水素ガス貯蔵装置
【課題】搭載可能な場所を容易に増やすことができるとともに搭載する作業を簡易にすることができる水素ガス貯蔵装置を提供することにある。
【解決手段】ＭＨタンクモジュール１３は、筒状の多孔質部材１４を備えている。多孔質部材１４は孔が水素を流通可能な水素流通経路１５として構成されるとともに外周面に直線状に延びる溝が形成されている。また、多孔質部材１４には複数のフィン１７が取り付けられ、フィン１７の第１端部及び第２端部はそれぞれ別々の溝に嵌着されている。フィン１７によってＭＨ粉末Ｐを収容する複数の収容室１９が区画されるとともに、複数のＭＨタンクモジュール１３は隣接され所定の形状となるように配置した状態でハウジング１２内に収容されている。ハウジング１２内にはフィン１７と接した状態で各収容室１９と対応するように熱媒配管２２ａ，２２ｂが配設され、熱媒配管２２ａ，２２ｂ内には熱媒が流通している。
【解決手段】ＭＨタンクモジュール１３は、筒状の多孔質部材１４を備えている。多孔質部材１４は孔が水素を流通可能な水素流通経路１５として構成されるとともに外周面に直線状に延びる溝が形成されている。また、多孔質部材１４には複数のフィン１７が取り付けられ、フィン１７の第１端部及び第２端部はそれぞれ別々の溝に嵌着されている。フィン１７によってＭＨ粉末Ｐを収容する複数の収容室１９が区画されるとともに、複数のＭＨタンクモジュール１３は隣接され所定の形状となるように配置した状態でハウジング１２内に収容されている。ハウジング１２内にはフィン１７と接した状態で各収容室１９と対応するように熱媒配管２２ａ，２２ｂが配設され、熱媒配管２２ａ，２２ｂ内には熱媒が流通している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガス貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素貯蔵タンクとしては、粉末化された水素吸蔵合金（以下、ＭＨという）を内部に収容し、ＭＨに水素を吸蔵させて貯蔵を行うとともに、ＭＨから水素を放出させてその水素を利用する技術が知られている。そして、ＭＨが水素の吸蔵時に発熱し放出時に吸熱する特性を有し水素の吸蔵及び放出を行う際には熱の出入りを伴うため、ＭＨを利用した水素貯蔵タンクの一つとして、ＭＨに対する加熱及び冷却を行う熱交換器の機能を有するものが考えられている。
【０００３】
ここで、ＭＨを収容し、熱交換器の機能を有する水素貯蔵タンクの一例として、密閉筒体とその内部の水素ガス出入管との間の内部空間を隔壁で複数の小室に区画し、小室に金属水素化物粉末を充填した金属水素化物内蔵の熱交換器が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された金属水素化物内蔵の熱交換器では、小室を区画する隔壁はアルミ合金板から構成され伝熱板として機能し、密閉筒体の外周面に接するように熱媒が流されるため、密閉筒体及び隔壁を通じて熱媒と金属水素化物粉末とが熱授受するように構成されている。
【特許文献１】特開平８−１７８４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載された金属水素化物内蔵の熱交換器を、例えば、燃料電池搭載電気自動車に搭載する場合、予め設定されている搭載箇所（例えば、リアタイヤの車軸とリアシートの間）に思い通りの空間を確保できず熱交換器を配置できない場合があった。また、この場合に熱交換器を小型化すると、単体の熱交換器では燃料電池搭載電気自動車に要求される性能を満たすことができなくなる。したがって、特許文献１に記載された金属水素化物内蔵の熱交換器では搭載場所が制限されるという欠点があった。
【０００５】
そこで、小型の熱交換器を燃料電池搭載電気自動車に要求される性能を満たすことができる数だけ用意して、それら複数の熱交換器を所望の形状となるように配置して搭載するという対策も考えられる。しかし、この場合、複数の熱交換器をそれぞれ燃料電池搭載電気自動車に固定しなければならず、複数の熱交換器の取り付け作業に手間がかかるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、搭載自由度を高めるとともに、簡易な作業で取り付けることができる水素ガス貯蔵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、水素が流通可能な筒壁からなり、直線状に延びる複数の溝が外周面に形成された筒状部材、及び前記溝に取り付けられた複数のフィンが設けられ、前記フィンの一端と他端とが前記筒状部材の前記溝に取り付けられることによって水素吸蔵合金を収容する複数の収容室が区画されている複数のタンクモジュールと、前記複数のタンクモジュールを隣接させて所定の形状となるように配置した状態で収容するハウジングと、熱媒が流通するとともに、前記ハウジング内において前記タンクモジュールの前記フィンと接した状態で前記各収容室と対応するように配設されている複数の流路とを備えたことを要旨とする。
【０００８】
なお、「所定の形状」とは、水素ガス貯蔵装置の搭載場所となる空間に配置可能な形状を意味する。
この発明では、ハウジングで複数のタンクモジュールを隣接させて所定の形状となるように配置できるため、水素ガス貯蔵装置を構成する際にタンクモジュール同士を自由に並べて意図する形状にすることができる。したがって、例えば、思い通りの搭載空間を確保できない場合でも、ハウジングの形状を搭載空間に応じた形状にし、そのハウジング内に複数のタンクモジュールを隣接させて並べることで、水素ガス貯蔵装置の外形を搭載する空間に応じた形状にすることができる。そのため、従来搭載することが難しかった場所であっても搭載することが可能になり、搭載自由度を高めることができる。
【０００９】
また、ハウジングによって複数のタンクモジュールを収容しているため、例えば、燃料電池搭載電気自動車に搭載する場合には、ハウジングを燃料電池搭載電気自動車に対して固定するだけで取り付けることができる。したがって、複数のタンクモジュールをそれぞれ固定する場合に比べて、水素ガス貯蔵装置の取り付け作業を簡易にすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、少なくとも１つの前記流路は前記複数のタンクモジュール間に設けられていることを要旨とする。
この発明では、複数のタンクモジュール間に流路を設けることで、１つの流路が少なくとも２つのフィンと接するように構成でき、１つの流路を流れる熱媒によって少なくとも２つの収容室に充填されている水素吸蔵合金の加熱及び冷却を行うことができる。したがって、熱媒が流れる流路を１つの収容室毎に設ける場合に比べて設ける流路の数を減らすことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記流路は前記筒状部材の軸方向と平行に延びていることを要旨とする。
この発明では、例えば、フィンの長手方向が筒状部材の軸方向と平行に構成された場合、流路をフィンの長手方向全体に亘って延びるように構成することができ、熱媒がフィンの長手方向全体における水素吸蔵合金と熱交換することができる。したがって、流路が筒状部材の軸方向と交差する方向に延びる場合に比べて熱媒と水素吸蔵合金との熱交換効率を向上させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、少なくとも１つの前記流路は、２以上の前記フィンと接した位置に設けられていることを要旨とする。
【００１３】
この発明では、１つの流路が少なくとも２つのフィンと接するため、１つの流路を流れる熱媒によって少なくとも２つの収容室に収容されている水素吸蔵合金の加熱及び冷却を行うことができる。したがって、熱媒が流れる流路を１つの収容室毎に設ける場合に比べて設ける流路の数を減らすことができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記タンクモジュールは前記筒状部材の中心軸と直交する方向の断面が多角形状に形成され、少なくとも１つの前記流路は２以上の前記タンクモジュールの角部と対応する位置に設けられていることを要旨とする。
【００１５】
なお、「多角形状」とは、角部が２本の直線状の辺で形成されたものに限らず、２本の直線状の辺が曲線を介して連続する形状のもの、すなわちアールが形成された形状のものも含む。
【００１６】
この発明では、熱媒が流れる流路を１つの収容室毎に設ける場合に比べて設ける流路の数を減らすことができる。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記流路は複数設けられ、熱媒が前記タンクモジュールの第１端部側から第２端部側に向う方向に流れる流路と熱媒が前記タンクモジュールの第２端部側から第１端部側に向う方向に流れる流路とで構成されていることを要旨とする。
【００１７】
流路の出口付近の熱媒は水素吸蔵合金と熱交換を行った後であるため、流路の出口付近における熱媒の温度は流路の入口付近における熱媒の温度と異なる。したがって、熱媒の流れる方向が一方向である場合には、熱媒の温度も流れる箇所によって異なるため、収容室の箇所によって水素吸蔵合金の温度には偏りが生じる。
【００１８】
しかし、この発明では、複数の流路において、熱媒がタンクモジュールの第１端部側から第２端部側に向う方向に流れる流路と、熱媒がタンクモジュールの第２端部側から第１端部側に向う方向に流れる流路とがそれぞれ存在する。したがって、タンクモジュールの第１端部側における水素吸蔵合金とタンクモジュールの第２端部側における水素吸蔵合金との間における温度の偏りを抑制できる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記フィンは前記筒状部材に向って延びる一対の隔壁部、及び前記一対の隔壁部と連続する外壁部からなるように折り曲げられるとともに、前記フィンの一端と他端とがそれぞれ別々の前記溝に取り付けられて一つの前記収容室を区画し、前記筒状部材に複数の前記フィンが取り付けられた状態において複数の前記外壁部で前記タンクモジュールの外壁を兼用していることを要旨とする。
【００２０】
