JP3112168B1 - 燃料電池自動車の安全装置 - Google Patents
燃料電池自動車の安全装置Info
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- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Abstract
【要約】
【課題】 燃料改質器を搭載した自動車が事故等に遭遇
した場合の二次災害を防止し、かつ燃料改質器の安全な
停止保管が可能な燃料電池自動車の安全装置を提供す
る。 【解決手段】 燃料改質器５と、自動車の衝突事故など
の衝撃を検知する衝撃検知センサ３１と、この衝撃検知
センサの出力値に基づいて異常信号を発生する異常信号
発生手段３２と、この異常信号に基づき前記原燃料ガス
と酸化剤ガスの供給を停止する改質器導入ガス停止手段
としての開閉弁３４，３５と、不活性ガスボンベ４０
と、改質器前後に設けた不活性ガス封入用の遮断弁３
６，３７と、異常信号に基づき不活性ガスを導入するた
めの開閉弁３９とからなるものとする。
した場合の二次災害を防止し、かつ燃料改質器の安全な
停止保管が可能な燃料電池自動車の安全装置を提供す
る。 【解決手段】 燃料改質器５と、自動車の衝突事故など
の衝撃を検知する衝撃検知センサ３１と、この衝撃検知
センサの出力値に基づいて異常信号を発生する異常信号
発生手段３２と、この異常信号に基づき前記原燃料ガス
と酸化剤ガスの供給を停止する改質器導入ガス停止手段
としての開閉弁３４，３５と、不活性ガスボンベ４０
と、改質器前後に設けた不活性ガス封入用の遮断弁３
６，３７と、異常信号に基づき不活性ガスを導入するた
めの開閉弁３９とからなるものとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、メタノール，エ
タノール，ガソリン等の液状の炭化水素と水との混合物
を気化した原燃料ガスを酸化剤ガスとともに改質触媒層
に通流水素リッチな改質ガスを生成する燃料改質器（以
下、単に改質器ともいう。）と、燃料電池本体とを備え
た燃料電池自動車の安全装置に関する。
タノール，ガソリン等の液状の炭化水素と水との混合物
を気化した原燃料ガスを酸化剤ガスとともに改質触媒層
に通流水素リッチな改質ガスを生成する燃料改質器（以
下、単に改質器ともいう。）と、燃料電池本体とを備え
た燃料電池自動車の安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境問題の悪化から内燃エンジン
を搭載する自動車に代わって、燃料電池自動車への期待
が集まっている。しかしながら、燃料電池自動車では、
水素を燃料電池本体に供給する手段が必要であり、その
手段としては高圧水素ボンベの搭載、水素吸蔵合金の搭
載、或いは液体燃料の燃料改質方式などが考えられてい
る。
を搭載する自動車に代わって、燃料電池自動車への期待
が集まっている。しかしながら、燃料電池自動車では、
水素を燃料電池本体に供給する手段が必要であり、その
手段としては高圧水素ボンベの搭載、水素吸蔵合金の搭
載、或いは液体燃料の燃料改質方式などが考えられてい
る。
【０００３】高圧水素ボンベ方式は危険が大きい問題が
あり、また、水素吸蔵合金方式は自動車の運行距離を伸
ばそうとした場合、装置が大きくなりすぎる欠点があ
る。これに対して、ガソリンと同様に液体燃料タンクを
搭載し、燃料改質しながら走る燃料改質方式を採用した
燃料電池自動車は、最も実用性の高い方法であると考え
られている。
あり、また、水素吸蔵合金方式は自動車の運行距離を伸
ばそうとした場合、装置が大きくなりすぎる欠点があ
る。これに対して、ガソリンと同様に液体燃料タンクを
搭載し、燃料改質しながら走る燃料改質方式を採用した
燃料電池自動車は、最も実用性の高い方法であると考え
られている。
【０００４】図４は、上記のような部分酸化反応と水蒸
気改質反応とを併用した改質器を備えた自動車搭載用の
燃料電池発電装置の従来の構成の一例を示し、改質原料
として、メタノール・水混合液体を用いた例を示す。
気改質反応とを併用した改質器を備えた自動車搭載用の
燃料電池発電装置の従来の構成の一例を示し、改質原料
として、メタノール・水混合液体を用いた例を示す。
【０００５】図４における燃料電池発電装置の主な構成
要素は、燃料電池本体１０と、改質器５と、原燃料ガス
供給系５１と、酸化剤ガス供給系６０と、改質ガス供給
系７０であり、その他に、オフ水素の系統およびオフ空
気の系統がある。原燃料ガス供給系５１は、メタノール
１の供給源と、水２の供給源と、改質原料ポンプ２０
と、加熱器３と、蒸発器４と各接続配管とから構成され
る。また、酸化剤ガス供給系６０は、空気６の供給源
と、圧縮機２１とからなる。その他の部材については、
以下の本装置の動作説明と共に述べる。
要素は、燃料電池本体１０と、改質器５と、原燃料ガス
供給系５１と、酸化剤ガス供給系６０と、改質ガス供給
系７０であり、その他に、オフ水素の系統およびオフ空
気の系統がある。原燃料ガス供給系５１は、メタノール
１の供給源と、水２の供給源と、改質原料ポンプ２０
と、加熱器３と、蒸発器４と各接続配管とから構成され
る。また、酸化剤ガス供給系６０は、空気６の供給源
と、圧縮機２１とからなる。その他の部材については、
以下の本装置の動作説明と共に述べる。
【０００６】液体燃料であるメタノール１と水蒸気改質
用の水２とを、予め所定の割合で混合した改質原料を、
改質原料ポンプ２０により加熱器３に通流して予熱す
る。予熱された改質原料は、蒸発器４に導かれてさらに
加熱，気化され原燃料ガスとなって、改質触媒が充填さ
れた改質触媒層を備えた改質器５に導入される。改質触
媒としては、銅−亜鉛（Cu-Zn）系触媒，貴金属系触媒
やNi系の触媒などが使用される。
用の水２とを、予め所定の割合で混合した改質原料を、
改質原料ポンプ２０により加熱器３に通流して予熱す
る。予熱された改質原料は、蒸発器４に導かれてさらに
加熱，気化され原燃料ガスとなって、改質触媒が充填さ
れた改質触媒層を備えた改質器５に導入される。改質触
媒としては、銅−亜鉛（Cu-Zn）系触媒，貴金属系触媒
