(57)【要約】【課題】  タンクの水素ガス貯蔵容量が所定の値以下になったら検出できる水素ガス供給装置を提供する。【解決手段】  水素ガスを貯蔵するための水素吸蔵合金が充填されている複数のタンク２、１３と、該複数のタンクから水素ガスを取り出すためのガス供給管５、７、８を具備する水素ガス供給装置であって、複数のタンクのうちの少なくとも一つのタンク１３は他のタンク２と水素ガス貯蔵容量が異なり、該水素ガス貯蔵容量の異なる複数のタンクの物理量を検出する検出手段３、１２と、検出された物理量から複数のタンクの水素ガス貯蔵容量を求め、該複数のタンクの水素ガス貯蔵容量から使用中の全タンクの水素ガス残量が所定の値以下になったことを検出する制御手段１０を有する水素ガス供給装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスを貯蔵するための水素吸蔵合金が充填されている複数のタンクと、該複数のタンクから水素ガスを取り出すためのガス供給管を具備する水素ガス供給装置であって、複数のタンクのうちの少なくとも一つのタンクは他のタンクと水素ガス貯蔵容量が異なり、該水素ガス貯蔵容量の異なる複数のタンクの物理量を検出する検出手段と、検出された物理量から複数のタンクの水素ガス供給状態を求め、該複数のタンクの水素ガス供給状態から使用中の全タンクの水素ガス残量が所定の値以下になったことを検出する制御手段を有することを特徴とする水素ガス供給装置。
【請求項２】
前記複数のタンクのうち水素ガス貯蔵容量が少ないタンクの水素ガス貯蔵容量を基準として、全タンクの水素ガス残量が所定の値以下になったことを検出することを特徴とする請求項１記載の水素ガス供給装置。
【請求項３】
前記物理量はタンクの温度、タンク内部の圧力またはタンク内部の電気伝導度、または、タンクの温度の時間変化、タンク内部の圧力の時間変化、またはタンク内部の電気伝導度の時間変化であることを特徴とする請求項１または２記載の水素ガス供給装置。
【請求項４】
前記検出手段はタンクと着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の水素ガス供給装置。
【請求項５】
前記検出手段はタンクと一体に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の水素ガス供給装置。
【請求項６】
水素ガスを貯蔵するための水素吸蔵合金が充填されている複数のタンクと、該複数のタンクから水素ガスを取り出すためのガス供給管を具備する水素ガス供給装置であって、複数のタンクは水素ガス貯蔵容量が同じであり、かつ少なくとも一つのタンクは水素ガス貯蔵容量が小さい貯蔵タンクを介してガス供給管に接続されており、該水素ガス貯蔵容量が同じの複数のタンクと貯蔵タンクの物理量を検出する検出手段と、検出された物理量から複数のタンクの水素ガス供給状態を求め、該複数のタンクの水素ガス供給状態から使用中の全タンクの水素ガス残量が所定の値以下になったことを検出する制御手段を有することを特徴とする水素ガス供給装置。
【請求項７】
前記貯蔵タンクの水素ガス貯蔵容量を基準として、全タンクの水素ガス残量が所定の値以下になったことを検出することを特徴とする請求項６記載の水素ガス供給装置。
【請求項８】
前記物理量はタンクおよび貯蔵タンクの温度、タンク内部の圧力またはタンク内部の電気伝導度、または、タンクの温度の時間変化、タンク内部の圧力の時間変化、またはタンク内部の電気伝導度の時間変化であることを特徴とする請求項６または７記載の水素ガス供給装置。
【請求項９】
前記検出手段はタンクと着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかの項に記載の水素ガス供給装置。
【請求項１０】
前記検出手段はタンクと一体に設けられていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかの項に記載の水素ガス供給装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかの項に記載の水素ガス供給装置と、該水素ガス供給装置から供給される水素ガスを燃料として発電する燃料電池とを有することを特徴とする燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクに貯蔵し水素ガスを供給するための水素ガス供給装置に関し、特に水素ガスの貯蔵残量が所定の値以下になったことを検知できる水素ガス供給装置、およびそれを用いた燃料電池装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、地球温暖化防止やエネルギー問題の解決のため、燃料電池の研究開発が広く行なわれている。燃料電池用の燃料としては、水素が注目されており、燃料電池を普及させるためには、貯蔵や供給装置など、水素利用技術の開発も重要な課題である。
