JP6699520B2 - 水素貯蔵ユニット、及び燃料電池 - Google Patents

Description

本発明は、水素吸蔵合金を含む貯蔵容器を備える水素貯蔵ユニット、及び該水素貯蔵ユニットを備える燃料電池に関する。

負極に水素を送って起電力を得る電池として、燃料電池、ニッケル・水素電池等が挙げられる。
燃料電池は発電効率が高く、クリーンな発電装置であり、負荷の大小に影響されず、コジェネレーションシステムを構築できるため、パーソナルコンピュータ，携帯電話機等のデジタル家電製品、電気自動車、鉄道、携帯電話の基地局、発電所等の種々の用途が検討されている。

燃料電池は、水素及び酸素を反応させて発電するスタックと、複数のＭＨ（Metal Hydride）ボンベを有する複数の水素貯蔵ユニットをケースに収容してなる水素供給部と、水素循環路と、水素供給路と、冷却水流路とを備える。ＭＨボンベは水素吸蔵合金を充填してなる。ＭＨボンベ内の水素吸蔵合金が水素を放出する際の反応は吸熱反応であり、即ち水素を放出するために、ＭＨボンベを加熱する必要がある。
スタックは、固体高分子電解質膜を負極と陽極とで両側から挟んで膜電極接合体を形成し、この膜電極接合体の両側に一対のセパレータを配置して平板部状の単位セルを構成し、この単位セルを複数積層してパッケージ化したものである。

スタックにおいては、発電時に熱が発生するので、冷却を行う必要がある。従って、冷却水流路を配管により形成し、冷却水を循環させてスタックを冷却している。冷却水はポンプによりスタックに流入し、スタックの内部を通流し、熱を伝導された後、スタックから流出する。熱を伝導された水は、ラジエータにおいて放熱して冷却された後、再度スタックを通流する。

特許文献１には、水素貯蔵ユニットの筐体に４個のＭＨボンベを収容し、４個のＭＨボンベの上側の表面に沿うようにヒータを配置してＭＨボンベを加熱するように構成された水素貯蔵ユニットの発明が開示されている。
特許文献１の場合、ヒータの運転に伴うコストが発生するという問題がある。
特許文献２には、スタックを通流した水の排熱をＭＨボンベに伝導して加熱する加熱手段を備える燃料電池の発明が開示されている。
しかし、特許文献２には、加熱手段の具体的な構成が開示されておらず、ＭＨボンベを熱効率良く加熱することができる加熱手段の開発が求められている。

特開２０１６−１５７５２２号公報 特開２００５−６３７０３号公報

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、熱効率良く、水素吸蔵合金を含む貯蔵容器を加熱又は冷却することができる水素貯蔵ユニット、及び該水素貯蔵ユニットを備える燃料電池を提供することを目的とする。

本発明に係る水素貯蔵ユニットは、筐体と、該筐体に収容され、水素吸蔵合金を含む、複数の貯蔵容器と、内部を熱媒体が通流して前記貯蔵容器を加熱又は冷却する温調部材とを備え、前記温調部材は、前記温調部材を長手方向に夫々貫通する孔からなり、前記熱媒体を通流する往路と復路とを有し、前記温調部材の一端側には、前記往路及び前記復路の端部同士を接続する凹部が設けられており、前記端部に当接され、前記端部及び前記凹部を塞ぐ当接板を備えることを特徴とする。

本発明に係る燃料電池は、上述の水素貯蔵ユニットと、水素及び酸素を反応させて発電する発電部と、該発電部を熱媒体の循環により冷却する発電部冷却路とを備え、前記温調部材を通流する熱媒体は、前記発電部を冷却した熱媒体を用いる、又は該熱媒体と熱交換されるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、内部を熱媒体が通流して、水素吸蔵合金を含む貯蔵容器を加熱又は冷却する温調部材を備えるので、熱効率良く、貯蔵容器を加熱又は冷却することができる。

