(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を吸蔵、放出する合金を充填する水素吸蔵合金タンク(11)を２以上具え、各水素吸蔵合金タンク(11)は夫々接続管(21)によって共通の水素ガス流通管(２)に接続され、該水素ガス流通管(２)には水素ガス出入口(23)が開設されている水素吸蔵合金容器に於て、
接続管(21)に、水素ガスの流動抵抗を調節する手段が具えられており、水素ガスの流動抵抗を調節する手段は、(Ａ)水素ガスの出入口(23)から遠い接続管(21)ほど水素ガスの流路を大きくする可変絞り、(Ｂ)水素ガスの出入口(23)から遠い接続管(21)ほど水素ガスの流路を大きくする絞り、または、(Ｃ)夫々の接続管(21)の内径を水素ガス出入口(23)から遠ざかるほど大きくする手段、の何れかを選択したことを特徴とする水素吸蔵合金容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の水素吸蔵合金タンクに水素ガスを均等に充填し、又複数の水素吸蔵合金タンクから均等に水素ガスを放出させることが出来る水素貯蔵用水素吸蔵合金容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水素吸蔵合金容器(１)は、燃料電池等のエネルギー源としての水素ガスを供給するために用いられている。
従来、図４に示す如く、水素吸蔵合金容器(１)は、１本の水素ガス流通管(２)へ複数の水素吸蔵合金タンク(11)を並設して構成される。水素ガス流通管(２)は、一端が水素吸蔵合金容器(１)から突出しており、突出している部分にバルブ(22)を、先端に水素ガス出入口(23)を具えている。又、水素ガス流通管(２)の他端は閉塞しており、両端部管に５個の接続管を突設している。水素吸蔵合金タンク(11)は、アルミニウム製の円筒形容器であって、内部に水素を吸蔵、放出する合金を充填している。該水素吸蔵合金タンク(11)の一端に開設されている開口(12)を接続管(21)に接続している。
【０００３】
各水素吸蔵合金タンク(11)への水素の吸蔵は、バルブ(22)を開放し、水素ガス出入口(23)から水素ガスを流入させ、水素ガスを水素ガス流通管(２)及び各接続管(21)を流通させることによって行なわれる。又、各水素吸蔵合金タンク(11)に水素が充填されている場合、一定条件下でバルブ(22)を開放すると、水素吸蔵合金タンク(11)に吸蔵されていた水素が、水素ガスとして各接続管(21)及び水素ガス流通管(２)を介して、水素ガス出入口(23)から放出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
接続管(21)は、直線状のガス流通管(２)に配備されており、水素吸蔵合金タンク(11)は、該接続管(21)に接続されているので、水素ガス出入口(23)から各接続管(21)までの距離が異なる。図４に示すような５本の水素吸蔵合金タンク(11)を並設して成る水素吸蔵合金容器(１)を例にとると、水素ガスを水素ガス出入口(23)から、水素吸蔵合金タンク(11)内の水素吸蔵合金(13)に吸蔵させる際には、水素流出入口(23)から夫々の水素吸蔵合金タンク(11)の接続管(21)までの距離が離れるほど、水素吸蔵合金タンク(11)に流入する水素ガスの流入圧力が、図６に示す如く低下し、又、水素吸蔵合金タンク(11)の水素吸蔵合金(13)から水素を放出させる際にも、水素ガス出入口(23)から夫々の水素吸蔵合金タンク(11)の接続管(21)までの距離が離れるほど、水素吸蔵合金タンク(11)から放出される水素ガスの流出圧力が低下する。
【０００５】
