特許ウォッチ

公開番号2025012960
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023116178
出願日2023-07-14
発明の名称水素吸蔵合金タンク
出願人那須電機鉄工株式会社
代理人個人,個人
主分類F17C 11/00 20060101AFI20250117BHJP(ガスまたは液体の貯蔵または分配)
要約【課題】構造が簡単でかつ水素吸蔵合金の粉末を容易かつ迅速に充填でき、水素吸蔵合金粉末が細密凝集化しない、縦置きが可能な水素吸蔵合金タンクを提供する。
【解決手段】円筒管から成るタンク筐体1内に、当該タンク筐体1の内径の8割以上の外径を有する長手方向に連続して形成された、熱伝導材から成る螺旋形状フィン2が設けられ、当該螺旋形状フィン2の間に水素吸蔵合金4が充填され、前記螺旋形状フィン2のピッチはタンク筐体1の外径の2倍以下とした。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
円筒管タンク筐体内に、当該タンク筐体の内径の８割以上の外径を有する長手方向に連続して形成された螺旋形状フィンが設けられ、当該螺旋形状フィンの間に水素吸蔵合金が充填されていることを特徴とする、水素吸蔵合金タンク。
続きを表示（約 200 文字）【請求項２】
前記螺旋形状フィンのピッチはタンク筐体の外径の２倍以下としたことを特徴とする、請求項１に記載の水素吸蔵合金タンク。
【請求項３】
前記螺旋形状フィンの長さは、タンクの長さの２／３以上としたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の水素吸蔵合金タンク。
【請求項４】
前記螺旋形状フィンは熱伝導材から成ることを特徴とする、請求項１に記載の水素吸蔵合金タンク。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、水素吸蔵合金が充填された円筒形のタンクにおいて、縦置き使用の可能な水素吸蔵合金タンクに関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、水素吸蔵合金タンクは、余剰の再生可能エネルギーを利用して生成した水素を少しずつ吸収するとともに、大量に貯蔵した水素を少しずつ放出するような定置式の水素貯蔵設備へ利用されるようになってきた。そしてさらに最近では、現在汎用されている、例えばＬＰＧタンクと同様なボンベ又はタンクのデリバリー流通方式の需要が見込まれている。
【０００３】
この水素吸蔵合金タンクにおけるデリバリー流通方式を考えた場合、従来のＬＰＧボンベ相当に軽量化することが望ましい。さらに、従来のＬＰＧボンベと同様に輸送時や運用時も含めて設置面積が小さくなる事や着脱可搬性が高まることから、円筒形タンクの縦置き利用が望ましい。
【０００４】
しかしながら、通常円筒形の水素吸蔵合金タンクの利用では、水素の吸蔵放出による合金粉末の膨張収縮の繰り返しによって粉末は細密凝集化し、その状態で水素吸蔵による膨張によって粉末凝集付近のタンク筐体が局所的応力増加となってしまう現象があるため、縦置き利用はしないことが原則となっている。
【０００５】
特に従来の合金は、水素吸蔵放出により粉末自体が微細化してしまい、その際粉末は新生面が生まれつつ凝集化するため、最終的にはポーラス状に固体化してしまう事象も発生する。このことがより強い膨張力を生むためタンク筐体の破壊となる恐れがある。
【０００６】
一方、合金自体が微細化しない構造だと、細密凝集化もある程度で限界を向かえるので、そこから膨張力の増加はなくなる。よって合金がある程度凝集しきった状態での膨張による外力に対して、タンク筐体が耐えられるか否かで、長期耐久性を保持できるかが決まる。
【０００７】
凝集しきる前にタンク材料の降伏点を越えると、その後は繰り返しの度に残留歪みは増加し、永久歪みは増加の一途を辿る。また、降伏点に達しなくとも疲労限度以内の応力に抑えられないと、水素吸蔵放出の繰り返しに対して恒久的な使用に耐えられない。よって微細化しない合金粉末であっても縦置きタンクとして長期使用を達成するためにタンク筐体の材料強度を高める必要があり、結果として高価な金属を用いたり、板厚を増すことで重量の重いタンクとなりデリバリー作業性を低下させてしまう。
【０００８】
この合金膨張によるタンク内圧方向の力は、アスペクト比が高いほど大きくなる。アスペクト比が大きいと単位断面積当たりの自重が大きくなるため、膨張に応じて合金充填層全体が押し上げられなくなり、その分タンク内圧を高める外力として作用してしまうからである。場合によっては、タンクの長手方向の中間部で局所的に細密凝集化することもあり、その場合局所的な応力の増大となる恐れがある。
【０００９】
また、特に水素吸蔵放出により微細化が進み新生面が生成されるような合金の場合は、高アスペクト比による単位面積あたりの自重作用荷重の増加が合金粉末のポーラス状の固体化を促進させてしまう。よって合金の水素吸蔵放出（膨張、収縮）に対して、合金重量方向の凝集化を防ぐような内部構造を検討する必要がある。
【００１０】
この水素吸蔵合金タンクは、合金が水素を吸蔵放出する際に発生する反応熱を除熱する機構が求められる。除熱方式は水冷式と空冷式の２つに大別され、水冷式ではタンクの外周部や内部に熱媒経路を設け、熱媒との熱交換により合金反応熱を除熱するものであり、空冷式は主にタンクと大気との熱交換により合金反応熱を除熱するものである。両者ともに効率的に除熱を行うためにタンク内部の合金充填部に熱伝達材を備えることが一般的であり、図１４及び図１５に示すように、タンク２０内を放射フィン２１で区分し、その中に水素吸蔵合金粉末２２が充填されるものが横置き定置式の利用として製品化されている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許