(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を水素化物の形態で貯蔵するタンクであって、
長手軸（Ｘ）と、
第１部分（Ｉ）と第２部分（ＩＩ）により形成されるライナと、
アセンブリプレート（２）と、
前記第１部分（Ｉ）に収容された第１熱交換器（１２）と、
前記第２部分（ＩＩ）に収容された第２熱交換器（１２）と、
水素貯蔵材料のためのスペースと、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器を熱伝導剤の供給・排出手段に接続する熱交換器接続手段と、
水素の供給回収手段に接続するための水素交換接続手段と、
を備えており、
前記第１部分（Ｉ）と前記第２部分（ＩＩ）の各々は、閉塞された第１長手端部（４．１）と開放された第２長手端部（４．２）を備えるシェル（３）を有しており、
前記第１部分（Ｉ）と前記第２部分（ＩＩ）は、前記アセンブリプレート（２）によって、それぞれの前記第２長手端部（４．２）において接合されることにより、前記第１部分（Ｉ）の内部空間と前記第２部分（ＩＩ）の内部空間が同一圧力となるように構成されており、
前記熱交換器接続手段は、前記アセンブリプレート（２）と一体にされている、
タンク。
【請求項２】
前記シェル（３）は、バレル（４）と、前記閉塞された第１長手端部（４．１）を形成する半球状の底部（６）を有している、
請求項１に記載のタンク。
【請求項３】
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器は、複数のチューブ（１６）を有しており、
熱伝導剤は、前記チューブ（１６）内を通って前記タンクの前記第１部分（Ｉ）と前記第２部分（ＩＩ）を循環する、
請求項１または２に記載のタンク。
【請求項４】
前記アセンブリプレート（２）は、熱伝導剤を分配する少なくとも１つの分配キャビティ（２０）と少なくとも１つの排出キャビティ（２２）を有しており、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の各々における前記複数のチューブの第１群は、前記分配キャビティ（２０）内に開口しており、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の各々における前記複数のチューブの第２群は、前記排出キャビティ（２２）内に開口しており、
前記第１群のチューブの各々は、前記半球状の底部（６）において、前記第２群のチューブの少なくとも１つに接続されている、
請求項２を引用する請求項３に記載のタンク。
【請求項５】
前記アセンブリプレートは、２つのハーフプレートから構成されており、
前記２つのハーフプレートは、それらの間に前記分配キャビティ（２０）と前記排出キャビティ（２２）を形成している、
請求項４に記載のタンク。
【請求項６】
前記分配キャビティ（２０）と前記排出キャビティ（２２）の圧潰を防ぐために、前記２つのハーフプレートの間で前記長手軸（Ｘ）に沿って延びる複数のブレースを備えており、
前記複数のブレースは、ボビン状の形状を有している、
請求項５に記載のタンク。
【請求項７】
前記アセンブリプレート（２）は、前記分配キャビティ（２０）内に開口する少なくとも１つの径方向に延びる開口（２６）、および前記排出キャビティ（２２）内に開口する少なくとも１つの径方向に延びる開口（２８）を有しており、
前記開口（２６、２８）は、前記熱伝導剤の供給・排出手段に接続されるように構成されている、
請求項４から６のいずれか一項に記載のタンク。
【請求項８】
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の各々における前記第１群のチューブは、同じ前記分配キャビティ（２０）内に開口しており、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の各々における前記第２群のチューブは、同じ前記排出キャビティ（２２）内に開口している、
請求項４から７のいずれか一項に記載のタンク。
【請求項９】
前記シェル（３）の前記閉塞された第１長手端部（４．１）内に配置された複数の接続チャンバ（２９）を備えており、
前記第１群のチューブと前記第２群のチューブは、前記接続チャンバ（２９）内に開口している、
請求項４から８のいずれか一項に記載のタンク。
【請求項１０】
前記複数の接続チャンバの圧潰を防ぐために当該複数の接続チャンバの少なくとも１つの内部に配置された複数のブレースを備えており、  
前記複数のブレースは、前記長手軸（Ｘ）と平行に延びており、ボビン状の形状を有している、
請求項９に記載のタンク。
【請求項１１】
前記第１群のチューブの各々と前記第２群のチューブの各々は、Ｕ字チューブを形成しており、
