(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを用いて発電する燃料電池を有する燃料電池システムと、前記燃料電池システムから漏洩した燃料ガスを検出する燃料ガス検出器とを備える車両用燃料ガス検出装置において、
前記燃料ガス検出器に燃料ガスを捕集する燃料ガス捕集手段と、
前記燃料ガス捕集手段の近傍に配置し、雪を融かすための融雪手段と、を備えることを特徴とする車両用燃料ガス検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用燃料ガス検出装置において、
前記燃料ガス捕集手段は、燃料電池システム設置部位の上部に設けられた凹部であることを特徴とする車両用燃料ガス検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の車両用燃料ガス検出装置において、
融雪手段は、燃料ガス捕集手段の下方に配置し、少なくとも凹部内の雪を融かすことを特徴とする車両用燃料ガス検出装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用燃料ガス検出装置において、
前記装置は、更に、
燃料電池システム設置部位の温度を検出する温度センサと、
温度センサの検出値に基づいて、前記融雪手段を始動させる制御部と、を備えることを特徴とする車両用燃料ガス検出装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の車両用燃料ガス検出装置において、
前記融雪手段は、電気ヒータであることを特徴とする車両用燃料ガス検出装置。
【請求項６】
燃料ガスを用いて発電する燃料電池を有する燃料電池システムの設置部位の上部に設けられ、漏洩した燃料ガスを検出する燃料ガス検出器を備える車両用燃料ガス検出装置において、
前記設置部位に、燃料電池システムが備える配管であって、燃料電池から排出される排出ガスを通す排出ガス配管からなる融雪手段を備えることを特徴とする車両用燃料ガス検出装置。
【請求項７】
燃料ガスを用いて発電する燃料電池を有する燃料電池システムの設置部位の上部に設けられ、漏洩した燃料ガスを検出する燃料ガス検出器を備える車両用燃料ガス検出装置において、
前記設置部位に、車両が備える発熱機器を融雪手段として配置することを特徴とする車両用燃料ガス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガス等の燃料ガスを用いて発電する燃料電池を搭載する車両に用いられ、漏洩した燃料ガスを検出する車両用燃料ガス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素ガスを燃料として発電し、電気を出力する燃料電池を、動力源として搭載する車両が知られている。この種の車両は、燃料として用いられる水素ガスを、水素ガスタンク等の燃料貯蔵器に充填して搭載する。燃料貯蔵器内の水素ガスは、発電時に所定の配管を通って燃料電池へ供給される。
【０００３】
ところで、配管や燃料貯蔵器等から水素ガスが漏洩する場合がある。水素ガスは、条件によっては、引火、爆発する為、水素ガスが漏洩した場合、いち早く漏洩が検出されることが望ましい。その為、水素ガス等の燃料ガスを用いる燃料電池を搭載する車両は、燃料ガスが漏洩し得る個所において、所定の燃料ガス検出器（水素ガスセンサ）を備える（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９１１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料ガスの漏洩源となり得る燃料貯蔵器（例えば、水素ガスタンク）が、車両の床下等の、外部から雪が進入し得る個所に搭載される場合がある。このような場合、燃料ガス検出器（例えば、水素ガスセンサ）は、水素ガスタンクの近傍に設置される為、外部から進入した雪に覆われ得る状況下にある。水素ガスセンサが雪で覆われると、場合によっては、水素ガスを検出することが出来なくなり、問題であった。
