(57)【要約】【課題】高濃度の水素の大気への放出を回避できる水素供給装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、燃料電池１０へ水素を供給する水素供給通路１４と、水素供給通路１４に設けられる高圧レギュレータ２２と、を有し、高圧レギュレータ２２は、水素の圧力を調整する第１調圧室１５８と、第１調圧室１５８内を上下する第１ピストン１５２と、第１ピストン１５２の外周縁に装着され第１調圧室１５８内の気密性を確保するパッキン１６２と、第１ピストン１５２を付勢する開弁ばね１５７と、パッキン１６２に対して第１調圧室１５８とは反対側の位置に設けられ開弁ばね１５７が設けられる第１大気室１６８と、を備える水素燃料供給システム１において、燃料電池１０から排出される流体を大気に排出する排気管４６と第１大気室１６８とを連通させる連通部２００を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池へ水素を供給する水素供給通路と、
前記水素供給通路に設けられる減圧弁と、を有し、
前記減圧弁は、前記水素の圧力を調整する調圧室と、前記調圧室内を上下するピストンと、前記ピストンの外周縁に装着され前記調圧室内の気密性を確保するシール部材と、前記ピストンを付勢するスプリングと、前記シール部材に対して前記調圧室とは反対側の位置に設けられ前記スプリングが設けられる大気室と、を備える水素供給装置において、
前記燃料電池から排出される流体を大気に排出する排出通路と前記大気室とを連通させる連通部を有すること、
を特徴とする水素供給装置。
【請求項２】
請求項１の水素供給装置において、
前記減圧弁として前記水素供給通路の上流側から順に第１減圧弁と第２減圧弁とが設けられ、
前記第１減圧弁と前記第２減圧弁は中通路を介して接続し、
前記中通路にて前記中通路の圧力が所定の開弁圧以上になったときに開弁するリリーフ弁が設けられ、
前記連通部は、前記排出通路と前記リリーフ弁の弁室とを連通させること、
を特徴とする水素供給装置。
【請求項３】
請求項２の水素供給装置において、
前記排出通路に新気を供給可能な新気供給部と、
前記燃料電池への前記水素の供給が停止された後に前記新気供給部を作動させて前記排出通路に新気を供給する制御部と、を有すること、
を特徴とする水素供給装置。
【請求項４】
請求項３の水素供給装置において、
前記減圧弁は、弁体と、前記弁体が接触可能な弁座と、を備え、
前記制御部は、前記燃料電池への前記水素の供給が停止された後に、前記弁体と前記弁座の間における閉弁時の前記水素の漏れ、あるいは、前記シール部材における前記水素の漏れを検出した場合のみ、前記新気供給部を作動させること、
を特徴とする水素供給装置。
【請求項５】
請求項４の水素供給装置において、
前記制御部は、前記燃料電池への前記水素の供給が停止された後における前記減圧弁の上流圧および下流圧の少なくとも一方の時間推移に基づいて、前記水素の漏れを検出すること、
を特徴とする水素供給装置。
【請求項６】
請求項４または５の水素供給装置において、
前記制御部は、前記燃料電池への前記水素の供給が停止された後に、前記第１減圧弁の前記弁体と前記弁座の間における前記水素の漏れが検出された場合には、前記第１減圧弁の上流圧が前記リリーフ弁の開弁圧未満となるまで、前記新気供給部を作動させること、
を特徴とする水素供給装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１つの水素供給装置において、
前記制御部は、前記燃料電池への前記水素の供給が停止された後に、前記第１減圧弁と前記第２減圧弁の少なくとも一方の前記シール部材における前記水素の漏れが検出された場合には、前記第１減圧弁の上流圧が大気圧に所定圧を加算して得られる圧力未満となるまで、前記新気供給部を作動させること、
を特徴とする水素供給装置。
【請求項８】
請求項３乃至５のいずれか１つの水素供給装置において、
前記制御部は、前記燃料電池への前記水素の供給が停止された後に、前記新気供給部を所定時間作動させて前記排出通路に新気を供給すること、
を特徴とする水素供給装置。
【請求項９】
請求項８の水素供給装置において、
前記水素が蓄えられる水素タンクを有し、
前記所定時間は、前記水素タンク内の圧力に応じて変更されること、
を特徴とする水素供給装置。
【請求項１０】
請求項８または９の水素供給装置において、
前記所定時間は、外気温に応じて変更されること、
を特徴とする水素供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池へ水素ガス（以下、単に「水素」という。）を供給するための水素供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池発電プラントにおいて、燃料供給装置から漏れた水素が冷却用空気排出口からパッケージの外部の大気に放出され得ること、が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２５４０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、水素は可燃性ガスであるため、燃料電池発電プラントにおいて、高濃度の水素がパッケージの外部の大気へ放出されることは回避したい。同様に、車両に搭載される燃料電池システムの水素燃料供給システムにおいても、高濃度の水素が大気へ放出されることは回避したい。
【０００５】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、高濃度の水素の大気への放出を回避できる水素供給装置を提供すること、を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、燃料電池へ水素を供給する水素供給通路と、前記水素供給通路に設けられる減圧弁と、を有し、前記減圧弁は、前記水素の圧力を調整する調圧室と、前記調圧室内を上下するピストンと、前記ピストンの外周縁に装着され前記調圧室内の気密性を確保するシール部材と、前記ピストンを付勢するスプリングと、前記シール部材に対して前記調圧室とは反対側の位置に設けられ前記スプリングが設けられる大気室と、を備える水素供給装置において、前記燃料電池から排出される流体を大気に排出する排出通路と前記大気室とを連通させる連通部を有すること、を特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、減圧弁の大気室が連通部により排出通路に連通しているので、減圧弁において調圧室に存在する高濃度の水素がシール部材から大気室へ漏れたときに、大気室へ漏れた水素は連通部から排出通路に開放される。そして、排出通路に開放された水素は排出通路内の気体により希釈され、水素の濃度が抑制された気体が排出通路から大気に放出される。そのため、高濃度の水素の大気への放出が回避される。
【０００８】
上記の態様においては、前記減圧弁として前記水素供給通路の上流側から順に第１減圧弁と第２減圧弁とが設けられ、前記第１減圧弁と前記第２減圧弁は中通路を介して接続し、前記中通路にて前記中通路の圧力が所定の開弁圧以上になったときに開弁するリリーフ弁が設けられ、前記連通部は、前記排出通路と前記リリーフ弁の弁室とを連通させること、が好ましい。
【０００９】
この態様によれば、減圧弁のリリーフ弁の弁室が排出通路に連通しているので、減圧弁において中通路に存在する高濃度の水素がリリーフ弁から放出されたときに、リリーフ弁から放出された水素は連通部から排出通路に開放される。そして、排出通路に開放された水素は排出通路内の気体により希釈され、水素の濃度が抑制された気体が排出通路から大気に放出される。そのため、高濃度の水素の大気への放出が回避される。
【００１０】
上記の態様においては、前記排出通路に新気を供給可能な新気供給部と、前記燃料電池への前記水素の供給が停止された後に前記新気供給部を作動させて前記排出通路に新気を供給する制御部と、を有すること、が好ましい。
【００１１】
この態様によれば、燃料電池への水素の供給が停止された後に、新気供給部により排出通路に新気（空気）が供給される。そのため、予め窒素や低濃度の水素が存在し得る排出通路に対し連通部から高濃度の水素が開放されても、排出通路内の水素の濃度の増大が抑制される。したがって、高濃度の水素の大気への放出が、より効果的に、回避される。
