JPH08128597A

JPH08128597A - 水素充填装置及び水素充填方法

Info

Publication number: JPH08128597A
Application number: JP6267255A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Nishizawa; 信好西沢; Osamu Fujiwara; 治藤原; Tadatsugu Ogawa; 忠継小川; Akira Watanabe; 明渡辺
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1996-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】作業者の負担が少なく、正確に水素吸蔵合金
ボンベに水素を満充填させることのできる水素充填装置
及び水素充填方法を提供することを目的とする。【構成】水素吸蔵量が満充填量に達するまでは、シー
ケンスコントローラ７により遮断弁４の開閉が制御され
ることによって、温度センサの６の測定値の上限値が所
定の温度（２０℃）に保たれつつ水素が供給される。こ
の間、水素吸蔵合金３１のＰＣＴ特性に基づいて満充填
状態での上記温度（２０℃）と対応づけられる圧力（４
ｋｇ／ｃｍ²）よりも低い圧力に保たれ、水素の充填が
続けられる。水素吸蔵量が満充填量に達すると、上記圧
力（４ｋｇ／ｃｍ²）に到達するので、シーケンスコン
トローラ７によって充填が終了される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水素吸蔵合金タンクへの
水素充填装置及び水素充填方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水素吸蔵合金タンクは、水素を可逆的に
吸蔵、放出するという性質を有する水素吸蔵合金が、タ
ンクの中に入れられているため、手軽に水素を吸蔵、放
出することが可能であり、使用した後、水素充填装置に
よって水素を充填することにより、繰り返して使用する
ことができるようになっている。

【０００３】従って、安全でコンパクトで繰り返し使用
可能な水素の貯蔵手段として、小型燃料電池等に利用さ
れている。水素吸蔵合金タンクに水素を充填する場合、
正確に満充填量になるよう充填することが望ましい。そ
のため、従来は、水素吸蔵合金タンクの重量を測定し、
測定した重量と水素吸蔵合金タンクの基準（水素が空の
状態）の重量とから残っている水素の量を求め、満充填
状態での水素吸蔵量（規格量）とこの残量との差から、
満充填するのに必要な充填量を算出していた。そして、
算出した充填量に相当する水素を、水素供給源から水素
吸蔵合金タンクに供給していた。

【０００４】このように充填する水素量を算出し、その
量の水素を供給するよう制御することによって、水素吸
蔵合金タンクを満充填することが可能である。また、水
素吸蔵合金は、水素を吸蔵するときに発熱するので、通
常、充填時には水素吸蔵合金タンクを冷却しつつ水素の
供給を行うが、冷却を効率よく行うことにより急速に水
素を充填することも可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに水素吸蔵合金タンクの重量を測り充填する水素量を
算出して充填する場合、以下のような問題がある。水素
の残量を算出するのに用いる水素吸蔵合金タンクの基準
の重量は、水素吸蔵合金タンク毎に固有の値であるた
め、充填する水素量を算出するときの作業者の負担が大
きい。

【０００６】また水素吸蔵合金タンクの重量から水素の
残量を算出するので、重量測定時に水素吸蔵合金タンク
に水滴等が付着していたり、ネジが欠落していたりする
と、算出する水素の充填量に誤差が生じる。例えば、水
素１ｇは１１．２リットルに相当するので、測定する水素吸
蔵合金タンクの重量に１ｇの誤差が生ずれば、算出され
る水素の補充量に１１．２リットルの誤差が生ずることにな
る。

【０００７】本発明は上記課題に鑑み、作業者の負担が
少なく、正確に水素吸蔵合金タンクに水素を満充填させ
ることのできる水素充填装置及び水素充填方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の水素充填装置は、水素供給源から水
素吸蔵合金タンクへの水素の供給を調節する弁と、水素
吸蔵合金タンクの温度を測定する温度測定器と、水素吸
蔵合金タンクの圧力を測定する圧力測定器と、温度測定
器の測定値の上限値が第１の所定温度に保たれるよう弁
の開閉を制御する第１の制御手段と、圧力測定器の測定
値が、水素吸蔵合金のＰＣＴ特性に基づいて満充填状態
での第１の温度と対応づけられる圧力に到達すると充填
を終了するよう制御する第２の制御手段とを備えること
を特徴としている。

