JP2005201822A - ガス漏れ判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガス漏れ判定を高い精度で行うとともに、流路欠陥時のガス漏れ量を少なくすることが可能なガス漏れ判定装置を提供する。
【解決手段】 燃料電池システムのガス漏れを検出するガス漏れ判定装置であって、ガス漏れの検査対象となる検査対象区間のガス流通を遮断する遮断弁（ＳＶ１〜ＳＶ５）、検査対象区間に供給されるガスの供給圧力を変更するガス圧調整弁（ＲＧ）、検査対象区間におけるガスの圧力を検出するガス圧検出センサ（Ｐ１〜Ｐ３）、遮断弁及びガス圧調整弁を制御する制御部（２０）を備える。制御部（２０）は、遮断弁（ＳＶ１〜ＳＶ５）により検査対象区間のガス流通を遮断させ、ガス圧検出センサ（Ｐ１〜Ｐ３）により当該検査対象区間におけるガスの圧力変化量を監視する第１ガス圧測定手段、第１ガス圧測定によりガスの圧力変化量が所定値以下であった場合に、ガス圧調整弁（ＲＧ）により当該検査対象区間におけるガスの圧力を上昇させ、再びガス圧検出センサによりガスの圧力変化量を監視する第２ガス圧測定手段を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料電池システムに係り、特に燃料ガスのガス漏れを検出するためのガス漏れ検出方法の改良に関する。

燃料電池システムは、燃料極に水素ガスを供給し、空気極に空気を供給して発電するものである。従来、燃料電池システムに供給される水素ガスのガス漏れを検出するための技術としては、例えば特開平８―３２９９６５号公報に記載されているように、燃料電池の上流と下流に元止め弁と先止め弁を設け、発電開始前に燃料ガスを封入してその圧力変化を圧力報知手段で検知して封入圧力の低下から漏洩の発生を検知していた（特許文献１）。ガス漏れ量が多い程封入圧力が下がるため、このような方法によってガス漏れの存在を察知することができていた。
特開平８―３２９９６５号公報 特開２００３―１７０９４号公報

しかしながら、上記従来のガス漏れ判定法によれば、ガス漏れ判定の精度、すなわち確実にガス漏れが判定できるか否かは供給されている水素ガスの圧力に依存しており、供給される水素ガスの圧力が低い場合にガス漏れ判定を正しく行うためには高価な高精度検出手段を設けなければならなかった。

一方で、一律にガスの供給圧力を充分高くしてガス漏れ判定を行うこととすれば、ガス漏れが生じている状態であった場合に、高すぎるガス圧力によってガス漏れが多量なものとなってしまう。

すなわち、ガス圧を上げなければガス漏れ判定の精度が確保できず、逆にガス漏れ判定の精度のみを考えてガス圧を上げることもできないという難しさがある。

そこで本発明は、このような課題に鑑み考案されたもので、ガス漏れ判定を高い精度で行うとともに、ガス漏れが生じている場合のガス漏れ量を少なくすることが可能なガス漏れ判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、本発明は、ガス流通システムのガス漏れを検出するガス漏れ判定装置であって、ガス漏れの検査対象となる検査対象区間のガスの流通を遮断し、当該検査対象区間におけるガスの圧力変化量を監視する第１測定と、検査対象区間のガスの流通遮断時における経路内圧力を、第１測定手段により測定された圧力変化量に基づいて制御し、当該検査対象区間におけるガスの圧力変化量を監視する第２測定と、を実行する制御部を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、第１測定ではまずガスの圧力変化量を監視する。そして第２測定では第１測定で測定した圧力変化量がどのような値であったかによって検査対象区間における経路内圧力が決定され、決定された圧力における圧力変化量が検出される。第１測定によってガス漏れが判定できない場合に、第２測定でさらにガス漏れを検出し易くするような圧力に調整してから測定を行うので、圧力によっては検出しにくいガス漏れであっても確実にガス漏れを検出することができる。

ここで「ガス流通システム」は任意のガス（水素、プロパン等の燃料ガス、空気等の混合ガス等）を流通させるシステムであり、安全や環境に対する配慮からガス漏れを判定する必要があるシステムをいう。

ここで「検査対象区間」とは、ガス漏れの有無を確かめたいシステムの区間をいい、純粋な配管の一部区間をいう他、一以上の部材（ポンプ、電池、弁類等）を含んで構成される広範な区間をも含む。

