(57)【要約】【課題】  水素貯蔵材の高密度充填を行ない、容積あたりの水素貯蔵率を向上させるとともに、水素貯蔵材の取り出し等の作業を容易にする水素貯蔵装置を提供する。【解決手段】  水素貯蔵装置は、水素流通口を有する外容器（２）と、水素を吸蔵または放出する水素貯蔵材が充填され、外容器（２）の内部に取り外し可能に保持された内容器（１０）と、内容器（１０）に充填された水素貯蔵材を加熱する加熱機構と、を備える。これにより、水素貯蔵材の充填を高密度で均一に行なうことができ、容積あたりの水素貯蔵率を高めることができる。また、内容器（１０）は取り外し可能に保持されているため、内容器（１０）を取り外し、内容器（１０）に充填された水素貯蔵材ごとの取換えが容易になる。さらに、内容器（１０）ごとに水素貯蔵材を充填すればよいため、容易に圧縮充填することができる。【選択図】  図１
2007170604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素流通口を有する外容器と、
水素を吸蔵または放出する水素貯蔵材が充填され、前記外容器の内部に取り外し可能に保持された内容器と、
前記内容器に充填された前記水素貯蔵材を加熱する加熱機構と、を備えることを特徴とする水素貯蔵装置。
【請求項２】
前記内容器は、前記充填された水素貯蔵材を保持するカップ状の本体部および前記本体部に嵌合する蓋部から構成されていることを特徴とする請求項１記載の水素貯蔵装置。
【請求項３】
前記内容器は、水素の流通を可能とする多孔質の壁体により形成される貫通孔を有していることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の水素貯蔵装置。
【請求項４】
前記内容器は、前記外容器の内部に複数設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の水素貯蔵装置。
【請求項５】
前記加熱機構は、熱媒体を循環させる熱媒管を有し、
前記熱媒管は、前記内容器ごとに独立して加熱可能に構成されていることを特徴とする請求項４記載の水素貯蔵装置。
【請求項６】
互いに隣接する前記内容器の間に設けられた断熱部材を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の水素貯蔵装置。
【請求項７】
前記複数の内容器の間に設けられたスペーサーを更に備え、
前記複数の内容器は、水素流通性を有する壁体により形成されていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか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、水素を吸蔵放出する水素貯蔵材を用いて、水素の吸蔵放出を行なう水素貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水素貯蔵材を容器に充填し、水素の吸蔵および放出を行なう装置が知られている。そのような装置の中には、容器内を複数の部屋に仕切り、水素貯蔵材を充填したものもある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載される水素貯蔵装置は、密閉可能な容器内に複数個の独立した部屋を設け、この部屋にそれぞれ金属水素化合物を内蔵し、各部屋に水素導入孔を設けて構成されている。このような構成にすることで、内蔵された金属水素化合物に粗密が生じるのを防止して水素の拡散を促進し、水素の充填効率を向上させている。
【特許文献１】特開昭５５−８２９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の水素貯蔵装置は、充填した水素貯蔵材を取り出すことは想定しておらず、そのまま水素の吸蔵および放出を行なうものである。したがって、水素貯蔵材が劣化したり、仕切り内で粗密が生じたりしたときには、容器ごとまたは、容器の内容物全体をとりかえない限り、そのような不都合を解消することができない。また、特許文献１記載の水素貯蔵装置を作製する際には、仕切りを挿入する作業が必要になり、作業性が悪くなる。
【０００５】
一方、近年、無機錯体系の水素貯蔵材等、比重の小さい水素貯蔵材粉末を貯蔵容器に充填して用いるという需要があるため、さらに高密度充填を行ない、容積あたりの水素貯蔵率を向上させる技術が求められている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、水素貯蔵材の高密度充填を行ない、容積あたりの水素貯蔵率を向上させるとともに、水素貯蔵材の取り出し等の作業を容易にする水素貯蔵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）  上記の目的を達成するため、本発明に係る水素貯蔵装置は、水素流通口を有する外容器と、水素を吸蔵または放出する水素貯蔵材が充填され、前記外容器の内部に取り外し可能に保持された内容器と、前記内容器に充填された前記水素貯蔵材を加熱する加熱機構と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