やNi系の触媒などが使用される。
【０００７】原燃料ガス導入と同時に、圧縮機２１を駆
動して空気６を改質器５に供給し、改質器５内部におけ
る、部分酸化反応と水蒸気改質反応とにより、水素リッ
チな改質ガスを生成する。
動して空気６を改質器５に供給し、改質器５内部におけ
る、部分酸化反応と水蒸気改質反応とにより、水素リッ
チな改質ガスを生成する。
【０００８】水蒸気改質反応は、外から熱を与えなけれ
ばならない吸熱反応であるのに対し、部分酸化反応は、
発熱反応である。従って、部分酸化反応を同一反応器内
にて併用することにより、水蒸気改質反応に必要な熱を
賄って反応を行うようにすることができ、外部加熱装置
が不要となるので、装置がコンパクトになりかつ、改質
器の起動時間が短縮できる。
ばならない吸熱反応であるのに対し、部分酸化反応は、
発熱反応である。従って、部分酸化反応を同一反応器内
にて併用することにより、水蒸気改質反応に必要な熱を
賄って反応を行うようにすることができ、外部加熱装置
が不要となるので、装置がコンパクトになりかつ、改質
器の起動時間が短縮できる。
【０００９】上記反応により、改質器５において、燃料
電池本体１０で必要な水素を生成する。この生成ガス中
には、燃料電池本体１０の被毒物質となる一酸化炭素Ｃ
Ｏが含まれるため、選択酸化触媒が充填された選択酸化
反応器としてのＣＯ変換器７において、ＣＯをＣＯ2に
変換除去しＣＯ濃度をＰＰＭレベルまで低減し、水冷の
冷却器９によりガス温度を下げた後、燃料電池本体１０
に改質ガスを供給して発電を行う。なお、上記ＣＯ変換
器７は、自動車用においては、ＣＯ除去器とすることが
多い。
電池本体１０で必要な水素を生成する。この生成ガス中
には、燃料電池本体１０の被毒物質となる一酸化炭素Ｃ
Ｏが含まれるため、選択酸化触媒が充填された選択酸化
反応器としてのＣＯ変換器７において、ＣＯをＣＯ2に
変換除去しＣＯ濃度をＰＰＭレベルまで低減し、水冷の
冷却器９によりガス温度を下げた後、燃料電池本体１０
に改質ガスを供給して発電を行う。なお、上記ＣＯ変換
器７は、自動車用においては、ＣＯ除去器とすることが
多い。
【００１０】燃料電池本体１０にて消費しなかったオフ
水素（燃料電池排ガス水素）は、水蒸気として含まれる
水分を凝縮器１２にて除去し、一方、燃料電池本体の空
気極から排出されるオフ空気は、水分を凝縮器１４にて
除去する。その後、前記オフ水素をオフ空気と共に、排
水素燃焼器１３において燃焼させ、その熱を蒸発器４の
熱源として利用する。また、冷却器９で水が得た熱は、
加熱器３において利用する。
水素（燃料電池排ガス水素）は、水蒸気として含まれる
水分を凝縮器１２にて除去し、一方、燃料電池本体の空
気極から排出されるオフ空気は、水分を凝縮器１４にて
除去する。その後、前記オフ水素をオフ空気と共に、排
水素燃焼器１３において燃焼させ、その熱を蒸発器４の
熱源として利用する。また、冷却器９で水が得た熱は、
加熱器３において利用する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、燃料を
改質するためには燃料改質器が必要となる。従来の自動
車では、このような燃料改質器のような反応器は搭載さ
れていなかったため、このような機器に対する安全対策
を施す必要性は存在しなかったが、燃料電池自動車にお
いては、燃料改質器を搭載した自動車が事故等に遭遇し
た場合の安全対策が新たに必要となる。この問題につい
て以下に詳述する。
改質するためには燃料改質器が必要となる。従来の自動
車では、このような燃料改質器のような反応器は搭載さ
れていなかったため、このような機器に対する安全対策
を施す必要性は存在しなかったが、燃料電池自動車にお
いては、燃料改質器を搭載した自動車が事故等に遭遇し
た場合の安全対策が新たに必要となる。この問題につい
て以下に詳述する。
【００１２】燃料電池自動車運転中における不測の事故
発生時において、万一、燃料改質器に破損部位が発生し
た場合、その場で、水素ガスが改質器の外へ放出され
る。この場合、ただちに燃料として使用されている液体
燃料および原燃料ガスの遮断が必要であり、原燃料ガス
の供給を続けた場合には、水素の生成反応が継続され水
素ガスによる危険にさらされる。
発生時において、万一、燃料改質器に破損部位が発生し
た場合、その場で、水素ガスが改質器の外へ放出され
る。この場合、ただちに燃料として使用されている液体
燃料および原燃料ガスの遮断が必要であり、原燃料ガス
の供給を続けた場合には、水素の生成反応が継続され水
素ガスによる危険にさらされる。
【００１３】また、水素ガスの改質器外部への放出が原
燃料ガスの遮断により停止した場合においても、改質器
の破損状況によっては、大気中の空気が燃料改質器内部
に混入することとなり、この場合、空気中の酸素と改質
器内部に充填されている触媒が反応して酸化熱を発生す
る危険が生じる。燃料改質器内部に使用されている触媒
種によっては、酸化熱によって運転中の触媒温度を大幅
に上回る熱を発生する危険を伴い、こうした熱が発生し
た場合、周辺環境によっては火災発生の原因となるばか
りか、自動車事故災害で最も最優先されるべき負傷者の
救助作業に支障をきたす問題が発生する可能性がある。
燃料ガスの遮断により停止した場合においても、改質器
の破損状況によっては、大気中の空気が燃料改質器内部
に混入することとなり、この場合、空気中の酸素と改質
器内部に充填されている触媒が反応して酸化熱を発生す
る危険が生じる。燃料改質器内部に使用されている触媒
種によっては、酸化熱によって運転中の触媒温度を大幅
に上回る熱を発生する危険を伴い、こうした熱が発生し
た場合、周辺環境によっては火災発生の原因となるばか
りか、自動車事故災害で最も最優先されるべき負傷者の
救助作業に支障をきたす問題が発生する可能性がある。
【００１４】上記のような不測の事故災害が発生した際
においても、安全確保を考えた燃料電池自動車が必要と
なる。これまでの自動車産業においては、ガソリン，軽
油といった燃料を使用しているため、燃料タンクの安全
性に関しては配慮がされてきた。しかし、燃料改質器の
ような反応器の搭載はなく、また、触媒反応器の事故発
