(57)【要約】      （修正有）【課題】  水素燃料電池作動車両の有効積載容積の減少を抑制しつつ充分な走行可能距離を実現可能な燃料供給法及び装置を提供する。【解決手段】  未反応燃料中の水素供給物質から水素を遊離する触媒反応によって再循環可能な反応済み燃料を生じつつ水素から電気エネルギーを生成する水素消費要素又は燃料電池を備えた車両に燃料を供給するに際し、第１貯留室３から未反応燃料を取り出し、第１貯留室３から隔離された少なくとも１つの第２貯留室４へ反応済み燃料を充填し、更に未反応燃料が取り出されて空いた分の第１貯留室３の容積を反応済み燃料の貯留に利用する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未反応燃料中の水素供給物質から水素を遊離する触媒反応によって再循環可能な反応済み燃料を生じつつ水素から電気エネルギーを生成する少なくとも１つの水素消費要素又は燃料電池を備えた車両のための燃料供給法であって、第１貯留室から未反応燃料を取り出し、第１貯留室から隔離された少なくとも１つの第２貯留室へ反応済み燃料を充填し、未反応燃料が取り出されて空いた分の第１貯留室の容積を反応済み燃料の貯留に少なくとも部分的に利用することを特徴とする水素燃料車両の燃料供給法。
【請求項２】
空間的に相互に隔離された複数の容器を前記貯留室として用いることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給法。
【請求項３】
直列に接続された少なくとも３つの容器を前記貯留室として用い、そのうちの少なくとも１つの第１容器から別の１つの第２容器を経由して未反応燃料を取り出しつつ、更に別の少なくとも１つの第３容器内に反応済み燃料を捕集し、この反応済み燃料を、前記少なくとも１つの第１容器から未反応燃料が完全に取り出されたのちに、前記第３容器から前記少なくとも１つの第１容器内に移送することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料供給法。
【請求項４】
未反応燃料中の水素供給物質から水素を遊離する触媒反応によって再循環可能な反応済み燃料を生じつつ水素から電気エネルギーを生成する少なくとも１つの水素消費要素又は燃料電池を備えた車両のための燃料の供給に用いる燃料容器であって、少なくとも１つの燃料注入口及び／又は排出口（５、６）と、少なくとも１つの燃料取り出し用管路（７）と、反応済み燃料と未反応燃料のために個別に割り当てられた２つの貯留室（３、４）と、これら２つの貯留室をいずれか一方の貯留室の容積が燃料の充填で増加するに伴い他方の貯留室の容積が相補的に減少するように相互に隔離する手段（９）とを備えたことを特徴とする燃料容器。
【請求項５】
前記２つの貯留室が可撓性の隔壁（９）によって相互に隔離されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料容器。
【請求項６】
全周に延在する容器継目（１０）を有し、この容器継目の領域で前記可撓性隔壁の全周が液密かつ気密に固定されていることを特徴とする請求項５に記載の燃料容器。
【請求項７】
主貯留室を構成する外側容器（２）と、主貯留室から液密かつ気密に隔離されて主貯留室の容積と相補的な容積変化が可能な副貯留室を主貯留室内に形成する可撓性の内側容器（１１）とを有することを特徴とする請求項４に記載の燃料容器。
【請求項８】
未反応燃料中の水素供給物質から水素を遊離する触媒反応によって再循環可能な反応済み燃料を生じつつ水素から電気エネルギーを生成する少なくとも１つの水素消費要素又は燃料電池を備えた車両のための燃料の供給に用いられる燃料収容装置であって、少なくとも１つの取り出し用容器（１２）と、この取出し用容器（１２）と連通しかつ燃料を取出し用容器内に移送するための手段を備えた少なくとも１つの貯留容器（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）と、オーバフロー管路を介して貯留容器（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）に接続された少なくとも１つの捕集用容器（１４）とを備えたことを特徴とする燃料収容装置。
【請求項９】
貯留容器（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）を取り出し用容器（１２）と捕集用容器（１４）に選択的に接続する方向切換弁を備えたことを特徴とする請求項８に記載の燃料収容装置。
【請求項１０】
少なくとも２つの追加の貯留容器（１３ｂ、１３ｃ）と、これら２つの追加貯留容器をそれぞれ取り出し用容器（１２）と捕集用容器（１４）に選択的に接続する方向切換弁とを備えたことを特徴とする請求項８又は９に記載の燃料収容装置。
【請求項１１】
個々の貯留容器（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）から取り出し用容器（１２）にそれぞれ燃料を送給する吸引ジェットポンプと、各吸引ジェットポンプを駆動するために取り出し用容器（１２）から燃料流を供給する還流管路（２８）とを備えたことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の燃料収容装置。
