JP2022020325A - 燃料電池車 - Google Patents

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Abstract

【課題】水素取り扱い機器から万が一水素ガスが漏れ出ることがあっても、漏れ出た水素ガスが水素取り扱い機器の周囲にそのまま流れ出るのを抑制することができる燃料電池車を提供する。【解決手段】燃料電池車１は、車体フレーム２の前部に乗員室３が配置され、車体フレーム２の乗員室３の後方側が荷物搭載部５とされている。少なくとも荷物搭載部５には、水素取り扱い機器が支持されている。燃料電池車１は、荷物搭載部５に支持された水素取り扱い機器の少なくとも上方と側方を取り囲む覆い室１２ｆ，１２ｍ，１２ｒを備えている。車体フレーム２の荷物搭載部５には荷室４が配置されている。覆い室１２ｆには、覆い室内１２ｆの水素ガスを荷室４と乗員室３との間から上方に向けて排出する排出ダクト１４ｆが接続されている。【選択図】図２

Description

本発明は、乗員室の後方側に荷物搭載部を備えた燃料電池車に関するものである。
近年、乗員室の後方に荷物搭載部を備えたトラック等の車両において、燃料電池を駆動電源として搭載したもの（以下、「燃料電池車」と呼ぶ。）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の燃料電池車は、車体フレームの前部に乗員室が配置されるとともに、車体フレームの乗員室の後方側が荷物搭載部とされている。車体フレームの荷物搭載部には荷室が取り付けられ、荷室の下方には、水素タンクを含む燃料電池システムが配置されている。水素取り扱い機器である水素タンクは、荷室の下方において車体フレームに支持されている。この燃料電池車では、荷室下方の燃料電池システムによって発電が行われ、発電された電力によって車両駆動用のモータが駆動される。
特開２００５－３３９９６号公報
上記の燃料電池車は、水素タンク（水素取り扱い機器）が車体フレームの荷物搭載部に支持されているため、水素タンクの設置高さが車両周囲で作業する作業者の存在する高さに近くなる。このため、万が一水素タンクから水素ガスが漏れ出たときにも、水素ガスがそのまま周囲に流れ出るのを抑制することが望まれている。
そこで本発明は、水素取り扱い機器から万が一水素ガスが漏れ出ることがあっても、漏れ出た水素ガスが水素取り扱い機器の周囲にそのまま流れ出るのを抑制することができる燃料電池車を提供しようとするものである。
本出願の一発明に係る燃料電池車は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本出願の一の発明に係る燃料電池車は、車体フレーム（例えば、実施形態の車体フレーム２）の前部に乗員室（例えば、実施形態の乗員室３）が配置されるとともに、前記車体フレームの前記乗員室の後方側が荷物搭載部（例えば、実施形態の荷物搭載部５）とされ、少なくとも前記荷物搭載部に水素取り扱い機器（例えば、実施形態の水素タンク１１）が支持されている燃料電池車であって、前記荷物搭載部に支持された前記水素取り扱い機器の少なくとも上方と側方を取り囲む覆い室（例えば、実施形態の覆い室１２ｆ）を備え、前記車体フレームの荷物搭載部には荷室（例えば、実施形態の荷室４）が配置され、前記覆い室には、前記覆い室内の水素ガスを前記荷室と前記乗員室との間から上方に向けて排出する排出ダクト（例えば、実施形態の排出ダクト１４ｆ）が接続されていることを特徴とする。
上記の構成により、万が一水素取り扱い機器から水素ガスが漏れることがあっても、その漏れ出た水素ガスの周囲への流れ出しを覆い室によって抑制し、覆い室内の水素ガスを排出ダクトを通して、荷室と乗員室の間から上方に排出することができる。したがって、この構成を採用した場合には、水素取り扱い機器から漏れた水素ガスが覆い室の近傍から周囲に流れ出すのを抑制することができる。
