(57)【要約】【課題】エアクリーナの昇温を抑制することで、燃料電池の発電効率の低下を防止する。【解決手段】燃料電池車両１０は、ラジエータファン３２を備えるラジエータ３０と、フロントグリルの内側に設けられ、下方にラジエータ３０が配置されるラジエータサポートアッパ４０と、ラジエータサポートアッパ４０の後ろ側に設けられ、上面５０ａと後面５０ｂとを少なくとも有するエアクリーナ５０と、一方の端部に形成された空気取り入れ口５２がラジエータサポートアッパ４０の上部に開口し、他方の端部がエアクリーナ５０に接続される吸気ダクト５４と、エアクリーナ５０から空気の供給を受けて発電を行う燃料電池と、を備える。更に、上面５０ａおよび後面５０ｂに、上面５０ａの前側から後ろ側に延びて後面５０ｂの上側から下側に延びる導風リブ６０を備える。【選択図】図２
2014230435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を搭載する燃料電池車両であって、
ラジエータファンを備えるラジエータと、
車両前端に設けられた外気導入口の内側に設けられ、下方に前記ラジエータが配置されるラジエータサポートアッパと、
前記ラジエータサポートアッパの車両前後方向の後ろ側に設けられ、上面と後ろ側の後面とを有するエアクリーナと、
一方の端部に形成された空気取り入れ口が前記ラジエータサポートアッパの上部で開口し、他方の端部が前記エアクリーナに接続される吸気ダクトと、
前記エアクリーナから空気の供給を受けて発電を行う燃料電池と、
を備え、
前記エアクリーナの前記上面および前記後面に、前記上面の前側から後ろ側に延びて前記後面の上側から下側に延びる導風リブを備える、燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を搭載する燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池車両では、車両前端から導入した外気を燃料電池の発電に利用するようにしている。特許文献１に記載の燃料電池車両では、ラジエータの後方にエアクリーナを配置し、前記ラジエータの上方に設けられた導入口からエアクリーナへ外気を導き、エアクリーナで浄化された空気を燃料電池に供給する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５８５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、エアクリーナが、モータールーム内の高温となった空気や、ラジエータファン後方の熱風によって温められることで、燃料電池に対して高温となった空気を供給することになる。このために、燃料電池セルが乾燥し、発電効率が低下する虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本発明の一形態は、燃料電池を搭載する燃料電池車両である。この燃料電池車両は、ラジエータファンを備えるラジエータと：車両前端に設けられた外気導入口の内側に設けられ、下方に前記ラジエータが配置されるラジエータサポートアッパと：前記ラジエータサポートアッパの車両前後方向の後ろ側に設けられ、上面と後ろ側の後面とを有するエアクリーナと：一方の端部に形成された空気取り入れ口が前記ラジエータサポートアッパの上部で開口し、他方の端部が前記エアクリーナに接続される吸気ダクトと：前記エアクリーナから空気の供給を受けて発電を行う燃料電池と：を備え：前記エアクリーナの前記上面および前記後面に、前記上面の前側から後ろ側に延びて前記後面の上側から下側に延びる導風リブを備える。
【０００７】
前記燃料電池車両によれば、外気導入口から導入された空気が、ラジエータサポートアッパの上部からエアクリーナの上面に沿って、導風リブによって規制されながら後ろ方向に流れる。ラジエータファンが駆動された状態では、上面を流れた後の空気は、ラジエータファンの排気によって下方向へ引っ張られ、エアクリーナの後面に沿って、導風リブによって規制されながら下方向に流れる。このため、エアクリーナの上面と後面をつたって空気が流れることになり、この空気の流れによってエアクリーナの昇温が抑制される。したがって、この形態の燃料電池車両によれば、エアクリーナから燃料電池に高温の空気が供給されることを防止することができ、この結果、燃料電池セルが乾燥して発電効率が低下することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態としての燃料電池車両の概略構成を示す説明図である。
【図２】燃料電池車両に備えられるラジエータおよびエアクリーナ周辺を拡大して示す説明図である。
【図３】エアクリーナ周辺における空気の流れを示す説明図である。
【図４】実施形態の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．車両全体の構成：