【０００９】また、請求項２記載の水素充填装置は、請
求項１記載の水素充填装置に対して、第１の制御手段
は、温度測定器の測定値が第１の所定温度に到達すると
弁を閉じ、水素吸蔵合金タンクの温度が第１の所定温度
よりも低いときに弁を開くよう制御することを特徴とし
ている。また、請求項３記載の水素充填装置は、請求項
２記載の水素充填装置に対して、第１の制御手段は、温
度測定器の測定値が第１の所定温度に到達すると弁を閉
じ、温度測定器の測定値が、第１の所定温度よりも低い
第２の所定温度に到達すると弁を開くよう制御すること
を特徴としている。

【００１０】また、請求項４記載の水素充填装置は、水
素供給源から水素吸蔵合金タンクへの水素の供給を調節
する弁と、水素吸蔵合金タンクの温度を測定する温度測
定器と、水素吸蔵合金タンクの圧力を測定する圧力測定
器と、圧力測定器の測定値の下限値が第１の所定圧力に
保たれるよう弁の開閉を制御する第１の制御手段と、温
度測定器の測定値が、水素吸蔵合金のＰＣＴ特性に基づ
いて満充填状態での第１の圧力と対応づけられる温度に
到達すると充填を終了するよう制御する第２の制御手段
とを備えることを特徴としている。

【００１１】また、請求項５記載の水素充填方法は、水
素供給源からの水素を水素吸蔵合金タンクに充填する水
素充填方法であって、水素吸蔵合金タンクの温度の上限
値が第１の所定温度に保たれるよう水素の供給を制御す
る第１のステップと、水素吸蔵合金タンクの圧力が、水
素吸蔵合金のＰＣＴ特性に基づいて満充填状態での第１
の温度と対応づけられる圧力に到達すると、充填を終了
する第２のステップとを備えることを特徴としている。

【００１２】また、請求項６記載の水素充填方法は、請
求項５記載の水素充填方法に対して、第１のステップ
は、水素吸蔵合金タンクの温度が第１の所定温度に到達
すると水素の供給を停止する水素供給停止ステップと、
水素吸蔵合金タンクの温度が第１の所定温度よりも低い
ときに、水素の供給を開始する水素供給開始ステップと
を備えることを特徴としている。

【００１３】また、請求項７記載の水素充填方法は、請
求項６記載の水素充填方法に対して、水素供給開始ステ
ップでは、水素吸蔵合金タンクの温度が第１の所定温度
よりも低い第２の所定温度に到達すると、水素の供給を
開始することを特徴としている。また、請求項８記載の
水素充填方法は、水素供給源からの水素を水素吸蔵合金
タンクに充填する水素充填方法であって、水素吸蔵合金
タンクの圧力の下限値が第１の所定圧力に保たれるよう
水素の供給を制御する第１のステップと、水素吸蔵合金
タンクの温度が、水素吸蔵合金のＰＣＴ特性に基づいて
満充填状態での第１の圧力と対応づけられる温度に到達
すると、充填を終了するよう制御する第２のステップと
を備えることを特徴としている。

【００１４】なお、ここでの水素吸蔵合金のＰＣＴ特性
は、吸蔵時におけるＰＣＴ特性を指すものとする。

【００１５】

【作用】請求項１記載の発明によれば、水素吸蔵量が満
充填量に達するまでは、第１の制御手段により弁の開閉
が制御されることによって、温度測定器の測定値の上限
値が第１の所定温度に保たれながら水素が供給される。
この間、水素吸蔵合金のＰＣＴ特性に基づいて満充填状
態での第１の温度と対応づけられる圧力よりも低い圧力
に保たれるため、第２の制御手段は作動しない。しか
し、水素吸蔵量が満充填量に達すると上記圧力に到達す
るので、第２の制御手段が作動して充填が終了される。