前記排出ダクトは、前記覆い室内の水素ガスを前記荷室よりも高い位置から外部に排出するようにしても良い。
この場合、万が一水素取り扱い機器から水素ガスが漏れることがあっても、その漏れ出た水素ガスの周囲への流れ出しを覆い室によって抑制し、覆い室内の水素ガスを排出ダクトを通して、荷室よりも高い位置から外部に排出することができる。したがって、この構成を採用した場合には、水素取り扱い機器から漏れた水素ガスが荷室の上部よりも低いに位置に流れ出すのを抑制することができる。
前記覆い室は、車両前後方向で後輪（例えば、実施形態の後輪Ｗｒ）よりも前方側位置に、車両前後方向に離間して複数配置され、前方側の前記覆い室と後方側の前記覆い室とは接続管（例えば、実施形態の接続管１３）を介して接続され、前方側の前記覆い室は、前記排出ダクトに接続され、前方側の前記覆い室の上部、または、前記排出ダクトには、水素ガスを検知する水素検知センサ（例えば、実施形態の水素検知センサＳｆ）が設置されるようにしても良い。
この場合、万が一前後覆い室内のいずれかの水素取り合い機器から水素ガスが漏れることがあっても、その水素ガスの漏れ出しを共通の水素検知センサによって検知することができる。
後方側の前記覆い室は、車幅方向に離間して少なくとも二つ配置され、後方側の各前記覆い室は、前方側の前記覆い室にそれぞれ前記接続管を介して接続され、各前記接続管は、車両前方側に向かうにつれて上方に傾斜するようにしても良い。
この構成により、万が一前後の覆い室内のいずれかの水素取り扱い機器から水素ガスが漏れ出た場合にも、漏れ出た水素ガスが前方側の覆い室、若しくは、排出ダクトに設置された水素検知センサのある部分に誘導される。このため、複数個所に分散して配置された水素取り扱い機器からの水素ガスの漏れを単一の水素検知センサによって迅速に検知することができる。
本出願の他の発明に係る燃料電池車は、車体フレーム（例えば、実施形態の車体フレーム２）の前部に乗員室（例えば、実施形態の乗員室３）が配置されるとともに、前記車体フレームの前記乗員室の後方側が荷物搭載部（例えば、実施形態の荷物搭載部５）とされ、少なくとも前記荷物搭載部に水素取り扱い機器（例えば、実施形態の水素タンク１１）が支持されている燃料電池車であって、前記荷物搭載部に支持された前記水素取り扱い機器の少なくとも上方と側方を取り囲む覆い室（例えば、実施形態の覆い室１２ｒ）を備え、後輪（例えば、実施形態の後輪Ｗｒ）よりも車両後方側に配置される前記覆い室には、当該覆い室内の水素ガスを当該覆い室よりも車両後方側の上部に排出する排出ダクト（例えば、実施形態の排出ダクト１４ｒ）が接続され、前記排出ダクトのうちの前記荷物搭載部の車両後方端よりも前方側位置には、水素ガスを検知する水素検知センサ（例えば、実施形態の水素検知センサＳｒ）が設置されていることを特徴とする。
上記の構成により、万が一水素取り扱い機器から水素ガスが漏れることがあっても、その漏れ出た水素ガスの周囲への流れ出しを覆い室によって抑制し、覆い室内の水素ガスを排出ダクトを通して車両後方側の上部に排出することができる。したがって、この構成を採用した場合には、水素取り扱い機器から漏れた水素ガスが覆い室の近傍から周囲に流れ出すのを抑制することができる。
また、水素取り扱い機器からの水素ガスの漏れ出しは、水素検知センサによって検出することができる。万が一車両後方から他車両が追突した場合には、荷物搭載部の車両後方端によって水素検知センサを保護することができる。このため、車両後方から他車両が追突した場合でも、水素検知センサによって水素ガスの漏れ出しを検知することができる。