フィンとは別にタンクモジュールの外壁が設けられている場合、タンクモジュールとして組み立てる際には、フィンと外壁とを組み付ける作業を行わなければならない。この発明では、フィンを折り曲げて形成し、一つのフィンで一つの収容室を区画するとともに、その一部である外壁部がタンクモジュールの外壁として兼用される。したがって、フィンを外壁に組み付ける作業を行わなくともよく、フィンとは別に外壁が設けられたタンクモジュールに比べて、タンクモジュールの組み立てを簡単に行うことができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の発明において、前記フィンには前記フィンの一部が収容室側に突出する湾曲部が形成されていることを要旨とする。
【００２２】
この発明では、湾曲部によって窪み方向とは反対側の方向の力に対する強度が高くなるようにフィンを補強することができる。したがって、収容室に充填された水素吸蔵合金が水素吸蔵時に熱膨張して、フィンに対して外側に向う力が作用してもフィンが破損することを抑制できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、搭載自由度を高めるとともに、簡易な作業で水素ガス貯蔵装置を取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、水素ガス貯蔵装置１１には、金属製（例えば、アルミニウム製）で略四角箱形状のハウジング１２内に複数（本実施形態では６つ）のタンクモジュールとしてのＭＨタンクモジュール１３が隣接した状態で略四角柱状となるように配置されて収容されている。そして、ハウジング１２内では複数のＭＨタンクモジュール１３が複数段に積み上げられるとともに、ハウジング１２はＭＨタンクモジュール１３に水素が満充填されて内部が所定の圧力（例えば、１０ＭＰａ）となった場合でも十分耐えることができる強度を有している。
【００２５】
図２に示すように、ＭＨタンクモジュール１３にはその中心に筒状に形成されるとともに、多孔質材料によって構成された筒状部材としての多孔質部材１４が設けられている。そして、ＭＨタンクモジュール１３は多孔質部材１４の中心軸と直交する方向の断面が４角形状に形成されている。
【００２６】
多孔質部材１４は水素を流通（透過）可能に構成された筒壁１４ａと、ＭＨタンクモジュール１３の長手方向全体に亘って延びる水素流通経路１５とから構成されている。多孔質部材１４にはその外周面に多孔質部材１４の中心軸に沿ってその全長に亘って直線状に延びる溝１６が設けられている。
【００２７】
溝１６は多孔質部材１４の周方向に等間隔に複数（本実施形態では、８つ）設けられるとともに、２枚分のフィン１７の板厚より若干大きい幅に形成されフィン１７の第１端部１８ａと隣接するフィン１７の第２端部１８ｂとが嵌着されている。
【００２８】
フィン１７はアルミ合金製の板材で形成されるとともに、断面が直角三角形になるように折り曲げられている。フィン１７は多孔質部材１４の軸方向に沿って延びる一端としての第１端部１８ａ及び他端としての第２端部１８ｂがそれぞれ別々の溝１６に嵌着されることで多孔質部材１４の外周に取り付けられるとともに、多孔質部材１４に取り付けられた状態ではＭＨ粉末Ｐを収容する一つの収容室１９を区画している。フィン１７はその長手方向が多孔質部材１４の軸方向と平行な状態で多孔質部材１４に複数取り付けられるとともに、ＭＨタンクモジュール１３には収容室１９が複数形成されている。なお、フィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂと多孔質部材１４との間はシールされ収容室１９内に収容されたＭＨ粉末Ｐが溝１６を介して外部へ流出することは防止されている。そして、収容室１９内に収容されたＭＨ粉末Ｐは多孔質部材１４の外周面に接している。なお、図２ではＭＨ粉末Ｐを収容していない状態のＭＨタンクモジュール１３を図示している。
【００２９】
ここで、フィン１７は折り曲げられることでＭＨタンクモジュール１３の中心に向って延びる一対の隔壁部２３と、一対の隔壁部２３と連続する外壁部２０とが構成されている。一対の隔壁部２３は外壁部２０の両辺から延びＭＨ粉末Ｐの沈降を防止している。
【００３０】
そして、複数のフィン１７が多孔質部材１４に取り付けられた状態で、複数の外壁部２０はＭＨタンクモジュール１３の外壁として兼用されている。スペース効率や熱効率の観点で、隣り合うフィン１７は隣接しているのが好ましい。外壁部２０にはその一部が曲げ加工されて収容室１９側に突出する湾曲部２１が形成されている。湾曲部２１はその窪みが熱媒配管２２ａ，２２ｂの半分の外周より若干大きくなるように形成されるとともに、ハウジング１２と対向していない部分において二つの湾曲部２１が互いに向かい合うように配置され熱媒配管２２ａ，２２ｂ（図１で図示する）が挿入可能な配管空間が形成されている。なお、図２〜図４に示すように、ＭＨタンクモジュール１３の長手方向両端部（第１端部及び第２端部）にはそれぞれ端壁１３ａが溶接によって取り付けられ、収容室１９の長手方向両側における開口は閉塞されている。そして、ＭＨタンクモジュール１３の第１端部を構成する一方の端壁１３ａにはＭＨタンクモジュール１３に取り付けられた状態で多孔質部材１４の水素流通経路１５と連通するパイプ２４が設けられている。なお、一方の端壁１３ａには、各収容室１９と対応する位置に図示しない注入孔と注入孔を閉塞する栓が設けられるとともに、注入孔を介して各収容室１９にＭＨ粉末Ｐが充填されるように構成されている。
【００３１】
図１に示すように、ハウジング１２を構成する四角筒形状の本体２５にはその内周面に熱媒配管２２ａ，２２ｂの半分が収容可能な配管用凹部２５ａが設けられている。そして、ＭＨタンクモジュール１３が収容された状態で、フィン１７に設けられた湾曲部２１がその配管用凹部２５ａと向かい合っており、熱媒配管２２ｂを挿入可能な配管空間が形成されている。図３に示すように、本体２５にはその第１開口端部２６と対向するように複数の熱媒配管２２ａ，２２ｂに熱媒（水、オイル、エンジンクーラント等）を供給する有底四角筒状の入口側ヘッダ２７が取り付けられている。
【００３２】
入口側ヘッダ２７はその開口側端部が溶接によって本体２５の第１開口端部２６に固着されることで取り付けられるとともに、その内部は図示しない熱媒タンクとパイプを介して接続される供給室２８として構成されている。図４に示すように、入口側ヘッダ２７にはその底部にパイプ２４が挿通されるパイプ挿通孔２９がＭＨタンクモジュール１３の数だけ設けられている。なお、入口側ヘッダ２７の開口側端部と本体２５の第１開口端部２６との間は熱媒が漏れないようにシールされている。
【００３３】
そして、本体２５を間に挟んで入口側ヘッダ２７の反対側には、ＭＨ粉末Ｐと熱交換を行った後の熱媒が排出される出口側ヘッダ３０が設けられている。出口側ヘッダ３０は、有底四角筒形状に形成されるとともに開口側端部を溶接によって本体２５の第２開口端部３１に固着した状態に設けられている。出口側ヘッダ３０が本体２５の第２開口端部３１に固着された状態では、その内部は図示しない熱媒タンクとパイプを介して接続される排出室３２として構成され、熱媒配管２２ａ，２２ｂを通った熱媒が排出室３２に流入するようになっている。
【００３４】
各熱媒配管２２ａ，２２ｂは全て多孔質部材１４の軸方向と平行に延びるととともに、その入口側端部３３が供給室２８にまで延び、かつ、出口側端部３４が排出室３２にまで延びている。図１に示すように、各熱媒配管２２ａ，２２ｂは各配管空間に配置されるとともに、少なくとも一つの収容室１９と対応するように設けられている。そして、各熱媒配管２２ａ，２２ｂのうちＭＨタンクモジュール１３間に位置する熱媒配管２２ａは二つのフィン１７と接するとともに二つの収容室１９と対応している。各熱媒配管２２ａ，２２ｂのうちＭＨタンクモジュール１３と本体２５との間に位置する熱媒配管２２ｂは一つのフィン１７と接するとともに一つの収容室１９と対応している。熱媒は一方向に流れるのみであり、この実施形態では熱媒タンク→供給室２８→熱媒配管２２ａ，２２ｂ→排出室３２→熱媒タンクの順に流れるように構成されている。
【００３５】
次に、前記水素ガス貯蔵装置１１の組み立て工程を説明する。
まず、本体２５を用意し、開口を介して本体２５内に複数のＭＨタンクモジュール１３を下側から順次配置する。この時、ＭＨタンクモジュール１３はフィン１７の外壁部２０に設けられた湾曲部２１が本体２５の内周面に設けられた配管用凹部２５ａと向かい合うように配置され、湾曲部２１同士又は配管用凹部２５ａと湾曲部２１とによって配管空間が形成される。次に、本体２５内に形成された配管空間に熱媒配管２２ａ，２２ｂを挿通し、入口側端部３３を第１開口端部２６より外側に配置させた状態で熱媒配管２２ａ，２２ｂの出口側端部３４を第２開口端部３１より外側に配置させる。そして、本体２５内に形成された全ての配管空間に熱媒配管２２ａ，２２ｂを挿入するまでこの作業を繰り返し行い、その後、溶接によって本体２５に対して入口側ヘッダ２７及び出口側ヘッダ３０を固着してハウジング１２を組み立てる。なお、入口側ヘッダ２７はパイプ挿通孔２９にパイプ２４を挿通させてパイプ２４が外部に延出した状態で本体２５に固着させる。
【００３６】
次に、前記のように構成された水素ガス貯蔵装置１１の作用を説明する。
水素ガス貯蔵装置１１を例えば、燃料電池搭載電気自動車に搭載し、水素を直接燃料として使用する場合、燃料極で水素が使用されると、各ＭＨタンクモジュール１３から水素が放出されパイプ２４を介して燃料極に供給される。各ＭＨタンクモジュール１３から水素が放出されると、ＭＨ粉末Ｐの水素吸蔵・放出反応が放出側へ移動してＭＨ粉末Ｐから水素が放出される。ここで、水素の放出は吸熱反応であるので、水素の放出に必要な熱が熱媒により供給されないと、ＭＨ粉末Ｐは顕熱を消費して水素を放出するためその温度が低下する。しかし、入口側ヘッダ２７の供給室２８に所定温度の熱媒が供給されることで、各熱媒配管２２ａ，２２ｂに熱媒が流通するため、フィン１７を介してＭＨ粉末Ｐが予め設定された温度に加熱されて、水素放出の反応が円滑に進行する。そして、収容室１９に収容されたＭＨ粉末ＰはＭＨタンクモジュール１３の長手方向全体においてＭＨタンクモジュール１３の内側に向って水素を放出する。そして、各収容室１９に収容されたＭＨ粉末Ｐは多孔質部材１４の長手方向全体において多孔質部材１４の外周面と接しているため、放出された水素は筒壁１４ａの微細な孔を経て水素流通経路１５に至り、各ＭＨタンクモジュール１３のパイプ２４から水素ガス貯蔵装置１１の外部へ放出され、燃料極へと供給される。熱媒の温度あるいは流量が調整されることで、ＭＨ粉末Ｐの温度は水素の放出反応が円滑に進行する温度に保持され、燃料電池で必要な水素量に対応した水素が放出されるように水素の放出が効率よく行われる。
