(57)【要約】【課題】  タンクごとの圧力にバラツキを生じさせることがない高圧ガス貯蔵装置を提供する。【解決手段】  燃料ガスが貯蔵される第１タンク１０及び第２タンク２０と、前記第２タンク２０に配設されるとともに、前記第２タンク２０内の前記燃料ガスを減圧して放出する減圧弁７と、この減圧弁７を介して前記第２タンク２０に接続されるとともに、前記燃料ガスの供給先に当該燃料ガスを輸送する供給用配管３２と、前記第１タンク１０及び第２タンク２０を連絡する連絡用配管３３とを備えることを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスが貯蔵される複数のタンクと、
複数の前記タンクを並列に接続して、前記タンクに前記燃料ガスを充填する配管と、
複数の前記タンクを直列に接続して、前記タンク内の前記燃料ガスを供給先に供給する配管と、
前記燃料ガスの最下流側に配置される前記タンクに配設されて、この最下流側に配置される当該タンク内の前記燃料ガスを減圧して前記供給先に供給する減圧弁とを備えることを特徴とする高圧ガス貯蔵装置。
【請求項２】
燃料ガスが貯蔵される複数のタンクと、
複数の前記タンクのうちの１つに配設されるとともに、当該タンク内の前記燃料ガスを減圧して放出する減圧弁と、
前記減圧弁を介して当該タンクに接続されるとともに、前記燃料ガスの供給先に当該燃料ガスを輸送する供給用配管と、
複数の前記タンクを連絡する連絡用配管とを備えることを特徴とする高圧ガス貯蔵装置。
【請求項３】
燃料ガスが貯蔵される複数のタンクと、
複数の前記タンクのうちの１つに配設されるとともに、当該タンク内の前記燃料ガスを減圧して放出する減圧弁と、
前記減圧弁を介して当該タンクに接続されるとともに、前記燃料ガスの供給先に当該燃料ガスを輸送する供給用配管と、
複数の前記タンクを連絡する連絡用配管と、
前記連絡用配管に接続されるとともに、前記タンクに燃料ガスを充填する充填用配管とを備えることを特徴とする高圧ガス貯蔵装置。
【請求項４】
前記連絡用配管に圧力センサが配設されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の高圧ガス貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガス貯蔵装置に関し、特に、燃料電池自動車や圧縮天然ガス（ＣＮＧ：Compressed Natural Gas）自動車に搭載されて、その燃料電池やエンジンに供給する燃料ガスを貯蔵するための高圧ガス貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水素ガスや天然ガスを燃料とする車両には、このガス（以下、「燃料ガス」という）を貯蔵するための高圧ガス貯蔵装置が搭載されている。この高圧ガス貯蔵装置は、主に、燃料ガスを貯蔵するためのタンクと、このタンクから燃料電池やエンジン（以下、「燃料電池等」という）などの供給先に向けて燃料ガスを供給するための供給用配管と、タンクに燃料ガスを充填するための充填用配管とを備えている。
【０００３】
従来、高圧ガス貯蔵装置として、減圧弁が配設されたタンクを使用したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この高圧ガス貯蔵装置では、タンク内に高圧の燃料ガスが充填されたとしても、タンクから燃料電池等に向けて供給される燃料ガスの圧力が、減圧弁によって低減されるので、供給用配管に高圧配管が使用されなくともよい。
【特許文献１】米国特許第６０４１７６２号明細書（第２欄２４行〜第３欄５５行、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような高圧ガス貯蔵装置としては、燃料ガスの充填操作１回当たりの車両の走行距離を延ばすために、図８に示すように、減圧弁が配設された複数のタンク５０を備えたものが考えられる。この高圧ガス貯蔵装置Ｃでは、水素ガスがタンク５０，５０に充填用配管５２，５２を介して充填されるとともに、タンク５０，５０に充填された水素ガスが供給用配管５３，５３を介して放出されるようになっている。しかしながら、この高圧ガス貯蔵装置Ｃでは、タンク５０，５０から燃料ガスが放出される際に、減圧弁５１，５１の性能のバラツキによって、タンク５０，５０の圧力にバラツキが生じる。つまり、減圧弁５１，５１の性能のバラツキによって、それぞれのタンク５０，５０が放出する燃料ガスの量が異なるため、この高圧ガス貯蔵装置Ｃでは、タンク５０，５０の使用頻度に偏りが生じるという問題があった。また、このようにタンク５０，５０の圧力にバラツキが生じると、タンク５０，５０内の燃料ガスの残存量（車両の走行可能な距離）を演算するために使用される圧力センサをタンク５０，５０ごとに配設しなければならないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、タンクごとの圧力にバラツキを生じさせることがない高圧ガス貯蔵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための請求項１に記載の高圧ガス貯蔵装置は、燃料ガスが貯蔵される複数のタンクと、複数の前記タンクを並列に接続して、前記タンクに前記燃料ガスを充填する配管と、複数の前記タンクを直列に接続して、前記タンク内の前記燃料ガスを供給先に供給する配管と、前記燃料ガスの最下流側に配置される前記タンクに配設されて、この最下流側に配置される当該タンク内の前記燃料ガスを減圧して前記供給先に供給する減圧弁とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この高圧ガス貯蔵装置によれば、複数のタンクに貯蔵された燃料ガスが、これらタンクを直列に接続する配管を通じて、例えば燃料電池等のような供給先に向けて供給される際に、最下流側に配置されたタンクから燃料電池等に向けて供給される燃料ガスは減圧弁によって減圧される。そして、この高圧ガス貯蔵装置では、複数のタンクに貯蔵された燃料ガスが供給先に向けて供給される際に、複数のタンクが配管で直列に接続されているので、タンクごとの圧力にバラツキが生じない。
