CN100377909C - 燃料电池二轮车 - Google Patents

Abstract

一种燃料电池二轮车，其更可靠地检测从燃料电池二轮车产生的氢气。燃料电池二轮车(10)中，从冷却系统的管路(96b)到冷却液供给口部件(100)的冷却液注水管(95)，其俯视看是作为把头管(24)的轴的两侧部、前方部和左后方部包围的围绕路径来进行设定的。冷却液供给口部件(100)位于头管(24)近旁后方部的车宽度中心轴上。检测冷却液注水管(95)内氢气的氢传感器(108)设置在盖住开口部(100a)的盖(104)的内面上。盖(104)可自由装卸。

Description

燃料电池二轮车

技术领域

本发明涉及把反应气体和氢气向燃料电池供给，以得到的电力行驶的燃料电池二轮车，特别是涉及具备检测氢气的氢传感器的燃料电池二轮车。

背景技术

近年来正在开发如下技术：把通过燃料电池系统发电的电力向电机供给，由该电机驱动车轮的燃料电池车。所述燃料电池系统在燃料电池堆(以下单叫做燃料电池)中，通过氢气和作为反应气体的氧气的化学反应来进行发电。在此，氧气是通过压缩机从空气中取得，而氢气是从高压的燃料贮存瓶供给。

这种燃料电池车中，提出了如下方案：设置有检测氢气用的氢传感器，通过托架在顶棚部件之间安装氢传感器的安装结构(例如参照专利文献1)。根据这种安装结构，把氢传感器配置在高的位置处而能提高氢气泄漏的检测精度，是合适的。

专利文献1：特开2003-291849号公报

但所述专利文献1公开的结构，其适用于有顶棚的四轮车，而难于适用于没有顶棚的二轮车。二轮车与四轮车相比，其是比较小型的，其希望有效利用安装空间。

且一般的燃料电池车虽然具备冷却燃料电池的液冷式冷却系统，但还是希望更加可靠地检测氢气混入到该冷却系统管路内的情况。

发明内容

本发明是考虑了这种课题而开发的，目的在于提供一种燃料电池二轮车，其以有效的配置空间设置传感器的同时，能更可靠地检测氢气。而且其目的在于提供一种燃料电池二轮车，其能更可靠地检测混入到冷却系统管路内的氢气。

本发明的燃料电池二轮车，把反应气体和氢气向燃料电池供给，以得到的电力进行行驶，且具备把所述燃料电池进行冷却的液冷式冷却系统，该燃料电池二轮车具有：头管，其支承前轮用的前叉并能自由转向；氢传感器，其设置在所述头管近旁，检测从所述燃料电池泄漏的氢气。

这样，通过把氢传感器设置在所述头管近旁，就能有效利用闲置空间而以有效的配置空间设置传感器。且通过把氢传感器配置在高的位置处，就能更可靠地检测氢气。

且其具备冷却所述燃料电池的液冷式冷却系统，向所述冷却系统中注入冷却液的冷却液供给口设置在所述头管近旁，所述氢传感器也可以设置在所述冷却液供给口上。这样，就能更可靠地检测混入到冷却系统管路内的氢气。

所述氢传感器，若设置在盖住所述冷却液供给口的盖子上，则就配置在冷却系统高的位置处，容易检测氢气。通过卸下盖子而氢传感器也就附带被卸下，使氢传感器不妨碍冷却液的注入操作，也使冷却液不会附着在氢传感器上。

所述氢传感器对于所述冷却液供给口是设置成能自由装卸便可。

若把所述氢传感器设置在所述头管的后侧，则就更有效地利用了闲置空间。

从所述冷却系统的管路到所述冷却液供给口的冷却液注水管，俯视看若作为把所述头管的轴的至少前方部和侧方部包围地围绕的路径来进行设定时，则就确保了在从液面到冷却液供给口部件之间有足够大量的空气区域，即使冷却液移动或振动时，也能防止其附着于氢传感器。

