(57)【要約】【課題】ＢＯＧの発生を抑制可能な液化ガス貯蔵タンクの提供。【解決手段】液化ガスを貯留可能な内槽１０と、内槽１０の外側周囲を覆う外槽１２と、内槽１０と外槽１２との間に設けられた断熱層１４と、内槽１０に連結した熱侵入源１６と、内槽１０の熱侵入源１６が連結した箇所の上方に位置し熱侵入源１６が連結した箇所から液化ガス液面への伝熱距離を延長するバッフル板１８と、を有する液化ガス貯蔵タンクである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを貯留可能な内槽と、前記内槽の外側周囲を覆う外槽と、前記内槽と前記外槽との間に設けられた断熱層と、前記内槽に連結した熱侵入源と、前記内槽の前記熱侵入源が連結した箇所の上方に位置し前記熱侵入源が連結した箇所から前記液化ガス液面への伝熱距離を延長するバッフル板と、を有する液化ガス貯蔵タンク。
【請求項２】
前記バッフル板が、前記液化ガス液面に対して略水平に設けられた請求項１に記載の液化ガス貯蔵タンク。
【請求項３】
前記熱侵入源が、前記断熱層よりも熱伝導性の大きい支持体である請求項１又は２に記載の液化ガス貯蔵タンク。
【請求項４】
前記熱侵入源が、前記内槽へ液化ガスを注入するため又は前記内槽から液化ガスを取り出すための、前記断熱層よりも熱伝導性の大きい配管である請求項１又は２に記載の液化ガス貯蔵タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体水素等の液化ガスを貯蔵する液化ガス貯蔵タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液体水素等の液化ガスを貯蔵するタンクには、外部からの侵入熱によるガス（ボイルオフガス；ＢＯＧ）の発生を防ぐために液化ガスを貯留可能な内槽と、この内槽の外側周囲を覆う外槽との間に断熱層が設けられている。
【０００３】
例えば、液化ガス貯蔵タンクが燃料電池自動車に搭載される場合、液化ガス貯蔵タンクの内槽には、液化ガス（液体水素）の供給・取り出しのための配管が接続される。また、衝撃に備えて液化ガス貯蔵タンクの内槽を直接車体に接合する必要がある。これらの配管や接合部が熱侵入源となり、ＢＯＧが発生して液化ガスの貯蔵効率が悪化する。
【０００４】
そのため、ＢＯＧである水素ガスを有効利用するための提案が行われており、例えば、液体水素タンクのＢＯＧを水素吸蔵合金でトラップして冷凍サイクルにて冷却して該液体水素タンクに戻す水素蒸発抑制装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】得開２０００−２１３６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＢＯＧの量が多いと水素蒸発抑制装置を大型化する必要が生ずる。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ＢＯＧの発生を抑制可能な液化ガス貯蔵タンク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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の液化ガス貯蔵タンクは、液化ガスを貯留可能な内槽と、前記内槽の外側周囲を覆う外槽と、前記内槽と前記外槽との間に設けられた断熱層と、前記内槽に連結した熱侵入源と、前記内槽の前記熱侵入源が連結した箇所の上方に位置し前記熱侵入源が連結した箇所から前記液化ガス液面への伝熱距離を延長するバッフル板と、を有する。
【０００９】
ＢＯＧの発生量は、液化ガス液面の温度に依存する。液化ガス液面の温度を下げることによりＢＯＧの発生量を抑制することが可能となる。
【００１０】
本発明の液化ガス貯蔵タンクは、液化ガスを貯留可能な内槽とこの内槽の外側周囲を覆う外槽との間に断熱層を備えるため、外部からの侵入熱の大部分は内槽の熱侵入源が連結した箇所から侵入する。
【００１１】
本発明の液化ガス貯蔵タンクでは、上述の構成をとることにより、内槽の熱侵入源が連結した箇所の上方に熱侵入源が連結した箇所から液化ガス液面への伝熱距離を延長するバッフル板が位置する。そのため、内槽の熱侵入源が連結した箇所から液化ガス表面への伝熱速度を遅らせることができる。その結果として液化ガス表面の温度上昇を抑制し、ＢＯＧの発生を減少することができる。
