1328309 Ο) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種燃料電池車輛內之燃料電池的進 氣結構，以及可供該結構應用於其上之安裝有燃料電池的 機車。 【先前技術】 習用上，做爲燃料電池車輛的進氣系統，有一種是由 增壓器加以增壓過的空氣（氧化劑氣體）會在由加濕器加 以加濕後供應至燃料電池內。來自燃料電池的廢氣則返回 至加濕器內，而在該處將水份抽取掉，要供應至燃料電池 的新吸入空氣則由該等抽取出來的水份加以加濕。在此種 情形中’如果加濕器被過度冷卻，則水蒸汽的飽和程度就 會降低至使其不易於抽取出水份。就此而言，有一種系統 是將用來冷卻燃料電池的熱媒（冷卻水）加以環繞加濕器 循環，以供加熱該加濕器（例如說，參見日本專利案早期 公開第 2001-21698 1 號）。 但是在前面所述的習用的架構中，必須要裝設諸如水 套之類的加熱構件及用以將冷卻水繞加濕器循環的水泵浦 ，這會造成車輛成本及重量的增加。因此，其有需要改良 這幾點》 此外’在某些習用系統中，其設有一旁通閥，用以切 換進氣管線，以使得壓縮空氣可以在ί氏溫時，例如燃料電 池啓動時’旁通繞過該加濕器（例如說，參見日本專利案 -5- (2) 1328309 早期公開第2004-152600號）。 此外’在前述的燃料電池車輛的進氣系統中 設置許多的進氣系統構件，例如增壓器、旁通閥 器。特別是在考量到車輛爲小型者之情形，如同 形’其有需要能將進氣系統構件有效率地安置在 空間內’並且抑制進氣系統內的壓力損失。 【發明內容】 因此’本發明的目的在於提供一種燃料電池 氣結構’以及一種安裝有燃料電池的機車，以防 的過冷卻而無需設置供加濕器用的加熱構件。本 一目的在於提供一種燃料電池車輛內之進氣系統 置結構，以使其得以有效率地配置進氣系統構件 制進氣系統內的壓力損失。 做爲解決前述問題的手段，根據本發明的第 其提供一種燃料電池車輛的進氣結構（例如，此 的燃料電池車輛1)。本發明包含有一燃料電池 此實施例中的燃料電池5〇 ，係使用空氣及氫氣 來產生電力，供應至用來做爲該車輛之驅動源的 如，此實施例中的馬達3 1 )內，一增壓器（例如 例中的增壓器58)，用以壓縮外界空氣，並輸出 氣’以及一加濕器（例如，此實施例中的加濕器 以加濕由該增壓器加以壓縮的空氣、將該壓縮及 空氣供應至該燃料電池、將內含於自該燃料電池 ，必須要 、及加濕 機車之情 小的配置 車輛的進 止加濕器 發明的另 構件的配 ，並可抑 一觀點， 實施例中 (例如， 做爲燃料 馬達（例 ，此實施 該壓縮空 59)，用 加濕過的 排放出來 -6- (3) 1328309 . 之廢氣內的水蒸汽加以分離並加濕新供應至該燃料電池的 _， 空氣。另外，該增壓器係設置在該加濕器周邊。 . 根據此種架構，其可以防止加濕器內之水蒸汽的飽和 * 程度降低。詳細地說，在增壓器內壓縮空氣而在增壓器的 周圍產生熱量時，加濕器之鄰接配置於增壓器旁可以限制 加濕器溫度的下降，而無需以特殊的加熱構件來加熱加濕 器。 Φ 根據本發明的第二觀點，燃料電池係設置在加濕器的 周邊並鄰近之。 根據此種架構，燃料電池所產生的熱量可以有效地用 ' 來加熱加濕器，更能限制加濕器之溫度的下降。 • 根據本發明的第三觀點，此進氣結構進一步包含有一 控制單元（例如，此實施例中的 VCU 62 )，用以控制電 力之供應至馬達或類似者上，此控制單元係設置在加濕器 的周邊並鄰近之。 φ 根據此種架構，由包含有諸如FET之類之熱量生成單 元的控制單元所產生的熱量可以有效地用來加熱加濕器’ 可更進一步限制加濕器之溫度的下降。 根據本發明的第四觀點，增壓器、燃料電池、及控制 單元係以一種大致上爲環狀的型式圍繞著加濕器設置° 根據此種架構，其可以更進一步地限制加濕器之溫度 的下降，而燃料電池車輛內的配置空間可以有效率。 根據本發明的第五觀點’加濕器具有一沿著車輛寬度 方向延伸的水蒸汽交換部位（例如，此實施例中的水蒸汽 (4) (4)1328309 交換部位59a)，而增壓器、燃料電池、及控制單元中至 少有一者是設置成面對著該水蒸汽交換部位的外側周邊。 根據此種架構，諸如增壓器之類的零件與水蒸汽交換 部位間相面對的區域可以加大，而由增壓器、燃料電池及 控制單元所產生的熱量可以有效率地移轉至水蒸汽交換部 位內。 