JP7099259B2 - Fuel cell vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池車両に関する。 The present invention relates to a fuel cell vehicle.
燃料電池車両では、搭載した燃料電池への燃料ガスや酸化ガスおよび冷却水の給排を必要とする。特許文献1では、燃料電池を車室より車両前方側に搭載し、コンプレッサ等の補機類を燃料電池の近傍で車両後方側に搭載することで、ガスや冷却水の給排ホースや配管の簡略化を図る手法が提案されている。
Fuel cell vehicles require the supply and discharge of fuel gas, oxidation gas, and cooling water to the on-board fuel cells. In
特許文献1で提案された燃料電池等の搭載手法では、燃料電池の搭載箇所が車室近傍となる。よって、以下に説明するように、燃料電池へのガス供給に伴って発生する音が車両運転手や同乗者にノイズとして認識されることが危惧される。
In the method of mounting a fuel cell or the like proposed in
車両の始動時や運転終了時には、燃料電池とガス給排管系におけるガス掃気を図るため、燃料電池の発電運転を行わずに、ガス供給がなされる。酸化ガスである空気は、定常出力で運転するコンプレッサにて供給され、燃料電池内の流路の掃気に必要なガス量を超える余剰空気が、燃料電池をバイパスして、ガス排出管に流れ込むことになる。また、車両走行中であっても、アクセルオフの状況では、アクセルオフ時点での出力でコンプレッサを運転させたまま、要求出力に対応したガス量を超える余剰空気が、燃料電池をバイパスして、ガス排出管に流れ込むことになる。余剰空気がバイパス管を経てガス排出管に流れ込む際、その余剰空気は、燃料電池から排出されてガス排出管を流れる空気(オフガス)と合流した上で、バイパス管とガス排出管との合流箇所の管路に衝突し、このガス衝突による衝撃音が発生し得る。また、バイパス管とガス排出管との合流箇所からその下流に空気が流れる際においても、気流音が生じ得る。 At the start and end of operation of the vehicle, gas is supplied without performing power generation operation of the fuel cell in order to scaveng the gas in the fuel cell and the gas supply / exhaust pipe system. Air, which is an oxidation gas, is supplied by a compressor that operates at a steady output, and excess air that exceeds the amount of gas required for scavenging the flow path in the fuel cell bypasses the fuel cell and flows into the gas discharge pipe. become. In addition, even when the vehicle is running, in the accelerator off situation, the excess air exceeding the gas amount corresponding to the required output bypasses the fuel cell while the compressor is operated at the output at the time of accelerator off. It will flow into the gas discharge pipe. When excess air flows into the gas discharge pipe via the bypass pipe, the surplus air is discharged from the fuel cell and merges with the air (off gas) flowing through the gas discharge pipe, and then the junction between the bypass pipe and the gas discharge pipe. It collides with the pipeline of the gas, and the impact noise due to this gas collision can be generated. In addition, airflow noise may occur when air flows downstream from the confluence of the bypass pipe and the gas discharge pipe.
アクセルオフの状況や車両起動時、および車両停止時では、タイヤの回転に伴って生じる音等の暗騒音が小さいため、上記した衝撃音や気流音が車両運転手や同乗者にノイズとして認識され得る。衝撃音や気流音は、空気がバイパス管から合流するガス排出管を鋼管や樹脂パイプとして剛性を高めれば低減できるが、ガス排出管は、燃料電池回りでの配管の自由度確保や配管作業の簡便化の観点から、燃料電池周辺においては、撓み可能な可撓管形態とせざるを得ず、衝撃音や気流音の低減が進まないのが実情である。また、バイパス管とガス排出管との合流箇所管路へのガス衝突に伴う衝撃音は、バイパス管とガス排出管とが緩やかな角度で合流するようにすることで低減できるが、燃料電池回りでの各種管路の配管経路の設計上、バイパス管とガス排出管とを緩やかな角度で合流させることも難しい。こうしたことから、燃料電池回りでの配管の自由度や配管作業の簡便化を確保した上で、燃料電池へのガス供給に伴ってガス排出管で発生する音がノイズとして認識され難くすることが要請されるに至った。 Since the background noise such as the noise generated by the rotation of the tire is small when the accelerator is off, when the vehicle is started, and when the vehicle is stopped, the above-mentioned impact noise and airflow noise are recognized as noise by the vehicle driver and passengers. obtain. Impact noise and airflow noise can be reduced by increasing the rigidity of the gas discharge pipe where air joins from the bypass pipe as a steel pipe or resin pipe. From the viewpoint of simplification, in the vicinity of the fuel cell, there is no choice but to adopt a flexible pipe form that can be bent, and the actual situation is that the reduction of impact noise and airflow noise is not progressing. In addition, the impact noise caused by the gas collision with the junction of the bypass pipe and the gas discharge pipe can be reduced by making the bypass pipe and the gas discharge pipe merge at a gentle angle, but around the fuel cell. Due to the design of the piping routes of various pipelines in, it is difficult to join the bypass pipe and the gas discharge pipe at a gentle angle. For this reason, it is difficult to recognize the sound generated in the gas discharge pipe as noise is generated when the gas is supplied to the fuel cell, while ensuring the freedom of piping around the fuel cell and the simplification of the piping work. It came to be requested.
