CN101014476B - 搭载燃料电池系统的移动体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种即使万一发生燃料气体泄漏也可抑制燃料气体进入车室内的搭载燃料电池系统的移动体的构造。该移动体是搭载有燃料电池系统(1)的移动体，具有用于将大气从移动体外部导入该移动体内的客室空间的大气导入机构(5)，其中，通过将大气导入机构(5)的大气导入口(50)从该燃料电池系统(1)离开规定距离地设置，从而构成使得来自该燃料电池系统(1)的泄漏气体不会到达该大气导入口(50)。
Description
技术领域
本发明涉及搭载燃料电池系统的移动体中的大气导入方法的改良。
背景技术
通常，在搭载有内燃机的汽车中，在向空调装置(所谓的空调)导入大气时，从前风挡玻璃基部的大气导入口获取空气并将其供给到车室。例如，日本特开2002-240535号公报所述的空调就公开了从发动机室的上部、靠近前风挡玻璃的位置导入大气的情况。
发明内容
近年来，作为汽车等的动力源燃料电池系统被受瞩目。在将这种燃料电池系统搭载在汽车上的情况下，与内燃机一样，将燃料电池系统的大部分收纳在发动机室(客室前方空间)内。由于燃料电池使用氢气，因此需要尽力避免氢气进入车室内。
但是，当在具有与以往相同的大气导入机构的汽车中与内燃机同样地将燃料电池系统收纳在客室前方空间内的情况下，万一氢气泄漏，氢气就可能会从大气导入口经由空调轻易地进入车室内。
因此本发明的目的在于，提供一种即使万一发生燃料气体泄漏也可抑制燃料气体进入车室内这样的搭载燃料电池系统的移动体。
为了达成上述目的，本发明的移动体，是一种搭载燃料电池系统的移动体，具有用于将大气从该移动体外部导入该移动体内的客室空间的大气导入机构，其中，通过使大气导入机构的大气导入口距该燃料电池系统离开规定距离地设置，从而构成使得来自该燃料系统的泄漏气体不会到达该大气导入口。
根据该构造，大气从大气导入口被导入到大气导入机构，而此时大气导入口与燃料电池系统相距规定距离，因此，即使万一气体从燃料电池系统泄漏出，也可以抑制该泄漏气体从大气导入口被获取到大气导入机构。
在此，“燃料电池系统”优选是包括有燃料电池组、氢气供给系统以及氢气排出系统中的至少一个的系统。
在此，“大气导入机构”是可获取大气的装置机械，没有特别限定，若移动体是汽车等，则该大气导入机构是包括有空调装置的。这是因为作为大气导入机构具有代表性的是空调装置。
另外，“移动体”没有特别限定，包括可移动的所有装置。例如，作为移动体包括汽车、电车、船舶、飞行体等。
另外“规定距离”没有特别限定，概括而言是离开达到泄漏气体难以进入的程度。对于燃料电池系统来说，根据是位于随着移动体的行进而产生的空气流的下游、还是位于从紧临其后的下游偏离开的侧游，该规定距离也是变化的。
例如，优选为大气导入口设置在客室的顶盖上。根据这种构造，客室的顶盖与燃料电池系统相距足够远，并且还位于移动时不会成为燃料电池系统的下游的侧游处，因此可以说是抑制泄漏气体被获取而优选的结构。
这时，优选移动体具有支撑顶盖的支柱，在支柱的内部设置有与大气导入口连通的大气导入通路。更优选为，支柱是位于移动体的行进方向前方的前支柱。
根据另一优选的实施方式，在顶盖的侧边设置有用于将从大气导入口进入的液体排出的排出口。这时，排出口优选位于前门玻璃的上侧。
根据优选的又一实施方式，移动体具有将燃料电池系统的一部分收纳在内的发动机罩，将大气导入机构的一部分收纳在发动机罩内。
另外，从不同的观点考虑，大气导入口也可设置在移动体的机体侧面或机体底面上。
从另外的观点考虑，为了达成上述目的，另一形式的本发明的移动体是搭载燃料电池系统的移动体，具有用于将大气从该移动体外部导入该移动体内的客室空间的大气导入机构，其中，优选从燃料电池系统来看将大 气导入机构的大气导入口设置在行进方向前方。根据这种构造，在移动时的空气流中，大气导入口必然处于燃料电池系统的上游侧，所以即使从燃料电池系统产生气体泄漏，也不会被大气导入机构获取。这时，即使大气导入口与燃料电池系统之间的距离较短也是允许的。