根據本發明的第六觀點’此結構亦包含有一旁通通路 (例如，此實施例中的旁通通路87a)，用以將增壓器的 輸出側與該燃料電池連接在一起而旁通繞過加濕器，以及 一旁通閥（例如，此實施例中的旁通閥87)，用以開啓及 關閉該旁通通路’其特徵在於該旁通閥係設置在一條連接 於增壓器及加濕器之間之直線的外側，並係設置在增壓器 及加濕器的旁邊。 根據此種架構，燃料電池車輛內的配置空間可以有效 率，而進氣系統構件可以有效率地配置。特別是，在具有 供構件配置用之小配置空間的車輛中，例如機車，在該空 間內能夠配置許多進氣系統構件而使此等構件的有效率配 置的功效增高是相當的重要。 再者，其可以減低燃料電池車輛之進氣系統的壓力損 失。更詳細地說，藉由減少諸如進氣管之類連接於增壓器 與加濕器之間及加濕器與燃料電池之間之連接構件的長度 ，其可以降低壓力損失。 根據本發明第七觀點’此結構亦包含有一中間冷卻器 (例如’此實施例中的中間冷卻器8〇 ，連接至增壓器的
-8 - (5) (5)1328309 輸出側’並可作動來調節供應至加濕器的空氣之溫度，該 中間冷卻器係設置在該條直線的外側，且旁通閥係設置在 —個由增壓器、加濕器、及中間冷卻器所圍繞的空間（例 如，此實施例中的空間K1 )內。 根據此種架構，旁通閥是設置在由加濕器、增壓器、 及中間冷卻器所形成的三角形空間內，因此燃料電池車輛 內的配置空間可以更有效率。 根據本發明的第八觀點，在機車（例如，在此實施例 中的燃料電池車輛1)上安裝有一燃料電池。該機車包含 有一車輛本體車架（例如，此實施例中的車輛本體車架4 )，一座位位置（例如，此實施例中的座位4 1 )，結合至 該車輛本體車架上，一燃料電池（例如，此實施例中的燃 料電池51)，設置在該座位位置下方側，可使用空氣及氫 氣做爲燃料來產生電力，以供應至用來做爲該車輛之驅動 源的馬達（例如，此實施例中的馬達31)內，一增壓器（ 例如，此實施例中的增壓器5 8 )，用以壓縮外界空氣，並 輸出該壓縮空氣，以及一加濕器（例如，此實施例中的加 濕器59)，用以加濕由該增壓器加以壓縮的空氣、將該壓 縮及加濕過的空氣供應至該燃料電池、將來自該燃料電池 的水蒸汽加以分離並加濕新供應至該燃料電池的空氣，其 中該增壓器係設置在該加濕器周邊並鄰近之。 根據此種架構，其可以防止加濕器內之水蒸汽的飽和 程度降低。詳細地說，在增壓器內壓縮空氣而在周圍產生 熱量時’加濕器之鄰接配置於增壓器旁可以限制加濕器之 -9 * 1328309 ⑹ 溫度的下降’而無需以特殊的加熱構件來加熱加濕器。 根據本發明的第九觀點，增壓器及加濕器係設置在燃 料電池的後側。 根據此種架構’其可以進—步限制加濕器之溫度的下 降°詳細地說；’在增壓器及加濕器是配置在燃料電池前側 的情形中’雖然增壓器及加濕器二者均能在流動之空氣流 的影響下而冷卻’但增壓器及加濕器之配置在燃料電池的 後側可以確保增壓器及加濕器不會輕易地受到流動之空氣 流的影響。 根據本發明的第十觀點，此機車包含有一主車架（例 如’此實施例中的主車架10)，具有一自一頭桿（例如， 此實施例中的頭桿5 )傾斜向下朝向該車輛後側延伸的下 車架部位（例如，此實施例中的下車架部位10a)、一自 該下車架部位的後側末端朝向該車輛後側延伸的中車架部 位（例如，此實施例中的中車架部位l〇b)、一自該中車 架部位的後側末端傾斜向上朝向該車輛後側延伸的後車架 部位（例如，此實施例中的後車架部位1 0c )、一可旋動 地連接至該主車架上而具有一驅動輪（例如，此實施例中 的後輪32)可移動地支撐在其上的後車架（例如，此實施 例中的後旋臂21)、以及一設置在該主車架的上方側的騎 士座位（例如座位41)、一用以將增壓器的輸出側與該燃 料電池連接在一起而旁通繞過加濕器的旁通通路（例如旁 通通路87a)、以及一用以開啓及關閉該旁通通路的旁通 閥（例如，此實施例中的旁通閥87 )。該旁通閥係設置在 -10- 1328309 ⑺ ^ 一條連接於增壓器及加濕器之間之直線（例如，此實施例 • 中的直線T1)的外側，並係設置在增壓器及加濕器的旁 . 邊。 * 根據此種架構，燃料電池車輛內的配置空間可以有效 率，而進氣系統構件可以有效率地配置。特別是，在具有 供構件配置用之小配置空間的車輛中，例如機車，在該空 間內能夠配置許多進氣系統構件而使此等構件的有效率配 Φ 置的功效增高是相當的重要。 再者，其可以減低燃料電池車輛之進氣系統的壓力損 失。更詳細地說，藉由減少諸如進氣管之類連接於增壓器 與加濕器之間及加濕器與·燃料電池之間之連接構件的長度 - ，其可以降低壓力損失。 根據本發明第十一觀點，增壓器' 加濕器、及旁通閥 係設置一個位在該座位下方側且位在該後車架上方側的空 間（例如，此實施例中的前側部位空間K 3 )內。 # 根據此種架構，藉由有效地利用燃料電池車輛內位在 座位及後車架之間的無效空間，配置空間可以更有效率。 發明的功效： 根據本發明的第一至第五及第八觀點，其可以防止加 濕器的過冷卻，而無需使用特殊加熱構件來加熱加濕器^ 特別的是，此效用在尺寸而車輛本體重量較小且受到流動 氣流冷卻之性能高的機車中是相當的高。 根據本發明的第二及第三觀點，其可以進一步限制加 -11 - (8) (8)1328309 濕器之溫度的下降》 根據本發明的第四觀點’其可以限制加濕器之溫度的 下降，而配置空間可以有較高的效率。 根據本發明的第五觀點’由增壓器、燃料電池及控制 單元所產生的熱量可以有效率地移轉至水蒸汽交換部位內 〇 根據本發明的第六及第十觀點’進氣構件可以有效率 地配置，而進氣系統的壓力損失可以減低。 根據本發明的第七觀點’其可以增進燃料電池車輛內 的配置空間的效率。 根據本發明的第九觀點，其可以更進一步限制機車內 由流動氣流所造成的加濕器的溫度下降。 根據本發明的第十一觀點，其可以有效地利用燃料電 池車輛的無效空間。 本發明的其他應用範圍可以自下面的詳細說明而得知 « 。但是，可以瞭解的，這些詳細說明及特定的範例，雖解 釋本發明的較佳實施例，僅係供例示之用而已，因爲熟知 此技藝之人士可以自此詳細說明中得知多種屬於本發明精 神及範疇內的變化及改良。 【實施方式】 現在將配合於圖式將本發明的實施例加以說明如下。 附帶一說，在下面說明中所用的前、後、左、右等方向是 和車輛中的方向感一樣，除非有另外說明。此外，圖式中 -12- (9) 1328309 的箭號FR代表車輛前側，箭號LH代表車輛的左側，而 . 箭號UP代表車輛的上方側。 « . 如第1圖至第3圖中所示，一形式爲機車的燃料電池 * 車輛1係藉由依據自裝設在大約車輛本體中心部位處的燃 料電池51所供應的電力來驅動動用來帶動車輛的馬達31 而移動的。此外，燃料電池車輛1也是一種具有低底板部 位（下文簡稱爲底板部位）3的馬達速克達型式的車輛， φ 其中燃料電池51係約略具有矩形平行六面體的形狀，設 置在底板部位3的內部，而馬達31則是所謂的輪內馬達 (Wheel-in Motor)，設置在做爲此燃料電池車輛1之驅 動輪的後輪32的輪子內。 • 馬達31係構造成一個一體單元，具有一馬達本體及 —設置在其殼體31a內的減速機構，並係以一種其輸出軸 與後輪軸32a同軸設置的情形下，自例如左側裝設至輪子 內。 • 燃料電池車輛1的前輪11係由前叉12的左右一對下 方末端部位加以可轉動地支撐，而前叉12的上方部位則 是透過一轉向桿13加以可轉向地支撐在設在車輛本體車 架4之前方末部位處的頭桿5上。一桿狀的轉向把手14 設置在轉向桿13的上方末端部位，一節流閥握把15裝設 在轉向把手14的右側把手部位處，後側及前側煞車把手 1 6及1 7則是分別設置在左側及右側把手部位的前側。 在車輛本體車架4的後側部位處設有一樞轉板8，其 係以一種稍微傾斜的方式垂直向上延伸，而使其上方部位 -13- (10) (10)1328309 位在後方，一後旋臂（後車架）21係透過樞軸9可移動地 支撐在樞轉板8之中間部位的下方側，以使得其後側末端 側能沿著車輛本體的垂直方向旋動。後旋臂21亦構造成 其左臂本體23延伸至馬達3 1的前側末端部位，以支撐馬 達31的殻體31a，而其右臂本體24則延伸至後輪32的中 心部位處，以供可轉動地支撐住後輪軸32a»後旋臂21及 馬達31係構成用來做爲燃料電池車輛1之旋動單元的馬 達單元20的主要零件。 沿著車輛本體之前後方向延伸的後緩衝器33係設置 在構成車輛本體車架4之下方部位而位在燃料電池51之 下方側的部位上。後緩衝器3 3的後側末端部位是連接至 車輛本體車架4的下方部位，而後緩衝器33的前側末端 部位則是透過一連桿機構34而連接至馬達單元20 (後旋 臂21)的下方部位上。此連桿機構34係用以使後緩衝器 33隨著馬達單元20在垂直方向上的旋動而在前後方向進 行移動行程，而後緩衝器33的此移動行程可以適度地吸 收作用至馬達單元20上的衝擊及振動。 車輛本體車架4具有上管6，自頭桿5的上方部位向 左側及右側分枝而出，傾斜向後向下延伸而在車輛本體垂 直方向的約略中間高度處彎折而向後延伸，以及下管7, 係自頭桿5的下方部位向左側及右側分枝而出，傾斜向後 向下延伸而在車輛本體的下方末端部位處彎折而向後延伸 。