JP6331838B2

JP6331838B2 - 燃料電池二輪車

Info

Publication number: JP6331838B2
Application number: JP2014153845A
Authority: JP
Inventors: 敏之古田
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-07-29
Also published as: JP2016030518A

Description

本発明は、空冷式の燃料電池システムを搭載した燃料電池二輪車に係り、特に、走行風を燃料電池システムの排気側ダクトに取り込んで燃料電池システムの冷却能力を向上させた燃料電池二輪車に関する。

燃料電池二輪車では、燃料電池システムが発電した電力により電動機を駆動し、駆動輪を回転させ、走行させるようになっている。従来の燃料電池車両は、比較的大電力を発電可能な水冷式の燃料電池システムを備えたものと、発生電力が数ｋＷという比較的小電力である空冷式の燃料電池システムを備えたものがある。

空冷式の燃料電池システムは、発生電力が比較的小電力であるものの、水冷式の燃料電池システムに備わるラジエータ、冷却水ポンプ、コンプレッサ、リザーバタンク等の冷却システムが不要であり、発電に伴い発生する熱を反応ガスとしての空気で冷却できる。空冷式の燃料電池システムは、空気流路の圧力損失が低く、冷却システムは補機としてコンプレッサに換えて、ファンで足りるシンプルなシステム構成を有するとともに、補機であるファンの消費電力を低く抑えることができる。

空冷式の燃料電池システムを搭載した燃料電池二輪車では、燃料電池スタックに反応用兼冷却用空気をファンにより導入し、供給している。燃料電池スタックに導入される空気には、燃料電池スタックで燃料としての水素を電気化学反応させる酸化剤としての機能と、燃料電池スタックを冷却する冷却剤としての機能とがある。燃料電池スタックでは、発電に伴い発生する熱を反応ガスである空気で冷却している。

燃料電池二輪車において、燃料電池システムで反応用および冷却用に供された空気は、排気となって燃料電池システムの後方に設けられた排気ダクトから車両外部に排気される。従来の燃料電池二輪車の排気構造では、燃料電池システムの後方に設けられる排気ダクトは、排気を車両後端に開口する排気口から車両外部に排気している。

特開２０１０−２６９６６０号公報

特許文献１に記載の燃料電池二輪車では、車両側方に向って開口された吸気口から燃料電池に空気を案内し、冷却する構成が記載されている。

燃料電池二輪車に空冷式燃料電池（ＦＣ）システムを設置した場合、燃料電池システムの冷却能力を増加させて車両の動力性能の向上等を図るために、車両走行中の走行風を活かして燃料電池システムに導くことが考えられる。さらに、走行風を有効的に活かすために、燃料電池システムの吸気ダクトに積極的に走行風を導くことも考えられる。

しかし、燃料電池システムの吸気ダクトに走行風を積極的に導くと、砂塵や雨滴、化学物質等が多く入り込まれ、燃料電池スタック手前に配設されたフィルタの早期劣化が生じたり、フィルタの圧力損失が増加し、燃料電池システムの性能劣化を招く等の問題がある。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、走行風導入ダクトを通して燃料電池システムの排気ダクトに走行風を取り込み、燃料電池システムの冷却能力を向上させ、燃料電池システムの出力向上を図ることができる燃料電池二輪車を提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池二輪車は、上述した課題を解決するために、駆動輪を駆動する電動機と、この電動機に電力を供給する空冷式の燃料電池システムと、この燃料電池システムに供給する燃料ガスを貯蔵する燃料タンクとを備えた燃料電池二輪車において、車両前部を前方から覆う前部ボディカバーと、車両中央部を左右上下から覆う中央ボディカバーと、シート下方を前後左右、下方から覆う後部ボディカバーとで車体全体が覆設され、前記駆動輪の上方で、前記シート下方の後部ボディカバー内に燃料電池スタックが前傾配置され、前記燃料電池スタックに反応用兼冷却用空気を吸入するファンと、前記燃料電池スタックを冷却した空気を車両後方に排出する排気ダクトが配設され、前記燃料電池スタックの排気側に設けられた排気ダクトと、前記中央ボディカバーに設けられた走行風取入口とを前記燃料電池スタックを迂回する走行風導入ダクトで連結されたことを特徴とするものである。

本発明の燃料電池二輪車は、走行風を走行風導入ダクトを通して燃料電池システムの排気ダクトに取り込むことにより、燃料電池システムの冷却空気量を増大させ、発電出力の増加が図れる一方、ファンの消費電力の減少と燃料である水素消費量の減少との双方を図ることができる。

燃料電池二輪車の外観を示す左側面図。燃料電池二輪車の第１の実施形態を示すもので、車両外装を部分的に除去した内部構造を示す左側面図。燃料電池二輪車に備えられる燃料電池を右側前方から見た斜視図。燃料電池二輪車に備えられる燃料電池を左側後方から見た斜視図。燃料電池二輪車の車両後部を示す左側面図。図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図。走行風導入ダクトを排気ダクトに接続した原理を示す図。燃料電池システムに備えられる燃料電池の発電原理を示す図。燃料電池二輪車に備えられる空冷式燃料電池システムの配置構成例を示す図。燃料電池二輪車の第２の実施形態を車両外装を取り外して内部構造を示す左側面図。

以下、本発明に係る燃料電池二輪車の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１および図２は、燃料電池二輪車の第１の実施形態を全体的に示す図である。図１は、燃料電池二輪車１０の外観を示す左側面図であり、図２は、燃料電池二輪車１０の車両外装を部分的に除去して内部構造を示す左側面図である。燃料電池二輪車１０は車両前方側を符号「Ｆ」、車両後方側を符号「Ｒ」でそれぞれ表わす。

図１および図２に示すように、本実施形態に係る燃料電池二輪車１０は、燃料電池から得られる電力を用いて走行する自動二輪車である。

［車両本体の構成］
例示された燃料電池二輪車１０は、スクータ型の自動二輪車である。燃料電池二輪車１０は、車両本体（車体）１１と、操舵輪である前輪１２と、前輪１２を操舵する操向ハンドル１３と、駆動輪である後輪１４と、後輪１４を駆動させるモータ１５と、を備える。モータ１５は駆動輪を駆動する電動機として機能する。

車両本体１１は、図２に示すように、主構造部材（メインフレーム）である車体フレーム１７と、車体フレーム１７を覆う車両外装１８と、車体フレーム１７の上方に配置されたシート１９と、を備える。また、車両本体１１は、空冷式の燃料電池システム２０と、燃料電池システム２０の発電に用いられる燃料を貯蔵する燃料タンク２１と、燃料電池システム２０の電力を補助する二次電池２２と、燃料電池システム２０の出力電圧を調整し、燃料電池システム２０および二次電池２２の電力分配制御を行う電力管理装置２３と、電力管理装置２３から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、モータ１５の運転制御を行うモータコントローラ（図示せず）と、を備える。すなわち、燃料電池二輪車１０のパワートレインは、燃料電池システム２０および二次電池２２を有するハイブリッドシステムである。