【０００３】
出力１００Ｗ以下の携帯用燃料電池としては、水素を燃料として利用した固体高分子膜型の燃料電池が提案されている。例えば、携帯用の燃料電池として、水素を燃料とした固体高分子型の燃料電池で、ノートパソコンなどの機器の電源として、リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池等の二次電池の代わりに搭載できる燃料電池が特許文献４に開示されている。
【０００４】
携帯用燃料電池の場合、燃料用の水素を貯蔵する方法としては、安全性を考慮して、水素吸蔵合金を充填した水素タンクが良く使われる。
燃料電池を使用するとき、燃料残量の検出は、非常に重要な課題である。燃料としてメタノールなどの液体燃料を使用する場合は、燃料タンクの一部を透明にし、目視により、メタノール残量を確認することもできる。しかし、燃料として水素を用いて、水素タンクに水素を貯蔵した場合、燃料残量を目視により確認することができない。
【０００５】
水素吸蔵合金を用いて水素を貯蔵した時の水素残量を求める方法について、特許文献１には、水素を燃料として動作する燃料電池について、水素燃料電池の出力電圧の低下を検出し、それにより水素燃料タンクの水素残量の減少を検出する方法が開示されている。
【０００６】
特許文献２では、水素吸蔵合金を用いて水素を貯蔵供給する水素貯蔵供給装置に関して、水素吸蔵合金を内蔵した複数の水素貯蔵タンクに水素を貯蔵しておく。水素を供給する際は、一つの水素貯蔵タンクの圧力を検出して水素供給が終了した時点で、順次、水素を供給するタンクを他の水素貯蔵タンクに切り替える。これにより、水素供給済みの水素貯蔵タンクの数から水素残量を求める方法が開示されている。
【０００７】
また、液体燃料について、目視以外の方法で、燃料タンクの燃料残量を測定する方法がある。特許文献３には、燃料タンク内に複数の液室をもうけ、各液室内の燃料残量を検出することにより、燃料タンクの姿勢にかかわらず残量を正確に測定できる燃料残量測定装置に関する発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２５２０１４号公報
【特許文献２】特開２００１−２９５９９６号公報
【特許文献３】特開２００５−９８８３８号公報
【特許文献４】特開平９−２１３３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
水素吸蔵合金に貯蔵された水素は、一般に、水素吸蔵合金内の水素残量（水素吸蔵量）がある値以下になるまでは、一定の圧力（放出圧）で放出されるが、水素残量がある値以下になると、急激に放出圧が低下して、水素放出を終了する。したがって、燃料電池の水素燃料を、水素貯蔵合金を用いて水素燃料タンクに貯蔵した場合、水素燃料タンクからの水素放出圧低下により、燃料電池の出力電圧が低下した後では、水素燃料タンクから放出される水素の量は極めて少量である。
【０００９】
そのため、特許文献１の方法で、水素残量を検出しようとすると、燃料が無くなる直前になって、初めて残量が少なくなったことがわかるだけである。そのために、あらかじめ設定した値（例えば、残量が水素貯蔵総量の５０％、１０％など）の残量検出はできないため、燃料電池の残量検出としては、はなはだ不十分である。
【００１０】
また、特許文献２の方法では、複数の水素貯蔵タンクのそれぞれに、水素取り出し用の開閉弁をとりつけ、ある水素貯蔵タンクの水素供給が終了すると、速やかに開閉弁を操作して、他の水素貯蔵タンクからの水素供給に切り替える必要がある。そのために、開閉弁の設置や開閉弁の自動操作のため装置が大型化し、装置の製造コストも大きくなる問題がある。また、水素を供給する水素貯蔵タンクの切り替えは、水素貯蔵タンクからの水素放出圧が低下すると同時に行うが、水素貯蔵タンクの切り替え時に、水素供給量（水素放出圧力）が一時的に低下することがある。そのために、燃料電池などの他の装置と組み合わせて使用した場合、水素供給量が不安定になる問題がある。
【００１１】