【０００８】
請求項２に記載の高圧ガス貯蔵装置は、燃料ガスが貯蔵される複数のタンクと、複数の前記タンクのうちの１つに配設されるとともに、当該タンク内の前記燃料ガスを減圧して放出する減圧弁と、前記減圧弁を介して当該タンクに接続されるとともに、前記燃料ガスの供給先に当該燃料ガスを輸送する供給用配管と、複数の前記タンクを連絡する連絡用配管とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この高圧ガス貯蔵装置では、複数のタンクに貯蔵された燃料ガスが、供給用配管を通じて、例えば、燃料電池等のような供給先に向けて供給される際に、タンクから放出される燃料ガスは減圧弁によって減圧される。そして、この高圧ガス貯蔵装置では、供給先に向けて燃料ガスが供給される際に、タンクが連絡用配管で連絡しているので、タンクごとの圧力にバラツキが生じない。
【００１０】
請求項３に記載の高圧ガス貯蔵装置は、燃料ガスが貯蔵される複数のタンクと、複数の前記タンクのうちの１つに配設されるとともに、当該タンク内の前記燃料ガスを減圧して放出する減圧弁と、前記減圧弁を介して当該タンクに接続されるとともに、前記燃料ガスの供給先に当該燃料ガスを輸送する供給用配管と、複数の前記タンクを連絡する連絡用配管と、前記連絡用配管に接続されるとともに、前記タンクに燃料ガスを充填する充填用配管とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この高圧ガス貯蔵装置では、請求項２に記載された発明と同様に、供給先に向けて燃料ガスが供給される際に、タンクから放出される燃料ガスは減圧弁によって減圧されるとともに、タンクが連絡用配管で連絡しているので、タンクごとの圧力にバラツキを生じさせることがない。
【００１２】
また、この高圧ガス貯蔵装置では、連絡用配管に充填用配管が接続されているので、タンクへの燃料ガスの充填は、充填用配管から連絡用配管を介して行われる。つまり、連絡用配管は、前記したようにタンクを連絡するものであるとともに、その一部が燃料ガスの充填用配管として使用されている。したがって、この高圧ガス貯蔵装置では、充填用配管を直にタンクと接続した高圧ガス貯蔵装置と比較して、連絡用配管が充填用配管として共用している長さに相当する長さ分の充填用配管が削減される。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載された高圧ガス貯蔵装置において、前記連絡用配管に圧力センサが配設されていることを特徴とする。
【００１４】
この高圧ガス貯蔵装置では、圧力センサが連絡用配管に配設されているので、この圧力センサによってタンク内の燃料ガスの圧力が検出される。つまり、この高圧ガス貯蔵装置では、圧力サンサが出力するタンク内の燃料ガスの圧力信号に基づいて、タンク内の燃料ガス量が検出される。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の高圧ガス貯蔵装置によれば、タンクごとの圧力にバラツキを生じさせることがないので、タンクごとの使用頻度に偏りが生じない。
【００１６】
また、この高圧ガス貯蔵装置によれば、タンクごとの圧力にバラツキが生じないので、タンクに圧力センサを取り付ける際に、複数のタンクのうちの少なくとも１つに圧力センサを配設すればよく、従来の高圧ガス貯蔵装置のように、タンクごとに圧力センサを取り付ける必要がない。
【００１７】
請求項２に記載の高圧ガス貯蔵装置によれば、タンクごとの圧力にバラツキを生じさせることがないので、請求項１の発明と同様に、タンクごとの使用頻度に偏りが生じない。
【００１８】
また、この高圧ガス貯蔵装置によれば、タンクごとの圧力にバラツキが生じないので、タンクに圧力センサを取り付ける際に、複数のタンク及び連絡用配管のいずれかの、少なくとも１箇所に圧力センサを配設すればよく、従来の高圧ガス貯蔵装置のように、タンクごとに圧力センサを取り付ける必要がない。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様の効果を奏するほか、充填用配管が削減されるので、高圧が負荷される配管をさらに削減することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２または請求項３に記載の発明と同様の効果を奏するほか、圧力センサによってタンク内の燃料ガス量が検出されるので、タンク内に燃料ガスを充填する際の充填ガス量や、この高圧ガス貯蔵装置が搭載される車両の走行可能な距離を演算することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明における第１の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は、第１の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置を搭載した燃料電池自動車の概略図、図２は、第１の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置の構成図、図３は、図１の高圧ガス貯蔵装置のブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、高圧ガス貯蔵装置Ａは、燃料電池自動車１（以下、「車両１」という）に搭載されており、高圧の水素ガスが充填可能な第１タンク１０及び第２タンク２０と、水素ガス供給装置ＨＧから供給される水素ガスを第１タンク１０及び第２タンク２０に向けて輸送するとともに、第１タンク１０及び第２タンク２０内に充填された水素ガスを燃料電池ＦＣに向けて輸送する配管３０と、この高圧ガス貯蔵装置Ａや燃料電池ＦＣの動作を制御する制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）とを備えている。なお、この燃料電池ＦＣは、特許請求の範囲にいう「燃料ガスの供給先」に相当する。
【００２３】
