KR20160058012A - 연료 전지를 탑재하는 이동체의 실내 공간에의 연료 가스의 침입을 예방하는 방법 및 연료 전지를 탑재하는 이동체 - Google Patents

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Abstract

이동체는, 실내 공간을 공조 가능한 공조 장치와, 상기 실내 공간의 밖의 배치 공간에 배치된 연료 전지와, 상기 공조 장치의 운전을 제어 가능한 제어부와, 상기 배치 공간에 배치되고, 상기 연료 전지에 공급되는 연료 가스와 같은 종류의 가스의 농도를 검출 가능한 가스 농도 검출부를 구비한다. 상기 제어부는 상기 가스의 농도가 소정의 상한 역치 이상일 때에, 상기 공조 장치의 운전 모드를 내기 순환 모드로 이행시킨다.

Description

연료 전지를 탑재하는 이동체의 실내 공간에의 연료 가스의 침입을 예방하는 방법 및 연료 전지를 탑재하는 이동체{METHOD OF PREVENTING FUEL GAS FROM ENTERING CABIN OF MOBILE OBJECT INCLUDING FUEL CELL AND MOBILE OBJECT INCLUDING FUEL CELL}
본원은, 2014년 11월 14일에 출원된 일본 특허 출원 제2014-231666호의 일본 특허 출원에 기초하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전체가 참조에 의해 본원에 포함된다.
본 발명은 연료 전지를 탑재하는 이동체의 실내 공간에의 연료 가스의 침입을 억제하는 방법 및 연료 전지를 탑재하는 이동체에 관한 것이다.
고체 고분자형 연료 전지(이하, 간단히 「연료 전지」라고도 칭함)는 연료 가스인 수소와, 산화제 가스인 산소의 전기 화학 반응에 의해 발전한다. 연료 전지를 탑재하는 연료 전지 차량에 있어서는, 연료 전지에 대한 수소의 공급·배출의 경로로부터 잘못 누설되어 버린 수소가, 탑승자가 탑승하고 있는 차량 실내에 침입해 버리는 것을 억제하기 위한 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2004-166488호 공보).
그러나, 상기 문헌에서는, 연료 전지 차량의 차량 실내에의 수소의 침입이 검출된 후에, 사후적으로 차량 실내에의 수소의 침입을 억제하기 위한 처리를 행하고 있고, 그것을 예방하는 것에 대해서는 특별히 아무런 고려도 이루어지고 있지 않다. 이와 같이, 연료 전지 차량으로 한정되지 않고, 연료 전지를 탑재하는 이동체에 있어서는, 탑승자가 탑승하는 실내 공간에의 연료 가스의 침입을 예방하는 기술에 대해서는, 여전히 개선의 여지가 있다.
본 발명은 연료 전지를 탑재하는 이동체에 있어서의 상술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 이하의 형태로 하여 실현하는 것이 가능하다.
[1] 본 발명의 제1 형태에 의하면, 공조 장치에 의해 공조되어 있는 실내 공간과, 상기 실내 공간의 밖에 있고, 연료 전지가 배치되어 있는 배치 공간을 구비하는 이동체에 있어서, 상기 실내 공간에의 상기 연료 전지의 연료 가스의 침입을 억제하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 농도 검출 공정과, 운전 모드 제어 공정을 구비해도 된다. 상기 농도 검출 공정은, 상기 배치 공간에 있어서 상기 연료 가스와 동일한 종류의 가스의 농도를 검출하는 공정이어도 된다. 상기 운전 모드 제어 공정은, 상기 가스의 농도가 소정의 상한 역치 이상일 때에, (i) 상기 공조 장치의 운전 모드를, 상기 실내 공간으로부터 도입한 공기를 공조하여 상기 실내 공간으로 복귀시키는 내기 순환 모드로 이행시키는 처리와, (ii) 상기 공조 장치가 상기 내기 순환 모드인 경우에는, 그대로 상기 내기 순환 모드의 운전을 계속시키는 처리를 실행하는 공정이어도 된다. 이 형태의 방법에 의하면, 실내 공간의 밖의 배치 공간에 있어서 연료 가스의 농도가 높아지고 있는 것이 검출된 경우에, 공조 장치를 통한 실내 공간에의 연료 가스의 침입을 예방할 수 있다.
[2] 상기 형태의 방법에 있어서, 상기 운전 모드 제어 공정은, 상기 가스의 농도가 소정의 하한 역치 이하로 된 때에, 상기 공조 장치의 운전 모드를, 상기 내기 순환 모드의 운전으로 이행되기 전의 운전 모드로 설정하는 운전 모드 복귀 공정을 더 포함해도 된다. 이 형태의 방법이라면, 연료 가스의 농도가 저하된 때에, 공조 장치의 운전 모드를 내기 순환 모드로 이행하기 전의 운전 모드로 자동적으로 복귀시킬 수 있기 때문에, 연료 전지를 탑재하는 이동체의 유저의 편리성이 높아진다.
[3] 상기 형태의 방법에 있어서, 상기 운전 모드 제어 공정은, 상기 연료 전지의 발전 중에 실행되어도 된다. 이 형태의 방법이라면, 연료 전지의 발전 중에, 공조 장치를 통한 실내 공간에의 연료 가스의 침입을 예방할 수 있다.
