JP2002252015A - Hydrogen supply equipment for fuel cell - Google Patents
Hydrogen supply equipment for fuel cellInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、燃料電池へ燃料
としての水素を供給する燃料電池用水素供給装置に関す
るものであり、特に、水素供給源として水素吸蔵合金を
収納した水素吸蔵タンクを備える燃料電池用水素供給装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen supply device for a fuel cell for supplying hydrogen as a fuel to a fuel cell, and more particularly, to a fuel supply device having a hydrogen storage tank containing a hydrogen storage alloy as a hydrogen supply source. The present invention relates to a hydrogen supply device for a battery.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば自動車等の移動体に搭載した燃料
電池に水素を供給する水素供給装置には、予め水素を吸
蔵させておいた水素吸蔵合金から水素を放出させて燃料
電池に供給するようにしたものがある（特開２０００−
８８１９６号公報等）。2. Description of the Related Art For example, a hydrogen supply apparatus for supplying hydrogen to a fuel cell mounted on a moving body such as an automobile is designed to release hydrogen from a hydrogen storage alloy that has previously stored hydrogen and supply the hydrogen to the fuel cell. (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-2000)
No. 88196).
【０００３】この水素吸蔵合金においては、水素の吸蔵
・放出に熱の出入りを伴い、水素を吸蔵させる時には水
素吸蔵合金から熱を除去してやらなければならず、水素
を放出させる時には水素吸蔵合金に熱を供給してやらな
ければならない。ここで、水素放出に必要な熱量は、水
素吸蔵合金の熱容量により賄われるため、外部から熱を
加えない限り水素放出によって水素吸蔵合金の温度が低
下し、放出圧力が低下するので、水素を放出することが
できなくなる。[0003] In this hydrogen storage alloy, the storage and release of hydrogen involves the passage of heat. When storing hydrogen, the heat must be removed from the hydrogen storage alloy, and when releasing hydrogen, the hydrogen storage alloy is subjected to heat. Must be supplied. Here, the amount of heat required to release hydrogen is covered by the heat capacity of the hydrogen storage alloy. Unless heat is applied from the outside, the temperature of the hydrogen storage alloy decreases due to the release of hydrogen and the release pressure decreases, so hydrogen is released. You can't do that.
【０００４】そこで、水素吸蔵合金から水素を安定して
放出することができるように、燃料電池の発電時に生じ
る熱を回収してこの廃熱で水素吸蔵合金を加熱し、水素
吸蔵合金の温度を低下させないようにするシステムが考
えられている。Therefore, in order to stably release hydrogen from the hydrogen storage alloy, heat generated during power generation of the fuel cell is recovered, and the waste heat is used to heat the hydrogen storage alloy, thereby reducing the temperature of the hydrogen storage alloy. A system for preventing the lowering has been considered.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このシステムでは、低
温始動時の場合、燃料電池が運転されていないので燃料
電池の廃熱で水素吸蔵合金を加熱することができず、別
の加熱手段で水素吸蔵合金を加熱する必要がある。この
ときの加熱手段として従来は電気ヒータやベルチェ素子
などの電気−熱変換素子が用いられており、バッテリー
に貯蔵した電力を使用してこれら電気−熱変換素子を作
動し水素吸蔵合金を加熱している。In this system, when the engine is started at a low temperature, since the fuel cell is not operated, the hydrogen storage alloy cannot be heated by the waste heat of the fuel cell. It is necessary to heat the storage alloy. Conventionally, an electric-heat conversion element such as an electric heater or a Peltier element has been used as a heating means at this time, and the electric-heat conversion element is operated using electric power stored in a battery to heat the hydrogen storage alloy. ing.
【０００６】しかしながら、電気ヒータやベルチェ素子
などの電気−熱変換素子を用いた場合には、次のような
問題が生じる。電気−熱変換素子を作動するための電力
は、水素を変換して製造しバッテリーに貯蔵されたもの
であるため、全体的な水素利用の効率が低下する。加熱
用機器（即ち、電気−熱変換素子）が必要となり、シス
テム全体の体積および重量が増大するため、車両等の移
動体に搭載するのに不利になる。電気−熱変換素子自身
を加熱するために熱量および時間が必要であり、効率が
悪いとともに、水素吸蔵合金の加熱が迅速にできない。However, when an electric-heat conversion element such as an electric heater or a Peltier element is used, the following problem occurs. Electric power for operating the electro-thermal conversion element is produced by converting hydrogen and stored in a battery, so that the overall efficiency of hydrogen utilization is reduced. Since a heating device (that is, an electro-thermal conversion element) is required, the volume and weight of the entire system increase, which is disadvantageous for mounting on a moving body such as a vehicle. The amount of heat and time are required to heat the electro-thermal conversion element itself, which is inefficient and cannot quickly heat the hydrogen storage alloy.
【０００７】そこで、この発明は、水素を燃焼した燃焼
熱で水素吸蔵合金を加熱することにより、水素吸蔵合金
の早期加熱を図ることができる燃料電池用水素供給装置
を提供するものである。Accordingly, the present invention provides a hydrogen supply device for a fuel cell, which can heat a hydrogen storage alloy early by heating the hydrogen storage alloy with combustion heat obtained by burning hydrogen.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明に係る燃料電池用水素供給
装置は、水素を吸放出可能な水素吸蔵合金を収納した水
素吸蔵タンク（例えば、後述する第１の実施の形態にお
ける水素吸蔵タンク１、および、第１の実施の形態にお
ける水素吸蔵タンク５１）と、前記水素吸蔵合金から水
素を放出させるために前記燃料電池の廃熱によって前記
水素吸蔵タンクを加熱する第１加熱手段（例えば、後述
する第１の実施の形態におけるダクト３と熱交換チュー
ブ５、および、第２の実施の形態における熱交換チュー
ブ５５）と、を備え、前記水素吸蔵タンクの水素を前記
燃料電池（例えば、後述する第１の実施の形態における
燃料電池７、および、第２の実施の形態における燃料電
池５７）に燃料として供給する燃料電池用水素供給装置
において、前記第１加熱手段の熱媒体の熱量が前記水素
吸蔵タンクの要求する熱量に満たないときに水素を燃焼
して前記水素吸蔵タンクを加熱する第２加熱手段（例え
ば、後述する第１の実施の形態における酸化触媒２、お
よび、第２の実施の形態における酸化触媒５２）、を備
えることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a hydrogen supply device for a fuel cell, comprising: a hydrogen storage tank containing a hydrogen storage alloy capable of storing and releasing hydrogen; For example, the hydrogen storage tank 1 according to the first embodiment described below, and the hydrogen storage tank 51 according to the first embodiment) and the waste heat of the fuel cell for releasing hydrogen from the hydrogen storage alloy. A first heating means for heating the hydrogen storage tank (for example, a duct 3 and a heat exchange tube 5 in a first embodiment described later, and a heat exchange tube 55 in a second embodiment), The hydrogen in the hydrogen storage tank is supplied to the fuel cell (for example, a fuel cell 7 in the first embodiment and a fuel cell 57 in the second embodiment described later) as fuel. In the hydrogen supply device for a fuel cell, the second heating unit heats the hydrogen storage tank by burning hydrogen when the heat amount of the heat medium of the first heating unit is less than the heat amount required by the hydrogen storage tank. (E.g., an oxidation catalyst 2 according to the first embodiment and an oxidation catalyst 52 according to the second embodiment, which will be described later).
【０００９】このように構成することにより、第１加熱
手段の熱媒体の熱量が水素吸蔵タンクの要求する熱量に
満たないときには、水素を燃焼させたときの燃焼熱によ
って水素吸蔵タンクを迅速に加熱することができ、水素
吸蔵タンクに収納された水素吸蔵合金を迅速に加熱する
ことが可能となる。With this configuration, when the amount of heat of the heat medium of the first heating means is less than the amount of heat required by the hydrogen storage tank, the hydrogen storage tank is quickly heated by the heat of combustion when the hydrogen is burned. Thus, the hydrogen storage alloy stored in the hydrogen storage tank can be quickly heated.
【００１０】また、燃料電池の運転により第１加熱手段
の熱媒体が加熱されるので、第１加熱手段の熱媒体の熱
量を水素吸蔵タンクの要求する熱量まで早期に増大させ
ることが可能となる。さらに、燃料電池の廃熱を有効利
用することができる。Further, since the heat medium of the first heating means is heated by the operation of the fuel cell, the heat quantity of the heat medium of the first heating means can be quickly increased to the heat quantity required by the hydrogen storage tank. . Further, the waste heat of the fuel cell can be effectively used.
【００１１】請求項２に記載した発明は、請求項１に記
載した発明において、前記燃料電池の水素供給源として
前記水素吸蔵タンクとは別に水素を圧縮状態で貯蔵可能
な水素タンク（例えば、後述する第１の実施の形態にお
ける水素タンク１９）を備え、前記第１加熱手段の熱媒
体の熱量が前記水素吸蔵タンクの要求する熱量に満たな
いときには、前記水素タンクから放出された水素を前記
第２加熱手段に供給するとともに前記燃料電池に供給す
ることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a hydrogen tank capable of storing hydrogen in a compressed state separately from the hydrogen storage tank as a hydrogen supply source of the fuel cell (for example, as described later) When the calorific value of the heat medium of the first heating means is less than the calorie required by the hydrogen storage tank, the hydrogen released from the hydrogen tank is converted to the hydrogen tank 19). (2) Supply to the heating means and supply to the fuel cell.
【００１２】このように構成することにより、第１加熱
手段の熱媒体の熱量が水素吸蔵タンクの要求する熱量に
満たないときには、水素タンクから燃料電池に供給され
る水素によって燃料電池を運転すると同時に、水素タン
クから第２加熱手段に供給される水素を燃焼させて水素
吸蔵タンクを加熱し水素吸蔵合金を加熱することが可能
となる。With this configuration, when the amount of heat of the heat medium of the first heating means is less than the amount of heat required by the hydrogen storage tank, the fuel cell is operated by hydrogen supplied from the hydrogen tank to the fuel cell, and In addition, it is possible to heat the hydrogen storage tank by burning the hydrogen supplied from the hydrogen tank to the second heating means to heat the hydrogen storage alloy.
【００１３】請求項３に記載した発明は、燃料電池（例
えば、後述する第１の実施の形態における燃料電池７）
の水素供給源としての水素を吸放出可能な水素吸蔵合金
を収納した水素吸蔵タンク（例えば、後述する第１の実
施の形態における水素吸蔵タンク１）と、前記水素吸蔵
合金から水素を放出させるために前記燃料電池の廃熱に
よって加熱された空気を熱媒体として前記水素吸蔵タン
クを加熱する第１加熱手段（例えば、後述する第１の実
施の形態におけるダクト３と熱交換チューブ５）と、前
記第１加熱手段の熱媒体である加熱された空気の熱量が
前記水素吸蔵タンクの要求する熱量に満たないときに、
前記水素吸蔵タンクを加熱するために、前記加熱された
空気に水素を供給されて触媒燃焼させる第２加熱手段
（例えば、後述する第１の実施の形態における酸化触媒
２）と、を備えたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel cell (for example, a fuel cell 7 in a first embodiment described later).
A hydrogen storage tank (for example, a hydrogen storage tank 1 according to a first embodiment described later) containing a hydrogen storage alloy capable of storing and releasing hydrogen as a hydrogen supply source, and for releasing hydrogen from the hydrogen storage alloy. First heating means (for example, a duct 3 and a heat exchange tube 5 in a first embodiment described later) for heating the hydrogen storage tank using air heated by waste heat of the fuel cell as a heat medium; When the calorie of the heated air that is the heat medium of the first heating means is less than the calorie required by the hydrogen storage tank,
A second heating unit (for example, an oxidation catalyst 2 according to a first embodiment described later) for supplying hydrogen to the heated air to perform catalytic combustion in order to heat the hydrogen storage tank. It is characterized by.