本発明は、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention can be realized as the following forms.
(1)本発明の一形態によれば、燃料電池車両が提供される。この燃料電池車両は、燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、前記燃料電池の酸化ガス排出マニホールドに接続され、前記燃料電池から排出される前記酸化ガスを外部に導く酸化ガス排出管と、前記酸化ガス供給流路と前記酸化ガス排出管とを、前記燃料電池をバイパスして接続するバイパス管とを備え、前記酸化ガス排出管は、前記酸化ガス排出マニホールドに接続される管路最上流から前記燃料電池の周辺に配管される電池周辺管路域までが、可撓管形態とされ、更に、前記酸化ガス排出管は、前記可撓管形態の管路途中に、前記酸化ガス排出管を流れる前記酸化ガスの流れ方向の下流に向かって前記バイパス管が鋭角に接続されるバイパス管接続体を突出して備え、該バイパス管接続体に接続された前記バイパス管を前記バイパス管の中心線に沿って前記酸化ガス排出管の内壁に投影したバイパス管投影部位を含む管路と該バイパス管投影部位より下流側の管路を前記バイパス管投影部位より上流側の管路より大きな肉厚の管路としている。この形態の燃料電池車両では、酸化ガス排出管を、燃料電池の酸化ガス排出マニホールドから燃料電池周辺に掛けての管路域において撓み可能な可撓管形態とするので、燃料電池回りでの配管の自由度や配管作業の簡便化を確保できる。これに加え、この形態の燃料電池車両では、燃料電池の運転に伴って酸化ガス供給流路からバイパス管を経て酸化ガスが酸化ガス排出管に流れ込む際、この酸化ガスは、酸化ガス排出管を流れるガス流れ方向の下流に向かって鋭角に流れ込み、バイパス管接続体の突出箇所におけるバイパス管投影部位を含む管路に衝突する。このガス衝突に伴い衝撃音が発生し得るが、バイパス管投影部位を含む管路とこのバイパス管投影部位より下流側の管路は、バイパス管投影部位より上流側の管路より大きな肉厚の管路であることから、酸化ガス排出管の外部への衝撃音の漏洩は起き難くなる。また、バイパス管を経た酸化ガス排出管への酸化ガスの流れ込みが、酸化ガス排出管を流れるガス流れ方向の下流に向かって鋭角であることから、衝撃音自体もある程度、低減すると共に、バイパス管投影部位からその下流に酸化ガスが流れる際の気流音も小さくなり得る。この結果、この形態の燃料電池車両によれば、燃料電池の運転に伴って酸化ガス排出管で発生する音をノイズとして認識され難くすることができる。 (1) According to one embodiment of the present invention, a fuel cell vehicle is provided. This fuel cell vehicle is connected to an oxide gas supply flow path for supplying the oxide gas to the fuel cell and an oxide gas discharge manifold of the fuel cell, and guides the oxide gas discharged from the fuel cell to the outside. The pipe is provided with a bypass pipe for connecting the oxide gas supply flow path and the oxide gas discharge pipe by bypassing the fuel cell, and the oxide gas discharge pipe is connected to the oxide gas discharge manifold. The area from the uppermost stream of the path to the area around the battery that is piped around the fuel cell is in the form of a flexible pipe, and the oxide gas discharge pipe is formed in the middle of the pipe in the form of the flexible pipe. The bypass pipe is provided by projecting a bypass pipe connection body to which the bypass pipe is connected at a sharp angle toward the downstream in the flow direction of the oxide gas flowing through the gas discharge pipe, and the bypass pipe connected to the bypass pipe connection body is the bypass pipe. The pipeline including the bypass tube projection site projected onto the inner wall of the oxide gas discharge pipe along the center line of the It is a thick pipeline. In this type of fuel cell vehicle, the oxide gas discharge pipe is in the form of a flexible pipe that can be bent in the pipeline area from the oxide