(57)【要約】【課題】付臭剤が添加された水素の流路上での付臭剤濃度のバラツキを低減可能な水素供給装置の提供。【解決手段】水素供給対象に供給すべき水素に付臭剤を添加する添加手段と、付臭剤が添加された水素を夫々貯留する複数のバッファタンクと、所定の順序で、付臭剤濃度が均一化された状態を有する複数のバッファタンクのいずれか１つから前記水素供給対象へ付臭剤が添加された水素が供給されるように、前記複数のバッファタンクと前記水素供給対象との接続状態を切り替える制御手段とを備える水素供給装置である。【選択図】図１
2008256143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素供給対象に供給すべき水素に付臭剤を添加する添加手段と、
付臭剤が添加された付臭剤添加水素を夫々貯留する複数のバッファタンクと、
所定の順序で、付臭剤濃度が均一化された状態を有する複数のバッファタンクのいずれか１つから前記水素供給対象へ付臭剤が添加された水素が供給されるように、前記複数のバッファタンクと前記水素供給対象との接続状態を切り替える制御手段と
を備える水素供給装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記複数のバッファタンクと前記水素供給対象との接続状態の切替回数を記憶する手段を含み、前記切替回数が所定値に達した場合に、前記水素供給対象から排出された付臭剤添加水素中の付臭剤を吸着させる吸着剤の劣化を示す信号を出力する
請求項１に記載の水素供給装置。
【請求項３】
水素供給対象に供給すべき水素に付臭剤を添加する添加手段と、
付臭剤が添加された付臭剤添加水素を貯留するバッファタンクと、
前記バッファタンク内の付臭剤添加水素を撹拌する攪拌機と、
前記バッファタンクから前記水素供給対象に水素供給路を通じて前記付臭剤添加水素が供給される一方で前記バッファタンクに付臭剤添加水素が充填される状況下で、単位時間あたりの付臭剤添加水素の充填量に応じて前記攪拌機の撹拌能力を制御する制御手段と
を備える水素供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素供給対象に付臭剤が添加された水素を供給する水素供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水素供給対象(例えば燃料電池)を含む付臭水素循環経路を流れる水素中の付臭剤濃度に応じて、タンクから放出される純水素に高濃度付臭剤を含む水素を添加して付臭水素循環経路に供給することによって、水素供給対象に供給される水素中の付臭剤濃度を制御する水素供給装置が提案されている(特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００４−１１１１６７号公報
【特許文献２】特開２００２−２９７０１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、特許文献１記載の技術では、純水素に対する付臭剤混入水素の混合量が考慮されていないので、付臭剤水素循環経路に供給される水素中の付臭剤濃度にバラツキが生じてしまう虞があった。
【０００４】
本発明の目的は、付臭剤が添加された水素の流路における付臭剤濃度のバラツキを低減することのできる水素供給装置を提供することである。
【０００５】
また、本発明の他の目的は、付臭剤の供給量を低減可能な水素供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するために以下の構成を採用する。
【０００７】
即ち、本発明の第１の態様は、水素供給対象に供給すべき水素に付臭剤を添加する添加手段と、
付臭剤が添加された付臭剤添加水素を夫々貯留する複数のバッファタンクと、
所定の順序で、付臭剤濃度が均一化された状態を有する複数のバッファタンクのいずれか１つから前記水素供給対象へ付臭剤が添加された水素が供給されるように、前記複数のバッファタンクと前記水素供給対象との接続状態を切り替える制御手段と
を備える水素供給装置である。
【０００８】
本発明によれば、複数のバッファタンクに付臭剤が添加された水素(付臭剤添加水素)が貯留(充填)される。貯留された付臭剤添加水素中の付臭剤はバッファタンク内で拡散し、やがて、バッファタンク内での付臭剤濃度は均一化された状態となる。このような付臭剤濃度が均一化された付臭剤添加水素が水素供給対象に供給される。制御手段は、複数のバッファタンクを所定の順序で使用し、複数のバッファタンクのいずれか１つから付臭剤濃度が均一化された付臭剤添加水素が供給されるように、水素供給対象と複数のバッファタンクとの接続状態を制御する。これによって、付臭剤添加水素の流路上の付臭剤濃度のバラツキを低減でき、付臭剤の効果が十分に発揮できるようにすることができる。