生時の緊急対応に関する技術を満足する燃料電池自動車
は存在していなかった。特に、還元された状態にて使用
される触媒、例えば銅・亜鉛系触媒においては、大気中
の酸素によって酸化されると事故発生後において、二次
災害を引き起こす可能性がある。
においても、安全確保を考えた燃料電池自動車が必要と
なる。これまでの自動車産業においては、ガソリン，軽
油といった燃料を使用しているため、燃料タンクの安全
性に関しては配慮がされてきた。しかし、燃料改質器の
ような反応器の搭載はなく、また、触媒反応器の事故発
生時の緊急対応に関する技術を満足する燃料電池自動車
は存在していなかった。特に、還元された状態にて使用
される触媒、例えば銅・亜鉛系触媒においては、大気中
の酸素によって酸化されると事故発生後において、二次
災害を引き起こす可能性がある。
【００１５】従って、事故発生時において燃料改質器を
安全に停止保管する方法や、また、反応容器が割れる等
の大きな重損傷を負った燃料改質器を安全に維持し、急
激な触媒酸化をさせない対策、さらには、触媒酸化が発
生し急激に発熱反応を起こした際の緊急対応手段を燃料
電池自動車に備える必要がある。
安全に停止保管する方法や、また、反応容器が割れる等
の大きな重損傷を負った燃料改質器を安全に維持し、急
激な触媒酸化をさせない対策、さらには、触媒酸化が発
生し急激に発熱反応を起こした際の緊急対応手段を燃料
電池自動車に備える必要がある。
【００１６】この発明は、上記の要請に鑑みてなされた
もので、この発明の課題は、燃料改質器を搭載した自動
車が事故等に遭遇した場合の二次災害を防止し、かつ燃
料改質器の安全な停止保管が可能な燃料電池自動車の安
全装置を提供することにある。
もので、この発明の課題は、燃料改質器を搭載した自動
車が事故等に遭遇した場合の二次災害を防止し、かつ燃
料改質器の安全な停止保管が可能な燃料電池自動車の安
全装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、この発明は、メタノール，エタノール，ガソリン
等の液状の炭化水素と水との混合物を気化した原燃料ガ
スを酸化剤ガスとともに改質触媒層に通流させて水素リ
ッチな改質ガスを生成する燃料改質器と、燃料電池本体
とを備えた燃料電池自動車の安全装置であって、自動車
の衝突事故などの衝撃を検知する衝撃検知センサと、こ
の衝撃検知センサの出力値に基づいて異常信号を発生す
る異常信号発生手段と、この異常信号に基づいて前記原
燃料ガスと酸化剤ガスの供給を停止する改質器導入ガス
停止手段と、異常信号に基づき不活性ガスにより前記燃
料改質器内部をパージし改質器内部に不活性ガスを封入
する改質器内パージ手段とを備えたものとする（請求項
１）。
めに、この発明は、メタノール，エタノール，ガソリン
等の液状の炭化水素と水との混合物を気化した原燃料ガ
スを酸化剤ガスとともに改質触媒層に通流させて水素リ
ッチな改質ガスを生成する燃料改質器と、燃料電池本体
とを備えた燃料電池自動車の安全装置であって、自動車
の衝突事故などの衝撃を検知する衝撃検知センサと、こ
の衝撃検知センサの出力値に基づいて異常信号を発生す
る異常信号発生手段と、この異常信号に基づいて前記原
燃料ガスと酸化剤ガスの供給を停止する改質器導入ガス
停止手段と、異常信号に基づき不活性ガスにより前記燃
料改質器内部をパージし改質器内部に不活性ガスを封入
する改質器内パージ手段とを備えたものとする（請求項
１）。
【００１８】また、上記請求項１に記載の燃料電池自動
車の安全装置において、前記異常信号発生手段は、衝撃
検知センサの出力値レベルに応じて低位異常信号と高位
異常信号とを発生し、前記改質器導入ガス停止手段は、
前記低位異常信号および高位異常信号のいずれの信号に
基づいても作動し、前記改質器内パージ手段は、高位異
常信号に基づいて作動するものとする（請求項２）。
車の安全装置において、前記異常信号発生手段は、衝撃
検知センサの出力値レベルに応じて低位異常信号と高位
異常信号とを発生し、前記改質器導入ガス停止手段は、
前記低位異常信号および高位異常信号のいずれの信号に
基づいても作動し、前記改質器内パージ手段は、高位異
常信号に基づいて作動するものとする（請求項２）。
【００１９】上記のように、衝撃検知センサにより自動
車の衝突が検知された場合、トラブルの程度が低位の場
合には、とりあえず警報を発し、改質器への導入ガスを
停止して自動車の安全チェックを行い、運転に支障がな
い場合には、再運転を可能とする。この場合、燃料電池
本体やその他の機器は、適切な停止処置を行う。トラブ
ルの程度が高位の場合には、高位異常信号に応じて、燃
料改質器内部へ不活性ガスを送り、燃料改質器の発熱に
伴う二次災害を未然に防止するための処置が実現可能と
なる。
車の衝突が検知された場合、トラブルの程度が低位の場
合には、とりあえず警報を発し、改質器への導入ガスを
停止して自動車の安全チェックを行い、運転に支障がな
い場合には、再運転を可能とする。この場合、燃料電池
本体やその他の機器は、適切な停止処置を行う。トラブ
ルの程度が高位の場合には、高位異常信号に応じて、燃
料改質器内部へ不活性ガスを送り、燃料改質器の発熱に
伴う二次災害を未然に防止するための処置が実現可能と
なる。
【００２０】さらに、請求項３の発明のように、請求項
１または２に記載の燃料電池自動車の安全装置におい
て、前記改質器内パージ手段は、不活性ガスボンベと、
改質器前後に設けた不活性ガス封入用の遮断弁とを有
し、前記不活性ガスボンベの充填圧力は、前記燃料改質
器の運転圧力より高くする。
１または２に記載の燃料電池自動車の安全装置におい
て、前記改質器内パージ手段は、不活性ガスボンベと、
改質器前後に設けた不活性ガス封入用の遮断弁とを有
し、前記不活性ガスボンベの充填圧力は、前記燃料改質
器の運転圧力より高くする。
【００２１】これにより、高位異常信号に応じて不活性
ガスボンベのバルブを開いて、燃料改質器内部へ不活性
ガスを送り、即応性及び適正な圧力をもって燃料改質器
内部を不活性ガスによりパージさせることができる。さ
らに、不活性ガスの適正なパージ完了と共に、改質器の
入出口に設けられた遮断弁を閉じることにより、反応器
