(57)【要約】      （修正有）【課題】高圧ガス容器に組み込まれたシール部材のシール機能を確保しつつ、乗員が不快感を覚えることを回避する。【解決手段】高圧ガス容器搭載車両１０には、乗員室２２以外の内室と、高圧ガスを貯蔵した高圧ガス容器６０を収納する容器室５０とが設けられる。前記内室には、発熱体３２，３４が収納される。また、高圧ガス容器搭載車両１０には、内室に大気を導入するための導入口４２と、内室と容器室５０を連通する連通路と、容器室５０から大気を導出するための導出口６４とが形成される。導入口４２を介して内室に導入された大気は、発熱体に接触して温度上昇を起こす。さらに、温度上昇した大気は、容器室５０にて高圧ガス容器６０に接触する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスを貯蔵した高圧ガス容器を容器室に収納する高圧ガス容器搭載車両において、
乗員が乗車する乗員室以外の内室に発熱体が収納され、
前記内室に大気を導入するための導入口と、前記内室と前記容器室を連通する連通路と、前記容器室から大気を導出するための導出口とが形成され、
前記導入口を介して前記内室に導入された大気を前記発熱体に接触させることで温度上昇させるとともに、温度上昇した前記大気を前記容器室で前記高圧ガス容器に接触させる高圧ガス容器搭載車両。
【請求項２】
請求項１記載の車両において、前記内室が前記乗員室よりも車体前方側に設けられ且つ前記容器室が後輪の近傍に設けられるとともに、前記連通路が前記乗員室を区画するフロアの下方に設けられ、
前記発熱体としてモータ、燃料電池、又は車両用空調装置を構成するヒータの少なくともいずれかを搭載し、且つ前記連通路は、前記高圧ガス容器の車体上下方向に沿う高さ寸法の中間よりも下方で開口する高圧ガス容器搭載車両。
【請求項３】
請求項２記載の車両において、前記連通路の、前記容器室側の開口に、車体前後方向に平行な方向から上方に向かって傾斜する案内壁が設けられた高圧ガス容器搭載車両。
【請求項４】
請求項２又は３記載の車両において、前記フロアの下方にアンダカバーが設けられ、前記連通路は、前記フロアと前記アンダカバーとの間に形成される高圧ガス容器搭載車両。
【請求項５】
請求項１記載の車両において、前記内室が前記乗員室の下方に設けられ且つ前記容器室が後輪の近傍に設けられるとともに、前記発熱体として電池を搭載した高圧ガス容器搭載車両。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両において、前記内室又は前記連通路に前記大気を前記容器室に移動させるための流通支援手段を備える高圧ガス容器搭載車両。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両において、前記導出口が、車体の下方に臨んで開口した高圧ガス容器搭載車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器室が車体に設けられるとともに、該容器室に、高圧ガスを貯蔵した高圧ガス容器を収納する高圧ガス容器搭載車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両は、燃料電池とモータを搭載する車両であり、燃料電池を発電させることに伴って動作するモータが車輪に回転駆動力を付与する。燃料電池車両は、これにより走行する。ここで、燃料電池車両には、水素ガスや炭化水素ガス等を圧縮して貯蔵した高圧ガス容器も搭載される。燃料電池は、該高圧ガス容器から供給された水素ガス（又は炭化水素ガス中の水素）と、大気（空気）中の酸素との電気化学反応によって発電する。
【０００３】
高圧ガス容器から水素ガス等を導出すると、高圧ガス容器内の圧力が低下する。また、気体の状態方程式から理解されるように、この圧力の低下に伴って高圧ガス容器の温度が下降する。高圧ガス容器には水素ガス等が漏洩することを防止するためのシール部材が組み込まれているが、高圧ガス容器が低温となることに伴ってシール部材が収縮するので、所定のシール機能が得られなくなる懸念がある。
【０００４】
