KR101576754B1 - 수소 저장 용기 - Google Patents

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KR101576754B1
KR101576754B1 KR1020147000578A KR20147000578A KR101576754B1 KR 101576754 B1 KR101576754 B1 KR 101576754B1 KR 1020147000578 A KR1020147000578 A KR 1020147000578A KR 20147000578 A KR20147000578 A KR 20147000578A KR 101576754 B1 KR101576754 B1 KR 101576754B1
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요시나리 나카무라
다카시 고바야시
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케이와이비 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 수소 가스를 저장 가능한 수소 저장 물질을 사용해서 수소 가스를 저장하는 수소 저장 용기이며, 수소 가스가 유도되는 라이너 개구부를 갖고 수소 가스를 저장하는 중공 형상의 라이너와, 상기 라이너의 내측에 배치되어 수소 저장 물질을 수용하는 중공 형상의 서브 탱크와, 상기 서브 탱크의 내측에 배치되어 열교환 매체가 유도되는 열교환 파이프와, 상기 라이너 개구부에 대하여 상기 서브 탱크의 단부를 지지하는 동시에, 상기 열교환 파이프의 단부를 지지하는 서브 탱크 지지부와, 상기 서브 탱크 지지부를 관통해서 형성되어 상기 열교환 파이프에 열교환 매체를 유도하는 열교환 매체 통로를 구비하는 것이다.

Description

수소 저장 용기{HYDROGEN STORAGE VESSEL}
본 발명은, 수소 가스를 저장 가능한 수소 저장 물질을 사용해서 수소 가스를 저장하는 수소 저장 용기에 관한 것이다.
종래부터, 연료 전지 자동차에는, 연료가 되는 수소 가스의 공급원으로서, 수소 저장 용기가 탑재되어 있다.
JP2008-151206A에는, 수소 가스가 유도되는 한 쌍의 라이너 개구부를 갖고 수소 가스를 저장하는 중공 형상의 라이너와, 이 라이너의 내측에 배치되어 수소 저장 물질을 수용하는 중공 형상의 카트리지 본체로서의 서브 탱크와, 이 서브 탱크의 외주에 나선 형상으로 권취되어 열교환 매체가 유도되는 열교환용 유로 배관으로서의 열교환 파이프를 구비하는 수소 저장 용기가 개시되어 있다.
수소 저장 용기에 수소 가스가 충전될 때에는, 고압의 수소 가스가 라이너 내에 공급되는 동시에, 열교환 파이프에 저온의 냉각 매체로서의 열교환 매체가 공급되어, 수소 저장 물질이 냉각된다. 이에 의해, 수소 저장 물질로의 수소 가스의 저장이 촉진된다.
한편, 수소 저장 용기로부터 수소 가스가 취출될 때에는, 열교환 파이프에 고온의 열교환 매체가 공급됨으로써, 수소 저장 물질이 가열된다. 이에 의해, 수소 저장 물질로부터의 수소 가스의 방출이 촉진된다.
그러나, JP2008-151206A에 개시되는 종래의 수소 저장 용기에서는, 열교환 파이프는, 서브 탱크의 외주에 나선 형상으로 권취된다. 이와 같이, 열교환 매체와 수소 저장 물질 사이에, 열교환 파이프와 서브 탱크가 개재되어 있으므로, 수소 저장 물질의 냉각 및 가열을 행하는 열제어성에 개선의 여지가 있었다.
