JP2003130291A - Hydrogen filling device - Google Patents

Hydrogen filling device

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JP2003130291A
JP2003130291A JP2001327452A JP2001327452A JP2003130291A JP 2003130291 A JP2003130291 A JP 2003130291A JP 2001327452 A JP2001327452 A JP 2001327452A JP 2001327452 A JP2001327452 A JP 2001327452A JP 2003130291 A JP2003130291 A JP 2003130291A
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JP
Japan
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hydrogen
storage container
filling
passage
separator
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JP2001327452A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Kuriiwa
貴寛 栗岩
Takeaki Shimada
毅昭 島田
Yoshio Nuitani
芳雄 縫谷
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen filling device for protecting a PEFC and a hydrogen absorbing alloy from being poisoned by reducing the density of impurities contained in hydrogen. SOLUTION: This hydrogen filling device used for a fuel cell vehicle having a hydrogen filling passage 1 for filling hydrogen to an MH hydrogen tank 7 comprises a bypass passage 2 branched from the hydrogen filling passage 1 to fill hydrogen to the MH hydrogen tank 7, a hydrogen separator 3 having a hydrogen permeable membrane 3b, filling the hydrogen passed through the hydrogen permeable membrane 3b to the MH hydrogen tank 7, and discharging the hydrogen not having passed through the hydrogen permeable membrane 3b which is installed in the bypass passage 2, and a selector means 6 for selectively switching a flow passage for hydrogen led into the hydrogen filling passage 1 to the hydrogen filling passage 1 or the bypass passage 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池等に水素
を供給するために水素を蓄えておく水素貯蔵容器に水素
を充填するための水素充填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 filling device for filling hydrogen into a hydrogen storage container which stores hydrogen for supplying hydrogen to a fuel cell or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体高分子型燃料電池(PEFC)は、
アノード電極とカソード電極間に固体高分子電解質膜を
挟持したもので、常温でも発電可能であり、電気自動車
用の電源を初め様々な用途に実用化されつつある。
2. Description of the Related Art A polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is
It has a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, can generate power even at room temperature, and is being put to practical use for various purposes including power sources for electric vehicles.

【0003】このPEFCでは、水素をアノード電極に
供給し、アノード電極において前記水素から電子が放出
されることで電力を生じる。アノード電極で電子を失っ
た水素はプロトンとなり、固体高分子電解質膜内をカソ
ード電極へ移動し、カソード電極側に供給される酸化剤
ガス(空気)により酸化され水を生じる。
In this PEFC, hydrogen is supplied to the anode electrode, and electrons are emitted from the hydrogen at the anode electrode to generate electric power. Hydrogen that has lost electrons at the anode electrode becomes a proton, moves to the cathode electrode in the solid polymer electrolyte membrane, and is oxidized by the oxidant gas (air) supplied to the cathode electrode side to generate water.

【0004】水素をPEFCに供給する方法は大きく2
種類に大別される。1つは炭化水素を含む燃料を車載の
貯蔵容器に貯蔵し、その燃料を改質器により改質して改
質水素を燃料電池に供給する方法と、もう1つは、車外
の水素充填施設にて貯蔵している水素を、車載の貯蔵容
器に充填し、その水素を燃料電池へ供給する方法であ
る。燃料電池自動車としては、定期的に燃料(炭化水素
を含む燃料又は水素)を車載された貯蔵容器に充填しな
ければならない。
There are two major methods for supplying hydrogen to PEFC.
It is roughly divided into types. One is a method of storing fuel containing hydrocarbon in a vehicle-mounted storage container, reforming the fuel by a reformer and supplying the reformed hydrogen to a fuel cell, and the other is a method of filling hydrogen outside the vehicle. In this method, the hydrogen stored in 1 is filled in a vehicle-mounted storage container and the hydrogen is supplied to the fuel cell. As a fuel cell vehicle, fuel (fuel containing hydrocarbon or hydrogen) must be periodically filled in a vehicle-mounted storage container.

【0005】ここで、水素充填施設に貯蔵される水素
は、コンビナート等で、天然ガス等の有機性ガス又はメ
タノール若しくはガソリン等の有機性液体を改質する方
法や、金属錯体系ケミカルハイドライド等よりオンサイ
トで水素を得る方法により製造される。このようにして
製造された水素は液化されて水素充填施設に運搬され、
車載された水素貯蔵容器(高圧タンク又は水素吸蔵合金
等を収納した水素吸蔵タンク)に水素を充填する際に、
気化されるとともに所定圧力に昇圧される。
Here, the hydrogen stored in the hydrogen filling facility is obtained by a method of reforming an organic gas such as natural gas or an organic liquid such as methanol or gasoline by a complex or the like, or by a metal complex chemical hydride or the like. It is produced by the method of obtaining hydrogen on-site. The hydrogen produced in this way is liquefied and transported to a hydrogen filling facility,
When filling hydrogen into an onboard hydrogen storage container (high-pressure tank or hydrogen storage tank containing hydrogen storage alloy, etc.),
It is vaporized and boosted to a predetermined pressure.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水素充
填時において、水素充填施設から充填される水素に多少
の不純物が混入する場合がある。水素中に混入する不純
物としては、燃料改質反応時の副反応で生じるCO、水
素を昇圧する工程で昇圧器より混入する油脂成分、水素
を流通させるために樹脂製のホースを用いるのであれ
ば、このホースから混入する有機系不純物等が挙げられ
る。また、これらの微量の不純物が車内の充填装置内に
蓄積することも考えられる。以下、これらの不純物を単
に「不純物」と称する。
However, at the time of hydrogen filling, some impurities may be mixed in the hydrogen filled from the hydrogen filling facility. As impurities mixed into hydrogen, CO generated in a side reaction during the fuel reforming reaction, oil and fat components mixed from the booster in the step of boosting hydrogen, and a resin hose for circulating hydrogen are used. , Organic impurities mixed from the hose. It is also conceivable that these trace amounts of impurities will accumulate in the filling device in the vehicle. Hereinafter, these impurities will be simply referred to as “impurities”.

【0007】水素中に含まれるこれらの不純物はアノー
ド電極を被毒して水素のプロトン化反応を抑制するの
で、PEFCの発電電圧を低下させ、出力低下を引き起
こす。また、車載した、水素吸蔵合金等を収納した水素
吸蔵タンクによってPEFCに水素を供給する場合にお
いても、充填された不純物を含む水素によって水素吸蔵
合金が被毒され、水素吸蔵合金の水素吸蔵量の低下を引
き起こしたり、水素吸蔵合金の寿命を短くしてしまう。
These impurities contained in hydrogen poison the anode electrode and suppress the protonation reaction of hydrogen, so that the power generation voltage of PEFC is lowered and the output is lowered. Further, even when hydrogen is supplied to the PEFC by the on-vehicle hydrogen storage tank containing the hydrogen storage alloy, the hydrogen storage alloy is poisoned by the hydrogen containing the filled impurities, and the hydrogen storage amount of the hydrogen storage alloy is reduced. It causes deterioration and shortens the life of the hydrogen storage alloy.

【0008】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たものであり、水素中に含まれる不純物濃度を低減し、
PEFC及び水素吸蔵合金を被毒から保護する機構を備
えた水素充填装置を提供することを課題とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and reduces the concentration of impurities contained in hydrogen,
An object of the present invention is to provide a hydrogen filling device provided with a mechanism for protecting PEFCs and hydrogen storage alloys from poisoning.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために次のように構成した。請求項1に記載の発
明は、水素貯蔵容器へ水素を充填する水素充填路を備え
た水素充填装置において、前記水素充填路から分岐して
水素を前記水素貯蔵容器へ充填するバイパス路と、水素
透過膜を含み、この水素透過膜を透過した水素を前記水
素貯蔵容器へ充填し、この水素透過膜を透過しなかった
水素を排出する水素分離器を前記バイパス路に備え、前
記水素充填路に導入された水素の流通経路を前記水素充
填路と前記バイパス路とで選択的に切り替える切替手段
を備えたことを特徴とする燃料電池車両に用いる水素充
填装置である。
The present invention has the following structure in order to solve the above problems. The invention according to claim 1 is a hydrogen filling device including a hydrogen filling passage for filling hydrogen into a hydrogen storage container, and a bypass passage branched from the hydrogen filling passage for filling hydrogen into the hydrogen storage container; A hydrogen separator that includes a permeable membrane, fills the hydrogen storage container with hydrogen that has permeated the hydrogen permeable membrane, and discharges hydrogen that has not permeated the hydrogen permeable membrane to the bypass passage, and to the hydrogen filling passage. A hydrogen filling device used in a fuel cell vehicle, comprising switching means for selectively switching a distribution route of introduced hydrogen between the hydrogen filling passage and the bypass passage.

【0010】請求項1に記載の水素充填装置は、水素貯
蔵容器に水素を充填するために、水素充填路とこの水素
充填路から分岐して水素貯蔵容器に至るバイパス路とを
有している。バイパス路には、水素充填路に導入された
水素中の不純物を低減するための水素透過膜を備えた水
素分離器が設けられている。水素充填路に導入された水
素中の不純物濃度が基準値を満たしていない場合には、
水素充填路とバイパス路の分岐点に設けられたバルブ等
の切替手段を切り替えることで、水素をバイパス路に導
入し、水素分離器により不純物を低減した上で水素貯蔵
容器に水素を充填する。
In order to fill the hydrogen storage container with hydrogen, the hydrogen filling device according to the present invention has a hydrogen filling passage and a bypass passage branched from the hydrogen filling passage to reach the hydrogen storage container. . The bypass passage is provided with a hydrogen separator having a hydrogen permeable membrane for reducing impurities in hydrogen introduced into the hydrogen filling passage. If the impurity concentration in hydrogen introduced into the hydrogen filling passage does not meet the standard value,
By switching a switching means such as a valve provided at a branch point between the hydrogen filling passage and the bypass passage, hydrogen is introduced into the bypass passage, impurities are reduced by the hydrogen separator, and hydrogen is filled in the hydrogen storage container.

【0011】請求項2に記載の発明は、前記水素充填路
に導入された水素中の不純物濃度又は水素濃度を検知す
るセンサを備え、不純物濃度が所定濃度以上の場合又は
水素濃度が所定濃度以下の場合は前記バイパス路に水素
が流れるように前記切替手段を切り替えることを特徴と
する請求項1記載の燃料電池車両に用いる水素充填装置
である。
The invention according to claim 2 is provided with a sensor for detecting an impurity concentration in hydrogen introduced into the hydrogen filling passage or a hydrogen concentration, and when the impurity concentration is equal to or higher than a predetermined concentration or the hydrogen concentration is equal to or lower than a predetermined concentration. In this case, the switching device is switched so that hydrogen flows through the bypass passage. The hydrogen filling device for use in a fuel cell vehicle according to claim 1, wherein.

【0012】請求項2に記載の水素充填装置において
は、不純物センサが検知した水素中の不純物濃度を予め
記憶されている不純物濃度の基準値と比較して、不純物
濃度が基準値を満たさない場合には、前記切替手段を切
り替えることで、水素をバイパス路に導く。バイパス路
に導かれた水素は、水素分離器により不純物濃度が基準
値を満たすように純化された上で水素貯蔵容器に充填さ
れる。この構成により、燃料電池及び水素貯蔵容器に
は、常に高品位水素(不純物濃度が基準値を満たした水
素)が供給されるので、燃料電池及び水素貯蔵容器の被
毒を防止することが可能となる。また、水素充填装置に
供給された水素中の不純物が基準値を満たさない場合の
み水素分離器を作動させるので、常時水素分離器を稼動
させる方式に比べて水素の利用効率を高めることが可能
となる。尚、水素の品位を評価する手段としては、不純
物センサの他に、水素濃度検出センサを用いることも可
能である。
In the hydrogen filling apparatus according to the second aspect, the impurity concentration in hydrogen detected by the impurity sensor is compared with a previously stored reference value of the impurity concentration, and the impurity concentration does not satisfy the reference value. In this case, by switching the switching means, hydrogen is guided to the bypass passage. The hydrogen introduced into the bypass passage is purified by a hydrogen separator so that the impurity concentration satisfies the reference value, and then filled in the hydrogen storage container. With this configuration, high-grade hydrogen (hydrogen with an impurity concentration satisfying the standard value) is always supplied to the fuel cell and the hydrogen storage container, so that it is possible to prevent poisoning of the fuel cell and the hydrogen storage container. Become. Further, since the hydrogen separator is activated only when the impurities in the hydrogen supplied to the hydrogen filling device do not satisfy the reference value, it is possible to improve the hydrogen utilization efficiency as compared with the method of always operating the hydrogen separator. Become. As a means for evaluating the quality of hydrogen, it is possible to use a hydrogen concentration detection sensor in addition to the impurity sensor.

【0013】請求項3記載の発明は、前記水素透過膜を
透過しなかった水素を貯蔵するための排出水素貯蔵容器
を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料
電池車両に用いる水素充填装置である。
The invention according to claim 3 is the fuel cell vehicle according to claim 1 or 2, further comprising an exhaust hydrogen storage container for storing hydrogen that has not permeated the hydrogen permeable membrane. This is the hydrogen filling device used.

