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【発明の名称】 車両搭載用水素利用システム
【発明者】 【氏名】田中 智浩

【氏名】細谷 伊知郎

【氏名】平形 修二
【要約】 【課題】万一の事故時には水素の反応自体を抑制してその安全性をより向上させることのできる車両搭載用水素利用システムを提供する。

【解決手段】車両搭載用水素利用システムは、同システムの燃料となる水素の原燃料としてのメタノールを貯蔵するメタノールタンク１、水を貯蔵する水タンク２、メタノールと水から水素燃料を生成するメタノール改質器１０、メタノールタンク１と改質器１０とを結ぶ通路３ａに設けられる電磁弁４ａ、改質器１０から供給される水素燃料に基づき発電を行う固体高分子型燃料電池スタック２０、改質器１０と燃料電池スタック２０とを結ぶ通路３ｂに設けられる電磁弁４ｂ、及び該水素利用システムの各部を制御する電子制御ユニット３０等により構成される。電子制御ユニット３０は、車両衝撃の発生時、衝撃センサ４０からの検知信号に基づき、電磁弁４ａ，４ｂを強制閉弁し通路３ａ，３ｂを閉鎖する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】水素を燃料に用いて起電力を得る燃料電池部を備えた車両搭載用水素利用システムにおいて、車両の衝撃に応じて前記水素若しくはその生成原料の輸送にかかる輸送経路を閉鎖する経路閉鎖手段を備えることを特徴とする車両搭載用水素利用システム。
【請求項２】前記経路閉鎖手段は、前記車両の衝撃を検知する衝撃センサと、前記輸送経路を開閉する１〜複数の弁手段と、前記衝撃センサによる衝撃検知に基づいて前記弁手段を強制閉弁する制御手段とを備えて構成される請求項１記載の車両搭載用水素利用システム。
【請求項３】請求項２記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、当該水素利用システムは、前記水素を生成するための原料を貯蔵する原料貯蔵タンクと、該原料を改質して水素を生成する改質器とを備え、前記原料貯蔵タンクから送出される原料を前記輸送経路としての第１の経路を介して前記改質器に供給し、前記改質器にて改質生成された水素を前記輸送経路としての第２の経路を介して前記燃料電池部に供給するものであり、前記弁手段は、前記第１及び第２の経路に対して各別に設けられることを特徴とする車両搭載用水素利用システム。
【請求項４】請求項２記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、当該水素利用システムは、前記水素を生成するための原料を貯蔵する原料貯蔵タンクと、該原料を改質して水素を生成する改質器と、該改質生成された水素を一時的に貯蔵するバッファタンクとを備え、前記原料貯蔵タンクから送出される原料を前記輸送経路としての第１の経路を介して前記改質器に供給し、前記改質器にて改質生成された水素を前記輸送経路としての第２の経路を介して前記バッファタンクに供給し、前記バッファタンクから送出される水素を前記輸送経路としての第３の経路を介して前記燃料電池部に供給するものであり、前記弁手段は、前記第１〜第３の経路に対して各別に設けられることを特徴とする車両搭載用水素利用システム。
【請求項５】請求項２記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、当該水素利用システムは前記水素を貯蔵する水素貯蔵タンクを備え、該水素貯蔵タンクから送出される水素燃料を前記輸送経路を介して前記燃料電池部に供給するものであり、前記弁手段は、前記水素貯蔵タンクと前記燃料電池部との間の輸送経路に対して設けられることを特徴とする車両搭載用水素利用システム。
【請求項６】請求項２記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、当該水素利用システムは前記水素を貯蔵する水素貯蔵タンクを備え、該水素貯蔵タンクから送出される水素燃料を前記輸送経路としての第１の経路を介して前記燃料電池部に供給するとともに、該燃料電池部で消費されなかった水素を前記輸送経路としての第２の経路を介して前記第１の経路に再循環させるものであり、前記弁手段は、前記第１及び第２の経路に対して各別に設けられることを特徴とする車両搭載用水素利用システム。
