JP6756597B2 - 燃料電池自動車用排出装置 - Google Patents

Description

本発明は燃料電池のオフガスを大気中に排出する燃料電池自動車用排出装置に関する。

近年、例えば特許文献１のような水素と空気中の酸素とを化学反応させることにより発電する燃料電池を動力源とする燃料電池自動車が実用化されている。こうした燃料電池からは、水素と酸素との化学反応にともなう生成物である水（以下、生成水という。）を水蒸気の状態で含んだオフガスが排出される。

特開２０００−１８２６３７号公報

ところで、上述したオフガスがそのまま大気中に排出されると、オフガスに含まれる水蒸気が冷却されることで車両の後方周辺に白霧が形成される。そのため、燃料電池自動車には、オフガスに含まれている水蒸気を液化することによりオフガスから水蒸気を分離する気液分離ユニットを備えた燃料電池自動車用排出装置が搭載される。そして、こうした燃料電池自動車用排出装置には、気液分離ユニットで液化した液状の生成水が車両の後方に飛散することを抑えることが求められる。

本発明は、気液分離ユニットで液化した生成水が車両の後方に飛散することを抑える燃料電池自動車用排出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する燃料電池自動車用排出装置は、燃料電池からのオフガスが吐出される上段室を有する上段ハウジングと、前記上段ハウジングの下に位置し、下段室を有する下段ハウジングと、前記上段室と前記下段室とを連通する第１連通口と、前記上段室と前記下段室とを連通する第２連通口とを備え、前記上段ハウジングは、前記オフガスに含まれる水蒸気を液化させた液状の生成水を前記第１連通口を通じて前記下段室に排出するとともに、前記第２連通口を通じて前記下段室に前記オフガスを排出するように構成されており、前記第１連通口は、前記第２連通口よりも車両の前方に位置しており、前記下段ハウジングは、前記下段室を前記第１連通口に連通する第１下段室と前記第１下段室に対する車両の後方に位置して前記第２連通口に連通する第２下段室とに仕切る下段仕切部と、前記第１下段室から前記液状の生成水を大気中に排出する排水口と、前記第２下段室から前記オフガスを大気中に排出する排気口とを有する。

上記構成によれば、気液分離ユニットにて液化した液状の生成水をオフガスよりも車両の前方で排出することができる。また、下段仕切部によって下段室が第１下段室と第２下段室とに仕切られていることから、液状の生成水がオフガスとともに排出することも抑えられる。その結果、第１下段室から大気中に排出された液状の生成水が車両の後方へ飛散することを抑えることができる。

上記構成の燃料電池自動車用排出装置において、前記下段ハウジングは、前壁、上壁、後壁、一対の側壁、および、下壁を有しており、前記下段ハウジングの下壁は、車両の前方寄りの部位ほど車両の下方に位置するように傾斜しており、前記排水口は、前記第１下段室の前端部に連通していることが好ましい。

上記構成によれば、第１下段室に流入した液状の生成水が排水口から排出されやすくなる。これにより、例えば、運転停止後に第１下段室に残存する液状の生成水を低減することができる。また、より車両の前方側の位置で液状の生成水を排出することができることから、第１下段室から大気中に排出された液状の生成水が車両の後方へ飛散することをさらに抑えることができる。

上記構成の燃料電池自動車用排出装置において、前記下段仕切部は、前記一対の側壁の一方側に位置する一端部と前記一対の側壁の他方側に位置する他端部とを有し、前記一端部が前記他端部よりも車両の前方に位置するように前記一対の側壁の間を車両の幅方向に交差する方向に延びており、前記下段ハウジングは、前記下段仕切部の一端部と前記一対の側壁の一方との間の隙間であって前記第１下段室と前記第２下段室とを連通する連通路を有していることが好ましい。

上記構成によれば、第２下段室における液状の生成水は、第１下段室に向かって移動したのち、下段仕切部によって該下段仕切部の一方の端部に向かって案内され、やがて連通路を通じて第１下段室へと導かれる。一方、例えば車両の加速にともなう慣性によって液状の生成水が第１下段室を第２下段室に向かって移動したとしても、その液状の生成水は、下段仕切部によって該下段仕切部の他方の端部に向かって案内されることとなる。すなわち、上記構成によれば、第１下段室から第２下段室への液状の生成水の移動を抑えつつ、第２下段室で液化した生成水を第１下段室へと導くことができる。これにより、排気口からオフガスとともに液状の生成水が排出されることを抑えることができる。

上記構成の燃料電池自動車用排出装置において、前記下段ハウジングは、前記第２下段室の後端部に前記排気口が開口しているとともに、前記一対の側壁の間の距離、および、前記上壁と前記下壁との間の距離が車両の後方ほど大きい形状を有しており、前記排気口は、前記下段室における前記オフガスの流通経路において最も大きな流路断面積を有することが好ましい。

上記構成によれば、排気口から排出されるオフガスの流速が抑えられることから、オフガスとともに液状の生成水が排出されたとしても、その生成水が飛散する範囲を小さくすることができる。また、第２下段室を流れるオフガスは、その流速が急激に変化することなく徐々に遅くなることから、排気口から排出されるオフガスの流速をより確実に抑えることができる。

上記燃料電池自動車用排出装置において、前記下段ハウジングがアルミニウムで構成されていることが好ましい。
上記構成によれば、金属のなかでも熱伝導率の高い部類に属するアルミニウムによって下段ハウジングが構成されている。これにより、例えば走行風などによる下段ハウジングの冷却が効果的に行われることから、第２下段室における水蒸気の液化量を増やすことができる。その結果、オフガスとともに排出される水蒸気を低減することができる。