【００１２】
上記の態様においては、前記減圧弁は、弁体と、前記弁体が接触可能な弁座と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池への前記水素の供給が停止された後に、前記弁体と前記弁座の間における前記水素の漏れ、あるいは、前記シール部材における前記水素の漏れを検出した場合のみ、前記新気供給部を作動させること、が好ましい。
【００１３】
この態様によれば、排出通路に新気を供給する必要がある場合に限って新気供給部が作動するので、新気供給部の不要な作動が抑制される。そのため、新気供給部の作動に要する電力の消費が低減される。
【００１４】
上記の態様においては、前記制御部は、前記燃料電池への前記水素の供給が停止された後における前記減圧弁の上流圧および下流圧の少なくとも一方の時間推移に基づいて、前記水素の漏れを検出すること、が好ましい。
【００１５】
この態様によれば、水素供給装置の構成機器を活用して、減圧弁の弁体と弁座の間における水素の漏れ、あるいは、減圧弁のシール部材における水素の漏れが、容易に検出される。
【００１６】
上記の態様においては、前記制御部は、前記燃料電池への前記水素の供給が停止された後に、前記第１減圧弁の前記弁体と前記弁座の間における前記水素の漏れが検出された場合には、前記第１減圧弁の上流圧が前記リリーフ弁の開弁圧未満となるまで、前記新気供給部を作動させること、が好ましい。
【００１７】
この態様によれば、第１減圧弁の弁体と弁座の間にて水素が漏れた場合に、新気供給部は、リリーフ弁からの水素の放出が完了するまで作動する。そのため、リリーフ弁から放出されて排出通路に開放された高濃度の水素は、排気通路の新気により十分に希釈される。したがって、高濃度の水素の大気への放出が、より効果的に、回避される。
【００１８】
上記の態様においては、前記制御部は、前記燃料電池への前記水素の供給が停止された後に、前記第１減圧弁と前記第２減圧弁の少なくとも一方の前記シール部材における前記水素の漏れが検出された場合には、前記第１減圧弁の上流圧が大気圧に所定圧を加算して得られる圧力未満となるまで、前記新気供給部を作動させること、が好ましい。
【００１９】
この態様によれば、シール部材から大気室に水素が漏れた場合に、新気供給部は、第１減圧弁の上流圧が大気圧に所定圧を加算して得られる圧力未満となるまで、すなわち、シール部材から大気室への水素の漏れが収束するまで作動する。そのため、シール部材から大気室に漏れた後に大気室から連通部を介して排出通路に開放される高濃度の水素は、排気通路の新気により十分に希釈される。したがって、高濃度の水素の大気への放出が、より効果的に、回避される。
【００２０】
上記の態様においては、前記制御部は、前記燃料電池への前記水素の供給が停止された後に、前記新気供給部を所定時間作動させて前記排出通路に新気を供給すること、が好ましい。
【００２１】
この態様によれば、燃料電池への水素の供給が停止された後に、所定時間、排出通路に新気が供給される。そのため、排出通路に開放された水素は排出通路内にてより効果的に希釈されるので、より効果的に排出通路内の水素の濃度が抑制される。そのため、高濃度の水素の大気への放出が、より効果的に、回避される。
【００２２】
上記の態様においては、前記水素が蓄えられる水素タンクを有し、前記所定時間は、前記水素タンク内の圧力に応じて変更されること、が好ましい。
【００２３】
この態様によれば、高濃度の水素の大気への放出が、より効果的に、回避される。
【００２４】
上記の態様においては、前記所定時間は、外気温に応じて変更されること、が好ましい。
【００２５】
この態様によれば、高濃度の水素の大気への放出が、より効果的に、回避される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の水素供給装置によれば、高濃度の水素の大気への放出を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態における燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】高圧レギュレータの断面図である。
【図３】高圧レギュレータと連通部と排気管を示す図である。
【図４】実施例１のフローチャートである。
【図５】実施例２のフローチャートである。
【図６】水素供給停止前の１次圧に対するエアポンプの作動時間を示す図である。
【図７】実施例３のフローチャートである。
【図８】実施例４のフローチャートである。
【図９】実施例５のフローチャートである。
【図１０】外気温に対するエアポンプの作動時間を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜燃料電池システムの全体説明＞
まず、本実施形態に係る水素燃料供給システム１（水素供給装置）を適用した燃料電池システム６０について説明する。燃料電池システム６０は、図１に示すように、燃料電池（ＦＣ）１０、水素タンク１２、水素供給通路１４、水素排出通路１６、主止弁１８、切換弁２０、高圧レギュレータ２２、１次圧センサ２４、インジェクタ部２６、２次圧センサ２８、エア供給通路３０、エア排出通路３２、エアポンプ３４（新気供給部）、エアクリーナ３６、第１制御弁３８、第２制御弁４０、バイパス通路４２、バイパス弁４４、排気管４６（排出通路）、冷却水通路４８、ウォータポンプ５０、ラジエータ５２、コントローラ５４、などを有している。
【００２９】
この燃料電池システム６０は、電動自動車に搭載され、その駆動用モータ（図示略）に電力を供給するために使用される。燃料電池１０は、燃料ガスとしての水素と酸化剤ガスとしてのエア（空気）の供給を受けて発電を行う。燃料電池１０で発電した電力は、インバータ（図示略）を介して駆動用モータ（図示略）に供給される。水素タンク１２には、高圧（例えば、８０〜９０Ｍｐａ程度）の水素が蓄えられる。
【００３０】
燃料電池１０のアノード側には、水素燃料供給システム１が設けられている。この水素燃料供給システム１は、水素タンク１２から供給先の燃料電池１０へ水素を供給するための水素供給通路１４と、燃料電池１０から導出される水素オフガスを排出するための水素排出通路１６とを備えている。水素タンク１２の直下流の水素供給通路１４には、水素タンク１２から水素供給通路１４への水素の供給と遮断を切り換える、デューティ制御される電磁弁よりなる主止弁１８が設けられる。水素排出通路１６には、電磁弁よりなる切換弁２０が設けられる。
【００３１】
主止弁１８より下流の水素供給通路１４には、水素の圧力を減圧するための圧力調整弁である高圧レギュレータ２２が設けられる。主止弁１８と高圧レギュレータ２２との間の水素供給通路１４には、その中の圧力（高圧レギュレータ２２の上流圧）を１次圧Ｐ１として検出するための１次圧センサ２４が設けられる。
【００３２】
高圧レギュレータ２２より下流の水素供給通路１４には、燃料電池１０へ供給される水素の流量及び圧力を調節するためのインジェクタ部２６が設けられる。
【００３３】
高圧レギュレータ２２とインジェクタ部２６との間の水素供給通路１４には、その中の圧力（高圧レギュレータ２２の下流圧）を２次圧Ｐ２として検出するための２次圧センサ２８が設けられる。
【００３４】
一方、燃料電池１０のカソード側には、燃料電池１０にエアを供給するためのエア供給通路３０と、燃料電池１０から導出されるエアオフガスを排出するためのエア排出通路３２とが設けられている。エア供給通路３０には、燃料電池１０に供給されるエア流量を調節するためのエアポンプ３４と、空気を清浄化するエアクリーナ３６と、が設けられている。エアポンプ３４より下流のエア供給通路３０には、電磁弁よりなる第１制御弁３８が設けられる。エア排出通路３２には、電磁弁よりなる第２制御弁４０が設けられる。
【００３５】
また、エア供給通路３０とエア排出通路３２に接続するバイパス通路４２が設けられ、バイパス通路４２には電磁弁よりなるバイパス弁４４が設けられる。そして、エアポンプ３４は、バイパス通路４２を介して、排気管４６に新気（空気）を供給できる。
【００３６】
