混合ガス供給装置及びそれを用いた燃料電池システム並びに混合ガス供給方法
【課題】低温環境下において、燃料ガスと付臭剤とを容易に混合することが可能な技術を提供する。
【解決手段】燃料ガスと付臭剤とが混合された混合ガスを供給するための混合ガス供給装置は、燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、付臭剤を含み燃料ガスに付臭剤を付加するために用いられる付臭剤付加材を貯蔵する付臭剤付加材貯蔵部と、燃料ガスと付臭剤とを混合するための混合室と、燃料ガス供給部から混合室に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給路と、付臭剤付加材貯蔵部から混合室に付臭剤付加材を供給するための付臭剤付加材供給路と、混合室に供給された付臭剤付加材を加熱することで、混合室に供給された燃料ガスに付臭剤を付加する付臭剤付加処理部と、を備えている。
【解決手段】燃料ガスと付臭剤とが混合された混合ガスを供給するための混合ガス供給装置は、燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、付臭剤を含み燃料ガスに付臭剤を付加するために用いられる付臭剤付加材を貯蔵する付臭剤付加材貯蔵部と、燃料ガスと付臭剤とを混合するための混合室と、燃料ガス供給部から混合室に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給路と、付臭剤付加材貯蔵部から混合室に付臭剤付加材を供給するための付臭剤付加材供給路と、混合室に供給された付臭剤付加材を加熱することで、混合室に供給された燃料ガスに付臭剤を付加する付臭剤付加処理部と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと付臭剤とが混合された混合ガスを供給する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムでは、燃料電池のアノード側に水素等の燃料ガスを供給し、また、カソード側に空気等の酸化ガスを供給して、アノード及びカソードにおける電気化学反応を利用して発電する。一般に、燃料ガスには、漏洩を早期に検知するために付臭剤が付加されて用いられる（下記特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１１１６７号公報
【特許文献２】特開２００４−１３４２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
低温環境下において、燃料電池システムでは、付臭剤が凝固又は凝縮するために燃料ガスに付臭剤が混ざり難いという問題があった。しかし、従来は、これに関して十分な工夫がなされていないのが実情であった。
【０００５】
なお、上述した課題は、燃料電池システムに限らず、燃料ガスと付臭剤との混合ガスを供給する場合に共通する問題であった。
【０００６】
本発明は、低温環境下において、燃料ガスと付臭剤とを容易に混合することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の混合ガス供給装置は、燃料ガスと付臭剤とが混合された混合ガスを供給するための混合ガス供給装置であって、前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、前記付臭剤を含み前記燃料ガスに前記付臭剤を付加するために用いられる付臭剤付加材を、貯蔵する付臭剤付加材貯蔵部と、前記燃料ガスと、前記付臭剤と、を混合するための混合室と、前記燃料ガス供給部から前記混合室に前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給路と、前記付臭剤付加材貯蔵部から前記混合室に前記付臭剤付加材を供給するための付臭剤付加材供給路と、前記混合室に供給された付臭剤付加材を加熱することで、前記混合室に供給された燃料ガスに前記付臭剤を付加する付臭剤付加処理部と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
本発明の混合ガス供給装置は、混合室に供給された付臭剤付加材を加熱して燃料ガスに付臭剤を付加するので、低温環境下においても、燃料ガスと付臭剤とを容易に混合することができる。また、付臭剤付加材を加熱するので加熱範囲が比較的小さくて済む。
【０００９】
上記混合ガス供給装置において、前記付臭剤付加材は、熱可塑性を有する被覆層と、前記被覆層内に充填された前記付臭剤と、を有するようにしてもよい。
【００１０】
このようにすることで、混合ガス供給装置の置かれた環境の温度変化によって被覆層内の付臭剤の状態（固体／液体／気体）が変化しても、同じ方法で燃料ガスに付臭剤を付加することができる。また、温度変化によって被覆層内の付臭剤の状態が変化しても、付臭剤付加材によって付加可能な付臭剤の量を一定に保つことができる。
【００１１】
上記混合ガス供給装置において、前記付臭剤付加材は、固体状の前記付臭剤で構成されており、前記付臭剤付加処理部によって加熱されると昇華して気体となるようにしてもよい。
【００１２】
このようにすることで、付臭剤付加材を加熱することで、付臭剤を昇華させて気体とすることができ、燃料ガスと混合させることができる。
【００１３】
上記混合ガス供給装置において、前記付臭剤付加材貯蔵部は、前記混合室よりも上部に配置されており、前記付臭剤付加材は、重力を利用して、前記付臭剤付加材供給路を通って前記付臭剤付加材貯蔵部から前記混合室に供給されるようにしてもよい。
【００１４】
このようにすることで、付臭剤付加材は自重で混合室に向かって落下するので、付臭剤付加材貯蔵部から混合室に付臭剤付加材を送るために特別な装置が必要とならず、従って、混合ガス供給装置の製造コストの上昇を抑制することができる。
【００１５】
上記混合ガス供給装置において、前記付臭剤付加材の形状は球形であるようにしてもよい。
【００１６】
このようにすることで、付臭剤付加材を混合室に落下させ易くできる。
【００１７】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、上記混合ガス供給装置を備える燃料電池システムとして構成することもできる。また、混合ガス供給装置や燃料電池システムといった装置発明の他に、混合ガス供給方法等の方法発明の形態で実現することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ｂ．第２の実施例：
Ｃ．変形例：
【００１９】
Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の一実施例としての混合ガス供給装置を適用した燃料電池システムの概要構成を示す説明図である。この燃料電池システム１０００は、燃料電池２００と、混合ガス供給部１００と、付臭剤除去部１９０と、制御部５００と、を備えている。燃料電池２００は、固体高分子型の燃料電池である。本実施例において、燃料電池システム１０００は、電気車両に搭載され、動力源としての電力をモータ等を有する車両駆動部（図示省略）に供給する。なお、燃料電池システム１０００は電気車両において用いられる場合に限らず、据え置き型の発電用システム等としても用いることができる。