【請求項１２】
還流管路（２８）が取り出し用容器（１２）の取り出し用管路（７）から分岐していることを特徴とする請求項１１に記載の燃料収容装置。
【請求項１３】
取り出し用容器（１２）から各貯留容器（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）に通じる共通の還流管路（２８）と、各貯留容器から取り出し用容器（１２）に通じる共通の燃料供給管路（３０）とを備えたことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の燃料収容装置。
【請求項１４】
還流管路（２８）が圧力調整弁（２７）を介して取り出し用管路（７）に接続されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の燃料収容装置。
【請求項１５】
各貯留容器（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）と捕集用容器（１４）が燃料の移送方向に沿って直列に接続され、これら貯蔵容器と捕集用容器の各容積は、燃料移送方向に関してそれぞれ上流側に位置する容器が下流側の直後に接続されている容器内の未反応燃料の取り出し及び反応処理により生じる反応済み燃料の全量を収容できるように定められていることを特徴とする請求項８〜１４のいずれか１項に記載の燃料収容装置。
【請求項１６】
取り出し用容器（１２）と各貯留容器（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）がそれぞれ共通の充填管路（１５）に接続されていることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか１項に記載の燃料収容装置。
【請求項１７】
捕集用容器（１４）と各貯留容器（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）がそれぞれ共通の排出管路（１７）に接続されていることを特徴とする請求項９〜１６のいずれか１項に記載の燃料収容装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水素で作動する車両の燃料供給法とそれに使用する燃料容器及び燃料収容装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水素燃料電池で作動する車両の燃料供給方式として、燃料電池に必要な水素を純水素の形で車載貯留する方式がある。これに対して、別の方式として車両が作動している間に化学反応、即ち触媒反応によって水素を生成する方式があり、それによって安全面に関する利点が得られることが知られている。この反応に関しては、例えばいわゆる水素化硼素ナトリウム反応が公知である。この場合、燃料としては水素化硼素ナトリウム（NaBH４）の水溶液がある。水素化硼素ナトリウムを触媒に供給し、触媒反応によって水溶液中に純水素と硼酸ナトリウム（NaBO２）を遊離させる。工業的に純粋な水素は触媒の後段に設けられる燃料電池に直接供給することができる。燃料電池内では水素が空気中の酸素と反応し、例えば車両の原動機を駆動するための電気エネルギーを生じながら水となる。水素化硼素ナトリウムの触媒反応に際して生じる硼酸ナトリウムは、通常のプロセス技術に従って水素化硼素ナトリウムを形成するプロセスに再利用することができる。従って、反応で生じた硼酸ナトリウムを燃料電池の燃料に再利用するためには、この目的で車両に設けられる捕集用容器に捕集するようにすることが有利である。
【０００３】
本明細書において、未反応燃料とは例えば燃料電池のための水素を遊離するための触媒反応を受ける前の水酸化硼素ナトリウムなどの水素供給物質を含む水素成分全般を簡潔に意味するものであり、また反応済み燃料とは同様に触媒反応後の水素成分全般を簡潔に意味し、これは場合によって反応後燃料と呼ぶこともある。
【０００４】
例えば自動車の燃料タンクの常用容積を燃料の貯留に用いると、水素燃料自動車では、利用可能な燃料供給量で定まる走行可能距離は炭化水素を燃焼する内燃エンジンを搭載した自動車よりも相対的に短くなる。また、水素化硼素ナトリウム触媒反応プロセスを利用する場合は、反応済み燃料、即ち、前述のように水素化硼素ナトリウムの触媒反応で生じた硼酸ナトリウム水溶液のための相応する貯留容積を付加的に準備する必要があり、この付加的な貯留容積は自動車の有効全積載容積を減じることになる。
【０００５】
