JP2003187837A - 燃料流体用継ぎ手 - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各種情報を記憶、表示、伝達する機能を有す
る燃料流体用継ぎ手を提供する。 【解決手段】 燃料流体流入口及び燃料流体流出口を有
し、燃料流体供給サーバと発電体の間に介在される燃料
流体用継ぎ手である。この燃料流体用継ぎ手は、燃料流
体を吸蔵する吸蔵体が収容された燃料流体貯蔵部を有
し、情報の記憶、情報の表示、情報の伝達のうちの少な
くとも１以上の機能を有する。記憶、表示、または伝達
される情報は、、例えば必要充填量情報、充填回数情
報、燃料流体流量情報、燃料流体残量情報、吸蔵体種類
情報である。また、燃料流体用継ぎ手は、温度制御機構
を有する。
る燃料流体用継ぎ手を提供する。 【解決手段】 燃料流体流入口及び燃料流体流出口を有
し、燃料流体供給サーバと発電体の間に介在される燃料
流体用継ぎ手である。この燃料流体用継ぎ手は、燃料流
体を吸蔵する吸蔵体が収容された燃料流体貯蔵部を有
し、情報の記憶、情報の表示、情報の伝達のうちの少な
くとも１以上の機能を有する。記憶、表示、または伝達
される情報は、、例えば必要充填量情報、充填回数情
報、燃料流体流量情報、燃料流体残量情報、吸蔵体種類
情報である。また、燃料流体用継ぎ手は、温度制御機構
を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆる水素デリ
バリーシステムのような燃料電池への燃料流体供給シス
テムにおいて用いられる燃料流体用継ぎ手に関するもの
である。
バリーシステムのような燃料電池への燃料流体供給シス
テムにおいて用いられる燃料流体用継ぎ手に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、燃料気体である水素及び酸
素（空気）を供給することで発電体において起電力を発
生させる装置であり、通常、電解質膜（プロトン伝導体
膜）を気体電極で挟んだ構造を有し、所望の起電力を得
る構造となっている。このような燃料電池は、電気自動
車やハイブリット式車両への応用が期待されており、実
用化に向けて開発が進められているが、かかる用途の
他、軽量化や小型化が容易であるという利点を活かし
て、これとは全く異なる新たな用途への応用も検討され
ている。例えば携帯可能な電気機器において、現状の乾
電池や充電式電池に代わる新たな電源としての用途等で
ある。
素（空気）を供給することで発電体において起電力を発
生させる装置であり、通常、電解質膜（プロトン伝導体
膜）を気体電極で挟んだ構造を有し、所望の起電力を得
る構造となっている。このような燃料電池は、電気自動
車やハイブリット式車両への応用が期待されており、実
用化に向けて開発が進められているが、かかる用途の
他、軽量化や小型化が容易であるという利点を活かし
て、これとは全く異なる新たな用途への応用も検討され
ている。例えば携帯可能な電気機器において、現状の乾
電池や充電式電池に代わる新たな電源としての用途等で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記いずれ
の用途においても、必要に応じて燃料電池に燃料気体で
ある水素を手軽に安定供給できることが必要であり、い
わゆる水素デリバリーシステムの構築が不可欠である。
の用途においても、必要に応じて燃料電池に燃料気体で
ある水素を手軽に安定供給できることが必要であり、い
わゆる水素デリバリーシステムの構築が不可欠である。
【０００４】このような水素デリバリーシステムを構築
する場合、燃料流体のサーバ（水素サーバ）と燃料電池
間のインターフェースを確保することが重要である。例
えば、燃料流体の貯蔵部をカートリッジ化して燃料カー
トリッジとし、これを介して水素サーバから燃料電池の
発電体へと水素を供給するシステムでは、必要充填量や
最適ガス流量、燃料カートリッジに用いられている吸蔵
体の種類等の情報が不可欠であり、これら情報に応じて
サーバ等を適正に制御する必要がある。
する場合、燃料流体のサーバ（水素サーバ）と燃料電池
間のインターフェースを確保することが重要である。例
えば、燃料流体の貯蔵部をカートリッジ化して燃料カー
トリッジとし、これを介して水素サーバから燃料電池の
発電体へと水素を供給するシステムでは、必要充填量や
最適ガス流量、燃料カートリッジに用いられている吸蔵
体の種類等の情報が不可欠であり、これら情報に応じて
サーバ等を適正に制御する必要がある。
【０００５】また、例えば燃料カートリッジの温度管理
等も必要である。吸蔵体による燃料ガス（水素ガス）の
吸蔵・放出を利用する場合、通常、吸蔵体は燃料流体の
吸蔵時に発熱し、逆に放出時には吸熱するが、これに応
じて、温度コントロールを行うことが好ましい。
等も必要である。吸蔵体による燃料ガス（水素ガス）の
吸蔵・放出を利用する場合、通常、吸蔵体は燃料流体の
吸蔵時に発熱し、逆に放出時には吸熱するが、これに応
じて、温度コントロールを行うことが好ましい。
【０００６】本発明は、これら種々の要求に応えること
を目的に提案されたものである。すなわち、本発明は、
各種情報を記憶、表示、伝達する機能を有する新規な燃
料ガス用継ぎ手を提供することを目的とする。本発明は
また、温度コントロールが可能な燃料流体用継ぎ手を提
供することを目的とする。
を目的に提案されたものである。すなわち、本発明は、
各種情報を記憶、表示、伝達する機能を有する新規な燃
料ガス用継ぎ手を提供することを目的とする。本発明は
また、温度コントロールが可能な燃料流体用継ぎ手を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の燃料流体用継ぎ手は、燃料流体流入口及
び燃料流体流出口を有し、燃料流体供給サーバと発電体
の間に介在される燃料流体用継ぎ手において、燃料流体
を吸蔵する吸蔵体が収容された燃料流体貯蔵部を有し、
情報の記憶、情報の表示、情報の伝達のうちの少なくと
