CN101259863A - 燃料电池摩托车 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有排水构造的燃料电池摩托车，其研究将由燃料电池生成的水向车身外排出的排水口的设计，使水不会飞溅到车轮或乘员的脚等上。从燃料电池(25)供给的湿润的剩余气体由稀释箱(32)从燃料电池(25)排出，被在加湿器(30)对空气加湿后的废气稀释。排气管(38)被连接在稀释箱(32)上，稀释的氢气经过排气管(38)排出。混入氢气中的水蒸气在排气管38内凝结成水，通过贯通动力单元(19)内部向车身后方延伸的排气管(38)排出。排气管(38)(燃料电池生成的水的排水口)的排气口以位于车身中央的方式构成。

Description

燃料电池摩托车
技术领域
本发明涉及燃料电池摩托车，特别是涉及具有将在燃料电池内产生的水向车身外排出的排水装置的燃料电池摩托车。
背景技术
从环境保护以及替代矿物燃料的能量资源的确保的观点出发，着眼于燃料电池，利用由燃料电池产生的电能作为驱动电动机的动力源的燃料电池摩托车正在被开发。在燃料电池发电时，从作为燃料的氢放出氢离子和电子，该氢离子在阴极和氧以及从所述氢放出的电子相结合生成水。在特开2001-313056号公报中，公开了一种燃料电池的排水装置。在该排水装置中，排水口配设在车身侧方，以不向车轮排水的方式向车身的侧方排水。
[专利文献1]特开2001-313056号公报
在专利文献1中记载的排水装置中，由于排水口配设在车身的侧方，所以排出的水有可能飞溅在支架时的驾驶员和乘车人脚上，在避免这些问题时，排水口和乘车人用的放脚的踏板等的自由的设计就变得困难。另外，将排水口配置在车身侧面时车的宽度增大，由于在车身侧面露出的排水口有可能会影响车的美观。因此，在燃料电池摩托车中排水口的设计成为课题。
发明内容
鉴于所述课题本发明的目的在于，提供一种具有排水构造的燃料电池摩托车，其研究将由燃料电池生成的水向车身外排出的排水口的设计，使水不会飞溅到车轮或乘员的脚等上，并且，能够避免车身宽度增加和美观度下降。
用于解决所述课题的本发明的第一特征是燃料电池摩托车，其以由燃料电池产生的电力作为电源的电动机驱动，其中，所述燃料电池配置在与后车轮相比的前部，并且，包括：动力单元，其支承所述电动机，相对于摩托车的车架在上下方向摇动自如地被枢支；排水管，其用于将所述燃料电池内部产生的水向外排出，并与该燃料电池连结，并且，贯通所述动力单元内部，与后车轮相比向后方延伸，并且，在所述排水管的后端部设有排水口。
另外，本发明的第二特征在于，具有设于所述排水管中途，收纳在所述动力单元内的消声器。
根据本发明具有的所述第一特征，因为使排水管的排水口在车身后方开口，所以不会使排水溅在乘员脚上。另外，因为不向车身侧方伸出排水管，所以对倾角的影响变小，在美观上也为优选。此外，因为将排水管配置在动力单元内，所以能够有效利用动力单元内的空间，能够提供更优的外观。
根据本发明的第二特征，因为将消声器设于动力单元内，所以排气声的降低效果增大，特别是，还有降低燃料电池生成的水和排气混入和排气一起从排水管排出时的杂音的效果。另外，因为将消声器收纳在动力单元内，因此外观美观。
附图说明
图1是本发明实施方式的燃料电池摩托车的右侧视图。
图2是本发明实施方式的燃料电池摩托车的左侧视图。
图3是本发明实施方式的燃料电池摩托车的正视图。
图4是本发明实施方式的燃料电池摩托车的后视图。
图5是表示燃料电池的冷却系统的框图。
图6是燃料电池的氢气供给系统图。
符号说明
1…摩托车、2…车架、3…头管、10L，10R…储气罐、17…电动机、19…动力单元、25…燃料电池、27…水泵、28…离子交换器、29…增压器、30…加湿器、31…气液分离器、32…稀释箱、35…散热器、38…排气管(排水管)、38a…排水口(排气口)、100…氢气供给系统。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一个实施方式。图1是本发明的一个实施方式的燃料电池摩托车的右侧视图，图2是该燃料电池摩托车的左侧视图，图3是其正视图，图4是其后视图。在这些图中，关于燃料电池摩托车1的成对左右部分，对左面的部分赋予符号「L」，对右面的部分赋予符号「R」。燃料电池摩托车具有燃料发电机系统，该燃料发电机系统包括用于通过电化学反应使电能产生的氢供给系统、氧供给系统、和电池组(包括电极、隔板、电解质等)。在本说明书中，将电池组和收纳其的外壳(包括附属于外壳的构件)并称燃料电池。