前記Ｕ字チューブの底は、前記シェル（３）の前記閉塞された第１長手端部内に配置されている、請求項４から８のいずれか一項に記載のタンク。
【請求項１２】
前記水素交換接続手段は、前記第１部分（Ｉ）を通過する少なくとも１つの接続チューブ（３０）、および前記第２部分（ＩＩ）を通過する少なくとも１つの接続チューブを含んでいる、
請求項１から１１のいずれか一項に記載のタンク。
【請求項１３】
前記接続チューブ（３０）は、前記第１部分（Ｉ）の内部空間と前記第２部分（ＩＩ）の内部空間を直接連結するクローフット接続部（３２）を形成している、
請求項１２に記載のタンク。
【請求項１４】
前記第１部分（Ｉ）と前記第２部分（ＩＩ）の各々は、ねじとナットの組または溶接により前記アセンブリプレート（２）に固定されるフランジ（１０）を含んでいる、
請求項１から１３のいずれか一項に記載のタンク。
【請求項１５】
前記水素貯蔵材料のためのスペースは、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器により形成されている、
請求項１から１４のいずれか一項に記載のタンク。
【請求項１６】
水素貯蔵材料を備えた請求項１から１５のいずれか一項に記載のタンク。
【請求項１７】
請求項３を引用する請求項１６に記載のタンクの製造方法であって、
前記第１部分（Ｉ）と前記第２部分（ＩＩ）の各々の前記シェル（３）を作製し、
水素貯蔵材料が充填された前記第１熱交換器（１２）と前記第２熱交換器（１２）を、前記複数のチューブの端部により前記アセンブリプレートに装着し、
前記第１部分（Ｉ）を形成する前記シェルの内部に前記第１熱交換器（１２）を配置し、
前記第２部分（ＩＩ）を形成する前記シェルの内部に前記第２熱交換器（１２）を配置し、
前記第１部分（Ｉ）を形成するシェル（３）と前記第２部分（ＩＩ）を形成するシェル（３）を前記アセンブリプレート（２）に組み付ける、
製造方法。
【請求項１８】
前記アセンブリプレートは、前記第１部分（Ｉ）を形成するシェル（３）と前記第２部分（ＩＩ）を形成するシェル（３）が組み付けられる２つのハーフプレートから構成されており、
前記第１熱交換器の前記複数のチューブは、前記２つのハーフプレートの一方に固定され、
前記第２熱交換器の前記複数のチューブは、前記２つのハーフプレートの他方に固定される、
請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記シェルは、半球状の端部により閉塞されたバレルを含んでおり、
前記バレルは、その開放端にフランジを備えており、
前記第１部分（Ｉ）と前記第２部分（ＩＩ）の組み付けは、前記フランジと前記２つのハーフプレートを通過するねじとナットの組によって、あるいは溶接によって行われる、請求項１７または１８に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属水素化物の形態で水素を貯蔵するタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
特に石油埋蔵量の減少のため、石油に代わるエネルギーが求められている。これらのエネルギー源について将来性のある方向の１つは、電気を発生させるために燃料電池で使用されうる水素である。
【０００３】
水素は、宇宙空間および地球上で非常に広く存在する元素であり、石炭、天然ガス、または他の炭化水素から発生されうるが、例えば太陽または風力エネルギーにより発生される電気を使用した単純な水の電気分解によっても発生されうる。
【０００４】
水素電池は、ある種の用途、例えば自動車において既に使用されている。しかしながら、特に、講じなければならない安全対策と水素貯蔵の困難さゆえに、まだそれほど普及していない。
【０００５】
水素は、３５０から７００バールの圧縮水素の形態で貯蔵されうるが、これが安全上の問題を引き起こす。すなわち、これらの圧力に耐えうるタンクが用意される必要がある。また、これらのタンクが車両に設置される場合は、当然ながら衝撃にさらされる。
【０００６】
水素は液体状での貯蔵が可能であるが、低い貯蔵収率しか確保されておらず、長期間の貯蔵は可能でない。正常な圧力および温度条件で一定容積の水素が液体状から気体状へ移行すると、約８００倍という容積の増大が生じる。液体状の水素のためのタンクは、概して機械的衝撃にする耐性を十分に備えていないため、深刻な安全上の問題を引き起こす。
【０００７】
水素化物の形態の「固体」水素と呼ばれるものの貯蔵も可能である。この方式は、かなりの容積密度の貯蔵を可能にし、水素チェーン、つまり生産から異なるエネルギーへの変換までの全収率に対する貯蔵エネルギーの影響を最小にしつつ、適度な水素圧力を利用する。
【０００８】
