KR20090129519A

KR20090129519A - 착취제 첨가장치 및 연료가스 공급 시스템

Info

Publication number: KR20090129519A
Application number: KR1020097023907A
Authority: KR
Inventors: 게이고 스에마츠; 마코토 우에노; 다츠아키 요코야마; 히로시 후지타니; 아츠시 마츠바; 슈지 히라카타
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2009-12-16
Also published as: JP2008266436A; US20100101306A1; CN101663380A; KR101138929B1; JP4905235B2; US9028570B2; EP2149596A4; EP2149596A1; CN101663380B; WO2008133022A1

Abstract

본 발명은 연료가스를 소비하는 가스 시스템에서 당해 연료가스에 대하여 착취제를 첨가하는 착취제 첨가장치로서, 가스 시스템에서 소비되는 연료가스에 대하여 착취제를 첨가하는 첨가수단과, 가스 시스템에서 연료가스 중의 착취제의 확산에 관한 환경조건을 검출하는 환경조건 검출수단과, 환경조건 검출수단에 의하여 검출된 환경조건에 의거하여, 첨가수단에 의한 착취제의 첨가형태를 조정하는 첨가 조정수단을 구비한다. 이것에 의하여, 연료가스를 연료로서 소비하는 가스 시스템에서, 그 연료가스의 누출을 더욱 확실하게 검지하고, 안정성을 매우 향상시킬 수 있다.

Description

착취제 첨가장치 및 연료가스 공급 시스템{ODORANT ADDING DEVICE AND FUEL GAS SUPPLY SYSTEM}

본 발명은, 연료가스를 연료로서 소비함으로써 작동하는 가스 시스템에 있어서, 연료가스의 누출을 검지하기 위한 착취제를 연료가스 중에 첨가하는 착취제 첨가장치에 관한 것이다.

수소가스 등의 연료가스를 연료로 하여 발전을 행하는 연료전지시스템 등의 가스 시스템에 있어서 연료가스의 누출을 검지하기 위하여, 연료가스 중에 착취제를 첨가시키는 것이 행하여진다. 이에 의하여, 연료가스가 누출되면 그것과 동시에 누출되는 착취제가, 인간의 후각에 의해 검지됨으로써, 연료가스의 누출을 알 수 있는 것이 가능해진다.

그러나, 착취제는 가스 시스템이 발휘해야 할 기능을 저해하는 경우가 있고, 예를 들면 연료전지시스템에서는, 착취제가 많이 함유된 연료가스(수소)가 연료전지에 공급되면 그 발전 효율이 저하하여 간다. 그래서, 연료전지에 공급되는 연료가스 중의 착취제 농도를 소정의 범위로 유지하는 기술이 개시되어 있다(예를 들면, 일본국 특개2004-111167호 공보를 참조.). 이 기술에서는, 연료전지 및 그 연료가스의 순환 통로의 상류측에 설치된 착취제 농도 제어수단에 의하여, 연료전지 에 공급되는 착취제의 농도를 소정의 범위로 유지하는 것이 가능해진다. 또, 일본국특개평10-115587호 공보, 특개2002-29701호 공보에도, 종래 기술이 개시되어 있다.

연료가스를 연료로 하는 가스 시스템에서는, 그 연료가스가 특히, 무색, 무취인 경우에는, 그 연료가스의 누출의 검지가 곤란해진다. 그래서, 안전면에서, 인간의 후각에 의해 연료가스의 누출 검지를 가능하게 하도록, 연료가스에 대한 착취제의 첨가는 필요하다고 생각된다. 이와 같이 착취제를 연료가스 중에 첨가함으로써, 만일의 경우에 대비하는 것이 가능해진다.

그러나, 가령, 착취제를 함유하는 연료가스가 공급되고, 그것을 소비하는 가스 시스템에 있어서 연료가스의 누출이 발생하였다 하여도, 누출된 착취제가 인간의 후각에 의해 검지될 때까지는, 여러가지 외란 요인이 존재한다. 즉, 연료가스에 대한 착취제의 최적의 첨가형태는 항상 일정하지는 않고, 여러가지 요인을 기초로 변동한다고 생각된다. 그리고, 최적이 아닌 상태에서 연료가스의 누출이 계속되면, 가스 시스템의 안전상 바람직하지 않은 상황에 도달할 가능성이 있다.

본 발명은, 상기한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 연료가스를 연료로서 소비하는 가스 시스템에 있어서, 그 연료가스의 누출을 더욱 확실하게 검지하고, 안전성을 매우 향상시키기 위한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 먼저, 가스 시스템과 그 주위에 위치하는 인간, 즉 연료가스의 누출을 검지해야 할 인간과의 사이에 존재하는, 착취제의 확산에 영향을 미치는 환경조건에 착안하였다. 이 환경조건에 따라, 연료가스에 대한 착취제의 첨가형태를 여러가지로 조정함으로써, 당해 인간에게, 더욱 확실하게 연료가스의 누출 검지를 하게 하는 것이 가능해진다.

상세하게는, 본 발명은, 연료가스를 소비하는 가스 시스템에 있어서 당해 연료가스에 대하여 착취제를 첨가하는 착취제 첨가장치로서, 상기 가스 시스템에서 소비되는 연료가스에 대하여 상기 착취제를 첨가하는 첨가수단과, 상기 가스 시스템에서 연료가스 중의 착취제의 확산에 관한 환경조건을 검출하는 환경조건 검출수단과, 상기 환경조건 검출수단에 의해 검출된 상기 환경조건에 의거하여, 상기 첨가수단에 의한 착취제의 첨가형태를 조정하는 첨가 조정수단을 구비한다.

본 발명에 관한 착취제 첨가장치는, 첨가수단에 의해 연료가스에 대하여 착취제의 첨가를 행한다. 이에 의하여 착취제가 첨가된 연료가스를 소비하는 가스 시스템에서, 가령 연료가스의 누출이 발생하였다고 하여도, 착취제에 의한 냄새를 기초로 연료가스의 누출을 검지하는 것이 가능해진다. 그러나, 상기한 바와 같이, 가령 착취제를 함유하는 연료가스가 가스 시스템의 외부로 누출되었다고 하여도, 그 가스 시스템 주위의, 착취제의 확산에 관련된 환경조건 사정으로는, 인간이 착취제의 냄새를 양호하게 검지하는 것이 곤란해지는 상황을 생각할 수 있다. 예를 들면, 인간에게 착취제가 도달한 시점에서, 착취제의 농도가 인간의 검지능력 밖이 될 정도로 낮은 경우에는, 당해 인간은 연료가스의 누출을 검지하는 것은 어렵다.

그래서, 본 발명에 관한 착취제 첨가장치에서는, 환경조건 검출수단에 의해상기 환경조건을 검출하고, 그 검출결과에 의거하여, 첨가 조정수단이, 상기 첨가수단에 의한 착취제의 첨가형태를 조정한다. 즉, 본 발명에 관한 착취제 첨가장치에서는, 연료가스에 첨가되는 착취제의 첨가형태는 항시 일정하지는 않고, 시기와 함께 변화할 수 있는 환경조건을 고려하여, 연료가스 중의 착취제가 인간에게 도달하였을 때 충분히 그 존재를 검지할 수 있는 상태이도록, 연료가스에 대한 착취제의 첨가가 행하여지게 된다. 이에 의하여, 가스 시스템에서의 환경조건에 관계 없이, 가령 연료가스의 누출이 발생하여도, 그 연료가스를 확실하게 검지하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 가스 시스템은, 연료가스를 연료로서 소비하고, 무엇인가의 기능을 발휘하는 것이면, 가스 시스템 자체가 고정식의 것이어도, 이동식의 것이어도 상관없다. 고정식 가스 시스템으로서는, 연료가스를 연료로 하여 발전을 행하는 고정식 발전장치나 연료가스의 연소를 행하는 연소장치를 들 수 있고, 또 이동식의 가스 시스템으로서는, 마찬가지로 발전을 행하는 발전장치를 탑재한 차량이나 선박 등의 이동체, 로봇 등을 들 수 있다.

여기서, 상기 첨가 조정수단은, 상기 가스 시스템 밖에 위치하는 유저가 누출된 연료가스를 검지하도록, 연료가스 중의 착취제의 첨가량, 당해 착취제의 농도, 상기 첨가수단에 의해 첨가되는 착취제의 종류, 상기 첨가수단에 의해 복수종류의 착취제가 첨가될 때의 착취제끼리의 혼합비율 중, 적어도 하나를 조정하도록하여도 된다. 즉, 이들은 첨가 조정수단에 의한 조정의 대상인 착취제의 첨가형태를 예시한 것이다. 첨가 조정수단은, 검출된 환경조건이, 유저(인간)가 검지하는 것이 곤란한 조건인 경우에는, 유저가 검지하는 것이 가능해지도록, 착취제의 첨가량을 증량하거나, 당해 착취제의 농도를 높게 하거나, 검지하기 더욱 쉬운, 즉 냄새가 강한 착취제를 선택적으로 사용하거나, 복수종류의 착취제를 사용하는 경우에는, 냄새가 더욱 강해지도록 착취제의 혼합비율을 조정하기도 한다.

반대로, 검출된 환경조건이, 유저(인간)가 검지하는 것은 가능하나, 유저의 후각에 대하여 불쾌감을 줄 정도로 착취제의 냄새가 강한 경우에는, 통상의 검지가 곤란하다고 간주하고, 상기 첨가 조정수단이 착취제의 첨가량을 저감함으로써, 유저에 의한 연료가스의 누출의 검지를 적절하게 행할 수 있게 된다.

여기서, 상기한 착취제 첨가장치에 있어서, 상기 환경조건 검출수단은, 상기가스 시스템 주위의 외기의 상태를 상기 환경조건으로서 검출하도록 하여도 된다. 가스 시스템과 연료가스의 누출을 검지할 수 있는 인간과의 사이에는, 당연히 가스 시스템을 에워싸는 외기가 존재하고, 착취제의 확산의 정도는 이 외기의 상태에 크게 의존한다. 그래서, 이 외기의 상태를 환경조건으로 함으로써, 착취제의 첨가형태의 조정을, 더욱 적절하게 행할 수 있다.

예를 들면, 이 외기의 상태로서는, 당해 외기의 온도, 습도, 대기압, 당해 외기에 의한 풍속, 당해 외기를 구성하는 가스성분의 종류 중, 적어도 하나를 채용할 수 있다. 모두 착취제를 함유하는 연료가스의 확산에 관련되는 외기의 상태이다. 통상, 외기는 대략 산소와 질소의 혼합기이나, 그것 이외의 가스성분이 함유됨으로써 인간에게 착취제의 냄새가 닿기 어렵게 되는 경우가 있다. 그와 같은 경우에는, 그 가스성분의 존재 등을 환경조건으로서 채용함으로써, 착취제의 첨가형태가 조정된다.