車体フレーム１７は、ヘッドパイプ２６と、上部ダウンフレーム２７と、左右一対の下部ダウンフレーム２８と、左右一対のアッパーフレーム２９と、左右一対のロアーフレーム３０と、を備え、メインフレームを構成している。

ヘッドパイプ２６は、車両本体１１の前部にフォーク式のフロントフォーク３２を軸支する。

上部ダウンフレーム２７は、ヘッドパイプ２６の上部に接続され、車両本体１１の後方に向かって後下がりに傾斜して設けられる。

下部ダウンフレーム２８は、ヘッドパイプ２６の下部からほぼ真下あるいは後下方に向かって延在される。

アッパーフレーム２９は、車両本体１１の前半部において下部ダウンフレーム２８から上部ダウンフレーム２７の下部を経て車両本体１１の後方向に延び、車両本体１１の後半部において車両本体１１の後方に後上がりに滑らかに傾斜している。アッパーフレーム２９の後半部の上方には、シート１９が配置される。

また、アッパーフレーム２９は、車両本体１１の後半部にピボット３３を備える。このピボット３３廻りにスイングアーム３４が揺動自在に支持される。スイングアーム３４の後端部に後輪１４が軸支される一方、スイングアーム３４はリアクッションユニット３５により昇降自在に弾力的に支持される。リアクッションユニット３５はスイングアーム３４の先端部と車体フレーム１７の後部との間に支持される。後輪１４の上方および後方を覆うリアフェンダ３１がばね下に取り付けられて、後輪１４とともに上下揺動可能にもうけられる。

下部ダウンフレーム２８は、車両本体１１の下方に向かって延在され、続いて、車両本体１１の下端に達する位置でロアーフレーム３０に接続され、屈曲される。ロアーフレーム３０は車両本体１１の前後方向に延在され、車両本体１１の中央部分に達する位置で斜め後上方に屈曲され、車両本体１１の後上方向に延在されてアッパーフレーム２９に接続される。左右対をなすロアーフレーム３０は、その前方側にライダーのためのフットレスト３６を備える。車両本体１１の左側に位置されたロアーフレーム３０は、サイドスタンドブラケット３７（図１）を備え、燃料電池二輪車１０を左傾状態で自立させるサイドスタンド３８が揺動自在に設けられる。符号３６ａは同乗者のためのフットレストである。

前輪１２は、フロントフォーク３２に回動自在に軸支される。フロントフォーク３２は、弾性的に伸縮自在なテレスコピック構造に構成され、前輪１２の上方にフロントフェンダ４１が支持される。フロントフォーク３２の上部側に設けられるステアリング軸に操向ハンドル１３が接続される。操向ハンドル１３は、ヘッドパイプ２６周りに回動自在に軸支され、燃料電池二輪車１０のステアリング機構４２が構成される。

一方、モータ１５は、後輪１４を駆動させる燃料電池二輪車１０の電動機である。モータ１５は、スイングアーム３４に一体的に取り付けられ、ユニットスイング式スイングアーム３４を構成する。モータ１５は、減速機構を介して後輪軸に接続され、後輪１４を駆動させる。モータ１５が発生させた駆動力は、減速機構を介して後輪１４に伝達される。

また、車体フレーム１７は、ロアーフレーム３０の後方側の屈曲部に架設されたガードフレーム３９を備える。ガードフレーム３９には、燃料電池二輪車１０を自立させるセンタースタンド（図示せず）が揺動自在に設けられる。

このように構成された車体フレーム１７によって車両本体１１は、左右一対のアッパーフレーム２９および左右一対のロアーフレーム３０のメインフレームで囲まれたセンタートンネル領域４４に燃料タンク２１を横臥状態で備え、アッパーフレーム２９の後半部であって、車両外装１８およびシート１９で囲まれた機器搭載領域４５（機器搭載空間）に燃料電池システム２０、二次電池２２、電力管理装置２３、およびモータコントローラ（図示せず）が備えられる。機器搭載領域４５には、車両本体１１の前方側から二次電池２２、電力管理装置２３、燃料電池システム２０が順次配置される。モータコントローラは、電力管理装置２３の側方、例えば車両本体１１の左側（又は右側）に併設される。

また、車体フレーム１７のセンタートンネル領域４４の後方で、かつ機器搭載領域４５の後下方のリアスペース領域４６が形成される。リアスペース領域４６は、後部ボディカバー５２とリアフェンダ３１の間に構成され、後輪１４の上方に配置される。機器搭載領域４５とリアスペース領域４６との間には、それぞれの領域を区画する隔壁部材４８が設けられる。後輪１４の泥跳ねを防ぐリアフェンダ３１は、後輪１４の後部および上部を覆う一方、後輪１４と共に揺動するようにばね下側に設けられる。

車両外装１８は、車両本体１１の前半部を覆う前部ボディカバーのフロントレッグシールドカバー５０と、車両本体１１の中央上部に位置され、アッパーフレーム２９を、上方から覆う中央ボディカバーのフロントフレームカバー５１と、車両本体１１の後半部に位置され、車両本体１１の側面のうちシート１９の下方部分を覆う後部ボディカバーのリアフレームカバー５２と、を備える。リアフレームカバー５２は、シート１９とともに燃料電池システム２０、二次電池２２、電力管理装置２３、およびモータコントローラが収容された機器搭載領域４５を内部に構成している。

したがって、機器搭載領域４５は、シート１９と後部ボディカバーのリアフレームカバー５２と隔壁部材４８とで囲まれた密閉的な空間であり、後部ボディカバーのリアフレームカバー５２、もしくは隔壁部材４８の適宜の箇所に通気孔（図示省略）を設けることで、燃料電池システム２０に供給される反応ガスとしての空気の流れを容易、かつ確実に制御できるとともに、冷却の必要な電気部品に冷却風としての空気の流れを容易、かつ確実に制御できる。なお、機器搭載領域４５は、完全な密閉空間である必要はない。

シート１９は、車両本体１１の後半上部に位置される。シート１９は、タンデム式であり、運転者が着座する前部シート１９ａと、同乗者が着座する後部シート１９ｂとが一体的に形成される。

［燃料電池システムの配置構成］
燃料電池二輪車１０に備えられる燃料電池システム２０は、車両本体１１のメインフレーム後部にレイアウトされ、燃料電池システム２０は、シート１９の下方に区画された機器搭載領域４５の後側に偏倚して前方傾斜状態で配置される。具体的には、燃料電池システム２０は、同乗者が着座する後部シート１９ｂの下方に配置される。燃料電池システム２０は、扁平な直方体形状に形成され、反応ガスの導入口を有する吸気面２０ａを前下方に斜め下向きに傾斜して位置される。燃料電池システム２０の吸気面２０ａは、シート１９の前部シート１９ａと後部シート１９ｂとの段差部分の下方に位置され、車両前方側に斜め下向きに傾斜して設けられる。

また、燃料電池システム２０の前部には斜め下向き（前下方）に傾斜した吸気ダクト５４が備えられ、燃料電池反応および冷却のため、反応ガスとして反応用兼冷却用の空気は、吸気ダクト５４を通り、燃料電池システム２０に導入される。燃料電池システム２０は吸気面の反対側に排気面が対向して形成され、排気ダクト５５により排気が案内される。

