(57)【要約】【課題】  燃料電池によって生成される生成水を適切に排出することができる移動体等を提供する。【解決手段】  燃料電池に燃料ガスが補給されるか否かの判定結果に基づいて、タンク９０に溜まった生成水の排出を制御する。制御部５０は、当該車両の後方部等に設けられている燃料ガスを補給するためのフューエルリッドが開かれ、かつ、燃料電池２０による発電動作が停止していると判断した場合に、タンク９０に貯蔵された水を外部に排出するための外部排出弁９１を「閉」から「開」に切り換える。【選択図】  図１
2005347190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池によって生成される生成水を貯蔵するタンクと、
前記タンクに貯蔵された生成水を外部へ排出するための排水弁と、
移動体が排水可能な位置に在るか否かを判定する排水判定手段と、
前記排水判定手段により排水可能な位置に在ると判定された場合に前記排水弁から前記生成水を排出させる制御手段と
を具備することを特徴とする移動体。
【請求項２】
前記排水判定手段は、
前記燃料電池の燃料が燃料貯蔵手段に補給されるか否かを判定する補給判定手段を備え、前記燃料が補給されると判定された場合に、前記移動体が排水可能な位置に在ると判定することを特徴とする請求項１に記載の移動体。
【請求項３】
前記排水可能な位置は、前記移動体に燃料を補給する燃料補給施設であることを特徴とする請求項１または２に記載の移動体。
【請求項４】
前記生成水が排出される領域には、導電性部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載の移動体。
【請求項５】
前記排水判定手段は、前記燃料電池の発電停止状態を検知した場合に、当該移動体が排水可能な位置に在ると判定することを特徴とする請求項１に記載の移動体。
【請求項６】
前記排水判定手段は、前記燃料貯蔵手段に燃料を補給するための燃料補給口が開かれたことを検知した場合に、当該移動体が排水可能な位置に在ると判定することを特徴とする請求項２に記載の移動体。
【請求項７】
前記排水判定手段は、通信装置、進入検知センサ、ナビゲーション装置の少なくともいずれか１つの情報手段によって前記燃料補給施設内に当該移動体が進入したことを検知した場合に、前記移動体が排水可能な位置に在ると判定することを特徴とする請求項３に記載の移動体。
【請求項８】
燃料電池を搭載した移動体に燃料を補給する施設であって、
床面のうち、少なくとも前記移動体が燃料補給のために停止する停車領域を導電性部材によって形成したことを特徴とする燃料補給施設。
【請求項９】
前記停車領域を大地に接地する接地手段と、前記移動体から前記停車領域上に排出される水を排水する排水手段とをさらに具備することを特徴とする請求項８に記載の燃料補給施設。
【請求項１０】
前記移動体が燃料の補給のときに、当該移動体に水の排出の許可を指令する指令手段をさらに具備することを特徴とする請求項９に記載の燃料補給施設。
【請求項１１】
前記停車領域が網目状の導電部材によって形成されることを特徴とする請求項８〜１０の何れか１の請求項に記載の燃料補給施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池によって生成される生成水を外部に排出するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質型燃料電池は、水素及び酸素を燃料とする小型軽量電源として自動車（移動体）その他への応用が有力視されている。この固体高分子電解質型燃料電池は、イオン交換機能を有する固体高分子電解質膜と、この両側に接触して配置される正極及び負極から構成される。かかる燃料電池においては、水素と酸素との反応によって水（生成水）が生成されるため、その排気には多量の水が含まれることになる。
このような生成水を排出するための構成として、例えば下記特許文献１には、燃料電池を搭載した自動車において車輪近傍に排出バルブを設けることにより、車両の下部から効率的に生成水を排出する構成が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２０４１２６号公報（第３頁、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された構成では、生成水の排出タイミングによっては車両後方や側方に存在する他の車両や人、路側物などに生成水が付着してしまい、好ましくない。
【０００５】