【請求項７】請求項６記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、前記第１の経路には前記燃料電池部で消費された分の水素が新たに供給されるように圧力調整する圧力調整弁と該圧力調整された水素の前記燃料電池部からの逆流を防止する逆止弁がさらに設けられるとともに、前記第２の経路を介して再循環される水素はこの圧力調整弁の上流側に帰還されるものであり、前記第１の経路に対して設けられる弁手段は、同第１の経路の前記水素貯蔵タンクと前記第２の経路の帰還部との間に設けられることを特徴とする車両搭載用水素利用システム。
【請求項８】前記衝撃センサとして前記車両のエアバックシステムに用いられる加速度センサが兼用される請求項２〜７のいずれかに記載の車両搭載用水素利用システム。
【請求項９】請求項３〜８のいずれかに記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、前記燃料電池部及び前記タンクに対して前記衝撃センサを各別に備えることを特徴とする車両搭載用水素利用システム。
【請求項１０】水素を燃料に用いる水素反応器を備えた車両搭載用水素利用システムにおいて、車両の衝撃に応じて前記水素若しくはその生成原料の輸送にかかる輸送経路を閉鎖する経路閉鎖手段を備えることを特徴とする車両搭載用水素利用システム。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車等に搭載される車両搭載用水素利用システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境問題に対応して低公害車の開発が種々行われており、その中の一つに燃料電池を動力源とする電気自動車がある。また周知のように、この電気自動車に搭載される燃料電池の燃料としては一般に水素が使用されている。ただし、この水素は空気と所定濃度において反応する性質を有しているため、上記車両搭載用水素利用システムにとっては、この水素に対して何らかの対策を施すことが必要不可欠となっている。
【０００３】このような対策を施した例として、例えば特開平５−７７６４８号公報に記載された車両搭載用水素利用システムが知られている。この水素利用システムでは、燃料電池発電装置の周囲に衝突吸収用の梁を設けて、万一追突事故等が発生してその衝撃力が燃料電池発電装置に及んだりするのを防止したり、あるいは防護壁を設けて、燃料電池発電装置の破損等で万一上記反応が誘発された場合に、その被害が乗員に及ぶのを防止したりするようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料電池発電装置に梁、防護壁を設け、車両構造を強固にして水素に対しての対策を施す上記従来の車両搭載用水素利用システムにあっては、乗員に及ぶ被害を低減できるとはいえ、水素の反応自体を抑制、あるいは停止することはできない。そのため、万一衝突事故等が発生した際において水素の反応自体は依然継続される可能性があり、その対策としても未だ余地を残すものとなっている。
【０００５】本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、万一の事故時には水素の反応自体を抑制してその安全性をより向上させることのできる車両搭載用水素利用システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。まず請求項１記載の発明は、水素を燃料に用いて起電力を得る燃料電池部を備えた車両搭載用水素利用システムにおいて、車両の衝撃に応じて前記水素若しくはその生成原料の輸送にかかる輸送経路を閉鎖する経路閉鎖手段を備えることをその要旨とする。
【０００７】同構成によれば、車両の衝突時等、車両に衝撃が発生したときには、同車両の衝撃に応じて水素若しくはその生成原料の輸送にかかる輸送経路が閉鎖される。このため、そうした万一の場合であっても、当該水素利用システムから漏洩される水素量を最小限に抑制することができ、ひいては前述した水素の反応自体を抑制することができるようになる。
