JP2001219825A - Gas storage system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、水素ガス等のガス
を貯蔵・放出を行うガス貯蔵システムに関する。The present invention relates to a gas storage system for storing and releasing a gas such as hydrogen gas.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、ガスを貯蔵するガス貯蔵容器
として、水素ガスを吸蔵する水素吸蔵合金を備えた水素
貯蔵容器や天然ガスを吸着貯蔵する活性炭を備えた天然
ガス貯蔵容器等のガス貯蔵容器が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, gas storage containers such as a hydrogen storage container having a hydrogen storage alloy for storing hydrogen gas and a natural gas storage container having activated carbon for absorbing and storing natural gas have been used as gas storage containers for storing gas. Containers are known.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】通常、このようなガス
貯蔵容器にガスを充填する場合、ガス充填に伴う発熱の
問題から充填時間が長時間化したり、冷却のための冷媒
を外部から導入する必要がある。また、ガス貯蔵容器に
充填されたガスを放出する場合には、ガスの放出に伴う
貯蔵容器の低温化によってガス供給能力が低下してしま
うという問題がある。Normally, when such a gas storage container is filled with a gas, the filling time is lengthened due to the problem of heat generation accompanying the gas filling, or a refrigerant for cooling is introduced from outside. There is a need. Further, in the case of discharging the gas filled in the gas storage container, there is a problem that the gas supply capacity is reduced due to the low temperature of the storage container accompanying the release of the gas.
【０００４】特開平７−１０８９０９号公報記載の給水
素システムにおける水素貯蔵容器では、水素充填時の温
度上昇に伴う貯蔵容器の貯蔵能力劣化を防止するため
に、貯蔵容器用の熱交換器を設けて貯蔵容器を冷却して
いる。しかしながら、これだけでは十分な冷却効果は得
られないため、ガス充填時間を長くすることによって貯
蔵容器のガス貯蔵能力を回復させる必要がある。[0004] In the hydrogen storage container in the hydrogen supply system described in JP-A-7-108909, a heat exchanger for the storage container is provided in order to prevent the storage capacity of the storage container from deteriorating due to a rise in temperature during hydrogen filling. Cooling the storage container. However, this alone does not provide a sufficient cooling effect, and it is necessary to restore the gas storage capacity of the storage container by lengthening the gas filling time.
【０００５】本発明は、上記問題点に鑑み、水素等のガ
スを貯蔵するガス貯蔵容器を備えるガス貯蔵システムに
おいて、貯蔵容器のガス充填および放出効率を向上させ
ることを目的とする。In view of the above problems, an object of the present invention is to improve the gas filling and discharging efficiency of a storage container in a gas storage system including a gas storage container for storing a gas such as hydrogen.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、ガスを貯蔵するガス貯
蔵容器（１２）と、前記ガス貯蔵容器（１２）にガスの
供給・充填を行うガス供給装置（１）とを備え、前記ガ
ス貯蔵容器（１２）に一旦供給されたガスを、ガス循環
流路（１６）を介して、前記ガス貯蔵容器（１２）から
取り出し、前記ガス供給装置（１）を経由させて再び前
記ガス貯蔵容器（１２）に循環させるようになってお
り、前記ガス循環流路（１６）を循環するガスを冷却す
ることを特徴としている。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a gas storage container (12) for storing a gas, and gas supply and filling to the gas storage container (12). And a gas supply device (1) for performing a gas supply operation. The gas once supplied to the gas storage container (12) is taken out of the gas storage container (12) through a gas circulation channel (16), The gas is circulated again to the gas storage container (12) via the supply device (1), and is characterized in that the gas circulating in the gas circulation channel (16) is cooled.
【０００７】このような構成により、貯蔵容器（１２）
がガス充填により高温化した場合には効率よく貯蔵容器
（１２）を冷却することができる。これにより、ガス充
填効率を向上させ、ガス充填時間を短縮することができ
る。With this configuration, the storage container (12)
When the temperature is increased by gas filling, the storage container (12) can be cooled efficiently. Thereby, the gas filling efficiency can be improved and the gas filling time can be shortened.
【０００８】また、請求項３に記載の発明はガス供給装
置であり、ガス循環流路（１６）に設けられた熱媒体用
熱交換器（１８）を備え、ガス貯蔵容器（１２）に一旦
供給され、ガス循環流路（１６）を介して取り出された
ガスを熱媒体用熱交換器（１８）を通過させて冷却した
後、ガス貯蔵容器（１２）に再循環させることを特徴と
している。さらに、請求項４に記載の発明はガス貯蔵装
置であり、ガス貯蔵容器（１２）とガス循環流路（１
６）とを備え、ガス供給装置（１）からガス貯蔵容器
（１２）に一旦供給されたガスを、ガス循環流路（１
６）を介して、ガス貯蔵容器（１２）の放出口（１２
ｃ）から取り出し、ガス供給装置（１）に循環させるこ
とを特徴としている。A third aspect of the present invention is a gas supply device, comprising a heat exchanger (18) for a heat medium provided in a gas circulation flow path (16), and temporarily installed in a gas storage container (12). The gas supplied and taken out through the gas circulation flow path (16) is cooled by passing through the heat exchanger for heat medium (18), and then recirculated to the gas storage container (12). . Further, the invention according to claim 4 is a gas storage device, which comprises a gas storage container (12) and a gas circulation channel (1).
6), and the gas once supplied from the gas supply device (1) to the gas storage container (12) is supplied to the gas circulation channel (1).
6) through the outlet (12) of the gas storage container (12).
c) and is circulated to the gas supply device (1).