【００２０】
混合ガス供給部１００は、水素ガスタンク１６０と、水素ガス流出路１７２と、第１水素ガス供給路１７４と、第２水素ガス供給路１７６と、三方コック１７０と、電磁弁１７１と、付臭剤カプセル貯蔵部１３０と、電磁弁１２５と、付臭剤カプセル供給路１２０と、混合室１１０と、赤外線射出部１４０と、混合ガス排出路１８２と、逆止弁１８０と、を備えている。
【００２１】
水素ガスタンク１６０には、水素ガスが貯蔵されている。三方コック１７０は、水素ガス流出路１７２と第１水素ガス供給路１７４と第２水素ガス供給路１７６とを接続する。第１水素ガス供給路１７４は、一端が三方コック１７０に接続されており、他端が混合室１１０と連通している。第２水素ガス供給路１７６は、一端が三方コック１７０に接続されており、他端が付臭剤カプセル貯蔵部１３０と連通している。電磁弁１７１は、第２水素ガス供給路１７６に配置されており、開閉することで第２水素ガス供給路１７６に水素ガスを流入させたり流入を止めたりする。
【００２２】
付臭剤カプセル貯蔵部１３０には、球形の付臭剤カプセル１０が多数貯蔵されている。この付臭剤カプセル１０は、パラフィンの被覆層１２と、その被覆層１２内部に充填された付臭剤１４とからなる。付臭剤カプセル１０の直径は、およそ１ｃｍである。なお、被覆層１２の材料としては、パラフィンに限らず、熱可塑性を有する任意の物質を採用することができる。本実施例では、付臭剤１４として、ｔ−ブチルメルカプタン（ＴＢＭ）が用いられる。
【００２３】
なお、付臭剤としては、ＴＢＭに代えて他の付臭剤を用いることができる。例えば、１−ペンテンを用いることもできる。また、２−メチル１−ブテン、アレン、エチルアレン、１，４−ペンタジエン、１−ブチン、スチレン、ビニルアセチレン、オクテン、デセン、プロピレン、イソブテン、ジイシブチレン、イソプレン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、１，３−シクロヘキサジエン、１−ビニルシクロヘキセン−１，５−エチリデン−２−ノルボルネン、シクロヘキセン、１−メチルピロール、ピラジン、２，３−ジメチルピラジン、２−プロピルピラジン、２−ピコリン、α，ｐ−ジメチルスチレン、クメン、リモネン、メシチレン、３−メチルインドール、ミルセン、α―ピネン、１−オクタノール、２−アルコキシ−３−アルキルピラジン、２−メトキシ−３−エチルピラジン、２−メトキシ−３−ｎ−プロピルピラジン、２−メトキシ−３−ｉｓｏ−プロピルピラジン、２−メトキシ−３−ｎ−ブチルピラジン、２−メトキシ−３−ｉｓｏ−ブチルピラジン、２−エトキシ−３−メチルピラジン、２−エトキシ−３−エチルピラジン、２−エトキシ−３−ｎ−プロピルピラジン、２−エトキシ−３−ｉｓｏ−プロピルピラジン、２−エトキシ−３−ｎ−ブチルピラジン、２−エトキシ−３−ｉｓｏ−ブチルピラジン、２，３−ブタンジオール、または、これらの混合物を用いることもできる。
【００２４】
付臭剤カプセル供給路１２０は、一端が混合室１１０と連通し、他端が電磁弁１２５を介して付臭剤カプセル貯蔵部１３０に接続されている。そして、電磁弁１２５は、開閉することで、付臭剤カプセル貯蔵部１３０と付臭剤カプセル供給路１２０との間を連通させたり閉塞したりする。混合室１１０は、中空形状であり、水素ガスと付臭剤とを混合させて混合ガスを生成するために用いられる。この混合室１１０は、外壁の一部に赤外線照射窓１１４を有している。この赤外線照射窓１１４は、赤外線透過性を有するＣａＦ2（フッ化カルシウム）からなり、Ｙ軸方向の長さ（高さ）は、付臭剤カプセル１０の直径よりも若干長い程度である。また、混合室１１０の内部には、赤外線照射窓１１４に向かって徐々に下るように傾斜が付けられた傾斜面１１２が配置されている。この傾斜面１１２は、金属製のメッシュ構造を有する。なお、この金属メッシュの開口部分は付臭剤カプセル１０よりも小さい。赤外線射出部１４０は、赤外線照射窓１１４を介して混合室１１０内部に赤外線を照射する。混合ガス排出路１８２は、一端が混合室１１０と連通し、他端が燃料電池２００のアノード側に連通している。逆止弁１８０は、混合ガス排出路１８２に配置されており、混合ガスが混合室１１０から燃料電池２００へと流れるようにし、混合室１１０に逆流するのを抑制する。付臭剤除去部１９０は、混合ガス排出路１８２に配置されており、付臭剤を除去する。なお、付臭剤除去部１９０は、多孔質材料（活性炭やゼオライト等）からなり、混合ガス中の付臭剤を吸着することにより除去する。
【００２５】
なお、水素ガスタンク１６０は、請求項における燃料ガス供給部に相当する。また、付臭剤カプセル１０は請求項における付臭剤付加材に、付臭剤カプセル貯蔵部１３０は付臭剤付加材貯蔵部に、水素ガス流出路１７２及び第１水素ガス供給路１７４は請求項における燃料ガス供給路に、付臭剤カプセル供給路１２０は請求項における付臭剤付加材供給路に、赤外線射出部１４０は請求項における付臭剤付加処理部に、それぞれ相当する。
【００２６】
燃料電池２００において、カソード側には、酸化ガスとしての空気が供給され、電気化学反応に用いられた後、余ったガス（酸化オフガス）が大気へと排出される。一方、アノード側には、混合ガス供給部１００から燃料ガスとしての水素ガスが供給される。このとき、混合ガス供給部１００は、水素ガスに付臭剤を付加して混合ガスを生成し、この混合ガスを燃料電池２００のアノード側に送ることで水素ガスを供給するようにしている。水素ガスに付臭剤を付加するのは、混合ガス排出路１８２において水素ガスが漏洩したことを検知できるようにするためである。また、混合ガス中の付臭剤は、燃料電池２００に流入する直前で付臭剤除去部１９０によって除去される。付臭剤を除去するのは、燃料電池２００内の触媒が付臭剤によって被毒されるのを抑制するためである。そして、混合ガス供給部１００では、低温環境下においても、燃料ガスに付臭剤を付加できるように構成されている。
【００２７】
具体的には、制御部５００は、所定の期間（例えば２秒）おきに、電磁弁１２５を所定期間（例えば１秒間）だけ開放する。そうすると、付臭剤カプセル貯蔵部１３０内の付臭剤カプセル１０が、自重によって付臭剤カプセル供給路１２０を介して混合室１１０に落下する。このとき、制御部５００は、電磁弁１２５の開放に合わせて電磁弁１７１も同じ期間だけ開放する。電磁弁１７１が開放されることから、第２水素ガス供給路１７６を介して水素ガスが付臭剤カプセル貯蔵部１３０に流入する。したがって、この水素ガスの流れによっても、付臭剤カプセル１０は、下向きの力を受けて混合室１１０に向かって落下する。混合室１１０内を落下した付臭剤カプセル１０は、傾斜面１１２に着地して赤外線照射窓１１４に向かって転がる。そして、付臭剤カプセル１０は、赤外線照射窓１１４の近傍まで来ると、赤外線射出部１４０によって赤外線を照射される。そうすると、被覆層１２を構成するパラフィンが溶けると共に、内部に充填されているＴＢＭ１４が気化して混合室１１０内に拡散する。一方、水素ガスタンク１６０から流出した水素ガスは、水素ガス流出路１７２及び第１水素ガス供給路１７４を通って混合室１１０に常時送り込まれている。したがって、混合室１１０内において、気化した付臭剤（ＴＢＭ）と水素ガスとが混合されることとなる。そして、この混合ガスは、混合ガス排出路１８２を介して燃料電池２００に供給される。