또, 상기 환경조건 검출수단은, 상기 가스 시스템이 놓여지는 지리적 조건을 상기 환경조건으로서 검출하도록 하여도 된다. 상기한 바와 같이 직접 외기의 상태를 검출하는 것은 아니고, 지리적 조건으로부터 어느 정도 착취제의 확산에 관련되는 조건이 검출 가능한 경우에는, 그 지리적 조건을 환경조건으로서 채용할 수 있다. 예를 들면, 외기에 비교적 강한 냄새가 포함되는 지역이나 나라의 위치정보나, 가스 시스템이 놓여지는 표고(標高), 가스 시스템이 옥내에 설치되는지 옥외에 설치되는지 등의 지리적 조건이 채용의 대상이 될 수 있다.

또, 상기 착취제 첨가장치에 있어서, 상기 환경조건 검출수단은, 상기 가스 시스템에 대한 외기의 상대속도를 상기 환경조건으로서 검출할 때, 상기 첨가 조정수단은, 상기 환경조건 검출수단에 의해 검출된 외기 속도가 소정 속도를 넘는 경우, 상기 첨가수단에 의한 착취제의 첨가를 금지하고, 또는 상기 가스 시스템에서의 연료가스의 소비상황에 관계없이 당해 착취제의 첨가량을 소정량 이하로까지 저감하도록 하여도 된다.

가스 시스템에 대한 외기의 상대속도가 높아짐에 따라, 가스 시스템으로부터 연료가스가 누출된 경우의, 그곳에 함유되는 착취제가 더욱 널리 확산되기 때문에, 인간이 그 연료가스의 누출을 검지하기 어렵게 된다. 물론, 어느 정도의 상대속도까지는, 인간이 검지할 수 있도록 상기한 바와 같이 착취제의 첨가형태를 조정하면되나, 외기의 상대속도가 소정 속도를 넘으면, 착취제의 확산이 매우 현저해져 착취제가 쓸데없이 소비되는 결과가 된다. 그래서, 본 발명에 관한 착취제 첨가장치에서는, 외기의 상대속도가 소정 속도를 넘을 때는, 첨가 조정수단이 착취제의 첨가를 제한함으로써, 착취제가 쓸데없이 소비되는 것을 회피한다. 또한, 여기서 말하는 외기의 상대속도는, 가스 시스템이 이동하지 않는 경우의 외기 속도나, 가스 시스템이 이동함으로써 생기는 외기의 흐름에 의한 상대속도도 포함하는 것이다.

여기서, 상기한 착취제 첨가장치에서는, 상기 환경조건 검출수단에 의해 검출된 환경조건이, 착취제에 의한 냄새의 강도가 소정의 강도보다 커지는 환경조건일 때, 상기 첨가 조정수단은, 상기 첨가수단에 의한 착취제의 첨가량을 저감하도록 하여도 된다. 즉, 착취제는 연료가스의 누출을 인간이 검지할 수 있을 정도로 연료가스 중에 첨가되어야 하나, 인간이 불쾌감을 느낄 정도로까지 착취제의 냄새의 강도를 크게 할 필요는 없다. 또, 인간이 느끼는 불쾌감은 환경조건에 따라 변동하기 때문에, 본 발명에 관한 착취제 첨가장치에서는, 인간이 불쾌감을 느낀다고 판단될 정도의 소정의 강도가 되지 않도록, 첨가 조정수단에 의해 착취제의 첨가량이 감량 조정된다.

다음에, 본 발명에서는, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 가스 시스템 내부의 환경조건, 즉 착취제의 효과에 영향을 미칠 수 있는 가스 시스템 내부의 환경조건에 착안하였다. 이 환경조건에 의하여, 연료가스에 대한 착취제의 첨가형태를 여러가지로 조정함으로써, 인간에 의해 확실하게 연료가스의 누출의 검지를 하게 하는 것이 가능해진다.

상세하게는, 본 발명은, 연료가스를 소비하는 가스 시스템에서 당해 연료가스에 대하여 착취제를 첨가하는 착취제 첨가장치로서, 상기 가스 시스템에서 소비되는 연료가스에 대하여 상기 착취제를 첨가하는 첨가수단과, 상기 가스 시스템에 공급되는 연료가스 중의 착취제에 관련되는, 당해 가스 시스템의 내부의 환경조건을 검출하는 환경조건 검출수단과, 상기 환경조건 검출수단에 의해 검출된 상기 환경조건에 의거하여, 상기 첨가수단에 의한 착취제의 첨가형태를 조정하는 첨가 조정수단을 구비한다.

상기 착취제 첨가장치는, 이전의 착취제 첨가장치와 다른 환경조건을 기준으로 하여, 연료가스에 대한 착취제의 첨가형태를 조정한다. 즉, 기준으로 하는 환경조건은, 착취제에 관련된 가스 시스템 내부의 환경조건이다. 가스 시스템 내부의 환경조건에 따라서는, 연료가스가 누출되었을 때 그 연료가스에서의 착취제의 상태가 변동한다. 그래서, 연료가스에 첨가되는 착취제의 첨가형태를 항시 일정하게 하는 것은 아니고, 그 가스 시스템 내부의 환경조건을 고려하여, 연료가스 중의 착취제가 인간에게 도달하였을 때, 충분히 그 존재를 검지할 수 있는 상태이도록, 연료가스에 대한 착취제의 첨가가 행하여지게 된다. 이에 의하여, 가스 시스템에 서의 환경조건에 관계 없이, 가령 연료가스의 누출이 발생하여도 그 연료가스를 확실하게 검지하는 것이 가능해진다.

상기한 착취제 첨가장치에서도, 이전의 착취제 첨가장치와 마찬가지로, 상기첨가 조정수단은, 상기 가스 시스템 밖에 위치하는 유저가 누출된 연료가스를 검지하도록, 연료가스 중의 착취제의 첨가량, 당해 착취제의 농도, 상기 첨가수단에 의해 첨가되는 착취제의 종류, 상기 첨가수단에 의해 복수종류의 착취제가 첨가될 때의 착취제끼리의 혼합비율 중, 적어도 하나를 조정하도록 하여도 된다.

또, 상기 환경조건 검출수단은, 상기 가스 시스템에서 소비되는 연료가스의 소비상태에 관련되는 소정 파라미터를 상기 환경조건으로서 검출하도록 하여도 된다. 즉, 가스 시스템 내에서의 연료가스의 소비에 기인하는, 연료가스의 누출의 용이함을 고려하는 것이다. 통상, 연료가스의 소비량이 누적으로 많아짐에 따라, 가스 시스템의 열화가 진행되기 때문에, 연료가스의 누출이 현저해져 간다. 따라서, 가스 시스템의 열화가 진행되고 있는 경우에는, 연료가스 중의 착취제량이 적어도, 인간은 용이하게 연료가스의 누출을 검지하는 것이 가능해진다. 그래서, 이와 같이 연료가스의 소비상태에 관련되는 파라미터를 환경조건으로서 채용하는 것이 가능하다.

또한, 이 소정 파라미터는, 상기 가스 시스템에서의 연료가스의 소비이력으로 하여도 된다. 연료가스의 소비이력, 즉 어느 정도의 연료가스가 가스 시스템에서 소비되어 왔는지에 의거하여, 첨가 조정수단에 의해 착취제의 첨가형태가 조정되게 된다. 더욱 구체적으로는, 소비이력에는, 누적 연료가스의 소비량이나, 연료가스를 소비하여 온 경과시간, 즉 가스 시스템의 경과 운전시간 등이 해당한다.

여기서, 상기한 착취제 첨가장치에 있어서, 상기 가스 시스템은, 소비되는 연료가스를 저장하는 저장장치와, 당해 저장장치에서 저장된 연료가스를 소비하는 소비장치를 가지고, 상기 환경조건 검출수단은, 연료가스 중의 착취제에 대한 상기 저장장치의 저장성능에 관련되는 파라미터와 당해 연료가스 중의 착취제에 대한 상기 소비장치의 내열화 성능에 관련되는 파라미터 중, 적어도 어느 하나의 파라미터를 상기 환경조건으로서 검출하도록 하여도 된다.

가스 시스템에서의 연료가스의 저장을 담당하는 저장장치에는, 여러가지 형태를 들 수 있다. 어느 저장형태를 채용할지는, 가스 시스템에서의 연료가스의 소비형태나, 가스 시스템 자체의 안전성 등 여러가지 요인에 의거하여 결정된다. 더욱 구체적으로는, 연료가스를 가압상태로 저장하는 고압 탱크나 연료가스를 흡장하는 흡장합금 등을 본 발명에 관한 저장장치로서 채용할 수 있다. 그리고, 각각의 경우에 있어서, 착취제가 저장장치에 대하여 미치는 영향이나, 착취제 자체의 저장특성 등이 다르기 때문에, 이들을 고려한 착취제의 첨가형태의 조정이 첨가 조정수단에 의해 행하여짐으로써 더욱 적합한 착취제의 첨가가 행하여지고, 따라서 연료가스의 누출이 발생하여도 그 연료가스를 확실하게 검지하는 것이 가능해진다.

또, 상기한 착취제 첨가장치에 있어서, 상기 가스 시스템은, 당해 가스 시스템 내에서 소비되는 연료가스를, 당해 가스 시스템 밖에 배치되는 연료가스 공급 시스템으로부터 공급되는 경우, 상기 환경조건 검출수단은, 상기 연료가스 공급 시스템으로부터 상기 가스 시스템에 공급되는 연료가스 중의 착취제의 소정상태를 상기 환경조건으로서 검출하도록 하여도 된다. 이 소정상태란, 가스 시스템에 대하여 외부로부터 연료가스가 공급될 때, 그 공급 연료가스 중의 착취제의 유무를 포함하여, 착취제가 있는 경우의 농도나 종류 등, 착취제에 관한 여러가지 상태를 말한다. 연료가스 공급 시스템에서는, 다양한 가스 시스템에 연료가스를 공급하는 경우가 있기 때문에, 그 공급 연료가스가, 당해 가스 시스템에 반드시 적합한 상태의 착취제가 첨가되어 있는지 한정하지 않는다. 그래서, 본 발명에 관한 착취제 첨가장치에서는, 연료가스 중의 착취제가 당해 가스 시스템에 적합한 상태가 되도록, 첨가 조정수단에 의한 착취제의 첨가형태가 조정된다. 이에 의하여, 연료가스의 누출이 발생하여도 그 연료가스를 확실하게 검지하는 것이 가능해진다.

여기서, 상기한 착취제 첨가장치에 있어서, 상기 첨가 조정수단은, 상기 환경조건 검출수단에 의해 검출된 상기 환경조건에 의거하여, 상기 첨가수단에 의한 착취제의 첨가량을 제어하도록 하여도 된다. 첨가 조정수단에 의한 착취제의 첨가형태 조정의 일례를 나타내는 것이다.