も１以上の機能を有することを特徴とするものである。
めに、本発明の燃料流体用継ぎ手は、燃料流体流入口及
び燃料流体流出口を有し、燃料流体供給サーバと発電体
の間に介在される燃料流体用継ぎ手において、燃料流体
を吸蔵する吸蔵体が収容された燃料流体貯蔵部を有し、
情報の記憶、情報の表示、情報の伝達のうちの少なくと
も１以上の機能を有することを特徴とするものである。
【０００８】上記構成を有する本発明の燃料流体用継ぎ
手においては、必要充填量情報、充填回数情報、燃料流
体流量情報、燃料流体残量情報、吸蔵体種類情報等の各
種情報を記憶、表示、伝達することが可能であり、これ
ら情報に基づいて燃料流体供給サーバ等を適正に制御す
ることが可能となる。
手においては、必要充填量情報、充填回数情報、燃料流
体流量情報、燃料流体残量情報、吸蔵体種類情報等の各
種情報を記憶、表示、伝達することが可能であり、これ
ら情報に基づいて燃料流体供給サーバ等を適正に制御す
ることが可能となる。
【０００９】また、本発明の燃料流体用継ぎ手は、上記
構成に加えて温度制御機構を有することを特徴とするも
のである。上記温度制御機構を有することにより、温度
コントロールが可能となり、例えば燃料流体貯蔵部の吸
蔵体が発熱した場合には速やかに放熱を促すことが可能
である。
構成に加えて温度制御機構を有することを特徴とするも
のである。上記温度制御機構を有することにより、温度
コントロールが可能となり、例えば燃料流体貯蔵部の吸
蔵体が発熱した場合には速やかに放熱を促すことが可能
である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した燃料流体
用継ぎ手について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
用継ぎ手について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
【００１１】図１は、燃料流体の一例として水素ガスを
水素サーバから燃料電池の発電セルへ供給する水素デリ
バリーシステムの一例を示すものである。この水素デリ
バリーシステムにおいては、水素サーバ１から供給され
る水素を、燃料流体用継ぎ手に相当する水素デリバリー
２を介して燃料電池の発電セル３に供給する。
水素サーバから燃料電池の発電セルへ供給する水素デリ
バリーシステムの一例を示すものである。この水素デリ
バリーシステムにおいては、水素サーバ１から供給され
る水素を、燃料流体用継ぎ手に相当する水素デリバリー
２を介して燃料電池の発電セル３に供給する。
【００１２】上記水素デリバリー２は、水素ガスを吸蔵
・放出する水素吸蔵体を収容した水素カートリッジ２１
を備え、連結部２２において水素サーバ１の連結部１１
と接続され、水素ガスの授受が行われる。同様に、連結
部２３において発電セル３の連結部３１と連結され、水
素ガスの授受が行われる。したがって、水素サーバ１か
ら供給される水素ガスは、一度水素デリバリー２の水素
カートリッジ２１に吸蔵され、流量を調整しながら発電
セル３へと供給される。
・放出する水素吸蔵体を収容した水素カートリッジ２１
を備え、連結部２２において水素サーバ１の連結部１１
と接続され、水素ガスの授受が行われる。同様に、連結
部２３において発電セル３の連結部３１と連結され、水
素ガスの授受が行われる。したがって、水素サーバ１か
ら供給される水素ガスは、一度水素デリバリー２の水素
カートリッジ２１に吸蔵され、流量を調整しながら発電
セル３へと供給される。
【００１３】ここで特徴的なのは、上記水素デリバリー
２が、各種情報を記憶、表示、あるいは伝達する機能を
有することである。例えば、本例の水素デリバリー２
は、必要充填量情報、充填回数情報、燃料流体流量情
報、燃料流体残量情報、吸蔵体種類情報等の情報を記憶
することが可能であり、これを表示したり、さらには水
素サーバ１側、あるいは燃料電池の発電セル３側へ伝達
する機能を有する。
２が、各種情報を記憶、表示、あるいは伝達する機能を
有することである。例えば、本例の水素デリバリー２
は、必要充填量情報、充填回数情報、燃料流体流量情
報、燃料流体残量情報、吸蔵体種類情報等の情報を記憶
することが可能であり、これを表示したり、さらには水
素サーバ１側、あるいは燃料電池の発電セル３側へ伝達
する機能を有する。
【００１４】これらの機能を具体的に説明すると、先
ず、上記水素デリバリー２は、水素サーバ１と接続され
る水素ガス流入側及び発電セル３と接続される水素ガス
流出側に、それぞれ流量計及び流入量メモリ（あるいは
流出量メモリ）からなる流量計測部２４ａ，２４ｂを搭
載している。ここで、水素サーバ１から供給される水素
ガスの流量は、上記流量計測部２４ａの流量計で計測さ
れ、流入量メモリに記憶される。同様に、発電セル３へ
供給される水素ガスの流量は、上記流量計測部２４ｂの
流量計で計測され、流出量メモリに記憶される。そし
て、これら流入量メモリと流出量メモリとから水素カー
トリッジ２１における水素残量が算出され、残量表示部
２５に表示される。
ず、上記水素デリバリー２は、水素サーバ１と接続され
る水素ガス流入側及び発電セル３と接続される水素ガス
流出側に、それぞれ流量計及び流入量メモリ（あるいは
流出量メモリ）からなる流量計測部２４ａ，２４ｂを搭
載している。ここで、水素サーバ１から供給される水素
ガスの流量は、上記流量計測部２４ａの流量計で計測さ
れ、流入量メモリに記憶される。同様に、発電セル３へ
供給される水素ガスの流量は、上記流量計測部２４ｂの
流量計で計測され、流出量メモリに記憶される。そし
て、これら流入量メモリと流出量メモリとから水素カー
トリッジ２１における水素残量が算出され、残量表示部
２５に表示される。
【００１５】上記残量が算出されれば、上記水素カート
リッジ２１への必要充填量を計算することができる。上
記水素デリバリー２は、水素サーバ１へ情報を伝達する
ための情報伝達部２６ａ及び発電セル３へ情報を伝達す
