特開 2024-75229 燃料電池モジュール

(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】P2024075229

(43)【公開日】2024-06-03

(54)【発明の名称】燃料電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20240527BHJP

   H01M 8/0438 20160101ALI20240527BHJP

   H01M 8/04313 20160101ALI20240527BHJP

   H01M 8/04664 20160101ALI20240527BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20240527BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 H

H01M8/0438

H01M8/04313

H01M8/04664

H01M8/04746

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022186512

(22)【出願日】2022-11-22

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】立川 克之

【テーマコード（参考）】

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H127AB04

5H127AB29

5H127AC02

5H127BA02

5H127BA22

5H127BA58

5H127BA59

5H127BA60

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB26

5H127BB37

5H127CC01

5H127DB03

5H127DB09

5H127DB70

5H127DB82

5H127DB90

5H127DC02

(57)【要約】

【課題】水素ガスの供給路に設けられる部品を新しい部品に交換した後にガス漏れ検査を行う場合において、比較的簡易な構成でガス漏れ検査を行う。
【解決手段】配管ＰＰ１～ＰＰ３と、開閉弁ＳＶと、配管ＰＰ３に設けられる中圧力センサＳ２と、制御部Ｃｎｔとを備えて燃料電池モジュールＦＣＭを構成し、制御部Ｃｎｔは、検査モード時、開閉弁ＳＶの動作を制御することで配管ＰＰ３へ水素ガスの供給が完了してから所定時間が経過した後に中圧力センサＳ２により測定される圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈ以上である場合、ガス漏れが発生していないと判断し、圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さい場合、ガス漏れが発生していると判断する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素タンクからインジェクタを介して燃料電池まで設けられる配管と、
前記水素タンクと前記インジェクタとの間の前記配管に設けられる開閉弁と、
前記開閉弁と前記インジェクタとの間の前記配管に設けられる圧力センサと、
前記開閉弁の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、検査モード時、前記開閉弁の動作を制御することで前記開閉弁と前記インジェクタとの間の前記配管へ水素ガスの供給が完了してから所定時間が経過した後に前記圧力センサにより測定される圧力が閾値以上である場合、ガス漏れが発生していないと判断し、前記圧力が前記閾値より小さい場合、ガス漏れが発生していると判断する
ことを特徴とする燃料電池モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の燃料電池モジュールであって、
前記制御部は、携帯端末と接続されたことを判断すると、前記検査モードを実行する
ことを特徴とする燃料電池モジュール。

【請求項3】

請求項１に記載の燃料電池モジュールであって、
前記制御部は、所定回数連続して前記圧力が前記閾値より小さい場合、ガス漏れが発生していると判断する。
ことを特徴とする燃料電池モジュール。

【請求項4】

請求項１に記載の燃料電池モジュールであって、
前記水素タンクと前記開閉弁との間の前記配管に設けられる手動弁を備え、
前記制御部は、前記検査モード時、前記手動弁が全閉になったと判断した後、前記開閉弁を開けることで前記手動弁と前記開閉弁との間の前記配管内に残存する水素ガスを前記開閉弁と前記インジェクタとの間の前記配管に供給する
ことを特徴とする燃料電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池モジュールにおける水素ガスの供給路のガス漏れ検査技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ガス漏れ検査技術として、水素ガスが流れる配管に設けられる開閉弁の上流側と下流側との間で圧力の差が生じたときの開閉弁の下流側の圧力の変化に基づいて水素ガスの供給路にガス漏れが発生しているか否かを判断するものがある。例えば、特許文献１参照。

【0003】

また、他のガス漏れ検査技術として、配管に水素ガスが流れていたときの流量計の測定値の積算値と、配管に水素ガスが流れ終わった後の配管内の圧力から算出される流量との差により水素ガスの供給路にガス漏れが発生しているか否かを判断するものがある。例えば、特許文献２参照。

【0004】

ところで、水素ガスの供給路に設けられる部品（配管や減圧弁など）を新しい部品に交換した後にガス漏れ検査を行う場合、不燃ガス（窒素ガスなど）をボンベからレギュレータや充填カプラなどを介して水素ガスの供給路に供給し、作業員が検査機器などを使用して水素ガスの供給路から不燃ガスが漏れているか否かを検査することが考えられる。

【0005】

しかしながら、上述のように、水素ガスの供給路に設けられる部品を新しい部品に交換した後にガス漏れ検査を行う場合では、不燃ガスを用意したり、ボンベやレギュレータなどを水素ガスの供給路に接続したりする必要があるため、ガス漏れ検査のために手間がかかるという懸念がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９－１２３６００号公報

