JP6177223B2 - 燃料電池搭載車両 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池がフロントルームに配置されるとともに、前記フロントルームには、該フロントルームから気密に遮蔽されてカウルトップが配置される燃料電池搭載車両に関する。
一般的に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。燃料電池は、固体高分子電解質膜の一方にアノード電極が、前記固体高分子電解質膜の他方にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。アノード電極及びカソード電極は、それぞれ触媒層（電極触媒層）とガス拡散層（多孔質カーボン）とを有している。
電解質膜・電極構造体は、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持されることにより、燃料電池が構成されている。この燃料電池は、所定の数だけ積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
車載用燃料電池スタックでは、車両のフロントルーム（モータルーム）に燃料電池を配置する構成が知られている。例えば、特許文献１に開示されている燃料電池自動車では、自動車の駆動源としての燃料電池システムを搭載する閉空間を乗員居室の前方に配置している。そして、閉空間の上部に設けられた第１開口部と、走行時に負圧が発生する位置に設けられた第２開口部との少なくとも一方を設け、閉空間内に燃料電池システムから漏洩した水素を排出することを特徴としている。
これによれば、閉空間の上部に開口部を設けた場合には、特に車両停止状態において、閉空間内で燃料電池システムから漏出した水素を確実に車外に換気できる、としている。また、開口部を負圧の発生位置に設けた場合には、走行時に燃料電池システムから漏洩した水素を閉空間から排出することができる、としている。
特開２００４−４０９５０号公報
ところで、上記の燃料電池自動車では、閉空間である車両のフロントルームには、該閉空間を開閉させるフードが設けられている。フードは、通常、外板部材（製品表面材）と内板部材とが接合されており、内部に空間が形成されている。
その際、内板部材には、プレス等の加工作業時に位置決めとして使用される複数の孔部や、軽量化を図るための複数の孔部（開口部）等が形成されている。このため、フードの内部空間は、フロントルームと他の空間、例えば、カウルトップとを連通させる場合がある。従って、フロントルーム内に漏れた水素は、内部空間を通ってカウルトップからエアコンユニットの外気導入口に吸引され、キャビン内に前記水素が進入するおそれがある。
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、燃料電池から漏洩する水素がフロントルーム以外の空間に導入されることを、可及的に阻止することが可能な燃料電池搭載車両を提供することを目的とする。
本発明は、燃料電池を、ダッシュボード前方に形成されたフロントルームに配置するとともに、前記フロントルームには、シール部を介して該フロントルームから気密に遮蔽されたカウルトップが配置される燃料電池搭載車両に関するものである。
燃料電池搭載車両は、フロントルームを開閉させるフードを備え、前記フードは、外板部材と内板部材とが接合されている。外板部材と内板部材との間には、シール部を跨いでフロントルームからカウルトップまで延在する内部通路が形成されている。そして、内部通路には、フロントルームとカウルトップとの間で流体が流通することを遮断する遮蔽部材が配設されている。
また、この燃料電池搭載車両では、遮蔽部材は、内板部材と外板部材との間に設けられる遮蔽板である。前記遮蔽部材は、前記内板部材と前記外板部材との間に設けられる遮蔽板であり、前記遮蔽板は、前記内板部材の前記カウルトップに開口する孔部よりも前方位置で、前記内板部材の前記フロントルーム内に開口する孔部と、前記内板部材の前記カウルトップに開口する前記孔部との間に設けられる。
本発明は、燃料電池を、ダッシュボード前方に形成されたフロントルームに配置するとともに、前記フロントルームには、シール部を介して該フロントルームから気密に遮蔽されたカウルトップが配置される燃料電池搭載車両に関するものであり、前記フロントルームを開閉させるフードを備える。前記フードは、外板部材と内板部材とが接合されるとともに、前記外板部材と前記内板部材との間には、前記シール部を跨いで前記フロントルームから前記カウルトップまで延在する内部通路が形成され、前記内部通路には、前記フロントルームと前記カウルトップとの間で流体が流通することを遮断する遮蔽部材が配設される。遮蔽部材は、内板部材と外板部材との間に設けられる充填剤である。前記充填剤は、前記内板部材の前記カウルトップに開口する孔部よりも前方位置で、前記内板部材の前記フロントルーム内に開口する孔部と、前記内板部材の前記カウルトップに開口する前記孔部との間に設けられる。