【００２８】
以上の構成によって、混合ガス供給部１００では、低温で付臭剤が気化しないような環境下であっても、赤外線射出部１４０によって付臭剤カプセル１０を加熱するので、付臭剤カプセル１０内の付臭剤を気化させて水素ガスに付加することができる。このとき、赤外線射出部１４０の加熱範囲は、赤外線照射窓１１４の大きさ程度である。したがって、混合室１１０全体若しくは水素ガスタンク１６０全体を加熱範囲とする構成に比べて、加熱するための消費電力の上昇を抑えることができる。なお、溶解したパラフィンは、傾斜面１１２のメッシュ開口部分から液滴２０として、混合室１１０の底に落下して溜まる。したがって、この底に溜まったパラフィン２１を回収することで、パラフィンの回収を容易に行うことができる。
【００２９】
燃料電池２００のアノード側では、混合ガス供給部１００によって供給された混合ガス中の水素ガスを用いて電気化学反応が行われる。そして、余ったガス（燃料オフガス）は循環されて、再び燃料電池２００において電気化学反応に用いられる。制御部５００は、燃料電池２００における水素の使用率が高くなると、燃料電池２００に供給される混合ガスの量を増やす。この場合、混合ガス中の付臭剤の濃度が一定のままであると、混合ガス量の増加によって、付臭剤除去部１９０において除去可能な限界量を超えた付臭剤が流入し、付臭剤の一部が除去されずに燃料電池２００に流入する場合が発生し得る。そして、付臭剤は、燃料電池２００において消費されず、また、燃料オフガスは循環されるので、燃料電池２００に流入する付臭剤の量が徐々に増えるおそれがある。
【００３０】
そこで、燃料電池システム１０００では、燃料電池２００における水素使用率が高くなると、混合ガス供給部１００において混合ガス中の付臭剤濃度を下げるように構成されている。なお、燃料電池２００において水素使用率が高くなる場合としては、例えば、運転手が電気車両のスピードを上昇させるためにアクセルペダル２２を踏み込んだ場合が考えられる。この場合、アクセルの踏み込み量（アクセル開度とも呼ぶ）に応じた信号（以下、「アクセル開度信号」と呼ぶ）Ｗｔがアクセルセンサ２４から制御部５００に通知されることとなる。
【００３１】
制御部５００は、アクセルセンサ２４から高い水素使用率に応じたアクセル開度信号Ｗｔを通知されると、水素ガスタンク１６０から流出する水素ガス量を増加させると共に、電磁弁１２５の１回あたりの開放期間を短くする。例えば、前述のように１秒間であった開放期間を、０．５秒間とする。そうすると、１回の開放で落下する付臭剤カプセル１０の数はおよそ半分となる。それゆえ、混合室１１０内において単位時間あたりに気化するＴＢＭの量もおよそ半分となり、混合ガスにおける付臭剤の濃度を下げることができる。なお、制御部５００には、予めアクセル開度と１回あたりの開放期間とを対応付けたテーブルが記憶されている。そして、制御部５００は、このテーブルを参照することで、通知されたアクセル開度信号Ｗｔに基づいて電磁弁１２５の開放期間を決定する。以上のような構成とすることで、混合ガス中の付臭剤濃度を適当な濃度となるように調整することができ、燃料電池２００の触媒が被毒されるのを抑制することができる。
【００３２】
Ｂ．第２の実施例：
図２は、第２の実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。この燃料電池システム１０００ａは、付臭剤を貯蔵する構成、及び傾斜面１１２の構成において、燃料電池システム１０００（図１）と異なり、他の構成は、第１の実施例と同じである。
【００３３】
具体的には、本実施例では、付臭剤はナフタレン（昇華性を有する）であり、球状の固体のナフタレン（以下、「付臭剤球」と呼ぶ）１０ａとして、付臭剤カプセル貯蔵部１３０に貯蔵されている。また、傾斜面１１２ａは、金属製の平板である点において、傾斜面１１２（図１）と異なる。このような構成において、傾斜面１１２ａに落下した付臭剤球１０ａは、傾斜面１１２を赤外線照射窓１１４に向かって転がり、赤外線照射窓１１４近傍において赤外線射出部１４０によって赤外線を照射される。そうすると、付臭剤球１０ａを構成するナフタレンは昇華して気体となり、混合室１１０内部において水素ガスと混合する。このような構成を有する燃料電池システム１０００ａも、第１の実施例の燃料電池システム１０００と同様な効果を有している。なお、第１の実施例と異なり、付臭剤は被覆層で覆われていないので、溶解した被覆層を回収する必要がない。
【００３４】
なお、ナフタレンに代えて、他の昇華性物質、例えば、１−メントールを付臭剤として用いることもできる。また、パラジクロルベンゼン、アダマンタン、メチルナフタレン、カンフル、２，４，６−トリイソプロピル−１，３，５−トリオキサン、アントラキノン、無水ピロメリット酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、安息香酸、無水フェニルマレイン酸、フェナントレイン、ニコチン酸や、これら昇華性物質の混合物を、付臭剤として用いることもできる。
【００３５】
Ｃ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や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において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３６】
Ｃ１．変形例１：
上述した各実施例では、付臭剤は、付臭剤カプセル１０又は付臭剤球１０ａとして付臭剤カプセル貯蔵部１３０に貯蔵されていたが、これらに代えて、常温で液体の付臭剤を、被覆層に充填せずそのまま貯蔵するようにしてもよい。かかる構成において、液体の付臭剤を少しずつ混合室１１０に滴下し、落ちた付臭剤滴を赤外線射出部１４０によって加熱して気化するようにしてもよい。このような構成においても、低温化環境下において付臭剤を水素ガスに付加することができ、また、滴下した付臭剤滴を加熱するので、加熱するための消費電力の増加を抑制することができる。すなわち、一般には、燃料ガスに付臭剤を付加するための任意の付臭剤付加材を、本発明の混合ガス供給装置において使用することができる。なお、付臭剤を滴下させる構成では、滴下する頻度や滴下する付臭剤の量を調整することで、混合ガス中の付臭剤濃度を調整することができる。
【００３７】
Ｃ２．変形例２：