또한, 열교환 파이프의 단부가, 라이너 내에 설치되는 배관 부재에 용접됨으로써 접속되어 있다. 그로 인해, 외부로부터의 진동이나 충격을 받았을 때에, 열교환 파이프의 접속부가 파손되기 쉽다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기의 문제점을 감안해서 이루어진 것이고, 수소 저장 용기의 열제어성 및 내진동성을 개선하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 수소 가스를 저장 가능한 수소 저장 물질을 사용해서 수소 가스를 저장하는 수소 저장 용기이며, 수소 가스가 유도되는 라이너 개구부를 갖고 수소 가스를 저장하는 중공 형상의 라이너와, 상기 라이너의 내측에 배치되어 수소 저장 물질을 수용하는 중공 형상의 서브 탱크와, 상기 서브 탱크의 내측에 배치되어 열교환 매체가 유도되는 열교환 파이프와, 상기 라이너 개구부에 대하여 상기 서브 탱크의 단부를 지지하는 동시에, 상기 열교환 파이프의 단부를 지지하는 서브 탱크 지지부와, 상기 서브 탱크 지지부를 관통해서 형성되어 상기 열교환 파이프에 열교환 매체를 유도하는 열교환 매체 통로를 구비하고, 상기 열교환 파이프의 단부는 상기 열교환 매체 통로에 삽입되어 상기 서브 탱크 지지부에 지지되는 수소 저장 용기가 제공된다.
본 발명의 실시 형태, 본 발명의 이점에 대해서는, 첨부된 도면을 참조하면서 이하에 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 의한 수소 저장 용기의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 의한 수소 저장 용기의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 수소 저장 용기의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 수소 저장 용기의 열교환 파이프의 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 의한 수소 저장 용기의 열교환 파이프의 사시도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 의한 수소 저장 용기(1)의 구성에 대해서 설명한다. 이 수소 저장 용기(1)는, 예를 들어, 수소 가스를 연료로 하는 차량에 탑재되어, 고압의 수소 가스를 저장하는 것이다.
수소 저장 용기(1)는, 고압의 수소 가스가 충전되는 중공 형상의 메인 탱크로서의 라이너(2)와, 이 라이너(2)의 내측에 설치되는 중공 형상의 서브 탱크(11)와, 이 서브 탱크(11)의 내측에 수용되는 수소 저장 물질(9)과, 이 수소 저장 물질(9)을 냉각 및 가열하는 열교환 파이프(50)를 구비한다. 수소 저장 용기(1)는, 라이너(2)와 서브 탱크(11)를 구비하는 하이브리드 타입의 것이다. 또한, 도 1에서는, 서브 탱크(11)의 내부 구조를 알기 쉽도록, 서브 탱크(11)에 수소 저장 물질(9)이 수용되어 있지 않은 상태를 도시하고 있다.
서브 탱크(11)의 내측에 수용되는 수소 저장 물질(9)로서는, 예를 들어, 분말 상태의 수소 저장 합금이 사용된다. 이 수소 저장 합금은, 대기 중과 비교해서 수100배 이상의 수소 가스를 저장 가능한 합금이다.
수소 저장 용기(1)에 수소 가스가 충전될 때에는, 고압의 수소 가스가 라이너(2) 내에 공급되는 동시에, 열교환 파이프(50)에 저온의 냉각 매체로서의 열교환 매체가 공급되어, 수소 저장 물질(9)이 냉각된다. 이에 의해, 수소 저장 물질(9)로의 수소 가스의 저장이 촉진된다.
한편, 수소 저장 용기(1)로부터 수소 가스가 취출될 때에는, 열교환 파이프(50)에 고온의 열교환 매체가 공급됨으로써, 수소 저장 물질(9)이 가열된다. 이에 의해, 수소 저장 물질(9)로부터의 수소 가스의 방출이 촉진된다.
열교환 파이프(50)에 공급되는 열교환 매체로서는, 예를 들어 물이 사용된다.
수소 저장 용기(1)는, 고압의 수소 가스가 충전되는 중공 형상의 라이너(2)와, 이 라이너(2)의 외주면을 포위하는 보강 슬리브(4)를 구비한다.
라이너(2)는, 원통 형상의 라이너 동체부(21)와, 이 라이너 동체부(21)의 양단부를 돔 형상으로 교축하는 라이너 단부(22)를 갖는다.
라이너 단부(22)는, 원통 형상의 라이너 동체부(21)의 양단부로부터 돔 형상으로 교축하여 형성되는 라이너 견부(23)와, 각각의 중앙부에 개방되는 라이너 개구부(24)를 갖는다.
