(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022185192
(43)【公開日】2022-12-14
(54)【発明の名称】燃料電池船
(51)【国際特許分類】
B63H 21/20 20060101AFI20221207BHJP
H01M 8/00 20160101ALI20221207BHJP
H01M 8/249 20160101ALI20221207BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20221207BHJP
H01M 8/04664 20160101ALI20221207BHJP
H01M 8/04313 20160101ALI20221207BHJP
H01M 8/04694 20160101ALI20221207BHJP
H01M 8/04858 20160101ALI20221207BHJP
H01M 8/04955 20160101ALI20221207BHJP
B63B 35/00 20200101ALI20221207BHJP
B63H 20/00 20060101ALI20221207BHJP
B63H 21/17 20060101ALI20221207BHJP
B63B 11/04 20060101ALI20221207BHJP
B63J 2/06 20060101ALI20221207BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20221207BHJP
【ＦＩ】
B63H21/20
H01M8/00 A
H01M8/00 Z
H01M8/249
H01M8/04 Z
H01M8/04 J
H01M8/04664
H01M8/04313
H01M8/04694
H01M8/04858
H01M8/04955
H01M8/04 H
B63B35/00 T
B63H20/00 600
B63H21/17
B63B11/04 B
B63J2/06
B63B11/04 A
H01M8/10 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021092702
(22)【出願日】2021-06-02
(71)【出願人】
【識別番号】720001060
【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001933
【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山口 安美
(72)【発明者】
【氏名】丸山 剛広
(72)【発明者】
【氏名】平岩 琢也
(72)【発明者】
【氏名】品川 学
(72)【発明者】
【氏名】木村 行彦
【テーマコード（参考）】
5H126
5H127
【Ｆターム（参考）】
5H126BB06
5H127AA06
5H127AB04
5H127AB14
5H127AB17
5H127AB29
5H127AC17
5H127BA02
5H127BA22
5H127BA59
5H127BB02
5H127DB49
5H127DB66
5H127DB88
5H127DB96
5H127DC41
5H127DC42
5H127DC46
5H127EE04
(57)【要約】
【課題】燃料電池船の航行中に、燃料電池の故障が発生した場合、あるいは、燃料電池が機器寿命に達した場合でも、燃料電池船が航行中の海上で停止する事態を回避する。
【解決手段】燃料電池船は、電力によって船体に推進力を発生させる推進装置と、推進装置に電力を供給する電力供給部と、劣化率を調整する劣化率制御部を備える。電力供給部は、燃料の電気化学反応により発電を行う複数の燃料電池と、少なくとも１つの蓄電池と、を有する。
【選択図】図２
【解決手段】燃料電池船は、電力によって船体に推進力を発生させる推進装置と、推進装置に電力を供給する電力供給部と、劣化率を調整する劣化率制御部を備える。電力供給部は、燃料の電気化学反応により発電を行う複数の燃料電池と、少なくとも１つの蓄電池と、を有する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力によって船体に推進力を発生させる推進装置と、
前記推進装置に前記電力を供給する電力供給部と、を備える燃料電池船であって、
前記電力供給部は、燃料の電気化学反応により発電を行う複数の燃料電池と、少なくとも１つの蓄電池と、を有する、燃料電池船。
前記推進装置に前記電力を供給する電力供給部と、を備える燃料電池船であって、
前記電力供給部は、燃料の電気化学反応により発電を行う複数の燃料電池と、少なくとも１つの蓄電池と、を有する、燃料電池船。
【請求項2】
前記推進装置と前記電力供給部との組を複数有する、請求項１に記載の燃料電池船。
【請求項3】
前記燃料を収容する複数の燃料タンクをさらに備え、
前記複数の燃料タンクは、前記複数の燃料電池のうちで２以上の同じ燃料電池と接続される複数の個別タンクを含む、請求項１または２に記載の燃料電池船。
前記複数の燃料タンクは、前記複数の燃料電池のうちで２以上の同じ燃料電池と接続される複数の個別タンクを含む、請求項１または２に記載の燃料電池船。
【請求項4】
前記複数の燃料電池のそれぞれの劣化の度合いを示す劣化率を調整する劣化率制御部をさらに備え、
各燃料電池の劣化率が各燃料電池の劣化による交換に適した劣化率に到達する時期を交換目安時期とし、予め設定された各燃料電池の交換時期を交換予定時期としたとき、
前記劣化率制御部は、各燃料電池のそれぞれについて、前記交換目安時期が前記交換予定時期に近づくまたは一致するように、少なくとも１つの前記燃料電池の劣化率を調整する、請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池船。
各燃料電池の劣化率が各燃料電池の劣化による交換に適した劣化率に到達する時期を交換目安時期とし、予め設定された各燃料電池の交換時期を交換予定時期としたとき、
前記劣化率制御部は、各燃料電池のそれぞれについて、前記交換目安時期が前記交換予定時期に近づくまたは一致するように、少なくとも１つの前記燃料電池の劣化率を調整する、請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池船。
【請求項5】
前記劣化率制御部は、前記燃料電池船で消費される電力負荷が、前記燃料電池の劣化の進行速度が所定値以下となる前記燃料電池の発電出力の下限値と、前記燃料電池の搭載数とに応じて決まる第１閾値以下になったときに、前記燃料電池の劣化率を調整し、前記第１閾値以下の状態が継続される予想時間に応じて、劣化率の調整の仕方を異ならせる、請求項４に記載の燃料電池船。
【請求項6】
前記劣化率制御部は、前記燃料電池船で消費される前記電力負荷が、前記燃料電池の定格出力と、前記燃料電池の搭載数とに応じて決まる第２閾値以上であるときに、前記燃料電池の劣化率を調整するとともに、前記複数の燃料電池のうち、劣化を抑制する対象となる燃料電池の発電出力を前記定格出力以下に設定する、請求項５に記載の燃料電池船。
【請求項7】
前記複数の燃料電池のそれぞれが別々に設置される複数の燃料電池区画と、
前記複数の燃料電池区画のそれぞれの内部に給気する複数の電池区画給気装置と、
前記複数の燃料電池の発電を制御する発電制御部と、をさらに備え、
前記発電制御部は、前記複数の電池区画給気装置の少なくとも１つが停止したときに、停止した前記電池区画給気装置が給気する前記燃料電池区画に設置される前記燃料電池の発電を停止させる、請求項１または２に記載の燃料電池船。
前記複数の燃料電池区画のそれぞれの内部に給気する複数の電池区画給気装置と、
前記複数の燃料電池の発電を制御する発電制御部と、をさらに備え、
前記発電制御部は、前記複数の電池区画給気装置の少なくとも１つが停止したときに、停止した前記電池区画給気装置が給気する前記燃料電池区画に設置される前記燃料電池の発電を停止させる、請求項１または２に記載の燃料電池船。
【請求項8】
前記燃料を収容する燃料タンクが設置される少なくとも１つのタンク区画と、
前記タンク区画の内部に給気するタンク区画給気装置と、をさらに備え、
前記発電制御部は、前記タンク区画給気装置が停止したときに、前記複数の燃料電池のうち、停止した前記タンク区画給気装置が給気する前記タンク区画に設置される前記燃料タンクから前記燃料が供給される燃料電池の発電を停止させる、請求項７に記載の燃料電池船。
前記タンク区画の内部に給気するタンク区画給気装置と、をさらに備え、
前記発電制御部は、前記タンク区画給気装置が停止したときに、前記複数の燃料電池のうち、停止した前記タンク区画給気装置が給気する前記タンク区画に設置される前記燃料タンクから前記燃料が供給される燃料電池の発電を停止させる、請求項７に記載の燃料電池船。
【請求項9】
前記複数の燃料電池のそれぞれが別々に設置される複数の燃料電池区画と、
前記複数の燃料電池区画の内部にそれぞれ配置され、前記燃料の気体状態である燃料ガスを検知する複数の電池区画内部ガス検知器と、
前記複数の燃料電池区画の外部にそれぞれ配置され、前記燃料電池区画の内部に流入する可燃ガスを検知する複数の電池区画外部ガス検知器と、
前記複数の燃料電池の発電を制御する発電制御部と、をさらに備え、
前記発電制御部は、前記複数の電池区画内部ガス検知器および前記複数の電池区画外部ガス検知器の少なくともいずれかが前記燃料ガスまたは前記可燃ガスと反応し、または故障したときに、前記複数の燃料電池のうち、反応または故障した前記電池区画内部ガス検知器または前記電池区画外部ガス検知器が配置された燃料電池区画内の燃料電池の発電を停止させる、請求項１または２に記載の燃料電池船。
前記複数の燃料電池区画の内部にそれぞれ配置され、前記燃料の気体状態である燃料ガスを検知する複数の電池区画内部ガス検知器と、
前記複数の燃料電池区画の外部にそれぞれ配置され、前記燃料電池区画の内部に流入する可燃ガスを検知する複数の電池区画外部ガス検知器と、
前記複数の燃料電池の発電を制御する発電制御部と、をさらに備え、
前記発電制御部は、前記複数の電池区画内部ガス検知器および前記複数の電池区画外部ガス検知器の少なくともいずれかが前記燃料ガスまたは前記可燃ガスと反応し、または故障したときに、前記複数の燃料電池のうち、反応または故障した前記電池区画内部ガス検知器または前記電池区画外部ガス検知器が配置された燃料電池区画内の燃料電池の発電を停止させる、請求項１または２に記載の燃料電池船。
【請求項10】
前記燃料を収容する燃料タンクが設置される少なくとも１つのタンク区画と、
前記タンク区画の内部に配置され、前記燃料の気体状態である燃料ガスを検知するタンク区画内部ガス検知器と、
前記タンク区画の外部に配置され、前記タンク区画の内部に流入する可燃ガスを検知するタンク区画外部ガス検知器と、をさらに備え、
前記発電制御部は、前記タンク区画内部ガス検知器および前記タンク区画外部ガス検知器の少なくともいずれかが前記燃料ガスまたは前記可燃ガスと反応し、または故障したときに、前記複数の燃料電池のうち、反応または故障した前記タンク区画内部ガス検知器または前記タンク区画外部ガス検知器が配置された前記タンク区画内の前記燃料タンクから前記燃料が供給される燃料電池の発電を停止させる、請求項９に記載の燃料電池船。
前記タンク区画の内部に配置され、前記燃料の気体状態である燃料ガスを検知するタンク区画内部ガス検知器と、
前記タンク区画の外部に配置され、前記タンク区画の内部に流入する可燃ガスを検知するタンク区画外部ガス検知器と、をさらに備え、
前記発電制御部は、前記タンク区画内部ガス検知器および前記タンク区画外部ガス検知器の少なくともいずれかが前記燃料ガスまたは前記可燃ガスと反応し、または故障したときに、前記複数の燃料電池のうち、反応または故障した前記タンク区画内部ガス検知器または前記タンク区画外部ガス検知器が配置された前記タンク区画内の前記燃料タンクから前記燃料が供給される燃料電池の発電を停止させる、請求項９に記載の燃料電池船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料電池船に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、燃料タンクから燃料電池に燃料ガス（例えば水素ガス）を供給し、燃料電池で発生する電力によって推進装置を駆動する燃料電池船が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－９２８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、特許文献１の構成では、燃料電池船が搭載している燃料電池は１台であるため、燃料電池船の航行中に燃料電池に故障が発生すると、または、燃料電池が機器寿命に達すると、航行を続けることができず海上で停止してしまう虞がある。
【0005】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、航行中に燃料電池の故障が発生した場合、あるいは、燃料電池が機器寿命に達してしまうことで、燃料電池船が航行中の海上で停止する事態を回避することができる燃料電池船を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一側面に係る燃料電池船は、電力によって船体に推進力を発生させる推進装置と、前記推進装置に前記電力を供給する電力供給部と、を備える燃料電池船であって、前記電力供給部は、燃料の電気化学反応により発電を行う複数の燃料電池と、少なくとも１つの蓄電池と、を有する。
【発明の効果】
【0007】
上記の構成によれば、燃料電池船の航行中に、燃料電池の故障が発生した場合、あるいは、燃料電池が機器寿命に達した場合でも、燃料電池船が航行中の海上で停止する事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施の一形態に係る燃料電池船の概略の構成を示す説明図である。
【図2】上記燃料電池船の主要部の構成を模式的に示すブロック図である。
【図3】上記燃料電池船の他の構成を模式的に示すブロック図である。
