(57)【要約】【課題】必要時にタンク本体内の圧力を容易かつ適正に低下させることができるようにする。【解決手段】水素吸蔵用合金を貯蔵する水素吸蔵用合金貯蔵タンクにおいて、それぞれ独立してタンク本体１の内部に連通する第１リリーフ通路１２と第２リリーフ通路１４とを備え、この第１リリーフ通路１２に、タンク本体１内の圧力上昇により開弁してタンク本体１内の圧力を外部に逃がす圧力感応式の第１リリーフ弁１１を設けるとともに、上記第２リリーフ通路１４に、雰囲気温度の上昇により開弁してタンク本体１内の圧力を外部に逃がす温度感応式の第２リリーフ弁１３を設けた。【選択図】　図１
2004011765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素吸蔵用合金を貯蔵する水素吸蔵用合金貯蔵タンクにおいて、それぞれ独立してタンク本体の内部に連通する第１リリーフ通路と第２リリーフ通路とを備え、この第１リリーフ通路に、タンク本体内の圧力上昇により開弁してタンク本体内の圧力を外部に逃がす圧力感応式の第１リリーフ弁を設けるとともに、上記第２リリーフ通路に、雰囲気温度の上昇により開弁してタンク本体内の圧力を外部に逃がす温度感応式の第２リリーフ弁を設けたことを特徴とする水素吸蔵用合金貯蔵タンク。
【請求項２】
温度感応式の第２リリーフ弁として、所定温度で栓材が溶融することにより第２リリーフ通路を連通状態とする溶栓を使用したことを特徴とする請求項１記載の水素吸蔵用合金貯蔵タンク。
【請求項３】
所定温度以上に加熱された場合に強度が顕著に低下する傾向にあるアルミニウム合金によりタンク本体を形成し、このアルミニウム合金の強度が顕著に低下する温度よりも低い温度で第２リリーフ弁が開弁するように、この第２リリーフ弁の開弁温度を設定したことを特徴とする請求項１または２記載の水素吸蔵用合金貯蔵タンク。
【請求項４】
タンク本体の長手方向両側部に、第２リリーフ弁を有する第２リリーフ通路をそれぞれ配設したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の水素吸蔵用合金貯蔵タンク。
【請求項５】
水素吸蔵用合金を貯蔵する水素吸蔵用合金貯蔵タンクにおいて、タンク本体内の圧力上昇により開弁してタンク本体内の圧力を外部に逃がす圧力感応式のリリーフ弁を備え、この圧力感応式リリーフ弁が開弁状態となった場合に、その開弁状態を保持する保持機構を上記リリーフ弁に設けたことを特徴とする水素吸蔵用合金貯蔵タンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の水素エンジンおよび燃料電池等に使用される水素を吸蔵する水素吸蔵用合金貯蔵タンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平６−２０１０９８号公報に示されるように、水素吸蔵用合金を貯蔵するための貯蔵タンクにおいて、タンク本体の壁部を、内壁と、この内壁の外側に空間をあけて配設された外壁とからなる内外２重構造とし、上記内壁と外壁との間の空間部に、水素吸蔵用合金の酸化を抑制する酸化抑制剤を設け、タンク本体の壁部が破損した場合に、上記水素吸蔵用合金を酸化抑制剤に触れさせることにより、水素吸蔵用合金が外部に飛散して急激な酸化反応が起こるという事態の発生を抑制できるようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにタンク本体の壁部を二重構造とし、壁部の破損時等に水素吸蔵用合金の酸化を抑制する酸化抑制剤を設けた構造とした場合には、衝突事故の発生時等に、水素吸蔵用合金が外部に飛散して空気中の酸素に触れても、急激な酸化反応が起こるのを抑制できるという利点を有する反面、タンク本体の壁部を二重構造とすることにより構造が複雑になるとともに、タンク全体の容量に比べて貯蔵可能な合金量が制限されるという問題がある。
【０００４】
また、高圧ガスボンベ等においては、ボンベ内の圧力が許容値以上に上昇することに起因したタンクの損傷を防止することを目的として、ボンベ内の圧力が所定値以上に上昇した場合に開弁するばね式開閉弁からなる圧力感応式のリリーフ弁を設け、ボンベ内の圧力が許容値以上に上昇する前に、上記リリーフ弁を開弁状態としてタンク本体内の圧力を外部に逃がすことにより、ボンベ内の圧力が許容値以上に上昇するのを防止することが行われている。
【０００５】
