JP2005116358A - 燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガス漏れ検知手段を共通使用してコストの低減を図ると共に、ガス漏れ点検項目の減少による整備性の向上が図れる燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置を提供する。
【解決手段】 燃料タンク５および燃料電池スタック２から漏洩する水素ガスをガス漏れ検知センサ１４で検知する燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置であって、燃料タンク５を内部に収納させる車両のタンク収納部４のうち、該車両の高さ方向における上部角部の空隙部６に、水素ガスが排出される換気配管７ｂの排気口９および排出配管１２の排出口１３を設けると共に、このタンク収納部４の天板４ａ近傍部に前記ガス漏れ検知センサ１４を設けた。これにより、燃料タンク５から漏れ出る水素ガスおよび燃料電池スタック２から漏れ出る水素ガスを、一つのガス漏れ検知センサ１４によって検出させることが可能となり、部品点数の削減によるコストの低減を実現する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置に関し、詳細には、燃料ガスを排出する配管の出口とガス漏れ検知手段の配置位置とを所定位置関係としてガス漏れ検知手段の共通化を図った燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置に関する。

例えば、水素ガスなどを燃料とする燃料電池自動車においては、水素ガスを貯蔵して置く燃料タンクから万一燃料ガスが漏れたときに、漏洩した燃料ガスを希釈させて車外へと排出させるためのガス排出管を設けている（例えば、特許文献１など参照）。

従来、燃料ガスの漏れを検知するには、燃料タンクおよび燃料電池スタックそれぞれにガス漏れ検知センサ（リークセンサ）を取り付け、これら各ガス漏れ検知センサで燃料ガスの漏れを検知している。ガス漏れ検知センサは、漏洩する水素ガスが所定の希釈率になっているか否かを検出し、所定の希釈率でないときにガス漏れとして検知する。
特開２００２−９６６４８号公報（第３頁および第４頁、第１図および第２図）

しかしながら、従来のガス漏れ検知手段では、ガス漏れ検知センサを別個に持つことによるコストの増加およびガス漏れ点検項目の増加による整備性が悪くなる。

そこで、本発明は、ガス漏れ検知手段を共通使用してコストの低減を図ると共に、ガス漏れ点検項目の減少による整備性の向上が図れる燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置を提供することを目的としている。

本発明の燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置は、燃料タンクを内部に収納させる車両のタンク収納部のうち、車両の高さ方向における上部角部の空隙部に、燃料ガスが排出される配管の出口を設け、このタンク収納部の天板近傍部にガス漏れ検知手段を設ける。

本発明によれば、燃料ガスが排出される配管の出口をタンク収納部の上部角部に設けると共にガス漏れ検知手段をタンク収納部の天板近傍部に設けたので、燃料ガスが空気より軽いガスの場合は天板近傍部に燃料ガスが溜まることから、燃料タンクからのガス漏れと燃料電池スタックからのガス漏れを一つのガス漏れ検知手段で検知することができる。

また、本発明によれば、ガス漏れ検知手段を、車両の高さ方向におけるタンク収納部のデッドスペースとなる上部角部の空隙部に設けたので、タンク収納部のデッドスペースを有効活用することができ、タンク収納部のスペース効率を高めることができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、例えば水素ガスを燃料とした燃料電池自動車に搭載するガス漏れ検知装置に、本発明を適用したものである。

［ガス漏れ検知装置の構成］
図１は、燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置が搭載される部分を示す平面図、図２は、ガス漏れ検知装置が搭載される部分の側面図、図３は、ガス漏れ検知装置が搭載される部分の正面図である。

燃料電池自動車のフロアパネル１の下面には、図１および図２に示すように、燃料電池スタック２を収納させる燃料電池収納ケース３が固定されている。また、このフロアパネル１の下面には、当該フロアパネル１の一部を車室内に突出させて形成したタンク収納部４に収納させる燃料タンク５が配置されている。

タンク収納部４は、図２および図３に示すように、下面を開放した直方体形状とされ、その内部に燃料タンク５を収納配置させている。このタンク収納部４に配置される燃料タンク５は、高圧の水素ガスを充填させることから両端が閉塞された円筒形状をなす機械的強度の高いタンクとされている。

そして、このタンク収納部４のうち、車両の高さ方向Ｘにおける上部角部の空隙部６には、図２および図３に示すように、燃料電池収納ケース３内に漏れ出た燃料ガスである水素ガスを希釈して車外へと排気させるための換気配管７ａ、７ｂの吸入口８と出口である排気口９とが設けられている。換気配管７ａ、７ｂは、車外の空気を燃料電池収納ケース３内に導入させる導入側の換気配管７ａと、漏洩した水素ガスを燃料電池収納ケース３から車外へと排出させる排気側の換気配管７ｂとからなる。