【0014】請求項1に記載の発明では、水素分離器中
に残留した水素を系外に排出していたが、請求項3に記
載の発明では、この水素を排出水素貯蔵容器に一時貯蔵
することにより、水素の再利用が可能となった。
In the invention described in claim 1, the hydrogen remaining in the hydrogen separator is discharged to the outside of the system. However, in the invention described in claim 3, the hydrogen is temporarily stored in the discharged hydrogen storage container. This made it possible to reuse hydrogen.

【0015】請求項4記載の発明は、前記排出水素貯蔵
容器に貯蔵された水素を水素分離器に導入するための水
素還流路と、この水素還流路を開閉するための開閉手段
を有することを特徴とする請求項3に記載の燃料電池車
両に用いる水素充填装置である。請求項4記載の発明に
よれば、前記排出水素貯蔵容器は、開閉手段を有する水
素還流路により水素分離器と接続しており、この開閉手
段は、所定の条件下(例えば、排出水素貯蔵容器の圧力
等)で水素還流路を開栓し、排出水素貯蔵容器中に貯蔵
された水素を水素分離器に導入する。水素分離器を通過
した水素は、不純物濃度が低減されて水素貯蔵容器に充
填される。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a hydrogen recirculation passage for introducing hydrogen stored in the discharged hydrogen storage container into the hydrogen separator, and an opening / closing means for opening / closing the hydrogen recirculation passage. It is a hydrogen filling device used for the fuel cell vehicle according to claim 3. According to the invention of claim 4, the discharged hydrogen storage container is connected to the hydrogen separator by a hydrogen return path having an opening / closing means, and the opening / closing means is operated under predetermined conditions (for example, the discharged hydrogen storage container. The hydrogen recirculation passage is opened with the pressure of 1) and the hydrogen stored in the discharged hydrogen storage container is introduced into the hydrogen separator. The hydrogen passing through the hydrogen separator has a reduced impurity concentration and is filled in the hydrogen storage container.

【0016】この構成により、燃料電池及び水素貯蔵容
器には、常に高品位水素(不純物濃度が基準値を満たし
た水素)が供給されるので、燃料電池及び水素貯蔵容器
の被毒を防止することが可能となる。さらに、排出水素
貯蔵容器に一時的に貯蔵されている水素を再利用するこ
とから、系外に無駄に排出される水素の量を減らすこと
が可能となり、水素の利用効率を向上することが可能と
なる。
With this structure, high-grade hydrogen (hydrogen having an impurity concentration satisfying the standard value) is always supplied to the fuel cell and the hydrogen storage container, so that the fuel cell and the hydrogen storage container are prevented from being poisoned. Is possible. Furthermore, since the hydrogen that is temporarily stored in the discharged hydrogen storage container is reused, it is possible to reduce the amount of hydrogen wasted outside the system and improve the efficiency of hydrogen utilization. Becomes

【0017】請求項5記載の発明は、第1の水素貯蔵容
器へ水素を充填する水素充填路を備えた水素充填装置に
おいて、前記水素充填路は、水素透過膜を備えた水素分
離器を有し、この水素分離器は前記水素透過膜を透過し
た水素を前記第1の水素貯蔵容器へ充填し、前記水素透
過膜を透過しなかった水素を第2の水素貯蔵容器に貯蔵
し、この第2の水素貯蔵容器は、貯蔵された水素を水素
分離器に導入するための水素還流路と、貯蔵された水素
を燃料電池に導入するための水素流通路とを有し、第2
の水素貯蔵容器に貯蔵された水素の流通経路を前記水素
還流路と前記水素流通路とで選択的に切り替える切替手
段を備えたことを特徴とする燃料電池車両に用いる水素
充填装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the hydrogen filling device having a hydrogen filling passage for filling the first hydrogen storage container with hydrogen, the hydrogen filling passage has a hydrogen separator having a hydrogen permeable membrane. The hydrogen separator fills the first hydrogen storage container with hydrogen that has passed through the hydrogen permeable membrane and stores the hydrogen that has not passed through the hydrogen permeable membrane in a second hydrogen storage container. The second hydrogen storage container has a hydrogen reflux passage for introducing the stored hydrogen into the hydrogen separator, and a hydrogen flow passage for introducing the stored hydrogen into the fuel cell.
The hydrogen refilling device for a fuel cell vehicle, further comprising switching means for selectively switching the flow path of hydrogen stored in the hydrogen storage container between the hydrogen return path and the hydrogen flow path.

【0018】請求項5に記載の発明においては、水素充
填路に導入された水素は先ず水素分離器を通過する。こ
のようにすることで、第1の水素貯蔵容器に充填される
水素は常に高品質(不純物濃度が低い)ものとなる。ま
た、水素分離器中に残留した水素は二つの出口(水素流
通路、水素還流路)を有する第2の水素貯蔵容器に一時
貯蔵される。例えば、第2の水素貯蔵容器では、貯蔵さ
れた水素の不純物濃度を評価して、不純物濃度が基準値
を満たしている場合には、切替手段により水素の流通経
路として水素流通路を選択するようにすれば、水素は燃
料電池に導入される。また、例えば、不純物濃度が基準
値を満たしていない場合には、切替手段により水素の流
通経路として水素還流路を選択するようにすれば、水素
は再び水素分離器に導入され、不純物を低減化した上で
燃料電池に導入される。
In the invention described in claim 5, the hydrogen introduced into the hydrogen filling passage first passes through the hydrogen separator. By doing so, the hydrogen with which the first hydrogen storage container is filled is always of high quality (impurity concentration is low). Further, the hydrogen remaining in the hydrogen separator is temporarily stored in a second hydrogen storage container having two outlets (hydrogen flow passage, hydrogen return passage). For example, in the second hydrogen storage container, the impurity concentration of the stored hydrogen is evaluated, and if the impurity concentration satisfies the reference value, the switching means selects the hydrogen flow passage as the hydrogen flow passage. If so, hydrogen is introduced into the fuel cell. Further, for example, when the impurity concentration does not meet the reference value, if the switching means selects the hydrogen reflux path as the hydrogen flow path, the hydrogen is introduced again into the hydrogen separator to reduce the impurities. After that, it is introduced into the fuel cell.

【0019】この構成により、燃料電池及び水素貯蔵容
器には、常に高品位水素(不純物濃度が基準値を満たし
た水素)が供給されるので、燃料電池及び水素貯蔵容器
の被毒を防止することが可能となる。さらに、第2の水
素貯蔵容器に一時貯蔵されている水素を再利用するの
で、系外に無駄に排出される水素の量を減らすことが可
能となり、水素の利用効率を向上することが可能とな
る。
With this configuration, high-grade hydrogen (hydrogen having an impurity concentration satisfying the standard value) is always supplied to the fuel cell and the hydrogen storage container, so that the fuel cell and the hydrogen storage container are prevented from being poisoned. Is possible. Further, since the hydrogen temporarily stored in the second hydrogen storage container is reused, it is possible to reduce the amount of hydrogen wastedly discharged to the outside of the system and improve the hydrogen utilization efficiency. Become.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
するが、本発明は、この実施の形態にのみ限定されるも
のではなく、本発明の技術的思想を具現化する限り、種
々の変更を加えることが可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible as long as the technical idea of the present invention is embodied. It is possible to make changes.

【0021】本発明は、水素中に含まれる不純物を低減
し高品位水素とした上で車載された水素貯蔵容器に供給
するための水素充填装置についてのものである。
The present invention relates to a hydrogen filling device for reducing impurities contained in hydrogen into high-quality hydrogen and supplying the hydrogen to a hydrogen storage container mounted on a vehicle.

【0022】水素中の不純物を除去する方法としては、
膜分離法、PSA法(圧力変動吸着法)、深冷分離法、
溶液吸収法等が知られている。特に、本発明の水素充填
装置には、機械的可動部品が少なく、装置構成も簡素で
ある膜分離法が特に好適である。膜分離法とは、不純物
を含む水素ガスを水素分子のみを透過可能な水素透過膜
を透過させることで不純物を低減した水素を取り出す方
法である。
As a method for removing impurities in hydrogen,
Membrane separation method, PSA method (pressure fluctuation adsorption method), cryogenic separation method,
Solution absorption methods and the like are known. In particular, for the hydrogen filling device of the present invention, the membrane separation method, which has few mechanically movable parts and has a simple device configuration, is particularly suitable. The membrane separation method is a method of taking out hydrogen with reduced impurities by transmitting hydrogen gas containing impurities through a hydrogen permeable membrane that can permeate only hydrogen molecules.

【0023】膜分離法に用いられる水素分離器の一例を
図1に示した。水素分離器50は、不純物濃度が高く、
基準値を満たしていない水素(以下、「低品位水素」と
言う)が導入されるための水素導入口51、不純物濃度
が基準値を満たした水素(以下、「高品位水素」と言
う)を取り出すための水素導出口52、水素導入口51
と水素導出口52との間を仕切る水素透過膜56、水素
導入口51と水素透過膜56との間の空間である低品位
水素室54、水素導出口52と水素透過膜56との間の
空間である高品位水素室55及び、低品位水素室54か
ら不純物を含む水素を排出するための排出口53と、か
らなる。
An example of the hydrogen separator used in the membrane separation method is shown in FIG. The hydrogen separator 50 has a high impurity concentration,
Hydrogen inlet 51 for introducing hydrogen that does not meet the standard value (hereinafter, referred to as “low-grade hydrogen”), hydrogen having an impurity concentration that satisfies the standard value (hereinafter, referred to as “high-grade hydrogen”) Hydrogen outlet 52 and hydrogen inlet 51 for taking out
And a hydrogen derivation port 52 are partitioned from each other, a low-quality hydrogen chamber 54 that is a space between the hydrogen introduction port 51 and the hydrogen permeable film 56, and a space between the hydrogen derivation port 52 and the hydrogen permeable film 56. It is composed of a high-quality hydrogen chamber 55, which is a space, and a discharge port 53 for discharging hydrogen containing impurities from the low-quality hydrogen chamber 54.

【0024】また、低品位水素室54には、水素透過膜
56を透過できない不純物を含む水素が存在するが、そ
の不純物を含む水素は適宜低品位水素室54より排出さ
れる(図中、破線矢印参照)。また、水素透過膜56
は、低品位水素との接触面積を大きくするために、水素
分離器50中で幾重にも重層した構造となっている。
Although hydrogen containing impurities that cannot permeate the hydrogen permeable membrane 56 exists in the low-grade hydrogen chamber 54, hydrogen containing the impurities is appropriately discharged from the low-grade hydrogen chamber 54 (broken line in the figure). (See arrow). In addition, the hydrogen permeable film 56
Has a structure in which multiple layers are stacked in the hydrogen separator 50 in order to increase the contact area with low-grade hydrogen.

【0025】水素透過膜56は、水素分子のみを透過し
て、不純物ガスを透過させない性質を有する膜であれば
材料に特に制限はないが、ポリイミド膜、ポリジメチル
シロキサン膜等の高分子膜、若しくはPd、Pd/A
g、Pd/Cu、Pd/Ag/Cu、V、Nb、非晶質
MH(AB2型、AB5型)等の金属膜、又は、これらの
高分子膜或いは金属膜と多孔質膜(多孔質高分子膜、多
孔質セラミックス膜)との複合膜を用いることが好適で
ある。前記したような材料を用いることで、不純物分離
能力に優れた水素透過膜56を得ることが可能となる。
The hydrogen permeable film 56 is not particularly limited in its material as long as it is a film having a property of allowing only hydrogen molecules to pass therethrough and not allowing an impurity gas to pass therethrough. However, a polymer film such as a polyimide film or a polydimethylsiloxane film, Or Pd, Pd / A
g, Pd / Cu, Pd / Ag / Cu, V, Nb, amorphous MH (AB 2 type, AB 5 type), or other metal film, or a polymer film or a metal film and a porous film (porous film) of these. It is preferable to use a composite film of a porous polymer film and a porous ceramic film). By using the materials as described above, it is possible to obtain the hydrogen permeable film 56 having excellent impurity separation ability.

【0026】尚、水素中に含まれる不純物(CO、油脂
等)の濃度は低いほど望ましいが、PEFC及び水素吸
蔵合金の被毒を実用上許容できる程度とするためには、
不純物の総濃度は、200ppm以下であることが望ま
しい。特に、COは被毒の程度が甚だしく、濃度が厳し
く制限される必要があり、CO濃度は、100ppm以
下が望ましく、さらに望ましくは50ppm以下であ
る。不純物の総濃度及びCO濃度を前記範囲とすること
で、PEFC及び水素吸蔵合金の被毒を実用上問題とな
らない程度に抑制することが可能となる。
It is preferable that the concentration of impurities (CO, fats and oils) contained in hydrogen is lower, but in order to make PEFC and hydrogen storage alloy poisoning practically acceptable,
The total concentration of impurities is preferably 200 ppm or less. In particular, CO is highly poisoned and its concentration must be strictly limited. The CO concentration is preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less. By setting the total concentration of impurities and the CO concentration within the above ranges, poisoning of PEFCs and hydrogen storage alloys can be suppressed to such an extent that there is no practical problem.