ここで、第１測定により測定された圧力変化量が第１の値以下であった場合に第２測定を実行することは好ましい。好まし態様として最初の第１測定では比較的低い圧力で行い、第１測定でガス漏れが検出できなかった場合に限り、圧力を調整した第２測定を実行することが考えられる。ガス漏れが生じている場合に最初から高い圧力に設定してガス漏れ検査をすると、ガス漏れ量が増大してしまう場合があるが、本態様によればそのようなことを防止することができる。

ここで、「第１の値」はガス圧力、ガス圧検出手段の精度や検査対象区間の形態に依存して決定され、相対的に低いガス圧力下でもガス漏れが生じていると判断できる程度の、検査手段に検出可能な限度の相対的に低いしきい値であることが好ましい。このしきい値を高くすると、第２ガス圧測定で高圧ガスが供給され実際にガス漏れが生じている場合にガス漏れ量が増大してしまうからである。

第２測定におけるガス流通遮断時における圧力を第１測定におけるガス流通遮断時における圧力よりも上昇させることは好ましい。好ましい態様として、第１測定でガス漏れが検出できなかった場合には、ガスの圧力をさらに高めて第２測定を実行することが考えられる。第１測定によってガス漏れが判定できない場合に第２測定でさらにガス漏れを検出し易くするような大きな圧力に調整してから測定を行うので、第１の値より小さい圧力によっては検出しにくいガス漏れであっても確実にガス漏れを検出することができる。

また、第２測定により測定された圧力変化量が第２の値以上であった場合に、当該システムを停止させることは好ましい。第２測定における圧力変化量が第２の値以上であった場合にはガス漏れの発生の可能性があり、システム全体を停止させることが好ましいのである。

ここで「第２の値」はガス圧力、ガス圧検出手段の精度や検査対象区間の形態に依存して決定され、比較的高いガス圧においてガス漏れの可能性が高いことがほぼ推定できる相対的に高いしきい値であることが好ましい。

さらに、第１測定により測定された圧力変化量が第３の値以上であった場合に、当該システム全体を停止させることは好ましい。第１測定における圧力変化量が第３の値以上であった場合にはガス漏れの発生の可能性があり、システム全体を停止させることが好ましいのである。

ここで「第３の値」はガス圧力、ガス圧検出手段の精度や検査対象区間の形態に依存して決定され、比較的低いガス圧下においてガス漏れの可能性が高いことがほぼ推定できる相対的に高いしきい値であることが好ましい。

本発明は、燃料電池システムのガス漏れを検出するガス漏れ判定装置であって、ガス漏れの検査対象となる検査対象区間のガス流通を遮断する遮断手段と、検査対象区間に供給されるガスの供給圧力を変更するガス圧調整手段と、検査対象区間におけるガスの圧力に基づく値を検出するガス圧検出センサと、遮断手段及びガス圧調整手段を制御する制御部と、を備える。制御部は、遮断手段により検査対象区間のガス流通を遮断させ、ガス圧検出センサにより当該検査対象区間におけるガスの圧力変化量を監視する第１ガス圧測定手段と、第１ガス圧測定によるガスの圧力変化量が所定値以下であった場合に、ガス圧調整手段により当該検査対象区間におけるガスの圧力を上昇させ、再びガス圧検出センサによりガスの圧力変化量を監視する第２ガス圧測定手段と、を備えている。

上記構成において、検査対象区間のガス流通が遮断された時のガス圧力が相対的に低い場合には、ガス圧変化が所定値より大きければガス漏れが生じていると判断できるが、ガス圧変化が所定値以下の場合、本当にガス漏れが生じていないとは言い切れない。特にガス圧力検出の精度が低い場合には低い圧力下で実施されるガス圧変化の監視だけではガス漏れであることを検出することができない。つまりガス漏れの可能性が否定出来ないのでる。そこで、第１ガス圧測定でガス漏れが生じているとは判断できない場合でも、制御部は第２ガス圧測定を実施する。実際にガス漏れが僅かながら生じていれば、相対的に高いガス圧下で実施される第２ガス圧測定では、高いガス圧力によりガス圧力の変化が大きくなるため、第１ガス圧測定の場合と同じガス圧検出手段を用いても確実にガス漏れを判定することができる。

