JP2737082B2

JP2737082B2 - 水素残量計

Info

Publication number: JP2737082B2
Application number: JP63272077A
Authority: JP
Inventors: 孝利笹原
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1998-04-08
Anticipated expiration: 2013-04-08
Also published as: JPH02118417A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は水素貯蔵タンクに設けられた水素残量計に係
り、とりわけ安価で精度よく水素残量を測定することが
できる水素残量計に関する。

（従来の技術）従来、水素貯蔵タンク内に水素吸蔵合金を貯蔵し、こ
の水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることにより水素の貯
蔵を行なう方法が知られている。この場合、水素吸蔵合
金として希土類のLaNi₅等が用いられる。

また水素貯蔵タンク内の水素残量の測定を行なうた
め、各種の水素残量測定法が用いられている。

このような水素残量測定法として、（１）例えば、水素吸蔵合金の温度Ｔおよび水素貯蔵
タンク内圧力Ｐ（水素平衡圧力）を温度、圧力センサで
検出し、第３図に示すVan′t Hoff線図および第４図に
示すPCT曲線より水素残量を求める方法が考えられてい
る。

ここで第３図は、水素吸蔵合金内の水素組成H/Mが一
定の場合の1nPと1/Tとの関係を示しており、また第４図
は、各温度T₁,T₂における1nPとH/Mとの関係を示してい
る。

具体的には、第３図および第４図からあらかじめ温度
Ｔ、圧力Ｐ、および水素組成H/Mの３次元マップを作成
し、この３次元マップをもとに、検出温度および検出圧
力から水素残量を求めている。

この水素濃度測定方法は、一般にマイコンによって行
なわれることになるため、水素残量計の設置コストが高
価になってしまう。

（２）また、第４図に示すPCT曲線において、プラト
−域（圧力が平坦な部分であって一般に燃料として使う
領域）を合金の組成を多元系にすることで傾け、これに
より水素組成に対して圧力を一次に変化させ、この圧力
を測定することによって、水素残量を求める方法が考え
られている。

しかしこの測定方法では、水素圧力がシフトするた
め、温度が安定した場所以外では測定精度が非常に悪
く、また水素放出時、吸蔵時には強制的に温度を上下さ
せるため全く測定不可能となってしまう。

（３）さらに、水素供給系および消費系と水素貯蔵タ
ンクとの間に質量流量計を設けて移動水素流量を測定す
ることにより、合金の最大水素吸蔵量から差し引き算出
する方法も考えられている。

しかし、質量流量計は非常に高価（約80万円以上）で
あり、簡易性に欠けるという問題がある。

（発明が解決しようとする課題）上述のように水素貯蔵タンク内の水素残量の測定を行
なうため、各種の水素残量測定法が考えられている。

しかしながら、（１）温度Ｔ、圧力Ｐおよび水素組成
H/Mの３次元マップを作成し、この３次元マップをもと
に検出温度および検出圧力から水素残量を求める方法に
おいては、マイコン等を用いるため設置コストが高価に
なってしまうという問題がある。（２）またPCT曲線の
プラトー域を傾けて水素残量を求める方法においては、
温度が安定した場所以外では測定精度が非常に悪いとい
う問題がある。（３）さらに質量流量計を設け移動水素
流量を測定することにより、合金の最大水素吸蔵量から
差し引き算出する方法においては設置コストが高価にな
ってしまうという問題がある。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであ
り、安価で精度よく水素残量の測定を行なうことができ
る水素残量計を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、水素貯蔵タンク用水素吸蔵合金を収納した
水素貯蔵タンクと、水素貯蔵タンク内に配置され、その
外周が水素貯蔵タンク用水素吸蔵合金によって囲まれる
とともに内部にフィルタ用水素吸蔵合金を収納した水素
ガス透過材料製の円筒状フィルタと、円筒状フィルタ内
のフィルタ用水素吸蔵合金の体積変化を検出する検出装
置とを備え、この検出装置はフィルタ用水素吸蔵合金の
上面に当接する下方磁石と、下方磁石に対向して設けら
れた上方磁石と、上方磁石に取付けられたダイヤフラム
とを有し、このダイヤフラムは内部に不揮発性流体が収
納された液体室の底部を構成することを特徴とする水素
残量計である。

