(57)【要約】【課題】燃料電池のようなエネルギー発生装置を搭載する移動体であって、正確な可燃性ガス濃度を測定することの可能な可燃性ガス検出装置を備える移動体を提供する。【解決手段】本発明の移動体は、可燃性ガス供給装置と、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスの供給によりエネルギーを発生するエネルギー発生装置と、を備え、さらに当該移動体内の所定空間に配置され、可燃性ガス供給装置とエネルギー発生装置のうち少なくとも一方から、外部に漏洩した可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出装置と、所定空間の外部から二次ガスを導入する二次ガス導入装置と、二次ガスの導入時に、可燃性ガス検出装置の測定基準値を校正する校正装置と、を備える。移動体の移動中に、二次ガス導入装置によって可燃性ガス検出装置の測定空間内に形成された可燃性ガスを含まない環境下において、可燃性ガス検出装置の測定基準値の校正が行われる。【選択図】  図1
2007050754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給装置と、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスの供給によりエネルギーを発生するエネルギー発生装置と、を備えた移動体であって、
当該移動体内の所定空間に配置され、可燃性ガス供給装置およびエネルギー発生装置のうち少なくとも一方から、外部に漏洩した可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出装置と、
所定空間の外部から二次ガスを導入する二次ガス導入装置と、
二次ガスの導入時に、可燃性ガス検出装置の測定基準値を校正する校正装置と、
を備えることを特徴とする移動体。
【請求項２】
可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給装置と、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスの供給によりエネルギーを発生するエネルギー発生装置と、を備えた移動体であって、
当該移動体内の所定空間に配置され、可燃性ガス供給装置およびエネルギー発生装置のうち少なくとも一方から、外部に漏洩した可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出装置と、
所定空間の外部から二次ガスを導入する二次ガス導入装置と、
可燃性ガス検出装置の検出モードをガス測定モードと基準値校正モード間で切り替える切替装置と、
移動体の移動中に、切替装置によって可燃性ガス検出装置の検出モードが、基準値校正モードに切り替えられ、二次ガス導入装置から所定空間に二次ガスが導入されたとき、可燃性ガス検出装置の測定基準値を校正する校正装置と、
を備えることを特徴とする移動体。
【請求項３】
可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給装置と、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスの供給によりエネルギーを発生するエネルギー発生装置と、を備えた移動体であって、
当該移動体内の所定空間に配置され、可燃性ガス供給装置およびエネルギー発生装置のうち少なくとも一方から、外部に漏洩した可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出装置と、
所定空間の外部から二次ガスを導入する二次ガス導入装置と、
可燃性ガス検出装置の検出モードをガス測定モードと基準値校正モード間で切り替える切替装置と、
移動体の移動速度を検出する速度検出装置と、
移動体の移動速度が所定値以上となったときに、切替装置によって可燃性ガス検出装置の検出モードが基準値校正モードに切り替えられ、二次ガス導入装置からの二次ガスが所定空間に導入されたとき、可燃性ガス検出装置の測定基準値を校正する校正装置と、
を備えることを特徴とする移動体。
【請求項４】
前記所定空間はフロントコンパートメントであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体に関し、特に可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給装置と、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスの供給によりエネルギーを発生するエネルギー発生装置と、を備える移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、アノード電極に水素を含む燃料ガスを、カソード電極に酸素を含むガスをそれぞれ供給し、電解質膜を介してこれらの燃料ガスと酸素とを電気化学的に反応させて発電させるものである。通常はMEA（少なくともアノード電極、電解質膜、カソード電極を含む）をセパレータを介して多数積層してスタック化し、高起電力化を図っている。
【０００３】
ところで、燃料電池スタックは上述のように燃料ガスとして水素を用いるが、水素は分子量が小さく、シール性の確保の困難性により、燃料電池システムから水素ガスの漏洩することが想定される。例えば、車両に燃料電池を搭載した場合、燃料電池システムから漏洩した水素ガスは、燃料電池システムを格納する車両内部の空間（車両前方部または床下のコンパートメント）内等に局所的に充満することも想定されるため、水素濃度の監視を行うよう車両の数箇所に水素漏れ検知器等が設置される。また漏洩した水素ガスが局部的に充満しないように換気手段が設けられる場合もある（例えば特許文献1、2参照。）。
