JP2008298103A - 制御装置、燃料ガス供給システム、及び燃料ガス容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料ガス容器に設けられたバルブ機器類（燃料ガス放出調整手段）等のシール
部分の劣化防止効果を高めることのできる燃料ガス容器の切り替え制御を行うことができ
、燃料ガスを供給するシステムの安全性を一層高めることができる制御装置を提供するこ
と。
【解決手段】 複数の水素ガス容器１１〜１４と、水素ガス容器１１〜１４から供給され
る水素ガスを消費する燃料電池６０と、水素ガス容器１１〜１４毎に設けられ水素ガス容
器内の温度を検出する温度センサ１８とを含む燃料電池システム１の水素ガス供給を制御
する制御装置（制御部７０）であって、水素ガスが放出されている水素ガス容器内の温度
センサ１８で検出された温度の変化に基づいて、燃料電池６０へ水素ガスを供給する水素
ガス容器を順次切り替える制御を行う水素ガス容器切替制御手段を装備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、制御装置、燃料ガス供給システム、及び燃料ガス容器に関し、より詳細には
、複数の燃料ガス容器と、これら燃料ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消
費機器とを含むシステムの燃料ガス供給を制御する制御装置、燃料ガス供給システム、及
び燃料ガス容器に関する。

従来、燃料ガスが圧縮充填された複数の燃料ガス容器と、これら燃料ガス容器から供給
される燃料ガスを消費するガス消費機器とを含む燃料ガス供給システムには、例えば、水
素ガスが圧縮充填された燃料ガス容器と、水素ガスを消費する燃料電池とを備え、水素ガ
スと酸素を含む空気との反応で電力を発生させる燃料電池システムが知られている。例え
ば、車両等に搭載される燃料電池システムでは、多量の燃料ガスを貯留するために、複数
本の燃料ガス容器（高圧水素ガスタンク）が並列に接続されたシステムが採用されている
（例えば、下記の特許文献１参照）。

このような燃料電池システムでは、燃料電池等、システムを構成するデバイスの破損を
防止するため、燃料ガス容器から放出される燃料ガスを減圧して下流の機器に供給してお
り、例えば、燃料ガス容器に減圧弁（レギュレータ）を設け、該減圧弁で大きく減圧した
燃料ガスを下流の機器へ供給するようになっている。

こうした複数の各燃料ガス容器に減圧弁が設けられたシステムでは、各燃料ガス容器か
らの燃料ガスの放出量を均等に調整することが難しく、各燃料ガス容器に設けた減圧弁の
設定値のバラツキによって、特定の燃料ガス容器のみから燃料ガスが多量に放出されてし
まう現象が発生し、該放出により容器内の圧力が急激に低下して温度低下が起こり、減圧
弁等の急激な温度低下（凍結現象）によって、減圧弁等のシール部のシール力が低下して
しまう虞があった。

このような問題を解決するため、従来は、複数の燃料ガス容器のうちの１本の燃料ガス
容器から所定圧力分（例えば３Ｍｐａ）の燃料ガスを放出した後、次の燃料ガス容器から
の放出に順次切り替える個別制御、すなわち、各燃料ガス容器内の圧力を監視しながら、
燃料ガスを放出する燃料ガス容器を順次切り替える制御を行うようになっていた。

しかしながら、燃料ガス容器内の圧力を監視しながら、燃料ガスを放出する燃料ガス容
器を順次切り替える制御を行う場合であっても、低温環境下では、所定圧力分の燃料ガス
を放出した後の温度が、燃料ガス容器に設けたバルブ機器等のシール部が凍結してしまう
温度以下となる場合もあり、このような状況が多発すれば、上記と同様に燃料ガス容器の
シール部の劣化が進み、バルブ機器等の機能が損なわれる虞があるという課題が依然とし
て残っていた。
特開２００２−３７０５５０号公報

課題を解決するための手段及びその効果

本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、燃料ガス容器に設けたバルブ機器（燃
料ガス放出調整手段）等のシール部の劣化防止効果を高めることのできる燃料ガス容器の
切り替え制御を行うことができ、燃料ガスを供給するシステムの安全性を一層高めること
ができる制御装置、燃料ガス供給システム、及び燃料ガス容器を提供することを目的とし
ている。

上記目的を達成するために本発明に係る制御装置（１）は、複数の燃料ガス容器と、こ
れら燃料ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消費機器と、前記燃料ガス容器
毎に設けられ該燃料ガス容器内の温度を検出する温度検出手段とを含むシステムの燃料ガ
ス供給を制御する制御装置であって、燃料ガスが放出されている燃料ガス容器内の前記温
度検出手段で検出された温度の変化に基づいて、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する
燃料ガス容器を順次切り替える制御を行う燃料ガス容器切替制御手段を備えていることを
特徴としている。

上記制御装置（１）によれば、燃料ガスが放出されている燃料ガス容器内の前記温度検
出手段で検出された温度の変化に基づいて、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料
ガス容器を順次切り替える制御が行われるので、例えば、燃料ガス放出時における燃料ガ
ス容器内の温度が所定温度（但し、容器のシール部が凍結しない温度）に低下した場合に
、燃料ガスを放出する燃料ガス容器を次の燃料ガス容器に切り替えることができる。また
、前記燃料ガス容器内の温度を検出することで、容器のシール部が凍結することのない適
切な切り替え制御を行うことができ、温度低下に起因する容器シール部の劣化を防止する
効果を高め、システムの安全性を高めることができる。

また本発明に係る制御装置（２）は、上記制御装置（１）において、前記燃料ガス容器
の切替タイミングを判定するための外気温度に応じた温度変化量を設定する温度変化量設
定手段を備え、前記燃料ガス容器切替制御手段が、燃料ガスが放出されている燃料ガス容
器内の前記温度検出手段で検出された温度の変化が、前記判定温度変化量設定手段で設定
された温度変化量に達した場合に、次の燃料ガス容器からの放出に切り替える制御を行う
ものであることを特徴としている。

上記制御装置（２）によれば、前記温度変化量設定手段によって、前記燃料ガス容器の
切替タイミングを判定するための外気温度に応じた温度変化量が設定される。例えば、外
気温度が低くなるほど前記温度変化量が小さくなるように設定された外気温度と温度変化
量との関係が記憶されたマップを用いて、外気温度に応じた温度変化量を設定することが
できる。また、前記燃料ガス容器切替制御手段によって、燃料ガスが放出されている燃料
ガス容器内の前記温度検出手段で検出された温度の変化が、前記温度変化量設定手段で設
定された温度変化量に達した場合に、次の燃料ガス容器からの放出に切り替える制御が行
われる。したがって、外気温度に応じて前記燃料ガス容器の切り替えタイミングを調整す
ることができ、外気温度が低い場合には、温度変化量を小さくして、燃料ガスを放出する
燃料ガス容器を切り替えることにより、温度低下に起因する容器のシール部の劣化を防止
する効果を一層高めることができ、システムの安全性をさらに高めることができる。

また本発明に係る制御装置（３）は、上記制御装置（１）又は（２）において、前記温
度検出手段が、前記各燃料ガス容器内に設けられた燃料ガス放出調整手段の温度を検出す
るものであることを特徴としている。

上記制御装置（３）によれば、前記各燃料ガス容器内に設けられた前記燃料ガス放出調
整手段の温度を直接検出することができ、シール部付近の温度を精度よく検出することが
でき、シール部が凍結することのない適切な切り替え制御を行うことができ、温度低下に
起因する燃料ガス放出調整手段の劣化を防止する効果を高め、システムの安全性を高める
ことができる。

また本発明に係る制御装置（４）は、複数の燃料ガス容器と、これら燃料ガス容器から
供給される燃料ガスを消費するガス消費機器と、前記燃料ガス容器毎に設けられ該燃料ガ
ス容器の出口付近の配管内の温度を検出する温度検出手段とを含むシステムの燃料ガス供
給を制御する制御装置であって、燃料ガスが放出されている燃料ガス容器の出口付近の配
管に設けられた前記温度検出手段で検出された温度の変化に基づいて、前記ガス消費機器
へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御を行う燃料ガス容器切替制御手
段を備えていることを特徴としている。

