JP2005310391A - Fuel cell vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料ガスセンサを設置した燃料電池車両に関する。 The present invention relates to a fuel cell vehicle provided with a fuel gas sensor.
燃料電池および燃料電池が作動する際に必要な機器類(以下、「燃料電池等」と言う。)を搭載した燃料電池車両において、燃料電池等を収容するパッケージ内には、燃料電池等から燃料ガスが漏洩していないことを確認するために、燃料ガスセンサが設けられている。
パッケージ内に燃料電池等を収容し燃料ガスセンサを設置した装置としては、燃料電池本体および燃料電池本体に供給する燃料ガスを貯蔵する燃料ガス吸蔵合金ボンベがパッケージ内に収容され、それら燃料電池本体および燃料ガス吸蔵合金ボンベの上方に排気孔が設置され、その排気孔の近傍に燃料電池からの燃料ガスを検知する燃料ガスセンサが配置されたポータブル電源が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art In a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell and equipment necessary for the operation of the fuel cell (hereinafter referred to as “fuel cell etc.”), a fuel cell etc. A fuel gas sensor is provided to confirm that no gas is leaking.
As an apparatus in which a fuel cell or the like is accommodated in a package and a fuel gas sensor is installed, a fuel cell main body and a fuel gas storage alloy cylinder for storing fuel gas supplied to the fuel cell main body are accommodated in the package. There has been proposed a portable power source in which an exhaust hole is provided above a fuel gas storage alloy cylinder and a fuel gas sensor for detecting fuel gas from a fuel cell is disposed in the vicinity of the exhaust hole (see, for example, Patent Document 1). .
また、燃料電池等がパッケージ内に収容され、燃料電池等を冷却する冷却用空気を排出する排出口が燃料電池の上方に設けられ、その排出口の近傍に燃料ガスを検知する燃料ガスセンサが設置された燃料発電プラントが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
さらに、パッケージ内に吸気口、排気口および換気ファンを取り付け、排気口および換気ファンの近傍に燃料ガスセンサである可燃性ガス検知器を設置した燃料電池発電設備が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
Further, there has been proposed a fuel cell power generation facility in which an intake port, an exhaust port, and a ventilation fan are installed in a package, and a combustible gas detector that is a fuel gas sensor is installed in the vicinity of the exhaust port and the ventilation fan (for example, Patent Documents). 3).
ところで、燃料ガスセンサは高価でありかつ多くの電力を消費する。したがって、燃料ガスセンサの個数を可能な限り削減することが好ましい。しかしながら、燃料ガスセンサを燃料電池車両に設置する場合、燃料ガスセンサを多数設置することとなるため、燃料電池車両が高価になるという問題がある。また、燃料電池車両は移動体であることから、燃料電池車両の外部から電源を確保することが困難となるため、燃料電池車両を作動するための電源を燃料電池車両内で確保しなければならない。ところが、燃料電池車両に対する電力の供給には限界があるため、燃料電池車両の電力を有効に利用するために、燃料電池車両に多数備えられた燃料ガスセンサの消費電力を可能な限り削減しなければならないという問題がある。 By the way, the fuel gas sensor is expensive and consumes a lot of electric power. Therefore, it is preferable to reduce the number of fuel gas sensors as much as possible. However, when the fuel gas sensor is installed in the fuel cell vehicle, a large number of fuel gas sensors are installed, which causes a problem that the fuel cell vehicle becomes expensive. In addition, since the fuel cell vehicle is a moving body, it is difficult to secure a power source from the outside of the fuel cell vehicle. Therefore, a power source for operating the fuel cell vehicle must be secured in the fuel cell vehicle. . However, since there is a limit to the supply of power to the fuel cell vehicle, in order to effectively use the power of the fuel cell vehicle, the power consumption of the fuel gas sensors provided in many fuel cell vehicles must be reduced as much as possible. There is a problem of not becoming.
