(57)【要約】【課題】水素放出用の専用設備を設けることなく、周囲環境温度の上昇時において迅速に水素タンクから水素を外部に放出するできる燃料電池システムを提供することである。【解決手段】燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１１と、水素タンク１４、水素供給流路１７、水素循環流路１８、水素排出流路１９、及び主止弁１６等の流路開閉弁等から構成される水素系１２と、エアコンプレッサ２９等から構成されるエア系１３と、温度センサ１５と、希釈器２５と、操作端末３１と、圧力センサ３２と、制御部５０と、を主要構成要素として備え、制御部５０は、温度センサ１５の測定値が予め定めた閾値を超えたか否かを判断する温度異常判定手段５１、温度異常判定がなされたときに発電運転状況に係わらず対応する流路開閉弁を開放する水素ガス放出手段５２、放出順序判定手段５３、希釈空気供給手段５４、及び放出指令取得手段５５を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素が充填された水素タンクと、
水素タンクから燃料電池本体に水素を供給すると共に、使用済みの水素を外部に排出するための水素流路と、
水素流路を開閉する流路開閉弁と、
発電運転時における流路開閉弁の開閉を制御する制御部と、
を備えた燃料電池システムにおいて、
さらに、水素タンク又はその周囲環境の異常を検出する異常検出センサを備え、
制御部は、
異常検出センサの測定値が予め定めた閾値を超えたときには、発電運転状況に係わらず流路開閉弁を開放して、水素タンク内の水素を燃料電池本体を通して外部に放出することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
燃料電池本体に空気を供給すると共に、使用済みの空気を外部に排出するための空気流路と、
空気流路に空気を導入するエアコンプレッサと、
水素流路及び空気流路の燃料電池本体より下流側に設けられ、水素と空気とを混合するための希釈器と、
を備え、
制御部は、
異常検出センサの測定値が閾値を超えて流路開閉弁を開放するときには、発電運転状況に係わらずエアコンプレッサを作動させて希釈器に空気を導入し、水素ガスを希釈しながら放出することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料電池システムにおいて、
複数の水素タンクと、各水素タンクについて設けられた複数の異常検出センサと、を備え、
制御部は、
複数の異常検出センサの測定値が閾値を超えたときには、測定値の高い水素タンクから順に対応する流路開閉弁を開放することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の燃料電池システムにおいて、
水素を放出するための操作がなされたときに放出指令を制御部に対して出力する操作端末を備え、
制御部は、
異常検出センサの測定値が閾値を超えたときに、操作端末から放出指令を取得することを条件として、流路開閉弁の開放を許可することを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに係り、特に、水素が充填された水素タンクを備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素と酸素を電気化学反応させて発電する高効率でクリーンな発電装置であって、燃料電池を搭載した車両が盛んに開発されている。車両に搭載される燃料電池は、複数の膜電極接合体とそれを分離する複数のセパレータとが交互に積層された燃料電池スタックとして使用されている。そして、燃料電池搭載車両は、燃料電池スタックに供給する水素が充填された水素タンクを備える。
【０００３】
このような燃料電池搭載車両が火災になったときには、水素タンクの内圧上昇による破損や充填された水素への引火を防止するため、速やかに水素タンク内の水素を車外に放出することが要求される。一般的には、可溶合金を有する安全弁が水素タンクに設置され、火災により安全弁が高温になった場合に、可溶合金が溶融して安全弁が開放される仕組みになっている。しかし、火災により高温になる部分と安全弁の位置とが離れている場合には、火災の範囲が広がるまで水素が放出されないことが想定される。
【０００４】