導入側の換気配管７ａは、図１に示すように、車両前後方向に延びる一方のサイドシェル１０およびリアサイドメンバー１１に近接した位置の燃料電池収納ケース３からタンク収納部４の空隙部６へと延びるようにして略Ｌ字形状に屈曲形成されている。そして、この換気配管７ａは、タンク収納部４の上部角部における燃料タンク５との隙間である空隙部６に、その吸入口８を上方に向けて配置させている。また、この吸入口８の近傍部には、図示を省略する換気フィルタが設けられている。

排気側の換気配管７ｂは、導入側の換気配管７ａと同様、車両前後方向に延びる他方のサイドシェル１０およびリアサイドメンバー１１に近接した位置の燃料電池収納ケース３からタンク収納部４の空隙部６へと延びるようにして略Ｌ字形状に屈曲形成されている。そして、この換気配管７ｂは、やはり同じくタンク収納部４の上部角部における該燃料タンク５との隙間である空隙部６に、その排気口９を上方に向けて配置させている。また、この排気口９の近傍部には、図示を省略する換気フィルタが設けられている。

前記した導入側の換気配管７ａの吸入口８と排気側の換気配管７ｂの排気口９は、何れも燃料タンク５の上端位置付近であってタンク収納部４の天板４ａに近い位置とされ、その開口を上方に向けている。この換気配管７ａ、７ｂによる換気は、車外の空気を燃料電池収納ケース３内に取り入れ、この空気と共に燃料電池スタック２から漏れ出た水素ガスを希釈させて車外に排出させる自然吸入排出であり、加圧されないものである。

このため、吸入口８および排気口９が路面側に向いていた場合は、路面からタンク収納部４内に跳ね上がる雨水が吸入口８および排気口９から入り込むが、本実施の形態では、吸入口８および排気口９が天板４ａに向かって開口しているので、雨水などが侵入し難く、燃料電池スタック２が冠水することはない。

また、タンク収納部４の上部角部の空隙部６には、図１および図２に示すように、燃料電池スタック２から放出された余剰の水素ガスであるパージガス（希釈気）を燃料電池収納ケース３から車外に排出させるための排出配管１２の出口である排出口１３が設けられている。排出配管１２は、排気側の換気配管７ｂに近接して設けられ、燃料電池収納ケース３からタンク収納部４の空隙部６へと延びるようにして略Ｌ字形状に屈曲形成されている。

そして、この排出配管１２は、タンク収納部４の上部角部における燃料タンク５との隙間である空隙部６に、その排出口１３を上方に向けて配置させている。この排出口１３は、燃料タンク５の上端近傍であって前記した吸入口８および排気口９よりも若干下方の位置に配置されている。この排出配管１２によるパージガスの排出は、燃料電池の効率向上のため加圧される。このため、排出配管１２の排出口１３は、加圧されることから車両の下方に配置されていても雨水などの侵入を防止し、冠水を防ぐ。

また、タンク収納部４には、燃料タンク５および燃料電池スタック２から漏れ出た水素ガスが所定の希釈率であるか否かを検知するガス漏れ検知手段であるガス漏れ検知センサ（リークセンサ）１４が設けられている。このガス漏れ検知センサ１４は、前記排気口９および排出口１３の上方位置であって、タンク収納部４の天板４ａ内側面に固定されている。水素ガスは、空気に対して比重が軽いことから燃料タンク５の天板４ａ近傍部に溜まる。このため、タンク収納部４の天板４ａに固定されたガス漏れ検知センサ１４は、当該天板４ａ近傍部に滞留した燃料タンク５および燃料電池収納ケース３から漏洩した水素ガスを検知することができる。

なお、このガス漏れ検知センサ１４は、水素ガスを大気中に排出しても支障の無い程度に希釈されたものであるか否かを検出するもので、所定の希釈率（支障の無い程度）でない場合に動作する。

［本実施の形態による効果］
以上のように構成された燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置では、水素ガスが排出される換気配管７ｂの排気口９および排出配管１２の排出口１３を共にタンク収納部４の上部角部に設けると共に、ガス漏れ検知センサ１４をタンク収納部４の天板４ａに固定させたので、空気よりも軽い水素ガスはタンク収納部４の天板４ａ近傍部に滞留することから、燃料タンク５から漏れ出る水素ガスと燃料電池スタック２から漏れ出る水素ガスを、この一つのガス漏れ検知センサ１４によって検出することができる。したがって、これまで排気口９、排出口１３および燃料タンク５の上部にそれぞれ配置していたガス漏れ検知センサ１４を共用することができ、コストの大幅な低減を図ることができると共に、ガス漏れ点検項目を減らして整備性を高めることができる。