外部からの空気混入を防止し、燃料改質器を安全に保管
することができる。
ガスボンベのバルブを開いて、燃料改質器内部へ不活性
ガスを送り、即応性及び適正な圧力をもって燃料改質器
内部を不活性ガスによりパージさせることができる。さ
らに、不活性ガスの適正なパージ完了と共に、改質器の
入出口に設けられた遮断弁を閉じることにより、反応器
外部からの空気混入を防止し、燃料改質器を安全に保管
することができる。
【００２２】パージ完了は、事前実験により求めたパー
ジ時間から予測が可能であるし、燃料改質器にガスセン
サを設けてパージ完了の検知を行うなど適宜の方法を採
用し得る。また、燃料電池本体の停止をパージ完了まで
待つようにし、その後適宜の方法で燃料電池本体その他
の停止を行い、システム全体の安全を確保する。
ジ時間から予測が可能であるし、燃料改質器にガスセン
サを設けてパージ完了の検知を行うなど適宜の方法を採
用し得る。また、燃料電池本体の停止をパージ完了まで
待つようにし、その後適宜の方法で燃料電池本体その他
の停止を行い、システム全体の安全を確保する。
【００２３】前記不活性ガスは不燃性ガスであって、窒
素ガス、炭酸ガス、ヘリウム、又はアルゴンとするのが
好適である。また、前記衝撃検知センサは、衝突セン
サ、加速度センサ、歪みセンサの内のいずれかが採用し
得る。
素ガス、炭酸ガス、ヘリウム、又はアルゴンとするのが
好適である。また、前記衝撃検知センサは、衝突セン
サ、加速度センサ、歪みセンサの内のいずれかが採用し
得る。
【００２４】さらに、自動車の総合安全システムの最適
化の観点から、請求項４の発明のように、異常信号に基
づき、エアーバックシステムを作動するものとするのが
好適である。
化の観点から、請求項４の発明のように、異常信号に基
づき、エアーバックシステムを作動するものとするのが
好適である。
【００２５】さらにまた、自動車事故または燃料改質器
自体の故障により、改質器本体の気密が保てないような
著しい損傷の発生が予測される場合においては、請求項
５ないし７の発明のようにするのが安全である。
自体の故障により、改質器本体の気密が保てないような
著しい損傷の発生が予測される場合においては、請求項
５ないし７の発明のようにするのが安全である。
【００２６】即ち、メタノール，エタノール，ガソリン
等の液状の炭化水素と水との混合物を気化した原燃料ガ
スを酸化剤ガスとともに改質触媒層に通流させて水素リ
ッチな改質ガスを生成する燃料改質器と、燃料電池本体
とを備えた燃料電池自動車の安全装置であって、前記燃
料改質器内の圧力が設定値以下となった際に改質器異常
信号を発生する改質器異常信号発生手段，改質器外部へ
の可燃性ガスの漏洩を検知する検知器からのガス漏れ検
知信号に基づいて改質器異常信号を発生する改質器異常
信号発生手段，または改質器の火災を検知する検知器か
らの火災検知信号に基づいて改質器異常信号を発生する
改質器異常信号発生手段の少なくともいずれか一つと、
前記改質器異常信号に基づいて前記原燃料ガスと酸化剤
ガスの供給を停止する改質器導入ガス停止手段とを備え
たものとする（請求項５）。
等の液状の炭化水素と水との混合物を気化した原燃料ガ
スを酸化剤ガスとともに改質触媒層に通流させて水素リ
ッチな改質ガスを生成する燃料改質器と、燃料電池本体
とを備えた燃料電池自動車の安全装置であって、前記燃
料改質器内の圧力が設定値以下となった際に改質器異常
信号を発生する改質器異常信号発生手段，改質器外部へ
の可燃性ガスの漏洩を検知する検知器からのガス漏れ検
知信号に基づいて改質器異常信号を発生する改質器異常
信号発生手段，または改質器の火災を検知する検知器か
らの火災検知信号に基づいて改質器異常信号を発生する
改質器異常信号発生手段の少なくともいずれか一つと、
前記改質器異常信号に基づいて前記原燃料ガスと酸化剤
ガスの供給を停止する改質器導入ガス停止手段とを備え
たものとする（請求項５）。
【００２７】また、請求項５に記載の燃料電池自動車の
安全装置において、前記改質器異常信号に基づいて、前
記燃料改質器内の改質触媒層に散水または消火剤散布を
行う手段を備えたものとする（請求項６）。
安全装置において、前記改質器異常信号に基づいて、前
記燃料改質器内の改質触媒層に散水または消火剤散布を
行う手段を備えたものとする（請求項６）。
【００２８】さらにまた、メタノール，エタノール，ガ
ソリン等の液状の炭化水素と水との混合物を気化した原
燃料ガスを酸化剤ガスとともに改質触媒層に通流させて
水素リッチな改質ガスを生成する燃料改質器と、燃料電
池本体とを備えた燃料電池自動車の安全装置であって、
自動車の衝突事故などの衝撃を検知する衝撃検知センサ
と、この衝撃検知センサの出力値に基づいて異常信号を
発生する異常信号発生手段と、この異常信号に基づいて
前記原燃料ガスと酸化剤ガスの供給を停止する改質器導
入ガス停止手段と、前記燃料改質器内の圧力が設定値以
下となった際に改質器異常信号を発生する改質器異常信
号発生手段，改質器外部への可燃性ガスの漏洩を検知す
る検知器からのガス漏れ検知信号に基づいて改質器異常
信号を発生する改質器異常信号発生手段，または改質器
の火災を検知する検知器からの火災検知信号に基づいて
改質器異常信号を発生する改質器異常信号発生手段の少
なくともいずれか一つと、前記異常信号および前記改質
器異常信号に基づいて、前記燃料改質器内の改質触媒層
に散水または消火剤散布を行う手段とを備えたものとす
る（請求項７）。
ソリン等の液状の炭化水素と水との混合物を気化した原
燃料ガスを酸化剤ガスとともに改質触媒層に通流させて
水素リッチな改質ガスを生成する燃料改質器と、燃料電
池本体とを備えた燃料電池自動車の安全装置であって、
自動車の衝突事故などの衝撃を検知する衝撃検知センサ
と、この衝撃検知センサの出力値に基づいて異常信号を
発生する異常信号発生手段と、この異常信号に基づいて
前記原燃料ガスと酸化剤ガスの供給を停止する改質器導
入ガス停止手段と、前記燃料改質器内の圧力が設定値以
下となった際に改質器異常信号を発生する改質器異常信
号発生手段，改質器外部への可燃性ガスの漏洩を検知す
る検知器からのガス漏れ検知信号に基づいて改質器異常