【特許文献2】特開２００６－２７８０８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明に係る目的は、水素ガスの供給路に設けられる部品を新しい部品に交換した後にガス漏れ検査を行う場合において、比較的簡易な構成でガス漏れ検査を行うことが可能な燃料電池モジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る一つの形態である燃料電池モジュールは、水素タンクからインジェクタを介して燃料電池まで設けられる配管と、前記水素タンクと前記インジェクタとの間の前記配管に設けられる開閉弁と、前記開閉弁と前記インジェクタとの間の前記配管に設けられる圧力センサと、前記開閉弁の動作を制御する制御部とを備える。

【0009】

前記制御部は、検査モード時、前記開閉弁の動作を制御することで前記開閉弁と前記インジェクタとの間の前記配管へ水素ガスの供給が完了してから所定時間が経過した後に前記圧力センサにより測定される圧力が閾値以上である場合、ガス漏れが発生していないと判断し、前記圧力が前記閾値より小さい場合、ガス漏れが発生していると判断する。

【0010】

このように、検査モード時、開閉弁の動作を制御することで開閉弁とインジェクタとの間の配管に水素ガスを供給する構成であるため、水素ガスの供給路の部品を新しい部品に交換した後において開閉弁とインジェクタとの間の配管内の圧力が大気圧に下がっても、検査モードの開始時に開閉弁とインジェクタとの間の配管内の圧力を上げることができ、所定時間経過後に圧力センサにより測定される圧力に基づいて水素ガスの供給路にガス漏れが発生しているか否かを判断することができる。また、不燃ガスを用意したり、ボンベや充填カプラなどを水素ガスの供給路に接続したりする必要がないため、比較的簡易な構成でガス漏れ検査を行うことができる。

【0011】

前記制御部は、携帯端末と接続されたことを判断すると、前記検査モードを実行するように構成してもよい。

【0012】

これにより、携帯端末をもつ特定の作業員による携帯端末の操作のみによってガス漏れ検査を行うことができる。

【0013】

前記制御部は、所定回数連続して前記圧力が前記閾値より小さい場合、ガス漏れが発生していると判断するように構成してもよい。

【0014】

これにより、開閉弁とインジェクタとの間の配管に１回に供給される水素ガスの量が比較的少ない場合であっても、ガス漏れが発生していないにもかかわらずガス漏れが発生していると誤って判断してしまうことを低減することができる。

【0015】

上記燃料電池モジュールは、前記水素タンクと前記開閉弁との間の前記配管に設けられる手動弁を備え、前記制御部は、前記検査モード時、前記手動弁が全閉になったと判断した後、前記開閉弁を開けることで前記手動弁と前記開閉弁との間の前記配管内に残存する水素ガスを前記開閉弁と前記インジェクタとの間の前記配管に供給するように構成してもよい。

【0016】

これにより、開閉弁とインジェクタとの間の配管に供給される水素ガスの量を、手動弁と開閉弁との間の配管内に残存する水素ガスの量のみに抑えることができるため、検査モード時にガス漏れが発生していたとしても、大気中に漏れる水素ガスの量を抑えることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、水素ガスの供給路の部品を新しい部品に交換した後にガス漏れ検査を行う場合において、比較的簡易な構成でガス漏れ検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態の燃料電池モジュールを備える燃料電池ユニットの一例を示す図である。

【図2】第１実施例における制御部の動作を示すフローチャートである。

【図3】第２実施例における制御部の動作を示すフローチャートである。

【図4】第３実施例における制御部の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

【0020】

図１は、実施形態の燃料電池モジュールを備える燃料電池ユニットの一例を示す図である。

【0021】

図１に示す燃料電池ユニットＦＣＵは、例えば、フォークリフトや電気自動車などの車両に搭載され、その車両に搭載される負荷Ｌｏに電力を供給する。または、燃料電池ユニットＦＣＵは、定置式発電機に備えられ、商用電源や太陽光発電機などと協働して定置式発電機の外部に設けられる負荷Ｌｏに電力を供給する。

【0022】

また、燃料電池ユニットＦＣＵは、燃料電池モジュールＦＣＭと、水素タンクＴと、蓄電装置Ｂと、ラジエタＲと、ダイアグコネクタＤＣとを備える。

【0023】

燃料電池モジュールＦＣＭは、燃料電池ＦＣと、タンクバルブＴＶと、減圧弁ＲＶと、インジェクタＩＮＪと、高圧力センサＳ１と、中圧力センサＳ２（圧力センサ）と、低圧力センサＳ３と、エアコンプレッサＡＣＰと、インタークーラＩＣと、ウォータポンプＷＰと、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶと、制御部Ｃｎｔとを備える。

【0024】

水素タンクＴは、水素ガスの貯蔵容器である。水素タンクＴに貯蔵された水素ガスはタンクバルブＴＶ、減圧弁ＲＶ、及びインジェクタＩＮＪを介して燃料電池ＦＣに供給される。