このように、本発明の水素貯蔵装置は、外容器の内部に水素貯蔵材が充填された内容器が保持されているため、水素貯蔵材の充填を高密度で均一に行なうことができ、容積あたりの水素貯蔵率を高めることができる。また、内容器は取り外し可能に保持されているため、内容器を取り外し、内容器に充填された水素貯蔵材ごとの取換えが容易になる。さらに、内容器ごとに水素貯蔵材を充填すればよいため、容易に圧縮充填することができる。また、取り換えは内容器分の作業スペースで十分であるため、省スペース化にも寄与することができる。
（２）  また、本発明に係る水素貯蔵装置は、前記内容器は、前記充填された水素貯蔵材を保持するカップ状の本体部および前記本体部に嵌合する蓋部から構成されていることを特徴としている。
【０００９】
このように、内容器は本体部とこれに嵌合する蓋部を備えているため、蓋部により充填されている水素貯蔵材の漏出を防止することができる。その結果、内容器の取換え作業が容易になり作業性を向上させることができる。また、外容器を倒して使用することが可能となり、用途の可能性が広がる。
（３）  また、本発明に係る水素貯蔵装置は、前記内容器は、水素の流通を可能とする多孔質の壁体により形成される貫通孔を有していることを特徴としている。
【００１０】
このように、内容器は水素の流通を可能とする貫通孔を有しているため、外容器内部における水素の流通性を向上させることができる。その結果、流通性を保持しつつ水素貯蔵材を高密度で充填することができる。また、外部へ通じる水素流通管を貫通孔に挿入することで、外容器内で内容器を固定することができ、水素貯蔵装置を取扱いやすくすることができる。
（４）  また、本発明に係る水素貯蔵装置は、前記内容器は、前記外容器の内部に複数設けられていることを特徴としている。
【００１１】
これにより、水素貯蔵材を複数の内容器に分けて偏りのない効率的な充填を行なうことができる。その結果、水素貯蔵材の高密度充填を可能にすることができる。
（５）  また、本発明に係る水素貯蔵装置は、前記加熱機構は、熱媒体を循環させる熱媒管を有し、前記熱媒管は、前記内容器ごとに独立して加熱可能に構成されていることを特徴としている。
【００１２】
このように、本発明の水素貯蔵装置は内容器ごとに独立して加熱可能に構成されているため、内容器ごとの部分加熱を可能にし、水素の放出量を調整することができる。
（６）  また、本発明に係る水素貯蔵装置は、互いに隣接する前記内容器の間に設けられた断熱部材を更に備えることを特徴としている。
【００１３】
これにより、内容器の間に設けられた断熱部材で特定の内容器へ伝えられた熱が拡散するのを防止し、内容器ごとの部分加熱を効率化することができる。
（７）  また、本発明に係る水素貯蔵装置は、前記複数の内容器の間に設けられたスペーサーを更に備え、前記複数の内容器は、水素流通性を有する壁体により形成されていることを特徴としている。
【００１４】
このように、本発明の水素貯蔵装置は内容器の間にスペーサーを有しているため、内容器間の隙間で水素が流通しやすくなり、水素流通性を向上させて水素の放出や吸蔵を効率よく行なうことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る水素貯蔵装置によれば、外容器の内部に水素貯蔵材が充填された内容器が保持されているため、水素貯蔵材の充填を高密度で均一に行なうことができ、容積あたりの水素貯蔵率を高めることができる。また、内容器は取り外し可能に保持されているため、内容器を取り外し、内容器に充填された水素貯蔵材ごとの取換えが容易になる。さらに、内容器ごとに水素貯蔵材を充填すればよいため、容易に圧縮充填することができる。また、取り換えは内容器分の作業スペースで十分であるため、省スペース化にも寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明者らは、近年、無機錯体系の水素貯蔵材等、比重の小さい水素貯蔵材粉末を貯蔵容器に充填して用いたいという需要があることから、水素貯蔵材の高密度充填が可能な水素貯蔵装置の開発を試みた。その過程において、本発明者らは、容器中の水素貯蔵材の密度分布に偏りがある点に着目し、内容器に水素貯蔵材を充填したものを外容器に収容することにより、水素貯蔵材を高密度で充填できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１７】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。また、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
（実施形態１）
図１は、水素貯蔵装置１を示す斜視図である。水素貯蔵装置１は、外容器２、内容器１０、スペーサーおよび加熱機構から構成されている。スペーサーおよび加熱機構は、図１では省略されている。
【００１９】
外容器２は、外容器蓋部４および外容器本体部５から構成され、外容器蓋部４には、水素流通管７（水素流通口）が形成されている。外容器蓋部４および外容器本体部５は、互いに嵌合して閉じることにより、内部を密封し、所定の内圧に耐えうるように形成されている。なお、「嵌合」には、「螺合」も含むものとする。
【００２０】
