(57)【要約】【課題】水素を効率的に貯蔵し、充填対象物に水素を効率的に充填することが可能な水素貯蔵容器の提供を目的とする。【解決手段】本発明の水素貯蔵容器は、容器本体と収容部とを備え、上記収容部が、第１筒状本体部及び第１フィン部を含む第１筒状部と、上記容器本体を両端部が貫通するように上記第１筒状部内に配された第２筒状本体部及び第２フィン部を含む第２筒状部とを有し、上記容器本体内の上記第１筒状部の外側に上記水素吸蔵合金が収容され、上記第１筒状部と上記第２筒状部との間に上記潜熱蓄熱材が収容され、上記第２筒状本体部内を上記容器本体外から流体が通過できるように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素吸蔵合金が収容され、水素を流入及び流出するよう構成された容器本体と、
上記水素吸蔵合金と熱交換を行うことが可能な潜熱蓄熱材が収容され、上記容器本体内に設けられた収容部とを備え、
上記収容部が、第１筒状本体部及びその外周面から突出した第１フィン部を含む第１筒状部と、上記容器本体を両端部が貫通するように上記第１筒状部内に配された第２筒状本体部及びその外周面から突出した第２フィン部を含む第２筒状部とを有し、
上記容器本体内の上記第１筒状部の外側にこれと接触するように上記水素吸蔵合金が収容され、
上記第１筒状部と上記第２筒状部との間にこれらと接触するように上記潜熱蓄熱材が収容され、
上記第２筒状本体部内を上記容器本体外から流体が通過できるように構成された水素貯蔵容器。
【請求項２】
上記潜熱蓄熱材が、液体と固体との間の相変化によって蓄熱及び放熱を行うことで上記熱交換を行うことが可能なものである請求項１に記載の水素貯蔵容器。
【請求項３】
上記第２筒状部が、上記第２筒状本体部の内周面から突出した第３フィン部をさらに有する請求項１又は請求項２に記載の水素貯蔵容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素貯蔵容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車といった移動体の燃料等に水素を利用すべく、安全性や体積充填効率に優れる水素吸蔵合金（ＭＨ）を用いた水素の貯蔵方法が使用されている。この貯蔵方法では、水素貯蔵容器に収容された水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって水素貯蔵容器に水素を貯蔵し、一方、水素吸蔵合金から水素を放出させ、この放出させた水素を水素貯蔵容器から移動体の燃料タンク等に充填する。
【０００３】
上記水素吸蔵合金による水素の吸蔵は発熱反応であり、上記水素吸蔵合金からの水素の放出は吸熱反応である。このため、水素の吸蔵及び放出には水素吸蔵合金の冷却及び加熱が必要となる。しかし、この冷却及び加熱のために外部エネルギーを用いると、エネルギーの無駄となる。
【０００４】
そこで、水素吸蔵合金の周囲に潜熱蓄熱材を配し、水素吸蔵時、固体の潜熱蓄熱材が溶解（相変化）することによって発生熱を蓄熱し、この蓄熱で上記冷却を行い、一方、水素放出時、液体の潜熱蓄熱材が凝固（相変化）することによって放熱し、この放熱で上記加熱を行うことが提案されている（特開２００９−２６４４４８号公報）。このように潜熱蓄熱材を用いることによって、外部からのエネルギー供給が不要な自己完結型の水素吸蔵及び放出システムを構成することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６４４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、例えば上記のように上記移動体の燃料として水素を用いる際には、水素貯蔵容器から移動体の燃料タンクに所定量の水素を短時間で充填することが要求される。そのためには、水素貯蔵容器内の水素吸蔵合金に水素をできるだけ短時間で吸蔵させ、できるだけ短時間で放出させる必要がある。
【０００７】
しかし、上記した水素吸蔵合金の周囲に潜熱蓄熱材を配する技術では、水素の吸蔵及の放出が十分に短時間で行われるとはいい難い。すなわち、水素貯蔵容器に水素を効率的に貯蔵し、水素貯蔵容器から充填対象物に水素を効率的に充填できるとはいい難い。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、水素を効率的に貯蔵し、充填対象物に水素を効率的に充填することが可能な水素貯蔵容器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた発明は、水素吸蔵合金が収容され、水素を流入及び流出するよう構成された容器本体と、上記水素吸蔵合金と熱交換を行うことが可能な潜熱蓄熱材が収容され、上記容器本体内に設けられた収容部とを備え、上記収容部が、第１筒状本体部及びその外周面から突出した第１フィン部を含む第１筒状部と、上記容器本体を両端部が貫通するように上記第１筒状部内に配された第２筒状本体部及びその外周面から突出した第２フィン部を含む第２筒状部とを有し、上記容器本体内の上記第１筒状部の外側にこれと接触するように上記水素吸蔵合金が収容され、上記第１筒状部と上記第２筒状部との間にこれらと接触するように上記潜熱蓄熱材が収容され、上記第２筒状本体部内を上記容器本体外から流体が通過できるように構成された水素貯蔵容器である。