上記圧力感応式のリリーフ弁を水素吸蔵用合金貯蔵タンクに設けた場合には、何らかの原因でタンク本体内の圧力が上昇した場合に、上記リリーフ弁が開弁状態となってタンク本体内の圧力を外部に逃がすことにより、この圧力上昇に起因したタンク本体の損傷を防止することが可能である。しかし、上記圧力感応式のリリーフ弁が開弁状態となってタンク本体内の圧力が低下すると、ばねの付勢力に応じてリリーフ弁が再び閉弁状態となり、その閉弁圧力に相当した圧力がタンク本体内に残存することになる。このため、火災発生時等に、タンク本体の壁面が加熱されて壁面強度が低下した場合には、上記残存圧力に応じて水素吸蔵用合金貯蔵タンクのタンク本体が破損する可能性があり、このような事態の発生を防止し得るようにすることが望まれていた。
【０００６】
また、自動車用の天然ガスタンク等において、はんだ合金からなる栓材が所定温度で溶融してリリーフ通路を開弁状態とするように構成されたいわゆる溶栓を設けることにより、タンク本体が加熱された場合に、その内部圧力が過度に上昇することに起因したタンク本体の損傷を防止することが行われている。上記溶栓を水素吸蔵用合金貯蔵タンクに設けることも考えられるが、水素吸蔵用合金貯蔵タンクの内部には、水素を吸蔵した合金が貯蔵されており、この合金が加熱されると、吸蔵された水素が放出されてタンク本体内の圧力が急上昇する傾向がある。したがって、火災発生時等に、上記溶栓が所定温度に加熱されて開弁状態となる前に、タンク本体内の圧力が許容応力以上に上昇するのを防止するには、上記栓材の溶融温度をかなり低い温度、例えば４０°Ｃ程度に設定する必要があり、何らかの原因で雰囲気温度が上昇した場合に、上記溶栓が開放される誤作動が生じ易いという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、必要時にタンク本体内の圧力を容易かつ適正に低下させることができる水素吸蔵用合金貯蔵タンクを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、水素吸蔵用合金を貯蔵する水素吸蔵用合金貯蔵タンクにおいて、それぞれ独立してタンク本体の内部に連通する第１リリーフ通路と第２リリーフ通路とを備え、この第１リリーフ通路に、タンク本体内の圧力上昇により開弁してタンク本体内の圧力を外部に逃がす圧力感応式の第１リリーフ弁を設けるとともに、上記第２リリーフ通路に、雰囲気温度の上昇により開弁してタンク本体内の圧力を外部に逃がす温度感応式の第２リリーフ弁を設けたものである。
【０００９】
上記構成によれば、タンク本体が加熱されて水素が放出される等によりタンク本体内の圧力が上昇すると、圧力感応式の第１リリーフ弁が開弁状態となってタンク本体内の圧力が外部に逃がされるため、タンク本体内の圧力が過度に上昇することが防止される。また、上記第１リリーフ弁の開弁によりタンク本体内の圧力が低下すると、上記第１リリーフ弁が再び閉弁して、その閉弁圧力に相当した圧力がタンク本体内に残存した状態で、上記タンク本体がさらに加熱されると、温度感応式の第２リリーフ弁が開弁して上記残存圧力が外部に逃がされるため、タンク本体が加熱されることに起因して壁面強度が低下した場合においても、上記残存圧力に起因してタンク本体が損傷するのを防止することが可能となる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、上記請求項１記載の水素吸蔵用合金貯蔵タンクにおいて、温度感応式の第２リリーフ弁として、所定温度で栓材が溶融することにより第２リリーフ通路を連通状態とする溶栓を使用したものである。
【００１１】
上記構成によれば、圧力感応式の第１リリーフ弁の開弁によりタンク本体内の圧力が低下することにより、上記第１リリーフ弁が再び閉弁して、その開弁圧力に相当した圧力がタンク本体内に残存した状態で、タンク本体がさらに加熱されると、上記溶栓の栓材が溶融することにより第２連通路が連通状態に維持されるため、タンク本体内の圧力が外部圧力と等しくなるまで低下することになる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、上記請求項１または２記載の水素吸蔵用合金貯蔵タンクにおいて、所定温度以上に加熱された場合に強度が顕著に低下する傾向にあるアルミニウム合金によりタンク本体を形成し、このアルミニウム合金の強度が顕著に低下する温度よりも低い温度で第２リリーフ弁が開弁するように、この第２リリーフ弁の開弁温度を設定したものである。
【００１３】
上記構成によれば、タンク本体が加熱されてタンク本体の強度が低下する前に、温度感応式の第２リリーフ弁が開弁状態となってタンク本体内の圧力が低下することになる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３の何れかに記載の水素吸蔵用合金貯蔵タンクにおいて、タンク本体の長手方向両側部に、第２リリーフ弁を有する第２リリーフ通路をそれぞれ配設したものである。