【０００８】また請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、前記経路閉鎖手段は、前記車両の衝撃を検知する衝撃センサと、前記輸送経路を開閉する１〜複数の弁手段と、前記衝撃センサによる衝撃検知に基づいて前記弁手段を強制閉弁する制御手段とを備えて構成されることをその要旨とする。
【０００９】同構成によれば、車両の衝撃の検知、並びに同検知に基づく上記輸送経路の閉鎖を的確に行うことができるようになる。また請求項３記載の発明は、請求項２記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、当該水素利用システムは、前記水素を生成するための原料を貯蔵する原料貯蔵タンクと、該原料を改質して水素を生成する改質器とを備え、前記原料貯蔵タンクから送出される原料を前記輸送経路としての第１の経路を介して前記改質器に供給し、前記改質器にて改質生成された水素を前記輸送経路としての第２の経路を介して前記燃料電池部に供給するものであり、前記弁手段は、前記第１及び第２の経路に対して各別に設けられることをその要旨とする。
【００１０】同構成によれば、例えばメタノール等の水素生成原料を改質して水素燃料を得る水素利用システムにあって、万一のときには、それら水素生成原料及び改質生成された水素の双方に対してその漏洩を抑制することができるようになる。
【００１１】また請求項４記載の発明は、請求項２記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、当該水素利用システムは、前記水素を生成するための原料を貯蔵する原料貯蔵タンクと、該原料を改質して水素を生成する改質器と、該改質生成された水素を一時的に貯蔵するバッファタンクとを備え、前記原料貯蔵タンクから送出される原料を前記輸送経路としての第１の経路を介して前記改質器に供給し、前記改質器にて改質生成された水素を前記輸送経路としての第２の経路を介して前記バッファタンクに供給し、前記バッファタンクから送出される水素を前記輸送経路としての第３の経路を介して前記燃料電池部に供給するものであり、前記弁手段は、前記第１〜第３の経路に対して各別に設けられることをその要旨とする。
【００１２】同構成によれば、請求項３記載の構成に対してさらに上記バッファタンクを備える水素利用システムにあっても、同バッファタンクからの水素の漏洩を抑制してその安全を確保することができるようになる。
【００１３】また請求項５記載の発明は、請求項２記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、当該水素利用システムは前記水素を貯蔵する水素貯蔵タンクを備え、該水素貯蔵タンクから送出される水素燃料を前記輸送経路を介して前記燃料電池部に供給するものであり、前記弁手段は、前記水素貯蔵タンクと前記燃料電池部との間の輸送経路に対して設けられることをその要旨とする。
【００１４】同構成によれば、水素を直接貯蔵する上記水素貯蔵タンクを備える水素利用システムにあって、万一のときには、同水素貯蔵タンクからの水素の漏洩を好適に抑制することができるようになる。
【００１５】また請求項６記載の発明は、請求項２記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、当該水素利用システムは前記水素を貯蔵する水素貯蔵タンクを備え、該水素貯蔵タンクから送出される水素燃料を前記輸送経路としての第１の経路を介して前記燃料電池部に供給するとともに、該燃料電池部で消費されなかった水素を前記輸送経路としての第２の経路を介して前記第１の経路に再循環させるものであり、前記弁手段は、前記第１及び第２の経路に対して各別に設けられることをその要旨とする。
【００１６】同構成によれば、燃料電池部で消費されなかった水素を再循環させる経路（第２の経路）を備える水素利用システムにあっても、その循環経路を併せて閉鎖することで、水素貯蔵タンク及び燃料電池部からの水素の漏洩を好適に抑制することができるようになる。