燃料の貯留に利用できる容積をできるだけ効率的に利用できるようにするには、未反応燃料、即ち水素化硼素ナトリウムを極力高濃度の形態で準備することが望ましい。硼酸ナトリウムは水溶液中で２０重量％を超える濃度となると沈殿するので、２０重量％の濃度の水素化硼素ナトリウム水溶液を触媒ユニットへ供給するのが適切である。従って、これよりも高い濃度の水素化硼素ナトリウム水溶液を貯留する場合は、触媒ユニットへ通す前に水を添加すべきである。この目的に対しては触媒ユニットの上流側に混合器が設け、この混合器を介して水素化硼素ナトリウム溶液を触媒にとって望ましい希釈度で供給する。この場合、混合器に供給される水は燃料電池からの排気から取り出される。排気中に含まれる水蒸気は冷却器の凝縮器で凝縮されて混合器に供給される。このような燃料供給方式においては、例えば１００Ｌの３０％水素化硼素ナトリウム水溶液を未反応燃料として使用すると、約１１５Ｌの２０％硼酸ナトリウム水溶液が反応済み燃料として生じる。この場合、反応済み燃料の捕集と貯留にかなり大きな容積が必要となり、これによって自動車の走行可能距離又は有効積載容積のいずれかが犠牲となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、例えば燃料電池のような水素消費要素で作動する車両における燃料供給方式として、特に車両の有効積載容積の減少をごく僅かに抑制しながらも充分な走行可能距離を実現できる適切な燃料供給を達成可能とする燃料供給法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明によれば、未反応燃料中の水素供給物質から水素を遊離する触媒反応によって再循環可能な反応済み燃料を生じつつ水素から電気エネルギーを生成する少なくとも１つの水素消費要素又は燃料電池を備えた車両のための燃料供給法において、第１貯留室から未反応燃料を取り出し、第１貯留室から隔離された少なくとも１つの第２貯留室へ反応済み燃料を充填し、未反応燃料が取り出されて空いた第１貯留室の容積を付加的に反応済み燃料の貯留に少なくとも部分的に利用することによって解決される。
【０００８】
本発明の基本理念は、本来的に未反応燃料の貯留用に設けられる貯留室の少なくとも一部の容積を、そこから燃料が取り出された後には反応済み燃料の貯留に用いる点にある。このような貯留室容積の運用方式によれば、未反応燃料の貯留と反応済み燃料の貯留に必要な全容積を最適値に減らすことが可能である。
【０００９】
本発明の方法の好適な特徴に従って、例えば水素燃料電池で作動する車両における利用可能な構造空間を最適に活用しようとする場合、燃料を貯留するために例えば空間的に相互に隔離された複数の容器又はタンクを貯留室として用いることは好ましいことである。
【００１０】
本発明による方法の別の好適な実施形態では、前記燃料供給法において、直列に接続された少なくとも３つの容器を前記貯留室として用い、そのうちの少なくとも１つの第１容器から別の１つの第２容器を経由して未反応燃料を取り出しつつ、更に別の少なくとも１つの第３容器内に反応済み燃料を捕集し、この反応済み燃料を、前記少なくとも１つの第１容器から未反応燃料が完全に取り出されたのちに、前記第３容器から前記少なくとも１つの第１容器内に移送することを特徴としている。
【００１１】
車両の動作は次の燃料補給まで継続が保証されなければならないから、未反応燃料取り出し用の第２容器が反応済み燃料の貯留に利用できないことは容易に理解されるところである。更に、反応済み燃料は車両の作動開始直後に既に生じ、これを捕集しなければならないので、捕集用の第３容器の容積を未反応燃料の貯留又は補給に利用することもできない。
【００１２】
後述するように、設けるべき貯留室の数と容積寸法は、供給される未反応燃料の量に対して発生する反応済み燃料の量に応じて最適化することが望ましい。未反応燃料の供給量を基準（１００％）として約１１５％の量の反応済み燃料が生じる場合、本発明による方法を実施するに際して合計５つの燃料貯留室又は容器を用いると特に好適であることが判明している。
【００１３】
本発明は更に、前述の課題を解決するために、未反応燃料中の水素供給物質から水素を遊離する触媒反応によって再循環可能な反応済み燃料を生じつつ水素から電気エネルギーを生成する少なくとも１つの水素消費要素又は燃料電池を備えた車両のための燃料の供給に用いられる燃料容器であって、少なくとも１つの燃料注入口及び／又は排出口と、少なくとも１つの燃料取り出し用管路と、反応済み燃料と未反応燃料のために個別に割り当てられた２つの貯留室と、これら２つの貯留室をいずれか一方の貯留室の容積が燃料の充填で増加するに伴い他方の貯留室の容積が相補的に減少するように相互に隔離する手段とを備えたことを特徴とする燃料容器を提供する。
【００１４】
この燃料容器は、例えば可撓性の隔壁によって相互に隔離された２つの貯留室を有する一体容器とすることができる。この場合、両方の貯留室は可変容積を有し、両貯留室が可撓性の隔壁で隔離されているので、一方の貯留室が燃料の供給で容積を増加させると他方の貯留室が相補的に容積を減じ、このようにして容器の全容積を不変に維持しながら両貯留室が互いに相補的に容積を増減させることができる。
【００１５】
可撓性の隔壁は、例えば燃料容器が全周に延在する容器継目を有する場合、この容器継目の領域で全周を液密かつ気密に固定しておくことができる。この場合、燃料容器は全周フランジ領域で互いに溶接された一対の例えばプラスチック製半殻体で構成することができ、可撓性の隔壁は容器半殻体同士の全周フランジ接合面に挟んで継目溶接と共に一体に溶接固定することができる。