【０００６】
本発明の目的は、雪で覆われることによって燃料ガス検出器が、漏洩した水素ガス等の燃料ガスを検出できなくなることを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る車両用燃料ガス検出装置は、燃料ガスを用いて発電する燃料電池を有する燃料電池システムと、前記燃料電池システムから漏洩した燃料ガスを検出する燃料ガス検出器とを備える車両用燃料ガス検出装置において、前記燃料ガス検出器に燃料ガスを捕集する燃料ガス捕集手段と、前記燃料ガス捕集手段の近傍に配置し、雪を融かすための融雪手段とを備えることを特徴とする。この車両用燃料ガス検出装置によれば、融雪手段によって、少なくとも燃料ガス検出器に燃料ガスが導入される部位の雪を融かすことが出来る。その為、侵入した雪全体を融かさなくても、燃料ガス検出器を、燃料ガスの漏洩を検出可能な状態にすることが出来る。また、融雪の為の熱量を最小限に留めることが出来るため、ひいては、燃費の向上をも図ることが出来る。
【０００８】
上記車両用燃料ガス検出装置において、前記燃料ガス捕集手段は、例えば、燃料電池システム設置部位の上部に設けられた凹部であることを特徴とする。燃料ガス捕集手段を凹部とし、この凹部を燃料電池システム設置部位の上部に設ければ、水素ガス等の空気よりも軽い燃料ガスが漏洩した際、漏洩した燃料ガスを燃料ガス捕集手段の凹部内へ集めることが出来る。
【０００９】
上記車両用燃料ガス検出装置において、融雪手段は、燃料ガス捕集手段の下方に配置し、少なくとも凹部内の雪を融かすことを特徴とする。この車両用燃料ガス検出装置によれば、少なくとも燃料ガス捕集手段の凹部内の雪を融かすことが出来る。その為、燃料ガス捕集手段の凹部内の燃料ガス検出器が雪に覆われて漏洩ガスを検出できなくなる状態を回避することが出来る。
【００１０】
また本発明に係る車両用燃料ガス検出装置は、上記装置において、更に、燃料電池システム設置部位の温度を検出する温度センサと、温度センサの検出値に基づいて、前記融雪手段を始動させる制御部とを備えることを特徴とする。この車両用燃料ガス検出装置によれば、温度センサの検出値に基づいて、融雪手段を始動させることが出来る。
【００１１】
上記車両用燃料ガス検出装置において、融雪手段は、例えば、電気ヒータである。発熱体である電気ヒータを融雪手段として用いれば、電気ヒータの発する熱によって雪を融かすことが出来る。
【００１２】
また本発明に係る車両用燃料ガス検出装置は、燃料ガスを用いて発電する燃料電池を有する燃料電池システムの設置部位の上部に設けられ、漏洩した燃料ガスを検出する燃料ガス検出器を備える車両用燃料ガス検出装置において、前記設置部位に、燃料電池システムが備える配管であって、燃料電池から排出される排出ガスを通す排出ガス配管からなる融雪手段を備えることを特徴とする。燃料電池システムの一部であって、燃料電池と連絡し、燃料電池内で熱せられて排出されるオフガスを通す配管を、融雪手段として用いれば、オフガスの熱を利用して雪を融かすことが出来る。
【００１３】
また本発明に係る車両用燃料ガス検出装置は、燃料ガスを用いて発電する燃料電池を有する燃料電池システムの設置部位の上部に設けられ、漏洩した燃料ガスを検出する燃料ガス検出器を備える車両用燃料ガス検出装置において、前記設置部位に、車両が備える発熱機器を融雪手段として配置することを特徴とする。車両に搭載される既存の発熱機器を、融雪手段として用いれば、車両に新たなたな熱源を設ける必要が無い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、雪で覆われることによって燃料ガス検出器が、漏洩した水素ガス等の燃料ガスを検出できなくなることを防止出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る車両用燃料ガス検出装置１を搭載する車両３０において、車両用燃料ガス検出装置１の配置個所を示す説明図である。車両用燃料ガス検出装置１は、車両３０の床３１の下面側であって、後輪３２側のフェンダー３３の近傍に配置される。車両用燃料ガス検出装置１の下側は、アンダーカバー３４によって被覆されている。
