(57)【要約】【課題】安価な構成で、液体水素タンクにおける液体水素の液面高さを測定すること。【解決手段】まず、第１及び第２の調整バルブを開く前の液体水素タンクの内部空間の圧力Ｐ０と、第１及び第２の調整バルブを開いてから所定時間経過後の液体水素タンクの内部空間の圧力Ｐ１と、所定時間の間に気体水素調整バルブを通過して下流に供給された気体水素の量Ｘと、を用いて、所定時間の間に液体水素調整バルブを通過して揮発した液体水素の量Ｙを求める。続いて、液体水素タンクにおける液体水素の液面高さＨと液体水素調整バルブを通過して落下する液体水素の量Ｙ１との関係を表す関係式と、上記で求められた液体水素の量Ｙと、を用いて、第１及び第２の調整バルブを開いてから所定時間経過後の液体水素タンクにおける液体水素の液面高さＨを求める。【選択図】図２
2020106353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体水素を注入可能でかつ貯蔵可能な液体水素タンクと、
前記液体水素タンクの鉛直方向下部に設けられ、前記液体水素タンクから液体水素を取り出すための液体水素取り出し管と、
前記液体水素取り出し管の途中に設けられ、前記液体水素タンクから取り出す液体水素の量を調整可能な第１の調整バルブと、
前記液体水素取り出し管に接続された熱交換器と、
前記熱交換器を通過した気体水素を下流に供給するための気体水素供給管と、
前記気体水素供給管の途中に設けられ、下流に供給する気体水素の量を調整可能な第２の調整バルブと、
前記熱交換器を通過した気体水素を前記液体水素タンクの内部空間に還流するための気体水素還流管と、
前記液体水素タンクの内部空間の圧力を計測する圧力計と、
前記第２の調整バルブを通過して下流に供給された気体水素の流量を計測する気体流量計と、
を含む液体水素貯蔵システムにおいて行われる、液体水素タンクにおける液面測定方法であって、
前記第１及び第２の調整バルブを開く前の前記液体水素タンクの内部空間の圧力Ｐ０と、前記第１及び第２の調整バルブを開いてから所定時間経過後の前記液体水素タンクの内部空間の圧力Ｐ１と、前記所定時間の間に前記第２の調整バルブを通過して下流に供給された気体水素の量Ｘと、を用いて、前記所定時間の間に前記第１の調整バルブを通過して揮発した液体水素の量Ｙを求める揮発量算出ステップと、
前記液体水素タンクにおける液体水素の液面高さＨと前記第１の調整バルブを通過して落下する液体水素の量Ｙ１との関係を表す関係式と、前記揮発量算出ステップで求められた液体水素の量Ｙと、を用いて、前記第１及び第２の調整バルブを開いてから前記所定時間経過後の前記液体水素タンクにおける液体水素の液面高さＨを求める液面高さ算出ステップと、
を含む、液体水素タンクにおける液面測定方法。
【請求項２】
前記揮発量算出ステップは、
前記Ｐ０を用いて、前記第１及び第２の調整バルブを開く前に前記液体水素タンクの内部に存在する気体水素の量ｎ０を求めるステップと、
前記Ｐ１を用いて、前記第１及び第２の調整バルブを開いてから前記所定時間経過後に前記液体水素タンクの内部に存在する気体水素の量ｎ１を求めるステップと、
前記ｎ１から前記ｎ０を減算することで、前記所定時間の間に前記液体水素タンクの内部空間で増加した気体水素の増加量Δｎを求めるステップと、
前記Ｘと前記Δｎとを加算することで、前記Ｙを求めるステップと、
を含む、請求項１に記載の液体水素タンクにおける液面測定方法。
【請求項３】
前記液面高さ算出ステップでは、
前記関係式における前記Ｙ１に、前記揮発量算出ステップで求められた前記Ｙを代入することにより、前記第１及び第２の調整バルブを開いてから前記所定時間経過後の前記Ｈを求める、請求項１又は２に記載の液体水素タンクにおける液面測定方法。
【請求項４】
液体水素を注入可能でかつ貯蔵可能な液体水素タンクと、
前記液体水素タンクの鉛直方向下部に設けられ、前記液体水素タンクから液体水素を取り出すための液体水素取り出し管と、
前記液体水素取り出し管の途中に設けられ、前記液体水素タンクから取り出す液体水素の量を調整可能な第１の調整バルブと、
前記液体水素取り出し管に接続された熱交換器と、
前記熱交換器を通過した気体水素を下流に供給するための気体水素供給管と、