【図4】上記燃料電池船の運用計画としての各燃料電池の交換計画を模式的に示すタイムチャートである。
【図5】上記燃料電池の運転時間とセル電圧との関係を、劣化を抑制した低負荷運転を行ったときと、劣化を促進させた高負荷運転を行ったときとで示すグラフである。
【図6】上記燃料電池１台当たりの発電出力と劣化の進行速度との関係を示すグラフである。
【図7】上記燃料電池の劣化率の調整の流れを示すフローチャートである。
【図8】上記燃料電池船の電力負荷の時間経過に対する推移の一例を示すグラフである。
【図9】上記燃料電池の運転時間に対する劣化率の変化を模式的に示すグラフである。
【図10】上記燃料電池の他の劣化率の調整の流れを示すフローチャートである。
【図11】上記燃料電池船の内部構造を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本明細書では、方向を以下のように定義する。まず、燃料電池船の船尾から船首に向かう方向を「前」とし、船首から船尾に向かう方向を「後」とする。そして、前後方向に垂直な横方向を左右方向とする。このとき、燃料電池船の前進時に操船者から見て左側を「左」とし、右側を「右」とする。さらに、前後方向および左右方向に垂直な重力方向の上流側を「上」とし、下流側を「下」とする。
【0010】
〔１．燃料電池船の概略の構成〕
まず、図１を参照して、本実施形態に係る燃料電池船ＳＨの前提となる構成について説明する。図１は、燃料電池船ＳＨの概略の構成を示す説明図である。燃料電池船ＳＨは、船体１と、キャビン２と、を備える。キャビン２は、船体１の上面に配置される。
まず、図１を参照して、本実施形態に係る燃料電池船ＳＨの前提となる構成について説明する。図１は、燃料電池船ＳＨの概略の構成を示す説明図である。燃料電池船ＳＨは、船体１と、キャビン２と、を備える。キャビン２は、船体１の上面に配置される。
【0011】
燃料電池船ＳＨは、燃料電池システム３と、燃料ガス貯留部４と、蓄電池システム５と、推進装置６と、複数の周辺機器１１と、制御装置１２と、をさらに備える。なお、図１では、制御信号または高電圧での電力供給ラインを実線で示し、制御信号または低電圧の電力供給ラインを一点鎖線で示す。
【0012】
燃料電池システム３は、主電源として機能する。燃料電池システム３は、燃料ガスを消費して電力（具体的には直流電力）を発生する。燃料ガスは、可燃ガスである。典型的には、燃料ガスは、水素ガスである。燃料電池システム３は、発生した電力を、推進装置６および周辺機器１１に供給する。また、燃料電池システム３は、蓄電池システム５に電力を供給して、蓄電池システム５を充電することもできる。
【0013】
燃料ガス貯留部４は、燃料電池システム３に供給する燃料ガスを貯留する燃料貯留部である。燃料ガス貯留部４から燃料電池システム３への燃料ガスの供給は、後述する燃料ガス供給配管３２（図１１参照）を介して行われる。
【0014】
蓄電池システム５は、蓄電した電力（具体的には直流電力）を、推進装置６および周辺機器１１に供給する補助電源として機能する。このように、蓄電池システム５が補助電源として機能することにより、燃料電池システム３から推進装置６等への電力の供給不足を補うことができる。なお、蓄電池システム５は、適切な電圧に変換して制御装置１２に電力を供給してもよい。
【0015】
推進装置６は、燃料電池システム３および蓄電池システム５の少なくとも一方から供給される電力によって駆動され、船体１に推進力を発生させる。つまり、燃料電池船ＳＨは、電力によって船体１に推進力を発生させる推進装置６を備える。
【0016】
推進装置６は、電力変換装置６ａと、推進モータ６ｂと、プロペラ６ｃとを有する。電力変換装置６ａは、燃料電池システム３から供給される電力を、推進モータ６ｂの規格に応じた電力に変換する。例えば、電力変換装置６ａは、直流電力を交流電力に変換する。この場合、電力変換装置６ａは、例えばインバータを有する。推進モータ６ｂは、電力変換装置６ａから供給される電力（例えば交流電力）によって駆動される。推進モータ６ｂが駆動されると、推進モータ６ｂの回転力がプロペラ６ｃに伝達される。その結果、プロペラ６ｃが回転して、船体１に推進力が発生する。なお、推進モータ６ｂとプロペラ６ｃとの間にマリンギアを有する構成としても良い。
【0017】
周辺機器１１としては、例えば、コンプレッサ、電磁弁、ポンプなどが含まれる。なお、周辺機器１１には、照明機器、空調機器などの電気機器も含まれるが、周辺機器１１の種類は特に限定されない。
【0018】
制御装置１２は、燃料電池システム３、燃料ガス貯留部４、蓄電池システム５、推進装置６、および複数の周辺機器１１を制御する。制御装置１２は、例えば、１つまたは２以上のコンピュータによって構成される。コンピュータは、例えば、ＰＬＣ（Programable Logic Controller）であるが、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）であってもよい。制御装置１２には、図示しないバッテリ（例えば鉛電池）、または蓄電池システム５から適切な電圧に変換する装置を介して電力が供給される。
【0019】
制御装置１２は、制御部１２ａと、記憶部１２ｂと、を有する。制御部１２ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む。記憶部１２ｂは、記憶装置を含み、データおよびコンピュータプログラムを記憶する。具体的には、記憶部１２ｂは、半導体メモリのような主記憶装置と、半導体メモリ、ソリッドステートドライブ、および／または、ハードディスクドライブのような補助記憶装置と、を含む。記憶部１２ｂは、リムーバブルメディアを含んでいてもよい。記憶部１２ｂは、非一時的コンピュータ読取可能記憶媒体の一例に相当する。
【0020】
制御部１２ａのプロセッサは、記憶部１２ｂの記憶装置に記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、燃料電池システム３、燃料ガス貯留部４、蓄電池システム５、推進装置６、および複数の周辺機器１１を制御する。
【0021】
〔２．燃料電池船の主要部の構成〕
図２は、本実施形態の燃料電池船ＳＨの主要部の構成を模式的に示すブロック図である。なお、同図において、破線の経路は、燃料ガスの供給経路を示し、実線の経路は、電力の供給経路、または制御部１２ａが出力する制御信号の供給経路を示す。燃料電池船ＳＨは、電力供給部１００を備える。電力供給部１００は、上記した推進装置６に電力を供給する。
図２は、本実施形態の燃料電池船ＳＨの主要部の構成を模式的に示すブロック図である。なお、同図において、破線の経路は、燃料ガスの供給経路を示し、実線の経路は、電力の供給経路、または制御部１２ａが出力する制御信号の供給経路を示す。燃料電池船ＳＨは、電力供給部１００を備える。電力供給部１００は、上記した推進装置６に電力を供給する。
【0022】
電力供給部１００は、燃料電池システム３を含む。燃料電池システム３は、複数の燃料電池３１を含む。燃料電池３１は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により電力（具体的には直流電力）を発生させる。燃料ガスは、燃料ガス貯留部４の後述する燃料タンク４１から燃料電池３１に供給される燃料の一例である。酸化剤ガスは空気であり、酸化剤は酸素である。つまり、電力供給部１００は、燃料の電気化学反応により発電を行う複数の燃料電池３１を有する。
【0023】
燃料電池３１は、積層された複数のセルによって構成される燃料電池スタックである。例えば、燃料電池３１の各セルは、固体高分子電解質膜と、アノード極と、カソード極と、一対のセパレータとを有する。アノード極とカソード極とは、固体高分子電解質膜を挟む。アノード極は、負極（燃料極）である。アノード極は、アノード触媒層およびガス拡散層を含む。カソード極は、正極（空気極）である。カソード極は、カソード触媒層およびガス拡散層を含む。アノード極と固体高分子電解質膜とカソード極とは、膜－電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を構成する。一対のセパレータは、膜－電極接合体を挟む。各セパレータは複数の溝を有する。一方のセパレータの各溝は、燃料ガスの流路を形成する。他方のセパレータの各溝は、酸化剤ガスの流路を形成する。
【0024】
燃料電池３１の上記構成において、アノード極側では、燃料ガスに含まれる水素が触媒によって水素イオンと電子とに分解される。水素イオンは固体高分子電解質膜を透過してカソード極側に移動する。一方、電子は外部回路を通ってカソード極側に移動する。これにより、電流が発生する（発電する）。カソード極側では、酸化剤ガスに含まれる酸素が、外部回路を流れてきた電子と、固体高分子電解質膜を通過した水素イオンと結合して、水を生成する。生成された水は、排出配管３１ａ（図１１参照）を介して船外に排出される。
【0025】
燃料電池３１は、発電した電力を、推進装置６および周辺機器１１に供給する。なお、燃料電池３１は、発電した電力を、ＤＣ／ＤＣコンバーター等の回路を介して間接的に、推進装置６および周辺機器１１に供給してもよい。
【0026】
電力供給部１００は、蓄電池システム５をさらに含む。蓄電池システム５は、電力を蓄える蓄電池５１を含む。蓄電池５１は、例えばリチウム二次電池であるが、ニッケル－カドミウム蓄電池、ニッケル－水素蓄電池などであってもよい。蓄電池５１の個数は特に限定されず、１個であってもよいし、複数個であってもよい。つまり、電力供給部１００は、少なくとも１個の蓄電池５１を有する。
【0027】
なお、蓄電池５１の容量は適宜設定可能である。また、蓄電池５１が複数個である場合、蓄電池５１は直列に接続されてもよいし、並列に接続されてもよい。蓄電池５１は、蓄電した電力を推進装置６および周辺機器１１に供給する。
【0028】
上記のように、電力供給部１００が複数の燃料電池３１と少なくとも１つの蓄電池５１とを有することにより、燃料電池船ＳＨの航行中に、複数の燃料電池３１のいずれかが何らかの原因で故障した場合でも、または機器寿命に達した場合でも、残りの燃料電池３１で発電を継続させ、その燃料電池３１で発生した電力を推進装置６に供給して推進装置６を稼働させることができる。また、全ての燃料電池３１における発電が何らかの原因で停止した場合、または機器寿命に到達して停止した場合でも、少なくとも１つの蓄電池５１に蓄えられた電力を推進装置６に供給して推進装置６を稼働させることができる。つまり、燃料電池船ＳＨの航行中に、少なくともいずれかの燃料電池３１の故障が発生した場合、または機器寿命に達した場合でも、燃料電池船ＳＨが航行中の海上で停止してしまう事態を回避することができる。
【0029】
燃料電池船ＳＨの燃料ガス貯留部４は、燃料タンク４１を有する。燃料タンク４１は、燃料電池３１に供給する燃料としての燃料ガスを収容する。本実施形態では、燃料タンク４１は複数個設けられる。つまり、燃料電池船ＳＨは、燃料を収容する複数の燃料タンク４１を備える。上記した複数の燃料電池３１のそれぞれは、少なくとも１つの燃料タンク４１と燃料ガス供給配管３２（図１１参照）を介して接続される。そして、各燃料電池３１には、少なくとも１つの燃料タンク４１から燃料ガスが供給される。
【0030】
ここで、図２に示すように、燃料電池船ＳＨに、燃料タンク４１が例えば５個設けられるとする。説明の便宜上、各燃料タンク４１を、個別タンク４１ａ～４１ｅとも称する。つまり、複数の燃料タンク４１は、燃料ガスを収容する複数の個別タンク４１ａ～４１ｅを含む。
【0031】
本実施形態では、複数の燃料タンク４１は、特に、個別タンク４１ａおよび４１ｂを含む。個別タンク４１ａおよび４１ｂは、複数の燃料電池３１のうちで２以上の同じ燃料電池３１（図２では例えば燃料電池３１ａおよび３１ｂ）と接続される。
【0032】
この構成では、燃料電池船ＳＨの航行中に、複数の燃料電池３１のいずれか（例えば燃料電池３１ａ）が何らかの原因で故障した場合でも、または機器寿命に達した場合でも、残りの燃料電池３１（例えば燃料電池３１ｂ）に対して個別タンク４１ａおよび４１ｂから燃料ガスを供給して発電を継続させ、燃料電池船ＳＨを継続して航行させることができる。したがって、この場合、各個別タンク４１ａおよび４１ｂに収容された燃料ガスを有効利用することができる（他の燃料電池３１ｂの駆動のために使い切ることができる）。
【0033】
複数の燃料タンク４１のうち、個別タンク４１ｃおよび４１ｄは、それぞれ同じ燃料電池３１ｃに接続されて同じ燃料電池３１ｃに燃料ガスを供給する。個別タンク４１ｅは、１つの燃料電池３１ｄと接続されて１つの燃料電池３１ｄにのみ燃料ガスを供給する。
【0034】
図３は、燃料電池船ＳＨの他の構成を模式的に示すブロック図である。なお、同図では、便宜上、図２で示した燃料ガス貯留部４の図示を省略している。同図に示すように、推進装置６と電力供給部１００とを１セットの推進動力装置６０としたとき、燃料電池船ＳＨは、推進動力装置６０を２セット有していてもよいし、図示はしないが３セット以上有していてもよい。つまり、燃料電池船ＳＨは、推進装置６と電力供給部１００との組を複数有していてもよい。なお、各推進動力装置６０を特に区別する必要がある場合、各推進動力装置６０を推進動力装置６０ａおよび推進動力装置６０ｂと呼ぶ。推進動力装置６０ａおよび推進動力装置６０ｂにおける電力供給部１００の構成は、図２と同じとする。
【0035】
この構成では、燃料電池船ＳＨの航行中に、いずれかの組（例えば推進動力装置６０ａ）で燃料電池３１または推進装置６に何らかの原因で故障が発生した場合でも、他の組（例えば推進動力装置６０ｂ）の稼働によって燃料電池船ＳＨの航行を継続させることができる。その結果、燃料電池船ＳＨが航行中に停止する事態を回避することができる。
【0036】
〔３．燃料電池船の運用計画について〕
次に、燃料電池船ＳＨの運用計画について説明する。なお、ここでは、例として、燃料電池船ＳＨが燃料電池３１を６台搭載しているとし、燃料電池船ＳＨの運用開始時点で搭載している燃料電池３１を、燃料電池Ａ０、Ｂ０、Ｃ０、Ｄ０、Ｅ０およびＦ０とする。