【0027】〔第1の実施形態〕以下、図2を用いて本
発明の第1の実施形態について説明する。尚、この実施
の形態は請求項1又は2に対応したものである。本発明
の水素充填装置は、水素供給ステーション等の水素充填
施設から供給される水素を流通するための水素充填路
1、水素充填路1から分岐して、不純物センサ4の直前
で水素充填路1に合流するバイパス路2、このバイパス
路2の経路中に設けられた水素分離器3、水素充填路1
のMH式水素タンク7の直前に設けられた不純物センサ
4、水素充填路1とバイパス路2との分岐点に設けられ
たバルブ6及び不純物センサ4の検出結果を処理するた
めの制御装置5、不純物センサ4とMH式水素タンク7
との間の水素充填路1に設けられたバルブ9とからな
る。
[First Embodiment] The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. This embodiment corresponds to claim 1 or 2. The hydrogen filling device of the present invention is branched from the hydrogen filling passage 1 and the hydrogen filling passage 1 for circulating hydrogen supplied from a hydrogen filling facility such as a hydrogen supply station, and the hydrogen filling passage 1 is provided immediately before the impurity sensor 4. 2, a hydrogen separator 3 and a hydrogen filling path 1 provided in the bypass path 2.
The impurity sensor 4 provided immediately before the MH type hydrogen tank 7, the valve 6 provided at the branch point between the hydrogen filling passage 1 and the bypass passage 2, and the control device 5 for processing the detection results of the impurity sensor 4, Impurity sensor 4 and MH type hydrogen tank 7
And a valve 9 provided in the hydrogen filling passage 1 between and.

【0028】先ず、この水素充填装置に供給された水素
は、品位に拘わらず、水素充填路1を流通し、不純物セ
ンサ4により含有不純物濃度が評価される(黒色矢印参
照)。含有不純物濃度が低く、基準値を満たしている場
合(高品位水素の場合)には、水素は黒色矢印に従って
水素充填路1を流通し続け、不図示のレギュレータ等に
より調圧された上で水素吸蔵合金を収納した水素吸蔵タ
ンク(MH式水素タンク7)に充填され、適宜、PEF
C8に供給される。
First, the hydrogen supplied to the hydrogen filling device flows through the hydrogen filling passage 1 regardless of the quality, and the impurity sensor 4 evaluates the contained impurity concentration (see black arrow). When the concentration of contained impurities is low and the standard value is satisfied (in the case of high-grade hydrogen), hydrogen continues to flow through the hydrogen filling passage 1 according to the black arrow and is regulated by a regulator (not shown) or the like. It is filled in a hydrogen storage tank (MH type hydrogen tank 7) containing a storage alloy, and is appropriately PEF.
Supplied to C8.

【0029】それに対し、含有不純物濃度が高く、基準
値を満たしていない場合(低品位水素の場合)には、そ
の情報は、不純物センサ4から制御装置5に送信され、
制御装置5は、バルブ6を作動して水素の流通経路をバ
イパス路2に変更する(白抜き矢印参照)。また、制御
装置5は、「水素充填装置に低品位水素が供給され、水
素分離器が作動する」旨の報知を使用者に対して行う。
尚、「バルブ6」が請求項1で言うところの「切替手
段」に相当する。
On the other hand, when the concentration of impurities contained is high and the standard value is not satisfied (in the case of low-grade hydrogen), the information is transmitted from the impurity sensor 4 to the controller 5.
The control device 5 operates the valve 6 to change the hydrogen flow path to the bypass path 2 (see the white arrow). Further, the control device 5 notifies the user that “low-grade hydrogen is supplied to the hydrogen filling device and the hydrogen separator operates”.
The "valve 6" corresponds to the "switching device" in claim 1.

【0030】低品位水素は、バイパス路2を流通して、
バイパス路2の経路中に設けられた水素分離器3の低品
位水素室3cに導入され、水素透過膜3bにより不純物
が低減化されて高品位水素室3dに移行し、再び水素充
填路1に合流する。
The low-grade hydrogen flows through the bypass passage 2,
The hydrogen is introduced into the low-grade hydrogen chamber 3c of the hydrogen separator 3 provided in the path of the bypass passage 2, the impurities are reduced by the hydrogen permeable membrane 3b, and the hydrogen is transferred to the high-grade hydrogen chamber 3d. Join.

【0031】尚、低品位水素室3cには前記した排出口
3aが設けられており、低品位水素室3c中における不
純物濃度が所定値以上となった時に、低品位水素室3c
中の水素を系外に排出する。尚、以下、低品位水素室3
cから排出口3aを経て排出される水素のことを「ブリ
ードガス」と称する。
The low-grade hydrogen chamber 3c is provided with the above-mentioned discharge port 3a, and when the impurity concentration in the low-grade hydrogen chamber 3c exceeds a predetermined value, the low-grade hydrogen chamber 3c.
The hydrogen inside is discharged to the outside of the system. In the following, the low-grade hydrogen chamber 3
Hydrogen discharged from c through the discharge port 3a is referred to as "bleed gas".

【0032】水素充填路1に合流した水素は、不純物セ
ンサ4により含有不純物濃度の評価がされ、高品位水素
である場合には、不図示のレギュレータ等により調圧さ
れた上でMH式水素タンク7に充填され、適宜、PEF
C8に供給される。
The concentration of the contained impurities in the hydrogen merged with the hydrogen filling passage 1 is evaluated by the impurity sensor 4. If the hydrogen is of high quality, the hydrogen is regulated by a regulator (not shown) or the like, and then the MH type hydrogen tank. 7 filled with PEF as needed
Supplied to C8.

【0033】それに対し、水素分離器3を通過したにも
拘わらず水素の含有不純物濃度が基準値を満たしていな
い場合、その情報は制御装置5に送信され、制御装置5
は、MH式水素タンク7の直前に設けられたバルブ9を
閉じることで、低品位水素による水素吸蔵合金やPEF
C8の被毒を防止する。それとともに、制御装置5は、
使用者に対して、「水素分離器3を通過したにも拘わら
ず水素の品位が低い」旨を警告し、使用者に水素分離器
3等のメンテナンスを促す。
On the other hand, when the hydrogen-containing impurity concentration does not satisfy the reference value despite passing through the hydrogen separator 3, the information is transmitted to the control device 5, and the control device 5
Closes the valve 9 provided immediately in front of the MH type hydrogen tank 7, so that hydrogen storage alloy or PEF containing low-grade hydrogen can be obtained.
Prevent poisoning of C8. At the same time, the control device 5
The user is warned that "the quality of hydrogen is low despite having passed through the hydrogen separator 3" and urges the user to perform maintenance on the hydrogen separator 3 and the like.

【0034】また、水素品位を評価するために、水素充
填装置に供給される水素中の水素濃度を評価する方法を
採用することも可能である。
Further, in order to evaluate the hydrogen quality, it is also possible to adopt a method of evaluating the hydrogen concentration in hydrogen supplied to the hydrogen filling device.

【0035】また、水素の品位が基準値よりも低い場合
には、制御装置5が報知又は警告を行うが、これらの報
知又は警告は、使用者が認識しやすいものであれば、特
別な限定は無い。例えば、車中のコントロールパネル
(インパネ)上で警告灯等を点滅させる形式が考えられ
る。
Further, when the quality of hydrogen is lower than the reference value, the control device 5 gives a warning or a warning, but these warnings or warnings are limited if they are easily recognized by the user. There is no. For example, a method of blinking a warning light or the like on a control panel (instrument panel) in the vehicle can be considered.

【0036】さらに、水素分離器3より排出されるブリ
ードガスの利用法であるが、水素透過膜3bとして前記
したPd合金を用いる場合には、低温環境において水素
分離を行うと、Pd合金が水素と反応して延性に乏しい
β相(水素化物相)が形成されてしまう。このβ相生成
を抑制するためには、水素透過膜3bを300℃程度の
温度環境下で作動させると良いことが知られている。
Further, regarding the method of using the bleed gas discharged from the hydrogen separator 3, when the above-mentioned Pd alloy is used as the hydrogen permeable membrane 3b, when hydrogen separation is performed in a low temperature environment, the Pd alloy becomes hydrogen. Reacts with and forms a β phase (hydride phase) with poor ductility. In order to suppress the β-phase formation, it is known that the hydrogen permeable membrane 3b should be operated in a temperature environment of about 300 ° C.

【0037】そこで、水素分離器3をこの温度とするた
めに、水素分離器3にブリードガスを燃料とする加熱器
を設け、この加熱器中でブリードガスを燃焼させること
が考えられる。このようにすることで、水素透過膜3b
としてPd系合金を用いた場合に、水素透過膜3bの寿
命を延ばすことが可能となる。
Therefore, in order to bring the temperature of the hydrogen separator 3 to this temperature, it is conceivable to provide the hydrogen separator 3 with a heater that uses bleed gas as a fuel and burn the bleed gas in the heater. By doing so, the hydrogen permeable membrane 3b
When a Pd-based alloy is used as the material, the life of the hydrogen permeable film 3b can be extended.

【0038】本実施形態の水素充填装置においては、水
素充填装置に供給された水素の品位が低く、水素吸蔵合
金及びPEFC8にとって有害な場合のみ水素分離器3
を作動させるので、ブリードガスの発生が極力抑えら
れ、水素の利用効率を向上することが可能である。ま
た、水素透過膜3bとしてPd系合金を用いる場合に、
ブリードガスを燃焼させる加熱器を水素分離器3に配置
すれば、水素透過膜3bを最適な温度範囲で稼動させる
ことが可能となる。
In the hydrogen filling device of this embodiment, the hydrogen separator 3 is provided only when the quality of hydrogen supplied to the hydrogen filling device is low and harmful to the hydrogen storage alloy and the PEFC 8.
As a result, the generation of bleed gas is suppressed as much as possible, and the hydrogen utilization efficiency can be improved. When using a Pd-based alloy as the hydrogen permeable film 3b,
By disposing a heater for burning the bleed gas in the hydrogen separator 3, the hydrogen permeable membrane 3b can be operated in an optimum temperature range.

【0039】図3に第1の実施形態の水素充填装置にお
ける水素充填時の制御フローを示した。以下この流れ図
を適宜図2を参照しながら説明する。水素の充填が開始
されると(S1)、充填される水素は、水素充填路1を
流通し、不純物センサ4により水素の品位検出が行われ
る(S2)。次にステップS2において、充填される水
素の品位が高品位であると判断された場合には、処理は
ステップS2に戻り、水素の品位検出(S2)を伴った
水素充填路1による水素補給が継続される。
FIG. 3 shows a control flow at the time of hydrogen filling in the hydrogen filling device of the first embodiment. This flow chart will be described below with reference to FIG. When the filling of hydrogen is started (S1), the filled hydrogen flows through the hydrogen filling passage 1, and the impurity sensor 4 detects the quality of hydrogen (S2). Next, in step S2, when it is determined that the quality of the hydrogen to be filled is high, the process returns to step S2, and the hydrogen replenishment by the hydrogen filling passage 1 with the hydrogen quality detection (S2) is performed. Continued.

【0040】それに対して、ステップS2において、水
素品位が低品位であると判断された場合には、その情報
は、制御装置5に送信される。制御装置5は、続いて、
バイパス路2の開閉状況を判断する(S3)。ステップ
S3において、バイパス路2が閉じていると判断された
場合には、制御装置5は、「低品位水素が充填されてお
り、水素分離器が作動する」旨の報知を使用者に対して
行い(S4)、バルブ6を作動させて、バイパス路2を
開放し、水素を水素分離器3を有するバイパス路2に導
入し水素純化をおこなう。その後、処理は、ステップS
2に戻り、水素の品位検出を伴った水素充填が継続され
る。
On the other hand, when it is determined in step S2 that the hydrogen quality is low, the information is transmitted to the control device 5. The controller 5 then
The opening / closing status of the bypass 2 is determined (S3). When it is determined in step S3 that the bypass 2 is closed, the control device 5 notifies the user that "low-grade hydrogen is filled and the hydrogen separator operates". After performing (S4), the valve 6 is operated to open the bypass passage 2 and introduce hydrogen into the bypass passage 2 having the hydrogen separator 3 to purify hydrogen. Then, the process is step S
Returning to step 2, the hydrogen filling with the hydrogen quality detection is continued.

【0041】ステップS3において、バイパス路2が開
いていると判断された場合には、バイパス路2に設けら
れた水素分離器3が作動しているにも拘わらず、水素品
位が低いことを意味しており、この場合には、制御装置
5は、「水素分離器を通過したにも拘わらず水素の品位
が低い」旨の警告を表示する(S6)と共に、MH式水
素タンク7の被毒を防ぐために、バルブ9を閉鎖する
(S7)。
When it is determined in step S3 that the bypass 2 is open, it means that the hydrogen grade is low despite the fact that the hydrogen separator 3 provided in the bypass 2 is operating. In this case, the control device 5 displays a warning that "the hydrogen quality is low despite having passed through the hydrogen separator" (S6), and the MH-type hydrogen tank 7 is poisoned. To prevent this, the valve 9 is closed (S7).

【0042】〔第2の実施形態〕続いて、図4を用いて
本発明の第2の実施形態を説明する。尚、この実施形態
は請求項3及び請求項4に対応したものである。本実施
の形態の特徴点は、水素分離器3より排出口3aを経て
排出されるブリードガスを一時的に貯蔵するための高圧
貯蔵容器10を設け、ブリードガスを再利用可能とした
点にある。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Incidentally, this embodiment corresponds to claims 3 and 4. A feature of this embodiment is that a high pressure storage container 10 for temporarily storing the bleed gas discharged from the hydrogen separator 3 through the discharge port 3a is provided, and the bleed gas can be reused. .