【００１５】
上記構成によれば、タンク本体の長手方向両側部の何れか一方のみが加熱された場合においても、その部分に設けられた温度感応式の第２リリーフ弁が開弁状態となってタンク本体内の圧力を確実に低下させることが可能となる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、水素吸蔵用合金を貯蔵する水素吸蔵用合金貯蔵タンクにおいて、タンク本体内の圧力上昇により開弁してタンク本体内の圧力を外部に逃がす圧力感応式のリリーフ弁を備え、この圧力感応式リリーフ弁が開弁状態となった場合に、その開弁状態を保持する保持機構を上記リリーフ弁に設けたものである。
【００１７】
上記構成によれば、タンク本体が加熱されて水素が放出される等によりタンク本体内の圧力が上昇すると、圧力感応式のリリーフ弁が開弁状態となってタンク本体内の圧力が外部に逃がされるとともに、上記リリーフ弁が保持機構によって開弁状態に保持されるため、タンク本体内に圧力が残存することが防止されることになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクの実施形態を示している。この水素吸蔵用合金貯蔵タンクは、アルミニウム合金等からなるタンク本体１と、その長手方向の両端部近傍に配設された一対の隔壁板２ａ，２ｂと、その内方側に配設された焼結金属板またはメッシュ材等の通気性を有する素材からなる一対のフィルター板３ａ，３ｂとを有し、これらのフィルター板３ａ，３ｂによって区画された中央貯蔵部４内に、粉末状のマグネシウム系金属材等からなる水素吸蔵用合金５が収容されている。
【００１９】
上記タンク本体１の長手方向両端部を被覆する端板１ａ，１ｂには、上記フィルター板３ａ，３ｂを通して中央貯蔵部４内に水素を供給するための一対の水素供給管６ａ，６ｂがそれぞれ上記隔壁板２ａ，２ｂを貫通した状態で設置されている。また、上記両端板１ａ，１ｂの一方（図１の左側に位置する端板１ａ）には、温水または冷水等からなる温度調節用の流体をタンク本体１の一端部側に供給する流体供給管７が接続されるとともに、上記両端板１ａ，１ｂの他方（図１の右側に位置する端板１ｂ）には、上記流体をタンク本体１の他端部側から外部に導出するため流体導出管８が接続されている。さらに、上記タンク本体１内には、上記流体供給管７から一方の端板１ａと隔壁板２ａの間に供給された流体を、他方の端板１ｂと隔壁板２ｂとの間に向けて流動させるための複数本の連通管１０が上記中央貯蔵部４を貫通するように所定間隔で配設されている。
【００２０】
上記タンク本体１の長手方向の一端部には、タンク本体１内の圧力上昇により開弁してタンク本体１内の圧力を外部に逃がす圧力感応式の第１リリーフ弁１１を備えた第１リリーフ通路１２が、上記端板１ｂおよび隔壁板２ｂを貫通した状態で接続されている。また、上記タンク本体１の両端部には、雰囲気温度の上昇により開弁してタンク本体１内の圧力を外部に逃がす温度感応式の第２リリーフ弁１３を備えた第２リリーフ通路１４が、上記第１リリーフ通路１２とは独立した位置において上記両端板１ａ，１ｂおよび隔壁板２ａ，２ｂを貫通した状態で接続されている。
【００２１】
上記圧力感応式の第１リリーフ弁１１は、図３に示すように、連通路を有する弁ケース１５と、この弁ケース１５の上流側の開口部、つまりタンク本体１側に位置する開口部を開閉する弁体１６と、この弁体１６を閉止方向に付勢する圧縮コイルばね１７とを有するばね式開閉弁からなっている。そして、上記第１リリーフ弁１１の上流側部に位置する第１リリーフ通路１２ａ内の圧力が所定値以上になると、上記弁体１６が圧縮コイルばね１７の付勢力に抗して後退する（図３の矢印に示す方向に移動する）ことにより、上記第１リリーフ弁１１が開弁状態となり、上記第１リリーフ弁１１の上流側部の圧力が所定値未満になると、上記弁体１６が圧縮コイルばね１７の付勢力に応じて前進することにより、上記第１リリーフ弁１１が閉弁状態となるように構成されている。
【００２２】
上記第１リリーフ弁１１の開弁圧力は、タンク本体１の強度に対応して設定され、タンク本体１内の圧力が上昇してタンク本体１の壁面が破断に至る前に、上記第１リリーフ弁１１が開弁状態となってタンク本体１内の圧力を外部に逃がすようになっている。具体的には、タンク本体１内の圧力が１．４ＭＰａを超えて上昇するのを防止するため、上記第１リリーフ弁１１の開弁圧力が１．４ＭＰａ程度に設定されている。なお、図３において、１８は、上記弁ケース１５の上流側部をシールするためのＯリングである。
【００２３】
