JP2017040502A - 燃料供給装置の燃料ガス漏れ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料供給装置における特定の閉空間につき、燃料ガスを供給先へ供給しているときでも燃料ガス漏れを検出可能とすること。【解決手段】水素ガス漏れ検出装置は、高圧レギュレータ７の高圧リリーフ弁１１の吐出側から水素ガスを逃すために水素排出通路４に連通する逃し通路２５と、高圧レギュレータ７の各レギュレータ８，９の大気室６８，８８に連通すると共に逃し通路２５に連通する連通路２６と、逃し通路２５に設けられ、高圧リリーフ弁１１から水素排出通路４へ向かう流れのみを許容し、所定圧力以上で開弁する第１逆止弁２７と、第１逆止弁２７より上流の逃し通路２５と連通路２６とから形成される密閉空間２８と、密閉空間２８の中の圧力を漏れ圧力として検出するための漏れ圧センサ２９と、漏れ圧センサ２９の検出結果に基づき高圧レギュレータ７からの水素ガス漏れを診断するコントローラ５０とを備える。【選択図】 図２

Description

この発明は、燃料ガスを供給先へ供給するための燃料供給装置に係り、その装置における燃料ガス漏れを検出するように構成した燃料ガス漏れ検出装置に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される技術が知れている。この技術は、反応ガスを供給することにより電力を発電させる燃料電池（ＦＣ）と、燃料電池に接続されるガス通路とを備え、ガス通路上に複数の隣接する閉空間が形成される燃料電池システムに関する。ここで、複数の隣接する閉空間として、例えば、タンクバルブから水素供給バルブまでの高圧部と、水素供給バルブからＦＣ入口バルブまでの低圧部と、スタック入口バルブからＦＣ出口バルブまでのＦＣ部と、ＦＣ出口バルブから逆止弁までの循環部とを含む。そして、これら各部毎に閉空間が形成され、これら閉空間毎にガス漏れを検知するようになっている。このシステムは、ガス漏れ検知対象となる少なくとも一つの閉空間の下流側に隣接する他の閉空間の圧力を低下させた状態で、一つの閉空間におけるガス漏れを検知する検知手段を備える。また、この検知手段は、一つの閉空間の下流側に隣接する他の閉空間の圧力が上昇した場合に、一つの閉空間と他の閉空間とからなる新たな閉空間におけるガス漏れを検知するようになっている。

特開２００７−１２５３５号公報

ところが、特許文献１に記載される技術では、各閉空間でのガス漏れは検知できるものの、そのガス漏れを検知するために、下流側に隣接する他の閉空間の圧力を一旦低下させなければならなかった。そのため、燃料電池へ水素ガスを供給しているときに各閉空間でのガス漏れを検知することができなかった。このため、ガス漏れ検知をするためのタイミングが限られることになった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料供給装置における特定の閉空間につき、燃料ガスを供給先へ供給しているときでも燃料ガス漏れを検出可能とした燃料供給装置の燃料ガス漏れ検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、供給先へ燃料ガスを供給する燃料供給装置における燃料ガス漏れを検出するように構成した燃料ガス漏れ検出装置であって、燃料供給装置は、供給先へ燃料ガスを供給するための燃料供給通路と、供給先から排出される燃料ガスを大気へ排出するための燃料排出通路と、燃料供給通路上に設けられ、燃料ガスを減圧するための減圧装置と、減圧装置は、直列に配置された複数の減圧弁を備え、最上流に配置された第１減圧弁とその次に配置された第２減圧弁とを含み、第１減圧弁と第２減圧弁とを接続する中通路と、中通路の圧力が過大となったときに燃料ガスを外部へ逃すためのリリーフ弁とを含むことと、各減圧弁は、燃料ガスを調圧するための調圧室と、調圧室内にて軸方向へ移動可能に設けられたピストンと、ピストンを軸方向へ付勢するための付勢手段と、調圧室内の気密性を確保するためにピストンと調圧室の内壁との間に設けられたシール部材と、シール部材により区画され、調圧室とは反対側に形成される大気室とを含むこととを備え、燃料ガス漏れ検出装置は、リリーフ弁の吐出側から燃料ガスを逃すために燃料排出通路に連通する逃し通路と、各減圧弁の大気室に連通すると共に逃し通路に連通する連通路と、逃し通路に設けられ、リリーフ弁から燃料排出通路へ向かう流れのみを許容し、所定圧力以上で開弁する第１逆止弁と、第１逆止弁より上流の逃し通路と連通路とから形成される密閉空間と、密閉空間の中の圧力を漏れ圧力として検出するための漏れ圧力検出手段と、漏れ圧力検出手段の検出結果に基づいて減圧装置からの燃料ガス漏れを診断するための燃料ガス漏れ診断手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、減圧装置に設けられるリリーフ弁の吐出側が逃し通路を介して大気に通じる燃料排出通路に連通する。ここで、逃し通路には、所定圧力以上で開弁する第１逆止弁が設けられ、減圧装置を構成する各減圧弁の大気室と逃し通路がそれぞれ連通路に連通する。また、第１逆止弁より上流の逃し通路と連通路とから密閉空間が形成される。従って、減圧装置に燃料ガス漏れが発生した場合は、その漏れた燃料ガスがこの密閉空間に流れ込み、その密閉空間の中の圧力が変化する。そして、密閉空間の中の圧力が漏れ圧力として漏れ圧力検出手段により検出され、その検出結果に基づき、燃料ガス漏れ診断手段が減圧装置からの燃料ガス漏れを診断する。よって、減圧装置では、正規の燃料ガスの流れとは別に、同装置から漏れた燃料ガスが密閉空間に溜められ、その密閉空間の中の圧力が燃料ガス漏れの検出のために使われる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、燃料ガス漏れ診断手段は、漏れ圧力検出手段により検出される圧力が上昇したときに減圧装置に燃料ガス漏れがあると判定することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、漏れ圧力検出手段により検出される圧力が上昇するということは、密閉空間の中に漏れた燃料ガスが増えたことを意味する。従って、燃料ガス漏れ診断手段は、検出圧力の上昇から、減圧装置に燃料ガス漏れが生じたことを適正に判定できる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、密閉空間を大気へ開放するために開閉される開閉弁を更に備え、燃料ガス漏れ診断手段は、開閉弁を一旦開弁してから閉弁して密閉空間を大気へ一旦開放すると共に、その一旦開放後の密閉空間の中の圧力を漏れ圧力検出手段により検出し、一旦開放した直後の初期圧力と、一旦開放してから所定時間経過後の経過後圧力とを比較し、経過後圧力が初期圧力より上昇したときに減圧装置に燃料ガス漏れがあると判定することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、開閉弁の開弁により密閉空間が一旦大気へ開放されることにより、密閉空間の中の圧力が抜かれ大気圧力へ一旦リセットされる。従って、密閉空間を一旦開放した直後の大気圧力を初期圧力とし、所定時間経過後の経過後圧力が初期圧力と比較されることにより、経過後圧力の初期圧力に対する上昇が正確に判断され、燃料ガス漏れを正確に判定できる。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、燃料ガス漏れ診断手段は、密閉空間を大気へ一旦開放してからの早い時期と遅い時期に燃料ガス漏れを診断し、早い時期に燃料ガス漏れがあると判定した場合はリリーフ弁又は大気室からの外部漏れであると判定し、遅い時期に燃料ガス漏れがあると判定した場合は第１減圧弁から中通路への内部漏れであると判定することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、減圧装置においてリリーフ弁又は大気室から密閉空間への燃料ガスの外部漏れは、比較的短時間で進行する。一方、第１減圧弁から中通路への燃料ガスの内部漏れは、漏れた燃料ガスが密閉空間へ漏れるのに比較的長い時間を要する。従って、燃料ガス漏れ診断手段は、密閉空間を大気へ一旦開放してから早い時期に燃料ガス漏れがあると判定した場合は、外部漏れであると判定でき、遅い時期に燃料ガス漏れがあると判定した場合は、内部漏れがあると判定できる。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、密閉空間に新気を導入するための新気導入通路と、新気導入通路に設けられ、密閉空間へ向かう流れのみを許容し、所定圧力以上で開弁する第２逆止弁とを更に備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の作用に加え、密閉空間へ新気を導入する新気導入通路には、密閉空間へ向かう流れのみを許容する第２逆止弁が設けられるので、密閉空間へ漏れた燃料ガスが新気導入通路から大気へ漏れることがない。また、第２逆止弁は、所定圧力以上で開弁することから、所定圧力未満では、閉弁状態が保たれ、外部から密閉空間へ新気が導入されることがない。

