特開 2025-96880 水素貯蔵容器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025096880

(43)【公開日】2025-06-30

(54)【発明の名称】水素貯蔵容器

(51)【国際特許分類】

   F17C 11/00 20060101AFI20250623BHJP

【ＦＩ】

F17C11/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023212848

(22)【出願日】2023-12-18

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(71)【出願人】

【識別番号】519246238

【氏名又は名称】境川工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】瀬川 裕太

(72)【発明者】

【氏名】山根 俊博

(72)【発明者】

【氏名】下田 英介

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 成輝

(72)【発明者】

【氏名】西村 直樹

(72)【発明者】

【氏名】前田 悟志

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA09

3E172AB01

3E172BA04

3E172BB05

3E172BB12

3E172BB18

3E172BC07

3E172BC08

3E172FA04

3E172FA23

3E172FA27

(57)【要約】

【課題】容器の内部における水素吸蔵合金の温度分布を均一化させ、水素の吸蔵・放出反応を効率的に進行させる。
【解決手段】筒状をなし、軸方向が水平方向に沿って配置される容器本体１０と、容器本体１０の内部に配置され、軸方向に沿って延び、熱媒体が流通する複数の配管４０と、を備え、容器本体１０は、水素吸蔵合金を収容する収容室３０と、収容室３０の軸方向両端にそれぞれ設けられる一対の流通室３１，３２と、を有し、流通室３１の下端側には、配管を流れる熱媒体を容器本体の外部から流入させる流入部１６が接続され、流通室３２の上端側には、配管を流れる熱媒体を容器本体の外部へ流出させる流出部１７が接続され、一対の流通室３１，３２のうち、流入部１６が接続されている流通室３１の内部には、流通室３１を複数の空間に区画する少なくとも１つの仕切り部６０が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状をなし、軸方向が水平方向に沿って配置される容器本体と、
前記容器本体の内部に配置され、前記容器本体の軸方向に沿って延び、熱媒体が流通する複数の配管と、
を備え、
前記容器本体は、
水素吸蔵合金を収容する収容室と、
前記収容室の軸方向両端にそれぞれ設けられ、隔壁により前記収容室と区画され、前記配管の端部が接続される一対の流通室と、
を有し、
前記流通室の下端側には、前記配管を流れる熱媒体を前記容器本体の外部から流入させる流入部が接続され、前記流通室の上端側には、前記配管を流れる熱媒体を前記容器本体の外部へ流出させる流出部が接続され、
一対の前記流通室のうち、前記流入部が接続されている前記流通室の内部には、前記流通室を複数の空間に区画する少なくとも１つの仕切り部が設けられている、水素貯蔵容器。

【請求項2】

前記仕切り部は、水平方向に延びる平板形状を有する、請求項１に記載の水素貯蔵容器。

【請求項3】

前記仕切り部のうち少なくとも１つは、前記収容室の上下方向の中央部の位置に設けられている、請求項１に記載の水素貯蔵容器。

【請求項4】

前記仕切り部のうち少なくとも１つは、前記収容室の上下方向の中央部よりも下側の位置に設けられている、請求項１に記載の水素貯蔵容器。

【請求項5】

前記流通室は、前記収容室の軸方向一端側に設けられ、前記流入部が接続される第１流通室と、前記収容室の軸方向他端側に設けられた第２流通室と、を有し、
前記第１流通室および前記第２流通室の内部には、それぞれ少なくとも１つの前記仕切り部が設けられ、
前記収容室の下端から、前記第１流通室に設けられた前記仕切り部のうち最も下側に配置される前記仕切り部までの高さをＨ１とし、前記収容室の下端から、前記第２流通室に設けられた前記仕切り部のうち最も下側に配置される前記仕切り部までの高さをＨ２とした際、
前記収容室の下端から高さＨ１の位置までの範囲に配置される前記配管の本数Ｐ１と、前記収容室の下端から高さＨ２の位置までの範囲に配置される前記配管の本数Ｐ２とは、（Ｐ２－Ｐ１）＞Ｐ１を満たす、請求項１に記載の水素貯蔵容器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水素貯蔵容器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、水素を安全かつ大容量で貯蔵できる手法として、水素吸蔵合金を収容した水素貯蔵容器が注目されている。この貯蔵方法は、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることにより水素を水素貯蔵容器内に貯蔵し、水素吸蔵合金から水素を放出させることにより、水素を水素貯蔵容器から別の燃料タンク等に充填させる。

