特開 2024-103622 燃料電池システムおよび燃料電池船

(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】P2024103622

(43)【公開日】2024-08-01

(54)【発明の名称】燃料電池システムおよび燃料電池船

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20240725BHJP

   H01M 8/0444 20160101ALI20240725BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20240725BHJP

   B63H 20/00 20060101ALI20240725BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20240725BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 Z

H01M8/04 J

H01M8/0444

H01M8/04746

B63H20/00 820

H01M8/10 101

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024087564

(22)【出願日】2024-05-30

(62)【分割の表示】P 2020201097の分割

【原出願日】2020-12-03

(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】100167302

【弁理士】

【氏名又は名称】種村 一幸

(74)【代理人】

【識別番号】100135817

【弁理士】

【氏名又は名称】華山 浩伸

(74)【代理人】

【識別番号】100167830

【弁理士】

【氏名又は名称】仲石 晴樹

(72)【発明者】

【氏名】丸山 剛広

(72)【発明者】

【氏名】藤井 康義

(72)【発明者】

【氏名】山口 安美

(72)【発明者】

【氏名】平岩 琢也

(72)【発明者】

【氏名】木村 行彦

(57)【要約】

【課題】不活性ガスの混入による燃料濃度の低下が燃料電池の発電に対して与える影響を軽減できる。
【解決手段】燃料電池システム５は、推進装置９または補機１１に電力を供給する燃料電池５１と、燃料ガスが流れる燃料ガス配管４１と、燃料ガス配管４１に接続され、燃料ガスのパージ時に不活性ガスが導入される不活性ガス配管４３と、不活性ガス配管４３に配置され、逆流を規制する逆流規制部３１と、燃料ガスの流量を調節可能である流量調節部６３と、燃料ガス配管４１中への不活性ガスの混入を検出する検出部２９と、流量調節部６３を制御する制御部１７１とを備える。燃料ガスが燃料ガス配管４１に供給されているときに、検出部２９の検出結果が、不活性ガスの混入を示す場合、制御部１７１は、燃料電池５１の燃料利用率が低減されるように流量調節部６３を制御する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

船体に推進力を発生させる推進装置、または船内に設けられた補機、に電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池に供給する燃料ガスが流れる燃料ガス配管と、
前記燃料ガス配管に接続され、不活性ガスによる前記燃料ガスのパージ時に前記不活性ガスが導入される不活性ガス配管と、
前記不活性ガス配管に配置され、前記不活性ガスおよび前記燃料ガスの逆流を規制する逆流規制部と、
前記燃料電池へ供給する前記燃料ガスの流量を調節可能な流量調節部と、
前記不活性ガスが前記不活性ガス配管から前記逆流規制部を通って前記燃料ガス配管中の前記燃料ガスに混入したことを検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記燃料ガスの流量を調節するように前記流量調節部を制御する制御部と
を備え、
前記燃料ガスが前記燃料ガス配管に供給されているときに、前記検出部の検出結果が、前記不活性ガスが前記燃料ガスに混入したことを示す場合、前記制御部は、前記燃料電池の燃料利用率が低減されるように前記流量調節部を制御する、燃料電池システム。

【請求項2】

前記燃料ガスが前記燃料ガス配管に供給されているときに、前記検出部の検出結果が、前記不活性ガスが前記燃料ガスに混入したことを示す場合、前記制御部は、前記不活性ガスが前記燃料ガスに混入する前よりも前記燃料利用率が低減されるように前記流量調節部を制御する、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項3】

前記燃料ガスが前記燃料ガス配管に供給されているときに、前記検出部の検出結果が、前記不活性ガスが前記燃料ガスに混入したことを示す場合、
前記制御部は、
前記燃料ガス配管の流路容積と、前記燃料ガスを貯留する燃料ガスタンクの容積と、前記不活性ガス配管の流路容積とに基づいて、前記燃料電池の前記燃料利用率の低減率を算出し、当該低減率に応じて前記燃料利用率が低減されるように前記流量調節部を制御する、請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システムと、
前記船体と、
前記推進装置と、
前記補機と
を備える、燃料電池船。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池システムおよび燃料電池船に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載されている舶用防爆パージガス供給システムは、水素源供給管と、燃料電池と、圧縮機と、窒素ガス発生装置と、窒素ガスパージ手段とからなる。水素源供給管は、液化石油ガス、液化石油ガス、液化天然ガス、石油類、アルコール類、および、水素などの易爆発性物質の船内貯蔵庫に接続され、燃料電池に易爆発性物質を供給するための管路である。船内貯蔵庫は、易爆発性物質を貯蔵するので、防爆を担保するために窒素ガスによるパージを要する。燃料電池は、水素ガスによって電力を発生させる。圧縮機は、燃料電池が排気する窒素リッチガスを圧縮する。窒素ガス発生装置は、圧縮機が吐出する窒素リッチガスを原料とする。窒素ガスパージ手段は、窒素ガス発生装置が発生させる窒素ガスを船内貯蔵庫に防爆目的で供給する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－２２５１４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、燃料電池で駆動する燃料電池船では、燃料ガスタンクの保守および点検のために、燃料ガスタンクの燃料ガスを不活性ガスでパージすることが要求される場合がある。そして、パージ後に燃料ガスが燃料ガスタンクに充填される。

【0005】

しかしながら、不活性ガス配管および燃料ガス配管の内圧によっては、不活性ガス配管に残留した不活性ガスが、燃料ガス配管に流入し、燃料ガスに混入する可能性がある。その結果、燃料ガスの燃料濃度が低下して、燃料電池の発電性能が低下する可能性がある。

【0006】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、不活性ガスの混入による燃料濃度の低下が燃料電池の発電に対して与える影響を軽減できる燃料電池システムおよび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】

【0007】

本発明の一局面によれば、燃料電池システムは、燃料電池と、燃料ガス配管と、不活性ガス配管と、逆流規制部と、流量調節部と、検出部と、制御部とを備える。前記燃料電池は、船体に推進力を発生させる推進装置、または船内に設けられた補機、に電力を供給する。前記燃料ガス配管は、前記燃料電池に供給する燃料ガスが流れる。前記不活性ガス配管は、前記燃料ガス配管に接続され、不活性ガスによる前記燃料ガスのパージ時に前記不活性ガスが導入される。前記逆流規制部は、前記不活性ガス配管に配置され、前記不活性ガスおよび前記燃料ガスの逆流を規制する。前記流量調節部は、前記燃料電池へ供給する前記燃料ガスの流量を調節可能である。前記検出部は、前記不活性ガスが前記不活性ガス配管から前記逆流規制部を通って前記燃料ガス配管中の前記燃料ガスに混入したことを検出する。前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記燃料ガスの流量を調節するように前記流量調節部を制御する。前記燃料ガスが前記燃料ガス配管に供給されているときに、前記検出部の検出結果が、前記不活性ガスが前記燃料ガスに混入したことを示す場合、前記制御部は、前記燃料電池の燃料利用率が低減されるように前記流量調節部を制御する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、不活性ガスの混入による燃料濃度の低下が燃料電池の発電に対して与える影響を軽減できる燃料電池システムおよび燃料電池船を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態１に係る燃料電池船の概略構成を示す図である。

【図2】実施形態１に係る燃料電池システムおよび燃料ガス供給システムを示すブロック図である。

【図3】実施形態１に係る燃料ガス調節方法を示すフローチャートである。

【図4】実施形態１の変形例に係る燃料ガス調節方法を示すフローチャートである。

【図5】本発明の実施形態２に係る燃料電池システムおよび燃料ガス供給システムを示すブロック図である。

【図6】本発明の実施形態３に係る燃料電池システムおよび燃料ガス供給システムを示すブロック図である。

【図7】本発明の実施形態４に係る燃料電池システムおよび燃料ガス供給システムを示すブロック図である。

【図8】本発明の実施形態５に係る燃料電池システムおよび燃料ガス供給システムを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

【0011】

（実施形態１）
図１～図３を参照して、本発明の実施形態１に係る燃料電池船１００を説明する。まず、図１を参照して、実施形態１に係る燃料電池船１００を説明する。図１は、燃料電池船１００の概略構成を示す図である。

【0012】

図１に示すように、燃料電池船１００は、船体１と、キャビン３と、燃料電池システム５と、燃料ガス供給システム６と、蓄電池システム７と、推進装置９と、複数の補機１１と、排気ファン１３と、ダクト１５と、制御装置１７とを備える。船体１の上面にはキャビン３が配置される。

【0013】

制御装置１７は、燃料電池システム５、燃料ガス供給システム６、蓄電池システム７、推進装置９、複数の補機１１、および、排気ファン１３を制御する。制御装置１７は、例えば、１つまたは２以上のコンピューターによって構成される。コンピューターは、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。制御装置１７には、バッテリーから電力が供給される。

【0014】

具体的には、制御装置１７は、制御部１７１と、記憶部１７３とを有する。制御部１７１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサーを含む。記憶部１７３は、記憶装置を含み、データ及びコンピュータープログラムを記憶する。具体的には、記憶部１７３は、半導体メモリーのような主記憶装置と、半導体メモリー、ソリッドステートドライブ、及び／又は、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１７３は、リムーバブルメディアを含んでいてもよい。記憶部１７３は、非一時的コンピューター読取可能記憶媒体の一例に相当する。

【0015】

制御部１７１のプロセッサーは、記憶部１７３の記憶装置に記憶されたコンピュータープログラムを実行することにより、燃料電池システム５、燃料ガス供給システム６、蓄電池システム７、推進装置９、複数の補機１１、および、排気ファン１３を制御する。

【0016】

燃料電池システム５は、主電源として機能する。燃料電池システム５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。そして、燃料電池システム５は、推進装置９、燃料ガス供給システム６、補機１１、および、排気ファン１３に電力を供給する。また、燃料電池システム５は、蓄電池システム７を充電するための電力を、蓄電池システム７に供給する。