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、燃料ガスセンサの個数を削減することで消費電力を削減できる燃料電池車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell vehicle capable of reducing power consumption by reducing the number of fuel gas sensors.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち請求項1に係る発明は、燃料供給源(例えば実施形態における燃料タンクユニット20)と、前記燃料供給源から供給される燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池(例えば実施形態における燃料電池31)と、前記燃料ガスが流通する燃料流通路(例えば実施形態における燃料流通路22)とを備えた燃料電池車両(例えば実施形態における燃料電池車両10)において、前記燃料ガスの濃度を検出する燃料ガスセンサ(例えば実施形態における水素ガスセンサ41)と、燃料電池車両本体(例えば実施形態における燃料電池車両本体11)に設置され前記燃料ガスセンサが内在する燃料ガスセンサ室(例えば実施形態におけるセンサユニット40)と、前記燃料供給源、前記燃料電池、前記燃料流通路および車室(例えば実施形態における車室12)内の少なくとも2箇所の雰囲気を前記燃料ガスセンサ室に導入する導入手段(例えば実施形態における制御装置50)とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、燃料供給源、燃料電池、燃料流通路および車室内の少なくとも2箇所の雰囲気を燃料ガスセンサが内在する燃料ガスセンサ室に導入することにより、1つの燃料ガスセンサが少なくとも2箇所の雰囲気に含まれる燃料ガスの濃度を検出するため、燃料ガスセンサを検出箇所ごとに設置する必要がなく、すなわち燃料ガスセンサの個数を削減することができる。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, the invention according to claim 1 is a fuel cell (for example, implementation) that generates power by a reaction between a fuel supply source (for example, the
According to the present invention, at least two atmospheres in the fuel supply source, the fuel cell, the fuel flow passage, and the vehicle interior are introduced into the fuel gas sensor chamber in which the fuel gas sensor is located, so that one fuel gas sensor has at least two atmospheres. Therefore, it is not necessary to install a fuel gas sensor for each detection location, that is, the number of fuel gas sensors can be reduced.
また、請求項2に係る発明は、前記燃料電池車両において、前記少なくとも2箇所のいずれか1箇所の雰囲気を前記導入手段によって所定のタイミングで切り替えて導入することを特徴とする。
本発明によれば、少なくとも2箇所のいずれか1箇所の雰囲気を所定のタイミングで切り替えて導入することで、切り替え後に燃料ガスの濃度が許容値以上であることを検知した場合には、切り替えた箇所の燃料ガス濃度が許容値以上になっていることを把握することができる。
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the fuel cell vehicle, the atmosphere in any one of the at least two places is switched and introduced at a predetermined timing by the introduction means.
According to the present invention, when at least one of the two atmospheres is switched and introduced at a predetermined timing, it is switched when it is detected that the fuel gas concentration is higher than the allowable value after switching. It can be ascertained that the fuel gas concentration at the location is above the allowable value.
請求項1に係る発明の燃料電池車両によれば、燃料ガスセンサを検出箇所ごとに設置する必要がなく、すなわち燃料ガスセンサの個数を削減することができるので、燃料電池車両の消費電力を削減することができる。
請求項2に係る発明の燃料電池車両によれば、燃料ガスの濃度が許容値以上になっている箇所を容易に把握することができるので、燃料電池車両のメンテナンスを容易に行うことができる。
According to the fuel cell vehicle of the first aspect of the present invention, it is not necessary to install a fuel gas sensor for each detection point, that is, the number of fuel gas sensors can be reduced, so that the power consumption of the fuel cell vehicle can be reduced. Can do.
According to the fuel cell vehicle of the second aspect of the invention, it is possible to easily grasp the location where the concentration of the fuel gas is equal to or higher than the allowable value, so that the maintenance of the fuel cell vehicle can be easily performed.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1および図2は、本発明を適用した燃料電池車両の概略構成を示す図である。
燃料電池車両10は、燃料電池車両本体11と、燃料供給源としてのタンクユニット20と、燃料電池ユニット30と、燃料ガスセンサ室としてのセンサユニット40とを備えている。
燃料電池車両本体11には搭乗者の車室12が設けられ、その車室12内には搭乗者の座席13が例えば3列配置されている。
燃料タンクユニット20は、燃料電池車両本体11の車室12の下部に設置されている。この燃料タンクユニット20には、燃料ガスとしての水素ガスを貯蔵する燃料タンク21が複数、例えば4個収納されている。また、この燃料タンクユニット20には、燃料電池ユニット30に接続され燃料タンク21から燃料電池ユニット30に水素ガスを流通するための燃料流通路22が接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 and 2 are diagrams showing a schematic configuration of a fuel cell vehicle to which the present invention is applied.