本発明によれば、フードを構成する外板部材と内板部材との間に形成された内部通路には、フロントルームとカウルトップとの間で流体が流通することを遮断する遮蔽部材が配設されている。このため、フロントルームに配置された燃料電池から水素が漏れた際、この水素は、フードの内部通路を流通してカウルトップに導入されることを、確実に阻止することができる。
従って、例えば、カウルトップで開口されるエアコンユニットの外気導入口から水素が吸引されることがない。これにより、簡単な構成で、燃料電池から漏洩する水素が、エアコンユニットに吸引されてキャビン内に導入されることを、可及的に阻止することが可能になる。
本発明の第１の実施形態に係る燃料電池電気自動車の一部概略側面図である。 前記燃料電池電気自動車の一部概略平面図である。 前記燃料電池電気自動車の一部概略斜視説明図である。 前記燃料電池電気自動車を構成するフードの内板部材側の説明図である。 前記フードに設けられるシール類の斜視説明図である。 前記フードに設けられるグロメットの斜視説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池電気自動車を構成するフードの要部断面説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る燃料電池電気自動車を構成するフードの要部断面説明図である。
図１〜図３に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池電気自動車（燃料電池搭載車両）１０は、自動車車体１２を備える。
自動車車体１２は、ダッシュボード１４及びフロントガラス１６によりキャビン１５を形成するとともに、前記ダッシュボード１４の前方には、フロントルーム（モータールーム）１８が形成される。ダッシュボード１４の上方先端には、フロントガラス１６の前端部１６ａが配置される。フロントルーム１８は、フード２０により外部に開閉自在である。
自動車車体１２は、メインフレーム２２を備え、このメインフレーム２２は、車長方向（矢印Ａ方向）に延在してフロントルーム１８内の先端まで配置されるとともに、車幅方向（図２及び図３中、矢印Ｂ方向）に連結される。図１に示すように、メインフレーム２２には、サブフレーム２３が接合される。メインフレーム２２には、エアコンユニット２４及び燃料電池ユニット２６が取り付けられる。
サブフレーム２３には、駆動モータ２８及びステアリングギアボックス３０が取り付けられる。駆動モータ２８は、左右両側の車軸３２Ｌ、３２Ｒに連結されるとともに、各車軸３２Ｌ、３２Ｒには、ホイール３４Ｌ、３４Ｒが装着される。各車軸３２Ｌ、３２Ｒには、ステアリングギアボックス３０が連結される。
図１及び図３に示すように、ダッシュボード１４の上方先端には、フロントガラス１６から流れ落ちる雨水を通過させるための車幅方向に伸びた通気孔４０が形成される。フロントガラス１６の前端部１６ａの下方には、排水用のカウルトップ４２が配置される。カウルトップ４２は、車幅方向に延在するとともに、その車幅方向両端は、自動車車体１２に固定される。
カウルトップ４２は、内部に水抜き通路４４を有し、前記水抜き通路４４は、フロントガラス１６の下方に沿って車幅方向に延在する。図２に示すように、カウルトップ４２の車幅方向両端側には、それぞれ水抜き孔４６Ｌ、４６Ｒが形成される。水抜き孔４６Ｌ、４６Ｒには、ドレイン配管４８Ｌ、４８Ｒの入口端部が接続される。ドレイン配管４８Ｌ、４８Ｒの出口端部は、フロントルーム１８の外部に向かって開口する。
カウルトップ４２は、フロントルーム１８側の端部壁板４２ａにシール部材４９が設けられる。シール部材４９は、端部壁板４２ａの上部側を囲繞するとともに、フード２０の内面に当接し、カウルトップ４２をフロントルーム１８の内部空間から気密に遮蔽するシール部を構成する。
カウルトップ４２内には、例えば、水抜き孔４６Ｒに近接してエアコンユニット２４の外気導入口５０が開口される。外気導入口５０は、水抜き孔４６Ｌ、４６Ｒよりも上方位置に開口される。エアコンユニット２４は、カウルトップ４２の下方に配置されるとともに、送風口５２がダッシュボード１４に接続され、キャビン１５に開口される（図１参照）。
図２に示すように、燃料電池ユニット２６は、複数の発電セル５４が車幅方向（矢印Ｂ方向）に積層される燃料電池スタック５６を備える。なお、燃料電池ユニット２６では、積層方向が重力方向でもよい。
