JP2005063715A - 燃料電池用水素貯蔵供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水素吸蔵合金を収容する水素吸蔵タンクを加熱する際に、燃料電池の冷却水と熱交換させて空気を加熱して供給しているため、熱伝達の効率が悪く、かつ、装置構成の複雑化を招く。
【解決手段】 燃料電池１に水素を供給するための燃料電池用水素貯蔵供給装置において、水素吸蔵合金を収容し、冷却されて水素を吸収し、加熱されて放出する水素を燃料電池１に供給する水素吸蔵タンク２と、水素吸蔵タンク２に燃料電池１の気体状態の運転排出熱を送り込んで水素吸蔵タンク２を加熱し、水素吸蔵合金からの水素放出を促進させる加熱手段（５，６）と、水素吸蔵タンク２に外気を送り込んで水素吸蔵タンク２を冷却し、水素吸蔵合金への水素吸収を促進させる冷却手段（５）と、加熱手段（５，６）からの運転排出熱と冷却手段（５）からの外気とを切り換えて、水素吸蔵タンク２に送り込むための切換手段（Ｖ３，Ｖ４）とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料電池用水素貯蔵供給装置に関し、詳しくは、水素を水素吸蔵合金に吸蔵させて貯蔵し、水素吸蔵合金から放出させる水素を燃料として供給する燃料電池用水素貯蔵供給装置に関するものである。

従来の燃料電池システムとして、水素吸蔵合金に吸蔵させた水素を燃料として燃料電池に供給するものが知られている。この水素吸蔵合金への水素の吸蔵は、発熱反応であり、また、水素吸蔵合金からの水素の放出は、吸熱反応である。このため、水素吸蔵合金による水素吸蔵及び水素放出に際し、水素吸蔵合金を外部熱源によつて加熱及び冷却する必要がある。

例えば特許文献１（特開２００２−２５２００８）では、水素吸蔵合金の冷却を行うに際し、外気ダクトから外気を取り入れることに加え、クーラーユニットを用いて冷気ダクトから冷気を取り込み、また、水素吸蔵合金の加熱を行うに際し、外気ダクトから外気を取り入れることに加え、燃料電池の運転排出熱、具体的には燃料電池の冷却水を利用している。

すなわち、水素吸蔵合金の冷却を行うに際し、外気温度が所定温度ｔ１以下のときには、外気ダクトから取り入れた外気だけで水素吸蔵合金の冷却を行い、外気温度が所定温度ｔ１を越えたときには、クーラーユニットの蒸発器で冷却した外気によつて水素吸蔵合金の冷却を行い、外気温度が所定温度ｔ１よりも高温の所定温度ｔ２（ｔ１＜ｔ２）以上になつたときには、噴霧器から水を外気中に噴霧し、気化潜熱を用いて水素吸蔵合金の冷却を行う。

また、水素吸蔵合金の加熱を行うに際し、燃料電池を冷却することによつて加熱された冷却水と空気とを熱交換させ、昇温した空気を水素吸蔵合金を収容する水素吸蔵合金タンクに向けて流している。
特開２００２−２５２００８公報

しかしながら、このような従来の燃料電池システムにおける燃料電池用水素貯蔵供給装置にあつては、次の技術的課題を有している。
（１）水素吸蔵合金を収容する水素吸蔵タンクを加熱する際に、燃料電池の冷却水と熱交換させて空気（外気）を加熱して供給しているため、装置構成の複雑化を生ずるのみならず、熱伝達の効率が悪い。

（２）水素吸蔵合金を収容する水素吸蔵タンクを冷却する際に、クーラーユニットを用いており、熱交換させて空気（外気）を冷却して供給しているため、装置構成の複雑化を生ずるのみならず、熱伝達の効率が悪く、かつ、消費電力の増大を招く。

本発明は、このような従来の燃料電池システムの水素吸蔵タンクの加熱及び冷却の両者に空気（外気）を使用することに伴う技術的課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池の気体状態の運転排出熱（廃熱）と外気とを切り換えて水素吸蔵タンクに送り込むための切換手段を備えさせ、燃料電池用水素貯蔵供給装置の構造の簡素化及び水素放出の高効率化を実現することを目的としている。