【0025】

燃料電池ＦＣは、互いに直列接続される複数の燃料電池セルにより構成される燃料電池スタックであり、水素ガスに含まれる水素と大気に含まれる酸素との電気化学反応により電気を発生させる。

【0026】

タンクバルブＴＶは、水素タンクＴと減圧弁ＲＶとの間に接続され、手動弁ＭＶと、開閉弁ＳＶとを備える。

【0027】

手動弁ＭＶは、水素タンクＴと配管ＰＰ１との間に設けられ、作業員（ユーザ）の操作により手動弁ＭＶの開度が調整される。手動弁ＭＶが全開（開度が最大）になると、水素タンクＴから配管ＰＰ１への水素ガスの流量が最大になり、手動弁ＭＶが全閉（開度がゼロ）になると、水素タンクＴから配管ＰＰ１への水素ガスの流量がゼロになる。

【0028】

開閉弁ＳＶは、電磁弁などにより構成され、制御部Ｃｎｔから送られてくる制御信号により開度が制御される。

【0029】

高圧力センサＳ１は、開閉弁ＳＶと減圧弁ＲＶとの間に設けられる配管ＰＰ２内の圧力Ｐ１を測定し、その測定した圧力Ｐ１を制御部Ｃｎｔに送る。

【0030】

中圧力センサＳ２は、減圧弁ＲＶとインジェクタＩＮＪとの間に設けられる配管ＰＰ３内の圧力Ｐ２を測定し、その測定した圧力Ｐ２を制御部Ｃｎｔに送る。

【0031】

低圧力センサＳ３は、インジェクタＩＮＪと燃料電池ＦＣとの間に設けられる配管ＰＰ４内の圧力Ｐ３を測定し、その測定した圧力Ｐ３を制御部Ｃｎｔに送る。

【0032】

減圧弁ＲＶは、タンクバルブＴＶから配管ＰＰ２に供給される水素ガスを減圧して配管ＰＰ３に供給する。

【0033】

インジェクタＩＮＪは、電磁弁などにより構成され、制御部Ｃｎｔから送られてくる制御信号により配管ＰＰ３から配管ＰＰ４に供給される水素ガスの流量を制御する。

【0034】

エアコンプレッサＡＣＰは、燃料電池ユニットＦＣＵの周囲に存在する大気を圧縮しインタークーラＩＣを介して燃料電池ＦＣに供給する。

【0035】

インタークーラＩＣは、圧縮により高温になった大気をインタークーラＩＣに流れる冷媒と熱交換させる。

【0036】

ラジエタＲは、燃料電池ＦＣの発熱により温められた冷媒を外気と熱交換させる。

【0037】

ウォータポンプＷＰは、ラジエタＲにより冷却された冷媒をインタークーラＩＣを介して燃料電池ＦＣに供給する。

【0038】

ＤＣＤＣコンバータＣＮＶは、燃料電池ＦＣから出力される電圧を所定の電圧に変換する。ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから出力される電力は、負荷Ｌｏ、インジェクタＩＮＪなどの補機、及び蓄電装置Ｂに供給される。

【0039】

蓄電装置Ｂは、リチウムイオンキャパシタなどにより構成され、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶと負荷Ｌｏとの間に接続される。ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから出力される電力と、補機に供給される電力との差に相当する供給電力が、燃料電池ユニットＦＣＵの外部（例えば、負荷Ｌｏの動作を制御する制御部）から要求される要求電力より大きい場合、その供給電力のうち、要求電力分の電力が負荷Ｌｏに供給されるとともに、残りの電力が蓄電装置Ｂに供給される。ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから蓄電装置Ｂに電力が供給されると、蓄電装置Ｂが充電され蓄電装置Ｂの充電率（蓄電装置Ｂの満充電容量に対する残容量の割合［％］）が増加する。また、負荷Ｌｏから燃料電池ユニットＦＣＵに供給される回生電力が蓄電装置Ｂに供給されると、蓄電装置Ｂが充電され蓄電装置Ｂの充電率が増加する。また、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから出力される電力と、補機に供給される電力との差に相当する供給電力が、燃料電池ユニットＦＣＵの外部から要求される要求電力より小さい場合、その供給電力が負荷Ｌｏに供給されるとともに、足りない分の電力が蓄電装置Ｂから負荷Ｌｏに供給される。蓄電装置Ｂから負荷Ｌｏに電力が供給されると、蓄電装置Ｂが放電され蓄電装置Ｂの充電率が減少する。

【0040】

制御部Ｃｎｔは、マイクロコンピュータなどにより構成される。なお、車両がキーオンすると、または、定置式発電機の電源がオンすると、制御部Ｃｎｔが起動し発電モードが実行される。

