JP2008137570A - 燃料電池を搭載した車両 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池を搭載した車両において、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、燃料電池を収納したケース内の水を排水する。
【解決手段】車両は、床下部に、燃料電池を収納したケース１００を備える。そして、このケース１００は、ケース１００の底部に、ケース１００内に貯留された水を外部に排水するための排水機構を備える。この排水機構は、ケース１００の底部に形成された複数の排水口１００ｈと、排水口１００ｈに設けられ、少なくとも車両の走行時に作用する自然力（重力や負圧）によって開弁する排水バルブ（アンブレラバルブ１１０）と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池を搭載した車両に関し、詳しくは、車両に搭載された燃料電池を収納するケースに貯留された水を排水する技術に関するものである。

従来、燃料電池を搭載した車両が開発されている。この車両において、燃料電池は、通常、ケースに収納された状態で搭載される。そして、このケース内には、燃料電池とともに、電気部品等、他の部品も収納される場合がある。したがって、燃料電池や、他の部品の故障を防止するため、ケースには、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を防止することが要求される。このため、ケースには、通常、電磁ノイズの透過を防止する機能を有する電磁波シールド部材を用いた水密性構造が採られる。

ところで、上述したケース内には、燃料電池から漏れた冷却水や、ケース内で結露した結露水が貯留する場合があった。そして、このケース内に貯留した水が、燃料電池や、他の部品の故障を招くおそれがあった。

そこで、従来、燃料電池を収納したケースからの排水に関し、種々の技術が提案されている（例えば、下記特許文献１，２参照）。

例えば、下記特許文献１には、燃料電池スタックを収納するスタックケースを傾斜した形状に形成し、この傾斜したスタックケースの最下部に、排水溝と排水ドレイン穴とを設け、この排水ドレイン穴から、スタックケース内の水を外部に排水することが記載されている。

また、下記特許文献２には、燃料電池を収納したケースの上部に、外気取入口、および、排気通路を設けるとともに、ケース内の水を毛細管現象によって、排気通路に移動させる水移動部材を設け、換気ファンによって外気取入口から導入された外気が、排気通路から排気されるときに、排気通路に移動した水を蒸発させることが記載されている。

特開２００４−１５８３３９号公報 特開２００６−１２７９４４号公報

しかし、上記特許文献１に記載された技術では、スタックケースに設けられた排水ドレイン穴が、常時、開放されているため、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を防止することができなかった。また、上記特許文献２に記載された技術では、ケース内の水を排水するために、換気ファンによって、ケース内に外気を取り入れるため、換気ファンを駆動するための電気エネルギを必要とし、エネルギ効率が悪かった。また、外気取入口、および、排気通路が、常時、開放されているため、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を防止することができなかった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池を搭載した車両において、燃料電池をケース内に収納し、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、ケース内に貯留した水を外部に排水することを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の第１の車両は、燃料電池を搭載した車両であって、前記車両の床下部に、前記燃料電池を収納したケースを備え、前記ケースは、該ケースの底部に、前記ケース内に貯留された水を排水するための排水機構を備えており、前記排水機構は、前記ケースの底部に形成された排水口と、該排水口に設けられ、少なくとも前記車両の走行時に作用する自然力によって開弁する排水バルブと、を備えることを要旨とする。

なお、上記自然力としては、少なくとも車両の走行時に自ずと作用する力、すなわち、例えば、重力、圧力、弾性力、慣性力、磁力のうちのすくなくとも１つを含む。

本発明において、燃料電池を収納したケースは、先に説明したとおり、電磁ノイズの侵入を防止するため、電磁波シールド部材からなる。そして、上記ケースにおいて、排水バルブは、通常時は閉弁しており、上述した自然力によって開弁したとき以外は、排水口が閉塞されている。したがって、ケース外部から排水口を介してケースの内部に、水が浸入したり、電磁ノイズが侵入したりすることを抑制することができる。また、排水バルブは、自然力によって開弁するので、排水バルブを開弁するために、電気エネルギを用いる必要はなく、エネルギ効率の低下を抑制することができる。つまり、本発明によって、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、燃料電池を収納したケース内の水を排水することができる。

上記車両において、前記排水機構は、例えば、所定の弾性力を有する弾性部材からなり、前記ケースの底部に配設された、前記排水バルブとしてのアンブレラバルブであって、該アンブレラバルブの周縁部が、前記ケースの底面に当接したときの前記弾性力によって、前記排水口を閉塞するとともに、前記排水口から落下した水を貯留する機能を有するアンブレラバルブを備え、前記アンブレラバルブに貯留された水の重量によって、前記アンブレラバルブに作用する力が、前記アンブレラバルブが前記排水口を閉塞する前記弾性力よりも大きいときに、前記アンブレラバルブが開弁して、前記排水を行い、前記アンブレラバルブに貯留された水の重量によって、前記アンブレラバルブに作用する力が、前記アンブレラバルブが前記排水口を閉塞する前記弾性力よりも小さいときに、前記アンブレラバルブが閉弁して、前記排水口を閉塞するようにしてもよい。