【0017】

燃料ガス供給システム６は、燃料ガスを貯留する。そして、燃料ガス供給システム６は、燃料ガスを燃料電池システム５に供給する。

【0018】

燃料ガスは、典型的には、水素ガスである。

【0019】

蓄電池システム７は、補助電源として機能する。蓄電池システム７は、燃料電池システム５によって供給される電力の不足を補うために、蓄電した電力（具体的には直流電力）を、推進装置９、燃料ガス供給システム６、補機１１、および、排気ファン１３に供給する。蓄電池システム７は、制御装置１７に電力を供給してもよい。蓄電池システム７は蓄電池を有する。蓄電池は、例えば、リチウム二次電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、または、ニッケル・水素蓄電池である。なお、蓄電池システム７を主電源とし、燃料電池システム５を蓄電池システム７への充電用電源として使用する方式、つまり、燃料電池システム５をレンジエクステンダーとして使用する方式を採用してもよい。

【0020】

推進装置９は、電力によって駆動され、船体１に推進力を発生させる。推進装置９は、電力変換装置９１と、推進モーター９３と、プロペラ９５とを有する。電力変換装置９１は、燃料電池システム５から供給される電力を、推進モーター９３の規格に応じた電力に変換する。例えば、電力変換装置９１は、直流電力を交流電力に変換する。この場合、例えば、電力変換装置９１は、インバーターを有する。推進モーター９３は、電力変換装置９１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。推進モーター９３が駆動されると、推進モーター９３の回転力がプロペラ９５に伝達される。その結果、プロペラ９５が回転して、船体１に推進力が発生する。

【0021】

排気ファン１３は、電力によって駆動され、ダクト１５を通して、船体１の内部から外部への排気を行う。

【0022】

補機１１は、電力によって駆動する機器であって、推進装置９および制御装置１７と異なる機器である。補機１１は、例えば、コンプレッサー、電磁弁、ポンプ、照明機器、または、空調機器である。ただし、補機１１の種類は特に限定されない。

【0023】

次に、図２を参照して、燃料電池システム５および燃料ガス供給システム６について説明する。図２は、燃料電池システム５および燃料ガス供給システム６を示すブロック図である。

【0024】

図２に示すように、燃料電池船１００は、燃料ガス配管４１と、不活性ガス配管４３と、酸化剤ガス配管４５と、配管４７と、継手ＪＴ１と、継手ＪＴ２とをさらに備える。

【0025】

燃料電池システム５は、燃料電池５１と、流量調節部５３と、酸化剤ガス供給部５５とを含む。

【0026】

なお、例えば、燃料電池５１、流量調節部５３、燃料ガス配管４１の一部（具体的には、第３燃料ガス配管４１３の一部）、および、酸化剤ガス配管４５の一部は、燃料電池収容体（不図示）に収容される。燃料電池収容体は、例えば、容器、チャンバー、または、ボックスである。燃料電池収容体の素材は、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）または鉄板である。燃料電池収容体は、例えば、甲板１ａの下方または甲板１ａ上に配置される。

【0027】

燃料ガス供給システム６は、燃料ガス導入口２１と、第１逆流規制部２３と、不活性ガス導入口２５と、開閉部２７と、検出部２９と、第２逆流規制部３１と、開閉部３３と、燃料ガスタンク６１と、流量調節部６３とを含む。第２逆流規制部３１は、本発明の「逆流規制部」の一例に相当する。

【0028】

検出部２９は、第１圧力検出部２９１と、第２圧力検出部２９２とを含む。燃料ガスタンク６１は、タンク本体６１１と、バルブユニット６１２と、温度検出部６１３とを含む。バルブユニット６１２は、逆流規制部Ｂ１と、開閉部Ｂ２とを含む。流量調節部６３は、第３圧力検出部６３１と、減圧部６３２と、開閉部６３３とを含む。

【0029】

なお、例えば、第２圧力検出部２９２、燃料ガスタンク６１、流量調節部６３、および、燃料ガス配管４１の一部（具体的には、第１燃料ガス配管４１１の一部および第２燃料ガス配管４１２の一部）は、燃料収容体（不図示）に収容される。燃料収容体は、例えば、容器、チャンバー、または、ボックスである。燃料収容体の素材は、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）または鉄板である。燃料収容体は、例えば、甲板１ａの下方または甲板１ａ上に配置される。

【0030】

以下、燃料ガス導入口２１および不活性ガス導入口２５の側が、ガスの流れの上流を示し、燃料電池５１の側が、ガスの流れの下流を示す。ガスは、燃料ガスまたは不活性ガスである。

【0031】

次に、引き続き図２を参照して、燃料ガス配管４１および不活性ガス配管４３の接続関係および各要素の配置を説明する。

【0032】

燃料ガス配管４１の一端は、燃料ガス導入口２１に接続される。燃料ガス配管４１の他端は、燃料電池５１に接続される。燃料ガス配管４１には、燃料電池５１に供給する燃料ガスが流れる。燃料ガス配管４１には、第１逆流規制部２３、継手ＪＴ１、第２圧力検出部２９２、燃料ガスタンク６１、流量調節部６３、継手ＪＴ２、および、流量調節部５３が配置される。

【0033】

具体的には、燃料ガス配管４１は、第１燃料ガス配管４１１と、第２燃料ガス配管４１２と、第３燃料ガス配管４１３とを含む。

【0034】

第１燃料ガス配管４１１には燃料ガスが流れる。第１燃料ガス配管４１１の一端は、燃料ガス導入口２１に接続され、第１燃料ガス配管４１１の他端は、燃料ガスタンク６１に接続される。従って、第１燃料ガス配管４１１は、燃料ガスタンク６１に燃料ガスを供給する。具体的には、第１燃料ガス配管４１１の他端は、燃料ガスタンク６１の逆流規制部Ｂ１に接続される。

【0035】

第１燃料ガス配管４１１には、第１逆流規制部２３、第２圧力検出部２９２、および、継手ＪＴ１が配置される。第１逆流規制部２３は、燃料ガス導入口２１と継手ＪＴ１との間に配置される。つまり、第１逆流規制部２３は、継手ＪＴ１よりも上流に配置される。例えば、第１逆流規制部２３は、燃料ガス導入口２１の近傍に配置される。第２圧力検出部２９２は、継手ＪＴ１と燃料ガスタンク６１の開閉部Ｂ２との間に配置される。

【0036】

第２燃料ガス配管４１２には燃料ガスが流れる。第２燃料ガス配管４１２の一端は、燃料ガスタンク６１に接続され、第２燃料ガス配管４１２の他端は、継手ＪＴ２を介して第３燃料ガス配管４１３の一端に接続される。従って、第２燃料ガス配管４１２は、燃料ガスタンク６１からの燃料ガスを、第３燃料ガス配管４１３を介して燃料電池５１に供給する。具体的には、第２燃料ガス配管４１２の一端は、燃料ガスタンク６１の開閉部Ｂ２に接続され、第２燃料ガス配管４１２の他端は、継手ＪＴ２に接続される。

【0037】

第２燃料ガス配管４１２には、流量調節部６３が配置される。具体的には、流量調節部６３の第３圧力検出部６３１、減圧部６３２、および、開閉部６３３は、第２燃料ガス配管４１２において、燃料ガスタンク６１の開閉部Ｂ２と継手ＪＴ２との間に配置される。更に具体的には、流量調節部６３の第３圧力検出部６３１、減圧部６３２、および、開閉部６３３は、上流から下流に向かって、第３圧力検出部６３１、減圧部６３２、および、開閉部６３３の順番で、第２燃料ガス配管４１２に配置される。

【0038】

第３燃料ガス配管４１３には燃料ガスが流れる。第３燃料ガス配管４１３の一端は、継手ＪＴ２に接続される。つまり、第３燃料ガス配管４１３の一端は、継手ＪＴ２を介して第２燃料ガス配管４１２の他端に接続され、第３燃料ガス配管４１３の他端は、燃料電池５１に接続される。第３燃料ガス配管４１３には、流量調節部５３が配置される。第３燃料ガス配管４１３は、燃料ガスタンク６１および第２燃料ガス配管４１２からの燃料ガスを燃料電池５１（具体的には、アノード極）に供給する。

【0039】

酸化剤ガス配管４５には酸化剤ガスが流れる。酸化剤ガス配管４５は、酸化剤ガス供給部５５と燃料電池５１とを接続する。従って、酸化剤ガス配管４５は、酸化剤ガス供給部５５からの酸化剤ガスを燃料電池５１（具体的にはカソード極）に供給する。

【0040】

典型的には、酸化剤ガスは、空気であり、酸化剤は、酸素である。

【0041】

不活性ガス配管４３には、不活性ガスが流れる。具体的には、不活性ガス配管４３には、燃料ガス導入口２１から燃料ガス配管４１に燃料ガスが導入される時間帯と異なる時間帯に不活性ガスが導入される。更に具体的には、不活性ガス配管４３には、不活性ガスによる燃料ガスのパージ時に不活性ガスが導入される。この点の詳細は後述する。

【0042】

典型的には、不活性ガスは、窒素である。

【0043】

不活性ガス配管４３の一端は、不活性ガス導入口２５に接続され、不活性ガス配管４３の他端は、継手ＪＴ１を介して燃料ガス配管４１に接続される。具体的には、不活性ガス配管４３の他端は、継手ＪＴ１を介して第１燃料ガス配管４１１に接続される。つまり、不活性ガス配管４３の他端は、継手ＪＴ１に接続される。継手ＪＴ１は、不活性ガス配管４３と燃料ガス配管４１（具体的には、第１燃料ガス配管４１１）との接続箇所である。

【0044】

不活性ガス配管４３には、開閉部２７、第１圧力検出部２９１、および、第２逆流規制部３１が配置される。具体的には、開閉部２７、第１圧力検出部２９１、および、第２逆流規制部３１は、不活性ガス配管４３において、不活性ガス導入口２５と継手ＪＴ１との間に配置される。更に具体的には、開閉部２７、第１圧力検出部２９１、および、第２逆流規制部３１は、上流から下流に向かって、開閉部２７、第１圧力検出部２９１、および、第２逆流規制部３１の順番で、不活性ガス配管４３に配置される。