【0041】

また、制御部Ｃｎｔは、発電モード時、蓄電装置Ｂの充電率と複数の閾値との比較結果に応じて目標発電電力Ｐｔを段階的に変化させるとともに、ＰＩ（Proportional-Integral）制御などにより燃料電池ＦＣの発電電力が目標発電電力Ｐｔに追従するように、補機の動作を制御する。例えば、制御部Ｃｎｔは、蓄電装置Ｂの充電率が所定閾値より小さくなると、目標発電電力Ｐｔを目標発電電力Ｐｔ´に増加させるとともに、燃料電池ＦＣの発電電力が目標発電電力Ｐｔ´に追従するようにインジェクタＩＮＪの動作を制御して燃料電池ＦＣに供給される水素ガスの流量を増加させる。

【0042】

また、作業員は、車両をキーオフすることでまたは定置式発電機の電源をオフすることで燃料電池ＦＣの発電を停止させ、手動弁ＭＶを全開から全閉に切り替え、水素ガスの供給路の部品（例えば、配管ＰＰ２、減圧弁ＲＶ、または配管ＰＰ３など）を新しい部品に交換した後、検査ツールＤＴをダイアグコネクタＤＣに接続し、検査ツールＤＴのスイッチＳＷをオンする。制御部Ｃｎｔは、検査ツールＤＴのスイッチＳＷがオンされ、検査ツールＤＴの携帯端末ＭＴと接続されたことを判断すると、検査モードを実行する。

【0043】

また、制御部Ｃｎｔは、検査モード時において、携帯端末ＭＴからスイッチＳＷ及びダイアグコネクタＤＣを介して送られてくる指示を受け付け、水素ガスの供給路のガス漏れを検査することができる。なお、水素ガスの供給路とは、配管ＰＰ２、減圧弁ＲＶ、及び配管ＰＰ３とする。なお、制御部Ｃｎｔは、携帯端末ＭＴからスイッチＳＷ及びダイアグコネクタＤＣを介して送られてくる指示を受け付けるほか、携帯端末ＭＴとの間でＷｉ－ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離無線通信や、モバイルネットワークを介して送られてくる指示を受け付けてもよい。

【0044】

また、制御部Ｃｎｔは、検査モード時、開閉弁ＳＶの動作を制御することで配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に所定量の水素ガスを供給してから所定時間が経過した後に中圧力センサＳ２により測定される圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈ以上である場合、水素ガスの供給路にガス漏れが発生していないと判断する。

【0045】

一方、制御部Ｃｎｔは、検査モード時、開閉弁ＳＶの動作を制御することで配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に所定量の水素ガスを供給してから所定時間が経過した後に中圧力センサＳ２により測定される圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さい場合、水素ガスの供給路にガス漏れが発生していると判断する。例えば、ガス漏れの箇所は、開閉弁ＳＶと配管ＰＰ２との継手部分、配管ＰＰ２と減圧弁ＲＶとの継手部分、減圧弁ＲＶと配管ＰＰ３との間の継手部分、及び配管ＰＰ３とインジェクタＩＮＪとの継手部分などが考えられる。

【0046】

＜第１実施例＞
図２は、第１実施例における検査モード時の制御部Ｃｎｔの動作を示すフローチャートである。なお、水素ガスの供給路の部品が新しい部品に交換された後、開閉弁ＳＶが閉じられたまま手動弁ＭＶが全閉から全開に切り替えられた状態とする。そのため、水素タンクＴから手動弁ＭＶを介して配管ＰＰ１に水素ガスが供給されているものとする。また、配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３内の圧力が大気圧とほぼ同じになっているものとする。

【0047】

まず、制御部Ｃｎｔは、手動弁ＭＶを全閉にさせる指示（水素タンクＴから配管ＰＰ１に水素ガスが供給されないように作業員により手動弁ＭＶの開度をゼロにしてほしい旨の指示）を携帯端末ＭＴに送信する（ステップＳ１０１）。携帯端末ＭＴは、手動弁ＭＶを全閉にさせる指示を受信すると、手動弁ＭＶの開度をゼロにしてほしい旨を作業員に伝える。例えば、携帯端末ＭＴは、手動弁ＭＶの開度をゼロにしてほしい旨のメッセージを不図示のディスプレイに表示することで、手動弁ＭＶの全閉操作を作業員に促す。

【0048】

次に、制御部Ｃｎｔは、手動弁ＭＶが全閉になったか否かを判断する（ステップＳ１０２）。制御部Ｃｎｔは、手動弁ＭＶが全閉になっていないと判断しているとき（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、現状を維持したまま再び、手動弁ＭＶが全閉になったか否かを判断し、手動弁ＭＶが全閉になったと判断すると（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進む。例えば、制御部Ｃｎｔは、作業員による携帯端末ＭＴの操作により手動弁ＭＶが全閉になった旨を携帯端末ＭＴから受信すると、手動弁ＭＶが全閉になったと判断する。また、開閉弁ＳＶが閉じられたまま手動弁ＭＶが全開から全閉に切り替わると、所定量の水素ガスが配管ＰＰ１に残存する。

