(57)【要約】【課題】小サイズ化が可能で、使用条件によっても出力が安定し、実用範囲の水素残量も的確に検出できる水素残量センサを提供する。【解決手段】主の水素吸蔵合金により水素の吸放出がなされる空間に配置される水素残量センサであって、センサ用水素吸蔵合金が充填され（センサ用水素合金充填部３）、水素の内外移動が可能とされた容器形状のセンサ本体１を備え、センサ本体１は、センサ用水素吸蔵合金の水素吸放出に伴って歪みが容易に生じる易歪み部２ａを一部に有し、易歪み部２ａの歪みを測定する歪みゲージ６が設けられている。本発明は、１）容器の向きによって残量の出力値が変化しない、２）高密度に水素吸蔵合金を充填することで、低残量域にも対応可能である、３）センサ本体は数ｍｍ角、歪み変換・残量表示部は数ｃｍ角で済むためコンパクトで可搬式にも対応できる、という利点がある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主となる水素吸蔵合金により水素の吸放出がなされる空間に配置される水素残量センサであって、センサ用水素吸蔵合金が充填され、前記水素の内外移動が可能とされた容器形状のセンサ本体を備え、該センサ本体は、前記センサ用水素吸蔵合金の水素吸放出に伴って歪みが容易に生じる易歪み部を一部に有し、該易歪み部の歪みを測定する歪みゲージが設けられていることを特徴とする水素残量センサ。
【請求項２】
前記センサ用水素吸蔵合金は、高密度に成形されて前記センサ本体に充填されていることを特徴とする請求項１記載の水素残量センサ。
【請求項３】
前記センサ本体は筒形状からなり、その筒壁に軸方向全長に亘る切り欠き部を有しており、該切り欠き部の対向する筒壁が易歪み部となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の水素残量センサ。
【請求項４】
前記センサ本体は、部分的に壁厚が薄い薄壁部を有しており、該薄壁部が易歪み部となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の水素残量センサ。
【請求項５】
前記センサ本体は、部分的に強度が弱い弱壁部を有しており、該弱壁部が易歪み部となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の水素残量センサ。
【請求項６】
前記センサ本体は、インバー材を構成材料とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水素残量センサ。
【請求項７】
前記センサ本体に外部に伸張する熱伝導延長部が設けられており、該熱伝導延長部が前記主となる水素吸蔵合金側に接触するように配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水素残量センサ。
【請求項８】
前記主となる水素吸蔵合金を収容する水素貯蔵容器の付属部材に前記センサ本体が固定されるとともに、前記付属部材に設けられた水素貯蔵容器外部との導通口を通じて前記歪みゲージの出力線が配線されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の水素残量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水素吸蔵合金を収容している水素貯蔵容器などの水素の残量を検知する水素残量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を代表とする水素利用機器の水素源として、低圧でコンパクトに水素を貯蔵できる水素吸蔵合金を利用する技術が開発されてきている。また、利用者が水素貯蔵容器の水素残量を知ることができるよう、電池やガソリンタンクの残量計のように、水素残量を通知する装置の開発も並行して進められてきている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、フィルターを介した小室内の水素吸蔵合金の体積増加を電気信号に変換して水素反応度を計算する装置が提案されている。しかしながら、この装置では、１）検出器のサイズがある程度必要である上、２）小型化が難しい、３）容器の向きによって出力が変わりやすい、４）水素吸蔵合金の微粉化の進行に伴って体積が変動する、といった欠点がある。