【0003】

水素吸蔵合金に水素を吸蔵する場合は発熱反応であり、水素吸蔵合金から水素を放出する場合は吸熱反応である。そのため、これらの反応を促進するためには、水素吸蔵合金を加熱または冷却する必要がある。特許文献１には、容器の内部に多数のプレートフィンが設けられた水素貯蔵容器が開示されている。多数のプレートフィンを設けることで、水素吸蔵合金を効率よく加熱、冷却することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４４２０４４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

水素吸蔵合金を使用した水素貯蔵容器において、水素の吸蔵量および放出量を増加させることは重要な課題である。水素の吸蔵量および放出量を増加させるためには、容器の内部における水素吸蔵合金の温度分布を均一化させ、水素の吸蔵・放出反応を効率的に進行させることが重要である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様である水素貯蔵容器は、筒状をなし、軸方向が水平方向に沿って配置される容器本体と、容器本体の内部に配置され、容器本体の軸方向に沿って延び、熱媒体が流通する複数の配管と、を備え、容器本体は、水素吸蔵合金を収容する収容室と、収容室の軸方向両端にそれぞれ設けられ、隔壁により収容室と区画され、配管の端部が接続される一対の流通室と、を有し、流通室の下端側には、配管を流れる熱媒体を容器本体の外部から流入させる流入部が接続され、流通室の上端側には、配管を流れる熱媒体を容器本体の外部へ流出させる流出部が接続され、一対の流通室のうち、流入部が接続されている流通室の内部には、流通室を複数の空間に区画する少なくとも１つの仕切り部が設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一態様である水素貯蔵容器によれば、容器の内部における水素吸蔵合金の温度分布を均一化させることができる。その結果、水素の吸蔵・放出反応を効率的に進行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態の水素貯蔵容器の軸方向断面図である。

【図2】第１実施形態の水素貯蔵容器の軸方向の中央部における上下方向断面図である。

【図3】第２実施形態の水素貯蔵容器の軸方向断面図である。

【図4】第２実施形態の水素貯蔵容器の軸方向の中央部における上下方向断面図である。

【図5】実施例の水素貯蔵容器の軸方向断面図であって、熱電対の設置場所を示す図である。

【図6】実施例の水素貯蔵容器において、収容室の内部の水素吸蔵合金の温度の経時変化を示す図である。

【図7】実施例の水素貯蔵容器において、水素流量の経時変化および水素吸蔵量の経時変化を示す図である。

【図8】比較例の水素貯蔵容器の軸方向断面図である。

【図9】比較例の水素貯蔵容器において、収容室の内部の水素吸蔵合金の温度の経時変化を示す図である。

【図10】比較例の水素貯蔵容器において、水素流量の経時変化および水素吸蔵量の経時変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本発明に係る水素貯蔵容器の実施形態の一例について詳細に説明する。以下で説明する実施形態はあくまでも一例であって、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、以下で説明する複数の実施形態を選択的に組み合わせてなる形態は本発明に含まれている。

【0010】

［第１実施形態］
以下、図１および図２を参照しながら、第１実施形態の水素貯蔵容器１について説明する。図１は、本実施形態の水素貯蔵容器１の軸方向断面図であり、図２は、本実施形態の水素貯蔵容器１の軸方向の中央部における上下方向断面図である。

【0011】

図１に示すように、水素貯蔵容器１は、水素吸蔵合金（図示せず）を収容する収容室３０を内部に有する容器本体１０と、水素吸蔵合金を加熱および冷却する熱媒体が流通する複数の配管４０とを備える。容器本体１０は、軸方向が水平方向に沿うように配置され、配管４０は、収容室３０を横断するように容器本体１０の軸方向、すなわち水平方向に沿って延びている。また、配管４０には、複数の熱交換フィンが接合されている。本実施形態では、熱交換フィンとして、プレートフィン４１が用いられている。なお、図１では、容器本体１０の内部における配置関係を分かりやすくするために、後述の吸放出板５０の図示を省略し、かつ実際の場合よりプレートフィン４１の枚数を少なくして示している。また、図１および図２では、配管４０およびプレートフィン４１をハッチングして示している。

【0012】

容器本体１０は、円筒形状を有する側壁１１と、側壁１１の軸方向一端の開口を塞ぐ第１蓋体１２と、側壁１１の軸方向他端の開口を塞ぐ第２蓋体１３とを有する。第１蓋体１２および第２蓋体１３は、容器本体１０の内部から軸方向外側に向かって膨らんだ形状を有する。