【0049】

次に、ステップＳ１０３において、制御部Ｃｎｔは、開閉弁ＳＶを開く。開閉弁ＳＶが開くと、配管ＰＰ１に残存していた所定量の水素ガスが開閉弁ＳＶを介して配管ＰＰ２に供給されるとともに、配管ＰＰ２に供給された水素ガスが減圧弁ＲＶを介して配管ＰＰ３に供給される。

【0050】

次に、制御部Ｃｎｔは、開閉弁ＳＶを開いてから所定時間（配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３への所定量の水素ガスの供給が完了してから所定時間）が経過すると（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、中圧力センサＳ２により測定される圧力Ｐ２を取得する（ステップＳ１０５）。所定時間は、水素ガスの供給路に許容できないガス漏れが発生している場合において、配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３への所定量の水素ガスの供給が完了したタイミングから配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３内の圧力が大気圧まで下がるタイミングまでの時間とする。例えば、所定時間は、１０［秒］とする。所定時間は、水素ガスの供給路に許容できないガス漏れが発生している場合において、配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３への所定量の水素ガスの供給が完了したタイミングから配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３内の圧力が、水素ガス漏れによって設計上望ましくない圧力まで下がることを検知できる時間であれば、上述のような設定方法に限らない。また、閾値Ｐｔｈは、中圧力センサＳ２の測定ばらつきを考慮し、大気圧と区別可能な圧力とする。例えば、閾値Ｐｔｈは、１２０［ｋＰａ］とする。

【0051】

次に、制御部Ｃｎｔは、圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈ以上である場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、水素ガスの供給路にガス漏れが発生していないと判断し（ステップＳ１０７）、検査モードを終了する。

【0052】

一方、制御部Ｃｎｔは、圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さい場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、水素ガスの供給路にガス漏れが発生していると判断し（ステップＳ１０８）、検査モードを終了する。

【0053】

第１実施例における燃料電池モジュールＦＣＭによれば、検査モード時、開閉弁ＳＶの動作を制御することで配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に所定量の水素ガスを供給する構成であるため、水素ガスの供給路の部品を新しい部品に交換した後において配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３内の圧力が大気圧に下がっても、検査モードの開始時に配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３内の圧力を上げることができ、所定時間経過後に中圧力センサＳ２により測定される圧力Ｐ２に基づいて水素ガスの供給路にガス漏れが発生しているか否かを判断することができる。

【0054】

また、第１実施例における燃料電池モジュールＦＣＭは、不燃ガスを用意したり、不燃ガスを配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給するための検査ツール（ボンベや充填カプラ）を水素ガスの供給路に接続したりする必要がないため、簡易な構成で水素ガスの供給路のガス漏れ検査を行うことができる。

【0055】

また、第１実施例における燃料電池モジュールＦＣＭは、不燃ガスの検査ツールを用意する必要がないため、水素ガスの供給路のガス漏れ検査を行う際にかかるコストを低減することができる。

【0056】

また、第１実施例における燃料電池モジュールＦＣＭは、制御部Ｃｎｔと携帯端末ＭＴとの接続判断を検査モードの開始トリガとしているため、携帯端末ＭＴをもつ特定の作業員による携帯端末ＭＴの操作のみによってガス漏れ検査を行うことができる。

【0057】

また、第１実施例における燃料電池モジュールＦＣＭは、水素ガスに基づいて水素ガスの供給路のガス漏れを検査する構成であるため、水素ガス自体を検知することが可能な装置を使用して水素ガスの供給路のガス漏れを検知することができる。

【0058】

また、第１実施例における燃料電池モジュールＦＣＭは、検査モード時に開閉弁ＳＶを閉じたまま手動弁ＭＶを全開から全閉に切り替えることで配管ＰＰ１内に残存させた水素ガスを配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給する構成であるため、配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給される水素ガスの量を、配管ＰＰ１内に残存させた水素ガスの量のみに抑えることができるため、検査モード時にガス漏れが発生していたとしても、大気中に漏れる水素ガスの量を抑えることができる。

【0059】

＜第２実施例＞
図３は、第２実施例における検査モード時の制御部Ｃｎｔの動作を示すフローチャートである。なお、水素ガスの供給路の部品が新しい部品に交換された後、開閉弁ＳＶが閉じられたまま手動弁ＭＶが全閉から全開に切り替えられた状態とする。そのため、水素タンクＴから手動弁ＭＶを介して配管ＰＰ１に水素ガスが供給されているものとする。また、配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３内の圧力が大気圧とほぼ同じになっているものとする。また、図３に示すフローチャートのステップＳ１０１～Ｓ１０７は、図２に示すフローチャートのステップＳ１０１～Ｓ１０７と同様であるため、その説明を省略する。