【特許文献１】特開2004-186029号公報
【特許文献２】特開2004-40950号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来技術の場合、車両に設置される水素漏れ検知器（以下「水素ディテクタ」という）には測定基準値（いわゆるゼロ点）を校正することが考慮されていない。従って測定基準値は使用前の初期段階で設定された以降は、確認または校正されることはない。しかし実際の水素ディテクタの測定基準値は、センサ表面の汚れや異物の付着、あるいはセンサ自身の抵抗値変化等によって時間とともに変化する。従って特許文献1、2の方法では、水素ディテクタの測定基準値のずれによる水素検知精度の変動を考慮してシステム設計を行うことが必要となり、十分に精度の高い水素漏れの検知ができず、誤作動が生じやすいという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、可燃性ガス検出装置の測定基準値の変動を抑制して、精度の高い水素ガス漏洩検知の可能な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】
上記の目的を達成するため、本発明の移動体は、可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給装置と、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスの供給によりエネルギーを発生するエネルギー発生装置と、を備え、当該移動体内の所定空間に配置され、可燃性ガス供給装置およびエネルギー発生装置のうち少なくとも一方から、外部に漏洩した可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出装置と、所定空間の外部から二次ガスを導入する二次ガス導入装置と、二次ガスの導入時に、可燃性ガス検出装置の測定基準値を校正する校正装置と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このような構成からなる本発明の移動体では、二次ガスで置換された設置空間において、可燃性ガス検出装置の測定基準値の校正を行うことが可能である。従って、可燃性ガス検出装置の精度が確保され、正確な可燃性ガスの漏れ検知を行うことができる。
【０００８】
また、本発明の別の移動体は、可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給装置と、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスの供給によりエネルギーを発生するエネルギー発生装置と、を備え、当該移動体内の所定空間に配置され、可燃性ガス供給装置およびエネルギー発生装置のうち少なくとも一方から、外部に漏洩した可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出装置と、所定空間の外部から二次ガスを導入する二次ガス導入装置と、可燃性ガス検出装置の検出モードをガス測定モードと基準値校正モード間で切り替える切替装置と、移動体の移動中に、切替装置によって可燃性ガス検出装置の検出モードが、基準値校正モードに切り替えられ、二次ガス導入装置から所定空間に二次ガスが導入されたとき、可燃性ガス検出装置の測定基準値を校正する校正装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明のさらに別の移動体は、可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給装置と、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスの供給によりエネルギーを発生するエネルギー発生装置と、を備え、当該移動体内の所定空間に配置され、可燃性ガス供給装置およびエネルギー発生装置のうち少なくとも一方から、外部に漏洩した可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出装置と、所定空間の外部から二次ガスを導入する二次ガス導入装置と、可燃性ガス検出装置の検出モードをガス測定モードと基準値校正モード間で切り替える切替装置と、移動体の移動速度を検出する速度検出装置と、移動体の移動速度が所定値以上となったときに、切替装置によって可燃性ガス検出装置の検出モードが基準値校正モードに切り替えられ、二次ガス導入装置からの二次ガスが所定空間に導入されたとき、可燃性ガス検出装置の測定基準値を校正する校正装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成からなる本発明の移動体は、走行中に構成された二次ガス置換空間において可燃性ガス検出装置の測定基準値の校正を行う。従ってより正確な測定基準値の校正を行うことができる。
【００１１】
なお本発明においては、可燃性ガス検出装置の設置される移動体内の所定空間はフロントコンパートメントであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、可燃性ガス検出装置の測定基準値の正確な校正が可能となるため、可燃性ガス検出装置の測定基準値の変動が抑制され、精度の高い可燃性ガス漏洩検知が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の移動体を、車両を例に以下に説明する。ただし本発明の移動体には、車両の他、飛行機、船舶、ロボットが含まれる。