在此，“行进方向”是指移动体主要移动的方向，尽管移动体除了前进以外还可能后退，但只要是主要以前进为目的而制作的装置，则前进的方向就是在此所称的行进方向。
另外，优选大气导入口的开口面，向行进方向前方倾斜地设置。这是因为，如果这样使大气导入口的开口面向前方倾斜，则移动时空气流会自然地进入大气导入机构，从而效率良好。
根据又一优选实施方式，大气导入口也可以设置在移动体的前部或前保险杠上。更优选在前部设置从大气导入口进入的液体的排出装置，进而优选排出装置的排出口向下方开口。
根据又一优选实施方式，与大气导入口连通的大气导入通路可以从上游侧向下游侧向上方延伸。
根据再一优选实施方式，本发明的另一移动体，具有将燃料电池系统的一部分收纳在内的发动机罩，将大气导入机构的几乎全部都收纳在发动机罩内。
另外，根据移动体的形态，也可从上述燃料电池系统来看将大气导入机构的大气导入口设置在行进方向后方。这时，大气导入口可向行进方向后方倾斜地设置。只要是即使气体从燃料电池系统泄漏也不会到达大气导入通路的形态，则即便是这种构造也没有问题。在这种方式中，例如在移动体后退移动的情况下容易将大气导入。
另外，大气导入口的开口面可向行进方向后方倾斜地设置。根据这种构造，在移动体后退移动的情况下容易将大气导入。
另外，优选还具有将从大气导入口进入的液体排出的排出装置。这是因为若设置这样的排出装置，则即使雨水等液体进入也可将其排出，从而抑制液体进入大气导入机构。
进而，大气导入口可设置多个。
根据以上所说明的本发明，大气导入口设置在难以获取来自燃料电池系统的泄漏气体的位置上，所以即使万一发生燃料气体泄漏也可抑制燃料气体进入车室内。
附图说明
图1是具有第一实施方式的大气导入构造的燃料电池搭载汽车的立体图。
图2是具有第一实施方式的大气导入构造的燃料电池搭载汽车的俯视图(图2(a))和侧视图(图2(b))。
图3是大气导入口附近的放大立体图。
图4是实施方式的燃料电池系统的框图。
图5是具有第二实施方式的大气导入构造的燃料电池搭载汽车的立体图。
图6是具有第二实施方式的大气导入构造的燃料电池搭载汽车的俯视图(图6(a))和侧视图(图6(b))。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。下面的实施方式是将本发明的移动体应用到燃料电池搭载型汽车(以下称作本汽车)的示例，本发明不局限于下面的实施方式，可进行各种变形来实施。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式的本汽车的立体图。图2(a)表示本汽车的俯视图，图2(b)表示侧视图。如图所示，本汽车是搭载有燃料电池系统1的移动体，其特征在于，将通向被包括在大气导入机构5内的空调装置53的大气导入口50，距该燃料电池系统1离开规定距离地设置，详细地说是设置在客室3的顶盖2上，由此构成使得来自该燃料电池系统1的泄漏气体不会到达该大气导入口50。
本汽车具有设置有顶盖2的客室3、将燃料电池系统1的大部分收纳 在内的客室前方空间(杂物箱、收纳部、发动机罩内)4、以及本发明的大气导入机构5。在为发动机车辆时，客室前方空间相当于发动机室。大气导入机构5具有大气导入口50、液体排出口51、大气导入通路52、空调装置53、以及导引件54。空调装置53被收纳在客室前方空间4内。客室3的顶盖2由支柱7支撑，在设置于行进方向前方的支柱7(所谓的A支柱、前支柱)的内部连通着大气导入通路52。
这样由于大气导入机构5的大气导入口50设置在与燃料电池系统1相远离的位置上，所以即使万一从燃料电池系统1泄漏出气体，也可抑制该泄漏气体从大气导入口50进入大气导入机构5。
特别是，在本实施方式中，由于大气导入口50设置在客室的顶盖2上，所以大气导入口50不仅远离燃料电池系统1，而且位于在本汽车移动时不会成为燃料电池系统1的下游的位置上，因此，能够可靠地抑制泄漏气体被吸取。
