| 【発明の名称】 |
水素貯蔵装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】鈴木 貴紀
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| 【要約】 |
【課題】単位容積当りの水素吸，放出面積を大にして単位容積当りの水素吸蔵量を増加させる。
【解決手段】水素吸蔵装置１は，水素を吸蔵し，またその水素を放出する複数の水素貯蔵用筒状体３を備えている。それら筒状体３は，それらの線接触外周部８を接合されている。１つの線接触外周部８両側の一方の空間は水素用通路９として，また他方の空間は加熱用流体通路１０としてそれぞれ機能する。筒状体３は，水素吸蔵材１２を内蔵する収容部Ｓと，外周側に在って少なくとも１つの水素用通路９に臨む少なくとも１つの水素出入口Ｅと，その軸線方向に延びる冷却用流体通路１９とを有する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 水素を吸蔵し，またその水素を放出する複数の水素貯蔵用筒状体（３）を，それらの軸線が平行し，且つ相隣る両筒状体（３）の外周部が線接触するように並べて，各線接触外周部（８）を接合することにより形成された，３つ以上の線接触外周部（８）により囲まれる複数の空間を有し，１つの線接触外周部（８）両側の一方の空間は水素用通路（９）として，また他方の空間は加熱用流体通路（１０）としてそれぞれ機能し，各水素貯蔵用筒状体（３）は，水素吸蔵材（１２）を内蔵する収容部（Ｓ）と，外周側に在って少なくとも１つの前記水素用通路（９）に臨む少なくとも１つの水素出入口（Ｅ）と，軸線回りに在ってその軸線方向に延びる冷却用流体通路（１９）とを有することを特徴とする水素貯蔵装置。
【請求項２】 各水素用通路（９）および各加熱用流体通路（１０）はそれぞれ３つの前記水素貯蔵用筒状体（３）により形成されている，請求項１記載の水素貯蔵装置。
【請求項３】 複数の前記水素貯蔵用筒状体（３）は断熱ハウジング（２）内に密閉され，その断熱ハウジング（２）に，各水素用通路（９），各加熱用流体通路（１０）および各冷却用流体通路（１９）にそれぞれ連通する水素流通用導管（２７），加熱用流体流通用導管（２８）および冷却用流体流通用導管（２９）を付設した，請求項１または２記載の水素貯蔵装置。
【請求項４】 各水素貯蔵用筒状体（３）は，前記水素吸蔵材（１２）を加熱および冷却すべく，前記加熱用流体通路（１０）に一方の開口部（２４）を，また前記冷却用流体通路（１９）に他方の開口部（２６）をそれぞれ連通させた複数の流体通路（２３）を有する，請求項１，２または３記載の水素貯蔵装置。
【請求項５】 前記水素貯蔵用筒状体（３）は，積層された複数の偏平な環状ユニット（Ｕ）を有し，各環状ユニット（Ｕ）は，前記水素吸蔵材（１２）を内蔵し，且つ少なくとも１つの前記水素出入口（１４）を有する環状ケース（１５）と，その環状ケース（１５）の両外端面にそれぞれ設けられて前記流体通路（２３）を有する２つの環状加熱−冷却体（１６）とを有する，請求項１，２，３または４記載の水素貯蔵装置。
【請求項６】 前記水素吸蔵材（１２）はＭｇ合金である，請求項１，２，３，４または５記載の水素貯蔵装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，水素を吸蔵し，またその水素を放出する水素貯蔵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，この種の水素貯蔵装置としては，例えば，複数の二重円筒型タンクを用いたものが知られている。このタンクは，内筒内に水素吸蔵材を収容すると共にその軸線回りに水素用通路を設け，内，外筒間を加熱用流体および冷却用流体の通路としたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来装置は，各タンクにおける水素用通路が細いことに起因して単位容積当りの水素吸，放出面積が小さいため，単位容積当りの水素吸蔵量が少ない，という問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は，単位容積当りの水素吸，放出面積を大にして単位容積当りの水素吸蔵量を増加し得るようにした前記水素貯蔵装置を提供することを目的とする。