前記気体水素供給管の途中に設けられ、下流に供給する気体水素の量を調整可能な第２の調整バルブと、
前記熱交換器を通過した気体水素を前記液体水素タンクの内部空間に還流するための気体水素還流管と、
前記液体水素タンクの内部空間の圧力を計測する圧力計と、
前記第２の調整バルブを通過して下流に供給された気体水素の流量を計測する気体流量計と、
制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記第１及び第２の調整バルブを開く前の前記液体水素タンクの内部空間の圧力Ｐ０と、前記第１及び第２の調整バルブを開いてから所定時間経過後の前記液体水素タンクの内部空間の圧力Ｐ１と、前記所定時間の間に前記第２の調整バルブを通過して下流に供給された気体水素の量Ｘと、を用いて、前記所定時間の間に前記第１の調整バルブを通過して揮発した液体水素の量Ｙを求める揮発量算出処理と、
前記液体水素タンクにおける液体水素の液面高さＨと前記第１の調整バルブを通過して落下する液体水素の量Ｙ１との関係を表す関係式と、前記揮発量算出処理で求められた液体水素の量Ｙと、を用いて、前記第１及び第２の調整バルブを開いてから前記所定時間経過後の前記液体水素タンクにおける液体水素の液面高さＨを求める液面高さ算出処理と、
を実行する、液体水素貯蔵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体水素タンクにおける液面測定方法及び液体水素貯蔵システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化等の環境問題を背景に、ＣＯ２を削減する要求が高まっている。そのため、今後は、酸化反応の際にＣＯ２を排出しない水素の需要が高まることが予想される。
【０００３】
また、水素は、気体水素や液体水素として貯蔵することが可能であるが、液体水素は、気体水素よりも貯蔵効率が高いという利点がある。そのため、今後は、車両や工場において、液体水素を貯蔵可能な液体水素タンクを導入し、液体水素タンクに貯蔵された液体水素を揮発させて、気体水素の形態で利用するケースが増えると考えられる。
【０００４】
そのため、最近は、液体水素タンクにおける液体水素を管理するための各種の技術が提案されている。例えば、特許文献１には、液体水素液面センサ素子を用いて、液体水素タンクにおける液体水素の液面高さを測定する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献１に記載の技術においては、超伝導合金からなる液体水素液面センサ素子を、液体水素に接するように、液体水素の液面を含む高さに配置し、液体水素に浸漬している部分と、液体水素に浸漬していない部分と、の抵抗値の差を利用して、液体水素タンクにおける液体水素の液面高さを測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５４４０６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の技術は、大気圧における沸点が約２０Ｋである液体水素に液体水素液面センサ素子を浸漬させる必要がある。そのため、液体水素液面センサ素子は、低温仕様かつ防爆仕様の超伝導合金などで構成する必要があり、液体水素液面センサ素子が極めて高価になってしまい、システムに組み込みにくいという課題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、安価な構成で、液体水素タンクにおける液体水素の液面高さを測定することができる、液体水素タンクにおける液面測定方法及び液体水素貯蔵システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る液体水素タンクにおける液面測定方法は、
液体水素を注入可能でかつ貯蔵可能な液体水素タンクと、
前記液体水素タンクの鉛直方向下部に設けられ、前記液体水素タンクから液体水素を取り出すための液体水素取り出し管と、
前記液体水素取り出し管の途中に設けられ、前記液体水素タンクから取り出す液体水素の量を調整可能な第１の調整バルブと、
前記液体水素取り出し管に接続された熱交換器と、
前記熱交換器を通過した気体水素を下流に供給するための気体水素供給管と、
