JP2020077479A

JP2020077479A - 燃料電池車両

Info

Publication number: JP2020077479A
Application number: JP2018208687A
Authority: JP
Inventors: 誠武山; Makoto Takeyama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2020-05-21
Anticipated expiration: 2038-11-06
Also published as: JP7099259B2

Abstract

【課題】燃料電池回りでの配管の自由度や配管作業の簡便化を確保した上で、燃料電池へのガス供給に伴ってガス排出管で発生する音がノイズとして認識され難くする。【解決手段】酸化ガス排出管は、燃料電池の酸化ガス排出マニホールドに接続され、燃料電池から排出される酸化ガスを外部に導く。この酸化ガス排出管は、管路最上流から燃料電池の周辺に配管される電池周辺管路域までが可撓管形態とされ、可撓管形態の管路途中に、酸化ガスの流れ方向の下流に向かってバイパス管が鋭角に接続されるバイパス管接続体を突出して備える。その上で、酸化ガス排出管は、接続されたバイパス管をバイパス管の中心線に沿って酸化ガス排出管の内壁に投影したバイパス管投影部位を含む管路とバイパス管投影部位より下流側の管路をバイパス管投影部位より上流側の管路より大きな肉厚の管路としている。【選択図】図４

Description

本発明は、燃料電池車両に関する。

燃料電池車両では、搭載した燃料電池への燃料ガスや酸化ガスおよび冷却水の給排を必要とする。特許文献１では、燃料電池を車室より車両前方側に搭載し、コンプレッサ等の補機類を燃料電池の近傍で車両後方側に搭載することで、ガスや冷却水の給排ホースや配管の簡略化を図る手法が提案されている。

特開２０１８−４１５３９号公報

特許文献１で提案された燃料電池等の搭載手法では、燃料電池の搭載箇所が車室近傍となる。よって、以下に説明するように、燃料電池へのガス供給に伴って発生する音が車両運転手や同乗者にノイズとして認識されることが危惧される。

車両の始動時や運転終了時には、燃料電池とガス給排管系におけるガス掃気を図るため、燃料電池の発電運転を行わずに、ガス供給がなされる。酸化ガスである空気は、定常出力で運転するコンプレッサにて供給され、燃料電池内の流路の掃気に必要なガス量を超える余剰空気が、燃料電池をバイパスして、ガス排出管に流れ込むことになる。また、車両走行中であっても、アクセルオフの状況では、アクセルオフ時点での出力でコンプレッサを運転させたまま、要求出力に対応したガス量を超える余剰空気が、燃料電池をバイパスして、ガス排出管に流れ込むことになる。余剰空気がバイパス管を経てガス排出管に流れ込む際、その余剰空気は、燃料電池から排出されてガス排出管を流れる空気（オフガス）と合流した上で、バイパス管とガス排出管との合流箇所の管路に衝突し、このガス衝突による衝撃音が発生し得る。また、バイパス管とガス排出管との合流箇所からその下流に空気が流れる際においても、気流音が生じ得る。

アクセルオフの状況や車両起動時、および車両停止時では、タイヤの回転に伴って生じる音等の暗騒音が小さいため、上記した衝撃音や気流音が車両運転手や同乗者にノイズとして認識され得る。衝撃音や気流音は、空気がバイパス管から合流するガス排出管を鋼管や樹脂パイプとして剛性を高めれば低減できるが、ガス排出管は、燃料電池回りでの配管の自由度確保や配管作業の簡便化の観点から、燃料電池周辺においては、撓み可能な可撓管形態とせざるを得ず、衝撃音や気流音の低減が進まないのが実情である。また、バイパス管とガス排出管との合流箇所管路へのガス衝突に伴う衝撃音は、バイパス管とガス排出管とが緩やかな角度で合流するようにすることで低減できるが、燃料電池回りでの各種管路の配管経路の設計上、バイパス管とガス排出管とを緩やかな角度で合流させることも難しい。こうしたことから、燃料電池回りでの配管の自由度や配管作業の簡便化を確保した上で、燃料電池へのガス供給に伴ってガス排出管で発生する音がノイズとして認識され難くすることが要請されるに至った。