本発明に関連する技術として、異常発生を検知して速やかに水素の放出を行う燃料電池システムが開示されている。例えば、特許文献１には、水素タンク内の圧力低下等の環境異変を感知して、水素タンクに設けられた放出弁を開き、放出弁の下流側に設けられた水素放出配管等で希釈空気を混入し、又は水素と化学反応する希釈剤を混入し、水素濃度を低下させた後、外部に放出する水素タンクの防護装置が開示されている。また、特許文献１には、水素タンクに接続される水素放出配管は、上流側から順に、第１放出弁、希釈空気を取り入れる枝管、吸引ファン等が設置される、と記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、水素タンク近傍の輻射エネルギーを検出する少なくとも１つ以上の輻射センサと、輻射センサの検出結果に基づいて水素タンクに異常が生じたか否かを判断する判断手段と、水素タンクに異常が生じたと判断された場合に水素タンクに残存する水素ガスを外部に放出する放出手段と、を具備するリリーフシステムが開示されている。また、特許文献２には、水素タンクは、水素ガスを大気中にリリーフするための水素ガス流路である第１配管と、第１配管上に設けられた安全弁と、を備える、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９９８６５号公報
【特許文献２】特開２００９−３６２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
引用文献１、２に開示された技術によれば、水素タンクの周囲環境温度の上昇を検知して、水素タンク内の水素を車外に放出することができると想定される。しかしながら、いずれの装置も、水素放出用の専用設備を備えており、コスト削減、システムの小型化・軽量化等の観点から改良の余地がある。
【０００８】
本発明の目的は、水素放出用の専用設備を設けることなく、水素タンクの周囲環境温度の上昇時において迅速に水素タンクから水素を外部に放出することが可能な燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る燃料電池システムは、水素が充填された水素タンクと、水素タンクから燃料電池本体に水素を供給すると共に、使用済みの水素を外部に排出するための水素流路と、水素流路を開閉する流路開閉弁と、発電運転時における流路開閉弁の開閉を制御する制御部と、を備えた燃料電池システムにおいて、さらに、水素タンク又はその周囲環境の異常を検出する異常検出センサを備え、制御部は、異常検出センサの測定値が予め定めた閾値を超えたときには、発電運転状況に係わらず流路開閉弁を開放して、水素タンク内の水素を燃料電池本体を通して外部に放出することを特徴とする。
【００１０】
また、燃料電池本体に空気を供給すると共に、使用済みの空気を外部に排出するための空気流路と、空気流路に空気を導入するエアコンプレッサと、水素流路及び空気流路の燃料電池本体より下流側に設けられ、水素と空気とを混合するための希釈器と、を備え、制御部は、異常検出センサの測定値が閾値を超えて流路開閉弁を開放するときには、発電運転状況に係わらずエアコンプレッサを作動させて希釈器に空気を導入し、水素ガスを希釈しながら放出することが好ましい。
【００１１】
また、複数の水素タンクと、各水素タンクについて設けられた複数の異常検出センサと、を備え、制御部は、複数の異常検出センサの測定値が閾値を超えたときには、測定値の高い水素タンクから順に対応する流路開閉弁を開放することが好ましい。
【００１２】
また、水素を放出するための操作がなされたときに放出指令を制御部に対して出力する操作端末を備え、制御部は、異常検出センサの測定値が閾値を超えたときに、操作端末から放出指令を取得することを条件として、流路開閉弁の開放を許可することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る燃料電池システムによれば、異常検出センサの測定値が予め定めた閾値を超えたときには、発電運転状況に係わらず流路開閉弁を開放して、水素タンク内の水素を燃料電池本体を通して外部に放出する制御部を備えるので、水素放出用の専用設備を設けることなく、水素タンクの周囲環境温度の上昇時において迅速に水素タンクから水素を外部に放出することが可能になる。即ち、本燃料電池システムは、周囲環境温度の上昇時において、発電運転時と同じ水素供給経路を通して水素を外部に放出することができる。
【００１４】