前記気体水素供給管の途中に設けられ、下流に供給する気体水素の量を調整可能な第２の調整バルブと、
前記熱交換器を通過した気体水素を前記液体水素タンクの内部空間に還流するための気体水素還流管と、
前記液体水素タンクの内部空間の圧力を計測する圧力計と、
前記第２の調整バルブを通過して下流に供給された気体水素の流量を計測する気体流量計と、
を含む液体水素貯蔵システムにおいて行われる、液体水素タンクにおける液面測定方法であって、
前記第１及び第２の調整バルブを開く前の前記液体水素タンクの内部空間の圧力Ｐ０と、前記第１及び第２の調整バルブを開いてから所定時間経過後の前記液体水素タンクの内部空間の圧力Ｐ１と、前記所定時間の間に前記第２の調整バルブを通過して下流に供給された気体水素の量Ｘと、を用いて、前記所定時間の間に前記第１の調整バルブを通過して揮発した液体水素の量Ｙを求める揮発量算出ステップと、
前記液体水素タンクにおける液体水素の液面高さＨと前記第１の調整バルブを通過して落下する液体水素の量Ｙ１との関係を表す関係式と、前記揮発量算出ステップで求められた液体水素の量Ｙと、を用いて、前記第１及び第２の調整バルブを開いてから前記所定時間経過後の前記液体水素タンクにおける液体水素の液面高さＨを求める液面高さ算出ステップと、
を含む。
【００１０】
本発明の一態様に係る液体水素貯蔵システムは、
液体水素を注入可能でかつ貯蔵可能な液体水素タンクと、
前記液体水素タンクの鉛直方向下部に設けられ、前記液体水素タンクから液体水素を取り出すための液体水素取り出し管と、
前記液体水素取り出し管の途中に設けられ、前記液体水素タンクから取り出す液体水素の量を調整可能な第１の調整バルブと、
前記液体水素取り出し管に接続された熱交換器と、
前記熱交換器を通過した気体水素を下流に供給するための気体水素供給管と、
前記気体水素供給管の途中に設けられ、下流に供給する気体水素の量を調整可能な第２の調整バルブと、
前記熱交換器を通過した気体水素を前記液体水素タンクの内部空間に還流するための気体水素還流管と、
前記液体水素タンクの内部空間の圧力を計測する圧力計と、
前記第２の調整バルブを通過して下流に供給された気体水素の流量を計測する気体流量計と、
制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記第１及び第２の調整バルブを開く前の前記液体水素タンクの内部空間の圧力Ｐ０と、前記第１及び第２の調整バルブを開いてから所定時間経過後の前記液体水素タンクの内部空間の圧力Ｐ１と、前記所定時間の間に前記第２の調整バルブを通過して下流に供給された気体水素の量Ｘと、を用いて、前記所定時間の間に前記第１の調整バルブを通過して揮発した液体水素の量Ｙを求める揮発量算出処理と、
前記液体水素タンクにおける液体水素の液面高さＨと前記第１の調整バルブを通過して落下する液体水素の量Ｙ１との関係を表す関係式と、前記揮発量算出処理で求められた液体水素の量Ｙと、を用いて、前記第１及び第２の調整バルブを開いてから前記所定時間経過後の前記液体水素タンクにおける液体水素の液面高さＨを求める液面高さ算出処理と、
を実行する。
【発明の効果】
【００１１】
上述した本発明の態様によれば、安価な構成で、液体水素タンクにおける液体水素の液面高さを測定することができる、液体水素タンクにおける液面測定方法及び液体水素貯蔵システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る液体水素貯蔵システムの一構成例を示す図である。
【図２】実施の形態に係る、液体水素タンクにおける液面測定方法の一例を説明するフロー図である。
【図３】図２に示されるステップＳ２の処理の一例を説明する図である。
【図４】実施の形態に係る液体水素貯蔵システムの他の構成例を示す図である。
【図５】実施の形態に係る液体水素貯蔵システムのさらに他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下で説明する各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
【００１４】