【００１０】
当該水素貯蔵容器は、水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際に発生する熱を、第１筒状部を介して内側の潜熱蓄熱材に伝え、潜熱蓄熱材がこの熱で相変化することによって蓄熱し、この蓄熱で水素吸蔵合金を冷却（熱交換）し、水素の吸蔵を促進することができる。このとき、第１筒状部が第１フィン部を有している分、その表面積が大きくなり、水素吸蔵合金と第１筒状部との接触面積が大きくなるため、水素吸蔵時の発生熱を効率的に潜熱蓄熱材に伝えることができる。よって、水素吸蔵合金と潜熱蓄熱材との間での熱交換を促進することができる。また、潜熱蓄熱材に過剰の熱が伝えられると、余分な熱が第２筒状部を介してその内側を通過する流体に伝えられる。このように余分な熱を上記流体に伝えることで、溶解した潜熱蓄熱材の温度上昇を抑制することができるため、間接的に上記冷却を促進することができる。このとき、第２筒状部が第２フィン部を有している分、潜熱蓄熱材と第２筒状部との接触面積が大きくなるため、潜熱蓄熱材に伝達された熱を効率的に上記流体に伝えることができ、潜熱蓄熱材と上記流体との間での熱交換を促進することができる。よって、当該水素貯蔵容器は比較的短時間で水素を貯蔵することができる。
【００１１】
一方、当該水素貯蔵容器は、吸蔵した水素を水素吸蔵合金が放出する際には、潜熱蓄熱材が相変化し、この相変化で熱を放出し、この熱で水素吸蔵合金を加熱（熱交換）し、水素吸蔵合金から水素を放出させることができる。このとき、上記の通り、第１筒状部が第１フィン部を有している分、その表面積が大きくなり、水素吸蔵合金と第１筒状部との接触面積が大きくなるため、上記放出熱を効率的に水素吸蔵合金に伝えることができる。よって、当該水素貯蔵容器は充填対象物に水素を比較的短時間で充填することができる。
【００１２】
このように、当該水素貯蔵容器は、水素を効率的に貯蔵し、充填対象物に水素を効率的に充填することが可能である。
【００１３】
上記潜熱蓄熱材としては、液体と固体との間の相変化によって蓄熱及び放熱を行うことで上記熱交換を行うことが可能なものが好ましい。このように、上記潜熱蓄熱材が上記液体と固体との間の相変化によって熱交換が可能なものであることで、水素吸蔵時には、固体から液体への相変化（溶解）という比較的簡易な反応によって、水素吸蔵時の発生熱を蓄熱することができる。すなわち、上記発生熱を溶解熱として簡易に蓄熱することができる。一方、水素放出時には、液体から固体への相変化（凝固）という比較的簡易な相変化によって、この相変化の際の発生熱を、水素放出に必要な熱として水素吸蔵合金に供給することができる。すなわち、凝固熱を上記必要な熱として簡易に供給することができる。よって、水素吸蔵合金による水素の吸蔵及び放出がより効率的となる。
【００１４】
上記第２筒状部が、上記第２筒状本体部の内周面から突出した第３フィン部をさらに有するとよい。このように、第２筒状部が第３フィン部を有することで、その分、第２筒状部の表面積が大きくなり、第２筒状部とその内側を通過する流体との接触面積が大きくなるため、水素吸蔵時に潜熱蓄熱材から上記流体に、より効率的に熱を伝える（放熱する）ことができる。よって、水素吸蔵合金の冷却を促進することができ、水素の吸蔵がより効率的となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明の水素貯蔵容器を用いることで、水素を効率的に貯蔵し、充填対象物に水素を効率的に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の水素貯蔵容器を概略的に示す縦断面図である。
【図２】図１の水素貯蔵容器を概略的に示す横断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態の第２筒状部を概略的に示す横断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態の水素貯蔵容器の概略を示す縦断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態の水素貯蔵容器の概略を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の水素貯蔵容器の実施形態について詳説する。なお、本明細書では、任意の事項について記載された複数の上限値のうちの１つと複数の下限値のうちの１つとを適宜組み合わせることができる。このように組み合わせることで、組み合わされた上限値と下限値との間の数値範囲が上記任意の事項の好適な数値範囲として本明細書中に記載されているものとする。ここで、上記した上限値と下限値との間の数値範囲は、上限値から下限値までの数値範囲、及び下限値から上限値までの数値範囲を含む。
【００１８】
［第１実施形態］