图3表示大气导入口50附近的放大立体图。如图3所示该大气导入口50的开口面向本汽车的行进方向前方倾斜地设置。这样由于大气导入口50的开口面向前方倾斜，所以在本汽车移动时空气流能够自然地高效率地进入大气导入机构5。另外，由于设置了导引件54，所以如图3中空白箭头所示可效率良好地将被获取时的气流的流动方向改变到大气导入通路52的方向。
另外，在本实施方式1的大气导入机构5中，具有将从大气导入口50进入的雨水等液体排出的、包括有液体排出口51的排出装置。因此，即使在降雨等时雨水等液体进入，也可沿着如图3的阴影箭头所示方向流动从而可靠地从液体排出口51排出，抑制液体流入大气导入通路52。另外，液体排出口51位于前风挡玻璃的上侧。
图4表示燃料电池系统1的框图。如图4所示，本发明的燃料电池系统1具有向作为本发明的燃料电池工作的燃料电池组100供给作为燃料气体的氢气的氢气供给系统10、供给作为氧化气体的空气的空气供给系统20、对燃料电池组100进行冷却的冷却系统30以及这些系统的控制部40， 并且被构成为能够控制本发明的大气导入机构5的空调装置53。
燃料电池组100具有层积了多个称作单电池的发电构造体的层叠构造。各个单电池具有由设置有氢气、空气、冷却水的流路的一对隔板夹持着被称作MEA(Membrane Electrode Assembly)的发电体的构造。MEA是将阳极以及阴极两个电极夹持着高分子电解质膜而构成的。阳极是将阳极用催化层设置成多孔质支撑层状，阴极是将阴极用催化层设置成多孔质支撑层状。
氢气供给系统10，从氢气的供给源开始顺次具有氢气罐11、总阀SV1、调压阀RG、燃料电池入口截止阀SV2、经过燃料电池组100接着是燃料电池出口截止阀SV3、气液分离器12和截止阀SV4、氢气泵13、清除截止阀SV5以及止回阀RV。
氢气罐11是燃料气体氢气的供给装置，可使用高压氢气罐、使用了氢气包藏合金的氢气罐、重整气的氢气供给机构、从液态氢气罐供给氢气的储存罐、储藏液化气体燃料的储存罐等等。
总阀(截止阀)SV1控制来自氢气罐11的氢气供给的有无。燃料电池入口截止阀SV2，将到截止阀SV2上游侧的调压阀RG为止的配管截断。向燃料电池组100供给的氢气经由歧管供给到各个单电池，流过隔板的燃料气体流路，在MEA的阳极发生电化学反应。燃料电池出口截止阀SV3，将从截止阀SV3到燃料电池入口截止阀SV2之间截断。气液分离器12将在通常运行时由燃料电池组100的电化学反应产生的水分和其他杂质从氢气排放气中去除，并通过截止阀SV4排放到外部。氢气泵13强制地使氢气在经过截止阀SV2、SV3、止回阀RV的氢气的循环路径中循环。清除截止阀SV5在进行清洗时开放，但在通常运行状态下以及进行配管内气体泄漏的判定时关闭。在清除截止阀SV5的下游侧构成氢气排出系统。止回阀RV防止氢气倒流。从清除截止阀SV5清除出的氢气排放气在包含有图未示的稀释器在内的排气系统中进行处理。
氢气供给系统20，具有空气净化器21、压缩机22、加湿器23等。空气净化器21对大气进行净化并使之进入燃料电池系统。压缩机22根据控 制部40的控制对获取到的空气进行压缩，改变供给的空气量和空气压力。加湿器23，对被压缩的空气，进行空气排放气与水分的交换加以适度的加湿。供给到燃料电池组100的空气经由歧管供给到各个单电池，并流过隔板的空气流路，在MEA的阴极产生电化学反应。从燃料电池组100排出的空气排放气在图未示的稀释器中对来自清除截止阀SV5的氢气排放气进行稀释后排放到排气系统。
冷却系统30具有散热器31、风扇32、以及冷却泵33，将冷却液循环供给到燃料电池组100内部。详细地说，当冷却液进入到燃料电池组100内时，经由歧管供给到各个单电池，并在隔板的冷却液流路中流通，以吸取因发电产生的热。
控制部40具有以RAM、ROM、接口电路作为通用计算机的结构。通过顺次执行存储在内置ROM等中的软件程序，控制主要包括有氢气供给系统10、空气供给系统20、冷却系统30在内的燃料电池系统1的整体。