るための情報伝達部２６ｂを有するが、この必要充填量
情報は、情報伝達部２６ａを介して水素サーバ１へと伝
達され、水素カートリッジ２１への水素充填量が制御さ
れる。
リッジ２１への必要充填量を計算することができる。上
記水素デリバリー２は、水素サーバ１へ情報を伝達する
ための情報伝達部２６ａ及び発電セル３へ情報を伝達す
るための情報伝達部２６ｂを有するが、この必要充填量
情報は、情報伝達部２６ａを介して水素サーバ１へと伝
達され、水素カートリッジ２１への水素充填量が制御さ
れる。
【００１６】上記水素デリバリー２は、上記必要充填量
情報の他、水素ガスの充填回数の表示や伝達も可能であ
る。この充填回数情報は、水素デリバリー２の水素サー
バ１への接続回数、あるいは上記流量計の動作回数によ
りカウントすることができる。例えば、水素デリバリー
２が水素サーバ１に接続された時に接点の接続回数を電
気的、あるいは機械的にカウントし、充填回数メモリ２
７において記憶する。この記憶された充填回数情報は、
充填回数表示部２８において表示されるとともに、水素
サーバ１から水素デリバリー２に水素ガスを供給し吸蔵
させる時に、上記情報伝達部２６ａを介して水素サーバ
１側へと伝達される。水素サーバ１は、この伝達された
充填回数情報に基づいて供給圧力等を適正な値に調整す
る。水素カートリッジ２１に収容される吸蔵体は、一般
的に、吸蔵・放出を繰り返すうちに水素吸蔵能がある程
度劣化する。このような場合、劣化の程度に応じて最適
供給圧を設定することが望ましく、上記充填回数情報に
基づく供給圧力の調整は有効である。
情報の他、水素ガスの充填回数の表示や伝達も可能であ
る。この充填回数情報は、水素デリバリー２の水素サー
バ１への接続回数、あるいは上記流量計の動作回数によ
りカウントすることができる。例えば、水素デリバリー
２が水素サーバ１に接続された時に接点の接続回数を電
気的、あるいは機械的にカウントし、充填回数メモリ２
７において記憶する。この記憶された充填回数情報は、
充填回数表示部２８において表示されるとともに、水素
サーバ１から水素デリバリー２に水素ガスを供給し吸蔵
させる時に、上記情報伝達部２６ａを介して水素サーバ
１側へと伝達される。水素サーバ１は、この伝達された
充填回数情報に基づいて供給圧力等を適正な値に調整す
る。水素カートリッジ２１に収容される吸蔵体は、一般
的に、吸蔵・放出を繰り返すうちに水素吸蔵能がある程
度劣化する。このような場合、劣化の程度に応じて最適
供給圧を設定することが望ましく、上記充填回数情報に
基づく供給圧力の調整は有効である。
【００１７】なお、上記水素カートリッジ２１を交換し
た場合には、上記充填回数情報はリセットされ、新たに
カウントされる。この充填回数情報のリセットは、例え
ば水素カートリッジ２１を水素デリバリー２から取り外
した時にこれを検知し、充填回数メモリ２７に記憶され
た充填回数をリセットすればよい。
た場合には、上記充填回数情報はリセットされ、新たに
カウントされる。この充填回数情報のリセットは、例え
ば水素カートリッジ２１を水素デリバリー２から取り外
した時にこれを検知し、充填回数メモリ２７に記憶され
た充填回数をリセットすればよい。
【００１８】上記水素デリバリー２は、上記の他、水素
カートリッジ２１に収容される吸蔵体の種類を記憶、表
示し、水素サーバ１等へ伝達する機能も有する。水素カ
ートリッジ２１に収容される水素吸蔵体の種類が異なる
と、最適供給圧や充填可能容量等が異なることが多く、
したがって、吸蔵体の種類に応じて水素サーバ１の供給
圧力等を適正に設定することが望ましい。そこで、水素
カートリッジ２１に収容される吸蔵体の種類をメモリに
記憶しておき、これを吸蔵体種類表示部２９に表示す
る。また、水素デリバリー２が水素サーバ１と接続され
た時に、吸蔵体種類情報を上記情報伝達部２６ａを介し
て水素サーバ１側に伝達し、これに応じて水素サーバ１
の供給圧や充填容量等を調整する。このとき、上記吸蔵
体の種類は、吸蔵体を水素カートリッジ２１に入れた時
点でメモリに入力すればよい。
カートリッジ２１に収容される吸蔵体の種類を記憶、表
示し、水素サーバ１等へ伝達する機能も有する。水素カ
ートリッジ２１に収容される水素吸蔵体の種類が異なる
と、最適供給圧や充填可能容量等が異なることが多く、
したがって、吸蔵体の種類に応じて水素サーバ１の供給
圧力等を適正に設定することが望ましい。そこで、水素
カートリッジ２１に収容される吸蔵体の種類をメモリに
記憶しておき、これを吸蔵体種類表示部２９に表示す
る。また、水素デリバリー２が水素サーバ１と接続され
た時に、吸蔵体種類情報を上記情報伝達部２６ａを介し
て水素サーバ１側に伝達し、これに応じて水素サーバ１
の供給圧や充填容量等を調整する。このとき、上記吸蔵
体の種類は、吸蔵体を水素カートリッジ２１に入れた時
点でメモリに入力すればよい。
【００１９】以上は、主に水素デリバリー２側の情報の
記憶、表示、伝達に関するものであるが、例えば燃料電
池の発電セル３側の情報を水素デリバリー２側に伝達
し、これに基づいて水素デリバリー２を制御するように
することも可能である。具体的には、発電セル３からの
必要流量情報に基づき、水素デリバリー２からの供給ガ
ス流量を調整する。
記憶、表示、伝達に関するものであるが、例えば燃料電
池の発電セル３側の情報を水素デリバリー２側に伝達
し、これに基づいて水素デリバリー２を制御するように
することも可能である。具体的には、発電セル３からの
必要流量情報に基づき、水素デリバリー２からの供給ガ
ス流量を調整する。
【００２０】図２は、水素デリバリー２及び発電セル３
間におけるガス流量調整機構を示すものである。水素デ
リバリー２から燃料電池の発電セル３への水素ガスの供
給は、水素デリバリー２に設けられた連結部２３と発電
セル３の連結部３１とを連結することによって行われ
る。水素デリバリー２の連結部２３は、発電セル３の連
結部３１に挿入されることによって流路が連通されてお
り、Ｏ−リング３３によって密閉状態が保たれている。