【００１６】従って、充填する水素量を算出しなくて
も、正確に水素吸蔵合金タンクに水素を満充填させるこ
とができる。また、請求項２の発明によれば、水素吸蔵
量が満充填量に達するまでは、第１の制御手段は、温度
測定器の測定値が第１の所定温度に到達すると弁を閉じ
る。弁が閉じられると、水素供給源からの供給が停止さ
れ水素吸蔵合金が発熱を停止し、水素吸蔵合金タンクの
温度は下降する。また、水素吸蔵合金タンクの温度が第
１の所定温度よりも低いときに弁を開くよう制御する。
弁が開かれると、水素供給源からの供給が開始され水素
吸蔵合金は発熱を開始し、水素吸蔵合金タンクの温度は
上昇する。

【００１７】このようにして弁の開閉が繰り返されるこ
とにより、温度測定器の測定値の上限値が第１の所定温
度に保たれながら水素が供給される。従って、温度測定
器の測定値に基づいて弁を開閉だけすることにより制御
を行うことができ、制御が容易である。また、請求項３
の発明によれば、水素吸蔵量が満充填量に達するまで
は、制御手段は、温度測定器の測定値が第１の所定温度
に達したとき弁を閉じ、温度測定器の測定値が第１の温
度よりも低い第２の所定温度に達したとき弁を開く。

【００１８】このようにして弁の開閉が繰り返されるこ
とによって、温度測定器の測定値の上限値が第１の所定
温度以下に保たれながら水素が供給される。従って、温
度測定器の測定値のみに基づいて弁を開閉することによ
り制御を行うことができ、制御が容易である。また、請
求項４記載の発明によれば、水素吸蔵量が満充填量に達
するまでは、第１の制御手段により弁の開閉が制御され
ることにより、圧力測定器の測定値の下限値が第１の所
定圧力に保たれながら水素が供給される。この間、水素
吸蔵合金のＰＣＴ特性に基づいて満充填状態での第１の
圧力と対応づけられる温度よりも高い温度に保たれるた
め、第２の制御手段は作動しない。しかし、水素吸蔵量
が満充填量に達すると、上記温度に到達するので、第２
の制御手段が作動して充填が終了される。

【００１９】従って、充填する水素量を算出しなくて
も、正確に水素吸蔵合金タンクに水素を満充填させるこ
とができる。また、請求項５記載の発明によれば、水素
吸蔵量が満充填量に達するまでは、第１のステップによ
って、水素吸蔵合金タンクの温度の上限値が第１の所定
温度に保たれながら水素が供給される。この間、水素吸
蔵合金のＰＣＴ特性に基づいて満充填状態での第１の温
度と対応づけられる圧力より低い圧力に保たれるため、
第２のステップは実行されない。しかし、水素吸蔵量が
満充填量に達すると上記圧力に到達するので、第２のス
テップが実行されて充填が終了される。

【００２０】従って、充填する水素量を算出しなくて
も、正確に水素吸蔵合金タンクに水素を満充填させるこ
とができる。また、請求項６の構成によれば、水素供給
停止ステップでは、水素吸蔵合金タンクの温度が第１の
所定温度に到達すると水素の供給を停止する。水素の供
給が停止されると水素吸蔵合金が発熱を停止し、水素吸
蔵合金タンクの温度が下降する。また、水素供給開始ス
テップでは、水素吸蔵合金タンクの温度が第１の所定温
度よりも低いときに水素の供給を開始する。水素の供給
が開始されると水素吸蔵合金が発熱を開始し、水素吸蔵
合金タンクの温度が上昇する。

【００２１】このように水素供給停止ステップと水素供
給開始ステップとが繰り返されることにより、水素吸蔵
合金タンクの温度の上限値は、第１の所定温度に保たれ
る。従って、水素吸蔵合金タンクの温度に基づき水素供
給を開始，停止だけすることにより制御を行うことがで
き、制御が容易である。また、請求項７の構成によれ
ば、水素供給開始ステップでは、水素吸蔵合金タンクの
温度が第１の温度よりも低い第２の所定温度に達すると
水素の供給を開始する。

