(57)【要約】【課題】熱伝導部材を収容している水素貯蔵タンクに対する熱処理によっても熱伝導部材の形状を保持できるようにする。【解決手段】水素貯蔵タンク１１内に収容された複数の熱伝導部材１５は、水素貯蔵タンク１１の中心軸Ｌから半径方向に延びる一対の主部１６，１７と、水素貯蔵タンク１１の周壁側で一対の主部１６，１７を連結する連結部１８とから構成されている。熱伝導部材１５の材質は、アルミニウム合金である。連結部１８は、水素貯蔵タンク１１の周壁１１０の内周面に面接触されている。熱伝導部材１５の内面には複数の形状保持部材２０が水素貯蔵タンク１１の中心軸Ｌの軸方向へ間隔を置いて止着されている。形状保持部材２０の材質は、銅である。形状保持部材２０は、主部１６，１７の内面１６１，１７１に面接合して止着された一対の平板部２１，２２と、連結部１８の内面１８１に面接合して止着された連結部２３とから構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素吸蔵材及び前記水素吸蔵材の熱を伝導する熱伝導部材を水素貯蔵タンクに収容した水素貯蔵装置において、
前記熱伝導部材の形状を保持するための形状保持部材が前記熱伝導部材に沿うように止着されており、
前記熱伝導部材を収容した状態で前記水素貯蔵タンクに施す熱処理に対する前記形状保持部材のバネ性保持能力が前記熱伝導部材よりも高い水素貯蔵装置。
【請求項２】
前記形状保持部材は、前記熱伝導部材に面接合して止着されている請求項１に記載の水素貯蔵装置。
【請求項３】
前記熱伝導部材は、前記水素貯蔵タンクの中心軸から周壁に向かって延びる形状の主部を備えている請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の水素貯蔵装置。
【請求項４】
前記熱伝導部材は、前記水素貯蔵タンクの周壁に接触している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の水素貯蔵装置。
【請求項５】
前記熱伝導部材は、前記水素貯蔵タンク内を周方向に分割して内側に分割室を区画する一対の主部と、前記一対の主部を前記水素貯蔵タンクの周壁側で連結する連結部とを備え、前記形状保持部材は、前記一対の主部の内面と前記連結部の内面とに沿うように前記一対の主部の内面と前記連結部の内面とに止着されている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の水素貯蔵装置。
【請求項６】
前記熱伝導部材の材質は、アルミニウム合金であり、前記形状保持部材は、銅である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の水素貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素吸蔵材及び前記水素吸蔵材の熱を伝導する熱伝導部材を水素貯蔵タンクに収容した水素貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素吸蔵材と水素とが結合するという反応が起きると、このときの反応熱によって温度が上がる。水素吸蔵材と水素とが結合するという反応の速度は、温度が上がると遅くなる。そのため、反応熱をタンク外に逃すことが望ましい。
【０００３】
水素吸蔵材及び水素吸蔵材の熱を水素貯蔵タンクに伝導する熱伝導部材を水素貯蔵タンクに収容した水素貯蔵装置は、例えば特許文献１，２に開示されている。
特許文献１に開示の装置では、アルミニウム合金製の水素貯蔵タンク内を複数の小室に区画する略Ｕ字状の複数の隔壁が水素貯蔵タンクの中心軸にある水素ガス出入管の周囲に配列して設けられており、水素貯蔵タンク内には粉末状の金属水素化物（水素吸蔵材）が入れられている。略Ｕ字状の隔壁は、その弾性変形を利用して水素貯蔵タンク内での配列状態を保持される。粉末状の水素吸蔵材で生じる反応熱は、アルミニウム合金製の隔壁（熱伝導部材）を介して水素貯蔵タンクの周壁に伝達され、周壁に伝達された熱は、周壁の外周面を流れる熱媒に伝達される。
【０００４】
特許文献２に開示の装置では、アルミニウム合金製の水素貯蔵タンクの周壁の内周面に沿って環状の伝熱フィン（熱伝導部材）が配設されており、アルミニウム合金製の伝熱フィンの環内に三角形状の保持部材が設けられている。伝熱フィンは、その弾性変形を利用して環状に形成されている。