まず、第１タンク１０及び第２タンク２０について説明する。第１タンク１０及び第２タンク２０は、図２に示すように、水素ガスが充填されるタンク本体１１，２１と、タンク本体１１，２１の開口部１１ａ，２１ａに螺合してこの開口部１１ａ，２１ａを密閉するタンクモジュール１２，２２とを有している。このタンク本体１１，２１は、水素ガスを受け入れる内部空間を画成する剛性材料で構成することができる。なかでも、このタンク本体１１，２１の材料としては、軽量化の観点からは、ポリエチレン等のプラスチックをカーボンファイバで補強した、いわゆるＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic）が好ましい。
【００２４】
タンクモジュール１２，２２には、水素ガスをタンク本体１１，２１内に充填するための充填穴２と、タンク本体１１，２１内から水素ガスを排出するための排出穴３と、タンク本体１１，２１内の温度が所定値以上に上昇した場合に、タンク本体１１，２１内から水素ガスを排出する開放穴４とが形成されている。充填穴２、排出穴３及び開放穴４のそれぞれは、タンク本体１１，２１の内部空間とタンク本体１１，２１の外側とに連通するように、それぞれのタンクモジュール１２，２２を貫通している。また、タンクモジュール１２，２２には、タンク本体１１，２１内の温度を検出するための温度センサＴＳが取り付けられている。
【００２５】
充填穴２には、タンク本体１１，２１の内側から外側に向けて充填パイプ５が挿入されている。また、充填穴２内には、逆止弁２ａが配設されており、この逆止弁２ａは、タンク本体１１，２１内の水素ガスを後記する第１充填用配管３１や連絡用配管３３側に逆流させないように構成されている。
【００２６】
排出穴３がタンク本体１１，２１の内部空間側に開く口には、開閉弁である電磁弁６，６が設けられている。本実施の形態では、この電磁弁６，６として、いわゆる常閉（ノーマルクローズ）型のものが使用されている。つまり、この電磁弁６，６は、後記するＥＣＵから出力される開放命令信号を受信していないときには排出穴３を遮断しているとともに、開放命令信号を受信したときには、排出穴３を開放するように構成されている。
【００２７】
また、第２タンク２０側の排出穴３には、減圧弁７が配設されている。この減圧弁７は、電磁弁６が開かれることによって、第２タンク２０に充填された水素ガスが排出穴３を介して排出される際に、後記するＥＣＵからの開度調節信号に応じて、その開度が調節されるように構成されている。つまり、この減圧弁７は、排出穴３から後記する供給用配管３２に流れ込む水素ガスの流量を調節することによって、この供給用配管３２内の水素ガスの圧力を低減するようになっている。
【００２８】
開放穴４がタンク本体１１，２１の外側に開く口には、安全弁８，８が設けられている。この安全弁８，８は、タンク本体１１，２１内の温度が所定値以上の高温になるのを防止するためのものである。つまり、この安全弁８，８は、タンク本体１１，２１内の温度が所定値以上に上昇した際に開くことによって、タンク本体１１，２１内の水素ガスを開放用配管８ａ，８ａ内に放出するように構成されている。
【００２９】
次に、高圧ガス貯蔵装置Ａを構成する配管３０（図１参照）について説明する。この配管３０は、図２に示すように、供給用配管３２と、連絡用配管３３と、第１充填用配管３１と、第２充填用配管３４とで構成されている。
【００３０】
供給用配管３２は、第２タンク２０内の水素ガスを燃料電池ＦＣ（図１参照）に向けて輸送するものである。この供給用配管３２は、その一端が第２タンク２０のタンクモジュール２２に形成された排出穴３に減圧弁７を介して接続されており、他端が燃料電池ＦＣに接続されている。
【００３１】
連絡用配管３３は、第１タンク１０と第２タンク２０とを連絡して、第１タンク１０に充填された水素ガスを第２タンク２０側に向けて輸送するものである。この連絡用配管３３は、その一端が第１タンク１０のタンクモジュール１２に形成された排出穴３と接続されるとともに、他端が第２タンク２０のタンクモジュール２２に形成された充填穴２と接続されている。
【００３２】
この連絡用配管３３には、その経路の途中に逆止弁３３ａが配設されている。この逆止弁３３ａは、水素ガスの充填時に連絡用配管３３から第１タンク１０側へ水素ガスが流入するのを防止するためのものである。また、この連絡用配管３３には、後記する第２充填用配管３４が接続された位置からタンクモジュール２２に形成された充填穴２に至る途中に、連絡用配管３３内の水素ガスの圧力を検出する圧力センサＰが配設されている。なお、この圧力センサＰは、連絡用配管３３内の圧力を検出することによって、この圧力に等しい第１タンク１０及び第２タンク２０内の圧力を検出するようになっている。
【００３３】
第１充填用配管３１は、その一端が第１タンク１０のタンクモジュール１２に形成された充填穴２に接続されている。そして、第１充填用配管３１の他端側には、水素ガス供給装置ＨＧの供給ジョイントＨＪ（図１参照）と着脱自在に接続される充填ジョイント３１ａが取り付けられている。つまり、第１充填用配管３１は、水素ガス供給装置ＨＧから供給ジョイントＨＪ及び充填ジョイント３１ａを介して供給される水素ガスを第１タンク１０のタンク本体１１内に輸送するようになっている。なお、前記充填ジョイント３１ａには、第１充填用配管３１内の水素ガスが充填ジョイント３１ａを介して抜け出るのを防止するための逆止弁３１ｂが配設されている。
【００３４】
第２充填用配管３４は、第１充填用配管３１から分岐するとともに、第１タンク１０及び第２タンク２０の間で延びる連絡用配管３３に接続されている。つまり、この第２充填用配管３４は、水素ガス供給装置ＨＧ（図１参照）から第１充填用配管３１に流れ込んだ水素ガスを、連絡用配管３３を介して第２タンク２０に輸送するようになっている。
【００３５】
次に、ＥＣＵについて説明する。このＥＣＵは、再び図１を参照すると明らかなように、水素ガス供給装置ＨＧの供給ジョイントＨＪと、前記充填ジョイント３１ａとが接続されることによって、水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣと相互に通信することができるように構成されている。なお、この水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣは、高圧ガス貯蔵装置Ａに供給する水素ガスの流量を調節するように構成されている。