上述した各実施例では、混合ガス中の付臭剤濃度を調整するために、電磁弁１２５の１回あたりの開放期間を調整していたが、これに代えて、開放期間は一定のままで、開放する頻度を変化させることで、付臭剤濃度を調整するようにしてもよい。具体的には、例えば、上述した各実施例のように、２秒おきに電磁弁１２５を開放していたのを、付臭剤濃度を低下させる場合に４秒おきに開放するようにしてもよい。また、赤外線射出部１４０において赤外線の照射量を調整することで、付臭剤濃度を調整するようにしてもよい。例えば、付臭剤濃度を低下させようとする場合に、赤外線の照射量を低下させて単位時間あたりに気化する付臭剤の量を低下させるようにしてもよい。また、予め互いに大きさの異なる複数種類の付臭剤カプセル（付臭剤球）を貯蔵しておき、混合室１１０に落下させる付臭剤カプセル（付臭剤球）の種類を変えることで付臭剤濃度を調整するようにしてもよい。例えば、付臭剤濃度を低下させようとする場合に、より小さい付臭剤カプセル（付臭剤球）を落下させるようにしてもよい。すなわち、一般には、混合室１１０において単位時間あたりに気化する付臭剤の量を変化させることで、混合ガス中の付臭剤濃度を調整することができる。
【００３８】
Ｃ３．変形例３：
上述した各実施例では、付臭剤カプセル１０及び付臭剤球１０ａを加熱するのに赤外線射出部１４０を用いていたが、これに代えて、傾斜面１１２及び傾斜面１１２ａを電熱線で構成し、この傾斜面１１２及び傾斜面１１２ａを発熱させることで付臭剤カプセル１０及び付臭剤球１０ａを加熱するようにしてもよい。すなわち、一般には、付臭剤カプセル１０や付臭剤球１０ａを加熱する加熱部を備え、その加熱によって混合室１１０において水素ガスに付臭剤を付加することができるものを、付臭剤付加処理部として本発明の混合ガス供給装置に用いることができる。
【００３９】
Ｃ４．変形例４：
上述した各実施例では、制御部５００は、アクセルセンサ２４からのアクセル開度信号Ｗｔに基づいて、混合ガス中の付臭剤濃度を調整するようにしていたが、これに代えて、燃料電池２００内の付臭剤濃度を直接計測し、その計測した濃度に基づいて混合ガス中の付臭剤濃度を調整するようにしてもよい。具体的には、例えば、燃料電池２００内部や燃料オフガス排出路等に付臭剤の濃度センサを設置する。そして、制御部５００は、濃度センサで計測した付臭剤濃度値を定期的に取得し、計測濃度が所定の値よりも高ければ付臭剤濃度を下げる、または、所定の濃度よりも低ければ付臭剤濃度を高くするように調整してもよい。
【００４０】
Ｃ５．変形例５：
上述した各実施例では、付臭剤カプセル貯蔵部１３０に水素ガスを供給して付臭剤カプセル１０及び付臭剤球１０ａを混合室１１０に落下させるようにしていたが、これに代えて、付臭剤カプセル１０及び付臭剤球１０ａの自重のみによって混合室１１０に落下させる構成としてもよい。この場合、第２水素ガス供給路１７６は省略することができる。また、付臭剤カプセル貯蔵部１３０を、混合室１１０と同じ高さ又はより低い位置に配置し、重力を利用せずに水素ガスによってのみ、混合室１１０に付臭剤カプセル１０及び付臭剤球１０ａを混合室１１０に供給するようにしてもよい。
【００４１】
Ｃ６．変形例６：
上述した各実施例では、付臭剤カプセル１０及び付臭剤球１０ａは、球形であったが、これに代えて、他の任意の形状であってもよい。例えば、立方体形状や円柱形状等であってもよい。
【００４２】
Ｃ７．変形例７：
上述した各実施例では、水素ガスは、水素ガスタンク１６０に貯蔵されていたが、これに代えて、水素吸蔵合金に貯蔵するようにしてもよい。また、アルコールや天然ガス等を改質して水素ガスを発生させるようにしてもよい。すなわち、一般には、水素ガスを混合室１１０に供給することが可能な任意の構成の燃料ガス供給部を、本発明の混合ガス供給装置において使用することができる。
【００４３】
Ｃ８．変形例８：
上述した各実施例では、固体高分子型の燃料電池を本発明に適用した場合について説明したが、本発明は、他のタイプの燃料電池にも適用可能である。
【００４４】
Ｃ９．変形例９：
上述した各実施例では、混合ガス供給部１００は、燃料電池２００用の燃料ガス（水素ガス）を供給するものであったが、これに限らず、他の用途で用いられる燃料ガスを供給するものであってもよい。例えば、バーナー等において燃焼させて炎を出すために用いられるガスであってもよい。すなわち、一般には、酸化反応によってエネルギーを放出する燃料ガスを供給するために、本発明の混合ガス供給装置を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例としての混合ガス供給装置を適用した燃料電池システムの概要構成を示す説明図である。
【図２】第２の実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…付臭剤カプセル
１０ａ…付臭剤球
１２…被覆層
１４…付臭剤
２０…液滴
２１…パラフィン
２２…アクセルペダル
２４…アクセルセンサ
１００…混合ガス供給部
１１０…混合室
１１２…傾斜面
１１２ａ…傾斜面
１１４…赤外線照射窓
１２０…付臭剤カプセル供給路
１２５…電磁弁
１３０…付臭剤カプセル貯蔵部
１４０…赤外線射出部
１６０…水素ガスタンク
１７０…三方コック
１７１…電磁弁
１７２…水素ガス流出路
１７４…第１水素ガス供給路
１７６…第２水素ガス供給路
１８０…逆止弁
１８２…混合ガス排出路
１９０…付臭剤除去部
２００…燃料電池
５００…制御部
１０００…燃料電池システム
１０００ａ…燃料電池システム
Ｗｔ…アクセル開度信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと付臭剤とが混合された混合ガスを供給する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムでは、燃料電池のアノード側に水素等の燃料ガスを供給し、また、カソード側に空気等の酸化ガスを供給して、アノード及びカソードにおける電気化学反応を利用して発電する。一般に、燃料ガスには、漏洩を早期に検知するために付臭剤が付加されて用いられる（下記特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１１１６７号公報
【特許文献２】特開２００４−１３４２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
低温環境下において、燃料電池システムでは、付臭剤が凝固又は凝縮するために燃料ガスに付臭剤が混ざり難いという問題があった。しかし、従来は、これに関して十分な工夫がなされていないのが実情であった。
【０００５】
なお、上述した課題は、燃料電池システムに限らず、燃料ガスと付臭剤との混合ガスを供給する場合に共通する問題であった。
【０００６】
本発明は、低温環境下において、燃料ガスと付臭剤とを容易に混合することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の混合ガス供給装置は、燃料ガスと付臭剤とが混合された混合ガスを供給するための混合ガス供給装置であって、前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、前記付臭剤を含み前記燃料ガスに前記付臭剤を付加するために用いられる付臭剤付加材を、貯蔵する付臭剤付加材貯蔵部と、前記燃料ガスと、前記付臭剤と、を混合するための混合室と、前記燃料ガス供給部から前記混合室に前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給路と、前記付臭剤付加材貯蔵部から前記混合室に前記付臭剤付加材を供給するための付臭剤付加材供給路と、前記混合室に供給された付臭剤付加材を加熱することで、前記混合室に供給された燃料ガスに前記付臭剤を付加する付臭剤付加処理部と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