発電セル３の連結部３１の中心には、ガス流量情報ピン
３４が設けられており、その先端が水素デリバリー２の
連結部２３の開口部２３ａに挿入された形になってい
る。したがって、水素デリバリー２からの水素ガスは、
水素デリバリー２の開口部２３ａを通り、当該開口部２
３ａとガス流量情報ピン３４の間隙を通って、発電セル
３側の連結部３１に設けられたガス導入孔３５から発電
セル３へと供給される。
間におけるガス流量調整機構を示すものである。水素デ
リバリー２から燃料電池の発電セル３への水素ガスの供
給は、水素デリバリー２に設けられた連結部２３と発電
セル３の連結部３１とを連結することによって行われ
る。水素デリバリー２の連結部２３は、発電セル３の連
結部３１に挿入されることによって流路が連通されてお
り、Ｏ−リング３３によって密閉状態が保たれている。
発電セル３の連結部３１の中心には、ガス流量情報ピン
３４が設けられており、その先端が水素デリバリー２の
連結部２３の開口部２３ａに挿入された形になってい
る。したがって、水素デリバリー２からの水素ガスは、
水素デリバリー２の開口部２３ａを通り、当該開口部２
３ａとガス流量情報ピン３４の間隙を通って、発電セル
３側の連結部３１に設けられたガス導入孔３５から発電
セル３へと供給される。
【００２１】このとき、上記ガス流量情報ピン３４の先
端形状が先細り形状とされており、この発電セル３側の
ガス流量情報ピン３４の長さによって水素デリバリー２
側のニードル（開口部２３ａ）の絞り量を決定するよう
な構造とされている。例えば、発電セル３側のガス流量
情報ピン３４の長さが長くなれば、水素デリバリー２側
の開口部２３ａとの間隔が小さくなり、水素ガスの流量
が少なくなる。逆に、発電セル３側のガス流量情報ピン
３４の長さが短くなれば、水素デリバリー２側の開口部
２３ａとの間隔が大きくなり、水素ガスの流量が多くな
る。したがって、発電セル３の適正流量に応じて上記ガ
ス流量情報ピン３４の長さを決定しておけば、水素デリ
バリー２と発電セル３とを連結したときに、自ずと最適
流量に設定されることになる。
端形状が先細り形状とされており、この発電セル３側の
ガス流量情報ピン３４の長さによって水素デリバリー２
側のニードル（開口部２３ａ）の絞り量を決定するよう
な構造とされている。例えば、発電セル３側のガス流量
情報ピン３４の長さが長くなれば、水素デリバリー２側
の開口部２３ａとの間隔が小さくなり、水素ガスの流量
が少なくなる。逆に、発電セル３側のガス流量情報ピン
３４の長さが短くなれば、水素デリバリー２側の開口部
２３ａとの間隔が大きくなり、水素ガスの流量が多くな
る。したがって、発電セル３の適正流量に応じて上記ガ
ス流量情報ピン３４の長さを決定しておけば、水素デリ
バリー２と発電セル３とを連結したときに、自ずと最適
流量に設定されることになる。
【００２２】本例の水素デリバリー２には、上述の情報
記憶、情報表示、情報伝達の機能の他、内部温度を検出
し制御する温度制御機構を備えている。以下、この温度
制御機構について説明する。
記憶、情報表示、情報伝達の機能の他、内部温度を検出
し制御する温度制御機構を備えている。以下、この温度
制御機構について説明する。
【００２３】上記温度制御機構は、例えば、水素デリバ
リー２内部の温度を検出し、バイメタルや形状記憶合金
等を用い、放熱板の角度や間隔の調整により温度コント
ロールを行うものである。図３は、形状記憶合金のコイ
ルを用いた温度制御機構の一例を示すものである。本例
では、温度が上昇したときに伸び（間隔が開き）、冷却
されたときに縮む（間隔が狭まる）ように形状記憶させ
た形状記憶合金製のコイルバネ４１に１ターン毎に多数
の冷却フィン（放熱板）４２を取り付け、温度コントロ
ールを行うような構造を採用している。
リー２内部の温度を検出し、バイメタルや形状記憶合金
等を用い、放熱板の角度や間隔の調整により温度コント
ロールを行うものである。図３は、形状記憶合金のコイ
ルを用いた温度制御機構の一例を示すものである。本例
では、温度が上昇したときに伸び（間隔が開き）、冷却
されたときに縮む（間隔が狭まる）ように形状記憶させ
た形状記憶合金製のコイルバネ４１に１ターン毎に多数
の冷却フィン（放熱板）４２を取り付け、温度コントロ
ールを行うような構造を採用している。
【００２４】この温度制御機構では、温度が低い状態で
は、図３（Ａ）に示すように、コイルバネ４１は縮んだ
状態を保ち、各冷却フィン４２は互いに密接して、いわ
ば閉じた状態となっている。この状態では放熱効率が悪
く、放熱効果は少ない。これに対して、水素デリバリー
２の温度が上昇すると、図３（Ｂ）に示すように、形状
記憶合金製のコイルバネ４１が開き、コイルバネ４１の
１ターン毎に取り付けられた冷却フィン４２同士の間隔
が開き、実質的な放熱面積が増大する。これによって放
熱効果が増し、水素デリバリー２の温度を下げる方向に
機能する。
は、図３（Ａ）に示すように、コイルバネ４１は縮んだ
状態を保ち、各冷却フィン４２は互いに密接して、いわ
ば閉じた状態となっている。この状態では放熱効率が悪
く、放熱効果は少ない。これに対して、水素デリバリー
２の温度が上昇すると、図３（Ｂ）に示すように、形状
記憶合金製のコイルバネ４１が開き、コイルバネ４１の
１ターン毎に取り付けられた冷却フィン４２同士の間隔
が開き、実質的な放熱面積が増大する。これによって放
熱効果が増し、水素デリバリー２の温度を下げる方向に
機能する。
【００２５】なお、上記の構造を採用した場合、水素デ
リバリー２の温度が低すぎる場合の温度制御が難しい。
そこで、そのような場合には、発電セル３の発熱を利用
して、温度コントロールを行えばよく、上記放熱機構と
組み合わせることで、広い温度範囲での温度制御が可能
となる。
リバリー２の温度が低すぎる場合の温度制御が難しい。
そこで、そのような場合には、発電セル３の発熱を利用
して、温度コントロールを行えばよく、上記放熱機構と
組み合わせることで、広い温度範囲での温度制御が可能