每一上管6的後側末端部位及每一下管7的後側末端部 位係分別連接至位在燃料電池5 1後側的樞轉板8的上方 -14- (11) 1328309 末端部位及下方末端部位。在下面的說明 於自頭桿5至位在車輛本體下方末端部位 間的部位將被稱爲前側部位7a，而屬於自 樞轉板8間的部位則稱爲下側部位7b。 在此，上管6'下管7、及樞轉板8 傾斜向下向後延伸的下車架部位1 0 a、-1 0 a後側末端向後延伸的中車架部位1 〇 b 部位1 Ob的後側末端傾斜向上延伸的後車 些車架部位l〇a、10b、10c共同構成此一 車輛的燃料電池車輛1的主車架10。 每一上管6均自樞轉板8進一步向後 本體的後側末端部位處，而每一上管6的 做爲座位支架，以支撐騎士座位（乘坐位 說，上管6中位在樞轉板8前側的部位 之後側部位上方側的部位）支撐著構成座 騎士座位部位，而上管6中位在樞轉板8 撐著做爲座位41後半部的乘客座位部位。 位於座位41中的騎士座位位置的下方側。 燃料電池車輛1的車輛本體係由一合 輛本體蓋42加以遮蓋住。車輛本體蓋42 擋風鏡，而其一部份則與車輛本體車架4 起構成底板部位3。用來將車輛本體支撐 腳架37係裝設在車輛本體車架4之下方 而用來將車輛本體支撐於向左傾斜豎立狀 中’下管7中屬 處的彎折部位7c 彎折部位7 c至 形成一自頭桿5 -自下車架部位 、以及自中車架 架部位1 0 c ;這 馬達速克達型式 延伸而到達車輛 後半部均係用來 置）41。詳細地 (構成主車架10 位41前半部的 後側的部位則支 燃料電池5 1是 成樹脂製成的車 的功能在於做爲 (主車架10) — 於直立狀態的主 部位的中心處， 態的側腳架38 -15- (12) 1328309 ^ 則是裝設在車輛本體車架4之下方部位的左側。 • 在此，將配合於第4圖來說明燃料電池車輛1中之燃 ' 料電池系統的架構。 • 燃料電池5 1係一種己知的固態聚合膜型式燃料電池 (PEMFC )，其中具有多個單元電池層疊在一起，做爲燃 料氣體的氫氣係供應至其陽極側，而做爲氧化劑氣體的含 氧空氣則供應至其陰極側，電力則會因電化學反應而產生 φ ，伴隨著水份的生成。 做爲燃料氣體的氫氣係在預定壓力下（換言之即是在 預定的高壓狀態下）自氫氣筒5 2經由關斷閥5 3供應至燃 ' 料電池51內’而在用於產生電力後，再送入至氫氣循環 • 管線54。在氫氣循環管線54內，未曾進行過反應的氫氣 會隨著來自氫氣筒52的新鮮氫氣而重覆地供應至燃料電 池51內。在氫氣循環管線54內循環的氫氣可以經由清除 閥55而送入至稀釋裝置56內。 φ 另一方面’做爲氧化劑氧體的空氣是經由一空氣清潔 器裝置57輸入至一增壓器58內，而後其將在加壓（壓縮 )至預定壓力的狀態供應至燃料電池5 1內，並且在用於 產生電力後，送入至稀釋裝置56內。 在此’圖式中的參考編號86代表一水冷式中間冷卻 器，用來冷卻由增壓器58加以壓縮過的空氣（氧化劑氣 體）’參考編號59代表加濕器，用以加濕通過中間冷卻 器86的氧化劑氣體’而參考編號87a —旁通通路，用以 將增壓器58及燃料電池51互相連接起來而旁通繞過中間 -16- (13) 1328309 - 冷卻器86及加濕器59，參考編號87代表一旁通閥，用以 ··. 開啓及關閉旁通通路87a，以供讓來自增壓器58的壓縮空 • 氣能在低溫時’例如燃料電池51啓動時，旁通繞過中間 冷卻器86及加濕器59，而參考編號88代表用來調節燃料 電池5 1內氧化劑氣體之壓力的背壓閥。 當設置在氫氣循環管線54上的清除閥55開啓時，氮 氣在進行過反應後會送入至稀釋裝置56內。累積在稀釋 # 裝置56內的氫氣會在經過消音器61排放至大氣之前先在 稀釋裝置50內與來自燃料電池51的廢空氣混合而稀釋。 燃料電池51內所產生的水份的一部份會以水蒸汽的 形式隨著自燃料電池51排放出來的空氣（廢氣）一起送 • 入至加濕器59內，用來加熱要被供應至燃料電池51的新 鮮空氣（氧化劑氣體）。附帶一提，沒在加濕器59內被 抽取掉的濕氣會以水蒸汽形式隨著反應過氣體通過稀釋裝 置56而排放掉’或是在稀釋裝置56冷凝後經由排水管或 • 類似者加以排放。 此燃料電池系統的運作是由_ ECU (電氣控制單元） 70及一VCU (電壓控制單元；控制單元）62來加以控制 的。 ECU 70係連接至VCU 62上。ECU 70可依據來自節 流閥握把15的節流閥開啓信號、煞車信號、車輛速度信 號及類似者來對燃料電池51內的電力生成、馬達32內之 電力回收及類似作業進行控制。 