上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、密閉空間には、所定の容積を有するチャンバが設けられたこと趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の作用に加え、第１逆止弁より上流の逃し通路と連通路とから形成される密閉空間の容積がチャンバにより増大し、密閉空間の容積のバラツキが緩和される。

上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、燃料供給装置は、減圧装置より下流の燃料供給通路上に設けられ、燃料ガスを噴射するためのインジェクタを更に備え、燃料ガス漏れ検出装置は、同装置の異常を診断するための装置異常診断手段を更に備え、装置異常診断手段は、燃料ガスの噴射と停止を交互に繰り返すようにインジェクタを制御すると共に、その間における密閉空間の中の圧力を漏れ圧力検出手段により検出し、燃料ガスを噴射したときの噴射時圧力と、燃料ガスの噴射を停止したときの停止時圧力とを比較し、噴射時圧力と停止時圧力との圧力差が所定値より大きくないときに燃料ガス漏れ検出装置の異常であると判定することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の作用に加え、燃料ガスの噴射と停止を交互に繰り返すように装置異常診断手段によりインジェクタが制御されることにより、燃料供給通路における燃料ガスの圧力に脈動が生じる。この圧力脈動は、減圧装置を介して燃料ガス漏れ検出装置を構成する密閉空間へも伝わることになる。そして、インジェクタが上記のように制御されるとき、燃料ガス漏れ検出装置が正常である場合は、密閉空間の中の圧力が適度に脈動し、燃料ガス漏れ検出装置に異常がある場合は、密閉空間の中の圧力が適度に脈動しなくなる。従って、装置異常診断手段が噴射時圧力と停止時圧力との圧力差を所定値と比較することにより、燃料ガス漏れ検出装置に異常があるか否を判定できる。

請求項１に記載の発明によれば、燃料供給装置における特定の閉空間としての減圧装置につき、燃料ガスを供給先へ供給しているときでも燃料ガス漏れを検出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、減圧装置における燃料ガス漏れを精度良く検出することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、減圧装置における燃料ガス漏れを更に精度良く検出することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、減圧装置における燃料ガス漏れを、外部漏れと内部漏れに区別して検出することができ、燃料ガス漏れの形態を特定することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の効果に加え、密閉空間が圧力過剰になることを防止することができ、密閉空間を構成する配管の耐久性を確保することができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果に加え、密閉空間への燃料ガスの漏れ量に対する圧力上昇感度を抑制することができ、燃料ガス漏れの検出精度を向上させることができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の効果に加え、燃料ガス漏れ検出装置そのものが正常であるか否かを確認することができ、これによって減圧装置に係る燃料ガス漏れを適正に検出することができる。

一実施形態に係り、燃料電池システムを示す概略構成図。 一実施形態に係り、高圧レギュレータを示す断面図と水素ガス漏れ検出装置を示す概略図。 一実施形態に係り、ガス漏れ検出制御の内容を示すフローチャート。 一実施形態に係り、装置異常診断制御の内容を示すフローチャート。

以下、本発明における燃料供給装置の燃料ガス漏れ検出装置を燃料電池システムに具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態における燃料電池システムを概略構成図により示す。この燃料電池システムは、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。燃料電池システムは、燃料電池（ＦＣ）１と、水素ボンベ２とを備える。燃料電池１は、燃料ガスとしての水素ガスと酸化剤ガスとしてのエアの供給を受けて発電を行うようになっている。燃料電池１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に供給されるようになっている。水素ボンベ２には、高圧の水素ガスが蓄えられる。

燃料電池１のアノード側には、水素供給装置が設けられる。この水素供給装置は、水素ボンベ２から燃料電池１へ水素ガスを供給するための水素供給通路３と、燃料電池１から導出される水素オフガスを大気へ排出するための水素排出通路４とを備える。水素ボンベ２の直下流の水素供給通路３には、水素ボンベ２から水素供給通路３への水素ガスの供給と遮断を切り替える電磁弁よりなる主止弁５が設けられる。水素排出通路４には、電磁弁よりなる第１切換弁６が設けられる。この実施形態では、水素供給装置が本発明の燃料供給装置の一例に相当し、燃料電池１が本発明の供給先の一例に相当し、水素供給通路３が本発明の燃料供給通路の一例に相当し、水素排出通路４が燃料排出通路の一例に相当する。

主止弁５より下流の水素供給通路３には、水素ガスを減圧するための高圧レギュレータ７が設けられる。主止弁５と高圧レギュレータ７との間の水素供給通路３には、その中の圧力を１次圧力Ｐ１として検出するための１次圧センサ３１が設けられる。この１次圧力Ｐ１として、例えば「０.１〜９０（ＭＰａ）」の範囲の値を当てはめることができる。この実施形態では、高圧レギュレータ７が本発明の減圧装置の一例に相当する。

高圧レギュレータ７は、直列に配置された第１レギュレータ８及び第２レギュレータ９と、第１レギュレータ８と第２レギュレータとを接続する中通路１０と、中通路１０から分岐する分岐通路１０ａと、分岐通路１０ａに設けられ、中通路１０の圧力が過大になったときに水素ガスを外部へ逃がすための高圧リリーフ弁１１とを備え、これらの部材が一つのユニットとして一体的に構成される。高圧レギュレータ７では、第１レギュレータ８により減圧された水素ガスの圧力が、第２レギュレータ９により更に減圧される。すなわち、高圧レギュレータ７では、水素ガスの圧力は２段階に減圧されるようになっている。この実施形態では、第１レギュレータ８が本発明の第１減圧弁の一例に相当し、第２レギュレータ９が本発明の第２減圧弁の一例に相当し、高圧リリーフ弁１１が本発明のリリーフ弁の一例に相当する。

高圧レギュレータ７より下流の水素供給通路３には、燃料電池１へ供給される水素ガス流量を調節するための水素流量調節装置１２が設けられる。水素流量調節装置１２は、デリバリパイプ１３と複数のインジェクタ１４，１５，１６，１７を含む。デリバリパイプ１３は、水素供給通路３の水素ガスを複数のインジェクタ１４〜１７へ分配するためのものであり、所定の容積を有する。このデリバリパイプ１３には、複数のインジェクタ１４〜１７が並列に接続される。デリバリパイプ１３には、その中の圧力が所定値（例えば「３（ＭＰａ）」）以上になったときに開弁して圧力を抜くための中圧リリーフ弁１８が設けられる。複数のインジェクタ１４〜１７は、通常流量を噴射する第１、第２及び第３のインジェクタ１４〜１６と、通常流量より少ない小流量を噴射する第４インジェクタ１７とを含む。各インジェクタ１４〜１７には、その上流側に作用する水素ガスの圧力であって各インジェクタ１４〜１７の開弁を可能とする開弁圧力が設定される。この実施形態で、各インジェクタ１４〜１７の開弁圧力は、例えば、第１〜第３のインジェクタ１４〜１６の開弁圧力が「３（ＭＰａ）」に設定され、第４インジェクタ１７の開弁圧力が「１０（ＭＰａ）」に設定される。デリバリパイプ１３の直上流の水素供給通路３には、その中の圧力を２次圧力Ｐ２として検出するための２次圧センサ３２が設けられる。２次圧力Ｐ２として、例えば「１.１〜１.６（ＭＰａ）」の範囲の値を当てはめることができる。