燃料電池自動車用排出装置の一実施形態を搭載した車両の概略構成を模式的に示す斜視図。 後方からの気液分離ユニットの斜視構造の一例を示す斜視図。 前方からの気液分離ユニットの斜視構造の一例を示す斜視図。 図２の４−４線における断面構造を示す断面図。 上段ハウジングの分解構造を示す分解斜視図。 前方からの下段ハウジングの斜視構造を示す斜視図。 下段仕切板が接合された下段ハウジングの下壁の上面構造を示す上面図。 図７において一点鎖線で囲まれた部分を拡大した拡大図。 下段ハウジングの分解構造を示す分解斜視図。 気液分離ユニットにおけるオフガスおよび液水の流れを模式的に示す側断面図。 第２下段室における液水の流れの一例を示す上面図。 第１下段室における液水の流れの一例を示す上面図。

図１〜図１２を参照して、燃料電池自動車用排出装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、燃料電池自動車（ＦＣＶ：Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の一例である乗合自動車の車両１０は、水素タンクに貯留された水素と空気中の酸素とを化学反応させることによって発電する燃料電池１１を車両の後方上部に搭載している。燃料電池１１においては、水素と酸素との化学反応によって生成された生成水を水蒸気の状態で含むオフガスが排出される。オフガスは、車両１０の後輪１３よりも後方に位置する左右一対の燃料電池自動車用排出装置２０（以下、単に排出装置２０という。）を通じて大気中へと排出される。

以下、排出装置２０について説明するが、各排出装置２０は、車両に対する取付け位置が異なるだけで基本的な構造は同じである。そのため、右側に位置する排出装置２０について詳細に説明し、左側に位置する排出装置２０についての詳細な説明は省略する。また、車両１０の幅方向における車両１０の外側方向を外方、内側方向を内方という。

（排出装置２０の概要）
排出装置２０は、ダクト２１、気液分離ユニット２２、アンダーカバー２３、および、ガード部材２４を備えている。ダクト２１は、金属製のパイプや可撓性を有する樹脂製のホース等によって構成されている。ダクト２１は、燃料電池１１から下方へ延びており、燃料電池１１と気液分離ユニット２２とを接続している。気液分離ユニット２２は、オフガスに含まれる水蒸気を液化することによりオフガスから水蒸気を分離させ、その液化した液状の生成水（以下、液水という。）とオフガスとを大気中に排出する。気液分離ユニット２２は、バッテリーやモーター等を有するパワートレイン１４を収容する空間であって車両１０の最後方下部に位置する収容室１５に配設されている。

アンダーカバー２３は、気液分離ユニット２２を車両１０に取り付ける取付具としての機能を有している。アンダーカバー２３は、車両１０の前方寄りの部位ほど下方に位置するように傾斜しており、気液分離ユニット２２の周辺における収容室１５の開口部分を覆っている。アンダーカバー２３の傾斜角度は、車両１０のデパーチャアングルの角度と略等しい角度に設定される。

ガード部材２４は、可撓性を有する弾性材で構成されている。ガード部材２４は、アンダーカバー２３から垂れ下がっており、気液分離ユニット２２から排出される液水が車両１０の後方へ飛散することを抑える。

（気液分離ユニットの概要）
図２〜図４を参照して気液分離ユニット２２の概要について説明する。
図２〜図４に示すように、気液分離ユニット２２は、水蒸気の液化が効率的に行われるように金属のなかでも熱伝導率の高く、また、耐水性に優れているアルミニウムによって構成されている。気液分離ユニット２２は、上段ハウジング３０と下段ハウジング５０とを有している。上段ハウジング３０は、前壁３１、上壁３２、後壁３３、ならびに、一対の側壁を構成する内側壁３４および外側壁３５を有しており、車両１０の前後方向および上下方向に拡がる偏平の箱体形状に形成されている。上段ハウジング３０の後壁３３には、ダクト２１が接続されるとともに上段ハウジング３０内にオフガスを吐出する吐出部３７が取り付けられている。下段ハウジング５０は、前壁５１、上壁５２、後壁５３、一対の側壁を構成する内側壁５４および外側壁５５、ならびに、下壁５６を有しており、車両１０の前後方向および幅方向に拡がる偏平の箱体形状に形成されている。

上段ハウジング３０は、前壁３１、後壁３３、内側壁３４、および、外側壁３５の各々の下端部が下段ハウジング５０の上壁５２に取り付けられている。上段ハウジング３０は、前壁３１、上壁３２、後壁３３、内側壁３４、外側壁３５、および、下段ハウジング５０の上壁５２の一部によって囲まれた空間である上段室３８を有する。この下段ハウジング５０の上壁５２の一部は、上段ハウジング３０の下壁として機能するとともに上段室３８の下面３６ｓを構成する。下面３６ｓは、車両１０の前方寄りの部位ほど車両１０の下方に位置するように傾斜している。吐出部３７は、筒状の形状を有しており、後壁３３に形成された支持孔３９を貫通する状態で該後壁３３に支持されている。吐出部３７は、後壁３３の法線方向に沿うように後述する第１連通口６０に向かって斜め下方に延びており、上段室３８の外部に導入口４０を有し、上段室３８の内部に吐出口４１を有している。吐出部３７は、吐出口４１の形成部分における軸線方向が吐出方向に設定される。