このような不具合を回避するべく、特許文献１に記載されるように、乗員室内の比較的高温である空気を容器室（特許文献１においていう「ガスタンク室」）に供給することが想起される。この技術では、ファンによって乗員室内の空気を容器室に送るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１２３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記ファンは、乗員室と容器室を連通する連通路の開口に設けられるが、特許文献１の図１を参照すると、該開口は、乗員室の下方と容器室の上方を連通するように形成されている。水素ガスは空気よりも軽量であることから、ファンが回転を開始するまでは、水素ガスが乗員室に侵入することが起こり得る。また、乗員室から容器室に向かう風が生じるので、この風による音や冷感等で乗員が不快感を覚える懸念がある。
【０００７】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、高圧ガス容器に組み込まれたシール部材のシール機能を確保することが可能であり、しかも、乗員が不快感を覚えることを回避し得る高圧ガス容器搭載車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、高圧ガスを貯蔵した高圧ガス容器を容器室に収納する高圧ガス容器搭載車両において、
乗員が乗車する乗員室以外の内室に発熱体が収納され、
前記内室に大気を導入するための導入口と、前記内室と前記容器室を連通する連通路と、前記容器室から大気を導出するための導出口とが形成され、
前記導入口を介して前記内室に導入された大気を前記発熱体に接触させることで温度上昇させるとともに、温度上昇した前記大気を前記容器室で前記高圧ガス容器に接触させる高圧ガス容器搭載車両が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発熱体に接触して温度上昇を起こした大気を高圧ガス容器に接触させるようにしているので、高圧ガス容器に対して温度補償がなされる。このために該高圧ガス容器に組み込まれたシール部材が過度に収縮することが回避されるので、該シール部材のシール機能が確保される。
【００１０】
しかも、大気は乗員室以外の内室を流通するので、容器室から乗員室にガスが侵入することが回避される。また、乗員室から容器室に向かう流れ（風）が生じることが回避されるので、この風による音や冷感等に起因して乗員が不快感を覚える懸念が払拭される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る高圧ガス容器搭載車両の模式的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る高圧ガス容器搭載車両につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下における「前方」は高圧ガス容器搭載車両の前進方向を表し、「後方」はその逆方向を表す。「長手方向」は「前後方向」と同義であり、「幅方向」は長手方向に直交する方向を意味する。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係る高圧ガス容器搭載車両（以下、単に「車両」とも表記する）１０の模式的側面図である。この車両１０は、車体１２と、該車体１２に組み付けられた走行輪としての２個の前輪１４及び後輪１６を備える燃料電池四輪車である。なお、図１中の参照符号１８は道路を表す。
【００１４】
車体１２には、フロアパネル２０（フロア）が設けられる。該フロアパネル２０は、車体１２の前方において上方に向かって傾斜する一方で、後方において上方に向かって陥没する凹空間を形成する。また、車体１２の長手方向略中間部は略平坦であり、この平坦な部位によって乗員室２２が区画される。乗員室２２の前方右方及び左方には運転席、助手席がそれぞれ設けられ、後方には後部座席が設けられる。なお、各座席はいずれも図示していない。
【００１５】
フロアパネル２０の下方には、車体１２の前端から後端にわたって延在するアンダカバー２４が配設される。フロアパネル２０とアンダカバー２４は所定間隔で互いに離間しており、このため、フロアパネル２０とアンダカバー２４の間に空間が形成される。
【００１６】