라이너(2)는, 예를 들어 알루미늄 합금에 의해 형성된다. 이에 의해, 라이너(2)는, 그 내면이 수소 가스에 노출되어도 취화되는 것이 방지되어, 내식성이 확보된다.
보강 슬리브(4)는, 라이너(2)와 비교해서 인장 강도가 높고, 열팽창률이 작은 금속으로서, 예를 들어 고장력 강에 의해 형성된다.
보강 슬리브(4)는, 라이너 동체부(21)의 외주면에 끼워 맞추는 원통 형상의 슬리브 동체부(41)와, 이 슬리브 동체부(41)의 양단부로부터 연장되어 각각의 라이너 견부(23)에 접촉하는 한 쌍의 슬리브 견부(42)를 갖는다.
수소 저장 용기(1)에 수소 가스가 충전될 때에는, 라이너(2)의 내부 압력이 상승해서 라이너(2)가 팽창하려고 한다. 그러나, 라이너(2)를 둘러싸는 보강 슬리브(4)에 의해 라이너(2)의 팽창이 억제되므로, 라이너(2)에 발생하는 내부 응력이 저감된다.
수소 저장 용기(1)는, 라이너(2)의 양단부에 개방되어 수소 가스가 유도되는 한 쌍의 라이너 개구부(24)와, 각각의 라이너 개구부(24)에 대하여 서브 탱크(11)의 양단부를 지지하는 한 쌍의 서브 탱크 지지부(17)를 구비한다. 서브 탱크(11)는, 한 쌍의 서브 탱크 지지부(17)에 의해 라이너(2) 내에 공중에 매달림 상태로 지지된다. 이에 의해, 서브 탱크(11)의 외주면과 라이너(2)의 내벽면 사이에는, 환상의 간극(8)이 형성된다.
서브 탱크 지지부(17)는, 라이너(2)의 외측으로부터 라이너 개구부(24)에 삽입되는 플러그(25)와, 라이너(2)의 내측으로부터 플러그(25)에 삽입되는 서브 탱크 지주(30)와, 플러그(25)에 설치되어 수소 가스와 열교환 매체를 각각 유도하는 포트 블록(35)을 구비한다.
플러그(25)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 라이너 개구부(24)에 삽입되는 플러그 원통부(26)와, 라이너(2)의 단부면에 접촉하는 플러그 플랜지부(27)를 갖는다.
플러그 원통부(26)는, 그 외주에 수나사가 형성되고, 라이너 개구부(24)에 형성되는 도시하지 않은 암나사와 나사 결합함으로써, 라이너(2)에 조립된다.
플러그 원통부(26)는, 그 단부면에 개방되는 설치 구멍(28)을 갖는다. 플러그 원통부(26)에는, 설치 구멍(28)에 서브 탱크 지주(30)가 삽입됨으로써, 서브 탱크(11)를 조립할 수 있다.
서브 탱크(11)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 원통 형상의 서브 탱크 동체부(12)와, 이 서브 탱크 동체부(12)의 양단부에 장착되는 한 쌍의 서브 탱크 단부(13)와, 각각의 서브 탱크 단부(13)로부터 외부로 돌출되어 라이너(2)에 지지되는 전술한 서브 탱크 지주(30)를 구비한다.
서브 탱크 지주(30)는, 원통 형상으로 형성되어 수소 저장 용기(1)의 중심선(O) 위에 배치된다. 서브 탱크 지주(30)는, 원반 형상의 서브 탱크 단부(13)의 중앙부를 관통하여, 플러그 원통부(26)의 설치 구멍(28)에 조립된다.
라이너(2)와 서브 탱크(11)는, 도 1의 단면도에서 보았을 때에, 수소 저장 용기(1)의 중심선(O)에 대해서 대략 대칭이 되도록 형성된다.
서브 탱크 동체부(12)의 내측에는, 각각의 서브 탱크 단부(13) 사이에 원기둥 형상의 공간이 형성된다. 이 공간에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 수소 저장 물질(9)이, 열교환 파이프(50)와 함께 수용된다.