信号を発生する改質器異常信号発生手段，または改質器
の火災を検知する検知器からの火災検知信号に基づいて
改質器異常信号を発生する改質器異常信号発生手段の少
なくともいずれか一つと、前記異常信号および前記改質
器異常信号に基づいて、前記燃料改質器内の改質触媒層
に散水または消火剤散布を行う手段とを備えたものとす
る（請求項７）。
【００２９】上記発明によれば、事故または改質器故障
により改質器本体の気密が保てないような著しい損傷が
発生した場合においては、不活性ガスのパージによる気
密保管停止が不可能となる為、とりあえず、改質器導入
ガスを停止し、改質器導入ガス停止のみでは危険な異常
レベルの場合には、散水または消火剤散布を行うことに
より、触媒の酸化による発熱を防止し、万一、火災等が
発生した場合においては、消火することができる。
により改質器本体の気密が保てないような著しい損傷が
発生した場合においては、不活性ガスのパージによる気
密保管停止が不可能となる為、とりあえず、改質器導入
ガスを停止し、改質器導入ガス停止のみでは危険な異常
レベルの場合には、散水または消火剤散布を行うことに
より、触媒の酸化による発熱を防止し、万一、火災等が
発生した場合においては、消火することができる。
【００３０】また、ドライバーに速やかに異常を知らせ
るためには、請求項８ないし９の発明のようにするのが
望ましい。即ち、請求項１ないし４および７のいずれか
に記載の燃料電池自動車の安全装置において、前記異常
信号に基づいて警報灯の点灯や警報音を発生する警報発
生手段を備えたものとする（請求項８）。また、請求項
５ないし７のいずれかに記載の燃料電池自動車の安全装
置において、前記改質器異常信号に基づいて警報灯の点
灯や警報音を発生する警報発生手段を備えたものとする
（請求項９）。
るためには、請求項８ないし９の発明のようにするのが
望ましい。即ち、請求項１ないし４および７のいずれか
に記載の燃料電池自動車の安全装置において、前記異常
信号に基づいて警報灯の点灯や警報音を発生する警報発
生手段を備えたものとする（請求項８）。また、請求項
５ないし７のいずれかに記載の燃料電池自動車の安全装
置において、前記改質器異常信号に基づいて警報灯の点
灯や警報音を発生する警報発生手段を備えたものとする
（請求項９）。
【００３１】
【発明の実施の形態】図面に基づき、本発明の実施の形
態について以下にのべる。
態について以下にのべる。
【００３２】図１は、請求項１ないし４および８の発明
に関わる燃料電池自動車の安全装置の燃料改質器まわり
の実施例のシステム構成を示し、図４と同一の構成部材
には、同一の記号を付して説明を省略する。
に関わる燃料電池自動車の安全装置の燃料改質器まわり
の実施例のシステム構成を示し、図４と同一の構成部材
には、同一の記号を付して説明を省略する。
【００３３】図１に示す安全装置は、燃料改質器５と、
自動車の衝突事故などの衝撃を検知する衝撃検知センサ
３１と、この衝撃検知センサの出力値に基づいて異常信
号を発生する異常信号発生手段３２と、この異常信号に
基づき前記原燃料ガスと酸化剤ガスの供給を停止する改
質器導入ガス停止手段としての開閉弁３４，３５、異常
信号に基づき警報灯の点灯や警報音を発生する警報発生
手段３３と、不活性ガスボンベ４０と、改質器前後に設
けた不活性ガス封入用の遮断弁３６，３７と、異常信号
に基づき不活性ガスを導入するための開閉弁３９と、こ
の弁を作動するためのアクチュエータ３８とからなる。
自動車の衝突事故などの衝撃を検知する衝撃検知センサ
３１と、この衝撃検知センサの出力値に基づいて異常信
号を発生する異常信号発生手段３２と、この異常信号に
基づき前記原燃料ガスと酸化剤ガスの供給を停止する改
質器導入ガス停止手段としての開閉弁３４，３５、異常
信号に基づき警報灯の点灯や警報音を発生する警報発生
手段３３と、不活性ガスボンベ４０と、改質器前後に設
けた不活性ガス封入用の遮断弁３６，３７と、異常信号
に基づき不活性ガスを導入するための開閉弁３９と、こ
の弁を作動するためのアクチュエータ３８とからなる。
【００３４】衝撃検知センサ３１は、衝突センサ、加速
度センサ、歪みセンサの内のいずれかが適用できる。異
常信号発生検出手段３２は、衝撃検知センサ３１の出力
値レベルに応じて低位異常信号と高位異常信号とを発生
するものとし、開閉弁３４，３５の閉動作と圧縮器２１
の停止動作および警報発生手段３３の作動は、前記低位
異常信号および高位異常信号のいずれの信号によっても
実施される。前記開閉弁３９の開操作は、高位異常信号
に基づいてのみ行われ、これによって不活性ガスボンベ
４０から、開閉弁３９、遮断弁３６を経由して、燃料改
質器５に不活性ガスが導入される。
度センサ、歪みセンサの内のいずれかが適用できる。異
常信号発生検出手段３２は、衝撃検知センサ３１の出力
値レベルに応じて低位異常信号と高位異常信号とを発生
するものとし、開閉弁３４，３５の閉動作と圧縮器２１
の停止動作および警報発生手段３３の作動は、前記低位
異常信号および高位異常信号のいずれの信号によっても
実施される。前記開閉弁３９の開操作は、高位異常信号
に基づいてのみ行われ、これによって不活性ガスボンベ
４０から、開閉弁３９、遮断弁３６を経由して、燃料改
質器５に不活性ガスが導入される。
【００３５】この際、遮断弁３７は開となっており、不
活性ガスによってパージされたガスが燃料電池本体の方
へ導出される。所定時間経過してパージが完了した後、
遮断弁３６，３７を閉とすることにより、燃料改質器５
内部には不活性ガスが封入され保管モードとなる。ここ
で用いられる不活性ガスは、不活性ガスであればガス種
を特定するものではないが、一般的には窒素ガスを用い
ることが望ましい。
活性ガスによってパージされたガスが燃料電池本体の方
へ導出される。所定時間経過してパージが完了した後、
遮断弁３６，３７を閉とすることにより、燃料改質器５
内部には不活性ガスが封入され保管モードとなる。ここ
で用いられる不活性ガスは、不活性ガスであればガス種
を特定するものではないが、一般的には窒素ガスを用い
ることが望ましい。
【００３６】燃料改質器５とバルブ３９の間に介在する
ガス供給配管ラインは、通常の運転中は燃料改質器５の
