JP6659515B2 - 燃料電池車両 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池車両に関する。

燃料電池車両は、燃料電池スタックで酸素と水素とを反応させ、その際に生成される電気でモータを駆動させて走行する。このように燃料電池スタックで酸素と水素とを反応させた際に、燃料電池スタックから排気ガスと共に水が排出される。このとき、気液分離器で水が排気ガスと分離されて車外に排出されるが、車外に排出された水が周辺の車両や歩行者にかからないようにする必要がある。

例えば、特許文献１の燃料電池車両は、気液分離器に設けられた排出菅から排出された水を床に形成された排出口から排出する際に、車両の走行風によって水が飛散しないように、床における排出口の前方にスパッツを設けている。

特開２００５−１２９４６３号公報

特許文献１の燃料電池車両は、車外に排出される水の飛散を抑制することができるが、例えば、水が飛散し難い箇所に形成した排出口から水を排出しようとすると、床上で排出口まで排出菅を引き込む必要があり、煩雑である。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で予め設定された箇所から水を排出することができる燃料電池車両を実現する。

本発明の一態様に係る燃料電池車両は、燃料電池スタックにて発電する際に生成される水を気液分離器によって排気ガスと分離して当該気液分離器から排出する燃料電池車両であって、
前記燃料電池車両の下面の少なくとも一部を覆い、前記気液分離器から排出される水を当該気液分離器の下方から受け止めるアンダーカバーと、
前記アンダーカバーの予め設定された位置に形成され、前記アンダーカバーで受け止めた水を排出する排出部と、
前記アンダーカバーに形成され、前記アンダーカバーで受け止めた水を前記排出部に導く排出経路と、
を備える。
このような構成により、簡単な構成で予め設定された排出部から水を排出することができる。

本発明によれば、簡易な構成で予め設定された箇所から水を排出することができる燃料電池車両を実現することができる。

実施の形態１の燃料電池車両を模式的に示す側面図である。 実施の形態１の燃料電池車両の排出経路などを模式的に示す底面図である。 実施の形態１の燃料電池車両の気液分離器周辺を模式的に示す正面図である。 実施の形態２の燃料電池車両における気液分離器周辺の構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態２の燃料電池車両におけるアンダーカバーの第１の排出口及び第２の排出口の配置を模式的に示す斜視図である。 図４のVI−VI矢視断面図である。 図６のVII−VII矢視断面図である。 図７のVIII−VIII矢視断面図である。 図７のIX−IX矢視断面図である。 実施の形態３の燃料電池車両における気液分離器周辺の構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態３の燃料電池車両におけるアンダーカバーの第１の排出口、第２の排出口及び第３の排出口の配置を模式的に示す底面図である。 図１０のXII−XII矢視断面図である。 図１２のXIII−XIII矢視断面図である。 図１３のXIV−XIV矢視断面図である。 図１３のXV−XV矢視断面図である。 図１３のXVI−XVI矢視断面図である。 図１４のXVII部分の拡大図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態の燃料電池車両を模式的に示す側面図である。図２は、本実施の形態の燃料電池車両の排出経路などを模式的に示す底面図である。図３は、本実施の形態の燃料電池車両の気液分離器周辺を模式的に示す正面図である。

本実施の形態の燃料電池車両１は、図１に示すように、燃料電池システム２、気液分離器３及びアンダーカバー４を備えている。燃料電池システム２は、燃料電池スタック５、モータ６及びパワーコントロールユニット７を備えている。

燃料電池スタック５は、燃料電池スタック５の空気極に供給された空気に含まれる酸素と、図示を省略した水素タンクから燃料電池スタック５の燃料極に供給された水素と、を化学反応させて発電する。このとき、燃料電池スタック５は、発電をする際に水を生成する。生成された水は、排気ガスと共に、第１の排気管８を介して気液分離器３に送り出される。ちなみに、本実施の形態の気液分離器３は、燃料電池車両１を左右方向から見て、前後の車輪９の間に配置されているが、気液分離器３の配置は限定されない。

モータ６は、燃料電池スタック５から供給される電気で駆動する。モータ６の駆動力は車輪９に伝達され、それにより、燃料電池車両１が走行する。このような燃料電池スタック５やモータ６は、パワーコントロールユニット７によって制御される。

気液分離器３は、排出部３ａ及び第２の排気管３ｂを備えており、燃料電池スタック５から送り出された排気ガスと水とを分離する。排出部３ａは、例えば、気液分離器３における前側の左下角部近傍に配置されており、気液分離器３から燃料電池車両１の下方に向かって湾曲する排出菅から成る。排出部３ａからは、気液分離器３で排気ガスと分離された水が排出される。排出部３ａから排出される水は、燃料電池車両１の下方に向かって滴下する。