また、水素吸蔵合金を収容する水素吸蔵タンクに、燃料電池で生成される温水（生成水）を供給して、水素を放出する際の加熱供給源として利用することにより、燃料電池用水素貯蔵供給装置の構造の簡素化及び水素放出の高効率化を実現することを目的としている。

更には、燃料電池で発生する生成水が廃棄されることに着目し、加熱供給源として利用した後の生成水を溜め、該水を冷却供給源となし、水素吸蔵合金に水素を吸収させ、燃料電池用水素貯蔵供給装置の構造の簡素化及び水素吸収の高効率化を実現することを目的としている。

本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、その構成は、次の通りである。
請求項１の発明は、水素及び酸素を燃料として発電する燃料電池１に水素を供給するための燃料電池用水素貯蔵供給装置において、
水素吸蔵合金を収容し、冷却されて水素を吸収し、加熱されて放出する水素を燃料電池１に供給する水素吸蔵タンク２と、
水素吸蔵タンク２に燃料電池１の気体状態の運転排出熱を送り込んで水素吸蔵タンク２を加熱し、水素吸蔵合金からの水素放出を促進させる加熱手段（５，６）と、
水素吸蔵タンク２に外気を送り込んで水素吸蔵タンク２を冷却し、水素吸蔵合金への水素吸収を促進させる冷却手段（５）と、
前記加熱手段（５，６）からの運転排出熱と前記冷却手段（５）からの外気とを切り換えて、水素吸蔵タンク２に送り込むための切換手段（Ｖ３，Ｖ４）とを備えることを特徴とする燃料電池用水素貯蔵供給装置である。
請求項２の発明は、前記水素吸蔵タンク２の付近に、切換手段（Ｖ３，Ｖ４）によつて切り換えられる燃料電池の運転排出熱及び外気を送る送気手段７を備えることを特徴とする請求項１又は２の燃料電池用水素貯蔵供給装置である。
請求項３の発明は、前記水素吸蔵タンク２に燃料電池１の生成水を送り込み、水素吸蔵タンク２を加熱し、水素吸蔵合金からの水素放出を促進させる温水供給手段（９）を備えることを特徴とする請求項１の燃料電池用水素貯蔵供給装置である。
請求項４の発明は、前記温水供給手段（９）によつて送り込まれて水素吸蔵タンク２の加熱に使用された水を溜める水冷ジャケット８を備え、該水冷ジャケット８に溜めた水によつて水素吸蔵タンク２を冷却し、水素吸蔵合金への水素吸収を促進させることを特徴とする請求項３の燃料電池用水素貯蔵供給装置である。
請求項５の発明は、水素を気体状態で貯え、前記加熱手段（５，６）によつて水素吸蔵タンク２から水素を放出させることが不可能な場合に、水素を燃料電池１に送り込むことが可能な水素タンク３を備えることを特徴とする請求項１，２，３又は４の燃料電池用水素貯蔵供給装置である。

このような本発明に係る燃料電池用水素貯蔵供給装置によれば、次の効果を奏することができる。
請求項１によれば、水素吸蔵タンクの水素放出時の加熱手段として、燃料電池の気体状態の運転排出熱を直接使用し、水素吸蔵時の冷却手段として、外気を直接使用する。このように、加熱手段及び冷却手段の両者に温度調節することなく、気体自体をそのまま使用するので、電力を使用する冷熱供給源及び加熱供給源が必要なくなり、装置の発電効率の増加につながり、燃料電池用水素貯蔵供給装置の構造の簡素化及び水素放出・水素吸蔵の高効率化を実現することができる。

請求項２によれば、水素吸蔵タンクの付近に、切換手段によつて切り換えられる運転排出熱及び外気を送り込む送気手段を備える。従つて、運転排出熱及び外気を強制的に送り込み、水素吸蔵タンクを加熱又は冷却することが効果的になされる。

請求項３によれば、水素吸蔵タンクに燃料電池の生成水を送り込み、水素吸蔵タンクを直接加熱し、水素吸蔵合金から水素を放出させる。このため、水素吸蔵タンクの水素放出時の加熱供給源として、燃料電池の気体状態の運転排出熱に加え、燃料電池で生成される温水を利用し、排熱と温水をハイブリッド化することになる。これにより、水素吸蔵タンク内の水素圧力を確保し易くなり、水素吸蔵タンクから容易に水素を放出させることができるようになり、電力を使用する別途の加熱供給源を使用することなく、装置の発電効率の更なる増加につながり、また、装置を安価かつコンパクトに製作することができる。