【0045】

開閉部２７、第１圧力検出部２９１、および、第２逆流規制部３１は、継手ＪＴ１よりも上流に配置される。開閉部２７は、例えば、不活性ガス導入口２５の近傍に配置される。開閉部２７および第１圧力検出部２９１は、第２逆流規制部３１よりも上流に配置される。第１圧力検出部２９１は、開閉部２７と第２逆流規制部３１との間に配置される。

【0046】

配管４７は、継手ＪＴ２に接続される。従って、配管４７は、継手ＪＴ２を介して燃料ガス配管４１に接続される。具体的には、配管４７は、継手ＪＴ２を介して、第２燃料ガス配管４１２および第３燃料ガス配管４１３に接続される。配管４７には、開閉部３３が配置される。

【0047】

次に、引き続き図２を参照して、燃料電池システム５の動作を説明する。燃料電池５１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）を発電する。

【0048】

燃料電池５１は、電力を、推進装置９、燃料ガス供給システム６、排気ファン１３、および、補機１１に供給する。なお、燃料電池５１は、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９、燃料ガス供給システム６、排気ファン１３、および、補機１１に供給してもよい。

【0049】

具体的には、燃料電池５１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５１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。

【0050】

流量調節部５３は、燃料ガス配管４１（具体的には、第３燃料ガス配管４１３）の流路を開放または閉塞する。具体的には、流量調節部５３は、燃料電池５１への燃料ガスの供給と供給停止とを切り替える。従って、流量調節部５３は、燃料電池５１に供給する燃料ガスを遮断することが可能である。典型的には、流量調節部５３は、開閉弁である。

【0051】

燃料ガス配管４１（具体的には、第３燃料ガス配管４１３）は、流量調節部５３を通過した燃料ガスを燃料電池５１（具体的にはアノード極）に案内する。

【0052】

酸化剤ガス供給部５５は、燃料電池５１（具体的にはカソード極）に対して酸化剤ガスを供給する。典型的には、酸化剤ガス供給部５５は、エアコンプレッサーであり、酸化剤ガスを圧縮して、圧縮された酸化剤ガスを燃料電池５１に供給する。

【0053】

酸化剤ガス配管５６は、酸化剤ガス供給部５５から供給される圧縮された酸化剤ガスを、燃料電池５１（具体的にはカソード極）へ案内する。

【0054】

次に、引き続き図２を参照して、燃料ガス供給システム６の動作を説明する。第１逆流規制部２３は、燃料ガスの逆流を規制する。逆流は、燃料ガス導入口２１に向かう方向、つまり、逆方向に燃料ガスが流れることを示す。第１逆流規制部２３は、典型的には、逆止弁である。例えば、燃料ガス導入口２１および第１逆流規制部２３は一体化されてレセプタクルを構成する。

【0055】

開閉部２７は、不活性ガス配管４３の上流側において、不活性ガス配管４３の流路を開放または閉塞する。開閉部２７は、例えば、不活性ガス導入口２５の近傍に配置される。開閉部２７は、典型的には、開閉弁である。

【0056】

第１圧力検出部２９１は、開閉部２７よりも下流であって、第２逆流規制部３１よりも上流の位置で、不活性ガス配管４３の内部圧力（以下、「内部圧力Ｐ１」と記載）を検出する。内部圧力Ｐ１は、不活性ガス配管４３の流路内の圧力を示す。具体的には、第１圧力検出部２９１は、不活性ガス配管４３のうちの配管４３１の内部圧力Ｐ１を検出する。配管４３１は、不活性ガス配管４３のうち、開閉部２７と第２逆流規制部３１との間の配管である。従って、具体的には、不活性ガス配管４３の内部圧力Ｐ１は配管４３１の内部圧力を示す。そして、第１圧力検出部２９１は、内部圧力Ｐ１を示す信号を制御部１７１に出力する。第１圧力検出部２９１は、典型的には、圧力センサーである。

【0057】

以下、不活性ガス配管４３のうちの配管４３１を「不活性ガス配管４３１」と記載する場合がある。

【0058】

第２逆流規制部３１は、継手ＪＴ１よりも上流の位置で、不活性ガスおよび燃料ガスの逆流を規制する。逆流は、不活性ガスおよび燃料ガスが逆方向ＢＷに流れることを示す。逆方向ＢＷは、第２逆流規制部３１から不活性ガス導入口２５に向かう方向を示す。一方、順流は、不活性ガスが順方向ＦＷに流れることを示す。順方向ＦＷは、不活性ガス導入口２５から第２逆流規制部３１に向かう方向を示す。第２逆流規制部３１は、典型的には、逆止弁である。

【0059】

第２圧力検出部２９２は、継手ＪＴ１よりも下流の位置で、燃料ガス配管４１の内部圧力（以下、「内部圧力Ｐ２」と記載）を検出する。内部圧力Ｐ２は、燃料ガス配管４１の流路内の圧力を示す。具体的には、燃料ガス配管４１の内部圧力Ｐ２は、第１燃料ガス配管４１１の内部圧力である。つまり、内部圧力Ｐ２は、第１燃料ガス配管４１１の流路内の圧力を示す。従って、第２圧力検出部２９２は、第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２を検出する。そして、第２圧力検出部２９２は、内部圧力Ｐ２を示す信号を制御部１７１に出力する。第２圧力検出部２９２は、典型的には、圧力センサーである。なお、第２圧力検出部２９２が第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２を検出できる限りにおいては、第２圧力検出部２９２の配置は特に限定されない。例えば、第２圧力検出部２９２は、不活性ガス配管４３のうち、第２逆流規制部３１と継手ＪＴ１との間の位置で内部圧力Ｐ２を検出してもよい。例えば、第２圧力検出部２９２は、第１燃料ガス配管４１１のうち、第１逆流規制部２３と継手ＪＴ１との間の位置で内部圧力Ｐ２を検出してもよい。

【0060】

燃料ガスタンク６１は、燃料ガスを貯留する。具体的には、タンク本体６１１が、燃料ガスを貯留する。逆流規制部Ｂ１は、タンク本体６１１の入口において、タンク本体６１１に貯留された燃料ガスの逆流を規制する。逆流は、タンク本体６１１から第１燃料ガス配管４１１に燃料ガスが流れることを示す。逆流規制部Ｂ１は、典型的には、逆止弁である。開閉部Ｂ２は、タンク本体６１１の出口流路を開放または閉塞する。つまり、開閉部Ｂ２は、タンク本体６１１の出口において、タンク本体６１１から第２燃料ガス配管４１２への燃料ガスの導入と導入停止とを切り替える。開閉部Ｂ２は、典型的には、開閉弁である。温度検出部６１３は、タンク本体６１１に貯留された燃料ガスの温度を検出して、温度を示す信号を制御部１７１に出力する。温度検出部６１３は、典型的には、温度センサーである。

【0061】

流量調節部６３は、燃料電池５１へ供給する燃料ガスの流量を調節可能である。つまり、流量調節部６３は、燃料ガスタンク６１から供給される燃料ガスの流量を調節して、燃料ガスを、第３燃料ガス配管４１３を介して燃料電池５１に供給する。具体的には、流量調節部６３は、開閉部６３３によって、第２燃料ガス配管４１２の流路を閉塞することで、燃料電池５１へ供給する燃料ガスの流量をゼロにする。または、流量調節部６３は、開閉部６３３によって、第２燃料ガス配管４１２の流路を開放することで、燃料電池５１へ供給する燃料ガスの流量を所定流量にする。

【0062】

具体的には、流量調節部６３において、第３圧力検出部６３１は、第２燃料ガス配管４１２の内部圧力（以下、「内部圧力Ｐ３」と記載）を検出する。内部圧力Ｐ３は、第２燃料ガス配管４１２の流路内の圧力を示す。そして、第３圧力検出部６３１は、内部圧力Ｐ３を示す信号を制御部１７１に出力する。第３圧力検出部６３１は、典型的には、圧力センサーである。

【0063】

制御部１７１は、第２燃料ガス配管４１２の内部圧力Ｐ３に基づいて、減圧部６３２を制御する。そして、減圧部６３２は、燃料ガスタンク６１から供給される燃料ガスの圧力を調圧する。例えば、減圧部６３２は、燃料ガスタンク６１から供給される燃料ガスの圧力を減圧する。従って、流量調節部６３は「圧力調節部」と捉えることができる。

【0064】

また、減圧部６３２は、リリーフ弁としての機能も有する。つまり、減圧部６３２は、第２燃料ガス配管４１２の内部圧力Ｐ３が設定値以上に高くなった場合に開くことで、第２燃料ガス配管４１２の内部圧力Ｐ３が高くなりすぎないように調圧する。減圧部６３２は、典型的には、リリーフ弁一体型の減圧弁である。なお、減圧部６３２が減圧弁であり、減圧部６３２とは別個にリリーフ弁が設けられていてもよい。

【0065】

開閉部６３３は、第２燃料ガス配管４１２の流路を開放または閉塞する。つまり、開閉部６３３は、燃料電池５１への燃料ガスの供給と供給停止とを切り替える。開閉部６３３は、典型的には、開閉弁である。

【0066】

次に、引き続き図２を参照して、燃料ガスタンク６１に燃料ガスを充填する動作を説明する。燃料ガスタンク６１に燃料ガスを充填する際には、不活性ガス導入口２５には、不活性ガスが供給されない。この場合、開閉部２７は、不活性ガス配管４３の流路を閉塞している。また、燃料ガスタンク６１の開閉部Ｂ２は、タンク本体６１１の出口流路を閉塞している。なお、開閉部６３３、流量調節部５３、および、開閉部３３の状態は、特に限定されず、開いていてもよいし、閉じていてもよい。

【0067】

燃料ガスタンク６１に燃料ガスを充填する際には、不活性ガス導入口２５に不活性ガスが供給されていない状態で、燃料ガス導入口７４には、高圧の燃料ガスが供給される。この場合の燃料ガスの圧力は、例えば、８２ＭＰａである。その結果、燃料ガスは、第１逆流規制部２３、第１燃料ガス配管４１１、および、逆流規制部Ｂ１を通って、燃料ガスタンク６１に充填される。