本発明では、排水バルブとして、上記弾性部材からなるアンブレラバルブを用いており、通常時は、排水口は、閉塞されている。また、排水バルブを開弁するための自然力として、アンブレラバルブに貯留された水の重量によって、アンブレラバルブに作用する力を利用している。そして、排水口を閉塞するアンブレラバルブは、アンブレラバルブに貯留された水の重量によって、アンブレラバルブに作用する力が、アンブレラバルブが排水口を閉塞する弾性力よりも大きくなったときにのみ、アンブレラバルブが開弁して、ケース内に貯留された水の排水を行う。したがって、本発明によって、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、燃料電池を収納したケース内の水を排水することができる。

上記車両において、前記排水機構は、さらに、前記車両の走行時に走行風が通過する一対の通風口を有し、前記アンブレラバルブを覆うとともに、前記走行風が前記通風口を通過することによって負圧となる負圧室を備え、前記アンブレラバルブに貯留された水の重量によって、前記アンブレラバルブに作用する力と、前記車両の走行時に、前記負圧室に生じた負圧によって、前記アンブレラバルブに作用する力との和が、前記アンブレラバルブが前記排水口を閉塞する前記弾性力よりも大きいときに、前記アンブレラバルブが開弁して、前記排水を行い、前記アンブレラバルブに貯留された水の重量によって、前記アンブレラバルブに作用する力と、前記車両の走行時に、前記負圧室に生じた負圧によって、前記アンブレラバルブに作用するとの和が、前記アンブレラバルブが前記排水口を閉塞する前記弾性力よりも小さいときに、前記アンブレラバルブが閉弁して、前記排水口を閉塞するようにしてもよい。

本発明では、排水バルブを開弁するための自然力として、アンブレラバルブに貯留された水の重量によって、アンブレラバルブに作用する力、および、車両の走行時に、負圧室に生じた負圧によって、アンブレラバルブに作用する力を利用している。そして、排水口を閉塞するアンブレラバルブは、アンブレラバルブに貯留された水の重量によって、アンブレラバルブに作用する力と、車両の走行時に、負圧室に生じた負圧によって、アンブレラバルブに作用する力との和が、アンブレラバルブが排水口を閉塞する弾性力よりも大きくなったときにのみ、アンブレラバルブが開弁して、ケース内に貯留された水の排水を行う。したがって、本発明によって、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、燃料電池を収納したケース内の水を排水することができる。

また、本発明の車両において、前記排水機構は、例えば、前記排水バルブを構成し、少なくとも自重によって、前記排水口を閉塞する弁体を備え、前記車両の加速時、または、減速時に、前記弁体にかかる加速度が所定値以上であるときに、前記排水バルブが開弁して、前記排水を行い、前記車両の走行時、または、停止時に、前記弁体にかかる加速度が所定値未満であるときに、前記排水バルブが閉弁して、前記排水口を閉塞するようにしてもよい。

本発明では、排水バルブは、少なくとも自重によって、排水口を閉塞する弁体を備えており、通常時は、排水口は、閉塞されている。また、排水バルブを開弁するための上記自然力として、車両の加速時、または、減速時に、上記弁体にかかる加速度による力、すなわち、慣性力を利用している。そして、車両の加速時、または、減速時に、上記弁体にかかる加速度が所定値以上であるときにのみ、この加速度によって、排水口を閉塞していた弁体が移動して開弁し、ケース内に貯留された水の排水を行う。したがって、本発明によって、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、燃料電池を収納したケース内の水を排水することができる。

上記車両において、例えば、前記排水口は、円形形状を有しており、前記弁体は、前記排水口の直径よりも大きな直径を有する球体形状を有しており、前記排水機構は、さらに、前記排水口の周囲に形成され、前記弁体を、前記排水口上に案内するガイド部を備え、前記車両の加速時、または、減速時に、前記弁体にかかる加速度が所定値以上であるときに、前記弁体が前記排水口上から移動して、前記排水バルブが開弁して、前記排水を行い、前記車両の走行時、または、停止時に、前記球形の弁体にかかる加速度が所定値未満であるときに、前記ガイド部によって、前記弁体が前記排水口上に案内されて、前記排水口上に停止し、前記排水バルブが閉弁して、前記排水口を閉塞するようにしてもよい。

こうすることによって、円形形状の排水口の周縁部と、球体形状を有する弁体の表面（球面）とが接触し、上記弁体によって、上記排水口を閉塞することができる。そして、弁体は、球体形状を有しているので、弁体にかかる加速度が所定値以上であるときに、この加速度による力によって、排水口上から転がって移動し、開弁することができる。また、弁体にかかる加速度が所定値未満であるときに、弁体が、ガイド部によって転がって、排水口上に移動し、閉弁することができる。

上記車両において、前記球体形状を有する弁体は、金属製の球体の表面をゴムで被覆することによって形成されるものとしてもよい。こうすることによって、円形形状の排水口の周縁部と、球体形状を有する弁体の表面とが接触したときに、金属製の球体の自重によって、金属製の球体の表面に被覆されたゴムが弾性変形して、排水口と、弁体とのシール性を向上させることができる。