VCU 62係由一諸如FET的切換元件，其係爲一種熱 -17- (14) 1328309 _ 產生源，以及類似者所構成的，可將來自電池63及燃料 電池51的電力加以轉換（例如說增壓截波處理），並根 螬 . 據來自ECU 70的指令而供應必要的電力至馬達驅動器64 ' 、增壓器58等等。詳細地說，例如說，依據來自ECU 70 的指令，VCU 62可以調整供應至增壓器58及類似者的電 壓，並調整供應至燃料電池51的空氣壓力，因之而能使 來自燃料電池5 1的電力輸出增加及類似之情形。附帶一 Φ 提，雖然圖式中省略掉，但VCU 62係連接至所有的電力 驅動零組件上，例如清除閥55、關斷閥53、背壓閥88、 旁通閥87及一水泵浦67。 ' 此燃料電池系統中的冷卻系統所具有的架構是，在其 • 中形成有一冷卻水管線66，用來連通燃料電池51及馬達 31之水套內的通路、中間冷卻器86內的通路及一鄰接於 馬達驅動器64之冷卻板（冷卻器）65內的通路，而水泵 浦67及一散熱器68則設置在此冷卻水管線66上。 # 在此冷卻系統中，在冷卻水因水泵浦67的運轉而通 過並循環於冷卻管線66內時，熱量會被自燃料電池51、 馬達31、氧化劑氣體及馬達驅動器64內吸走，且此熱量 會被散熱器68加以發散掉。附帶一提，圖式中的參考編 號69係代表一可在燃料電池51處於低溫時或類似狀況下 不將冷卻水循環通過散熱器68的恒溫器。 參閱第1圖至第3圖，氫氣筒52係爲一普通高壓氣 體筒’具有中空圓柱狀外形，係構造成一種由金屬及纖維 強化塑膠所組成的通用複合容器。此氫氣筒52係在其軸 -18· (15) (15)1328309 線稍微向前向下傾斜下設置在後輪32的上方側及車輛本 體的後側部位的右側。氫氣筒5 2係設置成使其右側末端 (外側末端）稍微位在車輛本體右側之上管6外側末端的 外側處，而其左側末端（內側末端）則稍微位在後輪3 2 外側末端的外側處。 氫氣筒5 2的前側及後側末端部位係形成爲球狀，且 氫氣筒52係設置成使其前側末端部位位在樞轉板8的前 側，而其後側末端部位則位在車輛本體的後側末端部位處 。氫氣筒52在其後側末端部位設有一總旋塞71及一氫氣 塡充埠72。 位在車輛本體左側的上管6係大致上直線狀地向後延 伸，同時並稍微向後向上傾斜，而位在車輛本體右側的上 管6則是設置成在樞轉板8的附近處相對於位在車輛本體 左側之上管6逐漸地向下改變。此外，每一上管6均係設 置成在鄰近於樞轉板8附近處沿著車輛寬度方向逐漸地向 外改變。 再者，位在車輛本體右側的上管6是設置成使其下方 末端自車輛本體側視圖中約略與氫氣筒52的下方末端重 疊；此外，此上管6在車輛本體後側末端部位處向上彎折 ，朝向車輛本體的左側延伸而繞過氫氣筒52的總旋塞71 及氫氣塡充埠72，然後再向下彎折，並接合至位在車輛本 體左側之上管6的後側末端部位。 燃料電池51具有矩形平行六面體形狀，係在車輛寬 度方向上拉寬，而在垂直方向上呈扁平狀，在其前壁部位 -19- (16) (16)1328309 上設有氧化劑氣體及氫氣的供應及排放淳口，以及冷卻水 的入口及出口埠。 亦參閱桌5圖及第6圖，VCU 62的形式爲垂直方向 扁平的箱盒狀，係設置在燃料電池51的上方側而鄰近之 ，沿著車輛寬度方向延伸的加濕器5 9係設置在燃料電池 51的上方後側而鄰近之，而增壓器58則是設置在加濕器 5 9的左側部位的傾斜上方後側而鄰近之。增壓器5 8的架 構係其中之旋轉軸線平行於車輛寬度方向的驅動馬達58b 係設置在增壓器本體58a的左側，而一沿著車輛寬度方向 延伸之進氣導管57b的左側部位則連接至增壓器本體58a 的傾斜下方後側部位上。 進氣導管57b係設置成使其右側部位位在氫氣筒52 的下方側，而也設置在氫氣筒52下方側的空氣清潔器殼 體57a的前側末端部位係連接至進氣導管57b的右側部位 上。空氣清潔器殻體57a及進氣導管57b係構成空氣清潔 器裝置57的主要零組件。 一設有一腔室部位85b的排放導管85係連接至位在 增壓器本體58a之傾斜上方前側處的排放埠（輸出埠） 5 8c上。此排放導管85係自排放埠58c延伸出而形成一上 游側連接部位85a，其係以一種在側視圖上呈朝向上方側 突出之圓弧形式延伸出去，然後再沿著加濕器59的殼體 59b的上方表面朝向右側延伸而擴大，而形成該腔室部位 85b。一下游側連接部位85c自該腔室部位85b的右側朝 向傾斜下方後側延伸，此下游側連接部位85c係連接至該 -20- (17) (17)1328309 中間冷卻器86上。