【0068】

なお、例えば、まず、第１燃料ガス配管４１１に配置されるバルブ（不図示）を閉じて、燃料ガス導入口２１から第１燃料ガス配管４１１に高圧の燃料ガスを充填してもよい。次に、当該バルブを開放することで、第１燃料ガス配管４１１から燃料ガスタンク６１に燃料ガスを充填してもよい。この場合、例えば、当該バルブは、第１燃料ガス配管４１１において、燃料ガスタンク６１の近傍に配置される。

【0069】

次に、引き続き図２を参照して、燃料ガスタンク６１から燃料電池５１に燃料ガスを供給する動作を説明する。燃料電池５１に燃料ガスを充填する際には、燃料ガスタンク６１の開閉部Ｂ２は、タンク本体６１１の出口流路を開放する。また、流量調節部６３の開閉部６３３が、第２燃料ガス配管４１２の流路を開放する。さらに、燃料電池システム５の流量調節部５３が、第３燃料ガス配管４１３の流路を開放する。その結果、燃料ガスが、燃料ガスタンク６１から、第２燃料ガス配管４１２および第３燃料ガス配管４１３を通って、燃料電池５１に供給される。なお、燃料電池５１に燃料ガスを充填する際には、開閉部２７は不活性ガス配管４３の流路を閉塞し、開閉部３３は配管４７の流路を閉塞している。

【0070】

次に、引き続き図２を参照して、不活性ガスによる燃料ガスのパージを説明する。不活性ガスによって燃料ガスをパージする際には、燃料ガスタンク６１の開閉部Ｂ２は、タンク本体６１１の出口流路を開放し、流量調節部６３の開閉部６３３は、第２燃料ガス配管４１２の流路を開放し、燃料電池システム５の流量調節部５３は、第３燃料ガス配管４１３の流路を閉塞している。また、開閉部３３は、配管４７の流路を開放している。そして、燃料ガス導入口２１に燃料ガスが供給されていない状態において、不活性ガス導入口２５に、不活性ガスが供給される。この場合の不活性ガスの圧力は、例えば、１４．７ＭＰａである。

【0071】

そして、開閉部２７が不活性ガス配管４３の流路を開放すると、不活性ガスが、第２逆流規制部３１および不活性ガス配管４３から、第１燃料ガス配管４１１に供給され、燃料ガスタンク６１を通って、第２燃料ガス配管４１２に供給される。さらに、不活性ガスは、第２燃料ガス配管４１２から、配管４７を通って排出される。その結果、第１燃料ガス配管４１１に残留する燃料ガス、燃料ガスタンク６１に残留する燃料ガス、および、第２燃料ガス配管４１２に残留する燃料ガスが、不活性ガスでパージされる。

【0072】

なお、燃料電池システム５の流量調節部５３が第３燃料ガス配管４１３の流路を開放し、開閉部３３が配管４７の流路を閉塞していてもよい。この場合は、開閉部２７が不活性ガス配管４３の流路を開放すると、不活性ガスが、第２逆流規制部３１および不活性ガス配管４３から、第１燃料ガス配管４１１に供給され、燃料ガスタンク６１を通って、第２燃料ガス配管４１２に供給される。さらに、不活性ガスは、第２燃料ガス配管４１２から、第３燃料ガス配管４１３を通って、燃料電池５１に供給されて排出される。その結果、燃料ガス配管４１に残留する燃料ガス、燃料ガスタンク６１に残留する燃料ガス、および、燃料電池５１に残留する燃料ガスが、不活性ガスでパージされる。

【0073】

次に、引き続き図２を参照して、不活性ガス配管４３１に残留する不活性ガスが、燃料ガス配管４１中の燃料ガスに混入する可能性と、不活性ガスが燃料ガスに混入した場合の制御を説明する。

【0074】

燃料電池５１の発電による燃料ガスの消費によって、燃料ガスタンク６１の内部圧力が低下する。この場合、例えば、燃料ガスタンク６１の内部圧力が第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２以下になると、逆流規制部Ｂ１が開いて、第１燃料ガス配管４１１からタンク本体６１１へのガスの流入が可能になる。

【0075】

さらに、第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２が低下して、内部圧力Ｐ２が不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１以下になると、第２逆流規制部３１が開いて、不活性ガス配管４３１に残留している不活性ガスが、第１燃料ガス配管４１１に流入する可能性がある。この場合、第１燃料ガス配管４１１中の燃料ガスに不活性ガスが混入して、燃料ガスの濃度が低下する。

【0076】

従って、不活性ガスによって濃度の低下した燃料ガスが、第１燃料ガス配管４１１から燃料ガスタンク６１に流入する可能性がある。その結果、燃料ガスタンク６１から、濃度の低下した燃料ガスが燃料電池５１に供給され、燃料電池５１の発電性能が低下する可能性がある。

【0077】

そこで、実施形態１では、検出部２９は、不活性ガスが不活性ガス配管４３１から第２逆流規制部３１を通って燃料ガス配管４１中の燃料ガスに混入したことを検出する。

【0078】

具体的には、検出部２９は、物理量（以下、「物理量ＰＹ」と記載）を検出する。物理量ＰＹは、不活性ガスが不活性ガス配管４３１から第２逆流規制部３１を通って燃料ガス配管４１中の燃料ガスに混入したことを示すことの可能な物理量である。不活性ガスが燃料ガスに混入することは、燃料ガス配管４１中の燃料ガスの燃料濃度が低下することを示す。従って、物理量ＰＹは、燃料ガス配管４１中の燃料ガスの燃料濃度が低下したことを示すことの可能な物理量である。燃料濃度は、典型的には、水素濃度である。

【0079】

具体的には、物理量ＰＹは、不活性ガスが不活性ガス配管４３１から第２逆流規制部３１を通って第１燃料ガス配管４１１中の燃料ガスに混入したことを示すことの可能な物理量である。不活性ガスが燃料ガスに混入することは、第１燃料ガス配管４１１中の燃料ガスの燃料濃度が低下することを示す。従って、物理量ＰＹは、第１燃料ガス配管４１１中の燃料ガスの燃料濃度が低下したことを示すことの可能な物理量である。

【0080】

物理量ＰＹは、実施形態１では、「圧力」である。物理量ＰＹの詳細は後述する。

【0081】

制御部１７１は、検出部２９の検出結果に基づいて、燃料ガスの流量を調節するように流量調節部６３および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、実施形態１によれば、制御部１７１は、不活性ガスの混入に起因して燃料ガスの燃料濃度が低下した場合に、燃料電池５１に供給する燃料ガスの流量を調節することができる。その結果、不活性ガスの混入に起因する燃料濃度の低下が燃料電池５１の発電に対して与える影響を軽減できる。

【0082】

特に、実施形態１では、検出部２９の検出結果が、不活性ガスが燃料ガスに混入したことを示す場合、制御部１７１は、燃料ガスの流量をゼロにするように流量調節部６３（具体的には開閉部６３３）および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。つまり、検出部２９の検出結果が、不活性ガスが燃料ガスに混入したことを示す場合、制御部１７１は、燃料電池５１への燃料ガスの供給を停止するように流量調節部６３（具体的には開閉部６３３）および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、燃料電池５１への燃料ガスの供給が停止され、燃料電池５１は発電を停止する。その結果、燃料濃度の低下が燃料電池５１の発電に対して与える影響を防止できる。つまり、燃料電池５１を停止させるため、そもそも、燃料濃度の低下は、燃料電池５１の発電に対して影響を与えない。

【0083】

例えば、発電性能が低下した燃料電池５１の発電を停止することで、蓄電池システム７から推進装置９に必要な全ての電力を供給したり、別の燃料電池から推進装置９に必要な全ての電力を供給したりすることができる。

【0084】

具体的には、制御部１７１は、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１と、燃料ガス配管４１（具体的には第１燃料ガス配管４１１）の内部圧力Ｐ２とに基づいて、燃料ガスの流量を調節するように流量調節部６３および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。内部圧力Ｐ１と内部圧力Ｐ２とは、物理量ＰＹであり、不活性ガスが不活性ガス配管４３１から第２逆流規制部３１を通って燃料ガス配管４１中の燃料ガスに混入したことを示すことが可能である。従って、圧力（内部圧力Ｐ１および内部圧力Ｐ２）を検出する簡素な構成によって、不活性ガスが燃料ガスに混入したか否かを判定することで、燃料電池５１に供給する燃料ガスの流量を調節できる。

【0085】

更に具体的には、燃料ガス配管４１の内部圧力Ｐ２は、第１燃料ガス配管４１１の内部圧力である。そして、制御部１７１は、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１および第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２が、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足するか否かを判定する。順方向通過条件は、第２逆流規制部３１の上流から下流に向かって、不活性ガスが第２逆流規制部３１を通過するための条件である。つまり、順方向通過条件は、不活性ガスが順方向ＦＷに第２逆流規制部３１を通過するための条件である。

【0086】

順方向通過条件は、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１が、閾値ＴＨ以上になったことである。つまり、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１が閾値ＴＨ以上になった場合（Ｐ１≧ＴＨ）、不活性ガスは、第２逆流規制部３１の上流から下流に向かって第２逆流規制部３１を通過する。従って、不活性ガスは、不活性ガス配管４３１から第１燃料ガス配管４１１に流入する。つまり、内部圧力Ｐ１および内部圧力Ｐ２が、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足したことは、不活性ガスが第１燃料ガス配管４１１中の燃料ガスに混入したことを示す。

【0087】

閾値ＴＨは、固定値ではなく、第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２に依存する変動値である。具体的には、閾値ＴＨは、燃料ガス配管４１の内部圧力Ｐ２から、第２逆流規制部３１に予め設定されたマージン値ＭＶを差し引いた値である（ＴＨ＝Ｐ２－ＭＶ）。マージン値ＭＶは、０以上の実数である。なお、第２逆流規制部３１が逆止弁の場合、マージン値ＭＶは、逆止弁のクラッキング差圧であってもよい。