「遮断手段」は検査対象区間を遮断する機構をいい、遮断弁や調整弁等の弁構造であったりガスの流通を実質的に停止させる構造物であったりする。

「ガス圧調整手段」とは、例えば調整弁その他の弁類の他、ガス流量を調整可能なガス供給用ボンベ、改質器等、遮断された検査対象区間内のガス圧を変化させることが可能な構造すべてを含む。

当該発明によれば、第１測定によってガス漏れが判定できない場合に初めて、第２測定でさらにガス漏れを検出し易くするような圧力に調整してから測定を行うので、圧力によっては検出しにくいガス漏れであっても確実にガス漏れを検出することができる。またガス漏れが発生していた場合に検査のためにガス漏れ量を多くしてしまうことを防止できる。

次に本発明を実施するための好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
本発明の実施形態は、電気自動車等の移動体に搭載する燃料電池システムに本発明のガス漏れ判定装置を適用したものである。図１に本燃料電池システムのシステム全体図を示す。以下の実施形態は本発明の一形態に過ぎず、本発明はこれに限定されずに適用可能である。本発明の漏れ判定の対象となるガスとして水素ガスを例示してある。

図１に示すように、当該燃料電池システムは、燃料電池スタック１０に燃料である水素ガスを供給するための系統と、空気を供給するための系統と、燃料電池スタック１０を冷却するための系統とを備えて構成されている。

燃料電池スタック１０は、水素ガス、空気、冷却水の流路を有するセパレータと、一対のセパレータで挟み込まれたＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）とから構成されるセルとを複数積層したスタック構造を備えている。ＭＥＡは高分子電解質膜を燃料極及び空気極の二つの電極を挟み込んだ構造をしている。燃料極は燃料極用触媒層を多孔質支持層状に設けてあり、空気極は空気極用触媒層を多孔質支持層上に設けてある。

燃料電池スタック１０に水素ガスを供給するための系統は、水素ガスの供給源から順に、水素タンク１０１、遮断弁（シャットバルブ）ＳＶ１、調整弁ＲＧ、遮断弁ＳＶ２、燃料電池スタック１０を経て遮断弁ＳＶ３、気液分離機１０２及び遮断弁ＳＶ４、水素ポンプ１０３、遮断弁ＳＶ５、及び逆止弁ＲＶを備えている。調整弁（レギュレータ）ＲＧは本発明のガス圧調整手段に相当し、遮断弁ＳＶ３、４、５及び水素ポンプ１０３は本発明の遮断手段に相当している。また、本発明のガス圧検出手段として、遮断弁ＳＶ２遮断時のガス圧を検出する圧力センサＰ１、遮断弁ＳＶ３遮断時のガス圧を検出する圧力センサＰ２、遮断弁ＳＶ５遮断時または水素ポンプ１０３停止時のガス圧を検出する圧力センサＰ３がガス流路に設けられている。

水素タンク１０１は、内部に水素吸蔵合金を備えている。水素吸蔵合金は、加熱すると吸熱反応を通じて水素を放出し、冷却すると放熱反応を通じて水素を吸蔵するような性質を有しおり、熱交換システム１０４によって所望の量の水素を放出するように制御可能に構成されている。なお、本実施形態における水素吸蔵合金を用いた水素タンク１０１の代わりに、水素吸蔵機能を備えない高圧水素タンク、改質ガスによる水素供給機構、液体水素タンクから水素を供給するように構成してもよい。

水素タンク１０１からの水素ガスは、まず遮断弁ＳＶ１により水素ガス供給の有無が選択され、調整弁ＲＧによって定められる圧力で水素ガスが下流に放出される。調整弁ＲＧの調整量、すなわちガス圧の設定は、空気極側のコンプレッサ２０２の運転状態によって定まるようになっている。調整弁ＲＧの制御部に印加される空気の圧力に応じて調整弁ＲＧ下流のガス圧が設定される。遮断弁ＳＶ２は、遮断弁ＳＶ２より上流側である水素ボンベ１０１までの検査対象区間のガス漏れ判定時に遮断される。遮断弁ＳＶ３は、遮断弁ＳＶ３より上流側、すなわち燃料電池スタック１０内を検査対象区間とした場合のガス漏れ判定時に遮断される。気液分離器１０２は、通常運転時において燃料電池スタック１０の電気化学反応により発生する水分その他の不純物を水素オフガス中から除去し、遮断弁ＳＶ４を通じて外部に放出する。水素ポンプ１０３は、遮断弁ＳＶ２、ＳＶ３、逆止弁ＲＶを経る水素ガスの循環経路において水素ガスを強制循環させる。遮断弁ＳＶ５は、パージ時に開放されるが、通常の運転状態及び本発明のガス漏れ判定時には遮断されている。逆止弁ＲＶは水素ガスの逆流を防止する。遮断弁ＳＶ５からパージされた水素オフガスは図示しない希釈器を含む排気系で処理される。