The
The fuel
The
燃料電池ユニット30は、燃料タンクユニット20に隣接して燃料電池車両本体11の車室12の下部に設置されている。燃料電池ユニット30には、燃料タンク21から供給される燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池31が収納されている。この燃料電池31は、例えば固体高分子電解質膜燃料電池(PEMFC)であり、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟み込んで形成されたセルを複数積層して構成されたスタックからなり、アノード電極に水素ガスを供給し、カソード電極に酸化剤ガスを供給することによって発電する。この発電電力を燃料電池車両10の駆動モータや、燃料電池31を稼働させるのに必要な補機類(例えば燃料電池31へ空気を供給するエアコンプレッサや冷却水を循環させるウォータポンプなど)に供給する。この燃料電池31においては、酸化剤ガスとして空気中の酸素が用いられ、雰囲気から空気を取り込んで燃料電池31に圧送している。
The
センサユニット40は、車室12内の座席13の下部に設置されている。センサユニット40には、図2に示すように、水素ガスの濃度を検出する燃料ガスセンサとしての水素ガスセンサ41が収納されており、この水素ガスセンサ41は燃料電池車両本体11内に設置された制御装置50に接続されている。また、センサユニット40には、車室12、燃料タンクユニット20、燃料流通路22および燃料電池ユニット30それぞれの雰囲気をセンサユニット40に導入できる気体導入路42,43,44,45が連結されている。
The
これら気体導入路42,43,44,45にはそれぞれ開閉弁46,47,48,49が設けられており、それら開閉弁46,47,48,49は制御装置50に接続されている。この制御装置50は、開閉弁46,47,48,49それぞれに信号を送って開閉弁46,47,48,49の開閉状態を切り替えて、所定時間、例えば10秒ごとのタイミングで気体導入路42,43,44,45のいずれか1箇所を選択する。これによって、車室12、燃料タンクユニット20、燃料流通路22および燃料電池ユニット30のいずれか1箇所の雰囲気が燃料タンクユニット20に所定時間導入される。なお、これら気体導入路42,43,44,45と、開閉弁46,47,48,49と、制御装置50とで、燃料タンクユニット20に車室12、燃料タンクユニット20、燃料流通路22および燃料電池ユニット30のいずれか1箇所の雰囲気を導入する導入手段を構成する。
These
上記のような燃料電池車両10において、車室12、燃料タンクユニット20、燃料流通路22および燃料電池ユニット30のいずれか1箇所の雰囲気を上記導入手段によって所定のタイミングで切り替えて導入し、その導入した雰囲気中の水素の濃度を検出する。すなわち以下の手順で雰囲気中の水素の濃度を検出する。
まず、車室12内の雰囲気を導入するために、開閉弁46を開状態にするとともに開閉弁47,48,49を閉状態にして気体導入路42のみ雰囲気が通過できる状態とする。そして、ある一定の時間その状態を保持して車室12の雰囲気をセンサユニット40に導入し、その雰囲気に含まれる水素の濃度を水素ガスセンサ41によって検出する。ここで、検出した水素の濃度がある一定の濃度を超えた場合、水素の濃度が一定の濃度を超えたのは車室12であると判断する。
In the
First, in order to introduce the atmosphere in the
次に、ある一定の時間が経過した後、車室12内の雰囲気の導入を停止し、燃料タンクユニット20の雰囲気を導入するために、開閉弁47を開状態にするとともに開閉弁46,48,49を閉状態にして気体導入路43のみ雰囲気が通過できる状態とする。そして、ある一定の時間その状態を保持して燃料タンクユニット20の雰囲気をセンサユニット40に導入し、その雰囲気に含まれる水素の濃度を水素ガスセンサ41によって検出する。ここで、検出した水素の濃度がある一定の濃度を超えた場合、水素の濃度が一定の濃度を超えたのは燃料タンクユニット20であると判断する。
Next, after a certain time has elapsed, the introduction of the atmosphere in the
さらに、ある一定の時間が経過した後、燃料流通路22、燃料電池ユニット30についてもそれぞれ同様にして、燃料流通路22、燃料電池ユニット30の順にそれぞれの雰囲気に含まれる水素の濃度を水素ガスセンサ41によって検出する。すなわち、燃料流通路22、燃料電池ユニット30それぞれにおいて、開閉弁48または開閉弁49を開状態にして気体導入路44または気体導入路45のみ雰囲気が通過できる状態とする。そして、ある一定の時間その状態を保持して燃料流通路22または燃料電池ユニット30の雰囲気をセンサユニット40に導入し、その雰囲気に含まれる水素の濃度を水素ガスセンサ41によって検出する。ここで、燃料流通路22または燃料電池ユニット30において検出した水素の濃度がある一定の濃度を超えた場合、水素の濃度が一定の濃度を超えたのは燃料流通路22または燃料電池ユニット30であると判断する。
Further, after a certain period of time has passed, the
この場合、車室12、燃料タンクユニット20、燃料流通路22および燃料電池ユニット30の複数の検出箇所からいずれか1箇所の雰囲気を、気体導入路42,43,44,45と、開閉弁46,47,48,49と、制御装置50とで構成する導入手段を用いてセンサユニット40に導入することにより、1つの水素ガスセンサ41が2箇所以上の雰囲気に含まれる水素ガスの濃度を検出するため、水素ガスセンサ41を検出箇所ごとに設置する必要がなくなる。このようにして水素ガスセンサ41の個数を削減することができるので、燃料電池車両10の消費電力を削減することができる。
In this case, the atmosphere of any one of a plurality of detection locations of the
