JP7842396B2 - 水素貯蔵装置 - Google Patents

Description

本開示は、水素貯蔵装置に関する。

従来、水素吸蔵合金を低温にして低圧の水素を吸蔵させ、その水素吸蔵合金を高温にして高圧の水素を放出させる技術が存在する。特許文献１の水素貯蔵システムにおいては、熱交換器に冷却媒体が連続して導入され排出される。その結果、熱交換器によって水素吸蔵合金が冷却され、水素移動管によって導入された水素を水素吸蔵合金が吸蔵する。また、熱交換器に、加熱媒体が連続して導入され排出される。その結果、熱交換器によって水素吸蔵合金が加熱され、水素吸蔵合金に吸蔵された水素が放出される。水素は水素移動管を通して水素貯蔵タンク内の空間に移動する。

特開２０１６－２１１６４６号公報

特許文献１に記載された水素貯蔵システムを使用して、ある程度高い圧力を有する水素ガスを放出させようとすると、水素吸蔵合金をその圧力に応じた高温に加熱する必要がある。たとえば、４０Ｍａ程度の圧力まで水素を貯蔵できる水素ガスタンクに充填するための水素ガスを、特許文献１の水素貯蔵システムに放出させるためには、水素吸蔵合金を１００℃を超える温度に加熱する必要がある。一方で、１００℃を超える熱源の確保は、１００℃以下の熱源に比べて、容易ではない。このため、より低い温度でより高い圧力の水素ガスを放出できる、水素吸蔵合金を利用した水素貯蔵装置が求められている。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本開示の一形態によれば、水素貯蔵装置が提供される。この水素貯蔵装置は、第１水素吸蔵合金を収容している第１容器と、第２水素吸蔵合金を収容している第２容器と、第３水素吸蔵合金を収容している第３容器と、を備える。前記第１容器は、前記第１水素吸蔵合金を加熱する加熱部と、前記第１水素吸蔵合金を冷却する冷却部と、に接続され、前記第１容器と前記第２容器とは、それぞれの内部の水素ガスが流通できるように接続されており、前記第２容器と前記第３容器とは、互いに熱を伝達できるように接続されており、前記第３容器は、前記第３容器に水素ガスを供給する水素供給源と、前記第３容器から水素ガスを供給される水素供給対象と、に接続される。前記第１水素吸蔵合金が水素を放出する平衡圧力の範囲と、前記第２水素吸蔵合金が水素を吸蔵する平衡圧力の範囲とは、重複しており、前記第１水素吸蔵合金が水素を吸蔵する平衡圧力の範囲と、前記第２水素吸蔵合金が水素を放出する平衡圧力の範囲とは、重複しており、前記水素貯蔵装置の運転において前記第２水素吸蔵合金が達する最高の温度において、前記第３水素吸蔵合金が水素を放出する平衡圧力は、前記加熱部に加熱されることにより前記第１水素吸蔵合金が水素を放出する平衡圧力よりも高く、前記第２水素吸蔵合金が水素を吸蔵する温度の範囲と、前記第３水素吸蔵合金が水素を放出する温度の範囲とは、重複しており、前記第２水素吸蔵合金が水素を放出する温度の範囲と、前記第３水素吸蔵合金が水素を吸蔵する温度の範囲とは、重複している。
このような態様とすれば、加熱部で第１水素吸蔵合金を加熱することによって、第１水素吸蔵合金による水素の放出と、第１水素吸蔵合金からの水素の第２水素吸蔵合金による吸蔵と、により、第２水素吸蔵合金に反応熱を放出させることができる。第２水素吸蔵合金の反応熱で、第２容器および第３容器を介して、第３水素吸蔵合金を、加熱することができる。その結果、加熱された第１水素吸蔵合金が放出する水素ガスの圧力、および加熱された第１水素吸蔵合金の温度まで第３水素吸蔵合金を加熱した場合に第３水素吸蔵合金が放出する水素ガスの圧力よりも、高い圧力で、第３水素吸蔵合金から水素ガスを放出させることができる。すなわち、加熱部で第３水素吸蔵合金を加熱した場合よりも高い圧力の水素ガスを、水素供給対象に供給することができる。
また、このような態様とすれば、冷却部で第１水素吸蔵合金を冷却することによって、第１水素吸蔵合金による水素の吸蔵と、第２水素吸蔵合金による第１水素吸蔵合金への水素の放出と、により、第２水素吸蔵合金に反応熱を吸収させることができる。第２水素吸蔵合金の反応熱で、第２容器および第３容器を介して、第３水素吸蔵合金を、冷却することができる。その結果、第３水素吸蔵合金に水素ガスを吸蔵させることができる。
（２）上記形態の水素貯蔵装置において、前記第２容器は、前記第３容器の外周に接して配されている、態様とすることができる。
このような態様とすれば、第２容器と第３容器とは、第３容器の外表面を通じて、互いに熱を伝達できる。このため、熱を伝達するための構成を挟んで第２容器と第３容器とが並んで配される態様に比べて、効率的に相互に熱を伝達できる。
（３）上記形態の水素貯蔵装置において、前記第１容器は、前記第２容器の外周に配されている、態様とすることができる。
このような態様とすれば、水素ガスを流通させる構成を挟んで第１容器と第２容器とが並んで配される態様に比べて、水素貯蔵装置を小さく構成することができる。
（４）上記形態の水素貯蔵装置において、前記水素貯蔵装置の運転において前記第２水素吸蔵合金が達する最低の温度において、前記第３水素吸蔵合金が水素を吸蔵する平衡圧力は、前記冷却部に冷却されることにより前記第１水素吸蔵合金が水素を吸蔵する平衡圧力よりも高い、態様とすることができる。
このような態様においては、水素貯蔵装置の運転において第２水素吸蔵合金が達する最高の温度において、第３水素吸蔵合金が水素を放出する平衡圧力は、加熱部によって加熱されることにより前記水素吸蔵合金が水素を放出する平衡圧力よりも高い。さらに、水素貯蔵装置の運転において第２水素吸蔵合金が達する最低の温度において、第３水素吸蔵合金が水素を吸蔵する平衡圧力は、冷却部によって冷却されることにより第１水素吸蔵合金が水素を吸蔵する平衡圧力よりも高い。すなわち、Ｔを温度、Ｐを圧力とし、横軸に１／Ｔ、縦軸にＰを取ったグラフにおいて、第３水素吸蔵合金の放出の平衡圧力の特性直線も、吸蔵の平衡圧力の特性直線も、傾きがなだらかである。言い換えれば、１／Ｔの増加に対するＰの減少量が小さい。そのような特性を有する水素吸蔵合金の種類の数は、特性直線の傾きが急峻な水素吸蔵合金の種類の数に比べて、多い。このため、安価な水素吸蔵合金を選択して、低コストで水素貯蔵装置を構成できる。
本開示は、水素貯蔵装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、水素貯蔵装置の製造方法や水素貯蔵装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。

水素貯蔵装置１０の構成および水素を放出する際の水素貯蔵装置１０の動作を示すブロック図である。 水素貯蔵装置１０の構成および水素を吸蔵する際の水素貯蔵装置１０の動作を示すブロック図である。 水素貯蔵装置１０の内部構造の概略構成を示す説明図である。 第１水素吸蔵合金１２０と、第２水素吸蔵合金２２０と、第３水素吸蔵合金３２０と、の水素の吸蔵および放出の特性を示すグラフである。 水素貯蔵装置１２の内部構造を示す説明図である。 水素貯蔵装置１２を、図５のＶＩ－ＶＩ断面で切断した状態を示す説明図である。 水素貯蔵装置１２を、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ断面で切断した状態を示す説明図である。 第１水素吸蔵合金１２２と、第２水素吸蔵合金２２２と、第３水素吸蔵合金３２２と、の水素の吸蔵および放出の特性を示すグラフである。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．水素貯蔵装置の構成：
図１は、第１実施形態の水素貯蔵装置１０の構成および水素を放出する際の水素貯蔵装置１０の動作を示すブロック図である。図２は、水素貯蔵装置１０の構成および水素を吸蔵する際の水素貯蔵装置１０の動作を示すブロック図である。