第２の排気管３ｂは、例えば、気液分離器３における後側から燃料電池車両１の後方に向かって延在しつつ、燃料電池車両１の下方に向かって湾曲している。第２の排気管３ｂからは、気液分離器３で水と分離された排気ガスが排出される。

アンダーカバー４は、燃料電池車両１の下面の少なくとも一部を覆い、気液分離器３の排出部３ａから排出される水を当該気液分離器３の下方で受け止める。アンダーカバー４は、気液分離器３を下方から覆うように、例えば、前後の車輪９の間に配置されている。このようなアンダーカバー４は、第１の排出口４ａ、第２の排出口４ｂ及び排出経路４ｃを備えている。

第１の排出口４ａは、アンダーカバー４に形成された貫通孔であり、第２の排気管３ｂの先端部が挿入されている。そのため、第１の排出口４ａからは、気液分離器３で水と分離された排気ガスが排出される。この第１の排出口４ａは、例えば、燃料電池車両１の左右方向から見て、前後の車輪９の中央より若干前方であって、燃料電池車両１の前後方向から見て、左右の車輪９の中央より若干右側に配置されている。但し、第１の排出口４ａの配置は、気液分離器３の配置に伴って、適宜、変更される。

第２の排出口４ｂは、アンダーカバー４に予め設定された位置に形成された貫通孔であり、アンダーカバー４で受け止めた水を排出する。ここで、予め設定された位置とは、第２の排出口４ｂから水を排出した際に飛散し難い箇所である。つまり、第２の排出口４ｂは、第１の排出口４ａから排出される排気ガスの影響を受け難く、且つ燃料電池車両１の走行による走行風の影響を受け難い箇所に配置されており、例えば、燃料電池車両１の左右方向から見て、前後の車輪９の中央より若干後方であって、燃料電池車両１の前後方向から見て、左右の車輪９の略中央に配置されている。但し、第２の排出口４ｂは、第１の排出口４ａから排出される排気ガスの影響を受け難く、且つ燃料電池車両１の走行による走行風の影響を受け難い箇所に配置されていればよく、例えば、車輪９の後方や燃料電池車両１の前側に配置してもよい。

排出経路４ｃは、図２に示すように、アンダーカバー４に形成され、アンダーカバー４で受け止めた水を第２の排出口４ｂに導く。排出経路４ｃは、例えば、図３に示すように、アンダーカバー４の上面に間隔を開けて排出ガイド４ｄを排出経路４ｃに沿って設けることで形成されている。但し、排出経路４ｃは、アンダーカバー４の上面に形成された排出溝であってもよい。ここで、排出経路４ｃの配置は、燃料電池車両１の下面の形状に応じて、適宜、設定することができる。

このような燃料電池車両１の構成において、燃料電池スタック５で排気ガスと共に水が気液分離器３に送り込まれると、気液分離器３が排気ガスと水とを分離する。そして、水と分離された排気ガスは、第２の排気管３ｂを介してアンダーカバー４の第１の排出口４ａから排出される。

一方、排気ガスと分離された水は、排出部３ａからアンダーカバー４の排出経路４ｃ上に滴下し、当該排出経路４ｃに沿って流れて第２の排気管３ｂから排出される。このとき、排出経路４ｃは、上述のように、アンダーカバー４の上面に排出ガイド４ｄを設けたり、アンダーカバー４の上面に排出溝を形成したり、することで簡単に構成することができる。そのため、本実施の形態の燃料電池車両１は、簡単な構成で予め設定された第２の排出口４ｂから水を排出することができる。

しかも、第２の排出口４ｂは、上述のように、第１の排出口４ａから排出される排気ガスの影響を受け難く、且つ燃料電池車両１の走行による走行風の影響を受け難い箇所に配置されているので、水の飛散を抑制することができる。

＜実施の形態２＞
本実施の形態の燃料電池車両は、アンダーカバーの中空部内に水の排出経路を備えている。図４は、本実施の形態の燃料電池車両におけるアンダーカバーの気液分離器周辺の構成を模式的に示す斜視図である。図５は、本実施の形態の燃料電池車両における第１の排出口及び第２の排出口の配置を模式的に示す斜視図である。図６は、図４のVI−VI矢視断面図である。図７は、図６のVII−VII矢視断面図である。図８は、図７のVIII−VIII矢視断面図である。図９は、図７のIX−IX矢視断面図である。なお、実施の形態１と重複する説明は省略し、等しい部材には等しい符号を用いて説明する。

