JP2019217895A - Fuel cell vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池車両に関する。 The present invention relates to a fuel cell vehicle.
例えば、下記特許文献1には、燃料電池スタックが搭載された燃料電池車両が開示されている。燃料電池スタックのカソード出口側には排気管が接続されており、空気を含むカソード排ガスは排気管を介して車外へと排出される。典型的には、燃料電池スタックは車両の前部に搭載され、排気管は車両の床面に沿って配設されて車両後部まで延在し、カソード排ガスは車両後部から車外へと放出される。カソード排ガスには、燃料電池での反応生成物である水が含まれている。 For example, Patent Literature 1 below discloses a fuel cell vehicle on which a fuel cell stack is mounted. An exhaust pipe is connected to the cathode outlet side of the fuel cell stack, and cathode exhaust gas including air is discharged to the outside of the vehicle via the exhaust pipe. Typically, the fuel cell stack is mounted at the front of the vehicle, the exhaust pipe is arranged along the floor of the vehicle and extends to the rear of the vehicle, and the cathode exhaust is discharged from the rear of the vehicle to the outside of the vehicle . Cathode exhaust gas contains water that is a reaction product of the fuel cell.
排気管において、排気管の出口までの途中区間に高低差(上り下り)がある場合、アイドル運転時等の低負荷運転時に水が排出できず、排気管に水が溜まってしまう可能性がある。また車両が傾斜した場合、排気管に水が溜まってしまう可能性がある。排気管に水が溜まってしまった場合、圧損増加、異音発生、システム停止後の低温環境での配管凍結といった問題が生じ得る。 If there is a difference in elevation (up and down) in the exhaust pipe in the middle section up to the outlet of the exhaust pipe, water cannot be discharged during low-load operation such as idle operation, and water may accumulate in the exhaust pipe. . Further, when the vehicle is inclined, water may accumulate in the exhaust pipe. If water accumulates in the exhaust pipe, problems such as increased pressure loss, generation of abnormal noise, and freezing of the pipe in a low-temperature environment after the system is stopped may occur.
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、アイドル運転時等の低負荷運転時や車両が傾斜した場合においても、排気管に水が溜まることを防止することができる燃料電池車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such a problem, and a fuel cell that can prevent water from accumulating in an exhaust pipe even during low load operation such as idling operation or when a vehicle is tilted. It is intended to provide a vehicle.
本発明の第1の態様は、燃料電池システムと、前記燃料電池システムから流出したカソード排ガスを車両外部へと排出する排気構造と、を備えた燃料電池車両であって、前記排気構造は、車体構造部材の上方を水平方向一方側から他方側へと跨いで設けられた跨ぎ部を有する主排気管と、前記車体構造部材の下方に設けられ、前記車体構造部材よりも前記水平方向一方側の位置で前記主排気管から分岐し、前記車体構造部材よりも前記水平方向他方側の位置で前記主排気管に接続し、前記主排気管よりも細く構成された水抜き用バイパス管と、を備える、燃料電池車両である。 A first aspect of the present invention is a fuel cell vehicle comprising: a fuel cell system; and an exhaust structure for discharging cathode exhaust gas flowing out of the fuel cell system to the outside of the vehicle. A main exhaust pipe having a bridging portion provided so as to straddle the structural member from one side in the horizontal direction to the other side, and a main exhaust pipe provided below the vehicle body structural member; A water drain bypass pipe branched from the main exhaust pipe at a position, connected to the main exhaust pipe at a position on the other side in the horizontal direction from the vehicle body structural member, and configured to be thinner than the main exhaust pipe. A fuel cell vehicle.