【００１６】
車両用燃料ガス検出装置１を搭載する車両３０は、燃料ガスを用いて発電する燃料電池３５を動力源とする。本実施形態においては、燃料電池３５の燃料ガスとして水素ガスが用いられる。燃料電池３５は、所謂、固体高分子電解質型燃料電池であり、水素ガスと酸化ガス（酸素ガス、通常は空気中に含まれる酸素ガス）とを、電解質膜の両面に白金等の所定の触媒を備える電極を形成した膜−電極アッセンブリ（Membrane-Electrode Assembly, ＭＥＡ）上において反応させることにより、電気を取り出す。上記車両３０は、燃料電池３５と、水素ガスを貯蔵する燃料貯蔵器３６と、燃料貯蔵器３６と燃料電池３５との間を連絡し、燃料電池３５へ燃料ガスを供給等する配管３７等を備える燃料電池システム３８を搭載する。
【００１７】
図２は、車両用燃料ガス検出装置１を側面から見た概略構成図（側面図）である。また図３は、車両用燃料ガス検出装置１を上面から見た概略構成図（上面図）である。本実施形態においては、車両用燃料ガス検出装置１は、主として、床３１の下面に設置される複数個の燃料貯蔵器３６から漏洩し水素ガスを検出する為の装置である。本実施形態において、燃料貯蔵器３６は、水素ガスを貯蔵する一般的な水素ガスタンク３６（液体の状態で貯蔵する場合を含む）である。複数個の水素ガスタンク３６は、燃料電池３５へ水素ガスを供給する為の配管３７と接続する。水素ガスタンク３６は、円筒状の容器からなり、所定の固定手段（図示せず）によって、円筒状の胴体部分が床３１の下面に固定されている。つまり、水素ガスタンク３６は、横倒しの状態で固定されている。横倒しの状態で固定された水素ガスタンク３６の下側は、アンダーカバー３４によって被覆されている。
【００１８】
本実施形態において、床３１の下面と、アンダーカバー３４との間の空間が、水素ガスタンク３６を設置する設置室４０（設置部位）となる。設置部位には、燃料電池システム３８が設置される個所であって、部屋として区切られた空間のみならず、部屋の区切りが一部取り除かれた空間をも含まれる。本実施形態において、設置室４０は、完全な密閉空間では無く、内部に外気が進入し得る状況にある。また車両用燃料ガス検出装置１は、後輪３２側のフェンダー３３の近傍に配置される為、後輪３２と、フェンダー３３との間の隙間から進入した雪Ｓが設置室４０内まで進入し得る状況にある。例えば、図２において、実線で示される矢印の向きで雪Ｓが設置室４０内へ進入する。
【００１９】
本実施形態において、床３１の下面が、設置室４０の天井４１となる。設置室４０の天井４１（設置部位の上部）には、漏洩した水素ガス等の燃料ガスを捕集する為の燃料ガス捕集手段２が備えられる。燃料ガス捕集手段２は、凹部を備える燃料ガス捕集凹部２である。燃料ガス捕集凹部２は、天井４１を上側へ凹ませることにより形成される。燃料ガス捕集凹部２は、下側に開口部１２を備え、上側に有底部１３を備える容器状の凹部である。燃料ガス捕集凹部２は、漏洩した水素ガスを集め易くする為に、開口部１２から有底部１３へかけて側壁１４の間隔が漸次、狭くなるテーパー形状を備える。例えば、水素ガスタンク３６から水素ガスが漏洩した場合、図２の破線矢印によって示されるように、漏洩した水素ガスは、漏洩個所４４から上昇して、開口部１２から燃料ガス捕集凹部２内へ入る。その後、水素ガスはテーパー形状を有する燃料ガス捕集凹部２内の側壁１４に沿い、有底部１３の方へ上昇する。このようにして、漏洩した水素ガスは、燃料ガス捕集凹部２の有底部１３へ集められる。