【0013】

なお、本実施形態では、側壁１１の断面形状は円形であるが、これに限定されない。側壁１１の断面形状は、例えば、多角形および楕円形としてもよい。また、側壁１１、第１蓋体１２、および第２蓋体１３の壁厚およびサイズは、目的などに応じて、適宜選択することができる。また、側壁１１、第１蓋体１２、および第２蓋体１３の材質は、例えば、ステンレス合金、アルミニウム合金など、水素脆化が生じない、または生じにくい材料を選択できる。

【0014】

側壁１１と第１蓋体１２との間には、第１隔壁１４が設けられ、側壁１１と第２蓋体１３との間には、第２隔壁１５が設けられている。これにより、容器本体１０の内部には、側壁１１、第１隔壁１４、および第２隔壁１５により区画された収容室３０と、第１蓋体１２および第１隔壁１４により区画された第１流通室３１と、第２蓋体１３および第２隔壁１５により区画された第２流通室３２が形成されている。つまり、収容室３０の軸方向両端には、第１流通室３１および第２流通室３２からなる一対の流通室がそれぞれ設けられている。

【0015】

また、第１隔壁１４および第２隔壁１５には、配管４０が貫通する貫通孔（図示せず）が複数設けられている。これにより、第１流通室３１には、配管４０の一端が接続され、第２流通室３２には、配管４０の他端が接続される。本実施形態では、第１流通室３１と第２流通室３２とは、略同一の大きさを有する。

【0016】

ここで、第１流通室３１の内部には、１つの仕切り部６０が設けられている。仕切り部６０は、水平方向に延びる平板形状を有する。仕切り部６０の材質は特に限定されないが、例えば、ステンレス合金、アルミニウム合金が挙げられる。

【0017】

仕切り部６０は、第１流通室３１を２つの空間に分離するように配置されている。つまり、第１流通室３１は、仕切り部６０により、第１流通室３１の下部空間を構成する第１流通室３１Ａ（詳しくは後述するが、流入室に相当する）と、第１流通室３１の上部空間を構成する第１流通室３１Ｂとに区画される。本実施形態では、仕切り部６０は、収容室３０の上下方向の中央部の位置に配置されているため、第１流通室３１Ａと第１流通室３１Ｂとは略同一の大きさを有する。なお、収容室３０の上下方向の中央部とは、収容室３０の上端と下端とを結ぶ直線の上下方向長さを二等分する位置を意味する。

【0018】

上記のように、第１流通室３１には、配管４０の一端が接続されている。よって、第１流通室３１Ａには、配管４０の端部うち、容器本体１０を上下方向に二等分した際に下側の領域に配置される配管４０の端部が接続される。そして、第１流通室３１Ｂには、配管４０の端部うち、容器本体１０を上下方向に二等分した際に上側の領域に配置される配管４０の端部が接続される。

【0019】

図１に示すように、第１蓋体１２の下端側、すなわち第１蓋体１２のうち第１流通室３１Ａを区画する部分には、配管４０を流れる熱媒体を容器本体１０の外部から流入させる流入部１６が設けられている。これにより、第１流通室３１Ａには、流入部１６が接続されている。また、第１蓋体１２の上端側、すなわち第１蓋体１２のうち第１流通室３１Ｂを区画する部分には、配管４０を流れる熱媒体を容器本体１０の外部へ流出させる流出部１７が設けられている。これにより、第１流通室３１Ｂには、流出部１７が接続されている。

【0020】

ここで、第１流通室３１Ａには、流入部１６より流入した熱媒体が収容される。流入部１６を介して第１流通室３１Ａに流入した熱媒体は、配管４０を通って第２流通室３２へ流通される。そして、第２流通室３２へ流入した熱媒体は、配管４０を通って第１流通室３１Ｂへ流通され、流出部１７を介して容器本体１０の外部へ流出される。つまり、熱媒体は、容器本体１０の下側の配管４０を流通した後に、容器本体１０の上側の配管４０を流通する。

【0021】

また、第１流通室３１Ａ、第２流通室３２、および第１流通室３１Ｂを介して熱媒体を流通させることにより、配管４０同士を直接接続することなく、全ての配管４０に熱媒体を流通させることが可能になる。そのため、低コストで水素貯蔵容器１を作製することができる。

