(57)【要約】【課題】  換気装置を用いることなく燃料電池を収容する収容部の換気が行えるとともに、収容部から排出されるガス中の水素ガスを検出できる燃料電池システムを提供すること。【解決手段】  水素タンク３１からガス配管３２ａを介して供給される水素ガスと、エアブロア３８からガス配管３８ａ等を介して供給される空気中の酸素ガスとを反応させて電力を発生する燃料電池２５を、空気吸入口２４ｂと空気排出口２４ａとが設けられた収容部２４に収容して燃料電池システムＡを構成した。そして、エアブロア３８に、収容部２４内の空気を吸入するためのガス配管３７ｂを接続して、エアブロア３８を作動させることにより収容部２４内の空気を空気排出口２４ａから吸入して燃料電池２５に供給するようにした。また、収容部２４の空気排出口２４ａの近傍に、空気排出口２４ａから排出される空気中の水素ガスを検出するための水素センサ３９ａを設置した。【選択図】  図３
2008027589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素タンクから水素供給用配管を介して供給される水素ガスと空気供給装置から空気供給用配管を介して供給される空気中の酸素ガスとを反応させて電力を発生する燃料電池と、
空気吸入口と空気排出口とが設けられ内部に前記燃料電池を収容する収容部と
を備えた燃料電池システムであって、
前記空気供給装置に、前記収容部内の空気排出口側の空気を吸入するための空気吸入用配管を接続して、前記空気供給装置を作動させることにより前記収容部内の空気を前記空気排出口から吸入して前記燃料電池に供給するようにしたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記収容部の空気排出口の近傍に、前記空気排出口から排出される空気中の水素ガスを検出するための水素検出装置を設置した請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記水素供給用配管を前記収容部内に配置し、前記水素供給用配管から前記収容部の外部にガスパージ用配管を延ばして、前記ガスパージ用配管のガス排出口の近傍に水素検出装置を設置し、前記燃料電池から前記収容部の外部に、前記空気供給用配管に連通する空気排出用配管を延ばした請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記水素タンク、前記水素供給用配管および前記空気供給装置を前記収容部内に配置し、前記水素供給用配管から前記収容部の外部にガスパージ用配管を延ばして、前記ガスパージ用配管のガス排出口の近傍に水素検出装置を設置し、前記収容部の外部に配置された前記空気吸入用配管の空気吸入口を前記収容部の空気排出口に連結し、前記空気吸入用配管の下流端部を前記収容部内に延ばして前記空気供給装置に連結するとともに、前記燃料電池から前記収容部の外部に、前記空気供給用配管に連通する空気排出用配管を延ばした請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記水素供給用配管を前記収容部内に配置して、前記水素供給用配管から前記収容部の空気排出口にガスパージ用配管を延ばし、前記燃料電池から前記収容部の外部に、前記空気供給用配管に連通する空気排出用配管を延ばした請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記収容部を、少なくとも上面部と側面部とを備えた箱状体で構成し、前記空気吸入口を前記箱状体の下端部に設けるとともに、前記空気排出口を前記上面部に設けた請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
電動車両に設けられた請求項１ないし６のうちのいずれか一つに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記電動車両が自動二輪車であり、前記自動二輪車が備えるシートの下方に前記空気排出口を位置させた請求項７に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガスの漏れを検出するための水素検出装置を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の中には、燃料電池を備えた燃料電池システムが発生する電力を利用して走行するものがあり、このような燃料電池システムの中に、水素ガスの漏れを検出するための水素検出装置を備えたものがある。（例えば、特許文献１参照）。この燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池に空気を供給するとともに反応後の空気を排出する空気用配管と、燃料電池に水素ガスを供給するとともに反応後の水素ガスを排出する水素ガス用配管とを備えている。