本発明の第２の車両は、燃料電池を搭載した車両であって、前記車両の床下部に、前記燃料電池を収納したケースを備え、前記ケースは、該ケースの底部に、前記ケース内に貯留された水を排水する排水機構を備えており、前記排水機構は、前記ケースの底部に形成された排水口と、前記排水口に設けられ、前記燃料電池の運転時に、前記燃料電池から排出される排出ガス、または、前記燃料電池に供給される酸化剤ガスの圧力によって開弁する排水バルブと、を備えることを要旨とする。

本発明において、燃料電池を収納したケースは、先に説明したとおり、電磁ノイズの侵入を防止するため、電磁波シールド部材からなる。そして、本発明では、上記ケースは、車両の床下部に備えられているので、上記排水機構によって、ケースから排水された水は、路面上に落下する。したがって、ケースから排水された水が、車両に搭載された電装部品等の他の部品に浸入し、故障させることはない。

また、上記ケースにおいて、排水バルブは、通常時は閉弁しており、燃料電池から排出される排出ガス、または、燃料電池に供給される酸化剤ガスの圧力によって開弁したとき以外は、排水口が閉塞されている。したがって、ケース外部から排水口を介してケースの内部に、水が浸入したり、電磁ノイズが侵入したりすることを抑制することができる。また、排水バルブは、燃料電池から排出される排出ガス、または、燃料電池に供給される酸化剤ガスの圧力によって開弁するので、排水バルブを開弁するために、電気エネルギを用いることはなく、エネルギ効率の低下を抑制することができる。つまり、本発明によって、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、燃料電池を収納したケース内の水を排水することができる。

上記車両において、前記排水バルブは、例えば、前記排水口の下部に設けられ、前記排水バルブの弁箱を構成するとともに、前記排水口から落下した水を貯水する貯水室であって、該貯水室の底部に第２の排水口を備える貯水室と、前記貯水室の内部に設けられ、前記貯水室の内部で上下方向に摺動可能な弁体であって、少なくとも前記弁体の自重によって、前記第２の排水口を閉塞する弁体と、を備え、前記排水機構は、さらに、前記第２の排水口に、前記排出ガス、または、前記酸化剤ガスを供給するための供給配管を備え、前記供給配管から前記第２の排水口に供給される前記排出ガス、または、前記酸化剤ガスの圧力が所定値未満であり、前記弁体に対して下から上に作用する力が、前記弁体に対して上から下に作用する力より小さいときに、前記弁体が前記貯水室内の底面に当接して、前記第２の排水口を閉弁するとともに、前記排水口を開弁して、前記貯水室内に水を貯水し、
前記供給配管から前記第２の排水口に供給される前記排出ガス、または、前記酸化剤ガスの圧力が所定値以上であり、前記弁体に対して下から上に作用する力が、前記弁体に対して上から下に作用する力より大きいときに、前記弁体が上方に押し上げられ、前記第２の排水口を開弁して、前記貯水室内に貯水されていた水の排水を行うとともに、前記弁体が前記貯水室内の上面に当接して、前記排水口を閉弁するようにしてもよい。

こうすることによって、排水口、または、第２の排水口のいずれかが、弁体によって、常に、閉塞され、排水口と、第２の排水口とが同時に開弁されることを防止することができる。したがって、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、燃料電池を収納したケース内の水を排水することができる。

上記車両において、前記供給配管は、該供給配管の連通状態を切り換える切換バルブを備えるようにしてもよい。こうすることによって、切換バルブを動作させて、供給配管の連通状態を切り換え、排水口、および、第２の排水口の開閉を、適宜、切り換えることができる。

本発明は、上述の車両としての構成の他、燃料電池を収納したケースの発明として構成することもできる。なお、それぞれの態様において、先に示した種々の付加的要素を適用することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
Ａ．車両の構成：
図１は、本発明の一実施例としての車両１０の概略構成を示す説明図である。この車両１０は、燃料電池によって発電される電力や、バッテリから出力される電力によって、モータを駆動し、その動力によって、車輪を回転させて走行する、いわゆる電気自動車である。

この車両１０において、燃料電池は、ケース１００に収納されており、このケース１００は、電磁ノイズの侵入を防止するため、電磁波シールド部材からなる。電磁シールド部材としては、例えば、金属板等、種々の部材を適用可能である。

そして、ケース１００は、車両１０の床下部に備えられている。本実施例では、図示するように、ケース１００は、車両１０に備えられた座席シートの下部に設置されているものとした。なお、図示は省略しているが、車両１０の床下部や、居室の前部や後部の、居室以外の空間には、燃料電池システムを構成する構成部品、すなわち、水素タンクや、エアコンプレッサや、ラジエータや、希釈器や、気液分離器や、各種配管等や、燃料電池システムを制御するための制御ユニットや、バッテリや、モータや、その他の電装部品等が配置されている。

そして、ケース１００の底部には、後述する排水機構が備えられており、燃料電池からの冷却水漏れや、ケース１００内における結露によって、ケース１００内に貯留された水は、その排水機構によって外部に排水され、路面上に落下する。