下段ハウジング５０は、前壁５１、上壁５２、後壁５３、内側壁５４、外側壁５５、および、下壁５６の一部によって囲まれた空間である下段室５８を有する。下段室５８の下面５６ｓは、車両１０の前方寄りの部位ほど車両１０の下方に位置するように傾斜している。下段ハウジング５０の上壁５２には、上段室３８と下段室５８とを連通する連通口として、前端部に第１連通口６０が形成され、後壁５３寄りの位置であって吐出部３７の下方に第２連通口６１が形成されている。下段ハウジング５０の前壁５１には、外側壁５５側の端部に排水管６３が取り付けられている。排水管６３は、下段室５８と気液分離ユニット２２の外部空間とを連通する排水口６４を有しており、排水口６４から排出された液水が走行風の影響を受けにくくなるように後輪１３の後方に位置している。下段ハウジング５０の下壁５６には、後端部に下段室５８と気液分離ユニット２２の外部空間とを連通する排気口６５が形成されている。排気口６５は、第２連通口６１よりも車両１０の後方に位置している。また、下壁５６は、内側壁５４から車両の内方に向かって突き出た内側鍔部５６ａと外側壁５５から車両の外方に向かって突き出た外側鍔部５６ｂを有している。内側鍔部５６ａおよび外側鍔部５６ｂの各々には、気液分離ユニット２２をアンダーカバー２３に取り付けるための取付部６６が形成されている。気液分離ユニット２２は、アンダーカバー２３を介して車両１０に支持されることにより、下段ハウジング５０の上壁５２および下壁５６が車両１０の前方寄りの部位ほど下方に位置するように傾斜する状態で車両に搭載される。なお、下段ハウジング５０の下壁５６は、アンダーカバー２３の一部であってもよい。この場合、部品点数の削減が図られるとともに、内側鍔部５６ａは内側壁５４、外側鍔部５６ｂは外側壁５５に形成される。

気液分離ユニット２２が車両１０に搭載されると、吐出部３７にダクト２１が接続される。吐出部３７とダクト２１とは、吐出部３７がダクト２１の内側に位置する状態で吐出部３７とダクト２１との重畳部分が締結具によって締結されることにより接続される。気液分離ユニット２２には、水蒸気を含むオフガスのほか、例えばダクト２１を通過している際に液化した生成水が液水として流入する。気液分離ユニット２２は、主に上段室３８で水蒸気の液化を行い、下段室５８で液水およびオフガスの各々を排水口６４および排気口６５へと各別に案内する。そして気液分離ユニット２２は、排水口６４から車両１０の下方に向かって液水を排出し、排気口６５から車両１０の後方に向けて斜め下方にオフガスを排出する。

（上段ハウジング３０）
図２〜図５を参照して上段ハウジング３０の詳細について説明する。
図２〜図４に示すように、上段ハウジング３０において、前壁３１および上壁３２は、一定の幅を有する湾曲板で構成されており、湾曲部４２を介して一体的に連結されている。前壁３１は、下段ハウジング５０の上壁５２の前端部から該上壁５２の法線方向に沿って延びている。前壁３１と上壁３２とのなす角度θａは、下段ハウジング５０の上壁５２の傾斜角θｂ（車両１０の前後方向に対して上壁５２がなす角度）に対する余角（＝９０°−θｂ）よりも大きい鋭角に設定される。これにより、上壁３２は、車両１０の後方寄りの部位ほど車両１０の下方に位置するように傾斜する。

後壁３３は、第１後壁３３ａと第２後壁３３ｂとで構成されており、車両１０の下方寄りの部位ほど車両１０の後方に位置するように傾斜している。第１後壁３３ａは、前壁３１および上壁３２と略等しい幅を有しており、上段ハウジング３０の上壁３２寄りの位置に、内側壁３４とは反対側が開放された凹部であって吐出部３７の断面形状に倣う半円形状の部分を有する内側凹部３９ａを有している。また、第１後壁３３ａの下端部には、上段ハウジング３０を下段ハウジング５０に取り付ける際に下段ハウジング５０の上壁５２に接合される後側接合片４３が一体的に連結されている。

第２後壁３３ｂは、前壁３１および上壁３２よりも小さい幅を有しており、上段ハウジング３０の上壁３２寄りの位置に、外側壁３５とは反対側が開放された凹部であって吐出部３７の断面形状に倣う半円形状の部分を有する外側凹部３９ｂを有している。第２後壁３３ｂは、第１後壁３３ａの内側凹部３９ａに配設された吐出部３７と外側壁３５との間の隙間を上段室３８側から閉塞している。吐出部３７は、内側凹部３９ａと外側凹部３９ｂとに挟まれる状態で第１後壁３３ａおよび第２後壁３３ｂに対して接合されることにより後壁３３に支持されている。

内側壁３４は、前壁３１、湾曲部４２、上壁３２、および、後壁３３によって囲まれる空間を車両１０の内方から覆う形状を有している。また、内側壁３４は、上段ハウジング３０を下段ハウジング５０に取り付ける際に下段ハウジング５０の上壁５２に接合される内側接合片４４を下端部に有している。

外側壁３５は、前壁３１、湾曲部４２、上壁３２、後壁３３によって囲まれる空間を車両１０の外方から覆う形状を有している。外側壁３５は、上段ハウジング３０を下段ハウジング５０に取り付ける際に下段ハウジング５０の上壁５２に接合される外側接合片４５を下端部に有している。

