JP2005124357A - 燃料電池システムを搭載する車両 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、水素ガス検出器の配設個数を削減するとともに、水素ガスの漏れを確実に行うことを目的としている。
【解決手段】このため、燃料電池システムを搭載する車両において、燃料電池スタックの上方に前記車両駆動用補機を配置し、車両駆動用補機は、燃料電池スタックに固定部材を介して連結されるとともに、固定部材は、車両搭載時に上方のみが開放された断面形状を備えている。また、燃料電池システムを搭載する車両において、車両駆動用補機は、凹凸のない底面に形成される。更に、燃料電池システムを搭載する車両において、車両の水素ガス検出器の近傍に水素ガス検出時には開放し大気と連通可能な開閉部材を設けている。
【選択図】図１

Description

この発明は燃料電池システムを搭載する車両に係り、特に漏れ出た水素ガスの滞留を防止するとともに、水素ガスの早期排出を図る燃料電池システムを搭載する車両に関するものである。

車両に搭載される燃料電池システムにおいて、燃料電池は、例えば、固体高分子型燃料電池からなり、この固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜（「陽イオン交換膜」ともいう。）からなる電解質膜の両側に夫々アノード側電極及びカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持することにより構成されている。

この種の燃料電池は、通常、電解質（「電解質膜」ともいう。）・電極構造体及びセパレータを所定数だけ積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。

また、前記燃料電池システムにおいては、大気中の空気が酸化ガスとして取り込まれ、燃料電池に供給される。供給された酸化ガスは、燃料電池内において、触媒を利用した電気化学反応に供された後、酸素オフガスとして排出される。排出された酸素オフガスは、その後、車両外の大気中に排気される。

特開２００３−３４２６７号公報 特開２００３−１３０８３４号公報

ところで、従来の燃料電池システムを搭載する車両においては、水素ガスの漏れを検出する水素ガス検出器が車両内に多数配置されており、個数の増加によってコストが大となり、経済的に不利であるという不都合があり、改善が望まれていた。

また、車両停車中においても、水素ガスの漏れが発生する可能性があるため、常に水素ガス検出器を作動させておく必要がある。

そして、水素ガスの漏れが発生した場合には、車両の各種機能が停止されることとなるため、滞留した水素ガスは自然掃気に任せて大気への放出を行っている。

なお、燃料電池システム１０４の一部を構成する燃料電池スタック１０６と、この燃料電池スタック１０６の上部に固定部材１１６を介して車両駆動用補機１１２を連結した際に、図６に示す如く、車両駆動用補機１１２と固定部材１１６とによって、下側に凹構造が形成されると、この凹構造部分に漏れ出た水素ガスが滞留する原因となるため、改善が望まれていた。

よって、水素ガス検出器の配設個数を削減するとともに、水素ガスの漏れを確実に行うことを目的としている。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、燃料電池スタックと車両駆動用補機とを備えた燃料電池システムを搭載する車両において、燃料電池スタックの上方に前記車両駆動用補機を配置し、この車両駆動用補機は、前記燃料電池スタックに固定部材を介して連結されるとともに、前記固定部材は、車両搭載時に上方のみが開放された断面形状を備えていることを特徴とする。

また、燃料電池スタックと車両駆動用補機とを備えた燃料電池システムを搭載する車両において、燃料電池スタックの上方に前記車両駆動用補機を配置し、この車両駆動用補機は、前記燃料電池スタックに固定部材を介して連結されるとともに、凹凸のない底面に形成されることを特徴とする。

更に、燃料電池スタックと車両駆動用補機とを備えた燃料電池システムを搭載する車両において、この車両の水素ガス検出器の近傍に、水素ガス検出時には開放し大気と連通可能な開閉部材を設けたことを特徴とする。

以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、燃料電池スタックと車両駆動用補機とを備えた燃料電池システムを搭載する車両において、燃料電池スタックの上方に車両駆動用補機を配置し、車両駆動用補機は、燃料電池スタックに固定部材を介して連結されるとともに、固定部材は、車両搭載時に上方のみが開放された断面形状を備えていることにより、前記車両に搭載した燃料電池システムの燃料電池スタックから水素ガスが漏れた場合でも、水素ガスが上方に配置された構成機器の固定部材の底面に滞留することがなく、実用上有利である。

また、燃料電池スタックと車両駆動用補機とを備えた燃料電池システムを搭載する車両において、燃料電池スタックの上方に車両駆動用補機を配置し、車両駆動用補機は、燃料電池スタックに固定部材を介して連結されるとともに、凹凸のない底面に形成されることにより、燃料電池スタックから水素ガスが漏れた場合でも、水素ガスが上方に配置された構成機器である車両駆動用補機の底面に滞留することがないとともに、水素ガスの漏れ量に対する正確な検出が可能である。

