JP2018114816A - 燃料電池車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池車両においてタンクを収容する部屋にマフラーを設置可能としつつ、乗員室の容積の低減を抑制する。【解決手段】燃料電池車両は、燃料電池スタックと、タンクと、燃料電池スタックから排出される流体を排出する排出流路と、排出流路に取り付けられたマフラーと、燃料電池スタックを収容する第１室と、第１室に対して後方に設けられタンクとマフラーとを収容する第２室であって、前方部と、前方部に対して後方に連なり幅方向の平均長さが前方部よりも短い後方部と、を有する第２室と、を備え、マフラーは、前方部の幅方向の側壁を形成する側壁部とタンクとの間に配置されている。【選択図】図１
Description
本発明は、燃料電池を搭載した燃料電池車両に関する。
燃料電池車両として、乗員室の前方の収容室に燃料電池スタックが収容され、乗員室の床下に設けられたトンネル状の水素タンク室に、水素ガスを貯蔵するタンクが収容された構造の燃料電池車両が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の燃料電池車両では、燃料電池スタックには、オフガスや電気化学反応により生じた水を取り出して大気へと導く排出流路が連結されている。このような排出流路には、排気音を低減させるためにマフラーが取り付けられる場合がある。排水促進や、燃料電池スタックへの水の逆流防止等を目的として、燃料電池車両における下方に位置する水素タンク室にマフラーを設置したいという要請がある。
しかし、特許文献１の燃料電池車両では、水素タンク室には、タンク以外の装置を収容する空間的な余裕が少ない。このため、水素タンク室にマフラーを設置しようとしても、タンクと干渉するためにマフラーを設置できない。他方、水素タンク室を大きくすると、マフラーを設置できるものの、乗員室の床部分において水素タンク室に対応して突出する領域が拡大し、乗員室の容積の低減を招くという問題が生じる。このため、燃料電池車両において、タンクを収容する部屋にマフラーを設置可能としつつ乗員室の容積の低減を抑制可能な技術が望まれている。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池車両が提供される。この燃料電池車両は、燃料電池スタックと；前記燃料電池スタックに供給されるガスを貯蔵するタンクと；前記燃料電池スタックから排出される流体を排出する排出流路と；前記排出流路に取り付けられたマフラーと；前記燃料電池スタックを収容する第１室と；前記第１室に対して前記燃料電池車両の車両長さ方向における後方に設けられ、前記タンクと前記マフラーとを収容する第２室であって、前方部と、前記前方部に対して前記車両長さ方向における後方に連なり、前記燃料電池車両の幅方向の平均長さが前記前方部の前記幅方向の平均長さよりも短い後方部と、を有する第２室と；を備え；前記マフラーは、前記前方部の前記幅方向の側壁を形成する側壁部と前記タンクとの間に配置されている。
この形態の燃料電池車両によれば、マフラーは、幅方向の平均長さが後方部よりも長い前方部において側壁部とタンクとの間に配置されているので、マフラーがタンクと干渉することを抑制しつつ第２室にマフラーを配置でき、また、第２室においてマフラーが配置されない後方部の幅方向の平均長さは、前方部の幅方向の平均長さよりも短いので、マフラーの設置に起因する乗員室の容積の低減を抑制できる。
（２）上記形態の燃料電池車両において、前記前方部は、前記幅方向の長さが前記車両長さ方向に沿って前方から後方に向かうにつれて短くなるように構成されていてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、前方部は、幅方向の長さが車両長さ方向に沿って前方から後方に向かうにつれて短くなるように構成されているので、乗員室の容積の低減をより抑制できる。
（３）上記形態の燃料電池車両において、前記前方部に配置され、前記タンクを前記燃料電池車両に取り付けるための取付部材を更に備え；前記取付部材は、前記マフラーよりも前記車両長さ方向における前方に配置されていてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、取付部材は、マフラーよりも車両長さ方向における前方に配置されているので、取付部材がマフラーと干渉することを抑制できる。また、幅方向の長さが車両長さ方向に沿って前方から後方に向かうにつれて短くなるように前方部が構成されている場合、車両長さ方向においてマフラーと同じ位置またはより後方に取付部材が配置されている構成に比べて、空間容積がより大きな部位に取り付けられているため、作業者は、タンクの取り付け作業を行い易い。
（４）上記形態の燃料電池車両において、前記第２室に対して上方に位置し、前方座席と後方座席とを収容する第３室を更に備え；前記マフラーは、前記後方座席よりも前記車両長さ方向における前方に配置されていてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、マフラーは、後方座席よりも車両長さ方向における前方に配置されているので、マフラーの配置に起因する後方座席の近傍の床における上方に突出する領域の拡大を抑制でき、後方座席の近傍における空間容積の低減を抑制できる。特に、後方座席の足元の空間が狭くなることを抑制できる。