また、制御部は、異常検出センサの測定値が閾値を超えて流路開閉弁を開放するときには、発電運転状況に係わらずエアコンプレッサを作動させて希釈器に空気を導入し、水素ガスを希釈しながら放出する構成とすれば、水素希釈用の専用設備を設けることなく、放出する水素の濃度を低減することができる。
【００１５】
また、制御部は、複数の異常検出センサの測定値が閾値を超えたときには、測定値の高い水素タンクから順に対応する流路開閉弁を開放する構成とすれば、放出の優先順位を付けることができ、安全性向上等の観点から好ましい放出状態を実現することができる。
【００１６】
また、制御部は、異常検出センサの測定値が閾値を超えたときに、操作端末から放出指令を取得することを条件として、流路開閉弁の開放を許可する構成とすれば、システム異常の状況を確認してから、水素を放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る実施の形態における燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す燃料電池システムによる水素ガス放出の第１の制御手順を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す燃料電池システムによる水素ガス放出の第２の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す燃料電池システムによる水素ガス放出の第３の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】図１に示す燃料電池システムによる水素ガス放出の第４の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。なお、以下では、燃料電池システム１０は、車両に搭載されるシステムとして説明するが、例えば、各種施設（工場、オフィスビル、家庭等）の設置電源などにも適用することができる。
【００１９】
図１を用いて燃料電池システム１０の構成を説明する。図１に示すように、燃料電池システム１０は、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池セルを複数積層した燃料電池スタック１１を備える。そして、燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１１に水素ガスを供給する水素系１２と、空気（酸素ガス）を供給するエア系１３と、燃料電池スタック１１を冷却する図示しない冷却系と、燃料電池スタック１１で発電した電力により車両を駆動させる図示しない駆動系と、システム全体の動作を統括的に制御する制御部５０と、を有する。
【００２０】
燃料電池スタック１１は、電力を発生する燃料電池本体であって、図示しない複数の膜電極接合体とそれを分離する複数のセパレータとが交互に積層された構造を有する。燃料電池スタック１１には、水素系１２やエア系１３等の周辺装置が接続される。例えば、水素系１２の水素供給流路１７は、図示しないエンドプレートを介して、セパレータに形成された水素流路に接続される。
【００２１】
水素系１２は、水素タンク１４ａ、１４ｂ、１４ｃ（以下、各水素タンクを区別する必要がない場合には、水素タンク１４として説明する）と、水素供給流路１７と、水素循環流路１８と、水素排出流路１９と、気液分離器２０と、を備えている。ここで、水素供給流路１７は、水素タンク１４と燃料電池スタック１１（一方のエンドプレート）とを接続する流路、水素循環流路１８は、燃焼電池スタック１１（他方のエンドプレート）と水素供給流路１７とを接続する流路、水素排出流路１９は、気液分離器２０と希釈器２５とを接続する流路として説明する。
【００２２】
水素タンク１４は、水素が充填された貯蔵容器であり、複数（例えば、３つの水素タンク１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）搭載することができる。水素タンク１４としては、水素ガスを充填する高圧水素タンク、液体水素を充填する液体水素タンク、水素吸蔵合金を含む水素吸蔵合金タンクを用いることができる。なお、以下では、水素タンク１４は高圧水素タンクであり、複数の水素タンク１４が搭載されるものとして説明する。
【００２３】
