(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池で生じた熱を有効利用して車両外表面への着氷を融解する。【解決手段】燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池２を搭載した燃料電池車両において、操舵輪である前輪ＦＷに燃料電池２の生成水を供給する。燃料電池２の生成水は発電により生じた熱を保有しているので、生成水を前輪ＦＷにかけることにより、前輪ＦＷへの着氷を低減でき、ひいてはホイールハウス部やロアアーム等への着氷を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池を搭載した燃料電池車両であって、
車両外表面と、燃料電池で生じた熱を保有する液体とが熱交換可能に構成された燃料電池車両。
【請求項２】
ハンドルによる操舵を車輪に伝達する伝達機構、車輪、ホイールハウス部、ウィンド、及びミラーの少なくともいずれかと、燃料電池で生じた熱を保有する液体とが熱交換される請求項１に記載の燃料電池車両。
【請求項３】
前記液体は、燃料電池の生成水である請求項１又は２に記載の燃料電池車両。
【請求項４】
前記生成水は、燃料電池からのオフガスの圧力により付勢されて排出される請求項３記載の燃料電池車両。
【請求項５】
前記液体は、燃料電池の冷却水である請求項１又は２に記載の燃料電池車両。
【請求項６】
前記車輪およびホイールハウス部は、操舵輪に対応した車輪およびホイールハウス部である請求項２〜５のいずれかに記載の燃料電池車両。
【請求項７】
車両使用環境に関連する温度を検出し、当該温度が所定の条件を満たす場合にのみ熱交換が許可される請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を搭載した燃料電池車両に係り、特に、車両外表面の着氷対策に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、乗用車、バス、トラック等の車両用の動力源として、燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池が注目されており、燃料電池を搭載した燃料電池車両の開発が進められている。この燃料電池車両においても、寒冷地で使用される場合には着氷対策が必要である。
【０００３】
従来より、ホイールハウス部の着氷対策としては、エンジンの排ガスにて氷を融解させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平０２−０３４３９０号公報
【発明の開示】
【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の技術を燃料電池車両に適用したとしても、燃料電池から排出されるオフガスはエンジン排ガスに比して大幅に温度が低いため、氷を速やかに融解することはできず、着氷対策としては不十分である。
【０００５】
そこで、本発明は、燃料電池で生じた熱を有効利用することにより上記課題を解決し、着氷対策の十分な燃料電池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】
【０００６】
本発明の燃料電池車両は、燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池を搭載した燃料電池車両であって、車両外表面と、燃料電池で生じた熱を保有する液体とが熱交換可能に構成されたものである。
【０００７】
このような構成によれば、車両外表面は、燃料電池で生じた熱を保有する液体との直接的または間接的な接触によって加熱される。この液体は、燃料電池から排出されるオフガス（気体）よりも熱容量が大きいため、車両外表面への着氷を速やかに融解することができる。
【０００８】
本発明においては、ハンドルによる操舵を車輪に伝達する伝達機構、車輪、ホイールハウス部、ウィンド、及びミラーの少なくともいずれかと、燃料電池で生じた熱を保有する液体とが熱交換されるようにしてもよい。
【０００９】
このような構成によれば、伝達機構や車輪等の可動部分やその周辺部分の着氷が融解されるので、可動部分における可動性の悪化が抑制される。特に、ホイールハウス部やロアアームへの着氷は、主に路面の氷が車輪に巻き上げられて付着するため、車輪を湿らせて当該車輪への着氷を低減することにより、ホイールハウス部やロアアーム等への着氷を有効に抑制することができる。また、ウィンドやミラー等に対しては、曇り止めがなされるので、良好な視認性を確保することができる。
【００１０】
本発明において、前記液体は、燃料電池の生成水であってもよい。燃料電池の生成水は、発電により生じた熱を保有しているので、この生成水との熱交換によって車両外表面への着氷を融解することが可能となる。
【００１１】