特許文献３の方法は、液体燃料を使用したときの残量検出方法であり、水素吸蔵合金中の水素残量の検出は、全く考慮されておらず、水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵タンクの残量検出用には、全く利用できない。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、タンクの水素ガス貯蔵容量が所定の値以下になったことを検出できる水素ガス供給装置、およびそれを用いた燃料電池装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
即ち、本発明は、水素ガスを貯蔵するための水素吸蔵合金が充填されている複数のタンクと、該複数のタンクから水素ガスを取り出すためのガス供給管を具備する水素ガス供給装置であって、複数のタンクのうちの少なくとも一つのタンクは他のタンクと水素ガス貯蔵容量が異なり、該水素ガス貯蔵容量の異なる複数のタンクの物理量を検出する検出手段と、検出された物理量から複数のタンクの水素ガス供給状態を求め、該複数のタンクの水素ガス供給状態から使用中の全タンクの水素ガス残量が所定の値以下になったことを検出する制御手段を有することを特徴とする水素ガス供給装置である。
【００１４】
前記複数のタンクのうち水素ガス貯蔵容量が少ないタンクの水素ガス貯蔵容量を基準として、全タンクの水素ガス残量が所定の値以下になったことを検出することが好ましい。
前記物理量はタンクの温度、タンク内部の圧力またはタンク内部の電気伝導度、または、タンクの温度の時間変化、タンク内部の圧力の時間変化、またはタンク内部の電気伝導度の時間変化であることが好ましい。
【００１５】
前記検出手段はタンクと着脱可能に設けられていることが好ましい。
前記検出手段はタンクと一体に設けられていることが好ましい。
また、本発明は、水素ガスを貯蔵するための水素吸蔵合金が充填されている複数のタンクと、該複数のタンクから水素ガスを取り出すためのガス供給管を具備する水素ガス供給装置であって、複数のタンクは水素ガス貯蔵容量が同じであり、かつ少なくとも一つのタンクは水素ガス貯蔵容量が小さい貯蔵タンクを介してガス供給管に接続されており、該水素ガス貯蔵容量が同じの複数のタンクの物理量を検出する検出手段と、検出された物理量から複数のタンクの水素ガス供給状態を求め、該複数のタンクの水素ガス供給状態から使用中の全タンクの水素ガス残量が所定の値以下になったことを検出する制御手段を有することを特徴とする水素ガス供給装置である。
【００１６】
前記貯蔵タンクの水素ガス貯蔵容量を基準として、全タンクの水素ガス残量が所定の値以下になったことを検出することが好ましい。
前記物理量はタンクおよび貯蔵タンクの温度、タンク内部の圧力またはタンク内部の電気伝導度、または、タンクの温度の時間変化、タンク内部の圧力の時間変化、またはタンク内部の電気伝導度の時間変化であることが好ましい。
【００１７】
前記検出手段はタンクと着脱可能に設けられていることが好ましい。
前記検出手段はタンクと一体に設けられていることが好ましい。
さらに、本発明は、上記の水素ガス供給装置と、該水素ガス供給装置から供給される水素ガスを燃料として発電する燃料電池とを有することを特徴とする燃料電池装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、タンクの水素ガス貯蔵容量が所定の値以下になったら検出できる水素ガス供給装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の第一の水素ガス供給装置は、水素ガスを貯蔵するための複数のタンクと、タンク中の水素ガスを取り出すためのガス供給管から構成されている、水素ガスを供給する供給装置であって、前記複数のタンクの中には水素吸蔵合金が充填されており、複数のタンクのうち、少なくとも一つのタンクは他のタンクと水素ガス貯蔵容量が異なり、容量の異なるタンク間で物理量の違いを検出する検出手段と、検出された物理量から複数のタンクの水素ガス供給状態を求め、該複数のタンクの水素ガス供給状態から使用中の全タンクの水素ガス残量が所定の値以下になったことを検出する制御手段を有することを特徴とする。
【００２０】
例えば、水素ガス貯蔵容量が異なる複数のタンクから同時に水素ガスを供給し、水素ガス貯蔵容量の小さいタンクが空になったことを該タンクからの水素ガス供給停止により検出して、全タンクの残量が少なくなったことを検出する。
【００２１】