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る液体水素貯蔵システム１０の構成について説明する。なお、以下では、本実施の形態に係る液体水素貯蔵システム１０及び液面測定方法を、車両に搭載され、液体水素タンクに貯蔵された液体水素を揮発させることで得られた気体水素を、車両内の燃料電池（ＦＣ：Fuel Cell）に供給するシステムに適用する場合の例について説明するが、これには限定されない。本実施の形態に係る液体水素貯蔵システム１０及び液面測定方法は、例えば、工場に設置され、工場内で気体水素を使用する設備に対して、気体水素を供給するシステムに適用しても良い。
【００１５】
図１に示されるように、本実施の形態に係る液体水素貯蔵システム１０は、液体水素タンク１１と、熱交換器１２と、圧力計１３と、気体流量計１４と、外殻部材１５と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１６と、液体水素取り出し管ＰＩ１と、気体水素供給管ＰＩ２と、気体水素還流管ＰＩ３と、液体水素調整バルブＶＡ１と、気体水素調整バルブＶＡ２と、液体水素注入弁ＶＡ３と、気体水素リーク弁ＶＡ４と、を備えている。なお、液体水素調整バルブＶＡ１は、第１の調整バルブの一例であり、気体水素調整バルブＶＡ２は、第２の調整バルブの一例であり、ＥＣＵ１６は、制御部の一例である。
【００１６】
液体水素タンク１１は、液体水素を注入可能でかつ貯蔵可能なタンクである。液体水素タンク１１は、外殻部材１５の内部空間に配置され、外殻部材１５の内部空間は真空状態に維持されている。
圧力計１３は、液体水素タンク１１の内部空間の圧力［ＭＰａ］を計測する圧力計である。
【００１７】
液体水素取り出し管ＰＩ１は、液体水素タンク１１の鉛直方向下部に設けられ、重力を用いて、液体水素タンク１１から液体水素を取り出すための配管である。
液体水素調整バルブＶＡ１は、液体水素取り出し管ＰＩ１の途中に設けられ、液体水素タンク１１から取り出す液体水素の量［ｇ］を調整可能なバルブである。本実施の形態においては、液体水素調整バルブＶＡ１の開時間［秒］を調整することで、液体水素タンク１１から取り出す液体水素の量［ｇ］を調整するものとする。なお、液体水素調整バルブＶＡ１は、後述の熱交換器１２から断熱する必要があるため、断熱材等で覆うことが好適である。
【００１８】
熱交換器１２は、液体水素取り出し管ＰＩ１に接続され、周囲の空気との熱交換を行うことで、液体水素調整バルブＶＡ１を通過した液体水素を揮発させて、気体水素を得るための熱交換器である。なお、熱交換器１２は、周囲の空気と熱交換を行うことに限定されず、車両内の循環水等の液体と熱交換を行うものであっても良いし、ヒーター等の熱源と熱交換を行うものであっても良い。また、熱交換器１２は、複数個の熱交換器を組み合わせたものであっても良い。
【００１９】
気体水素供給管ＰＩ２は、熱交換器１２を通過した気体水素を、下流のＦＣに供給するための配管である。
気体水素調整バルブＶＡ２は、気体水素供給管ＰＩ２の途中に設けられ、下流のＦＣに供給する気体水素の量［ｇ］を調整可能なバルブである。本実施の形態においては、気体水素調整バルブＶＡ２の開時間［秒］を調整することで、下流のＦＣへ供給する気体水素の量［ｇ］を調整するものとする。
気体流量計１４は、気体水素調整バルブＶＡ２を通過して下流のＦＣに供給された気体水素の量［ｇ］を計測する流量計である。
【００２０】
気体水素還流管ＰＩ３は、熱交換器１２を通過した気体水素を、液体水素タンク１１の内部空間に還流するための配管である。
液体水素注入弁ＶＡ３は、液体水素タンク１１に注入する液体水素の量［ｇ］を調整可能なバルブである。本実施の形態においては、液体水素注入弁ＶＡ３の開時間［秒］を調整することで、液体水素タンク１１に注入する液体水素の量［ｇ］を調整するものとする。
【００２１】
気体水素リーク弁ＶＡ４は、液体水素タンク１１の内部空間から外部に排出する気体水素の量［ｇ］を調整可能なバルブである。本実施の形態においては、気体水素リーク弁ＶＡ４の開時間［秒］を調整することで、液体水素タンク１１の内部空間から外部に排出する気体水素の量［ｇ］を調整するものとする。例えば、液体水素タンク１１の内部空間が高圧状態になると、液体水素タンク１１が膨張する危険性があるため、気体水素リーク弁ＶＡ４を開いて、液体水素タンク１１の内部空間の気体水素を外部に排出する。
