(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を駆動用電源として搭載する電気自動車であって、
水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、
前記水素貯蔵手段に貯蔵した水素を取り出して、該水素を、前記燃料電池に対して供給する水素供給手段とを備え、
前記水素供給手段は、
臭気によってその存在が認識可能となる付臭剤を貯蔵する付臭剤貯蔵手段と、
前記水素貯蔵手段から取り出した水素に、前記付臭剤貯蔵手段から取り出した付臭剤を混合する付臭剤混合手段と、
前記燃料電池に対して水素を供給するのに先だって、前記水素に混合された前記付臭剤を構成する成分のうち少なくとも一部の特定成分を、前記水素から除去する付臭剤除去手段と
を備える電気自動車。
【請求項２】
請求項１記載の電気自動車であって、
前記付臭剤混合手段は、前記水素貯蔵手段から取り出した水素に、前記付臭剤貯蔵手段から取り出した付臭剤を、一定の濃度で混合することを特徴とする
電気自動車。
【請求項３】
前記付臭剤は、ｔ−ブチルメルカプタンである
請求項１または２記載の電気自動車。
【請求項４】
前記付臭剤除去手段は、前記付臭剤を構成する前記特定成分と共に化学反応を引き起こす除去剤を備え、該化学反応を進行させることによって、前記特定成分の除去を行なうことを特徴とする
請求項１ないし３いずれか記載の電気自動車。
【請求項５】
前記付臭剤は硫黄化合物であり、
前記除去剤は、前記付臭剤から硫黄分を取り除く脱硫剤であることを特徴とする
請求項４記載の電気自動車。
【請求項６】
前記除去剤は酸化亜鉛系の脱硫剤であることを特徴とする
請求項５記載の電気自動車。
【請求項７】
前記付臭剤除去手段は、前記除去剤の温度を調節する温度調節手段を備える
請求項４ないし６いずれか記載の電気自動車。
【請求項８】
前記水素供給装置において水素が流通すべき部位の外側に、水素を検知可能な水素センサをさらに備える
請求項１ないし７いずれか記載の電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動用電源としての燃料電池と、燃料電池に水素を供給するための水素供給手段とを備える電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水素ガスを燃料ガスとして燃料電池に供給し、電気化学反応によって発電を行なう構成が知られている。ここで、水素ガスは可燃性であって、その取り扱いには充分な注意を要するが、上記燃料電池を備える装置など、水素ガスを取り扱う装置では、水素ガスの漏洩時を想定した対策によって、充分な安全性を確保することが望まれる。例えば、特許文献１には、漏れだした水素から水を生成し、生じた水の量に基づいて漏れだした水素量を検出する水素検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３２５０７５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、従来知られる水素検出装置は、検出対象であるガスを燃焼反応などに供する必要があり、装置の構造が比較的複雑である。したがって、このような装置において故障が発生した場合も想定して、さらなる安全性の確保が望まれていた。また、従来知られる水素検出装置は、水素の供給を受ける装置である燃料電池などが稼働中に、水素検出の動作を行なうものであった。水素の供給を受ける装置が稼働していないときにも、この装置に水素を供するために設けた水素供給装置から水素が漏れ出すおそれがあり、このような場合にも、水素の漏洩を検出可能としてさらに安全性を向上することが望まれていた。上記した水素ガスの取り扱いに係る問題は、駆動用電源としての燃料電池と、燃料電池に水素を供給するための水素供給手段とを搭載する電気自動車においても生じ得る。
【０００５】
本発明の電気自動車は、こうした問題を解決し、水素を取り扱う装置における水素の漏洩をいち早く検出し、安全性を高めることを目的としてなされ、次の構成を採った。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気自動車は、燃料電池を駆動用電源として搭載する電気自動車であって、
水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、
前記水素貯蔵手段に貯蔵した水素を取り出して、該水素を、前記燃料電池に対して供給する水素供給手段とを備え、
前記水素供給手段は、
臭気によってその存在が認識可能となる付臭剤を貯蔵する付臭剤貯蔵手段と、
前記水素貯蔵手段から取り出した水素に、前記付臭剤貯蔵手段から取り出した付臭剤を混合する付臭剤混合手段と、
前記燃料電池に対して水素を供給するのに先だって、前記水素に混合された前記付臭剤を構成する成分のうち少なくとも一部の特定成分を、前記水素から除去する付臭剤除去手段と
を備えることを要旨とする。
【０００７】
以上のように構成された本発明の第１の電気自動車は、水素貯蔵手段に水素を貯蔵し、貯蔵した水素を取り出して、水素を消費する所定の装置である燃料電池に対して水素を供給する。また、臭気によってその存在が認識可能となる付臭剤を貯蔵する付臭剤貯蔵手段を備えており、前記水素貯蔵手段から取り出した水素に、前記付臭剤貯蔵手段から取り出した付臭剤を混合する。
【０００８】