【００２２】そして、水素供給停止ステップと水素供給
開始ステップとが繰り返されることにより、水素吸蔵合
金タンクの温度の上限値が第１の所定温度に保たれなが
ら水素が供給される。従って、水素吸蔵合金タンクの温
度のみに基づいて水素供給を開始，停止するにより制御
を行うことができ、制御が容易である。

【００２３】また、請求項８記載の構成によれば、水素
吸蔵量が満充填量に達するまでは、第１のステップによ
って、水素吸蔵合金タンクの圧力の下限値が第１の所定
圧力に保たれながら水素が供給される。この間、水素吸
蔵合金のＰＣＴ特性に基づいて満充填状態での第１の圧
力と対応づけられる温度より高い温度に保たれるため、
第２のステップは実行されない。しかし、水素吸蔵量が
満充填量に達すると、上記温度に到達して第２のステッ
プが実行され、充填が終了される。

【００２４】従って、充填する水素量を算出しなくて
も、正確に水素吸蔵合金タンクに水素を満充填させるこ
とができる。

【００２５】

【実施例】

（第１実施例）〔水素充填装置の全体構成についての説明〕図１は、本
発明の一実施例に係る水素充填装置の構成を示す図であ
る。水素充填装置１は、水素供給源である水素タンク２
０から供給される水素をＭＨタンク（水素吸蔵合金タン
ク）３０に充填する装置であって、ＭＨタンク３０を配
置して冷却するための低温槽２と、水素タンク２０から
供給される水素をＭＨタンク３０に導く水素配管３と、
水素配管３を開閉する遮断弁４と、ＭＨタンク３０の圧
力を測定するための圧力センサ５と、ＭＨタンク３０の
圧力を測定するための温度センサ６と、遮断弁４の開閉
を制御するシーケンスコントローラ７と、水素配管３に
おける水素の流速を制御するためのニードルバルブ８，
９並びに三方バルブ１０と、水素タンク２０から供給さ
れる水素の圧力を一定に制御する圧力調整器１１とから
構成されている。

【００２６】ＭＨタンク３０は、円筒形状の容器の内部
に水素吸蔵合金３１が充填されており、３００リットル程度
の水素を吸蔵することができるようになっている。この
水素吸蔵合金３１の成分は、例えば、ＭｍＮｉ_4.32Ｍｎ
_0.18Ａｌ_0.1Ｆｅ_0.1Ｃｏ_0.3で示される。そして、ＭＨ
タンク３０の口と水素配管３の出口側先端には、クイッ
クコネクタ３２が取り付けられており、ＭＨタンク３０
と水素配管３とをワンタッチで接続及び取り外すことが
できるようになっている。

【００２７】低温槽２は、内部にＭＨタンク３０を設置
することができる容器で、その中に水等の冷媒が入って
いる。ＭＨタンク３０を効率よく冷却するために、冷媒
は低温に維持できるようになっている。水素配管３は、
水素タンク２０からＭＨタンク３０に到る水素の流路を
形成するものであって、流路の途中には、上流側から順
に、圧力調整器１１、三方バルブ１０、ニードルバルブ
８，９、遮断弁４、圧力センサ５が取り付けられてい
る。また、水素配管３の出口側先端の近傍はフレキシブ
ルホース３ａで形成されており、ＭＨタンク３０が低温
槽２に設置された状態で、クイックコネクタ３２を容易
に脱着することができるようになっている。

【００２８】遮断弁４は電磁バルブであって、コントロ
ーラ７からの開閉信号１２に従って水素配管３を開閉す
る。圧力センサ５は、水素配管３の遮断弁４よりも出口
側に設置されており、水素配管３内の圧力を圧力信号１
３に変換してコントローラ７に出力する。従って、ＭＨ
タンク３０が水素配管３に接続されている状態で、圧力
信号１３はＭＨタンク３０内の圧力を示すことになる。