本発明において、前記生成水は、燃料電池からのオフガスの圧力により付勢されて排出されてもよい。このような構成によれば、着氷部分に向けて生成水を吹き付けることが可能となる。
【００１２】
本発明において、前記液体は、燃料電池の冷却水でもよい。燃料電池の冷却水は、発電により生じた熱を燃料電池から回収するので、この冷却水との熱交換によって車両外表面への着氷を融解することが可能となる。
【００１３】
本発明において、前記車輪およびホイールハウス部は、操舵輪に対応した車輪およびホイールハウス部であってもよい。このような構成によれば、着氷に伴う操舵性の悪化が有効に抑制される。
【００１４】
本発明においては、車両使用環境に関連する温度を検出し、当該温度が所定の条件を満たす場合にのみ熱交換が許可されるようにしてもよい。このような構成によれば、着氷の融解が必要な場合にのみ熱交換が実施される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の燃料電池車両によれば、燃料電池から排出されるオフガスよりも熱容量の大きな液体を使用して車両外表面との熱交換を行うので、着氷を速やかに融解することができる。よって、寒冷地でも好適に使用できる着氷対策の十分な燃料電池車両の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る燃料電池車両について説明する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
第１実施形態の燃料電池車両Ｖは、図１に示すように、燃料電池２を備えた燃料電池システム１が車両前部に搭載され、燃料電池２の生成水（燃料電池で生じた熱を保有する液体）が操舵輪である前輪（車輪）ＦＷに供給されるものである。
【００１８】
燃料電池システム１は、図２に示すように、例えば固体高分子電解質型の燃料電池２と、システム全体を統括制御する制御装置３と、を有している。燃料電池２は、多数の単セルを積層したスタック構造からなり、酸化剤ガスとしての空気と、燃料ガスとしての水素ガスとの供給を受けて電力を発生する。
【００１９】
燃料電池システム１のガス配管ラインには、燃料電池２に空気を供給するためのカソード供給通路１１と、燃料電池２からカソードオフガスを排出するためのカソード排出通路１２と、燃料電池２に水素ガスを供給するためのアノード供給通路１３と、燃料電池２から排出されたアノードオフガスを燃料電池２に再び循環供給するためのアノード循環通路１４と、アノードオフガスを不純物と共に外部に排出するためのパージ通路１５と、が設けられている。
【００２０】
燃料電池システム１は、これら反応ガス（空気および水素ガス）の他に、燃料電池２に冷却水を供給する冷却水循環通路４１を備えている。冷却水は、ポンプ４２によって冷却水循環通路４１を循環し、発電により生じた熱を燃料電池２から回収した後はラジエータ４３で冷却され、再び燃料電池２に供給される。冷却水循環通路４１の燃料電池入口側及び出口側には、冷却水温を検出する温度センサ（図示略）が設けられている。
【００２１】
カソード供給通路１１には、大気中の空気を取り込んで加湿器２１に圧送するコンプレッサ２２が設けられている。加湿器２１は、カソード供給通路１１とカソード排出通路１２との両者に亘って設けられており、浄化済みの空気とカソードオフガスとの間で水分交換を行う。カソード排出通路１２には、燃料電池２内の空気の圧力を調整する調圧弁２３と、加湿器２１の下流側に位置してカソードオフガスから液体分を分離する気液分離器２４が設けられている。
【００２２】
気液分離器２４は、カソードオフガスに含まれる生成水などの液体分を分離し、その分離した液体分を気液分離器内の液溜め部に一時的に貯留する。液溜め部の下部には、これに一時貯留された液体をシステム外に排出するための排液通路２７が接続されている。排液通路２７には、これを開閉するドレン弁２８が介設されている。なお、アノード側の気液分離された液体も、排液通路２７の途中から流入してシステム外に排出される。
【００２３】
アノード供給通路１３には、上流側から順に、水素ガスを高圧で貯留する高圧タンクなどのガス供給源３１と、アノード供給通路１３を開閉する元弁となる遮断弁３２と、ガス供給源３１から供給された水素ガスを減圧するレギュレータ３３と、が設けられている。
【００２４】
アノード循環通路１４には、気液分離器３６と、気液分離器３６の下流側に位置して、アノードオフガスをアノード供給通路１３に圧送するポンプ３７と、が設けられている。気液分離器３６は、アノードオフガスに含まれる生成水などの液体分を分離し、その分離した液体分を気液分離器内の液溜め部に一時的に貯留する。液溜め部の下部には、これに一時貯留された液体をシステム外に排出するための排液通路５１が接続されている。排液通路５１には、これを開閉するドレン弁５２が介設されている。
【００２５】
気液分離器３６の作用により気体分のみとなったアノードオフガスは、ガス供給源３１からの新たな水素ガスと合流点Ａで合流して、混合ガスとして燃料電池２に再供給される。