本発明の燃料電池車は、水素取り扱い機器の上方と側方が覆い室によって取り囲まれているため、万が一水素取り扱い機器から水素ガスが漏れることがあっても、その漏れ出た水素ガスが水素取り扱い機器の周囲にそのまま流れ出るのを抑制することができる。
実施形態の燃料電池車の上面図。 実施形態の燃料電池車の側面図。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、実施形態の燃料電池車１の平面図であり、図２は、燃料電池車１の左側面図である。なお、これらの図面においては、車体フレーム２と燃料電池システム１００に関係する部分以外は二点鎖線で示している。
本実施形態の燃料電池車１は、荷物を載置可能なトラックである。燃料電池車１は、車体前後方向に沿って延びる車体フレーム２を備え、その車体フレーム２の前部に乗員室３が配置されている。車体フレーム２の乗員室３の後方側は、荷室４が設置される荷物搭載部５とされている。燃料電池車１は、図示しない車両駆動用のモータと、そのモータに電力を供給する燃料電池システム１００と、を搭載している。
燃料電池システム１００は、水素と酸素（空気）を電気化学反応させて発電する燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０に燃料ガスとして水素ガスを供給する水素タンク１１と、燃料電池スタック１０に酸化剤ガスとして空気（酸素）を供給する図示しないエアコンプレッサと、を備えている。本実施形態では、水素タンク１１が水素取り扱い機器を構成している。
燃料電池スタック１０は、乗員室３の下方位置に複数（例えば、四つ）配置されている。水素タンク１１は、車体フレーム２の荷物搭載部５の前方位置と中間位置と後方位置とに分散して複数配置されている。荷物搭載部５の前部位置の水素タンク１１は、車体フレーム２の車幅方向左外側上部に上下三段に三つ配置されるとともに、車体フレーム２の車幅方向右外側上部にも同様に上下三段に三つ配置されている。荷物搭載部５の中間位置の水素タンク１１は、車体フレーム２の車幅方向左外側下部に前後二列に二つ配置されるとともに、車体フレーム２の車幅方向右外側下部にも同様に前後二列に二つ配置されている。また、荷物搭載部５の後方位置の水素タンク１１は、車体フレーム２の車幅方向左外側下部と右外側下部に各一つ配置されている。
また、車体フレーム２の乗員室３の下方位置には前輪車軸７ｆが配置され、車体フレーム２の荷物搭載部５の後方寄り位置には前後二本の後輪車軸７ｒが配置されている。前輪車軸７ｆの左右の端部には、各一つの前輪Ｗｆが支持されている。二本の各後輪車軸７ｒの左右には、各二つの後輪Ｗｒが支持されている。また、車体フレーム２の荷物搭載部５の前方寄り位置には中間輪車軸７ｍが配置されている。中間輪車軸７ｍの左右の端部には、各一つの中間車輪Ｗｍが支持されている。車両駆動用のモータの駆動力は、例えば、図示しないプロペラシャフトを介して後輪車軸７ｒに伝達される。なお、車両の駆動方式はこれに限定されるものではなく、車両駆動用のモータによって前輪車軸７ｆを駆動するようにしても良い。
ここで、荷物搭載部５の前方位置に配置される左側三つ、右側三つの水素タンク１１は、中間輪車軸７ｍよりも前方で、かつ前輪Ｗｆよりも後方となる位置に配置されている。また、荷物搭載部５の中間位置に配置される左側二つ、右側二つ水素タンク１１は、後輪Ｗｒよりも前方で、かつ中間車輪Ｗｍよりも後方となる位置に配置されている。荷物搭載部５の後方位置に配置される左右各一つの水素タンク１１は、後輪Ｗｒよりも後方となる位置に配置されている。