請求項４によれば、温水供給手段によつて送り込まれて水素吸蔵タンクから流出する水を溜める水冷ジャケットを備える。このように、水素吸蔵タンクの水素吸蔵時の冷熱供給源として、外気に加え、燃料電池で発生した温水を水冷ジャケットに貯水させて再利用するように構成したので、水素吸蔵タンクへの水素の吸蔵つまり補給に要する時間を短縮し、水素吸蔵の更なる高効率化を実現することができる。少なくとも水素放出時よりも水温が下がつた水冷ジャケット内の水は、水素吸蔵時の水素吸蔵タンクの放出熱を吸収するため、請求項２に示した冷却手段単独の場合と比較して、より効果的に水素吸蔵が促進される。従つて、電力を使用する別途の水供給源や冷熱供給源が必要なくなり、装置の発電効率の増加につながり、かつ、装置を安価かつコンパクトに製作することができる。

請求項５によれば、水素を気体状態で貯え、加熱手段によつて水素吸蔵タンクから水素を放出させることが不可能な場合に、水素を燃料電池に送り込むことが可能な水素タンクを備える。これにより、外気温が低い若しくは水素吸蔵タンク内の圧力が十分でない場合においても、燃料電池を起動させることが可能になる。

図１は、本発明の１実施の形態に係る燃料電池用水素貯蔵供給装置の概略を示す。図中において符号１はスタックである燃料電池を示し、燃料電池１は、水素及び酸素を燃料として発電する。この燃料電池１への水素は、常態で、水素を吸収・放出することが可能な水素吸蔵合金を収容する水素吸蔵タンク２から供給され、補助的に、水素タンク３から供給される。この燃料電池１は、空冷式であり、冷却水は使用していない。

水素吸蔵タンク２は、金属製（アルミニウム製）で、常用耐圧（ＰＯ）は例えば１ＭＰａで設計されており、熱交換効率の高い多数のフィンを備える内部に、水素吸蔵合金（ＭＨ）が充填されている。また、水素吸蔵タンク２は、水素吸蔵合金による水素吸蔵及び水素放出を行うために、加熱手段及び温水供給手段並びに冷却手段を付属している。加熱手段としては、燃料電池１から気体状態で排出される運転排出熱つまり廃熱を取り込む廃熱ダクト６に加え、送気手段であるファン７を有している。温水供給手段としては、燃料電池１の運転時に酸素と水素とが化合して生成される生成水を取り込む導入管９を有している。冷却手段としては、外気を取り込む外気ダクト５に加え、ファン７を有している。また、補助的な冷却手段として、水冷ジャケット８を有している。廃熱ダクト６に流入させる気体状態の運転排出熱は、燃料電池１において、アノード及びカソードから排出される生成水と気体状態の運転排出熱とを分離させて排出させるタイプのものにおける運転排気熱でよく、アノード及びカソードから排出される廃熱をトラップし、水と気体状態の運転排出熱とを分離して排出させる場合を含むものである。

一方、水素タンク３は、例えば低温起動時のような水素吸蔵タンク２から水素を放出することが不可能な場合に燃料電池１に水素を送り込む機能を有し、常用耐圧は水素吸蔵タンク２に比べて高め（例えば１０ＭＰａ）にしてある。

そして、水素吸蔵タンク２は、流量計Ｆ１及び圧力計ＰＴ１を備える第１流路１３が、５方切換弁からなる切換弁Ｖ１を介して、流量制御弁ＲＧ２を備える第２流路１１の一端に接続され、第２流路１１の他端が燃料電池１に接続されている。また、水素タンク３は、圧力計ＰＴ２を備える第３流路１２及び切換弁Ｖ１を介して、第２流路１１の一端に接続され、切換弁Ｖ１の切換えによつて燃料電池１に接続可能である。圧力計ＰＴ２は、水素タンク３の内部圧力を検出する。また、切換弁Ｖ１には、チェックバルブＣＨ１及び流量制御弁ＲＧ１を備える第４流路１０によつて水素ボンベ１５が接続している。チェックバルブＣＨ１は、水素ボンベ１５からの水素が水素吸蔵タンク２又は水素タンク３に向けて流れることを許容する。

