JP2008261392A - Hydrogen supply apparatus - Google Patents

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JP2008261392A JP2007103770A JP2007103770A JP2008261392A JP 2008261392 A JP2008261392 A JP 2008261392A JP 2007103770 A JP2007103770 A JP 2007103770A JP 2007103770 A JP2007103770 A JP 2007103770A JP 2008261392 A JP2008261392 A JP 2008261392A
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Kyoichi Tange
恭一 丹下
Arata Murakami
新 村上
Shuji Moriyama
修司 森山
Ayumi Nakamoto
亜由美 中本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To utilize hydrogen stored in a hydrogen storing metal alloy effectively. <P>SOLUTION: A hydrogen supply apparatus comprises a hydrogen tank 31 in which a hydrogen storing alloy 31a with hydrogen stored in advance is housed to supply hydrogen discharged from the hydrogen storing alloy 31a to a fuel cell 10, determines whether or not pressure within the hydrogen tank 31 is lower than a permissible lower limit, extracts residual hydrogen within the hydrogen storing alloy by decompressing the inside of the hydrogen tank 31 by a decompression pump 33 when the pressure within the hydrogen tank 31 is lower than the permissible lower limit, and supplies the extracted residual hydrogen to the fuel cell 10 by boosting pressure thereof by a booster pump 35. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は水素供給装置に関する。   The present invention relates to a hydrogen supply apparatus.

水素があらかじめ吸蔵されている水素吸蔵合金を収容した水素タンクを具備し、水素吸蔵合金から水素を放出させると共に放出された水素を燃料電池に供給するようにした水素供給装置が公知である(特許文献1参照)。このように水素吸蔵合金を用いると、ボンベを用いる場合に比べて、一定量の水素を貯蔵するのに必要な容積ないし空間を低減することができ、さらに水素を安全に貯蔵することができる。   2. Description of the Related Art There is a known hydrogen supply apparatus that includes a hydrogen tank that stores a hydrogen storage alloy in which hydrogen is stored in advance and that releases hydrogen from the hydrogen storage alloy and supplies the released hydrogen to a fuel cell (patent) Reference 1). When the hydrogen storage alloy is used as described above, the volume or space necessary for storing a certain amount of hydrogen can be reduced as compared with the case where a cylinder is used, and hydrogen can be stored safely.

特開2004−253258号公報JP 2004-253258 A

しかしながら、水素タンクを例えば大気圧に解放したとしても、水素吸蔵合金内に貯蔵されているすべての水素を水素吸蔵合金から放出させることはできず、水素吸蔵合金内には水素がいわゆる死蔵量だけ残存してしまう。すなわち、水素吸蔵合金内に貯蔵された水素を有効に利用することができないという問題点がある。   However, even if the hydrogen tank is released to atmospheric pressure, for example, all the hydrogen stored in the hydrogen storage alloy cannot be released from the hydrogen storage alloy, and only hydrogen is stored in the hydrogen storage alloy. It will remain. That is, there is a problem that hydrogen stored in the hydrogen storage alloy cannot be used effectively.

前記課題を解決するために本発明によれば、水素があらかじめ吸蔵されている水素吸蔵合金を収容した水素タンクを具備し、該水素吸蔵合金から水素を放出させると共に該放出された水素を供給先に供給するようにした水素供給装置において、減圧ポンプを具備し、水素タンク内の圧力が許容下限を越えて低くなったか否かを判断し、水素タンク内の圧力が許容下限を越えて低くなったときには、該減圧ポンプにより水素タンク内を減圧して水素吸蔵合金内の残存水素を取り出すと共に該取り出された残存水素を供給先に供給するようにしている。   In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a hydrogen tank containing a hydrogen storage alloy in which hydrogen is stored in advance is provided, and hydrogen is released from the hydrogen storage alloy and the released hydrogen is supplied to a destination. The hydrogen supply apparatus is configured to supply a pressure reducing pump, and it is determined whether or not the pressure in the hydrogen tank has decreased below the allowable lower limit, and the pressure in the hydrogen tank has decreased beyond the allowable lower limit. In this case, the pressure inside the hydrogen tank is reduced by the pressure reducing pump to take out the remaining hydrogen in the hydrogen storage alloy, and the taken out remaining hydrogen is supplied to the supply destination.