【0043】本実施形態の水素充填装置は、水素供給ス
テーション等の水素充填施設から供給される水素を流通
するための水素充填路1、水素充填路1から分岐して、
不純物センサ4の直前で水素充填路1に合流するバイパ
ス路2、このバイパス路2の経路中に設けられた水素分
離器3、この水素分離器3の排出口3aに接続し、ブリ
ードガスを一時貯蔵するための高圧貯蔵容器10、この
高圧貯蔵容器10と水素分離器3とを接続し、経路中に
バルブ11を有する水素還流路12、水素充填路1のM
H式水素タンク7の直前に設けられた不純物センサ4、
この不純物センサ4の検出結果を処理するための制御装
置5及び、水素充填路1とバイパス路2との分岐点に設
けられたバルブ6、不純物センサ4とMH式水素タンク
7との間の水素充填路1に設けられたバルブ9とからな
る。
The hydrogen filling apparatus of this embodiment is branched from the hydrogen filling passage 1 and the hydrogen filling passage 1 for circulating hydrogen supplied from a hydrogen filling facility such as a hydrogen supply station.
The bypass passage 2 that joins the hydrogen filling passage 1 immediately before the impurity sensor 4, the hydrogen separator 3 provided in the passage of the bypass passage 2, and the discharge port 3a of the hydrogen separator 3 are connected to temporarily supply the bleed gas. A high-pressure storage container 10 for storing, a high-pressure storage container 10 and a hydrogen separator 3 are connected, and a hydrogen reflux passage 12 having a valve 11 in the passage and an M of the hydrogen filling passage 1
Impurity sensor 4 provided immediately in front of the H-type hydrogen tank 7,
A control device 5 for processing the detection result of the impurity sensor 4, a valve 6 provided at a branch point between the hydrogen filling path 1 and the bypass path 2, hydrogen between the impurity sensor 4 and the MH type hydrogen tank 7. And a valve 9 provided in the filling passage 1.

【0044】尚、低品位水素室3cと高圧貯蔵容器10
とを結ぶ排出口3aには、廃水素を系外に放出するため
にバルブ13及び放出口14が設けられている。排出口
3aを経て排出されるブリードガスは、不純物を含有し
ていると言っても、その殆どの成分は水素である。本実
施の形態によれば、ブリードガス中に含まれるこの水素
を再利用することが可能となるので、水素の利用効率を
第1の実施形態よりも高めることが可能となる。尚、請
求項3及び請求項4で言うところの「排出水素貯蔵容
器」は「高圧貯蔵容器10」に、「水素透過膜を透過し
なかった水素」は「ブリードガス」に、「開閉手段」は
「バルブ11」にそれぞれ対応する。
The low-grade hydrogen chamber 3c and the high-pressure storage container 10
A valve 13 and a discharge port 14 are provided at the discharge port 3a connecting to and for discharging the waste hydrogen to the outside of the system. The bleed gas discharged through the discharge port 3a contains hydrogen, but most of the components are hydrogen. According to the present embodiment, this hydrogen contained in the bleed gas can be reused, so that the utilization efficiency of hydrogen can be increased as compared with the first embodiment. The "discharged hydrogen storage container" referred to in claims 3 and 4 is "high pressure storage container 10", "hydrogen that has not permeated the hydrogen permeable membrane" is "bleed gas", and "opening / closing means". Correspond to "valve 11", respectively.

【0045】この第2の実施形態において、第1の実施
形態に追加された高圧貯蔵容器10についてその動作を
説明する。水素充填装置に低品位水素が供給された場合
には、制御装置5がバルブ6を作動し、低品位水素は水
素分離器3に導入される。水素分離器3においては、水
素透過膜3bを透過した水素は不純物センサ4、不図示
のレギュレータ等を経て調圧された上でMH式水素タン
ク7に供給される。一方、水素透過膜3bを透過できな
かった水素は、ブリードガスとして排出口3aを経て調
圧された上で高圧貯蔵容器10に貯蔵される。
In the second embodiment, the operation of the high pressure storage container 10 added to the first embodiment will be described. When low-grade hydrogen is supplied to the hydrogen filling device, the control device 5 operates the valve 6 and the low-grade hydrogen is introduced into the hydrogen separator 3. In the hydrogen separator 3, the hydrogen that has permeated the hydrogen permeable membrane 3b is pressure-controlled through the impurity sensor 4, a regulator (not shown), etc., and then supplied to the MH-type hydrogen tank 7. On the other hand, hydrogen that has not permeated the hydrogen permeable membrane 3b is stored as a bleed gas in the high-pressure storage container 10 after being pressure-regulated through the outlet 3a.

【0046】高圧貯蔵容器10は、例えば、貯蔵中のブ
リードガスの圧力が規定値以上となる、又は、MH式水
素タンク7中の水素残量が規定値以下となる、等の所定
の条件下で、バルブ11を開けて、内部に貯蔵されたブ
リードガスを水素還流路12を経て再び水素分離器3に
還流する。還流されたブリードガスの内、水素透過膜3
bを透過した成分は、バイパス路2を経由し、不純物セ
ンサ4に至り、高品位水素と判断されたならば、調圧さ
れた上でMH式水素タンク7に貯蔵される。
The high-pressure storage container 10 has predetermined conditions such that the pressure of the bleed gas during storage becomes a specified value or higher, or the amount of hydrogen remaining in the MH type hydrogen tank 7 becomes a specified value or lower. Then, the valve 11 is opened, and the bleed gas stored therein is returned to the hydrogen separator 3 again via the hydrogen return passage 12. Hydrogen permeable membrane 3 of the bleed gas that was refluxed
The component that has passed through b reaches the impurity sensor 4 via the bypass path 2, and if it is judged to be high-quality hydrogen, the pressure is adjusted and then stored in the MH type hydrogen tank 7.

【0047】それに対し、水素透過膜3bを透過できな
かった成分は、非常に高濃度の不純物を含有しているの
で、この度は、高圧貯蔵容器10に貯蔵されることはな
く、廃水素としてバルブ13を経て放出口14より系外
に放出される。
On the other hand, the component that could not permeate through the hydrogen permeable membrane 3b contains impurities at a very high concentration, so that it is not stored in the high pressure storage container 10 this time, and is discarded as waste hydrogen. It is discharged from the discharge port 14 via 13 to the outside of the system.

【0048】尚、高圧貯蔵容器10は、不純物(CO、
油脂等)に対する耐性が高いことが要求され、カーボン
コンポジット、高密度ポリエチレン、アルミライナ等で
作成されることが望ましい。
The high pressure storage container 10 contains impurities (CO,
It is required to have high resistance to oils and fats), and it is desirable that it is made of carbon composite, high density polyethylene, aluminum liner or the like.

【0049】本実施形態の水素充填装置によれば、水素
分離器3より発生するブリードガスを高圧貯蔵容器10
に一時貯蔵して、MH式水素タンク7の水素残量が規定
値以下となったときに再利用するので、水素の利用効率
を高めることが可能となる。このように、高圧貯蔵容器
10をMH式水素タンク7の補助タンクとして用いるこ
とができる。
According to the hydrogen filling apparatus of this embodiment, the bleed gas generated from the hydrogen separator 3 is stored in the high pressure storage container 10.
Since it is temporarily stored in the MH type hydrogen tank 7 and is reused when the remaining amount of hydrogen in the MH type hydrogen tank 7 becomes equal to or less than a specified value, it is possible to improve the hydrogen utilization efficiency. Thus, the high-pressure storage container 10 can be used as an auxiliary tank for the MH type hydrogen tank 7.

【0050】〔第3の実施形態〕以下、図5を用いて本
発明の第3の実施形態について説明する。尚、この実施
形態は請求項5に対応したものである。本実施形態の水
素充填装置では、水素ステーション等の水素充填施設か
ら供給される水素は必ず水素分離器3を通過して高品位
化された後に、MH式水素タンク7等に供給される。ま
た、本実施形態の水素充填装置では水素分離器3より放
出されるブリードガスを高圧貯蔵容器10に一時的に貯
蔵し、適宜再利用する。
[Third Embodiment] The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. This embodiment corresponds to claim 5. In the hydrogen filling apparatus according to the present embodiment, hydrogen supplied from a hydrogen filling facility such as a hydrogen station always passes through the hydrogen separator 3 to be of high quality, and then supplied to the MH type hydrogen tank 7 or the like. Further, in the hydrogen filling device of the present embodiment, the bleed gas released from the hydrogen separator 3 is temporarily stored in the high pressure storage container 10 and reused as appropriate.

【0051】本実施形態の水素充填装置は、水素充填施
設から供給される水素を流通するための水素充填路1、
水素充填路1に設けられた水素分離器3、水素充填路1
の水素分離器3の直後に設けられた第1の不純物センサ
20、この第1の不純物センサ20の直後に設けられ
た、水素の流路を水素充填路1と水素流通路19とで分
岐するためのバルブ17、このバルブ17に接続した水
素充填路1と結ばれたMH式水素タンク7、バルブ17
に接続した水素流通路19と結ばれたPEFC8を有す
る。
The hydrogen filling apparatus of the present embodiment has a hydrogen filling passage 1 for circulating hydrogen supplied from a hydrogen filling facility,
Hydrogen separator 3 provided in the hydrogen filling passage 1, hydrogen filling passage 1
First impurity sensor 20 provided immediately after the hydrogen separator 3 of FIG. 1, and the hydrogen flow passage provided immediately after the first impurity sensor 20 is branched by the hydrogen filling passage 1 and the hydrogen flow passage 19. Valve 17, an MH type hydrogen tank 7 connected to the hydrogen filling passage 1 connected to the valve 17, a valve 17
Has a PEFC 8 connected to a hydrogen flow passage 19 connected to.

【0052】さらに、本実施の形態の水素充填装置は、
水素分離器3の排出口3aに接続し、ブリードガスを一
時貯蔵するための高圧貯蔵容器10、高圧貯蔵容器10
内に設けられた第2の不純物センサ15、高圧貯蔵容器
10中のブリードガスを水素分離器3に還流するための
経路であって、経路中に分岐用のバルブ16を有し、水
素充填路1の水素分離器3よりも上流側に合流する水素
還流路18、前記バルブ16から分岐して、高圧貯蔵容
器10内のブリードガスを水素分離器3を通過させずに
直接PEFC8に導入するための経路であって、前記バ
ルブ17とPEFC8との間に合流する水素流通路19
と、第1及び第2の不純物センサ20、15の検出結果
を処理するための制御装置5とからなる。尚、本実施形
態において、請求項5で言うところの「第1の水素貯蔵
容器」は「MH式水素タンク7」に、「第2の水素貯蔵
容器」は「高圧貯蔵容器10」に、「切替手段」は「バ
ルブ16」にそれぞれ対応する。
Further, the hydrogen filling device of the present embodiment is
A high-pressure storage container 10, which is connected to the outlet 3a of the hydrogen separator 3 and temporarily stores the bleed gas,
A second impurity sensor 15 provided inside, a path for returning the bleed gas in the high-pressure storage container 10 to the hydrogen separator 3, and a branch valve 16 is provided in the path, and a hydrogen filling path is provided. In order to introduce the bleed gas in the high-pressure storage container 10 directly into the PEFC 8 without passing through the hydrogen separator 3, by branching from the valve 16 and the hydrogen reflux passage 18 that joins upstream of the hydrogen separator 3 of 1. And a hydrogen flow passage 19 that joins between the valve 17 and the PEFC 8.
And a control device 5 for processing the detection results of the first and second impurity sensors 20 and 15. In the present embodiment, the "first hydrogen storage container" in claim 5 is the "MH type hydrogen tank 7", the "second hydrogen storage container" is the "high pressure storage container 10", The "switching means" corresponds to the "valve 16", respectively.

【0053】先ず、この水素充填装置に供給された水素
は、品位に拘わらず、水素充填路1を経て水素分離器3
に導入され、水素透過膜3bを透過した水素は第1の不
純物センサ20を経て、不図示の調圧手段により調圧さ
れた上で水素充填路1を通じてMH式水素タンク7に充
填される。
First, the hydrogen supplied to the hydrogen filling device passes through the hydrogen filling passage 1 and the hydrogen separator 3 regardless of the quality.
Hydrogen that has been introduced into the hydrogen permeation membrane 3b and has permeated through the hydrogen permeable membrane 3b passes through the first impurity sensor 20, is regulated by the pressure regulating means (not shown), and then is filled in the MH type hydrogen tank 7 through the hydrogen filling passage 1.

【0054】尚、この際、第1の不純物センサ20にお
いて、水素透過膜3bを透過した水素の品位が低く、基
準値を満たさないと判断された場合には、その情報は制
御装置5に送信され、制御装置5は、バルブ17を閉鎖
して、MH式水素タンク7が低品位水素により被毒され
ることを防止する。それと共に、制御装置5は、使用者
に対して、「水素分離器を通過したにも拘わらず水素の
品位が低い」旨を警告し、水素分離器3のメンテナンス
を促す。
At this time, when the first impurity sensor 20 determines that the quality of hydrogen that has permeated the hydrogen permeable film 3b is low and does not satisfy the reference value, the information is transmitted to the control device 5. Then, the control device 5 closes the valve 17 to prevent the MH type hydrogen tank 7 from being poisoned by low-grade hydrogen. At the same time, the control device 5 warns the user that "the quality of hydrogen is low despite having passed through the hydrogen separator" and prompts the maintenance of the hydrogen separator 3.