【００１６】
別の選択肢として、主貯留室を構成する外側容器と、主貯留室から液密かつ気密に隔離されて主貯留室の容積と相補的な容積変化が可能な副貯留室を主貯留室内に形成する可撓性の内側容器とで燃料容器を構成することもできる。この場合、可撓性の内側容器は、剛性の外側容器の内部に収容配置された全体的又は部分的に可撓性の袋体、或いは周壁部が可撓性の蛇腹隔膜で構成された可変容積容器とすることができ、いずれにせよ可撓性の内側容器は、外側容器内の主貯留室から燃料が排出されるにつれて、内側容器内に送り込まれてくる燃料流により、主貯留室の空いた空間を埋めるように膨張して容積を増加できるものであればよい。
【００１７】
本発明は更に、未反応燃料中の水素供給物質から水素を遊離する触媒反応によって再循環可能な反応済み燃料を生じつつ水素から電気エネルギーを生成する少なくとも１つの水素消費要素又は燃料電池を備えた車両のための燃料の供給に用いられる燃料収容装置も提供し、この燃料供給装置は、前述の課題を解決するために、少なくとも１つの取り出し用容器と、この取出し用容器と連通しかつ燃料を取出し用容器内に移送するための手段を備えた少なくとも１つの貯留容器と、オーバフロー管路を介して貯留容器に接続された少なくとも１つの捕集用容器とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によれば、上記燃料収容装置は貯留容器を取り出し用容器と捕集用容器とに選択的に接続する方向切換弁を備えており、これにより貯留容器を反応済み燃料の貯留と未反応燃料の貯留及び送出とのどちらにも使用可能とすることを確保している。
【００１９】
燃料収容装置はまた、少なくとも２つの追加の貯留容器と、これら２つの追加貯留容器をそれぞれ取り出し用容器と捕集用容器に選択的に接続する方向切換弁とを備えていることが好ましい。既に冒頭で触れたように、全体として必要となる容積を有効活用する観点から、貯留容器は、取り出し用容器及び捕集用容器と合わせて、合計５つの容器からなる装置構成を形成するようにすることが最適である。
【００２０】
個々の貯留容器から取り出し用容器にそれぞれ燃料を送給するには吸引ジェットポンプを各貯留容器に付設することが好ましく、この場合、各吸引ジェットポンプを駆動するためには取り出し用容器から環流管路を介して燃料流を供給することができる。
【００２１】
このための還流管路は、例えば取り出し用容器の燃料取り出し用管路から分岐させることが可能である。
【００２２】
好適には、取り出し用容器から各貯留容器に通じる共通の還流管路を設け、各貯留容器から取り出し用容器に通じる共通の燃料供給管路を設けるとよい。
【００２３】
還流管路は、例えば圧力調整弁を介して取り出し用管路に接続してもよい。この場合、ポンプから送り込まれてくる燃料流のうち触媒ユニットに供給する必要のない過剰燃料流を圧力調整弁から還流管路に供給することが可能である。
【００２４】
特に有利な実施形態では、各貯留容器と捕集用容器が燃料の移送方向に沿って直列に接続され、これら貯蔵容器と捕集用容器の各容積は、燃料移送方向に関してそれぞれ上流側に位置する容器が下流側の直後に接続されている容器内の未反応燃料の取り出し及び反応処理により生じる反応済み燃料の全量を収容できるように定められている。
【００２５】
また、取り出し用容器と各貯留容器はそれぞれ共通の充填管路に接続してもよく、また捕集用容器と各貯留容器もそれぞれ共通の排出管路に接続することができる。
【００２６】
このように、各容器を直列接続した燃料収容装置における燃料の供給（充填）と排出はそれぞれ共通の管路を介して実行可能である。尚、ここで言う排出とは、反応済み燃料の廃棄を目的とした排出を意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の更なる特徴と利点を図示の実施例と共に詳述すれば以下の通りである。
【００２８】
図１は本発明の第１実施例に係る燃料容器を示しており、この燃料容器１は、２つの半穀体２をそのフランジ面同士で接合することにより全周に延在する容器継目１０を形成したプラスチック容器として構成され、内部に下側の第１貯留室３と上側の第２貯留室４とを有している。本実施例は水素燃料電池搭載自動車の燃料タンクとして好適であり、第１貯留室３は水素燃料電池のための未反応燃料を貯留するために供される。この実施例では水素化硼素ナトリウム（NaBH４）の３０％濃度水溶液が燃料として供給される。既に冒頭で説明したように、水素化硼素ナトリウム水溶液は未反応燃料として混合器を介して触媒ユニットに供給される。触媒ユニットの内部では、水素化硼素ナトリウムが水素を遊離させながら反応して硼酸ナトリウム（NaBO２）となり、この硼酸ナトリウムは、反応済み燃料として燃料容器１の第２貯留室４に捕集され貯留される。第１貯留室３は充填管路５に接続されており、他方、第２貯留室４は排出管路６に接続されている。第２貯留室４内に突出している排出管路６はその端部が曲がりやすい可撓性の構造となっており、それによって後述のように隔壁９が最下位に変位しても貯留室３に燃料が補給される前に貯留室４内の燃料を完全に排出できるようになっている。第１貯留室３内の未反応燃料は、底部に接続された取り出し用管路７を介して図示しないポンプにより触媒ユニットへ供給される。触媒ユニットから出てくる反応済み燃料は、環流管路８から第２貯留室４に戻される。第１貯留室３と第２貯留室４は、可撓性の隔壁９によって相互に液密かつ気密に隔離されている。