[4] 본 발명의 제2 형태에 의하면, 이동체가 제공된다. 이 형태의 이동체는, 공조 장치와, 연료 전지와, 제어부와, 가스 농도 검출부를 구비해도 된다. 상기 공조 장치는, 실내 공간을 공조해도 된다. 상기 연료 전지는, 상기 실내 공간의 밖의 배치 공간에 배치되어도 된다. 상기 제어부는, 상기 공조 장치의 운전을 제어 가능해도 된다. 상기 가스 농도 검출부는, 상기 실내 공간의 밖에 배치되고, 상기 연료 전지에 공급되는 연료 가스와 동일한 종류의 가스의 농도를 검출 가능해도 된다. 상기 제어부는, 상기 가스의 농도가 소정의 상한 역치 이상일 때에, (i) 상기 공조 장치의 운전 모드를, 상기 실내 공간으로부터 도입한 공기를 공조하여 상기 실내 공간으로 복귀시키는 내기 순환 모드로 이행시키는 처리와, (ii) 상기 공조 장치가 상기 내기 순환 모드인 경우에는, 그대로 상기 내기 순환 모드의 운전을 계속시키는 처리를 실행하는 운전 모드 제어를 실행해도 된다. 이 형태의 이동체라면, 공조 장치를 통한 실내 공간에의 연료 가스의 침입을 예방할 수 있다.
[5] 상기 형태의 이동체에 있어서, 상기 제어부는, 상기 운전 모드 제어에 있어서, 상기 가스의 농도가 소정의 하한 역치 이하로 된 때에, 상기 공조 장치의 운전 모드를, 상기 내기 순환 모드의 운전으로 이행되기 전의 운전 모드로 하는 처리를 더 실행해도 된다. 이 형태의 이동체라면, 연료 가스의 농도가 저하된 때에 공조 장치의 운전 모드를 내기 순환 모드로 이행하기 전의 운전 모드로 자동적으로 복귀시킬 수 있기 때문에, 유저의 편리성이 높아진다.
[6] 상기 형태의 이동체에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연료 전지의 발전 중에, 상기 운전 모드 제어를 실행해도 된다. 이 형태의 이동체에 의하면, 연료 전지의 발전 중에, 공조 장치를 통한 실내 공간에의 연료 가스의 침입을 예방할 수 있다.
상술한 본 발명의 각 형태가 갖는 복수의 구성 요소는 모두가 필수적인 것은 아니고, 상술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해, 또는, 본 명세서에 기재된 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해, 적절히, 상기 복수의 구성 요소의 일부에 대해, 그 변경, 삭제, 새로운 다른 구성 요소와의 변경, 한정 내용의 일부 삭제를 행하는 것이 가능하다. 또한, 상술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해, 또는, 본 명세서에 기재된 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해, 상술한 본 발명의 일 형태에 포함되는 기술적 특징의 일부 또는 전부를 상술한 본 발명의 다른 형태에 포함되는 기술적 특징의 일부 또는 전부와 조합하여, 본 발명의 독립된 일 형태로 하는 것도 가능하다.
본 발명은 연료 가스의 침입을 예방하는 방법이나 이동체 이외의 다양한 형태로 실현하는 것도 가능하다. 예를 들어, 이동체나 연료 전지 시스템의 제어 방법, 공조 장치의 제어 방법, 그들의 제어 방법을 실현하는 컴퓨터 프로그램, 그 컴퓨터 프로그램을 기록한 일시적이지 않은 기록 매체 등의 형태로 실현할 수 있다. 그 외에, 연료 전지를 탑재하는 이동체의 실내 공간에 있어서의 연료 가스의 농도를 제어하는 제어 방법으로서도 실현하는 것이 가능하다.
도 1은 연료 전지 차량의 구성을 도시하는 개략도.
도 2는 수소 침입 억제 제어의 플로우를 도시하는 설명도.
A. 실시 형태:
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태로서의 연료 전지 차량(100)의 구성을 도시하는 개략도이다. 연료 전지 차량(100)은 이동체의 일 형태이며, 연료 전지(20)에 있어서 발전된 전력을 구동력원으로서 주행한다. 연료 전지 차량(100)은 차체 내부의 공간으로서, 차실(110)과, 전방 공간(121)과, 하방 공간(122)을 갖는다. 차실(110)은 운전자를 포함하는 연료 전지 차량(100)의 탑승자가 탑승하는 실내 공간이며, 좌석(111)이나, 운전 조작을 위한 인터페이스가 설치되어 있는 인스트루먼트 패널(112)이 구비되어 있다.
전방 공간(121)은 차실(110)의 전방측에 형성되어 있는 공간이다. 하방 공간(122)은 차실(110)의 하방측에 형성되어 있는 공간이다. 전방 공간(121)과 하방 공간(122)은 공간적으로 전후 방향으로 서로 연통하고 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「우」, 「좌」, 「전」, 「후」, 「상」, 「하」 등의 연료 전지 차량(100)에 있어서의 방향에 관한 기재는 각각, 연료 전지 차량(100)에 탑승하고 있을 때의 운전자를 기준으로 하고 있다.