また、本実施の形態のガス漏れ検知装置では、換気配管７ｂの排気口９および排出配管１２の排出口１３をタンク収納部４の上部角部に設けたので、通常余り小さなものでない燃料タンク５の上端近傍位置にこれら排気口９および排出口１３が配置されることになるから、その位置はかなり高い位置（地上数十センチ）となり、これら排気口９および排出口１３から雨水などの浸入を防止でき、燃料電池スタック２の冠水を防ぐことができる。特に、換気配管７ｂは加圧されないことから排気口９を、排出配管１２の排出口１３の近傍上方に設けたことによって、路面からより高い位置とされるため、より一層冠水され難くなる。また、換気配管７ａ、７ｂおよび排出配管１２をタンク収納部４角部に設けたので、タンク収納部４のデッドスペースを有効活用することができ、タンク収納部４のスペース効率を高めることができる。

また、本実施の形態のガス漏れ検知装置では、タンク収納部４のデッドスペースとなる上部角部の空隙部６にガス漏れ検知センサ１４を設けたので、タンク収納部４のデッドスペースを有効活用することができ、タンク収納部４のスペース効率を高めることができる。なお、タンク収納部４のスペース効率を高めるために、フロアパネル１を燃料タンク５の形状に合わせて成形することも考えられるが、製造技術的にもキャビンのレイアウト的にも合理的ではない。

また、本実施の形態のガス漏れ検知装置では、換気配管７ｂの排気口９および排出配管１２の排出口１３の近傍部にガス漏れ検知センサ１４を設けたので、所定の希釈値でない水素ガスが漏洩した場合には、直ちにこのガス漏れ検知センサ１４によってガス漏れを検知することができる。

また、上述の実施の形態のガス漏れ検知装置では、排出配管１２の排出口１３を、排気側の換気配管７ｂの排気口９近傍部に設けたが、この排出口１３は、導入側の換気配管７ａの吸入口８近傍部に設けても同様の作用効果がある。つまり、空気よりも軽い水素ガスなどの燃料ガスは、タンク収納部４の天板４ａ近傍部に滞留することから、検知時間に若干の遅れは生ずるが、この排出口１３から排気された水素ガスを検知することができる。

［その他の実施の形態］
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。

例えば、上述の実施の形態では、水素ガスを燃料とする燃料電池自動車のガス漏れ検知装置に本発明を適用したが、水素ガス以外の燃料を燃料ガスとする燃料電池自動車のガス漏れ検知装置に本発明を適用しても同様の効果がある。

また、上述の実施の形態では、フロアパネル１の一部を突出させて形成することによりタンク収納部４としたが、フロアパネル１とは別に専用のタンク収納部４をケースとして形成してもよい。

本実施の形態の燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置が搭載される部分を示す平面図である。 本実施の形態の燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置が搭載される部分の側面図である。 本実施の形態の燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置が搭載される部分の正面図である。

符号の説明

１…フロアパネル
２…燃料電池スタック
３…燃料電池収納ケース
４…タンク収納部
５…燃料タンク
６…空隙部
７ａ、７ｂ…換気配管
８…吸入口
９…排気口（配管の出口）
１２…排出配管
１３…排出口（配管の出口）
１４…ガス漏れ検知センサ（ガス漏れ検知手段）

Claims (3)

1. 燃料タンクおよび燃料電池スタックから漏洩する燃料ガスをガス漏れ検知手段で検知する燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置であって、
   前記燃料タンクを内部に収納させる車両のタンク収納部のうち、該車両の高さ方向における上部角部の空隙部に、前記燃料ガスが排出される配管の出口を設けると共に、このタンク収納部の天板近傍部に前記ガス漏れ検知手段を設けた
   ことを特徴とする燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置。
2. 請求項１に記載の燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置であって、
   前記配管は、前記燃料電池スタックから漏れ出た燃料ガスを換気させる換気配管と、パージガスを排出させる排出配管とからなり、前記換気配管の出口を、前記排出配管の出口近傍上方に設けた
   ことを特徴とする燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置。
3. 請求項２に記載の燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置であって、
   前記ガス漏れ検知手段を、前記換気配管および前記排出配管の出口近傍に配置させた
   ことを特徴とする燃料電池自動車におけるガス漏れ検知装置。

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