また、温度感応式の第２リリーフ弁１３は、図４に示すように、連通路を有する弁ケース１９と、この弁ケース１９の連通路内に充填されたはんだ合金等からなる栓材２０と、上記弁ケース１９の下流側端部、つまりタンク本体１側と反対側に位置する部位を被覆するように設置された被覆材２１とを有する溶栓からなっている。そして、上記弁ケース１９および栓材２０が所定温度に加熱されると、栓材２０が溶融状態となるとともに、第２リリーフ弁１３の上流側部に位置する第２リーフ通路１４ａに作用するガス圧等に応じて上記被覆板２１が突き破られることにより、図４の仮想線で示すように、上記第２リリーフ弁１３の下流側に位置する第２リリーフ通路１４ｂに設けられた栓材溜まり２２内に栓材２０が流入し、上記第２リリーフ弁１３の連通路が開放されて第２リリーフ通路１４が連通状態となるように構成されている。
【００２４】
上記第２リリーフ弁１３の開弁温度（栓材２０の溶融温度）は、タンク本体１を構成するアルミニウム合金の強度が温度上昇に応じて顕著に低下する温度に基づいて設定されている。具体的には、タンク本体１を構成するアルミニウム合金は、その温度が１５０°Ｃ以上になると、強度が顕著に低下する傾向があるため、上記栓材２０の溶融温度が１０５°Ｃ程度に設定されている。これにより、タンク本体１の温度が１５０°Ｃ以上となってその強度が低下する前に、上記第２リリーフ弁１３が開弁してタンク本体１内の圧力が第２リリーフ通路１４から外部に逃がされるようになっている。
【００２５】
上記水素吸蔵用合金貯蔵タンクは、車両等に搭載されるとともに、上記両水素供給管６ａ，６ｂには、図５に示すように、コントロールユニット２４により開閉制御される電磁弁２５ａ，２５ｂがそれぞれ設けられている。また、上記電磁弁２５ａ，２５ｂの設置部の下流側部において両水素供給管６ａ，６ｂが合流するとともに、この合流部の下流側部にカプラ２６が設けられている。さらに、上記水素吸蔵用合金貯蔵タンクの流体供給管７および冷却水導出管８には、それぞれカプラ２７，２８が設けられている。
【００２６】
そして、水素供給スタンド２９に設けられた水素供給ホース３０を、上記カプラ２６に接続して水素供給管６ａ，６ｂに連結するとともに、冷却水供給ホース３１および冷却水排出ホース３２を、上記カプラ２７，２８に接続して流体供給管７および冷却水導出管８にそれぞれ連結する。この状態で、上記冷却水供給ホース３１および流体供給管７を介してタンク本体１内の連通管１０に冷却水を供給するとともに、この冷却水を上記流体導出管８および冷却水排出ホース３２を介して循環させることにより、タンク本体１の内部を冷却しつつ、上記水素供給ホース３０から供給された水素を、タンク本体１の両端部から中央貯蔵部４内に交互に供給して水素吸蔵用合金５に吸蔵させる。
【００２７】
すなわち、コントロールユニット２９から出力される制御信号に応じ、上記両水素供給管６ａ，６ｂにそれぞれ設けられた電磁弁２５ａ，２５ｂの一方を開弁状態とするとともに他方を閉弁状態とし、かつ開弁される電磁弁２５ａ，２５ｂを順次変化させる制御を実行することにより、タンク本体１の両側から交互に水素を供給して水素吸蔵用合金５に吸蔵させるようにする。
【００２８】
上記水素吸蔵用合金タンクに吸蔵された水素を燃料として水素エンジン等を駆動する場合には、上記水素供給管６ａ，６ｂの合流部を、水素エンジンの燃料供給通路に接続して上記電磁弁２５ａ，２５ｂを開放するとともに、上記流体供給管７および冷却水導出管８に温水供給ホース３１および温水排出ホース３２をそれぞれ連結した状態で、タンク本体１の中央貯蔵部４内に温水を流動させて上記水素吸蔵用合金５を加熱することにより、この水素吸蔵用合金５から水素を放出させて上記水素エンジン等に供給する。
【００２９】
上記のように水素吸蔵用合金貯蔵タンクに、それぞれ独立してタンク本体１の内部に連通する第１リリーフ通路１２と第２リリーフ通路１４とを設け、この第１リリーフ通路１２に、タンク本体１内の圧力上昇により開弁してタンク本体１内の圧力を外部に逃がす圧力感応式の第１リリーフ弁１１を設けるとともに、上記第２リリーフ通路１４に、雰囲気温度の上昇により開弁してタンク本体１内の圧力を外部に逃がす温度感応式の第２リリーフ弁１３を設けたため、必要時にタンク本体１内の圧力を容易かつ適正に低下させることにより、タンク本体１の損傷を効果的に防止することができる。
【００３０】
すなわち、火災発生時等に、タンク本体１が加熱されて水素吸蔵用合金５から水素が放出されることによりタンク本体１内の圧力が所定圧力以上に上昇すると、上記圧縮コイルばね１７の付勢力に抗して弁体１６が後退することにより、圧力感応式の第１リリーフ弁１１が開弁状態となるため、タンク本体１内の圧力が外部に逃がされることになる。したがって、タンク本体１内の圧力が上記第１リリーフ弁１１の開弁圧力以上に上昇するのを防止することができる。