水素吸蔵合金内に貯蔵された水素を有効に利用することができる。   Hydrogen stored in the hydrogen storage alloy can be used effectively.

図1は車両用発電システムに本発明を適用した場合を示している。   FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a vehicle power generation system.

図1を参照すると、発電システム1は燃料電池10と、燃料電池10に酸素を供給する酸素供給装置20と、燃料電池10に水素を供給する水素供給装置30と、電子制御ユニット70とを具備する。   Referring to FIG. 1, the power generation system 1 includes a fuel cell 10, an oxygen supply device 20 that supplies oxygen to the fuel cell 10, a hydrogen supply device 30 that supplies hydrogen to the fuel cell 10, and an electronic control unit 70. To do.

酸素供給装置20は大気のような酸素源21を具備し、酸素源21は酸素流通管22を介して酸素ポンプ23の吸入側に連結され、酸素ポンプ23の吐出側は酸素供給管24を介して燃料電池10に連結される。酸素供給管24内には電磁弁からなる酸素供給弁25が配置される。   The oxygen supply device 20 includes an oxygen source 21 such as the atmosphere. The oxygen source 21 is connected to the suction side of the oxygen pump 23 via an oxygen circulation pipe 22, and the discharge side of the oxygen pump 23 is connected to an oxygen supply pipe 24. To the fuel cell 10. An oxygen supply valve 25 composed of an electromagnetic valve is disposed in the oxygen supply pipe 24.

水素供給装置30は水素源である水素タンク31を具備し、水素タンク31の水素放出口は水素放出管32を介して流体圧駆動式の減圧ポンプ33の吸入側に連結される。減圧ポンプ33の吐出側は水素流通管34を介して流体圧駆動式の昇圧ポンプ35の流入側に連結され、昇圧ポンプ35の吐出側は水素高圧管36を介して高圧で水素を蓄える水素バッファ37に連結され、水素バッファ37は水素供給管38を介して燃料電池10に連結される。水素放出管32内には調圧機能付きの電磁弁からなる水素放出弁39が配置され、水素高圧管36内には逆止弁40が配置され、水素供給管38内には電磁弁からなる水素供給弁41が配置される。また、水素タンク31及び水素バッファ37には水素タンク31内及び水素バッファ37内の圧力をそれぞれ検出するための圧力センサ42,43がそれぞれ取り付けられる。   The hydrogen supply device 30 includes a hydrogen tank 31 as a hydrogen source, and a hydrogen discharge port of the hydrogen tank 31 is connected to a suction side of a fluid pressure driven decompression pump 33 through a hydrogen discharge pipe 32. The discharge side of the decompression pump 33 is connected to the inflow side of a fluid pressure driven booster pump 35 via a hydrogen flow pipe 34, and the discharge side of the booster pump 35 stores a hydrogen buffer at high pressure via a hydrogen high pressure pipe 36. The hydrogen buffer 37 is connected to the fuel cell 10 through a hydrogen supply pipe 38. A hydrogen release valve 39 consisting of a solenoid valve with a pressure adjusting function is arranged in the hydrogen release pipe 32, a check valve 40 is arranged in the hydrogen high-pressure pipe 36, and an electromagnetic valve is arranged in the hydrogen supply pipe 38. A hydrogen supply valve 41 is arranged. Further, pressure sensors 42 and 43 for detecting the pressure in the hydrogen tank 31 and the hydrogen buffer 37 are attached to the hydrogen tank 31 and the hydrogen buffer 37, respectively.

水素タンク31内には水素吸蔵合金31aが収容されている。この水素吸蔵合金31aは例えばTiCrV材やTiCrMn材から構成されるが、他の材料から構成することもできる。また、水素タンク31は耐圧容器から構成される。本発明による実施例では、水素タンク31内に水素が水素吸蔵合金31aの吸蔵時平衡圧よりも高い圧力のもとであらかじめ充填されている。この場合、水素の一部は水素吸蔵合金31a内に水素化物の形で貯蔵され、残りは水素吸蔵合金31a周りの水素タンク31内部空間内に気体の形で貯蔵される。   A hydrogen storage alloy 31 a is accommodated in the hydrogen tank 31. The hydrogen storage alloy 31a is made of, for example, a TiCrV material or a TiCrMn material, but may be made of other materials. The hydrogen tank 31 is composed of a pressure vessel. In the embodiment according to the present invention, hydrogen is filled in the hydrogen tank 31 in advance under a pressure higher than the equilibrium pressure at the time of occlusion of the hydrogen occlusion alloy 31a. In this case, a part of hydrogen is stored in the form of hydride in the hydrogen storage alloy 31a, and the rest is stored in the form of gas in the internal space of the hydrogen tank 31 around the hydrogen storage alloy 31a.