本発明の混合ガス供給装置は、混合室に供給された付臭剤付加材を加熱して燃料ガスに付臭剤を付加するので、低温環境下においても、燃料ガスと付臭剤とを容易に混合することができる。また、付臭剤付加材を加熱するので加熱範囲が比較的小さくて済む。
【０００９】
上記混合ガス供給装置において、前記付臭剤付加材は、熱可塑性を有する被覆層と、前記被覆層内に充填された前記付臭剤と、を有するようにしてもよい。
【００１０】
このようにすることで、混合ガス供給装置の置かれた環境の温度変化によって被覆層内の付臭剤の状態（固体／液体／気体）が変化しても、同じ方法で燃料ガスに付臭剤を付加することができる。また、温度変化によって被覆層内の付臭剤の状態が変化しても、付臭剤付加材によって付加可能な付臭剤の量を一定に保つことができる。
【００１１】
上記混合ガス供給装置において、前記付臭剤付加材は、固体状の前記付臭剤で構成されており、前記付臭剤付加処理部によって加熱されると昇華して気体となるようにしてもよい。
【００１２】
このようにすることで、付臭剤付加材を加熱することで、付臭剤を昇華させて気体とすることができ、燃料ガスと混合させることができる。
【００１３】
上記混合ガス供給装置において、前記付臭剤付加材貯蔵部は、前記混合室よりも上部に配置されており、前記付臭剤付加材は、重力を利用して、前記付臭剤付加材供給路を通って前記付臭剤付加材貯蔵部から前記混合室に供給されるようにしてもよい。
【００１４】
このようにすることで、付臭剤付加材は自重で混合室に向かって落下するので、付臭剤付加材貯蔵部から混合室に付臭剤付加材を送るために特別な装置が必要とならず、従って、混合ガス供給装置の製造コストの上昇を抑制することができる。
【００１５】
上記混合ガス供給装置において、前記付臭剤付加材の形状は球形であるようにしてもよい。
【００１６】
このようにすることで、付臭剤付加材を混合室に落下させ易くできる。
【００１７】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、上記混合ガス供給装置を備える燃料電池システムとして構成することもできる。また、混合ガス供給装置や燃料電池システムといった装置発明の他に、混合ガス供給方法等の方法発明の形態で実現することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ｂ．第２の実施例：
Ｃ．変形例：
【００１９】
Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の一実施例としての混合ガス供給装置を適用した燃料電池システムの概要構成を示す説明図である。この燃料電池システム１０００は、燃料電池２００と、混合ガス供給部１００と、付臭剤除去部１９０と、制御部５００と、を備えている。燃料電池２００は、固体高分子型の燃料電池である。本実施例において、燃料電池システム１０００は、電気車両に搭載され、動力源としての電力をモータ等を有する車両駆動部（図示省略）に供給する。なお、燃料電池システム１０００は電気車両において用いられる場合に限らず、据え置き型の発電用システム等としても用いることができる。
【００２０】
混合ガス供給部１００は、水素ガスタンク１６０と、水素ガス流出路１７２と、第１水素ガス供給路１７４と、第２水素ガス供給路１７６と、三方コック１７０と、電磁弁１７１と、付臭剤カプセル貯蔵部１３０と、電磁弁１２５と、付臭剤カプセル供給路１２０と、混合室１１０と、赤外線射出部１４０と、混合ガス排出路１８２と、逆止弁１８０と、を備えている。
【００２１】
水素ガスタンク１６０には、水素ガスが貯蔵されている。三方コック１７０は、水素ガス流出路１７２と第１水素ガス供給路１７４と第２水素ガス供給路１７６とを接続する。第１水素ガス供給路１７４は、一端が三方コック１７０に接続されており、他端が混合室１１０と連通している。第２水素ガス供給路１７６は、一端が三方コック１７０に接続されており、他端が付臭剤カプセル貯蔵部１３０と連通している。電磁弁１７１は、第２水素ガス供給路１７６に配置されており、開閉することで第２水素ガス供給路１７６に水素ガスを流入させたり流入を止めたりする。
【００２２】
付臭剤カプセル貯蔵部１３０には、球形の付臭剤カプセル１０が多数貯蔵されている。この付臭剤カプセル１０は、パラフィンの被覆層１２と、その被覆層１２内部に充填された付臭剤１４とからなる。付臭剤カプセル１０の直径は、およそ１ｃｍである。なお、被覆層１２の材料としては、パラフィンに限らず、熱可塑性を有する任意の物質を採用することができる。本実施例では、付臭剤１４として、ｔ−ブチルメルカプタン（ＴＢＭ）が用いられる。
【００２３】
なお、付臭剤としては、ＴＢＭに代えて他の付臭剤を用いることができる。例えば、１−ペンテンを用いることもできる。また、２−メチル１−ブテン、アレン、エチルアレン、１，４−ペンタジエン、１−ブチン、スチレン、ビニルアセチレン、オクテン、デセン、プロピレン、イソブテン、ジイシブチレン、イソプレン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、１，３−シクロヘキサジエン、１−ビニルシクロヘキセン−１，５−エチリデン−２−ノルボルネン、シクロヘキセン、１−メチルピロール、ピラジン、２，３−ジメチルピラジン、２−プロピルピラジン、２−ピコリン、α，ｐ−ジメチルスチレン、クメン、リモネン、メシチレン、３−メチルインドール、ミルセン、α―ピネン、１−オクタノール、２−アルコキシ−３−アルキルピラジン、２−メトキシ−３−エチルピラジン、２−メトキシ−３−ｎ−プロピルピラジン、２−メトキシ−３−ｉｓｏ−プロピルピラジン、２−メトキシ−３−ｎ−ブチルピラジン、２−メトキシ−３−ｉｓｏ−ブチルピラジン、２−エトキシ−３−メチルピラジン、２−エトキシ−３−エチルピラジン、２−エトキシ−３−ｎ−プロピルピラジン、２−エトキシ−３−ｉｓｏ−プロピルピラジン、２−エトキシ−３−ｎ−ブチルピラジン、２−エトキシ−３−ｉｓｏ−ブチルピラジン、２，３−ブタンジオール、または、これらの混合物を用いることもできる。
【００２４】
付臭剤カプセル供給路１２０は、一端が混合室１１０と連通し、他端が電磁弁１２５を介して付臭剤カプセル貯蔵部１３０に接続されている。そして、電磁弁１２５は、開閉することで、付臭剤カプセル貯蔵部１３０と付臭剤カプセル供給路１２０との間を連通させたり閉塞したりする。混合室１１０は、中空形状であり、水素ガスと付臭剤とを混合させて混合ガスを生成するために用いられる。この混合室１１０は、外壁の一部に赤外線照射窓１１４を有している。この赤外線照射窓１１４は、赤外線透過性を有するＣａＦ2（フッ化カルシウム）からなり、Ｙ軸方向の長さ（高さ）は、付臭剤カプセル１０の直径よりも若干長い程度である。また、混合室１１０の内部には、赤外線照射窓１１４に向かって徐々に下るように傾斜が付けられた傾斜面１１２が配置されている。この傾斜面１１２は、金属製のメッシュ構造を有する。なお、この金属メッシュの開口部分は付臭剤カプセル１０よりも小さい。赤外線射出部１４０は、赤外線照射窓１１４を介して混合室１１０内部に赤外線を照射する。混合ガス排出路１８２は、一端が混合室１１０と連通し、他端が燃料電池２００のアノード側に連通している。逆止弁１８０は、混合ガス排出路１８２に配置されており、混合ガスが混合室１１０から燃料電池２００へと流れるようにし、混合室１１０に逆流するのを抑制する。付臭剤除去部１９０は、混合ガス排出路１８２に配置されており、付臭剤を除去する。なお、付臭剤除去部１９０は、多孔質材料（活性炭やゼオライト等）からなり、混合ガス中の付臭剤を吸着することにより除去する。