【００１４】
また本願において、可燃性ガスとは、水素の他、ONG、LPGなどの燃料ガスを意味し、エネルギー発生装置には、水素の供給で電気エネルギーを発生する燃料電池の他、水素、ONG、LPGを燃焼させて、機械エネルギー（動力）を得る内燃機関が含まれる。
【００１５】
以下の例では、エネルギー発生装置として、燃料電池システムを備える車両について説明する。
【００１６】
本発明の燃料電池システムを搭載する車両の構成例を図1に示す。車両1は、燃料電池システム10と、可燃性ガス検出装置12と、二次ガス導入装置14と、制御手段16とを備える。車両1は、燃料電池を搭載するものであればいかなる車両であっても良く、例えば燃料電池と二次電池を搭載するハイブリッド車であっても良い。
【００１７】
可燃性ガス検出装置12は、例えば水素ディテクタであって、燃料電池システム10からの水素ガスの漏洩を検知するため、例えばフロントコンパートメント20、客室床下、客室天井および水素タンク近傍等に設けられる。ここでフロントコンパートメントとは従来の内燃機関が設置される車体前部の空間を言う。可燃性ガス検出装置12は２つのモード、すなわち水素濃度を測定する測定モードと、可燃性ガス検出装置12の水素濃度の測定基準値（いわゆるゼロ点）を校正するゼロ点設定モードに切り替えが可能である。（この切り替えは制御手段16からの命令によって行われる。）
二次ガス導入装置14は、可燃性ガス検出装置12の設置された空間20に外気を導入し、空間20に存在する気体（主として空気）を、水素が極めて少ないまたはゼロの状態に置換する役割を果たす。二次ガス導入装置14は、例えば車両の前方に設けられるフロントグリルである。ただし二次ガス導入装置14は、これに限られるものではなく、外気が導入し易い箇所に設けられた外気取入孔等であっても良い。あるいは後述するようなガス供給装置を設置して、これを用いて可燃性ガス検出装置12の雰囲気を置換することも可能である。すなわち二次ガス導入装置14は、ポンプ等を使用して、所定空間に強制的に二次ガスを供給するもの、および所定空間に自然に（例えば対流等により）二次ガスが導入されるものの両方を含む。
【００１８】
制御手段16は、例えば電子制御ユニット（以下「ECU」という）である。このECUは、図示しないバスを介して相互に接続されたCPU、ROMおよびRAM等からなるマイクロコンピュータで構成される。
【００１９】
ECU16は、可燃性ガス検出装置12の設置された空間内の雰囲気が外気と置換された状態（すなわち可燃性ガス検出装置がゼロ点校正しやすい雰囲気）となってから、可燃性ガス検出装置12のモードを切り替える。従って可燃性ガス検出装置12の設置された空間内の雰囲気が外気と置換された状態で、可燃性ガス検出装置12の測定基準値の校正を行うことができる。なおECU16の係る状態の判断は、例えば車速、車両の始動からの経過時間等の情報である。またECU16は、前述のガス供給装置の動作を制御することも可能であり、この場合はガス供給装置の制御が行われてから一定期間後に、可燃性ガス検出装置12のモードが切り替えられる。
【００２０】
本発明の第1の実施例について説明する。本発明の燃料電池システムを搭載する車両において、水素ガスの局部的停滞が生じやすい車両停止中は、水素ディテクタ12はECU16により測定モードに設定され、水素漏れを検知する状態となっている。これに対して車両が走行しているときは、水素ディテクタ12は、ECU16によって所定の周期でゼロ点設定モードに切り替えられる。車両走行中は、フロントグリルから導入される走行風によって水素ディテクタ12の周囲雰囲気は外気と置換される。従って、この雰囲気を利用して水素ディテクタ12の水素濃度測定値基準値の校正を行うことができる。なおこの間、水素ディテクタ12はゼロ点設定モードとなるため、水素濃度の測定は行えない。しかしながら通常、走行中は走行風によって、所定空間内の水素は車両外部に移動しやすいため、局部的なガスの停滞が抑制される。また、測定基準値の校正にかかる時間は長くても、例えば1、2分である。
【００２１】
本発明の燃料電池システムを搭載する車両の第2の実施例を図2に示す。
【００２２】
この実施例では車両1は、燃料電池システム10と、水素ディテクタ12と、外気取り入れ手段14と、ECU16の他、さらに車速センサ18を備える。この実施例では、車速センサ18はECU16と接続されており、車両1の車速を検知して、その結果をECU16に伝達する。ECU16は、車速センサ16からの情報に応じて、水素ディテクタ12のモードを測定モードとゼロ点設定モード間で切り替える。すなわち車速が所定の値となったときにのみ、水素ディテクタ12のモードがゼロ点設定モードに切り替えられる。このように車速が一定値以上になったときにのみモードの切り替えが行われるため、例えば、車両が走行開始から比較的短時間で停止される場合、あるいは頻繁に発進／停止が繰り返されるような場合には水素ディテクタ12のモード切替は行われない。従ってゼロ点設定モード時の水素ディテクタ12の測定室内の外気置換をより確実に行うことができ、より正確な測定基準値の校正が可能となる。
【００２３】
以下図3に示すフローチャートに従って、第2の実施例の燃料電池システムを搭載する車両における構成体の動作を説明する。
【００２４】