【００１７】また請求項７記載の発明は、請求項６記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、前記第１の経路には前記燃料電池部で消費された分の水素が新たに供給されるように圧力調整する圧力調整弁と該圧力調整された水素の前記燃料電池部からの逆流を防止する逆止弁がさらに設けられるとともに、前記第２の経路を介して再循環される水素はこの圧力調整弁の上流側に帰還されるものであり、前記第１の経路に対して設けられる弁手段は、同第１の経路の前記水素貯蔵タンクと前記第２の経路の帰還部との間に設けられることをその要旨とする。
【００１８】同構成によれば、水素貯蔵タンクと燃料電池部との間に上記圧力調整弁及び逆止弁が設けられる水素利用システムにあって、上記水素貯蔵タンク並びに燃料電池部からの水素の漏洩を好適に抑制することができるようになる。
【００１９】また請求項８記載の発明は、請求項２〜７のいずれかに記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、前記衝撃センサとして前記車両のエアバックシステムに用いられる加速度センサが兼用されることをその要旨とする。
【００２０】同構成によれば、衝撃センサとして新たなセンサを別途に設ける必要がないために、コスト的に有利なシステム構築が可能となる。また請求項９記載の発明は、請求項３〜８のいずれかに記載の車両搭載用水素利用システムにおいて、前記燃料電池部及び前記タンクに対して前記衝撃センサを各別に備えることをその要旨とする。
【００２１】同構成によれば、燃料電池部及び各種タンクといった水素若しくはその生成原料が貯蔵される部位の衝撃を直接検知することが可能となり、水素の漏洩を抑制する同システムとしての信頼性もさらに高まることとなる。
【００２２】また請求項１０記載の発明は、水素を燃料に用いる水素反応器を備えた車両搭載用水素利用システムにおいて、車両の衝撃に応じて前記水素若しくはその生成原料の輸送にかかる輸送経路を閉鎖する経路閉鎖手段を備えることをその要旨とする。
【００２３】水素燃焼器（例えば、水素エンジン）等、水素を燃料に用いる水素反応器を備えるた車両搭載用水素利用システムにおいても、万一衝突事故等が発生した際には、前述同様、水素の漏洩等が懸念される。この点同構成によれば、こうしたシステムにあっても、車両の衝突時等、車両に衝撃が発生したときには、同車両の衝撃に応じて水素若しくはその生成原料の輸送にかかる輸送経路が閉鎖される。このため、そうした万一の場合であっても、当該水素利用システムから漏洩される水素量を最小限に抑制することができ、ひいては前述した水素の反応自体を抑制することができるようになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発明にかかる車両搭載用水素利用システムの第１の実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２５】図１は、本実施の形態にかかる車両搭載用水素利用システムの構成を概略的に示すブロック図である。図１に示すように、この水素利用システムは、大きくは、同システムの燃料となる水素の原燃料であるメタノールを貯蔵するメタノールタンク１、水を貯蔵する水タンク２、これらメタノールと水とから水素（燃料ガス）を発生させるメタノール改質器１０、同改質器１０からの水素燃料の供給に基づき発電を行う固体高分子型燃料電池スタック（以下、単に燃料電池スタックという）２０、そして該水素利用システムの各部を制御する電子制御ユニット３０等を有して構成される。
【００２６】ここで、上記メタノールタンク１及び水タンク２は、通路（経路）３ａによってメタノール改質器１０と連結され、同通路３ａを介してメタノール改質器１０にメタノール（原燃料）及び水が輸送される。また、メタノール改質器１０は、通路（経路）３ｂによって燃料電池スタック２０と連結され、同通路（経路）３ｂを介して燃料電池スタック２０に水素燃料が輸送される。
【００２７】一方、上記メタノール改質器１０は、メタノールタンク１からのメタノールと水タンク２からの水との供給をうけて、反応促進触媒、例えば銅系触媒のもとに下式（１）
ＣＨ3ＯＨ ＋ Ｈ2Ｏ → ３Ｈ2 ＋ ＣＯ2 − 49.5kJ/mol ……（１）
に従う「水蒸気改質反応」を起こすもので、メタノール１モルから水素３モルを得る装置である。また、このメタノール改質器１０には、上記反応の副生成物として発生するＣＯ（一酸化炭素）の濃度を低下させるためのＣＯ選択酸化反応器（図示略）等も設けられる。なお、このメタノール改質器１０に供給されるメタノール及び水の量、すなわち水素燃料の発生量は電子制御ユニット３０によって制御される。