本実施の形態のアンダーカバー２１は、図４乃至図７に示すように、上蓋２２と下蓋２３とが格子状の第１のリブ２４によって連結された構成とされており、上蓋２２と下蓋２３との間に中空部を備えている。そして、アンダーカバー２１は、排気ガスを排出するための第１の排出口２１ａを備えると共に、気液分離器３で排気ガスと分離された水を排出するための排出経路２１ｂ及び第２の排出口２１ｃを備えている。

詳細には、第１の排出口２１ａは、図８に示すように、上蓋２２及び下蓋２３に夫々、形成された第１の貫通孔２２ａ、２３ａを備えている。これらの第１の貫通孔２２ａ、２３ａには、第２の排気管３ｂの端部が挿入されており、第１の貫通孔２２ａ、２３ａから気液分離器３で水と分離された排気ガスが排出される。

このとき、アンダーカバー２１における第１の貫通孔２２ａ、２３ａの周辺は、図７及び図８に示すように、第１の貫通孔２２ａ、２３ａを囲む円筒形の第２のリブ２５によって補強されているとよい。第２のリブ２５は、上蓋２２と下蓋２３とを連結する。

排出経路２１ｂは、図７乃至図９に示すように、上蓋２２と下蓋２３との中空部に形成されている。排出経路２１ｂは、例えば、下蓋２３の上面で排出経路２１ｂを囲むように第３のリブ２６を設けることで形成することができる。第３のリブ２６は、上蓋２２と下蓋２３とを連結する。つまり、排出経路２１ｂとして、第３のリブ２６と下蓋２３の上面とでアンダーカバー２１に溝部が形成されている。

第２の排出口２１ｃは、図７及び図９に示すように、排出経路２１ｂの一方の端部に配置されており、下蓋２３に形成された第２の貫通孔２３ｂを備えている。このとき、気液分離器３で排気ガスと分離された水が当該気液分離器３の排出部３ａから排出経路２１ｂの他方の端部に滴下されるように、上蓋２２に第２の貫通孔２２ｂが形成されている。

このような構成により、本実施の形態の燃料電池車両も、簡単な構成で予め設定された第２の排出口２１ｃから水を排出することができる。

＜実施の形態３＞
本実施の形態の燃料電池車両は、実施の形態２の燃料電池車両と略等しい構成とされているが、気液分離器３で排気ガスと分離された水を排出するために、第２の排出口２１ｃに加えて、第３の排出口を備えている。

図１０は、本実施の形態の燃料電池車両における気液分離器周辺の構成を模式的に示す斜視図である。図１１は、本実施の形態の燃料電池車両におけるアンダーカバーの第１の排出口、第２の排出口及び第３の排出口の配置を模式的に示す底面図である。図１２は、図１０のXII−XII矢視断面図である。図１３は、図１２のXIII−XIII矢視断面図である。図１４は、図１３のXIV−XIV矢視断面図である。図１５は、図１３のXV−XV矢視断面図である。図１６は、図１３のXVI−XVI矢視断面図である。図１７は、図１４のXVII部分の拡大図である。なお、実施の形態１及び２と重複する説明は省略し、等しい部材には等しい符号を用いて説明する。

本実施の形態のアンダーカバー３１は、図１０乃至図１５に示すように、気液分離器３で排気ガスと分離された水を排出するために、第２の排出口２１ｃに加えて、第３の排出口３１ａを備えている。つまり、本実施の形態では、気液分離器３で排気ガスと分離された水を第１の排出管３１ｂを介して排出経路２１ｂに導いて第２の排出口２１ｃから排出すると共に、排出経路２１ｂを介することなく、第２の排出管３１ｃを介して第３の排出口３１ａから排出する。

詳細には、第３の排出口３１ａは、図１４に示すように、上蓋２２及び下蓋２３に夫々、形成された第３の貫通孔２２ｃ、２３ｃを備えている。これらの第３の貫通孔２２ｃ、２３ｃには、第２の排出管３１ｃの端部が挿入されており、第３の貫通孔２２ｃ、２３ｃから気液分離器３で排気ガスと分離された水が第２の排出管３１ｃを介して排出される。

このとき、アンダーカバー３１における第３の貫通孔２２ｃ、２３ｃの周辺は、図１４、図１６及び図１７に示すように、第３の貫通孔２２ｃ、２３ｃを囲む円筒形の第４のリブ２７によって補強されているとよい。第４のリブ２７は、上蓋２２と下蓋２３とを連結する。

本実施の形態の第２の排出管３１ｃの排出口は、図１６及び図１７に示すように、バルブ３１ｄによって開閉可能とされている。バルブ３１ｄは、例えば、第２の排出管３１ｃの内形と略等しい外径を有する円板部材であり、燃料電池車両の左右方向に延在する回転軸（図示を省略）を中心に回転可能に第２の排出管３１ｃの排出口内に設けられている。