【0055】本実施の形態においては、前記したよう
に、水素充填装置に供給された水素は必ず水素分離器3
に導入されることから、水素分離器3の低品位水素室3
cでは必ずブリードガスが発生する。このブリードガス
は、低品位水素室3cに接続された排出口3aを通じ、
図示しない調圧手段により調圧され高圧貯蔵容器10に
貯蔵される。
In the present embodiment, as described above, the hydrogen supplied to the hydrogen filling device is always the hydrogen separator 3
Is introduced into the low-grade hydrogen chamber 3 of the hydrogen separator 3.
Bleed gas is always generated in c. This bleed gas passes through the outlet 3a connected to the low-grade hydrogen chamber 3c,
The pressure is adjusted by pressure adjusting means (not shown) and stored in the high-pressure storage container 10.

【0056】ここで、本実施の形態の場合には、ブリー
ドガスは必ずしも低品位水素とは限らない。高品位水素
が水素充填装置に供給された際には、ブリードガスが高
い品位を保っている場合もあるからである。
Here, in the case of the present embodiment, the bleed gas is not necessarily low-grade hydrogen. This is because, when high-quality hydrogen is supplied to the hydrogen filling device, the bleed gas may maintain high quality.

【0057】この高圧貯蔵容器10は、MH式水素タン
ク7の補助的な役割を果たす水素貯蔵容器である。MH
式水素タンク7は、水素吸蔵合金を水素貯蔵媒体として
用いているので、水素を放出させるためには、所定の水
素放出温度領域まで昇温させる必要がある。しかし、車
両始動時等、水素吸蔵合金の温度が水素放出温度まで達
しない場合には、MH式水素タンク7からPEFC8へ
の水素の供給が間に合わない場合がある。このような場
合に、高圧貯蔵容器10中のブリードガス中に気体状態
で貯蔵されている水素を調圧した上でPEFC8に供給
することで、水素供給をアシストすることができる。ま
た、この高圧貯蔵容器10は、MH式水素タンク7に貯
蔵されている水素の量が規定値未満となったときに、内
部に貯蔵されている水素をPEFC8に供給する。
The high-pressure storage container 10 is a hydrogen storage container that plays an auxiliary role for the MH type hydrogen tank 7. MH
Since the hydrogen storage tank 7 uses a hydrogen storage alloy as a hydrogen storage medium, it is necessary to raise the temperature to a predetermined hydrogen release temperature region in order to release hydrogen. However, when the temperature of the hydrogen storage alloy does not reach the hydrogen release temperature such as when the vehicle is started, the supply of hydrogen from the MH type hydrogen tank 7 to the PEFC 8 may not be in time. In such a case, by supplying hydrogen to the PEFC 8 after adjusting the pressure of hydrogen stored in the bleed gas in the high-pressure storage container 10 in a gas state, the hydrogen supply can be assisted. Further, the high-pressure storage container 10 supplies the hydrogen stored therein to the PEFC 8 when the amount of hydrogen stored in the MH type hydrogen tank 7 becomes less than a specified value.

【0058】ここで、高圧貯蔵容器10に貯蔵された水
素は規定値以上の不純物を含む場合もある。そのため、
本実施の形態においては、高圧貯蔵容器10中に、第2
の不純物センサ15を設け、高圧貯蔵容器10内部の水
素の不純物濃度を監視している。第2の不純物センサ1
5からの不純物に関する情報は制御装置5に送信され、
水素の不純物濃度が低く、基準値を満たしていると判断
された場合には、制御装置5は、バルブ16を作動し
て、高圧貯蔵容器10中の高品位水素を水素流通路19
を経由して直接PEFC8に導入する。
Here, the hydrogen stored in the high-pressure storage container 10 may contain impurities of a specified value or more. for that reason,
In the present embodiment, in the high pressure storage container 10, the second
The impurity sensor 15 is provided to monitor the impurity concentration of hydrogen in the high-pressure storage container 10. Second impurity sensor 1
Information about impurities from 5 is sent to the controller 5,
When it is determined that the impurity concentration of hydrogen is low and satisfies the reference value, the control device 5 operates the valve 16 to remove the high-quality hydrogen in the high-pressure storage container 10 from the hydrogen flow passage 19.
It is directly introduced into PEFC8 via.

【0059】それに対し、高圧貯蔵容器10中の水素が
低品位であると判断された場合には、制御装置5は、バ
ルブ16を作動して、高圧貯蔵容器10中の低品位水素
を調圧後、水素還流路18を経由して再び水素分離器3
に導入し、水素の純化を行う。さらに、制御装置5は、
バルブ17を作動して、水素流通路19を開放し純化さ
れた水素を直接PEFC8に導入する。
On the other hand, when it is determined that the hydrogen in the high pressure storage container 10 is of low quality, the controller 5 operates the valve 16 to regulate the low quality hydrogen in the high pressure storage container 10. After that, the hydrogen separator 3 is again passed through the hydrogen reflux passage 18.
Introduced into, to purify hydrogen. Further, the control device 5 is
The valve 17 is operated to open the hydrogen flow passage 19 to introduce purified hydrogen directly into the PEFC 8.

【0060】水素分離器3に導入された低品位水素は、
水素透過膜3bを透過した成分が第1の不純物センサ2
0により品位チェックを受けて高品位と判断されれば、
バルブ17及び水素流通路19を経て調圧後PEFC8
に直接供給される。一方、第1の不純物センサ20によ
る品位チェックにより水素が低品位と判断された場合に
は、前記したように制御装置5によりバルブ17が閉鎖
され、PEFC8の低品位水素による被毒が防止される
とともに、使用者に対して「水素分離器を通過したにも
拘わらず水素の品位が低い」旨の警告が行われ、水素分
離器3のメンテナンスが促される。
The low-grade hydrogen introduced into the hydrogen separator 3 is
The component that has passed through the hydrogen permeable membrane 3b is the first impurity sensor 2
If it is judged as high quality by receiving a quality check by 0,
PEFC8 after pressure regulation via valve 17 and hydrogen flow passage 19
Directly supplied to. On the other hand, when hydrogen is judged to be of low quality by the quality check by the first impurity sensor 20, the control device 5 closes the valve 17 to prevent the PEFC 8 from being poisoned by low-quality hydrogen as described above. At the same time, the user is warned that "the quality of hydrogen is low despite having passed through the hydrogen separator", and the maintenance of the hydrogen separator 3 is prompted.

【0061】高圧貯蔵容器10から水素分離器3に供給
された水素の内、水素透過膜3bを透過しなかった成分
は、非常に高濃度の不純物を含有しているので、この度
は、高圧貯蔵容器10に貯蔵されることはなく、廃水素
としてバルブ13を経て放出口14より系外に放出され
る。
Of the hydrogen supplied from the high-pressure storage container 10 to the hydrogen separator 3, the components that have not permeated the hydrogen-permeable membrane 3b contain impurities of extremely high concentration, so this time the high-pressure storage is performed. The hydrogen is not stored in the container 10 and is discharged to the outside of the system through the discharge port 14 through the valve 13 as waste hydrogen.

【0062】本実施の形態においては、常に水素分離器
3を稼動して供給された水素を高品位化した後に燃料電
池車両のメインの水素貯蔵タンクであるMH式水素タン
ク7に貯蔵する。そのため、低品位水素が燃料電池シス
テム内に侵入して水素吸蔵合金及びPEFC8を被毒す
る可能性を大幅に減少することが可能となる。また、水
素分離器3から排出される水素を高圧貯蔵容器10によ
り貯蔵することにより、水素を充填する時間を短縮でき
る。
In the present embodiment, the hydrogen separator 3 is always operated to improve the quality of the supplied hydrogen and then stored in the MH type hydrogen tank 7 which is the main hydrogen storage tank of the fuel cell vehicle. Therefore, it is possible to greatly reduce the possibility that low-grade hydrogen will enter the fuel cell system and poison the hydrogen storage alloy and PEFC8. Further, by storing the hydrogen discharged from the hydrogen separator 3 in the high-pressure storage container 10, the time for filling the hydrogen can be shortened.

【0063】また、水素分離器3から排出されるブリー
ドガスを気体状態のままで高圧貯蔵容器10に貯蔵する
ので、燃料電池車両始動時等、MH式水素タンク7中の
水素が利用可能状態に無いときに、高圧貯蔵容器10中
の気体状体の水素を用いることが可能となる。この際、
高圧貯蔵容器10中の気体状体の水素は、品位チェック
を受け、必要であれば高品位化された後に燃料電池等に
供給されるので、水素吸蔵合金及びPEFC8を被毒す
ることはない。
Further, since the bleed gas discharged from the hydrogen separator 3 is stored in the high pressure storage container 10 in a gaseous state, the hydrogen in the MH type hydrogen tank 7 can be used when the fuel cell vehicle is started. When not present, it is possible to use gaseous hydrogen in the high pressure storage container 10. On this occasion,
The gaseous hydrogen in the high-pressure storage container 10 is subjected to a quality check and, if necessary, after being upgraded, is supplied to a fuel cell or the like, so that the hydrogen storage alloy and the PEFC 8 are not poisoned.

【0064】図6に第3の実施形態における制御フロー
を示した。図6(a)は、水素供給ステーション等の水
素充填施設から水素を充填する際の制御フローであり、
図6(b)は、高圧貯蔵容器10中の水素利用時の制御
フローである。以下、図5を適宜参照しながら、図6に
従い説明を行う。
FIG. 6 shows a control flow in the third embodiment. FIG. 6A is a control flow when filling hydrogen from a hydrogen filling facility such as a hydrogen supply station,
FIG. 6B is a control flow when using hydrogen in the high-pressure storage container 10. Hereinafter, the description will be given in accordance with FIG. 6 while appropriately referring to FIG.

【0065】図6(a)において、水素の充填が開始さ
れると(S11)、充填される水素は水素充填路1を流
通し、水素分離器3に導入される(S12)。水素分離
器3中で水素透過膜3bを透過した水素は更に水素充填
路1を流通し、第1の不純物センサ20によりその品質
が判断される(S13)。水素の品質が高品位であると
判断された場合には、処理はステップS12に戻り、水
素の品位検出(S13)を伴った水素充填路1による水
素補給が継続され、水素は、バルブ17及び水素充填路
1を経てMH式水素タンク7に貯蔵され続ける。
In FIG. 6A, when hydrogen filling is started (S11), the filled hydrogen flows through the hydrogen filling passage 1 and is introduced into the hydrogen separator 3 (S12). The hydrogen that has permeated the hydrogen permeable membrane 3b in the hydrogen separator 3 further circulates in the hydrogen filling passage 1, and its quality is judged by the first impurity sensor 20 (S13). When it is determined that the quality of hydrogen is high quality, the process returns to step S12 to continue the hydrogen replenishment by the hydrogen filling passage 1 accompanied by the hydrogen quality detection (S13). It is continuously stored in the MH type hydrogen tank 7 via the hydrogen filling passage 1.

【0066】それに対し、ステップS13において、水
素の品位が低品位であると判断された場合には、その情
報は制御装置5に送信される。制御装置5は、「水素分
離器3を通過したにも拘わらず水素の品位が低い」旨の
警告を行う(S14)と共に、MH式水素タンク7の被
毒を防ぐために、バルブ17を閉鎖する(S15)。ま
た、ステップS12において、水素分離器3より排出さ
れるブリードガスは調圧後、高圧貯蔵容器10に貯蔵さ
れる。
On the other hand, when it is determined in step S13 that the quality of hydrogen is low, the information is transmitted to the control device 5. The control device 5 gives a warning that "the quality of hydrogen is low despite having passed through the hydrogen separator 3" (S14), and also closes the valve 17 to prevent the MH type hydrogen tank 7 from being poisoned. (S15). Further, in step S12, the bleed gas discharged from the hydrogen separator 3 is stored in the high-pressure storage container 10 after pressure adjustment.

【0067】次に、図6(b)により、高圧貯蔵容器1
0に貯蔵されているブリードガスを利用する場合の制御
フローについて説明する。先ず、制御装置5により、M
H式水素タンク7中の水素吸蔵合金が水素放出可能温度
に達しているか又はMH式水素タンク7の水素残量が規
定値未満であるかどうかが判断される(S21)。ステ
ップS21において、前記の判断条件が満たされていな
い場合には、MH式水素タンク7中には十分な量の水素
が貯蔵されており、水素吸蔵合金も水素放出可能温度に
達しているので、高圧貯蔵容器10中の水素を利用する
必要はないため、処理はステップS21の前に戻り、ス
テップS21をループする。
Next, referring to FIG. 6B, the high pressure storage container 1
A control flow when using the bleed gas stored in 0 will be described. First, by the control device 5, M
It is determined whether the hydrogen storage alloy in the H type hydrogen tank 7 has reached the temperature at which hydrogen can be released, or whether the remaining amount of hydrogen in the MH type hydrogen tank 7 is less than the specified value (S21). In step S21, when the above determination conditions are not satisfied, a sufficient amount of hydrogen is stored in the MH type hydrogen tank 7, and the hydrogen storage alloy has also reached the temperature at which hydrogen can be released. Since it is not necessary to use hydrogen in the high-pressure storage container 10, the process returns to the step before step S21 and loops step S21.