夫々の水素吸蔵合金タンク(11)に流入する水素ガスの流入圧力が異なるため、水素ガス充填時に夫々の水素吸蔵合金タンク(11)に充填される水素の容量に差が生じ、各水素吸蔵合金タンク(11)内の水素吸蔵合金(13)の利用率が異なってくる。即ち水素ガス出入口(23)に近い水素吸蔵合金タンク(11)内の水素吸蔵合金(13)の利用率は高いが、水素ガス出入口(23)から離れるにつれて水素吸蔵合金タンク(11)に充填される水素の容量が減少して、水素吸蔵合金(13)の利用率が低下する。
【０００６】
ところで、水素吸蔵合金(13)は、水素を吸蔵、放出することにより体積が膨張、収縮し、該膨張及び収縮の際の内部応力が生じて微粉化する。又、水素の吸蔵、放出を繰り返すことによって、水素吸蔵合金(13)の水素吸蔵能力は徐々に減少する傾向がある。従って、各水素吸蔵合金タンク(11)内の水素吸蔵合金(13)の利用率が異なると、夫々の水素吸蔵合金タンク(11)内の水素吸蔵合金(13)の劣化速度に差が生じ、水素の吸蔵量に偏りが出来るため水素吸蔵合金容器(１)の寿命を縮めることがある。
【０００７】
又、水素ガスを水素吸蔵合金容器(１)に注入した際に、水素流出入口(23)に最も近い水素吸蔵合金タンク(11)には、所定の水素流入圧力よりも高圧の水素ガスが流入し、該水素吸蔵合金タンク(11)内の水素吸蔵合金(13)が異常に膨張し、該水素吸蔵合金タンク(11)に高負荷がかかり、歪、変形等が生じることがある。
更に、全ての水素吸蔵合金タンク(11)が同一量の水素を吸蔵している場合に、水素を放出すると、水素ガス出入口(23)に最も近い水素吸蔵合金タンク(11)からの水素放出量が最も多く、水素ガス出入口(23)から離れるにつれて水素放出量が低下する。
【０００８】
本発明の目的は、水素吸蔵合金タンク(11)の水素ガス流入及び放出量を略均一にすることにより、夫々の水素吸蔵合金タンク(11)内の水素吸蔵合金(13)の吸蔵、放出する水素の量を略一定にし、水素吸蔵合金タンク(11)にかかる負荷を略一定にすることを特徴とする水素吸蔵合金容器(１)を提供することである。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
上記課題を解決するために、本発明の水素吸蔵合金容器(１)に於ては、接続管(21)に、水素ガスの流動抵抗を調節する手段を配備する。
【００１０】
水素ガスの流動抵抗は、水素ガス出入口(23)に近い側の接続管(21)が最も大きく、水素ガス出入口(23)から離れるにしたがって流動抵抗が小さくなるようにする。水素ガスの流動抵抗を調節する手段として、(Ａ)水素ガスの出入口(23)から遠い接続管(21)ほど水素ガスの流路を大きくする可変絞り、(Ｂ)水素ガスの出入口(23)から遠い接続管(21)ほど水素ガスの流路を大きくする絞り、または、(Ｃ)夫々の接続管(21)の内径を水素ガス出入口(23)から遠ざかるほど大きくする手段、の何れかを選択し、水素ガス吸入時と放出時とで各々最適な流動抵抗に調節することが出来る。
【００１１】
【作用】
上記構成の水素吸蔵合金容器(１)の水素ガス出入口(23)から水素ガスを注入すると、水素ガスが水素ガス流通管(２)を介して、夫々の接続管(21)から水素吸蔵合金タンク(11)に注入される。このとき、水素ガス出入口(23)に近い接続管(21)にかかる水素ガスの圧力は、水素ガス出入口(23)から離れた位置にある接続管(21)にかかる水素ガス圧力に比べて高いが、接続管(21)の流動抵抗は、水素ガス出入口(23)に近い側は大きく、遠い側は小さいので、各接続管(21)から水素吸蔵合金タンク(11)に注入される水素ガスの量は略均等となり、水素吸蔵合金(13)に吸蔵される水素の容量も略等しくなる。