背壓閥88係設置在該加濕器59左側 部位的上方側（腔室部位85b的左側）而鄰近之，旁通閥 87係設置在加濕器59的右側部位的後側而鄰近之，而中 間冷卻器86則是設置在旁通閥87的傾斜下方後側而鄰近 之。 在車輛寬度方向呈扁平狀的消音器61係設置在車輛 本體的後側部位的左側，而相對於車輛本體左側之上管6 位在車輛寬度方向的外側處。此消音器6 1自車輛本體側 視圖來看是約略爲正方形，係以一種在後輪32的傾斜上 方左側處向後向上傾斜的狀態加以設置的，並係設置在向 後向上傾斜的排氣管77的後半部上。 散熱器_68係由一設置在頭桿5前側之較小型上層散 熱器68a及一位在下管7之前側部位7a前側的較大型下 層散熱器68b以分離開的方式組合而成。水泵浦67係設 置在下層散熱器68b的右後側，而恆溫器69則是設置在 該水泵浦67的傾斜下方後側。此外，在車輛寬度方向上 呈扁平狀的電池63則是分別設置在位在下層散熱器68b 之二側的車輛本體蓋42的內部。 稀釋裝置56係設置在下管7的彎折部位7c之間而相 對於下側部位7b的下方末端朝向下側突出。一根排氣短 管78自稀釋裝置56伸出，該排氣短管78係連接至位在 車輛本體左側之下管7的下側部位7b的前側，而排氣管 77則是自該下側部位7b的後側伸出。詳細地說，位在車 輛本體左側之下管7構成反應過氣體排放通路的一部份， -21 - (18) (18)1328309 因此來自稀釋裝置56的廢氣可以經由排氣短管78、下管 7的下側部位7b、及排氣管77而排放至大氣中。 馬達驅動器64在車輛本體側視圖上是約略爲正方形 ，係經由冷板65而裝設於後旋臂21的左臂本體23在車 輛寬度方向上的外側處。 構成後旋臂21之一部份的臂蓋21a係裝設於馬達單 元20上。此臂蓋21a遮蓋住後旋臂21、馬達31、馬達驅 動器64、冷卻板65及類似者，並可適度地保護他們。附 帶一提，臂蓋21a上設有外界空氣入口及出口埠（未顯示 )，可供讓外界空氣進入其內部。 加濕器59包含有例如一設置在殼體59b內的中空纖 維膜模組，可藉由尙未供應至燃料電池5 1內之氧化劑氣 體與來自燃料電池51之廢氣二者間透過中空纖維膜模組 而進行的濕氣移動來加濕燃料氣體。殻體59b具有沿著車 輛寬度方向拉長的中空圓柱狀形狀，在其二側末端部位上 設有氧化劑氣體及燃料氣體的入口及出口導管。 在此，該加濕器59中用來容納該中空纖維膜模組的 部位將稱爲水蒸汽交換部位59a ;而增壓器58、燃料電池 51、及VCU 62則是鄰接設置於該水蒸汽交換部位59a的 四週而面對著其外側周邊。換言之，增壓器58、燃料電池 5 1、及VCU 62自車輛本體側視圖來看是以環繞著加濕器 59的環狀型式設置在水蒸汽交換部位59b的周邊處。 再者，旁通閥87係設置在一個自車輛本體側視圖視 之是位在增壓器58與加濕器59之間但是自連接於增壓器 -22- (19) (19)1328309 5 8與加濕器5 9間而向後向上傾斜之直線T 1傾斜朝向下 方後側偏離開的位置處。更詳細地說，旁通閥87係設置 成使其大致上的中心（例如旁通閥87之本體的外側形狀 的中心）是位在連接於增壓器5 8之大致上中心（例如驅 動馬達58b的旋轉中心）與加濕器59之大致上中心（例 如殻體59b的中空圓柱形狀的中心）之間而向後向上傾斜 的直線T1的下方後側處。 此外，中間冷卻器86係設置在旁通閥87的傾斜下方 後側，而使得在車輛本體的側視圖中，旁通閥87是位在 由中間冷卻器86、增壓器58、及加濕器59所圍成的三角 形空間K1內。更詳細地說，旁通閥87是設置成使其大致 上的中心是位在由連接著中間冷卻器86之大致上中心（ 例如中間冷卻器86之本體的外側形狀的中心）、增壓器 58的大致上中心、及加濕器59的大致上中心的直線所圍 成的三角形空間K1內。附帶一提，旁通閥87係設置成位 在燃料電池5 1之後側末端的後側。 在第5圖及第6圖中，箭號90代表氧化劑氣體沿著 主通路自增壓器58流動經過旁通閥87、中間冷卻器86及 加濕器59而至燃料電池51，而箭號90’則代表氧化劑氣 體沿著旁通通路87a自增壓器58直接流動至燃料電池51 〇 在主通路內流動的氧化劑氣體會沿著排放導管85的 下游側連接部位85c傾斜流至下方後側，然後再回到前側 ’再沿著加濕器59的右側末端部位流入至加濕器59的殼 -23- (20) 1328309 體5 9b內，回到左側及右側，接著再次向前流動而通過 濕器59的右側末端部位。 