（５）上記形態の燃料電池車両において、前記マフラーは、前記燃料電池スタックよりも下方に設けられていてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、マフラーは、燃料電池スタックよりも下方に設けられているので、燃料電池スタックから排出される流体（液体）を、重力を利用してマフラーに導くことができ、また、排出された流体が燃料電池スタックに向かって逆流することを抑制できる。
（６）上記形態の燃料電池車両において、前記前方部は、鉛直方向の長さが前記車両長さ方向に沿って前方から後方に向かうにつれて短くなるように構成されていてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、前方部は、鉛直方向の長さが前方から後方に向かうにつれて短くなるように構成されているので、マフラーを配置するための空間を確保しつつ、乗員室の容積の低減を抑制できる。
本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池車両の製造方法、燃料電池車両におけるマフラーの搭載方法等の形態で実現することができる。
Ａ．実施形態：
Ａ１．車両全体構成：
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池車両５００の概略構成を断面視にて示す説明図である。図２は、燃料電池車両５００の概略構成を底面視にて示す説明図である。図１では、燃料電池車両５００の車両幅方向ＬＨの中央位置での、車両の前方方向ＦＤおよび後方方向ＲＤに沿った断面を表している。図２では、燃料電池車両５００を鉛直下方Ｇとは反対方向（鉛直上方）に見た概略構成を表している。本実施形態では、前方方向ＦＤと後方方向ＲＤとを、合せて「車両長さ方向」と呼ぶ。燃料電池車両５００は、燃料電池スタック１００を電力源として搭載している。燃料電池スタック１００から供給される電力によって動力源であるモータＭが駆動することにより、後輪ＲＷが駆動される。図１における各方向を示す符号および矢印は、他の図における各方向を示す符号および矢印に対応する。
Ａ１．車両全体構成：
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池車両５００の概略構成を断面視にて示す説明図である。図２は、燃料電池車両５００の概略構成を底面視にて示す説明図である。図１では、燃料電池車両５００の車両幅方向ＬＨの中央位置での、車両の前方方向ＦＤおよび後方方向ＲＤに沿った断面を表している。図２では、燃料電池車両５００を鉛直下方Ｇとは反対方向（鉛直上方）に見た概略構成を表している。本実施形態では、前方方向ＦＤと後方方向ＲＤとを、合せて「車両長さ方向」と呼ぶ。燃料電池車両５００は、燃料電池スタック１００を電力源として搭載している。燃料電池スタック１００から供給される電力によって動力源であるモータＭが駆動することにより、後輪ＲＷが駆動される。図１における各方向を示す符号および矢印は、他の図における各方向を示す符号および矢印に対応する。
燃料電池車両５００には、第１室５１０と、第２室５２０と、第３室５３０とが形成されている。第１室５１０は、燃料電池車両５００における前方方向ＦＤ側に位置し、一対の前輪ＦＷに挟まれた領域を含む空間として構成されている。第２室５２０は、第１室５１０よりも後方方向ＲＤ側であって、燃料電池車両５００における鉛直下方Ｇ側に位置している。第１室５１０と第２室５２０とは互いに連通している。第３室５３０は、第１室５１０よりも後方方向ＲＤであって、第２室５２０の上方側に位置している。第３室５３０は、いわゆる乗員室であり、第３室５３０には前方座席ＦＳおよび後方座席ＲＳが収容されている。第１室５１０と、第２室５２０および第３室５３０とは、ダッシュボードＤＢによって区画されている。第２室５２０と第３室５３０とは、フロアパネル６１０によって区画されている。
第１室５１０は、燃料電池システム２００を構成する各機能部のうち、燃料電池スタック１００を含む機能部を収容する。燃料電池スタック１００は、積層された複数の単セル（後述の単セル１１）を含む積層体である。燃料電池スタック１００および燃料電池システム２００の詳細構成は、後述する。図１に示すように、燃料電池スタック１００は、車両長さ方向において、後方方向ＲＤに向かう側へと下方に傾斜して配置されている。換言すると、燃料電池スタック１００は、後方方向ＲＤに向かうにつれて下方に位置するように、水平方向に対して傾斜して配置されている。このように燃料電池スタック１００が傾斜して配置されているので、燃料電池スタック１００内の水は、重力を利用して後方方向ＲＤに集められて燃料電池スタック１００から容易に排出されることとなる。