【０００９】また、請求項５に記載の発明はガス供給装
置であり、ガス循環流路（１６）を介してガス貯蔵容器
（１２）から循環してくるガスを冷却する熱媒体用熱交
換器（１８）を備え、ガス貯蔵容器（１２）の内圧を上
昇および下降させることを繰り返してガス循環流路（１
６）を介したガスの循環を行うようになっており、ガス
貯蔵容器（１２）に一旦供給された後、ガス貯蔵容器
（１２）の供給口（１２ｂ）から取り出されたガスを熱
媒体用熱交換器（１８）を通過させ、ガス貯蔵容器（１
２）に再循環させるように構成されていることを特徴と
している。A fifth aspect of the present invention is a gas supply device, and a heat exchanger for a heat medium for cooling gas circulated from a gas storage container (12) through a gas circulation flow path (16). (18), and repeatedly increasing and decreasing the internal pressure of the gas storage container (12) by repeating the gas circulation flow path (1).
6) circulates the gas through the gas storage container (12), and once removed from the supply port (12b) of the gas storage container (12), removes the gas for heating medium. After passing through the heat exchanger (18), the gas storage container (1
It is characterized in that it is configured to recirculate in 2).
【００１０】これにより、ガス供給装置（１）側の構成
だけでガスを循環、冷却させることができる。さらに、
請求項６に記載の発明のようにガス循環流路（１６）に
は、循環するガスの流路を切り替えるための三方切替弁
（２６）が設けられているようにすることができる。Thus, the gas can be circulated and cooled only by the configuration on the gas supply device (1) side. further,
As in the sixth aspect of the present invention, the gas circulation flow path (16) may be provided with a three-way switching valve (26) for switching the flow path of the circulating gas.
【００１１】また、請求項７に記載の発明はガス貯蔵装
置であり、ガス供給装置（１）から供給されるガスを貯
蔵するガス貯蔵容器（１２）と、ガス貯蔵容器（１２）
から取り出したガスを、再びガス貯蔵容器（１２）に循
環させるガス循環流路（１６）と、ガス循環流路（１
６）に設けられた熱媒体用熱交換器（１９）とを備え、
ガス供給装置（１）からガス貯蔵容器（１２）にガスが
供給され充填される際に、熱交換器（１８）によってガ
ス循環流路（１６）を循環するガスを冷却することを特
徴としている。Further, the invention according to claim 7 is a gas storage device, wherein the gas storage container (12) for storing gas supplied from the gas supply device (1), and the gas storage container (12).
A gas circulation channel (16) for circulating the gas taken out from the gas storage container (12) again, and a gas circulation channel (1).
6) a heat exchanger for heat medium provided in (6).
When the gas is supplied from the gas supply device (1) to the gas storage container (12) and charged, the gas circulating in the gas circulation passage (16) is cooled by the heat exchanger (18). .
【００１２】これにより、貯蔵容器（１２）がガス充填
の際に高温化した場合には効率よく貯蔵容器（１２）を
冷却することができる。これにより、ガス充填効率を向
上させ、ガス充填時間を短縮することができる。また、
このような構成によりガス貯蔵装置側だけでガスの循
環、冷却を行うことができる。さらに、このような構成
であれば、貯蔵容器用の熱交換器と熱媒体用の熱交換器
とを兼用させることが可能となる。Thus, when the temperature of the storage container (12) rises during gas filling, the storage container (12) can be efficiently cooled. Thereby, the gas filling efficiency can be improved and the gas filling time can be shortened. Also,
With such a configuration, gas circulation and cooling can be performed only on the gas storage device side. Further, with such a configuration, it is possible to use both the heat exchanger for the storage container and the heat exchanger for the heat medium.
【００１３】また、請求項８に記載の発明はガス貯蔵装
置であり、貯蔵されているガスを放出するガス貯蔵容器
（１２）と、ガス貯蔵容器（１２）から取り出したガス
を、再びガス貯蔵容器（１２）に循環させるガス循環流
路（１６）と、ガス循環流路（１２）に設けらた熱媒体
用熱交換器（１９）とを備え、ガス貯蔵容器（１２）か
らガスを放出させる際に、熱媒体用熱交換器（１９）に
よってガス循環流路（１６）を循環するガスを加熱する
ことを特徴としている。The invention according to claim 8 is a gas storage device, wherein a gas storage container (12) for discharging stored gas and a gas taken out from the gas storage container (12) are stored again in a gas storage device. A gas circulation channel (16) for circulating the gas in the container (12) and a heat exchanger (19) for a heat medium provided in the gas circulation channel (12) are provided to discharge gas from the gas storage container (12). In this case, the gas circulating in the gas circulation channel (16) is heated by the heat medium heat exchanger (19).
【００１４】このような構成により、貯蔵容器（１２）
がガス放出に低温化した場合には効率よく貯蔵容器（１
２）を加熱することができ、ガス放出能力を向上させる
ことができる。また、このような構成であれば、貯蔵容
器用の熱交換器と熱媒体用の熱交換器とを兼用させるこ
とが可能となる。With such a configuration, the storage container (12)
Storage tank (1)
2) can be heated, and the gas releasing ability can be improved. In addition, with such a configuration, it is possible to use both the heat exchanger for the storage container and the heat exchanger for the heat medium.
【００１５】また、請求項２および９に記載の発明のよ
うに、上記ガスは水素ガスとすることができ、ガス貯蔵
容器（１２）は水素吸蔵合金を備えるように構成するこ
とができる。The gas may be hydrogen gas, and the gas storage container (12) may be configured to include a hydrogen storage alloy.
【００１６】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。The reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
適用した第１実施形態を図１に基づいて説明する。本実
施形態は、ガス貯蔵システムを水素ガスを貯蔵する水素
貯蔵システムに適用したものである。図１は本実施形態
の水素貯蔵システムの概略構成を示している。なお、第
１実施形態の水素貯蔵システムは、水素ガスを貯蔵容器
に充填する際に貯蔵される水素自身を熱媒体として用い
るものである。(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the present embodiment, a gas storage system is applied to a hydrogen storage system that stores hydrogen gas. FIG. 1 shows a schematic configuration of the hydrogen storage system of the present embodiment. The hydrogen storage system according to the first embodiment uses the hydrogen itself stored when filling the storage container with hydrogen gas as a heat medium.