【００２８】また、上記燃料電池スタック２０は、図２に示すような単位電池セル２０ａを直列に積層したものである。この単位電池セル２０ａは、同図２に示すように一対のセパレータ２２，２３間に電極接合体２１が挟み込まれた構造をなしている。この電極接合体２１は、白金等の触媒層が形成された一対の導電性多孔質電極（水素極２１ａ及び酸素極２１ｃ）の間に電解質膜（固体高分子膜）２１ｂを圧着したものである。そして、水素極２１ａには水素が供給され、一方、酸素極２１ｃには酸素（空気）が供給されることにより発電が行なわれ、その電力がモータ等の負荷に供給される。
【００２９】また、電子制御ユニット３０は、予め設定された制御プログラムにしたがって所定の演算等を実行するＣＰＵ３１、同ＣＰＵ３１で各種演算処理を実行するために必要な制御プログラムや制御データ等が予め記憶されたＲＯＭ３２、同ＣＰＵ３１で各種演算処理を実行するために必要なデータが一時的に読み書きされるＲＡＭ３３、該水素利用システムの各部に駆動信号を出力するとともに同各部からの信号を入力する入出力ポート３４などを備えて構成されている。
【００３０】これら水素利用システムとしての基本構成に加え、本実施の形態のシステムにおいては、さらに車両の衝突時等、車両に衝撃が発生したときに、同車両の衝撃に応じて上記通路３ａ及び３ｂを閉鎖するための経路閉鎖手段が設けられている。
【００３１】そして本実施の形態において、この経路閉鎖手段は、衝撃センサ４０、電磁弁４ａ，４ｂ、及び前記電子制御ユニット３０を備えて構成される。ここで、衝撃センサ４０は車両の衝突事故等を検知するもので、図示しない車両のエンジンルームの前方両サイドに２個設けられている。この衝撃センサ４０はエアバック（図示略）を作動させるエアバックセンサ（フロントエアバックセンサ）であり、車両の衝突等により発生する加速度を検出することにより同衝突を検知する。このように本実施の形態においては、車両の衝突等によって発生する衝撃の検知をフロントエアバックセンサを兼ねる２個の衝撃センサ４０の検知信号に基づいて行う。
【００３２】また、電磁弁４ａは、同図１に示されるように上記通路（経路）３ａに対して設けられ、前記電子制御ユニット３０によってそのソレノイドが駆動制御されることにより開閉駆動される。また電磁弁４ｂは、上記通路（経路）３ｂに対して設けられ、同じく前記電子制御ユニット３０によって開閉制御される。なお、これら電磁弁４ａ，４ｂは共に、そのソレノイドへの非通電時に開弁状態となる常開弁として構成されている。
【００３３】次に、このように構成される車両搭載用水素利用システムにおいて、車両に衝突事故等によって衝撃が発生した場合に、上記電磁弁４ａ，４ｂを強制閉弁して上記通路（経路）３ａ及び３ｂを閉鎖する制御について、図３に示す制御ルーチンに基づき説明する。なお、本ルーチンは、ＣＰＵ３１（電子制御ユニット３０）によって所定時間毎に実行される。
【００３４】さて、図３に示す制御ルーチンにおいて、ＣＰＵ３１は、先ずステップＳ１０の処理として、衝撃センサ４０からの信号を読み込み、車両に衝突事故等が発生したか否かの判断を行う。ここで衝撃センサ４０からの信号に基づき車両に衝突事故等が発生していないと判断した場合、ＣＰＵ３１はステップＳ２０に移行し、通常の水素燃料供給制御、及び発電制御等を実施して本ルーチンを一旦終了する。
【００３５】一方、同ステップＳ１０において、車両に衝突事故等が発生したと判断した場合、ＣＰＵ３１はステップＳ３０に移行し、両電磁弁４ａ，４ｂに対してそれら弁を強制的に閉弁するための信号を同時に送信し、同電磁弁４ａ，４ｂを閉弁する。
【００３６】こうして、電磁弁４ａ，４ｂが閉弁されることで、メタノールタンク１からメタノール改質器１０へメタノールを輸送する通路（経路）３ａ、及びメタノール改質器１０から燃料電池スタック２０へ水素燃料を輸送する通路（経路）３ｂが共に閉鎖される。そのため、メタノールタンク１からメタノール改質器１０へのメタノールの供給が停止されるとともに、該メタノールの供給停止に伴って、メタノール改質器１０での水素の改質生成そのものが停止されるようになる。またこれに併せて、メタノール改質器１０から燃料電池スタック２０への水素燃料の供給が停止され、該水素燃料の供給停止に伴って、燃料電池スタック２０での発電そのものが停止されるようになる。その結果、車両の衝突事故等に起因して当該水素利用システムから漏洩する水素量も最小限に抑制され、同漏洩した水素による反応等も未然に防止されるようになる。