運転圧力に等しい。従って、不活性ガスの充填圧力は、
この運転圧力よりも高いことが必要である。改質器の運
転圧力が２(kg/cm2)程度であれば、充填圧力８(kg/cm2)
程度のものを選定すれば十分であり、市販のプッシュ缶
タイプのガスボンベでも適用できる。
ガス供給配管ラインは、通常の運転中は燃料改質器５の
運転圧力に等しい。従って、不活性ガスの充填圧力は、
この運転圧力よりも高いことが必要である。改質器の運
転圧力が２(kg/cm2)程度であれば、充填圧力８(kg/cm2)
程度のものを選定すれば十分であり、市販のプッシュ缶
タイプのガスボンベでも適用できる。
【００３７】図２は、請求項５ないし７および９の発明
に関わる第１の実施例を示したもので、図１の実施例と
共通的な構成部材は、一部省略してある。図２に示す安
全装置は、燃料改質器５５と、衝撃検知センサ３１と、
異常信号発生手段３２と、図示しない改質器導入ガス停
止手段および警報発生手段と、燃料改質器５５内の圧力
を検出する圧力計５６と、改質器内圧力が設定値以下と
なった際に改質器異常信号を発生する改質器異常信号発
生手段５７と、この改質器異常信号と，前記異常信号発
生手段３２が発生する異常信号とに基づいて，改質器内
の改質触媒層に散水または消火剤散布を行うための散水
または消火剤散布手段８０と、開閉弁５９と、この開閉
弁の開動作の必要性を判別する異常判別手段５８とから
なる。
に関わる第１の実施例を示したもので、図１の実施例と
共通的な構成部材は、一部省略してある。図２に示す安
全装置は、燃料改質器５５と、衝撃検知センサ３１と、
異常信号発生手段３２と、図示しない改質器導入ガス停
止手段および警報発生手段と、燃料改質器５５内の圧力
を検出する圧力計５６と、改質器内圧力が設定値以下と
なった際に改質器異常信号を発生する改質器異常信号発
生手段５７と、この改質器異常信号と，前記異常信号発
生手段３２が発生する異常信号とに基づいて，改質器内
の改質触媒層に散水または消火剤散布を行うための散水
または消火剤散布手段８０と、開閉弁５９と、この開閉
弁の開動作の必要性を判別する異常判別手段５８とから
なる。
【００３８】改質器の故障のレベルが軽度で、散水が不
要と判断される場合には、前記開閉弁５９の開動作はせ
ず、改質器の点検に留める。
要と判断される場合には、前記開閉弁５９の開動作はせ
ず、改質器の点検に留める。
【００３９】図３は、請求項５ないし７および９に関わ
る第２の実施例を示したもので、図２の実施例と同一の
構成部材は、同一番号を付して説明を省略する。図３に
示す安全装置は、図２における圧力計５６と改質器異常
信号発生手段５７とに代えて、改質器外部への可燃性ガ
スの漏洩を検知するための可燃性ガス検知器（又は、火
災検知器）８１と、このガス漏れ検知信号（又は、火災
検知信号）に基づき改質器異常信号を発生する改質器異
常信号発生手段８２とを備えた点が、図２と異なる。
る第２の実施例を示したもので、図２の実施例と同一の
構成部材は、同一番号を付して説明を省略する。図３に
示す安全装置は、図２における圧力計５６と改質器異常
信号発生手段５７とに代えて、改質器外部への可燃性ガ
スの漏洩を検知するための可燃性ガス検知器（又は、火
災検知器）８１と、このガス漏れ検知信号（又は、火災
検知信号）に基づき改質器異常信号を発生する改質器異
常信号発生手段８２とを備えた点が、図２と異なる。
【００４０】上記において、火災検知信号が発生した場
合には、異常信号発生手段３２の異常信号発生の有無に
拘わらず、散水または消火剤散布を行うようにすること
もできる。
合には、異常信号発生手段３２の異常信号発生の有無に
拘わらず、散水または消火剤散布を行うようにすること
もできる。
【００４１】
【発明の効果】上記のとおり、この発明によれば、衝撃
検知センサにより自動車本体の衝突事故等が発生した際
に、その検出信号に応じて、原燃料ガスと空気を同時に
遮断することにより水素生成を停止し、万一、燃料改質
器が破損状況にあっても水素ガスが漏れ出ることが無く
なり危険が回避できる。また、高位のトラブルの場合に
は、不活性ガスで燃料改質器内部をパージし、その後、
不活性ガスを封入して気密保持することができ、燃料改
質器を安全に保管できる。更に、燃料改質器が破損した
場合、大気中の酸素と反応して酸化反応を起こすことを
抑止するため、散水または消火剤散布手段を備えること
により、事故発生時において燃料改質器本体から発火等
の危険を二次的に引き起こさないようにすることができ
る。総じて、燃料改質器を搭載した自動車が事故等に遭
遇した場合の二次災害を防止し、かつ燃料改質器の安全
な停止保管が可能な燃料電池自動車の安全装置を提供す
ることができる。
検知センサにより自動車本体の衝突事故等が発生した際
に、その検出信号に応じて、原燃料ガスと空気を同時に
遮断することにより水素生成を停止し、万一、燃料改質
器が破損状況にあっても水素ガスが漏れ出ることが無く
なり危険が回避できる。また、高位のトラブルの場合に
は、不活性ガスで燃料改質器内部をパージし、その後、
不活性ガスを封入して気密保持することができ、燃料改
質器を安全に保管できる。更に、燃料改質器が破損した
場合、大気中の酸素と反応して酸化反応を起こすことを
抑止するため、散水または消火剤散布手段を備えること
により、事故発生時において燃料改質器本体から発火等
の危険を二次的に引き起こさないようにすることができ
る。総じて、燃料改質器を搭載した自動車が事故等に遭
遇した場合の二次災害を防止し、かつ燃料改質器の安全
な停止保管が可能な燃料電池自動車の安全装置を提供す
ることができる。
【図１】この発明の燃料電池自動車の安全装置の実施例
を示す図
を示す図
【図２】この発明の燃料電池自動車の安全装置の異なる
実施例を示す図
実施例を示す図
【図３】この発明の燃料電池自動車の安全装置のさらに
異なる実施例を示す図
異なる実施例を示す図
【図４】自動車搭載用の燃料電池発電装置の従来の構成
の一例を示す系統図
の一例を示す系統図
４：蒸発器、５，５５：改質器、２１：圧縮器、３１：
衝撃検知センサ、３２：異常信号発生手段、３３：警報
発生手段、３４，３５，３９，５９：開閉弁、３６，３