実施の形態１に係る燃料電池を示すブロック図である。 ＭＨユニットの斜視図である。 ＭＨユニットの上板部、前板部、及び右板部を外した状態を示す斜視図である。 ＭＨユニットを右方向から見た状態を示す側面図である。 ＭＨユニットの平面図である。 ＭＨユニットの正面図である。 前方上側の温調部材の側面図である。 図７の温調部材の背面図である。 図７のIX−IX線断面図である。 図９の温調部材に閉塞板、入側接続部、及び出側接続部を取り付けた状態を示す断面図である。 実施の形態２に係るＭＨユニットを左側から見た状態を示す一部側面図である。 実施の形態３に係るＭＨユニットを左側から見た状態を示す一部側面図である。 実施の形態４に係るＭＨユニットを左側から見た状態を示す一部側面図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る燃料電池３００を示すブロック図である。以下の説明において、図に示した上下前後左右を使用する。
燃料電池３００は例えば固体高分子形燃料電池（polymer electrolyte fuel cell）等の燃料電池である。
燃料電池３００は、電池本体１００と水素供給部２００とを備える。
電池本体１００は、水素通流路２（水素供給路２ａ及び水素循環路２ｂ）、空気流路３、スタック冷却路４、ラジエータ通流路５、ボンベ加熱路６、制御部９、スタック１０、水素循環ポンプ２６、気液分離器２７、エアポンプ３０、冷却ポンプ４０、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２、放熱ポンプ５０、ラジエータ５１、ファン５２、加熱ポンプ６０、及びヒータ６１を備える。

制御部９は、燃料電池３００の各構成部に接続されており、各構成部の動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）９０と、燃料電池３００の運転プログラムを記憶している記憶部９１とを備える。なお、図１において、制御部９と各構成部との接続は省略している。

スタック１０は、固体高分子電解質膜を負極と陽極とで両側から挟んで膜電極接合体を形成し、この膜電極接合体の両側に一対のセパレータを配置して平板部状の単位セルを構成し、この単位セルを複数積層してパッケージ化したものである。
負極に、水素供給部２００から流入した水素を含む燃料ガスが接触し、正極に空気等の酸素を含む酸化ガスが空気流路３から流入して接触することにより両電極で電気化学反応が生じ、起電力が発生する。この電気化学反応において、負極側から固体高分子電解質膜を透過してきた水素イオンと酸化ガス中の酸素との反応により水が生じる。

水素供給路２ａの一端部は水素供給部２００のレギュレータ２２に、他端部は水素循環路２ｂのスタック１０の負極寄りの部分に接続されている。水素供給路２ａには、水素供給部２００側から順に、開閉弁２３、開閉弁２４、逆止弁２５が設けられている。
水素循環路２ｂには水素循環ポンプ２６、及び気液分離器２７が設けられている。開閉弁２３、開閉弁２４を開いたとき、水素はレギュレータ２２から開閉弁２３、開閉弁２４、及び逆止弁２５を通って水素供給路２ａを通流し、水素循環ポンプ２６により、水素循環路２ｂを通流して、スタック１０の負極側部分へ送出され、該部分内の通流路を通流されるように構成されている。該通流路内を通流し、スタック１０から排出された水素は水素循環路２ｂを通流し、気液分離器２７へ送られる。気液分離器２７において、水素及び不純物を含むガスと水とに分離され、分離されたガスは気液分離器２７から水素循環ポンプ２６へ送られて、循環する。気液分離器２７で分離された水は、所定量貯留された後、排水弁（不図示）を開いて外部へ排出される。不純物を含むガスは適宜のタイミングで、排気弁（不図示）を開いて外部へ排出される。

空気流路３にはエアポンプ３０が設けられている。そして、空気流路３のスタック１０の流入側部分には開閉弁３１が、スタック１０からの流出側部分には開閉弁３２が設けられている。開閉弁３１、開閉弁３２を開いたとき、エアポンプ３０から送出された空気は空気流路３を通流して開閉弁３１を通り、スタック１０の正極側部分へ導入され、該部分の通流路を通流されるように構成されている。該通流路内を通流した空気は、スタック１０から排出され、開閉弁３２を通って外部へ排出される。

スタック冷却路４には、冷却ポンプ４０、第１熱交換器４１、及び第２熱交換器４２が設けられている。冷却ポンプ４０から送出され、スタック冷却路４を通流する冷却水は、スタック１０へ導入され、スタック１０内の通流路を通流した後、排出されて、第１熱交換器４１及び第２熱交換器４２を通流し、冷却ポンプ４０へ戻るように構成されている。

ラジエータ通流路５には、放熱ポンプ５０、及びラジエータ５１が設けられている。放熱ポンプ５０から送出された放熱液は、ラジエータ５１を通流し、さらに第１熱交換器４１を通流した後、放熱ポンプ５０へ戻るように構成されている。放熱液として、例えばエチングリコールを主成分とする不凍液が挙げられる。ラジエータ５１に近接してファン５２が設けられている。