【0022】

本発明者らの検討の結果、後述の図８に示すように、第１流通室３１に仕切り部６０を設けず、第２流通室３２に流出部１７を接続させた場合、水素吸蔵時において、収容室３０の下側領域に配置される水素吸蔵合金の温度が、収容室３０の上側領域に配置される水素吸蔵合金の温度よりも高くなることが判明した。これは、第１流通室３１に仕切り部６０を設けない場合、容器本体１０の下側領域に配置される配管４０を流通する熱媒体の流速が、容器本体１０の上側領域に配置される配管４０を流通する熱媒体の流速よりも小さくなるためと推測される。これにより、容器本体１０の下側領域に配置される配管４０を流通する熱媒体の流量が減少し、水素吸蔵時において、収容室３０の下側領域に配置される水素吸蔵合金を十分に冷却することが困難となる。その結果、水素の吸蔵反応を効率的に進行させることができず、水素の吸蔵量が減少してしまう。

【0023】

本実施形態のように、第１流通室３１に仕切り部６０を設けることにより、熱媒体は、容器本体１０の下側領域に配置される配管４０を流通した後に、容器本体１０の上側領域に配置される配管４０を流通する。これにより、容器本体１０の下側領域に配置される配管４０を流通する熱媒体の流量を増加させることができる。その結果、水素吸蔵時において、収容室３０の下側領域に配置される水素吸蔵合金を十分に冷却することが容易になる。その結果、水素の吸蔵反応を効率的に進行させることができ、水素の吸蔵量を増加させることができる。

【0024】

また、水素吸蔵合金は、水素ガスの吸蔵・放出において体積が膨張または収縮し、その繰り返しによって微粉化する。微粉化した水素吸蔵合金は、収容室３０の下部に堆積しやすいため、収容室３０の下側領域における水素吸蔵合金の充填密度は、収容室３０の上側領域における水素吸蔵合金の充填密度よりも大きくなる傾向がある。これにより、収容室３０の下側領域では、体積当たりの水素吸放出量が大きくなり、水素の吸蔵・放出反応に伴う発熱・吸熱量も大きくなる。具体的には、容器の下側領域の温度は、水素吸蔵時にはより高温になり、水素放出時にはより低温になる。

【0025】

本実施形態のように、第１流通室３１に仕切り部６０を設ける、熱媒体を容器本体１０の下側領域に配置される配管４０を流通させた後に、容器本体１０の上側領域に配置される配管４０を流通させることにより、水素吸蔵合金が微粉化し、収容室３０の下側領域における水素吸蔵合金の充填密度が増加した場合であっても、収容室３０の下側領域に配置される水素吸蔵合金を十分に冷却することが容易になる。その結果、水素吸蔵合金が微粉化した場合であっても、水素の吸蔵反応を効率的に進行させることができ、水素の吸蔵量を増加させることができる。

【0026】

側壁１１の上部には、水素吸蔵合金を容器本体１０の内部へ充填するための充填口１８が２つ設けられている。充填口１８には蓋部１９がそれぞれ設けられており、水素吸蔵合金を容器本体１０の内部へ充填した後、例えば、フランジ接合により充填口１８を蓋部１９で塞ぐことにより、容器本体１０の内部の密閉が確保される。

【0027】

また、側壁１１の上部には、吸蔵時において、水素を容器本体１０の内部へ流入させ、放出時において、水素を容器本体１０の外部へ流出させる水素流通部２０が設けられている。水素流通部２０は、例えば、水素製造装置（図示せず）等と接続される。これにより、上記水素製造装置で製造した水素を、容器本体１０の内部へ流入させることができる。また、水素流通部２０は、例えば、燃料電池（図示せず）や燃料電池に水素を供給する燃料タンク（図示せず）へつながる配管と接続される。これにより、水素流通部２０を介して流出した水素を、燃料電池に供給したり、燃料タンクに充填したりすることができる。なお、水素流通部２０の個数や配置は、容器本体１０の大きさ等により適宜設定可能である。

【0028】

配管４０は、収容室３０の内部において容器本体１０の軸方向に沿って延び、熱媒体が流通する中空部材である。本実施形態では、全ての配管４０が同一の形状を有する。配管４０は、熱伝導性の高い材料で構成されている。配管４０は、第１隔壁１４および第２隔壁１５に設けられた貫通孔を貫通することにより、固定されており、一端が第１流通室３１に接続し、他端が第２流通室３２に接続している。収容室３０を横断するように配管４０を配置し、配管４０に熱媒体を流通させることで、収容室３０に収容されている水素吸蔵合金を、効率よく加熱または冷却することができる。