上記制御装置（４）によれば、燃料ガスが放出されている燃料ガス容器の出口付近の配
管に設けられた前記温度検出手段で検出された温度の変化に基づいて、前記ガス消費機器
へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御が行われるので、例えば、前記
温度検出手段で検出された燃料ガス放出時における配管内温度が所定温度（但し、容器の
シール部が凍結しない温度）に低下した場合に、燃料ガスを放出する燃料ガス容器を次の
燃料ガス容器に切り替えることができ、容器のシール部が凍結することのない適切な切り
替え制御を行うことができ、温度低下に起因する容器のシール部の劣化を防止する効果を
高めることができ、システムの安全性を高めることができる。

また本発明に係る制御装置（５）は、上記制御装置（４）において、前記燃料ガス容器
の切替タイミングを判定するための外気温度に応じた温度変化量を設定する温度変化量設
定手段を備え、前記燃料ガス容器切替制御手段が、燃料ガスが放出されている燃料ガス容
器の出口付近の配管に設けられた前記温度検出手段で検出された温度の変化が、前記温度
変化量設定手段で設定された温度変化量に達した場合に、次の燃料ガス容器からの放出に
切り替える制御を行うものであることを特徴としている。

上記制御装置（５）によれば、前記温度変化量設定手段によって、前記燃料ガス容器の
切替タイミングを判定するための外気温度に応じた温度変化量が設定される。例えば、外
気温度が低くなるほど前記温度変化量が小さくなるように設定された外気温度と温度変化
量との関係が記憶されたマップを用いて、外気温度に応じた温度変化量を設定することが
できる。また、前記燃料ガス容器切替制御手段によって、燃料ガスが放出されている燃料
ガス容器の出口付近の配管に設けられた前記温度検出手段で検出された温度の変化が、前
記温度変化量設定手段で設定された温度変化量に達した場合に、次の燃料ガス容器からの
放出に切り替える制御が行われる。したがって、外気温度に応じて前記燃料ガス容器の切
り替えタイミングを調整することができ、外気温度が低い場合には、温度変化量を小さく
して、燃料ガスを放出する燃料ガス容器を切り替えることにより、温度低下に起因する容
器のシール部の劣化を防止する効果を一層高めることができ、システムの安全性をさらに
高めることができる。

また本発明に係る制御装置（６）は、複数の燃料ガス容器と、これら燃料ガス容器から
供給される燃料ガスを消費するガス消費機器と、前記燃料ガス容器毎に設けられ該燃料ガ
ス容器から放出される燃料ガスの流量を検出する流量検出手段とを含むシステムの燃料ガ
ス供給を制御する制御装置であって、燃料ガスが放出されている燃料ガス容器の出口付近
の配管に設けられた前記流量検出手段で検出されたガス流量に基づいて、前記ガス消費機
器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御を行う燃料ガス容器切替制御
手段を備えていることを特徴としている。

上記制御装置（６）によれば、前記流量検出手段で検出された燃料ガス放出時のガス流
量（積算流量）に基づいて、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次
切り替える制御が行われるので、例えば、燃料ガス放出時における前記流量検出手段で検
出されたガス流量が所定流量（但し、容器のシール部が凍結することのないガス流量）に
達した場合に、燃料ガスを放出する燃料ガス容器を次の燃料ガス容器に切り替えることが
でき、容器のシール部が凍結することのない適切な切り替え制御を行うことができ、温度
低下に起因する容器シール部の劣化を防止する効果を高めることができ、システムの安全
性を高めることができる。

また本発明に係る制御装置（７）は、複数の燃料ガス容器と、これら燃料ガス容器から
供給される燃料ガスを消費するガス消費機器とを含むシステムの燃料ガス供給を制御する
制御装置であって、前記ガス消費機器における燃料ガスの消費量を前記システムの使用電
力に基づいて算出する燃料ガス消費量算出手段と、該燃料ガス消費量算出手段により算出
された燃料ガス消費量に基づいて、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器
を順次切り替える制御を行う燃料ガス容器切替制御手段とを備えていることを特徴として
いる。

上記制御装置（７）によれば、前記燃料ガス消費量算出手段によって、前記ガス消費機
器における燃料ガスの消費量が前記システムの使用電力に基づいて算出され、前記燃料ガ
ス容器切替制御手段によって、前記算出された燃料ガス消費量に基づいて、前記ガス消費
機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御が行われる。したがって、
前記燃料ガス消費量算出手段により算出された燃料ガス消費量が、所定のガス消費量（但
し、容器のシール部が凍結することのないガス消費量）に達した場合に、燃料ガスを放出
する燃料ガス容器を次の燃料ガス容器に切り替えることができ、容器のシール部が凍結す
ることのない適切な切り替え制御を行うことができ、温度低下に起因する燃料ガス放出調
整手段の劣化を防止する効果を高めることができ、システムの安全性を高めることができ
る。

また本発明に係る制御装置（８）は、上記制御装置（１）〜（７）のいずれかにおいて
、前記燃料ガス容器が、水素ガスが圧縮充填される容器であり、前記ガス消費機器が、水
素ガスを消費する燃料電池である燃料電池システムの燃料ガス供給を制御することを特徴
としている。

上記制御装置（８）によれば、前記燃料ガス容器が、水素ガスが圧縮充填される容器で
あり、前記ガス消費機器が、水素ガスを消費する燃料電池であるので、上記制御装置（１
）〜（７）の効果を燃料電池システムで得ることができ、燃料電池システムの安全性を向
上させることができる。

また本発明に係る燃料ガス供給システム（１）は、複数の燃料ガス容器と、これら燃料
ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消費機器と、前記燃料ガス容器毎に設け
られ該燃料ガス容器内の温度を検出する温度検出手段と、前記ガス消費機器へ燃料ガスを
供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御を行う燃料ガス容器切替制御手段とを備え、
該燃料ガス容器切替制御手段が、燃料ガスが放出されている燃料ガス容器内の前記温度検
出手段で検出された温度の変化に基づいて、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料
ガス容器を切り替える制御を行うものであることを特徴としている。

上記燃料ガス供給システム（１）によれば、上記制御装置（１）と略同様の効果を得る
ことができ、容器のシール部が凍結することのない温度で燃料ガス容器の適切な切り替え
制御を行うことができ、より安全性が高められた燃料ガス供給システムを提供することが
できる。

また本発明に係る燃料ガス供給システム（２）は、上記燃料ガス供給システム（１）に
おいて、外気温度を検出する外気温検出手段と、該外気温検出手段で検出された外気温度
に応じて、前記燃料ガス容器の切替タイミングを判定するための温度変化量を設定する温
度変化量設定手段とを備え、前記燃料ガス容器切替制御手段が、燃料ガスが放出されてい
る燃料ガス容器内の前記温度検出手段で検出された温度の変化が、前記温度変化量設定手
段で設定された温度変化量に達した場合に、次の燃料ガス容器からの放出に切り替える制
御を行うものであることを特徴としている。

上記燃料ガス供給システム（２）によれば、上記制御装置（２）と略同様の効果を得る
ことができ、外気温度に応じて前記燃料ガス容器の切り替えタイミングを調整することが
でき、より一層安全性が高められた燃料ガス供給システムを提供することができる。

また本発明に係る燃料ガス供給システム（３）は、上記燃料ガス供給システム（１）又
は（２）において、前記温度検出手段が、前記各燃料ガス容器内に設けられた燃料ガス放
出調整手段の温度を検出するものであることを特徴としている。

上記燃料ガス供給システム（３）によれば、上記制御装置（３）と略同様の効果を得る
ことができ、すなわち、前記各燃料ガス容器内に設けられた前記燃料ガス放出調整手段の
温度、つまり低温による損傷を受けやすいシール部付近の温度を精度よく検出することが
でき、シール部が凍結することのない燃料ガス容器の適切な切り替え制御を行うことがで
き、より一層安全性が高められた燃料ガス供給システムを提供することができる。

また本発明に係る燃料ガス供給システム（４）は、複数の燃料ガス容器と、これら燃料
ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消費機器と、前記燃料ガス容器毎に設け
られ該燃料ガス容器の出口付近の配管内の温度を検出する温度検出手段と、前記ガス消費
機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御を行う燃料ガス容器切替制
御手段とを備え、前記燃料ガス容器切替制御手段が、燃料ガスが放出されている燃料ガス
容器の出口付近の配管に設けられた前記温度検出手段で検出された温度の変化に基づいて
、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を切り替える制御を行うものであ
ることを特徴としている。