更に、燃料電池スタックと車両駆動用補機とを備えた燃料電池システムを搭載する車両において、車両の水素ガス検出器の近傍に、水素ガス検出時には開放し大気と連通可能な開閉部材を設けたことにより、前記車両の車室内に滞留した水素ガスを、早期に車室外へ放出することができ、快適な車室を維持することができ、実用上有利である。

上述の如く発明したことにより、車両に搭載した燃料電池システムの燃料電池スタックから水素ガスが漏れた場合でも、上方のみが開放された断面形状を備えている水素ガスが上方に配置された構成機器の上方のみが開放された断面形状を備えている固定部材の底面に滞留することがない。

また、燃料電池スタックから水素ガスが漏れた場合でも、水素ガスが上方に配置された構成機器である車両駆動用補機の凹凸のない底面に滞留することがないとともに、水素ガスの漏れ量に対する正確な検出が可能となる。

更に、燃料電池スタックから水素ガスが漏れた場合において、車両の水素ガス検出器の近傍に、水素ガス検出時には開放し大気と連通可能な開閉部材を設けたことにより、車両の車室内に滞留した水素ガスを、水素ガス検出器の近傍に設けた開閉部材によって早期に車室外へ放出し、快適な車室を維持している。

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１〜図４はこの発明の実施例を示すものである。図２及び図３において、２は車両、４は燃料電池システムである。

この燃料電池システム４は、燃料電池スタック６と、図示しない水素系システムと、図示しない空気系システムと、図示しない冷却システムとを有している。

前記燃料電池スタック６は、通常、電解質（「電解質膜」ともいう。）・電極構造体及びセパレータを所定数だけ積層している。

また、前記燃料電池システム４を車両２のフロントルーム８に搭載する際には、図２及び図３に示す如く、前輪１０、１０よりも前側、且つ左側に燃料電池スタック６を配置し、この燃料電池スタック６の上方にＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等の車両駆動用補機１２を配置し、前記燃料電池スタック６の右側には走行用モータ１４を配置する。

このとき、前記車両駆動用補機１２を、前記燃料電池スタック６に固定部材１６を介して連結するとともに、前記固定部材１６が、車両搭載時に上方のみが開放された断面形状を備える構成とする。

詳述すれば、水素ガスの滞留防止構造について考慮すると、図４（ａ）に示す如く、断面形状を上方に凸の状態とした際には、水素ガスは空気よりも軽い性質を有しているため、内側部分に漏れ出た水素ガスが滞留することとなる。

逆に、図４（ｂ）に示す如く、断面形状を下方に凸の状態とすると、漏れ出た水素ガスは、両側部位を通過することとなり、滞留することがない。

よって、上方のみが開放された断面形状を備える前記固定部材１６とすれば、水素ガスの滞留を防止することが可能となる。

また、前記燃料電池スタック６と車両駆動用補機１２とが搭載されたフロントルーム８内の最上部に、水素ガス検出器１８を設置する。

つまり、図２の破線で囲んだ部分、且つ左右両側の２箇所に前記水素ガス検出器１８を設置するものである。

更に、前記燃料電池スタック６の上方に配置される車両駆動用補機１２は、図１に示す如く、底面部分が凹凸のない形状に形成されている。

次に作用を説明する。

前記車両２のフロントルーム８内において、搭載した燃料電池システム４の燃料電池スタック６から水素ガスが漏れ出た際には、図１に示す如く、車両駆動用補機１２の底面部分が凹凸のない形状に形成されているため、漏れ出た水素ガスは前記固定部材１６及び車両駆動用補機１２の底面部分に滞留することなく、上方に流れる。

そして、上方に流れた水素ガスは、図２に破線で示す如く、前記燃料電池スタック６と車両駆動用補機１２とが搭載されたフロントルーム８内の最上部に至り、この最上部に設置される水素ガス検出器１８によって検出されることとなる。

これにより、前記車両２のフロントルーム８内に搭載した燃料電池システム４の燃料電池スタック６から水素ガスが漏れた場合でも、水素ガスが上方に配置された構成機器の固定部材１６の底面に滞留することがなく、実用上有利である。

また、前記燃料電池スタック６と車両駆動用補機１２とが搭載されたフロントルーム８内の最上部に水素ガス検出器１８を設置することにより、水素ガスの最も溜まり易い位置に水素ガス検出器１８を設置することができ、精度の高い検出が可能である。

更に、前記燃料電池スタック６の上方に配置される車両駆動用補機１２を、底面部分が凹凸のない形状に形成したことにより、燃料電池スタック６から水素ガスが漏れた場合でも、水素ガスが上方に配置された構成機器である車両駆動用補機１２の底面に滞留することがないとともに、水素ガスの漏れ量に対する正確な検出が可能である。

図５はこの発明の第２実施例を示すものである。この第２実施例において、上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。