【0088】

不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１および第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２が、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足したと判定した場合、制御部１７１は、燃料電池５１への燃料ガスの供給を停止するように流量調節部６３（具体的には開閉部６３３）および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、燃料電池５１への燃料ガスの供給が停止され、燃料電池５１は発電を停止する。

【0089】

実施形態１によれば、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１と第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２とを検出することで、不活性ガスが第２逆流規制部３１を通って第１燃料ガス配管４１１に流入したことを精度良く検出できる。

【0090】

次に、図２および図３を参照して、実施形態１に係る燃料ガス調節方法を説明する。図３は、燃料ガス調節方法を示すフローチャートである。図３に示すように、燃料ガス調節方法は、ステップＳ１～ステップＳ３を含む。

【0091】

図２および図３に示すように、ステップＳ１において、制御部１７１は、検出部２９から検出結果を取得する。具体的には、制御部１７１は、第１圧力検出部２９１から不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１を示す情報を取得するとともに、第２圧力検出部２９２から第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２を示す情報を取得する。

【0092】

次に、ステップＳ２において、制御部１７１は、検出部２９の検出結果に基づいて、第１燃料ガス配管４１１中の燃料ガスに不活性ガスが混入したか否かを判定する。具体的には、制御部１７１は、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１および第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２が、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足するか否かを判定する。

【0093】

ステップＳ２で否定判定された場合（Ｎｏ）、処理は終了する。否定判定は、燃料ガスに不活性ガスが混入していないと判定されたこと、つまり、内部圧力Ｐ１、Ｐ２が順方向通過条件を満足していないと判定されたことを示す。

【0094】

一方、ステップＳ２で肯定判定された場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３に進む。肯定判定は、燃料ガスに不活性ガスが混入したと判定されたこと、つまり、内部圧力Ｐ１、Ｐ２が順方向通過条件を満足したと判定されたことを示す。

【0095】

次に、ステップＳ３において、制御部１７１は、燃料電池５１への燃料ガスの供給を停止するように流量調節部６３（具体的には開閉部６３３）および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、流量調節部６３（具体的には開閉部６３３）および流量調節部５３のうちの少なくとも一方は、燃料電池５１への燃料ガスの供給を停止する。その結果、燃料電池５１は発電を停止する。そして、処理は終了する。

【0096】

なお、実施形態１において、燃料ガス供給システム６は、第２圧力検出部２９２を備えていなくてもよい。この場合は、第３圧力検出部６３１が、本発明の「第２圧力検出部」として機能する。第３圧力検出部６３１が、本発明の「第２圧力検出部」として機能する場合、開閉部Ｂ２は、タンク本体６１１の出口流路を開放する。従って、第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２と第２燃料ガス配管４１２の内部圧力Ｐ３とは略一致する。

【0097】

具体的には、制御部１７１は、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１と、燃料ガス配管４１の内部圧力Ｐ３とに基づいて、燃料ガスの流量を調節するように流量調節部６３および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。内部圧力Ｐ１と内部圧力Ｐ３とは、物理量ＰＹであり、不活性ガスが不活性ガス配管４３から第２逆流規制部３１を通って燃料ガス配管４１中の燃料ガスに混入したことを示すことが可能である。

【0098】

更に具体的には、燃料ガス配管４１の内部圧力Ｐ３は、第２燃料ガス配管４１２の内部圧力である。つまり、第３圧力検出部６３１は、第２燃料ガス配管４１２の内部圧力Ｐ３を検出する。

【0099】

そして、制御部１７１は、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１および第２燃料ガス配管４１２の内部圧力Ｐ３が、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足するか否かを判定する。

【0100】

順方向通過条件は、内部圧力Ｐ１、Ｐ２を使用する場合の順方向条件と同様であり、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１が、閾値ＴＨ以上になったことである。ただし、閾値ＴＨは、固定値ではなく、内部圧力Ｐ３に依存する変動値である。具体的には、閾値ＴＨは、内部圧力Ｐ３から、第２逆流規制部３１に予め設定されたマージン値ＭＶを差し引いた値である（ＴＨ＝Ｐ３－ＭＶ）。マージン値ＭＶは、０以上の実数である。

【0101】

不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１および第２燃料ガス配管４１２の内部圧力Ｐ３が、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足したと判定した場合、制御部１７１は、燃料電池５１への燃料ガスの供給を停止するように流量調節部６３（具体的には開閉部６３３）および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、燃料電池５１への燃料ガスの供給が停止され、燃料電池５１は発電を停止する。

【0102】

不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１と第２燃料ガス配管４１２の内部圧力Ｐ３とを検出することで、不活性ガスが第２逆流規制部３１を通って第１燃料ガス配管４１１に流入したことを容易に検出できる。

【0103】

（変形例）
図２を参照して、実施形態１の変形例を説明する。変形例は、不活性ガスが燃料ガスに混入した場合に、燃料ガスの流量を増加させる点で、実施形態１と主に異なる。以下、変形例が実施形態１と異なる点を主に説明する。

【0104】

変形例では、燃料ガス供給システム６は、流量調節部（以下、本明細書において、「流量調節部ＦＬ」と記載する。不図示）をさらに含む。流量調節部ＦＬは、燃料電池５１へ供給する燃料ガスの流量を調節可能である。つまり、流量調節部ＦＬは、燃料ガスタンク６１から供給される燃料ガスの流量を調節して、燃料ガスを、第３燃料ガス配管４１３を介して燃料電池５１に供給する。流量調節部ＦＬは、燃料電池５１よりも上流に配置される。流量調節部ＦＬは、例えば、コンプレッサーである。

【0105】

図２に示す検出部２９の検出結果が、不活性ガスが燃料ガスに混入したことを示す場合、制御部１７１は、不活性ガスが燃料ガスに混入する前の燃料利用率よりも、燃料電池５１の燃料利用率を低減するように流量調節部ＦＬを制御する。燃料利用率は、（燃料電池５１の発電反応に寄与する燃料ガスの流量）／（燃料電池５１に供給する燃料ガスの流量）、によって表される。従って、燃料電池５１に供給する燃料ガスの流量を増加すると、燃料利用率が低減する。換言すれば、燃料利用率を低減させることは、燃料電池５１に供給する燃料ガスの流量を増加することに相当する。

【0106】

すなわち、検出部２９の検出結果が、不活性ガスが燃料ガスに混入したことを示す場合、制御部１７１は、不活性ガスが燃料ガスに混入する前の燃料ガスの流量よりも、燃料電池５１への燃料ガスの流量を増加するように流量調節部ＦＬを制御する。従って、燃料電池５１への燃料ガスの流量が増加する。その結果、不活性ガスの混入によって燃料ガスの燃料濃度が低下した場合であっても、燃料電池５１の発電性能が低下することを抑制できる。つまり、燃料濃度の低下が燃料電池５１に対して与える影響を軽減できる。従って、燃料電池船１００の安定した運航を継続できる。

【0107】

具体的には、制御部１７１は、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１および第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２が、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足するか否かを判定する。順方向通過条件は、内部圧力Ｐ１、Ｐ２を使用する場合の実施形態１の順方向通過条件と同じである。

【0108】

不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１および第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２が、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足したと判定した場合、制御部１７１は、内部圧力Ｐ１、Ｐ２が順方向通過条件を満足していない時の燃料ガスの流量よりも、燃料電池５１への燃料ガスの流量を増加するように流量調節部ＦＬを制御する。従って、燃料電池５１の発電性能が低下することを抑制できる。

【0109】

次に、図２および図４を参照して、実施形態１の変形例に係る燃料ガス調節方法を説明する。図４は、変形例に係る燃料ガス調節方法を示すフローチャートである。図４に示すように、燃料ガス調節方法は、ステップＳ１１～ステップＳ１４を含む。

【0110】

ステップＳ１１およびステップＳ１２は、それぞれ、図３に示すステップＳ１およびステップＳ２と同様であり、説明を省略する。

【0111】

ステップＳ１２で肯定判定された場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１３に進む。肯定判定は、燃料ガスに不活性ガスが混入したと判定されたこと、つまり、内部圧力Ｐ１、Ｐ２が順方向通過条件を満足したと判定されたことを示す。

【0112】

次に、ステップＳ１３において、制御部１７１は、第１燃料ガス配管４１１の流路容積Ｖｈ２と、燃料ガスタンク６１の容積Ｖｔｎｋと、不活性ガス配管４３の流路容積Ｖｎ２とに基づいて、燃料電池５１の燃料利用率の低減率Ｒ＿Ｕｆを算出する。具体的には、制御部１７１は、式（１）、式（２）、および、式（３）によって、燃料利用率の低減率Ｒ＿Ｕｆを算出する。

【0113】

Ｒ＿Ｕｆ＝Ｃｈ２／Ｃｈ２＿ＮＭ …（１）

【0114】

Ｃｈ２＝（Ｖｈ２＋Ｖｔｋ）／（Ｖｎ２＋Ｖｈ２＋Ｖｔｋ） …（２）

【0115】

Ｃｈ２＿ＮＭ＝１ …（３）

【0116】

式（１）において、Ｃｈ２は、不活性ガス（具体的には窒素）が不活性ガス配管４３１から第１燃料ガス配管４１１に流入した状態での経路全体における燃料ガスの燃料濃度（具体的には水素濃度）を示す。つまり、Ｃｈ２は、不活性ガスが燃料ガスに混入した状態での経路全体における燃料ガスの燃料濃度（具体的には水素濃度）を示す。この場合の「経路全体」とは、不活性ガス配管４３と第１燃料ガス配管４１１と燃料ガスタンク６１との全体のことである。

【0117】

また、式（１）において、Ｃｈ２＿ＮＭは、通常時の４１１の経路全体における燃料ガスの燃料濃度（具体的には水素濃度）を示す。この場合の「経路全体」とは、第１燃料ガス配管４１１と燃料ガスタンク６１との全体のことである。また、「通常時」とは、不活性ガスが燃料ガスに混入していない時、つまり、内部圧力Ｐ１および内部圧力Ｐ２が順方向通過条件を満足していない時を示す。