荷物搭載部５の前方位置に配置される左側三つ、右側三つの水素タンク１１は、これらの上方と周囲の側方を覆う覆い室１２ｆの壁によって取り囲まれている。荷物搭載部５の中間位置に配置される左側二つの水素タンク１１と右側二つの水素タンク１１は、それぞれ上方と周囲の側方を覆い室１２ｍの壁によって取り囲まれている。荷物搭載部５の後方位置に配置される左右各一つの水素タンク１１は、上方と周囲の側方をそれぞれ覆い室１２ｒの壁によって取り囲まれている。
本実施形態では、各覆い室１２ｆ，１２ｍ，１２ｒは下方側も壁によって閉塞されている。ただし、各覆い室１２ｆ，１２ｍ，１２ｒは、内側に配置する水素タンク１１の少なくとも上方と側方を取り囲むことができる構造であれば良い。
荷物搭載部５の中間位置の左右に配置される各覆い室１２ｍの上部は、それぞれ接続管１３によって前方位置の覆い室１２ｆの後部下方位置に接続されている。荷物搭載部５の中間位置の各覆い室１２ｍは、車体フレーム２の下方側に配置され、荷物搭載部５の前方位置の覆い室１２ｆは、車体フレーム２の上方側に配置されている。左右の覆い室１２ｍの上部から延びる各接続管１３は、車両前方側に向かうにつれて上方に傾斜し、前端部が前方位置の覆い室１２ｆに接続されている。
前方位置の覆い室１２ｆの前部上端位置には一対の排出ダクト１４ｆが接続されている。一対の排出ダクト１４ｆは、荷室４と乗員室３の間において鉛直上方に向かって延びている。各排出ダクト１４ｆの上端部は荷室４の上端部よりも上方まで延びている。排出ダクト１４ｆは、覆い室１２ｍ，１２ｆ内の水素タンク１１から万が一水素ガスが漏れ出たときに、その水素ガスを前方位置の覆い室１２ｆから荷室４よりも上方位置に排出する。
前方位置の覆い室１２ｆの上部には、覆い室１２ｆ内の水素ガスを検知する水素検知センサＳｆが設置されている。水素検知センサＳｆは、前方位置の覆い室１２ｆや中間位置の覆い室１２ｍの内部の水素タンク１１から万が一水素ガスが漏れ出たときに、その漏れ出た水素ガスを検知する。水素検知センサＳｆは制御回路を介して車両の図示しない警告装置に接続されている。警告装置は、水素検知センサＳｆで水素ガスの漏れ出しが検出された場合に作動し、それによって水素ガスの漏れ出しを乗員に知らせることができる。
なお、本実施形態では、前方位置の覆い室１２ｆの上部に水素検知センサＳｆが設置されているが、水素検知センサＳｆは排出ダクト１４ｆに設置しても良い。
また、本実施形態では、図２に示すように中間位置の各覆い室１２ｍと前方位置の覆い室１２ｆとを接続する接続管１３に水素検知センサＳｍが設置されている。水素検知センサＳｍは、中間位置の覆い室１２ｆの内部の水素タンク１１から万が一水素ガスが漏れ出たときに、その漏れ出た水素ガスを検知する。水素検知センサＳｍも制御回路を介して車両の図示しない警告装置に接続されている。
なお、本実施形態では、接続管１３に水素検知センサＳｍが設置されているが、水素検知センサＳｍは、中間位置の覆い室１２ｍの上部に設置しても良い。また、中間位置の覆い室１２ｆの内部の水素タンク１１から漏れ出た水素ガスは、接続管１３を通して前方位置の覆い室１２ｆに誘導されるため、中間位置に配置する水素検知センサＳｍは省略することも可能である。ただし、本実施形態のように中間位置に水素検知センサＳｍを設置した場合には、覆い室１２ｆ内の水素タンク１１から水素ガスが漏れ出たときに、その水素ガスの漏れ出しを水素検知センサＳｍによって迅速に検出することができる。
後方位置の左右の各覆い室１２ｒの後部上端位置には、それぞれ排出ダクト１４ｒが接続されている。排出ダクト１４ｒは、覆い室１２ｒの後部上端位置から車体フレーム２に略沿って車体後方側に延びた後に、車体フレーム２の後端部の手前側から鉛直上方に延びている。排出ダクト１４ｒの上端部は、荷室４の上端部よりも上方まで延びている。排出ダクト１４ｒは、覆い室１２ｒ内の水素タンク１１から万が一水素ガスが漏れ出たときに、その水素ガスを覆い室１２ｒから荷室４の後端部に沿って荷室４よりも上方位置に排出する。