本发明的燃料电池二轮车，通过把氢传感器设置在所述头管近旁，就能有效利用闲置空间而以有效的配置空间设置氢传感器。且通过把氢传感器配置在高的位置处，就能更可靠地检测氢气。

通过把氢传感器设置在冷却液供给口上，就能把氢传感器配置在冷却系统管路中高的位置处，在防止冷却液附着在氢传感器上的同时，能更可靠地检测混入到冷却系统内的氢气。

附图说明

图1是本实施例燃料电池二轮车的右侧面图；

图2是从左下后方看本实施例燃料电池二轮车的立体图；

图3是本实施例燃料电池二轮车的平面图；

图4是燃料电池二轮车冷却系统的方块图；

图5是本实施例燃料电池二轮车的正面图；

图6是从斜后方看冷却液供给管及其近旁部的立体图；

图7是冷却液供给管及其近旁部的平面图；

图8是冷却液供给管及其近旁部的局部剖面侧面图。

具体实施方式

以下，对本发明的燃料电池二轮车举实施例，一边参照附加的图1～图8一边进行说明。以下，对于燃料电池二轮车10中左右各设置一个的机构，对左边的是在号码符号上附加上“L”，对右边的是在号码符号上附加上“R”，以区别说明。

如图1～图3所示，作为本实施例燃料电池二轮车的小型燃料电池二轮车10，其安装有燃料电池12，并使用从该燃料电池12得到的电力而行驶。燃料电池12，通过使向阳极电极供给的氢气与向阴极电极供给反应气体(空气)进行反应而产生电力。本实施例中，作为燃料电池12是采用公知的技术，所以在此不详细说明。燃料电池二轮车10具有：前轮14，其是转向轮；后轮16，其是驱动轮；车把18，其把前轮14进行转向；车架20；座位22，其由驾驶者和同乘坐者坐。

燃料电池二轮车10，为了能进行有效地发电而具有冷却燃料电池12并把它维持在合适温度范围用的水冷式冷却系统79(参照图4)。

车架20具有：头管24，其在前方部轴支承叉式的前悬挂系23R、23L；一对上部下行架26R、26L和一对下部下行架28R、28L，其前方部连接在该头管24上，且其向车体后方向后下地倾斜。车架20还具有：上部车架30R、30L，其从上部下行架26R、26L开始连续地向车体后方而向后上地延伸；下部车架32R、32L，其从下部下行架28R、28L开始连续地向后轮16延伸；纵车架34R、34L，其把该下部车架32R、32L的后方端部与上部车架30R、30L的大致中间部进行连接。

燃料电池12设置在车体的大致中央部分，具体说就是，安装在由上部车架30R、30L和下部车架32R、32L和纵车架34R、34L所划分的区域的后方部，稍微配置在后上方。燃料电池12是构成燃料电池二轮车10的零件中重量比较大的零件，通过把其设置在车体的大致中央部分，就能得到燃料电池二轮车10恰当的重量平衡，提高其行驶性能。

由上部车架30R、30L和下部车架32R、32L和纵车架34R、34L划分的区域中，在燃料电池12的前方部分处设置有后述的电动泵90等。座位22设置在上部车架30R、30L的上部，未图示的尾灯设置在后方端部，车头灯36设置在头管24在前方，而且其被前罩37覆盖。

在车体中央下部左侧，设置有旋转拉出式的侧支地架39。侧支地架39，通过由下车了的驾驶者用脚操作而能以下部车架32L的轴部39a为中心大致旋转90°，在收容时向后方弹上去，成为顺着下部车架32L配置。而拉出时其在左侧向斜下方延伸出，能支承向左侧倾斜的车体使其停车。燃料电池二轮车10，除了侧支地架39之外还有中部支地架41，其能使车体直立不动地停车。