연료 전지 차량(100)은 연료 전지 시스템(10)과, 공조 장치(50)를 구비한다. 연료 전지 시스템(10)은 전방 공간(121)으로부터 하방 공간(122)에 걸쳐 설치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 전방 공간(121) 및 하방 공간(122)이 본 발명의 배치 공간의 하위 개념에 상당한다. 연료 전지 시스템(10)은 제어부(11)와, 연료 전지(20)와, 캐소드 가스 급배부(30)와, 애노드 가스 급배 순환부(40)를 구비하고 있다.
제어부(11)는 중앙 처리 장치와 주기억 장치를 구비하는 마이크로 컴퓨터에 의해 구성되고, 주기억 장치 상에 프로그램을 읽어들여 실행함으로써, 다양한 기능을 발휘한다. 제어부(11)는 연료 전지 시스템(10)의 운전 중에, 이하에 설명하는 각 구성부를 제어하여, 연료 전지(20)에 출력 요구에 따른 전력을 발전시키는 연료 전지(20)의 운전 제어를 실행한다. 제어부(11)는, 또한 차실(110)에의 수소의 침입을 억제하는 수소 침입 억제 제어를 실행하고, 그 수소 침입 억제 제어에 있어서, 공조 장치(50)의 운전 모드의 제어를 행한다. 제어부(11)에 의한 수소 침입 억제 제어 및 공조 장치(50)의 운전 모드 제어에 대해서는 후술한다.
연료 전지(20)는 반응 가스로서, 연료 가스인 수소와 산화제 가스인 산소의 공급을 받아 발전하는 고체 고분자형 연료 전지이다. 연료 전지(20)의 배치 위치나 배치 방향은 특별히 한정되지 않는다.
캐소드 가스 급배부(30)는 연료 전지(20)에 캐소드 가스로서 압축 공기를 공급하는 기능과, 연료 전지(20)의 캐소드로부터 캐소드 배기 가스 및 배수를 배출시키는 기능을 갖는다. 캐소드 가스 급배부(30)는 캐소드 가스 배관(31)과, 캐소드 배기 가스 배관(32)을 구비한다.
캐소드 가스 배관(31)은 연료 전지(20)에 있어서의 캐소드측의 가스 유로의 입구에 접속되어 있다. 캐소드 가스 배관(31)은 연료 전지 차량(100) 전방의 그릴(101)로부터 전방 공간(121)으로 들어간 외기를 도입하여, 연료 전지(20)의 캐소드로 유도한다. 캐소드 가스 배관(31)에는, 도입한 외기를 압축하는 에어 콤프레서나, 연료 전지(20)에의 압축 공기의 유입을 제어하는 개폐 밸브 등이 설치되어 있다(도시는 생략).
캐소드 배기 가스 배관(32)은 연료 전지(20)에 있어서의 캐소드측의 가스 유로의 출구에 접속되어 있다. 캐소드 배기 가스 배관(32)은 하방 공간(122)의 하측에 있어서 연료 전지 차량(100)의 전방으로부터 후방을 향하여 연장되도록 배치되어 있고, 연료 전지(20)로부터 배출되는 배기 가스 및 배수를 연료 전지 차량(100)의 외부로 유도한다. 캐소드 배기 가스 배관(32)에는, 연료 전지(20)의 캐소드측의 배압을 조정하기 위한 압력 조절 밸브가 설치되어 있다(도시는 생략).
애노드 가스 급배 순환부(40)는 연료 전지(20)에 애노드 가스로서 고압 수소를 공급하는 기능을 갖는다. 또한, 애노드 가스 급배 순환부(40)는 연료 전지(20)의 애노드 배기 가스 및 배수를 연료 전지(20)로부터 배출시키는 기능과, 애노드 배기 가스에 포함되는 수소를 연료 전지(20)의 애노드에 순환시키는 기능을 갖는다. 애노드 가스 급배 순환부(40)는 수소 탱크(41)와, 애노드 가스 배관(42)과, 애노드 배기 가스 순환 배관(43)과, 애노드 배수 배관(44)을 구비한다.
수소 탱크(41)에는, 연료 전지(20)에 공급하기 위한 고압 수소가 충전되어 있다. 수소 탱크(41)는 하방 공간(122)에 있어서, 연료 전지 차량(100)의 후방측에 배치되어 있다. 수소 탱크(41)의 입구 금속부에는 제어부(11)의 지령에 따라 개폐되는 주요 정지 밸브(41b)가 설치되어 있다. 애노드 가스 배관(42)은 수소 탱크(41)와, 연료 전지(20)에 있어서의 애노드측의 가스 유로의 입구를 접속한다. 애노드 가스 배관(42)에는, 수소의 압력이나 유량을 제어하기 위한 레귤레이터나 인젝터 등이 설치되어 있다(도시는 생략).
