(57)【要約】【課題】  燃料電池スタック以外からのガス漏出を検出できる燃料電池システムの提供。【解決手段】  （１）燃料電池１０を含む反応ガス系に設けられたガス洩れ監視対象部品４０と、ガス検出用のディテクタ５０と、洩れガスをディテクタ５０に導くガス流路６０と、を備えた燃料電池システムのガス洩れ検出装置。（２）監視対象部品４０を包囲する包囲部材７０をさらに備えている。（３）ディテクタが複数のガス洩れ監視対象部品４０に対して共用される。（４）ガス流路６０がダクトからなり、ダクト内にガス洩れ監視対象部品４０が直列配置されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を含む反応ガス系に設けられた複数のガス洩れ監視対象部品と、
少なくとも１つのガス検出用のディテクタと、
前記ガス洩れ監視対象部品にガス洩れがあった場合に洩れたガスをガス洩れのあったガス洩れ監視対象部品から前記ディテクタに導くガス流路と、
を備えた燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項２】
前記燃料電池システムのガス洩れ検出装置が移動体に搭載される請求項１記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項３】
前記ディテクタは、複数のガス洩れ監視対象部品のガス洩れ検出に対して共用される請求項１記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項４】
前記複数のガス洩れ監視対象部品は、燃料電池スタック、該燃料電池スタックに接続される反応ガス系の反応ガス源、電磁弁、減圧弁、ポンプ、圧力計、温度計、気液分離器、継手、部品間パイプまたはホース、の何れか少なくとも一つを含む請求項１記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項５】
前記反応ガス系は燃料ガス系を含み、前記ディテクタは水素センサを含む請求項１または請求項４記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項６】
前記ガス流路は導管であり、該導管の外に前記ガス洩れ監視対象部品が位置する請求項１記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項７】
前記ガス洩れ監視対象部品を包囲する包囲部材をさらに備えており、前記導管は前記包囲部材から前記ディテクタまで延びている、請求項６記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項８】
前記ディテクタの数は前記ガス洩れ監視対象部品の数以下である、請求項６記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項９】
前記ディテクタは前記導管の出口より上に位置する請求項６記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項１０】
複数の前記監視対象部品からの導管は、互いに独立に前記ディテクタまで延びている、請求項６記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項１１】
複数の前記ガス洩れ監視対象部品と前記ディテクタとの前記導管による連通を選択的に切換える切換弁をさらに備える、請求項６記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項１２】
前記ガス洩れ監視対象部品から反応ガスの洩れがあった場合に該ガス洩れがあったガス洩れ監視対象部品と前記ディテクタとの連通の時間を、残りのガス洩れ監視対象部品と前記ディテクタとの連通の時間より長くするように、前記切換弁を制御する制御装置をさらに備える、請求項１１記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項１３】
複数の前記監視対象部品からの導管は、集合部で集合した後、単一の配管で前記ディテクタまで延びている、請求項６記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記ガス洩れ監視対象部品から洩れた反応ガスを吸引して前記ディテクタ側へ流す吸引装置をさらに備える、請求項６記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項１５】
前記ガス通路はダクトであり、該ダクト内に前記ガス洩れ監視対象部品の少なくとも１つが配置されている、請求項１記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項１６】
前記ダクトの開口端である下流部に前記ディテクタが配置されており、前記ダクト内で前記ディテクタの上流に前記ガス洩れ監視対象部品の少なくとも２つが直列に配置されている、請求項１５記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項１７】
前記ダクトの少なくとも一部がボディ構造により形成されている請求項１５記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項１８】
前記ダクトの少なくとも一部がフロアトンネルである請求項１５記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項１９】
前記ダクトは上流端を有し該上流端から外気がダクト内に導入される請求項１５記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項２０】
前記ダクト内にダクト内のディテクタ配置部位の気体の流れ量を調整できる流量調整装置が設けられている請求項１５記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項２１】
前記ディテクタにより検出された洩れガスの濃度に応じて前記流量調整装置により前記ダクト内を流れる気体流量を調整する制御装置が設けられている請求項２０記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項２２】
前記流量調整装置がラジエータファンである請求項２０記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項２３】
前記ダクト内に直列に配置された前記少なくとも２つのガス洩れ監視対象部品の間にダクト内の気体の流れを遮断可能な流れ遮断装置が設けられている請求項１６記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項２４】
燃料電池スタック以外の各ガス洩れ監視対象部品の上流に外気を導入する外気供給路を設けた請求項２３記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【請求項２５】
前記ディテクタが水素を検知したとき少なくとも１つの流れ遮断装置で前記ダクトを閉とするように前記流れ遮断装置の開閉を制御する制御装置が前記流れ遮断装置に対して設けられている請求項２３記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムのガス洩れ検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平４−２２０９５５号公報は、燃料電池スタックの周囲に覆いを設け、その覆いから外部にガスを放出する通路上にガスセンサ（ディテクタ）を備えた、燃料電池システムのガス洩れ検出装置を開示している。
【０００３】
しかし、上記公報に開示された燃料電池システムのガス洩れ検出装置では、 燃料電池スタック以外の部分（例えば、各種弁、配管の接続部等）からもガスが洩れる可能性があるが、その対策の開示がない。また、ガス洩れが生じる可能性がある部分毎にガスセンサを設けるとコストが高くなる。
【特許文献１】特開平４−２２０９５５号公報
【特許文献２】特開２００３−１７０９４号公報
【特許文献３】特開２００２−３６７６４８号公報
【特許文献４】特開２００３−１４９０７１号公報
【特許文献５】特開平１１−１８５７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする問題点は、従来の燃料電池システムのガス洩れ検出装置では燃料電池スタック以外の部分にガス洩れが生じてもそのガス洩れを検出できないことである。