【０００５】前記目的を達成するため本発明によれば，水素を吸蔵し，またその水素を放出する複数の水素貯蔵用筒状体を，それらの軸線が平行し，且つ相隣る両筒状体の外周部が線接触するように並べて，各線接触外周部を接合することにより形成された，３つ以上の線接触外周部により囲まれる複数の空間を有し，１つの線接触外周部両側の一方の空間は水素用通路として，また他方の空間は加熱用流体通路としてそれぞれ機能し，各水素貯蔵用筒状体は，水素吸蔵材を内蔵する収容部と，外周側に在って少なくとも１つの前記水素用通路に臨む少なくとも１つの水素出入口と，軸線回りに在ってその軸線方向に延びる冷却用流体通路とを有する水素貯蔵装置が提供される。
【０００６】前記のように構成すると，水素出入口は水素貯蔵用筒状体の外周側に在るので，その軸線回りに水素用通路を設けた場合に比べて，単位容積当りの水素吸，放出面積を大にすることが可能であり，これにより単位容積当りの水素吸蔵量を増加させることができる。
【０００７】また各水素貯蔵用筒状体の軸線回りに冷却用流体通路が在り，一方，水素吸蔵時においては，外周側から軸線側に向って水素の吸蔵が進行する関係から，その水素吸蔵に伴う発生熱が水素未吸蔵の水素吸蔵材を通じて冷却用流体へスムーズに伝播され，これにより水素吸蔵材における蓄熱を回避して水素吸蔵効率を向上させると共に水素吸蔵量を増加させることができる。
【０００８】さらに水素吸蔵用筒状体の増減により，装置全体の水素吸蔵量の増減を簡単に行うことができ，また１つの水素用通路および１つの加熱用流体通路を３つ以上の筒状体により共有するので，装置の簡素化を図る上で有効である。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１〜６において，水素貯蔵装置１は，断熱ハウジング２と，その断熱ハウジング２内に密閉され，且つ水素を吸蔵し，またその水素を放出する複数の水素貯蔵用筒状体３よりなる集合体とを備えている。断熱ハウジング２は密閉型器体４と，その全外面を覆う断熱層５とよりなる。器体４はステンレス鋼より構成されたもので，器体本体６と蓋体７（図７参照）とよりなる。この場合，筒状体３の集合体は，断熱ハウジング２内に，その内面から離間して設置されており，これにより両者２，３間に断熱空間ｓが形成されている。この断熱空間ｓおよび断熱ハウジング２は，筒状体３の集合体および外部間の熱伝導を大いに抑制して，筒状体３の水素吸蔵時における冷却効率および水素放出時における加熱効率を高めることができる。それら水素貯蔵用筒状体３は，横断面円形であって，それらの軸線が平行し，且つ相隣る両筒状体３の外周部が線接触するように並べられて，各線接触外周部８をろう接等の手段で接合されている。これにより筒状体３の集合体は，３つ以上，実施例では３つの線接触外周部８により囲まれる複数の空間を有し，１つの線接触外周部８両側の一方の空間は水素用通路９として，また他方の空間は加熱用流体通路１０（図面には，便宜上複数の線を付した。）としてそれぞれ機能する。したがって，各水素用通路９および各加熱用流体通路１０はそれぞれ３つ以上，実施例では３つの水素貯蔵用筒状体３により形成されている，つまり，複数の筒状体３は最密充填構造を持つように並べられて，それら筒状体３よりなる集合体の小型化が図られている。
【００１０】各水素貯蔵用筒状体３は，複数の偏平な環状ユニットＵを積層し，その積層物の両外端面にそれぞれ環状断熱板１１を接合したものである。各環状ユニットＵは，水素吸蔵材１２を内蔵し，且つ外周壁１３に在って水素用通路９に臨む少なくとも１つの開口部１４を有する環状ケース１５と，その環状ケース１５の両外端面にそれぞれ設けられた薄い環状加熱−冷却体１６とを有する。それら環状加熱−冷却体１６は環状ケース１５の外端面と同等の広い伝熱面積を持つ。複数の環状ユニットＵの中心孔１７には管体１８が挿通され，その管体１８の内部は冷却用流体通路１９として機能する。