Ｂ．排水機構（第１実施例）：
図２は、第１実施例の排水機構の概略構造、および、排水動作を示す説明図である。図２（ａ）に、車両１０の停止時の排水機構の状態（断面図）を示し、図２（ｂ）に、車両１０の走行時（排水時）の排水機構の状態を示した。なお、図示した左側が、車両１０の前方であり、右側が、車両１０の後方である。

本実施例の排水機構は、図示するように、ケース１００の底部に形成された複数の排水口１００ｈと、複数の排水口１００ｈの下部に配設されたアンブレラバルブ１１０と、アンブレラバルブ１１０を保護する保護トレイ１２０とを備えている。

アンブレラバルブ１１０は、電磁波シールド性を有する導電性のゴムからなる。そして、アンブレラバルブ１１０は、図２（ａ）に示したように、アンブレラバルブ１１０の周縁部が、ケース１００の底面に当接するように配設されており、ゴムの弾性力によって、複数の排水口１００ｈを閉塞するとともに、複数の排水口１００ｈから落下した水Ｗを貯留する機能を有している。なお、図示は省略しているが、アンブレラバルブ１１０の周縁部は、円形形状を有しており、複数の排水口１００ｈは、アンブレラバルブ１１０の周縁部の直径よりも小さい円周上に配置されている。

保護トレイ１２０には、一対の通風口、すなわち、走行風の導入口１２２ｉ、および、排出口１２２ｏが形成されている。そして、図２（ｂ）に示したように、車両１０の走行時（前進時）には、走行風が、保護トレイ１２０の前方に形成された導入口１２２ｉから導入され、保護トレイ１２０内部を通過し、保護トレイ１２０の後方に形成された排出口１２２ｏから排出される。このとき、保護トレイ１２０の内部は、走行風の通過によって負圧となる。保護トレイ１２０は、本発明における負圧室に相当する。

そして、図２（ｂ）に示したように、アンブレラバルブ１１０に貯留された水Ｗの重量によって、アンブレラバルブ１１０に作用する力と、車両１０の走行時に、保護トレイ１２０内に生じた負圧によって、アンブレラバルブ１１０に作用する力との和が、アンブレラバルブ１１０が複数の排水口１００ｈを閉塞する弾性力よりも大きくなったときに、アンブレラバルブ１１０の周縁部は、ケース１００の底面から離れ、アンブレラバルブ１１０が開弁して、アンブレラバルブ１１０に貯留されていた水Ｗが排水される。

その後、保護トレイ１２０内の負圧が減少したり、アンブレラバルブ１１０に貯留されていた水Ｗの重量が減少したりして、アンブレラバルブ１１０に貯留された水Ｗの重量によって、アンブレラバルブ１１０に作用する力と、車両１０の走行時に、保護トレイ１２０内に生じた負圧によって、アンブレラバルブ１１０に作用するとの和が、アンブレラバルブ１１０が複数の排水口１００ｈを閉塞する弾性力よりも小さくなったときには、アンブレラバルブ１１０が閉弁して、再び、複数の排水口１００ｈが閉塞される。

以上説明した第１実施例の排水機構を備える車両１０によれば、アンブレラバルブ１１０は、通常時は、閉弁しており、上述したように、車両１０の走行時に、保護トレイ１２０内に生じた負圧等によって開弁したとき以外は、複数の排水口１００ｈが閉塞されている。したがって、ケース１００の外部から複数の排水口１００ｈを介してケース１００の内部に、水が浸入した入り、電磁ノイズが侵入したりすることを抑制することができる。また、アンブレラバルブ１１０は、上述した負圧等によって開弁するので、アンブレラバルブ１１０を開弁するために、電気エネルギを用いる必要はなく、エネルギ効率の低下を抑制することができる。つまり、上記第１実施例の排水機構を備える車両１０によれば、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、燃料電池を収納したケース１００内の水を排水することができる。

Ｃ．排水機構（第２実施例）：
図３は、第２実施例の排水機構の概略構造、および、排水動作を示す説明図である。図３（ａ）に、車両１０の停止時、低加速時、定速走行時の排水機構の状態（断面図）を示し、図３（ｂ）に、車両１０の停止時、低加速時、定速走行時の排水機構を上から見た平面図を示した。また、図３（ｃ）に、車両１０の加速時（排水時）の排水機構の状態を示し、図３（ｄ）に、車両１０の減速時（排水時）の排水機構の状態を示した。なお、図示した左側が、車両１０の前方であり、右側が、車両１０の後方である。

本実施例の排水機構は、図示するように、ケース１００の底部に、前部、および、後部から中央部に亘って低くなるように傾斜して形成された案内溝１０２と、案内溝１０２の底部に形成された排水口１０２ｈと、案内溝１０２（排水口１０２ｈ）の上部に載置された球体１０６と、球体１０６が案内溝１０２から外れるのを防止するための規制板１０４とを備えている。