水素タンク１４又は水素タンク１４に近接した箇所には、水素タンク１４又はその周囲環境の異常を検出する異常検出センサが設けられる。異常検出センサとしては、水素タンク１４の周囲温度（又は水素タンク１４の表面温度）を測定する温度センサ１５、水素タンク１４の内圧を測定する圧力センサ３２を用いることができる。なお、以下では、温度センサ１５が異常検出センサであり、圧力センサ３２は水素ガス放出の終了判定に用いられるセンサとして説明するが、圧力センサ３２を異常検出センサとして、又は温度センサ１５及び圧力センサ３２の両方を異常検出センサとして用いることもできる。
【００２４】
各水素タンク１４ａ、１４ｂ、１４ｃには、少なくとも１つの温度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが設置されることが好ましい。また、１つの水素タンク１４について、複数の温度センサ１５を設置することもできる。また、各水素タンク１４ａ、１４ｂ、１４ｃには、減圧弁２１の上流側で分岐する水素供給流路１７が接続され、分岐した水素供給流路１７には、該流路を開閉する主止弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃが設けられる。
【００２５】
水素供給流路１７は、水素タンク１４の水素ガスを燃料電池スタック１１に供給するための流路であって、上記のように、水素タンク１４と燃料電池スタック１１とを接続する。水素供給流路１７には、上記の主止弁１６と、流路の上流側圧力を所定の２次圧に減圧する減圧弁２１と、水素ガスの流量や圧力を調整するインジェクタ２２と、が設けられている。
【００２６】
ここで、主止弁１６としては、公知の電磁弁や電動弁を用いることができる。また、減圧弁２１としては、例えば、機械式の減圧弁を用いることができる。機械式の減圧弁は、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で１次圧を所定の圧力に減圧して２次圧とする構造が挙げられる。また、インジェクタ２２としては、例えば、弁体を電磁駆動力で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧を調整する電磁駆動式の開閉弁を用いることができる。なお、主止弁１６、インジェクタ２２は、制御部５０により動作が制御される。
【００２７】
水素循環流路１８は、燃料電池スタック１１から排出された水素ガス（水素オフガス）を水素供給流路１７に戻して、燃料電池スタック１１に再循環させるための流路であって、上記のように、燃料電池スタック１１と水素供給流路１７のインジェクタ２２の下流側とを接続する。また、水素循環流路１８には、流路内における水素ガスを送流させる水素ポンプ２３が設けられている。
【００２８】
水素排出流路１９は、循環使用されて水素濃度が低くなった水素ガス（水素オフガス）を外部に排出するための流路であって、上記のように、気液分離器２０と希釈器２５とを接続する。また、水素排出流路１９は、気液分離器２０に貯留された水を排出する排水流路としても機能する。水素排出流路１９には、排気排水弁２４が設けられており、この弁を開放することにより水素ガス及び水が希釈器２５に供給される。なお、水素排出流路１９は、水素ガスのみを排出する排気専用流路を別途設け、その流路に排気弁を設置することもできる。
【００２９】
気液分離器２０は、水素ガス中に含まれる生成水等の水分を分離回収して一時的に貯留する容器であって、水素循環流路１８と水素排出流路１９との分岐点に設けられる。また、希釈器２５は、水素系１２から排出される水素ガス及びエア系１３から排出された空気を混合して、水素ガス濃度を減少させるための容器である。この希釈器２５で希釈された水素ガスは、マフラー２６を介して車外に排出される。
【００３０】
水素系１２から水素ガスを排出する際に開放される排気排水弁２４の開閉動作は、制御部５０により、水素系１２中の圧力や車両の運転状況等に基づいて制御される。例えば、車両が低速走行状態であって発電量が小さいときには、水素ガスの消費量が少なく気液分離器２０にたまる水量も少ないので、排気排水弁２４は開放され難い。一方、車両が高速走行状態であって発電量が大きなときには、水素ガスの消費量が多く気液分離器２０にたまる水量も多いので、排気排水弁２４は開放され易くなる。
【００３１】