【００２９】温度センサ６は、温度を温度信号１４とし
て出力する。この温度センサ６は、水素配管３の出口側
先端に取り付けられており、水素配管３がＭＨタンク３
０に接続されると、温度を検知する先端部６ａが水素吸
蔵合金３１の中に挿入されるようになっている。従っ
て、ＭＨタンク３０が水素配管３に接続されている状態
で、温度信号１４はＭＨタンク３０内の温度を示すこと
になる。

【００３０】コントローラ７は、圧力センサ５からの圧
力信号１３と温度センサ６からの温度信号１４に基づい
て開閉信号１２を出力することにより、遮断弁４の開閉
を制御する。コントローラ７の制御内容については、後
で詳しく説明する。ニードルバルブ８は水素の流速を低
流速（５リットル／分）に、ニードルバルブ９は水素の流速
を高流速（１０リットル／分）に制御するバルブであって、
三方バルブ１０を切り換えることにより、水素の流路と
してニードルバルブ８側又はニードルバルブ９側のいず
れかを選択することができるようになっている。

【００３１】なお、この選択は、コントローラ７による
制御の高い精度が要求されるときには低流速のニードル
バルブ８側を、あまり精度が要求されないときには高流
速のニードルバルブ９側を選択するればよい。圧力調整
器１１は、ニードルバルブ８，９に一定の圧力がかかる
よう、水素タンク２０から水素配管３の入口側に供給さ
れる水素の圧力を一定（６ｋｇ／ｃｍ ²）に制御する。

【００３２】〔コントローラ７による制御についての説
明〕まず、水素吸蔵合金３１のＰＣＴ特性に基づいて、
満充填される原理について説明する。水素吸蔵合金のＰ
ＣＴ特性は、吸蔵時と放出時において若干の差が生ずる
が、本発明に係わるのは吸蔵時のＰＣＴ特性である。図
２は、水素吸蔵合金３１の吸蔵時のＰＣＴ特性を示す図
である。

【００３３】一定温度での水素吸蔵時における水素吸蔵
量と圧力の関係は、このＰＣＴ曲線に示されるように、
水素吸蔵量が増加すると共に圧力が増加する。そして、
その勾配は、水素吸蔵量が満充填量に近づくまでは緩や
かであるが、満充填量に近づくと急になっている。従っ
て、水素吸蔵合金タンクの温度の上限値を所定温度に保
ちながら水素を供給すると、その所定温度の吸蔵時のＰ
ＣＴ曲線に沿って圧力の上限値が上昇し、満充填状態に
達すれば、水素吸蔵合金のＰＣＴ特性に基づいて満充填
状態での所定温度と対応づけられる圧力に到達する。よ
って、その圧力に到達したときに充填を終了すれば、満
充填されることになる。

【００３４】また、水素吸蔵合金は水素を吸蔵すること
によって発熱する。水素吸蔵合金タンクに水素を供給す
る時において、発熱量が水素吸蔵合金タンクから外部へ
の放熱量より大きければ水素吸蔵合金タンクの温度が上
昇し、小さければ下降することになる。従って、水素吸
蔵合金タンクに水素を供給する速度を制御することによ
って、水素吸蔵合金タンクの温度を制御することができ
る。

【００３５】本実施例においては、ＭＨタンク３０の温
度の上限値を２０℃に保ちながら水素を供給する。その
ために、充填時には、コントローラ７は、温度センサ６
からの温度信号１４が２０℃になると閉信号を送って遮
断弁４を閉じ、温度信号１４が１９℃になると開信号を
送って遮断弁４を開くよう制御を行う。なお、三方バル
ブ１０は、ニードルバルブ９側を選択して、水素の流速
を高流速（１０リットル／分）に設定し、低温槽２の温度は
約１０℃に設定する。