上記燃料ガス供給システム（４）によれば、上記制御装置（４）と略同様の効果を得る
ことができ、容器のシール部が凍結することのない温度で燃料ガス容器の適切な切り替え
制御を行うことができ、より安全性が高められた燃料ガス供給システムを提供することが
できる。

また本発明に係る燃料ガス供給システム（５）は、上記燃料ガス供給システム（４）に
おいて、外気温度を検出する外気温検出手段と、該外気温検出手段で検出された外気温度
に応じて、前記燃料ガス容器の切替タイミングを判定するための温度変化量を設定する温
度変化量設定手段とを備え、前記燃料ガス容器切替制御手段が、燃料ガスが放出されてい
る燃料ガス容器の出口付近の配管に設けられた前記温度検出手段で検出された温度の変化
が、前記温度変化量設定手段で設定された温度変化量に達した場合に、次の燃料ガス容器
からの放出に切り替える制御を行うものであることを特徴としている。

上記燃料ガス供給システム（５）によれば、上記制御装置（５）と略同様の効果を得る
ことができ、外気温度に応じて前記燃料ガス容器の切り替えタイミングを調整することが
でき、より一層安全性が高められた燃料ガス供給システムを提供することができる。

また本発明に係る燃料ガス供給システム（６）は、複数の燃料ガス容器と、これら燃料
ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消費機器と、前記燃料ガス容器毎に設け
られ該燃料ガス容器から放出される燃料ガスの流量を検出する流量検出手段と、前記ガス
消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御を行う燃料ガス容器切
替制御手段とを備え、前記燃料ガス容器切替制御手段が、燃料ガスが放出されている燃料
ガス容器の出口付近の配管に設けられた前記流量検出手段で検出されたガス流量に基づい
て、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を切り替える制御を行うもので
あることを特徴としている。

上記燃料ガス供給システム（６）によれば、上記制御装置（６）と略同様の効果を得る
ことができ、容器のシール部が凍結することのないガス流量で燃料ガス容器の適切な切り
替え制御を行うことができ、より安全性が高められた燃料ガス供給システムを提供するこ
とができる。

また本発明に係る燃料ガス供給システム（７）は、複数の燃料ガス容器と、これら燃料
ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消費機器と、該ガス消費機器における燃
料ガスの消費量をシステムの使用電力に基づいて算出する燃料ガス消費量算出手段と、該
燃料ガス消費量算出手段により算出された燃料ガス消費量に基づいて、前記ガス消費機器
へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御を行う燃料ガス容器切替制御手
段とを備えていることを特徴としている。

上記燃料ガス供給システム（７）によれば、上記制御装置（７）と略同様の効果を得る
ことができ、容器のシール部が凍結することのない燃料ガス消費量で燃料ガス容器の適切
な切り替え制御を行うことができ、より安全性が高められた燃料ガス供給システムを提供
することができる。

また本発明に係る燃料ガス供給システム（８）は、上記燃料ガス供給システム（１）〜
（７）のいずれかにおいて、前記燃料ガス容器が、水素ガスが圧縮充填される容器であり
、前記ガス消費機器が、水素ガスを消費する燃料電池であることを特徴としている。

上記燃料ガス供給システム（８）によれば、上記燃料ガス供給システム（１）〜（７）
の効果を燃料電池システムで得ることができ、該燃料電池システムの安全性を向上させる
ことができる。

また本発明に係る燃料ガス容器（１）は、上記制御装置（１）〜（３）のいずれかによ
って燃料ガスの放出が制御される燃料ガス容器であって、燃料ガスが圧縮充填される燃料
ガス容器本体と、該燃料ガス容器本体内に設けられた燃料ガス放出調整手段と、燃料ガス
の放出時における前記燃料ガス放出調整手段の温度の変化を検出可能な温度検出手段とを
備えていることを特徴としている。
上記燃料ガス容器（１）によれば、燃料ガスの放出時における前記燃料ガス放出調整手
段の温度の変化に基づく切り替え制御可能な燃料ガス容器とすることができ、温度低下に
起因する容器シール部の劣化防止効果の高い燃料ガス容器とすることができる。

また本発明に係る燃料ガス容器（２）は、上記燃料ガス容器（１）において、前記燃料
ガス容器本体が、水素ガスが圧縮充填される容器であることを特徴としている。
上記燃料ガス容器（２）によれば、前記燃料ガス容器本体が、水素ガスが圧縮充填され
る容器であるので、燃料ガス容器を燃料電池システムに適用することができ、該燃料電池
システムの安全性を高めることができる。

以下、本発明に係る制御装置、燃料ガス供給システム、及び燃料ガス容器の実施の形態
を図面に基づいて説明する。なお本実施の形態では、本発明に係る制御装置、燃料ガス供
給システム、及び燃料ガス容器を車両の燃料電池システムに適用した場合について説明す
る。

図１は、実施の形態（１）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。燃料
電池システム１は、水素ガスが圧縮充填された複数本（この場合４本）の水素ガス容器１
１〜１４が並列に接続されたタンク装置１０と、タンク装置１０から放出された水素ガス
をシステム内で流通させるための水素ガス流路３０と、各水素ガス容器１１〜１４に水素
ガスを充填するための充填流路４０と、酸素を含んだ酸化ガス（例えば、空気）を流通さ
せるための酸化ガス流路５０と、水素ガス流路３０及び酸化ガス流路５０を介して供給さ
れた水素ガス及び酸素との電気化学反応により発電して電力を発生する燃料電池６０と、
燃料電池システム１の各部を制御する制御部７０とを含んで構成されている。

タンク装置１０は、高圧の水素ガスが充填された４本の水素ガス容器１１〜１４を含ん
で構成されている。各水素ガス容器１１〜１４は、高耐圧、耐腐食性を合わせ持つ、例え
ば、ＣＦＲＰ等で補強された略円筒状容器で構成されている。各水素ガス容器１１〜１４
内の放出口近傍には、燃料ガス放出調整手段として、レギュレータ１５とシャットバルブ
１６とが配設されており、また、各水素ガス容器１１〜１４内の充填口近傍には、レギュ
レータ１７が配設されている。

各水素ガス容器１１〜１４内のシャットバルブ１６は、その内部の流路を開閉する弁（
電磁弁）を備えており、制御部７０からの開弁指令や閉弁指令に基づいて電気的に弁の開
閉（遮断）が行われ、容器からの水素ガスの放出が調整されるようになっている。

各水素ガス容器１１〜１４内のレギュレータ１５は、シャットバルブ１６の上流側に配
置されており、容器内の高圧の水素ガスを低圧に減圧して、シャットバルブ１６を介して
放出口から放出するためのものである。なお、レギュレータ１５は、出力する圧力を所定
の値に設定する調整（減圧）機構を備えており、高圧ガス容器内への収納に適したレギュ
レータが採用され得る。

また、レギュレータ１５、１７及びシャットバルブ１６には、接触式の温度センサ１８
がそれぞれ設けられており、システム作動時（水素ガス放出時）のレギュレータ１５、１
７やシャットバルブ１６の温度を直接検出し、これらの温度検出信号が制御部７０へ出力
されるように、各温度センサ１８と制御部７０とが電気的に接続されている。また、各水
素ガス容器１１〜１４内には圧力センサ１９が配設されており、圧力センサ１９で検出さ
れた容器内のガス圧力を示す圧力検出信号が制御部７０へ出力されるように、各圧力セン
サ１９と制御部７０とが電気的に接続されている。なお、圧力センサには、高圧ガス容器
内への収納に適した圧力計などが採用され得る。

水素ガス流路３０は、各水素ガス容器１１〜１４の放出口から燃料電池６０の供給口に
至る供給配管３１と、燃料電池６０の排出口から循環ポンプ３２を介して供給配管３１に
連結された循環配管３３とを含んで構成されている。充填流路４０には、車両の側面等に
設けられた水素ガス充填ポート４１と、各水素ガス容器１１〜１４の充填口に設けられた
手動弁及び逆止弁（いずれも図示せず）とを連結する充填配管４２を含んで構成されてい
る。

