(57)【要約】【課題】低温時においても付臭剤と水素ガスとを混合でき、水素ガス漏れを検知できる水素供給装置を提供すること。【解決手段】水素ガスを貯蔵するガス貯蔵手段と、前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスに付臭剤を添加する付臭剤添加手段と、前記ガス貯蔵手段に貯蔵される水素ガスと前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスと前記付臭剤とのうち少なくともいずれか一つの温度を調整する温度調整手段と、を備える。【選択図】図４
2007103347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスを貯蔵するガス貯蔵手段と、
前記水素ガスに付臭剤を添加する付臭剤添加手段と、
前記水素ガスと前記付臭剤と前記付臭剤が添加された水素ガスとのうち少なくともいずれか一つの温度を調整する温度調整手段と、を備えることを特徴とする水素供給装置。
【請求項２】
前記ガス貯蔵手段に貯蔵される水素ガスの温度を検出する貯蔵ガス温度検出手段を更に備え、
前記温度調整手段は、前記貯蔵ガス温度検出手段によって検出される水素ガスの温度が所定温度以下の際に、前記ガス貯蔵手段に貯蔵される水素ガスの温度低下を抑制するガス温度低下抑制手段を有することを特徴とする請求項１に記載の水素供給装置。
【請求項３】
前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの温度を検出する水素ガス温度検出手段を更に備え、
前記温度調整手段は、前記水素ガス温度検出手段によって検出された水素ガスの温度が所定温度以下の際に、前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの温度を高める加熱手段を有することを特徴とする請求項１に記載の水素供給装置。
【請求項４】
前記付臭剤添加手段により添加される付臭剤の温度を検出する付臭剤温度検出手段を更に備え、
前記温度調整手段は、前記付臭剤温度検出手段によって検出された付臭剤の温度が所定温度以下の際に、前記付臭剤添加手段により添加される付臭剤の温度を高める加熱手段を有することを特徴とする請求項１に記載の水素供給装置。
【請求項５】
前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの温度を検出する水素ガス温度検出手段と、
前記付臭剤添加手段により添加される付臭剤の温度を検出する付臭剤温度検出手段とを更に備え、
前記温度調整手段は、前記水素ガス温度検出手段によって検出された水素ガスの温度及び前記付臭剤温度検出手段によって検出された付臭剤の温度の少なくとも一方が所定の条件に該当したときに、前記付臭剤の温度を高める加熱手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の水素供給装置。
【請求項６】
前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの温度を検出する水素ガス温度検出手段を更に備え、
前記温度調整手段は、前記水素ガス温度検出手段によって検出された水素ガスの温度が所定温度以下の際に、前記ガス貯蔵手段から供給されるガスであって、前記付臭剤添加手段によって付臭剤が添加された後の水素ガスの温度を高める加熱手段を有することを特徴とする請求項１に記載の水素供給装置。
【請求項７】
前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの供給量を調整する水素ガス供給量調整手段を更に備え、
前記温度調整手段は、前記水素ガス供給量調整手段により前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの供給量を低減して、該水素ガスの温度低下を抑制することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の水素供給装置。
【請求項８】
前記所定温度は、前記付臭剤の融点以上であることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載の水素供給装置。
【請求項９】
前記所定温度は、前記付臭剤の沸点以上であることを特徴とする請求項２から請求項６
のいずれかに記載の水素供給装置。
【請求項１０】
付臭剤を混合した水素ガスを貯蔵するガス貯蔵手段と、
前記ガス貯蔵手段から水素ガスを供給するガス供給手段と、
前記ガス貯蔵手段に貯蔵された水素ガスの温度を検出するガス温度検出手段と、
前記ガス温度検出手段によって検出された水素ガスの温度が所定温度以下の際に、前記ガス貯蔵手段に貯蔵された水素ガスの温度低下を抑制するガス温度低下抑制手段と、を備えることを特徴とする水素供給装置。
【請求項１１】
前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの温度を検出する水素ガス温度検出手段を更に備え、
前記温度調整手段は、前記水素ガス温度検出手段によって検出された水素ガスの温度が所定温度以下の際に、前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの温度を高める加熱手段を有することを特徴とする、請求項１０に記載の水素供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素供給装置に関するものであり、特に電気化学反応にて電気エネルギを発生させる燃料電池システムに好適に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
