JP7028129B2 - Fuel cell freight car - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池貨物車に関する。 The present invention relates to a fuel cell freight vehicle.
特許文献1には、燃料電池乗用車が開示されている。
ところで燃料電池貨物車では、駆動力を確保するために燃料電池乗用車よりも大型の燃料電池が採用される場合が多い。このような大型の燃料電池では、冷媒の冷却能力を確保するために、メインのラジエータとは別に大型のラジエータを追加することが望まれる。しかしながら、車体スペースの制約上、大型のラジエータを更に追加することは困難となる場合があり、また、このようなラジエータを車体に締結するための構造も新たに設ける必要があるなど、種々の制約を受ける場合がある。 By the way, in a fuel cell freight vehicle, a fuel cell larger than that of a fuel cell passenger vehicle is often adopted in order to secure a driving force. In such a large fuel cell, it is desired to add a large radiator in addition to the main radiator in order to secure the cooling capacity of the refrigerant. However, due to restrictions on the vehicle body space, it may be difficult to add a large radiator, and various restrictions such as the need to newly provide a structure for fastening such a radiator to the vehicle body. May receive.
本発明は、燃料電池の冷却能力が確保された燃料電池貨物車を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a fuel cell freight vehicle in which the cooling capacity of the fuel cell is secured.
上記目的は、キャブと、前記キャブを支持するキャブブリッジと、走行用のモータと、前記モータに電力を供給する燃料電池と、前記燃料電池を冷却する冷媒と外気との間で熱交換をする複数のラジエータと、を備え、前記複数のラジエータの少なくとも一つは、前記キャブの外側で前記キャブブリッジに包囲されるように保持されている、燃料電池貨物車によって達成できる。 The above purpose is to exchange heat between the cab, the cab bridge that supports the cab, the traveling motor, the fuel cell that supplies electric power to the motor, the refrigerant that cools the fuel cell, and the outside air. A plurality of radiators, and at least one of the plurality of radiators, can be achieved by a fuel cell freight vehicle, which is held outside the cab so as to be surrounded by the cab bridge.
本発明によれば、燃料電池の冷却能力が確保された燃料電池貨物車を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel cell freight vehicle in which the cooling capacity of the fuel cell is secured.
本実施例の燃料電池貨物車1について説明する。図1Aは、燃料電池貨物車1の前方側の内部構造を、側面から見た場合の概略図である。尚、本明細書で、「前方側」及び「後方側」は燃料電池貨物車1の車幅方向と直交する前後方向での前方側及び後方側を意味する。
The fuel
燃料電池貨物車1は、一対のサイドフレーム11、キャブブリッジ13、キャブ15、前輪17、モータ20、燃料電池スタック31及び32、第1ラジエータ41、第2ラジエータ42等を含む。一対のサイドフレーム11は、車体を構成する部材の一部であり、互いに平行に前方側から後方側に延びるように配置されている。キャブ15は、車体にチルト可能に支持されている。キャブブリッジ13は、金属製のアーチ状であって、一対のサイドフレーム11を跨ぐように固定されており、キャブ15の後方側を支持している。モータ20は、燃料電池スタック31及び32から供給される電力により駆動する走行用のモータである。モータ20の動力は、プロペラシャフト22を介して不図示の後輪に伝達される。燃料電池スタック31及び32は互いに並列接続されており、これらの発電電力がモータ20やその他の補機に供給される。燃料電池スタック31及び32は、反応ガスである水素及び酸素の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池スタック32は、燃料電池スタック31よりも後方側に配置されている。尚、図1Aには示していないが、燃料電池スタック31及び32に供給される燃料ガスを貯蔵した燃料タンクや、燃料電池スタック31及び32から供給された電力を直流から交流に変換してモータ20や補機に供給するパワーコントロールユニット、燃料電池スタック31及び32に酸化剤ガスとしての空気を供給するエアコンプレッサ等も、キャブ15下に配置されているがこれに限定されない。
The fuel