本発明は、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、燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、前記燃料電池の酸化ガス排出マニホールドに接続され、前記燃料電池から排出される前記酸化ガスを外部に導く酸化ガス排出管と、前記酸化ガス供給流路と前記酸化ガス排出管とを、前記燃料電池をバイパスして接続するバイパス管とを備え、前記酸化ガス排出管は、前記酸化ガス排出マニホールドに接続される管路最上流から前記燃料電池の周辺に配管される電池周辺管路域までが、可撓管形態とされ、更に、前記酸化ガス排出管は、前記可撓管形態の管路途中に、前記酸化ガス排出管を流れる前記酸化ガスの流れ方向の下流に向かって前記バイパス管が鋭角に接続されるバイパス管接続体を突出して備え、該バイパス管接続体に接続された前記バイパス管を前記バイパス管の中心線に沿って前記酸化ガス排出管の内壁に投影したバイパス管投影部位を含む管路と該バイパス管投影部位より下流側の管路を前記バイパス管投影部位より上流側の管路より大きな肉厚の管路としている。この形態の燃料電池車両では、酸化ガス排出管を、燃料電池の酸化ガス排出マニホールドから燃料電池周辺に掛けての管路域において撓み可能な可撓管形態とするので、燃料電池回りでの配管の自由度や配管作業の簡便化を確保できる。これに加え、この形態の燃料電池車両では、燃料電池の運転に伴って酸化ガス供給流路からバイパス管を経て酸化ガスが酸化ガス排出管に流れ込む際、この酸化ガスは、酸化ガス排出管を流れるガス流れ方向の下流に向かって鋭角に流れ込み、バイパス管接続体の突出箇所におけるバイパス管投影部位を含む管路に衝突する。このガス衝突に伴い衝撃音が発生し得るが、バイパス管投影部位を含む管路とこのバイパス管投影部位より下流側の管路は、バイパス管投影部位より上流側の管路より大きな肉厚の管路であることから、酸化ガス排出管の外部への衝撃音の漏洩は起き難くなる。また、バイパス管を経た酸化ガス排出管への酸化ガスの流れ込みが、酸化ガス排出管を流れるガス流れ方向の下流に向かって鋭角であることから、衝撃音自体もある程度、低減すると共に、バイパス管投影部位からその下流に酸化ガスが流れる際の気流音も小さくなり得る。この結果、この形態の燃料電池車両によれば、燃料電池の運転に伴って酸化ガス排出管で発生する音をノイズとして認識され難くすることができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池車両における燃料電池への酸化ガス供給方法や燃料電池からの酸化ガス排出に用いる酸化ガス排出管、その製造方法等の形態で実現することができる。

燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。燃料電池システムを構成する主要な機器とガス経路についての車両搭載の様子を概略的に示す説明図である。図１におけるオフガス上流側排出管の管配設領域の機器位置関係を３次元的に概略視して示す説明図である。オフガス上流側排出管の管路構成の概略を管路に沿って断面視して示す説明図である。オフガス上流側排出管における発生音の測定結果を示すグラフである。

図１は燃料電池システム１０の概略構成を示す説明図である。図２は燃料電池システム１０を構成する主要な機器とガス経路についての車両搭載の様子を概略的に示す説明図である。燃料電池システム１０は、燃料電池１００と、燃料ガス供給回路２００と、エア供給回路３００と、排ガス回路４００と、冷却回路５００と、を備える。

燃料電池１００は、燃料ガスと酸素含有の酸化ガスの供給を受けて発電し、発電電力を、図示しない負荷、例えば燃料電池搭載車両の駆動モータ等に出力する。この燃料電池１００は、車両２０の車室３０より車両前方側の搭載域４０に搭載されている。搭載域４０は、図示しない車両ボンネットを開けることで開放され、燃料電池１００の周辺の保守点検が可能となる。

燃料ガス供給回路２００は、燃料ガスタンク２１０と、燃料ガス供給流路２２０と、燃料ガス排気流路２３０と、燃料ガス循環流路２４０と、メインバルブ２５０と、レギュレーター２６０と、インジェクタ２７０と、気液分離器２８０と、還流ポンプ２９０と、を備える。燃料ガスタンク２１０は、燃料ガスを貯蔵する。本実施形態では、燃料ガスとして、水素ガスを用いている。