また、水素排出通路１６とエア排出通路３２は、燃料電池１０から排出される流体（水素やエアなど）を大気に排出する排気管４６に接続している。
【００３７】
また、燃料電池１０の冷却系において、冷却水通路４８が設けられており、冷却水通路４８にはウォータポンプ５０とラジエータ５２が設けられている。
【００３８】
上記構成において、水素タンク１２から導出される水素は、水素供給通路１４を通り、主止弁１８、高圧レギュレータ２２、インジェクタ部２６を介して燃料電池１０に供給される。燃料電池１０に供給された水素は、燃料電池１０にて発電に使用された後、燃料電池１０から水素オフガスとして水素排出通路１６及び切換弁２０を介して、排気管４６に排出される。そして、水素オフガスは、排気管４６を介して大気に排出される。
【００３９】
また、上記構成において、エアポンプ３４によりエア供給通路３０へ吐出されたエアは燃料電池１０に供給される。燃料電池１０に供給されたエアは、燃料電池１０にて発電に使用された後、燃料電池１０からエアオフガスとしてエア排出通路３２及び第２制御弁４０を介して、排気管４６に排出される。そして、エアオフガスは、排気管４６を介して大気に排出される。
【００４０】
この燃料電池システム６０は、システムの制御を司るコントローラ５４を更に備える。コントローラ５４は、水素燃料供給システム１の制御も司っている。コントローラ５４は、燃料電池１０へ供給される水素の流れを制御するために、１次圧センサ２４、２次圧センサ２８の検出値に基づき、主止弁１８、インジェクタ部２６を制御する。また、コントローラ５４は、水素排出通路１６の水素オフガスの流れを制御するために、切換弁２０を制御する。
【００４１】
本実施形態におけるコントローラ５４は、後述するように、エアポンプ３４の作動を制御したり、水素の漏れを検出する制御部としても機能する。
【００４２】
一方、コントローラ５４は、燃料電池１０へ供給されるエアの流れを制御するために、エアポンプ３４、第１制御弁３８を制御する。また、コントローラ５４は、エア排出通路３２のエアオフガスの流れを制御するために、第２制御弁４０を制御する。また、コントローラ５４は、燃料電池１０の発電に係る電圧値及び電流値をそれぞれ入力するようになっている。コントローラ５４は、中央処理装置（ＣＰＵ）及びメモリを備え、燃料電池１０へ供給される水素量及びエア量を制御するために、メモリに記憶された所定の制御プログラムに基づいてインジェクタ部２６及びエアポンプ３４等を制御する。
【００４３】
また、コントローラ５４は、バイパス弁４４を制御する。
【００４４】
＜高圧レギュレータの構造説明＞
次に、高圧レギュレータ２２について詳しく説明する。図２に示すように、高圧レギュレータ２２は、アルミ合金製のケーシング１４１を備え、そのケーシング１４１に、第１レギュレータ１０８（第１減圧弁）、第２レギュレータ１０９（第２減圧弁）、入口通路１４２、中通路１４３、出口通路１４４、中間リリーフ弁１１１（逆止弁）が一体的に設けられて構成される。入口通路１４２は、第１レギュレータ１０８により減圧される前の水素が流入する通路である。中通路１４３は、第１レギュレータ１０８による減圧後であって第２レギュレータ１０９により減圧される前の水素が入る通路である。出口通路１４４は、第２レギュレータ１０９より下流であって同レギュレータ１０９による減圧後の水素が入る通路である。
【００４５】
図２において、ケーシング１４１の左側（水素の流れの上流側）に第１レギュレータ１０８が、その右側（水素の流れの下流側）に第２レギュレータ１０９が配置される。すなわち、水素供給通路１４の上流側から順に、第１レギュレータ１０８と第２レギュレータ１０９とが設けられている。そして、第１レギュレータ１０８と第２レギュレータ１０９は、中通路１４３を介して接続している。
【００４６】
中間リリーフ弁１１１は、第１レギュレータ１０８と第２レギュレータ１０９との間に配置される。中間リリーフ弁１１１は、中通路１４３における水素の圧力が所定の開弁圧以上になったときに開弁し、中通路１４３から高圧レギュレータ２２の外部へ向かう水素の流れを許可し、その逆向きの流れを阻止するようになっている。
【００４７】
第１レギュレータ１０８は、ケーシング１４１に形成された第１シリンダ１５１と、第１シリンダ１５１の内部にて第１調圧室１５８内を上下するように移動可能に設けられた第１ピストン１５２と、第１ピストン１５２の一部であって上方へ延びるロッド１５２ａと、ロッド１５２ａの上端に接触可能に設けられた第１弁体１５３と、第１弁体１５３を収容する第１弁室１５４と、第１弁室１５４に設けられた第１弁座１５５とを備える。
【００４８】
第１弁室１５４には、第１弁体１５３を第１弁座１５５に着座（接触、閉弁）する方向へ付勢するコイル形状をなす閉弁ばね１５６が設けられる。第１シリンダ１５１の中は、第１ピストン１５２により第１調圧室１５８と第１大気室１６８とに区画される。すなわち、第１シリンダ１５１において、第１ピストン１５２の上側には水素の圧力を調整するための第１調圧室１５８が設けられ、第１ピストン１５２の下側には第１大気室１６８が設けられる。このようにして、第１大気室１６８は、第１ピストン１５２に対して第１調圧室１５８とは反対側の位置、言い換えると、パッキン１６２に対して第１調圧室１５８とは反対側の位置に設けられる。また、第１大気室１６８には、第１ピストン１５２とロッド１５２ａを第１調圧室１５８へ向けて付勢するためのコイル形状をなす開弁ばね１５７（スプリング）が設けられる。すなわち、第１大気室１６８には、第１ピストン１５２及びロッド１５２ａを介して第１弁体１５３を第１弁座１５５から離間（開弁）する方向へ付勢するための開弁ばね１５７が設けられる。
【００４９】
入口通路１４２は第１弁室１５４に連通する。第１弁体１５３は、ニードル形状をなし、第１弁室１５４の中で上下動可能に設けられる。第１弁座１５５は、第１弁室１５４の下端に設けられる。第１調圧室１５８は、第１弁座１５５より下方に位置し、第１弁体１５３が開弁したときに第１弁室１５４と連通する。ケーシング１４１には、開弁ばね１５７の下端に当接して同ばね１５７を保持するばね受け１５９と、ばね受け１５９を高さ調整可能にケーシング１４１にねじ止めされた止め部材１６０とを備える。
【００５０】
第１レギュレータ１０８に対応して、ケーシング１４１には、上方へ突出する円筒状の凸部１４１ａが形成される。第１弁座１５５は、この凸部１４１ａの上端に設けられる。凸部１４１ａには、六角柱状に形成された継手ブロック１６１がねじ止めされる。入口通路１４２と第１弁室１５４は、この継手ブロック１６１に形成される。閉弁ばね１５６は、継手ブロック１６１と第１弁体１５３との間に設けられる。第１弁体１５３の外周にはテーパ部１５３ａが形成され、そのテーパ部１５３ａの下側には、ニードル部１５３ｂが形成される。ニードル部１５３ｂは、第１弁座１５５の弁孔１５５ａを貫通して配置される。ニードル部１５３ｂの下端はロッド１５２ａの上端に当接する。ここで、第１弁室１５４と入口通路１４２は、弁孔１５５ａを介して第１調圧室１５８に連通する。
【００５１】
第１ピストン１５２の外周縁には、第１シリンダ１５１の内壁との間をシールする環状のパッキン１６２（シール部材）が装着される。パッキン１６２は、上方へＶ字状に開くリップ状断面を有する。パッキン１６２は、第１調圧室１５８内の気密性を確保する。開弁ばね１５７の上端は、第１ピストン１５２の下面に保持される。第１ピストン１５２の下部外周には、フッ素系樹脂製のウェアリング１６３が装着される。開弁ばね１５７の下端に当接するばね受け１５９には、通気孔１５９ａが形成される。止め部材１６０には、通気孔１５９ａを通して導入される外気に対して設けられたフィルタ部材１６４が固定される。第１大気室１６８は、通気孔１５９ａ及びフィルタ部材１６４を介し、さらには、後述する連通部２００（詳しくは、第２連通路２０４と第１連通路２０２）と排気管４６を介して、大気に連通する。第１調圧室１５８は、中通路１４３を介して第２レギュレータ１０９の上流部（第２弁室１７８）に接続される。
【００５２】
従って、第１レギュレータ１０８は、入口通路１４２に供給される水素の圧力と、第１調圧室１５８の水素の圧力と、閉弁ばね１５６の付勢力と、開弁ばね１５７の付勢力とのバランスにより動作し、入口通路１４２に供給される水素を減圧するようになっている。
