(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に供給される炭化水素ガスを吸着貯蔵する炭化水素ガスの貯蔵装置であって、
前記炭化水素ガスを吸着する吸着材と、
前記吸着材を内蔵する貯蔵タンクと、
前記貯蔵タンクの壁部に設けられ、前記貯蔵タンク内部に圧力変動を付与するよう周期的に変位する可動壁と、
を備えることを特徴とする炭化水素ガスの貯蔵装置。
【請求項２】
請求項１記載の炭化水素ガスの貯蔵装置において、前記可動壁は機関出力により駆動されることを特徴とする炭化水素ガスの貯蔵装置。
【請求項３】
請求項１記載の炭化水素ガスの貯蔵装置において、前記可動壁は機関の吸気脈動または排気脈動により駆動されることを特徴とする炭化水素ガスの貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のエネルギ源として使用される炭化水素ガスを貯蔵するための炭化水素ガスの貯蔵装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭化水素ガスには、従来より高圧貯蔵、冷却液化等の様々な貯蔵法があるが、特に車両等の動力源である内燃機関用においては、高圧タンクによる貯蔵が一般的である。しかし、高圧貯蔵においては、法規制上圧力制限があり、十分な貯蔵量を確保することができない。
【０００３】
このため、近年炭化水素ガスをそのままあるいは水和物として活性炭に吸着させる貯蔵方法が提案されている。特開平９−２１０２９５号公報には、炭化水素ガスを水和物として吸着貯蔵する貯蔵方法の例が開示されている。本従来例は、比表面積の大きい多孔質材料を吸着材として使用し、これに水等のホストとなる化合物を共存させてメタン等の炭化水素ガスを吸着貯蔵するものである。この吸着材は貯蔵タンク等の容器内に収容され、炭化水素ガスはこの貯蔵タンク内で吸着材に吸着されて貯蔵される。また、貯蔵タンクから内燃機関へエネルギ源として炭化水素ガスを供給する場合には、貯蔵タンクの気相部分から炭化水素ガスを取り出すことになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例においては、内燃機関側の制約条件により、使用可能な貯蔵タンク内の炭化水素ガスの最低圧力が決められてしまい、貯蔵タンクの気相部分から内燃機関へ供給できる炭化水素ガスの量が制限されるという問題があった。
【０００５】
すなわち、炭化水素ガスを吸着材に吸着させて貯蔵する方式では、炭化水素ガスは貯蔵タンク内の気相部分に存在する他、吸着材にも多量に吸着されており、通常吸着平衡の状態となっている。従って、上記最低圧力で平衡状態となっている吸着材中にも大量の炭化水素ガスが吸着されている。このため、従来の吸着材を使用した炭化水素ガスの貯蔵方法では、吸着材に吸着されたガスの利用率を高くできないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、吸着貯蔵された炭化水素ガスの利用率を高くすることができる炭化水素ガスの貯蔵装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関に供給される炭化水素ガスを吸着貯蔵する炭化水素ガスの貯蔵装置であって、炭化水素ガスを吸着する吸着材と、吸着材を内蔵する貯蔵タンクと、貯蔵タンクの壁部に設けられ、貯蔵タンク内部に圧力変動を付与するよう周期的に変位する可動壁と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで、上記可動壁は機関出力により駆動されることを特徴とする。
【０００９】
あるいは、上記可動壁は機関の吸気脈動または排気脈動により駆動されることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１２】
図１には、本発明に係る炭化水素ガスの貯蔵装置の原理図が示される。炭化水素ガスの貯蔵装置を構成する貯蔵タンク１０には、活性炭との吸着材１２が内蔵されている。この貯蔵タンク１０の壁部には、モータあるいは内燃機関のクランクシャフト等に連動されたクランク１４と、クランク１４によりその位置が変位される可動壁１６とが設けられている。この可動壁１６の変位により、貯蔵タンク１０の気相部に圧力変動を与えると、吸着材１２に吸着されたガスの脱離が促進され、貯蔵タンク１０内の気相部の圧力を上昇させることができる。
【００１３】
これは、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、吸着材１２への炭化水素ガスの吸着速度よりも吸着材１２からの脱離速度の方が大きいためと考えられる。すなわち、図２（ａ）に示される、ある圧力ｐ2での吸着速度よりも、図２（ｂ）に示される、圧力をｐ2からｐ1に下げた場合の脱離速度の方が大きくなっている。このため、貯蔵タンク１０の気相部の圧力を、可動壁１６を変位させることにより変動させると、吸着材１２への炭化水素ガスの吸着量よりも吸着材１２からの脱離量の方が多くなる。この結果、貯蔵タンク１０の気相部の炭化水素ガス圧力を、可動壁１６により変動させながら徐々に上昇させることができる。
【００１４】
前述したように、貯蔵タンク１０内の気相部の圧力のうち、内燃機関で使用できる最低圧力は、内燃機関側の制約条件により決まってしまう。従って、吸着材１２からの炭化水素ガスの脱離を促進し、貯蔵タンク１０の気相部圧力を高くできればその分吸着材１２に吸着されている炭化水素ガスの利用率を向上させることができる。
【００１５】