【００２９】
図１に示す状態は例えば水素供給ステーションなどの外部供給源から充填管路５を介して第１貯留室３に未反応燃料が充填されつつある状態である。図示のように、隔壁９の面積は燃料容器１に燃料が未充填の時に隔壁９が自重で重力方向に垂れ下がるように設計されている。換言すれば、隔壁９の面積は半穀体２同士の接合平面を囲む輪郭面積よりも実質的に大きな面積としてある。尚、隔壁９を含めて燃料容器１はブロー成形による一体的なプラスチック容器として構成することも可能である。
【００３０】
隔壁９は、燃料容器１に対して容器継目１０の領域で全周が液密かつ気密に固定されている。従って、第１貯留室３内に送り込まれた燃料の液面レベルが上昇すると、この上昇する液面によって隔壁９が図２に示すように持ち上げられる。図２は第１貯留室３内が未反応燃料で完全に満たされた状態の燃料容器１を示している。先に例示した数値例では水素化硼素ナトリウム触媒において未反応燃料よりも約１５％だけ多い反応済み燃料が生じるが、この場合、燃料容器１への燃料補給に際してはその全容積を新たな未反応燃料の貯留に供するのではなく、予測される反応済み燃料の発生量との差にほぼ相当する超過容積だけの自由空間が残されていなければならない。
【００３１】
さて、本実施例に係る燃料タンクを搭載した水素燃料電池自動車が作動状態にあって燃料は消費されている状態を図３に示す。この場合、第１貯留室３から未反応燃料が取り出されるにつれて隔壁９が重力の作用で下降し、この第１貯留室３の容積の減少下に伴って第２貯留室４の容積が相補的に拡大し、これに応じて第２貯留室４内に反応済み燃料を充填することができるようになる。
【００３２】
これらの貯留室内において反応済み燃料及び未反応燃料が揺れ動くと、いずれの場合も触媒反応なしに水素が遊離され得るので、貯留室３及び４にはそれぞれ図示しない通気ベント手段が付設されている。
【００３３】
図４は、本発明の第２実施例に係る燃料容器が示しており、図１の場合と同じ部材には同じ符号を付してある。この燃料容器１は第１実施例と同様に２つの半穀体２をそのフランジ面同士で接合することにより全周に延在する容器継目１０を形成したプラスチック容器として構成され、このプラスチック容器自体が外側容器を形成し、その内部に可撓性の内側容器１１が配置されている。内側容器１１の内部が第２貯留室４に相当し、この内側容器１１を囲む外側容器の内部空間が第１貯留室３に相当する。可撓性内側容器１１は、燃料容器１内の第１貯留室３から取り出し用管路７を介して燃料が排出される際に、取り出された燃料分の容積を補うように相補的に膨張することができる。内側容器は可撓性膜材の袋体、或いは外周壁を蛇腹構造とした可変容積容器として構成することができる。図４に示す実施例において、排出管路６は図１〜図３の実施例に示す還流管路８の機能も兼ねており、従って第２貯留室４への反応済み燃料の供給と該貯留室４からのその排出は単一の管路（６、８）を通して行われるが、勿論これら管路を別々の管路として構成してもよい。
【００３４】
図５〜図１０は、本発明の好適な実施例による燃料収容装置の概略構成を模式的に示している。この燃料収容装置は、未反応燃料を取り出すための取り出し用容器１２と、第１〜第３の３つの貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、捕集用容器１４との合計５つの容器を実質的に直列に接続して互いに連通させた容器配列を備えている。先ず図５は、装置全体構成のうち、簡略化のため主に充填管路、排出管路及び通気管路に関する系統を模式的に示している。自動車に燃料を補給する際には、外部から充填管路１５を介して取り出し用容器１２と各貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃに未反応燃料、即ち３０％水素化硼素ナトリウム水溶液が充填される。取り出し用容器１２と各貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃはそれぞれ充填用開閉弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを介して充填管路１５に接続されており、これら容器１２、１３ａ〜１３ｃに対する燃料補給は開閉弁１６ａ〜１６ｄの切換によって順次行うことができる。これは、例えばまず初めに開閉弁１６ａを開く一方で開閉弁１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを閉じておくことによって取り出し用容器１２に充填を行う。