(57)【要約】【課題】燃料電池スタックから放出された水素ガスを含む燃料ガスを確実に希釈して、さらに安全性を高めた車両用燃料電池装置を提供すること。【解決手段】ダッシュパネル１０４の上に、上部がフロントガラス１０５の下縁部に沿って設けられる管状の周壁７１を有し、その上に周壁７１の内部空間７４と大気と連通する前側連通孔７５と後側連通孔７６が形成されたカウルトップ７と、排気ダクト４から排出される空気を取り入れる空気導入面６２と、空気を吐出する空気吐出面６３と、を備え、燃料電池スタック３から排出された燃料ガスが導入されて、燃料ガスと空気とを混合希釈し、空気吐出面６３を介してカウルトップ７の内部空間７４と連通する希釈空間を有する希釈装置６と、を備える。【選択図】図６
2014000833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室に対してダッシュパネルで区画される車両前部のエンジンルーム内に搭載され、空気を反応ガス兼冷媒として空気取り入れ面から取り入れるとともに、空気排出面から空気を排出する燃料電池スタックを備え、前記空気排出面に排気ダクトが連結された車両用燃料電池装置において、
前記ダッシュパネルの上に、上部がフロントガラスの下縁部に沿って設けられる管状の周壁を有し、前記周壁の上部に当該周壁内部の内部空間と大気とを連通する複数の連通孔が形成されたカウルトップと、
前記排気ダクトの排出口から排出される空気を取り入れる空気導入面と、空気を吐出する空気吐出面と、を備えるとともに、前記燃料電池スタックから排出された燃料ガスが導入されて、燃料ガスと空気とを混合希釈し、前記空気吐出面を介して前記カウルトップの内部空間と連通する希釈空間を有する希釈装置と、
を備えることを特徴とする車両用燃料電池装置。
【請求項２】
前記複数の連通孔は、
前記フロントガラスに衝突した走行風を前記内部空間へ取り込む後側連通孔と、
前記後側連通孔より車両前後方向前側に配置され、前記内部空間内でさらに空気で希釈された燃料ガスを大気中へ排出する前側連通孔と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料電池装置。
【請求項３】
車両を側方から見た場合に、前記希釈装置に前記空気導入面の中心と前記空気吐出面の中心とを結ぶ中心軸線を設定し、前記前側連通孔と前記希釈空間の中心とを結ぶ仮想軸線を設定し、車両水平方向に対する前記中心軸線の角度θ１が、車両水平方向に対する前記仮想軸線の角度θ２よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用燃料電池装置。
【請求項４】
前記周壁の前記後側連通孔と対向する位置に、前記後側連通孔から導入した空気を前記空気吐出面に導くように案内板が配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両用燃料電池装置。
【請求項５】
前記希釈装置は、前記燃料電池スタックから前記希釈空間へ燃料ガスを導入するパージ配管が接続され、前記空気導入面が前記排気ダクトの排出口に対向するように配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の車両用燃料電池装置。
【請求項６】
前記排気ダクトの前記排出口に、前記燃料電池スタック側を通過した空気を排出するファンが配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の車両用燃料電池装置。
【請求項７】
前記カウルトップの前記周壁は、前記ダッシュパネルの直上位置から車両前後方向前側へ向けて延びる底板領域を含むボトム部と、当該ボトム部の上に設けられて該ボトム部との間に前記内部空間を形成するトップ部と、を有し、
前記ボトム部に前記希釈空間と連通するボトム開口部が形成され、
前記トップ部に前記複数の連通孔が形成されている
ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の車両用燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用燃料電池装置に関し、さらに詳しくは、空気を反応ガス兼冷媒として使用する燃料電池スタックを備えた車両用燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車などの車両には、その動力源となる燃料電池スタックが搭載されている。燃料電池スタックの搭載構造としては、燃料電池スタックを、後部座席下方のフロアパネルとアンダーカバーとの間の空間に配置したもの（例えば、特許文献１参照）や、エンジンルーム内に配置したもの（例えば、特許文献２参照）などが知られている。
【０００３】
燃料電池スタックは、水素ガスを含む燃料ガスが供給されるアノード側と、空気が供給されるカソード側と、を備えている。燃料ガスは、水素タンクに高圧充填された水素ガスを減圧弁によって所望の圧力まで減圧してアノード側に供給されるようになっている。一方、空気は、熱交換器などを通して高い発電効率が得られる温度に調整および加湿した後、燃料電池スタックのカソード側に供給されるようになっている。アノード側には、アノード側流路が形成されている。ともすると、このアノード側流路では、結露が生じたり、生成水の詰まりが生じる場合がある。
【０００４】
そこで、燃料電池装置では、燃料電池スタック内のアノード側流路の結露や生成水に起因する詰まりなどを吹き飛ばすために、車両運転状況に拘わらず、掃気を行う機能を備えている。この他に、燃料電池装置では、燃料電池スタック内の圧力（内圧）を調整したりするために、正常稼働時でも、燃料電池スタックから燃料ガス（水素ガス）の一部をパージ配管に排出する機能を備えている。このようにパージ配管に排出された燃料ガス（水素ガス）の一部は、希釈されて大気へと放出されるようになっている。水素ガスを含む燃料ガスは、燃焼性があり、容量水素濃度が４％を超えると燃え易くなる。さらに、燃料ガス（水素ガス）は、容量水素濃度が１８％を超えると瞬間的に燃焼し易くなる。そのため、燃料ガス（水素ガス）を大気に放出する際には、燃料ガス（水素ガス）の容量水素濃度が４％を超えないように、希釈して大気中へ放出する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３４９９２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２５２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された燃料電池スタックの配置構造では、走行風（空気）が流れ難いフロアパネルの下方に燃料電池スタックから放出された燃料ガス（水素ガス）の一部が滞留し易い。このため、この配置構造では、フロアパネルの下方に滞留した燃料ガスの一部が車室内へと漏れる虞がある。また、上記特許文献２に開示された燃料電池スタックの配置構造では、燃料電池スタックから放出された燃料ガス（水素ガス）の放出経路によっては、燃料ガス（水素ガス）がエンジンルーム内に滞留する虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、車両用燃料電池装置において、燃料電池スタックから放出された水素ガスを含む燃料ガスを確実に希釈して、安全性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、車室に対してダッシュパネルで区画される車両前部のエンジンルーム内に搭載され、空気を反応ガス兼冷媒として空気取り入れ面から取り入れるとともに、空気排出面から空気を排出する燃料電池スタックを備え、空気排出面に排気ダクトが連結された車両用燃料電池装置において、ダッシュパネルの上に、上部がフロントガラスの下縁部に沿って設けられる管状の周壁を有し、周壁の上部に周壁内部の内部空間と大気とを連通する複数の連通孔が形成されたカウルトップと、排気ダクトの排出口から排出される空気を取り入れる空気導入面と、空気を吐出する空気吐出面と、を備えるとともに、燃料電池スタックから排出された燃料ガスが導入されて、燃料ガスと空気とを混合希釈し、空気吐出面を介して前記カウルトップの内部空間と連通する希釈空間を有する希釈装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記態様としては、複数の連通孔が、フロントガラスに衝突した走行風を内部空間へ取り込む後側連通孔と、後側連通孔より車両前後方向前側に配置され、内部空間内でさらに空気で希釈された燃料ガスを大気中へ排出する前側連通孔と、を含むことが好ましい。