또, 상기한 착취제 첨가장치에 있어서, 상기 첨가수단은, 상기 가스 시스템에서 소비되는 연료가스에 대하여, 착취 특성이 다른 복수종류의 착취제를 첨가 가능한 경우, 상기 첨가 조정수단은, 상기 환경조건 검출수단에 의해 검출된 환경조건에 의거하여, 상기 첨가수단에 의해 첨가되는 착취제마다의 혼합비율을 조정하 도록 하여도 된다. 복수종류의 착취제를 그 비율을 바꾸어 혼합하면, 인간에 대한 착취제의 냄새의 강도나 냄새의 종류를 변경할 수 있다. 그래서, 첨가 조정수단은, 상기하여 온 가스 시스템에 관련되는 환경조건에 의거하여, 착취제의 혼합비율을 조정함으로써, 더욱 효율적으로 연료가스의 누출을 검지시키는 것이 가능해진다.

여기서, 상기한 착취제 첨가장치에 있어서, 상기 가스 시스템은, 당해 가스 시스템에서 소비되는 연료가스를, 당해 가스 시스템 밖에 배치되는 연료가스 공급 시스템으로부터 공급되는 경우, 상기 첨가수단은, 상기 가스 시스템측과 상기 연료가스 공급 시스템측 중 적어도 한쪽측에 설치되도록 하여도 된다. 착취제 첨가장치의 첨가수단이 가스 시스템측에 설치될 때는, 가스 시스템이 연료가스의 공급을 받은 후 생기는 상기 환경조건의 변화를, 착취제의 첨가형태에 반영시키는 것이 가능해진다. 한편으로, 당해 첨가수단이 연료가스공급 시스템측에 설치될 때는, 연료 공급 시에 상기 환경조건에 의거하여, 더욱 적절한 착취제를 첨가한 상태에서 연료가스의 공급을 행하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명을 가스 시스템에 연료가스를 공급하는 연료가스 공급 시스템의 측면에서 파악하는 것도 가능하다. 그 일례를 들면, 연료가스를 소비하는 가스 시스템에 대하여, 당해 연료가스를 외부로부터 공급하는 연료가스 공급 시스템으로서, 상기 가스 시스템에 공급되는 연료가스에 착취제를 첨가하는 첨가수단과, 상기가스 시스템에 의한 연료가스의 소비장소에 의거하여, 상기 첨가수단에 의한 연료가스에 대한 착취제의 첨가형태를 조정하는 첨가 조정수단을 구비하는 연료가스 공급 시스템을 들 수 있다. 이 연료가스 공급 시스템에서는, 가스 시스템에 의한 연료가스의 소비장소를 기준으로 하여, 착취제의 첨가형태의 조정이 행하여진다. 이 첨가형태의 조정에 대해서는, 상기한 착취제 첨가장치의 경우와 동일하다.

본 발명에 관한 착취제 첨가장치에 의하면, 연료가스를 연료로서 소비하는 가스 시스템에 있어서, 그 연료가스의 누출을 더욱 확실하게 검지하고, 안전성을 매우 향상시키는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 착취제 첨가장치가 적용되는 연료전지시스템을 탑재한 차량의 개략 구성을 나타내는 도,

도 2는 본 발명의 실시예에 관한 착취제 첨가장치가 적용되는 연료전지시스템의 개략 구성을 나타내는 제 1 도,

도 3은 도 2에 나타내는 연료전지시스템에서 행하여지는 수소가스에 대한 착취제의 첨가를 행하는 착취제 첨가 제어의 플로우차트,

도 4a는 도 3에 나타내는 착취제 첨가 제어로 실행되는 착취제 첨가형태의 조정을 위해 사용되는 착취제 첨가계수(α)와, 연료전지시스템의 외기 온도와의 상관관계를 나타내는 그래프,

도 4b는 도 3에 나타내는 착취제 첨가 제어로 실행되는 착취제 첨가형태의 조정을 위해 사용되는 착취제 첨가계수(β)와, 연료전지시스템의 외기 습도와의 상관관계를 나타내는 그래프,

도 4c는 도 3에 나타내는 착취제 첨가 제어로 실행되는 착취제 첨가형태의 조정을 위해 사용되는 착취제 첨가계수(γ)와, 외기의 대기압과의 상관관계를 나타내는 그래프,

도 4d는 도 3에 나타내는 착취제 첨가제어로 실행되는 착취제 첨가형태의 조정을 위해 사용되는 착취제 첨가계수(δ)와, 연료, 전지시스템의 외기 풍속과의 상관관계를 나타내는 그래프,

도 4e는 도 3에 나타내는 착취제 첨가제어로 실행되는 착취제 첨가형태의 조정을 위해 사용되는 착취제 첨가계수(α)의 산출에 있어서 고려되는, 연료전지시스템의 외기 온도와 착취제의 확산상태를 나타내는 확산 계수와의 상관관계를 나타내는 그래프,

도 5는 본 발명의 실시예에 관한 착취제 첨가장치가 적용되는 연료전지시스템과 수소가스 공급 시스템의 개략 구성을 나타내는 제 2 도,

도 6은 도 5에 나타내는 양 시스템에서 행하여지는, 수소가스에 대한 착취제의 첨가를 행하는 착취제 첨가제어의 제 1 플로우차트,

도 7은 도 5에 나타내는 양 시스템에서 행하여지는, 수소가스에 대한 착취제의 첨가를 행하는 착취제 첨가제어의 제 2 플로우차트,

도 8은 도 7에 나타내는 착취제 첨가제어로 실행되는 착취제 첨가형태의 조정을 위해 사용되는 착취제 첨가계수(ε)와, 연료전지시스템을 탑재하는 차량의 주행거리와의 상관관계를 나타내는 그래프,

도 9는 도 5에 나타내는 양 시스템에서 행하여지는, 수소가스에 대한 착취제의 첨가를 행하는 착취제 첨가제어의 제 3 플로우차트,

도 10은 도 9에 나타내는 착취제 첨가제어가 적용 가능한, 다른 연료전지시스템과 수소가스 공급 시스템의 개략 구성도,

도 11은 본 발명의 실시예에 관한 착취제 첨가장치가 적용되는 연료전지시스템과 수소가스 공급 시스템의 개략 구성을 나타내는 제 3 도,

도 12는 도 11에 나타내는 양 시스템에서 행하여지는, 수소가스에 대한 착취제의 첨가를 행하는 착취제 첨가제어의 플로우차트,

도 13은 본 발명의 실시예에 관한 착취제 첨가장치가 적용되는 연료전지시스템과 수소가스 공급 시스템의 개략 구성을 나타내는 제 4 도,

도 14는 도 13에 나타내는 양 시스템에서 행하여지는, 수소가스에 대한 착취제의 첨가를 행하는 착취제 첨가제어의 플로우차트이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 차량 2 : 구동륜

10 : 연료전지 11 : 배터리

12 : 수소 저장장치 20 : ECU

21 : 온습도 센서 22 : GPS 센서

23 : 대기압 센서 24 : 가스성분 검출센서

25 : 풍속센서 26 : 압력센서

100 : 연료전지시스템 101, 102 : 수소 공급 통로

105, 115, 125 : 착취제 첨가장치

120 : 연료전지용 수소 탱크(수소 탱크)

200 : 수소가스 공급 시스템 202 : 수소 공급 통로

205, 215, 225 : 착취제 첨가장치 220 : 공급측 ECU

본 발명에 관한 착취제 첨가장치의 실시형태에 대하여 도면에 의거하여 설명한다.

실시예 1

상기 착취제 첨가장치가 적용되는 가스 시스템은, 수소가스를 연료가스로 하여 발전을 행하는 연료전지시스템(100)(도 2 등을 참조.)이고, 당해 연료전지시스템(100)은 이동체인 차량(1)(도 1을 참조.) 위에 탑재되는 것이다. 또한, 이 점에 대해서는, 본 발명에 관한 착취제 첨가장치의 적용범위를 연료전지시스템에 적용되는 착취제 첨가장치에 한정하는 의도가 아니다.

도 1은, 연료전지시스템(100)의 구성요소인 연료전지(10) 등의 차량(1)에 대한 배치상태를 나타내는 개략도이다. 연료전지(10)는, 수소 저장장치(12)에 저장되어 있는 수소가스를 연료로 하여 발전을 행하는 장치이다. 그리고, 그곳에서 발전된 전력의 일부는, 배터리(11)에 충전됨과 동시에, 연료전지(10) 및 배터리(11)로부터 공급되는 전력에 의하여, 구동모터(13)가 구동됨으로써, 차량(1)의 구동륜(2)이 구동되고, 차량(1)이 자주(自走)하게 된다. 또한, 도 1에서는, 연료전지(10), 배터리(11), 구동모터(13)를 전기적으로 연결하는 배선에 대해서는, 그 상세는 생략하고 있다.

본 발명에 관한 착취제 첨가장치의 제어를 포함하여, 연료전지(10)에 관련되는 차량(1)에서의 제어는, ECU(20)에 의하여 실행된다. 또, ECU(20)에는, 각종 센서(21∼25)가 전기적으로 접속되고, 연료전지(10)의 제어나 뒤에서 설명하는 착취제 첨가장치의 제어에 필요한 파라미터가 ECU(20)에 제공되게 된다. 참조번호 21로 나타내는 센서는, 온습도 센서(21)이고, 연료전지시스템 밖의 외기 온도 및 습도를 검출한다. 참조번호 22로 나타내는 센서는, GPS(Global Positioning System)용의 GPS 센서(22)이고, 인공위성으로부터의 신호를 수신하여 차량(1)의 위치를 파악한다. 참조번호 23으로 나타내는 센서는, 대기압 센서(23)이고, 연료전지시스템 밖의 외기의 대기압을 검출한다. 참조번호 24로 나타내는 센서는, 가스성분 검출센서(24)이고, 연료전지시스템 밖의 외기에 함유되는 가스(특히, 인간의 후각에 작용하는 가스)의 성분을 검출한다. 참조번호 25로 나타내는 센서는, 풍속센서(25)이고, 연료전지시스템 밖의 외기의 상대속도, 즉 차량(1)에 대한 외기의 풍속을 검 출한다. 또한, 이 풍속센서(25)는 풍속을 직접 측정하지 않고, 풍속과 상대적인 관계에 있는 차량(1)의 속도를 검출하는 차속센서이어도 된다.

여기서, 도 2에 의거하여, 연료전지시스템(100)의 상세의 설명을 한다. 도 2에 나타내는 연료전지시스템(100)은, 차량(1)에서 연료전지(10)에 대하여 연료가스인 수소가스를 제공하는 상태에 있다. 따라서, 연료전지시스템(100)은 외부로부터 수소가스의 공급은 받고 있지 않고, 연료전지(10)에 대한 수소가스의 제공에 의해 연료전지(10)가 발전이 행하여지고 있는 상태이다.