【０００９】
また、本発明によれば、各バッファタンクの容量に応じて付臭剤の供給量を決定することができるので、バッファタンク内で均一化されたときの付臭剤濃度が付臭剤の効果を十分に発揮できる(ユーザが付臭剤の臭いを感知できる)限り、付臭剤の供給量を低減することができる。
【００１０】
また、本発明は、制御手段が、水素供給対象と接続されて付臭剤添加水素を供給中のバッファタンクにおける付臭剤添加水素の残存量を監視し、該残存量が所定値を下回った場合に、当該バッファタンクと前記水素供給対象との接続状態を切断し、次に使用すべきバッファタンクと前記水素供給対象とを接続するように構成できる。さらに、接続状態が切断されたバッファタンクに対し、添加手段によって付臭剤が添加された付臭剤添加水素が充填される構成をとることもできる。
【００１１】
好ましくは、本発明の第１の態様における制御手段は、前記複数のバッファタンクと前記水素供給対象との接続状態の切替回数を記憶する手段を含み、前記切替回数が所定値に達した場合に、前記水素供給対象から排出された付臭剤添加水素中の付臭剤を吸着させる吸着剤の劣化を示す信号を出力する。
【００１２】
このようにすれば、吸着剤の劣化をユーザに報知することができる。
【００１３】
また、本発明の第２の態様は、水素供給対象に供給すべき水素に付臭剤を添加する添加手段と、
付臭剤が添加された付臭剤添加水素を貯留するバッファタンクと、
前記バッファタンク内の付臭剤添加水素を撹拌する攪拌機と、
前記バッファタンクから前記水素供給対象に水素供給路を通じて前記付臭剤添加水素が供給される一方で前記バッファタンクに付臭剤添加水素が充填される状況下で、単位時間あたりの付臭剤添加水素の充填量に応じて前記攪拌機の撹拌能力を制御する制御手段と
を備える水素供給装置である。
【００１４】
このような構成を持ってしても、単一のバッファタンク内で付臭剤添加水素中の付臭剤濃度を均一になるようにすることができ、付臭剤添加水素の流路上での付臭剤濃度のバラツキを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、付臭剤が添加された水素の流路上での付臭剤濃度のバラツキを低減することができる。また、本発明によれば、水素に対する付臭剤の添加量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
【００１７】
〔実施形態１〕
〈燃料電池システムの構成〉
図１は、本発明に係る水素供給装置が適用された燃料電池システムの構成例を示す図である。図１に示す燃料電池システムは、車両に搭載される。もっとも、本発明に係る水素供給装置は、定置型の燃料電池システムにも適用可能である。また、図１に示す燃料電池(ＦＣ)１は、固体高分子型燃料電池(ＰＥＦＣ)であるものとして説明する。もっとも、本発明を適用可能な燃料電池はＰＥＦＣに限られない。また、本発明は、燃料電池以外の水素供給対象についても適用し得る。
【００１８】
図１において、水素供給対象たる燃料電池１は、複数のセルが積層されてなるセルスタックを有する。各セルは、固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜を両側から挟む燃料極(アノード)及び空気極(酸化剤極：カソード)と、燃料極及び空気極を挟む燃料極側セパレータ及び空気極側セパレータとからなる。
【００１９】
燃料極は、拡散層と触媒層とを有している。燃料極には、水素ガスや水素リッチガスなどの水素を含む燃料が燃料供給系により供給される。燃料極に供給された燃料は、拡散層で拡散され触媒層に到達する。触媒層では、水素がプロトン(水素イオン)と電子とに分離される。水素イオンは固体高分子電解質膜を通って空気極に移動し、電子は外部回路を通って空気極に移動する。
【００２０】
一方、空気極は、拡散層と触媒層とを有し、空気等の酸化剤ガスが酸化剤供給系により空気極に供給される。空気極に供給された酸化剤ガスは、拡散層で拡散され触媒層に到達する。触媒層では、酸化剤ガスと、固体高分子電解質膜を通って空気極に到達した水素イオンと、外部回路を通って空気極に到達した電子とによる反応により水が生成される。このような燃料極及び空気極における反応の際に外部回路を通る電子が、燃料電池１のセルスタックの両端子間に接続される負荷(図示せず)に対する電力として使用される。
【００２１】