上記態様としては、車両を側方から見た場合に、希釈装置に空気導入面の中心と空気吐出面の中心とを結ぶ中心軸線を設定し、前側連通孔と希釈空間の中心とを結ぶ仮想軸線を設定し、車両水平方向に対する中心軸線の角度θ１が、車両水平方向に対する前記仮想軸線の角度θ２よりも小さくなるように設定されていることが好ましい。
【００１０】
上記態様としては、周壁の後側連通孔と対向する位置に、後側連通孔から導入した空気を前記空気吐出面に導くように案内板が配置されていることが好ましい。
上記態様としては、希釈装置は、燃料電池スタックから希釈空間へ燃料ガスを導入するパージ配管が接続され、空気導入面が排気ダクトの排出口に対向するように配置されていることが好ましい。
【００１１】
上記態様としては、排気ダクトの前記排出口に、燃料電池スタック側を通過した空気を排出するファンが配置されていることが好ましい。
上記態様としては、カウルトップの周壁は、ダッシュパネルの直上位置から車両前後方向前側へ向けて延びる底板領域を含むボトム部と、このボトム部の上に設けられてボトム部との間に内部空間を形成するトップ部と、を有し、ボトム部に希釈空間と連通するボトム開口部が形成され、トップ部に複数の連通孔が形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃料電池スタックから放出された水素ガスを含む燃料ガスを確実に希釈して、車両用燃料電池装置の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る車両用燃料電池装置が搭載された車両前部の側面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る車両用燃料電池装置が搭載された車両前部の平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る車両用燃料電池装置の要部を示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る車両用燃料電池装置の要部を示す分解斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る車両用燃料電池装置の要部を示す平面図である。
【図６】図６は、図５のVI−VI線に沿って部分的に切断した断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る車両用燃料電池装置のブロック図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る車両用燃料電池装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態に係る車両用燃料電池装置（以下、燃料電池装置という。）の詳細を図面に基づいて説明する。但し、図面は模式的なものであり、各部材の寸法や寸法の比率や形状などは現実のものと異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率や形状が異なる部分が含まれている。なお、本実施の形態では、説明の便宜を図るために、図中において車両の前後方向、左右方向、ならびに上下方向を矢印で示す。
【００１５】
図１および図２に示すように、燃料電池装置１は、車両１００の車両前部１００Ｆにおけるエンジンルーム１０１内に配置されている。エンジンルーム１０１は、エンジンフード１０２と、サイドパネル１０３と、ダッシュパネル１０４と、カウルトップ７とで区画されている。エンジンルーム１０１内には、燃料電池装置１の他に、図示しない駆動用モータやインバータやラジエータなどを備えている。
【００１６】