本発明の目的は、燃料電池スタックでのガス洩れだけでなく、燃料電池スタック以外の部分のガス洩れも効果的に検出できる燃料電池システムのガス洩れ検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
〔本発明の第１の実施例群と第２の実施例群に含まれる、全実施例に成立する構成〕
（１）  燃料電池を含む反応ガス系に設けられた複数のガス洩れ監視対象部品と、
少なくとも１つのガス検出用のディテクタと、
前記ガス洩れ監視対象部品にガス洩れがあった場合に洩れたガスをガス洩れのあったガス洩れ監視対象部品から前記ディテクタに導くガス流路と、
を備えた燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（２）  前記燃料電池システムのガス洩れ検出装置が移動体に搭載される（１）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（３）  前記ディテクタは、複数のガス洩れ監視対象部品のガス洩れ検出に対して共用される（１）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（４）  前記複数のガス洩れ監視対象部品は、燃料電池スタック、該燃料電池スタックに接続される反応ガス系の反応ガス源、電磁弁、減圧弁、ポンプ、圧力計、温度計、気液分離器、継手、部品間パイプまたはホース、の何れか少なくとも一つを含む（１）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（５）  前記反応ガス系は燃料ガス系を含み、前記ディテクタは水素センサを含む（１）または（４）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【０００６】
〔本発明の第１の実施例群に含まれる実施例に成立する構成〕
（６）  前記ガス流路は導管であり、該導管の外に前記ガス洩れ監視対象部品が位置する（１）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（７）  前記ガス洩れ監視対象部品を包囲する包囲部材をさらに備えており、前記導管は前記包囲部材から前記ディテクタまで延びている、（６）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（８）  前記ディテクタの数は前記ガス洩れ監視対象部品の数以下である、（６）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（９）  前記ディテクタは前記導管の出口より上に位置する（６）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（１０）  複数の前記監視対象部品からの導管は、互いに独立に前記ディテクタまで延びている、（６）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（１１）  複数の前記ガス洩れ監視対象部品と前記ディテクタとの前記導管による連通を選択的に切換える切換弁をさらに備える、（６）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（１２）  前記ガス洩れ監視対象部品から反応ガスの洩れがあった場合に該ガス洩れがあったガス洩れ監視対象部品と前記ディテクタとの連通の時間を、残りのガス洩れ監視対象部品と前記ディテクタとの連通の時間より長くするように、前記切換弁を制御する制御装置をさらに備える、（１１）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（１３）  複数の前記監視対象部品からの導管は、集合部で集合した後、単一の配管で前記ディテクタまで延びている、（６）記載の燃料電池システム。
（１４）  前記ガス洩れ監視対象部品から洩れた反応ガスを吸引して前記ディテクタ側へ流す吸引装置をさらに備える、（６）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【０００７】
〔本発明の第２の実施例群に含まれる実施例に成立する構成〕
（１５）  前記ガス通路はダクトであり、該ダクト内に前記ガス洩れ監視対象部品の少なくとも１つが配置されている、（１）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（１６）  前記ダクトの開口端である下流部に前記ディテクタが配置されており、前記ダクト内で前記ディテクタの上流に前記ガス洩れ監視対象部品の少なくとも２つが直列に配置されている、（１５）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（１７）  前記ダクトの少なくとも一部がボディ構造により形成されている（１５）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（１８）  前記ダクトの少なくとも一部がフロアトンネルである（１５）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（１９）  前記ダクトは上流端を有し該上流端から外気がダクト内に導入される（１５）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（２０）  前記ダクト内にダクト内のディテクタ配置部位の気体の流れ量を調整できる流量調整装置が設けられている（１５）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（２１）  前記ディテクタにより検出された洩れガスの濃度に応じて前記流量調整装置により前記ダクト内を流れる気体流量を調整する制御装置が設けられている（２０）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（２２）  前記流量調整装置がラジエータファンである（２０）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（２３）  前記ダクト内に直列に配置された前記少なくとも２つのガス洩れ監視対象部品の間にダクト内の気体の流れを遮断可能な流れ遮断装置が設けられている（１６）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（２４）  燃料電池スタック以外の各ガス洩れ監視対象部品の上流に外気を導入する外気供給路を設けた（２３）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
（２５）  前記ディテクタが水素を検知したとき少なくとも１つの流れ遮断装置で前記ダクトを閉とするように前記流れ遮断装置の開閉を制御する制御装置が前記流れ遮断装置に対して設けられている（２３）記載の燃料電池システムのガス洩れ検出装置。
【発明の効果】
【０００８】
上記（１）〜（５）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、燃料電池を含む反応ガス系に設けられた複数のガス洩れ監視対象部品と、少なくとも１つのガス検出用のディテクタと、ガス洩れ監視対象部品にガス洩れがあった場合に洩れたガスをガス洩れのあったガス洩れ監視対象部品からディテクタに導くガス流路と、を備えているので、燃料電池スタックでのガス洩れだけでなく、燃料電池スタック以外の部分のガス洩れも検出できる。
上記（２）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、移動体では走行風によって洩れガスが逸散しやすいが、洩れガスをディテクタに導くガス流路が設けられているので、洩れたガスのガス流路以外への逸散を抑制でき、効果的にガス洩れを検出できる。
上記（３）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、ディテクタは、複数のガス洩れ監視対象部品のガス洩れ検出に対して共用されるので、複数のガス洩れ監視対象部品の各々にディテクタを設ける場合に比べてディテクタの数を低減できる。高精度のディテクタは高価であるため、ディテクタの数を低減により燃料電池システムのガス洩れ検出装置のコストダウンに寄与できる。