次に、燃料電池船ＳＨの運用計画について説明する。なお、ここでは、例として、燃料電池船ＳＨが燃料電池３１を６台搭載しているとし、燃料電池船ＳＨの運用開始時点で搭載している燃料電池３１を、燃料電池Ａ０、Ｂ０、Ｃ０、Ｄ０、Ｅ０およびＦ０とする。
【0037】
図４は、燃料電池船ＳＨの運用計画としての各燃料電池３１の交換計画を模式的に示すタイムチャートである。各燃料電池３１の交換は、典型的には、燃料電池船ＳＨがメンテナンスのためにドッグ入りする際に実施される。ここで、中型船舶または大型船舶がドッグ入りする時期は、１年～３年に１回程度であることが一般的である。航行途中で燃料電池３１が寿命に達したとき、燃料電池３１の交換のためだけにドック入りすることは、船の運用計画に影響し、著しく経済性が損なわれてしまう。このため、燃料電池３１の寿命による交換のタイミングは、予め設定された運用計画に基づく、燃料電池船ＳＨのドック入りのタイミング（メンテナンス時期）に合わせることが望ましい。
【0038】
本実施形態では、図４に示すように、予め計画されている２年ごとのドック入りのタイミングで、２台または３台の燃料電池３１を交換しながら、常に全台が運転可能な状態を維持する。例えば、燃料電池Ａ０は、運用開始から２年後には、燃料電池Ａ１に交換され、さらに４年後（運用開始から６年後）には、燃料電池Ａ２に交換される。燃料電池Ｂ０についても同様に、運用開始から２年経過後に燃料電池Ｂ１に交換され、さらに４年後に燃料電池Ｂ２に交換される。燃料電池Ｃ０は、運用開始から４年経過後に燃料電池Ｃ１に交換され、さらに４年後に燃料電池Ｃ２に交換される。燃料電池Ｄ０も同様に、運用開始から４年経過後に燃料電池Ｄ１に交換され、さらに４年後に燃料電池Ｄ２に交換される。燃料電池Ｅ０は、運用開始から４年経過後に燃料電池Ｅ１に交換される。燃料電池Ｆ０は、運用開始から６年経過後に燃料電池Ｆ１に交換される。
【0039】
なお、図中の「高負荷」は、燃料電池３１の劣化を促進させる運転、つまり、運転時間に対する燃料電池３１の劣化の進行速度が相対的に速い運転（高負荷運転）を示す。一方、「低負荷」は、燃料電池３１の劣化を抑制する運転、つまり、運転時間に対する燃料電池３１の劣化の進行速度が相対的に遅い運転（低負荷運転）を示す。燃料電池３１の劣化とは、例えば、燃料電池３１の電極（アノード極、カソード極）に含まれる触媒（例えば白金）の劣化を指す。
【0040】
各燃料電池３１の運転パターン（高負荷運転／低負荷運転）は、燃料電池３１の仕様と燃料電池船ＳＨの運用計画とに基づいて予め設定される。運転パターンの設定は、メンテナンスごとに確認される実際の燃料電池３１の劣化状態に応じて更新される。なお、燃料電池船ＳＨの運航パターンを機械学習し、実際の燃料電池３１の劣化状況から最適な交換計画を制御部１２ａが自動的に判断してもよい。
【0041】
〔４．燃料電池の劣化率について〕
本実施形態では、上記した燃料電池３１の劣化の度合いのことを、「劣化率」とも呼ぶ。劣化率は、燃料電池３１のスタックを構成するセルに単位面積当たり所定値の電流を流したときのセル電圧に対応し、０～１００％の値をとる。劣化率０％は、燃料電池３１の初期状態での上記セル電圧（劣化なしの状態）に対応する。劣化率１００％は、燃料電池３１が劣化して交換が必要になるときの上記セル電圧に対応する。
本実施形態では、上記した燃料電池３１の劣化の度合いのことを、「劣化率」とも呼ぶ。劣化率は、燃料電池３１のスタックを構成するセルに単位面積当たり所定値の電流を流したときのセル電圧に対応し、０～１００％の値をとる。劣化率０％は、燃料電池３１の初期状態での上記セル電圧（劣化なしの状態）に対応する。劣化率１００％は、燃料電池３１が劣化して交換が必要になるときの上記セル電圧に対応する。
【0042】
図５は、燃料電池３１の運転時間Ｔ（ｈｏｕｒ）とセル電圧Ｖｃ（Ｖ）との関係を模式的に示している。縦軸のセル電圧Ｖｃは、燃料電池スタックのセルの単位面積当たり０．６Ａの電流（すなわち０．６Ａ／ｃｍ2）を流した際の、セル１枚当たりの電圧を示す。ここでは、燃料電池３１の初期状態（運転時間０時間）において、Ｖｃ＝Ｖ０＝０．７５Ｖとする。すなわち、セル電圧ＶｃがＶ０である燃料電池３１は、劣化率が０％であることを示す。なお、上記の電流値および電圧値などは例示であり、上記の値に限定されるわけではない。なお、図５において、実線のグラフは、劣化を抑制した低負荷運転を行ったときのセル電圧の変化を示し、破線のグラフは、劣化を促進させた高負荷運転を行ったときのセル電圧の変化を示す。
【0043】
燃料電池３１は、運転時間が長くなるにつれて劣化が進行する。そして、燃料電池３１の劣化の進行に伴い、図５に示すように、セル電圧Ｖは低下していく。ここでは、セル電圧Ｖが初期状態から１０％低下した値（Ｖ＝ＶＬ＝０．６７Ｖ）に到達したときの燃料電池３１の状態を、劣化率１００％としている。前述の通り、Ｖ＝ＶＬに到達するタイミングは、メンテナンス日時と一致することが望ましい。なお、劣化率１００％となるセル電圧の低下量およびセル電圧は、燃料電池３１の電極（触媒）の材料および表面積等に応じて適宜設定可能であり、上記の「１０％」および「０．６７Ｖ」に限定されるわけではない。
【0044】
〔５．燃料電池の劣化率の調整について（低出力側）〕
図６は、燃料電池１台当たりの発電出力Ｐと劣化の進行速度Ｄｖ（％／ｈ）との関係を示している。劣化の進行速度Ｄｖは、単位時間あたりの燃料電池３１の劣化率の変化量（低下量）を指す。
図６は、燃料電池１台当たりの発電出力Ｐと劣化の進行速度Ｄｖ（％／ｈ）との関係を示している。劣化の進行速度Ｄｖは、単位時間あたりの燃料電池３１の劣化率の変化量（低下量）を指す。
【0045】
上記した低負荷運転とは、図６の曲線において、燃料電池３１の劣化の進行速度Ｄｖの低い領域で燃料電池３１を発電させることを指す。例えば、燃料電池３１の発電出力Ｐが２０ｋＷ以上１１０ｋＷ以下となるような運転は、燃料電池３１の劣化の進行速度Ｄｖが所定値Ｄｔｈ以下となるため、低負荷運転となる。なお、燃料電池船ＳＨが完全に停止し、燃料電池３１の発電出力Ｐ＝０（ｋＷ）であるとき、燃料電池３１の劣化の進行速度Ｄｖは、最も低いゼロとなる。
【0046】
一方、高負荷運転とは、図６の曲線において、燃料電池３１の劣化の進行速度Ｄｖの高い領域で燃料電池３１を発電させることを指す。例えば、燃料電池３１の発電出力Ｐが２０ｋＷ未満となる運転、または発電出力Ｐが１１０ｋＷを超える運転は、燃料電池３１の劣化の進行速度Ｄｖが所定値Ｄｔｈよりも大きくなるため、高負荷運転となる。
【0047】
また、例えば、燃料電池船ＳＨが完全に停止しても、照明機器などの周辺機器１１を駆動する目的で、発電出力Ｐが０＜Ｐ≦２０ｋＷとなる範囲内で燃料電池３１の発電を続けた場合、図６より、燃料電池３１の劣化の進行速度Ｄｖは所定値Ｄｔｈを上回る。この状態では、燃料電池３１は高負荷運転となり、燃料電池３１の劣化が促進される。さらに、燃料電池３１の起動と停止とを頻繁に繰り返すことは、発電出力Ｐが２０ｋＷ未満となるような燃料電池３１の運転を続けることになるため、燃料電池３１の劣化を促進させる高負荷運転となる。
【0048】
燃料電池３１の劣化の進行速度Ｄｖが所定値Ｄｔｈとなるときの燃料電池３１の発電出力Ｐを、ここではＰｄｅｇと定義する。図６より、発電出力Ｐｄｅｇは、燃料電池３１の劣化の進行速度Ｄｖが所定値（所定値Ｄｔｈ）以下に収まる燃料電池３１の発電出力Ｐの範囲（２０≦Ｐ≦１１０ｋＷ）の下限値（例えば２０ｋＷ）であるとも言える。
【0049】
ここで、図６のように、Ｐｄｅｇ＝２０ｋＷとした場合、燃料電池３１を６台搭載した燃料電池船ＳＨでは、船内で消費される電力（電力要求）が２０ｋＷ×６＝１２０ｋＷ以下であれば、その１２０ｋＷ以下の電力が６台で均等に分割されるように各燃料電池３１を運転したときに、全ての燃料電池３１で劣化が促進されることになる。つまり、低負荷運転で運用される燃料電池３１であっても、高負荷運転となる。この場合、低負荷運転で運用される燃料電池３１の交換が必要となる交換目安時期が、当初の交換予定時期（メンテナンス時期）から早まる虞がある。
【0050】
また、燃料電池船ＳＨの停泊時間の長さによっては、発電を停止させることが、劣化を抑制する場合もあり得るし、劣化を促進させる場合もあり得る。例えば、燃料電池船ＳＨの停泊時間が短いと、発電停止から短時間で燃料電池３１の発電が再開されることになる。燃料電池３１の発電および停止を繰り返すことは、上記したように、発電出力Ｐが２０ｋＷ未満となるような燃料電池３１の運転を続けるために燃料電池３１の劣化を促進させる。一方、燃料電池船ＳＨの停泊時間が長い場合、燃料電池３１の発電停止期間が長くなるため、燃料電池３１の劣化の進行速度がゼロとなる時間が長くなり、結果的に、燃料電池３１の劣化が抑制される。
【0051】
そこで、本実施形態では、１台の燃料電池３１の発電出力ＰがＰｄｅｇを下回ったときに、少なくともいずれかの燃料電池３１の発電を停止させて、燃料電池３１の劣化の進行速度Ｄｖおよび劣化率を調整する。これにより、燃料電池３１の劣化を促進または抑制して、燃料電池３１の交換目安時期を交換予定時期に近づける、または一致させることができる。
【0052】
上述した本実施形態の制御部１２ａは、複数の燃料電池３１のそれぞれの劣化率を調整する劣化率制御部として機能する。すなわち、本実施形態の燃料電池船ＳＨは、複数の燃料電池３１のそれぞれの劣化の度合いを示す劣化率を調整する劣化率制御部としての制御部１２ａを備える。
【0053】
以下、制御部１２ａによる燃料電池３１の劣化率の調整の手順について、具体的に説明する。図７は、燃料電池３１の劣化率の調整の流れを示すフローチャートである。
【0054】
まず、制御部１２ａは、燃料電池船ＳＨで消費される電力負荷Ｗ（ｋＷ）が、第１閾値Ｗｔｈ１以下になっているか否かを判断する（Ｓ１）。ここで、第１閾値Ｗｔｈ１は、燃料電池１台の上記した発電出力Ｐｄｅｇ（ｋＷ）と、燃料電池３１の搭載数Ｎｆｃ（個）とに応じて決まる値であり、具体的には、Ｗｔｈ１＝Ｐｄｅｇ×Ｎｆｃである。
【0055】
図８は、燃料電池船ＳＨの電力負荷Ｗの時間経過に対する推移を示すグラフである。燃料電池船ＳＨの電力負荷Ｗは、燃料電池船ＳＨで消費される電力負荷のトータルであり、これには周辺機器１１で消費される電力も含まれる。同図に示すように、Ｗ≦Ｗｔｈ１となった時点ｔ１で、制御部１２ａは燃料電池３１の劣化率の調整を開始する。なお、Ｓ１にて、Ｗ＞Ｗｔｈ１である場合、制御部１２ａは、劣化率の調整を行わずにそのまま待機する。
【0056】
Ｓ１にて、Ｗ≦Ｗｔｈ１である場合、次に、制御部１２ａは、燃料電池船ＳＨが停泊中であるか否かを判断する（Ｓ２）。例えば、燃料電池船ＳＨの運用計画に基づき、船内で要求される電力が一定期間（例えば４８時間）の間、所定値よりも小さくなることが予想される場合、制御部１２ａは、燃料電池船ＳＨが停泊中であると判断することができる。一方、上記の予想ができない場合、制御部１２ａは、燃料電池船ＳＨが停泊中ではないと判断することができる。
【0057】
Ｓ２にて、燃料電池船ＳＨが停泊中であると判断した場合、制御部１２ａは、停泊予想時間Ｔｓが所定時間Ｔ１（例えば４８時間）以上であるか否かを判断する（Ｓ３）。上記の停泊予想時間Ｔｓは、予め操船者が入力部を操作することによって設定される時間であってもよいし、燃料電池船ＳＨの運用計画に基づく機械学習によって取得される時間であってもよい。
【0058】
Ｓ３にて、Ｔｓ≧Ｔ１である場合、制御部１２ａは、劣化を抑制したい燃料電池３１、つまり、低負荷運転で運用される燃料電池３１の発電を停止させる（Ｓ４）。この場合、上述したように、燃料電池３１の発電停止期間が長いことから、低負荷運転で運用される燃料電池３１の劣化が抑制される。一方、高負荷運転で運用される燃料電池３１は、発電し続けるため、劣化が進行し、結果的に劣化が促進される。Ｓ２にて、燃料電池船ＳＨが停泊中でない場合もＳ４に進む。その結果、低負荷運転で運用される燃料電池３１については劣化が抑制され、高負荷運転で運用される燃料電池３１については劣化が促進される。高負荷運転で運用される燃料電池３１が複数存在する場合、制御部１２ａは、Ｓ１の電力負荷Ｗを、上記燃料電池３１の台数で均等に割り、上記燃料電池３１から、分担した電力を出力させる（Ｓ５）。
【0059】
一方、Ｓ３にて、Ｔｓ＜Ｔ１である場合、制御部１２ａは、劣化を促進させたい燃料電池３１、つまり、高負荷運転で運用される燃料電池３１の発電を停止させる（Ｓ６）。この場合、高負荷運転で運用される燃料電池３１は、発電停止後に短期間で発電が再開される（予定である）ため、結果的に劣化が促進される。一方、低負荷運転で運用される燃料電池３１は、発電が継続されるが、短期間での発電および停止が繰り返されないため、劣化の促進が起こらず、相対的に劣化が抑制される。低負荷運転で運用される燃料電池３１が複数存在する場合、制御部１２ａは、Ｓ１の電力負荷Ｗを、上記燃料電池３１の台数で均等に割り、上記燃料電池３１から、分担した電力を出力させる（Ｓ７）。
【0060】
図９は、燃料電池３１の運転時間Ｔに対する劣化率Ｄの変化を模式的に示す。なお、図中の実線のグラフは、劣化を抑制した低負荷運転で運用される燃料電池３１の劣化率Ｄの変化を示し、破線のグラフは、劣化を促進させた高負荷運転で運用される燃料電池３１の劣化率Ｄの変化を示す。また、燃料電池３１の交換に適した劣化率ＤをＤｅｘで表す。本実施形態では、Ｄｅｘ＝１００％とする。
【0061】
制御部１２ａが、上記のように所定の燃料電池３１の発電を停止させることにより、燃料電池３１の劣化の進行速度Ｄｖを調整して、劣化率Ｄを調整することができる。これにより、高負荷運転で運用される燃料電池３１の交換目安時期Ｔｃ１を、ドッグ入りのタイミングである交換予定時期Ｔｍ１に近づける、または一致させることが可能となり、その交換予定時期Ｔｍ１のメンテナンスの際に、高負荷運転で運用される燃料電池３１を交換することが可能となる。また、同様に、低負荷運転で運用される燃料電池３１の交換目安時期Ｔｃ２を、ドッグ入りのタイミングである交換予定時期Ｔｍ２に近づける、または一致させることが可能となり、その交換予定時期Ｔｍ２のメンテナンスの際に、低負荷運転で運用される燃料電池３１を交換することが可能となる。
【0062】