減圧ポンプ33は水素タンク31内を減圧するためのものである。本発明による実施例では、減圧ポンプ33は水素タンク31内を負圧まで減圧することができる。一方、昇圧ポンプ35は水素を昇圧して水素バッファ37内に送り込むためのものである。本発明による実施例では昇圧ポンプ35は数気圧から数十気圧まで水素を昇圧することができる。   The decompression pump 33 is for decompressing the inside of the hydrogen tank 31. In the embodiment according to the present invention, the decompression pump 33 can decompress the inside of the hydrogen tank 31 to a negative pressure. On the other hand, the booster pump 35 is for boosting and feeding hydrogen into the hydrogen buffer 37. In the embodiment according to the present invention, the booster pump 35 can boost hydrogen from several atmospheres to several tens of atmospheres.

図1に示される実施例では発電システム1が電気駆動式車両50に搭載されている。この車両50は唯一の駆動源として電気モータ51を具備し、電気モータ51の出力軸52はディファレンシャルギア53を介して車軸54に連結される。この電気モータ51には発電システム1から電気エネルギが供給される。また、車両50は車両制動エネルギを回生する回生装置55を具備する。この回生装置55は例えば電気モータ51の出力軸52に取り付けられたギアポンプ56を具備し、このギアポンプ56は車両制動時又は減速時に低圧室57内の作動流体を圧縮して高圧室58内に送り込み、したがって高圧室58内には高圧の作動流体が蓄えられている。高圧室58は調圧機能付きの電磁弁からなる作動流体制御弁59,60をそれぞれ介して減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35に連結される。なお、車両50を、駆動源として電気モータ51及びエンジンを具備したいわゆるハイブリッド型車両から構成することもできる。   In the embodiment shown in FIG. 1, the power generation system 1 is mounted on an electrically driven vehicle 50. The vehicle 50 includes an electric motor 51 as a sole drive source, and an output shaft 52 of the electric motor 51 is connected to an axle 54 via a differential gear 53. Electric energy is supplied from the power generation system 1 to the electric motor 51. Further, the vehicle 50 includes a regeneration device 55 that regenerates vehicle braking energy. The regenerative device 55 includes, for example, a gear pump 56 attached to the output shaft 52 of the electric motor 51. The gear pump 56 compresses the working fluid in the low pressure chamber 57 and sends it into the high pressure chamber 58 during vehicle braking or deceleration. Therefore, a high pressure working fluid is stored in the high pressure chamber 58. The high-pressure chamber 58 is connected to the decompression pump 33 and the booster pump 35 via working fluid control valves 59 and 60 each composed of a solenoid valve with a pressure regulating function. The vehicle 50 can also be configured from a so-called hybrid vehicle including an electric motor 51 and an engine as drive sources.

電子制御ユニット70はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス71によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)72、RAM(ランダムアクセスメモリ)73、CPU(マイクロプロセッサ)74、入力ポート75及び出力ポート76を具備する。圧力センサ42,43の出力電圧はそれぞれ対応するAD変換器77を介して入力ポート75に入力される。出力ポート76は対応する駆動回路78を介して酸素ポンプ23、酸素供給弁25、水素放出弁39、水素供給弁41、作動流体制御弁59,60にそれぞれ接続され、これらは電子制御ユニット70からの信号に基づいて制御される。   The electronic control unit 70 is composed of a digital computer and includes a ROM (read only memory) 72, a RAM (random access memory) 73, a CPU (microprocessor) 74, an input port 75 and an output port 76 which are connected to each other by a bidirectional bus 71. It comprises. The output voltages of the pressure sensors 42 and 43 are input to the input port 75 via the corresponding AD converters 77, respectively. The output port 76 is connected to the oxygen pump 23, the oxygen supply valve 25, the hydrogen release valve 39, the hydrogen supply valve 41, and the working fluid control valves 59 and 60 through corresponding drive circuits 78, which are connected from the electronic control unit 70. It is controlled based on the signal.