そして、排水口１０２ｈの形状は、円形形状を有しており、球体１０６の直径は、排水口１０２ｈの直径よりも大きい。したがって、球体１０６は、その自重によって、排水口１０２ｈの周縁部と、球体１０６の表面（球面）とが接触しているときに、排水口１０２ｈを閉塞し、案内溝１０２には、水Ｗが貯留される。つまり、球体１０６は、排水バルブの弁体としての機能を有している。また、案内溝１０２、および、規制板１０４によって、球体１０６の移動が規制される空間は、排水バルブの弁箱としての機能を有している。

なお、本実施例では、球体１０６は、鉄球の表面をゴムで被覆することによって形成されているものとした。こうすることによって、円形形状の排水口１０２ｈの周縁部と、球体形状を有する弁体の表面とが接触したときに、金属製の球体の自重によって、金属製の球体の表面に被覆されたゴムが弾性変形して、排水口１０２ｈと、球体１０６とのシール性を向上させることができる。

本実施例の排水機構では、図３（ａ）に示したように、車両１０の停止時、低加速時、定速走行時、すなわち、球体１０６にかかる加速度が所定値未満であるときには、球体１０６は、案内溝１０２の傾斜によって排水口１０２ｈ上に案内されて、排水口１０２ｈ上に停止し、排水口１０２ｈを閉塞する。つまり、排水バルブが閉弁された状態となる。案内溝１０２は、本発明におけるガイド部に相当する。

また、図３（ｃ）に示したように、車両１０の前方への加速時、すなわち、球体１０６にかかる加速度が所定値以上であるときには、球体１０６には、図中に矢印で示したように、上記加速度によって、後方への力（慣性力）が作用し、球体１０６は、案内溝１０２に沿って、後方に転がって移動し、開弁される。そして、案内溝１０２に貯留されていた水Ｗが排水される。

また、図３（ｄ）に示したように、車両１０の減速時、すなわち、球体１０６にかかる加速度が所定値以上であるときには、球体１０６には、図中に矢印で示したように、上記加速度によって、前方への力（慣性力）が作用し、球体１０６は、案内溝１０２に沿って、前方に転がって移動し、開弁される。そして、案内溝１０２に貯留されていた水Ｗが排水される。開弁される。

以上説明した第２実施例の排水機構を備える車両１０によれば、排水バルブ（球体１０６）は、通常時は、閉弁しており、上述したように、車両１０の加速時、または、減速時に、弁体としての球体１０６にかかる加速度による力によって開弁したとき以外は、排水口１０２ｈが球体１０６によって閉塞されている。したがって、ケース１００の外部から排水口１０２ｈを介してケース１００の内部に、水が浸入した入り、電磁ノイズが侵入したりすることを抑制することができる。また、排水バルブ（球体１０６）は、上述した加速度による力によって開弁するので、排水バルブを開弁するために、電気エネルギを用いる必要はなく、エネルギ効率の低下を抑制することができる。つまり、上記第２実施例の排水機構を備える車両１０によれば、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、燃料電池を収納したケース内の水を排水することができる。

Ｄ．排水機構（第３実施例）：
図４は、第３実施例の排水機構の概略構造、および、排水動作を示す説明図である。図４（ａ）に、燃料電池の停止時の排水機構の状態（断面図）を示し、図４（ｂ）に、燃料電池の運転時（排水時）の排水機構の状態を示した。

本実施例の排水機構は、図示するように、ケース１００の底部に形成された複数の排水口１００ｈと、複数の排水口１００ｈの下部に備えられた円筒形の貯水室１４０と、貯水室１４０内に備えられた弁体１３０とを備えている。そして、貯水室１４０の底部には、第２の排水口１４０ｈが形成されており、この第２の排水口１４０ｈには、燃料電池のカソードから排出されたカソードオフガスを、貯水室１４０に供給するための供給配管１５０が接続されている。なお、この供給配管１５０は、燃料電池のカソードから排出されたカソードオフガスを、図示しない希釈器に供給するための配管から分岐した分岐配管である。

図示するように、弁体１３０には、弁棒１３２が備えられており、この弁棒１３２は、弁体１３０が、貯水室１４０の内部で上下方向に摺動可能なように、ケース１００の底部に軸支されている。つまり、貯水室１４０は、排水バルブの弁箱としての機能を有している。なお、図示は省略しているが、本実施例では、弁体１３０は、貯水室１４０の内径よりも小さい直径を有する円板形状を有しており、複数の排水口１００ｈは、弁体１３０の直径よりも小さい円周上に配置されている。また、後述するように、弁体１３０は、排水口１００ｈ、または、第２の排水口１４０ｈを閉塞するので、弁体１３０の少なくとも上面、および、下面は、ゴム等のシール性を有する部材によって形成することが好ましい。

本実施例の排水機構では、図４（ａ）に示したように、燃料電池の運転停止時に、供給配管１５０にカソードオフガスが供給されておらず、弁体１３０に対して下から上に作用する力が、弁体１３０の自重等によって、弁体１３０に対して上から下に作用する力より小さいときには、弁体１３０が貯水室１４０内の底面に当接して、第２の排水口１４０ｈを閉弁するとともに、排水口１００ｈを開弁して、貯水室１４０内に水Ｗを貯水する。