本発明の一実施形態に係る水素貯蔵容器１は、図１及び図２に示すように、水素吸蔵合金３０が収容され、水素を流入及び流出するよう構成される容器本体３と、上記水素吸蔵合金３０と熱交換を行うことが可能な潜熱蓄熱材４０が収容され、上記容器本体３内に設けられた収容部７とを備える。収容部７は、第１筒状部９と第２筒状部１３とを有する。容器本体３内の第１筒状部９の外側にこれと接触するように水素吸蔵合金３０が収容される。第１筒状部９と第２筒状部１３との間、詳説すると、第１筒状部９の内周面と第２筒状部１３の外周面との間にこれらと接触するように潜熱蓄熱材４０が収容される。
【００１９】
なお、容器本体３には、気体状態の水素（水素ガス）が流入し、水素吸蔵合金３０に吸蔵され、吸蔵された水素が水素吸蔵合金３０から気体状態で放出され、放出された気体状態の水素が容器本体３から充填対象物（不図示）に充填される。
【００２０】
＜容器本体＞
容器本体３は、水素吸蔵合金３０を収容するものであり、且つ水素が流入及び流出するように構成されたものである。容器本体３としては、この容器本体３を介して熱が伝達され難いものが好ましい。このような容器本体３としては、例えば断熱材層を有する金属製容器が挙げられる。
【００２１】
容器本体３は、水素が流入するための水素流入口４と水素が流出するための水素流出口５とを有している。例えば水素流入口４が、水素製造装置（不図示）等と水素流入流路（不図示）を介して接続される。この水素流入口４から、上記水素製造装置で製造された水素が容器本体３内に流入する。一方、例えば水素流出口５が、燃料電池フォークリフト等の移動体の燃料タンク（不図示）等と水素充填流路（不図示）を介して接続される。この水素流出口５から流出した水素が、上記水素充填流路を介して上記燃料タンクに充填される。水素流入口４及び水素流出口５の数量、及び容器本体３における配置は特に限定されず、適宜設定され得る。
【００２２】
容器本体３の形状は特に限定されない。その形状としては、例えば矩形箱状や、円筒状等が挙げられる。
【００２３】
容器本体３内の圧力は、特に限定されない。この圧力は、例えば、収容する水素吸蔵合金の種類等に応じて適宜設定され得る。例えばこの圧力の上限としては、１．０ＭＰａＧ未満が好ましい。具体的には、上記上限としては、０．９９ＭＰａＧが好ましい。一方、容器本体３内の圧力の下限としては、０．０５ＭＰａＧが好ましい。上記圧力の上限を超えると、容器本体３内の水素が高圧ガス保安法上の圧縮ガスに相当し、種々の規制がかかるため、取り扱いが煩雑になるおそれがある。逆に、上記圧力の下限を満たさないと、容器本体３から後述する圧縮部及び上記充填対象物に水素を送り難くなるおそれがある。
【００２４】
容器本体３には、収容部７が設けられ、容器本体３内の収容部７の外側に水素吸蔵合金３０が収容されている。
【００２５】
＜収容部＞
収容部７は、潜熱蓄熱材４０を収容するものであり、収容された潜熱蓄熱材４０が水素吸蔵合金３０との間で熱交換できるように構成されている。収容部７は、第１筒状部９と、この第１筒状部９の内側に挿入された第２筒状部１３と、第１筒状部９及び第２筒状部１３の間に収容された潜熱蓄熱材４０と、第１筒状部９及び第２筒状部１３の間に潜熱蓄熱材４０を保持（封入）するために設けられた第１壁部２７及び第２壁部２８とを有する。収容部７の数量は特に限定されない。例えば図１及び図２に示すように１つの収容部７が設けられてもよい。
【００２６】
（第１筒状部）
第１筒状部９は、第１筒状本体部１０及びその外周面から突出した第１フィン部１１を有する。第１筒状部９の形成材料としては、例えば金属材料が挙げられる。この金属材料としては、例えば熱伝導率が比較的高いものが好ましく、このような金属材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレスやこれらの金属を含む合金等が挙げられる。
【００２７】
第１筒状本体部１０の外周面の横断面形状（第１フィン部１１を除く外周面の横断面形状）は特に限定されない。この外周面の断面形状として、図２には円形状を示すが、その他例えば、その横断面形状が楕円形状、多角形状等であってもよい。第１筒状本体部１０の内周面の横断面形状も特に限定されない。この内周面の横断面形状として、図２には円形状を示すが、その他例えば、その断面形状が楕円形状、多角形状等であってもよい。図１に示す態様では、第１筒状本体部１０は、この第１筒状本体部１０の内側に配置された第２筒状部１３の第２筒状本体部１４と共に容器本体３を貫通している。また、容器本体３の貫通口の周縁と第１筒状本体部１０の外周面とは、容器本体３内の空間領域から水素吸蔵合金３０を漏らさないように互いに接触している。
【００２８】
第１フィン部１１の形状は特に限定されない。例えば第１フィン部１１の形状として、図１及び図２には円盤状を示すが、その他例えば、その形状が第１筒状本体部１０を中心軸とする螺旋状や、第１筒状本体部１０の周方向や軸方向に沿って延びる波状等であってもよい。
【００２９】