【００３７】以上説明したように、本実施の形態の車両搭載用水素利用システムによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）万一、車両の衝突事故等が発生した場合にあっても、電磁弁４ａ，４ｂの強制閉弁に基づいメタノールタンク１からメタノール改質器１０へメタノールを輸送する経路３ａ及びメタノール改質器１０から燃料電池スタック２０へ水素を輸送する経路３ｂが閉鎖される。そのため、漏洩する水素量を最小限に抑制することができるようになり、ひいてはこの漏洩水素による反応等も未然に防止することができるようになる。
【００３８】（２）また、それら経路３ａ及び経路３ｂが閉鎖されることにより、水素生成原料及び改質生成された水素の双方に対してその漏洩を抑制することができるようになる。
【００３９】（３）上記車両の衝突等を検知する衝撃センサ４０としてエアバックセンサ、すなわち同車両のエアバックシステムに用いられる加速度センサを兼用することとしたため、何ら新たにセンサを追加する必要がなく経済的でもある。
【００４０】なお、以上説明した本発明の第１の実施の形態は以下のようにその構成を変更して実施することもできる。
・上記第１の実施の形態においては、電磁弁４ａ，４ｂの双方を閉弁する例を示したがこれに限られない。その他、例えば電磁弁４ａのみを閉弁するようにしてもよい。この場合にあっても、水素の改質生成そのものを停止させることはできる。
【００４１】・上記第１の実施の形態においては、その対象とする水素利用システムとして、水素を生成するための原燃料をメタノールとし、原燃料から水素を生成する改質器としてメタノール改質器を用いる例を示したが、同水素利用システムとしては他に、原燃料として天然ガス等の炭化水素系燃料を使用し、改質器としてもそれに対応した改質器を用いるものもある。そしてこの場合にあっても、水素若しくはその生成原料の輸送にかかる各輸送経路に弁を設け、万一、車両の衝突事故等が発生したときにはそれら弁を閉弁することとしても上記実施の形態と同様の効果を得ることはできる。
【００４２】・また、図４に示すように、メタノール改質器１０から燃料電池スタック２０に至る経路の途中に水素燃料のバッファタンク６０を設けた水素利用システムにも本発明を適用することはできる。そしてこの場合には特に、同図４に示すように上記メタノール改質器１０とバッファタンク６０との間の通路（経路）３ｂに上記電磁弁４ｂを設けるとともに、バッファタンク６０と燃料電池スタック２０との間の通路（経路）３ｃにも同じく電子制御ユニット３０によって閉弁駆動される電磁弁４ｃを設けることで、同バッファタンク６０からの水素の漏洩も好適に抑制することができるようになる。
【００４３】・上記第１の実施の形態においては、その対象とする水素利用システムとして、水素燃料を直接貯蔵せずに、原燃料（メタノール）タンク１と改質器１０とを備えて水素燃料を生成する例を示したが、同水素利用システムとしては他に、例えば図５に示すように、原燃料タンク及び改質器等を備えずに、水素燃料を直接、水素吸蔵合金タンク５０等に貯蔵するシステムもある。そして本発明は、このようなシステムにも同様に適用することができる。すなわちこの場合には、水素吸蔵合金タンク５０から燃料電池スタック２０に水素燃料を輸送する通路（経路）３ｄに対して上記同様電子制御ユニット３０によって閉弁駆動される電磁弁４ｂが設けることで、同水素貯蔵合金タンク５０からの水素の漏洩を好適に抑制することができる。
【００４４】（第２の実施の形態）次に、本発明にかかる車両搭載用水素利用システムの第２の実施の形態を、前記第１の実施の形態との相違点を中心に図６を参照して説明する。
【００４５】同図６に示されるように、この第２の実施の形態において適用の対象とする水素利用システムは、水素燃料を生成するための原料を所蔵するタンク１や原料の改質器１０等を備えず、水素燃料を直接貯蔵する水素吸蔵合金タンク５０を備えて構成される。
