JP6674403B2 - 燃料電池搭載車輌 - Google Patents
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Description
燃料電池搭載車輌は、燃料電池スタックで発生した電気エネルギで駆動用モータを駆動させることで走行する。
そこで、例えば下記特許文献1には、モータルームを閉塞するボンネットの最上部に、モータルーム内(ケーシングの外部)に漏れ出た反応ガスを車輌外部に排出する換気口が形成された構成が開示されている。
ここで、請求項1に記載した発明では、排気ダクトの下流端部及び空調装置への外気取込口が車幅方向の中心に対して両側に配置されている。そのため、反応ガスの排出位置と外気取込口とを車幅方向で離間させることができ、排気ダクトを通して排出された反応ガスが外気取込口内に流入するのを抑制できる。これにより、燃料電池スタックから漏れ出た反応ガスが、空調装置を通して外気とともに車室内に供給されるのを抑制できる。
[燃料電池搭載車輌]
図1は第1実施形態の燃料電池スタック34が搭載された燃料電池搭載車輌1(以下、単に車輌1という)の前部を示す概略斜視図である。図2は、車輌1の前部を示す概略断面図である。以下の説明における前後上下左右等の向きは、特に記載が無ければ車輌1における向きと同一とする。この場合、図中矢印UPは上方を示し、矢印FRは前方を示している。
図1、図2に示す車輌1において、車体2の前部には、モータルーム(前方空間)3が画成されている。モータルーム3は、ダッシュボード5を間に挟んで車室6の前方に位置している。
ダッシュボードアッパ5bとウインドシールド10とは、上方に向けて開口する断面U字状のカウル部材11を構成している。カウル部材11の上端開口部は、カウルトップ12によって覆われている。上述したダッシュボード5、ウインドシールド10及びカウルトップ12は、本実施形態の仕切部材を構成している。なお、仕切部材として、モータルーム3と車室6とを仕切る他の部材を設けてもよい。
このように、本実施形態では、上述した両サイドフレーム15がモータルーム3の下部骨格をなし、両アッパメンバ22がモータルーム3の上部骨格をなし、フロントバルクヘッド17がモータルーム3の前部骨格をなしている。
駆動用モータ33は、円筒状に形成されている。駆動用モータ33は、回転軸を車輌1の左右方向に向けた状態で配置されている。駆動用モータ33は、サイドフレーム15の下方に配置された枠状のサブフレーム(不図示)に防振部材等を介して支持されている。なお、サブフレームは、上述したサイドフレーム15等に接続されている。
図1に示すように、燃料電池スタック34は、モータルーム3内における駆動用モータ33の上方に配置されている。燃料電池スタック34は、図示しない防振部材等を介して車体2(例えば、サイドフレーム15等)や駆動用モータ33に支持されている。燃料電池スタック34は、車輌1の左右方向を長手方向とする直方体形状に形成されている。燃料電池スタック34は、複数の単位セル36が車輌1の左右方向に積層されたセル積層体37と、セル積層体37を収納するケーシング38と、を主に備えている。
図3は単位セル36の分解斜視図である。
図3に示すように、単位セル36は、例えば一対のセパレータ41,42と、各セパレータ41,42間に挟持された膜電極構造体43(以下、単にMEA43という。)と、を備えている。MEA43は、固体高分子電解質膜51と、固体高分子電解質膜51を車輌1の左右方向(固体高分子電解質膜51の厚さ方向)の両側から挟持するアノード電極52及びカソード電極53と、を備えている。
アノード電極52及びカソード電極53は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子をガス拡散層の表面に一様に塗布して形成された電極触媒層と、を有している。
固体高分子電解質膜51は、例えばペルフルオロスルホン酸ポリマーに水を含浸させた素材等により形成されている。固体高分子電解質膜51は、車輌1の左右方向から見た正面視外形がアノード電極52及びカソード電極53よりも大きくなっている。図3の例において、固体高分子電解質膜51の中央部には、アノード電極52及びカソード電極53が重ね合わされている。固体高分子電解質膜51の外周部は、アノード電極52及びカソード電極53に対して額縁状にはみ出している。
単位セル36において、各出口連通孔61o,62oに対して後方に位置する部分には、冷媒出口連通孔63oがそれぞれ形成されている。なお、一対の冷媒入口連通孔63i同士及び一対の冷媒出口連通孔63o同士は、アノード電極52及びカソード電極53を間に挟んでそれぞれ上下方向で対向する位置に配置されている。
具体的に、第1セパレータ41のアノード電極52を向く面と、MEA43のアノード電極52と、の間には、燃料ガス流路65が形成されている。燃料ガス流路65は、燃料ガス入口連通孔62i及び燃料ガス出口連通孔62oにそれぞれ連通している。