燃料電池スタック１０に空気を供給するための系統としては、エアクリーナ２０１、コンプレッサ２０２、加湿器２０３等を備えている。エアクリーナ２０１は、外気を浄化して燃料電システムに取り入れる。コンプレッサ２０２は、取り入れられた空気を制御部２０の制御に従って圧縮し供給する空気量や空気圧を変更するようになっている。加湿器２０３は圧縮された空気に対し、空気オフガスと水分の交換を行って適度な湿度を加える。コンプレッサ２０２により圧縮された空気の一部は燃料系に供給され、遮断弁ＳＶ６とＳＶ７との間の区間の空気圧が調整弁ＲＧに印加されるようになっている。燃料電池スタック１０から排出された空気オフガスは図示しない希釈器を含む排気系に排出される。

燃料電池スタック１０の冷却系は、ラジエタ１１、ファン１２、及び冷却ポンプ１３を備え、冷却水が燃料電池スタック１０内部に循環供給されるようになっている。

制御部２０はＥＣＵ等の公知のコンピュータシステムであり、図示しないＲＯＭ等に格納されているソフトウェアプログラムを順次実行することにより、当該システムを本発明のガス漏れ判定装置として動作させることが可能になっている。すなわち、後に説明する手順（図２〜４）によって、制御部２０は、遮断弁ＳＶ１〜７の開閉を制御する制御信号及び水素ポンプ１０３やコンプレッサ２０２の駆動量を決定する駆動信号を出力し、圧力センサＰ１〜Ｐ３からの検出信号に基づいて再び機器の制御状態を決定するようになっている。

次に本実施形態１における動作を図２及び３のフローチャートを参照しながら説明する。図２に示すフローチャートは本発明に係る第１ガス圧測定方法に係り、図２に示すフローチャートは第１ガス圧測定の結果に基づいて実施される本発明の第２ガス圧測定方法に係る。

燃料電池システムが、所定条件に達していない場合（Ｓ１：ＮＯ）、システムが通常運転モードであると判定され、通常運転が実施される。この所定の条件とは、水素ガスの流れを一旦停止して行うガス漏れ判定が可能な条件、例えば燃料電池スタック１０の発電量が一定値以下（ほぼゼロ）であるとか、間欠運転モードにおける燃料電池スタック１０による発電の一時休止期間であるとかである。

通常運転時、制御部２０は、水素タンク１０１から供給させたい水素ガスの流量に対応させて熱交換システム１０４の発熱量を定め、遮断弁ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３を開放し、水素ポンプ１０３を駆動させて一定量の水素ガスを循環させる。この処理によって、水素タンク１０１の加熱により水素ガスが発生し、調整弁ＲＧ及び遮断弁ＳＶ２を介して燃料電池スタック１０に供給される。燃料電池スタック１０では、電気化学反応を生じて電子が放出され、発電が行われる。燃料電池スタック１０から放出された水素ガスはいわゆるオフガスであり、遮断弁ＳＶ３を経て水分他の不純物が気液分離器１０２で取り除かれて、水素ポンプ１０３により加圧されて再び水素タンク１０１からの配管に戻される。この循環流路中における水素ガスの圧力は調整弁ＲＧの調整量で定められる。この調整量はコンプレッサ２０２によって発生する空気圧によって調整される。

すなわち、制御部２０は制御弁ＳＶ７を遮断し制御弁ＳＶ６を開放してからコンプレッサ２０２を駆動し調整弁ＲＧの調整量に相当する空気圧を変更させる。そして、圧力センサＰ２の圧力等を監視し、予定している水素ガスの循環圧力となった場合に遮断弁ＳＶ６を遮断する。この動作により、空気圧が維持される限り、その空気圧に対応する供給圧力で水素ガスが供給される。水素ガスの供給圧力を変更したい場合には遮断弁ＳＶ７を開放し、再び遮断後に遮断弁ＳＶ６を開放し、変更後の供給圧力となるようにコンプレッサ２０２を駆動すればよい。