水素化物の形態での固体水素の貯蔵の原理は、以下の通りである。ある種の材料、特にある種の金属は、水素を吸い込んで水素化物を形成する（この反応は吸蔵と呼ばれる）能力を有する。形成される水素化物は再び、水素ガスおよび金属となりうる。この反応は脱離と呼ばれる。吸蔵または脱離は、水素の分圧および温度に応じて行なわれる。
【０００９】
金属粉末またはマトリクスＭにおける水素の吸蔵および脱離は、以下の反応に従って行なわれる。
【数１】
0006285867.tif 000002
ここで、Ｍは金属粉末またはマトリクスであり、ＭＨｘは金属水素化物である。
【００１０】
例えば、水素と接触する金属粉末が使用され、吸蔵現象が起こり、金属水素化物が形成される。水素の放出は、脱離のメカニズムに従って行なわれる。
【００１１】
水素の貯蔵は発熱反応、つまり熱を放出するものであり、一方で水素の放出は吸熱反応、つまり熱を吸収するものである。
【００１２】
特に、金属粉末への水素の迅速な充填が求められる。そのため、当該充填の間に生じた熱は、金属粉末またはマトリクスへの水素吸蔵の遅延を避けるように排出されなければならない。水素が放出されると、熱が吸収される。
【００１３】
そのため、タンクは、熱伝達媒体が循環する回路を含む熱交換器を備えている。この回路は、タンク外側の回路、吸蔵のために水素をタンクへ導入する手段、および脱離段階での水素回収手段に接続されている。
【００１４】
吸蔵段階とこれに続く脱離段階は、「水素化物化サイクル」と呼ばれる。
【００１５】
タンクは、水素の圧力に耐えうるものでなければならない。本出願では、絶対値が１〜３０バールの範囲である圧力差を対象とするが、当然ながら、使用される水素化物の種別に応じて、この圧力差は増減しうる。水素化物を使用するこの種の貯蔵と加圧状態の水素の貯蔵との「ハイブリッド化」も考えられうる。現在、圧力差は１〜３００バールのみならず、１〜７００バールにも及んでいる。
【００１６】
この要件を容易に充足することは、特に車両に搭載されるタンクの質量軽減を考慮した場合に、より困難である。
【００１７】
特許文献１には、水素化物の形態で貯蔵される水素用タンクが記載されている。当該タンクは、中央筒状部と２つの半球状長手方向端部とで構成されるシェルを含んでいる。半球状端部の一方と筒状部とは、ステンレス鋼から一体に製作される。やはりステンレス鋼で製作された第２の半球状端部が、熱交換器の設置の後でネジ結合により装着される。そして、水素の圧力に対するタンクの耐性を高めるように、炭素繊維製の組成物でシェルがコーティングされる。熱交換器のブレードを境界とするスペースの内側で、水素化物がシェルに貯蔵される。
【００１８】
シェルの製作と同じく熱交換器の導入は複雑であり、２段階で行われることを要する。
【００１９】
特許文献２にも、中央筒状部と２つの半球状長手方向端部とで構成されるシェルで構成された水素タンクが記載されている。当該タンクの全体は、鋼からなる。端部の各々は開口部を有し、一方は水素の供給および水素の収集を、他方は熱伝達媒体の循環を許容する。このタンクは分解が容易でないため、タンク内側での作業を困難にしている。加えて、シェルが溶接により製作される場合には、グローブボックスを用いて作業を行なうことを要する。水素化物が空気に対して非常に敏感であるからである。この事実は、製造工程を複雑にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０１８８８４７号公報
【特許文献２】国際出願公開第２００７／０１１４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
よって、本発明の目的は、従来技術のタンクと比較して質量が軽減され、構造が比較的単純な水素貯蔵タンクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の目的は、シェルと複数の熱交換器を備えるタンクにより達成される。当該シェルは、水素化物を格納し、水素圧に耐える。当該シェルは、２つの部品からなる。当該２つの部品の各々は、一端が閉塞され、他端が開放されている。当該２つの部品は、それぞれの開放端によりアセンブリプレートに接続される。熱伝導剤は複数の熱交換器内を循環する。熱伝導剤は、アセンブリプレートを通じて供給される。
【００２３】
換言すると、２つのハーフタンクが、熱伝導剤のタンク内への供給を確保する中央のプレートにより連結される。これにより、全体が気密的に形成される。このタンクは、製造が容易であり、熱交換器と水素化物は、容易にシェルの内部に配置される。
【００２４】
加えて、２つのハーフタンクは、等しい水素圧とされるため、アセンブリプレートの両面は、同一の圧力にさらされる。すなわち、曲げ応力にさらされない。これにより構成の自由度が高まり、厚みを増す必要がなくなる。また、タンク質量の低減が可能となる。
【００２５】