【０００３】
そして、燃料電池で、空気用配管から供給される空気中の酸素と、水素ガス用配管から供給される水素ガスとを反応させることにより電気を発生させる。また、燃料電池は、換気装置を備えた筐体内に設置されており、筐体内の空気は、換気装置の作動により、筐体内部と空気用配管の排出側部分とを接続する換気配管を介して筐体内部から空気用配管に送られたのち外部に排出される。そして、空気用配管の排出口側には、水素センサが設置されて、空気用配管から排出されるガス中の水素ガスを検出できるようになっている。これによって、燃料電池に水素ガスの漏れが発生しているか否かがわかる。
【特許文献１】特開２００４−５５２０５号公報
【発明の開示】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の燃料電池システムでは、燃料電池に空気を供給するための空気供給装置および燃料電池に水素ガスを供給するための水素ガス供給装置に加えて、燃料電池を収容する筐体の内部を換気するための換気装置も必要になるため、構造が複雑になるとともにコストが高くなる。
【０００５】
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、換気装置を用いることなく燃料電池を収容する収容部の換気が行えるとともに、収容部から排出されるガス中の水素ガスを検出できる燃料電池システムを提供することである。
【０００６】
前述した目的を達成するため、本発明に係る燃料電池システムの構成上の特徴は、水素タンクから水素供給用配管を介して供給される水素ガスと空気供給装置から空気供給用配管を介して供給される空気中の酸素ガスとを反応させて電力を発生する燃料電池と、空気吸入口と空気排出口とが設けられ内部に前記燃料電池を収容する収容部とを備えた燃料電池システムであって、空気供給装置に、収容部内の空気排出口側の空気を吸入するための空気吸入用配管を接続して、空気供給装置を作動させることにより収容部内の空気を空気排出口から吸入して燃料電池に供給するようにしたことにある。
【０００７】
本発明に係る燃料電池システムでは、燃料電池を収容部に収容するとともに、収容部の内部を換気可能にしている。そして、従来の燃料電池システムのように、収容部内を換気するための換気装置を別途設けるのではなく、燃料電池に空気を供給するために予め設けられている空気供給装置を換気装置としても利用している。このため、燃料電池システムの構造が簡単になり低コスト化も図れる。この場合、収容部内の空気を空気供給装置が空気吸入用配管を介して吸引し、そのまま燃料電池に供給する。そして、燃料電池に送られた空気のうち水素タンクから送られる水素ガスと反応した酸素以外の残りの部分は、収容部の外部に排出される。
【０００８】
また、本発明に係る燃料電池システムの他の構成上の特徴は、収容部の空気排出口の近傍に、空気排出口から排出される空気中の水素ガスを検出するための水素検出装置を設置したことにある。これによると、燃料電池から水素ガスが漏れている場合には、その水素ガスは周囲に拡散することなく必ず空気排出口を通過して収容部から排出されるため水素検出装置によって精度よく検出することができる。そして、水素ガスの検出量が所定値を超える場合には、燃料電池システムの作動を停止させたり、断続的に作動させて水素ガスの量が減少するのを待ったりする等の処置を行うことができる。
【０００９】
また、本発明に係る燃料電池システムの他の構成上の特徴は、水素供給用配管を収容部内に配置し、水素供給用配管から収容部の外部にガスパージ用配管を延ばして、ガスパージ用配管のガス排出口の近傍に水素検出装置を設置し、燃料電池から収容部の外部に、空気供給用配管に連通する空気排出用配管を延ばしたことにある。
【００１０】
このガスパージ用配管は、燃料電池システムを始動させる際に、水素供給用配管内の残留ガスを外部に排出するために用いられるものである。このため、ガス排出口の近傍に水素検出装置を設置することにより、燃料電池システムの作動を開始させる時や燃料電池システム内に滞留した水分を燃料電池システムの作動中に排出する時に、排出するパージガス中の水素ガスも検出することができる。
【００１１】