エア系１３は、大気中から吸入した空気を燃料電池スタック１１に供給する機能を有し、燃料電池スタック１１に接続された空気供給流路２７を備える。そして、空気供給流路２７には、エアクリーナー２８、空気を圧送するエアコンプレッサ２９、空気の供給流量を計測する図示しないエアフローメータ、空気の加湿を行う図示しない加湿器が設けられる。また、燃料電池スタック１１内と希釈器２５とを接続する空気排出流路３０には、空気圧を調整するための図示しない空気調圧弁等が設けられている。
【００３２】
燃料電池システム１０は、上記のように、図示しない冷却系、駆動系を備える。冷却系は、燃料電池スタック１１に冷却水を供給して循環するための冷却水経路、冷却水を圧送するウォータポンプ、ファンを備えたラジエータ、及び冷却水中の導電性イオンを吸着するイオン交換樹脂が充填されたイオン交換部等から構成される。燃料電池は、発電効率確保のために、その温度を一定（例えば、８０℃）に維持する必要があり、冷却系は、燃料電池スタック１１の温度を一定に保つ機能を有する。
【００３３】
駆動系は、車両駆動用の電動機、燃料電池スタック１１で発生した電力を蓄えるリチウムイオン電池等のバッテリ、補機駆動用の電動機、及びパワーコントロールユニット等から構成される。パワーコントロールユニットは、ＤＣ−ＤＣコンバータ、インバータ、及び制御部５０による制御の下、ＤＣ−ＤＣコンバータ、インバータの動作を制御するパワーコントロールユニット制御部等から構成される。
【００３４】
燃料電池システム１０は、水素ガスの放出を手動操作するための操作端末３１を備えることができる。操作端末３１は、水素を放出するための操作がなされたときに放出指令を制御部に対して出力する機能を有する。操作端末３１の形態としては、特に限定されず、例えば、ポータブルの無線通信機、コネクタピンとその挿入部、操作パネルや操作部などを用いることができる。なお、操作端末３１は、通常、レスキューやディーラー等の専門業者が操作可能なものとすることが好ましい。
【００３５】
操作端末３１として、無線通信機を適用した場合には、例えば、車両に受信機を設けることにより無線通信機の操作情報を制御部５０に入力することができる。また、操作端末３１として、コネクタピンとその挿入部を適用した場合には、例えば、制御部５０や車両ＥＣＵ、又は車外に挿入部を設けることができる。そして、操作者がコネクタピンを挿入部に挿入したときには、その操作情報が制御部５０に入力される。なお、操作端末３１の操作により制御部５０に入力される情報としては、単に水素ガスの放出指令だけでなく、例えば、コネクタピンに水素ガスの放出順序を記録しておき、記録した放出順序の情報を合わせて入力することができる。
【００３６】
燃料電池システム１０は、上記のように、システム全体の動作を統括的に制御する制御部（ＥＣＵ）５０を備える。制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えたマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭ等に記憶された制御プログラムに従って各種演算などの処理を実行する。制御部５０には、温度センサ１５、圧力センサ３２、操作端末３１、その他図示しない各種センサ等からガス圧、電流・電圧値、温度等の情報やシステムの始動・停止の要求信号、駆動系等の各負荷からの要求電力信号などが入力される。これらの情報に基づいて、制御部５０は、水素系１２の各弁（主止弁１６、排気排水弁２４等）やエアコンプレッサ２９等の装置の動作を制御する。
【００３７】
上記構成を備える燃料電池システム１０は、水素ガス放出用の専用設備を設けることなく、周囲環境温度の上昇時において迅速に水素タンク１４から水素ガスを車外に放出する機能を有する。即ち、燃料電池システム１０では、周囲環境温度の上昇時においても、発電運転時と同じ水素ガスの供給・排出経路を使用して水素ガスを放出する。この機能を実現するための必須構成要素として、制御部５０は、温度異常判定手段５１と、水素ガス放出手段５２と、を有する。さらに、制御部５０は、放出順序判定手段５３と、希釈空気供給手段５４と、放出指令取得手段５５と、を有することができる。
【００３８】
異常判定手段５１は、温度センサ１５から測定値を取得して、その測定値が予め定めた閾値を超えたか否かを判断する機能を有する。そして、測定値が閾値を超えたと判断したときには、水素タンク１４の温度が異常であるとの判定（以下、温度異常判定とする）を行う。この温度異常判定は、水素タンク１４毎に行われることが好ましい。また、上記のように、１つの水素タンク１４について、複数の温度センサ１５が設置される場合には、そのうち１つの温度センサ１５による測定値が閾値を超えたときに、温度異常判定を行うことが好ましい。