２つのハーフタンクは、半球状の底部を有することが非常に好ましい。本明細書において「半球状」とは、半球形（すなわち一定の半径を有する半球）と平坦な底部を有する半球の間の範囲にある形状を意味する。このような形状を有する部材を「凸状底部」とも称する。
【００２６】
タンクが半球状の端部を有する場合、水素圧力を保持する形状に平坦な表面がないという事実により、圧力に対する優れた耐性と質量の軽減が得られる。
【００２７】
本発明の一態様によれば、材料への吸蔵により水素を貯蔵するタンクが提供される。前記タンクは、長手軸を有している。前記タンクは、第１部分と第２部分を備えている。前記第１部分と前記第２部分の各々は、閉塞された第１長手端部と開放された第２長手端部を備えるシェルを有している。前記タンクは、アセンブリプレートを備えている。前記第１部分と前記第２部分は、前記アセンブリプレートによって、それぞれの前記第２長手端部において接合される。前記第１部分と前記第２部分の内部空間は同一圧力となるように構成されている。前記タンクは、各々が前記第１部分と前記第２部分の一方に収容された２つの熱交換器と、水素貯蔵材料のためのスペースを備えている。前記タンクは、前記アセンブリプレートと一体にされた前記熱交換器内を循環する熱伝導剤の供給・排出手段への接続手段と、水素の供給・回収手段も備えている。
【００２８】
有利な一実施形態においては、前記シェルは、各々バレルと、前記閉塞された第１長手端部を形成する半球状の底部を有している。
【００２９】
前記熱交換器は、例えば、複数のチューブを有している。流体が当該チューブの内部を通って前記タンクの前記第１部分と前記第２部分を循環する。
【００３０】
一実施形態においては、前記アセンブリプレートは、熱伝導剤を分配する少なくとも１つの分配キャビティと少なくとも１つの排出キャビティを有している。前記熱交換器における前記複数のチューブの第１群は、前記分配キャビティ内に開口している。前記熱交換器における前記複数のチューブの第２群は、前記排出キャビティ内に開口している。前記第１群のチューブの各々は、前記半球状の底部のレベルにおいて、前記第２群のチューブの少なくとも１つに接続されている。
【００３１】
前記アセンブリプレートは、それらの間に前記分配キャビティと前記排出キャビティを形成する２つのハーフプレートから構成されていることが好ましい。前記タンクは、前記２つのハーフプレート内で長手方向を向いた複数のブレースを備えうる。前記複数のブレースは、ボビン状の形状を有していることが好ましい。
【００３２】
前記アセンブリプレートは、前記分配キャビティ内に開口する少なくとも１つの径方向に延びる開口、および前記排出キャビティ内に開口する少なくとも１つの径方向に延びる開口を有しうる。これらの開口は、前記熱伝導剤の供給・排出手段に接続されるように構成されている。
【００３３】
好ましくは、前記２つの熱交換器における前記第１群のチューブは、同じ前記分配キャビティ内に開口しており、前記２つの熱交換器における前記第２群のチューブは、同じ前記排出キャビティ内に開口している。
【００３４】
一実施形態においては、前記タンクは、前記複数のシェルの各第１長手端部のレベルに配置された複数の接続チャンバを備えている。前記第１群のチューブと前記第２群のチューブは、前記接続チャンバ内に開口している。好ましくは、前記接続チャンバの少なくとも１つの内部に複数のブレースが配置されている。前記複数のブレースは、長手方向を向いてボビン状の形状を有している。
【００３５】
別実施形態においては、前記第１群のチューブの各々と前記第２群のチューブの各々は、Ｕ字チューブを形成している。前記Ｕ字チューブの底は、前記シェルの前記第１長手端部のレベルに配置されている。
【００３６】
前記熱交換接続手段は、前記第１部分における前記バレルの壁または前記アセンブリプレートを通過する少なくとも１つの接続チューブ、および前記第２部分における前記バレルまたは前記アセンブリプレートを通過する少なくとも１つの接続チューブを含みうる。
【００３７】
前記接続チューブは、前記第１部分と前記第２部分における水素圧チャンバを直接連結するクローフット接続部を形成していることが好ましい。
【００３８】
前記第１部分と前記第２部分の各々は、ねじとナットの組または溶接により前記アセンブリプレートに固定されるフランジを含みうる。
【００３９】
好ましくは、前記水素貯蔵材料のためのスペースは、前記熱交換器により形成されている。
【００４０】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様は、吸蔵により水素を貯蔵するタンクであって、本発明に係るタンクと水素貯蔵材料を備えている。
【００４１】
本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様に係るタンクの製造方法が提供される。前記方法においては、