本発明は、以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、燃料電池の運転に伴って生成される生成水を適切に排出することができる移動体および燃料補給施設を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した問題を解決するため、本発明に係る移動体は、燃料電池と、前記燃料電池によって生成される生成水を貯蔵するタンクと、前記タンクに貯蔵された生成水を外部へ排出するための排水弁と、移動体が排水可能な位置に在るか否かを判定する排水判定手段と、前記排水判定手段により排水可能な位置に在ると判定された場合に前記排水弁から前記生成水を排出させる制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、燃料電池によって生成された生成水は、移動体が排水可能な位置に在ると判定された場合に排水弁を介して外部に排出される。ここで、排水可能な位置とは、排水を受け入れる設備（例えば排水溝など）がある場所をいい、排水溝等を備えた燃料補給施設のほか、排水溝等を備えた停車施設も含まれる。移動体燃料排水判定手段は、当該移動体が排水可能な位置にあるか否かを判定し、かかる判定結果に基づいて生成水の排出タイミングや排出される場所等を制限することで、適切な排水が可能となる。
【０００８】
また、本発明に係る燃料補給施設は、燃料電池を搭載した移動体に燃料を補給する施設であって、
床面のうち、少なくとも前記移動体が燃料補給のために停止する停車領域を導電性部材によって形成したことを特徴とする。
【０００９】
ここで、上記構成にあっては、上記移動体が上記停車領域に有する旨の信号を上記移動体に送信する送信手段を備える態様や、上記移動体に上記燃料電池の燃料を補給する燃料補給手段を備える態様が好ましい。また、上記移動体が燃料の補給のときに上記移動体に水の排出の許可を指令する指令手段を備える態様や、上記停車領域が網目状の導電部材によって形成される態様も好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、燃料電池によって生成される生成水を適切に排出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
Ａ．第１実施形態
図１は第１実施形態に係る燃料電池システム１００の構成を例示している。なお、本実施形態では、燃料電池システム１００の適用対象として自動車などの車両（移動体）を想定するが、例えば船舶や飛行機など、あらゆる移動体に適用可能である。
図１に示されるように、酸化ガスとしての空気は、空気供給路７１を介して燃料電池２０の空気供給口に供給される。空気供給路７１には空気から微粒子を除去するエアフィルタ１１、空気を加圧するコンプレッサ１２、供給空気圧を検出する圧力センサ５１及び空気に所要の水分を加える加湿器１３が設けられている。なお、エアフィルタには空気流用を検出するエアフローメータが設けられる。
【００１３】
燃料電池２０から排出される空気オフガスは排気路７２を経て外部に放出される。排気路７２には、排気圧を検出する圧力センサ５２、圧力調整弁１４、加湿器１３の熱交換器及び気液分離器１５が設けられている。圧力調整弁１４は燃料電池２０への供給空気の圧力を設定する調圧器として機能する。圧力センサ５１及び５２の図示しない検出信号は制御部５０に送られる。制御部５０はコンプレッサ１２及び圧力調整弁１４を調整することによって供給空気圧や供給流量を設定する。また、気液分離器１５は空気オフガスに含まれる水（液体）を抽出してタンク９０に供給する一方、水を取り除いた空気オフガスを排気路７２に排出する。
【００１４】
燃料電池２０の冷却水出入口には冷却水を循環させる冷却路７４が設けられている。冷却路７４には、燃料電池２０から排水される冷却水の温度を検出する温度センサ６１、冷却水の熱を外部に放熱するラジエータ２１、冷却水を加圧して循環させるポンプ２２及び燃料電池２０に供給される冷却水の温度を検出する温度センサ６２が設けられているが、これらは本願発明の趣旨と直接関係がないため、これ以上の説明は割愛する。
【００１５】
燃料ガスとしての水素ガスは水素供給源（燃料貯蔵手段）３１から燃料供給路７５を介して燃料電池２０の水素供給口に供給される。本実施形態では、水素供給源３１として例えば水素タンクを想定するが、燃料改質器や水素吸蔵合金等であっても良い。一方、燃料供給路７５には、水素供給源３１の圧力を検出する圧力センサ５４、燃料電池２０への水素ガスの供給圧力を調整する水素調圧弁３２、遮断弁４１、燃料供給路７５の異常圧力時に開放するリリーフ弁３９、遮断弁３３及び水素ガスの入口圧力を検出する圧力センサ５５が設けられている。圧力センサ５４及び５５の図示しない検出信号は制御部５０に供給される。
【００１６】
制御部５０は、図示しない車両のアクセル信号などの要求負荷や燃料電池システム１００の各部のセンサなどから制御情報を受け取り、各種の弁類やモータ類の運転を制御する。制御部５０は図示しない制御コンピュータシステムによって構成される。制御コンピュータシステムは公知の入手可能なシステムによって構成することが出来る。
【００１７】
燃料電池２０で消費されなかった水素ガスは水素オフガスとして水素循環路７６に排出され、燃料供給路７５の遮断弁４１の下流側に戻される。水素循環路７６には、水素オフガスの温度を検出する温度センサ６３、水素オフガスを排出する遮断弁３４、水素オフガスに含まれる燃料電池２０によって生成された水（生成水）を回収する気液分離器３５、気液分離器３５において回収された水をタンク９０に貯蔵するための内部排水弁３６、水素オフガスを加圧する水素ポンプ３７及び逆流阻止弁４０が設けられている。温度センサ６３の図示しない検出信号は制御部５０に供給される。水素ポンプ３７は制御部５０によって動作が制御される。