外容器２の材料および形状は、特に限定はされないが、少なくとも水素貯蔵材が水素を放出させた場合の圧力に耐えうるものとする必要がある。外容器２は、たとえば１０ＭＰａまでの圧力に耐えうる材料および形状が選ばれる。図１に示す例では、外容器２は、円筒形に形成されている。このような形状とすることで、内部の圧力を分散することができ、耐圧強度を高めることができる。外容器２は、基本的には、水素の吸蔵および放出を行なうことができる強度を有している。ただし、水素の吸蔵も行なえる外容器２を形成した場合、外容器２の壁体の厚みが大きくなるため、水素貯蔵装置１の取扱いが難しくなる。したがって、外容器２は水素放出専用のものとし、水素を放出した水素貯蔵材を、水素を吸蔵したものに交換することで水素の供給を行なうこととすれば、外容器２の壁体の厚みを小さくして水素貯蔵装置１の取扱いを容易にすることができる。
【００２１】
外容器２は、内部に内容器を取り外し可能に収容している。外容器２が内容器を収容した状態では、外容器内面と内容器外面との間にはわずかな隙間が生じる。これにより、内容器の出し入れが容易になるとともに、その隙間を通って水素が流通するため、水素流通性が向上する。なお、図１に示す例では、外容器２は内部に内容器を６つ収容しているが、内容器の収容数はこれに限定されるわけではない。外容器２が複数の内容器を収容する場合には、水素貯蔵材１３を複数の内容器に分けて偏りのない効率的な充填を行なうことができる。その結果、水素貯蔵材１３の高密度充填を可能にすることができる。
【００２２】
また、水素貯蔵材を充填した内容器を外容器２内に収容する方式をとることにより、使用後の水素貯蔵材を取り出す際には、内容器を取り出し水素貯蔵材を取り出せばよいため、作業が容易となる。また、内容器に水素貯蔵材を充填する作業も内容器１０ごとに行なえばよいため、比較的小さいスペースで行なうことができ、省スペース化にも寄与することができる。
【００２３】
また、外容器２は、ヒータ等の加熱機構により加熱されることから、３００℃程度の温度上昇、降下の繰返しにも、変形や変質の少ないものが好ましい。水素流通管７は、水素貯蔵材１３から放出された水素または水素の吸蔵のために導入された水素を流通させる管である。図１の矢印Ａは、水素の流入および流出の方向を示している。
【００２４】
内容器１０は、外容器２の内部に収容されており、取外しが可能になっている。これにより、内容器１０を取り外し、内容器１０に充填された水素貯蔵材ごとの取換えが容易になる。さらに、内容器ごとに水素貯蔵材を充填すればよいため、容易に圧縮充填することができる。
【００２５】
図２は、内容器１０を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。図２に示すように、内容器１０は、内容器本体部１１（本体部）および内容器蓋部１５（蓋部）から形成されている。このように内容器蓋部１５を備えているため、内容器蓋部１５により充填されている水素貯蔵材の漏出を防止することができる。その結果、内容器の取換え作業が容易になり作業性を向上させることができる。また、外容器を倒して使用することが可能となり、用途の可能性が広がる。
【００２６】
内容器本体部１１（本体部）は、一方の底面が開口している円筒形状（カップ状）に形成されており、内部には水素貯蔵材１３が充填されている。外容器２の内部に水素貯蔵材１３が充填された内容器１０が保持されているため、水素貯蔵材１３の充填を高密度で均一に行なうことができ、容積あたりの水素貯蔵率を高めることができる。内容器１０の形状は、外容器２の内面の形状に基づいて高密度に収容可能な形状とするのが好ましいが、上記の形状に限定されるわけではない。水素貯蔵材１３の材料には、Ｌａ−Ｎｉ系、Ｔｉ−Ｃｒ−Ｖ系などの水素吸蔵合金、ＭｇＨ２などの金属水素化物、ＮａＡｌＨ４などアラネート系材料、リチウム−窒素系あるいはリチウム−ボロン系材料や、カーボンナノチューブなどのカーボン系材料の粉体系水素貯蔵材があるが、特に限定されない。
【００２７】
内容器本体部１１は、たとえば、溝が彫られ内容器蓋部１５に嵌合するように形成されている。内容器本体部１１は、上記の嵌合がなされる部分の内側面に突起等を設けて、内容器蓋部１５を係止できるような構成としてもよい。内容器蓋部１５は、円板状に形成されている。内容器本体部１１および内容器蓋部１５は、たとえば、アルミニウム、ＳＵＳまたは鋼の多孔質の壁体により、水素貯蔵材１３を漏出させることなく水素を透過させるように形成されている。内容器１０の壁体は、上記のような熱伝導性の高い材料により形成されていることが好ましい。熱伝導性の高い材料により内容器１０が形成されている場合には、加熱の効率を高めることができる。また、内容器１０の壁体には、水素を透過できる焼結金属等を用いることもできる。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、内容器本体部１１の開口部の縁には引掛部１６が設けられている。引掛部１６は、環状に形成されており、たとえば、引掛部１６に先がフック状になった治具を引っ掛けることで、外容器２内部への設置、取外しが容易になる。なお、いずれかの隙間から水素を内容器１０内に流通させる構成となっていれば、内容器１０の壁体は多孔質で水素を流通させないもので形成してもよい。
【００２９】