このような本発明の第１の電気自動車によれば、水素貯蔵手段から取り出された水素に付臭剤が混合されるため、前記水素供給装置において水素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の漏洩を感知することができる。したがって、直ちに必要な処置をとることが可能になり、水素供給装置における安全性を高めることができる。また、水素供給装置が水素の漏洩を検知する水素センサを備えており、このセンサが故障した場合などにも、臭気によって水素の漏洩を感知することができるため、充分な安全性を確保することができる。また、水素供給装置から水素の供給を受ける上記所定の装置において、付臭剤に起因する不都合が生じるおそれがある場合にも、この不都合を引き起こす特定成分を除去することにより、不都合が生じるのを防止することができる。したがって、水素供給装置から水素の供給を受ける上記所定の装置がどのような装置であるかということに関わりなく、用いる付臭剤を選択することができる。
【０００９】
なお、本発明の第１の電気自動車において、水素貯蔵手段が水素を貯蔵する方法としては、気体の状態で貯蔵する他、水素吸蔵合金に吸蔵させることによって貯蔵したり、液体の状態で貯蔵するなど、種々の態様をとることができる。
【００１０】
本発明の第１の電気自動車において、前記付臭剤混合手段は、前記水素貯蔵手段から取り出した水素に、前記付臭剤貯蔵手段から取り出した付臭剤を、一定の濃度で混合することとしても良い。また、前記付臭剤貯蔵手段は、前記付臭剤を、前記付臭剤混合手段で前記付臭剤が水素に混合される割合よりも高い割合で、水素に混合した状態で貯蔵し、前記付臭剤混合手段は、水素に混合した状態の前記付臭剤を、前記水素に混合することとしてもよい。
【００１１】
このような構成とすれば、予め水素に混合された付臭剤を用いるため、水素貯蔵手段から取り出した水素に付臭剤を混合する動作が容易になる。また、水素に混合する付臭剤の濃度を管理することが容易となる。
【００１２】
また、本発明の第１の電気自動車において、前記水素貯蔵手段は、水素吸蔵合金を備え、該水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることで水素の貯蔵を行なうこととしてもよい。
【００１３】
本発明に係る他の態様としての水素供給装置は、水素を消費する所定の装置に対して水素を供給する水素供給装置であって、
水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、
前記水素貯蔵手段に貯蔵した水素を前記所定の装置に対して供給する水素供給手段とを備え、
前記水素貯蔵手段は、前記水素を、臭気によってその存在が認識可能となる付臭剤を所定の割合で混合した状態で貯蔵することを要旨とする。
【００１４】
以上のように構成された本発明に係る他の態様としての水素供給装置は、水素貯蔵手段に、臭気によってその存在が認識可能となる付臭剤を所定の割合で混合した状態で水素を貯蔵し、貯蔵したこの水素を、水素を消費する所定の装置に対して供給する。
【００１５】
このような本発明に係る他の態様としての水素供給装置によれば、水素貯蔵手段に貯蔵される水素には付臭剤が混合されているため、前記水素供給装置において水素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の漏洩を感知することができる。したがって、直ちに必要な処置をとることが可能になり、水素供給装置における安全性を高めることができる。また、水素供給装置が水素の漏洩を検知する水素センサを備えており、このセンサが故障した場合などにも、臭気によって水素の漏洩を感知することができるため、充分な安全性を確保することができる。
【００１６】
本発明の電気自動車において、前記付臭剤は、ｔ−ブチルメルカプタンであることとしてもよい。
【００１９】
このような電気自動車において、前記付臭剤除去手段は、前記付臭剤を構成する前記特定成分と共に化学反応を引き起こす除去剤を備え、該化学反応を進行させることによって、前記特定成分の除去を行なうこととしてもよい。
【００２０】
ここで、
前記付臭剤は硫黄化合物であり、
前記除去剤は、前記付臭剤から硫黄分を取り除く脱硫剤であることとしても良い。
【００２１】
硫黄化合物の中には、大気中に拡散して１０００倍程度に希釈されたときにも臭気によってその存在を感知することが可能であり、直ちに異臭であると認識できる臭気を有しており、付臭剤として優れている物質が知られている。硫黄は、種々の貴金属触媒に吸着してその作用を阻害することが知られているが、上記脱硫剤によって硫黄分を取り除くことにより、付臭剤として用いる硫黄化合物が触媒作用を阻害するのを防止することができる。従って、水素供給装置から水素の供給を受ける装置が、燃料電池のように貴金属触媒を備える装置である場合にも、水素に付臭剤を混合することによって不都合を生じることがない。
【００２２】
また、このような電気自動車において、前記除去剤は酸化亜鉛系の脱硫剤であることとしても良い。このような脱硫剤を用いることで、付臭剤として用いた硫黄化合物の濃度を充分に低減することができる。
【００２３】
また、このような電気自動車において、前記付臭剤除去手段は、前記除去剤の温度を調節する温度調節手段を備えることとしてもよい。化学反応によって前記特定成分の除去を行なう場合には、前記除去剤の温度を調節することで、上記化学反応の活性を充分に高くすることができる。このように化学反応が進行する効率を高めることによって、上記付臭剤除去手段をより小型化することが可能となる。
【００２４】
また、本発明の電気自動車において、前記水素供給装置において水素が流通すべき部位の外側に、水素を検知可能な水素センサをさらに備えることとしてもよい。これにより、水素センサによっても水素の漏洩を検知可能となり、水素供給装置における安全性をさらに充分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る実施の態様としての燃料電池装置１０の構成の概略を表わす説明図である。
【図２】第１実施例の燃料電池装置１１０の構成の概略を表わす説明図である。