上記（４）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、複数のガス洩れ監視対象部品が、燃料電池スタック、該燃料電池スタックに接続される反応ガス系の反応ガス源、電磁弁、減圧弁、ポンプ、圧力計、温度計、気液分離器、継手、部品間パイプまたはホース、の何れか少なくとも一つを含むので、燃料電池システムの何れの部品とその接続経路にガス洩れが生じても、ガス洩れを検出できる。また、ガス洩れ監視対象部品が燃料ガス系の部品を含むので、系からの水素洩れが確実に検出される。ガス洩れ監視対象部品が減圧弁や電磁弁を含むので、減圧弁や電磁弁が可動部材やシール部分を含むにかかわらず、減圧弁や電磁弁からのガス洩れが確実に検出される。
上記（５）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、反応ガス系が燃料ガス系を含み、ディテクタが水素センサを含むので、燃料電池の燃料ガス系にガス洩れが生じても、水素洩れを検出できる。
【０００９】
上記（６）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、ガス流路は導管であるため、ガス洩れ監視対象部からのガス洩れが小さな洩れであっても、周囲の外乱に左右されることなく洩れを検出できる。特に燃料電池を搭載した車両の場合、走行中の外乱（走行風、冷却ファン）による影響を排除して、洩れガスをディテクタに導くことができる。
上記（７）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、ガス洩れ監視対象部品を包囲する包囲部材をさらに備えており、導管は包囲部材からディテクタまで延びているので、包囲部材により洩れガスを、逸散させることなく、効果的に集めることができる。
上記（８）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、ガス洩れ監視対象部品の数以下の数のディテクタでガス洩れ監視対象部品からの洩れガスを検出できる。そのため、ガス洩れ監視対象部品と同数のディテクタを設ける場合に比べて、コスト上有利である。
上記（９）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、ディテクタが導管（または配管）の出口より上に位置するので、反応ガスが水素の場合、ガス洩れ監視対象部品から洩れて導管でディテクタ下方に導かれてきた水素を、水素が空気よりも軽いことを利用して浮上させ、確実に、ディテクタに導くことができる。
上記（１０）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、複数のガス洩れ監視対象部品からの導管が互いに独立にディテクタまで延びているので、途中で導管が１本に集合される場合に比べてディテクタがガス洩れを検出した時にどのガス洩れ監視対象部品にガス洩れが生じているかを特定しやすい。
上記（１１）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、複数のガス洩れ監視対象部品とディテクタとの導管による連通を選択的に切換える切換弁を設けたので、ディテクタの数がガス洩れ監視対象部品の数より少なくても、切換弁による連通の切り換えで対応することができ、かつ、ガス洩れ部品を特定することができる。
上記（１２）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、切換弁を制御する制御装置をさらに備えているので、反応ガス洩れの疑いがあるときにガス洩れの疑いがあるガス洩れ監視対象部品のみとディテクタとの連通時間を長くして（延長して）、精度高くガス洩れを検出することができる。それ以外のガス洩れ監視対象部品とディテクタとの連通時間は短くしたままとすることにより、全ガス洩れ監視対象部品にわたって切り換えを一巡するサイクルタイムを短くすることができる。これによって、高精度のガス洩れ検出と切り換えの一巡のサイクルタイムの短縮との両方を満足させることができる。
上記（１３）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、導管が集合部で集合した後単一の配管でディテクタに導かれているので、導管が互いに独立にディテクタに導かれる場合に比べて、単一配管の出口をディテクタの直下に位置させることが可能となり、単一配管の出口から出る、ガス洩れ監視対象部品からの洩れガスを、容易にディテクタに浮上させて導くことができる。
上記（１４）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、洩れガスを吸引装置で積極的にかき集めることができる。そのため、吸引装置が設けられていない場合に比べて、ディテクタでガスの洩れ状況を早期に検出できる。
【００１０】
上記（１５）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、ガス通路はダクトであり、該ダクト内にガス洩れ監視対象部品の少なくとも１つが配置されているので、ダクト内のガス洩れ監視対象部品にガス洩れが生じても、洩れガスをそのままダクト外に逸散させずに、ダクト下流へと導くことができる。その結果、導管の場合のように、洩れガスを導管内に取り入れるための包囲部材や吸引装置を設ける必要がない。
上記（１６）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、ダクトの開口端である下流部にディテクタが配置されており、ダクト内でディテクタの上流にガス洩れ監視対象部品の少なくとも２つが直列に配置されているので、ダクト内の何れのガス洩れ監視対象部品にガス洩れが生じても、洩れガスをダクトで下流部のディテクタに導くことができる。また、この配置によって、ダクト内の複数のガス洩れ監視対象部品に対してディテクタを共用することができ、ディテクタの数の減少が可能になる。
上記（１７）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、ダクトの少なくとも一部がボディ構造により形成されているので、新たに形成するダクトを減らすことができ、本検出装置の車両への搭載、適用が容易になる。
上記（１８）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、ダクトの少なくとも一部がフロアトンネルであるため、そしてフロアトンネルは車両前後方向に延びているため、グリルから取り入れられた車両走行風およびラジエータファンで後方に送り出された風をそのままフロアトンネルに導いて車両後方へと流すことができ、ダクト内流れを自然に得ることができる。
上記（１９）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、ダクトは上流端を有し該上流端から外気がダクト内に導入されるので、ダクト内のガス洩れ監視対象部品にガス洩れが生じても、ダクト内を流れる外気に乗せて洩れガスをダクト下流へと導くことができる。
上記（２０）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、ダクト内にダクト内の気体の流れ量を調整できる流量調整装置が設けられているので、洩れガス量に応じてダクト内の気体の流れ量を調整して洩れガスを適切に希釈できる他、洩れガスが無い場合にはダクトに取り入れたガスの一部を車両床下に排出してダクトを通る流れの圧損を低減することができる。
上記（２１）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、ディテクタにより検出された洩れガスの濃度に応じて流量調整装置によりダクト内を流れる気体流量を調整する制御装置が設けられているので、洩れガスを適正に希釈することができる。
上記（２２）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、流量調整装置がラジエータファンであるので、あらたに流量調整装置を設ける必要がない。また、車両停止中にもダクト内の気体の流れ量を調整できる。
上記（２３）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、ダクト内に直列に配置された少なくとも２つのガス洩れ監視対象部品の間にダクト内の気体の流れを遮断可能な流れ遮断装置が設けられているので、流れ遮断装置を開閉することにより、ダクト内のどのガス洩れ監視対象部品にガス洩れが生じたかを容易に特定することができる。
