JP5910598B2 - 燃料電池を搭載する移動体 - Google Patents
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Description
[燃料電池車両の構成]
図1は、本発明の第1実施形態としての燃料電池車両10の構成を示す概略図である。図1には、燃料電池車両10の前方側の外形を示す輪郭線を図示するとともに、燃料電池車両10に搭載されている燃料電池システム20の概略構成を図示してある。この燃料電池車両10は、燃料電池21を搭載する移動体であり、燃料電池21が出力する電力を用いて駆動力源であるモータ(図示は省略)を駆動する。
図2は、燃料電池車両10の前方に設けられた車内空間10rの内部構成を車幅方向に沿って見たときの概略断面図である。なお、図2には、車内空間10rに入り込む空気や水などの流れを示す矢印等を図示してある(詳細は後述)。図3は、車内空間10rの上方に配置されている第1のグリル11と、エアインテーク100と、流路部材120と、内部カバー部材130と、シール部材140のそれぞれの構成と配置関係とを示す概略斜視図である。図3では、便宜上、第1のグリル11を一点鎖線によって図示し、内部カバー部材130を破線で図示し、シール部材140を二点鎖線によって図示してある。
第1のグリル11の開口部11sから車内空間10rに入り込んだ空気のうち流路部材120に到達した空気は、流路部材120の傾斜壁部121の壁面に沿って流れる(実線矢印A1)。そして、内部カバー部材130の第2の水平壁部132に形成された貫通孔132hと、傾斜壁部133の貫通孔133hと、を通過してエアインテーク100の下段流路部101に設けられた開口部103に到達する。従って、外部から取り込まれた空気のうちからエアインテーク100へと流入する空気の量が確保される。
図4は、流路部材120の第1と第2の側壁部124,125の機能を説明するための概略図である。図4には、エアインテーク100と、流路部材120と、内部カバー部材130と、シール部材140と、を車両前後方向に沿って見たときの概略図を図示してある。また、図4には、エアインテーク100に誘導される空気の流れを示す実線矢印と、雨滴や雪がエアインテーク100の開口部103の方へと流れることが抑制されていることを示す破線矢印と、を図示してある。
図5は、燃料電池車両10におけるカソードガスの昇温抑制効果を説明するための概略図である。図5には、エアインテーク100および内部カバー部材130を上方から車両上下方向に沿って見たときの概略図を図示してある。また、図5には、冷たい空気がエアインテーク100の開口部103へ流れ込んでいることを示す実線矢印CAと、熱い空気がエアインテーク100の開口部103へと流れ込むことが抑制されていることを示す破線矢印HA1,HA2と、を図示してある。
ここで、燃料電池車両10の冠水時や浸水時には、第1と第2のグリル11,12を介して水が車内空間10rへと流れ込む場合がある(図2の一点鎖線の矢印W1〜W3)。特に、エアインテーク100の下流側にはエアコンプレッサー224(図1)が設けられているため、その吸引力の影響によって第1のグリル11からは多量の水が流入する可能性がある。
図7は、シール部材140による雪のトラップ機能を説明するための模式図である。図7は、水滴WTに代えて、堆積した雪SNが図示されている点以外は図6とほぼ同じである。上述したように、流路部材120によって誘導された雪は、エアインテーク100の開口部103より上方へと流れる(図2の破線矢印rs1)。そのため、エアインテーク100の開口部103の上方にある内部カバー部材130の第1の水平壁部131の上面には雪SNが堆積する。
図8は、第1の参考例として、流路部材120が省略された場合の車内空間10rにおける空気の流れを説明するための概略図である。図8には、第1の参考例における燃料電池車両10aの車内空間10rを、図2と同様な概略断面によって図示してある。第1の参考例の燃料電池車両10aは、流路部材120が省略されている点以外は、上記実施形態の燃料電池車両10と同じ構成である。
図9は、第2の参考例として、流路部材120に代えて車内空間10rに雨滴の進入を防止するためのダクト150を設けた場合の空気の流れを説明するための概略図である。図9には、第2の参考例における燃料電池車両10cの車内空間10rを、図8と同様な概略断面によって図示してある。第2の参考例の燃料電池車両10cは、ダクト150が設けられている点以外は、上記の第1の参考例における燃料電池車両10aとほぼ同じ構成である。
図10は、本発明の第2実施形態としての燃料電池車両10Aにおけるエアインテーク100の開口部103近傍における構成を示す概略斜視図である。第2実施形態の燃料電池車両10Aは、エアインテーク100の開口部103の前方に突起部160が設けられている点以外は、第1実施形態の燃料電池車両10とほぼ同じ構成である。突起部160は、内部カバー部材130の第2の水平壁部132の上面において、上方に延びるように形成された略柱状突起部である。突起部160は、エアインテーク100の開口部103の車幅方向における略中心に配置されている。上方カバー部材13(図2)が閉じられるときに、その先端部が上方カバー部材13の内壁部13bと接触し、上方カバー部材13に対するストッパーとして機能する。