【００２２】
ＥＣＵ１６は、図示しない制御線を介して、液体水素調整バルブＶＡ１、気体水素調整バルブＶＡ２、液体水素注入弁ＶＡ３、及び気体水素リーク弁ＶＡ４と接続され、液体水素調整バルブＶＡ１、気体水素調整バルブＶＡ２、液体水素注入弁ＶＡ３、及び気体水素リーク弁ＶＡ４の開閉制御を行う。また、ＥＣＵ１６は、図示しない制御線を介して、圧力計１３及び気体流量計１４と接続され、圧力計１３及び気体流量計１４の計測結果を取得する。また、ＥＣＵ１６は、圧力計１３及び気体流量計１４から取得された計測結果を用いて、液体水素タンク１１における液体水素の液面高さを求める。なお、ＥＣＵ１６は、液体水素貯蔵システム１０内の各構成要素を制御して、上記の動作以外の動作も行うが、上記の動作以外の動作は、本発明の本質的な動作ではないため、説明は省略する。
【００２３】
以下、図２を参照して、本実施の形態に係る液体水素貯蔵システム１０において行われる、液体水素タンク１１における液面測定方法について説明する。なお、図２に示されるフローは、例えば、定期的に行われるフローとなる。
【００２４】
図２に示されるように、まず、ＥＣＵ１６は、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開く前の液体水素タンク１１の内部空間の圧力Ｐ０と、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開いてから所定時間（以下、時間ｔとする）経過後の液体水素タンク１１の内部空間の圧力Ｐ１と、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開いていた時間ｔの間に気体水素調整バルブＶＡ２を通過して下流のＦＣに供給された気体水素の量Ｘと、を用いて、時間ｔの間に液体水素調整バルブＶＡ１を通過して揮発した液体水素の量Ｙを求める（ステップＳ１）。
【００２５】
続いて、ＥＣＵ１６は、液体水素タンク１１における液体水素の液面高さＨと液体水素調整バルブＶＡ１を通過して落下する液体水素の量Ｙ１との関係を表す関係式と、ステップＳ１で求められた液体水素の量Ｙと、を用いて、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開いてから時間ｔ経過後の液体水素タンク１１における液体水素の液面高さＨを求める（ステップＳ２）。
【００２６】
以下、上記のステップＳ１，Ｓ２について詳細に説明する。
（１）ステップＳ１について
最初に、ステップＳ１について詳細に説明する。
まず、ＥＣＵ１６は、圧力計１３から、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開く前の液体水素タンク１１の内部空間の圧力Ｐ０を取得する。
【００２７】
次に、ＥＣＵ１６は、以下の気体の状態方程式を用いて、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開く前に液体水素タンク１１の内部空間に存在している気体水素の量ｎ０を求める。
ＰＶ＝ｎＲＴ
ここで、Ｐは圧力、Ｖは体積、ｎは質量、Ｒは気体定数、Ｔは温度である。
【００２８】
このとき、Ｒは一定である。また、Ｖは、前回の測定で求めた液体水素タンク１１における液体水素の液面高さＨと液体水素タンク１１の体積とを用いて算出可能である。また、Ｔは、圧力計１３から取得された圧力Ｐ０と液体水素の沸点（既知）とを用いて算出可能である。
【００２９】
そのため、上記の気体の状態方程式のパラメータのうち不明なパラメータは、Ｐ及びｎのみとなる。そこで、ＥＣＵ１６は、上記の気体の状態方程式のＰに、圧力計１３から取得された圧力Ｐ０を代入してｎを求め、求められたｎを、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開く前に液体水素タンク１１の内部空間に存在している気体水素の量ｎ０とする。
【００３０】
続いて、ＥＣＵ１６は、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を時間ｔだけ開き、圧力計１３から、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開いてから時間ｔ経過後の液体水素タンク１１の内部空間の圧力Ｐ１を取得する。