【図３】第２実施例の燃料電池装置２１０の構成の概略を表わす説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、本発明の実施の形態を、実施例に基づき以下の順序で説明する。
１．本願発明に係る実施の態様としての燃料電池装置１０の構成
２．水素への付臭と脱臭について
３．第１実施例の燃料電池装置１１０の構成
４．第２実施例の燃料電池装置２１０の構成
【００３１】
（１）本願発明に係る実施の態様としての燃料電池装置１０の構成：
図１は、本発明に係る実施の態様としての燃料電池装置１０の構成の概略を表わす説明図である。燃料電池装置１０は、水素ボンベ２０，減圧弁２２，流量調整弁２４，加湿器２６，脱臭部２８，燃料電池３０，ポンプ４０，ブロワ４２，制御部５０，水素センサ４４を主な構成要素とする。以下、これら各要素について説明する。
【００３２】
水素ボンベ２０は、水素ガスを高圧で貯蔵する貯蔵装置である。なお、燃料電池装置１０が備える水素ボンベ２０が貯蔵する水素には、付臭剤として、ｔ−ブチルメルカプタン（ＴＢＭ）が１００ｐｐｂ〜数ｐｐｍの濃度で予め混合されている。以下、このように付臭剤を混合した水素を、付臭剤添加水素と呼ぶ。減圧弁２２は、水素ボンベ２０と接続する流路に設けられており、この流路を介して水素ボンベ２０から供給される付臭剤添加水素を、所定の圧力にまで機械的に減圧させる。流量調整弁２４は、水素ボンベ２０と接続する上記流路において減圧弁２２よりもさらに下流側に設けられており、減圧弁２２で減圧された付臭剤添加水素の流量を、所望の流量に調整する。流量調整弁２４は、制御部５０に接続されており、制御部５０によって駆動状態（流量調整の状態）が制御される。
【００３３】
加湿器２６は、所定の流路を介して流量調整弁２４と接続しており、所望の流量に調整された付臭剤添加水素を加湿する。加湿器２６による加湿の方法としては、例えば、バブリングによって加湿を行なうこととしても良いし、あるいは、液体は透過しないが気体は透過する通気性膜を介して付臭剤添加水素と水とを接触させて、付臭剤添加水素の加湿を行なうこととしても良い。
【００３４】
脱臭部２８は、所定の流路を介して加湿器２６と接続しており、加湿した付臭剤添加水素の脱臭を行なう。すなわち、脱臭部２８は、水素に添加した上記付臭剤から硫黄分を除去する脱硫によって、脱臭を行なう。脱臭部２８は、付臭剤を脱硫するために、酸化亜鉛を備えている。また、脱臭部２８は、図示しないヒータおよび温度センサを備えており、脱臭部２８内の温度を、脱硫に適した２５０℃〜３００℃の温度範囲に保っている。すなわち、温度センサの検出信号が制御部５０に入力されると共に、この検出信号に基づいて制御部５０はヒータを駆動して、脱臭部２８の内部温度が上記所望の温度範囲内となるように調節する。なお、ヒータは、燃料電池３０の発電で生じた電気エネルギを用いることとしても良いし、燃料電池装置１０に図示しない２次電池をさらに設け、この２次電池から電力の供給を受けることとしてもよい。
【００３５】
このような脱臭部２８に付臭剤添加水素が供給されると、付臭剤を構成する分子中の硫黄が酸化亜鉛と反応して硫化亜鉛となり、脱臭部２８内に留まる。このように硫黄が取り除かれることで付臭剤は炭化水素となり、水素と共に脱臭部２８から排出される。なお、酸化亜鉛を用いた脱硫は、酸化亜鉛の周囲に水素が存在すると上記反応が進行しやすいという性質を有しており、本実施の態様では、水素ガス中に混合した付臭剤の脱硫を行なうため、脱硫が良好に進行する。
【００３６】
燃料電池３０は、固体高分子電解質型の燃料電池であり、電解質膜、アノード、カソード、およびセパレータとを備える単セルを複数積層して構成されている。電解質膜は、例えばフッ素系樹脂などの固体高分子材料で形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜である。アノードおよびカソードは、共に炭素繊維を織成したカーボンクロスにより形成されている。また、電解質膜と、アノードあるいはカソードとの間には、電気化学反応を促進する触媒を備える触媒層が設けられている。このような触媒としては、白金、あるいは白金と他の金属から成る合金が用いられる。セパレータは、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンなど、ガス不透過性を有する導電性部材により形成されている。また、このセパレータは、上記アノードおよびカソードとの間に、燃料ガスおよび酸化ガスの流路を形成する。燃料電池３０は、燃料ガスとしての水素と酸化ガスとしての圧縮空気とを上記流路に供給されて、電気化学反応を進行することで起電力を発生する。
【００３７】
燃料電池３０は、脱臭部２８と所定の流路によって接続されており、水素ボンベ２０から供給された付臭剤添加水素は、加湿され、脱臭された後、この流路を介して燃料電池３０のアノード側に供給され、電気化学反応に利用される。また、燃料電池３０のカソード側は、制御部５０によって駆動されるブロワ４２と、所定の流路によって接続されており、このブロワ４２で圧縮された空気が供給される。圧縮空気は、酸化ガスとして燃料電池３０のカソード側で電気化学反応に利用される。以下に、燃料電池３０で進行する電気化学反応を示す。（１）式はアノード側における反応、（２）式はカソード側における反応を示し、電池全体では（３）式に示す反応が進行する。
【００３８】
Ｈ2  →  ２Ｈ+＋２ｅ-                         …（１）
（１／２）Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-  →  Ｈ2Ｏ        …（２）
Ｈ2＋（１／２）Ｏ2  →  Ｈ2Ｏ                 …（３）
【００３９】