【００２５】
なお、水素ガスタンク１６０は、請求項における燃料ガス供給部に相当する。また、付臭剤カプセル１０は請求項における付臭剤付加材に、付臭剤カプセル貯蔵部１３０は付臭剤付加材貯蔵部に、水素ガス流出路１７２及び第１水素ガス供給路１７４は請求項における燃料ガス供給路に、付臭剤カプセル供給路１２０は請求項における付臭剤付加材供給路に、赤外線射出部１４０は請求項における付臭剤付加処理部に、それぞれ相当する。
【００２６】
燃料電池２００において、カソード側には、酸化ガスとしての空気が供給され、電気化学反応に用いられた後、余ったガス（酸化オフガス）が大気へと排出される。一方、アノード側には、混合ガス供給部１００から燃料ガスとしての水素ガスが供給される。このとき、混合ガス供給部１００は、水素ガスに付臭剤を付加して混合ガスを生成し、この混合ガスを燃料電池２００のアノード側に送ることで水素ガスを供給するようにしている。水素ガスに付臭剤を付加するのは、混合ガス排出路１８２において水素ガスが漏洩したことを検知できるようにするためである。また、混合ガス中の付臭剤は、燃料電池２００に流入する直前で付臭剤除去部１９０によって除去される。付臭剤を除去するのは、燃料電池２００内の触媒が付臭剤によって被毒されるのを抑制するためである。そして、混合ガス供給部１００では、低温環境下においても、燃料ガスに付臭剤を付加できるように構成されている。
【００２７】
具体的には、制御部５００は、所定の期間（例えば２秒）おきに、電磁弁１２５を所定期間（例えば１秒間）だけ開放する。そうすると、付臭剤カプセル貯蔵部１３０内の付臭剤カプセル１０が、自重によって付臭剤カプセル供給路１２０を介して混合室１１０に落下する。このとき、制御部５００は、電磁弁１２５の開放に合わせて電磁弁１７１も同じ期間だけ開放する。電磁弁１７１が開放されることから、第２水素ガス供給路１７６を介して水素ガスが付臭剤カプセル貯蔵部１３０に流入する。したがって、この水素ガスの流れによっても、付臭剤カプセル１０は、下向きの力を受けて混合室１１０に向かって落下する。混合室１１０内を落下した付臭剤カプセル１０は、傾斜面１１２に着地して赤外線照射窓１１４に向かって転がる。そして、付臭剤カプセル１０は、赤外線照射窓１１４の近傍まで来ると、赤外線射出部１４０によって赤外線を照射される。そうすると、被覆層１２を構成するパラフィンが溶けると共に、内部に充填されているＴＢＭ１４が気化して混合室１１０内に拡散する。一方、水素ガスタンク１６０から流出した水素ガスは、水素ガス流出路１７２及び第１水素ガス供給路１７４を通って混合室１１０に常時送り込まれている。したがって、混合室１１０内において、気化した付臭剤（ＴＢＭ）と水素ガスとが混合されることとなる。そして、この混合ガスは、混合ガス排出路１８２を介して燃料電池２００に供給される。
【００２８】
以上の構成によって、混合ガス供給部１００では、低温で付臭剤が気化しないような環境下であっても、赤外線射出部１４０によって付臭剤カプセル１０を加熱するので、付臭剤カプセル１０内の付臭剤を気化させて水素ガスに付加することができる。このとき、赤外線射出部１４０の加熱範囲は、赤外線照射窓１１４の大きさ程度である。したがって、混合室１１０全体若しくは水素ガスタンク１６０全体を加熱範囲とする構成に比べて、加熱するための消費電力の上昇を抑えることができる。なお、溶解したパラフィンは、傾斜面１１２のメッシュ開口部分から液滴２０として、混合室１１０の底に落下して溜まる。したがって、この底に溜まったパラフィン２１を回収することで、パラフィンの回収を容易に行うことができる。
【００２９】
燃料電池２００のアノード側では、混合ガス供給部１００によって供給された混合ガス中の水素ガスを用いて電気化学反応が行われる。そして、余ったガス（燃料オフガス）は循環されて、再び燃料電池２００において電気化学反応に用いられる。制御部５００は、燃料電池２００における水素の使用率が高くなると、燃料電池２００に供給される混合ガスの量を増やす。この場合、混合ガス中の付臭剤の濃度が一定のままであると、混合ガス量の増加によって、付臭剤除去部１９０において除去可能な限界量を超えた付臭剤が流入し、付臭剤の一部が除去されずに燃料電池２００に流入する場合が発生し得る。そして、付臭剤は、燃料電池２００において消費されず、また、燃料オフガスは循環されるので、燃料電池２００に流入する付臭剤の量が徐々に増えるおそれがある。
【００３０】
そこで、燃料電池システム１０００では、燃料電池２００における水素使用率が高くなると、混合ガス供給部１００において混合ガス中の付臭剤濃度を下げるように構成されている。なお、燃料電池２００において水素使用率が高くなる場合としては、例えば、運転手が電気車両のスピードを上昇させるためにアクセルペダル２２を踏み込んだ場合が考えられる。この場合、アクセルの踏み込み量（アクセル開度とも呼ぶ）に応じた信号（以下、「アクセル開度信号」と呼ぶ）Ｗｔがアクセルセンサ２４から制御部５００に通知されることとなる。
【００３１】
制御部５００は、アクセルセンサ２４から高い水素使用率に応じたアクセル開度信号Ｗｔを通知されると、水素ガスタンク１６０から流出する水素ガス量を増加させると共に、電磁弁１２５の１回あたりの開放期間を短くする。例えば、前述のように１秒間であった開放期間を、０．５秒間とする。そうすると、１回の開放で落下する付臭剤カプセル１０の数はおよそ半分となる。それゆえ、混合室１１０内において単位時間あたりに気化するＴＢＭの量もおよそ半分となり、混合ガスにおける付臭剤の濃度を下げることができる。なお、制御部５００には、予めアクセル開度と１回あたりの開放期間とを対応付けたテーブルが記憶されている。そして、制御部５００は、このテーブルを参照することで、通知されたアクセル開度信号Ｗｔに基づいて電磁弁１２５の開放期間を決定する。以上のような構成とすることで、混合ガス中の付臭剤濃度を適当な濃度となるように調整することができ、燃料電池２００の触媒が被毒されるのを抑制することができる。
【００３２】
Ｂ．第２の実施例：
図２は、第２の実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。この燃料電池システム１０００ａは、付臭剤を貯蔵する構成、及び傾斜面１１２の構成において、燃料電池システム１０００（図１）と異なり、他の構成は、第１の実施例と同じである。
【００３３】