つまり、各燃料電池３１の劣化率Ｄが各燃料電池３１の劣化による交換に適した劣化率Ｄｅｘに到達する時期を交換目安時期Ｔｃとし、予め設定された各燃料電池３１の交換時期を交換予定時期Ｔｍとしたとき、劣化率制御部としての制御部１２ａは、各燃料電池３１のそれぞれについて、交換目安時期Ｔｃが交換予定時期Ｔｍに近づくまたは一致するように（上記の例では、Ｔｃ１がＴｍ１に、Ｔｃ２がＴｍ２に近づくまたは一致するように）、（運用開始から所定期間（例えば１０年）の間で少なくとも１つの燃料電池３１の劣化率Ｄを調整する。これにより、燃料電池船ＳＨのドッグ入り（メンテナンス）のタイミングで、各燃料電池３１の交換作業を行うことができ、燃料電池船ＳＨの効率的な運用が可能となる。また、燃料電池船ＳＨの航行途中で各燃料電池３１が劣化して寿命を迎え、航行途中で各燃料電池３１の交換が必要となる事態を回避することもできる。
【0063】
また、制御部１２ａは、燃料電池船ＳＨで消費される電力負荷Ｗが、燃料電池３１の劣化の進行速度Ｄｖが所定値Ｄｔｈ以下となる燃料電池３１の発電出力Ｐの下限値Ｐｄｅｇと、燃料電池３１の搭載数Ｎｆｃとに応じて決まる第１閾値Ｗｔｈ１以下になったときに、燃料電池３１の劣化率を調整する（Ｓ１～Ｓ５）。しかも、制御部１２ａは、第１閾値Ｗｔｈ１以下の状態が継続される予想時間（停泊予想時間Ｔｓ）に応じて、劣化率の調整の仕方を異ならせる（Ｓ３、Ｓ４、Ｓ６）。
【0064】
船内の電力負荷Ｗが第１閾値Ｗｔｈ１以下になったときに各燃料電池３１を均等の出力で発電させると、全ての燃料電池３１の劣化が促進される。Ｗ≦Ｗｔｈ１のときに劣化率調整を行い、停泊予想時間Ｔｓに応じて劣化率の調整の仕方を異ならせることにより、低負荷運転で運用される燃料電池３１については劣化を抑制して、その交換目安時期Ｔｃ２を交換予定時期Ｔｍ２に近づける、または一致させることができる。また、高負荷運転で運用される燃料電池３１についてはそのまま劣化を促進させて、その交換目安時期Ｔｃ１を交換予定時期Ｔｍ１に近づける、または一致させることができる。
【0065】
また、複数の燃料電池３１は、燃料電池船ＳＨの運用計画に基づいて、高負荷運転で運用される燃料電池３１と、低負荷運転で運用される燃料電池３１と、を含む。そして、制御部１２ａは、燃料電池船ＳＨが運用計画に基づいて停泊することが予想される状態であるか否かを判断し（Ｓ２）、上記停泊が予想されない場合には、低負荷運転で運用される燃料電池３１の発電を停止させる（Ｓ４）。この場合、低負荷運転で運用される燃料電池３１の劣化が抑制されるため、上記燃料電池について、交換目安時期Ｔｃ２と交換予定時期Ｔｍ２とが大きくずれる事態を低減することができる。
【0066】
また、制御部１２ａは、燃料電池船ＳＨの停泊予想時間Ｔｓが、運用計画に応じて決まる所定時間Ｔ１以上である場合に、低負荷運転で運用される燃料電池３１の発電を停止させる（Ｓ３、Ｓ４）。長時間の発電停止により、低負荷運転で運用される燃料電池３１の劣化が抑制される。これにより、上記燃料電池３１について、交換目安時期Ｔｃ２と交換予定時期Ｔｍ２とが大きくずれる事態を低減することができる。
【0067】
また、制御部１２ａは、燃料電池船ＳＨの電力負荷Ｗを、高負荷運転で運用される複数の燃料電池３１の台数で均等に分担し、高負荷運転で運用される各燃料電池３１から、分担した電力を出力させる（Ｓ５）。この場合、高負荷運転で運用される複数の燃料電池３１の劣化を同程度で進行させて、上記各燃料電池３１が寿命を迎えるタイミングを揃えることができる。これにより、上記各燃料電池３１をまとめて交換する作業が非常に有効となる。
【0068】
また、制御部１２ａは、燃料電池船ＳＨの停泊予想時間Ｔｓが所定時間Ｔ１未満である場合に、高負荷運転で運用される燃料電池３１の発電を停止させる（Ｓ６）。短期間での燃料電池３１の発電停止および起動は、却って燃料電池３１の劣化を進行させる要因となる。Ｔｓ＜Ｔ１である場合、高負荷運転で運用される燃料電池３１の発電が停止してから短期間で（停泊予想時間Ｔｓが所定時間Ｔ１に到達した後に）、上記燃料電池３１が起動されることが予想される。短期間での上記燃料電池３１の停止および起動による劣化の促進により、運用計画に基づく適切な交換予定時期Ｔｍ１に、高負荷運転で運用される燃料電池３１の交換目安時期Ｔｃ１を近づけて（または一致させて）、適切なタイミングで交換作業を行うことができる。
【0069】
また、制御部１２ａは、燃料電池船ＳＨの電力負荷Ｗを、低負荷運転で運用される燃料電池３１の台数で均等に分担し、低負荷運転で運用される各燃料電池３１から、分担した電力を出力させる（Ｓ７）。この場合、低負荷運転で運用される複数の燃料電池３１の劣化を同程度で進行させて、上記各燃料電池３１が寿命を迎えるタイミングを揃えることができる。これにより、上記各燃料電池３１をまとめて交換する作業が非常に有効となる。
【0070】
なお、高負荷運転で運用される燃料電池３１の劣化が想定以上に進み、交換目安時期Ｔｃ１よりも早く寿命に到達すると判断した場合、上記燃料電池３１を一時的に低負荷運転に切り替えて、上記燃料電池３１の劣化率を調整してもよい。
【0071】
〔６．燃料電池の劣化率の調整について（高出力側）〕
先の説明で参照した図６に示すように、燃料電池３１の劣化の進行速度Ｄｖは、燃料電池３１の発電出力Ｐが高くなっても増大する。これは、燃料電池３１の各セルに電流を多く流すと、燃料電池３１を冷却媒体によって冷却したとしても、燃料電池３１の温度が局所的に高くなるためである。このため、例えば、低負荷運転で運用される燃料電池３１から、定格出力Ｐｒａｔｅｄ（ｋＷ）を超える電力を出力させると、劣化を抑制したいにもかかわらず、劣化を促進させることとなる。
先の説明で参照した図６に示すように、燃料電池３１の劣化の進行速度Ｄｖは、燃料電池３１の発電出力Ｐが高くなっても増大する。これは、燃料電池３１の各セルに電流を多く流すと、燃料電池３１を冷却媒体によって冷却したとしても、燃料電池３１の温度が局所的に高くなるためである。このため、例えば、低負荷運転で運用される燃料電池３１から、定格出力Ｐｒａｔｅｄ（ｋＷ）を超える電力を出力させると、劣化を抑制したいにもかかわらず、劣化を促進させることとなる。
【0072】
そこで、本実施形態では、燃料電池船ＳＨの電力負荷Ｗが大きい場合には、劣化率制御部としての制御部１２ａは以下の制御を行うことにより、低負荷運転で運用される燃料電池３１の劣化を抑制するようにしている。以下、この点について説明する。
【0073】
図１０は、燃料電池３１の他の劣化率の調整の流れを示すフローチャートである。まず、制御部１２ａは、燃料電池船ＳＨで消費される電力負荷Ｗが、第２閾値Ｗｔｈ２以上であるか否かを判断する（Ｓ１１）。ここで、第２閾値Ｗｔｈ２は、燃料電池１台の定格出力Ｐｒａｔｅｄと、燃料電池３１の搭載数Ｎｆｃ（個）とに応じて決まる値であり、具体的には、Ｗｔｈ２＝Ｐｒａｔｅｄ×Ｎｆｃである。
【0074】
なお、Ｐｒａｔｅｄは、例えば８０（ｋＷ）であるが（図６参照）、この値に限定されるわけではなく、燃料電池３１の電極の材料、表面積等に応じて適宜設定可能である。なお、燃料電池３１の最大出力をＰｍａｘ（ｋＷ）としたとき、Ｐｒａｔｅｄ＜Ｐｍａｘである。
【0075】
Ｓ１１にて、Ｗ≧Ｗｔｈ２である場合、制御部１２ａは、少なくとも１つの燃料電池３１の劣化率を調整する（Ｓ１２）。例えば、制御部１２ａは、劣化を抑制したい燃料電池３１、つまり、低負荷運転で運用される燃料電池３１の発電出力Ｐｒｅｑ（ｋＷ）を、定格出力Ｐｒａｔｅｄ以下に設定する（Ｓ１２）。言い換えれば、低負荷運転で運用される燃料電池３１を、Ｐｒｅｑ≦Ｐｒａｔｅｄを満足する発電出力Ｐｒｅｑで運転させる。これにより、低負荷運転で運用される燃料電池３１の発電出力がＰｒｅｑに抑えられるため、上記燃料電池３１の劣化が抑制され、その劣化率が低下する。このとき、制御部１２ａは、高負荷運転で運用される燃料電池３１の発電出力を、定格出力Ｐｒａｔｅｄ以上に設定してもよい。この場合、高負荷運転で運用される燃料電池３１の劣化率を増大させて、その劣化を促進させることができる。
【0076】
このように、制御部１２ａは、燃料電池船ＳＨで消費される電力負荷Ｗが、燃料電池３１の定格出力Ｐｒａｔｅｄと、燃料電池３１の搭載数Ｎｆｃとに応じて決まる第２閾値Ｗｔｈ２以上であるときに、（少なくとも１つの）燃料電池３１の劣化率を調整する。これにより、燃料電池船ＳＨの電力負荷Ｗが大きい場合でも、低負荷運転で運用される燃料電池３１については、劣化率を低下させて、劣化を抑制することができる。したがって、低負荷運転で運用される燃料電池３１について、劣化を抑制したいにもかかわらず、劣化が促進される事態を回避することができる。一方、高負荷運転で運用される燃料電池３１については、上述のように劣化率を増大させて劣化を促進させることができる。
【0077】
また、制御部１２ａは、複数の燃料電池３１のうち、低負荷運転で運用される燃料電池３１、つまり、劣化を抑制する対象となる燃料電池３１の発電出力Ｐｒｅｑを、定格出力Ｐｒａｔｅｄ以下に設定する（Ｓ１２）。これにより、燃料電池船ＳＨの電力負荷Ｗが大きい場合でも、低負荷運転で運用される燃料電池３１の劣化を確実に抑制することができる。
【0078】
〔７．燃料電池船の内部構造について〕
次に、上述した燃料電池船ＳＨの内部構造の詳細について説明する。図１１は、燃料電池船ＳＨの内部構造を模式的に示す説明図である。なお、図１１では、空気の流れを、破線の矢印で示す。図１１では、図面右側を船首側とし、図面左側を船尾側とした上で、各部材を図示しているが、各部材の接続関係が維持されるのであれば、各部材の位置は図１１で示した位置には限定されない。
次に、上述した燃料電池船ＳＨの内部構造の詳細について説明する。図１１は、燃料電池船ＳＨの内部構造を模式的に示す説明図である。なお、図１１では、空気の流れを、破線の矢印で示す。図１１では、図面右側を船首側とし、図面左側を船尾側とした上で、各部材を図示しているが、各部材の接続関係が維持されるのであれば、各部材の位置は図１１で示した位置には限定されない。
【0079】
燃料電池船ＳＨは、機関室１３と、燃料室１４と、を備える。機関室１３および燃料室１４は、船体１の甲板１ａの下部に配置される。言い換えると、機関室１３および燃料室１４は、船体１の甲板１ａと底板１ｂとの間に配置される。なお、底板１ｂは、甲板１ａと船底部１ｃ（図１参照）との間に位置する。
【0080】
機関室１３は燃料室１４に対して船首側に位置する。甲板１ａの下部には、船首側から船尾側に向かって順に隔壁Ｗ１、Ｗ２およびＷ３が位置している。機関室１３は、隔壁Ｗ１およびＷ２によって他の空間から仕切られている。燃料室１４は、隔壁Ｗ２およびＷ３によって他の空間から仕切られている。隔壁Ｗ１～Ｗ３は、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）で構成されるが、鉄板であってもよい。
【0081】
（７－１．燃料電池システムの構成）
燃料電池船ＳＨの燃料電池システム３は、機関室１３内に位置する。燃料電池システム３は、上述した燃料電池３１と、燃料ガス供給配管３２と、燃料電池側遮断弁３３と、を有する。燃料電池側遮断弁３３は、周辺機器１１（図１参照）の一例である。
燃料電池船ＳＨの燃料電池システム３は、機関室１３内に位置する。燃料電池システム３は、上述した燃料電池３１と、燃料ガス供給配管３２と、燃料電池側遮断弁３３と、を有する。燃料電池側遮断弁３３は、周辺機器１１（図１参照）の一例である。
【0082】
燃料ガス供給配管３２は、燃料ガス貯留部４の後述する燃料タンク４１に収容された燃料ガスを、燃料電池３１のアノード極に供給するための燃料供給配管である。
【0083】
燃料電池側遮断弁３３は、燃料ガス供給配管３２の流路を開放または閉塞する遮断弁ＳＶの一例である。燃料電池側遮断弁３３の開閉は、制御部１２ａ（図１参照）によって制御される。具体的には、燃料電池側遮断弁３３は、制御部１２ａの制御に基づき、燃料タンク４１から燃料電池３１への燃料ガスの供給と供給停止とを切り替える。燃料電池側遮断弁３３は、後述する燃料電池区画３０内で、燃料ガス供給配管３２に１つだけ設けられているが、２つ以上設けられてもよい。
【0084】
燃料電池船ＳＨは、燃料電池区画３０をさらに備える。燃料電池区画３０は、燃料電池３１を収容する収容体であり、機関室１３に配置される。なお、図１１では、便宜上、燃料電池区画３０を１つのみ図示しているが、本実施形態の燃料電池船ＳＨは、上述したように燃料電池３１を複数有しているため（図２等参照）、燃料電池区画３０も各燃料電池３１に対応して複数設けられる。
【0085】
燃料電池区画３０は、中空の形状を有する。例えば、燃料電池区画３０は、中空の略直方体形状を有する。この場合、燃料電池区画３０を構成する外壁は、例えば、天壁３０ａ、底壁３０ｂ、正面壁（不図示）、背面壁（不図示）、側壁３０ｃ、および側壁３０ｄを有する。ただし、燃料電池区画３０の天面、底面、正面、背面、および側面は、任意に定めることができる。また、燃料電池区画３０の形状は、燃料電池３１を収容できる空間を有する限り、特に限定されない。燃料電池区画３０は、燃料電池３１を収容する、容器、チャンバー、またはボックスと捉えることもできる。燃料電池区画３０の外壁の素材は、例えばＦＲＰであるが、鉄板であってもよい。
【0086】
燃料電池区画３０の側壁３０ｄには、電池区画給気口３０ｅが開口して設けられている。電池区画給気口３０ｅは、後述する電池区画給気管３５と接続される。なお、電池区画給気口３０ｅは、燃料電池区画３０において、側壁３０ｄ以外の外壁に設けられてもよい。
【0087】
一方、燃料電池区画３０の側壁３０ｃには、電池区画排気口３０ｆが開口して設けられている。電池区画排気口３０ｆは、後述するダクト区画９０と連通している。なお、電池区画排気口３０ｆは、燃料電池区画３０において、側壁３０ｃ以外の外壁に設けられてもよい。
【0088】
燃料電池区画３０は、電池区画給気口３０ｅおよび電池区画排気口３０ｆを除いて密閉された空間を内部に有する。
【0089】
燃料電池区画３０内には、前述した燃料ガス供給配管３２の一部と、燃料電池側遮断弁３３と、が収容される。また、燃料電池区画３０内には、さらに、電池区画内部ガス検知器３４ａと、電池区画内部火災検知器３４ｂと、が収容される。
【0090】