スペーサー（図示せず）は、内容器１０同士の間隔を広げて、水素の流通を促進するための部材である。水素貯蔵装置１は内容器１０の間にスペーサーを有している。これにより、内容器１０間の隙間で水素が流通しやすくなり、水素流通性を向上させて水素の放出や吸蔵を効率よく行なうことができる。スペーサーは、たとえば、金属等により環状に形成される。環状にすることで、円筒形の内容器１０をバランスよく積み重ねることができる。また、スペーサーは、外容器蓋部４を閉じたときに、図面中最上の内容器１０と外容器蓋部４の間に生じる隙間を埋めて、内容器１０を外容器２内部で固定するのにも用いられる。
【００３０】
加熱機構（図示せず）は、外容器２の周囲に設けられ、たとえば熱媒を循環させる加熱機構や電熱ヒータ等により構成される。加熱機構が水素貯蔵材１３を加熱すると、水素の吸蔵または放出が活性化される。なお、加熱機構の周囲にさらに断熱部材を設けて、熱の拡散を防止し加熱の効率を上げることのできる構成としてもよい。
【００３１】
一例として、水素貯蔵装置１の組み立て方を以下に説明する。まず、図３に示すように、非酸化雰囲気（大型のグローブボックス等）で、内容器蓋部１５を開けて内容器本体部１１に水素を十分に吸蔵させた水素貯蔵材１３を充填し、内容器蓋部１５を閉じる。充填の際には、高密度に充填させるために、圧縮成形を行なうのが好ましい。なお、順序を変えて水素を吸蔵させていない水素貯蔵材１３を内容器１０に充填し、所定温度に加熱して高圧で水素を送り込み、水素貯蔵材１３に水素を吸蔵させてもよい。
【００３２】
つづいて、図４に示すように、スペーサー２１と内容器１０とを交互に外容器本体部５に挿入し、積み重ねる。矢印Ｂは、スペーサー２１および内容器１０の挿入方向を示している。図４に示す最上の内容器１０ａを挿入したら、スペーサー２３を重ねて挿入し、外容器蓋部４を閉じる。これにより、最上の内容器１０ａと外容器蓋部４の間に生じる隙間を埋めて、積み重ねられた内容器全体を外容器２内部で固定することができる。このようにして、水素貯蔵装置１の組み立ては終了する。なお、加熱機構や断熱部材はあらかじめまたは後に外容器２の周囲に設けられるが上記説明では省略している。
【００３３】
次に、上記のように構成される水素貯蔵装置１の使用例を説明する。図５は、水素貯蔵装置１を搭載した燃料電池自動車２５を示す側面図である。図５に示すように、水素貯蔵装置１は、軸方向に長い円筒形の外容器２を、軸方向が横を向くように寝かせた状態で燃料電池自動車２５内に設置されている。水素流通管７は燃料電池２７に接続され、水素の供給を受けた燃料電池２７が電力により駆動装置を駆動させることにより自動車２５が駆動される。水素貯蔵装置１は、水素充填率を高めることができるため、自動車のようにコンパクトな水素貯蔵装置が要求される用途には好適である。
【００３４】
なお、上記の例では、内容器１０は、内容器本体部１１および内容器蓋部１５から構成されているが、内容器１０が、内容器本体部１１のみから構成されていてもよい。図６は、内容器本体部１１のみから構成される内容器１０を積み重ねた例を示す断面図である。図６に示す例では、内容器１０は、水素貯蔵材１３を充填して積み重ねられており、最端の内容器１０のみ、内容器蓋部１５を備えている。内容器本体部１１は、それぞれ開口部に底部を嵌合させ、積み重ねることができるように形成されている。
【００３５】
（実施形態２）
上記の実施形態では、内容器１０は円筒状に形成され、水素流通管７は、外容器蓋部４から外容器２内部に入ったところに開口端が形成されているが、内容器がドーナツ状に形成され中央に貫通孔を有し、その貫通孔に管壁が水素を透過させる水素流通管が挿入されていてもよい。
【００３６】
図７は、内容器４０の中央に設けられた貫通孔に水素流通管が挿入されている水素貯蔵装置３１を示す斜視図である。図７に示す水素貯蔵装置３１の外容器蓋部３４には水素流通管３７が設けられている。水素流通管３７は、外容器蓋部３４を貫通し、さらに内容器４０の中央を貫通して外容器本体部３５の底面付近まで設けられている。水素流通管３７のうち、内容器４０に至る手前までの導入部３７ａは管壁が水素を通さないように形成されており、内容器４０の貫通孔に入っている貫通部３７ｂは、管壁（壁体）が水素の流通を可能にするように多孔質状に形成されている。すなわち、水素流通管３７のうち内容器４０の貫通孔に入っている貫通部３７ｂについては、たとえば管壁がメッシュ状に形成され、水素の流通が可能となっている。このように、内容器４０の貫通孔に水素流通管３７が挿入されているため、内容器４０が、外容器３２内で中心軸に固定されるという優れた効果も生じる。図７中の矢印は、水素の流通方向を示している。
【００３７】
図８は、貫通孔４８を有する内容器４０を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。内容器４０は、内容器本体部４１および内容器蓋部４５から形成されており、内容器本体部４１の開口端の縁には、引掛部４６が設けられている。図８（ｂ）に示すように、内容器本体部４１は、貫通孔４８を有しており、貫通孔４８は内容器本体部４１の壁体により形成されている。このように、内容器４０は水素の流通を可能とする貫通孔４８を有しているため、外容器３２内部における水素の流通性を向上させることができる。その結果、流通性を保持しつつ水素貯蔵材１３を高密度で充填することができる。また、外部へ通じる水素流通管３７を貫通孔４８に挿入することで、外容器３２内で内容器４０を固定することができ、水素貯蔵装置３１を取扱いやすくすることができる。
【００３８】