となる。
【００２６】また、温度制御機構の構成としては、これ
に限らず、例えばペルチェ素子に電流を流すことで温度
制御を行うことも可能である。図４は、ペルチェ素子を
利用した温度制御機構の一例を示すものである。すなわ
ち、この温度制御機構では、水素デリバリー２の表面に
ペルチェ素子を組み込んだペルチェモジュール４３を貼
り付け、ペルチェ素子に流す電流を制御する電流制御部
４４を接続しておく。また、水素デリバリー２の表面に
は、温度センサ４５を併せて貼り付けておく。そして、
温度センサ４５からの温度情報に応じて、ペルチェ素子
に所定の向きの電流を流し、冷却または加熱を行う。ペ
ルチェ素子は、流す電流の方向によって冷却と加熱が切
り替わる。そこで、水素デリバリー２の温度が高い場合
には、これを冷却するように所定の方向に電流を流す。
水素デリバリー２の温度が低い場合には、逆方向に電流
を流し、水素デリバリー２を加熱する。
に限らず、例えばペルチェ素子に電流を流すことで温度
制御を行うことも可能である。図４は、ペルチェ素子を
利用した温度制御機構の一例を示すものである。すなわ
ち、この温度制御機構では、水素デリバリー２の表面に
ペルチェ素子を組み込んだペルチェモジュール４３を貼
り付け、ペルチェ素子に流す電流を制御する電流制御部
４４を接続しておく。また、水素デリバリー２の表面に
は、温度センサ４５を併せて貼り付けておく。そして、
温度センサ４５からの温度情報に応じて、ペルチェ素子
に所定の向きの電流を流し、冷却または加熱を行う。ペ
ルチェ素子は、流す電流の方向によって冷却と加熱が切
り替わる。そこで、水素デリバリー２の温度が高い場合
には、これを冷却するように所定の方向に電流を流す。
水素デリバリー２の温度が低い場合には、逆方向に電流
を流し、水素デリバリー２を加熱する。
【００２７】次に、燃料充填器（水素サーバ１）からカ
ートリッジ（水素デリバリー２）へ水素ガスを充填する
場合のシーケンス例について説明する。本例は、水素吸
蔵体を収容した携帯型の水素カートリッジ（水素デリバ
リー２）に高圧水素タンクを持つ燃料充填器（水素サー
バ１）から水素を充填する場合の例である。
ートリッジ（水素デリバリー２）へ水素ガスを充填する
場合のシーケンス例について説明する。本例は、水素吸
蔵体を収容した携帯型の水素カートリッジ（水素デリバ
リー２）に高圧水素タンクを持つ燃料充填器（水素サー
バ１）から水素を充填する場合の例である。
【００２８】先ず、水素サーバ１側は、下記のような制
御パラメータと管理アイテムを有する。 ・水素デリバリー２に使用されている吸蔵体の種類毎の
充填圧力、充填容量、充填時の許容最高温度等 ・水素デリバリー２の容量と充填ガス量の最大値 ・効率的な充填を行うための充填量と時間との関係曲線
御パラメータと管理アイテムを有する。 ・水素デリバリー２に使用されている吸蔵体の種類毎の
充填圧力、充填容量、充填時の許容最高温度等 ・水素デリバリー２の容量と充填ガス量の最大値 ・効率的な充填を行うための充填量と時間との関係曲線
【００２９】一方、水素デリバリー２側は、水素サーバ
１に関する下記の情報を有する。 ・使われている吸蔵体の種類 ・水素カートリッジ２１の最大容量 ・周囲温度 ・水素カートリッジ２１内の温度
１に関する下記の情報を有する。 ・使われている吸蔵体の種類 ・水素カートリッジ２１の最大容量 ・周囲温度 ・水素カートリッジ２１内の温度
【００３０】水素デリバリー２を水素サーバ１に接続
し、水素ガスの充填を行う際には、水素サーバ１に水素
デリバリー２を接続し、充填を開始する。このとき、先
ず、水素サーバ１から水素デリバリー２側に対して接続
確認信号を送信する。ここで水素デリバリー２側から接
続確認信号の返信が無ければ、アラームを発して水素ガ
スの充填を中止する。水素デリバリー２側から接続確認
信号が来た場合には、水素デリバリー２の水素カートリ
ッジ２１の仕様、例えば吸蔵体の種類や容量等を確認す
る。水素デリバリー２側は、水素サーバ１に対して前記
仕様の情報を送信する。水素サーバ１は、水素デリバリ
ー２から送られた情報と予め用意された各種パラメータ
を基にして、充填圧力、許容充填量等を計算し、充填の
ための制御を決定する。
し、水素ガスの充填を行う際には、水素サーバ１に水素
デリバリー２を接続し、充填を開始する。このとき、先
ず、水素サーバ１から水素デリバリー２側に対して接続
確認信号を送信する。ここで水素デリバリー２側から接
続確認信号の返信が無ければ、アラームを発して水素ガ
スの充填を中止する。水素デリバリー２側から接続確認
信号が来た場合には、水素デリバリー２の水素カートリ
ッジ２１の仕様、例えば吸蔵体の種類や容量等を確認す
る。水素デリバリー２側は、水素サーバ１に対して前記
仕様の情報を送信する。水素サーバ１は、水素デリバリ
ー２から送られた情報と予め用意された各種パラメータ
を基にして、充填圧力、許容充填量等を計算し、充填の
ための制御を決定する。
【００３１】次いで、水素サーバ１は水素デリバリー２
側に充填開始のメッセージを送信し、水素デリバリー２
は水素サーバ１に充填開始の確認メッセージを送信す
る。これにより、先に定めた充填制御方法に従い水素ガ
スの充填を開始する。水素ガス充填中、水素サーバ１は
水素デリバリー２に対して、適当な時間間隔で水素カー
トリッジ２１内外の温度や圧力等を問い合わせる。そし
て、充填中に異常な温度上昇や圧力変化があった場合に
は、直ちに充填を中止する。
側に充填開始のメッセージを送信し、水素デリバリー２
は水素サーバ１に充填開始の確認メッセージを送信す
る。これにより、先に定めた充填制御方法に従い水素ガ
スの充填を開始する。水素ガス充填中、水素サーバ１は
水素デリバリー２に対して、適当な時間間隔で水素カー
トリッジ２１内外の温度や圧力等を問い合わせる。そし
て、充填中に異常な温度上昇や圧力変化があった場合に
は、直ちに充填を中止する。
【００３２】全てのシーケンスが終了した時点で、水素
サーバ1は水素デリバリー２側に充填終了メッセージを
