(57)【要約】【課題】  高分解能の圧力センサを要することなく、高精度なガス漏れ検出を行えるガス漏れ検出装置を提案する。【解決手段】  本発明のガス漏れ検出装置は、燃料電池車両搭載用の高圧水素タンクシステム（１０）の燃料ガス配管系統（２１）におけるガス漏れを検出するための装置であって、燃料ガス配管系統（２１）を複数の密閉空間に分離する制御弁（Ａ５）と、制御弁（Ａ５）によって分離された密閉空間同士の圧力差を検出する差圧センサ（Ｐ）と、差圧センサ（Ｐ）が検出した圧力差に基づいてガス漏れを判定する判定手段（３０）を備える。燃料ガス配管系統（２１）を複数の密閉空間に分離し、密閉空間同士の差圧を検出することで燃料ガス配管系統（２１）のガス漏れを検出できるため、高分解能の圧力センサがなくても高精度なガス漏れ検出を行うことができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧タンクシステムのガス配管系統におけるガス漏れを検出するための装置であって、
前記ガス配管系統を複数の空間に分離する制御弁と、
前記制御弁によって分離された空間同士の圧力差を検出する差圧センサと、
前記差圧センサが検出した圧力差に基づいてガス漏れを判定する判定手段と、
を備える、ガス漏れ検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス漏れ検出装置であって、
前記制御弁はガス配管系統の上流に設置された高圧タンクからその下流に至る経路上に配設されており、閉弁することによって前記ガス配管系統を前記制御弁よりも下流側の第１の空間と、前記制御弁よりも上流側の第２の空間とに分離し、
前記差圧センサは前記第１の空間と前記第２の空間の圧力差を検出し、
前記判定手段は前記制御弁が閉弁することによって分離された前記第１の空間と前記第２の空間の圧力差に基づいてガス漏れを判定する、ガス漏れ検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載のガス漏れ検出装置であって、
前記第２の空間は高圧タンクから前記制御弁に至る空間である、ガス漏れ検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載のガス漏れ検出装置であって、
前記高圧タンクシステムは燃料電池車両搭載用の高圧水素タンクシステムであり、
前記ガス配管系統は前記高圧水素タンクシステムから燃料電池に水素ガスを供給するための燃料ガス配管系統である、ガス漏れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高圧タンクシステムのガス漏れ検出装置に関し、特に、燃料電池車両搭載用の高圧水素タンクシステムに好適なガス漏れ検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池をオンボード発電機として搭載する燃料電池車両においては車両の航続距離を延ばすために高圧水素タンクをより高圧化する傾向にある（例えば３５〜７０ＭＰａ）。一方、燃料電池システムのガス漏れ対策として、特開２００３−１４８２５２号公報には燃料ガスの配管系統に圧力センサを設置し、圧力センサが検出した圧力降下量が所定値以上になったときに、燃料ガスの供給系統を遮断する構成が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１４８２５２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、高圧水素タンクの高圧化に伴い、広範囲のガス圧を検出できる圧力センサが必要になる。圧力センサのレンジを広くとると、センサの分解能は必然的に低くなる（ダイナミックレンジは小さくなる）ため、燃料ガス配管系統のガス漏れによる微小な圧力変化を検出することが困難となる。
【０００４】