도 2에 나타내는 연료전지시스템(100)은, 수소가스를 일시적으로 모으는 연료전지용 수소 탱크[이하, 단지「수소 탱크」라 한다. 이것은, 도 1에 나타내는 수소 저장장치(12)에 상당한다](120)를 가지고, 이 수소탱크(120)는, 수소가스를 액화된 상태로 저장하는 것이 가능한 고압 탱크이다. 그리고, 수소탱크(120)에는, 그 내부의 압력을 검출하는 압력센서(26)가 설치되어 있고, 수소탱크(120) 내의 압력을 기초로 그곳에 잔존하는 수소 가스량을 측정할 수 있다.

또, 수소탱크(120)로부터는 수소 공급 통로(102)가 연료전지(10)에 대하여 접속되고, 수소가스의 공급이 행하여진다. 또한, 수소 공급 통로(102)에는, 수소가스의 유량을 조정하는 조정 밸브(110)가 설치되어 있다. 또한, 수소탱크(120)에는, 연료전지시스템(100)의 외부로부터 연료인 수소가스가 공급될 때, 그 공급 수소가스가 지나는 수소 공급 통로(101)가 접속되어 있으나, 본 실시예에서는 이 수소 공급 통로(101)는 사용되지 않기 때문에, 도 2 중에서는 점선으로 나타나 있다.

이 연료전지시스템(100)에서는, 수소 공급 통로(102)를 흐르는 수소가스에 대하여, 착취제를 첨가하는 착취제 첨가장치(105)가 설치되어 있다. 이것은, 연료전지(10)에서 소비되는 수소가스가 가령 전지 밖으로 누출된 경우에, 주위의 인간이 그 누출을 검지하는 것을 가능하게 하기 위함이다. 착취제 첨가장치(105)는, 첨가할 착취제를 모아 두는 착취제 탱크(104)와 착취제를 첨가하는 첨가 밸브(103)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 연료전지시스템(100)에서, 상기한 각종 센서(21∼25)에 접속되어 있는 ECU(20)가, 조정 밸브(110) 및 첨가 밸브(103)에 대해서도 전기적으로 접속된다. 이에 의하여, 연료전지(10)에서 발전 시에 수소탱크(120)로부터 연료전지(10)에 대하여 수소가스의 공급이 행하여질 때의, 착취제 첨가장치(105)에 의한 착취제 첨가의 제어가 실행되게 된다.

<착취제 첨가제어 1>

여기서, 도 3에 의거하여, 이 착취제 첨가제어에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에서의 착취제 첨가제어는, ECU(20)에 의하여 실행되는 루틴이다. 먼저, S101에서는, 연료전지(10)에서의 발전에 필요한 양의 수소가스를, 수소탱크(120)로부터 공급한다. 구체적으로는, 차량(1)의 조종자로부터의 조작요구에 대하여 연료전지(10)가 발휘하지 않으면 안되는 발전전력에 상당하는 수소가스가 연료전지(10)에 공급되도록, ECU(20)에 의해 조정 밸브(110)의 개방도가 제어된다. S101의 처리가 종료되면, S102로 진행한다.

S102에서는, 수소 공급 통로(102)를 흐르고 있는 수소가스에 대하여, 착취제 첨가장치(105)에 의한 착취제의 첨가가 행하여지도록, ECU(20)에 의해 첨가 밸 브(103)의 제어가 행하여진다. 구체적으로는, 조정 밸브(110)의 개방도로부터 추측되는, 수소 공급 통로(102)를 흐르는 수소 유량에 비례한 양의 착취제의 첨가가 행하여지고, 그 착취제 첨가량은 이하의 식 1에 따라 산출된다.

첨가량(Aq) = 수소유량(FL) × 정수(K) (K는 일정값) … (식 1)

S102의 처리가 종료되면, S103으로 진행한다.

S103에서는, 연료전지시스템(100)에서의 확산 환경조건의 검출이 행하여진다. 확산 환경조건이란, 연료전지(10)에서 소비되고 있는 수소가스가 무엇인가의 이유로 장치 밖으로 누출되었을 때, 그 수소가스의 외기 중의 확산상태에 영향을 미치는 환경조건을 말한다. 이 확산 환경조건이 다르면, 수소가스가 누출되었을 때 외부의 인간의 후각에 대한 착취제의 작용의 정도가 변화된다. 따라서, 수소가스 중의 착취제의 첨가상태가 항시 일정하면, 수소가스의 누출 시에 그 누출을 인간에게 검지시킬 수 없거나, 또는 착취제의 효과가 과도하게 지나치게 강한 결과, 인간에게 불쾌감을 주는 경우를 생각할 수 있다. 그래서, S103에서는, 수소가스에 대한 착취제의 첨가를 더욱 적절한 상태로 하도록, 확산 환경조건의 검출이 행하여진다.

본 제어에서는, 확산 환경조건의 검출에서는, 각종 센서(21∼25)에 의한 검출값을 이용한다. 이하에, 확산 환경조건의 관점에서 각 센서의 검출에 대하여 설명한다. 먼저, 온습도 센서(21)에 대한 것이나, 그것에 의하여 검출되는 외기의 온도 및 습도는, 외기로 누출된 수소가스 중의 착취제의 확산상태에 영향을 미친다. 예를 들면, 외기 온도가 낮아짐에 따라, 또는 외기 습도가 낮아짐에 따라, 착 취제는 외기 중을 확산하기 어렵게 되고, 따라서 인간이 수소가스의 누출을 검지하기 어렵게 된다. 그래서, 외기의 온도 및 습도가 확산 환경조건으로서 검출된다.

다음에, GPS 센서(22)에 대한 것이나, 당해 센서는 차량(1)의 지리적 정보를 검출한다. 그리고, 차량(1)이 놓여져 있는 지리적 조건에 따라서는, 누출된 수소가스 중의 착취제의 확산상태에 영향을 미치는 경우가 있다. 예를 들면, 지리적 조건에 따라서는 항상 바람이 강한 장소이거나, 기온이 낮은 토지이고, 이들 환경조건은 착취제의 확산상태에 영향을 미친다고 생각된다. 그래서, 지리적 조건으로부터 간접적으로 확산조건을 검출하는 것이 가능하기 때문에, GPS 센서(22)에 의한 검출값을 확산 환경조건으로서 채용한다.

다음에, 대기압 센서(23)에 대한 것이나, 그것에 의하여 검출되는 대기압은, 외기로 누출된 수소가스 중의 착취제의 확산상태에 영향을 미친다. 예를 들면, 대기압이 낮아짐에 따라 착취제는 외기 중을 확산하기 어렵게 되고, 따라서 인간이 수소가스의 누출을 검지하기 어렵게 된다. 그래서, 대기압이 확산 환경조건으로서 검출된다.

다음에, 가스성분 검출센서(24)에 대한 것이나, 당해 센서는 차량(1)이 놓여지는 주위의 외기 중의 가스성분, 특히 인간의 후각에 작용하는 가스성분을 검출한다. 이것은, 냄새가 어느 정도 강한 장소, 예를 들면 온천지 등에서는 착취제에 의한 후각에 대한 작용이 둔화되기 때문에, 이와 같은 경우에는 착취제의 확산이 더욱 효율적으로 일어나도록 해야 한다고 생각된다. 그래서, 가스성분 검출센서(24)에 의한 검출값을 확산 환경조건으로서 채용한다.

다음에, 풍속센서(25)에 대한 것이나, 당해 센서는 차량(1)의 주위를 흐르는 외기의 속도, 즉 풍속을 검출한다. 이 풍속은 외기와 차량(1)의 사이에 상대적으로 생기는 것이기 때문에, 차량(1)이 이동할 때에 한정하지 않고 차량(1)이 정지하고 있을 때의 풍속도 검출한다. 외기로 수소가스가 누출되면, 착취제가 바람의 흐름을 타고 확산되기 때문에, 풍속이 강해짐에 따라 착취제가 더욱 널리 확산되어 옅어지기 때문에, 인간이 수소가스의 누출을 검지하기 어렵게 된다. 그래서, 풍속이 확산 환경조건으로서 검출된다.

이상이 본 제어에서 채용되는 확산 환경조건이나, 이것 이외의 환경조건도 착취제의 확산상태에 영향을 미치는 것인 한, 확산 환경조건으로서 채용하는 것은 가능하다. S103의 처리가 종료되면, S104로 진행한다.

S104에서는, S103에서 검출된 확산 환경조건에 의거하여, 착취제 첨가장치(105)에 의한 착취제의 첨가형태의 조정이 행하여진다. 첨가형태의 조정은, 상기 식 1로 결정되는 첨가 밸브로부터의 착취제의 첨가량을 조정함으로써 행하여진다. 구체적으로는, 각종 센서(21∼25)의 검출값에 의거하여 하기 착취제 첨가계수를 산출하고, 상기 식 1을 이하의 식 2와 같이 보정한다.

Aq = FL × K × 착취제 첨가계수 … (식 2)

여기서, 착취제 첨가계수의 산출에 대하여, 도 4a∼도 4e의 각 도면에 의거하여 설명한다. 도 4a는, 외기 온도와 착취제 첨가계수(α)의 관계를 나타내는 도면이고, 이 상관관계에 따라 실온도 센서(21)에 의하여 검출되는 외기 온도로부터 착취제 첨가계수(α)가 산출된다. 본 제어에서는, 외기 온도가 0도 이상일 때는 착취제 첨가계수(α)는 1이고, 그리고 0도보다 낮아짐에 따라 착취제 첨가계수(α)는 커진다. 이것은, 외기 온도의 저하에 따라, 착취제의 확산 속도가 저하하여 가고, 착취제에 의한 인간의 후각에 대한 작용이 약해지는 것을 고려한 것이다.

더욱 상세하게는, 외기 온도와 착취제의 확산과의 관계를 도 4e 및 이하의 식 3에 의거하여 설명한다.

J : 확산 속도

D : 확산 계수

dc/dy : 농도 구배

즉, 착취제의 확산 속도는, 확산 계수(D)와, 외기 중에서의 착취제의 농도 구배와의 곱으로 나타내나, 이 확산 계수(D)는 도 4e에 나타내는 바와 같이, 외기 온도의 역수와 확산 계수의 대수(對數)와의 상관이 선형 관계가 된다. 따라서 외기 온도의 저하에 의한 확산 속도의 저하를 보상하도록, 착취제의 농도 구배를 높아지도록, 첨가 밸브(103)로부터의 착취제 첨가량을 조정하면 되고, 따라서 도 4a에 나타내는 착취제 첨가계수(α)의 산출이 행하여진다.

다음에, 도 4b는, 외기 습도와 착취제 첨가계수(β)의 관계를 나타내는 도면이고, 이 상관관계에 따라 실온도 센서(21)에 의해 검출되는 외기 습도로부터 착취제 첨가계수(β)가 산출된다. 본 제어에서는, 외기 습도가 50% 이상일 때는 착취 제 첨가계수(β)는 1이고, 그리고 50%보다 낮아지면, 착취제 첨가계수(β)는 1보다 큰 정상값이 된다. 이것은, 외기 습도가 저하하면, 착취제에 의한 인간의 후각에대한 작용이 약해지는 것을 고려한 것이다.

