(57)【要約】【課題】水素ガスと付臭剤とを含む混合ガス中の水素ガスを利用して発電を行う燃料電池システムにおいて、発電中であっても、付臭剤除去部の付臭剤捕捉能力を再生することができるようにする。【解決手段】燃料電池システム１００は、第１付臭剤除去部３１と、第２付臭剤除去部３２とを備える。そして、第１付臭剤除去部３１によって混合ガス中の付臭剤を除去している間には、空気中に含まれる酸素によって第２付臭剤除去部３２に吸着された付臭剤を分解し、付臭剤吸着能力を再生する。また、第２付臭剤除去部３２によって混合ガス中の付臭剤を除去している間には、空気中に含まれる酸素によって第１付臭剤除去部３１に吸着された付臭剤を分解し、付臭剤吸着能力を再生する。【選択図】図１
2007103335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
水素と酸素との電気化学反応によって発電を行う燃料電池と、
付臭剤と水素ガスとを含む混合ガス中の前記付臭剤を捕捉する複数の付臭剤捕捉部と、
前記各付臭剤捕捉部に捕捉された付臭剤を分解し、前記各付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力を再生する再生部と、
前記各部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
制御モードとして、前記付臭剤捕捉部ごとに、少なくとも
前記混合ガス中の付臭剤を前記付臭剤捕捉部に捕捉させる捕捉モードと、
前記再生部によって、前記付臭剤捕捉部に捕捉された付臭剤を分解し、該付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力を再生する再生モードと、
をそれぞれ有し、前記制御モードをそれぞれ切り換える、
燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記付臭剤捕捉部における前記付臭剤の捕捉状況を示す所定のパラメータに基づいて、前記制御モードを切り換える、
燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池システムであって、
前記パラメータは、前記付臭剤捕捉部から排出された排出ガス中の付臭剤濃度であり、
前記燃料電池システムは、さらに、
前記付臭剤濃度を検出する付臭剤濃度検出部を備える、
燃料電池システム。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記制御モードが前記捕捉モードであって、前記付臭剤濃度が第１の所定値以上になったときに、前記捕捉モードを終了する、
燃料電池システム。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記制御モードが捕捉モードであって、前記付臭剤濃度が第１の所定値以上になったときに、さらに、前記制御モードを前記再生モードに切り換える、
燃料電池システム。
【請求項６】
請求項３記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記制御モードが前記再生モードであって、前記付臭剤濃度が第２の所定値以下になったときに、前記再生モードを終了する、
燃料電池システム。
【請求項７】
請求項６記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記制御モードが再生モードであって、前記付臭剤濃度が第２の所定値以下になったときに、さらに、前記制御モードを前記捕捉モードに切り換える、
燃料電池システム。
【請求項８】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、さらに、前記複数の付臭剤捕捉部のうちの少なくとも１つについて、前記制御モードが前記捕捉モードとなるように、前記付臭剤捕捉部ごとに、前記制御モードを切り換える、
燃料電池システム。
【請求項９】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記再生部は、
前記各付臭剤捕捉部によって捕捉された前記付臭剤を酸化して分解するための酸化剤ガスを、前記各付臭剤捕捉部に供給する酸化剤ガス供給部を備え、
前記燃料電池システムは、さらに、
前記付臭剤捕捉部に、前記混合ガスを供給するか、前記酸化剤ガスを供給するかを切り換える第１の切換部と、
前記付臭剤捕捉部から排出された排出ガスを、前記燃料電池に供給するか、外部に排出するかを切り換える第２の切換部と、を備え、
前記制御部は、さらに、
前記制御モードが前記捕捉モードであるときに、前記付臭剤捕捉部に、前記混合ガスが供給されるように、前記第１の切換部を制御するとともに、前記付臭剤捕捉部から排出された排出ガスを、前記燃料電池に供給するように、前記第２の切換部を制御し、
前記制御モードが前記再生モードであるときに、前記付臭剤捕捉部に、前記酸化剤ガスが供給されるように、前記供給ガス切換部を制御するとともに、前記付臭剤捕捉部から排出された排出ガスを、外部に排出するように、前記第２の切換部を制御する、
燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料電池システムであって、
前記酸化剤ガス供給部は、前記酸化剤ガスとして、前記燃料電池のカソードから排出されるカソードオフガスを用いる、
燃料電池システム。
【請求項１１】
請求項１０記載の燃料電池システムであって、
前記酸化剤ガスは、酸素ガスであり、
前記燃料電池システムは、さらに、
前記カソードオフガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出部を備え、
前記酸化剤ガス供給部は、
前記制御モードが前記再生モードであって、前記酸素濃度が所定値以下であるときに、前記付臭剤捕捉部に、酸素ガスを含む、前記カソードオフガス以外のガスを供給する、
燃料電池システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の燃料電池システムであって、
前記酸化剤ガス供給部は、前記制御モードが前記再生モードであって、前記酸素濃度が所定値以下であるときに、前記付臭剤捕捉部に、前記酸素ガスを含む、前記カソードオフガス以外のガスを、前記カソードオフガスに代えて供給する、
燃料電池システム。
【請求項１３】
請求項１０記載の燃料電池システムであって、
前記酸化ガス供給部は、前記酸素ガスを含む、前記カソードオフガス以外のガスとして、空気を用いる、
燃料電池システム。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
前記付臭剤捕捉部の数は、２つである、
燃料電池システム。
【請求項１５】
水素ガスを所定の装置に供給する水素ガス供給装置であって、
付臭剤と水素ガスとを含む混合ガス中の前記付臭剤を捕捉する複数の付臭剤捕捉部と、
該各付臭剤捕捉部に捕捉された付臭剤を分解し、該各付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力を再生する再生部と、
前記各部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
制御モードとして、前記付臭剤捕捉部ごとに、少なくとも
前記混合ガス中の付臭剤を前記付臭剤捕捉部に捕捉させる捕捉モードと、
前記再生部によって、前記付臭剤捕捉部に捕捉された付臭剤を分解し、該付臭剤捕捉部を再生する再生モードと、
をそれぞれ有し、前記制御モードをそれぞれ切り換える、
水素ガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関し、詳しくは、水素ガスと付臭剤とを含む混合ガス中の水素ガスを利用して発電を行う燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無色、無臭である水素ガスの漏洩を人間の嗅覚によって感知するために、燃料電池システムにおいて、燃料ガスとしての水素ガスに付臭剤を添加した混合ガスを用いる構成が提案されている（下記特許文１献参照）。この燃料電池システムでは、上記混合ガスから、燃料電池の性能を劣化させる付臭剤を、付臭剤除去部によって、例えば、吸着除去した水素ガスを利用して発電を行う。さらに、この燃料電池システムでは、発電停止中に、付臭剤除去部に吸着された付臭剤を分解して、付臭剤除去部の付臭剤吸着能力を再生する。また、水素ガスに燃料電池の性能を劣化させることがない付臭剤が添加された混合ガスを用いる燃料電池システムにおいて、燃料電池から排出されるオフガスに含まれる付臭剤を、燃料電池の下流側に設置された付臭剤除去部によって除去して、大気中に放出する場合がある。この場合においても、発電停止中に、付臭剤除去部に吸着された付臭剤を分解して、付臭剤除去部の付臭剤吸着能力を再生していた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３４２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記技術では、付臭剤除去部の付臭剤吸着能力の再生は、発電停止中にしか行われないため、長時間発電を継続する場合には、長時間に亘って、付臭剤除去部の付臭剤吸着能力の再生を実行することができなかった。この場合、付臭剤除去部の付臭剤吸着能力が低下して、付臭剤除去部によって除去されない付臭剤が燃料電池に供給されてしまい、燃料電池の性能を低下させるおそれがあった。また、付臭剤が十分に除去されていないオフガスが大気中に放出されてしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、水素ガスと付臭剤とを含む混合ガスから付臭剤を除去した水素ガスを利用して発電を行う燃料電池システムにおいて、発電中であっても、付臭剤除去部の付臭剤捕捉能力を再生することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の燃料電池システムは、
