JP6756985B2

JP6756985B2 - 燃料電池車

Info

Publication number: JP6756985B2
Application number: JP2017071513A
Authority: JP
Inventors: 英行新井; 雅裕片山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: JP2018172045A

Description

本発明は、燃料電池車に関する。

燃料電池を搭載した燃料電池車としては、後方側において下方に向かって開口するように排出口パイプが取り付けられ、この排出口パイプからガスとともに燃料電池で生成された水が排出されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−７４２７３号公報

ところで、排出口パイプから排出される水は、走行時における走行風によって細分化されて後方へ飛ばされるが、排出される水が大きな水滴となって排出されると、飛ばされた水滴が後続車に付着するおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、走行時における後続車への排出した水の付着を抑制することが可能な燃料電池車を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の燃料電池車は、
車両に燃料電池を搭載した燃料電池車であって、
前記燃料電池から排出される水を貯留する貯留部と、
軸方向に沿うスリットを有するとともに前記スリットを上方へ向けて前記車両の幅方向に沿って配置され、前記貯留部から前記水が送り込まれる排水パイプと、
前記車両の走行時における走行風を取り入れ、前記排水パイプの前記スリットからあふれ出して膜状に流れ落ちる前記水に対して車両の前方側から前記走行風を乱流にして吹き付けるエアカッタと、
を備える。

この構成の燃料電池車によれば、排水パイプのスリットからあふれ出して下方へ膜状に流れる水に対して、走行風を乱流にして吹き付けることで、水を細かい粒径の飛沫に細分化させることができる。これにより、車両の走行時における後続車への水の飛沫の付着を抑制でき、後続車への影響を抑制できる。

本発明の燃料電池車によれば、走行時における後続車への排出した水の付着を抑制することが可能な燃料電池車を提供することができる。

本実施形態に係る燃料電池車の概略構成図である。気液分離器及び排水パイプの構造を示す図であって、（ａ）は気液分離器及び排水パイプの車両前方側から視た概略正面図、（ｂ）は排水パイプの概略断面図である。車両の下部の構造を説明する燃料電池車の下部における車両の前後方向に沿う概略断面図である。エアカッタの導風路の吹出口に設けられた乱流形成板を説明する図であって、（ａ）から（ｄ）は、それぞれ概略正面図である。ガス排気管の出口におけるガスの流れを示す概略断面図である。参考例に係る燃料電池車のガス排気管の出口付近の車両の前後方向に沿う概略断面図である。後続車への水の飛沫の影響を示す図であって、（ａ）は参考例に係る燃料電池車の後続車の側面図、（ｂ）は本実施形態に係る燃料電池車の後続車の側面図である。エアカッタの変形例を示す図であって、（ａ）は車両の前後方向に沿う概略側断面図、（ｂ）は概略裏面図である。エアカッタの変形例を示す図であって、（ａ）は車両の前後方向に沿う概略側断面図、（ｂ）は概略裏面図である。

以下、本発明に係る燃料電池車の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る燃料電池車の概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係る燃料電池車１０は、燃料電池１１を備えている。燃料電池１１は、高分子電解質膜を有した、いわゆる固体高分子型燃料電池からなる複数のセルを備えている。燃料電池１１の各セルは、高分子電解質膜の表裏に水素及び空気が流されることにより、高分子電解質膜において、水素と空気に含まれる酸素とが電気化学反応して発電する。

燃料電池１１には、ガス排気管１２が接続されており、燃料電池１１から排出される空気オフガスが送り出される。また、燃料電池１１には、水素循環系配管１３が接続されており、燃料電池１１から排出される水素オフガスが送り出される。

図２は、気液分離器及び排水パイプの構造を示す図であって、（ａ）は気液分離器及び排水パイプの車両前方側から視た概略正面図、（ｂ）は排水パイプの概略断面図である。

図２（ａ）に示すように、水素循環系配管１３は、気液分離器１４を備えている。気液分離器１４は、燃料電池１１の発電に伴って生成された生成水などの水Ｗを水素オフガスから分離する。気液分離器１４で水Ｗが分離された水素オフガスの一部は、再び燃料ガスとして燃料電池１１へ供給される。

気液分離器１４は、水素オフガスから分離した水Ｗを貯留する貯留部１５を有している。貯留部１５には、連結パイプ１６を介して排水パイプ１７が接続されている。排水パイプ１７は、車両Ｓの下部において、幅方向に沿って配置されている。図２（ｂ）に示すように、排水パイプ１７は、軸方向に沿うスリット１８を有しており、このスリット１８を上方へ向けて配置されている。この排水パイプ１７には、連結パイプ１６を介して気液分離器１４の貯留部１５から水Ｗが送り込まれる。この排水パイプ１７に送り込まれた水Ｗは、排水パイプ１７の上方に向けられたスリット１８からあふれ出して膜状に流れ落ちる。

上記構成の燃料電池車１０では、燃料電池１１の発電に伴って生成される水Ｗは、気液分離器１４の貯留部１５に貯留される。この貯留部１５に貯留された水Ｗは、連結パイプ１６を通して排水パイプ１７へ送られ、排水パイプ１７から流れ落ちる。

図３は、車両の下部の構造を説明する燃料電池車の下部における車両の前後方向に沿う概略断面図である。図４は、エアカッタの導風路の吹出口に設けられた乱流形成板を説明する図であって、（ａ）から（ｄ）は、それぞれ概略正面図である。図５は、ガス排気管の出口におけるガスの流れを示す概略断面図である。

図３に示すように、車両Ｓの下部には、エアカッタ２０が設けられている。このエアカッタ２０は、車両Ｓにおける排水パイプ１７よりも前方側に配置されている。エアカッタ２０は、導風路２１と、乱流形成板２２とを有している。