ところで、燃料電池システム２０は、図３および図４に示すように燃料電池本体を構成する燃料電池スタック５７を備え、燃料電池スタック５７の前側（吸気側）に除塵用フィルタ５８が設けられ、後側（排気側）に排気圧力を均一化する排気プレナム５９を介してファン６０が設けられる。燃料電池（ＦＣ）システム２０は、燃料電池スタック５７と除塵用フィルタ５８とファン６０とを組み立てて構成される。

燃料電池システム２０は、ＦＣスタック５７の吸気面から反応ガスとして空気が吸い込まれる。この空気に含まれる酸素が、燃料タンク２１から供給される燃料の水素ガスと電気化学反応して発電され、発電後に、排気口から湿潤な余剰ガスを排気プレナム５９からファン６０により排出している。この過程で、燃料電池システム２０は反応用兼冷却用の空気によって冷却され、燃料電池システム２０の排気口は排気ダクト５５に連通している。その際、吸気ダクト５４は流路の圧力損失低減のため、燃料電池システム２０の吸気面の断面積とほぼ等しい断面積を持つように設計される。

排気ダクト５５は、燃料電池システム２０の車両後方側に設けられる。具体的には、排気ダクト５５は燃料電池システム２０の排気面側に排気プレナム５９およびファン６０を介して設けられ、車両後方のリアコンビネーションランプ６１を迂回するように、上側排気流路６２および下側排気流路６３に分岐され、図５に示すように、上側排気口６４および下側排気口６５により車両後方側および車両後下方側に開口している。

本実施形態の燃料電池二輪車１０の排気ダクト５５は、リアコンビネーションランプ６１下側の下側排気流路６３が、後部ボディカバー５２の下面に下側排気口６５を形成しており、この下側排気口６５はリアフェンダ３１の後輪１４の後方側に向けて開口している。しかも、リアフェンダ３１は後輪１４の上側および後側を覆うようにばね下に取り付けられる。具体的には、リアフェンダ３１は、スイングアーム３４等に一体的に設けられる。

したがって、燃料電池二輪車１０は、後部ボディカバー５２の下面とリアフェンダ３１との間に大きなリアスペース領域４６が形成される。このリアスペース領域４６は燃料電池二輪車１０の車両後部において、車両の左右両側方および後方に大きく開放されている。後部ボディカバー５２に形成される下側排気流路６３の下側排気口６５は大きく開放するリアスペース領域４６に開口しており、下側排気口６５の開口方向は、後輪１４の後部を向くように指向される。しかも、後輪１４が跳ね上げる泥や水は、リアフェンダ３１により抑制され、後輪１４の泥跳ねや水跳ねは、下側排気口６５から排出される排気によっても抑えることができる。さらに、排気ダクト５５の下側排気口６５は、車両後部の後部ホディカバー５２と後輪１４との間で、車両走行時に負圧となるリアスペース領域４６の空間に開口しており、下側排気流路６３を通る空気は、負圧空間の吸出し効果により、排気し易くなる。

また、排気ダクト５５は、燃料電池システム２０の排気口の連通位置よりも上方に配置された上側排気口６４と、大きく開放されたリアスペース領域４６の負圧空間に開口する下側排気口６５とを有することで、未反応の水素ガスを含む湿潤な余剰ガスを確実かつスムーズに車両本体１１の外に排気できる。

その際、排気ダクト５５に形成される下側排気流路６３の下側排気口６５は、リアフェンダ３１が後輪１４と一体的に揺動するようにばね下の後輪を回転自在に支持するスイングアーム３４に取り付けられるので、開口面積の制約を受けることが少なく、大きな開口面積とすることができる。

一方、燃料電池システム２０は、図３および図４に示すように、単位セルを複数積層して構成された燃料電池スタック５７を備えており、前面に除塵を行なうフィルタ５８が、背面に反応用兼冷却用空気を強制的に吸引するファン６０が備えられ、燃料電池スタック５７とファン６０の間に、空気の圧力を均圧化するための排気プレナム５９が備えられる。また、排気ダクト５５も、吸気ダクト５４と同様に、流路の圧力損失を少なくするために、断面積を大きく保つ設計が行なわれている。

［燃料タンクの配置］
燃料電池二輪車１０は、図２，図６および図７に示すように、車体フレーム１７のメインフレーム内に燃料タンク２１が収容されて設置され、燃料電池システム２０の燃料としての水素ガスを貯蔵している。燃料タンク２１は、例えば約７０ＭＰａ高圧圧縮水素貯蔵システムである。燃料タンク２１は、車両本体１１の略中央下部のセンタートンネル領域４４に、中央ボディカバー５１で覆われて、その長手軸方向を車両本体１１の前後方向に沿わせて横臥状態で設置される。したがって、燃料タンク２１は、その周囲を一対のアッパーフレーム２９および一対のロアーフレーム３０のメインフレームによって囲まれ、燃料電池二輪車１０の転倒や衝突などの事象に対し、堅牢に保護される。また、燃料タンク２１は、ロアーフレーム３０に設けられた左右のフットレスト３６の間に挟まれる。

また、燃料タンク２１は、例えば車両本体１１の右側に配置されたアッパーフレーム２９と、車両本体１１の左側に配置されたロアーフレーム３０と、の間に架設されたクランプバンド６７によって中央ボディカバー５１内のセンタートンネル領域４４に設けられる。なお、クランプバンド６７は、車両本体１１の左側に配置されたアッパーフレーム２９と、車両本体１１の右側に配置されたロアーフレーム３０と、の間に架設しても良い。

さらに、図６に示すように、燃料タンク２１は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で構成された圧力容器６８と、電磁弁を用いた遮蔽弁６９と圧力レギュレータ７０とを一体的に有する弁部７１（燃料供給元弁）と、燃料充填用継手（図示せず）と、を備える。圧力容器６８は両端に半球状の鏡板を有する内筒あるいは円柱形状の容器である。

図７に示すように、圧力容器６８に燃料充填用継手７６が連通され、燃料としての水素ガスを燃料充填口７５から圧力容器６８内に導く。燃料充填口７５は、二次電池２２から十分に離間して配置される。具体的には、燃料充填口７５は、多数の機器が収容された機器搭載領域４５の前方の外側であり、上部ダウンフレーム２７の近傍に配置され、中央ボディカバー５１に覆われる。さらに具体的には、燃料充填口７５は、圧力容器６８の前方側鏡板の上方近傍に配置される。

また、燃料充填口７５は、車両本体１１の上方に指向される。燃料タンク２１に燃料を充填するに際し、フロントフレームカバーの中央ボディカバー５１を開放した状態において、燃料充填口７５の上方は、開放された空間になる。したがって、燃料の充填作業において仮に燃料が漏洩しても、漏洩燃料が滞留することはない。さらに、燃料充填口７５は、通常のガソリンエンジンを備えたスクータ型の自動二輪車における燃料給油口と配置を同じくするので、違和感を生じることがない。なお、図２および図７において、符号７７は、車両本体１１の底部側を覆うアンダーカバーである。