【００１８】図１に示すように、水素貯蔵システムは水
素供給装置（ガス供給装置）１と水素貯蔵装置（ガス貯
蔵装置）２とから構成されている。水素貯蔵装置２は、
水素貯蔵容器（ガス貯蔵容器）１２と、例えば燃料電池
といった水素消費設備（ガス消費設備）１３が設けられ
ている。例えば、水素貯蔵装置２を燃料電池を駆動電源
とする電気自動車に搭載し、水素供給装置１は給水素ス
タンド（従来のガソリンスタンドに相当）とするように
構成することができる。As shown in FIG. 1, the hydrogen storage system includes a hydrogen supply device (gas supply device) 1 and a hydrogen storage device (gas storage device) 2. The hydrogen storage device 2
A hydrogen storage container (gas storage container) 12 and a hydrogen consuming facility (gas consuming facility) 13 such as a fuel cell are provided. For example, the hydrogen storage device 2 may be mounted on an electric vehicle using a fuel cell as a drive power source, and the hydrogen supply device 1 may be configured as a hydrogen supply station (corresponding to a conventional gas station).
【００１９】水素供給装置１には、水素ガスを供給する
水素供給部（ガス供給部）１１が設けられている。水素
ガスは、水素供給部１１から水素供給流路（ガス供給流
路）１４を介して水素貯蔵容器１２に供給され、水素貯
蔵容器１２から水素放出経路１５を介して水素消費設備
１３に放出される。水素供給部１１としては、例えば大
容量の水素貯蔵容器が用いられる。水素供給流路１４に
は、水素供給部１１から水素貯蔵容器１２に供給される
水素の流量を計測するための流量計１７が設けられてい
る。The hydrogen supply device 1 is provided with a hydrogen supply unit (gas supply unit) 11 for supplying hydrogen gas. The hydrogen gas is supplied from the hydrogen supply unit 11 to the hydrogen storage container 12 via the hydrogen supply flow path (gas supply flow path) 14, and is released from the hydrogen storage container 12 to the hydrogen consumption facility 13 via the hydrogen release path 15. You. As the hydrogen supply unit 11, for example, a large-capacity hydrogen storage container is used. The hydrogen supply flow path 14 is provided with a flow meter 17 for measuring the flow rate of hydrogen supplied from the hydrogen supply unit 11 to the hydrogen storage container 12.
【００２０】水素貯蔵容器１２には、例えばＬａＮｉ5
からなる水素吸蔵合金１２ａが内蔵されており、これに
より水素を吸蔵するように構成されている。水素貯蔵容
器１２には、隣接して容器用熱交換器１９が設けられて
いる。本実施形態では、容器用熱交換器１９は水素貯蔵
容器１２を冷却するために用いられる。In the hydrogen storage container 12, for example, LaNi 5
And a hydrogen storage alloy 12a composed of a hydrogen storage alloy. The container heat exchanger 19 is provided adjacent to the hydrogen storage container 12. In the present embodiment, the container heat exchanger 19 is used for cooling the hydrogen storage container 12.
【００２１】本実施形態の水素貯蔵システムには、水素
ガスを水素貯蔵容器１２に充填する際に、水素貯蔵容器
１２内の水素ガスを一旦貯蔵容器１２から取り出し、再
び貯蔵容器１２に循環させる水素循環流路（ガス循環流
路）１６が設けられている。水素循環流路１６は、水素
貯蔵容器１２の放出口１２ｃ付近において水素放出経路
１５から分岐し、水素供給装置１内で水素供給流路１４
に合流している。このため、水素供給流路１４と水素循
環流路１６とは、合流部から貯蔵容器１２の供給口１２
ｂまで重複している。In the hydrogen storage system of the present embodiment, when filling hydrogen gas into the hydrogen storage container 12, the hydrogen gas in the hydrogen storage container 12 is once taken out from the storage container 12 and circulated to the storage container 12 again. A circulation channel (gas circulation channel) 16 is provided. The hydrogen circulation path 16 branches off from the hydrogen release path 15 near the discharge port 12 c of the hydrogen storage container 12, and the hydrogen supply path 14
To join. For this reason, the hydrogen supply passage 14 and the hydrogen circulation passage 16 are connected to the supply port 12 of the storage container 12 from the junction.
b.
【００２２】水素循環流路１６には、水素ガスを循環さ
せるための電磁式のガスポンプ２０が設けられている。
本実施形態では、ガスポンプ２０は水素供給装置側に設
けられている。また、水素供給流路１４と水素循環流路
１６との重複部分には、貯蔵容器１２から取り出した水
素ガスを冷却するための熱媒体用熱交換器１８が設けら
れている。充填時に高温となった水素ガスは熱媒体用熱
交換器１８で冷却された後、水素貯蔵容器１２に再び供
給される。The hydrogen circulation channel 16 is provided with an electromagnetic gas pump 20 for circulating hydrogen gas.
In the present embodiment, the gas pump 20 is provided on the hydrogen supply device side. Further, a heat medium heat exchanger 18 for cooling the hydrogen gas taken out of the storage container 12 is provided in an overlapping portion of the hydrogen supply flow path 14 and the hydrogen circulation flow path 16. The hydrogen gas, which has become hot at the time of filling, is cooled by the heat exchanger 18 for the heat medium and then supplied to the hydrogen storage container 12 again.
【００２３】なお、水素供給流路１４、水素放出流路１
５、水素循環流路１６には、弁２１〜２５が備えられて
おり、これらの弁２１〜２５の開閉により水素の供給、
停止等が行われる。The hydrogen supply channel 14 and the hydrogen release channel 1
5. The hydrogen circulation flow path 16 is provided with valves 21 to 25, and supplies hydrogen by opening and closing these valves 21 to 25.