作为大气导入机构5的一部分的空调装置53，具有空调控制部531、鼓风机电动机532、鼓风机风扇533等。
空调控制部531具有以RAM、ROM、接口电路等作为通用计算机的构造。鼓风机电动机532被与鼓风机风扇533一体地构成，配设在大气导入通路52的下游，根据空调控制部531的控制吸入大气或内部气体供给到车室。在鼓风机风扇533的下游还设置有图未示的蒸发器、空气混合门、加热芯、模式切换门等，通过空调控制部531的控制，能够分为制冷或采暖、除霜器的驱动、吹出口(脚下、后面、正面)等种类进行控制。例如，空调控制部531，根据规定的函数的定义分别确定温度偏差、大气温度、阳光照射量各自的适宜度，并且进行代数积-和-重心法等的演算，进行吹出温度、鼓风量、吹出口等各种控制。
另外，空调系统由除了上述蒸发器之外还连接有图未示的压缩机、冷凝器、膨胀阀等的循环路径构成。蒸发器，将从鼓风机风扇533送来的空气利用低温低压的雾状冷媒进行冷却。压缩机，对因蒸发器吸收热量而成为气体状的低温低压的冷媒进行加压。冷凝器进行借助压缩机成为高温高 压的气体状的冷媒的放热。膨胀阀，进行借助冷凝器成为液态的高温高压的冷媒的隔热膨胀，形成低温低压的雾状冷媒，供给给上述蒸发器。
也就是说，空调控制部531参照来自图未示的温度传感器以及湿度传感器的检测信号，控制空调装置53，使得车室内维持在设定温度和设定湿度。另外空调控制部531参照来自控制部40的控制信号Cpa，如果来自控制部40的控制信号Cpa表示空调鼓风机·打开，则驱动鼓风机电动机532，使鼓风机风扇533旋转从而生成空气流。另外，如果控制信号Cpa表示空调鼓风机·关闭，则停止鼓风机电动机532，从而停止鼓风机风扇533的空气流的生成。另外，当控制信号Cpa表示吸入大气时空调控制部531进行控制使得导入大气，当控制信号Cpa表示吸入内部气体时空调控制部531进行控制使得内部气体循环。
如上所述，在燃料电池系统1中许多个阀和管构造相互连接，因此有时会有氢气泄漏的现象。虽然这种氢气泄漏可借助气体泄漏检查功能检测出，但是必须尽力阻止泄漏的氢气进入客室3。
关于这一点，根据本第一实施方式的构造，将大气向客室3内导入的大气导入机构5的大气导入口50位于客室3的顶盖2这样的、远离燃料电池系统1、并且在本汽车行驶时不会成为燃料电池系统1的下游的位置上。因此，可以抑制泄漏的氢气被导入客室3的内部。
特别是根据本第一实施方式，大气导入口50的开口面向本汽车的行进方向倾斜，所以可效率良好地获取大气。
另外，根据本第一实施方式，具有将进入大气导入口50的液体排出的排出装置，所以即使雨水等液体从大气导入口50进入，也可以可靠地将液体从液体排出口51排出。
(第二实施方式)
本发明的第二实施方式其特征在于，从燃料电池系统来看大气导入机构的大气导入口被设置在行进方向前方。
图5表示本第二实施方式的本汽车的立体图。图6(a)表示本汽车的俯视图，图6(b)表示侧视图。
本汽车具有设置有顶盖2的客室3、将燃料电池系统1的大部分收纳在内的客室前方空间4、本实施方式的大气导入机构5b。大气导入机构5b具有大气导入口55、液体排出口56、大气导入通路57以及与第一实施方式相同的空调装置53。空调装置53具有与第一实施方式相同的构造，被收纳在客室前方空间4的燃料电池系统1的背后。
特别是在本实施方式中，从燃料电池系统1来看大气导入机构5b的大气导入口55被设置在本汽车的行进方向Fw(空白箭头方向)前方。这样，由于大气导入口55位于燃料电池系统1的前方，所以在本汽车移动时大气导入口55必然位于燃料电池系统1的上游侧，因此，即使万一从燃料电池系统1产生气体泄漏，泄漏气体也不会被获取到大气导入机构5b内。另外，大气导入口55设置在本汽车的前保险杠上。
另外，在该大气导入机构5b中，设置有液体排出口56，将从大气导入口55进入的雨水等液体排出，所以可防止雨水等从大气导入通路57进入空调装置53。另外，液体排出口56设置在存在有本汽车的前保险杠的本汽车的前部。