また、本発明の第二の水素ガス供給装置は、水素ガスを貯蔵するための複数のタンクと、タンク中の水素ガスを取り出すためのガス供給管から構成されている、水素ガスを供給する水素ガス供給装置であって、前記複数のタンクは、水素ガス供給装置とは着脱可能な構造になっており、前記複数のタンクの中には水素吸蔵合金が充填されており、前記複数のタンクは互いに大きさが同じであり、前記複数のタンクのうち、少なくとも一つのタンクは、該タンクのガス供給管の途中に水素を貯蔵するための貯蔵タンクが設けられており、前記複数のタンクにおいて、該貯蔵タンクが設けられているガス供給管と接続しているタンクと、該貯蔵タンクが設けられていないガス供給管と接続しているタンクとの間で物理量の違いを検出する検出手段と、検出された物理量から複数のタンクの水素ガス供給状態を求め、該複数のタンクの水素ガス供給状態から使用中の全タンクの水素ガス残量が所定の値以下になったことを検出する制御手段を有することを特徴とする。
【００２２】
例えば、水素ガス貯蔵容量が等しい複数のタンクと、それらのうちの一部のタンクとのみ接続された水素吸蔵圧力の小さな貯蔵タンクとを有する水素ガス供給装置であり、水素ガス貯蔵容量が等しい複数のタンクで、貯蔵タンクと接続しているタンクの水素が空になったことを、該タンクからの水素ガス供給が停止したことをもとに判定し、水素全タンクの残量が少なくなったことを検出する。
【００２３】
さらに、本発明は、水素ガスを燃料として発電する燃料電池と、上記の水素ガス供給装置を有することを特徴とする燃料電池装置である。
【実施例】
【００２４】
実施例１
図１は、本発明の実施例１の水素ガス供給装置の構成を表すブロック図である。図中１は水素ガス供給装置であり、水素を貯蔵するための２つのタンク（第１タンク２と第２タンク１３）、および以下で示すその他の付属機器から構成されている。タンクの内部には、水素吸蔵合金が充填されており、効率よく多量の水素を貯蔵することができる。本実施例における水素吸蔵合金としては、水素が吸蔵・放出できる吸蔵合金であればどのようなものでも使用できる。例えば、ＡＢ５系のＬａＮｉ５、ＭｍＮｉ５、ＣａＮｉ５、ＡＢ２系のＴｉＭｎ１．５、ＡＢ系のＴｉＦｅ、ＢＣＣ系のＴｉ１０Ｖ１４．５Ｃｒ１２．５Ｍｎ３などが使用できる。
【００２５】
２つのタンクは、水素が貯蔵されているときは、同じ圧力で水素が放出されるが、貯蔵できる水素の量は異なっており、第１タンクの水素貯蔵容量をＶ１、第２タンクの水素貯蔵容量をＶ２とし、Ｖ１＞Ｖ２とする。ここで、水素貯蔵量とは、タンクから取り出せる水素ガスの量のことで、水素吸蔵合金と結合し、水素ガス供給装置の使用条件下では、水素吸蔵合金から放出されない水素は含まない。このような、２つのタンクは、異なる大きさのタンクに、同じ水素吸蔵合金を同じ充填密度で充填することにより容易に実現できる。ただし、その他にも、２つのタンク間で、水素吸蔵合金の充填量や、使用する水素吸蔵合金の種類や、水素を充填するときの水素の充填量を変更して、同じ圧力で水素を放出し、かつ水素貯蔵量がことなれば、いかなる方法で実現してもよい。
【００２６】
各タンク中の水素は、ガス供給管５、８を経由し、混合器６で、一つの水素ガス流にまとめられた後、ガス供給管７から、図示していない他の装置（例えば、燃料電池の発電セル部）に水素を供給する。
【００２７】
３は第１タンク２の物理量を検出する検出手段である第１センサーである。１２は第２タンク１３の物理量を検出する検出手段である第２センサーである。第１タンク２および第２タンク１３の物理量から、タンクから水素が供給されているか、いないかの状態（水素供給状態）が求められる。各センサーが検出した信号は、信号線４を経由して制御手段１０に送られる。制御手段１０では、各センサーからの信号をもとに、水素の残量状態を判定し、それに応じた信号を信号端子９から出力する。制御手段１０による、水素残量判定処理については、第３図の説明で詳述する。
【００２８】
各センサー３、１２が各タンク２、１３の水素供給状態を検出する方法は、タンクの水素放出に伴う吸蔵合金の温度や、タンク内の圧力、タンク内の電気伝導度、などの物理量を検出する方法や、これらの物理量の時間変化を検出する方法がある。物理量の検出は、少なくとも、タンク内の水素が放出され、水素供給が停止したことが判別できる方法であれば、どのような検出方法でも良く、必ずしも、タンク内に残っている水素の絶対量または相対量を検出できる必要はない。
【００２９】
制御手段１０では、各センサー３、１２の出力の差に基づいて、一方の水素タンクから水素が提供されなくなったことを判別するので、外気温やその他外部環境の影響を最低限にして、精度よくタンクの水素が放出されつくしたことを検出することができる。
【００３０】