さて本発明のガス漏れ判定に適する条件を満たしている場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、すなわち燃料電池スタック１０の発電量が一定値以下であったり間欠運転の一時休止期間であったりした場合、制御部２０は総ての検査対象区間のガス流通を遮断させる（Ｓ２）。この処理は、制御部２０が水素タンク１０１出口の遮断弁ＳＶ１を遮断し、水素ポンプ１０３を停止し、燃料電池スタック１０の入口の遮断弁ＳＶ２、出口の遮断弁ＳＶ３を遮断する処理である。ガス漏れ判定時には水素オフガスのパージ動作は行わない為、期間中排気バルブに相当する遮断弁ＳＶ５にも遮断状態を維持させる。

次いで制御部２０は第１ガス圧測定における各検査対象区間におけるガス圧変動量Δｐを監視する（Ｓ３）。すなわち制御部２０は遮断弁ＳＶ１〜ＳＶ２間の流路のガス圧を検出する圧力センサＰ１の単位時間当たりの圧力変化量Δｐ１、遮断弁ＳＶ２〜ＳＶ３間の燃料電池スタックにおけるガス圧を検出する圧力センサＰ２の単位時間当たりの圧力変化量Δｐ２、遮断弁ＳＶ３〜ＳＶ５間の循環経路におけるガス圧を検出する圧力センサＰ３の単位時間当たりの圧力変化量Δｐ３をそれぞれ監視する。

なお、圧力変化量Δｐとは、遮断弁を遮断した時の検査対象区間の圧力と遮断時から所定時間経過後における圧力との差である。

もしも各検査対象区間のうちのいずれか一つ、またはそれ以上においてガス漏れが生じていると、遮断弁動作後にガス圧は徐々に減り、水素ガスの圧力変化量が増大するはずである。この比較的ガス圧力の低い段階で水素ガスの圧力変化量が検出可能な場合には、少なくともある程度、ガス漏れが発生していると考えられ、このような状態で第２ガス圧測定が実施され水素ガスを高圧化することによってガス漏れが増大することを防ぐ必要がある。そこで、制御部２０は各圧力センサにおいて検出されたガス圧の変化量Δｐ１〜ｐ３と水素漏れの可能性を示すしきい値である第１の値Ｃ１とを比べ、第１の値Ｃ１より大きい場合には（Ｓ４：ＮＯ）、第２ガス圧測定の実施を指示するための内部フラグである第２ガス圧測定フラグをリセットする（Ｓ５）。この第１ガス圧測定は比較的低い水素ガスの圧力で実施される。このような相対的に低い圧力で明らかなガス圧の変化が測定される場合には、経路からのガス漏れが大きいことが予想される。そこで、制御部２０はこのような場合にはシステムを停止することが妥当である（Ｓ７）。制御部２０は、水素タンク１０１による水素発生を停止し、各遮断弁ＳＶ１〜ＳＶ３、ＳＶ６を遮断し、ＳＶ５及びＳＶ７を開放し、調整弁ＲＧによる水素供給圧力を下げる。そして制御部２０は、水素ポンプ１０３やコンプレッサ２０２、冷却系の動作も停止させる。ただし、しきい値Ｃ１の値を小さく設定する場合にはシステムは停止させず警告のみを行うように処理してもよい。

一方、いずれかの検査対象区間における圧力変化量Δｐ１〜ｐ３がガス漏れの可能性を示す第１の値Ｃ１以下の場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、全く水素ガス漏れが生じていない場合の他に、圧力センサでこそガス漏れは検出されていないが、圧力センサの精度が悪いために単に微量なガス漏れが測定できていないに過ぎない場合がある。そこで、水素ガスを高圧化したガス漏れ検査を実施すべく、第２ガス圧測定フラグをセットする（Ｓ６）。