【００１４】このように構成することにより、第１加熱
手段の加熱空気の熱量が水素吸蔵タンクの要求する熱量
に満たないときには、水素吸蔵タンクは第１加熱手段の
加熱空気の熱に加えて、第２加熱手段での触媒燃焼によ
る生じた燃焼熱で加熱されることとなるので、水素吸蔵
タンクをより迅速に加熱することができ、水素吸蔵タン
クに収納された水素吸蔵合金をより迅速に加熱すること
が可能となる。また、燃料電池の運転により第１加熱手
段の加熱空気が加熱されるので、該加熱空気の熱量を水
素吸蔵タンクの要求する熱量まで早期に増大させること
が可能となる。さらに、燃料電池の廃熱を有効利用する
ことができる。また、第１加熱手段の熱媒体を空気とし
たことにより、装置構成を簡素化でき、重量低減が可能
となる。With this configuration, when the calorie of the heated air of the first heating means is less than the calorie required by the hydrogen storage tank, the hydrogen storage tank adds to the heat of the heated air of the first heating means. Since the fuel is heated by the combustion heat generated by the catalytic combustion in the second heating means, the hydrogen storage tank can be heated more quickly, and the hydrogen storage alloy stored in the hydrogen storage tank can be heated more quickly. It is possible to do. Further, since the heated air of the first heating means is heated by the operation of the fuel cell, the calorie of the heated air can be quickly increased to the calorie required by the hydrogen storage tank. Further, the waste heat of the fuel cell can be effectively used. Further, by using air as the heat medium of the first heating means, the configuration of the device can be simplified and the weight can be reduced.
【００１５】請求項４に記載した発明は、請求項３に記
載した発明において、前記第２加熱手段は、前記水素吸
蔵タンクの外表面に触媒を担持して構成されていること
を特徴とする。このように構成することにより、水素吸
蔵タンクを担体として利用しているので、触媒燃焼器の
専有スペースを実質的に不要にすることができ、装置の
小型軽量化が可能となる。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the second heating means comprises a catalyst supported on an outer surface of the hydrogen storage tank. . With this configuration, since the hydrogen storage tank is used as a carrier, the exclusive space for the catalytic combustor can be substantially eliminated, and the apparatus can be reduced in size and weight.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、この発明に係る燃料電池用
水素供給装置の実施の形態を図１から図４の図面を参照
して説明する。 〔第１の実施の形態〕初めに、この発明に係る燃料電池
用水素供給装置の第１の実施の形態を図１および図２の
図面を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a hydrogen supply device for a fuel cell according to the present invention will be described below with reference to FIGS. First Embodiment First, a first embodiment of a hydrogen supply device for a fuel cell according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
【００１７】図１は水素供給装置を備えた自動車用燃料
電池システムの構成図である。水素供給装置は熱媒体と
しての空気が流通するダクト３を備え、ダクト３内の下
流部位には、内部に水素吸蔵合金を収納した水素吸蔵タ
ンク１が設置されている。水素吸蔵タンク１はステンレ
ス製で、外周面に多数のフィン１ａを備えており、フィ
ン１ａの外周面には酸化触媒（例えば、白金黒）２が添
設されている。この酸化触媒２は水素吸蔵タンク１の外
周面を脱脂洗浄した後に電着されたものである。酸化触
媒２は後述するようにダクト３に放出された水素を触媒
燃焼させて水素吸蔵タンク１を加熱する触媒燃焼器（第
２加熱器）を構成する。ダクト３内の水素濃度は触媒燃
焼により下流に進むにしたがって低くなると予想される
ので、水素吸蔵タンク１に添設される酸化触媒２を上流
側に比べて下流側に高密度に添設することによって、水
素吸蔵タンク１の温度の均一化を図っている。FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell system for an automobile provided with a hydrogen supply device. The hydrogen supply device includes a duct 3 through which air as a heat medium flows, and a hydrogen storage tank 1 containing a hydrogen storage alloy therein is installed at a downstream portion in the duct 3. The hydrogen storage tank 1 is made of stainless steel and has a large number of fins 1a on the outer peripheral surface. An oxidation catalyst (for example, platinum black) 2 is additionally provided on the outer peripheral surface of the fin 1a. The oxidation catalyst 2 is electrodeposited after the outer peripheral surface of the hydrogen storage tank 1 is degreased and washed. The oxidation catalyst 2 constitutes a catalyst combustor (second heater) for heating the hydrogen storage tank 1 by catalytically burning the hydrogen discharged to the duct 3 as described later. Since the hydrogen concentration in the duct 3 is expected to decrease as it proceeds downstream due to catalytic combustion, the oxidation catalyst 2 provided in the hydrogen storage tank 1 should be provided at a higher density on the downstream side than on the upstream side. Thereby, the temperature of the hydrogen storage tank 1 is made uniform.
【００１８】ダクト３の内部であって水素吸蔵タンク１
よりも上流側には熱交換チューブ５が設けられている。
この熱交換チューブ５は、ダクト３の外部に設置された
燃料電池（図１ではＦＣスタックと記す）７の冷却水回
路（図示せず）に接続されていて、燃料電池７の冷却水
が循環するようになっている。燃料電池７は固体高分子
膜型燃料電池であって、水素と空気中の酸素とを電気化
学反応させて電気を発生させるタイプのものであり、前
記冷却水は燃料電池７が発電時に発生する熱を除去する
ためのものである。燃料電池７を冷却することによって
加熱された冷却水が熱交換チューブ５に導入され、熱交
換チューブ５を通過する際にダクト３を流れる空気と熱
交換し、これにより冷却水は冷却され再び燃料電池７の
冷却水回路に戻るようになっている。つまり、熱交換チ
ューブ５は燃料電池７の冷却ラジエータと言うことがで
きる。そして、冷却水と熱交換して加熱された空気はダ
クト３を水素吸蔵タンク１へと流れ、水素吸蔵タンク１
を加熱する。この第１の実施の形態においてダクト３と
熱交換チューブ５は、空気を熱媒体とする第１加熱手段
を構成する。The hydrogen storage tank 1 inside the duct 3
A heat exchange tube 5 is provided on the upstream side.
The heat exchange tube 5 is connected to a cooling water circuit (not shown) of a fuel cell (referred to as an FC stack in FIG. 1) 7 installed outside the duct 3 so that the cooling water of the fuel cell 7 circulates. It is supposed to. The fuel cell 7 is a polymer electrolyte membrane fuel cell, which generates electricity by electrochemically reacting hydrogen and oxygen in air, and the cooling water is generated when the fuel cell 7 generates power. It is for removing heat. The cooling water heated by cooling the fuel cell 7 is introduced into the heat exchange tube 5 and exchanges heat with the air flowing through the duct 3 when passing through the heat exchange tube 5, whereby the cooling water is cooled and the fuel is cooled again. It returns to the cooling water circuit of the battery 7. That is, the heat exchange tube 5 can be said to be a cooling radiator for the fuel cell 7. The air heated by heat exchange with the cooling water flows through the duct 3 to the hydrogen storage tank 1,
Heat. In the first embodiment, the duct 3 and the heat exchange tube 5 constitute first heating means using air as a heat medium.
【００１９】水素吸蔵タンク１の水素吸蔵合金から放出
された水素は、水素供給管９、切り替え弁Ｖ1、水素供
給管１３を介して燃料電池７に供給可能になっている。
水素供給管１３にはこれを流れる水素の流量を検出する
流量計１５が設けられており、流量計１５は検出流量に
応じた出力信号を燃料電池用電子制御ユニット（以下、
ＥＣＵと略す）３７に出力する。The hydrogen released from the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 1 can be supplied to the fuel cell 7 through the hydrogen supply pipe 9, the switching valve V1, and the hydrogen supply pipe 13.
The hydrogen supply pipe 13 is provided with a flow meter 15 for detecting a flow rate of hydrogen flowing therethrough. The flow meter 15 outputs an output signal corresponding to the detected flow rate to an electronic control unit for a fuel cell (hereinafter, referred to as a fuel cell control unit).
ECU 37).
【００２０】また、ダクト３の外部には水素タンク１９
が設置されている。この水素タンク１９は水素吸蔵タン
ク１よりも高圧で水素を圧縮して貯蔵可能になってお
り、この実施の形態では、水素タンク１９の最大貯蔵圧
は２５ＭＰａに設定されている。水素タンク１９に貯蔵
された水素も、水素供給管１７、切り替え弁Ｖ1、水素
供給管１３を介して、燃料電池７に供給可能になってお
り、水素タンク１９は、低温のため水素吸蔵合金から水
素を放出できず、若しくは、水素吸蔵合金から水素を放
出すると温度低下により直ぐに放出不能になる虞がある
時に、水素を燃料電池７に供給する。なお、水素タンク
１９から放出された水素の圧力は図示しないレギュレー
タ等で燃料電池７の所望する圧力まで減圧される。A hydrogen tank 19 is provided outside the duct 3.
Is installed. The hydrogen tank 19 is capable of compressing and storing hydrogen at a higher pressure than the hydrogen storage tank 1. In this embodiment, the maximum storage pressure of the hydrogen tank 19 is set to 25 MPa. The hydrogen stored in the hydrogen tank 19 can also be supplied to the fuel cell 7 through the hydrogen supply pipe 17, the switching valve V1, and the hydrogen supply pipe 13. The hydrogen tank 19 is made of a hydrogen storage alloy because of its low temperature. Hydrogen is supplied to the fuel cell 7 when hydrogen cannot be released, or when hydrogen is released from the hydrogen storage alloy, there is a possibility that the hydrogen storage alloy cannot release hydrogen immediately due to a decrease in temperature. The pressure of the hydrogen discharged from the hydrogen tank 19 is reduced to a desired pressure of the fuel cell 7 by a regulator (not shown) or the like.
【００２１】切り替え弁Ｖ1は水素の流路を三つのパタ
ーンに切り替え可能にするものであり、第１のパターン
では水素供給管９と水素供給管１３を連通して水素供給
管１７を閉塞し、第２のパターンでは水素供給管１３と
水素供給管１７を連通して水素供給管９を閉塞し、第３
のパターンでは総ての水素供給管９，１３，１７を閉塞
するようになっている。この切り替え弁Ｖ1の駆動部
（図示せず）はＥＣＵ３７に電気的に接続されており、
ＥＣＵ３７からの指令に基づいて切り替え弁Ｖ1は流路
パターンを切り替えるようになっている。The switching valve V1 allows the hydrogen flow path to be switched between three patterns. In the first pattern, the hydrogen supply pipe 9 and the hydrogen supply pipe 13 are communicated to close the hydrogen supply pipe 17, In the second pattern, the hydrogen supply pipe 13 is communicated with the hydrogen supply pipe 17 to close the hydrogen supply pipe 9, and the third pattern is used.
In the pattern (1), all the hydrogen supply pipes 9, 13, 17 are closed. The drive unit (not shown) of the switching valve V1 is electrically connected to the ECU 37,
The switching valve V1 switches the flow path pattern based on a command from the ECU 37.
【００２２】一方、ダクト３において水素吸蔵タンク１
と熱交換チューブ５との間には、合流ダクト２１が連結
されており、この合流ダクト２１には、外気を導入可能
な外気ダクト２３と、図示しないクーラーで冷却された
冷気を導入可能な冷気ダクト２５が接続されている。On the other hand, in the duct 3, the hydrogen storage tank 1
And a heat exchange tube 5, a merging duct 21 is connected to the merging duct 21. The merging duct 21 has an outside air duct 23 that can introduce outside air, and a cool air that can introduce cold air cooled by a cooler (not shown). The duct 25 is connected.
【００２３】ダクト３内において水素吸蔵タンク１の下
流にはファン２９が設けられており、ファン２９の駆動
モータ（図示せず）はＥＣＵ３７に電気的に接続されて
いて、ＥＣＵ３７からの指令に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動
作するようになっている。In the duct 3, a fan 29 is provided downstream of the hydrogen storage tank 1, and a drive motor (not shown) of the fan 29 is electrically connected to the ECU 37, and based on a command from the ECU 37. ON / OFF operation.