【００１２】
また、バッフル板の存在により熱侵入源が連結した箇所付近で暖められた液化ガスの液面方向への対流が妨げられるため、液化ガス下部（熱侵入源が連結した箇所付近）の温度を液化ガス上部（液面付近）の温度と比較して高く保つことができる。液化ガス下部の温度を高く保つことができれば、外界からの熱流束を小さくできる（外界からの熱の流入を少なくすることができる）。その結果として内槽内の温度上昇を抑制しＢＯＧ量を減少することができる。
【００１３】
本発明の液化ガス貯蔵タンクにおいては、バッフル板を液化ガス液面に対して略水平に設けることができる。
【００１４】
本発明における熱侵入源としては、断熱層よりも熱伝導性の大きい支持体であってもよい。
【００１５】
また、本発明における熱侵入源としては、内槽へ液化ガスを注入するため又は内槽から液化ガスを取り出すための、断熱層よりも熱伝導性の大きい配管であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＢＯＧの発生を抑制可能な液化ガス貯蔵タンクを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の液化ガス貯蔵タンクの実施の形態の一例を図面に基づき詳細に説明する。本実施の形態は車載用の液体水素貯蔵タンクに本発明の液化ガス貯蔵タンクを適用したものである。なお、同様の機能を有する部材には、全図面を通じて同じ符合を付与し、その説明を省略することがある。
【００１８】
<第一実施形態＞
図１は、第一実施形態に係る液体水素貯蔵タンクの概略構成を示す一部破断図である。第一実施形態に係る液体水素貯蔵タンクは、液化ガスである液体水素を貯留可能な内槽１０と、内槽１０の外周周囲を覆う外槽１２と、内槽１０と外槽１２との間に設けられた断熱層１４とを有し、内槽１０は液体水素貯蔵タンクの下部に設けられた４つの支持体１６を介して不図示の車体本体に固定されている。支持体１６は、内槽１０を車体本体に固定するための連結具として機能する。なお、図１では、説明の都合上液体水素及び４つの支持体１６のうちの一つの図示を省略している。
【００１９】
不図示の車体本体に内槽１０を固定する支持体１６は断熱層１４よりも熱伝導性の大きい部材から構成される。そのため、支持体１６は内槽１０内への熱侵入源となる。
【００２０】
内槽１０の支持体１６が連結した箇所の上方には、支持体１６が連結した箇所から液体水素の液面への伝熱距離を延長するために液体水素の液面に対して水平なバッフル板１８が設けられている。
【００２１】
断熱層１４としては、多層インシュレーション（ＭＬＩ）を用いることができる。ＭＬＩは、反射率の高い薄膜状の放射シールド材とシールド材間の熱伝導を防ぐスペーサ材とを交互に積層することにより構成される。シールド材としては片面あるいは両面アルミ蒸着されたポリエステルフィルム等が、スペーサ材としてはガラス繊維の布や紙、ナイロンネット等が用いられる。ＭＬＩは、シールド材をＮ枚挿入すると輻射による進入熱量を１／（Ｎ＋１）に減少させることができる。
【００２２】
断熱層１４として、ＭＬＩ以外にもグラスウール等を用いることができる。
【００２３】
また、内槽１０と外槽１２との間は真空ポンプにより真空引きされることで真空とされる。これにより更なる断熱効果が得られる。
【００２４】
外槽１２、内槽１０及びバッフル板１８としては、ＳＵＳ又はステンレス製のタンク等を用いることができるがこれに限定されるものではない。内槽１０には、超低温状態で強度があるステンレス鋼が一般に用いられる。
【００２５】
次に、バッフル板１８の作用について説明する。図２は、図１の液体水素貯蔵タンクのＡ−Ａ線断面を示す図である。内槽１０は、断熱層１４により覆われているため、支持体１６と内槽１０とが連結した箇所以外の箇所からの熱侵入が抑制されている。
【００２６】
支持体１６を介して内槽１０内に侵入した熱により、支持体１６と内槽１０とが連結した箇所付近の液体水素２０は加熱される。加熱された液体水素２０は対流して液面に向けて上昇する。しかし、内槽１０の支持体１６が連結した箇所の上方には、液体水素２０の液面への伝熱距離を延長するバッフル板１８が設けられているため、液体水素２０液面の温度上昇が抑制される。その結果として、ＢＯＧの発生が減少する。