前記第１部分と前記第２部分の前記シェルを作製し、
水素貯蔵材料が充填された各熱交換器を、前記複数のチューブの端部により前記アセンブリプレートに装着し、
前記熱交換器を前記第１部分と前記第２部分を形成する前記シェルの内部に配置し、
前記シェルを前記アセンブリプレートに組み付ける。
【００４２】
前記アセンブリプレートが２つのハーフプレートから構成されている場合、前記熱交換器の前記複数のチューブは、前記２つのハーフプレートの一方に固定され、前記２つのハーフプレートは、前記シェルが組み付けられる際に組み立てられる。
【００４３】
例えば、前記シェルは、半球状の端部により閉塞されたバレルを含んでおり、前記バレルは、その開放端にフランジを備えている。前記第１部分と前記第２部分の組み付けは、前記フランジと前記２つのハーフプレートを通過するねじとナットの組によって、あるいは溶接によって行なわれる。
【００４４】
以下の説明および添付の図面を参照することにより、本発明がよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る水素タンクの側面図である。
【図２】図１のタンクに係る第１の実施形態の一部を破断して示す斜視図である。
【図３】タンクに係る第２の実施形態の図１におけるＡ−Ａ面に沿う断面図である。
【図４】図２のタンクの変形例を詳細に示す図である。
【図５】変形例に係る図４のタンクにおけるアセンブリプレートのレベルの断面図である。
【図６】タンクに係る第２の実施形態の図１におけるＢ−Ｂ面に沿う断面図である。
【図７】第２の実施形態に係るタンクの上部のＢ−Ｂ面に直交する面に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１は、本発明の一実施形態に係るタンクの外観図である。当該タンクは、Ｘ方向に沿って延び、水素貯蔵材料を収容している。
【００４７】
当該タンクは、第１部分Iと第２部分IIを含んでいる。第１部分Iと第２部分IIは、アセンブリプレート２において接合されている。第１部分Iと第２部分IIの各々は、サブアセンブリを形成している。２つのサブアセンブリIとIIは同様であるため、サブアセンブリIのみについて詳細に説明する。
【００４８】
サブアセンブリI、IIとアセンブリプレート２は、タンクを形成している。
【００４９】
非常に有利である図示の例においては、サブアセンブリＩは、長手軸Ｘを有するシェル３を含んでいる。シェル３は、バレル４と半球状部６により形成されている。半球状部６は、バレル４の第１長手端部４．１を気密的に閉塞している。この形状は、圧力下において非常に良好な性能を提供する。
【００５０】
図示の実施形態においては、バレル４は円形の断面を有している。バレル４の第２長手端部４．２は、開放されており、シェル３をアセンブリプレート２に固定する手段８が設けられている。
【００５１】
図示の実施形態においては、固定手段８は、フランジ１０を含んでいる。フランジ１０は、バレル４の第２長手端部４．２に固定されており、ねじとナットの組（図示せず）によりアセンブリプレート２に接合されるべく構成されている。そのため、フランジ１０とアセンブリプレート２には、穿孔が形成されている。
固定の方法は、この例に限定されるものではない。バレル４とアセンブリプレート２の気密的接合を確保可能なあらゆる手段が本発明の範囲内である。例えば、フランジ１０またはアセンブリプレート２を切削して形成した首部に配置されたＯリングが挙げられる。溶接により組立てがなされてもよい。この場合、通常大型化を伴うねじとナットによる接合を排除してフランジ１０を小型化できる。これにより、タンクの質量が低減される。
【００５２】
図２は、図１のタンクに係る第１の実施形態（より具体的には、サブアセンブリＩ）を一部破断して示している。サブアセンブリＩＩの内部は透視的に示されている。
サブアセンブリIは、熱交換器１２を含んでいる。熱交換器１２は、水素化物材料が配置される空間を形成している。この熱交換器１２は、水素貯蔵材料による水素の吸蔵中に熱を取り出し、水素の脱離に必要な熱を供給するように構成されている。
【００５３】
熱交換器１２は、複数のブレード１４からなる。複数のブレード１４は、加熱あるいは冷却される水素を貯蔵するための複数の区画を相互に分離している。また、熱交換器１２は、複数のブレード１４により形成された構造内に、熱の取出しあるいは取入れのための熱伝導剤循環路を有している。この循環路は、タンクの外部における回路と接続されるように構成されている。また、この循環路は、タンクを通じた熱伝導剤の循環を確保することにより、均一な熱の取出しや取入れを可能にしている。
【００５４】