另一方面，在旁通通路87a內流動的氧化劑氣體會 著下游側連接部位85c傾斜流至下方後側，然後通過位 下游側連接部位85c右側旁的旁通閥87，再回到前側， 上方進入加濕器59的右側末端部位而與該處的液流合 ，然後向前流動。 可供馬達單元2〇及後輪32旋動的旋動空間K2形 在車輛本體後側部位的下方側（座位4 i之後側部位的 方側）。此旋動空間K2是對應於後輪32的車輪行程而 置的’因此在後輪32前側的位置上會形成一個爲無效 間的前側部位空間K3。但是在此實施例中，增壓器58 加濕器59、旁通閥87、及中間冷卻器86是設置在此前 部位空間K3內部的前側，換言之，是位在後旋臂21的 側部位（位在後輪32前側處的部位）的上方側，因此 些進氣系統的構件可因有效地利用做爲無效空間的前側 位空間K3而能有效率地配置之。 如前所述’前述實施例中的進氣結構是應用在燃料 池車輛1’其包含有使用空氣及氫氣做爲燃料來產生電 供應至做爲此車輛之驅動源的馬達31上的燃料電池51 用來壓縮外界空氣及輸出壓縮空氣的增壓器58、以及用 加濕增壓器58所壓縮的空氣 '將壓縮並加濕過的空氣 應至燃料電池51、將來自燃料電池51之廢氣內所含有 水蒸汽加以分離、並將新供應至燃料電池51之空氣加 加 沿 在 白 流 成 下 設 空 、 側 w. 刖 這 部 電 力 來 供 的 以 -24- (21) (21)1328309 加濕的加濕器59。再者，增壓器58係設置在加濕器59的 周邊上並鄰接之。 根據此種架構，其可以防止加濕器59內之水蒸汽的 飽和程度降低。詳細地說，在增壓器58內壓縮空氣而在 增壓器58的周圍產生熱量時，加濕器59之鄰接配置於增 壓器58旁可以限制加濕器59之溫度的下降，而無需以特 殊的加熱構件來加熱加濕器59。 此外，在前述的進氣結構中，燃料電池51是設置在 加濕器59的周邊並鄰接之，因此燃料電池51產生的熱量 可以有效地用來加熱加濕器5 9，因此更能限制加濕器5 9 之溫度的下降。 再者’在前述的進氣結構，VCU 62係設置用來控制 電力之供給至馬達及類似者上，且V C U 6 2係設置在加濕 器59的周邊並鄰接之，因此包含有諸如FET之類之熱量 生成單元的VCU 62所產生的熱量可以有效地用來加熱加 濕器5 9，更進一步限制加濕器5 9之溫度的下降。 在此，在前述的進氣結構中，增壓器58、燃料電池 51及VCU 62係沿著加濕器59的周圍設置成大約環狀的 形式，因此可以更有效地限制加濕器59之溫度的下降， 而燃料電池車輛1內的配置空間可以更爲有效率。 再者，在前述的進氣結構中，加濕器59具有沿著車 輛寬度方向延伸的水蒸汽交換部位59a，而增壓器58、燃 料電池51、及VCU 62則是設置成面對著該水蒸汽交換部 位59a的外側周邊，因此在諸如增壓器58等的這些零組 -25- (22) (22)1328309 件與水蒸汽交換部位59a間相面對的區域可以加大，而由 增壓器58、燃料電池51及VCU 62所產生的熱量可以有 效率地移轉至水蒸汽交換部位59a內。 再者，在前述的進氣結構，增壓器58及加濕器59係 設置在燃料電池5 1的後側，因此可以進一步限制加濕器 59之溫度的下降。詳細地說，在增壓器58及加濕器59是 配置在燃料電池51之前側的情形中，雖然增壓器5 8及加 濕器59二者均能在流動之空氣流的影響下而冷卻，但增 壓器5 8及加濕器5 9之配置在燃料電池5 1的後側可以確 保增壓器5 8及加濕器59不會輕易地受到流動之空氣流的 影響。 再另外，如前所述，前述實施例中之進氣系統構件的 配置結構是應用在型式爲機車的燃料電池車輛1上，該機 車包含有由自頭桿5傾斜向下朝向車輛後側延伸之下車架 部位1 Oa、自下車架部位1 〇a的後側末端朝向車輛後側延 伸的中車架部位1 〇b、及自中車架部位1 Ob之後側末端傾 斜向上朝向車輛後側延伸之後車架部位10c所構成的主車 架1〇、具有後輪32可移動地支撐於其上而可旋動地連接 至主車架10上的後旋臂21、以及設置在主車架10之後側 部位的上方側的騎士座位41，其中設有用來將增壓器58 之排放側與燃料電池51連接起來而旁通繞過加濕器59的 旁通通路87a，以及用來開啓及關閉該旁通通路87a的旁 通閥87。該旁通閥87係設置在連接於增壓器58及加濕器 59之間的直線T1的外側，並係設置在增壓器58及加濕 -26- (23) (23)1328309 器59的鄰旁。 根據此種架構’燃料電池車輛1內的配置空間可以更 有效率，而進氣系統構件可以有效率地配置。