A stop or the like is performed.
【００２４】以上のような構成により、本実施形態の水
素貯蔵システムでは、貯蔵容器１２に貯蔵する水素ガス
を熱媒体として利用することができる。With the above configuration, in the hydrogen storage system of the present embodiment, the hydrogen gas stored in the storage container 12 can be used as a heat medium.
【００２５】次に、本実施形態の水素貯蔵システムの作
動について説明する。まず、水素供給部１１より水素供
給流路１４を介して水素貯蔵容器１２に水素ガスが供給
され、水素貯蔵容器１２の内圧が高くなる。水素供給部
１１からの水素ガス供給は、水素供給部１１が高圧であ
れば、水素供給流路１４の弁２１、２２を開くだけでよ
く、水素供給部１１が低圧であれば、水素供給流路１４
にガスポンプを設けて加圧することによって行う。Next, the operation of the hydrogen storage system of this embodiment will be described. First, hydrogen gas is supplied from the hydrogen supply unit 11 to the hydrogen storage container 12 via the hydrogen supply flow path 14, and the internal pressure of the hydrogen storage container 12 increases. The supply of hydrogen gas from the hydrogen supply unit 11 only requires opening the valves 21 and 22 of the hydrogen supply passage 14 if the hydrogen supply unit 11 is at a high pressure, and the hydrogen supply flow if the hydrogen supply unit 11 is at a low pressure. Road 14
The pressure is increased by providing a gas pump in the apparatus.
【００２６】水素貯蔵容器１２では、内圧が水素吸蔵合
金１２ａのプラトー圧より高くなると金属水素化物が生
成され、水素が水素吸蔵合金１２ａに吸蔵されていく。
このときの反応は発熱反応であり、水素吸蔵合金１２ａ
による水素の貯蔵に伴い、水素吸蔵合金１２ａの温度が
上昇するとともに水素貯蔵容器１２の温度が上昇する。
この水素貯蔵容器１２の温度上昇によって、水素貯蔵能
力が低下してしまう。In the hydrogen storage container 12, when the internal pressure becomes higher than the plateau pressure of the hydrogen storage alloy 12a, metal hydride is generated, and hydrogen is stored in the hydrogen storage alloy 12a.
The reaction at this time is an exothermic reaction, and the hydrogen storage alloy 12a
, The temperature of the hydrogen storage alloy 12a rises and the temperature of the hydrogen storage container 12 rises.
Due to the temperature rise of the hydrogen storage container 12, the hydrogen storage capacity is reduced.
【００２７】温度が上昇した水素貯蔵容器１２は、隣接
して設けられている容器用熱交換器１９によって冷却さ
れる。しかしながら、上記課題で説明したように容器用
熱交換器１９による冷却だけでは十分な冷却効果は得ら
れない。The heated hydrogen storage container 12 is cooled by a container heat exchanger 19 provided adjacently. However, as described in the above problem, a sufficient cooling effect cannot be obtained only by cooling by the container heat exchanger 19.
【００２８】水素貯蔵容器１２の温度上昇および水素貯
蔵能力の低下により、水素貯蔵容器１２には、水素吸蔵
合金１２ａに吸蔵されないまま、加熱された水素ガスが
存在することになる。そこで、本実施形態では、このよ
うな水素ガスを、一旦貯蔵容器１２から取り出して水素
循環流路１６を介して循環させ、熱媒体用熱交換器１８
にて冷却する。そして、この冷却した水素ガスを再び貯
蔵容器１２に導入する。Due to the temperature rise of the hydrogen storage container 12 and the decrease in the hydrogen storage capacity, heated hydrogen gas is present in the hydrogen storage container 12 without being stored in the hydrogen storage alloy 12a. Therefore, in the present embodiment, such hydrogen gas is once taken out of the storage container 12 and circulated through the hydrogen circulation flow path 16, and the heat medium heat exchanger 18 is used.
Cool with. Then, the cooled hydrogen gas is introduced into the storage container 12 again.
【００２９】このような貯蔵する水素ガスの循環、冷
却、貯蔵容器への再導入を繰り返し行うことにより、貯
蔵容器１２の温度を効率的に低下させることができる。
この結果、水素貯蔵容器１２の水素充填効率を向上させ
ることができ、水素の充填時間を短縮することが可能と
なる。なお、本実施形態の構成では、水素供給部１１か
ら水素貯蔵容器１２に供給される水素ガスも、水素循環
流路１６を循環する水素ガスと同時に熱媒体用熱交換器
１８で予め冷却され、その後に貯蔵容器１２に供給され
る。By repeatedly circulating, cooling, and re-introducing the stored hydrogen gas into the storage container, the temperature of the storage container 12 can be efficiently reduced.
As a result, the hydrogen filling efficiency of the hydrogen storage container 12 can be improved, and the hydrogen filling time can be shortened. In the configuration of the present embodiment, the hydrogen gas supplied from the hydrogen supply unit 11 to the hydrogen storage container 12 is also cooled in advance by the heat medium heat exchanger 18 at the same time as the hydrogen gas circulating in the hydrogen circulation channel 16, Then, it is supplied to the storage container 12.