다음에, 도 4c는, 대기압과 착취제 첨가계수(γ)의 관계를 나타내는 도면이고, 이 상관관계에 따라 대기압 센서(23)에 의해 검출되는 대기압으로부터 착취제 첨가계수(γ)가 산출된다. 본 제어에서는, 대기압이 1 기압 이상일 때는 착취제 첨가계수(γ)는 1이고, 그리고 1기압보다 낮아짐에 따라 착취제 첨가계수(γ)는 커진다. 이것은, 대기압의 저하에 따라, 착취제에 의한 인간의 후각에 대한 작용이 약해지는 것을 고려한 것이다.

다음에, 도 4d는, 풍속과 착취제 첨가계수(δ)의 관계를 나타내는 도면으로, 이 상관관계에 따라 풍속센서(25)에 의해 검출되는 풍속으로부터 착취제 첨가계수(δ)가 산출된다. 본 제어에서는, 풍속이 5 m/s 이하일 때는 착취제 첨가계수(δ)는 1이고, 그리고 5 m/s보다 커짐에 따라 착취제 첨가계수(δ)는 커진다. 이것은, 풍속이 커짐에 따라 착취제가 빨리 옅어지기 때문에, 착취제에 의한 인간의 후각 에 대한 작용이 약해지는 것을 고려한 것이다.

또, 가스성분 검출센서(24)에 의한 검출값에 의거하여, 착취제 첨가계수를 설정하여도 된다. 예를 들면, 가스성분 검출센서(24)에 의해 냄새가 강한 가스의 존재가 차량(1)의 주위에 검지된 경우는, 착취제에 의한 인간의 후각에 대한 작용이 옅어지지 않도록, 수소가스 중의 착취제 농도가 높아지도록 착취제 첨가계수를더욱 큰 값으로 설정한다. 반대로, 가스성분 검출센서(24)에 의해 냄새가 강한 가 스가 차량(1)의 주위에 존재하지 않는다고 검지된 경우는, 수소가스 중의 착취제 농도가 낮아지도록 착취제 첨가계수를 더욱 작은 값으로 설정한다.

이밖에, GPS 센서(22)에 의해 검출되는 차량(1)의 지리적 조건이, 상기한 바와 같은 온도, 습도, 풍속 등이 현저하게 착취제의 확산에 영향을 미치는 조건일 때는, 그 지리적 조건에 따라, 상기한 착취제 첨가계수의 대체가 되는 착취제 첨가계수를 설정하여도 된다. 예를 들면, 차량(1)의 지리적 조건이 항시 풍속이 강한 장소인 경우에는, 풍속센서(25)에 의한 검출값에 의거하는 착취제 첨가계수(δ)를 산출하는 대신, 그 지리적 조건에 따른 착취제 첨가계수를 설정한다. 또, 차량(1)의 지리적 조건이 비교적 냄새가 강한 온천지인 경우에는, 가스성분 검출센서(24)에 의한 검출값에 의거하는 착취제 첨가계수를 산출하는 대신, 그 지리적 조건에 따른 착취제 첨가계수를 설정한다. 이와 같이 함으로써, 각종 센서의 일부의 설치를 생략할 수 있다.

상기한 바와 같이, 설정된 착취제 첨가계수를 식 2에 대입함으로써, 착취제 첨가장치(105)에 의해 첨가해야 할 착취제량이 조정된다. 또한, 복수의 착취제 첨가계수를 이용하는 경우는, 각각의 착취제 첨가계수의 곱을 식 2에 대입한다. 또, 상기에는 복수의 착취제 첨가계수를 기재하였으나, 반드시 모든 착취제 첨가계수를 이용할 필요는 없고, 적절히 적절한 계수를 이용하면 된다. 이것에 의하여, 착취제 첨가장치(105)에 의하여 첨가되는 착취제량은, 착취제의 확산상태에 적합한 양으로 조정되기 때문에, 가령 수소가스가 외부로 누출되었다 하여도, 그 누출이 신속하게 검출되게 된다. S104의 처리가 종료되면, S105로 진행한다.

S105에서는, 풍속센서(25)로 검출되는 차량(1)의 외기 상대속도가 소정 속도 V0 이상인지의 여부가 판정된다. 상기에서 도 4d에 의거하여 설명한 바와 같이, 풍속에 따라 착취제 첨가계수를 조정함으로써 착취제에 의한 누출 검지를 더욱 확실하게 하는 것이 가능해진다. 그러나, 풍속이 과도하게 커지면 착취제의 확산이 현저해지기 때문에, 착취제를 수소가스에 첨가하여도 수소가스의 누출을 검지하는 것은 곤란해지고, 따라서 착취제의 낭비를 초래하는 결과가 된다.

그래서, 이와 같이 풍속이 과도하게 커지는 문턱값을 VO로 하여, 현시점에서의 차량(1)에 대한 풍속이 이 소정 속도(V0) 이상인지의 여부가 판정된다. S105에서, 풍속이 소정 속도(V0) 이상이라고 판정되면 S106으로 진행하고, S106에서 착취제 첨가장치(105)에 의한 착취제 첨가처리의 중지가 행하여진다. 이에 의하여, 착취제의 효과를 기대할 수 없는 확산 환경조건 시에는 착취제의 첨가가 중지되어, 그 낭비를 피할 수 있다. 한편으로, S105에서, 풍속이 소정 속도(V0) 이상이 아니라고 판정되면 S107로 진행하고, S107에서 착취제 첨가장치(105)에 의한 착취제 첨가처리의 계속, 또는 당해 착취제 첨가처리가 이전의 S106의 처리에 의해 중지되어 있는 경우는, 당해 착취제 첨가처리를 재개한다. S106 또는 S107의 처리가 종료되면, S108로 진행한다.

S108에서는, 연료전지(10)에 의한 발전이 정지하였는지의 여부가 판정된다. 즉, 연료전지(10)에 수소가스를 공급할 필요가 있는지의 여부가 판정되게 된다. 발전이 정지하였다고 판정되면 S109로 진행하고, S109에서 착취제 첨가장치(105)에 의한 착취제의 첨가처리를 정지한다. 한편으로, 발전은 정지하고 있지 않다고 판 정되면, 상기 S103 이후의 처리가 다시 반복된다.

본 제어에 의하면, 도 2에 나타내는 연료전지시스템(100)에서, 수소가스 중의 착취제량을 확산 환경조건에 의거하여 조정함으로써, 만의 하나 수소 누출 시에 그 검지를 더욱 확실한 것으로 할 수 있다.

실시예 2

다음에, 본 발명에 관한 착취제 첨가장치의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 도 5는, 본 실시예에 관한 착취제 첨가장치가 적용되는 연료전지시스템(100)과, 당해 연료전지시스템에 연료가스인 수소가스를 공급하는 수소가스 공급 시스템(200)이 접속된 상태를 나타내는 개략도이다. 연료전지시스템(100)에 대해서는, 도 2에 나타내는 연료전지시스템(100)과 동일한 구성이기 때문에, 그리고 동일한 참조번호를 붙임으로써 그 구성의 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 2에서는, 수소 공급 통로(101)는 점선으로 나타내고 있었으나, 도 5에서는, 당해 통로는 실선으로 나타낸다.

수소가스 공급 시스템(200)은, 가스 시스템에 공급하는 수소가스를 저장하는 공급용 수소 탱크(201)를 가지고 있고, 이 공급용 수소 탱크(201)는, 수소 탱크(120)와 마찬가지로 고압 탱크이다. 공급용 수소 탱크(201)에는, 공급 수소가스가 흐르는 수소 공급 통로(202)가 접속되고, 당해 통로는 접속로(30)를 거쳐, 연료전지시스템(100)측의 수소 공급 통로(101)와 연결될 수 있다.

또한, 이 수소 공급 통로(202)에는, 그곳을 흐르는 수소가스의 유량을 조정하는 조정 밸브(206)와, 당해 수소가스의 착취제를 첨가하는 착취제 첨가장치(205) 가 설치되어 있다. 이 착취제 첨가장치(205)는, 상기한 착취제 첨가장치(105)와 마찬가지로, 수소가스 누출을 검지하기 위하여 착취제를 수소가스에 첨가하는 것으로, 첨가하는 착취제를 모아 두는 착취제 탱크(204)와 착취제를 첨가하는 첨가 밸브(203)로 구성된다. 이와 같이 구성되는 수소가스 공급 시스템(200)에서, 공급측 ECU(220)가, 조정 밸브(210) 및 첨가 밸브(203)에 대하여 전기적으로 접속된다. 이에 의하여, 수소가스 공급 시스템(200)으로부터 연료전지시스템(100)으로 수소가스가 공급될 때에, 수소가스에 대하여 착취제 첨가장치(205)에 의한 착취제 첨가의 제어가 실행되게 된다. 또, 연료전지시스템(100)과 수소가스 공급 시스템(200)이 접속로(30)를 거쳐 접속되어 있는 상태에서, ECU(20)와 공급측 ECU(220)는 전기적으로 접속되어, 서로의 시스템의 상태를 상대측에게 알리는 것이 가능해진다.

이와 같이, 연료전지시스템(100)과 수소가스 공급 시스템(200)이 접속로(30)를 거쳐 접속되어, 수소가스의 공급이 연료전지시스템(100)에 대하여 행하여지고 있을 때, 그 공급되는 연료가스에 대하여 착취제 첨가장치(205)에 의한 착취제 첨가가 실행되고, 그 착취제가 첨가된 수소가스를 수소탱크(120) 내에 저장하는 것이 가능하다. 그리고, 그 착취제가 첨가된 수소가스가 수소탱크(120)로부터 연료전지(10)에 대하여 공급되어, 발전처리가 행하여진다.

<착취제 첨가제어 2>

이하에, 이 착취제 첨가장치(205)에 의한 착취제 첨가제어에 대하여, 도 6에 의거하여 설명한다. 또한, 본 실시예에서의 착취제 첨가제어는, ECU(20) 및 ECU(220)에 의해 실행되는 루틴이다. S201에서는, 연료전지시스템(1)과 수소가스 공급 시스템(200)이 접속상태에 있는지의 여부가 확인된다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 연료전지시스템(100)측의 ECU(20)가, 수소가스 공급 시스템(200)측의 공급측 ECU(220)와 통신 가능하게 되는 것을 가지고, 당해 접속상태의 확인이 행하여진다. S201의 처리가 종료되면, S202로 진행한다.

S202에서는, 수소가스 공급 시스템(200)으로부터 연료전지시스템(100)으로의 수소가스의 공급이 개시된다. 구체적으로는, 공급측 ECU(220)로부터의 지령에 의하여 조정밸브(210)가 개방됨으로써, 수소가스의 공급이 행하여진다. 또, 수소가스의 공급 개시와 동시에 착취제 첨가장치(205)에 의한 착취제 첨가도 개시된다. S202의 처리가 종료되면, S203으로 진행한다.