【００３１】
続いて、ＥＣＵ１６は、ｎ０を求めたときと同様の方法で、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開いてから時間ｔ経過後に液体水素タンク１１の内部空間に存在している気体水素の量ｎ１を求める。
【００３２】
続いて、ＥＣＵ１６は、以下のように、ｎ１からｎ０を減算することで、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開いていた時間ｔの間に液体水素タンク１１の内部空間で増加した気体水素の増加量Δｎを求める。
Δｎ＝ｎ１−ｎ０
【００３３】
その一方、ＥＣＵ１６は、気体流量計１４から、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開いていた時間ｔの間に気体水素調整バルブＶＡ２を通過して下流のＦＣに供給された気体水素の量Ｘを取得する。
【００３４】
その後、ＥＣＵ１６は、以下のように、ΔｎとＸとを加算することで、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開いていた時間ｔの間に液体水素調整バルブＶＡ１を通過して揮発した液体水素の量Ｙを求める。
Ｙ＝Δｎ＋Ｘ
【００３５】
なお、本実施の形態においては、上述のようにＥＣＵ１６が、液体水素タンク１１の内部空間に存在している気体水素の温度Ｔを、圧力Ｐと液体水素の沸点とを用いて算出するため、液体水素タンク１１の内部空間の温度を計測する温度センサが不要となる。液体水素タンク１１の内部空間に温度センサを設ける場合、この温度センサは、低温仕様かつ防爆仕様とする必要があり、高価となる。従って、温度センサが不要になることは、安価なシステム構成の実現に寄与し得る。
【００３６】
（２）ステップＳ２について
続いて、図３を参照して、ステップＳ２について詳細に説明する。なお、図３は、液体水素タンク１１における液体水素取り出し管ＰＩ１側の構成を模式的に示した模式図である。
【００３７】
図３に示されるように、液体水素調整バルブＶＡ１（図３には図示せず）を開くと、液体水素タンク１１に貯蔵されている液体水素には、液体水素が液体水素調整バルブＶＡ１を通過して落下する力Ｆ１と、液体水素の落下を阻止する力Ｆ２とが働く。そのため、液体水素が実際に落下する力Ｆ３は、Ｆ１−Ｆ２で表すことができる。
【００３８】
ここで、液体水素が落下する力Ｆ１は、以下のように表される。なお、以下では、液体水素取り出し管ＰＩ１の断面が半径ｒの円形であると仮定している。
Ｆ１＝液体水素取り出し管ＰＩ１の円周×液体水素の液面高さ×重力×液体水素の密度
＝２πｒ×Ｈ×ｇ×ρ
【００３９】
また、液体水素の落下を阻止する力Ｆ２は、以下のように表される。
Ｆ２＝液体水素取り出し管ＰＩ１の円周×液体水素の表面張力
＝２πＲ×σ
【００４０】
そのため、液体水素が実際に落下する力Ｆ３は、以下のように表される。
Ｆ３＝２πｒ×Ｈ×ｇ×ρ−２πｒ×σ
ここで、Ｆ３が大きくなるほど、液体水素調整バルブＶＡ１（及び気体水素調整バルブＶＡ２）を開いていた時間ｔの間に液体水素調整バルブＶＡ１を通過して落下する液体水素の量Ｙ１が大きくなる。
【００４１】
そのため、時間ｔの間に液体水素調整バルブＶＡ１を通過して落下する液体水素の量Ｙ１は、以下の関係式で表すことができる。
Ｙ１＝ｆ（Ｆ３）＝ｆ（２πｒ×Ｈ×ｇ×ρ−２πｒ×σ）
【００４２】
このとき、ｒ、ｇ、ρ、σは一定である。
そのため、上記の関係式のパラメータのうち不明なパラメータは、Ｈ及びＰのみとなり、上記の関係式は、液体水素の液面高さＨと、液体水素調整バルブＶＡ１を通過して落下する液体水素の量Ｙ１と、の関係を表す関係式となる。
また、液体水素調整バルブＶＡ１を通過して落下する液体水素の量Ｙ１は、ステップＳ１で求められた、液体水素調整バルブＶＡ１を通過して揮発した液体水素の量Ｙと同じとみなすことができる。
そこで、ＥＣＵ１６は、上記の関係式のＹ１に、ステップＳ１で求められたＹを代入することで、液体水素調整バルブＶＡ１（及び気体水素調整バルブＶＡ２）を開いてから時間ｔ経過後の液体水素タンク１１における液体水素の液面高さＨを求めることができる。