図11は、本発明の第4実施形態としての燃料電池車両10Bにおける車内空間10rの内部構成を示す概略断面図である。図11には、図2と同様な燃料電池車両10Bの概略断面図を図示してある。第3実施形態の燃料電池車両10Bは、流路部材120が省略されている点と、構成が異なる内部カバー部材130Bを備えている点以外は、第1実施形態の燃料電池車両10の構成とほぼ同じである。
図12は本発明の第4実施形態としての燃料電池車両10Cにおける吸気構造を説明するための概略図である。図12には、エアインテーク100と、流路部材120と、内部カバー部材130と、シール部材140と、を車両前後方向に沿って見たときの概略図を図示してある。第4実施形態の燃料電池車両10Cでは、エアインテーク100の開口部103と、流路部材120の取り付け位置とが車幅方向にオフセットされており、正対していない。この構成であれば、エアインテーク100への雨滴や雪の流入がさらに抑制される。
E1.変形例1:
上記の各実施形態では、燃料電池車両10,10Aは、燃料電池21として固体高分子形燃料電池を搭載していた。これに対して、燃料電池車両10,10Aは、固体高分子形燃料電池以外の種々のタイプの燃料電池を搭載していても良い。燃料電池車両10,10Aが搭載する燃料電池21は、例えば、固体酸化物形燃料電池であっても良い。燃料電池車両10,10Aが搭載する燃料電池は、外部から取り込まんだ空気を利用して発電するタイプの燃料電池であれば良い。
上記の各実施形態では、第1と第2のグリル11,12から空気を取り入れる車内空間10rは燃料電池車両10,10Aの前方に設けられていた。これに対して、第1と第2のグリル11,12から空気を取り入れる車内空間10rは、燃料電池車両10,10Aの前方以外の部位に設けられていても良い。車内空間10rは、例えば、燃料電池車両10,10Aの中央かつ上方の位置に設けられていても良い。第1と第2のグリル11,12から空気を取り入れる車内空間10rは前方から空気を取り入れる位置に設けられていれば良い。
上記第1実施形態、第2実施形態並びに第4実施形態において、流路部材120は、傾斜壁部121とともに、第1と第2の水平壁部122,123や、第1と第2の側壁部124,125、第1と第2の固定壁部126,127を有していた。また、上記の第3実施形態において、内部カバー部材130Bは、第1〜第3の誘導壁部134〜135を有していた。これに対して、流路部材120は、傾斜壁部121のみを有する構成であっても良く、内部カバー部材130Bは傾斜壁部である第1の誘導壁部134のみを有する構成であっても良い。なお、傾斜壁部121や第1の誘導壁部134は平板状の部材によって構成されていなくても良い。傾斜壁部121や第1の誘導壁部134は例えば、曲面板によって構成されても良い。また、傾斜壁部121や第1の誘導壁部134は、板状の部材で構成されていなくても良く、三角柱状の部材など、傾斜面を構成する面を有する部材によって構成されていれば良い。
上記の第1実施形態、第2実施形態並びに第4実施形態において、燃料電池車両10,10A,10Cが備えていた内部カバー部材130は省略されても良い。燃料電池車両10,10A,10Cにおいては、内部カバー部材130に代えて、貫通孔を有する平板状の部材が流路部材120の上方に設けられても良い。また、上記の各実施形態において、内部カバー部材130,130Bの貫通孔132hは複数の並列な貫通溝として構成されていなくても良く、単一の貫通孔として構成されていても良い。
上記の各実施形態において、燃料電池車両10は、外部から取り入れた空気を熱媒体として利用するラジエーター部110をエアインテーク100と同じ車内空間10rに備えていた。これに対して、ラジエーター部110は、エアインテーク100が収容されている車内空間10rから隔離された別の車内空間に搭載されていても良い。車内空間10rにおいて、第2のグリル12の後方にはラジエーター部110以外の他の補機類が搭載されていても良い。また、車内空間10rにおいては第2のグリル12は省略されても良い。
上記の第1実施形態、第2実施形態並びに第4実施形態において、流路部材120は第1のグリル11との間に所定の空隙が確保されるように配置されていた。これに対して、流路部材120は第1のグリル11に近接して配置されても良い。
上記の各実施形態において、エアインテーク100は、前方に向かって開口するように配置されていた。これに対して、エアインテーク100は、前方以外の方向に開口するように配置されていても良い。例えば、車両前後方向に交わる方向に向かって開口するように配置されても良い。
上記の各実施形態において、シール部材140は、エアインテーク100の下段流路部位101の上方において局所的に後方の位置に配置されていた。これに対して、シール部材140はエアインテーク100の下段流路部位101の上方においても車両前後方向における配置位置が他の部位と異ならないように配置されていても良い。