【0029】

図２に示すように、本実施形態では、配管４０は、容器本体１０の内部において規則的に配置されている。また、容器本体１０を上下方向に二等分した際、上側領域と下側領域とで同じ本数の配管４０が配置されている。なお、配管４０の配置はこれに限定されず、容器本体１０を上下方向に二等分した際、下側領域に配置される配管４０の本数を、上側領域に配置される配管４０の本数よりも多くしてもよい。下側領域に多くの配管４０を配置することで、収容室３０の下側領域に存在する水素吸蔵合金をより効率よく加熱・冷却することができる。

【0030】

配管４０の内部を流通する熱媒体としては、例えば、水またはブライン等を用いることができる。

【0031】

配管４０には、熱交換フィンとして、複数のプレートフィン４１が接合されている。プレートフィン４１は、上下方向に延びる平板形状を有する。プレートフィン４１は、貫通孔（図示せず）を有し、当該貫通孔に配管４０が貫通することにより、配管４０に対して固定されている。

【0032】

プレートフィン４１は、容器本体１０の軸方向にわたって略等間隔で配置されている。そして、収容室３０において、水素吸蔵合金は、プレートフィン４１と当接するように、プレートフィン４１同士の間の隙間に配置される。これにより、水素吸蔵合金は、配管４０に加えて、プレートフィン４１を介して加熱・冷却される。換言すると、プレートフィン４１を設けることにより、水素吸蔵合金を効率よく加熱・冷却することができる。容器本体１０の軸方向におけるプレートフィン４１同士の間隔は、水素吸蔵合金の粒径等により適宜設定可能であるが、例えば、１．０ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である。

【0033】

プレートフィン４１の厚み、枚数、間隔、およびサイズは、適宜設定することができる。プレートフィン４１の枚数を増やしたり、プレートフィン４１のサイズを大きくしたりすることにより、水素吸蔵合金とプレートフィン４１との接触面積が増加し、収容室３０に収容された水素吸蔵合金を効率よく加熱・冷却することができる。また、プレートフィン４１の材質は、熱伝導率が高いものであれば特に限定されず、例えば、アルミニウム合金が挙げられる。

【0034】

図２に示すように、収容室３０の内部には、容器本体１０の内部に存在する水素を授受する吸放出板５０が設けられている。吸放出板５０は、中空構造を有する枠体５１と、枠体５１の内部に設けられたフィルター材５２とを有する。吸放出板５０は、吸放出板５０の長手方向が、容器本体１０の軸方向に沿って延びるように配置されている。

【0035】

枠体５１は、例えば、容器本体１０の内壁に設けられた係止部（図示せず）と係合することにより、容器本体１０の内部に設置される。枠体５１は、吸放出板５０の厚み方向に直交する側面にメッシュ層が形成されており、当該側面を介して水素を透過する構造を有する。これにより、枠体５１の外部に存在する水素は、枠体５１の側面を通じて、枠体５１の内部へ流入する。また、枠体５１の内部へ流入した水素は、枠体５１の側面を通じて、枠体５１の外部へ流出する。

【0036】

フィルター材５２は、水素を透過させつつ、水素吸蔵合金の透過を抑制する機能を有する。ここで、容器本体１０の内部においては、流通する水素につられて水素吸蔵合金が舞い上がる場合がある。そして、例えば、水素放出時において、水素が水素流通部２０（図１参照）を通じて容器本体１０の外部へ流出する際、水素吸蔵合金もつられて水素流通部２０へ侵入する場合がある。水素吸蔵合金が水素流通部２０に侵入すると、水素流通部２０が目詰まりを起こしてしまう。本実施形態のように枠体５１の内部にフィルター材５２を設けることで、水素吸蔵合金が流通する水素につられて移動することが抑制される。その結果、水素吸蔵合金による水素流通部２０の目詰まりが生じることを抑制できる。フィルターとしては、例えば、グラスウール、多孔質の焼結金属、および多孔質の無機膜を用いることができる。

【0037】

なお、本実施形態では、１枚の吸放出板５０を収容室３０の内部に設けているが、吸放出板５０の枚数は、２枚以上であってもよい。また、収容室３０の内部には、吸放出板５０を設けていなくてもよい。

