(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を貯蔵することが可能な水素貯蔵合金を備える燃料貯蔵手段と、貯蔵された水素を燃料ガスとして用いる燃料電池とを搭載する電気自動車に、水素を供給する水素製造充填装置であって、
原燃料を改質して水素リッチガスを生成する改質手段と、
前記改質手段で生成した水素リッチガスから水素を分離して水素ガスを得る水素純化手段と、
前記水素純化手段で分離した水素ガスを、前記水素吸蔵合金に貯蔵するため前記燃料貯蔵手段に供給する水素供給手段と
を備える水素製造充填装置。
【請求項２】
請求項１記載の水素製造充填装置であって、
前記水素供給手段によって前記燃料貯蔵手段に水素を供給する際に、前記燃料貯蔵手段に生じる熱量によって昇温した所定の流体を前記電気自動車より取り出す熱量利用手段を備える
水素製造充填装置。
【請求項３】
前記熱量利用手段は、前記燃料貯蔵手段に生じる熱量によって昇温した所定の流体を前記改質手段に導入し、前記燃料貯蔵手段に生じた熱量を前記昇温させた流体を介して前記原燃料の改質反応に利用可能とする
請求項２記載の水素製造充填装置。
【請求項４】
水素を燃料ガスとして用いる燃料電池と、水素ガスを貯蔵可能な燃料貯蔵手段とを搭載する電気自動車に、水素を供給する水素製造充填装置であって、
原燃料を改質して水素リッチガスを生成する改質手段と、
前記改質手段で生成した水素リッチガスから水素を分離して水素ガスを得る水素純化手段と、
前記水素純化手段で分離した水素ガスを蓄える水素ガス貯蔵手段と、
該水素ガス貯蔵手段に蓄えられた水素ガス量を検出する水素ガス量検出手段と、
該水素ガス量検出手段が検出した水素ガス量に応じて前記改質手段および前記水素純化手段を駆動し、前記水素ガス貯蔵手段内に所定量の水素ガスを貯蔵する水素ガス貯蔵量制御手段と、
前記水素ガス貯蔵手段に蓄えた水素ガスを、前記燃料貯蔵手段に供給する水素供給手段と
を備える水素製造充填装置。
【請求項５】
水素を燃料ガスとして用いる燃料電池と、水素ガスを貯蔵可能な燃料貯蔵手段とを搭載する電気自動車に、水素を供給する水素製造充填装置であって、
原燃料を改質して水素リッチガスを生成する改質手段と、
前記改質手段で生成した水素リッチガスから水素を分離して水素ガスを得る水素純化手段と、
前記水素純化手段で分離した水素ガスを、前記燃料貯蔵手段に供給する水素供給手段と、
前記電気自動車が備える燃料貯蔵手段における水素残量に関する情報を入力する水素残量入力手段と、
該水素残量入力手段によって入力された前記水素残量に関する情報に基づいて、前記改質手段および前記水素純化手段の動作を制御して所定量の水素ガスを生成させて、該所定量の水素ガスを前記水素供給手段を介して前記燃料貯蔵手段に供給可能にする水素ガス充填量制御手段と
を備える水素製造充填装置。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか記載の水素製造充填装置であって、
前記原燃料は、炭化水素を主成分とし、各家庭に供給される商用ガスであり、
該商用ガスの配管に接続して前記原燃料を取り込み可能にする接続手段を備える
水素製造充填装置。
【請求項７】
水素を燃料ガスとして用いる燃料電池と、水素ガスを貯蔵可能な燃料貯蔵手段とを搭載する電気自動車に、水素を供給する水素製造充填装置であって、
原燃料を改質して水素リッチガスを生成する改質手段と、
前記改質手段で生成した水素リッチガスから水素を分離して水素ガスを得る水素純化手段と、
前記水素純化手段で分離した水素ガスを、前記燃料貯蔵手段に供給する水素供給手段とを備え、
前記電気自動車とは別体で形成された水素製造充填装置。
【請求項８】
請求項７記載の水素製造充填装置であって、さらに、
前記原燃料を前記水素製造充填装置の内部に導入すると共に、前記原燃料を導入する外部との間で着脱可能な第１の接続部と、
前記原燃料を改質して水素リッチガスを生成する際に要する水を、前記水素製造充填装置の内部に導入すると共に、前記水を導入する外部との間で着脱可能な第２の接続部と、を備え、
前記水素供給手段は、前記電気自動車との間で着脱可能な第３の接続部を備える
水素製造充填装置。
【請求項９】
請求項８記載の水素製造充填装置であって、
該水素製造充填装置を形成する本体部は、その外表面に、該水素製造充填装置の持ち運びを容易にする持ち手部を備える
水素製造充填装置。
【請求項１０】
水素を燃料ガスとして搭載して燃料電池から供給される電力によって駆動力を得る電気自動車に備えられた所定の接続箇所に接続可能に形成され、所定の水素供給装置に取り付けて用いられるコネクタであって、
前記水素供給装置が前記電気自動車に水素を供給するための水素供給路における前記水素供給装置側の端部と、
前記電気自動車において水素を貯蔵するために設けられた燃料タンク内の水素残量に関する情報を前記水素供給装置に伝える信号線における前記水素供給装置側の端部とを備え、
前記電気自動車が備える前記所定の接続箇所に接続することによって、前記水素供給路と前記信号線とを、前記コネクタが備える前記各端部において前記水素供給装置と前記電気自動車との間で同時に接続可能とする
コネクタ。
【請求項１１】
水素を燃料ガスとして用いる燃料電池を搭載し、該燃料電池から得られる電力によって車両としての駆動力を得る電気自動車であって、
水素吸蔵合金を備え、該水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって前記燃料ガスとしての水素を貯蔵する燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段に水素ガスを充填する際に該燃料貯蔵手段に生じる熱量によって所定の流体を昇温させる流体昇温手段と、
該流体昇温手段によって昇温した流体を、前記電気自動車外部に導く熱量放出手段と
を備える電気自動車。
【請求項１２】
前記熱量放出手段は、前記流体昇温手段によって昇温した流体を、請求項３記載の水素製造充填装置に導入する流体導入手段である
請求項１１記載の電気自動車。
【請求項１３】
水素を燃料ガスとして用いる燃料電池を搭載し、該燃料電池から得られる電力によって車両としての駆動力を得る電気自動車であって、
前記燃料ガスとしての水素を貯蔵する燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段における水素残量を検出する水素残量検出手段と、
該水素残量検出手段が検出した水素残量に関する情報を、前記燃料貯蔵手段に水素を供給する所定の水素供給装置に対して伝達可能にする水素残量伝達手段と
を備える電気自動車。
【請求項１４】
水素を燃料ガスとして用いる燃料電池を搭載し、該燃料電池から得られる電力によって車両としての駆動力を得る電気自動車と、原燃料を改質して水素を生成し、生成した水素を前記電気自動車に供給する水素製造充填装置とを備える電気自動車システムであって、
前記電気自動車は、
水素吸蔵合金を備え、該水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって前記燃料ガスとしての水素を貯蔵する燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段に水素ガスを充填する際に該燃料貯蔵手段に生じる熱量を、所定の流体を介して前記電気自動車外部に排出する熱量放出手段とを備え、
前記水素製造充填装置は、
前記電気自動車の前記熱量放出手段が前記所定の流体を介して排出した熱量を利用して、前記原燃料の改質を行なう改質手段を備える
電気自動車システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素製造充填装置および電気自動車に関し、詳しくは、原燃料を改質して水素リッチガスを生成し、この水素リッチガスの純度を高めて水素ガスを製造し、製造した水素ガスを電気自動車に供給する水素製造充填装置と、この水素製造充填装置から供給された水素ガスを搭載し、水素ガスを燃料ガスとして燃料電池による発電を行なって車両としての駆動力を得る電気自動車とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気自動車としては、車両としての駆動力を得るための電源として燃料電池を備え、この燃料電池を用いて発電を行なうための燃料である水素または水素を生成するための原燃料を積載するものが種々知られている。水素を積載する電気自動車では、水素を圧縮気体としてボンベに充填したり、あるいは水素吸蔵合金に吸蔵させるなどの方法によって水素を積載している。このように水素を積載する電気自動車は、燃料電池の電極に供給される燃料ガスが純度の非常に高い水素ガスであるため、燃料電池を運転する際に高い発電効率を得ることができ、燃料電池の小型化を図ることができる。また、純度の非常に高い水素ガスを用いるため、電気自動車内で種々の反応が進行する過程において有害物質を生成してしまうことがなく、電気自動車を走行させることによって環境を汚染してしまうことがない。
【０００３】
一方、水素を生成するための原燃料を積載する電気自動車としては、原材料としてメタノールなどの炭化水素を積載し、さらに、この原燃料を改質して水素リッチガスを生成する改質反応を行う改質器を搭載するものが知られている（例えば、特開平２−１７４５０３号公報など）。このように原燃料と改質器とを搭載する電気自動車は、特に原燃料としてメタノールなどの液体燃料を用いる場合には、一回の燃料補給で電気自動車が走行可能な距離が気体燃料を積載する場合に比べて長くなるという長所を有する。さらに、炭化水素などの原材料は、気体水素に比べて輸送などの際の取り扱いが容易で安全であるという利点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水素を燃料として積載する電気自動車に関しては、ボンベに充填したり水素吸蔵合金に吸蔵させるための水素を広く流通させて容易に入手可能とすることが困難であることが、電気自動車普及上の問題として指摘されている。特に気体水素は取り扱いが容易でなく、大量の気体水素を手軽に輸送し貯蔵するためには解決すべき課題は多い。水素の輸送や貯蔵に水素吸蔵合金を用いれば取り扱いは容易となるが、現在知られている水素吸蔵合金はいずれも希少な金属であるため非常に高価であり、水素の輸送や貯蔵のための手段をすべて水素吸蔵合金を用いて構成するという方法も実現が困難である。いずれの方法で水素の輸送や貯蔵を行なうにしても、水素を燃料として直接電気自動車に供給するためには、安定した水素の流通体制を新たに確立する必要がある。
【０００５】
原燃料としてメタノールなどの炭化水素を電気自動車に積載する場合には、原燃料を改質する課程で一酸化炭素や窒素酸化物などの有害物質を微量ながら生じてしまうという問題がある。特に一酸化炭素は、環境を汚染するだけでなく、燃料電池の触媒に吸着して電池反応を阻害してしまうという不都合を生じる。また、改質器で原燃料を改質しながら走行する構成の電気自動車では、負荷の大きさ（走行状態）に応じて燃料電池と改質器の運転状態を調節し、燃料電池に供給する燃料の量と燃料電池における発電量とを増減する必要があり、制御が複雑になる。さらに、上記負荷の大きさに応じて改質器の運転状態を調節するため、改質器で進行する改質反応の効率は必ずしも最適な状態とはならず、エネルギが無駄になるおそれがある。また、原燃料の改質反応においては所定量の二酸化炭素が生じてしまうが、このように所定量の二酸化炭素を含有する水素リッチガスを燃料ガスとして用いる場合には、水素ガスを燃料ガスとして用いる場合に比べて燃料電池における電気化学反応の効率が不十分となるおそれがあった。
【０００６】
本発明の水素製造充填装置および電気自動車は、こうした問題を解決し、燃料に関して特別な流通体制の新たな確立を要することなく、環境を汚染しない水素をより手軽に取り扱って燃料として電気自動車に積載することを目的としてなされ、次の構成を採った。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の第１の水素製造充填装置は、
水素を貯蔵することが可能な水素貯蔵合金を備える燃料貯蔵手段と、貯蔵された水素を燃料ガスとして用いる燃料電池とを搭載する電気自動車に、水素を供給する水素製造充填装置であって、
原燃料を改質して水素リッチガスを生成する改質手段と、
前記改質手段で生成した水素リッチガスから水素を分離して水素ガスを得る水素純化手段と、
前記水素純化手段で分離した水素ガスを、前記水素吸蔵合金に貯蔵するため前記燃料貯蔵手段に供給する水素供給手段と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
以上のように構成された本発明の第１の水素製造充填装置は、原燃料を改質して水素リッチガスを生成し、生成した水素リッチガスから水素を分離して水素ガスを得て、この水素ガスを、水素を燃料ガスとして用いる燃料電池と共に電気自動車に搭載された水素ガスを貯蔵可能な燃料貯蔵手段に供給する。この水素製造充填装置から前記電気自動車が備える燃料貯蔵手段に供給された水素ガスは、前記燃料貯蔵手段において水素吸蔵合金に吸蔵されることによって貯蔵される。
【０００９】
このような本発明の第１の水素製造充填装置によれば、水素を燃料ガスとして要する燃料電池を搭載する電気自動車に水素を供給するために、新たに水素の流通体制を確立する必要がなく、原燃料の入手が可能であれば任意の場所において水素を製造し、製造した水素を電気自動車に供給することが可能となる。また、本発明の第１の水素製造充填装置によれば、電気自動車が搭載する燃料電池に供給する燃料ガスとして純度の高い水素ガスを用いることができる。原燃料を改質した水素リッチガスは所定量の二酸化炭素等を含有するが、純度の高い水素ガスを燃料ガスとして用いるならば、前記水素リッチガスを燃料ガスとして用いる場合に比べて燃料電池における電気化学反応の効率を向上させることができ、高いエネルギ効率を実現できる。
【００１０】
本発明の水素製造充填装置において、
前記水素供給手段によって前記燃料貯蔵手段に水素を供給する際に、前記燃料貯蔵手段に生じる熱量によって昇温した所定の流体を前記電気自動車より取り出す熱量利用手段を備えることとしても良い。
【００１１】
このような水素製造充填装置では、水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際に生じる熱量によって所定の流体が昇温され、昇温した所定の流体は、水素製造充填装置が備える熱量利用手段によって前記電気自動車より取り出される。従って、電気自動車に水素ガスを供給する際に燃料貯蔵手段において生じた熱量を、電気自動車および水素製造充填装置の外部に取り出して利用することが可能となる。
【００１２】
ここで、前記熱量利用手段は、前記燃料貯蔵手段に生じる熱量によって昇温した所定の流体を前記改質手段に導入し、前記燃料貯蔵手段に生じた熱量を前記昇温させた流体を介して前記原燃料の改質反応に利用可能とする構成も好ましい。
【００１３】
このような構成とすれば、電気自動車に水素ガスを供給する際に燃料貯蔵手段において生じた熱量を、前記改質手段で進行する前記原燃料の改質反応に利用することができる。ここで、改質反応への利用の方法としては、前記流体として水を用い、前記燃料貯蔵手段に生じた熱量によって昇温したこの水を前記原燃料に加えて改質反応に供する方法を挙げることができる。このような場合には、前記燃料貯蔵手段に生じた熱量を無駄にしてしまうことがなく、また、改質反応に先立って水を添加された前記原燃料を蒸発・加熱するために要する熱量を削減することができる。
【００１４】
また、本発明の第２の水素製造充填装置は、水素を燃料ガスとして用いる燃料電池と、水素ガスを貯蔵可能な燃料貯蔵手段とを搭載する電気自動車に、水素を供給する水素製造充填装置であって、
原燃料を改質して水素リッチガスを生成する改質手段と、
前記改質手段で生成した水素リッチガスから水素を分離して水素ガスを得る水素純化手段と、
前記水素純化手段で分離した水素ガスを蓄える水素ガス貯蔵手段と、