図２は、実施例１における水素ガス供給装置の外観を説明するための斜視図である。図中、図１と同じ構成要素には同じ番号を振っており、説明を省略する。本図で示すように、水素ガス供給装置の第１タンクと第２タンクは、一つの大きなタンクを、内壁１００で、２つの区画に分離して構成した構造になっている。なお、内壁１００は、タンクの強度を保つ働きもすることにより、燃料タンクを製造するときのコスト増加を最低限にしている。
【００３１】
図３は、実施例１における制御手段の処理を説明するためのフローチャートである。あらかじめ水素ガス供給装置の各タンク２、１３に水素を充填しておく。水素ガス供給装置の使用を開始すると、制御手段１０は、水素ガス供給装置の水素残量が十分にあることを示す信号Ｆを信号端子９から出力する（ステップＳ０１）。次に、各センサーの値をもとに各タンクからの水素供給状態を判定する（ステップＳ０２）。水素ガス供給装置の水素を使用していくと、水素ガス貯蔵量が少ない第２タンクの水素が先に無くなる。第２タンクの水素残量が無くなり、水素供給が停止した場合（ＹＥＳの場合）、信号端子９からの出力信号を水素残量が所定値以下になったことを示すＭに変更する（ステップＳ０３）。
【００３２】
出力信号がＭに変わった場合、水素ガス供給装置の水素残量Ｖは、
Ｖ＝Ｖ１−Ｖ２
となり、水素残量が、Ｖ１−Ｖ２以下になったことがわかる。従って，２つのタンクの水素貯蔵量を調整することにより、所望の水素残量以下になったときに、出力信号をＦからＭに変更し、所望の残量以下になったことを検出することができる。
【００３３】
例えば、水素残量が水素ガス供給装置に貯蔵できる水素貯蔵量の１０％以下になったことを検出できるようにするためには、第２タンクの水素貯蔵量Ｖ２を第１タンクの水素貯蔵量Ｖ１の８２％、すなわち、以下のように設定すればよい。
【００３４】
Ｖ２＝０．８２×Ｖ１
このとき、出力信号がＦからＭに変わる時点での水素残量の割合（水素残量／水素ガス供給装置の水素貯蔵総量）ｒは、
ｒ＝（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｖ１＋Ｖ２）＝（Ｖ１−０．８２Ｖ１）／（Ｖ１＋０．８２  Ｖ１）＝０．１
となり、水素残量が水素貯蔵総量の１０％になったとき、出力信号がＭに切り替わる。
【００３５】
実施例２
実施例１では，２つのタンクを用いることにより、水素残量が所望の値以下か以上か、の１段階で検出できる水素ガス供給装置を示した。水素残量の検出を複数の段階に分けて検出する水素ガス供給装置も、本発明で実施することができる。その例として、２段階で水素残量を検出する水素ガス供給装置の実施例を実施例２として示す。
【００３６】
図４は本発明の実施例２の水素ガス供給装置の構成を表すブロック図である。図中、実施例１と同じ構成要素には同じ番号を振っており，説明を省略する。本実施例では、水素ガス供給装置は３つのタンクから構成されており、１６は第３タンク、１５は第３タンクの水素ガス供給状態を検出するための第３センサーである。なお、第一タンク、第二タンク、第三タンクの水素貯蔵量をそれぞれ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３とし、それぞれのタンクのサイズは，Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３とする。Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の水素貯蔵量については、図５で詳述する。
【００３７】
図５は、実施例２における制御手段１０の処理を説明するためのフローチャートである。あらかじめ水素ガス供給装置の各タンク２、１３、１６に水素を充填しておく。水素ガス供給装置の使用を開始すると、制御手段１０は、水素ガス供給装置の水素残量が十分にあることを示す信号Ｆを信号端子９に出力する（ステップＳ１１）。次に、各センサーの値をもとに第３タンクの水素ガス供給状態を判定する（ステップＳ１２）。各タンクの水素貯蔵量は、第１タンク、第２タンク、第３タンクの順に少なくなっているので（Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３）、水素ガス供給装置の水素を使用していくと、水素貯蔵量がもっとも少ない第３タンクの水素が最初になくなる。第３タンクの水素残量が無くなり、水素供給が停止した場合（ＹＥＳの場合）、信号端子９からの出力信号を水素残量が第一の所定値以下になったことを示すＭ１に変更する（ステップＳ１３）。
【００３８】