電池区画内部ガス検知器３４ａは、燃料電池区画３０の内部に配置される燃料ガス検知器である。例えば、燃料ガスが水素ガスである場合、電池区画内部ガス検知器３４ａは、水素ガス検知センサで構成される。
【0091】
電池区画内部ガス検知器３４ａは、燃料電池区画３０の上部に位置する天壁３０ａの内面に配置される。燃料ガスとしての水素ガスは、空気よりも軽く、上昇する。このため、燃料電池区画３０の天壁３０ａに電池区画内部ガス検知器３４ａが配置されることにより、燃料電池区画３０内で燃料ガスが漏れた場合でも、漏れた燃料ガスを電池区画内部ガス検知器３４ａによって確実に検知することができる。なお、電池区画内部ガス検知器３４ａの設置位置は、燃料電池区画３０内で燃料ガスが漏れたときに、上記燃料ガスが流れる流路の最も下流側に位置する構成でも良い。
【0092】
電池区画内部ガス検知器３４ａが燃料電池区画３０内で燃料ガスを検知したとき、その検知信号は、電池区画内部ガス検知器３４ａから制御部１２ａに送られる。これにより、制御部１２ａは、燃料ガス供給配管３２に設けられた燃料電池側遮断弁３３を制御して、燃料タンク４１から燃料電池３１への燃料ガスの供給を停止させることができる。
【0093】
電池区画内部火災検知器３４ｂは、燃料電池区画３０の内部に配置される火災検知器である。電池区画内部火災検知器３４ｂは、例えば、煙を検知する煙センサ、熱を検知する熱センサ、炎を検知する炎センサのうち、１つ以上のセンサを含む。電池区画内部火災検知器３４ｂは、熱電対式の火災検知器で構成されてもよい。
【0094】
電池区画内部火災検知器３４ｂは、燃料電池区画３０の上部に位置する天壁３０ａの内面に配置される。電池区画内部火災検知器３４ｂは、燃料電池区画３０の内部で火災が万が一発生したときに、その火災を検知して、火災が発生したことを示す検知信号を制御部１２ａ（図２参照）に出力する。この場合、制御部１２ａは、燃料電池側遮断弁３３を制御して、燃料タンク４１から燃料電池３１への燃料ガスの供給を停止させることができる。これにより、燃料電池区画３０において、上記燃料ガスへの引火による爆発の危険性を極力低減することができる。
【0095】
燃料電池区画３０には、電池区画給気管３５が接続される。電池区画給気管３５は、燃料電池区画３０の電池区画給気口３０ｅから甲板１ａまで延びており、甲板１ａの上面から露出する。
【0096】
電池区画給気管３５の甲板１ａ側の端部には、電池区画給気装置３６と、電池区画外部ガス検知器３７と、が配置される。電池区画給気装置３６および電池区画外部ガス検知器３７は、甲板１ａの上部に位置する。
【0097】
電池区画給気装置３６は、例えば安価な非防爆型の給気ファンで構成されるが、防爆型の給気ファンで構成されてもよい。電池区画給気装置３６の駆動は、制御部１２ａによって制御される。電池区画給気装置３６には、１つ以上のフィルタ（不図示）が配置されてもよい。上記フィルタは、例えば、塵埃または海塩粒子を除去する。
【0098】
電池区画給気装置３６は、燃料電池区画３０の外部の空気を、電池区画給気管３５および電池区画給気口３０ｅを介して、燃料電池区画３０の内部に供給する。燃料電池区画３０の内部の空気は、電池区画排気口３０ｆを介してダクト区画９０に排出される。これにより、燃料電池区画３０の内部が換気される。その結果、燃料電池区画３０内で可燃ガス（例えば燃料電池３１から漏れた燃料ガス）が滞留することを抑制することができる。
【0099】
電池区画外部ガス検知器３７は、燃料電池区画３０の外部から内部に流入する可燃ガス（例えば船体１の周囲に漂う水素ガスなど）を検知する。電池区画外部ガス検知器３７は、例えば水素ガスセンサなどの可燃ガスセンサである。電池区画外部ガス検知器３７は、電池区画給気装置３６に対して電池区画給気管３５とは反対側、つまり、燃料電池区画３０の外部から内部に向かう空気の流れの上流側に配置される。なお、電池区画外部ガス検知器３７は、水素ガス以外の可燃ガスを検知するガスセンサで構成されてもよい。水素ガス以外の可燃ガスには、例えばメタン、エタン、プロパン、一酸化炭素などが含まれる。
【0100】
電池区画外部ガス検知器３７は、例えば、可燃ガスの濃度を示す検知信号を制御部１２ａに出力する。これにより、制御部１２ａは、上記検知信号に基づいて、可燃ガスの濃度が規格値以上であるか否かを判断することができる。そして、制御部１２ａは、上記濃度が規格値以上である場合には、燃料電池側遮断弁３３を制御して、燃料タンク４１から燃料電池３１への燃料ガスの供給を停止させることができる。なお、上記規格値は、実験および／または経験に基づいて定められればよい。
【0101】
燃料電池船ＳＨは、冷却媒体タンク３８と、冷却媒体配管３９と、さらに備える。冷却媒体タンク３８は、燃料電池３１を冷却するための冷却媒体を貯留する。冷却媒体は、例えば電気伝導率の低い不凍液である。不凍液は、例えば、純水とエチレングリコールとを所定割合で混合した液体である。冷却媒体タンク３８は、密閉されているが、上部が開放されていてもよい。
【0102】
冷却媒体配管３９は、燃料電池３１と図示しない熱交換器の間で冷却媒体を循環させるための配管である。なお、冷却媒体配管３９の途中には、図示しない循環ポンプも設けられる。循環ポンプを駆動して、熱交換器から冷却媒体配管３９を介して燃料電池３１に冷却媒体を供給することにより、燃料電池３１が冷却される。燃料電池３１の冷却に供された冷却媒体は、冷却媒体配管３９を介して冷却媒体タンク３８にも供給され、そこで、冷却媒体の温度変化に伴う容積変化が吸収されるとともに、冷却媒体の液量が監視される。
【0103】
冷却媒体タンク３８内の上部には、冷却タンク内部ガス検知器３８ａが設けられている。冷却タンク内部ガス検知器３８ａは、冷却媒体タンク３８内に存在する燃料ガスを検知する燃料ガス検知器である。冷却媒体タンク３８内に存在する燃料ガスとしては、例えば、燃料電池３１で漏洩し、冷却媒体配管３９を介して冷却媒体タンク３８内に侵入した燃料ガスが考えられる。冷却タンク内部ガス検知器３８ａによる燃料ガスの検知結果（例えば燃料ガスの濃度の情報）は、制御部１２ａに送られる。これにより、制御部１２ａは、冷却タンク内部ガス検知器３８ａでの検知結果に基づいて、燃料電池３１での燃料ガスの漏洩の有無を判断し、漏洩ありの場合には、例えば燃料電池３１での発電を停止させる制御を行うことができる。
【0104】
（７－２．燃料ガス貯留部の構成）
燃料電池船ＳＨの燃料ガス貯留部４は、上述した燃料タンク４１と、ガス充填配管４２と、タンク側遮断弁４３と、を有する。タンク側遮断弁４３は、周辺機器１１の一例である。
燃料電池船ＳＨの燃料ガス貯留部４は、上述した燃料タンク４１と、ガス充填配管４２と、タンク側遮断弁４３と、を有する。タンク側遮断弁４３は、周辺機器１１の一例である。
【0105】
燃料タンク４１は、燃料電池３１に供給する燃料としての燃料ガスを収容する。図１１では、便宜上、燃料タンク４１を１つのみ図示しているが、燃料タンク４１の個数は特に限定されず、複数個であってもよい（図２参照）。
【0106】
ガス充填配管４２は、燃料タンク４１に燃料ガスを補給する、または不活性ガスを充填するための配管である。ガス充填配管４２の一端側は、燃料タンク４１に接続される。ガス充填配管４２の他端側は、２つに分岐しており、それぞれ燃料ガス充填口８２および不活性ガス充填口８４と接続される。燃料ガス充填口８２および不活性ガス充填口８４は、後述するダクト区画９０（特に上部ダクト区画８０）に設けられる。
【0107】
上記の不活性ガスは、例えば窒素ガスである。例えば、ドック（船渠）内で燃料電池船ＳＨの点検または修理などのメンテナンスを行う際に、燃料タンク４１に燃料ガスが残っていると、何らかの原因で燃料ガスに引火したときに爆発が生じる危険性がある。そこで、燃料電池船ＳＨのメンテナンス時には、燃料タンク４１に不活性ガスを充填し、燃料タンク４１から燃料ガスを取り除く。これにより、上記爆発の危険性を回避することができる。
【0108】
前述した燃料ガス供給配管３２において、燃料電池３１との接続側とは反対側は、燃料タンク４１に接続される。つまり、燃料タンク４１と燃料電池３１とは、燃料ガス供給配管３２を介して接続される。
【0109】
タンク側遮断弁４３は、燃料ガス供給配管３２の流路を開放または閉塞する遮断弁ＳＶの一例である。タンク側遮断弁４３の開閉は、制御部１２ａによって制御される。具体的には、タンク側遮断弁４３は、制御部１２ａの制御に基づき、燃料タンク４１から燃料電池３１への燃料ガスの供給と供給停止とを切り替える。タンク側遮断弁４３は、後述するタンク区画４０内で、燃料ガス供給配管３２に１つだけ設けられているが、２つ以上設けられてもよい。
【0110】
つまり、燃料タンク４１と燃料電池３１とを接続する燃料ガス供給配管３２は、少なくとも２つの遮断弁ＳＶを有する、と言える。上記少なくとも２つの遮断弁ＳＶは、燃料電池側遮断弁３３およびタンク側遮断弁４３を含む。
【0111】
燃料電池船ＳＨは、タンク区画４０をさらに備える。タンク区画４０は、少なくとも１つの燃料タンク４１を収容する収容体である。タンク区画４０は、燃料室１４に配置される。タンク区画４０の個数は特に限定されず、１個であってもよいし、複数個であってもよい。
【0112】
タンク区画４０は、中空の形状を有する。例えば、タンク区画４０は、中空の略直方体形状を有する。この場合、タンク区画４０を構成する外壁は、例えば、天壁４０ａ、底壁４０ｂ、正面壁（不図示）、背面壁（不図示）、側壁４０ｃ、および側壁４０ｄを有する。ただし、タンク区画４０の天面、底面、正面、背面、および側面は、任意に定めることができる。また、タンク区画４０の形状は、少なくとも１つの燃料タンク４１を収容できる空間を有する限り、特に限定されない。タンク区画４０は、燃料タンク４１を収容する、容器、チャンバー、またはボックスと捉えることもできる。タンク区画４０の外壁の素材は、例えばＦＲＰであるが、鉄板であってもよい。
【0113】
タンク区画４０の側壁４０ｃには、タンク区画給気口４０ｅが開口して設けられている。タンク区画給気口４０ｅは、後述するタンク区画給気管４５と接続される。なお、タンク区画給気口４０ｅは、タンク区画４０において、側壁４０ｃ以外の外壁に設けられてもよい。
【0114】
一方、タンク区画４０の天壁４０ａには、タンク区画排気口４０ｆが開口して設けられている。タンク区画排気口４０ｆは、ベント管１０と連通している。ベント管１０は、タンク区画４０の内部の空気を船外に導くための配管である。なお、タンク区画排気口４０ｆは、タンク区画４０において、天壁４０ａ以外の外壁に設けられてもよい。
【0115】
タンク区画４０は、タンク区画給気口４０ｅおよびタンク区画排気口４０ｆを除いて密閉された空間を内部に有する。
【0116】
タンク区画４０内には、前述した燃料ガス供給配管３２の一部と、タンク側遮断弁４３と、が収容される。また、タンク区画４０内には、さらに、タンク区画内部ガス検知器４４ａと、タンク区画内部火災検知器４４ｂと、が収容される。
【0117】
タンク区画内部ガス検知器４４ａは、タンク区画４０の内部に配置される燃料ガス検知器である。例えば、燃料ガスが水素ガスである場合、タンク区画内部ガス検知器４４ａは、水素ガス検知センサで構成される。
【0118】
タンク区画内部ガス検知器４４ａは、タンク区画４０の上部に位置する天壁４０ａにおいて、タンク区画排気口４０ｆに近い位置またはタンク区画排気口４０ｆの内部に配置される。タンク区画４０内で、燃料タンク４１から燃料ガスが万が一漏れた場合、漏れた燃料ガスは、タンク区画排気口４０ｆを通ってベント管１０に向かう。つまり、タンク区画排気口４０ｆは、タンク区画４０内で燃料ガスが漏れたときに、上記燃料ガスが流れる流路の最も下流側に位置する。したがって、タンク区画排気口４０ｆに近い位置またはタンク区画排気口４０ｆの内部にタンク区画内部ガス検知器４４ａが配置されることにより、タンク区画４０内で燃料ガスがどの位置で漏れた場合でも、漏れた燃料ガスを、流路の最も下流側に位置するタンク区画内部ガス検知器４４ａで確実に検知することができる。
【0119】
タンク区画内部ガス検知器４４ａがタンク区画４０内で燃料ガスを検知したとき、その検知信号は、タンク区画内部ガス検知器４４ａから制御部１２ａに送られる。これにより、制御部１２ａは、燃料ガス供給配管３２に設けられたタンク側遮断弁４３および燃料電池側遮断弁３３を制御して、燃料タンク４１から燃料電池３１への燃料ガスの供給を停止させることができるとともに、放出弁７２を開放することにより、配管内部に残留する高圧水素を放出することもできる。
【0120】
タンク区画内部火災検知器４４ｂは、タンク区画４０の内部に配置される火災検知器である。タンク区画内部火災検知器４４ｂは、例えば、煙を検知する煙センサ、熱を検知する熱センサ、炎を検知する炎センサのうち、１つ以上のセンサを含む。タンク区画内部火災検知器４４ｂは、熱電対式の火災検知器で構成されてもよい。
【0121】
タンク区画内部火災検知器４４ｂは、タンク区画４０の上部に位置する天壁４０ａの内面に配置される。タンク区画内部火災検知器４４ｂは、タンク区画４０の内部で火災が万が一発生したときに、その火災を検知して、火災が発生したことを示す検知信号を制御部１２ａに出力する。この場合、制御部１２ａは、タンク側遮断弁４３および燃料電池側遮断弁３３を制御して、燃料タンク４１から燃料電池３１への燃料ガスの供給を停止させるとともに、放出弁７２を開放することにより、配管内部に残留する高圧水素を放出することもできる。これにより、タンク区画４０において、上記燃料ガスへの引火による爆発の危険性を極力低減することができる。
【0122】
タンク区画４０には、タンク区画給気管４５が接続される。タンク区画給気管４５はタンク区画４０のタンク区画給気口４０ｅから甲板１ａまで延びており、甲板１ａの上面から露出する。
【0123】
タンク区画給気管４５の甲板１ａ側の端部には、タンク区画給気装置４６と、タンク区画外部ガス検知器４７と、が配置される。タンク区画給気装置４６およびタンク区画外部ガス検知器４７は、甲板１ａの上部に位置する。
【0124】
タンク区画給気装置４６は、例えば安価な非防爆型の給気ファンで構成されるが、防爆型の給気ファンで構成されてもよい。タンク区画給気装置４６の駆動は、制御部１２ａによって制御される。タンク区画給気装置４６には、１つ以上のフィルタ（不図示）が配置されてもよい。上記フィルタは、例えば、塵埃または海塩粒子を除去する。