各インジェクタ１４〜１７の下流側は、それぞれ水素供給通路３を介して燃料電池１に接続される。各インジェクタ１４〜１７の直下流の水素供給通路３には、その中の圧力を３次圧力Ｐ３として検出するための３次圧センサ３３が設けられる。この３次圧力Ｐ３として、例えば「０.１〜０.３（ＭＰａ）」の範囲の値を当てはめることができる。３次圧センサ３３より下流の水素供給通路３には、その中の圧力が所定値以上になったときに開弁して圧力を抜くための低圧リリーフ弁１９が設けられる。

この実施形態では、水素流量調節装置１２を構成するデリバリパイプ１３、各インジェクタ１４〜１７、中圧リリーフ弁１８、低圧リリーフ弁１９、２次圧センサ３２、３次圧センサ３３及びそれらをつなぐ配管２０は、一つのユニットとして一体的に構成される。

一方、燃料電池１のカソード側には、燃料電池１にエアを供給するためのエア供給通路２１と、燃料電池１から導出されるエアオフガスを外部へ排出するためのエア排出通路２２とが設けられる。エア供給通路２１には、燃料電池１に供給されるエア流量を調節するためのエアポンプ２３が設けられる。エアポンプ２３より下流のエア供給通路２１には、エア圧力Ｐ４を検出するためのエア圧センサ３４が設けられる。エア排出通路２２には、電磁弁よりなる第２切換弁２４が設けられる。

上記構成において、水素ボンベ２から導出される水素ガスは、水素供給通路３を通り、主止弁５、高圧レギュレータ７、水素流量調節装置１２を介して燃料電池１に供給される。燃料電池１に供給された水素ガスは、同電池１にて発電に使用された後、同電池１から水素オフガスとして水素排出通路４及び第１切換弁６を介して外部へ排出される。

また、上記構成において、エアポンプ２３によりエア供給通路２１へ吐出されたエアは燃料電池１に供給される。燃料電池１に供給されたエアは、同電池１にて発電に使用された後、同電池１からエアオフガスとしてエア排出通路２２及び第２切換弁２４を介して外部へ排出される。

上記した水素供給装置は、同装置における水素ガスの漏れを検出するように構成した水素ガス漏れ検出装置を備える。この検出装置は、逃し通路２５、連通路２６、第１逆止弁２７と、密閉空間２８、漏れ圧センサ２９、新気導入通路３０、エアフィルタ３６、第２逆止弁３７、開放通路３８及び圧抜きＶＳＶ３９を備える。逃し通路２５は、高圧リリーフ弁１１の吐出側から水素ガスを外部へ逃すために通路である。連通路２６は、第１レギュレータ８の第１大気室６８、第２レギュレータ９の第２弁室７８及び第２大気室８８（共に図２参照）に連通すると共に、逃し通路２５に連通する。第１逆止弁２７は、逃し通路２５に設けられ、高圧リリーフ弁１１から水素排出通路４へ向かうガスの流れのみを許容し、所定圧力以上で開弁する。密閉空間２８は、第１逆止弁２７より上流の逃し通路２５と連通路２６とから形成される。漏れ圧センサ２９は、密閉空間２８の中の圧力を漏れ圧力Ｐ５として検出する、新気導入通路３０は、密閉空間２８に新気を導入するための通路である。エアフィルタ３６は、新気導入通路３０の入口に設けられ、新気導入通路３０に導入される外気を浄化するためのものである。第２逆止弁３７は、新気導入通路３０上に設けられ、密閉空間２８へ向かうガスの流れのみを許容し、所定圧力以上で開弁
するようになっている。開放通路３８は、密閉空間２８を大気へ開放するための通路である。圧抜きＶＳＶ３９は、開放通路３８に設けられ、密閉空間２８を大気へ開放するために開閉される電動式のＶＳＶ（バキューム・スイッチング・バルブ）により構成され、本発明の開閉弁の一例に相当する。開放通路３８の一端は密閉空間２８に接続され、他端はエアフィルタ３６と第２逆止弁３７との間の新気導入通路３０に接続される。また、密閉空間２８を構成する逃し通路２５には、密閉空間２８の容積を拡大するために所定の容積を有するチャンバ４０が設けられる。この実施形態では、水素ガス漏れ検出装置が本発明の燃料ガス漏れ検出装置の一例に相当し、漏れ圧センサ２９が本発明の漏れ圧力検出手段の一例に相当する。

この燃料電池システムは、システムの制御を司るコントローラ５０を更に備える。コントローラ５０は、燃料電池１へ供給される水素ガスの流れを制御するために、１次圧センサ３１、２次圧センサ３２及び３次圧センサ３３の検出値に基づき、主止弁５、各インジェクタ１４〜１７を制御するようになっている。また、コントローラ５０は、水素排出通路４の水素オフガスの流れを制御するために、第１切換弁６を制御するようになっている。一方、コントローラ５０は、燃料電池１へ供給されるエアの流れを制御するために、エア圧センサ３４の検出値に基づきエアポンプ２３を制御するようになっている。また、コントローラ５０は、エア排出通路２２のエアオフガスの流れを制御するために、第２切換弁２４を制御するようになっている。また、コントローラ５０は、燃料電池１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。更に、コントローラ５０は、漏れ圧センサ２９の検出結果に基づいて高圧レギュレータ７からの水素ガスの漏れを診断するようになっている。同じく、コントローラ５０は、漏れ圧センサ２９の検出結果に基づいて水素供給装置の異常を診断するようになっている。コントローラ５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）及びメモリを備え、燃料電池１へ供給される水素ガス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各インジェクタ１４〜１７、エアポンプ２３を制御するようになっている。この実施形態で、コントローラ５０は、本発明の燃料ガス漏れ診断手段及び装置異常診断手段の一例に相当する。

次に、この実施形態の高圧レギュレータ７と水素ガス漏れ検出装置の関係について詳しく説明する。図２に、高圧レギュレータ７を断面図により示し、水素ガス漏れ検出装置を概略図により示す。図２に示すように、高圧レギュレータ７は、アルミ合金製のケーシング４１を備え、そのケーシング４１に、第１レギュレータ８、第２レギュレータ９、入口通路４２、中通路１０、出口通路４４、分岐通路１０ａ及び高圧リリーフ弁１１が設けられる。入口通路４２は、第１レギュレータ８により減圧される前の水素ガスが流入する通路である。中通路１０は、第１レギュレータ８による減圧後であって第２レギュレータ９により減圧される前の水素ガスが流れる通路である。出口通路４４は、第２レギュレータ９による減圧後の水素ガスが流出する通路である。

図２において、ケーシング４１の左側（上流側）に第１レギュレータ８が、その右側（下流側）に第２レギュレータ９が配置される。分岐通路１０ａと高圧リリーフ弁１１は、第１レギュレータ８と第２レギュレータ９との間に配置される。高圧リリーフ弁１１は、分岐通路１０ａから逃し通路２５へ向かう水素ガスの流れを許可し、その逆向きの流れを阻止するように構成される。この実施形態で、高圧リリーフ弁１１は、中通路１０の水素ガスの圧力が所定値（開弁圧）より大きくなったときに、分岐通路１０ａから逃し通路２５へ向かう水素ガスの流れを許可するように構成される。ここでは、高圧リリーフ弁１１の開弁圧が、中通路１０における水素ガスの通常調整圧力に所定値αを加えた圧力より大きく設定される。この実施形態で、分岐通路１０ａと高圧リリーフ弁１１は、中通路１０の水素ガスの圧力が過大となったときだけ中通路１０から逃し通路２５へ水素ガスを逃すように機能する。