燃料ガス供給流路２２０は、車両後方側に搭載された燃料ガスタンク２１０から燃料電池１００に掛けて配設され、燃料ガスを燃料電池１００に供給する。燃料ガス供給流路２２０には、燃料ガスタンク２１０側から、メインバルブ２５０と、レギュレーター２６０と、インジェクタ２７０が設けられている。メインバルブ２５０は、燃料ガスタンク２１０からの燃料ガスの供給をオン・オフする。レギュレーター２６０は、燃料ガスの圧力を所定の圧力に減圧してインジェクタ２７０に供給する。インジェクタ２７０は、燃料ガスの圧力と量とを調整して燃料電池１００を噴射する噴射装置である。本実施形態では、３つのインジェクタ２７０が並列に配置されている。なお、インジェクタ２７０の数は３に限定されず、１つのインジェクタあるいは２以上の複数のインジェクタを備える構成であってもよい。本実施形態のように複数のインジェクタ２７０を備えると、燃料電池１００に要求される発電量に応じて燃料電池１００に噴射される燃料ガスの量を調整し易くできる。

燃料ガス排気流路２３０は、燃料電池１００からの燃料排ガスを排出する。燃料ガス循環流路２４０は、燃料ガス排気流路２３０から燃料ガス供給流路２２０に掛けて配設され、燃料電池１００から排出される燃料排ガスを燃料ガス供給流路２２０に循環させる。燃料ガス循環流路２４０には、気液分離器２８０が配設されている。燃料排ガスには、反応で消費されなかった燃料ガス及び燃料電池１００を通って移動してきた窒素などの不純物と、水が含まれている。気液分離器２８０は、図２に示すように、燃料電池１００の近傍で車両前方側に配置され、燃料ガス循環流路２４０を通過する燃料排ガスに含まれる水分と、ガス（燃料ガスと燃料電池１００を通って移動してきた窒素などの不純物）に気液分離し、分離液水を貯留する。燃料ガス循環流路２４０には、還流ポンプ２９０が設けられている。気液分離器２８０で分離された未消費の燃料ガスを含むガスは、還流ポンプ２９０によって燃料ガス供給流路２２０に循環され、再利用される。

エア供給回路３００は、エアクリーナ３１０と、エア供給流路３２０と、エアコンプレッサ３３０と、インタクーラ３４０と、スタック入口バルブ３５０と、大気圧センサ３７５と、外気温センサ３８０と、エアフローメータ３８５と、供給ガス温度センサ３９０と、供給ガス圧力センサ３９５と、を備える。本実施形態の燃料電池１００は、酸素含有の酸化ガスとして、空気を用いる。

エアクリーナ３１０は、空気を取り込む時に、空気中の塵埃を除去する。エアクリーナ３１０と、燃料電池１００とは、エア供給流路３２０で接続されている。酸化ガス供給流路であるエア供給流路３２０には、エアクリーナ３１０側から、エアコンプレッサ３３０、インタクーラ３４０、スタック入口バルブ３５０、がこの順で設けられている。エアコンプレッサ３３０は、空気を圧縮し、エア供給流路３２０を通して空気を燃料電池１００に供給する。一般に、気体は、圧縮されると、温度が上昇する。これは、気体を圧縮するときには、気体の圧力に対抗して圧縮するため、気体に仕事が加えられるからである。

インタクーラ３４０は、エアコンプレッサ３３０によって圧縮されて温度が上昇した空気の温度を燃料電池１００の温度とほぼ同じになるように熱交換を行う。すなわち、インタクーラ３４０には、燃料電池１００から排出された冷媒が分流されて供給されており、この冷媒の温度は、燃料電池１００の温度とほぼ等しくなっている。したがって、圧縮された空気の温度は、燃料電池１００の温度とほぼ等しくなる。なお、燃料電池１００から排出される排ガスの温度も、燃料電池１００の温度とほぼ等しい。スタック入口バルブ３５０は、空気の燃料電池１００への供給をオン・オフするためのバルブである。大気圧センサ３７５は、大気圧を測定する。外気温センサ３８０は、取り込む前の空気の温度を取得する。エアフローメータ３８５は、取り込んだ空気の流量を測定する。供給ガス温度センサ３９０は、燃料電池１００に供給される空気の温度を測定し、供給ガス圧力センサ３９５は、燃料電池１００に供給される空気の圧力を測定する。