該水素ガス貯蔵手段に蓄えられた水素ガス量を検出する水素ガス量検出手段と、
該水素ガス量検出手段が検出した水素ガス量に応じて前記改質手段および前記水素純化手段を駆動し、前記水素ガス貯蔵手段内に所定量の水素ガスを貯蔵する水素ガス貯蔵量制御手段と、
前記水素ガス貯蔵手段に蓄えた水素ガスを、前記燃料貯蔵手段に供給する水素供給手段と
を備えることを要旨とする。
【００１５】
このような本発明の第２の水素製造充填装置によれば、水素を燃料ガスとして要する燃料電池を搭載する電気自動車に水素を供給するために、新たに水素の流通体制を確立する必要がなく、原燃料の入手が可能であれば任意の場所において水素を製造し、製造した水素を電気自動車に供給することが可能となる。また、本発明の第２の水素製造充填装置によれば、電気自動車が搭載する燃料電池に供給する燃料ガスとして純度の高い水素ガスを用いることができる。原燃料を改質した水素リッチガスは所定量の二酸化炭素等を含有するが、純度の高い水素ガスを燃料ガスとして用いるならば、前記水素リッチガスを燃料ガスとして用いる場合に比べて燃料電池における電気化学反応の効率を向上させることができ、高いエネルギ効率を実現できる。さらに、本発明の第２の水素製造充填装置は、水素を製造して水素ガス貯蔵手段に蓄える際に、該水素ガス貯蔵手段に蓄えられた水素ガス量を検出し、この検出した水素ガス量に応じて前記改質手段および前記水素純化手段を駆動し、前記水素ガス貯蔵手段内に所定量の水素ガスを貯蔵する。従って、所定量の水素を予め製造して貯蔵しておくことができ、電気自動車に水素を供給する際に、必要量の水素を速やかに電気自動車に供給することができる。
【００１６】
また、本発明の第３の水素製造充填装置は、水素を燃料ガスとして用いる燃料電池と、水素ガスを貯蔵可能な燃料貯蔵手段とを搭載する電気自動車に、水素を供給する水素製造充填装置であって、
原燃料を改質して水素リッチガスを生成する改質手段と、
前記改質手段で生成した水素リッチガスから水素を分離して水素ガスを得る水素純化手段と、
前記水素純化手段で分離した水素ガスを、前記燃料貯蔵手段に供給する水素供給手段と、
前記電気自動車が備える燃料貯蔵手段における水素残量に関する情報を入力する水素残量入力手段と、
該水素残量入力手段によって入力された前記水素残量に関する情報に基づいて、前記改質手段および前記水素純化手段の動作を制御して所定量の水素ガスを生成させて、該所定量の水素ガスを前記水素供給手段を介して前記燃料貯蔵手段に供給可能にする水素ガス充填量制御手段と
を備えることを要旨とする。
【００１７】
このような本発明の第３の水素製造充填装置によれば、水素を燃料ガスとして要する燃料電池を搭載する電気自動車に水素を供給するために、新たに水素の流通体制を確立する必要がなく、原燃料の入手が可能であれば任意の場所において水素を製造し、製造した水素を電気自動車に供給することが可能となる。また、本発明の第３の水素製造充填装置によれば、電気自動車が搭載する燃料電池に供給する燃料ガスとして純度の高い水素ガスを用いることができる。原燃料を改質した水素リッチガスは所定量の二酸化炭素等を含有するが、純度の高い水素ガスを燃料ガスとして用いるならば、前記水素リッチガスを燃料ガスとして用いる場合に比べて燃料電池における電気化学反応の効率を向上させることができ、高いエネルギ効率を実現できる。さらに、本発明の第３の水素製造充填装置は、水素ガスを前記電気自動車に供給する際に、前記電気自動車が備える燃料貯蔵手段における水素残量に関する情報を入力し、該水素残量入力手段によって入力された前記水素残量に関する情報に基づいて、前記改質手段および前記水素純化手段の動作を制御して所定量の水素ガスを生成させて、該所定量の水素ガスを前記水素供給手段を介して前記燃料貯蔵手段に供給する。従って、水素製造充填装置と電気自動車の所定の箇所を接続して水素製造充填装置の運転を開始すれば、必要量の水素を製造することができ、電気自動車の燃料貯蔵手段における水素の貯蔵を完了することができる。
【００１８】
上記した本発明の第１ないし第３いずれかの水素製造充填装置において、
前記原燃料は、炭化水素を主成分とし、各家庭に供給される商用ガスであり、
該商用ガスの配管に接続して前記原燃料を取り込み可能にする接続手段を備える構成も好適である。
【００１９】
このような構成とすれば、水素を製造するための原燃料として、炭化水素を主成分とし、各家庭に供給される商用ガスを用いるため、原燃料の入手が非常に容易となる。従って、この商用ガスが配管されている任意の場所において、本発明の水素製造充填装置を用いた水素の製造が可能となり、電気自動車への水素の供給を行なうことができる。
また、本発明の第４の水素製造充填装置は、水素を燃料ガスとして用いる燃料電池と、水素ガスを貯蔵可能な燃料貯蔵手段とを搭載する電気自動車に、水素を供給する水素製造充填装置であって、
原燃料を改質して水素リッチガスを生成する改質手段と、
前記改質手段で生成した水素リッチガスから水素を分離して水素ガスを得る水素純化手段と、
前記水素純化手段で分離した水素ガスを、前記燃料貯蔵手段に供給する水素供給手段とを備え、
前記電気自動車とは別体で形成されたことを要旨とする。
このような本発明の第４の水素製造充填装置によれば、水素を燃料ガスとして要する燃料電池を搭載する電気自動車に水素を供給するために、新たに水素の流通体制を確立する必要がなく、原燃料の入手が可能であれば任意の場所において水素を製造し、製造した水素を電気自動車に供給することが可能となる。また、本発明の第４の水素製造充填装置によれば、電気自動車が搭載する燃料電池に供給する燃料ガスとして純度の高い水素ガスを用いることができる。原燃料を改質した水素リッチガスは所定量の二酸化炭素等を含有するが、純度の高い水素ガスを燃料ガスとして用いるならば、前記水素リッチガスを燃料ガスとして用いる場合に比べて燃料電池における電気化学反応の効率を向上させることができ、高いエネルギ効率を実現できる。
本発明の第４の水素製造充填装置において、さらに、
前記原燃料を前記水素製造充填装置の内部に導入すると共に、前記原燃料を導入する外部との間で着脱可能な第１の接続部と、
前記原燃料を改質して水素リッチガスを生成する際に要する水を、前記水素製造充填装置の内部に導入すると共に、前記水を導入する外部との間で着脱可能な第２の接続部と、を備え、
前記水素供給手段は、前記電気自動車との間で着脱可能な第３の接続部を備えることとしても良い。
このような構成とすれば、第１の接続部、第２の接続部、第３の接続部、のそれぞれにおいて、水素製造充填装置と外部との間を切り離すことができる。
また、本発明の第４の水素製造充填装置において、
該水素製造充填装置を形成する本体部は、その外表面に、該水素製造充填装置の持ち運びを容易にする持ち手部を備えることとしても良い。
このような構成とすれば、上記持ち手部を利用することによって、水素製造充填装置を容易に持ち運ぶことが可能となる。これによって、水素の製造に要する前記原燃料などが得られるならば、任意の場所に水素製造充填装置を移動して水素の製造や電気自動車への水素の供給を行なうことが可能となる。
【００２０】
本発明のコネクタは、
水素を燃料ガスとして搭載して燃料電池から供給される電力によって駆動力を得る電気自動車に備えられた所定の接続箇所に接続可能に形成され、所定の水素供給装置に取り付けて用いられるコネクタであって、
前記水素供給装置が前記電気自動車に水素を供給するための水素供給路における前記水素供給装置側の端部と、
前記電気自動車において水素を貯蔵するために設けられた燃料タンク内の水素残量に関する情報を前記水素供給装置に伝える信号線における前記水素供給装置側の端部とを備え、
前記電気自動車が備える前記所定の接続箇所に接続することによって、前記水素供給路と前記信号線とを、前記コネクタが備える前記各端部において前記水素供給装置と前記電気自動車との間で同時に接続可能とすることを要旨とする。
【００２１】
以上のように構成された本発明のコネクタは、所定の水素供給装置に取り付けて用いられ、水素を燃料ガスとして搭載して燃料電池から供給される電力によって駆動力を得る電気自動車に備えられた所定の接続箇所に接続される。このとき、このコネクタが備える所定の端部構造において、前記水素供給装置と前記電気自動車との間で、前記水素供給装置が前記電気自動車に水素を供給するための水素供給路と、前記電気自動車において水素を貯蔵するために設けられた燃料タンク内の水素残量に関する情報を前記水素供給装置に伝える信号線とが同時に接続される。
【００２２】
このようなコネクタによれば、このコネクタを前記電気自動車の所定の接続箇所に接続するだけで、水素供給路および信号線の接続を同時に行なうことができ、電気自動車に水素を供給する際の操作性を向上させることができる。
【００２３】
ここで、上記所定の水素供給装置と前記電気自動車との間で水素ガス以外の所定の流体がやり取りされる場合には、この所定の流体をやり取りするための流体流路も、上記水素供給路および上記信号線と同時に接続される構成も好ましい。このような構成とすれば、コネクタを前記電気自動車の所定の接続箇所に接続するという簡便な操作によって、水素ガス以外の流体の流路も、上記所定の水素供給装置と前記電気自動車との間で容易に接続できる。
【００２４】
本発明の第１の電気自動車は、
水素を燃料ガスとして用いる燃料電池を搭載し、該燃料電池から得られる電力によって車両としての駆動力を得る電気自動車であって、
水素吸蔵合金を備え、該水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって前記燃料ガスとしての水素を貯蔵する燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段に水素ガスを充填する際に該燃料貯蔵手段に生じる熱量によって所定の流体を昇温させる流体昇温手段と、
該流体昇温手段によって昇温した流体を、前記電気自動車外部に導く熱量放出手段と
を備えることを要旨とする。
【００２５】
以上のように構成された本発明の第１の電気自動車は、車両としての駆動力を得るために燃料電池から電力の供給を受ける際、水素ガスを燃料ガスとして用いる。この水素ガスの貯蔵は、燃料貯蔵手段が備える水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって行なう。水素ガスの貯蔵の際には、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって生じた熱量によって所定の流体を昇温させ、この昇温した流体を電気自動車外部に導く。このような構成の電気自動車によれば、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって生じた熱量を電気自動車外部で利用することが可能となる。
【００２６】
このような電気自動車において、
前記熱量放出手段は、前記流体昇温手段によって昇温した流体を、請求項３記載の水素製造充填装置に導入する流体導入手段である構成も好ましい。
【００２７】
このような構成とすれば、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって生じた熱量を、前記原燃料の改質反応に利用することが可能となり、前記改質反応で要するエネルギを削減することが可能となる。
【００２８】
本発明の第２の電気自動車は、
水素を燃料ガスとして用いる燃料電池を搭載し、該燃料電池から得られる電力によって車両としての駆動力を得る電気自動車であって、
前記燃料ガスとしての水素を貯蔵する燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段における水素残量を検出する水素残量検出手段と、
該水素残量検出手段が検出した水素残量に関する情報を、前記燃料貯蔵手段に水素を供給する所定の水素供給装置に対して伝達可能にする水素残量伝達手段と
を備えることを要旨とする。
【００２９】
以上のように構成された本発明の第２の電気自動車は、車両としての駆動力を得るために燃料電池から電力の供給を受ける際、水素ガスを燃料ガスとして用いる。この水素ガスを電気自動車が備える燃料貯蔵手段に貯蔵する際には、該燃料貯蔵手段における水素残量を検出し、検出した水素残量に関する情報を、前記燃料貯蔵手段に水素を供給する所定の水素製造充填装置に伝達する。
【００３０】
このような構成の電気自動車によれば、所定の水素製造充填装置を用いて水素の供給を行なう際に、前記燃料貯蔵手段における水素残量に応じた量の水素を前記水素製造充填装置から前記燃料貯蔵手段に供給させることができる。従って、使用者は燃料貯蔵手段への水素の供給状態をモニタすることなく、前記水素製造充填装置を自動運転させることによって、充分量の水素を燃料貯蔵手段に蓄えることが可能となる。
【００３１】
本発明の電気自動車システムは、
水素を燃料ガスとして用いる燃料電池を搭載し、該燃料電池から得られる電力によって車両としての駆動力を得る電気自動車と、原燃料を改質して水素を生成し、生成した水素を前記電気自動車に供給する水素製造充填装置とを備える電気自動車システムであって、
前記電気自動車は、
水素吸蔵合金を備え、該水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって前記燃料ガスとしての水素を貯蔵する燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段に水素ガスを充填する際に該燃料貯蔵手段に生じる熱量を、所定の流体を介して前記電気自動車外部に排出する熱量放出手段とを備え、
前記水素製造充填装置は、
前記電気自動車の前記熱量放出手段が前記所定の流体を介して排出した熱量を利用して、前記原燃料の改質を行なう改質手段を備えることを要旨とする。
【００３２】
このような構成の電気自動車システムによれば、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって生じた熱量を、前記原燃料の改質反応に利用することが可能となり、前記改質反応で要するエネルギを削減することが可能となる。
【００３３】
【発明の他の態様】
本発明は、以下のような他の態様をとることも可能である。すなわち、第１の他の態様としては、
本発明の水素製造充填装置において、
外部から水の供給を受ける水流路と、
前記水素製造充填装置内の所定の高温部において昇温された所定の流体の供給を受ける流体流路と、
前記水流路を流れる水と、前記流体流路を流れる前記昇温された所定の流体との間で熱交換を行なう熱交換部と、
前記熱交換部において前記流体と熱交換することによって昇温した前記水流路を流れる水を、前記水素製造充填装置外に取り出す熱量利用手段と
を備える構成を挙げることができる。
【００３４】
このような構成の水素製造充填装置は、外部から水の供給を受け、前記水素製造充填装置内の所定の高温部において昇温された所定の流体と外部から供給された水との間で熱交換を行ない、熱交換することによって昇温した水を前記水素製造充填装置外に取り出す。従って、水素製造充填装置内で発生する熱量を水素製造充填装置の外部で利用することが可能となる。すなわち、水素製造充填装置内で発生する熱量のうち無駄に廃棄されてしまう熱量（廃熱）を削減してエネルギを有効に利用することが可能となる。
【００３５】
また、第２の他の態様としては、本発明の水素製造充填装置において、
該水素製造充填装置を形成する本体部は、その外表面に、該水素製造充填装置の持ち運びを容易にする所定の持ち手部を備え、
前記水素製造充填装置内に水素の製造に要する前記原燃料などを導入する導入手段は、該導入手段における外部との接続部において着脱可能に構成されている
構成を挙げることができる。
【００３６】