【０００５】
保持部材は、薄板形状の３枚の弾性部材によって形成されており、波形状の薄板によって形成された環状の伝熱フィンは、保持部材の弾性力によって水素貯蔵タンクの内周壁に押し付けられて保持されている。なお、保持部材は、伝熱フィンに対して止着されていない。粉末状の水素吸蔵材で生じる反応熱は、伝熱フィンを介して水素貯蔵タンクの周壁に伝達される。水素貯蔵タンクの両端の口は、絞った形状に形成されるため、熱伝導部材は、水素貯蔵タンクの両端の口を絞る前にタンク内に収容される。
【０００６】
水素は、高圧で供給され貯蔵されるため、水素貯蔵タンクの材質としては、ＳＵＳ３１６Ｌ以外にはＡ６０６１−Ｔ６（アルミニウム合金）のみが高圧ガス保安法の例示基準によって認められている。Ａ６０６１−Ｔ６を用いた場合の水素貯蔵タンクの強度を確保するために、熱伝導部材を収容してタンクの両端の口を絞ったＡ６０６１−Ｔ６の素管に高温となる熱加工（例えばスピニング加工や熱間鍛造）を施した場合、Ｔ６処理をしてある素管が焼きなまされてしまい、タンク強度が低下してしまう。
【０００７】
そこで、前記した熱加工を施した水素貯蔵タンクのタンク強度の確保のために再度Ｔ６処理を施すことが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１７８４６３号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、再度Ｔ６処理を施すと、アルミニウム合金製の熱伝導部材が焼きなまされてしまい、熱伝導部材自体の弾性変形（バネ性）が失われてしまう。そのため、特許文献２に開示のように弾性部材によって伝熱フィン（熱伝導部材）を保持していても、再度Ｔ６処理を施した後では、伝熱フィンを環状に保持することはできない。
【００１０】
特許文献２に開示のような弾性部材によって特許文献１に開示の隔壁（熱伝導部材）をタンク内周壁に押し付けた構成にしたとしても、再度Ｔ６処理を施した後では、複数の隔壁自体の弾性変形（バネ性）が失われてしまう。そのため、複数の隔壁を所望の配列状態に保持することはできない。
【００１１】
本発明は、熱伝導部材を収容している水素貯蔵タンクに対する熱処理によっても熱伝導部材の形状を保持できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、水素吸蔵材及び前記水素吸蔵材の熱を伝導する熱伝導部材を水素貯蔵タンクに収容した水素貯蔵装置を対象とし、請求項１の発明では、前記熱伝導部材の形状を保持するための形状保持部材が前記熱伝導部材に沿うように止着されており、前記熱伝導部材を収容した状態で前記水素貯蔵タンクに施す熱処理に対する前記形状保持部材のバネ性保持能力が前記熱伝導部材よりも高い。
【００１３】
熱処理に対する形状保持部材のバネ性保持能力が熱伝導部材よりも高いため、熱伝導部材のバネ性が失われても形状保持部材のバネ性が残り、熱伝導部材の形状が保持される。
好適な例では、前記形状保持部材は、前記熱伝導部材に面接合して止着されている。
【００１４】
面接合して止着した構成は、熱伝導部材の形状保持に特に好ましい。
好適な例では、前記熱伝導部材は、前記水素貯蔵タンクの中心軸から周壁に向かって延びる形状の主部を備えている。
【００１５】
水素貯蔵タンクの中心軸から周壁に向かって延びる形状の主部を備えた熱伝導部材は、水素吸蔵材の放熱性を高める上で好ましい。
好適な例では、前記熱伝導部材は、前記水素貯蔵タンクの周壁に接触している。
【００１６】
好適な例では、前記熱伝導部材は、前記水素貯蔵タンク内を周方向に分割して内側に分割室を区画する一対の前記主部と、前記一対の主部を前記水素貯蔵タンクの周壁側で連結する連結部とを備え、前記形状保持部材は、前記一対の主部の内面と前記連結部の内面とに沿うように前記一対の主部の内面と前記連結部の内面とに止着されている。
【００１７】
形状保持部材が分割室側にあるため、熱伝導部材の連結部と水素貯蔵タンクの周壁とを直接接触させることができる。