水素ガスと酸化ガスの電気化学反応によって電気エネルギを得る燃料電池システムが知られている。この燃料電池のシステムの燃料となる水素ガスは、可燃性かつ無臭である。一方、水素ガスを取り扱う上では、確実に水素ガスの存在を認識できることが望ましい。
【０００３】
そこで、水素ガスと臭気によってその存在が認識可能になる付臭剤とを混合する水素供給装置がなされている（例えば、特許文献１参照）。この水素供給装置によれば、水素ガスと付臭剤とが混合されるため、水素ガスの取り扱い容易になる。また、例えば、水素ガスの漏洩が起きたときには、付臭剤の臭気によって速やかに水素ガスの漏洩を検出することができる。
【特許文献１】特開２００２−２９７０１号公報
【特許文献２】特開２００２−２１６８１２号公報
【特許文献３】特開２００４−１１１１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水素ガスの漏洩を検出するためには、付臭剤と水素ガスとが混合されてなければならない。しかし、水素ガスが極低温になると付臭剤が固体化することがあり、極低温下においては水素ガスと付臭剤が混合されないことがあった。特に高圧水素タンク等の高圧状態で水素ガスを貯蔵するシステムにおいては、水素供給時の断熱膨張により水素ガスが極低温となり、付臭剤と混合されない状態で水素ガスが供給されることがあった。
【０００５】
本発明は、前記種々の問題に鑑みて為されたものであり、低温時においても付臭剤と水素ガスとを混合でき、水素ガス漏れを検知できる水素供給装置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した。すなわち、本発明に係る水素供給装置は、水素ガスを貯蔵するガス貯蔵手段と、前記水素ガスに付臭剤を添加する付臭剤添加手段と、前記水素ガスと前記付臭剤と前記付臭剤が添加された水素ガスとのうち少なくともいずれか一つの温度を調整する温度調整手段と、を備える。
【０００７】
水素供給装置において、ガス貯蔵手段に貯蔵された水素ガスを外部へ供給すると、水素ガスの圧力が低下し、水素ガスが断熱膨張する。そのため、水素ガスの温度が低下する。水素ガスの温度が所定温度以下に低下すると、水素ガスと混合される付臭剤が固体又は液体となり、水素ガスと混合しにくくなることがある。
【０００８】
本発明に係る水素供給装置は、水素ガス又は付臭剤のうち少なくともいずれか一方の温度を温度調整手段により高めることで、水素ガスの温度低下を抑制し、付臭剤を水素ガスと混合できる状態（温度）に維持することができる。温度を高める水素ガスは、ガス貯蔵手段に貯蔵される水素ガス、ガス貯蔵手段から外部に供給される水素ガスのいずれであってもよい。また、外部へ供給される水素ガスには、付臭剤が添加された後の水素ガスが含まれる。なお、本発明に係る水素ガス供給装置は、付臭剤添加手段を備えることで、水素
ガスに付臭剤を添加することができる。付臭剤を添加する水素ガスは、ガス貯蔵手段に貯蔵される水素ガス、ガス貯蔵手段から排出される水素ガスのいずれであってもよい。そして、付臭剤添加手段により付臭剤が添加された水素ガスは、水素ガスの供給先、すなわち、燃料電池や水素エンジン等の水素ガス利用装置に供給される。
【０００９】
また、本発明に係る水素供給装置は、前記ガス貯蔵手段に貯蔵される水素ガスの温度を検出する貯蔵ガス温度検出手段を更に備え、前記温度調整手段は、前記貯蔵ガス温度検出手段によって検出される水素ガスの温度が所定温度以下の際に、前記ガス貯蔵手段に貯蔵される水素ガスの温度低下を抑制するガス温度低下抑制手段を有することを特徴とすることができる。
【００１０】
水素ガスが所定温度以下の際に、ガス温度低下抑制手段によって水素ガスの温度低下を抑制することで、付臭剤を水素ガスと混合できる状態（温度）に維持することができる。なお、水素ガスは付臭剤が混合されたものでもよい。付臭剤が混合された水素ガスを用いることで、付臭剤と混合された水素ガスを供給でき、水素ガス漏れの検知精度を向上させることが可能となる。前記所定温度とは、その温度より低い温度においては付臭剤が水素ガスと混合できない固体等の状態となる温度であり、付臭剤の性質により適宜設定するものである。
【００１１】
また、本発明に係る水素供給装置は、前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの温度を検出する水素ガス温度検出手段を更に備え、前記温度調整手段は、前記水素ガス温度検出手段によって検出された水素ガスの温度が所定温度以下の際に、前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの温度を高める加熱手段を有することを特徴とすることができる。
【００１２】
上述した貯蔵ガス温度検出手段がガス貯蔵手段に貯蔵される水素ガスの温度を検出するのに対し、水素ガス温度検出手段は、ガス貯蔵手段の外部に供給される水素ガスの温度をガス貯蔵手段の外部で検出する。すなわち、水素ガス温度検出手段は、断熱膨張によって低下したガス貯蔵手段の外部に供給される水素ガスの温度を検出することができる。検出された水素ガスの温度に基づいて、温度調整手段がガス貯蔵手段から供給される水素ガスの温度を高めることで、温度が低下した水素によって冷却されることで付臭剤が液化若しくは固化するのを抑制することができる。なお、前記加熱手段は、水素ガスの温度を加熱できるものであればよく、ヒータが例示できる。
【００１３】
また、本発明に係る水素供給装置は、前記付臭剤添加手段により添加される付臭剤の温度を検出する付臭剤温度検出手段を更に備え、前記温度調整手段は、前記付臭剤温度検出手段によって検出された付臭剤の温度が所定温度以下の際に、前記付臭剤添加手段により添加される付臭剤の温度を高める加熱手段を有することを特徴とすることができる。
【００１４】