第１レギュレータ８は、ケーシング４１に形成された第１シリンダ５１と、第１シリンダ５１の内部にて移動可能に設けられた第１ピストン５２と、第１ピストン５２から上方へ延びるロッド５２ａと、ロッド５２ａの上端に接触可能に設けられた第１弁体５３と、第１弁体５３を収容する第１弁室５４と、第１弁室５４に設けられた第１弁座５５とを備える。第１弁室５４には、第１弁体５３を第１弁座５５に着座（閉弁）する方向へ付勢するコイル形状をなす閉弁ばね５６が設けられる。第１シリンダ５１の中は、第１ピストン５２により第１調圧室５８と第１大気室６８とに区画される。すなわち、第１シリンダ５１において、第１ピストン５２の上側には、水素ガスの圧力を調整するための第１調圧室５８が設けられる。第１大気室６８には、第１ピストン５２とロッド５２ａを第１調圧室５８へ向けて付勢するためのコイル形状をなす開弁ばね５７が設けられる。すなわち、第１大気室６８には、第１ピストン５２及びロッド５２ａを介して第１弁体５３を第１弁座５５から離間（開弁）する方向へ付勢するための開弁ばね５７が設けられる。

入口通路４２は第１弁室５４に連通する。第１弁体５３は、ニードル形状をなし、第１弁室５４の中で上下動可能に設けられる。第１弁座５５は、第１弁室５４の下端に設けられる。第１調圧室５８は、第１弁座５５より下方に位置し、第１弁体５３が開弁したときに第１弁室５４と連通する。ケーシング４１には、開弁ばね５７の下端に当接して同ばね５７を保持するばね受け５９と、ばね受け５９を高さ調整可能にケーシング４１にねじ止めされた止め部材６０とを備える。

第１レギュレータ８に対応して、ケーシング４１には、上方へ突出する円筒状の凸部４１ａが形成される。第１弁座５５は、この凸部４１ａの上端に設けられる。凸部４１ａには、六角柱状に形成された継手ブロック６１がねじ止めされる。入口通路４２と第１弁室５４は、この継手ブロック６１に形成される。閉弁ばね５６は、継手ブロック６１と第１弁体５３との間に設けられる。第１弁体５３の外周にはテーパ部５３ａが形成され、そのテーパ部５３ａの下側には、ニードル部５３ｂが形成される。ニードル部５３ｂは、第１弁座５５の弁孔５５ａを貫通して配置される。ニードル部５３ｂの下端はロッド５２ａの上端に当接する。

第１ピストン５２の外周縁には、第１シリンダ５１の内壁との間をシールする環状のリップシール６２が装着される。このリップシール６２は、本発明のシール部材の一例に相当し、上方へＶ字状に開くリップ状断面を有する。開弁ばね５７の上端は、第１ピストン５２の下面に保持される。第１ピストン５２の下部外周には、フッ素系樹脂製のウェアリング６３が装着される。開弁ばね５７の下端に当接するばね受け５９には、通気孔５９ａが形成される。止め部材６０には、通気孔５９ａ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６４が固定される。第１大気室６８は、通気孔５９ａ及びフィルタ部材６４を介して大気（外部）へ連通可能となっている。第１調圧室５８は、中通路１０を介して第２レギュレータ９の上流側に接続される。

従って、第１レギュレータ８は、入口通路４２に供給される水素ガスの圧力と、第１調圧室５８の水素ガスの圧力と、閉弁ばね５６の付勢力と、開弁ばね５７の付勢力とのバランスにより動作し、入口通路４２に供給される水素ガスを減圧するようになっている。

第２レギュレータ９は、ケーシング４１に形成された第２シリンダ７１と、第２シリンダ７１の内部にて移動可能に設けられた第２ピストン７２と、第２ピストン７２から下方へ延びる管状の第２弁体７２ａと、第２弁体７２ａの下端に対応して設けられた第２弁座７３とを備える。第２シリンダ７１の中は、第２ピストン７２により第２調圧室７７と第２大気室８８とに区画される。すなわち、第２シリンダ７１において、第２ピストン７２の上側には、水素ガスの圧力を調整するための第２調圧室７７が設けられる。また、第２大気室８８には、第２ピストン７２と第２弁体７２ａを第２調圧室７７へ向けて付勢するためのコイル形状をなす開弁ばね７４が設けられる。すなわち、第２大気室８８には、第２ピストン７２を介して第２弁体７２ａを第２弁座７３から離間（開弁）する方向へ付勢するための開弁ばね７４が設けられる。第２シリンダ７１には、第２大気室８８に対応して通気孔８９が形成される。この通気孔８９には、外部に対して設けられたフィルタ部材９０が固定される。第２大気室８８は、通気孔８９及びフィルタ部材９０を介して大気（外部）に連通する。第２ピストン７２は、中空状に形成され、その中空部７２ｃが第２弁体７２ａの中空部に連通する。第２ピストン７２の外周には、第２シリンダ７１の内壁との間をシールする環状でリップ状断面を有するリップシール７５が設けられる。また、第２ピストン７２の下部外周には、フッ素系樹脂製のウェアリング８３が装着される。第２シリンダ７１において、第２ピストン７２の上側には、水素ガスの圧力を調整するための第２調圧室７７が設けられる。

第２レギュレータ９において、出口通路４４は第２調圧室７７に連通する。第２シリンダ７１の下側には、第２弁体７２ａと第２弁座７３に対応して第２弁室７８が設けられる。第２弁室７８より下側にて、ケーシング４１には、止め部材７９がねじ止めされる。第２弁座７３は、止め部材７９の上部の凹みに嵌め込まれる。止め部材７９には、第２弁座７３を高さを調整するための調整ねじ８０が設けられる。

第２調圧室７７は、ケーシング４１の上側から装着された蓋部材８１により封鎖される。蓋部材８１の下側には、第２ピストン７２の上端に当接可能な凸部８１ａが形成される。この凸部８１ａの下端面は、第２ピストン７２の上方への移動を規制する、すなわち第２ピストン７２の可動範囲を規制するストッパ部となっている。このストッパ部に第２ピストン７２の上端が当接したときは、第２調圧室７７に円環状の空間が形成される。第２調圧室７７は、出口通路４４に常に連通する。

第２ピストン７２及び第２弁体７２ａを貫通する中空部７２ｃは、その両端がそれぞれ開口する。開弁ばね７４の上端は、第２ピストン７２の下面に保持される。開弁ばね７４の下端は、第２シリンダ７１の底部にて、その底部に形成された凸部７１ａを内包した状態で保持される。

この凸部７１ａの内側には、第２弁体７２ａの外周に摺接して第２弁室７８をシールする環状でリップ状断面を有するリップシール７６が設けられる。リップシール７６の下方には、第２弁体７２ａの外周に摺接し支持する軸受８２が設けられる。軸受８２は、リップシール７６の落下止めを兼ねる。第２弁室７８は、軸受８２の下方で略円筒状に形成され、中通路１０に連通する。ケーシング４１には、中通路１０を加工するときに開けられた加工孔４５，４６が形成され、それら加工孔４５，４６はプラグ４７により封止される。この実施形態で、リップシール７５，７６は、本発明のシール部材の一例に相当する。

従って、第２レギュレータ９は、第２弁室７８に作用する、中通路１０の水素ガスの圧力（第１レギュレータ８による減圧後の水素ガスの圧力）と、第２調圧室７７に作用する、出口通路４４の水素ガスの圧力と、開弁ばね７４の付勢力とのバランスにより作動し、中通路１０の水素ガスの圧力を更に減圧するようになっている。

高圧リリーフ弁１１は、分岐通路１０ａに連通する弁室９１に設けられ、弁室９１に嵌合されたハウジング９２と、弁室９１の入口に形成された弁座９３と、ハウジング９２の中に収容され、弁座９３に対し当接・離間する弁体９４と、弁体９４を弁座９３へ向けた閉弁方向へ付勢するコイル形状をなす閉弁ばね９５と、ハウジング９２をケーシング４１に対して抜け止めする押さえ板９６とを備える。