燃料電池３０のアノード側で電気化学反応に供された後の残りの水素は、所定の燃料ガス排出流路を介して燃料電池３０から排出されるが、この燃料ガス排出流路は、脱臭部２８と燃料電池３０のアノード側とを接続する既述した流路に合流する。また、上記燃料ガス排出流路にはポンプ４０が設けられており、燃料電池３０のアノード側から排出された水素は、ポンプ４０によって加圧された後、脱臭部２８を経由して新たに供給される水素と共に、再び燃料ガスとして燃料電池３０のアノード側に供給され、電気化学反応に利用される。なお、ポンプ４０は、制御部５０と接続しており、制御部５０によってその駆動状態が制御される。
【００４０】
水素センサ４４は、燃料電池装置１０において、水素が流通する流路外の所定の位置に設けられており、大気中の水素濃度を検出する装置である。水素センサ４４としては、半導体式、接触燃焼式、熱線半導体式など、水素濃度を検出するための周知の方法に基づくセンサの中から任意に選択することができる。水素センサ４４は、制御部５０と接続しており、水素濃度に関する検出信号を制御部５０に入力する。
【００４１】
制御部５０は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび入出力ポートなどからなる（図示せず）。ここで、ＣＰＵは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行し、ＲＯＭは、ＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データなどが予め格納されており、ＲＡＭは、同じくＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読み書きされ、入出力ポートは、既述した水素センサなどからの信号を入力すると共に、ＣＰＵでの演算結果に応じて、燃料電池３０の運転に関わる各部に駆動信号を出力するものであり、制御部５０によって燃料電池装置１０を構成する各部の駆動状態が制御される。
【００４２】
燃料電池３０は、所定の負荷に接続されており（図示せず）、この負荷に対して電力を供給する。制御部５０は、上記負荷が要求する動力の大きさに関する情報を入力し、これに基づいて流量調整弁２４やブロワ４２などに駆動信号を出力する。例えば、燃料電池装置１０を電気自動車に搭載し、車両の駆動用電源として用いる場合には、制御部５０は、車両のアクセル開度を検出するアクセルポジションセンサの検出信号を入力し、この信号に基づいて要求される負荷の大きさを判断すると共に、流量調整弁２４およびブロワ４２などに駆動信号を出力することで、必要量の燃料ガスおよび酸化ガスを燃料電池３０に供給し、所望量の電力を発電させる。
【００４３】
（２）水素への付臭と脱臭について：
以上のように構成された燃料電池装置１０によれば、水素ボンベ２０内に貯蔵する水素として、付臭剤添加水素を用いるため、水素が貯蔵されるボンベや水素が流通する流路から水素が漏洩したときに、付臭剤の臭気によって水素の漏洩を感知することが可能となるという効果を奏する。上記したように、燃料電池装置１０は、水素センサ４４を備えており、水素の漏洩があったときには、この水素センサ４４によって水素の漏洩を検知することができるが、水素センサ４４が故障したときや、水素センサ４４が動作しないとき、あるいは水素センサ４４が水素の漏洩を検出していることに使用者が気づかないときにも、付臭剤の臭気によって水素の漏洩を感知することが可能であるため、水素が漏洩した時にも速やかに必要な措置をとることができ、燃料電池装置１０を取り扱う際の安全性を向上させることができる。
【００４４】
例えば、燃料電池装置１０を電気自動車に搭載し、車両の駆動用電源として用いる場合には、水素センサ４４によって所定値以上の濃度の水素が検知され、検出信号が制御部５０に入力されると、運転席の近傍に水素漏洩を知らせる警告灯を点灯させたり、警報を発したりする構成とすることで、使用者に対して水素の漏洩を知らせることが可能である。このように水素センサ４４を設けることとしても、水素センサ４４が故障した場合の他、燃料電池装置１０を駆動していないとき、例えば、車両のスタートスイッチ（イグニションスイッチに対応し、燃料電池装置１０の起動を指示するスイッチ）をオンにしていないときには、水素センサ４４による検知や警告が行なわれず、上記スタートスイッチをオンにしたときに初めて、水素センサ４４の検知に基づく警告が行なわれることになる。また、燃料電池装置１０が起動しているときであっても、水素漏洩に関わる警告が、上記した警告灯や警報のように車両の運転席近傍でなされる場合には、使用者が車外にいるときには警告に気づくことが遅れるおそれがある。燃料電池装置１０のように、水素に付臭剤を添加することにより、水素センサ４４がたとえ故障してしまった場合にも速やかに水素の漏洩を感知することが可能となり、また、燃料電池装置１０の起動状態に関わりなく、燃料電池装置１０の近傍にいる使用者によって速やかに水素の漏洩を感知することができるため、直ちに必要な処置をとることが可能となり、燃料電池装置１０を取り扱う際の安全性を高めることができる。
【００４５】
また、燃料電池装置１０は、付臭剤を予め水素に混合した上で水素ボンベ２０内に貯蔵しているため、燃料電池装置１０内の水素の流路を流通する水素において、常に所望の濃度の付臭剤を添加した状態とすることができ、水素の漏洩を充分に感知可能として安全性を確保することができる。
【００４６】
ここで、水素に混合する付臭剤としては、水素が流路から漏洩して大気中に拡散し、例えば１０００倍程度に希釈されても、その臭気によって充分に感知可能なものを選択する。付臭剤としては、例えば、上記実施の態様で説明したｔ−ブチルメルカプタン（ＴＢＭ）の他、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選択することができ、これらを単独で、または複数種のものを混合して、あるいはさらに他種の物質を混合して用いることができる。