上記の各実施形態では、燃料電池車両10,10A〜10Cの車内空間10rにおいて、第1と第2のグリル11,12と、エアインテーク100と、流路部材120と、を備える吸気構造が構成されていた。これに対して、燃料電池車両以外の燃料電池を搭載する移動体の内部空間において、各実施形態および変形例と同様な吸気構造が構成されても良い。例えば、燃料電池を搭載する航空機や船舶の内部空間に上記の各実施形態および変形例と同様な吸気構造が構成されても良い。
10r…車内空間
11,12…第1と第2のグリル
11s,12s…開口部
13…上方カバー部材
13a…外壁部
13b…内壁部
14…前方カバー部材
14f…傾斜壁部
14h…水平壁部
15…バンパー部
15c…外側カバー部
15rf…補強ビーム部
16…下方カバー部材
100…エアインテーク
101…下段流路部
102…上段流路部
103…開口部
110…ラジエーター部
111…ラジエーター本体部
112…ファン部
113,114…保持部材
113e…庇部
120…流路部材
121…傾斜壁部
122,123…第1と第2の水平壁部
124,125…第1と第2の側壁部
126,127…第1と第2の固定壁部
130,130B…内部カバー部材
131,132…第1と第2の水平壁部
132h…貫通孔
133…傾斜壁部
133h…貫通孔
134〜136…誘導壁部
140…シール部材
150…ダクト
160…突起部
20…燃料電池システム
21…燃料電池
22…カソードガス供給部
221…供給配管
223…エアクリーナー
224…エアコンプレッサー
225…開閉弁
23…冷媒循環供給部
231…冷媒供給配管
232…冷媒排出配管
233…循環ポンプ
Claims (8)
- 燃料電池を搭載する移動体であって、
前記移動体の前方に向かって開口し、前記移動体の外部の空気を取り入れる第1の空気取入口と、
前記第1の空気取入口の後方かつ上方の位置に配置され、空気を前記燃料電池に供給される反応ガスとして取り込む入口配管部材と、
空気を誘導する流路部材であって、
前記第1の空気取入口より後方の位置であって、前記入口配管部材より前方かつ下方の位置に配置され、
前記第1の空気取入口と対向するとともに、前方から後方に向かって斜め上方に傾斜する傾斜壁部を有する
流路部材と、
前記第1の空気取入口の下方の位置であって、前記流路部材より下方の位置において開口し、前記移動体の外部から空気を取り入れる第2の空気取入口と、
前記第2の空気取入口の後方に配置され、空気と熱交換する熱交換器と、
を備える、移動体。 - 請求項1記載の移動体であって、
前記流路部材は、前記傾斜壁部の前記移動体の幅方向における両側に、前記傾斜壁部の方から前記空気取入口の方へと延びる第1と第2の側壁部を有しており、
前記第1と第2の側壁部の前記第1の空気取入口と対向する端辺同士の前記移動体の幅方向における距離は、前記第1の空気取入口の前記移動体の幅方向における開口幅よりも小さい、移動体。 - 請求項1または請求項2記載の移動体であって、
前記第1の空気取入口と、前記流路部材の前記傾斜壁部と、の間には、前記移動体の下方に向かって開口する空隙が形成されている、移動体。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の移動体であって、さらに、
前記流路部材の前記傾斜壁部の上方、かつ、前記入口配管部材の前方の位置において、前記傾斜壁部の傾斜面と対向するとともに前記移動体の幅方向に延びる壁面であって、前記傾斜壁部の傾斜面に向かって開口する1以上の貫通孔が設けられている壁面を有する開口壁部材を備える、移動体。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の移動体であって、
前記入口配管部材は、前記移動体の前方に向かって延びるとともに、前記移動体の前方に向かって開口する開口端部を備える、移動体。 - 請求項5記載の移動体であって、
少なくとも、前記第1の空気取入口から前記入口配管部材の後端部までの領域を覆うように配置され、前記移動体の上面部を構成する上面覆部材と、
前記入口配管部材の前記開口端部の上方において、前記開口端部の延伸方向に交わる方向に延びており、前記上面覆部材に押圧されることによって前記開口端部より後方の領域をシールするシールラインを形成するシール部材と、
を備え、
前記シール部材は、前記開口端部の上方において局所的に前記移動体の後方側に位置するように配置されている、移動体。 - 請求項2または請求項2に従属する請求項3から請求項6のいずれか一項に記載の移動体であって、
前記第1と第2の側壁部は、前記移動体の前後方向に見たときに、前記入口配管部材の入口開口部の両脇の下に位置している、移動体。 - 請求項2に従属する請求項4記載の移動体であって、
前記前記第1と第2の側壁部は、前記開口壁部材の壁面に固定されている、移動体。
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