(57)【要約】【課題】  燃料ガスセンサの個数を削減することで消費電力を削減できる燃料電池車両を提供する。【解決手段】  燃料供給源２０と、燃料供給源２０から供給される燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池３１と、燃料ガスが流通する燃料流通路２２とを備えた燃料電池車両１０において、燃料ガスの濃度を検出する燃料ガスセンサと、燃料電池車両本体１１に設置され燃料ガスセンサが内在する燃料ガスセンサ室４０と、燃料供給源２０、燃料電池３１、燃料流通路２２および車室１２内の少なくとも２箇所の雰囲気を燃料ガスセンサ室４０に導入する導入手段とを備えたことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給源と、
前記燃料供給源から供給される燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池と、
前記燃料ガスが流通する燃料流通路とを備えた燃料電池車両において、
前記燃料ガスの濃度を検出する燃料ガスセンサと、
燃料電池車両本体に設置され前記燃料ガスセンサが内在する燃料ガスセンサ室と、
前記燃料供給源、前記燃料電池、前記燃料流通路および車室内の少なくとも２箇所の雰囲気を前記燃料ガスセンサ室に導入する導入手段と
を備えたことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記少なくとも２箇所のいずれか１箇所の雰囲気を前記導入手段によって所定のタイミングで切り替えて導入することを特徴とする請求項１記載の燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスセンサを設置した燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池および燃料電池が作動する際に必要な機器類（以下、「燃料電池等」と言う。）を搭載した燃料電池車両において、燃料電池等を収容するパッケージ内には、燃料電池等から燃料ガスが漏洩していないことを確認するために、燃料ガスセンサが設けられている。
パッケージ内に燃料電池等を収容し燃料ガスセンサを設置した装置としては、燃料電池本体および燃料電池本体に供給する燃料ガスを貯蔵する燃料ガス吸蔵合金ボンベがパッケージ内に収容され、それら燃料電池本体および燃料ガス吸蔵合金ボンベの上方に排気孔が設置され、その排気孔の近傍に燃料電池からの燃料ガスを検知する燃料ガスセンサが配置されたポータブル電源が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、燃料電池等がパッケージ内に収容され、燃料電池等を冷却する冷却用空気を排出する排出口が燃料電池の上方に設けられ、その排出口の近傍に燃料ガスを検知する燃料ガスセンサが設置された燃料発電プラントが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、パッケージ内に吸気口、排気口および換気ファンを取り付け、排気口および換気ファンの近傍に燃料ガスセンサである可燃性ガス検知器を設置した燃料電池発電設備が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平６−８４５３６号公報
【特許文献２】特開平３−２５４０７０号公報
【特許文献３】特開平１１−８６８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料ガスセンサは高価でありかつ多くの電力を消費する。したがって、燃料ガスセンサの個数を可能な限り削減することが好ましい。しかしながら、燃料ガスセンサを燃料電池車両に設置する場合、燃料ガスセンサを多数設置することとなるため、燃料電池車両が高価になるという問題がある。また、燃料電池車両は移動体であることから、燃料電池車両の外部から電源を確保することが困難となるため、燃料電池車両を作動するための電源を燃料電池車両内で確保しなければならない。ところが、燃料電池車両に対する電力の供給には限界があるため、燃料電池車両の電力を有効に利用するために、燃料電池車両に多数備えられた燃料ガスセンサの消費電力を可能な限り削減しなければならないという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、燃料ガスセンサの個数を削減することで消費電力を削減できる燃料電池車両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】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち請求項１に係る発明は、燃料供給源（例えば実施形態における燃料タンクユニット２０）と、前記燃料供給源から供給される燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池（例えば実施形態における燃料電池３１）と、前記燃料ガスが流通する燃料流通路（例えば実施形態における燃料流通路２２）とを備えた燃料電池車両（例えば実施形態における燃料電池車両１０）において、前記燃料ガスの濃度を検出する燃料ガスセンサ（例えば実施形態における水素ガスセンサ４１）と、燃料電池車両本体（例えば実施形態における燃料電池車両本体１１）に設置され前記燃料ガスセンサが内在する燃料ガスセンサ室（例えば実施形態におけるセンサユニット４０）と、前記燃料供給源、前記燃料電池、前記燃料流通路および車室（例えば実施形態における車室１２）内の少なくとも２箇所の雰囲気を前記燃料ガスセンサ室に導入する導入手段（例えば実施形態における制御装置５０）とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、燃料供給源、燃料電池、燃料流通路および車室内の少なくとも２箇所の雰囲気を燃料ガスセンサが内在する燃料ガスセンサ室に導入することにより、１つの燃料ガスセンサが少なくとも２箇所の雰囲気に含まれる燃料ガスの濃度を検出するため、燃料ガスセンサを検出箇所ごとに設置する必要がなく、すなわち燃料ガスセンサの個数を削減することができる。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、前記燃料電池車両において、前記少なくとも２箇所のいずれか１箇所の雰囲気を前記導入手段によって所定のタイミングで切り替えて導入することを特徴とする。