【0118】

式（１）に示すように、燃料利用率の低減率Ｒ＿Ｕｆは、通常時の燃料濃度Ｃｈ２＿ＮＭに対する不活性ガス混入時の燃料濃度Ｃｈ２の比率によって表される。変形例では、式（３）に示すように、通常時の燃料濃度Ｃｈ２＿ＮＭを「１」、つまり、１００％に設定する。

【0119】

不活性ガス混入時の燃料濃度Ｃｈ２は、式（２）によって表される。なぜなら、不活性ガスが、不活性ガス配管４３１から第２逆流規制部３１を通って第１燃料ガス配管４１１に流入を開始する時は、不活性ガス配管４３１と第１燃料ガス配管４１１とが連通することで、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１が、第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２と略同一になるからである。

【0120】

一例として、不活性ガス配管４３の内径が５．３０５ｍｍ、不活性ガス配管４３の長さが５ｍ、第１燃料ガス配管４１１の内径が３ｍｍ、第１燃料ガス配管４１１の長さが５ｍ、Ｖｎ２＝０．１１Ｌ、Ｖｈ２＝０．０４Ｌ、Ｖｔｋ＝６０Ｌ、である場合、式（２）から、不活性ガス混入時の燃料濃度Ｃｈ２は、「０．９９８」、つまり、９９．８％である。よって、式（１）から、燃料利用率の低減率Ｒ＿Ｕｆは、「０．９９８」、つまり、９９．８％である。

【0121】

低減率Ｒ＿Ｕｆは、通常時の燃料利用率に対する目標燃料利用率の割合を示す。目標燃料利用率は、低減後における目標の燃料利用率である。

【0122】

次に、ステップＳ１４において、制御部１７１は、ステップＳ１３で算出した低減率Ｒ＿Ｕｆに基づいて、通常時の燃料ガスの流量よりも、燃料電池５１へ供給する燃料ガスの流量を増加するように、流量調節部ＦＬを制御する。つまり、制御部１７１は、「通常時の燃料利用率×低減率Ｒ＿Ｕｆ」によって示される目標燃料利用率になるように、流量調節部ＦＬを制御する。従って、流量調節部ＦＬは、目標燃料利用率になるように、燃料電池５１への燃料ガスの流量を増加する。つまり、通常時の燃料濃度Ｃｈ２＿ＮＭに対して低下した分だけ、燃料利用率を低減させる。その結果、燃料電池５１の発電性能が低下することを抑制できる。

【0123】

なお、変形例において、燃料ガス供給システム６は、第２圧力検出部２９２を備えていなくてもよい。この場合は、第３圧力検出部６３１が、本発明の「第２圧力検出部」として機能する。第３圧力検出部６３１が、本発明の「第２圧力検出部」として機能する場合、開閉部Ｂ２は、タンク本体６１１の出口流路を開放する。従って、第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２と第２燃料ガス配管４１２の内部圧力Ｐ３とは略一致する。

【0124】

具体的には、制御部１７１は、不活性ガス配管４３の内部圧力Ｐ１および第２燃料ガス配管４１２の内部圧力Ｐ３が、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足するか否かを判定する。順方向通過条件は、内部圧力Ｐ１、Ｐ３を使用する場合の実施形態１の順方向通過条件と同じである。

【0125】

不活性ガス配管４３の内部圧力Ｐ１および第２燃料ガス配管４１２の内部圧力Ｐ３が、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足したと判定した場合、制御部１７１は、内部圧力Ｐ１、Ｐ３が順方向通過条件を満足していない時の燃料ガスの流量よりも、燃料電池５１へ供給する燃料ガスの流量を増加するように流量調節部ＦＬを制御する。従って、燃料電池５１の発電性能が低下することを抑制できる。

【0126】

（実施形態２）
図５を参照して、本発明の実施形態２に係る燃料電池船１００を説明する。実施形態２は、燃料ガス配管４１の内部圧力Ｐ２の推定値（以下、「推定値ＰＸ」と記載）を制御に利用する点で、実施形態１と主に異なる。実施形態２に係る燃料電池船１００の構成は、図１に示す燃料電池船１００の構成と同様である。以下、実施形態２が実施形態１と異なる点を主に説明する。

【0127】

図５は、実施形態２に係る燃料電池システム５および燃料ガス供給システム６Ａを示すブロック図である。図５に示すように、燃料電池船１００は、燃料ガス供給システム６Ａを含む。燃料ガス供給システム６Ａは、検出部２９Ａを備える。検出部２９Ａは、不活性ガスが不活性ガス配管４３１から第２逆流規制部３１を通って燃料ガス配管４１中の燃料ガスに混入したことを検出する。具体的には、検出部２９Ａは、物理量ＰＹを検出する。物理量ＰＹは、不活性ガスが不活性ガス配管４３１から第２逆流規制部３１を通って燃料ガス配管４１（具体的には第１燃料ガス配管４１１）中の燃料ガスに混入したことを示すことの可能な物理量である。そして、制御部１７１は、検出部２９Ａの検出結果に基づいて、燃料ガスの流量を調節するように流量調節部６３および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。この点は、実施形態１と同様である。従って、実施形態２では、実施形態１と同様に、不活性ガスの混入に起因する燃料濃度の低下が燃料電池５１の発電に対して与える影響を軽減できる。

【0128】

具体的には、検出部２９Ａは、第１圧力検出部２９１を含む。ただし、検出部２９Ａは、図２に示す第２圧力検出部２９２を備えていない。従って、実施形態２では、燃料ガス供給システム６Ａの構成を簡素化できる。

【0129】

実施形態２では、第１圧力検出部２９１が検出する不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１が、物理量ＰＹである。

【0130】

また、制御部１７１は、燃料ガス配管４１の流路容積（具体的には第１燃料ガス配管４１１の流路容積）と、燃料電池５１への燃料ガスの供給量とに基づいて、燃料ガス配管４１（具体的には第１燃料ガス配管４１１）の内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸを算出する。そして、制御部１７１は、不活性ガス配管４３の内部圧力Ｐ１と、燃料ガス配管４１の内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸとに基づいて、燃料ガスの流量を調節するように流量調節部６３および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、内部圧力Ｐ１を検出する簡素な構成によって、不活性ガスが燃料ガスに混入したか否かを判定することで、燃料電池５１に供給する燃料ガスの流量を調節できる。

【0131】

更に具体的には、制御部１７１は、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１および第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸが、第２逆流規制部３１の順方向通過条件（Ｐ１≧ＴＨ）を満足するか否かを判定する。内部圧力Ｐ１および内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸが、順方向通過条件を満足したことは、不活性ガスが第１燃料ガス配管４１１中の燃料ガスに混入したことを示す。順方向通過条件は、内部圧力Ｐ１、Ｐ２を使用する実施形態１の順方向通過条件と同様である。ただし、実施形態２の順方向通過条件では、閾値ＴＨは、第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸに依存する変動値である。具体的には、閾値ＴＨは、燃料ガス配管４１の内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸから、第２逆流規制部３１に予め設定されたマージン値ＭＶを差し引いた値である（ＴＨ＝ＰＸ－ＭＶ）。マージン値ＭＶは、０以上の実数である。なお、第２逆流規制部３１が逆止弁の場合、マージン値ＭＶは、逆止弁のクラッキング差圧であってもよい。

【0132】

実施形態１によれば、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１を検出するだけで、第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸを利用して、不活性ガスが第２逆流規制部３１を通って第１燃料ガス配管４１１に流入したことを容易に検出できる。

【0133】

不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１および第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸが、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足したと判定した場合、制御部１７１は、燃料電池５１への燃料ガスの供給を停止するように流量調節部６３（具体的には開閉部６３３）および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、燃料電池５１への燃料ガスの供給が停止され、燃料電池５１は発電を停止する。

【0134】

なお、実施形態２に係る燃料ガス調節方法は、図３に示す燃料ガス調節方法と同様である。ただし、実施形態２では、ステップＳ１において、制御部１７１は、第１圧力検出部２９１から不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１を示す情報を取得する。また、制御部１７１は、第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸを算出する。また、ステップＳ２において、制御部１７１は、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１および第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸが、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足するか否かを判定する。

【0135】

（変形例）
図５を参照して、実施形態２の変形例を説明する。変形例は、不活性ガスが燃料ガスに混入した場合に、燃料ガスの流量を増加させる点で、実施形態２と主に異なる。以下、変形例が実施形態２と異なる点を主に説明する。

【0136】

変形例では、図５に示す検出部２９Ａの検出結果が、不活性ガスが燃料ガスに混入したことを示す場合、制御部１７１は、不活性ガスが燃料ガスに混入する前の燃料ガスの流量よりも、燃料電池５１への燃料ガスの流量を増加するように流量調節部ＦＬを制御する。この点は、実施形態２と同様である。従って、不活性ガスの混入によって燃料ガスの燃料濃度が低下した場合であっても、燃料電池５１の発電性能が低下することを抑制できる。

【0137】

具体的には、制御部１７１は、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１および第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸが、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足するか否かを判定する。順方向通過条件は、内部圧力Ｐ１および推定値ＰＸ使用する場合の実施形態２の順方向通過条件と同じである。

【0138】

不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１および第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸが、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足したと判定した場合、制御部１７１は、内部圧力Ｐ１および推定値ＰＸが順方向通過条件を満足していない時の燃料ガスの流量よりも、燃料電池５１への燃料ガスの流量を増加するように流量調節部ＦＬを制御する。従って、燃料電池５１の発電性能が低下することを抑制できる。

【0139】

なお、実施形態２の変形例に係る燃料ガス調節方法は、図４に示す燃料ガス調節方法と同様である。ただし、実施形態２の変形例では、ステップＳ１１において、制御部１７１は、第１圧力検出部２９１から不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１を示す情報を取得する。また、制御部１７１は、第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸを算出する。また、ステップＳ１２において、制御部１７１は、不活性ガス配管４３１の内部圧力Ｐ１および第１燃料ガス配管４１１の内部圧力Ｐ２の推定値ＰＸが、第２逆流規制部３１の順方向通過条件を満足するか否かを判定する。