ボンベ加熱路６には、加熱ポンプ６０、及びヒータ６１が設けられている。ヒータ６１は、周囲温度が低い場合の燃料電池３００の起動時等に使用される。加熱ポンプ６０から送り出された加熱液は、水素供給部２００内の後述する通流路を通流して、各ＭＨボンベ（以下、ボンベという）２０を加熱した後、水素供給部２００から排出され、第２熱交換器４２を通流して、加熱ポンプ６０に戻るように構成されている。加熱液として、水、又は前記不凍液が挙げられる。

水素供給路２００は、開閉弁２１と、前記レギュレータ２２と、マニホールド２８と、複数の水素貯蔵ユニット（以下、ＭＨユニットという）７とを備える。図１においては、ＭＨユニット７は１つのみ示している。複数のＭＨユニット７が、ケース（不図示）に収容されている。

図２はＭＨユニット７の斜視図、図３はＭＨユニット７の上板部７０ａ、前板部７０ｃ、及び右板部７０ｄを外した状態を示す斜視図、図４はＭＨユニット７を右方向から見た状態を示す側面図、図５はＭＨユニット７の平面図、図６はＭＨユニット７の正面図、図７は前方上側の温調部材１の側面図、図８は該温調部材１の背面図、図９は図７のIX−IX線断面図、図１０は図９の温調部材１に閉塞板１６、入側接続部１７、及び出側接続部１８を取り付けた状態を示す断面図である。

ＭＨユニット７は、複数のボンベ２０，２０間に介在する複数の温調部材１、第１通流路７２、第２通流路７３、第３通流路７４、第１接続部７２ａ、第２接続部７３ａ、及び第３接続部７４ａを有する。ボンベ２０は水素吸蔵合金を充填してなる。ボンベ２０内の水素吸蔵合金が水素を放出する際の反応は吸熱反応である。

図２に示すように、ＭＨユニット７の筐体７０は直方体状をなし、上板部７０ａ、下板部７０ｂ、前板部７０ｃ、右板部７０ｄ、背板部７０ｅ、及び左板部７０ｆを有する。前板部７０ｃの中央部より少し左寄りの部分には取っ手７１が取り付けられている。複数のＭＨユニット７は、上述したように積層された状態でケースに収容されており、取っ手７１を使用してＭＨユニット７をケースに出し入れするように構成されている。前板部７０ｃの中央部より少し右寄りの部分は内側に凹んでおり、手動式の開閉弁７４ｂが露出している。

左板部７０ｆの前寄りの部分は内側に凹んでおり、該部分の下部には加熱液が流入する第１接続部７２ａが、第１接続部７２ａの後側には水素が入出する第３接続部７４ａが、第１接続部７２ａ及び第３接続部７４ａの上側には加熱液が流出する第２接続部７３ａが、夫々設けられている。

図３〜図６に示すように、下板部７０ｂには、３つのボンベ２０が所定間隔を隔てて並設されている。
ボンベ２０は、円筒部２０ｂと、開閉弁２０ａが設けられている椀型の先端部２０ｃとを備える。

隣り合うボンベ２０，２０の円筒部２０ｂ，２０ｂと、上板部７０ａとにより囲まれる空間を埋めるように、上側の温調部材１，１が設けられ、円筒部２０ｂ，２０ｂと、下板部７０ｂとにより囲まれる空間を埋めるように、下側の温調部材１，１が設けられている。図１において、下側の温調部材１，１は、上側の温調部材１，１の図１における裏側に存在する。

温調部材１は例えばアルミニウム製であり、三角柱状をなし、ボンベ２０の円筒部２０ｂに沿う円弧状側面１１，１１と、上板部７０ａ又は下板部７０ｂと向き合う平面状の側面１２とを有する。側面１２は、温調部材１の短手方向の両端側に設けられ、上板部７０ａ又は下板部７０ｂに当接する当接部１２ａ，１２ａと、中央側に凹んだ凹部１２ｂとを有する。温調部材１の長さは円筒部２０ｂの長さと略等しく、円弧状側面１１と、円筒部２０ｂとは、接着剤１９により接着されている。
当接部１２ａ，１２ａを上板部７０ａ又は下板部７０ｂに当接し、円弧状側面１１に接着剤１９を塗布した後、円弧状側面１１に接着剤１９を介しボンベ２０を当接することにより、温調部材１とボンベ２０とが一体化される。
温調部材１の形状は上述の形状に限定されるものではなく、他の多角形状であってもよいが、円筒部２０ｂとの接触面積が大きくなるようにする。