애노드 배기 가스 순환 배관(43)은 연료 전지(20)에 있어서의 애노드측의 가스 유로의 출구와, 애노드 가스 배관(42)을 접속한다. 애노드 배기 가스 순환 배관(43)에는, 기액 분리기나 순환 펌프가 설치되어 있다(도시는 생략). 애노드 배수 배관(44)은 애노드 배기 가스 순환 배관(43)에 있어서 기액 분리된 배수를 연료 전지 차량(100)의 외부로 배출 가능하도록, 캐소드 배기 가스 배관(32)에 접속되어 있다. 애노드 배수 배관(44)에는 배수 타이밍을 제어하기 위한 배수 밸브가 설치되어 있다(도시는 생략).
그 외에, 연료 전지 시스템(10)은 도시되어 있는 구성부 이외에도, 적어도, 이하의 구성부를 구비한다. 연료 전지 시스템(10)은 연료 전지(20)에 냉매를 공급하여 연료 전지(20)의 온도를 제어하기 위한 냉매 공급부를 구비한다. 또한, 연료 전지 시스템(10)은 연료 전지(20)가 출력하는 전력이나 회생 전력을 축전하고, 연료 전지(20)와 함께 전력원으로서 기능하는 2차 전지나, 연료 전지(20)의 전압 및 2차 전지의 충·방전을 제어하기 위한 DC/DC 컨버터 등을 구비한다.
공조 장치(50)는 차실(110)의 온도를 조정하는 공조 처리를 실행한다. 공조 장치(50)는 전방 공간(121)에 배치되어 있다. 공조 장치(50)는 공조부(51)와, 송풍부(52)와, 제1 공기 취입부(53)와, 제2 공기 취입부(54)와, 전환부(55)를 구비한다. 공조부(51)는 증발기나 콘덴서를 구비하고, 외기나 연료 전지(20)의 배열을 이용하여 제1 공기 취입부(53)나 제2 공기 취입부(54)로부터 도입된 공기의 온도를, 탑승자에 의해 지정된 온도에 따라 조정한다. 송풍부(52)는 공조부(51)에 있어서 온도 조정된 공기를, 탑승자에 의해 지정된 풍량으로 차실(110)에 송출한다.
제1 공기 취입부(53)는 차실(110)의 공기를 도입한다. 제2 공기 취입부(54)는 그릴(101)로부터 전방 공간(121)으로 들어간 외기를 도입한다. 전환부(55)는, 예를 들어 3방 밸브나, 3방 밸브와 동등하게 기능하는 버터플라이형의 댐퍼 기구 등에 의해 구성되고, 공조부(51)와, 제1 공기 취입부(53)와, 제2 공기 취입부(54)에 접속되어 있다. 공조 장치(50)는 전환부(55)에 있어서의 접속 방향의 전환 동작에 의해, 차실(110) 내의 공기를 온도 조정하여 차실(110)로 복귀시키는 내기 순환 모드와, 차실(110)에 온도 조정된 외기를 도입하는 외기 도입 모드를 전환 가능하다. 내기 순환 모드일 때에는, 전환부(55)는 공조부(51)에 대한 공기의 공급원을 제1 공기 취입부(53)로 한다. 외기 도입 모드일 때에는, 공조부(51)에 대한 공기의 공급원을 제2 공기 취입부(54)로 한다.
공조 장치(50)는 통상 시는, 차실(110)에 설치된 조작부(도시는 생략)를 통한 탑승자의 조작에 따라 작동한다. 연료 전지 차량(100)의 탑승자는, 조작부를 통해, 공조 장치(50)의 송풍부(52)로부터 차실(110)로 송출되는 공기의 온도와 풍량을 지정 가능하다. 또한, 조작부를 통해, 외기 도입 모드와, 내기 순환 모드를 전환 가능하다. 단, 본 실시 형태의 공조 장치(50)는 연료 전지 시스템(10)의 제어부(11)의 지령에 의해서도, 외기 도입 모드와, 내기 순환 모드의 전환이 실행된다.
연료 전지 차량(100)은, 또한 전방 공간(121)에 제1 수소 농도 센서(61)를 구비하고, 하방 공간(122)에 제2 수소 농도 센서(62)를 구비한다. 제1 수소 농도 센서(61)는 전방 공간(121)의 상방의 차실(110)에 가까운 위치에 설치되어 있다. 제2 수소 농도 센서(62)는 하방 공간(122)에 있어서, 수소 탱크(41)의 주요 정지 밸브(41b)에 가까운 위치에 설치되어 있다. 제1 수소 농도 센서(61) 및 제2 수소 농도 센서(62)는 본 발명에 있어서의 가스 농도 검출부의 하위 개념에 상당한다.
제1 수소 농도 센서(61) 및 제2 수소 농도 센서(62)는 설치 장소에 있어서의 수소를 검출하고, 수소 농도를 나타내는 신호를 제어부(11)에 출력한다. 제어부(11)는 이하에 설명하는 수소 침입 억제 제어에 있어서, 제1 수소 농도 센서(61) 또는 제2 수소 농도 센서(62)에 있어서 검출된 수소 농도에 기초하여 공조 장치(50)를 제어하고, 차실(110)에의 수소의 침입을 억제하기 위한 처리를 실행한다.
도 2는 제어부(11)가 실행하는 수소 침입 억제 제어의 플로우를 나타내는 설명도이다. 제어부(11)는 연료 전지 차량(100)에 있어서 운전자에 의한 이그니션 온의 조작이 행해진 때에, 연료 전지 시스템(10)을 기동하고, 연료 전지(20)의 운전 제어를 개시함과 함께, 수소 침입 억제 제어를 평행하여 개시한다.