【００３６】
ＥＣＵは、図３に示すように、第１タンク１０及び第２タンク２０に水素ガスが充填される際に、圧力センサＰから出力される圧力検出信号に基づいて、連絡用配管３３内の水素ガスが予め設定された基準圧力に達したと判断した場合、つまり第１タンク１０及び第２タンク２０内の圧力が基準圧力に達した場合に、第１タンク１０及び第２タンク２０に所定量の水素ガスが充填されたものとみなして、水素ガスの供給を停止させるガス供給停止信号を水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣに向けて出力するように構成されている。
【００３７】
また、ＥＣＵは、第１タンク１０及び第２タンク２０に水素ガスが充填される際に、温度センサＴＳ，ＴＳから出力される温度検出信号を受けて、第１タンク１０及び第２タンク２０内の温度が予め設定された基準温度を超えたと判断した場合に、水素ガスの流量を低減させるガス流量低減信号を水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣに向けて出力するように構成されている。
【００３８】
また、ＥＣＵは、第１タンク１０及び第２タンク２０に水素ガスが充填されている際に、温度センサＴＳ，ＴＳから出力される温度検出信号を受けて、第１タンク１０内の温度と第２タンク２０内の温度との差を演算するとともに、この温度差が所定値を超えたと判断した場合に、第１タンク１０及び第２タンク２０のいずれかに水素ガスが正常に充填されていないとみなして、ガス供給停止信号を水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣに向けて出力するように構成されている。なお、ＥＣＵは、このガス供給停止信号に代えて、ガス流量低減信号を出力するように構成されていてもよい。
【００３９】
また、ＥＣＵは、燃料電池ＦＣが起動する際に、それぞれのタンクに設けた電磁弁６，６に向けて開放命令信号を出力する。電磁弁６，６を開弁することによって第１タンク１０内の水素ガスは、連絡用配管３３ａを介して第２タンク２０に導入され、第２タンク２０内の水素ガスは減圧弁７によって所定圧力まで減圧され、燃料電池ＦＣに供給される。
【００４０】
また、ＥＣＵは、圧力センサＰから出力される圧力検出信号に基づいて、第１タンク１０及び第２タンク２０内の水素ガスの圧力を検出して、車両１の走行可能距離を演算するように構成されている。
【００４１】
次に、第１の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置Ａの動作について適宜図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図４は、第１の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置Ａの動作を説明するフローチャートである。
【００４２】
まず、水素ガス供給装置ＨＧから車両１に水素ガスを充填する際の、この高圧ガス貯蔵装置Ａの動作について説明する。
車両１が水素ガス充填所（図示せず）に横付けされて、図１に示すように、水素ガス供給装置ＨＧの供給ジョイントＨＪが車両１の充填ジョイント３１ａに接続されると、水素ガス供給装置ＨＧから第１タンク１０及び第２タンク２０に向かう水素ガスの流路が形成されるとともに、ＥＣＵは、水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣとの通信が可能になる。そして、水素ガス供給装置ＨＧから車両１への水素ガスの供給が開始されるとともに、水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣからＥＣＵに向けてガス供給開始信号が出力される（図３参照）。ＥＣＵは、ガス供給開始信号を受信することによって、水素ガスの供給が開始したことを認識する。
【００４３】
その一方で、水素ガス供給装置ＨＧから供給される水素ガスは、図３に示すように、充填ジョイント３１ａを介して第１充填用配管３１に流れ込む。そして、第１充填用配管３１に流れ込んだ水素ガスは、電磁弁６，６が閉鎖されているために、第１充填用配管３１を通じて第１タンク１０内に充填されるとともに、第２充填用配管３４及び連絡用配管３３を通じて第２タンク２０内に充填されていく。つまり、第１タンク１０及び第２タンク２０には、水素ガスが並列に充填されていく。このとき、充填ジョイント３１ａ、第１タンク１０及び第２タンク２０の逆止弁２ａ，２ａ，３１ｂ（図２参照）は、水素ガスの逆流を防止する。また、連絡用配管３３の逆止弁３３ａ（図２参照）は、水素ガスが第２充填用配管３４を経由して第１タンク１０に充填されるのを防止する。
【００４４】
このようにして第１タンク１０及び第２タンク２０に水素ガスが充填される際に、水素ガスは、これらタンク内で圧縮されて発熱する。ちなみに、第１タンク１０及び第２タンク２０内では、水素ガスの圧縮と膨張が同時に起こるが、水素ガスを充填する場合は、メタン（天然ガス）を充填する場合と異なって、反転温度の関係でジュール・トムソン効果による冷却が期待できないので、大きな温度上昇を伴う。
【００４５】
このときＥＣＵは、第１タンク１０及び第２タンク２０の温度が予め設定された基準温度（この実施の形態では、８０℃に設定）を超えないように制御する。つまり、この実施の形態では、図４に示すように、温度センサＴＳ，ＴＳが、第１タンク１０内の温度Ｔ１と、第２タンク２０内の温度Ｔ２とを検出すると（ステップＳ１）、ＥＣＵは、それら温度検出信号（図３参照）に基づいて、Ｔ１が基準温度より低いか否かを判断するとともに（ステップＳ２）、Ｔ２が基準温度より低いか否かを判断する（ステップＳ３）。そして、Ｔ１が基準温度以上の場合（ステップＳ２のＮＯ）またはＴ２が基準温度以上の場合（ステップＳ３のＮＯ）には、第１タンク１０及び第２タンク２０が放熱して基準温度未満になるように、ＥＣＵが、ガス流量低減信号（図３参照）を水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣに向けて出力する（ステップＳ４）。このガス流量低減信号を受けた水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣ（図３参照）は、水素ガスの流量が低減されるように水素ガス供給装置ＨＧを制御する。これらステップＳ１乃至ステップＳ４は、第１タンク１０及び第２タンク２０内の温度が基準温度未満になるまで繰り返される。