서브 탱크 단부(13)에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 수소 가스를 통과시키는 필터(15)가, 다공판(14)을 통해서 설치된다. 원반 형상의 다공판(14)은, 복수의 볼트(32)에 의해, 서브 탱크 단부(13)에 체결된다.
열교환 파이프(50)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 그 양단부인 파이프 기단부(51)와 파이프 선단부(54)가, 각각의 서브 탱크 지지부(17)의 관통 구멍(31)에 각각 삽입된다. 이에 의해, 열교환 파이프(50)는, 서브 탱크(11) 내에 공중에 매달림 형상으로 지지되는 것이 된다.
열교환 파이프(50)는, 서브 탱크 지지부(17)의 관통 구멍(31)으로부터 돌출되는 파이프 기단부(51)의 선단(도 1에서는 좌측의 단부)으로부터 곡절해서 코일 형상으로 연장되는 파이프 나선부(52)와, 이 파이프 나선부(52)의 선단(도 1에서는 우측의 단부)으로부터 곡절해서 파이프 나선부(52)의 내측에 U자 형상으로 연장되는 파이프 왕복부(53)를 갖는다. 이 파이프 왕복부(53)의 선단(도 1에서는 우측의 단부)은, 서브 탱크 지지부(17)의 관통 구멍(31)에 삽입되는 파이프 선단부(54)가 된다.
열교환 파이프(50)는, 수소 저장 물질(9)과 함께 서브 탱크(11) 내에 수용된다. 이에 의해, 파이프 나선부(52)와 파이프 왕복부(53)의 외표면은, 수소 저장 물질(9)에 직접적으로 접촉하는 것이 된다.
열교환 파이프(50)는, 예를 들어, 스테인리스 등의 금속재에 의해 형성된다.
도 1에서 좌측에 위치하는 한쪽의 포트 블록(35)에는, 화살표로 나타낸 바와 같이 수소 가스가 급배되는 수소 가스 급배 포트(36)와, 화살표로 나타낸 바와 같이 열교환 매체가 공급되는 열교환 매체 공급 포트(37)가 형성된다. 수소 가스 급배 포트(36)에는, 수소 가스를 유도하는 도시되지 않은 배관이 접속된다. 열교환 매체 공급 포트(37)에는 열교환 매체를 유도하는 도시되지 않은 배관이 접속된다.
한편, 도 1에서 우측에 위치하는 다른 쪽의 포트 블록(35)에는, 화살표로 나타낸 바와 같이 수소 가스가 급배되는 수소 가스 급배 포트(36)와, 화살표로 나타낸 바와 같이 열교환 매체가 배출되는 열교환 매체 배출 포트(38)가 형성된다. 수소 가스 급배 포트(36)에는, 수소 가스를 유도하는 도시되지 않은 배관이 접속된다. 열교환 매체 배출 포트(38)에는 열교환 매체를 유도하는 도시되지 않은 배관이 접속된다.
포트 블록(35)과 플러그(25)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 볼트(16)에 의해 체결된다. 포트 블록(35)과 플러그(25) 사이에는, 커넥터(45)가 개재 장착된다. 이 커넥터(45)에는, 열교환 매체가 통과 가능한 관통 구멍(48)과 수소 가스가 통과 가능한 관통 구멍(46)이 형성된다. 포트 블록(35)과 커넥터(45) 사이에는, 관통 구멍(46)과 수소 가스 급배 포트(36) 사이를 통과하는 수소 가스로부터 불순물을 제거하는 필터(39)가 개재 장착된다.
각각의 서브 탱크 지지부(17)에는, 커넥터(45)를 통해서 수소 가스가 출입하는 수소 가스 통로(18)와, 열교환 매체가 출입하는 열교환 매체 통로(19)가 각각 설치된다.
수소 가스 통로(18)는, 수소 가스 급배 포트(36), 커넥터(45)의 관통 구멍(46) 및 플러그(25)의 관통 구멍(47)에 의해 구성된다.