特許文献２、３、４では、水素吸蔵合金充填部の両端に電極を配置し、その電気抵抗値の変化によって水素残量を検出する装置が提案されている。しかしながら、得られる電気抵抗値は水素吸蔵合金粉体同士の接触密度に事実上依存しているため、前項の発明と同様に、水素吸蔵合金の微粉化や容器の向きによって出力が変わりやすいという欠点を持つ。
【０００４】
また、特許文献５では、容器にプラトー圧の異なる水素吸蔵合金を入れ、圧力の階段状変化を残量変化のきっかけとみなす残量計が提案され、特許文献６では、容器の圧力・温度をＭＨのＰＣＴ特性線図に当てはめ、水素吸収量を計算する残量計の提案がなされている。これらの残量計は、水素吸蔵合金を含めた容器全体に温度勾配が殆どなく、水素圧力も気−固相平衡にあるのならば十分有効である。しかしながら、現実の使用条件では温度・圧力は過渡的な状態にあるのがほとんどであるため、上記の方法によって正確な残量を計算するのは大変難しい。また、圧力がほとんど一定となるプラトー領域にかかると、残量の検出精度は一層悪化する。加えて、温度および圧力を測定するための機器を備えなければならないため、装置スペースおよび質量は大きくなってしまう。
【０００５】
さらに、特許文献７では、水素貯蔵容器壁に歪みゲージを貼り付け、その出力変化から水素残量を検出する装置が提案されている。この装置の欠点は次の２点である。（１）容器の向きが変わると水素吸蔵合金の分布が変化するため、同じ水素吸収量でも歪み出力が変わり、水素残量値の再現性が悪くなる。（２）０％〜１００％の水素残量状態と、容器壁の歪み出力とを一対一に対応させるためには、吸収初期から容器内壁に膨張応力がかからなければならず、水素吸蔵合金の充填密度をかなり高くしなければ実現できない。しかしながら、そのような水素吸蔵合金充填密度では、容器の塑性変形や破壊を確実にもたらす。かといって、水素吸蔵合金充填密度を低くすると、水素吸蔵合金が容器内壁に応力を及ぼす範囲が高水素容量域に限られるため、肝心の低残量域の歪み変化が得られなくなってしまう。
【特許文献１】特公平１−２８３４１号公報
【特許文献２】特公平２−３１００４号公報
【特許文献３】特許３６２４８１６号公報
【特許文献４】特開２０００−９７９３１号公報
【特許文献５】特開昭５９−７８９０２号公報
【特許文献６】特開平２−１４０６４１号公報
【特許文献７】特許３２０３０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来技術の水素残量計は、小型水素貯蔵容器に搭載するにはサイズが大きく、また、使用条件によって出力が変動しやすい、実用範囲の水素残量の検出が難しい、といった課題があり、実用化が難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、小サイズ化が可能であり、使用条件によっても出力が安定し、実用範囲の水素残量も的確に検出することができる水素残量センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の水素残量センサのうち、請求項１記載の発明は、主となる水素吸蔵合金により水素の吸放出がなされる空間に配置される水素残量センサであって、センサ用水素吸蔵合金が充填され、前記水素の内外移動が可能とされた容器形状のセンサ本体を備え、該センサ本体は、前記センサ用水素吸蔵合金の水素吸放出に伴って歪みが容易に生じる易歪み部を一部に有し、該易歪み部の歪みを測定する歪みゲージが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の水素残量センサの発明は、請求項１記載の発明において、前記センサ用水素吸蔵合金は、高密度に成形されて前記センサ本体に充填されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の水