第１フィン部１１の数量は特に限定されない。例えば１つの第１フィン部１１が備えられても、複数の第１フィン部１１が備えられてもよい。この数量は、例えば水素吸蔵合金３０と潜熱蓄熱材４０との熱交換が効率的になるように、第１フィン部１１の形状に応じて適宜設定され得る。例えば複数の第１フィン部１１が備えられ、各第１フィン部１１が第１筒状本体部１０の長手方向（軸方向）に互いに間隔を空けて円盤状に形成されたものであってもよい。例えば１つの第１フィン部１１が備えられ、この第１フィン部１１が第１筒状本体部１０を中心軸とした螺旋状に形成されたものであってもよい。第１フィン部１１の大きさ（外周面からの突出長さ）は特に限定されない。その大きさは、例えば、水素吸蔵合金３０と潜熱蓄熱材４０との熱交換が効率的になるように適宜設定され得る。
【００３０】
（第２筒状部）
第２筒状部１３は、その両端部が容器本体３を貫通するように第１筒状部９内に配された第２筒状本体部１４及びその外周面から突出した第２フィン部１５を有する。第２筒状部１３の形成材料としては、例えば金属材料が挙げられる。この金属材料としては、例えば熱伝導率が比較的高いものが好ましく、このような金属材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレスやこれらの金属を含む合金等が挙げられる。この金属材料は、第１筒状部９の形成材料と同じであっても、異なってもよい。
【００３１】
第２筒状本体部１４の外周面の横断面形状（第２フィン部１５を除く外周面の横断面形状）は特に限定されない。この外周面の横断面形状として、図２には円形状を示すが、その他例えば、その横断面形状が楕円形状、多角形状等であってもよい。第２筒状本体部１４の内周面の横断面形状も特に限定されない。この内周面の横断面形状として、図１及び図２には円形状を示すが、その他例えば、その横断面形状が楕円形状、多角形状等であってもよい。なお、図１及び図２に示す態様では、第２筒状本体部１４の内周面は平坦であり、この内周面にはフィン部が形成されていない。上述したように図１に示す態様では、第２筒状本体部１４が第１筒状部９の第１筒状本体部１０と共に容器本体３を貫通している。
【００３２】
第２フィン部１５の形状は特に限定されない。例えば第２フィン部１５の形状として、図１及び図２には円盤状を示すが、その他例えば、その形状が第２筒状本体部１４を中心とする螺旋状や、第２筒状本体部１４の周方向や軸方向に沿って延びる波状等であってもよい。
【００３３】
第２フィン部１５の数量は特に限定されない。例えば１つの第２フィン部１５が備えられても、複数の第２フィン部１５が備えられてもよい。この数量は、例えば潜熱蓄熱材４０と上記流体との熱交換が効率的になるように、第２フィン部１５の形状に応じて適宜設定され得る。例えば複数の第２フィン部１５が備えられ、各第２フィン部１５が第２筒状本体部１４の長手方向（軸方向）に互いに間隔を空けて円盤状に形成されたものであってもよい。例えば１つの第２フィン部１５が備えられ、この第２フィン部１５が第２筒状本体部１４を中心軸とした螺旋状に形成されていてもよい。第２フィン部１５の大きさ（外周面からの突出長さ）は特に限定されない。その大きさは、例えば潜熱蓄熱材４０と上記流体との熱交換が効率的になるように適宜設定され得る。
【００３４】
第２筒状本体部１４は、その内側に外部から流体が通過することができるように構成されている。このように第２筒状本体部１４の内部を流体が通過することができることで、この流体が第２筒状部１３を介して潜熱蓄熱材４０と熱交換することができる。これによって、水素吸蔵時の発生熱が潜熱蓄熱材４０の蓄熱許容量を超えるような場合、過剰な熱を上記流体に放熱することができる。よって、水素吸蔵時の水素吸蔵合金３０の冷却をより促進することができる。
【００３５】
第２筒状本体部１４の内側に上記流体を通過させる態様は、特に限定されない。例えばこの態様としては、図１に示すように、第２筒状本体部１４の両端部が外部環境に向けて開放している態様が挙げられる。
【００３６】
（第１壁部及び第２壁部）
第１壁部２７及び第２壁部２８は、第１筒状部９と第２筒状部１３との間の空間領域に潜熱蓄熱材４０を、この空間領域から漏れないように保持するためのものである。第１壁部２７及び第２壁部２８は、軸方向に第２フィン部１５を挟んだ位置に設けられている。第１壁部２７及び第２壁部２８としては、第１筒状本体部１０の内周面及び第２筒状本体部１４の外周面に上記空間領域を密封するように接触するものが挙げられる。例えば第１壁部２７及び第２壁部２８としては、第１筒状本体部１０の内周面及び第２筒状本体部１４の外周面と接触するパッキンをそれぞれ有するものが挙げられる。第１壁部２７及び第２壁部２８の形成材料は、潜熱蓄熱材４０の流出を抑制できるものであればよく、特に限定されない。これら第１壁部２７及び第２壁部２８の形成材料としては、例えば金属材料、樹脂材料等が挙げられる。
【００３７】
＜水素吸蔵合金＞
水素吸蔵合金３０は、冷却により水素を吸蔵し、加熱により水素を放出することが可能なものである。水素吸蔵合金３０は、容器本体３内の第１筒状部９の外側にこれと接触するように収容される。水素吸蔵合金３０の収容量は、特に限定されず、例えば、潜熱蓄熱材４０との熱交換の程度や、充填に必要な水素吸蔵量等に応じて適宜設定され得る。水素吸蔵合金３０としては、従来公知の化合物を用い得る。例えば水素吸蔵合金３０の種類（すなわち組成）は、潜熱蓄熱材４０の蓄熱及び放熱の程度、具体的には例えば潜熱蓄熱材４０の融点等に応じて適宜設定され得る。