열교환 매체 통로(19)는, 열교환 매체 공급 포트(37), 커넥터(45)의 관통 구멍(48), 플러그(25)의 관통 구멍(49) 및 서브 탱크 지주(30)의 관통 구멍(31)에 의해 구성된다.
다음에, 수소 저장 용기(1)의 제조 공정에 대해서 설명한다.
(1) 직원통 형상의 라이너(2)에, 한쪽의 라이너 단부(22) 및 라이너 개구부(24)를, 교축 가공에 의해 형성한다.
(2) 라이너(2) 내에 서브 탱크(11)를 개재 장착하고, 이 서브 탱크(11)의 일단부를, 서브 탱크 지지부(17)를 통해서 라이너 개구부(24)에 지지한다.
(3) 라이너(2)에, 다른 쪽의 라이너 단부(22) 및 라이너 개구부(24)를, 교축 가공에 의해 형성한다.
(4) 서브 탱크(11)의 타단부를, 서브 탱크 지지부(17)를 통해서 라이너 개구부(24)에 지지한다.
(5) 직원통 형상의 보강 슬리브(4)를, 예를 들어 압입에 의해 라이너(2)의 외주에 끼워 맞춘다.
(6) 라이너(2)로 끼워 맞춘 보강 슬리브(4)의 양단부를, 라이너 단부(22)를 따르도록 교축하는 성형 가공을 행한다.
이상의 (1)∼(6)의 공정을 거쳐, 수소 저장 용기(1)가 제조된다.
다음에, 수소 저장 용기(1)로의 수소 가스의 충전 및 수소 저장 용기(1)로부터의 수소 가스의 취출에 대해서 설명한다.
수소 저장 용기(1)에 수소 가스가 충전될 때에는, 수소 가스 급배 포트(36)에 공급되는 고압의 수소 가스가, 필터(39), 커넥터(45)의 관통 구멍(46) 및 플러그(25)의 관통 구멍(47)을 통과하고, 라이너(2) 내에 유입된다. 수소 가스 통로(18)로부터 라이너(2) 내에 유입된 수소 가스는, 간극(8), 다공판(14) 및 필터(15)를 통과하고, 서브 탱크(11)의 내측에 들어가, 수소 저장 물질(9)에 저장된다. 이와 같이 하여, 수소 저장 용기(1)에는, 그 양단부로부터 수소 가스가 충전된다.
또한, 수소 저장 용기(1)에 수소 가스가 충전될 때에는, 열교환 매체 공급 포트(37)에 공급되는 저온의 냉각 매체로서의 열교환 매체가, 커넥터(45)의 관통 구멍(48), 플러그(25)의 관통 구멍(49) 및 서브 탱크 지주(30)의 관통 구멍(31)을 통과하여, 열교환 파이프(50)로 유도된다. 이와 같이 하여, 열교환 매체 통로(19)로부터 열교환 파이프(50)의 파이프 기단부(51)로 유도되는 열교환 매체는, 파이프 나선부(52) 및 파이프 왕복부(53)를 통과한다. 이 과정에서, 열교환 매체는, 열교환 파이프(50)를 통해서 수소 저장 물질(9)과의 사이에서 열교환하여, 수소 저장 물질(9)을 냉각한다.
이에 의해, 수소 저장 물질(9)로의 수소 가스의 저장이 촉진된다. 이와 같이 하여, 수소 저장 물질(9)의 열을 흡수한 열교환 매체는, 파이프 선단부(54)로부터 서브 탱크 지주(30)의 관통 구멍(31), 플러그(25)의 관통 구멍(49) 및 커넥터(45)의 관통 구멍(48)을 통과하여, 열교환 매체 배출 포트(38)로부터 배출된다.
한편, 수소 저장 용기(1)로부터 수소 가스가 취출될 때에는, 라이너(2) 내의 수소 가스가, 플러그(25)의 관통 구멍(47), 커넥터(45)의 관통 구멍(46) 및 필터(39)를 통과해서 수소 가스 급배 포트(36)로 유출된다. 이와 같이 하여, 수소 저장 용기(1)에 저장된 수소 가스는, 수소 저장 용기(1)의 양단부로부터 취출된다.