図８〜図１０に示すように、温調部材１は、長手方向に平行に貫通する第１通流孔１３、及び第２通流孔１４を有し、左板部７０ｆ側の底面に、第１通流孔１３と第２通流孔１４とを接続する、側面視が楕円状の凹部１５を有する。
前記底面には、第１通流孔１３及び第２通流孔１４の端部、並びに凹部１５を閉塞する閉塞板１６が、３個のネジ１６ａにより取り付けられている。第１通流孔１３、第２通流孔１４の反対側の端部には夫々、入側接続部１７、出側接続部１８が設けられている。

中実の温調部材１の内部に第１通流孔１３及び第２通流孔１４を設ける代わりに、中空の温調部材１を用いて、加熱液が通流する通流管を内部に配置することにしてもよい。但し、中実の温調部材１の内部に第１通流孔１３及び第２通流孔１４を設ける方が熱効率が良好であり、温調部材１を例えばアルミニウム等の押し出し材（引き抜き材）で容易に製造することができる。
また、第１通流孔１３及び第２通流孔１４のボンベ２０底面側の端部同士は配管により接続することにしてもよいが、配管が左板部７０ｆ側に突出し、筐体７０の左右長さが長くなる。前記端部同士を凹部１５により接続し、前記端部及び凹部１５を閉塞板１６により閉塞する場合、構成が簡単であり、筐体７０の左右長さを長くする必要もない。

筐体７０内で、前記第１接続部７２ａには第１通流路７２が接続されている。第１通流路７２は下板部７０ｂの左右方向に沿って延び、左右方向の端部で略直角に曲がって、下板部７０ｂの前後方向に沿って延びている。そして、前記前後方向の、前側のボンベ２０，２０の間に相当する位置で、前記ボンベ２０間に向かって延びる部分と、前後方向に延びる部分とに分岐し、前記ボンベ２０間に向かって延びる部分は、さらに上の温調部材１側に向かう部分と下の温調部材１側に向かう部分とに分岐して、各温調部材１の入側接続部１７に夫々接続されている。また、第１通流路７２の前後方向に延びる部分は、後側のボンベ２０，２０の間に相当する位置で略直角に曲がって前記ボンベ２０間に向かい、さらに上側の温調部材１に向かう部分と下側の温調部材１側に向かう部分とに分岐して、各温調部材１の入側接続部１７に夫々接続されている。

第２接続部７３ａには第２通流路７３が接続されている。第２通流路７３は第１通流路７２の上側を、第１通流路７２と略平行になる状態で、筐体７０内に配置されている。即ち第２通流路７３は下板部７０ｂの左右方向に沿って延び、左右方向の端部で略直角に曲がり、下板部７０ｂの前後方向に沿って延び、分岐して、各温調部材１の出側接続部１８に接続されている。

図１及び図３に示すように、前後の温調部材１，１間で、入側接続部１７及び出側接続部１８の前後の配置は逆になっている。そして、前後方向の中央のボンベ２０は、前後の温調部材１，１の復路である第２通流孔１４，１４を通流する加熱液により加温されるので、前側の温調部材１で第２通流孔１４を通流し、後側の温調部材１で第１通流孔１３を通流する加熱液により加温される場合と比較して、伝熱量が減じるので、３つのボンベ２０間の伝熱量の大小の差が縮まる。

第３接続部７４ａには第３通流路７４が接続されている。第３通流路７４は第１通流路７２の上側を、下板部７０ｂの左右方向に沿って延び、左右方向の端部で略直角に曲がり、下板部７０ｂの前後方向に沿って延びている。左右方向の中央部と前記端部との間には、前記開閉弁７４ｂが設けられている。第３通流路７４は前記前後方向において分岐して、各ボンベ２０の開閉弁２０ａに接続されている。

各ＭＨユニット７の各第３接続部７４ａは、マニホールド２８に接続されており、マニホールド２８は開閉弁２１を介しレギュレータ２２に接続されている。レギュレータ２２により水素の供給圧力が調整される。