第２室５２０は、水素ガスを貯蔵するタンク２０と、マフラー４００と、第１排出流路４１０の一部と、第２排出流路４２０とを収容する。第２室５２０は、燃料電池車両５００の床下において第１室５１０よりも後方方向ＲＤに形成されている。また、第２室５２０は、車両幅方向ＬＨの略中央において車両長さ方向に沿って形成されている。第２室５２０の天井部分と第３室５３０の床部分とは、フロアパネル６１０により形成されている。第３室５３０の床において第２室５２０に対応する部分は、他の部分に比べて鉛直上方に突出している。このように、第２室５２０は、エンジンを搭載した車両におけるドライブシャフトが配置されたセンタートンネルと同様な形状を有している。マフラー４００は、第１排出流路４１０を介して燃料電池スタック１００に接続されており、燃料電池スタック１００からオフガスおよび水からなる流体が排出される際の排気音を低減させる。本実施形態において、前述の「流体」には、アノード側オフガスと、カソード側オフガスと、各極のオフガスに含まれる水とを含む。第１排出流路４１０は、燃料電池スタック１００とマフラー４００とを接続する。第２排出流路４２０の一端はマフラー４００に接続され、他端は開放されている。第２排出流路４２０は、マフラー４００を通った後の流体を、大気中に放出する。
第２室５２０は、前方部ＦＰと、後方部ＲＰとを備える。前方部ＦＰは、第２室５２０において最も前方方向ＦＤに位置し、第１室５１０に連なる。図１に示すように、前方部ＦＰの鉛直方向の長さ（高さ）は、後方方向ＲＤに向かうにつれて次第に短くなるように構成されている。また、図２に示すように、前方部ＦＰの車両幅方向ＬＨの長さ（幅）は、後方方向ＲＤに向かうにつれて次第に短くなるように構成されている。このように、前方部ＦＰの高さと幅とがいずれも後方方向ＲＤに向かうにつれて次第に短くなっていることにより、第３室５３０のうち、特に前方部ＦＰに対応する前方座席ＦＳ（運転席および助手席）近傍の容積の低減を抑制できる。図１および図２に示すように、前方部ＦＰは、タンク２０の前方側の略半分と、マフラー４００と、第１排出流路４１０の一部と、第２排出流路４２０とを収容する。タンク２０は、第１取付部材３１０と第２取付部材３２０とにより側壁部６２０に取り付けられている。第１取付部材３１０と第２取付部材３２０とは、それぞれタンク２０を外周方向に囲むバンド部と、かかるバンド部を、側壁部６２０に取り付ける取り付け部とを含む。第１取付部材３１０は、前方部ＦＰにおいてタンク２０を取り付ける。第２取付部材３２０は、後方部ＲＰにおいてタンク２０を取り付ける。マフラー４００の取り付け位置の詳細は後述する。なお、第１取付部材３１０は、課題を解決するための手段欄における「取付部材」の下位概念に相当する。
後方部ＲＰは、前方部ＦＰに対して後方方向ＲＤに連なる。本実施形態において、後方部ＲＰの後端は、車両長さ方向において後輪ＲＷの先端の近傍に位置する。図１に示すように、後方部ＲＰの鉛直方向の長さ（高さ）は、車両長さ方向に亘ってほぼ一定である。また、かかる鉛直方向の長さは、前方部ＦＰの後方方向ＲＤの端部の鉛直方向の長さと一致する。したがって、本実施形態において、後方部ＲＰの鉛直方向の平均長さは、前方部ＦＰの鉛直方向の平均長さよりも短い。同様に、図２に示すように、後方部ＲＰの車両幅方向ＬＨの長さ（幅）は、車両長さ方向に亘ってほぼ一定である。また、かかる車両幅方向ＬＨの長さは、前方部ＦＰの後方方向ＲＤの端部の車両幅方向ＬＨの長さと一致する。したがって、本実施形態において、後方部ＲＰの車両幅方向ＬＨの平均長さは、前方部ＦＰの車両幅方向ＬＨの平均長さよりも短い。このように、鉛直方向の平均長さおよび車両幅方向ＬＨの平均長さのいずれについても、後方部ＲＰが前方部ＦＰに比べて短く構成されているため、第３室５３０のうち、特に後方部ＲＰに対応する後方座席ＲＳ近傍における容積の低減を抑制できる。後方部ＲＰは、タンク２０の後方側の略半分を収容する。
Ａ２．燃料電池システムの構成：
図３は、燃料電池車両５００に搭載されている燃料電池システム２００の概略構成を示すブロック図である。燃料電池システム２００は、上述の燃料電池スタック１００、マフラー４００、第１排出流路４１０および第２排出流路４２０に加えて、気液分離器２９と、エアコンプレッサ３０と、遮断弁２４と、インジェクタ２５と、排気排水弁２６と、循環ポンプ２７と、三方弁３３と、圧力調整弁３４と、燃料ガス供給路２１と、燃料ガス循環路２２と、燃料ガス排出路２３と、酸化剤ガス供給路３１と、バイパス流路３５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０とを備える。その他、燃料電池システム２００は、燃料電池スタック１００を介して冷却媒体を循環させる図示しない機構を備えている。
図３は、燃料電池車両５００に搭載されている燃料電池システム２００の概略構成を示すブロック図である。燃料電池システム２００は、上述の燃料電池スタック１００、マフラー４００、第１排出流路４１０および第２排出流路４２０に加えて、気液分離器２９と、エアコンプレッサ３０と、遮断弁２４と、インジェクタ２５と、排気排水弁２６と、循環ポンプ２７と、三方弁３３と、圧力調整弁３４と、燃料ガス供給路２１と、燃料ガス循環路２２と、燃料ガス排出路２３と、酸化剤ガス供給路３１と、バイパス流路３５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０とを備える。その他、燃料電池システム２００は、燃料電池スタック１００を介して冷却媒体を循環させる図示しない機構を備えている。