水素と酸素との電気化学反応によって発電を行う燃料電池と、
付臭剤と水素ガスとを含む混合ガス中の前記付臭剤を捕捉する複数の付臭剤捕捉部と、
前記各付臭剤捕捉部に捕捉された付臭剤を分解し、前記各付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力を再生する再生部と、
前記各部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
制御モードとして、前記付臭剤捕捉部ごとに、少なくとも
前記混合ガス中の付臭剤を前記付臭剤捕捉部に捕捉させる捕捉モードと、
前記再生部によって、前記付臭剤捕捉部に捕捉された付臭剤を分解し、該付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力を再生する再生モードと、
をそれぞれ有し、前記制御モードをそれぞれ切り換えることを要旨とする。
【０００７】
本発明において、付臭剤が燃料電池の性能を劣化させるものである場合には、燃料電池に付臭剤を供給しないように、付臭剤捕捉部による付臭剤の捕捉は、燃料電池に供給する前の混合ガスに対して行う。また、付臭剤が燃料電池の性能を劣化させるものでない場合には、付臭剤が大気中に放出されなければよく、付臭剤捕捉部による付臭剤の捕捉は、燃料電池に供給する前の混合ガスに対して行ってもよいし、燃料電池から排出された後の混合ガスに対して行ってもよい。
【０００８】
本発明では、発電中に、複数の付臭剤捕捉部のうちの、例えば、１つの付臭剤捕捉部は、捕捉モードで運転して、混合ガス中の付臭剤を捕捉しつつ、他の付臭剤捕捉部は、再生モードで運転して、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力を再生することができる。このとき、他の付臭剤捕捉部の少なくとも一部は、付臭剤捕捉能力の再生を行わない休止モードとしてもよい。
【０００９】
こうすることによって、水素ガスと付臭剤とを含む混合ガス中の水素ガスを利用して発電を行う燃料電池システムにおいて、発電中であっても、付臭剤除去部の付臭剤捕捉能力を再生するようにすることができる。
【００１０】
なお、付臭剤捕捉部は、吸収によって付臭剤を捕捉してもよいし、吸着によって付臭剤を捕捉してもよい。ここで、「吸収」とは、気体分子が液体や固体の内部まで移動する現象を意味し、「吸着」とは、気体分子が液体や固体の表面付近に留まっている現象を意味する。また、吸着には、ファンデルワールス力による物理吸着や、化学結合による化学吸着が含まれる。
【００１１】
上記燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記付臭剤捕捉部における前記付臭剤の捕捉状況を示す所定のパラメータに基づいて、前記制御モードを切り換えるようにしてもよい。
【００１２】
「所定のパラメータ」としては、例えば、付臭剤捕捉部に流したガスの流量、ガスを流した時間や、燃料電池における発電量や、付臭剤捕捉部から排出された排出ガス中の付臭剤濃度などを用いることができる。
【００１３】
本発明によって、パラメータに基づいて、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力を推定し、制御モードを切り換えることができる。
【００１４】
上記燃料電池システムにおいて、
前記パラメータとして、前記付臭剤捕捉部から排出された排出ガス中の付臭剤濃度を用いる場合、
前記燃料電池システムは、さらに、
前記付臭剤濃度を検出する付臭剤濃度検出部を備えるようにしてもよい。
【００１５】
付臭剤捕捉部から排出された排出ガス中の付臭剤濃度は、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力と対応する。すなわち、付臭剤捕捉部から排出された排出ガス中の付臭剤濃度が低いときには、付臭剤捕捉部によって付臭剤が十分に捕捉されており、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力は高い。また、付臭剤捕捉部から排出された排出ガス中の付臭剤濃度が高いときには、付臭剤捕捉部における付臭剤の捕捉量が飽和しつつあり、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力は低い。
【００１６】
したがって、本発明によって、付臭剤濃度検出部によって検出された付臭剤濃度に基づいて、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力を判断し、制御モードを適切なタイミングで切り換えることができる。
【００１７】
上記燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記制御モードが前記捕捉モードであって、前記付臭剤濃度が第１の所定値以上になったときに、前記捕捉モードを終了するようにしてもよい。
【００１８】
ここで、第１の所定値は、付臭剤捕捉部から排出された排出ガスに含まれる付臭剤が燃料電池の劣化に大きな影響を及ぼさない程度の範囲で任意に設定可能である。
【００１９】
本発明によって、付臭剤濃度が第１の所定値以上のガスが付臭剤捕捉部に供給されることを防止することができるので、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力の低下による燃料電池の性能の劣化を防止することができる。
【００２０】
上記燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記制御モードが捕捉モードであって、前記付臭剤濃度が第１の所定値以上になったときに、さらに、前記制御モードを前記再生モードに切り換えるようにすることが好ましい。
【００２１】
こうすることによって、制御モードが捕捉モードであって、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力が低下したときに、速やかに再生することができる。
【００２２】
上記付臭剤濃度検出部を備える燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記制御モードが前記再生モードであって、前記付臭剤濃度が第２の所定値以下になったときに、前記再生モードを終了するようにしてもよい。
【００２３】
ここで、第２の所定値は、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力が十分に回復したと判断できる程度の範囲で任意に設定可能である。
【００２４】
本発明によって、制御モードが再生モードであるときに、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力が十分に回復したことを適切に判断することができる。
【００２５】
上記燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記制御モードが再生モードであって、前記付臭剤濃度が第２の所定値以下になったときに、さらに、前記制御モードを前記捕捉モードに切り換えるようにしてもよい。
【００２６】
こうすることによって、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力が十分に再生されたときに、混合ガス中の付臭剤を捕捉するようにすることができる。
【００２７】
本発明の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、さらに、前記複数の付臭剤捕捉部のうちの少なくとも１つについて、前記制御モードが前記捕捉モードとなるように、前記付臭剤捕捉部ごとに、前記制御モードを切り換えることが好ましい。