本発明によれば、少なくとも２箇所のいずれか１箇所の雰囲気を所定のタイミングで切り替えて導入することで、切り替え後に燃料ガスの濃度が許容値以上であることを検知した場合には、切り替えた箇所の燃料ガス濃度が許容値以上になっていることを把握することができる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明の燃料電池車両によれば、燃料ガスセンサを検出箇所ごとに設置する必要がなく、すなわち燃料ガスセンサの個数を削減することができるので、燃料電池車両の消費電力を削減することができる。
請求項２に係る発明の燃料電池車両によれば、燃料ガスの濃度が許容値以上になっている箇所を容易に把握することができるので、燃料電池車両のメンテナンスを容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明を適用した燃料電池車両の概略構成を示す図である。
燃料電池車両１０は、燃料電池車両本体１１と、燃料供給源としてのタンクユニット２０と、燃料電池ユニット３０と、燃料ガスセンサ室としてのセンサユニット４０とを備えている。
燃料電池車両本体１１には搭乗者の車室１２が設けられ、その車室１２内には搭乗者の座席１３が例えば３列配置されている。
燃料タンクユニット２０は、燃料電池車両本体１１の車室１２の下部に設置されている。この燃料タンクユニット２０には、燃料ガスとしての水素ガスを貯蔵する燃料タンク２１が複数、例えば４個収納されている。また、この燃料タンクユニット２０には、燃料電池ユニット３０に接続され燃料タンク２１から燃料電池ユニット３０に水素ガスを流通するための燃料流通路２２が接続されている。
【００１０】
燃料電池ユニット３０は、燃料タンクユニット２０に隣接して燃料電池車両本体１１の車室１２の下部に設置されている。燃料電池ユニット３０には、燃料タンク２１から供給される燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池３１が収納されている。この燃料電池３１は、例えば固体高分子電解質膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）であり、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟み込んで形成されたセルを複数積層して構成されたスタックからなり、アノード電極に水素ガスを供給し、カソード電極に酸化剤ガスを供給することによって発電する。この発電電力を燃料電池車両１０の駆動モータや、燃料電池３１を稼働させるのに必要な補機類（例えば燃料電池３１へ空気を供給するエアコンプレッサや冷却水を循環させるウォータポンプなど）に供給する。この燃料電池３１においては、酸化剤ガスとして空気中の酸素が用いられ、雰囲気から空気を取り込んで燃料電池３１に圧送している。
【００１１】
センサユニット４０は、車室１２内の座席１３の下部に設置されている。センサユニット４０には、図２に示すように、水素ガスの濃度を検出する燃料ガスセンサとしての水素ガスセンサ４１が収納されており、この水素ガスセンサ４１は燃料電池車両本体１１内に設置された制御装置５０に接続されている。また、センサユニット４０には、車室１２、燃料タンクユニット２０、燃料流通路２２および燃料電池ユニット３０それぞれの雰囲気をセンサユニット４０に導入できる気体導入路４２，４３，４４，４５が連結されている。
【００１２】
これら気体導入路４２，４３，４４，４５にはそれぞれ開閉弁４６，４７，４８，４９が設けられており、それら開閉弁４６，４７，４８，４９は制御装置５０に接続されている。この制御装置５０は、開閉弁４６，４７，４８，４９それぞれに信号を送って開閉弁４６，４７，４８，４９の開閉状態を切り替えて、所定時間、例えば１０秒ごとのタイミングで気体導入路４２，４３，４４，４５のいずれか１箇所を選択する。これによって、車室１２、燃料タンクユニット２０、燃料流通路２２および燃料電池ユニット３０のいずれか１箇所の雰囲気が燃料タンクユニット２０に所定時間導入される。なお、これら気体導入路４２，４３，４４，４５と、開閉弁４６，４７，４８，４９と、制御装置５０とで、燃料タンクユニット２０に車室１２、燃料タンクユニット２０、燃料流通路２２および燃料電池ユニット３０のいずれか１箇所の雰囲気を導入する導入手段を構成する。
【００１３】
上記のような燃料電池車両１０において、車室１２、燃料タンクユニット２０、燃料流通路２２および燃料電池ユニット３０のいずれか１箇所の雰囲気を上記導入手段によって所定のタイミングで切り替えて導入し、その導入した雰囲気中の水素の濃度を検出する。すなわち以下の手順で雰囲気中の水素の濃度を検出する。