また、本発明に係る燃料電池システムのさらに他の構成上の特徴は、水素タンク、水素供給用配管および空気供給装置を収容部内に配置し、水素供給用配管から収容部の外部にガスパージ用配管を延ばして、ガスパージ用配管のガス排出口の近傍に水素検出装置を設置し、収容部の外部に配置された空気吸入用配管の空気吸入口を収容部の空気排出口に連結し、空気吸入用配管の下流端部を収容部内に延ばして空気供給装置に連結するとともに、燃料電池から収容部の外部に、空気供給用配管に連通する空気排出用配管を延ばしたことにある。
【００１２】
これによると、収容部から外部に排出されるすべての空気が収容部の空気排出口から空気吸入用配管に吸入されるため、燃料電池から水素ガスが漏れた場合に、収容部から排出される空気を測定することによりその空気中に含まれる水素ガスの量を正確に検出することができる。また、本発明では、燃料電池だけでなく、水素タンクや空気供給装置も収容部内に収容されるため、燃料電池システムをコンパクトに構成することができる。さらに、水素タンクから水素ガスが漏れた場合にもその水素ガスを検出することができる。
【００１３】
また、本発明に係る燃料電池システムのさらに他の構成上の特徴は、水素供給用配管を収容部内に配置して、水素供給用配管から収容部の空気排出口にガスパージ用配管を延ばし、燃料電池から収容部の外部に、空気供給用配管に連通する空気排出用配管を延ばしたことにある。これによると、収容部の空気排出口から排出される空気中の水素ガスを検出する水素検出装置と、ガスパージ用配管から排出されるパージガス中の水素ガスを検出する水素検出装置を１個の水素検出装置で構成することができる。このため、水素検出装置の数を少なくすることができ燃料電池システムの構造の簡略化と低コスト化が図れる。
【００１４】
また、本発明に係る燃料電池システムのさらに他の構成上の特徴は、収容部を、少なくとも上面部と側面部とを備えた箱状体で構成し、空気吸入口を箱状体の下端部に設けるとともに、空気排出口を上面部に設けたことにある。
【００１５】
水素ガスは、比重の小さな気体であるため、燃料電池から収容部内に漏れ出た場合には収容部内を上昇していく。このため、収容部として、例え底面部のない箱状のものを使用しても空気排出口を上面部に設けるとともに、空気排出口に水素検出装置を設けることにより、その水素ガスを確実に検出することができる。また、この箱状体の形状としては、四角箱状でもドーム状でもよく、上面部と側面部としての機能を備えたものであればよい。また、収容部を底面部を備えたもので構成する場合には、底面部に空気吸入口を設けることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る燃料電池システムのさらに他の構成上の特徴は、電動車両に設けられたことにある。これによると、水素ガスの漏れを確実に検出できる簡単な構造の燃料電池システムを備えた電動車両を得ることができる。
【００１７】
また、本発明に係る燃料電池システムのさらに他の構成上の特徴は、電動車両が自動二輪車であり、自動二輪車が備えるシートの下方に空気排出口を位置させたことにある。これによると、燃料電池から水素ガスが漏れ、かつその漏れた水素ガスが空気吸入用配管内に吸入されなかった場合に、シートがガイドとなって漏れた水素ガスがシートの下面側を通過するようになる。このため、その水素ガスの検出も可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムを図面を用いて詳しく説明する。図１は、同実施形態に係る燃料電池システムＡ（図３参照）を備えた本発明の電動車両としての自動二輪車１０を示している。この自動二輪車１０は、前輪１１と後輪１２とからなる一対の車輪と、この一対の車輪が取り付けられた車体１０ａとを備えている。また、車体１０ａは、車体１０ａの主要部分を構成する車体フレーム１３と、車体フレーム１３に着脱自在に取り付けられるサブフレーム１４を備えている。そして、車体フレーム１３は、車体１０ａの前部側部分を構成するヘッドパイプ１５と、ヘッドパイプ１５から後方に延びるメインフレーム１６とで構成されている。
【００１９】
また、前輪１１は、下方が二股に分岐したフロントフォーク１７の下端部に回転可能に支持されている。すなわち、フロントフォーク１７の両下端部は前輪１１の中心軸（図示せず）の両側部分を回転可能に支持しており、これによって、前輪１１は、中心軸を中心として回転可能になっている。また、フロントフォーク１７の上端部には、ヘッドパイプ１５内に配置されたステアリング軸１８の下端部が連結されている。このステアリング軸１８は、ヘッドパイプ１５内に、ヘッドパイプ１５の軸周り方向に回転可能な状態で取り付けられており、上端部がヘッドパイプ１５から突出して上方に延びている。