図３のフローチャートに基づいて水素ガスの圧力を高くして実施する第２ガス圧測定を説明する。

上述した第１ガス圧測定において第２ガス圧測定フラグがセットされていた場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、制御部２０は、各検査対象区間において検査の準備をする。まず、高圧化された水素ガスが検査対象区間全体に及ぶようにするため、経路途中の遮断弁ＳＶ１，ＳＶ２、ＳＶ３を総て開放する（Ｓ１２）。次いで制御部２０はコンプレッサ２０２に対する駆動量を上げて遮断弁ＳＶ６を開放する（Ｓ１３）。この処理によって調整弁ＲＧの圧力調整量が上昇し調整弁ＲＧの下流側への水素ガス供給圧力が上昇する。この操作によって、全経路に高圧ガスが供給されるようになる。そして制御部２０は高圧ガスが充填された経路中の各検査対象区間をそれぞれ切り離なすために水素ガス遮断処理を行うため、各検査対象区間を分断する遮断弁ＳＶ１，ＳＶ２、ＳＶ３をそれぞれ遮断する（Ｓ１４）。

もしも各検査対象区間で、第１ガス圧測定では検出されなかったガス漏れが実際に発生しているなら、高圧化で行う当該第２ガス圧測定によってガス漏れ量が増えているはずである。そこで、制御部２０は各検査対象区間における単位時間当たりのガス圧変化量Δｐ１、ｐ２、または／およびｐ３を監視し（Ｓ１５）、明らかなるガス漏れを示すしきい値である第２の値Ｃ２と比較する（Ｓ１６）。この第２の値Ｃ２は、前記第１の値Ｃ１よりは大きなしきい値となるはずである。当該第２ガス圧測定における圧力変化量がこの第２の値Ｃ２以上である場合には（Ｓ１６：ＹＥＳ）、低いガス圧測定では検出不可能だったガス漏れが該当する検査対象区間に発生しているものと判断できる。そこで、制御部２０はガス漏れ警告をする（Ｓ１７）。ここで第１ガス圧測定でガス漏れが検出された場合にはシステムを停止していた（Ｓ７）のに対し、ここではガス漏れ警告に留めてよいのは、ガス漏れの程度の差に由来する。すなわち、第１ガス圧測定時のように比較的低いガス圧でもガス漏れが判定できる場合は流路欠陥が大きいと考えられるが、第２ガス圧測定のように相対的に高圧化して初めて判定できる程度のガス漏れならば、通常の運転状態であれば殆どガス漏れが生じないため緊急性に乏しい。このような場合には警告をするに留め次回のサービス時にユーザに点検を促す程度が妥当だからである。

一方、当該第２ガス圧測定における圧力変化量がこの第２の値Ｃ２より小さい場合には（Ｓ１６：ＮＯ）、当該検査対象区間では、ガスを高圧化してもガス漏れが検出されなかったことになり、当該検査対象区間においてはガス漏れ無しと判断できる。制御部２０は、次に検査していない検査対象区間があるか否かを判断する（Ｓ１８）。

第１検査対象区間の検査が終了した段階では第２及び第３の検査対象区間を検査する必要がある（Ｓ１８：ＹＥＳ）。そこで検査していない検査対象区間がある限り（Ｓ１８：ＹＥＳ）、その検査対象区間の圧力変動を監視する（Ｓ１５）。なお、当該実施形態では総ての検査対象区間を一時に高圧化しているので、同時並行して複数の圧力センサＰ１〜Ｐ３の検出信号を監視すればよいため、圧力変動の監視を短時間に終了させることができる。無論、各遮断弁の遮断と開放を制御して区間ごとに高圧化して圧力変動を監視するように構成してもよい。

すべての検査対象区間のガス漏れ検査を終了したら（Ｓ１８：ＮＯ）、制御部２０は他の処理に移行する。

ここで制御部２０は、ステップＳ１５〜Ｓ１８によりいずれの検査対象区間においてガス漏れが発生していたか否かを判定できるので、どの検査対象区間においてガス漏れが発生していたかに応じて、システム遮断の態様や警告の仕方を変更してもよい。

なお、上記実施形態では第１ガス圧測定のしきい値である第１の値Ｃ１と第２ガス圧測定のしきい値である第２の値Ｃ２とが異なるように記載していたが、同一の値であることを妨げない。

以上、本実施形態１によれば、第１ガス圧測定により水素ガスのガス圧変動が観測されなかった場合であっても、水素ガスの供給圧力を上昇させ再度ガス漏れの可能性のある検査対象区間におけるガス圧変化量を監視する第２ガス圧測定が実施されるので、圧力センサの精度が低い場合であっても確実にガス漏れであることを判定できる。