一方、燃料電池二輪車１０の車両本体１１を覆う車両外装（カウリング）１８は、中央ボディカバー５１の前方に、外気を取り入れる吸気取入口７８が形成される。吸気取入口７８は、図２に示すように、前輪１２後方であって、中央ボディカバー５１の前側であるカウリング前面に備えられる。車両走行に伴い走行風の外気を強制的に吸い込み、センタートンネル領域４４内の吸気通路を経て燃料電池システム２０に導かれるようになっている。

センタートンネル領域４４の吸気通路７９は、吸気取入口７８から吸い込まれ、中央ボディカバー５１とアンダーカバー７７の車両外装１８（図７参照）で囲まれたセンタートンネル領域４４を経て吸気ダクト５４内に導かれ、燃料電池システム２０の吸気面に至る。吸気通路７９は、センタートンネル領域４４では燃料タンク２１の周辺に沿って車両長手（前後）方向に導かれ、続いて、車両の斜め後上方に向きが変えられて吸気ダクト５４に案内される。

ところで、燃料ガス（水素ガス）を貯蔵する燃料タンク２１は、車体フレーム１７のメインフレーム２９，３０に囲まれたセンタートンネル領域４４の車両中央に横臥状態で配置される。燃料電池システム２０に用いられる水素ガスは、内燃機関車両に用いられるガソリンや軽油の液体燃料に比べ、ガス燃料のエネルギ密度が低い。このため、燃料電池車両では航続距離延長のために、燃料である水素ガスを高圧状態に圧縮して燃料電池車両に搭載される。燃料電池二輪車１０では、例えば、７０ＭＰａの高圧燃料タンク２１が使用される。燃料タンク２１は、タンク本体が炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製で製造される。

また、燃料タンク２１には、図６に示すように、タンク後端部の弁部７１により燃料電池システム２０に燃料ガス（水素ガス）を供給する（燃料取出配管である）水素供給配管７９が接続される。水素供給配管７９への水素の供給は、タンク後端部の弁部７１に一体に搭載された燃料ガス遮断弁６９により水素供給を遮断することができる。

さらに、燃料タンク２１から燃料電池システム２０の燃料電池スタック５７に至る水素供給配管７９の途中には、燃料タンク２１の圧力制御を行なう圧力レギュレータ７０および圧力測定のための圧力センサ８０などの水素系部品が備えられる。燃料取出配管である水素供給配管７９および水素系部品（６９，７０，８１）は車体フレーム１７の左右対をなすメインフレーム２９，３０の左右方向内側に配管・配置され、保護される。

また、燃料電池二輪車１０の中央ボディカバー５１の前側下部に走行風取入口８１が図２に示すように設けられる。走行風取入口８１は吸気取入口７８の例えば下部両側左右に開口しており、走行風取入口８１の背側に走行風導入ダクト８２が接続される。走行風導入ダクト８２は、流体配管あるいはパイプで構成され、中央ボディカバー５１のセンタートンネル領域４４を車両後方側に延びる。走行風導入ダクト８２は燃料タンク２１と中央ボディカバー５１との間のセンタートンネル領域４４内を車両後方側に延び、燃料タンク２１の後方側で車両幅方向内側であって車両斜め上方に折曲される。さらに、走行風導入ダクト８２は、スイングアーム３４のピボット軸３３付近からピボット軸３３の外側を通って吸気ダクト５４および燃料電池システム２０の下方を後方斜め上方に延び、車幅方向内側に曲げられてダクト後端が燃料電池システム２０の排気ダクト５５に連結される。

走行風導入ダクト８２は、図８に示すように、ダクト後端が排気ダクト５５の下面に接合される。走行風導入ダクト８２と排気ダクト５５の接合角度θは、排気ダクト中心線と鋭角をなす角度で接合される。走行風導入ダクト８２はダクト後端の排気ダクト５５への進入角度が鋭角をなすため、走行風導入ダクト８２を通る走行風は、排気ダクト５５からの排気を助長する方向に導入される。したがって、走行風導入ダクト８２からの走行風は、排気ダクト５５から排気の流れを阻害することもなく、また、走行風進入角度が妨げられることもない。

また、走行風導入ダクト８２は、本実施形態のスクータ型燃料電池二輪車１０において、中央ボディカバー５１および後部ボディカバー５２内に納められ、車体外装１８であるカウリング外に露出することがないので、外観デザインを損ねることがなく、レイアウトされる。

加えて、走行風導入ダクト８２の走行風取入口８１付近にフィルタ８３に設置される。走行風導入ダクト８２に設けられるフィルタ８３は、燃料電池スタック５７の吸気側に走行風を導入するものと異なり、圧力損失や異物吸着等の要求仕様はラフでよく、フィルタの選択肢は多い。一般的には、フィルタ８３は圧力損失の低い粗いフィルタで足りる。

さらに、走行風導入ダクト８２には、最下部近傍に水抜き穴が設けられる。水抜き栓８４は、バルブタイプの栓付穴で構成してもよい。水抜き穴を設ければ、走行風導入ダクト８２に入り込んだ砂塵や雨水、さらには排気ガスや浮遊微粒子等の化学物質の除去が可能である。さらに、燃料電池システム２０の排気ダクト５５から入り込んだ雨滴や異物の除去が可能となる。

燃料電池二輪車１０においては、燃料電池システム２０、燃料タンク２１、二次電池２２、電力管理装置２３、車両モータコントローラ（図示せず）等の車両構成部品が、中央ボディカバー５１、後部ボディカバー５２、アンダーカバー７７およびシート１９に囲まれたセンタートンネル領域４４および機器搭載領域４５のスペースに搭載されている。

［二次電池］
二次電池２２は、空冷式の燃料電池システム２０の吸気ダクト５４の前方に備えられ、例えば、箱状のリチウムイオン電池で構成される。二次電池２２は、シート１９の下方に区画された機器搭載領域４５の前側に偏倚して配置され、燃料タンク２１の圧力容器６８の後方側鏡板の上方に配置される。さらに具体的には、二次電池２２は、ライダーが着座するシート１９の前部シート１９ａの下方に配置され、燃料電池二輪車１０の仮想的な水平面に略直立される。この燃料電池二輪車１０は、燃料電池システム２０と二次電池２２を電源に持つハイブリッド車両である。二次電池２２は燃料電池システム２０と並列にモータコントローラ（負荷）に接続され、交流電力に変換してモータ１５に駆動用電力を供給するとともに、減速時の回生エネルギを吸収している。

なお、燃料電池二輪車１０は、二次電池２２の他に、メータ類（図示省略）、ランプ類（図示省略）用の電源として、例えば１２Ｖ系の電力を供給できる二次電池を備える。二次電池２２は、燃料タンク２１の圧力容器６８の側方、例えば車両本体１１の右側方に配置される。二次電池２２は、燃料充填口７５よりも下方で、かつ、燃料タンク２１の弁部７１よりも車両前方側に配置される。仮に燃料である水素ガスが燃料充填口７５から漏洩しても、水素ガスは燃料電池二輪車１０の上方に向かって上昇するので、車内に滞留することなく、車外に拡散される。また、燃料である水素ガスが弁部７１から漏洩しても、水素ガスはリアスペース領域４６に向かって移動するので、車内に滞留することなく、車外に拡散される。