水素貯蔵装置１０は、貯蔵している水素を、水素供給対象ＨＧＴに水素ガスとして供給する（図１の中段右部参照）。水素貯蔵装置１０は、水素供給源ＨＧＳから水素ガスを供給されて、その水素を貯蔵する（図２の中段左部および右部参照）。水素貯蔵装置１０が水素供給対象ＨＧＴに供給する水素ガスの圧力は、水素貯蔵装置１０が水素供給源ＨＧＳから供給される水素ガスの圧力よりも、高い。具体的には、水素貯蔵装置１０が水素供給源ＨＧＳから供給される水素ガスの圧力は、１０ＭＰａ以下である。水素貯蔵装置１０が水素供給対象ＨＧＴに供給する水素ガスの圧力は、４０ＭＰａ以上である。

水素供給源ＨＧＳは、たとえば、水を電気分解して水素を生成するプラントや、副産物として水素を生成する製鉄所や化学工場である。水素供給対象ＨＧＴは、たとえば、水素ガスを利用して走行する燃料電池車両の水素ガスタンクである。

水素貯蔵装置１０は、第１水素吸蔵器１００と、第２水素吸蔵器２００と、第３水素吸蔵器３００と、接続管４００と、温度調節器５００と、を備える。

第１水素吸蔵器１００は、加熱部ＨＳと冷却部ＣＳとに接続される（図１の左部および図２の左部参照）。加熱部ＨＳは、第１水素吸蔵器１００を加熱する。加熱部ＨＳは、高温の流体ＦＬ１を、第１水素吸蔵器１００との間で循環させることができるように構成されている（図１の左部参照）。本実施形態において、高温の流体ＦＬ１は水である。高温の流体ＦＬ１の温度Ｔｈｓは、７０℃以上１００℃未満である。加熱部ＨＳは、第１水素吸蔵器１００との間で循環させている流体に熱を付与することで、高温の流体ＦＬ１とする。

冷却部ＣＳは、第１水素吸蔵器１００を冷却する。冷却部ＣＳは、低温の流体ＦＬ２を、第１水素吸蔵器１００との間で循環させることができるように構成されている（図２の左部参照）。本実施形態において、低温の流体ＦＬ２も水である。本実施形態において、低温の流体ＦＬ２の温度Ｔｃｓは、０℃以上４０℃以下である。冷却部ＣＳは、第１水素吸蔵器１００との間で循環させている流体から熱を奪うことで、低温の流体ＦＬ２とする。

第１水素吸蔵器１００は、水素供給源ＨＧＳに接続されている。第１水素吸蔵器１００は、水素供給源ＨＧＳから水素ガスＨＧ１を供給されることができる（図２の左部参照）。

図３は、水素貯蔵装置１０の内部構造の概略構成を示す説明図である。第１水素吸蔵器１００は、第１外殻１１０と、第１水素吸蔵合金１２０と、を備える（図３の左部参照）。第１外殻１１０は、ステンレス鋼板で構成される直方体状の容器である。第１水素吸蔵器１００は、第１外殻１１０内に第１水素吸蔵合金１２０を収容している。

第１水素吸蔵合金１２０は、数μｍから数百μｍの粒径を有する粉末の水素吸蔵合金である。第１水素吸蔵合金１２０は、水素ガスを流通させ、水素吸蔵合金の粉末を流通させないフィルタにより外面を覆われている。その結果、第１水素吸蔵合金１２０は、直方体状に外形形状を維持されている。第１水素吸蔵合金１２０の特性については、後に説明する。

第１水素吸蔵器１００は、加熱部ＨＳと冷却部ＣＳとに接続される（図１の左部および図２の左部参照）。第１水素吸蔵器１００は、温度調節器５００内に収容されている。この構造により、第１水素吸蔵器１００の加熱部ＨＳおよび冷却部ＣＳとの接続が実現される。

温度調節器５００は、加熱部ＨＳが備えるポンプにより、加熱部ＨＳから高温の流体ＦＬ１を供給され、加熱部ＨＳとの間でその流体ＦＬ１を循環させる。温度調節器５００は、冷却部ＣＳが備えるポンプにより、冷却部ＣＳから低温の流体ＦＬ２を供給され、冷却部ＣＳとの間でその流体ＦＬ２を循環させる。温度調節器５００は、第１水素吸蔵器１００の周りに配されている。温度調節器５００は、内殻５３０と、外殻５５０と、を備える。

内殻５３０は、第１水素吸蔵器１００の第１外殻１１０と同一の構成である。すなわち、第１水素吸蔵器１００の第１外殻１１０が、温度調節器５００の内殻５３０として機能する。

外殻５５０は、ステンレス鋼板で構成される直方体状の容器である。外殻５５０は、第１水素吸蔵器１００の第１外殻１１０を囲んでいる。外殻５５０は、第１外殻１１０すなわち内殻５３０との間に空間をあけて、配されている。外殻５５０と内殻５３０の間を、高温の流体ＦＬ１または低温の流体ＦＬ２が流通する。

温度調節器５００は、加熱部ＨＳからの流体ＦＬ１と、冷却部ＣＳからの流体ＦＬ２とを切り替えて、流通させることができる。第１水素吸蔵合金１２０は、流体ＦＬ１および第１外殻１１０を介して、加熱部ＨＳによって、加熱される。第１水素吸蔵合金１２０は、流体ＦＬ２および第１外殻１１０を介して、冷却部ＣＳによって、冷却される。このような構成を、本明細書においては、第１水素吸蔵器１００は加熱部ＨＳと冷却部ＣＳとに接続される、と表記する。

第３水素吸蔵器３００は、第３外殻３１０と、第３水素吸蔵合金３２０と、空隙３３０、を備える（図３の右部参照）。第３外殻３１０は、ステンレス鋼板で構成される円筒状の容器である。第３水素吸蔵器３００は、第３外殻３１０内に第３水素吸蔵合金３２０を収容している。

第３水素吸蔵合金３２０は、数μｍから数百μｍの粒径を有する粉末の水素吸蔵合金である。第３水素吸蔵合金３２０は、水素ガスを流通させ、水素吸蔵合金の粉末を流通させないフィルタにより外面を覆われている。その結果、第３水素吸蔵合金３２０は、円筒状に外形形状を維持されている。なお、円筒の中心の空隙３３０の形状は、フィルタとともにフレームにより維持されている。第３水素吸蔵合金３２０は、中心の空隙３３０を通じて、外部から水素ガスを供給され、外部に水素ガスを供給する。第３水素吸蔵合金３２０の特性については、後に説明する。

第３水素吸蔵器３００は、水素供給源ＨＧＳと水素供給対象ＨＧＴと、に接続される。水素供給源ＨＧＳは、第３水素吸蔵器３００に水素ガスＨＧ１を供給する（図２の右部および左部参照）。水素供給源ＨＧＳが第３水素吸蔵器３００に供給する水素ガスＨＧ１の圧力は、１０ＭＰａ以下である。

水素供給対象ＨＧＴは、第３水素吸蔵器３００から水素ガスＨＧ２を供給される（図１の右部参照）。水素供給対象ＨＧＴが第３水素吸蔵器３００から供給される水素ガスＨＧ１の圧力は、４０ＭＰａ以上である。

第２水素吸蔵器２００は、第３水素吸蔵器３００の外周に接して配されている（図３の右部参照）。第２水素吸蔵器２００は、第２外殻２１０と、第２水素吸蔵合金２２０と、第２内殻２３０と、を備える（図３の右部参照）。第２内殻２３０は、第３水素吸蔵器３００の第３外殻３１０と同一の構成である。すなわち、第３水素吸蔵器３００の第３外殻３１０が、第２水素吸蔵器２００の第２外殻２１０として機能する。その結果、第２水素吸蔵器２００と第３水素吸蔵器３００とは、互いに熱を伝達できる。このような構成を、本明細書においては、第２水素吸蔵器２００と第３水素吸蔵器３００とは互いに熱を伝達できるように接続されている、と表記する。

本実施形態において、第２水素吸蔵器２００と第３水素吸蔵器３００とは、第３水素吸蔵器３００の第３外殻３１０の外表面を通じて、互いに熱を伝達できる。このため、熱を伝達するための構成を挟んで第２水素吸蔵器２００と第３水素吸蔵器３００とが並んで配される態様に比べて、第２水素吸蔵器２００と第３水素吸蔵器３００は、効率的に相互に熱を伝達できる。

第２外殻２１０は、ステンレス鋼板で構成される円筒状の容器である。第２外殻２１０は、第２内殻２３０と中心軸を同じくし、第２内殻２３０を囲む。第２水素吸蔵器２００は、第２外殻２１０と第２内殻２３０との間の空間に、第３水素吸蔵合金３２０を収容している。