また本実施形態１によれば、第１ガス圧測定によりガス圧の変動が測定された場合には第２ガス圧測定フラグをリセットし水素ガスの高圧化を禁止するので、ガス漏れ量が多い場合にまで水素ガスが高圧化され不必要にガス漏れ量を増大させることがない。

さらに本実施形態１によれば、水素ガスの供給経路を複数の検査対象区間に区分けし、検査対象区間毎に高圧ガスが供給されるように遮断弁等を制御するので、複数の検査対象区間からガス漏れが発生していたとしてもガス漏れ量を最小限に抑えることができる。

さらにまた本実施形態１によれば、複数の検査対象区間ごとにガス漏れ判定がされるので、第１ガス圧測定によってガス漏れの可能性が判定されたり第２ガス圧測定によってガス漏れが最終的に判定されたりした検査対象区間を特定でき、その区間に適する異常時終了処理や警告方法を選択することが可能である。

（実施形態２）
本発明の実施形態２は、上述した実施形態１と同様の燃料電池システムにおいて、第１ガス圧測定時にガス圧変化量がかなり大きかった場合の制御方法を示すものである。

当該実施形態において利用するシステム構成については上記実施形態１と同様である為説明を省略する。

図４に、本実施形態２における第１ガス圧測定方法の動作を説明するフローチャートを示す。図４に示すフローチャートは前記実施形態１における第１ガス圧測定方法の変形例であり、第２ガス圧測定方法については、上記実施形態１と同様に処理される（図３参照）。ステップＳ１〜Ｓ６までは、上記実施形態１と同様に処理される。

すなわち、燃料電池システムが、前述したガス漏れ判定が可能な条件に達していない場合（Ｓ１：ＮＯ）、システムが通常運転モードであると判定され、通常運転が実施される。ガス漏れ判定に適する条件を満たしている場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御部２０は総ての検査対象区間のガス流通を遮断させる（Ｓ２）。次いで制御部２０は第１ガス圧測定における各検査対象区間におけるガス圧変動量Δｐを監視し（Ｓ３）、各検査対象区間の各圧力センサＰ１〜Ｐ３において検出されたガス圧の変化量Δｐ１〜ｐ３が第１の値Ｃ１以下であって、各圧力センサＰ１〜Ｐ３ではガス漏れが生じていると判断できない場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、さらに水素ガスを高圧化した第２ガス圧測定（図３参照）を実施するため第２ガス圧測定フラグをセットする（Ｓ６）。

一方、第１ガス圧測定によって水素ガスのガス漏れありと判定できる場合には（Ｓ４：ＮＯ）、これ以上の水素ガスの高圧化を禁止するために第２ガス圧測定フラグがリセットされる（Ｓ５）。

ところで、第１ガス圧測定によって水素ガス漏れありと判定できる場合であってもガス漏れの程度により、即システムを停止しなければならない場合から緊急ではないが注意を要する場合まで存在する。そこで、本実施形態では、ガス漏れの可能性があると判定された場合に、さらにそのガス圧変化量を大きなガス漏れを示唆するしきい値である第３の値Ｃ３と比較する（Ｓ２０）。その結果、第３の値Ｃ３よりは小さくガス漏れ量が多くないと判断される場合には（Ｓ２０：ＮＯ）、実施形態１と同様にガス漏れ警告を行う（Ｓ７）。

一方、ガス圧変化量が第３の値Ｃ３以上である場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ガス漏れ量が多いと判断されるため、制御部２０はシステムを停止させる（Ｓ２１）。すなわち、制御部２０は、水素タンク１０１による水素発生を停止し、各遮断弁ＳＶ１〜ＳＶ３、ＳＶ６を遮断し、ＳＶ５及びＳＶ７を開放し、調整弁ＲＧによる水素供給圧力を下げる。また、水素ポンプ１０３やコンプレッサ２０２、冷却系の動作も停止させる。併せてユーザに対する警告表示を行う。

以上、本実施形態２によれば、上記実施形態１と同様の効果を奏する他に、第１ガス圧測定によって極端にガス圧変化量が小さい場合には警告、大きい場合には、即時にシステムを停止させるので、ガス漏れの程度によって適切なガス漏れ判定方法が実施されるようになっている。