貫通孔４８を形成する壁体は、たとえばメッシュ状（多孔質）に形成され、水素を流通させる。基本的には、内容器本体部４１も、水素を透過させる壁体で形成されているが、水素を透過させない壁体で形成されていてもよい。その場合には内容器４０の出し入れの際に貫通孔４８を何らかの手段で塞ぐことで、大気に晒しても酸素等が水素貯蔵材１３まで至らなくなる。したがって、貫通孔４８を塞いだ場合には、大気中でも取扱いが可能になり、作業を容易にすることができる。このように形成された内容器４０を使用することで、外気中での作業により内部に充填した水素貯蔵材１３が劣化しにくい。図８（ｂ）に示すように、内容器蓋部４５は、中心部に孔の開いたドーナツ状の円板に形成され、内容器本体部４１の開口部に嵌合させることができる。内容器４０には、水素貯蔵材１３が充填されており、内容器蓋部４５を内容器本体部４１に嵌合させて内容器４０を閉じている。
【００３９】
（実施形態３）
上記の実施形態では、加熱機構は外容器周囲に設けられているが、外容器内部に設けられてもよい。図９は、外容器内部に加熱機構が設けられている水素貯蔵装置５１を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。図９に示す水素貯蔵装置５１では、水素流通管５７は、外容器蓋部５４を貫通し、さらに内容器６０の中央を貫通して外容器本体部５５の底面付近まで設けられている。
【００４０】
積み重ねられた内容器６０の外周面には、熱媒管６８（加熱機構）が設けられている。熱媒管６８は、熱媒流通管内に熱媒を循環させるものである。図９（ａ）は、熱媒が外容器５２内部に入る熱媒管の導入部６８ａおよび外容器５２内部を循環して外に出る熱媒管の排出部６８ｂを１２個の小円で示している。熱媒管６８は、外容器蓋部５４を貫通して外容器本体部５５の底面付近で折り返すように形成されている。このようにして、熱媒管６８は、積み重ねられた内容器６０の全体を加熱し、その内部にある水素貯蔵材を加熱できるようになっている。図９（ｂ）に示す白抜きの矢印は、熱媒の流通方向を指している。
【００４１】
加熱機構は、上記のような積み重ねられた内容器６０全体を加熱する熱媒管６８以外にも、内容器ごとを独立して加熱するものであってもよい。図１０は、加熱機構が各内容器を個別に加熱できるように設けられている水素貯蔵装置７１を示している。図１０に示す水素貯蔵装置７１では、水素流通管７７は、外容器蓋部７４を貫通した付近に開口端を有している。
【００４２】
水素貯蔵装置７１では、積み重ねられた内容器８０ａ〜８０ｆに接するように熱媒管９１〜９６（加熱機構）が設けられている。たとえば、熱媒管９１は、外容器蓋部７４を貫通し、積み重ねられた内容器８０ａ〜８０ｆの外周を通り、外容器本体部７５の底面と図１０に示す最も下の内容器８０ａとの間を抜け、折り返して入ってきた内容器外周とは反対側の内容器外周を通り外容器７２の外へ通じている。熱媒管９２は、それより一つ上の内容器８０ｂと内容器８０ａとの間を通っており、熱媒管９３はさらにそれより一つ上の内容器８０ｃと内容器８０ｂとの間を通っている。その他の熱媒管９４〜９６についても同様である。図９（ａ）には、熱媒が外容器７２内部に入る熱媒管の導入部９１ａ〜９６ａおよび外容器７２内部を循環して外に出る熱媒管の排出部９１ｂ〜９６ｂを小円で示している。このようにして、熱媒管９１〜９６は、積み重ねられた内容器８０を個別に加熱できるようになっている。
【００４３】
このように、水素貯蔵装置７１は内容器ごとに独立して加熱可能に構成されているため、内容器ごとの部分加熱を可能にし、水素の放出量を調整することができる。図１０（ｂ）に示す白抜きの矢印は、熱媒の流通方向を指している。なお、図１０（ｂ）に示す水素貯蔵装置７１が備えている内容器８０ａ〜８０ｆのうち、上側に示されているものほど、熱媒管との接触面積が多くなるため、内容器８０ｆの厚み寸法を最も大きくし、段階的に内容器の厚み寸法を小さくしてもよい。これにより、水素放出量の調整を行なうことができる。
【００４４】
このように構成される水素貯蔵装置７１の組み立て方法を以下に説明する。図１１は、このように構成された水素貯蔵装置７１の組み立て方を模式的に示した図である。図１１の（ａ−１）〜（ｆ−１）は、設置の段階ごとに、熱媒管９１〜９６およびそれと同時に設置する内容器８０ａ〜８０ｆを示す平面図である。図１１の（ａ−２）〜（ｆ−２）は、設置の段階ごとに、各熱媒管９１〜９６およびそれと同時に設置する内容器８０ａ〜８０ｆを示す正面図である。
【００４５】
まず、図１１（ａ−２）に示すように、熱媒管９１とともに、最も外容器本体部の底面側にある内容器８０ａを外容器本体部の内部に設置する。そして、図１１（ｂ−１）に示すように、熱媒管９１とは軸を中心としてπ／６ずらして熱媒管９２を配置して、内容器８０ｂとともに、外容器本体部の内部に設置する。したがって、熱媒管９２の経路は、最下の内容器８０ａと下から２番目の内容器８０ｂとの間を通って折り返されることになる。熱媒管９４〜９６についても同様に積み重ねて熱媒管および内容器を設置することにより水素貯蔵装置７１が構成される。
【００４６】