従って、高圧リリーフ弁１１は、中通路１０から分岐通路１０ａを介して逃し通路２５へ向かう水素ガスの流れを許可し、その逆向きの流れを阻止する。ここで、高圧リリーフ弁１１は、中通路１０における水素ガスの圧力がある圧力（開弁圧）より大きくなった場合に開弁して、中通路１０から分岐通路１０ａを介して逃し通路２５へ向かう水素ガスの流れを許可する。この実施形態では、高圧リリーフ弁１１の開弁圧は、中通路１０における水素ガスの通常調整圧力に所定値αを加算した圧力より大きく設定される。すなわち、高圧リリーフ弁１１は、中通路１０の水素ガスの圧力が所定値より過大となったときだけ中通路１０の水素ガスを逃し通路２５へ向けて逃すようになっている。

上記した水素供給装置において、高圧レギュレータ７は次のように動作する。図１において、水素ボンベ２から高圧レギュレータ７等を介して燃料電池１への水素ガス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７では、出口通路４４から水素ガスが太矢印で示す方向へ流出し、第２レギュレータ９の第２調圧室７７における水素ガスの圧力が低下する。そして、第２ピストン７２及び第２弁体７２ａが上昇し、第２弁体７２ａが第２弁座７３から離間して開弁する。これにより、第２弁室７８の水素ガスが、第２ピストン７２及び第２弁体７２ａの中空部７２ｃを経由して第２調圧室７７へ流れ、第２調圧室７７における水素ガスの圧力が上昇する。そして、第２調圧室７７における水素ガスの圧力が所定の圧力に達すると、第２ピストン７２及び第２弁体７２ａが開弁ばね７４に抗して押し下げられ、第２弁体７２ａの下端開口７２ｂが第２弁座７３に当接して閉弁する。これにより、第２弁室７８から第２調圧室７７へ向かう水素ガスの流れが遮断される。なお、予め、調整ねじ８０のねじ込み量を調整することで、第２調圧室７７における水素ガスの圧力を所定の最終圧力に設定することができる。

第２レギュレータ９の第２弁室７８と第１レギュレータ８の第１調圧室５８とは、中通路１０を介して連通する。そのため、第２弁室７８における水素ガスの圧力が低下すると、第１調圧室５８における水素ガスが、中通路１０を介して第２弁室７８へ流れ、同弁室７８における水素ガスの圧力が上昇する。このとき、第１レギュレータ８では、第１調圧室５８における水素ガスの圧力が低下するので、開弁ばね５７の付勢力によって第１ピストン５２が上昇し、第１弁体５３が上方へ押され、同弁体５３が第１弁座５５から離間して開弁する。これにより、入口通路４２に供給される高圧の水素ガスが、第１弁室５４を介して第１調圧室５８へ流れ、第１調圧室５８における水素ガスの圧力が、所定の中間圧力に保たれる。なお、予め、止め部材６０のねじ込み量を調整することで、第１調圧室５８における圧力を所定の中間圧力に設定することができる。

ここで、水素ボンベ２から燃料電池１への水素ガスの供給が停止すると、第２レギュレータ９の第２調圧室７７における水素ガスの圧力が低下しなくなる。そのため、第１レギュレータ８から中通路１０へ漏れ出た水素ガスの逃げ場がなくなり、中通路１０における水素ガスの圧力が上昇する。中通路１０における水素ガスの圧力が所定値以上になると、その圧力が分岐通路１０ａから高圧リリーフ弁１１に作用し、同弁１１が開弁する。これにより、中通路１０における水素ガスが、分岐通路１０ａ及び高圧リリーフ弁１１を介して逃し通路２５へ放出され、逃される。このため、中通路１０に通じる第１調圧室５８や第２弁室７８に面して又は隣接して設けられたリップシール６２，７６に対し、水素ガスによる過剰な圧力負荷がかかることを回避することができる。この結果、リップシール６２，７６のシール不良や破損を防止することができる。また、分岐通路１０ａ及び高圧リリーフ弁１１を介して逃し通路２５へ逃がされた水素ガスは、チャンバ４０及び第１逆止弁２７を介して水素排出通路４へ流れて外部へ排出される。

水素ボンベ２に貯留された水素ガスは、充填設備によっては「約８０〜９０（ＭＰａ）」程度の圧力で充填される場合がある。一方、この高圧レギュレータ７から各インジェクタ１４〜１７へ供給される水素ガスの圧力は、「１．０〜１．５（ＭＰａ）」程度の圧力まで減圧される。従って、この高圧レギュレータ７は、例えば、第１レギュレータ８では「約８０〜９０（ＭＰａ）」程度の圧力の水素ガスを「約３．０〜２．５（ＭＰａ）」程度まで減圧し、第２レギュレータ９では「約３．０〜２．５（ＭＰａ）」程度の圧力の水素ガスを「約１．０〜１．５（ＭＰａ）」程度まで減圧するようになっている。

この実施形態によれば、ユニット化された高圧レギュレータ７において、第１レギュレータ８が開弁した状態のまま故障して中通路１０に過剰な水素ガスの圧力が作用しても、高圧リリーフ弁１１が開弁し、中通路１０における水素ガスの圧力が逃し通路２５へ逃される。

また、この実施形態では、分岐通路１０ａと高圧リリーフ弁１１が、第１レギュレータ８と第２レギュレータ９との間の余裕スペースに配置されるので、ユニットとしての高圧レギュレータ７に特別なスペースを設ける必要がない。このため、第１レギュレータ８と第２レギュレータ９を含む高圧レギュレータ７の体格が、分岐通路１０ａと高圧リリーフ弁１１を設けることで大きくなることを防止することができる。

次に、高圧レギュレータ７での水素ガス漏れを検出するためにコントローラ５０が実行するガス漏れ検出制御の内容について説明する。図３に、その制御内容をフローチャートにより示す。

処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００で、コントローラ５０は、圧抜きフラグＸＶＯが「０」であるか否かを判断する。このフラグＸＶＯは、圧抜きＶＳＶ３９が開閉制御された場合に「１」に設定される。この判断結果が肯定となる場合、圧抜きＶＳＶ３９が開閉制御されていないことから、コントローラ５０は処理をステップ１１０へ移行する。この判断結果が否定となる場合、圧抜きＶＳＶ３９が開閉制御されたことから、コントローラ５０は処理をステップ１５０へジャンプする。

ステップ１１０で、コントローラ５０は、圧抜きＶＳＶ３９を開閉制御する。例えば、コントローラ５０は、閉弁状態の圧抜きＶＳＶ３９を５秒間だけ開弁した後閉弁することができる。これにより密閉空間２８の中の圧力が、開放通路３８、新気導入通路３０及びエアフィルタ３６を介して一旦大気へ抜かれる。

次に、ステップ１２０で、コントローラ５０は、漏れ圧センサ２９の検出値に基づき、圧抜き後の密閉空間２８における漏れ圧力Ｐ５を取り込む。

次に、ステップ１３０で、コントローラ５０は、今回取り込まれた漏れ圧力Ｐ５を初期漏れ圧力Ｐ５Ｓとして設定する。

次に、ステップ１４０で、コントローラ５０は、圧抜きフラグＸＶＯを「１」に設定した後、処理をステップ１００へ戻す。

ステップ１００から移行してステップ１５０では、コントローラ５０は、圧抜き後経過時間ＴＯＰを取り込む。ここで、コントローラ５０は、ステップ１１０で圧抜きＶＳＶ３９を開閉制御してからの経過時間をカウントしている。

次に、ステップ１６０で、コントローラ５０は、漏れ圧センサ２９の検出値に基づき、そのときの漏れ圧力Ｐ５を取り込む。

次に、ステップ１７０で、コントローラ５０は、圧抜き後経過時間ＴＯＰが所定値Ａ１より短いか否かを判断する。コントローラ５０は、この判断結果が肯定となる場合に処理をステップ１８０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ２２０へ移行する。