【００４６】
また、Ｔ１が基準温度未満であり（ステップＳ２のＹＥＳ）、かつＴ２が基準温度未満である場合（ステップＳ３のＹＥＳ）には、ＥＣＵが、（Ｔ１−Ｔ２）の絶対値が所定値より小さいか否かを判断する（ステップＳ５）。そして、（Ｔ１−Ｔ２）の絶対値が所定値以上である場合（ステップＳ５のＮＯ）、つまり、第１タンク１０内の温度Ｔ１と、第２タンク２０内の温度Ｔ２との温度差が所定値以上の場合には、第１タンク１０及び第２タンク２０のいずれかに水素ガスが正常に充填されていないとみなして、ＥＣＵが、ガス供給停止信号（図３参照）を水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣに向けて出力する（ステップＳ６）。そして、このガス供給停止信号を受けた水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣが、水素ガスの供給を停止するように水素ガス供給装置ＨＧを制御することによって、この高圧ガス貯蔵装置Ａへの水素ガスの充填工程は中途で終了する。
【００４７】
また、前記ステップＳ５において、（Ｔ１−Ｔ２）の絶対値が所定値未満の場合（ステップＳ５のＹＥＳ）には、ＥＣＵが、圧力センサＰが出力する圧力検出信号（図３参照）に基づいて第１タンク１０及び第２タンク２０内の圧力を検出する（ステップＳ７）。そして、ＥＣＵは、検出した第１タンク１０及び第２タンク２０内の圧力が、予め設定された基準圧力（この実施の形態では、７０ＭＰａに設定）以上であるか否かを判断する（ステップＳ８）。このとき、第１タンク１０及び第２タンク２０内の圧力が基準圧力未満の場合（ステップＳ８のＮＯ）には、ステップＳ１乃至ステップＳ８が繰り返される。
【００４８】
また、前記ステップＳ８において、第１タンク１０及び第２タンク２０内の圧力が基準圧力以上の場合（ステップＳ８のＹＥＳ）には、ＥＣＵが、第１タンク１０及び第２タンク２０に所定量の水素ガスが充填されたとみなして、ガス供給停止信号（図３参照）を水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣに向けて出力する（ステップＳ９）。そして、このガス供給停止信号を受けた水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣが水素ガスの供給を停止した後に、充填ジョイント３１ａと供給ジョイントＨＪとが切り離されることによって、この高圧ガス貯蔵装置Ａへの水素ガスの充填工程は終了する。なお、このとき充填ジョイント３１ａの逆止弁３１ｂ（図２参照）は、第１充填用配管３１内の水素ガスの逆流を防止するので、充填ジョイント３１ａから水素ガスが漏れ出ることはない。
【００４９】
次に、この高圧ガス貯蔵装置Ａから燃料電池ＦＣに水素ガスを供給する際の、高圧ガス貯蔵装置Ａの動作について説明する。
まず、ＥＣＵは、図３に示すように、燃料電池ＦＣが起動する際に、電磁弁６，６に向けて開放命令信号を出力する。また、ＥＣＵは、燃料電池ＦＣが所定の電力を発電するために必要な水素ガスが燃料電池ＦＣに供給されるように、電磁弁６，６が開かれると、第１タンク１０内の水素ガスは、連絡用配管３３を通じて第２タンク２０内に流れ込み、そして、第２タンク２０内の水素ガスは、供給用配管３２を通じて燃料電池ＦＣに供給される。つまり、第１タンク１０及び第２タンク２０並びに燃料電池ＦＣは、連絡用配管３３と供給用配管３２とを介して直列に接続されており、例えば、第１タンク１０内の水素ガスの圧力が第２タンク２０内の圧力よりも高いときには、逆止弁３３ａと第２タンク２０の逆止弁２ａとが開放されることによって、第１タンク１０内の水素ガスが第２タンク２０内に導入されていく。また、第２タンク２０内の水素ガスが減圧弁７によって減圧されるとともに、供給用配管３２を通じて燃料電池ＦＣに供給され、そして燃料電池ＦＣで供給された水素ガスが消費されることによって、第２タンク２０内の水素ガスの圧力は低下していく。
【００５０】
また、このようにして燃料電池ＦＣに水素ガスが供給される際に、逆止弁２ａは、第２タンク２０から第１タンク１０に水素ガスが逆流するのを防止し、タンクモジュール１２に設けられた逆止弁２ａは、第１タンク１０から第１充填用配管３１に水素ガスが逆流するのを防止する（図２参照）。
【００５１】
その一方で、ＥＣＵは、燃料電池ＦＣが起動する際に、それぞれのタンクに設けた電磁弁６，６に向けて開放命令信号を出力し、電磁弁６，６は開弁される。そして、電磁弁６，６が開弁されることによって第１タンク１０内の水素ガスは、連絡用配管３３ａを介して第２タンク２０に導入され、第２タンク２０内の水素ガスは減圧弁７によって所定圧力まで減圧され、燃料電池ＦＣに供給される。
【００５２】
また、ＥＣＵは、圧力センサＰから出力される圧力検出信号に基づいて、第１タンク１０及び第２タンク２０内の水素ガスの圧力を検出して、車両１（図１参照）の走行可能距離を演算する。そして、この走行可能距離は、例えば、車両１のコックピットに取り付けられた図示しないモニタに表示される。
【００５３】
このような第１の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置Ａでは、第１タンク１０と第２タンク２０とが連絡用配管３３で連絡しており、第１タンク１０内と第２タンク２０内との均圧が図られる。したがって、この高圧ガス貯蔵装置Ａによれば、第１タンク１０及び第２タンク２０の残圧に差が生じないので、第１タンク１０及び第２タンク２０の使用頻度に偏りを生じることがない。
【００５４】