【００５３】
第２レギュレータ１０９は、ケーシング１４１に形成された第２シリンダ１７１と、第２シリンダ１７１の内部にて第２調圧室１７７内を上下するように移動可能に設けられた第２ピストン１７２と、第２ピストン１７２から下方へ延びる管状の第２弁体１７２ａと、第２弁体１７２ａの下端に対応して設けられ第２弁体１７２ａに接触可能な第２弁座１７３とを備える。
【００５４】
第２シリンダ１７１の中は、第２ピストン１７２により第２調圧室１７７と第２大気室１８８とに区画される。すなわち、第２シリンダ１７１において、第２ピストン１７２の上側には水素の圧力を調整するための第２調圧室１７７が設けられ、第２ピストン１７２の下側には第２大気室１８８が設けられる。このようにして、第２大気室１８８は、第２ピストン１７２に対して第２調圧室１７７とは反対側の位置、言い換えると、パッキン１７５に対して第２調圧室１７７とは反対側の位置に設けられる。また、第２大気室１８８には、第２ピストン１７２と第２弁体１７２ａを第２調圧室１７７へ向けて付勢するためのコイル形状をなす開弁ばね１７４（スプリング）が設けられる。すなわち、第２大気室１８８には、第２ピストン１７２を介して第２弁体１７２ａを第２弁座１７３から離間（開弁）する方向へ付勢するための開弁ばね１７４が設けられる。
【００５５】
第２シリンダ１７１には、第２大気室１８８に対応して通気孔１８９が形成される。この通気孔１８９には、外気に対して設けられたフィルタ部材１９０が固定される。第２大気室１８８は、通気孔１８９及びフィルタ部材１９０を介し、さらには、後述する連通部２００（詳しくは、第３連通路２０６と第２連通路２０４と第１連通路２０２）と排気管４６を介して、大気に連通する。第２ピストン１７２は、中空状に形成され、その中空部１７２ｃが第２調圧室１７７に連通する。
【００５６】
第２ピストン１７２の外周縁には、第２シリンダ１７１の内壁との間をシールする環状のパッキン１７５（シール部材）が装着される。パッキン１７５は、上方へＶ字状に開くリップ状断面を有する。パッキン１７５は、第２調圧室１７７内の気密性を確保する。また、第２ピストン１７２の下部外周には、フッ素系樹脂製のウェアリング１８３が装着される。第２シリンダ１７１において、第２ピストン１７２の上側には、水素の圧力を調整するための第２調圧室１７７が設けられる。第２調圧室１７７は、第２レギュレータ１０９の下流部に相当する。
【００５７】
第２レギュレータ１０９において、出口通路１４４は第２調圧室１７７に連通する。第２シリンダ１７１の下側には、第２弁体１７２ａと第２弁座１７３に対応して第２弁室１７８が設けられる。第２弁室１７８より下側にて、ケーシング１４１には、止め部材１７９がねじ止めされる。第２弁座１７３は、止め部材１７９の上部の凹みに嵌め込まれる。止め部材１７９には、第２弁座１７３の高さを調整するための調整ねじ１８０が設けられる。
【００５８】
第２調圧室１７７は、ケーシング１４１の上側から装着された蓋部材１８１により封鎖される。蓋部材１８１の下側には、第２ピストン１７２の上端に当接可能な凸部１８１ａが形成される。この凸部１８１ａの下端面は、第２ピストン１７２の上方への移動を規制する、すなわち第２ピストン１７２の可動範囲を規制するストッパ部１８１ｂとなっている。このストッパ部１８１ｂに第２ピストン１７２の上端が当接したときは、第２調圧室１７７に円環状の空間が形成される。第２調圧室１７７は、出口通路１４４に常に連通する。
【００５９】
第２ピストン１７２及び第２弁体１７２ａを貫通する中空部１７２ｃは、その両端がそれぞれ開口する。開弁ばね１７４の上端は、第２ピストン１７２の下面に保持される。開弁ばね１７４の下端は、第２シリンダ１７１の底部にて、その底部に形成された凸部１７１ａを内包した状態で保持される。
【００６０】
この凸部１７１ａの内側には、第２弁体１７２ａの外周に摺接して第２弁室１７８をシールする環状でリップ状断面を有するパッキン１７６が設けられる。パッキン１７６の下方には、第２弁体１７２ａの外周に摺接し支持する軸受１８２が設けられる。軸受１８２は、パッキン１７６の落下止めを兼ねる。第２弁室１７８は、軸受１８２の下方で略円筒状に形成され、中通路１４３に連通する。
【００６１】
中通路１４３は、第１レギュレータ１０８の第１調圧室１５８から水平に延びる第１中通路１４３ａと、第２レギュレータ１０９の第２弁室１７８から水平に延びる第２中通路１４３ｂと、第１中通路１４３ａと第２中通路１４３ｂとの間を垂直に延びる第３中通路１４３ｃとを含む。ケーシング１４１には、第１中通路１４３ａを加工するときに開けられた加工孔１４５と、第２中通路１４３ｂを加工するときに開けられた加工孔１４６が形成される。また、ケーシング１４１には、各加工孔１４５，１４６を封止するプラグ１４７が設けられる。第３中通路１４３ｃの上端は、中間リリーフ弁１１１につながる。
【００６２】
従って、第２レギュレータ１０９は、第２弁室１７８に作用する、中通路１４３の水素の圧力（第１レギュレータ１０８による減圧後の水素の圧力）と、第２調圧室１７７に作用する、出口通路１４４の水素の圧力と、開弁ばね１７４の付勢力とのバランスにより作動し、中通路１４３の水素の圧力を更に減圧するようになっている。
【００６３】
中間リリーフ弁１１１は、弁室１９１と、弁室１９１の入口に形成された弁座１９２と、弁室１９１の中に収容され、弁座１９２と当接、離間する弁体１９３と、弁体１９３を弁座１９２へ向けて閉弁する方向へ付勢するコイル形状をなす閉弁ばね１９４と、閉弁ばね１９４を保持すると共に弁室１９１を連通部２００に連通させる通気孔１９５ａと通気路１９５ｂを備えるプラグ１９５と、プラグ１９５と蓋部材１８１をケーシング１４１に対して抜け止めする押さえ板１９６とを備える。
【００６４】
従って、この中間リリーフ弁１１１は、中通路１４３における水素の圧力が所定の開弁圧以上になったときに開弁し、中通路１４３から通気孔１９５ａと通気路１９５ｂを介して連通部２００へ向かう水素の流れを許可し、その逆向きの流れを阻止する。
【００６５】
以上説明したこの実施形態の高圧レギュレータ２２は、次のように動作する。図１において、主止弁１８が開弁されることにより、水素タンク１２から燃料電池１０への水素の供給が開始される。すると、図２に示すように、高圧レギュレータ２２では、出口通路１４４から、太矢印で示す方向へ水素が流出し、第２レギュレータ１０９の第２調圧室１７７の水素の圧力が低下する。そして、第２ピストン１７２及び第２弁体１７２ａが上昇し、第２弁体１７２ａが第２弁座１７３から離間して開弁する。これにより、第２弁室１７８の水素が、第２ピストン１７２及び第２弁体１７２ａの中空部１７２ｃを経由して第２調圧室１７７へ流れ、第２調圧室１７７の水素の圧力が上昇する。
【００６６】
そして、第２調圧室１７７の水素の圧力が所定の圧力に達すると、第２ピストン１７２及び第２弁体１７２ａが開弁ばね１７４に抗して押し下げられ、第２弁体１７２ａの下端開口１７２ｂが第２弁座１７３に当接して閉弁する。これにより、第２弁室１７８から第２調圧室１７７へ向かう水素の流れが遮断される。なお、予め、調整ねじ１８０のねじ込み量を調整することで、第２調圧室１７７における水素の圧力を所定の最終圧力に設定することができる。
【００６７】
第２レギュレータ１０９の第２弁室１７８と第１レギュレータ１０８の第１調圧室１５８とは、中通路１４３を介して連通する。このため、第２弁室１７８の水素の圧力が低下すると、第１調圧室１５８の水素が、中通路１４３を介して第２弁室１７８へ流れ、同弁室１７８の水素の圧力が上昇する。このとき、第１レギュレータ１０８では、第１調圧室１５８の水素の圧力が低下するので、開弁ばね１５７の付勢力によって第１ピストン１５２が上昇し、第１弁体１５３が上方へ押され、同弁体１５３が第１弁座１５５から離間して開弁する。これにより、入口通路１４２に供給される高圧の水素が、第１弁室１５４を介して第１調圧室１５８へ流れ、第１調圧室１５８の水素の圧力が、所定の中間圧力に保たれる。なお、予め、止め部材１６０のねじ込み量を調整することで、第１調圧室１５８の圧力を所定の中間圧力に設定することができる。
【００６８】
＜連通部の説明＞