好適な例では、前記熱伝導部材の材質は、アルミニウム合金であり、前記形状保持部材は、銅である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、熱伝導部材を収容している水素貯蔵タンクに対する熱処理によっても熱伝導部材の形状を保持できるという優れた効果を奏す。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は、側断面図。（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図２】（ａ）は、熱伝導部材の斜視図。（ｂ）は、熱伝導部材及び形状保持部材の展開斜視図。
【図３】第２の実施形態を示す断面図。
【図４】第３の実施形態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、水素貯蔵タンク１１の一端（左端）の絞り口１１１には蓋１２が嵌合されており、水素貯蔵タンク１１の他端（右端）の絞り口１１２には蓋１３が嵌合されている。絞り口１１１は、水素貯蔵タンク１１の素材であるＡ６０６１（アルミニウム合金）製の円筒の一端を絞ることによって形成され、絞り口１１２は、前記円筒の他端を絞ることによって形成される。
【００２１】
蓋１２には挿通孔１２１が水素貯蔵タンク１１内と水素貯蔵タンク１１外とを連通するように形成されており、挿通孔１２１には筒状フィルタ１４が嵌入して固定されている。筒状フィルタ１４の一端（左端）には開口１４１が形成されており、筒状フィルタ１４の他端（右端）は、閉じられている。筒状フィルタ１４の筒内は、開口１４１を介して絞り口１１１に連通している。筒状フィルタ１４は、焼結金属によって形成されていて通気性を有する。
【００２２】
図１（ｂ）に示すように、筒状フィルタ１４の周囲には複数の熱伝導部材１５が筒状フィルタ１４を取り巻くように配列されている。熱伝導部材１５の材質は、Ａ６０６１（アルミニウム合金）である。
【００２３】
複数の熱伝導部材１５は、同形同大である。熱伝導部材１５は、水素貯蔵タンク１１の中心軸Ｌから半径方向に延びる一対の主部１６，１７と、水素貯蔵タンク１１の周壁側で一対の主部１６，１７を連結する連結部１８とから構成されている。主部１６，１７は、平板形状に形成されており、連結部１８は、円周面形状に湾曲した形状に形成されている。連結部１８は、水素貯蔵タンク１１の周壁１１０の内周面に面接触されている。隣り合う一対の熱伝導部材１５のうち、一方の熱伝導部材１５の主部１６と他方の熱伝導部材１５の主部１７とは、隣り合って面接触している。主部１６，１７は、水素貯蔵タンク１１内の一部を周方向に分割しており、熱伝導部材１５の一対の主部１６，１７間の内側に形成された空間は、分割室１５１として区画されている。
【００２４】
水素貯蔵タンク１１内には粉末状の水素吸蔵合金１９（水素吸蔵材）が収容されている。熱伝導部材１５の主部１６，１７は、水素貯蔵タンク１１内の粉末状の水素吸蔵合金１９に接している。絞り口１１１から筒状フィルタ１４の筒内へ流入した水素は、筒状フィルタ１４を通過して分割室１５１へ流入可能である。筒状フィルタ１４を通過して分割室１５１へ流入した水素は、水素吸蔵合金１９と結合する。このときに生じた熱の一部は、一対の主部１６，１７及び連結部１８を経由して水素貯蔵タンク１１に伝わり、水素貯蔵タンク１１に伝わった熱は、水素貯蔵タンク１１の外側を流れる冷却液に移る。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、熱伝導部材１５の内面には複数の形状保持部材２０が水素貯蔵タンク１１の中心軸Ｌの軸方向へ間隔を置いて止着されている。形状保持部材２０の材質は、銅である。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、形状保持部材２０は、主部１６，１７の内面１６１，１７１に接合された一対の平板部２１，２２と、連結部１８の内面１８１に接合された連結部２３とから構成されている。形状保持部材２０は、一対の主部１６，１７の内面１６１，１７１と連結部１８の内面１８１とに沿うように内面１６１，１７１，１８１に面接合する状態で止着されている。
【００２７】
図２（ａ）は、形状保持部材２０を止着した熱伝導部材１５を示す。図２（ａ）に実線で示す熱伝導部材１５の形状は、水素貯蔵タンク１１内に入れる前の自然状態の形状である。
【００２８】
次に、熱伝導部材１５に形状保持部材２０を止着する方法を説明する。