第２水素吸蔵合金２２０は、数μｍから数百μｍの粒径を有する粉末の水素吸蔵合金である。第２水素吸蔵合金２２０は、水素ガスを流通させ、水素吸蔵合金の粉末を流通させないフィルタにより外面を覆われている。その結果、第２水素吸蔵合金２２０は、円筒状に外形形状を維持されている。第２水素吸蔵合金２２０は、フィルタを介して第３外殻３１０に接している。第２水素吸蔵合金２２０は、フィルタおよび第３外殻３１０を介して第３水素吸蔵合金３２０を加熱し、または冷却する。第２水素吸蔵合金２２０の特性については、後に説明する。

接続管４００は、第１水素吸蔵器１００と第２水素吸蔵器２００とを、それぞれの内部の水素ガスＨＧｉが流通できるように接続している（図３の中央部参照）。

Ａ２．各水素吸蔵器の水素貯蔵合金の特性：
図４は、第１水素吸蔵合金１２０と、第２水素吸蔵合金２２０と、第３水素吸蔵合金３２０と、の水素の吸蔵および放出の特性を示すグラフである。図４の横軸は、１／温度［１／Ｋ］である。図４の縦軸は、圧力である。図４の横軸において、常温すなわち２０℃に相当する位置は、１／Ｔｈｓと１／Ｔ２ｍｉｎの間の位置である。温度Ｔ２ｍｉｎについては、後に説明する。

図４において、グラフＧｏ１は、第１水素吸蔵合金１２０の水素吸蔵時の平衡圧力を示す。グラフＧｅ１は、第１水素吸蔵合金１２０の水素放出時の平衡圧力を示す。グラフＧｏ２は、第２水素吸蔵合金２２０の水素吸蔵時の平衡圧力を示す。グラフＧｅ２は、第２水素吸蔵合金２２０の水素放出時の平衡圧力を示す。グラフＧｏ３は、第３水素吸蔵合金３２０の水素吸蔵時の平衡圧力を示す。グラフＧｅ３は、第３水素吸蔵合金３２０の水素放出時の平衡圧力を示す。図４において、各水素吸蔵合金の水素吸蔵時の平衡圧力を一点鎖線で示す。図４において、各水素吸蔵合金の水素放出時の平衡圧力を破線で示す。なお、それぞれのグラフは、直線で近似して表記されている。

グラフＧｏ２とグラフＧｅ３から分かるように、第２水素吸蔵合金２２０が水素を吸蔵する温度の範囲Ｔｏ２と、第３水素吸蔵合金３２０が水素を放出する温度の範囲Ｔｅ３とは、重複している（図４の下段参照）。グラフＧｅ２とグラフＧｏ３から分かるように、第２水素吸蔵合金２２０が水素を放出する温度の範囲Ｔｅ２と、第３水素吸蔵合金３２０が水素を吸蔵する温度の範囲Ｔｏ３とは、重複している（図４の下段参照）。

グラフＧｅ１とグラフＧｏ２から分かるように、第１水素吸蔵合金１２０が水素を放出する平衡圧力の範囲Ｐｅ１と、第２水素吸蔵合金２２０が水素を吸蔵する平衡圧力の範囲とＰｏ２は、重複している（図４の左部参照）。グラフＧｏ１とグラフＧｅ２から分かるように、第１水素吸蔵合金１２０が水素を吸蔵する平衡圧力の範囲Ｐｏ１と、第２水素吸蔵合金２２０が水素を放出する平衡圧力の範囲Ｐｅ２とは、重複している（図４の左部参照）。

水素貯蔵装置１０の運転において第２水素吸蔵合金２２０が達する最高の温度Ｔ２ｍａｘにおいて、第３水素吸蔵合金３２０が水素を放出する平衡圧力Ｐｅｍａｘは、加熱部ＨＳによって温度Ｔｈｓに加熱されることにより第１水素吸蔵合金１２０が水素を放出する平衡圧力Ｐｅ１ｔｈｓよりも高い（図４の左部参照）。

水素貯蔵装置１０の運転において第２水素吸蔵合金２２０が達する最低の温度Ｔ２ｍｉｎにおいて、第３水素吸蔵合金３２０が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏｍｉｎは、冷却部ＣＳによって温度Ｔｃｓに冷却されることにより第１水素吸蔵合金１２０が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏ１ｔｃｓよりも高い（図４の左部参照）。なお、図４において、水素貯蔵装置１０の運転において第２水素吸蔵合金２２０が取り得る温度範囲をＴ２で示す。

図４に示した特性を実現できる第３水素吸蔵合金３２０は、具体的には、ＢＣＣ固溶体合金である。図４に示した特性を実現できる第２水素吸蔵合金２２０は、具体的には、ＡＢ型チタン合金である。図４に示した特性を実現できる第１水素吸蔵合金１２０は、任意の水素吸蔵合金の中から採用することができる。

第１水素吸蔵合金１２０、第２水素吸蔵合金２２０、第３水素吸蔵合金３２０の特性とともに、第１水素吸蔵器１００と第２水素吸蔵器２００内の水素ガスＨＧｉの圧力、言い換えれば、接続管４００により接続されている第１水素吸蔵器１００と第２水素吸蔵器２００内の水素ガスＨＧｉの量は、以下で説明する動作が実現されるように調整されている。

Ａ３．水素貯蔵装置の動作：
（１）水素貯蔵装置における水素ガスの放出：
水素貯蔵装置１０から水素ガスを放出させる際には、加熱部ＨＳにより、第１水素吸蔵器１００が加熱される（図１の左部参照）。その結果、第１水素吸蔵器１００の第１水素吸蔵合金１２０は、温度Ｔｈｓに昇温される。温度Ｔｈｓは、１００℃よりも低い温度である。このときの第１水素吸蔵器１００内の水素ガスＨＧｉの圧力は、第１水素吸蔵合金１２０の水素の放出の平衡圧力以下である。このため、平衡圧力になるまで第１水素吸蔵合金１２０から水素ガスＨＧｉが放出される。この状態を、図４において、点Ｓ１で示す。

第２水素吸蔵器２００は、接続管４００を介して第１水素吸蔵器１００と接続されている。このため、第２水素吸蔵器２００内の水素ガスＨＧｉの圧力は、第１水素吸蔵器１００内の水素ガスＨＧｉの圧力と同じである。加熱部ＨＳによる第１水素吸蔵合金１２０の加熱により、第２水素吸蔵器２００内の水素ガスＨＧｉの圧力は、第２水素吸蔵合金２２０の水素の吸蔵の平衡圧力以上の圧力である（図４の点Ｓ１とグラフＧｏ２参照）。このため、平衡圧力になるまで第２水素吸蔵合金２２０は、水素ガスＨＧｉを吸蔵する。

すなわち、接続管４００を介して接続されている第１水素吸蔵器１００と第２水素吸蔵器２００との内部では、第１水素吸蔵合金１２０からの水素ガスＨＧｉの放出と、その水素ガスＨＧｉの第２水素吸蔵合金２２０による吸蔵とが、継続して行われる（図１の中央部参照）。

水素吸蔵合金における水素の吸蔵反応は、発熱反応である。このため、第２水素吸蔵合金２２０の温度は、水素の吸蔵とともに上昇する。第２水素吸蔵合金２２０の温度は、グラフＧｏ２に沿って、Ｔ２ｍａｘまで上昇する。温度Ｔ２ｍａｘは、温度Ｔｈｓおよび１００℃よりも高い温度である。この状態を、図４において、点Ｓ２で示す。

第２水素吸蔵合金２２０の熱は、第２内殻２３０すなわち第３外殻３１０を介して、第３水素吸蔵合金３２０に伝えられる（図３の右部参照）。第３水素吸蔵合金３２０は、温度Ｔ２ｍａｘにおいて、平衡圧力Ｐｅｍａｘで水素ガスＨＧ２を放出する。この状態を、図４において、点Ｓ３で示す。

水素吸蔵合金における水素の放出反応は、吸熱反応である。第２水素吸蔵合金２２０が水素ガスＨＧｉの吸蔵反応において放出した熱エネルギーは、第３水素吸蔵合金３２０に吸収される。すなわち、第２水素吸蔵合金２２０における発熱反応の熱エネルギーは、第３水素吸蔵合金３２０における吸熱反応の熱エネルギーによって、相殺される（図１の下段右部参照）。

その結果、温度Ｔｈｓで第１水素吸蔵合金１２０が水素ガスＨＧｉを放出する平衡圧力Ｐｅ１ｔｈｓよりも高い平衡圧力Ｐｅｍａｘで、第３水素吸蔵合金３２０は、水素ガスＨＧ２を放出する（図４のＳ１，Ｓ３参照）。第３水素吸蔵合金３２０が放出する水素ガスＨＧ２は、水素供給対象ＨＧＴに供給される（図１の右部参照）。