前轮14，支承在前悬挂系23R、23L的下端部上能自由旋转。车把18连接在前悬挂系23R、23L的上部，而仪表38设置在该车把18的中央部。后轮16，支承在以设置在纵车架34R、34L上的枢轴40为中心能旋转的摆动支架42上，其设置有内飞轮电机44和驱动该内飞轮电机44的电机驱动器46。

内飞轮电机44和电机驱动器46是水冷式的，且是高效率高输出的。后悬挂系统48在车长度方向上延伸地设置在燃料电池12的下方部分处，其两端部连接在下部车架32R、32L和摆动支架42上，并相对它们能转动。燃料电池12，在设计上设定有最低离地高度，但通过把后悬挂系48设置在燃料电池12的下方部，能有效利用燃料电池12与地面之间的区域，还能谋求燃料电池二轮车10的低重心化。

燃料电池二轮车10具有：燃料贮存瓶50，用于作为燃料电池12中进行发电的燃料电池系统，其把供给燃料电池12的氢气以高压状态进行贮藏；集音盒54，其用于降低来自向后方开口的吸气口52的吸气声音；空气滤清器56，其通过该集音盒54把外部空气吸入。吸气口52，设置在所述集音盒54前方部的上面，平缓地弯曲成大致90°向后方开口。

燃料电池二轮车10具有：压缩机(也被叫做增压机(ス一パチヤ一ジヤ)、泵或供给机)58，其把由空气滤清器56净化了的空气进行压缩而作为反应气体；内置冷却器59，其把由该压缩机58压缩了的反应气体进行冷却；加湿器60，其在向燃料电池12供给的反应气体与从燃料电池12排出的使用完的反应气体之间进行水分交换；背压阀62，其设置在加湿器60的排出侧，用于调整燃料电池12内部的压力；稀释盒64，其把使用完的反应气体利用使用完的氧气进行稀释；消音器66，其把稀释了的反应气体作为排气气体进行消音并向大气排出。燃料电池二轮车10，作为燃料电池系统的辅助电源其具备设置在前叉近旁的二次电池(未图示)。

燃料贮存瓶50是两端半球的圆柱形状，其设置在车体后方部从中心靠右侧的偏置位置处。具体说就是，燃料贮存瓶50被设置成，在平面图中(参照图3)是在车长度方向上延伸，在侧视图中(参照图1)是沿座位22和上部车架30R而成为后翘起。燃料贮存瓶50是构成燃料电池二轮车10的零件中比较大的零件，但通过设置在偏离中心线的位置上，在侧视图中与后轮16几乎不重合，而能充分确保后轮16在上下方向上的悬挂系行程。这样，容易缓和来自路面的冲击，能谋求提高燃料电池二轮车10的乘坐舒适度。

稀释盒64设置在一对下部下行架28R、28L之间的下端部处，配置在比燃料电池12低的位置上。因此，由燃料电池12产生的水分容易向稀释盒64聚集，而聚集的水分从稀释盒64的下面部排出。

第一排气管70连接在稀释盒64上，排气气体从该第一排气管70排出。第一排气管70，从下部车架32L中央的稍微前方部通过下部车架32L内部向后方延伸，其后端部与第二排气管72的一端连通。第二排气管72在下部车架32L后端部的稍微上方弯曲，并指向后方的斜上方，连接在消音器66上。

消音器66是大致四方的纵扁平形状，其在车体后方部从中心靠左偏置，设置在在车长度方向上延伸的比后轮16高的位置处。从消音器66排出排气气体的排出口66a设置在消音器66后端部的下方。该排出口66a位于车长度方向上比后轮16的车轴16a稍微靠后的位置处。