また、熱媒管は、上記のような管形状以外にも、一部が面の形状に形成されていてもよい。図１２は、折り返し部１００ｃが中空円板状に形成されている熱媒管１００を示す斜視図である。熱媒管１００中を、熱媒は導入部１００ａから導入され、折り返し部１００ｃで中空円板に行き渡り、排出部１００ｂへ戻ることで循環する。これにより、折り返し部１００ｃは熱交換皿として機能し、接触面積が増大することから内容器への熱伝導率が向上する。このような熱媒管１００を使用する際には、たとえば、内容器１０を矢印Ｃに示すように折り返し部１００ｃ上に載せて、内容器１０の底面を折り返し部１００ｃに接させて用いる。
【００４７】
図１３は、折り返し部１０２ｃが中空カップ状に形成されている熱媒管１０２を示す斜視図である。中空カップ状とは、カップ形状を形成する壁体の内部が中空であることを意味する。熱媒管１０２中を、熱媒は導入部１０２ａから導入され、折り返し部１０２ｃで中空カップ状の熱媒管に行き渡り、排出部１０２ｂへ戻ることで循環する。これにより、折り返し部１０２ｃは熱交換カップとして機能し、接触面積が増大することから内容器への熱伝導率が向上する。使用する際には、折り返し部１０２ｃが内容器としても機能するため、カップ内部に水素貯蔵材１３を充填し、内容器蓋部１０５を折り返し部１０２ｃに嵌合させて内容器を閉じ、熱媒を流通させて用いる。
【００４８】
また、熱媒管は、内容器内を貫通する経路で形成されていてもよい。図１４は、熱媒管が内容器内を貫通し折り返し部１１０ｃが中空円板状である熱媒管１１０を示す斜視図である。熱媒は、熱媒管の導入部１１０ａから導入され、中空円板上の折り返し部１１０ｃを通って、排出部１１０ｂから排出される。この形態の熱媒管１１０では、特に熱媒が折り返し部１１０ｃ内を十分に行き渡らずに排出される可能性があるため、仕切板１１３（仕切部）を折り返し部１１０ｃの中央に設けて、熱媒の流通に抵抗を加えている。仕切部は、熱媒の流通を妨げるものであれば、板形状のものに限定されない。なお、このような熱媒管を用いる場合には、内容器蓋部および内容器本体部には所定箇所に熱媒管を通すための孔が形成されている必要がある。
【００４９】
また、図１５は、熱媒管が内容器内を貫通し折り返し部１２０ｃが中空カップ状で、内容器としても機能する熱媒管１２０を示す斜視図である。熱媒は、熱媒管の導入部１２０ａから導入され、中空カップ状の折り返し部１２０ｃを通って、排出部１２０ｂから排出される。折り返し部１２０ｃは、内容器本体部としても機能し、水素貯蔵材１３が充填される。内容器蓋部１２５は、熱媒管を通すための貫通孔を２つ有しており、折り返し部１２０ｃに嵌合できるように形成されている。この形態の熱媒管１２０でも、特に熱媒が折り返し部１２０ｃ内を十分に行き渡らずに排出される可能性があるため、仕切板１２２および１２４を折り返し部１２０ｃの側壁内に、仕切板１２３を底部に設け、熱媒の流通に抵抗を加えている。
【００５０】
さらに、熱媒管により各内容器を個別に加熱するだけでなく、内容器間に断熱部材を設けることで、加熱する内容器を制御することができる。図１６は、断熱部材１３０を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。断熱部材１３０は、内容器を兼ねる熱媒管１２０を覆う。図１６に示すように、断熱部材１３０は、一方が開口した円筒形状に形成され、熱媒管の折り返し部１２０ｃをＤ方向に挿入した場合、折り返し部１２０ｃは断熱部材１３０にすっぽりと覆われる。このようにして、断熱部材１３０は、互いに隣接する折り返し部１２０ｃ（内容器）の間に設けられ、特定の折り返し部１２０ｃ内に充填された水素貯蔵材のみを効率よく加熱することができ、水素放出量を調整することが可能になる。また、断熱部材１３０は、折り返し部１２０ｃ（内容器）の周囲も覆っているため、外部への放熱を防止することもできる。
【００５１】
（実施形態４）
上記の実施形態では、内容器は外容器内に積み重ねて設置するが、軸方向に長い円筒形の内容器を外容器内に挿入して設置してもよい。図１７は、軸方向に長い円筒形の内容器を備える水素貯蔵装置１４１を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【００５２】
図１７に示すように、外容器１４２は、外容器蓋部１４４および外容器本体部１４５から構成され、軸方向に長い円筒形の内容器１５０を７本収容している。水素流通管１４７は、外容器蓋部１４４を貫通した付近で開口端を有している。各内容器１５０内には、水素貯蔵材１３が充填され、水素貯蔵材１３に接するように熱媒管１５８が形成されている。熱媒管１５８は、外容器蓋部１４４を貫通し内容器１５０の底部付近で折り返す経路で形成されており、使用時に熱媒は導入部１５８ａから導入され、排出部１５８ｂから排出される。
【００５３】
（実施形態５）
上記の実施形態では、内容器は外容器内でスペーサー等により固定されているが、内容器を外容器内で固定する特殊な固定用治具を用いてもよい。図１８は、内容器を固定する固定用治具１７０を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。図１８（ｂ）に示す断面図は、図１８（ａ）に示す断面Ｓ１における断面図である。図１８に示すように、固定用治具１７０は、一部に凹凸部が形成されている板状の固定部材１７３と、各固定部材１７３を連結する固定リング１７１とにより構成されている。内容器１８０は、上記の実施形態のものとは異なり、その外側面にネジ山状の凹凸部が形成されている。
【００５４】