以上のように、水素貯蔵装置１０においては、加熱部ＨＳにより１００℃よりも低い温度で第１水素吸蔵合金１２０を加熱することによって、第１水素吸蔵合金１２０による水素の放出（図４のＳ１参照）と、第１水素吸蔵合金１２０からの水素の第２水素吸蔵合金２２０による吸蔵（図４のＳ２参照）と、により、第２水素吸蔵合金２２０に反応熱を放出させることができる。そして、第２水素吸蔵合金２２０の反応熱で、第２水素吸蔵器２００の第２内殻２３０すなわち第３水素吸蔵器３００の第３外殻３１０を介して、第３水素吸蔵合金３２０を、１００℃より高い温度で加熱することができる（図３の右部参照）。その結果、加熱部ＨＳで加熱された第１水素吸蔵合金１２０が放出する水素ガスＨＧｉの圧力Ｐｅ１ｔｈｓ、および加熱された第１水素吸蔵合金１２０の温度Ｔｈｓまで第３水素吸蔵合金３２０を加熱した場合に第３水素吸蔵合金３２０が放出する水素ガスの圧力よりも、高い圧力Ｐｅｍａｘで、第３水素吸蔵合金３２０から水素ガスＨＧ２を放出させることができる（図４のＳ３参照）。すなわち、加熱部ＨＳで第３水素吸蔵合金３２０を１００℃よりも低い温度で加熱した場合よりも高い圧力の水素ガスを、水素供給対象ＨＧＴに供給することができる（図１の右部参照）。

（２）水素貯蔵装置における水素ガスの吸蔵：
水素貯蔵装置１０に水素ガスを吸蔵させる際には、冷却部ＣＳにより、第１水素吸蔵器１００が冷却される（図２の左部参照）。その結果、第１水素吸蔵器１００の第１水素吸蔵合金１２０は、温度Ｔｃｓに冷却される。このときの第１水素吸蔵器１００内の、水素ガスＨＧｉの圧力は、第１水素吸蔵合金１２０の水素の吸蔵の平衡圧力以上の圧力である。このため、平衡圧力になるまで第１水素吸蔵合金１２０に水素ガスＨＧｉが吸蔵される。この状態を、図４において、点Ｓ４で示す。なお、このとき、水素供給源ＨＧＳから追加の水素ガスＨＧ１が第１水素吸蔵器１００に供給されてもよい（図２の中段左部参照）。

第２水素吸蔵器２００は、接続管４００を介して第１水素吸蔵器１００と接続されている。このため、第２水素吸蔵器２００内の水素ガスＨＧｉの圧力は、第１水素吸蔵器１００内の水素ガスＨＧｉの圧力と同じである。冷却部ＣＳによる第１水素吸蔵合金１２０の冷却により、第２水素吸蔵器２００内の水素ガスＨＧｉの圧力は、第２水素吸蔵合金２２０の水素の放出の平衡圧力以下の圧力に達する（図４の点Ｓ４とグラフＧｏ１参照）。このため、第２水素吸蔵合金２２０は、水素ガスＨＧｉを放出する。

すなわち、接続管４００を介して接続されている第１水素吸蔵器１００と第２水素吸蔵器２００との内部では、第２水素吸蔵合金２２０からの水素ガスＨＧｉの放出と、その水素ガスＨＧｉの第１水素吸蔵合金１２０による吸蔵とが、継続して行われる（図２の中央部参照）。

水素吸蔵合金における水素の放出反応は、吸熱反応である。このため、第２水素吸蔵合金２２０の温度は、水素の放出とともに低下する。第２水素吸蔵合金２２０の温度は、グラフＧｅ２に沿って、Ｔ２ｍｉｎまで低下する。この状態を、図４において、点Ｓ５で示す。

第２水素吸蔵合金２２０は、第２内殻２３０すなわち第３外殻３１０を介して、第３水素吸蔵合金３２０の熱を奪う（図３の右部参照）。第３水素吸蔵合金３２０は、温度Ｔ２ｍｉｎにおいて、平衡圧力Ｐｏｍｉｎで水素ガスＨＧ１を吸蔵する。この状態を、図４において、点Ｓ６で示す。

水素吸蔵合金における水素の吸蔵反応は、発熱反応である。第３水素吸蔵合金３２０が水素ガスＨＧ１の吸蔵反応において放出した熱エネルギーは、第２水素吸蔵合金２２０に吸収される。すなわち、第３水素吸蔵合金３２０における発熱反応の熱エネルギーは、第２水素吸蔵合金２２０における吸熱反応の熱エネルギーによって、相殺される（図２の下段右部参照）。

その結果、温度Ｔｃｓで第１水素吸蔵合金１２０が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏ１ｔｃｓよりも高い平衡圧力Ｐｏｍｉｎで、第３水素吸蔵合金３２０は、水素ガスＨＧ１を吸蔵する（図４のＳ４，Ｓ６参照）。第３水素吸蔵合金３２０が吸蔵する水素ガスＨＧ１は、水素供給源ＨＧＳから供給される（図２の左部参照）。

以上のように、水素貯蔵装置１０においては、冷却部ＣＳで第１水素吸蔵合金１２０を冷却することによって、第２水素吸蔵合金２２０による水素の放出（図４のＳ５参照）と、第２水素吸蔵合金２２０からの水素の第１水素吸蔵合金１２０による吸蔵（図４のＳ４参照）と、により、第２水素吸蔵合金２２０に反応熱を吸収させることができる。そして、第２水素吸蔵合金２２０の反応熱で、第２水素吸蔵器２００の第２内殻２３０すなわち第３水素吸蔵器３００の第３外殻３１０を介して、第３水素吸蔵合金３２０を、冷却することができる。その結果、第３水素吸蔵合金３２０に水素ガスを吸蔵させることができる（図４のＳ６および図２の右部参照）。

（３）その他：
本実施形態においては、水素貯蔵装置１０の運転において第２水素吸蔵合金２２０が達する最高の温度Ｔ２ｍａｘにおいて、第３水素吸蔵合金３２０が水素を放出する平衡圧力Ｐｅｍａｘは、加熱部ＨＳによって加熱されることにより第１水素吸蔵合金１２０が水素を放出する平衡圧力Ｐｅ１ｔｈｓよりも高い。さらに、水素貯蔵装置１０の運転において第２水素吸蔵合金２２０が達する最低の温度Ｔ２ｍｉｎにおいて、第３水素吸蔵合金３２０が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏｍｉｎは、冷却部ＣＳによって冷却されることにより第１水素吸蔵合金１２０が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏ１ｔｃｓよりも高い。すなわち、図４のグラフにおいて、第３水素吸蔵合金３２０の放出の平衡圧力の特性直線Ｇｅ３も、吸蔵の平衡圧力の特性直線Ｇｏ３も、傾きがなだらかである。言い換えれば、いずれも、１／Ｔの増加に対する平衡圧力Ｐの減少量が小さい。そのような特性を有する水素吸蔵合金の種類の数は、特性直線の傾きが急峻な水素吸蔵合金の種類の数に比べて、多い。このため、安価な水素吸蔵合金を選択して、低コストで水素貯蔵装置１０を構成できる。同様に、図４のグラフにおいて、第１、第２水素吸蔵合金１２０、２２０の放出の平衡圧力の特性直線Ｇｅ１、Ｇｅ２も、吸蔵の平衡圧力の特性直線Ｇｏ１、Ｇｏ２も、傾きがなだらかである。このため、安価な水素吸蔵合金を選択して、低コストで水素貯蔵装置１０を構成できる。

本実施形態の第１水素吸蔵器１００を「第１容器」とも呼ぶ。第２水素吸蔵器２００を「第２容器」とも呼ぶ。第３水素吸蔵器３００を「第３容器」とも呼ぶ。

Ｂ．第２実施形態：
Ｂ１．水素貯蔵装置の構成：
第２実施形態の水素貯蔵装置１２においては、第１水素吸蔵器１０２、接続流路４０２、および温度調節器５０２の構成が、それぞれ対応する第１実施形態の水素貯蔵装置１０における第１水素吸蔵器１００、接続管４００、および温度調節器５００の構成とは異なる。第２実施形態の水素貯蔵装置１２の他の点は、第１実施形態の水素貯蔵装置１０と同じである。このため、図１および図２のブロック図は、第２実施形態にも適用できる。