また、図４（ｂ）に示したように、燃料電池の運転時に、供給配管１５０にカソードオフガスが供給され、その圧力によって、弁体１３０に対して下から上に作用する力が、弁体１３０の自重、および、貯水室１４０に貯留した水Ｗの重量によって、弁体１３０に対して上から下に作用する力より大きいときには、弁体１３０は、上方に押し上げられ、第２の排水口１４０ｈを開弁して、貯水室１４０内に貯水されていた水Ｗの排水を行うとともに、貯水室１４０内の上面、すなわち、ケース１００の底面に当接して、排水口１００ｈを閉弁する。

以上説明した第３実施例の排水機構を備える車両１０によれば、複数の排水口１００ｈ、または、第２の排水口１４０ｈのいずれかが、弁体１３０によって、常に、閉塞され、排水口１００ｈと、第２の排水口１４０ｈとが同時に開弁されることを防止することができる。したがって、ケース１００の外部から、第２の排水口１４０ｈ、または、排水口１０２ｈを介してケース１００の内部に、水が浸入した入り、電磁ノイズが侵入したりすることを抑制することができる。また、弁体１３０は、カソードオフガスの圧力によって開弁するので、排水バルブを開弁するために、電気エネルギを用いる必要はなく、エネルギ効率の低下を抑制することができる。つまり、上記第３実施例の排水機構を備える車両１０によれば、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、燃料電池を収納したケース内の水を排水することができる。

Ｅ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。

Ｅ１．変形例１：
図５は、第２実施例の変形例としての排水機構の概略構造、および、排水動作を示す説明図である。図５（ａ）に、車両１０の停止時、低加速時、定速走行時の排水機構の状態（断面図）を示した。また、図３（ｂ）に、車両１０の加速時（排水時）の排水機構の状態を示し、図３（ｃ）に、車両１０の減速時（排水時）の排水機構の状態を示した。なお、図示した左側が、車両１０の前方であり、右側が、車両１０の後方である。

図示するように、本変形例の排水機構では、第２実施例の排水機構が、案内溝１０２、および、規制板１０４を備える代わりに、ケース１００Ａの底部１０２Ａが、中央部が低く成るように傾斜して形成されており、その中央部に排水口１０２Ａｈが形成されている。底部１０２Ａの形状は、逆円錐形としてもよいし、逆角錐形としてもよい。そして、底部１０２Ａ上には、弁体としての球体１０６が載置されている。

そして、本変形例の排水機構では、図５（ａ）に示したように、車両１０の停止時、低加速時、定速走行時、すなわち、球体１０６にかかる加速度が所定値未満であるときには、球体１０６は、ケース１００Ａの底部１０２Ａの傾斜によって排水口１０２Ａｈ上に案内されて、排水口１０２Ａｈ上に停止し、排水口１０２Ａｈを閉塞する。

また、図５（ｂ）に示したように、車両１０の前方への加速時、すなわち、球体１０６にかかる加速度が所定値以上であるときには、球体１０６には、図中に矢印で示したように、上記加速度によって、後方への力が作用し、球体１０６は、ケース１００Ａの底部１０２Ａに沿って、後方に転がって移動し、開弁される。そして、案内溝１０２に貯留されていた水Ｗが排水される。

また、図３（ｃ）に示したように、車両１０の減速時、すなわち、球体１０６にかかる加速度が所定値以上であるときには、球体１０６には、図中に矢印で示したように、上記加速度によって、前方への力が作用し、球体１０６は、ケース１００Ａの底部１０２Ａに沿って、前方に転がって移動し、開弁される。そして、案内溝１０２に貯留されていた水Ｗが排水される。開弁される。

こうすることによっても、上述した第２実施例の排水機構と同様に、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、燃料電池を収納したケース１００Ａ内の水を排水することができる。

また、本変形例の排水機構によれば、ケース１００Ａの底部１０２Ａが、中央部が低く成るように傾斜して形成されているので、ケース１００Ａ内の水を、排水口１０２Ａｈの周辺部に、集水しやすくすることができる。

Ｅ２．変形例２：
図６は、第３実施例の第１の変形例としての排水機構の概略構造、および、排水動作を示す説明図である。本変形例の排水機構は、供給配管１５０に、供給配管１５０の連通状態を切り換える切換バルブ１５２が配設されていること以外は、第３実施例の排水機構と同じである。

こうすることによっても、上述した第３実施例の排水機構と同様に、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、燃料電池を収納したケース内の水を排水することができる。

また、本変形例の排水機構によれば、燃料電池の運転中であっても、切換バルブ１５２を動作させて、供給配管１５０の連通状態を切り換え、排水口１００ｈ、および、第２の排水口１４０ｈの開閉を、適宜、切り換えることができる。