燃料電池スタック１００は、積層された複数の単セル１１を備え、また、その積層方向ＳＤの両端部に一対のエンドプレート１１０，１２０を備える。各単セル１１は、固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜を挟んで設けられるアノード側触媒電極層に供給される燃料ガスと、カソード側触媒電極層に供給される酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生する。本実施形態において、燃料ガスは水素ガスであり、酸化剤ガスは空気である。燃料電池スタック１００は、エンドプレート１１０が前方方向ＦＤ側に位置し、エンドプレート１２０が後方方向ＲＤ側に位置するように設置されている。触媒電極層は、触媒、例えば、白金（Ｐｔ）を担持したカーボン粒子や電解質を含んで構成される。単セル１１において両電極側の触媒電極層の外側には、多孔質体により形成されたガス拡散層が配置されている。多孔質体としては、例えば、カーボンペーパーおよびカーボンクロス等のカーボン多孔質体や、金属メッシュおよび発泡金属等の金属多孔質体が用いられる。燃料電池スタック１００の内部には、燃料ガス、酸化剤ガス、および冷却媒体を流通させるためのマニホールド（図示省略）が単セル１１の積層方向ＳＤに沿って形成されている。なお、単セル１１は、固体高分子型燃料電池に限らず、固体酸化物型燃料電池など任意の種類の燃料電池であってもよい。
一対のエンドプレート１１０，１２０は、複数の単セル１１を含む積層体を挟持する機能を有する。一対のエンドプレート１１０，１２０のうち、エンドプレート１２０は、燃料電池スタック１００内に形成されたマニホールドに、燃料ガス、酸化剤ガス、および冷却媒体を供給する機能、および、これらの媒体を排出するための流路を提供する機能を有する。これに対して、エンドプレート１１０は、かかる機能を有しない。エンドプレート１１０およびエンドプレート１２０は、いずれも厚さ方向が、積層方向ＳＤと一致する略板状の外観形状を有する。
タンク２０は、高圧水素を貯蔵しており、燃料ガスとしての水素ガスを、燃料ガス供給路２１を介して燃料電池スタック１００に供給する。タンク２０は、略円筒形の外観形状を有し、図１および図２に示すように、長手方向が車両長さ方向と一致するように第２室５２０に収容されている。遮断弁２４は、タンク２０における燃料ガスの排出口近傍に配置され、タンク２０からの水素ガスの供給の実行と停止とを、図示しない制御部からの指示に応じて切り替える。インジェクタ２５は、燃料ガス供給路２１に配置され、燃料電池スタック１００への水素ガスの供給量（流量）および圧力を調整する。気液分離器２９は、燃料電池スタック１００内の燃料ガス排出用マニホールドと接続され、かかるマニホールドから排出されるオフガスに含まれる水を分離して排出すると共に、水が分離された後のガス（燃料ガス）を排出する。循環ポンプ２７は、燃料ガス循環路２２に配置されており、気液分離器２９から排出された燃料ガス（水が分離された後の燃料ガス）を燃料ガス供給路２１に送る。排気排水弁２６は、燃料ガス排出路２３に配置されており、気液分離器２９からの水およびオフガスの排出の実行と停止とを切り替える。エアコンプレッサ３０は、燃料電池スタック１００に対して酸化剤ガスとしての空気を供給する。三方弁３３は、酸化剤ガス供給路３１に配置されており、エアコンプレッサ３０から供給される空気の全体量のうち、酸化剤ガス供給路３１に供給する量と、バイパス流路３５に供給する量とを調整する。圧力調整弁３４は、第１排出流路４１０における燃料電池スタック１００との接続部分に配置されており、燃料電池スタック１００におけるカソード排出側の圧力（いわゆる背圧）を調整することにより、各単セル１１におけるカソード側圧力を調整する。
燃料電池システム２００における燃料ガスの流通について説明する。タンク２０から供給される水素ガスは、燃料ガス供給路２１を介して燃料電池スタック１００に供給される。燃料電池スタック１００から排出されるアノード側オフガスは、気液分離器２９に供給され、アノード側オフガスに含まれる水の少なくとも一部が分離される。水が分離された後のアノード側オフガス（すなわち、燃料ガス）は、燃料ガス循環路２２および循環ポンプ２７を介して燃料ガス供給路２１に戻され、再び燃料電池スタック１００に供給される。なお、気液分離器２９からは、アノード側オフガスから分離された水に加えて、気液分離器２９に供給されるアノード側オフガスのうちの一部が排気排水弁２６を介して燃料ガス排出路２３に排出される。燃料ガス排出路２３は第１排出流路４１０と接続されており、燃料ガス排出路２３に排出された水およびアノード側オフガスは、燃料電池スタック１００のカソード側から排出される水およびカソード側オフガスと共に第１排出流路４１０へと排出される。第１排出流路４１０へと排出されたアノード側オフガス、カソード側オフガスおよび水は、上述のように、マフラー４００および第２排出流路４２０を介して大気へと排出される。燃料ガス排出路２３は、大気開放されている第１排出流路４１０と連通しているのに対して、気液分離器２９の内部には、大気圧よりも高い背圧が加えられているため、排気排水弁２６を挟んで圧力差が存在する。したがって、排気排水弁２６が開けられた場合に、上述の圧力差によって、気液分離器２９から燃料ガス排出路２３へとオフガスが排出される。