また、この高圧ガス貯蔵装置Ａによれば、第１タンク１０内と第２タンク２０内との均圧が図られるので、従来の高圧ガス貯蔵装置のように、複数のタンクごとに圧力センサを取り付ける必要がない。
【００５５】
また、この高圧ガス貯蔵装置Ａでは、第２タンク２０への水素ガスの充填は、第２充填用配管３４から連絡用配管３３を介して行われる。つまり、連絡用配管３３の一部が、第１タンク１０及び第２タンク２０の間の連絡と第２タンク２０への水素ガスの充填とに共用されている。したがって、この高圧ガス貯蔵装置Ａでは、第２充填用配管３４を直に第２タンク２０と接続した高圧ガス貯蔵装置と比較して、充填に共用されている連絡用配管３３の長さに相当する長さ分の充填用配管を削減することができる。その結果、この高圧ガス貯蔵装置Ａによれば、充填用配管が削減されるので、高圧が負荷される配管３０（図１参照）をさらに削減することができる。
【００５６】
また、この高圧ガス貯蔵装置Ａによれば、高圧が負荷される配管３０（図１参照）を削減することができるので、それに伴って配管３０のシール部を削減することができる。
【００５７】
また、この高圧ガス貯蔵装置Ａによれば、第１タンク１０及び第２タンク２０のそれぞれに、第１充填用配管３１及び第２充填用配管３４並びに連絡用配管３３を介して水素ガスが充填されるので、第１タンク１０の電磁弁６を開かなくとも第１タンク１０及び第２タンク２０に水素ガスを充填することができる。
【００５８】
また、この高圧ガス貯蔵装置Ａによれば、連絡用配管３３に取り付けられた圧力センサＰによって第１タンク１０及び第２タンク２０内の水素ガスの圧力を検出することができるので、第１タンク１０及び第２タンク２０内に水素ガスを充填する際の充填ガス量や、この高圧ガス貯蔵装置Ａが搭載される車両１の走行可能な距離を演算することができる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明における第２の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図５は、第２の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置の構成図、図６は、図５の高圧ガス貯蔵装置のブロック図である。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の部分については同じ符合を付して説明を省略する。
【００６０】
図５に示すように、この高圧ガス貯蔵装置Ｂは、高圧の水素ガスが充填可能な第１タンク１３及び第２タンク２０と、第２タンク２０内の水素ガスを燃料電池ＦＣ（図１参照）に向けて輸送する供給用配管３２と、第１タンク１３と第２タンク２０とを連絡する連絡用配管３５と、第１タンク１３に水素ガスを充填する充填用配管３６とを備えている。なお、この高圧ガス貯蔵装置Ｂにおいて、第２タンク２０、供給用配管３２及び第１タンク１３のタンク本体１１は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明は省略するとともに、ここでは、主に第１タンク１３のタンクモジュール１４、連絡用配管３５及び充填用配管３６並びにＥＣＵについて説明する。
【００６１】
第１タンク１３のタンクモジュール１４には、水素ガスをタンク本体１１内に充填するための充填穴２ｂと、タンク本体１１内から水素ガスを排出するための排出穴３ｂと、タンク本体１１内の温度が所定値以上に上昇した場合に、タンク本体１１内から水素ガスを排出する開放穴４とが形成されている。充填穴２ｂ及び開放穴４のそれぞれは、タンク本体１１の内部空間とタンク本体１１の外側とに連通するようにタンクモジュール１４を貫通している。排出穴３ｂは、タンク本体１１の外側と充填穴２ｂとを連通するようにタンクモジュール１４に形成されている。また、このタンクモジュール１４には、タンク本体１１内の温度を検出するための温度センサＴＳが取り付けられている。充填穴２ｂがタンク本体１１の内部空間側に開く口には、逆止弁の機能を併せ持った電磁弁６ａが配設されている。この電磁弁６ａは、ＥＣＵから出力される開放命令信号を受信することによって開弁されるように構成されている。そして、開放命令信号を受信していないときには、この電磁弁６ａは、その逆止弁の機能によって、タンク本体１１内から水素ガスが排出される方向に閉弁されている。つまり、この電磁弁６ａは、逆止弁の機能を追加した電磁弁であり、水素ガスの充填時には、充填用配管３６内の圧力と第１タンク１３内の圧力差によって電磁弁６ａの逆止弁６ｂ（図６参照）の機能によって水素ガスが充填され、水素ガスの供給時には、ＥＣＵから出力される開放命令信号を受信することによって開弁される弁６ｃ側を通じて連絡用配管３５内に水素ガスが放出される。そして、第１タンク１３から放出された水素ガスは、連絡用配管３５を通じて第２タンク２０内に導入される。また、開放穴４のタンク本体１１の外側に開く口には、第１の実施の形態と同様に安全弁８及び開放用配管８ａが配設されている。
【００６２】
連絡用配管３５は、第１タンク１３と第２タンク２０とを連絡して、第１タンク１３に充填された水素ガスを第２タンク２０側に向けて輸送するものである。この連絡用配管３５は、その一端が第１タンク１３のタンクモジュール１４に形成された排出穴３ｂと接続されるとともに、他端が第２タンク２０のタンクモジュール２２に形成された充填穴２と接続されている。この連絡用配管３５には、連絡用配管３５内の水素ガスの圧力を検出する圧力センサＰが配設されている。なお、この圧力センサＰは、第１の実施の形態と同様に、連絡用配管３５内の圧力を検出することによって、この圧力に等しい第１タンク１３及び第２タンク２０内の圧力を検出するようになっている。充填用配管３６は、その一端が第１タンク１３のタンクモジュール１４に形成された充填穴２ｂに接続されている。そして、充填用配管３６の他端側には、水素ガス供給装置ＨＧの供給ジョイントＨＪ（図１参照）と着脱自在に接続される第１の実施の形態と同様の充填ジョイント３１ａが取り付けられている。
【００６３】
ＥＣＵは、第１の実施の形態と同様に、水素ガス供給装置ＨＧの供給ジョイントＨＪ（図１参照）と、車両１の充填ジョイント３１ａとが接続されることによって、水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣと相互に通信することができるように構成されている。