（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態以外にも種々に変更して適用することが可能である。
例えば、上記実施形態は燃料電池システムに当該ガス漏れ判定装置を適用した例であったが、燃料電池以外のガスを利用するシステムにも本ガス漏れ判定装置を適用することが可能である。

また水素ガスのガス圧調整方法も例示にすぎず調整弁によらないでガス圧を変更させてもよい。例えば付随する弁操作と並行して水素タンク１０１のガス発生量を制御したり水素ポンプ１０３の動作を制御したりすることでも各検査対象区間におけるガス圧の変更が可能である。

また水素ガスの圧力判断方法も圧力センサに限定されることなく、圧力の大小に対応して変化する物理量（例えば温度や水蒸気量）を参照して圧力判定を行ってもよい。

またフローチャート（図２〜図４）も単なる例示であり、システムの構成によって処理判断の順序や内容は種々変更可能である。例えば、ガス圧力変化量を上記実施形態１ではしきい値１つによって、上記実施形態２ではしきい値２つによって判断していたが、これら以上に分解して細かく判断内容を変更することも可能である。

実施形態に係る燃料電池システムのブロック図。 実施形態１に係る燃料電池システムの第１圧力測定を説明するフローチャート。 実施形態に係る燃料電池システムの第２圧力測定を説明するフローチャート。 実施形態２に係る燃料電池システムの第１圧力測定の変形例を説明するフローチャート。

符号の説明

ＳＶ１〜７…遮断弁（遮断手段）、ＲＶ…逆止弁、ＲＧ…調整弁（ガス圧調整手段）、Ｐ１〜Ｐ３…圧力センサ（ガス圧力検出手段、ガス圧検出センサ）、１０…燃料電池スタック、１１…ラジエタ、１２…ファン、１３…冷却水ポンプ、２０…制御部、１０１…水素吸蔵タンク、１０２…気水分離器、１０３…水素ポンプ、１０４…熱交換システム、２０１…エアクリーナ、２０２…コンプレッサ、２０３…加湿器

Claims (6)

1. ガス流通システムのガス漏れを検出するガス漏れ判定装置であって、
   ガス漏れの検査対象となる検査対象区間のガスの流通を遮断し、当該検査対象区間における前記ガスの圧力変化量を監視する第１測定と、前記検査対象区間の前記ガスの流通遮断時における経路内圧力を、前記第１測定により測定された前記圧力変化量に基づいて制御し、当該検査対象区間における前記ガスの圧力変化量を監視する第２測定と、を実行する制御部を備えるガス漏れ判定装置。
2. 前記第１測定により測定された前記圧力変化量が第１の値以下であった場合に前記第２測定を実行する、請求項１に記載のガス漏れ判定装置。
3. 前記第２測定における前記ガス流通遮断時における圧力を前記第１測定における前記ガス流通遮断時における圧力よりも上昇させる、請求項１または２に記載のガス漏れ判定装置。
4. 前記第２測定により測定された前記圧力変化量が前記第２の値以上であった場合に、当該システムを停止させる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガス漏れ判定装置。
5. 前記第１測定により測定された前記圧力変化量が第３の値以上であった場合に、当該システム全体を停止させる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のガス漏れ判定装置。
6. 燃料電池システムのガス漏れを検出するガス漏れ判定装置であって、
   ガス漏れの検査対象となる検査対象区間のガス流通を遮断する遮断手段と、
   前記検査対象区間に供給されるガスの供給圧力を変更するガス圧調整手段と、
   前記検査対象区間における前記ガスの圧力に基づく値を検出するガス圧検出センサと、
   前記遮断手段及び前記ガス圧調整手段を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記遮断手段により前記検査対象区間のガス流通を遮断させ、前記ガス圧検出センサにより当該検査対象区間における前記ガスの圧力変化量を監視する第１ガス圧測定手段と、
   前記第１ガス圧測定により前記ガスの圧力変化量が所定値以下であった場合に、前記ガス圧調整手段により当該検査対象区間における前記ガスの圧力を上昇させ、再び前記ガス圧検出センサにより前記ガスの圧力変化量を監視する第２ガス圧測定手段と、
   を備えたことを特徴とするガス漏れ判定装置。
   
   
   

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