燃料電池システム２００における酸化剤ガスの流通について説明する。エアコンプレッサ３０から供給される空気（圧縮空気）は、酸化剤ガス供給路３１を介して燃料電池スタック１００に供給される。このとき、三方弁３３の開度を調整することにより燃料電池スタック１００への空気の供給量を調整できる。燃料電池スタック１００から排出されるカソード側オフガスおよび水は、圧力調整弁３４を介して第１排出流路４１０に排出される。第１排出流路４１０は、上述のように燃料ガス排出路２３と接続されており、また、バイパス流路３５とも接続されている。したがって、燃料電池スタック１００から排出されたカソード側オフガスは、燃料ガス排出路２３を通って排出されるアノード側オフガスおよび水と、バイパス流路３５を通って排出される空気と共に、マフラー４００を介して大気へと排出される。
ここで、上述のように、燃料電池スタック１００は、後方方向ＲＤに向かうにつれて下方に位置するように、水平方向に対して傾斜して配置されているため、燃料電池スタック１００においてエンドプレート１２０が最も鉛直下方Ｇに位置することとなる。したがって、燃料電池スタック１００内の水は、各種マニホールドを通って重力にしたがってエンドプレート１２０へと向かうこととなり、燃料電池スタック１００内からの排水が促される。
燃料電池スタック１００における一対の集電板１０３Ｆ，１０３Ｒは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０と電気的に接続されている。集電板１０３Ｆとエンドプレート１１０との間には、絶縁板１０２Ｆが配置されている。同様に、集電板１０３Ｒとエンドプレート１２０との間には、絶縁板１０２Ｒが配置されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、モータＭと電気的に接続されており、燃料電池スタック１００の出力電圧を昇圧してモータＭに供給する。
上述した排気排水弁２６、エアコンプレッサ３０、循環ポンプ２７、およびその他の各弁の動作は、図示しない制御部により制御される。この制御部は、例えば、制御用プログラムが記憶されているＲＯＭ（Read Only Member）と、かかるＲＯＭを読み出して実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵのワークエリアとして利用されるＲＡＭ（Random Access Memory）とを有する構成としてもよい。
Ａ３．マフラーの配置位置：
図４は、図１に示す４−４断面を示す断面図である。なお、図４では、マフラー４００の形状を模式的に表している。図４に示すように、前方部ＦＰは、鉛直上方のフロアパネル６１０と、側壁部６２０と、下方カバー６３０とにより形成されている。側壁部６２０は、フロアパネル６１０に対して下方に連なる。側壁部６２０は、前方部ＦＰの車両幅方向ＬＨの端部に位置し、前方部ＦＰの車両幅方向ＬＨの側壁を形成する。下方カバー６３０は、前方部ＦＰの底部を形成する。本実施形態において、側壁部６２０は、鉛直上方から鉛直下方Ｇに向かうにつれて車両幅方向ＬＨの長さ（幅）が長くなるように構成されている。タンク２０と側壁部６２０との間には、車両長さ方向に沿って延びる空間５５０が形成されている。本実施形態では、マフラー４００は、かかる空間５５０に配置されている。換言すると、マフラー４００は、タンク２０と側壁部６２０との間に配置されている。このため、マフラー４００がタンク２０と干渉することが抑制されている。なお、マフラー４００は、図示しない取り付け部材により、側壁部６２０に固定されている。
図４は、図１に示す４−４断面を示す断面図である。なお、図４では、マフラー４００の形状を模式的に表している。図４に示すように、前方部ＦＰは、鉛直上方のフロアパネル６１０と、側壁部６２０と、下方カバー６３０とにより形成されている。側壁部６２０は、フロアパネル６１０に対して下方に連なる。側壁部６２０は、前方部ＦＰの車両幅方向ＬＨの端部に位置し、前方部ＦＰの車両幅方向ＬＨの側壁を形成する。下方カバー６３０は、前方部ＦＰの底部を形成する。本実施形態において、側壁部６２０は、鉛直上方から鉛直下方Ｇに向かうにつれて車両幅方向ＬＨの長さ（幅）が長くなるように構成されている。タンク２０と側壁部６２０との間には、車両長さ方向に沿って延びる空間５５０が形成されている。本実施形態では、マフラー４００は、かかる空間５５０に配置されている。換言すると、マフラー４００は、タンク２０と側壁部６２０との間に配置されている。このため、マフラー４００がタンク２０と干渉することが抑制されている。なお、マフラー４００は、図示しない取り付け部材により、側壁部６２０に固定されている。