【００３７】
また、水素を放出した水素ガス貯蔵装置１１に再び水素を充填、即ちＭＨ粉末Ｐに水素を吸蔵させる場合は、水素をパイプ２４から多孔質部材１４の水素流通経路１５に流入させる。水素流通経路１５内に流入した水素は、ＭＨタンクモジュール１３の長手方向全体に亘って流通しつつ拡散する。すると、水素は筒壁１４ａの微細な孔を経て、収容室１９に収容されたＭＨタンクモジュール１３の長手方向全体に亘るＭＨ粉末Ｐと反応して水素化物となってＭＨ粉末Ｐに吸蔵される。なお、ＭＨ粉末Ｐに対する水素の供給は、各ＭＨタンクモジュール１３内が所定の圧力（例えば、１０ＭＰａ）となるまで行われる。また、ＭＨ粉末Ｐが水素の吸蔵と放出を繰り返し行い微粉化しても、多孔質部材１４はＭＨ粉末Ｐに対するフィルタとしての機能を有しているため、微粉化したＭＨ粉末ＰがＭＨタンクモジュール１３の外部に漏れることは抑制される。
【００３８】
ここで、水素の吸蔵反応は発熱反応であるので、水素の吸蔵反応で発生した熱を除去しないと吸蔵反応は円滑に進行しない。しかし、水素を充填する際には入口側ヘッダ２７の供給室２８に低温の熱媒が供給されることで、各熱媒配管２２ａ，２２ｂに熱媒が流通するため、フィン１７を介してＭＨ粉末Ｐから発生した熱は熱媒に吸熱され水素ガス貯蔵装置１１外に運搬される。したがって、ＭＨ粉末Ｐの温度は水素の吸蔵反応が円滑に進行する温度に保持され、水素の吸蔵が効率よく行われる。
【００３９】
また、燃料電池電気自動車においては、リアタイヤの車軸とリアシートとの間が水素ガス貯蔵装置１１の搭載場所として設定されている。そして、本発明の水素ガス貯蔵装置１１は３つのＭＨタンクモジュール１３を並べて隣接配置して、かつ、並べられた３つのＭＨタンクモジュール１３上にさらに隣接配置した３つのＭＨタンクモジュール１３を積み上げることで、四角柱状の外形になっている。したがって、水素ガス貯蔵装置１１は従来品の性能を維持したまま、幅寸法は従来品より大きくなる一方、高さ寸法は従来品より小さい形状にすることができ、リアタイヤの車軸とリアシートとの間に確保されている搭載空間に配置可能な形状となる。そして、水素ガス貯蔵装置１１をリアタイヤの車軸とリアシートとの間に搭載する際には、図示しないブラケットを用いてハウジング１２を固定すれば、複数のＭＨタンクモジュール１３も同時に固定することができる。したがって、例えば、ブラケットを用いて複数のＭＨタンクモジュール１３それぞれを固定する場合に比べて、取り付け作業を簡易にすることができる。
【００４０】
この実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ハウジング１２によって複数のＭＨタンクモジュール１３は隣接させて所定の形状に配置することができる。したがって、水素ガス貯蔵装置１１を構成する際に、水素ガス貯蔵装置１１をリアタイヤの車軸とリアシートとの間の搭載空間に応じた形状にすることができ、従来搭載することが難しかった場所であっても搭載することが可能になり、搭載自由度を高めることができる。
【００４１】
（２）複数のＭＨタンクモジュール１３が隣接した状態でハウジング１２内に収容されることで水素ガス貯蔵装置１１は構成される。したがって、例えば、燃料電池搭載電気自動車に搭載する場合に、複数のＭＨタンクモジュール１３を個々に固定する場合に比べて、複数のＭＨタンクモジュール１３を容易に燃料電池搭載電気自動車内で固定することができ、水素ガス貯蔵装置１１の取り付け作業が簡易である。
【００４２】
（３）フィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂがそれぞれ多孔質部材１４の外周面に形成された複数の溝１６に嵌着されることで、多孔質部材１４にフィン１７が取り付けられている。そして、複数のフィン１７によってＭＨ粉末Ｐを収容する収容室１９が複数区画されている。したがって、ＭＨタンクモジュール１３の内部に収容室１９が一つだけ設けられた構成に比べて収容室１９を細分化できるため、ＭＨ粉末Ｐとフィン１７とが接触する領域を大きくすることができる。したがって、フィン１７を介してＭＨ粉末Ｐと熱媒との間の熱交換を効率よく行うことができる。
【００４３】
（４）多孔質部材１４は水素が流通可能な筒壁１４ａと、ＭＨタンクモジュール１３の長手方向全体に亘って延びる水素流通経路１５とを備えている。そして、多孔質部材１４の外周面に形成された溝１６にフィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂが嵌着されることでフィン１７は収容室１９を区画している。したがって、水素は水素流通経路１５によりＭＨタンクモジュール１３の長手方向全体に亘って流通可能であるとともに筒壁１４ａを介して収容室１９に収容されたＭＨ粉末Ｐと反応する。そのため、ＭＨタンクモジュール１３においてはその長手方向全体において円滑に水素とＭＨ粉末Ｐとを反応させることができる。
【００４４】
（５）熱媒配管２２ａ，２２ｂはハウジング１２内を通っており、熱媒がＭＨ粉末Ｐと熱交換を行う際にハウジングが介在することはない。したがって、熱媒配管２２ａ，２２ｂがハウジング１２の外側に配置されハウジングを介してＭＨ粉末Ｐと熱交換を行う場合に比べて、効率よく熱媒とＭＨ粉末Ｐとの熱交換を行うことができる。
【００４５】
（６）流路としての熱媒配管２２ａ，２２ｂのうち複数のＭＨタンクモジュール１３間に設けられた熱媒配管２２ａは２つのフィン１７と接するとともに、１つの熱媒配管２２ａを流れる熱媒によって２つの収容室１９に収容されているＭＨ粉末Ｐに対して加熱及び冷却を行うことができる。したがって、各収容室１９とそれぞれ別々に対応するように熱媒配管を設ける場合に比べて設ける熱媒配管の数を減らすことができる。
【００４６】
（７）熱媒配管２２ａ，２２ｂは多孔質部材１４の軸方向と平行に延びており、フィン１７はその長手方向が多孔質部材１４の軸方向と平行な状態で取り付けられているためフィン１７と接する熱媒配管２２ａ，２２ｂの部位を広く確保することができる。したがって、例えば、熱媒配管２２ａ，２２ｂがフィン１７の長手方向全体に亘って延びるように構成すれば熱媒がフィン１７を介してその長手方向全体におけるＭＨ粉末Ｐと熱交換することができ、多孔質部材１４の軸方向と交差する方向に熱媒配管を延ばす場合に比べて熱媒とＭＨ粉末Ｐとの熱交換効率を向上させることができる。
【００４７】
（８）フィン１７はＭＨタンクモジュール１３の中心に向って延びる一対の隔壁部２３、及び一対の隔壁部２３と連続する外壁部２０からなるように折り曲げられている。そして、フィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂがそれぞれ別々の溝１６に取り付けられて一つの収容室１９を区画し、複数の外壁部２０によってＭＨタンクモジュール１３の外壁を兼用している。したがって、一つのフィン１７で一つの収容室１９を区画するとともに外壁部２０がＭＨタンクモジュール１３の外壁として兼用されているため、フィンとは別に外壁が設けられたＭＨタンクモジュールを組み立てる場合のようにフィンを外壁に取り付ける作業を行わなくともよい。したがって、フィンとは別に外壁が設けられたＭＨタンクモジュールを組み立てる場合に比べて、フィン１７及び外壁を備えたＭＨタンクモジュール１３の組み立てを簡単に行うことができる。
【００４８】
（９）フィン１７の外壁部２０には収容室１９側に突出する湾曲部２１が形成されている。そして、収容室１９側に突出する湾曲部２１が形成されれば、収容室１９側とは反対側の方向（外側の方向）の力に対するフィン１７の強度を高めることができる。したがって、収容室１９に収容されたＭＨ粉末Ｐが水素吸蔵時に膨張して、フィン１７に対して外側に向う力が加えられてもフィン１７が破損することを抑制できる。
【００４９】
（１０）熱媒が流通する流路は熱媒配管２２ａ，２２ｂによって構成されている。したがって、フィン１７と熱媒が流通する流路とが接するように構成してもフィン１７と熱媒が流通する流路との間をシールする必要がない。そのため、熱媒が流通する流路をハウジング１２内に容易に設けることができる。
【００５０】
実施形態は、前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 流路としての複数の熱媒配管２２ａ，２２ｂは各収容室１９と対応するように設けられていればよいため、複数の熱媒配管２２ａ，２２ｂを全て連続するように構成してもよい。例えば、ＭＨタンクモジュール１３の第１端部と第２端部との間を繰り返し折り返して蛇行するように延びる熱媒配管を設け、一続きの熱媒配管でハウジング内において各収容室１９と対応する複数の流路を構成してもよい。
【００５１】
○ 流路としての熱媒配管２２ａ，２２ｂを設ける位置を変更してもよい。例えば、図５に示すように、ＭＨタンクモジュール１３の角部と対応する位置に熱媒配管３９ａ，３９ｂ，３９ｃを設けてもよい。この場合、本体２５の４隅付近に位置するとともにＭＨタンクモジュール１３の１つの角部と対応する熱媒配管３９ａは、２つのフィン１７に接しており、１つの熱媒配管３９ａを流れる熱媒によって２つの収容室１９に収容されているＭＨ粉末Ｐの加熱及び冷却を行うことができる。また、ＭＨタンクモジュール１３と本体２５との間に位置するとともにＭＨタンクモジュール１３の２つの角部と対応する熱媒配管３９ｂは、４つのフィン１７に接しており、１つの熱媒配管３９ｂを流れる熱媒によって４つの収容室に収容されているＭＨ粉末Ｐの加熱及び冷却を行うことができる。また、ＭＨタンクモジュール１３間に位置するとともにＭＨタンクモジュール１３の４つの角部と対応する熱媒配管３９ｃは、８つのフィン１７と接しており、１つの熱媒配管３９ｃを流れる熱媒によって８つの収容室に収容されているＭＨ粉末Ｐの加熱及び冷却を行うことができる。したがって、熱媒配管３９ａ，３９ｂ，３９ｃを設ければ、収容室１９毎に熱媒配管を設ける場合に比べて、より少ない数の熱媒配管３９ａ，３９ｂ，３９ｃで各収容室１９に対応させることができるため、ＭＨ粉末Ｐに対する加熱及び冷却性能を低下させることなく設ける熱媒配管の数を減らすことができる。