【００６４】
また、ＥＣＵは、図６に示すように、供給ジョイントＨＪ（図１参照）と充填ジョイント３１ａとが接続されて水素ガスの供給が開始される際に、水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣから出力されるガス供給開始信号を受信するようになっている。そして、ＥＣＵは、ガス供給開始信号を受信した際に、第１タンク１３の電磁弁６ａに開放命令信号を出力するように構成されている。なお、このときＥＣＵは、第２タンク２０の電磁弁６には開放命令信号を出力しないようになっている。
【００６５】
また、ＥＣＵは、第１の実施の形態と同様に、圧力センサＰから出力される圧力検出信号に基づいて、連絡用配管３５内の水素ガスが予め設定された基準圧力に達したと判断した場合に、第１タンク１３及び第２タンク２０に所定量の水素ガスが充填されたものとみなして、水素ガスの供給を停止させるガス供給停止信号を水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣに向けて出力するように構成されている。
【００６６】
また、ＥＣＵは、第１の実施の形態と同様に、温度センサＴＳから出力される温度検出信号を受けて、第１タンク１３及び第２タンク２０内の温度が予め設定された基準温度を超えたと判断した場合に、水素ガスの流量を低減させるガス流量低減信号を水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣに向けて出力するように構成されている。
【００６７】
また、ＥＣＵは、第１の実施の形態と同様に、温度センサＴＳから出力される温度検出信号を受けて、第１タンク１３内の温度と第２タンク２０内の温度との差を演算するとともに、この温度差が所定値を超えたと判断した場合に、第１タンク１３及び第２タンク２０のいずれかに水素ガスが正常に充填されていないとみなして、ガス供給停止信号を水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣに向けて出力するように構成されている。なお、ＥＣＵは、このガス供給停止信号に代えて、ガス流量低減信号を出力するように構成されていてもよい。
【００６８】
また、ＥＣＵは、第１の実施の形態と同様に、燃料電池ＦＣが起動する際に、電磁弁６ａ，６に向けて開放命令信号を出力するように構成されている。
【００６９】
また、ＥＣＵは、第１の実施の形態と同様に、圧力センサＰから出力される圧力検出信号に基づいて、第１タンク１３及び第２タンク２０内の水素ガスの圧力を検出して、車両１（図１参照）の走行可能距離を演算するように構成されている。
【００７０】
次に、第２の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置Ｂの動作について適宜図面を参照しながら説明する。まず、水素ガス供給装置ＨＧから車両１に水素ガスを充填する際の、この高圧ガス貯蔵装置Ｂの動作について説明する。
【００７１】
この高圧ガス貯蔵装置Ｂでは、水素ガス供給装置ＨＧの供給ジョイントＨＪが車両１の充填ジョイント３１ａに接続されて（図１参照）、水素ガス供給装置ＨＧから水素ガスの供給が開始されると、開放命令信号を受信していない第２タンク２０の電磁弁６は閉じられているとともに、第１タンク１３の電磁弁６ａは前記した逆止弁の機能を有しているので、水素ガスが、充填ジョイント３１ａ及び充填用配管３６を介して第１タンク１３に充填されていく（図６参照）。その一方で、水素ガスは、充填用配管３６及び連絡用配管３５を介して第２タンク２０に充填される。つまり、第１タンク１３及び第２タンク２０には、水素ガスが並列に充填されていく。このとき、充填ジョイント３１ａ及び第２タンク２０の逆止弁３１ｂ，２ａは、水素ガスの逆流を防止する（図５参照）。また、第１タンク１３の電磁弁６ａは、その逆止弁の機能によって、水素ガスの逆流を防止する（図６参照）。
【００７２】
このようにして第１タンク１３及び第２タンク２０に水素ガスが充填されていく際に、ＥＣＵは、第１の実施の形態と同様にして、第１タンク１３及び第２タンク２０の温度が予め設定された基準温度を超えないように制御する。また、ＥＣＵは、第１タンク１３及び第２タンク２０内の温度差が所定値以上になった際に、第１の実施の形態と同様にして、ガス供給停止信号（図６参照）を水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣに向けて出力することによって、水素ガスの供給を停止させる。そして、第１タンク１３及び第２タンク２０内の圧力が基準圧力以上になった場合に、ＥＣＵは、第１の実施の形態と同様にして、ガス供給停止信号（図６参照）を水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣに向けて出力することによって、水素ガスの供給を停止させる。
【００７３】
次に、この高圧ガス貯蔵装置Ｂが燃料電池ＦＣに水素ガスを供給する際の動作について説明する。
まず、ＥＣＵは、図６に示すように、燃料電池ＦＣが起動する際に、電磁弁６ａ，６に向けて開放命令信号を出力する。また、開放命令信号によって電磁弁６ａ，６が開くと、第１タンク１３内の水素ガスは、連絡用配管３５を通じて第２タンク２０内に流れ込み、そして、第２タンク２０内の水素ガスは、供給用配管３２を通じて燃料電池ＦＣに供給される。つまり、第１タンク１３及び第２タンク２０内に充填された水素ガスは、燃料電池ＦＣに向けて直列で供給される。
【００７４】
また、このようにして燃料電池ＦＣに水素ガスが供給される際に、タンクモジュール２２の逆止弁２ａは、第２タンク２０から第１タンク１３に水素ガスが逆流するのを防止する。
【００７５】
また、ＥＣＵは、第１の実施の形態と同様に、圧力センサＰから出力される圧力検出信号に基づいて、第１タンク１３及び第２タンク２０内の水素ガスの圧力を検出して、車両１（図１参照）の走行可能距離を演算する。そして、この走行可能距離は、例えば、車両１のコックピットに取り付けられた図示しないモニタに表示される。