素残量センサの発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記センサ本体は筒形状からなり、その筒壁に軸方向全長に亘る切り欠き部を有しており、該切り欠き部の対向する筒壁が易歪み部となっていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の水素残量センサの発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記センサ本体は、部分的に壁厚が薄い薄壁部を有しており、該薄壁部が易歪み部となっていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の水素残量センサの発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記センサ本体は、部分的に強度が弱い弱壁部を有しており、該弱壁部が易歪み部となっていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の水素残量センサの発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記センサ本体は、インバー材を構成材料とすることを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の水素残量センサの発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記センサ本体に外部に伸張する熱伝導延長部が設けられており、該熱伝導延長部が前記主となる水素吸蔵合金側に接触するように配置されることを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の水素残量センサの発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記主となる水素吸蔵合金を収容する水素貯蔵容器の付属部材に前記センサ本体が固定されるとともに、前記付属部材に設けられた水素貯蔵容器外部との導通口を通じて前記歪みゲージの出力線が配線されることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、容器形状のセンサ本体に易歪み部を有することにより、水素の吸放出に伴う膨張、収縮により歪みが該易歪み部に集中し、該易歪み部の歪みが歪みゲージにより的確に測定される。センサ用水素吸蔵合金による水素の吸放出と、該センサ用水素吸蔵合金が充填されたセンサ本体に生じるひずみとの間には相関関係があり、多くの水素を吸蔵するほどセンサ用水素吸蔵合金が膨張してセンサ本体に加わる荷重が大きくなり、易歪み部に発生する歪み量もこれに応じて増大する。また、センサ用水素吸蔵合金で吸蔵された水素量は、水素残量センサが配置された空間における水素平衡圧、すなわち水素残量と相関関係があるため、前記歪みゲージで測定された歪み量と水素残量との間にも相関関係が認められる。したがって、測定された歪み量により水素残量を知ることができる。
【００１７】
なお、センサ本体における易歪み部は、センサ本体の他部に対し、相対的に歪みが容易に生じるものであればよく、歪み発生の容易性が絶対量として要求されるものではなく、他部との差の程度も特に限定されるものではい。該易歪み部は、センサ本体の形状や、材質、特性の調整によってセンサ本体の一部に設けることができる。易歪み部は、１箇所の他、複数箇所に存在するものであってもよい。
【００１８】
また、水素残量センサは、主となる水素吸蔵合金により水素の吸放出がなされる空間に配置されるものであるが、配置位置が特に限定されるものではなく、主となる水素吸蔵合金が収容されている水素貯蔵容器の内部や、水素の移動路、また、これらの空間に連通された空間に配置されるものであってもよい。要は、主となる水素吸蔵合金による水素の吸放出に伴って水素が移動する空間であればよい。