【００３１】
また、上記第１リリーフ弁１１が開弁状態となってタンク本体１内の圧力が低下すると、上記第１リリーフ弁１１が圧縮コイルばね１７の付勢力に応じて再び閉弁状態となり、その閉弁圧力に相当した圧力がタンク本体１内に残存することになる。この状態で、上記タンク本体１がさらに加熱されると、上記栓材２０が溶融することにより温度感応式の第２リリーフ弁１３が開弁するため、上記残存圧力が外部に逃がされることになる。したがって、タンク本体１が所定温度に加熱されることにより壁面強度が低下した場合においても、上記残存圧力に起因してタンク本体１が破損する等の事態が発生するのを効果的に防止できるという利点がある。
【００３２】
上記のように構成された本発明例に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクと、上記温度感応式の第２リリーフ弁１３および第２リリーフ通路１４を省略した点のみが上記タンクと相違する比較例に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクとを、実験室内で加熱して徐々に昇温させた場合におけるタンク内温度と、タンク内圧力の上昇状態等を観測する実験を行ったところ、図６（ａ），（ｂ）および図７に示すようなデータが得られた。図６（ａ）は、本発明例に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクに満杯量の水素を吸蔵させた場合のデータを示し、第６図（ｂ）は、本発明例に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクに満杯量の１／５だけ水素を吸蔵させた場合のデータを示している。また、図７は、比較例に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクに満杯量の水素を吸蔵させた場合のデータを示している。
【００３３】
上記図６（ａ）に示すように、本発明例に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクに満杯の水素を吸蔵させた場合には、加熱開始直後に水素吸蔵用合金から多量の水素が放出されることによりタンク内圧力が急上昇し、実験開始後の１．３分が経過した時点で、圧力感応式の第１リリーフ弁１１が開弁状態となってタンク内圧力が外部に逃がされた後、第１リリーフ弁１１が閉弁状態となった。そして、実験開始後の３．７分が経過した時点で、温度感応式の第２リリーフ弁１３が開放し始めてタンク内圧力が徐々に低下した。なお、上記第２リリーフ弁１３が開放し始めた時点では、タンク内温度は１００°Ｃ以下であり、上記第２リリーフ弁１３を構成する栓材２０の溶融温度（１０５°Ｃ）よりも低い温度である。これは加熱が開始されて上記水素吸蔵用合金５から水素が放出される際に多量の熱が奪われるために、タンク内温度の上昇度合いが上記第２リリーフ弁１３の設置部に比べて低くなるためであると考えられる。
【００３４】
また、図６（ｂ）に示すように、本発明例に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクに満杯量の１／５だけ水素を吸蔵させた場合には、加熱開始直後に放出される水素量が比較的少ないため、タンク内圧力が徐々に上昇して実験開始後の３．１分が経過した時点で、圧力感応式の第１リリーフ弁１１が開弁状態となってタンク内圧力が外部に逃がされた後、第１リリーフ弁１１が閉弁状態となった。そして、実験開始後の６．７分が経過した時点で、温度感応式の第２リリーフ弁１３が開弁状態となってタンク内圧力が急激に低下し始めた。
【００３５】
これに対して図７に示すように、第２リリーフ弁１３のない比較例に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクでは、実験開始後の１．３分が経過した時点で、圧力感応式の第１リリーフ弁１１が開弁状態となってタンク内圧力が外部に逃がされた後、圧縮コイルばね１７の付勢力に応じて第１リリーフ弁１１が閉弁し、１．４ＭＰａ前後の内部圧力が残留した状態で、タンク内温度が時間の経過とともに徐々に上昇し、実験開始後の３４分が経過した時点で、タンク本体１が破裂した。
【００３６】