さて、燃料電池10で発電を行うべきときには酸素供給弁24が開弁されると共に酸素ポンプ23が作動され、水素供給弁41が開弁される。その結果、酸素源21の酸素ないし空気が酸素供給管22を介して、水素バッファ37内の水素が水素供給管38を介して、それぞれ燃料電池10に供給される。   When the fuel cell 10 should generate electricity, the oxygen supply valve 24 is opened, the oxygen pump 23 is operated, and the hydrogen supply valve 41 is opened. As a result, oxygen or air from the oxygen source 21 is supplied to the fuel cell 10 via the oxygen supply pipe 22, and hydrogen in the hydrogen buffer 37 is supplied to the fuel cell 10 via the hydrogen supply pipe 38.

水素タンク31から水素を供給すべきとき、すなわち例えば水素バッファ37内の圧力が許容下限を越えて低下したときには、水素放出弁39が開弁される。その結果、水素タンク31の内部空間内に貯蔵された水素が水素タンク31から放出され、又は水素が水素吸蔵合金31aから離脱して水素タンク31から放出される。なお、水素吸蔵合金31aから水素を離脱させるために水素吸蔵合金31aを加熱する装置も設けることもできる。この放出された水素は水素放出管32、水素流通管34及び水素高圧管36内を順次流通して水素バッファ37内に充填される。この場合、減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35は作動停止されており、水素は減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35の作用を受けることなく減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35を通過する。   When hydrogen is to be supplied from the hydrogen tank 31, that is, for example, when the pressure in the hydrogen buffer 37 falls below the allowable lower limit, the hydrogen release valve 39 is opened. As a result, hydrogen stored in the internal space of the hydrogen tank 31 is released from the hydrogen tank 31, or hydrogen is released from the hydrogen storage alloy 31a and released from the hydrogen tank 31. An apparatus for heating the hydrogen storage alloy 31a may be provided in order to release hydrogen from the hydrogen storage alloy 31a. The released hydrogen is sequentially passed through the hydrogen release pipe 32, the hydrogen circulation pipe 34, and the hydrogen high-pressure pipe 36 to be filled in the hydrogen buffer 37. In this case, the decompression pump 33 and the booster pump 35 are deactivated, and hydrogen passes through the decompression pump 33 and the booster pump 35 without being affected by the decompression pump 33 and the booster pump 35.

水素タンク31からの水素放出が継続されると、図2に示されるように水素タンク31内の圧力PTが低下する。次いで、図2にXで示されるようにタンク内圧PTが許容下限PX(例えば、大気圧)を越えて低下すると、減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35が作動される。その結果、水素タンク31内が負圧PN(例えば約0.13Pa(10−3torr)程度)まで減圧され、それにより水素吸蔵合金31a内の残存水素が水素吸蔵合金31aから取り出される。この取り出された水素は次いで昇圧ポンプ35において昇圧された後に水素バッファ37に供給される。 When the hydrogen release from the hydrogen tank 31 is continued, the pressure PT in the hydrogen tank 31 decreases as shown in FIG. Next, as shown by X in FIG. 2, when the tank internal pressure PT falls below the allowable lower limit PX (for example, atmospheric pressure), the pressure reducing pump 33 and the pressure increasing pump 35 are operated. As a result, the inside of the hydrogen tank 31 is depressurized to a negative pressure PN (for example, about 0.13 Pa (10 −3 torr)), whereby residual hydrogen in the hydrogen storage alloy 31a is taken out from the hydrogen storage alloy 31a. The extracted hydrogen is then boosted by the booster pump 35 and then supplied to the hydrogen buffer 37.

次いで、水素タンク31内に水素が充填されて水素タンク内圧PTが許容下限PXよりも高くなると、減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35が作動停止される。   Next, when the hydrogen tank 31 is filled with hydrogen and the hydrogen tank internal pressure PT becomes higher than the allowable lower limit PX, the pressure reducing pump 33 and the pressure increasing pump 35 are stopped.