本実施形態では、図１に示すように、水素燃料供給システム１は、高圧レギュレータ２２と排気管４６に接続する連通部２００を有する。詳しくは、図３に示すように、連通部２００は、排気管４６と第１大気室１６８とを連通させ、排気管４６と第２大気室１８８とを連通させている。また、連通部２００は、排気管４６と中間リリーフ弁１１１の弁室１９１とを連通させている。連通部２００は、第１連通路２０２と第２連通路２０４と第３連通路２０６などを備えている。
【００６９】
第１連通路２０２は、通気路１９５ｂと排気管４６に接続している。これにより、通気路１９５ｂは、第１連通路２０２を介して、排気管４６に連通している。そのため、中間リリーフ弁１１１から放出される水素は、通気孔１９５ａと通気路１９５ｂと第１連通路２０２を介して排気管４６に開放され、さらに、排気管４６を介して大気に排出される。
【００７０】
ここで、主止弁１８が閉弁されて燃料電池１０への水素の供給が停止され、第１弁体１５３が第１弁座１５５に着座した後に、すなわち、第１レギュレータ１０８の閉弁時に、第１弁体１５３と第１弁座１５５の間にて水素の漏れ（微少な漏れ）が発生している場合を考える。この場合、主止弁１８と高圧レギュレータ２２の間の高残圧（１次圧Ｐ１）によって中通路１４３に水素が流れ込んで、中通路１４３の圧力が中間リリーフ弁１１１の開弁圧以上になると、中間リリーフ弁１１１が開弁する。
【００７１】
このとき、本実施形態では、中間リリーフ弁１１１から放出される水素は、通気孔１９５ａと通気路１９５ｂと第１連通路２０２を介して排気管４６に開放され、さらに、排気管４６を介して大気に排出される。このように、燃料電池１０への水素の供給が停止された後に第１弁体１５３と第１弁座１５５の間にて水素の漏れが発生している場合であっても、水素は、中間リリーフ弁１１１から直接的に大気に放出されず、中間リリーフ弁１１１から連通部２００と排気管４６を介して間接的に大気に放出される。
【００７２】
第２連通路２０４は、フィルタ部材１６４と第１連通路２０２に接続している。これにより、通気孔１５９ａは、フィルタ部材１６４と第２連通路２０４と第１連通路２０２を介して、排気管４６に連通している。
【００７３】
ここで、極めて低温の条件下において、パッキン１６２は硬化するので、パッキン１６２のシール性が低下してしまう。すると、パッキン１６２にて水素の漏れ（微少な漏れ）が発生する場合がある。この場合、第１調圧室１５８の水素は、パッキン１６２から第１大気室１６８に漏れて、通気孔１５９ａから放出される。
【００７４】
このとき、本実施形態では、通気孔１５９ａから放出される水素は、フィルタ部材１６４と第２連通路２０４と第１連通路２０２を介して排気管４６に開放され、さらに、排気管４６を介して大気に排出される。このように、パッキン１６２にて水素の漏れが発生している場合であっても、水素は、フィルタ部材１６４から直接的に大気に放出されず、フィルタ部材１６４から連通部２００と排気管４６を介して間接的に大気に放出される。
【００７５】
また、第２連通路２０４には、リリーフ弁２０８（逆止弁）が設けられている。リリーフ弁２０８は、第２連通路２０４において、第１連通路２０２との接続部２１０と、第３連通路２０６との接続部２１２との間の位置に設けられている。リリーフ弁２０８は、接続部２１２側から接続部２１０側への流体の流れのみを許可する。そのため、中間リリーフ弁１１１から放出された水素は、リリーフ弁２０８により遮断される。
【００７６】
第３連通路２０６は、フィルタ部材１９０と第２連通路２０４に接続している。これにより、通気孔１８９は、フィルタ部材１９０と第３連通路２０６と第２連通路２０４と第１連通路２０２を介して、排気管４６に連通している。
【００７７】
ここで、極めて低温の条件下において、パッキン１７５とパッキン１７６は硬化するので、パッキン１７５とパッキン１７６のシール性が低下してしまう。すると、パッキン１７５とパッキン１７６にて水素の漏れ（微少な漏れ）が発生する場合がある。この場合、第２調圧室１７７の水素は、パッキン１７５から第２大気室１８８に漏れて、通気孔１８９から放出される。また、第２弁室１７８の水素は、パッキン１７６から第２大気室１８８に漏れて、通気孔１８９から放出される。
【００７８】
このとき、本実施形態では、通気孔１８９から放出される水素は、フィルタ部材１９０と第３連通路２０６と第２連通路２０４と第１連通路２０２を介して排気管４６に開放され、さらに、排気管４６を介して大気に排出される。このように、パッキン１７５とパッキン１７６にて水素の微少漏れが発生している場合であっても、水素は、フィルタ部材１９０から直接的に大気に放出されず、フィルタ部材１９０から連通部２００と排気管４６などを介して間接的に大気に放出される。
【００７９】
また、エア取込通路２１４の一端が、第２連通路２０４に接続している。一方、エア取込通路２１４の他端は、フィルタ２１６を介して大気に開放されている。そして、エア取込通路２１４には、リリーフ弁２１８（逆止弁）が設けられている。リリーフ弁２１８は、フィルタ２１６側から第２連通路２０４との接続部２２０側への流体の流れのみを許可する。
【００８０】
以上のように本実施形態では、水素燃料供給システム１は、排気管４６と第１大気室１６８、および、排気管４６と第２大気室１８８とを連通させる連通部２００を有する。
【００８１】
このように、第１大気室１６８が連通部２００により排気管４６に連通しているので、第１調圧室１５８に存在する高濃度の水素がパッキン１６２から第１大気室１６８へ漏れたときに、第１大気室１６８へ漏れた水素は、連通部２００から排気管４６に開放される。
【００８２】
また、第２大気室１８８が連通部２００により排気管４６に連通しているので、第２調圧室１７７に存在する高濃度の水素がパッキン１７５から第２大気室１８８へ漏れたとき、または、第２弁室１７８に存在する高濃度の水素がパッキン１７６から第２大気室１８８へ漏れたときに、第２大気室１８８へ漏れた水素は、連通部２００から排気管４６に開放される。
【００８３】
そして、排気管４６に開放された水素は排気管４６内の気体により希釈され、水素の濃度が抑制された気体が排気管４６から大気に放出される。そのため、高濃度の水素の大気への放出が回避される。
【００８４】
また、連通部２００は、排気管４６と中間リリーフ弁１１１の弁室１９１とを連通させている。
【００８５】
このように、中間リリーフ弁１１１の弁室１９１が連通部２００により排気管４６に連通しているので、中通路１４３に存在する高濃度の水素が中間リリーフ弁１１１から放出されたときに、中間リリーフ弁１１１から放出された水素は、連通部２００から排気管４６に開放される。そのため、第１弁体１５３と第１弁座１５５の間で水素の漏れが発生して中通路１４３の圧力が中間リリーフ弁１１１の開弁圧以上になったときに、中間リリーフ弁１１１から放出された高濃度の水素は排気管４６に開放される。そして、排気管４６に開放された水素は排気管４６内の気体により希釈され、水素の濃度が抑制された気体が排気管４６から大気に放出される。そのため、高濃度の水素の大気への放出が回避される。
【００８６】
なお、第１ピストン１５２と第２ピストン１７２は、新気を排気管４６へ供給する役割も発揮し得る。すなわち、まず、第１ピストン１５２が上昇することにより、新気が、吸引され、フィルタ２１６とエア取込通路２１４を介して、第２連通路２０４に取り込まれる。次に、第１ピストン１５２が下降することにより、第２連通路２０４に取り込まれた新気が、押し出され、第１連通路２０２を介して、排気管４６に供給される。なお、第２ピストン１７２についても、第１ピストン１５２と同様に作用する。
【００８７】
＜コントローラが行う制御の説明＞
次に、コントローラ５４が行う制御について説明する。
【００８８】
前記のように、中間リリーフ弁１１１から放出される高濃度の水素は、連通部２００を介して排気管４６に開放される。また、パッキン１６２から第１大気室１６８へ、あるいは、パッキン１７５から第２大気室１８８へ、あるいは、パッキン１７６から第２大気室１８８へ漏れた高濃度の水素も、連通部２００を介して排気管４６に開放される。
【００８９】
このとき、車両が走行しているときは、エアポンプ３４により燃料電池１０に供給される新気の少なくとも一部が、エアオフガスとして、エア排出通路３２を介して排気管４６に排出される。そのため、前記のように排気管４６に開放された高濃度の水素は十分に希釈されながら大気に放出されるので、高濃度の水素の大気への放出が回避される。