付臭剤の温度を高めるには、検出した付臭剤の温度から付臭剤の蒸気圧を算出し、必要な蒸気圧になるように付臭剤に熱を加えることが好ましい。必要な蒸気圧とは、水素ガスに添加された付臭剤が液化又は固化しない程度の圧である。付臭剤への熱の供給は、例えば付臭剤を貯蔵する付臭剤貯蔵手段を設け、これをヒータ等の加熱手段で加温すればよい。このように、付臭剤の蒸気圧を調整することで、付臭剤が液化若しくは固化するのを抑制することができる。なお、前記加熱手段は、付臭剤の温度を加熱できるものであればよく、ヒータが例示できる。
【００１５】
また、本発明に係る水素供給装置は、前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの温度を検出する水素ガス温度検出手段と、前記付臭剤添加手段により添加される付臭剤の温度を検出する付臭剤温度検出手段とを更に備え、前記温度調整手段は、前記水素ガス温度検出手段によって検出された水素ガスの温度及び前記付臭剤温度検出手段によって検出され
た付臭剤の温度の少なくとも一方が所定の条件に該当したときに、前記付臭剤の温度を高める加熱手段を有することを特徴とすることができる。
【００１６】
本発明は、付臭剤の温度を付臭剤検出手段により検出した付臭剤の温度のみならず、水素ガス検出手段により検出した付臭剤の温度に基づいて調整するものである。所定の条件とは、水素ガス温度検出手段により検出される水素ガスの温度が所定温度以下になること若しくは付臭剤温度検出手段により検出される付臭剤の温度が所定温度以下になることを意味する。なお、例えば採用する温度に優先順位を設け、優先順位の高い温度に基づいて付臭剤の温度を高めることとしてもよい。前記加熱手段は、水素ガスや付臭剤の温度を加熱できるものであればよく、ヒータが例示できる。
【００１７】
また、本発明に係る水素供給装置は、前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの温度を検出する水素ガス温度検出手段を更に備え、前記温度調整手段は、前記水素ガス温度検出手段によって検出された水素ガスの温度が所定温度以下の際に、前記ガス貯蔵手段から供給されるガスであって、前記付臭剤添加手段によって付臭剤が添加された後の水素ガスの温度を高める加熱手段を有することを特徴としてもよい。
【００１８】
本発明は、付臭剤添加手段によって付臭剤が添加された後の水素ガスの温度を調整することで、水素ガスに含まれる付臭剤が液化又は固化するのを抑制するものである。上述したように、ガス貯蔵手段に貯蔵された水素ガスを外部へ供給すると、断熱膨張により温度が低下することがある。但し、水素ガスの温度が低下する原因はこれに限られず、例えば水素ガス供給装置が氷点下環境下におかれることで水素ガスの温度が低下することも考えられる。この様な原因による水素ガスの温度低下は、例え水素ガス若しくは付臭剤を加熱した場合であっても、その後水素ガス等の熱が徐々に奪われることで起こりうる。本発明によれば付臭剤が添加された後の水素ガスの温度を高めることができるので、水素ガス供給装置が氷点下のような環境下におかれる場合であっても、付臭剤が液化等することを防止することができる。
【００１９】
また、本発明に係る水素供給装置は、前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの供給量を調整する水素ガス供給量調整手段を更に備え、前記温度調整手段は、前記水素ガス供給量調整手段により前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの供給量を低減して、該水素ガスの温度低下を抑制することを特徴としてもよい。
【００２０】
ガス貯蔵手段から外部へ水素ガスを供給すると、ガス貯蔵手段内の水素ガスが減少して、断熱膨張により水素ガスの温度は低下する。特に、高圧水素タンク等高圧状態で水素ガスを貯蔵していると、急激に圧力がするためその温度低下は顕著となる。しかし、水素ガスの供給量を低減すると、低下する温度は少なくなる。
【００２１】
従って、水素ガスの温度が所定温度以下の際には、水素ガス供給量調整手段によって水素ガスの供給量を低減することが望ましく、水素ガスの供給量を低減することによって温度低下を抑制し、付臭剤と水素ガスとを混合しやすくすることが可能となる。
【００２２】
また、本発明に係る水素供給装置は、前記所定温度が前記付臭剤の融点以上であることを特徴としてもよい。すなわち、温度調整手段は、貯蔵ガス温度検出手段又は水素ガス温度検出手段によって検出された水素ガスの温度が前記付臭剤の融点以上である所定温度以下の際に、前記ガス貯蔵手段に貯蔵された水素と前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスと前記付臭剤とのうち少なくともいずれか一つの温度を高める。
【００２３】
前記付臭剤の融点とは、付臭剤が固体から液体に変化するときの温度である。温度が付臭剤の融点より低くなると付臭剤は固体となり、水素ガスと混合しにくくなる。このよう
な温度下においては、水素ガスと付臭剤が混合せず、水素ガス漏れの検知精度が低下するおそれがある。
【００２４】
従って、前記所定温度を付臭剤の融点以上として、水素ガスの温度が当該所定温度以下の際に水素ガスの温度低下を抑制することにより、付臭剤の固体化を抑制し、付臭剤を液体又は気体として存在させることができる。一般的に、付臭剤は固体では水素ガスと混合しにくいため、液体又は気体とすることにより、付臭剤と水素ガスとを混合しやすくなる。
【００２５】
尚、前記所定温度を付臭剤の融点以上とするのは、液体の状態で水素ガスと混合できる、又はしやすい付臭剤において好適であり、その温度は付臭剤の性質により適宜変更されるものである。
【００２６】