図１に示すように、マフラー４００は、前方部ＦＰにおいて、第１取付部材３１０よりも後方方向ＲＤに配置されている。換言すると、第１取付部材３１０は、マフラー４００よりも前方方向ＦＤに配置されている。したがって、マフラー４００が第１取付部材３１０と干渉することが抑制されている。また、第１取付部材３１０は、前方部ＦＰにおける前方方向ＦＤ側、すなわち、前方部ＦＰのうちの容積が比較的大きな部分に配置されているので、作業者は、タンク２０の取り付け作業を行い易い。また、マフラー４００は、後方座席ＲＳよりも前方方向ＦＤ、より具体的には、前方座席ＦＳとほぼ同じ位置に配置されている。したがって、後方座席ＲＳの近傍の床（フロアパネル６１０）において、マフラー４００の設置に起因して上方に突出する領域が拡大することを抑制でき、後方座席ＲＳの近傍における空間容積の低減を抑制できる。特に、後方座席ＲＳの足元の空間が狭くなることを抑制できる。
また、図１に示すように、マフラー４００は、燃料電池スタック１００よりも下方に位置している。したがって、燃料電池スタック１００から排出される水を、重力を利用して排出し易くでき、且つ、燃料電池スタック１００から排出された水が燃料電池スタック１００に向かって逆流することを抑制できる。上述の燃料電池スタック１００とマフラー４００との位置関係により、第１排出流路４１０は、後方方向ＲＤに向かうにつれて下方に位置するように傾斜して配置されている。上述のように、前方部ＦＰの高さは後方方向ＲＤに向かうにつれて短くなるように構成されているので、第１排出流路４１０の上述した傾斜した配置を実現可能としつつ、第１排出流路４１０の配置のための空間を低減して、第３室５３０の容積の低減を抑制できる。
以上説明した実施形態の燃料電池車両５００によれば、マフラー４００は、車両幅方向ＬＨの平均長さが後方部ＲＰよりも長い前方部ＦＰにおいて側壁部６２０とタンク２０との間に配置されているので、マフラー４００がタンク２０と干渉することを抑制しつつ第２室５２０にマフラー４００を配置でき、また、第２室５２０においてマフラー４００が配置されない後方部ＲＰの車両幅方向ＬＨの平均長さは、前方部ＦＰの車両幅方向ＬＨの平均長さよりも短いので、マフラー４００の設置に起因する第３室５３０（乗員室）の容積の低減を抑制できる。
また、前方部ＦＰは、車両幅方向ＬＨの長さが車両長さ方向に沿って前方から後方に向かうにつれて短くなるように構成されているので、第３室５３０（乗員室）の容積の低減をより抑制できる。
また、第１取付部材３１０は、マフラー４００よりも車両長さ方向における前方に配置されているので、第１取付部材３１０がマフラー４００と干渉することを抑制できる。また、第１取付部材３１０は、車両長さ方向においてマフラー４００と同じ位置またはより後方に配置されている構成に比べて、前方部ＦＰにおいて空間容積がより大きな部位に取り付けられるため、作業者は、タンク２０の取り付け作業を行い易い。
また、マフラー４００は、後方座席ＲＳよりも車両長さ方向における前方に配置されているので、マフラー４００の配置に起因する後方座席ＲＳの近傍の床（フロアパネル６１０）における上方に突出する領域の拡大を抑制でき、後方座席ＲＳの近傍における空間容積の低減を抑制できる。特に、後方座席ＲＳの足元の空間が狭くなることを抑制できる。
また、マフラー４００は、燃料電池スタック１００よりも下方に設けられているので、燃料電池スタック１００から排出される水を、重力を利用してマフラーに導くことができ、また、排出された水が燃料電池スタック１００に向かって逆流することを抑制できる。
また、前方部ＦＰは、鉛直方向の長さが前方から後方に向かうにつれて短くなるように構成されているので、マフラー４００を配置するための空間を確保しつつ、第３室５３０（乗員室）の容積の低減を抑制できる。
Ｂ．変形例：
Ｂ１．変形例１：
上記実施形態では、前方部ＦＰは、車両幅方向ＬＨの長さが後方方向ＲＤに向かうにつれて次第に短くなるように構成されていたが、本発明はこれに限定されない。前方部ＦＰの車両幅方向ＬＨの長さが後方方向ＲＤに向かうにつれて段階的に（階段状に）短くなるように構成されてもよい。また、前方部ＦＰの車両幅方向ＬＨの長さが、車両長さ方向に亘って一定であってもよく、後方方向ＲＤに向かうにつれて次第に長くなるように構成されてもよい。これらの構成においても、後方部ＲＰの車両幅方向ＬＨの平均長さが前方部ＦＰの車両幅方向ＬＨの平均長さがよりも短い構成とし、前方部ＦＰにマフラー４００を収容することにより、上記実施形態の燃料電池車両５００と同様な効果を奏する。
Ｂ１．変形例１：
上記実施形態では、前方部ＦＰは、車両幅方向ＬＨの長さが後方方向ＲＤに向かうにつれて次第に短くなるように構成されていたが、本発明はこれに限定されない。前方部ＦＰの車両幅方向ＬＨの長さが後方方向ＲＤに向かうにつれて段階的に（階段状に）短くなるように構成されてもよい。また、前方部ＦＰの車両幅方向ＬＨの長さが、車両長さ方向に亘って一定であってもよく、後方方向ＲＤに向かうにつれて次第に長くなるように構成されてもよい。これらの構成においても、後方部ＲＰの車両幅方向ＬＨの平均長さが前方部ＦＰの車両幅方向ＬＨの平均長さがよりも短い構成とし、前方部ＦＰにマフラー４００を収容することにより、上記実施形態の燃料電池車両５００と同様な効果を奏する。
Ｂ２．変形例２：
上記実施形態では、第１取付部材３１０は、マフラー４００よりも車両長さ方向における前方に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。第１取付部材３１０がマフラー４００に対して車両長さ方向において同じ位置または後方であってもよい。このような構成においても、第２室５２０にマフラー４００を収容することにより、上記実施形態の燃料電池車両５００と同様な効果を奏する。