【００９０】
しかし、車両が停止しているとき、すなわち、水素供給停止後（燃料電池１０への水素の供給が停止した後）は、前記のエアオフガスが排気管４６に排出されない。そのため、前記のように排気管４６に開放された高濃度の水素は、十分に希釈されずに大気に放出されるおそれがある。
【００９１】
そこで、本実施形態では、コントローラ５４は、以下の実施例１〜実施例５の少なくともいずれか１つの制御を行う。この制御に関する処理ルーチンは、コントローラ５４により、所定時間毎に実行される。
【００９２】
［実施例１］
本実施例では、コントローラ５４は、図４に示すようなエアポンプ３４の制御を行う。図４に示すように、コントローラ５４により、水素供給停止要求（燃料電池１０への水素の供給の停止要求）があるか否かが判断される（ステップＳ１）。そして、水素供給停止要求がある場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、コントローラ５４により、主止弁１８が閉弁され（ステップＳ２）、ＸＨ２ｃｏｍｐフラグが「０」であるか否かが判断される（ステップＳ３）。
【００９３】
なお、ＸＨ２ｃｏｍｐフラグは、エアポンプ３４による排気管４６への新気の供給が未だ完了していない場合に「０」に設定される一方、エアポンプ３４による排気管４６への新気の供給が既に完了している場合に「１」に設定される。
【００９４】
そして、ＸＨ２ｃｏｍｐフラグが「０」である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、エアポンプ３４が作動する（ステップＳ４）。詳しくは、バイパス弁４４が開弁し、かつ、エアポンプ３４が作動する。これにより、エアクリーナ３６を介して取り込まれた新気が、エアポンプ３４によりエア供給通路３０とバイパス通路４２とエア排出通路３２を介して、排気管４６に供給される。このようにして、水素供給停止後に、エアポンプ３４が作動して排気管４６に新気が供給される。
【００９５】
次に、水素供給停止後のエアポンプ３４の作動時間が所定時間Ａを超えたか否かが判断される（ステップＳ５）。
【００９６】
そして、水素供給停止後のエアポンプ３４の作動時間が所定時間Ａを超えた場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）には、エアポンプ３４が停止し（ステップＳ６）、ＸＨ２ｃｏｍｐフラグが「１」に設定され（ステップＳ７）、この処理ルーチンが一旦終了する。このようにして、水素供給停止後に、エアポンプ３４が所定時間Ａ作動して、排気管４６に新気が供給される。
【００９７】
また、ステップＳ１において、水素供給停止要求がない場合（ステップＳ１：ＮＯ）には、コントローラ５４により、主止弁１８が開弁され（ステップＳ８）、ＸＨ２ｃｏｍｐフラグが「０」に設定され（ステップＳ９）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【００９８】
本実施例によれば、コントローラ５４は、燃料電池１０への水素の供給が停止された後に、エアポンプ３４を作動させて排気管４６に新気を供給する。
【００９９】
これにより、燃料電池１０への水素の供給が停止された後に、エアポンプ３４により排気管４６に新気が供給される。そのため、予め窒素や低濃度の水素が存在し得る排気管４６に対し連通部２００から高濃度の水素が開放されても、排気管４６内の水素の濃度の増大が抑制される。したがって、高濃度の水素の大気への放出が、より効果的に、回避される。
【０１００】
また、コントローラ５４は、燃料電池１０への水素の供給が停止された後に、エアポンプ３４を所定時間Ａ作動させて排気管４６に新気を供給する。
【０１０１】
これにより、燃料電池１０への水素の供給が停止された後に、所定時間Ａ、排気管４６に新気が供給される。そのため、排気管４６に開放された水素は排気管４６内にてより効果的に希釈されるので、より効果的に排気管４６内の水素の濃度が抑制される。そのため、高濃度の水素の大気への放出が、より効果的に、回避される。
【０１０２】
なお、所定時間Ａは、排気管４６の容積に応じて設定され、例えば、排気管４６の容積の半分の容積の新気が排気管４６に供給されるまでに要する時間である。
【０１０３】
［実施例２］
本実施例では、コントローラ５４は、図５に示すようなエアポンプ３４の制御を行う。図５に示すように、水素供給停止要求がある場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）には、水素供給停止前の１次圧Ｐ１である停止前１次圧ｋＰ１（水素供給停止前の高圧レギュレータ２２の上流圧）が、コントローラ５４のメモリに記憶される（ステップＳ１２）。次に、コントローラ５４により、主止弁１８が閉弁され（ステップＳ１３）、ＸＬＥＡＫフラグが「１」であるか否かが判断される（ステップＳ１４）。
【０１０４】
なお、ＸＬＥＡＫフラグは、高圧レギュレータ２２における水素の漏れが検出されていない場合に「０」に設定される一方、高圧レギュレータ２２における水素の漏れが検出されている場合に「１」に設定される。ここで、高圧レギュレータ２２における水素の漏れとは、第１弁体１５３と第１弁座１５５の間における閉弁時の水素の漏れ、あるいは、第２弁体１７２ａと第２弁座１７３の間における閉弁時の水素の漏れ、あるいは、パッキン１６２やパッキン１７５やパッキン１７６における水素の漏れである。
【０１０５】
そして、ＸＬＥＡＫフラグが「１」である場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）であり、かつ、ＸＨ２ｃｏｍｐフラグが「０」である場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）には、エアポンプ３４が作動する（ステップＳ１６）。
【０１０６】
このようにして、燃料電池１０への水素の供給が停止された後にて、高圧レギュレータ２２における水素の漏れが検出された場合のみ、エアポンプ３４が作動する。
【０１０７】
次に、図６に示すような対応図をもとに、停止前１次圧ｋＰ１に応じたエアポンプ３４の作動時間である所定時間ｋＡａが求められ（ステップＳ１７）、水素供給停止後のエアポンプ３４の作動時間が所定時間ｋＡａを超えたか否かが判断される（ステップＳ１８）。なお、図６に示すように、停止前１次圧ｋＰ１が高いほど、所定時間ｋＡａは長く設定される。
【０１０８】
そして、水素供給停止後のエアポンプ３４の作動時間が所定時間ｋＡａを超えた場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）には、エアポンプ３４が停止し（ステップＳ１９）、ＸＨ２ｃｏｍｐフラグが「１」に設定され（ステップＳ２０）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１０９】
このようにして、エアポンプ３４の作動時間は、停止前１次圧ｋＰ１、すなわち、水素供給停止前の水素タンク１２内の圧力に応じて変更される。
【０１１０】
また、ステップＳ１１において、水素供給停止要求がない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）には、１次圧Ｐ１（水素タンク１２内の圧力）が取り込まれ（ステップＳ２１）、コントローラ５４により、主止弁１８が開弁され（ステップＳ２２）、ＸＨ２ｃｏｍｐフラグが「０」に設定され（ステップＳ２３）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１１１】
本実施例によれば、コントローラ５４は、燃料電池１０への水素の供給が停止された後に、第１弁体１５３と第１弁座１５５の間における閉弁時の水素の漏れ、あるいは、あるいは、第２弁体１７２ａと第２弁座１７３の間における閉弁時の水素の漏れ、あるいは、パッキン１６２やパッキン１７５やパッキン１７６における水素の漏れを検出した場合のみ、エアポンプ３４を作動させる。
【０１１２】
このようにして、排気管４６に新気を供給する必要がある場合に限ってエアポンプ３４が作動するので、エアポンプ３４の不要な作動が抑制される。そのため、エアポンプ３４の作動に要する電力の消費が低減される。