発電セル５４は、図示しないが、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、一対のセパレータで挟持して構成される。発電セル５４の積層方向両端には、ターミナルプレート５８ａ、５８ｂ、絶縁プレート６０ａ、６０ｂ及びエンドプレート６２ａ、６２ｂが配置される。
エンドプレート６２ａ、６２ｂには、断面Ｌ字状のアングル部材６４ａ、６４ｂの一端が固定される。アングル部材６４ａ、６４ｂの他端は、メインフレーム２２に固定されることにより、燃料電池ユニット２６は、前記メインフレーム２２に取り付けられる。
フード２０は、図１に示すように、外板部材（製品表面材）６６ａと内板部材６６ｂとが接合される。内板部材６６ｂは、複数枚の板で構成してもよい。外板部材６６ａと内板部材６６ｂとの間には、シール部材４９を跨いでフロントルーム１８からカウルトップ４２まで延在する内部通路６８が形成される。シール部材４９は、内板部材６６ｂに当接することにより、フロントルーム１８とカウルトップ４２との間を気密に遮蔽する。
内部通路６８には、フロントルーム１８とカウルトップ４２との間で燃料ガスである水素ガス（流体）が流通することを遮断する遮蔽部材が配設される。具体的には、図１及び図４に示すように、内板部材６６ｂには、プレス等の加工作業時に位置決めとして使用される複数の孔部７０ａ、７０ｂが形成されている。
図１に示すように、孔部７０ａは、フロントルーム１８に開口する孔部を示し、孔部７０ｂは、カウルトップ４２に開口する孔部を示す。孔部７０ａ、７０ｂは、開口断面円形状、楕円形状、スリット状又は多角形状等、種々の形状に設定される。
第１の実施形態では、カウルトップ４２に開口する全ての孔部７０ｂに、遮蔽部材である封止部材７２ａが設けられ、前記孔部７０ｂを封止する。図１及び図４に示すように、封止部材７２ａは、粘着テープ又はシールであり、孔部７０ｂを塞ぐことにより、前記孔部７０ｂとカウルトップ４２とを気密に遮蔽する。
遮蔽部材は、封止部材７２ａに代えて、図５に示すように、シール類であるシーラント接着剤からなる封止部材７２ｂを備え、前記封止部材７２ｂにより孔部７０ｂを埋めることもできる。
遮蔽部材は、封止部材７２ａに代えて、図６に示すように、グロメットからなる封止部材７２ｃを備え、前記封止部材７２ｃにより孔部７０ｂを閉塞することもできる。
なお、第１の実施形態では、カウルトップ４２に開口する全ての孔部７０ｂに、遮蔽部材を設けているが、これに代えて、フロントルーム１８に開口する全ての孔部７０ａに、前記遮蔽部材を設けてもよい。また、孔部７０ａ、７０ｂの両方に遮蔽部材を設けてもよい。
このように構成される燃料電池電気自動車１０の動作について、以下に説明する。
図２に示すように、燃料電池ユニット２６では、燃料ガスとして水素ガスが供給されるとともに、酸化剤ガスとして空気が供給される。これにより、各発電セル５４で発電が行われ、燃料電池ユニット２６からの出力電力は、例えば、駆動モータ２８に送られる。このため、燃料電池電気自動車１０は、駆動モータ２８の回転作用下に走行可能となる。
この場合、第１の実施形態では、フード２０を構成する外板部材６６ａと内板部材６６ｂとの間に形成された内部通路６８には、フロントルーム１８とカウルトップ４２との間で水素が流通することを遮断する遮蔽部材が配設されている。
具体的には、図１及び図４に示すように、カウルトップ４２に開口する全ての孔部７０ｂに、遮蔽部材である封止部材７２ａが設けられ、前記孔部７０ｂを封止している。ここで、図１に示すように、フロントルーム１８に配置された燃料電池ユニット２６から水素が漏れた際、この水素は、孔部７０ａを通ってフード２０の内部通路６８に導入される場合がある。その際、孔部７０ｂは、封止部材７２ａにより閉塞されているため、内部通路６８を流通する水素は、カウルトップ４２に導入されることを確実に阻止される。
従って、カウルトップ４２内で開口されるエアコンユニット２４の外気導入口５０から水素が吸引されることがない。これにより、簡単な構成で、燃料電池ユニット２６から漏洩する水素が、エアコンユニット２４に吸引されてキャビン１５内に導入されることを、可及的に阻止することが可能になるという効果が得られる。
一方、孔部７０ｂに遮蔽部材を設ける構成に代えて、フロントルーム１８に開口する全ての孔部７０ａに前記遮蔽部材を設ける場合には、燃料電池ユニット２６から漏れた水素は、フード２０の内部通路６８に導入されることがない。このため、フロントルーム１８内の漏洩水素は、フード２０の内部通路６８を流通してカウルトップ４２内に導入されることを、可及的に抑制され、キャビン１５内に水素が導入されることを阻止することができる。
