(57)【要約】【課題】  燃料充填口周辺の静電気帯電量を低減させる。  【解決手段】  燃料電池３からの排空気を、水素タンク１からの水素により、熱交換器１５にて冷却して含有する水分を凝縮させ、貯水タンク１７に貯留する。貯水タンク１７内は、排空気も入り込んで高圧になっており、この貯水タンク１７内と水素充填口２１付近とを、水配管２７で接続する。水素タンク１に水素を充填する際に、充填口開閉蓋２５の開放を検出して水配管２７先端の噴霧口２９の噴霧口開閉機構を開放状態とし、貯水タンク１７内の水を水素充填口２１付近に向けて噴霧する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池およびこの燃料電池に供給する水素を貯留する水素容器を車両に搭載し、前記燃料電池で生成した水を、前記水素容器に連通する水素充填口付近に供給することを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項２】
前記燃料電池から排出される、前記燃料電池で生成した水を含む排空気が流れる排空気配管に貯水容器を設けるとともに、前記燃料電池から前記排空気配管を流れる前記水を含む排空気の前記貯水容器への流入を許容しかつ、その逆の流れを阻止するする流体制御機構を設け、前記燃料電池の運転時に、前記貯水容器に前記水を含む大気圧を超える排空気を貯蔵し、前記貯水容器と前記水素充填口付近とを水配管で接続して前記貯水容器内に貯蔵した水を、前記排空気の圧力を作動源として前記水素充填口付近に供給することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池自動車。
【請求項３】
前記燃料電池と前記水素容器とを接続する水素供給配管を流れる水素と、前記排空気配管を流れる水を含む排空気との間で熱交換を行う熱交換器を設けたことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池自動車。
【請求項４】
前記水素充填口に着脱可能に設けた充填口開閉蓋の開放を検出する蓋開放センサを設け、この蓋開放センサが前記充填口開閉蓋の開放を検出したときに、前記水素充填口に水を供給することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の燃料電池自動車。
【請求項５】
前記水素充填口付近に温度センサを設け、この温度センサの検出値が所定値を超えたときに、前記水素充填口付近に水を供給することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の燃料電池自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料充填口周辺の静電気帯電量を減少させる燃料電池自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガソリン車では、例えば下記特許文献１に記載されているように、給油作業者に帯電した静電気を、燃料充填口を開閉するフィラーキャップを介して車体に導き、放電させるようにしている。
【特許文献１】特許第３２００７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、燃料電池自動車の燃料となる水素は、ガソリンに比較して、最小着火エネルギが小さいなど可燃範囲が広いため、ガソリン車に比較して、特に燃料供給時での燃料充填口周辺の静電気帯電量を低減させる必要がある。
【０００４】
そこで、本発明は、燃料充填口周辺の静電気帯電量を低減させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、燃料電池およびこの燃料電池に供給する水素を貯留する水素容器を車両に搭載し、前記燃料電池で生成した水を、前記水素容器に連通する水素充填口付近に供給することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、燃料電池で生成した水を、燃料充填口に供給してその周辺の湿度を上昇させることで、空気中への静電気放電を促進させ、燃料充填口周辺の静電気帯電量を低減させることができる。また、水の供給を受けることで燃料充填口周辺の熱容量が増大するので、燃料充填口周辺に発生する熱エネルギを散逸することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態を示す燃料電池自動車のシステム構成図である。この燃料電池自動車の運転時は、燃料電池３に、水素を貯留する水素容器としての水素タンク１から、水素供給配管５を通して水素を供給するとともに、コンプレッサ７から空気供給配管９を通して空気を供給し、燃料電池３を発電させる。燃料電池３に供給する空気は、空気加湿器１１によって加湿している。
【０００９】
燃料電池３の発電時に、その内部で水素と酸素とから生成された水は、燃料電池３から排出される排空気と一緒に、排空気配管１３に排出される。この排空気配管１３には、その上流側から熱交換器１５および貯水容器としての貯水タンク１７を順次設けている。
【００１０】
熱交換器１５には前記した水素供給配管５を設置し、水素供給配管５を流れる水素と排空気配管１３を流れる水を含む排空気とを熱交換させる。この熱交換時には、熱交換器１５内の冷媒として用いる低温の水素により、排空気配管１３を流れる排空気中の水分が凝縮され、凝縮した水が排空気とともに貯水タンク１７に蓄えられる。
【００１１】
貯水タンク１７と熱交換器１５との間の排空気配管１３には、熱交換器１５から貯水タンク１７への排空気および水の流入を許容しかつ、その逆の流れを阻止するする流体制御機構としての逆止弁１９を設けている。これにより、燃料電池３から排出され熱交換器１５および逆止弁１９を経て貯水タンク１７に入り込んだ排空気は、大気圧を超える高圧に保たれることになる。
【００１２】
なお、貯水タンク１７には図示しないリリーフ弁を設け、貯水タンク１７内の排空気の圧力が所定値になると、貯水タンク１７内の排空気をその外部に排出する構成とする。