酸化ガス流路５０は、燃料電池６０に酸化ガス（空気）を供給するための供給配管５１
と、燃料電池６０から排出された酸素オフガスを排出するための排出配管５２とを含んで
構成されている。なお供給配管５１には、エアクリーナ５３と、コンプレッサ５４と、加
湿器５５とが介装されている。

燃料電池６０は、水素を含んだ水素ガスと、酸素を含んだ酸化ガス（空気）との供給を
受けて、水素極と酸素極において、電気化学反応を起こし、電力を発生させるものである
。燃料電池６０は、複数の単セルが積層されたスタック構造となっており、１つの単セル
は、電解質膜（図示せず）と、それを両側から挟み込む拡散電極である水素極及び酸素極
（いずれも図示せず）と、さらにそれらを両側から挟み込む２枚のセパレータ（図示せず
）とを含んで構成されている。なお、燃料電池６０には、固体高分子型燃料電池の他、リ
ン酸型、アルカリ型などの種々の燃料電池を採用することが可能である。

燃料電池６０を車両の動力源として用いる場合、燃料電池６０で発生した電力は、イン
バータ６１等に出力され、車両用の駆動モータ６２の駆動に使用される。また、走行に必
要な電力が発電量に対して少ない場合には、余剰分をＤＣ／ＤＣコンバータ６３等を介し
て蓄電池６４に蓄電し、急加速時など、必要な電力が大きい場合に、その不足分を蓄電池
６４から補うことができるようになっている。

制御部７０は、システム内の図示してない各種センサからの信号を取り込み、水素ガス
流路３０や酸化ガス流路５０に設けられた図示していないシャットバルブの開閉制御、循
環ポンプ３２、コンプレッサ５４、インバータ６１、駆動用モータ６２等の動作を制御す
る機能を有しており、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ（いずれも図示せず）を含んで構成されて
いる。

また、制御部７０は、燃料電池６０へ水素ガスを供給する水素ガス容器１１〜１４を順
次切り替える制御を行う機能も有しており、燃料電池システム１の運転の際、各水素ガス
容器１１〜１４のシャットバルブ１６が順番に開閉制御される。例えば、水素ガス容器１
１内のシャットバルブ１６を開く指令を出し（他の水素ガス容器１２〜１４内のシャット
バルブ１６は閉状態）、該指令に伴いシャットバルブ１６が開弁されると、水素ガス容器
１１内のレギュレータ１５に高圧の水素ガスが供給され、レギュレータ１５で高圧の水素
ガスが設定された所定の圧力まで減圧され、減圧された水素ガスが開弁状態のシャットバ
ルブ１６を通って水素ガス容器１１の放出口から放出される。

また、水素ガス容器１１内の各温度センサ１８からの温度検出信号が制御部７０に入力
され、制御部７０では、各温度センサ１８で検出された温度が、切替判定温度Ｔ_aまで低
下したか否かを判断し、切替判定温度Ｔ_aまで低下した場合に、水素ガス容器１１内のシ
ャットバルブ１６を閉じる閉弁指令を出力するとともに、次の水素ガス容器１２内のシャ
ットバルブ１６を開く開弁指令を出力し、以下、同様な制御を繰り返して、燃料電池６０
へ水素ガスを供給する水素ガス容器１１〜１４を順次切り替える制御を行うようになって
いる。なお、切替判定温度Ｔ_aは、レギュレータ１５、１７やシャットバルブ１６のシー
ル部が凍結する温度よりも高い温度に設定されている。

次に実施の形態（１）に係る燃料電池システム１における制御部７０の行う水素ガス容
器切替処理動作を図２に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。
まず、ステップＳ１では、燃料電池システム１が起動されたか否かを判断し、燃料電池
システム１が起動されたと判断すればステップＳ２に進み、ステップＳ２では、燃料電池
６０に水素ガスを供給する、すなわち開弁する水素ガス容器を決定する処理を行う。例え
ば、各水素ガス容器１１〜１４内の圧力センサ１９からの圧力検出信号に基づいて、容器
内ガス圧力が最も高い水素ガス容器を選択したり、予め指定された水素ガス容器を選択す
る処理を行い、その後ステップＳ３に進む。なお、以下、水素ガス容器１１〜１４が、こ
の順番に開閉制御されるものとして説明する。

ステップＳ３では、水素ガス容器１１から水素ガスを放出する処理、すなわち、水素ガ
ス容器１１内のシャットバルブ１６を開く開弁指令を出力して、シャットバルブ１６を開
いて、水素ガスの放出を開始して、その後ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、水素ガスが放出されている水素ガス容器１１内の温度センサ１８か
らレギュレータ１５、１７やシャットバルブ１６の温度（容器内機器温度）Ｔを示す温度
検出信号を取り込み、続くステップＳ５では、検出された容器内機器温度Ｔが、切替判定
温度Ｔ_a以下に低下したか否かを判断し、容器内機器温度Ｔが、切替判定温度Ｔ_a以下に
低下していない、すなわち、容器内機器温度Ｔが切替判定温度Ｔ_aより高いと判断すれば
、ステップＳ４に戻り、処理を繰り返す。

一方、ステップＳ５において、容器内機器温度Ｔが切替判定温度Ｔ_a以下に低下したと
判断すればステップＳ６に進み、ステップＳ６では、水素ガス容器１１から水素ガスの放
出を停止する処理、水素ガス容器１１内のシャットバルブ１６を閉じる閉弁指令を出力し
て、シャットバルブ１６を閉じて、水素ガスの放出を停止して、その後ステップＳ３に戻
り、次の水素ガス容器１２から水素ガスを放出する処理を行い、以下、システムが停止す
るまで、水素ガスを放出する水素ガス容器１１〜１４を順次切り替える処理を繰り返す。

上記実施の形態（１）に係る燃料電池システム１によれば、制御部７０において、水素
ガスが放出されている水素ガス容器内の温度センサ１８で検出された温度の変化に基づい
て、燃料電池６０へ水素ガスを供給する水素ガス容器を順次切り替える制御が行われるの
で、水素ガス放出時における水素ガス容器内の温度が切替判定温度Ｔ_aに低下した場合に
、水素ガスを放出する水素ガス容器を次の水素ガス容器に切り替えることができる。また
、各燃料ガス容器１１〜１４内に設けられたレギュレータ１５、１７やシャットバルブ１
６（燃料ガス放出調整手段）の温度を直接検出することができ、シール部付近の温度を精
度よく検出することができ、容器のシール部が凍結することのない適切な切り替え制御を
行うことができ、温度低下に起因する燃料ガス放出調整手段の劣化を防止する効果を高め
ることができ、システムの安全性を高めることができる。

図３は、実施の形態（２）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。但し
実施の形態（２）に係る燃料電池システム１Ａの構成については、制御部７０Ａを除いて
図１に示した燃料電池システム１と略同様であるため、ここでは異なる機能を有する制御
部７０Ａには異なる符号を付し、その他の同一機能を有する構成部品には同一符号を付し
その説明を省略する。

実施の形態（２）に係る燃料電池システム１Ａを制御する制御部７０Ａには、車両に設
けられた外気温を検出する外気温検出手段（温度センサ）８０が接続されており、制御部
７０Ａでは、外気温検出手段８０からの外気温検出信号を取り込むことができるようにな
っている。外気温検出手段８０は、燃料電池システム１Ａ用に新たに設けたもの、または
、車両の他の制御のために設けたものを流用するようにしてもよい。

また制御部７０Ａ内のＲＯＭには、図４に示したような外気温度と水素ガス容器の切替
タイミングを判定するための温度変化量とを示した切替判定温度マップが記憶されており
、制御部７０Ａは、外気温検出手段８０で検出された外気温度に応じて、温度変化量Ｔ_b
を設定するようになっている。たとえば、外気温度が２０℃のときは、温度変化量Ｔ_bが
マイナス１０℃に設定され、この場合、水素ガス容器内の温度センサ１８で検出された温
度が、水素ガスの放出開始時の温度から１０℃低下した場合に、次の水素ガス容器に切り
替える制御が行われる。また、外気温度が−１０℃のときは、温度変化量Ｔ_bがマイナス
４℃に設定され、この場合、水素ガス容器内の温度センサ１８で検出された温度が、水素
ガスの放出開始時の温度から４℃低下した場合に、次の水素ガス容器に切り替える制御が
行われる。すなわち、外気温度が低いほど、温度変化量Ｔ_bを小さくして、水素ガスの放
出に伴う水素ガス容器内の温度の低下幅を小さくして、水素ガス容器内のレギュレータ１
５、１７やシャットバルブ１６のシール部を温度低下から保護する効果が高められるよう
になっている。