タンクの長手軸Ｘは、水平に向けられるように構成されている。図示の実施形態においては、横ブレードが多くのレベルを分離しており、各レベルは、複数の縦ブレードにより複数の区画に分割されている。複数の縦ブレードは、長手軸Ｘと平行に延び、長手軸Ｘに対して横方向に並んでいる。熱伝導剤循環路は、複数のチューブ１６を含んでいる。複数のチューブ１６は、長手方向に延びており、横ブレードと縦ブレードの交差部に形成された長手通路内に配置されている。図３は、複数の区画を形成している複数のブレードと複数のチューブ１６の横断面を示している。
【００５５】
この構造は、タンク全体にわたる水素貯蔵材料の分配と閉じ込めを確実にすることにより、当該材料の区画化を可能にする点において有利である。
【００５６】
熱交換器の内部循環路の外部回路への接続は、アセンブリプレート２によりなされる。これにより、熱伝導流体がバレル４の第２長手端部４．２から第１長手端部４．１へ循環し、排出されるべく再び第２長手端部４．２に戻るように循環路が構成される。
【００５７】
図２の実施形態においては、アセンブリプレート２は、２つのキャビティ２０、２２を有している。２つのキャビティ２０、２２は、隔壁２４により気密的に隔てられている。これらのキャビティは、「ウォーターボックス」と称される。キャビティ２０、２２の一方は、分配キャビティである。キャビティ２０、２２の他方は、収集・排出キャビティである。また、アセンブリプレート２は、径方向に延びる穿孔２６、２８を有している。穿孔２６は、分配キャビティに開口しており、熱伝導剤の導入を可能にしている。穿孔２８は、排出キャビティに開口しており、熱伝導剤の排出を可能にしている。
【００５８】
熱交換器が２ｎ本のチューブを有するとした場合、ｎ本のチューブ１６がキャビティ２０、２２の各々に開口する。熱伝導剤は、バレル４の第２長手端部４．２におけるｎ本の供給チューブ１６内を第１長手端部４．１へ循環し、第１長手端部４．１におけるｎ本の戻りチューブ内を第２長手端部４．２へ循環する。
【００５９】
複数のチューブ１６は、様々な方法によりアセンブリプレート２に固定される。これにより、複数のチューブ１６のアセンブリプレート２への機械的保持と、熱伝導剤回路と水素環境の機密的分離が提供される。例えば、ビーディングなどの機械的手法が用いられる。Ｏリングシールなどのジョイントが各チューブとプレートとの間に設けられうる。あるいは、複数のチューブは、アセンブリプレートに直接溶接や蝋付けされうる。
【００６０】
２つのハーフプレート２．１、２．２からなるアセンブリプレート２は、複数のチューブ１６のプレート２への固定と気密状態の確保を可能にする。複数のチューブ１６は、組立前にハーフプレート２．１、２．２の各々へ固定されることが好ましい。例えば、これらの２つのハーフプレート２．１、２．２は、ねじ止めにより互いに組み付けられる。例えば、２つのハーフプレート２．１、２．２間の気密的結合は、Ｏリングにより確保される。この種の組立ては、分解可能なタンクを提供する。あるいは、２つのハーフプレート２．１、２．２は、溶接により結合されうる。各ハーフプレートは、隔壁により隔てられた２つの凹部を有している。２つのハーフプレートが組み付けられるとき、各部品の隔壁と凹部が揃えられ、隔壁２４により隔てられたキャビティ２０、２２が形成される。
【００６１】
図２のタンクの製作法の変形例を詳細に示す図４に示すように、水素ガスの圧力によるキャビティ２０、２２の圧潰を防ぐために、ハーフプレート２．１とハーフプレート２．２の間に、長手軸Ｘと平行に複数のブレース２５が配置されていることが非常に好ましい。複数のブレース２５は、ボビン形状を有することが非常に好ましい。すなわち、各ブレース２５は、径大の長手両端部と径小の中央部を有し、これらを滑らかに接続する輪郭形状を有している。この形状は、キャビティ２０、２２の壁に対するピン接触圧を分散させることにより、壁へのピンの圧入の影響を抑制するという利点を有している。
【００６２】
加えて、径小の中央部は、キャビティ２０、２２における熱伝導流体の移動長をより長くし、流体負荷の損失を防止することにより、キャビティ内の流体圧力をより均一にする。均一な圧力は、交換器内の各チューブにおける流体の均一な分布を保証する。
図４の変形例に係るタンクのキャビティ２０、２２におけるレベルの断面を示す図５は、ハーフプレート２．１を通過する複数のチューブ１６の端部と複数のブレース２５を正面視で示している。
【００６３】
図示の例においては、ｎ本の供給チューブ内の熱伝導剤がｎ本の戻りチューブへ流れるようにするために、第１長手端部のレベルにおいて、複数のチューブ１６がウォーターボックス２９にも開口することが好ましい。
【００６４】
例えば、このウォーターボックス２９は、隔壁を有していない。
【００６５】