燃料電池装置１は、吸気ダクト２と、一対の燃料電池スタック３と、それぞれの燃料電池スタック３に一対ずつ設けられる二対の排気ダクト４と、それぞれの排気ダクト４に対して１つずつ設けられる排気ファン５と、希釈装置６と、上記カウルトップ７と、を備えて概略構成されている。ここで、希釈装置６は、カウルトップ７と連通するように設けられている。
【００１７】
（吸気ダクト）
図３に示すように、吸気ダクト２は、第１ダクト部２１０と、第２ダクト部２２０と、第３ダクト部２３０と、を備えている。第１ダクト部２１０は、外形が略直方体形状の箱構造を有する。第１ダクト部２１０における車両前後方向の前側の前パネル２１１には、上下２箇所に、それぞれ第１空気取り入れ口２１２が形成されている。そして、それぞれの第１空気取り入れ口２１２には、シャッタ２１３が設けられている。このシャッタ２１３は、シャッタ駆動部２１３Ａからの回転駆動力が伝達されることにより回転駆動されて、第１空気取り入れ口２１２の開閉を行うようになっている。また、図６に示すように、第１ダクト部２１０は、前面パネル２１１と対向する後面パネル２１４に開口部２１４Ａが形成されている。
【００１８】
第２ダクト部２２０は、軸方向に直角をなす断面が矩形状の筒体である。第２ダクト部２２０は、第１ダクト部２１０の後面パネル２１４に形成された開口部２１４Ａと連通するように、後面パネル２１４に連結されている。また、図４に示すように、第２ダクト部２２０には、矩形状のフィルタ２２１が収納されている。なお、第２ダクト部２２０の軸方向の長さは、フィルタ２２１の厚みと同程度であり、比較的短く設定されている。
【００１９】
図４および図６に示すように、第３ダクト部２３０は、略台形柱状の外形を有し、内部が中空の箱体である。第３ダクト部２３０は、車両前後方向前側に配置される前面パネル２３１と、車両幅方向の両側に配置される一対の側面パネル２３２と、上面パネル２３３と、下面パネル２３４と、を有する。前面パネル２３１は、上流側開口部２３１Ａが形成されている。そして、前面パネル２３１には、第２ダクト部２２０の下流側の端部が接続されている。
【００２０】
図６に示すように、第３ダクト部２３０の車両前後方向後側の部分は、一対の下流側開口部２３５を有する。なお、これら下流側開口部２３５の開口面２３５Ａ同士は、互いに略直角をなすように配置されている。第３ダクト部２３０における一方の下流側開口部２３５は、その中心軸が車両前後方向斜め上後方を向くように設定されている。第３ダクト部２３０における他方の下流側開口部２３５は、その中心軸が車両前後方向斜め下後方を向くように設定されている。
【００２１】
図３および図５に示すように、側面パネル２３２には、第２空気取り入れ口２３２Ａが形成されている。この第２空気取り入れ口２３２Ａは、車両上下方向に沿って細長い長方形状に形成されている。この第２空気取り入れ口２３２Ａの外側には、車両前後方向後方から排気を取り込むように後側に向けて開口するフード部２３２Ｂが設けられている。すなわち、第２空気取り入れ口２３２Ａは、フード部２３２Ｂを備えることにより、実質的に車両前後方向後側に向いて開口している。また、フード部２３２Ｂ内には、この第２空気取り入れ口２３２Ａの開閉を行うシャッタ２３２Ｃが設けられている。図６に示すように、このシャッタ２３２Ｃは、シャッタ駆動部２３２Ｄから伝達される駆動力により開閉動作を行うようになっている。このシャッタ駆動部２３２Ｄは、側面パネル２３２の内側面に設けられている。なお、シャッタ２３２Ｃは、外気温度が所定の温度（燃料電池スタック３に適正動作を行わせる温度範囲の下限温度）より低いときに開くことによりエンジンルーム内１０１内の暖かい空気が第３ダクト部２３０内に導入されるようになっている。
【００２２】
（燃料電池スタック）