又、水素吸蔵合金(13)が吸蔵している水素を放出する際には、水素ガス出入口(23)に近い水素吸蔵合金タンク(11)からの水素放出圧力は高いが接続管(21)の流動抵抗が大きく、又、水素ガス出入口(23)から離れている水素吸蔵合金タンク(11)からの水素放出圧力は低いが接続管(21)の流動抵抗が小さいため、夫々の水素吸蔵合金タンク(11)から放出される水素ガスの量は略均一となる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の水素吸蔵合金容器(１)によれば、水素ガスを各水素吸蔵合金タンク(11)に略一定の圧力で略一定の容量を充填することが出来、水素ガス出入口(23)に近い水素吸蔵合金タンク(11)に高い圧力で水素が充填されることがないため、水素吸蔵合金タンク(11)にかかる負荷が略均一となる。又、水素の放出も水素吸蔵合金タンク(11)から略均一に放出されるため、水素吸蔵合金(13)の利用率が略一定となり、水素吸蔵合金(13)の劣化も略一定に進行するため、水素吸蔵合金容器(１)が高寿命化される。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の一実施例につき、図面に沿って詳述する。水素吸蔵合金容器(１)は、５本の水素吸蔵合金タンク(11)を併設している場合を例に挙げるが、数については２以上であれば特に限定はされない。
図１に示す如く、水素吸蔵合金容器(１)は、アルミニウム製の水素ガス流通管(２)と、５本のアルミニウム製の円筒形の水素吸蔵合金タンク(11)から構成される。
【００１４】
水素ガス流通管(２)は、一端が開口(12)している内径６mmの水素ガス出入口(23)であって、他端が閉塞しており、両端部間に５個の内径６mmの接続管(21)を突設している。又、水素ガス出入口(23)と、該水素ガス出入口(23)に最も近い接続管(21)との間にバルブ(22)を有している。
【００１５】
水素吸蔵合金タンク(11)は、一端面に開口(12)を有しており、各水素吸蔵合金(13)は開口(12)を各接続管(21)に嵌めて水素ガス流通管(２)に接続されている。水素吸蔵合金タンク(11)は、長さ135mm、内径36mm、肉厚２mmの容器である。又、水素吸蔵合金タンク(11)は内部に希土類−ニッケル系の水素吸蔵合金(13)を夫々500ｇずつ充填している。尚、水素ガス出入口(23)に近い水素吸蔵合金タンク(11)から順にタンクＡ、タンクＢ、タンクＣ、タンクＤ、タンクＥとする。
【００１６】
上記構成の水素吸蔵合金容器(１)に流動抵抗を調節する手段を配備した実施例を以下に挙げる。尚、流動抵抗を調節する手段として、可変絞り(32)を用いているが、下記の実施例に限定されず、流動抵抗を調節する手段として、図２に示す如く絞り(31)を配備したり、図３に示す如く、夫々の接続管(21)の内径を水素ガス出入口(23)から遠ざかるほど大きくする手段によって水素吸蔵合金タンク(11)に流入する水素の流量を調節することも出来る。
【００１７】
＜実施例１＞
図１に示す如く、接続管(21)の内部に可変絞り(32)を配備した。可変絞り(32)の絞り径の調節は、水素吸入時と放出時で表１に示すように変化させ、水素ガス出入口(23)から遠ざかるほど大きくなるように調節した。又、以下で行なう実験で歪値及び圧力値を測定するために、タンクＡ、タンクＣ及びタンクＥに夫々円周方向の歪を測定するための歪ゲージ(順に歪ゲージＡ(41)、歪ゲージＣ(42)、歪ゲージＥ(43))及び各タンクの内部の圧力を測定するための圧力ゲージ(順に圧力ゲージＡ(51)、圧力ゲージＣ(52)、圧力ゲージＥ(53))を取り付けた。
【００１８】
【表１】
0003662957.tif 000002
【００２１】
＜比較例＞
図４に示す如く、従来の水素吸蔵合金容器(１)(実施例１の水素吸蔵合金容器(１)の接続管(21)から可変絞り(32)を外したもの)を比較のために用いた。
【００２２】
＜比較実験＞
上記実施例１及び比較例の水素吸蔵合金容器(１)について、以下の様な充填条件で水素ガスを充填させ、充填完了後、以下の放出条件で水素を放出させた。水素ガスの充填と放出を各１回行なう操作を１サイクルとし、200サイクル後の各測定部の歪ゲージＡ(41)、歪ゲージＣ(42)、歪ゲージＥ(43)の歪値を測定した。又、充填開始から５分後の圧力ゲージＡ(51)、圧力ゲージＣ(52)及び圧力ゲージＥ(53)の圧力値を測定した。