【0060】

制御部Ｃｎｔは、圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さい場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、Ｎ回連続で圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さくなったか否かを判断する（ステップＳ２０１）。例えば、制御部Ｃｎｔは、ステップＳ１０１～Ｓ１０６が繰り返し実行される場合において、圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さいと判断される度に、カウンタ値をインクリメントし、カウンタ値がＮ以上になると、Ｎ回連続で圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さくなったと判断してもよい。なお、Ｎは、所定量の水素ガスが配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給されたときの配管ＰＰ３内の圧力が比較的低い場合において、その圧力をｎ倍した圧力が閾値Ｐｔｈより大きくなるときのｎの最小値とする。例えば、１回目に所定量の水素ガスが配管ＰＰ３に供給されたときの配管ＰＰ３内の圧力が８０［ｋＰａ］であり、２回目に所定量の水素ガスが配管ＰＰ３に供給されたときの配管ＰＰ３内の圧力が１６０［ｋＰａ］になる場合で、かつ、閾値Ｐｔｈが１２０［ｋＰａ］である場合、Ｎを「２」とする。

【0061】

次に、制御部Ｃｎｔは、Ｎ回連続で圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さくなっていないと判断すると（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、開閉弁ＳＶを閉じ（ステップＳ２０２）、手動弁ＭＶを全開にさせる指示（水素タンクＴから配管ＰＰ１に水素ガスが供給されるように作業員により手動弁ＭＶの開度を最大にしてほしい旨の指示）を携帯端末ＭＴに送信する（ステップＳ２０３）。携帯端末ＭＴは、手動弁ＭＶを全開にさせる指示を受信すると、手動弁ＭＶの開度を最大にしてほしい旨を作業員に伝える。例えば、携帯端末ＭＴは、手動弁ＭＶの開度を最大にしてほしい旨のメッセージを不図示のディスプレイに表示することで、手動弁ＭＶの全開操作を作業員に促す。

【0062】

次に、制御部Ｃｎｔは、手動弁ＭＶが全開になったか否かを判断する（ステップＳ２０４）。制御部Ｃｎｔは、手動弁ＭＶが全開になっていないと判断しているとき（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、現状を維持したまま再び、手動弁ＭＶが全開になったか否かを判断し、手動弁ＭＶが全開になったと判断すると（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１～１０６の処理を再度実行する。例えば、制御部Ｃｎｔは、作業員による携帯端末ＭＴの操作により手動弁ＭＶが全開になった旨を携帯端末ＭＴから受信すると、手動弁ＭＶが全開になったと判断する。

【0063】

一方、制御部Ｃｎｔは、Ｎ回連続で圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さくなったと判断すると（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、水素ガスの供給路にガス漏れが発生していると判断し（ステップＳ１０８）、検査モードを終了する。

【0064】

第２実施例における燃料電池モジュールＦＣＭによれば、第１実施例と同様に、検査モード時、開閉弁ＳＶの動作を制御することで配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に所定量の水素ガスを供給する構成であるため、水素ガスの供給路の部品を新しい部品に交換した後において配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３内の圧力が大気圧に下がっても、検査モードの開始時に配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３内の圧力を上げることができ、所定時間経過後に中圧力センサＳ２により測定される圧力Ｐ２に基づいて水素ガスの供給路にガス漏れが発生しているか否かを判断することができる。

【0065】

また、第２実施例における燃料電池モジュールＦＣＭは、第１実施例と同様に、不燃ガスを用意したり、不燃ガスを配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給するための検査ツール（ボンベや充填カプラ）を水素ガスの供給路に接続したりする必要がないため、簡易な構成で水素ガスの供給路のガス漏れ検査を行うことができる。

【0066】

また、第２実施例における燃料電池モジュールＦＣＭは、第１実施例と同様に、不燃ガスの検査ツールを用意する必要がないため、水素ガスの供給路のガス漏れ検査を行う際にかかるコストを低減することができる。

【0067】

また、第２実施例における燃料電池モジュールＦＣＭは、第１実施例と同様に、制御部Ｃｎｔと携帯端末ＭＴとの接続判断を検査モードの開始トリガとしているため、携帯端末ＭＴをもつ特定の作業員による携帯端末ＭＴの操作のみによってガス漏れ検査を行うことができる。

【0068】

また、第２実施例における燃料電池モジュールＦＣＭは、Ｎ回連続で圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さい場合に水素ガスの供給路にガス漏れが発生していると判断する構成であるため、配管ＰＰ１に１回に供給される水素ガスの量が比較的少ない場合であっても、ガス漏れが発生していないにもかかわらずガス漏れが発生していると誤って判断してしまうことを低減することができる。