【００３９】
ここで、閾値としては、周囲環境温度の上昇初期の段階で温度異常判定が可能であり、且つ誤判定が起こらない値に設定されることが好ましく、具体的には、１００℃〜２００℃程度に設定することができる。また、閾値は、時間的な条件と組み合わせて設定することもできる。例えば、所定温度以上の状態が１分間以上継続すること、１分間あたりの温度上昇率が所定値以上であることなどを挙げることができる。また、２段階の閾値を設定することもでき、例えば、放出指令取得手段５５による制御が有効な場合であっても、温度センサ１５の測定値が第１の閾値より高温に設定される第２の閾値を超えたときには、操作端末３１の操作によらず自動放出を可能にする設定とすることもできる。
【００４０】
なお、制御部５０は、温度異常判定手段５１による温度異常判定がなされた場合に、水素ガスの放出に先立って、水素タンク１４の温度異常による水素ガスの放出を運転者等に報知する警告手段を有することもできる。通常、周囲環境温度の上昇時には、車両は停止していることが想定されるが、万一、車両が走行中の場合には、車両を停止させる警告を行うことができる。さらに、車両の停止後、即ち、図示しない車速センサから車両が停止したことを取得したことを条件として、水素ガス放出手段５２による水素ガスの放出を許可する手段を有することもできる。
【００４１】
水素ガス放出手段５２は、温度異常判定手段５１による温度異常判定がなされたときに、発電運転状況に係わらず、温度異常判定がなされた水素タンク１４に対応する流路開閉弁を開放して、水素タンク１４内の水素ガスを車外に放出する機能を有する。ここで、開放される流路開閉弁としては、主止弁１６、インジェクタ２２、排気排水弁２４であり、通常、全開状態とされる。
【００４２】
水素ガス放出手段５２により、流路開閉弁が全開操作されると、水素ガスは、開放された水素流路、即ち、水素供給流路１７、水素循環流路１８の一部、水素排出流路１９の順に通って車外に排出される。この放出経路は、発電運転時における水素ガスの供給・排出経路と同じであり、水素ガスは、燃料電池スタック１１や希釈器２５を通って車外に放出されることになる。
【００４３】
なお、水素ガス放出手段５２は、温度異常判定時に発電運転が継続している場合であっても、発電運転の制御を無効化して、流路開閉弁を全開操作する。或いは、駆動系との図示しないリレーを切断する等して発電運転を停止してから、流路開閉弁を全開操作することもできる。
【００４４】
放出順序判定手段５３は、複数の水素タンク１４について温度異常判定がなされたときには、温度の高い水素タンク１４から順に対応する流路開閉弁を開放する機能を有する。例えば、水素タンク１４ａ、１４ｂ、１４ｃの周囲温度が同時期に閾値を超えて温度異常判定が一斉になさる場合が想定される。このような場合には、放出順序判定手段５３により、放出の優先順位を付けることができ、安全性向上等の観点から好ましい放出状態を実現することができる。
【００４５】
希釈空気供給手段５４は、温度異常判定がなされたときには、発電運転状況に係わらずエアコンプレッサ２９を作動させて希釈器２５に空気を導入する機能を有する。故に、水素系１２から放出される水素ガスを希釈しながら車外に放出することができる。また、希釈空気供給手段５４は、エアコンプレッサ２９の回転数を最大にすると共に、調圧弁等が全開ではない場合には、これを全開操作することが好ましい。
【００４６】
放出指令取得手段５５は、温度異常判定がなされたときに、操作端末３１から放出指令を取得することを条件として、水素ガス放出手段５２による流路開閉弁の開放を許可する機能を有する。故に、放出指令取得手段５５が機能しているときには、温度異常判定がなされても、操作端末３１からの放出指令がない場合には、水素ガスの放出が禁止される。
【００４７】
なお、燃料電池システム１０は、放出順序判定手段５３、希釈空気供給手段５４、放出指令取得手段５５の全て又は一部の制御を解除する設定を設けることもできる。制御解除の設定は、例えば、手動操作により任意に行うものとすることができる。或いは、エア系１３の破損状況を検知する手段を備え、エア系１３の破損が検知された場合に、希釈空気供給手段５４の制御を自動的に解除するような自動解除設定とすることもできる。