このように本発明による実施例では、水素吸蔵合金31aに負圧を印加して水素を取り出しているので、水素吸蔵合金31a内に吸蔵された水素を有効に利用することができる。実際、減圧ポンプ33を作動させたときに0.3から0.5wt%程度の水素を取り出すことができる。また、水素吸蔵合金31aから多量の水素が放出されて水素吸蔵合金31a内の残存水素が少なくなるので、次の水素タンク31内への水素充填時に水素吸蔵合金31a内に多量の水素を吸蔵させることができ、水素吸蔵合金31の劣化を抑制することもできる。さらに、取り出された水素を昇圧ポンプ35によって昇圧し水素バッファ37に供給しているので、水素を確実に水素バッファ37に供給することができる。   As described above, in the embodiment according to the present invention, the negative pressure is applied to the hydrogen storage alloy 31a to extract the hydrogen, so that the hydrogen stored in the hydrogen storage alloy 31a can be used effectively. Actually, when the vacuum pump 33 is operated, about 0.3 to 0.5 wt% of hydrogen can be taken out. Further, since a large amount of hydrogen is released from the hydrogen storage alloy 31a and the residual hydrogen in the hydrogen storage alloy 31a is reduced, a large amount of hydrogen is stored in the hydrogen storage alloy 31a when the hydrogen is filled in the next hydrogen tank 31. The deterioration of the hydrogen storage alloy 31 can also be suppressed. Furthermore, since the extracted hydrogen is boosted by the boost pump 35 and supplied to the hydrogen buffer 37, the hydrogen can be reliably supplied to the hydrogen buffer 37.

なお、減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35を電動式ポンプから構成することもできる。しかしながら、このようにすると、残存水素を取り出すために発電する必要があり、すなわち取り出された残存水素のすべてを車両駆動等のために利用することができない。   Note that the decompression pump 33 and the booster pump 35 may be configured by an electric pump. However, in this case, it is necessary to generate electric power in order to take out the remaining hydrogen, that is, all of the taken out remaining hydrogen cannot be used for driving the vehicle.

そこで本発明による実施例では、減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35を流体圧駆動式ポンプから構成し、残存水素を取り出すために水素を消費することがないようにしている。もっとも、減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35を、電気又は流体圧を駆動源とするポンプから構成し、流体圧のみで駆動することができないときに限り、これら減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35を電気により駆動するようにしてもよい。また、減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35のうち少なくとも一方を流体圧駆動式ポンプから構成するようにすることもできる。   Therefore, in the embodiment according to the present invention, the pressure reducing pump 33 and the pressure increasing pump 35 are constituted by fluid pressure driven pumps, so that hydrogen is not consumed in order to take out residual hydrogen. However, the decompression pump 33 and the booster pump 35 are composed of pumps that use electricity or fluid pressure as a drive source, and the decompression pump 33 and the booster pump 35 are driven by electricity only when it cannot be driven only by the fluid pressure. You may make it do. In addition, at least one of the decompression pump 33 and the booster pump 35 can be constituted by a fluid pressure driven pump.

図3は本発明による実施例の水素供給制御ルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとに実行される。   FIG. 3 shows a hydrogen supply control routine of the embodiment according to the present invention. This routine is executed at predetermined time intervals.

図3を参照すると、まずステップ100では水素タンク31から水素バッファ37に水素を供給すべきか否かが判別される。水素を供給すべきでないと判断されたときには次いでステップ101に進み、水素放出弁39が閉弁される。続くステップ102では減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35が作動停止される。これに対し、水素を供給すべきと判断されたときにはステップ100からステップ103に進み、水素放出弁39が開弁される。続くステップ104では水素タンク31内の圧力PTが許容下限PXを越えて低下したか否かが判別される。PT≧PXのときにはステップ102に進み、減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35の作動停止が継続される。これに対し、PT<PXのときにはステップ104からステップ105に進み、作動流体制御弁59,60が開弁されて減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35が作動される。   Referring to FIG. 3, first, at step 100, it is determined whether or not hydrogen should be supplied from the hydrogen tank 31 to the hydrogen buffer 37. When it is determined that hydrogen should not be supplied, the routine proceeds to step 101 where the hydrogen release valve 39 is closed. In subsequent step 102, the decompression pump 33 and the booster pump 35 are deactivated. On the other hand, when it is determined that hydrogen should be supplied, the routine proceeds from step 100 to step 103, where the hydrogen release valve 39 is opened. In the following step 104, it is determined whether or not the pressure PT in the hydrogen tank 31 has dropped below the allowable lower limit PX. When PT ≧ PX, the routine proceeds to step 102 where the operation of the pressure reducing pump 33 and the pressure increasing pump 35 is continued. On the other hand, when PT <PX, the routine proceeds from step 104 to step 105, the working fluid control valves 59, 60 are opened, and the pressure reducing pump 33 and the pressure increasing pump 35 are operated.