【００４７】
このように、付臭剤として用いることができる物質は、その多くは分子中に硫黄を含有している。燃料電池３０を構成する固体高分子型燃料電池は、電気化学反応を促進するための触媒として、白金などの貴金属系の触媒を備えているが、硫黄は貴金属に吸着し易いという性質を有しており、貴金属触媒を備える燃料電池に供給するガス中に硫黄化合物が含有されると、この硫黄化合物が触媒上に吸着し、触媒の作用（電気化学反応）を阻害してしまうおそれがある。
【００４８】
本実施の態様の燃料電池装置１０では、脱臭部２８を設け、燃料電池３０に供給するのに先立って付臭剤添加水素から硫黄を除去するため、硫黄化合物が触媒上に吸着して電気化学反応を阻害するのを防止することができる。既述したように、付臭剤を構成する分子中に含まれる硫黄は、脱臭部２８において、脱臭剤である酸化亜鉛と反応して硫化亜鉛を生じ、上記脱臭剤の表面に蓄積される。硫化亜鉛の蓄積量が増えると、脱臭部２８が脱臭（脱硫）する性能が低下するため、上記燃料電池装置１０においては、脱臭（脱硫）する性能が低下してしまう前に、脱臭部２８が備える脱臭剤の交換を行なうこととすればよい。脱臭する性能が低下してしまう前に脱臭剤を交換する構成としては、例えば、所定時間燃料電池装置１０を運転するごとに脱臭剤の交換を行なうこととしたり、脱臭部２８から排出される水素ガスの分析を定期的に行なって、所定の濃度以上の付臭剤が検出されるようになったら脱臭剤を交換する等とすればよい。
【００４９】
さらに、本実施の態様の燃料電池装置１０では、脱臭部２８にヒータを設け、このヒータによって脱臭部２８内を加熱して内部温度を所定の温度範囲（２５０〜３００℃）としているため、付臭剤中に含まれる硫黄と酸化亜鉛とから硫化亜鉛を生じる反応の活性を充分に確保して、効果的に脱臭（脱硫）を行なうことができる。さらに、上記したように加熱によって脱硫反応の活性を充分に確保することにより、脱臭剤が脱臭を行なう効率を高め、より少ない脱臭剤で充分な脱臭効果を得ることができるため、脱臭部２８をより小型化することが可能となる。なお、脱硫反応の活性を確保するための加熱の構成は、ヒータ以外を用いることとしても良く、燃料電池装置あるいは燃料電池装置と共に設けられた所定の装置において、充分な熱を発生する高温部が設けられているときには、この高温部が発生する熱を利用することとしても良い。
【００５０】
また、上記実施の態様では、酸化亜鉛を用いて脱臭（脱硫）を行なったが、異なる方法で脱臭を行なうこととしても良い。例えば、酸化亜鉛に代えて酸化鉄を用いることとしても良いし、あるいはこれらを混合して用いたり、酸化亜鉛や酸化鉄などの金属酸化物に他の物質をさらに混合して脱臭剤を構成し、脱硫を行なうこととしても良い。あるいは、このように金属酸化物と反応させることにより脱硫する方法以外に、脱臭部に活性炭を充填し、付臭剤を活性炭に吸着させることによって脱臭（付臭剤を除去）することとしても良い。活性炭を用いた吸着によって脱臭する場合には、上記実施の態様のように脱臭部２８内を加熱する必要はない。
【００５１】
なお、付臭剤は、既述したように分子中に硫黄を含有するものに限るものではなく、アゾ化合物など他種の付臭剤を用いることとしても良い。その際、既述した付臭剤と同様に、大気中に拡散して（例えば１０００倍程度に）希釈されたときにも充分に感知可能であると共に、水素中で充分に安定であり、また、異臭であると直ちに認識可能であって、毒性が充分に低い等の条件を満たす付臭剤を選択することが望ましい。また、付臭剤として用いる物質が、上述した実施の態様と同様に、電気化学反応などに不都合を生じるおそれがあるものであれば、燃料電池に供給するのに先立って脱臭することとすればよい。ここで、脱臭とは、付臭剤中に含まれる不都合を引き起こすおそれがある成分を取り除いたり、付臭剤そのものを除去したり、あるいは、化学反応などを利用して、不都合を生じない物質に付臭剤を変化させること等を指す。もとより、付臭剤が、電気化学反応を阻害するなどの不都合を生じない物質である場合には、脱臭部を設けないこととしても差し支えない。
【００５２】
また、上記したような付臭剤の臭気による水素漏洩の感知は、付臭剤を脱硫するまで、すなわち、水素ボンベ２０から脱臭部２８までの流路において水素の漏洩が起こったときに、可能となる。したがって、脱臭部２８と燃料電池装置１０のアノード側とを接続する流路長を短くするほど、臭気によって感知できない水素の漏洩が生じる可能性を抑えることができ、望ましい。
【００５３】
（３）第１実施例の燃料電池装置１１０の構成：
既述した実施の態様の燃料電池装置１０では、予め付臭剤を混合した付臭剤添加水素を、水素ボンベ２０に貯蔵して用いることとしたが、燃料電池装置内で燃料電池に供給する水素に対して、付臭剤をその都度添加することとしても良い。このような構成の燃料電池装置を第１実施例として以下に説明する。図２は、第１実施例の燃料電池装置１１０の構成の概略を表わす説明図である。燃料電池装置１１０は、燃料電池装置１０と類似する構成を備えており、以下の説明では、実施の態様としての燃料電池装置１０と共通する部材には同じ番号を付して、詳しい説明は省略する。
【００５４】
燃料電池装置１１０は、水素ボンベ２０に代えて水素ボンベ１２０を備える。水素ボンベ１２０は、実施の態様の水素ボンベ２０とは異なり、付臭剤を含有しない純度の高い水素を貯蔵している。水素ボンベ１２０内に貯蔵された水素は、この水素ボンベ１２０に接続する流路に設けられた減圧弁２２において、所定の圧力に減圧された後、マスフロコントローラ１２３によって、燃料電池３０での発電量に応じた所望の流量に調整される。マスフロコントローラ１２３は、所定の流路によって加湿器２６に接続されており、マスフロコントローラ１２３で所望の流量に調節された水素は、加湿器２６に供給される。