スタック１０で生じる反応は発熱反応であり、スタック１０はスタック冷却路４内を通流する冷却水により冷却される。スタック１０から排出された冷却水の熱は、第１熱交換器４１において放熱液に伝導され、放熱液はラジエータ５１において熱を放出し、熱はファン５２により電池本体１００の外部へ放出される。ラジエータ５１において冷却された放熱液は第１熱交換器４１へ送られる。

スタック冷却路４において、第１熱交換器４１を通流し、第２熱交換器４２へ導入された冷却水の熱は、第２熱交換器４２において加熱液へ伝導される。第２熱交換器４２で冷却された冷却水は冷却ポンプ４０へ戻り、スタック１０へ送られる。

ボンベ加熱路６において、加熱液は、各ＭＨユニット７の第１接続部７２ａから第１通流路７２に導入され、分流して入側接続部１７を介し各温調部材１の第１通流孔１３内を通流し、温調部材１の底面で折り返し、凹部１５を通流して第２通流孔１４内を通流する。以上のように通流して各ボンベ２０を加熱した後、加熱液は出側接続部１８から排出されて第２通流路７３内を通流し、合流して第２接続部７３ａからＭＨユニット７外へ流出する。そして、ボンベ加熱路６を通流し、第２熱交換器４２を通流して、加熱ポンプ６０へ戻る。加熱により、ボンベ２０内の水素吸蔵合金から水素が放出される。

水素は各ボンベ２０の開閉弁２０ａから流出して第３通流路７４を通流し、第３接続部７４ａを介してＭＨユニット７から流出し、マニホールド２８及び開閉弁２１を経由してレギュレータ２２に送り出される。

ボンベ２０に水素を充填する場合、ＭＨユニット７を取り外して、例えば水素ステーション等に運搬し、第３接続部７４ａに補充用の水素タンク等を接続し、第３接続部７４ａからＭＨユニット７に水素を導入し、第３通流路７４内を通流させ、各ボンベ２０に送る。このとき、合金に水素を吸蔵する反応は発熱反応であるので、別置きの回路から例えば冷却水等の冷却液を温調部材１に導入し、ボンベ２０を冷却しながら水素を充填する。即ち、冷却液は第１接続部７２ａから第１通流路７２へ導入され、第１通流路７２を通流する冷却液は各温調部材１の入側接続部１７から第１通流孔１３へ導入され、第１通流孔１３、凹部１５、及び第２通流孔１４を通流して各ボンベ２０を冷却した後、出側接続部１８から排出される。排出された冷却液は、第２通流路７３へ導入され、第２通流路７３を通流し、第２接続部７３ａから前記回路へ排出される。

以上のように、本実施の形態に係る燃料電池３００は、温調部材１が、上板部７０ａ又は下板部７０ｂと向き合う側面１２、及び隣り合うボンベ２０の円筒部２０ｂの側面に沿う円弧状側面１１を有し、隣り合うボンベ２０の円筒部２０ｂと、上板部７０ａ又は下板部７０ｂとにより囲まれる空間を埋める形状をなしている。従って、温調部材１とボンベ２０とが密着して接触面積が大きく、温調部材１からボンベ２０へ熱効率良く伝熱され、ボンベ２０は良好に加熱又は冷却される。そして、筐体７０とボンベ２０との隙間を有効活用することができ、筐体７０の寸法を大きくすることなく温調部材１を筐体７０に内蔵させることができる。
温調部材１の長さは円筒部２０ｂの長さと略一致するので、円筒部２０ｂの略全長に渡って温調部材１が接触することができ、効率良く熱を伝導することができる。
ボンベ２０を加熱する場合、スタック１０を冷却した冷却水と熱交換した加熱液を通流させるので、スタック１０からの排熱を有効利用することができる。

本実施の形態においては、各温調部材１の第１通流孔１３及び第２通流孔１４が並列に接続されているので、複数のボンベ２０を均等に加熱することができる。

そして、温調部材１の第１通流孔１３及び第２通流孔１４は、温調部材１の長手方向に平行に設けられているので、均等に放熱されるとともに、上述したように温調部材１を例えばアルミニウム等の押し出し材で容易に製造することができ、製造コストを安価にすることができる。