燃料電池スタック３は、図示しない、電解質膜、水素極、空気極、セパレータを幾重に積み上げた構成を有する。図３および図４に示すように、燃料電池スタック３は、直方体構造である。図６に示すように、燃料電池スタック３は、直方体構造の一方の面を空気取り入れ面３１とし、この空気取り入れ面３１と平行をなす他方の面を空気排出面３２としている。この燃料電池スタック３では、空気取り入れ面３１側から取り入れる空気を反応ガス兼冷媒として用いる。また、図６示すように、燃料電池スタック３の空気取り入れ面３１側には、短い矩形ダクト状のフィルタ収納部３３が設けられている。このフィルタ収納部３３内には、矩形板状のフィルタ３４が収納されている。それぞれの燃料電池スタック３の空気取り入れ面３１側は、第３ダクト部２３０の下流側開口部２３５に連通するように接続されている。燃料電池スタック３では、空気を空気取り入れ面３１から内部に取り入れ、温度の上昇した空気を空気排出面３２から外部へ排出するようになっている。
【００２３】
（排気ダクト）
一対の排気ダクト４は、それぞれの燃料電池スタック３に対して、車両幅方向に沿って互いに隣接するように配置されている。それぞれの排気ダクト４は、矩形の角筒形状のダクトであり、燃料電池スタック３の空気排出面３２側に連通するように接続されている（図６参照）。そして、それぞれの排気ダクト４の下流側端部には、円筒状の排気ファンカバー４１が設けられている。図２および図５に示すように、この排気ファンカバー４１内には、排気ファン５が設けられている。
【００２４】
（希釈装置）
図２および図５に示すように、希釈装置６の外観は、直方体形状の箱体状ある。図６に示すように、この希釈装置６内には、直方体形状の希釈空間６１が形成されている。この希釈装置６は、前面側が空気導入面６２であり、後面側が空気吐出面６３となっている。この空気導入面６２には、上記排気ファン５が対向するように配置されており、空気が希釈空間６１に吹き込むようになっている。この希釈装置６は、パージ配管５２を介して、燃料電池スタック３における図示しないアノード側流路に接続されている。したがって、希釈装置６では、希釈空間６１内に、パージ配管５２からの水素ガスを含む燃料ガスと、排気ファン５側からの空気が導入されることにより、水素ガスを含む燃料ガスを希釈することができる。なお、この希釈装置６は、燃料電池装置１において、燃料電池スタック内のアノード側流路の結露や生成水の詰まりなどを吹き飛ばすために、車両運転状況に拘わらず、掃気を行う場合に稼働させればよい。希釈装置６は、水素ガスを含む燃料ガスを希釈するために、排気ファン５からの空気が導入されるが、車両幅方向に並ぶ一対の排気ファン５の両方が空気導入面６２に対向しなくてもよい。したがって、図２および図５に示すように、希釈装置６は、一対の排気ファン５のうち一方の排気ファン５のみに空気導入面６２が対向するようになっている。図２に示すように、本実施の形態では、車両幅方向に並ぶ一対の排気ファン５うち、車両幅方向の中央に近い方の排気ファン５を希釈装置６に対向させている。
【００２５】
（カウルトップ）
図６に示すように、カウルトップ７は、ダッシュパネル１０４の上に、上部がフロントガラス１０５の下縁部に沿って設けられる管状の周壁７１を有している。この周壁７１は、樋状のボトム部７２と、ボトム部７２の上に組み付けられたトップ部７３と、で構成されている。ボトム部７２は、ダッシュパネル１０４の直上位置から車両前後方向前側へ向けて延びる底板領域７２Ａを有する。また、ボトム部７２には、希釈装置６の希釈空間６１に連通するボトム開口部７２Ｂが形成されている。トップ部７３の上部には、周壁７１内部の内部空間７４と大気とを連通する複数の連通孔としての前側連通孔７５と後側連通孔７６が形成されている。前側連通孔７５は、後側連通孔７６より車両前後方向前側に配置されている。この前側連通孔７５では、内部空間７４内でさらに空気で希釈された燃料ガスを大気中へ排出するようになっている。図６に示すように、後側連通孔７６では、フロントガラス１０５に衝突した走行風（矢印Ｆ７で示す）を内部空間７４へ取り込むようになっている。
【００２６】