電力管理装置２３は、二次電池２２と燃料電池システム２０とに挟まれて配置される。また、電力管理装置２３に並設されたモータコントローラも、電力管理装置２３と同様に、二次電池２２と燃料電池システム２０とに挟まれるとともに、二次電池２２と燃料電池システム２０との間隙に設けられて保持される。

燃料電池二輪車１０は、二次電池２２と、電力管理装置２３と、モータコントローラ（図示せず）と、燃料電池システム２０とを機器搭載領域４５に配置することによって、極力近接配置の機器間で電気的接続が可能であり、機器間の配線長を短く、配線に係る重量を軽くすることができる。

電力管理装置２３は、モータコントローラと並設される。例えば、モータコントローラ１８は、車両本体１１の左側に配置され、電力管理装置２３は車両本体１１の右側に配置される。

［燃料電池の発電原理］
本実施形態の燃料電池二輪車１０は、燃料電池システム２０を車両駆動モータ１５の電力源として用いたものである。

燃料電池二輪車１０に搭載される燃料電池システム２０は、燃料である水素ガスと反応ガスである空気（酸素）とを電気化学反応により発電し、この発電に付随して水が生成される燃料電池発電システムである。

燃料電池システム２０は、セルと呼ばれる最小構成単位を多数積層して燃料電池スタック５７を構成している。通常の固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）は、図９に示すように、セル１００は、水素および空気（酸素）をそれぞれ供給するアノード極１０１とカソード極１０２に挟まれて拡散層１０３，１０４および反応活性化のための触媒層１０５，１０６と、中央に水素イオンを選択的に透過させる電解質膜１０７とを配している。

アノード極１０１に供給された水素分子は、アノード極１０１の電解質膜１０７の表面にある触媒層１０５において活性な水素原子となり、さらに水素イオンとなって電子を放出する。

アノード極（陽極）１０１における陽極反応は（式１）で表わされる。
Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻ ……（式１）

（式１）により発生した水素イオンは、電解質膜１０７に含まれる水分を伴ってアノード極１０１側からカソード極１０２側へと電解質膜１０７中を移動し、また電子は外部回路１０８を通じてカソード極１０２に移動する。この電子の移動により、外部回路１０８に介装された負荷（例えば、車両駆動モータ）１０９に電流が流れる。

一方、カソード極１０２に供給された空気中の酸素分子は、触媒層１０６において外部回路１０８から供給された電子を受け取り酸素イオンとなり、電解質膜１０７を移動してきた水素イオンと結合して水となる。カソード極（陰極）１０２におけるこの負極の反応は、（式２）で表される。
１／２０_２＋２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ_２０ ……（式２）

（式２）で生成された水分の一部は、濃度拡散によりカソード極１０２からアノード極１０１へと移動する。（式１）と（式２）の電気化学反応において、セル１００内部では電解質膜１０７や電極の電気抵抗に起因する抵抗過電圧、水素と酸素が電気化学反応を起こすための活性化過電圧、拡散層１０３，１０４中を水素や酸素が移動するための拡散過電圧など様々な損失が発生し、それにより発生した廃熱を冷却する必要がある。

［燃料電池システム］
燃料電池システム２０には、発生した廃熱を冷却するものとして、水冷式と空冷式の燃料電池システムがある。

水冷式燃料電池システムは、冷却システムにラジエータ、冷却水ポンプ、リザーバタンク、配管類が必要であり、燃料電池スタックの出力密度を向上させるために、吸気空気を圧縮するコンプレッサを始めとして多くの補機類が備えられる。このため、水冷式燃料電池システムは、システムの複雑化、大型化、重量化、高コスト化を招いている。

これに対し、空冷式燃料電池システム２０は、コンプレッサやラジエータ、冷却水ポンプ等の補機類を極力廃止でき、冷却に空冷方式を採用して、システム構成を簡素化できる。本実施形態の燃料電池システム２０は、燃料に水素ガスを用いたシンプルな空冷式燃料電池システムである。

図１０は、空冷式燃料電池システム１１０の全体を簡略的に示している。空冷式燃料電池システム１１０は、最小構成単位のセルを多数積層した燃料電池スタック５７を備え、燃料電池スタック５７に水素ガスを供給する水素ガス供給装置１１１を備えている。水素ガス供給装置１１１は、燃料タンク２１として高圧の水素タンク２１に貯蔵した圧縮水素ガスを、水素供給配管７９により圧力レギュレータ７０を介して燃料電池スタック５７のアノード吸気部１１２に導入する。その際、燃料（水素）ガスの断熱膨張による温度低下で、燃料タンク（水素タンク）２１、水素供給配管７９、圧力レギュレータ７０を始めとする水素系部品が積極的に冷却される。

また、燃料電池スタック５７のカソード吸気部１１３に供給された空気は、水素との反応ガスとして燃料電池スタック５７内に多数積層したセルにおける発電反応に供するのみでなく、冷却媒体として燃料電池スタック５７における廃熱を奪い、燃料電池スタック５７を冷却する役割を果している。

水素との反応後の余剰空気及び燃料電池スタック５７を冷却後の空気は、図１０に示すように、燃料電池スタック５７のカソード排気部１１４からカソード排気としてファン６０により排気ダクト５５に排出され、外気に放出される。燃料電池スタック５７で発電に使用されなかった余剰水素ガスは、アノード排気部１１５からアノード排気として水素パージ配管１１６に排出される。水素パージ配管１１６は、排気ダクト５５の途中に接続されている。水素パージ配管１１６に排出されたアノード排気は、パージ弁１１７を経て排気ダクト５５のカソード排気に混入される。アノード側の水素ガスパージを行う際には、排気水素ガスをカソード排気により可燃下限濃度以下に希釈して外気に放出する。

このように、反応用兼冷却用としての空気の供給を行う空冷式の燃料電池システム２０においては、消費電力の低下やシステムの小型・軽量・簡素化が図られる一方で、空気流量の制限により水冷式の燃料電池システムに比べて冷却能力が相対的に低く、故に燃料電池スタック５７の運転可能な温度範囲が狭いことがある。このため、夏季などの高温時に燃料電池スタック５７のオーバーヒートに繋がる懸念がある。

本実施形態では、図２および図１０に示すように、燃料電池二輪車１０の中央ボディカバー５１車両前面の吸気取入口７８から取り入れられた空気（外気）は吸気通路７９（センタートンネル領域４４）を通って燃料電池システム２０に導かれる。その際、吸気取入口７８は車両前面に備えられているために、車両走行時の正圧が、吸気取入口７８から取り入れられる空気（外気）に作用して、空気は吸気通路７９を経て燃料電池システム２０側に押し込まれる。これにより、燃料電池システム２０のファン６０の回転数を低減させることができ、ファン６０の消費電力を低減させることができる。