또한, 수소 저장 용기(1)로부터 수소 가스가 취출될 때에는, 열교환 매체 공급 포트(37)에 공급되는 고온의 열교환 매체가, 커넥터(45)의 관통 구멍(48), 플러그(25)의 관통 구멍(49) 및 서브 탱크 지주(30)의 관통 구멍(31)을 통과하여, 열교환 파이프(50)로 유도된다. 이와 같이 하여, 열교환 매체 통로(19)로부터 열교환 파이프(50)의 파이프 기단부(51)로 유도되는 열교환 매체는, 파이프 나선부(52) 및 파이프 왕복부(53)를 통과한다. 이 과정에서, 열교환 매체는, 열교환 파이프(50)를 통해서 수소 저장 물질(9)과의 사이에서 열교환하여, 수소 저장 물질(9)을 가열한다. 이에 의해, 수소 저장 물질(9)로부터의 수소 가스의 방출이 촉진된다.
본 실시 형태에서는, 라이너(2)가, 한 쌍의 라이너 개구부(24)를 갖고, 서브 탱크(11)가, 한 쌍의 서브 탱크 지지부(17)를 통해서 라이너 개구부(24)에 양쪽에서 고정 지지되는 구성으로 했다. 이에 한정되지 않고, 라이너(2)가 단일의 라이너 개구부(24)를 갖고, 서브 탱크(11)가 단일의 서브 탱크 지지부(17)를 통해서 라이너 개구부(24)에 외팔보 지지되는 구성으로 해도 좋다.
이상의 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 작용 효과를 갖는다.
수소 저장 용기(1)는, 수소 가스가 유도되는 라이너 개구부(24)를 갖고 수소 가스를 저장하는 중공 형상의 라이너(2)와, 이 라이너(2)의 내측에 배치되어 수소 저장 물질(9)을 수용하는 중공 형상의 서브 탱크(11)와, 이 서브 탱크(11)의 내측에 배치되어 열교환 매체가 유도되는 열교환 파이프(50)와, 라이너 개구부(24)에 대하여 서브 탱크(11)의 단부를 지지하는 서브 탱크 지지부(17)와, 이 서브 탱크 지지부(17)를 관통해서 형성되어 열교환 파이프(50)에 열교환 매체를 유도하는 열교환 매체 통로(19)를 구비한다. 열교환 파이프(50)의 파이프 기단부(51)는, 서브 탱크 지지부(17)에 지지된다.
이와 같이, 수소 저장 용기(1)에서는, 열교환 파이프(50)의 외표면이 수소 저장 물질(9)에 직접적으로 접촉한다. 그로 인해, 열교환 파이프가 서브 탱크의 외주에 권취되는 종래 장치와 비교하여, 열교환 매체와 수소 저장 물질(9) 사이에서 열교환이 효율적으로 행해진다. 따라서, 수소 저장 물질(9)의 냉각 및 가열을 행하는 열제어성을 높일 수 있다.
열교환 파이프(50)는, 그 파이프 기단부(51)가 서브 탱크 지지부(17)에 지지되는 구조이므로, 열교환 파이프의 개구 단부를 용접에 의해 접속하는 종래 장치와 비교하여, 진동이나 충격을 받아서 열교환 파이프(50)의 접속부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 수소 저장 용기(1)에서는, 라이너(2)가 한 쌍의 라이너 개구부(24)를 갖고, 서브 탱크(11)가 한 쌍의 서브 탱크 지지부(17)를 통해서 라이너 개구부(24)에 양쪽에서 고정 지지되어, 열교환 파이프(50)의 파이프 기단부(51)와 파이프 선단부(54)가, 서브 탱크 지지부(17)에 각각 지지된다.