また、上記のようにして車室12、燃料タンクユニット20、燃料流通路22および燃料電池ユニット30のいずれか1箇所の雰囲気を所定のタイミングで切り替えて上記導入手段を用いてセンサユニット40に導入することで、切り替え後に水素ガスの濃度が許容値以上であることを検知した場合には、切り替えた箇所の水素ガス濃度が許容値以上になっていることを把握することができる。これによって、水素ガスの濃度が許容値以上になっている箇所を修復するような燃料電池車両10のメンテナンスを容易に行うことができる。
Further, as described above, the atmosphere of any one of the
なお、上記実施の形態において、車室12、燃料タンクユニット20、燃料流通路22および燃料電池ユニット30に接続される気体導入路42〜45は、水素ガスの濃度を検出するために少なくとも2箇所に連結されていればよい。2箇所以上に連結されることによって、各検出箇所に水素ガスセンサを設置する必要がないため、燃料電池車両10に設置される水素ガスセンサ40の個数を削減する効果が得られる。
In the above embodiment, the
また、これら気体導入路42〜45は、車室12、燃料タンクユニット20、燃料流通路22および燃料電池ユニット30それぞれの雰囲気をセンサユニット40に導入しやすいように、配置されていればよく、必要に応じて複数に分岐されてもよい。例えば、気体導入路43は、燃料タンクユニット20に配置された4本の燃料タンク21それぞれの雰囲気を導入できるように、その先端を4本の燃料タンク21それぞれに分岐して配置されてもよい。
The
また、上記実施の形態において、センサユニット40は、上記各検出箇所にできるだけ近い位置に配置され、気体導入路42〜45が短くなるように配置されることが好ましい。このように配置されることで、ある検出箇所の水素ガス濃度が許容値以上となった場合には、そのような状態になっていることをより短時間で検知することができる。
また、気体導入路42〜45を短くすることで、気体導入路42〜45のコスト削減および配置の簡略化を図ることができる。
Moreover, in the said embodiment, it is preferable that the
Moreover, the cost reduction of gas introduction paths 42-45 and simplification of arrangement | positioning can be aimed at by shortening gas introduction paths 42-45.
10 燃料電池車両
11 燃料電池車両本体
12 車室
20 燃料タンクユニット(燃料供給源)
21 燃料タンク
22 燃料流通路
30 燃料電池ユニット
31 燃料電池
40 センサユニット(燃料ガスセンサ室)
41 水素ガスセンサ(燃料ガスセンサ)
42〜45 気体導入路(導入手段)
46〜49 開閉弁(導入手段)
50 制御装置(導入手段)
DESCRIPTION OF
21
41 Hydrogen gas sensor (fuel gas sensor)
42-45 Gas introduction path (introduction means)
46-49 On-off valve (introducing means)
50 Control device (introduction means)
Claims (2)
前記燃料供給源から供給される燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池と、
前記燃料ガスが流通する燃料流通路とを備えた燃料電池車両において、
前記燃料ガスの濃度を検出する燃料ガスセンサと、
燃料電池車両本体に設置され前記燃料ガスセンサが内在する燃料ガスセンサ室と、
前記燃料供給源、前記燃料電池、前記燃料流通路および車室内の少なくとも2箇所の雰囲気を前記燃料ガスセンサ室に導入する導入手段と
を備えたことを特徴とする燃料電池車両。 A fuel supply,
A fuel cell that generates power by a reaction between a fuel gas supplied from the fuel supply source and an oxidant gas;
In a fuel cell vehicle comprising a fuel flow passage through which the fuel gas flows,
A fuel gas sensor for detecting the concentration of the fuel gas;
A fuel gas sensor chamber installed in the fuel cell vehicle main body and containing the fuel gas sensor;
A fuel cell vehicle comprising: the fuel supply source; the fuel cell; the fuel flow passage; and introduction means for introducing at least two atmospheres in the vehicle compartment into the fuel gas sensor chamber.
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JP2004121797A JP2005310391A (en) | 2004-04-16 | 2004-04-16 | Fuel cell vehicle |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010012959A (en) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Suzuki Motor Corp | Fuel gas detection device for vehicle |
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2004
- 2004-04-16 JP JP2004121797A patent/JP2005310391A/en active Pending
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