次に実施の形態（２）に係る燃料電池システム１Ａにおける制御部７０Ａの行う水素ガ
ス容器切替処理動作を図５に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。
まず、ステップＳ１１では、燃料電池システム１Ａが起動されたか否かを判断し、燃料
電池システム１Ａが起動されたと判断すればステップＳ１２に進み、燃料電池６０に水素
ガスを供給する水素ガス容器を決定する処理を行い、その後ステップＳ１３に進む。なお
、以下、水素ガス容器１１〜１４が、この順番に開閉制御されるものとして説明する。

ステップＳ１３では、外気温検出手段８０から外気温度Ｔ_outを示す外気温検出信号を
取り込み、ステップＳ１４では、切替温度判定マップから、検出された外気温度Ｔ_outに
対応した温度変化量Ｔ_bを割り出して、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、水素ガス容器１１内の温度センサ１８から水素ガス放出前のレギ
ュレータ１５、１７やシャットバルブ１６の温度Ｔ₁を示す温度検出信号を取り込み、そ
の後ステップＳ１６では、水素ガス容器１１から水素ガスを放出する処理、すなわち、水
素ガス容器１１内のシャットバルブ１６を開く開弁指令を出力して、シャットバルブ１６
を開いて、水素ガスの放出を開始して、その後ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、水素ガス容器１１内の温度センサ１８から水素ガス放出時の温度
Ｔ₂を示す温度検出信号を取り込み、続くステップＳ１８では、レギュレータ１５、１７
やシャットバルブ１６の低下温度Ｔ_1-2（温度Ｔ₁−Ｔ₂）を算出する処理を行い、その
後ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９では、低下温度Ｔ_1-2が、設定された温度変化量Ｔ_bよりも大きいか否
かを判断し、低下温度Ｔ_1-2が温度変化量Ｔ_bよりも大きくない、すなわち、低下温度Ｔ
_1-2が温度変化量Ｔ_b以下であると判断すればステップＳ１７に戻り、処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１９において、低下温度Ｔ_1-2が温度変化量Ｔ_bよりも大きいと判断
すればステップＳ２０に進み、ステップＳ２０では、水素ガス容器１１から水素ガスの放
出を停止する処理、すなわち、水素ガス容器１１内のシャットバルブ１６を閉じる閉弁指
令を出力して、シャットバルブ１６を閉じて、水素ガスの放出を停止して、その後ステッ
プＳ１３に戻り、システムが停止されるまで、水素ガスを放出する水素ガス容器１１〜１
４を順次切り替える処理を繰り返す。

上記実施の形態（２）に係る燃料電池システム１Ａによれば、制御部７０Ａにおいて、
切替温度判定マップに基づき、各水素ガス容器１１〜１４の切替タイミングを判定するた
めの外気温度に応じた温度変化量Ｔ_bを設定することができ、水素ガスが放出されている
水素ガス容器内の温度センサ１８で検出された温度の変化（低下温度Ｔ_1-2）が、前記設
定された温度変化量Ｔ_bに達した場合に、次の水素ガス容器からの放出に切り替える制御
が行われる。したがって、外気温度に応じて水素ガス容器の切り替えタイミングを調整す
ることができ、外気温度が低い場合には、温度変化量を小さくして、水素ガスを放出する
水素ガス容器を切り替えることにより、温度低下に起因する容器のシール部の劣化を防止
する効果を一層高めることができ、システムの安全性をさらに高めることができる。

図６は、実施の形態（３）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。但し
実施の形態（３）に係る燃料電池システムの構成については、タンク装置１０Ａと、制御
部７０Ｂとを除いて図１に示した燃料電池システム１と略同様であるため、ここでは異な
る機能を有するタンク装置１０Ａと制御部７０Ｂとには異なる符号を付し、その他の同一
機能を有する構成部品には同一符号を付しその説明を省略する。

実施の形態（１）に係る燃料電池システム１におけるタンク装置１０では、水素ガス容
器１１〜１４内のレギュレータ１５、１７とシャットバルブ１６とにそれぞれ温度センサ
１８が設けられるようになっているが、実施の形態（３）に係る燃料電池システム１Ｂに
おけるタンク装置１０Ａでは、水素ガス容器１１Ａ〜１４Ａ内に温度センサを設けずに、
各水素ガス容器１１Ａ〜１４Ａ出口付近の分岐配管３１ａ及び分岐配管４２ａに接触式の
温度センサ１８Ａが設けられている点が相違している。なお、分岐配管３１ａは、各水素
ガス容器１１Ａ〜１４Ａ用に供給配管３１から分岐された配管部を示しており、分岐配管
４２ａは、充填配管４２から分岐された配管部を示している。

そして、制御部７０Ｂでは、水素ガスが放出されている水素ガス容器の出口付近の分岐
配管３１ａ、４２ａに設けられた温度センサ１８Ａで検出された温度の変化に基づいて、
すなわち、温度センサ１８Ａで検出された温度が、切替判定温度Ｔ_cまで低下した場合に
、燃料電池６０へ水素ガスを供給する水素ガス容器を順次切り替える制御を行うようにな
っている。なお、切替判定温度Ｔ_cは、レギュレータ１５、１７やシャットバルブ１６の
シール部が凍結する温度よりも高い温度に設定されている。

次に実施の形態（３）に係る燃料電池システム１Ｂにおける制御部７０Ｂの行う水素ガ
ス切替処理動作を図７に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。
まず、ステップＳ２１では、燃料電池システム１Ｂが起動されたか否かを判断し、燃料
電池システム１Ｂが起動されたと判断すればステップＳ２２に進み、燃料電池６０に水素
ガスを供給する水素ガス容器を決定する処理を行う。なお、以下、水素ガス容器１１Ａ〜
１４Ａが、この順番に開閉制御されるものとして説明する。

ステップＳ２３では、水素ガス容器１１Ａから水素ガスを放出する処理、すなわち、水
素ガス容器１１Ａ内のシャットバルブ１６を開く開弁指令を出力して、シャットバルブ１
６を開いて、水素ガスの放出を開始して、その後ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、水素ガスが放出されている水素ガス容器１１Ａの出口付近の分岐
配管３１ａ、４２ａに設けられた温度センサ１８Ａから配管内温度Ｔを示す温度検出信号
を取り込み、続くステップＳ２５では、検出された配管内温度Ｔが切替判定温度Ｔ_c以下
に低下したか否かを判断し、配管内温度Ｔが切替判定温度Ｔ_c以下に低下していない、す
なわち、温度Ｔが切替判定温度Ｔ_cより高いと判断すれば、ステップＳ２４に戻り、処理
を繰り返す。

一方、ステップＳ２５において、配管内温度Ｔが切替判定温度Ｔ_c以下に低下したと判
断すればステップＳ２６に進み、ステップＳ２６では、水素ガス容器１１Ａから水素ガス
の放出を停止する処理、水素ガス容器１１Ａ内のシャットバルブ１６を閉じる閉弁指令を
出力して、シャットバルブ１６を閉じて、水素ガスの放出を停止して、その後ステップＳ
２３に戻り、次の水素ガス容器１２Ａから水素ガスを放出する処理を行い、以下、システ
ムが停止するまで、水素ガスを放出する水素ガス容器１１Ａ〜１４Ａを順次切り替える処
理を繰り返す。

上記実施の形態（３）に係る燃料電池システム１Ｂによれば、制御部７０Ｂにおいて、
水素ガスが放出されている水素ガス容器の出口付近の分岐配管３１ａ、４２ａに設けられ
た温度センサ１８Ａで検出された温度の変化に基づいて、燃料電池６０へ水素ガスを供給
する水素ガス容器を順次切り替える制御が行われるので、水素ガス放出時における分岐配
管３１ａ内の温度が切替判定温度Ｔ_cに低下した場合に、水素ガスを放出する水素ガス容
器を次の水素ガス容器に切り替えることができ、容器のシール部が凍結することのない適
切な切り替え制御を行うことができ、温度低下に起因する燃料ガス放出調整手段の劣化を
防止する効果を高めることができ、システムの安全性を高めることができる。