【００２８】
こうすることによって、複数の付臭剤捕捉部について、制御モードが、すべて同時に再生モードになることはないので、発電すべき期間に、燃料電池への水素ガスの供給が停止することを防止することができる。
【００２９】
また、本発明の燃料電池システムにおいて、
前記再生部は、
前記各付臭剤捕捉部によって捕捉された前記付臭剤を酸化して分解するための酸化剤ガスを、前記各付臭剤捕捉部に供給する酸化剤ガス供給部を備え、
前記燃料電池システムは、さらに、
前記付臭剤捕捉部に、前記混合ガスを供給するか、前記酸化剤ガスを供給するかを切り換える第１の切換部と、
前記付臭剤捕捉部から排出された排出ガスを、前記燃料電池に供給するか、外部に排出するかを切り換える第２の切換部と、を備え、
前記制御部は、さらに、
前記制御モードが前記捕捉モードであるときに、前記付臭剤捕捉部に、前記混合ガスが供給されるように、前記第１の切換部を制御するとともに、前記付臭剤捕捉部から排出された排出ガスを、前記燃料電池に供給するように、前記第２の切換部を制御し、
前記制御モードが前記再生モードであるときに、前記付臭剤捕捉部に、前記酸化剤ガスが供給されるように、前記供給ガス切換部を制御するとともに、前記付臭剤捕捉部から排出された排出ガスを、外部に排出するように、前記第２の切換部を制御するようにしてもよい。
【００３０】
こうすることによって、付臭剤捕捉部によって混合ガスから付臭剤を捕捉した水素ガスを燃料電池に供給するとともに、酸化剤ガスによって付臭剤捕捉部に捕捉された付臭剤が分解された分解済みガスを外部に排出することができる。
【００３１】
なお、第１の切換部、および、第２の切換部としては、ガスの流路を切り換える切換バルブを用いることができる。この場合、各切換部は、１つの切換バルブによって構成されるとは限らず、それぞれ複数の切換バルブによって構成されるものとしてもよい。さらに、１つの切換バルブが、第１の切換部の機能と、第２の切換部の機能との双方を有するようにしてもよい。
【００３２】
上記燃料電池システムにおいて、
前記酸化剤ガス供給部は、前記酸化剤ガスとして、前記燃料電池のカソードから排出されるカソードオフガスを用いるようにしてもよい。
【００３３】
カソードオフガスには、通常、発電で未消費の酸素ガスが含まれる。そして、この酸素ガスは、一般に付臭剤の酸化剤ガスとして利用することができる。
【００３４】
本発明によって、付臭剤捕捉部に酸化剤ガスを供給するための機器を設置する必要がないので、燃料電池システムを比較的簡易に構成することができる。
【００３５】
上記燃料電池システムにおいて、
前記酸化剤ガスは、酸素ガスであり、
前記燃料電池システムは、さらに、
前記カソードオフガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出部を備え、
前記酸化剤ガス供給部は、
前記制御モードが前記再生モードであって、前記酸素濃度が所定値以下であるときに、前記付臭剤捕捉部に、酸素ガスを含む、前記カソードオフガス以外のガスを供給するようにしてもよい。
【００３６】
発電によって消費され、カソードオフガス中の酸素濃度が低い場合には、カソードオフガスを付臭剤の酸化剤ガスとして利用しても、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力を速やかに再生することができない場合が生じる。
【００３７】
本発明によって、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力の再生に必要な酸素ガスを補うことができる。
【００３８】
また、上記カソードオフガスを酸化剤ガスとして用いる燃料電池システムにおいて、
前記酸化剤ガス供給部は、前記制御モードが前記再生モードであって、前記酸素濃度が所定値以下であるときに、前記付臭剤捕捉部に、前記酸素ガスを含む、前記カソードオフガス以外のガスを、前記カソードオフガスに代えて供給するようにしてもよい。
【００３９】
こうすることによって、カソードオフガス中の酸素濃度が低い場合に、酸素濃度が高い他の酸化剤ガスを用いて、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力を速やかに再生することができる。
【００４０】
また、上記カソードオフガスを酸化剤ガスとして用いる燃料電池システムにおいて、
前記酸化ガス供給部は、前記酸素ガスを含む、前記カソードオフガス以外のガスとして、空気を用いるようにしてもよい。
【００４１】
こうすることによって、燃料電池システムに付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力の再生用の酸素ボンベ等を設置する必要がないので、燃料電池システムを比較的コンパクトに構成することができる。
【００４２】
上記いずれかの燃料電池システムにおいて、
前記付臭剤捕捉部の数は、２つであるものとしてもよい。
【００４３】
こうすることによって、燃料電池システムを比較的コンパクトに構成することができる。なお、付臭剤捕捉部の数を２つにする場合、１つの付臭剤捕捉部を常に捕捉モードで運転できるように、付臭剤捕捉部が付臭剤を捕捉可能な時間を、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力の再生に必要とする時間よりも長く設計することが好ましい。
【００４４】
本発明は、水素ガス供給装置の発明として構成することもできる。すなわち、
本発明の水素ガス供給装置は、
水素ガスを所定の装置に供給する水素ガス供給装置であって、
付臭剤と水素ガスとを含む混合ガス中の前記付臭剤を捕捉する複数の付臭剤捕捉部と、
該各付臭剤捕捉部に捕捉された付臭剤を分解し、該各付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力を再生する再生部と、
前記各部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
制御モードとして、前記付臭剤捕捉部ごとに、少なくとも
前記混合ガス中の付臭剤を前記付臭剤捕捉部に捕捉させる捕捉モードと、
前記再生部によって、前記付臭剤捕捉部に捕捉された付臭剤を分解し、該付臭剤捕捉部を再生する再生モードと、
をそれぞれ有し、前記制御モードをそれぞれ切り換えることを要旨とする。
【００４５】
こうすることによって、上述した燃料電池システムと同様に、複数の付臭剤捕捉部のうち、例えば、１つの付臭剤捕捉部は、捕捉モードで運転して、混合ガス中の付臭剤を捕捉しつつ、他の付臭剤捕捉部は、再生モードで運転して、付臭剤捕捉部の付臭剤捕捉能力を再生することができる。したがって、混合ガスから付臭剤を捕捉した水素ガスを、常に、所定の装置に供給することができる。
【００４６】
本発明は、上述した種々の特徴を必ずしも全て備えている必要はなく、その一部を省略したり、適宜、組み合わせたりして構成することができる。本発明は、上述の燃料電池システム、水素ガス供給装置としての構成の他、燃料電池システムの制御方法、水素ガス供給装置の制御方法の発明として構成することもできる。また、これらを実現するコンピュータプログラム、およびそのプログラムを記録した記録媒体、そのプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など種々の態様で実現することが可能である。なお、それぞれの態様において、先に示した種々の付加的要素を適用することが可能である。
【００４７】
本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、燃料電池システム、水素ガス供給装置の動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。また、記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）および外部記憶装置などコンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．燃料電池システムの構成：
Ｂ．付臭剤除去部の構成：
Ｃ．付臭剤処理部：
Ｄ．付臭剤処理制御：
Ｅ．再生処理制御：
Ｆ．酸化剤ガス切換制御：
Ｇ．変形例：
【００４９】
Ａ．燃料電池システムの構成：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池システム１００の概略構成を示す説明図である。本実施例の燃料電池システム１００は、モータで駆動する電気車両に、電源として搭載されている。運転者が車両に備えられたアクセルを操作すると、図示しないアクセル開度センサによって検出された操作量に応じて発電が行われ、その電力によって車両は走行することができる。なお、本実施例では、燃料電池システム１００は、車載されるものとしたが、据え置き型など種々の構成を採ることが可能である。