이와 같이, 서브 탱크(11)의 양단부가 한 쌍의 서브 탱크 지지부(17)에 각각 지지되는 동시에, 열교환 파이프(50)의 파이프 기단부(51)와 파이프 선단부(54)가 한 쌍의 서브 탱크 지지부(17)에 각각 지지된다. 그로 인해, 진동이나 충격을 받아서 서브 탱크 지지부(17)나 열교환 파이프(50)의 접속부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 도 3 및 도 4를 참조하여, 다른 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 각 실시 형태에서는, 도 1 및 도 2에 도시된 실시 형태와 기본적으로 동일한 구성을 가지므로, 상이한 부분만을 설명한다. 또한, 상술한 실시 형태와 동일한 구성에는, 동일한 번호를 부여해서 설명을 생략한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 열교환 파이프(60)는, 상술한 실시 형태에 있어서의 열교환 파이프(50)와 마찬가지로, 한쪽의 서브 탱크 지지부(17)의 관통 구멍(31)에 삽입되는 파이프 기단부(61)와, 파이프 기단부(61)로부터 곡절해서 코일 형상으로 연장되는 파이프 나선부(62)와, 이 파이프 나선부(62)로부터 곡절해서 파이프 나선부(62)의 내측에서 U자 형상으로 연장되는 도시되지 않은 파이프 왕복부와, 다른 쪽의 서브 탱크 지지부(17)의 관통 구멍(31)에 삽입되는 도시되지 않은 파이프 선단부를 갖는다.
열교환 파이프(60)의 단면 형상은, 파이프 기단부(61)와 파이프 선단부에 있어서는, 원환상으로 형성된다. 그로 인해, 서브 탱크 지지부(17)의 관통 구멍(31)에 대한 삽입부에 간극이 생기는 것이 회피되어, 열교환 매체의 누출이 방지된다.
열교환 파이프(60)의 단면 형상은, 파이프 나선부(62)에 있어서는, 비원환상으로 형성된다. 이에 의해, 수소 저장 물질(9)에 대한 열교환 파이프(60)의 접촉 면적을 크게 하고 있다.
구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이, 열교환 파이프(60)는, 외주에 방사상으로 돌출되는 복수의 관 볼록부(63)와, 이웃하는 관 볼록부(63) 사이에서 오목한 복수의 관 오목부(64)를 갖는 환상의 단면 형상으로 형성된다. 여기서는, 열교환 파이프(60)는, 5개의 관 볼록부(63)와 4개의 관 오목부(64)를 갖는다.
환언하면, 열교환 파이프(60)는, 단면이 U자 형상으로 돌출되는 관 볼록부(63)와, 동일하게 단면이 U자 형상으로 오목한 관 오목부(64)가 둘레 방향에 교대로 배열되도록 환상으로 형성된다.
관 볼록부(63)와 관 오목부(64)는, 열교환 파이프(60)의 축 방향인 길이 방향을 따라서 직선 형상으로 연장된다.
열교환 파이프(60)는, 예를 들어 스테인리스 등의 금속재에 의해 형성된다.
열교환 파이프(60)에 유도되는 열교환 매체는, 상술한 실시 형태의 열교환 파이프(50)와 마찬가지로, 열교환 파이프(60)를 통해서 수소 저장 물질(9)과의 사이에서 열교환을 행한다. 이에 의해, 수소 저장 물질(9)의 냉각 및 가열이 행해진다.
본 실시 형태에서는, 열교환 파이프(60)는, 복수의 관 볼록부(63)가 외주에 방사상으로 돌출되는 환상의 단면을 갖는다. 그로 인해, 상술한 실시 형태에 있어서의 원환상의 단면을 갖는 열교환 파이프(50)와 비교하면, 각각의 유로 단면적이 동등한 경우에는, 표면적, 즉 수소 저장 물질(9)에 대한 접촉 면적이 커진다. 따라서, 수소 저장 물질(9)과의 사이에서 행해지는 열교환의 열량을 높일 수 있다. 이에 의해, 수소 저장 물질(9)의 냉각 및 가열이 효율적으로 행해지고, 수소 저장 물질(9)에 의한 수소 가스의 저장 및 방출을 빠르게 행할 수 있다.