送信する。水素デリバリー２は、水素サーバ１側に充填
終了確認のメッセージを送信する。これにより水素サー
バ１は、バルブや圧力調整弁等をクローズする。水素デ
リバリー２側も同様にクローズし、それを水素サーバ１
側に返信する。水素ガスの充填全工程が終了したことを
確認した後、水素カートリッジ取り外し可能であること
を知らせる。以上が水素デリバリー２（水素カートリッ
ジ２１）への充填シーケンスの例である。
サーバ1は水素デリバリー２側に充填終了メッセージを
送信する。水素デリバリー２は、水素サーバ１側に充填
終了確認のメッセージを送信する。これにより水素サー
バ１は、バルブや圧力調整弁等をクローズする。水素デ
リバリー２側も同様にクローズし、それを水素サーバ１
側に返信する。水素ガスの充填全工程が終了したことを
確認した後、水素カートリッジ取り外し可能であること
を知らせる。以上が水素デリバリー２（水素カートリッ
ジ２１）への充填シーケンスの例である。
【００３３】なお、上記において、水素サーバ１と水素
デリバリー２の間の通信は、例えば連結部の水素ガス流
路を利用して光の通信によって行う。図５は、光の通信
によって情報の授受を行うようにした場合の水素サーバ
及び水素デリバリーの構成例を示すものである。
デリバリー２の間の通信は、例えば連結部の水素ガス流
路を利用して光の通信によって行う。図５は、光の通信
によって情報の授受を行うようにした場合の水素サーバ
及び水素デリバリーの構成例を示すものである。
【００３４】図５に示すように、水素サーバ５１は、水
素タンク５２を備えるとともに、この水素タンク５２の
圧力を調整する圧力調整機構５３及びバルブ５４を備
え、これらを入出力回路５５によって制御するような構
成を有している。この入出力回路５５には、圧力センサ
５６及び温度センサ５７の情報が入力されるとともに、
水素デリバリーとの間の情報の授受を行う受光部５８か
らの信号が増幅回路５９及び復調回路６０を介して入力
されるようになっている。また、逆に入出力回路５５か
らの信号が、変調回路６２及び増幅回路６１を経て、発
光部６３へと出力されるようになっている。
素タンク５２を備えるとともに、この水素タンク５２の
圧力を調整する圧力調整機構５３及びバルブ５４を備
え、これらを入出力回路５５によって制御するような構
成を有している。この入出力回路５５には、圧力センサ
５６及び温度センサ５７の情報が入力されるとともに、
水素デリバリーとの間の情報の授受を行う受光部５８か
らの信号が増幅回路５９及び復調回路６０を介して入力
されるようになっている。また、逆に入出力回路５５か
らの信号が、変調回路６２及び増幅回路６１を経て、発
光部６３へと出力されるようになっている。
【００３５】上記水素サーバ５１は、固定情報としてタ
ンク容量、許容最大圧力、吸蔵体の種類、過去の使用回
数等を持ち、さらには、接続の有無の判断、センサ読み
込み、固定情報の処理、残量の計算、充填条件の計算、
充填時間の算出等の演算処理機能を有する。
ンク容量、許容最大圧力、吸蔵体の種類、過去の使用回
数等を持ち、さらには、接続の有無の判断、センサ読み
込み、固定情報の処理、残量の計算、充填条件の計算、
充填時間の算出等の演算処理機能を有する。
【００３６】一方、水素デリバリー７１も、通信のため
の受光部７２及び発光部７３を備え、水素ガスの流路で
ある燃料受け渡し管７４を介して光による情報の伝達が
可能である。したがって、上記充填シーケンスにおける
情報の伝達は、上記水素サーバ５１の受光部５８及び発
光部６３と、この水素デリバリー７１の受光部７２及び
発光部７３間での信号のやり取りによって行われる。
の受光部７２及び発光部７３を備え、水素ガスの流路で
ある燃料受け渡し管７４を介して光による情報の伝達が
可能である。したがって、上記充填シーケンスにおける
情報の伝達は、上記水素サーバ５１の受光部５８及び発
光部６３と、この水素デリバリー７１の受光部７２及び
発光部７３間での信号のやり取りによって行われる。
【００３７】最後に、燃料電池の発電セル３の基本的な
構成及び起電力が発生するメカニズムについて説明す
る。燃料電池の発電セルは、例えば図６、図７に示すよ
うに、燃料気体である水素が接する燃料極８１と、同じ
く空気（酸素）が接する空気極８２とを電解質８３を介
して重ね合わせてなるものであり、その両側を集電体８
４で挟み込むことにより構成されている。集電体８４
は、集電性能が高く酸化水蒸気雰囲気下でも安定な緻密
質のグラファイトなどからなり、燃料極８１と対向する
面には水素が供給される水平方向の溝８４ａが、空気極
８２と対向する面には空気が供給される垂直方向の溝８
４ｂが形成されている。
構成及び起電力が発生するメカニズムについて説明す
る。燃料電池の発電セルは、例えば図６、図７に示すよ
うに、燃料気体である水素が接する燃料極８１と、同じ
く空気（酸素）が接する空気極８２とを電解質８３を介
して重ね合わせてなるものであり、その両側を集電体８
４で挟み込むことにより構成されている。集電体８４
は、集電性能が高く酸化水蒸気雰囲気下でも安定な緻密
質のグラファイトなどからなり、燃料極８１と対向する
面には水素が供給される水平方向の溝８４ａが、空気極
８２と対向する面には空気が供給される垂直方向の溝８
４ｂが形成されている。
【００３８】上記燃料極８１や空気極８２は、図７に示
すように、電解質８３を挟んで形成されており、それぞ
れガス拡散電極８１ａ，８２ａと触媒層８１ｂ，８２ｂ
とからなる。ここで、ガス拡散電極８１ａ，８２ａは、
多孔質材料などからなり、触媒層８１ｂ，８２ｂは、例
えば白金などの電極触媒を担持させたカーボン粒子と電
解質の混合物からなる。
すように、電解質８３を挟んで形成されており、それぞ
れガス拡散電極８１ａ，８２ａと触媒層８１ｂ，８２ｂ
とからなる。ここで、ガス拡散電極８１ａ，８２ａは、
多孔質材料などからなり、触媒層８１ｂ，８２ｂは、例
えば白金などの電極触媒を担持させたカーボン粒子と電
解質の混合物からなる。