【0038】

［第２実施形態］
図３および図４を参照しながら、第２実施形態である水素貯蔵容器１Ａについて説明する。図３は、本実施形態の水素貯蔵容器１Ａの軸方向断面図であり、図４は、本実施形態の水素貯蔵容器１Ａの軸方向の中央部における上下方向断面図である。なお、図３では、容器本体１０の内部における配置関係を分かりやすくするために、吸放出板５０の図示を省略し、かつ実際の場合よりプレートフィン４１の枚数を少なくして示している。また、図３および図４では、配管４０およびプレートフィン４１をハッチングして示している。以下では、第１実施形態と共通する構成については同じ符号を用いて重複する説明を省略し、主に第１実施形態との相違点を説明する。

【0039】

図３に示すように、本実施形態では、仕切り部６０として、第１流通室３１に２つの仕切り部６１，６２が設けられており、第２流通室３２に１つの仕切り部６３が設けられている点で、第１実施形態と異なる。

【0040】

仕切り部６１，６２，６３は、第１実施形態の仕切り部６０と同様に、水平方向に延びる平板形状を有する。つまり、仕切り部６１，６２，６３は、互いに平行に配置されている。

【0041】

仕切り部６１は、第１流通室３１の内部において、収容室３０の上下方向の中央部よりも下側の位置に設けられている。また、仕切り部６２は、収容室３０の上下方向の中央部よりも上側の位置に設けられている。これにより、第１流通室３１は、第１流通室３１Ａ（詳しくは後述するが、流入室に相当する）と、第１流通室３１Ｂと、第１流通室３１Ｃとに区画されている。より詳細には、第１流通室３１Ａは、第１蓋体１２、第１隔壁１４、および仕切り部６１により区画されている。また、第１流通室３１Ｂは、第１蓋体１２、第１隔壁１４、仕切り部６１、および仕切り部６２により区画されている。また、第１流通室３１Ｃは、第１蓋体１２、第１隔壁１４、および仕切り部６２により区画されている。

【0042】

仕切り部６３は、第２流通室３２の内部において、収容室３０の上下方向の中央部よりも下側の位置に設けられており、第２流通室３２を２つの空間に分離するように設けられている。これにより、第２流通室３２は、仕切り部６３により、第２流通室３２の下部空間を構成する第２流通室３２Ａと、第２流通室３２の上部空間を構成する第２流通室３２Ｂとに区画されている。

【0043】

上記のように、第１流通室３１には、配管４０の一端が接続されている。よって、第１流通室３１Ａには、配管４０の端部うち、容器本体１０を上下方向に二等分した際に下側の領域に配置される配管４０の端部が接続される。そして、第１流通室３１Ｃには、配管４０の端部うち、容器本体１０を上下方向に二等分した際に上側の領域に配置される配管４０の端部が接続される。

【0044】

また、同様に、第２流通室３２には、配管４０の他端が接続されている。よって、第２流通室３２Ａには、配管４０の端部うち、容器本体１０を上下方向に二等分した際に下側の領域に配置される配管４０の端部が接続される。

【0045】

図３に示すように、第１蓋体１２の下側、すなわち第１蓋体１２のうち第１流通室３１Ａを区画する部分には、配管４０を流れる熱媒体を容器本体１０の外部から流入させる流入部１６が設けられている。つまり、第１流通室３１Ａには、流入部１６が接続されている。また、第１蓋体１２の上側、すなわち第１蓋体１２のうち第１流通室３１Ｃを区画する部分には、配管４０を流れる熱媒体を容器本体１０の外部へ流出させる流出部１７が設けられている。つまり、第１流通室３１Ｃには、流出部１７が接続されている。

【0046】

これにより、第１流通室３１Ａには、流入部１６より流入した熱媒体が収容される。流入部１６を介して第１流通室３１Ａに流入した熱媒体は、配管４０を通って第２流通室３２Ａへ流通される。そして、第２流通室３２Ａへ流入した熱媒体は、配管４０を通って第１流通室３１Ｂへ流通される。そして、第１流通室３１Ｂへ流入した熱媒体は、配管４０を通って第２流通室３２Ｂへ流通される。そして、第２流通室３２Ｂへ流入した熱媒体は、配管４０を通って第１流通室３１Ｃへ流通され、流出部１７を介して容器本体１０の外部へ流出される。つまり、熱媒体は、容器本体１０の下側の配管４０を流通した後に、容器本体１０の上側の配管４０を流通する。