또한, 열교환 파이프(60)는, 복수의 관 볼록부(63)가 외주에 방사상으로 돌출되는 환상의 단면을 갖는 구성으로 했으므로, 진동이나 충격에 대한 강도를 높일 수 있다.
다음에, 도 5를 참조하여, 다른 실시 형태에 대해서 더 설명한다. 이 실시 형태에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 열교환 파이프(70)의 관 볼록부(73)와 관 오목부(74)가, 열교환 파이프(70)의 축 방향인 길이 방향을 따라서 나선 형상으로 연장되는 구성이다.
본 실시 형태에서는, 열교환 파이프(70)는, 상술한 다른 실시 형태와 같이 관 볼록부(63)와 관 오목부(64)가 직선 형상으로 연장되는 것과 비교하여, 각각의 유로 단면적이 동등한 경우에는, 표면적, 즉 수소 저장 물질(9)에 대한 접촉 면적이 더욱 커진다.
또한, 열교환 파이프(70)를 통과해서 나선 형상으로 흐르는 열교환 매체에 작용하는 원심력에 의해, 관 볼록부(73) 내의 선단 영역에 있어서의 유속을 높일 수 있다. 그로 인해, 열교환 매체와 수소 저장 물질(9) 사이에서 행해지는 열교환의 열량을 높일 수 있다. 이에 의해, 수소 저장 물질(9)의 냉각 및 가열이 효율적으로 행해져, 수소 저장 물질(9)에 의한 수소 가스의 저장 및 방출을 빠르게 행할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성으로 한정하는 취지가 아니다.
본 출원은, 2011년 7월 1일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2011-147548에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 발명의 실시예가 포함하는 배타적 성질 또는 특징은, 이하와 같이 클레임 된다.

Claims (5)

  1. 수소 가스를 저장 가능한 수소 저장 물질을 사용해서 수소 가스를 저장하는 수소 저장 용기이며,
    수소 가스가 유도되는 라이너 개구부를 갖고 수소 가스를 저장하는 중공 형상의 라이너와,
    상기 라이너의 내측에 배치되어 수소 저장 물질을 수용하는 중공 형상의 서브 탱크와,
    상기 서브 탱크의 내측에 배치되어 열교환 매체가 유도되는 열교환 파이프와,
    상기 라이너 개구부에 대하여 상기 서브 탱크의 단부를 지지하는 동시에, 상기 열교환 파이프의 단부를 지지하는 서브 탱크 지지부와,
    상기 서브 탱크 지지부를 관통해서 형성되어 상기 열교환 파이프에 열교환 매체를 유도하는 열교환 매체 통로를 구비하고,
    상기 라이너는, 한 쌍의 상기 라이너 개구부를 갖고,
    상기 서브 탱크는, 한 쌍의 상기 서브 탱크 지지부를 통해서 각각의 상기 라이너 개구부에 양쪽에서 고정 지지되고,
    각각의 상기 서브 탱크 지지부에는, 상기 열교환 파이프의 양단부가 상기 열교환 매체 통로에 삽입되어 각각 지지되는 동시에, 수소 가스가 출입하는 수소 가스 통로가 각각 설치되는, 수소 저장 용기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 열교환 파이프는,
    한쪽의 상기 서브 탱크 지지부로부터 돌출되는 파이프 기단부로부터 곡절해서 코일 형상으로 연장되는 파이프 나선부와,
    상기 파이프 나선부의 선단으로부터 곡절해서 당해 파이프 나선부의 내측에 U자 형상으로 연장되고, 선단의 파이프 선단부가 다른 쪽의 상기 서브 탱크 지지부에 삽입되는 파이프 왕복부를 갖는, 수소 저장 용기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열교환 파이프는, 그 길이 방향을 따라서 연장되는 복수의 관 볼록부를 갖고, 당해 복수의 관 볼록부가 외주에 방사상으로 돌출되는 단면 형상으로 형성되는, 수소 저장 용기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 관 볼록부는, 상기 열교환 파이프의 길이 방향을 따라서 나선 형상으로 연장되는, 수소 저장 용기.
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