図２（ｂ）に示す平板１５Ａは、熱伝導部材１５の素材であり、図２（ｂ）に示す平板２０Ａは、形状保持部材２０の素材である。熱伝導部材１５の素材である平板１５Ａ上に形状保持部材２０の素材である複数枚の平板２０Ａが間隔を置いて並べられ、全面溶接、ローラ圧接又は拡散接合の方法によって平板２０Ａが平板１５Ａに面接合する状態に止着される。これらの方法によれば、平板１５Ａに対して対向する平板２０Ａの対向面は、平板１５Ａに対して全面で面接合し、平板１５Ａと平板２０Ａとが一体化されている。
【００２９】
図２（ａ）に示す熱伝導部材１５は、平板２０Ａを止着した平板１５Ａを図２（ｂ）に示す鎖線位置で折り曲げて形成されおり、熱伝導部材１５と形状保持部材２０とは、熱伝導部材１５に形状保持部材２０を全面で面接合して一体化されている。
【００３０】
図２（ａ）に示す自然状態の熱伝導部材１５は、水素貯蔵タンク１１の素材である円筒の筒内に入れられる。該円筒は、アルミニウム合金製であってＴ６処理（熱処理）を施されている。
【００３１】
図２（ａ）に示す熱伝導部材１５を複数、水素貯蔵タンク１１の素材である円筒内に配列すれば、各熱伝導部材１５及び各形状保持部材２０が弾性変形して図１（ｂ）に示す形状に保持される。図２（ａ）に鎖線で示す熱伝導部材１５の形状は、水素貯蔵タンク１１の素材である円筒内に配列した後の形状である。
【００３２】
形状保持部材２０を止着した熱伝導部材１５を水素貯蔵タンク１１の素材である円筒内に収容した後、該円筒の両端を絞る加工が行なわれる。この絞り加工により図１（ａ）に示す形状の水素貯蔵タンク１１が形成される。
【００３３】
絞り加工後の水素貯蔵タンク１１は、再度Ｔ６処理を施される。この熱処理では、例えば５１５°Ｃで加熱してアルミニウム合金の固溶化（溶体化）が行なわれ、その後に水冷による急冷が行なわれる。
【００３４】
弾性変形させて水素貯蔵タンク１１内に収容された熱伝導部材１５の材質は、Ａ６０６１（アルミニウム合金）であり、熱伝導部材１５に面接合した状態で止着された形状保持部材２０の材質は、銅である。Ａ６０６１の融点は、略６５２°Ｃであり、銅の融点は、略１０８５°Ｃである。水素貯蔵タンク１１に施されるＴ６処理（熱処理）に対する銅のバネ性保持能力は、水素貯蔵タンク１１に施されるＴ６処理（熱処理）に対するＡ６０６１（アルミニウム合金）のバネ性保持能力よりも高い。
【００３５】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）熱伝導部材１５は、アルミニウム合金製であり、形状保持部材２０は、銅製である。そのため、再度のＴ６処理に対する形状保持部材２０のバネ性保持能力が熱伝導部材１５よりも高い。つまり、Ｔ６処理によって熱伝導部材１５のバネ性が失われても形状保持部材２０のバネ性が残る。その結果、再度のＴ６処理後においても、熱伝導部材１５の内面１６１，１７１，１８１に沿って止着された形状保持部材２０のバネ性が熱伝導部材１５の形状を保持し、再度のＴ６処理後においても熱伝導部材１５の形状が保持される。
【００３６】
（２）熱伝導部材１５の内面１６１，１７１，１８１に面接合するように形状保持部材２０を止着（全面で面接合）した構成では、熱伝導部材１５の形状保持の確実性が最も高い。
【００３７】
（３）水素貯蔵タンク１１の中心軸Ｌから周壁に向かって延びる形状の主部１６，１７を備えた熱伝導部材１５の形状は、水素貯蔵タンク１１の中心軸Ｌ側の水素吸蔵合金１９にて発生した熱を水素貯蔵タンク１１の周壁１１０に伝えて放熱性を高める上で好ましい。
【００３８】
（４）形状保持部材２０が熱伝導部材１５に対して分割室１５１側にあり、熱伝導部材１５の連結部１８が水素貯蔵タンク１１の周壁１１０に接触している。形状保持部材２０を分割室１５１側に配置した構成では、熱伝導部材１５と水素貯蔵タンク１１の周壁１１０とを直接接触させることができる。これは、水素吸蔵合金１９にて発生した熱を水素貯蔵タンク１１の周壁１１０に効率良く伝える上で好適な構成である。
【００３９】
（５）一般的に銅の方がアルミニウム合金よりも高価であるので、銅製の形状保持部材２０を熱伝導部材１５の素材である平板１５Ａの面積よりも少なくなるように使用した構成は、コストに関して有利である。