特別是，在 具有供構件配置用之小配置空間的車輛中，例如機車，在 該空間內能夠配置許多進氣系統構件而使此等構件的有效 率配置的功效增高是相當的重要。 此外，其可以減低燃料電池車輛1之進氣系統的壓力 損失。#細地說’藉由減少諸如進氣管之類連接於增壓器 58與加濕器59間及加濕器59與燃料電池5 1間之連接構 件的長度，其可以降低壓力損失。 另外’在如上所述的配置結構中，其設有連接至增壓 器58之排放側並可作動來調節供應至加濕器59之空氣溫 度的中間冷卻器8 6，此中間冷卻器8 6係設置在增壓器5 8 及直線T1的外側’而在由增壓器5 8、加濕器5 9及中間 冷卻器86所環繞的空間K1內則設置旁通閥87，因此旁 通閥87係設置在透過加濕器59、增壓器58、及中間冷卻 器86等之配置而在車輛本體側視圖中形成爲三角形的空 間K1內’因此燃料電池車輛1內的配置空間可以更有效 率 〇 再者’其特點在於增壓器58、加濕器59及旁通閥87 係配置在位在座位41之後側部位下方側且位在後旋臂2 i 之前側部位上方側的前側部位空間K3內。 根據此種架構，前側部位空間Κ3代表著燃料電池車 輛1內位在座位4 1及後旋臂2 1之前側部位間的無效空間 -27- (24) 1328309 可以有效地加以利用，因此配置空間可以更有效率。
附帶一提，本發明並不限於前述的實施例。例如說， 如第7圖中所示的加濕器59’中，可以採用一種其殼體 59b的外側周邊（水蒸汽交換部位59a的外側周邊）具有 雙壁結構的架構，而該雙壁結構部位係構成自增壓器58 之排放埠58c延伸出排放導管85的一部份，因此加濕器 59的水蒸汽交換部位59a可以利用剛自增壓器58排放出 來的高溫氧化劑氣體來加以直接加熱。 另一種例子，即使是在不設有中間冷卻器86的情形 中，旁通閥87設置在偏離於連接在增壓器58與加濕器59 間之直線T1的位置處的架構亦可使用。此外，旁通閥87 的位置並不僅限於在直線T1的下方側，亦可在直線T1的 上方側、前或後側或類似的位置。 在如此說明過本發明後，很明顯的其可以許多方式來 變化之。這些並不被視爲脫離本發明的精神及範疇，且所 有的這些對於熟知此技藝者爲顯而易知的變化均係包含在 下文申請專利範圍內。 【圖式簡單說明】 第1圖是根據本發明之實施例的燃料電池車輛的左俱IJ 視圖。 第2圖是該燃料電池車輛的右側視圖。 第3圖是該燃料電池車輛的底視圖。 第4圖是該燃料電池車輛的燃料電池系統的主方塊圖
-28- (25) 1328309 第5圖是該燃料電池車輛的主要部位的右側視圖。 第6圖是該燃料電池車輛的主要部位的頂視平面圖。 第7(a)圖是沿著該燃料電池車輛之縱長方向截取的剖 面圖，而第7(b)圖是沿著第7(a)圖中線A-A所取的剖面圖 φ 【主要元件之符號說明】 1 :燃料電池車輛 3 :底板部位 . 4 :車輛本體車架 - 5 :頭桿 6 :上管 7 :下管 7 a :前側部位 # 7b :下側部位 7c :彎折部位 8 :樞轉板 9 ·樞軸 10 :主車架 10a :下車架部位 10b :中車架部位 10c :後車架部位 1 1 :前輪 -29 - 1328309 前叉 轉向桿 轉向把手 節流閥握把 後側煞車把手 前側煞車把手 馬達單元 後旋臂 :臂蓋 左臂本體 右臂本體 馬達 =殼體 後輪 :後輪軸 後緩衝器 連桿機構 主腳架 側腳架 座位 車輛本體蓋 燃料電池 氫氣筒 關斷閥 -30- (27) (27)1328309 54 :氫氣循環管線 55 :清除閥 56 :稀釋裝置 57:空氣清潔器裝置 57a :空氣清潔器殼體 57b :進氣導管 58 :增壓器 58a:增壓器本體 5 8 b :驅動馬達 5 8 c :排放掉 5 9 :加濕器 5 9 ’ ：加濕器 59a:水蒸汽交換部位 59b :殻體 61 :消音器 62 :電壓控制單元 6 3 :電池 64 :馬達驅動器 65 :冷卻板 66 :冷卻水管線 6 7 :水泵浦 68 :散熱器 68a :上層散熱器 68b:下層散熱器 -31 (28) 1328309 69 :恆溫器 70 :電氣控制單元 ’ 7 1 :總旋塞 * 72 :氫氣塡充埠 77 :排氣管 7 8 :排氣短管 85 :排放導管 φ 85a :上游側連接部位 8 5 b :腔室部位 85c :下游側連接部位 • 86 :中間冷卻器 - 87 :旁通閥 87a :旁通通路 8 8 :背壓閥 K1 :三角形空間 φ K2 :旋動空間 K3 :前側部位空間 T1 :直線 •32