このような構成の水素製造充填装置は、前記導入手段において、水素の製造に要する前記原燃料などを供給する外部と切り離すことができるため、前記持ち手部を利用することによって容易に持ち運ぶことが可能となる。これによって、水素の製造に要する前記原燃料などが得られるならば、任意の場所に水素製造充填装置を移動して水素の製造や電気自動車への水素の供給を行なうことが可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、本発明の好適な一実施例である水素製造充填装置１０の構成を例示するブロック図、図２は、水素製造充填装置１０の外観を表す模式図、図３は、水素製造充填装置１０の内部の様子を模式的に表わす説明図、図４は、水素製造充填装置１０から水素の供給を受ける電気自動車９０の構成を例示するブロック図である。
【００３８】
水素製造充填装置１０は、水素を生成する構成を内部に備えた本体部８０と、この本体部８０から外部に延びる３本のチューブ（接続チューブ８２、ガス導入チューブ８４、水導入チューブ８６）を備えており、都市ガスの供給を受けてこれを改質し、水素ガスを製造する。接続チューブ８２は、先端にコネクタ７０を備え内部には水素供給路２２を形成している。ガス導入チューブ８４は、先端にガス接続口１１を備え内部には都市ガス供給管１２を形成している。水導入チューブ８６は、先端に水接続口２６を備え内部には水供給路２７を備えている。また、電気自動車９０は、水素製造充填装置１０から供給された水素を貯蔵する燃料タンク９２と、燃料タンク９２から水素を供給され、この水素を燃料ガスとして発電を行なう燃料電池１００とを備える。燃料電池１００から得られる電力は、電気自動車９０が備えるモータ１４０を駆動して電気自動車９０を走行可能にする。なお、コネクタ７０は、電気自動車９０の所定の位置に設けられたコネクタ受け部１１０と接続可能となっている。
【００３９】
まず最初に、図１ないし図３に基づいて水素製造充填装置１０について説明する。水素製造充填装置１０は、ガス接続口１１，脱硫器２０，蒸発・加熱器２５，改質器３０，水素純化器４０，コンプレッサ５０，アキュムレータ５５，制御部６０，コネクタ７０，水接続口２６を主な構成要素とする。この水素製造充填装置１０は、ガス接続口１１を介して都市ガスを取り込み、これを改質して水素リッチガスとし、さらに水素リッチガスから水素を分離して水素ガスとし、生成した水素ガスを所定量蓄積して電気自動車９０に対して供給可能に準備する。以下に、水素製造充填装置１０を構成する各構成要素について説明する。
【００４０】
ガス接続口１１は、本発明の水素製造充填装置１０の内部に都市ガスを導入する都市ガス供給管１２の端部に設けられた構造であり、各家庭に供給される都市ガス（天然ガス）の配管に安定して接続可能な形状を備えている。すなわち、このガス接続口１１を上記都市ガス配管の端部に設けられた所定の構造に接続することによって、必要量の都市ガスを安全に水素製造充填装置１０に対して供給することが可能となる。ガス接続口１１から取り込まれた都市ガスは、都市ガス供給管１２を介して脱硫器２０に供給される。この都市ガス供給管１２は、ガス接続口１１と脱硫器２０とを結ぶ管状構造であり、その主要部を既述したガス導入チューブ８４内に形成している。使用者は、このガス接続口１１を上記都市ガス配管の端部に設けられた所定の構造に接続し、都市ガス配管の端部付近に設けられた所定のバルブを開状態とすることによって、水素製造充填装置１０に都市ガスを供給可能な状態に準備することができる。ガス接続口１１には、図示しない電磁弁が設けられており、この電磁弁の開閉状態は制御部６０の制御を受ける。水素製造充填装置１０に設けられた所定のスタートスイッチを介して始動の指示が入力されると、制御部６０に制御されて上記電磁弁は開状態となり、水素製造充填装置１０への都市ガスの供給が開始される。必要量の水素が製造されると、同じく制御部６０に制御されて上記電磁弁は閉状態となり、水素製造充填装置１０への都市ガスの供給が停止される。
【００４１】
脱硫器２０は、供給された都市ガス中に付臭剤として添加されているメルカプタン等の硫黄分の除去を行う装置である。この脱硫器２０には、既述したように上記ガス接続口１１および都市ガス供給管１２を介して都市ガスが供給される。硫黄分は、改質器３０が備える触媒の活性を低下させて改質反応を阻害してしまうため、水素製造充填装置１０においては、改質器３０に先だって脱硫器２０を設けてこの硫黄分の除去を行なう。上記ガス接続口１１から都市ガス供給管１２を介して供給された都市ガスは、上記触媒表面を通過する際に硫黄分が除去されて脱硫ガスとなり、この脱硫ガスは脱硫ガス供給管１４を介して蒸発・加熱器２５に供給される。
【００４２】
蒸発・加熱器２５は、上記脱硫器２０によって硫黄分が除去された脱硫ガスを水と共に気化して、改質反応に適した温度に加熱する。脱硫ガス供給管１４には水供給路２７が接続しており、改質反応で必要な水を脱硫ガスに加える。ここで、水供給路２７は、水接続口２６と脱硫ガス供給管１４とを結ぶ流路であり、水接続口２６を介して所定の水道配管から水の供給を受ける。蒸発・加熱器２５には図示しない加熱装置が設けられており、蒸発・加熱器２５の内部温度は６００℃〜８００℃に昇温されている。蒸発・加熱器２５で気化され昇温された脱硫ガスと水蒸気との混合気体は、混合気体供給管１５を介して改質器３０における改質反応に供される。
【００４３】
ここで、蒸発・加熱器２５に備えられた加熱装置には、都市ガス供給管１２から分岐する都市ガス分岐路１６および水素純化器４０から配管された改質排ガス路１９を介して、加熱のための燃料が供給可能となっている。蒸発・加熱器２５が備える加熱装置は、これら都市ガス分岐路１６から供給される都市ガスおよび改質排ガス路１９から供給される改質排ガスを燃焼させることによって、蒸発・加熱器２５内部を上記所定の温度に昇温させている。なお、改質排ガス路１９から供給される改質排ガスについては後に詳しく説明する。
【００４４】
改質器３０は、混合気体供給管１５を介して上記蒸発・加熱器２５から供給された高温の脱硫ガスを改質して、水素リッチガスを生成する。以下に、改質器３０で行なわれる改質反応として、上記都市ガスの主成分であるメタンに関する改質反応を示す。
【００４５】
ＣＨ4 ＋  Ｈ2Ｏ  →  ＣＯ  ＋  ３Ｈ2        …（１）
ＣＯ ＋ Ｈ2Ｏ →  ＣＯ2 ＋  Ｈ2  …（２）
ＣＨ4 ＋  ２Ｈ2Ｏ  →  ＣＯ2 ＋  ４Ｈ2      …（３）
【００４６】
改質器３０で進行する改質反応としては、（１）式に示すメタンの分解反応と、（２）式に示す一酸化炭素の変成反応とが同時に進行し、全体として（３）式の反応が起こって二酸化炭素を含有する水素リッチガスが生成される。上記（１）式の反応は吸熱反応、（２）式の反応は発熱反応であって、反応全体を表す（３）式の反応は吸熱反応である。改質器３０には図示しない加熱装置が設けられており、改質器内部を６００〜８００℃に昇温して上記改質反応を進行させている。既述したように、改質器３０に供給される混合気体は予め６００〜８００℃に昇温されているため、このような混合気体が改質器３０に供給されると速やかに改質反応が進行する。改質触媒としてはニッケル触媒が用いられており、改質器３０には、改質触媒であるニッケル触媒を坦持したアルミナペレットが充填されている。上記混合気体供給管１５を介して改質器３０に導入された混合気体は上記改質触媒と接触し、改質触媒表面では既述した（１）式ないし（３）式で表わした改質反応が進行する。改質反応の進行に伴って水素と二酸化炭素が生成され、この水素リッチな改質ガスは改質ガス供給管１７を介して水素純化器４０に供給される。
【００４７】
なお、改質器３０の内部温度を上記所定の温度に昇温する加熱装置には、既述した蒸発・加熱器２５が備える加熱装置と同様に、都市ガス供給管１２から分岐する都市ガス分岐路１６および水素純化器４０から配管された改質排ガス路１９を介して、加熱のための燃料が供給可能となっている。改質器３０が備える加熱装置は、これら都市ガス分岐路１６から供給される都市ガスおよび改質排ガス路１９から供給される改質排ガスを燃焼させることによって、改質器３０内部を上記所定の温度に昇温させている。
【００４８】
ここで、改質器３０および上記蒸発・加熱器２５が備える加熱装置に都市ガスを供給する都市ガス分岐路１６には、電磁バルブ１６Ａが設けられており、この電磁バルブ１６Ａの開放状態を制御することによって、改質器３０および上記蒸発・加熱器２５が備える加熱装置に必要量の都市ガスを供給可能となっている。なお、上記加熱装置においては、本実施例の水素製造充填装置１０の始動時には、都市ガス分岐路１６から供給される都市ガスだけを用いて加熱が行われる。水素製造充填装置１０の始動後、所定時間の後に、後述する改質排ガスが水素純化器４０から充分量排出されるようになると、上記電磁バルブ１６Ａの開放状態が制御されて、加熱装置での燃焼のための燃料の大部分が都市ガスから改質排ガスに切り替えられる。
【００４９】
改質器３０および既述した脱硫器２０には、既述したように、それぞれ改質触媒および脱硫触媒を坦持したアルミナペレットが充填されているが、改質器３０および脱硫器２０をハニカムチューブで構成し、ハニカムチューブ表面に上記触媒を付着させる構成としてもよい。これら改質器３０および脱硫器２０の大きさや、改質器３０および脱硫器２０が備える触媒量は、水素製造充填装置１０に供給される都市ガスの圧力の下で、充分な効率で反応が進行するよう設定されている。
【００５０】
水素純化器４０は、改質器３０で生成された改質ガス中の水素ガスを分離して純度の高い水素ガスを生成する装置である。図５に本実施例の水素純化器４０の構成を例示する。水素純化器４０は、ケース本体４１内部に水素分離膜４２を備えており、ケース本体４１と水素分離膜４２との間に外側スペース４３を形成し、水素分離膜４２内部に内側スペース４４を形成している。
【００５１】
この水素純化器４０は、水素分離膜４２を構成するパラジウムまたはパラジウム合金が水素を選択的に透過する性質を利用して、水素ガスを分離する装置である。水素分離膜４２は、多孔質セラミックスあるいは多孔質ガラス等からなる基材膜上に、パラジウムまたはパラジウム合金からなる皮膜を形成したものである。上記基材膜は、水素分離膜４２に機械的強度を付加する働きを有する。パラジウムまたはパラジウム合金からなる皮膜は、無電解めっきと電解めっきとを組み合わせるなどの周知の方法によって、ピンホールのない緻密な膜として形成されている。
【００５２】
改質ガスは、上記改質ガス供給管１７に接続する管路４５ａを介して、所定の圧力にて外側スペース４３に供給される。外側スペース４３に供給された改質ガス中の水素は、水素分離膜４２を選択的に透過し、基材膜を形成する多孔質体からなる層を通過して内側スペース４４に移行する。このように水素分離膜４２を透過した水素は、内側スペース４４の端部に設けられた管路４５ｃから水素純化器４０外へ排出される。管路４５ｃは水素供給路１８に接続しており、水素純化器４０で分離された水素は、この水素供給路１８を介してコンプレッサ５０に送られる。このとき、すべての水素が水素分離膜４２を透過するわけではなく、透過することなく残った水素と水素分離膜４２を透過できない水素以外の成分は、改質排ガスとして管路４５ｂを介して水素純化器４０外に排出される。水素純化器４０に改質ガスを供給して上記水素分離膜４２を通過させることによって、改質ガスに含まれる水素の７０％程度を純水素として分離することができる。また、管路４５ｂから水素純化器４０外に排出された改質排ガスは、既述した改質排ガス路１９を経由して蒸発・加熱器２５および改質器３０の加熱装置に供給され、燃焼のための燃料となる。
【００５３】
本実施例の水素製造充填装置１０では、都市ガスと上記改質排ガスとを蒸発・加熱器２５と改質器３０との両方に供給し、加熱のための燃料として用いた。ここで、蒸発・加熱器２５において、充分に上記混合ガスを加熱し、充分に昇温した混合ガスを改質器３０に供給する構成とするならば、改質器３０には上記加熱装置を設けず、改質器３０内部は積極的には加熱を行わない構成としてもよい。すなわち、都市ガス分岐路１６から供給される都市ガスおよび改質排ガス路１９から供給される改質排ガスは、改質器３０には供給せず、蒸発・加熱器２５にだけ供給することとし、改質器３０では、供給される混合ガス自身が持ち込む熱量によって改質反応を行なうこととしてもよい。
【００５４】
水素純化器４０で改質ガスから分離された水素ガスが排出される水素供給路１８はコンプレッサ５０に接続しており、このコンプレッサ５０によって加圧された水素ガスは、加圧ガス路２１を介してアキュムレータ５５に供給される。コンプレッサ５０は、アキュムレータ５５内に水素を貯蔵可能となる充分な圧力を水素ガスに付加して、水素ガスをアキュムレータ５５に供給する。アキュムレータ５５に水素を充填するためにこの水素に対してコンプレッサ５０が加えるべき圧力は、アキュムレータ５５内の水素貯蔵量によって定まる。そこでコンプレッサ５０は、アキュムレータ５５内の水素貯蔵量に関する情報を入力する制御部６０に接続して、その駆動量の制御を受ける。
【００５５】
アキュムレータ５５は、水素ガスを加圧して貯蔵する装置であり、圧力センサ５６を備えている。圧力センサ５６はアキュムレータ５５内の圧力を検知し、検知された圧力はアキュムレータ５５内の水素貯蔵量に関する情報として制御部６０に入力される。既述したように、アキュムレータ５５への水素ガスの貯蔵は、コンプレッサ５０によって水素ガスを加圧することによって行なわれるが、その際の加圧の量は、この圧力センサ５６が検知した情報を基にして制御部６０によって制御される。なお、このアキュムレータ５５に貯蔵可能な水素量は、電気自動車９０が備える後述する燃料タンク９２が貯蔵可能な水素量以上の量となっている。また、アキュムレータ５５から水素の供給を受ける水素供給路２２には、アキュムレータ５５との接続部付近にバルブ５８が設けられており、このバルブ５８は、制御部６０の制御の下で開放状態を調節されて、水素供給路２２を介して電気自動車９０に供給する水素の流量を制御している。さらに、アキュムレータ５５には、供給水素量モニタ５７が設けられており、電気自動車９０の燃料タンク９２に水素を供給する際にアキュムレータ５５から水素供給路２２へ排出される水素流量と時間とを積算している。供給水素量モニタ５７が積算した値は制御部６０に入力され、電気自動車９０の燃料タンク９２に供給された水素量が算出される。あるいは、供給水素量モニタ５７は、アキュムレータ５５内に充分量の水素が貯蔵されているときの圧力センサ５６の検出値と、所定の時点での圧力センサ５６の検出値の差から、電気自動車９０の燃料タンク９２に供給された水素量を算出することとしても良い。
【００５６】
制御部６０は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６４、ＲＡＭ６６および入出力ポート６８からなる。ＣＰＵ６２は、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行する。ＲＯＭ６４には、ＣＰＵ６２で各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データなどが予め格納されており、ＲＡＭ６６には、同じくＣＰＵ６２で各種演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読み書きされる。入出力ポート６８は、蒸発・加熱器２５や改質器３０に設けた図示しない温度センサや、圧力センサ５６などからの検出信号を入力すると共に、ＣＰＵ６２での演算結果に応じて、ガス接続口１１やコンプレッサ５０などに駆動信号を出力して水素製造充填装置１０を構成する各部の駆動状態を制御する。
【００５７】
コネクタ７０は、水素製造充填装置１０と電気自動車９０とを接続するための構造である。既述したように、コネクタ７０は、水素製造充填装置１０の本体部８０から延びる接続チューブ８２の先端部に設けらており、接続チューブ８２の内部には、水素供給路２２が形成されている。コネクタ７０においては、上記水素供給路２２の端部構造として水素流路接続部７６が設けられている。電気自動車９０には、このコネクタ７０に対応するコネクタ受け部１１０が設けられており、コネクタ受け部１１０には水素流路接続部７６に対応する水素流路接続部１１６が設けられている。コネクタ７０とコネクタ受け部１１０とを接続することによって、水素流路接続部７６が水素流路接続部１１６に接続されて、水素供給路２２が電気自動車９０側に連通し、電気自動車９０に対して水素ガスが供給可能となる。