【0125】
タンク区画給気装置４６は、タンク区画４０の外部の空気を、タンク区画給気管４５およびタンク区画給気口４０ｅを介して、タンク区画４０の内部に供給する。タンク区画４０の内部の空気は、タンク区画排気口４０ｆを介してベント管１０に排出される。これにより、タンク区画４０の内部が換気される。その結果、タンク区画４０内で燃料タンク４１から燃料ガスが漏れた場合でも、その燃料ガスの滞留を抑制することができる。
【0126】
タンク区画外部ガス検知器４７は、タンク区画４０の外部から内部に流入する可燃ガス（例えば船体１の周囲に漂う水素ガスなど）を検知する。タンク区画外部ガス検知器４７は、例えば水素ガスセンサなどの可燃ガスセンサである。タンク区画外部ガス検知器４７は、タンク区画給気装置４６に対してタンク区画給気管４５とは反対側、つまり、タンク区画４０の外部から内部に向かう空気の流れの上流側に配置される。なお、タンク区画外部ガス検知器４７は、水素ガス以外の可燃ガスを検知するガスセンサで構成されてもよい。
【0127】
タンク区画外部ガス検知器４７は、例えば、可燃ガスの濃度を示す検知信号を制御部１２ａに出力する。これにより、制御部１２ａは、上記検知信号に基づいて、可燃ガスの濃度が規格値以上であるか否かを判断することができる。そして、制御部１２ａは、上記濃度が規格値以上である場合には、タンク側遮断弁４３および燃料電池側遮断弁３３を制御して、燃料タンク４１から燃料電池３１への燃料ガスの供給を停止させることができるとともに、放出弁７２を開放することにより、配管内部に残留する高圧水素を放出することもできる。なお、上記規格値は、実験および／または経験に基づいて定められればよい。
【0128】
（７－３．ダクト区画について）
燃料電池船ＳＨは、下部ダクト区画７０および上部ダクト区画８０をさらに備える。ここでは、下部ダクト区画７０および上部ダクト区画８０をまとめて、ダクト区画９０とも呼ぶ。ダクト区画９０は、各種の配管を収容する収容体である。例えば、ダクト区画９０は、燃料ガス供給配管３２の一部を収容する。下部ダクト区画７０の内部と上部ダクト区画８０の内部とは、ダクト連通部９１を介して連通している。以下、下部ダクト区画７０および上部ダクト区画８０の詳細について説明する。
燃料電池船ＳＨは、下部ダクト区画７０および上部ダクト区画８０をさらに備える。ここでは、下部ダクト区画７０および上部ダクト区画８０をまとめて、ダクト区画９０とも呼ぶ。ダクト区画９０は、各種の配管を収容する収容体である。例えば、ダクト区画９０は、燃料ガス供給配管３２の一部を収容する。下部ダクト区画７０の内部と上部ダクト区画８０の内部とは、ダクト連通部９１を介して連通している。以下、下部ダクト区画７０および上部ダクト区画８０の詳細について説明する。
【0129】
《７－３－１．下部ダクト区画》
下部ダクト区画７０は、甲板１ａの下方に配置される。具体的には、下部ダクト区画７０は、機関室１３に配置される。機関室１３内では、下部ダクト区画７０は、燃料電池区画３０よりも船尾側に位置する。つまり、下部ダクト区画７０は、甲板１ａの下方において、燃料電池区画３０とタンク区画４０との間に位置する。下部ダクト区画７０は、燃料ガス供給配管３２の一部を収容するとともに、ガス充填配管４２の一部を収容する。
下部ダクト区画７０は、甲板１ａの下方に配置される。具体的には、下部ダクト区画７０は、機関室１３に配置される。機関室１３内では、下部ダクト区画７０は、燃料電池区画３０よりも船尾側に位置する。つまり、下部ダクト区画７０は、甲板１ａの下方において、燃料電池区画３０とタンク区画４０との間に位置する。下部ダクト区画７０は、燃料ガス供給配管３２の一部を収容するとともに、ガス充填配管４２の一部を収容する。
【0130】
ここで、下部ダクト区画７０が収容する「燃料ガス供給配管３２の一部」とは、燃料ガス供給配管３２のうち、燃料電池区画３０とタンク区画４０との間に位置する部分を指す。また、下部ダクト区画７０が収容する「ガス充填配管４２の一部」とは、ガス充填配管４２のうち、タンク区画４０と上部ダクト区画８０との間に位置する部分を指す。
【0131】
下部ダクト区画７０の素材は、例えばＦＲＰであるが、鉄板であってもよい。下部ダクト区画７０は中空の形状を有する。例えば、下部ダクト区画７０は、中空の略直方体形状を有する。この場合、下部ダクト区画７０を構成する外壁は、例えば、天壁７０ａ、底壁７０ｂ、正面壁（不図示）、背面壁（不図示）、側壁７０ｃおよび側壁７０ｄを有する。ただし、下部ダクト区画７０の天面、底面、正面、背面および側面は、任意に定めることができる。また、下部ダクト区画７０の形状は、燃料ガス供給配管３２の一部等を収容できる空間を有する限り、特に限定されない。下部ダクト区画７０は、燃料ガス供給配管３２の一部等を収容する、容器、チャンバー、またはボックスと捉えることもできる。
【0132】
下部ダクト区画７０の側壁７０ｄには、下部ダクト区画給気口７０ｅが開口して設けられている。下部ダクト区画給気口７０ｅは、後述する下部ダクト区画給気管７４と接続される。なお、下部ダクト区画給気口７０ｅは、下部ダクト区画７０において、側壁７０ｄ以外の外壁に設けられてもよい。
【0133】
一方、下部ダクト区画７０の天壁７０ａには、下部ダクト区画連通口７０ｆが開口して設けられている。下部ダクト区画連通口７０ｆは、上述したダクト連通部９１と連通している。なお、下部ダクト区画連通口７０ｆは、下部ダクト区画７０において、天壁７０ａ以外の外壁に設けられてもよい。
【0134】
また、下部ダクト区画７０の側壁７０ｄには、電池区画連通口７０ｇが開口して設けられている。電池区画連通口７０ｇは、前述した燃料電池区画３０の電池区画排気口３０ｆと、連通管９２を介して接続される。これにより、燃料電池区画３０の内部の空気は、電池区画排気口３０ｆ、連通管９２および電池区画連通口７０ｇを介して下部ダクト区画７０内に流れる。なお、電池区画連通口７０ｇは、下部ダクト区画７０において、側壁７０ｄ以外の外壁に設けられてもよい。
【0135】
なお、連通管９２は、例えば内管と外管との二重管で構成される。内管は、例えば燃料ガス供給配管３２で構成される。外管は、内管の径方向外側に位置する。燃料電池区画３０の内部の気体は、電池区画排気口３０ｆから、連通管９２の内管と外管との間を通り、下部ダクト区画７０の電池区画連通口７０ｇに向かう。
【0136】
下部ダクト区画７０は、下部ダクト区画給気口７０ｅ、下部ダクト区画連通口７０ｆおよび電池区画連通口７０ｇを除いて密閉された空間を内部に有する。
【0137】
下部ダクト区画７０は、燃料ガス排出配管７１の一部を収容する。燃料ガス排出配管７１は、下部ダクト区画７０内に位置する燃料ガス供給配管３２から分岐して設けられる配管である。例えば、燃料ガス排出配管７１は、２つの遮断弁ＳＶの間において、燃料ガス供給配管３２から分岐して設けられる。
【0138】
より具体的には、燃料ガス排出配管７１は、タンク区画４０内のタンク側遮断弁４３と、燃料電池区画３０内の燃料電池側遮断弁３３との間において、燃料ガス供給配管３２から分岐して設けられる。燃料ガス排出配管７１は、下部ダクト区画７０の内部から、下部ダクト区画連通口７０ｆおよびダクト連通部９１を介して、上部ダクト区画８０の内部に延び、さらにベント管１０の内部に連通する。したがって、下部ダクト区画７０が収容する「燃料ガス排出配管７１の一部」とは、燃料ガス排出配管７１において、燃料ガス供給配管３２との分岐部と、上部ダクト区画８０との間に位置する部分を指す。
【0139】
下部ダクト区画７０は、放出弁７２をさらに収容する。放出弁７２は、燃料ガス排出配管７１に設置されて、燃料ガス排出配管７１の流路を開放または閉塞する開閉弁である。放出弁７２は、周辺機器１１の一例である。放出弁７２の開閉は、制御部１１によって制御される。なお、放出弁７２は、上部ダクト区画８０に設置されていてもよい。
【0140】
下部ダクト区画７０は、下部ダクト区画内部ガス検知器７３をさらに収容する。下部ダクト区画内部ガス検知器７３は、下部ダクト区画７０の内部に配置される燃料ガス検知器である。例えば、燃料ガスが水素ガスである場合、下部ダクト区画内部ガス検知器７３は、水素ガス検知センサで構成される。
【0141】
下部ダクト区画内部ガス検知器７３は、下部ダクト区画７０の上部に位置する天壁７０ａにおいて、下部ダクト区画連通口７０ｆに近い位置、または下部ダクト区画連通口７０ｆの内部に配置される。下部ダクト区画７０内で、燃料ガス供給配管３２から燃料ガスが万が一漏れた場合、漏れた燃料ガスは、下部ダクト区画連通口７０ｆを通って上部ダクト区画８０に向かう。つまり、下部ダクト区画連通口７０ｆは、下部ダクト区画７０内で燃料ガスが漏れたときに、上記燃料ガスが流れる流路の最も下流側に位置する。したがって、下部ダクト区画連通口７０ｆに近い位置または下部ダクト区画連通口７０ｆの内部に下部ダクト区画内部ガス検知器７３が配置されることにより、下部ダクト区画７０内で燃料ガスがどの位置で漏れた場合でも、漏れた燃料ガスを、流路の最も下流側に位置する下部ダクト区画内部ガス検知器７３で確実に検知することができる。
【0142】
下部ダクト区画内部ガス検知器７３が下部ダクト７０内で燃料ガスを検知したとき、その検知信号は、下部ダクト区画内部ガス検知器７３から制御部１２ａに送られる。これにより、制御部１２ａは、燃料ガス供給配管３２に設けられた遮断弁ＳＶを制御して、燃料タンク４１から燃料電池３１への燃料ガスの供給を停止させることができる。
【0143】
なお、下部ダクト区画７０は、下部ダクト区画７０の内部での火災を検知する火災検知器をさらに収容してもよい。
【0144】
下部ダクト区画７０には、下部ダクト区画給気管７４が接続される。下部ダクト区画給気管７４は、下部ダクト区画７０の下部ダクト区画給気口７０ｅから甲板１ａまで延びており、甲板１ａの上面から露出する。
【0145】
下部ダクト区画給気管７４の甲板１ａ側の端部には、下部ダクト区画給気装置７５と、下部ダクト区画外部ガス検知器７６と、が配置される。下部ダクト区画給気装置７５および下部ダクト区画外部ガス検知器７６は、甲板１ａの上部に位置する。
【0146】
下部ダクト区画給気装置７５は、例えば安価な非防爆型の給気ファンで構成されるが、防爆型の給気ファンで構成されてもよい。下部ダクト区画給気装置７５の駆動は、制御部１２ａによって制御される。下部ダクト区画給気装置７５には、１つ以上のフィルタ（不図示）が配置されてもよい。上記フィルタは、例えば、塵埃または海塩粒子を除去する。
【0147】
下部ダクト区画給気装置７５は、下部ダクト区画７０（ダクト区画９０）の外部の空気を、下部ダクト区画給気管７４および下部ダクト区画給気口７０ｅを介して、下部ダクト区画７０の内部に供給する。下部ダクト区画７０の内部の空気は、下部ダクト区画連通口７０ｆを介して上部ダクト区画８０に排出される。これにより、下部ダクト区画７０の内部が換気される。その結果、下部ダクト区画７０内で燃料ガス供給配管３２から燃料ガスが漏れた場合でも、その燃料ガスの滞留を抑制することができる。
【0148】
下部ダクト区画外部ガス検知器７６は、ダクト区画９０の外部から内部に流入する可燃ガス（例えば船体１の周囲に漂う水素ガスなど）を検知する。下部ダクト区画外部ガス検知器７６は、例えば水素ガスセンサなどの可燃ガスセンサである。下部ダクト区画外部ガス検知器７６は、下部ダクト区画給気装置７５に対して下部ダクト区画給気管７４とは反対側、つまり、ダクト区画９０の外部から内部に向かう空気の流れの上流側に配置される。なお、下部ダクト区画外部ガス検知器７６は、水素ガス以外の可燃ガスを検知するガスセンサで構成されてもよい。
【0149】
下部ダクト区画外部ガス検知器７６は、例えば、可燃ガスの濃度を示す検知信号を制御部１２ａに出力する。これにより、制御部１２ａは、上記検知信号に基づいて、可燃ガスの濃度が規格値以上であるか否かを判断することができる。そして、制御部１２ａは、上記濃度が規格値以上である場合には、遮断弁ＳＶを制御して、燃料タンク４１から燃料電池３１への燃料ガスの供給を停止させることができる。なお、上記規格値は、実験および／または経験に基づいて定められればよい。
【0150】
《７－３－２．上部ダクト区画》
上部ダクト区画８０は、甲板１ａの上部に配置される。具体的には、上部ダクト区画８０は、甲板１ａ上で、下部ダクト区画７０からタンク区画４０にまたがって配置される。上部ダクト区画８０は、燃料ガス排出配管７１の一部を収容するとともに、ガス充填配管４２の一部を収容する。
上部ダクト区画８０は、甲板１ａの上部に配置される。具体的には、上部ダクト区画８０は、甲板１ａ上で、下部ダクト区画７０からタンク区画４０にまたがって配置される。上部ダクト区画８０は、燃料ガス排出配管７１の一部を収容するとともに、ガス充填配管４２の一部を収容する。
【0151】
ここで、上部ダクト区画８０が収容する「燃料ガス排出配管７１の一部」とは、燃料ガス排出配管７１のうち、下部ダクト区画７０から出てベント管１０に向かって延びた部分を指す。また、上部ダクト区画８０が収容する「ガス充填配管４２の一部」とは、ガス充填配管４２のうち、下部ダクト区画７０から出て、後述する燃料ガス充填口８２まで延びた部分を指す。
【0152】
上部ダクト区画８０の素材は、例えばＦＲＰであるが、鉄板であってもよい。上部ダクト区画８０は中空の形状を有する。例えば、上部ダクト区画８０は、中空の略直方体形状を有する。この場合、上部ダクト区画８０を構成する外壁は、例えば、天壁８０ａ、底壁８０ｂ、正面壁（不図示）、背面壁（不図示）、側壁８０ｃおよび側壁８０ｄを有する。ただし、上部ダクト区画８０の天面、底面、正面、背面および側面は、任意に定めることができる。また、上部ダクト区画８０の形状は、燃料ガス排出配管７１の一部等を収容できる空間を有する限り、特に限定されない。上部ダクト区画８０は、燃料ガス排出配管７１の一部等を収容する、容器、チャンバー、またはボックスと捉えることもできる。
【0153】