【００５２】
○ ＭＨタンクモジュール１３は、多孔質部材１４の中心軸と直交する方向の断面形状が多角形状である場合に、その角部は２本の直線状の辺で形成されたものに限らない。例えば、ＭＨタンクモジュール１３において、多孔質部材１４の中心軸と直交する方向の断面形状を２本の直線状の辺が曲線を介して連続する形状、すなわち、アールが形成されている断面形状にしてもよい。
【００５３】
○ ＭＨタンクモジュール１３において、多孔質部材１４の中心軸と直交する方向の断面形状を変更してもよい。ＭＨタンクモジュール１３において多孔質部材１４の中心軸と直交する方向の断面形状を、例えば、三角形状や六角形状のような多角形状にしてもよい。また、ＭＨタンクモジュール１３において多孔質部材１４の断面形状は多角形状でなくともよく、例えば、図６に示すように、ＭＨタンクモジュール４０を円形状にしてもよい。この場合、複数のフィン４１の外壁板４２の形状を断面円弧状に形成し、複数のフィン４１が多孔質部材１４に取り付けられた時に外壁板４２が断面円形状であるＭＨタンクモジュール４０の外周の一部を構成するようにすればよい。
【００５４】
○ 多孔質部材１４の軸方向と平行に延びる熱媒配管２２ａ，２２ｂの代わりに、多孔質部材１４の軸方向と交差する方向に延びる熱媒配管を設けてもよい。例えば、多孔質部材１４の軸方向と直交する方向に延びる熱媒配管を多孔質部材１４の軸方向において等間隔に複数設けてもよい。この場合、各熱媒配管が本体２５を貫通してハウジング１２内を通過するとともに、各熱媒配管の入口側端部及び出口側端部がハウジング１２の外部に延出されるように構成する。そして、入口側ヘッダ２７を本体２５の外周面に取り付け、本体２５を間に挟んで入口側ヘッダ２７の反対側に出口側ヘッダ３０を取り付ける。このように構成すれば、熱媒は熱媒タンク→供給室→熱媒配管→排出室→熱媒タンクの順に流れ、熱媒によってＭＨ粉末Ｐの加熱及び冷却を行うことができる。
【００５５】
○ 熱媒配管を流路とする代わりに、湾曲部２１同士又は配管用凹部２５ａと湾曲部２１とによって構成された配管空間を熱媒が流れる流路として構成してもよい。ただし、この場合、流路のシール性を確保するため、向かい合う湾曲部２１同士の間の継ぎ目又は向かい合う湾曲部２１と配管用凹部２５ａとの間の継ぎ目をシールする必要がある。
【００５６】
○ 熱媒配管２２ａ，２２ｂを流通する熱媒は一方向だけを流れるように構成しなくともよい。例えば、同じ高さ位置に存在する複数の熱媒配管２２ａ，２２ｂのうち、ＭＨタンクモジュール１３の第１端部側（パイプ２４が設けられている端壁１３ａ側）からＭＨタンクモジュール１３の第２端部側（パイプ２４が設けられていない端壁１３ａ側）に向う方向に熱媒が流れる第１熱媒配管とＭＨタンクモジュール１３の第２端部側からＭＨタンクモジュール１３の第１端部側に向う方向に熱媒が流れる第２熱媒配管とが交互に存在するように構成してもよい。そして、本体２５だけでハウジングを構成し、ハウジングとは別に、内部に第１熱媒配管の入口側端部が配置される第１供給部、及び内部に第２熱媒配管の出口側端部が配置される第１排出部をそれぞれ設ける。また、ハウジングを間に挟んで第１供給部及び第１排出部の反対側には、内部に第１熱媒配管の出口側端部が配置される第２排出部、及び内部に第２熱媒配管の入口側端部が配置される第２供給部をそれぞれ設ける。このように構成すれば、熱媒がＭＨタンクモジュール１３の第１端部側から第２端部側に流れる流路と、熱媒がＭＨタンクモジュール１３の第２端部側から第１端部側に流れる流路とが存在するようになる。したがって、ＭＨタンクモジュール１３の第１端部側寄りにおけるＭＨ粉末ＰとＭＨタンクモジュール１３の第２端部側寄りにおけるＭＨ粉末Ｐとの間に生じる温度の偏りを抑制できる。
【００５７】
○ ハウジング１２の形状を変更することで水素ガス貯蔵装置１１の外形を変更してもよい。例えば、搭載する燃料電池搭載電気自動車の内部には上側になるにつれて狭くなる空間しか残ってない場合には、図７に示すように、ハウジング１２の外形を階段状に形成したうえでハウジング１２内にＭＨタンクモジュール１３を収容してもよい。このように構成すれば、上側になるにつれて狭くなる空間（階段状に形成された空間）しか残ってない場合であっても、水素ガス貯蔵装置１１を燃料電池搭載電気自動車に搭載することができる。
【００５８】
○ ＭＨタンクモジュール１３内に水素が満充填され、ＭＨタンクモジュール１３内が所定の圧力（例えば、１０ＭＰａ）になった状態でも十分耐えることができる強度を得られるのであれば、ハウジング１２を構成する材料についてはとくに限定されない。例えば、ハウジング１２をアルミニウムから構成する代わりに鉄によって構成してもよいし、繊維強化プラスチックから構成してもよい。
【００５９】
○ 溝１６の幅がフィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂにおける幅より広く、溝１６によってフィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂを嵌着できない場合には、例えば、第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂを溝１６に挿入したうえで、接着剤を用いて接着させることでフィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂを溝１６に取り付けてもよい。
【００６０】
○ 溝１６はフィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂを取り付けることが可能であれば、直線状に延びるように形成しなくともよい。例えば、多孔質部材を波型の形状に形成した場合、多孔質部材の外面に形成された溝は直線状でなく波状に延びるようになる。
【００６１】
○ 湾曲部２１が形成されたフィン１７は外壁部２０の一部を曲げ加工する方法以外の方法で作製することができる。例えば、フィン１７を押し出し成形で形成することによって、外壁部２０に湾曲部２１が形成されたフィン１７を作製することができる。
【００６２】
○ 水素ガス貯蔵装置１１を燃料電池搭載電気自動車に使用する場合に限らず、水素エンジンの水素源やヒートポンプ等に適用してもよい。
○ 熱媒配管２２ａ，２２ｂは直線状に限らない。例えば、熱媒配管２２ａ，２２ｂの管径が同じならば、波型にすることにより直線状よりもフィン１７と接触する面積を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本実施形態における水素ガス貯蔵装置の概略断面図。
【図２】ＭＨタンクモジュールの斜視図。
【図３】図１における水素ガス貯蔵装置のＡ−Ａ線断面図。
【図４】図１における水素ガス貯蔵装置のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】別の実施形態の水素ガス貯蔵装置の概略断面図。
【図６】別の実施形態のＭＨタンクモジュールの斜視図。
【図７】別の実施形態において、多孔質部材の軸方向から見た水素ガス貯蔵装置の概略図。
【符号の説明】
【００６４】
Ｐ…水素吸蔵合金としてのＭＨ粉末、１１…水素ガス貯蔵装置、１２…ハウジング、１３，４０…タンクモジュールとしてのＭＨタンクモジュール、１４…筒状部材としての多孔質部材、１４ａ…筒壁、１６…溝、１７，４１…フィン、１８ａ…一端としての第１端部、１８ｂ…他端としての第２端部、１９…収容室、２０，４２…外壁部、２１…湾曲部、２２ａ，２２ｂ，３９ａ，３９ｂ，３９ｃ…熱媒配管、２３…隔壁部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガス貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素貯蔵タンクとしては、粉末化された水素吸蔵合金（以下、ＭＨという）を内部に収容し、ＭＨに水素を吸蔵させて貯蔵を行うとともに、ＭＨから水素を放出させてその水素を利用する技術が知られている。そして、ＭＨが水素の吸蔵時に発熱し放出時に吸熱する特性を有し水素の吸蔵及び放出を行う際には熱の出入りを伴うため、ＭＨを利用した水素貯蔵タンクの一つとして、ＭＨに対する加熱及び冷却を行う熱交換器の機能を有するものが考えられている。
【０００３】
ここで、ＭＨを収容し、熱交換器の機能を有する水素貯蔵タンクの一例として、密閉筒体とその内部の水素ガス出入管との間の内部空間を隔壁で複数の小室に区画し、小室に金属水素化物粉末を充填した金属水素化物内蔵の熱交換器が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された金属水素化物内蔵の熱交換器では、小室を区画する隔壁はアルミ合金板から構成され伝熱板として機能し、密閉筒体の外周面に接するように熱媒が流されるため、密閉筒体及び隔壁を通じて熱媒と金属水素化物粉末とが熱授受するように構成されている。
【特許文献１】特開平８−１７８４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載された金属水素化物内蔵の熱交換器を、例えば、燃料電池搭載電気自動車に搭載する場合、予め設定されている搭載箇所（例えば、リアタイヤの車軸とリアシートの間）に思い通りの空間を確保できず熱交換器を配置できない場合があった。また、この場合に熱交換器を小型化すると、単体の熱交換器では燃料電池搭載電気自動車に要求される性能を満たすことができなくなる。したがって、特許文献１に記載された金属水素化物内蔵の熱交換器では搭載場所が制限されるという欠点があった。
【０００５】