燃料電池１には、燃料を供給するための燃料供給／排出系と、酸化剤を供給及び排出するための酸化剤供給／排出系とが接続される。図１には、燃料供給／排出系が示されており、次のように構成されている。
【００２２】
燃料供給系は、水素吸蔵合金(ＭＨ)，液体水素又は高圧水素ガスを貯留した水素タンク２から放出される水素を燃料電池１に設けられた燃料入口に供給する水素供給路を有している。
【００２３】
水素供給路は、水素タンク２と燃料電池１の燃料入口との間において次のように構成されている。すなわち、水素供給路は、水素タンク２から延びる主流路Ｍ１と、第１主流路Ｍ１が二方向に分岐してなる分岐路Ｄ１及びＤ２と、分岐路Ｄ１と分岐路Ｄ２との合流点と燃料入口とを結ぶ主流路Ｍ２と、主流路Ｍ１の途中から分岐して再び主流路Ｍ１に結合(合流)する分岐路Ｄ３とからなる。
【００２４】
主流路Ｍ１上には、水素タンク２から放出される水素を調圧する調圧弁(レギュレータ)３と、調圧弁３から放出される水素の流量を測定する流量計(ＨＦＭ)４とが配置されている。
【００２５】
分岐路Ｄ３上には、調圧弁３から放出される水素に対して所定の付臭剤を添加するための付臭剤供給装置５が設けられている。付臭剤供給装置５は、調圧弁３から放出された水素を分岐路Ｄ３に導入するためのポンプ６と、ポンプ６から放出される水素に対して付臭剤を添加する添加手段としての付臭剤添加部７と、付臭剤添加部７から放出される付臭剤が添加された水素(以下、「付臭剤添加水素」と称する。また、付臭剤が添加されていな
い水素を「純水素」と表記し、付臭剤添加水素と純水素とを区別しない場合には「水素」と表記する)の逆流を防止する逆止弁８とを含んでいる。
【００２６】
分岐路Ｄ１上には、主流路Ｍ１からの水素を一時的に貯留可能な第１のバッファタンク９Ａが設けられている。バッファタンク９Ａの両端には、バッファタンク９Ａへの水素の導入／導入停止を行うためのバルブ１０Ａと、バッファタンク９Ａからの水素の放出／放出停止を行うためのバルブ１０Ｂとが設けられている。
【００２７】
分岐路Ｄ１と同様に、分岐路Ｄ２上には、主流路Ｍ１からの水素を一時的に貯留する(
滞留させる)第２のバッファタンク９Ｂが設けられている。バッファタンク９Ｂの両端に
は、バッファタンク９Ｂへの水素の導入／導入停止を行うためのバルブ１０Ｃと、バッファタンク９Ｂからの水素の放出／放出停止を行うためのバルブ１０Ｄとが設けられている。
【００２８】
バルブ１０Ａ,１０Ｂ,１０Ｃ及び１０Ｄは、開状態と閉状態との間で切り替わる切替バルブであり、例えば電磁弁を用いて構成することができる。
【００２９】
主流路Ｍ２上には、バッファタンク９Ａ及び９Ｂの一方から放出された水素の流量を測定する流量計１１と、燃料電池１へ供給される水素の流量を調整する流量調整弁１２とが設けられている。
【００３０】
以上説明したような、水素タンク２から燃料電池１の燃料入口との間に設けられた構成要素が、本発明に係る水素供給装置に相当する。
【００３１】
一方、燃料排出系は、次のように構成されている。即ち、燃料排出系は、燃料電池１の燃料出口に接続され、燃料電池１から排出された水素(水素オフガス)が流れる配管１４と、配管１４に排出された水素オフガスを分岐管１５を通じて再び主流路Ｍ２に戻すための循環ポンプ１６と、配管１４内の水素オフガスを分岐管１５に戻すことなく外部に排出するためのパージ弁１７と、パージ弁１７を通過した水素オフガス中の付臭剤を除去するための吸着器１８と、吸着器１８を通過した水素オフガスを希釈化して大気中に放出(排気)する希釈器１９とを備えている。吸着器１８は、付臭剤を吸着させるための吸着剤(例え
ば活性炭)を収容している。
【００３２】
実施形態に係る燃料電池システムは、本発明に係る水素供給装置の特徴の一つとして、水素タンク２から供給される純水素に付臭剤を供給(添加)する付臭剤供給装置５を備える。付臭剤供給装置５の付臭剤添加部７は、ポンプ６により主流路Ｍ１から分岐路Ｄ３に案内される純水素に付臭剤を添加するために、例えば、次のような構成を採用し得る。
【００３３】
(Ａ)純水素が流れる流路と、固体，液体，又はゲル状の付臭剤を収容した容器とを含み、流路を流れる純水素が付臭剤と接触し、気化した付臭剤が純水素に混ざるようにする。
【００３４】
(Ｂ)純水素が流れる流路と、液体の付臭剤容器と、付臭剤容器中の付臭剤の液滴を流路に供給する供給手段(例えば電磁弁)、或いは流路内に霧状の付臭剤を噴射する噴射装置(
インジェクタ)と、を備え、液滴状又は霧状の付臭剤が純水素の流れで気化して純水素に
混ざるようにする。
【００３５】