図５は、水素貯蔵装置１２の内部構造を示す説明図である。水素貯蔵装置１２は、略円柱状の形状を有している。水素貯蔵装置１２は、第１水素吸蔵器１０２と、第２水素吸蔵器２０２と、第３水素吸蔵器３０２と、接続流路４０２、温度調節器５０２と、を備える。第２実施形態の水素貯蔵装置１２の構成のうち、第１実施形態の水素貯蔵装置１０の構成と対応する構成については、水素貯蔵装置１０の構成に付された符号の末尾０を２に置き換えた符号を付す。

第３水素吸蔵器３０２は、第３外殻３１２と、第３水素吸蔵合金３２２と、空隙３３２と、を備える。第３水素吸蔵器３０２の構成は、水素貯蔵装置１０の第３水素吸蔵器３００と同じである。

第２水素吸蔵器２０２は、第３水素吸蔵器３０２の外周に接して配されている。第２水素吸蔵器２０２は、第２外殻２１２と、第２水素吸蔵合金２２２と、第２内殻２３２と、を備える。第２水素吸蔵器２０２の構成は、接続流路４０２との接続部分の構成を除いて、水素貯蔵装置１０の第２水素吸蔵器２００と同じである。

第１水素吸蔵器１０２は、第２水素吸蔵器２０２の外周に配されている。第１水素吸蔵器１０２は、第１外殻１１２と、第１水素吸蔵合金１２２と、第１内殻１３２と、を備える。

第１内殻１３２は、ステンレス鋼板で構成される円筒状の容器である。第１外殻１１２は、ステンレス鋼板で構成される円筒状の容器である。第１外殻１１２は、第１内殻１３２と中心軸を同じくし、第１内殻１３２を囲む。第１水素吸蔵器１０２は、第１外殻１１２と第１内殻１３２との間の空間に、第１水素吸蔵合金１２２を収容している。

第１水素吸蔵合金１２２は、粉末状の水素吸蔵合金である。第１水素吸蔵合金１２２は、水素ガスを流通させ、水素吸蔵合金の粉末を流通させないフィルタにより外面を覆われている。その結果、第１水素吸蔵合金１２２は、円筒状に外形形状を維持されている。第１水素吸蔵合金１２２は、フィルタを介して第１外殻１１２および第１内殻１３２に接している。

このような構成とすることにより、水素ガスＨＧｉを流通させる接続管４００を挟んで第１水素吸蔵器１００と第２水素吸蔵器２００とが並んで配される水素貯蔵装置１０（図３参照）に比べて、水素貯蔵装置１２を小さく構成することができる。

温度調節器５０２は、第２水素吸蔵器２０２の周りに、第２水素吸蔵器２０２の外周との間に空間ＶＰをあけて、配されている。空間ＶＰは実質的に真空に保たれている。温度調節器５０２は、第１水素吸蔵器１０２を内側と外側から挟むように配されている。温度調節器５０２は、外殻５１２と、内殻５３２と、内殻５４２と、外殻５５２と、を備える。

外殻５１２は、ステンレス鋼板で構成される円筒状の容器である。外殻５１２は、第２水素吸蔵器２０２の第２外殻２１２と中心軸を同じくし、第２外殻２１２を囲む。外殻５１２は、第２外殻２１２との間に空間ＶＰをあけて、配されている。外殻５１２は、内殻５３２との間にも空間をあけて、配されている。

内殻５３２は、第１水素吸蔵器１０２の第１内殻１３２と同一の構成である。すなわち、第１水素吸蔵器１０２の第１内殻１３２が、温度調節器５０２の内殻５３２として機能する。外殻５１２と内殻５３２の間を、低温の流体ＦＬ２が流通する。低温の流体ＦＬ２を供給する冷却部ＣＳの構成は、第１実施形態における冷却部ＣＳの構成と同じである。

内殻５４２は、第１水素吸蔵器１０２の第１外殻１１２と同一の構成である。すなわち、第１水素吸蔵器１０２の第１外殻１１２が、温度調節器５０２の内殻５４２として機能する。外殻５５２は、ステンレス鋼板で構成される円筒状の容器である。外殻５５２は、内殻５４２と中心軸を同じくし、内殻５４２を囲む。外殻５５２は、内殻５４２との間に空間をあけて、配されている。外殻５５２と内殻５４２の間を、高温の流体ＦＬ１が流通する。高温の流体ＦＬ１を供給する加熱部ＨＳの構成は、第１実施形態における加熱部ＨＳの構成と同じである。

図６は、水素貯蔵装置１２を、図５のＶＩ－ＶＩ断面で切断した状態を示す説明図である。図５に示した水素貯蔵装置１２における第１水素吸蔵器１０２の中心軸ＣＡから上の部分が、図６において示されている。

温度調節器５０２は、加熱部ＨＳから高温の流体ＦＬ１を供給され、加熱部ＨＳとの間でその流体ＦＬ１を循環させる（図６の上段右部参照）。温度調節器５０２内においては、高温の流体ＦＬ１は、外殻５５２と内殻５４２との間を流通する。温度調節器５０２は、冷却部ＣＳから低温の流体ＦＬ２を供給され、冷却部ＣＳとの間でその流体ＦＬ２を循環させる（図６の下段右部参照）。温度調節器５０２内においては、低温の流体ＦＬ２は、内殻５３２と外殻５１２との間を流通する。温度調節器５０２においては、加熱部ＨＳを含む高温の流体ＦＬ１の循環流路と、冷却部ＣＳを含む低温の流体ＦＬ２の循環流路とは、互いに独立である。温度調節器５０２は、図示しない弁により、加熱部ＨＳとの間の流体ＦＬ１の循環と、冷却部ＣＳとの間の流体ＦＬ２の循環とを、選択的に実行することができる。

温度調節器５０２の内殻５４２、すなわち第１水素吸蔵器１０２の第１外殻１１２と接している第１水素吸蔵合金１２２は、流体ＦＬ１および第１外殻１１２を介して、加熱部ＨＳによって、加熱される（図６および図７の上段参照）。温度調節器５０２の内殻５３２、すなわち第１水素吸蔵器１０２の第１内殻１３２と接している第１水素吸蔵合金１２２は、流体ＦＬ２および第１外殻１１２を介して、冷却部ＣＳによって、冷却される（図６および図７の中段参照）。このような構成を、本明細書においては、第１水素吸蔵器１０２は加熱部ＨＳと冷却部ＣＳとに接続される、と表記する。

なお、第２水素吸蔵器２０２は、真空の空間ＶＰによって温度調節器５０２と隔てられている（図５および図６参照）。このため、第２水素吸蔵器２０２は、温度調節器５０２の温度による影響を、実質的に受けない。

図７は、水素貯蔵装置１２を、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ断面で切断した状態を示す説明図である。図５に示した水素貯蔵装置１２における第１水素吸蔵器１０２の中心軸ＣＡから右の部分が、図６において示されている。

接続流路４０２は、水素貯蔵装置１２内において、第１水素吸蔵器１０２と第２水素吸蔵器２０２とを、それぞれの内部の水素ガスＨＧｉが流通できるように接続している（図７の中段右部、および図５の中段参照）。

Ｂ２．各水素吸蔵器の水素貯蔵合金の特性：
図８は、第１水素吸蔵合金１２２と、第２水素吸蔵合金２２２と、第３水素吸蔵合金３２２と、の水素の吸蔵および放出の特性を示すグラフである。図８の横軸は、１／温度［１／Ｋ］である。図８の縦軸は、圧力である。図８の横軸において、常温すなわち２０℃に相当する位置は、１／Ｔｈｓと１／Ｔ２ｍｉｎの間の位置である。図８は、第１実施形態における図４に相当する。

図８において、グラフＧｏ１２は、第１水素吸蔵合金１２２の水素吸蔵時の平衡圧力を示す。グラフＧｅ１２は、第１水素吸蔵合金１２２の水素放出時の平衡圧力を示す。グラフＧｏ２２は、第２水素吸蔵合金２２２の水素吸蔵時の平衡圧力を示す。グラフＧｅ２２は、第２水素吸蔵合金２２２の水素放出時の平衡圧力を示す。グラフＧｏ３２は、第３水素吸蔵合金３２２の水素吸蔵時の平衡圧力を示す。グラフＧｅ３２は、第３水素吸蔵合金３２２の水素放出時の平衡圧力を示す。なお、それぞれのグラフは、直線で近似して表記されている。