ステップ１８０では、コントローラ５０は、漏れ圧力Ｐ５と初期漏れ圧力Ｐ５Ｓとの圧力差が所定値Ｂ１以上であるか否かを判断する。すなわち、コントローラ５０は、圧抜きＶＳＶ３９を開閉制御した後であって圧抜き後経過時間ＴＯＰが短いときに漏れ圧力Ｐ５がある程度上昇したか否かを判断するのである。コントローラ５０は、この判断結果が肯定となる場合、すなわち漏れ圧力Ｐ５がある程度上昇した場合に処理をステップ１９０へ移行し、この判断結果が否定となる場合、すなわち漏れ圧力Ｐ５がさほど上昇しなかった場合に処理をステップ２１０へ移行する。

ステップ２１０では、コントローラ５０は、漏れ判定フラグＸＬＫを「０」に設定した後、処理をステップ２２０へ移行する。

ステップ１９０では、圧力差が所定値Ｂ１以上と大きいことから、コントローラ５０は、高圧リリーフ弁１１、リップシール６２，７５，７６からのガス漏れ（高圧レギュレータ７の外部漏れ）であると判定する。このとき、コントローラ５０は、その異常判定結果をメモリに記憶したり、運転者への報知動作をしたりすることができる。

そして、ステップ２００で、コントローラ５０は、漏れ判定フラグＸＬＫを「１」に設定した後、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ１７０又はステップ２１０から移行してステップ２２０では、コントローラ５０は、漏れ判定フラグＸＬＫが「０」であるか否か、すなわち漏れ判定が未実行であるか否かを判断する。コントローラ５０は、この判断結果が肯定となる場合に処理をステップ２３０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ１００へ戻す。

ステップ２３０では、コントローラ５０は、漏れ圧力Ｐ５と初期漏れ圧力Ｐ５Ｓとの圧力差が所定値Ｃ１（Ｃ１≧Ｂ１）以上であるか否かを判断する。すなわち、コントローラ５０は、圧抜きＶＳＶ３９を開閉制御した後であって圧抜き後経過時間ＴＯＰが長くなったときに漏れ圧力Ｐ５がある程度上昇したか否かを判断するのである。コントローラ５０は、この判断結果が肯定となる場合、すなわち漏れ圧力Ｐ５がある程度上昇した場合に処理をステップ２４０へ移行し、この判断結果が否定となる場合、すなわち漏れ圧力Ｐ５がさほど上昇しなかった場合に処理をステップ１００へ戻す。

ステップ２４０で、コントローラ５０は、第１レギュレータ８からのガス漏れ（高圧レギュレータ７の内部漏れ）であると判定する。このとき、コントローラ５０は、その異常判定結果をメモリに記憶したり、運転者への報知動作をしたりすることができる。

そして、ステップ２５０で、コントローラ５０は、漏れ判定フラグＸＬＫを「１」に設定した後、処理をステップ１００へ戻す。

上記制御によれば、コントローラ５０は、漏れ圧センサ２９の検出結果に基づいて高圧レギュレータ７からの水素ガスの漏れを診断するようになっている。詳しくは、コントローラ５０は、圧抜きＶＳＶ３９を開閉制御した後に漏れ圧センサ２９により検出される漏れ圧力Ｐ５がある程度上昇したときに高圧レギュレータ７に水素ガス漏れがあると判断するのである。

ここで、コントローラ５０は、圧抜きＶＳＶ３９を一旦開弁してから閉弁して密閉空間２８を大気へ一旦開放すると共に、その一旦開放後の密閉空間２８の中の圧力を漏れ圧センサ２９により適宜検出し、一旦開放した直後の初期漏れ圧力Ｐ５Ｓと、一旦開放してから所定時間（所定値Ａ１）経過後の経過後圧力（漏れ圧力Ｐ５）とを比較し、漏れ圧力Ｐ５が初期漏れ圧力Ｐ５Ｓより上昇したときに高圧レギュレータ７に水素ガス漏れがあると判断するようになっている。

また、コントローラ５０は、密閉空間２８を大気へ一旦開放してから早い時期（ＴＯＰ＜Ａ１）と遅い時期（ＴＯＰ≧Ａ１）に水素ガスの漏れを診断し、早い時期（ＴＯＰ＜Ａ１）に水素ガス漏れがあると判断した場合は高圧リリーフ弁１１又は各大気室６８，８８からの外部漏れであると判断し、遅い時期（ＴＯＰ≧Ａ１）に水素ガス漏れがあると判断した場合は第１レギュレータ８から中通路１０への内部漏れであると判断するようになっている。

以上説明したこの実施形態における水素供給装置の水素ガス漏れ検出装置によれば、高圧レギュレータ７に設けられる高圧リリーフ弁１１の吐出側が逃し通路２５を介して大気に通じる水素排出通路４に連通する。ここで、逃し通路２５には、所定圧力以上で開弁する第１逆止弁２７が設けられ、高圧レギュレータ７を構成する各レギュレータ８，９の各大気室６８，８８と逃し通路２５がそれぞれ連通路２６に連通する。また、第１逆止弁２７より上流の逃し通路２５と連通路２６とから密閉空間２８が形成される。従って、高圧レギュレータ７に水素ガス漏れが発生した場合は、その漏れた水素ガスがこの密閉空間２８に流れ込み、その密閉空間２８の中の圧力が変化する。そして、密閉空間２８の中の圧力が漏れ圧力Ｐ５として漏れ圧センサ２９により検出され、その検出結果に基づき、コントローラ５０が高圧レギュレータ７からの燃料ガス漏れを診断することになる。よって、高圧レギュレータ７では、入口通路４２から出口通路４４へ向かう正規の水素ガスの流れとは別に、同レギュレータ７から漏れた水素ガスが密閉空間２８に溜められ、その密閉空間２８の中の圧力が水素ガス漏れの検出のために使われる。このため、水素供給装置における特定の閉空間としての高圧レギュレータ７につき、水素ガスを燃料電池１へ供給しているときでも水素ガス漏れを検出することができる。すなわち、水素供給装置による燃料電池１への水素ガスの供給及びその停止にかかわらず、高圧レギュレータ７からの水素ガス漏れを検出することができる。

この実施形態では、漏れ圧センサ２９により検出される漏れ圧力Ｐ５が上昇するということは、密閉空間２８の中へ漏れた水素ガスが増えたことを意味する。従って、コントローラ５０は、検出される漏れ圧力Ｐ５の上昇から、高圧レギュレータ７に水素ガス漏れが生じたことを適正に判定できる。この結果、高圧レギュレータ７における水素ガス漏れを精度良く検出することができる。

この実施形態では、圧抜きＶＳＶ３９の開弁により密閉空間２８が一旦大気へ開放されることにより、密閉空間２８の中の圧力が抜かれ大気圧力へ一旦リセットされる。従って、密閉空間２８を一旦開放した直後の大気圧力を初期漏れ圧力Ｐ５Ｓとし、所定時間経過後の漏れ圧力Ｐ５が初期漏れ圧力Ｐ５Ｓと比較されることにより、所定時間経過後の漏れ圧力Ｐ５の初期漏れ圧力Ｐ５Ｓに対する上昇が適正に判断される。ここで、圧抜きＶＳＶ３９により密閉空間２８の圧力抜きを行わなかったとすると、高圧レギュレータ７から水素ガスの微少漏れ（許容レベル程度の漏れ）があった場合でも、時間が経過すると密閉空間２８の中の圧力が上昇し、水素ガス漏れであるとの判定に至るおそれがある。この実施形態では、圧抜きＶＳＶ３９を一旦開弁して密閉空間２８の圧力抜きを実施することにより、単位時間当たりの水素ガス漏れ量を検出することができ、その漏れ量を精度よく検出することができる。この結果、高圧レギュレータ７における水素ガス漏れを更に精度良く検出することができる。