【００２４】また、ダクト３内において、合流ダクト２
１との合流点と熱交換チューブ５との間には流量制御弁
Ｖ3が設けられている。また、外気ダクト２３，冷気ダ
クト２５にもそれぞれ流量制御弁Ｖ4，Ｖ5が設けられて
いる。In the duct 3, the merging duct 2
A flow control valve V <b> 3 is provided between the junction point 1 and the heat exchange tube 5. The outside air duct 23 and the cool air duct 25 are also provided with flow control valves V4 and V5, respectively.
【００２５】ダクト３において水素吸蔵タンク１よりも
上流側で切り替え弁Ｖ3よりも下流側の部分は、流量制
御弁Ｖ2を備えた水素供給管１１を介して水素供給管１
７に接続されており、水素タンク１９に貯蔵された水素
を、水素供給管１７、水素供給管１１、流量制御弁Ｖ2
を介してダクト３に放出可能になっている。これら流量
制御弁Ｖ2〜Ｖ5の弁体を駆動する駆動部（図示せず）は
ＥＣＵ３７に電気的に接続されており、ＥＣＵ３７から
の指令値に応じて弁体の開度調整が行われるようになっ
ている。The portion of the duct 3 upstream of the hydrogen storage tank 1 and downstream of the switching valve V3 is connected to the hydrogen supply pipe 1 via a hydrogen supply pipe 11 having a flow control valve V2.
7, and supplies hydrogen stored in the hydrogen tank 19 to the hydrogen supply pipe 17, the hydrogen supply pipe 11, and the flow control valve V2.
Can be discharged to the duct 3 via the A drive unit (not shown) for driving the valve bodies of these flow control valves V2 to V5 is electrically connected to the ECU 37 so that the opening degree of the valve bodies is adjusted according to a command value from the ECU 37. Has become.
【００２６】水素供給管９，水素供給管１７には圧力セ
ンサＰ1，Ｐ2が設けられており、これら圧力センサＰ
1，Ｐ2は検出圧力に応じた出力信号をＥＣＵ３７に出力
する。水素吸蔵タンク１内には、内部に収容されている
水素吸蔵合金の温度を検出するための温度センサＴＣ1
が設けられている。また、ダクト３内において、熱交換
チューブ５と流量制御弁Ｖ3との間、および、合流ダク
ト２１との合流点と水素吸蔵タンク１との間には、温度
センサＴＣ2，ＴＣ3が設けられている。また、冷気ダク
ト２５、外気ダクト２３にも温度センサＴＣ4，ＴＣ5が
設けられている。これら温度センサＴＣ1〜ＴＣ5は検出
温度に応じた出力信号をＥＣＵ３７に出力する。The hydrogen supply pipe 9 and the hydrogen supply pipe 17 are provided with pressure sensors P1 and P2, respectively.
1, P2 outputs an output signal corresponding to the detected pressure to the ECU 37. In the hydrogen storage tank 1, a temperature sensor TC1 for detecting the temperature of the hydrogen storage alloy contained therein is provided.
Is provided. Further, in the duct 3, temperature sensors TC2 and TC3 are provided between the heat exchange tube 5 and the flow control valve V3, and between the junction with the junction duct 21 and the hydrogen storage tank 1. . The cold air duct 25 and the outside air duct 23 are also provided with temperature sensors TC4 and TC5. These temperature sensors TC1 to TC5 output output signals corresponding to the detected temperatures to the ECU 37.
【００２７】このように構成された燃料電池の水素供給
装置においては、通常運転時には、切り替え弁Ｖ1によ
り水素供給管９と水素供給管１３を連通して水素供給管
１７を閉塞し、水素吸蔵タンク１内の水素吸蔵合金から
放出した水素を燃料電池７に供給して発電する。そし
て、水素吸蔵タンク１内の水素吸蔵合金が水素を放出す
る際に水素吸蔵合金に奪われる熱を補うために、ファン
２９によってダクト３内に導入した外気を、熱交換チュ
ーブ５を流れる燃料電池７の冷却水と熱交換することに
より加熱し、加熱された外気を水素吸蔵タンク１の周囲
に流すことにより、外気の熱をフィン１ａから吸熱させ
る。In the hydrogen supply device for a fuel cell having such a configuration, during normal operation, the hydrogen supply pipe 9 and the hydrogen supply pipe 13 are communicated by the switching valve V1 to close the hydrogen supply pipe 17, and the hydrogen storage tank is closed. Hydrogen released from the hydrogen storage alloy in 1 is supplied to the fuel cell 7 to generate power. Then, in order to supplement heat absorbed by the hydrogen storage alloy when the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 1 releases hydrogen, the outside air introduced into the duct 3 by the fan 29 is supplied to the fuel cell flowing through the heat exchange tube 5. Heating is performed by exchanging heat with the cooling water of No. 7, and the heated outside air is caused to flow around the hydrogen storage tank 1 so that the heat of the outside air is absorbed from the fins 1a.
【００２８】ここで、水素吸蔵タンク１を加熱する熱量
は、加熱媒体の温度から水素吸蔵タンク１の温度を引い
た温度差に加熱媒体の流量を乗じた積に比例し、水素吸
蔵タンク１から奪われる熱量は、水素吸蔵タンク１から
放出される水素量に比例する。前記加熱媒体は、熱交換
チューブ５を流れる冷却水、あるいは、水素吸蔵タンク
１に送気される空気、とすることができる。The amount of heat for heating the hydrogen storage tank 1 is proportional to the product of the temperature difference between the temperature of the heating medium and the temperature of the hydrogen storage tank 1 multiplied by the flow rate of the heating medium. The amount of heat taken is proportional to the amount of hydrogen released from the hydrogen storage tank 1. The heating medium may be cooling water flowing through the heat exchange tube 5 or air supplied to the hydrogen storage tank 1.
【００２９】また、燃料電池７への水素の安定供給を図
るために、水素吸蔵タンク１内を所定の一定圧力となる
ように制御するが、そのために、水素吸蔵合金の温度、
換言すれば水素吸蔵タンク１内の温度が、前記一定圧力
を解離圧としたときに対応する温度となるように制御す
る。In order to stably supply hydrogen to the fuel cell 7, the inside of the hydrogen storage tank 1 is controlled to have a predetermined constant pressure.
In other words, control is performed so that the temperature in the hydrogen storage tank 1 becomes a temperature corresponding to the above-mentioned constant pressure when the dissociation pressure is used.
【００３０】そして、この水素供給装置における水素吸
蔵タンク１の前記温度制御では、外気ダクト２３から導
入される外気と冷気ダクト２５から導入される冷気と、
ダクト３の上流端から導入され熱交換チューブ５で加熱
された外気（以下、加熱外気と称し、外気ダクト２３か
ら導入される外気と区別する）とを所定流量比で混合す
ることにより、水素吸蔵タンク１を所定温度に制御する
のに必要な熱量を水素吸蔵タンク１に供給するようにし
ている。In the temperature control of the hydrogen storage tank 1 in the hydrogen supply apparatus, the outside air introduced from the outside air duct 23 and the cold air introduced from the cold air duct 25 are used.
Hydrogen storage is performed by mixing the outside air introduced from the upstream end of the duct 3 and heated by the heat exchange tube 5 (hereinafter referred to as heated outside air and distinguished from the outside air introduced from the outside air duct 23) at a predetermined flow rate ratio. The amount of heat necessary to control the temperature of the tank 1 to a predetermined temperature is supplied to the hydrogen storage tank 1.
【００３１】詳述すると、ＥＣＵ３７は、温度センサＴ
Ｃ1の出力信号に基づき算出された水素吸蔵合金の温度
と、圧力センサＰ1の出力信号に基づき算出された放出
水素圧力と、流量計１５の出力信号に基づいて算出され
た水素供給量から、水素吸蔵タンク１に供給すべき空気
の温度（以下、目標空気温度という）を算出し、また、
温度センサＴＣ2，ＴＣ4，ＴＣ5の出力信号に基づい
て、加熱外気の温度、冷気ダクト２５から導入された冷
気の温度、外気ダクト２３から導入された外気の温度を
算出し、温度センサＴＣ3で検出される空気温度が前記
目標空気温度になるように加熱外気、外気、冷気の流量
比を算出し、その流量比となるように流量制御弁Ｖ3，
Ｖ4,Ｖ5の弁開度を算出し、それぞれの弁開度に対応す
る出力信号を流量制御弁Ｖ3，Ｖ4,Ｖ5の駆動部に出力す
る。More specifically, the ECU 37 includes a temperature sensor T
From the hydrogen storage alloy temperature calculated based on the output signal of C1, the released hydrogen pressure calculated based on the output signal of the pressure sensor P1, and the hydrogen supply amount calculated based on the output signal of the flow meter 15, hydrogen The temperature of the air to be supplied to the storage tank 1 (hereinafter, referred to as a target air temperature) is calculated.
Based on the output signals of the temperature sensors TC2, TC4 and TC5, the temperature of the heated outside air, the temperature of the cool air introduced from the cool air duct 25, and the temperature of the outside air introduced from the outside air duct 23 are calculated, and detected by the temperature sensor TC3. The flow rate ratio of the heated outside air, the outside air, and the cool air is calculated so that the air temperature reaches the target air temperature, and the flow control valves V3, V3,
The valve openings of V4 and V5 are calculated, and output signals corresponding to the respective valve openings are output to the drive units of the flow control valves V3, V4 and V5.
【００３２】ところで、燃料電池７の始動時には燃料電
池７が運転されていないので、上述した通常運転時のよ
うに燃料電池７の廃熱を利用して水素吸蔵タンク１を加
熱することができない。そのため、始動時の温度条件に
よっては、水素吸蔵合金から水素を全く放出することが
できなかったり、あるいは、水素放出可能であっても水
素吸蔵合金から水素を放出すると水素吸蔵合金が直ぐに
放出限界温度を下回って放出不能になる場合がある。Since the fuel cell 7 is not operating when the fuel cell 7 is started, the hydrogen storage tank 1 cannot be heated using the waste heat of the fuel cell 7 as in the normal operation described above. Therefore, depending on the temperature conditions at the time of startup, no hydrogen can be released from the hydrogen storage alloy, or even if hydrogen can be released, the release of hydrogen from the hydrogen storage alloy will cause the hydrogen storage alloy to immediately release the hydrogen. Below the threshold and may not be released.
【００３３】この水素供給装置では、このように水素吸
蔵タンク１に対する加熱手段である熱交換チューブ５で
加熱した外気（熱媒体）の熱量が、水素吸蔵タンク１が
要求する熱量に満たない時（例えば、低温始動時）に
は、水素タンク１９の水素を直接に燃料電池７へ供給し
て、燃料電池７に要求される量の水素を安定供給し燃料
電池７を適正に運転すると同時に、水素タンク１９の水
素を水素吸蔵タンク１の上流側からダクト３に放出して
ダクト３に導入された外気とともに水素吸蔵タンク１の
外周に流し、水素吸蔵タンク１の表面に添設された酸化
触媒２により触媒燃焼させる。これにより、燃料電池７
の運転により冷却水を暖めると同時に、水素の触媒燃焼
により水素吸蔵タンク１およびこれに収納されている水
素吸蔵合金を加熱するようにしている。In this hydrogen supply device, when the amount of heat of the outside air (heat medium) heated by the heat exchange tube 5 as the heating means for the hydrogen storage tank 1 is less than the amount of heat required by the hydrogen storage tank 1 ( For example, during a low temperature start), the hydrogen in the hydrogen tank 19 is directly supplied to the fuel cell 7, the required amount of hydrogen is supplied to the fuel cell 7 stably, and the fuel cell 7 is properly operated. The hydrogen in the tank 19 is discharged from the upstream side of the hydrogen storage tank 1 to the duct 3 and flows to the outer periphery of the hydrogen storage tank 1 together with the outside air introduced into the duct 3, and the oxidation catalyst 2 attached to the surface of the hydrogen storage tank 1 To cause catalytic combustion. Thereby, the fuel cell 7
At the same time as the cooling water is warmed by the operation, the hydrogen storage tank 1 and the hydrogen storage alloy stored therein are heated by catalytic combustion of hydrogen.