【００２０】
燃料ガス捕集凹部２内には、漏洩した燃料ガスを検出する為の燃料ガス検出器３が設けられる。本実施形態においては、漏洩した水素ガスを検出する為の水素ガス検出器３が備えられる。水素ガス検出器３としては、公知の水素ガス検出器３を用いることが出来る。水素ガス検出器３は、水素ガスを検出する検出部１５を下側に向けて、燃料ガス捕集凹部２内であって、漏洩した水素ガスが集まる個所である有底部１３に設置される。水素ガス検出器３は、水素ガスが水素ガス検出器３の検出部と接触することにより、水素ガスの漏洩を検出する。なお水素ガス検出器３等の燃料ガス検出器３は、燃料ガスが水素ガスや燃料ガス等の空気よりも軽いガスの場合、漏洩源となる燃料貯蔵器３６等よりも高い位置であって、設置室４０内において一番高い位置に設置されることが望ましい。
【００２１】
水素ガス検出器３の下方に、融雪手段４が備えられる。融雪手段４は、設置室４０内へ進入した雪Ｓを融かす。本実施形態において、融雪手段４は、車両に搭載されたバッテリ４２を電源とする電気ヒータ４Ａである。電気ヒータ４Ａは、図示しない固定手段によって、床３１の下面（設置室４０内の天井４１）に吊り下げ固定されている。
【００２２】
ところで、設置室４０内へ雪が進入すると、燃料ガス捕集凹部２内へ雪が入り込む場合がある。燃料ガス捕集凹部２内へ雪が入り込み、燃料ガス検出器３が雪で覆われてしまうと、燃料ガス検出器３の検出部１５と水素ガスとの接触が雪で遮断されてしまい、水素ガスを検出できなくなってしまう。その為、融雪手段４は、少なくとも燃料ガス捕集凹部２内に進入した雪を融かして、燃料ガス検出器３が燃料ガスを検出できる状態にする。
【００２３】
ところで、燃料ガス検出器３として、それ自身が発熱する（例えば、検出部１５が発熱する）ものがある。その為、この種の燃料ガス検出器３に雪が付着しても、燃料ガス検出器３の発する熱によって雪をある程度、融かすことが出来る。ところが、燃料ガス捕集凹部２内に、この種の燃料ガス検出器３が設けられると、燃料ガス検出器３を覆う雪の量が多くなり、燃料ガス検出器３の発する熱のみによっては、燃料ガス捕集凹部２内の雪を融かすことが出来なくなる場合がある。しかし、車両用燃料ガス検出装置１は、このような場合であっても、燃料ガス捕集凹部２の下方に融雪手段４を備える為、燃料ガス捕集凹部２内の雪を確実に融かすことが出来る。
【００２４】
なお燃料ガス捕集凹部２以外の雪も、可能な限り融雪手段４によって融かされることが望ましい。設置室４０内全体の雪を融かすことが出来れば、漏洩した水素ガスが設置室４０内の雪で遮断されることなく、燃料ガス捕集凹部２へ捕集され、燃料ガス検出器３によって検出される。
【００２５】
融雪手段４と、その融雪手段４の上方の燃料ガス検出器３との間隔は、例えば、電気ヒータ４Ａの発熱量等の融雪手段４の融雪性能によって適宜、設定され、少なくとも燃料ガス捕集凹部２内に進入した雪を融かすことが出来る間隔に設定される。電気ヒータ４Ａの温度等の融雪手段４の融雪性能も適宜、設定される。
【００２６】
本実施形態に係る車両用燃料ガス検出装置１は、設置室４０内の温度を監視し、設置室４０内（設置部位）の温度を検出する温度センサ５を備える。設置室４０内の温度は、通常、外気と同程度である。温度センサ５の検出結果は、温度センサ５と信号線１６を介して接続する制御部６へ送られる。
【００２７】