上記実施形態では、第１取付部材３１０は、マフラー４００よりも車両長さ方向における前方に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。第１取付部材３１０がマフラー４００に対して車両長さ方向において同じ位置または後方であってもよい。このような構成においても、第２室５２０にマフラー４００を収容することにより、上記実施形態の燃料電池車両５００と同様な効果を奏する。
Ｂ３．変形例３：
上記実施形態では、マフラー４００は、後方座席ＲＳよりも車両長さ方向における前方に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。マフラー４００が後方座席ＲＳに対して車両長さ方向において同じ位置または後方であってもよい。このような構成においても、第２室５２０にマフラー４００を収容することにより、上記実施形態の燃料電池車両５００と同様な効果を奏する。
上記実施形態では、マフラー４００は、後方座席ＲＳよりも車両長さ方向における前方に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。マフラー４００が後方座席ＲＳに対して車両長さ方向において同じ位置または後方であってもよい。このような構成においても、第２室５２０にマフラー４００を収容することにより、上記実施形態の燃料電池車両５００と同様な効果を奏する。
Ｂ４．変形例４：
上記実施形態では、マフラー４００は、燃料電池スタック１００に対して下方に設けられていたが、本発明はこれに限定されない。燃料電池スタック１００と比較して鉛直方向において同じ位置または燃料電池スタック１００よりも上方に位置してもよい。例えば、燃料電池スタック１００が第１室５１０における下方に位置し、マフラー４００とほぼ同じ高さに配置される構成としてもよい。このような構成においても、第２室５２０にマフラー４００を収容することにより、上記実施形態の燃料電池車両５００と同様な効果を奏する。
上記実施形態では、マフラー４００は、燃料電池スタック１００に対して下方に設けられていたが、本発明はこれに限定されない。燃料電池スタック１００と比較して鉛直方向において同じ位置または燃料電池スタック１００よりも上方に位置してもよい。例えば、燃料電池スタック１００が第１室５１０における下方に位置し、マフラー４００とほぼ同じ高さに配置される構成としてもよい。このような構成においても、第２室５２０にマフラー４００を収容することにより、上記実施形態の燃料電池車両５００と同様な効果を奏する。
Ｂ５．変形例５：
上記実施形態では、前方部ＦＰは、鉛直方向の長さが後方方向ＲＤに向かうにつれて次第に短くなるように構成されていたが、本発明はこれに限定されない。前方部ＦＰの鉛直方向の長さが後方方向ＲＤに向かうにつれて段階的に（階段状に）短くなるように構成されてもよい。また、前方部ＦＰの鉛直方向の長さが車両長さ方向に亘って一定であってもよく、後方方向ＲＤに向かうにつれて長くなるように構成されてもよい。このような構成においても、第２室５２０にマフラー４００を収容することにより、上記実施形態の燃料電池車両５００と同様な効果を奏する。
上記実施形態では、前方部ＦＰは、鉛直方向の長さが後方方向ＲＤに向かうにつれて次第に短くなるように構成されていたが、本発明はこれに限定されない。前方部ＦＰの鉛直方向の長さが後方方向ＲＤに向かうにつれて段階的に（階段状に）短くなるように構成されてもよい。また、前方部ＦＰの鉛直方向の長さが車両長さ方向に亘って一定であってもよく、後方方向ＲＤに向かうにつれて長くなるように構成されてもよい。このような構成においても、第２室５２０にマフラー４００を収容することにより、上記実施形態の燃料電池車両５００と同様な効果を奏する。
Ｂ６．変形例６：
上記実施形態における燃料電池車両５００の構成は、あくまでも一例であり、種々変更可能である。例えば、カソード側オフガスとアノード側オフガスとを、単一の第１排出流路４１０で排出することに代えて、それぞれ別の流路で排出させてもよい。この場合、各極の排出流路にマフラー４００を配置し、少なくとも一方のマフラー４００を、空間５５０に収容してもよい。また、燃料電池スタック１００は、車両長さ方向において、後方方向ＲＤに向かう側へと下方に傾斜して配置されていなくてもよく、例えば、水平に配置されていてもよい。また、燃料電池スタック１００は、第１室５１０に配置されていたが、第１室５１０に代えて、燃料電池車両５００における後方方向ＲＤ側、例えば、後方座席ＲＳよりも後方側の空間に配置されてもよい。この構成において、第２室５２０を前後反対の構成として、第２室５２０にマフラー４００を収容してもよい。また、下方カバー６３０を省略してもよい。