ウォーターボックス２９は、全ての供給チューブを同時に全ての戻りチューブに接続するため、タンク質量のさらなる低減が可能となる。ウォーターボックス２９は熱交換器に結合されることが好ましい。このとき、複数のチューブとウォーターボックスの接続はシェル３の外側でなされる。これにより、組立てが簡略化される。複数の熱伝導剤チューブとウォーターボックス２９のシェル３の外側における組み付け作業は、ウォーターボックス２９の壁に対する組付けの実行を可能にし、ビーディングのような機械的組付け、溶接や蝋付け、あるいは気密ジョイントにより、気密性が確保される。
【００６６】
この第２実施形態は、供給チューブと戻りチューブの間の封止を確保する手段を必要としないという利点を有している。
【００６７】
例えば、複数のウォーターボックスが、２枚の金属板と周壁により作製される。水素の圧力により複数のウォーターボックスが圧潰しないように、複数のブレースが、２枚の金属板の間に規則的に配列される。これらのブレースも、ボビン形状を有するように作製されることが好ましく、キャビティ２０、２２に関して説明したのと同様の利点を有する。
複数のブレードは、間にある熱伝導剤用の導管から直接的に形成されてもよい。この場合、例えば、コネクタがアセンブリプレート２に取り付けられ、導管に押し入れられる。溶接や蝋付けの作業は、例えば、複数のブレードとアセンブリプレートの間の封止を確保する。
【００６８】
サブアセンブリＩ、ＩＩの各々は、例えば水素セルへの供給に必要とされる水素の供給回収手段にも接続される。図示の実施形態においては、水素の供給回収手段への接続は、接続チューブ３０によりなされる。接続チューブ３０は、フランジ１０の近傍においてバレル４の壁を気密的に通過している。接続チューブ３０とサブアセンブリＩＩの接続チューブとは、単一のクローフット接続部３２により形成されることが好ましい。クローフット接続部３２は、流体の流れを同一圧力の２つの流れに分配する。したがって、２つのサブアセンブリＩ、ＩＩは、同じ導管により同時に供給される。この接続部３２は、両サブアセンブリにおいて同一の圧力を得ることを簡易な方法で可能にする。体積も低減される。
あるいは、タンクへの供給手段との接続は、フランジ１０を通じてなされうる。フランジの近傍あるいはフランジを通じての接続は、水素と熱伝導流体の供給流が近接するという利点を有する。
【００６９】
あるいは、水素供給手段との接続は、凸状の底部６においてなされてもよい。
【００７０】
複数の区画は、水素に対して封止されない。シェルに注入された水素は、複数のブレード（特に横ブレード）の間を循環し、全区画内の材料に吸蔵される。
【００７１】
回収に際しては、全区画から脱離した水素が接続部３０により回収される。接続部の数を削減するために、単一の接続部が水素の回収と供給に用いられることが好ましい。しかしながら、回収と供給が別体である２つの接続部を通じて行なわれるタンクもまた本発明の範疇である。
【００７２】
図６と図７に示す第２の実施形態は、熱交換器の設計が第１の実施形態と異なり、その他の構造的特性は、同様または同一である。図６と図７に示したタンクにおいては、バレルの底部のレベルにおいて、曲げ部３４により供給チューブが戻りチューブと一体とされている。これにより、当該チューブは供給用であると同時に戻り用となり、ウォーターボックス２９は省略される。この実施形態は、供給チューブと戻りチューブ間の封止をより簡単に形成できるという利点を有している。
【００７３】
図２のタンクを製造する工程の例について以下説明する。
【００７４】
後に最初の水素の吸蔵中に粉末状に還元されるキャリブレーション済み材料のブロックが複数の区画に充填される。あるいは、吸蔵・脱離サイクルを経たか否かによらず既に粉末状態に還元済みの水素化物が直接複数の区画に充填される。
【００７５】
交換器は、複数の区画に水素化物を１つずつ充填することにより、あるいは幾つかの区画に水素化物を同時に充填することにより、段階的に組み立てられる。ロボット充填装置が有利に使用されうる。
【００７６】
あるレベルにおける複数の区画が充填されると、空の区画を含むレベルが充填済みレベルの位置に配置され、新たな充填工程が行なわれる。全てのレベルがスーパーインポーズされると、充填は完了される。図７は、サブアセンブリＩの上部における複数のレベルのスーパーインポジションを示している。
【００７７】
区画の充填を行なわずにタンクが組み立てられてもよく、例えば別の製造ユニットにより、後で区画の充填が行なわれる。この場合、区画の充填後に複数のレベルを１つずつ組み立てることを可能にするため、複数のチューブはウォーターボックス２９に溶接されない。
【００７８】