図4は本発明による別の実施例を示している。図4を参照すると、水素供給装置30が追加の水素タンク80を具備する。この追加の水素タンク80の水素放出口は追加の水素放出管81に連結され、追加の水素放出管81は減圧ポンプ33と昇圧ポンプ35を間の水素流通管34に連結される。また、追加の水素放出管81内には調圧機能付きの電磁弁からなる追加の水素放出弁82が配置される。図4に示される例では、追加の水素タンク80内に水素吸蔵合金が収容されていないが、追加の水素タンク80内に水素吸蔵合金を収容することもできる。   FIG. 4 shows another embodiment according to the present invention. Referring to FIG. 4, the hydrogen supply device 30 includes an additional hydrogen tank 80. The hydrogen discharge port of the additional hydrogen tank 80 is connected to an additional hydrogen discharge pipe 81, and the additional hydrogen discharge pipe 81 is connected to the hydrogen flow pipe 34 between the pressure reduction pump 33 and the pressure increase pump 35. An additional hydrogen release valve 82 made up of an electromagnetic valve with a pressure regulating function is disposed in the additional hydrogen release pipe 81. In the example shown in FIG. 4, the hydrogen storage alloy is not accommodated in the additional hydrogen tank 80, but the hydrogen storage alloy can be accommodated in the additional hydrogen tank 80.

図5に示されるように、水素タンク31内の圧力PTが許容下限PXよりも高い通常時には、上述の実施例と同様に、減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35は作動停止されている。また、このとき追加の水素放出弁82は通常は閉弁されており、したがって水素タンク31から水素放出が行われ、追加の水素タンク80からの水素放出は行われない。次いで、図5にXで示されるように水素タンク31内の圧力PTが許容下限PXを越えて低下すると、減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35が作動されると共に、追加の水素放出弁82が開弁される。その結果、水素タンク31内の水素吸蔵合金31aから残存水素が取り出され、追加の水素タンク80から水素が放出される。これら水素は次いで昇圧ポンプ35により昇圧され、水素バッファ37に供給される。   As shown in FIG. 5, at the normal time when the pressure PT in the hydrogen tank 31 is higher than the allowable lower limit PX, the decompression pump 33 and the booster pump 35 are stopped as in the above-described embodiment. At this time, the additional hydrogen release valve 82 is normally closed, so that hydrogen is released from the hydrogen tank 31 and hydrogen is not released from the additional hydrogen tank 80. Next, as indicated by X in FIG. 5, when the pressure PT in the hydrogen tank 31 falls below the allowable lower limit PX, the pressure reducing pump 33 and the pressure increasing pump 35 are operated, and the additional hydrogen release valve 82 is opened. Is done. As a result, residual hydrogen is taken out from the hydrogen storage alloy 31 a in the hydrogen tank 31, and hydrogen is released from the additional hydrogen tank 80. These hydrogens are then boosted by a booster pump 35 and supplied to a hydrogen buffer 37.

次いで、水素タンク31内に水素が充填されて水素タンク内圧PTが許容下限PXよりも高くなると、減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35が作動停止され、追加の水素放出弁82が閉弁される。   Next, when the hydrogen tank 31 is filled with hydrogen and the hydrogen tank internal pressure PT becomes higher than the allowable lower limit PX, the decompression pump 33 and the boost pump 35 are deactivated, and the additional hydrogen release valve 82 is closed.

減圧ポンプ33によって水素吸蔵合金31aから残存水素を取り出せるといっても、この取り出された水素の総量は車両を一定距離だけ走行させるのには十分でないおそれがある。そこで本発明による別の実施例では、追加の水素タンク80を設け、減圧ポンプ33によって水素吸蔵合金31aから残存水素を取り出すときにはこの追加の水素タンク80からも水素を追加的に供給するようにしている。このようにすると、車両が例えば水素スタンドまで確実に走行することが可能となる。   Even though the decompression pump 33 can extract the residual hydrogen from the hydrogen storage alloy 31a, the total amount of the extracted hydrogen may not be sufficient for the vehicle to travel a certain distance. Therefore, in another embodiment according to the present invention, an additional hydrogen tank 80 is provided, and when the residual hydrogen is taken out from the hydrogen storage alloy 31a by the decompression pump 33, hydrogen is additionally supplied from the additional hydrogen tank 80. Yes. If it does in this way, it will become possible for a vehicle to run reliably to a hydrogen stand, for example.