【００５０】
燃料電池スタック１０は、水素と酸素との電気化学反応によって発電するセルを複数積層させた積層体である。各セルは、水素イオンを透過する電解質膜を挟んで水素極（以下、アノードと呼ぶ）と酸素極（以下、カソードと呼ぶ）とを配置した構成となっている（図示省略）。本実施例では、ナフィオン（登録商標）を電解質膜として利用する固体高分子型のセルを用いるものとしたが、これに限られず、種々のタイプを利用可能である。
【００５１】
ガスタンク２０には、水素ガスと付臭剤とを混合した高圧の混合ガスが貯蔵されている。本実施例の燃料電池システム１００において、混合ガスを用いるのは、燃料電池スタック１０に供給する途中で水素ガスの漏洩が生じたときに、そのことを人間の嗅覚によって感知するためである。本実施例では、付臭剤として、硫黄を含有するｔ−ブチルメルカプタン（ＴＢＭ）を用いるものとした。硫黄を含有する付臭剤として、テトラヒドロチオフェン（ＴＨＴ）や、ジメチルサルファイド（ＤＭＳ）、メチルメルカプタン、エチルメルカプタンなどを用いるようにしてもよい。
【００５２】
ＴＢＭなどの硫黄を含有する付臭剤が燃料電池スタック１０に供給されると、燃料電池スタック１０内部の電極に設けられた触媒が被毒し、燃料電池スタック１０の出力特性が劣化してしまう。そこで、本実施例の燃料電池システム１００では、燃料電池スタック１０の上流側に、混合ガス中の付臭剤を除去することが可能な付臭剤処理部３０が設けられている。混合ガスは、ガスタンク２０の出口に設けられたシャットバルブ２１、配管２０１に設けられたレギュレータ２２、高圧バルブ２３によって圧力および供給量が調整されて、付臭剤処理部３０に供給される。
【００５３】
付臭剤処理部３０は、付臭剤を吸着する機能を有する第１付臭剤除去部３１と、第２付臭剤除去部３２とを備えており、これらのうちのいずれかを用いて混合ガス中の付臭剤を吸着除去し、付臭剤をほとんど含まない水素ガスを、配管２０２を介して、燃料電池スタック１０のアノードに供給する。第１付臭剤除去部３１、および、第２付臭剤除去部３２は、本発明における付臭剤捕捉部に相当する。
【００５４】
配管２０２には、付臭剤を除去後のガス中の付臭剤濃度を検出するための付臭剤濃度センサ４１が設けられている。いずれの付臭剤除去部で混合ガス中の付臭剤を吸着除去するかは、付臭剤濃度センサ４１によって検出された付臭剤濃度に基づいて、切換バルブ３３、３４によって切り換えられる。切換バルブ３３、３４や、切り換えタイミング等については、後述する。なお、第１付臭剤除去部３１、および、第２付臭剤除去部３２は、後述するように、酸化剤ガスを供給することによって、吸着した付臭剤を酸化して分解する機能も有している。これら第１付臭剤除去部３１、および、第２付臭剤除去部３２についても、後に詳述する。
【００５５】
燃料電池スタック１０のアノードからの排気（以下、アノードオフガスと呼ぶ）は、配管２０３に流出する。配管２０３には、バルブ２４が設けられており、バルブ２４によって、アノードへの水素ガスの供給量を制御している。また、配管２０３には、気液分離装置４０が接続されている。気液分離装置４０は、アノードオフガスを冷却することによって、アノードオフガス中に含まれる水を回収する。気液分離装置４０によって回収された水は、バルブ２７を介して、車両の外部に排出される。この気液分離装置４０によって回収された水は、燃料電池スタック１０に供給される水素ガス、または、空気の加湿等に再利用するようにしてもよい。
【００５６】
気液分離装置４０の下流には、配管２０４が接続されている。この配管２０４は、途中で二つに分岐しており、一方はアノードオフガスを外部に排出ための排出配管２０５に接続され、他方は逆止弁２６を介して配管２０１に接続されている。排出配管２０５には、排出バルブ２５が設けられている。この排出バルブ２５が閉じられている間は、アノードオフガスは配管２０１等を介して、再び燃料電池スタック１０に循環される。アノードオフガスには、発電で消費されなかった水素が残留しているため、このようにアノードオフガスを循環させることにより、水素を有効利用することができる。排出バルブ２５が開かれると、アノードオフガスは、排出配管２０５を通り、図示しない希釈器によって希釈された後、外部に排出される。
【００５７】
燃料電池スタック１０のカソードには、酸素ガスを含有したガスとして空気が供給される。空気は、ブロワ５０によって、配管５０１から燃料電池スタック１０に供給される。燃料電池スタック１０のカソードからの排気（以下、カソードオフガスと呼ぶ）は、配管５０２を通じて外部に排出される。
【００５８】
なお、カソードオフガスには、未消費の酸素が含まれているため、本実施例では、カソードオフガスは、第１付臭剤除去部３１、および、第２付臭剤除去部３２によって吸着された付臭剤を酸化して分解するための酸化剤ガスとして利用される。このため、配管５０２には、三方バルブ２８が設けられており、この三方バルブ２８によって、配管５０２と配管５０３とを連通させ、配管５０３、三方バルブ２９、配管５０４を介して、カソードオフガスを付臭剤処理部３０に供給することができる。
【００５９】
また、配管５０２には、酸素濃度センサ４２が設けられており、カソードオフガス中の酸素濃度が所定値よりも低い場合には、ブロワ５２を駆動するとともに、三方バルブ２９によって、配管５０５と配管５０４とを連通させ、酸素ガスが比較的多く含まれる外部の空気を第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２に供給することができる。ブロワ５０、５２は、本発明における酸化剤ガス供給部に相当する。
【００６０】
付臭剤処理部３０の第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２において付臭剤が分解された分解済みガスは、配管５０６を介して、外部に排出される。なお、配管５０６には、分解済みガス中の付臭剤濃度を検出するための付臭剤濃度センサ４３が設けられている。この付臭剤濃度センサ４３は、後述するように、第１付臭剤除去部３１、および、第２付臭剤除去部３２の付臭剤捕捉能力が再生されたことを検出するために用いられる。
【００６１】
燃料電池システム１００の運転は、制御ユニット６０によって制御される。制御ユニット６０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、タイマなどを備えるマイクロコンピュータとして構成されており、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、燃料電池システム１００全体の動作を制御する。制御ユニット６０に入力される信号としては、例えば、アクセル開度センサや、付臭剤濃度センサ４１、４３や、酸素濃度センサ４２の出力信号などが挙げられる。制御ユニット６０から出力される信号としては、例えば、各種バルブや、ブロワ５０、５１の制御信号などが挙げられる。なお、本実施例の燃料電池システム１００は、付臭剤処理部３０を備えることを特徴としているので、この付臭剤処理部３０を含む制御について、後に詳述する。
【００６２】
Ｂ．付臭剤除去部の構成：
図２は、付臭剤除去部の構成を示す説明図である。なお、第１付臭剤除去部３１、および、第２付臭剤除去部３２の構成は同じであるから、第１付臭剤除去部３１の構成についてのみ説明する。
【００６３】
図２（ａ）に示すように、第１付臭剤除去部３１は、複数の波状の小通路を有する担体３１２を備えている。この担体３１２上には、付臭剤を吸着するための吸着媒と、付臭剤の分解を促進するための触媒とが担持されている。吸着媒としては、例えば、活性炭や、ゼオライトなどの多孔質材料を用いることができる。また、触媒としては、例えば、Ｐｔや、Ｐｄや、Ｒｕなどの貴金属触媒を用いることができる。
【００６４】
図２（ｂ）は、第１付臭剤除去部３１の製造方法を示す説明図である。図示するように、担体３１２は、平板３１２ａと波板３１２ｂとによって構成されたシートを用いて形成されている。平板３１２ａ、および、波板３１２ｂとしては、例えば、ステンレス鋼などの金属材料を用いることができる。
【００６５】
このシートは、その一端が軸部材３１２ｃに接合された後、軸部材３１２ｃを芯にして巻き付けられる。すなわち、担体３１２は、軸部材３１２ｃの周囲に、平板３１２ａ、および、波板３１２ｂが交互に巻き付けられたロール構造を有している。隣接する平板３１２ａ同士の間隔は、波板３１２ｂによってほぼ一定の間隔に保たれており、平板３１２ａと波板３１２ｂとの間には、軸部材３１２ｃの軸方向に沿って複数の波状の小通路が形成される。
【００６６】