【００２７】
また、バッフル板１８が支持体１６と内槽１０とが連結した箇所の上方に位置するため、内槽１０の底面とバッフル板１８とで囲まれる領域で、図２中矢印で示すような液体水素２０の対流が起こる。これにより液面付近の液体水素２０の温度と比較して内槽１０の底面とバッフル板１８とで囲まれる領域における液体水素２０の温度が高くなる。液体水素２０の温度が高くなると外界（本実施形態においては車体本体）との温度差が小さくなる。外界との温度差が小さくなると熱流束が小さくなるため内槽１０内の温度上昇を抑制することができ、その結果としてＢＯＧの発生を抑制することができる。
【００２８】
次に、本実施形態の変形例について説明する。図３は、本実施形態に係る液体水素貯蔵タンクの変形例に係るバッフル板１８の要部拡大断面図である。バッフル板１８は、図３（Ａ）に示すように、先端が内槽１０の底部に向かって折れ曲がった態様であってもよい。
【００２９】
図３（Ａ）に示すバッフル板１８を用いることにより、内槽１０の底面とバッフル板１８とで囲まれる領域にある加熱された液体水素の対流による液面付近への移動を抑制できる。そのため、内槽１０の底面とバッフル板１８とで囲まれる領域の液体水素の温度と液面付近の液体水素の温度との差をさらに大きくすることができる。その結果として、ＢＯＧの発生をさらに抑制することができる。
【００３０】
バッフル板１８は、図３（Ｂ）に示すように、内槽１０の壁を断面略Ｕ字状に成形したものであってもよい。この場合、図３（Ｂ）に係るバッフル板１８は、断熱層１４を含む３層構造となる。
【００３１】
断熱層１４を含むバッフル板１８は、内槽１０の底面から液面方向への断熱性に優れる。そのため、内槽１０の底面とバッフル板１８とで囲まれる領域にある加熱された液体水素の熱が、バッフル板１８を介して液面方向に伝導するのを防ぐことができる。その結果として、ＢＯＧの発生をさらに抑制することができる。
【００３２】
<第二実施形態＞
図４は、第二実施形態に係る液体水素貯蔵タンクの概略構成を示す断面図である。第二実施形態に係る液体水素貯蔵タンクの内槽１０は、液体水素貯蔵タンクの上部に設けられた４つの支持体１６を介して不図示の車体本体に固定されている。また、タンク下部には内槽１０内に液体水素を注入・取り出し可能なように配管２２が接続されている。配管２２は断熱層１４よりも熱伝導性の大きい部材から構成される。そのため、配管２２は内槽１０内への熱侵入源となる。
【００３３】
内槽１０の配管２２が接続された箇所の上方には、バッフル板１８が設けられている。そのため、上述の第一実施形態の場合と同様にＢＯＧの発生を減少させることができる。
【００３４】
図４の配管２２及び図１の支持体１６のように熱侵入源の内槽に連結した箇所が液体水素（液化ガス）に触れる場合に本発明は有効である。
【００３５】
上記実施形態は本発明の液化ガス貯蔵タンクを車載用の液体水素貯蔵タンクに適用したものであるが、本発明は車載用の液体水素貯蔵タンクとしてだけでなく、例えば、タンクローリー等に適応可能であり、その形状は矩形、円筒形、球形等とすることができる。また、液化ガスとしては、液体水素だけでなく、液体ヘリウム、液体窒素、液化石油ガス等に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第一実施形態に係る液体水素貯蔵タンクの概略構成を示す一部破断図である。
【図２】図１の液体水素貯蔵タンクのＡ−Ａ線断面を示す図である。
【図３】本実施形態に係る液体水素貯蔵タンクの変形例に係るバッフル板の要部拡大断面図である。
【図４】第二実施形態に係る液体水素貯蔵タンクの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  内槽
１２  外槽
１４  断熱層
１６  支持体
１８  バッフル板
２０  液体水素
２２  配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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