【００３４】そして、水素タンク１９から燃料電池７へ
の水素の供給は、水素吸蔵タンク１の温度（すなわち、
水素吸蔵合金の温度）が水素吸蔵合金から水素を放出す
ることが可能となる所定温度ｔ2に達するまで継続し、
この所定温度ｔ2を越えたら燃料電池７への水素供給源
を水素タンク１９から水素吸蔵タンク１に切り替えるこ
ととした。The supply of hydrogen from the hydrogen tank 19 to the fuel cell 7 depends on the temperature of the hydrogen storage tank 1 (that is, the temperature of the hydrogen storage tank 1).
Until the temperature of the hydrogen storage alloy reaches a predetermined temperature t2 at which hydrogen can be released from the hydrogen storage alloy,
When the temperature exceeds the predetermined temperature t2, the hydrogen supply source to the fuel cell 7 is switched from the hydrogen tank 19 to the hydrogen storage tank 1.
【００３５】また、水素タンク１９からダクト３への水
素の放出は、熱交換チューブ５により加熱された加熱外
気の温度が所定温度ｔ1を越えて、水素吸蔵合金が定常
的に水素放出可能な温度を維持するために水素吸蔵タン
ク１が要求する熱量を加熱外気の供給だけで賄えるよう
になるまで継続し、所定温度ｔ１を越えたらダクト３へ
の水素の放出を停止して前述した通常運転状態にするこ
ととした。The hydrogen is released from the hydrogen tank 19 to the duct 3 at a temperature at which the temperature of the heated outside air heated by the heat exchange tube 5 exceeds the predetermined temperature t1 and the hydrogen storage alloy can release hydrogen constantly. The amount of heat required by the hydrogen storage tank 1 is maintained until only the supply of heated outside air can be satisfied in order to maintain the above condition. When the temperature exceeds a predetermined temperature t1, the release of hydrogen to the duct 3 is stopped, and the normal operation state described above is performed. I decided to.
【００３６】このようにすると、従来のように電気ヒー
ター等の電気−熱変換素子を用いて水素吸蔵タンク１を
加熱したときと比較して、迅速に水素吸蔵合金を加熱す
ることができる。特に、この実施の形態では、酸化触媒
２を水素吸蔵タンク５１の表面に添設しており、水素の
触媒燃焼が水素吸蔵タンク５１の外周面で生じるので、
その燃焼熱を極めて効率的に水素吸蔵タンク５１および
水素吸蔵合金に伝達することができ、極めて迅速に加熱
することができる。また、酸化触媒２は水素吸蔵タンク
１を担体として利用し、この水素吸蔵タンク５１の外周
面に極めて薄く設けることができるので、装置体積およ
び重量の実質的な増加がない。換言すれば、触媒燃焼器
の専有スペースを実質的に不要にすることができ、装置
の小型軽量化が可能となる。In this way, the hydrogen storage alloy can be heated more quickly than when the hydrogen storage tank 1 is heated using an electro-thermal conversion element such as an electric heater as in the prior art. In particular, in this embodiment, the oxidation catalyst 2 is attached to the surface of the hydrogen storage tank 51, and catalytic combustion of hydrogen occurs on the outer peripheral surface of the hydrogen storage tank 51.
The combustion heat can be transferred to the hydrogen storage tank 51 and the hydrogen storage alloy very efficiently, and the heating can be performed very quickly. Further, since the oxidation catalyst 2 uses the hydrogen storage tank 1 as a carrier and can be provided extremely thin on the outer peripheral surface of the hydrogen storage tank 51, there is no substantial increase in the volume and weight of the apparatus. In other words, the exclusive space of the catalytic combustor can be made substantially unnecessary, and the size and weight of the device can be reduced.
【００３７】また、この実施の形態では、燃料電池７が
その廃熱を加熱外気を介して水素吸蔵タンク１に供給す
ることができるようになる前に、水素吸蔵タンク１から
燃料電池７に水素を供給しているので、寒冷期における
低温始動時においても、水素タンク１９からの水素放出
量を減少させることができる。したがって、水素吸蔵タ
ンク１に水素が十分に残存しているのにもかかわらず水
素タンク１９が空になって燃料電池７が始動不能になる
事態を回避することができる。また、水素タンク１９の
容量を減少することができる。Further, in this embodiment, before the fuel cell 7 can supply its waste heat to the hydrogen storage tank 1 through the heated outside air, the hydrogen storage tank 1 Is supplied, the amount of hydrogen released from the hydrogen tank 19 can be reduced even at a low temperature start in the cold season. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the hydrogen tank 19 is emptied and the fuel cell 7 cannot be started even though sufficient hydrogen remains in the hydrogen storage tank 1. Further, the capacity of the hydrogen tank 19 can be reduced.
【００３８】次に、図２の図面を参照して、燃料電池へ
の水素供給処理を説明する。なお、図２のフローチャー
トでは、水素吸蔵タンクをＭＨタンクと表記し、燃料電
池をＦＣと表記している。また、この実施の形態では、
ＴＣ2で検出される加熱外気の温度が所定温度ｔ1以下の
ときは、加熱外気だけでは水素吸蔵タンク１が要求する
熱量を賄えないものと判定することとした。Next, the process of supplying hydrogen to the fuel cell will be described with reference to the drawing of FIG. In the flowchart of FIG. 2, the hydrogen storage tank is described as an MH tank, and the fuel cell is described as FC. Also, in this embodiment,
When the temperature of the heated outside air detected by TC2 is equal to or lower than the predetermined temperature t1, it is determined that the heated outside air alone cannot cover the amount of heat required by the hydrogen storage tank 1.
【００３９】水素供給装置は、イグニッションスイッチ
のＯＮ信号により始動開始となり、ＥＣＵ３７は、温度
センサＴＣ2の出力信号に基づき熱交換チューブ５の下
流の空気温度を検出し（ステップＳ１０１）、この空気
温度が所定温度ｔ1よりも大きいか否か判定する（ステ
ップＳ１０２）。The hydrogen supply device is started by an ON signal of an ignition switch, and the ECU 37 detects an air temperature downstream of the heat exchange tube 5 based on an output signal of the temperature sensor TC2 (step S101). It is determined whether the temperature is higher than the predetermined temperature t1 (step S102).
【００４０】ステップＳ１０２において否定判定した場
合には、ステップＳ１０３からステップＳ１１２に示す
低温始動処理を実行する必要があると判断してステップ
Ｓ１０３に進み、ファン２９の運転を開始し、切り替え
弁Ｖ3を開き、切り替え弁Ｖ4，Ｖ5を閉じる。これによ
り、ダクト３から導入された外気だけがダクト３を通っ
て水素吸蔵タンク１に向かって流れるようになり、外気
ダクト２３からの外気の導入と冷気ダクト２５からの冷
気の導入が阻止される。If a negative determination is made in step S102, it is determined that it is necessary to execute the low-temperature start processing shown in step S112 from step S103, and the flow advances to step S103 to start the operation of the fan 29 and to switch the switching valve V3. Open and close switching valves V4 and V5. Thereby, only the outside air introduced from the duct 3 flows toward the hydrogen storage tank 1 through the duct 3, and the introduction of the outside air from the outside air duct 23 and the introduction of the cool air from the cool air duct 25 are prevented. .
【００４１】次に、ステップＳ１０４に進み、流量制御
弁Ｖ1を、水素供給管１７と水素供給管１３とを連通し
て水素供給管９を閉塞するように作動し、水素タンク１
９の水素を燃料電池７に供給して、燃料電池７を運転開
始し発電する。燃料電池７の運転により冷却水が加熱さ
れ、冷却水温度が徐々に上昇し、ダクト３を通過する外
気の温度が徐々に上昇することとなる。Next, in step S104, the flow control valve V1 is operated so as to close the hydrogen supply pipe 9 by connecting the hydrogen supply pipe 17 and the hydrogen supply pipe 13, and the hydrogen tank 1
9 is supplied to the fuel cell 7 to start the operation of the fuel cell 7 to generate power. The operation of the fuel cell 7 heats the cooling water, the temperature of the cooling water gradually increases, and the temperature of the outside air passing through the duct 3 gradually increases.
【００４２】次に、ステップＳ１０５に進み、温度セン
サＴＣ1の出力信号に基づいて水素吸蔵タンク１に収納
されている水素吸蔵合金の温度を検出し、圧力センサＰ
1の出力信号に基づいて水素供給管９の水素圧力（すな
わち、水素吸蔵タンク１から放出される水素圧力）を検
出する。Next, the routine proceeds to step S105, where the temperature of the hydrogen storage alloy stored in the hydrogen storage tank 1 is detected based on the output signal of the temperature sensor TC1, and the pressure sensor P
The hydrogen pressure in the hydrogen supply pipe 9 (that is, the hydrogen pressure discharged from the hydrogen storage tank 1) is detected based on the output signal of (1).
【００４３】次に、ステップＳ１０６に進み、水素吸蔵
合金の温度（ＴＣ1）と水素供給管９の水素圧力（Ｐ1）
に基づいてダクト３内に放出させるべき燃焼用水素の量
と、ダクト３に導入すべき外気の量を算出し、これらに
基づいて流量制御弁Ｖ2，Ｖ3の開度を決定して、ステッ
プＳ１０７において流量制御弁Ｖ2，Ｖ3の開度調整を行
う。これにより、水素タンク１９の水素が水素供給管１
１からダクト３に放出され、ダクト３に導入された外気
とともに水素吸蔵タンク１の周りを流れる。このとき、
水素吸蔵タンク１のフィン１ａの表面に添設された酸化
触媒２によって水素が触媒燃焼し、水素吸蔵タンク１を
加熱し、水素吸蔵タンク１に収納されている水素吸蔵合
金を加熱する。Next, proceeding to step S106, the temperature of the hydrogen storage alloy (TC1) and the hydrogen pressure of the hydrogen supply pipe 9 (P1)
The amount of combustion hydrogen to be discharged into the duct 3 and the amount of outside air to be introduced into the duct 3 are calculated based on the above, and the opening degrees of the flow control valves V2 and V3 are determined based on the calculated values. , The opening of the flow control valves V2 and V3 is adjusted. As a result, the hydrogen in the hydrogen tank 19 is
1 is discharged into the duct 3 and flows around the hydrogen storage tank 1 together with the outside air introduced into the duct 3. At this time,
Hydrogen is catalytically combusted by the oxidation catalyst 2 attached to the surface of the fin 1a of the hydrogen storage tank 1, heating the hydrogen storage tank 1 and heating the hydrogen storage alloy stored in the hydrogen storage tank 1.
【００４４】次に、ステップＳ１０８に進み、水素吸蔵
合金の温度（ＴＣ1）が所定温度ｔ2を越えているか否か
判定する。ステップＳ１０８において否定判定した場
合、すなわち、水素吸蔵合金の温度が所定温度ｔ2を越
えていない場合には、水素吸蔵合金から水素を放出する
ことができないので、ステップＳ１０５に戻る。そし
て、ステップＳ１０８で肯定判定するまで、ステップＳ
１０５からステップＳ１０８の処理を繰り返し実行す
る。これにより、ステップＳ１０８で肯定判定するまで
は、水素タンク１９の水素を燃料電池７に供給して発電
しながら、水素タンク１９の水素をダクト３に放出して
水素を触媒燃焼させ水素吸蔵合金の加熱を継続すること
となる。Next, proceeding to step S108, it is determined whether or not the temperature (TC1) of the hydrogen storage alloy exceeds a predetermined temperature t2. If a negative determination is made in step S108, that is, if the temperature of the hydrogen storage alloy does not exceed the predetermined temperature t2, hydrogen cannot be released from the hydrogen storage alloy, and the process returns to step S105. Until the determination in step S108 is affirmative, step S
The processing from step 105 to step S108 is repeatedly executed. Thus, until the affirmative determination is made in step S108, while the hydrogen in the hydrogen tank 19 is supplied to the fuel cell 7 and the power is generated, the hydrogen in the hydrogen tank 19 is discharged to the duct 3 to catalytically combust the hydrogen and the hydrogen storage alloy is used. Heating will be continued.