出力信号がＭ１に変わった場合、貯蔵装置の水素残量Ｖは、
Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ２−２Ｖ３
となる。
【００３９】
次に、各センサーの値をもとに第２タンクの水素ガス供給状態を判定する（ステップＳ１４）。さらに貯蔵装置の水素の使用を続け、第２タンクの水素残量が無くなり、水素供給が停止した場合（Ｙｅｓの場合）、信号端子９からの出力信号を水素残量が第二の所定値以下になったことを示すＭ２に変更する（ステップＳ１５）。出力信号がＭ２に変わった場合、水素ガス供給装置の水素残量Ｖは、
Ｖ＝Ｖ１−Ｖ２
となる。
【００４０】
たとえば、水素残量のチェックを水素ガス供給装置全体に貯蔵できる総量の５０％（第１の所定置）と１０％（第２の所定値）になったとき行うとした場合、Ｖ２の水素貯蔵量をＶ１の７９％、Ｖ３の水素貯蔵量をＶ１の３６％、すなわち、以下のとおりにする。
【００４１】
Ｖ２＝０．７９Ｖ１
Ｖ３＝０．３６Ｖ１
このようにすると信号端子９の信号がＦからＭ１に変わるときに残っている水素残量の割合ｒ１（水素残量／水素ガス供給装置の水素貯蔵総量）および、信号端子９の信号がＭ１からＭ２に変わるときに残っている水素残量の割合ｒ２は、それぞれ、
ｒ１＝（Ｖ１＋Ｖ２−２×Ｖ３）／（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）＝０．５
ｒ２＝（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）＝０．１０
となり、信号端子９の出力信号により、水素残量が水素貯蔵総量の５０％以下、１０％以下になったことを検出することができる。
【００４２】
実施例３
実施例１では、燃料タンクの水素残量を検出するためのセンサー３、１２は、タンク２、１３に直接接触してタンクと一体化して作られていたが、センサーは、タンクとは、別な装置に設けて本発明を実施することもできる。この実施例を実施例３として説明する。
【００４３】
図６は、本発明の実施例３の水素ガス供給装置と水素ガス供給装置を内蔵した外部装置の構成を表すブロック図である。図中、実施例１と同じ構成要素には同じ番号を振っており、説明を省略する。
【００４４】
図中、１７は実施例３における水素ガス供給装置で、１８は水素ガス供給装置を内蔵した外部装置である。２、１３は、実施例１と同様に、水素貯蔵量が異なる２つのタンク（それぞれ、第１タンクと第２タンク）であり、それぞれの水素貯蔵量をＶ１、Ｖ２とし、Ｖ１＞Ｖ２とする。
【００４５】
２０は第１タンク２の物理量を検出する検出手段である第１センサーである。２１は第２タンク１３の物理量を検出する検出手段である第２センサーである。両センサーとも外部装置１８に設置されている。第１タンク２および第２タンク１３の物理量から、タンクから水素が供給されているか、いないか（水素供給状態）が求められる。このようなセンサーとしては、タンクからの水素放出に伴う吸蔵合金の温度変化を、タンクの表面温度から測定する方法や、タンクからの水素放出に伴うタンク内部の電気伝導度変化をタンク表面から測定する方法がある。物理量の検出は、少なくとも、タンク内の水素が放出され、水素供給が停止したることが判別できる方法であれば、他のいかなる方法でもよい。
なお、両センサー２０、２１は、各タンクの物理量検知が好適にできる位置に設置されている。
【００４６】
１０は外部装置に設置された制御手段であり、各センサー２０、２１からの信号をもとに、各タンクの水素残量を判定し、それに応じて表示ランプ２２の表示を変更し、水素残量を表示する。
【００４７】
図７は実施例３における水素ガス供給装置と外部装置の外観を説明するための斜視図、図８は実施例３における水素ガス供給装置と外部装置を説明するための断面図である。本実施例では、水素ガス供給装置と燃料電池セル部を組み合わせた、燃料電池システムにより、外部装置（デジタルカメラ）を動作させる場合について説明する。
【００４８】
図中、２３は水素を燃料として発電する燃料電池セル部であり、２４は燃料電池セル部が発電するときに必要となる空気を取り込むための通気孔である。水素ガス供給装置１７から燃料電池セル部２３への水素供給は、周知の技術でおこなっており、説明を省略する。２６は、燃料電池システムを収納するための燃料電池収納ケース内壁であり、２５は燃料電池システムを外部装置の内部に装着するための開閉扉である。図８に示すように、センサー２０、２１は、燃料電池収納ケース内壁２６に設置されており、燃料電池システムが外部装置に装着されたとき、各センサーは、対応する各タンク２、１３の水素残量を検出するのに好適な位置に置かれるようになっている。