７：遮断弁、３８：アクチュエータ、４０：不活性ガス
ボンベ、５６：圧力計、５７，８２：改質器異常信号発
生手段、５８：異常判別手段、８０：散水または消火剤
散布手段、８１：可燃性ガス検知器（又は、火災検知
器）。
衝撃検知センサ、３２：異常信号発生手段、３３：警報
発生手段、３４，３５，３９，５９：開閉弁、３６，３
７：遮断弁、３８：アクチュエータ、４０：不活性ガス
ボンベ、５６：圧力計、５７，８２：改質器異常信号発
生手段、５８：異常判別手段、８０：散水または消火剤
散布手段、８１：可燃性ガス検知器（又は、火災検知
器）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−293522（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−46502（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−192639（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−5301（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−263193（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−127319（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−227335（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−280695（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/24 B60L 3/00 B60L 11/18
Claims (9)
- 【請求項１】 メタノール，エタノール，ガソリン等の
液状の炭化水素と水との混合物を気化した原燃料ガスを
酸化剤ガスとともに改質触媒層に通流させて水素リッチ
な改質ガスを生成する燃料改質器と、燃料電池本体とを
備えた燃料電池自動車の安全装置であって、 自動車の衝突事故などの衝撃を検知する衝撃検知センサ
と、 この衝撃検知センサの出力値に基づいて異常信号を発生
する異常信号発生手段と、 この異常信号に基づいて前記原燃料ガスと酸化剤ガスの
供給を停止する改質器導入ガス停止手段と、 異常信号に基づき不活性ガスにより前記燃料改質器内部
をパージし改質器内部に不活性ガスを封入する改質器内
パージ手段と、 を備えたことを特徴とする燃料電池自動車の安全装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の燃料電池自動車の安全
装置において、前記異常信号発生手段は、衝撃検知セン
サの出力値レベルに応じて低位異常信号と高位異常信号
とを発生し、前記改質器導入ガス停止手段は、前記低位
異常信号および高位異常信号のいずれの信号に基づいて
も作動し、前記改質器内パージ手段は、高位異常信号に
基づいて作動することを特徴とする燃料電池自動車の安
全装置。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の燃料電池自動
車の安全装置において、前記改質器内パージ手段は、不
活性ガスボンベと、改質器前後に設けた不活性ガス封入
用の遮断弁とを有し、前記不活性ガスボンベの充填圧力
は、前記燃料改質器の運転圧力より高いことを特徴とす
る燃料電池自動車の安全装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の燃料電池自動車の安全
装置において、前記異常信号に基づき、エアーバックシ
ステムを作動することを特徴とする燃料電池自動車の安
全装置。 - 【請求項５】 メタノール，エタノール，ガソリン等の
液状の炭化水素と水との混合物を気化した原燃料ガスを
酸化剤ガスとともに改質触媒層に通流させて水素リッチ
な改質ガスを生成する燃料改質器と、燃料電池本体とを
備えた燃料電池自動車の安全装置であって、 前記燃料改質器内の圧力が設定値以下となった際に改質
器異常信号を発生する改質器異常信号発生手段，改質器
外部への可燃性ガスの漏洩を検知する検知器からのガス
漏れ検知信号に基づいて改質器異常信号を発生する改質
器異常信号発生手段，または改質器の火災を検知する検
知器からの火災検知信号に基づいて改質器異常信号を発
生する改質器異常信号発生手段の少なくともいずれか一
つと、 前記改質器異常信号に基づいて前記原燃料ガスと酸化剤
ガスの供給を停止する改質器導入ガス停止手段と、 を備えたことを特徴とする燃料電池自動車の安全装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載の燃料電池自動車の安全
装置において、前記改質器異常信号に基づいて、前記燃
料改質器内の改質触媒層に散水または消火剤散布を行う
手段を備えたことを特徴とする燃料電池自動車の安全装
置。 - 【請求項７】 メタノール，エタノール，ガソリン等の
液状の炭化水素と水との混合物を気化した原燃料ガスを
酸化剤ガスとともに改質触媒層に通流させて水素リッチ
な改質ガスを生成する燃料改質器と、燃料電池本体とを
備えた燃料電池自動車の安全装置であって、 自動車の衝突事故などの衝撃を検知する衝撃検知センサ
と、 この衝撃検知センサの出力値に基づいて異常信号を発生
する異常信号発生手段と、 この異常信号に基づいて前記原燃料ガスと酸化剤ガスの
供給を停止する改質器導入ガス停止手段と、 前記燃料改質器内の圧力が設定値以下となった際に改質
器異常信号を発生する改質器異常信号発生手段，改質器
外部への可燃性ガスの漏洩を検知する検知器からのガス
漏れ検知信号に基づいて改質器異常信号を発生する改質
器異常信号発生手段，または改質器の火災を検知する検
知器からの火災検知信号に基づいて改質器異常信号を発
生する改質器異常信号発生手段の少なくともいずれか一
つと、 前記異常信号および前記改質器異常信号に基づいて、前
記燃料改質器内の改質触媒層に散水または消火剤散布を
行う手段と、を備えたことを特徴とする燃料電池自動車