【0047】

ここで、図３および図４に示すように、収容室３０の下端から、第１流通室３１に設けられた仕切り部６１，６２のうち最も下側に配置される仕切り部６１までの高さをＨ１とし、収容室３０の下端から、第２流通室３２に設けられた仕切り部６３までの高さをＨ２とする。この際、収容室３０の下端から高さＨ１の位置までの範囲に配置される配管４０の本数Ｐ１と、収容室３０の下端から高さＨ２の位置までの範囲に配置される配管４０の本数Ｐ２とは、（Ｐ２－Ｐ１）＞Ｐ１を満たすことが好ましい。つまり、収容室３０の下端から高さＨ１の位置までの範囲を第１領域とし、高さＨ１の位置から高さＨ２の位置までの範囲を第２領域とした際、第１領域に配置される配管４０の本数は、第２領域に配置される配管４０の本数よりも少ない。この場合、第１領域に配置される配管４０を流通する熱媒体の流速を、第２領域に配置される配管４０を流通する熱媒体の流速よりも大きくすることができる。つまり、容器本体１０のより下側に配置される配管４０を流通する熱媒体の流速をより大きくすることができる。熱媒体の流速を大きくすることで、熱媒体と水素吸蔵合金との熱交換量を大きくすることができ、水素の吸蔵・放出反応を効率的に進行させることができる。その結果、水素の吸蔵量および放出量を増加させることができる。なお、本実施形態では、Ｐ１が２４本、Ｐ２が６０本となるように、すなわち第１領域に配置される配管４０の本数Ｐ１が２４本、第２領域に配置される配管４０の本数（Ｐ２－Ｐ１）が３６本となるように仕切り部６１，６３が配置されている。

【0048】

また、同様に、収容室３０の下端から、第１流通室３１に設けられた仕切り部６２までの高さをＨ３とする。この際、収容室３０の下端から高さＨ３の位置までの範囲に配置される配管４０の本数Ｐ３と、収容室３０の下端から高さＨ２の位置までの範囲に配置される配管４０の本数Ｐ２とは、（Ｐ３－Ｐ２）＞（Ｐ２－Ｐ１）を満たすことが好ましい。つまり、高さＨ２の位置から高さＨ３の位置までの範囲を第３領域とした際、第３領域に配置される配管４０の本数は、上記の第２領域に配置される配管４０の本数よりも多い。この場合、第２領域に配置される配管４０を流通する熱媒体の流速を、第３領域に配置される配管４０を流通する熱媒体の流速よりも大きくすることができる。なお、本実施形態では、Ｐ３が７６本となるように、すなわち、第３領域に配置される配管４０の本数（Ｐ３－Ｐ２）が４０本となるように仕切り部６２が配置されている。

【0049】

なお、本実施形態では、第１流通室３１に２つの仕切り部６１，６２が設けられ、第２流通室３２に１つの仕切り部６３が設けられているが、仕切り部の構成はこれに限定されない。例えば、第１流通室３１に３つ以上の仕切り部を設けてもよいし、第２流通室３２に２つ以上の仕切り部を設けてもよい。

【0050】

また、上記の第１および第２実施形態では、仕切り部６０は、水平方向に延びているが、これに限定されない。仕切り部６０は、水平方向に対して上側または下側に傾斜した方向に沿って設けられていてもよい。

【0051】

また、上記の第１および第２実施形態では、流出部１７は、第１蓋体１２の上端側に設けられているが、これに限定されない。流出部１７は、例えば、第２蓋体１３に設けられていてもよい。すなわち、第２流通室３２に流出部１７が接続されていてもよい。

【実施例0052】

以下、実施例および比較例により本開示をさらに説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。

【0053】

＜実施例＞
水素貯蔵容器として、図１に示す水素貯蔵容器と同様のものを用いた。なお、水素貯蔵容器の容器本体は、ステンレス合金から構成されている。また、水素貯蔵容器の収容室は、軸方向長さが４９０ｍｍであり、軸方向断面が円形形状を有し、内径が３５５ｍｍである。

【0054】

上記の水素貯蔵容器の収容室に水素吸蔵合金を充填し、流入部から熱媒体としての１０℃の水を流入させ、水素吸蔵合金を冷却し、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させた。なお、水素吸蔵合金としては、平均粒子径２．０ｍｍのＴｉＦｅ_０．８０Ｍｎ_０．１８Ｎｂ_０．０２の組成を有する水素吸蔵合金を用いた。また、熱媒体の流量は、１０Ｌ／ｍｉｎとした。また、水素圧は、１．１ＭＰａ（ａｂｓ）未満とした。