【００４９】
実施例３における制御手段１０の処理の説明は、実施例１における制御手段の処理を説明するためのフローチャート（図３）と同等である。
本実施例では、水素ガス供給装置に水素残量を検出するためのセンサー、および制御手段１０を備える必要がないので、その分、低いコストで水素ガス供給装置を製造することが可能となる。
【００５０】
実施例４
実施例１〜３では、水素貯蔵量が異なる複数の水素貯蔵タンクから同時に水素を取り出し、各水素貯蔵タンクの水素が無くなる時期の違いから、水素残量をもとめた。
【００５１】
本発明を実施する上では、複数の水素タンクは、必ずしも一体化して製造する必要はないが、独立した、別々のタンクとした場合、サイズの異なるタンクが必要であると、タンク間に互換性がなくなり、運用上、不便になる問題がある。
【００５２】
実施例４では、水素貯蔵量の同じ２つのタンクを用いて、水素残量を検出する、水素ガス供給装置を説明する。
図９は、実施例４の水素ガス供給装置の構成を表すブロック図である。図中、実施例１と同じ構成要素には同じ番号を振っており、説明を省略する。２は水素を貯蔵するための第１タンクで、１３は水素を貯蔵するための第２タンクである。各タンクは共に水素吸蔵合金を用いて水素を貯蔵しており、同じ容器サイズで水素貯蔵量も同じである。また各タンクは、水素タンク取り付け手段２８で水素ガス供給装置とは着脱可能な構造となっている。３、１２は、それぞれ各タンク２、１２の物理量を検出するためのセンサーであり、タンクが着脱できるように、タンク表面から残量を検出する機能を有する。この、物理量から、各タンクから水素が供給されているか、いないか（水素供給状態）が求められる。このようなセンサーとしては、タンクからの水素放出に伴う吸蔵合金の温度変化を、タンクの表面温度から測定する方法や、タンクからの水素放出に伴うタンク内部の電気伝導度変化をタンク表面から測定する方法がある。物理量の検出は、少なくとも、タンク内の水素が放出され、水素供給が停止したることが判別できる方法であれば、他のいかなる方法でもよい。。
【００５３】
２７は第２タンクに貯蔵されていた水素の一部を貯蔵するための貯蔵タンクであり、第２タンクが水素ガス供給装置に装着されたとき、ガス供給管で連通するように構成さえている。貯蔵タンクの機能は、図１２のフローチャートの説明で詳述する。貯蔵タンクの内部には、水素を小さな容器で効率的に貯蔵するために、水素吸蔵合金が充填されていてもよい。ただし、貯蔵タンク内の水素吸蔵合金の水素吸蔵に伴う水素放出圧力は、同条件下で、各タンク２、１３の水素吸蔵合金の水素放出圧力より小さいものとする。
【００５４】
図１０は実施例４における水素ガス供給装置の外観を説明するための斜視図である。図中２９は、水素ガス供給装置の筐体である。また、制御手段１０は、水素貯蔵装置の筐体内の適当な場所に設置され、図１０では、省略している。
【００５５】
図１１は、実施例４における水素ガス供給装置を使用した燃料電池システムを説明するための斜視図である。図中、２３は燃料電池のセル部であり、ガス供給管７から供給される水素を利用して発電をおこなう。
【００５６】
図１２は、実施例４における制御手段１０の動作を説明するためのフローチャートである。
水素ガス供給装置の使用開始前は、貯蔵タンク２７の水素は空になっている。また、各タンク２、１３は、水素をあらかじめ定められた所定の満杯量まで充填したのち、水素ガス供給装置に装着する。満杯のときに１つのタンクで貯蔵できる水素の量をＶ１とする。
【００５７】
タンクを水素ガス供給装置に装着すると、第２タンクは貯蔵タンクと連通しているため、第２タンク内の水素の一部は、貯蔵タンクに移動し、その分、第２タンク内に貯蔵されている水素残量は減少する。貯蔵タンク内には、水素貯蔵量を増やすために、水素吸蔵合金を充填しておいてもよい。水素吸蔵合金を充填している場合は、前述のように、第２タンクの水素吸蔵合金より、水素放出圧力が小さい水素吸蔵合金を用いているので、第２タンクと貯蔵タンクを連通した場合、第２タンクの水素の一部は、貯蔵タンクの水素吸蔵合金に吸蔵される。
【００５８】
貯蔵タンクに蓄えられる水素の量をＷとすると、貯蔵水素の一部が貯蔵タンクに移動した後の、第２タンクに残っている水素の量をＶ２は、以下のとおりとなる。
Ｖ２＝Ｖ１−Ｗ