の安全装置。 - 【請求項８】 請求項１ないし４および７のいずれかに
記載の燃料電池自動車の安全装置において、前記異常信
号に基づいて警報灯の点灯や警報音を発生する警報発生
手段を備えたことを特徴とする燃料電池自動車の安全装
置。 - 【請求項９】 請求項５ないし７のいずれかに記載の燃
料電池自動車の安全装置において、前記改質器異常信号
に基づいて警報灯の点灯や警報音を発生する警報発生手
段を備えたことを特徴とする燃料電池自動車の安全装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000000739A JP3112168B1 (ja) | 2000-01-06 | 2000-01-06 | 燃料電池自動車の安全装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000000739A JP3112168B1 (ja) | 2000-01-06 | 2000-01-06 | 燃料電池自動車の安全装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3112168B1 true JP3112168B1 (ja) | 2000-11-27 |
| JP2001189161A JP2001189161A (ja) | 2001-07-10 |
Family
ID=18530047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000000739A Expired - Lifetime JP3112168B1 (ja) | 2000-01-06 | 2000-01-06 | 燃料電池自動車の安全装置 |
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| JP (1) | JP3112168B1 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| US10118492B2 (en) | 2015-12-17 | 2018-11-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicular fuel cell system and method of controlling the same |
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|---|---|---|---|---|
| KR20030025209A (ko) * | 2001-09-19 | 2003-03-28 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 연료전지 발전 시스템 및 연료전지 발전 시스템의 제어방법 |
| JP4066882B2 (ja) * | 2003-05-22 | 2008-03-26 | トヨタ自動車株式会社 | 車載燃料電池発電システムの制御装置および制御方法 |
| JP2005155824A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Hochiki Corp | 水素ステーションの防災設備 |
| JP2006286249A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池発電システムにおける燃料改質装置のガスパージ機構 |
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| FI117271B (fi) * | 2005-10-03 | 2006-08-31 | Waertsilae Finland Oy | Palonsammutusjärjestelmä |
| JP2014209086A (ja) | 2013-03-25 | 2014-11-06 | 株式会社デンソー | 衝撃検出装置 |
| JP6148072B2 (ja) * | 2013-05-30 | 2017-06-14 | 京セラ株式会社 | 燃料電池装置 |
| KR20150138762A (ko) * | 2014-06-02 | 2015-12-10 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지 차량의 안전 시스템 및 그 제어 방법 |
| KR101610476B1 (ko) | 2014-06-27 | 2016-04-20 | 현대자동차주식회사 | 차량 화재 발생시 수소 탱크 안전성 경보 장치 및 방법 |
| JP6307622B2 (ja) * | 2014-09-05 | 2018-04-04 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子線装置および電子線装置用ガス供給装置 |
| JP6414751B2 (ja) * | 2015-04-17 | 2018-10-31 | 富永 淳 | 燃料電池車向け衝撃緩衝用バンパー |
-
2000
- 2000-01-06 JP JP2000000739A patent/JP3112168B1/ja not_active Expired - Lifetime
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| US10118492B2 (en) | 2015-12-17 | 2018-11-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicular fuel cell system and method of controlling the same |
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| JP2001189161A (ja) | 2001-07-10 |
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