集音盒54是大致四方的纵扁平形状，其设置在燃料贮存瓶50的右侧方处。所述集音盒54的后端部与空气滤清器56的后端部用树脂管75连接。

空气滤清器56是大致扁平形状，其在燃料贮存瓶50的后部下方配置在后翘起。通过了空气滤清器56的空气通过短的树脂管76向压缩机58的右端部导入。压缩机58设置成在车宽度方向上延伸，其右端部位于燃料贮存瓶50的中央部下方。加湿器60是在车宽度方向上长的形状，其设置在压缩机58与燃料电池12之间。

内置冷却器59设置在燃料贮存瓶50的前部下方，其空气流入口和空气流出口分别与压缩机58和加湿器60连接。如前所述，内置冷却器59把由压缩机58压缩的外部空气进行冷却，并向加湿器60供给，但在冷天启动时是通过切换驱动旁通阀78，而能不经由内置冷却器59和加湿器60地把压缩了的外部空气向燃料电池12供给。

下面，一边主要参照图4一边说明冷却燃料电池12，并用于维持其适当温度范围的水冷式冷却系统79。

冷却系统79具有：第一散热器80和第二散热器82，其把由燃料电池12加温的冷却水通过冷却散热片使其散热而进行冷却；冷却风扇84，其把空气对第一散热器80的冷却散热片通气；两个冷却风扇86和88，其把空气对第二散热器82的冷却散热片通气；电动泵90，其使冷却水循环；恒温器92，其在暖机运转时和过冷却时切换冷却水的循环路径；离子交换机94，其把冷却水中的离子除去，以防止燃料电池12的接地；冷却液注水管95，其用于向冷却系统79中注入冷却液。

各冷却风扇84、86和88，在第一散热器80和第二散热器82的背面把空气从第一散热器80和第二散热器82吸入，使空气如箭头A所示那样流动。其中，设定成由冷却风扇88产生的风对准电动泵90。

电动泵90具备电机90a，通过电驱动该电机90a旋转而使泵的部分运转，能把冷却水在冷却系统79内循环驱动。电动泵90的吸入口90b和燃料电池12的冷却水排出口12a由管路96a连接，电动泵90的排出口90c和燃料电池12的冷却水排出口12a，由管路96b连接。

第一散热器80的下部和第二散热器82的上部，由左右两根管路96c、96d连接(参照图5)。恒温器92的一端部通过管路96e与第二散热器82的下部连接，而另一端部通过管路96f与燃料电池12的冷却水吸入口12b连接。位于电动泵90与第一散热器80之间的管路96a被分支而成为管路96g，其连接在恒温器92上。位于燃料电池12与电动泵90之间的管路96a被分支而成为管路96h，其经由离子交换机94而连接在恒温器92上。

在暖机运转时和过冷却时，恒温器92使管路96g与管路96f连通，而遮断管路96e。这样，从电动泵90排出的冷却水就流入管路96g，而不经由第一散热器80和第二散热器82。因此，冷却水就不用不需要地冷却，而能迅速进行暖机。

另一方面，在通常运转时，恒温器92使管路96e与管路96f连通，而遮断管路96g。这样，从电动泵90排出的被加温的冷却水就在第一散热器80和第二散热器82散热而被冷却后，通过恒温器92向燃料电池12的冷却水吸入口12b引导。通过把燃料电池12内的发电单元(未图示)冷却而被加温了的冷却水，从冷却水排出口12a排出，并被向电动泵90引导而被循环驱动。且冷却水的一部分通过离子交换机94循环。

如图5所示，第一散热器80是大致正方形的板状，其设置在头管24的前面，而冷却风扇84设置在第一散热器80的背面。第二散热器82是其高度和面积是第一散热器80大致两倍的板状，其沿下部下行架28R和28L地设置在该下部下行架28R和28L的正前部。冷却风扇86设置在第二散热器82的背面上部，而冷却风扇88设置在其背面下部。电动泵90设置在冷却风扇88与燃料电池12之间。离子交换机94是纵长的四方柱状，其沿右侧的下部下行架28R设置。