また、本発明に係る水素供給装置は、前記所定温度が前記付臭剤の沸点以上であることを特徴としてもよい。すなわち、ガス温度低下抑制手段は、前記ガス温度検出手段によって検出された水素ガスの温度が前記付臭剤の沸点以上である所定温度以下の際に、前記ガス貯蔵手段に貯蔵された水素と前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスと前記付臭剤とのうち少なくともいずれか一つの温度を高める。
【００２７】
前記付臭剤の沸点とは、付臭剤が液体から気体に変化するときの温度である。温度が付臭剤の沸点より低くなると付臭剤は液体となり、付臭剤の性質によっては水素ガスと混合しにくくなることがある。液体の状態では水素ガスと混合しない、又は混合しにくい付臭剤においては、水素ガス漏れの検知精度が低下するおそれがある。
【００２８】
従って、水素ガスの温度が付臭剤の沸点以上である所定温度の際に、水素ガスの温度低下を抑制することにより、付臭剤を気体の状態として、付臭剤と水素ガスとを混合しやすくすることができる。
【００２９】
尚、前記所定温度を付臭剤の沸点以上とするのは、気体の状態で水素ガスと混合できる、又は混合しやすい付臭剤において好適であり、その温度は付臭剤の性質により適宜変更されるものである。
【００３０】
また、本発明に係る水素供給装置は、付臭剤を混合した水素ガスを貯蔵するガス貯蔵手段と、前記ガス貯蔵手段から水素ガスを供給するガス供給手段と、前記ガス貯蔵手段に貯蔵された水素ガスの温度を検出するガス温度検出手段と、前記ガス温度検出手段によって検出された水素ガスの温度が所定温度以下の際に、前記ガス貯蔵手段に貯蔵された水素ガスの温度低下を抑制するガス温度低下抑制手段と、を備えることを特徴としてもよい。
【００３１】
付臭剤を混合した水素ガスが所定温度以下の際に、ガス温度低下抑制手段によって水素ガスの温度低下を抑制することで、付臭剤を水素ガスと混合できる状態（温度）に維持することができる。従って、付臭剤と混合された水素ガスを供給できるため、水素ガス漏れの検知精度を向上させることが可能となる。前記所定温度とは、その温度より低い温度においては付臭剤が水素ガスと混合できない固体等の状態となる温度であり、付臭剤の性質により適宜設定するものである。
【００３２】
また、本発明に係る水素ガス供給装置は、前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの温度を検出する水素ガス温度検出手段を更に備え、前記温度調整手段は、前記水素ガス温度検出手段によって検出された水素ガスの温度が所定温度以下の際に、前記ガス貯蔵手段から供給される水素ガスの温度を高める加熱手段を有することを特徴としてもよい。これにより、ガス貯蔵手段から外部に供給される付臭剤が混合された水素ガスの温度を高める
ことが可能となる。
【００３３】
また、本発明に係る水素供給装置は、前記ガス温度低下抑制手段が、水素ガスの供給量を低減して水素ガスの温度低下を抑制することを特徴としてもよい。
【００３４】
本発明に係る水素供給装置は、水素ガスの温度が付臭剤と混合しにくくなる所定温度以下の際に、水素ガスの温度低下を抑制できるものであればよく、上記の構成に加えて、例えば、所定温度以下の際に水素ガスの供給を停止するリミッタを設けて、水素貯蔵装置内の水素ガスの減少を防ぎ、水素ガスの温度低下を抑制する構成としてもよいし、ガス貯蔵手段を複数設け、水素ガスの温度が所定温度より低いガス貯蔵手段を使用せず、水素ガスの温度が所定温度より高いガス貯蔵手段の水素ガスを使用することにより、供給する水素ガスの温度を所定温度より高く保つように構成することもできる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係る水素供給装置によれば、低温時においても水素ガスの温度低下を抑制し、付臭剤と水素ガスとを混合し、水素ガス漏れを検知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】
【００３６】
発明に係る水素供給装置の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３７】
図１は、実施例１に係る水素供給装置を備えた燃料電池システム１０のシステム構成図である。この燃料電池システムは、燃料電池１と、燃料ガスとしての水素ガスを貯蔵しており、燃料電池１に水素ガスを供給する水素供給装置としての高圧水素タンク２と、燃料電池１に空気を供給する空気供給装置３と、各種装置の制御を行う電子制御装置（ＥＣＵ）４と、を備えている。
【００３８】
前記高圧水素タンク２は、付臭剤と混合された水素ガスが貯蔵されたガス貯蔵手段としてのタンク２１と、前記水素ガスを燃料電池１に供給する主止弁２２と、タンク２１内の水素ガスの温度を高める加熱手段としてのヒータ２３と、タンク２１内の水素ガスの温度を検出するガス温度検出手段としての温度計２４と、を備えている。
【００３９】
前記燃料電池１は、水素ガスと酸化ガスとを電解質を介して電気化学的に反応させて電気エネルギを得るものである。実施例１に係る燃料電池１は、燃料電池を電源として走行する電気自動車において多用されている固体高分子電解質型燃料電池である。
【００４０】
前記高圧水素タンク２に貯蔵された水素ガスには、付臭剤としてのメチルアクリレートが含まれている。付臭剤は、無臭の水素ガスに混ぜることで、水素ガスに臭いを付し、水素ガス漏れを検出するためのものである。メチルアクリレートは、沸点が約８０℃であり、融点が約−７５℃である。
【００４１】
前記主止弁２２は、タンク２１から燃料電池１への水素ガスの供給口であり、その供給流量はＥＣＵ４によって制御されている。また、主止弁２２は電磁弁であり、電流を通電することにより加熱され、燃料電池１に供給する水素ガスを間接的に加熱することができる。すなわち、主止弁２２は、前記ヒータ２３と同様に加熱手段としての機能を備えている。