グラフＧｏ１２は、グラフＧｏ１と同じグラフである。グラフＧｅ１２は、グラフＧｅ１と同じグラフである。グラフＧｏ２２は、グラフＧｏ２と同じグラフである。グラフＧｅ２２は、グラフＧｅ２と同じグラフである。

グラフＧｏ３２における１／Ｔの増加に対する平衡圧力Ｐの減少量は、第１実施形態におけるグラフＧｏ３における１／Ｔの増加に対する平衡圧力Ｐの減少量よりも、大きい。グラフＧｅ３２における１／Ｔの増加に対する平衡圧力Ｐの減少量は、第１実施形態におけるグラフＧｅ３における１／Ｔの増加に対する平衡圧力Ｐの減少量よりも、大きい。グラフＧｏ３２およびグラフＧｅ３２は、いずれもグラフＧｏ１２，Ｇｅ１２，Ｇｏ２２，Ｇｅ２２と交差している。

水素貯蔵装置１２の運転において第２水素吸蔵合金２２２が達する最高の温度Ｔ２ｍａｘにおいて、第３水素吸蔵合金３２２が水素を放出する平衡圧力Ｐｅｍａｘは、加熱部ＨＳによって温度Ｔｈｓに加熱されることにより第１水素吸蔵合金１２２が水素を放出する平衡圧力Ｐｅ１ｔｈｓよりも高い（図８の左部参照）。

水素貯蔵装置１０の運転において第２水素吸蔵合金２２２が達する最低の温度Ｔ２ｍｉｎにおいて、第３水素吸蔵合金３２２が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏｍｉｎは、冷却部ＣＳによって温度Ｔｃｓに冷却されることにより第１水素吸蔵合金１２２が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏ１ｔｃｓとほぼ等しい（図８の左部参照）。

第１水素吸蔵合金１２２、第２水素吸蔵合金２２２、第３水素吸蔵合金３２２の特性とともに、第１水素吸蔵器１０２と第２水素吸蔵器２０２内の水素ガスＨＧｉの圧力、言い換えれば、接続流路４０２により接続されている第１水素吸蔵器１０２と第２水素吸蔵器２０２内の水素ガスＨＧｉの量は、以下で説明する動作が実現されるように調整されている。

Ｂ３．水素貯蔵装置の動作：
（１）水素貯蔵装置における水素ガスの放出：
水素貯蔵装置１２から水素ガスを放出させる際には、加熱部ＨＳにより、第１水素吸蔵器１０２が加熱される（図１の左部参照）。すると、第１水素吸蔵合金１２２から水素ガスＨＧｉが放出され（図８のＳ１参照）、第２水素吸蔵合金２２２に、水素ガスＨＧｉが吸蔵される（図８のＳ２参照）。その結果、第２水素吸蔵合金２２２の反応熱により、第３水素吸蔵合金３２０が加熱される。第３水素吸蔵合金３２０は、温度Ｔ２ｍａｘにおいて、平衡圧力Ｐｅｍａｘで水素ガスＨＧ２を放出する（図８のＳ３参照）。水素ガスを放出する際の水素貯蔵装置１２の動作は、水素ガスを放出する際の水素貯蔵装置１０の動作と同様である。

水素貯蔵装置１２によれば、加熱部ＨＳにより１００℃よりも低い温度で第１水素吸蔵合金１２０を加熱することによって、加熱部ＨＳで第３水素吸蔵合金３２０をその温度で加熱した場合よりも高い圧力の水素ガスを、水素供給対象ＨＧＴに供給することができる（図１の右部参照）。

（２）水素貯蔵装置における水素ガスの吸蔵：
水素貯蔵装置１２に水素ガスを吸蔵させる際には、冷却部ＣＳにより、第１水素吸蔵器１０２が冷却される（図２の左部参照）。その結果、第１水素吸蔵器１０２の第１水素吸蔵合金１２２は、温度Ｔｃｓに冷却される。温度Ｔｃｓは、０℃以上４０℃未満の温度である。このときの第１水素吸蔵器１０２内の、水素ガスＨＧｉの圧力は、第１水素吸蔵合金１２２の水素の吸蔵の平衡圧力以上の圧力である。このため、平衡圧力になるまで第１水素吸蔵合金１２２に水素ガスＨＧｉが吸蔵される。この状態を、図８において、点Ｓ４２で示す。なお、このとき、水素供給源ＨＧＳから追加の水素ガスＨＧ１が第１水素吸蔵器１０２に供給されてもよい（図２の中段左部参照）。

第２水素吸蔵器２０２は、接続流路４０２を介して第１水素吸蔵器１０２と接続されている。このため、第２水素吸蔵器２０２内の水素ガスＨＧｉの圧力は、第１水素吸蔵器１０２内の水素ガスＨＧｉの圧力と同じである。冷却部ＣＳによる第１水素吸蔵合金１２２の冷却により、第２水素吸蔵器２０２内の水素ガスＨＧｉの圧力は、第２水素吸蔵合金２２２の水素の放出の平衡圧力以下の圧力に達する。このため、平衡圧力になるまで第２水素吸蔵合金２２２は、水素ガスＨＧｉを放出する。

すなわち、接続流路４０２を介して接続されている第１水素吸蔵器１０２と第２水素吸蔵器２０２との内部では、第２水素吸蔵合金２２２からの水素ガスＨＧｉの放出と、その水素ガスＨＧｉの第１水素吸蔵合金１２２による吸蔵とが、継続して行われる（図２の中央部参照）。

水素吸蔵合金における水素の放出反応は、吸熱反応である。このため、第２水素吸蔵合金２２２の温度は、水素の放出とともに低下する。第２水素吸蔵合金２２２の温度は、グラフＧｏ２に沿って、Ｔ２ｍｉｎまで低下する。この状態を、図８において、点Ｓ５２で示す。

第２水素吸蔵合金２２２は、第２内殻２３２すなわち第３外殻３１２を介して、第３水素吸蔵合金３２２の熱を奪う（図５参照）。第３水素吸蔵合金３２２は、温度Ｔ２ｍｉｎにおいて、平衡圧力Ｐｏｍｉｎで水素ガスＨＧ１を吸蔵する。この状態を、図８において、点Ｓ６２で示す。第３水素吸蔵合金３２２の水素吸蔵の平衡圧力のグラフＧｏ３２は、第１実施形態の第３水素吸蔵合金３２０の水素吸蔵の平衡圧力のグラフＧｏ３に比べて、負の傾きが大きい（図４のＧｏ３、および図８のＧｏ３２参照）。このため、第３水素吸蔵合金３２２が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏｍｉｎは、第１水素吸蔵合金１２２が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏ１ｔｃｓとほぼ同じである。

その結果、温度Ｔｃｓで第１水素吸蔵合金１２２が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏ１ｔｃとほぼ等しい平衡圧力Ｐｏｍｉｎで、第３水素吸蔵合金３２２は、水素ガスＨＧ１を吸蔵する（図８のＳ４２，Ｓ６２参照）。第３水素吸蔵合金３２２が吸蔵する水素ガスＨＧ１は、水素供給源ＨＧＳから供給される（図２の左部参照）。

以上のように、水素貯蔵装置１２においては、冷却部ＣＳで第１水素吸蔵合金１２２を冷却することによって、第２水素吸蔵合金２２２による水素の放出（図８のＳ５２参照）と、第２水素吸蔵合金２２２からの水素の第１水素吸蔵合金１２２による吸蔵（図８のＳ４２参照）と、により、第２水素吸蔵合金２２２に反応熱を吸収させることができる。そして、第２水素吸蔵合金２２２の反応熱で、第２水素吸蔵器２０２第２内殻２３２すなわち第３水素吸蔵器３０２の第３外殻３１２を介して、第３水素吸蔵合金３２２を、冷却することができる。その結果、第３水素吸蔵合金３２２に水素ガスを吸蔵させることができる（図８のＳ６２および図２の右部参照）。

本実施形態の第１水素吸蔵器１０２を「第１容器」とも呼ぶ。第２水素吸蔵器２０２を「第２容器」とも呼ぶ。第３水素吸蔵器３０２を「第３容器」とも呼ぶ。

Ｃ．他の実施形態：
Ｃ１．他の実施形態１：
（１）上記第１実施形態においては、第２水素吸蔵合金２２０はＡＢ型チタン合金であり、第３水素吸蔵合金３２０はＢＣＣ固溶体合金である。しかし、第２水素吸蔵合金と第３水素吸蔵合金との組み合わせは、たとえば、以下のような組み合わせとすることができる。
（ｉ）ＡＢ_２型ラーベス相合金とＡＢ_２型ラーベス相合金。
（ｉｉ）ＡＢ_２型ラーベス相合金とＡＢ_５型希土類系合金。
（ｉｉｉ）ＡＢ_５型希土類系合金とＡＢ_２型ラーベス相合金。
（ｉｖ）ＡＢ型チタン合金とＡＢ_２型ラーベス相合金。
（ｖ）ＡＢ型チタン合金とＡＢ_５型希土類系合金。