【００２０】
そして、ステアリング軸１８の上端部に略水平方向に配置されたハンドル１９が連結されている。このため、ハンドル１９を回転操作して、ステアリング軸１８を軸周り方向に回転させると、ステアリング軸１８の回転量に応じて前輪１１はフロントフォーク１７の軸を中心として左右に方向を変える。また、ハンドル１９の左右両端には、グリップ（図示せず）が設けられている。
【００２１】
このグリップのうちの一方のグリップは、軸回り方向に回転可能な状態で設けられており、手で持つための把持部として使用される外、後述する駆動モータ４３の駆動力を調節するためのアクセル操作子を構成する。そして、他方のグリップは、ハンドル１９に固定され手で持つための把持部として使用される。また、グリップの近傍には、それぞれ、グリップから離れるように付勢され、グリップ側に引っ張られることにより前輪１１または後輪１２の回転を抑制するブレーキレバー（図示せず）が設置されている。
【００２２】
メインフレーム１６は、湾曲した一対のフレーム（一方しか図示せず）で構成されており、その前端部（上端部）はヘッドパイプ１５の下部側部分の両側部に連結されている。そして、各メインフレーム１６は、ヘッドパイプ１５との連結部からそれぞれ互いの間隔を広げるようにして、後方に向って斜め下方に延びたのちに湾曲して後方水平方向に延びている。さらに、各メインフレーム１６の後部側部分は、互いの間隔を保って後方斜め上方に向って延びている。そして、両メインフレーム１６の後端部は、水平方向に配置された板状の取付部材２１に連結されている。
【００２３】
また、両メインフレーム１６における後部側部分の上面には、クロスメンバ２２が掛け渡されている。このクロスメンバ２２は両端側部分が略直角に屈曲した略コ字状の棒状に形成されており、屈曲した両端部をそれぞれメインフレーム１６に連結して本体部分が両メインフレーム１６の上側に突出している。また、両メインフレーム１６の下端部には、両メインフレーム１６間の下方に突出する設置台２３が掛け渡されている。この設置台２３の上面は、凹部に形成され、その凹部に収容部２４が設けられている。そして、この収容部２４の内部に燃料電池２５（図２および図３参照）が収容されている。
【００２４】
また、両メインフレーム１６の前部側部分と、両メインフレーム１６の後部に設けられたクロスメンバ２２との間に板状のサブフレーム１４が取り付けられている。そして、サブフレーム１４の上面における中央よりもやや前部側部分にリチウムイオン電池からなる二次電池２６が固定され、サブフレーム１４の上面における後部側部分に燃料電池システムＡが備える各装置を制御する電源システム制御装置５０が固定されている。
【００２５】
また、ヘッドパイプ１５の前部には、固定部材２７ａを介してラジエータ２７が取り付けられ、ラジエータ２７の裏面（ラジエータ２７とヘッドパイプ１５との間）には、ラジエータ２７を空冷するためのファン２７ｂが取り付けられている。そして、メインフレーム１６の前部側部分における収容部２４の前側でかつサブフレーム１４（二次電池２６）の下方部分にウォーターポンプ２８が取り付けられている。ラジエータ２７と燃料電池２５との間は、冷却水配管２９ａで接続されており、ウォーターポンプ２８は、冷却水配管２９ａに設けられている。
【００２６】
すなわち、冷却水配管２９ａは、ラジエータ２７からウォーターポンプ２８に延び、さらにウォーターポンプ２８から収容部２４に向って延びて収容部２４の前面部から内部に入って燃料電池２５に接続されている。また、燃料電池２５とラジエータ２７との間は、燃料電池２５を冷却した冷却水が燃料電池２５からラジエータ２７側に向って流れる冷却水配管２９ｂで接続されている。このため、ウォーターポンプ２８が作動すると、ラジエータ２７内の冷却水が冷却水配管２９ａを通って燃料電池２５に送られ燃料電池２５を冷却する。そして、燃料電池２５を冷却することによって熱を吸収した冷却水は、冷却水配管２９ｂを通ってラジエータ２７に戻され、ラジエータ２７を通過する間にファン２７ｂによって冷却される。
【００２７】
また、両メインフレーム１６の後端部に連結された取付部材２１の上面には、燃料電池２５に供給するための水素が充填された水素タンク３１が取り付けられている。この水素タンク３１は、図２に示したように、本発明の水素供給用配管としてのガス配管３２ａによって燃料電池２５の水素ガス供給口に接続されている。また、燃料電池２５の水素ガス排出口はガス配管３２ｂによって、ガス配管３２ａに接続されている。