【００４５】ステップＳ１０８において肯定判定した場
合には、水素吸蔵合金から水素を放出可能であるので、
ステップＳ１０９に進んで、流量制御弁Ｖ1を、水素供
給管９と水素供給管１３とを連通して水素供給管１７を
閉塞するように作動し、燃料電池７への水素供給源を水
素タンク１９から水素吸蔵タンク１に切り替えて、水素
吸蔵タンク１の水素を燃料電池７に供給し運転する。If an affirmative determination is made in step S108, hydrogen can be released from the hydrogen storage alloy.
Proceeding to step S109, the flow control valve V1 is operated so as to close the hydrogen supply pipe 17 by connecting the hydrogen supply pipe 9 and the hydrogen supply pipe 13, and the hydrogen supply source to the fuel cell 7 is switched to the hydrogen tank 19. Is switched to the hydrogen storage tank 1, and the hydrogen in the hydrogen storage tank 1 is supplied to the fuel cell 7 for operation.
【００４６】そして、ステップＳ１１０に進み、温度セ
ンサＴＣ2の出力信号に基づき熱交換チューブ５の下流
の加熱外気の温度を検出し、さらにステップＳ１１１に
進んで、この加熱外気温度が所定温度ｔ1よりも大きい
か否か判定する。ステップＳ１１１において否定判定し
た場合には、加熱外気の供給だけでは熱量が不足し、水
素吸蔵合金を定常的に水素放出可能な温度に維持するこ
とができないので、ステップＳ１０６に戻り、ステップ
Ｓ１１１で肯定判定するまで、ステップＳ１０６からス
テップＳ１１１の処理を繰り返し実行する。これによ
り、ステップＳ１１１で肯定判定するまでは、水素吸蔵
タンク１の水素吸蔵合金から放出された水素を燃料電池
７に供給し発電しながら、水素タンク１９からダクト３
に放出された水素を触媒燃焼させて水素吸蔵合金の加熱
を継続することとなる。Then, the process proceeds to step S110, where the temperature of the heated outside air downstream of the heat exchange tube 5 is detected based on the output signal of the temperature sensor TC2, and further proceeds to step S111, where the heated outside air temperature is lower than the predetermined temperature t1. It is determined whether it is larger. When a negative determination is made in step S111, the amount of heat is insufficient only by supplying the heated outside air, and the temperature of the hydrogen storage alloy cannot be constantly maintained at a temperature at which hydrogen can be released. Until the determination, the processing from step S106 to step S111 is repeatedly executed. As a result, the hydrogen released from the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 1 is supplied to the fuel cell 7 and the duct 3 is supplied from the hydrogen tank 19 until the affirmative determination is made in step S111.
Thus, the hydrogen released to the catalyst is burned catalytically, and the heating of the hydrogen storage alloy is continued.
【００４７】そして、ステップＳ１１１で肯定判定した
場合、すなわち、加熱外気の温度が所定温度ｔ1を越え
た場合には、加熱外気の供給だけで水素吸蔵合金を定常
的に水素放出可能な温度に維持することができるので、
ステップＳ１１２に進んで流量制御弁Ｖ2を閉じて、水
素タンク１９の水素をダクト３に放出するのを停止す
る。If an affirmative determination is made in step S111, that is, if the temperature of the heated outside air exceeds the predetermined temperature t1, the hydrogen storage alloy is maintained at a temperature at which the hydrogen storage alloy can be steadily released by simply supplying the heated outside air. So you can
Proceeding to step S112, the flow control valve V2 is closed to stop releasing hydrogen from the hydrogen tank 19 to the duct 3.
【００４８】次いで、ステップＳ１１３からステップＳ
１１５の通常運転時の温度制御を実行する。すなわち、
水素吸蔵合金の温度（ＴＣ1）と水素吸蔵タンク１から
放出される水素圧力（Ｐ1）と燃料電池７への水素供給
量（流量計１５）に基づいて水素吸蔵タンク１へ供給す
る空気の温度（目標空気温度）を算出し（ステップＳ１
１３）、加熱外気温度（ＴＣ2），冷気温度（ＴＣ4），
外気温度（ＴＣ5）に基づいて、目標空気温度になるよ
うに流量制御弁Ｖ3，Ｖ4，Ｖ5の開度を決定し（ステッ
プＳ１１４）、その開度となるように流量制御弁Ｖ3，
Ｖ4，Ｖ5の開度を調節する（ステップＳ１１５）。Next, from step S113 to step S
The temperature control at the time of the normal operation of 115 is executed. That is,
Based on the temperature of the hydrogen storage alloy (TC1), the hydrogen pressure (P1) released from the hydrogen storage tank 1 and the amount of hydrogen supplied to the fuel cell 7 (flow meter 15), the temperature of the air supplied to the hydrogen storage tank 1 ( Target air temperature) (step S1).
13), heated outside air temperature (TC2), cold air temperature (TC4),
Based on the outside air temperature (TC5), the openings of the flow control valves V3, V4, V5 are determined so as to reach the target air temperature (step S114), and the flow control valves V3, V3,
The openings of V4 and V5 are adjusted (step S115).
【００４９】そして、ステップＳ１１６において運転停
止指令があるか否か判定して、否定判定した場合にはス
テップＳ１１３に戻り、ステップＳ１１６において肯定
判定するまでステップＳ１１３からステップＳ１１６の
処理を繰り返し実行する。ステップＳ１１６において肯
定判定した場合、すなわち、運転停止指令があった場合
には、ステップＳ１１７に進み、流量制御弁Ｖ1，Ｖ3，
Ｖ4，Ｖ5を総て全閉とし、ファン２９を停止して、燃料
電池７の運転を停止する。Then, in step S116, it is determined whether or not there is an operation stop command. If a negative determination is made, the process returns to step S113, and the processing from step S113 to step S116 is repeatedly performed until an affirmative determination is made in step S116. If an affirmative determination is made in step S116, that is, if there is an operation stop command, the process proceeds to step S117, and the flow control valves V1, V3,
V4 and V5 are all closed, the fan 29 is stopped, and the operation of the fuel cell 7 is stopped.
【００５０】一方、ステップＳ１０２において肯定判定
した場合、すなわち、イグニッションスイッチのＯＮで
始動開始し、温度センサＴＣ2により熱交換チューブ５
の下流の空気温度を検出して（ステップＳ１０１）、こ
の空気温度が所定温度ｔ1よりも大きいと判定した場合
には、水素をダクト３に供給して触媒燃焼させなくて
も、加熱空気の供給だけで十分に水素吸蔵合金を定常的
に水素放出可能な温度に維持することができるので、す
なわちステップＳ１０３からステップＳ１１２に示す低
温始動処理を実行する必要がないので、ステップＳ１１
８に進み、流量制御弁Ｖ1を、水素供給管９と水素供給
管１３とを連通して水素供給管１７を閉塞するように作
動し、水素吸蔵タンク１から水素を燃料電池７に供給し
て、燃料電池７を運転して発電する。この後、ステップ
Ｓ１１３に進んで通常運転時の温度制御を実行する。ス
テップＳ１１３以降の処理については、前述したのと全
く同じであるので説明を省略する。On the other hand, if an affirmative determination is made in step S102, that is, the ignition switch is turned ON to start the engine, and the temperature sensor TC2 detects the heat exchange tube 5
Is detected (step S101), and when it is determined that the air temperature is higher than the predetermined temperature t1, the supply of heated air is performed without supplying hydrogen to the duct 3 to perform catalytic combustion. Alone can sufficiently maintain the hydrogen storage alloy at a temperature at which hydrogen can be constantly released, that is, there is no need to execute the low-temperature start processing from step S103 to step S112.
Proceeding to 8, the flow control valve V1 is operated so as to close the hydrogen supply pipe 17 by connecting the hydrogen supply pipe 9 and the hydrogen supply pipe 13, thereby supplying hydrogen from the hydrogen storage tank 1 to the fuel cell 7. Then, the fuel cell 7 is operated to generate power. Thereafter, the process proceeds to step S113 to execute the temperature control during normal operation. Since the processing after step S113 is exactly the same as described above, the description will be omitted.
【００５１】〔第２の実施の形態〕次に、この発明に係
る燃料電池用水素供給装置の第２の実施の形態を図３お
よび図４の図面を参照して説明する。図３は水素供給装
置を備えた自動車用燃料電池システムの構成図である。
水素供給装置は空気が流通するダクト５３を備え、ダク
ト５３内の下流部位には、内部に水素吸蔵合金を収納し
た水素吸蔵タンク５１が設置されている。水素吸蔵タン
ク５１はステンレス製で、外周面に多数のフィン（図示
を省略）を備えており、フィンの外周面には酸化触媒
（例えば、白金黒）５２が添設されている。この酸化触
媒５２は水素吸蔵タンク５１の外周面を脱脂洗浄した後
に電着されたものである。酸化触媒５２は後述するよう
にダクト５３に放出された水素を触媒燃焼させて水素吸
蔵タンク５１を加熱する触媒燃焼器（第２加熱器）を構
成する。水素吸蔵タンク１に添設される酸化触媒５２
は、水素吸蔵タンク１の温度の均一化を図るため、上流
側に比べて下流側に高密度に添設されている。[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the hydrogen supply device for a fuel cell according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. FIG. 3 is a configuration diagram of an automotive fuel cell system including a hydrogen supply device.
The hydrogen supply device includes a duct 53 through which air flows, and a hydrogen storage tank 51 containing a hydrogen storage alloy therein is installed at a downstream portion in the duct 53. The hydrogen storage tank 51 is made of stainless steel and has a large number of fins (not shown) on the outer peripheral surface. An oxidation catalyst (for example, platinum black) 52 is attached to the outer peripheral surface of the fin. The oxidation catalyst 52 is electrodeposited after the outer peripheral surface of the hydrogen storage tank 51 is degreased and washed. The oxidation catalyst 52 constitutes a catalyst combustor (second heater) for heating the hydrogen storage tank 51 by catalytically burning the hydrogen discharged to the duct 53 as described later. Oxidation catalyst 52 attached to hydrogen storage tank 1
Are provided at a higher density on the downstream side than on the upstream side in order to make the temperature of the hydrogen storage tank 1 uniform.
【００５２】水素吸蔵タンク５１内部には、水素吸蔵合
金を加熱するための熱交換チューブ５５が設けられてお
り、この熱交換チューブ５５は、ポンプ５７を介して、
ダクト５３の外部に設置された燃料電池（図１ではＦＣ
スタックと記す）５７の冷却水回路（図示せず）に接続
されていて、燃料電池５７の冷却水が循環するようにな
っている。燃料電池５７は固体高分子膜型燃料電池であ
って、水素と空気中の酸素とを電気化学反応させて電気
を発生させるタイプのものであり、前記冷却水は燃料電
池５７が発電時に発生する熱を除去するためのものであ
る。燃料電池５７を冷却することによって加熱された冷
却水が熱交換チューブ５５に導入され、熱交換チューブ
５５を通過する際に水素吸蔵タンク５１に収納されてい
る水素吸蔵合金と熱交換し、これにより水素吸蔵合金は
加熱され、冷却水は冷却されて再び燃料電池５７の冷却
水回路に戻るようになっている。この実施の形態におい
て、熱交換チューブ５は冷却水を熱媒体とする第１加熱
手段を構成する。A heat exchange tube 55 for heating the hydrogen storage alloy is provided inside the hydrogen storage tank 51, and this heat exchange tube 55 is
A fuel cell (FC in FIG. 1) installed outside the duct 53
The fuel cell 57 is connected to a cooling water circuit (not shown) of the fuel cell 57 and circulates. The fuel cell 57 is a solid polymer membrane fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting hydrogen and oxygen in the air, and the cooling water is generated when the fuel cell 57 generates power. It is for removing heat. The cooling water heated by cooling the fuel cell 57 is introduced into the heat exchange tube 55, and when passing through the heat exchange tube 55, exchanges heat with the hydrogen storage alloy stored in the hydrogen storage tank 51, whereby The hydrogen storage alloy is heated, the cooling water is cooled, and returns to the cooling water circuit of the fuel cell 57 again. In this embodiment, the heat exchange tube 5 constitutes first heating means using cooling water as a heat medium.