【0068】それに対し、前記の判断条件が満たされた
場合には、処理はステップS22に移行し、第2の不純
物センサ15により、高圧貯蔵容器10中の水素の品位
が判断される。ステップS22により水素が高品位であ
ると判断されると、制御装置5はバルブ16を作動して
高圧貯蔵容器10中の水素を調圧して水素流通路19に
流通し(S23)、処理はステップS21の前に戻り、
MH式水素タンク7の水素残量が規定値以上となるか、
水素吸蔵合金の温度が水素放出可能温度となるまで、P
EFC8に水素流通路19及び水素流通路19を経由し
た水素供給が行なわれる。
On the other hand, if the above-mentioned judgment conditions are satisfied, the process proceeds to step S22, and the second impurity sensor 15 judges the quality of hydrogen in the high-pressure storage container 10. When it is determined in step S22 that the hydrogen is of high quality, the control device 5 operates the valve 16 to regulate the pressure of the hydrogen in the high-pressure storage container 10 and distribute it to the hydrogen flow passage 19 (S23). Return to before S21,
Is the amount of hydrogen remaining in the MH type hydrogen tank 7 above the specified value?
Until the temperature of the hydrogen storage alloy reaches the temperature at which hydrogen can be released, P
Hydrogen is supplied to the EFC 8 through the hydrogen flow passage 19 and the hydrogen flow passage 19.

【0069】一方、ステップ22において、高圧貯蔵容
器10中の水素が低品位であると判断された場合には、
制御装置5は、バルブ16を作動して、高圧貯蔵容器1
0中の水素を水素還流路18に流通する(S24)。水
素還流路18を流通する水素は水素充填路1を経て水素
分離器3に導入され(S25)、低品位水素室3c中の
水素は不純物濃度が所定値以上となったところで系外に
排出される。水素透過膜3bを透過した水素は水素充填
路1を流通し、第1の不純物センサ20によりその品質
が判断される(S26)。第1の不純物センサ20によ
り水素が高品位であると判断されると、制御装置5はバ
ルブ17を作動して、水素を水素流通路19に流通させ
る。その後、処理はステップS21の前に戻り、MH式
水素タンク7の水素残量が規定値以上となるか、水素吸
蔵合金の温度が水素放出可能温度となるまで、PEFC
8に水素流通路19を経由した水素供給が行なわれる。
On the other hand, when it is judged in step 22 that the hydrogen in the high-pressure storage container 10 is of low quality,
The controller 5 operates the valve 16 to activate the high pressure storage container 1
The hydrogen contained in 0 is circulated to the hydrogen reflux passage 18 (S24). The hydrogen flowing through the hydrogen reflux passage 18 is introduced into the hydrogen separator 3 through the hydrogen filling passage 1 (S25), and the hydrogen in the low-grade hydrogen chamber 3c is discharged out of the system when the impurity concentration exceeds a predetermined value. It The hydrogen that has permeated the hydrogen permeable membrane 3b flows through the hydrogen filling passage 1, and the quality thereof is judged by the first impurity sensor 20 (S26). When the first impurity sensor 20 determines that the hydrogen is of high quality, the control device 5 operates the valve 17 to cause the hydrogen to flow through the hydrogen flow passage 19. After that, the process returns to the step before S21, and PEFC is performed until the remaining amount of hydrogen in the MH type hydrogen tank 7 becomes equal to or more than a specified value or the temperature of the hydrogen storage alloy reaches the temperature at which hydrogen can be released.
Hydrogen is supplied to 8 through the hydrogen flow passage 19.

【0070】ステップS26において、水素が低品位で
あると判断された場合には、制御装置5は、「水素分離
器を通過したにも拘わらず水素の品位が低い」旨の警告
を行う(S28)と共に、MH式水素タンク7の被毒を
防ぐために、バルブ17を閉鎖する(S29)。
When it is determined in step S26 that the hydrogen is of low quality, the control device 5 issues a warning that "the quality of hydrogen is low despite passing through the hydrogen separator" (S28). ), The valve 17 is closed to prevent poisoning of the MH-type hydrogen tank 7 (S29).

【0071】〔第4の実施形態〕続いて、図7〜図9を
用いて本発明の第4の実施形態について説明する。尚、
この実施形態は請求項5に対応したものである。本実施
形態の水素充填装置は、第2の不純物センサ15を取り
除き、替わりに、PEFC8に発電特性センサ30を設
けた以外は第3の実施例と同様である。本実施の形態に
おいては発電特性センサ30によりPEFC8に導入さ
れた水素量と発電の電流−電圧特性(以下、「I−V特
性」と言う)により、PEFC8に導入された水素の品
位を判断する。
[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. still,
This embodiment corresponds to claim 5. The hydrogen filling device of the present embodiment is the same as that of the third embodiment except that the second impurity sensor 15 is removed and the PEFC 8 is provided with the power generation characteristic sensor 30 instead. In the present embodiment, the quality of hydrogen introduced into the PEFC 8 is determined by the amount of hydrogen introduced into the PEFC 8 by the power generation characteristic sensor 30 and the current-voltage characteristic of power generation (hereinafter referred to as “IV characteristic”). .

【0072】以下、I−V特性による水素品位の評価原
理を図8を用いて概説する。図8は、燃料電池のI−V
特性を現したグラフであり、縦軸がセルあたりの発電電
圧であり、横軸は単位電極面積あたりの電流密度であ
る。図8には、2本のグラフが描かれているが、破線は
高品位水素が燃料電池に供給された場合のI−V特性を
示すグラフであり、実線は低品位水素が燃料電池に供給
された場合のI−V特性を示すグラフである。尚、図8
は燃料電池には同じ圧力で水素が供給されているとの前
提で描かれている。
The principle of hydrogen quality evaluation based on the IV characteristics will be outlined below with reference to FIG. FIG. 8 shows the IV of the fuel cell.
It is a graph showing the characteristics, in which the vertical axis represents the generated voltage per cell and the horizontal axis represents the current density per unit electrode area. Although two graphs are drawn in FIG. 8, a broken line is a graph showing IV characteristics when high-grade hydrogen is supplied to the fuel cell, and a solid line is low-grade hydrogen supplied to the fuel cell. It is a graph which shows the IV characteristic at the time of performing. Note that FIG.
Is drawn on the assumption that hydrogen is supplied to the fuel cell at the same pressure.

【0073】燃料電池に低品位水素が供給されると、低
品位水素中の不純物が電極を被毒するために、電流密度
を固定するとセルあたりに燃料電池が発生する電圧は高
品位水素を供給した場合よりも低下する。よって、この
電圧降下度(ΔV)を評価することにより燃料電池に供
給される水素の品位を判断することが可能となる。より
具体的には、高品位水素が供給された場合のI−V特性
(設計値)を記憶しておき、この設計値と、発電特性セ
ンサ30から得られた値を比較することにより燃料電池
に供給された水素の品位を判断することが可能となる。
When low-grade hydrogen is supplied to the fuel cell, impurities in the low-grade hydrogen poison the electrodes. Therefore, when the current density is fixed, the voltage generated by the fuel cell per cell is high-grade hydrogen. It will be lower than if you did. Therefore, it becomes possible to judge the quality of hydrogen supplied to the fuel cell by evaluating the voltage drop (ΔV). More specifically, the IV characteristic (design value) when high-grade hydrogen is supplied is stored, and this design value is compared with the value obtained from the power generation characteristic sensor 30 to thereby determine the fuel cell. It is possible to judge the quality of hydrogen supplied to the.

【0074】本実施の形態においては、図7に示したよ
うに、常に水素分離器3を稼動して供給された水素を高
品位化した後に燃料電池車両のメインの水素貯蔵タンク
であるMH式水素タンク7に貯蔵する。そのため、低品
位水素が燃料電池システム内に侵入して水素吸蔵合金及
びPEFC8を被毒する可能性を大幅に減少することが
可能となる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the hydrogen separator 3 is always operated to improve the quality of the supplied hydrogen, and then the MH type which is the main hydrogen storage tank of the fuel cell vehicle is used. Store in hydrogen tank 7. Therefore, it is possible to greatly reduce the possibility that low-grade hydrogen will enter the fuel cell system and poison the hydrogen storage alloy and PEFC8.

【0075】また、水素分離器3から排出されるブリー
ドガスを気体状態のままで高圧貯蔵容器10に貯蔵する
ので、燃料電池車両始動時等、MH式水素タンク7中の
水素が利用可能状態に無いときに、高圧貯蔵容器10中
の気体状体の水素を用いることが可能となる。この際、
高圧貯蔵容器10中の気体状体の水素は、品位チェック
を受け、必要であれば高品位化された後に燃料電池等に
供給されるので、水素吸蔵合金及びPEFC8を被毒す
ることはない。
Further, since the bleed gas discharged from the hydrogen separator 3 is stored in the high pressure storage container 10 in a gaseous state, the hydrogen in the MH type hydrogen tank 7 can be used when the fuel cell vehicle is started. When not present, it is possible to use gaseous hydrogen in the high pressure storage container 10. On this occasion,
The gaseous hydrogen in the high-pressure storage container 10 is subjected to a quality check and, if necessary, after being upgraded, is supplied to a fuel cell or the like, so that the hydrogen storage alloy and the PEFC 8 are not poisoned.

【0076】続いて、図9を用いて、高圧貯蔵容器10
中に貯蔵された水素を利用する場合の制御フローについ
て説明する。尚、図9は、第3の実施形態の図6(b)
に対応するものである。本実施の形態は、第2の不純物
センサ15を取り除き、替わりに、PEFC8に発電特
性センサ30を設けた以外は第3の実施例と同様である
ので、水素供給ステーション等の水素充填施設より供給
される水素を充填する際の制御フローは図6(a)と同
様であり、その説明を省略する。
Subsequently, referring to FIG. 9, the high-pressure storage container 10
A control flow in the case of utilizing hydrogen stored in the inside will be described. It should be noted that FIG. 9 is the same as FIG. 6B of the third embodiment.
It corresponds to. The present embodiment is the same as the third embodiment except that the second impurity sensor 15 is removed and, instead, the PEFC 8 is provided with the power generation characteristic sensor 30, so that the hydrogen is supplied from a hydrogen filling station or other hydrogen filling facility. The control flow for filling the generated hydrogen is the same as that in FIG. 6A, and the description thereof is omitted.

【0077】図9においては、先ず、制御装置5によ
り、MH式水素タンク7中の水素吸蔵合金が水素放出可
能温度に達しているか又はMH式水素タンク7の水素残
量が規定値未満であるかどうかが判断される(S3
1)。ステップS31において、前記の判断条件が満た
されていない場合には、MH式水素タンク7中には十分
な量の水素が貯蔵されており、水素吸蔵合金も水素放出
可能温度に達しているので、高圧貯蔵容器10中の水素
を利用する必要はないため、処理はステップS31の前
に戻り、ステップS31をループする。
In FIG. 9, first, the control device 5 causes the hydrogen storage alloy in the MH type hydrogen tank 7 to reach the temperature at which hydrogen can be released, or the remaining amount of hydrogen in the MH type hydrogen tank 7 is less than the specified value. It is determined whether or not (S3
1). In step S31, if the above determination conditions are not satisfied, a sufficient amount of hydrogen is stored in the MH type hydrogen tank 7, and the hydrogen storage alloy has also reached the hydrogen desorbable temperature. Since it is not necessary to use hydrogen in the high pressure storage container 10, the process returns to the step before step S31 and loops step S31.

【0078】それに対し、前記の判断条件が満たされた
場合には、処理はステップS32に移行し、制御装置5
がバルブ16を作動して高圧貯蔵容器10中の水素を水
素流通路19に流通する。水素は水素流通路19を経由
して、調圧手段により調圧された後にPEFC8に供給
される。PEFC8においては、発電特性センサ30に
より水素の品位が判断され(S33)、高品位水素と判
断された場合には、処理はステップS31の前に戻り、
MH式水素タンク7の水素残量が規定値以上となるか、
水素吸蔵合金の温度が水素放出可能温度となるまで、P
EFC8に水素流通路19を経由した水素供給を行う。
On the other hand, when the above judgment conditions are satisfied, the process proceeds to step S32, and the control device 5
Operates the valve 16 to allow the hydrogen in the high-pressure storage container 10 to flow to the hydrogen flow passage 19. Hydrogen is supplied to the PEFC 8 via the hydrogen flow passage 19 after being adjusted in pressure by the pressure adjusting means. In the PEFC 8, the quality of hydrogen is judged by the power generation characteristic sensor 30 (S33), and when it is judged as high quality hydrogen, the process returns to the step before S31,
Is the amount of hydrogen remaining in the MH type hydrogen tank 7 above the specified value?
Until the temperature of the hydrogen storage alloy reaches the temperature at which hydrogen can be released, P
Hydrogen is supplied to the EFC 8 via the hydrogen flow passage 19.