図６に示すように、車両を側方から見た場合に、希釈装置６の空気導入面６２の中心と空気吐出面６３の中心とを結ぶ中心軸線Ａを設定し、前側連通孔７５と希釈空間６１の中心Ｃとを結ぶ仮想軸線Ｂを設定し、車両水平方向の水平線Ｈに対する中心軸線Ａの角度θ１が、車両水平方向に対する仮想軸線Ｂの角度θ２よりも小さくなるように設定されている。後側連通孔７６は、トップ部７３に形成された立ち上がり板部７７に形成されている。このため、後側連通孔７６の開口面は、フロントガラス１０５側を向くように配置されている。トップ部７３には、後側連通孔７６と対向する案内板７８が形成されている。この案内板７８は、後側連通孔７６よりも車両前後方向前側に配置されている。また、この案内板７８は、後側連通孔７６から導入した空気を、希釈装置６の空気吐出面６３へ向けて導くように配置されている。
【００２７】
図７は、本実施の形態に係る燃料電池装置１のブロック図である。図７に示すように、燃料電池スタック３の図示しないアノード吸気部には、水素タンク８に貯蔵した高圧の圧縮水素ガスを減圧弁９により降圧した後に導入するようになっている。なお、燃料電池スタック３内の図示しないアノード側流路の結露や生成水の詰まりなどを吹き飛ばすために、車両運転状況に拘わらず、掃気を行う機能を備えている。このため、この燃料電池装置１は、図示しないアノード側流路からの水素ガスを含む燃料ガスを希釈装置６へ搬送するため、このアノード側流路と希釈装置６とを連絡するパージ配管５２が設けられている。また、パージ配管５２には、このパージ配管５２内で搬送される水素ガスを含む燃料ガスの流路の開閉を行うパージ弁１０を備えている。一方、燃料電池スタック３の図示しないカソード吸気部には、高圧圧縮コンプレッサを有さず、フィルタ２２１，３４を通して吸気ダクト２に吸入した外気が、排気ファン５によって供給される。燃料電池スタック３に供給された空気は発電反応に使用するのみではなく、燃料電池スタック３を冷却する役割を有する。
【００２８】
図１および図６に示すように、燃料電池スタック３のアノード側には、減圧弁９に接続された燃料供給管５１が接続されている。そして、燃料電池スタック３には、アノード側から排出される余剰水素ガスを排出する上記したパージ配管５２が接続されている。このパージ配管５２は、希釈装置６に接続され、水素ガスをカソード側排気空気により可燃下限濃度未満に希釈して外気に放出するようになっている。
【００２９】
（燃料電池装置の作用・効果）
次に、本実施の形態に係る燃料電池装置１の作用・効果について説明する。先ず、燃料電池装置１を始動させると、水素ガスと空気が燃料電池装置１に導入される。具体的には、図７に示すように、燃料電池スタック３の図示しないアノード吸気部に、水素タンク８に貯蔵した高圧の圧縮水素ガスが減圧弁９により降圧された後に、導入されるようになっている。一方、燃料電池スタック３の図示しないカソード吸気部には、フィルタ２２１を通して吸気ダクト２に吸入された外気が導入される。なお、このように燃料電池スタック３に供給された空気は発電反応に使用するのみではなく、燃料電池スタック３を冷却する役割を有する。そして、図６に示すように、排気ファン５は、希釈装置６の空気導入面６２へ向けて空気流Ｆ５を送風する。
【００３０】
アノード側から排出される水素ガスを含む燃料ガス（余剰水素ガス）は、パージ配管５２で希釈装置６の希釈空間６１内へ導入される。この燃料ガスは、排気ファン５から送出される空気流Ｆ５で混合希釈される。希釈空間６１で混合希釈された空気は、希釈装置６の空気吐出面６３からカウルトップ７の内部空間７４に導入される。その後、希釈装置６で希釈された空気は、カウルトップ７の内部空間７４からトップ部７３の前側連通孔７５を通って大気（外部）へと放出される。
【００３１】
図６に示すように、車両走行時には、カウルトップ７の内部空間７４は、走行風Ｆ１の作用により負圧となる。このとき、フロントガラス１０５に衝突した走行風Ｆ１は、後側連通孔７６から内部空間７４へ流れ込み易くなる。そして、カウルトップ７の内部空間７４内へ送られた燃料ガス（既に希釈装置６で希釈されている。）は、後側連通孔７６から導入される空気流Ｆ７、Ｆ８でさらに希釈される。このため、車外に排出する際には水素ガスをカソード側の排気空気により容積水素濃度が４％よりも十分に低い濃度に希釈された状態で放出される。すなわち、燃料ガスが大気（エンジンフード１０２とトップ部７３とで囲まれた空間）に放出される前に、燃料電池装置１から排気された空気で燃料ガス（水素ガス）と混合希釈させ、しかも走行風（空気）によっても燃料ガス（水素ガス）を混合希釈させることができる。