図３に示されるように、貯蔵タンク１０の気相部の圧力が、圧力変動なしの場合にｐ1であった場合、これに圧力変動を加えるとｐ2まで圧力を上昇させることができる。図４には、この貯蔵タンク１０の気相部圧力Ｐに対する吸着材１２の吸蔵量の関係が示される。内燃機関側の制約により、貯蔵タンク１０の気相部圧力としてｐ2までしか利用できない場合、その時に利用可能な天然ガス量をＶ0とする。次に、圧力変動を加えることにより、貯蔵タンク１０の気相部圧力をｐ1からｐ2まで上昇させることができるとすると、実質的には圧力ｐ1まで利用可能となる。この時の利用可能な天然ガス量の増加分を、図４に示されるように、Ｖ1とすると、利用できる天然ガスの量を全部でＶ0＋Ｖ1まで増やすことができる。以上より、可動壁１６により貯蔵タンク１０の気相部に圧力変動を加えることにより、内燃機関側で使用できる天然ガスの量を増加させることができる。
【００１６】
図５（ａ）、（ｂ）には、本発明に係る炭化水素ガスの貯蔵装置の例が示される。なお、図５（ａ）においては、貯蔵タンク１０に内蔵される吸着材１２はその図示を省略してある。
【００１７】
前述したように、貯蔵タンク１０の内部に圧力変動を付与する可動壁１６は、モータにより駆動する方式あるいはエンジン等の機関出力により駆動する方式とすることが可能である。さらに、図５（ａ）に示されるように、機関本体１８のエグゾーストマニホールド２０に触媒２２を介して接続された排気管２４の排気脈動により駆動する方式とすることも可能である。図５（ｂ）には、この排気管２４の排気脈動の様子が示される。この排気脈動は、通常大気圧よりも若干（α）高い圧力で脈動している。これにより、可動壁１６を周期的に変位することができ、貯蔵タンク１０の内部に圧力変動を付与することができる。
【００１８】
図６（ａ）、（ｂ）には、本発明に係る炭化水素ガスの貯蔵装置の他の例が示される。図６（ａ）においても、貯蔵タンク１０に内蔵される吸着材１２の図示は省略している。
【００１９】
図６（ａ）に示された例においては、図５（ａ）と異なり、機関本体１８に空気を供給する吸気マニホールド２６の吸気脈動により可動壁１６を変位させる構成となっている。図６（ｂ）には、この吸気マニホールド２６の吸気脈動の様子が示される。この吸気脈動は、アクセルの踏み方等の差により非周期的に発生する。図６（ｂ）に示されるように、吸気脈動は大気圧よりも若干低い（α）圧力で脈動している。これにより、可動壁１６の位置を変位させることができ、貯蔵タンク１０の内部に圧力変動を付与することができる。
【００２０】
図７には、本発明の参考態様に係る炭化水素ガスの貯蔵装置の例が示される。図７においては、貯蔵タンク１０から図示しない内燃機関へ、間欠圧送型のポンプ２８により炭化水素ガスが供給される。この場合、炭化水素ガスは、圧力レギュレータ３０により圧力調整されながら供給される。この間欠圧送型のポンプ２８は、その吸入側の圧力変動が大きいので、前述したような可動壁１６を使用しなくても、貯蔵タンク１０の内部に圧力変動を付与することができる。従って、本例によっても貯蔵タンク１０へ圧力変動を付与することによる炭化水素ガスの吸着材からの脱離を促進することができる。
【００２１】
なお、このように、間欠圧送型のポンプ２８等のポンプにより貯蔵タンク１０から炭化水素ガスを吸い出す構成とすると、吸着材１２からの炭化水素ガスの脱離を促進することができる。このため、ポンプを使用しない場合に比べ、吸着材１２に吸着された炭化水素ガスの利用率を向上させることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、可動壁により貯蔵タンクの気相部に付与される圧力変動によって、炭化水素ガスの吸着材からの脱離を促進することができ、炭化水素ガスの利用率を向上させることができる。
【００２３】
また、この圧力変動を与えるための可動壁の動力源としては、内燃機関で発生している圧力変動を利用することができ、新たな駆動源が不要であるとともに構造を極めて簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る炭化水素ガスの貯蔵装置の動作原理を示す説明図である。
【図２】  本発明に係る炭化水素ガスの貯蔵装置における、圧力変動を付与することによる効果の説明図である。
【図３】  本発明に係る炭化水素ガスの貯蔵装置における、圧力変動を付与することによる効果の説明図である。
【図４】  本発明に係る炭化水素ガスの貯蔵装置における、圧力変動を付与することによる効果の説明図である。
【図５】  本発明に係る炭化水素ガスの貯蔵装置の例を示す構成図である。
【図６】  本発明に係る炭化水素ガスの貯蔵装置の他の例を示す構成図である。
【図７】  本発明の参考態様に係る炭化水素ガスの貯蔵装置の例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０  貯蔵タンク、１２  吸着材、１４  クランク、１６  可動壁、１８  機関本体、２０  エグゾーストマニホールド、２２  触媒、２４  排気管、２６  吸気マニホールド、２８  間欠圧送型のポンプ、３０  圧力レギュレータ。
【図１】
0004135204.tif 000002
【図２】
0004135204.tif 000003
【図３】
0004135204.tif 000004
【図４】
0004135204.tif 000005
【図５】
0004135204.tif 000006
【図６】
0004135204.tif 000007
【図７】
0004135204.tif 000008