水素ガス供給装置を使用開始すると、最初に、制御手段１０は、水素ガス供給装置の水素残量が十分にあることを示す信号Ｆを信号端子９に出力する（ステップＳ２１）。次に、各センサーの値をもとに各タンク２，１３の水素供給状態を判定する（ステップＳ２２）。水素ガス供給装置の水素を使用していくと、第１タンクに比べて水素貯蔵量が少ない第２タンクの水素が先に少なくなる。第２タンクは貯蔵タンク２７と連通しているが、第２タンクからの水素放出圧力が低下し、水素を放出しつくす直前までは、貯蔵タンク２７には水素が貯蔵されている。ステップＳ２２では、第２タンクからの水素供給が停止した場合（ＹＥＳの場合）、信号端子９に水素残量が所定値以下になったことを示すＭを出力する（ステップＳ２３）。
【００５９】
出力信号がＭに変わった場合、貯蔵装置の水素残量Ｖは、
Ｖ＝２Ｖ１−２Ｖ２＝２Ｗ
となり、水素残量が、２Ｗ以下になったことがわかる。
【００６０】
また、このときの水素残量の割合ｒ（水素残量／水素ガス供給装置の水素貯蔵総量）は、以下のとおりとなる。
ｒ＝２Ｗ／２Ｖ１＝Ｗ／Ｖ１
したがって、タンクの水素貯蔵量と貯蔵タンクの水素貯蔵量を調整することにより、所望の水素残量以下になった時、出力信号をＦからＭに変更し、所望の残量検出をすることができる。
【００６１】
例えば、水素残量が水素ガス供給装置に貯蔵できる水素貯蔵量の１０％以下になったことを検出できるようにするためには、貯蔵タンクの水素貯蔵量Ｗを第１タンクの水素貯蔵量Ｖ１の１０％、すなわち、以下のように作ればよい。
【００６２】
Ｗ＝０．１×Ｖ１
このとき、出力信号がＦからＭに変わる時点での水素残量の割合ｒは、
ｒ＝Ｗ／Ｖ１＝０．１
となり、水素残量が水素貯蔵量の１０％になったとき、出力信号がＭに切り替わる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の水素ガス供給装置は、簡単な構造で、水素残量が所望の値以下になったことを検出できるので、燃料電池用の燃料タンク等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施例１の水素ガス供給装置の構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１における水素ガス供給装置の外観を説明するための斜視図である。
【図３】本発明の実施例１における制御手段の処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の実施例２の水素ガス供給装置の構成を表すブロック図である。
【図５】本発明の実施例２における制御手段の処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施例３の水素ガス供給装置と水素ガス供給装置を内蔵した外部装置の構成を表すブロック図である。
【図７】本発明の実施例３における水素ガス供給装置と外部装置の外観を説明するための斜視図である。
【図８】本発明の実施例３における水素ガス供給装置と外部装置を説明するための断面図である。
【図９】本発明の実施例４の水素ガス供給装置の構成を表すブロック図である。
【図１０】本発明の実施例４における水素ガス供給装置の外観を説明するための斜視図である。
【図１１】本発明の実施例４における水素ガス供給装置を使用した燃料電池システムを説明するための斜視図である。
【図１２】本発明の実施例４における制御手段の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１  水素ガス供給装置
２  第１タンク
３  第１センサー
４  信号線
５  ガス供給管
６  混合器
７  ガス供給管
８  ガス供給管
９  信号端子
１０  制御手段
１２  第２センサー
１３  第２タンク
１４  ガス供給管
１５  第３センサー
１６  第３タンク
１７  水素ガス供給装置
１８  外部装置
２２  表示ランプ
２３  燃料電池セル部
２４  通気孔
２５  燃料電池収納ケース開閉扉
２６  燃料電池収納ケース内壁
２７  貯蔵タンク
２８  水素タンク取り付け手段
２９  水素貯蔵装置筐体
１００  内壁
【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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【図１１】
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【図１２】
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