温調部材１の第１通流孔１３は、温調部材１の底面側で第２通流孔１４に接続され、入側接続部１７及び出側接続部１８は、ボンベ２０の先端部２０ｃ側に設けられているので、先端部２０ｃ側のみに配管を集中させて、配管の構成を簡単にすることができる。ボンベ２０の底面側には配管がなく、即ちボンベ２０の底面と筐体７０の左板部７０ｆとの間に配管がなく、筐体７０を大きくする必要がなく、ＭＨユニット７はコンパクトになる。

温調部材１の側面１２は凹部１２ｂを有するので、温調部材１と筐体７０との接触が減じ、筐体７０側に逃げる熱を低減することができる。なお、側面１２は凹部１２ｂを一つ有する場合に限定されるものではなく、複数の凹部を有するものであってもよい。

温調部材１の円弧状側面１１とボンベ２０の円筒部２０ｂとは接着剤１９により接着されているので、温調部材１とボンベ２０とを密着させることができ、熱効率が良好であり、また、温調部材１のガタが無くなる。

なお、前記実施の形態においては、スタック冷却路４の冷却水とボンベ加熱路６の加熱液とは別の熱媒体であり、該熱媒体間で熱交換する場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、スタック冷却路４においてスタック１０から排出された冷却水をボンベ加熱路６の加熱液として用いることにしてもよい。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る燃料電池３００のＭＨユニット７は、温調部材１の側面１２の凹部１２ｂと、凹部１２ｂと向き合う上板部７０ａ又は下板部７０ｂとの間に、断熱材２９を有すること以外は、実施の形態１に係る燃料電池３００と同様の構成を有する。
図１１は、ＭＨユニット７を左側から見た状態を示す一部側面図であり、左板部７０ｆを除いた状態を示している。
図１１において、凹部１２ｂと上板部７０ａとの間に、長板状の断熱材２９が挿入されている。
本実施の形態においては、断熱材２９により、筐体７０側に逃げる熱をより低減することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３に係る燃料電池３００のＭＨユニット７は、温調部材１の円弧状側面１１と、ボンベ２０の円筒部２０ｂとの間に接着剤１９が介在する代わりに、熱伝導シート３３が介在すること以外は、実施の形態１に係る燃料電池３００と同様の構成を有する。
図１２は、ＭＨユニット７を左側から見た状態を示す一部側面図であり、左板部７０ｆを除いた状態を示している。
図１２において、円弧状側面１１と、円筒部２０ｂとの間に、熱伝導シート３３が介在されている。
本実施の形態においては、熱伝導シート３３により、温調部材１からボンベ２０へ、熱がより良好に伝導される。

（実施の形態４）
実施の形態４に係る燃料電池３００の温調部材１の側面１２は、当接部１２ａ及び凹部１２ｂを有さず、平面状をなす。
図１３は、ＭＨユニット７を左側から見た状態を示す一部側面図であり、左板部７０ｆを除いた状態を示している。
本実施の形態においては、図１３に示すように、上側の温調部材１の側面１２と上板部７０ａとの間に支持板３４を介在させ、円弧状側面１１に接着剤１９が塗布された温調部材１をボンベ２０，２０間に固定した状態で、円弧状側面１１と円筒部２０ｂとを、接着剤１９により接着する。同様に、下側の温調部材１の側面１２と下板部７０ｂとの間に支持板３４を介在させ、温調部材１をボンベ２０，２０間に固定した状態で、円弧状側面１１と円筒部２０ｂとを、接着剤１９により接着する。
そして、接着剤１９の乾燥後、支持板３４を引き抜くことにより、上側の温調部材１の側面１２と上板部７０ａとの間、及び下側の温調部材１の側面１２と下板部７０ｂとの間に隙間が生じる。従って、筐体７０側に熱が逃げるのがより抑制され、断熱効果がより向上する。

以上のように、本発明に係る水素貯蔵ユニット７は、筐体７０と、該筐体７０に収容され、水素吸蔵合金を含む、複数の貯蔵容器２０と、内部を熱媒体が通流して前記貯蔵容器２０を加熱又は冷却する温調部材１とを備え、前記温調部材１は、前記温調部材１を長手方向に夫々貫通する孔からなり、前記熱媒体を通流する往路１３と復路１４とを有し、前記温調部材１の一端側には、前記往路１３及び前記復路１４の端部同士を接続する凹部１５が設けられており、前記端部に当接され、前記端部及び前記凹部１５を塞ぐ当接板１６を備えることを特徴とする。