【００３８】
水素吸蔵合金３０が水素を吸蔵する温度は、特に限定されず、容器本体３内の圧力等を考慮して適宜設定され得る。例えば０．９ＭＰａの圧力下で水素吸蔵合金３０が水素を吸蔵する平均温度の上限としては、例えば４０℃が好ましく、３５℃がより好ましい。上記平均温度が上記上限を超えると、水素を十分に吸蔵できないおそれがある。一方、上記平均温度の下限は、潜熱蓄熱材４０の相変化、例えば潜熱蓄熱材４０の溶解を可能とするように適宜設定され得る。例えば、上記下限が小さ過ぎると、潜熱蓄熱材４０が溶解せず、水素吸蔵時の発生熱を潜熱として蓄熱することが困難となり、潜熱を活用できないおそれがある。従って、例えばこのような観点を考慮して、上記下限は、潜熱蓄熱材４０の相変化を可能とするような温度に設定され得る。
【００３９】
このような水素吸蔵合金としては、例えばランタン−ニッケル合金（ＬａＮｉ５）系の水素吸蔵合金（２５℃での水素平衡圧：０．１ＭＰａ）等が挙げられる。
【００４０】
＜潜熱蓄熱材＞
潜熱蓄熱材４０は、水素吸蔵合金３０と熱交換を行うことが可能なものである。例えばこのような潜熱蓄熱材４０としては、相変化による蓄熱及び放熱を行うことによって水素吸蔵合金３０と熱交換を行うものが挙げられる。潜熱蓄熱材４０は、第１筒状部９とこの第１筒状部９の内側に挿入された第２筒状部１３との間、詳説すると、第１筒状部９の内周面と第２筒状部１３の外周面との間にこれらと接触するように収容されている。すなわち、潜熱蓄熱材４０は、第１筒状部９を介して水素吸蔵合金３０と接触している。潜熱蓄熱材４０の収容量は、特に限定されない。この収容量は、例えば、水素吸蔵合金３０との熱交換の程度等に応じて適宜設定され得る。
【００４１】
潜熱蓄熱材４０としては、従来公知の化合物を用い得る。例えば潜熱蓄熱材４０としては、液体と固体との間の相変化によって蓄熱及び放熱を行うことで上記熱交換を行うことが可能なものが好ましい。このように、潜熱蓄熱材４０が液体と固体との間の相変化によって熱交換が可能なものであることで、水素吸蔵時には、固体から液体への相変化（溶解）という比較的簡易な反応によって、水素吸蔵時の発生熱を蓄熱することができる。すなわち、上記発生熱を溶解熱として簡易に蓄熱することができる。一方、水素放出時には、液体から固体への相変化（凝固）という比較的簡易な相変化によって、この相変化の際の発生熱を、水素放出に必要な熱として水素吸蔵合金３０に供給することができる。すなわち、凝固熱を上記必要な熱として簡易に供給することができる。よって、水素吸蔵合金３０による水素の吸蔵及び放出がより効率的となる。
【００４２】
このような潜熱蓄熱材４０としては、水素吸蔵合金３０が水素を吸蔵する際に発生する熱によって溶解するものが好ましい。すなわち、潜熱蓄熱材４０として、水素吸蔵の際の発生熱で溶解するような融点を有するものが好ましい。このように、潜熱蓄熱材４０が水素吸蔵の際の発生熱で溶解するものであることで、より効率的に水素吸蔵時に発生する熱を溶解熱として蓄熱することができる。なお、潜熱蓄熱材４０が収容される空間領域内の圧力は、大気圧と同程度である。
【００４３】
このような潜熱蓄熱材４０の融点は、水素吸蔵合金３０の種類等に応じて適宜設定され得る。例えば上記融点の下限としては、２５℃が好ましく、３０℃がより好ましい。一方、上記融点の上限としては、６０℃が好ましく、５０℃がさらに好ましい。上記融点が上記下限を満たさないと、潜熱蓄熱材４０が溶解し易くなり過ぎ、水素吸蔵時の発生熱を十分に蓄熱できないおそれがある。逆に、上記融点が上記上限を超えると、潜熱蓄熱材４０が溶解し難くなり過ぎ、水素吸蔵時の発生熱を十分に蓄熱できないおそれがある。
【００４４】
このような潜熱蓄熱材４０としては、例えば硫酸ナトリウム１０水和物（融点：３０〜３５℃）等が挙げられる。
【００４５】
＜流体＞
第２筒状本体部１４の内側を通過する上記流体は、第２筒状部１３を介して潜熱蓄熱材４０と熱交換することが可能なものである。このような流体としては、例えば空気が挙げられる。
【００４６】
＜水素貯蔵容器への水素の貯蔵＞
室温環境下で上記水素製造装置等から水素が容器本体３の水素流入口４から流入すると、水素吸蔵合金３０が水素を吸蔵し、この際に熱が発生する。発生した熱は、第１筒状部９を介して効率的に潜熱蓄熱材４０に伝えられ、この熱で潜熱蓄熱材４０が例えば固体から液体に相変化し、この相変化によって上記熱を蓄熱する。例えば、水素吸蔵合金として上記ランタン−ニッケル合金系の水素吸蔵合金を用い、潜熱蓄熱材として硫酸ナトリウム１０水和物を用いる場合、室温２５℃で、容器本体３内の圧力が０．９ＭＰａとなるように水素を流入すると、この水素を水素吸蔵合金３０が吸蔵し、この吸蔵で熱が発生し、水素吸蔵合金３０の平均温度が４０〜５０℃まで上昇する。この発生熱によって潜熱蓄熱材４０が溶解し、この溶解によって発生熱を溶解熱として蓄熱する。この蓄熱は、潜熱蓄熱材４０が全て溶解するまで続く。
【００４７】