【００５８】
なお、接続チューブ８２内には、上記水素供給路２２の他に信号線２９が配設されており、コネクタ７０はこの信号線２９の端部構造である接続端子７８を備えている。この信号線２９は制御部６０と接続しており、コネクタ７０を上記コネクタ受け部１１０と接続して、信号線２９と電気自動車９０側の後述する信号線１１９とを接続することによって、水素製造充填装置１０と電気自動車９０との間で所定の情報をやり取りすることが可能となる。水素製造充填装置１０と電気自動車９０との間でやり取りされる情報としては、電気自動車９０の燃料タンク９２内の水素ガス量に関する情報や、水素製造充填装置１０と電気自動車９０とが相互に異常を監視するための情報などを挙げることができる。
【００５９】
水接続口２６は、既述した水導入チューブ８６の端部に設けられた構造であり、水導入チューブ８６の内部に設けられた水供給路２７はこの水接続口２６において開口している。水接続口２６は、既述したように、蛇口などの所定の構造において水道配管と接続可能になっている。一端を水接続口２６で開口する水供給路２７の他端は、脱硫器２０で脱硫された脱硫ガスを蒸発・加熱器２５に供給する脱硫ガス供給管１４に接続している。水接続口２６には、図示しない電磁弁が設けられており、この電磁弁の開閉状態は制御部６０の制御を受ける。水素製造充填装置１０に設けられた所定のスタートスイッチによって水素製造充填装置１０の始動の指示が入力されると、制御部６０に制御されて上記電磁弁は所定のタイミングで開状態となり、既述した脱硫ガス供給管１４を通過する脱硫ガスに対して、改質反応で要する水の供給が開始される。水素製造充填装置１０における水素の製造反応が進行し、必要量の水素が製造されてアキュムレータ５５内に蓄えられると、制御部６０に制御されて上記電磁弁は閉状態となり、脱硫ガスへの水の供給が停止される。
【００６０】
なお、水素製造充填装置１０は、商用電源に接続して必要な電力の供給を受ける図示しない所定の接続構造を備えている。この接続構造を介して商用電源から供給される電力は、制御部６０の動作やコンプレッサ５０の駆動のために用いられる。あるいは、水素製造充填装置１０は、商用電源と接続して電力の供給を受ける代わりに電池を備えることとし、上記必要な電力を賄うこととしてもよい。
【００６１】
また、水素製造充填装置１０には、図２に示すように、持ち手部８１が側面の所定の位置に設けられている。図２では片側だけを示したが、実際には両側面にそれぞれ一箇所ずつ持ち手部８１が設けられている。従って、ガス接続口１１，コネクタ７０，水接続口２６をそれぞれ都市ガス配管，コネクタ受け部１１０，水道配管から取り外せば、持ち手部８１を利用することによって水素製造充填装置１０の持ち運びが容易となる。
【００６２】
以上、水素製造充填装置１０の構成について説明したが、次に図４に基づいて、水素製造充填装置１０から水素ガスの供給を受ける電気自動車９０の構成について説明する。電気自動車９０は、燃料タンク９２，燃料電池１００，コネクタ受け部１１０，制御部１２０を備え、その他にモータ１４０などの所定の車両構造を備えている。以下に、電気自動車９０における本発明の要部に対応する構造について順次説明する。
【００６３】
燃料タンク９２は、既述した水素製造充填装置１０から供給された水素ガスを貯蔵するものであり、必要に応じて水素ガスを燃料電池１００に供給する。燃料タンク９２は、その内部に水素吸蔵合金を備えており、この水素吸蔵合金に吸蔵することによって水素ガスを貯蔵する構成となっている。水素吸蔵合金は、その種類によって、水素吸蔵合金自身の重量、吸蔵可能な水素量、水素吸蔵時に発生する熱量、水素放出時に要する熱量、取り扱い時に要する圧力等が異なる。自動車車載用途としては、比較的低温（１００℃以下）、低圧（１０ｋｇ／ｃｍ2 以下）で水素の充填・放出が可能な合金を用いればよい（例えばチタン系合金または希土類系合金）。
【００６４】
この燃料タンク９２には、水素ガスを供給するための水素ガス導入路１１７と、燃料タンク９２内の水素吸蔵合金から取り出された水素ガスを燃料電池１００に導くための燃料供給路９３が接続されている。水素製造充填装置１０で製造された水素ガスは、既述したコネクタ７０に接続したコネクタ受け部１１０および水素ガス導入路１１７を介して燃料タンク９２内に供給され、水素吸蔵合金に吸蔵されることによって燃料タンク９２内に貯蔵される。また、燃料タンク９２内の水素吸蔵合金から放出された水素ガスは、燃料供給路９３を介して燃料ガスとして燃料電池１００に供給される。
【００６５】
燃料供給路９３にはバルブ９３Ａが設けられている。このバルブ９３Ａは制御部１２０と接続しており、制御部１２０によってその開閉状態が制御される。バルブ９３Ａの開放状態を調節することによって、燃料電池１００に供給される燃料ガス量を増減することができ、これによって燃料電池１００での発電量が制御される。
【００６６】
さらに、燃料供給路９３には加湿器１３６が設けられており、燃料供給路９３を通過する燃料ガスを加湿している。このように、加湿器１３６によって燃料ガスを加湿することで、燃料電池が備える後述する固体高分子膜が乾燥してしまうのを防いでいる。本実施例の加湿器１３６では、多孔質膜を利用して燃料ガスの加湿を行なっている。すなわち、燃料タンク９２から供給された燃料ガスと温水とを所定の圧力の下で多孔質膜によって隔てることで、所定量の水蒸気を温水側から燃料ガス側へと多孔質膜を介して供給している。ここで、加湿に用いる温水としては、例えば燃料電池１００の冷却水を挙げることができる。本実施例の燃料電池１００は、上述するように固体高分子型燃料電池であり、運転温度を８０〜１００℃の温度範囲に保つために周囲に冷却水を循環させている。この燃料電池１００によって昇温された温水を、燃料ガスの加湿に利用することができる。
【００６７】
上記燃料タンク９２に水素を貯蔵する際には、燃料タンク９２が備える水素吸蔵合金が水素を吸蔵することによって発熱が起こる。そこで燃料タンク９２は、水素を貯蔵する際に生じる熱量を排出する構造として熱交換部９６を備えている。この熱交換部９６は、内部に冷却水を循環させる冷却水路１１５によって形成されており、冷却水路１１５は熱交換部９６とは異なる位置で放熱部９８を形成している。熱交換部９６は、燃料タンク９２の内部に冷却水路１１５を配管したものであり、冷却水路１１５内に水を循環させることによってこの冷却水と燃料タンク９２との間で熱交換を行なう。放熱部９８はラジエータ構造を備えており、冷却水路１１５を循環してきた冷却水からの放熱を促してこの冷却水を降温させる。水素吸蔵合金が水素を吸蔵することによって生じた熱量で熱交換部９６において昇温した冷却水は、上記放熱部９８で冷却され、冷却水路を循環して再び熱交換部９６で熱交換を行なう。このような冷却水路１１５を設け、水素吸蔵合金に水素ガスを吸蔵させる際に生じる熱量を取り出すことによって、水素吸蔵合金への水素ガスの吸蔵を促すと共に燃料タンク９２が過度に発熱してしまうのを抑える。冷却水路１１５にはポンプ９９が設けられており、このポンプ９９は制御部１２０の制御を受けて冷却水路１１５内で冷却水を循環させる。なお、本実施例では冷却水路１１５内に冷却水を循環させて燃料タンク９２を冷却する構成としたが、水以外の流体を循環させることによって冷却を行なうこととしてもよい。また、燃料タンク９２の冷却を空冷によって行なうこととしても良い。
【００６８】
なお、燃料タンク９２には加熱装置９５が設けられているが、この加熱装置９５は、水素吸蔵合金に吸蔵することによって加熱装置９５に蓄えた水素ガスを燃料電池１００に供給するために取り出す際に、燃料タンク９２を加熱するための装置であり、後に詳しく説明する。
【００６９】
燃料タンク９２には、さらに、水素残量モニタ９７が設けられている。水素残量モニタ９７は、燃料タンク９２から燃料電池１００へ供給された水素量と供給時間とを積算するものであり、この値を基に制御部１２０は燃料タンク９２における水素残量を演算する。燃料タンク９２から燃料電池１００に供給された水素量は、燃料供給路９３を通過する水素ガスの流量を直接測定する他、燃料電池１００からの出力などを基に間接的に推定することもできる。
【００７０】
燃料電池１００は、固体高分子電解質型の燃料電池であり、構成単位である単セル１０８を複数積層したスタック構造を有している。燃料電池１００は、陰極側に水素からなる燃料ガスの供給を受け、陽極側には酸素を含有する酸化ガスの供給を受けて以下に示す電気化学反応によって起電力を得る。
【００７１】
Ｈ2  →  ２Ｈ+＋２ｅ-                     …（４）
（１／２）Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-  →  Ｈ2Ｏ    …（５）
Ｈ2＋（１／２）Ｏ2  →  Ｈ2Ｏ             …（６）
【００７２】
（４）式は燃料電池の陰極側における反応、（５）式は燃料電池の陽極側における反応を示し、（６）式は電池全体で起こる反応を表わす。図６は、この燃料電池１００を構成する単セル１０８の構成を例示する断面図である。単セル１０８は、電解質膜１０１と、アノード１０２およびカソード１０３と、セパレータ１０４，１０５とから構成されている。
【００７３】
アノード１０２およびカソード１０３は、電解質膜１０１を両側から挟んでサンドイッチ構造を成すガス拡散電極である。セパレータ１０４，１０５は、このサンドイッチ構造をさらに両側から挟みつつ、アノード１０２およびカソード１０３との間に、燃料ガスおよび酸化ガスの流路を形成する。アノード１０２とセパレータ１０４との間には燃料ガス流路１０４Ｐが形成されており、カソード１０３とセパレータ１０５との間には酸化ガス流路１０５Ｐが形成されている。セパレータ１０４，１０５は、図４ではそれぞれ片面にのみ流路を形成しているが、実際にはその両面にリブが形成されており、片面はアノード１０２との間で燃料ガス流路１０４Ｐを形成し、他面は隣接する単セルが備えるカソード１０３との間で酸化ガス流路１０５Ｐを形成する。このように、セパレータ１０４，１０５は、ガス拡散電極との間でガス流路を形成するとともに、隣接する単セル間で燃料ガスと酸化ガスの流れを分離する役割を果たしている。もとより、単セル１０８を積層してスタック構造を形成する際、スタック構造の両端に位置する２枚のセパレータは、ガス拡散電極と接する片面にだけリブを形成することとしてもよい。
【００７４】
ここで、電解質膜１０１は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。本実施例では、ナフィオン膜（デュポン社製）を使用した。電解質膜１０１の表面には、触媒としての白金または白金と他の金属からなる合金が塗布されている。触媒を塗布する方法としては、白金または白金と他の金属からなる合金を担持したカーボン粉を作製し、この触媒を担持したカーボン粉を適当な有機溶剤に分散させ、電解質溶液（例えば、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社、Ｎａｆｉｏｎ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を適量添加してペースト化し、電解質膜１０１上にスクリーン印刷するという方法をとった。あるいは、上記触媒を担持したカーボン粉を含有するペーストを膜成形してシートを作製し、このシートを電解質膜１０１上にプレスする構成も好適である。また、白金などの触媒は、電解質膜１０１ではなく、電解質膜１０１を接するアノード１０２およびカソード１０３側に塗布することとしてもよい。
【００７５】
アノード１０２およびカソード１０３は、共に炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスにより形成されている。なお、本実施例では、アノード１０２およびカソード１０３をカーボンクロスにより形成したが、炭素繊維からなるカーボンペーパまたはカーボンフエルトにより形成する構成も好適である。
【００７６】
セパレータ１０４，１０５は、ガス不透過の導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンにより形成されている。セパレータ１０４，１０５はその両面に、平行に配置された複数のリブを形成しており、既述したように、アノード１０２の表面とで燃料ガス流路１０４Ｐを形成し、隣接する単セルのカソード１０３の表面とで酸化ガス流路１０５Ｐを形成する。ここで、各セパレータの表面に形成されたリブは、両面ともに平行に形成する必要はなく、面毎に直交するなど所定の角度をなすこととしてもよい。また、リブの形状は平行な溝状である必要はなく、ガス拡散電極に対して燃料ガスまたは酸化ガスを供給可能であればよい。
【００７７】
以上、燃料電池１００の基本構造である単セル１０８の構成について説明した。実際に燃料電池１００として組み立てるときには、セパレータ１０４、アノード１０２、電解質膜１０１、カソード１０３、セパレータ１０５の順序で構成される単セル１０８を複数組積層し（本実施例では１００組）、その両端に緻密質カーボンや銅板などにより形成される集電板１０６，１０７を配置することによって、スタック構造を構成する。なお、本実施例では、燃料電池１００として固体高分子型燃料電池を用いることとしたが、水素ガスを燃料ガスとして用いる燃料電池であれば、りん酸型燃料電池など他種の燃料電池を電気自動車９０に搭載することとしてもよい。
【００７８】
図４に示すように、電気自動車９０では、燃料タンク９２が備える水素吸蔵合金に吸蔵されていた水素は、水素吸蔵合金から放出されると、燃料供給路９３を介して上記燃料電池１００の陰極側に燃料ガスとして供給され、上記燃料ガス流路１０４Ｐにおいて電気化学反応に供される。電解質膜１０１の陰極側で（４）式に示した反応によって生じたプロトンは水和して陽極側へと移動するため、陽極側では水が消費されることになるが、既述したように燃料ガスを加湿することによって電解質膜１０１で不足する水分を補っている。電気化学反応に供された燃料排ガスは、燃料ガス流路１０４Ｐから燃料排出路９４に排出されるが、この燃料排出路９４は燃料供給路９３に接続しており、燃料排ガスは再び燃料ガスとして燃料電池１００に供給される。ここで、燃料排出路９４にはポンプ１３８が設けられており、燃料排ガスを加圧して燃料供給路９３に供給している。
【００７９】
さらに燃料排出路９４は、燃料タンク９２に備えられた既述した加熱装置９５にも接続し、加熱装置９５における燃焼の燃料としても利用される。一方、酸化ガス流路１０５Ｐへは、酸化ガス供給路１３２を介して酸化ガスである空気が供給される。酸化ガス供給路１３２にはコンプレッサ１３０が設けられており、外部から取り込んだ空気を加圧して燃料電池１００に供給する構成となっている。電気化学反応に供された酸化排ガスは、酸化ガス流路１０５Ｐから酸化ガス排出路１３４に排出されて、燃料ガスと同じく加熱装置９５に供給される。
【００８０】
このようにして加熱装置９５に供給された燃料排ガスおよび酸化排ガスを利用して、加熱装置９５では燃焼反応が行なわれ、この燃焼反応によって燃料タンク９２の加熱が行なわれる。既述したように、水素吸蔵合金が水素を吸蔵する反応は発熱反応であるが、水素吸蔵合金が水素を放出する反応は吸熱反応である。従って、水素吸蔵合金に吸蔵された水素を取り出すためには外部から加熱を行なう必要があり、本実施例の電気自動車９０では、上記燃料排ガスと酸化排ガスを用いた燃焼反応によってこの加熱を行なっている。
【００８１】
制御部１２０は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、ＣＰＵ１２２、ＲＯＭ１２４、ＲＡＭ１２６および入出力ポート１２８からなる。ＣＰＵ１２２は、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行する。ＲＯＭ１２４には、ＣＰＵ１２２で各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データなどが予め格納されており、ＲＡＭ１２６には、同じくＣＰＵ１２２で各種演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読み書きされる。入出力ポート１２８は、水素製造充填装置１０側から信号を入力すると共に、ＣＰＵ１２２での演算結果に応じて、コンプレッサ１３０をはじめ、燃料電池１００の運転に関わる各部に駆動信号を出力して電気自動車９０を構成する各部の駆動状態を制御する。