切換弁Ｖ１は、水素吸蔵タンク２のみを燃料電池１に連通させる第１切換位置、水素タンク３のみを燃料電池１に連通させる第２切換位置、水素ボンベ１５を水素吸蔵タンク２のみに連通させる第３切換位置、水素ボンベ１５を水素タンク３のみに連通させる第４切換位置、及び第１〜第４流路１０，１１，１２，１３の全てを閉じる第５切換位置を有している。

外気を取り込む外気ダクト５は、外気用開閉弁Ｖ４及びファン７を上流から順次に備えて一端が大気開放され、後記する開閉弁Ｖ３を閉じ、かつ、外気用開閉弁Ｖ４を開いた状態で、水素吸蔵タンク２の付近に配設したファン７を駆動することにより、他端から水素吸蔵タンク２に外気を供給して水素吸蔵タンク２を冷却する。

廃熱ダクト６は、アノード排ガス及びカソード排ガスの内の少なくとも多量の廃熱を有するカソード排ガスが導入されるものであり、開閉弁Ｖ３を備えて外気ダクト５の外気用開閉弁Ｖ４とファン７との間に開口している。

従つて、外気ダクト５の外気用開閉弁Ｖ４を閉じ、廃熱ダクト６の開閉弁Ｖ３を開くと共に、必要に応じてファン７を駆動することにより、水素吸蔵タンク２に燃料電池１の廃熱を供給して加熱することができる。なお、燃料電池１の運転時に開閉弁Ｖ３を閉じたとき、廃熱は排気口６ａから外部に排出される。この排気口６ａに、開閉弁（図示せず）を設けることも可能である。

ファン７によつて送気される燃料電池１の廃熱及び外気は、水素吸蔵タンク２の周辺、具体的には水素吸蔵タンク２に形成した通気孔２ａを流れる。開閉弁Ｖ３及び外気用開閉弁Ｖ４は、加熱手段（５，６）からの気体状態の運転排出熱と冷却手段（５）からの外気とを切り換えて、水素吸蔵タンク２に送り込むための切換手段（Ｖ３，Ｖ４）を構成している。そして、水素吸蔵タンク２の付近に、切換手段（Ｖ３，Ｖ４）によつて切り換えられる運転排出熱及び外気を水素吸蔵タンク２に送り込むファン７を備えさせる。

導入管９は、燃料電池１の運転時に酸素と水素とが電気化学反応を行つて生成される生成水を水素吸蔵タンク２内のチューブの一端に供給し、水素吸蔵タンク２の内部の水素吸蔵合金を加熱する。そして、水素吸蔵タンク２内のチューブの他端から流出する生成水は、水素吸蔵タンク２に密着させた水冷ジャケット８に導いて溜め、後述するように水素吸蔵タンク２を冷却するために使用する。水冷ジャケット８の先端には、生成水用開閉弁Ｖ２を備え、生成水用開閉弁Ｖ２を開くことによつて水冷ジャケット８内の生成水を外部に放出することができるようになつている。このために、水冷ジャケット８の上流端部には、通気孔を形成してある。ＬＳ１は、水冷ジャケット８に溜まつた水量を計測する水量計である。

導入管９は、水素吸蔵タンク２に燃料電池１の生成水を送り込み、水素吸蔵タンク２を加熱し、水素吸蔵合金からの水素放出を促進させる温水供給手段を構成している。水冷ジャケット８は、温水供給手段として機能する導入管９によつて送り込まれて水素吸蔵タンク２から流出する水を溜める。導入管９によつて送り込まれる生成水は、水素吸蔵タンク２を加熱し、自らは冷却されながら水冷ジャケット８に流入し、水冷ジャケット８に貯留されている間に更に空冷されて温度が低下する傾向にある。

従つて、燃料電池１の生成水は、導入管９を通して水素吸蔵タンク２に供給されることにより、水素吸蔵タンク２の水素吸蔵合金から水素を放出させる温水供給源となり、また、温度が低下した水冷ジャケット８内の生成水は、水素吸蔵タンク２を冷却し、水素吸蔵合金への水素吸収を促進させる冷熱供給源となる。水量計ＬＳ１によつて検出した水冷ジャケット８の水量が所定量以上に増加したとき、生成水用開閉弁Ｖ２を開くことによつて水冷ジャケット８内の生成水を外部に放出する。このように、燃料電池１の生成水が、温水供給源及び冷熱供給源の両者の機能を有するので、別途の水供給手段を必要とすることなく、水素吸蔵タンク２を加熱及び冷却することができる。