潜熱蓄熱材４０で蓄熱し切れなかった余剰の熱は、第２筒状部１３を介してこの第２筒状部１３の内側（すなわち、第２筒状本体部１４の内側）を通過する上記流体に効率的に放熱される。これにより、潜熱蓄熱材４０が全て溶解した後、さらに過剰の熱が伝えられても、その温度上昇を抑制することができる。この温度上昇の抑制によって、間接的に水素吸蔵合金３０の冷却を促進することができる。このように、潜熱蓄熱材４０との熱交換によって水素吸蔵合金３０を冷却することができ、また、その冷却を促進することができるため、水素の吸蔵速度を向上させることができる。よって、水素貯蔵容器１の容器本体３に水素を比較的短時間で貯蔵することができる。また、水素吸蔵合金３０の冷却に必要なエネルギーを外部から供給することなく容器本体３内に水素を貯蔵することができる。
【００４８】
容器本体３に水素が貯蔵された後には、第２筒状本体部１４の内側への上記流体の通過を規制することが好ましい。このように上記流体の通過を規制することで、潜熱蓄熱部材４０に対する熱の出入りを遮断できるため、潜熱蓄熱材４０が溶解した状態を保つことができる。この状態は、吸蔵した水素を水素吸蔵合金３０から放出するまでの間、保たれる。すなわち、水素吸蔵時の発生熱を、次に水素が放出されるまで潜熱蓄熱材４０によって一時的に蓄熱することができる。
【００４９】
＜水素貯蔵容器から充填対象物への水素の充填＞
一方、上記のように水素を貯蔵した状態から、第２筒状本体部１４の内側への上記流体の通過を許容すると、上記流体との熱交換で潜熱蓄熱部材４０を冷却することができる。この冷却によって潜熱蓄熱材４０が液体から固体に相変化し、この相変化によって熱を放出する。この熱が第１筒状部９を介して水素吸蔵合金３０に伝えられる。この熱によって水素吸蔵合金３０が加熱され、加熱された水素吸蔵合金３０が水素を放出する。また、潜熱蓄熱材４０の凝固が続いている間は、水素吸蔵合金３０を加熱し続けることができるため、水素放出による水素吸蔵合金３０の温度低下を抑制することができ、水素の放出を促進することができる。
【００５０】
そして、水素吸蔵合金３０が放出した水素を、水素流出口５を介して燃料タンク等の充填対象物に充填することができる。例えば、水素流出口５と上記燃料タンクとの間に水素充填用流路を設け、さらに、この水素充填用流路に圧縮部を設け、水素吸蔵合金３０が放出した水素を圧縮部で圧縮した状態で上記充填対象物に充填することができる。
【００５１】
このように、水素放出時の水素吸蔵合金３０の加熱に必要なエネルギーを外部から供給することなく、容器本体３内に貯蔵した水素を水素吸蔵合金３０から放出させ、上記充填対象物に充填することができる。また、水素吸蔵合金３０と潜熱蓄熱材４０との間の熱交換を繰り返すことで、容器本体３への水素の貯蔵及び容器本体３から上記充填対象物への水素の充填を繰り返し行うことができる。
【００５２】
＜利点＞
当該水素貯蔵容器１は、水素吸蔵合金３０が水素を吸蔵する際に発生する熱を、第１筒状部９を介して内側の潜熱蓄熱材４０に伝え、潜熱蓄熱材４０がこの熱で相変化することによって蓄熱し、この蓄熱で水素吸蔵合金３０を冷却（熱交換）し、水素の吸蔵を促進することができる。このとき、第１筒状部９が第１フィン部１０を有している分、その表面積が大きくなり、水素吸蔵合金３０と第１筒状部９との接触面積が大きくなるため、水素吸蔵時の発生熱を効率的に潜熱蓄熱材４０に伝えることができる。よって、水素吸蔵合金３０と潜熱蓄熱材４０との間での熱交換を促進することができる。また、潜熱蓄熱材４０に過剰の熱が伝えられると、余分な熱が第２筒状部１３を介してその内側を通過する流体に伝えられる。このように余分な熱を上記流体に伝えることで、溶解した潜熱蓄熱材４０の温度上昇を抑制することができるため、間接的に上記冷却を促進することができる。このとき、第２筒状部１３が第２フィン部１５を有している分、潜熱蓄熱材４０と第２筒状部１３との接触面積が大きくなるため、潜熱蓄熱材４０に伝達された熱を効率的に上記流体に伝えることができ、潜熱蓄熱材４０と上記流体との間での熱交換を促進することができる。よって、当該水素貯蔵容器１は、比較的短時間で水素を貯蔵することができる。
【００５３】
一方、当該水素貯蔵容器１は、吸蔵した水素を水素吸蔵合金３０が放出する際には、潜熱蓄熱材４０が相変化し、この相変化で熱を放出し、この熱で水素吸蔵合金３０を加熱（熱交換）し、水素吸蔵合金３０から水素を放出させることができる。このとき、上記の通り、第１筒状部９が第１フィン部１１を有している分、その表面積が大きくなり、水素吸蔵合金３０と第１筒状部９との接触面積が大きくなるため、上記放出熱を効率的に水素吸蔵合金３０に伝えることができる。よって、当該水素貯蔵容器１は上記充填対象物に水素を比較的短時間で充填することができる。
【００５４】
このように、当該水素貯蔵容器１は、水素を効率的に貯蔵し、上記充填対象物に水素を効率的に充填することが可能である。
【００５５】
［第２実施形態］
本発明の他の実施形態に係る水素貯蔵容器は、容器本体及び収容部を備え、収容部に設けられた第２筒状部が、第２筒状本体部の外周面から突出した第２フィン部に加え、第２筒状本体部の内周面から突出した第３フィン部をさらに有する。以下、本実施形態の説明では、上述した第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５６】