【００３９】燃料電池は、以上を基本単位（燃料電池セ
ル）として、例えばこれを複数積層したスタック構造を
有しており、これら複数の燃料電池セルが直列接続され
ることにより所定の電圧を得るような構成となってい
る。
ル）として、例えばこれを複数積層したスタック構造を
有しており、これら複数の燃料電池セルが直列接続され
ることにより所定の電圧を得るような構成となってい
る。
【００４０】上記構成の燃料電池においては、水素ガス
を上記燃料極８１と接するように集電体８４に形成され
た溝８４ａ内に流入させるとともに、空気（酸素）を上
記空気極８２と接するように溝８４ｂ内に流入させる
と、燃料極８１側では反応式 Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ− で示される反応が起こるとともに、空気極８２側では反
応式 １／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ＋反応熱Ｑ で示される反応が起こり、全体では Ｈ２＋１／２Ｏ２→Ｈ２Ｏ で示される反応が起こることになる。すなわち、燃料極
８１にて水素が電子を放出してプロトン化し、電解質８
３を通って空気極８２側に移動し、空気極８２にて電子
の供給を受けて酸素と反応する。かかる電気化学反応に
基いて起電力が得られる。
を上記燃料極８１と接するように集電体８４に形成され
た溝８４ａ内に流入させるとともに、空気（酸素）を上
記空気極８２と接するように溝８４ｂ内に流入させる
と、燃料極８１側では反応式 Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ− で示される反応が起こるとともに、空気極８２側では反
応式 １／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ＋反応熱Ｑ で示される反応が起こり、全体では Ｈ２＋１／２Ｏ２→Ｈ２Ｏ で示される反応が起こることになる。すなわち、燃料極
８１にて水素が電子を放出してプロトン化し、電解質８
３を通って空気極８２側に移動し、空気極８２にて電子
の供給を受けて酸素と反応する。かかる電気化学反応に
基いて起電力が得られる。
【００４１】なお、上述の実施の形態において、燃料と
しては水素ガスに限らず、液化水素、メタン、エタン、
プロパン、イソブタン、ｎ―ブタン、ヘキサン、ヘプタ
ン、オクタン、ノナン、デカン、メタノール、その他の
燃料を用いることが可能である。
しては水素ガスに限らず、液化水素、メタン、エタン、
プロパン、イソブタン、ｎ―ブタン、ヘキサン、ヘプタ
ン、オクタン、ノナン、デカン、メタノール、その他の
燃料を用いることが可能である。
【００４２】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の燃料流体用継ぎ手によれば、各種情報を記憶、表
示、伝達することが可能であり、これら情報に基づいて
燃料流体供給サーバ等を適正に制御することが可能であ
る。また、本発明の燃料流体用継ぎ手は、温度コントロ
ールが可能であり、例えば燃料流体貯蔵部の吸蔵体が発
熱した場合には速やかに放熱を促すことが可能である。
明の燃料流体用継ぎ手によれば、各種情報を記憶、表
示、伝達することが可能であり、これら情報に基づいて
燃料流体供給サーバ等を適正に制御することが可能であ
る。また、本発明の燃料流体用継ぎ手は、温度コントロ
ールが可能であり、例えば燃料流体貯蔵部の吸蔵体が発
熱した場合には速やかに放熱を促すことが可能である。
【図１】本発明を適用した燃料流体用継ぎ手（水素デリ
バリー）を用いた水素デリバリーシステムの一例を示す
模式図である。
バリー）を用いた水素デリバリーシステムの一例を示す
模式図である。
【図２】ガス流量調整機構の一例を示す要部概略断面図
である。
である。
【図３】形状記憶合金を用いた温度調整機構の一例を示
す模式図であり、（Ａ）はコイルバネが縮んだ状態を示
し、（Ｂ）はコイルバネが開いた状態を示す。
す模式図であり、（Ａ）はコイルバネが縮んだ状態を示
し、（Ｂ）はコイルバネが開いた状態を示す。
【図４】ペルチェ素子を用いた温度調整機構の一例を示
す模式図である。
す模式図である。
【図５】光による情報伝達機構の一例を示すブロック図
である。
である。
【図６】燃料電池の基本的な構造例を示す分解斜視図で
ある。
ある。
【図７】燃料電池の電極の構成例を示す概略断面図であ
る。
る。
１ 水素サーバ、２ 水素デリバリー、３ 発電セル、
２１ 水素カートリッジ、２２，２３ 連結部、２５
残量表示部、２６ａ，２６ｂ 情報伝達部、２８充填回
数表示部、２９ 吸蔵体種類表示部、４１ コイルバ
ネ、４２ 冷却フィン、４３ ペルチェモジュール、４
４ 電流制御部、４５ 温度センサ
２１ 水素カートリッジ、２２，２３ 連結部、２５
残量表示部、２６ａ，２６ｂ 情報伝達部、２８充填回
数表示部、２９ 吸蔵体種類表示部、４１ コイルバ
ネ、４２ 冷却フィン、４３ ペルチェモジュール、４
４ 電流制御部、４５ 温度センサ
Claims (15)
- 【請求項１】 燃料流体流入口及び燃料流体流出口を有
し、燃料流体供給サーバと発電体の間に介在される燃料
流体用継ぎ手において、 燃料流体を吸蔵する吸蔵体が収容された燃料流体貯蔵部
を有し、情報の記憶、情報の表示、情報の伝達のうちの
少なくとも１以上の機能を有することを特徴とする燃料
流体用継ぎ手。 - 【請求項２】 記憶、表示、または伝達される情報が、
必要充填量情報、充填回数情報、燃料流体流量情報、燃
料流体残量情報、吸蔵体種類情報のうちの少なくとも１
以上であることを特徴とする請求項１記載の燃料流体用
継ぎ手。 - 【請求項３】 燃料流体流入側及び燃料流体流出側に流
量計を備えることを特徴とする請求項１記載の燃料流体
用継ぎ手。 - 【請求項４】 上記流量計により計測される流入量及び
流出量を記憶するメモリを有し、流入量メモリと流出量
メモリから残量を算出して表示することを特徴とする請