【００８２】
コネクタ受け部１１０は、電気自動車９０の外表面の所定の位置に設けられた構造であり、既述した水素製造充填装置１０が備えるコネクタ７０と接続可能な構造を有している。コネクタ受け部１１０は水素流路接続部１１６と接続端子１１８とを備えている。水素流路接続部１１６は水素ガス導入路１１７の端部構造であり、接続端子１１８は制御部１２０と接続する信号線１１９の端部構造である。コネクタ受け部１１０にコネクタ７０を接続することによって、同時に水素流路接続部１１６と水素流路接続部７６とが接続されて水素製造充填装置１０側の水素供給路２２から電気自動車９０側の水素ガス導入路１１７に水素ガスが供給可能となる。また、コネクタ受け部１１０にコネクタ７０を接続することによって、同時に接続端子１１８と接続端子７８とが接続されて水素製造充填装置１０と電気自動車９０との間で所定の情報のやり取りが可能となる。
【００８３】
既述したように、燃料電池１００における電気化学反応によって生じた電力はモータ１４０に供給され、モータ１４０において回転駆動力を発生させる。この回転駆動力は、電気自動車９０における車軸を介して、車両の前輪および／または後輪に伝えられ、車両を走行させる動力となる。このモータ１４０は、制御装置１４２の制御を受ける。制御装置１４２は、アクセルペダル１４２ａの操作量を検出するアクセルペダルポジションセンサ１４２ｂなどとも接続されている。また、制御装置１４２は、制御部１２０とも接続しており、この制御部１２０との間でモータ１４０の駆動などに関する種々の情報のやり取りをしている。
【００８４】
なお、電気自動車９０は、図示しない２次電池を備えており、電気自動車９０の坂道登坂時や高速走行時などのように負荷が増大した場合には、この２次電池によってモータ１４０に供給する電力を補い、高い駆動力を得ることが可能となっている。この２次電池は、電気自動車９０の燃料タンク９２に水素を供給する際には、制御部１２０の動作や、冷却水路１１５内に水を循環させるために要する電力も供給する。
【００８５】
以上、本発明の水素製造充填装置１０および電気自動車９０の構成について説明したが、次に、水素製造充填装置１０において水素の製造を行なう際に、充分量の水素をアキュムレータ５５内に蓄積するために行なわれる動作について説明する。図７は、水素製造充填装置１０において水素を生成しているときに実行される水素貯蔵量制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【００８６】
水素製造充填装置１０に設けられた所定のスタートスイッチをオン状態にすると、水素製造充填装置１０内に都市ガスおよび水の供給が開始されて水素を生成する一連の反応が開始されると共に、制御部６０において、図７に示す水素貯蔵量制御処理ルーチンが所定時間ごとに実行され、アキュムレータ５５内に所定量の水素が貯蔵されるように制御される。ここでは、本ルーチンは、数ｍｓｅｃごとに実行することとした。
【００８７】
本ルーチンが実行されると、ＣＰＵ６２は、まず、圧力センサ５６が検出したアキュムレータ５５内の圧力Ｐ1 に関する情報を読み込む（ステップＳ１００）。次に、読み込んだ圧力Ｐ1 の値と、予め設定しておいた基準値Ｐ0 とを比較する（ステップＳ１１０）。ここでＰ0 は、電気自動車９０の燃料タンク９２が貯蔵可能な水素量以上の量であって、電気自動車９０に水素を供給するためにアキュムレータ５５に蓄えられる水素量に対応するアキュムレータ５５内の圧力の値として制御部６０に記憶させておいた値である。
【００８８】
ステップＳ１１０において、アキュムレータ５５内の圧力Ｐ1 が基準値Ｐ0 以下である場合には、アキュムレータ５５内に貯蔵された水素量はまだ不十分であると判断される。そこで、ステップＳ１００で読み込んだアキュムレータ５５内の圧力Ｐ1 を基にコンプレッサ５０の駆動状態を修正し（ステップＳ１３０）、さらにステップＳ１００に戻って再びアキュムレータ５５内の圧力Ｐ1 の読み込みを行なう。この水素貯蔵量制御処理ルーチンが実行されている間にもアキュムレータ５５では水素の貯蔵が進行しており、アキュムレータ５５内の水素量が増加するに従って、コンプレッサ５０による水素の加圧状態を増す必要がある。本実施例では、アキュムレータ５５内の水素の貯蔵状態が不十分である間は、ステップＳ１００で読み込んだ圧力値Ｐ1 を基にしてコンプレッサ５０の駆動状態の修正を行なっている。
【００８９】
ステップＳ１１０において、アキュムレータ５５内の圧力Ｐ1 が基準値Ｐ0 を越えた場合には、アキュムレータ５５内に充分量の水素が貯蔵されたものと判断して、ステップＳ１２０の運転停止時処理ルーチンに移行する。この運転停止時処理ルーチンは、水素製造充填装置１０の自動停止に関わる処理を行なうサブルーチンである。ここでは、ガス接続口１１や水接続口２６に駆動信号を出力してこれらが備える電磁弁を閉状態とし、水素製造充填装置１０へのガスおよび水の供給を止める。また、コンプレッサ５０など水素の製造および貯蔵に関わる機器を停止させるとともに、水素製造充填装置１０への電力の供給を停止させる。ステップＳ１２０の運転停止時処理ルーチンによって水素製造充填装置１０が停止すると、水素貯蔵量制御処理ルーチンは終了する。
【００９０】
以上、水素製造充填装置１０において水素の製造および貯蔵を行なう際の動作について説明した。次に、水素製造充填装置１０に貯蔵した水素を、電気自動車９０に供給する際の動作について説明する。水素製造充填装置１０のコネクタ７０と電気自動車９０のコネクタ受け部１１０とを接続し、水素製造充填装置１０に設けられた所定のスタートスイッチをオン状態とすると、制御部６０において、図８に示す水素充填制御処理ルーチンが所定時間ごとに実行され、電気自動車９０への水素の供給状態が制御される。ここでは、本ルーチンは、数ｍｓｅｃごとに実行することとした。
【００９１】
本ルーチンが起動されると、ＣＰＵ６２は、まず、燃料タンク９２の容量の読み込みを行なう（ステップＳ２００）。この動作は、種々の容量の燃料タンクを備える電気自動車に対応するためのものである。燃料タンク９２の容量に関する情報は、予め電気自動車９０の制御部１２０に記憶されている。引き続きＣＰＵ６２は、燃料タンク９２の水素残量の読み込みを行なう（ステップＳ２１０）。燃料タンク９２の水素残量は、水素残量モニタ９７が積算した水素の消費量に基づいて算出した値として電気自動車９０の制御部１２０に記憶されている。これら燃料タンク９２の容量の値および燃料タンク９２の水素残量の値は、コネクタ７０およびコネクタ受け部１１０で接続する信号線２９，１１９を介して、電気自動車９０側から水素製造充填装置１０の制御部６０へ入力される。
【００９２】
次に、上記燃料タンク９２の容量の値および燃料タンク９２の水素残量の値を基にして、水素製造充填装置１０から電気自動車９０へ供給すべき注入所要量Ｖ0 を算出する（ステップＳ２２０）。注入所要量Ｖ0 が求められるとＣＰＵ６２は、電気自動車９０に対する水素の供給を開始する指示を出力する（ステップＳ２３０）。水素の供給を開始させる指示としては、アキュムレータ５５と水素供給路２２との接続部付近に設けられた既述したバルブ５８に対して出力する駆動信号を挙げることができる。これによってアキュムレータ５５に貯蔵されていた水素は、水素供給路２２および水素ガス導入路１１７を介して、所定の圧力で燃料タンク９２に供給されるようになる。アキュムレータ５５から燃料タンク９２に供給される水素ガスの圧力は、バルブ５８の開放状態によって調節することができるが、このバルブ５８の開放状態は、燃料タンク９２の水素残量に応じて制御される。
【００９３】
燃料タンク９２への水素の供給が開始されると、ＣＰＵ６２は、燃料タンク９２に供給した水素の注入量Ｖ1 の読み込みを行なう（ステップＳ２４０）。この水素の注入量は、アキュムレータ５５が備える既述した供給水素量モニタ５７から入力された情報を基にして算出された値である。水素注入量Ｖ1 を読み込むと、次に、このＶ1 の値と先のステップＳ２２０で算出した注入所要量Ｖ0 との比較を行なう（ステップＳ２５０）。
【００９４】
Ｖ1 よりもＶ0 の方が大きい場合には、燃料タンク９２に供給された水素量はまだ不十分であると判断されてステップＳ２４０に戻り、再び燃料タンク９２に供給した水素の注入量Ｖ1 の読み込みを行なう。燃料タンク９２内に充分量の水素が供給されるまで、上記した水素注入量Ｖ1 の読み込みと、このＶ1 の値と上記注入所要量ＶO との比較を行なう処理を繰り返す。
【００９５】
ステップＳ２５０において水素の注入量Ｖ1 の値が注入所要量Ｖ0 の値を超えたと判断された場合には、水素製造充填装置１０から電気自動車９０への水素の供給を停止する指示が出力され（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。水素の供給を停止させる指示としては、既述したアキュムレータ５５と水素供給路２２との接続部に設けられた電磁弁を閉状態にするための駆動信号の出力や、電気自動車９０側において燃料タンク９２を冷却するための水を循環させているポンプ９９を停止させるための信号を、信号線２９，１１９を介して電気自動車９０側に出力することなどを挙げることができる。
【００９６】
なお、本実施例では、燃料タンク９２の容量に関する情報を制御部１２０に記憶させ、この情報は信号線１１９を介して電気自動車９０側から水素製造充填装置１０側に入力する構成としたが、使用者が水素製造充填装置１０に対して、水素の供給を受ける電気自動車９０が備える燃料タンク９２の容量を手入力で入力する構成としてもよい。
【００９７】
以上のように構成された本実施例の水素製造充填装置１０によれば、商用ガスとして各家庭に供給される都市ガスを用いて水素ガスを生成することができるため、新たに水素を流通させるための流通手段を設けることなく、広く水素ガスを電気自動車の燃料として利用可能にすることができる。例えば、電気自動車９０の使用者が各家庭において水素製造充填装置１０を所有し、家庭に供給される都市ガスを利用して水素を製造し、自身が所有する電気自動車９０に供給するというように、個人のレベルで容易に水素ガスを製造して電気自動車の燃料として利用することが可能となる。このように、水素ガスを電気自動車の燃料として容易に利用可能とすることは、排ガスの少ない電気自動車の普及を促し、ひいては地球環境の汚染の抑制につながるという効果がある。
【００９８】
また、本実施例の水素製造充填装置１０は、製造した水素をアキュムレータ５５内に蓄えて電気自動車９０に供給可能な状態に準備する構成となっているため、水素を製造する際に、走行状態などの電気自動車９０側の影響を受けることがない。従って、水素を製造するために進行する改質器３０における改質反応等を任意の速度で行なうことができ、そのため、最適条件下で改質反応を行なって改質器において高いエネルギ効率を実現することができる。また、このように最適条件下で改質反応を行なうことができることから、改質反応を、よりゆっくりした速度で行なうことが可能となり、触媒などの耐久性を向上させることができるという効果をも奏する。さらに、反応条件が最適化されることによって、改質器３０等の構成を小型化することが可能となる。
【００９９】
また、本実施例の水素製造充填装置１０は、水素の製造を行なう際に、アキュムレータ５５内に蓄えられた水素量が所定量に達すると水素を製造する動作を終了する構成となっているため、水素の製造と貯蔵を自動運転で行なうことができる。従って使用者は、電気自動車９０で出かける際に水素製造充填装置１０の運転を開始しておけば、外出中に必要量の水素を製造して水素製造充填装置１０内に貯蔵しておくことができ、帰宅した後には速やかに、電気自動車９０の燃料タンク９２への水素の供給を開始することができる。さらに、本実施例の水素製造充填装置１０から電気自動車９０に対して水素の供給を行なう際には、電気自動車９０の燃料タンク９２内に充分量の水素が供給されると水素を供給する動作を終了する構成となっているため、水素製造充填装置１０による燃料タンク９２への水素の供給を自動運転で行なうことができる。従って使用者は、帰宅した後に水素の供給操作を開始しておけば、次回の（例えば翌朝の）外出時には水素の供給操作が終了した状態で電気自動車９０を用意しておくことが可能となる。ここで、水素製造充填装置１０は、電気自動車９０が備える燃料タンク９２の容量を超える容量を備えたアキュムレータ５５に生成した水素を貯蔵する構成となっているため、アキュムレータ５５に充分量の水素を蓄えておけば、燃料タンク９２内の水素がほとんど消費されてしまった場合にも、速やかに必要量の水素を燃料タンク９２に供給することができる。
【０１００】
さらに本実施例の水素製造充填装置１０および電気自動車９０は、それぞれコネクタ７０およびコネクタ受け部１１０を備えているため、これらコネクタ７０およびコネクタ受け部１１０を接続することによって、水素供給路２２および水素ガス導入路１１７を連通させる動作と、信号線２９，１１９の接続とを同時にワンタッチで行なうことができる。
【０１０１】
また、本実施例の水素製造充填装置１０は、その側面部の両側に持ち手部８１を備えて持ち運び可能な構成となっており、ガス接続口１１および水接続口２６と接続可能な都市ガス配管および水道配管があれば任意の場所に移動して水素の製造を行なうことが可能となっている。このように水素製造充填装置１０を可動式とする他に、水素製造充填装置１０を家庭内などの所定の場所に定置し、ガス接続口１１および水接続口２６は都市ガス配管および水道配管の所定の接続箇所に固定する構成としてもよい。
【０１０２】
また、本実施例の電気自動車９０は、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって水素を蓄える構成としている。したがって、車両の走行時には、水素が気体の状態で存在するのは、燃料供給路９３内と燃料電池１００の内部と燃料排出路９４内とに限られるため、車両を長期に停止状態で放置した場合でも、燃料の水素が失われる率が少ない。
【０１０３】
以上説明した第１実施例の水素製造充填装置１０から水素の供給を受ける電気自動車９０では、水素吸蔵合金を備える燃料タンク９２に水素を供給する際に生じる熱量は、熱交換部９６に冷却水を循環させることで燃料タンク９２から取り出し、電気自動車９０が備える放熱部９８で冷却水を冷却することによって取り出した熱量を外部に放出していたが、冷却水を降温させる放熱部を水素製造充填装置１０側に設ける構成としてもよい。また、第１実施例の電気自動車９０では、燃料タンク９２に加熱装置９５を設けることによって、燃料タンク９２の水素吸蔵合金に吸蔵された水素を取り出すときに必要な熱量を供給する構成としたが、電気自動車９０の所定の高温部で生じる熱量、例えば燃料電池１００で生じる熱量を利用して燃料タンク９２から水素を取り出すこととしてもよい。このような構成を第２実施例として以下に説明する。
【０１０４】
第２実施例の水素製造充填装置１０Ａおよび電気自動車９０Ａの構成の概略を、それぞれ図９および図１０に表わす。水素製造充填装置１０Ａおよび電気自動車９０Ａは、第１実施例の水素製造充填装置１０および電気自動車９０とほぼ同様の構成を備えているため、以下には第１実施例とは異なっている構成についてのみ説明することとし、第１実施例と共通する構造については同じ番号を付して説明を省略する。
【０１０５】