【００１１】各環状ユニットＵにおける環状ケース１５はステンレス鋼より構成され，外周壁１３およびそれと一体の両端壁２０を有するケース本体２１と，そのケース本体２１の内周面に嵌着された水素吸蔵材用保持筒２２とよりなる。図５に明示するように，各環状ケース１５の外周壁１３には，それが臨む水素用通路９の数に応じて開口部１４が形成される。即ち，実施例においては，１つの水素用通路９に臨む外周壁１３には１つの開口部１４が，また２つの水素用通路９に臨む外周壁１３には２つの開口部１４が，さらに３つの水素用通路９に臨む外周壁１３には３つの開口部１４がそれぞれ形成されている。保持筒２２は，水素が出入りし得る多数の微細孔，例えば数nm〜０．１μｍの孔を有する。管体１８も，同様にステンレス鋼より構成される。
【００１２】水素吸蔵材１２としては，Ｍｇ合金等の水素貯蔵合金，炭素材等が用いられ，Ｍｇ合金には，例えばＭｇ97Ｎｉ2 Ｆｅ1 （数値の単位は原子％）が該当する。
【００１３】これにより各水素貯蔵用筒状体３は，水素吸蔵材１２を内蔵する複数の環状ケース１５よりなる収容部Ｓと，外周側に在って少なくとも１つの水素用通路９に臨む，複数の開口部１４よりなる少なくとも１つの水素出入口Ｅと，軸線回りに在ってその軸線方向に延びる冷却用流体通路１９とを有する。
【００１４】環状加熱−冷却体１６は，流体通路２３として機能する連続気孔を有するＮｉ多孔質体よりなり，図１，６に明示するように，それの，加熱用流体通路１０に臨む部位以外の外周部にはろう材等によるマスクｍが設けられる。即ち，加熱−冷却体１６の外周部は加熱用流体通路１０に臨む開口部２４のみを残して，他は閉鎖される。実施例においては，開口部２４が１つのものはそれを除いて，また開口部２４が２つのものはそれらを除いて，さらに開口部２４が３つのものはそれらを除いて，それぞれマスクｍを有する。冷却用流体通路１９を形成する管体１８において，加熱−冷却体１６との対向部には複数の連通孔２５が形成され，その連通孔２５を介して加熱−冷却体１６内周部の開口部２６が冷却用流体通路１９に連通する。実施例では，１つの筒状体３において，相隣る両環状ユニットＵは１つの加熱−冷却体１６を共用しており，また両端の加熱−冷却体１６の外端面はそれぞれ環状断熱板１１によりシールされる。
【００１５】これにより，各水素貯蔵用筒状体３は，水素吸蔵材１２の加熱および冷却を効率良く行うべく，加熱用流体通路１０に一方の開口部２４を，また冷却用流体通路１９に他方の開口部２６をそれぞれ連通させた，加熱用流体および冷却用流体の流通が可能な複数の流体通路２３を有する。
【００１６】図７に示すように，断熱ハウジング２には各水素用通路９，各加熱用流体通路１０および各冷却用流体通路１９にそれぞれ連通する水素流通用導管２７，加熱用流体流通用導管２８および冷却用流体流通用導管２９が付設され，図には省略したが，これらの導管２７〜２９にはそれらの所定位置に所定の弁が設けられている。実施例では，図１，左右方向に並ぶ２列の水素用通路９に対応する２本の水素流通用導管２７が蓋体７外面（実際は断熱層５外面，これは以下同じ）に配設される。各導管２７は吸蔵される水素の導入および放出された水素の導出に兼用される。加熱用流体流通用導管２８は２本の導入管部３０および２本の導出管部３１を有する。２本の導入管部３０は，それぞれ図１，左右方向に並ぶ２列の加熱用流体通路１０に対応して蓋体７外面に配設される。一方，２本の導出管部３１は，それぞれ図１，左右方向に並ぶ２列の加熱用流体通路１０に対応して器体本体６の底壁外面（実際は断熱層５外面，これは以下同じ）に配設される。冷却用流体流通用導管２９は３本の導入管部３２および３本の導出管部３３を有する。３本の導入管部３２は，それぞれ図１，左右方向に並ぶ３列の冷却用流体通路１９に対応して蓋体７外面に配設される。一方，３本の導出管部３３は，それぞれ図１，左右方向に並ぶ３列の冷却用流体通路１９に対応して器体本体６の底壁外面に配設される。
【００１７】相隣る２本の冷却用流体流通用導入管部３２と，それらの間に存する１本の加熱用流体流通用導入管部３０とは，加熱用流体通路１０，冷却用流体通路１９およびそれら両流体通路１０，１９間に在る加熱−冷却体１６の流体通路２３（便宜上，線で示す）により形成される中継路を介して相互に連通する。