S203에서는, 상기한 S103과 마찬가지로, 확산 환경조건의 검출이 행하여진다. 구체적으로는, 각종 센서(21∼25)에 의한 검출결과가, ECU(20)를 거쳐 공급측 ECU(220)로 건네진다. S203의 처리가 종료되면, S204로 진행한다.

S204에서는, 상기한 S104와 마찬가지로, S203에서 검출된 확산 환경조건에 의거하여 착취제 첨가장치(205)에 의한 착취제의 첨가형태가 조정된다. 따라서, 차량(1)에 탑재된 연료전지시스템(100)이 수소가스의 공급을 받을 때의, 외기 온도나 외기 습도 등에 따라, 착취제의 첨가형태가 조정된다. S204의 처리가 종료되면, S205로 진행한다.

S205에서는, 압력센서(26)에 의하여 검출되는 수소탱크(120) 내의 탱크 내압이 소정 압력(P0) 이상인지의 여부가 판정된다. 이 소정 압력(P0)은, 수소탱크(120) 내에 충분한 수소가스가 공급되었을 때에 나타내는 탱크 내압이다. S205 에서 소정 압력(P0) 이상이라고 판정되면 S206으로 진행하고, 수소가스 공급 시스템(200)으로부터의 수소가스의 공급 및 착취제 첨가장치(205)에 의한 착취제의 첨가가 정지된다. 한편으로, S205에서 소정 압력(P0) 이상이 아니라고 판정되면, S203 이후의 처리가 다시 행하여진다.

본 제어에 의하면, 연료전지시스템(100)으로의 수소가스의 공급 시에, 그 공급 시에 있어서 고려할 수 있는 확산 환경조건에 의거하여, 최적의 상태에서의 착취제의 첨가가 행하여진다. 따라서, 연료전지(10)에서 수소가스가 소비되는 때에있어서도, 착취제에 의한 수소가스의 누출 검지가 더욱 확실하게 행하여질 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 연료전지시스템(100)측에 설치된 각종 센서(21∼25)를 이용하여 확산 환경조건의 검출이 행하여지고 있으나, 수소가스 공급 시스템(200)측에 독자의 센서를 설치하여, 그 검출값에 따라 확산 환경조건의 검출을 행하여도 상관없다.

또, 본 제어에 의한 착취제의 첨가형태의 조정은, 수소가스 공급 시의 착취제 첨가형태의 조정이기 때문에, 연료전지(10)에서 수소가스가 소비될 때에는, 공급 시와 확산 환경조건이 어긋날 가능성이 있다. 그래서, 본 제어에 아울러, 실시예 1에서 나타낸 착취제 첨가장치(105)에 의한 착취제 첨가제어가 중복적으로 행하여져도 된다. 이 경우, 착취제 첨가장치(205)에 의해 이미 수소가스에 첨가되어 있는 착취제를 고려하여, 착취제 첨가장치(105)에 의한 착취제 첨가가 행하여지는 것이 바람직하다.

<착취제 첨가제어 3>

도 5에 나타내는 수소가스 시스템(200)에 적용되는 착취제 첨가장치(205)에 의하여 행하여지는 착취제 첨가에 관한 제어의 다른 실시예를, 도 7 및 도 8에 의거하여 설명한다. 본 실시예에서의 착취제 첨가제어도, 상기 착취제 첨가제어와 마찬가지로, ECU(20) 및 공급측 ECU(220)에 의해 실행되는 루틴이다. 또한, 도 7에 나타내는 착취제 첨가제어 중, 이미 설명한 도 6에 나타내는 착취제 첨가제어와 동일한 처리에 대해서는, 동일한 참조번호를 붙임으로써 그 상세한 설명을 생략한다.

본 착취제 첨가제어에서는, S202의 처리 후 S301로 진행한다. S301에서는, 공급측 ECU(220)가, 접속되어 있는 연료전지시스템(100)에서의 수소가스의 소비 이력을 검출한다. 이 수소가스의 소비 이력은, 연료전지시스템 내부의 환경조건(이하, 「내부 환경조건」이라고 한다.)에 상당한다. 내부 환경조건이란, 상기 확산 환경조건과는 달리, 연료전지시스템 내에서, 수소가스에 함유된 착취제의 연료전지시스템 밖으로의 누출에 관련되는 환경조건, 환언하면 수소가스에 대한 착취제 첨가에 있어서 고려해야 할 연료전지시스템의 환경조건이다. 여기서, 연료전지시스템(100)에서의 수소가스의 소비 이력은, 연료전지시스템(100)의 설비적인 열화의 정도에 관련한다고 생각되고, 이것은 착취제에 의한 수소가스 누출의 검출의 용이함에 귀결된다. 그래서, 본 착취제 첨가제어에서는, 수소가스의 소비 이력을 내부 환경조건으로서 채용한다. 또한, 여기서 말하는 「수소가스의 소비 이력」으로서, 연료전지시스템(100)에서 소비된 수소가스의 소비량 그 자체 이외에도, 「수소가스의 소비 이력」에 관련되는 그 밖의 파라미터, 예를 들면 차량(1)의 주행거리 등도 이용하는 것이 가능하다. S301의 처리가 종료되면, S302로 진행한다.

S302에서는, S301에서 검출된 수소가스의 소비 이력에 의거하여, 착취제 첨가장치(205)에 의한 착취제의 첨가형태의 조정이 행하여진다. 당해 첨가형태의 조정에 대해서는, 상기한 S104나 S204와 마찬가지로, 식 2에서의 착취제 첨가계수를 조정함으로써 행하여진다. 구체적으로는, 도 8에 나타내는,「수소가스의 소비 이력」으로서의 차량(1)의 주행거리와 착취제 첨가계수(ε)의 관계로부터 첨가형태의 조정이 행하여지고, 본 실시예에서는, 차량(1)의 주행거리가 30000 km 이하인 경우는 착취제 첨가계수(ε)는 1이 되고, 차량(1)의 주행거리가 30000 km 초과인 경우는 착취제 첨가계수(ε)는 0.5가 된다. 즉, 수소가스의 소비량이, 주행거리로 30000 km를 넘으면 수소가스 누출의 검지가 용이해진다고 생각되고, 착취제 첨가계수를 저감하여, 착취제의 낭비를 회피하는 것이 가능해진다. S302가 종료되면, S205 이후의 처리가 행하여진다.

본 착취제 첨가제어에서는, 연료전지시스템(100)의 내부 환경조건에 따라 수소가스에 대한 착취제 첨가형태가 조정되기 때문에, 착취제의 첨가량을 적절하게 유지하면서, 또한 확실한 수소가스 누출의 검지가 가능해진다.

<착취제 첨가제어 4>

도 5에 나타내는 수소가스 시스템(200)에 적용되는 착취제 첨가장치(205)에 의하여 행하여지는 착취제 첨가에 관한 제어의 다른 실시예를, 도 9에 의거하여 설명한다. 본 실시예에서의 착취제 첨가제어도, 상기 착취제 첨가제어와 마찬가지로 ECU(20) 및 ECU(220)에 의하여 실행되는 루틴이다. 또한, 도 9에 나타내는 착취제 첨가제어 중, 이미 설명한 도 6에 나타내는 착취제 첨가제어와 동일한 처리에 대해서는, 동일한 참조번호를 붙임으로써 그 상세한 설명을 생략한다.

본 착취제 첨가제어에서는, S202의 처리 후 S401로 진행한다. S401에서는, 상기한 내부 환경조건으로서, 연료전지시스템(100)에 탑재되어 있는 수소 저장장치(12)의 종류가 무엇인지 확인된다. 본 실시예에서는, 수소 저장장치(12)의 종류로서, 고압식 탱크인지, 수소흡장합금을 이용한 MH 탱크인지의 확인을 행한다. 구체적으로는, 공급측 ECU(220)가 ECU(20)에 액세스를 하고, ECU(20)가 파악하고 있는 연료전지시스템(100)측의 수소 저장장치에 상당하는 수소 탱크의 종류를 확인한다. 고압식 탱크는, 수소가스를 액화하여 저장하는 것이 가능함과 동시에, 그 내부에서 수소가스 중에 착취제를 미리 혼합시켜 둘 수 있다. 한편으로, MH 탱크는, 수소가스를 더욱 안전하게 저장하는 것이 가능하나, 수소흡장합금에는 착취제를 효율적으로 흡장시키는 것이 곤란하기 때문에, 수소가스의 저장 시에 착취제를 미리 혼합시켜 둘 수 없다. 그래서, 본 실시예에서는, 이와 같은 수소 저장장치와 착취제의 관계성을 내부 환경조건으로서 파악하여, 본 착취제 첨가제어가 행하여지게 된다. S401의 처리가 종료되면, S402로 진행한다.

S402에서는, S401에서 확인된 수소 저장장치(12)의 종류에 의거하여 착취제 첨가형태의 조정이 행하여진다. 구체적으로는, 수소 저장장치(12)가 도 5에 나타내는 고압 탱크식의 수소탱크(120)인 경우에는, 식 2에서의 착취제 첨가계수를 1로 설정하여, 착취제 첨가장치(205)에 의한 착취제 첨가를 행한다. 한편으로, 수소저 장장치(12)가 MH 탱크식의 저장장치인 경우에는, 식 2에서의 착취제 첨가계수를 0 으로 설정하고, 착취제 첨가장치(205)에 의한 착취제 첨가는 행하지 않는다. 이 경우, 수소가스에 대한 착취제 첨가는, 상기한 착취제 첨가장치(105)에 의해 실행되게 된다.

본 착취제 첨가제어에 의하면, 연료전지시스템의 수소 저장장치와 착취제와의 관계성, 즉 수소 저장장치의 저장 성능에 의거하여 착취제의 첨가형태가 조정된다. 이에 의하여, 더욱 적합한 상태에서의 착취제 첨가가 가능해진다.

<착취제 첨가제어 4가 적용되는 수소가스 공급 시스템의 다른 실시예>

여기서, 상기한 도 9에 나타내는 착취제 첨가제어가 적용 가능한 수소가스 공급 시스템(200)의 다른 실시예를, 도 10에 나타낸다. 도 10은, 도 5와 마찬가지로, 연료전지시스템(100)과 수소가스 공급 시스템(200)이 연결된 상태를 나타내는 도면이다. 도 10에서 도 5와 다른 점은, 수소가스 공급 시스템(200) 내의 구성이고, 그것 이외의 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.