燃料电池摩托车(以下简称为「摩托车」)1的车架2包括：头管3；前端与头管3接合向车身后方(符号Rr显示的方向)延伸的上部车架4L、4R和下部车架5L、5R；将前端与上部车架4L、4R接合的后部车架6L、6R。在后部车架6L、6R上接合有后上部副车架7L、7R的前部，在上部车架4L、4R的后部接合有后下部车架8L、8R的后端。通过后上部副车架7L、7R和后下部副车架8L、8R，以及端部连接在后上部副车架7L、7R和后下部副车架8L、8R上的带9，构成将储气罐10L、10R保持在车身上的罐保持部。转向杆11旋转自如地支承在头管3上，在转向杆11上端结合有车把12，在下端结合有支承前车轮13的前叉14。
上部车架4L、4R和下部车架5L、5R在后端部互相接合，在该接合部设有沿车宽方向水平延伸的枢轴15。枢轴15相对于车架2摆动自如地支承摆臂16，该摆臂16前端与枢轴15连接。通过摆臂16和支承于摆臂16的作为摩托车1的原动机的电动机17和电动机促动器18构成动力单元19。在后部车架6L、6R上设有后悬挂20，该后悬挂20前端与后部车架结合，向斜后下方延伸，后悬挂20的下端与悬臂16结合。在由电动机17驱动的轴21上结合有后车轮22。在跨越上部车架4L、4R和后部车架6L、6R的区域的上部设有收纳电子控制装置(ECU)的ECU外壳23。乘员的座席24以覆盖该ECU外壳23的方式设置。
车架2通过所述各车架整体形成台型即灯笼型，在被该灯笼型车架2包围的机器搭载区域设有燃料电池25、电压调整器(VCU)26、水泵27、离子交换器28、增压器29、加湿器30、气液分离器31、和稀释箱32、气体流量传感器33、和恒温器34。增压器29被增压器电动机29a驱动旋转。
作为具体的配置例，在车架2内的前上部配置水泵27，在中央部下方配置增压器29和加湿器30，在增压器29和加湿器30的上方配置VCU26。燃料电池25收纳在车架2的最后部即枢纽15的正前部并且在ECU外壳23的下方。燃料电池25具有从侧面看长方形的外观，该长方形设置为纵长。在燃料电池25的下方，设有气液分离器31和稀释箱32。
此外，在车架2的前方设有燃料电池25的冷却水的散热器35，以围住头管3的上方的方式设有空气净化器36和散热器35的储油箱37。
VCU26对由燃料电池25产生的电力进行电压调整，水泵27使冷却系统的冷却液循环，离子交换器28除去冷却水中的离子，防止燃料电池的接地。增压器29压缩反应气体即空气，加湿器30在供给燃料电池25的反应气体和从燃料电池25排出的使用过的反应气体之间进行水分交换，气液分离器31回收在反应未使用的剩余氢气中由于规定的膨胀作用产生的水分。稀释箱32稀释使用过的反应气体中纯的氢气，气体流量传感器33检测流入空气量，恒温器34在暖机运转时和过冷却时切换冷却水的循环路径。
在稀释箱32上，连结有由耐热橡胶等的可挠性材料构成的排气管38，该排气管38沿斜上后方立起到枢纽15附近，并从这里稍向下延伸至车身后方。在排气管38的中途设有消声器39。排气管38从动力单元19的外壳内通过，出口38a从动力单元19在车宽方向中央部向后方突出，并且稍向下方设置。还有，排气管38向车身外放出燃料电池25的排气，但是因为在该排气管内由燃料电池25内产生的水份也混入并与排气一起排出，所以排气管38也具有排水管功能，出口38a有排水口功能。即，排气管38是兼作由燃料电池25内产生的水份的排水管的管构件，在本说明书中意味着排气管38同时也是排水管。
以包围住空气净化器36的方式配置有头灯40。头灯40与从空气净化器36获取空气的空气通路同心配置，具有通过接合于头管3的支承管41支承的环状的灯具40a和安装在灯具40a上的发光部的40b。发光部40b由沿灯具40a的形状环形配置的多个发光二极管构成。
在车身的后部设有和头灯同样形成为环状的尾灯42。尾灯42有灯具42a和发光部42b构成，发光部42b由沿灯具40a的形状环形配置的多个发光二极管构成。
在保持储气罐10L、10R的后上部副车架7L、7R上安装有同乘者靠背43。靠背43沿着座席24可前到地设在结合在后上部副车架7L、7R上的轴承部44上。
接着，对燃料电池的发电系统加以说明。图5是燃料电池25的冷却系统图。冷却系统200构成使冷却燃料电池25的制冷剂在散热器35中循环的路径。在燃料电池25的下面经冷却水导入部连接有冷却水导入管50，在上表面的冷却水出口部连接有冷却水排出管51。冷却水排出管51具有从燃料电池25的上部向车身前部的散热器35侧设置的向下梯形部，其端部连接在水泵27上。水泵27还在散热器35的上部与散热器35的第1储水箱35a连接。在冷却水排出管51上设有向下梯形部，因此具有由燃料电池25产生的气泡容易在该梯形部上部存留，使气泡容易从设于燃料电池25的冷却水出口部的排气孔排出的优点。