図6は本発明による別の実施例の水素供給制御ルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとに実行される。   FIG. 6 shows a hydrogen supply control routine of another embodiment according to the present invention. This routine is executed at predetermined time intervals.

図6を参照すると、まずステップ200では水素タンク31から水素バッファ37に水素を供給すべきか否かが判別される。水素を供給すべきでないと判断されたときには次いでステップ201に進み、水素放出弁39及び追加の水素放出弁82が閉弁される。続くステップ202では減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35が作動停止される。これに対し、水素を供給すべきと判断されたときにはステップ200からステップ203に進み、水素放出弁39が開弁される。続くステップ204では水素タンク31内の圧力PTが許容下限PXを越えて低下したか否かが判別される。PT≧PXのときにはステップ202に進み、減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35の作動停止が継続される。これに対し、PT<PXのときにはステップ204からステップ205に進み、作動流体制御弁59,60が開弁されて減圧ポンプ33及び昇圧ポンプ35が作動されると共に、追加の水素放出弁82が開弁される。   Referring to FIG. 6, first, at step 200, it is judged if hydrogen should be supplied from the hydrogen tank 31 to the hydrogen buffer 37. When it is determined that hydrogen should not be supplied, the routine proceeds to step 201 where the hydrogen release valve 39 and the additional hydrogen release valve 82 are closed. In the subsequent step 202, the decompression pump 33 and the booster pump 35 are deactivated. On the other hand, when it is determined that hydrogen should be supplied, the routine proceeds from step 200 to step 203, where the hydrogen release valve 39 is opened. In the next step 204, it is determined whether or not the pressure PT in the hydrogen tank 31 has dropped below the allowable lower limit PX. When PT ≧ PX, the routine proceeds to step 202 where the operation of the pressure reducing pump 33 and the pressure increasing pump 35 is continued. On the other hand, when PT <PX, the routine proceeds from step 204 to step 205, where the working fluid control valves 59, 60 are opened to operate the decompression pump 33 and the boost pump 35, and the additional hydrogen release valve 82 is opened. To be spoken.

これまで述べてきた各実施例では、減圧ポンプ33が作動開始されるのと同時に昇圧ポンプ35も作動開始される。しかしながら、例えば図7に示されるように、水素タンク31内の圧力PTが許容下限PXよりも高く設定された設定圧力PYを越えて低下したときに昇圧ポンプ35のみを作動開始し、次いで水素タンク31内の圧力PTが許容下限PXを越えて低下したときに減圧ポンプ33を作動開始するようにしてもよい。   In each of the embodiments described so far, the pressure increasing pump 35 is also started at the same time when the pressure reducing pump 33 is started. However, for example, as shown in FIG. 7, when the pressure PT in the hydrogen tank 31 falls below a set pressure PY set higher than the allowable lower limit PX, only the booster pump 35 is started, and then the hydrogen tank The pressure reducing pump 33 may be started to operate when the pressure PT within 31 falls below the allowable lower limit PX.

本発明による実施例の発電システムの全体図である。1 is an overall view of a power generation system according to an embodiment of the present invention. 本発明による実施例を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the Example by this invention. 本発明による実施例の水素供給制御ルーチンを実行するためのフローチャートである。It is a flowchart for performing the hydrogen supply control routine of the Example by this invention. 本発明による別の実施例の発電システムの全体図である。It is a general view of the electric power generation system of another Example by this invention. 本発明による別の実施例を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining another Example by this invention. 本発明による別の実施例の水素供給制御ルーチンを実行するためのフローチャートである。It is a flowchart for performing the hydrogen supply control routine of another Example by this invention. 本発明によるさらに別の実施例を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining another Example by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 発電システム
10 燃料電池
30 水素供給装置
31 水素タンク
31a 水素吸蔵合金
33 減圧ポンプ
35 昇圧ポンプ
37 水素バッファ
50 電気駆動式車両
55 回生装置
80 追加の水素タンク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generation system 10 Fuel cell 30 Hydrogen supply apparatus 31 Hydrogen tank 31a Hydrogen storage alloy 33 Pressure reduction pump 35 Pressure increase pump 37 Hydrogen buffer 50 Electric drive vehicle 55 Regenerative apparatus 80 Additional hydrogen tank