【００１８】加熱用流体としては，例えば加熱された水，水蒸気が用いられ，また冷却用流体としては例えば水が用いられる。
【００１９】次に，水素貯蔵装置１による水素の吸蔵および水素の放出について説明する。
【００２０】Ａ．水素の吸蔵図８に示すように，冷却用流体流通用導管２９の各導入管部３２に冷却用流体を供給し，また各水素流通用導管２７に水素を供給する。冷却用流体は，導入管部３２→冷却用流体通路１９→導出管部３３の経路および冷却用流体通路１９→加熱−冷却体１６の流体通路２３→加熱用流体通路１０→加熱用流体流通用導管２８の導出管部３１の経路で流通する。水素用通路９から加熱−冷却体１６内への水素の流入はマスクｍにより阻止される。
【００２１】この場合，１つの水素用通路９に対応する１つの水素出入り口Ｅは水素貯蔵用筒状体３の外周側に在るので，その軸線回りに水素用通路を設けた場合に比べて，単位容積当りの水素吸，放出面積を大にすることが可能であり，これにより単位容積当りの水素吸蔵量を増加させることができる。
【００２２】また各水素貯蔵用筒状体３の軸線回りには冷却用流体が流通する冷却用流体通路１９が在ると共に各環状ユニットＵの上，下部には，冷却用流体が流通する，広い伝熱面積を持つ加熱−冷却体１６が在るので水素吸蔵材１２が効率良く冷却され，一方，水素吸蔵時においては，外周側から軸線側に向って水素の吸蔵が進行する関係から，その水素吸蔵に伴う発生熱が水素未吸蔵の水素吸蔵材１２を通じて通路１９の冷却用流体へスムーズに伝播され，これにより水素吸蔵材１２における蓄熱が回避される。
【００２３】このような装置１によれば，水素吸蔵速度を向上させると共に水素吸蔵量を増加させることができる。また水素吸蔵材１２から冷却用流体への発生熱の伝播効率がよいので，冷却用流体通路１９の小径化を図り，水素吸蔵材１２の増量が可能である。
【００２４】Ｂ．水素の放出図９に示すように，加熱用流体流通用導管２８の各導出管部３１の入口側を閉じて，各導入管部３０に加熱用流体を供給する。加熱用流体は，導入管部３０→加熱用流体通路１０→加熱−冷却体１６の流体通路２３→冷却用流体通路１９→冷却用流体流通用導管２９の導入管部３２の経路で流通する。加熱用流体通路１０から，水素吸蔵材１２を内蔵した環状ケース１５内への加熱用流体の流入は外周壁１３によって阻止される。
【００２５】この場合，各環状ユニットＵの上，下部には加熱用流体が流通する，広い伝熱面積を持つ加熱−冷却体１６が在り，また外周には加熱用流体通路１０が在るので，水素吸蔵材１２が効率良く加熱され，これにより水素の放出が迅速に行われる。 また水素の吸蔵時において，加熱用流体通路１０および加熱用流体流通用導管２８の導出管部３１を冷却用流体の排出路として用い，一方，水素の放出時においては，冷却用流体通路１９および冷却用流体流通用導管２９の導入管部３２を加熱用流体の排出路として用いると，構造の簡素化を図ることができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば前記のように構成することによって，単位容積当りの水素吸蔵量を増加し，また水素吸蔵効率を向上させ，さらに装置全体の水素吸蔵量の増減が簡単で，その上，構造の簡素化を図られた水素貯蔵装置を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年２月２８日（２０００．２．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７１８７０
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 健 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２４１６００（Ｐ２００１−２４１６００Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月７日（２００１．９．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−５６０５９（Ｐ２０００−５６０５９） |
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