そこで、本発明は高分解能の圧力センサを要することなく、高精度なガス漏れ検出を行えるガス漏れ検出装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明のガス漏れ検出装置は高圧タンクシステムのガス配管系統におけるガス漏れを検出するための装置であって、ガス配管系統を複数の空間に分離する制御弁と、制御弁によって分離された空間同士の圧力差を検出する差圧センサと、差圧センサが検出した圧力差に基づいてガス漏れを判定する判定手段と、を備える。ガス配管系統を複数の空間に分離し、空間同士の差圧を検出することでガス配管系統のガス漏れを検出できるため、高分解能の圧力センサがなくても高精度なガス漏れ検出を行うことができる。制御弁によって分離される各空間は密閉空間であることが望ましいが、必ずしも密閉空間である必要はなく、例えば、各空間から同一条件でガスが放出されている状態ならば、ガス漏れ検出が可能である。また、制御弁によって分離された複数の空間のうち何れかの空間が密閉空間でなくても、各空間の圧力差の変化状態等からガス漏れ検出が可能である。
【０００６】
ここで、制御弁はガス配管系統の上流に設置された高圧タンクからその下流に至る経路上に配設されており、閉弁することによってガス配管系統を制御弁よりも下流側の第１の空間と、制御弁よりも上流側の第２の空間とに分離し、差圧センサは第１の空間と第２の空間の圧力差を検出し、判定手段は制御弁が閉弁することによって分離された第１の空間と第２の空間の圧力差に基づいてガス漏れを判定するように構成してもよい。第２の空間として、例えば、高圧タンクから制御弁に至る空間が好適である。
【０００７】
本発明のガス漏れ検出装置はあらゆる高圧タンクシステムのガス漏れ判定に適用することができ、例えば、燃料電池車両搭載用の高圧水素タンクシステムの燃料ガス配管系統のガス漏れ判定に好適である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ガス配管系統を複数の空間に分離し、空間同士の差圧を検出することでガス配管系統のガス漏れを検出できるため、高分解能の圧力センサがなくても高精度なガス漏れ検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本実施形態に係わる高圧水素タンクシステムの構成を示している。高圧水素タンクシステム１０は燃料電池車両搭載用の水素供給システムとして構成されており、水素ガスを高圧（例えば３５〜７０ＭＰａ）に充填した複数の高圧水素タンク１１〜１４と、これらの高圧水素タンク１１〜１４から燃料電池スタック（図示せず）へ燃料ガス（水素ガス）を供給するための燃料ガス配管系統２１と、燃料ガス配管系統２１を複数の密閉空間に分離するための制御弁Ａ５と、制御弁Ａ５によって分離された密閉空間同士の圧力差を検出する差圧センサ（又は差圧計）Ｐと、差圧センサＰが検出した圧力差に基づいてガス漏れを判定する制御部３０を主要構成として備えている。
【００１０】
燃料ガス配管系統２１は複数の分岐管２１ａ〜２１ｄに分岐して複数の水素タンク１１〜１４に接続している。各々の分岐管２１ａ〜２１ｄには水素タンク１１〜１４の元栓バルブ（電磁遮断弁）Ａ１〜Ａ４が配設されている。燃料ガス配管系統２１を流れる燃料ガスは調圧弁（レギュレータ）Ａ６によって所定圧に調圧（減圧）された後、燃料電池スタックに供給される。制御部３０は高圧水素タンクシステム１０を制御するシステムコントローラとして機能し、元栓バルブＡ１〜Ａ４を開閉制御して燃料電池スタックへの燃料ガスの供給を行う高圧水素タンク１１〜１４を切り替える。燃料ガス配管系統２１の上流に設置された高圧水素タンク１１〜１４からその下流に至る経路上（ここでは、調圧弁Ａ６と分岐管２１ａ〜２１ｄとの間の任意の箇所）には制御弁Ａ５が配設されており、制御弁Ａ５が閉弁されることによって、燃料ガス配管系統２１は制御弁Ａ５よりも下流側の密閉空間（ここでは、制御弁Ａ５から調圧弁Ａ６に至る空間）ＳＰ１と、制御弁Ａ５よりも上流側の密閉空間（ここでは、高圧水素タンク１１〜１４から制御弁Ａ５に至る空間）ＳＰ２に分離される。ガス漏れ判定時に調圧弁Ａ６が全閉するときは、密閉空間ＳＰ１は制御弁Ａ５から調圧弁Ａ６に至る空間であるが、調圧弁Ａ６が全閉しないときは、密閉空間ＳＰ１は制御弁Ａ５から燃料電池スタックの入口弁又は出口弁に至る空間としてもよい。
【００１１】