なお、燃料ガス排出配管７１は、上述の通り、ベント管１０の内部に連通する。これにより、放出弁７２を開放したとき、燃料ガス排出配管７１の内部の気体（例えば燃料ガス）は、燃料ガス排出配管７１の端部７１ａからベント管１０の内部に流れ、ベント管１０から船外に放出される。ここで、燃料ガス排出配管７１の端部７１ａは、ベント管１０の内部で上向きに、つまり、ベント管１０の開放口側を向くように位置していることが望ましい。この場合、燃料ガス排出配管７１の端部７１ａから放出される気体の吐出方向は、上向きとなる。
【0154】
例えば、燃料ガス排出配管７１の端部７１ａから燃料ガスを横向きに吐出すると、吐出された燃料ガスがベント管１０の内部の壁面に当たって下方に流れ、その結果、タンク区画４０内のタンク区画内部ガス検知器４４ａが誤作動する可能性がある。上記のように燃料ガス排出配管７１の端部７１ａを、ベント管１０の内部で上向きに位置させることにより、端部７１ａから吐出される燃料ガスに起因して、タンク区画内部ガス検知器４４ａが誤作動する虞を低減することができる。
【0155】
上部ダクト区画８０の底壁８０ｂには、上部ダクト区画給気口８０ｅが開口して設けられている。上部ダクト区画給気口８０ｅは、ダクト連通部９１と連通する。したがって、上部ダクト区画８０は、上部ダクト区画給気口８０ｅ、ダクト連通部９１、および下部ダクト連通口７０ｆを介して下部ダクト区画７０と連通する。なお、上部ダクト区画給気口８０ｅは、上部ダクト区画８０において、底壁８０ｂ以外の外壁に設けられてもよい。
【0156】
上部ダクト区画８０は、ベント管連通部８１を有する。ベント管連通部８１は、上部ダクト区画８０の内部とベント管１０とを連通する配管である。図１１では、ベント管連通部８１は、水平方向から上方に屈曲した形状で図示されているが、ベント管連通部８１の形状は図１１の形状には限定されない。なお、ベント管連通部８１が上方に屈曲している理由は、燃料ガス排出配管７１の端部７１ａが上方に屈曲している理由と同様であり、ベント管連通部８１から吐出される後述の燃料ガスに起因して、タンク区画内部ガス検知器４４ａが誤作動する虞を低減するためである。
【0157】
ベント管１０は、タンク区画４０から上方に延び、上部ダクト区画８０の内部を通って位置する。より詳しくは、ベント管１０は、上部ダクト区画８０の底壁８０ｂを貫通してベント管１０の内部に入り、天壁８０ａを突き抜けて位置する。上記のベント管連通部８１は、上部ダクト区画８０内で、ベント管１０の側壁を貫通して設けられる。これにより、上部ダクト区画８０は、ベント管連通部８１を介してベント管１０と連通する。
【0158】
したがって、上部ダクト区画８０の内部の空気は、ベント管連通部８１およびベント管１０を介して船外に排出される。これにより、上部ダクト区画８０の内部の換気を行うことができる。また、上部ダクト区画８０内で、燃料ガス排出配管７１から燃料ガスが漏れた場合でも、漏れた燃料ガスは、ベント管連通部８１およびベント管１０を介して船外に排出される。これにより、漏れた燃料ガスが上部ダクト区画８０内で滞留することを抑制することができる。
【0159】
さらに、上部ダクト区画８０と下部ダクト区画７０とは、ダクト連通部９１を介して連通している。これにより、（１）下部ダクト区画給気管７４を介して下部ダクト７０の内部に取り込まれた空気、（２）下部ダクト７０内の燃料ガス供給配管３２から何らかの原因で漏れた燃料ガス、（３）燃料電池区画３０から連通管９２を介して下部ダクト区画７０に排出された空気または燃料ガスを、上部ダクト区画８０およびベント管１０を介して船外に放出することができる。これにより、下部ダクト区画７０の内部および燃料電池区画３０の内部での燃料ガスの滞留を抑制することができる。
【0160】
上部ダクト区画８０には、燃料ガス充填口８２と、燃料ガス逆止弁８３と、が設けられる。燃料ガス充填口８２は、ガス充填配管４２と接続されている。燃料ガス逆止弁８３は、ガス充填配管４２に設けられている。より詳しくは、燃料ガス逆止弁８３は、ガス充填配管４２と後述の不活性ガス配管８７との分岐部と、燃料ガス充填口８２との間に位置する。
【0161】
燃料ガス充填口８２から燃料ガスが供給されると、上記燃料ガスは、燃料ガス逆止弁８３を介してガス充填配管４２を通り、タンク区画４０内の燃料タンク４１に供給される。これにより、燃料タンク４１に燃料ガスが充填され、貯留される。燃料ガス逆止弁８３は、燃料タンク４１側から燃料ガス充填口８２への燃料ガスの逆流を防止するために設けられている。
【0162】
上部ダクト区画８０には、不活性ガス充填口８４と、開閉弁８５と、不活性ガス逆止弁８６と、不活性ガス配管８７と、がさらに設けられる。不活性ガス充填口８４は、不活性ガス配管８７と接続されている。不活性ガス配管８７は、上部ダクト区画８０内でガス充填配管４２から分岐して設けられる。開閉弁８５および不活性ガス逆止弁８６は、不活性ガス配管８７に設けられる。不活性ガス配管８７において、開閉弁８５は、不活性ガス充填口８４と不活性ガス逆止弁８６との間に位置する。
【0163】
開閉弁８５は、不活性ガス配管８７の流路を開放または閉塞する。なお、不活性ガス配管８７に不活性ガス逆止弁８６が設けられる構成では、開閉弁８５の設置は省略されてもよい。
【0164】
燃料ガス充填口８２に燃料ガスが供給されていない状態において、不活性ガス充填口８４に不活性ガスが供給され、開閉弁８５が不活性ガス配管８７の流路を開放すると、上記不活性ガスは、不活性ガス逆止弁８６を通り、不活性ガス配管８７およびガス充填配管４２を介して、タンク区画４０内の燃料タンク４１に供給される。更に、タンク側遮断弁４３が燃料ガス供給配管３２の流路を開放し、燃料電池側遮断弁３３が燃料ガス供給配管３２の流路を閉塞し、放出弁７２が燃料ガス排出配管７１の流路を開放することにより、燃料タンク４１内に残存する燃料ガスは、燃料ガス供給配管３２および燃料ガス排出配管７１を介してベント管１０に排出される。これにより、燃料タンク４１から燃料ガスを取り除くことができる（パージ処理）。
【0165】
なお、ガス充填配管４２から直接、燃料タンク４１とタンク側遮断弁４３との間の燃料ガス供給配管３２に繋がる配管が存在していてもよい（タンク方式）。この構成では、燃料タンク４１の不活性ガスのパージ処理の際に、タンク側遮断弁４３を閉塞した状態で燃料タンク４１内に不活性ガスを充填し、その後、不活性ガスを燃料タンク４１から放出することを容易にする目的でタンク側遮断弁４３を開放することが必要である。
【0166】
なお、燃料ガス充填口８２および不活性ガス充填口８４は、上述の通り、上部ダクト区画８０に設けられる。詳しくは、燃料ガス充填口８２および不活性ガス充填口８４は、上部ダクト区画８０の内外の境界面に位置する。つまり、「燃料ガス充填口８２および不活性ガス充填口８４が上部ダクト区画８０に設けられる」とは、燃料ガス充填口８２および不活性ガス充填口８４が上部ダクト区画８０の上記境界面に設けられる場合を含む。
【0167】
また、上部ダクト区画８０内には、上部ダクト区画内部ガス検知器８８が収容される。上部ダクト区画内部ガス検知器８８は、上部ダクト区画８０の内部に配置される燃料ガス検知器である。例えば、燃料ガスが水素ガスである場合、上部ダクト区画内部ガス検知器８８は、水素ガス検知センサで構成される。
【0168】
上部ダクト区画内部ガス検知器８８は、上部ダクト区画８０の上部に位置する天壁８０ａに配置される。燃料ガスとしての水素ガスは空気よりも軽く、上昇する。このため、上部ダクト区画８０内で燃料ガスが漏れた場合でも、漏れた燃料ガスを上部ダクト区画内部ガス検知器８８で確実に検知することができる。なお、上部ダクト区画８０内で漏れた燃料ガスをより確実に検知するために、上部ダクト区画内部ガス検知器８８は、ベント管連通部８１に近い位置に配置されてもよい。
【0169】
上部ダクト区画内部ガス検知器８８が上部ダクト区画８０内で燃料ガスを検知したとき、その検知信号は、上部ダクト区画内部ガス検知器８８から制御部１２ａに送られる。これにより、制御部１２ａは、燃料ガス供給配管３２に設けられた遮断弁ＳＶを制御して、燃料タンク４１から燃料電池３１への燃料ガスの供給を停止させることができる。
【0170】
なお、上部ダクト区画８０は、上部ダクト区画８０の内部での火災を検知する火災検知器をさらに収容してもよい。
【0171】
（７－４．ベント管についての補足）
ベント管１０の内部において、ベント管連通部８１の排出口８１ａよりも下流側には、ベント管内部ガス検知器１０ａが設けられる。なお、上記の下流側とは、タンク区画４０の内部の空気がベント管１０の内部を流れて船外に排出されるときの空気の流れ方向の下流側を指す。例えば、燃料ガスが水素ガスである場合、ベント管内部ガス検知器１０ａは、拡散式または吸引式の水素ガス検知センサで構成される。ベント管内部ガス検知器１０ａの検知信号は、制御部１２ａに送られる。
ベント管１０の内部において、ベント管連通部８１の排出口８１ａよりも下流側には、ベント管内部ガス検知器１０ａが設けられる。なお、上記の下流側とは、タンク区画４０の内部の空気がベント管１０の内部を流れて船外に排出されるときの空気の流れ方向の下流側を指す。例えば、燃料ガスが水素ガスである場合、ベント管内部ガス検知器１０ａは、拡散式または吸引式の水素ガス検知センサで構成される。ベント管内部ガス検知器１０ａの検知信号は、制御部１２ａに送られる。
【0172】
例えば、制御部１２ａが放出弁７２を閉塞させる信号（閉止信号）を出力している状態で、タンク区画内部ガス検知器４４ａおよび上部ダクト区画内部ガス検知器８８が燃料ガスを検知していないにもかかわらず、ベント管内部ガス検知器１０ａが燃料ガスを検知した場合、放出弁７２が燃料ガス排出配管７１の流路を完全に閉塞していない、つまり、放出弁７２が故障していると判断することができる。この場合、制御部１２ａは、例えば外部に報知することにより、放出弁７２の点検、修理、交換、などをメンテナンス者に促すことができる。なお、外部への報知には、モニタ表示、警報音の出力、外部端末への情報発信などが含まれる。
【0173】
〔８．異常検知に基づく燃料電池の発電制御について〕
上述のように、本実施形態の燃料電池船ＳＨは、複数の燃料電池３１を備えるとともに、燃料電池３１を収容する燃料電池区画３０を複数備えている。このため、燃料電池区画３０内に給気する電池区画給気装置３６も、各燃料電池区画３０に対応して複数設けられる。したがって、本実施形態の燃料電池船ＳＨは、以下の構成であるとも言える。すなわち、燃料電池船ＳＨは、複数の燃料電池３１のそれぞれが別々に設置される複数の燃料電池区画３０と、複数の燃料電池区画３０のそれぞれの内部に給気する複数の電池区画給気装置３６と、を備える。
上述のように、本実施形態の燃料電池船ＳＨは、複数の燃料電池３１を備えるとともに、燃料電池３１を収容する燃料電池区画３０を複数備えている。このため、燃料電池区画３０内に給気する電池区画給気装置３６も、各燃料電池区画３０に対応して複数設けられる。したがって、本実施形態の燃料電池船ＳＨは、以下の構成であるとも言える。すなわち、燃料電池船ＳＨは、複数の燃料電池３１のそれぞれが別々に設置される複数の燃料電池区画３０と、複数の燃料電池区画３０のそれぞれの内部に給気する複数の電池区画給気装置３６と、を備える。
【0174】
本実施形態の上述した制御部１２ａは、複数の燃料電池３１の発電を制御する発電制御部としても機能する。特に、制御部１２ａは、複数の電池区画給気装置３６の少なくとも１つが停止したときに、停止した電池区画給気装置３６が給気する燃料電池区画３０に設置される燃料電池３１の発電を停止させる。
【0175】
なお、電池区画給気装置３６が停止したか否かの判断は、電池区画給気装置３６が稼働時に出力する信号を制御部１２ａが常時または定期的に監視することによって行うことができる。例えば、制御部１２ａは、燃料電池３１が稼働（発電）しているにもかかわらず、上記信号を受信していないとき、電池区画給気装置３６が故障などによって停止していると判断することができる。つまり、制御部１２ａは、電池区画給気装置３６が稼働時に出力する上記信号に基づいて、電池区画給気装置３６が停止したか否を判断することができる。
【0176】
この制御では、電池区画給気装置３６が何らかの原因（例えば故障）によって停止すると、停止した電池区画給気装置３６が給気する燃料電池区画３０内の換気を行うことができず、燃料電池区画３０内での燃料ガス漏れに対処することができなくなる。そこで、電池区画給気装置３６が停止したときには、発電制御部としての制御部１２ａが、停止した電池区画給気装置３６が給気する燃料電池区画３０内の燃料電池３１の発電を停止させる。これにより、上記燃料電池３１の稼働に起因する、上記燃料電池区画３０内での燃料ガス漏れの発生の危険性を少しでも低減して、安全確保に努めることができる。
【0177】
また、本実施形態の燃料電池船ＳＨは、上述したように、燃料ガスを収容する燃料タンク４１が設置される少なくとも１つのタンク区画４０と、タンク区画４０の内部に給気するタンク区画給気装置４６と、を備える。この構成において、制御部１２ａは、タンク区画給気装置４６が停止したときに、複数の燃料電池３１のうち、停止したタンク区画給気装置４６が給気するタンク区画４０に設置される燃料タンク４１から燃料ガスが供給される燃料電池３１の発電を停止させる。
【0178】
例えば、図２で示した構成において、燃料タンク４１ａを収容するタンク区画４０内に給気するタンク区画給気装置４６が故障により停止した場合、発電制御部としての制御部１２ａは、燃料タンク４１ａから燃料ガスが供給される燃料電池３１ａおよび３１ｂの発電を停止させる。
【0179】
なお、タンク区画給気装置４６が停止したか否かの判断は、タンク区画給気装置４６の消費電力を監視するか、稼働時に出力する信号を制御部１２ａが常時または定期的に監視することによって行うことができる。例えば、制御部１２ａは、燃料電池３１が稼働（発電）しているにもかかわらず、上記信号を受信していないとき、タンク区画給気装置４６が故障などによって停止していると判断することができる。つまり、制御部１２ａは、タンク区画給気装置４６が稼働時に出力する上記信号に基づいて、タンク区画給気装置４６が停止したか否を判断することができる。
【0180】