本発明の第2の態様は、燃料電池システムと、前記燃料電池システムから流出したカソード排ガスを車両外部へと排出する排気構造と、を備えた燃料電池車両であって、前記燃料電池システムは、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに接続された酸化剤ガス供給ラインと、前記燃料電池スタックに接続された酸化剤ガス排出ラインと、前記酸化剤ガス供給ラインに設けられたコンプレッサと前記酸化剤ガス排出ラインに設けられたエキスパンダとを有するポンプと、を備え、前記排気構造は、前記エキスパンダの出口に接続された水セパレータと、前記水セパレータに接続された排気管とを有し、前記水セパレータには、前記排気管と前記水セパレータとの接続部よりも下方に、開閉機構付きの排水ポートが設けられている、燃料電池車両である。 A second aspect of the present invention is a fuel cell vehicle including a fuel cell system, and an exhaust structure for discharging cathode exhaust gas flowing out of the fuel cell system to the outside of the vehicle, wherein the fuel cell system includes: A fuel cell stack, an oxidant gas supply line connected to the fuel cell stack, an oxidant gas discharge line connected to the fuel cell stack, a compressor provided in the oxidant gas supply line, and the oxidant A pump having an expander provided in a gas discharge line, and the exhaust structure has a water separator connected to an outlet of the expander, and an exhaust pipe connected to the water separator, The water separator is provided with a drain port with an opening / closing mechanism below a connection portion between the exhaust pipe and the water separator. It is a vehicle.
本発明の第1の態様によれば、車体構造部材の下方に、主排気管よりも細く構成された水抜き用バイパス管が配置されているため、水は、水抜き用バイパス管を通って下流側へと流れることができる。従って、車体構造部材を乗り越えるために高低差を有する主排気管に水が溜まることを防止することができる。これにより、アイドル運転時等の低負荷運転時や車両が傾斜した場合においても、排気構造に水が溜まることを防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the drainage bypass pipe configured to be thinner than the main exhaust pipe is disposed below the vehicle body structural member, water passes through the drainage bypass pipe. It can flow downstream. Therefore, it is possible to prevent water from accumulating in the main exhaust pipe having a height difference to get over the vehicle body structural member. This can prevent water from accumulating in the exhaust structure even during low-load operation such as during idling or when the vehicle is tilted.