【0079】一方、ステップ33において、高圧貯蔵容
器10中の水素が低品位であると判断された場合には、
制御装置5は、バルブ16を作動して、高圧貯蔵容器1
0中の水素を水素還流路18に流通する(S34)。以
降、ステップS34〜ステップS39までの処理は、図
6(b)のステップS24〜ステップS29と同様であ
るのでその説明を省略する。
On the other hand, when it is judged in step 33 that the hydrogen in the high pressure storage container 10 is of low quality,
The controller 5 operates the valve 16 to activate the high pressure storage container 1
The hydrogen contained in 0 is circulated to the hydrogen reflux passage 18 (S34). After that, the processing from step S34 to step S39 is the same as step S24 to step S29 in FIG.

【0080】〔第5の実施形態〕続いて、図10を用い
て本発明の第5の実施形態について説明する。尚、この
実施形態は請求項5に対応したものである。第5の実施
形態の特徴点は、水素分離器3から排出されるブリード
ガスを2回以上再利用する点であり、このようにするこ
とで、より一層水素の利用効率を高めることが可能とな
る。
[Fifth Embodiment] Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment corresponds to claim 5. The feature of the fifth embodiment is that the bleed gas discharged from the hydrogen separator 3 is reused twice or more. By doing so, it is possible to further improve the hydrogen utilization efficiency. Become.

【0081】第5の実施形態の水素充填装置は、水素充
填施設から供給される水素を流通するための水素充填路
1、水素充填路1に設けられた水素分離器3、第1の高
圧貯蔵容器50、第2の高圧貯蔵容器51及びPEFC
8等からなる。
The hydrogen filling apparatus according to the fifth embodiment includes a hydrogen filling passage 1 for circulating hydrogen supplied from a hydrogen filling facility, a hydrogen separator 3 provided in the hydrogen filling passage 1, and a first high pressure storage. Container 50, second high pressure storage container 51 and PEFC
It consists of 8 mag.

【0082】水素充填路1の水素分離器3の下流側に
は、バルブ45が配置され、水素分離器3の水素透過膜
3bを透過した高品位水素は、このバルブ45により、
第1の高圧貯蔵容器50に至る水素充填路1a、第2の
高圧貯蔵容器51に至る水素充填路1b又はPEFCに
水素を供給するための水素流通路19の3方向に流路が
変更可能である。
A valve 45 is arranged on the downstream side of the hydrogen separator 3 in the hydrogen filling passage 1, and the high-quality hydrogen that has permeated the hydrogen permeable membrane 3b of the hydrogen separator 3 is supplied by the valve 45.
The flow path can be changed in three directions, that is, the hydrogen filling passage 1a reaching the first high pressure storage container 50, the hydrogen filling passage 1b reaching the second high pressure storage container 51, or the hydrogen flow passage 19 for supplying hydrogen to the PEFC. is there.

【0083】さらに、水素分離器3の低品位水素室3c
に接続されたブリードガスを排出するための排出口3a
には、バルブ47が設けられており、ブリードガスを系
外に放出するための放出口14と、ブリードガスを第1
又は第2の高圧貯蔵容器50,51に導入するための低
品位水素回収ライン43とを選択することが可能であ
る。この低品位水素回収ライン43中には、バルブ49
が設けられており、このバルブ49において低品位水素
回収ライン43はブリードガスを第1の高圧貯蔵容器5
0に回収するための低品位水素回収ライン43a及びブ
リードガスを第2の高圧貯蔵容器51に回収するための
低品位水素回収ライン43bとに分岐している。
Furthermore, the low-grade hydrogen chamber 3c of the hydrogen separator 3
Outlet 3a for discharging the bleed gas connected to the
Is provided with a valve 47, which discharges the bleed gas to the outside of the system and a first bleed gas.
Alternatively, it is possible to select the low-grade hydrogen recovery line 43 to be introduced into the second high-pressure storage containers 50, 51. A valve 49 is provided in this low-grade hydrogen recovery line 43.
In this valve 49, the low-grade hydrogen recovery line 43 stores the bleed gas in the first high-pressure storage container 5
It is branched into a low-grade hydrogen recovery line 43a for recovering 0 and a low-grade hydrogen recovery line 43b for recovering the bleed gas into the second high-pressure storage container 51.

【0084】さらに、第1の高圧貯蔵容器50からは、
内部に貯蔵された水素の品位が低い場合に、その水素を
再び水素分離器3に導入するための、水素還流路44a
が設けられている。同様に第2の高圧貯蔵容器51に
も、内部の低品水素を水素分離器3に再導入するための
水素還流路44bが設けられている。これらの水素還流
路44a、44bとは、バルブ48により接続され、水
素還流路44により第1及び第2の高圧貯蔵容器50、
51中の低品位水素を再度水素分離器3に導入すること
が可能となっている。
Further, from the first high pressure storage container 50,
When the quality of the hydrogen stored inside is low, the hydrogen reflux passage 44a for introducing the hydrogen into the hydrogen separator 3 again.
Is provided. Similarly, the second high-pressure storage container 51 is also provided with a hydrogen recirculation passage 44b for re-introducing low-grade hydrogen therein to the hydrogen separator 3. These hydrogen return passages 44a and 44b are connected by a valve 48, and the hydrogen return passages 44 connect the first and second high-pressure storage containers 50,
It is possible to introduce the low-grade hydrogen in 51 into the hydrogen separator 3 again.

【0085】また、第1の高圧貯蔵容器50内部に高品
位水素が充填されている場合には、水素充填路1a、バ
ルブ45及び水素流通路19を経てPEFC8に水素が
供給される。同様に、第2の高圧貯蔵容器51内部に高
品位水素が充填されている場合には、水素充填路1b、
バルブ45及び水素流通路19を経てPEFC8に水素
が供給される。
When the inside of the first high-pressure storage container 50 is filled with high-grade hydrogen, hydrogen is supplied to the PEFC 8 through the hydrogen filling passage 1a, the valve 45 and the hydrogen flow passage 19. Similarly, when the inside of the second high-pressure storage container 51 is filled with high-grade hydrogen, the hydrogen filling passage 1b,
Hydrogen is supplied to the PEFC 8 via the valve 45 and the hydrogen flow passage 19.

【0086】水素流通路19には流通する水素の品位を
評価するための第1の不純物センサ20が設けられてお
り、低品位水素が供給された場合に、PEFC8を被毒
から保護するためのバルブ40が設けられている。
The hydrogen flow passage 19 is provided with a first impurity sensor 20 for evaluating the quality of the hydrogen flowing therethrough, which protects the PEFC 8 from poisoning when low-quality hydrogen is supplied. A valve 40 is provided.

【0087】さらに、第1の高圧貯蔵容器50には、内
部に貯蔵された水素の品位を評価するために第2の不純
物センサ52が、第2の高圧貯蔵容器51にも同様に、
第3の不純物センサ53が設けられている。また、各不
純物センサ20、52、53からの不純物の濃度情報を
受け取り各種の処理を行うための制御装置5が設けられ
ている。
Further, the first high-pressure storage container 50 has a second impurity sensor 52 for evaluating the quality of hydrogen stored therein, and the second high-pressure storage container 51 also has a second impurity sensor 52.
A third impurity sensor 53 is provided. Further, a controller 5 is provided for receiving the impurity concentration information from each of the impurity sensors 20, 52 and 53 and performing various processes.

【0088】この水素充填装置の動作の一例について説
明する。 (1)新しい水素の充填 まず、水素充填施設から水素が供給されると、その水素
は水素分離器3に導入され、高品位水素は、バルブ4
5、水素充填路1aを経て第1の高圧貯蔵容器50に充
填される。また、水素分離器3の低品位水素室3cから
排出されるブリードガスは、排出口3a、バルブ47、
バルブ49及び低品位水素回収ライン43bを経て第2
の高圧貯蔵容器51に充填される。
An example of the operation of this hydrogen filling device will be described. (1) Filling with new hydrogen First, when hydrogen is supplied from the hydrogen filling facility, the hydrogen is introduced into the hydrogen separator 3, and high-quality hydrogen is fed into the valve 4
5, the first high-pressure storage container 50 is filled via the hydrogen filling passage 1a. The bleed gas discharged from the low-grade hydrogen chamber 3c of the hydrogen separator 3 is discharged through the discharge port 3a, the valve 47,
Second through valve 49 and low-grade hydrogen recovery line 43b
The high pressure storage container 51 is filled.

【0089】(2)1回目のブリードガスの利用 このようにして第1及び第2の高圧貯蔵容器50,51
に充填された水素を利用する場合であるが、まず、第1
の高圧貯蔵容器50に充填されている高品位水素から利
用を開始する。第1の高圧貯蔵容器50に充填されてい
る水素は、第2の不純物センサ52により品位チェック
を受けて、高品位であると判断されれば、水素充填路1
aバルブ45を経て水素流通路19に流通される。
(2) First Utilization of Bleed Gas In this way, the first and second high pressure storage containers 50, 51
In the case of using hydrogen filled in, first of all,
The use is started from the high-grade hydrogen filled in the high-pressure storage container 50. The hydrogen filled in the first high-pressure storage container 50 is subjected to a quality check by the second impurity sensor 52, and if it is judged to be of high quality, the hydrogen filling path 1
It is circulated to the hydrogen flow passage 19 through the a valve 45.

【0090】第1の高圧貯蔵容器50に充填された水素
が完全に使い切られ、第1の高圧貯蔵容器50内の圧力
が規定値未満となったならば、続いて、第2の高圧貯蔵
容器51に充填されている水素が使用される。ところ
で、第2の高圧貯蔵容器51に充填された水素は、低品
位水素室3cからのブリードガスであり、第3の不純物
センサ53により品位チェックを受け、高品位と判断さ
れれば、水素充填路1b、バルブ45を経て水素流通路
19に流通される。
If the hydrogen filled in the first high-pressure storage container 50 is completely used up and the pressure in the first high-pressure storage container 50 becomes less than the specified value, then the second high-pressure storage container 50 Hydrogen filled in 51 is used. By the way, the hydrogen filled in the second high-pressure storage container 51 is the bleed gas from the low-grade hydrogen chamber 3c, and if the quality is checked by the third impurity sensor 53 and the quality is judged to be high, hydrogen filling is performed. The hydrogen is passed through the passage 1 b and the valve 45 to the hydrogen flow passage 19.

【0091】もしも、第2の高圧貯蔵容器51中の水素
が第3の不純物センサ53により低品位水素であると判
断された場合には、第2の高圧貯蔵容器51中の水素
は、水素還流路44b、バルブ48を経て再び水素分離
器3に導入される。水素分離器3により高品位化された
水素は、水素充填路1に流通され、バルブ45及び水素
流通路19を経てPEFC8に供給される。
If the hydrogen in the second high-pressure storage container 51 is judged to be low-quality hydrogen by the third impurity sensor 53, the hydrogen in the second high-pressure storage container 51 is returned to hydrogen. It is again introduced into the hydrogen separator 3 via the line 44b and the valve 48. The hydrogen that has been upgraded by the hydrogen separator 3 is circulated in the hydrogen filling passage 1 and is supplied to the PEFC 8 via the valve 45 and the hydrogen flow passage 19.

【0092】それに対して、低品位水素室3cより放出
されるブリードガス(ブリードガスのブリードガス:以
下「2回目のブリードガス」と言う)は、排出口3a、
バルブ47、バルブ49及び低品位水素回収ライン43
aを経て第1の高圧貯蔵容器50に充填される。このよ
うに、第2の高圧貯蔵容器51に貯蔵されていたブリー
ドガスを水素分離器3により高純度化した際に発生する
2回目のブリードガスを再び第1の高圧貯蔵容器50に
再充填することが本実施の形態における最大の特徴点で
ある。このようにすることで、2回目のブリードガスを
再利用することが可能となる。尚、「バルブ45」及び
「バルブ48」が請求項5で言うところの「切替手段」
に相当する。
On the other hand, the bleed gas (bleed gas of bleed gas: hereinafter referred to as "second bleed gas") released from the low-grade hydrogen chamber 3c is discharged through the exhaust port 3a,
Valve 47, valve 49 and low-grade hydrogen recovery line 43
The first high-pressure storage container 50 is filled via a. In this way, the second bleed gas generated when the bleed gas stored in the second high-pressure storage container 51 is highly purified by the hydrogen separator 3 is refilled in the first high-pressure storage container 50 again. That is the most characteristic point in this embodiment. By doing so, it becomes possible to reuse the second bleed gas. The "valve 45" and the "valve 48" are the "switching means" as referred to in claim 5.
Equivalent to.