도 10에 나타내는 수소가스 공급 시스템(200)은, 가스 시스템에 공급하는 수소가스를 저장하는 공급용 수소 탱크(201) 외에, 다른 공급용 수소 탱크(211)를 가지고 있다. 이 공급용 수소 탱크(211)도, 공급용 수소 탱크(201)와 마찬가지로 고압 탱크이다. 공급용 수소 탱크(211)는, 수소 공급 통로(212)를 거쳐 수소 공급 통로(202)에 접속됨과 동시에, 당해 수소 공급 통로(212)에는, 그곳을 흐르는 수소가스의 유량을 조정하는 조정 밸브(216)가 설치되고, 그 개방도는 공급측 ECU(220)에 의하여 제어된다. 또한, 이 수소 공급 통로(212)에 대해서는, 착취제 첨가장 치(205)와 같은 착취제 첨가장치는 설치되어 있지 않다.

이상과 같은 구성을 가지는 수소가스 공급 시스템은, 공급측 ECU(220)로부터의 지령에 따라, 연료전지시스템(100)에 대하여, 공급용 수소 탱크(201, 211)의 어느 하나에 저장하고 있는 수소가스를 선택적으로 공급하는 것이 가능하다. 이 때, 공급용 수소 탱크(201)로부터 공급되는 수소가스에 대해서는, 착취제 첨가장치(205)로부터 착취제를 첨가한다. 이에 의하여, 수소가스 공급 시스템(200)으로부터 연료전지시스템(100)에 대해서는, 착취제가 첨가된 수소가스와, 착취제가 첨가되어 있지 않은 수소가스를 선택적으로 공급하는 것이 가능해진다.

그래서, 도 10에 나타내는 수소가스 공급 시스템(200)에 도 9에 나타내는 착취제 첨가제어를 적용하는 경우에는, 공급된 ECU(220)가 연료전지시스템(100)에 탑재되어 있는 수소 저장장치의 종류를 확인하면, 그 결과에 의거하여, 공급용 수소 탱크(201)로부터 수소가스를 공급할지, 즉 착취제가 첨가된 수소가스를 연료전지시스템(100)에 공급할지, 또는 공급용 수소 탱크(211)로부터 수소가스를 공급할지, 즉 착취제가 첨가되어 있지 않은 수소가스를 연료전지시스템(100)에 공급할지가 선택된다. 이와 같이 함으로써, 도 9에 나타내는 착취제 첨가제어와 동일한 효과를, 도 10에 나타내는 수소가스 공급 시스템(200) 및 연료전지시스템(100)에서 발휘시키는 것이 가능해진다. 또한, 공급용 수소 탱크(211)로부터 수소가스를 공급한 경우는, 필요에 따라 착취제 첨가장치(105)에 의한 착취제 첨가를 행하면 된다.

실시예 3

다음에, 본 발명에 관한 착취제 첨가장치의 제 3 실시예에 대하여 설명한다. 도 11은, 본 실시예에 관한 착취제 첨가장치가 적용되는 연료전지시스템(100)과, 당해 연료전지시스템에 연료가스인 수소가스를 공급하는 수소가스 공급 시스템(200)이 접속된 상태를 나타내는 개략도이다. 도 11에 나타내는 양 시스템의 상태와, 도 5에 나타내는 양 시스템의 상태의 상위점은, 연료전지시스템(100)측에서는, 착취제 첨가장치(105)가 설치되어 있지 않은 점과, 수소가스 공급 시스템(200)측에서는, 1대의 착취제 첨가장치(205) 대신 3대의 착취제 첨가장치(205, 215, 225)가 설치되어 있는 점이다.

3대의 착취제 첨가장치(205, 215, 225)에 대해서는, 첨가하는 착취제가, 성분 A, 성분 B, 성분 C로 각각 다르고, 각 착취제 첨가장치는 공급측 ECU(220)로부터의 지령에 따라 수소 공급 통로(202)를 흐르는 수소가스에 착취제의 첨가가 행하여진다. 따라서, 수소가스 공급 시스템(200)으로부터 연료전지시스템(100)에 공급되는 수소가스 중의 착취제에서의 성분 A, B, C의 혼합비율은, 임의로 변경이 가능하다.

이와 같이, 연료전지시스템(100)과 수소가스 공급 시스템(200)이 접속로(30)를 거쳐 접속되어, 수소가스의 공급이 연료전지시스템(100)에 대하여 행하여지고 있을 때, 그 공급되는 연료가스에 대하여 착취제 첨가장치(205, 215, 225)에 의한 성분이 다른 3종류의 혼합 착취제의 첨가가 실행되고, 그 착취제가 첨가된 수소가스를 수소탱크(120) 내에 저장하는 것이 가능하다. 그리고, 그 착취제가 첨가된 수소가스가 수소탱크(120)로부터 연료전지(10)에 대하여 공급되고, 발전처리가 행하여진다.

<착취제 첨가제어 5>

이하에, 도 11에 나타내는 수소가스 공급 시스템(200)에서 행하여지는 착취제 첨가제어에 대하여, 도 12에 의거하여 설명한다. 본 실시예에서의 착취제 첨가제어도, 상기 착취제 첨가제어와 마찬가지로 ECU(20) 및 공급측 ECU(220)에 의해 실행되는 루틴이다. 또한, 도 12에 착취제 첨가제어 중, 이미 설명한 도 6에 나타내는 착취제 첨가제어와 동일한 처리에 대해서는, 동일한 참조번호를 붙임으로써 그 상세한 설명을 생략한다.

본 착취제 첨가제어에서는, S202의 처리 후 S501로 진행한다. S501에서는, 공급측 ECU(220)가 ECU(20)에 액세스하여, 연료전지시스템(100)측에서 탑재되어 있는 연료전지(10)의 종류가 확인된다. 예를 들면, 연료전지(10)가 고체 고분자형 연료전지인 경우, 그곳에서 사용되고 있는 전해질이나 촉매 등의 종류에 따라, 수소가스 중에 함유되는 착취제에 대한 연료전지(10)의 내구성은 변동한다. 즉, 수소가스 공급 시스템(200)으로부터 수소가스의 공급을 받는 연료전지에는 여러가지 종류가 있기 때문에, 연료전지마다 착취제에 대한 내구성은 변동하고, 수소가스에 대한 착취제 첨가에서도 이 점은 충분히 고려할 필요가 있다. 그래서, 본 실시예에 관한 착취제 첨가제어에서는, 수소가스의 공급을 받는 연료전지의 착취제에 대한 내구성에 적합한 상태의 착취제 첨가형태가 되도록, S501에서는 연료전지(10)의 종류의 확인이 행하여진다. S501의 처리가 종료되면, S502로 진행한다.

S502에서는, S501에서 검출된 연료전지(10)의 종류, 즉 착취제에 대한 연료전지의 내구성에 의거하여, 착취제 첨가장치(205, 215, 225)에 의한 착취제의 첨가 형태의 조정이 행하여진다. 예를 들면, 착취제 첨가장치(205, 215, 225)에 의한 착취제 각 성분의 혼합비율이 성분 A : 성분 B : 성분 C = 6 : 3 : 1 일 때 그 비율을 표준 혼합비율이라 하면, 연료전지(10)를 이 혼합 착취제에 대하여 이하의 3종류의 연료전지로 분류할 수 있는 것으로 한다.

(1) 상기 표준 혼합비율의 혼합 착취제(이하, 「표준 혼합 착취제」라고 한다)에 대한 연료전지(10)의 내구성이 비교적 낮은 경우

(2) 표준 혼합 착취제에 대한 연료전지(10)의 내구성이 비교적 높은 경우

(3) 표준 혼합 착취제 중의 특정 성분 C에 대한 내구성이 매우 낮은 경우

그래서, S501의 처리의 결과, 연료전지(10)가 상기 케이스 (1)에 속하는 연료전지라고 확인될 때는, 상기 표준 혼합비율은 유지한 상태 그대로 각 착취제 첨가장치로부터 첨가되는 착취제량을 감량하여, 수소가스 중의 착취제 농도를 낮게, 예를 들면 10 ppm으로 한다. 또, 연료전지(10)가 상기 케이스 (2)에 속하는 연료전지라고 확인될 때는, 상기 표준 혼합비율은 유지한 상태 그대로 각 착취제 첨가장치로부터 첨가되는 착취제량을 증량하여, 수소가스 중의 착취제 농도를 높게, 예를 들면 20 ppm으로 한다. 또, 연료전지(10)가 상기 케이스 (3)에 속하는 연료전지라고 확인될 때는, 상기 표준 혼합비율은 변경하고, 특정성분 C의 혼합비율이 0이 되도록, 예를 들면, 착취제 첨가장치(205, 215, 225)에 의한 착취제 각 성분의 혼합비율이 성분 A : 성분 B : 성분 C = 6 : 4 : 0 이 되도록, 각 착취제 첨가장치로부터의 첨가형태가 조정된다. S502의 처리 후, S205 이후의 처리가 행하여진다.

본 제어에 의하면, 연료전지(10)의 착취제에 대한 내구성의 차이를 고려한 수소가스에 대한 착취제 첨가를 행하는 것이 가능해지고, 따라서 연료전지(10)의 긴 수명화와 확실한 수소가스 누출 검지의 양립을 도모할 수 있다.

실시예 4

다음에, 본 발명에 관한 착취제 첨가장치의 제 4 실시예에 대하여 설명한다. 도 13은, 본 실시예에 관한 착취제 첨가장치가 적용되는 연료전지시스템(100)과, 당해 연료전지시스템에 연료가스인 수소가스를 공급하는 수소가스 공급 시스템(200)이 접속된 상태를 나타내는 개략도이다. 도 13에 나타내는 양 시스템의 상태와, 도 5에 나타내는 양 시스템의 상태의 상위점은, 수소가스 공급 시스템(200)측에서는, 착취제 첨가장치(205)가 설치되어 있지 않은 점과, 연료전지시스템(100)측에서는, 1대의 착취제 첨가장치(105) 대신 3대의 착취제 첨가장치(105, 115, 125)가 설치되어 있는 점이다. 또한, 연료전지시스템(100)측에서는, 각종 센서(21∼25)도 설치되어 있지 않은 것으로 한다.

3대의 착취제 첨가장치(105, 115, 125)에 대해서는, 첨가하는 착취제가, 성분 A, 성분 B, 성분 C로 각각 다르고, 각 착취제 첨가장치는 ECU(20)로부터의 지령에 따라 수소 공급 통로(102)를 흐르는 수소가스에 착취제의 첨가가 행하여진다. 따라서, 수소탱크(120)로부터 연료전지(10)에 공급되는 수소가스 중의 착취제에서의 성분 A, B, C의 혼합비율은, 임의로 변경이 가능하다. 이와 같이, 연료전지시스템(100)과 수소가스 공급 시스템(200)이 접속로(30)를 거쳐 접속되어, 수소가스의 공급이 연료전지시스템(100)에 대하여 행하여지고 있을 때, 연료전지시스템(100)측에서 행하여지는 착취제 첨가의 첨가형태 조정에 관한 착취제 첨가제어에 대하여, 도 14에 의거하여 설명한다.