（第２筒状部）
本実施形態では、図３に示すように、第２筒状部１６が、第２筒状本体部１７の外周面から突出した第２フィン部１８に加え、第２筒状本体部１７の内周面から突出した第３フィン部１９をさらに有する。このように、第２筒状部１６が第３フィン部１９を有することで、その分、第２筒状部１６の表面積が大きくなり、第２筒状部１６とその内側を通過する流体との接触面積が大きくなるため、水素吸蔵時に潜熱蓄熱材４０から上記流体に、より効率的に熱を伝える（放熱する）ことができる。よって、水素吸蔵合金３０の冷却を促進することができ、水素の吸蔵がより効率的となる。
【００５７】
本実施形態の第２筒状本体部１７は、その内周面から第３フィン部１９が突出していること以外は上述した第１実施形態の第２筒状本体部１４と同様であるため、この第２筒状本体部１７の説明を繰り返さない。また、本実施形態の第２フィン部１８は、上述した第１実施形態の第２フィン部１５と同様であるため、この第２フィン部１８の説明を繰り返さない。
【００５８】
第３フィン部１９の形状及び配置は特に限定されない。例えば第３フィン部１９としては、第２筒状本体部１７の周方向と交差する方向に形成されているものが好ましい。このように、第３フィン部１９が上記方向に形成されていることで、第３フィン部１９の配置が第２筒状部１６の内側を通過する流体の流れ方向に近づく。よって、上記流体が第３フィン部１９に、より接触し易くなるため、潜熱蓄熱材４０と上記流体との間の熱の伝達効率を高めることができる。従って、水素吸蔵合金３０の冷却を促進することができ、水素吸蔵合金３０による水素の吸蔵がより効率的となる。上記流体が第３フィン部１９に接触し易くなるという観点から、例えば第３フィン部１９としては、第２筒状本体部１７の軸方向に沿って形成されているものが好ましい。
【００５９】
第３フィン部１９の数量は特に限定されない。例えば１つの第３フィン部１９が備えられても、複数の第３フィン部１９が備えられてもよい。この数量は、例えば、潜熱蓄熱材４０と上記流体との熱交換が効率的になるように、第３フィン部１９の形状に応じて適宜設定され得る。例えば複数の第３フィン部１９が備えられ、各第３フィン部１９が互いに間隔を空けて軸方向に沿って形成されたものであってもよい。第３フィン部１９の大きさ（内周面からの突出長さ）は特に限定されない。その大きさは、例えば、潜熱蓄熱材４０と上記流体との熱交換が効率的になるように適宜設定され得る。
【００６０】
＜利点＞
当該水素貯蔵容器は、上記第１実施形態と同様、水素を効率的に貯蔵し、充填対象物に水素を効率的に充填することが可能である。
【００６１】
［第３実施形態］
本発明の他の実施形態に係る水素貯蔵容器２１は、図４に示すように、上記第１実施形態と同様の容器本体３及び収容部７に加えて、収容部の第２筒状本体部の内側に流体を供給する流体供給部２３をさらに備える。以下、本実施形態の説明では、上述した第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６２】
＜流体供給部＞
図４に示すように、流体供給部２３は、ファン部２４と、第２筒状本体部１４及びファン部２４に接続された、上記流体が通過する流路２５とを有する。ファン部２４は外部から上記流体を取り込み、取り込んだ上記流体を、流路２５を介して強制的に第２筒状本体部１４内に供給するよう構成されている。ファン部２４としては、空気を吸引し、第２筒状本体部１４に供給する吸引ファン等が挙げられる。流路２５としては、従来公知の配管等が挙げられる。
【００６３】
この流体供給部２３を用いて、例えば、水素吸蔵の際には流体供給部２３から第２筒状本体部１４の内側に空気を供給し、この空気の供給によって潜熱蓄熱材４０から空気への放熱（熱交換）を促進することができる。一方、水素放出の際には流体供給部２３から第２筒状本体部１４への空気の供給を停止し、この供給の停止によって潜熱蓄熱材４０から上記流体への熱の放出を抑制し、その分、水素吸蔵合金３０への熱の供給（熱交換）を促進することができる。
【００６４】
このように流体供給部２３を備えることで、水素の吸蔵及び放出を促進できるため、容器本体３への水素の貯蔵及び容器本体３から充填対象物への水素の充填がより効率的となる。なお、流体供給部２３の流体の供給量を調整することで、潜熱蓄熱材４０と上記流体との間の熱交換の程度を調整することもできる。
【００６５】
＜利点＞
当該水素貯蔵容器２１は、上記第１の実施形態と同様、水素を効率的に貯蔵し、充填対象物に水素を効率的に充填することが可能である。
【００６６】
［第４実施形態］
本発明の他の実施形態に係る水素貯蔵容器３１は、図５に示すように、容器本体３３と、この容器本体３３内に設けられた複数の収容部７と、この複数の収容部７の各第２筒状本体部１４の内側に流体を供給する流体供給部４３とを備える。以下、本実施形態の説明では、上述した第１及び第３実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６７】
＜容器本体＞