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池車両の概略構成を示す説明図である。図２は、燃料電池車両に備えられるラジエータおよびエアクリーナ周辺を拡大して示す説明図である。図１に示すように、燃料電池車両（以下、単に「車両」とも呼ぶ）１０は、燃料電池ＦＣを搭載した車両であり、燃料電池ＦＣで生成される電力を利用して走行する自動車である。図中には、燃料電池車両１０の前、後、上、下の各方向を矢印にて示した。なお、以下の説明において、「前」、「後（後ろ）」、「上」、「下」と呼ぶときは、特に断りのない限り、燃料電池車両１０の前、後、上、下の各方向を意味するものとする。
【００１０】
燃料電池車両１０の前端には、外気導入口としてのフロントグリル２０が設けられ、フロントグリル２０の内側がエンジンルーム２２となっている。「エンジンルーム」とは、従来のエンジン車において、エンジンが搭載される空間のことであるが、この燃料電池車両１０においても同様の空間を備えており、これを便宜的にエンジンルーム２２と呼ぶ。エンジンルーム２２内には、ラジエータ３０と、エアクリーナ５０と、エアコンプレッサ７０と、図示しない駆動モータ等が配置されている。
【００１１】
ラジエータ３０は、エンジンルーム２２における前方上側に固設されるラジエータサポートアッパ４０の下側に配置されている。フロントグリル２０から導入された空気は、ラジエータ３０に備えられるラジエータファン３２によって吸引されるとともに、ラジエータサポートアッパ４０の上側に対しても送られる。ラジエータ３０は、内部に流れる冷却液を冷やすためのものである。
【００１２】
図１および図２に示すように、エアクリーナ５０は、エンジンルーム２２内においてラジエータ３０の後ろ側に隣り合うように配置されている。詳しくは、エアクリーナ５０は、ラジエータサポートアッパ４０の後ろ側に離間して対向配置されている。ラジエータサポートアッパ４０の上部には、エアクリーナ用の空気取り入れ口５２が配置されており、空気取り入れ口５２とエアクリーナ５０の間が吸気ダクト５４によって結ばれている。すなわち、吸気ダクト５４の一方の端部には、ラジエータサポートアッパ４０の上部で開口する空気取り入れ口５２が形成されており、吸気ダクト５４の他方の端部には、エアクリーナ５０が接続されている。空気取り入れ口５２から取り入れられた空気は、吸気ダクト５４を介してエアクリーナ５０に導入される。なお、空気取り入れ口５２をラジエータサポートアッパ４０の上部に配置したのは、エンジンルーム２２内の温度上昇（ラジエータ３０の廃熱や駆動モータの熱）による影響を最小とするためである。
【００１３】
エアクリーナ５０は、内部にクリーンエアフィルタを収納しており、このクリーンエアフィルタに空気を通過させることで、空気中のゴミやチリ等の異物を除去する。エアクリーナ５０から排出される、異物の除去された空気は、エアコンプレッサ７０に送られ、圧縮され、その後、燃料電池ＦＣに供給される。本実施形態では、燃料電池ＦＣは、燃料電池車両１０の床下に配置されている。
【００１４】
Ｂ．エアクリーナ周囲の構成：
ここでは、まずエアクリーナ５０の上下方向の位置について説明する。エアクリーナ５０の外側周囲は、上面５０ａと後面５０ｂとを含む複数の面によって構成されている。上面５０ａは上側の面であり、後面５０ｂは後ろ側の面である。本実施形態においては、エアクリーナ５０の上面５０ａの高さ（上下方向の位置）と、ラジエータサポートアッパ４０の上面の高さ（上下方向の位置）とが一致するように、エアクリーナ５０の上下方向の配設位置が定められている。なお、図２に示すように、ラジエータファン３２は、車両の左右方向に並んで２つ設けられているが、２つのうちのエアクリーナ５０に近い側（車両の右側）のラジエータファン３２Ｒは、他方側のラジエータファン３２Ｌに比べて、低い位置に配置されている。これによって、エアクリーナ５０に近い側のラジエータファン３２Ｒからの排気が、エアクリーナ５０にできるだけ当たらないようにしている。
【００１５】
エアクリーナ５０の上面５０ａから後面５０ｂに至る範囲に、３本の導風リブ６０が付設されている。各導風リブ６０は、上面５０ａに取り付けられて前後方向に沿って延びる板状の第１リブ片６０ａと、第１リブ片６０ａに連結されると共に後面５０ｂに取り付けられて上下方向に沿って延びる板状の第２リブ片６０ｂとによってそれぞれ構成される。すなわち、各導風リブ６０は、上面５０ａの前側から後ろ側に延びて後面５０ｂの上側から下側に延びる形状をしている。そして、３本の導風リブ６０は、エアクリーナ５０の長手方向において均等に離間して並列配置されている。導風リブ６０は、空気の流れを規制するためのものである。
【００１６】
また、ラジエータサポートアッパ４０の上面における所定の位置には、２つの導風板４２が配設されている。所定の位置は、２つの導風板４２が離間して並列配置され、かつ、３本の導風リブ６０のうちのエアクリーナ５０の長手方向における外側の２つに対して２つの導風板４２がそれぞれ直線上に並ぶ位置である。なお、各導風板４２は、主平面は台形形状となっている。
【００１７】
Ｃ．実施形態の作用、効果：