上記（２４）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、各ガス洩れ監視対象部品の上流に外気供給路を設けたので、遮断装置が閉であってもその遮断装置の下流のガス洩れ監視対象部品に外気を供給できガス洩れを検出できる。
上記（２５）の燃料電池システムのガス洩れ検出装置によれば、流れ遮断装置の開閉を制御する制御装置が流れ遮断装置に対して設けられているので、流れ遮断装置の開閉とガス洩れを生じているガス洩れ監視対象部品の特定を、適正に関連させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施例の燃料電池システム（装置）のガス洩れ検出装置を、図１〜図１２を参照して説明する。
図中、図１、図２は本発明の実施例１を示し、図３、図４は本発明の実施例２を示し、図５、図６は本発明の実施例３を示しており、図７は本発明の全実施例に適用可能であり、図８は本発明の実施例２、３に適用可能であり、図９は本発明の実施例４を示す。
また、図１０は本発明の実施例５を示し、図１１、図１２は本発明の実施例６を示す。
本発明の実施例１〜４は本発明の実施例群Ａに属し、本発明の実施例５、６は本発明の実施例群Ｂに属する。
本発明の全実施例にわたって共通する部分には、本発明の全実施例にわたって同じ符号を付してある。
【００１２】
まず、本発明の全実施例（実施例１〜６）にわたって共通する部分の構成を、たとえば、図１、図１０を参照して説明する。
本発明の燃料電池システムのガス洩れ検出装置は、図１、図１０に示すように、燃料電池（燃料電池スタックである場合を含む）１０を含む反応ガス系１３に設けられた複数のガス洩れ監視対象部品４０と、少なくとも１つのガス検出用のディテクタ（ガスセンサともいう）５０と、ガス洩れ監視対象部品４０にガス洩れがあった場合に洩れたガスをガス洩れのあったガス洩れ監視対象部品からディテクタ５０に導くガス流路（導管であってもよいし、ダクトであってもよい）６０と、を備えている。
燃料電池１０は、たとえば、固体高分子電解質型燃料電池であり、電解質と電解質の一面に形成されたアノードと電解質の他面に形成されたカソードとをもつＭＥＡ（Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータの積層体（積層方向は上下にかぎる者ではなく、任意である）である。燃料電池１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。
【００１３】
燃料電池システムのガス洩れ検出装置は、たとえば図１０に示すように、移動体（たとえば、車両）に搭載される。燃料電池１０が燃料電池自動車に搭載される場合、自動車のモータールーム内に配置される。
ディテクタ５０は、図１、図１０に示すように、複数のガス洩れ監視対象部品４０のガス洩れ検出に対して共用される。ディテクタ５０は少なくとも１つあり、少なくとも１つのディテクタ５０は、複数のガス洩れ監視対象部品４０のガス洩れ検出に対して共用される。
【００１４】
複数のガス洩れ監視対象部品４０は、燃料電池スタック、該燃料電池スタックに接続される反応ガス系の反応ガス源、電磁弁、減圧弁、ポンプ、圧力計、温度計、気液分離器、継手、部品間パイプまたはホース、の何れか少なくとも一つを含む。
反応ガス系は燃料ガス系を含み、ディテクタ５０は水素センサを含む。
【００１５】
上記の本発明の全実施例（実施例１〜６）にわたって共通する部分の作用・効果はつぎの通りである。
まず、燃料電池１０を含む反応ガス系１３に設けられた複数のガス洩れ監視対象部品４０と、少なくとも１つのガス検出用のディテクタ５０と、ガス洩れ監視対象部品４０にガス洩れがあった場合に洩れたガスをガス洩れのあったガス洩れ監視対象部品からディテクタ５０に導くガス流路６０と、を備えているので、燃料電池スタック１０でのガス洩れだけでなく、燃料電池スタック以外の部分（たとえば、反応ガス系１３の減圧弁や電磁弁など）のガス洩れも検出できる。
【００１６】
燃料電池システムのガス洩れ検出装置が移動体に搭載された場合には、移動体では走行風によって洩れガスが逸散しやすいが、洩れガスをディテクタ５０に導くガス流路６０が設けられているので、洩れたガスのガス流路６０以外への逸散を抑制でき、ディテクタ５０に洩れたガスのほぼ全量を導くことができ、効果的にガス洩れを検出できる。
また、ディテクタ５０が、複数のガス洩れ監視対象部品４０のガス洩れ検出に対して共用されるので、複数のガス洩れ監視対象部品４０の各々にディテクタを設ける場合に比べてディテクタの数を低減できる。高精度のディテクタは高価であるため、ディテクタ５０の数を低減することにより燃料電池システムのガス洩れ検出装置のコストダウンに寄与できる。
【００１７】
複数のガス洩れ監視対象部品４０が、燃料電池スタック１０、該燃料電池スタックに接続される反応ガス系１３の反応ガス源（燃料ガス系の場合は燃料ガス源、たとえば高圧水素タンク１６）、電磁弁（燃料ガス系の電磁弁１７、２０、２２、２５、２６等）、減圧弁（燃料ガス系の減圧弁１８を含む）、ポンプ（燃料ガス系のポンプ２４を含む）、圧力計（燃料ガス系の圧力系３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを含む）、温度計（燃料ガス系の温度計３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄを含む）、気液分離器２３、継手、部品間パイプまたはホース（燃料ガス系のパイプまたはホース１１ａ、１１ｂ、１１ｃを含む）、の何れか少なくとも一つを含むので、燃料電池システムの何れの部品とその接続経路にガス洩れが生じても、そのガス洩れを検出できる。
また、ガス洩れ監視対象部品４０が燃料ガス系１１の部品を含むので、系からの水素洩れが確実に検出される。ガス洩れ監視対象部品４０が減圧弁や電磁弁を含むので、減圧弁や電磁弁が可動部材やシール部分を含むにかかわらず、減圧弁や電磁弁からのガス洩れが確実に検出される。
また、反応ガス系１３が燃料ガス系１１を含み、ディテクタ５０が水素センサを含むので、燃料電池の燃料ガス系１１にガス洩れが生じても、水素洩れを検出できる。
【００１８】
つぎに、本発明の実施例群Ａに属する本発明の実施例１〜４を、図１〜図９を参照して、説明する。
まず、本発明の実施例群Ａに属する本発明の実施例１〜４の共通構成を説明する。
本発明の実施例１〜４では、ガス流路６０は導管であり（導管にもガス流路と同じ符号６０を付す）、導管６０の外にガス洩れ監視対象部品４０が配置されている。
図１に示すように、本発明の燃料電池システムのガス洩れ検出装置は、燃料電池（燃料電池スタックである場合を含む）１０と、燃料電池１０に接続される系の途中に反応ガスの洩れを監視すべきガス洩れ監視対象部品４０が取付けられている反応ガス系１３と、反応ガスを検出可能なディテクタ５０と、ガス洩れ監視対象部品４０から反応ガスが洩れた場合に洩れた反応ガスをディテクタ５０に導く導管６０とを、備える。本発明の燃料電池システムのガス洩れ検出装置は、さらに、包囲部材７０を備えていてもよい。
【００１９】
燃料電池１０には、アノードへ燃料ガス（水素含有ガス）を供給する燃料ガス供給通路１１ａ、アノードからの排気に残る燃料ガスを供給側に循環させる燃料ガス循環通路１１ｂ、カソードへ酸化ガス（酸素含有ガス、たとえば空気）を供給する酸化ガス供給通路１２ａ、カソードからの酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排出通路１２ｂが接続される。燃料ガス循環通路１１ｂには、燃料ガス排出通路１１ｃが接続される。燃料ガス供給通路１１ａと燃料ガス循環通路１１ｂと燃料ガス排出通路１１ｃは、燃料ガス系１１を構成し、酸化剤ガス供給通路１２ａと酸化剤ガス排出通路１２ｂは、酸化剤ガス系１２を構成し、燃料ガス系１１と酸化剤ガス系１２とで反応ガス系１３を構成する。燃料電池１０には、さらに、冷却水通路１４と、電気回路１５が接続される。
【００２０】
燃料ガス供給通路１１ａには、燃料ガス源（高圧水素タンク）１６と、電磁弁１７、２０と、減圧弁１８と、リリーフ弁１９と、逆止弁２１が設けられる。
減圧弁１８は、図７に示すように、インレット１８ａと、アウトレット１８ｂと、アウトレット１８ｂの圧力と基準圧との差圧で作動するダイアフラム１８ｃと、ダイアフラム１８ｃに付勢力をかけるスプリング１８ｄと、Ｏリングなどのシール部材１８ｅと、バルブ１８ｆと、シート１８ｇと、フィルタ１８ｈと、バランスポート１８ｉを、有する。