また、マイクロコンピュータのＣＰＵ４は、水素吸蔵タンク２の温度計ＴＥ１、圧力計ＰＴ１、流量計Ｆ１、水素タンク３の圧力計ＰＴ２、水冷ジャケット８の水量計ＬＳ１などからのアナログ信号をデジタル化して取り込み、各弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を開閉制御すると共に、ファン７を駆動する。

次に作用について説明する。
先ず、水素吸蔵タンク２及び水素タンク３へ水素を充填する。水素吸蔵タンク２への水素充填時は、切換弁Ｖ１を切り換えて第４流路１０と第１流路１３とを連通させ、水素ボンベ１５からの水素を流量制御弁ＲＧ１によつて流量を調節しながら水素吸蔵タンク２へ充填する。水素充填の終了は、流量計Ｆ１で検出した流量の信号をＣＰＵ４で積算し、所定量に達したことを判断して行う。なお、水素吸蔵タンク２への水素充填の終了は、水素吸蔵タンク２に設けた水素残量計（図示せず）によつて検知して行うこともできる。

この水素吸蔵タンク２への水素充填は、水素吸蔵合金の発熱反応となるので、外気をファン７で送り込むことに加え、水冷ジャケット８に貯水された燃料電池１で発生した生成水を利用することにより、水素吸蔵タンク２を冷却して行う。

すなわち、外気用開閉弁Ｖ４を開いた状態でファン７を駆動することにより、水素吸蔵タンク２の周辺（通気孔２ａ）に外気を流して冷却する。また、水冷ジャケット８に溜めた生成水により、水素吸蔵タンク２を冷却する。このように、水素吸蔵タンク２の冷却にクーラーユニットを使用しないため、装置の複雑化や巨大化を回避することができる。

水素タンク３への水素充填時は、切換弁Ｖ１を切り換えて第４流路１０と第３流路１２とを連通させ、水素ボンベ１５からの水素を流量制御弁ＲＧ１によつて流量を調節しながら充填する。水素充填の終了は、圧力計ＰＴ２による計測値が所定値を越えたことをＣＰＵ４で比較・判断して行う。

一方、燃料電池１の発電時は、通常、切換弁Ｖ１を切り換えて第２流路１１と第１流路１３とを連通させ、水素吸蔵タンク２からの水素を流量制御弁ＲＧ２によつて流量を調節しながら燃料電池１に供給する。水素吸蔵タンク２からの水素放出は、水素吸蔵合金の吸熱反応となるので、外部から加熱する必要がある。このため、燃料電池１から排出される気体状の運転排出熱を水素吸蔵タンク２に送り込むことに加え、燃料電池１で発生する生成熱を直接水素吸蔵タンク２に送り込むことにより、水素吸蔵タンク２を効果的に加熱する。

すなわち、外気ダクト５の外気用開閉弁Ｖ４を適宜に閉じ、廃熱ダクト６の開閉弁Ｖ３を開くと共に、必要に応じてファン７を駆動することにより、水素吸蔵タンク２の周辺（通気孔２ａ）に燃料電池１の廃熱を直接供給して加熱する。また、燃料電池１の運転時に酸素と水素とが結合して生成される生成水を導入管９から水素吸蔵タンク２内のチューブの一端に直接供給し、水素吸蔵タンク２の内部を加熱する。このように、ヒータを用いたり燃料電池１からの廃熱を外部からの空気と熱交換させて水素吸蔵タンク２に送り込んだりしないので、燃料電池１の運転効率の減少や装置の複雑化を回避することができる。

また、水素吸蔵タンク２の内部の温度Ｔ１は、危険温度Ｔ０未満に制御し、流量制御弁ＲＧ２の耐圧Ｐ００以上に水素圧力が上昇し、流量制御弁ＲＧ２及び燃料電池１が損傷を受けることを防止する。すなわち、温度計ＴＥ１による計測値の上昇をＣＰＵ４で判断して温度が上がりすぎて水素吸蔵タンク２からの水素放出圧力Ｐ１が耐圧Ｐ００以上に上がりすぎる恐れがあるとき、廃熱ダクト６の開閉弁Ｖ３を閉じると共に、外気を取り入れる外気用開閉弁Ｖ４を適宜に開作動させる。開閉弁Ｖ３を閉じたとき、燃料電池１から排出される気体状の運転排出熱は排気口６ａから外部に排出される。