固定部材１７３は、板状または棒状に形成され、その側面の一部にネジ山が連続した形状の凹凸部１７５が形成されている。板状に形成される場合には、内容器の外周および外容器の内周に沿うようにわずかに彎曲した形状であることが好ましい。凹凸部１７５は、内容器１８０の外側面に形成されているネジ山状の凹凸部１８２に噛み合うように形成されているため、固定部材１７３を内容器１８０に噛み合わせたときには、内容器１８０は軸方向への動きが制限され、固定部材１７３に固定される。なお、凹凸部１７５は、固定部材１７３の側面の全面に設けられていてもよい。固定リング１７１は、固定部材１７３をネジ止め等の手段により連結し、固定部材１７３が径方向および周方向に動かないように固定している。固定リング１７１の外径は、外容器の内径とほぼ同じになるように設計されている。このようにして、内容器１８０は、固定用治具１７０により外容器内部で固定されるため、外容器を横倒しにしたり、傾けたりして様々な態様で安定して用いることができる。なお、特に固定部材１７３や固定リング１７１の数は限定されない。
【００５５】
内容器１８０は、内容器本体部１８１（本体部）および内容器蓋部１８５（蓋部）から形成されている。内容器本体部１８１は、一方の底面が開口している円筒形状に形成されており、内部には水素貯蔵材１３が充填されている。内容器本体部１８１の外側面には、ネジ山が連続する形状の凹凸部１８２が形成されている。凹凸部１８２は、内容器外周の全周に設けられてもよいし、一部のみであってもよい。内容器本体部１８１は、内容器蓋部１８５を係止できるような構成であることが好ましい。スペーサー２１は、環状に形成され各内容器１８０の間に設けられている。
【００５６】
上記のように構成される固定用治具１７０を用いた場合の内容器１８０の外容器への取り付け方を説明する。まず、内容器本体部１８１に水素貯蔵材１３を充填し、内容器蓋部１８５を閉める。そして、水素貯蔵材１３が充填された内容器１８０とスペーサー２１を交互に積み重ねる。次に、４つの固定部材１７３を、円周上に所定間隔をあけて内容器１８０の周囲に取り付ける。この際、固定用治具１７０の凹凸部１７５と内容器１８０の凹凸部１８２とが噛み合うように、固定部材１７３を内容器１８０に当てる。次に、４つの固定リング１７１を順次、固定部材１７３の外側に嵌め込み、固定部材１７３にネジ止めする。そして、固定用治具１７０により固定された内容器１８０を外容器に挿入することで、内容器１８０を外容器内部で固定することができる。このようにして、外容器の外部で内容器を挿入可能な状態に組み立てることができる。また、このように組み立てられたものを外容器に入れたり出したりすることにより、内容器１８０の外容器への取付取外しが容易になる。
【００５７】
また、上記の例とは異なり、固定部材が有する突起により内容器をその両底面から固定することとしてもよい。図１９は、固定部材が突起を有する固定用治具２００を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。図１９（ｂ）に示す断面図は、図１９（ａ）に示す断面Ｓ２における断面図である。図１９に示すように、固定用治具２００は、突起２０４が形成されている板状の固定部材２０３と、各固定部材２０３を連結し、固定部材２０３が動かないように固定する固定リング２０１とにより構成される。
【００５８】
固定部材２０３は、板状または棒状に形成され、その側面には所定間隔をあけて突起２０４が形成されている。突起２０４は、内容器１０の高さの間隔をあけて形成されているため、固定部材２０３に内容器１０を突起２０４の間に嵌め込むことにより、内容器１０は軸方向への動きが制限され、固定部材２０３に固定される。このようにして、内容器１０は、固定用治具２００により外容器内部で固定されるため、外容器を横倒しにしたり、傾けたりして様々な態様で安定して用いることができる。また、突起２０４がスペーサーの機能を有するため、スペーサーが不要になる。また、突起２０４により、内容器蓋部１５が固定されるため、内容器本体部１１から内容器蓋部１５が外れ難くなる。
【００５９】
固定用治具２００を用いて内容器１０を外容器への取り付ける場合には、まず一つの固定部材２０３に内容器１０を嵌め込み、他の固定部材２０３を内容器１０に取り付ける。そして、固定リング２０１を固定部材２０３の外側に嵌めてネジ止めする。このように組み立てられたものを外容器に入れたり出したりすることにより、内容器１０の外容器への取付取外しが容易になる。
【００６０】
また、上記の例とは異なり、ネジ溝が設けられた貫通孔を有する内容器を中央の固定部材のみで固定してもよい。図２０は、内容器を固定する固定部材２２１（固定用治具）を示す断面図である。図２０に示すように、固定部材２２１は、棒状に形成され、その側面の一部にネジ山状の凹凸部２２３が形成されている。凹凸部２２３は、内容器２３０の貫通孔２３８の表面に形成されているネジ山状の凹凸部２３９に噛み合うように形成されているため、固定部材２２１を内容器２３０の中心部に螺合させたときには、内容器２３０は軸方向への動きを制限され、固定部材２２１に固定される。なお、凹凸部２２３は、固定部材２２１の側面の全面に設けられていてもよい。
【００６１】
内容器２３０は、内容器本体部２３１（本体部）および内容器蓋部２３５（蓋部）から形成されている。内容器本体部２３１は、ドーナツ状の容器形状に形成されており、内部には水素貯蔵材１３が充填されている。内容器２３０は、中央に貫通孔を有しており、貫通孔側面には、ネジ山が連続する形状の凹凸部２３９が形成されている。