電磁弁１７は、図８に示すように、コイル１７ａと、鉄心１７ｂと、パイロット弁１７ｃと、ダイアフラム１７ｄと、Ｏリング、ポリテトラフルオロエチレンシートなどのシール部材１７ｅと、スプリング１７ｆと、主弁１７ｇを、有する。なお、電磁弁２０および後述の電磁弁２２、２５、２６の構成も、電磁弁１７の構成と同じである。
燃料ガス源１６から供給される燃料ガスは減圧弁１８で圧力を減圧され調整されて燃料電池１０に送られる。
【００２１】
燃料ガス循環通路１１ｂには、電磁弁２２、２５と気液分離機２３とポンプ２４が設けられる。燃料電池１０の燃料ガス側出口から流れてくる燃料ガスは、湿度が上がっているため、気液分離器２３で気液分離される。気液分離器２３で分離された液体は、電磁弁２５を開弁することで排出される。
【００２２】
燃料ガス排出通路１１ｃには、電磁弁２６が設けられる。電磁弁２６は、燃料電池１０の運転時は通常閉弁され、所定運転状態に至ったときに開弁され、燃料ガス循環通路１１ｂ内の燃料ガスを含む排気を燃料ガス排出通路１１ｃに排出するように制御される。なお、所定運転状態とは、ａ）燃料ガス源１６から供給される燃料ガス中に含まれている不純物が燃料電池１０で消費されずに燃料ガス循環通路１１ｂ内に入り燃料ガス循環通路１１ｂ内で所定の許容量を超えたとき、または、ｂ）燃料電池の運転中にカソード側からアノード側に電解質を通してリークした透過物（窒素、水分）が燃料ガス循環通路１１ｂ内で所定の許容量を超えたとき、等である。この運転状態は、燃料ガス循環通路１１ｂ内の不純物や透過物の濃度を検出したり、燃料電池の運転時間や発電状態から予測される。
燃料ガス排出通路１１ｃに排出されたガスは、希釈器３１で充分に希釈された後反応ガス系１３から大気に排出される。
【００２３】
酸化剤ガス供給通路１２ａには、マスフロー・メータ２７とエアコンプレッサ２８と加湿モジュール３０のガス供給側部分が設けられる。マスフロー・メータ２７で量られた酸化剤ガスがエアコンプレッサ２８で所定圧力に加圧され、加湿モジュール３０で加湿されて、燃料電池１０に流入する。
【００２４】
酸化剤ガス排出通路１２ｂには、圧力調整弁２９と加湿モジュール３０のガス排出側部分と希釈器３１が設けられる。燃料電池１０から排出された酸化剤ガスは、圧力調整弁２９で圧力を調整されて加湿モジュール３０に入り酸化剤ガス供給通路１２ａを通るガスを加湿した後、希釈器３１で水素を希釈して、反応ガス系１３外に排出される。
反応ガス系１３には、上記のほかに、圧力センサ３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅ、３５ｆ）と、温度センサ３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆ、３６ｇ、３６ｈ）が取付けられている。
【００２５】
冷却水通路１４には、ラジエータ３２と冷却水循環ポンプ３３が設けられる。燃料電池を冷却する冷却水は、ラジエータ３２で冷風（車両走行風および／またはファン吸引風）を当てて冷やされる。
電気回路１５は、燃料電池スタック両端のターミナル間にわたる外部回路であり、途中にモーター等の負荷装置３４が設けられている。
【００２６】
ガス洩れ監視対象部品４０は、燃料電池スタック１０と、反応ガス系１３に設けられる部品およびパイプ、ホースであり、反応ガス系１３に設けられる部品としては、とくに、燃料ガス系１１の途中に設けられる部品である。ただし、ガス洩れ監視対象部品４０は、反応ガス系１３のうち酸化剤ガス系１２の途中に設けられる部品であってもよい（図示例では、ガス洩れ監視対象部品４０が燃料ガス系１１の途中に設けられる部品である場合を示している）。ガス洩れ監視対象部品４０は、１部品のみであってもよく、複数の部品であってもよい。
【００２７】
以下、本発明の実施例では、ガス洩れ監視対象部品４０が燃料ガス系１１の途中に設けられる部品である場合を例にとって説明する。ガス洩れ監視対象部品４０が、燃料ガス系１１の部品である場合、ガス洩れ監視対象部品４０は、燃料ガス源（たとえば、高圧水素タンク）１６、減圧弁１８、電磁弁１７、２０、２２、２５、２６、の何れか少なくとも１つの部品を含む。
ガス洩れ監視対象部品４０に減圧弁１８、電磁弁１７、２０、２２、２５、２６、減圧弁１８を含めるのは、減圧弁１８、電磁弁１７、２０、２２、２５、２６は、図７、図８に示すように、（ｉ）ダイヤフラム１７ｄ、１８ｃを備えており、ダイヤフラム１７ｄ、１８ｃが破れ燃料ガスが洩れるおそれがあるからであり、また、（ｉｉ）シール部材１７ｅ、１８ｅを備えており、シール不良によりシール部分から燃料ガスが洩れるおそれがあるからである。ただし、ガス洩れ監視対象部品４０は、電磁弁、減圧弁以外の部品、たとえば、図１に示す、配管、継手、気液分離器２３、ポンプ（たとえば、燃料ガス循環ポンプ）２４、リリーフバルブ１９、圧力センサ３５、温度センサ３６等の部品を含んでもよい。
【００２８】
ディテクタ５０は、反応ガスを検出可能なガスセンサである。燃料電池と燃料ガス系の部品の洩れガスを検出するディテクタ５０は、燃料ガスを検出可能なガスセンサであり、水素センサである。ディテクタ５０は、水素が空気よりも軽いことを利用するために、ディテクタ５０が配置される空間（燃料電池１０がモータールームに搭載される場合、モータールーム）内で上方位置にあることが望ましい。ディテクタ５０は、導管６０の出口６１の上方位置にある。
【００２９】
導管６０は、ガス洩れ監視対象部品４０から洩れた燃料ガスをディテクタ５０に導く部材である。導管６０は、常時連通していてもよく、一定の時間ごとに所定時間連通するようにされていてもよい。導管６０は、たとえば、ホース、またはパイプである。導管６０は、包囲部材７０からディテクタ５０部位まで延びている。
導管６０の、ディテクタ５０側の端（出口）６１は、ディテクタ５０の下方で、ディテクタ５０から水平面で１００ｍｍ以内、垂直面でディテクタ５０から５０ｍｍ以内の位置に配置される。この位置に配置するのは、導管６０で水素をディテクタ５０下方に導いても、導管６０の出口６１から出た水素がディテクタ５０の横を通り抜けてしまうと、ディテクタ５０で水素を検出できないからである。
【００３０】
包囲部材７０は、ガス洩れ監視対象部品４０を、ガス洩れ監視対象部品４０の一部または全部を包囲する。包囲部材７０は、ガス洩れ監視対象部品４０自体の、一部または全部の、外壁であってもよい。包囲部材７０は、図７（図８）に示すように、エアブリーズポート７１を備えていてもよい。エアブリーズポート７１には、導管６０のガス洩れ監視対象部品側端部（入口）６２が嵌め込まれてもよい。
【００３１】
本発明の実施例群Ａに属する本発明の実施例１〜４に共通する部分の作用、効果はつぎの通りである。
燃料電池１０とそれに接続される反応ガス系１１の途中にガス洩れを監視すべきガス洩れ監視対象部品４０が取付けられており、ガス洩れ監視対象部品４０から反応ガス（たとえば、燃料ガス）が洩れた場合（ガス洩れ監視対象部品４０内の反応ガス流通領域からガス洩れ監視対象部品４０内の反応ガス非流通領域に反応ガスが洩れた場合を含む）に、洩れた反応ガスをディテクタ５０に導く導管６０が設けられているので、燃料電池スタック１０とそれに接続される系からのガス洩れを検出できる。
また、導管６０が設けられているので、ガス洩れ監視対象部品４０から反応ガス（たとえば、燃料ガス）が洩れ出したとき、小さなガス洩れであっても周囲の外乱に左右されることなくガス洩れを検出できる。特に燃料電池１０を搭載した車両の場合、外乱（走行中の走行風、冷却ファンの吸引風）による影響を排除して、洩れガスをディテクタ５０に導くことができる。
【００３２】
ガス洩れ監視対象部品４０の一部または全部を包囲する包囲部材７０が設けられているので、ガス洩れ監視対象部品４０からガス洩れがあった場合（ガス洩れ監視対象部品４０内の反応ガス流通領域からガス洩れ監視対象部品４０内の反応ガス非流通領域に反応ガスが洩れた場合を含む）でも、包囲部材７０により洩れガスが拡散することを抑制できる。その結果、洩れガスを温度が高くなる部位から遮断することができる。
ディテクタ５０が導管６０の出口６１よりも上方位置にあるので、水素が空気よりも軽いことを利用してガス洩れ監視対象部品４０から洩れた水素をディテクタ５０に導くことができる。
【００３３】
つぎに、実施例群Ａに属する本発明の実施例１〜４の、各実施例に特有な部分を説明する。
〔実施例１〕
本発明の実施例１では、図１に示すように、少なくとも１つのガス洩れ監視対象部品４０からの導管６０が、ディテクタ５０まで延びている。ガス洩れ監視対象部品４０からの導管６０が複数の場合、複数のガス洩れ監視対象部品４０からの導管６０は、互いに独立に、ディテクタ５０まで延びている。図１の例では、ガス洩れ監視対象部品４０が減圧弁１８であり、ディテクタ５０は、１つ設けられており、導管６０は１本設けられている場合を示す。
