CN101326070B - 燃料电池车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料电池车辆。在车辆(S)的后侧(Sr)设置有高压箱(6)，在车辆(S)的前侧(Sf)设置有消耗高压箱(6)内的燃料气体的燃料电池(3)，在车辆(S)的底面中沿前后方向以向车辆内侧凸起的形状形成的通道部(11)内，容纳有用于将燃料气体从高压箱(6)供给至燃料电池(3)的供给管(7)。

Description

燃料电池车辆
技术领域
本发明涉及一种燃料电池车辆，该车辆具有将燃料气体供给至作为燃料气体消耗装置的燃料电池的管。
背景技术
一般地，在具有设置在车辆前侧的诸如燃料电池或气体发动机之类的消耗装置的车辆中，燃料气体经由供给管从设置在车辆后侧的高压箱(罐/容器，tank)供给到消耗装置。作为与具有用于将燃料气体供给至消耗装置的供给管的车辆相关的技术，已知沿车辆的车体地板板件的底侧设置供给管(例如，参见日本专利申请未审定公报JP2000-343959A)。
发明内容
然而，在供给管仅沿车体地板板件的底侧设置的情况下，不仅供给管暴露于车辆的下侧，而且燃料气体从高压箱排出到其上的供给管通过在排出燃料气体时燃料气体的绝热膨胀而冷却，这可能会影响设置在供给管的连接部等处的密封剂等的性能。
鉴于以上情况而做出本发明，本发明的目的在于提供一种燃料电池车辆，该车辆能够抑制在从高压箱排出的燃料气体绝热膨胀时的温度下降的影响。
为实现上述目的，根据本发明的燃料电池车辆包括：设置在后侧用于以比消耗时的压力高的压力存储燃料的燃料箱；设置在前侧用于消耗从所述燃料箱排出的燃料气体的燃料消耗装置；以及用于将从所述燃料箱排出的所述燃料气体供给至所述燃料消耗装置的供给管，其中所述供给管容纳于在车体地板上沿前后方向以向车辆内侧(车室侧)凸起的形状形成的通道部内。
对于上述构型，由于供给管容纳于为提高燃料电池车辆的车体刚度特别是抗扭刚度而形成的通道部内，所以当在车辆前侧(在行驶方向上的一侧)的消耗装置中消耗燃料气体时产生的热沿通道部传递到车辆后侧(在行驶方向上的另一侧)，因此由车体地板的限定通道部的各个壁表面包围的供给管被加热，从而能够抑制由燃料气体的绝热膨胀引起的供给管的温度下降。这样便可以抑制温度下降对供给管的密封剂等的影响。
在上述燃料电池车辆中，所述燃料消耗装置可以是通过所述燃料气体和氧化气体(氧化性气体)的电化学反应来发电的燃料电池。
对于上述构型，由于在发电时由燃料电池产生的热沿通道部传递，与消耗装置是产生等于或高于预定温度的高热的源(如内燃机)的情况相比，供给管可被适度地加热，从而可能较好地抑制由燃料气体的绝热膨胀引起的温度下降。即，由于燃料电池的排气管温度通常低于内燃机的排气管温度，所以在更适度地加热供给管的能力方面这是有利的。
在上述燃料电池车辆中，将从所述燃料消耗装置排出的废气(排气，off-gas)引向外部的排气管优选地与所述供给管并排地容纳于所述通道部内。
对于上述构型，可通过在与供给管并排设置的排气管中流动的废气的排热较好地抑制供给管的温度下降。
根据本发明的燃料电池车辆包括：设置在前后方向上的一侧(行驶方向上的一侧)用于以比消耗时的压力高的压力存储燃料的燃料箱；设置在前后方向上的另一侧(行驶方向上的另一侧)用于消耗从所述燃料箱排出的燃料气体的燃料消耗装置；以及用于将从所述燃料箱排出的所述燃料气体供给至所述燃料消耗装置的供给管，其中所述供给管容纳于在车体地板上沿前后方向(行驶方向)以向车辆内侧凸起的形状形成的通道部内。
如上所述，根据本发明，能够抑制在从高压箱排出的燃料气体绝热膨胀时的温度下降的影响。
附图说明
图1是根据本实施例的车辆的示意性俯视图。
图2是根据本实施例的车辆的示意性仰视图。
图3是沿图1中的A-A的剖视图。
图4是沿图1中的B-B的剖视图。
具体实施方式
下面将参照附图来说明根据本发明的车辆的实施例。以具有在接收所供给的反应气体时发电的燃料电池的燃料电池车辆作为示例，对本实施例进行说明。燃料电池车辆的前进方向称为“前”，而后退方向称为“后”。
图1是车辆的示意性俯视图，图2是车辆的示意性仰视图，图3是沿图1中的A-A的剖视图，图4是沿图1中的B-B的剖视图。
如图所示，车辆S具有车体地板(地板板件)1和设置在车体地板1上方的车体2，还具有设置在车辆S的前侧Sf的燃料电池3，所述前侧是在车辆行驶方向上的前侧。在图中，附图标记4表示车轮，附图标记5表示车门后视镜。
燃料电池3具有燃料电池堆，该燃料电池堆具有通过堆叠所需数量的电池而构成的发电部，所述电池在接收所供给的作为反应气体的燃料气体和氧化气体时发电。构成燃料电池堆的电池包括MEA(膜电极组件)和夹持MEA的一对隔板，该MEA具有电解质膜和设置在电解质膜两侧的一对电极。在构成燃料电池3的燃料电池堆中，使作为燃料气体的氢气和作为氧化气体的空气流到MEA的两侧，这样由于氢气和空气中的氧经由MEA进行的电化学反应而使燃料电池3发电。
在车辆S的后侧Sr设置有高压箱(燃料箱)6，该高压箱以超过消耗时的压力(例如，200kPa)的压力(例如，35MPa、70MPa等)填充有作为燃料气体的氢气。燃料电池3和高压箱6通过用于供给燃料气体的供给管7相连接，从而供给管7将高压箱6内的氢气供给至燃料电池3。
用于在发电之后排出所产生的燃料电池废气(氧化废气、氢废气)的排气管8与燃料电池3相连接，并与供给管7并排地设置，引向车辆S的后侧Sr。
在构成车辆S的车体地板1中，在车辆S的宽度方向上的大致中央处形成有通道部11。通道部11包括在车体地板1内形成为例如在车辆S的前后方向上延伸的肋，该通道部以向上(车辆内侧)凸起的形状形成。即，为了通过增大车体地板1的截面二次矩来提高刚度，特别是车体的抗扭刚度，而形成通道部11。
供给管7和排气管8容纳于为提高车辆S的车体地板1的刚度而形成的通道部11内部。例如，通道部11在其下侧的开口部处安装有树脂底盖12，通道部11由底盖12封闭。
在车辆S的后方位置，在构成通道部11的顶部11a上安装有检测氢气或燃料气体的气体检测传感器13。另外，虽然未示出，但在通道部11内部容纳有循环氢废气的氢泵、向燃料电池3供给作为氧化气体的空气的空气压缩机以及为要供给的空气加湿的加湿器。
在根据上述实施例的车辆S中，因为来自高压箱6的供给管7容纳于在车辆S的车体地板1中形成的通道部11内，所以当通过在设置在车辆S的前侧Sf作为消耗装置的燃料电池3中消耗燃料气体而引起发电时产生的热沿通道部11传递到车辆S的后侧Sr，从而由车体地板的限定通道部11的各个壁表面包围的供给管7被加热。
这使得能够抑制由燃料气体的绝热膨胀引起的供给管7的温度下降，从而能够抑制温度下降对供给管7的密封剂等的影响。
因为在本实施例中消耗装置是燃料电池3，所以与消耗装置是内燃机(例如，气体发动机)的情况相比，经由排气管8从燃料电池3排出的燃料电池废气的温度并不高。因此，即使供给管7和排气管8并排地设置在通道部11内，也可利用在排气管8中流动的燃料电池废气的排热适度地加热供给管7，因此，能够抑制由燃料气体的绝热膨胀引起的温度下降对供给管7的影响。
也可以不仅抑制温度下降对供给管7的影响，还抑制温度下降对容纳于通道部11内部的氢泵、空气压缩机和加湿器等的影响。
另外，因为必须形成通道部11来提高车辆S的车体地板1的刚度，所以将供给管7容纳于通道部11内可实现车辆S的空间的有效利用，还可避免暴露出供给管7。
对于车辆S，即使从车辆S的侧向作用较大的力，将供给管7容纳于为提高车体刚度而形成的通道部11内也可抑制侧向外力对供给管7的影响。
因为在通道部11的位于车辆S后方的顶部11a上安装有检测氢气或燃料气体的气体检测传感器13，所以即使燃料气体从供给管7泄露，也能够可靠地检测包含有沿顶部11a残留的氢气的燃料气体。
尽管已经以设置有作为消耗装置的燃料电池3的车辆S作为示例对前述实施例进行了说明，但本发明显然也适用于配备有如气体发动机的消耗装置的车辆。然而，由于燃料电池3的排气管8的温度通常低于内燃机等的排气管的温度，所以在使安装有燃料电池3的车辆S能够适度地加热供给管方面，在通道部11内并排地设置排气管和供给管7是有利的。
本发明的高压箱不限于气体箱，如高压氢气箱等，也可以是液体燃料箱，如液态氢箱等。另外本发明的高压箱可以是具有贮氢合金的箱。
工业适用性
根据本发明，能够抑制在从高压箱排出的燃料气体绝热膨胀时温度下降的影响。因此，本发明可广泛应用于具有这种要求的车辆。