このようなバルブ３１ｄは、第２の排出管３１ｃの排出口を閉じた状態で、バルブ３１ｄ上に水が貯まると、水の重さによって第２の排出管３１ｃの排出口を開く方向（例えば、矢印Ａ方向）に回転し、水を排出する。一方、バルブ３１ｄが回転して当該バルブ３１ｄに走行風が当たると、第２の排出管３１ｃの排出口を閉じる方向（例えば、矢印Ｂ方向）に回転し、第２の排出管３１ｃの排出口を閉じる。

このようにバルブ３１ｄが第２の排出管３１ｃの排出口を閉じる方向に回転した際に、バルブ３１ｄにおける燃料電池車両の後方側の端部の上面が第２の排出管３１ｃの排出口の内周面から突出する第１の突出部３１ｅに接触し、バルブ３１ｄにおける燃料電池車両の前方側の端部の下面が第２の排出管３１ｃの排出口の内周面から突出する第２の突出部３１ｆに接触するとよい。これにより、第２の排出管３１ｃの排出口を開閉するためのバルブ３１ｄの回転方向を規定することができる。

このとき、バルブ３１ｄが第２の排出管３１ｃの排出口を閉じた際に、バルブ３１ｄの下面とアンダーカバー３１の下面とが略面一となるように、バルブ３１ｄの端部に切り欠き部が形成されていることが好ましい。

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

例えば、アンダーカバーの第２の排出口又は第３の排出口は、エアコンのドレイン配管の排出部と共通化してもよい。

例えば、アンダーカバーの下面における第２の排出口の前方に風防を設け、燃料電池車両の走行による走行風の影響をより受け難い構成としてもよい。

例えば、燃料電池車両が当該燃料電池車両の下面とアンダーカバーとの間に外気を取り入れる吸気口を備えていると、アンダーカバーの排出経路上での水の移動を促進することができる。

例えば、車輪の内側前方に第２の排出口又は第３の排出口を配置すると、第２の排出口又は第３の排出口から排出される水を車輪にかけ、車輪の汚れを落とすことができる。

１ 燃料電池車両
２ 燃料電池システム
３ 気液分離器、３ａ 排出部、３ｂ 第２の排気管
４ アンダーカバー、４ａ 第１の排出口、４ｂ 第２の排出口、４ｃ 排出経路、４ｄ 排出ガイド
５ 燃料電池スタック
６ モータ
７ パワーコントロールユニット
８ 第１の排気管
９ 車輪
２１ アンダーカバー、２１ａ 第１の排出口、２１ｂ 排出経路、２１ｃ 第２の排出口
２２ 上蓋、２２ａ 第１の貫通孔、２２ｂ 第２の貫通孔、２２ｃ 第３の貫通孔
２３ 下蓋、２３ａ 第１の貫通孔、２３ｂ 第２の貫通孔、２３ｃ 第３の貫通孔
２４ 第１のリブ
２５ 第２のリブ
２６ 第３のリブ
２７ 第４のリブ
３１ アンダーカバー、３１ａ 第１の排出口、３１ｂ 第１の排出管、３１ｃ 第２の排出管、３１ｄ バルブ、３１ｅ 第１の突出部、３１ｆ 第２の突出部

Claims (1)

1. 燃料電池スタックにて発電する際に生成される水を気液分離器によって排気ガスと分離して当該気液分離器から排出する燃料電池車両であって、
   前記燃料電池車両の下面の少なくとも一部を覆い、前記気液分離器から排出される水を当該気液分離器の下方から受け止めるアンダーカバーと、
   前記アンダーカバーの予め設定された第１の位置に形成され、前記アンダーカバーで受け止めた水を排出する第１の排出部と、
   前記アンダーカバーに形成され、前記アンダーカバーで受け止めた水を前記第１の排出部に導く排出経路と、
   前記気液分離器から排出される水を排出する排出管と、
   前記アンダーカバーの予め設定された第２の位置に形成され、前記排出管の排出口が挿入される第２の排出部と、
   を備え、
   前記排出管の排出口には、前記燃料電池車両の左右方向に延在する回転軸を中心に回転するバルブが設けられており、前記バルブが前記排出管の排出口を閉じる方向に回転した場合、前記バルブにおける前記燃料電池車両の後方側の端部の上面が前記排出管の排出口の内周面から突出する第１の突出部に接触し、前記バルブにおける前記燃料電池車両の前方側の端部の下面が前記排出管の排出口の内周面から突出する第２の突出部に接触する、燃料電池車両。

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