<착취제 첨가제어 6>

본 실시예에서의 착취제 첨가제어도, 상기 착취제 첨가제어와 마찬가지로, ECU(20) 및 공급측 ECU(220)에 의해 실행되는 루틴이다. 또한, 도 14에 나타내는 착취제 첨가제어 중, 이미 설명한 도 6에 나타내는 착취제 첨가제어와 동일한 처리 에 대해서는, 동일한 참조번호를 붙임으로써 그 상세한 설명을 생략한다.

본 착취제 첨가제어에서는, S202의 처리 후 S601로 진행한다. S601에서는, 수소가스 공급 시스템(200)이 설치되어 있는 입지정보가, 공급측 ECU(220)로부터 연료전지시스템(100)의 ECU(20)에 제공된다. 이 입지정보는, 수소가스 공급 시스템(200)이 설치되는 지리적 조건이나, 수소가스가 소비되는 차량(1)의 지리적 조건과 근사할 수 있는 환경조건으로서 이용할 수 있는 정보이기도 하다. 그리고, 이 입지정보가 착취제의 확산에 영향을 미치는 정보인 것을 고려하면[이 점에 대해서는, 실시예 1에 나타낸 바와 같으나, 본 실시예는 수소가스 공급 시스템측의 지리적 조건(확산 환경조건)을 이용하는 점에서 실시예 1과 다르다.], 차량(1)에서의 수소가스 소비에 있어서, 가급적으로 적절한 착취제를 연료전지시스템(100)측에서 첨가하는 것이 가능해진다. 또한, 이 입지정보는, 미리 공급측 ECU(220) 내의 메모리에 기억되어 있는 것이다. S601의 처리가 종료되면, S602로 진행한다.

S602에서는, 연료전지시스템(100)측에서 착취제 첨가장치(105, 115, 125)에 의해 혼합 첨가되는 착취제의 혼합비율이, S601에서 제공된 입지정보에 의거하여 결정된다. 예를 들면, 연료전지시스템(100)을 가지는 차량(1)이, 복수개 영역(나 라나 지방 등)을 걸쳐 주행해야 하는 경우를 전제로 한다. 여기서, S601에서 제공된 입지정보가 영역(a)에 관한 정보인 경우에는, ECU(20)가 가지는 영역(a)에 관한 정보(평균 기온이나 외기의 풍속 등)와 대조하여, 그 경우 착취제의 혼합비율을 성분 A : 성분 B : 성분 C = 6 : 3 : 1이 되도록, ECU(20) 내의 메모리에 당해 비율을 영역(a)의 주행 시에 있어서의 혼합율로서 기억한다. 또, S601에서 제공된 입지정보가 영역(b)에 관한 정보인 경우에는, ECU(20)가 가지는 영역(b)에 관한 정보와 대조하여, 그 경우 착취제의 혼합비율을 성분 A : 성분 B : 성분 C = 6 : 4 : 0 이 되도록, ECU(20) 내의 메모리에 당해 비율을 영역(b)의 주행 시에 있어서의 혼합율로서 기억한다. S602의 처리가 종료되면, S603로 진행한다.

S603에서는, S205와 마찬가지로 압력센서(26)에 의해 검출되는 수소탱크(120) 내의 탱크 내압이 소정 압력(P0) 이상인지의 여부가 판정된다. 여기서 긍정 판정되면 S604로 진행하고, 부정 판정되면 S601 이후의 처리가 다시 행하여진다. S604에서는, 수소가스 공급 시스템(200)으로부터 연료전지시스템(100)으로의 수소가스의 공급이 정지된다. 다음에 S605로 진행하여, 수소가스 공급 시스템(200)과 연료전지시스템(100)의 접속상태가 해제되어 분리상태로 되어 있는 것이 확인된다. 이것에 의하여, 차량(1)의 자주(自走) 시의 연료전지(10)에 의한 발전이 가능하게 된다. S605의 처리 후, S606으로 진행한다.

S606에서는, 발전 가능상태가 된 연료전지(10)에서, 차량(1)의 자주를 위한 발전처리의 개시와, 연료전지(10)에 제공되는 수소가스에 대한 착취제 첨가장치(105, 115, 125)에 의한 착취제 첨가 개시가 행하여진다. 또한, 이 착취제 첨가 에서는, S602에서 결정되어 ECU(20) 내에 기억되어 있는 착취제의 혼합비율에 따라, ECU(20)가 각 착취제 첨가장치를 제어하고, 착취제의 첨가형태의 조정이 행하여진다.

본 제어에 의하면, 수소가스 공급 시스템(200)이 가지는 입지정보에 의거하여, 수소가스가 공급되는 연료전지시스템(100)에서의 착취제의 혼합비율을 결정함으로써, 연료전지(10)에서 사용되는 수소가스 중의 착취제를 적절한 상태로 하고, 수소가스 누출을 더욱 확실하게 검출하는 것에 기여한다. 또한, 본 제어에서는, 연료전지시스템(100)측에 환경조건을 검출하는 센서 등이 설치되어 있지 않아도, 착취제 첨가형태의 조정이 가능해진다.

Claims

연료가스를 소비하는 가스 시스템에서 당해 연료가스에 대하여 착취제를 첨가하는 착취제 첨가장치에 있어서,

상기 가스 시스템에서 소비되는 연료가스에 대하여 상기 착취제를 첨가하는 첨가수단과,

상기 가스 시스템에서 연료가스 중의 착취제의 확산에 관한 환경조건을 검출하는 환경조건 검출수단과,

상기 환경조건 검출수단에 의해 검출된 상기 환경조건에 의거하여, 상기 첨가수단에 의한 착취제의 첨가형태를 조정하는 첨가 조정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 1항에 있어서,

상기 첨가 조정수단은, 상기 가스 시스템 밖에 위치하는 유저가 누출한 연료가스를 검지하도록, 연료가스 중의 착취제의 첨가량, 당해 착취제의 농도, 상기 첨가수단에 의해 첨가되는 착취제의 종류, 상기 첨가수단에 의해 복수 종류의 착취제가 첨가될 때의 착취제끼리의 혼합비율 중, 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 환경조건 검출수단은, 상기 가스 시스템 주위의 외기의 상태를 상기 환경조건으로서 검출하는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 3항에 있어서,

상기 외기의 상태는, 당해 외기의 온도, 습도, 대기압, 당해 외기에 의한 풍속, 당해 외기를 구성하는 가스성분의 종류 중, 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 환경조건 검출수단은, 상기 가스 시스템이 놓여지는 지리적 조건을 상기 환경조건으로서 검출하는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 환경조건 검출수단은, 상기 가스 시스템에 대한 외기의 상대속도를 상기 환경조건으로서 검출하고,

상기 첨가 조정수단은, 상기 환경조건 검출수단에 의해 검출된 외기 속도가 소정 속도를 넘는 경우, 상기 첨가수단에 의한 착취제의 첨가를 금지하고, 또는 상기 가스 시스템에서의 연료가스의 소비상황에 관계 없이 당해 착취제의 첨가량을 소정량 이하로까지 저감하는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 환경조건 검출수단에 의해 검출된 환경조건이, 착취제에 의한 냄새의 강도가 소정의 강도보다 커지는 환경조건일 때, 상기 첨가 조정수단은, 상기 첨가수단에 의한 착취제의 첨가량을 저감하는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
연료가스를 소비하는 가스 시스템에서 당해 연료가스에 대하여 착취제를 첨가하는 착취제 첨가장치에 있어서,

상기 가스 시스템에서 소비되는 연료가스에 대하여 상기 착취제를 첨가하는 첨가수단과,

상기 가스 시스템에 공급되는 연료가스 중의 착취제에 관련되는, 당해 가스 시스템의 내부의 환경조건을 검출하는 환경조건 검출수단과,

상기 환경조건 검출수단에 의해 검출된 상기 환경조건에 의거하여, 상기 첨가수단에 의한 착취제의 첨가형태를 조정하는 첨가 조정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 8항에 있어서,

상기 첨가 조정수단은, 상기 가스 시스템 밖에 위치하는 유저가 누출된 연료가스를 검지하도록, 연료가스 중의 착취제의 첨가량, 당해 착취제의 농도, 상기 첨가수단에 의해 첨가되는 착취제의 종류, 상기 첨가수단에 의해 복수 종류의 착취제가 첨가될 때의 착취제끼리의 혼합비율 중, 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,

상기 환경조건 검출수단은, 상기 가스 시스템에서 소비되는 연료가스의 소비상태에 관련되는 소정 파라미터를 상기 환경조건으로서 검출하는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 10항에 있어서,

상기 소정 파라미터는, 상기 가스 시스템에서의 연료가스의 소비 이력인 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,

상기 가스 시스템은, 소비되는 연료가스를 저장하는 저장장치와, 당해 저장장치로 저장된 연료가스를 소비하는 소비장치를 가지고,

상기 환경조건 검출수단은, 연료가스 중의 착취제에 대한 상기 저장장치의 저장성능에 관련되는 파라미터와 당해 연료가스 중의 착취제에 대한 상기 소비장치의 내열화 성능에 관련되는 파라미터 중, 적어도 하나의 파라미터를 상기 환경조건으로서 검출하는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,

상기 가스 시스템은, 당해 가스 시스템 내에서 소비되는 연료가스를, 당해 가스 시스템 밖에 배치되는 연료가스 공급 시스템으로부터 공급받고,

상기 환경조건 검출수단은, 상기 연료가스 공급 시스템으로부터 상기 가스 시스템에 공급되는 연료가스 중의 착취제의 소정 상태를 상기 환경조건으로서 검출하는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 1, 2, 8, 9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 첨가 조정수단은, 상기 환경조건 검출수단에 의해 검출된 상기 환경조건에 의거하여, 상기 첨가수단에 의한 착취제의 첨가량을 제어하는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 1, 2, 8, 9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 첨가수단은, 상기 가스 시스템에서 소비되는 연료가스에 대하여, 착취 특성이 다른 복수 종류의 착취제를 첨가 가능하고,

상기 첨가 조정수단은, 상기 환경조건 검출수단에 의해 검출된 환경조건에 의거하여, 상기 첨가수단에 의해 첨가되는 착취제마다의 혼합비율을 조정하는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가스 시스템은, 당해 가스 시스템에서 소비되는 연료가스를, 당해 가스 시스템 밖에 배치되는 연료가스 공급 시스템으로부터 공급받고,

상기 첨가수단은, 상기 가스 시스템측과 상기 연료가스 공급 시스템측 중 적어도 한쪽측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 착취제 첨가장치.
연료가스를 소비하는 가스 시스템에 대하여, 당해 연료가스를 외부로부터 공급하는 연료가스 공급 시스템에 있어서,

상기 가스 시스템에 공급되는 연료가스에 착취제를 첨가하는 첨가수단과,

상기 가스 시스템에 의한 연료가스의 소비장소에 의거하여, 상기 첨가수단에의한 연료가스에 대한 착취제의 첨가형태를 조정하는 첨가 조정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 시스템.