次の工程において、各熱交換器はウォーターボックスに組み付けられる。そして、溶接または延伸圧延により、サブアセンブリＩの熱交換器における複数のチューブ１６は、ハーフプレート２．１に固定され、サブアセンブリＩＩの熱交換器における複数のチューブ１６は、ハーフプレート２．２に固定される。そして、各熱交換器がシェル３に取り付けられる。これにより、２つのサブアセンブリＩ、ＩＩが作製される。そして、フランジ１０を貫通するねじとナットの組を用いて、２つのハーフプレート２．１、２．２が接触状態とされることにより、２つのサブアセンブリが組み付けられる。２つのハーフプレート２．１、２．２の間、およびフランジ１０と２つのハーフプレート２．１、２．２との間に、封止ジョイントが設けられうる。図示の実施形態においては、排出キャビティ２０と同様に、分配キャビティ２２は、２つのサブアセンブリＩ、ＩＩに共通である。
【００７９】
図２においては、サブアセンブリＩＩのキャビティ２０、２２に開口している複数のチューブの端部が示されている。この簡略化された形態は、アセンブリプレートの薄型化を可能にし、タンク質量をさらに低減する。しかしながら、アセンブリプレートがサブアセンブリＩ、ＩＩの一方専用の複数のキャビティを有するタンク、１つの分配キャビティと２つの回収キャビティ（あるいはその逆）を有するタンクもまた、本発明の範疇である。
【００８０】
図示の実施形態においては、２つのサブアセンブリは同一の長手方向寸法を有している。しかしながら、例えば一体化を容易にするために、両者は異なる長手方向寸法を有しうる。この場合、接続部３２が２つのサブアセンブリの水素圧を瞬時に平衡させることができれば、均一な水素の供給が常時確保される。
【００８１】
図示の実施形態においては、外部システムへのタンクの接続部は、アセンブリプレートのレベルに集約されていることが非常に好ましい。しかしながら、接続部は、タンクの端部レベルに設けられてもよい。
【００８２】
バレル４、半球状端部６、およびフランジ１０は、一体に形成されてもよいし、複数の部品が溶接やコールドフランジングにより組み立てられてもよい。これら３つの部品は、同じ材料からなってもよいし、異なる材料からなってもよい。
【００８３】
水素貯蔵部はまだ定位置にないため、溶接工程はもはや問題ではなく、開放空間にて実施されうる。
【００８４】
シェル保持部材は、金属材料で形成されうる。金属材料の例としては、Ｐ３５５ＮＬ２鋼、３１６Ｌなどのステンレス鋼、その他水素圧に耐えうることが規則で認められているものが挙げられる。あるいは、シェルは、内側シェルと外側シェルのような複数の部品から構成されうる。この場合、ライナとも称される内側シェルは、水素気密性を確保する機能を有する。外側シェルは、収容された水素の圧力に起因する機械的ストレスに耐えるように構成される。外側シェルは、例えば、ポリマー樹脂でバインドされたガラス繊維、炭素繊維、またはケブラー（登録商標）繊維のフィラメント巻線により形成されうる。内側シェルは、アルミニウムやステンレス鋼などの金属で形成されることにより「III型シェル」と称され、ポリマー材料で形成されることにより「IV型シェル」と称される。
【００８５】
複数のシェルが独立して作製され、次いで水素貯蔵材料が充填された例えばブロック形状の熱交換器が当該シェルに導入されることによって２つのサブアセンブリＩ、ＩＩが形成され、次いでこれらがアセンブリプレートに組み付けられることにより、タンクの製造が特に簡単とされる。加えて、接続部が簡易化される。
【００８６】
複数の熱交換器と外部回路の接続にアセンブリプレートを用いることにより、タンクの製造、特に封止が簡単になる。加えて、アセンブリプレート内に配置された複数の同じウォーターボックスから２つの熱交換器を供給することにより、必要な部品数が削減され、タンク質量が低減される。
【００８７】
水素貯蔵材料は、例えば、Ｍｇ、Ｍｇ−Ｎｉ、Ｍｇ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｆｅ、Ｔｉ−Ｍｎ、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｖ、Ｍｎ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ、Ｔｉ−Ｖ−Ｆｅを主成分として構成されうる。水素吸蔵能力は、水素貯蔵材料によっては、使用される圧力および温度に依存して変化する。アラネート（ＮａＡｌＨ４）などの軽元素を含む複合化学水素化合物、ＬｉＢＨ４、ＮａＢＨ４などＬｉおよびＢを主成分とする水素化物、イミドやアミドなど、水素を吸蔵するその他の材料が、本発明について記載した構成に用いられうる。
【００８８】
２つのシェルが同一の長手方向寸法を有する場合、製造を要する種類の異なる部品数が削減され、さらにコストが低減される。
【００８９】
２つのサブアセンブリについて他の構造を有する熱交換器が使用されうることは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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