Claims (2)

1.一种燃料电池车辆，包括：设置在后侧用于以比消耗时的压力高的压力存储燃料气体的燃料箱；设置在前侧用于消耗从所述燃料箱排出的所述燃料气体的燃料消耗装置；以及用于将从所述燃料箱排出的所述燃料气体供给至所述燃料消耗装置的供给管，
其中，所述供给管和用于将从所述燃料消耗装置排出的废气引向外部的排气管并排地设置，并且容纳于在车体地板上沿前后方向以向车辆内侧凸起的形状形成的通道部内；
所述燃料消耗装置是通过所述燃料气体和氧化气体的电化学反应来发电的燃料电池；
在所述通道部内设置有用于检测所述燃料气体的气体检测传感器；
由氢泵、空气压缩机和加湿器组成的燃料电池系统的至少一个装置容纳于所述通道部内部。
2.一种燃料电池车辆，包括：设置在前后方向上的一侧用于以比消耗时的压力高的压力存储燃料气体的燃料箱；设置在前后方向上的另一侧用于消耗从所述燃料箱排出的所述燃料气体的燃料消耗装置；以及用于将从所述燃料箱排出的所述燃料气体供给至所述燃料消耗装置的供给管，
其中，所述供给管和用于将从所述燃料消耗装置排出的废气引向外部的排气管并排地设置，并且容纳于在车体地板上沿前后方向以向车辆内侧凸起的形状形成的通道部内；
所述燃料消耗装置是通过所述燃料气体和氧化气体的电化学反应来发电的燃料电池；
在所述通道部内设置有用于检测所述燃料气体的气体检测传感器；
由氢泵、空气压缩机和加湿器组成的燃料电池系统的至少一个装置容纳于所述通道部内部。
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