【００４０】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
○図３に示す第２の実施形態のように、筒状フィルタ１４に嵌合された筒部２４と、筒部２４から水素貯蔵タンク１１の周壁１１０に向けて延びる複数の主部２５とからなる熱伝導部材２６の採用も可能である。主部２５の片面には形状保持部材２７が全面結合して止着されており、主部２５の先端側が水素貯蔵タンク１１の周壁１１０に弾性変形によって押圧されながら接触している。鎖線で示す主部２５及び鎖線で示す形状保持部材２７は、熱伝導部材２６を水素貯蔵タンク１１内に収容する前の自然状態の形状を示す。形状保持部材２７は、水素貯蔵タンク１１の中心軸Ｌの軸方向へ間隔を置いて複数配置してもよい。あるいは、主部２５と略同形同大の形状保持部材２７と主部２５とを１対１に止着してもよい。
【００４１】
○図４に示す第３の実施形態のように、筒状フィルタ１４に嵌合された筒部２８と、筒部２８から水素貯蔵タンク１１の周壁１１０に向けて渦巻形状に延びる主部２９とからなる熱伝導部材３０の採用も可能である。主部２９の片面には形状保持部材３１が全面結合して止着されており、主部２９の先端側が水素貯蔵タンク１１の周壁１１０に弾性変形によって押圧されながら接触している。鎖線で示す主部２９及び形状保持部材３１は、熱伝導部材３０を水素貯蔵タンク１１内に収容する前の自然状態の形状を示す。形状保持部材３１は、水素貯蔵タンク１１の中心軸Ｌの軸方向へ間隔を置いて複数配置してもよい。あるいは、主部２９と略同形同大の形状保持部材３１を主部２９に１対１に止着してもよい。
【００４２】
○扇形状の平板を円錐台形状に丸めた熱伝導部材を用いてもよい。
○第１の実施形態において、形状保持部材２０を熱伝導部材１５の外面側に設けてもよい。
【００４３】
○第１の実施形態において、熱伝導部材１５の素材である平板と形状保持部材２０の素材である平板とが同形同大であってもよい。
○形状保持部材の材質としてステンレス鋼を用いてもよい。
【００４４】
○熱伝導部材の素材として孔あきのパンチングメタルを用いてもよい。
○形状保持部材の素材として孔あきのパンチングメタルを用いてもよい。
○第１の実施形態における熱伝導部材１５を水素貯蔵タンク１１の中心軸Ｌの軸方向へ複数配列し、隣り合う熱伝導部材１５の連結部１８を周方向にずらした構成としてもよい。第２，３の実施形態においても同様の構成を採用してもよい。
【００４５】
○第１〜第３の実施形態における主部の一方の片面に複数の受熱フィンを設けてもよい。形状保持部材は、主部の他方の片面に止着される。
○熱伝導部材に形状保持部材を複数箇所でスポット溶接して止着してもよい。
【００４６】
○熱伝導部材に形状保持部材をネジ止めしてもよい。
○熱伝導部材と形状保持部材とを摩擦圧接によって互いに止着してもよい。
前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
【００４７】
（イ）熱伝導部材に形状保持部材を全面で面接合して熱伝導部材と形状保持部材とが一体化されている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の水素貯蔵装置。
（ロ）前記熱伝導部材の材質は、アルミニウム合金であり、前記形状保持部材は、ステンレス鋼である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の水素貯蔵装置。
【００４８】
（ハ）前記熱処理は、Ｔ６処理である請求項１乃至請求項６、前記（イ），（ロ）項のいずれか１項に記載の水素貯蔵装置。
（ニ）前記水素吸蔵材は、粉末の水素吸蔵合金である請求項１乃至請求項６、前記（イ），（ロ），（ハ）項のいずれか１項に記載の水素貯蔵装置。
【符号の説明】
【００４９】
１１…水素貯蔵タンク。１１０…周壁。１５，２６，３０…熱伝導部材。１５１…分割室。１６，１７，２５，２９…主部。１６１，１７１…内面。１８…連結部。１８１…内面。１９…水素吸蔵材としての水素吸蔵合金。２０，２７，３１…形状保持部材。Ｌ…中心軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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