制御部６は、ＣＰＵを中心としたワンチップマイクロプロセッサより構成され、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭ等を備える。制御部６は、温度センサ５から送られた検出結果の信号を受け取ると、融雪手段４を始動させるか否かの判断を行う。融雪手段４を始動させると判断した場合、制御部６は、融雪手段４（電気ヒータ４Ａ）を始動させる。具体的には、電気ヒータ４Ａとバッテリ４２との間に備えられるリレー４３を駆動させることによって、バッテリ４２からの電力供給を開始し、電気ヒータ４Ａを始動させる。なお電気ヒータ４Ａは、メッシュ構造を備えても良い。メッシュ構造を備えることにより、漏洩した燃料ガス等のガスを、電気ヒータ４Ａ内を通過させることが出来る。なお制御部６の機能は、車両３０のエンジン制御を行うエンジン制御部（エンジンＥＣＵ、図示せず）に行わせてもよい。
【００２８】
ここで、車両用燃料ガス検出装置１の融雪手段４が始動して、雪を融かす手順を図２、図３および図４を用いて説明する。図４は、車両用燃料ガス検出装置１が作動し、融雪手段４が始動する手順を示すフローチャートである。降雪時（積雪時）に車両３０を運転する場合、図２に示されるように、後輪３２とフェンダー３３との隙間から雪が進入し、更に、設置室４０内へ雪が進入する場合が生じる。このような場合、ステップ１０（Ｓ１０）において、設置室４０内の温度を監視する温度センサ５が、設置室４０内の温度を検出する。温度センサ５は検出結果を制御部６へ出力する。温度センサ５の出力に応答して、制御部６は、設定室４０内の温度が、予め定められた所定値と比較して、融雪手段４である電気ヒータ４Ａを始動させるか否かの判断を行う（Ｓ１２）。ここで、所定値は、例えば、設置室４０内において進入した雪が自然に融け難い温度（例えば、０℃）に関連付けて定めることが出来る。設置室４０内の温度が０℃以下であると判断されると、制御部６は、リレー４３を作動させる為の指令を、リレー４３に対して送る。その後、指令に応じてリレー４３が作動し、バッテリ４２から電力が供給され、電気ヒータ４Ａが始動する。始動後、電気ヒータ４Ａは、発熱して設置室内へ進入した雪を融かす（Ｓ１４）。これに対し、設置室４０内の温度が０℃を超えていると判断されると、制御部６は、前記指令を出さず、ステップ１２（Ｓ１２）から再びステップ１０（Ｓ１０）へ移行して、設置室４０内の温度を、温度センサ５によって監視し続ける。このようにして、車両用燃料ガス検出装置１は、融雪手段４が始動して雪を融かす。なお他の実施形態においては、手動操作によって、融雪手段４の始動、停止を行っても良い。
【００２９】
以下、他の実施形態に係る車両用燃料ガス検出装置１１について説明する。図５は、車両用燃料ガス検出装置１１を側面から見た概略構成図（側面図）である。また図６は、車両用燃料ガス検出装置１１を上面から見た概略構成図（上面図）である。車両用燃料ガス検出装置１１の融雪手段４は、燃料電池システム３８が備える配管であって、燃料電池３５から排出される排出ガスを通す排出ガス配管４Ｂである。なおその他の基本的な構成は、上記車両用燃料ガス検出装置１と同様である。同様の構成については、図５および図６において、車両用燃料ガス検出装置１の構成と同じ符号を用いて示した。
【００３０】
燃料電池３５は、約８０℃の状態で発電する。この燃料電池３５からは、未使用の酸化ガス（空気）等のオフガスが、燃料電池３５内で熱せられた状態で排出される。本実施形態における融雪手段４Ｂは、このオフガスの熱を利用して、雪を融かすものである。設置室４０内に排出ガス配管４Ｂを配置し、燃料電池３５から排出されたオフガスを排出ガス配管４Ｂ内を通すことによって、設置室４０内に熱を与える。排出ガス配管４Ｂは、燃料ガス検出器３の下方を通される。排出ガス配管４Ｂは、図６において示されるように、１本の配管が途中で３本に枝分かれし、その後、枝分かれした配管が再び合流して１本の配管となった、梯子状の配管である。排出ガス配管４Ｂは、図５において示されるように、その一部が燃料ガス捕集凹部２の側壁１４を貫通し、燃料ガス捕集凹部２内であって燃料ガス検出器３の下方を通過し、更に前記側壁１４と向かい合う他の側壁１４を貫通する。図５および図６における矢印の向きに排出ガス配管４Ｂ内をオフガスが流れる。排出ガス配管４Ｂは、アルミ、ステンレス等の金属材料等の熱伝導性に優れる材料からなる。排出ガス配管４Ｂを通ったオフガスは、車両３０の外部へ排出される。この車両用燃料ガス検出装置１１によれば、燃料電池３５から排出されるオフガスを有効活用出来る。