【００３６】図２中、Ｐ3点で示されるように、水素吸
蔵合金３１のＰＣＴ特性に基づいて満充填状態での２０
℃と対応づけられる圧力は４ｋｇ／ｃｍ²である。従っ
て、コントローラ７は、圧力センサ５からの圧力信号
が、４ｋｇ／ｃｍ²に到達すると満充填に到達したもの
と判断して充填を終了する。図３は、水素充填装置１を
用いて充填テストを行ったときの、水素吸蔵合金タンク
３０の温度，圧力，吸蔵水素量、並びに低温槽２の温度
の測定値を示すグラフである。

【００３７】図中、曲線４１は温度センサ６が計測する
温度、曲線４２は圧力センサ５が計測する圧力、曲線４
３は低温槽２の温度を示している。曲線４１において、
右上がりの部分は水素が供給されて温度が上昇している
時間に相当し、右下がりの部分は水素が停止されて温度
が下降している時間に相当している。曲線４１に示され
るように、温度センサ６が計測する温度は、最初に２０
℃に到達した時点（図中Ｂで示される）以降は、上下に
変動しながら温度の上限値が約２０℃に保たれている。

【００３８】また、曲線４２は曲線４１の上下変動に伴
って上下に変動しているが、これは水素吸蔵合金３１の
ＰＣＴ特性に基づき、温度変化に伴って圧力変化してい
ることを示している。また、曲線４２が示すように、図
中Ｂで示される時点以降は、圧力センサ５が計測する圧
力の極大点４２ａは、徐々に上昇して４ｋｇ／ｃｍ²に
近づき、図中Ｃで示される時点で４ｋｇ／ｃｍ²に到達
している。コントローラ７は、このＣ時点で満充填と判
断し充填を終了している。

【００３９】このテストにおいて、充填開始（Ａ時点）
から終了（Ｃ時点）までの所要時間は４０分であり、水
素の吸蔵量は２９５リットルであった。なお、本実施例にお
いては、温度信号１４が１９℃になると遮断弁４に開信
号を送るようにしたが、この温度は、２０℃より低く制
御に適した値に設定すればよい。但し、低い温度に設定
するほど、図３における極大点４２ａの間隔が広がり、
満充填を検出する精度が低下するので、２０℃に近い温
度で設定するのが望ましい。

【００４０】また、本実施例においては、温度信号１４
に基づいて遮断弁４に開信号を送るタイミングを設定し
たが、例えば、閉信号が送られてから一定時間後に開信
号を送るようにしてもよい。この一定時間は、ＭＨタン
ク３０の温度が２０℃よりも低い適度な温度に下がると
考えられるような時間に設定すればよい。（第２実施例）本実施例の水素充填装置の全体構成は、
図１に示す第１実施例の水素充填装置１と同様である
が、コントローラ７による制御内容が異なっている。

【００４１】本実施例においては、ＭＨタンク３０の圧
力の下限値を４ｋｇ／ｃｍ²に保ちながら水素を供給す
る。そのために、充填時には、コントローラ７は、圧力
センサ５からの圧力信号１３が４ｋｇ／ｃｍ²になると
閉信号を送って遮断弁４を開き、圧力信号１３が４ｋｇ
／ｃｍ²よりも高い適値（例えば４．５ｋｇ／ｃｍ²）に
なると閉信号を送って遮断弁４を開くよう制御を行う。
その他の条件は、実施例１と同様に設定する。

【００４２】本実施例において、水素吸蔵合金３１のＰ
ＣＴ特性に基づいて、満充填される原理は次の通りであ
る。水素吸蔵合金タンクの圧力の下限値を所定圧力に保
ちながら水素を供給すると、水素吸蔵合金タンクの温度
もそれに伴って変動し、その温度の下限値は徐々に下降
する。そして、満充填状態に達すれば、水素吸蔵合金の
ＰＣＴ特性に基づいて満充填状態での所定圧力と対応づ
けられる温度に到達する。よって、その温度に到達した
ときに充填を終了すれば、満充填されることになる。

【００４３】図２において、水素吸蔵合金タンクの圧力
の下限値が、直線Ｘに沿って一定の圧力（４ｋｇ／ｃｍ
²）となるように水素を供給すれば、水素吸蔵合金タン
クの温度もそれに伴って変動し、その温度の下限値は、
Ｐ1点では４０℃、Ｐ2点では３０℃、そして、満充填状
態におけるＰ3点では２０℃に下降する。よって、２０
℃に到達したときに充填を終了すれば、満充填されるこ
とになる。