排出ダクト１４ｒのうちの覆い室１２ｒから車体後方側に延びる部分には、排出ダクト１４ｒを流れる水素ガスを検知する水素検知センサＳｒが設置されている。水素検知センサＳｒは、後方位置の覆い室１２ｒの内部の水素タンク１１から万が一水素ガスが漏れ出たときに、その漏れ出た水素ガスを排出ダクト１４ｒ内で検出する。水素検知センサＳｒは制御回路を介して車両の図示しない警告装置に接続されている。水素検知センサＳｒは、車体フレーム２の荷物搭載部５の後端部分５ｅ（車両後方端）よりも前方側位置に配置されている。
以上説明したように本実施形態の燃料電池車１は、水素取り扱い機器である水素タンク１１の少なくとも上方と側方が覆い室１２ｆ，１２ｍ，１２ｒによって取り囲まれている。このため、万が一水素タンク１１から水素ガスが漏れることがあっても、その漏れ出た水素ガスが水素タンク１１の周囲にそのまま流れ出るのを覆い室１２ｆ，１２ｍ，１２ｒによって抑制することができる。
また、本実施形態の燃料電池車１は、前方位置の覆い室１２ｆに、覆い室１２ｆ内の水素ガスを荷室４と乗員室３との間から上方に向けて排出する排出ダクト１４ｆが接続されている。このため、万が一水素タンク１１から水素ガスが漏れることがあっても、その漏れ出た水素ガスの周囲への流れ出しを覆い室１２ｆによって抑制し、覆い室１２ｆ内の水素ガスを排出ダクト１４ｆを通して、荷室４と乗員室３の間から上方に排出することができる。したがって、本構成を採用した燃料電池車１は、水素タンク１１から漏れ出た水素ガスが覆い室１２ｆの近傍から周囲に流れ出すのを抑制することができる。
また、本実施形態の燃料電池車１は、覆い室１２ｆ，１２ｒに接続される各排出ダクト１４ｆ，１４ｒが、覆い室１２ｆ，１２ｒ内の水素ガスを荷室４よりも高い位置に排出する構造とされている。このため、万が一覆い室１２ｆ，１２ｒ内の水素タンク１１から水素ガスが漏れ出ることがあっても、その漏れ出た水素ガスの周囲への流れ出しを覆い室１２ｆによって抑制し、覆い室１２ｆ，１２ｒ内の水素ガスを各排出ダクト１４ｆ，１４ｒを通して、荷室４よりも高い位置から外部に排出することができる。したがって、本構成を採用した燃料電池車１は、水素タンク１１から漏れ出た水素ガスが荷室４の上部よりも低いに位置に流れ出すのを抑制することができる。
さらに、本実施形態の燃料電池車１は、後輪Ｗｒよりも前方に配置される中間位置の覆い室１２ｍと前方位置の覆い室１２ｆとが接続管１３を介して接続され、前方位置の覆い室１２ｆの上部に水素検知センサＳｆが設置されている。このため、万が一覆い室１２ｍ，１２ｆ内のいずれの水素タンク１１から水素ガスが漏れ出ることがあっても、その水素ガスの漏れ出しを共通の水素検知センサＳｆによって検知することができる。
また、本実施形態の燃料電池車１は、中間位置の二つの覆い室１２ｍがそれぞれ前方位置の覆い室１２ｆに対して接続管１３を介して接続され、各接続管１３が車両前方側に向かうにつれて上方に傾斜するように配置されている。中間位置の二つの覆い室１２ｍ内の水素タンク１１と、前方位置の覆い室１２ｆ内の水素タンク１１のうちのいずれから水素ガスが漏れ出た場合にも、漏れ出た水素ガスが前方位置の覆い室１２ｆの上部に配置された水素検知センサＳｆに誘導される。したがって、本構成を採用した燃料電池車１では、複数個所に分散して配置された水素タンク１１からの水素ガスの漏れを単一の水素検知センサによって迅速に検知することができる。