上段ハウジング３０は、上段室３８内に、第１案内板７１、第２案内板７２、水切り板７３、および、上段仕切板７４を有している。第１案内板７１および第２案内板７２は、案内部を構成している。

第１案内板７１は、前壁３１と略等しい幅を有しており、前壁３１、内側壁３４、および、外側壁３５に接合されている。第１案内板７１は、平板部７５と湾曲板部７６とを有しており、下段ハウジング５０の上壁５２および上段仕切板７４から離れた位置に位置している。平板部７５は、吐出部３７の吐出口４１と下段ハウジング５０の上壁５２との間の空間を上壁５２の面方向に沿って延びており、吐出口４１よりも車両１０の後方に後端部７５ａを有している。すなわち、第１案内板７１は、車両１０の上下方向において吐出口４１に重なる部位を有している。湾曲板部７６は、平板部７５の前端部に一体的に連結されており、車両１０の前後方向において吐出口４１に対向するように前壁３１に近い部位ほど上壁３２に近づくように上方へ湾曲している。第１案内板７１は、湾曲板部７６の前端部７６ａにおいて前壁３１に接合されている。

第２案内板７２は、前壁３１と略等しい幅に形成されており、第１案内板７１よりも上壁３２寄りの位置で前壁３１に接合されている。第２案内板７２は、吐出部３７の吐出口４１よりも上壁３２側の空間を前壁３１から車両１０の後方へ下段ハウジング５０の上壁５２の面方向に沿うように延びている。第２案内板７２の後端部７２ａは、吐出部３７の吐出口４１よりも車両の前方に位置している。

水切り板７３は、上壁３２と略等しい幅を有しており、上壁３２に接合されている。水切り板７３は、第２案内板７２よりも上壁３２側の空間であって、かつ、車両１０の前後方向における第２案内板７２の後端部７２ａと吐出部３７の吐出口４１との間の空間を上壁３２の法線方向に沿って延びている。水切り板７３の下端部７３ａは、車両１０の上下方向で第１案内板７１の平板部７５と対向する位置に位置している。

上段仕切部である上段仕切板７４は、前壁３１と略等しい幅を有しており、内側壁３４および外側壁３５に接合されている。上段仕切板７４は、下段ハウジング５０の上壁３２に形成された第１連通口６０と第２連通口６１との間であって吐出部３７の吐出口４１よりも車両１０の後方に位置している。上段仕切板７４は、上段室３８の下面３６ｓ寄りの空間を車両１０の前後方向に並ぶ第１空間３８Ａと第２空間３８Ｂとに仕切っている。

上段仕切板７４は、下側仕切部７８と上側仕切部７９とを有している。下側仕切部７８は、内側壁３４および外側壁３５の下端部を繋ぐように配設される下端部７８ａから下段ハウジング５０の上壁５２の法線方向に沿って延びている。上側仕切部７９は、下側仕切部７８の上端部に一体的に連結されており、後壁３３に略平行となるように下側仕切部７８の上端部から前壁３１側へ屈曲している。上側仕切部７９は、吐出部３７が貫通する支持孔８０を有している。上側仕切部７９は、支持孔８０の周縁部が該支持孔８０を貫通する吐出部３７に接合されることにより吐出部３７を支持している。上側仕切部７９の上端部７９ａは、前壁３１に接合された第２案内板７２よりも車両１０の下方に位置し、また、吐出部３７の吐出口４１よりも車両１０の後方に位置している。

吐出部３７は、第１空間３８Ａに対して斜め下方にオフガスを吐出する。吐出部３７は、第１連通口６０に向かって斜め下方に延びる本体部３７Ａと、上段仕切板７４の上側仕切部７９から突出する部分に第１連通口６０の上方へ向かって屈曲する屈曲部３７Ｂとを有している。屈曲部３７Ｂは、上段室３８に吐出されるオフガスの流れ方向を第１案内板７１に沿う方向とすることにより、オフガスの流れを第１案内板７１に案内される流れへと円滑に移行させる。

なお、上段ハウジング３０の内側壁３４は、内側壁３４に対する第１案内板７１の位置を指示する指示孔８５ｂ，８６ｂと、内側壁３４に対する上段仕切板７４の位置を指示する指示孔８８ｂ，８９ｂとを有している。指示孔８５ｂは、平板部７５の後端部７５ａの位置を指示し、指示孔８６ｂは、湾曲板部７６の前端部７６ａの位置を指示している。指示孔８８ｂは、下側仕切部７８の下端部７８ａの位置を指示し、指示孔８９ｂは、上側仕切部７９の上端部７９ａの位置を指示している。各端部７５ａ，７６ａ，７８ａ，７９ａには、指示孔８５ｂ，８６ｂ，８８ｂ，８９ｂに嵌め込み可能な突片が形成されている。

また、上段ハウジング３０の外側壁３５は、外側壁３５に対する第１案内板７１の位置を指示する指示孔８５ｃ，８６ｃと、外側壁３５に対する上段仕切板７４の位置を指示する指示孔８８ｃ，８９ｃとを有している。指示孔８５ｃは、平板部７５の後端部７５ａの位置を指示し、指示孔８６ｃは、湾曲板部７６の前端部７６ａの位置を指示している。指示孔８８ｃは、下側仕切部７８の下端部７８ａの位置を指示し、指示孔８９ｃは、上側仕切部７９の上端部７９ａの位置を指示している。各端部７５ａ，７６ａ，７８ａ，７９ａには、指示孔８５ｃ，８６ｃ，８８ｃ，８９ｃに嵌め込み可能な突片が形成されている。