その際、燃料電池二輪車１０の走行により、走行風取入口８１から取り入れられた走行風は、走行風導入ダクト８２を通り、燃料電池システム２０を迂回（バイパス）して燃料電池スタック５７後方の排気ダクト５５に積極的に送り込まれる。このとき、走行風導入ダクト８２のダクト後端側は排気ダクト５５の中心線に鋭角に接合して、走行風を取り込み、燃料電池の排気方向と略同方向に流して車両外に排出している。

したがって、走行風導入ダクト８２から送り込まれる走行風が燃料電池からの排気の吸引作用として機能し、燃料電池システム２０からの排気を促進させ、冷却空気量を増大させることができる。また、走行風の導入により、燃料電池の冷却空気量が増大するので、燃料電池スタック５７の出力増を図ることができる。ファンの消費電力を減少させることができ、燃料である水素消費量の減少が可能となる。

燃料電池システム２０の大元の発生出力（Ｇｒｏｓｓ）からファン等の補機の電力を引いたものが、最終的な出力（Ｎｅｔ）となるから、Ｎｅｔ出力が同じなら、走行風の積極的な導入により冷却空気量の吸引量の増加を図ることができ、結果として出力増を図ることができる。その際、ファン電力の減少分だけ、燃料電池システム２０のグロス出力は少なくて足り、水素消費量を減少させることができる。

また、走行風導入ダクト８２を設けて走行風を吸気ダクト５４ではなく、燃料電池システム２０をバイパスして排気ダクト５５に直接積極的かつスムーズに取り込み、ファン６０の負荷を軽減し、使用電力を低減させたので、吸気ダクト５４に走行風を導入することに比べ、フィルタ５８の損傷・劣化を有効的に防止できる。フィルタ５８の損傷・劣化を防ぐことができるので、フィルタ５８の圧力損失増加による燃料電池スタック５７の性能劣化を軽減させることができ、燃料電池システム２０の出力性能を長期間維持することができる。

加えて、燃料電池システム２０の排気ダクト５５に走行風導入ダクト８２により走行風を取り込むことにより、定期的に放出されるパージ（濃度１００％）の希釈効果が向上し、パージ水素は安全な希釈濃度となって車両外部に放出される。

なお、燃料電池システム２０からのパージ水素は、ファン６０の撹拌により希釈されるが、排気ダクト５５に走行風を導入することで、より安全な希釈濃度になって車両外部に放出される。但し、低温時には、燃料電池スタック５７自身を暖気させるため、燃料電池スタック５７の出入口に設けられたシャッターが設けられ、ファン６０の風は希釈用として得られず、パージ水素は排気ダクト５５に設けられた小さな希釈ファン（図示せず）に依存するが、この場合にも、排気ダクト５５に導入される走行風により希釈が促進される。

また、燃料電池システム２０へ供給する燃料タンク２１から水素を放出する際の断熱膨張効果により燃料タンク２１は冷却される。その結果、燃料タンク２１の周りを通過する反応用兼冷却用の空気は積極的に冷却され、燃料電池システム２０の冷却効果が向上するとともに、ファン風量を節約することができる。結果的にファン６０の負荷を減らすことができるので使用電力の節約に効果がある。

燃料タンク２１は車両の中心軸線と平行に搭載して後端部に燃料ガス取出し（水素供給）配管７９および燃料ガス遮断弁６９を配置している。また、燃料電池二輪車１０は、空冷式燃料電池システム２０から前方に延びる吸気ダクト５４が、吸気取入口を下向きに開口してこの開口が燃料タンク２１の燃料ガス取出し（水素供給）配管７９および燃料ガス遮断弁６９を上側から覆うように配置される。

これにより、燃料タンク２１の本体はＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）で形成されており、断熱膨張による燃料ガスの熱が伝わり難く温度が下がり難いが、内部の燃料ガスを取り出す燃料タンク２１の後端部（弁部７１）に設けられた燃料取出配管７９の接続部分はアルミ合金で形成されていて燃料ガスの熱が伝わり易くかつ燃料タンク２１の中で最も温度が低くなる箇所である。最も温度が低くなる箇所と吸気ダクト５４の吸気取入口７８を接近して配置すれば、より温度の低い空気を供給することが可能になる。

空冷式の燃料電池システム２０がより大きな起電力を得るにはより大量の水素ガス燃料を消費して燃料電池システム２０の温度が上昇し、大量の冷却空気で冷却する必要がある。燃料タンク２１が水素ガス燃料を多く供給すれば、燃料タンク２１はより温度が下がる。この燃料タンク２１によって吸入空気の温度が下がるので、燃料電池システム２０の起電力の増減にも効果を発揮することができる。

［燃料電池の吸気通路］
燃料電池二輪車１０は、車両本体１１の後部をシート１９と共に左右上下から覆う後部ボディカバー５２と、車体中央部を左右上下から覆う中央ボディカバー５１と、車両本体１１の前部を前方から覆う前部ボディカバー５０とから、車両本体１１を覆う車両外装（カウリング）１８が構成される。

中央ボディカバー５１で車両前方に開口する吸気取入口７８からセンタートンネル領域４４の吸気通路７９を構成したので、吸気通路７９を形成する専用の部品が不要となり、部品削減により重量およびコストの低減を図ることができ、燃料電池二輪車１０のコンパクト化が図れる。

その上、燃料電池二輪車１０は、燃料タンク２１を車体中央部に配置する一方、燃料電池システム２０は燃料タンク２１よりも後方のシート１９および後部ボディカバー５２で覆われた車体後部に配置される。そして、中央ボディカバー５１の前部に車両前方に開口する吸気取入口７８を設けて燃料タンク２１の周囲を車両後方側に吸入空気を案内する吸気通路７９に形成され、この吸気通路７９は燃料タンク２１の後端部（弁部）７１側から燃料電池システム２０に向って後上方に、斜めに延びる吸気ダクト５４を設けられる。

このため、吸気通路７９の吸気取入口７８を車両の進行方向前方に向けて形成することができ、車両走行による走行風を取り入れることができるので送風（吸入）ファンの負荷を減らすことができ、使用電力の節約に効果がある。

さらに、車両外装１８で取り囲まれたセンタートンネル領域４４の吸気通路内に設けられた燃料タンク２１および水素系部品は、メインフレーム２９，３０の内側に配置される。メインフレーム２９，３０により、燃料タンク２１や水素系部品は外部からの機械的・物理的ダメージから保護される一方、吸気通路７９に案内される吸入空気は、燃料タンク２１や水素系部品の搭載部を通過するために、燃料である水素ガスの断熱膨張による冷却作用により、積極的に冷却され、吸入温度の温度低減を図ることができる。

また、中央ボディカバー５１、後部ボディカバー５２、シート１９およびアンダーカバー７７からなる車両外装１８で囲まれた車両内部を、吸気取入口７８から燃料電池システム２０に至る吸気パスとすることができ、燃料タンク２１および水素系部品を通過して冷却された反応用兼冷却用空気と吸気ダクト５４により燃料電池システム２０に積極的に導くことができるので、燃料電池システム２０は有効的に電気化学反応が促進され、効率よく冷却される。