担体３１２が準備された後、担体３１２上に吸着媒と触媒とが担持される。吸着媒、および、触媒は、例えば、それぞれを含む溶液を担体３１２に含浸させた後に加熱することによって、担体３１２上に固定される。なお、本実施例では、担体３１２は、ロール構造を有しているが、これに代えて、ハニカム構造を有していてもよい。
【００６７】
上述したように、第１付臭剤除去部３１は、吸着媒を含んでいるため、混合ガス中の付臭剤を吸着することによって、混合ガス中の付臭剤を除去することができる。なお、付臭剤は、吸着媒の微細孔内に物理吸着される。また、第１付臭剤除去部３１は、貴金属触媒を含んでいるため、供給されるカソードオフガス、または、空気中の酸素ガスを利用して、吸着された付臭剤を分解することができる。物理吸着された付臭剤は、酸素ガスによって酸化され、この結果、Ｈ2Ｏと、ＣＯ2と、ＳＯ2 とを含む分解済みガスが生成される。このように、本実施例の第１付臭剤除去部３１は、吸着された付臭剤を分解することができるため、吸着済みの付臭剤吸着能力を再生することができる。
【００６８】
Ｃ．付臭剤処理部：
図３は、付臭剤処理部３０の内部におけるガスの流れを示す説明図である。図３（ａ）には、第１付臭剤除去部３１に混合ガスを流して付臭剤を吸着除去し、第２付臭剤除去部３２に酸化剤ガスを流して吸着された付臭剤を分解して付臭剤吸着能力を再生している様子を示している。また、図３（ｂ）には、第２付臭剤除去部３２に混合ガスを流して付臭剤を吸着除去し、第１付臭剤除去部３１に酸化剤ガスを流して吸着された付臭剤を分解して付臭剤吸着能力を再生している様子を示している。このようなガスの流れの切り換えは、切換バルブ３３、３４によって行われる。
【００６９】
図３（ａ）に示したように、第１付臭剤除去部３１によって混合ガス中の付臭剤を吸着除去する場合には、混合ガスが第１付臭剤除去部３１に供給されるように切換バルブ３３を設定するとともに、第１付臭剤除去部３１から排出される水素ガスが燃料電池スタック１０に供給されるように切換バルブ３４を設定する。また、第２付臭剤除去部３２によって吸着された付臭剤を分解する場合には、酸化剤ガスが第２付臭剤除去部３２に供給されるように切換バルブ３４を設定するとともに、第２付臭剤除去部３２から排出される分解済みガスが外部に排出されるように切換バルブ３３を設定する。
【００７０】
また、図３（ｂ）に示したように、第２付臭剤除去部３２によって混合ガス中の付臭剤を吸着除去する場合には、混合ガスが第２付臭剤除去部３２に供給されるように切換バルブ３３を設定するとともに、第２付臭剤除去部３２から排出される水素ガスが燃料電池スタック１０に供給されるように切換バルブ３４を設定する。また、第１付臭剤除去部３１によって吸着された付臭剤を分解する場合には、酸化剤ガスが第１付臭剤除去部３１に供給されるように切換バルブ３４を設定するとともに、第１付臭剤除去部３１から排出される分解済みガスが外部に排出されるように切換バルブ３３を設定する。
【００７１】
なお、図示は省略しているが、切換バルブ３３、３４は、第１付臭剤除去部３１や、第２付臭剤除去部３２に、混合ガスや、酸化剤ガスを供給しないように設定することも可能である。また、第１付臭剤除去部３１と、第２付臭剤除去部３２とに同時に混合ガスを供給するように設定したり、第１付臭剤除去部３１と、第２付臭剤除去部３２とに同時に酸化剤ガスを供給するように設定したりすることも可能である。
【００７２】
切換バルブ３３、３４は、それぞれ本発明における第１の切換部、第２の切換部に相当する。なお、上述した説明から分かるように、切換バルブ３３、３４は、それぞれ第１の切換部の機能と、第２の切換部の機能との双方を有している。
【００７３】
Ｄ．付臭剤処理制御：
図４は、付臭剤処理制御の流れを示すフローチャートである。この処理は、燃料電池スタック１０による発電中に、制御ユニット６０のＣＰＵが実行する処理である。
【００７４】
まず、ＣＰＵは、切換バルブ３３、３４を制御して、第１付臭剤除去部３１に混合ガスを供給して（ステップＳ１００）、第１付臭剤除去部３１によって混合ガス中の付臭剤を吸着除去し、その排出ガスである水素ガスを燃料電池スタック１０に供給する。
【００７５】
次に、ＣＰＵは、付臭剤濃度センサ４１によって、第１付臭剤除去部３１から排出された排出ガス中の付臭剤濃度を検出し（ステップＳ１１０）、その付臭剤濃度が所定値Ｃ１（％）以上になったか否かを判断する（ステップＳ１２０）。本実施例では、所定値Ｃ１（％）として、第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２に吸着された付臭剤の吸着量が、吸着可能な最大値の８０（％）のときの濃度が設定されている。所定値Ｃ１（％）は、第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２から排出された排出ガスに含まれる付臭剤が燃料電池スタック１０の劣化に大きな影響を及ぼさない程度の範囲で任意に設定可能である。
【００７６】
図５は、第１付臭剤除去部３１から排出される排出ガス中の付臭剤濃度と、第１付臭剤除去部３１に吸着された付臭剤の吸着量との関係を示す説明図である。図示するように、第１付臭剤除去部３１に吸着された付臭剤の吸着量が少ないときには、第１付臭剤除去部３１から排出される排出ガス中の付臭剤濃度は低く、第１付臭剤除去部３１に吸着された付臭剤の吸着量多くなると、第１付臭剤除去部３１から排出される排出ガス中の付臭剤濃度も高くなる。この関係は、第２付臭剤除去部３２についても同じである。
【００７７】
図４のステップＳ１２０において、第１付臭剤除去部３１から排出された排出ガス中の付臭剤濃度がＣ１（％）未満の場合には（ステップＳ１２０：ＮＯ）、ＣＰＵは、第１付臭剤除去部３１の付臭剤吸着能力はまだ十分に高いと判断して、第１付臭剤除去部３１による付臭剤の吸着除去を継続し、ステップＳ１１０に戻る。
【００７８】
一方、第１付臭剤除去部３１から排出された排出ガス中の付臭剤濃度がＣ１（％）以上になった場合には（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、第１付臭剤除去部３１の付臭剤吸着能力が低下したと判断して、切換バルブ３３、３４を切り換え、第２付臭剤除去部３２に混合ガスを供給して、第２付臭剤除去部３２によって混合ガス中の付臭剤を吸着除去し、その排出ガスである水素ガスを燃料電池スタック１０に供給するするとともに、三方バルブ２８を制御して、第１付臭剤除去部３１にカソードオフガスを供給して、第１付臭剤除去部３１によって吸着された付臭剤を分解し、第１付臭剤除去部３１の付臭剤吸着能力を再生する（ステップＳ１３０）。このとき、ＣＰＵは、付臭剤吸着能力を再生すべき第１付臭剤除去部３１について、後述する再生処理制御を並行して行う。
【００７９】
このように、付臭剤濃度センサ４１によって検出された付臭剤濃度に基づいて付臭剤除去部の付臭剤吸着能力を推定し、混合ガスを供給する付臭剤除去部を適切なタイミングで切り換えることによって、付臭剤除去部の付臭剤吸着能力の低下による燃料電池スタック１０の性能の劣化を防止することができる。
【００８０】
次に、ＣＰＵは、ステップＳ１１０と同様に、付臭剤濃度センサ４１によって、第２付臭剤除去部３２から排出された排出ガス中の付臭剤濃度を検出し（ステップＳ１４０）、その付臭剤濃度がＣ１（％）以上になったか否かを判断する（ステップＳ１５０）。そして、第２付臭剤除去部３２から排出された排出ガス中の付臭剤濃度がＣ１（％）未満の場合には（ステップＳ１５０：ＮＯ）、ＣＰＵは、第１付臭剤除去部３１の付臭剤吸着能力はまだ十分に高いと判断して、第２付臭剤除去部３２による付臭剤の吸着除去を継続し、ステップＳ１４０に戻る。
【００８１】
一方、第２付臭剤除去部３２から排出された排出ガス中の付臭剤濃度がＣ１（％）以上になった場合には（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、第２付臭剤除去部３２の付臭剤吸着能力が低下したと判断して、切換バルブ３３、３４を切り換え、再度、第１付臭剤除去部３１に混合ガスを供給して、第１付臭剤除去部３１によって混合ガス中の付臭剤を吸着除去し、その排出ガスである水素ガスを燃料電池スタック１０に供給するするとともに、三方バルブ２８を制御して、第２付臭剤除去部３２にカソードオフガスを供給して、第２付臭剤除去部３２によって吸着された付臭剤を分解し、第２付臭剤除去部３２の付臭剤吸着能力を再生する（ステップＳ１６０）。このとき、ＣＰＵは、付臭剤吸着能力を再生すべき第２付臭剤除去部３２について、後述する再生処理制御を並行して行う。ステップＳ１６０の後は、ステップＳ１１０に戻り、上述した処理を繰り返す。この混合ガス中の付臭剤を、第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２によって吸着除去する制御モードは、本発明における捕捉モードに相当する。