【００４４】図２中、Ｐ3点で示されるように、水素吸
蔵合金３１のＰＣＴ特性に基づいて満充填状態での圧力
（４ｋｇ／ｃｍ²）と対応づけられる温度は２０℃であ
る。従って、コントローラ７は、温度センサ６からの温
度信号が、２０℃に到達すると満充填に到達したものと
判断して充填を終了する。このように制御することによ
って、第１実施例と同様、圧力が最初に４ｋｇ／ｃｍ²
に達した時点以後は、圧力センサ５が計測する圧力は上
下に変動しながら、圧力の下限値が約４ｋｇ／ｃｍ²に
保たれる。

【００４５】また、水素吸蔵合金３１のＰＣＴ特性に基
づき、温度センサ６が計測する温度は、圧力の上下変動
に伴って上下に変動しながら、温度の極小点が、徐々に
下降して２０℃に近づく。そして、満充填状態（Ｃ点）
に到達すれば、２０℃となるので、充填が終了される。（その他の事項）なお、上記第１，第２実施例において
は、遮断弁４の開放時における水素の供給速度を１０リッ
トル／分とし、低温槽２の温度を約１０℃に設定したが、
水素供給速度と低温槽２の温度は、水素供給時の発熱に
よりＭＨタンク３０の温度を適度な速度で上昇させるよ
うな値に設定すればよい。

【００４６】ここで低温槽２の温度を低く、水素供給速
度を小さく設定しすぎると、発熱によってＭＨタンク３
０の温度を上昇させることができなくなり、ＭＨタンク
３０の温度の上限値を２０℃に保つことができなくな
る。また、低温槽２の温度を低く、水素供給速度を大き
く設定すれば、高速で充填することも可能であるが、吸
蔵時のＰＣＴ特性は流速によっても影響されるので、流
速を大きくしすぎると精度に影響すると考えられる。

【００４７】また、上記第１，第２実施例においては、
充填している間、遮断弁４の開放時における水素の供給
速度を一定（１０リットル／分）としたが、この供給速度は
一定でなくてもよい。また、上記第１，第２実施例にお
いては、シーケンスコントローラ７で遮断弁４を開閉す
ることにより制御を行ったが、温度センサ６が計測する
温度の変化、或は圧力センサ５が計測する圧力の変化に
基づいて、流量調整バルブで水素の流速を制御するよう
にすれば、さらに温度変動幅の少ないなめらかな制御を
行うことも可能である。

【００４８】また、上記第１，第２実施例においては、
充填の最初から終わりまで（図３において、Ａ時点から
Ｃ時点まで）本発明による充填方法を適用したが、充填
の途中から適用することもできる。例えば、上記第１，
第２実施例に示した水素充填装置で、最初にＭＨタンク
３０に一定量（例えば２００リットル）の水素を供給した後
に、上記第１，第２実施例と同様に制御することによっ
ても同様に満充填させることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１並びに請
求項５記載の発明によれば、充填する水素量を算出しな
くても、正確に水素吸蔵合金タンクに水素を満充填させ
ることができる。また、請求項２並びに請求項６記載の
発明によれば、更に、水素吸蔵合金タンクの温度に基づ
いて水素の供給を停止、開始することにより制御を行う
ことができ、制御が容易である。

【００５０】また、請求項３並びに請求項７記載の発明
によれば、更に、水素吸蔵合金タンクの温度のみに基づ
いて水素の供給を停止，開始することにより制御を行う
ことができ、制御が容易である。また、請求項４並びに
請求項８記載の発明によっても、充填する水素量を算出
しなくても、正確に水素吸蔵合金タンクに水素を満充填
させることができる。

【００５１】従って、作業者の負担が少なく、正確に水
素吸蔵合金タンクに水素を満充填させることができる水
素充填装置及び水素充填方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る水素充填装置の構成を
示す図である。