冷却水导入管50经由恒温器34与散热器35的第2储水箱35b连接。恒温器34具有4个端口，未连接冷却水导入管50的两个端口中的一个经离子交换器28与冷却水排出管51连接，另外一个在散热器35的下部与第一储水箱35a连接。在冷却水温度低的启动时等经第一储水箱35a将恒温器34连接在水泵27上，将散热器35分支使冷却水循环，使暖机运转时的发电效率提高。而且，暖机运转结束后的通常运转时，经由恒温器34将冷却水导入管50连接在散热器35的第2储水箱35b上，使由散热器35冷却的冷却水在燃料电池25中循环。
图6是对燃料电池供氢气的供给系统图。氢气供给系统100包括：氢气供给部110，其将填充在储气罐10L、10R中的高压氢气共给燃料电池25；剩余气体循环部120，其将由燃料电池25发电使用后的剩余氢气向燃料电池25循环用于再使用。
氢气供给部110包括：储气罐10L、10R；调压单元53；散热单元54。剩余气体循环部120包括：增压器29；加湿器30；气液分离器31；稀释箱32；设于排气管38的消声器39。
填充在储气罐10L、10R中的高压氢气，通过调压器53中所含的手动阀门531、电磁隔离器532、第1调整器533、和第2调整器534等调整对散热单元54的供给压力。被调整了压力的氢气在散热单元54的热交换器541中被冷却。散热单元54具有散热器542和压差调整器543，氢气通过压差调整器543相对于空气侧的压力调整为规定的压力。散热单元54通过负压不仅吸入新的氢气而且来自气液分离器31的未反应氢气也被吸入而导入燃料电池25中。
氢气在供燃料电池发电后，作为湿润的剩余气体被导入气液分离器31中。在气液分离器31中，从所供给的氢气中分离抽出水份，抽出水份的未反应的氢气通过返回管路P在散热器542中循环。
另外，燃料电池25中的生成水一部分和从燃料电池25排出的空气一起作为水蒸气导入加湿器30内，供于从空气净化器36获取被增压器29压缩的新的空气(氧化剂气体)的加湿。被加湿的空气被导入燃料电池25中。
在气液分离器31进行气液分离而抽出的氢气在燃料电池25中循环再使用，但是继续再使用时，杂质浓度变高，因此打开电磁阀门55有时会排出。排出的氢气被导入稀释箱32中，经加湿器30被导入稀释箱32中的来自燃料电池25的废气稀释。被稀释的氢气经由消音器39排放到外界气体中。
另外，具有支路56，该支路56用于将被增压器29压缩的空气在加湿器30分支而供给燃料电池25。在低温启动时，为了使燃料电池25迅速变暖，能够打开支路阀57将空气从支路56直接供给燃料电池25。
根据所述构成，在燃料电池25中，通过燃料极(阴极)的反应，分离来自从燃料罐10L、10R供给的氢中的电子，分离了电子的氢离子，通过电解质在空气极(阳极)移动。另一方面，从氢分离的电子返回空气极，如此设置回路，在空气极空气中的氧和返回的电子发生反应生成水蒸气。由于该反应，电子在外部回路连续移动，电流流动。电动机17设于该外部回路中。由燃料电池25产生的电力，暂时储蓄在例如夹着前叉14纵长地配置的电池48(参照图3)中，从此供于电动机17。
如上所述，在本实施方式中，形成为将废气的排气管38方延长至车身后方，从车身宽度的中央部排气。因此，能够防止排气中所含的水分飞溅到轮胎或乘员的脚上。还有，排气管38不限定为通过动力单元19内，例如，在具有由单侧摆臂支承后车轮形式的动力单元的摩托车中，也可以在未设置动力单元侧沿车身延长排气管38，以前端部即出口38位于车身宽度中央的方式使排气管38弯曲。另外，本发明排气管38的出口38a突出于车体后方即可，不限定于在车身宽度中央配置出口38a。

Claims (2)

1、一种燃料电池摩托车，其被电动机驱动，该电动机以由燃料电池产生的电力作为电源，该燃料电池摩托车的特征在于，
所述燃料电池配置在与后车轮相比的前部，
并且，具备：动力单元，其支承所述电动机，相对于摩托车的车架在上下方向上摇动自如地被枢支承；排水管，其为了将在所述燃料电池内部产生的水向外排出与该燃料电池连结，并且，贯通所述动力单元内部，与后车轮相比向后方延伸，
并且，在所述排水管的后端部设有排水口。
2、如权利要求1所述的燃料电池摩托车，其特征在于，具有设于所述排水管中途并收纳在所述动力单元内的消声器。
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