【００２８】
そして、ガス配管３２ａにおける水素タンク３１側部分にバルブ３１ａが設けられ、ガス配管３２ｂに燃料電池２５の水素ガス排出口から排出される水素ガスをガス配管３２ａに送り返すための循環ポンプ３３が設けられている。また、ガス配管３２ｂの燃料電池２５側部分には、ガス配管３２ｂ内のガスを外部に排出するためのガスパージ用配管３４が三方弁３４ａを介して接続されている。
【００２９】
このため、バルブ３１ａを開けることにより、水素タンク３１内の水素ガスを、ガス配管３２ａを介して燃料電池２５に供給することができる。また、その状態で、循環ポンプ３３を作動させることにより、燃料電池２５内で反応しないまま残った水素ガスを、ガス配管３２ｂを通過させてガス配管３２ａに送り返し、水素タンク３１から新たにガス配管３２ａに送り出される水素ガスと合流させることができる。そして、水素ガスは、燃料電池２５内で酸素ガスと反応するまでガス配管３２ａ，３２ｂ内を循環する。
【００３０】
また、水素タンク３１の前部側部分の上部にシート３６が配置されている。このシート３６は、支持部材３６ａを介してメインフレーム１６の後部側に連結されている。また、メインフレーム１６の後部側部分におけるクロスメンバ２２の後方にエアフィルタ３７が取り付けられ、メインフレーム１６の後部側部分におけるクロスメンバ２２の前方に本発明の空気供給装置としてのエアブロア３８が取り付けられている。なお、両メインフレーム１６の後部側部分における両メインフレーム１６間には、設置台（図示せず）が設けられており、エアフィルタ３７およびエアブロア３８は、この設置台を介してメインフレーム１６に固定されている。
【００３１】
また、エアフィルタ３７とエアブロア３８との間およびエアブロア３８と燃料電池２５との間はそれぞれ図２に示した本発明に係る空気供給用配管としてのガス配管３７ａ，３８ａによって接続されている。そして、エアフィルタ３７からは、本発明に係る空気吸入用配管としてのガス配管３７ｂが延びており、燃料電池２５からは、本発明に係る空気排出用配管としてのガス配管３８ｂ（図３参照）が延びている。ガス配管３７ｂの先端の空気吸入口は、シート３６の内部（下面側）に配置されている。このため、エアブロア３８の作動により、シート３６の下部側の空気がガス配管３７ｂおよびエアフィルタ３７を介して吸引され、燃料電池２５に供給される。
【００３２】
そのエアフィルタ３７に吸引された空気はエアフィルタ３７内を通過する際に、異物を除去される。また、燃料電池２５を通過した空気はガス配管３８ｂから外部に排出される。また、図３に示したように、収容部２４内には、燃料電池２５の他、ガス配管３２ａ，３２ｂ、バルブ３１ａ、循環ポンプ３３、ガス配管３８ａ、ガスパージ用配管３４等が収容されている。この収容部２４は、底部が開口した箱状体で構成されており、上面部に空気排出口２４ａが形成されている。この空気排出口２４ａは収容部２４から上方に向って延びており、その先端部はシート３６内におけるガス配管３７ｂの空気吸入口の直下に位置している。
【００３３】
このように、ガス配管３７ｂの先端部は空気排出口２４ａの開口近傍に配置されているため、エアブロア３８が作動すると、収容部２４内の空気は空気排出口２４ａからガス配管３７ｂ内に吸引される。また、空気排出口２４ａには、空気排出口２４ａからガス配管３７ｂに吸引される空気中の水素ガスを検出するための水素センサ３９ａが設けられている。さらに、収容部２４の上面部には、ガスパージ用配管３４が貫通して外部に延びており、その排出口３４ｂの近傍に水素センサ３９ｂが設けられている。また、収容部２４の下端開口で空気吸入口２４ｂが構成される。
【００３４】
また、両メインフレーム１６の後部側部分の下部には、後方に向って延びる一対のアーム部材からなるリヤアーム（図示せず）が連結部材４１を介して連結されている。そして、リヤアームの両アーム部材の後端部に、後輪１２の中心軸の両側部分が回転可能に支持されており、これによって、後輪１２は、中心軸を中心として回転可能になっている。また、リヤアームの一方のアーム部材の外面側には、アーム部材を覆うようにして、モータユニット４２が取り付けられている。
【００３５】