【００４２】
ヒータ２３は、タンク２１下部に設置されており、前記ＥＣＵ４の制御によってタンク２１内の水素ガスを直接加熱することができる。ヒータ２３の配置位置は、タンク２１内の水素ガスを加熱できればよくタンク２１下部に限られないが、付臭剤が固体又は液体と
なる際はタンク２１下部に溜まるため、タンク２１下部にヒータ２３を配置することにより、効率よく加熱することが可能となる。
【００４３】
前記温度計２４は、タンク２１内の水素ガスの温度を検出するものであり、検出された水素ガスの温度はＥＣＵ４に入力されるように構成されている。ＥＣＵ４は、温度計２４によって検出された水素ガスの温度に基づいて、前記主止弁２２又はヒータ２３を制御し、タンク２１内の水素ガスを適切な温度に保つ。
【００４４】
以下、上記のように構成された燃料電池システム１０における水素ガスの温度制御について詳細に説明する。以下に説明する各種制御は、前記ＥＣＵ４によって実行され、一定間隔で繰り返されるルーチンである。
【００４５】
実施例１は、水素ガスの供給開始前の温度制御であり、高圧水素タンク２内の水素ガスの温度が所定温度以下の際に、ヒータ２３又は主止弁２２によって水素ガスの温度を高め、付臭剤を水素ガスと混合しやすい状態として、付臭剤と混合された水素ガスを燃料電池に供給する実施例である。図２は、実施例１に係る水素ガスの温度制御を示すフローチャートである。
【００４６】
まず、高圧水素タンク２から燃料電池１に水素ガスの供給を開始する際、温度計２４によってタンク２１内の水素ガスの温度を検出する（ステップ１０１）。この検出された温度は、ＥＣＵ４に入力され、ＥＣＵ４は、検出された温度が所定温度Ｔ１以下であるか否かを判定する（ステップ１０２）。
【００４７】
実施例１では、付臭剤としてメチルアクリレートを用いて、所定温度Ｔ１をメチルアクリレートの融点である−７５℃より５℃高い−７０℃と設定した。すなわち、所定温度Ｔ１より高い温度では、メチルアクリレートは液体として存在しており、水素ガスと混合しやすい状態である。
【００４８】
ＥＣＵ４は、検出された水素ガスの温度が、所定温度Ｔ１以下の場合には、付臭剤の固体化を防ぐため加熱処理を行う（ステップ１０３）。加熱処理は、前記ヒータ２４に通電して水素ガスを直接加熱してもよいし、主止弁２２に電流を流して供給する水素ガスを間接的に加熱してもよい。いずれかの方法で一定時間加熱処理を行った後、温度計２４によって再度タンク２１内の水素ガスの温度を検出する（ステップ１０１）。
【００４９】
検出された水素ガスの温度がＴ１以下であるか否かを再度判定し（ステップ１０２）、タンク２１内の水素ガスの温度が所定温度Ｔ１より高いと判定されるまで加熱処理を繰り返す。ステップ１０２の判定の結果、温度計２４によって検出した水素ガスの温度が所定温度Ｔ１より高いと判定された場合には、付臭剤であるメチルアクリレートは液体であり、水素ガスと混合していると判断して、水素ガスの供給を開始する（ステップ１０４）。
【００５０】
尚、水素ガスを供給し続けると、水素ガスの断熱膨張により温度が低下するため、水素ガスの供給を開始した後も一定時間毎に本制御を繰り返す。以上のように、実施例１によれば、付臭剤が水素ガスと混合しやすい温度において水素ガスを供給できるため、水素ガスと付臭剤とを混合させやすくし、水素ガス漏れの検知精度を向上させることが可能となる。
【００５１】
また、実施例１では、水素ガスの供給開始前に水素ガスの温度制御を行ったが、水素ガスの供給開始前に限られず、水素ガスの供給時に行ってもよい。尚、水素ガスの供給時に温度制御を行う際は、水素ガスの温度が所定温度Ｔ１以下の場合には、水素ガスの供給を停止する水素供給停止手段を更に設けてもよい。水素供給停止手段を設けることにより、
所定温度以下の水素ガスの供給が停止されるため、低温下で付臭剤と混合されていない水素ガスを燃料電池１に供給されるのを防ぐことができる。
【実施例２】
【００５２】
実施例２は、高圧水素タンク２内の水素ガスの温度が所定温度以下の際に、燃料電池１に供給する水素ガスの流量を低減することにより、タンク２１内における水素ガスの減少を防ぐ。タンク２１内の水素ガスの減少を防ぐことにより、断熱膨張による水素ガスの温度低下を抑制する。実施例２に係る水素ガス温度制御は、水素ガス供給時における温度制御である。尚、燃料電池システムの構成は、実施例１とほぼ同様であるため、同様の構成については同符号を用いて説明を省略する。
【００５３】
実施例２に係る燃料電池システム１０は、ガス温度制御手段であるＥＣＵ４に高圧水素タンク２から燃料電池１に供給する水素ガスの供給流量を調整する機能が備えられている。ＥＣＵ４は、ガス温度検出手段とての温度計２４の温度が所定温度以下の場合には、水素ガスの供給流量を低減し、タンク２１内の水素ガスの断熱膨張を抑制し、タンク２１内の水素ガスの温度低下を抑制する。このように水素ガスの温度低下を抑制することにより、水素ガスに含まれる付臭剤を水素ガスと混合しやすい一定温度より高く保ち、付臭剤を混合した水素ガスを燃料電池１に提供することができる。
【００５４】
図３は、実施例２に係る水素ガスの温度制御を示すフローチャートである。まず、高圧水素タンク２から燃料電池１に水素ガスの供給を供給流量Ｑ１で行う（ステップ２０１）。水素ガスの供給から一定時間経過後、温度計２４によってタンク２１内の水素ガスの温度を検出する（ステップ２０２）。この検出された温度は、ＥＣＵ４に入力され、ＥＣＵ４は、検出された水素ガスの温度が所定温度Ｔ２以下であるか否かをする判定する（ステップ２０３）。
【００５５】