【００４６】しかもこの水素利用システムは、大きくは、同システムの燃料となる水素を貯蔵する水素吸蔵合金タンク５０、このタンク５０と燃料電池スタック２０とを連結し同燃料電池スタック２０に水素燃料を輸送する通路（経路）３ｄ、燃料電池スタック２０と通路３ｄとを連結し同燃料電池スタック２０で消費されなかった水素を再利用するために同水素を通路３ｄに循環輸送する循環通路３ｅ、そして該水素利用システムの各部を制御する電子制御ユニット３０等を有して構成される。
【００４７】また、上記通路３ｄの途中には、同通路３ｄを流れる水素燃料の圧力を調整する圧力調整弁５及びその下流側に同水素燃料の逆流を防止する逆止弁６が設けられている。なお、圧力調整弁５は前記電子制御ユニット３０によってその開閉が制御される。
【００４８】本実施の形態のシステムにおいては、これら水素利用システムの基本構成に加え、車両の衝突時等、車両に衝撃が発生したときに、同衝撃に応じて上記通路３ｄ及び３ｅを閉鎖するための経路閉鎖手段が設けられている。
【００４９】この経路閉鎖手段は、衝撃センサ４０，４１，４２、電磁弁４ｄ，４ｅ、及び前記電子制御ユニット３０を備えて構成される。すなわちここでは、車両の衝突等によって発生する衝撃を検知するセンサとして、前記衝撃センサ（エアバックセンサ）４０に加え、水素吸蔵合金タンク５０には衝撃センサ４１が、また前記燃料電池スタック２０には衝撃センサ４２がそれぞれ設けられている。なお、これら衝撃センサ４１，４２も前記衝撃センサ４０と同様に、車両の衝突等により発生する加速度を検出することにより同衝突を検知する加速度センサである。
【００５０】また、上記電磁弁４ｄは、同図６に示されるように上記通路（経路）３ｄにあって上記圧力調整弁５の上流側に設けられ、前記電子制御ユニット（ＣＰＵ３１）３０によってそのソレノイドが駆動制御されることにより開閉駆動される。また電磁弁４ｅは上記循環通路（経路）３ｅに設けられ、同じく前記電子制御ユニット３０によって開閉制御される。
【００５１】なお、これら電磁弁４ｄ，４ｅも共に、そのソレノイドへの非通電時に開弁状態となる常開弁として構成されている。また、上記循環通路３ｅは電磁弁４ｄと圧力調整弁５との間に結合され、燃料電池スタック２０で消費されなかった水素は電磁弁４ｄの下流側であって圧力調整弁５の上流側にもどされる。
【００５２】このように構成される本実施の形態の水素利用システムにおいて、車両に衝突事故等が発生し、ＣＰＵ３１が、上記３つの衝撃センサ４０，４１，４２のうち少なくともいずれか１つの検知信号に基づきその衝撃を認知すると、同ＣＰＵ３１は先の図３に例示したルーチンに準じた制御ルーチンを通じて前記電磁弁４ｄ及び４ｅを同時に強制閉弁する。
【００５３】これにより、通路３ｄ及び循環通路３ｅは共に閉鎖され、水素吸蔵合金タンク５０から燃料電池スタック２０への水素燃料の輸送は停止されるとともに、燃料電池スタック２０から循環通路３ｅを介して通路３ｄへの水素燃料の輸送も停止される。すなわち、燃料電池スタック２０で消費されなかった水素を再循環させる経路３ｅを備える水素利用システムであれ、その循環経路３ｅが併せて閉鎖されることで、水素吸蔵合金タンク５０はもとより、燃料電池スタック２０からの水素の漏洩も好適に抑制されるようになる。
【００５４】しかも、本実施の形態においては、水素吸蔵合金タンク５０及び燃料電池スタック２０にも衝撃センサ４１，４２を設けているため、それら水素吸蔵合金タンク５０及び燃料電池スタック２０に加わる衝撃を直接検知することが可能となり、水素の漏洩を抑制する同システムとしての信頼性もさらに高まることとなる。
【００５５】以上説明したように、本実施の形態の車両搭載用水素利用システムによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）水素吸蔵合金タンク５０及び燃料電池スタック２０で消費されなかった水素を再循環させる経路３ｅを備える車両搭載用水素利用システムにあって、万一、車両の衝突事故等が発生した場合にあっても、電磁弁４ｄ及び４ｅの強制閉弁に基づいて、水素吸蔵合金タンク５０から燃料電池スタック２０へ水素燃料を輸送する経路３ｄ及び燃料電池スタック２０から経路３ｄへ水素を再循環させる経路３ｅが共に閉鎖される。そのため、漏洩する水素量を最小限に抑制することができるようになり、ひいてはこの漏洩水素による反応等も未然に防止することができるようになる。