車両停止中、水素ディテクタは測定モードにある。車両1が走行を開始すると、ECU16において水素ディテクタ12の前回の測定基準値校正時からの経過時間と予め設定された校正周期（時間）との比較が行われる。この経過時間が所定値（X）に達していない場合は、ECU16による水素ディテクタ12のモード切替は行われない。経過時間が所定値（X）に達した場合は、さらに車速センサ18からの車速情報がECU16に伝達される。車速が所定値（v）未満の場合、水素ディテクタ12のモード切替は行われない。一方、車速が所定値（v）以上になると、ECU16は水素ディテクタ12のモードをゼロ点設定モードに切り替える。このとき車両1は所定値以上の速度で走行しているため、フロントグリルから取り入れられた外気により、水素ディテクタ12の測定室内の雰囲気は、十分に置換されている。従って水素ディテクタ12の測定室内の水素濃度はほぼゼロとなる。すなわち車両走行中に、水素ディテクタ12の測定室内には水素ガスの含まれない雰囲気が形成され、この環境下で水素ディテクタ12の校正が行われるため、正確な測定基準値の設定を行うことが可能となる。測定基準値の校正後にはECU16によって水素ディテクタ12が測定モードに戻されるとともに、時間カウンタがリセットされる。
【００２５】
なお第1および第2の実施例においては、外気は車両の走行により生じる空気の流れを利用して、車体前方のフロントグリルから導入される。この場合、水素ディテクタ12の設置された空間の雰囲気置換をより確実に行うため、例えばフードパネル裏面等に取り付けられた導入管を水素ディテクタ近傍にまで伸設し、フロントグリルから導入される外気を水素ディテクタ12の近傍まで誘導しても良い。
【００２６】
さらにこのような導入管に開閉バルブを取り付けておき、水素ディテクタ12のゼロ点設定モード時にのみECU16からの指示により、開閉バルブを開けるようにしても良い。これにより通常、外気を取り入れることの難しい空間（例えば乗室床下および排気室内など）にも、外気が導入され、外気置換された雰囲気下で水素ディテクタ12の測定基準値の校正を行うことが可能となる。
【００２７】
またフロントグリルから外気を取り入れる代わりに、水素ディテクタ12のゼロ点設定モード時に、外気を少なくとも水素ディテクタ12の設置空間内に供給することの可能なガス供給装置（例えばポンプなど）を車体内部に設けても良い。例えば燃料電池に接続される酸化剤ガス導入配管からのバイパス配管を水素ディテクタ12の近傍まで導出しておき、水素ディテクタ12のゼロ点設定モード時には、ECU16からの指示により、例えばバルブの開放等によってバイパス側にも酸化剤ガスを流して、水素ディテクタ12の測定室内の雰囲気を置換しても良い。
【００２８】
また本発明においては、車両が始動してから燃料電池システム10が起動されるまでの間に、水素ディテクタ12の測定基準値の校正を行うようにしても良い。通常車両が始動する際には、二次電池による出力が先行されるため、車両の始動から燃料電池システムが起動するまでには一定の時間幅がある。従ってその時間幅を利用して、測定室内の雰囲気を置換し、さらに水素ディテクタ12のモードを切り替えて、水素ディテクタ12の測定基準値の校正を行うことが可能である。
【００２９】
なお本発明においては、少なくとも水素ディテクタの設置空間の雰囲気の外気置換が可能である限り、水素ディテクタは原則として車両のいかなる位置に設置されていても良い。水素ディテクタは、客室の床下や車両後部の空間など、種々の場所に配置することができる。しかしながら水素ディテクタは、図1および2のように、車両のフロントコンパートメントに設けられることが好ましい。通常、燃料電池本体はフロントコンパートメントに設置され、電池本体からの水素漏洩の検出が最も重要であるからである。
【００３０】
このように本発明の燃料電池システムを搭載する車両においては、走行中に形成される外気置換雰囲気において水素ディテクタの測定基準値の校正が行われるため、水素ディテクタの測定精度は常に良好な状態に維持される。従って水素漏れ検知時には誤作動は生じにくく、正確な水素漏れ検知を行うことが可能となる。
【００３１】
また水素ディテクタの測定基準値のずれによる水素検知精度の変動を考慮することが不要となり、設計マージンを厳しくする必要はなくなるため、水素ディテクタの交換寿命が延伸化され、システム全体の維持コストの抑制が可能となる。
【００３２】
なお上記の実施例においては、車両の走行中に水素ディテクタの測定基準値の校正が行われる。これは一般に車両走行中は、停止中に比べて水素ガスが局所的に停滞する可能性は少なく、漏洩監視の重要性は車両停止時の方がより高いとの考えに基づくものである。しかしながら、水素ディテクタの設置空間によっては、実質上、走行／停止状態で送風の差異が生じない場所もあり、係る場合、水素ディテクタの測定基準値の校正を車両の停止中に行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第1の実施例による燃料電池システムを搭載する車両の概略図である。
【図２】本発明の第2の実施例による燃料電池システムを搭載する車両の概略図である。
【図３】本発明の第1の実施例による燃料電池システムを搭載する車両の水素ディテクタの動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１      車両
１０    燃料電池システム
１２    水素ディテクタ
１４    外気取り入れ手段
１６    電子制御ユニット（ECU）
１８    車速センサ
２０    フロントコンパートメント。
【図１】
2007050754.tif 000003
【図２】
2007050754.tif 000004
【図３】
2007050754.tif 000005