【００８２】
Ｅ．再生処理制御：
図６は、再生処理制御の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵは、付臭剤濃度センサ４３によって、第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２から排出された分解済みガス中の付臭剤濃度を検出し（ステップＳ２００）、その付臭剤濃度が所定値Ｃ２（％）以下になったか否かを判断する（ステップＳ２１０）。本実施例では、所定値Ｃ２（％）として、第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２に吸着された付臭剤の吸着量が、吸着可能な最大値の５（％）のときの濃度が設定されている。所定値Ｃ２（％）は、第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２の付臭剤吸着能力が十分に回復したと判断できる程度の範囲で任意に設定可能である。
【００８３】
分解済みガス中の付臭剤濃度がＣ２（％）よりも大きい場合には（ステップＳ２１０：ＮＯ）、ＣＰＵは、まだ第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２の付臭剤吸着能力が再生されていないものと判断し、付臭剤の分解を継続し、ステップＳ２００戻る。
【００８４】
一方、分解済みガス中の付臭剤濃度がＣ２（％）以下になった場合には（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２の付臭剤吸着能力が再生されたものと判断し、付臭剤処理部３０への酸化剤ガスの供給を停止する。そして、再生処理制御を終了する。こうすることによって、第１付臭剤除去部３１、および、第２付臭剤除去部３２の付臭剤吸着能力が低下したときに、速やかに再生することができる。この第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２の付臭剤吸着能力を再生する制御モードは、本発明における再生モードに相当する。
【００８５】
なお、上述した再生処理制御を実行している間、ＣＰＵは、第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２に吸着された付臭剤の分解に用いられる酸化剤ガスの切換制御も行う。
【００８６】
Ｆ．酸化剤ガス切換制御：
図７は、酸化剤ガス切換制御の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵは、酸素濃度センサ４２によって、カソードオフガス中の酸素濃度を検出し（ステップＳ３００）、その酸素濃度が所定値Ｓ１（％）以下であるか否かを判断する（ステップＳ３１０）。所定値Ｓ１（％）は、第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２における付臭剤の分解効率に基づいて設定されている。カソードオフガス中の酸素濃度がＳ１（％）よりも大きい場合には（ステップＳ３１０：ＮＯ）、ＣＰＵは、カソードオフガスを用いて第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２の付臭剤吸着能力の再生を行い、ステップＳ３００に戻る。
【００８７】
一方、カソードオフガス中の酸素濃度がＳ１（％）以下になった場合には（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、ブロワ５２を駆動し、三方バルブ２８、２９を切り換え、外部の空気を付臭剤の酸化剤ガスとして付臭剤処理部３０に供給して（ステップＳ３２０）、外部の空気を用いて付臭剤の分解を行う。こうすることによって、酸素濃度が比較的高い空気を用いて、第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２の付臭剤吸着能力を速やかに再生することができる。
【００８８】
その後、ＣＰＵは、再度、酸素濃度センサ４２によって、カソードオフガス中の酸素濃度を検出し（ステップＳ３３０）、その酸素濃度が所定値Ｓ１（％）よりも大きくなったか否かを判断する（ステップＳ３４０）。カソードオフガス中の酸素濃度がＳ１（％）以下である場合には（ステップＳ３４０：ＮＯ）、ＣＰＵは、外部の空気を用いた付臭剤の分解を継続し、ステップＳ３３０に戻る。
【００８９】
一方、カソードオフガス中の酸素濃度がＳ１（％）よりも大きくなった場合には（ステップＳ３４０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、三方バルブ２８、２９を切り換え、カソードオフガスを付臭剤処理部３０に供給して付臭剤の分解を行い、ブロワ５２を停止する（ステップＳ３５０）。そして、ステップＳ３００に戻る。
【００９０】
以上説明した本実施例の燃料電池システム１００によれば、発電中に、第１付臭剤除去部３１によって、混合ガス中の付臭剤の吸着除去を行いつつ、第２付臭剤除去部３２の付臭剤吸着能力の再生を行うことができる。また、第２付臭剤除去部３２によって、混合ガス中の付臭剤の吸着除去を行いつつ、第１付臭剤除去部３１の付臭剤吸着能力の再生を行うことができる。つまり、本実施例の燃料電池システム１００によれば、発電中であっても、第１付臭剤除去部３１と、第２付臭剤除去部３２との付臭剤吸着能力を交互に再生することができる。
【００９１】
Ｇ．変形例：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。
【００９２】
Ｇ１．変形例１：
上記実施例では、付臭剤処理部３０は、第１付臭剤除去部３１と、第２付臭剤除去部３２との２つの付臭剤除去部を備えるものとしたが、これに限られず、３つ以上備えるものとしてもよい。
【００９３】
図８は、変形例としての付臭剤処理部３０Ａの構成を示す説明図である。この付臭剤処理部３０Ａは、３つの付臭剤除去部３０ａ、３０ｂ、３０ｃを備えている。そして、これら付臭剤除去部３０ａ、３０ｂ、３０ｃと、複数の配管や、三方バルブ等を、図示するように接続することによって構成されている。
【００９４】
図示するように、付臭剤処理部３０Ａは、混合ガスを、配管２０１、三方バルブ３３ａ、配管３０１ａを介して、付臭剤除去部３０ａに供給し、付臭剤除去部３０ａから排出された水素ガスを、配管３０２ａ、三方バルブ３４ａ、配管２０２を介して、燃料電池スタック１０に供給することができる。また、付臭剤処理部３０Ａは、混合ガスを、配管２０１、三方バルブ３３ｂ、配管３０１ｂを介して、付臭剤除去部３０ｂに供給し、付臭剤除去部３０ｂから排出された水素ガスを、配管３０２ｂ、三方バルブ３４ｂ、配管２０２を介して、燃料電池スタック１０に供給することができる。また、付臭剤処理部３０Ａは、混合ガスを、配管２０１、三方バルブ３３ｃ、配管３０１ｃを介して、付臭剤除去部３０ｃに供給し、付臭剤除去部３０ｃから排出された水素ガスを、配管３０２ｃ、三方バルブ３４ｃ、配管２０２を介して、燃料電池スタック１０に供給することができる。
【００９５】
また、付臭剤処理部３０Ａは、付臭剤の酸化剤ガス、すなわち、カソードオフガスや、外部の空気を、配管５０４、三方バルブ３４ａ、配管３０２ａを介して、付臭剤除去部３０ａに供給し、付臭剤除去部３０ａから排出された分解済みガスを、配管３０１ａ、三方バルブ３３ａ、配管５０６を介して、外部に排出することができる。また、付臭剤処理部３０Ａは、付臭剤の酸化剤ガスを、配管５０４、三方バルブ３４ｂ、配管３０２ｂを介して、付臭剤除去部３０ｂに供給し、付臭剤除去部３０ｂから排出された分解済みガスを、配管３０１ｂ、三方バルブ３３ｂ、配管５０６を介して、外部に排出することができる。また、付臭剤処理部３０Ａは、付臭剤の酸化剤ガスを、配管５０４、三方バルブ３４ｃ、配管３０２ｃを介して、付臭剤除去部３０ｃに供給し、付臭剤除去部３０ｃから排出された分解済みガスを、配管３０１ｃ、三方バルブ３３ｃ、配管５０６を介して、外部に排出することができる。
【００９６】
なお、配管３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃには、それぞれ付臭剤除去部３０ａ、付臭剤除去部３０ｂ、付臭剤除去部３０ｃから排出された水素ガス中の付臭剤濃度を検出するための付臭剤濃度センサ４１ａ、４１ｂ、４１ｃが設けられている。また、配管３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃには、それぞれ付臭剤除去部３０ａ、付臭剤除去部３０ｂ、付臭剤除去部３０ｃから排出された分解済みガス中の付臭剤濃度を検出するための付臭剤濃度センサ４３ａ、４３ｂ、４３ｃが設けられている。そして、上記実施例と同様に、各付臭剤濃度センサ４１ａ、４１ｂ、４３ｃ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃによって検出された付臭剤濃度に基づいて、三方バルブ３３ａ、３４ａ、３３ｂ、３４ｂ、３３ｃ、３４ｃ、２８、２９、および、ブロワ５２の制御が行われる。さらに、燃料電池スタック１０による発電中には、付臭剤除去部３０ａ、３０ｂ、３０ｃのうちの少なくとも１つには、混合ガスが供給され、そこから排出された水素ガスが燃料電池スタック１０に供給されるように制御される。