燃料電池二輪車１０は、車体中央部の上下高さが前記車体後部に配置されたシート１９の座面よりも低く形成されて左右にフットレスト３６を設けると共にこの左右のフットレスト３６の間が上向きに膨らんで車体中央部を前後に亘って延びるセンタートンネル領域４４を形成し、このセンタートンネル領域４４に燃料タンク２１が配置される。

一方、燃料電池システム２０は、燃料ガスとしての水素と反応ガスとしての酸素との電気化学反応により発電が行なわれるが、この電気化学反応には適切な反応温度がある。低温下や高温下では反応効率が低下し、特に高温になり過ぎると、燃料電池システム２０の電子寿命が損なわれる。

しかし、本実施形態の燃料電池二輪車１０では、燃料電池システム２０に供給される反応ガスとしての流入空気を、燃料タンク２１やその水素系部品廻りを通すことで、燃料水素ガスの断熱膨張作用より積極的に冷却することができる。燃料電池システム２０への吸入空気は燃料ガスの断熱膨張を利用した冷却作用より冷却されるので、周囲環境によって異常な温度になるのを確実かつ有効的に防止することができる。したがって、燃料電池スタック５７は効率的に冷却され、長寿命化を図ることができる。

さらに、空冷式の燃料電池システム２０が、大きな起電力を得るために、大量に水素ガス燃料を消費すると、燃料電池システム２０の温度が上昇するため、燃料電池システム２０はより大量の冷却空気で冷却する必要がある。この燃料電池二輪車１０では、燃料電池システム２０に水素ガス燃料を多く供給すれば、燃料ガスの断熱膨張効果による冷却作用が大きくなり、燃料タンク２１および水素系部品は冷却され、より温度が低下する。燃料タンク２１や水素系部品により燃料電池システム２０の吸入空気の温度が下がるので、燃料電池システム２０の起電力が増減する双方で、燃料電池システム２０の効率的な発電に寄与することができる。

［燃料電池の排気通路］
燃料電池システム２０において燃料ガスの水素ガスと反応ガスの空気（酸素）との電気化学反応より発電が行なわれる。燃料電池システム２０の背面側には、排気プレナム５９を介してファン６０が備えられ、ファン６０の車両後方側に燃料電池システム２０からの排気を車両外部に排出する排気ダクト５５が備えられる。排気ダクト５５は燃料電池システム２０からの排気を車両外部に排出する排気通路を構成している。排気ダクト５５内の排気通路（流路）は、圧力損失を軽減するために、燃料電池システム２０の吸気側と同様、断面積を大きく保つように設計されている。

また、燃料電池二輪車１０では、図５に示すように、排気ダクト５５は、車両後部のリアコンビネーションランプ６１を避けるように、リアコンビネーションランプ６１を迂回する上側排気流路６２と下側排気流路６３とに分岐された２つの排気流路が設けられる。リアコンビネーションランプ６１上側を通る上側排気流路６２は略水平方向に延び、上側排気口６４から車両後方に開口している。リアコンビネーションランプ６１下側を通る下側排気流路６３は、後部ボディカバー５２の後端側下面に下側排気口６５が開口している。

排気ダクト５５の下側排気流路６３は、後部ボディカバー５２の下面（底面）と後輪１４を覆うリアフェンダ３１との間に形成されるリアスペース領域４６に下側排気口６５が開口している。下側排気流路６３の下側排気口６５は、リアフェンダ３１の接線方向へ後下向きに指向するように形成される。下側排気流路６３の下側排気口６５をリアフェンダ３１の接線方向へ後下向きに排気するように形成したので、後輪１４が跳ね上げた泥跳ねや水跳ねの捲込みを抑制することができる。

ところで、燃料電池二輪車１０の車両後部に形成されるリアスペース領域４６は、後部ボディカバー５２の下面とリアフェンダ３１との間に位置しており、リアスペース領域４６は車両の両外側方および後方に大きく開口している。リアスペース領域４６は、燃料電池二輪車１０の走行に伴い負圧が生じる空間である。

本実施形態では、排気ダクト５５の下側排気流路６３の下側排気口６５を後部ボディカバー５２の下面に開口させることで、下側排気口６５はリアスペース領域４６の車両走行時の負圧空間に開口している。したがって、ばね下に取り付けられたリアフェンダ３１上方のリアスペース領域４６の車両走行時の負圧空間を、燃料電池システム２０（燃料電池スタック５７）の排気開口部として利用することができ、排気ダクト５５の排気通路（流路６２，６３）は、従来の燃料電池二輪車より大きな開口面積を得ることができ、圧力損失を大幅に低減させることができる。

さらに、排気ダクト５５の下側排気流路６３は、車両後部（後部ボディカバー５２下面）と後輪１４直上のリアフェンダ３１との間のリアスペース領域４６に下側排気口６５を開口させたので、燃料電池システム２０からの排気を車両後部と後輪１４との間の負圧空間に排気することができ、吸出し効果により排気がスムーズに行なわれる。結果的に、ファン６０の負荷を減らすことができ、使用電力を節約することができる。加えて、下側排気流路６３の下側排気口６５の開口方向が後輪１４の後部を向いているために、吹き出される排気により、泥跳ねや水跳ねを最小限に抑えることができる。

本実施形態では、後輪１４の泥跳ねや水跳ねを防ぐリアフェンダ３１を後輪１４と共に上下に揺動するようにばね下側に設けたので、後部ボディカバーの下側面に、排気ダクト５５の下側排気流路６３の下側排気口６５を形成することができる。本実施形態の燃料電池車では、従来の二輪車両の後部ボディカバー後端面に後向きに開口する排気口を形成するものより大きな開口面積を得ることができ、圧力損失を大幅に低減できる。

［第２の実施形態］
次に、燃料電池二輪車の第２の実施形態を図１１を参照して説明する。

第２の実施形態に示された燃料電池二輪車１０Ａは、走行風導入ダクトの配置構造を第１の実施形態と異にし、他の構成は異なるところがないので、同じ構成には同一符号を付して重複する説明を省略ないし簡略化する。

第２の実施形態に係る燃料電池二輪車１０Ａは、走行風導入ダクト８２Ａは、ダクト入口側がラッパ状に拡開し、走行風取入口８１Ａが燃料タンク２１の弁部７１を車両後方より臨むように開口している。走行風導入ダクト８２Ａは、吸気ダクト５４の下方に配設される。走行風導入ダクト８２Ａは、スイングアーム３４のピボット軸３３付近を通って後方斜め上方に延び、燃料電池システム２０の下方を通り、燃料タンクシステム２０からの排気ダクト５５に接続される。具体的には、走行風導入ダクト８２Ａは、ダクト出口端が排気ダクト５５の下面に、排気方向と略同じ方向を向くように鋭角に接合される。

第２の実施形態の燃料電池二輪車１０にレイアウトされた走行風導入ダクト８２Ａは、ダクト入口側がラッパ状に拡開して燃料タンク２１の弁部７１側を車両後方から臨むように形成され、走行風取入口８１Ａは燃料タンク２１の弁部７１側に向って開口している。走行風導入ダクト８２Ａのダクト入口側付近にフィルタ（図示せず）を設置してもよい。