取り出し用容器１２に対する充填操作が完了したら、開閉弁１６ａを閉じる一方で開閉弁１６ｂを開いて貯留容器１３ａに対する充填操作を行い、以下、同様にして開閉弁１６ｃ〜１６ｄを順次選択的に開いて残りの貯留容器１３ｂ〜１３ｃに対する充填操作を行う。別のやり方として、燃料補給開始時に全て開閉弁１６ａ〜１６ｄを開いた状態で充填管路１５から燃料を送り込み、その後、各容器１２、１３ａ、１３ｂ、１３ｃの充填状態に応じて対応する開閉弁を閉じ、最終的に全ての開閉弁が閉じることによって充填管路１５内の液圧が上昇するので、これを通常のガソリンスタンドの場合と同様に水素燃料補給ノズルに連動する圧力感知自動シャットオフバルブで感知してノズルを閉じるようにしてもよい。既に冒頭で触れたように、本実施例による燃料収容装置でも充填管路１５からの未反応燃料の充填は先ず取り出し用容器１２と貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃに対してのみ行われ、捕集用容器１４には、これが未反応燃料の燃料補給操作の終了直後の時点から利用可能な状態となっていなければならないので、充填操作は行われない。ここで、個々の容器にそれぞれ対応して充填用開閉弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを割り当てる理由は、貯留容器のうちのどれか１つ、例えば貯留容器１３ｃが空となり、この空になった貯留容器１３ｃにのみ燃料を補給する必要がある一方で他の容器１２、１３ａ、１３ｂは補給の必要がない場合など、複数の貯留容器の個々に対して選択的な燃料補給を可能とするためであり、このようなことは当業者には容易に理解できることである。
【００３５】
以下に更に詳述するように、捕集用容器１４と複数の貯留容器１３ａ〜１３ｃは反応済み燃料の貯留にも利用可能であるが、各貯留容器への反応済み燃料の導入は、それぞれ個々の貯留容器毎に完全に空になってから初めて可能である。自動車の燃料容器に燃料を補給する以前に捕集用容器１４及び場合によっては１つ以上の貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃから未反応燃料を排出しておかなければならない。捕集用容器１４からの燃料の排出は、この捕集用容器に再び未反応燃料を充填できるようにするために必要である。各貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃからの燃料の排出は、その容積を再び未反応燃料の再充填に利用できるようにするために必要である。ここで、「排出」とは反応済み燃料の除去及び廃棄に対して用い、一方、「取り出し」は車両の作動に必要なエネルギー発生を目的とした未反応燃料の送給に対して用いている。以上のような理由で、捕集用容器１４と貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃは共通の排出管路１７により互いに接続されており、このうち各貯留１３ａ、１３ｂ、１３ｃはそれぞれ排出用開閉弁１８ａ、１８ｂ、１８ｃを介して排出管路１７に接続されている。
【００３６】
これらの容器１４、１３ａ、１３ｂ、１３ｃが反応済み燃料で満たされると、直ちに排出管路１７及び排出用開閉弁１８ａ、１８ｂ、１８ｃを介してこれら容器に対する排出操作が行われる。本装置を搭載した燃料電池自動車の作動の継続を保証する必要があることから、取り出し用容器１４には上記各容器に次の燃料補給が行われるまで反応済み燃料を充填することはできない。全ての容器１２、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１４は、いずれも通気管路１９を介して液滴除去容器２０に接続されている。通気管路１９を介して到来する水素流中の凝縮液滴は液滴除去容器内で捕集することができ、捕集された凝縮液は管路２１を介して捕集用容器１４に戻される。一方、液滴除去容器２０内で液滴を除去された気体水素（H２）は、その後段に設けられた触媒ユニット２３に供給される。
【００３７】
図６は、図５に示した実施例の変形例を示しており、充填管路と排出管路が単一の共通充填兼排出管路２２で置き換えられている点が相違する。この共通管路２２は充填兼排出用開閉弁２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを介して各容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１４に接続されている。
【００３８】
図７〜図１０を参照して本装置を搭載した燃料電池自動車の種々の作動状況における燃料の流れを以下に説明する。
【００３９】