本発明においては、温調部材１により、熱効率が良好な状態で貯蔵容器２０を加熱又は冷却することができる。
前記端部同士を接続する配管を前記他端側に設けた場合、その分、筐体７０を大きくする必要がある。本発明においては、構成が簡単であり、筐体７０を大きくする必要もない。

本発明に係る水素貯蔵ユニット７は、前記貯蔵容器２０は円筒状をなし、前記温調部材１は、隣り合う前記貯蔵容器２０の側面２０ｂと、前記筐体７０の側面７０ａ（又は７０ｂ）とにより囲まれる空間を埋める形状をなすことを特徴とする。

本発明においては、温調部材１が、隣り合う貯蔵容器２０の側面２０ｂと、筐体７０の側面７０ａ（又は７０ｂ）とにより囲まれる空間を埋める形状をなすので、温調部材１と貯蔵容器２０とが密着し、温調部材１から貯蔵容器２０へ熱がロスなく伝導される。そして、筐体７０と貯蔵容器２０との隙間を有効活用し、筐体７０の寸法を大きくすることなく温調部材１を筐体７０に内蔵させることができる。

本発明に係る水素貯蔵ユニット７は、前記温調部材１は、前記筐体７０の側面７０ａ（又は７０ｂ）と向き合う側面１２、及び隣り合う前記貯蔵容器２０の側面２０ｂに沿う円弧状側面１１を有することを特徴とする。

本発明においては、温調部材１が、貯蔵容器２０との接触面積が大きくなる形状を有するので、熱効率がより良好な状態で伝熱することができる。

本発明に係る水素貯蔵ユニット７は、前記温調部材１の前記側面１２と、該側面１２と向き合う前記筐体の側面７０ａ（又は７０ｂ）との間に隙間１２ｂを有することを特徴とする。

本発明においては、隙間１２ｂにより、温調部材１と筐体７０との接触を減じ、筐体７０側に逃げる熱を低減することができる。

本発明に係る水素貯蔵ユニット７は、前記温調部材１の前記側面１２と、該側面１２と向き合う前記筐体の側面７０ａ（又は７０ｂ）との間に断熱材２９を有することを特徴とする。

本発明においては、断熱材２９により、筐体７０側に逃げる熱をより低減することができる。

本発明に係る水素貯蔵ユニット７は、前記貯蔵容器２０は円筒部分２０ｂと、開閉弁２０ａが設けられている先端部分２０ｃとを有し、前記温調部材１は、前記円筒部分２０ｂの長さに略一致する長さを有することを特徴とする。

本発明においては、貯蔵容器２０の円筒部分２０ｂの略全長に渡って温調部材１が接触することができるので、熱効率良く伝熱することができる。

本発明に係る水素貯蔵ユニット７は、前記貯蔵容器２０は前記筐体７０内で並設されており、前記温調部材１を複数備え、各温調部材１の各往路１３及び各復路１４は、並列に配置されると共に、前記温調部材１の他端側において夫々接続されていることを特徴とする。

本発明においては、各往路１３，各復路１４が並列に配置され、夫々が接続されているので、複数の貯蔵容器２０を均等に加熱することができる。

本発明に係る水素貯蔵ユニット７は、前記往路１３及び前記復路１４は、前記温調部材１の長手方向に平行に設けられていることを特徴とする。

本発明においては、均一に熱伝導することができるとともに、温調部材１を例えばアルミニウム等の押し出し材（引き抜き材）で製造することができるので、製造コストを安価にすることができる。

本発明に係る水素貯蔵ユニット７は、前記往路１３の前記熱媒体が導入される入側接続部１７、及び前記復路１４の前記熱媒体が排出される出側接続部１８は、前記貯蔵容器２０の先端２０ｃ側に設けられていることを特徴とする。

本発明においては、貯蔵容器２０の先端２０ｃ側のみで配管を接続するので、配管の構成が簡単になる。そして、先端２０ｃ側と反対側には配管がなく、即ち温調部材１の底面と筐体７０の内壁７０ｆとの間に配管がなく、筐体７０を大きくする必要がなく、水素貯蔵ユニット７がコンパクトになる。