【０１１３】
また、所定時間ｋＡａは、水素供給停止前の水素タンク１２内の圧力に応じて変更される。詳しくは、所定時間ｋＡａは、水素供給停止前の水素タンク１２内の圧力が高くなって、第１弁体１５３と第１弁座１５５の間における水素の漏れ量や、パッキン１６２やパッキン１７５やパッキン１７６における水素の漏れ量が増加すると考えられるときほど長く設定される。そのため、高濃度の水素の大気への放出が、より効果的に、回避される。
【０１１４】
［実施例３］
本実施例では、コントローラ５４は、図７に示すようなリーク検出制御、すなわち、水素の漏れを検出する制御を行う。図７に示すように、水素供給停止要求がある場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）には、停止前１次圧ｋＰ１と、水素供給停止前の２次圧Ｐ２である停止前２次圧ｋＰ２（水素供給停止前の高圧レギュレータ２２の下流圧）とがコントローラ５４のメモリに記憶される（ステップＳ３２）。次に、コントローラ５４により、主止弁１８が閉弁され（ステップＳ３３）、水素供給停止後に所定時間Ｂが経過したか否かが判断される（ステップＳ３４）。
【０１１５】
そして、水素供給停止後に所定時間Ｂが経過した場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）には、所定時間Ｂが経過した後の１次圧Ｐ１と２次圧Ｐ２が取り込まれ（ステップＳ３５）、ＸＶ２Ｌｅａｋフラグが「０」であるか否かが判断される（ステップＳ３６）。
【０１１６】
なお、ＸＶ２Ｌｅａｋフラグは、第２弁体１７２ａと第２弁座１７３の間における閉弁時の水素の漏れが検出されていない場合に「０」に設定される一方、第２弁体１７２ａと第２弁座１７３の間における閉弁時の水素の漏れが検出されている場合に「１」に設定される。
【０１１７】
そして、ＸＶ２Ｌｅａｋフラグが「０」である場合（ステップＳ３６：ＹＥＳ）には、（ｋＰ２＋β）≦Ｐ２の条件式を満たすか否か、が判断される（ステップＳ３７）。すなわち、所定時間Ｂが経過した後の２次圧Ｐ２が停止前２次圧ｋＰ２に所定圧βを加算して得られる圧力以上であるか否かが判断される。なお、所定圧βは、例えば、停止前２次圧ｋＰ２に対して１０％〜２０％の大きさの圧力値である。
【０１１８】
（ｋＰ２＋β）≦Ｐ２の条件式を満たす場合（ステップＳ３７：ＹＥＳ）には、２段目弁リークが検出され、すなわち、第２弁体１７２ａと第２弁座１７３の間における閉弁時の水素の漏れが検出され、ＸＶ２Ｌｅａｋフラグが「１」に設定される（ステップＳ３８）。次に、高圧レギュレータリークが検出され、すなわち、高圧レギュレータ２２における水素の漏れが検出され、ＸＬＥＡＫフラグが「１」に設定され（ステップＳ３９）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１１９】
また、ステップＳ３１において、水素供給停止要求がない場合（ステップＳ３１：ＮＯ）には、コントローラ５４により、主止弁１８が開弁され（ステップＳ４０）、ＸＶ１＿Ｒ１２ＬｅａｋフラグとＸＶ２ＬｅａｋフラグとＸＬＥＡＫフラグの全てが「０」に設定され（ステップＳ４１）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１２０】
なお、ＸＶ１＿Ｒ１２Ｌｅａｋフラグは、第１弁体１５３と第１弁座１５５の間における閉弁時の水素の漏れ、あるいは、パッキン１６２やパッキン１７５やパッキン１７６における水素の漏れが検出されていない場合に「０」に設定される。一方、ＸＶ１＿Ｒ１２Ｌｅａｋフラグは、第１弁体１５３と第１弁座１５５の間における閉弁時の水素の漏れ、あるいは、パッキン１６２やパッキン１７５やパッキン１７６における水素の漏れが検出されている場合に「１」に設定される。
【０１２１】
また、ステップＳ３７において、（ｋＰ２＋β）≦Ｐ２の条件式を満たさない場合（ステップＳ３７：ＮＯ）には、（ｋＰ１−α）≧Ｐ１の条件式を満たすか否かが判断される（ステップＳ４２）。すなわち、所定時間Ｂが経過した後の１次圧Ｐ１が停止前１次圧ｋＰ１から所定圧αを減算して得られる圧力以下であるか否かが判断される。なお、所定圧αは、例えば、停止前１次圧ｋＰ１に対して１０％〜２０％の大きさの圧力値である。
【０１２２】
そして、（ｋＰ１−α）≧Ｐ１の条件式を満たす場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）には、１段目弁リークが検出され、すなわち、第１弁体１５３と第１弁座１５５の間における閉弁時の水素の漏れが検出され、ＸＶ１＿Ｒ１２Ｌｅａｋフラグが「１」に設定される（ステップＳ４３）。次に、ＸＬＥＡＫフラグが「１」に設定され（ステップＳ３９）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１２３】
本実施例によれば、コントローラ５４は、燃料電池１０への水素の供給が停止された後における１次圧Ｐ１および２次圧Ｐ２の少なくとも一方の時間推移に基づいて、高圧レギュレータ２２における水素の漏れを検出する。
【０１２４】
このように、水素燃料供給システム１の構成機器（例えば、１次圧センサ２４と２次圧センサ２８）を活用して、第１弁体１５３と第１弁座１５５の間における閉弁時の水素の漏れ、あるいは、第２弁体１７２ａと第２弁座１７３の間における閉弁時の水素の漏れ、あるいは、パッキン１６２やパッキン１７５やパッキン１７６における水素の漏れが、容易に検出される。
【０１２５】
［実施例４］
本実施例では、コントローラ５４は、図８に示すようなエアポンプ３４の制御を行う。図８に示すように、水素供給停止要求がある場合（ステップＳ５１：ＹＥＳ）には、コントローラ５４により、主止弁１８が閉弁され（ステップＳ５２）、ＸＶ１＿Ｒ１２Ｌｅａｋフラグが「１」であるか否かが判断される（ステップＳ５３）。
【０１２６】
そして、ＸＶ１＿Ｒ１２Ｌｅａｋフラグが「１」である場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）には、１次圧Ｐ１が取り込まれ（ステップＳ５４）、ＸＶ１ｃｏｍｐフラグが「０」であるか否かが判断される（ステップＳ５５）。
【０１２７】
なお、ＸＶ１ｃｏｍｐフラグは、中間リリーフ弁１１１が開弁して掃気が未だ完了していない場合に「０」に設定される一方、中間リリーフ弁１１１が開弁して掃気が既に完了している場合に「１」に設定される。ここで、中間リリーフ弁１１１が開弁して掃気が既に完了している場合とは、中間リリーフ弁１１１が開弁して、中通路１４３の圧力が中間リリーフ弁１１１の開弁圧未満になっている場合である。
【０１２８】
そして、ＸＶ１ｃｏｍｐフラグが「０」である場合（ステップＳ５５：ＹＥＳ）には、エアポンプ３４が作動し（ステップＳ５６）、１次圧Ｐ１が中間リリーフ弁１１１の開弁圧未満であるか否かが判断される（ステップＳ５７）。
【０１２９】
そして、１次圧Ｐ１が中間リリーフ弁１１１の開弁圧未満である場合（ステップＳ５７：ＹＥＳ）には、ＸＶ１ｃｏｍｐフラグが「１」に設定され（ステップＳ５８）、エアポンプ３４が停止し（ステップＳ５９）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１３０】
このようにして、燃料電池１０への水素の供給が停止された後に、第１弁体１５３と第１弁座１５５の間における閉弁時の水素の漏れが検出された場合、または、パッキン１６２とパッキン１７５とパッキン１７６の少なくともいずれか１つにおける水素の漏れが検出された場合には、１次圧Ｐ１が中間リリーフ弁１１１の開弁圧未満となるまで、エアポンプ３４が作動する。
【０１３１】
また、ステップＳ５１において、水素供給停止要求がない場合（ステップＳ５１：ＮＯ）には、１次圧Ｐ１（水素タンク１２の圧力）が取り込まれ（ステップＳ６０）、コントローラ５４により、主止弁１８が開弁され（ステップＳ６１）、ＸＶ１＿Ｒ１２ＬｅａｋフラグとＸＶ１ｃｏｍｐフラグが全て「０」に設定され、（ステップＳ６２）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１３２】