【0140】

（実施形態３）
図６を参照して、本発明の実施形態３に係る燃料電池船１００を説明する。実施形態３は、燃料電池５１が発電する電力に起因する電気量（以下、「電気量ＥＡ」と記載）を制御に利用する点で、実施形態１と主に異なる。実施形態３に係る燃料電池船１００の構成は、図１に示す燃料電池船１００の構成と同様である。以下、実施形態３が実施形態１と異なる点を主に説明する。

【0141】

図６は、実施形態３に係る燃料電池システム５Ａおよび燃料ガス供給システム６Ｂを示すブロック図である。図６に示すように、燃料電池船１００は、燃料電池システム５Ａおよび燃料ガス供給システム６Ｂを備える。

【0142】

燃料ガス供給システム６Ｂは、図２に示す検出部２９を有しない。従って、実施形態３によれば、燃料ガス供給システム６Ｂの構成を簡素化できる。

【0143】

燃料電池システム５Ａは、検出部２９Ｂを備える。検出部２９Ｂは、不活性ガスが不活性ガス配管４３１から第２逆流規制部３１を通って燃料ガス配管４１中の燃料ガスに混入したことを検出する。具体的には、検出部２９Ｂは、燃料電池５１が発電する電力に起因する電気量ＥＡを検出する。

【0144】

電気量ＥＡは、不活性ガスが燃料ガスに混入したことを示すことの可能な物理量ＰＹである。つまり、電気量ＥＡは、燃料ガス配管４１中の燃料ガスの燃料濃度が低下したことを示すことの可能な物理量ＰＹである。なぜなら、燃料濃度が低下すると、燃料電池５１の発電性能が低下するため、発電性能の低下に応じて、燃料電池５１が発電する電力に起因する電気量ＥＡも変化するからである。

【0145】

電気量ＥＡは、実施形態１では、「電圧」または「電流」である。電気量ＥＡの詳細は後述する。

【0146】

制御部１７１は、燃料電池５１の電力に起因する電気量ＥＡに基づいて、燃料ガスの流量を調節するように流量調節部６３および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、実施形態３によれば、制御部１７１は、不活性ガスの混入に起因して燃料ガスの燃料濃度が低下した場合に、燃料電池５１に供給する燃料ガスの流量を調節することができる。その結果、不活性ガスの混入に起因する燃料濃度の低下が燃料電池５１の発電に対して与える影響を軽減できる。この点は、実施形態１と同様である。

【0147】

特に、実施形態３では、検出部２９Ｂの検出結果が、不活性ガスが燃料ガスに混入したことを示す場合、制御部１７１は、燃料電池５１への燃料ガスの供給を停止するように流量調節部６３（具体的には開閉部６３３）および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。

【0148】

具体的には、検出部２９Ｂは、電流計２９０と、電圧計２９３とを含む。電流計２９０は、燃料電池５１の出力電流を検出して、出力電流の電流値を示す信号を制御部１７１に出力する。電圧計２９３は、燃料電池５１の出力電圧を検出して、出力電圧の電圧値を示す信号を制御部１７１に出力する。

【0149】

燃料電池５１の出力電流および出力電圧の各々は、燃料電池５１が発電する電力に起因する電気量ＥＡの一例である。燃料濃度が低下すると、燃料電池５１の出力電圧が低下する。従って、燃料電池５１が出力する電力を一定に制御する場合は、燃料濃度が低下して燃料電池５１の出力電圧が低下すると、出力電流を増加させる。換言すれば、燃料電池５１が出力する電力を一定に制御する場合は、燃料濃度が低下すると、燃料電池５１の出力電流が増加する。なお、電力は電圧と電流との積によって表される（電力＝電圧×電流）。

【0150】

そこで、制御部１７１は、燃料電池５１の出力電流の電流値が、電流閾値ＴＨＡ以上であるか否かを判定する。燃料電池５１の出力電流の電流値が電流閾値ＴＨＡ以上であることは、不活性ガスが第１燃料ガス配管４１１中の燃料ガスに混入したことを示す。電流閾値ＴＨＡは、実験的および／または経験的に定められる。

【0151】

燃料電池５１の出力電流の電流値が、電流閾値ＴＨＡ以上であると判定した場合、制御部１７１は、燃料電池５１への燃料ガスの供給を停止するように流量調節部６３（具体的には開閉部６３３）および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、燃料電池５１への燃料ガスの供給が停止され、燃料電池５１は発電を停止する。

【0152】

または、制御部１７１は、燃料電池５１の出力電圧の電圧値が、電圧閾値ＴＨＢ以下であるか否かを判定する。燃料電池５１の出力電圧の電圧値が電圧閾値ＴＨＢ以下であることは、不活性ガスが第１燃料ガス配管４１１中の燃料ガスに混入したことを示す。電圧閾値ＴＨＢは、実験的および／または経験的に定められる。

【0153】

燃料電池５１の出力電圧の電圧値が、電圧閾値ＴＨＢ以下であると判定した場合、制御部１７１は、燃料電池５１への燃料ガスの供給を停止するように流量調節部６３（具体的には開閉部６３３）および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、燃料電池５１への燃料ガスの供給が停止され、燃料電池５１は発電を停止する。

【0154】

なお、燃料電池システム５Ａは、電流計２９０および電圧計２９３のうちの少なくとも１つを備えていればよい。

【0155】

また、実施形態３に係る燃料ガス調節方法は、図３に示す燃料ガス調節方法と同様である。ただし、実施形態３では、ステップＳ１において、制御部１７１は、電流計２９０から燃料電池５１の出力電流の電流値を取得する。または、制御部１７１は、電圧計２９３から燃料電池５１の出力電圧の電圧値を取得する。さらに、ステップＳ２において、制御部１７１は、燃料電池５１の出力電流の電流値が、電流閾値ＴＨＡ以上であるか否かを判定する。または、制御部１７１は、燃料電池５１の出力電圧の電圧値が、電圧閾値ＴＨＢ以下であるか否かを判定する。

【0156】

（変形例）
図６を参照して、実施形態３の変形例を説明する。変形例は、不活性ガスが燃料ガスに混入した場合に、燃料ガスの流量を増加させる点で、実施形態３と主に異なる。以下、変形例が実施形態３と異なる点を主に説明する。

【0157】

図６に示す燃料電池５１の出力電流の電流値が、電流閾値ＴＨＡ以上であると判定した場合、制御部１７１は、不活性ガスが燃料ガスに混入する前の燃料ガスの流量よりも、燃料電池５１へ供給する燃料ガスの流量を増加するように流量調節部ＦＬを制御する。従って、不活性ガスの混入によって燃料ガスの燃料濃度が低下した場合であっても、燃料電池５１の発電性能が低下することを抑制できる。

【0158】

または、燃料電池５１の出力電圧の電圧値が、電圧閾値ＴＨＢ以下であると判定した場合、制御部１７１は、不活性ガスが燃料ガスに混入する前の燃料ガスの流量よりも、燃料電池５１へ供給する燃料ガスの流量を増加するように流量調節部ＦＬを制御する。従って、不活性ガスの混入によって燃料ガスの燃料濃度が低下した場合であっても、燃料電池５１の発電性能が低下することを抑制できる。

【0159】

なお、燃料電池システム５Ａは、電流計２９０および電圧計２９３のうちの少なくとも１つを備えていればよい。

【0160】

また、実施形態３の変形例に係る燃料ガス調節方法は、図４に示す燃料ガス調節方法と同様である。ただし、実施形態３の変形例では、ステップＳ１１において、制御部１７１は、電流計２９０から燃料電池５１の出力電流の電流値を取得する。または、制御部１７１は、電圧計２９３から燃料電池５１の出力電圧の電圧値を取得する。さらに、ステップＳ１２において、制御部１７１は、燃料電池５１の出力電流の電流値が、電流閾値ＴＨＡ以上であるか否かを判定する。または、制御部１７１は、燃料電池５１の出力電圧の電圧値が、電圧閾値ＴＨＢ以下であるか否かを判定する。

【0161】

（実施形態４）
図７を参照して、本発明の実施形態４に係る燃料電池船１００を説明する。実施形態４は、燃料ガス配管４１中の燃料ガスの燃料濃度を検出する点で、実施形態１と主に異なる。実施形態１に係る燃料電池船１００の構成は、図１に示す燃料電池船１００の構成と同様である。以下、実施形態４が実施形態１と異なる点を主に説明する。

【0162】

図７は、実施形態４に係る燃料電池システム５および燃料ガス供給システム６Ｃを示すブロック図である。図６に示すように、燃料電池船１００は、燃料ガス供給システム６Ｃを備える。燃料ガス供給システム６Ｃは、検出部２９Ｃを含む。従って、燃料ガス供給システム６Ｃは、図２に示す検出部２９を含まない。

【0163】

検出部２９Ｃは、不活性ガスが不活性ガス配管４３１から第２逆流規制部３１を通って燃料ガス配管４１中の燃料ガスに混入したことを検出する。具体的には、検出部２９Ｃは、燃料ガス配管４１中の燃料ガスの燃料濃度を検出して、燃料濃度を示す信号を制御部１７１に出力する。更に具体的には、検出部２９Ｃは、第１燃料ガス配管４１１中の燃料ガスの燃料濃度を検出して、燃料濃度を示す信号を制御部１７１に出力する。検出部２９Ｃは、典型的には、濃度センサーである。

【0164】

燃料ガス配管４１中の燃料濃度（第１燃料ガス配管４１１中の燃料濃度）は、不活性ガスが燃料ガスに混入したことを示すことの可能な物理量ＰＹである。

【0165】

制御部１７１は、検出部２９Ｃによって検出された燃料濃度に基づいて、燃料ガスの流量を調節するように流量調節部６３および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、実施形態４によれば、制御部１７１は、不活性ガスの混入に起因して燃料ガスの燃料濃度が低下した場合に、燃料電池５１に供給する燃料ガスの流量を調節することができる。その結果、不活性ガスの混入に起因する燃料濃度の低下が燃料電池５１の発電に対して与える影響を軽減できる。この点は、実施形態１と同様である。