【００５６】（２）本実施の形態においては、車両の追突時等に発生する衝撃の検知を、衝撃センサ４０（エアバックセンサ）、水素吸蔵合金タンク５０に設けられる衝撃センサ４１、及び燃料電池スタック２０に設けられる衝撃センサ４２のいずれか１つのセンサの検知に基づき行う。そのため、それら水素吸蔵合金タンク５０及び燃料電池スタック２０に加わる衝撃を直接検知することが可能となり、水素の漏洩を抑制する同システムとしての信頼性もさらに高まることとなる。
【００５７】なお、以上説明した本発明の第２の実施の形態は以下のようにその構成を変更して実施することもできる。
・上記第２の実施の形態においては、水素貯蔵タンクを水素吸蔵合金タンク５０とする水素利用システムにこの発明を適用する例を示したが、その他、同水素貯蔵タンクとして例えば高圧水素ガスボンベ、あるいは液体水素ボンベ等を用いるシステムについても同様にこの発明を適用することはできる。
【００５８】・上記第２の実施の形態においては、衝撃の検知に基づいて電磁弁４ｄ及び４ｅを強制閉弁する例について示したが、同衝撃の検知時、圧力調整弁５も併せて強制閉弁する構成としてもよい。
【００５９】その他、上記各実施の形態に共通に変更可能な要素としては次のようなものがある。
・上記各実施の形態においては、車両のエンジンルームの前方両サイドに設けられる２個のフロントエアバックセンサを衝撃センサ４０として兼用する例を示したがこれに限られない。衝撃センサ４０として兼用するエアバックセンサとして、さらに車両のサイドドア部に設けられるサイドエアバックセンサ等を併用するものであってもよい。また、エアバックセンサを衝撃センサ４０として兼用する必要もなく、別途、所定個数の衝撃センサ４０を車両の所定場所に適宜設けるようにするものであってもよい。
【００６０】・上記各実施の形態においては、電磁弁（４ａ〜４ｅ）を共に、そのソレノイドへの非通電時に開弁状態となる常開弁として構成する例を示したが、それら電磁弁（４ａ〜４ｅ）をそのソレノイドへの非通電時に閉弁状態となる常閉弁として構成するものであってもよい。
【００６１】・上記各実施の形態においては、弁手段として電磁弁を使用する例を示したがこれに限られない。その他、例えばステッピングモータ等によって開閉制御される弁であってもよい。また、電気的な閉トリガ信号を受けて機械的に閉弁する弁であってもよい。
【００６２】・弁手段の設置形態（個数及び場所等）は、上記各実施の形態において示した形態に限られない。要は、車両の衝撃に応じて水素若しくはその生成原料の輸送にかかる輸送経路を閉鎖するものであれば、あらゆる設置形態の弁手段を備えた車両搭載用水素利用システムにこの発明を適用することができる。
【００６３】・上記各実施の形態においては、経路閉鎖手段を衝撃センサ（４０，４１，４２）、電磁弁（４ａ〜４ｅ）、及び電子制御ユニット（３０）等により構成する例を示したが同経路閉鎖手段の構成はこれに限られない。その他、例えば所定以上の衝撃をトリガとして水素若しくはその生成原料の輸送にかかる輸送経路を機械的に遮断する機構等も適宜採用することができる。
【００６４】・上記各実施の形態においては、固体高分子型の燃料電池を用いるシステムにこの発明を適用する場合について示したが、この発明が適用の対象とする燃料電池の形式等も任意である。
【００６５】・上記各実施の形態においては、水素を燃料に用いて起電力を得る燃料電池部を備えた車両搭載用水素利用システムにこの発明を適用する場合について示したが、この発明は他に、例えば水素自動車等に採用される水素を燃料に用いる水素反応器を備えた車両搭載用水素利用システムにも同様に適用することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】 平成１１年１０月２０日（１９９９．１０．２０）
【代理人】 【識別番号】１０００６８７５５
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
【公開番号】 特開２００１−１１９８１５（Ｐ２００１−１１９８１５Ａ）
【公開日】 平成１３年４月２７日（２００１．４．２７）
【出願番号】 特願平１１−２９８７３３