【００１８】
気液分離器３５によって水分が取り除かれた水素オフガスは燃料供給路７５で水素ガスと合流し、燃料電池２０に供給されて再利用される。逆流阻止弁４０は燃料供給路７５の水素ガスが水素循環路７６側に逆流することを防止する。水素循環路７６はパージ弁３８を介してパージ流路７７によって排気路７２に接続される。パージ弁３８は電磁式の遮断弁であり、制御部５０からの指令に従って動作することにより水素オフガスを外部に放出（パージ）する。
【００１９】
一方、気液分離器３５によって回収された水は内部排水弁３６を介してタンク９０に貯蔵される。この内部排水弁３６は電磁式の弁であり、制御部５０からの指令に従って動作することにより回収された水をタンク９０に貯蔵する。タンク９０に貯蔵された水は、外部排水弁（排水弁）９１を介して外部に排出される。この外部排出弁９１の開閉動作は制御部５０によって制御（以下、「排水制御」）される。以下、制御部５０によって実行される排水制御処理について詳細に説明する。
【００２０】
（排水制御処理）
図２は、制御部５０によって実行される排水制御処理を示すフローチャートである。
制御部５０は、図示せぬセンサから供給される制御情報に基づいて、燃料ガス（水素ガス）を水素供給源３１に補給するためのフューエルリッド（燃料補給口）が開かれたか否かの判断を行う（ステップＳ１）。制御部５０は、該センサからフューエルリッドが開かれた旨の制御情報を受け取ると（ステップＳ１；ＹＥＳ）、例えば圧力センサ５１等から供給される検出信号（すなわち、空気オフガスの流量をあらわす検出信号）に基づき、燃料電池２０による発電動作が停止しているか否かを判断する（ステップＳ２）。制御部５０は、燃料電池２０による発電動作が未だ継続中であると判断すると（ステップＳ２；ＮＯ）、当該車両は燃料ガスを補給できる状態にないと判断（すなわち、当該車両に燃料が補給されないと判定）し、タンク９０に貯蔵された水を外部に排出することなく排水制御処理を終了する。
【００２１】
一方、制御部（補給判定手段）５０は、燃料電池２０による発電動作が停止していると判断すると（ステップＳ２；ＹＥＳ）、当該車両は燃料ガスを補給できる状態にあると判断（すなわち、当該車両に燃料ガスが補給されると判定）する。かかる判断を行うと、制御部（制御手段）５０は、ステップＳ３に進んで外部排出弁９１を「閉」から「開」に切り換えることにより、貯蔵された水を外部に排出し、排水制御処理を終了する。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料システム１００によれば、制御部５０によって当該車両に燃料が補給されると判定された場合にのみ、タンク９０に貯蔵された生成水を外部に排出する。これにより、生成水を排出するタイミングや排出される場所等は制限され、適切な排水が可能となる。なお、本実施形態では、フューエルリッド及び燃料電池２０の状態に基づいて燃料ガスが補給されるか否かを判定したが、いずれか一方の状態（例えば、フューエルリッドの状態）のみに基づいて燃料ガスが補給されるか否かを判定しても良い。また、フューエルリッドの開閉状態を検出する代わりに（あるいは加えて）、水素供給源３１の入口に設けられたキャップの開閉状態等を検出しても良く、どのような方法によって燃料ガスが補給されるか否かを判定するかは、燃料システム１００の設計等に応じて適宜変更可能である。
【００２３】
＜変形例＞
上述した第１実施形態では、燃料が補給される状態にあると判定した場合に、当該車両が排水可能な位置に在るものとみなして（判定して）、タンク９０に貯蔵された生成水を外部に排出したが、これに代えて（あるいは加えて）燃料電池の発電状態を検知し、発電が停止したと判定した場合に、当該車両が排水可能な位置に在るものとみなして（判定して）、タンク９０に貯蔵された生成水を外部に排出しても良い。さらに、第２実施形態において説明するように、当該車両が燃料補給施設内に進入した場合に、当該車両が排水可能な位置に在るものとみなして（判定して）、タンク９０に貯蔵された生成水を外部に排出しても良い。なお、排水可能な位置とは、排水を受け入れる設備（例えば排水溝など）がある場所をいい、排水溝等を備えた燃料補給施設のほか、排水溝等を備えた停車施設をも含む趣旨である。
【００２４】
Ｂ．第２実施形態
図３は、第２実施形態に係る燃料補給施設２００を説明するための図である。
燃料補給施設２００は、燃料電池システム１００を搭載した車両に燃料ガスを補給するための施設である。この燃料補給施設２００は、水素供給源３１（図１参照）に燃料ガス（水素ガス）を補給するための水素ステーション（燃料供給手段）２２０と、燃料補給施設２００内への車両の進入を検知するためのセンサ（進入検知センサ）２１０と、センサ２１０によって車両の進入が検知されたことを示す進入検知信号を無線送信する通信装置（送信手段）２３０とを備えている。なお、センサ２１０は、燃料施設２００内へ車両が進入したことを検出することができるのであれば、どのようなセンサ（赤外線センサや超音波センサ等）でも良い。一方、車両に搭載された燃料システム１００には、該通信装置２３０との間で各種信号を授受する通信部（図示略）が搭載されている。通信部は、通信装置２３０から進入検知信号を受け取ると、これを制御部５０に供給する。