具体的には、本実施例では、付臭剤はナフタレン（昇華性を有する）であり、球状の固体のナフタレン（以下、「付臭剤球」と呼ぶ）１０ａとして、付臭剤カプセル貯蔵部１３０に貯蔵されている。また、傾斜面１１２ａは、金属製の平板である点において、傾斜面１１２（図１）と異なる。このような構成において、傾斜面１１２ａに落下した付臭剤球１０ａは、傾斜面１１２を赤外線照射窓１１４に向かって転がり、赤外線照射窓１１４近傍において赤外線射出部１４０によって赤外線を照射される。そうすると、付臭剤球１０ａを構成するナフタレンは昇華して気体となり、混合室１１０内部において水素ガスと混合する。このような構成を有する燃料電池システム１０００ａも、第１の実施例の燃料電池システム１０００と同様な効果を有している。なお、第１の実施例と異なり、付臭剤は被覆層で覆われていないので、溶解した被覆層を回収する必要がない。
【００３４】
なお、ナフタレンに代えて、他の昇華性物質、例えば、１−メントールを付臭剤として用いることもできる。また、パラジクロルベンゼン、アダマンタン、メチルナフタレン、カンフル、２，４，６−トリイソプロピル−１，３，５−トリオキサン、アントラキノン、無水ピロメリット酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、安息香酸、無水フェニルマレイン酸、フェナントレイン、ニコチン酸や、これら昇華性物質の混合物を、付臭剤として用いることもできる。
【００３５】
Ｃ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や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において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３６】
Ｃ１．変形例１：
上述した各実施例では、付臭剤は、付臭剤カプセル１０又は付臭剤球１０ａとして付臭剤カプセル貯蔵部１３０に貯蔵されていたが、これらに代えて、常温で液体の付臭剤を、被覆層に充填せずそのまま貯蔵するようにしてもよい。かかる構成において、液体の付臭剤を少しずつ混合室１１０に滴下し、落ちた付臭剤滴を赤外線射出部１４０によって加熱して気化するようにしてもよい。このような構成においても、低温化環境下において付臭剤を水素ガスに付加することができ、また、滴下した付臭剤滴を加熱するので、加熱するための消費電力の増加を抑制することができる。すなわち、一般には、燃料ガスに付臭剤を付加するための任意の付臭剤付加材を、本発明の混合ガス供給装置において使用することができる。なお、付臭剤を滴下させる構成では、滴下する頻度や滴下する付臭剤の量を調整することで、混合ガス中の付臭剤濃度を調整することができる。
【００３７】
Ｃ２．変形例２：
上述した各実施例では、混合ガス中の付臭剤濃度を調整するために、電磁弁１２５の１回あたりの開放期間を調整していたが、これに代えて、開放期間は一定のままで、開放する頻度を変化させることで、付臭剤濃度を調整するようにしてもよい。具体的には、例えば、上述した各実施例のように、２秒おきに電磁弁１２５を開放していたのを、付臭剤濃度を低下させる場合に４秒おきに開放するようにしてもよい。また、赤外線射出部１４０において赤外線の照射量を調整することで、付臭剤濃度を調整するようにしてもよい。例えば、付臭剤濃度を低下させようとする場合に、赤外線の照射量を低下させて単位時間あたりに気化する付臭剤の量を低下させるようにしてもよい。また、予め互いに大きさの異なる複数種類の付臭剤カプセル（付臭剤球）を貯蔵しておき、混合室１１０に落下させる付臭剤カプセル（付臭剤球）の種類を変えることで付臭剤濃度を調整するようにしてもよい。例えば、付臭剤濃度を低下させようとする場合に、より小さい付臭剤カプセル（付臭剤球）を落下させるようにしてもよい。すなわち、一般には、混合室１１０において単位時間あたりに気化する付臭剤の量を変化させることで、混合ガス中の付臭剤濃度を調整することができる。
【００３８】
Ｃ３．変形例３：
上述した各実施例では、付臭剤カプセル１０及び付臭剤球１０ａを加熱するのに赤外線射出部１４０を用いていたが、これに代えて、傾斜面１１２及び傾斜面１１２ａを電熱線で構成し、この傾斜面１１２及び傾斜面１１２ａを発熱させることで付臭剤カプセル１０及び付臭剤球１０ａを加熱するようにしてもよい。すなわち、一般には、付臭剤カプセル１０や付臭剤球１０ａを加熱する加熱部を備え、その加熱によって混合室１１０において水素ガスに付臭剤を付加することができるものを、付臭剤付加処理部として本発明の混合ガス供給装置に用いることができる。
【００３９】
Ｃ４．変形例４：
上述した各実施例では、制御部５００は、アクセルセンサ２４からのアクセル開度信号Ｗｔに基づいて、混合ガス中の付臭剤濃度を調整するようにしていたが、これに代えて、燃料電池２００内の付臭剤濃度を直接計測し、その計測した濃度に基づいて混合ガス中の付臭剤濃度を調整するようにしてもよい。具体的には、例えば、燃料電池２００内部や燃料オフガス排出路等に付臭剤の濃度センサを設置する。そして、制御部５００は、濃度センサで計測した付臭剤濃度値を定期的に取得し、計測濃度が所定の値よりも高ければ付臭剤濃度を下げる、または、所定の濃度よりも低ければ付臭剤濃度を高くするように調整してもよい。
【００４０】
Ｃ５．変形例５：
上述した各実施例では、付臭剤カプセル貯蔵部１３０に水素ガスを供給して付臭剤カプセル１０及び付臭剤球１０ａを混合室１１０に落下させるようにしていたが、これに代えて、付臭剤カプセル１０及び付臭剤球１０ａの自重のみによって混合室１１０に落下させる構成としてもよい。この場合、第２水素ガス供給路１７６は省略することができる。また、付臭剤カプセル貯蔵部１３０を、混合室１１０と同じ高さ又はより低い位置に配置し、重力を利用せずに水素ガスによってのみ、混合室１１０に付臭剤カプセル１０及び付臭剤球１０ａを混合室１１０に供給するようにしてもよい。
【００４１】
Ｃ６．変形例６：
上述した各実施例では、付臭剤カプセル１０及び付臭剤球１０ａは、球形であったが、これに代えて、他の任意の形状であってもよい。例えば、立方体形状や円柱形状等であってもよい。
【００４２】
Ｃ７．変形例７：
上述した各実施例では、水素ガスは、水素ガスタンク１６０に貯蔵されていたが、これに代えて、水素吸蔵合金に貯蔵するようにしてもよい。また、アルコールや天然ガス等を改質して水素ガスを発生させるようにしてもよい。すなわち、一般には、水素ガスを混合室１１０に供給することが可能な任意の構成の燃料ガス供給部を、本発明の混合ガス供給装置において使用することができる。
【００４３】
Ｃ８．変形例８：
上述した各実施例では、固体高分子型の燃料電池を本発明に適用した場合について説明したが、本発明は、他のタイプの燃料電池にも適用可能である。
【００４４】
Ｃ９．変形例９：
上述した各実施例では、混合ガス供給部１００は、燃料電池２００用の燃料ガス（水素ガス）を供給するものであったが、これに限らず、他の用途で用いられる燃料ガスを供給するものであってもよい。例えば、バーナー等において燃焼させて炎を出すために用いられるガスであってもよい。すなわち、一般には、酸化反応によってエネルギーを放出する燃料ガスを供給するために、本発明の混合ガス供給装置を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例としての混合ガス供給装置を適用した燃料電池システムの概要構成を示す説明図である。