【００５５】
燃料電池装置１１０は、水素ボンベ１２０の他に、付臭剤ボンベ１６０を備えている。付臭剤ボンベ１６０は、充分に高濃度（例えば、１０〜１００ｐｐｍ）の付臭剤（本実施例では、ｔ−ブチルメルカプタン）を含有する付臭剤含有水素を貯蔵している。付臭剤ボンベ１６０に接続する流路は、上記マスフロコントローラ１２３と加湿器２６とを接続する流路に接続しており、水素ボンベ１２０から供給される水素は、この接続部において所定量の付臭剤含有水素が混合されて、付臭剤含有水素よりも含有する付臭剤の濃度が低い水素（以下、付臭剤添加水素と呼ぶ）となって、加湿器２６に供給される。なお、付臭剤ボンベ１６０と接続する流路には、減圧弁１６４およびマスフロコントローラ１６２が設けられている。減圧弁１６４は、付臭剤ボンベ１６０から供給される付臭剤含有水素を所定の圧力にまで減圧し、マスフロコントローラ１６２は、上記付臭剤添加水素中の付臭剤の濃度が所定の値となるように、水素に混合する付臭剤含有水素の流量を調節する。
【００５６】
ここで、マスフロコントローラ１２３および１６２は、それぞれが設けられた流路を通過するガス（水素あるいは付臭剤含有水素）の流量を計測すると共に、この計測値と所定の設定値とを比較した結果に基づいて弁の開放状態を調節して、ガスの流量を上記設定値に近づける装置である。マスフロコントローラ１２３および１６２は、制御部５０に接続しており、上記設定値に関する情報を制御部５０から入力される。
【００５７】
制御部５０は、燃料電池３０の発電量（燃料電池３０に接続される負荷の大きさ）に関する情報を入力して、これに基づいて算出される燃料電池３０に供給すべき燃料ガス量に関する情報を、マスフロコントローラ１２３に出力する。マスフロコントローラ１２３は、制御部５０から入力された上記燃料ガス量に関する情報から上記設定値を算出し、この設定値に基づいて水素流量を調節する。また、制御部５０は、上記燃料電池３０の発電量に関する情報に基づいて、水素に混合すべき付臭剤含有水素量を算出し、これに関する情報をマスフロコントローラ１６２に出力する。マスフロコントローラ１６２は、制御部５０から入力された上記付臭剤含有水素量に関する情報から上記設定値を算出し、この設定値に基づいて付臭剤含有水素流量を調節する。例えば、燃料電池装置１１０を電気自動車に搭載し、駆動用電源として用いる場合には、制御部５０は、アクセル開度やアクセル開速度を入力し、これに基づいて、燃料電池３０で発電すべき量や、燃料電池３０に供給すべき燃料ガス量や、水素に混合すべき付臭剤含有水素量を算出することとすればよい。
【００５８】
なお、水素に混合する付臭剤含有水素の量は、水素に付臭剤含有水素が混合されて成る付臭剤添加水素が、大気中に拡散して１０００倍程度に希釈されたときに、付臭剤の臭気によって水素の存在を感知可能となるように調節される。上記したように、付臭剤ボンベ１６０内に貯蔵される付臭剤含有水素が１０〜１００ｐｐｍの濃度の付臭剤（ＴＢＭ）を含有している場合には、水素量の１００分の１程度の所定の割合の付臭剤含有水素が水素に混合されるようマスフロコントローラ１６２における上記設定値を設定して、付臭剤添加水素中の付臭剤濃度を１００ｐｐｂ〜数ｐｐｍとすればよい。
【００５９】
水素に付臭剤含有水素が混合されて成る付臭剤添加水素は、加湿器２６で加湿された後、脱臭部２８において脱臭（付臭剤の脱硫）が行なわれ、燃料電池３０のアノード側に供給されて、電気化学反応に供される。
【００６０】
以上のように構成された第１実施例の燃料電池装置１１０は、実施の態様と同様に、水素が通過する所定の流路から水素が漏洩したときに、付臭剤の臭気によって水素の存在を感知することができるため、燃料電池装置１１０における安全性をより向上させることができる。ここで、第１実施例の燃料電池装置１１０では、付臭剤ボンベ１６０に貯蔵した付臭剤含有水素を混合してから、脱臭部２８で脱臭を行なうまでの水素の流路において、水素の漏洩が起こったときに、付臭剤の臭気によって水素が漏洩したことを感知可能となる。したがって、脱臭部２８と燃料電池３０のアノード側とを接続する流路長をより短くすると共に、付臭剤含有水素が水素に混合される位置と水素ボンベ１２０との距離をより短くする構成とするならば、付臭剤の臭気によって感知できない水素の漏洩が生じる可能性をより低くすることができ、望ましい。
【００６１】
また、第１実施例の燃料電池装置１１０のように、水素を貯蔵する水素ボンベ１２０と、付臭剤含有水素を貯蔵する付臭剤ボンベ１６０とが別個に設けられている場合にも、上記したようにマスフロメータによって付臭剤の混合量を調節することで、流路内を通過する水素が含有する付臭剤の濃度を所望の一定値（の範囲）に保つことができる。
【００６２】
既述したように、酸化亜鉛を脱臭剤として用いる場合のように付臭剤との反応物が脱臭部内に蓄積される場合には、脱臭剤の交換を行なって脱臭部の性能を維持する必要がある。ここで、実施の態様および第１実施例のように、水素中の付臭剤濃度を一定に保つことで、脱臭剤を交換すべき時期が予測可能となる。燃料電池装置の運転状態に応じて定期的に脱臭剤を交換する、あるいは、燃料電池３０の発電量の積算量が所定の値に達したときに脱臭剤を交換する等の構成とすれば良く、脱臭剤の交換に関わる管理が容易となる。
【００６３】
なお、第１実施例の燃料電池装置１１０においても、実施の態様と同様に、付臭剤および脱臭剤は種々のものが適用可能であって、用いる付臭剤および脱臭剤に応じた種々の変形が可能である。
【００６４】
（４）第２実施例の燃料電池装置２１０の構成：