如图6和图7所示，管路96b从电动泵90开始延伸，在稍微上方向斜左方弯曲后，沿下部下行架28L向大致上方延伸，通过左前悬挂系23L与头管24之间而连接在第一散热器80上面左部的连接口80a上。

冷却液注水管95，从管路96b大致中间部的分支接头98开始向上方分支。该冷却液注水管95一边并列在管路96b上侧并且向上方延伸，一边通过左前悬挂系23L与头管24之间在经由头管24的前方后，通过右前悬挂系23R与头管24之间，并进而大致螺旋状卷绕地延伸到头管24的后侧。冷却液注水管95的前端部，向后方斜上方地位于头管24近旁后方部的车宽度中心轴上的位置。即，冷却液注水管95被设定为：在平面图上是作为把头管24的轴的两侧部、前方部以及右斜后方部围住地卷绕的路径。

在冷却液注水管95的前端部上设置有冷却液供给口部件100，该冷却液供给口部件100上向斜上方开口的开口部100a(参照图6)与冷却液注水管95连通。

燃料电池二轮车10通过在该闲置区域的范围内设置冷却液供给口部件100，而有效地利用了空间。由于冷却液供给口部件100是设置在车宽度中心轴上，所以碰不到驾驶者的两膝，而且在由罩等覆盖的情况下是左右对称的，在视觉上平衡好的同时，实现行驶空气阻力小的设计。

冷却液供给口部件100，对于第一散热器80是位于比连接口80a高的位置处，是设置在冷却系统79整个管路中最高的部位处。具体说就是，冷却液供给口部件100是设置在比头管24上端部稍微高的位置上。

冷却液供给口部件100，其下端通过螺钉固定的拉杆102R和102L而被固定支承在上部下行架26R和26L的上端部近旁。在把开口部100a盖住的盖104的内面(把开口部100a盖住的面)上，设置有检测冷却液注水管95内氢气的氢传感器108，盖104兼有氢传感器108安装部件的功能，就减少了零件个数。

氢传感器108，利用被检测气体，即氢气与白金等催化剂接触时产生的热，根据成为高温的检测元件与环境温度下温度补偿元件之间的电阻差来检测氢气。氢传感器108的检测信号，向未图示的ECU(电控制单元ElectricControl Unit)供给，以供进行规定的处理。

如图6所示，盖104由螺钉104a安装在冷却液供给口部件100上，并能自由装卸，通过把盖104卸下，则开口部100a就被露出来，且通过漏斗106等则能从冷却液注水管95补充冷却液。

在冷却系统79中，设置有用于把气体向外部排出的四个排气部120a、120b、120c、120d。

如图1所示，排气部120a、120b、120c、120d，顺次设置在第二散热器82、恒温器92、离子交换机94、燃料电池12各自的右上方部，与各机器内部空间的右上角部连通。排气部120a和120c指向右斜上方，排气部120b和120d指向右侧方。

这种结构的燃料电池二轮车10，由于其冷却液供给口部件100是设置在冷却系统79的最高部位处，所以，从开口部100a补充冷却液时，已经注入了的冷却液不会从冷却液注水管95漏出来，补充作业容易进行。从燃料电池12混入到冷却系统79内的氢气，由于其是气体，所以其有向上方移动的特性，结果是其集聚在冷却液供给口部件100处，所以通过设置在该部分处的氢传感器108就能及早检测出混入到冷却系统79内的氢气。

实际上在头管24的上方存在有车把18和仪表38等，但在这些零件上设置冷却液供给口部件100和氢传感器108是不恰当的。即，车把18由转向操作而与管路96b的位置关系是变化的缘故，而仪表38从视认性和强度上的观点来看，其固定冷却液注水管95是困难的。即冷却液供给口部件100和氢传感器108，实质上是设置在燃料电池二轮车10的最高位置上了，容易检测氢气。