制御部３０は予め定められた所定条件下でガス漏れ判定モードに移行し、制御弁Ａ５を開閉制御して燃料ガス供給系統２１を複数の密閉空間ＳＰ１〜ＳＰ２に分離し、差圧センサＰが検出した密閉区間同士の圧力差が予め定められた閾値を超えた場合に燃料ガス配管系統２１にガス漏れが生じていると判定するガス漏れ判定手段として機能する。複数の密閉空間のうち何れかの密閉空間にガス漏れが生じている場合には、当該密閉空間のガス圧はガス漏れが生じてない他の密閉空間のガス圧と比較して相対的に低下するため、圧力差が生じる。例えば、密閉空間ＳＰ１のガス圧が密閉空間ＳＰ２のガス圧よりも低下して圧力差が閾値以上になった場合には、制御弁Ａ５よりも下流側の配管に亀裂等が生じてガス漏れが生じていると推測できる。また、高圧水素タンク１１〜１４に連通する密閉空間ＳＰ２のガス圧が密閉空間ＳＰ１のガス圧よりも上昇して圧力差が閾値以上になった場合には、何れかの元栓バルブＡ１〜Ａ４に開故障又は半開故障が生じて高圧水素タンク１１〜１４から燃料ガス配管系統２１へ燃料ガスが漏出していることが推測できる。ここで、「開故障」とはバルブが開いたままになって閉弁できなくなる故障状態をいい、「半開故障」とはバルブが途中までしか閉弁せずに半開状態になる故障状態をいう。ガス漏れ判定では２つの密閉空間ＳＰ１，ＳＰ２が実質的に同圧である状態で差圧センサＰが両空間の圧力差を検出し、この圧力差が閾値を超えた場合にガス漏れが生じていると判定する。ガス漏れが生じてないときの密閉空間ＳＰ１，ＳＰ２同士の圧力差はそれ程大きくないため差圧センサＰの検出レンジが狭くても、高精度なガス漏れ判定を行うことができる。つまり、同コストの差圧センサを比較すると、検出レンジが狭い程、差圧センサの分解能を相対的に高めることができるので、差圧センサＰとして低コストのセンサを選択しても、高精度なガス漏れ判定を行うに足りる十分な分解能が得られる。
【００１２】
燃料ガス配管系統２１のガス漏れ判定を行うには、燃料ガスの供給経路上に配設された制御弁Ａ５を閉弁する必要があるので、通常運転時以外のタイミング、例えば、システム起動直後、システム停止直前、又は燃料電池の要求負荷が小さいときにガス漏れ判定を行うのが望ましい。特に、燃料電池と蓄電装置（二次電池又はキャパシタ）を混載したハイブリッド車両では、車両走行中であっても、蓄電装置から供給される電力で車両走行可能である場合は燃料電池の運転を停止して燃料ガス配管系統２１のガス漏れ判定を行ってもよい。制御部３０はガス漏れを検出すると、システム異常停止等の処理を行う。
【００１３】
尚、制御弁Ａ５としては、閉弁時の気密性の高いバルブが望ましく、オンオフ弁、リニア弁など各種のバルブを利用できるが、電磁遮断弁が好適である。また、制御弁Ａ５と差圧センサＰの個数はそれぞれ単一に限らず、複数であってもよい。また、制御弁Ａ５の配設箇所としては、燃料ガス配管系統２１の特定位置に限られるものではなく、例えば、図２に示すように、調圧弁Ａ６の下流側であってもよい。差圧センサＰは制御弁Ａ５によって分離された下流側の密閉空間ＳＰ３と上流側の密閉空間ＳＰ４の差圧を検出できるように設置されている。また、ガス漏れ判定の誤判定を避けるために、制御弁Ａ５を閉弁して複数の密閉空間ＳＰ１，ＳＰ２（又は密閉空間ＳＰ３，ＳＰ４）を形成した場合には、これらの密閉空間ＳＰ１，ＳＰ２（又は密閉空間ＳＰ３，ＳＰ４）のガス圧が安定するまでの所定時間が経過してから差圧を検出するようにしてもよい。また、上述の説明では燃料電池車両に搭載される高圧水素タンクシステム１０の燃料ガス漏れを検出する構成を例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、各種の高圧タンクシステムのガス漏れ検出に適用できる。
【００１４】
本実施形態によれば、差圧センサＰの検出レンジが狭くても、高精度なガス漏れ判定を行うことができる。また、制御弁Ａ５と差圧センサＰを配設するだけで、高精度なガス漏れ検出装置が実現できるため、低コストである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の高圧水素タンクシステムの構成図である。
【図２】本実施形態の高圧水素タンクシステムの構成図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０…高圧水素タンクシステム  １１〜１４…高圧水素タンク  ２１…燃料ガス配管系統  ２１ａ〜２１ｄ…分岐管  ３０…制御部  Ａ１〜Ａ４…元栓バルブ  Ａ５…制御弁  Ａ６…調圧弁  Ｐ…差圧センサ
【図１】
2005257340.tif 000003
【図２】
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