第２実施例の電気自動車９０Ａでは、燃料タンク９２を冷却する冷却水が流れる冷却水路１１５は、第１実施例のように電気自動車９０Ａ内部で閉じた管路として形成されているのではなく、コネクタ１１０において開口している。冷却水路１１５の端部は、コネクタ１１０において水流路接続部１１２を形成している。また、冷却水路１１５は、燃料タンク９２の熱交換部９６を形成した後、温水流路１１３となり、温水流路１１３の端部は温水流路接続部１１４を形成してコネクタ１１０において開口している。電気自動車９０Ａのコネクタ１１０と水素製造充填装置１０Ａのコネクタ７０とを接続することによって、水素製造充填装置１０Ａ側から電気自動車９０Ａ側へ上記水流路接続部１１２を介して冷却水が導入可能となる。コネクタ１１０を介して水素製造充填装置１０Ａから燃料タンク９２に水素の充填が行なわれるときには、水流路接続部１１２を介して導入された冷却水は、燃料タンク９２の熱交換部９６において熱交換して昇温する。昇温した冷却水は温水流路接続部１１４を介して水素製造充填装置１０側に導入される。
【０１０６】
水素製造充填装置１０Ａ側では、コネクタ７０において、上記水流路接続部１１２および温水流路接続部１１４に対応する位置に、水流路接続部１１２および温水流路接続部１１４と接続可能な水流路接続部７２および温水流路接続部７４が設けられている。この水流路接続部７２と温水流路接続部７４とは、水素製造充填装置１０Ａ内に配管された冷却水路７７の端部構造である。冷却水路７７は、水素製造充填装置１０Ａ内部において放熱部７３を形成している。この放熱部７３は、第１実施例の電気自動車９０が備える放熱部９８と同様のラジエータ構造を有している。電気自動車９０Ａの燃料タンク９２に設けられた熱交換部９６において昇温した冷却水は、温水流路接続部１１４，７４を経由して水素製造充填装置１０Ａ側に導入され、冷却水路７７を経由して放熱部７３において放熱されて降温する。降温した冷却水は、水流路接続部７２，１１２を経由して電気自動車９０Ａ側に導入され、再び熱交換部９６で熱交換して燃料タンク９２を冷却する。なお、このような冷却水の循環は、冷却水路１１５に設けられた第１実施例と同様のポンプ９９の働きによって実現される。
【０１０７】
また、電気自動車９０Ａにおいて、冷却水路１１５および温水流路１１３はその所定の箇所で分岐しており、これら分岐した流路は燃料電池１００内に配管して燃料電池１００内で熱交換部１０９を形成し、この熱交換部１０９においてこれらの流路は接続している。また、冷却水路１１５および温水流路１１３から熱交換部１０９側に流路が分岐する位置には、冷却水の流路を切り替える切り替えバルブが設けられている。冷却水路１１５の分岐点には切り替えバルブ１１２Ａが設けられており、温水流路１１３の分岐点には切り替えバルブ１１４Ａが設けられている。これらの切り替えバルブ１１２Ａ，１１４Ａは制御部１２０に接続されており、制御部１２０が出力する駆動信号によって流路の切り替えが行なわれる。水素製造充填装置１０Ａによって燃料タンク９２に水素が充填されるときには、冷却水は熱交換部９６側にだけ流通するように切り替えバルブ１１２Ａ，１１４Ａが制御され、熱交換部１０９に至る流路は閉鎖される。このような場合には、既述したように、冷却水は燃料タンク９２の熱交換部９６と水素製造充填装置１０Ａの放熱部７３との間を循環する。
【０１０８】
一方、燃料タンク９２内の水素を利用して電気自動車９０Ａが走行するときには、切り替えバルブ１１２Ａ，１１４Ａの開閉状態が制御されて、熱交換部９６を形成する流路と熱交換部１０９を形成する流路とが連通する。このような場合には、冷却水は燃料タンク９２の熱交換部９６と燃料電池１００の熱交換部１０９との間を循環する。このような構成とすることによって本実施例の電気自動車９０Ａでは、燃料電池１００で発生する熱量を利用して水素吸蔵合金から水素を取り出している。すなわち、燃料電池１００による発電が行なわれるときには、電気エネルギに変換されなかったエネルギが熱エネルギとして放出されるため熱量が発生するが、熱交換部１０９における冷却水は燃料電池１００との間で熱交換を行なうことによって燃料電池１００の運転温度を８０〜１００℃の温度範囲に保ち、これによって熱交換部１０９における冷却水は昇温する。また、燃料タンク９２において、水素吸蔵合金に吸蔵させた水素を取り出すには外部から熱量を与える必要があるが、熱交換部１０９で昇温した冷却水は熱交換部９６に導入されることによって燃料タンク９２に必要な熱量を与えて水素を取り出し可能とし、これによって熱交換部９６における冷却水は降温する。このように、冷却水は、熱交換部１０９と熱交換部９６との間を循環することによって、燃料電池１００で生じた熱量を燃料タンク９２において利用可能としている。
【０１０９】
電気自動車９０Ａは第１実施例の電気自動車９０と同様に燃料タンク９２に加熱装置９５を設けているが、上述したように燃料電池１００が定常運転を行なっているときには燃料電池１００で発生した熱量を用いて燃料タンク９２を加熱することができる。したがって本実施例では、加熱装置９５は、電気自動車９０Ａの始動時などにおいて燃料電池１００が充分に昇温していないときに燃料タンク９２に供給する熱量を補ったり、燃料電池１００側から供給される熱量が不足する場合に熱量を補うという目的で使用する。もとより、燃料電池１００側から冷却水を介して供給される熱量によって、水素吸蔵合金から水素を取り出すエネルギをすべて賄うことができる場合には、加熱装置９５を設けないこととしてもよい。加熱装置９５において燃焼反応を行なわない場合には、燃料排出路９４に排出された燃料排ガスはすべて燃料供給路９３に戻され、酸化ガス排出路１３４に排出された酸化排ガスはそのまま外部に放出される。
【０１１０】
以上のような第２実施例の水素製造充填装置１０Ａおよび電気自動車９０Ａによれば、第１実施例の水素製造充填装置１０および電気自動車９０と同様の効果に加えて以下のような効果を奏する。すなわち、燃料タンク９２の水素吸蔵合金が吸蔵する水素を取り出すために燃料電池１００で生じる熱エネルギを利用するため、燃料タンク９２の加熱のために消費する水素量を削減することができ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。さらに、燃料タンク９２の熱交換部９６を流れる冷却水と燃料電池１００を冷却する冷却水とを共通化することによって、これらの冷却水を別系統とする場合に比べて、冷却水の配管と冷却水を冷却する構造とを簡素化することができる。
【０１１１】
また、本実施例では、水素吸蔵合金を備える燃料タンク９２に水素を供給する際に生じる熱量を廃棄するための放熱部７３を水素製造充填装置１０Ａ側に設けることとしたため、電気自動車９０Ａの構成を簡素化することができた。ここで、熱交換部９６と熱交換部１０９との間で冷却水を循環させるときにも、熱交換部９６と放熱部７３との間で冷却水を循環させるときにも、どちらの場合にもポンプ９９を用いる構成としたが、それぞれの場合に別々のポンプを用いることとしてもよい。例えば、電気自動車９０Ａ側には熱交換部９６と熱交換部１０９との間で冷却水を循環させるポンプを設け、水素製造充填装置１０Ａ側には熱交換部９６と放熱部７３との間で冷却水を循環させるポンプを設けるといった構成にすることもできる。
【０１１２】
以上説明した第１実施例および第２実施例では、水素吸蔵合金を備える燃料タンク９２に水素を供給する際に生じる熱量は、熱交換部９６に冷却水を循環させることで燃料タンク９２から取り出し、この冷却水を放熱部９８、７３で冷却することによって外部に放出していたが、この水素供給時に生じる熱量を廃棄するのではなく利用する構成とすることも好ましい。このような構成を以下に第３実施例として説明する。
【０１１３】
第３実施例の水素製造充填装置１０Ｂおよび電気自動車９０Ｂの構成の概略を、それぞれ図１１および図１２に表わす。水素製造充填装置１０Ｂおよび電気自動車９０Ｂは、第１実施例の水素製造充填装置１０および電気自動車９０とほぼ同様の構成を備えているため、以下には第１実施例とは異なっている構成についてのみ説明することとし、第１実施例と共通する構造については同じ番号を付して説明を省略する。
【０１１４】
第３実施例の水素製造充填装置１０Ｂでは、水接続口２６に一端を開口する水供給路２７は、その他端を脱硫ガス供給管１４に接続する他に、所定の位置で分岐して水供給分岐路２８を形成し、その端部をコネクタ７０に開口している。コネクタ７０には水供給分岐路２８の端部構造としての水流路接続部７２が設けられており、この水流路接続部７２は、コネクタ７０を電気自動車側のコネクタ受け部１１０に接続したときにコネクタ受け部１１０側の水流路接続部１１２と接続して、電気自動車９０側へも水供給分岐路２８を介して水を供給可能となる。
【０１１５】
水供給路２７は、水供給分岐路２８と分岐する位置よりも脱硫ガス供給管１４との接続部側にバルブ２７Ａを備えている。また、水供給分岐路２８はバルブ２８Ａを備えている。これらバルブ２７Ａおよび２８Ａは制御部６０と接続しており、制御部６０によってその開閉状態が制御される。バルブ２７Ａが開状態となったときには、脱硫ガス供給管１４を通過する脱硫ガスに対して水が供給可能となり、バルブ２８Ａが開状態となったときには、電気自動車９０側に対して水が供給可能となる。
【０１１６】
また、水素製造充填装置１０Ｂは、その内部に温水流路７５を形成している。温水流路７５の一端はコネクタ７０が備える温水流路接続部７４において開口しており、コネクタ７０をコネクタ受け部１１０と接続すると、電気自動車９０側から温水流路７５側へ温水を供給可能となる。さらに、水素製造充填装置１０Ａは、その所定の位置において外部に延出する温水供給チューブ８８を有しており、温水流路７５は水素製造充填装置１０Ａから温水供給チューブ８８の内部へと延びている。温水流路７５の他端は、温水供給チューブ８８の端部において開口しており、電気自動車９０側から供給された温水を外部に吐出可能となっている。
【０１１７】
一方、第３実施例の電気自動車９０Ｂでは、燃料タンク９２の内部で熱交換部９６を形成する冷却水路１１５は、第１実施例の様に環状構造とはなっておらず、その一端を、コネクタ受け部が備える水流路接続部１１２として開口している。この水流路接続部１１２は、コネクタ７０とコネクタ受け部１１０とを接続することによって、既述した水流路接続部７２と接続される。このように冷却水路１１５が水供給分岐路２８と連通することによって、所定の水道配管から供給される水は、水接続口２６および水素製造充填装置１０Ａ内を経由して、冷却水として熱交換部９６に供給される。
【０１１８】
冷却水路１１５は、燃料タンク９２内で熱交換部９６を形成した後、温水流路１１３として再びコネクタ受け部１１０で開口する。すなわち、温水流路１１３は、冷却水路１１５を流れてきた冷却水が、熱交換部９６で昇温して温水となった後に流れる流路である。コネクタ受け部１１０には、温水流路１１３の端部構造としての温水流路接続部１１４が形成されており、コネクタ受け部１１０とコネクタ７０とを接続したときには、この温水流路接続部１１４と既述した温水流路接続部７４とが接続される。これによって、温水流路１１３と温水流路７５とが連通して、水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際に生じた熱量によって昇温した温水が、水素製造充填装置１０Ａ側に供給可能となる。
【０１１９】
以上のように構成された本実施例の水素製造充填装置１０Ｂを用いて水素の製造および製造した水素の貯蔵を行なうときには、制御部６０においては、図７に示した水素貯蔵量制御処理ルーチンと同様の処理が行なわれるが、これらの処理に先立って、バルブ２７Ａを開状態とし、バルブ２８Ａを閉状態とするための駆動信号の出力が行なわれる。これによって、脱硫ガス供給管１４を通過する脱硫ガスに対して、改質反応に要する水を供給可能となる。また、アキュムレータ５５内に充分量の水素が貯蔵されて、ステップＳ１２０において運転停止時処理ルーチンが行なわれる際には、バルブ２７Ａを閉状態とするための駆動信号の出力も同時に行なわれる。
【０１２０】
本実施例の水素製造充填装置１０Ｂを用いて、電気自動車９０Ａの燃料タンク９２に対して水素の供給を行なうときには、制御部６０においては、図８に示した水素充填制御処理ルーチンと同様の処理が行なわれるが、このときステップＳ２３０の水素の供給を開始する駆動信号の出力に先立って、バルブ２７Ａを閉状態とし、バルブ２８Ａを開状態とするための駆動信号の出力が行なわれる。これによって、水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際に生じる熱量で昇温する燃料タンク９２を冷却水によって冷却可能になる。また、燃料タンク９２内に充分量の水素が供給されて、ステップＳ２６０において水素の供給が停止された時には、バルブ２８Ａを閉状態とするための駆動信号の出力が行なわれる。ここで、バルブ２８Ａを閉状態とするのは、燃料タンク９２への水素の供給が停止された後に所定時間が経過した後とすることが好ましく、これによって燃料タンク９２を充分に冷却することができる。
【０１２１】
以上のように構成された第３実施例の水素製造充填装置１０Ｂおよび電気自動車９０Ｂによれば、第１実施例および第２実施例の水素製造充填装置および電気自動車と同様に、充分量の水素を製造して貯蔵しておく動作と、充分量の水素を電気自動車の燃料タンクに供給する動作とを、自動運転によって行なうことができるという効果に加えて以下のような効果を奏する。すなわち、燃料タンク９２を冷却するための冷却水を順次供給しながら、燃料タンク９２での熱交換によって昇温した温水を外部に取り出す構成としたため、水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際に生じた熱量を利用することが可能となる。また、冷却水を電気自動車９０Ｂ内部で循環させることがないため、冷却水を循環させるためのポンプ等によって、電気自動車９０Ａで電力が消費されてしまうことがない。
【０１２２】
ここで、燃料タンク９２で熱交換することによって昇温した温水の利用法としては、家庭用の給湯装置への適用等を挙げることができる。例えば、既述した温水供給チューブ８８を、家庭用の給湯装置が備える所定の温水貯蔵タンクに接続するならば、燃料タンク９２で熱交換することによって昇温した温水を上記所定の温水貯蔵タンクに貯蔵して、家庭の浴室や洗面所、あるいは台所等で使用する温水として利用することができる。あるいは、温水供給チューブ８８を浴室に伸長させ、直接浴槽に供給することとしてもよい。燃料タンク９２で熱交換することによって昇温した温水は、例えば本実施例のように水素吸蔵合金としてチタン系合金および希土類系合金を用いた場合には、約４０〜６０℃に達している。このように燃料タンク９２で熱交換した温水は、必要に応じて、上記温水貯蔵タンク等においてさらに加熱を行なって昇温させた上で貯蔵することとしてもよい。このような温水を利用することによって、水素を吸蔵する際に生じる熱エネルギが廃棄されてしまうのを防ぎ、家庭内で消費するエネルギを節約することが可能となる。
【０１２３】
上記第３実施例では、第２実施例と同様に、水素製造充填装置１０Ｂが備える接続チューブ８２に水供給分岐路２８および温水流路７５を配管する構成としたため、コネクタ７０とコネクタ受け部１１０とを接続するだけで、電気自動車９０Ａへの冷却水の供給および電気自動車９０Ａからの温水の排出を行なうことが可能となる。もとより、水供給分岐路２８および温水流路７５を配管する構造として接続チューブ８２以外の構造を設け、冷却水の供給および温水の排出を、コネクタ７０およびコネクタ受け部１１０の接続部を介することなく行なうこととしても差し支えない。
【０１２４】
また、上記した第３実施例の構成において、第２実施例と同様に、燃料電池１００で生じた熱量を利用して燃料タンク９２から水素を放出させることとしてもよい。このような構成を第４実施例として以下に説明する。図１３は、第４実施例の電気自動車９０Ｃの構成を例示するブロック図である。第４実施例の電気自動車９０Ｃは、第３実施例の電気自動車９０Ｂとほぼ同様の構成を有しているが、第２実施例の電気自動車９０Ａと同様に、温水流路１１３および冷却水路１１５は所定の位置で分岐して燃料電池１００内に配管し、熱交換部１０９を形成している。なお、第４実施例の電気自動車９０Ｃが備える燃料タンク９２には、第３実施例の水素製造充填装置１０Ｂと同様の構成を備える水素製造充填装置を用いて水素を供給する。