【００７６】
このような第２の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置Ｂによれば、第１の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置Ａと同様の効果を奏するほか、連絡用配管３５が、第１の実施の形態での第２充填用配管３４を兼ねているので、第２充填用配管３４の長さに相当する長さの高圧配管を削減することができる。
【００７７】
また、この高圧ガス貯蔵装置Ｂによれば、第１タンク１３の電磁弁６ａが逆止弁の機能を併せ持っているので、第１の実施の形態における連絡用配管３３に配設された逆止弁３３ａを省略することができる。
【００７８】
以上、本発明の第１及び第２の実施の形態について説明したが、本発明は前記した実施の形態には限定されない。例えば、第１及び第２の実施の形態では、燃料電池ＦＣに水素ガスを供給するための高圧ガス貯蔵装置Ａ，Ｂを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、天然ガスを燃料とするエンジンに天然ガスを供給するものであってもよい。
【００７９】
また、第１及び第２の実施の形態では、第１タンク１０，１３及び第２タンク２０を有する高圧ガス貯蔵装置Ａ，Ｂを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３以上のタンクを有するものであってもよい。また、このような３以上のタンクを有する高圧ガス貯蔵装置は、水素ガス（燃料ガス）の最下流側に配置されるタンク（以下、「最下流側タンク」という）にのみ減圧弁が配設されるとともに、タンクを連絡する連絡用配管を有していればよい。このような高圧ガス貯蔵装置は、例えば、図７に示すように、最下流側タンク１５の上流に配置されるタンク１６，１６同士が、配管３０で並列に接続されていてもよいし、図示しないが直列に接続されていてもよい。
【００８０】
また、第１の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置Ａでは、逆止弁３３ａが連絡用配管３３に配設されているが、本発明は、これに限定されるものではなく、第１タンク１０の排出穴３に逆止弁２ａが配設されたものであってもよい。
【００８１】
また、第１の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置Ａでは、第２充填用配管３４と連絡用配管３３とが相互に常時、連通するように接合されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２充填用配管３４と連絡用配管３３とが三方切り替え弁３６（図２中、点線で示す）を介して接合されていてもよい。
【００８２】
このような高圧ガス貯蔵装置Ａでは、水素ガスを第２タンク２０に充填する際に、図２に示すように、第２充填用配管３４から連絡用配管３３を介して第２タンク２０に向けて水素ガスが流通するように三方切り替え弁３６を切り替えればよい。また、第１タンク１０の水素ガスを、第２タンク２０を介して燃料電池ＦＣ（図１参照）に向けて供給する際に、第１タンク１０と第２タンク２０とが連絡用配管３３を介して連通するように三方切り替え弁３６を切り替えればよい。このような高圧ガス貯蔵装置Ａによれば、水素ガスを第２タンク２０に充填する際に、連絡用配管３３から第１タンク１０には水素ガスが流入しないので、連絡用配管３３に配設した逆止弁３３ａは省略することができる。なお、前記三方切り替え弁３６の切り替えは、手動で行うものであってもよいし、電磁的に行うものであってもよい。
【００８３】
また、第１及び第２の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置Ａ，Ｂでは、ＥＣＵが、第１タンク１０，１３内の温度Ｔ１と、第２タンク２０内の温度Ｔ２との温度差が所定値以上になったと判断した場合（図４に示すステップＳ５のＮＯ）に、ＥＣＵから水素ガス供給装置ＨＧの制御部ＨＣに向けてガス供給停止信号が出力されるようになっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、このガス供給停止信号に代えてガス流量低減信号がＥＣＵから出力されるように構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】第１の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置を搭載した燃料電池自動車の概略図である。
【図２】第１の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置の構成図である。
【図３】図１の高圧ガス貯蔵装置のブロック図である。
【図４】第１の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置の構成図である。
【図６】図５の高圧ガス貯蔵装置のブロック図である。
【図７】他の実施の形態に係る高圧ガス貯蔵装置を搭載した燃料電池自動車の概略図である。
【図８】従来の高圧ガス貯蔵装置の構成図である。
【符号の説明】
【００８５】
７      減圧弁
１０    第１タンク
１３    第１タンク
２０    第２タンク
３１    第１充填用配管
３２    供給用配管
３３    連絡用配管
３４    第２充填用配管
３５    連絡用配管
３６    充填用配管
ＦＣ    燃料電池（燃料ガスの供給先）
Ｐ      圧力センサ
【図１】
2005053358.tif 000003
【図２】
2005053358.tif 000004
【図３】
2005053358.tif 000005
【図４】
2005053358.tif 000006
【図５】
2005053358.tif 000007
【図６】
2005053358.tif 000008
【図７】
2005053358.tif 000009
【図８】
2005053358.tif 000010