タンク区画給気装置４６が何らかの原因（例えば故障）によって停止すると、停止したタンク区画給気装置４６が給気するタンク区画４０内の換気を行うことができない。この場合、上記タンク区画４０内での燃料ガス漏れに対処することができなくなる。そこで、タンク区画給気装置４６が停止したとき、制御部１２ａは、複数の燃料電池３１のうち、停止したタンク区画給気装置４６が給気するタンク区画４０内の燃料タンク４１から燃料ガスが供給される燃料電池３１の発電を停止させる。これにより、上記燃料電池３１への燃料ガスの供給に起因して、上記タンク区画４０内で上記燃料ガスが漏れる可能性を少しでも低減して、安全確保に努めることができる。
【0181】
本実施形態の燃料電池船ＳＨは、上述のように、燃料電池区画３０を複数備えている。このため、電池区画内部ガス検知器３４ａおよび電池区画外部ガス検知器３７も、各燃料電池区画３０に対応して複数設けられる。すなわち、燃料電池船ＳＨは、複数の燃料電池３１のそれぞれが別々に設置される複数の燃料電池区画３０と、複数の燃料電池区画３０の内部にそれぞれ配置され、燃料ガスを検知する複数の電池区画内部ガス検知器３４ａと、複数の燃料電池区画３０の外部にそれぞれ配置され、燃料電池区画３０の内部に流入する可燃ガスを検知する複数の電池区画外部ガス検知器３７と、を備える。
【0182】
本実施形態の発電制御部としての制御部１２ａは、複数の電池区画内部ガス検知器３４ａおよび複数の電池区画外部ガス検知器３７の少なくともいずれかが燃料ガスまたは可燃ガスと反応し、または故障したときに、複数の燃料電池３１のうち、反応または故障した電池区画内部ガス検知器３４ａまたは電池区画外部ガス検知器３７が配置された燃料電池区画３０内の燃料電池３１の発電を停止させる。
【0183】
なお、電池区画内部ガス検知器３４ａおよび電池区画外部ガス検知器３７が故障したか否かの判断は、電池区画内部ガス検知器３４ａおよび電池区画外部ガス検知器３７から稼働時（正常時に）出力される信号を制御部１２ａが常時または定期的に監視することによって行うことができる。例えば、制御部１２ａは、燃料電池３１が稼働（発電）しているにもかかわらず、上記信号を受信していないとき、電池区画内部ガス検知器３４ａまたは電池区画外部ガス検知器３７が故障している（停止している）と判断することができる。つまり、制御部１２ａは、電池区画内部ガス検知器３４ａおよび電池区画外部ガス検知器３７が稼働時に出力する上記信号に基づいて、電池区画内部ガス検知器３４ａまたは電池区画外部ガス検知器３７が故障（または停止）したか否を判断することができる。
【0184】
電池区画内部ガス検知器３４ａが燃料ガスを検知すると（燃料ガスと反応すると）、燃料電池区画３０内で燃料ガス漏れが発生している可能性が高くなる。また、電池区画外部ガス検知器３７が可燃ガスを検知すると（可燃ガスと反応すると）、燃料電池区画３０の外部から内部に可燃ガスが流入して内部で滞留する可能性が高くなる。これらの場合に、上記燃料電池区画３０に設置された燃料電池３１を駆動することは、安全を確保する上で好ましくはない（何らかの原因で爆発が生じる危険性がある）。また、電池区画給気装置３６が防爆仕様でない場合、電池区画給気装置３６に爆発が生じる危険性がある。
【0185】
さらに、電池区画内部ガス検知器３４ａまたは電池区画外部ガス検知器３７が故障すると、燃料電池区画３０の内部での燃料ガスの漏れ自体、または、燃料電池区画３０の外部から内部への可燃ガスの流入を検知することができない。このため、この状態で燃料電池３１を駆動することは、安全を確保する上で好ましくはない。
【0186】
複数の電池区画内部ガス検知器３４ａおよび複数の電池区画外部ガス検知器３７の少なくともいずれかが反応または故障したときに、発電制御部としての制御部１２ａが、複数の燃料電池３１のうち、反応または故障した電池区画内部ガス検知器３４ａまたは電池区画外部ガス検知器３７が（内部または外部に）対応して配置された燃料電池区画３０内の燃料電池３１の発電を停止させることにより、安全確保に努めることができる。
【0187】
また、本実施形態の燃料電池船ＳＨは、上述したように、燃料ガスを収容する燃料タンク４１が設置される少なくとも１つのタンク区画４０と、タンク区画４０の内部に配置され、燃料ガスを検知するタンク区画内部ガス検知器４４ａと、タンク区画４０の外部に配置され、タンク区画４０の内部に流入する可燃ガスを検知するタンク区画外部ガス検知器４７と、を備える。この構成において、制御部１２ａは、タンク区画内部ガス検知器４４ａおよびタンク区画外部ガス検知器４７の少なくともいずれかが燃料ガスまたは可燃ガスと反応し、または故障したときに、複数の燃料電池３１のうち、反応または故障したタンク区画内部ガス検知器４４ａまたはタンク区画外部ガス検知器４７が配置されたタンク区画４０内の燃料タンク４１から燃料ガスが供給される燃料電池３１の発電を停止させる。
【0188】
例えば、図２で示した構成において、燃料タンク４１ｃを収容するタンク区画４０に対応して配置されるタンク区画内部ガス検知器４４ａまたはタンク区画外部ガス検知器４７が燃料ガスまたは可燃ガスと反応したとき、発電制御部としての制御部１２ａは、燃料タンク４１ｃから燃料ガスが供給される燃料電池３１ｃの発電を停止させる。また、例えば、燃料タンク４１ｃを収容するタンク区画４０に対応して配置されるタンク区画内部ガス検知器４４ａまたはタンク区画外部ガス検知器４７が故障したときも、制御部１２ａは、燃料タンク４１ｃから燃料ガスが供給される燃料電池３１ｃの発電を停止させる。
【0189】
なお、タンク区画内部ガス検知器４４ａおよびタンク区画外部ガス検知器４７が故障したか否かの判断は、タンク区画内部ガス検知器４４ａおよびタンク区画外部ガス検知器４７の消費電力を監視するか、タンク区画内部ガス検知器４４ａおよびタンク区画外部ガス検知器４７から稼働時（正常時に）出力される信号を制御部１２ａが常時または定期的に監視することによって行うことができる。例えば、制御部１２ａは、燃料電池３１が稼働（発電）しているにもかかわらず、上記信号を受信していないとき、タンク区画内部ガス検知器４４ａまたはタンク区画外部ガス検知器４７が故障している（停止している）と判断することができる。つまり、制御部１２ａは、タンク区画内部ガス検知器４４ａおよびタンク区画外部ガス検知器４７が稼働時に出力する上記信号に基づいて、タンク区画内部ガス検知器４４ａまたはタンク区画外部ガス検知器４７が故障（または停止）したか否を判断することができる。
【0190】
タンク区画内部ガス検知器４４ａが燃料ガスを検知すると（燃料ガスと反応すると）、タンク区画４０内で燃料ガス漏れが発生している可能性が高くなる。また、タンク区画外部ガス検知器４７が可燃ガスを検知すると（可燃ガスと反応すると）、タンク区画４０の外部から内部に可燃ガスが流入して内部で滞留する可能性が高くなる。これらの場合に、上記タンク区画４０から燃料ガスが供給される燃料電池３１を駆動することは、安全を確保する上で好ましくはない（何らかの原因で爆発が生じる危険性がある）。また、タンク区画給気装置４６が防爆仕様でない場合、タンク区画給気装置４６に爆発が生じる危険性がある。
【0191】
さらに、タンク区画内部ガス検知器４４ａまたはタンク区画外部ガス検知器４７が故障すると、タンク区画４０の内部での燃料ガスの漏れ自体、または、タンク区画４０の外部から内部への可燃ガスの流入を検知することができない。このため、この状態で燃料電池３１を駆動することは、安全を確保する上で好ましくはない。
【0192】
タンク区画内部ガス検知器４４ａおよびタンク区画外部ガス検知器４７の少なくともいずれかが反応または故障したときに、発電制御部としての制御部１２ａが、複数の燃料電池３１のうち、反応または故障したタンク区画内部ガス検知器４４ａまたはタンク区画外部ガス検知器４７が（内部または外部に）対応して配置されたタンク区画４０内の燃料タンク４１から燃料ガスが供給される燃料電池３１の発電を停止させることにより、安全確保に努めることができる。
【0193】
また、本実施形態では、ダクト区画９０は、燃料電池船ＳＨの右舷側および左舷側に一対設けられる。この構成では、制御部１２ａは、少なくとも１つのダクト区画９０において、下部ダクト区画内部ガス検知器７３、上部ダクト区画内部ガス検知器８８および下部ダクト区画外部ガス検知器７６の少なくともいずれかが燃料ガスまたは可燃ガスと反応し、または故障したときに、複数の燃料電池３１のうち、反応または故障した下部ダクト区画内部ガス検知器７３、上部ダクト区画内部ガス検知器８８または下部ダクト区画外部ガス検知器７６が配置されたダクト区画９０を通って、燃料タンク４１から燃料ガスが供給される燃料電池３１の発電を停止させることが望ましい。
【0194】
下部ダクト区画内部ガス検知器７３または上部ダクト区画内部ガス検知器８８が燃料ガスを検知すると（燃料ガスと反応すると）、ダクト区画９０内で燃料ガス漏れが発生している可能性が高くなる。また、下部ダクト区画外部ガス検知器７６が可燃ガスを検知すると（可燃ガスと反応すると）、ダクト区画９０の外部から内部に可燃ガスが流入して内部で滞留する可能性が高くなる。これらの場合に、上記ダクト区画９０を通ってタンク区画４０から燃料ガスが供給される燃料電池３１を駆動することは、安全を確保する上で好ましくはない（何らかの原因で爆発が生じる危険性がある）。また、下部ダクト区画給気装置７５が防爆仕様でない場合、下部ダクト区画給気装置７５に爆発が生じる危険性がある。上記のように対象となった燃料電池３１の発電を停止させることにより、安全確保に努めることができる。
【0195】
〔９．推進装置に入力する電力の制限について〕
複数の燃料電池３１を搭載した燃料電池船ＳＨにおいて、航行中に船体１内での燃料ガスの漏洩等の事象により、少なくとも１台の燃料電池３１が緊急停止した場合でも、他の燃料電池３１から出力される電力と、蓄電池５１から供給される電力との少なくとも一方により、推進装置６を駆動して、航行を継続することができることは前述の通りである。
複数の燃料電池３１を搭載した燃料電池船ＳＨにおいて、航行中に船体１内での燃料ガスの漏洩等の事象により、少なくとも１台の燃料電池３１が緊急停止した場合でも、他の燃料電池３１から出力される電力と、蓄電池５１から供給される電力との少なくとも一方により、推進装置６を駆動して、航行を継続することができることは前述の通りである。
【0196】
ここで、燃料電池３１が緊急停止して推進装置６への入力電力が急激に低減した場合、蓄電池５１からの出力電力が低い状態では、燃料電池船ＳＨの航行速度が急激に低下し、乗船者が転倒し易くなる。これは、海上や河川を航行する燃料電池船ＳＨは、道路を走行する車両とは異なり、航行時に水面から受ける抵抗が大きいことによる。
【0197】
そこで、本実施形態のように、複数の燃料電池３１と、少なくとも１つの蓄電池５１と、推進装置６と、を搭載した燃料電池船ＳＨでは、制御部１２ａは、蓄電池５１の温度情報およびＳＯＣ（State Of Charge：充電率）データを監視し、上記温度情報およびＳＯＣデータに基づいて、蓄電池５１から出力可能な電力を算出し、上記電力の上限値を、推進装置６への入力電力値（回転数およびトルクの少なくとも一方に比例）の上限値に設定してもよい。
【0198】
例えば、図２で示した構成において、燃料タンク４１ｂを収容するタンク区画４０内で燃料ガス漏れが検知された場合、上述したように、制御部１２ａは、上記燃料タンク４１ｂから燃料ガスが供給される燃料電池３１ａおよび３１ｂの発電を停止させる。この場合、残りの燃料電池３１ｃ、３１ｄおよび３１ｅと、蓄電池５１とで、推進装置６を稼働する電力を賄う必要がある。さらに、何らかの原因で燃料電池３１ｃ、３１ｄおよび３１ｅが停止した場合、蓄電池５１だけで推進装置６を稼働する電力を賄う必要がある。
【0199】
そこで、通常運転（通常の航行）において、制御部１２ａは、各燃料電池３１および蓄電池５１の少なくともいずれかから推進装置６（特に推進モータ６ｂ）に入力する電力値の上限値を、蓄電池５１の出力上限値に設定することが望ましい。この場合、例えば全ての燃料電池３１が何らかの原因によって緊急停止しても、燃料電池船ＳＨの航行速度を急激に低下させることなく、蓄電池５１から出力される電力で推進装置６の稼働を継続させることができる。つまり、航行中に燃料電池３１が緊急停止した場合でも、航行速度の急低下を防止することができる。その結果、燃料電池３１の緊急停止時における乗船者の転倒の危険性を低減することができる。
【0200】
〔１０．その他〕
本実施形態では、燃料タンク４１から燃料電池３１に供給する燃料として、気体の燃料ガスを用いているが、上記燃料は気体に限定されず、液体であってもよい。液体燃料を用いた場合、配管から液体燃料が漏れると、漏れた液体燃料は気化して気体（燃料ガス）となる。
本実施形態では、燃料タンク４１から燃料電池３１に供給する燃料として、気体の燃料ガスを用いているが、上記燃料は気体に限定されず、液体であってもよい。液体燃料を用いた場合、配管から液体燃料が漏れると、漏れた液体燃料は気化して気体（燃料ガス）となる。
【0201】
本実施形態では、燃料電池船ＳＨがダクト区画９０を有する構成について説明したが、ダクト区画９０は設置されなくてもよい。例えば、タンク区画４０および燃料電池区画３０のそれぞれに対応してベント管を設ければ、ダクト区画９０の設置を省略することができる（燃料電池区画３０からベント管１０への流路を確保する必要がないため）。
【0202】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で拡張または変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【0203】
本発明は、例えば燃料電池船に利用可能である。
【符号の説明】
【0204】
１ 船体
６ 推進装置
１２ａ 制御部（劣化率制御部、発電制御部）
３１ 燃料電池
４１ 燃料タンク
４１ａ 個別タンク（燃料タンク）
４１ｂ 個別タンク（燃料タンク）
５１ 蓄電池
１００ 電力供給部
ＳＨ 燃料電池船
６ 推進装置
１２ａ 制御部（劣化率制御部、発電制御部）
３１ 燃料電池
４１ 燃料タンク
４１ａ 個別タンク（燃料タンク）
４１ｂ 個別タンク（燃料タンク）
５１ 蓄電池
１００ 電力供給部
ＳＨ 燃料電池船
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