【００３０】また、水素ガスを貯蔵容器１２に充填する
際に、貯蔵容器１２内では水素ガスが滞留して容器用熱
交換器１９近傍に存在する水素ガスしか熱交換されない
ことが考えられる。このため、水素ガス充填時におい
て、水素供給部１１から貯蔵容器１２に水素ガスを供給
して水素貯蔵容器１２内の水素圧を高くする場合に、直
ちに高圧にするのではなく段階的に圧力を上昇させてい
くことが望ましい。例えば１ＭＰａの水素圧を必要とす
る場合に、直ちに１ＭＰａにするのではなく、０．２→
０．４→０．６→０．８→１ＭＰａというように段階的
に水素圧を上げていく。このようにすることにより、貯
蔵容器１２内の水素ガスに脈動を与え、滞留している水
素ガスに流れを与えることができ、容器用熱交換器１９
の熱交換効率を向上させることができる。Further, when filling the storage container 12 with hydrogen gas, it is conceivable that the hydrogen gas stays in the storage container 12 and only the hydrogen gas existing near the container heat exchanger 19 exchanges heat. Therefore, when hydrogen gas is supplied from the hydrogen supply unit 11 to the storage container 12 to increase the hydrogen pressure in the hydrogen storage container 12 at the time of filling with hydrogen gas, the pressure is not increased immediately, but is increased stepwise. It is desirable to raise it. For example, when a hydrogen pressure of 1 MPa is required, instead of immediately setting the pressure to 1 MPa, 0.2 →
The hydrogen pressure is increased stepwise such as 0.4 → 0.6 → 0.8 → 1 MPa. By doing so, the pulsation of the hydrogen gas in the storage container 12 and the flow of the retained hydrogen gas can be provided, and the container heat exchanger 19
Heat exchange efficiency can be improved.
【００３１】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態について図２に基づいて説明する。本第２実施形態
の水素貯蔵システムは、上記第１実施形態と同様に水素
を貯蔵容器に充填する際に貯蔵される水素自身を熱媒体
として用いる。上記第１実施形態と同様の部分について
は同一の符号を付して説明を省略する。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hydrogen storage system of the second embodiment uses the hydrogen itself stored when filling the storage container with hydrogen as the heat medium, as in the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【００３２】本第２実施形態の水素貯蔵システムは、上
記第１実施形態のように水素ガス充填時に貯蔵容器１２
の放出口１２ｃから取り出した水素ガスを供給口１２ｂ
に循環させるのではなく、加圧および減圧を繰り返し
て、貯蔵容器１２の供給口１２ｂより水素ガスの導入、
取り出しを繰り返して水素ガスを循環させる。The hydrogen storage system of the second embodiment is different from the first embodiment in that the storage container 12 is filled with hydrogen gas.
The hydrogen gas extracted from the discharge port 12c of the supply port 12b
Rather than circulating, the pressurization and depressurization are repeated to introduce hydrogen gas from the supply port 12b of the storage container 12,
The removal is repeated to circulate the hydrogen gas.
【００３３】水素供給装置１において、水素供給流路１
４には三方切替弁２６が設けられている。この三方切替
弁２６から水素循環流路１６が分岐しており、水素循環
流路１６は水素供給部１１に接続している。このような
構成により、一旦、貯蔵容器１２に蓄えられた水素ガス
が水素循環流路１６を介して水素供給部１１に戻され
る。そして、水素供給部１１に戻された水素ガスは水素
供給流路１４を介して再び貯蔵容器１２に導入される。
このため、本実施形態では水素供給流路１４のすべてが
水素循環流路１６と重複している。In the hydrogen supply device 1, the hydrogen supply passage 1
4 is provided with a three-way switching valve 26. The hydrogen circulation channel 16 branches from the three-way switching valve 26, and the hydrogen circulation channel 16 is connected to the hydrogen supply unit 11. With such a configuration, the hydrogen gas once stored in the storage container 12 is returned to the hydrogen supply unit 11 via the hydrogen circulation channel 16. Then, the hydrogen gas returned to the hydrogen supply unit 11 is again introduced into the storage container 12 through the hydrogen supply passage 14.
For this reason, in this embodiment, all of the hydrogen supply passages 14 overlap with the hydrogen circulation passages 16.
【００３４】本実施形態の水素貯蔵システムは、次のよ
うに作動する。まず、水素貯蔵容器１２に水素ガスを充
填するため、水素供給部１１から貯蔵容器１２に水素を
供給（加圧）して、貯蔵容器１２の内圧を上昇させる。
このとき三方切替弁２６は図中白抜き矢印Ａで示すよう
に水素ガスが流れるようになっている。従って、水素ガ
スは、水素供給部１１→水素供給流路１４（三方切替弁
２６）→水素貯蔵容器１２の順に流れる。貯蔵容器１２
内の水素吸蔵合金１２ａに水素ガスが吸蔵されることに
より、貯蔵容器１２の温度が上昇し、貯蔵容器１２内に
導入された水素ガスの温度が上昇する。The hydrogen storage system according to the present embodiment operates as follows. First, in order to fill the hydrogen gas into the hydrogen storage container 12, hydrogen is supplied (pressurized) from the hydrogen supply unit 11 to the storage container 12, and the internal pressure of the storage container 12 is increased.
At this time, hydrogen gas flows through the three-way switching valve 26 as shown by a white arrow A in the figure. Therefore, the hydrogen gas flows in the order of the hydrogen supply unit 11 → the hydrogen supply passage 14 (the three-way switching valve 26) → the hydrogen storage container 12. Storage container 12
When the hydrogen gas is stored in the hydrogen storage alloy 12a therein, the temperature of the storage container 12 increases, and the temperature of the hydrogen gas introduced into the storage container 12 increases.
【００３５】次に、貯蔵容器１２の内圧を低下（減圧）
させる。このとき三方切替弁２６は図中白抜き矢印Ｂで
示すように水素ガスが流れるようになっている。従っ
て、一旦貯蔵容器１２に蓄えられ高温となった水素ガス
は、水素貯蔵容器１２→三方切替弁２６→水素循環流路
１６→水素供給部１１の順に流れ、水素供給部１１に戻
る。この減圧時の貯蔵容器１２の内圧は、水素吸蔵合金
１２ａのプラトー圧より低くならないようにする。この
ようにすることで、水素吸蔵合金１２ａに吸蔵された水
素ガスが水素吸蔵合金１２ａから放出してしまうことを
防ぎつつ、貯蔵容器１２内の水素ガスを貯蔵容器１２か
ら取り出すことができる。Next, the internal pressure of the storage container 12 is reduced (reduced pressure).