この実施形態では、高圧レギュレータ７において高圧リリーフ弁１１又は各大気室６８，８８から密閉空間２８への水素ガスの外部漏れは、比較的短時間で進行する。一方、第１レギュレータ８から中通路１０への水素ガスの内部漏れは、漏れた水素ガスが密閉空間２８へ漏れるのに比較的長い時間を要する。従って、コントローラ５０は、密閉空間２８を大気へ一旦開放してから早い時期に水素ガス漏れがあると判定した場合は、外部漏れであると判定できる。一方、密閉空間２８を大気へ一旦開放してから遅い時期に水素ガス漏れがあると判定した場合は、内部漏れであると判定できる。このため、高圧レギュレータ７における水素ガス漏れを、外部漏れと内部漏れに区別して検出することができ、水素ガス漏れの形態を特定することができる。

この実施形態では、密閉空間２８へ新気を導入する新気導入通路３０には、密閉空間２８へ向かう流れのみを許容する第２逆止弁３７が設けられるので、密閉空間２８へ漏れた水素ガスが新気導入通路３０から大気へ漏れることがない。また、第２逆止弁３７は、所定圧力以上で開弁することから、所定圧力未満では、閉弁状態が保たれ、外部から密閉空間２８へ新気（大気）が導入されることがない。このため、密閉空間２８が圧力過剰になることを防止することができ、密閉空間２８を構成する配管の耐久性を確保することができる。

この実施形態では、第１逆止弁２７より上流の逃し通路２５と連通路２６とから形成される密閉空間２８の容積がチャンバ４０により増大し、密閉空間２８の容積のバラツキが緩和される。このため、密閉空間２８への水素ガスの漏れ量に対する圧力上昇感度を抑制することができ、水素ガス漏れの検出精度を向上させることができる。

次に、この実施形態のガス漏れ検出装置に係る異常を診断するためにコントローラ５０が実行する装置異常診断制御の内容について説明する。図４に、その制御内容をフローチャートにより示す。

処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ３００で、コントローラ５０は、装置判定完了フラグＸＬＯＳが「０」であるか否かを判断する。このフラグＸＬＯＳは、ガス漏れ検出装置の異常に係る判定が完了した場合に「１」に、その判定が未完了の場合に「０」に設定されるようになっている。コントローラ５０は、この判断結果が肯定となる場合に処理をステップ３１０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ３００へ戻す。

次に、ステップ３１０で、コントローラ５０は、インジェクタ１４〜１７がデューティ噴射中であるか否かを判断する。すなわち、コントローラ５０は、水素供給装置の水素流量調節装置１２を構成する各インジェクタ１４〜１７の少なくとも一つが断続的に開弁を繰り返すデューティ噴射中であるか否かを判断するのである。コントローラ５０は、この判断結果が肯定となる場合に処理をステップ３２０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ３００へ戻す。

次に、ステップ３２０で、コントローラ５０は、圧抜きＶＳＶ３９を開閉制御する。例えば、コントローラ５０は、閉弁状態の圧抜きＶＳＶ３９を５秒間だけ開弁した後閉弁することができる。これにより密閉空間２８の中の圧力が、開放通路３８、新気導入通路３０及びエアフィルタ３６を介して一旦大気へ抜かれる。

次に、ステップ３３０で、コントローラ５０は、デューティ噴射中のインジェクタ１４〜１７が開弁のときであるか否かを判断する。コントローラ５０は、この判断結果が肯定となる場合に処理をステップ３４０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ３６０へ戻す。

ステップ３４０では、インジェクタ１４〜１７が開弁のときに圧抜き後の漏れ圧力Ｐ５を、漏れ圧センサ２９の検出結果に基づき取り込む。

次に、ステップ３５０で、コントローラ５０は、その取り込まれた漏れ圧力Ｐ５を、インジェクタ１４〜１７が開弁されたときの開弁漏れ圧力Ｐ５ＩＯＮとして設定する。

一方、ステップ３３０から移行してステップ３６０では、コントローラ５０は、インジェクタ１４〜１７が閉弁のときに圧抜き後の漏れ圧力Ｐ５を、漏れ圧センサ２９の検出結果に基づき取り込む。

次に、ステップ３７０で、コントローラ５０は、その取り込まれた漏れ圧力Ｐ５を、インジェクタ１４〜１７が閉弁されたときの閉弁漏れ圧力Ｐ５ＩＯＦとして設定する。

そして、ステップ３５０又はステップ３７０から移行してステップ３８０では、コントローラ５０は、開弁漏れ圧力Ｐ５ＩＯＮと閉弁漏れ圧力Ｐ５ＩＯＦの両方を設定したか否かを判断する。コントローラ５０は、この判断結果が肯定となる場合に処理をステップ３９０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ３３０へ戻す。

ステップ３９０では、コントローラ５０は、開弁漏れ圧力Ｐ５ＩＯＮと閉弁漏れ圧力Ｐ５ＩＯＦとの圧力差が所定値Ｄ１より大きいか否かを判断する。すなわち、コントローラ５０は、インジェクタ１４〜１７の開弁時における漏れ圧力Ｐ５の方が閉弁時における漏れ圧力Ｐ５よりもある程度高いか否かを判断するのである。コントローラ５０は、この判断結果が肯定となる場合に処理をステップ４００へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ４２０へ移行する。

ステップ４００では、コントローラ５０は、装置正常判定、すなわち、ガス漏れ検出装置が正常であるとの判定をする。このとき、コントローラ５０は、その正常判定結果をメモリに記憶することができる。

次に、ステップ４１０で、コントローラ５０は、正常判定フラグＸＬＳを「１」に設定する。

一方、ステップ４２０では、コントローラ５０は、装置異常判定、すなわち、ガス漏れ検出装置が異常であるとの判定をする。このとき、コントローラ５０は、その異常判定結果をメモリに記憶したり、運転者への報知動作をしたりすることができる。

次に、ステップ４３０で、コントローラ５０は、正常判定フラグＸＬＳを「０」に設定する。

そして、ステップ４１０又はステップ４３０から移行してステップ４４０では、コントローラ５０は、装置判定完了フラグＸＬＯＳを「１」に設定して処理をステップ３００へ戻す。

上記制御によれば、コントローラ５０は、水素ガスの噴射と停止を交互に繰り返すようにインジェクタ１４〜１７をデューティ噴射制御すると共に、その間における密閉空間２８の中の漏れ圧力Ｐ５を漏れ圧センサ２９により検出する。そして、水素ガスを噴射したときの、すなわちインジェクタ１４〜１７を開弁したときの噴射時圧力（開弁漏れ圧力Ｐ５ＩＯＮ）と、水素ガスの噴射を停止したときの、すなわちインジェクタ１４〜１７を閉弁したときの停止時圧力（閉弁漏れ圧力Ｐ５ＩＯＦ）とを比較し、噴射時圧力（開弁漏れ圧力Ｐ５ＩＯＮ）と停止時圧力（閉弁漏れ圧力Ｐ５ＩＯＦ）との差が所定値Ｄ１より大きくないときに水素ガス漏れ検出装置の異常であると判断するようになっている。

以上説明したこの実施形態における水素供給装置の水素ガス漏れ検出装置によれば、水素ガスの噴射と停止を交互に繰り返すようにコントローラ５０により各インジェクタ１４〜１７が制御されることにより、水素供給通路３における水素ガスの圧力に脈動が生じる。この圧力脈動は、高圧レギュレータ７を介して水素ガス漏れ検出装置を構成する密閉空間２８へも伝わることになる。そして、各インジェクタ１４〜１７が上記のように制御されるとき、水素ガス漏れ検出装置が正常である場合は、密閉空間２８の中の圧力が適度に脈動し、水素ガス漏れ検出装置に異常がある場合は、密閉空間２８の中の圧力が適度に脈動しなくなる。従って、コントローラ５０が、漏れ圧センサ２９により検出される、噴射時圧力と停止時圧力との圧力差を所定値と比較することにより、水素ガス漏れ検出装置に異常があるか否を判定できる。このため、水素ガス漏れ検出装置そのものが正常であるか否かを確認することができ、これによって高圧レギュレータ７に係る水素ガス漏れを適正に検出することができる。すなわち、水素ガス漏れ検出装置が正常であると確認できた場合における高圧レギュレータ７に関する水素ガス漏れの検出結果を、信頼性の高いものと評価することができる。