また、本実施形態の燃料電池車１は、後方位置の覆い室１２ｒに、覆い室１２ｒ内の水素ガスを車両後方側の上部に排出する排出ダクト１４ｒが接続され、排出ダクト１４ｒのうちの車体フレーム２の荷物搭載部５の後端部分５ｅ（車両後方端）よりも前方側位置に水素検知センサＳｒが設置されている。このため、万が一車両後方から他車両が追突したとしても、荷物搭載部５の後端部分５ｅによって水素検知センサＳｒを保護することができる。したがって、本構成を採用した燃料電池車１は、車両後方から他車両が追突した場合でも、水素検知センサＳｒによって水素ガスの漏れ出しを検知することができる。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態では水素取り扱い機器の一形態である水素タンクの上方と側方が覆い室によって囲まれているが、水素取り扱い機器は水素タンクに限定されるものでなく、水素を取り扱う配管や制御弁等であっても良い。
１…燃料電池車
２…車体フレーム
３…乗員室
４…荷室
５…荷物搭載部
５ｅ…後端部分（車両後方端）
１１…水素タンク（水素取り扱い機器）
１２ｆ，１２ｍ，１２ｒ…覆い室
１３…接続管
１４ｆ，１４ｒ…排出ダクト
Ｓｆ，Ｓｍ，Ｓｒ…水素検知センサ
Ｗｒ…後輪

Claims (5)

  1. 車体フレームの前部に乗員室が配置されるとともに、前記車体フレームの前記乗員室の後方側が荷物搭載部とされ、
    少なくとも前記荷物搭載部に水素取り扱い機器が支持されている燃料電池車であって、
    前記荷物搭載部に支持された前記水素取り扱い機器の少なくとも上方と側方を取り囲む覆い室を備え、
    前記車体フレームの荷物搭載部には荷室が配置され、
    前記覆い室には、前記覆い室内の水素ガスを前記荷室と前記乗員室との間から上方に向けて排出する排出ダクトが接続されていることを特徴とする燃料電池車。
  2. 前記排出ダクトは、前記覆い室内の水素ガスを前記荷室よりも高い位置から外部に排出することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車。
  3. 前記覆い室は、車両前後方向で後輪よりも前方側位置に、車両前後方向に離間して複数配置され、
    前方側の前記覆い室と後方側の前記覆い室とは接続管を介して接続され、
    前方側の前記覆い室は、前記排出ダクトに接続され、
    前方側の前記覆い室の上部、または、前記排出ダクトには、水素ガスを検知する水素検知センサが設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池車。
  4. 後方側の前記覆い室は、車幅方向に離間して少なくとも二つ配置され、
    後方側の各前記覆い室は、前方側の前記覆い室にそれぞれ前記接続管を介して接続され、
    各前記接続管は、車両前方側に向かうにつれて上方に傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池車。
  5. 車体フレームの前部に乗員室が配置されるとともに、前記車体フレームの前記乗員室の後方側が荷物搭載部とされ、
    少なくとも前記荷物搭載部に水素取り扱い機器が支持されている燃料電池車であって、
    前記荷物搭載部に支持された前記水素取り扱い機器の少なくとも上方と側方を取り囲む覆い室を備え、
    後輪よりも車両後方側に配置される前記覆い室には、当該覆い室内の水素ガスを当該覆い室よりも車両後方側の上部に排出する排出ダクトが接続され、
    前記排出ダクトのうちの前記荷物搭載部の車両後方端よりも前方側位置には、水素ガスを検知する水素検知センサが設置されていることを特徴とする燃料電池車。
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