そこで、小型の熱交換器を燃料電池搭載電気自動車に要求される性能を満たすことができる数だけ用意して、それら複数の熱交換器を所望の形状となるように配置して搭載するという対策も考えられる。しかし、この場合、複数の熱交換器をそれぞれ燃料電池搭載電気自動車に固定しなければならず、複数の熱交換器の取り付け作業に手間がかかるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、搭載自由度を高めるとともに、簡易な作業で取り付けることができる水素ガス貯蔵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、水素が流通可能な筒壁からなり、直線状に延びる複数の溝が外周面に形成された筒状部材、及び前記溝に取り付けられた複数のフィンが設けられ、前記フィンの一端と他端とが前記筒状部材の前記溝に取り付けられることによって水素吸蔵合金を収容する複数の収容室が区画されている複数のタンクモジュールと、前記複数のタンクモジュールを隣接させて所定の形状となるように配置した状態で収容するハウジングと、熱媒が流通するとともに、前記ハウジング内において前記タンクモジュールの前記フィンと接した状態で前記各収容室と対応するように配設されている複数の流路とを備えたことを要旨とする。
【０００８】
なお、「所定の形状」とは、水素ガス貯蔵装置の搭載場所となる空間に配置可能な形状を意味する。
この発明では、ハウジングで複数のタンクモジュールを隣接させて所定の形状となるように配置できるため、水素ガス貯蔵装置を構成する際にタンクモジュール同士を自由に並べて意図する形状にすることができる。したがって、例えば、思い通りの搭載空間を確保できない場合でも、ハウジングの形状を搭載空間に応じた形状にし、そのハウジング内に複数のタンクモジュールを隣接させて並べることで、水素ガス貯蔵装置の外形を搭載する空間に応じた形状にすることができる。そのため、従来搭載することが難しかった場所であっても搭載することが可能になり、搭載自由度を高めることができる。
【０００９】
また、ハウジングによって複数のタンクモジュールを収容しているため、例えば、燃料電池搭載電気自動車に搭載する場合には、ハウジングを燃料電池搭載電気自動車に対して固定するだけで取り付けることができる。したがって、複数のタンクモジュールをそれぞれ固定する場合に比べて、水素ガス貯蔵装置の取り付け作業を簡易にすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、少なくとも１つの前記流路は前記複数のタンクモジュール間に設けられていることを要旨とする。
この発明では、複数のタンクモジュール間に流路を設けることで、１つの流路が少なくとも２つのフィンと接するように構成でき、１つの流路を流れる熱媒によって少なくとも２つの収容室に充填されている水素吸蔵合金の加熱及び冷却を行うことができる。したがって、熱媒が流れる流路を１つの収容室毎に設ける場合に比べて設ける流路の数を減らすことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記流路は前記筒状部材の軸方向と平行に延びていることを要旨とする。
この発明では、例えば、フィンの長手方向が筒状部材の軸方向と平行に構成された場合、流路をフィンの長手方向全体に亘って延びるように構成することができ、熱媒がフィンの長手方向全体における水素吸蔵合金と熱交換することができる。したがって、流路が筒状部材の軸方向と交差する方向に延びる場合に比べて熱媒と水素吸蔵合金との熱交換効率を向上させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、少なくとも１つの前記流路は、２以上の前記フィンと接した位置に設けられていることを要旨とする。
【００１３】
この発明では、１つの流路が少なくとも２つのフィンと接するため、１つの流路を流れる熱媒によって少なくとも２つの収容室に収容されている水素吸蔵合金の加熱及び冷却を行うことができる。したがって、熱媒が流れる流路を１つの収容室毎に設ける場合に比べて設ける流路の数を減らすことができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記タンクモジュールは前記筒状部材の中心軸と直交する方向の断面が多角形状に形成され、少なくとも１つの前記流路は２以上の前記タンクモジュールの角部と対応する位置に設けられていることを要旨とする。
【００１５】
なお、「多角形状」とは、角部が２本の直線状の辺で形成されたものに限らず、２本の直線状の辺が曲線を介して連続する形状のもの、すなわちアールが形成された形状のものも含む。
【００１６】
この発明では、熱媒が流れる流路を１つの収容室毎に設ける場合に比べて設ける流路の数を減らすことができる。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記流路は複数設けられ、熱媒が前記タンクモジュールの第１端部側から第２端部側に向う方向に流れる流路と熱媒が前記タンクモジュールの第２端部側から第１端部側に向う方向に流れる流路とで構成されていることを要旨とする。
【００１７】
流路の出口付近の熱媒は水素吸蔵合金と熱交換を行った後であるため、流路の出口付近における熱媒の温度は流路の入口付近における熱媒の温度と異なる。したがって、熱媒の流れる方向が一方向である場合には、熱媒の温度も流れる箇所によって異なるため、収容室の箇所によって水素吸蔵合金の温度には偏りが生じる。
【００１８】
しかし、この発明では、複数の流路において、熱媒がタンクモジュールの第１端部側から第２端部側に向う方向に流れる流路と、熱媒がタンクモジュールの第２端部側から第１端部側に向う方向に流れる流路とがそれぞれ存在する。したがって、タンクモジュールの第１端部側における水素吸蔵合金とタンクモジュールの第２端部側における水素吸蔵合金との間における温度の偏りを抑制できる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記フィンは前記筒状部材に向って延びる一対の隔壁部、及び前記一対の隔壁部と連続する外壁部からなるように折り曲げられるとともに、前記フィンの一端と他端とがそれぞれ別々の前記溝に取り付けられて一つの前記収容室を区画し、前記筒状部材に複数の前記フィンが取り付けられた状態において複数の前記外壁部で前記タンクモジュールの外壁を兼用していることを要旨とする。
【００２０】
フィンとは別にタンクモジュールの外壁が設けられている場合、タンクモジュールとして組み立てる際には、フィンと外壁とを組み付ける作業を行わなければならない。この発明では、フィンを折り曲げて形成し、一つのフィンで一つの収容室を区画するとともに、その一部である外壁部がタンクモジュールの外壁として兼用される。したがって、フィンを外壁に組み付ける作業を行わなくともよく、フィンとは別に外壁が設けられたタンクモジュールに比べて、タンクモジュールの組み立てを簡単に行うことができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の発明において、前記フィンには前記フィンの一部が収容室側に突出する湾曲部が形成されていることを要旨とする。
【００２２】
この発明では、湾曲部によって窪み方向とは反対側の方向の力に対する強度が高くなるようにフィンを補強することができる。したがって、収容室に充填された水素吸蔵合金が水素吸蔵時に熱膨張して、フィンに対して外側に向う力が作用してもフィンが破損することを抑制できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、搭載自由度を高めるとともに、簡易な作業で水素ガス貯蔵装置を取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、水素ガス貯蔵装置１１には、金属製（例えば、アルミニウム製）で略四角箱形状のハウジング１２内に複数（本実施形態では６つ）のタンクモジュールとしてのＭＨタンクモジュール１３が隣接した状態で略四角柱状となるように配置されて収容されている。そして、ハウジング１２内では複数のＭＨタンクモジュール１３が複数段に積み上げられるとともに、ハウジング１２はＭＨタンクモジュール１３に水素が満充填されて内部が所定の圧力（例えば、１０ＭＰａ）となった場合でも十分耐えることができる強度を有している。
【００２５】
図２に示すように、ＭＨタンクモジュール１３にはその中心に筒状に形成されるとともに、多孔質材料によって構成された筒状部材としての多孔質部材１４が設けられている。そして、ＭＨタンクモジュール１３は多孔質部材１４の中心軸と直交する方向の断面が４角形状に形成されている。
【００２６】
多孔質部材１４は水素を流通（透過）可能に構成された筒壁１４ａと、ＭＨタンクモジュール１３の長手方向全体に亘って延びる水素流通経路１５とから構成されている。多孔質部材１４にはその外周面に多孔質部材１４の中心軸に沿ってその全長に亘って直線状に延びる溝１６が設けられている。
【００２７】
溝１６は多孔質部材１４の周方向に等間隔に複数（本実施形態では、８つ）設けられるとともに、２枚分のフィン１７の板厚より若干大きい幅に形成されフィン１７の第１端部１８ａと隣接するフィン１７の第２端部１８ｂとが嵌着されている。
【００２８】
フィン１７はアルミ合金製の板材で形成されるとともに、断面が直角三角形になるように折り曲げられている。フィン１７は多孔質部材１４の軸方向に沿って延びる一端としての第１端部１８ａ及び他端としての第２端部１８ｂがそれぞれ別々の溝１６に嵌着されることで多孔質部材１４の外周に取り付けられるとともに、多孔質部材１４に取り付けられた状態ではＭＨ粉末Ｐを収容する一つの収容室１９を区画している。フィン１７はその長手方向が多孔質部材１４の軸方向と平行な状態で多孔質部材１４に複数取り付けられるとともに、ＭＨタンクモジュール１３には収容室１９が複数形成されている。なお、フィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂと多孔質部材１４との間はシールされ収容室１９内に収容されたＭＨ粉末Ｐが溝１６を介して外部へ流出することは防止されている。そして、収容室１９内に収容されたＭＨ粉末Ｐは多孔質部材１４の外周面に接している。なお、図２ではＭＨ粉末Ｐを収容していない状態のＭＨタンクモジュール１３を図示している。