（作用）本願発明によれば、フィルタ用水素吸蔵合金を収納し
た円筒状フィルタは水素貯蔵タンク内に設置され、フィ
ルタの外周は水素貯蔵タンク内の水素貯蔵タンク用水素
吸蔵合金によって囲まれているので、水素貯蔵タンク内
において水素貯蔵タンク用水素吸蔵合金の水素消費反応
が生じると、これに対して迅速に追従してフィルタ内の
フィルタ用水素吸蔵合金の水素消費反応が生じる。この
場合、フィルタ用水素吸蔵合金に体積変化が生じ、この
体積変化を検出装置によって迅速かつ正確に検出するこ
とができる。

また検出装置がフィルタ用水素吸蔵合金の上面に当接
する下方磁石と、下方磁石に対向して設けられた上方磁
石と、上方磁石に取付けられたダイヤフラムとを有し、
ダイヤフラムは内部に不揮発性流体が収納された液体室
の底部を構成するので、フィルタ用水素吸蔵合金の体積
変化を下方磁石および上方磁石を介してダイヤフラムに
伝えてダイヤフラムを変位させ、このダイヤフラムの変
位によって不揮発性流体を上下させてフィルタ用水素吸
蔵合金の体積変化を検出することができる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。

第１図および第２図は本発明による水素残量計の一実
施例を示す図であり、このうち第１図は水素残量計の側
断面図、第２図は水素吸蔵合金の特性を示す図である。

第１図において、水素貯蔵タンク31内に水素吸蔵合金
（水素貯蔵タンク用水素吸蔵合金）32が貯蔵されてい
る。水素吸蔵合金32としては、例えば希土類系のLaN
i₅、LaNi_4,7Al_0,3等水素吸蔵量によって体積変化を生じ
させる粒子状合金が用いられ、この水素吸蔵合金32の粒
度は予め調整されている。

次に水素残量系10の構成を説明する。

水素貯蔵タンク31の上部開口には取付座33が設けら
れ、この取付座33には下方に円筒状の焼結金属フィルタ
14を有する保持体11が載置され、止ねじ25によって固定
されている。また取付座33と保持体11との間は、Ｏリン
グ15によってシールされている。

焼結金属フィルタ14は水素貯蔵タンク31内に延びると
ともに、その外周が水素吸蔵合金32によって囲まれ、内
部に水素貯蔵合金13が収納されている。焼結金属フィル
タ14内に収納された水素吸蔵合金（フィルタ用水素吸蔵
合金）13は、水素貯蔵タンク31内に貯蔵された水素吸蔵
合金32と同一組成のものが用いられるが、水素の吸蔵お
よび放出の繰り返しによる微粉化を防ぐため圧縮成形体
の合金が用いられている。

また焼結金属フィルタ14は伝熱性のよいブロンズ製と
なっており、水素ガスの透過を可能としているが、水素
貯蔵タンク31側から微粉化した合金が焼結金属フィルタ
14内に侵入しないようになっている。さらに焼結金属フ
ィルタ14の形状は、垂直方向に細長い円筒状となってお
り、例えば直径と長さの比が1/5となっている。これは
円筒状の軸方向の体積変位を直径方向の体積変位に比較
してはるかに大きくするためである。

保持体11内には、下方に取付けられた焼結金属フィル
タ14内と連通する空間11aが形成され、この空間11a内に
は、焼結金属フィルタ14内に収納された水素吸蔵合金13
の上面に接触する磁石（下方磁石）17が設けられてい
る。この磁石17は水素吸蔵量の変化にともなう水素吸蔵
合金13の体積変化に応じて、空間11a内で上下方向に移
動するようになっており、空間11a上面と磁石17との間
には皿ばね16が介在されている。

また、保持体11の上部には、内部に互いに連通するダ
イヤフラム室27aおよび液体室27bが形成された表示体27
が設けられている。この表示体27のダイヤフラム室27a
内には、底部を構成するダイヤフラム19が配設されてい
る。そしてダイヤフラム19の下面には、保持体11内の磁
石17に対向するとともに、磁石17の上下移動に対応して
上下移動を行なう磁石（上方磁石）18が取付けられてい
る。

さらに、ダイヤフラム室27a内のダイヤフラム19の上
方には不揮発性液体20が収納され、この不揮発性液体20
はダイヤフラム室27aから液体室27bまで達している。ま
た表示体27は外部から内部に収納された不揮発性液体20
を確認することができるようになっており、表示体27は
全体としてガラス付覆い管28で覆われている。なお、こ
のガラス付覆い管28内には不活性ガス、例えばアルゴン
ガスが充てんされている。この不活性ガスは不揮発性液
体20と空気との化学反応による腐蝕を防止するものであ
る。