Ｅ３．変形例３：
図７は、第３実施例の第２の変形例としての排水機構の概略構造、および、排水動作を示す説明図である。本変形例の排水機構は、供給配管１５０にカソードオフガスを供給する代わりに、圧縮空気を供給すること以外は、第３実施例の排水機構と同じである。なお、この圧縮空気は、図示しないエアコンプレッサによって圧縮された酸化剤ガスとしての空気を、燃料電池のカソードに供給するための配管から分岐した配管によって供給される。この場合、分岐部に、圧縮空気を供給配管１５０に供給するか否かを切り換える切換バルブを配設するようにしてもよい。

こうすることによっても、上述した第３実施例の軽水機構と同様に、外部からの水の浸入や、電磁ノイズの侵入を抑制するとともに、エネルギ効率の低下を招くことなく、燃料電池を収納したケース内の水を排水することができる。

また、上述した第３実施例、および、第３実施例の変形例において、例えば、弁棒１３２に、弁体１３０を下方に付勢するバネを備えるようにしてもよい。こうすることによって、貯水室１４０に貯水された水Ｗを排水したときに、弁体１３０の自重のみによって、第２の排水口１４０ｈを閉弁するよりも、閉弁に要する時間を短縮することができる。

Ｅ４．変形例４：
上記第１実施例では、排水機構は、保護トレイ１２０を備えるものとしたが、これを備えないものとしてもよい。この場合、アンブレラバルブ１１０に貯留された水Ｗの重量によって、アンブレラバルブ１１０に作用する力が、アンブレラバルブ１１０が複数の排水口１００ｈを閉塞する弾性力よりも大きくなったときに、アンブレラバルブ１１０の周縁部が、ケース１００の底面から離れ、アンブレラバルブ１１０が開弁して、アンブレラバルブ１１０に貯留されていた水Ｗが排水されるようにし、排水によって、アンブレラバルブ１１０に貯留されていた水Ｗの重量が減少して、アンブレラバルブ１１０に貯留された水Ｗの重量によって、アンブレラバルブ１１０に作用する力が、アンブレラバルブ１１０が複数の排水口１００ｈを閉塞する弾性力よりも小さくなったときに、アンブレラバルブ１１０が閉弁して、再び、複数の排水口１００ｈが閉塞されるようにすればよい。

Ｅ５．変形例５：
上記第２実施例では、ケース１００の底部に形成された排水口１００ｈを円形形状とし、弁体として、球体１０６を用いるものとしたが、本発明は、これに限らない。排水機構は、ケース１００の底部に形成された排水口と、排水バルブを構成し、少なくとも自重によって排水口を閉塞する弁体とを備えるようにし、車両１０の加速時、または、減速時に、弁体にかかる加速度が所定値以上であるときに、排水バルブが開弁して、排水を行い、車両１０の走行時、または、停止時に、弁体にかかる加速度が所定値未満であるときに、排水バルブが閉弁して、排水口を閉塞するようにすればよい。

Ｅ６．変形例６：
上記第１実施例では、ケース１００内に貯留された水を排水するための排水機構として、車両１０の走行時に、保護トレイ１２０内に生じた負圧等によって開弁するアンブレラバルブ１１０を用い、また、上記第２実施例、および、第２実施例の変形例では、車両１０の加速時、および、減速時に、球体１０６にかかる加速度によって開弁する排水機構を用いるものとしたが、本発明は、これに限られない。一般に、車両１０の少なくとも走行時に作用する自然力によって開弁する排水バルブを備える排水機構を適用すればよい。

Ｅ７．変形例７：
上記第３実施例、および、第３実施例の変形例では、ケース１００内に貯留された水を排水するための排水機構として、弁箱として機能する貯水室１４０や、弁体１３０を用いるものとしたが、本発明は、これに限られない。一般に、燃料電池の運転時に、燃料電池から排出される排出ガス、または、燃料電池に供給される酸化剤ガスの圧力によって開弁する排水バルブを備える排水機構を適用すればよい。

本発明の一実施例としての車両１０の概略構成を示す説明図である。 第１実施例の排水機構の概略構造および排水動作を示す説明図である。 第２実施例の排水機構の概略構造および排水動作を示す説明図である。 第３実施例の排水機構の概略構造および排水動作を示す説明図である。 第２実施例の変形例としての排水機構の概略構造および排水動作を示す説明図である。 第３実施例の第１の変形例としての排水機構の概略構造および排水動作を示す説明図である。 第３実施例の第２の変形例としての排水機構の概略構造および排水動作を示す説明図である。

符号の説明

１０...車両
１００，１００Ａ...ケース
１００ｈ...排水口
１０２...案内溝
１０２Ａ...底部
１０２ｈ，１０２Ａｈ...排水口
１０４...規制板
１０６...球体（弁体）
１１０...アンブレラバルブ
１２０...保護トレイ
１２２ｉ...導入口
１２２ｏ...排出口
１３０...弁体
１３２...弁棒
１４０...貯水室
１４０ｈ...第２の排水口
１５０...供給配管
１５２...切換バルブ

Claims (8)