図５に示すように、上段ハウジング３０は、第１上段部材３０１、第２上段部材３０２、第３上段部材３０３、および、第４上段部材３０４を互いに接合することにより組み立てられる。第１上段部材３０１は、前壁３１および上壁３２を構成する湾曲板に対して、第１案内板７１、第２案内板７２、および、水切り板７３が接合された部材である。第２上段部材３０２は、上段仕切板７４に吐出部３７が接合された部材である。第３上段部材３０３は、内側壁３４、内側接合片４４、第１後壁３３ａ、および、後側接合片４３が一体的に連結された部材である。第４上段部材３０４は、外側壁３５、外側接合片４５、および、第２後壁３３ｂが一体的に連結された部材である。

上段ハウジング３０の組み立て工程の一例では、まず、第３上段部材３０３に対して第１上段部材３０１と第２上段部材３０２とが接合される。第３上段部材３０３に対する第１上段部材３０１の接合に際しては、内側壁３４に形成された指示孔８５ｂ，８６ｂを基準として内側壁３４と第１案内板７１との位置合わせが行われたのち、内側壁３４に対して前壁３１、上壁３２、および、第１案内板７１が接合される。また、第３上段部材３０３に対する第２上段部材３０２の接合に際しては、第１後壁３３ａの内側凹部３９ａに吐出部３７が配設された状態で指示孔８８ｂ，８９ｂを基準として内側壁３４と上段仕切板７４との位置合わせが行われたのち、内側壁３４に対して上段仕切板７４が接合される。内側壁３４に各種の指示孔８５ｂ〜８９ｂが形成されていることにより、内側壁３４に対する第１案内板７１および上段仕切板７４の位置合わせを容易に行うことができる。

次に、第１〜第３上段部材３０１〜３０３からなる構造体に対して第４上段部材３０４が接合される。この際、第２後壁３３ｂの外側凹部３９ｂに吐出部３７が配設された状態で指示孔８５ｃ，８６ｃを基準とした外側壁３５と第１案内板７１との位置合わせ、および、指示孔８８ｃ，８９ｃを基準とした外側壁３５と上段仕切板７４との位置合わせが行われる。その後、外側壁３５に対して前壁３１、湾曲部４２，上壁３２、第１案内板７１、および、上段仕切板７４が接合される。外側壁３５に各種の指示孔８５ｃ〜８９ｃが形成されていることにより、外側壁３５に対する第１案内板７１および上段仕切板７４の位置合わせを容易に行うことができる。そして、上壁３２、外側壁３５、および、第２後壁３３ｂに対して第１後壁３３ａが接合されるとともに、第１後壁３３ａおよび第２後壁３３ｂに対して吐出部３７が接合されることで上段ハウジング３０が組み立てられる。

（下段ハウジング５０）
図４、および、図６〜図９を参照して下段ハウジング５０の詳細について説明する。
図４、および、図６〜図８に示すように、下段ハウジング５０は、上段ハウジング３０よりも車両１０の後方まで延びている。下段ハウジング５０は、下壁５６の傾斜角θｃ（車両１０の前後方向に対して下壁５６がなす角度）よりも上壁５２の傾斜角θｂが大きくなるように、下壁５６と上壁５２との間の距離が車両１０の後方ほど大きい形状を有している。また、下段ハウジング５０は、車両１０の後方において幅広となるように、内側壁５４と外側壁５５との間の距離が車両１０の後方ほど大きくなる形状を有している。なお、下壁５６の傾斜角θｃは、車両１０のデパーチャアングルの角度と略等しい角度に設定される。

下段ハウジング５０において、前壁５１は、矩形状の形状を有しており、外側壁５５側の端部に、車両１０の下方に向かって屈曲するＬ字状の形状を有する排水管６３が取り付けられている。

上壁５２は、車両１０の後方寄りの部位ほど幅広となる形状を有している。また、上壁５２の後端部は、内側壁５４寄りの部位ほど車両１０の後方に位置する形状を有している。上壁５２には、前端部に第１連通口６０が形成され、車両１０の後方寄りの位置に第２連通口６１が形成されている。第１連通口６０は、車両１０の幅方向に長い矩形状の形状を有している。第２連通口６１は、車両１０の幅方向に長い矩形状の形状を有しており、吐出部３７の吐出口４１および第１連通口６０よりも大きな開口面積を有している。

後壁５３は、上壁５２、内側壁５４、および、外側壁５５によって囲まれる空間を車両の後方から覆う形状を有している。後壁５３は、車両１０の下方寄りの部位ほど車両１０の後方に位置するように傾斜しているとともに、内側壁５４寄りの部位ほど車両１０の後方に位置している。

内側壁５４は、前壁５１、上壁５２、および、後壁５３で囲まれる空間を車両１０の内方から覆う形状を有しており、車両１０の前後方向に沿って配設されている。外側壁５５は、前壁５１、上壁５２、および、後壁５３で囲まれる空間を車両１０の外方から覆う形状を有しており、車両１０の後方寄りの部位ほど車両１０の外方に位置するように配設されている。