排ガス回路４００は、オフガス排出管４１０と、調圧バルブ４２０と、液水排出管４３０と、排出弁４４０と、酸化ガスのバイパス管４５０と、サイレンサー４７０とを備える。酸化ガス排出管であるオフガス排出管４１０は、燃料電池１００に接続されて車両後方に伸び、燃料電池１００に接続されるオフガス上流側排出管４１１と、その下流側のオフガス下流側排出管４１２とから構成され、燃料電池１００から排出される空気（酸化ガス）を燃料電池１００から外部に導いて排出する。オフガス上流側排出管４１１は、管路上下端で他の固定機器への固定が想定されるゴム製の撓み可能な可撓管形態であり、耐熱性のエチレン−プロピレン系ゴム等を用いて成形される。オフガス下流側排出管４１２は、他の部材と適宜箇所で固定され、排出管自体で管路軌跡を維持できるパイプ形態であり、耐熱性の樹脂を用いて成形される。オフガス排出管４１０には、調圧バルブ４２０が設けられている。図１において、調圧バルブ４２０は、オフガス上流側排出管４１１の管路途中に示されているが、オフガス上流側排出管４１１がその上流端で固定される後述のマニホールド治具に設けられている。調圧バルブ４２０は、燃料電池１００中の空気の圧力を調整する。

液水排出管４３０は、気液分離器２８０と、オフガス排出管４１０とを接続している。液水排出管４３０は、排出弁４４０と接続されている。本実施形態では、排出弁４４０と液水排出管４３０を気液分離器２８０に一体化させた気液分離ユニット２８０Ｙとして構成している。排出弁４４０は、図示しない制御部の制御を受けて液水排出管４３０の管路を開閉し、排出弁４４０による管路開放により、気液分離器２８０が貯留した分離液水を液水排出管４３０を経てオフガス排出管４１０のオフガス上流側排出管４１１に排出する。この分離液水排出後においても排出弁４４０が管路を開放している状態では、燃料電池１００から排出された燃料排ガスは、液水排出管４３０を経てオフガス排出管４１０のオフガス上流側排出管４１１に排出される。上記した排出弁４４０の管路開放は、燃料排ガス中の窒素濃度が高くなる、あるいは、気液分離器２８０中の水の量が多くなったときには、実行される。

バイパス管４５０は、エア供給流路３２０とオフガス排出管４１０のオフガス上流側排出管４１１とを、燃料電池１００をバイパスして接続して、燃料電池１００を経由せずに空気（酸化ガス）をオフガス排出管４１０に流し込む流路である。バイパス管４５０には、バイパス流路調整弁４５５が設けられている。バイパス流路調整弁４５５は、その開閉や、弁の開度を調整することにより、バイパス管４５０に流す空気であるバイパスエアの流量を調節する。オフガス排出管４１０のオフガス下流側排出管４１２に設けられたサイレンサー４７０は、オフガス排出管４１０を通過する排ガスの排気音を低減させる。

冷却回路５００は、冷媒供給流路５１０と、冷媒排出流路５１５と、ラジエータ流路５２０と、ウォーターポンプ５２５と、ラジエータ５３０と、冷媒バイパス流路５４０と、三方バルブ５４５と、を備える。冷媒供給流路５１０は、燃料電池１００に冷媒を供給するための流路であり、冷媒供給流路５１０にはウォーターポンプ５２５が配置されている。冷媒排出流路５１５は、燃料電池１００から冷媒を排出するための流路である。冷媒排出流路５１５には、温度センサ５５０が設けられており、燃料電池１００から排出される冷媒の温度を測定する。温度センサ５５０で測定される温度は、燃料電池１００の内部の温度とほぼ等しく、燃料電池１００から排出される排ガスの温度とも、ほぼ等しい。冷媒排出流路５１５の下流部は、三方バルブ５４５を介して、ラジエータ流路５２０と、冷媒バイパス流路５４０と、に接続されている。ラジエータ流路５２０には、ラジエータ５３０が設けられている。ラジエータ５３０には、ラジエータファン５３５が設けられている。ラジエータファン５３５は、ラジエータ５３０に風を送り、ラジエータ５３０からの放熱を促進する。ラジエータ流路５２０の下流部と、冷媒バイパス流路５４０の下流部とは、冷媒供給流路５１０に接続されている。冷媒供給流路５１０と、冷媒排出流路５１５とは、インタクーラ３４０に接続されている。