本発明の第2の態様によれば、エキスパンダの直後で水を除去(回収)することができるため、車体構造部材を乗り越えるために排気管に高低差があっても、排気管内に水が溜まることを防止することができる。また、回生機構付きのエアポンプを比較的低い位置(例えば、燃料電池スタックよりも低い位置)に配置する場合でも、排水ポートを通して水を効果的に車外へと排出することができる。 According to the second aspect of the present invention, since water can be removed (recovered) immediately after the expander, even if there is a difference in elevation in the exhaust pipe in order to get over the vehicle body structural member, the water is retained in the exhaust pipe. Accumulation can be prevented. Further, even when the air pump with the regenerative mechanism is disposed at a relatively low position (for example, at a position lower than the fuel cell stack), the water can be effectively discharged outside the vehicle through the drain port.
以下、本発明に係る燃料電池車両について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a fuel cell vehicle according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示す本実施形態に係る燃料電池車両10は、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池スタック20を有する燃料電池システム12と、燃料電池システム12から流出したカソード排ガスを車両外部へと排出する排気構造14とを備える。燃料電池スタック20は、車両前部に設けられたモータルーム16(ボンネット18の下方)に配置されている。図示は省略するが、燃料電池車両10は、さらに、燃料電池システム12で発電した電力を電源として動作する走行用モータ、ECU(Electronic control unit)等の電装品を備える。
The
図2に示すように、燃料電池システム12は、さらに、燃料電池スタック20に燃料ガス(例えば、水素ガス)を供給する燃料ガス供給装置24と、燃料電池スタック20に酸化剤ガスである空気を供給する酸化剤ガス供給装置26と備える。図示は省略するが、燃料電池システム12はさらに、エネルギ貯蔵装置であるバッテリと、燃料電池スタック20に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置とを備える。
As shown in FIG. 2, the
燃料電池スタック20は、複数の発電セルが例えば水平方向(鉛直方向でもよい)に積層されてなる。発電セルは、電解質膜(例えば、固体高分子電解質膜)の両面にそれぞれアノード電極及びカソード電極が配置されて構成された電解質膜・電極構造体と、この電解質膜・電極構造体を両側から挟持する一対のセパレータとを有する。アノード電極と一方のセパレータとの間に燃料ガス流路が形成される。カソード電極と他方のセパレータとの間に酸化剤ガス流路が形成される。燃料電池スタック20には、カソードから水を排出するドレイン管21aの一端が接続されている。ドレイン管21aの他端は排気構造14の後述する排気管60に接続されている。
The
燃料ガス供給装置24は、高圧の燃料ガス(高圧水素)を貯留する燃料ガスタンク28と、燃料ガスを燃料電池スタック20へと導く燃料ガス供給ライン30と、燃料ガス供給ライン30に設けられたインジェクタ32と、インジェクタ32よりも下流側に設けられたエジェクタ34とを有する。燃料ガス供給ライン30は、燃料電池スタック20の燃料ガス入口20aに接続されている。インジェクタ32とエジェクタ34とにより燃料ガス噴射装置が構成されている。
The fuel
燃料電池スタック20の燃料ガス出口20bには、燃料ガス排出ライン36が接続されている。燃料ガス排出ライン36は、燃料電池スタック20のアノードで少なくとも一部が使用された燃料ガスであるアノード排ガス(燃料オフガス)を、燃料電池スタック20から導出する。燃料ガス排出ライン36には、気液分離器38が設けられる。燃料ガス排出ライン36には、循環ライン40が連結されている。循環ライン40は、アノード排ガスをエジェクタ34に導く。循環ライン40には、循環ポンプ42が設けられている。なお、循環ポンプ42は設けられなくてもよい。
A fuel
酸化剤ガス供給装置26は、燃料電池スタック20の酸化剤ガス入口20cに接続された酸化剤ガス供給ライン44と、燃料電池スタック20の酸化剤ガス出口20dに接続された酸化剤ガス排出ライン46と、燃料電池スタック20に向けて空気を送給するエアポンプ48と、燃料電池スタック20に供給する空気を加湿する加湿器50とを有する。
The oxidizing