【００２９】
ここで、フィン１７は折り曲げられることでＭＨタンクモジュール１３の中心に向って延びる一対の隔壁部２３と、一対の隔壁部２３と連続する外壁部２０とが構成されている。一対の隔壁部２３は外壁部２０の両辺から延びＭＨ粉末Ｐの沈降を防止している。
【００３０】
そして、複数のフィン１７が多孔質部材１４に取り付けられた状態で、複数の外壁部２０はＭＨタンクモジュール１３の外壁として兼用されている。スペース効率や熱効率の観点で、隣り合うフィン１７は隣接しているのが好ましい。外壁部２０にはその一部が曲げ加工されて収容室１９側に突出する湾曲部２１が形成されている。湾曲部２１はその窪みが熱媒配管２２ａ，２２ｂの半分の外周より若干大きくなるように形成されるとともに、ハウジング１２と対向していない部分において二つの湾曲部２１が互いに向かい合うように配置され熱媒配管２２ａ，２２ｂ（図１で図示する）が挿入可能な配管空間が形成されている。なお、図２〜図４に示すように、ＭＨタンクモジュール１３の長手方向両端部（第１端部及び第２端部）にはそれぞれ端壁１３ａが溶接によって取り付けられ、収容室１９の長手方向両側における開口は閉塞されている。そして、ＭＨタンクモジュール１３の第１端部を構成する一方の端壁１３ａにはＭＨタンクモジュール１３に取り付けられた状態で多孔質部材１４の水素流通経路１５と連通するパイプ２４が設けられている。なお、一方の端壁１３ａには、各収容室１９と対応する位置に図示しない注入孔と注入孔を閉塞する栓が設けられるとともに、注入孔を介して各収容室１９にＭＨ粉末Ｐが充填されるように構成されている。
【００３１】
図１に示すように、ハウジング１２を構成する四角筒形状の本体２５にはその内周面に熱媒配管２２ａ，２２ｂの半分が収容可能な配管用凹部２５ａが設けられている。そして、ＭＨタンクモジュール１３が収容された状態で、フィン１７に設けられた湾曲部２１がその配管用凹部２５ａと向かい合っており、熱媒配管２２ｂを挿入可能な配管空間が形成されている。図３に示すように、本体２５にはその第１開口端部２６と対向するように複数の熱媒配管２２ａ，２２ｂに熱媒（水、オイル、エンジンクーラント等）を供給する有底四角筒状の入口側ヘッダ２７が取り付けられている。
【００３２】
入口側ヘッダ２７はその開口側端部が溶接によって本体２５の第１開口端部２６に固着されることで取り付けられるとともに、その内部は図示しない熱媒タンクとパイプを介して接続される供給室２８として構成されている。図４に示すように、入口側ヘッダ２７にはその底部にパイプ２４が挿通されるパイプ挿通孔２９がＭＨタンクモジュール１３の数だけ設けられている。なお、入口側ヘッダ２７の開口側端部と本体２５の第１開口端部２６との間は熱媒が漏れないようにシールされている。
【００３３】
そして、本体２５を間に挟んで入口側ヘッダ２７の反対側には、ＭＨ粉末Ｐと熱交換を行った後の熱媒が排出される出口側ヘッダ３０が設けられている。出口側ヘッダ３０は、有底四角筒形状に形成されるとともに開口側端部を溶接によって本体２５の第２開口端部３１に固着した状態に設けられている。出口側ヘッダ３０が本体２５の第２開口端部３１に固着された状態では、その内部は図示しない熱媒タンクとパイプを介して接続される排出室３２として構成され、熱媒配管２２ａ，２２ｂを通った熱媒が排出室３２に流入するようになっている。
【００３４】
各熱媒配管２２ａ，２２ｂは全て多孔質部材１４の軸方向と平行に延びるととともに、その入口側端部３３が供給室２８にまで延び、かつ、出口側端部３４が排出室３２にまで延びている。図１に示すように、各熱媒配管２２ａ，２２ｂは各配管空間に配置されるとともに、少なくとも一つの収容室１９と対応するように設けられている。そして、各熱媒配管２２ａ，２２ｂのうちＭＨタンクモジュール１３間に位置する熱媒配管２２ａは二つのフィン１７と接するとともに二つの収容室１９と対応している。各熱媒配管２２ａ，２２ｂのうちＭＨタンクモジュール１３と本体２５との間に位置する熱媒配管２２ｂは一つのフィン１７と接するとともに一つの収容室１９と対応している。熱媒は一方向に流れるのみであり、この実施形態では熱媒タンク→供給室２８→熱媒配管２２ａ，２２ｂ→排出室３２→熱媒タンクの順に流れるように構成されている。
【００３５】
次に、前記水素ガス貯蔵装置１１の組み立て工程を説明する。
まず、本体２５を用意し、開口を介して本体２５内に複数のＭＨタンクモジュール１３を下側から順次配置する。この時、ＭＨタンクモジュール１３はフィン１７の外壁部２０に設けられた湾曲部２１が本体２５の内周面に設けられた配管用凹部２５ａと向かい合うように配置され、湾曲部２１同士又は配管用凹部２５ａと湾曲部２１とによって配管空間が形成される。次に、本体２５内に形成された配管空間に熱媒配管２２ａ，２２ｂを挿通し、入口側端部３３を第１開口端部２６より外側に配置させた状態で熱媒配管２２ａ，２２ｂの出口側端部３４を第２開口端部３１より外側に配置させる。そして、本体２５内に形成された全ての配管空間に熱媒配管２２ａ，２２ｂを挿入するまでこの作業を繰り返し行い、その後、溶接によって本体２５に対して入口側ヘッダ２７及び出口側ヘッダ３０を固着してハウジング１２を組み立てる。なお、入口側ヘッダ２７はパイプ挿通孔２９にパイプ２４を挿通させてパイプ２４が外部に延出した状態で本体２５に固着させる。
【００３６】
次に、前記のように構成された水素ガス貯蔵装置１１の作用を説明する。
水素ガス貯蔵装置１１を例えば、燃料電池搭載電気自動車に搭載し、水素を直接燃料として使用する場合、燃料極で水素が使用されると、各ＭＨタンクモジュール１３から水素が放出されパイプ２４を介して燃料極に供給される。各ＭＨタンクモジュール１３から水素が放出されると、ＭＨ粉末Ｐの水素吸蔵・放出反応が放出側へ移動してＭＨ粉末Ｐから水素が放出される。ここで、水素の放出は吸熱反応であるので、水素の放出に必要な熱が熱媒により供給されないと、ＭＨ粉末Ｐは顕熱を消費して水素を放出するためその温度が低下する。しかし、入口側ヘッダ２７の供給室２８に所定温度の熱媒が供給されることで、各熱媒配管２２ａ，２２ｂに熱媒が流通するため、フィン１７を介してＭＨ粉末Ｐが予め設定された温度に加熱されて、水素放出の反応が円滑に進行する。そして、収容室１９に収容されたＭＨ粉末ＰはＭＨタンクモジュール１３の長手方向全体においてＭＨタンクモジュール１３の内側に向って水素を放出する。そして、各収容室１９に収容されたＭＨ粉末Ｐは多孔質部材１４の長手方向全体において多孔質部材１４の外周面と接しているため、放出された水素は筒壁１４ａの微細な孔を経て水素流通経路１５に至り、各ＭＨタンクモジュール１３のパイプ２４から水素ガス貯蔵装置１１の外部へ放出され、燃料極へと供給される。熱媒の温度あるいは流量が調整されることで、ＭＨ粉末Ｐの温度は水素の放出反応が円滑に進行する温度に保持され、燃料電池で必要な水素量に対応した水素が放出されるように水素の放出が効率よく行われる。
【００３７】
また、水素を放出した水素ガス貯蔵装置１１に再び水素を充填、即ちＭＨ粉末Ｐに水素を吸蔵させる場合は、水素をパイプ２４から多孔質部材１４の水素流通経路１５に流入させる。水素流通経路１５内に流入した水素は、ＭＨタンクモジュール１３の長手方向全体に亘って流通しつつ拡散する。すると、水素は筒壁１４ａの微細な孔を経て、収容室１９に収容されたＭＨタンクモジュール１３の長手方向全体に亘るＭＨ粉末Ｐと反応して水素化物となってＭＨ粉末Ｐに吸蔵される。なお、ＭＨ粉末Ｐに対する水素の供給は、各ＭＨタンクモジュール１３内が所定の圧力（例えば、１０ＭＰａ）となるまで行われる。また、ＭＨ粉末Ｐが水素の吸蔵と放出を繰り返し行い微粉化しても、多孔質部材１４はＭＨ粉末Ｐに対するフィルタとしての機能を有しているため、微粉化したＭＨ粉末ＰがＭＨタンクモジュール１３の外部に漏れることは抑制される。
【００３８】
ここで、水素の吸蔵反応は発熱反応であるので、水素の吸蔵反応で発生した熱を除去しないと吸蔵反応は円滑に進行しない。しかし、水素を充填する際には入口側ヘッダ２７の供給室２８に低温の熱媒が供給されることで、各熱媒配管２２ａ，２２ｂに熱媒が流通するため、フィン１７を介してＭＨ粉末Ｐから発生した熱は熱媒に吸熱され水素ガス貯蔵装置１１外に運搬される。したがって、ＭＨ粉末Ｐの温度は水素の吸蔵反応が円滑に進行する温度に保持され、水素の吸蔵が効率よく行われる。
【００３９】
また、燃料電池電気自動車においては、リアタイヤの車軸とリアシートとの間が水素ガス貯蔵装置１１の搭載場所として設定されている。そして、本発明の水素ガス貯蔵装置１１は３つのＭＨタンクモジュール１３を並べて隣接配置して、かつ、並べられた３つのＭＨタンクモジュール１３上にさらに隣接配置した３つのＭＨタンクモジュール１３を積み上げることで、四角柱状の外形になっている。したがって、水素ガス貯蔵装置１１は従来品の性能を維持したまま、幅寸法は従来品より大きくなる一方、高さ寸法は従来品より小さい形状にすることができ、リアタイヤの車軸とリアシートとの間に確保されている搭載空間に配置可能な形状となる。そして、水素ガス貯蔵装置１１をリアタイヤの車軸とリアシートとの間に搭載する際には、図示しないブラケットを用いてハウジング１２を固定すれば、複数のＭＨタンクモジュール１３も同時に固定することができる。したがって、例えば、ブラケットを用いて複数のＭＨタンクモジュール１３それぞれを固定する場合に比べて、取り付け作業を簡易にすることができる。
【００４０】
この実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ハウジング１２によって複数のＭＨタンクモジュール１３は隣接させて所定の形状に配置することができる。したがって、水素ガス貯蔵装置１１を構成する際に、水素ガス貯蔵装置１１をリアタイヤの車軸とリアシートとの間の搭載空間に応じた形状にすることができ、従来搭載することが難しかった場所であっても搭載することが可能になり、搭載自由度を高めることができる。
【００４１】