車体１２の前方には、アンダカバー２４、フロアパネル２０の前方、ボンネット２６によってモータ室２８（内室）が形成される。このモータ室２８には、通電に伴って励磁される電磁コイルを有するステータと、磁石を有するロータとを備えるモータ３０が収納される。モータ３０の構成は周知であることから、ステータやロータの図示を省略する。モータ３０は、電磁コイルに通電がなされることで熱を帯び、その温度が上昇する。すなわち、モータ３０は発熱体の一種である。
【００１７】
モータ室２８には、公知の燃料電池スタック３２（燃料電池）及び車両用空調装置も収納される。この中の燃料電池スタック３２は発電することが可能であり、前記電磁コイルに通電してモータ３０を付勢する電力供給源として機能する。この際、燃料電池スタック３２は熱を帯び、その温度が上昇する。一方、車両用空調装置は、大気を加熱するためのヒータ３４を含んで構成される。このように、燃料電池スタック３２及びヒータ３４も発熱体である。すなわち、モータ室２８には、モータ３０、燃料電池スタック３２及びヒータ３４が発熱体として収納されている。
【００１８】
アンダカバー２４とボンネット２６の間に設けられるフロントグリル４０には、多数の導入口４２が形成されている。車両１０の走行時には、この導入口４２を介して大気がモータ室２８内に流入する。車両１０が走行しているので、大気は走行風として流通する。
【００１９】
また、乗員室２２の下方において、アンダカバー２４とフロアパネル２０の間には、ホルダパネル４４が設けられる。ホルダパネル４４とフロアパネル２０の間の空間は、別の内室である電池室４６が形成される。さらに、後輪１６の近傍（前方及び上方）には、アンダカバー２４とフロアパネル２０の前記凹空間により、容器室５０が形成される。この中の電池室４６は、入口側開口５２を介してモータ室２８に連通するとともに、連通路としての出口側開口５４を介して容器室５０に連通する。換言すれば、モータ室２８と容器室５０は、電池室４６を介して連通する。
【００２０】
電池室４６には、電装機器に電力を供給する高圧バッテリ５６（電池）が収納される。高圧バッテリ５６が放電を行うときには熱を帯び、その温度が上昇する。すなわち、高圧バッテリ５６も発熱体である。
【００２１】
一方、アンダカバー２４とフロアパネル２０の間の空間は、走行風の案内通路５８となる。すなわち、モータ室２８と容器室５０は、この案内通路５８を介しても連通している。このことから諒解されるように、案内通路５８は連通路としての役割を果たす。ホルダパネル４４の後端が上方に向かって延在するように傾斜しているため、案内通路５８の、容器室５０側の開口に、車体１２の長手方向に平行な方向から上方に向かって傾斜した案内壁５９が設けられている。
【００２２】
案内通路５８内には、流通支援手段としての送風用ファン６１が設けられている。該送風用ファン６１は、走行風がモータ室２８から容器室５０に向かって流通することを支援する。
【００２３】
容器室５０には、燃料電池スタック３２に供給される水素ガスを貯留した第１高圧ガス容器６０、第２高圧ガス容器６２が収納される。第２高圧ガス容器６２は予備容器であり、第１高圧ガス容器６０に比して直径及び長さが小さく設定されている。結局、第２高圧ガス容器６２は第１高圧ガス容器６０よりも小容量である。第２高圧ガス容器６２は２個の後輪１６間の前方に配置される一方、第１高圧ガス容器６０は２個の後輪１６間に挟まれ、且つ側面視で後輪１６の上半分に重なる位置に配置される。従って、第１高圧ガス容器６０と第２高圧ガス容器６２の間にはクリアランスが形成される。また、第１高圧ガス容器６０とフロアパネル２０の天井面、第２高圧ガス容器６２とフロアパネル２０の天井面の間にもクリアランスが形成されている。
【００２４】
第１高圧ガス容器６０、第２高圧ガス容器６２は、それぞれ、樹脂からなる中空のライナと、繊維強化樹脂等からなり前記ライナの外方を覆う補強層と、ライナの先端に形成された開口に取り付けられて補強層から露出する口金（継手部）とを有する。ライナと口金の間には、シール部材が介装される。この構成は、特開２０１８−１５５３３５号公報等に記載される公知のものであり、従って、図示及び詳細な説明を省略する。なお、高圧の水素ガスはライナ内に充填される。
【００２５】