스텝 S10, S20은, 연료 전지 차량(100)의 기동 시에 행해지는 초기 처리이다. 스텝 S10에서는, 제어부(11)는 제1 수소 농도 센서(61) 및 제2 수소 농도 센서(62)의 시험 신호를 취득하고, 제1 수소 농도 센서(61) 및 제2 수소 농도 센서(62)의 구동 상태가 정상인 것을 검출한다. 제어부(11)는 단선 등에 의해 제1 수소 농도 센서(61) 및 제2 수소 농도 센서(62)의 시험 신호를 정상으로 취득할 수 없는 경우에는, 인스트루먼트 패널(112)의 인디케이터(도시는 생략) 등을 사용하여 운전자에게 그 취지를 통지한다.
스텝 S20에서는, 제어부(11)는 애노드 가스 급배 순환부(40)에 의한 연료 전지(20)에 대한 수소의 공급이 정상으로 행해지고 있는 것을 검출한다. 구체적으로는, 제어부(11)는 수소 탱크(41)에 있어서의 주요 정지 밸브(41b)의 고착 등의 문제가 발생하고 있지 않은 것을 검출한다. 또한, 연료 전지(20)에 대한 수소의 공급 개시 후에 있어서의 연료 전지(20)의 전류의 상승을 검출하고, 연료 전지(20)에 수소가 도달하고 있는 것을 검출한다. 제어부(11)는 수소의 공급 상태가 정상인 것을 검출할 수 없는 경우에는, 운전자에게 그 취지를 통지하고, 연료 전지 시스템(10)의 운전을 정지한다.
스텝 S10, S20의 초기 처리의 이후, 제어부(11)에 의한 전방 공간(121) 및 하방 공간(122)에 있어서의 수소 농도의 감시 처리가 개시된다. 제어부(11)는 연료 전지 시스템(10)의 운전을 계속하고 있는 동안에, 주기적으로 제1 수소 농도 센서(61) 및 제2 수소 농도 센서(62)의 검출 신호를 취득한다. 제1 수소 농도 센서(61) 및 제2 수소 농도 센서(62)에 의한 수소 농도의 검출 공정이, 본 발명에 있어서의 농도 검출 공정의 하위 개념에 상당한다. 제어부(11)는 제1 수소 농도 센서(61) 및 제2 수소 농도 센서(62)의 검출 신호를 취득할 때마다, 그 검출 신호로부터 검출되는 수소 농도가 소정의 상한 역치 이상인지의 여부를 판정한다(스텝 S30). 수소 농도의 상한 역치로서는, 폐쇄된 공간에 있어서 허용 가능한 수소 농도가 설정되어 있으면 되고, 예를 들어 3％로 해도 된다.
제1 수소 농도 센서(61)와 제2 수소 농도 센서(62)에 의해 검출되는 수소 농도가 모두, 상한 역치보다 낮은 경우에는(스텝 S30의 "아니오"), 제어부(11)는 제1 수소 농도 센서(61) 및 제2 수소 농도 센서(62)에 의한 수소 농도의 감시를 계속한다. 제1 수소 농도 센서(61) 및 제2 수소 농도 센서(62)에 의해 검출되는 수소 농도 중 적어도 한쪽이 상한 역치 이상이었던 경우에는(스텝 S30의 "예"), 제어부(11)는 스텝 S40의 처리를 실행한다. 스텝 S40에서는, 제어부(11)는 공조 장치(50)의 운전 모드가 내기 순환 모드가 아닌 경우에는, 공조 장치(50)의 운전 모드를 내기 순환 모드로 이행시킨다. 한편, 공조 장치(50)의 운전 모드가 내기 순환 모드이었던 경우에는, 내기 순환 모드를 계속시킨다. 전방 공간(121)이나 하방 공간(122)에 있어서 수소 농도가 높아져 있을 때에, 내기 순환 모드로 공조 장치(50)를 운전함으로써, 전방 공간(121)이나 하방 공간(122)의 수소가 공조 장치(50)에 의해 차실(110)에 도입되는 것이 억제된다. 따라서, 차실(110)에 있어서의 수소 농도의 증대가 예방된다. 이 스텝 S40의 처리 공정이, 본 발명에 있어서의 운전 모드 제어 공정의 하위 개념에 상당하고, 스텝 S40의 처리를 실행하는 제어가, 본 발명에 있어서의 운전 모드 제어의 하위 개념에 상당한다. 또한, 스텝 S40에서는, 제어부(11)는 수소 탱크(41)의 주요 정지 밸브(41b)를 폐쇄하는 등, 전방 공간(121)이나 하방 공간(122)의 수소 농도를 저하시키기 위한 처리도 아울러 실행한다.