【００５３】水素吸蔵タンク５１の水素吸蔵合金から放
出された水素は、水素供給管６１、流量制御弁Ｖ6、水
素供給管６３を介して燃料電池５７に供給可能になって
いる。流量制御弁Ｖ6の駆動部（図示せず）はＥＣＵと
６７に電気的に接続されており、ＥＣＵ６７からの指令
に基づいて駆動されるようになっている。水素供給管６
３にはこれを流れる水素の流量を検出する流量計６５が
設けられており、流量計６５は検出流量に応じた出力信
号をＥＣＵ６７に出力する。The hydrogen released from the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 51 can be supplied to the fuel cell 57 via the hydrogen supply pipe 61, the flow control valve V6, and the hydrogen supply pipe 63. A drive unit (not shown) of the flow control valve V6 is electrically connected to the ECU and 67, and is driven based on a command from the ECU 67. Hydrogen supply pipe 6
3 is provided with a flow meter 65 for detecting the flow rate of hydrogen flowing therethrough, and the flow meter 65 outputs to the ECU 67 an output signal corresponding to the detected flow rate.
【００５４】また、ダクト５３の外部には水素を圧縮し
て貯蔵可能な水素タンク６９が設置されている。水素タ
ンク６９は、水素供給管７１、流量制御弁Ｖ7、水素供
給管７３を介して水素供給管６１に接続されるととも
に、水素供給管７１、流量制御弁Ｖ7、水素供給管７５
を介して、水素吸蔵タンク５１よりも上流側のダクト３
に接続されている。水素タンク６９は、低温のため水素
吸蔵合金から水素を放出できず、若しくは、水素吸蔵合
金から水素を放出すると温度低下により直ぐに放出不能
になる虞がある時に、水素をダクト３に供給する。A hydrogen tank 69 capable of compressing and storing hydrogen is provided outside the duct 53. The hydrogen tank 69 is connected to the hydrogen supply pipe 61 via a hydrogen supply pipe 71, a flow control valve V7, and a hydrogen supply pipe 73, and is connected to the hydrogen supply pipe 71, the flow control valve V7, and the hydrogen supply pipe 75.
Through the duct 3 on the upstream side of the hydrogen storage tank 51
It is connected to the. The hydrogen tank 69 supplies hydrogen to the duct 3 when hydrogen cannot be released from the hydrogen storage alloy due to a low temperature, or when hydrogen is released from the hydrogen storage alloy, it may become impossible to release hydrogen immediately due to a decrease in temperature.
【００５５】流量制御弁Ｖ7は、水素の流路を三つのパ
ターンに切り替え可能にするものであり、第１のパター
ンでは水素供給管７１と水素供給管７５を連通して水素
供給管７３を閉塞し、第２のパターンでは水素供給管７
１と水素供給管７３を連通して水素供給管７５を閉塞
し、第３のパターンでは総ての水素供給管７１，７３，
７５を閉塞するようになっている。なお、流量制御弁Ｖ
7を閉じるとは、前記第３のパターンをいうものとす
る。この切り替え弁Ｖ7の駆動部（図示せず）はＥＣＵ
６７に電気的に接続されており、ＥＣＵ６７からの指令
に基づいて切り替え弁Ｖ7は流路パターンを切り替える
ようになっている。The flow control valve V7 allows the hydrogen flow path to be switched between three patterns. In the first pattern, the hydrogen supply pipe 71 and the hydrogen supply pipe 75 are connected to close the hydrogen supply pipe 73. In the second pattern, the hydrogen supply pipe 7
1 and the hydrogen supply pipe 73 are communicated to close the hydrogen supply pipe 75, and in the third pattern, all the hydrogen supply pipes 71, 73,
75 is closed. The flow control valve V
Closing 7 refers to the third pattern. The drive unit (not shown) of the switching valve V7 is provided by an ECU.
The switching valve V7 switches the flow path pattern based on a command from the ECU 67.
【００５６】ダクト５３内において水素供給管７５との
合流点よりも上流にはファン７７が設けられており、フ
ァン７７の駆動モータ（図示せず）はＥＣＵ６７に電気
的に接続されていて、ＥＣＵ６７からの指令に基づいて
ＯＮ／ＯＦＦ動作するようになっている。A fan 77 is provided in the duct 53 upstream of the junction with the hydrogen supply pipe 75, and a drive motor (not shown) of the fan 77 is electrically connected to the ECU 67. ON / OFF operation based on a command from the controller.
【００５７】水素供給管６１，水素供給管７１には圧力
センサＰ3，Ｐ4が設けられており、これら圧力センサＰ
3，Ｐ4は検出圧力に応じた出力信号をＥＣＵ６７に出力
する。水素吸蔵タンク５１内には、内部に収容されてい
る水素吸蔵合金の温度を検出するための温度センサＴＣ
6が設けられている。また、ポンプ５９よりも下流側で
あって水素吸蔵タンク５１よりも上流側の冷却水回路に
は、冷却水の温度を検出するための温度センサＴＣ7が
設けられている。これら温度センサＴＣ6，ＴＣ7は検出
温度に応じた出力信号をＥＣＵ６７に出力する。The hydrogen supply pipe 61 and the hydrogen supply pipe 71 are provided with pressure sensors P3 and P4, respectively.
3, P4 outputs an output signal corresponding to the detected pressure to the ECU 67. In the hydrogen storage tank 51, a temperature sensor TC for detecting the temperature of the hydrogen storage alloy contained therein is provided.
6 are provided. The cooling water circuit downstream of the pump 59 and upstream of the hydrogen storage tank 51 is provided with a temperature sensor TC7 for detecting the temperature of the cooling water. These temperature sensors TC6, TC7 output an output signal corresponding to the detected temperature to the ECU 67.
【００５８】このように構成された燃料電池の水素供給
装置においては、通常運転時には、切り替え弁Ｖ7を全
閉にして水素供給管７３を閉塞し、流量制御弁Ｖ6を開
いて水素供給管６１，６３を連通することにより、水素
吸蔵タンク５１内の水素吸蔵合金から放出された水素を
燃料電池５７に供給して発電する。そして、燃料電池５
７によって加熱された冷却水を熱交換チューブ５５に流
すことにより、水素吸蔵タンク５１内の水素吸蔵合金を
加熱し、水素吸蔵合金から定常的に水素を放出可能な温
度に保持している。In the hydrogen supply device for a fuel cell configured as described above, during normal operation, the switching valve V7 is fully closed to close the hydrogen supply pipe 73, and the flow control valve V6 is opened to open the hydrogen supply pipe 61, By communicating with 63, hydrogen released from the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 51 is supplied to the fuel cell 57 to generate power. And the fuel cell 5
By flowing the cooling water heated by 7 into the heat exchange tube 55, the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 51 is heated and maintained at a temperature at which hydrogen can be constantly released from the hydrogen storage alloy.
【００５９】ところで、燃料電池５７の始動時には燃料
電池５７が運転されていないので、上述した通常運転時
のように燃料電池５７の廃熱を利用して水素吸蔵タンク
５１内の水素吸蔵合金を加熱することができない。その
ため、始動時の温度条件によっては、水素吸蔵合金から
水素を全く放出することができなかったり、あるいは、
水素放出可能であっても水素吸蔵合金から水素を放出す
ると水素吸蔵合金が直ぐに放出限界温度を下回って放出
不能になる場合がある。Since the fuel cell 57 is not operated when the fuel cell 57 is started, the waste heat of the fuel cell 57 is used to heat the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 51 as in the normal operation described above. Can not do it. Therefore, depending on the temperature conditions at the time of startup, hydrogen cannot be released from the hydrogen storage alloy at all, or
Even if hydrogen can be released, if hydrogen is released from the hydrogen storage alloy, the hydrogen storage alloy may immediately fall below the release limit temperature and become unable to release.
【００６０】この水素供給装置では、このように水素吸
蔵合金に対する加熱手段である熱交換チューブ５５を流
れる冷却水（熱媒体）の熱量が、水素吸蔵合金が要求す
る熱量に満たない時（例えば、低温始動時）には、水素
タンク６９の水素を水素吸蔵タンク５１の上流側からダ
クト５３に放出してダクト５３に導入された外気ととも
に水素吸蔵タンク５１の外周に流し、水素吸蔵タンク５
１の表面に添設された酸化触媒５２により触媒燃焼させ
る。これにより、水素の触媒燃焼により水素吸蔵タンク
５１およびこれに収納された水素吸蔵合金を加熱するよ
うにしている。In this hydrogen supply device, when the amount of heat of the cooling water (heating medium) flowing through the heat exchange tube 55 as a heating means for the hydrogen storage alloy is less than the amount of heat required by the hydrogen storage alloy (for example, At the time of low-temperature start-up), the hydrogen in the hydrogen tank 69 is discharged from the upstream side of the hydrogen storage tank 51 to the duct 53 and flows to the outer periphery of the hydrogen storage tank 51 together with the outside air introduced into the duct 53, so that the hydrogen storage tank 5
The catalytic combustion is carried out by the oxidation catalyst 52 attached to the surface of the first catalyst. Thus, the hydrogen storage tank 51 and the hydrogen storage alloy stored therein are heated by catalytic combustion of hydrogen.
【００６１】水素タンク６９からダクト５３への水素の
放出は、熱交換チューブ５５に供給される冷却水の温度
が所定温度ｔ3を越えて、水素吸蔵合金が定常的に水素
放出可能な温度を維持するために水素吸蔵タンク5１が
要求する熱量を冷却水の供給だけで賄えるようになるま
で継続し、所定温度ｔ3を越えたらダクト５３への水素
の放出を停止して前述した通常運転状態にすることとし
た。The release of hydrogen from the hydrogen tank 69 to the duct 53 is performed by maintaining the temperature at which the cooling water supplied to the heat exchange tube 55 exceeds the predetermined temperature t3 and the hydrogen storage alloy can release hydrogen constantly. The amount of heat required by the hydrogen storage tank 51 is maintained until only the supply of the cooling water is sufficient, and when the temperature exceeds the predetermined temperature t3, the release of hydrogen to the duct 53 is stopped to return to the normal operation state described above. I decided that.
【００６２】このようにすると、従来のように電気ヒー
ター等の電気−熱変換素子を用いて水素吸蔵タンク１を
加熱したときと比較して、迅速に水素吸蔵合金を加熱す
ることができる。特に、この実施の形態では、酸化触媒
５２を水素吸蔵タンク５１の表面に添設しており、水素
の触媒燃焼が水素吸蔵タンク５１の外周面で生じるの
で、その燃焼熱を極めて効率的に水素吸蔵タンク５１お
よび水素吸蔵合金に伝達することができ、極めて迅速に
加熱することができる。また、酸化触媒５２は水素吸蔵
タンク１を担体として利用し、この水素吸蔵タンク５１
の外周面に極めて薄く設けることができるので、装置体
積および重量の実質的な増加がない。換言すれば、触媒
燃焼器の専有スペースを実質的に不要にすることがで
き、装置の小型軽量化が可能となる。In this way, the hydrogen storage alloy can be heated more quickly than in the conventional case where the hydrogen storage tank 1 is heated using an electro-thermal conversion element such as an electric heater. In particular, in this embodiment, the oxidation catalyst 52 is attached to the surface of the hydrogen storage tank 51, and catalytic combustion of hydrogen occurs on the outer peripheral surface of the hydrogen storage tank 51. The heat can be transmitted to the storage tank 51 and the hydrogen storage alloy, and heating can be performed very quickly. The oxidation catalyst 52 uses the hydrogen storage tank 1 as a carrier.
Can be provided extremely thinly on the outer peripheral surface of the device, and there is no substantial increase in the volume and weight of the device. In other words, the exclusive space of the catalytic combustor can be made substantially unnecessary, and the size and weight of the device can be reduced.