第1ラジエータ41及び第2ラジエータ42は、燃料電池スタック31及び32を冷却するための冷媒である冷却水と外気との間で熱交換する。第1ラジエータ41は、キャブ15の前方側に配置されている。第2ラジエータ42は、キャブ15の後方側であってキャブブリッジ13で包囲された位置に配置されてキャブブリッジ13に固定されている。このように、第1ラジエータ41のみならず第2ラジエータ42も設けられているため、冷媒を十分に冷却することができ、燃料電池スタック31及び32の冷却能力が確保されている。
The
図1Bは、第2ラジエータ42を後方側から見た場合の燃料電池貨物車1の内部構造の概略図である。図1Bに示すように、一対のサイドフレーム11には、支持板14aが跨って固定されている。第2ラジエータ42は、この支持板14aとキャブブリッジ13とにより上下方向に挟まれて保持されている。また、第2ラジエータ42の左右の側面とキャブブリッジ13とは、一対のマウント部材14bにより保持されている。このように、キャブブリッジ13を有効利用して、第2ラジエータ42を簡易な構造で保持することができる。また、キャブブリッジ13は、上述したようにキャブ15を支持することができるだけの強度を有しているため、第2ラジエータ42が安定して支持されている。
FIG. 1B is a schematic view of the internal structure of the fuel
上述したように、燃料電池スタック32は燃料電池スタック31よりも後方側に配置されているため、例えば燃料電池スタック32と第2ラジエータ42とを接続する冷媒用の配管は短くてよい。このため、燃料電池スタック32から第2ラジエータ42に搬送される冷媒の圧損の増大を抑制できる。また、燃料電池スタック31は燃料電池スタック32よりも前方側に配置されているため、例えば燃料電池スタック31と第1ラジエータ41とを接続する冷媒用の配管は短くてよい。このため、燃料電池スタック32から第2ラジエータ42に搬送される冷媒の圧損の増大を抑制できる。このように、冷媒の圧損の増大が抑制されているため、冷媒を燃料電池スタック31及び32と第1ラジエータ41及び第2ラジエータ42との間で循環させる電動ポンプは、小型であっても対応できる。
As described above, since the
但し、上記の2つの燃料電池スタックは必ずしも前方側及び後方側に配置されている必要はなく、例えば左右や上下に配置してもよい。また、2つの燃料電池スタックと2つのラジエータとをそれぞれ接続する冷媒配管が最短となるように、2つの燃料電池スタックを配置することが望ましい。つまり、2つの燃料電池スタックの向きが、互いに反対方向を向くようにすることで、冷媒配管を短くすることができる。 However, the above two fuel cell stacks do not necessarily have to be arranged on the front side and the rear side, and may be arranged, for example, on the left and right or vertically. Further, it is desirable to arrange the two fuel cell stacks so that the refrigerant pipe connecting the two fuel cell stacks and the two radiators is the shortest. That is, the refrigerant pipe can be shortened by making the directions of the two fuel cell stacks facing opposite to each other.
また、第2ラジエータ42がキャブブリッジ13内に配置されているため、キャブブリッジ13を介して外部から車両内部に塵や動物などが浸入することを抑制できる。また、燃料電池スタック32によりキャブブリッジ13内を塞ぐことができるため、車両内部に配置された補機の駆動音等の漏れを抑制できる。
Further, since the
更に、トレーラを接続せずに走行する場合には、第1ラジエータ41及び第2ラジエータ42がそれぞれ前方及び後方に配置されていることにより、重量のバランスが安定する。
Further, when traveling without connecting the trailer, the
尚、キャブ15の後方側と第2ラジエータ42との間の隙間は、遮蔽板などにより塞いでもよい。これにより、第2ラジエータ42を通過する空気の流量を確保でき、より冷却能力が向上する。
The gap between the rear side of the
次に、エンジン貨物車1xについて説明する。図2Aは、エンジン貨物車1xの説明図である。エンジン貨物車1xでは、エンジン50、トランスミッション51、プロペラシャフト52、及びディファレンシャルギア55を備えている。エンジン50は、クランク軸が前方側から後方側に延びるように縦置きされており、エンジン50の一部分がキャブブリッジ13に包囲されるように配置されている。また、エンジン50よりも後方側にトランスミッション51が配置され、エンジン50の動力はトランスミッション51、プロペラシャフト52、及びディファレンシャルギア55を介して後輪18に伝達される。
Next, the
このようにエンジン貨物車1xから、エンジン50やトランスミッション51、エンジン用のプロペラシャフト52を取り外して、これらの代わりに上述した燃料電池スタック31及び32、キャブブリッジ13、モータ20、モータ用のプロペラシャフト22を取り付けることにより、上述した燃料電池貨物車1を容易に製造することができる。即ち、エンジン貨物車1x用に製造された、サイドフレーム11やキャブ15、及びキャブブリッジ13等を流用して、上述した燃料電池貨物車1を容易に製造することができる。図2Bは、上述した燃料電池貨物車1の全体を示した図である。
In this way, the
図2Cは、変形例である燃料電池貨物車1aの説明図である。尚、上述した実施例と同一の構成については同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。燃料電池貨物車1aでは、モータ20は後輪18側に配置されており、高電圧ハーネス23により燃料電池スタック31及び32とモータ20とを電気的に接続している。例えば、燃料電池スタック31及び32が大型であって前方側にモータ20を配置することが困難な場合に、本変形例のようにモータ20を後方側に配置することが適している。