また、易歪み部の歪みを測定する歪みゲージは、本発明としては特にその種別、構造等が限定されるものではなく、歪みを測定して測定結果を出力できるものであればよく、既知のものを用いることができる。
【００１９】
また、センサ本体は、水素の吸放出に伴う熱の授受に際し、熱膨張が小さいものが望ましい。熱膨張が大きいと、歪み測定によって測定される歪み量がセンサ本体の熱膨張の影響を受けて正確性が低下する。なお、該熱膨張の影響を考慮して歪み量を補正することも可能であるが、センサ本体の構成材料を熱膨張係数が小さいインバーとするのが望ましい。インバーとしては、０〜５０℃の温度範囲での平均熱膨張係数が５×１０−６以下のものが挙げられる。インバーは、一般にＮｉ、Ｆｅを主成分として構成されるが、本発明としては成分および組成範囲が特定のものに限定されるものではない。また、センサ本体をインバーで構成する場合、易歪み部などにインバー以外の材料を含むものも上記形態の範囲内である。
【００２０】
センサ本体は、上記のようにセンサ本体の形状や、材質、特性などの調整によってセンサ本体の一部に易歪み部を設けることができる。形状の調整としては例えばセンサ本体に切り欠き部を設けて易歪み部が得られるようにすることができる。センサ本体を円筒や角筒などの筒形状にし、筒壁に軸方向全長に亘って切り欠き部を設けると、筒壁の切り欠き部において外側に開くように変形が可能となり、その結果、切り欠き部と対向する反対側の筒壁に易歪み部が得られる。また、センサ本体の一部の壁厚を薄くすると、薄壁部の強度が低下して易歪み部が得られる。また、センサ本体の一部を特性の差異などにより強度を低下させると、弱壁部において易歪み部が得られる。弱壁部は、異材によって強度を低くしたものでもよく、また、部分的な熱処理の相違などによって強度を低くしたものであってもよい。
【００２１】
また、主となる水素吸蔵合金によって水素の吸放出を行う際には、熱の授受が伴うため、水素残量センサにおいても同様の熱の授受がなされているのが望ましい。この水素残量センサが、主となる水素吸蔵合金から距離を隔てている場合、水素残量センサにおいて主となる水素吸蔵合金と同等の熱の授受がなされないおそれがある。このため、センサ本体に外部に伸張する熱伝導延長部を設け、この熱伝導延長部を主となる水素吸蔵合金側に接することで、主となる水素吸蔵合金と同様の熱の授受を水素残量センサ側で行うことができ、水素の残量検知がより正確になる。なお、熱伝導延長部は、水素吸蔵合金に差し込むなどして直接接触させる他、水素吸蔵合金と熱交換がなされる部位などに接触させるものであってもよい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明の水素残量センサでは、主となる水素吸蔵合金により水素の吸放出がなされる空間に配置される水素残量センサであって、センサ用水素吸蔵合金が充填され、前記水素の内外移動が可能とされた容器形状のセンサ本体を備え、該センサ本体は、前記センサ用水素吸蔵合金の水素吸放出に伴って歪みが容易に生じる易歪み部を一部に有し、該易歪み部の歪みを測定する歪みゲージが設けられているので、主となる水素吸蔵合金における水素の残量を的確に検知することができる。さらに、該検知では、以下の利点を有が挙げられる。
（１）センサ本体の向きによって残量の出力値が変化しない。
（２）センサ本体内へ高密度に水素吸蔵合金を充填することで、従来の水素残量計では計測が難しかった低残量域にも対応可能である。
（３）センサ本体は数ｍｍ角、歪み変換・残量表示部などは数ｃｍ角で済むためコンパクトで可搬式にも対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
まず、小容器からなる水素残量センサ本体について説明する。センサ本体のサイズは特定しないが、数ｍｍ角程度であれば小型の水素貯蔵容器内に入れやすく、また、水素の吸放出を制御するバルブに取り付けるなどの工夫がしやすいため好ましい。
センサ本体の容器材質は、アルミニウム、各種スチールなどの適当な強度と弾性を有する金属であれば何でも良い。ただし、高炭素鋼やチタンなどの水素脆性しやすい材料は、使用中に強度が変わるおそれがあるため好ましくない。Ｆｅ−３６Ｎｉなどのインバー材は、熱膨張率が少ないため、温度変化による出力誤差の影響を小さくできる。その他、樹脂などの金属以外の材料でも、強度や弾性が条件に合えばセンサ本体材料とすることに問題はない。