【0166】

特に、実施形態４では、検出部２９Ｃによって検出された燃料濃度が、濃度閾値ＴＨＣ以下か否かを判定する。濃度閾値ＴＨＣは、実験的および／または経験的に定められる。

【0167】

そして、燃料ガスの燃料濃度が、濃度閾値ＴＨＣ以下であると判定した場合、制御部１７１は、燃料電池５１への燃料ガスの供給を停止するように流量調節部６３（具体的には開閉部６３３）および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、燃料電池５１への燃料ガスの供給が停止され、燃料電池５１は発電を停止する。燃料ガスの燃料濃度が濃度閾値ＴＨＣ以下であると判定されたことは、燃料ガスに不活性ガスが混入したことを示す。

【0168】

なお、実施形態４に係る燃料ガス調節方法は、図３に示す燃料ガス調節方法と同様である。ただし、実施形態４では、ステップＳ１において、制御部１７１は、検出部２９Ｃから燃料ガスの燃料濃度を取得する。また、ステップＳ２において、制御部１７１は、検出部２９Ｃによって検出された燃料濃度が、濃度閾値ＴＨＣ以下か否かを判定する。

【0169】

ここで、検出部２９Ｃは、燃料ガス配管４１中の不活性ガスの濃度を検出して、不活性ガスの濃度を示す信号を制御部１７１に出力してもよい。具体的には、検出部２９Ｃは、第１燃料ガス配管４１１中の不活性ガスの濃度を検出して、不活性ガスの濃度を示す信号を制御部１７１に出力してもよい。検出部２９Ｃは、典型的には、濃度センサーである。

【0170】

燃料ガス配管４１中の不活性ガスの濃度（第１燃料ガス配管４１１中の不活性ガスの濃度）は、不活性ガスが燃料ガスに混入したことを示すことの可能な物理量ＰＹである。

【0171】

制御部１７１は、検出部２９Ｃによって検出された不活性ガスの濃度が、濃度閾値ＴＨＤ以上か否かを判定する。濃度閾値ＴＨＤは、実験的および／または経験的に定められる。

【0172】

そして、不活性ガスの濃度が、濃度閾値ＴＨＤ以上であると判定した場合、制御部１７１は、燃料電池５１への燃料ガスの供給を停止するように流量調節部６３（具体的には開閉部６３３）および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、燃料電池５１への燃料ガスの供給が停止され、燃料電池５１は発電を停止する。

【0173】

（変形例）
図７を参照して、実施形態４の変形例を説明する。変形例は、不活性ガスが燃料ガスに混入した場合に、燃料ガスの流量を増加させる点で、実施形態４と主に異なる。以下、変形例が実施形態４と異なる点を主に説明する。

【0174】

図７に示す検出部２９Ｃによって検出された燃料濃度が、濃度閾値ＴＨＣ以下であると判定した場合、制御部１７１は、燃料濃度が濃度閾値ＴＨＣ以下と判定される前の燃料ガスの流量よりも、燃料電池５１へ供給する燃料ガスの流量を増加するように流量調節部ＦＬを制御する。従って、不活性ガスの混入によって燃料ガスの燃料濃度が低下した場合であっても、燃料電池５１の発電性能が低下することを抑制できる。

【0175】

なお、実施形態４の変形例に係る燃料ガス調節方法は、図４に示す燃料ガス調節方法と同様である。ただし、実施形態４の変形例では、ステップＳ１１において、制御部１７１は、検出部２９Ｃから燃料濃度を取得する。また、ステップＳ１２において、制御部１７１は、燃料濃度が濃度閾値ＴＨＣ以下であるか否かを判定する。

【0176】

ここで、検出部２９Ｃは、燃料ガス配管４１中の不活性ガスの濃度（第１燃料ガス配管４１１中の不活性ガスの濃度）を検出して、不活性ガスの濃度を示す信号を制御部１７１に出力してもよい。そして、不活性ガスの濃度が、濃度閾値ＴＨＤ以上であると判定した場合、制御部１７１は、燃料電池５１へ供給する燃料ガスの流量を増加するように流量調節部ＦＬを制御してもよい。

【0177】

（実施形態５）
図８を参照して、本発明の実施形態５に係る燃料電池船１００を説明する。実施形態５は、複数の燃料ガスタンク６１を備える点で、実施形態１と主に異なる。実施形態５に係る燃料電池船１００の構成は、図１に示す燃料電池船１００の構成と同様である。以下、実施形態５が実施形態１と異なる点を主に説明する。

【0178】

図８は、実施形態５に係る燃料電池システム５および燃料ガス供給システム６Ｄを示すブロック図である。図８に示すように、燃料ガス供給システム６Ｄは、複数の燃料ガスタンク６１を含む。図８の例では、燃料ガス供給システム６Ｄは、燃料ガスタンク６１Ａ～６１Ｄを含む。第１燃料ガス配管４１１は、配管４１１ａと、配管４１１ｂとを含む。第２燃料ガス配管４１２は、配管４１２ａと、配管４１２ｂとを含む。また、燃料電池船１００は、継手ＪＴ１～継手ＪＴ４を含む。

【0179】

配管４１１ａは、燃料ガス導入口２１から延びており、燃料ガスタンク６１Ａおよび燃料ガスタンク６１Ｂに接続される。具体的には、配管４１１ａは、燃料ガスタンク６１Ａおよび燃料ガスタンク６１Ｂの逆流規制部Ｂ１に接続される。配管４１１ｂは、継手ＪＴ３を介して配管４１１ａに接続され、燃料ガスタンク６１Ｃおよび燃料ガスタンク６１Ｄに接続される。具体的には、配管４１１ｂは、燃料ガスタンク６１Ｃおよび燃料ガスタンク６１Ｄの逆流規制部Ｂ１に接続される。

【0180】

配管４１２ａは、燃料ガスタンク６１Ａおよび燃料ガスタンク６１Ｂに接続され、継手ＪＴ２まで延びている。具体的には、配管４１２ａは、燃料ガスタンク６１Ａおよび燃料ガスタンク６１Ｂの開閉部Ｂ２に接続される。配管４１２ｂは、燃料ガスタンク６１Ｃおよび燃料ガスタンク６１Ｄから延びており、継手ＪＴ４を介して配管４１２ａに接続される。具体的には、配管４１２ｂは、燃料ガスタンク６１Ｃおよび燃料ガスタンク６１Ｄの開閉部Ｂ２に接続される。

【0181】

実施形態５では、実施形態１と同様に、制御部１７１は、検出部２９の検出結果に基づいて、燃料ガスの流量を調節するように流量調節部６３および流量調節部５３のうちの少なくとも一方を制御する。従って、実施形態５によれば、実施形態１と同様に、制御部１７１は、不活性ガスの混入に起因して燃料ガスの燃料濃度が低下した場合に、燃料電池５１に供給する燃料ガスの流量を調節することができる。その結果、不活性ガスの混入に起因する燃料濃度の低下が燃料電池５１の発電に対して与える影響を軽減できる。

【0182】

その他、実施形態５において、燃料ガスタンク６１への燃料ガスの充填手順、不活性ガスによる燃料ガスのパージ手順、および、燃料電池５１への燃料ガスの供給手順は、それぞれ、実施形態１に係る燃料ガスタンク６１への燃料ガスの充填手順、不活性ガスによる燃料ガスのパージ手順、および、燃料電池５１への燃料ガスの供給手順と同様である。

【0183】

なお、実施形態１の変形例に係る燃料ガス供給システム６、実施形態２およびその変形例に係る燃料ガス供給システム６Ａ、実施形態３およびその変形例に係る燃料ガス供給システム６Ｂ、並びに、実施形態４およびその変形例に係る燃料ガス供給システム６Ｃが、複数の燃料ガスタンク６１を備えていていもよい。

【0184】

以上、図面を参照して本発明の実施形態及び実施例について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施できる。例えば、下記（１）～（７）の変形が可能である。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素は適宜改変可能である。例えば、ある実施形態に示される全構成要素のうちのある構成要素を別の実施形態の構成要素に追加してもよく、または、ある実施形態に示される全構成要素のうちのいくつかの構成要素を実施形態から削除してもよい。

【0185】

また、図面は、発明の理解を容易にするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の構成は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。

【0186】

＜発明の付記＞
本発明の一局面によれば、燃料電池船は、推進装置と、燃料電池と、燃料ガス配管と、不活性ガス配管と、逆流規制部と、流量調節部と、検出部と、制御部とを備える。推進装置は、船体に推進力を発生させる。燃料電池は、前記推進装置に電力を供給する。燃料ガス配管には、前記燃料電池に供給する燃料ガスが流れる。不活性ガス配管は、前記燃料ガス配管に接続され、不活性ガスによる前記燃料ガスのパージ時に前記不活性ガスが導入される。逆流規制部は、前記不活性ガス配管に配置され、前記不活性ガスおよび前記燃料ガスの逆流を規制する。流量調節部は、前記燃料電池へ供給する前記燃料ガスの流量を調節可能である。検出部は、前記不活性ガスが前記不活性ガス配管から前記逆流規制部を通って前記燃料ガス配管中の前記燃料ガスに混入したことを検出する。制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記燃料ガスの流量を調節するように前記流量調節部を制御する。

【産業上の利用可能性】

【0187】

本発明は、燃料電池船に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。

【符号の説明】

【0188】

２９、２９Ａ～２９Ｃ 検出部
３１ 第２逆流規制部（逆流規制部）
４１ 燃料ガス配管
４３ 不活性ガス配管
５１ 燃料電池
５３、６３ 流量調節部
６１、６１Ａ～６１Ｄ 燃料ガスタンク
１００ 燃料電池船
１７１ 制御部
２９１ 第１圧力検出部
２９２ 第２圧力検出部
４１１ 第１燃料ガス配管
４１２ 第２燃料ガス配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】