FIG. 2C is an explanatory diagram of a fuel
本変形例では、車両の中央を通す必要があるプロペラシャフト22の代わりに、高電圧ハーネス23を介して燃料電池スタック31及び32とモータ20を接続するが、高電圧ハーネス23は車両中央を通す必要がない。更に、高電圧ハーネス23は、高電圧安全を確保する観点から、高強度なサイドフレーム11等の車両フレームに沿わせて配置することが有効である。このような構造を採用することで、燃料電池スタック31及び32とモータ20との間で空間を確保することができ、この空間に水素タンクや補機やその他の部品を搭載することができる。
In this modification, the fuel cell stacks 31 and 32 and the
図2Dは、変形例である燃料電池貨物車1bの説明図である。燃料電池貨物車1bにはトレーラ100が接続されている。ここで、キャブ15とトレーラ100との間隔をとることにより、第1ラジエータ41から第2ラジエータ42に流れる風の背圧を低下させることができ、第1ラジエータ41及び第2ラジエータ42を通過する空気の流量を確保することができる。これにより、冷却能力が向上している。
FIG. 2D is an explanatory diagram of a fuel
図3A及び図3Bは、変形例である燃料電池貨物車1cの説明図である。図3A及び図3Bは、それぞれ、図1A及び図1Bに対応している。キャブ15の上部には導風板16が配置されている。導風板16は、FRP(繊維強化樹脂)製又は金属製であり、その内部形状は、前方側から後方側にかけて容積が徐々に増大するダクト状である。導風板16内の後方側に、複数の第3ラジエータ43が配置されている。導風板16の前方側の導風板16aから導風板16内に導入された空気は、第3ラジエータ43を通過して導風板16の後方側へと流れる。これにより、より冷却能力が向上する。
3A and 3B are explanatory views of a fuel
また、導風板16の第3ラジエータ43の背面側の通気出口の高さは、導風板16の後方側に位置したトレーラ100の高さ位置よりも高く形成されている。これにより、導風板16の後方側とトレーラ100の上部との周辺で負圧が発生し、第3ラジエータ43を通過する空気の流量が確保されている。
Further, the height of the ventilation outlet on the back surface side of the
また、図3Bに示すように、第3ラジエータ43は車幅方向に複数並んで配置されている。このように導風板16内のスペースを有効利用している。また、隣接する第3ラジエータ43同士の隙間をできるだけ小さくして配置することにより、導風板16内のスペースを有効利用しつつ、複数の第3ラジエータ43を通過する空気の流量が確保されている。
Further, as shown in FIG. 3B, a plurality of
図4は、変形例である燃料電池貨物車1dの説明図である。第3ラジエータ43aは、導風板16内で、上部が下部よりも前方側に位置するように傾いた姿勢で配置されている。これにより、導風板16内を流れる空気の方向に対して、第3ラジエータ43aが略直角に交差する。従って、空気と第3ラジエータ43aとの接触面積を確保することができ、冷却能力が向上する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the fuel
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific examples, and various modifications and variations are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
上述した実施例及び変形例では、2つの燃料電池スタック31及び32が設けられていたがこれに限定されず、単一のスタックが搭載されていてもよいし、3つ以上のスタックを搭載していてもよい。 In the above-described embodiment and modification, two fuel cell stacks 31 and 32 are provided, but the present invention is not limited to this, and a single stack may be mounted, or three or more stacks may be mounted. May be.
1 燃料電池貨物車
13 キャブブリッジ
15 キャブ
20 モータ
31、32 燃料電池スタック
42 第2ラジエータ
1 Fuel
Claims (1)
前記キャブを支持するキャブブリッジと、
走行用のモータと、
前記モータに電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池を冷却する冷媒と外気との間で熱交換をする複数のラジエータと、を備え、
前記複数のラジエータの少なくとも一つは、前記キャブの外側で前記キャブブリッジに包囲されるように保持されている、燃料電池貨物車。
With the cab
The cab bridge that supports the cab and
With a driving motor
A fuel cell that supplies electric power to the motor,
A plurality of radiators that exchange heat between the refrigerant that cools the fuel cell and the outside air are provided.
A fuel cell freight vehicle in which at least one of the plurality of radiators is held outside the cab so as to be surrounded by the cab bridge.
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