스텝 S40에서는, 제어부(11)는 내기 순환 모드로의 이행 외에, 공조 장치(50)의 풍량을 저하시키는 처리나 차실(110)에의 송풍을 정지하는 처리를 실행해도 된다. 이에 의해, 전방 공간(121)이나 하방 공간(122)의 수소가 차실(110)에 도입되는 것이 더욱 억제된다. 또한, 제어부(11)는 공조 장치(50)의 운전 모드를 내기 순환 모드로 이행시킨 후에는, 탑승자에 의한 공조 장치(50)의 운전 모드의 전환 조작을 무효로 하도록 공조 장치(50)를 제어해도 된다. 이에 의해, 제어부(11)에 의한 예방 조치가 낭비되어 버리는 것이 억제된다. 그 외에, 스텝 S40에서는, 제어부(11)는 차실(110) 밖에 있어서 수소 농도가 증대하고 있고, 차실(110)에의 수소의 침입을 억제하기 위한 예방 조치가 강구되어 있는 것을 탑승자에게 통지하는 처리를 실행해도 된다.
스텝 S40의 이후, 제어부(11)는 전방 공간(121)이나 하방 공간(122)에 있어서의 수소 농도의 저하를 감시하는 모드로 이행한다. 제어부(11)는 제1 수소 농도 센서(61) 및 제2 수소 농도 센서(62)의 검출 신호를 주기적으로 취득하고, 그 검출 신호로부터 얻어지는 수소 농도가 소정의 하한 역치 이하인지의 여부를 판정한다(스텝 S50). 수소 농도의 하한 역치로서는, 전방 공간(121)이나 하방 공간(122)의 공기가 차실(110)에 도입되어도, 차실(110) 내의 수소 농도가 1％를 초과하지 않는 정도의 수소 농도의 값이 설정되어 있으면 된다. 수소 농도의 하한 역치로서는, 예를 들어 0.85％로 해도 된다.
제어부(11)는 전방 공간(121) 및 하방 공간(122)의 수소 농도가, 적어도 한쪽이라도, 하한 역치보다 높은 경우에는(스텝 S50의 "아니오"), 수소 농도의 감시를 계속한다. 한편, 제어부(11)는 전방 공간(121) 및 하방 공간(122)의 수소 농도가 모두 하한 역치 이하로 된 때에(스텝 S50의 "예"), 공조 장치(50)를 내기 순환 모드로 이행하기 전의 운전 모드로 복귀시킨다(스텝 S60). 제어부(11)는 스텝 S40에 있어서, 내기 순환 모드로 이행시키기 전의 운전 모드를 주기억 장치 등에 기억해 두고, 스텝 S60에 있어서, 그 기억해 둔 정보를 읽어들이고, 운전 모드의 제어를 실행한다. 제어부(11)는 스텝 S40의 이전에 공조 장치(50)가 외기 도입 모드이었던 경우에는, 외기 도입 모드로 이행시킨다. 스텝 S40의 전에 공조 장치(50)가 내기 순환 모드이었던 경우에는, 내기 순환 모드를 계속시킨다. 스텝 S60의 공정이 본 발명에 있어서의 운전 모드 복귀 공정의 하위 개념에 상당한다.
본 실시 형태의 연료 전지 차량(100)에서는, 차실(110) 내에 있어서의 수소 농도의 증대의 가능성이 저하된 경우에는, 탑승자가 조작하는 일 없이, 공조 장치(50)의 운전 상태가 자동적으로 원래대로 복귀된다. 따라서, 탑승자에 있어서의 편리성이 높아지고 있다. 스텝 S60에서는, 제어부(11)는 운전 모드 이외에도, 공조 장치(50)의 운전 조건을 복귀시켜도 된다. 제어부(11)는 스텝 S40에 있어서 공조 장치(50)의 풍량 등의 운전 조건을 기억해 두고, 스텝 S60에 있어서 그 운전 조건으로 복귀시켜도 된다. 스텝 S60의 이후도, 연료 전지 시스템(10)의 운전이 계속되어 있는 동안에는, 제어부(11)에 의한 전방 공간(121) 및 하방 공간(122)에 있어서의 수소 농도의 감시가 계속된다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 연료 전지 차량(100)이라면, 차실(110)의 밖의 전방 공간(121)이나 하방 공간(122)에 있어서 검출된 수소 농도에 기초하여 공조 장치(50)의 운전 모드가 제어된다. 따라서, 전방 공간(121)이나 하방 공간(122)에 있어서 수소가 누설된 경우에도, 차실(110)의 수소 농도가 상승해 버리기 전에, 차실(110)에의 수소의 침입을 적절하게 예방할 수 있다. 또한, 차실(110)에의 수소의 침입을 억제하기 위해 강제적으로 이행된 공조 장치(50)의 운전 모드가 차실(110)에 있어서의 수소 농도의 증대의 가능성이 저하된 때에 자동적으로 원래대로 복귀되기 때문에, 탑승자에게 있어서의 편리성이 높아진다.
B. 변형예:
B1. 변형예 1:
상기 실시 형태에서는, 연료 전지 차량(100)에 있어서, 차실(110)에 대한 수소의 침입을 억제하기 위한 수소 침입 억제 제어가 실행되어 있다. 이에 비해, 상기 실시 형태의 수소 침입 억제 제어는, 연료 전지 차량(100) 이외의 연료 전지를 탑재하는 이동체에 있어서 실행되어도 된다. 예를 들어, 수소 침입 억제 제어는, 연료 전지를 탑재하는 열차에 있어서, 열차의 객실에의 수소의 침입을 예방하기 위해 실행되어도 된다.