【図２】第２の実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…付臭剤カプセル
１０ａ…付臭剤球
１２…被覆層
１４…付臭剤
２０…液滴
２１…パラフィン
２２…アクセルペダル
２４…アクセルセンサ
１００…混合ガス供給部
１１０…混合室
１１２…傾斜面
１１２ａ…傾斜面
１１４…赤外線照射窓
１２０…付臭剤カプセル供給路
１２５…電磁弁
１３０…付臭剤カプセル貯蔵部
１４０…赤外線射出部
１６０…水素ガスタンク
１７０…三方コック
１７１…電磁弁
１７２…水素ガス流出路
１７４…第１水素ガス供給路
１７６…第２水素ガス供給路
１８０…逆止弁
１８２…混合ガス排出路
１９０…付臭剤除去部
２００…燃料電池
５００…制御部
１０００…燃料電池システム
１０００ａ…燃料電池システム
Ｗｔ…アクセル開度信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと付臭剤とが混合された混合ガスを供給するための混合ガス供給装置であって、
前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、
前記付臭剤を含み前記燃料ガスに前記付臭剤を付加するために用いられる付臭剤付加材を、貯蔵する付臭剤付加材貯蔵部と、
前記燃料ガスと、前記付臭剤と、を混合するための混合室と、
前記燃料ガス供給部から前記混合室に前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給路と、
前記付臭剤付加材貯蔵部から前記混合室に前記付臭剤付加材を供給するための付臭剤付加材供給路と、
前記混合室に供給された付臭剤付加材を加熱することで、前記混合室に供給された燃料ガスに前記付臭剤を付加する付臭剤付加処理部と、
を備える混合ガス供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の混合ガス供給装置において、
前記付臭剤付加材は、熱可塑性を有する被覆層と、前記被覆層内に充填された前記付臭剤と、を有する、混合ガス供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の混合ガス供給装置において、
前記付臭剤付加材は、固体状の前記付臭剤で構成されており、前記付臭剤付加処理部によって加熱されると昇華して気体となる、混合ガス供給装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の混合ガス供給装置において、
前記付臭剤付加材貯蔵部は、前記混合室よりも上部に配置されており、
前記付臭剤付加材は、重力を利用して、前記付臭剤付加材供給路を通って前記付臭剤付加材貯蔵部から前記混合室に供給される、混合ガス供給装置。
【請求項５】
請求項４に記載の混合ガス供給装置において、
前記付臭剤付加材の形状は球形である、混合ガス供給装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の混合ガス供給装置を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
燃料ガスと付臭剤とが混合された混合ガスを供給するための混合ガス供給方法であって、
（ａ）前記付臭剤を含み前記燃料ガスに前記付臭剤を付加するために用いられる付臭剤付加材を、貯蔵する工程と、
（ｂ）前記燃料ガスと前記付臭剤とを混合するための混合室に、前記燃料ガスと、前記付臭剤付加材と、を供給する工程と、
（ｃ）前記混合室に供給された付臭剤付加材を加熱することで、前記混合室に供給された燃料ガスに前記付臭剤を付加する工程と、
を備える混合ガス供給方法。
【請求項１】
燃料ガスと付臭剤とが混合された混合ガスを供給するための混合ガス供給装置であって、
前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、
前記付臭剤を含み前記燃料ガスに前記付臭剤を付加するために用いられる付臭剤付加材を、貯蔵する付臭剤付加材貯蔵部と、
前記燃料ガスと、前記付臭剤と、を混合するための混合室と、
前記燃料ガス供給部から前記混合室に前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給路と、
前記付臭剤付加材貯蔵部から前記混合室に前記付臭剤付加材を供給するための付臭剤付加材供給路と、
前記混合室に供給された付臭剤付加材を加熱することで、前記混合室に供給された燃料ガスに前記付臭剤を付加する付臭剤付加処理部と、
を備える混合ガス供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の混合ガス供給装置において、
前記付臭剤付加材は、熱可塑性を有する被覆層と、前記被覆層内に充填された前記付臭剤と、を有する、混合ガス供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の混合ガス供給装置において、
前記付臭剤付加材は、固体状の前記付臭剤で構成されており、前記付臭剤付加処理部によって加熱されると昇華して気体となる、混合ガス供給装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の混合ガス供給装置において、
前記付臭剤付加材貯蔵部は、前記混合室よりも上部に配置されており、
前記付臭剤付加材は、重力を利用して、前記付臭剤付加材供給路を通って前記付臭剤付加材貯蔵部から前記混合室に供給される、混合ガス供給装置。
【請求項５】
請求項４に記載の混合ガス供給装置において、
前記付臭剤付加材の形状は球形である、混合ガス供給装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の混合ガス供給装置を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
燃料ガスと付臭剤とが混合された混合ガスを供給するための混合ガス供給方法であって、
（ａ）前記付臭剤を含み前記燃料ガスに前記付臭剤を付加するために用いられる付臭剤付加材を、貯蔵する工程と、
（ｂ）前記燃料ガスと前記付臭剤とを混合するための混合室に、前記燃料ガスと、前記付臭剤付加材と、を供給する工程と、
（ｃ）前記混合室に供給された付臭剤付加材を加熱することで、前記混合室に供給された燃料ガスに前記付臭剤を付加する工程と、
を備える混合ガス供給方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２６０８３８（Ｐ２００８−２６０８３８Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０４３６８（Ｐ２００７−１０４３６８）
【出願日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]