実施例２においても実施例１と同様に、付臭剤としてメチルアクリレートを用いた。しかし、所定温度Ｔ２はメチルアクリレートの融点である−７５℃より１０℃高い−６５℃とした。実施例１より、所定温度Ｔ２を高く設定したのは、実施例１では加熱手段によって水素ガスを加熱するため、所定温度Ｔ１以下への温度低下は考えにくいが、実施例２では加熱処理を行わず温度低下を抑制するため、所定温度Ｔ２以下への若干の温度低下が考えられる。従って、実施例２の所定温度Ｔ２は、実施例１の所定温度Ｔ１より５℃高く設定した。
【００５６】
ＥＣＵ４は、検出された水素ガスの温度が、所定温度Ｔ２以下の場合には、水素ガスの温度低下を抑制するため、水素ガスの供給流量Ｑ１からＱ２（Ｑ２＜Ｑ１）にする（ステップ２０４）。水素ガスの供給流量を低減することにより、タンク２１内の水素ガスの断熱膨張が抑制され、水素ガスの温度低下が抑制される。
【００５７】
一定時間水素ガスを供給流量Ｑ２で燃料電池１に供給した後、再度水素ガスの温度を検出する（ステップ２０２）。ＥＣＵ４は、検出した水素ガスの温度が所定温度Ｔ２以下であるか否かを判定し（ステップ２０３）、水素ガスの温度が所定温度Ｔ２より高いと判定されるまで、供給流量Ｑ２で供給を行う。ステップ２０３の判定の結果、温度計２４によって検出した水素ガスの温度が所定温度Ｔ２より高いと判定された場合には、水素ガスの供給流量をＱ２からＱ１として、供給流量Ｑ１で水素ガスを供給する（ステップ２０５）。
【００５８】
このように、水素ガスの供給時に水素ガスの温度を検出し、水素ガスの温度が融点近くまで下がったら水素ガスの供給流量を低減することにより、付臭剤が水素ガスと混合しやすい温度において水素ガスを供給できるため、水素ガスと付臭剤とを混合させやすくし、
水素ガス漏れの検知精度を向上させることが可能となる。
【００５９】
また、他の実施形態として、高圧水素タンク２を複数備えた燃料電池システムにおいては、水素ガスの温度が所定温度Ｔ２以下の際に、水素ガスの供給流量を低減するのではなく、水素ガスの温度が所定温度Ｔ２より高い温度の高圧水素タンクを選択し、当該高圧水素タンクの水素ガスを燃料電池に供給するように構成してもよい。
【実施例３】
【００６０】
次に、実施例３に係る水素供給装置を備える燃料電池システム１１について説明する。実施例１に係る燃料電池システム１０では、ＥＣＵ４の制御によってタンク２１内の水素ガスを直接加熱した。これに対し、実施例３に係る燃料電池システム１１は、高圧水素タンク２から供給される断熱膨張後の水素ガスを加熱するものである。高圧水素タンク２内の水素ガスが外部へ供給されると、供給される水素ガスが圧力低下によって断熱膨張し、温度が低下することがある。また、氷点下の環境下では、水素ガスの温度が低下する。水素ガスの温度が低下すると混合される付臭剤が液化又は固化するといった問題を生ずる。実施例３に係る燃料電池システム１１は、このような課題を解決するものである。
【００６１】
図４は、実施例３に係る水素供給装置を備えた燃料電池システム１１のシステム構成図である。この燃料電池システム１１は、燃料電池１と、高圧水素タンク２と、空気供給装置３と、ＥＣＵ４と、付臭剤タンク５と、バッファタンク６と、ヒータ２３ａと、温度計２４ａと、水素ガス供給通路３０と、空気供給通路３１と、アノードオフガス通路３２と、循環ガス通路３３と、水素ガス供給分岐通路３４と、を備えている。なお、既に説明した構成については、同一番号を付すことでその詳細な説明を省略する。
【００６２】
水素ガス供給通路３０は、一端が高圧水素タンク２に接続され、他端が燃料電池１のアノード側に接続され、水素ガスを燃料電池１に導く。水素ガス供給通路３０には、水素ガスの流れにおいて上流側から順に、水素流量計２７、温度計２４ａ、ヒータ２３ａが設けられている。
【００６３】
水素流量計２７は、高圧水素タンク２から供給される水素ガスの流量を検出する。水素流量計２７は、ＥＣＵ４と電気的に接続され、検出された水素流量がＥＣＵ４に入力される。また、温度計２４ａは、高圧水素タンク２から供給される水素ガスの温度を検出する。温度計２４ａは、ＥＣＵ４と電気的に接続されており、検出された温度がＥＣＵ４に入力される。
【００６４】
ヒータ２３ａは、水素供給通路３０に設けられ、ＥＣＵ４の制御によって水素供給通路３０内を通過する水素ガスを加熱する。ヒータ２３ａは、例えば水素供給通路３０の下部に配置することができるが、水素ガス供給通路３０を覆うように配置することが好ましい。これにより、水素ガス供給通路３０内を通過する水素ガスを効果的に加熱することができるからである。
【００６５】
水素ガス供給分岐通路３４は、ヒータ２３ａの下流側で水素ガス供給通路３０から分岐し、再度水素ガス供給通路３０に合流している。そして、水素ガス供給分岐通路３４には、水素ガスの流れにおいて上流側から順にポンプ２５、付臭剤タンク５、バッファタンク６、及びインジェクタ２６が設けられている。
【００６６】
ポンプ２５は、付臭剤を添加する水素ガスの流量を調整する。付臭剤タンク５は、高圧水素タンク２から供給される水素ガスに添加する付臭剤を貯蔵する。バッファタンク６は、高圧水素タンク２から供給される水素ガスを一時的に滞留させ、付臭剤タンク５に貯蔵される付臭剤を添加して攪拌する。また、インジェクタ２６は、付臭剤が添加された水素
ガスを高圧水素タンク２から供給され、メイン通路である水素ガス供給通路３０により導かれる水素ガスに混合する。
【００６７】
空気供給通路３１は、一端が空気供給装置３に接続され、他端が燃料電池１のカソード側に接続され、空気を燃料電池１に導く。アノードオフガス通路３２は、燃料電池１のアノード側から排出されるアノードオフガスを燃料電池システム１１の外部へ導く。循環ガス通路３３は、アノードオフガス通路から分岐し、水素ガス供給通路に合流し、アノードオフガスに含まれる水素ガスを再度燃料電池１に導く。
【００６８】