【0069】

また、第２実施例における燃料電池モジュールＦＣＭは、第１実施例と同様に、水素ガスに基づいて水素ガスの供給路のガス漏れを検査する構成であるため、水素ガス自体を検知することが可能な装置を使用して水素ガスの供給路のガス漏れを検知することができる。

【0070】

また、第２実施例における燃料電池モジュールＦＣＭは、第１実施例と同様に、検査モード時に開閉弁ＳＶを閉じたまま手動弁ＭＶを全開から全閉に切り替えることで配管ＰＰ１内に残存させた水素ガスを配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給する構成であるため、配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給される水素ガスの量を、配管ＰＰ１内に残存させた水素ガスの量のみに抑えることができるため、検査モード時にガス漏れが発生していたとしても、大気中に漏れる水素ガスの量を抑えることができる。

【0071】

＜第３実施例＞
図４は、第３実施例における検査モード時の制御部Ｃｎｔの動作を示すフローチャートである。なお、水素ガスの供給路の部品が新しい部品に交換された後、開閉弁ＳＶが閉じられたまま手動弁ＭＶが全閉から全開に切り替えられた状態とする。そのため、水素タンクＴから手動弁ＭＶを介して配管ＰＰ１に水素ガスが供給されているものとする。また、配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３内の圧力が大気圧とほぼ同じになっているものとする。

【0072】

まず、制御部Ｃｎｔは、開閉弁ＳＶを開いた後（ステップＳ３０１）、開閉弁ＳＶを閉じる（ステップＳ３０２）。開閉弁ＳＶを開いている時間を調整することで、水素タンクＴから手動弁ＭＶ、配管ＰＰ１、及び開閉弁ＳＶを介して配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給される水素ガスの量を所定量に制御することができる。

【0073】

次に、制御部Ｃｎｔは、開閉弁ＳＶを閉じてから所定時間（配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３への所定量の水素ガスの供給が完了してから所定時間）が経過すると（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、中圧力センサＳ２により測定される圧力Ｐ２を取得し（ステップＳ３０４）、圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈ以上である場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、水素ガスの供給路にガス漏れが発生していないと判断し（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、検査モードを終了する。

【0074】

一方、制御部Ｃｎｔは、圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さい場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、Ｎ回連続で圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さくなったか否かを判断する（ステップＳ３０７）。例えば、制御部Ｃｎｔは、ステップＳ３０１～Ｓ３０５が繰り返し実行される場合において、圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さいと判断される度に、カウンタ値をインクリメントし、カウンタ値がＮ以上になると、Ｎ回連続で圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さくなったと判断してもよい。

【0075】

次に、制御部Ｃｎｔは、Ｎ回連続で圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さくなっていないと判断すると（ステップＳ３０７：Ｎｏ）、ステップＳ３０１～３０５の処理を再度実行する。

【0076】

一方、制御部Ｃｎｔは、Ｎ回連続で圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さくなったと判断すると（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、水素ガスの供給路にガス漏れが発生していると判断し（ステップＳ３０８）、検査モードを終了する。

【0077】

第３実施例における燃料電池モジュールＦＣＭにおいても、第１実施例及び第２実施例と同様に、検査モード時、開閉弁ＳＶの動作を制御することで配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に所定量の水素ガスを供給する構成であるため、水素ガスの供給路の部品を新しい部品に交換した後において配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３内の圧力が大気圧に下がっても、検査モードの開始時に配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３内の圧力を上げることができ、所定時間経過後に中圧力センサＳ２により測定される圧力Ｐ２に基づいて水素ガスの供給路にガス漏れが発生しているか否かを判断することができる。

【0078】

また、第３実施例における燃料電池モジュールＦＣＭにおいても、第１実施例及び第２実施例と同様に、不燃ガスを用意したり、不燃ガスを配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給するための検査ツールを水素ガスの供給路に接続したりする必要がないため、簡易な構成で水素ガスの供給路のガス漏れ検査を行うことができる。

【0079】

また、第３実施例における燃料電池モジュールＦＣＭにおいても、第１実施例及び第２実施例と同様に、不燃ガスの検査ツールを用意する必要がないため、水素ガスの供給路のガス漏れ検査を行う際にかかるコストを低減することができる。

【0080】

また、第３実施例における燃料電池モジュールＦＣＭにおいても、第１実施例及び第２実施例と同様に、制御部Ｃｎｔと携帯端末ＭＴとの接続判断を検査モードの開始トリガとしているため、携帯端末ＭＴをもつ特定の作業員による携帯端末ＭＴの操作のみによってガス漏れ検査を行うことができる。