Claims (8)

水素があらかじめ吸蔵されている水素吸蔵合金を収容した水素タンクを具備し、該水素吸蔵合金から水素を放出させると共に該放出された水素を供給先に供給するようにした水素供給装置において、減圧ポンプを具備し、水素タンク内の圧力が許容下限を越えて低くなったか否かを判断し、水素タンク内の圧力が許容下限を越えて低くなったときには、該減圧ポンプにより水素タンク内を減圧して水素吸蔵合金内の残存水素を取り出すと共に該取り出された残存水素を供給先に供給するようにした水素供給装置。   In a hydrogen supply apparatus comprising a hydrogen tank containing a hydrogen storage alloy in which hydrogen has been stored in advance, and discharging hydrogen from the hydrogen storage alloy and supplying the released hydrogen to a supply destination, a decompression pump It is determined whether or not the pressure in the hydrogen tank has dropped below the allowable lower limit, and when the pressure in the hydrogen tank has dropped below the allowable lower limit, the pressure in the hydrogen tank is reduced by the vacuum pump. A hydrogen supply device that extracts residual hydrogen from the hydrogen storage alloy and supplies the extracted residual hydrogen to a supply destination. 前記減圧ポンプにより水素タンク内を負圧まで減圧するようにした請求項1に記載の水素供給装置。   The hydrogen supply device according to claim 1, wherein the pressure inside the hydrogen tank is reduced to a negative pressure by the pressure reducing pump. 前記取り出された残存水素を昇圧して前記供給先に供給する昇圧ポンプをさらに具備した請求項1又は2に記載の水素供給装置。   The hydrogen supply apparatus according to claim 1, further comprising a booster pump that boosts the extracted residual hydrogen and supplies the boosted residual hydrogen to the supply destination. 前記水素タンクと前記供給先との間に配置されて水素を一時的に蓄える水素バッファをさらに具備した請求項1から3までのいずれか一項に記載の水素供給装置。   The hydrogen supply apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a hydrogen buffer that is disposed between the hydrogen tank and the supply destination and temporarily stores hydrogen. 水素を貯蔵した追加の水素タンクをさらに具備し、前記水素タンク内の圧力が許容下限を越えて低くなったときには、該追加の水素タンク内の水素を前記水素タンクから取り出された残存水素と共に供給先に供給するようにした請求項1から4までのいずれか一項に記載の水素供給装置。   An additional hydrogen tank storing hydrogen is further provided, and when the pressure in the hydrogen tank becomes lower than an allowable lower limit, the hydrogen in the additional hydrogen tank is supplied together with the remaining hydrogen taken out from the hydrogen tank. The hydrogen supply apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrogen supply apparatus is supplied first. 車両制動エネルギを回生する回生装置を備えた車両に前記水素供給装置が設けられており、該回生装置により回生されたエネルギでもって前記減圧ポンプを駆動するようにした請求項1から5までのいずれか一項に記載の水素供給装置。   6. The vehicle according to claim 1, wherein the hydrogen supply device is provided in a vehicle provided with a regenerative device for regenerating vehicle braking energy, and the decompression pump is driven by the energy regenerated by the regenerative device. The hydrogen supply device according to claim 1. 前記取り出された残存水素を昇圧して前記供給先に供給する昇圧ポンプをさらに具備し、前記減圧ポンプ及び該昇圧ポンプのうち少なくとも一方を前記回生装置により回生されたエネルギでもって駆動するようにした請求項6に記載の水素供給装置。   The apparatus further comprises a booster pump that boosts the extracted residual hydrogen and supplies the boosted hydrogen to the supply destination, and drives at least one of the decompression pump and the booster pump with energy regenerated by the regeneration device. The hydrogen supply device according to claim 6. 前記供給先が燃料電池である請求項1から7までのいずれか一項に記載の水素供給装置。   The hydrogen supply apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the supply destination is a fuel cell.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017538905A (en) * 2014-12-19 2017-12-28 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ Metal hydride hydrogen storage tank with multiple stacked tiers
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