B2. 변형예 2:
상기 실시 형태에서는, 연료 전지 차량(100)은 전방 공간(121)에 제1 수소 농도 센서(61)를 구비하고, 하방 공간(122)에 제2 수소 농도 센서(62)를 구비하고 있다. 연료 전지 차량(100)에 있어서, 제1 수소 농도 센서(61) 또는 제2 수소 농도 센서(62) 중 어느 한쪽은 생략되어도 된다. 또한, 제1 수소 농도 센서(61)나 제2 수소 농도 센서(62)의 설치 장소는 상기 실시 형태에서 설명한 장소로 한정되지 않는다. 제1 수소 농도 센서(61)는 예를 들어, 연료 전지(20)의 근방에 설치되어도 된다. 수소 농도 센서는, 공조 장치(50)의 공기 유로 내에 설치되어 있어도 된다. 수소 농도 센서는, 차실(110)의 밖에 설치되어 있으면 된다.
B3. 변형예 3:
상기 실시 형태에서는, 전방 공간(121)과 하방 공간(122)에서 수소 농도의 상한 역치가 동일한 값으로 설정되어 있다. 이에 대해, 전방 공간(121)과 하방 공간(122)에서 수소 농도의 상한 역치가 상이한 값으로 설정되어 있어도 된다. 수소 탱크(41)가 배치되어 있는 하방 공간(122)의 상한 역치 쪽이 전방 공간(121)보다도 낮은 값으로 설정되어도 된다. 또는, 공조 장치(50)의 제2 공기 취입부(54)가 배치되어 있는 전방 공간(121)의 상한 역치 쪽이 하방 공간(122)보다도 낮은 값으로 설정되어 있어도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 제어부(11)는 전방 공간(121)과 하방 공간(122) 중 적어도 한쪽의 수소 농도가 상한 역치 이상으로 된 때에, 공조 장치(50)의 운전 모드를 전환하고 있다. 이에 대해, 제어부(11)는 전방 공간(121)과 하방 공간(122)의 양쪽의 수소 농도가 상한 역치 이상으로 된 때에, 공조 장치(50)의 운전 모드를 전환해도 된다.
B4. 변형예 4:
상기 실시 형태에 있어서, 스텝 S40에 있어서 제어부(11)에 의해 내기 순환 모드로 이행된 공조 장치(50)의 운전 모드는, 스텝 S60에 있어서 제어부(11)에 의해 원래의 운전 모드로 복귀되어 있다. 이에 대해, 스텝 S60의 제어부(11)에 의한 운전 모드의 복귀 공정은 생략되어도 된다.
B5. 변형예 5:
상기 실시 형태의 연료 전지 차량(100)에서는, 연료 전지(20)의 발전 중에 수소 침입 억제 제어가 실행되어 있다. 이에 대해, 연료 전지(20)가 발전하고 있지 않은 동안에도, 수소 침입 억제 제어가 실행되어도 된다. 이 경우에는, 연료 전지 차량(100)은 2차 전지의 전력에 의해 수소 침입 억제 제어를 실행 가능하다.
B6. 변형예 6:
상기 실시 형태의 연료 전지 차량(100)에서는, 제어부(11)에 의해, 연료 전지 시스템(10)의 운전과 공조 장치(50)의 운전이 제어되어 있다. 이에 대해, 연료 전지 차량(100)에서는, 연료 전지 시스템(10)의 운전을 제어하는 제어부(11) 외에, 공조 장치(50)의 운전을 제어하는 제어부가 설치되어 있어도 되고, 수소 침입 억제 제어는 공조 장치(50)의 제어부가 실행해도 된다.
B7. 변형예 7:
상기 실시 형태에서는, 연료 전지를 동력원으로서 탑재하는 이동체인 연료 전지 차량(100)에 있어서, 차실(110)에의 수소의 침입을 억제하기 위한 수소 침입 억제 제어가 실행되어 있다. 이에 대해, 수소 침입 억제 제어는, 연료 전지를 동력원으로서 탑재하는 이동체 이외의 이동체에 있어서 실행되어도 된다. 수소 침입 억제 제어는, 수소 엔진을 탑재하는 차량에 있어서 실행되어도 된다. 또는, 수소 침입 억제 제어와 동일한 제어가, 수소 이외의 가스를 연료 가스로서 사용하는 이동체에 있어서, 연료 가스의 실내 공간에의 침입을 억제하기 위한 제어로서 실행되어도 된다. 예를 들어, 천연 가스를 연료 가스로 하는 차량에 있어서, 천연 가스의 실내 공간에의 침입을 억제하기 위한 제어로서 실행되어도 된다.
B8. 변형예 8:
상기 실시 형태에 있어서, 공조 장치(50)의 전환부(55)는 3방 밸브나 댐퍼 기구에 의해 구성되어 있다. 이에 대해, 전환부(55)는 다른 구성에 의해, 내기 순환 모드와 외기 도입 모드를 전환 가능하게 구성되어 있어도 된다. 전환부(55)는 제1 공기 취입부(53)의 배관을 개폐하는 밸브와 제2 공기 취입부(54)의 배관을 개폐하는 밸브의 개폐 상태의 전환에 의해, 내기 순환 모드와 외기 도입 모드를 전환해도 된다.