エアポンプ48は、空気を圧縮するコンプレッサ48aと、コンプレッサ48aを回転駆動するモータ48bと、コンプレッサ48aに連結されたエキスパンダ48c(回生機構)とを有する。コンプレッサ48aは、酸化剤ガス供給ライン44に設けられている。酸化剤ガス供給ライン44において、コンプレッサ48aよりも上流側にはエアクリーナ52が設けられている。空気は、エアクリーナ52を介してコンプレッサ48aに導入される。エキスパンダ48cは、酸化剤ガス排出ライン46に設けられている。
The
エキスパンダ48cのインペラは、連結軸48dを介して、コンプレッサ48aのインペラに連結されている。エキスパンダ48cのインペラにはカソード排ガスが導入されて、カソード排ガスから流体エネルギを回生する。回生エネルギは、コンプレッサ48aを回転させるための駆動力の一部を賄う。
The impeller of the
加湿器50は、水分が透過可能な多数の中空糸膜を有し、中空糸膜によって、燃料電池スタック20に向かう空気と、燃料電池スタック20から排出された多湿のカソード排ガスとの間で水分交換させて、燃料電池スタック20に向かう空気を加湿する。
The
酸化剤ガス供給ライン44において、加湿器50と燃料電池スタック20の酸化剤ガス入口20cとの間に、気液分離器54が設けられている。気液分離器54にはドレイン管21bの一端が接続されている。ドレイン管21bの他端は排気構造14の排気管60に接続されている。
In the oxidizing
排気構造14は、酸化剤ガス排出ライン46に接続されている。具体的に、排気構造14は排気管60を有し、排気管60はエキスパンダ48cの出口48eに接続されている。排気管60には、サイレンサ62が設けられている。
The
図1に示すように、エアポンプ48は、車体前部の下部(燃料電池スタック20よりも下方)に配置されている。排気管60は、エキスパンダ48cの出口48eから延出し、車体底部に沿って、車体後部まで延在している。従って、排気管60の出口61は、車体後部に位置する。燃料電池車両10の車体には、ドライブシャフト10aや、サブフレーム10b等の車体構造部材があり、車体前部から車体後部まで延在して配置される排気管60は、これらの車体構造部材との干渉を避けた形状を有する。
As shown in FIG. 1, the
図3において、排気管60は、排気管60の全長を構成する主排気管64と、主排気管64に接続された水抜き用バイパス管66とを有する。主排気管64は、車体構造部材の上方を水平方向一方側(車両前方側)から他方側(車両後方側)へと跨いで設けられた少なくとも1つの跨ぎ部68を有する。本実施形態において、跨ぎ部68は、複数(2つ)設けられている。以下、跨ぎ部68を区別して説明する場合には、それぞれ「第1の跨ぎ部68a」、「第2の跨ぎ部68b」という。
In FIG. 3, the
ドライブシャフト10a及びサブフレーム10bの周辺構造と、主排気管64の外径との関係で、ドライブシャフト10a及びサブフレーム10bの下方を通して主排気管64を配置することが難しい。このため、第1の跨ぎ部68aは、ドライブシャフト10aを跨ぐように構成されており、第2の跨ぎ部68bは、サブフレーム10bを跨ぐように構成されている。第1の跨ぎ部68aは、第2の跨ぎ部68bよりも車両前方側に設けられている。
Due to the relationship between the peripheral structure of the
第1の跨ぎ部68aは、下流に向かって上方へと延びる上り傾斜部70と、下流に向かって下方へと延びる下り傾斜部71と、上り傾斜部70と下り傾斜部71とを水平に繋ぐ頂部(最上部)72とを有する。第2の跨ぎ部68bは、下流に向かって上方へと延びる上り傾斜部74と、下流に向かって下方へと延びる下り傾斜部75とを有する。第2の跨ぎ部68bは、第1の跨ぎ部68aと同様に、上り傾斜部74と下り傾斜部75とを水平に繋ぐ頂部(最上部)をさらに有してもよい。
The first straddling
第1の跨ぎ部68aと第2の跨ぎ部68bとは、中間延在部76(主排気管64の一部)により連結されている。本実施形態では、中間延在部76は、第1の跨ぎ部68aと第2の跨ぎ部68bとの間に、高低差なく(上り下りがなく)水平に延在している。中間延在部76は、車両後方に向かって(第2の跨ぎ部68bに向かって)下方に若干傾斜していてもよい。
The
第2の跨ぎ部68bの下流端(下り傾斜部75の下端)には、後部排気管69(主排気管64の一部)が連なっている。後部排気管69の後端が、排気管60の出口61となっている。後部排気管69には上り傾斜部がない。すなわち、後部排気管69には、水平部と下り傾斜部のみ、あるいは水平部のみにより構成されている。
A rear exhaust pipe 69 (a part of the main exhaust pipe 64) is connected to a downstream end (a lower end of the downward inclined portion 75) of the second straddling