まず、車室１２内の雰囲気を導入するために、開閉弁４６を開状態にするとともに開閉弁４７，４８，４９を閉状態にして気体導入路４２のみ雰囲気が通過できる状態とする。そして、ある一定の時間その状態を保持して車室１２の雰囲気をセンサユニット４０に導入し、その雰囲気に含まれる水素の濃度を水素ガスセンサ４１によって検出する。ここで、検出した水素の濃度がある一定の濃度を超えた場合、水素の濃度が一定の濃度を超えたのは車室１２であると判断する。
【００１４】
次に、ある一定の時間が経過した後、車室１２内の雰囲気の導入を停止し、燃料タンクユニット２０の雰囲気を導入するために、開閉弁４７を開状態にするとともに開閉弁４６，４８，４９を閉状態にして気体導入路４３のみ雰囲気が通過できる状態とする。そして、ある一定の時間その状態を保持して燃料タンクユニット２０の雰囲気をセンサユニット４０に導入し、その雰囲気に含まれる水素の濃度を水素ガスセンサ４１によって検出する。ここで、検出した水素の濃度がある一定の濃度を超えた場合、水素の濃度が一定の濃度を超えたのは燃料タンクユニット２０であると判断する。
【００１５】
さらに、ある一定の時間が経過した後、燃料流通路２２、燃料電池ユニット３０についてもそれぞれ同様にして、燃料流通路２２、燃料電池ユニット３０の順にそれぞれの雰囲気に含まれる水素の濃度を水素ガスセンサ４１によって検出する。すなわち、燃料流通路２２、燃料電池ユニット３０それぞれにおいて、開閉弁４８または開閉弁４９を開状態にして気体導入路４４または気体導入路４５のみ雰囲気が通過できる状態とする。そして、ある一定の時間その状態を保持して燃料流通路２２または燃料電池ユニット３０の雰囲気をセンサユニット４０に導入し、その雰囲気に含まれる水素の濃度を水素ガスセンサ４１によって検出する。ここで、燃料流通路２２または燃料電池ユニット３０において検出した水素の濃度がある一定の濃度を超えた場合、水素の濃度が一定の濃度を超えたのは燃料流通路２２または燃料電池ユニット３０であると判断する。
【００１６】
この場合、車室１２、燃料タンクユニット２０、燃料流通路２２および燃料電池ユニット３０の複数の検出箇所からいずれか１箇所の雰囲気を、気体導入路４２，４３，４４，４５と、開閉弁４６，４７，４８，４９と、制御装置５０とで構成する導入手段を用いてセンサユニット４０に導入することにより、１つの水素ガスセンサ４１が２箇所以上の雰囲気に含まれる水素ガスの濃度を検出するため、水素ガスセンサ４１を検出箇所ごとに設置する必要がなくなる。このようにして水素ガスセンサ４１の個数を削減することができるので、燃料電池車両１０の消費電力を削減することができる。
【００１７】
また、上記のようにして車室１２、燃料タンクユニット２０、燃料流通路２２および燃料電池ユニット３０のいずれか１箇所の雰囲気を所定のタイミングで切り替えて上記導入手段を用いてセンサユニット４０に導入することで、切り替え後に水素ガスの濃度が許容値以上であることを検知した場合には、切り替えた箇所の水素ガス濃度が許容値以上になっていることを把握することができる。これによって、水素ガスの濃度が許容値以上になっている箇所を修復するような燃料電池車両１０のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００１８】
なお、上記実施の形態において、車室１２、燃料タンクユニット２０、燃料流通路２２および燃料電池ユニット３０に接続される気体導入路４２〜４５は、水素ガスの濃度を検出するために少なくとも２箇所に連結されていればよい。２箇所以上に連結されることによって、各検出箇所に水素ガスセンサを設置する必要がないため、燃料電池車両１０に設置される水素ガスセンサ４０の個数を削減する効果が得られる。
【００１９】
また、これら気体導入路４２〜４５は、車室１２、燃料タンクユニット２０、燃料流通路２２および燃料電池ユニット３０それぞれの雰囲気をセンサユニット４０に導入しやすいように、配置されていればよく、必要に応じて複数に分岐されてもよい。例えば、気体導入路４３は、燃料タンクユニット２０に配置された４本の燃料タンク２１それぞれの雰囲気を導入できるように、その先端を４本の燃料タンク２１それぞれに分岐して配置されてもよい。
【００２０】
また、上記実施の形態において、センサユニット４０は、上記各検出箇所にできるだけ近い位置に配置され、気体導入路４２〜４５が短くなるように配置されることが好ましい。このように配置されることで、ある検出箇所の水素ガス濃度が許容値以上となった場合には、そのような状態になっていることをより短時間で検知することができる。
また、気体導入路４２〜４５を短くすることで、気体導入路４２〜４５のコスト削減および配置の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明における実施の形態に係る燃料電池車両の概略構成図である。
【図２】本発明における実施の形態に係る燃料電池車両の部分概略構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  燃料電池車両
１１  燃料電池車両本体
１２  車室
２０  燃料タンクユニット（燃料供給源）
２１  燃料タンク
２２  燃料流通路
３０  燃料電池ユニット
３１  燃料電池
４０  センサユニット（燃料ガスセンサ室）
４１  水素ガスセンサ（燃料ガスセンサ）
４２〜４５  気体導入路（導入手段）
４６〜４９  開閉弁（導入手段）
５０  制御装置（導入手段）
【図１】
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【図２】
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