第１水素吸蔵合金としては、任意の水素吸蔵合金を採用することができる。ただし、第１水素吸蔵合金と第２水素吸蔵合金とは、横軸を１／温度［１／Ｋ］、縦軸を圧力としたグラフにおいて、以下の特性を有していることが好ましい。第１水素吸蔵合金の水素吸蔵時の平衡圧力の線が、第２水素吸蔵合金の水素放出時の平衡圧力の線と交わる（図４のＧｏ１，Ｇｅ２参照）。第１水素吸蔵合金の水素放出時の平衡圧力の線が、第２水素吸蔵合金の水素吸蔵時の平衡圧力の線と交わる（図４のＧｅ１，Ｇｏ２参照）。そのような特性を備えることにより、第１水素吸蔵合金を備える第１水素吸蔵器と、第２水素吸蔵合金を備える第２水素吸蔵器と、を組み合わせた装置を、加熱および冷却することにより、ヒートポンプとして機能させることができる。

（２）上記第１実施形態においては、第１水素吸蔵合金１２０は、水素ガスを流通させ、水素吸蔵合金の粉末を流通させないフィルタにより外面を覆われている（図３参照）。しかし、第１水素吸蔵器１００の内部空間と接続管４００とを接続する開口が、水素ガスを流通させ水素吸蔵合金の粉末を流通させないフィルタによって覆われ、水素吸蔵合金の粉末は、フィルタなどによって覆われることなく、第１水素吸蔵器１００の内部空間内に存在してもよい。

上記第１実施形態においては、第２水素吸蔵合金２２０は、水素ガスを流通させ、水素吸蔵合金の粉末を流通させないフィルタにより外面を覆われている（図３参照）。しかし、第２水素吸蔵器２００の内部空間と接続管４００とを接続する開口が、水素ガスを流通させ水素吸蔵合金の粉末を流通させないフィルタによって覆われ、水素吸蔵合金の粉末は、フィルタなどによって覆われることなく、第２水素吸蔵器２００の内部空間内に存在してもよい。

上記第２実施形態においては、第１水素吸蔵合金１２２は、水素ガスを流通させ、水素吸蔵合金の粉末を流通させないフィルタにより外面を覆われている（図５参照）。しかし、第１水素吸蔵器１０２の内部空間と接続流路４０２とを接続する開口が、水素ガスを流通させ水素吸蔵合金の粉末を流通させないフィルタによって覆われ、水素吸蔵合金の粉末は、フィルタなどによって覆われることなく、第１水素吸蔵器１０２の内部空間内に存在してもよい。

上記第２実施形態においては、第２水素吸蔵合金２２２は、水素ガスを流通させ、水素吸蔵合金の粉末を流通させないフィルタにより外面を覆われている（図５参照）。しかし、第２水素吸蔵器２０２の内部空間と接続流路４０２とを接続する開口が、水素ガスを流通させ水素吸蔵合金の粉末を流通させないフィルタによって覆われ、水素吸蔵合金の粉末は、フィルタなどによって覆われることなく、第２水素吸蔵器２０２の内部空間内に存在してもよい。

（３）上記第１実施形態においては、第１水素吸蔵器１００は、水素供給源ＨＧＳに接続されている（図２の左部参照）。そして、水素貯蔵装置１０に水素ガスを吸蔵させる際に、水素供給源ＨＧＳから追加の水素ガスＨＧ１が第１水素吸蔵器１００に供給されてもよいことを説明した。しかし、水素貯蔵装置は、その構成要素である第２水素吸蔵器が、水素供給源ＨＧＳに接続される態様とすることもできる。

また、水素貯蔵装置は、その構成要素である第１水素吸蔵器および第２水素吸蔵器が、水素供給源ＨＧＳに接続されない態様とすることもできる。そのような態様においては、接続管４００により接続されている第１水素吸蔵器１００と第２水素吸蔵器２００内の水素ガスＨＧｉの量は、一定である。

（４）上記第１実施形態においては、加熱部ＨＳは、第１水素吸蔵器１００との間で高温の流体ＦＬ１を循環させる（図１参照）。冷却部ＣＳは、第１水素吸蔵器１００との間で低温の流体ＦＬ２を循環させる（図２参照）。しかし、高温の流体ＦＬ１は、加熱部ＨＳから第１水素吸蔵器１００に供給された後、加熱部ＨＳに戻ることなく、系外に排出されてもよい。低温の流体ＦＬ２は、冷却部ＣＳから第１水素吸蔵器１００に供給された後、冷却部ＣＳに戻ることなく、系外に排出されてもよい。

（５）上記第１実施形態においては、加熱部ＨＳから第１水素吸蔵器１００に供給される高温の流体ＦＬ１は、水である。冷却部ＣＳから第１水素吸蔵器１００に供給される低温の流体ＦＬ２も、水である。しかし、第１水素吸蔵器を昇温または冷却するための媒体は、水に限られず、油などの他の流体であってもよい。また、第１水素吸蔵器は、第１水素吸蔵器の外殻を構成する素材以上の伝熱性を有する素材で構成された伝熱部材を介して、昇温または冷却されることもできる。

（６）上記第１実施形態においては、技術の理解を容易にするため、水素ガスＨＧ２の放出において、第２水素吸蔵合金２２０は、Ｔ２ｍａｘに達するものとして説明をした。しかし、水素ガスを放出する際には、第２水素吸蔵合金２２０の温度がＴ２ｍａｘより低い温度である運転状態で、水素貯蔵装置１０が運転されてもよい。

上記第１実施形態においては、技術の理解を容易にするため、水素ガスＨＧ１の吸蔵において、第２水素吸蔵合金２２０は、Ｔ２ｍｉｎに達するものとして説明をした。しかし、水素ガスを吸蔵する際には、第２水素吸蔵合金２２０の温度がＴ２ｍｉｎより高い温度である運転状態で、水素貯蔵装置１０が運転されてもよい。

Ｃ２．他の実施形態２：
上記第１実施形態においては、第２水素吸蔵器２００は、第３水素吸蔵器３００の外周に接して配されている（図３の右部参照）。しかし、第２水素吸蔵器と第３水素吸蔵器とは、たとえば、隣接して設けられ、第２水素吸蔵器と第３水素吸蔵器とを仕切る外壁を共有することにより、熱交換を行うことができるように設けられていてもよい。また、第２水素吸蔵器と第３水素吸蔵器とは、熱を伝達する流体を相互に流通させることにより、熱交換を行うことができるように設けられていてもよい。すなわち、第２水素吸蔵器と第３水素吸蔵器とは、第２水素吸蔵器の熱が第３水素吸蔵器に伝達され、かつ、第３水素吸蔵器の熱が第３水素吸蔵器に伝達されるように設けられていればよい。

Ｃ３．他の実施形態３：
上記第２実施形態においては、第１水素吸蔵器１０２は、第２水素吸蔵器２０２の外周に配されている（図６参照）。しかし、第１水素吸蔵器と第２水素吸蔵器とは、たとえば、第１実施形態の水素貯蔵装置１０のように、水素ガスＨＧｉを流通させる接続管４００を挟んで第１水素吸蔵器１００と第２水素吸蔵器２００とが並んで配される態様とすることもできる（図３参照）。すなわち、第１水素吸蔵器と第２水素吸蔵器とは、それぞれの内部の水素ガスが流通できるように接続されていればよい。

Ｃ４．他の実施形態４：
上記第１実施形態においては、水素貯蔵装置１０の運転において第２水素吸蔵合金２２０が達する最低の温度Ｔ２ｍｉｎにおいて、第３水素吸蔵合金３２０が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏｍｉｎは、冷却部ＣＳによって温度Ｔｃｓに冷却されることにより第１水素吸蔵合金１２０が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏ１ｔｃｓよりも高い（図４の左部参照）。しかし、第２実施形態で示したように、温度Ｔ２ｍｉｎにおいて第３水素吸蔵合金３２０が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏｍｉｎは、温度Ｔｃｓにおいて第１水素吸蔵合金１２０が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏ１ｔｃｓと、実質的に等しくてもよい（図８参照）。また、温度Ｔ２ｍｉｎにおいて第３水素吸蔵合金３２０が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏｍｉｎは、温度Ｔｃｓにおいて第１水素吸蔵合金１２０が水素を吸蔵する平衡圧力Ｐｏ１ｔｃｓより低くてもよい。