したがって、本実施の形態に係る燃料電池装置１では、燃料ガス（水素ガス）の一部が燃料電池スタック３からパージ配管５２を通って排出された場合でも、排出ガスの安全性を確保できる。なお、エンジンフード１０２とトップ部７３とで囲まれた空間内に排出された燃料ガス（水素ガス）は、希釈された状態で、エンジンフード１０２とトップ部７３との隙間から車外へ排出される。このように、燃料ガス（水素ガス）を排気ファン５からの空気と走行風（空気）とで段階的に希釈できるため、大容量の希釈装置６を設ける必要がなくなり、車両重量を低減できる。
【００３２】
本実施の形態では、後側連通孔７６がフロントガラス１０５の下縁部に沿って形成されているため、車両走行時にフロントガラス１０５に衝突した一部の走行風（空気）が後側連通孔７６を通ってカウルトップ７の内部空間７４へと流れ易くなっている。このため、燃料ガス（水素ガス）を速やかに混合希釈することができる。また、本実施の形態では、前側連通孔７５をカウルトップ７の内部空間７４へ導入された空気や燃料ガス（水素ガス）が外部へと排出し易くなるような位置に配置している。すなわち、前側連通孔７５は、車両走行時にフロントガラス１０５に衝突した一部の走行風（空気）を勢いよく流れ込む後側連通孔７６から離れた車両前後方向前側に配置している。このため、車両走行時には、混合希釈された燃料ガス（水素ガス）は、排気ファン５で導かれた空気や後側連通孔７６から流れ込んだ走行風（空気）に押圧されて、前側連通孔７５を通って円滑に大気へと放出できる。このように燃料ガス（水素ガス）を確実に希釈した状態で、速やかに排出できるため、安全性を確実に高めることができる。
【００３３】
本実施の形態では、車両を側方から見た場合に、希釈装置６の空気導入面６２の中心と空気吐出面６３の中心とを結ぶ中心軸線Ａと水平方向の水平線Ｈとがなす角度θ１が、前側連通孔７５の中心と希釈装置６の中心Ｃとを結ぶ仮想軸線Ｂと水平線Ｈとがなす角度θ２よりも小さくなるように設定されている。このため、希釈装置６を前側連通孔７５よりも後方に向けて傾斜させている。このように希釈装置６を配置させることにより、希釈装置６から排出された燃料ガス（水素ガス）が後側連通孔７６から流れ込む走行風（空気）と確実に衝突するように設定されている。このため、燃料ガス（水素ガス）は確実に希釈された状態で、直接前側連通孔７５から大気中に放出できる。
【００３４】
本実施の形態では、カウルトップ７のトップ部７３に形成された案内板７８が、後側連通孔７６から導入した空気を、希釈装置６の空気吐出面６３へ向けて導くように配置されている。このため、後側連通孔７６に流れ込む走行風（空気）を案内板７８に沿って、直接希釈装置６側へ流し込ませることができる。したがって、希釈装置６から中心軸線Ａの方向に沿って排出された燃料ガス（水素ガス）と、走行風（空気）と、を衝突させることができる。これによって、カウルトップ７の内部空間７４内で燃料ガス（水素ガス）と空気とが混合し易くなり、燃料ガス（水素ガス）を確実に希釈させることができる。
【００３５】
（暖機を必要とする場合）
所定の低温環境下では、シャッタ駆動部２１３Ａを作動させて、第１空気取り入れ口２１２のシャッタ２１３を閉状態にする。このとき、シャッタ駆動部２１３Ａの作動とともに、シャッタ駆動部２３２Ｄを作動させて、シャッタ２３２Ｃを動作させて第２空気取り入れ口２３２Ａを開状態にする。ここで、所定の低温環境下とは、外気温度が、燃料電池スタック３が適正動作を行うために適切な温度範囲の下限温度より低い場合である。
【００３６】
このとき、排気ファン５は、回転駆動されているため、図３に示すように、燃料電池装置１の始動に伴って排気ファンカバー４１の排気口４２からの暖められた空気流Ｆ１１（図３中矢印で示す。）が、第２空気取り入れ口２３２Ａから吸気ダクト３内に導入される。このように、吸気ダクト３内に導入された暖かい空気は、燃料電池スタック３の空気取り入れ面３１から燃料電池スタック３内に取り入れられて、発電反応と、燃料電池スタック３の早期の暖機と、に供される。このように、暖機を必要とする場合においても、燃料ガス（水素ガス）が確実に混合希釈されることは、上述の通りである。また、本実施の形態では、一部の排気ダクト４だけが希釈装置６と対向するように配置しているため、希釈装置６と対向しないその他の排気ダクト４を通過した暖かい空気を、エンジンルーム１０１に暖機用の空気として滞留させることができる。