以下、上記のように構成された燃料電池システム１１における水素ガスの温度制御について詳細に説明する。以下に説明する各種制御は、前記ＥＣＵ４によって実行され、一定間隔で繰り返されるルーチンである。
【００６９】
図５は、実施例３に係る水素ガスの温度制御を示すフローチャートである。まず、ＥＣＵ４は、高圧水素タンク２から燃料電池１に供給される水素ガスの流量を取得する（ステップ３０１）。水素ガスの流量は、水素流量計２７により取得することができる。
【００７０】
次に、ＥＣＵ４は、取得した水素流量に対応するヒータ加熱量をマップから求める（ステップ３０２）。ここで、図６に必要加熱量のマップを示す。図６に示すように、横軸は水素流量（ＮＬ／ｍｉｎ）、縦軸はヒータ加熱量（Ｗ）、直線Ｐ１はヒータ加熱量の変化を示す。このような必要加熱量のマップは、例えばＥＣＵ４のメモリ等に予め格納しておくことができる。
【００７１】
次に、ＥＣＵ４は、高圧水素タンク２より供給される水素ガスの温度を取得する（ステップ３０３）。水素ガスの温度は、温度計２４ａにより取得することができる。次に、ＥＣＵ４は、取得した水素ガスの温度が十分に高いか否か判断する（ステップ３０４）。なお、十分高い水素ガスの温度とは、添加される付臭剤が液化又は固化しない程度の温度を意味し、添加される付臭剤によって適宜設定することができる。ＥＣＵ４は、取得した水素ガスの温度が十分に高いと判断した場合、実施例３に係る水素ガスの温度制御処理を終了する。
【００７２】
一方、ＥＣＵ４は、取得した水素ガスの温度が十分に高いと判断しなかった場合、取得した水素ガスの温度が所定の温度Ｔ３以下であるか判断する（ステップ３０５）。ＥＣＵ４は、水素ガスの温度が所定の温度Ｔ３以下であると判断した場合、加熱量を増加し（ステップ３０６）、実施例３に係る水素ガスの温度制御処理を終了する。なお、所定の温度Ｔ３は、付臭剤の融点又は沸点とすることができる。
【００７３】
このように、実施例３に係る水素ガスの温度制御では、ＥＣＵ４は、ヒータ加熱量をマップから求め、求めたヒータ加熱量を取得した温度により補正している。これにより、ＥＣＵ４はより正確なヒータ加熱量を取得することができる。その結果、供給される水素ガスの温度が断熱膨張等により低下する場合において、付臭剤が液化又は固化することを防止することができる。
【実施例４】
【００７４】
次に、実施例４に係る水素供給装置を備える燃料電池システム１２について説明する。図７は、実施例４に係る水素供給装置を備えた燃料電池システム１２のシステム構成図である。実施例４に係る燃料電池システム１２は、基本的には上述した実施例３に係る燃料電池システム１１と構成が同じである。実施例４に係る燃料電池システム１２は、ヒータ２３ｂと、温度計２４ｂを備える点で実施例３に係る燃料電池システム１１と相違する。なお、既に説明した構成については、同一番号を付すことでその詳細な説明を省略する。
【００７５】
温度計２４ｂは、付臭剤タンク５に貯蔵される付臭剤の温度を検出する。検出された温度は、ＥＣＵ４に入力される。ヒータ２３ｂは、付臭剤タンク５の下部に設けられ、ＥＣＵ４の制御によって付臭剤タンク５に貯蔵される水素ガスを加熱する。ヒータ２３ｂの配置位置は、付臭剤タンク５に貯蔵される付臭剤を加熱できればよく付臭剤タンク５下部に限られない。しかし、固体や液体の付臭剤は付臭剤タンク５の下部に溜まるため、ヒータ２３ｂを付臭剤タンク５の下部に配置することで効率よく加熱することができる。
【００７６】
次に実施例４に係る付臭剤の蒸気圧制御について説明する。図８は、実施例４に係る付臭剤の蒸気圧制御を示すフローチャートである。まず、ＥＣＵ４は、温度計２４ｂより付臭剤タンク５に貯蔵される付臭剤の温度を取得する（ステップ４０１）。
【００７７】
次に、ＥＣＵ４は、高圧水素タンク２から供給される水素ガスの断熱膨張による温度の下がり方を予測する（ステップ４０２）。断熱膨張による水素ガスの温度の下がり方の予測は、断熱膨張による水素ガスの温度変化をデータとして取得しておき、このデータに基づいて行うことができる。また、高圧水素タンク２から供給される水素ガスの温度を一定時間測定し、これに基づいて今後の温度の下がり方を予測してもよい。
【００７８】
次に、ＥＣＵ４は、ヒータ２３ｂにより付臭剤タンク５に貯蔵される付臭剤を必要蒸気圧になるように加熱する（ステップ４０３）。ヒータ加熱量は、取得した付臭剤の温度と、予測した水素ガスの温度の下がり方と、付臭剤の性質に基づいてＥＣＵ４が決定することができる。
【００７９】
このように、付臭剤の温度と、水素ガスの温度と、付臭剤の性質とに基づいてヒータ加熱量を決定し、水素ガスに添加する付臭剤を予め加温して、付臭剤を必要蒸気圧になるように制御することで、温度が低下した水素ガスに冷却されて付臭剤が液化又は固化することを防止することができる。
【実施例５】
【００８０】
上述した実施例に加えて、例えば付臭剤を添加した後の水素ガスを加熱することもできる。図９は、実施例５に係る水素供給装置を備える燃料電池システム１３を示すブロック構成図である。実施例５に係る燃料電池システム１３は、基本的には実施例３に係る燃料電池システム１１と構成が同じである。実施例５に係る燃料電池システム１３は、ヒータ２３ｃ、温度計２４ｃを更に備える点で実施例３に係る燃料電池システム１１と構成が異なる。実施例３に係る燃料電池システム１３によれば、ヒータ２３ｃを備えることで、バッファタンク６によって付臭剤が添加された後の水素ガスを加熱することができる。
【００８１】
なお、付臭剤が添加された後の水素ガスへの加熱は、例えば実施例３に係る水素ガスの温度制御と同様の制御を実行することに加えて、付臭剤が添加された後の水素ガスの温度を取得して、付臭剤が添加された後の水素ガスを付臭剤が液化又は固化しない程度まで加熱することとしてもよい。
【００８２】