この第２実施例の特徴とするところは、車両２に配置した水素ガス検出器２２の近傍に、水素ガス検出時には開放し大気と連通可能な開閉部材２４を設けた点にある。

すなわち、前記車両２の車室内空間２６において、図５に示す如く、水素ガスの最も滞留し易い箇所、例えば車室内空間２６のルーフ２８部分に水素ガス検出器２２を配置するとともに、この水素ガス検出器２２の近傍、つまり、車室内空間２６のルーフ２８部分に前記開閉部材２４を設けるものである。

このとき、開閉部材２４は、車両走行中は閉鎖状態を維持し、水素ガス検出時には開放し、前記車室内空間２６と大気とを連通可能な状態とする。

すなわち、前記車両２の起動中は開閉部材２４を閉める構造とし、起動中に水素ガスの漏れを検出し易くするとともに、水素ガスの検出後には前記開閉部材２４を閉鎖する動作をキャンセルして水素ガスの大気開放を促進させ、しかも漏れ原因の修正後の再起動を容易にさせるものである。

なお、前記開閉部材２４には、図５に示す如く、ワイヤ３０の一端側に接続して設け、このワイヤ３０の他端側にワイヤ３０の引き込み、あるいは押し出し動作を行う図示しない駆動機構を設ける。

そして、車両走行中は、前記駆動機構を動作させてワイヤ３０を引き込み、前記開閉部材２４を閉鎖状態とするとともに、水素ガス検出時には、前記ワイヤ３０をあるいは押し出し、開閉部材２４を開放して前記車室内空間２６と大気とを連通可能な状態とするものである。

さすれば、前記車両２の車室内空間２６に滞留した水素ガスを、早期に車室外へ放出することができ、快適な車室内空間２６を維持することができ、実用上有利である。

また、前記開閉部材２４を、車両走行中は閉鎖状態を維持する構成としたことにより、水素ガス検出器２２の検出精度が低下するのを防止することができる。

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。

例えば、この発明の実施例においては、既に形成される車両のフロントルームあるいは車両の車室内空間を勘案し、これらの空間部位の最上部に水素ガス検出器を設ける構成としたが、１箇所の最上部に収束する案内部を設け、最上部に水素ガス検出器を設ける特別構成とすることも可能である。

すなわち、前記案内部を車両の車室内空間に設ける場合には、例えば、車両のルーフ下面に前記案内部として機能する上方の凸となる多数の案内溝を形成し、この案内溝の高さ位置を漸次相違させて１箇所に収束するように設けるとともに、案内溝の収束した位置に水素ガス検出器を設けるものである。

さすれば、前記車両の車室内空間に滞留した水素ガスが、案内溝を介して最上部となる１箇所に強制的に集められることにより、水素ガス検出器によって精度の高い検出が可能であるとともに、排出機構と連動させれば、水素ガスをより一層早期に車室外へ放出することができ、快適な車室内空間を維持することができる。

この発明の第１実施例を示す燃料電池システムの燃料電池スタックを斜め下方向から視た状態の概略斜視図である。 車両のフロントルーム部分を示す左側面図である。 車両のフロントルーム部分を示す概略平面図である。 滞留防止構造を示し、（ａ）は水素ガスが滞留する構造の概略説明図、（ｂ）は水素ガスが滞留しない構造の概略説明図である。 この発明の第２実施例を示す車両の左側面図である。 この発明の従来技術を示す燃料電池システムの燃料電池スタックを斜め下方向から視た状態の概略斜視図である。

符号の説明

２ 車両
４ 燃料電池システム
６ 燃料電池スタック
８ フロントルーム
１０、１０ 前輪
１２ 車両駆動用補機
１４ 走行用モータ
１６ 固定部材
１８ 水素ガス検出器

Claims (5)

1. 燃料電池スタックと車両駆動用補機とを備えた燃料電池システムを搭載する車両において、燃料電池スタックの上方に前記車両駆動用補機を配置し、この車両駆動用補機は、前記燃料電池スタックに固定部材を介して連結されるとともに、前記固定部材は、車両搭載時に上方のみが開放された断面形状を備えていることを特徴とする燃料電池システムを搭載する車両。
2. 前記燃料電池スタックと車両駆動用補機とが搭載されたフロントルーム内の最上部に、水素ガス検出器を設置したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムを搭載する車両。
3. 燃料電池スタックと車両駆動用補機とを備えた燃料電池システムを搭載する車両において、燃料電池スタックの上方に前記車両駆動用補機を配置し、この車両駆動用補機は、前記燃料電池スタックに固定部材を介して連結されるとともに、凹凸のない底面に形成されることを特徴とする燃料電池システムを搭載する車両。
4. 燃料電池スタックと車両駆動用補機とを備えた燃料電池システムを搭載する車両において、この車両の水素ガス検出器の近傍に、水素ガス検出時には開放し大気と連通可能な開閉部材を設けたことを特徴とする燃料電池システムを搭載する車両。
5. 車両走行中は、開閉部材を閉じることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システムを搭載する車両。
   

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