このモータユニット４２内には、燃料電池２５が発生する電力によって作動する駆動モータ４３や減速機が収容されている。この駆動モータ４３の作動により後輪１２が回転して自動二輪車１０が走行する。また、メインフレーム１６の後端部と、リヤアームの後端上部との間には、リヤクッション４４がそれぞれ掛け渡されている。このリヤクッション４４の伸縮によって、リヤアームの後端側が揺動自在になっている。また、モータユニット４２の内側面側にはドラムブレーキ（図示せず）が取り付けられている。
【００３６】
駆動モータ４３は、電源システム制御装置５０の制御によってグリップの操作量に応じて作動し、後輪１２に駆動力を自動的に発生させる。また、この自動二輪車１０は、静止状態のときに、自動二輪車１０を起立状態に維持させるための回転式のスタンド４５を備えており、自動二輪車１０を走行させるときには、図１に実線で示したように、スタンド４５を上方に上げておき、自動二輪車１０を静止させておくときには、図１に二点鎖線で示したようにスタンド４５を下方に下ろして、スタンド４５に自動二輪車１０を支持させる。
【００３７】
さらに、この燃料電池システムＡは、燃料電池２５が発生する電力の電圧を昇圧する昇圧装置４６および逆流防止用のダイオード４７も備えており、燃料電池２５、二次電池２６、駆動モータ４３、昇圧装置４６、ダイオード４７およびこれらを接続する配線で電気回路４８が形成されている。また、図示していないが、この燃料電池システムＡを構成する各装置には、各装置の種々の状態を検出するための各種のセンサが設けられており、これらのセンサと電源システム制御装置５０との間が各電気配線を介して接続されている。
【００３８】
すなわち、水素タンク３１には、水素タンク３１内の水素の残量を検出するための残量検出センサが設けられ、冷却水配管２９ｂには、ラジエータ２７から燃料電池２５に送られ燃料電池２５を冷却したのちに燃料電池２５からラジエータ２７に送られる冷却水の温度を検出するための温度センサが設けられている。また、燃料電池２５には、燃料電池２５の温度を検出するための温度センサおよび電圧値を検出するための電圧センサが設けられ、二次電池２６には二次電池２６の温度を検出するための温度センサが設けられている。
【００３９】
そして、電気回路４８には、電気回路４８を流れる電流の値を検出するための電流センサおよび駆動モータ４３に流れる電流の値および電圧値を検出するための電流センサが設けられている。また、電気回路４８における二次電池２６に接続された配線４８ａには、二次電池２６に流れる電流の値を検出するための電流センサが設けられている。これらの各センサはそれぞれ配線５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８を介して電源システム制御装置５０に接続されており、検出した値を電気信号として電源システム制御装置５０に送信する。また、水素センサ３９ａ，３９ｂもそれぞれ配線５９ａ，５９ｂを介して電源システム制御装置５０に接続されており、検出した値を電気信号として電源システム制御装置５０に送信する。
【００４０】
また、電源システム制御装置５０から、エアブロア３８、バルブ３１ａ、循環ポンプ３３、ファン２７ｂ、ウォーターポンプ２８、昇圧装置４６および駆動モータ４３にそれぞれ指示信号を送信するための配線６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７がそれぞれ電源システム制御装置５０と対応する装置との間を接続している。エアブロア３８は、電源システム制御装置５０からの流量指示信号に応じて作動して空気を燃料電池２５に供給し、バルブ３１ａは電源システム制御装置５０からの開閉指示信号に応じて開閉して、水素タンク３１から水素ガスを燃料電池２５に供給させる。
【００４１】
そして、燃料電池２５は、エアブロア３８から供給される空気中の酸素と、水素タンク３１から供給される水素とを反応させて水を発生させるとともに電気を発生させる。昇圧装置４６は、電源システム制御装置５０からの電圧指示信号に応じて燃料電池２５が発生した電気を昇圧して、駆動モータ４３に送ったり、二次電池２６に送って二次電池２６を充電したりする。また、循環ポンプ３３は、電源システム制御装置５０からの動作指示信号に応じて作動して、燃料電池２５で酸素ガスと反応しなかった水素ガスを、ガス配管３２ｂを介してガス配管３２ａに戻し、水素タンク３１から新たにガス配管３２ａに送り出される水素ガスと合流させる。
【００４２】