また、ステップＳ５５において、ＸＶ１ｃｏｍｐフラグが「１」である場合（ステップＳ５５：ＮＯ）には、１次圧Ｐ１が中間リリーフ弁１１１の開弁圧から所定圧γを減算して得られる圧力以下であるか否かが判断される（ステップＳ６３）。なお、所定圧γは、例えば、中間リリーフ弁１１１の開弁圧の公差の下限値に対して１０％〜２０％の大きさの圧力値である。
【０１３３】
ここで、ＸＶ１ｃｏｍｐフラグが「１」である場合には、中間リリーフ弁１１１が開弁して掃気が完了している。そして、このとき、１次圧Ｐ１が中間リリーフ弁１１１の開弁圧から所定圧γを減算して得られる圧力以下にさらに低下している場合には、パッキン１６２とパッキン１７５とパッキン１７６の少なくともいずれか１つにおける水素の漏れが発生していると考えられる。
【０１３４】
そこで、ステップＳ６３において、１次圧Ｐ１が中間リリーフ弁１１１の開弁圧から所定圧γを減算して得られる圧力以下である場合（ステップＳ６３：ＹＥＳ）には、前記のように、パッキン１６２とパッキン１７５とパッキン１７６の少なくともいずれか１つにおける水素の漏れが発生していると考えられる。そこで、次に、エアポンプ３４が作動し(ステップＳ６４)、１次圧Ｐ１が大気圧に所定圧δを加算して得られる圧力未満であるか否かが判断される（ステップＳ６５）。そして、１次圧Ｐ１が大気圧に所定圧δを加算して得られる圧力未満である場合（ステップＳ６５：ＹＥＳ）には、エアポンプ３４が停止し（ステップＳ５９）、この処理ルーチンが一旦終了する。なお、所定圧δは、大気圧に対して１０％〜２０％の大きさの圧力値である。
【０１３５】
このようにして、燃料電池１０への水素の供給が停止された後にて、第１レギュレータ１０８と第２レギュレータ１０９の少なくとも一方のパッキン、すなわち、パッキン１６２とパッキン１７５とパッキン１７６の少なくともいずれか１つにおける水素の漏れが検出された場合には、１次圧Ｐ１が大気圧に所定圧δを加算して得られる圧力未満となるまで、エアポンプ３４が作動する。
【０１３６】
本実施例によれば、コントローラ５４は、燃料電池１０への水素の供給が停止された後に、第１弁体１５３と第１弁座１５５の間における閉弁時の水素の漏れが検出された場合には、１次圧Ｐ１が中間リリーフ弁１１１の開弁圧未満となるまで、エアポンプ３４を作動させる。
【０１３７】
これにより、第１弁体１５３と第１弁座１５５の間にて閉弁時に水素が漏れた場合に、エアポンプ３４は、中通路１４３の高濃度の水素が中間リリーフ弁１１１から放出されることが完了するまで作動する。そのため、中間リリーフ弁１１１から放出されて排気管４６に開放された高濃度の水素は、排気管４６の新気により十分に希釈される。したがって、高濃度の水素の大気への放出が、より効果的に、回避される。
【０１３８】
また、コントローラ５４は、燃料電池１０への水素の供給が停止された後に、パッキン１６２とパッキン１７５とパッキン１７６の少なくともいずれか１つにおける水素の漏れが検出された場合には、１次圧Ｐ１が大気圧に所定圧δを加算して得られる圧力未満となるまで、エアポンプ３４を作動させる。
【０１３９】
このようにして、パッキン１６２から第１大気室１６８に水素が漏れた場合や、パッキン１７５とパッキン１７６から第２大気室１８８に水素が漏れた場合に、第１大気室１６８または第２大気室１８８への水素の漏れが収束するまで作動する。そのため、パッキン１６２から第１大気室１６８に漏れた後に第１大気室１６８から連通部２００を介して排気管４６に開放される高濃度の水素や、パッキン１７５とパッキン１７６から第２大気室１８８に漏れた後に第２大気室１８８から連通部２００を介して排気管４６に開放される高濃度の水素は、排気管４６の新気により十分に希釈される。したがって、高濃度の水素の大気への放出が、より効果的に、回避される。
【０１４０】
［実施例５］
本実施例では、コントローラ５４は、図９に示すようなエアポンプ３４の制御を行う。図９に示すように、水素供給停止要求がある場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）には、コントローラ５４により、主止弁１８が閉弁され（ステップＳ７２）、ＸＨ２ｃｏｍｐフラグが「０」であるか否かが判断される（ステップＳ７３）。
【０１４１】
そして、ＸＨ２ｃｏｍｐフラグが「０」である場合（ステップＳ７３：ＹＥＳ）には、エアポンプ３４が作動して（ステップＳ７４）、外気温ｔｈａが取り込まれる（ステップＳ７５）。次に、図１０に示すような対応図をもとに、外気温ｔｈａに応じたエアポンプ３４の作動時間である所定時間ｋＡｂが求められ（ステップＳ７６）、水素供給停止後のエアポンプ３４の作動時間が所定時間ｋＡｂを超えたか否かが判断される（ステップＳ７７）。なお、図１０に示すように、外気温ｔｈａが低いほど、所定時間ｋＡｂは長く設定される。
【０１４２】
そして、水素供給停止後のエアポンプ３４の作動時間が所定時間ｋＡｂを超えた場合（ステップＳ７７：ＹＥＳ）には、エアポンプ３４が停止し（ステップＳ７８）、ＸＨ２ｃｏｍｐフラグが「１」に設定され（ステップＳ７９）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１４３】
このようにして、エアポンプ３４の作動時間は、外気温ｔｈａに応じて変更される。
【０１４４】
また、ステップＳ７１において、水素供給停止要求がない場合（ステップＳ７１：ＮＯ）には、コントローラ５４により、主止弁１８が開弁され（ステップＳ８０）、ＸＨ２ｃｏｍｐフラグが「０」に設定され（ステップＳ８１）、この処理ルーチンが一旦終了する。
【０１４５】
本実施例によれば、所定時間ｋＡｂは、外気温ｔｈａに応じて変更される。詳しくは、所定時間ｋＡｂは、外気温ｔｈａが低くなってパッキン１６２とパッキン１７５とパッキン１７６のシール性が低下するほど長く設定される。そのため、高濃度の水素の大気への放出が、より効果的に、回避される。
【０１４６】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１４７】
１    水素燃料供給システム
１０  燃料電池
１２  水素タンク
１４  水素供給通路
１６  水素排出通路
１８  主止弁
２０  切換弁
２２  高圧レギュレータ
２４  １次圧センサ
２６  インジェクタ部
２８  ２次圧センサ
３０  エア供給通路
３２  エア排出通路
３４  エアポンプ
３６  エアクリーナ
３８  第１制御弁
４０  第２制御弁
４２  バイパス通路
４４  バイパス弁
４６  排気管
５４  コントローラ
６０  燃料電池システム
１０８  第１レギュレータ
１０９  第２レギュレータ
１１１  中間リリーフ弁
１４２  入口通路
１４３  中通路
１４４  出口通路
１５２  第１ピストン
１５３  第１弁体
１５５  第１弁座
１５６  閉弁ばね
１５７  開弁ばね
１５８  第１調圧室
１５９ａ  通気孔
１６２  パッキン
１６８  第１大気室
１７２  第２ピストン
１７２ａ  第２弁体
１７３  第２弁座
１７４  開弁ばね
１７５  パッキン
１７６  パッキン
１７７  第２調圧室
１７８  第２弁室
１８８  第２大気室
１８９  通気孔
１９０  フィルタ部材
１９１  弁室
１９２  弁座
１９３  弁体
１９４  閉弁ばね
１９５  プラグ
１９５ａ  通気孔
１９５ｂ  通気路
２００  連通部
２０２  第１連通路
２０４  第２連通路
２０６  第３連通路
２０８  リリーフ弁
２１４  エア取込通路
２１６  フィルタ
２１８  リリーフ弁
Ｐ１  １次圧
Ｐ２  ２次圧
ｋＰ１  停止前１次圧
ｋＰ２  停止前２次圧
Ａ    所定時間
ｋＡａ  所定時間
ｋＡｂ  所定時間
α    所定圧
β    所定圧
γ    所定圧
δ    所定圧
【図１】
2017004887.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017004887.tif 000009
【図８】
2017004887.tif 000010
【図９】
2017004887.tif 000011
【図１０】
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