这样，随着汽车向前方(阴影箭头方向)行进，大气沿着空白箭头方向从大气导入口55进入，且在雨水等液体因自重而下落从而被从液体排出口56排出之后，从大气导入通路57导入到空调装置53。
因此，根据本第二实施方式，即使在本汽车移动时氢气从燃料电池系统1泄漏，由于大气导入口55位于燃料电池系统1的行进方向前方，所以可抑制氢气经由大气导入机构5b进入客室3的内部。
特别是根据本第二实施方式，大气导入口55被设置在行驶时空气流的上游侧，所以即使大气导入口与燃料电池系统之间的距离较短，氢气也难以进入大气导入机构5b。
(变形例)
本发明不局限于上述实施方式，可进行各种变形来应用。例如，在第一实施方式中，将大气导入通路52仅与一侧的支柱7连通，但也可以在顶盖2设置多个大气导入口50，将大气导入通路52共通地与多个支柱7连 通。大气导入口50的开口面积越大、大气导入通路52的横截面积越大，获取的大气越多。
另外，也可以将大气导入口50设置在汽车侧面(车体侧面)、汽车底面(车体底面)，以取代在第一实施方式中将其设置在顶盖2上。
另外，也可根据汽车(移动体)的构造，将大气导入机构的大气导入口50从燃料电池系统1来看设置在行进方向后方。例如使大气导入口向行进方向后方倾斜、或者在大气导入口周围存在叶片，即使发生燃料气体的泄漏其也不会到达大气导入通路，若是这样的方式则大气导入口即使在后方也可以。
另外，大气导入口50的开口面也可向行进方向后方倾斜地设置。如果这样向后方倾斜，则例如即使从燃料电池系统1来看将大气导入口设置在行进方向后方，其泄漏气体也难以进入，并且在汽车后退移动的情况下容易将大气导入。
并且，还可以设置多个大气导入口，使一部分的大气导入口向前方倾斜，而使另一部分的大气导入口向后方倾斜，从而不论移动体向哪个方向行进都可以导入大气。
Claims (13)
1.一种汽车，其是与客室相比在车辆前方具备发动机罩，且将燃料电池系统的大部分收容在该发动机罩内的汽车，具有用于将大气从该汽车外部导入该汽车内的客室空间的大气导入机构，其中，
通过使该大气导入机构的大气导入口从该燃料电池系统离开规定距离地设置在客室的顶盖上，从而使得来自该燃料电池系统的泄漏气体不会到达该大气导入口，同时
上述汽车具有支撑上述顶盖的支柱，
在上述支柱的内部设置有与上述大气导入口连通的大气导入通路。
2.如权利要求1所述的汽车，其中，上述支柱是位于该汽车的行进方向前方的前支柱。
3.如权利要求1或2所述的汽车，其中，在上述顶盖的侧边设置有用于将从上述大气导入口进入的液体排出的排出口。
4.如权利要求3所述的汽车，其中，上述排出口位于前门玻璃的上侧。
5.如权利要求1或2所述的汽车，其中，
上述大气导入机构的一部分被收纳在上述发动机罩内。
6.如权利要求1或2所述的汽车，其中，上述大气导入口的开口面向行进方向前方倾斜设置。
7.如权利要求1或2所述的汽车，其中，上述大气导入口的开口面向行进方向后方倾斜设置。
8.如权利要求1或2所述的汽车，其中，上述大气导入口设置有多个。
9.一种汽车，其是与客室相比在车辆前方具备发动机罩，且将燃料电池系统的大部分收容在该发动机罩内的汽车，具有用于将大气从该汽车外部导入该汽车内的客室空间的大气导入机构，其中，
该大气导入机构的大气导入口，被设置在该汽车的前部，且从上述燃料电池系统来看被设置在行进方向前方；
与上述大气导入口连通的大气导入通路从上游侧向下游侧向上方延伸。
10.如权利要求9所述的汽车，其中，在上述前部设置有从上述气体导入口进入的液体的排出装置。
11.如权利要求10所述的汽车，其中，上述排出装置的排出口向下侧开口。
12.如权利要求1、2、9、10或11所述的汽车，其中，上述燃料电池系统包括燃料电池组、氢气供给系统以及氢气排出系统中的至少一个。
13.如权利要求1、2、9、10或11所述的汽车，其中，上述大气导入机构包括空调装置。
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