【００２５】
図４は、同変形例に係る排水制御処理を示すフローチャートである。
制御部５０は、燃料補給施設２００から進入検知信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ１）。制御部（補給判定手段）５０は、燃料補給施設２００から通信部を介して進入検知信号を受信すると（ステップＳａ１；ＹＥＳ）、当該車両は燃料ガスを補給できる状態にあると判断（すなわち、当該車両に燃料ガスが補給されると判定）する。かかる判断を行うと、制御部（制御手段）５０は、ステップＳａ２に進んで外部排出弁９１を「閉」から「開」に切り換えることにより、貯蔵された水を外部に排出し、排水制御処理を終了する。
【００２６】
図５は、燃料補給施設２００の床面構造を説明するための図である。
燃料補給施設２００の床面は、少なくとも車両が停止する領域であって外部排出弁９１を介して水が排出される排水領域２４０が導電性部材（金網など）によって形成されている。この排水領域２４０には、当該領域に排出される水を排水するための排水溝（排水手段）２５０が設けられるとともに、大地に電気的に接続するための接地手段（アース線等）２６０が設けられている。
【００２７】
かかる構成によれば、排水領域２４０に設けた接地手段２６０により、生成水に帯電していた静電気を確実に放電することができる。また、排水領域２４０に設けた排水溝２５０により、車両から排出される水は確実に排水されるため、排水による燃料補給施設２００の床面の濡れや凍結を防止することが可能となる。なお、上記排水領域２４０については、水はけの良さ等を考慮して網目状の導電性部材によって構成するのが望ましい。また、本実施形態では、燃料補給施設２００の通信装置２３０が進入検知信号を車両に無線送信する態様を例示したが、通信装置（指令手段）２３０が車両に貯蔵された水の排出の許可を指令する排水指令信号を車両に無線送信するようにしても良い。また、センサ２１０から車両に直接（すなわち、通信装置２３０を介すことなく）進入検知信号等を送信しても良い。
【００２８】
＜変形例＞
上述した第２実施形態では、車両の制御部５０が燃料補給施設２００に設けられた通信装置２３０若しくはセンサ２１０の情報手段から進入検知信号を受信した場合に当該車両は排水可能な位置に在ると判定し、タンク９０に貯蔵された生成水を外部に排出したが、これらに限らずナビゲーションシステム等を利用して排水可能な位置に在るか否かを判定しても良い。ナビゲーションシステムについて詳細に説明すると、車両にはＧＰＳ受信機や通信端末からなるナビゲーション装置が搭載されており、車両の現在位置を表す位置情報がリアルタイムに把握することができるようになっている。車両は、ナビゲーションシステムを利用して把握される当該車両の現在位置から、排水可能な位置に在るか否かを判定する。このように、通信装置２３０やセンサ２１０を利用する代わりに、ナビゲーションシステムを利用して排水可能な位置に在るか否かを判定しても良い。
【００２９】
Ｃ．その他
なお、以上説明した各実施形態では、燃料供給源３１に対して気体の燃料（すなわち、水素ガス）が補給される場合について説明したが、例えば液体の燃料（液体水素など）や固体の燃料であっても良いのはもちろんである。また、以上説明した各実施形態に係る制御部５０の諸機能は、ＣＰＵ（若しくはＤＳＰ）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現されるため、かかるプログラムについてＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録して頒布したり、インターネット等の通信ネットワークを介して頒布しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】同実施形態に係る排水制御処理を示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態に係る燃料補給施設を説明するための図である。
【図４】同実施形態に係る排水制御処理を示すフローチャートである。
【図５】同実施形態に係る燃料補給施設の床面構造を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００・・・燃料電池システム、２０・・・燃料電池、９０・・・タンク、９１・・・外部排水弁、５０・・・制御部、２００・・・燃料補給施設、２１０・・・センサ、２２０・・・水素ステーション、２３０・・・通信装置、２４０・・・排水領域、２５０・・・排水溝、２６０・・・接地手段。
【図１】
2005347190.tif 000003
【図２】
2005347190.tif 000004
【図３】
2005347190.tif 000005
【図４】
2005347190.tif 000006
【図５】
2005347190.tif 000007