Let it. At this time, hydrogen gas flows through the three-way switching valve 26 as shown by a white arrow B in the figure. Therefore, the high-temperature hydrogen gas once stored in the storage container 12 flows in the order of the hydrogen storage container 12, the three-way switching valve 26, the hydrogen circulation channel 16, and the hydrogen supply unit 11, and returns to the hydrogen supply unit 11. The internal pressure of the storage container 12 at the time of this pressure reduction is set not to be lower than the plateau pressure of the hydrogen storage alloy 12a. By doing so, the hydrogen gas in the storage container 12 can be taken out from the storage container 12 while preventing the hydrogen gas stored in the hydrogen storage alloy 12a from being released from the hydrogen storage alloy 12a.
【００３６】次に、水素供給部１１に戻された水素ガス
は、もともと水素供給部１１にあった水素ガスとともに
水素供給流路１４（水素循環流路１６）を介して水素貯
蔵容器１２に再び導入される。このとき、熱媒体用熱交
換器１８にて水素ガスの冷却が行われる。Next, the hydrogen gas returned to the hydrogen supply unit 11 is returned to the hydrogen storage container 12 via the hydrogen supply passage 14 (hydrogen circulation passage 16) together with the hydrogen gas originally in the hydrogen supply unit 11. be introduced. At this time, the hydrogen gas is cooled in the heat medium heat exchanger 18.
【００３７】このように、本実施形態では、加圧および
減圧を繰り返すことによって、水素ガスを循環させ、こ
の循環する水素ガスを熱媒体として利用して水素ガス充
填時における水素貯蔵容器１２の冷却を行う。As described above, in the present embodiment, the hydrogen gas is circulated by repeating the pressurization and depressurization, and the circulated hydrogen gas is used as a heat medium to cool the hydrogen storage container 12 when filling the hydrogen gas. I do.
【００３８】以上の本第２実施形態のような構成によっ
ても、上記第１実施形態の水素貯蔵システムと同様の効
果を得ることができる。The same effects as those of the hydrogen storage system of the first embodiment can be obtained by the configuration of the second embodiment.
【００３９】また、第２実施形態のような構成であれ
ば、水素供給装置１側の構成だけで水素ガスの循環およ
び冷却を行うことができる。Further, with the configuration as in the second embodiment, circulation and cooling of hydrogen gas can be performed only by the configuration on the hydrogen supply device 1 side.
【００４０】（第３実施形態）次に、本発明の第３実施
形態について図３に基づいて説明する。本第３実施形態
の水素貯蔵システムは、上記第１実施形態と同様に水素
を貯蔵容器に充填する際に貯蔵される水素自身を熱媒体
として用いるものである。上記第１実施形態と同様の部
分については同一の符号を付して説明を省略する。(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hydrogen storage system according to the third embodiment uses the hydrogen itself stored as a heating medium when filling the storage container with hydrogen, as in the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【００４１】本第３実施形態のガス貯蔵システムは、上
記第１実施形態に比較して、熱媒体用熱交換器１８を省
略して、これを容器用熱交換器１９で兼用している点が
異なるものである。すなわち、水素循環流路１６は、水
素貯蔵容器１２の放出口１２ｃの近傍で水素放出流路１
５から分岐した後、容器用熱交換器１９内を通過して、
水素貯蔵容器１２の供給口１２ｂの近傍で水素供給流路
１４に合流するように構成されている。The gas storage system of the third embodiment is different from the first embodiment in that the heat exchanger 18 for the heat medium is omitted, and the heat exchanger 18 for the container is also used. Are different. That is, the hydrogen circulation passage 16 is provided near the discharge port 12 c of the hydrogen storage container 12.
After branching from 5, it passes through the container heat exchanger 19,
It is configured to join the hydrogen supply flow path 14 near the supply port 12b of the hydrogen storage container 12.
【００４２】本第３実施形態のような構成によっても、
上記第１実施形態の水素貯蔵システムと同様の効果を得
ることができる。また、第３実施形態のような構成であ
れば水素貯蔵装置２側だけでガスの循環および冷却を行
うことが可能となる。According to the configuration as in the third embodiment,
The same effect as the hydrogen storage system of the first embodiment can be obtained. Further, with the configuration as in the third embodiment, the circulation and cooling of the gas can be performed only on the hydrogen storage device 2 side.
【００４３】なお、本第３実施形態の構成では、水素供
給部１１から水素供給流路１４を介して水素貯蔵容器１
２に供給される水素ガスは熱交換器を通過せず冷却され
ないので、水素供給部１１から供給される水素ガスは予
め低温にしておくことで、貯蔵容器１２の冷却効率をよ
り高めることができる。In the configuration of the third embodiment, the hydrogen storage unit 1 is connected to the hydrogen storage unit 11 via the hydrogen supply flow path 14.
Since the hydrogen gas supplied to 2 does not pass through the heat exchanger and is not cooled, the cooling efficiency of the storage container 12 can be further improved by setting the hydrogen gas supplied from the hydrogen supply unit 11 to a low temperature in advance. .
【００４４】（第４実施形態）次に本発明の第４実施形
態について図４に基づいて説明する。本第４実施形態の
ガス貯蔵装置２は、水素を貯蔵容器から放出する際に放
出する水素ガス自身を熱媒体として用いるものである。
なお、図４では水素ガスの供給装置を省略している。本
第４実施形態の水素貯蔵装置２は、上記第３実施形態と
同様に容器用熱交換器１９で熱媒体用熱交換器を兼用し
ている。なお、本実施形態の熱交換器１９は、水素放出
の際に、熱媒体としての水素ガスおよび貯蔵容器１２を
加熱するために用いられる。(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The gas storage device 2 of the fourth embodiment uses the hydrogen gas itself that is released when releasing hydrogen from the storage container as a heat medium.