【０１２５】
このような電気自動車９０Ｃでは、水素製造充填装置１０Ｂから水素の供給を受けるときには、熱交換部９６を流れる冷却水は、水接続口２６，水供給路２７，水供給分岐路２８および水流路接続部７２を経由して、水素製造充填装置１０Ｂ側から冷却水路１１５に導入される。この冷却水は、熱交換部９６において燃料タンク９２を冷却することによって昇温すると、温水流路１１３を経由して水素製造充填装置１０Ｂ側に導入され、温水流路接続部７４および温水流路７５を経由して温水供給チューブ８８の端部より水素製造充填装置１０Ｂ外に放出されて、家庭用の給湯装置などに貯留することによって利用可能となる。
【０１２６】
第４実施例の電気自動車９０Ｃを走行させるときには、制御部１２０によって切り替えバルブ１１２Ａ，１１４Ａが制御されて、熱交換部９６を形成する流路と熱交換部１０９を形成する流路とが連通する。このような構成とすることによって、冷却水は熱交換部１０９において燃料電池１００を冷却することで昇温し、昇温した冷却水は熱交換部９６において燃料タンク９２を加熱して水素吸蔵合金から水素を放出させることで降温する。
【０１２７】
以上のように構成された第４実施例の電気自動車９０Ｃによれば、第１実施例と同様の効果に加えて、第３実施例と同様に水素供給時に燃料タンク９２で生じる熱量が利用可能となるとともに、第２実施例と同様に燃料電池１００で生じる熱エネルギを利用して燃料タンク９２から水素の放出を行なうことが可能となって、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【０１２８】
上記第１ないし第４実施例では、電気自動車の燃料タンクは水素吸蔵合金を備えており、この水素吸蔵合金が水素を吸蔵することによって水素を蓄える構成としたが、水素を気体のまま加圧して貯蔵する水素ボンベによって燃料タンクを構成することとしてもよい。このような構成を第５実施例として以下に示す。第５実施例の水素製造充填装置１０Ｄおよび電気自動車９０Ｄの構成を図１４および図１５に示すが、第１実施例の水素製造充填装置１０および電気自動車９０と共通する構成については同じ番号を付して説明を省略することとし、異なる構成についてのみ以下に説明する。
【０１２９】
第５実施例の水素製造充填装置１０Ｄでは、アキュムレータ５５に貯蔵した水素を電気自動車９０Ｄ側に供給する水素供給路２２は、直接アキュムレータ５５に接続する代わりに水素供給路１８に接続している。水素供給路１８において、水素供給路２２との接続部よりも上流側にはバルブ１８Ａが設けられており、水素供給路２２にはバルブ２２Ａが設けられている。
【０１３０】
これらバルブ１８Ａおよびバルブ２２Ａは制御部６０と接続しており、制御部６０によってその開閉状態が制御される。水素製造充填装置１０Ｄにおいて水素の製造を行なう際には、バルブ１８Ａは開状態、バルブ２２Ａは閉状態となってアキュムレータ５５に水素が貯蔵される。また、水素製造充填装置１０Ｄから電気自動車９０Ｄへ水素が供給される際には、バルブ１８Ａは閉状態、バルブ２２Ａは開状態となり、アキュムレータ５５に貯蔵されていた水素はコンプレッサ５０によって加圧されて電気自動車９０Ｄに供給される。
【０１３１】
第５実施例の電気自動車９０Ｄは、上述したように水素を気体のまま加圧貯蔵するボンベによって構成された燃料タンク９２Ｄを備えている。このような燃料タンク９２Ｄでは、水素を供給する際に発熱することがなく、また、水素を取り出すときにも加熱の必要がない。従って、第１ないし第４実施例の電気自動車とは異なり、燃料タンク内を冷却する機構および加熱する機構を備えない。また、燃料タンク９２Ｄは、水素残量モニタ９７の代わりに圧力センサ９７Ｄを備え、燃料タンク９２Ｄ内の水素残量を検出して制御部１２０に入力している。
【０１３２】
このように、本実施例の電気自動車９０Ｄでは、燃料タンク９２Ｄは加熱装置９５を備えていないため、燃料電池１００から排出された燃料排ガスはすべて燃料供給路９３に戻り、燃料ガスとして再び燃料電池１００に供給される。また、燃料電池１００から排出された酸化排ガスは、所定の排出装置に接続して最終的に電気自動車９０Ｂの外部に排出される。
【０１３３】
以上のように構成された水素製造充填装置１０Ｄを用いて電気自動車９０Ｄに水素を供給する際には、図８に示した水素充填制御処理ルーチンが実行される。本実施例では、ステップＳ２１０で燃料タンク内の水素残量を読み込む際に、水素残量モニタ９７の代わりに圧力センサ９７Ｄが検出した値を読み込む。また、ステップＳ２３０で水素の供給を開始する際には、バルブ１８Ａを閉状態、バルブ２２Ａを開状態とする制御がなされる。
【０１３４】
以上説明した第５実施例の水素製造充填装置１０Ｄおよび電気自動車９０Ｄによれば、燃料タンク９２Ｄに水素を蓄える方法として、水素吸蔵合金に吸蔵させる代わりに気体のまま加圧して貯蔵する構成としたため、燃料タンク９２Ｄに水素を供給する際や燃料タンク９２Ｄから水素を取り出す際に、燃料タンク９２Ｄを冷却したり加熱したりする必要がなく、電気自動車９０Ｄの構成を簡素化することができる。また、本実施例の燃料タンク９２Ｄのように水素ガスを加圧貯蔵する場合には、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させて貯蔵する場合に比べて、水素の供給操作を迅速に行なうことができるという利点を有する。すなわち、水素ガスを加圧供給する場合には、燃料タンク９２Ｄ内の水素残量に応じて水素圧を制御しながら、アキュムレータ５５から水素ガスを供給するだけでよく、水素と金属との化学反応を伴う水素の吸蔵によって水素を貯蔵する場合よりもはるかに早く水素の供給を完了することができる。
【０１３５】
また、第５実施例の水素製造充填装置１０Ｄは、水素供給路２２を水素供給路１８に接続しているため、流路の切り替えを行なうだけで、アキュムレータ５５への水素の供給時にもアキュムレータ５５からの水素の放出時にも同じコンプレッサ５０を用いることができ、構成を簡素化することができる。もとより、水素製造充填装置１０Ｄは２つのコンプレッサを有することとし、アキュムレータ５５への水素の供給時とアキュムレータ５５からの水素の放出時とで異なるコンプレッサを用いることとしてもよい。また、アキュムレータ５５から水素を放出するときに用いるコンプレッサを電気自動車９０Ｄ側に設け、水素を電気自動車９０Ｄに供給した後にコンプレッサで加圧して燃料タンク９２Ｄに供給することとしてもよい。
【０１３６】
上記第１ないし第５実施例の水素製造充填装置では、製造した水素を貯蔵するためにアキュムレータ５５を備え、水素を加圧して貯蔵する構成としたが、水素を加圧する代わりに水素吸蔵合金に吸蔵させることによって水素を貯蔵することとしてもよい。以下に、このような構成を第１実施例の水素製造充填装置１０に適用した場合を、第６実施例の水素製造充填装置１０Ｅとして説明する。
【０１３７】
第６実施例の水素製造充填装置１０Ｅは、図１６に示すように、アキュムレータ５５に代えて、内部に水素吸蔵合金を有する水素貯蔵部５５Ｅを備えており、製造された水素はこの水素吸蔵合金に吸蔵されることによって貯蔵される。ここで、水素貯蔵部５５Ｅが貯蔵可能な水素量は、水素製造充填装置１０Ｅから水素の供給を受ける電気自動車９０が備える燃料タンク９２の容量以上の量とする。
【０１３８】
本実施例の水素製造充填装置１０Ｅにおいて、水接続口２６を介して水の供給を受ける水供給路２７は、脱硫ガス供給管１４との接続箇所よりも上流において、上記水素貯蔵部５５Ｅ内部に配管して熱交換部を形成している。水素貯蔵部５５Ｅに水素を貯蔵する際には、水素吸蔵合金が水素を吸蔵するのに伴って発熱反応が進行するが、上記水供給路２７によって形成された熱交換部内を水が流れることによって水素貯蔵部５５Ｅは冷却される。熱交換部で昇温した温水は、水供給路２７に導かれて脱硫ガス供給管１４に至り、改質反応に要する水として脱硫ガスに加えられる。
【０１３９】
また、水素貯蔵部５５Ｅは、加熱部５４を備えている。この加熱部５４は、水素貯蔵部５５Ｅ内を加熱するための装置であり、水素貯蔵部５５Ｅに貯蔵しておいた水素を電気自動車９０に供給する際に水素貯蔵部５５Ｅ内を加熱して、水素吸蔵合金からの水素の放出を促す。加熱部５４の構成としては、所定の商用電源から供給される電力を利用して電熱によって発熱することとしてもよいし、ガス接続口１１を介して都市ガスの供給を受け、この都市ガスを燃焼させることによって発熱することとしてもよい。
【０１４０】
以上のように構成された第６実施例の水素製造充填装置１０Ｅによれば、製造した水素を水素吸蔵合金に吸蔵させることによって貯蔵するため、加圧した気体の状態で貯蔵する場合に比べて、水素を貯蔵した状態で水素製造充填装置を長期に放置した場合に失われる水素量が少なくて済む。また、水素製造時には、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることで生じる熱量を利用して水を昇温させ、この温水を利用して改質反応を行なうため、蒸発・加熱器２５で消費するエネルギを削減することができ、水素の吸蔵時に生じる熱量を無駄に廃棄してしまうのを抑えることができる。このように、水素吸蔵合金に吸蔵させることによって水素を貯蔵する構成は、第１実施例の水素製造充填装置１０だけでなく、第２実施例の水素製造充填装置１０Ａなど他の構成に適用することもできる。
【０１４１】
以上説明した第１ないし第６実施例の水素製造充填装置では、アキュムレータや水素貯蔵部などの水素貯蔵手段を設け、予め充分量の水素を水素製造充填装置内に準備しておく構成としたが、このような水素貯蔵手段を設けることなく、水素の製造と同時に電気自動車への水素の供給を行なうこととしてもよい。以下にこのような構成を第７実施例として説明する。
【０１４２】
図１７は、第７実施例の水素製造充填装置１０Ｆの構成を表わす説明図である。水素製造充填装置１０Ｆにおいて、第１実施例の水素製造充填装置１０と共通する構成については水素製造充填装置１０と同じ番号を付して説明を省略することとし、異なる構成についてだけ説明する。なお、第７実施例の水素製造充填装置１０Ｆから水素の供給を受ける電気自動車は、第２実施例の電気自動車９０Ａと同様の構成を備えているものとする。
【０１４３】
水素製造充填装置１０Ｆでは、コンプレッサ５０は水素供給路２２に接続しており、コンプレッサ５０によって加圧された水素は貯蔵されることなくコネクタ７０を介して電気自動車９０Ａに供給される。ここで、水素供給路２２にはガス流量センサ５２が設けられている。このガス流量センサ５２は制御部６０と接続しており、電気自動車９０Ａに供給した水素ガス流量に関する情報を制御部６０に入力している。本実施例ではガス流量センサ５２としてドップラ式のセンサを用いているが、異なる種類のセンサを用いることとしてもよい。
【０１４４】
また、水接続口２６を介して水の供給を受ける水供給路２７は、脱硫ガス供給管１４に接続することなく接続チューブ８２内に配管してコネクタ７０に至り、コネクタ７０が備える水流路接続部７２において開口する。第７実施例の水素製造充填装置１０Ｆが備える脱硫ガス供給管１４には、水供給路２７に代わって温水供給路１３が接続している。この温水供給路１３は、接続チューブ８２内に配管しており、コネクタ７０が備える温水流路接続部７４において端部を開口している。
【０１４５】
本実施例では、水接続口２６から水素製造充填装置１０Ｆ内に供給された水は、そのままコネクタ７０を介して電気自動車９０Ａに供給され、電気自動車９０Ａに供給された水は、冷却水路１１５に導かれて水素吸蔵合金を備える燃料タンク９２を冷却する。冷却水路１１５が形成する熱交換部９６において熱交換し、昇温した温水は、温水流路１１３および温水流路接続部１１４、７４を介して水素製造充填装置１０Ｆ側へ供給される。この温水は、水素製造充填装置１０Ｆ側では、上記温水供給路１３に導かれて改質反応に要する水として脱硫ガスに加えられる。
【０１４６】
以上、第７実施例の水素製造充填装置１０Ｆの構成について説明したが、次に、水素製造充填装置１０Ｆを作動させて電気自動車９０Ａに水素を供給する際の動作について説明する。水素製造充填装置１０Ｆのコネクタ７０と電気自動車９０Ａのコネクタ受け部１１０とを接続し、水素製造充填装置１０Ｆに設けられた所定のスタートスイッチをオン状態にすると、制御部６０において図１８に示した水素生成充填量制御処理ルーチンが所定時間ごとに実行され、電気自動車９０Ａの燃料タンク９２内に所定量の水素が供給されるように制御される。以下、図１８のフローチャートに即して、本実施例の水素製造充填装置１０Ｆが水素の製造を行ないつつ電気自動車９０Ａに水素を供給する動作について説明する。
【０１４７】
本ルーチンが実行されると、ＣＰＵ６２は、まず、燃料タンク９２の容量の読み込みを行なう（ステップＳ３００）。この動作は、種々の容量の燃料タンクを備える電気自動車に対応するためのものである。燃料タンク９２の容量に関する情報は、予め電気自動車９０Ａの制御部１２０に記憶されている。引き続きＣＰＵ６２は、燃料タンク９２の水素残量の読み込みを行なう（ステップＳ３１０）。燃料タンク９２の水素残量は、水素残量モニタ９７が積算した水素の消費量に基づいて算出した値として電気自動車９０Ａの制御部１２０に記憶されている。これら燃料タンク９２の容量の値および燃料タンク９２の水素残量の値は、コネクタ７０およびコネクタ受け部１１０で接続する信号線２９，１１９を介して、電気自動車９０Ａ側から水素製造充填装置１０Ｄの制御部６０へ入力される。
【０１４８】
次に、上記燃料タンク９２の容量の値および燃料タンク９２の水素残量の値を基にして、水素製造充填装置１０Ｄから電気自動車９０Ａへ供給すべき注入所要量Ｖ0 を算出する（ステップＳ３２０）。注入所要量Ｖ0 が求められると、ＣＰＵ６２において運転開始時処理ルーチンが実行される（ステップＳ３３０）。この運転開始時処理ルーチンは、水素の製造および電気自動車９０Ａに対する水素の供給の開始を指示するためのサブルーチンである。運転開始時処理ルーチンにおいて実行される処理としては、ガス接続口１１および水接続口２６が備える電磁弁に駆動信号を出力して、水素製造充填装置１０Ｆへのガスおよび水の供給を開始させたり、コンプレッサ５０に駆動信号を出力して、電気自動車９０Ａの燃料タンク９２に供給する水素の圧力を制御する等の処理を挙げることができる。
【０１４９】
運転開始時処理ルーチンの実行によって水素の製造および電気自動車９０Ａへの水素の供給が開始されると、ＣＰＵ６２は、燃料タンク９２に供給した水素の注入量Ｖ1 の読み込みを行なう（ステップＳ３４０）。この水素の注入量Ｖ1 は、水素供給路２２が備える既述したガス流量センサ５２から入力された情報を基にして算出された値である。水素注入量Ｖ1 を読み込むと、次に、このＶ1 の値と先のステップＳ３２０で算出した注入所要量Ｖ0 との比較を行なう（ステップＳ３５０）。
【０１５０】
Ｖ1 よりもＶ0 の方が大きい場合には、燃料タンク９２に供給された水素量はまだ不十分であると判断されてステップＳ３４０に戻り、再び燃料タンク９２に供給した水素の注入量Ｖ1 の読み込みを行なう。燃料タンク９２内に充分量の水素が供給されるまで、上記した水素注入量Ｖ1 の読み込みと、このＶ1 の値と上記注入所要量ＶO との比較を行なう処理を繰り返す。
【０１５１】
ステップＳ３５０において水素の注入量Ｖ1 の値が注入所要量Ｖ0 の値を超えたと判断された場合には、運転停止時処理ルーチンが実行され（ステップＳ３６０）、本ルーチンを終了する。この運転停止時処理ルーチンは、水素の製造および電気自動車９０Ａに対する水素の供給の開始を指示するためのサブルーチンである。運転開始時処理ルーチンにおいて実行される処理としては、ガス接続口１１および水接続口２６が備える電磁弁に駆動信号を出力して、水素製造充填装置１０Ｄへのガスおよび水の供給を停止させたり、コンプレッサ５０に停止信号を出力して、電気自動車９０Ａの燃料タンク９２への水素の供給を停止させる等の処理を挙げることができる。
【０１５２】