【００２３】
［充填／放出条件］
充填…水素吸蔵合金容器(１)を４℃の恒温槽にいれて、水素ガスを、圧力が５kgf/cm2、水素ガスの最大流量を毎分20リットルに調節して充填する。
放出…水素吸蔵合金容器(１)を40℃の恒温槽にいれて、水素ガス出入口(23)から放出される水素ガスの最大流量を毎分８リットルに調節する。
【００２４】
［測定結果］
夫々の測定結果を表３、図５及び図６に示す。尚、表３は、夫々実施例１と比較例の歪ゲージによる測定値を示し、図５及び図６は、夫々実施例１と比較例の圧力ゲージによる測定値を示す。
【００２５】
【表３】
0003662957.tif 000003
【００２６】
表３から解るように、本発明の水素吸蔵合金容器(１)は、従来の水素吸蔵合金容器に比べて、水素吸蔵合金タンク(11)の歪が小さく、タンクＡ、Ｃ及びＥの歪値の平均は、実施例１の場合、比較例に比べ約70％に低減された。更に、歪値のタンクによるばらつきの目安として、歪値の最大と最小の差をとると、実施例１の値は比較例の約30％まで減少しており、各タンクへの負荷がほぼ均等化されたことが解る。
又、流動抵抗を調節する手段を各接続管(21)に配備することによって、図５に示されるように各タンクＡ、Ｃ及びＥに流入する水素ガスの流入圧力には、ばらつきが少なく略一定となっているので、水素吸蔵合金(13)の劣化速度も各タンクについて、略同一であることが予想される。
【００２７】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【００２８】
尚、接続管(21)の流動抵抗は、水素ガス出入口(23)に近い接続管(21)が最も大きく、水素ガス出入口(23)から離れるほど小さくなることが望ましいが、全体的にみて、水素ガス出入口(23)から離れるにしたがって、流動抵抗が減少していれば、隣接する接続管(21)の流動抵抗が略同一でもよい。
【００２９】
又、水素吸蔵合金容器(１)の形状、水素吸蔵合金タンク(11)の材質、形状及び数、接続管(21)の取付け位置、水素吸蔵合金(13)の種類等は上記実施例に限定されない。更に、各接続管(21)の流路断面積を同一にして、接続管(21)の長さを水素ガス出入口(23)に近い接続管(21)から順次短くしていくことによっても、流動抵抗の調節は可能である。
【００３０】
更に、歪ゲージ及び圧力ゲージは、水素ガスの流量を一定にするために測定時のみ配備していればよく、各接続管(21)の実質的な流路断面積が決定されれば取り外してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】水素吸蔵合金タンクの接続管に可変の絞りを配備した場合の水素吸蔵合金容器の断面図である。
【図２】  水素吸蔵合金タンクの接続管に絞りを配備した場合の水素吸蔵合金容器の断面図である。
【図３】  水素吸蔵合金タンクの接続管の内径を変化させた場合の水素吸蔵合金の断面図である。
【図４】  従来の水素吸蔵合金容器の断面図である。
【図５】  実施例１の圧力ゲージによる測定結果を示す図である。
【図６】  比較例の圧力ゲージによる測定結果を示す図である。
【符号の説明】
(１)  水素吸蔵合金容器
(11)  水素吸蔵合金タンク
(21)  接続管
(32)  可変絞り
【図１】
0003662957.tif 000004
【図２】
0003662957.tif 000005
【図３】
0003662957.tif 000006
【図４】
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【図５】
0003662957.tif 000008
【図６】
0003662957.tif 000009