また、ウォーターポンプ２８は、電源システム制御装置５０からの動作指示信号に応じて作動して、ラジエータ２７と燃料電池２５との間で冷却水を循環させて燃料電池２５の温度を所定の温度に維持する。そして、ファン２７ｂは、電源システム制御装置５０からの動作指示信号に応じて作動して、ラジエータ２７を空冷する。また、駆動モータ４３は、アクセル操作子を構成するグリップの操作量に応じた動作信号を電源システム制御装置５０から受信し、その動作信号に応じて作動する。
【００４３】
また、電源システム制御装置５０は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，タイマ等を備えており、ＲＯＭには、予め用意された各種のプログラムやマップ等のデータが記憶されている。そして、ＣＰＵは、運転者によるグリップ等の操作や、予め用意されたプログラム等に基づいて、駆動モータ４３、バルブ３１ａ、エアブロア３８、ウォーターポンプ２８等を制御する。さらに、この自動二輪車１０は、電源スイッチ等のスイッチも備えている。また、自動二輪車１０の車体１０ａの表面はカバー部材６９で覆われて内部の燃料電池システムＡ等が見えなくなっている。
【００４４】
この構成において、自動二輪車１０を運転する場合には、まず、電源スイッチ等のスイッチをオン状態にする。これによって、燃料電池２５には、エアブロア３８から空気が供給されるとともに、水素タンク３１から水素が供給され、燃料電池２５は、供給される空気中の酸素と水素を反応させて電気を発生する。その際、収容部２４内の空気は、エアブロア３８の吸引力により、空気排出口２４ａからガス配管３７ｂに吸引され、ガス配管３７ａ，３８ａを介して燃料電池２５に送られる。そして、負圧になった収容部２４内には、空気吸入口２４ｂから外部の空気が吸引される。
【００４５】
このように、収容部２４内の空気は順次エアブロア３８によって燃料電池２５に供給され、その空気中の酸素は水素タンク３１から供給される水素ガスと反応する。また、水素ガスと反応せず燃料電池２５を通過した空気は、ガス配管３８ｂから排出され、空気中の酸素と反応せず燃料電池２５を通過した水素ガスは、ガス配管３２ａ，３２ｂを循環しその間に酸素と反応する。そして、燃料電池システムＡが作動している間に、燃料電池２５から水素ガスの漏れが発生したときには、水素センサ３９ａがその水素ガスを検出する。
【００４６】
このとき、検出された水素ガスの量（重量）が、収容部２４から排出されるガス量の、例えば４％を超えた場合には、燃料電池システムＡの作動を停止させたり、燃料電池システムＡを断続的に作動させたりしてその間、水素ガスの量が減少していく状態を監視する等の処置を行う。また、自動二輪車１０の運転が終了して、ガス配管３２ａ，３２ｂ内を掃気する場合には、バルブ３１ａを閉じた状態で、三方弁３４ａを開けてガスパージ用配管３４からガス配管３２ａ，３２ｂ内のガスを外部に排出する。このとき、排出されるガスに水素ガスが含まれているか否かの検出が水素センサ３９ｂによって行われる。
【００４７】
このように、本実施形態に係る燃料電池システムＡでは、燃料電池２５や水素タンク３１から供給される水素ガスが循環するガス配管３２ａ，３２ｂ等を収容部２４に収容して、収容部２４内の空気をエアブロア３８で吸引して燃料電池２５に供給するようにしている。また、収容部２４内の空気が排出される空気排出口２４ａの真上には水素センサ３９ａが設けられている。このため、燃料電池２５やガス配管３２ａ，３２ｂから水素ガスが漏れている場合には、その水素ガスの漏れを精度よく検出することができる。また、収容部２４内を換気するための換気装置が不要になるため、燃料電池システムＡの構造が簡単になり低コスト化も図れる。
【００４８】
また、ガス配管３２ｂから収容部２４の外部にガスパージ用配管３４を延ばして、ガスパージ用配管３４の排出口３４ｂの近傍に水素センサ３９ｂを設置したため、燃料電池システムＡの作動時だけでなく、作動を開始させる時や、作動を停止させる時に排出するパージガス中の水素ガスも検出することができる。さらに、収容部２４の空気排出口２４ａをシート３６の下方に配置したため、燃料電池２５から水素ガスが漏れ、かつその漏れた水素ガスがガス配管３７ｂ内に吸入されなかった場合に、その水素ガスはシート３６にガイドされてシート３６の下面側を通過するようになる。このため、シート３６がない場合と比較して水素ガスの漏れ検出の精度がさらに向上する。