次に、燃料電池１を低温で起動させる場合や、燃料電池１からの廃熱で水素吸蔵タンク２から水素を燃料電池１の運転可能圧力Ｐ０で放出させることが不可能な場合（Ｐ１＜Ｐ０）には、切換弁Ｖ１を切り換えて第３流路１２と第２流路１１とを連通させて水素タンク３からの水素を燃料電池１に導入し、燃料電池１の発電を行わせる。その後、燃料電池１からの廃熱又は生成水で水素吸蔵タンク２の温度計ＴＥ１による計測値（温度Ｔ１）が上昇し、圧力計ＰＴ１による検出圧力Ｐ１が燃料電池１の運転可能圧力Ｐ０以上（Ｐ１≧Ｐ０）になつたなら、切換弁Ｖ１を切り換えて第１流路１３と第２流路１１とを連通させ、水素吸蔵タンク２からの水素を使用して燃料電池１を発電させる。

しかして、燃料電池１の発電開始時には、図２に示す第１プログラムに基づくフローチャート（Ｉ）、第２プログラムに基づくフローチャート（ＩＩ）及び第３プログラムに基づくフローチャート（ＩＩＩ）を次々に実行し、各弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を開閉制御すると共に、アンドゲート４ａによる発電開始可能状態の充足により、発電が開始される。なお、発電スイッチ（図示せず）がＯＦＦでは、切換弁Ｖ１は、第１〜第４流路１０，１１，１２，１３の全てを閉じている。

発電スイッチ（図示せず）のＯＮにより、フローチャート（Ｉ）によつて燃料電池１の運転可能圧力ＰＯと水素吸蔵タンク２側の圧力である水素放出圧力Ｐ１との大小を比較する（ステップＳ１１）。Ｐ１≧ＰＯを満たしＹＥＳのときは、水素吸蔵タンク２からの水素を燃料電池１に導入可能であるので、ステップＳ１２で切換弁Ｖ１を切り換えて第１流路１３と第２流路１１とを連通させ、第４流路１０及び第３流路１２を閉塞すると共に、アンドゲート４ａに第１の信号ａが入力される。

Ｐ１≧ＰＯを満たさずＮＯのときは、水素吸蔵タンク２からの水素を燃料電池１に導入不可能であるので、ステップＳ１３で切換弁Ｖ１を切り換えて第４流路１０と第１流路１３とを連通させ、第２流路１１及び第３流路１２を閉塞し、ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１１及びステップＳ１３を繰り返すうちにステップＳ１１でＰ１≧ＰＯを満たしＹＥＳとなり、上述したようにステップＳ１２に進んで燃料電池１の発電が開始される。なお、ステップＳ１１でＰ１≧ＰＯを満たさずＮＯのとき、水素タンク３内の水素を燃料電池１に導入して燃料電池１の発電を開始させることも可能である。

また、発電スイッチ（図示せず）のＯＮにより、フローチャート（ＩＩ）によつて温度計ＴＥ１による計測値である水素吸蔵タンク２の内部の温度Ｔ１と水素吸蔵タンク２の危険温度Ｔ０とを比較する。危険温度Ｔ０は、水素吸蔵タンク２内の水素圧力が高過ぎて危険といえる状態に対応する温度である。Ｔ１＜Ｔ０を満たしＹＥＳのときは、水素吸蔵タンク２の温度Ｔ１の方が危険温度Ｔ０よりも低く、水素吸蔵タンク２の圧力が安全な状態にあるので、ステップＳ２２で開閉弁Ｖ３を開き、かつ、外気用開閉弁Ｖ４を閉じると共に、アンドゲート４ａに第２の信号ｂが入力される。

一方、Ｔ１＜Ｔ０を満たさずＮＯのときは、水素吸蔵タンク２の圧力が高く危険な状態にあるので、ステップＳ２３で開閉弁Ｖ３を閉じると共に外気用開閉弁Ｖ４を開き、ステップＳ２１に戻る。ファン７は、必要に応じて駆動する。外気用開閉弁Ｖ４を通じた外気の導入によつて水素吸蔵タンク２が冷却され、Ｔ１＜Ｔ０を満たすようになつたなら、上記のようにステップＳ２２で開閉弁Ｖ３を開く。