既述した実施の態様および第１実施例の燃料電池装置では、燃料電池に供給する燃料ガスとして用いる水素は、水素ボンベに貯蔵することとしたが、異なる構成とすることもできる。水素を、水素吸蔵合金に吸蔵させることによって蓄える構成を、第２実施例として以下に説明する。図３は、第２実施例の燃料電池装置２１０の構成の概略を表わす説明図である。燃料電池装置２１０は、燃料電池装置１０および１１０と類似する構成を備えており、以下の説明では、既述した実施の態様および実施例の燃料電池装置と共通する部材には同じ番号を付して、詳しい説明は省略する。また、図３では、燃料電池装置２１０が、車両の駆動用電源として電気自動車に搭載されている様子を表わしている。
【００６５】
燃料電池装置２１０には、水素ボンベに代えて、水素吸蔵合金を備える水素貯蔵部２２０が設けられている。水素吸蔵合金に吸蔵させることによって水素貯蔵部２２０に貯蔵した水素は、水素吸蔵合金を加熱することによって、水素吸蔵合金の内部から取り出される。水素の取り出しの際に水素吸蔵合金を加熱する構成については後述する。
【００６６】
水素吸蔵合金から取り出された水素は、水素貯蔵部２２０に接続する流路に設けられた減圧弁２２によって所定の圧力に減圧された後、流量調整弁２２４によって、燃料電池３０での発電量に応じた所望の流量に調整される。ここで、水素吸蔵合金から取り出されるのは純度の高い水素であって、本実施例では、水素吸蔵合金から水素を取り出した後に、この水素に対して付臭剤の添加を行なう。燃料電池装置２１０は、水素に添加する付臭剤（本実施例ではＴＢＭ）を貯蔵する付臭剤貯蔵部２６０を備えている。ＴＢＭは、常温では液体であり、本実施例の付臭剤貯蔵部２６０は、このような液状のＴＢＭを貯蔵している。
【００６７】
付臭剤貯蔵部２６０に接続する流路２６１は、上記減圧弁２２と流量調整弁２２４とを接続する流路２６２に接続しており、この接続部において、流路２６２を通過する水素に対して所定の濃度（１００ｐｐｂ〜数ｐｐｍ）となるように付臭剤を添加し、流路２６２を通過する水素を付臭剤添加水素と成す。流路２６２と流路２６１との接続部にはエゼクタ２６６が設けられており、このエゼクタ２６６によって、所定の割合の付臭剤が水素に添加される。エゼクタ２６６は、減圧弁２２側から供給される水素が通過する流路２６２内に発生する陰圧を利用して、付臭剤貯蔵部２６０に接続する流路２６１から、上記発生した陰圧に応じた量の付臭剤を流路２６２側に吸い込むことにより、水素と付臭剤との混合を行なう。付臭剤（ＴＢＭ）は、気体に触れると容易に気化する性質を有しており、上記したように流路２６２側に吸い込まれたときには速やかに気化して水素と混合し、付臭剤添加水素となる。
【００６８】
流量調整弁２２４は加湿器２６に接続しており、流量調整弁２２４によって流量を調節された付臭剤添加水素は、この加湿器２６で加湿される。その後、既述した実施例と同様に、脱臭部２８において脱臭（付臭剤の脱硫）が行なわれ、脱臭された水素は、燃料電池３０に燃料ガスとして供給される。燃料電池３０において電気化学反応に供された後に燃料電池３０から排出される残りの水素は、既述した実施例と同様に、ポンプ４０によって加圧され、新たに脱臭部２８側から供給される水素と共に再び燃料ガスとして燃料電池３０に供給される。
【００６９】
本実施例の燃料電池装置２１０では、水素貯蔵部２２０が備える水素吸蔵合金から水素を取り出す際に、燃料電池３０で生じた熱を利用している。燃料電池３０は、既述した（１）〜（３）式に示した電気化学反応を進行することで起電力を得るが、この電気化学反応に伴って燃料電池３０では熱が生じる。そこで、通常は燃料電池では、内部に冷却水の流路を設け、生じた熱を冷却水によって外部に排出し、燃料電池の運転温度を所定の範囲内に保っている。本実施例の燃料電池装置２１０は、燃料電池３０の内部と水素貯蔵部２２０の内部との間を循環する冷却水流路２７８を備えており、燃料電池３０で生じた熱を上記冷却水を介して水素貯蔵部２２０に伝え、伝えた熱によって水素吸蔵合金を加熱することで水素を取り出している。冷却水流路２７８内を循環する冷却水は、燃料電池３０を冷却することで昇温し、水素吸蔵合金を加熱することで降温する動作を繰り返す。
【００７０】
また、冷却水流路２７８には流路変更弁２７２，２７６が設けられており、これらの弁を切り替えることによって、加熱器２７０あるいは放熱器２７４を経由するよう、冷却水の流路を変更することができる。加熱器２７０はヒータを備えており、このヒータを駆動することによって、流路内を通過する冷却水を所望の程度に加熱することができる。放熱器２７４は、冷却ファンを備えたラジエータとして構成されており、冷却ファンを制御することで、流路内を通過する冷却水を所望の程度に冷却することができる。水素貯蔵部２２０において水素を取り出すために要する熱量に比べて、燃料電池３０で生じる熱量が過剰となるときには、流路変更弁２７６を切り替えて、冷却水が放熱器２７４を通過するように流路を変更し、過剰な熱を放熱器２７４によって廃棄する。また、水素吸蔵合金から水素を取り出す際に、冷却水を介して燃料電池３０から伝えられる熱では不足する場合には、流路変更弁２７２を切り替えて、冷却水が加熱器２７０を通過するように流路を変更し、燃料電池３０側から排出された冷却水が水素貯蔵部２２０内に導入されるのに先立って、冷却水を加熱する。
【００７１】
既述したように、本実施例の燃料電池装置２１０は、駆動用電源として電気自動車に搭載されているが、燃料電池３０における電気化学反応によって生じた電力は、電気自動車が備えるモータ２８０に供給され、モータ２８０において回転駆動力を発生させる。この回転駆動力は、電気自動車の車軸を介して、車両の前輪および／または後輪に伝えられ、車両を走行させる動力となる。このモータ２８０は、制御装置２８２の制御を受ける。制御装置２８２は、アクセルペダル２８２ａの操作量を検出するアクセルペダルポジションセンサ２８２ｂなどとも接続されている。
【００７２】