【００４８】
上記構成を備える燃料電池システム１０の作用、特に、制御部５０による水素ガス放出の制御手順について、図２〜図５を用いて説明する。ここで、図２は、異常判定により自動的に水素ガスを放出する制御（自動放出制御）を、図３は、エア系１３により水素ガスを希釈放出する自動放出制御を、図４は、放出順序を規定する自動放出制御を、図５は、手動操作に基づく水素ガスの放出制御を、それぞれ示すフローチャートである。
【００４９】
図２を用いて、温度異常判定手段５１、水素ガス放出手段５２による自動放出制御の手順について説明する。まず初めに、水素タンク１４の周囲温度が閾値を超えたか否かを判断する（Ｓ１０）。具体的には、水素タンク１４に近接して設置された温度センサ１５の測定値が閾値を超えたか否かを判断する。そして、温度センサ１５の測定値が閾値を超えたと判断したときには、温度異常判定を行う。この手順は、温度異常判定手段５１の機能により実行される。
【００５０】
Ｓ１０で温度異常判定がなされたときには、温度異常判定に該当する水素タンク１４に対応する水素流路を開放する（Ｓ１１）。具体的には、水素流路の流路開閉弁である主止弁１６、インジェクタ２２、排気排水弁２４を全開操作することにより、水素流路を開放する。各弁を全開操作することにより、水素タンク１４内の水素ガスは、水素供給流路１７、燃料電池スタック１１を通り、水素循環流路１８の一部、水素排出流路１９を経由して、車外に排出される。
【００５１】
次に、水素タンク１４内の水素ガスの残圧が閾値以下となったか否かを判定する（Ｓ１２）。具体的には、圧力センサ３２の測定値が閾値以下となったか否かを判定する。この手順は、水素ガス放出の終了判定ステップである。
【００５２】
Ｓ１２で終了判定がなされたときには、主止弁１６、インジェクタ２２、排気排水弁２４を全閉操作して、水素流路を閉鎖する（Ｓ１３）。なお、Ｓ１１〜Ｓ１３の手順は、水素ガス放出手段５２の機能によって実行される。
【００５３】
図３を用いて、エア系１３による水素ガスの希釈放出制御の手順について説明する。この制御は、温度異常判定手段５１、水素ガス放出手段５２に加えて、希釈空気供給手段５４の機能により実行される。なお、エア系１３に故障がある等の事情がない場合には、希釈放出制御を実行することが好ましい。ここで、温度異常判定ステップ（Ｓ２０）、水素ガスの放出ステップ（Ｓ２２〜Ｓ２４）は、図２のステップに対応するものであり、説明を省略する。
【００５４】
図３に示すように、希釈放出制御の手順では、温度異常判定がなされて、主止弁１６等の流路開閉弁が全開操作される前に、発電運転状況に係らずエアコンプレッサ２９を作動させる（Ｓ２１）。即ち、水素ガスの放出に先立って、希釈器２５に水素ガスの希釈用空気を供給する。したがって、空気供給流路２７や空気排出流路３０に設置される図示しない調圧弁等もエアコンプレッサ２９の作動と共に、全開操作することが好ましい。そして、水素ガスの放出が完了して終了判定がなされたときには、エアコンプレッサ２９の作動を停止する（Ｓ２５）。
【００５５】
図４を用いて、放出順序を規定する制御の手順について説明する。この制御は、温度異常判定手段５１、水素ガス放出手段５２、希釈空気供給手段５４に加えて、放出順序判定手段５３の機能により実行される。ここで、図４では、水素タンク１４ａ、１４ｂを例に挙げて説明する。なお、水素タンク１４ａ、１４ｂのどちらか一方の周囲温度が閾値を超えるときには、例えば、図２又は図３に示す手順により放出制御することができる。
【００５６】
まず初めに、水素タンク１４ａ、１４ｂの周囲温度（Ｔａ、Ｔｂとする）が閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ３０）。そして、水素タンク１４ａ、１４ｂについて、温度異常判定がなされたときには、エアコンプレッサ２９を作動して希釈器２５に空気の供給を開始する（Ｓ３１）。ここで、水素タンク１４ａ、１４ｂについての温度異常判定は、同時期になされたものとする。
【００５７】
水素タンク１４ａ、１４ｂについての温度異常判定が同時期になされたときには、周囲温度Ｔａ、Ｔｂのどちらが高温であるかを判定する（Ｓ３２）。この手順は、放出順序判定手段５３の機能により実行される。
【００５８】