【００９７】
例えば、本変形例の付臭剤処理部３０Ａを備える燃料電池システムでは、付臭剤処理制御において、まず、付臭剤除去部３０ａを用いて混合ガス中の付臭剤を吸着除去し、水素ガスを燃料電池スタック１０に供給する。そして、付臭剤濃度センサ４１ａによって検出された付臭剤濃度がＣ１（％）以上になったら、三方バルブ３３ａ、３４ａ、３３ｂ、３４ｂを切り換えて、付臭剤除去部３０ｂを用いて混合ガス中の付臭剤を吸着除去し、水素ガスを燃料電池スタック１０に供給するとともに、付臭剤除去部３０ａに、カソードオフガスを供給し、先に説明した再生処理制御を行う。そして、付臭剤濃度センサ４１ｂによって検出された付臭剤濃度がＣ１（％）以上になったら、三方バルブ３３ｂ、３４ｂ、３３ｃ、３４ｃを切り換えて、付臭剤除去部３０ｃを用いて混合ガス中の付臭剤を吸着除去し、水素ガスを燃料電池スタック１０に供給するとともに、付臭剤除去部３０ｂに、カソードオフガスを供給し、先に説明した再生処理制御を行う。この間に、再生処理制御によって、付臭剤除去部３０ａの付臭剤吸着能力の再生は終了している。そして、付臭剤濃度センサ４１ｃによって検出された付臭剤濃度がＣ１（％）以上になったら、三方バルブ３３ｃ、３４ｃ、３３ａ、３４ａを切り換えて、付臭剤除去部３０ａを用いて混合ガス中の付臭剤を吸着除去し、水素ガスを燃料電池スタック１０に供給するとともに、付臭剤除去部３０ｃに、カソードオフガスを供給し、先に説明した再生処理制御を行う。そして、これらの処理を順次繰り返す。
【００９８】
以上説明した変形例の付臭剤処理部３０Ａを用いた燃料電池システムによっても、発電中に、付臭剤除去部３０ａと、付臭剤除去部３０ｂと、付臭剤除去部３０ｃとの付臭剤吸着能力を順次再生し、付臭剤を除去した水素ガスを燃料電池スタック１０に長時間継続して供給することができる。
【００９９】
Ｇ２．変形例２：
図９は、変形例としての付臭剤処理部３０Ｂの構成を示す説明図である。本変形例では、付臭剤処理部３０Ｂに、付臭剤処理装置１を用いている。図９（ｂ）に、付臭剤処理装置１の概略構成を示した。
【０１００】
付臭剤処理装置１は、付臭剤を吸着するための吸着媒が充填された４つのチャンバ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを備えている。これらのチャンバ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは、円筒形のケース内を、回転軸４を中心として放射状に設けられた４つの仕切板２によって分割することによって形成されている。なお、本変形例では、各チャンバ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄに充填する吸着媒として、活性炭を用いるものとした。ゼオライト等、他の吸着媒を用いるようにしてもよい。
【０１０１】
付臭剤処理装置１は、配管２０１から１つのチャンバに混合ガスを導入する混合ガス導入口と、混合ガス中の付臭剤を除去した後の水素をそのチャンバから配管２０２に排出する水素排出口と、配管５０４から他のチャンバに酸化剤ガスを導入する酸化剤ガス導入口と、吸着媒に吸着された付臭剤を分解した分解済みガスをそのチャンバから配管５０６に排出する分解済みガス排出口とを備えている（図示省略）。また、付臭剤処理装置１は、各導入口から所定のガスを導入し、各排出口から排出するときに、各チャンバ間の気密性を保持するための気密構造も備えている。そして、付臭剤処理装置１は、４つのチャンバ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを、回転軸４を中心に回転させることによって、混合ガス中の付臭剤を吸着除去するために用いるチャンバ、および、吸着媒に吸着された付臭剤を分解して付臭剤吸着能力を再生するチャンバを切り換えることができる。図９（ｂ）には、チャンバ３Ｄを用いて混合ガス中の付臭剤を吸着除去し、チャンバ３Ｂの付臭剤吸着能力の再生を行っている様子を示した。なお、付臭剤処理装置１の回転軸４には、図示しないモータが接続されており、その回転は、制御ユニット６０によって制御される。
【０１０２】
本変形例では、混合ガス中の付臭剤を吸着除去するチャンバ、および、付臭剤吸着能力の再生を行うチャンバを、それぞれ１つとしたが、これに限られない。例えば、混合ガス中の付臭剤を吸着除去するチャンバを１つとし、付臭剤吸着能力の再生を行うチャンバを３つとしてもよい。また、本変形例では、付臭剤処理装置１は、４つのチャンバ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを備えるものとしたが、これに限られない。１つのチャンバを用いて混合ガス中の付臭剤を吸着除去しながら、他のチャンバの付臭剤吸着能力の再生を行うことができるように、２つ以上のチャンバを備えるようにすればよい。
【０１０３】
以上説明した変形例の付臭剤処理部３０Ｂを用いた燃料電池システムによっても、発電中に、チャンバ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄの付臭剤吸着能力を順次再生し、付臭剤を除去した水素ガスを燃料電池スタック１０に長時間継続して供給することができる。
【０１０４】
Ｇ３．変形例３：
上記実施例におけるガスタンク２０には、例えば、以下に説明する混合ガス充填システム７０によって、混合ガスが充填される。
【０１０５】
図１０は、混合ガス充填システム７０の構成を示す説明図である。図示するように、混合ガス充填システム７０は、水素ガスを貯蔵する水素タンク７１と、付臭剤を貯蔵する付臭剤タンク７２と、水素タンク７１の水素ガスと付臭剤タンク７２の付臭剤とを混合する混合機７３と、混合機７３から排出されたガス中の付臭剤を検知する付臭剤センサ７４と、ガス遮断機７５とを備えている。
【０１０６】
付臭剤センサ７４としては、例えば、電子授与検出器（ＥＣＤ）や、熱伝導度検出器（ＴＣＰ）や、炎光度検出器（ＦＰＤ）や、水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）や、質量分析計や、ＵＶ・可視光吸光光度計や、赤外分光器等を用いることができる。
【０１０７】
この混合ガス充填システム７０では、付臭剤センサ７４が付臭剤を検出しない場合には、ガス遮断機７５のガス流路は遮断されたままとなり、混合機７３から排出されたガスをガスタンク２０に充填することができない。こうすることによって、付臭剤が混合されていない水素ガスをガスタンク２０に充填してしまうという不具合を防止することができる。
【０１０８】
なお、上記混合ガス充填システム７０において、付臭剤センサ７４の代わりにガス分析器を備えるようにし、ガスタンク２０に充填すべきでないガスが所定値以上検出された場合に、ガス遮断機７５のガス流路を遮断し、ガスタンク２０へのガスの充填を防止するようにしてもよい。
【０１０９】
Ｇ４．変形例４：
上記実施例では、燃料電池システム１００は、混合ガスの供給手段として、水素ガスと付臭剤とを含む混合ガスが予め充填されたガスタンク２０を備えるものとしたが、これに限られない。ガスタンク２０の代わりに、以下に説明する混合ガス供給部８０を備えるようにしてもよい。
【０１１０】
図１１は、混合ガス供給部８０の構成を示す説明図である。図示するように、混合ガス供給部８０は、液体水素を貯蔵する液体水素タンク８１と、液体水素を気化する気化部８３と、付臭剤を貯蔵する付臭剤タンク８２と、気化部８３によって気化された水素ガスと付臭剤とを混合するガス混合部８４と、付臭剤タンク８２の付臭剤を希釈して大気に放出する希釈部８５と、混合ガス供給部８０における水素ガスの漏洩を検知するための水素センサ８６とを備えている。
【０１１１】
この混合ガス供給部８０では、水素センサ８６によって混合ガス供給部８０内での水素ガスの漏洩が検知されたときに、希釈部８５によって付臭剤タンク８２内の付臭剤を適当な濃度に希釈して、大気に放出する。こうすることによって、混合ガス供給部８０内で水素ガスが漏洩したことを、人間の嗅覚によって感知することができる。
【０１１２】
なお、本変形例の混合ガス供給部８０では、水素センサ８６を備えるものとしたが、これに限られない。例えば、水素ガスの漏洩に伴う配管内圧力の変化を検出するための圧力センサや、水素ガスの漏洩に伴う温度の変化を検出するための温度センサを備えるようにしてもよい。これらのセンサを組み合わせて利用するようにしてもよい。