水抜き用バイパス管66は、車体構造部材の下方に設けられ、車体構造部材よりも水平方向一方側(車両前方側)の位置で主排気管64から分岐し、車体構造部材よりも水平方向他方側(車両後方側)の位置で主排気管64に接続している。水抜き用バイパス管66は、主排気管64よりも外形形状が細く(小径に)構成されるとともに、跨ぎ部68をバイパスするように主排気管64に接続されている。本実施形態において、水抜き用バイパス管66は、複数(2つ)設けられている。以下、水抜き用バイパス管66を区別して説明する場合には、それぞれ「第1の水抜き用バイパス管66a」、「第2の水抜き用バイパス管66b」という。
The
第1の水抜き用バイパス管66aは、車体構造部材の1つであるドライブシャフト10aの下方に配置されている。第1の水抜き用バイパス管66aは、比較的細いため、ドライブシャフト10aの下方を通して配置することができる。第1の水抜き用バイパス管66aの一端(前端)は、第1の跨ぎ部68aの上り傾斜部70の下端に接続されている。第1の水抜き用バイパス管66aの他端(後端)は、第1の跨ぎ部68aの下り傾斜部71の下端に接続されている。
The first
第1の水抜き用バイパス管66aには上り傾斜部がない。すなわち、第1の水抜き用バイパス管66aは、水平部と下り傾斜部のみ、あるいは水平部のみにより構成されている(図示例の第1の水抜き用バイパス管66aは、前者の構成を有する)。なお、第1の水抜き用バイパス管66aは、下り傾斜部のみにより構成されてもよい。
The first
第2の水抜き用バイパス管66bは、車体構造部材の1つであるサブフレーム10bの下方に配置されている。第2の水抜き用バイパス管66bは、比較的細いため、サブフレーム10bの下方を通して配置することができる。第2の水抜き用バイパス管66bの一端(前端)は、第2の跨ぎ部68bの上り傾斜部74の下端に接続されている。第2の水抜き用バイパス管66bの他端(後端)は、第2の跨ぎ部68bの下り傾斜部75の下端に接続されている。
The second
第2の水抜き用バイパス管66bには上り傾斜部がない。すなわち、第2の水抜き用バイパス管66bは、水平部と下り傾斜部のみ、あるいは水平部のみにより構成されている(図示例の第2の水抜き用バイパス管66bは、後者の構成を有する)。なお、第2の水抜き用バイパス管66bは、下り傾斜部のみにより構成されてもよい。
The second
主排気管64にドレイン管21a、21bが接続されている。ドレイン管21a、21bは、主排気管64のうち第1の跨ぎ部68aの上端よりも下流側に接続されている。具体的に、ドレイン管21bが第1の跨ぎ部68aの下り傾斜部71に接続されている。ドレイン管21bは、第1の跨ぎ部68aの頂部72又は中間延在部76に接続されてもよい。ドレイン管21aが中間延在部76に接続されている。ドレイン管21aは、頂部72又は下り傾斜部71に接続されてもよい。すべてのドレイン管21a、21bが第1の跨ぎ部68aの頂部72に接続されてもよい。すべてのドレイン管21a、21bが第1の跨ぎ部68aの下り傾斜部71に接続されてもよい。すべてのドレイン管21a、21bが中間延在部76に接続されてもよい。
The
次に、上記のように構成された燃料電池車両10の作用(主として燃料電池システム12及び排気構造14の作用)を説明する。
Next, the operation of the
図2において、燃料ガス供給装置24では、燃料ガスタンク28から燃料ガス供給ライン30に燃料ガスが供給される。このとき、燃料ガスは、インジェクタ32によりエジェクタ34に向けて噴射され、エジェクタ34を介して、燃料ガス入口20aから燃料電池スタック20内の燃料ガス流路へと導入され、アノードに供給される。
2, in the fuel
一方、酸化剤ガス供給装置26では、エアポンプ48(コンプレッサ48a)の回転作用下に、酸化剤ガス供給ライン44に酸化剤ガスである空気が送られる。空気は、加湿器50にて加湿された後、酸化剤ガス入口20cから燃料電池スタック20内の酸化剤ガス流路に導入され、カソードに供給される。各発電セルでは、アノードに供給される燃料ガスと、カソードに供給される空気中の酸素とが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
On the other hand, in the oxidizing
アノードで消費されなかった燃料ガスは、アノード排ガスとして燃料ガス出口20bから燃料ガス排出ライン36に排出される。アノード排ガスは、燃料ガス排出ライン36から循環ライン40を介してエジェクタ34に導入される。エジェクタ34に導入されたアノード排ガスは、インジェクタ32により噴射された燃料ガスと混合されて、燃料電池スタック20へと供給される。
Fuel gas not consumed by the anode is discharged from the