(Ｃ)さらに、上述した(Ａ)又は(Ｂ)に対して、付臭剤の供給量(添加量)を調整する調整手段を付加することができる。付臭剤の供給量は、例えば、調圧弁３から放出される純水素の流量に応じて決定することができる。上記(Ａ)に関する調整手段は、付臭剤に対する純水素の接触量を純水素量に応じて調整する。上記(Ｂ)に関する調整手段は、液滴や噴霧の供給量を純水素量に応じて調整する。
【００３６】
但し、実施形態１では、各バッファタンク９Ａ及び９Ｂの容量に基づいて予め決められた量の付臭剤が純水素に添加されるように付臭剤添加部７が構成されている。言い換えれば、バッファタンク９Ａ及び９Ｂの夫々に対し、その容量に応じた所定量の純水素が供給される一方で、その所定量の純水素に応じた量の付臭剤が純水素に添加されるように添加量の調整手段が構成されている。
【００３７】
主流路Ｍ１と分岐路Ｄ３との合流点で、付臭剤添加部７からの付臭剤添加水素と、調圧弁３からの純水素とが合流し、分岐路Ｄ１及びＤ２側へ向かうようになっている。
【００３８】
また、実施形態に係る燃料電池システムは、本発明の特徴の他の一つとして、付臭剤添加水素中の付臭剤濃度分布を均一化するために付臭剤添加水素を一時的に貯留する２以上
のバッファタンク(実施形態ではバッファタンク９Ａ及び９Ｂ)を有している。そして、所定の順序で２以上のバッファタンクのうちのいずれか１つから燃料電池１(水素供給対象)へ向けて付臭剤添加水素が放出される(バッファタンクの１つと燃料電池１とが水素供給
路で接続される)ように構成される。図１に示す例では、バッファタンク９Ａ及び９Ｂか
ら交互に付臭剤添加水素が放出されるように構成される。
【００３９】
上述した動作は、バッファタンク９Ａ及び９Ｂの両端に設けられたバルブ１０Ａ,１０
Ｂ,１０Ｃ及び１０Ｄの開閉動作を制御することで実現される。上述した燃料電池システ
ム(水素供給装置)は、制御装置(制御手段)たるＥＣＵ(Electronic Control Unit)２０を
備えている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵのようなプロセッサ，プログラムやこのプログラムの実行時に使用されるデータを格納した記憶装置(メモリ，不揮発性メモリ等)，入出力インタフェース(Ｉ／Ｏ)等から構成されている。
【００４０】
ＥＣＵ２０は、プロセッサが記憶装置に格納されたプログラムを実行することによって、燃料供給／排出系の動作を制御する。即ち、ＥＣＵ２０は、図１に示した調圧弁３，付臭剤供給装置５(ポンプ６，付臭剤添加部７)，バルブ１０Ａ〜１０Ｄ，流量調整弁１２，循環ポンプ１６，パージ弁１７等の動作を制御する。
【００４１】
ＥＣＵ２０は、プログラムの実行時には、記憶装置に予め格納されたデータや、流量計１１から入力される付臭剤添加水素の流量，燃料電池１に接続された電流計(図示せず)で測定される燃料電池１の発電電流(ＦＣ電流)から求まる燃料電池１の発電量を利用する。ＥＣＵ２０は、流量計１１からの水素流量を示す信号，及びＦＣ電流を示す信号を受け取るように構成されている。
【００４２】
次に、図１に示した燃料電池システムで付臭剤添加水素を燃料電池１に供給する際における動作例(ＥＣＵ２０の制御例)について説明する。図２は、ＥＣＵ２０による水素供給処理(バッファタンクの切り替え制御を含む)の例を示すフローチャートである。
【００４３】
燃料電池１の起動前に、以下のような前処理(付臭剤添加水素充填処理)が行われる。前処理は、付臭剤濃度が均一化された付臭剤添加水素が燃料電池１に供給されるように、２以上のバッファタンクの少なくとも１つに付臭剤添加水素を充填するための処理である。
【００４４】
前処理が開始されると、ＥＣＵ２０は、調圧弁３で調圧された純水素を水素タンク２から主流路Ｍ１に送出させる。このとき、ＥＣＵ２０は、ポンプ６を駆動させて純水素を分岐路Ｄ３に引き込ませ、付臭剤添加部７で付臭剤が添加された付臭剤添加水素を主流路Ｍ１に合流させる。
【００４５】
一方、分岐路Ｄ１及びＤ２に関して、ＥＣＵ２０は、バルブ１０Ａ及び１０Ｃの一方(
例えばバルブ１０Ａ)を開状態にするとともに、他方(例えばバルブ１０Ｃ)を閉状態にす
る。このとき、バルブ１０Ｂ及び１０Ｄは閉状態にされる。これによって、付臭剤添加水素がバルブ１０Ａを通ってバッファタンク９Ａに貯留(充填)される。
【００４６】
バッファタンク９Ａに所定量の付臭剤添加水素が充填されると、ＥＣＵ２０は、バルブ１０Ａを閉じて、バルブ１０Ｃを開ける。このようなバルブ１０Ａ及び１０Ｃの開閉タイミングは、調圧弁３の後段に配置された流量計(ＨＦＭ)４で測定される純水素の流量に基づきＥＣＵ２０で決定することができる。また、バルブ１０Ａからバルブ１０Ｃへの切替前に、付臭剤供給装置５で所定量に応じた付臭剤が供給されるように、ＥＣＵ２０は、付臭剤供給装置５の動作を制御する。