本発明に係る水素貯蔵ユニット７は、前記温調部材１と前記貯蔵容器２０とが接着されていることを特徴とする。

本発明においては、接着剤１９により温調部材１と貯蔵容器２０とを密着させることができ、熱効率が向上する。また、温調部材１のガタが無くなる。

本発明に係る燃料電池３００は、上述のいずれかの水素貯蔵ユニット７と、水素及び酸素を反応させて発電する発電部１０と、該発電部１０を熱媒体の循環により冷却する発電部冷却路４とを備え、前記温調部材１を通流する熱媒体は、前記発電部１０を冷却した熱媒体を用いる、又は該熱媒体と熱交換されるように構成されていることを特徴とする。

本発明においては、発電部１０を冷却した熱媒体を用いることで、又は該熱媒体と熱交換することで、発電部１０からの排熱を有効利用し、本発明の温調部材１により良好な熱効率で、貯蔵容器２０に熱を伝導することができる。

本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。例えばボンベ２０及び温調部材１の数、並びに温調部材１の形状は前記実施の形態において説明した場合には限定されない。

１ 温調部材
１１ 円弧状側面
１２ 側面
１２ａ 当接部
１２ｂ 凹部
１３ 第１通流孔
１４ 第２通流孔
１５ 凹部
１６ 閉塞板（当接板）
１７ 入側接続部
１８ 出側接続部
１９ 接着剤
２９ 断熱材
３３ 熱伝導シート
２ 水素通流路
３ 空気流路
４ スタック冷却路
５ ラジエータ通流路
６ ボンベ加熱路
７ ＭＨユニット
７０ 筐体
７２ 第１通流路
７３ 第２通流路
７４ 第３通流路
９ 制御部
１０ スタック
２０ ＭＨボンベ
２０ａ 開閉弁
２０ｂ 円筒部
２０ｃ 先端部
１００ 電池本体
２００ 水素供給部
３００ 燃料電池

Claims (11)

1. 筐体と、
   該筐体に収容され、水素吸蔵合金を含む、複数の貯蔵容器と、
   内部を熱媒体が通流して前記貯蔵容器を加熱又は冷却する温調部材と
   を備え、
   前記温調部材は、
   前記温調部材を長手方向に夫々貫通する孔からなり、前記熱媒体を通流する往路と復路とを有し、
   前記温調部材の一端側には、前記往路及び前記復路の端部同士を接続する凹部が設けられており、
   前記端部に当接され、前記端部及び前記凹部を塞ぐ当接板を備えることを特徴とする水素貯蔵ユニット。
2. 前記貯蔵容器は円筒状をなし、
   前記温調部材は、
   隣り合う前記貯蔵容器の側面と、前記筐体の側面とにより囲まれる空間を埋める形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵ユニット。
3. 前記温調部材は、
   前記筐体の側面と向き合う側面、及び隣り合う前記貯蔵容器の側面に沿う円弧状側面を有することを特徴とする請求項２に記載の水素貯蔵ユニット。
4. 前記温調部材の前記側面と、該側面と向き合う前記筐体の側面との間に隙間を有することを特徴とする請求項３に記載の水素貯蔵ユニット。
5. 前記温調部材の前記側面と、該側面と向き合う前記筐体の側面との間に断熱材を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の水素貯蔵ユニット。
6. 前記貯蔵容器は円筒部分と、開閉弁が設けられている先端部分とを有し、
   前記温調部材は、前記円筒部分の長さに略一致する長さを有することを特徴とする請求項２から５までのいずれか１項に記載の水素貯蔵ユニット。
7. 前記貯蔵容器は前記筐体内で並設されており、
   前記温調部材を複数備え、
   各温調部材の各往路及び各復路は、並列に配置されると共に、前記温調部材の他端側において夫々接続されていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の水素貯蔵ユニット。
8. 前記往路及び前記復路は、前記温調部材の長手方向に平行に設けられていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の水素貯蔵ユニット。
9. 前記往路の前記熱媒体が導入される入側接続部、及び前記復路の前記熱媒体が排出される出側接続部は、前記貯蔵容器の先端側に設けられていることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の水素貯蔵ユニット。
10. 前記温調部材と前記貯蔵容器とが接着されていることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の水素貯蔵ユニット。
11. 請求項１から１０までのいずれか１項に記載の水素貯蔵ユニットと、
    水素及び酸素を反応させて発電する発電部と、
    該発電部を熱媒体の循環により冷却する発電部冷却路と
    を備え、
    前記温調部材を通流する熱媒体は、前記発電部を冷却した熱媒体を用いる、又は該熱媒体と熱交換されるように構成されていることを特徴とする燃料電池。

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