求項３記載の燃料流体用継ぎ手。 - 【請求項５】 上記発電体からの情報により必要流量が
調整されることを特徴とする請求項１記載の燃料流体用
継ぎ手。 - 【請求項６】 上記発電体に設けられたガス流量情報ピ
ンにより上記必要流量が調整されることを特徴とする請
求項５記載の燃料流体用継ぎ手。 - 【請求項７】 上記ガス流量情報ピンの長さにより流出
口の絞り量が調整されることを特徴とする請求項６記載
の燃料流体用継ぎ手。 - 【請求項８】 接続回数をメモリに記憶し、燃料流体の
充填回数を表示することを特徴とする請求項２記載の燃
料流体用継ぎ手。 - 【請求項９】 上記燃料流体貯蔵部の脱着により上記メ
モリに記憶された接続回数がリセットされることを特徴
とする請求項８記載の燃料流体用継ぎ手。 - 【請求項１０】 上記接続回数の情報が燃料流体供給サ
ーバに伝達され、燃料ガス供給サーバ側の供給圧力が調
整されることを特徴とする請求項８記載の燃料ガス用継
ぎ手。 - 【請求項１１】 温度制御機構を有することを特徴とす
る請求項１記載の燃料ガス用継ぎ手。 - 【請求項１２】 上記温度制御機構は、放熱板の間隔ま
たは角度を調整することにより温度制御を行う構造を有
することを特徴とする請求項１１記載の燃料ガス用継ぎ
手。 - 【請求項１３】 上記放熱板の間隔または角度の調整
は、バイメタルまたは形状記憶合金により行うことを特
徴とする請求項１２記載の燃料流体用継ぎ手。 - 【請求項１４】 上記温度制御機構は、形状記憶合金か
らなるコイルバネに放熱板を取り付けた構造を有するこ
とを特徴とする請求項１３記載の燃料流体用継ぎ手。 - 【請求項１５】 上記温度制御機構は、温度センサとペ
ルチェ素子とから構成されることを特徴とする請求項１
１記載の燃料流体用継ぎ手。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2002267843A JP4281315B2 (ja) | 2001-10-02 | 2002-09-13 | 燃料流体用継ぎ手 |
| KR1020037007708A KR100962598B1 (ko) | 2001-10-02 | 2002-10-02 | 연료 유체용 커플링 |
| US10/432,595 US7082354B2 (en) | 2001-10-02 | 2002-10-02 | Fuel fluid coupling |
| EP02800733A EP1434296A4 (en) | 2001-10-02 | 2002-10-02 | FUEL FLUID COUPLING |
| CNB028031040A CN1248348C (zh) | 2001-10-02 | 2002-10-02 | 流体燃料用联接器 |
| PCT/JP2002/010264 WO2003032425A1 (fr) | 2001-10-02 | 2002-10-02 | Raccord hydraulique a combustible |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001306288 | 2001-10-02 | ||
| JP2001-306288 | 2001-10-02 | ||
| JP2002267843A JP4281315B2 (ja) | 2001-10-02 | 2002-09-13 | 燃料流体用継ぎ手 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007211077A Division JP4930271B2 (ja) | 2001-10-02 | 2007-08-13 | 燃料流体用継ぎ手 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP4281315B2 JP4281315B2 (ja) | 2009-06-17 |
Family
ID=26623590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002267843A Expired - Lifetime JP4281315B2 (ja) | 2001-10-02 | 2002-09-13 | 燃料流体用継ぎ手 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7082354B2 (ja) |
| EP (1) | EP1434296A4 (ja) |
| JP (1) | JP4281315B2 (ja) |
| KR (1) | KR100962598B1 (ja) |
| CN (1) | CN1248348C (ja) |
| WO (1) | WO2003032425A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007513482A (ja) * | 2003-12-01 | 2007-05-24 | ソシエテ ビック | 燃料コンテナを充填する方法および装置 |
| JP2007138973A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Japan Steel Works Ltd:The | 水素貯蔵容器への水素充填方法および水素充填監視装置 |
| CN102607726A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-07-25 | 大连众和光电科技有限公司 | 变压器用温控器介质填充装置 |
| JP2013058493A (ja) * | 2005-09-23 | 2013-03-28 | Soc Bic | 燃料電池式携帯装置に燃料を補充するシステム |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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