【００６３】次に、図４の図面を参照して、燃料電池へ
の水素供給処理を説明する。なお、図４のフローチャー
トでは、水素吸蔵タンクをＭＨタンクと表記し、燃料電
池をＦＣと表記している。また、この実施の形態では、
ＴＣ7で検出される冷却水の温度が所定温度ｔ3以下のと
きは、冷却水だけでは水素吸蔵タンク５１が要求する熱
量を賄えないものと判定することとした。Next, the process of supplying hydrogen to the fuel cell will be described with reference to the drawing of FIG. In the flowchart of FIG. 4, the hydrogen storage tank is described as an MH tank, and the fuel cell is described as FC. Also, in this embodiment,
When the temperature of the cooling water detected by TC7 is equal to or lower than the predetermined temperature t3, it is determined that the cooling water alone cannot cover the amount of heat required by the hydrogen storage tank 51.
【００６４】水素供給装置は、イグニッションスイッチ
のＯＮ信号により始動開始となり、ＥＣＵ６７は、温度
センサＴＣ7の出力信号に基づき冷却水の温度を検出し
（ステップＳ２０１）、この冷却水温度が所定温度ｔ3
よりも大きいか否か判定する（ステップＳ２０２）。The hydrogen supply device is started by the ON signal of the ignition switch, and the ECU 67 detects the temperature of the cooling water based on the output signal of the temperature sensor TC7 (step S201).
It is determined whether or not it is greater than (Step S202).
【００６５】ステップＳ２０２において否定判定した場
合には、ステップＳ２０３からステップＳ２１３に示す
低温始動処理を実行する必要があると判断してステップ
Ｓ２０３に進み、ファン７７の運転を開始し、外気がダ
クト５３を通って水素吸蔵タンク５１に向かって流れる
ようにする。If a negative determination is made in step S202, it is determined from step S203 that it is necessary to execute the low-temperature start processing shown in step S213, and the flow advances to step S203 to start operation of the fan 77, and the outside air is discharged from the duct 53. Through to the hydrogen storage tank 51.
【００６６】次に、ステップＳ２０４に進み、流量制御
弁Ｖ7を、水素供給管７１と水素供給管７５とを連通し
て水素供給管７３を閉塞するように作動する。これによ
り、水素タンク６９の水素が水素供給管７５からダクト
５３に放出され、ダクト５３に導入された外気とともに
水素吸蔵タンク１の周りを流れる。このとき、水素吸蔵
タンク５１の表面に添設された酸化触媒５２によって水
素が触媒燃焼し、水素吸蔵タンク５１を加熱し、水素吸
蔵タンク５１に収納されている水素吸蔵合金を加熱す
る。Next, proceeding to step S204, the flow control valve V7 is operated so as to close the hydrogen supply pipe 73 by connecting the hydrogen supply pipe 71 and the hydrogen supply pipe 75. Thereby, the hydrogen in the hydrogen tank 69 is discharged from the hydrogen supply pipe 75 to the duct 53 and flows around the hydrogen storage tank 1 together with the outside air introduced into the duct 53. At this time, the hydrogen is catalytically combusted by the oxidation catalyst 52 attached to the surface of the hydrogen storage tank 51, thereby heating the hydrogen storage tank 51 and heating the hydrogen storage alloy stored in the hydrogen storage tank 51.
【００６７】次に、ステップＳ２０５に進み、温度セン
サＴＣ6の出力信号に基づいて水素吸蔵タンク１に収納
されている水素吸蔵合金の温度を検出し、圧力センサＰ
3の出力信号に基づいて水素供給管６１の水素圧力（す
なわち、水素吸蔵タンク５１から放出される水素圧力）
を検出する。Next, proceeding to step S205, the temperature of the hydrogen storage alloy stored in the hydrogen storage tank 1 is detected based on the output signal of the temperature sensor TC6, and the pressure sensor P
The hydrogen pressure of the hydrogen supply pipe 61 based on the output signal of 3 (that is, the hydrogen pressure released from the hydrogen storage tank 51)
Is detected.
【００６８】次に、ステップＳ２０６に進み、水素吸蔵
合金の温度（ＴＣ6）と水素供給管６１の水素圧力（Ｐ
3）に基づいてダクト５３内に放出させるべき燃焼用水
素の量を算出し、これに基づいて流量制御弁Ｖ7の開度
を決定して、ステップＳ２０７において流量制御弁Ｖ7
の開度調整を行う。Next, proceeding to step S206, the temperature of the hydrogen storage alloy (TC6) and the hydrogen pressure (P
The amount of combustion hydrogen to be discharged into the duct 53 is calculated based on 3), and based on the calculated amount, the opening of the flow control valve V7 is determined.
Adjust the opening of.
【００６９】次に、ステップＳ２０８に進み、水素吸蔵
合金の温度（ＴＣ6）の温度が所定温度ｔ4を越えている
か否か判定する。ステップＳ２０８において否定判定し
た場合、すなわち、水素吸蔵合金の温度が所定温度ｔ4
を越えていない場合には、水素吸蔵合金から水素を放出
することができず、すなわち燃料電池５７に水素を供給
することができないので、ステップＳ２０５に戻る。そ
して、ステップＳ２０８で肯定判定するまで、ステップ
Ｓ２０５からステップＳ２０８の処理を繰り返し実行す
る。これにより、ステップＳ２０８で肯定判定するまで
は、燃料電池５７を運転せず、水素の触媒燃焼による水
素吸蔵合金の加熱だけを継続することとなる。Next, the routine proceeds to step S208, where it is determined whether or not the temperature of the hydrogen storage alloy (TC6) exceeds a predetermined temperature t4. If a negative determination is made in step S208, that is, if the temperature of the hydrogen storage alloy is equal to the predetermined temperature t4
If not, hydrogen cannot be released from the hydrogen storage alloy, that is, hydrogen cannot be supplied to the fuel cell 57, and the process returns to step S205. Then, the processing from step S205 to step S208 is repeatedly executed until an affirmative determination is made in step S208. As a result, until the affirmative determination is made in step S208, the fuel cell 57 is not operated, and only heating of the hydrogen storage alloy by catalytic combustion of hydrogen is continued.
【００７０】ステップＳ２０８において肯定判定した場
合には、水素吸蔵合金から水素を放出可能であるので、
ステップＳ２０９に進んで、流量制御弁Ｖ6を開き、水
素供給管６１と水素供給管６３とを連通して、水素吸蔵
タンク５１の水素を燃料電池５７に供給して燃料電池５
７の運転を開始する。そして、ステップＳ２１０に進
み、ポンプ５９の運転を開始して、冷却水を循環させ
る。If an affirmative determination is made in step S208, hydrogen can be released from the hydrogen storage alloy.
Proceeding to step S209, the flow control valve V6 is opened, the hydrogen supply pipe 61 and the hydrogen supply pipe 63 are communicated, and the hydrogen in the hydrogen storage tank 51 is supplied to the fuel cell 57 so that the fuel cell 57
7 is started. Then, the process proceeds to step S210, in which the operation of the pump 59 is started to circulate the cooling water.
【００７１】次に、ステップＳ２１１に進み、温度セン
サＴＣ7の出力信号に基づき冷却水の温度を検出し、さ
らにステップＳ２１２に進んで、この冷却水温度が所定
温度ｔ3よりも大きいか否か判定する。ステップＳ２１
２において否定判定した場合には、冷却水の供給だけで
は熱量が不足し、水素吸蔵合金を定常的に水素放出可能
な温度に維持することができないので、ステップＳ２０
６に戻り、ステップＳ２１２で肯定判定するまで、ステ
ップＳ２０６からステップＳ２１２の処理を繰り返し実
行する。これにより、ステップＳ２１２で肯定判定する
までは、水素吸蔵タンク５１の水素吸蔵合金から放出さ
れた水素を燃料電池５７に供給し発電しながら、水素タ
ンク６９からダクト５３に放出された水素を触媒燃焼さ
せて水素吸蔵合金の加熱を継続することとなる。Next, the process proceeds to step S211 to detect the temperature of the cooling water based on the output signal of the temperature sensor TC7, and further proceeds to step S212 to determine whether the temperature of the cooling water is higher than the predetermined temperature t3. . Step S21
If a negative determination is made in step 2, the supply of cooling water alone is insufficient in calorific value, and the hydrogen storage alloy cannot be constantly maintained at a temperature at which hydrogen can be released.
6, the processing from step S206 to step S212 is repeatedly executed until an affirmative determination is made in step S212. Thus, until the affirmative determination is made in step S212, the hydrogen released from the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage tank 51 is supplied to the fuel cell 57 to generate electricity while the hydrogen released from the hydrogen tank 69 to the duct 53 is subjected to catalytic combustion. Thus, the heating of the hydrogen storage alloy is continued.
【００７２】そして、ステップＳ２１２で肯定判定した
場合、すなわち、冷却水の温度が所定温度ｔ3を越えた
場合には、冷却水の供給だけで水素吸蔵合金を定常的に
水素放出可能な温度に維持することができるので、ステ
ップＳ２１３に進んで流量制御弁Ｖ7を閉じて、水素タ
ンク６９の水素をダクト５３に放出するのを停止し、ま
た、ファン７７の運転を停止してダクト５３への外気の
導入を停止する。If the affirmative determination is made in step S212, that is, if the temperature of the cooling water exceeds the predetermined temperature t3, the hydrogen storage alloy is maintained at a temperature at which the hydrogen storage alloy can be steadily desorbed only by supplying the cooling water. In step S213, the flow control valve V7 is closed to stop releasing hydrogen from the hydrogen tank 69 to the duct 53, and the operation of the fan 77 is stopped to allow the outside air to flow into the duct 53. Stop introducing.
【００７３】次いで、ステップＳ２１４に進み、流量制
御弁Ｖ7を、水素供給管７１と水素供給管７３を連通し
て水素供給管７５を閉塞するように作動し、水素吸蔵タ
ンク５１の水素を水素タンク６９にも供給されるように
する。これにより、低温始動処理（ステップＳ２０３か
らステップＳ２１３）の実行により水素の貯蔵量が減少
した水素タンク６９に水素が補充される。Next, in step S214, the flow control valve V7 is operated so as to close the hydrogen supply pipe 75 by communicating the hydrogen supply pipe 71 with the hydrogen supply pipe 73, and the hydrogen stored in the hydrogen storage tank 51 is stored in the hydrogen tank. 69. As a result, hydrogen is replenished to the hydrogen tank 69 in which the amount of stored hydrogen has decreased due to the execution of the low-temperature start processing (steps S203 to S213).
【００７４】次いで、ステップＳ２１５に進み、圧力セ
ンサＰ3で検出される水素吸蔵タンク５１出口の水素圧
力と、圧力センサＰ4で検出される水素タンク６９出口
の水素圧力が同一圧力か否か判定する。ステップＳ２１
５で否定判定した場合には、ステップＳ２１４に戻って
水素タンクへの水素の供給を継続する。ステップＳ２１
５で肯定判定した場合には、ステップＳ２１６に進み、
流量制御弁Ｖ7を全閉にして水素タンク６９への水素の
供給を停止し、始動完了となる。この後は、通常制御
（図示せず）に移行する。Next, the routine proceeds to step S215, where it is determined whether or not the hydrogen pressure at the outlet of the hydrogen storage tank 51 detected by the pressure sensor P3 and the hydrogen pressure at the outlet of the hydrogen tank 69 detected by the pressure sensor P4 are the same. Step S21
If a negative determination is made in step 5, the process returns to step S214 to continue supplying hydrogen to the hydrogen tank. Step S21
If a positive determination is made in step 5, the process proceeds to step S216,
By completely closing the flow control valve V7, the supply of hydrogen to the hydrogen tank 69 is stopped, and the start is completed. Thereafter, the process shifts to the normal control (not shown).