【００３７】
（暖機を必要としない場合）
一方、燃料電池スタック３の暖機を必要としない場合、すなわち、燃料電池スタック３が適正動作を行うために適切な温度範囲の下限温度より高い場合、シャッタ駆動部２３２Ｄを作動させて第２空気取り入れ口２３２Ａに設けたシャッタ２３２Ｃを閉じさせる。このように、排気ダクト４の排気口４２に近い位置の第２空気取り入れ口２３２Ａを閉じることにより、排気口４２からの暖かい排気が吸気ダクト３内に導入されることを防止できる。このとき、第１空気取り入れ口２１２は開いた状態にする。なお、第２空気取り入れ口２３２Ａに設けたフード部２３２Ｂは、車両前後方向後側を向くように開口しているため、吸気ダクト３付近の走行風が直接流入しにくくなる。
【００３８】
図６に示すように、第１ダクト部２１０側のみを開けた状態では、排気ファン５による吸引作用または走行に伴い空気流Ｆ１（走行風）は、第１ダクト部２１０、第２ダクト部２２０を経て空気流Ｆ２となり第３ダクト部２３０内を経て空気流Ｆ３、Ｆ４となって各燃料電池スタック３側に導入される。燃料電池スタック３を通過して暖められた空気は、排気ダクト４を通って排気される。このように、暖機を必要としない場合においても、燃料ガス（水素ガス）が確実に混合希釈されることは、上述の通りである。
【００３９】
（本実施の形態の変形例）
図８は、本実施の形態に係る燃料電池装置１の変形例を示す断面図である。この変形例では、カウルトップ７のトップ部７３に形成されている案内板７８Ａの表面（案内面）を下方に延長した場合に、希釈装置６の希釈空間６１の中心Ｃを通るような傾きに設定されている。このため、案内板７８Ａは、後側連通孔７６から取り込んだ走行風（空気）の一部を、希釈空間６１で希釈された燃料ガス（水素ガス）に対して確実に衝突するように案内することができる。このため、この変形例によれば、より確実に燃料ガス（水素ガス）を混合希釈させることができる。
【００４０】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００４１】
例えば、上記実施の形態では、上下に一対の燃料電池スタック３を配置する第３ダクト部２３０を備えた構成としたが、燃料電池スタック３を１つ備えた構造の場合も適用可能であり、燃料電池スタック３と、排気ダクト４と、排気ファン５、希釈装置６と、カウルトップ７と、パージ配管５２と、を実質的に備える構成であれば、本発明が適用可能である。また、本発明では、吸気ダクト２、排気ダクト４の構造も、上記実施の形態に限定されるものではない。また、上記実施の形態では、排気ファン５を燃料電池スタック３の下流側に配置したが、燃料電池スタック３の上流側に配置する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  車両用燃料電池装置
２  吸気ダクト
３  燃料電池スタック
４  排気ダクト
５  排気ファン
６  希釈装置
７  カウルトップ
８  水素タンク
９  減圧弁
１０  パージ弁
３４  フィルタ
４２  排気口
５１  燃料供給管
５２  パージ配管
６１  希釈空間
６２  空気導入面
６３  空気吐出面
７１  周壁
７２  ボトム部
７２Ａ  底板領域
７２Ｂ  ボトム開口部
７３  トップ部
７４  内部空間
７５  前側連通孔
７６  後側連通孔
７７  立ち上がり板部
７８，７８Ａ  案内板
１００Ｆ  車両前部
１０１  エンジンルーム
１０２  エンジンフード
１０４  ダッシュパネル
１０５  フロントガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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