gas discharge manifold of the fuel cell to the vicinity of the fuel cell. It is possible to secure the degree of freedom and the simplification of piping work. In addition to this, in this type of fuel cell vehicle, when the oxide gas flows from the oxide gas supply flow path to the oxide gas discharge pipe through the bypass pipe as the fuel cell is operated, the oxide gas passes through the oxide gas discharge pipe. It flows at a sharp angle toward the downstream in the flowing gas flow direction and collides with the conduit including the bypass tube projection portion at the protruding portion of the bypass tube connection. Impact noise may be generated due to this gas collision, but the pipeline including the bypass tube projection site and the pipeline downstream of this bypass tube projection site are thicker than the pipeline upstream of the bypass tube projection site. Since it is a pipeline, it is difficult for impact noise to leak to the outside of the oxide gas discharge pipe. In addition, since the inflow of oxidative gas into the oxidative gas discharge pipe through the bypass pipe is sharp toward the downstream in the gas flow direction through the oxidative gas discharge pipe, the impact noise itself is reduced to some extent and the bypass pipe is used. The sound of the airflow when the oxidizing gas flows downstream from the projection site can also be reduced. As a result, according to this form of the fuel cell vehicle, it is possible to make it difficult to recognize the sound generated in the oxide gas discharge pipe as noise when the fuel cell is operated.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池車両における燃料電池への酸化ガス供給方法や燃料電池からの酸化ガス排出に用いる酸化ガス排出管、その製造方法等の形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various aspects. For example, it can be realized in the form of a method of supplying an oxidizing gas to a fuel cell in a fuel cell vehicle, an oxidizing gas discharging pipe used for discharging the oxidizing gas from the fuel cell, a method of manufacturing the same, and the like.
図1は燃料電池システム10の概略構成を示す説明図である。図2は燃料電池システム10を構成する主要な機器とガス経路についての車両搭載の様子を概略的に示す説明図である。燃料電池システム10は、燃料電池100と、燃料ガス供給回路200と、エア供給回路300と、排ガス回路400と、冷却回路500と、を備える。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
燃料電池100は、燃料ガスと酸素含有の酸化ガスの供給を受けて発電し、発電電力を、図示しない負荷、例えば燃料電池搭載車両の駆動モータ等に出力する。この燃料電池100は、車両20の車室30より車両前方側の搭載域40に搭載されている。搭載域40は、図示しない車両ボンネットを開けることで開放され、燃料電池100の周辺の保守点検が可能となる。
The
燃料ガス供給回路200は、燃料ガスタンク210と、燃料ガス供給流路220と、燃料ガス排気流路230と、燃料ガス循環流路240と、メインバルブ250と、レギュレーター260と、インジェクタ270と、気液分離器280と、還流ポンプ290と、を備える。燃料ガスタンク210は、燃料ガスを貯蔵する。本実施形態では、燃料ガスとして、水素ガスを用いている。