更に、発電スイッチ（図示せず）のＯＮにより、フローチャート（ＩＩＩ）によつて水量計ＬＳ１による水冷ジャケット８の水量の計測値Ｌ１と予め設定した基準値Ｌ０との大小を比較する（ステップＳ３１）。Ｌ１＜Ｌ０を満たしＹＥＳのときは、計測値Ｌ１が示す実際の水位が基準値Ｌ０が示す基準の水位よりも低く、水冷ジャケット８による水素吸蔵タンク２の過度の冷却の恐れがないので、ステップＳ３２で生成水用開閉弁Ｖ２を閉のままとする。Ｌ１＜Ｌ０を満たさずＮＯのときは、水冷ジャケット８の生成水が多量であるので、ステップＳ３３で生成水用開閉弁Ｖ２を開き、ステップＳ３１に戻る。生成水用開閉弁Ｖ２を開くことにより、いずれはＬ１＜Ｌ０を満たしＹＥＳとなるので、ステップＳ３２で生成水用開閉弁Ｖ２を閉じると共に、アンドゲート４ａに第３の信号ｃが入力される。

第１の信号ａ、第２の信号ｂ及び第３の信号ｃのアンドゲート４ａへの入力により、燃料電池１の運転可能状態にあることが確認され、燃料電池１の発電開始となる。

本発明の１実施の形態に係る燃料電池用水素貯蔵供給装置を示す概略図。 同じくフローチャートを示す図。

符号の説明

１：燃料電池
２：水素吸蔵タンク
３：水素タンク
５：外気ダクト（冷却手段，加熱手段）
６：廃熱ダクト（加熱手段）
７：ファン（送気手段）
８：水冷ジャケット
９：導入管（温水供給手段）
１５：水素ボンベ
Ｖ１：切換弁
Ｖ２：生成水用開閉弁
Ｖ３：開閉弁（切換手段）
Ｖ４：外気用開閉弁（切換手段）

Claims (5)

1. 水素及び酸素を燃料として発電する燃料電池（１）に水素を供給するための燃料電池用水素貯蔵供給装置において、
   水素吸蔵合金を収容し、冷却されて水素を吸収し、加熱されて放出する水素を燃料電池（１）に供給する水素吸蔵タンク（２）と、
   水素吸蔵タンク（２）に燃料電池（１）の気体状態の運転排出熱を送り込んで水素吸蔵タンク（２）を加熱し、水素吸蔵合金からの水素放出を促進させる加熱手段（５，６）と、水素吸蔵タンク（２）に外気を送り込んで水素吸蔵タンク（２）を冷却し、水素吸蔵合金への水素吸収を促進させる冷却手段（５）と、
   前記加熱手段（５，６）からの運転排出熱と前記冷却手段（５）からの外気とを切り換えて、水素吸蔵タンク（２）に送り込むための切換手段（Ｖ３，Ｖ４）とを備えることを特徴とする燃料電池用水素貯蔵供給装置。
2. 前記水素吸蔵タンク（２）の付近に、切換手段（Ｖ３，Ｖ４）によつて切り換えられる燃料電池の運転排出熱及び外気を送る送気手段（７）を備えることを特徴とする請求項１又は２の燃料電池用水素貯蔵供給装置。
3. 前記水素吸蔵タンク（２）に燃料電池（１）の生成水を送り込み、水素吸蔵タンク（２）を加熱し、水素吸蔵合金からの水素放出を促進させる温水供給手段（９）を備えることを特徴とする請求項１の燃料電池用水素貯蔵供給装置。
4. 前記温水供給手段（９）によつて送り込まれて水素吸蔵タンク（２）の加熱に使用された水を溜める水冷ジャケット（８）を備え、該水冷ジャケット（８）に溜めた水によつて水素吸蔵タンク（２）を冷却し、水素吸蔵合金への水素吸収を促進させることを特徴とする請求項３の燃料電池用水素貯蔵供給装置。
5. 水素を気体状態で貯え、前記加熱手段（５，６）によつて水素吸蔵タンク（２）から水素を放出させることが不可能な場合に、水素を燃料電池（１）に送り込むことが可能な水素タンク（３）を備えることを特徴とする請求項１，２，３又は４の燃料電池用水素貯蔵供給装置。

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