（２）複数のＭＨタンクモジュール１３が隣接した状態でハウジング１２内に収容されることで水素ガス貯蔵装置１１は構成される。したがって、例えば、燃料電池搭載電気自動車に搭載する場合に、複数のＭＨタンクモジュール１３を個々に固定する場合に比べて、複数のＭＨタンクモジュール１３を容易に燃料電池搭載電気自動車内で固定することができ、水素ガス貯蔵装置１１の取り付け作業が簡易である。
【００４２】
（３）フィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂがそれぞれ多孔質部材１４の外周面に形成された複数の溝１６に嵌着されることで、多孔質部材１４にフィン１７が取り付けられている。そして、複数のフィン１７によってＭＨ粉末Ｐを収容する収容室１９が複数区画されている。したがって、ＭＨタンクモジュール１３の内部に収容室１９が一つだけ設けられた構成に比べて収容室１９を細分化できるため、ＭＨ粉末Ｐとフィン１７とが接触する領域を大きくすることができる。したがって、フィン１７を介してＭＨ粉末Ｐと熱媒との間の熱交換を効率よく行うことができる。
【００４３】
（４）多孔質部材１４は水素が流通可能な筒壁１４ａと、ＭＨタンクモジュール１３の長手方向全体に亘って延びる水素流通経路１５とを備えている。そして、多孔質部材１４の外周面に形成された溝１６にフィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂが嵌着されることでフィン１７は収容室１９を区画している。したがって、水素は水素流通経路１５によりＭＨタンクモジュール１３の長手方向全体に亘って流通可能であるとともに筒壁１４ａを介して収容室１９に収容されたＭＨ粉末Ｐと反応する。そのため、ＭＨタンクモジュール１３においてはその長手方向全体において円滑に水素とＭＨ粉末Ｐとを反応させることができる。
【００４４】
（５）熱媒配管２２ａ，２２ｂはハウジング１２内を通っており、熱媒がＭＨ粉末Ｐと熱交換を行う際にハウジングが介在することはない。したがって、熱媒配管２２ａ，２２ｂがハウジング１２の外側に配置されハウジングを介してＭＨ粉末Ｐと熱交換を行う場合に比べて、効率よく熱媒とＭＨ粉末Ｐとの熱交換を行うことができる。
【００４５】
（６）流路としての熱媒配管２２ａ，２２ｂのうち複数のＭＨタンクモジュール１３間に設けられた熱媒配管２２ａは２つのフィン１７と接するとともに、１つの熱媒配管２２ａを流れる熱媒によって２つの収容室１９に収容されているＭＨ粉末Ｐに対して加熱及び冷却を行うことができる。したがって、各収容室１９とそれぞれ別々に対応するように熱媒配管を設ける場合に比べて設ける熱媒配管の数を減らすことができる。
【００４６】
（７）熱媒配管２２ａ，２２ｂは多孔質部材１４の軸方向と平行に延びており、フィン１７はその長手方向が多孔質部材１４の軸方向と平行な状態で取り付けられているためフィン１７と接する熱媒配管２２ａ，２２ｂの部位を広く確保することができる。したがって、例えば、熱媒配管２２ａ，２２ｂがフィン１７の長手方向全体に亘って延びるように構成すれば熱媒がフィン１７を介してその長手方向全体におけるＭＨ粉末Ｐと熱交換することができ、多孔質部材１４の軸方向と交差する方向に熱媒配管を延ばす場合に比べて熱媒とＭＨ粉末Ｐとの熱交換効率を向上させることができる。
【００４７】
（８）フィン１７はＭＨタンクモジュール１３の中心に向って延びる一対の隔壁部２３、及び一対の隔壁部２３と連続する外壁部２０からなるように折り曲げられている。そして、フィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂがそれぞれ別々の溝１６に取り付けられて一つの収容室１９を区画し、複数の外壁部２０によってＭＨタンクモジュール１３の外壁を兼用している。したがって、一つのフィン１７で一つの収容室１９を区画するとともに外壁部２０がＭＨタンクモジュール１３の外壁として兼用されているため、フィンとは別に外壁が設けられたＭＨタンクモジュールを組み立てる場合のようにフィンを外壁に取り付ける作業を行わなくともよい。したがって、フィンとは別に外壁が設けられたＭＨタンクモジュールを組み立てる場合に比べて、フィン１７及び外壁を備えたＭＨタンクモジュール１３の組み立てを簡単に行うことができる。
【００４８】
（９）フィン１７の外壁部２０には収容室１９側に突出する湾曲部２１が形成されている。そして、収容室１９側に突出する湾曲部２１が形成されれば、収容室１９側とは反対側の方向（外側の方向）の力に対するフィン１７の強度を高めることができる。したがって、収容室１９に収容されたＭＨ粉末Ｐが水素吸蔵時に膨張して、フィン１７に対して外側に向う力が加えられてもフィン１７が破損することを抑制できる。
【００４９】
（１０）熱媒が流通する流路は熱媒配管２２ａ，２２ｂによって構成されている。したがって、フィン１７と熱媒が流通する流路とが接するように構成してもフィン１７と熱媒が流通する流路との間をシールする必要がない。そのため、熱媒が流通する流路をハウジング１２内に容易に設けることができる。
【００５０】
実施形態は、前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 流路としての複数の熱媒配管２２ａ，２２ｂは各収容室１９と対応するように設けられていればよいため、複数の熱媒配管２２ａ，２２ｂを全て連続するように構成してもよい。例えば、ＭＨタンクモジュール１３の第１端部と第２端部との間を繰り返し折り返して蛇行するように延びる熱媒配管を設け、一続きの熱媒配管でハウジング内において各収容室１９と対応する複数の流路を構成してもよい。
【００５１】
○ 流路としての熱媒配管２２ａ，２２ｂを設ける位置を変更してもよい。例えば、図５に示すように、ＭＨタンクモジュール１３の角部と対応する位置に熱媒配管３９ａ，３９ｂ，３９ｃを設けてもよい。この場合、本体２５の４隅付近に位置するとともにＭＨタンクモジュール１３の１つの角部と対応する熱媒配管３９ａは、２つのフィン１７に接しており、１つの熱媒配管３９ａを流れる熱媒によって２つの収容室１９に収容されているＭＨ粉末Ｐの加熱及び冷却を行うことができる。また、ＭＨタンクモジュール１３と本体２５との間に位置するとともにＭＨタンクモジュール１３の２つの角部と対応する熱媒配管３９ｂは、４つのフィン１７に接しており、１つの熱媒配管３９ｂを流れる熱媒によって４つの収容室に収容されているＭＨ粉末Ｐの加熱及び冷却を行うことができる。また、ＭＨタンクモジュール１３間に位置するとともにＭＨタンクモジュール１３の４つの角部と対応する熱媒配管３９ｃは、８つのフィン１７と接しており、１つの熱媒配管３９ｃを流れる熱媒によって８つの収容室に収容されているＭＨ粉末Ｐの加熱及び冷却を行うことができる。したがって、熱媒配管３９ａ，３９ｂ，３９ｃを設ければ、収容室１９毎に熱媒配管を設ける場合に比べて、より少ない数の熱媒配管３９ａ，３９ｂ，３９ｃで各収容室１９に対応させることができるため、ＭＨ粉末Ｐに対する加熱及び冷却性能を低下させることなく設ける熱媒配管の数を減らすことができる。
【００５２】
○ ＭＨタンクモジュール１３は、多孔質部材１４の中心軸と直交する方向の断面形状が多角形状である場合に、その角部は２本の直線状の辺で形成されたものに限らない。例えば、ＭＨタンクモジュール１３において、多孔質部材１４の中心軸と直交する方向の断面形状を２本の直線状の辺が曲線を介して連続する形状、すなわち、アールが形成されている断面形状にしてもよい。
【００５３】
○ ＭＨタンクモジュール１３において、多孔質部材１４の中心軸と直交する方向の断面形状を変更してもよい。ＭＨタンクモジュール１３において多孔質部材１４の中心軸と直交する方向の断面形状を、例えば、三角形状や六角形状のような多角形状にしてもよい。また、ＭＨタンクモジュール１３において多孔質部材１４の断面形状は多角形状でなくともよく、例えば、図６に示すように、ＭＨタンクモジュール４０を円形状にしてもよい。この場合、複数のフィン４１の外壁板４２の形状を断面円弧状に形成し、複数のフィン４１が多孔質部材１４に取り付けられた時に外壁板４２が断面円形状であるＭＨタンクモジュール４０の外周の一部を構成するようにすればよい。
【００５４】
○ 多孔質部材１４の軸方向と平行に延びる熱媒配管２２ａ，２２ｂの代わりに、多孔質部材１４の軸方向と交差する方向に延びる熱媒配管を設けてもよい。例えば、多孔質部材１４の軸方向と直交する方向に延びる熱媒配管を多孔質部材１４の軸方向において等間隔に複数設けてもよい。この場合、各熱媒配管が本体２５を貫通してハウジング１２内を通過するとともに、各熱媒配管の入口側端部及び出口側端部がハウジング１２の外部に延出されるように構成する。そして、入口側ヘッダ２７を本体２５の外周面に取り付け、本体２５を間に挟んで入口側ヘッダ２７の反対側に出口側ヘッダ３０を取り付ける。このように構成すれば、熱媒は熱媒タンク→供給室→熱媒配管→排出室→熱媒タンクの順に流れ、熱媒によってＭＨ粉末Ｐの加熱及び冷却を行うことができる。
【００５５】
○ 熱媒配管を流路とする代わりに、湾曲部２１同士又は配管用凹部２５ａと湾曲部２１とによって構成された配管空間を熱媒が流れる流路として構成してもよい。ただし、この場合、流路のシール性を確保するため、向かい合う湾曲部２１同士の間の継ぎ目又は向かい合う湾曲部２１と配管用凹部２５ａとの間の継ぎ目をシールする必要がある。
【００５６】
○ 熱媒配管２２ａ，２２ｂを流通する熱媒は一方向だけを流れるように構成しなくともよい。例えば、同じ高さ位置に存在する複数の熱媒配管２２ａ，２２ｂのうち、ＭＨタンクモジュール１３の第１端部側（パイプ２４が設けられている端壁１３ａ側）からＭＨタンクモジュール１３の第２端部側（パイプ２４が設けられていない端壁１３ａ側）に向う方向に熱媒が流れる第１熱媒配管とＭＨタンクモジュール１３の第２端部側からＭＨタンクモジュール１３の第１端部側に向う方向に熱媒が流れる第２熱媒配管とが交互に存在するように構成してもよい。そして、本体２５だけでハウジングを構成し、ハウジングとは別に、内部に第１熱媒配管の入口側端部が配置される第１供給部、及び内部に第２熱媒配管の出口側端部が配置される第１排出部をそれぞれ設ける。また、ハウジングを間に挟んで第１供給部及び第１排出部の反対側には、内部に第１熱媒配管の出口側端部が配置される第２排出部、及び内部に第２熱媒配管の入口側端部が配置される第２供給部をそれぞれ設ける。このように構成すれば、熱媒がＭＨタンクモジュール１３の第１端部側から第２端部側に流れる流路と、熱媒がＭＨタンクモジュール１３の第２端部側から第１端部側に流れる流路とが存在するようになる。したがって、ＭＨタンクモジュール１３の第１端部側寄りにおけるＭＨ粉末ＰとＭＨタンクモジュール１３の第２端部側寄りにおけるＭＨ粉末Ｐとの間に生じる温度の偏りを抑制できる。