The fuel
燃料ガス供給流路220は、車両後方側に搭載された燃料ガスタンク210から燃料電池100に掛けて配設され、燃料ガスを燃料電池100に供給する。燃料ガス供給流路220には、燃料ガスタンク210側から、メインバルブ250と、レギュレーター260と、インジェクタ270が設けられている。メインバルブ250は、燃料ガスタンク210からの燃料ガスの供給をオン・オフする。レギュレーター260は、燃料ガスの圧力を所定の圧力に減圧してインジェクタ270に供給する。インジェクタ270は、燃料ガスの圧力と量とを調整して燃料電池100を噴射する噴射装置である。本実施形態では、3つのインジェクタ270が並列に配置されている。なお、インジェクタ270の数は3に限定されず、1つのインジェクタあるいは2以上の複数のインジェクタを備える構成であってもよい。本実施形態のように複数のインジェクタ270を備えると、燃料電池100に要求される発電量に応じて燃料電池100に噴射される燃料ガスの量を調整し易くできる。
The fuel gas
燃料ガス排気流路230は、燃料電池100からの燃料排ガスを排出する。燃料ガス循環流路240は、燃料ガス排気流路230から燃料ガス供給流路220に掛けて配設され、燃料電池100から排出される燃料排ガスを燃料ガス供給流路220に循環させる。燃料ガス循環流路240には、気液分離器280が配設されている。燃料排ガスには、反応で消費されなかった燃料ガス及び燃料電池100を通って移動してきた窒素などの不純物と、水が含まれている。気液分離器280は、図2に示すように、燃料電池100の近傍で車両前方側に配置され、燃料ガス循環流路240を通過する燃料排ガスに含まれる水分と、ガス(燃料ガスと燃料電池100を通って移動してきた窒素などの不純物)に気液分離し、分離液水を貯留する。燃料ガス循環流路240には、還流ポンプ290が設けられている。気液分離器280で分離された未消費の燃料ガスを含むガスは、還流ポンプ290によって燃料ガス供給流路220に循環され、再利用される。
The fuel gas
エア供給回路300は、エアクリーナ310と、エア供給流路320と、エアコンプレッサ330と、インタクーラ340と、スタック入口バルブ350と、大気圧センサ375と、外気温センサ380と、エアフローメータ385と、供給ガス温度センサ390と、供給ガス圧力センサ395と、を備える。本実施形態の燃料電池100は、酸素含有の酸化ガスとして、空気を用いる。
The
エアクリーナ310は、空気を取り込む時に、空気中の塵埃を除去する。エアクリーナ310と、燃料電池100とは、エア供給流路320で接続されている。酸化ガス供給流路であるエア供給流路320には、エアクリーナ310側から、エアコンプレッサ330、インタクーラ340、スタック入口バルブ350、がこの順で設けられている。エアコンプレッサ330は、空気を圧縮し、エア供給流路320を通して空気を燃料電池100に供給する。一般に、気体は、圧縮されると、温度が上昇する。これは、気体を圧縮するときには、気体の圧力に対抗して圧縮するため、気体に仕事が加えられるからである。
The
インタクーラ340は、エアコンプレッサ330によって圧縮されて温度が上昇した空気の温度を燃料電池100の温度とほぼ同じになるように熱交換を行う。すなわち、インタクーラ340には、燃料電池100から排出された冷媒が分流されて供給されており、この冷媒の温度は、燃料電池100の温度とほぼ等しくなっている。したがって、圧縮された空気の温度は、燃料電池100の温度とほぼ等しくなる。なお、燃料電池100から排出される排ガスの温度も、燃料電池100の温度とほぼ等しい。スタック入口バルブ350は、空気の燃料電池100への供給をオン・オフするためのバルブである。大気圧センサ375は、大気圧を測定する。外気温センサ380は、取り込む前の空気の温度を取得する。エアフローメータ385は、取り込んだ空気の流量を測定する。供給ガス温度センサ390は、燃料電池100に供給される空気の温度を測定し、供給ガス圧力センサ395は、燃料電池100に供給される空気の圧力を測定する。
The
排ガス回路400は、オフガス排出管410と、調圧バルブ420と、液水排出管430と、排出弁440と、酸化ガスのバイパス管450と、サイレンサー470とを備える。酸化ガス排出管であるオフガス排出管410は、燃料電池100に接続されて車両後方に伸び、燃料電池100に接続されるオフガス上流側排出管411と、その下流側のオフガス下流側排出管412とから構成され、燃料電池100から排出される空気(酸化ガス)を燃料電池100から外部に導いて排出する。オフガス上流側排出管411は、管路上下端で他の固定機器への固定が想定されるゴム製の撓み可能な可撓管形態であり、耐熱性のエチレン-プロピレン系ゴム等を用いて成形される。オフガス下流側排出管412は、他の部材と適宜箇所で固定され、排出管自体で管路軌跡を維持できるパイプ形態であり、耐熱性の樹脂を用いて成形される。オフガス排出管410には、調圧バルブ420が設けられている。図1において、調圧バルブ420は、オフガス上流側排出管411の管路途中に示されているが、オフガス上流側排出管411がその上流端で固定される後述のマニホールド治具に設けられている。調圧バルブ420は、燃料電池100中の空気の圧力を調整する。
The
液水排出管430は、気液分離器280と、オフガス排出管410とを接続している。液水排出管430は、排出弁440と接続されている。本実施形態では、排出弁440と液水排出管430を気液分離器280に一体化させた気液分離ユニット280Yとして構成している。排出弁440は、図示しない制御部の制御を受けて液水排出管430の管路を開閉し、排出弁440による管路開放により、気液分離器280が貯留した分離液水を液水排出管430を経てオフガス排出管410のオフガス上流側排出管411に排出する。この分離液水排出後においても排出弁440が管路を開放している状態では、燃料電池100から排出された燃料排ガスは、液水排出管430を経てオフガス排出管410のオフガス上流側排出管411に排出される。上記した排出弁440の管路開放は、燃料排ガス中の窒素濃度が高くなる、あるいは、気液分離器280中の水の量が多くなったときには、実行される。