In FIG. 4, a hydrogen gas supply device is omitted. In the hydrogen storage device 2 of the fourth embodiment, the container heat exchanger 19 also serves as a heat medium heat exchanger, as in the third embodiment. Note that the heat exchanger 19 of the present embodiment is used to heat the hydrogen gas as a heat medium and the storage container 12 when releasing hydrogen.
【００４５】本実施形態の水素貯蔵容器の作動について
説明する。まず、弁２３を開くことにより水素貯蔵容器
１２の内圧が低下する。貯蔵容器１２に内圧が容器１２
に備えられた水素吸蔵合金１２ａのプラトー圧を下回る
ことにより、水素吸蔵合金１２ａから吸蔵している水素
の放出が開始される。このときの反応は吸熱反応であ
り、貯蔵容器１２からの水素ガスの放出に伴い、貯蔵容
器１２の温度は低下する。この温度低下により、水素貯
蔵容器１２の水素ガス供給能力（放出能力）が低下して
しまう。The operation of the hydrogen storage container according to this embodiment will be described. First, the internal pressure of the hydrogen storage container 12 decreases by opening the valve 23. The internal pressure of the storage container 12
When the pressure falls below the plateau pressure of the hydrogen storage alloy 12a provided, the release of the stored hydrogen from the hydrogen storage alloy 12a is started. The reaction at this time is an endothermic reaction, and the temperature of the storage container 12 decreases as hydrogen gas is released from the storage container 12. Due to this temperature drop, the hydrogen gas supply capability (release capability) of the hydrogen storage container 12 is reduced.
【００４６】そこで、本実施形態の水素貯蔵装置２で
は、一旦貯蔵容器１２から放出された水素ガスを循環流
路１６に流して熱交換器１９で加熱した後、再び貯蔵容
器１２に循環させる。これにより、貯蔵容器１２の温度
が上昇し、水素貯蔵容器１２の水素ガス放出効率を向上
させることができ、ガス放出時の放出能力低下を防ぐこ
とができる。Therefore, in the hydrogen storage device 2 of the present embodiment, the hydrogen gas once released from the storage container 12 flows through the circulation channel 16 and is heated by the heat exchanger 19, and then circulated through the storage container 12 again. Thereby, the temperature of the storage container 12 rises, the hydrogen gas release efficiency of the hydrogen storage container 12 can be improved, and a decrease in the release capacity at the time of releasing the gas can be prevented.
【００４７】なお、本第４実施形態の水素貯蔵装置２
は、上記第１〜第３実施形態で説明した水素ガス充填の
際に貯蔵容器１２を冷却する水素貯蔵システムに同時に
設けることもできる。The hydrogen storage device 2 of the fourth embodiment
Can be simultaneously provided in the hydrogen storage system that cools the storage container 12 at the time of filling the hydrogen gas described in the first to third embodiments.
【００４８】（他の実施形態）なお、上記実施形態で
は、貯蔵容器１２に水素吸蔵合金１２ａを備えた水素貯
蔵システムについて説明したが、これに限らず、ガス貯
蔵容器１２にガスを充填する際に発熱するもの、あるい
はガス貯蔵容器１２からガスを放出する際に吸熱するも
のであれば、ガス種や貯蔵方式を問わず適用可能であ
る。例えば、貯蔵容器１２に活性炭を備えて天然ガス等
を吸着貯蔵するもの、貯蔵容器１２で液化ガス状態で貯
蔵するもの、あるいは貯蔵容器１２で高圧ガス状態で貯
蔵するものにも適用可能することができる。(Other Embodiments) In the above embodiment, the hydrogen storage system in which the storage container 12 is provided with the hydrogen storage alloy 12a has been described. However, the present invention is not limited to this. Any material that generates heat or absorbs heat when releasing gas from the gas storage container 12 can be applied regardless of the type of gas or storage method. For example, the present invention can be applied to a storage container 12 provided with activated carbon to adsorb and store natural gas or the like, a storage container 12 storing in a liquefied gas state, or a storage container 12 storing in a high-pressure gas state. it can.
【図１】本発明の第１実施形態のガス貯蔵装置の概略構
成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a gas storage device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施形態のガス貯蔵装置の概略構
成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a gas storage device according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３実施形態のガス貯蔵装置の概略構
成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a gas storage device according to a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４実施形態のガス貯蔵装置の概略構
成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a gas storage device according to a fourth embodiment of the present invention.
１…ガス供給装置、２…ガス貯蔵装置、１２…ガス貯蔵
容器、１３…ガス消費設備、１４…ガス供給流路、１６
…ガス循環流路、１８…熱媒体用熱交換器、１９…貯蔵
容器用熱交換器、２０…ガスポンプ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas supply apparatus, 2 ... Gas storage apparatus, 12 ... Gas storage container, 13 ... Gas consumption equipment, 14 ... Gas supply flow path, 16
... gas circulation channel, 18 ... heat exchanger for heat medium, 19 ... heat exchanger for storage container, 20 ... gas pump.
Claims (9)
と、 前記ガス貯蔵容器（１２）にガスの供給・充填を行うガ
ス供給装置（１）とを備え、 前記ガス貯蔵容器（１２）に一旦供給されたガスを、ガ
ス循環流路（１６）を介して、前記ガス貯蔵容器（１
２）から取り出し、前記ガス供給装置（１）を経由させ
て再び前記ガス貯蔵容器（１２）に循環させるようにな
っており、 前記ガス循環流路（１６）を循環するガスを冷却するこ
とを特徴とするガス貯蔵システム。1. A gas storage container (12) for storing gas.
And a gas supply device (1) for supplying / filling gas to / from the gas storage container (12). The gas once supplied to the gas storage container (12) is supplied to a gas circulation channel (16). Via the gas storage container (1
2), is circulated again to the gas storage container (12) via the gas supply device (1), and cools the gas circulating in the gas circulation channel (16). Characterized gas storage system.