図７は、容器１２、１３ａ、１３ｂ、１３ｃが未反応燃料で完全に満たされている状態の自動車作動状況における燃料の流れを示している。この場合、取り出し用容器１２からは水素の生成と自動車の作動エネルギーの発生を目的として未反応燃料が取り出されている。前述のように、未反応燃料は水素化硼素ナトリウムの形で燃焼又は燃料電池内でのエネルギー生成を目的に水素を遊離させながら硼酸ナトリウムに変換され、反応後の硼酸ナトリウムは捕集用容器１４内で捕集される。取り出し用容器１２と捕集用容器１４との間に好ましくは３つの貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃが直列に接続されている。取り出し用容器１２はそれぞれ貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃから持続的に燃料の供給を受けている。燃料の消費によって順次空になる貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃはそれに応じて反応済み燃料を受け入れるのに利用可能となり、これに応じて反応済み燃料が捕集用容器１４からそれぞれ空き容積の生じた貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃに選択的に送り込まれる。この過程を以下に詳述する。
【００４０】
即ち、取り出し用容器１２からの燃料は取り出し用管路７を介して燃料ポンプ２４により混合器２５に送給される。取り出し用容器１２内の未反応燃料は水溶液中に３０容量％のNaBH４を含有している。この未反応燃料は混合器２５内で水の添加により２０重量％の濃度に希釈される。既に冒頭で述べたように、この水は燃料電池の排気から凝縮して得たものを利用する。希釈された未反応燃料は混合器２５から触媒ユニット２６に達し、触媒ユニット内では純水素（H２）が分離されながら硼酸ナトリウム（NaBO２）が生成される。触媒ユニットから出てくる硼酸ナトリウム水溶液は、図１〜４に示した還流管路８に相当する管路を介して捕集用容器１４に集められる。触媒ユニットへ送り込まれなかった過剰分の燃料流は取り出し用管路７に分岐接続された圧力調整弁２７を介して共通の還流管路２８へ導かれ、還流管路２８から各貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃに再び供給される。この場合、各貯留容器１３ａ、ｂ、ｃは還流用開閉弁２９ａ、１９ｂ、２９ｃを介して還流管路２８に接続されている。図７に示した状態では還流管路２８を介して貯留容器１３ｃに燃料の還流が生じている。貯留容器１３ｃでは、この燃料の還流を利用して図示しない吸引ジェットポンプが駆動され、このポンプが貯留容器１３ｃから各貯留容器に共通の燃料供給管路３０を介して取り出し用容器１２に未反応燃料を送り込んでいる。貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃはそれぞれ方向切換弁３１ａ、３１ｂ、３１ｃを介して燃料供給管路３０に接続されている。方向切換弁３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、各貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃを燃料供給管路３０との接続から選択的に捕集用容器１４に連通させるようにオーバフロー管路３２にも接続されている。
【００４１】
この場合、還流用開閉弁２９ａ、２９ｂ、２９ｃ及び方向切換弁３１ａ、３１ｂ、３１ｃの制御は、各容器１４、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１２内に設けられた図示しない液面検出器の検出信号に基づいて予めプログラムされた図示しない制御システムにより電気的に実行される。
【００４２】
貯留容器１３ｃは、それが完全な排出完了状態に至るまで取り出し用容器１２に燃料を供給する。その後、還流用開閉弁２９ｃが閉じられる。
【００４３】
次いで方向切換弁３１ｃが切り換えられ、捕集用容器１４から貯留容器１３ｃへのオーバフロー管路３２が開かれる。方向切換弁３１ｃがこの切換位置のときは貯留容器１３ｃから燃料供給管路３０に至る接続は遮断されており、この状況が図８に示してある。この状態においては、管路８を介して捕集用容器１４に流入する反応済み燃料は貯留容器１３ｃ内にオーバフローすることができる。ポンプ２４から還流管路２８を介して圧送される燃料が貯留容器１３ｂ内に配置された吸引ジェットポンプを駆動し、この吸引ジェットポンプは貯留容器１３ｂが排出完了状態になるまで燃料供給管路３０を介して取り出し用容器１２に燃料を送給する。貯留容器１３ｂが排出完了状態になると、該容器１３ｃ内の図示しない液面検出器が検出信号を生じ、それに応じて方向切換弁３１ｃが切り換えられて貯留容器１３ｃから燃料供給管路３０に至る接続が閉じられ、代わりにオーバフロー管路３２に至る接続が開かれる。このような方向切換弁の動作に基づいて反応済み燃料が図９に示すように捕集用容器１４から貯留容器１３ｂ内に移送される。この状態においては貯留容器１３ａが取り出し用容器１２に燃料を供給しており、一方、反応済み燃料はオーバフロー管路３２を介して捕集用容器１４から貯留容器１３ｂ内に直接流入する。方向切換弁３１ｃはオーバーフロー管路３２と貯留容器１３ｃとの接続を完全に閉じており、従って貯留容器１３ｃは反応済み燃料の流れに関しては橋絡されている。