次にこのような構成からなる本実施例の作用について
説明する。

まず、第２図に水素吸蔵合金13,32、例えばLaNi_4,7Al
_0,3の特性について説明する。

第２図は横軸に水素吸蔵量（水素組成）を縦軸に体積
変化率をそれぞれとり、各水素吸蔵放出回数Ｎ＝5,10,1
5に対応する体積変化率を示したものである。

この体積変化率は−軸方向（開放方向）の移動量とし
て検出されたものであり、側壁方向への変化は無視して
算出されている。

第２図に示すように、水素吸蔵合金の体積変化率、す
なわち開放方向の移動量は水素吸蔵量の変化に応じて直
線的に変化する。このため水素吸蔵合金の体積変化率を
検出することにより、水素吸蔵量を測定することができ
る。

すなわち、第１図において、水素貯蔵タンク31内に貯
蔵された水素吸蔵合金32から水素が放出されて水素が消
費されると、水素吸蔵合金32内の水素吸蔵量が低下す
る。この場合、焼結金属フィルタ14は水素ガス透過性と
なっているので、焼結金属フィルタ14内の水素吸蔵合金
13の水素吸蔵量は、水素貯蔵タンク31内の水素吸蔵合金
32と同様低下しその体積を減少させる。

焼結金属フィルタ14内の水素吸蔵合金13が、水素吸蔵
量の低下に伴ってその体積を直線的に減少させると、水
素吸蔵合金13の上面に接触して設けられた磁石17が、空
間11a内で皿ばね16に押圧されて下方へ移動する。この
磁石17の下方への移動に伴い、磁石18も下方へ移動しダ
イヤフラム19が下方へ押下げられる。

このようにダイヤフラム19が下方へ押下げられると、
ダイヤフラム室27aおよび液体室27b内に収納された不揮
発性液体20が下方へ降下する。この場合、不揮発性液体
20の上面は、ガラス付覆い管28の外側から確認でき、こ
の不揮発性液体20の上面をガラス付覆い管28の表面に描
かれた水素残量表示部29と対比して検出することにより
水素残量を測定することができる。

このように本実施例によれば、水素吸蔵量よってその
体積を直線的に変化させる水素吸蔵合金13を利用し、こ
の水素吸蔵合金13の体積変化を検出することにより水素
貯蔵タンク31内の水素残量を測定することができるの
で、安価で精度良く水素残量を測定することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、水素貯蔵タンク
内において水素貯蔵タンク用水素吸蔵合金の水素消費反
応が生じると、これに対して迅速に追従してフィルタ内
のフィルタ用水素吸蔵合金の水素消費反応が生じるの
で、水素タンク内の反応を迅速に検出装置によって検出
することができる。また、検出装置はフィルタ用水素吸
蔵合金に当接する下方磁石と、上方磁石と、ダイヤフラ
ムとを有し、ダイヤフラムの変位によって液体室の不揮
発性流体を上下させてフィルタ用水素吸蔵合金の体積変
化を検出するので、検出装置に電気回路を設ける必要は
ない。このため検出装置内に水素がリークしても、水素
が引火したり爆発することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による水素残量計の一実施例を示す側断
面図、第２図は水素吸蔵合金の特性を示す図、第３図は
水素吸蔵合金のVan′ｔ Hoff線図、第４図は水素吸蔵
合金のPCT曲線を示す図である。 10……水素残量計、13……水素吸蔵合金、14……焼結金
属フィルタ、17……磁石、18……磁石、19……ダイヤフ
ラム、20……不揮発性液体。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水素貯蔵タンク用水素吸蔵合金を収納した
水素貯蔵タンクと、水素貯蔵タンク内に配置され、その外周が水素貯蔵タン
ク用水素吸蔵合金によって囲まれるとともに内部にフィ
ルタ用水素吸蔵合金を収納した水素ガス透過材料製の円
筒状フィルタと、円筒状フィルタ内のフィルタ用水素吸蔵合金の体積変化
を検出する検出装置とを備え、この検出装置はフィルタ用水素吸蔵合金の上面に当接す
る下方磁石と、下方磁石に対向して設けられた上方磁石
と、上方磁石に取付けられたダイヤフラムとを有し、このダイヤフラムは内部に不揮発性流体が収納された液
体室の底部を構成することを特徴とする水素残量計。