【００７５】一方、ステップＳ２０２において肯定判定
した場合、すなわち、イグニッションスイッチのＯＮで
始動開始し、温度センサＴＣ7により冷却水温度を検出
して（ステップＳ２０１）、この冷却水温度が所定温度
ｔ3よりも大きいと判定した場合には、水素をダクト５
３に供給して触媒燃焼させなくても、熱交換チューブ５
５に冷却水を供給するだけで十分に水素吸蔵合金を定常
的に水素放出可能な温度に維持することができるので、
すなわちステップＳ２０３からステップＳ２１３に示す
低温始動処理を実行する必要がないので、ステップＳ２
１７に進み、流量制御弁Ｖ6を開いて水素供給管６１と
水素供給管６３とを連通し、水素吸蔵タンク５１から水
素を燃料電池５７に供給して、燃料電池７を運転して発
電する。次いで、ステップＳ２１８に進み、ポンプ５９
の運転を開始して、冷却水を循環させる。この後、ステ
ップＳ２１４に進む。ステップＳ２１４以降の処理につ
いては前述と同じであるので説明を省略する。On the other hand, if an affirmative determination is made in step S202, that is, the engine is started by turning on the ignition switch, the cooling water temperature is detected by the temperature sensor TC7 (step S201), and this cooling water temperature is lower than the predetermined temperature t3. If it is determined to be large, hydrogen is
The heat exchange tube 5 does not need to be supplied to
5, it is possible to maintain the hydrogen storage alloy at a temperature capable of constantly releasing hydrogen simply by supplying cooling water.
That is, since it is not necessary to execute the low-temperature start processing from step S203 to step S213, step S2
In step 17, the flow control valve V6 is opened to communicate the hydrogen supply pipe 61 with the hydrogen supply pipe 63, hydrogen is supplied from the hydrogen storage tank 51 to the fuel cell 57, and the fuel cell 7 is operated to generate power. Next, the process proceeds to step S218, where the pump 59
Is started to circulate the cooling water. Thereafter, the process proceeds to step S214. Since the processing after step S214 is the same as described above, the description is omitted.
【００７６】〔他の実施の形態〕尚、この発明は前述し
た実施の形態に限られるものではない。例えば、この実
施の形態では、酸化触媒を水素吸蔵タンクの外周面に添
設する手段として電着を採用したが、電着に代えて、例
えば泳動メッキや塗布など任意の手段を採用することが
できる。また、触媒は白金黒に限るものではなく他の酸
化触媒で構成することができる。また、第１加熱手段の
熱媒体として、燃料電池７の発電に寄与しなかった排出
空気などを利用することもできる。[Other Embodiments] The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in this embodiment, electrodeposition is employed as a means for adding an oxidation catalyst to the outer peripheral surface of the hydrogen storage tank. Instead of electrodeposition, any means such as electrophoretic plating or coating may be employed. it can. Further, the catalyst is not limited to platinum black, and can be constituted by another oxidation catalyst. Further, as the heat medium of the first heating means, exhaust air or the like that has not contributed to the power generation of the fuel cell 7 can be used.
【００７７】[0077]
【発明の効果】以上説明するように、請求項１に記載し
た発明によれば、第１加熱手段の熱媒体の熱量が水素吸
蔵タンクの要求する熱量に満たないときには、水素を燃
焼させることによって水素吸蔵タンクに収納された水素
吸蔵合金を迅速に加熱することができるので、水素吸蔵
合金からの水素の放出を早めることができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, when the calorie of the heat medium of the first heating means is less than the calorie required by the hydrogen storage tank, hydrogen is burned. Since the hydrogen storage alloy stored in the hydrogen storage tank can be quickly heated, the release of hydrogen from the hydrogen storage alloy can be accelerated.
【００７８】また、燃料電池の運転により第１加熱手段
の熱媒体が加熱され、第１加熱手段の熱媒体の熱量を水
素吸蔵タンクの要求する熱量まで早期に増大させること
が可能となるので、第２加熱手段で燃焼する水素量を減
らすことができる。さらに、燃料電池の廃熱を有効利用
することができる。Further, the heat medium of the first heating means is heated by the operation of the fuel cell, and the heat quantity of the heat medium of the first heating means can be quickly increased to the heat quantity required by the hydrogen storage tank. The amount of hydrogen combusted by the second heating means can be reduced. Further, the waste heat of the fuel cell can be effectively used.
【００７９】請求項２に記載した発明によれば、第１加
熱手段の熱媒体の熱量が水素吸蔵タンクの要求する熱量
に満たないときに、水素タンクから燃料電池に供給され
る水素によって燃料電池を運転すると同時に、水素タン
クから第２加熱手段に供給される水素を燃焼させて水素
吸蔵タンクを加熱し水素吸蔵合金を加熱することができ
るので、燃料電池が運転不能となる事態を回避すること
ができる。また、前述の如く第２加熱手段で燃焼する水
素量を減らすことができることから、水素タンクの容量
を小さくすることができる。According to the second aspect of the present invention, when the calorie of the heat medium of the first heating means is less than the calorie required by the hydrogen storage tank, the fuel supplied from the hydrogen tank to the fuel cell is supplied by the hydrogen. At the same time, the hydrogen supplied from the hydrogen tank to the second heating means can be burned to heat the hydrogen storage tank and heat the hydrogen storage alloy, thereby avoiding a situation where the fuel cell becomes inoperable. Can be. Further, since the amount of hydrogen combusted by the second heating means can be reduced as described above, the capacity of the hydrogen tank can be reduced.
【００８０】請求項３に記載した発明によれば、第１加
熱手段の加熱空気の熱量が水素吸蔵タンクの要求する熱
量に満たないときには、水素吸蔵タンクは第１加熱手段
の加熱空気の熱に加えて、第２加熱手段での触媒燃焼に
よる生じた燃焼熱で加熱されることとなるので、水素吸
蔵タンクをより迅速に加熱することができ、水素吸蔵合
金からの水素の放出をより早めることができる。また、
燃料電池の運転により第１加熱手段の加熱空気が加熱さ
れ、該加熱空気の熱量を水素吸蔵タンクの要求する熱量
まで早期に増大させることが可能となるので、第２加熱
手段で燃焼する水素量を減らすことができる。さらに、
燃料電池の廃熱を有効利用することができる。また、第
１加熱手段の熱媒体を空気としたことにより、装置構成
の簡素化、軽量化を図ることができる。According to the third aspect of the present invention, when the calorie of the heated air of the first heating means is less than the calorie required by the hydrogen storage tank, the hydrogen storage tank reduces the heat of the heated air of the first heating means. In addition, since the fuel is heated by the combustion heat generated by the catalytic combustion in the second heating means, the hydrogen storage tank can be heated more quickly, and the release of hydrogen from the hydrogen storage alloy can be accelerated. Can be. Also,
The operation of the fuel cell heats the heated air of the first heating means, and the amount of heat of the heated air can be quickly increased to the amount of heat required by the hydrogen storage tank. Can be reduced. further,
The waste heat of the fuel cell can be effectively used. Further, by using air as the heat medium of the first heating means, it is possible to simplify the device configuration and reduce the weight.
【００８１】請求項４に記載した発明によれば、水素吸
蔵タンクを担体として利用しているので、第２加熱手段
の専有スペースを実質的に不要にすることができ、装置
の小型軽量化が可能となる。According to the fourth aspect of the present invention, since the hydrogen storage tank is used as a carrier, the space occupied by the second heating means can be substantially eliminated, and the apparatus can be reduced in size and weight. It becomes possible.
【図１】 この発明に係る第１の実施の形態の水素供給
装置を備えた自動車用燃料電池のシステム構成図であ
る。FIG. 1 is a system configuration diagram of an automotive fuel cell including a hydrogen supply device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 前記第１の実施の形態における水素供給処理
のフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart of a hydrogen supply process according to the first embodiment.
【図３】 この発明に係る第２の実施の形態の水素供給
装置を備えた自動車用燃料電池のシステム構成図であ
る。FIG. 3 is a system configuration diagram of an automotive fuel cell including a hydrogen supply device according to a second embodiment of the present invention.
【図４】 前記第２の実施の形態における水素供給処理
のフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart of a hydrogen supply process according to the second embodiment.
１，５１ 水素吸蔵タンク ２，５２ 酸化触媒（触媒、触媒燃焼器、第２加熱手
段） ３ ダクト（第１加熱手段） ５，５５ 熱交換チューブ（第１加熱手段） ７，５７ 燃料電池 １９ 水素タンク1,51 hydrogen storage tank 2,52 oxidation catalyst (catalyst, catalytic combustor, second heating means) 3 duct (first heating means) 5,55 heat exchange tube (first heating means) 7,57 fuel cell 19 hydrogen tank
フロントページの続き (72)発明者 縫谷 芳雄 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3E072 EA10 4G040 AA16 AA29 4G140 AA16 AA29 5H027 AA02 BA14 MM21 Continuation of the front page (72) Inventor Yoshio Noritani 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama F-term in Honda R & D Co., Ltd. (Reference) 3E072 EA10 4G040 AA16 AA29 4G140 AA16 AA29 5H027 AA02 BA14 MM21
Claims (4)
した水素吸蔵タンクと、 前記水素吸蔵合金から水素を放出させるために前記燃料
電池の廃熱によって前記水素吸蔵タンクを加熱する第１
加熱手段と、 を備え、前記水素吸蔵タンクの水素を前記燃料電池に燃
料として供給する燃料電池用水素供給装置において、 前記第１加熱手段の熱媒体の熱量が前記水素吸蔵タンク
の要求する熱量に満たないときに水素を燃焼して前記水
素吸蔵タンクを加熱する第２加熱手段、を備えることを
特徴とする燃料電池用水素供給装置。1. A hydrogen storage tank containing a hydrogen storage alloy capable of storing and releasing hydrogen, and a first storage tank for heating the hydrogen storage tank by waste heat of the fuel cell to release hydrogen from the hydrogen storage alloy.
Heating means for supplying hydrogen in the hydrogen storage tank as fuel to the fuel cell, wherein the heat amount of the heat medium of the first heating means is reduced to the heat amount required by the hydrogen storage tank. A second heating means for heating the hydrogen storage tank by burning hydrogen when the amount is less than the predetermined value, and a hydrogen supply device for a fuel cell.
素吸蔵タンクとは別に水素を圧縮状態で貯蔵可能な水素
タンクを備え、前記第１加熱手段の熱媒体の熱量が前記
水素吸蔵タンクの要求する熱量に満たないときには、前
記水素タンクから放出された水素を前記第２加熱手段に
供給するとともに前記燃料電池に供給することを特徴と
する請求項１に記載の燃料電池用水素供給装置。2. A hydrogen supply source for the fuel cell, comprising a hydrogen tank capable of storing hydrogen in a compressed state separately from the hydrogen storage tank, wherein the heat amount of the heat medium of the first heating means is required by the hydrogen storage tank. 2. The hydrogen supply device for a fuel cell according to claim 1, wherein when the amount of heat to be supplied is not enough, the hydrogen released from the hydrogen tank is supplied to the second heating means and supplied to the fuel cell.
放出可能な水素吸蔵合金を収納した水素吸蔵タンクと、 前記水素吸蔵合金から水素を放出させるために前記燃料
電池の廃熱によって加熱された空気を熱媒体として前記
水素吸蔵タンクを加熱する第１加熱手段と、 前記第１加熱手段の熱媒体である加熱された空気の熱量
が前記水素吸蔵タンクの要求する熱量に満たないとき
に、前記水素吸蔵タンクを加熱するために、前記加熱さ
れた空気に水素を供給されて触媒燃焼させる第２加熱手
段と、 を備えたことを特徴とする燃料電池用水素供給装置。3. A hydrogen storage tank containing a hydrogen storage alloy capable of storing and releasing hydrogen as a hydrogen supply source of a fuel cell, and heated by waste heat of the fuel cell to release hydrogen from the hydrogen storage alloy. First heating means for heating the hydrogen storage tank using the heated air as a heat medium, and when the heat amount of the heated air serving as the heat medium of the first heating means is less than the heat amount required by the hydrogen storage tank, And a second heating means for supplying hydrogen to the heated air to perform catalytic combustion in order to heat the hydrogen storage tank.
クの外表面に触媒を担持して構成されていることを特徴
とする請求項３に記載の燃料電池用水素供給装置。4. The hydrogen supply device for a fuel cell according to claim 3, wherein the second heating means is configured to carry a catalyst on an outer surface of the hydrogen storage tank.
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|---|---|---|---|
| JP2001048576A JP2002252015A (en) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | Hydrogen supply equipment for fuel cell |
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- 2001-02-23 JP JP2001048576A patent/JP2002252015A/en not_active Withdrawn
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