【００２４】
センサ本体内に充頃するセンサ用水素吸蔵合金は、残量測定対象の水素貯蔵容器などに収容されている水素吸蔵合金（主となる水素吸蔵合金）と同じものを用いるのが一般的であるが、より残量を正確に検出できる特性が得られるならば、主となる水素吸蔵合金とは異なった水素吸蔵合金を充填しても良い。センサ用水素吸蔵合金としては、大容量の水素を低圧かつコンパクトに貯蔵し、可逆的に吸放出できる合金から選ばれる。好ましくは、ＬａＮｉ５を基本組成とするＡＢ５型、ＴｉＭｎ２やＴｉＣｒ２を基本組成とするＡＢ２型、Ｍｇ２Ｎｉを基本組成とするＡ２Ｂ型、ＴｉＦｅを基本組成とするＡＢ型、あるいはＴｉＣｒＶなどのＢＣＣ型などが挙げられる。いずれの合金も、水素を吸収すると膨張し、水素を放出すると収縮する性質を有する。
【００２５】
また、センサ本体の形状は、例えば、密閉型、開放型の容器形状に分けられる。
密閉型では、センサ本体である容器に設けられた空洞に水素吸蔵合金を充填した後、蓋を接合する。容器本体あるいは蓋板には、水素ガスだけが出入りでき、水素吸蔵合金粉末は流出しないような隙間あるいはフィルターが設けられる。密閉型のセンサ本体における水素吸蔵合金の膨張応力を集中させる手段としては、例えば図１のような有底の角筒構造のセンサ本体１が考えられる。該センサ本体１は、一面が開放された容器２と、容器２の開放部を覆う蓋４とを有している。蓋４には、水素の通過が可能な貫通孔４ａが設けられており、この貫通孔４ａにフィルタ５が配置されている。角筒の内部は、センサ用水素吸蔵合金充填部３となっており、粉末状態や高密度成形された水素吸蔵合金が充填されている。このセンサ用水素吸蔵合金充填部３を囲む容器２の肉厚は、一面だけ（図では上方壁）が意図的に薄く（ｔ１＜ｔ２）なっており、水素吸収に伴って水素吸蔵合金が膨張すると、その面に歪みが多く出る。すなわち、この面の壁が異歪み部２ａとなっている。この異歪み部２ａに、歪みゲージ６を貼り付けることで、膨張応力、すなわち水素吸蔵合金の水素吸収度を歪みゲージの出力として得ることが可能となる。
【００２６】
図２には、円筒タイプのセンサ本体１０を示す。この例では，有底円筒形状の容器１１の軸方向一端面が開放されており、この開放部に蓋１３が被せられる。蓋１３には、前記形態と同様に水素の通過が可能な貫通孔を設けられており、この貫通孔にフィルタ１４が配置されている。容器１１では、円柱穴形状のセンサ用水素吸蔵合金充填部１２が偏心して形成されており、肉厚の薄くなった筒壁が易歪み部１１ａとなっている。この易歪み部１１ａの外面に歪みゲージ６が貼り付けられている。
【００２７】
次に、開放型の容器形状を有するセンサ本体について説明する。このタイプのセンサ本体を有する残量センサは、水素吸蔵合金の膨張応力が効果的に歪みゲージに伝わるよう、センサ本体自身がバネとして働く形状となっている。
例えば、図３（ａ）のような四角筒型のセンサ本体２０、図３（ｂ）のような円筒型のセンサ本体２３、あるいは図３（ｃ）のような三角筒型のセンサ本体２６が考えられる。これらのセンサ本体では、筒壁に軸方向全長に亘った切り欠き部２１、２４、２７がそれぞれ形成されており、センサ本体２０では、４角筒壁の一側壁が切り欠き部２１として切り欠かれて断面コ字形状を有し角筒内がセンサ用水素吸蔵合金充填部２２となっている。また、センサ本体２３では、円筒の一部が切り欠き部２４として軸方向全長に亘って切り欠かれて断面Ｃ字形状を有しており、円筒内がセンサ用水素吸蔵合金充填部２５となっている。さらに、センサ本体２６では、三角筒壁の一頂角部分が切り欠き部２７として軸方向全長に亘って切り欠かれて三角筒内がセンサ用水素吸蔵合金充填部２８となっている。これらの切り欠き部の対向する筒壁は、各センサ本体２０、２３、２６が切り欠き部２１、２４、２７を開放端として変形する際に応力が集中する易歪み部２０ａ、２３ａ、２６ａとなっている。