このため、中央ボディカバー５１前方の吸気取入口７８から取り入れられた走行風はセンタートンネル領域４４に案内され、燃料タンク２１廻りを車両後方に流れ、一部は吸気ダクト５４側に案内され、残りは走行風取入口８１Ａから走行風導入ダクト８２Ａに導入される。走行風導入ダクト８２Ａに案内された走行風は燃料電池システム２０をバイパスしてその排気ダクト５５に導入される。

走行風導入ダクト８２Ａは、ダクト出口を排気ダクト５５の最下端部分の下面に接続され、排気ダクト５５内に積極的かつスムーズに導入される。走行風の導入方向に排気ダクト５５の排気方向にほぼ等しいので、走行風の導入により排気ダクト５５を排気を吸引し、引き出す方向に作用する。このため、ファン６０の負荷を軽減させることができ、第１の実施形態に係る燃料電池二輪車１０と同様な作用効果を奏することができる。

第２の実施形態に係る燃料電池二輪車１０Ａにおいても、吸気取入口７８から取り入れられた走行風を、走行風導入ダクト８２Ａにより燃料電池システム２０後方側の排気ダクト５５に取り込むために、吸気ダクト５４に走行風を導入することに比べ、燃料電池システム２０のフィルタ５８の損傷・劣化を軽減させることができる。

本発明の実施形態においては、スクータ型自動二輪車の燃料電池二輪車に適用した例を説明したが、燃料電池を搭載した自動二・三輪車や三輪または四輪の不整地走行（バギー）車両等の鞍乗型車両に適用することもできる。

１０，１０Ａ…燃料電池二輪車、１１…車両本体、１２…前輪、１３…操向ハンドル、１４…後輪、１５…モータ（電動機）、１７…車体フレーム、１８…車両外装、１９…シート、２０…燃料電池システム、２１…燃料タンク、２２…二次電池、２３…電力管理装置、２６…ヘッドパイプ、２７…上部ダウンフレーム、２８…下部ダウンフレーム、２９…アッパーフレーム、３０…ロアーフレーム、３１…リアフェンダ、３２…フロントフォーク、３３…ピボット、３４…スイングアーム、３５…リアクッションユニット、３６…フットレスト、３７…サイドスタンドブラケット、３８…サイドスタンド、３９…ガードフレーム、４１…フロントフェンダ、４２…ステアリング機構、４４…センタートンネル領域、４５…機器搭載領域、４６…リアスペース、５０…フロントレッグシールドカバー（前部ボディカバー）、５１…フロントフレームカバー（中央ボディカバー）、５２…リアフレームカバー（後部ボディカバー）、５４…吸気ダクト、５５…排気ダクト、５７…燃料電池スタック、５８…除塵用フィルタ、５９…排気ファン、６０…ファン、６１…リアコンビネーションランプ、６２…上側排気流路、６３…下側排気流路、６４…上側排気口、６５…下側排気口、６７…クランプバンド、６８…圧力容器、６９…遮断弁、７０…圧力レギュレータ、７１…弁部、７５…燃料充填口、７６…燃料充填用継手、７７…アンダーカバー、７８…吸気取入口、７９…水素聞き配管、８０…圧力センサ、８１…走行風取入口、８２…走行風導入ダクト、８３…フィルタ、８４…水抜き栓（水抜き穴）、１００…セル、１０１…アノード極（陽極）、１０２…カソード極（陰極）、１０３，１０４…拡散層、１０５，１０６…触媒層、１０７…電解質膜、１０８…外部回線、１０９…負荷（車両駆動モータ）、１１０…空冷式燃料電池システム、１１１…水素ガス機器装置、１１２…アノード吸気部、１１３…カソード吸気部、１１４…カソード排気部、１１５…アノード排気部、１１６…水素パージ配管、１１７…パージ弁。

Claims

駆動輪を駆動する電動機と、この電動機に電力を供給する空冷式の燃料電池システムと、この燃料電池システムに供給する燃料ガスを貯蔵する燃料タンクとを備えた燃料電池二輪車において、
車両前部を前方から覆う前部ボディカバーと、車両中央部を左右上下から覆う中央ボディカバーと、シート下方を前後左右、下方から覆う後部ボディカバーとで車体全体が覆設され、
前記駆動輪の上方で、前記シート下方の後部ボディカバー内に燃料電池スタックが前傾配置され、
前記燃料電池スタックに反応用兼冷却用空気を吸入するファンと、前記燃料電池スタックを冷却した空気を車両後方に排出する排気ダクトが配設され、
前記燃料電池スタックの排気側に設けられた排気ダクトと、前記中央ボディカバーに設けられた走行風取入口とを前記燃料電池スタックを迂回する走行風導入ダクトで連結されたことを特徴とする燃料電池二輪車。
前記走行風導入ダクトと排気ダクトとの接合角度は、排気ダクトの中心線と鋭角な角度をなして接合された請求項１に記載の燃料電池二輪車。
前記走行風取入口は、前記中央ボディカバーの車体前方、または前記中央ボディカバーの車体後方に位置され、
前記走行風導入ダクトは、前記走行風取入口からスイングアームの中心軸付近および前記燃料電池スタックの下方を通り、車体幅方向内側かつ車体斜め後上方に折曲されて延び、前記排気ダクトの下面に接合された請求項１に記載の燃料電池二輪車。
前記走行風導入ダクトは、前記中央ボディカバーの車体前方左右に設けられた走行風取入口から、車体フレームに保持された燃料タンクと中央ボディカバーとで囲まれた左右の空間を車体後方に延設された請求項３に記載の燃料電池二輪車。
前記走行風導入ダクトは走行風取入口付近にフィルタが設置された請求項４に記載の燃料電池二輪車。
前記走行風導入ダクトは、最下部に水抜栓が設けられた請求項３または４に記載の燃料電池二輪車。
前記燃料電池スタックは吸気側にフィルタが、排気側にファンがそれぞれ配設されて燃料電池システムが構成され、
前記燃料電池スタックは吸気側に吸気ダクトが、排気側に排気ダクトがそれぞれ設けられた請求項１に記載の燃料電池二輪車。
前記燃料電池スタックの排気側に設けられた排気ダクトは、前記後部ボディカバーの後端に設けられた上側排気口または前記後部ボディカバーの下面に設けられた下側排気口に連通された請求項１または７に記載の燃料電池二輪車。
前記燃料電池スタックの吸気側に設けられた吸気ダクトは、前記中央ボディカバーの前面に開口する吸気取入口に、車両前後方向に延設される吸気通路を介して連通された請求項１または７に記載の燃料電池二輪車。
前記吸気通路は、前記吸気取入口からの吸入空気が燃料タンクの周囲を車両後方側に流れるように前記中央ボディカバーで覆われて構成され、
前記吸気通路には、吸気ダクトが前記燃料タンクの後端部から前記燃料電池スタックに向って延設された請求項９に記載の燃料電池二輪車。