【００５７】
○ ハウジング１２の形状を変更することで水素ガス貯蔵装置１１の外形を変更してもよい。例えば、搭載する燃料電池搭載電気自動車の内部には上側になるにつれて狭くなる空間しか残ってない場合には、図７に示すように、ハウジング１２の外形を階段状に形成したうえでハウジング１２内にＭＨタンクモジュール１３を収容してもよい。このように構成すれば、上側になるにつれて狭くなる空間（階段状に形成された空間）しか残ってない場合であっても、水素ガス貯蔵装置１１を燃料電池搭載電気自動車に搭載することができる。
【００５８】
○ ＭＨタンクモジュール１３内に水素が満充填され、ＭＨタンクモジュール１３内が所定の圧力（例えば、１０ＭＰａ）になった状態でも十分耐えることができる強度を得られるのであれば、ハウジング１２を構成する材料についてはとくに限定されない。例えば、ハウジング１２をアルミニウムから構成する代わりに鉄によって構成してもよいし、繊維強化プラスチックから構成してもよい。
【００５９】
○ 溝１６の幅がフィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂにおける幅より広く、溝１６によってフィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂを嵌着できない場合には、例えば、第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂを溝１６に挿入したうえで、接着剤を用いて接着させることでフィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂを溝１６に取り付けてもよい。
【００６０】
○ 溝１６はフィン１７の第１端部１８ａ及び第２端部１８ｂを取り付けることが可能であれば、直線状に延びるように形成しなくともよい。例えば、多孔質部材を波型の形状に形成した場合、多孔質部材の外面に形成された溝は直線状でなく波状に延びるようになる。
【００６１】
○ 湾曲部２１が形成されたフィン１７は外壁部２０の一部を曲げ加工する方法以外の方法で作製することができる。例えば、フィン１７を押し出し成形で形成することによって、外壁部２０に湾曲部２１が形成されたフィン１７を作製することができる。
【００６２】
○ 水素ガス貯蔵装置１１を燃料電池搭載電気自動車に使用する場合に限らず、水素エンジンの水素源やヒートポンプ等に適用してもよい。
○ 熱媒配管２２ａ，２２ｂは直線状に限らない。例えば、熱媒配管２２ａ，２２ｂの管径が同じならば、波型にすることにより直線状よりもフィン１７と接触する面積を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本実施形態における水素ガス貯蔵装置の概略断面図。
【図２】ＭＨタンクモジュールの斜視図。
【図３】図１における水素ガス貯蔵装置のＡ−Ａ線断面図。
【図４】図１における水素ガス貯蔵装置のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】別の実施形態の水素ガス貯蔵装置の概略断面図。
【図６】別の実施形態のＭＨタンクモジュールの斜視図。
【図７】別の実施形態において、多孔質部材の軸方向から見た水素ガス貯蔵装置の概略図。
【符号の説明】
【００６４】
Ｐ…水素吸蔵合金としてのＭＨ粉末、１１…水素ガス貯蔵装置、１２…ハウジング、１３，４０…タンクモジュールとしてのＭＨタンクモジュール、１４…筒状部材としての多孔質部材、１４ａ…筒壁、１６…溝、１７，４１…フィン、１８ａ…一端としての第１端部、１８ｂ…他端としての第２端部、１９…収容室、２０，４２…外壁部、２１…湾曲部、２２ａ，２２ｂ，３９ａ，３９ｂ，３９ｃ…熱媒配管、２３…隔壁部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素が流通可能な筒壁からなり、複数の溝が外周面に形成された筒状部材、及び前記溝に取り付けられた複数のフィンが設けられ、前記フィンの一端と他端とが前記筒状部材の前記溝に取り付けられることによって水素吸蔵合金を収容する複数の収容室が区画されている複数のタンクモジュールと、
前記複数のタンクモジュールを隣接させて所定の形状となるように配置した状態で収容するハウジングと、
熱媒が流通するとともに、前記ハウジング内において前記タンクモジュールの前記フィンと接した状態で前記各収容室と対応するように配設されている複数の流路とを備えた水素ガス貯蔵装置。
【請求項２】
少なくとも１つの前記流路は前記複数のタンクモジュール間に設けられている請求項１に記載の水素ガス貯蔵装置。
【請求項３】
前記流路は前記筒状部材の軸方向と平行に延びている請求項１又は請求項２に記載の水素ガス貯蔵装置。
【請求項４】
少なくとも1つの前記流路は、２以上の前記フィンと接した位置に設けられている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の水素ガス貯蔵装置。
【請求項５】
前記タンクモジュールは前記筒状部材の中心軸と直交する方向の断面が多角形状に形成され、少なくとも1つの前記流路は２以上の前記タンクモジュールの角部と対応する位置に設けられている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の水素ガス貯蔵装置。
【請求項６】
前記流路は複数設けられ、熱媒が前記タンクモジュールの第１端部側から第２端部側に向う方向に流れる流路と熱媒が前記タンクモジュールの第２端部側から第１端部側に向う方向に流れる流路とで構成されている請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の水素ガス貯蔵装置。
【請求項７】
前記フィンは前記筒状部材に向って延びる一対の隔壁部、及び前記一対の隔壁部と連続する外壁部からなるように折り曲げられるとともに、前記フィンの一端と他端とがそれぞれ別々の前記溝に取り付けられて１つの前記収容室を区画し、
前記筒状部材に複数の前記フィンが取り付けられた状態において複数の前記外壁部で前記タンクモジュールの外壁を兼用している請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の水素ガス貯蔵装置。
【請求項８】
前記フィンには前記フィンの一部が収容室側に突出する湾曲部が形成されている請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の水素ガス貯蔵装置。
【請求項１】
水素が流通可能な筒壁からなり、複数の溝が外周面に形成された筒状部材、及び前記溝に取り付けられた複数のフィンが設けられ、前記フィンの一端と他端とが前記筒状部材の前記溝に取り付けられることによって水素吸蔵合金を収容する複数の収容室が区画されている複数のタンクモジュールと、
前記複数のタンクモジュールを隣接させて所定の形状となるように配置した状態で収容するハウジングと、
熱媒が流通するとともに、前記ハウジング内において前記タンクモジュールの前記フィンと接した状態で前記各収容室と対応するように配設されている複数の流路とを備えた水素ガス貯蔵装置。
【請求項２】
少なくとも１つの前記流路は前記複数のタンクモジュール間に設けられている請求項１に記載の水素ガス貯蔵装置。
【請求項３】
前記流路は前記筒状部材の軸方向と平行に延びている請求項１又は請求項２に記載の水素ガス貯蔵装置。
【請求項４】
少なくとも1つの前記流路は、２以上の前記フィンと接した位置に設けられている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の水素ガス貯蔵装置。
【請求項５】
前記タンクモジュールは前記筒状部材の中心軸と直交する方向の断面が多角形状に形成され、少なくとも1つの前記流路は２以上の前記タンクモジュールの角部と対応する位置に設けられている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の水素ガス貯蔵装置。
【請求項６】
前記流路は複数設けられ、熱媒が前記タンクモジュールの第１端部側から第２端部側に向う方向に流れる流路と熱媒が前記タンクモジュールの第２端部側から第１端部側に向う方向に流れる流路とで構成されている請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の水素ガス貯蔵装置。
【請求項７】
前記フィンは前記筒状部材に向って延びる一対の隔壁部、及び前記一対の隔壁部と連続する外壁部からなるように折り曲げられるとともに、前記フィンの一端と他端とがそれぞれ別々の前記溝に取り付けられて１つの前記収容室を区画し、
前記筒状部材に複数の前記フィンが取り付けられた状態において複数の前記外壁部で前記タンクモジュールの外壁を兼用している請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の水素ガス貯蔵装置。
【請求項８】
前記フィンには前記フィンの一部が収容室側に突出する湾曲部が形成されている請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の水素ガス貯蔵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２８１１０５（Ｐ２００８−２８１１０５Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２５５７９（Ｐ２００７−１２５５７９）
【出願日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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