燃料電池スタック20の酸化剤ガス出口20dからは、カソードで消費されなかった酸素を含む多湿のカソード排ガスと、カソードでの反応生成物である水とが、酸化剤ガス排出ライン46へと排出される。カソード排ガスは、加湿器50にて、燃料電池スタック20へと向かう空気と水分交換を行った後、エアポンプ48のエキスパンダ48cに導入される。エキスパンダ48cでは、カソード排ガスからエネルギ回収(回生)を行い、回生エネルギがコンプレッサ48aの駆動力の一部となる。カソード排ガス及び水は、エキスパンダ48cから排気構造14(排気管60)へと排出され、排気管60を介して車外へと放出される。この場合、カソード排ガスは、主排気管64の跨ぎ部68を経て排気管60の出口61に到達する。一方、水は、水抜き用バイパス管66を経て排気管60の出口61に到達する。
From the
この場合、燃料電池車両10は以下の効果を奏する。
In this case, the
この燃料電池車両10によれば、図3に示したように、車体構造部材の下方に、主排気管64よりも細く構成された水抜き用バイパス管66が配置されているため、水は、水抜き用バイパス管66を通って下流側へと流れることができる。従って、車体構造部材を乗り越えるために高低差を有する主排気管64に水が溜まることを防止することができる。これにより、アイドル運転時等の低負荷運転時や燃料電池車両10が傾斜した場合においても、排気構造14に水が溜まることを防止することができる。
According to the
この燃料電池車両10では、複数の跨ぎ部68と複数の水抜き用バイパス管66が設けられている。この構成により、主排気管64が複数個所において車体構造部材を乗り越えなければならない構造においても、複数の水抜き用バイパス管66を通して水を車両外部へと排出し、水の溜まりを防止することができる。
In this
図3において、ドレイン管21a又はドレイン管21bが、主排気管64における跨ぎ部68の最上部(頂部72)又は下り傾斜部71に接続されている場合、ドレイン管21a又はドレイン管21bから主排気管64へと流入した水は、下り傾斜部71で流れの勢いが増すため、水を車両外部へと効果的に排出することができる。
In FIG. 3, when the
図2に示したように、燃料電池システム12は、燃料電池スタック20と、燃料電池スタック20に接続された酸化剤ガス供給ライン44と、燃料電池スタック20に接続された酸化剤ガス排出ライン46と、酸化剤ガス供給ライン44に設けられたコンプレッサ48aと酸化剤ガス排出ライン46に設けられた回生機構としてのエキスパンダ48cとを有するエアポンプ48とを備える。図3に示したように、主排気管64は、エキスパンダ48cの出口48eに接続されている。この構成により、回生機構付きのエアポンプ48を比較的低い位置(例えば、燃料電池スタック20よりも低い位置)に配置する場合でも、水抜き用バイパス管66を通して水を効果的に車外へと排出することができる。
As shown in FIG. 2, the
上記の燃料電池車両10では、排気構造14に代えて、図4に示す他の態様に係る排気構造80を採用してもよい。この排気構造80は、エキスパンダ48cの出口48eに接続された水セパレータ82と、水セパレータ82に接続された排気管84とを有する。水セパレータ82には、排気管84と水セパレータ82との接続部よりも下方に、開閉機構86付きの排水ポート82bが設けられている。
In the
水セパレータ82は、水を貯留可能な容器82aを有する。容器82aの上部に、ドレイン管21a、21bが接続されている。排水ポート82bは、水セパレータ82の容器82aの下部に設けられている。開閉機構86は、バネ力に抗して開弁する一方向弁87(逆止弁)である。一方向弁87は、所定の開弁圧未満では閉じており、開弁圧以上で開くように構成されている。一方向弁87が閉じた状態では、水は、排水ポート82bから排水されない(水セパレータ82の容器82a内に溜められる)。一方向弁87が開いた状態では、水は、排水ポート82bから排水される。
The
図5に示すように、一方向弁87は、水セパレータ82内の気体圧(運転空気圧)と水圧との合計圧力が所定の圧力以上となった際に開弁するように開弁圧が設定されている。例えば、水セパレータ82内の気体圧と水圧との合計圧力が弁開圧より低い場合(パターンA)は、一方向弁87は閉じたままである。水セパレータ82内の気体圧(運転空気圧)がそれほど高くないが、水圧が高い場合(容器82a内の水の量が比較的多くなった場合)(パターンB)は、一方向弁87は開く。水セパレータ82内の水圧が比較的低いが、気体圧(運転空気圧)が比較的高い場合(パターンC)も、一方向弁87は開く。
As shown in FIG. 5, the one-