下壁５６は、前壁５１、上壁５２、後壁５３、内側壁５４、および、外側壁５５で囲まれる空間を車両１０の下方から覆う形状を有しており、下段室５８の下面５６ｓを構成する。下壁５６は、内側壁５４から車両の内方に向かって突き出た内側鍔部５６ａと外側壁５５から車両の外方に向かって突き出た外側鍔部５６ｂとを有している。下壁５６には、下段室５８と気液分離ユニット２２の外部空間とを連通する排気口６５が形成されている。排気口６５は、第２連通口６１よりも車両１０の後方に位置している。排気口６５は、内側壁５４寄りの部位ほど車両１０の前後方向における長さが長くなる形状を有している。排気口６５の開口面積は、第２連通口６１よりも大きく、気液分離ユニット２２においてオフガスが通過する経路のうちで最も大きな面積に設定される。

下段ハウジング５０は、下段室５８内に、下段仕切板９１を有している。下段仕切部である下段仕切板９１は、下壁５６に接合されており、第１連通口６０を通じて上段室３８に連通する第１下段室５８Ａと第２連通口６１を通じて上段室３８に連通する第２下段室５８Ｂとに下段室５８を仕切っている。下段仕切板９１は、外側壁５５側の端部９１ａが外側壁５５に接する位置に配設され、内側壁５４側の端部９１ｂが内側壁５４との間の隙間であって第１下段室５８Ａと第２下段室５８Ｂとを連通する連通路９２（図８を参照。）が形成される位置に配設される。下段仕切板９１は、外側壁５５側の端部９１ｂよりも車両１０の前方に内側壁５４側の端部９１ｂが位置するように車両１０の幅方向に交差する方向に延びている。この連通路９２は、第２下段室５８Ｂで液化した液水が第１下段室５８Ａに流入する際の通路となる。

図９に示すように、下段ハウジング５０は、第１下段部材５０１、第２下段部材５０２、第３下段部材５０３、および、第４下段部材５０４を互いに接合することにより組み立てられる。第１下段部材５０１は、上壁５２に対して内側壁５４と外側壁５５とが一体的に連結された部材である。第３下段部材５０３は、後壁５３である。第３下段部材５０３は、前壁５１に対して排水管６３が接合された部材である。第４下段部材５０４は、下壁５６に対して下段仕切板９１が接合された部材である。

下段ハウジング５０の組み立て工程の一例では、第１下段部材５０１の前端に対して第２下段部材５０２が接合され、第１下段部材５０１の後端に対して第３下段部材５０３が接合される。そして、第４上段部材３０４と第１〜第３下段部材５０１〜５０３からなる構造体との位置合わせが行われたのち、後壁５３、内側壁５４、および、外側壁５５の各々の下端部が下壁５６に対して接合されることで下段ハウジング５０が組み立てられる。

（気液分離ユニット２２の作用）
図１０を参照して気液分離ユニット２２におけるオフガスおよび液水の主な流れについて説明する。

図１０に示すように、燃料電池１１からのオフガスは、ダクト２１を通じて気液分離ユニット２２に到達したのち、吐出部３７を通じて上段室３８の第１空間３８Ａに対して斜め下方に向かうように吐出される。第１空間３８Ａに流入したオフガスは、第１案内板７１によって車両１０の上方へ案内されたのち、続いて第２案内板７２によって車両１０の後方へと案内される。第２案内板７２に案内されたオフガスは、第２案内板７２における後端部７２ａと上段仕切板７４における上端部７９ａとの間の空間を通じて、上段仕切板７４に対する車両１０の後方に位置する第２空間３８Ｂに流入する。そして、オフガスは、第２連通口６１を通じて下段室５８の第２下段室５８Ｂに流入する。第２下段室５８Ｂに流入したオフガスは、車両１０の後方に向かって流れたのち、排気口６５を通じて車両１０の後下方へ排出される。

一方、オフガスに含まれる水蒸気は、ダクト２１を通過する際に冷却されることでその一部が液水の状態で上段室３８の第１空間３８Ａに流入し、第１案内板７１に向かって吐出される。また、第１空間３８Ａに流入したオフガスに含まれる水蒸気は、第１案内板７１や第２案内板７２によって案内される過程において冷却されて液化する。

そして、第１案内板７１上の液水は、例えば加速時などのオフガスが多い場合は、第１案内板７１に沿うように流れるオフガスによって第１案内板７１を伝って車両１０の上方に流れる。第１案内板７１に案内された液水は、第２案内板７２によって塞き止められたのち、自重によって第１案内板７１に落下して再び第１案内板７１を伝って車両１０の上方に流れる。また、第１案内板７１上の液水は、例えばアイドリング時などのオフガスが少ない場合は、第１案内板７１の後端部７５ａに向かって第１案内板７１を伝って流れたのち、第１案内板７１の後端部７５ａと上段仕切板７４との間の空間へと流入する。そして、液水は、下段ハウジング５０の上壁５２を伝って車両１０の前方へ流れたのち、第１連通口６０を通じて下段室５８の第１下段室５８Ａに流入する。第１下段室５８Ａに流入した液水は、排水管６３の排水口６４を通じて車両１０の下方へ排出される。

上記実施形態の燃料電池自動車用排出装置２０によれば、以下の効果が得られる。
（１）第１連通口６０は、第２連通口６１に対する車両１０の前方に位置している。また、下段仕切板９１は、第１下段室５８Ａと第２下段室５８Ｂとが車両１０の前後方向で並ぶように下段室５８を仕切っている。こうした構成によれば、オフガスよりも液水が車両１０の前方で排出されることとなる。また、下段室５８が下段仕切板９１によって第１下段室５８Ａと第２下段室５８Ｂとに仕切られていることから、オフガスとともに大気中に排出される液水が低減される。これらのことから、気液分離ユニット２２から大気中に排出された液水が車両１０の後方へ飛散することを抑えることができる。

