝熱面31を有する板状の熱交換器32が複数枚設けられているという点で前述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
伝熱面31と伝熱面31との間には、これら伝熱面31に沿って往復動可能に収容された、オーガ33を構成する板状の振動板34がそれぞれ配置されている。振動板34の表面(すなわち、伝熱面31と対向する面)には、振動板34の幅方向に沿って形成された刃35が、振動板34の長手方向(図3において上下方向)に沿って複数枚(本実施形態では14枚)設けられている。
オーガ33が、往復動アクチュエータもしくは超音波振動子19により微小振動させられるとともに、伝熱面31に生成した固体水素が、これら刃35によって削り落とされるようになっているので、固体水素の粒20(図1参照)の径を小さくすることができる。
また、振動板34に設けられた刃35によって削り落とされた固体水素の粒20が、液体水素容器11(図1参照)の底部へ落下していく途中で、別の刃35と衝突する(出会う)ことによって砕かれることとなるので、固体水素の粒20の径をさらに小さく(微粒化)することができる。
このように、固体水素の粒20の径を小さくすることにより、例えば、燃料電池自動車、水素自動車等の水素を燃料として走行する車両に搭載される車載用水素充填タンクに充填(補充)するような場合には、スラッシュ水素の固化率を上げることができて、車載用水素充填タンク内における水素の蒸発を低減させることができるとともに、水素の利用効率を向上させることができる。
さらに、刃35が樹脂材料(例えば、PTFE、PCTFE、PEEK、GFRP等)でできている場合には、図2を用いて説明したように、各刃35の先端部が伝熱面31の表面と当接するように構成することができるので、伝熱面31に生成した固体水素を確実に削り落とすことができて、製造効率を向上させることができる。
さらにまた、刃35が伝熱面31の表面と接触しても伝熱面31の表面を傷つけるおそれがないので、刃35の先端と伝熱面31の表面との間のクリアランス(間隙)の調整を省略することができる。
図4は本実施形態によるスラッシュ水素製造装置40の概略構成図である。図4に示すように、本実施形態によるスラッシュ水素製造装置40は、液体水素(例えば、13.8Kの液体水素)Lを貯留する液体水素容器11と、この液体水素容器11内に配置された円筒状の伝熱面12を有する熱交換器13と、伝熱面12の表面に生成した固体水素(図示せず)を掻き落とすオーガ41と、固体水素送出ポンプ42と、撹拌機(「粉砕機」あるいは「分散機」ともいう。)43とを主たる要素として構成されている。
なお、前述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
このように、固体水素の粒20の径を小さくすることにより、例えば、燃料電池自動車、水素自動車等の水素を燃料として走行する車両に搭載される車載用水素充填タンクに充填(補充)するような場合には、スラッシュ水素の固化率を上げることができて、車載用水素充填タンク内における水素の蒸発を低減させることができるとともに、水素の利用効率を向上させることができる。
図5(a)は本実施形態によるスラッシュ水素製造装置50の概略構成図である。図5(a)に示すように、本実施形態によるスラッシュ水素製造装置50は、液体水素(例えば、13.8Kの液体水素)Lを貯留する液体水素容器11と、この液体水素容器11内に配置された円筒状の伝熱面12を有する熱交換器13と、伝熱面12の表面に生成した固体水素(図示せず)を掻き落とすオーガ41と、固化率向上機構51とを主たる要素として構成されている。
なお、前述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
付勢機構54は、押圧板53の上面に接続(連結)された複数本のロッド56と、これらロッド56を案内するガイド57と、このガイド57内に収容され、ロッド56および押圧板53を液体水素容器11の底部の側へ付勢するバネ58とを備えている。
往復動機構55は、押圧板53の上面に接続(連結)された複数本のロッド59と、これらロッド59および押圧板53を液体水素容器11の深さ方向に往復動させる図示しない駆動源とを備えている。
このように、スラッシュ水素の固化率が向上させられることにより、例えば、燃料電池自動車、水素自動車等の水素を燃料として走行する車両に搭載される車載用水素充填タンクに充填(補充)するような場合には、車載用水素充填タンク内における水素の蒸発を低減させることができるとともに、水素の利用効率を向上させることができる。
図6は本実施形態によるスラッシュ水素製造装置60の概略構成図である。図6に示すように、本実施形態によるスラッシュ水素製造装置60は、液体水素(例えば、13.8Kの液体水素)Lを貯留する液体水素容器11と、この液体水素容器11内に配置された円筒状の伝熱面12を有する熱交換器13と、伝熱面12の表面に生成した固体水素(図示せず)を掻き落とすオーガ41と、固体水素送出ポンプ42と、固化率向上機構61とを主たる要素として構成されている。
なお、前述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
固体水素送出ポンプ42のケーシング45の下端と押圧板63の上面とは、入れ子式のダクト64を介して接続(連結)されており、オーガ41の刃41aによって削り落とされた固体水素の粒は、インデューサ46によってダクト64の側に送り出された後、ダクト64内および押圧板63の穴62を通って液体水素容器11の底部に導かれるようになっている。
このように、スラッシュ水素の固化率が向上させられることにより、例えば、燃料電池自動車、水素自動車等の水素を燃料として走行する車両に搭載される車載用水素充填タンクに充填(補充)するような場合には、車載用水素充填タンク内における水素の蒸発を低減させることができるとともに、水素の利用効率を向上させることができる。
11 液体水素容器
12 伝熱面
13 熱交換器
14 オーガ
14a 刃
18 ロッド
19 往復動アクチュエータもしくは超音波振動子
25 スラッシュ水素製造装置
30 スラッシュ水素製造装置
31 伝熱面
32 熱交換器
33 オーガ
35 刃
40 スラッシュ水素製造装置
41 オーガ
41a 刃
43 撹拌機
50 スラッシュ水素製造装置
51 固化率向上機構
60 スラッシュ水素製造装置
61 固化率向上機構
L 液体水素
Claims (2)
- 液体水素容器の内部に貯留された液体水素の中に配置された、伝熱面を有する熱交換器と、前記伝熱面の表面に生成した固体水素を掻き落とす刃を有するオーガとを備えたスラッシュ水素製造装置であって、
前記刃が、前記伝熱面と対向する前記オーガの表面に、前記オーガの高さに沿って複数枚設けられており、
前記刃が樹脂材料でできているとともに、各刃の先端部が前記伝熱面の表面と当接するように構成されていることを特徴とするスラッシュ水素製造装置。 - 前記オーガが、往復動アクチュエータもしくは超音波振動子とロッドを介して連結されているとともに、前記往復動アクチュエータもしくは超音波振動子の振動に伴って前記オーガも同じように振動するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のスラッシュ水素製造装置。
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