上記実験データから、温度感応式の第２リリーフ弁１３がなく、圧力感応式の第１リリーフ弁１１のみを有する比較例に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクでは、タンク本体１内に所定圧の内部圧力が残留することに起因してタンク本体１が損傷するのを防止することができないことが確認された。また、上記水素吸蔵用合金貯蔵タンクを加熱すると、水素吸蔵用合金５から水素が放出されることにより、加熱開始直後からタンク本体１内の圧力が急上昇する傾向があるため、上記圧力感応式の第１リリーフ弁１１がない場合には、加熱直後の早い段階でタンク本体１が破裂する可能性が高いことがわかる。
【００３７】
これに対して圧力感応式の第１リリーフ弁１１と温度感応式の第２リリーフ弁１３との両方を有する本発明に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクでは、加熱開始後の早い段階で第１リリーフ弁１１が開放状態となるとともに、第１リリーフ弁１１が閉弁した後に、上記第２リリーフ弁１３が開放状態となることにより、タンク本体１内に残留した内部圧力が外部に逃がされることにより、タンク本体１の損傷を効果的に防止できることが確認された。
【００３８】
なお、上記溶栓からなる第２リリーフ弁１３に代え、バイメタルを備えた温度感応式の開閉弁を使用することもできるが、上記溶栓からなる第２リリーフ弁１３を設けた場合には、この溶栓の栓材２０を溶融させて連通路を開放することにより、簡単な構成でタンク１内の内部圧力を外部圧力と等しくなるまで低下させることができるとともに、上記栓材２０の材質を変更させることにより、第２リリーフ弁１３の開弁温度を容易かつ適正に変化させることができるという利点がある。
【００３９】
また、上記実施形態に示すように、アルミニウム合金によりタンク本体１を形成した場合には、タンク本体１を容易かつ任意の形状に形成することができるとともに、その重量を軽量化することができる。上記アルミニウム合金は、温度が１５０°Ｃ以上になると、その強度が顕著に低下する傾向にあるので、この強度が顕著に低下する温度よりも低い温度で第２リリーフ弁１３が開弁状態となるように、この第２リリーフ弁１３の開弁温度を設定することにより、タンク本体１が加熱されてその強度が低下する前に、上記タンク本体１内の圧力を低下させ得るように構成することが望ましい。
【００４０】
上記溶材２０の溶融温度が１７７°Ｃに設定された溶栓からなる第２リリーフ弁１３を備えた水素吸蔵用合金貯蔵タンクに満杯量の水素を吸蔵させた状態で、このタンクを実験室内で加熱して徐々に昇温させた場合におけるタンク内温度と、タンク内圧力の上昇状態等を観測する実験を行ったところ図８に示すようなデータが得られた。このデータから、タンク本体１を構成する材料の強度が顕著に低下する温度よりも高い温度に設定した場合においても、タンク本体１の破裂現象が発生することはないことが確認された。しかし、加熱開始後に１７．５分が経過するまで上記第２リリーフ弁１３が閉弁状態に維持され、その間はタンク本体１内に所定の残留圧力が保持されるため、上記タンク本体１を構成する材料の強度が顕著に低下する温度よりも低い温度で、第２リリーフ弁１３を開弁させるように構成することが望ましい。
【００４１】
また、上記実施形態では、タンク本体１の長手方向両側部に、第２リリーフ弁１３を有する第２リリーフ通路１４をそれぞれ配設したため、タンク本体１の長手方向両側部の何れか一方のみが加熱された場合においても、その部分に設けられた温度感応式の第２リリーフ弁１３を開弁状態とすることにより、タンク本体１内の圧力を確実に低下させてタンク本体１の損傷を防止できるという利点がある。
【００４２】
さらに、図４に示すように、上記第２リリーフ弁１３の設置部の下流側に位置する第２リリーフ通路１４ｂに栓材溜まり２２を設け、この栓材溜まり２２内に、溶融状態となった栓材２０を流入させるように構成した場合には、第２リリーフ弁１３が開弁状態となった後、上記栓材２０により弁ケース１９の連通路が再び覆われて第２リリーフ通路１４が閉塞状態となるという事態の発生を効果的に防止し、上記第２リリーフ弁１３の開弁状態を維持できるという利点がある。
【００４３】