1. 燃料電池を搭載した車両であって、
   前記車両の床下部に、前記燃料電池を収納したケースを備え、
   前記ケースは、該ケースの底部に、前記ケース内に貯留された水を排水するための排水機構を備えており、
   前記排水機構は、前記ケースの底部に形成された排水口と、該排水口に設けられ、少なくとも前記車両の走行時に作用する自然力によって開弁する排水バルブと、を備える車両。
2. 請求項１記載の車両であって、
   前記自然力は、重力、圧力、弾性力、慣性力、磁力のうちの少なくとも１つを含む、車両。
3. 請求項１または２記載の車両であって、
   前記排水機構は、
   所定の弾性力を有する弾性部材からなり、前記ケースの底部に配設された、前記排水バルブとしてのアンブレラバルブであって、該アンブレラバルブの周縁部が、前記ケースの底面に当接したときの前記弾性力によって、前記排水口を閉塞するとともに、前記排水口から落下した水を貯留する機能を有するアンブレラバルブを備え、
   前記アンブレラバルブに貯留された水の重量によって、前記アンブレラバルブに作用する力が、前記アンブレラバルブが前記排水口を閉塞する前記弾性力よりも大きいときに、前記アンブレラバルブが開弁して、前記排水を行い、
   前記アンブレラバルブに貯留された水の重量によって、前記アンブレラバルブに作用する力が、前記アンブレラバルブが前記排水口を閉塞する前記弾性力よりも小さいときに、前記アンブレラバルブが閉弁して、前記排水口を閉塞する、車両。
4. 請求項３記載の車両であって、
   前記排水機構は、さらに、
   前記車両の走行時に走行風が通過する一対の通風口を有し、前記アンブレラバルブを覆うとともに、前記走行風が前記通風口を通過することによって負圧となる負圧室を備え、
   前記アンブレラバルブに貯留された水の重量によって、前記アンブレラバルブに作用する力と、前記車両の走行時に、前記負圧室に生じた負圧によって、前記アンブレラバルブに作用する力との和が、前記アンブレラバルブが前記排水口を閉塞する前記弾性力よりも大きいときに、前記アンブレラバルブが開弁して、前記排水を行い、
   前記アンブレラバルブに貯留された水の重量によって、前記アンブレラバルブに作用する力と、前記車両の走行時に、前記負圧室に生じた負圧によって、前記アンブレラバルブに作用するとの和が、前記アンブレラバルブが前記排水口を閉塞する前記弾性力よりも小さいときに、前記アンブレラバルブが閉弁して、前記排水口を閉塞する、車両。
5. 請求項１または２記載の車両であって、
   前記排水機構は、
   前記排水バルブを構成し、少なくとも自重によって、前記排水口を閉塞する弁体を備え、
   前記車両の加速時、または、減速時に、前記弁体にかかる加速度が所定値以上であるときに、前記排水バルブが開弁して、前記排水を行い、
   前記車両の走行時、または、停止時に、前記弁体にかかる加速度が所定値未満であるときに、前記排水バルブが閉弁して、前記排水口を閉塞する、車両。
6. 燃料電池を搭載した車両であって、
   前記車両の床下部に、前記燃料電池を収納したケースを備え、
   前記ケースは、該ケースの底部に、前記ケース内に貯留された水を排水する排水機構を備えており、
   前記排水機構は、前記ケースの底部に形成された排水口と、前記排水口に設けられ、前記燃料電池の運転時に、前記燃料電池から排出される排出ガス、または、前記燃料電池に供給される酸化剤ガスの圧力によって開弁する排水バルブと、を備える車両。
7. 請求項６記載の車両であって、
   前記排水バルブは、
   前記排水口の下部に設けられ、前記排水バルブの弁箱を構成するとともに、前記排水口から落下した水を貯水する貯水室であって、該貯水室の底部に第２の排水口を備える貯水室と、
   前記貯水室の内部に設けられ、前記貯水室の内部で上下方向に摺動可能な弁体であって、少なくとも前記弁体の自重によって、前記第２の排水口を閉塞する弁体と、を備え、
   前記排水機構は、さらに、
   前記第２の排水口に、前記排出ガス、または、前記酸化剤ガスを供給するための供給配管を備え、
   前記供給配管から前記第２の排水口に供給される前記排出ガス、または、前記酸化剤ガスの圧力が所定値未満であり、前記弁体に対して下から上に作用する力が、前記弁体に対して上から下に作用する力より小さいときに、前記弁体が前記貯水室内の底面に当接して、前記第２の排水口を閉弁するとともに、前記排水口を開弁して、前記貯水室内に水を貯水し、
   前記供給配管から前記第２の排水口に供給される前記排出ガス、または、前記酸化剤ガスの圧力が所定値以上であり、前記弁体に対して下から上に作用する力が、前記弁体に対して上から下に作用する力より大きいときに、前記弁体が上方に押し上げられ、前記第２の排水口を開弁して、前記貯水室内に貯水されていた水の排水を行うとともに、前記弁体が前記貯水室内の上面に当接して、前記排水口を閉弁する、車両。
8. 請求項７記載の車両であって、
   前記供給配管は、該供給配管の連通状態を切り換える切換バルブを備える、車両。

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