【0081】

また、第３実施例における燃料電池モジュールＦＣＭにおいても、第２実施例と同様に、Ｎ回連続で圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さい場合に水素ガスの供給路にガス漏れが発生していると判断する構成であるため、配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に１回に供給される水素ガスの量が比較的少ない場合であっても、ガス漏れが発生していないにもかかわらずガス漏れが発生していると誤って判断してしまうことを低減することができる。

【0082】

また、第３実施例における燃料電池モジュールＦＣＭにおいても、第１実施例及び第２実施例と同様に、水素ガスの圧力に基づいて水素ガスの供給路のガス漏れを検査する構成であるため、水素ガス自体を検知することが可能な装置を使用して水素ガスの供給路のガス漏れを検知することができる。

【0083】

また、図４に示すフローチャートにおいて、所定量の水素ガスが配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給されたときの配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３内の圧力が比較的高い場合、ステップＳ３０７の処理を省略してもよい。すなわち、制御部Ｃｎｔは、圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈより小さい場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、水素ガスの供給路にガス漏れが発生していると判断する（ステップＳ３０８）。このように構成することにより、制御部Ｃｎｔにおいてカウンタ値をカウントする構成などを省略することができるため、さらに簡易な構成で水素ガスの供給路のガス漏れ検査を行うことができる。

【0084】

なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

【0085】

＜変形例１＞
制御部Ｃｎｔは、所定量の水素ガスが配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給される前に中圧力センサＳ２により測定される圧力Ｐ２´（大気圧）と、所定量の水素ガスが配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給されてから所定時間が経過したときに中圧力センサＳ２により測定される圧力Ｐ２との差ΔＰ（絶対値）が閾値ΔＰｔｈ以上である場合、水素ガスの供給路にガス漏れが発生していないと判断し、Ｎ回連続で差ΔＰが閾値ΔＰｔｈより小さい場合、水素ガスの供給路にガス漏れが発生していると判断するように構成してもよい。なお、閾値ΔＰｔｈは、例えば、水素ガスの供給路にガス漏れが発生していない場合において、所定量の水素ガスが配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給される前に中圧力センサＳ２により測定される圧力Ｐ２´と、所定量の水素ガスが配管ＰＰ２及び配管ＰＰ３に供給されてから所定時間が経過したときに中圧力センサＳ２により測定される圧力Ｐ２との差（絶対値）とし、中圧力センサＳ２の測定ばらつきを考慮して決められるものとする。

【0086】

このように、ガス漏れの判断用パラメータとして、大気圧を基準とした差ΔＰを用いることにより、大気圧のばらつきの影響によるガス漏れの誤判断を抑えることができる。
また、変形例１において、制御部Ｃｎｔは、差ΔＰが閾値ΔＰｔｈより小さい場合、水素ガスの供給路にガス漏れが発生していると判断するように構成してもよい。
このように構成することにより、制御部Ｃｎｔにおいてカウンタ値をカウントする構成などを省略することができるため、さらに簡易な構成で水素ガスの供給路のガス漏れ検査を行うことができる。

【0087】

＜変形例２＞
制御部Ｃｎｔは、図２または図３に示すステップＳ１０６または図４に示すステップＳ３０５において、高圧力センサＳ１により測定される圧力Ｐ１が閾値Ｐｔｈ以上であるか否かを判断するように構成してもよい。このように構成する場合、図３に示すステップＳ２０１または図４に示すステップＳ３０７において、制御部Ｃｎｔは、Ｎ回連続で圧力Ｐ１が閾値Ｐｔｈより小さくなったか否かを判断する。また、閾値Ｐｔｈは、高圧力センサＳ１の測定ばらつきを考慮し、大気圧と区別可能な圧力とする。

【0088】

＜変形例３＞
図１に示す燃料電池モジュールＦＣＭにおいて、手動弁ＭＶを省略してもよい。このように構成する場合、制御部Ｃｎｔは、検査モード時、図４に示すフローチャートを実行する。

【符号の説明】

【0089】

ＦＣＵ 燃料電池ユニット
ＦＣＭ 燃料電池モジュール
Ｌｏ 負荷
ＦＣ 燃料電池
Ｔ 水素タンク
ＴＶ タンクバルブ
ＭＶ 手動弁
ＳＶ 開閉弁
ＲＶ 減圧弁
ＩＮＪ インジェクタ
Ｓ１ 高圧力センサ
Ｓ２ 中圧力センサ
Ｓ３ 低圧力センサ
ＰＰ１ 配管
ＰＰ２ 配管
ＰＰ３ 配管
ＡＣＰ エアコンプレッサ
Ｒ ラジエタ
ＷＰ ウォータポンプ
ＩＣ インタークーラ
ＣＮＶ ＤＣＤＣコンバータ
Ｂ 蓄電装置
Ｃｎｔ 制御部
ＤＣ ダイアグコネクタ
ＤＴ 検査ツール
ＭＴ 携帯端末
ＳＷ スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】