なお、本実施例では、燃料タンク９２の容量に関する情報を制御部１２０に記憶させ、この情報は信号線１１９を介して電気自動車９０側から水素製造充填装置１０側に入力する構成としたが、使用者が水素製造充填装置１０に対して、水素の供給を受ける電気自動車９０が備える燃料タンク９２の容量を手入力で入力する構成としてもよい。
【０１５３】
以上のように構成された第７実施例の水素製造充填装置１０Ｆおよび電気自動車９０Ａによれば、既述した第１ないし第６実施例と同様に、商用ガスとして各家庭に供給される都市ガスを用いて水素ガスを生成することができるため、新たに水素を流通させるための流通手段を設けることなく、広く水素ガスを電気自動車の燃料として利用可能にすることができる。また、水素製造充填装置１０Ｆにおける水素の製造と電気自動車９０Ａに対する水素の供給とは同時に行なわれるが、この水素供給の動作は、所定の位置に設置された水素製造充填装置１０Ｆに電気自動車９０Ａを接続して行なわれるため、水素を製造する際に、走行状態などの電気自動車９０Ａ側の影響を受けることがない。従って、水素を製造するために進行する改質器３０における改質反応等を最適条件下で行なうことができ、高いエネルギ効率を実現することができる。もとより、電気自動車９０Ａへの水素の供給を早くに完了させたい場合には、改質反応などを行なわせる運転条件を、最適条件よりも早めることとしても良い。
【０１５４】
また、本実施例の水素製造充填装置１０Ｆから電気自動車９０Ａに対して水素の供給を行なう際には、電気自動車９０Ａの燃料タンク９２内に充分量の水素が供給されると、水素を製造する動作および水素を供給する動作を終了する構成となっているため、水素製造充填装置１０Ｄによる水素の製造および燃料タンク９２への水素の供給を自動運転で行なうことができる。従って使用者は、帰宅した後に水素製造充填装置１０Ｄの運転を開始しておけば、次回の（例えば翌朝の）外出時には水素の供給操作が終了した状態で電気自動車９０Ａを用意しておくことが可能となる。
【０１５５】
さらに本実施例の水素製造充填装置１０Ｆおよび電気自動車９０Ａは、それぞれコネクタ７０およびコネクタ受け部１１０を備えているため、これらコネクタ７０およびコネクタ受け部１１０を接続することによって、水素供給路２２および水素ガス導入路１１７を連通させる動作と、信号線２９，１１９の接続と、水供給路２７および冷却水路１１５を連通させる動作と、温水供給路１３および温水流路１１３を連通させる動作とを同時にワンタッチで行なうことができる。もとより、水供給路２７および冷却水路１１５の接続と、温水供給路１３および温水流路１１３の接続とを、コネクタ７０およびコネクタ受け部１１０との接続部を介さない構造としても差し支えない。
【０１５６】
また、本実施例の水素製造充填装置１０Ｆは、上記第１ないし第６実施例の水素製造充填装置と同様に持ち運び可能な構成となっており、ガス接続口１１および水接続口２６と接続可能な都市ガス配管および水道配管があれば任意の場所に移動して水素の製造を行なうことが可能となっているが、アキュムレータを備えないためさらなる小型化が可能となっており、移動がさらに容易となっている。もとより、水素製造充填装置１０を可動式とせずに家庭内などの所定の場所に定置し、ガス接続口１１および水接続口２６は都市ガス配管および水道配管の所定の接続箇所に固定する構成としてもかまわない。
【０１５７】
また、本実施例の水素製造充填装置１０Ｆおよび電気自動車９０Ａは、水素の製造と供給とを同時に行なう構成となっているため、燃料タンク９２が備える水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際に生じる熱量を利用して、改質反応に要する水の昇温を行なっている。従って、蒸発・加熱器２５で消費するエネルギを低減させてシステム全体のエネルギ効率を向上させることができる。なお、水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際に生じる熱量によって昇温された温水は、水素製造充填装置１０Ｆにおける改質反応に利用する他に、第３実施例と同様に、家庭用の給湯装置において利用するなど他の用途に用いることとしてもよい。もとより、第１実施例と同様に、燃料タンク９２の冷却は冷却水を循環させることによって行ない、生じた熱量は所定の放熱部において外部に放出してしまうこととしても差し支えない。
【０１５８】
さらに、本実施例の電気自動車９０Ａにおいて、燃料タンク９２に水素を貯蔵する方法として、水素吸蔵合金に吸蔵させる代わりにボンベ内に加圧ガスとして蓄えることとしてもよい。すなわち、電気自動車は第５実施例の電気自動車９０Ｄと同様の構成とし、水素製造充填装置１０Ｆでは、水供給路２７を直接脱硫ガス供給管１４に接続することとしてもよい。
【０１５９】
既述した第１ないし第７実施例の水素製造充填装置において、蒸発・加熱器２５（および必要に応じて改質器３０）を加熱するために設けた所定の燃焼部は、都市ガス分岐路１６から供給される都市ガス、および水素純化器４０から排出された改質排ガスを燃焼のための燃料として利用する構成となっているが、この所定の燃焼部から排出される燃焼排ガスを、そのまま廃棄せずにさらに利用する構成とすることも好ましい。このような構成を第８実施例として以下に説明する。図１９は、第８実施例の水素製造充填装置１０Ｇの構成を表わす説明図である。第８実施例の水素製造充填装置１０Ｇは、第１実施例の水素製造充填装置１０とほぼ同様の構成を有しているため、共通する構成には同じ番号を付して説明を省略し、要部に対応する燃焼排ガスの流路に関する構成についてのみ説明する。
【０１６０】
第８実施例の水素製造充填装置１０Ｇは、蒸発・加熱器２５（および必要に応じて改質器３０）を加熱するために設けた所定の燃焼部から燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス路２３を備えている。蒸発・加熱器２５は、上記燃焼部によって６００〜８００℃に加熱されており、燃焼排ガス路２３に排出される燃焼排ガスの温度は約１００〜２００℃に達する。燃焼排ガス路２３に排出された燃焼排ガスは、熱交換部２４において冷却され、その後に水素製造充填装置１０Ｇの外部に排出される。ここで、熱交換部２４には水供給路２７から分岐する水供給分岐路３２が配管されており、この水供給分岐路３２に供給される水は上記燃焼排ガスとの間で熱交換を行なって昇温する。水供給分岐路３２は、熱交換部２４を経由してさらに、第３実施例の水素製造充填装置１０Ｂにおける温水供給チューブ８８と同様の形態を有する温水供給チューブ８８Ｇ内に配管している。
【０１６１】
以上のように構成された第８実施例の水素製造充填装置１０Ｇによれば、水素製造充填装置１０Ｇが備える温水供給チューブ８８Ｇを家庭用の給湯装置や浴槽に接続することで、熱交換部２４で昇温した温水を、家庭の浴室や洗面所、あるいは台所等で使用する温水として利用することが可能となる。したがって、水素製造充填装置１０Ｇで廃棄されてしまうエネルギ量を抑え、エネルギの利用効率をさらに向上させることができるという効果を奏する。
【０１６２】
なお、第８実施例の水素製造充填装置１０Ｇは、第１実施例の水素製造充填装置１０と同様の構成において、蒸発・加熱器２５が備える上記所定の燃焼部から排出される燃焼排ガスを利用しているが、このように燃焼排ガスを利用する構成は、第２ないし第７実施例の水素製造充填装置など、他の構成の水素製造充填装置に適用することとしてもよい。
【０１６３】
また、第８実施例の水素製造充填装置１０Ｇでは、燃焼排ガス路２３に排出される燃焼排ガスが有する熱エネルギを利用して昇温した温水を水素製造充填装置１０Ｇの外部に取り出し、家庭内で使用する温水として利用する構成としたが、燃焼排ガスによって昇温した温水を蒸発・加熱器２５に供給し、脱硫ガスと混合して改質反応に供する構成としてもよい。このような構成とすれば、水素製造充填装置１０Ｇで廃棄されてしまうエネルギ量を抑え、蒸発・加熱器２５で新たに消費されるエネルギ量を削減して、水素製造充填装置１０Ｇ内でのエネルギの利用効率をさらに向上させることができる。
【０１６４】
以上説明した本発明の水素製造充填装置および電気自動車によれば、電気自動車が搭載する燃料電池に供給する燃料ガスとして、純度の高い水素ガスを利用することができるため、燃料電池における電気化学反応を高い効率で行なわせることができる。従って、電気自動車に搭載する燃料電池をより小型化することができるという効果を奏する。また、本発明の電気自動車は、燃料ガスとして純度の高い水素ガスを搭載しており、改質反応等を電気自動車内部で行なわないため、自動車の走行に伴って有害物質を含有する排ガスが排出されてしまうことがない。
【０１６５】
さらに、本発明の水素製造充填装置および電気自動車によれば、天然資源である天然ガスを利用して水素を製造し、この水素を燃料ガスとして、エネルギ効率の非常に高い燃料電池を用いて発電を行ない、電気自動車が要する電力を賄っている。従って、天然資源を用いて所定のエネルギ効率の発電機関によって発電を行ない、このようにして得られた電力の供給を受けて電気自動車を充電する場合と比較すると、資源の有するエネルギの利用効率において非常に優れているということができる。
【０１６６】
上記実施例では、水素製造充填装置は各家庭に設置することとし、電気自動車への水素ガスの供給は電気自動車の使用者が個人的に行なうこととしたが、本発明の水素製造充填装置を所定の場所に設置した水素補給所に設け、走行中に水素ガス燃料が不足してきた電気自動車に対して水素を供給することとしてもよい。この場合にも、都市ガスを利用して水素の製造を行なうことによって、純度の高い水素ガスの入手を容易にすることができる。
【０１６７】
上記実施例では、改質反応に供する原燃料としてメタンを主成分とする都市ガス（天然ガス）を用いることとしたが、商用ガスとして供給されており容易に利用可能であれば、他の原燃料（例えば、ブタン等）を用いることとしてもよい。このように、配管を設置して供給されている商用ガスを用いることとによって原燃料の入手が極めて容易となり、使用者が各家庭で水素製造充填装置を使用することが可能となる。これら他の原燃料を用いる場合には、ガス接続口１１は、用いる原燃料ガスの配管に接続可能な形状とし、改質器３０が備える触媒としては用いる原燃料ガスの改質反応に適した触媒を用いることとすればよい。もとより、付臭剤を含有しないガスを原燃料として用いる場合には、脱硫器２０を設ける必要はない。また、電気化学反応を含む以後の反応を阻害する成分を含有するガスを原燃料とする場合には、この阻害成分を取り除く装置を組み込むことが望ましい。
【０１６８】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる様態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例である水素製造充填装置１０の構成を例示するブロック図である。
【図２】水素製造充填装置１０の外観を表わす斜視図である。
【図３】水素製造充填装置１０の内部の様子を表わす説明図である。
【図４】水素製造充填装置１０から水素の供給を受ける電気自動車９０の構成を表わすブロック図である。
【図５】水素純化器４０の構成を表わす断面模式図である。
【図６】単セル１０８の構成を表わす断面模式図である。
【図７】水素製造充填装置１０が水素を製造して貯蔵する量を制御する動作を表わすフローチャートである。
【図８】水素製造充填装置１０が電気自動車９０に供給する水素量を制御する方法を表わすフローチャートである。
【図９】第２実施例の水素製造充填装置１０Ａの構成を表わすブロック図である。
【図１０】第２実施例の電気自動車９０Ａの構成を表わすブロック図である。
【図１１】第３実施例の水素製造充填装置１０Ｂの構成を表わすブロック図である。
【図１２】第３実施例の電気自動車９０Ｂの構成を表わすブロック図である。
【図１３】第４実施例の電気自動車９０Ｃの構成を表わすブロック図である。
【図１４】第５実施例の水素製造充填装置１０Ｄの構成を表わすブロック図である。
【図１５】第５実施例の電気自動車９０Ｄの構成を表わすブロック図である。
【図１６】第６実施例の水素製造充填装置１０Ｅの構成を表わすブロック図である。
【図１７】第７実施例の水素製造充填装置１０Ｆの構成を表わすブロック図である。
【図１８】水素製造充填装置１０Ｆが、製造する水素量および電気自動車９０Ａに供給する水素量を制御する方法を表わすフローチャートである。
【図１９】第８実施例の水素製造充填装置１０Ｇの構成を表わすブロック図である。
【符号の説明】
１０〜１０Ｇ…水素製造充填装置
１１…ガス接続口
１２…都市ガス供給管
１３…温水供給路
１４…脱硫ガス供給管
１５…混合気体供給管
１６…都市ガス分岐路
１６Ａ…電磁バルブ
１７…改質ガス供給管
１８…水素供給路
１８Ａ…バルブ
１９…改質排ガス路
２０…脱硫器
２１…加圧ガス路
２２…水素供給路
２２Ａ…バルブ
２３…燃焼排ガス路
２４…熱交換部
２５…蒸発・加熱器
２６…水接続口
２７…水供給路
２７Ａ…バルブ
２８…水供給分岐路
２８Ａ…バルブ
２９，１１９…信号線
３０…改質器
３２…水供給分岐路
４０…水素純化器
４１…ケース本体
４２…水素分離膜
４３…外側スペース
４４…内側スペース
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…管路
５０…コンプレッサ
５２…ガス流量センサ
５４…加熱部
５５…アキュムレータ
５５Ｅ…水素貯蔵部
５６…圧力センサ
５７…供給水素量モニタ
５８…バルブ
６０…制御部
６２…ＣＰＵ
６４…ＲＯＭ
６６…ＲＡＭ
６８…入出力ポート
７０…コネクタ
７２…水流路接続部
７３…放熱部
７４…温水流路接続部
７５…温水流路
７６…水素流路接続部
７７…冷却水路
７８…接続端子
８０…本体部
８１…持ち手部
８２…接続チューブ
８４…ガス導入チューブ
８６…水導入チューブ
８８，８８Ｇ…温水供給チューブ
９０，９０Ａ，９０Ｂ…電気自動車
９２，９２Ｄ…燃料タンク
９３…燃料供給路
９３Ａ…バルブ
９４…燃料排出路
９５…加熱装置
９６…熱交換部
９７…水素残量モニタ
９７Ｄ…圧力センサ
９８…放熱部
９９…ポンプ
１００…燃料電池
１０１…電解質膜
１０２…アノード
１０３…カソード
１０４，１０５…セパレータ
１０４Ｐ…燃料ガス流路
１０５Ｐ…酸化ガス流路
１０６，１０７…集電板
１０８…単セル
１０９…熱交換部
１１０…コネクタ受け部
１１２…水流路接続部
１１３…温水流路
１１４…温水流路接続部
１１５…冷却水路
１１６…水素流路接続部
１１７…水素ガス導入路
１１８…接続端子
１２０…制御部
１２２…ＣＰＵ
１２４…ＲＯＭ
１２６…ＲＡＭ
１２８…入出力ポート
１３０…コンプレッサ
１３２…酸化ガス供給路
１３４…酸化ガス排出路
１３６…加湿器
１３８…ポンプ
１４０…モータ
１４２…制御装置
１４２ａ…アクセルペダル
１４２ｂ…アクセルペダルポジションセンサ
【図１】
0004000608.tif 000002
【図２】
0004000608.tif 000003
【図３】
0004000608.tif 000004
【図４】
0004000608.tif 000005
【図５】
0004000608.tif 000006
【図６】
0004000608.tif 000007
【図７】
0004000608.tif 000008
【図８】
0004000608.tif 000009
【図９】
0004000608.tif 000010
【図１０】
0004000608.tif 000011
【図１１】
0004000608.tif 000012
【図１２】
0004000608.tif 000013
【図１３】
0004000608.tif 000014
【図１４】
0004000608.tif 000015
【図１５】
0004000608.tif 000016
【図１６】
0004000608.tif 000017
【図１７】
0004000608.tif 000018
【図１８】
0004000608.tif 000019
【図１９】
0004000608.tif 000020