본 발명은 상술한 실시 형태나 실시예, 변형예로 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 구성으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 발명의 개요의 란에 기재된 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시 형태, 실시예, 변형예 중의 기술적 특징은, 상술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해, 또는, 상술한 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해, 적절히, 변경이나, 조합을 행하는 것이 가능하다. 또한, 그 기술적 특징이 본 명세서 중에 필수적인 것으로서 설명되어 있지 않으면, 적절히, 삭제하는 것이 가능하다. 상기한 각 실시 형태 및 변형예에 있어서, 소프트웨어에 의해 실현되어 있는 기능 및 처리의 일부 또는 전부는, 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. 또한, 하드웨어에 의해 실현되어 있는 기능 및 처리의 일부 또는 전부는, 소프트웨어에 의해 실현되어도 된다. 하드웨어로서는, 예를 들어 집적 회로, 디스크리트 회로, 그들의 회로를 조합한 회로모듈 등, 각종 회로를 사용할 수 있다.
10 : 연료 전지 시스템
11 : 제어부
20 : 연료 전지
30 : 캐소드 가스 급배부
31 : 캐소드 가스 배관
32 : 캐소드 배기 가스 배관
40 : 애노드 가스 급배 순환부
41 : 수소 탱크
41b : 주요 정지 밸브
42 : 애노드 가스 배관
43 : 애노드 배기 가스 순환 배관
44 : 애노드 배수 배관
50 : 공조 장치
51 : 공조부
52 : 송풍부
53 : 제1 공기 취입부
54 : 제2 공기 취입부
55 : 전환부
61 : 제1 수소 농도 센서
62 : 제2 수소 농도 센서
100 : 연료 전지 차량
101 : 그릴
110 : 차실
111 : 좌석
112 : 인스트루먼트 패널
121 : 전방 공간
122 : 하방 공간

Claims (6)

  1. 공조 장치에 의해 공조되어 있는 실내 공간과, 상기 실내 공간의 밖에 있고, 연료 전지가 배치되어 있는 배치 공간을 구비하는 이동체에 있어서, 상기 실내 공간에의 상기 연료 전지의 연료 가스의 침입을 억제하는 방법이며,
    상기 배치 공간에 있어서 상기 연료 가스와 동일한 종류의 가스의 농도를 검출하는 농도 검출 공정과,
    상기 가스의 농도가 소정의 상한 역치 이상일 때에,
    (i) 상기 공조 장치의 운전 모드를, 상기 실내 공간으로부터 도입한 공기를 공조하여 상기 실내 공간으로 복귀시키는 내기 순환 모드로 이행시키는 처리와,
    (ii) 상기 공조 장치가 상기 내기 순환 모드인 경우에는, 그대로 상기 내기 순환 모드의 운전을 계속시키는 처리
    를 실행하는 운전 모드 제어 공정을 구비하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 운전 모드 제어 공정은, 상기 가스의 농도가 소정의 하한 역치 이하로 된 때에, 상기 공조 장치의 운전 모드를, 상기 내기 순환 모드의 운전으로 이행되기 전의 운전 모드로 하는 운전 모드 복귀 공정을 더 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 운전 모드 제어 공정은, 상기 연료 전지의 발전 중에 실행되는, 방법.
  4. 이동체이며,
    실내 공간을 공조 가능한 공조 장치와,
    상기 실내 공간의 밖의 배치 공간에 배치되어 있는 연료 전지와,
    상기 공조 장치의 운전을 제어 가능한 제어부와,
    상기 배치 공간에 배치되고, 상기 연료 전지에 공급되는 연료 가스와 동일한 종류의 가스의 농도를 검출 가능한 가스 농도 검출부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 가스의 농도가 소정의 상한 역치 이상일 때에,
    (i) 상기 공조 장치의 운전 모드를, 상기 실내 공간으로부터 도입한 공기를 공조하여 상기 실내 공간으로 복귀시키는 내기 순환 모드로 이행시키는 처리와,
    (ii) 상기 공조 장치가 상기 내기 순환 모드인 경우에는, 그대로 상기 내기 순환 모드의 운전을 계속시키는 처리
    를 실행하는 운전 모드 제어를 실행하는, 이동체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 운전 모드 제어에 있어서, 상기 가스의 농도가 소정의 하한 역치 이하로 된 때에, 상기 공조 장치의 운전 모드를, 상기 내기 순환 모드의 운전으로 이행되기 전의 운전 모드로 하는 처리를 더 실행하는, 이동체.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 연료 전지의 발전 중에, 상기 운전 모드 제어를 실행하는, 이동체.
KR1020150155237A 2014-11-14 2015-11-05 연료 전지를 탑재하는 이동체의 실내 공간에의 연료 가스의 침입을 예방하는 방법 및 연료 전지를 탑재하는 이동체 KR20160058012A (ko)

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JP2014231666A JP2016096658A (ja) 2014-11-14 2014-11-14 燃料電池移動体の室内空間への燃料ガスの侵入を予防する方法および燃料電池移動体
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