【００４７】
バルブ１０Ｃの開によって、バッファタンク９Ｂ内にも、バッファタンク９Ａに対する
充填処理と同様の手法で付臭剤添加水素が充填される。所定量の付臭剤添加水素がバッファタンク９Ｂに充填されると、バルブ１０Ｃが閉じられる。
【００４８】
バッファタンク９Ａ及び９Ｂ内に充填された付臭剤添加水素中の付臭剤は、時間経過によりバッファタンク９Ａ及び９Ｂ内で拡散し、やがては、バッファタンク９Ａ及び９Ｂ内における付臭剤の濃度分布がほぼ均一な(一様な)状態となる。バッファタンク９Ａ及び９Ｂ内で付臭剤の濃度分布がほぼ均一になるために必要な時間(滞留時間)は、実験等により予め求めることができる。そのような滞留時間、ＥＣＵ２０は、バッファタンク９Ａ及び９Ｂの両端のバルブ１０Ａ〜１０Ｄを閉じてバッファタンク９Ａ及び９Ｂ内に付臭剤添加水素が滞留する状態を維持する。
【００４９】
なお、上記した滞留時間の短縮化を図るべく、バッファタンク９Ａ及び９Ｂ内に攪拌機が配置され、攪拌機の作動によってバッファタンク９Ａ及び９Ｂの付臭剤添加水素が撹拌されるようにしても良い。攪拌機の動作制御は、ＥＣＵ２０で実行することができる。
【００５０】
バッファタンク９Ａ内の付臭剤添加水素の付臭剤濃度分布が均一化された時点で、バッファタンク９Ａから付臭剤添加水素を燃料電池１に供給することが可能となる。従って、バッファタンク９Ａの両端のバルブ１０Ａ及び１０Ｂが閉じてから滞留時間が経過した時点で前処理は終了する。但し、このような前処理の終了後も、残りのバッファタンク(バ
ッファタンク９Ｂ)への付臭剤添加水素の充填が継続して行われるように構成することが
できる。
【００５１】
ＥＣＵ２０は、燃料電池１の起動信号及び停止信号を車両内の他の機器から受け取るように構成されている。ＥＣＵ２０は、起動信号を受け取った時点で前処理が終了していれば、燃料電池１に対する水素供給処理を開始する。前処理が終了していなければ、前処理の終了後に、水素供給処理が開始される。図２のフローチャートは、水素供給処理の一例を示している。
【００５２】
図２において、水素供給処理が開始されると(ＳＴＡＲＴ)、ＥＣＵ２０は、循環ポンプ１６をオンにし(パージ弁１７：閉)、バルブ１０Ｂを開に切り替える(ステップＳ０１)、これによって、バッファタンク９Ａ内の付臭剤濃度が均一化された付臭剤添加水素の燃料電池１への供給が開始される。
【００５３】
続いて、ＥＣＵ２０は、バッファタンク９Ａ内の純水素の残存量が所定閾値(所定値)未満になったか否かを判定する(ステップＳ０２)。残存量が所定値以上(Ｓ１０２：ＮＯ)であれば処理がステップＳ０１に戻り、残存量が所定値未満であれば(Ｓ１０２：ＹＥＳ)処理がステップＳ０３に進む。
【００５４】
ステップＳ０２では、ＥＣＵ２０は、燃料電池１の発電量に応じて流量調整弁１２から放出される付臭剤添加水素の流量を制御し、制御結果に基づく残存量を監視する。ここに、ＦＣ電流(発電量)と、燃料電池１での水素消費量との間には比例関係があり、発電量は水素消費量と同視し得る。ＥＣＵ２０は、ＦＣ電流に基づき、燃料電池１が発電のために要求する量の付臭剤添加水素が供給されるように、流量調整弁１２を制御する。
【００５５】
また、ＥＣＵ２０は、必要に応じて、パージ弁１７の開閉動作制御を行う。パージ弁１７が閉状態且つ循環ポンプ１６の作動時には、流量調整弁１２から放出された付臭剤添加水素が主流路Ｍ２，燃料電池１(アノード)，配管１４，分岐管１５及び循環ポンプ１６を通って再び主流路Ｍ２に戻る循環経路を循環する状態となる。
【００５６】
これに対し、パージ弁１７の開状態では、配管１４へ排出された付臭剤添加水素(水素
オフガス)は、パージ弁１７を通過し、配管１３を通って吸着器１８へ達する。吸着器１
８において、水素オフガス中の付臭剤は、吸着器１８の内部に配置された吸着剤に吸着され回収される。吸着器１８で付臭剤が除去された水素オフガスは希釈器１９で希釈化された後、大気中に排出される。
【００５７】
付臭剤添加水素の供給時に、流量計１１は、自身を通過する付臭剤添加水素の流量を計測し、ＥＣＵ２０に通知する。ＥＣＵ２０は、流量計１１から通知された流量の累積値(
積算値)を記憶装置上に格納し、この累積値が所定値を下回ると、バッファタンク９Ａ内
の純水素の残存量が所定値未満になったと判定する(Ｓ０２：ＹＥＳ)。
【００５８】
このとき、ＥＣＵ２０は、バルブ１０Ｃが閉状態か否かを判定し、開状態であれば、処理をステップＳ１１に進め、閉状態であれば処理をステップＳ０４に進める。ステップＳ０４では、ＥＣＵ２０は、バルブ１０Ｂを閉に切り替えるとともに、バルブ１０Ｄを開に切り替える。これによって、バッファタンク９Ｂ内の付臭剤添加水素が燃料電池１に供給される状態になる。