図３は図１におけるオフガス上流側排出管４１１の管配設領域４１１Ｅの機器位置関係を３次元的に概略視して示す説明図である。図４はオフガス上流側排出管４１１の管路構成の概略を管路に沿って断面視して示す説明図である。なお、図３においては、オフガス上流側排出管４１１の周辺機器の位置関係を示すことを主眼とし、個々の機器の外形については概略的な図示に留めた。また、図４では、オフガス上流側排出管４１１への管路接続の様子とオフガス上流側排出管４１１の管路肉厚の推移を示している。

図３に示すように、オフガス上流側排出管４１１は、管路上下端に拡径した管接続体４１１ａ、４１１ｂを備え、管路のほぼ中間にバイパス管接続体４１１ｃを備え、バイパス管接続体４１１ｃより流路下流側に分岐配管４１１ｄを備える。管接続体４１１ａには、燃料電池１００の側の固定機器である空気のオフガス排出マニホールド１０２が挿入され、管接続体４１１ｂには、固定機器であるオフガス下流側排出管４１２（図１参照）が挿入される。オフガス排出マニホールド１０２は、本発明における酸化ガス排出マニホールドに該当する。オフガス上流側排出管４１１は、図示しない管結束バンドにより、液密・気密に管路上下端でオフガス排出マニホールド１０２とオフガス下流側排出管４１２に固定される。オフガス上流側排出管４１１は、オフガス排出マニホールド１０２に接続される管路最上流から燃料電池１００の周辺に配管される電池周辺管路域に亘る配管であって、既述したようにゴム製の撓み可能な可撓管である。よって、オフガス上流側排出管４１１は、管路上下端の管接続体４１１ａ，４１１ｂの固定対象であるオフガス排出マニホールド１０２とオフガス下流側排出管４１２に至る間において、支障なく組み込み装着される。

バイパス管接続体４１１ｃは、可撓管形態のオフガス上流側排出管４１１の管路途中から突出した分岐管体であって、図中の矢印で示す空気の流れ方向Ｆとなす角θは、鋭角とされている。このバイパス管接続体４１１ｃには、バイパス管４５０が挿入され、オフガス上流側排出管４１１は、図示しない管結束バンドにより、液密・気密にバイパス管接続体４１１ｃでバイパス管４５０に固定される。こうして固定されたバイパス管４５０は、オフガス上流側排出管４１１を流れる空気の流れ方向の下流に向かって鋭角にオフガス上流側排出管４１１に接続されることになる。

オフガス上流側排出管４１１は、図３と図４に示すように、バイパス管接続体４１１ｃから下流側の管路域を大きな肉厚の厚肉管路域４１１ｆとしている。この厚肉管路域４１１ｆは、バイパス管接続体４１１ｃに接続されたバイパス管４５０をその中心線Ｃに沿ってオフガス上流側排出管４１１の内壁に投影したバイパス管投影部位４１１ｐを含む管路とこの投影部位より下流側の管路の管路域である。そして、厚肉管路域４１１ｆの管路肉厚は、バイパス管投影部位４１１ｐより上流の管路の肉厚より大きくされている。本実施形態では、バイパス管投影部位４１１ｐより上流の管路の肉厚を、既存のオフガス上流側排出管と同じ３．５ｍｍとし、厚肉管路域４１１ｆの管路肉厚を５．０ｍｍとした。この場合、厚肉管路域４１１ｆにおける厚肉化の程度は、オフガス上流側排出管４１１の長さや排出管自体の管路径、或いはバイパス管４５０の接続位置やオフガス上流側排出管４１１とバイパス管４５０の管路径比、バイパス管４５０からオフガス上流側排出管４１１に流れ込む空気の最大想定流量等に応じて種々、規定できる。例えば、バイパス管投影部位４１１ｐより上流側の管路肉厚を１．５〜３．５ｍｍとした場合には、厚肉管路域４１１ｆの管路肉厚を上流側の管路肉厚より厚肉の３．０〜６．０ｍｍ程度とでき、この際には、上記したように管路長や管路径等を考慮すればよい。そして、厚肉に規定した厚肉管路域４１１ｆにおいて、撓み可能であれば管路上下端の管接続体４１１ａ，４１１ｂでの固定部材との接続・固定に支障は起きない。