【００２８】
このような開放型の構造では、水素吸蔵合金の露出が避けられないため、センサ本体からの水素吸蔵合金の脱落を防ぐ必要がある。脱落対策としては、水素吸蔵合金をセンサ本体に合わせた形状に成形することや、弾性のある樹脂で水素吸蔵合金露出面を覆う方法が考えられる。これらの構造では、水素吸蔵合金が膨張・収縮する際、切り欠き部の反対側が最も歪みが出やすい易歪み部であるため、その部分の表面に歪みゲージ６を貼り付ける。
【００２９】
図４にコの字開放型のセンサ本体２０におけるセンサ用水素吸蔵合金充填部２２の水素吸放出にともなう変形の模式図を示す。水素を吸収して水素吸蔵合金が膨張すると、センサ本体２０は切り欠き部２１の開放端を開くように弾性変形するため、開放端の反対側にある易歪み部２０ａに歪みが集中して、歪みゲージ６は圧縮応力を受けることになる。この易歪み部２０ａの歪みが歪みゲージ６によって検出される。
【００３０】
なお、上記形態におけるセンサ本体での水素吸蔵合金の充填密度は、センサ本体の弾性変形で許容できる範囲内でできるだけ高い方が好ましい。充填密度を上げる手段としては、水素吸蔵合金粉末をセンサ本体内に詰め込む方法の他、水素吸蔵合金粉末とシリコン樹脂等とを混合し、圧縮成型したものや、水素吸蔵合金粉末と軟質金属粉末とを混合し、加圧成形した複合材の使用などが考えられる。センサ本体の水素吸蔵合金充填空間の容積に対し、水素吸蔵合金の占有率が５０％以上であると、水素吸収率の低い段階でも歪み変化が出やすくなり、残量計の特性上好ましい。
【００３１】
なお、図示しない水素貯蔵容器の内部には、主となる水素吸蔵合金が充填されており、適宜フィルター、通気材、伝熱促進材料などが内部に配される。残量出力に正確性を期すという観点からは、水素残量センサのセンサ用水素吸蔵合金温度と主となる水素吸蔵合金温度とができるだけ一致するよう、水素残量センサのセンサ本体を主となる水素吸蔵合金充填部の中心付近に配置するのが好ましい。
【００３２】
この他に、図５のように、センサ本体２０に熱伝導性のよい材料からなる熱伝導延長部３０を接続し、この熱伝導延長部３０の一端側を主となる水素吸蔵合金ＭＨ充填部４０に差し込むことで、センサ本体温度を主となる水素吸蔵合金温度に追従させる方法を採用することも可能である。
【００３３】
また、水素貯蔵量に比して時間当たりの水素消費量が少ない用途であれば、センサ本体と主となる水素吸蔵合金とが直接あるいは間接的に接触していなくても、両者の温度に大きな差異が生じないため、ある程度正確な残量出力が期待できる。このとき、図６のように、水素貯蔵容器に取り付けられる継手、バルブ、安全装置等の付属部材５０にセンサ本体２０を固定すると、容器への組み立てが簡便になる。また、付属部材５０に内外に連通する導通口５１を設ければ、この導通口５１を通して、専用の取り出し継手なしに歪み出力線６ａを外部に取り出すことができる。なお、導通口５１は、歪み出力線６ａを引き出した後は、水素の漏れが生じないように封止する。
なお、図５、６では、センサ本体２０を用いて説明をしたが、センサ本体の種別がこれらに限定されないことは勿論である。
【００３４】
水素貯蔵容器外部には、例えば、図７のように、歪みゲージ６の電気抵抗値に応じたブリッジ回路６０を用意し、歪みに伴う抵抗変化を電圧変化に換算する。電圧変化は、図７（ａ）のように直接アナログゲージ６１で残量値を出力する他、Ａ／Ｄコンバータ６２を介してデジタル信号に変換し、液晶・ＬＥＤ等によるインジケータ６３で多段階に水素残量を表示することもできる。また、アナログ、デジタル出力の外部端子を設け、接続機器へ残量信号を送信することも可能である。
【００３５】
以上の回路は数ｃｍ角に収めることができるため、可搬式の水素貯蔵容器に残量センサを取り付ける場合、駆動電源となる電源（乾電池など）も含め、わずかなスペースに残量検出・表示部を収めることができる。乾電池の駆動時間が限られるため、ボタンを具備し、ボタンを押下したときだけ回路に電圧を印加して残量を検出し、任意の時間だけ水素残量を表示するような電力消費量の節減策を講ずることが好ましい。
【実施例１】
【００３６】