案内通路５８の、容器室５０側の開口は、第１高圧ガス容器６０、第２高圧ガス容器６２の高さ寸法の中間よりも下方で開口する。ここで、「高さ方向」は車体１２の上下方向に沿う方向を表す。略円筒形状をなす第１高圧ガス容器６０及び第２高圧ガス容器６２が横臥姿勢で容器室５０内に収納されていることから、これら第１高圧ガス容器６０及び第２高圧ガス容器６２の直径が高さ方向寸法となる。すなわち、案内通路５８の、容器室５０側の開口の高さＨ１は、第１高圧ガス容器６０及び第２高圧ガス容器６２の各半径Ｒ１、Ｒ２よりも小さい。
【００２６】
アンダカバー２４には、道路１８に臨む外面（下面）から容器室５０を臨む内面（上面）にわたって貫通する導出口６４が形成される。この導出口６４により、容器室５０と車外を連通する。フロアパネル２０よりも下方のアンダカバー２４に導出口６４が形成されることから、該導出口６４は、車体１２の下方で道路１８を臨むようにして開口する。
【００２７】
本実施の形態に係る高圧ガス容器搭載車両１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
【００２８】
車両１０を走行させるためには、先ず、第１高圧ガス容器６０（第１高圧ガス容器６０の残容量が少ないときには第２高圧ガス容器６２）から水素ガスを燃料電池スタック３２のアノードに供給するとともに、大気を源とする圧縮エアを燃料電池スタック３２のカソードに供給する。アノード及びカソードで所定の電気化学反応が生起されることにより、燃料電池スタック３２が発電する。燃料電池スタック３２は、この発電に伴って熱を帯び、その温度が上昇する。
【００２９】
燃料電池スタック３２の発電によって得られた電力の一部は、モータ３０に供給される。この電力供給によってステータの電磁コイルに通電がなされ、その結果、該電磁コイルに交番磁界に基づく電磁力が発生する。この電磁力と、ロータの磁石による磁力との間で斥力と引力が発生することに基づき、ロータが回転する。このロータの回転駆動力が、前輪１４（又は後輪１６）を回転させて車両１０を走行させる走行駆動力に変換される。
【００３０】
乗員は、例えば、乗員室２２の温度が低く快適ではないと認識したとき、暖房によって乗員室２２内の温度を上昇させるべく車両用空調装置を付勢する。これに伴って該車両用空調装置を構成するヒータ３４が発熱し、温度が上昇する。
【００３１】
さらに、電装機器に電力を供給するべく、高圧バッテリ５６が放電を開始する。このため、高圧バッテリ５６が熱を帯びて温度上昇を起こす。
【００３２】
車両１０が走行を開始すると、該車両１０の周囲の大気が相対的に走行風となる。走行風の一部は、フロントグリル４０に形成された導入口４２からモータ室２８内に流入する。導入口４２が車体１２の前方に臨んで配設されたフロントグリル４０に形成されているので、走行風は、該導入口４２を介してモータ室２８内に容易に流入する。
【００３３】
上記したように、モータ室２８内には、モータ３０、燃料電池スタック３２及びヒータ３４が収納されている。従って、モータ室２８内に流入した走行風は、モータ３０、燃料電池スタック３２及びヒータ３４に接触する。この接触の過程で、走行風に対し、モータ３０、燃料電池スタック３２及びヒータ３４から熱が伝達される。その結果、走行風の温度が上昇する。
【００３４】
走行風の一部は連通路である案内通路５８に流入し、残部は電池室４６に流入する。案内通路５８に流入した走行風は、送風用ファン６１によって支援を受け、容器室５０に向かって容易に流通する。走行風は、その後、容器室５０側の開口から導出される。この際、容器室５０側の開口の高さＨ１が、第１高圧ガス容器６０、第２高圧ガス容器６２の半径Ｒ１、Ｒ２よりも小さいので、走行風は、先ず、第２高圧ガス容器６２及び第１高圧ガス容器６０の下部に接触する。
【００３５】
上記したように、走行風は、モータ３０、燃料電池スタック３２及びヒータ３４から熱が伝達されて比較的高温となっている。高温の走行風が容器室５０内の低温の気体に対して導出されると、両者の密度差に基づき、高温の走行風が容器室５０内を上昇する。案内通路５８の、容器室５０側の開口に、上方に向かって傾斜した案内壁５９が設けられていることも、この上昇を支援する。このために第２高圧ガス容器６２の全体にわたって走行風が万遍なく接触するようになるので、該第２高圧ガス容器６２が十分に加温される。
【００３６】