図８は、実施の形態（４）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。但し
実施の形態（４）に係る燃料電池システム１Ｃの構成については、制御部７０Ｃを除いて
図６に示した燃料電池システム１Ｂと略同様であるため、ここでは異なる機能を有する制
御部７０Ｂには異なる符号を付し、その他の同一機能を有する構成部品には同一符号を付
しその説明を省略する。

実施の形態（４）に係る燃料電池システム１Ｃを制御する制御部７０Ｃには、車両に設
けられた外気温を検出する外気温検出手段（温度センサ）８０が接続されており、制御部
７０Ｃでは、外気温検出手段８０からの外気温検出信号を取り込むことができるようにな
っている。外気温検出手段８０は、燃料電池システム１Ｃ用に新たに設けたもの、または
、車両の他の制御のために設けたものを流用するようにしてもよい。

また制御部７０Ｃ内のＲＯＭには、図４に示したものと同様な外気温度と水素ガス容器
の切替タイミングを判定するための温度変化量とを示した切替判定温度マップが記憶され
ており、制御部７０Ｃは、外気温検出手段８０で検出された外気温度に応じて、温度変化
量Ｔ_bを設定し、水素ガス容器の出口付近の分岐配管３１ａ、４２ａに設けられた温度セ
ンサ１８Ａで検出された配管内温度が、水素ガスの放出開始時の温度から温度変化量Ｔ_b
低下した場合に、次の水素ガス容器に切り替える制御を行うようになっている。

次に実施の形態（４）に係る燃料電池システム１Ｃにおける制御部７０Ｃの行う水素ガ
ス容器切替処理動作を図９に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。
まず、ステップＳ３１では、燃料電池システム１Ｃが起動されたか否かを判断し、燃料
電池システム１Ｃが起動されたと判断すればステップＳ３２に進み、燃料電池６０に水素
ガスを供給する水素ガス容器を決定する処理を行い、その後ステップＳ３３に進む。なお
、以下、水素ガス容器１１Ａ〜１４Ａが、この順番に開閉制御されるものとして説明する
。

ステップＳ３３では、外気温検出手段８０から外気温度Ｔ_outを示す外気温検出信号を
取り込み、ステップＳ３４では、切替温度判定マップから、検出された外気温度Ｔ_outに
対応した温度変化量Ｔ_bを割り出して、ステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５では、水素ガス容器１１Ａの出口付近の分岐配管３１ａ、４２ａに設け
られた温度センサ１８Ａから水素ガス放出前の配管内温度Ｔ₃を示す温度検出信号を取り
込み、その後ステップＳ３６では、水素ガス容器１１Ａから水素ガスを放出する処理、す
なわち、水素ガス容器１１Ａ内のシャットバルブ１６を開く開弁指令を出力して、シャッ
トバルブ１６を開いて、水素ガスの放出を開始して、その後ステップＳ３７に進む。

ステップＳ３７では、水素ガス容器１１Ａの出口付近の分岐配管３１ａ、４２ａに設け
られた温度センサ１８Ａから水素ガス放出時の配管内温度Ｔ₄を示す温度検出信号を取り
込み、続くステップＳ３８では、分岐配管３１内の低下温度Ｔ _3-4（Ｔ₃−Ｔ₄）を算出
する処理を行い、その後ステップＳ３９に進む。

ステップＳ３９では、低下温度Ｔ_3-4が、設定された温度変化量Ｔ_bよりも大きいか否
かを判断し、低下温度Ｔ_3-4が温度変化量Ｔ_bよりも大きくない、すなわち、低下温度Ｔ
_3-4が温度変化量Ｔ_b以下であると判断すればステップＳ３７に戻り、処理を繰り返す。

一方、ステップＳ３９において、低下温度Ｔ_3-4が温度変化量Ｔ_bよりも大きいと判断
すればステップＳ４０に進み、ステップＳ４０では、水素ガス容器１１Ａから水素ガスの
放出を停止する処理、すなわち、水素ガス容器１１Ａ内のシャットバルブ１６を閉じる閉
弁指令を出力して、シャットバルブ１６を閉じて、水素ガスの放出を停止して、その後ス
テップＳ３３に戻り、システムが停止されるまで、水素ガスを放出する水素ガス容器１１
Ａ〜１４Ａを順次切り替える処理を繰り返す。

上記実施の形態（４）に係る燃料電池システム１Ｃによれば、制御部７０Ｃにおいて、
切替温度判定マップに基づき、各水素ガス容器１１Ａ〜１４Ａの切替タイミングを判定す
るための外気温度に応じた温度変化量Ｔ_bを設定することができ、水素ガスが放出されて
いる分岐配管３１ａの温度センサ１８Ａで検出された配管内温度の変化（低下温度Ｔ_3-4
）が、前記設定された温度変化量Ｔ_bに達した場合に、次の水素ガス容器からの放出に切
り替える制御が行われる。したがって、外気温度に応じて水素ガス容器の切り替えタイミ
ングを調整することができ、外気温度が低い場合には、温度変化量を小さくして、水素ガ
スを放出する水素ガス容器を切り替えることにより、温度低下に起因する容器のシール部
の劣化を防止する効果を一層高めることができ、システムの安全性をさらに高めることが
できる。

図１０は、実施の形態（５）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。但
し実施の形態（５）に係る燃料電池システム１Ｄの構成については、タンク装置１０Ｂと
、制御部７０Ｄとを除いて図１に示した燃料電池システム１と略同様であるため、ここで
は異なる機能を有するタンク装置１０Ｂと制御部７０Ｄとには異なる符号を付し、その他
の同一機能を有する構成部品には同一符号を付しその説明を省略する。

実施の形態（１）に係る燃料電池システム１におけるタンク装置１０では、水素ガス容
器１１〜１４内のレギュレータ１５、１７とシャットバルブ１６とにそれぞれ温度センサ
１８が設けられるようになっているが、実施の形態（５）に係る燃料電池システム１Ｂに
おけるタンク装置１０Ｂでは、温度センサではなく、各水素ガス容器１１Ｂ〜１４Ｂの出
口付近の分岐配管３１ａに流量計２０が設けられている点が相違している。

流量計２０は、供給配管３１（分岐配管３１ａを含む）を流れる水素ガスの流量を検出
し、流量検出信号が制御部７０Ｄへ出力されるように、各流量計２０と制御部７０Ｄとが
電気的に接続されている。なお、流量計２０は、例えば、コリオリ質量流量計などが採用
され得る。

そして、制御部７０Ｄでは、水素ガスが放出されている水素ガス容器の出口付近の分岐
配管３１ａに設けられた流量計２０で検出された流量（すなわち、シャットバルブ１６が
開弁されてからの積算流量）に基づいて、すなわち、流量計２０で検出された流量が、切
替判定流量Ｆ_aに到達した場合に、燃料電池６０へ水素ガスを供給する水素ガス容器を順
次切り替える制御を行うようになっている。なお、切替判定流量Ｆ_aは、放出される水素
流量と水素ガス容器内の温度変化との関係を基に、レギュレータ１５、１７やシャットバ
ルブ１６のシール部が凍結する温度まで低下しない水素流量の値が設定されている。

次に実施の形態（５）に係る燃料電池システム１Ｄにおける制御部７０Ｄの行う水素ガ
ス容器切替処理動作を図１１に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。
まず、ステップＳ４１では、燃料電池システム１Ｄが起動されたか否かを判断し、燃料
電池システム１Ｄが起動されたと判断すればステップＳ４２に進み、燃料電池６０に水素
ガスを供給する水素ガス容器を決定する処理を行う。なお、以下、水素ガス容器１１Ｂ〜
１４Ｂが、この順番に開閉制御されるものとして説明する。

ステップＳ４３では、水素ガス容器１１Ｂから水素ガスを放出する処理、すなわち、水
素ガス容器１１Ｂ内のシャットバルブ１６を開く開弁指令を出力して、シャットバルブ１
６を開いて、水素ガスの放出を開始して、その後ステップＳ４４に進む。