特に、図１に示すように、第２リリーフ通路１４の下流側端部を上方に向けて設置することにより、第２リリーフ弁１３が開放状態となって外部に導出された水素を車体等の上方側に逃がすように構成した場合には、上記水素を安全に排出することができるとともに、第２リリーフ通路１４の下流側部が、上記溶融した栓材２０により閉塞されるという事態の発生を効果的に防止することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、タンク本体１の長手方向両端部に水素供給管６ａ，６ｂを設け、タンク本体１の両端部から中央貯蔵部４内に水素を交互に供給して水素吸蔵用合金５に吸蔵させるように構成したため、上記水素供給時にタンク本体１が変形するという事態の発生を効果的に防止することができる。すなわち、上記タンク本体１の一端部側からのみ水素を供給するように構成した場合には、その供給圧力に応じて水素吸蔵用合金５がタンク本体１の他端部側に押しやられるとともに、水素の吸蔵に応じて上記合金５の体積が増大することにより、タンク本体１の他端部側の径が増大し易い傾向がある。これに対して上記のようにタンク本体１の両端部から中央貯蔵部４内に水素を交互に供給するように構成した場合には、水素の供給圧力に応じて水素吸蔵用合金５がタンク本体１の他端部側に押しやられるという事態の発生を防止できるため、タンク本体１の変形を効果的に抑制することができる。
【００４５】
上記構成に代え、タンク本体１の一端部側に水素供給管を設けるとともに、図９に示すように、タンク本体１内の他端部側に仕切り板３３をタンク本体１の長手方向に沿ってスライド可能に設置し、かつ上記仕切り板３３とタンク本体１の端板１ｂとの間に、金属製の多孔質体３４を設け、この多孔質体３４を上記水素の供給圧力に応じて変形させて、この供給圧力を吸収することにより、水素吸蔵用合金５がタンク本体１の他端部側に押しやられることに起因したタンク本体１の変形を抑制するようにしてもよい。
【００４６】
また、図１０に示すように、タンク本体１の内部を、その長手方向に区画する複数の区画壁板３５を固定し、この区画壁板３５によってタンク本体１の一端部側から供給された水素の圧力に応じて水素吸蔵用合金がタンク本体１の他端部側に押しやられるのを規制するようにした構造としてもよい。
【００４７】
図１１に示すように、複数のタンク本体１が並列に配設された構造において、各タンク本体１にそれぞれ温度感応タイプの第２リリーフ弁１３を有する第２リリーフ通路１４を配設するとともに、各タンク本体１に接続された第１リリーフ通路１２の合流部に単一の第１リリーフ弁１１を設け、各タンク本体１のいずれかの内部圧力が上記第１リリーフ弁１１の開弁圧力以上となった場合に、この第１リリーフ弁１１を開弁状態として内部圧力を外部に逃がすように構成してもよい。
【００４８】
また、図１２に示すように、各タンク本体１にそれぞれ接続された第２リリーフ通路１４を、銅管またはアルミニウム管等の熱良導体からなる導出通路３６に接続するとともに、この導出通路３６を各タンク本体１の上面に沿って配設し、かつ上記導出通路３６の端末部に単一の第２リリーフ弁１３を設けた構造としてもよい。この構成によると、タンク本体１が加熱されてその熱が上記第２リリーフ通路１４を介して第２リリーフ弁１３に伝達されると、この第２リリーフ弁１３が開弁状態となってタンク本体１内の圧力が外部に逃がされるため、タンク本体１が損傷するのを防止できるという利点がある。
【００４９】
図１３（ａ），（ｂ）に示すように構成された圧力感応式のリリーフ弁３７を水素吸蔵用合金貯蔵タンクに設けるとともに、上記リリーフ弁３７に、その開弁状態を保持する保持機構３８を設けた構造としてもよい。この保持機構３８は、リリーフ弁３７の弁ケース１５に支持された係合ピン３９と、この係合ピン３９を弁体１６に向けて圧縮コイルばねからなる付勢部材４０とを有し、タンク本体１内の圧力が上昇することにより、弁体１６が圧縮コイルばね１７の付勢力に抗して後退した場合に、図１３（ｂ）に示すように、上記係合ピン３９の先端部を弁体１６に形成された係合孔４１内に嵌入させることにより、上記リリーフ弁３７を開弁状態に保持するように構成されている。
【００５０】
上記構成によれば、タンク本体１が加熱されて水素が放出される等によりタンク本体１内の圧力が上昇すると、圧力感応式のリリーフ弁３７を開弁状態としてタンク本体１内の圧力を外部に逃がすとともに、上記保持機構３８によってリリーフ弁３７を開弁状態に保持することができるため、上記温度感応式の第２リリーフ弁１３を設けることなく、タンク本体１内に残存圧力に起因してタンク本体１が損傷するという事態の発生を効果的に防止することができる。
【００５１】
また、図１４に示すように、タンク本体１の一部に脆弱部４２を設けるとともに、この脆弱部４２の設置部を覆うカバー部材４３を設け、タンク本体１内の圧力が上昇した場合に、上記脆弱部４２を破断させるように構成してもよい。この構成によれば、タンク本体１内の圧力が上昇した場合に、上記脆弱部４２を破断させてタンク本体１内の圧力を外部に逃がすとともに、この破断部から流出した水素吸蔵用合金が外部に飛び散るのを上記カバー部材４３によって防止することができる。
【００５２】