図２は、本発明の実施例１の作動のフローチャートを示している。図２に示すように、ステップ１０１で導管６０からの燃料ガスの濃度が予め設定しておいた所定値を超えたか否かを判定し、超えたならステップ１０２に進んで停止処理を実施するかを確認する。停止処理を実施する場合、ステップ１０３に進んでタンク元弁である電磁弁１７を閉にし、電磁弁２６を開閉させながら配管内に残っている燃料ガスを、エア流量を増やして、希釈器３１で十分に希釈して、大気に捨てる。
【００３４】
〔実施例２〕
本発明の実施例２では、図３に示すように、ガス洩れ監視対象部品４０が減圧弁１８と電磁弁２０、２２、２５、２６であり、ディテクタ５０の数は１つである。複数のガス洩れ監視対象部品４０からの導管６０は、互いに独立にディテクタ５０まで延びている。
本発明の実施例２の燃料電池システムのガス洩れ検出装置は、さらに、切換弁８０（８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ）と、制御装置８１を有する。
切換弁８０は、各導管６０に１つづつ設けられている。導管６０のうち切換弁８０が開弁している導管のみがディテクタ５０に洩れ燃料ガスを導く。切換弁８０は、制御装置８１により、複数のガス洩れ監視対象部品４０とディテクタ５０との連通を選択的に切換えるように制御されている。
【００３５】
図４は、本発明の実施例２の制御のフローチャートを示している。図４に示すように、本発明の実施例２では、ステップ２０１において、タイマで、所定時間ｔ１経過したか否かを判定し、所定時間ｔ１経過したときに、ステップ２０２に進んで切換弁８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅを、順に、切換える。所定時間ｔ１は、導管６０の長さを考慮して燃料ガスが拡散してくる時間を考慮して決定する。
ステップ２０３で所定時間ｔ１経過する前に導管６０からの燃料ガスの濃度が予め設定しておいた所定値Ａを超えたか否かを判断し、越えていないなら、ガス洩れがないとして終了する。ステップ２０３で、燃料ガスの濃度が予め設定しておいた所定値Ａを超えたなら、ガス洩れが生じている可能性があるため、ステップ２０４に進んで判定時間ｔ１をｔ＝ｔ２（＞ｔ１）まで延長し、時間をかけてより的確にガス洩れを判定する。判定時間を延長し、ステップ２０５で所定時間ｔ２経過する前に導管６０からの燃料ガスの濃度が予め設定しておいた所定値Ｂ（＞Ａ）を超えたか否かを判定する。所定値Ｂを超えたならステップ２０６に進んで停止処理を実施するかを確認する。停止処理が実施される場合には、ステップ２０７に進んで電磁弁１７を閉にし、電磁弁２６を開閉させながら配管内に残っている燃料ガスを、エア流量を増やして、希釈器３１で十分に希釈して、大気に捨てる。
【００３６】
本発明の実施例２では、切換弁８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅを切換えて判定することにより、１つのディテクタ５０で複数の箇所のガス洩れを判定できる。１つのディテクタ５０で複数のガス洩れ監視対象部品４０からの洩れガスを検出できるので、ガス洩れ監視対象部品４０と同数のディテクタ５０を設ける場合に比べて、コスト上有利である。
また、導管６０が互いに独立のため、連通している導管６０が接続しているガス洩れ監視対象部品４０がガス洩れ部品であるから、洩れ部位も特定できる。切換弁８０で複数のガス洩れ監視対象部品４０からの洩れガスを順次選択して一つのディテクタ５０に導くことができるので、複数のガス洩れ監視対象部品４０のうちどのガス洩れ監視対象部品４０から洩れているのかを特定できる。
また、制御装置８１を備えているので、切換弁８０の切り換えを、ガス洩れの疑いがあるときにガス洩れの疑いのあるガス洩れ監視対象部品４０との連通時間を長くする（延長する）ように制御することができる。ガス洩れの疑いがないものに対しては、連通時間は短くしたままとする。その結果、ディテクタ５０でガス洩れを検出する際に、ガス洩れの判断時間を短じかく維持したまま、ガス洩れの疑いのあるガス洩れ監視対象部品４０のみ連通時間を長くしてガス洩れ判定の精度を向上することができる。
【００３７】
〔実施例３〕
本発明の実施例３では、図５に示すように、ガス洩れ監視対象部品４０が減圧弁１８と電磁弁２０、２２、２５、２６であり、ディテクタ５０の数が１つであり、複数のガス洩れ監視対象部品４０からの導管６０は、集合部６３で集合した後、単一の配管６４になってディテクタ５０まで延びている場合を示している。
本発明の実施例３の燃料電池システムのガス洩れ検出装置は、さらに、切換弁８０（８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ）と、制御装置８１と、吸引装置９０を有する。
切換弁８０は、各導管６０に１つづつ設けられている。各導管６０のうち切換弁８０が開弁している導管６０のみがディテクタ５０に洩れ燃料ガスを導く。切換弁８０は、制御装置８１により、複数のガス洩れ監視対象部品４０とディテクタ５０との連通を選択的に切換えるように制御されている。
吸引装置９０は、たとえば吸引ポンプである。吸引装置９０は、ディテクタ５０または導管６０のうちの単一の配管６４の部分に取付けられる。吸引装置９０は、ガス洩れ監視対象部品４０からの燃料ガスを吸引してディテクタ５０側へ流す。
【００３８】
図６は、本発明の実施例３の作動、制御のフローチャートを示している。図６に示すように、本発明の実施例３では、ステップ３０１で吸引装置９０を駆動させ、ステップ３０２で所定時間ｔ１経過したか否かを判定し、所定時間ｔ１経過したときにステップ３０３に進んで切換弁８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅを順次切換える。所定時間ｔ１は、導管６０の長さを考慮して燃料ガスが拡散してくる時間を考慮して決定する。
ステップ３０４で所定時間ｔ１経過する前に導管６０からの燃料ガスの濃度が予め設定しておいた所定値Ａを超えたか否かを判定し、超えたなら洩れている可能性があるためステップ３０５に進んで判定時間をｔ＝ｔ２（＞ｔ１）まで延長する。判断時間を延長し、ステップ３０６で所定時間ｔ２経過する前に導管６０からの燃料ガスの濃度が予め設定しておいた所定値Ｂ（＞Ａ）を超えたか否かを判定する。所定値Ｂを超えたならステップ３０７に進んで停止処理を実施するかを確認する。停止処理を実施する場合は、ステップ３０８に進んで、電磁弁１７を閉にし、電磁弁２６を開閉させながら配管内に残っている燃料ガスをエア流量を増やしながら希釈器３１で十分に希釈して大気に捨てる。
【００３９】
本発明の実施例３では、切換弁８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅを切換えて判定することにより、１つのディテクタ５０で多数の箇所のガス洩れ判定が実施でき、洩れ部位も特定できる。
１つのディテクタ５０で複数のガス洩れ監視対象部品４０からの洩れガスを検出できるので、ガス洩れ監視対象部品４０と同数のディテクタ５０を設ける場合に比べて、コスト上有利である。
また、切換弁８０で複数のガス洩れ監視対象部品４０からの洩れガスを順次選択して一つのディテクタ５０に導くことができるので、複数のガス洩れ監視対象部品４０のうちどのガス洩れ監視対象部品４０からガス洩れしているのかを特定できる。
また、制御装置８１を備えているので、反応ガス洩れの疑いがあるときにガス洩れの疑いのあるガス洩れ監視対象部品４０からのガスのみを判定時間を長くして（延長して）ディテクタ５０に導くことができる。その結果、ディテクタ５０でガス洩れを検出する際にガス洩れの判断時間の短縮および精度が向上する。
【００４０】
導管６０が集合部６３で集合した後単一の配管６４でディテクタ５０まで延びているので、導管６０が互いに独立にディテクタ５０まで延びている場合（本発明の実施例２）に比べて、配管６４の出口の配置に要するスペースが小スペースで済み、ガス洩れ監視対象部品４０からの洩れガスを容易にディテクタ５０の直下に導くことができる。
【００４１】
また、吸引装置９０を備えているので、洩れガスを吸引装置９０で積極的に集めることができ、かつ速やかにディテクタ５０まで洩れガスを速く導くことができる。したがって、吸引装置９０が設けられていない場合に比べて、所定時間ｔ１、ｔ２を短くすることができる。