【００５９】
続いて、ＥＣＵ２０は、バッファタンク９Ａのバルブ１０Ａを開状態に切り替える(ス
テップＳ０５)。続いて、ＥＣＵ２０は、記憶装置上の流量の累積値をリセットし、バッ
ファタンク９Ｂの純水素の残存量の監視を開始する(ステップＳ０６)。即ち、バッファタンク９Ｂに関して、ステップＳ０２と同様の処理を行う。
【００６０】
ステップＳ０６において、バッファタンク９Ｂ内の残存量が所定値未満になっていない場合(Ｓ０６：ＮＯ)には、バッファタンク９Ａの付臭剤添加水素の充填量が所定値に達しているかが判定される(ステップＳ０７)。このとき、充填量が所定値に達していれば(Ｓ
０７：ＹＥＳ)、ＥＣＵ２０は、バルブ１０Ａを閉じた後(ステップＳ０８)、処理をステ
ップＳ０６に戻す。これに対し、充填量が所定値に達していなければ(Ｓ０７：ＮＯ)、処理がステップＳ０６に戻る。
【００６１】
このようにして、バッファタンク９Ｂから付臭剤添加水素が放出されている間に、バッファタンク９Ａに付臭剤添加水素が再充填されるようになっている。バッファタンク９Ｂの残存量が所定値未満になると(Ｓ０６：ＹＥＳ)、ＥＣＵ２０は、バルブ１０Ｂを開くとともに、バルブ１０Ｄを閉じる(ステップＳ０９)。
【００６２】
これによって、再び、バッファタンク９Ａからの付臭剤添加水素の供給が開始される。なお、ステップＳ０９の開始時点において、バッファタンク９Ａ内の付臭剤濃度がほぼ均一となっているように、付臭剤添加水素がバッファタンク９Ａに充填される。
【００６３】
ステップＳ０９に続いて、ＥＣＵ２０は、バルブ１０Ｃを開けて(ステップＳ１０)、バッファタンク９Ｂへの付臭剤添加水素の充填処理を行い、充填量を監視する(ステップＳ
１１)。このとき、充填量が所定値に達していなければ(Ｓ１１：ＮＯ)、処理がステップ
Ｓ０２に戻され、バッファタンク９Ａの残存量がチェックされる。そして、バッファタンク９Ｂへの充填量が所定値に達するまでの間、ステップＳ１１→Ｓ０２→Ｓ０３→Ｓ１１のループ処理が実行される。
【００６４】
バッファタンク９Ｂへの充填量が所定値に達すると(Ｓ１１：ＹＥＳ)、ＥＣＵ２０は、バルブ１０Ｃを閉じ(Ｓ１２)、処理をステップＳ０２に戻す。その後、ステップＳ０２でＹＥＳの判定がなされると、その時点でバルブ１０Ｃは閉じているので、処理がステップＳ０３からＳ０４へ進む。その後、ステップＳ０４以降の処理が、燃料電池１の発電が停止されるまで繰り返し行われる。
【００６５】
このようにして、燃料電池１の発電中において、バッファタンク９Ａ及び９Ｂから交互に付臭剤添加水素が燃料電池１へ供給される。
【００６６】
ＥＣＵ２０は、燃料電池１の停止信号を受け取った場合には、図２に示した水素供給処理を停止して、水素供給処理の終了処理を行う。終了処理において、ＥＣＵ２０は、バルブ１０Ａ〜１０Ｂを閉じて、水素供給処理を終了させる。
【００６７】
このとき、バッファタンク９Ａ及び９Ｂの双方に、所定量の付臭剤添加水素を充填させるようにすることができる。即ち、停止信号の受信時点で使用中であったバッファタンクについては、残存量から充填すべき付臭剤添加水素の量を割り出し、その量の付臭剤添加水素を充填する。また、停止信号の受信時点で充填中であったバッファタンクについては、所定量になるまで充填を継続する。
【００６８】
このようにすれば、燃料電池１の停止時に、バッファタンク９Ａ及び９Ｂの双方に付臭剤添加水素が充填された状態にすることができる。言い換えれば、燃料電池１の起動時(
ＥＣＵ２０が燃料電池１の起動信号を受け取った時点)において、直ちに水素供給処理を
開始可能な状態にすることができる。
【００６９】
或いは、終了処理時に、使用中のバッファタンクの残存量、充填中のバッファタンクの充填量を記憶しておき、次の燃料電池１の起動時に、上記した残存量及び充填量に基づいて各バッファタンクへの充填が行われるようにしても良い。
【００７０】
また、バッファタンク９Ａ及び９Ｂに充填される付臭剤添加水素中の付臭剤量は予め決定しておくことができるので、ＥＣＵ２０は、バッファタンク９Ａと９Ｂとの間の切替回数を記憶装置上に格納するようにし、切替回数が所定値に達した場合に吸着剤の寿命(劣
化)を示すアラーム信号を報知装置２１に出力し、報知装置２１が音、光、画像表示、振
動等、及びこれらの組合せによって、ユーザに吸着剤の寿命(劣化)を示すアラームを報知するように構成することができる。これによって、ユーザは、吸着剤の交換時期を適正に知ることができる。
【００７１】