さらに、図１５に示すように、タンク本体１の内面全体をネット材４４によって被覆し、タンク本体１の破断時に内部に収容された水素吸蔵合金が外部に飛散するのを、上記ネット材４４によって防止するようにしてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、水素吸蔵用合金を貯蔵する水素吸蔵用合金貯蔵タンクにおいて、それぞれ独立してタンク本体の内部に連通する第１リリーフ通路と第２リリーフ通路とを備え、この第１リリーフ通路に、タンク本体内の圧力上昇により開弁してタンク本体内の圧力を外部に逃がす圧力感応式の第１リリーフ弁を設けるとともに、上記第２リリーフ通路に、雰囲気温度の上昇により開弁してタンク本体内の圧力を外部に逃がす温度感応式の第２リリーフ弁を設けたため、タンク本体が加熱されて水素が放出される等によりタンク本体内の圧力が上昇すると、圧力感応式の第１リリーフ弁を開弁状態としてタンク本体内の圧力を外部に逃がすことにより、タンク本体内の圧力が過度に上昇するのを防止することができる。また、上記第１リリーフ弁が開弁してタンク本体内の圧力が低下した後、上記第１リリーフ弁が再び閉弁し、その閉弁圧力に相当した圧力がタンク本体内に残存した状態で、上記タンク本体がさらに加熱されると、温度感応式の第２リリーフ弁を開放させて上記残存圧力を外部に逃がすことにより、タンク本体が加熱されることに起因して壁面強度が低下した場合においても、上記残存圧力に起因してタンク本体が損傷するのを防止できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクの実施形態を示す正面断面図である。
【図２】上記水素吸蔵用合金貯蔵タンクの側面断面図である。
【図３】第１リリーフ弁の具体的構成を示す断面図である。
【図４】第２リリーフ弁の具体的構成を示す断面図である。
【図５】上記水素吸蔵用合金貯蔵タンクに対する水素の供給状態を示す説明図である。
【図６】本発明例に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクを加熱した場合のタンク内圧力及びタンク内温度の変化状態を示すグラフである。
【図７】比較例に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクを加熱した場合のタンク内圧力及びタンク内温度の変化状態を示すグラフである。
【図８】参考例に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクを加熱した場合のタンク内圧力及びタンク内温度の変化状態を示すグラフである。
【図９】本発明に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクの別の実施形態を示す部分断面図である。
【図１０】本発明に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクのさらに別の実施形態を示す部分断面図である。
【図１１】本発明に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクのさらに別の実施形態を示す斜視図である。
【図１２】本発明に係る水素吸蔵用合金貯蔵タンクのさらに別の実施形態を示す斜視図である。
【図１３】リリーフ弁の具体的構成を示す断面図である。
【図１４】タンク本体に脆弱部およびカバー部材を設けた例を示す正面断面図である。
【図１５】タンク本体にネット材を設けた例を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１　タンク本体
５　水素吸蔵用合金
１１　第１リリーフ弁
１２　第１リリーフ通路
１３　第２リリーフ弁
１４　第２リリーフ通路
２０　栓材
３７　圧力感応式のリリーフ弁
３８　保持機構
【図１】
2004011765.tif 000003
【図２】
2004011765.tif 000004
【図３】
2004011765.tif 000005
【図４】
2004011765.tif 000006
【図５】
2004011765.tif 000007
【図６】
2004011765.tif 000008
【図７】
2004011765.tif 000009
【図８】
2004011765.tif 000010
【図９】
2004011765.tif 000011
【図１０】
2004011765.tif 000012
【図１１】
2004011765.tif 000013
【図１２】
2004011765.tif 000014
【図１３】
2004011765.tif 000015
【図１４】
2004011765.tif 000016
【図１５】
2004011765.tif 000017