The liquid
バイパス管450は、エア供給流路320とオフガス排出管410のオフガス上流側排出管411とを、燃料電池100をバイパスして接続して、燃料電池100を経由せずに空気(酸化ガス)をオフガス排出管410に流し込む流路である。バイパス管450には、バイパス流路調整弁455が設けられている。バイパス流路調整弁455は、その開閉や、弁の開度を調整することにより、バイパス管450に流す空気であるバイパスエアの流量を調節する。オフガス排出管410のオフガス下流側排出管412に設けられたサイレンサー470は、オフガス排出管410を通過する排ガスの排気音を低減させる。
The
冷却回路500は、冷媒供給流路510と、冷媒排出流路515と、ラジエータ流路520と、ウォーターポンプ525と、ラジエータ530と、冷媒バイパス流路540と、三方バルブ545と、を備える。冷媒供給流路510は、燃料電池100に冷媒を供給するための流路であり、冷媒供給流路510にはウォーターポンプ525が配置されている。冷媒排出流路515は、燃料電池100から冷媒を排出するための流路である。冷媒排出流路515には、温度センサ550が設けられており、燃料電池100から排出される冷媒の温度を測定する。温度センサ550で測定される温度は、燃料電池100の内部の温度とほぼ等しく、燃料電池100から排出される排ガスの温度とも、ほぼ等しい。冷媒排出流路515の下流部は、三方バルブ545を介して、ラジエータ流路520と、冷媒バイパス流路540と、に接続されている。ラジエータ流路520には、ラジエータ530が設けられている。ラジエータ530には、ラジエータファン535が設けられている。ラジエータファン535は、ラジエータ530に風を送り、ラジエータ530からの放熱を促進する。ラジエータ流路520の下流部と、冷媒バイパス流路540の下流部とは、冷媒供給流路510に接続されている。冷媒供給流路510と、冷媒排出流路515とは、インタクーラ340に接続されている。
The
図3は図1におけるオフガス上流側排出管411の管配設領域411Eの機器位置関係を3次元的に概略視して示す説明図である。図4はオフガス上流側排出管411の管路構成の概略を管路に沿って断面視して示す説明図である。なお、図3においては、オフガス上流側排出管411の周辺機器の位置関係を示すことを主眼とし、個々の機器の外形については概略的な図示に留めた。また、図4では、オフガス上流側排出管411への管路接続の様子とオフガス上流側排出管411の管路肉厚の推移を示している。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the equipment positional relationship of the
図3に示すように、オフガス上流側排出管411は、管路上下端に拡径した管接続体411a、411bを備え、管路のほぼ中間にバイパス管接続体411cを備え、バイパス管接続体411cより流路下流側に分岐配管411dを備える。管接続体411aには、燃料電池100の側の固定機器である空気のオフガス排出マニホールド102が挿入され、管接続体411bには、固定機器であるオフガス下流側排出管412(図1参照)が挿入される。オフガス排出マニホールド102は、本発明における酸化ガス排出マニホールドに該当する。オフガス上流側排出管411は、図示しない管結束バンドにより、液密・気密に管路上下端でオフガス排出マニホールド102とオフガス下流側排出管412に固定される。オフガス上流側排出管411は、オフガス排出マニホールド102に接続される管路最上流から燃料電池100の周辺に配管される電池周辺管路域に亘る配管であって、既述したようにゴム製の撓み可能な可撓管である。よって、オフガス上流側排出管411は、管路上下端の管接続体411a,411bの固定対象であるオフガス排出マニホールド102とオフガス下流側排出管412に至る間において、支障なく組み込み装着される。
As shown in FIG. 3, the off-gas
バイパス管接続体411cは、可撓管形態のオフガス上流側排出管411の管路途中から突出した分岐管体であって、図中の矢印で示す空気の流れ方向Fとなす角θは、鋭角とされている。このバイパス管接続体411cには、バイパス管450が挿入され、オフガス上流側排出管411は、図示しない管結束バンドにより、液密・気密にバイパス管接続体411cでバイパス管450に固定される。こうして固定されたバイパス管450は、オフガス上流側排出管411を流れる空気の流れ方向の下流に向かって鋭角にオフガス上流側排出管411に接続されることになる。
The bypass
オフガス上流側排出管411は、図3と図4に示すように、バイパス管接続体411cから下流側の管路域を大きな肉厚の厚肉管路域411fとしている。この厚肉管路域411fは、バイパス管接続体411cに接続されたバイパス管450をその中心線Cに沿ってオフガス上流側排出管411の内壁に投影したバイパス管投影部位411pを含む管路とこの投影部位より下流側の管路の管路域である。そして、厚肉管路域411fの管路肉厚は、バイパス管投影部位411pより上流の管路の肉厚より大きくされている。本実施形態では、バイパス管投影部位411pより上流の管路の肉厚を、既存のオフガス上流側排出管と同じ3.5mmとし、厚肉管路域411fの管路肉厚を5.0mmとした。この場合、厚肉管路域411fにおける厚肉化の程度は、オフガス上流側排出管411の長さや排出管自体の管路径、或いはバイパス管450の接続位置やオフガス上流側排出管411とバイパス管450の管路径比、バイパス管450からオフガス上流側排出管411に流れ込む空気の最大想定流量等に応じて種々、規定できる。例えば、バイパス管投影部位411pより上流側の管路肉厚を1.5~3.5mmとした場合には、厚肉管路域411fの管路肉厚を上流側の管路肉厚より厚肉の3.0~6.0mm程度とでき、この際には、上記したように管路長や管路径等を考慮すればよい。そして、厚肉に規定した厚肉管路域411fにおいて、撓み可能であれば管路上下端の管接続体411a,411bでの固定部材との接続・固定に支障は起きない。