【００４３】
上述したように本実施の形態によれば、まず、ＥＣＵ１６は、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開く前の液体水素タンク１１の内部空間の圧力Ｐ０と、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開いてから時間ｔ経過後の液体水素タンク１１の内部空間の圧力Ｐ１と、時間ｔの間に気体水素調整バルブＶＡ２を通過して下流のＦＣに供給された気体水素の量Ｘと、を用いて、時間ｔの間に液体水素調整バルブＶＡ１を通過して揮発した液体水素の量Ｙを求める。続いて、ＥＣＵ１６は、液体水素タンク１１における液体水素の液面高さＨと液体水素調整バルブＶＡ１を通過して落下する液体水素の量Ｙ１との関係を表す関係式と、上記で求められた液体水素の量Ｙと、を用いて、液体水素調整バルブＶＡ１及び気体水素調整バルブＶＡ２を開いてから時間ｔ経過後の液体水素タンク１１における液体水素の液面高さＨを求める。
【００４４】
従って、液体水素タンク１１における液体水素の液面高さＨの測定に必要なセンサ類は、圧力計１３及び気体流量計１４のみとなり、特許文献１のように、液体水素に浸漬させて使用する、低温仕様かつ防爆仕様の超伝導合金などで構成される液体水素液面センサ素子は不要となる。よって、安価な構成で、液体水素タンク１１における液体水素の液面高さＨを測定することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態に係る液体水素タンク１１における液面測定方法は、図１に示された液体水素貯蔵システム１０に適用することには限定されず、その他の液体水素貯蔵システムにも適用可能である。
【００４６】
以下、図４及び図５を参照して、本実施の形態に係る液体水素タンク１１における液面測定方法が適用可能な液体水素貯蔵システムの他の例について説明する。
図４に示される液体水素貯蔵システム１０Ａは、図１に示される液体水素貯蔵システム１０と比較して、液体水素調整バルブＶＡ１が外殻部材１５の内部に配置されている点が異なる。図４の構成の場合、液体水素調整バルブＶＡ１は、熱交換器１２から断熱されるため、図１の構成のように、液体水素調整バルブＶＡ１を断熱材等で覆う必要はない。
【００４７】
また、図５に示される液体水素貯蔵システム１０Ｂは、図４に示される液体水素貯蔵システム１０Ａと比較して、熱交換器１２を通過した気体水素を、一旦、液体水素タンク１１の内部空間に還流させてから、下流のＦＣへ供給する点で異なる。
【００４８】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、本発明は、ＥＣＵが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサや、メモリなどを備え、プロセッサがメモリに格納されたコンピュータプログラムを読み出し実行することにより、ＥＣＵの任意の処理を実現することも可能である。
【００４９】
上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（CD-Recordable）、ＣＤ−Ｒ／Ｗ（CD-ReWritable）、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されても良い。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００５０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ：液体水素貯蔵システム、１１：液体水素タンク、１２：熱交換器、１３：圧力計、１４：気体流量計、１５：外殻部材、１６：ＥＣＵ、ＰＩ１：液体水素取り出し管、ＰＩ２：気体水素供給管、ＰＩ３：気体水素還流管、ＶＡ１：液体水素調整バルブ、ＶＡ２：気体水素調整バルブ、ＶＡ３：液体水素注入弁、ＶＡ４：気体水素リーク弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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