ステップＳ４４では、水素ガス容器１１Ｂの出口付近の分岐配管３１ａに設けられた流
量計２０から水素ガスの流量ｆを示す流量検出信号を取り込み、続くステップＳ４５では
、検出された水素ガス流量ｆが、切替判定流量Ｆ_aに達したか否かを判断し、水素ガス流
量ｆが、切替判定流量Ｆ_aに達していないと判断すればステップＳ４４に戻り、処理を繰
り返す。

一方、ステップＳ４５において、水素ガス流量ｆが、切替判定流量Ｆ_aに達したと判断
すればステップＳ４６に進み、ステップＳ４６では、水素ガス容器１１Ｂから水素ガスの
放出を停止する処理、すなわち、水素ガス容器１１Ｂ内のシャットバルブ１６を閉じる閉
弁指令を出力して、シャットバルブ１６を閉じて、水素ガスの放出を停止して、その後ス
テップＳ４３に戻り、次の水素ガス容器１２Ｂから水素ガスを放出する処理を行い、以下
、システムが停止するまで、水素ガスを放出する水素ガス容器１１Ｂ〜１４Ｂを順次切り
替える処理を繰り返す。

上記実施の形態（５）に係る燃料電池システム１Ｄによれば、制御部７０Ｄにおいて、
）によれば、流量計２０で検出された水素ガス放出時のガス流量（積算流量）に基づいて
、燃料電池６０へ水素ガスを供給する水素ガス容器を順次切り替える制御が行われるので
、例えば、水素ガス放出時における流量計２０で検出されたガス流量が切替判定流量Ｆ_a
に達した場合に、水素ガスを放出する水素ガス容器を次の水素ガス容器に切り替えること
ができ、容器のシール部が凍結することのない適切な切り替え制御を行うことができ、温
度低下に起因する容器シール部の劣化を防止する効果を高めることができ、システムの安
全性を高めることができる。

図１２は、実施の形態（６）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。但
し実施の形態（６）に係る燃料電池システム１Ｅの構成については、タンク装置１０Ｃと
、制御部７０Ｅとを除いて図１に示した燃料電池システム１と略同様であるため、ここで
は異なる機能を有するタンク装置１０Ｃと制御部７０Ｅとには異なる符号を付し、その他
の同一機能を有する構成部品には同一符号を付しその説明を省略する。

実施の形態（６）に係る燃料電池システム１Ｅにおけるタンク装置１０Ｃでは、水素ガ
ス容器１１Ｃ〜１４Ｃの内外に温度センサや流量計を設けていない構成となっている。ま
た、制御部７０Ｅは、燃料電池６０における水素ガスの消費量をシステムの使用電力に基
づいて算出する機能（水素ガス消費量算出手段）と、該水素ガス消費量算出手段により算
出された水素ガス消費量に基づいて、すなわち、算出された水素ガス消費量が、
切替判定消費量Ｓ_aに到達した場合に、燃料電池６０へ水素ガスを供給する水素ガス容器
１１Ｃ〜１４Ｃを順次切り替える制御を行う機能（燃料ガス容器切替制御手段）とを備え
ている。なお、切替判定消費量Ｓ_aは、燃料電池６０での水素ガス消費量と水素ガス容器
内の温度変化との関係を基に、レギュレータ１５、１７やシャットバルブ１６のシール部
が凍結する温度まで低下しない水素ガス消費量の値が設定されている。

また、制御部７０Ｅでは、燃料電池システム１Ｅを構成する循環ポンプ３２やコンプレ
ッサ５４などの各種補機類、駆動用モータ６２等の負荷で使用する電力がモニターされる
ように構成されており、システムに設けられた電流センサや電圧センサなど（図示せず）
からの信号が制御部７０Ｅに入力されるようになっている。そして、モニターされている
全電力（Ｗ）から以下の式を用いて水素ガス消費量が算出されるようになっている。
全電力（Ｗ）／システム電圧（Ｖ）＝使用電流（Ａ）
使用電流（Ａ）−蓄電池６４の電流（Ａ）＝燃料電池発生電流（Ａ）
（燃料電池発生電流／ファラデー定数）×（１／水素分子量）×燃料電池６０のセル数＝
水素ガス消費量

次に実施の形態（６）に係る燃料電池システム１Ｅにおける制御部７０Ｅの行う水素ガ
ス容器切替処理動作を図１３に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。
まず、ステップＳ５１では、燃料電池システム１Ｅが起動されたか否かを判断し、燃料
電池システム１Ｅが起動されたと判断すればステップＳ５２に進み、燃料電池６０に水素
ガスを供給する水素ガス容器を決定する処理を行い、その後ステップＳ５３に進む。なお
、以下、水素ガス容器１１Ｃ〜１４Ｃが、この順番に開閉制御されるものとして説明する
。

ステップＳ５３では、水素ガス容器１１Ｃから水素ガスを放出する処理、すなわち、水
素ガス容器１１Ｃ内のシャットバルブ１６を開く開弁指令を出力して、シャットバルブ１
６を開いて、水素ガスの放出を開始して、その後ステップＳ５４に進む。

ステップＳ５４では、水素消費量のチェックタイミングか否かを判断し、水素消費量の
チェックタイミングであると判断すればステップＳ５５に進む。ステップＳ５５では、上
記した式を用いて、システムの使用電力から水素ガス消費量ｓを算出する処理を行い、そ
の後ステップＳ５６に進む。

ステップＳ５６では、算出された水素ガス消費量ｓが切替判定消費量Ｓ_aに達したか否
かを判断し、水素ガス消費量ｓが切替判定消費量Ｓ_aに達していないと判断すればステッ
プＳ５４に戻り、処理を繰り返す。

一方、ステップＳ５６において、水素ガス消費量ｓが切替判定消費量Ｓ_aに達したと判
断すればステップＳ５７に進み、水素ガス容器１１Ｃから水素ガスの放出を停止する処理
、すなわち、水素ガス容器１１Ｃ内のシャットバルブ１６を閉じる閉弁指令を出力して、
シャットバルブ１６を閉じて、水素ガスの放出を停止して、その後ステップＳ５３に戻り
、次の水素ガス容器１２Ｃから水素ガスを放出する処理を行い、以下、システムが停止す
るまで、水素ガスを放出する水素ガス容器１１Ｃ〜１４Ｃを順次切り替える処理を繰り返
す。

上記実施の形態（６）に係る燃料電池システム１Ｅによれば、制御部７０Ｅにおいて、
燃料電池６０における水素ガスの消費量がシステムの使用電力に基づいて算出され、該算
出された水素ガス消費量に基づいて、燃料電池６０へ水素ガスを供給する水素ガス容器を
順次切り替える制御が行われる。したがって、前記算出された水素ガス消費量が、切替判
定消費量Ｓ_aに達した場合に、水素ガスを放出する水素ガス容器を次の水素ガス容器に切
り替えることができ、容器のシール部が凍結することのない適切な切り替え制御を行うこ
とができ、温度低下に起因する水素ガス放出調整手段の劣化を防止する効果を高めること
ができ、システムの安全性を高めることができる。

なお、上記実施の形態（６）に係る燃料電池システム１Ｅでは、システムの使用電力に
基づいて燃料電池６０の水素ガス消費量ｓが算出されるようになっているが、別の実施の
形態では、燃料電池６０の発電量を検出し、該発電量に応じて燃料電池６０の水素ガス消
費量ｓを算出するようにしてもよい。

本発明の実施の形態（１）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。 実施の形態（１）に係る燃料電池システムにおける制御部の行う水素ガス容器切替処理動作を示したフローチャートである。 実施の形態（２）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。 制御部のＲＯＭに記憶されている外気温度と水素ガス容器の切替タイミングを判定するための温度変化量とを示した切替判定温度マップの一例を示した図である。 実施の形態（２）に係る燃料電池システムにおける制御部の行う水素ガス容器切替処理動作を示したフローチャートである。 実施の形態（３）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。 実施の形態（３）に係る燃料電池システムにおける制御部の行う水素ガス容器切替処理動作を示したフローチャートである。 実施の形態（４）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。 実施の形態（４）に係る燃料電池システムにおける制御部の行う水素ガス容器切替処理動作を示したフローチャートである。 実施の形態（５）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。 実施の形態（５）に係る燃料電池システムにおける制御部の行う水素ガス容器切替処理動作を示したフローチャートである。 実施の形態（６）に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。 実施の形態（６）に係る燃料電池システムにおける制御部の行う水素ガス容器切替処理動作を示したフローチャートである。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 燃料電池システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ タンク装置
１１、１２、１３、１４ 水素ガス容器
１５、１７ レギュレータ
１６ シャットバルブ
１８、１８Ａ 温度センサ
３０ 水素ガス流路
４０ 充填流路
５０ 酸化ガス流路
６０ 燃料電池
７０、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ、７０Ｅ 制御部