この他、オフガス上流側排出管４１１は、上記した接続体に加え、管接続体４１１ｂの側の管路域と、分岐配管４１１ｄが分岐した管路域に、管路補強用のリブ４１１ｅを備える。分岐配管４１１ｄは、オフガス上流側排出管４１１の側方に配設された気液分離器２８０に向けて突出して形成され、液水排出管４３０が挿入して接続される。液水排出管４３０の接続後、分岐配管４１１ｄは、図示しない管結束バンドにより、液密・気密に液水排出管４３０に固定される。こうして分岐配管４１１ｄに接続された液水排出管４３０は、気液分離器２８０が気液分離した分離液水を、排出弁４４０（図１参照）により、分岐配管４１１ｄを経てオフガス排出管４１０、詳しくはオフガス上流側排出管４１１に排出する。

以上説明したように、燃料電池システム１０を搭載した本実施形態の車両２０では、オフガス排出管４１０を燃料電池１００の側で構成するオフガス上流側排出管４１１を、燃料電池１００のオフガス排出マニホールド１０２から燃料電池周辺に掛けての管路域において撓み可能な可撓管形態とする。これにより、本実施形態の車両２０によれば、燃料電池回りでのオフガス上流側排出管４１１の配管の自由度や配管作業の簡便化を確保できる。

これに加え、本実施形態の車両２０では、燃料電池１００の運転に伴ってエア供給流路３２０からバイパス管４５０を経て空気がオフガス排出管４１０のオフガス上流側排出管４１１に流れ込む際、この空気は、図４に示すように、オフガス上流側排出管４１１を流れるガス流れ方向Ｆの下流に向かって鋭角に流れ込み、バイパス管接続体４１１ｃの突出箇所におけるバイパス管投影部位４１１ｐを含む管路に衝突する。この空気衝突に伴い衝撃音が発生し得るが、バイパス管投影部位４１１ｐを含む管路とこのバイパス管投影部位４１１ｐより下流側の管路の管路域は、バイパス管投影部位４１１ｐより上流の管路より管路肉厚が大きい厚肉管路域４１１ｆである。よって、本実施形態の車両２０によれば、バイパス管４５０から合流した空気が流れるオフガス上流側排出管４１１の厚肉管路域４１１ｆから排出管外部への衝撃音の漏洩を起き難くできる。また、本実施形態の車両２０では、バイパス管４５０を経たオフガス上流側排出管４１１への空気の流れ込みを、オフガス上流側排出管４１１を流れるガス流れ方向Ｆの下流に向かって鋭角に起こすことから、衝撃音自体もある程度、低減できると共に、バイパス管投影部位４１１ｐからその下流に空気が流れる際の気流音も小さくできる。この結果、本実施形態の車両２０によれば、燃料電池１００への空気供給に伴ってオフガス排出管４１０で発生する音を、車両運転者や同乗者にノイズとして認識され難くすることができる。

図５はオフガス上流側排出管４１１における発生音の測定結果を示すグラフである。この音測定は、次の状況で、行った。まず、図３に示すオフガス排出マニホールド１０２への接続側の管接続体４１１ａから管路最下流の管接続体４１１ｂまでの管路肉厚が３．５ｍｍで均一の比較例品のオフガス上流側排出管４１１を組み込んだ車両と、管接続体４１１ａからバイパス管投影部位４１１ｐまでの管路肉厚が３．５ｍｍで、厚肉管路域４１１ｆの管路肉厚が５．０ｍｍの実施形態品のオフガス上流側排出管４１１を組み込んだ車両とを準備した。そして、それぞれの車両を運転終了状況とし、燃料電池１００を発電運転させることなく、運転停止時の規定量の空気をエアコンプレッサ３３０でエア供給流路３２０に送り出す。送り出された空気の内、燃料電池１００における空気流路の掃気に必要な流量の空気が燃料電池１００を流れた後にオフガス上流側排出管４１１に排出される。これと同時に、掃気に必要な量を超える余剰空気がバイパス管４５０を経てオフガス上流側排出管４１１に流れ込む。この状況において、集音マイクを図２に示す車室３０の前方の搭載域４０にセットし、オフガス上流側排出管４１１から漏洩する音を、比較例品のオフガス上流側排出管４１１を組み込んだ車両と、実施形態品のオフガス上流側排出管４１１を組み込んだ車両とにおいて、個別に測定した。