図５に示すように、容器本体３３には、上述した第１実施形態と同様の複数の収容部７が設けられている。図５では３つの収容部７が設けられている態様を示すが、収容部７の数量は特に限定されない。本実施形態では、容器本体３内の複数の収容部７の各第１筒状部９の外側に、各第１筒状部９と接触するように水素吸蔵合金３０が収容されている。なお、容器本体３３の各収容部７の外側の領域は、互いに連通し、水素吸蔵合金３０が収容される全体として１つの領域を形成している。容器本体３３の互いに最も離間した２つの収容部７に対向する位置に、上述した第１実施形態と同様の水素流入口４及び水素流出口５がそれぞれ形成されている。容器本体３のそれ以外は上記第１実施形態と同様であるため、この容器本体３３の説明を繰り返さない。
【００６８】
このように容器本体３に複数の収容部７が設けられることで、より多くの水素を容器本体３に貯蔵し、容器本体３から充填対象物に水素を充填することができる。
【００６９】
（流体供給部）
図５に示すように、流体供給部４３は、上述した第３実施形態と同様のファン部２４と、ファン部２４及び各第２筒状本体部１４に接続され、ファン部２４から各第２筒状本体部１４に向けて分岐した、上記流体が通過する流路４５とを有する。流路４５としては、従来公知の配管等が挙げられる。このように、流体供給部４３を備えることで、水素の吸蔵及び放出を促進できるため、容器本体３３への水素の貯蔵及び容器本体３３から充填対象物への水素の充填がより効率的となる。流体供給部４３のそれ以外は上記第３実施形態と同様であるため、この流体供給部４３の説明を繰り返さない。
【００７０】
＜利点＞
当該水素貯蔵容器１は、上記第１及び第３の実施形態と同様、水素を効率的に貯蔵し、充填対象物に水素を効率的に充填することが可能である。
【００７１】
［その他の実施形態］
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００７２】
上記各実施形態の図１〜図５では、直線状に延びた第１筒状部９及び第２筒状部１３を示したが、第１筒状部９及び第２筒状部１３は屈曲した形状であってもよい。
【００７３】
上記各実施形態では、第１筒状部の第１筒状本体部が第２筒状部の第２筒状本体部と共に容器本体を貫通している場合を示したが、容器本体内に第１筒状部が配され、第２筒状部の第２筒状本体部のみが容器本体を貫通している構成を採用してもよい。この場合、容器本体及び第２筒状本体部が、容器本体内の空間領域から水素吸蔵合金が漏れないように互いに接触している構成を採用し得る。
【００７４】
上記第２実施形態では、流体供給部が設けられていない場合を説明したが、上記第２実施形態においても流体供給部が設けられる構成を採用してもよい。
【００７５】
上記第４実施形態では、容器本体３に複数の収容部７が設けられた場合において、流体供給部２３によって各収容部７の第２筒状本体部１４に強制的に流体を供給する場合について説明した。しかし、上記第４実施形態において流体供給部２３が設けられず、流体が自然に各第２筒状本体部１４の内側に供給される構成を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上説明したように、本発明の水素貯蔵容器は、水素を効率的に貯蔵し、充填対象物に水素を効率的に充填することが可能である。従って、当該水素貯蔵容器は、燃料電池に水素を充填するための水素貯蔵容器として好適に使用することができる。例えば、当該水素貯蔵容器１は、急速充填が要求される燃料電池自動車等の移動体の燃料タンクに水素を充填するための水素貯蔵容器として好適に使用することができる。
【００７７】
また、当該水素貯蔵容器は、上記の通り、水素吸蔵時に発生した熱を潜熱蓄熱材に蓄え、蓄えた熱を水素吸蔵合金による水素放出に必要な熱として供給することができるため、チラー等の水素吸蔵時の冷却源や温水循環装置等の水素放出時の加熱源を必要としない。このように、当該水素貯蔵容器は、水素吸蔵時に発生した熱が蓄熱された後、水素放出時に必要な熱として利用され、これが繰り返され、この繰り返しに外部からの熱源を必要としないように構成されている。このような当該水素充填装置は、いわゆる自己完結的に熱を利用するものであり、省エネルギーなものである。
【符号の説明】
【００７８】
１、２１、３１  水素貯蔵装置
３、３３  容器本体
４  水素流入口
５  水素流出口
７  収容部
９  第１筒状部
１０  第１筒状本体部
１１  第１フィン部
１３、１６  第２筒状部
１４、１７  第２筒状本体部
１５、１８  第２フィン部
１９  第３フィン部
２３、４３  流体供給部
２４  ファン部
２５、４５  流路
２７  第１壁部
２８  第２壁部
３０  水素吸蔵合金
４０  潜熱蓄熱材
【図１】
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【図２】
2020133696.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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