器（１２）は水素吸蔵合金を備えていることを特徴とす
る請求項１に記載のガス貯蔵システム。2. The gas storage system according to claim 1, wherein the gas is hydrogen and the gas storage container (12) comprises a hydrogen storage alloy.
テムに用いられるガス供給装置であって、 前記ガス循環流路（１６）に設けられた熱媒体用熱交換
器（１８）を備え、 前記ガス貯蔵容器（１２）に一旦供給され、前記ガス循
環流路（１６）を介して取り出されたガスを前記熱媒体
用熱交換器（１８）を通過させて冷却した後、前記ガス
貯蔵容器（１２）に再循環させることを特徴とするガス
供給装置。3. A gas supply device used in the gas storage system according to claim 1 or 2, comprising a heat exchanger (18) for a heat medium provided in the gas circulation flow path (16). After the gas once supplied to the gas storage container (12) and taken out through the gas circulation flow path (16) is cooled by passing through the heat exchanger for heat medium (18), the gas storage container is cooled. (12) A gas supply device, wherein the gas supply device is recirculated.
テムに用いられるガス貯蔵装置であって、 前記ガス貯蔵容器（１２）と前記ガス循環流路（１６）
とを備え、 前記ガス供給装置（１）から前記ガス貯蔵容器（１２）
に一旦供給されたガスを、前記ガス循環流路（１６）を
介して、前記ガス貯蔵容器（１２）の放出口（１２ｃ）
から取り出し、前記ガス供給装置（１）に循環させるこ
とを特徴とするガス貯蔵装置。4. A gas storage device used in the gas storage system according to claim 1, wherein the gas storage container (12) and the gas circulation channel (16).
The gas supply device (1) to the gas storage container (12).
The gas once supplied to the gas storage container (12) is discharged through the gas circulation channel (16) through the discharge port (12c).
And circulating the gas to the gas supply device (1).
テムに用いられるガス供給装置であって、 前記ガス循環流路（１６）を介して前記ガス貯蔵容器
（１２）から循環してくるガスを冷却する熱媒体用熱交
換器（１８）を備え、 前記ガス貯蔵容器（１２）の内圧を上昇および下降させ
ることを繰り返して前記ガス循環流路（１６）を介した
ガスの循環を行うようになっており、 前記ガス貯蔵容器（１２）に一旦供給された後、前記ガ
ス貯蔵容器（１２）の供給口（１２ｂ）から取り出され
たガスを前記熱媒体用熱交換器（１８）を通過させ、前
記ガス貯蔵容器（１２）に再循環させるように構成され
ていることを特徴とするガス供給装置。5. A gas supply device used in the gas storage system according to claim 1, wherein gas circulated from the gas storage container (12) through the gas circulation flow path (16). A heat exchanger (18) for a heat medium for cooling the gas, and circulating the gas through the gas circulation channel (16) by repeatedly increasing and decreasing the internal pressure of the gas storage container (12). Once supplied to the gas storage container (12), the gas taken out from the supply port (12b) of the gas storage container (12) passes through the heat medium heat exchanger (18). A gas supply device configured to recirculate the gas into the gas storage container (12).
るガスの流路を切り替えるための三方切替弁（２６）が
設けられていることを特徴とする請求項５に記載のガス
供給装置。6. The gas supply according to claim 5, wherein the gas circulation passage (16) is provided with a three-way switching valve (26) for switching a passage of the circulating gas. apparatus.
を貯蔵するガス貯蔵容器（１２）と、 前記ガス貯蔵容器（１２）から取り出したガスを、再び
前記ガス貯蔵容器（１２）に循環させるガス循環流路
（１６）と、 前記ガス循環流路（１６）に設けられた熱媒体用熱交換
器（１９）とを備え、 前記ガス供給装置（１）から前記ガス貯蔵容器（１２）
にガスが供給され充填される際に、前記熱交換器（１
８）によって前記ガス循環流路（１６）を循環するガス
を冷却することを特徴とするガス貯蔵装置。7. A gas storage container (12) for storing gas supplied from a gas supply device (1), and a gas taken out of the gas storage container (12) is circulated again to the gas storage container (12). A gas circulation channel (16) to be provided, and a heat exchanger (19) for a heat medium provided in the gas circulation channel (16), and the gas supply device (1) to the gas storage container (12).
When the gas is supplied and filled in the heat exchanger (1),
A gas storage device characterized in that the gas circulating in the gas circulation channel (16) is cooled by 8).
容器（１２）と、 前記ガス貯蔵容器（１２）から取り出したガスを、再び
前記ガス貯蔵容器（１２）に循環させるガス循環流路
（１６）と、 前記ガス循環流路（１２）に設けらた熱媒体用熱交換器
（１９）とを備え、 前記ガス貯蔵容器（１２）からガスを放出させる際に、
前記熱媒体用熱交換器（１９）によって前記ガス循環流
路（１６）を循環するガスを加熱することを特徴とする
ガス貯蔵装置。8. A gas storage container (12) for discharging stored gas, and a gas circulation channel (circle) for circulating gas taken out from the gas storage container (12) back to the gas storage container (12). 16) and a heat medium heat exchanger (19) provided in the gas circulation flow path (12), and when discharging gas from the gas storage container (12),
A gas storage device, wherein the gas circulating in the gas circulation channel (16) is heated by the heat medium heat exchanger (19).
器（１２）は水素吸蔵合金を備えていることを特徴とす
る請求項７または８に記載のガス貯蔵装置。9. The gas storage device according to claim 7, wherein the gas is hydrogen, and the gas storage container (12) is provided with a hydrogen storage alloy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000038120A JP2001219825A (en) | 2000-02-09 | 2000-02-09 | Gas storage system |
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|---|---|
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| JP (1) | JP2001219825A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007278319A (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Honda Motor Co Ltd | Fuel gas tank |
-
2000
- 2000-02-09 JP JP2000038120A patent/JP2001219825A/en active Pending
Cited By (1)
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