以下に、本発明の一実施例を説明する。
図３（ａ）と同形状となるよう、肉厚１ｍｍのアルミニウム合金で立方体（一辺１０ｍｍ）の３面を形成したもの（一面は切り欠き部とする）を残量センサ用のセンサ本体として用いる。また、センサ本体には、アルミニウム合金でできた熱伝導延長部（１０ｍｍ×４０ｍｍ×１ｍｍ）が接合されている。センサ本体内部には、ＡＢ５系の水素吸蔵合金粉末にシリコン樹脂を５ｗｔ％混合し、成形したものを６０％の水素吸蔵合金体積密度で充填した（水素吸蔵合金質量３．５ｇ）。水素吸蔵合金樹脂混合物の充填後、図３（ａ）と同じ位置に共和電業製ＫＦＧ型企みゲージを貼り付けた。
試験用の水素貯蔵容器（内容積５０ｃｃ）に、センサ本体内に充填したものと同じ水素吸蔵合金粉末を１００ｇ充填し、前述の熱伝導延長部を主となる水素吸蔵合金充填部の中心付近に差し込んだ。また、センサ本体の周りの空隙部はセラミックウールで充填した。歪みゲージの出力線は継手を通じて外部に引き出され、データ収集装置に繋いで歪みを随時記録できるようにした。また、水素貯蔵容器には水素の導入バルブを取り付けた。
【００３７】
水素貯蔵容器を８０℃で１０時間ロータリーポンプで真空引き後、１０℃程度の水槽に浸けて１ＭＰａの水素を導入し、活性化した。活性化後、２回水素吸放出を繰り返して出力を安定させた。２０℃、１ＭＰａ満充填時の水素吸収量は１６ＮＬと計算された。次に、２０℃で１ＭＰａの水素を満充填した後、２０℃のまま最大５ＮＬ／ｍｉｎの速度で水素を大気圧まで放出きせたときの歪み変化を記録した。同様に、満充填後、３０℃および４０℃の大気圧放出時の歪み変化を記録した。水素貯蔵容器の水素吸収率を横軸に、そのときの歪みを縦軸にプロットしたグラフを図８に示した。
【００３８】
図８に示すように、歪み量は水素吸収率６０〜８０％前後で若干の平坦部があるものの、水素放出とともに概ね直線に沿ってひずみが増えていく（圧縮ひずみが解消していく）傾向が温度を問わず見られた。特に、低水素吸収域では温度依存性が小さくなるとともに直線性も向上し、このセンサの利用により正確な残量表示が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態における水素残留センサの密閉型角筒タイプのセンサ本体を示す分解斜視図である。
【図２】同じく、他の実施形態における水素残留センサの密閉型円筒タイプのセンサ本体を示す分解斜視図である。
【図３】同じく、他の実施形態における水素残留センサの開放型タイプ（コ字型、Ｃ字型、三角筒型）のセンサ本体を示す斜視図である。
【図４】同じく、開放型コ字タイプのセンサ本体における水素吸放出に伴う変形を示す模式図である。
【図５】同じく、センサ本体に熱伝導延長部を設けた他の実施形態を示す図である。
【図６】同じく、水素貯蔵容器の付属部材である継手にセンサ本体を固定し、継手に歪みゲージ出力線の導通口を設けた他の実施形態を示す図である。
【図７】同じく、残量表示部を設けた水素残量指示計の回路図を示す図である。
【図８】同じく、実施例における水素残量センサの水素吸収率に対する水素放出時の歪み出力変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１    センサ本体
２ａ  易歪み部
３    センサ用水素吸蔵合金充填部
６    歪みゲージ
６ａ  歪み出力線
１０    センサ本体
１１ａ  易歪み部
２０    センサ本体
２０ａ  易歪み部
２１    切り欠き部
２３    センサ本体
２３ａ  易歪み部
２４    切り欠き部
２６    センサ本体
２６ａ  易歪み部
２７    切り欠き部
３０    熱伝導延長部
４０    主となる水素吸蔵合金充填部
５０    付属部材
５１    導通口
【図１】
2008180682.tif 000003
【図２】
2008180682.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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