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。

（１）前記実施形態では、水素ガス漏れ検出装置そのものの異常と高圧レギュレータ７の水素ガス漏れの両方を検出できるように構成したが、高圧レギュレータ７からの水素ガス漏れのみを検出できるように構成することもできる。

（２）前記実施形態では、高圧レギュレータ７の水素ガス漏れにつき、外部漏れと内部漏れの両方を区別して検出できるように構成したが、外部漏れ又は内部漏れを検出できるように構成することもできる。

（３）前記実施形態では、本発明の減圧装置を２つのレギュレータ８，９を含む高圧レギュレータ７に具体化したが、本発明の減圧装置を三つ以上のレギュレータを含む高圧レギュレータに具体化することもできる。

（４）前記実施形態では、水素流量調節装置１２に、４つのインジェクタ１４〜１７を設けたが、インジェクタの数は四つに限られるものではなく、１つであっても４つ以外の複数であってもよい。

（５）前記実施形態では、燃料供給装置を水素ガスを供給するための水素供給装置に具体化したが、燃料ガスを供給するための装置であれば、水素ガス以外の、例えば液化天然ガス（ＬＮＧ）を供給するためのＬＰＧ供給装置であってもよい。

この発明は、燃料ガスを供給先へ供給する燃料供給装置に利用することができる。

１ 燃料電池（供給先）
３ 水素供給通路（燃料供給通路）
４ 水素排出通路（燃料排出通路）
７ 高圧レギュレータ（減圧装置）
８ 第１レギュレータ（第１減圧弁）
９ 第２レギュレータ（第２減圧弁）
１０ 中通路
１０ａ 分岐通路
１１ 高圧リリーフ弁
１４ 第１インジェクタ
１５ 第２インジェクタ
１６ 第３インジェクタ
１７ 第４インジェクタ
２５ 逃し通路
２６ 連通路
２７ 第１逆止弁
２８ 密閉空間
２９ 漏れ圧センサ
３０ 新気導入通路
３７ 第２逆止弁
３８ 開放通路
３９ 圧抜きＶＳＶ
４０ チャンバ
５０ コントローラ（燃料ガス漏れ診断手段，装置異常診断手段）
５２ 第１ピストン
５７ 開弁ばね（付勢手段）
５８ 第１調圧室
６２ リップシール（シール部材）
６８ 第１大気室
７２ 第２ピストン
７４ 開弁ばね（付勢手段）
７５ リップシール（シール部材）
７６ リップシール（シール部材）
７７ 第２調圧室
８８ 第２大気室
Ｐ５ 漏れ圧力（経過後圧力）
Ｐ５Ｓ 初期漏れ圧力（初期圧力）
Ｐ５ＩＯＮ 開弁漏れ圧力（噴射時圧力）
Ｐ５ＩＯＦ 閉弁漏れ圧力（停止時圧力）

Claims (7)

1. 供給先へ燃料ガスを供給する燃料供給装置における燃料ガス漏れを検出するように構成した燃料ガス漏れ検出装置であって、
   前記燃料供給装置は、
   前記供給先へ燃料ガスを供給するための燃料供給通路と、
   前記供給先から排出される燃料ガスを大気へ排出するための燃料排出通路と、
   前記燃料供給通路上に設けられ、前記燃料ガスを減圧するための減圧装置と、
   前記減圧装置は、直列に配置された複数の減圧弁を備え、最上流に配置された第１減圧弁とその次に配置された第２減圧弁とを含み、前記第１減圧弁と前記第２減圧弁とを接続する中通路と、前記中通路の圧力が過大となったときに前記燃料ガスを外部へ逃すためのリリーフ弁とを含むことと、
   前記各減圧弁は、燃料ガスを調圧するための調圧室と、前記調圧室内にて軸方向へ移動可能に設けられたピストンと、前記ピストンを軸方向へ付勢するための付勢手段と、前記調圧室内の気密性を確保するために前記ピストンと前記調圧室の内壁との間に設けられたシール部材と、前記シール部材により区画され、前記調圧室とは反対側に形成される大気室とを含むことと
   を備え、
   前記燃料ガス漏れ検出装置は、
   前記リリーフ弁の吐出側から前記燃料ガスを逃すために前記燃料排出通路に連通する逃し通路と、
   前記各減圧弁の前記大気室に連通すると共に前記逃し通路に連通する連通路と、
   前記逃し通路に設けられ、前記リリーフ弁から前記燃料排出通路へ向かう流れのみを許容し、所定圧力以上で開弁する第１逆止弁と、
   前記第１逆止弁より上流の前記逃し通路と前記連通路とから形成される密閉空間と、
   前記密閉空間の中の圧力を漏れ圧力として検出するための漏れ圧力検出手段と、
   前記漏れ圧力検出手段の検出結果に基づいて前記減圧装置からの前記燃料ガス漏れを診断するための燃料ガス漏れ診断手段と
   を備えたことを特徴とする燃料供給装置の燃料ガス漏れ検出装置。
2. 前記燃料ガス漏れ診断手段は、前記漏れ圧力検出手段により検出される圧力が上昇したときに前記減圧装置に前記燃料ガス漏れがあると判定することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置の燃料ガス漏れ検出装置。
3. 前記密閉空間を大気へ開放するために開閉される開閉弁を更に備え、
   前記燃料ガス漏れ診断手段は、前記開閉弁を一旦開弁してから閉弁して前記密閉空間を大気へ一旦開放すると共に、その一旦開放後の前記密閉空間の中の圧力を前記漏れ圧力検出手段により検出し、前記一旦開放した直後の初期圧力と、前記一旦開放してから所定時間経過後の経過後圧力とを比較し、前記経過後圧力が前記初期圧力より上昇したときに前記減圧装置に前記燃料ガス漏れがあると判定することを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置の燃料ガス漏れ検出装置。
4. 前記燃料ガス漏れ診断手段は、前記密閉空間を大気へ一旦開放してからの早い時期と遅い時期に前記燃料ガス漏れを診断し、前記早い時期に前記燃料ガス漏れがあると判定した場合は前記リリーフ弁又は前記大気室からの外部漏れであると判定し、前記遅い時期に前記燃料ガス漏れがあると判定した場合は前記第１減圧弁から前記中通路への内部漏れであると判定することを特徴とする請求項３に記載の燃料供給装置の燃料ガス漏れ検出装置。
5. 前記密閉空間に新気を導入するための新気導入通路と、
   前記新気導入通路に設けられ、前記密閉空間へ向かう流れのみを許容し、所定圧力以上で開弁する第２逆止弁と
   を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料供給装置の燃料ガス漏れ検出装置。
6. 前記密閉空間には、所定の容積を有するチャンバが設けられたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料供給装置の燃料ガス漏れ検出装置。
7. 前記燃料供給装置は、前記減圧装置より下流の前記燃料供給通路上に設けられ、前記燃料ガスを噴射するためのインジェクタを更に備え、
   前記燃料ガス漏れ検出装置は、同装置の異常を診断するための装置異常診断手段を更に備え、
   前記装置異常診断手段は、前記燃料ガスの噴射と停止を交互に繰り返すように前記インジェクタを制御すると共に、その間における前記密閉空間の中の圧力を前記漏れ圧力検出手段により検出し、前記燃料ガスを噴射したときの噴射時圧力と、前記燃料ガスの噴射を停止したときの停止時圧力とを比較し、前記噴射時圧力と前記停止時圧力との圧力差が所定値より大きくないときに前記燃料ガス漏れ検出装置の異常であると判定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の燃料供給装置の燃料ガス漏れ検出装置。

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