As shown in FIGS. 3 and 4, the off-gas
この他、オフガス上流側排出管411は、上記した接続体に加え、管接続体411bの側の管路域と、分岐配管411dが分岐した管路域に、管路補強用のリブ411eを備える。分岐配管411dは、オフガス上流側排出管411の側方に配設された気液分離器280に向けて突出して形成され、液水排出管430が挿入して接続される。液水排出管430の接続後、分岐配管411dは、図示しない管結束バンドにより、液密・気密に液水排出管430に固定される。こうして分岐配管411dに接続された液水排出管430は、気液分離器280が気液分離した分離液水を、排出弁440(図1参照)により、分岐配管411dを経てオフガス排出管410、詳しくはオフガス上流側排出管411に排出する。
In addition, the off-gas
以上説明したように、燃料電池システム10を搭載した本実施形態の車両20では、オフガス排出管410を燃料電池100の側で構成するオフガス上流側排出管411を、燃料電池100のオフガス排出マニホールド102から燃料電池周辺に掛けての管路域において撓み可能な可撓管形態とする。これにより、本実施形態の車両20によれば、燃料電池回りでのオフガス上流側排出管411の配管の自由度や配管作業の簡便化を確保できる。
As described above, in the
これに加え、本実施形態の車両20では、燃料電池100の運転に伴ってエア供給流路320からバイパス管450を経て空気がオフガス排出管410のオフガス上流側排出管411に流れ込む際、この空気は、図4に示すように、オフガス上流側排出管411を流れるガス流れ方向Fの下流に向かって鋭角に流れ込み、バイパス管接続体411cの突出箇所におけるバイパス管投影部位411pを含む管路に衝突する。この空気衝突に伴い衝撃音が発生し得るが、バイパス管投影部位411pを含む管路とこのバイパス管投影部位411pより下流側の管路の管路域は、バイパス管投影部位411pより上流の管路より管路肉厚が大きい厚肉管路域411fである。よって、本実施形態の車両20によれば、バイパス管450から合流した空気が流れるオフガス上流側排出管411の厚肉管路域411fから排出管外部への衝撃音の漏洩を起き難くできる。また、本実施形態の車両20では、バイパス管450を経たオフガス上流側排出管411への空気の流れ込みを、オフガス上流側排出管411を流れるガス流れ方向Fの下流に向かって鋭角に起こすことから、衝撃音自体もある程度、低減できると共に、バイパス管投影部位411pからその下流に空気が流れる際の気流音も小さくできる。この結果、本実施形態の車両20によれば、燃料電池100への空気供給に伴ってオフガス排出管410で発生する音を、車両運転者や同乗者にノイズとして認識され難くすることができる。
In addition to this, in the
図5はオフガス上流側排出管411における発生音の測定結果を示すグラフである。この音測定は、次の状況で、行った。まず、図3に示すオフガス排出マニホールド102への接続側の管接続体411aから管路最下流の管接続体411bまでの管路肉厚が3.5mmで均一の比較例品のオフガス上流側排出管411を組み込んだ車両と、管接続体411aからバイパス管投影部位411pまでの管路肉厚が3.5mmで、厚肉管路域411fの管路肉厚が5.0mmの実施形態品のオフガス上流側排出管411を組み込んだ車両とを準備した。そして、それぞれの車両を運転終了状況とし、燃料電池100を発電運転させることなく、運転停止時の規定量の空気をエアコンプレッサ330でエア供給流路320に送り出す。送り出された空気の内、燃料電池100における空気流路の掃気に必要な流量の空気が燃料電池100を流れた後にオフガス上流側排出管411に排出される。これと同時に、掃気に必要な量を超える余剰空気がバイパス管450を経てオフガス上流側排出管411に流れ込む。この状況において、集音マイクを図2に示す車室30の前方の搭載域40にセットし、オフガス上流側排出管411から漏洩する音を、比較例品のオフガス上流側排出管411を組み込んだ車両と、実施形態品のオフガス上流側排出管411を組み込んだ車両とにおいて、個別に測定した。
FIG. 5 is a graph showing the measurement result of the generated sound in the off-gas
図5に示すように、700Hzを超える周波数の音がいずれの車両においても70dBを超える音量で測定されたが、実施形態品のオフガス上流側排出管411を組み込んだ車両では、オフガス上流側排出管411から漏洩する音の音量低下が見られた。このことからも、実施形態品のオフガス上流側排出管411を組み込んだ本実施形態の車両20によれば、燃料電池100への空気供給に伴ってオフガス排出管410で発生する音を、車両運転者や同乗者にノイズとして認識され難くすることができると言える。
As shown in FIG. 5, the sound having a frequency exceeding 700 Hz was measured at a volume exceeding 70 dB in all the vehicles, but in the vehicle incorporating the off-gas