（２）下段ハウジング５０は、下段室５８の下面５６ｓを有する下壁５６が車両１０の前方寄りの部位ほど車両１０の下方に位置するように傾斜している。また、排水管６３の排水口６４は、第１下段室５８Ａの前端部に連通している。

こうした構成によれば、第１下段室５８Ａに流入した液水が排水口６４から排出されやすくなる。これにより、例えば、運転停止後に第１下段室５８Ａに残存する液水を低減することができる。また、より車両１０の前方側の位置で液水を排出することができることから、第１下段室５８Ａから大気中に排出された液水が車両の後方へ飛散することをさらに抑えることができる。

（３）下段仕切板９１は、内側壁５４側の端部９１ｂが外側壁５５側の端部９１ａよりも車両１０の前方に位置するように内側壁５４と外側壁５５との間を車両１０の幅方向に交差する方向に延びている。そして、端部９１ａと内側壁５４との間の隙間によって第１下段室５８Ａと第２下段室５８Ｂとを連通する連通路９２が形成されている。

こうした構成によれば、図１１に示すように、第２下段室５８Ｂにおける液水は、第１下段室５８Ａに向かって移動したのち、下段仕切板９１によって内側壁５４側の端部９１ｂに向かって案内され、やがて連通路９２を通じて第１下段室５８Ａへと導かれる。こうした液水の案内は、車両１０の制動時に特に有効である。

一方、図１２に示すように、例えば車両１０の加速にともなう慣性によって第１下段室５８Ａ内の液水が第２下段室５８Ｂに向かって移動したとしても、その液水は、下段仕切板９１によって外側壁５５側の端部９１ａに向かって案内されることとなる。

すなわち、上記構成によれば、第１下段室５８Ａから第２下段室５８Ｂへの液水の移動を抑えつつ、第２下段室５８Ｂに流入した液水や第２下段室５８Ｂで液化した液水を第１下段室５８Ａへと導くことができる。これにより、排気口６５からオフガスとともに排出される液水をさらに低減することができる。

（４）下段ハウジング５０は、第２下段室５８Ｂの後端部に排気口６５が開口しているとともに、内側壁５４と外側壁５５との距離、および、上壁５２と下壁５６との間の距離が車両１０の後方ほど大きい形状を有している。また、排気口６５は、下段室５８におけるオフガスの流通経路において最も大きな流路断面積を有している。こうした構成によれば、排気口６５から排出されるオフガスの流速が抑えられることから、オフガスとともに液水が排出されたとしても液水の飛散範囲を小さくすることができる。なお、第２下段室５８Ｂにおける排気口６５までのオフガスの流路断面積は、上壁５２、内側壁５４、外側壁５５、および、下壁５６で形成される筒状部において該筒状部の軸線方向に直交する面方向の断面積である。

また、第２下段室５８Ｂにおいては、オフガスの流速が排気口６５付近で急激に変化することなく徐々に遅くなることから、排気口６５から排出されるオフガスの流速をより確実に抑えることができる。また、第２下段室５８Ｂにおいては、オフガスの圧力が低下することで水蒸気が液化しやすくなることから、排気口６５から排出されるオフガスに含まれる水蒸気を低減することができる。

（５）下段ハウジング５０がアルミニウムで構成されているため、例えば走行風などによる下段ハウジング５０の冷却を効果的に行うことができる。これにより、第２下段室５８Ｂにおける水蒸気の液化量を増やすことができる。その結果、オフガスとともに大気中に排出される水蒸気を低減することができる。しかも、外気温が低いときほど、すなわち水蒸気が白霧を形成し易いときほど、水蒸気の液化を効果的に行うことができる。

（６）下壁５６においては、車両１０の前後方向における下段仕切板９１から排気口６５までの長さは、連通路９２が形成されている内側壁５４側の部位ほど長くなっている。そのため、第２下段室５８Ｂから第１下段室５８Ａに流入する液水が通る量の多い箇所ほど排気口６５から遠くに位置している。これにより、例えば車両１０の加速にともなう慣性によって第２下段室５８Ｂ内の液水が排気口６５に向かって移動したとしても、排気口６５から排出される確率を低くすることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・下段ハウジング５０は、アルミニウムではなく、例えば鉄やステンレスといった他の金属で構成されてもよい。

・下段ハウジング５０は、内側壁５４と外側壁５５との距離、および、上壁５２と下壁５６との間の距離が車両１０の後方ほど小さくなる形状、あるいは、これらの距離の各々が一定の形状を有していてもよい。

・また、排気口６５における流路断面積は、下段室５８におけるオフガスの流通経路において最も大きな流路断面積でなくともよい。この際、排気口６５におけるオフガスの急激な流速の変化が抑えられることが好ましい。

・排気口６５の形成位置は、第２下段室５８Ｂの後端部に限られるものではない。排気口６５の形成位置は、排水口６４から離れた位置に形成するうえでは第２連通口６１よりも車両１０の後方であることが好ましい。