図３では記載を省略したが、本実施例の燃料電池装置２１０もまた、既述した実施例と同様に、制御部５０およびこれに検出信号を入力する水素センサ４４を備えている。ブロワ４２，ポンプ４０，流量調整弁２２４，流路変更弁２７２，２７６などは、制御部５０から出力される駆動信号に従って駆動される。また、上記制御装置２８２は、制御部５０とも接続しており、この制御部５０との間でモータ２８０の駆動などに関する種々の情報のやり取りをしている。
【００７３】
なお、本実施例の電気自動車は、図示しない２次電池を備えており、電気自動車の坂道登坂時や高速走行時などのように負荷が増大した場合には、この２次電池によってモータ２８０に供給する電力を補い、高い駆動力を得ることが可能となっている。燃料電池装置２１０の起動時には、加熱器２７０が備えるヒータおよび流路変更弁２７２は上記２次電池から電力の供給を受けて動作し、冷却水流路２７８内を循環する冷却水を速やかに加熱することによって、水素貯蔵部２２０が備える水素吸蔵合金から水素を取り出し可能とする。また、このとき、脱臭部２８が備えるヒータも上記２次電池から電力の供給を受けて脱臭部２８内を昇温し、燃料電池装置２１０の起動時に付臭剤添加水素が燃料電池３０側に供給され始めると、速やかに脱臭（脱硫）の動作を開始し、付臭剤中の非所望の成分が燃料電池３０に供給されてしまうのを防ぐ。
【００７４】
燃料電池装置２１０を構成する各部が充分に昇温して定常状態に達した後は、アクセルペダルポジションセンサ２８２ｂから制御装置２８２を介して伝えられる信号に基づいて、負荷が要求する動力の大きさが判断され、既述したブロワやポンプやヒータや弁などの各部の駆動状態が制御部５０によって制御され、必要量の燃料ガスおよび酸化ガスが燃料電池３０に供給されて、所望量の電力が発電される。
【００７５】
以上のように構成された本実施例の燃料電池装置２１０によれば、実施の態１および第１実施例と同様に、水素が通過する所定の流路から水素が漏洩したときに、付臭剤の臭気によって水素の存在を感知することができるため、燃料電池装置２１０における安全性をより向上させることができる。ここで、第２実施例の燃料電池装置２１０では、付臭剤貯蔵部２６０に貯蔵した付臭剤を水素に混合してから、脱臭部２８で脱臭を行なうまでの水素の流路において、水素の漏洩が起こったときに、付臭剤の臭気によって水素が漏洩したことを感知可能となる。したがって、脱臭部２８と燃料電池３０のアノード側とを接続する流路長をより短くすると共に、エゼクタ２６６と減圧弁２２との距離をより短くする構成とするならば、付臭剤の臭気によって感知できない水素の漏洩が生じる可能性をより低くすることができ、望ましい。
【００７６】
また、第２実施例の燃料電池装置２１０では、付臭剤（ＴＢＭ）は液体の状態で貯蔵するため、付臭剤を貯蔵する貯蔵部をより小型化することができる。また、このように付臭剤を液体の状態で貯蔵する場合にも、上記したようにエゼクタ２６６を用いて付臭剤の混合量を調節することで、流路内を通過する水素が含有する付臭剤の濃度を所望の一定値（の範囲）に保つことができる。もとより、第１実施例と同様に、高濃度の付臭剤含有水素を貯蔵する付臭剤タンクを備える構成とし、水素吸蔵合金から取り出した水素に対して付臭剤含有水素を混合することとしても良い。また、実施の態様および第１実施例と同様に、水素に混合する付臭剤の濃度を一定に保つことで、脱臭剤の交換に関わる管理が容易となるという効果が得られる。
【００７７】
なお、第２実施例の燃料電池装置２１０においても、実施の態様および第１実施例と同様に、付臭剤および脱臭剤は種々のものが適用可能であって、用いる付臭剤および脱臭剤に応じた種々の変形が可能である。
【００７８】
既述した実施例では、燃料電池装置において、水素は、気体の状態、あるいは水素吸蔵合金に吸蔵させた状態で貯蔵したが、水素の貯蔵の形態はこれらに限るものではなく、液体の状態など異なる状態で貯蔵することとしても良い。燃料電池に供給するのに先立って水素を気体として取り出すことができれば良く、本発明を適用することによって、付臭剤の臭気によって水素の漏洩が感知可能となる効果が得られる。
【００７９】
また、既述した実施例では、付臭剤添加水素が（脱臭された後に）供給されるのは固体高分子型燃料電池としたが、異なる種類の燃料電池を用いることとしても良い。さらに、付臭剤添加水素を供給する装置は、燃料電池に限るものではなく、水素を消費する他種の装置に対して付臭剤添加水素を供給することとしても良い。このとき、上記水素を消費する装置において、付臭剤が不都合を生じるおそれがある場合には、既述した実施例と同様に脱臭部を設け、付臭剤あるいは付臭剤中に含まれる不都合を引き起こすおそれのある成分を取り除いた後に、あるいは、不都合を引き起こすおそれのない物質に変化させた後に、上記水素を消費する装置に供給することとすればよい。
【００８０】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる様態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００８１】
１０，１１０，２１０…燃料電池装置
２０…水素ボンベ
２２，１６４…減圧弁
２４…流量調整弁
２６…加湿器
２８…脱臭部
３０…燃料電池
４０…ポンプ
４２…ブロワ
４４…水素センサ
５０…制御部
１２０…水素ボンベ
１２３，１６２…マスフロコントローラ
１６０…付臭剤ボンベ
２２０…水素貯蔵部
２２４…流量調整弁
２６０…付臭剤貯蔵部
２６１，２６２…流路
２６６…エゼクタ
２７０…加熱器
２７２，２７６…流路変更弁
２７４…放熱器
２７８…冷却水流路
２８０…モータ
２８２…制御装置
２８２ａ…アクセルペダル
２８２ｂ…アクセルペダルポジションセンサ
【図１】
0005040932.tif 000002
【図２】
0005040932.tif 000003
【図３】
0005040932.tif 000004