また、本開示の技術は、以下のような態様とすることもできる。前記水素貯蔵装置の運転において前記第２水素吸蔵合金が達する最高の温度において、前記第３水素吸蔵合金が水素を吸蔵する平衡圧力は、前記加熱部に加熱されることにより前記第１水素吸蔵合金が水素を放出する平衡圧力よりも高くてもよい。そして、前記水素貯蔵装置の運転において前記第２水素吸蔵合金が達する最低の温度において、前記第３水素吸蔵合金が水素を吸蔵する平衡圧力および前記第３水素吸蔵合金が水素を放出する平衡圧力は、前記冷却部に冷却されることにより前記第１水素吸蔵合金が水素を吸蔵する平衡圧力以上であってもよい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…水素貯蔵装置、１２…水素貯蔵装置、１００…第１水素吸蔵器、１０２…第１水素吸蔵器、１１０…第１外殻、１１２…第１外殻、１２０…第１水素吸蔵合金、１２２…第１水素吸蔵合金、１３２…第１内殻、２００…第２水素吸蔵器、２０２…第２水素吸蔵器、２１０…第２外殻、２１２…第２外殻、２２０…第２水素吸蔵合金、２２２…第２水素吸蔵合金、２３０…第２内殻、２３２…第２内殻、３００…第３水素吸蔵器、３０２…第３水素吸蔵器、３１０…第３外殻、３１２…第３外殻、３２０…第３水素吸蔵合金、３２２…第３水素吸蔵合金、３３０…空隙、３３２…空隙、４００…接続管、４０２…接続流路、５００…温度調節器、５０２…温度調節器、５１２…外殻、５３０…内殻、５３２…内殻、５４２…内殻、５５０…外殻、５５２…外殻、ＣＡ…第１水素吸蔵器の中心軸、ＣＳ…冷却部、ＦＬ１…流体、ＦＬ２…流体、Ｇｅ１…第１水素吸蔵合金の水素放出時の平衡圧力のグラフ、Ｇｅ２…第２水素吸蔵合金の水素放出時の平衡圧力のグラフ、Ｇｅ３…第３水素吸蔵合金の水素放出時の平衡圧力のグラフ、Ｇｏ１…第１水素吸蔵合金の水素吸蔵時の平衡圧力のグラフ、Ｇｏ２…第２水素吸蔵合金の水素吸蔵時の平衡圧力のグラフ、Ｇｏ３…第３水素吸蔵合金の水素吸蔵時の平衡圧力のグラフ、Ｇｅ１２…第１水素吸蔵合金の水素放出時の平衡圧力のグラフ、Ｇｅ２２…第２水素吸蔵合金の水素放出時の平衡圧力のグラフ、Ｇｅ３２…第３水素吸蔵合金の水素放出時の平衡圧力のグラフ、Ｇｏ１２…第１水素吸蔵合金の水素吸蔵時の平衡圧力のグラフ、Ｇｏ２２…第２水素吸蔵合金の水素吸蔵時の平衡圧力のグラフ、Ｇｏ３２…第３水素吸蔵合金の水素吸蔵時の平衡圧力のグラフ、ＨＧ１…水素貯蔵装置が受け取る水素ガス、ＨＧ２…水素貯蔵装置が供給する水素ガス、ＨＧｉ…水素貯蔵装置内で吸蔵および放出される水素ガス、ＨＧＳ…水素供給源、ＨＧＴ…水素供給対象、ＨＳ…加熱部、Ｐｅ１…第１水素吸蔵合金の水素放出時の平衡圧力の範囲、Ｐｅ２…第２水素吸蔵合金の水素放出時の平衡圧力の範囲、Ｐｅ３…第３水素吸蔵合金の水素放出時の平衡圧力の範囲、Ｐｅｍａｘ…水素貯蔵装置の水素放出時の平衡圧力、Ｐｅ１ｔｈｓ…第１水素吸蔵合金の水素放出時の平衡圧力、Ｐｏ１ｔｃｓ…第１水素吸蔵合金の水素吸蔵時の平衡圧力、Ｐｏ１…第１水素吸蔵合金の水素吸蔵時の平衡圧力の範囲、Ｐｏ２…第２水素吸蔵合金の水素吸蔵時の平衡圧力の範囲、Ｐｏ３…第３水素吸蔵合金の水素吸蔵時の平衡圧力の範囲、Ｐｏｍｉｎ…水素貯蔵装置の水素吸蔵時の平衡圧力、Ｓ１…第１水素吸蔵合金の状態を表す点、Ｓ２…第２水素吸蔵合金の状態を表す点、Ｓ３…第３水素吸蔵合金の状態を表す点、Ｓ４…第１水素吸蔵合金の状態を表す点、Ｓ４２…第１水素吸蔵合金の状態を表す点、Ｓ５…第２水素吸蔵合金の状態を表す点、Ｓ５２…第２水素吸蔵合金の状態を表す点、Ｓ６…第３水素吸蔵合金の状態を表す点、Ｓ６２…第３水素吸蔵合金の状態を表す点、Ｔ２ｍａｘ…第２水素吸蔵合金が達する最高の温度、Ｔ２ｍｉｎ…第２水素吸蔵合金が達する最低の温度、Ｔｃｓ…低温流体の温度、Ｔｅ１…第１水素吸蔵合金の水素放出時の温度範囲、Ｔｅ２…第２水素吸蔵合金の水素放出時の温度範囲、Ｔｅ３…第３水素吸蔵合金の水素放出時の温度範囲、Ｔｈｓ…高温の流体の温度、Ｔｏ１…第１水素吸蔵合金の水素吸蔵時の温度範囲、Ｔｏ２…第２水素吸蔵合金の水素吸蔵時の温度範囲、Ｔｏ３…第３水素吸蔵合金の水素吸蔵時の温度範囲、ＶＰ…空間

Claims (4)

1. 水素貯蔵装置であって、
   第１水素吸蔵合金を収容している第１容器と、
   第２水素吸蔵合金を収容している第２容器と、
   第３水素吸蔵合金を収容している第３容器と、を備え、
   前記第１容器は、前記第１水素吸蔵合金を加熱する加熱部と、前記第１水素吸蔵合金を冷却する冷却部と、に接続され、
   前記第１容器と前記第２容器とは、それぞれの内部の水素ガスが流通できるように接続されており、
   前記第２容器と前記第３容器とは、互いに熱を伝達できるように接続されており、
   前記第３容器は、前記第３容器に水素ガスを供給する水素供給源と、前記第３容器から水素ガスを供給される水素供給対象と、に接続され、
   前記第１水素吸蔵合金が水素を放出する平衡圧力の範囲と、前記第２水素吸蔵合金が水素を吸蔵する平衡圧力の範囲とは、重複しており、
   前記第１水素吸蔵合金が水素を吸蔵する平衡圧力の範囲と、前記第２水素吸蔵合金が水素を放出する平衡圧力の範囲とは、重複しており、
   前記水素貯蔵装置の運転において前記第２水素吸蔵合金が達する最高の温度において、前記第３水素吸蔵合金が水素を放出する平衡圧力は、前記加熱部に加熱されることにより前記第１水素吸蔵合金が水素を放出する平衡圧力よりも高く、
   前記第２水素吸蔵合金が水素を吸蔵する温度の範囲と、前記第３水素吸蔵合金が水素を放出する温度の範囲とは、重複しており、
   前記第２水素吸蔵合金が水素を放出する温度の範囲と、前記第３水素吸蔵合金が水素を吸蔵する温度の範囲とは、重複している、水素貯蔵装置。
2. 請求項１記載の水素貯蔵装置であって、
   前記第２容器は、前記第３容器の外周に接して配されている、水素貯蔵装置。
3. 請求項１または２に記載の水素貯蔵装置であって、
   前記第１容器は、前記第２容器の外周に配されている、水素貯蔵装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の水素貯蔵装置であって、
   前記水素貯蔵装置の運転において前記第２水素吸蔵合金が達する最低の温度において、前記第３水素吸蔵合金が水素を吸蔵する平衡圧力は、前記冷却部に冷却されることにより前記第１水素吸蔵合金が水素を吸蔵する平衡圧力よりも高い、水素貯蔵装置。