【００４４】
最後に、図１０は反応済み燃料が捕集用容器１４から貯留容器１３ａに移送される状態を示している。取り出し用容器１２からの燃料の還流は、この取り出し用容器に対して直接行われている。
【００４５】
各容器はいずれも互いに異なる内容積のものである。図５〜１０示されているように、捕集用容器１４が最大の内容積を有している。即ち、捕集用容器１４は、貯留容器１３ｃ内の未反応燃料全量の完全な触媒反応から生じる反応済み燃料の全量を捕集用容器１４内に収容できるように貯留容器１３ｃよりも大きめの内容積に設計されている。また、貯留容器１３ｃは、その前段の貯留容器１３ｂ内の未反応燃料全量の完全な触媒反応から生じる反応済み燃料の全量を貯留容器１３ｃ内に収容できるように貯留容器１３ｂよりも大きめの内容積に設計されている。同様に燃料容器１３ｂも、その前段の貯留容器１３ａ内の未反応燃料全量の触媒反応から生じる反応済み燃料の全量を貯留容器１３ｂ内に収容できるように貯留容器１３ａよりも大きめの内容積に設計されている。そして最後に燃料容器１３ａも、取り出し用容器１２内の未反応燃料全量の完全な触媒反応から生じる反応済み燃料の全量を貯留容器１３ａ内に収容できるように取り出し用容器１４よりも大きめの内容積に設計されている。
【００４６】
取り出し用容器１２と貯留容器１３ａ、１３ｂ、１３ｃはプラスチック製のものとすることが好ましい。触媒ユニット２６を通過して出てくる反応済み燃料は比較的高温であるので除熱する必要があり、従って捕集用容器１４は、プラスチック材よりも熱伝導性の良好な例えば金属等の材料で構成するなど、除熱対策を施した構造とすることが好ましい。但し、捕集用容器１４に戻されてくる反応済み燃料を捕集用容器の手前で別の冷却装置によってプラスチック材料の耐熱温度より低温に冷却できる場合は、捕集用容器１４をプラスチック材料で構成してもよいことは述べるまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明を自動車用燃料供給装置に適用した場合の第１実施形態による燃料容器の概略構成を示す模式断面図である。
【図２】図１に示す燃料容器の燃料充填状態（満タン状態）における同様の断面図である。
【図３】同じく自動車の作動中における上記燃料容器の同様の断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による自動車用燃料容器の概略構成を示す模式断面図である。
【図５】本発明に係る燃料供給装置の構成のうち、簡略化のため充填管路、排出管路及び通気管路についての系統を模式的に示す構成図である。
【図６】本発明に係る燃料供給装置において燃料の充填と排出に単一の管路を用いる場合の変形配置例を模式的に示す構成図である。
【図７】自動車が第１の作動状態にあるときの本発明に係る燃料供給装置における燃料の流れを模式的に示す構成図である。
【図８】自動車が別の第２の作動状態にあるときの本発明に係る燃料供給装置における燃料の流れを模式的に示す構成図である。
【図９】自動車が更に別の第３の作動状態にあるときの本発明に係る燃料供給装置における燃料の流れを模式的に示す構成図である。
【図１０】自動車が更に別の第４の作動状態にあるときの本発明に係る燃料供給装置における燃料の流れを模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１：燃料容器
２：半殻体
３：第１貯留室
４：第２貯留室
５：充填管路
６：排出管路
７：取り出し用管路
８：環流管路
９：隔壁
１０：フランジ部
１１：可撓性内側容器
１２：取り出し用容器
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ：貯留容器
１４：捕集用容器
１５：充填管路
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ：充填用開閉弁
１７：排出管路
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ：排出用開閉弁
１９：通気管路
２０：液滴除去容器
２１：管路
２２：充填兼排出管路
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ：充填兼排出用開閉弁
２３：触媒ユニット
２４：燃料ポンプ
２５：混合器
２６：触媒ユニット
２７：圧力調整弁
２８：還流管路
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ：還流用開閉弁
３０：燃料供給管路
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ：燃料供給用方向切換弁
３２：オーバフロー管路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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