【００４２】
〔実施例４〕
本発明の実施例４では、図９に示すように、ガス洩れ監視対象部品４０が燃料ガス循環通路１１ｂに設けられた燃料ガス（たとえば、水素）循環ポンプ２４である。燃料ガス循環ポンプ２４は、圧縮室２４ａと、吸入室２４ｂと、モータ室２４ｃを有する。吸入室２４ｂとモータ室２４ｃとの間には、軸シール２４ｄ（オイルシール、または、メカニカルシール）が設けられている。吸入室２４ｂには燃料電池１０からの排出燃料ガスが吸入され、ポンプの圧縮手段２４ｅ（たとえば、羽根）で圧縮された燃料ガスは圧縮室２４ａに流れ、圧縮室２４ａから燃料ガス供給通路１１ａへと流れる。圧縮手段はモータにて回転される。モータ軸２４ｆは吸入室２４ｂとモータ室２４ｃとの間の隔壁を貫通して圧縮手段まで延びる。モータ軸２４ｆの、吸入室２４ｂとモータ室２４ｃとの間の隔壁を貫通する部位に軸シール２４ｄが設置される。モータ室２４ｃの外壁（モータ室内と外部大気とを隔てる壁）は、ガス洩れ監視対象部品４０である燃料ガス循環ポンプ２４自体の一部であるモータ室２４ｃを包囲する包囲部材７０を構成する。
【００４３】
導管６０の一端は、モータ室２４ｃの外壁である包囲部材７０に取り付けられており、包囲部材７０の導管６０取付部の穴を通して、モータ室２４ｃに連通している。導管６０は、水素検知器であるディテクタ５０またはその直近（たとえば、ディテクタ５０の直下、直近）まで延びている。導管６０の他端は、ディテクタ５０内または大気に連通していて、モータ室２４ｃを導管６０を介して圧力的に大気開放している。
【００４４】
本発明の実施例４の作用、効果を説明する。
従来の水素循環ポンプでは、モータ室を水素循環ラインから軸シールを用いて隔離した場合には、つぎの問題が生じていた。
（イ）モータ室を密閉型にした場合
ｉ）モータ温度が上昇した時にモータ室内圧が上昇してしまう。
ii）軸シールを水素が微量透過するため、モータ室内の水素濃度が経時的に上昇する。
iii）軸シールを透過した水蒸気が蓄積される。
（ロ）モータ室を開放型にした場合
iv）万一、軸シールが破損してモータ室への水素洩れが発生した場合、大きな洩れは水素循環系圧力低下等で検知可能であるが、小さな洩れの場合は検知が難しい。
【００４５】
しかし、本発明の実施例４の構成を採ることにより、つぎの作用・効果が得られる。
導管６０を通してモータ室２４ｃが大気連通となるため、モータ室内圧の異常上昇を防止することができる。
また、導管６０を通してモータ室２４ｃが大気と連通されてモータ室２４ｃが換気可能状態になっているので、吸入室２４ｂから微量透過してくる水蒸気を換気することができる。
また、万一、吸入室２４ｂからモータ室２４ｃに燃料ガス（たとえば、水素）が洩れた場合でも、洩れガスが導管６０を通してディテクタ５０かその直近に導かれ、確実に検知される。
その結果、上記（ｉ）−（iv）の問題がすべて解消される。
【００４６】
つぎに、本発明の実施例群Ｂに属する本発明の実施例５、６を、図１０〜図１２を参照して、説明する。
まず、本発明の実施例群Ｂに属する本発明の実施例５、６に共通な構成を説明する。
本発明の実施例５、６では、ガス流路６０はダクトであり（ダクトにもガス流路と同じ符号６０を付す）、ダクト６０内にガス洩れ監視対象部品４０の少なくとも１つが配置されている。
【００４７】
ダクト６０の開口端である下流部には、ディテクタ５０が配置されており、ダクト６０内でディテクタ５０の上流には、ガス洩れ監視対象部品４０の少なくとも２つが直列に配置されている。図示例では、ダクト６０内に、燃料電池スタック１０、燃料ガス（水素）系部品６５（たとえば、減圧弁、電磁弁、水素ポンプ等を含む）、燃料ガス源１６（たとえば、水素タンク）、ディテクタ５０（水素センサ）が流れ方向に直列に設けられており、望ましくは、上流側から燃料電池スタック１０、燃料ガス系部品６５、燃料ガス源１６（たとえば、水素タンク）、ディテクタ５０の順で設けられる。
燃料ガス（水素）系部品と燃料ガス源とディテクタ５０は車両床下に配置されてもよい。
ダクト６０の少なくとも一部は、ボディ構造により形成されてもよい。
ダクト６０の少なくとも一部は、ボディ構造により形成される場合、ダクト６０の少なくとも一部はフロアトンネルであってもよい。
【００４８】
また、ダクト６０は上流端６３を有し、該上流端から外気がダクト６０内に導入される。ダクト６０の上流端６３は、たとえば、車両のグリルを通過した風を受け入れる。ダクト６０の上流端からダクト６０に流入する風は、車両走行時の走行風や、車両走行時および車両停止時のラジエータファン６４による吸引風である。
【００４９】
ダクト６０内には、ダクト６０内（のディテクタ５０部位）を流れる気体の流れ量を調整できる流量調整装置６６が設けられている。
流量調整装置６６が回転数が調整できるラジエータファンであってもよいし、あるいはダクト上流端６３とディテクタ５０との間に設けられダクト６０内を流れる気体の流れのうち床下やあるいはバイパス流路に流れる流量を調整してディテクタ５０部位に流れる気体の流れ量を調整する流量調整装置であってもよい。
【００５０】
流量調整装置６６には制御装置６７が電気的に接続されており、制御装置６７は、ディテクタ５０により検出された洩れガスの濃度に応じて流量調整装置６６によりダクト６０内を流れる気体流量を調整する。ディテクタ５０により検出された洩れガスの濃度が大の時には、それに応じてダクト６０内のディテクタ５０部位を流れる気体の流れ量も大になるように、制御装置６７は流量調整装置６６を制御する。これによって、洩れガスを希釈することができる。
【００５１】
本発明の実施例５、６に共通な構成による作用・効果を説明する。
ガス通路６０がダクトであり、ダクト６０内にガス洩れ監視対象部品４０の少なくとも１つが配置されているので、ダクト６０内のガス洩れ監視対象部品４０にガス洩れが生じても、洩れガスをそのままダクト６０外に逸散させずに、ダクト６０下流へと導くことができる。その結果、実施例群Ａの導管の場合のように、洩れガスを導管内に取り入れるための包囲部材や吸引装置を設ける必要がない。
【００５２】
また、ダクト６０の下流部にディテクタ５０が配置されており、ダクト６０内でディテクタ５０の上流にガス洩れ監視対象部品４０の少なくとも２つが直列に配置されているので、ダクト６０内の何れのガス洩れ監視対象部品４０にガス洩れが生じても、洩れガスをダクト６０で下流部のディテクタ５０に導くことができる。また、この配置によって、ダクト６０内の複数のガス洩れ監視対象部品４０に対してディテクタ５０を共用することができ、各ガス洩れ監視対象部品に各ディテクタを設ける場合に比べて、ディテクタ５０の数の減少が可能になる。
【００５３】
ダクト６０の少なくとも一部がボディ構造により形成されている場合は、新たに形成するダクト６０を減らすことができ、本検出装置の車両への搭載、適用が容易になる。
ダクト６０の少なくとも一部がフロアトンネルである場合は、そしてフロアトンネルは車両前後方向に延びているため、グリルから取り入れられた車両走行風およびラジエータファンで後方に送り出された風をそのままフロアトンネルに導いて車両後方へと流すことができ、ダクト６０内流れを自然に得ることができる。
【００５４】
ダクト６０は上流端６３を有し、上流端６３から外気がダクト６０内に導入されるので、ダクト６０内のガス洩れ監視対象部品４０にガス洩れが生じても、ダクト６０内を流れる外気に乗せて洩れガスをダクト下流のディテクタ５０へと導くことができる。
ダクト６０内に，ダクト６０内の気体の流れ量を調整できる流量調整装置６６が設けられているので、洩れガス量に応じてダクト６０内の気体の流れ量を調整して洩れガスを適切に希釈できる他、洩れガスが無い場合にはダクト６０に取り入れたガスの一部を車両床下に排出してダクト６０を通る流れの圧損を低減することができる。
また、ディテクタ５０により検出された洩れガスの濃度に応じて流量調整装置６６によりダクト６０内を流れる気体流量を調整する制御装置６７が設けられているので、ディテクタ５０により検出された洩れガスの濃度が大の時には、それに応じてダクト６０内のディテクタ５０部位を流れる気体の流れ量も大になるように制御装置６７で流量調整装置６６を調整することにより、洩れガスを適正に希釈することができる。
【００５５】
つぎに、本発明の実施例群Ｂの各実施例５、６に特有な構成、作用・効果を説明する。
〔実施例５〕
本発明の実施例５では、図１０に示すように、ダクト６内に燃料電池スタック１０、燃料電池水素系部品６５、水素タンク１６を含むガス洩れ監視対象部品４０を配置し、ダクト６出口に１個、またはガス洩れ監視対象部品４０より数の少ないディテクタ５０（水素センサ５０）を設置する。