【0093】(3)2回目のブリードガスの利用 第2の高圧貯蔵容器51内の水素が完全に使い切られ、
第2の高圧貯蔵容器51内の圧力が規定値未満となった
ならば、続いて、第1の高圧貯蔵容器50内に充填され
た2回目のブリードガスの利用を行う。第1の高圧貯蔵
容器50に充填されている2回目のブリードガスは、水
素還流路44a、バルブ48を経て水素分離器3に導入
され、高品位化された水素は水素充填路1に流通され、
バルブ45及び水素流通路19を経てPEFC8に供給
される。。それに対して、低品位水素室3cより放出さ
れるブリードガス(以下「3回目のブリードガス」と言
う)は、排出口3a、バルブ47、バルブ49及び低品
位水素回収ライン43bを経て第2の高圧貯蔵容器51
に充填される。尚、第1及び第2の高圧貯蔵容器50,
51内の水素中の不純物濃度が高く、基準値を越えた場
合は、貯蔵している水素が完全に消費されたものとして
適宜放出口14より系外に放出される。
(3) Second use of bleed gas Hydrogen in the second high-pressure storage container 51 is completely used up,
When the pressure in the second high-pressure storage container 51 becomes less than the specified value, subsequently, the second bleed gas filled in the first high-pressure storage container 50 is used. The second bleed gas filled in the first high-pressure storage container 50 is introduced into the hydrogen separator 3 via the hydrogen reflux passage 44 a and the valve 48, and the hydrogen of high quality is circulated in the hydrogen filling passage 1. ,
It is supplied to the PEFC 8 via the valve 45 and the hydrogen flow passage 19. . On the other hand, the bleed gas released from the low-grade hydrogen chamber 3c (hereinafter referred to as the "third bleed gas") passes through the exhaust port 3a, the valve 47, the valve 49, and the low-grade hydrogen recovery line 43b to the second bleed gas. High pressure storage container 51
To be filled. The first and second high pressure storage containers 50,
When the concentration of impurities in hydrogen in 51 is high and exceeds the reference value, the stored hydrogen is appropriately exhausted to the outside of the system through the discharge port 14 as if it has been completely consumed.

【0094】このように本実施の形態においては、ブリ
ードガスを水素分離器3で高品位化しては低品位水素室
3cより発生するブリードガスを第1の高圧貯蔵容器5
0及び第2の高圧貯蔵容器51との間で交互に貯蔵する
ことにより、極限までブリードガスを利用することが可
能となる。これにより、系外に無駄に捨てられる水素量
が減少し、水素の利用効率が高まる。
As described above, in the present embodiment, the bleed gas is upgraded in the hydrogen separator 3 and the bleed gas generated from the low-grade hydrogen chamber 3c is supplied to the first high-pressure storage container 5.
By storing alternately between 0 and the second high-pressure storage container 51, it becomes possible to utilize the bleed gas to the limit. As a result, the amount of hydrogen wasted to the outside of the system is reduced, and the utilization efficiency of hydrogen is increased.

【0095】[0095]

【発明の効果】本発明の水素充填装置によれば、水素充
填装置に供給された水素の品位が不純物センサ等により
判断され、低品位な水素が供給された場合には、切替手
段が水素の流通経路を水素分離器を備えたバイパス路に
変更する。よって、低品位水素は、バイパス路中の水素
分離器により高品位化された後に水素吸蔵合金タンク等
の水素貯蔵容器に貯蔵されたり、PEFCに供給される
ので、水素吸蔵合金及びPEFCが水素中の不純物によ
り深刻な劣化を被ることを防止できる(請求項1及び
2)。
According to the hydrogen filling apparatus of the present invention, the quality of hydrogen supplied to the hydrogen filling apparatus is judged by an impurity sensor or the like, and when low-quality hydrogen is supplied, the switching means switches The distribution route is changed to a bypass line equipped with a hydrogen separator. Therefore, low-grade hydrogen is stored in a hydrogen storage container such as a hydrogen storage alloy tank or supplied to the PEFC after being upgraded by the hydrogen separator in the bypass passage, and the hydrogen storage alloy and PEFC are stored in the hydrogen. It is possible to prevent a serious deterioration from being caused by the impurities (claims 1 and 2).

【0096】また、前記水素分離器は、水素充填装置に
低品位水素が供給されたときのみ、使用されるので、常
に水素分離器を使用する方式に比べて水素の利用効率を
高めることが可能となる(請求項1及び2)。
Further, since the hydrogen separator is used only when low-grade hydrogen is supplied to the hydrogen filling device, it is possible to improve the utilization efficiency of hydrogen as compared with the method of always using the hydrogen separator. (Claims 1 and 2).

【0097】水素充填装置が、排出水素貯蔵容器を備え
ており、水素分離器より排出されるブリードガスを一時
的に貯蔵し、必要に応じて高品位化し再利用することか
ら、水素の利用効率をより一層高めることが可能となる
(請求項3及び4)。
Since the hydrogen filling device is provided with an exhaust hydrogen storage container, the bleed gas discharged from the hydrogen separator is temporarily stored, and if necessary, the bleed gas is upgraded and reused. It is possible to further increase (claims 3 and 4).

【0098】本発明の水素充填装置は、水素充填装置に
供給された水素を品位に拘わらず水素分離器を透過させ
た後に第1の水素貯蔵容器に貯蔵するので、第1の貯蔵
容器には、常に高品位水素を貯蔵することが可能となる
(請求項5)。また、前記水素分離器から発生するブリ
ードガスは第2の水素貯蔵容器に一時貯蔵され、水素品
位を評価した上で再利用することが可能であるので、水
素の利用効率を高めることが可能となる(請求項5)。
In the hydrogen filling device of the present invention, the hydrogen supplied to the hydrogen filling device is stored in the first hydrogen storage container after passing through the hydrogen separator regardless of the quality. Therefore, it becomes possible to store high-grade hydrogen at all times (claim 5). Further, the bleed gas generated from the hydrogen separator is temporarily stored in the second hydrogen storage container and can be reused after evaluating the hydrogen quality, so that it is possible to improve the utilization efficiency of hydrogen. (Claim 5)

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 膜分離法に用いられる水素分離器の一例であ
る。
FIG. 1 is an example of a hydrogen separator used in a membrane separation method.

【図2】 本発明の第1の実施形態の水素充填装置の構
成を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the hydrogen filling device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 第1の実施形態の水素充填装置における水素
充填時の制御フローを示す流れ図である。
FIG. 3 is a flow chart showing a control flow during hydrogen filling in the hydrogen filling device according to the first embodiment.

【図4】 本発明の第2の実施形態の水素充填装置の構
成を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a hydrogen filling device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第3の実施形態の水素充填装置の構
成を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a hydrogen filling device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】 第3の実施形態における制御フローを示す流
れ図である。
FIG. 6 is a flowchart showing a control flow in the third embodiment.

【図7】 本発明の第4の実施形態の水素充填装置の構
成を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a hydrogen filling device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】 燃料電池のI−V特性を現したグラフであ
る。
FIG. 8 is a graph showing IV characteristics of a fuel cell.

【図9】 本発明の第4の実施形態における制御フロー
を示す流れ図である。
FIG. 9 is a flow chart showing a control flow in the fourth embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の第5の実施形態の水素充填装置の
構成を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of a hydrogen filling device according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1a,1b 水素充填路 2 バイパス路 3 水素分離器 3a 排出口 3b 水素透過膜 3c 低品位水素室 3d 高品位水素室 4 不純物センサ 5 制御装置 6、9、11、13、16、17、40、45、47、
48、49 バルブ 7 MH式水素タンク 8 PEFC 10 高圧貯蔵容器 14 放出口 15、52 第2の不純物センサ 18、44、44a、44b 水素還流路 19 水素流通路 20 第1の不純物センサ 30 発電特性センサ 50 第1の高圧貯蔵容器 51 第2の高圧貯蔵容器 53 第3の不純物センサ 43、43a、43b 低品位水素回収ライン
1, 1a, 1b Hydrogen filling passage 2 Bypass passage 3 Hydrogen separator 3a Outlet 3b Hydrogen permeable membrane 3c Low-grade hydrogen chamber 3d High-grade hydrogen chamber 4 Impurity sensor 5 Control device 6, 9, 11, 13, 16, 17, 40, 45, 47,
48, 49 Valve 7 MH type hydrogen tank 8 PEFC 10 High-pressure storage container 14 Release port 15, 52 Second impurity sensor 18, 44, 44a, 44b Hydrogen reflux path 19 Hydrogen flow path 20 First impurity sensor 30 Power generation characteristic sensor 50 First high-pressure storage container 51 Second high-pressure storage container 53 Third impurity sensor 43, 43a, 43b Low-grade hydrogen recovery line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/04 H01M 8/04 J Z 8/10 8/10 (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 AA03 DA05 EA10 4G040 FA06 FB09 FC01 FE01 5H026 AA05 CX04 HH05 5H027 AA06 BA13 BA14 BA16 DD00 KK31 MM08 5H115 PA08 PA13 PG04 PI16 PU01 SE06 TI10 TR19 TU20 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01M 8/04 H01M 8/04 J Z 8/10 8/10 (72) Inventor Yoshio Sugitani Wako Saitama 1-4-1 Ichichuo F-Term in Honda R & D Co., Ltd. (Reference) 3E072 AA03 DA05 EA10 4G040 FA06 FB09 FC01 FE01 5H026 AA05 CX04 HH05 5H027 AA06 BA13 BA14 BA16 DD00 KK31 MM08 5H115 PA08 PA13 SE06 TI16 TR16 TR16 TU20

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水素貯蔵容器へ水素を充填する水素充填
路を備えた水素充填装置において、 前記水素充填路から分岐して水素を前記水素貯蔵容器へ
充填するバイパス路と、 水素透過膜を含み、この水素透過膜を透過した水素を前
記水素貯蔵容器へ充填し、この水素透過膜を透過しなか
った水素を排出する水素分離器を前記バイパス路に備
え、 前記水素充填路に導入された水素の流通経路を前記水素
充填路と前記バイパス路とで選択的に切り替える切替手
段を備えたことを特徴とする燃料電池車両に用いる水素
充填装置。
1. A hydrogen filling device provided with a hydrogen filling passage for filling hydrogen into a hydrogen storage container, comprising: a bypass passage branched from the hydrogen filling passage to fill hydrogen into the hydrogen storage container; and a hydrogen permeable membrane. The hydrogen storage container is filled with hydrogen that has permeated the hydrogen permeable membrane, and a hydrogen separator that discharges hydrogen that has not permeated the hydrogen permeable membrane is provided in the bypass passage. A hydrogen filling device used in a fuel cell vehicle, comprising switching means for selectively switching the distribution route of the fuel cell between the hydrogen filling passage and the bypass passage.
【請求項2】 前記水素充填路に導入された水素中の不
純物濃度又は水素濃度を検知するセンサを備え、不純物
濃度が所定濃度以上の場合又は水素濃度が所定濃度以下
の場合は前記バイパス路に水素が流れるように前記切替
手段を切り替えることを特徴とする請求項1記載の燃料
電池車両に用いる水素充填装置。
2. The bypass passage is provided with a sensor for detecting an impurity concentration in hydrogen introduced into the hydrogen filling passage or a hydrogen concentration, and when the impurity concentration is equal to or higher than a predetermined concentration or the hydrogen concentration is equal to or lower than a predetermined concentration. 2. The hydrogen filling device used in a fuel cell vehicle according to claim 1, wherein the switching means is switched so that hydrogen flows.
【請求項3】 前記水素透過膜を透過しなかった水素を
貯蔵するための排出水素貯蔵容器を備えたことを特徴と
する請求項1又は2に記載の燃料電池車両に用いる水素
充填装置。
3. The hydrogen filling device for use in a fuel cell vehicle according to claim 1, further comprising an exhaust hydrogen storage container for storing hydrogen that has not permeated the hydrogen permeable membrane.
【請求項4】 前記排出水素貯蔵容器に貯蔵された水素
を水素分離器に導入するための水素還流路と、この水素
還流路を開閉するための開閉手段を有することを特徴と
する請求項3に記載の燃料電池車両に用いる水素充填装
置。
4. A hydrogen reflux path for introducing hydrogen stored in the discharged hydrogen storage container into a hydrogen separator, and an opening / closing means for opening / closing the hydrogen reflux path. A hydrogen filling device for use in the fuel cell vehicle according to item 1.
【請求項5】 第1の水素貯蔵容器へ水素を充填する水
素充填路を備えた水素充填装置において、 前記水素充填路は、水素透過膜を備えた水素分離器を有
し、この水素分離器は前記水素透過膜を透過した水素を
前記第1の水素貯蔵容器へ充填し、前記水素透過膜を透
過しなかった水素を第2の水素貯蔵容器に貯蔵し、 この第2の水素貯蔵容器は、貯蔵された水素を水素分離
器に導入するための水素還流路と、貯蔵された水素を燃
料電池に導入するための水素流通路とを有し、 第2の水素貯蔵容器に貯蔵された水素の流通経路を前記
水素還流路と前記水素流通路とで選択的に切り替える切
替手段を備えたことを特徴とする燃料電池車両に用いる
水素充填装置。
5. A hydrogen filling device provided with a hydrogen filling passage for filling hydrogen into a first hydrogen storage container, wherein the hydrogen filling passage has a hydrogen separator provided with a hydrogen permeable membrane, and the hydrogen separator is provided. Fills the first hydrogen storage container with hydrogen that has permeated the hydrogen permeable membrane, and stores hydrogen that has not permeated the hydrogen permeable membrane in a second hydrogen storage container. A hydrogen return passage for introducing the stored hydrogen into the hydrogen separator and a hydrogen flow passage for introducing the stored hydrogen into the fuel cell, and the hydrogen stored in the second hydrogen storage container 2. A hydrogen filling device used in a fuel cell vehicle, comprising switching means for selectively switching the flow path of the fuel cell between the hydrogen recirculation path and the hydrogen flow path.
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