第2セパレータ42のカソード電極53を向く面と、MEA43のカソード電極53と、の間には、酸化剤ガス流路66が形成されている。酸化剤ガス流路66は、酸化剤ガス入口連通孔61i及び酸化剤ガス出口連通孔61oにそれぞれ連通している。
マニホールド101の上端縁は、マニホールド101の下端縁よりも平面視外形が小さい枠状に形成されている。マニホールド101における上端開口部の中心は、マニホールド101における下端開口部の中心に対して後方にずれている。但し、マニホールド101における両端開口部の中心同士は、一致していても構わない。
この構成によれば、排出口115及び外気取込口14を車輌1の左右方向で離間させることができるので、排出口115を通して排出された反応ガスが外気取込口14内に流入するのを抑制できる。これにより、燃料電池スタック34から漏れ出た反応ガスが、空調装置13を通して外気とともに車室6内に供給されるのを抑制できる。
この構成によれば、マニホールド101内に流入した反応ガス(特に、燃料ガス)は、後方に向かうに従い上方に案内される。マニホールド101内の上方に案内された反応ガスは、マニホールド101の最上部に接続された接続部102を流入した後、車輌1の外部に排出される。したがって、排気ダクト100を流通する反応ガスを車輌1の外部に効率的に排出することができる。
例えば、上述した実施形態では、排出口115及び外気取込口14が、カウル部材11における車輌1の左右方向の両端部に形成された構成について説明したが、この構成のみに限られない。排出口115及び外気取込口14は、例えばカウル部材11における車輌1の左右方向の中心に対して両側に形成されていれば構わない。
上述した実施形態では、排出口115及び外気取込口14が、何れもカウル部材11に形成された場合について説明したが、この構成に限られない。例えば、排出口115は、カウル部材11に限らず、フロントフェンダ等に形成されていても構わない。また、外気取込口14は、カウル部材11に限らず、ダッシュボードロア5a等に形成されていても構わない。
上述した実施形態では、ケーシング連通口がアッパパネル92に形成された構成について説明したが、この構成のみに限らず、ケーシング38の任意の位置にケーシング連通口を形成することが可能である。
また、マニホールド101に複数の接続部102を接続しても構わない。
上述した実施形態では、排気ダクト100のマニホールド101がボンネット31の下面に倣って延在している構成について説明したが、この構成のみに限らず、排気ダクト100の延在方向はモータルーム3内のレイアウト等に応じて適宜変更が可能である。
2…車体
3…モータルーム(前方空間)
5…ダッシュボード(仕切部材)
10…ウインドシールド(仕切部材)
12…カウルトップ(仕切部材)
13…空調装置
14…外気取込口
34…燃料電池スタック
36…単位セル
37…セル積層体
38…ケーシング
100…排気ダクト
101…マニホールド
102…接続部
Claims (2)
- 仕切部材を隔てた車体の前方空間に配置され、複数の燃料電池セルが積層されたセル積層体がケーシングに収納されて構成された燃料電池スタックと、
前記仕切部材を隔てた前記車体の後方空間に配置された空調装置と、
前記前方空間を上方から閉塞するとともに、後方に向かうに従い上方に延在するボンネットと、を備え、
前記空調装置には、前記仕切部材において前記車体の車幅方向の中心に対して一方側に位置する部分に形成された外気取込口を通して外気が取り入れられ、
前記ケーシングに形成された前記燃料電池スタックの内外を連通させる連通口には、前記ケーシング内の反応ガスを排気する排気ダクトの上流端部が接続され、
前記排気ダクトの下流端部は、前記車幅方向の中心に対して他方側に位置する部分で前記車体の外部に連通し、
前記排気ダクトは、
前記ボンネットに倣って後方に向かうに従い上方に延在するマニホールドと、
前記マニホールドの最上部に接続され、前記車幅方向の他方側に延びる接続部と、を有していることを特徴とする燃料電池搭載車輌。 - 仕切部材を隔てた車体の前方空間に配置され、複数の燃料電池セルが積層されたセル積層体がケーシングに収納されて構成された燃料電池スタックと、
前記仕切部材を隔てた前記車体の後方空間に配置された空調装置と、を備え、
前記仕切部材において前記車体の車幅方向の中心に対して一方側に位置する部分には、前記仕切部材を前後方向に貫通するとともに、前記空調装置に外気を取り込む外気取込口が形成され、
前記仕切部材において、前記車幅方向の中心に対して他方側に位置する部分には、前記仕切部材を上下方向に貫通して前記車体の内外を連通させる排出口が形成され、
前記ケーシングのうち、前記燃料電池セルの上方に位置するアッパパネルには、前記燃料電池スタックの内外を連通させる連通口が形成され、
前記排出口と前記連通口との間には、前記ケーシング内の反応ガスを排気する排気ダクトが接続されていることを特徴とする燃料電池搭載車輌。
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