【0055】

この際、収容室の内部における、水素吸蔵時の水素吸蔵合金の温度分布を評価すべく、収容室の内部に第１～第５熱電対を設置した。各熱電対の設置場所は図５に示す通りである。また、各熱電対は、水素吸蔵合金に当接するように設置した。各測定点での温度の経時変化を図６に示す。なお、図６では、流入部から熱媒体を流入させつつ、水素流入部から水素を流入させた時点を０分としている。

【0056】

また、水素流入部から投入された水素流量（Ｌ／ｍｉｎ）に基づき、水素吸蔵合金に吸蔵された水素量（水素吸蔵量）を算出した。水素流入部から投入された水素流量（Ｌ／ｍｉｎ）の経時変化、および算出した水素吸蔵量の経時変化を図７に示す。なお、図７では、図６と同様に、流入部から熱媒体を流入させつつ、水素流入部から水素を流入させた時点を０分としている。また、図７では、水素吸蔵量について、後述の比較例の水素貯蔵容器において、充填した水素吸蔵合金量から計算した水素充填最大量を１００として、相対的に示している。

【0057】

＜比較例＞
水素貯蔵容器として、図８に示す水素貯蔵容器を用いたこと以外は実施例と同様に水素貯蔵容器を作製し、評価を行った。より詳細には、比較例の水素貯蔵容器は、第１流通室に仕切り部を設けず、第２流通室の上端側に流出部が接続されている。つまり、流入部を介して第１流通室に流入した熱媒体は、配管を通って第２流通室へ流通され、流出部１７を介して容器本体１０の外部へ流出される。比較例の水素貯蔵容器における各測定点での温度の経時変化を図９に示す。また、比較例の水素貯蔵容器における水素流入部から投入された水素流量（Ｌ／ｍｉｎ）の経時変化、および水素吸蔵量の経時変化を図１０に示す。

【0058】

まず、図６および図９に基づき、実施例および比較例の水素貯蔵容器について、収容室の内部における温度分布を比較する。図９に示すように、比較例の水素貯蔵容器の収容室の下部（第１および第３熱電対）の温度は、収容室の上部（第２および第４熱電対）の温度に比べて高くなっている。そして、その温度差の最大値は、約４５分経過後において、約３０℃となっている。

【0059】

一方、図６に示すように、実施例の水素貯蔵容器の収容室の下部（第１および第３熱電対）の温度は、収容室の上部（第２および第４熱電対）の温度に比べて高くなっているものの、その温度差の最大値は約２０℃である。これは、第１流通室に仕切り部を設けることにより、容器本体の下側領域に配置される配管を流通する熱媒体の流速が増加したためと推測される。その結果、収容室の下側領域に配置される水素吸蔵合金と熱媒体との熱交換量が増加し、水素吸蔵合金がより冷却されたと推測される。よって、実施例の水素貯蔵容器は、比較例の水素貯蔵容器に比べて、収容室の内部における温度分布が均一化していると言える。

【0060】

次に、図７および図１０に基づき、実施例および比較例の水素貯蔵容器について、水素流量および水素吸蔵量を比較する。図１０に示すように、比較例の水素貯蔵容器は、開始から約４０分経過後に水素流量が低下している。これは、水素吸蔵合金に吸蔵されている水素量が、吸蔵可能な上限水素量に近づくことで、水素吸蔵速度が低下するためである。一方、図７に示すように、実施例の水素貯蔵容器は、開始から約５５分経過後まで水素流量が低下していない。その結果、図７に示すように、実施例の水素貯蔵容器は、比較例の水素貯蔵容器に比べて、水素吸蔵量が大幅に増大している。これは、上記の通り、実施例の水素貯蔵容器は、比較例の水素貯蔵容器に比べて、収容室の内部における温度分布が均一化しているためと推測される。

【符号の説明】

【0061】

１，１Ａ 水素貯蔵容器、１０ 容器本体、１１ 側壁、１２ 第１蓋体、１３ 第２蓋体、１４ 第１隔壁、１５ 第２隔壁、１６ 流入部、１７ 流出部、１８ 充填口、１９ 蓋部、２０ 水素流通部、３０ 収容室、３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 第１流通室、３２，３２Ａ，３２Ｂ 第２流通室、４０ 配管、４１ プレートフィン、５０ 吸放出板、５１ 枠体、５２ フィルター材、６０，６１，６２，６３ 仕切り部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】