図4において、排気管84の一端は、水セパレータ82の容器82aに接続されている。排気管84と水セパレータ82との接続位置は、容器82a内の最高水位よりも高い位置に設定されている。従って、容器82a内の水が排気管84へと流れ込むことが防止又は抑制される。排気管84は、車体構造部材(ドライブシャフト10a、サブフレーム10b等)の上方を水平方向一方側(車両前方側)から他方側(車両後方側)へと跨いで設けられた少なくとも1つの跨ぎ部90を有する。本態様において、跨ぎ部90は、複数(2つ)設けられている。すなわち、排気管84は、第1の跨ぎ部90aと、第2の跨ぎ部90bとを有する。
4, one end of an
排気構造80を備えた燃料電池車両10によれば、エキスパンダ48cの直後で水を除去(回収)することができるため、車体構造部材を乗り越えるために排気管84に高低差があっても、排気管84内に水が溜まることを防止することができる。また、回生機構付きのエアポンプ48を比較的低い位置(例えば、燃料電池スタック20よりも低い位置)に配置する場合でも、排水ポート82bを通して水を効果的に車外へと排出することができる。
According to the
開閉機構86は、バネ力に抗して開弁する一方向弁87である。この構成により、水セパレータ82に水がある程度溜まった場合には、状態検出や制御を行うことなく簡便に排水を行うことができる。
The opening /
一方向弁87は、水セパレータ82内の気体圧と水圧との合計圧力が所定の圧力以上となった際に開弁するように開弁圧が設定されている。この構成により、水セパレータ82内に水がたくさん溜まった場合、運転空気圧が低くても開弁するため(図5のパターンB)、排水ポート82bから排水することができる。一方、水セパレータ82内の水が少なくても、運転空気圧が上がれば開弁するため(図5のパターンC)、高圧力(高出力)の燃料電池スタック20から流れてきた水をすぐに排出することができる。
The one-
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
10…燃料電池車両 12…燃料電池システム
14、80…排気構造 48…エアポンプ
48c…エキスパンダ 60…主排気管
66…水抜き用バイパス管 68、90…跨ぎ部
82…水セパレータ 82b…排水ポート
86…開閉機構
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記排気構造は、
車体構造部材の上方を水平方向一方側から他方側へと跨いで設けられた跨ぎ部を有する主排気管と、
前記車体構造部材の下方に設けられ、前記車体構造部材よりも前記水平方向一方側の位置で前記主排気管から分岐し、前記車体構造部材よりも前記水平方向他方側の位置で前記主排気管に接続し、前記主排気管よりも細く構成された水抜き用バイパス管と、
を備える、燃料電池車両。 A fuel cell vehicle, comprising: a fuel cell system; and an exhaust structure for discharging cathode exhaust gas flowing out of the fuel cell system to the outside of the vehicle,
The exhaust structure,
A main exhaust pipe having a straddling portion provided to straddle the upper side of the vehicle body structural member from one side in the horizontal direction to the other side,
The main exhaust pipe is provided below the vehicle body structural member, branches off from the main exhaust pipe at a position on the one side in the horizontal direction from the vehicle body structural member, and the main exhaust pipe at a position on the other side in the horizontal direction from the vehicle body structural member Connected to the drain pipe, the drain pipe is configured to be thinner than the main exhaust pipe,
A fuel cell vehicle comprising:
複数の前記跨ぎ部と複数の前記水抜き用バイパス管が設けられている、燃料電池車両。 The fuel cell vehicle according to claim 1,
A fuel cell vehicle, wherein a plurality of the bridging portions and a plurality of the drainage bypass pipes are provided.