Claims (18)

1. 複数の燃料ガス容器と、これら燃料ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消
   費機器と、前記燃料ガス容器毎に設けられ該燃料ガス容器内の温度を検出する温度検出手
   段とを含むシステムの燃料ガス供給を制御する制御装置であって、
   燃料ガスが放出されている燃料ガス容器内の前記温度検出手段で検出された温度の変化
   に基づいて、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御
   を行う燃料ガス容器切替制御手段を備えていることを特徴とする制御装置。
2. 前記燃料ガス容器の切替タイミングを判定するための外気温度に応じた温度変化量を設
   定する温度変化量設定手段を備え、
   前記燃料ガス容器切替制御手段が、
   燃料ガスが放出されている燃料ガス容器内の前記温度検出手段で検出された温度の変化
   が、前記温度変化量設定手段で設定された温度変化量に達した場合に、次の燃料ガス容器
   からの放出に切り替える制御を行うものであることを特徴とする請求項１記載の制御装置
   。
3. 前記温度検出手段が、前記各燃料ガス容器内に設けられた燃料ガス放出調整手段の温度
   を検出するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の制御装置。
4. 複数の燃料ガス容器と、これら燃料ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消
   費機器と、前記燃料ガス容器毎に設けられ該燃料ガス容器の出口付近の配管内の温度を検
   出する温度検出手段とを含むシステムの燃料ガス供給を制御する制御装置であって、
   燃料ガスが放出されている燃料ガス容器の出口付近の配管に設けられた前記温度検出手
   段で検出された温度の変化に基づいて、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス
   容器を順次切り替える制御を行う燃料ガス容器切替制御手段を備えていることを特徴とす
   る制御装置。
5. 前記燃料ガス容器の切替タイミングを判定するための外気温度に応じた温度変化量を設
   定する温度変化量設定手段を備え、
   前記燃料ガス容器切替制御手段が、
   燃料ガスが放出されている燃料ガス容器の出口付近の配管に設けられた前記温度検出手
   段で検出された温度の変化が、前記温度変化量設定手段で設定された温度変化量に達した
   場合に、次の燃料ガス容器からの放出に切り替える制御を行うものであることを特徴とす
   る請求項４記載の制御装置。
6. 複数の燃料ガス容器と、これら燃料ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消
   費機器と、前記燃料ガス容器毎に設けられ該燃料ガス容器から放出される燃料ガスの流量
   を検出する流量検出手段とを含むシステムの燃料ガス供給を制御する制御装置であって、
   燃料ガスが放出されている燃料ガス容器の出口付近の配管に設けられた前記流量検出手
   段で検出されたガス流量に基づいて、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容
   器を順次切り替える制御を行う燃料ガス容器切替制御手段を備えていることを特徴とする
   制御装置。
7. 複数の燃料ガス容器と、これら燃料ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消
   費機器とを含むシステムの燃料ガス供給を制御する制御装置であって、
   前記ガス消費機器における燃料ガスの消費量を前記システムの使用電力に基づいて算出
   する燃料ガス消費量算出手段と、
   該燃料ガス消費量算出手段により算出された燃料ガス消費量に基づいて、前記ガス消費
   機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御を行う燃料ガス容器切替制
   御手段とを備えていることを特徴とする制御装置。
8. 前記燃料ガス容器が、水素ガスが圧縮充填される容器であり、前記ガス消費機器が、水
   素ガスを消費する燃料電池である燃料電池システムの燃料ガス供給を制御することを特徴
   とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の制御装置。
9. 複数の燃料ガス容器と、
   これら燃料ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消費機器と、
   前記燃料ガス容器毎に設けられ該燃料ガス容器内の温度を検出する温度検出手段と、
   前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御を行う燃料
   ガス容器切替制御手段とを備え、
   該燃料ガス容器切替制御手段が、
   燃料ガスが放出されている燃料ガス容器内の前記温度検出手段で検出された温度の変化
   に基づいて、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を切り替える制御を行
   うものであることを特徴とする燃料ガス供給システム。
10. 外気温度を検出する外気温検出手段と、
    該外気温検出手段で検出された外気温度に応じて、前記燃料ガス容器の切替タイミング
    を判定するための温度変化量を設定する温度変化量設定手段とを備え、
    前記燃料ガス容器切替制御手段が、
    燃料ガスが放出されている燃料ガス容器内の前記温度検出手段で検出された温度の変化
    が、前記温度変化量設定手段で設定された温度変化量に達した場合に、前記ガス消費機器
    へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を切り替える制御を行うものであることを特徴とする
    請求項９記載の燃料ガス供給システム。
11. 前記温度検出手段が、前記各燃料ガス容器内に設けられた燃料ガス放出調整手段の温度
    を検出するものであることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の燃料ガス供給シス
    テム。
12. 複数の燃料ガス容器と、
    これら燃料ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消費機器と、
    前記燃料ガス容器毎に設けられ該燃料ガス容器の出口付近の配管内の温度を検出する温
    度検出手段と、
    前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御を行う燃料
    ガス容器切替制御手段とを備え、
    前記燃料ガス容器切替制御手段が、
    燃料ガスが放出されている燃料ガス容器の出口付近の配管に設けられた前記温度検出手
    段で検出された温度の変化に基づいて、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス
    容器を切り替える制御を行うものであることを特徴とする燃料ガス供給システム。
13. 外気温度を検出する外気温検出手段と、
    該外気温検出手段で検出された外気温度に応じて、前記燃料ガス容器の切替タイミング
    を判定するための温度変化量を設定する温度変化量設定手段とを備え、
    前記燃料ガス容器切替制御手段が、
    燃料ガスが放出されている燃料ガス容器の出口付近の配管に設けられた前記温度検出手
    段で検出された温度の変化が、前記温度変化量設定手段で設定された温度変化量に達した
    場合に、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を切り替える制御を行うも
    のであることを特徴とする請求項１２記載の燃料ガス供給システム。
14. 複数の燃料ガス容器と、
    これら燃料ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消費機器と、
    前記燃料ガス容器毎に設けられ該燃料ガス容器から放出される燃料ガスの流量を検出す
    る流量検出手段と、
    前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御を行う燃料
    ガス容器切替制御手段とを備え、
    前記燃料ガス容器切替制御手段が、
    燃料ガスが放出されている燃料ガス容器の出口付近の配管に設けられた前記流量検出手
    段で検出されたガス流量に基づいて、前記ガス消費機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容
    器を切り替える制御を行うものであることを特徴とする燃料ガス供給システム。
15. 複数の燃料ガス容器と、
    これら燃料ガス容器から供給される燃料ガスを消費するガス消費機器と、
    該ガス消費機器における燃料ガスの消費量をシステムの使用電力に基づいて算出する燃
    料ガス消費量算出手段と、
    該燃料ガス消費量算出手段により算出された燃料ガス消費量に基づいて、前記ガス消費
    機器へ燃料ガスを供給する燃料ガス容器を順次切り替える制御を行う燃料ガス容器切替制
    御手段とを備えていることを特徴とする燃料ガス供給システム。
16. 前記燃料ガス容器が、水素ガスが圧縮充填される容器であり、
    前記ガス消費機器が、水素ガスを消費する燃料電池であることを特徴とする請求項９〜
    １５のいずれかの項に記載の燃料ガス供給システム。
17. 請求項１〜３のいずれかの項に記載の制御装置によって燃料ガスの放出が制御される燃
    料ガス容器であって、
    燃料ガスが圧縮充填される燃料ガス容器本体と、
    該燃料ガス容器本体内に設けられた燃料ガス放出調整手段と、
    燃料ガスの放出時における前記燃料ガス放出調整手段の温度の変化を検出可能な温度検
    出手段とを備えていることを特徴とする燃料ガス容器。
18. 前記燃料ガス容器本体が、水素ガスが圧縮充填される容器であることを特徴とする請求
    項１７記載の燃料ガス容器。