氢传感器108为了从气体中检测出氢气，其最好是不与液体即冷却液接触。本实施例中，由于冷却液注水管95的最上部即盖104的内面周边处存留有大量的空气，所以，氢传感器108不会浸泡冷却液中，在谋求氢传感器108高寿命化的同时，能可靠地检测存留在冷却液注水管95中的氢气。由于在补充冷却液时盖104是被卸下来的，所以不必担心设置在盖104内面上的氢传感器108上附着冷却液，且由于氢传感器108及其安装部件等不存在于冷却液供给口部件100上，所以且插入漏斗106容易，能谋求提高其维修保养性。

冷却液注水管95，从管路96b的大致中间处分支，且经由头管24的前方，所以其是长的，内部体积大，能存留大量的空气。

例如，如图8所示，若把从分支接头98向头管24向上方延伸部分的大致中间位置设定为是冷却液的液面W，则从该液面W到冷却液供给口部件100之间确保有足够大量的空气区域，在行驶中即使冷却液多少有些移动，也能防止其附着在氢传感器108上。冷却液注水管95是经由头管24的前方而弯曲的，在由振动等而冷却液飞散时，其飞沫也被弯曲部遮住，能防止其附着在氢传感器108上。从液面W到分支接头98之间确保足够的高度，防止上部空气超过分支接头98而混入到管路96b中。

冷却液注水管95由于从管路96b通过分支接头98而向上方分支，所以通过管路96b的氢气或空气，是从分支接头98而进入到冷却液注水管95内聚集，冷却系统79的循环路径内冷却液是满的。这样，导热率低的氢气或空气被抽出，所谓的进行排气，在提高导热率的同时，冷却液的流动变顺畅，提高冷却系统79的冷却效率。

冷却液注水管95是长的，但其是沿下部车架32L和头管24而有效利用了闲置区域，在安装设计上，配置其他零件上不会出现妨碍。

在头管24的前方，设置有第一散热器80和车头灯36等的同时，用前罩37(参照图1)覆盖，所以在空间上没有富裕，但冷却液供给口部件100是设置在头管24后方的闲置区域内，其谋求有效利用空间，且在维修保养上是被配置在了容易操作的位置上。

图2、图3、图5～图8中考虑到主要部分的视认性，就把座位22、前罩37、车把18、车头灯36和仪表38等适当省略进行图示。

在上述说明中，冷却系统79是作为水冷式进行说明的，但也可以是油冷式等其他的液冷式。

本发明的燃料电池二轮车，并不限定于是上述的实施例，在不脱离本发明主旨的情况下，当然可以采用各种结构。

Claims (6)

1.一种燃料电池二轮车，其把反应气体和氢气向燃料电池供给，以所得到的电力进行行驶，且具备把所述燃料电池进行冷却的液冷式冷却系统，其特征在于，具有：

头管，其支承前轮用的前叉并能自由转向；

氢传感器，其设置在所述头管近旁，检测从所述燃料电池泄漏的氢气。

2.如权利要求1所述的燃料电池二轮车，其特征在于，

向所述冷却系统中注入冷却液的冷却液供给口，设置在所述头管近旁，

所述氢传感器设置在盖住所述冷却液供给口的盖子上。

3.如权利要求2所述的燃料电池二轮车，其特征在于，

所述氢传感器对于所述冷却液供给口是设置成能自由装卸。

4.如权利要求1所述的燃料电池二轮车，其特征在于，

向所述冷却系统中注入冷却液的冷却液供给口，设置在所述头管近旁，

所述氢传感器对于所述冷却液供给口是设置成能自由装卸。

5.如权利要求1或2所述的燃料电池二轮车，其特征在于，

把所述氢传感器设置在所述头管的后侧。

6.如权利要求2所述的燃料电池二轮车，其特征在于，

从所述冷却系统的管路到所述冷却液供给口的冷却液注水管被设置为：俯视看是作为把所述头管的轴的至少前方部和侧方部包围而进行围绕的路径。

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