また、ラジエータファン６４を流量調整装置６６とし、ダクト出口に設置した水素センサ５０の出力から、その濃度に応じ、ラジエータファン６４を制御し、ダクト６０から流出する気体流れが規定の水素濃度以下を維持するように、ラジエータファン６４の回転数を制御する。たとえば、水素センサ５０が検出した水素濃度が高い時は、ラジエータファン６４の回転数を上昇し、ダクト出ガスが希釈されるようにする。
【００５６】
本発明の実施例５の作用・効果については、流量調整装置６６がラジエータファン６４であるので、既にあるラジエータファン６４を利用でき、あらたに流量調整装置を設ける必要がない。また、車両停止中にも、ラジエータファン６４により、ダクト６０内流れとその量を調整できる。
【００５７】
〔実施例６〕
本発明の実施例６では、図１１または図１２に示すように、ダクト６０内に直列に配置された少なくとも２つのガス洩れ監視対象部品４０（図示例では、燃料電池スタック１０、燃料電池水素系部品６５、水素タンク１６）の間にダクト６０内の気体の流れを遮断可能な流れ遮断装置６８（６８ａ、６８ｂ）が設けられている。
また、燃料電池スタック１０を除く各ガス洩れ監視対象部品４０に外気を導入する外気供給路６９が設けられている。外気供給路６９を通る風は、各ガス洩れ監視対象部品４０のすぐ上流に設けられた孔７４ａ、７４ｂを通してダクト６０内に供給される。孔７４ａ、７４ｂは遮断装置６８（６８ａ、６８ｂ）によって開閉される。遮断装置６８ａ、６８ｂがダクト内通路を閉じるとともに孔７４ａ、７４ｂを開いた時に外気供給路６９を通る風がダクト６０内に供給され、遮断装置６８ａ、６８ｂがダクト内通路を開くとともに孔７４ａ、７４ｂを閉じた時には外気供給路６９を通る風がダクト６０内に入らず、ダクトの上流から流れてきた風がダクト内を通る。ダクト内を通る風は少なくとも一部がダクト内をディテクタ５０に流れ、残りはフロアの孔または隙間から床下に抜ける。
図１１は外気供給路６９がダクト６０の下方に設けられた場合を示し、図１２は外気供給路６９がダクト６０の一側に設けられた場合を示しているが、何れでもよい。
流れ遮断装置６８と外気供給路６９は、流量調整装置６６を構成する。
【００５８】
流れ遮断装置６８の開閉を制御する制御装置７３が流れ遮断装置６８に対して設けられている。制御装置７３は、ディテクタ５０が水素を検知したとき、少なくとも１つの流れ流れ遮断装置６８でダクトを閉とするように流れ遮断装置６８を制御する。
制御装置７３は流れ遮断装置６８を、たとえば、つぎのように制御する。
通常時は、遮断装置６８ｂが孔７４ｂを閉、ダクト内を開とし、全ガス洩れ監視対象部品４０を通過した風がディテクタ５０に流れるようにする。ディテクタ５０がガス洩れを検出した時には、下流側のガス洩れ監視対象部品４０から順にガス洩れを検査する。まず、最下流のガス洩れ監視対象部品４０のすぐ上流側の遮断装置６８ｂでダクトを閉とするとともに孔７４ｂを開とし、外気供給路６９を通る風を最下流のガス洩れ監視対象部品４０に導き最下流のガス洩れ監視対象部品４０を通過した風をディテクタ５０部位に流す。ディテクタ５０が洩れガスを検出すると、最下流のガス洩れ監視対象部品４０にガス洩れが生じていることがわかる。
ディテクタ５０が洩れガスを検出しない時は、最下流のガス洩れ監視対象部品４０にはガス洩れが生じていないと判断して、下流側から２番目のガス洩れ監視対象部品４０のガス洩れを検査する。その時には、下流から２番目のガス洩れ監視対象部品４０のすぐ上流側の遮断装置６８ａでダクトを閉とするとともに孔７４ａを開とし、外気供給路６９を通る風を下流から２番目のガス洩れ監視対象部品４０に導き下流から２番目のガス洩れ監視対象部品４０と最下流のガス洩れ監視対象部品４０を通過した風をディテクタ５０部位に流す。ディテクタ５０が洩れガスを検出すると、下流から２番目のガス洩れ監視対象部品４０にガス洩れが生じていることがわかる。このガス洩れ検出を順次上流側のガス洩れ監視対象部品４０に対して行っていき、全てのガス洩れ監視対象部品４０に対して行う。そして、修理工場にて、あるいはサービスステーションにて、ガス洩れが生じていることが判明したガス洩れ監視対象部品４０のガス漏れ部位を補修する。
【００５９】
本発明の実施例６の作用・効果については、ダクト内に直列に配置された少なくとも２つのガス洩れ監視対象部品４０の間にダクト６０内の気体の流れを遮断可能な流れ遮断装置６８が設けられているので、流れ遮断装置６８を開閉することにより、ダクト内のどのガス洩れ監視対象部品４０にガス洩れが生じたかを容易に特定することができる。
また、各ガス洩れ監視対象部品４０の上流に外気供給路６９を設けたので、遮断装置６８が閉であってもその遮断装置６８の下流のガス洩れ監視対象部品４０に外気を供給できガス洩れを検出できる。
また、流れ遮断装置６８の開閉を制御する制御装置７３が流れ遮断装置６８に対して設けられているので、流れ遮断装置６８の開閉とガス洩れを生じているガス洩れ監視対象部品４０の特定を、適正に関連させることができ、ダクト内のどのガス洩れ監視対象部品４０にガス洩れが生じたかを容易に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１の燃料電池システムのガス洩れ検出装置の系統図である。
【図２】本発明の実施例１の燃料電池システムのガス洩れ検出装置のフローチャートである。
【図３】本発明の実施例２の燃料電池システムのガス洩れ検出装置の系統図である。
【図４】本発明の実施例２の燃料電池システムのガス洩れ検出装置のフローチャートである。
【図５】本発明の実施例３の燃料電池システムのガス洩れ検出装置の系統図である。
【図６】本発明の実施例３の燃料電池システムのガス洩れ検出装置のフローチャートである。
【図７】本発明の全実施例に適用可能な減圧弁の断面図である。
【図８】本発明の実施例２と本発明の実施例３に適用可能な電磁弁の断面図である。
【図９】本発明の実施例４の燃料電池システムのガス洩れ検出装置の、燃料ガス循環通路の、系統図である。
【図１０】本発明の実施例５の燃料電池システムのガス洩れ検出装置の側面図である。
【図１１】本発明の実施例６の燃料電池システムのガス洩れ検出装置（外気供給路がダクト下方に設けられた場合）の側面図である。
【図１２】本発明の実施例６の燃料電池システムのガス洩れ検出装置（外気供給路がダクト側方に設けられた場合）の平面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  燃料電池（燃料電池スタックである場合を含む）
１１  燃料ガス系
１１ａ  燃料ガス供給通路
１１ｂ  燃料ガス循環通路
１１ｃ  燃料ガス排出通路
１２  酸化剤ガス系
１２ａ  酸化剤ガス供給通路
１２ｂ  酸化剤ガス排出通路
１３  反応ガス系
１４  冷却水通路
１５  電気回路
１６  燃料ガス源（たとえば、水素タンク）
１７、２０、２２、２５、２６  電磁弁
１８  減圧弁
１９  リリーフ弁
２１  逆止弁
２３  気液分離器
２４  ポンプ（たとえば、燃料ガス循環ポンプ）
２４ａ  圧縮室
２４ｂ  吸入室
２４ｃ  モータ室
２４ｄ  軸シール
２４ｅ  圧縮手段
２４ｆ  モータ軸
２７  マスフロー・メータ
２８  エアコンプレッサ
２９  圧力調整弁
３０  加湿モジュール
３１  希釈器
３２  ラジエータ
３３  冷却水循環ポンプ
３４  負荷装置
３５  圧力センサ
３６  温度センサ
４０  ガス洩れ監視対象部品
５０  ディテクタ（たとえば、水素センサ）
６０  ガス流路（導管、ダクト）
６１  導管の出口
６２  導管の入口
６３  上流端
６４  ラジエータファン
６５  燃料ガス系部品
６６  流量調整装置
６７  制御装置
６８  流れ遮断装置（６８ａ、６８ｂ）
６９  外気供給路
７０  包囲部材
７１  エアブリーズポート
７３  制御装置
７４（７４ａ、７４ｂ）  孔
８０  切換弁
８１  制御装置
９０  吸引装置
【図１】
2006156313.tif 000003
【図２】
2006156313.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006156313.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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