ヒータ２３ａにより水素ガスを加熱した場合であっても、氷点下環境下などにおいては、その後徐々に水素ガスの温度が低下する。しかし、実施例５に係る燃料電池システム１３によれば、付臭剤が添加された後、再度加熱することが可能であり、付臭剤が液化又は固化することを防止することができる。
【実施例６】
【００８３】
また、高圧水素タンク２に付臭剤が混合された水素ガスが貯蔵されている場合において、この付臭剤が混合された水素ガスを高圧水素タンクの外部で加熱することもできる。図
１０は、実施例６に係る水素供給装置を備える燃料電池システム１４を示すブロック構成図である。実施例６に係る燃料電池システム１４は、基本的には実施例１に係る燃料電池システム１０と構成が同じである。実施例６に係る燃料電池システム１４は、実施例１におけるヒータ２３に替えてヒータ２３ｄ、実施例１における温度計２４に替えて温度計２４ｄを備える点で実施例１に係る燃料電池システム１０と構成が異なる。実施例６に係る燃料電池システム１４によれば、ヒータ２３ｄ、温度計２４ｄを備えることで、高圧水素タンク２から供給される付臭剤が混合された水素ガスを加熱することができる。その結果、付臭剤が液化又は固化することを防止することができる。
【００８４】
なお、付臭剤が混合された水素ガスの温度制御は、温度計２４ｄで検出した付臭剤が混合された水素ガスの温度に基づいてＥＣＵ４により行うことができる。図１１は、実施例６に係る水素ガスの温度制御を示すフローチャートである。ＥＣＵ４は、温度計２４ｄより付臭剤が混合された水素ガスの温度を取得し（ステップ５０１）、取得した付臭剤が混合された水素ガスの温度が所定の温度Ｔ４以下であるか判断する（ステップ５０２）。次にＥＣＵ４は、付臭剤が混合された水素ガスの温度が所定の温度Ｔ４以下であると判断した場合、ヒータ２３により付臭剤が混合された水素ガスを加熱する（ステップ５０３）。一方、ＥＣＵ４は、付臭剤が混合された水素ガスの温度が所定の温度Ｔ４以下であると判断しなかった場合、付臭剤が混合された水素ガスの温度制御を終了する。なお、所定の温度Ｔ４は、付臭剤の融点又は沸点とすることができる。
【００８５】
このように、本発明に係る水素供給装置は、供給する水素ガスの温度を付臭剤と混合しやすい温度に保つことが出来ればよく、上記実施例に限られず、可能な限りこれらの組み合わせをも含むものである。
【００８６】
＜その他＞
以上説明した本発明に係る水素供給装置は、以下の発明を包括するものである。
【００８７】
（付記１）
付臭剤を混合した水素ガスを貯蔵するガス貯蔵手段と、前記ガス貯蔵手段から水素ガスを供給するガス供給手段と、前記ガス貯蔵手段に貯蔵された水素ガスの温度を検出するガス温度検出手段と、前記ガス温度検出手段によって検出された水素ガスの温度が所定温度以下の際に、前記ガス貯蔵手段に貯蔵された水素ガスの温度低下を抑制するガス温度低下抑制手段と、を備えることを特徴とする水素供給装置。
【００８８】
（付記２）
前記所定温度は、前記付臭剤の融点以上であることを特徴とする付記１に記載の水素供給装置。
【００８９】
（付記３）
前記所定温度は、前記付臭剤の沸点以上であることを特徴とする付記１に記載の水素供給装置。
【００９０】
（付記４）
前記水素ガスの温度を高める加熱手段を更に備え、前記ガス温度低下抑制手段は、前記加熱手段によって水素ガスの温度低下を抑制することを特徴とする付記１から付記３のいずれかに記載の水素供給装置。
【００９１】
（付記５）
前記ガス温度低下抑制手段は、前記ガス供給手段による水素ガスの供給量を低減して水素ガスの温度低下を抑制することを特徴とする付記１から付記３のいずれかに記載の水素
供給装置。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】実施例１に係る燃料電池システム１０の構成図である。
【図２】実施例１に係る燃料電池システム１０における水素ガスの温度制御を示すフローチャートである。
【図３】実施例２に係る燃料電池システム１０における水素ガスの温度制御を示すフローチャートである。
【図４】実施例３に係る水燃料電池システム１１の構成図である。
【図５】実施例３に係る水素ガスの温度制御を示すフローチャートである。
【図６】必要加熱量のマップである。
【図７】実施例４に係る燃料電池システム１２の構成図である。
【図８】実施例４に係る付臭剤の蒸気圧制御を示すフローチャートである。
【図９】実施例５に係る燃料電池システム１３の構成図である。
【図１０】実施例６に係る燃料電池システム１４の構成図である。
【図１１】実施例６に係る水素ガスの温度制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９３】
１  燃料電池
２  高圧水素タンク
３  空気供給総理
４  電子制御装置（ＥＣＵ）
５  付臭剤タンク
６  バッファタンク
１０  燃料電池システム
２１  タンク
２２  主止弁
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ  ヒータ
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ  温度計
【図１】
2007103347.tif 000003
【図２】
2007103347.tif 000004
【図３】
2007103347.tif 000005
【図４】
2007103347.tif 000006
【図５】
2007103347.tif 000007
【図６】
2007103347.tif 000008
【図７】
2007103347.tif 000009
【図８】
2007103347.tif 000010
【図９】
2007103347.tif 000011
【図１０】
2007103347.tif 000012
【図１１】
2007103347.tif 000013