・下段仕切板９１は、下段室５８を第１下段室５８Ａと第２下段室５８Ｂとに仕切る部材であればよい。そのため、下段仕切板９１は、外側壁５５側の端部９１ａが内側壁５４側の端部９１ｂよりも車両１０の前方に位置していてもよい。この場合、連通路９２が外側壁５５と下段仕切板９１の端部９１ａとによって形成されていることが好ましい。また、下段ハウジング５０において連通路９２が割愛される構成であってもよい。

・下段ハウジング５０は、下段室５８を有する形状に構成されていればよく、上述した前壁５１、上壁５２、後壁５３、内側壁５４、外側壁５５、および、下壁５６で構成された箱体状の形状のものに限られない。

・下段ハウジング５０の下壁５６は、車両１０の前方寄りの部位ほど車両１０の下方に位置するように傾斜しているものに限らず、例えば車両１０の前方寄りの部位ほど車両１０の上方に位置するように傾斜していてもよい。この場合、下段仕切板９１に隣接するように排水口６４が形成されることが好ましい。

・下段仕切部は、下段室５８を第１下段室５８Ａと第２下段室５８Ｂとに仕切るものであればよく、板状の形状を有する下段仕切板９１に限らず、例えば排水口６４と排気口６５との間に形成される凸状の段差であってもよい。

１０…車両、１１…燃料電池、１３…後輪、１４…パワートレイン、１５…収容室、２０…燃料電池自動車用排出装置、２１…ダクト、２２…気液分離ユニット、２３…アンダーカバー、２４…ガード部材、３０…上段ハウジング、３１…前壁、３２…上壁、３３…後壁、３３ａ…第１後壁、３３ｂ…第２後壁、３４…内側壁、３５…外側壁、３６ｓ…下面、３７…吐出部、３７Ａ…本体部、３７Ｂ…屈曲部、３８…上段室、３８Ａ…第１空間、３８Ｂ…第２空間、３９…支持孔、３９ａ…内側凹部、３９ｂ…外側凹部、４０…導入口、４１…吐出口、４２…湾曲部、４３…後側接合片、４４…内側接合片、４５…外側接合片、５０…下段ハウジング、５１…前壁、５２…上壁、５３…後壁、５４…内側壁、５５…外側壁、５６…下壁、５６ａ…内側鍔部、５６ｂ…外側鍔部、５６ｓ…下面、５８…下段室、５８Ａ…第１下段室、５８Ｂ…第２下段室、６０…第１連通口、６１…第２連通口、６３…排水管、６４…排水口、６５…排気口、６６…取付部、７１…第１案内板、７２…第２案内板、７２ａ…後端部、７３…水切り板、７３ａ…下端部、７４…上段仕切板、７５…平板部、７５ａ…後端部、７６…湾曲板部、７６ａ…前端部、７８…下側仕切部、７８ａ…下端部、７９…上側仕切部、７９ａ…上端部、８０…支持孔、８５ｂ，８５ｃ，８６ｂ，８６ｃ，８８ｂ，８８ｃ，８９ｂ，８９ｃ…指示孔、９１…下段仕切板、９１ａ，９１ｂ…端部、９２…連通路。

Claims (5)

1. 燃料電池からのオフガスが吐出される上段室を有する上段ハウジングと、
   前記上段ハウジングの下に位置し、下段室を有する下段ハウジングと、
   前記上段室と前記下段室とを連通する第１連通口と、
   前記上段室と前記下段室とを連通する第２連通口とを備え、
   前記上段ハウジングは、
   前記オフガスに含まれる水蒸気を液化させた液状の生成水を前記第１連通口を通じて前記下段室に排出するとともに、前記第２連通口を通じて前記下段室に前記オフガスを排出するように構成されており、
   前記第１連通口は、前記第２連通口よりも車両の前方に位置しており、
   前記下段ハウジングは、
   前記下段室を前記第１連通口に連通する第１下段室と前記第１下段室に対する車両の後方に位置して前記第２連通口に連通する第２下段室とに仕切る下段仕切部と、前記第１下段室から前記液状の生成水を大気中に排出する排水口と、前記第２下段室から前記オフガスを大気中に排出する排気口とを有する
   燃料電池自動車用排出装置。
2. 前記下段ハウジングは、前壁、上壁、後壁、一対の側壁、および、下壁を有しており、
   前記下段ハウジングの下壁は、車両の前方寄りの部位ほど車両の下方に位置するように傾斜しており、
   前記排水口は、前記第１下段室の前端部に連通している
   請求項１に記載の燃料電池自動車用排出装置。
3. 前記下段仕切部は、前記一対の側壁の一方側に位置する一端部と前記一対の側壁の他方側に位置する他端部とを有し、前記一端部が前記他端部よりも車両の前方に位置するように前記一対の側壁の間を車両の幅方向に交差する方向に延びており、
   前記下段ハウジングは、前記下段仕切部の一端部と前記一対の側壁の一方との間の隙間であって前記第１下段室と前記第２下段室とを連通する連通路を有している
   請求項２に記載の燃料電池自動車用排出装置。
4. 前記下段ハウジングは、前記第２下段室の後端部に前記排気口が開口しているとともに、前記一対の側壁の間の距離、および、前記上壁と前記下壁との間の距離が車両の後方ほど大きい形状を有しており、
   前記排気口は、前記下段室における前記オフガスの流通経路において最も大きな流路断面積を有する
   請求項２または３に記載の燃料電池自動車用排出装置。
5. 前記下段ハウジングがアルミニウムで構成されている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池自動車用排出装置。