【００３１】
更に他の実施形態において、車両３０が備える既存の発熱機器（図示せず）を、設置室４０内の燃料ガス検出器３の下方等の所定個所に配置することによって、発熱機器を融雪手段４として用いてもよい。このように既存の発熱機器の発する熱を利用することが出来れば、改めて雪を融かす為の熱源を設ける必要が無い。
【００３２】
上記実施形態においては、水素ガスの漏洩を検出する装置１，１１を例示したが、他の実施形態においては、該装置は、例えば、メタンガスの漏洩を検出する装置であっても良い。燃料電池３５への水素ガスの供給は、直接、燃料貯蔵器３６に貯蔵された水素ガスが用いられる場合以外に、メタンガスを改質した水素ガスが用いられる場合がある。この場合、車両には、メタンガス貯蔵器が搭載されることになり、そのメタンガス貯蔵器等からメタンガスが漏洩し得る。その為、このような場合は、本発明の車両用燃料ガス検出装置は、燃料ガス検出器としてメタンガス検出器を備えた、車両用メタンガス検出装置とされる。なおこの場合、メタンガスと水素ガスの双方を検出する装置であってもよい。
【００３３】
更に他の実施形態においては、車両用燃料ガス検出装置は、融雪手段４の始動時に点灯し、停止時に消灯する点灯装置等により、融雪手段の始動状態を報知する報知手段を備えてもよい。融雪手段の始動、停止時に点灯、消灯する報知手段を車両内（例えば、既存のインストルメント・パネル）に設ければ、ドライバーは、報知手段によって融雪手段の始動状態を把握することが出来る。
【００３４】
更に他の実施形態においては、車両用燃料ガス検出装置は、複数個の融雪手段４を備えてもよい。例えば、複数個の電気ヒータ４Ａを備えても良いし、電気ヒータ４Ａと、排出ガス配管４Ｂとの双方を備えても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態に係る車両用燃料ガス検出装置を搭載する車両において、車両用燃料ガス検出装置の配置個所を示す説明図である。
【図２】車両用燃料ガス検出装置の概略構成を示した側面図である。
【図３】車両用燃料ガス検出装置の概略構成を示した上面図である。
【図４】車両用燃料ガス検出装置の作動手順を示すフローチャートである。
【図５】他の実施形態に係る車両用燃料ガス検出装置の概略構成を示した側面図である。
【図６】他の実施形態に係る車両用燃料ガス検出装置の概略構成を示した上面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１，１１  車両用燃料ガス検出装置、２  燃料ガス捕集手段（凹部）、３  燃料ガス検出器（水素ガス検出器）、４  融雪手段、４Ａ  電気ヒータ、４Ｂ  排出ガス配管、５  温度センサ、６  制御部、１２  燃料ガス捕集凹部の開口部、１３  燃料ガス捕集凹部の有底部、１４  燃料ガス捕集凹部の側壁、１５  燃料ガス検出器の検出部、１６  信号線、３０  車両、３１  車両の床、３２  後輪、３３  後輪側のフェンダー、３４  アンダーカバー、３５  燃料電池、３６  燃料貯蔵器（水素ガスタンク）、３７  配管、３８  燃料電池システム、４０  設置室、４１  設置室の天井、４２  バッテリ、４３  リレー、４４  漏洩個所、Ｓ  雪。
【図１】
0004618182.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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