本実施形態の車両20は、燃料電池100を車室30より車両前方側の搭載域40に搭載したので、燃料電池100への空気供給に伴ってオフガス排出管410で発生する音は、車室30の車両運転者や同乗者に感知されやすい。しかしながら、既述したように、オフガス排出管410で発生する音をノイズとして認識され難くできるので、車両運転者や同乗者に、車両始動時や運転停止時において違和感を与え難くできる。
In the
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized with various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each embodiment described in the column of the outline of the invention are for solving a part or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve the part or all. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.
本実施形態の車両20では、燃料電池100を車室30より車両前方側の搭載域40に搭載したが、これに限らない。例えば、車両ボディー構造上、車室30の下方領域や車室30より車両後方側に燃料電池100を搭載しても、オフガス排出管410で発生する音をノイズとして認識され難くできる。
In the
本実施形態の車両20では、燃料電池システム10において、バイパス管接続体411cをオフガス排出管410の管路のほぼ中間に設けたが、管接続体411aの側の管路上流域や管接続体411bの側の管路下流域に設けてもよい。また、分岐配管411dをバイパス管接続体411cの上流側に設けてもよい。
In the
10…燃料電池システム、20…車両、30…車室、40…搭載域、100…燃料電池、102…オフガス排出マニホールド、200…燃料ガス供給回路、210…燃料ガスタンク、220…燃料ガス供給流路、230…燃料ガス排気流路、240…燃料ガス循環流路、250…メインバルブ、260…レギュレーター、270…インジェクタ、280…気液分離器、280Y…気液分離ユニット、290…還流ポンプ、300…エア供給回路、310…エアクリーナ、320…エア供給流路、330…エアコンプレッサ、340…インタクーラ、350…スタック入口バルブ、375…大気圧センサ、380…外気温センサ、385…エアフローメータ、390…供給ガス温度センサ、395…供給ガス圧力センサ、400…排ガス回路、410…オフガス排出管、411…オフガス上流側排出管、411E…管配設領域、411a…管接続体、411b…管接続体、411c…バイパス管接続体、411d…分岐配管、411e…リブ、411f…厚肉管路域、411p…バイパス管投影部位、412…オフガス下流側排出管、420…調圧バルブ、430…液水排出管、440…排出弁、450…バイパス管、455…バイパス流路調整弁、470…サイレンサー、500…冷却回路、510…冷媒供給流路、515…冷媒排出流路、520…ラジエータ流路、525…ウォーターポンプ、530…ラジエータ、535…ラジエータファン、540…冷媒バイパス流路、545…三方バルブ、550…温度センサ、C…中心線 10 ... Fuel cell system, 20 ... Vehicle, 30 ... Vehicle room, 40 ... Mounting area, 100 ... Fuel cell, 102 ... Off gas discharge manifold, 200 ... Fuel gas supply circuit, 210 ... Fuel gas tank, 220 ... Fuel gas supply flow path , 230 ... Fuel gas exhaust flow path, 240 ... Fuel gas circulation flow path, 250 ... Main valve, 260 ... Regulator, 270 ... Injector, 280 ... Gas-liquid separator, 280Y ... Gas-liquid separation unit, 290 ... Recirculation pump, 300 ... air supply circuit, 310 ... air cleaner, 320 ... air supply flow path, 330 ... air compressor, 340 ... intercooler, 350 ... stack inlet valve, 375 ... atmospheric pressure sensor, 380 ... outside temperature sensor, 385 ... air flow meter, 390 ... Supply gas temperature sensor, 395 ... Supply gas pressure sensor, 400 ... Exhaust gas circuit, 410 ... Off gas discharge pipe, 411 ... Off gas upstream side discharge pipe, 411E ... Pipe arrangement area, 411a ... Pipe connection body, 411b ... Pipe connection body, 411c ... Bypass pipe connection body, 411d ... Branch pipe, 411e ... Rib, 411f ... Thick-walled pipe area, 411p ... Bypass pipe projection site, 412 ... Off-gas downstream discharge pipe, 420 ... Pressure control valve, 430 ... Liquid water discharge Pipe, 440 ... Discharge valve, 450 ... Bypass pipe, 455 ... Bypass flow path adjustment valve, 470 ... Silencer, 500 ... Cooling circuit, 510 ... Fuel supply flow path, 515 ... Fuel discharge flow path, 520 ... Radiator flow path, 525 ... Water pump, 530 ... Radiator, 535 ... Radiator fan, 540 ... Fuel bypass flow path, 545 ... Three-way valve, 550 ... Temperature sensor, C ... Center line
Claims (1)
燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、
前記燃料電池の酸化ガス排出マニホールドに接続され、前記燃料電池から排出される前記酸化ガスを外部に導く酸化ガス排出管と、
前記酸化ガス供給流路と前記酸化ガス排出管とを、前記燃料電池をバイパスして接続するバイパス管とを備え、
前記酸化ガス排出管は、前記酸化ガス排出マニホールドに接続される管路最上流から前記燃料電池の周辺に配管される電池周辺管路域までが、可撓管形態とされ、
更に、前記酸化ガス排出管は、前記可撓管形態の管路途中に、前記酸化ガス排出管を流れる前記酸化ガスの流れ方向の下流に向かって前記バイパス管が鋭角に接続されるバイパス管接続体を突出して備え、該バイパス管接続体に接続された前記バイパス管を前記バイパス管の中心線に沿って前記酸化ガス排出管の内壁に投影したバイパス管投影部位を含む管路と該バイパス管投影部位より下流側の管路を前記バイパス管投影部位より上流側の管路より大きな肉厚の管路としている、燃料電池車両。 It ’s a fuel cell vehicle,
Oxidation gas supply flow path that supplies oxidation gas to the fuel cell,
An oxidation gas discharge pipe connected to the oxidation gas discharge manifold of the fuel cell and guiding the oxidation gas discharged from the fuel cell to the outside,
A bypass pipe for connecting the oxidation gas supply flow path and the oxidation gas discharge pipe by bypassing the fuel cell is provided.
The oxidative gas discharge pipe has a flexible pipe form from the uppermost stream of the pipeline connected to the oxidative gas discharge manifold to the battery peripheral pipeline area piped around the fuel cell.
Further, the oxide gas discharge pipe is connected to a bypass pipe in which the bypass pipe is connected at a sharp angle toward the downstream in the flow direction of the oxide gas flowing through the oxide gas discharge pipe in the middle of the flexible pipe form. A pipe line including a bypass pipe projection portion and the bypass pipe in which the body is projected and the bypass pipe connected to the bypass pipe connection body is projected onto the inner wall of the oxide gas discharge pipe along the center line of the bypass pipe. A fuel cell vehicle in which the pipeline on the downstream side of the projection portion is a conduit having a thickness larger than that on the upstream side of the bypass pipe projection portion.
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JP2010015848A (en) | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Suzuki Motor Corp | Fuel gas supply device of fuel cell system |
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