以上説明した実施形態１に係る燃料電池システム(水素供給装置)によれば、付臭剤供給装置５(添加手段)で純水素に付臭剤が添加された付臭剤添加水素を複数のバッファタンク(９Ａ及び９Ｂ)に充填(貯留)し、各バッファタンク９Ａ及び９Ｂ内で純水素と付臭剤とが十分に混ざり合い、付臭剤濃度が均一化された状態にする。
【００７２】
そして、付臭剤濃度が均一化された状態を有する複数のバッファタンクの一つと燃料電池１とが水素供給路で接続されるように、複数のバッファタンクと燃料電池１との接続状態をバルブ１０Ｂ及び１０Ｄの制御を通じて切り替える。これによって、付臭剤濃度が均一化された付臭剤添加水素が複数のバッファタンクから所定の順序で(この実施形態では
交互に)で燃料電池１に供給される。
【００７３】
これによって、各バッファタンク９Ａ及び９Ｂより後段に位置する付臭剤添加水素の流路(水素供給路：例えば上述した循環経路)には、付臭剤濃度が均一化された付臭剤添加水素が流れる状態となる。また、水素排出路を構成する配管１３も、付臭剤濃度が均一化された付臭剤添加水素が流れるようになる。このようにして、付臭剤添加水素中の付臭剤濃度のバラツキ(ムラ)を低減し、付臭剤の効果が十分に発揮できる環境を提供することが可能となる。
【００７４】
また、実施形態１の燃料電池システムによれば、バッファタンク９Ａ及び９Ｂ内で均一化された所望の付臭剤濃度を有する付臭剤添加水素を作り出すので、付臭剤濃度はバッフ
ァタンク９Ａ及び９Ｂに充填可能な水素量、すなわちバッファタンク９Ａ及び９Ｂの容量に依存する。このことに鑑み、均一化された際の付臭剤濃度が付臭剤としての効果を十分に発揮し得る限り、バッファタンク容量あたりの付臭剤添加量を減らすことができる。
【００７５】
なお、バッファタンク容量あたりの付臭剤添加量を決定する観点では、バッファタンク９Ａ及び９Ｂの双方(複数のバッファタンク)が同一の容量を有することが望ましい。但し、同一の容量を有することは、本発明の必須要件ではない。
【００７６】
なお、実施形態１の構成に代えて、３以上のバッファタンクが設けられている場合には、この３以上のバッファタンクについての所定の使用順序(順序パターン)が予め定められ、燃料電池１の発電中、ＥＣＵ２０は、順序パターンに従って３以上のバッファタンクのいずれか１つから均一化された状態の付臭剤添加水素を燃料電池１へ供給する制御を繰り返し行う。なお、現在使用中のバッファタンク内の付臭剤添加水素の残存量が所定値未満になる前に次に使用すべきバッファタンクを付臭剤濃度の均一化された付臭剤添加水素が所望の量だけ充填された状態にすることができる限り、順序パターンは、３以上のバッファタンクの配置にとらわれず任意に決定することができる。
【００７７】
〔実施形態２〕
次に、本発明の実施形態２について説明する。図３は、実施形態２に係る燃料電池システムを示す図であり、実施形態１における燃料電池システムと以下の点で異なっている。
【００７８】
即ち、実施形態２では、水素供給経路として、主流路Ｍと、付臭剤供給装置５が配置される分岐路Ｄとを有している。また、流量計４が省略されており、主流路Ｍに１つのバッファタンク９Ａのみが設けられている。また、バッファタンク９Ａ内に攪拌機２３が配置される。攪拌機２３は例えば回転羽を有し、ＥＣＵ２０によるモータ２４の駆動制御により作動する。また、ＥＣＵ２０による動作制御が異なる。以上の構成を除き、実施形態２の構成は実施形態１の構成とほぼ同様である。
【００７９】
実施形態２でも、実施形態１と同様の前処理が行われ、バッファタンク９Ａに所定量の付臭剤添加水素が充填された状態にされる。そのような状況下で、燃料電池１の起動信号がＥＣＵ２０に入力されると、ＥＣＵ２０は、水素供給処理を開始する。
【００８０】
図４は、実施形態２における水素供給処理の説明図である。図４において、水素供給処理が開始されると、ＥＣＵ２０は、パージ弁１７を閉じ、循環ポンプ１６を作動させ、バルブ１０Ｂを開けて、付臭剤添加水素を流量調整弁１２を介して燃料電池１へ供給する(
ステップＳ１０１)。
【００８１】
次に、ＥＣＵ２０は、モータ２４に制御信号を与えて攪拌機２３を作動させる(ステッ
プＳ１０２)。
【００８２】
次に、ＥＣＵ２０は、バルブ１０Ａを開けるとともに、付臭剤供給装置５を作動させて、付臭剤添加水素がバッファタンク９Ａに充填される状態にする(ステップＳ１０３)。
【００８３】
次に、ＥＣＵ２０は、燃料電池１における水素の消費量に基づき、純水素に添加する付臭剤の量、すなわち付臭剤供給量を制御する(ステップＳ１０４)。水素の消費量は、実施形態１で説明したように、流量計１１を通過した付臭剤添加水素流量の積算値、または、ＦＣ電流等から求まる燃料電池１の発電量の積算値に基づき決定される。ＥＣＵ２０は、水素の消費量に応じて調圧弁３を制御し、純水素の放出量(供給量)を調整する。これにあわせて、ＥＣＵ２０は、水素の消費量に応じた付臭剤が純水素に添加される(付臭剤が供