前記燃料電池システムは、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに接続された酸化剤ガス排出ラインと、前記酸化剤ガス排出ラインに設けられた気液分離器と、前記気液分離器と前記排気構造とに接続されたドレイン管とを有する、燃料電池車両。 The fuel cell vehicle according to claim 1 or 2,
The fuel cell system includes a fuel cell stack, an oxidizing gas discharge line connected to the fuel cell stack, a gas-liquid separator provided in the oxidizing gas discharge line, the gas-liquid separator, and the exhaust gas. And a drain tube connected to the structure.
前記ドレイン管は、前記主排気管における前記跨ぎ部の最上部又は下り傾斜部に接続されている、燃料電池車両。 The fuel cell vehicle according to claim 3,
The fuel cell vehicle, wherein the drain pipe is connected to an uppermost portion or a downwardly inclined portion of the straddle portion in the main exhaust pipe.
前記燃料電池システムは、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに接続された酸化剤ガス供給ラインと、前記燃料電池スタックに接続された酸化剤ガス排出ラインと、前記酸化剤ガス供給ラインに設けられたコンプレッサと前記酸化剤ガス排出ラインに設けられた回生機構としてのエキスパンダとを有するエアポンプと、を備え、
前記主排気管は、前記エキスパンダの出口に接続されている、燃料電池車両。 The fuel cell vehicle according to claim 1,
The fuel cell system is provided in a fuel cell stack, an oxidizing gas supply line connected to the fuel cell stack, an oxidizing gas discharge line connected to the fuel cell stack, and the oxidizing gas supply line. An air pump having a compressor and an expander as a regenerative mechanism provided in the oxidizing gas discharge line,
The fuel cell vehicle, wherein the main exhaust pipe is connected to an outlet of the expander.
前記燃料電池システムは、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに接続された酸化剤ガス供給ラインと、前記燃料電池スタックに接続された酸化剤ガス排出ラインと、前記酸化剤ガス供給ラインに設けられたコンプレッサと前記酸化剤ガス排出ラインに設けられたエキスパンダとを有するポンプと、を備え、
前記排気構造は、前記エキスパンダの出口に接続された水セパレータと、前記水セパレータに接続された排気管とを有し、
前記水セパレータには、前記排気管と前記水セパレータとの接続部よりも下方に、開閉機構付きの排水ポートが設けられている、燃料電池車両。 A fuel cell vehicle, comprising: a fuel cell system; and an exhaust structure for discharging cathode exhaust gas flowing out of the fuel cell system to the outside of the vehicle,
The fuel cell system is provided in a fuel cell stack, an oxidizing gas supply line connected to the fuel cell stack, an oxidizing gas discharge line connected to the fuel cell stack, and the oxidizing gas supply line. Pump having a compressor and an expander provided in the oxidizing gas discharge line,
The exhaust structure has a water separator connected to an outlet of the expander, and an exhaust pipe connected to the water separator,
A fuel cell vehicle, wherein the water separator is provided with a drainage port with an opening / closing mechanism below a connection portion between the exhaust pipe and the water separator.
前記開閉機構は、バネ力に抗して開弁する一方向弁である、燃料電池車両。 The fuel cell vehicle according to claim 6,
The fuel cell vehicle, wherein the opening / closing mechanism is a one-way valve that opens against a spring force.
前記一方向弁は、前記水セパレータ内の気体圧と水圧との合計圧力が所定の圧力以上となった際に開弁するように開弁圧が設定されている、燃料電池車両。 The fuel cell vehicle according to claim 7,
The fuel cell vehicle, wherein the one-way valve is set to have a valve opening pressure such that the one-way valve is opened when a total pressure of a gas pressure and a water pressure in the water separator becomes equal to or higher than a predetermined pressure.
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