図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池電気自動車（燃料電池搭載車両）を構成するフード２０ａの要部断面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池電気自動車１０を構成するフード２０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
フード２０ａは、外板部材６６ａと内板部材６６ｂとが接合されるとともに、前記外板部材６６ａと前記内板部材６６ｂとの間には、内部通路６８が形成される。内部通路６８には、遮蔽部材である遮蔽板８０が配置される。遮蔽板８０は、内部通路６８を孔部７０ａが連通する第１空間領域６８ａと、孔部７０ｂが連通する第２空間領域６８ｂとを気密に遮断する。
このように構成される第２の実施形態では、フロントルーム１８内に漏洩した水素は、孔部７０ａを通ってフード２０ａの第１空間領域６８ａに導入されても、遮蔽板８０に阻止されて第２空間領域６８ｂに流入することがない。このため、内部通路６８を流通する水素が、カウルトップ４２に導入されることを確実に阻止することができる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
図８は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池電気自動車（燃料電池搭載車両）を構成するフード２０ｂの要部断面説明図である。
フード２０ｂは、外板部材６６ａと内板部材６６ｂとが接合されるとともに、前記外板部材６６ａと前記内板部材６６ｂとの間には、内部通路６８が形成される。内部通路６８には、遮蔽部材である充填剤８２が配置される。充填剤８２は、内部通路６８を孔部７０ａが連通する第１空間領域６８ａと、孔部７０ｂが連通する第２空間領域６８ｂとを気密に遮断する。
このように構成される第３の実施形態では、上記の第２の実施形態と同様に構成されている。従って、第３の実施形態は、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
１０…燃料電池電気自動車 １２…自動車車体
１４…ダッシュボード １５…キャビン
１６…フロントガラス １８…フロントルーム
２０、２０ａ、２０ｂ…フード ２２…メインフレーム
２４…エアコンユニット ２６…燃料電池ユニット
４２…カウルトップ ４９…シール部材
５４…発電セル ６６ａ…外板部材
６６ｂ…内板部材 ６８…内部通路
６８ａ、６８ｂ…空間領域 ７０ａ、７０ｂ…孔部
７２ａ〜７２ｃ…封止部材 ８０…遮蔽板
８２…充填剤

Claims (2)

  1. 燃料電池を、ダッシュボード前方に形成されたフロントルームに配置するとともに、前記フロントルームには、シール部を介して該フロントルームから気密に遮蔽されたカウルトップが配置される燃料電池搭載車両であって、
    前記フロントルームを開閉させるフードを備え、
    前記フードは、外板部材と内板部材とが接合されるとともに、
    前記外板部材と前記内板部材との間には、前記シール部を跨いで前記フロントルームから前記カウルトップまで延在する内部通路が形成され、
    前記内部通路には、前記フロントルームと前記カウルトップとの間で流体が流通することを遮断する遮蔽部材が配設され、
    前記遮蔽部材は、前記内板部材と前記外板部材との間に設けられる遮蔽板であり、
    前記遮蔽板は、前記内板部材の前記カウルトップに開口する孔部よりも前方位置で、前記内板部材の前記フロントルーム内に開口する孔部と、前記内板部材の前記カウルトップに開口する前記孔部との間に設けられることを特徴とする燃料電池搭載車両。
  2. 燃料電池を、ダッシュボード前方に形成されたフロントルームに配置するとともに、前記フロントルームには、シール部を介して該フロントルームから気密に遮蔽されたカウルトップが配置される燃料電池搭載車両であって、
    前記フロントルームを開閉させるフードを備え、
    前記フードは、外板部材と内板部材とが接合されるとともに、
    前記外板部材と前記内板部材との間には、前記シール部を跨いで前記フロントルームから前記カウルトップまで延在する内部通路が形成され、
    前記内部通路には、前記フロントルームと前記カウルトップとの間で流体が流通することを遮断する遮蔽部材が配設され、
    前記遮蔽部材は、前記内板部材と前記外板部材との間に設けられる充填剤であり、
    前記充填剤は、前記内板部材の前記カウルトップに開口する孔部よりも前方位置で、前記内板部材の前記フロントルーム内に開口する孔部と、前記内板部材の前記カウルトップに開口する前記孔部との間に設けられることを特徴とする燃料電池搭載車両。
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