【００１３】
前記した水素タンク１には、車体２０の開口部２０ａ内に設置した水素充填口２１に連通する水素導入配管２３を接続している。水素充填口２１には、開閉可能な充填口開閉蓋２５を装着している。２４は、開口部２０ａを開閉するフューエルリッドである。
【００１４】
上記した水素充填口２１付近と、前記した貯水タンク１７内とは、水配管２７で接続する。水配管２７の貯水タンク１７内の端部は、貯水した水内に位置するよう、タンク底部に位置させ、また水配管２７の水素充填口２１側の端部は、水素充填口２１付近に向けて水を霧状として供給する噴霧口２９を備えている。
【００１５】
また、図２に示すように、水素充填口２１に設けた充填口開閉蓋２５を開放したことを検出する蓋開放センサ３１を設け、蓋開放センサ３１が充填口開閉蓋２５の開放を検出したときに、前記した噴霧口２９に設けた噴霧口開閉機構３３を開放状態とする駆動機構３５を設ける。噴霧口開閉機構３３としては、例えば電磁弁を用いる。
【００１６】
さらに、水素充填口２１周辺に温度センサ３７を設け、この温度センサ３７の検出値が所定値を超えたときにも、前記した駆動機構３５を駆動して噴霧口開閉機構２９を開放状態とする。
【００１７】
次に作用を説明する。燃料電池３は、水素タンク１からの水素とコンプレッサ７からの空気の供給を受けて発電し、この発電時に排出される水を含む排空気が排空気配管１３に排出される。この排空気は熱交換器１５に達し、一方水素供給配管５を流れる水素も熱交換器１５に達することで、水を含む排空気が低温の水素によって冷却されて凝縮し、その凝縮水が下流の逆止弁１９を経て貯水タンク１７に流入する。
【００１８】
このとき、凝縮水とともに排空気も逆止弁１９を経て貯水タンク１７内に流入するので、貯水タンク１７内は高圧に保たれることになる。
【００１９】
そして、水素タンク１内の水素貯蔵量が減少して水素を充填する際に、充填口開閉蓋２５を開放すると、この開放を蓋開放センサ３１が検出し、さらに駆動機構３５を駆動させて噴霧口２９に設けた噴霧口開閉機構３３を開放状態とする。これにより、噴霧口２９からは、高圧となっている排空気を作動源として、貯水タンク１７内の水を水配管２７を通して水素充填口２１付近に噴霧し、水素充填口２１周辺の湿度を上昇させる。
【００２０】
これにより、水素充填口２１周辺における空気中への静電気放電が促進し、水素充填口２１周辺の静電気帯電量を低減させることができ、放電現象防止に寄与することができる。また、水噴霧を受ける水素充填口２１周辺の熱容量が増大するので、水素充填口２１周辺に発生する熱エネルギを散逸させることができる。
【００２１】
また、水素を水素タンク１に充填すべく、図示しない水素貯蔵設備側の水素充填ノズルを水素充填口２１に挿入する際に、水素充填ノズルと水素充填口２１との間に電位差があったとしても、水素充填口２１周辺の湿度を上昇させていることから静電気の発生を防止することができる。
【００２２】
水素充填口２１周辺への水噴霧時には、前述したように貯水タンク１７内は高圧の排空気が常に充填されているため、水素タンク１に水素を充填する際、安全のために燃料電池システムの運転を停止してコンプレッサ７が作動していない状態で、高圧の排空気を作動源として水素充填口２１に水を噴霧することができる。
【００２３】
また、熱交換器１５を用いて排空気を水素により冷却しており、このとき、燃料電池３の運転時に燃料電池３に供給する水素の温度は、高圧の水素タンク１内に対して減圧することで、外気温度よりも低くなるので、排空気を冷却することによる凝縮を促進し、より多くの水を貯水タンク１７に溜めることができる。この熱交換時には、高圧の排空気の温度低下が大きく圧力低下が大きくなるため、より大量の凝縮水および高湿度空気を貯水タンク１７に導入可能となる。
【００２４】
さらに、燃料電池１に供給する水素の温度が最低となるときは、燃料電池１への水素供給量が最大となるときで、そのときは燃料電池１への空気供給量も最大で空気圧力も最大となるので、貯水タンク１７内の排空気の圧力を水素最低温度で最大とすることができる。これにより、より高圧の排空気を作動源として、水素充填口２１付近に供給する水の霧化を促進し、また噴霧の貫通力も高まるので、より確実に水素充填口２１周辺を噴霧で満たすことができ、静電気帯電防止効果が高まるものとなる。
【００２５】
また、貯水タンク１７内の温度が外気温度相当に上昇すると、そのときの貯水タンク１７内の排空気の圧力は、温度上昇分高くなり、燃料電池３の運転時に発生する空気圧力より高い圧力とすることができ、この高い圧力を作動源として燃料充填口２１に対して確実に水を噴霧することができる。
【００２６】
一方、水素充填口２１の周辺に設けた温度センサ３７が検出する温度が所定値を超えたときにも、駆動機構３５が駆動して噴霧口開閉機構３３を開閉状態とし、噴霧口２９から水素充填口２１付近に向けて水を噴霧する。
【００２７】
これにより設備側の要因、例えば水素充填口２１付近で誤って火気を取り扱うなどの人的要因などで、万一水素充填口２１付近が高温になった場合でも水素充填口２１周辺の熱容量を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態を示す燃料電池自動車のシステム構成図である。
【図２】図１の燃料電池自動車における水素充填口への水噴霧を行う際のブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  水素タンク（水素容器）
３  燃料電池
５  水素供給配管
１３  排空気配管
１５  熱交換器
１９  逆止弁（流体制御機構）
１７  貯水タンク（貯水容器）
２１  水素充填口
２５  充填口開閉蓋
２７  水配管
３１  蓋開放センサ
３７  温度センサ
【図１】
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【図２】
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