給される)ように、付臭剤供給装置５を制御する。
【００８４】
例えば、単位時間あたりの水素消費量(流量又は発電量の積算値)が所定値を上回る場合には、ＥＣＵ２０は、調圧弁３からの純水素の放出量を増加させるとともに、付臭剤の供給量を増加させる。また、単位時間あたりの水素消費量が所定値を下回る場合に、ＥＣＵ２０は、調圧弁３からの純水素の放出量を低下させるとともに、付臭剤の供給量を減少させる。ここで、供給量増加判定のための所定値と、供給量減少判定のための所定値とは、同じであっても異なっていても良い。
【００８５】
また、ＥＣＵ２０は、流量計１１で計測される付臭剤添加水素の流量に応じて、攪拌機２３の回転数を制御する(ステップＳ１０５)。即ち、燃料電池１での水素消費量が上昇し、バッファタンク９Ａから燃料電池１への付臭剤添加水素の供給量が上昇すると、バッファタンク９Ａへ充填すべき付臭剤添加水素の供給量も上昇する。言い換えれば、バッファタンク９Ａへの充填速度(単位時間におけるバッファタンク９Ａへの付臭剤添加水素の充
填量)が上昇する。このとき、攪拌機２３の回転数が一定であると、付臭剤濃度が十分に
均一化していない状態の付臭剤添加水素がバルブ１０Ｂから放出されるおそれがある。
【００８６】
このため、ＥＣＵ２０は、単位時間あたりの付臭剤添加水素の充填量に応じて攪拌機の能力を制御する。例えば、ＥＣＵ２０は、流量計１１での付臭剤添加水素の流量の上昇に応じて攪拌機２３の回転数が上昇し、付臭剤添加水素の流量の低下に応じて攪拌機２３の回転数が低下するように、モータ２４の駆動制御(攪拌機２３の回転数制御)を行う。
【００８７】
ＥＣＵ２０は、燃料電池１の発電が停止されたか否か、すなわち停止信号を受け取ったか否かを判定する(ステップＳ１０６)。このとき、発電が停止されていない場合(Ｓ１０
６：ＮＯ)には、処理がステップＳ１０４に戻される。これに対し、発電が停止された場
合(Ｓ１０６：ＹＥＳ)には、バルブ１０Ａ及び１０Ｂが閉じられ(ステップＳ１０７)、攪拌機２３が停止される(ステップＳ１０８)。なお、ＥＣＵ２０がバルブ１０Ａを閉じる前に、所定量の付臭剤添加水素をバッファタンク９Ａに充填するように構成されていても良い。
【００８８】
実施形態２によれば、実施形態１と同様に、水素中の付臭剤濃度が均一化された付臭剤添加水素を燃料電池１に供給することができ、バルブ１０Ｂより後段の付臭剤添加水素の流路を、付臭剤濃度が均一化された付臭剤添加水素が流れる状態にすることができる。これによって、付臭剤の効果を十分に発揮させることができる。
【００８９】
また、バッファタンク９Ａ内に攪拌機２３を配置し、付臭剤添加水素の供給量(充填速
度)に応じて攪拌機２３の回転数を制御することで、付臭剤添加水素を燃料電池１に供給
しながらバッファタンク９Ａ内で付臭剤濃度の均一化を図ることができる。また、充填速度が低い場合に回転数を下げることで、電力の浪費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る水素供給装置を適用可能な燃料電池システムの構成例を示す説明図である。
【図２】図２は、図１に示した燃料電池システムにおける水素供給処理(ＥＣＵの制御例)を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施形態２に係る水素供給装置を適用可能な燃料電池システムの構成例を示す図である。
【図４】図４は、図３に示した燃料電池システムにおける水素供給処理(ＥＣＵの制御例)を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
Ｍ１,Ｍ２,Ｍ・・・主流路
Ｄ１,Ｄ２,Ｄ３,Ｄ・・・分岐路
１・・・燃料電池
２・・・水素タンク
３・・・調圧弁(レギュレータ)
５・・・付臭剤供給装置
６・・・ポンプ
７・・・付臭剤添加部
８・・・逆止弁
９Ａ,９Ｂ・・・バッファタンク
１０Ａ,１０Ｂ,１０Ｃ,１０Ｄ・・・バルブ
１１・・・流量計
１２・・・流量調整弁
１３，１４・・・配管
１５・・・分岐管
１６・・・循環ポンプ
１７・・・パージ弁
１８・・・吸着器
１９・・・希釈器
２０・・・ＥＣＵ
２１・・・報知装置
２３・・・攪拌機
２４・・・モータ
【図１】
2008256143.tif 000003
【図２】
2008256143.tif 000004
【図３】
2008256143.tif 000005
【図４】
2008256143.tif 000006