以上のように構成された燃料電池車両１０によれば、図３に示すように、フロントグリル２０（図１）から導入された空気Ａ１が、ラジエータサポートアッパ４０の上部を、導風板４２によって規制されながら後ろ方向に流れ、その後、エアクリーナ５０の上面５０ａに沿って、導風リブ６０の第１リブ片６０ａによって規制されながら後ろ方向に流れる。
【００１８】
高速走行時や高負荷運転時においてはラジエータ３０がフル稼働するが、そのフル稼働した状態では、図３（ａ）に示すように、ラジエータ３０からの排気Ａ２が高速な流れとなる。この場合には、エアクリーナ５０の上面５０ａを流れた後の空気Ａ１が、ラジエータファン３２Ｒの排気Ａ２によって下方向に引っ張られ、エアクリーナ５０の後面５０ｂに沿って、導風リブ６０の第２リブ片６０ｂによって規制されながら下方向に流れる。空気Ａ１が排気Ａ２によって引っ張られるのは、排気Ａ２の流れ部分が負圧となるためである。こうした結果、エアクリーナ５０の上面５０ａと後面５０ｂをつたって空気Ａ１が流れる。この空気Ａ１の流れは、エアクリーナ５０を直接的に冷却し、さらに、エンジンルーム２２内の周囲の高温な空気を遮断するカーテンの役目を果たすことになり、エアクリーナ５０の昇温を抑制する。したがって、本実施形態の燃料電池車両１０によれば、エアクリーナ５０から燃料電池ＦＣに高温の空気が供給されることを防止することができ、この結果、燃料電池セルが乾燥して発電効率が低下することを防止することができる。
【００１９】
一方、低温運転時においてはラジエータファン３２が停止するが、その停止した状態では、空気Ａ１はエアクリーナ５０の上面５０ａに沿って流れるだけであり、エアクリーナ５０が過冷却されることはない。
【００２０】
さらに、導風リブ６０を設けたことで、エアクリーナ５０の外面剛性を上げることができることから、エアクリーナ５０のケースの板厚を薄くしたり、構造を簡素化することが可能となる。また、放射音を抑制することにも寄与し、さらに、エアクリーナ周りに空気の流れがあるために、雪中走行時に外気導入口から侵入した雪がエアクリーナに付着し難くなる。
【００２１】
Ｄ．変形例：
以上、本発明の実施形態およびその変形形態について説明したが、本発明は上述した実施形態およびその変形形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、以下に示すような変形が可能である。
【００２２】
（１）前記実施形態においては、エアクリーナ５０に設けた導風リブ６０の数は、３つとしたが、これに限る必要はなく、２つ、４つ、５つというように、他の複数としてもよい。また、前記実施形態においては、ラジエータサポートアッパ４０の上面に設けた各導風板４２は、空気の流れ方向と平行となるように配置されていたが、これに限る必要はない。図４に例示するように、各導風板４２における前側が後ろ側に比べて外側に開くように配置する構成としてもよい。さらに、これに伴い、エアクリーナ１５０に設けた各導風リブの第１リブ片１６０ａについても、前側が後ろ側に比べて外側に開くように配置する構成としてもよい。また、図示はしないが、各導風リブの第２リブ片についても、上側が下側に比べて外側に開くように配置する構成としてもよい。この構成によって、エアクリーナ１５０の上面１５０ａに沿って流れる空気量を増大することができる。
【００２３】
（２）前記実施形態においては、外気導入口はフロントグリル２０としたが、これに替えて、バンパー部の開口としてもよい。
【００２４】
（３）前記実施形態においては、エアクリーナ５０の上面５０ａの高さとラジエータサポートアッパ４０の上面の高さとが一致する構成としていたが、これに換えて、エアクリーナ５０の上面５０ａの高さがラジエータサポートアッパ４０の上面の高さよりも高くなるように、エアクリーナ５０の上下方向の配設位置を定めてもよい。要は、エアクリーナの上面に沿って、外気導入口から導入された空気が流れ得る構成であれば、エアクリーナ５０の上下方向の配設位置をいずれの位置とすることもできる。
【００２５】
（４）前記実施形態においては、エアクリーナ５０の上面５０ａおよび後面５０ｂに導風リブ６０を設ける構成としたが、さらに、空気取り入れ口５２および吸気ダクト５４に同様の導風リブを設ける構成としてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１０…燃料電池車両
２０…フロントグリル
２２…エンジンルーム
３０…ラジエータ
３２、３２Ｌ、３２Ｒ…ラジエータファン
４０…ラジエータサポートアッパ
４２…導風板
５０…エアクリーナ
５０ａ…上面
５０ｂ…後面
５２…空気取り入れ口
５４…吸気ダクト
６０…導風リブ
６０ａ…第１リブ片
６０ｂ…第２リブ片
７０…エアコンプレッサ
Ａ１…空気
Ａ２…排気
ＦＣ…燃料電池
【図１】
2014230435.tif 000003
【図２】
2014230435.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014230435.tif 000006