導風路２１は、その一端が取入口２１ａとされ、他端が吹出口２１ｂとされている。取入口２１ａは、車両Ｓの前方側へ向けられて開口されており、吹出口２１ｂは、車両Ｓの後方側へ向けられている。導風路２１は、その中間が屈曲され、取入口２１ａに対して吹出口２１ｂが上方に配置されている。吹出口２１ｂは、排水パイプ１７から膜状に流れ落ちる水Ｗの落下箇所の前方側に配置されている。導風路２１には、燃料電池車１０の走行時における走行風Ａが取入口２１ａから取り入れられる。そして、取り入れられた走行風Ａは、吹出口２１ｂから車両Ｓの後方へ向かって噴出される。

乱流形成板２２は、導風路２１における吹出口２１ｂに設けられている。乱流形成板２２は、吹出口２１ｂから噴出される走行風Ａに乱流Ａｒを形成する。乱流形成板２２は、図４（ａ）に示すように、縦方向に沿う複数のスリット２３ａを有している。そして、この乱流形成板２２では、吹出口２１ｂから噴出される走行風Ａがスリット２３ａを通過することで下流側に乱流Ａｒが形成される。なお、乱流形成板２２としては、図４（ｂ）に示すように、横方向に沿う複数のスリット２３ｂを有するもの、図４（ｃ）に示すように、複数の窓部２３ｃを有する格子状に形成されたもの、あるいは複数の丸孔２３ｄを有するものでもよい。

また、燃料電池車１０では、ガス排気管１２が、排水パイプ１７に対して車両Ｓの後方側に隣接する位置に配置されている。このガス排気管１２は、その出口１２ａが下方へ向けられている。これにより、ガス排気管１２から排出されるガスＧは、排水パイプ１７から流れ落ちる水Ｗに沿って下方へ排出される。このガス排気管１２から排出されるガスＧには、図５に示すように、その周囲に渦状の乱流Ｇｒが形成される。

ところで、図６に示すように、貯留部１５の水Ｗをガス排気管１２から車両Ｓの下方へガスＧとともに直接排出する構造であると、水Ｗは、ガス排気管１２の壁面に付着したり滞留することで塊となる。この水Ｗの塊は細分化することなく安定した状態でガス排気管１２に溜まる。この水Ｗの塊は、走行時に車外へ排出されると、走行風Ａによって分解されて飛沫Ｗｄとなるが、もともと大きな水Ｗの塊は飛沫Ｗｄとなっても大きな水滴径のままとなる。図７（ａ）に示すように、この大きな水滴径の水Ｗの飛沫はＷｄ、慣性が大きいため、後続車Ｓｒのボディやフロントウインドに付着するおそれがある。

これに対して、本実施形態に係る燃料電池車１０では、排水パイプ１７のスリット１８からあふれ出す水Ｗが膜状になって安定した状態で流れ落ちる。そして、この膜状に流れ落ちる水Ｗに対して、エアカッタ２０によって乱流Ａｒにされて吹出口２１ｂから噴出される走行風Ａが吹き付けられて不安定な状態とされる。また、エアカッタ２０によって不安定な状態とされた水Ｗは、ガス排気管１２から噴き出されるガスＧの渦状の乱流Ｇｒによってさらに不安定化される。これにより、水Ｗは細分化された粒径の小さい微細な飛沫Ｗｄとされ、その後、図７（ｂ）に示すように、走行風Ａによって後方側へ飛ばされる。この微細な飛沫Ｗｄは、慣性が小さいため、後続車Ｓｒには付着せずに空中を浮遊する。

このように、本実施形態に係る燃料電池車１０によれば、排水パイプ１７のスリット１８からあふれ出して下方へ膜状に流れる水Ｗに対して、エアカッタ２０によって走行風Ａを乱流Ａｒにして吹き付けることで、排出する水Ｗを細かい粒径の飛沫Ｗｄに細分化させることができる。これにより、燃料電池車１０の走行時における後続車Ｓｒへの水Ｗの飛沫Ｗｄの付着を抑制でき、後続車Ｓｒへの影響を抑制できる。

なお、エアカッタ２０は、上記構成のものに限らない。例えば、図８（ａ）（ｂ）に示すように、車両Ｓの前方へ向かって側板２０ａが広がる平面視扇状としたり、図９（ａ）（ｂ）に示すように、車両Ｓの後方へ角部を向けた平面視三角形状の導風路２１を有する構成としてもよい。また、エアカッタ２０としては、取入口２１ａから取り入れた走行風Ａが上下面等の壁面にぶつかることで走行風Ａに振動を生じさせる導風路２１を備えたものでもよい。

１０燃料電池車
１１燃料電池
１５貯留部
１７排水パイプ
１８スリット
２０エアカッタ
Ａ走行風
Ａｒ乱流
Ｓ車両
Ｗ水

Claims

車両に燃料電池を搭載した燃料電池車であって、
前記燃料電池から排出される水を貯留する貯留部と、
軸方向に沿うスリットを有するとともに前記スリットを上方へ向けて前記車両の幅方向に沿って配置され、前記貯留部から前記水が送り込まれる排水パイプと、
一端には、前記車両の前方側に開口して前記車両の走行時における走行風を取り入れる取入口が設けられ、前記一端とは反対側の他端には、前記走行風を前記排水パイプの前記スリットからあふれ出して膜状に流れ落ちる前記水に対して吹き付ける吹出口が設けられた導風管を有するエアカッタと、を備え、
前記エアカッタは、前記吹出口に設けられた乱流形成板をさらに有し、
前記乱流形成板は、複数のスリット、複数の窓部又は複数の丸孔を有している燃料電池車。