図５に示すように、７００Ｈｚを超える周波数の音がいずれの車両においても７０ｄＢを超える音量で測定されたが、実施形態品のオフガス上流側排出管４１１を組み込んだ車両では、オフガス上流側排出管４１１から漏洩する音の音量低下が見られた。このことからも、実施形態品のオフガス上流側排出管４１１を組み込んだ本実施形態の車両２０によれば、燃料電池１００への空気供給に伴ってオフガス排出管４１０で発生する音を、車両運転者や同乗者にノイズとして認識され難くすることができると言える。

本実施形態の車両２０は、燃料電池１００を車室３０より車両前方側の搭載域４０に搭載したので、燃料電池１００への空気供給に伴ってオフガス排出管４１０で発生する音は、車室３０の車両運転者や同乗者に感知されやすい。しかしながら、既述したように、オフガス排出管４１０で発生する音をノイズとして認識され難くできるので、車両運転者や同乗者に、車両始動時や運転停止時において違和感を与え難くできる。

本発明は、上述の実施形態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。

本実施形態の車両２０では、燃料電池１００を車室３０より車両前方側の搭載域４０に搭載したが、これに限らない。例えば、車両ボディー構造上、車室３０の下方領域や車室３０より車両後方側に燃料電池１００を搭載しても、オフガス排出管４１０で発生する音をノイズとして認識され難くできる。

本実施形態の車両２０では、燃料電池システム１０において、バイパス管接続体４１１ｃをオフガス排出管４１０の管路のほぼ中間に設けたが、管接続体４１１ａの側の管路上流域や管接続体４１１ｂの側の管路下流域に設けてもよい。また、分岐配管４１１ｄをバイパス管接続体４１１ｃの上流側に設けてもよい。

１０…燃料電池システム、２０…車両、３０…車室、４０…搭載域、１００…燃料電池、１０２…オフガス排出マニホールド、２００…燃料ガス供給回路、２１０…燃料ガスタンク、２２０…燃料ガス供給流路、２３０…燃料ガス排気流路、２４０…燃料ガス循環流路、２５０…メインバルブ、２６０…レギュレーター、２７０…インジェクタ、２８０…気液分離器、２８０Ｙ…気液分離ユニット、２９０…還流ポンプ、３００…エア供給回路、３１０…エアクリーナ、３２０…エア供給流路、３３０…エアコンプレッサ、３４０…インタクーラ、３５０…スタック入口バルブ、３７５…大気圧センサ、３８０…外気温センサ、３８５…エアフローメータ、３９０…供給ガス温度センサ、３９５…供給ガス圧力センサ、４００…排ガス回路、４１０…オフガス排出管、４１１…オフガス上流側排出管、４１１Ｅ…管配設領域、４１１ａ…管接続体、４１１ｂ…管接続体、４１１ｃ…バイパス管接続体、４１１ｄ…分岐配管、４１１ｅ…リブ、４１１ｆ…厚肉管路域、４１１ｐ…バイパス管投影部位、４１２…オフガス下流側排出管、４２０…調圧バルブ、４３０…液水排出管、４４０…排出弁、４５０…バイパス管、４５５…バイパス流路調整弁、４７０…サイレンサー、５００…冷却回路、５１０…冷媒供給流路、５１５…冷媒排出流路、５２０…ラジエータ流路、５２５…ウォーターポンプ、５３０…ラジエータ、５３５…ラジエータファン、５４０…冷媒バイパス流路、５４５…三方バルブ、５５０…温度センサ、Ｃ…中心線

Claims

燃料電池車両であって、
燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、
前記燃料電池の酸化ガス排出マニホールドに接続され、前記燃料電池から排出される前記酸化ガスを外部に導く酸化ガス排出管と、
前記酸化ガス供給流路と前記酸化ガス排出管とを、前記燃料電池をバイパスして接続するバイパス管とを備え、
前記酸化ガス排出管は、前記酸化ガス排出マニホールドに接続される管路最上流から前記燃料電池の周辺に配管される電池周辺管路域までが、可撓管形態とされ、
更に、前記酸化ガス排出管は、前記可撓管形態の管路途中に、前記酸化ガス排出管を流れる前記酸化ガスの流れ方向の下流に向かって前記バイパス管が鋭角に接続されるバイパス管接続体を突出して備え、該バイパス管接続体に接続された前記バイパス管を前記バイパス管の中心線に沿って前記酸化ガス排出管の内壁に投影したバイパス管投影部位を含む管路と該バイパス管投影部位より下流側の管路を前記バイパス管投影部位より上流側の管路より大きな肉厚の管路としている、燃料電池車両。