Ｓ３２で水素タンク１４ａに対応する周囲温度Ｔａの方が高温であると判定されたときには、最初に、水素タンク１４ａに対応する主止弁１６ａと、インジェクタ２２と、排気排水弁２４と、を全開操作して、水素流路を開放し水素タンク１４ａ内の水素ガスを放出する（Ｓ３３ａ）。そして、水素タンク１４ａについて、放出終了判定（Ｓ３４ａ）、主止弁１６ａの全閉操作（Ｓ３５ａ）を行う。次に、水素タンク１４ｂに対応する主止弁１６ｂを全開操作して水素タンク１４ｂ内の水素ガスを放出し（Ｓ３６ａ）、水素タンク１４ｂについても、放出終了判定（Ｓ３７ａ）、主止弁１６ｂの全閉操作（Ｓ３８ａ）を行う。
【００５９】
一方、Ｓ３２で水素タンク１４ｂに対応する周囲温度Ｔｂの方が高温であると判定されたときには、水素ガスの放出順序が上記の場合と逆になり、最初に、水素タンク１４ｂ内の水素ガスが放出される（Ｓ３３ｂ）。なお、Ｓ３３ｂ〜Ｓ３８ｂの手順は、放出順序が逆である以外は、Ｓ３３ａ〜Ｓ３８ａの手順と同じである。Ｓ３３ａ〜Ｓ３８ａ、Ｓ３３ｂ〜Ｓ３８ｂの手順は、放出順序判定手段５３により判定された放出順序に従って水素ガス放出手段５２の機能により実行される。
【００６０】
図５を用いて、手動操作に基づく水素ガスの放出制御の手順について説明する。この制御は、温度異常判定手段５１、水素ガス放出手段５２、希釈空気供給手段５４に加えて、放出指令取得手段５５の機能により実行される。ここで、温度異常判定ステップ（Ｓ４０）、水素ガスの放出ステップ（Ｓ４３〜Ｓ４５）、エア系１３の作動・停止ステップ（Ｓ４２、Ｓ４６）は、図３のステップに対応するものであり、説明を省略する。
【００６１】
図５に示すように、手動放出制御の手順では、温度異常判定がなされて、エアコンプレッサ２９の作動、主止弁１６等の流路開閉弁が全開操作される前に、操作端末３１から放出指令を取得したか否かを判断する（Ｓ４１）。この手順は、放出指令取得手段５５の機能により実行される。この手順により、温度異常判定がなされても、操作端末３１からの放出指令がない場合には、水素ガスの放出が禁止されることになる。なお、上記のように、２段階の閾値を設定して２段階の温度異常判定ステップを設け、温度センサ１５の測定値が第１の閾値（第１の異常判定ステップ）より高温に設定される第２の閾値（第２の異常判定ステップ）を超えたときには、操作端末３１の操作によらず自動放出を可能にする設定とすることもできる。
【００６２】
以上のように、燃料電池システム１０は、温度センサ１５から測定値を取得して、その測定値が予め定めた閾値を超えたか否かを判定（温度異常判定）する温度異常判定手段５１と、温度異常判定がなされたときに、発電運転状況に係わらず、温度異常判定がなされた水素タンク１４に対応する流路開閉弁を開放して、水素タンク１４内の水素ガスを車外に放出する水素ガス放出手段５２と、を含む制御部５０を備える。したがって、燃料電池システム１０によれば、発電運転時と同じ水素ガスの供給・排出経路を通して水素ガスを車外に放出することができるので、水素ガス放出用の専用設備を設ける必要がなく、システム及びシステム搭載車両のコスト削減、小型化・軽量化等に貢献する。
【００６３】
また、制御部５０は、温度異常判定がなされたときには、発電運転状況に係わらずエアコンプレッサ２９を作動させて希釈器２５に空気を導入する希釈空気供給手段５４を有する。したがって、燃料電池システム１０によれば、水素ガス希釈用の専用設備を設けることなく、放出する水素ガスの濃度を低減することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  燃料電池システム、１１  燃料電池スタック、１２  水素系、１３  エア系、１４  水素タンク、１５  温度センサ、１６  主止弁、１７  水素供給流路、１８  水素循環流路、１９  水素排出流路、２０  気液分離器、２１  減圧弁、２２  インジェクタ、２３  水素ポンプ、２４  排気排水弁、２５  希釈器、２６  マフラー、２７  空気供給流路、２８  エアクリーナー、２９  エアコンプレッサ、３０  空気排出流路、３１  操作端末、３２  圧力センサ、５０  制御部、５１  温度異常判定手段、５２  水素ガス放出手段、５３  放出順序判定手段、５４  希釈空気供給手段、５５  放出指令取得手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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