また、入口側開口５２を介して電池室４６に流入した走行風は、高圧バッテリ５６に接触することで該高圧バッテリ５６から熱を受領する。すなわち、走行風の温度が一層上昇する。走行風は、その後、出口側開口５４を介して容器室５０に流入し、第２高圧ガス容器６２に接触する。このことによっても、該第２高圧ガス容器６２が十分に加温される。
【００３７】
第２高圧ガス容器６２に接触した走行風は、第２高圧ガス容器６２と第１高圧ガス容器６０の間のクリアランスに流入し、さらに、アンダカバー２４と第１高圧ガス容器６０との間、又は第１高圧ガス容器６０とフロアパネル２０との間に流入する。ここで、道路１８とアンダカバー２４の間にも走行風が流通する。走行風の流れにより、車両１０の下方（アンダカバー２４の外方）が容器室５０内に対して負圧となる。従って、容器室５０内の走行風が、ベンチュリ効果に基づいて車外を流通する走行風に引き寄せられる。このため、容器室５０内の走行風が導出口６４側に向かって下降することが容易となる。
【００３８】
そして、容器室５０内を下降した走行風は、車体１２の下方に臨んで開口した導出口６４から車外に排出される。この流通過程で、走行風が第１高圧ガス容器６０の全体にわたって万遍なく接触する。従って、第１高圧ガス容器６０が十分に加温される。このように、導出口６４を車体１２の下方に臨んで開口するようにしたことにより、第１高圧ガス容器６０及び第２高圧ガス容器６２の全体にわたって走行風を接触させることが可能となる。
【００３９】
以上から諒解されるように、本実施の形態においては、温度上昇を起こした走行風が第１高圧ガス容器６０及び第２高圧ガス容器６２に接触し、これにより第１高圧ガス容器６０及び第２高圧ガス容器６２を加温する。加温しない場合、第１高圧ガス容器６０（又は第２高圧ガス容器６２）から水素ガスを排出すると、該第１高圧ガス容器６０（又は第２高圧ガス容器６２）の温度が低下する。これに対し、本実施の形態では、上記した走行風の接触によって温度補償がなされるため、第１高圧ガス容器６０（又は第２高圧ガス容器６２）の温度が過度に低下することを回避することができる。
【００４０】
従って、第１高圧ガス容器６０、第２高圧ガス容器６２の内部にそれぞれ組み込まれたシール部材が過度に収縮を起こすことが回避される。その結果として、シール部材が所定のシール機能を示す。換言すれば、シール部材のシール機能を十分に確保することができる。
【００４１】
しかも、走行風は、乗員室２２以外の空間、すなわち、モータ室２８、案内通路５８又は電池室４６、容器室５０を流通し、乗員室２２を流通することはない。このため、乗員室２２に水素ガスが侵入することが回避される。また、乗員室２２から容器室５０に向かう風が生じることがないので、この風による音や冷感等で乗員が不快感を覚える懸念が払拭される。
【００４２】
本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４３】
例えば、高圧バッテリ５６を収納した電池室４６に走行風を直接取り入れ、高圧バッテリ５６に接触した走行風を容器室５０に流入させるようにしてもよい。
【００４４】
また、送風用ファン６１を設けることなく、自然流通によって走行風を容器室５０側に流通させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０…高圧ガス容器搭載車両        １２…車体
２０…フロアパネル                ２２…乗員室
２４…アンダカバー                ２８…モータ室
３０…モータ                      ３２…燃料電池スタック
３４…ヒータ                      ４０…フロントグリル
４２…導入口                      ４４…ホルダパネル
４６…電池室                      ５０…容器室
５２…入口側開口                  ５４…出口側開口
５６…高圧バッテリ                ５８…案内通路
５９…案内壁                      ６０、６２…高圧ガス容器
６１…送風用ファン                ６４…導出口
【図１】
2020111187.tif 000003