上記実施形態における燃料電池車両５００の構成は、あくまでも一例であり、種々変更可能である。例えば、カソード側オフガスとアノード側オフガスとを、単一の第１排出流路４１０で排出することに代えて、それぞれ別の流路で排出させてもよい。この場合、各極の排出流路にマフラー４００を配置し、少なくとも一方のマフラー４００を、空間５５０に収容してもよい。また、燃料電池スタック１００は、車両長さ方向において、後方方向ＲＤに向かう側へと下方に傾斜して配置されていなくてもよく、例えば、水平に配置されていてもよい。また、燃料電池スタック１００は、第１室５１０に配置されていたが、第１室５１０に代えて、燃料電池車両５００における後方方向ＲＤ側、例えば、後方座席ＲＳよりも後方側の空間に配置されてもよい。この構成において、第２室５２０を前後反対の構成として、第２室５２０にマフラー４００を収容してもよい。また、下方カバー６３０を省略してもよい。
本発明は、上述の実施形態および変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
１１…単セル
２０…タンク
２１…燃料ガス供給路
２２…燃料ガス循環路
２３…燃料ガス排出路
２４…遮断弁
２５…インジェクタ
２６…排気排水弁
２７…循環ポンプ
２９…気液分離器
３０…エアコンプレッサ
３１…酸化剤ガス供給路
３３…三方弁
３４…圧力調整弁
３５…バイパス流路
１００…燃料電池スタック
１０２Ｆ，１０２Ｒ…絶縁板
１０３Ｆ，１０３Ｒ…集電板
１１０，１２０…エンドプレート
２００…燃料電池システム
２１０…ＤＣ−ＤＣコンバータ
３１０…第１取付部材
３２０…第２取付部材
４００…マフラー
４１０…第１排出流路
４２０…第２排出流路
５００…燃料電池車両
５１０…第１室
５２０…第２室
５３０…第３室
５５０…空間
６１０…フロアパネル
６２０…側壁部
６３０…下方カバー
ＤＢ…ダッシュボード
ＦＤ…前方方向
ＦＰ…前方部
ＦＳ…前方座席
ＦＷ…前輪
Ｇ…鉛直下方
ＬＨ…車両幅方向
Ｍ…モータ
ＲＤ…後方方向
ＲＰ…後方部
ＲＳ…後方座席
ＲＷ…後輪
ＳＤ…積層方向
２０…タンク
２１…燃料ガス供給路
２２…燃料ガス循環路
２３…燃料ガス排出路
２４…遮断弁
２５…インジェクタ
２６…排気排水弁
２７…循環ポンプ
２９…気液分離器
３０…エアコンプレッサ
３１…酸化剤ガス供給路
３３…三方弁
３４…圧力調整弁
３５…バイパス流路
１００…燃料電池スタック
１０２Ｆ，１０２Ｒ…絶縁板
１０３Ｆ，１０３Ｒ…集電板
１１０，１２０…エンドプレート
２００…燃料電池システム
２１０…ＤＣ−ＤＣコンバータ
３１０…第１取付部材
３２０…第２取付部材
４００…マフラー
４１０…第１排出流路
４２０…第２排出流路
５００…燃料電池車両
５１０…第１室
５２０…第２室
５３０…第３室
５５０…空間
６１０…フロアパネル
６２０…側壁部
６３０…下方カバー
ＤＢ…ダッシュボード
ＦＤ…前方方向
ＦＰ…前方部
ＦＳ…前方座席
ＦＷ…前輪
Ｇ…鉛直下方
ＬＨ…車両幅方向
Ｍ…モータ
ＲＤ…後方方向
ＲＰ…後方部
ＲＳ…後方座席
ＲＷ…後輪
ＳＤ…積層方向
Claims (6)
- 燃料電池車両であって、
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックに供給されるガスを貯蔵するタンクと、
前記燃料電池スタックから排出される流体を排出する排出流路と、
前記排出流路に取り付けられたマフラーと、
前記燃料電池スタックを収容する第１室と、
前記第１室に対して前記燃料電池車両の車両長さ方向における後方に設けられ、前記タンクと前記マフラーとを収容する第２室であって、
前方部と、
前記前方部に対して前記車両長さ方向における後方に連なり、前記燃料電池車両の幅方向の平均長さが前記前方部の前記幅方向の平均長さよりも短い後方部と、
を有する第２室と、
を備え、
前記マフラーは、前記前方部の前記幅方向の側壁を形成する側壁部と前記タンクとの間に配置されている、
燃料電池車両。 - 請求項１に記載の燃料電池車両において、
前記前方部は、前記幅方向の長さが前記車両長さ方向に沿って前方から後方に向かうにつれて短くなるように構成されている、
燃料電池車両。 - 請求項１または請求項２に記載の燃料電池車両において、
前記前方部に配置され、前記タンクを前記燃料電池車両に取り付けるための取付部材を更に備え、
前記取付部材は、前記マフラーよりも前記車両長さ方向における前方に配置されている、
燃料電池車両。 - 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料電池車両において、
前記第２室に対して上方に位置し、前方座席と後方座席とを収容する第３室を更に備え、
前記マフラーは、前記後方座席よりも前記車両長さ方向における前方に配置されている、
燃料電池車両。 - 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の燃料電池車両において、
前記マフラーは、前記燃料電池スタックに対して前記車両長さ方向における後方且つ下方に設けられている、
燃料電池車両。 - 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の燃料電池車両において、
前記前方部は、鉛直方向の長さが前記車両長さ方向に沿って前方から後方に向かうにつれて短くなるように構成されている、
燃料電池車両。
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