【００４９】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムＢを示している。この燃料電池システムＢでは、収容部７４が底面部を備えた大型の箱状体で構成されており、内部に、前述した収容部２４に収容された燃料電池２５等の他、エアフィルタ７７、エアブロア７８および水素タンク７１も収容されている。そして、収容部７４の底面部の略中央に空気吸入口７４ｂが形成され、収容部７４の上面部に形成された空気排出口７４ａは、エアフィルタ７７に接続されたガス配管７７ｂに連結されている。また、水素センサ７９ａは、ガス配管７７ｂに設けられガス配管７７ｂを通るガス中の水素ガスを検出する。この燃料電池システムＢのそれ以外の部分の構成については、前述した第１実施形態に係る燃料電池システムＡと同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。
【００５０】
このように構成したため、収容部７４から外部に排出されるすべての空気がガス配管７７ｂに吸引されるようになり、燃料電池２５から水素ガスが漏れた場合に、その空気中に含まれる水素ガスの量を正確に検出することができる。また、燃料電池２５だけでなく、水素タンク７１やエアブロア７８も収容部７４内に収容されるため、燃料電池システムＢをコンパクトに構成することができる。さらに、水素タンク７１から水素ガスが漏れた場合にもその水素ガスを検出することができる。この燃料電池システムＢのそれ以外の作用効果については、前述した第１実施形態に係る燃料電池システムＡと同様である。
【００５１】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムＣを示している。この燃料電池システムＣでは、収容部８４が底面部を備えた箱状体で構成されている。そして、収容部８４の底面部の略中央に空気吸入口８４ｂが形成され、ガス配管８２ｂから延びるガスパージ用配管８５は、収容部８４の上面部を貫通することなく、空気排出口８４ａの内部に向って延びている。また、水素センサ８９ａは、ガス配管８７ｂに設けられガス配管８７ｂを通るガス中の水素ガスを検出する。
【００５２】
そして、ガスパージ用配管８５の先端部近傍に水素センサは設けられていない。この燃料電池システムＣのそれ以外の部分の構成については、前述した第１実施形態に係る燃料電池システムＡと同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。このように構成したため、水素センサの数を少なくすることができ燃料電池システムＣの構造の簡略化と低コスト化が図れる。この燃料電池システムＣのそれ以外の作用効果については、前述した第１実施形態に係る燃料電池システムＡと同様である。
【００５３】
また、本発明に係る燃料電池システムは、前述した実施形態に限定するものでなく、適宜変更して実施することが可能である。例えば、前述した実施形態では、燃料電池システムをそれぞれ自動二輪車に設けているが、この燃料電池システムを利用する装置としては、自動二輪車に限らず、自動三輪車や自動四輪車等の車両であってもよいし、車両以外の電力を利用する装置であってもよい。また、本発明に係る燃料電池システムを構成する各部分についても、本発明の技術的範囲内で適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムを備えた自動二輪車を示した側面図である。
【図２】自動二輪車の要部を示した構成図である。
【図３】燃料電池システムを示した構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムを示した構成図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムを示した構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…自動二輪車、２４，７４，８４…収容部、２４ａ，７４ａ，８４ａ…空気排出口、２４ｂ，７４ｂ，８４ｂ…空気吸入口、２５…燃料電池、３１，７１…水素タンク、３２ａ，３２ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ，７７ｂ，８２ｂ，８７ｂ…ガス配管、３４，８５…ガスパージ用配管、３４ｂ…排出口、３６…シート、３８，７８…エアブロア、３９ａ，３９ｂ，７９ａ，８９ａ…水素センサ、Ａ，Ｂ，Ｃ…燃料電池システム。
【図１】
2008027589.tif 000003
【図２】
2008027589.tif 000004
【図３】
2008027589.tif 000005
【図４】
2008027589.tif 000006
【図５】
2008027589.tif 000007