【００６２】
上記のように構成される固定部材２２１を用いた場合の内容器２３０の外容器への取り付け方を説明する。まず、水素貯蔵材１３を充填した内容器２３０とスペーサー２１を交互に積み重ねる。次に、固定部材２２１を、内容器の貫通孔２３８に挿入する。この際、固定部材の凹凸部２２３と内容器２３０の凹凸部２３９とが噛み合うように、固定部材２２１を螺合させる。このように組み立てられたものを外容器に入れたり出したりすることにより、内容器２３０の外容器への取付取外しが容易になる。
【００６３】
なお、上記の固定部材２２１が水素流通管を兼ねてもよい。その場合には、固定部材２２１は両端が開口した管に形成され、管壁は水素を透過させる部材で形成される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る水素貯蔵装置を示す斜視図である。（実施形態１）
【図２】内容器を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図３】内容器を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る水素貯蔵装置の組み立て方を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る水素貯蔵装置を搭載した燃料電池自動車を示す側面図である。
【図６】内容器本体部のみから構成される内容器を積み重ねた例を示す断面図である。
【図７】本発明に係る水素貯蔵装置を示す斜視図である。（実施形態２）
【図８】貫通孔を有する内容器を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図９】本発明に係る水素貯蔵装置を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。（実施形態３）
【図１０】本発明に係る水素貯蔵装置を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図１１】本発明に係る水素貯蔵装置の組み立て方を模式的に示した平面図（ａ−１）〜（ｆ−１）および正面図（ａ−２）〜（ｆ−２）である。
【図１２】熱媒管を示す斜視図である。
【図１３】熱媒管を示す斜視図である。
【図１４】熱媒管を示す斜視図である。
【図１５】熱媒管を示す斜視図である。
【図１６】断熱部材を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図１７】本発明に係る水素貯蔵装置を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。（実施形態４）
【図１８】内容器を固定する固定用治具を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。（実施形態５）
【図１９】固定部材が突起を有する固定用治具を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図２０】内容器を固定する固定部材を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１、３１、５１、７１、１４１  水素貯蔵装置
２、３２、５２、７２、１４２  外容器
４、３４、５４、７４、１４４  外容器蓋部
５、３５、５５、７５、１４５  外容器本体部
７  水素流通管
１０、１０ａ、４０、６０、８０ａ〜８０ｆ、１５０、１８０、２３０  内容器
１１、４１、１８１、２３１  内容器本体部（本体部）
１３  水素貯蔵材
１５、４５、１０５、１２５、１８５、２３５  内容器蓋部（蓋部）
１６、４６  引掛部
２１、２３  スペーサー
３７、５７、７７、１４７  水素流通管
３７ａ  水素流通管の導入部
３７ｂ  水素流通管の貫通部
４８  貫通孔
６８、９１〜９６、１００、１０２、１１０、１２０、１５８  熱媒管（加熱機構）
６８ａ、９１ａ〜９６ａ、１００ａ、１０２ａ、１１０ａ、１２０ａ、１５８ａ  熱媒管の導入部
６８ｂ、９１ｂ〜９６ｂ、１００ｂ、１０２ｂ、１１０ｂ、１２０ｂ、１５８ｂ  熱媒管の排出部
１００ｃ、１１０ｃ  熱媒管の折り返し部
１０２ｃ、１２０ｃ  熱媒管の折り返し部（内容器）
１１３、１２２〜１２４  仕切板（仕切部）
１３０  断熱部材
１７０、２００  固定用治具
１７１、２０１  固定リング
１７３、２０３  固定部材
２２１  固定部材（固定用治具）
１７５、２２３  固定部材の凹凸部
１８２、２３９  内容器の凹凸部
２０４  突起
２３８  貫通孔
【図１】
2007170604.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2007170604.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2007170604.tif 000018
【図１７】
2007170604.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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