【０１１３】
また、混合ガス供給部８０では、水素センサ８６によって混合ガス供給部８０内での水素ガスの漏洩が検知されたときに、希釈部８５によって付臭剤タンク８２内の付臭剤を適当な濃度に希釈して、大気に放出するものとしたが、この代わりに、別途用意したブザーを鳴らすようにしてもよい。こうすることによって、水素ガスの漏洩が生じた部位が混合ガス供給部８０内であることを特定することができる。
【０１１４】
また、液体水素タンク８１と、気化部８３との代わりに、水素ガスを放出可能な水素吸蔵合金を備えるようにしてもよいし、アルコールや、天然ガスや、ガソリンや、エーテルや、アルデヒドなどを改質して水素ガスを生成する改質部を備えていてもよい。
【０１１５】
Ｇ５．変形例５：
上記実施例では、第１付臭剤除去部３１、および、第２付臭剤除去部３２は、多孔質の吸着媒を備えているため、物理吸着によって混合ガス中の付臭剤を吸着しているが、これに代えて、付臭剤を化学吸着可能な吸着媒を備えるようにし、化学吸着によって混合ガス中の付臭剤を吸着するようにしてもよい。
【０１１６】
また、上記実施例では、第１付臭剤除去部３１、および、第２付臭剤除去部３２は、吸着によって混合ガス中の付臭剤を捕捉しているが、これに代えて、吸収によって混合ガス中の付臭剤を捕捉するようにしてもよい。また、熱や、電気や、電磁波などのエネルギを用いて付臭剤を分解する装置を併用してもよい。
【０１１７】
Ｇ６．変形例６：
上記実施例では、付臭剤処理制御や、再生処理制御において、付臭剤濃度センサ４１、４３によって検出された付臭剤濃度に基づいて、各種バルブや、ブロワ５２の駆動を制御するものとしたが、これに限られない。第１付臭剤除去部３１や、第２付臭剤除去部３２に流した混合ガスの流量や、酸化剤ガスの流量や、各ガスを流した時間や、燃料電池スタック１０における発電量など、付臭剤の捕捉状況、すなわち、付臭剤の吸着量や、付臭剤吸着能力を推定可能な他のパラメータに基づいて制御するようにしてもよい。
【０１１８】
Ｇ７．変形例７：
上記実施例では、再生処理制御において、付臭剤の酸化剤ガスとして、カソードオフガス、または、外部の空気を用いるものとしたが、これに限られない。例えば、外部の空気のみを用いるようにしてもよい。ただし、カソードオフガスをも用いるようにすれば、ブロワ５２の駆動時間を短縮することができるので、燃料電池システム１００のエネルギ効率を向上させることができる。また、ブロワ５２の代わりに、例えば、酸素ボンベを備えるようにし、付臭剤の酸化剤ガスとして、酸素ボンベに充填された酸素ガスを用いるようにしてもよい。
【０１１９】
また、上記実施例では、付臭剤の酸化剤ガスとして、カソードオフガスと、外部の空気とを切り換えて供給するものとしたが、例えば、カソードオフガス中の酸素濃度が所定値以下になったときに、両者を混合して用いるようにしてもよい。
【０１２０】
Ｇ８．変形例８：
上記実施例では、酸化剤ガス切換処理制御において、酸素濃度センサ４２によって検出されたカソードオフガス中の酸素濃度に基づいて、付臭剤の酸化剤ガスを外部の空気に切り換えるものとしたが、これに限られない。例えば、再生処理制御による付臭剤吸着能力の再生に要する時間を考慮して、上記切り換えを行うようにしてもよい。
【０１２１】
Ｇ９．変形例９：
上記実施例では、燃料電池スタック１０の出力特性を劣化させる性質を有する付臭剤が混合ガスに含まれているので、第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２を用いて混合ガス中の付臭剤を吸着除去し、付臭剤をほとんど含まない水素ガスを燃料電池スタック１０のアノードに供給するものとしたが、これに限られない。燃料電池スタック１０の出力特性を劣化させる性質を有する付臭剤が混合ガスに含まれていない場合には、付臭剤を除去していない混合ガスを燃料電池スタック１０のアノードに供給し、燃料電池スタック１０のアノードから排出されるアノードオフガス中の付臭剤を、第１付臭剤除去部３１、または、第２付臭剤除去部３２によって吸着除去して大気中に排出するようにしてもよい。この場合、付臭剤処理部３０は、配管２０３上、や、配管２０４上や、排出配管２０５上に配設すればよい。こうすることによっても、上記実施例と同様に、発電中に、第１付臭剤除去部３１によって、アノードオフガス中の付臭剤の吸着除去を行いつつ、第２付臭剤除去部３２の付臭剤吸着能力の再生を行うことができる。また、第２付臭剤除去部３２によって、アノードオフガス中の付臭剤の吸着除去を行いつつ、第１付臭剤除去部３１の付臭剤吸着能力の再生を行うことができる。
【０１２２】
Ｇ１０．変形例１０：
上記実施例では、水素ガスと付臭剤とを含む混合ガスから付臭剤を除去した水素ガスを燃料電池スタック１０に供給して発電する燃料電池システム１００について説明したが、水素ガスと付臭剤とを含む混合ガスから付臭剤を除去した水素ガスを所定の装置に供給する水素ガス供給装置として構成することもできる。この水素ガス供給装置においても、上述した燃料電池システムと同様に、複数の付臭剤除去部の付臭剤吸着能力を順次再生しつつ、混合ガスから付臭剤を除去した水素ガスを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の一実施例としての燃料電池システム１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】付臭剤除去部の構成を示す説明図である。
【図３】付臭剤処理部３０の内部におけるガスの流れを示す説明図である。
【図４】付臭剤処理制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】第１付臭剤除去部３１から排出される排出ガス中の付臭剤濃度と第１付臭剤除去部３１に吸着された付臭剤の吸着量との関係を示す説明図である。
【図６】再生処理制御の流れを示すフローチャートである。
【図７】酸化剤ガス切換制御の流れを示すフローチャートである。
【図８】変形例としての付臭剤処理部３０Ａの構成を示す説明図である。
【図９】変形例としての付臭剤処理部３０Ｂの構成を示す説明図である。
【図１０】混合ガス充填システム７０の構成を示す説明図である。
【図１１】混合ガス供給部８０の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１０…燃料電池スタック
２０…ガスタンク
２１…シャットバルブ
２２…レギュレータ
２３…高圧バルブ
２４…バルブ
２５…排出バルブ
２６…逆止弁
２７…バルブ
２８、２９…三方バルブ
３０、３０Ａ、３０Ｂ…付臭剤処理部
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ…付臭剤除去部
３１…第１付臭剤除去部
３２…第２付臭剤除去部
３３、３４…切換バルブ
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ…三方バルブ
１…付臭剤除去装置
２…仕切板
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ…チャンバ
４…回転軸
４０…気液分離装置
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４３、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ…付臭剤濃度センサ
４２…酸素濃度センサ
５０、５２…ブロワ
６０…制御ユニット
７０…混合ガス充填システム
７１…水素タンク
７２…付臭剤タンク
７３…混合機
７４…付臭剤センサ
７５…ガス遮断機
８０…混合ガス供給部
８１…液体水素タンク
８２…付臭剤タンク
８３…気化部
８４…ガス混合部
８５…希釈部
８６…水素センサ
１００…燃料電池システム
２０１〜２０４…配管
２０５…排出配管
３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ…配管
３１２…担体
３１２ａ…平板
３１２ｂ…波板
３１２ｃ…軸部材
５０１〜５０６…配管
【図１】
2007103335.tif 000003
【図２】
2007103335.tif 000004
【図３】
2007103335.tif 000005
【図４】
2007103335.tif 000006
【図５】
2007103335.tif 000007
【図６】
2007103335.tif 000008
【図７】
2007103335.tif 000009
【図８】
2007103335.tif 000010
【図９】
2007103335.tif 000011
【図１０】
2007103335.tif 000012
【図１１】
2007103335.tif 000013