【図２】水素吸蔵合金３１の吸蔵時のＰＣＴ特性を示す
図である。

【図３】水素充填装置１を用いて充填テストを行ったと
きの、水素吸蔵合金タンク３０の温度，圧力，吸蔵水素
量、並びに低温槽２の温度の測定値を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１水素充填装置２低温槽３水素配管４遮断弁５圧力センサ６温度センサ７シーケンスコントローラ２０水素タンク３０ＭＨタンク３１水素吸蔵合金

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺明大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素供給源から水素吸蔵合金タンクへの
水素の供給を調節する弁と、水素吸蔵合金タンクの温度を測定する温度測定器と、水素吸蔵合金タンクの圧力を測定する圧力測定器と、前記温度測定器の測定値の上限値が第１の所定温度に保
たれるよう前記弁の開閉を制御する第１の制御手段と、前記圧力測定器の測定値が、水素吸蔵合金のＰＣＴ特性
に基づいて満充填状態での第１の温度と対応づけられる
圧力に到達すると充填を終了するよう制御する第２の制
御手段とを備えることを特徴とする水素充填装置。
【請求項２】前記第１の制御手段は、前記温度測定器の測定値が第１の所定温度に到達すると
前記弁を閉じ、水素吸蔵合金タンクの温度が第１の所定
温度よりも低いときに前記弁を開くよう制御することを
特徴とする請求項１記載の水素充填装置。
【請求項３】前記第１の制御手段は、前記温度測定器の測定値が第１の所定温度に到達すると
前記弁を閉じ、前記温度測定器の測定値が、第１の所定
温度よりも低い第２の所定温度に到達すると前記弁を開
くよう制御することを特徴とする請求項２記載の水素充
填装置。
【請求項４】水素供給源から水素吸蔵合金タンクへの
水素の供給を調節する弁と、水素吸蔵合金タンクの温度を測定する温度測定器と、水素吸蔵合金タンクの圧力を測定する圧力測定器と、前記圧力測定器の測定値の下限値が第１の所定圧力に保
たれるよう前記弁の開閉を制御する第１の制御手段と、前記温度測定器の測定値が、水素吸蔵合金のＰＣＴ特性
に基づいて満充填状態での第１の圧力と対応づけられる
温度に到達すると充填を終了するよう制御する第２の制
御手段とを備えることを特徴とする水素充填装置。
【請求項５】水素供給源からの水素を水素吸蔵合金タ
ンクに充填する水素充填方法であって、水素吸蔵合金タンクの温度の上限値が第１の所定温度に
保たれるよう水素の供給を制御する第１のステップと、水素吸蔵合金タンクの圧力が、水素吸蔵合金のＰＣＴ特
性に基づいて満充填状態での第１の温度と対応づけられ
る圧力に到達すると、充填を終了する第２のステップと
を備えることを特徴とする水素充填方法。
【請求項６】前記第１のステップは、水素吸蔵合金タンクの温度が第１の所定温度に到達する
と水素の供給を停止する水素供給停止ステップと、水素吸蔵合金タンクの温度が第１の所定温度よりも低い
ときに、水素の供給を開始する水素供給開始ステップと
を備えることを特徴とする請求項５記載の水素充填方
法。
【請求項７】水素供給開始ステップでは、水素吸蔵合
金タンクの温度が第１の所定温度よりも低い第２の所定
温度に到達すると、水素の供給を開始することを特徴と
する請求項６記載の水素充填方法。
【請求項８】水素供給源からの水素を水素吸蔵合金タ
ンクに充填する水素充填方法であって、水素吸蔵合金タンクの圧力の下限値が第１の所定圧力に
保たれるよう水素の供給を制御する第１のステップと、水素吸蔵合金タンクの温度が、水素吸蔵合金のＰＣＴ特
性に基づいて満充填状態での第１の圧力と対応づけられ
る温度に到達すると、充填を終了するよう制御する第２
のステップとを備えることを特徴とする水素充填方法。