【００２６】
パージ通路１５は、ポンプ３７の下流側のアノード循環通路１４の部分に分岐配管されている。パージ通路１５に設けたパージ弁３８を適宜開くことで、アノード循環通路１４を流れるアノードオフガス中の不純物がアノードオフガスと共にシステム外に排出される。
【００２７】
ドレン弁２８，５２は、例えば電磁弁からなり、外気温センサの検出結果に基づいて開閉制御される。具体的には、ドレン弁２８，５２は通常閉弁されており、外気温（車両使用環境に関連する温度）が所定の条件（例えば、−２０℃〜−５℃）を満たすと、これを検知した制御装置３がドレン弁２８，５２を開弁するように制御信号を出力する。これにより、ドレン弁２８，５２が開弁して、主として燃料電池２の生成水からなる液溜め部内の液体が排液通路２７，５１の下流側へと流出する。
【００２８】
排液通路２８，５１は、その下流側に向かって液体が移動するように所定の下り勾配を有している。排液通路５１の下流端は、カソード側の排液通路２７のドレン弁２８の下流側に合流するように、排液通路２７の途中に接続している。排液通路２７の下流端は、図１に示すように、前輪ＦＷの上方に位置するホイールハウス部５の外面に開口している。また、その開口位置は、車両直進方向略中央付近、かつ、前輪幅方向略中央付近に設定されている。
【００２９】
制御装置３（ＥＣＵ）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有している。制御装置３は、各種センサからの検出信号が入力されると共に、各種構成機器（２２，２３，３２，３３，３７，３８など）の各種ドライバに制御信号を出力することにより、燃料電池システム１全体を制御する。例えば、レギュレータ３３、コンプレッサ２２および調圧弁２３などを制御して、燃料電池２への供給ガス量を調整する。
【００３０】
また、制御装置３は、外気温が上記所定の条件を満たしたことを検知した場合は、ドレン弁２８，５２を開弁し、前輪ＦＷへの生成水の供給（車両外表面との熱交換）を許可する。すると、生成水は、燃料電池２からのオフガスの圧力により付勢されて排出されるので、前輪ＦＷの頂部に向けて吹き付けられ、前輪幅に対しては均等に散布される。生成水は、発電により生じた熱を保有しているので、この生成水との直接的な接触によって前輪ＦＷは加熱される。
【００３１】
これにより、前輪ＦＷへの着氷を融解することができる。このとき、生成水は、燃料電池２から排出されるオフガスよりも熱容量が大きいため、該オフガスとの熱交換を利用する場合に比して、前輪ＦＷへの着氷を速やかに融解することができる。また、前輪ＦＷを湿らせておくことにより、前輪ＦＷでの路面からの氷の巻き上げが抑制されるので、ホイールハウス部５やロアアーム等への着氷を有効に回避して、良好な操舵性を確保することが可能となる。
【００３２】
以上のとおり、本実施形態によれば、寒冷地でも好適に使用できる着氷対策の十分な燃料電池車両Ｖを提供することが可能である。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、前輪ＦＷと燃料電池２の生成水とを熱交換させる例について説明したが、例えば図３に示すように、前輪ＦＷ又は／及び後輪ＲＷのホイールハウス６の天井部を形成するホイールハウス部５の内面側に熱交換器６１を設置し、この熱交換器６１を介してホイールハウス部５と燃料電池２の冷却水とを熱交換させるようにしてもよい。この熱交換器６１には、上記冷却水循環通路４１が配管されており、燃料電池２から流出してラジエータ４３を通過する前の冷却水が当該熱交換器６１に導入される。
【００３４】
冷却水循環通路４１を循環する冷却水は、発電により生じた熱を燃料電池２から回収して加温されているので、本実施の形態によれば、この加温された冷却水との熱交換を利用することによって、ホイールハウス部５の外面における着氷Ｉを融解することができる。一方、冷却水は、ホイールハウス部５との熱交換によって冷却されるので、ラジエータ４３におけるファンの回転数や運転頻度を下げることが可能になり、その結果、燃料電池システム１全体としての電力消費を削減することもできる。
【００３５】
＜その他の実施形態＞
本発明は、上記実施形態以外にも種々に変更して適用することが可能である。例えば、燃料電池の生成水は、噴出装置により付勢されて車両外表面に排出されるようにしてもよい。また、燃料電池からの生成水排出は、エゼクタを用いてオフガス圧力で付勢してもよい。
【００３６】
さらに、上記実施形態の他に、ハンドルによる操舵を車輪に伝達する伝達機構、操舵輪（前輪ＦＷ）又は／及び操舵輪以外の車輪（後輪ＲＷ）、ウィンドＷ、及びミラーの少なくともいずれかと、燃料電池２の生成水あるいは冷却水とを熱交換させるようにしてもよい。このような構成によれば、伝達機構や車輪等の可動部分やその周辺部分の着氷を融解することができるので、可動部分における可動性を良好に維持することができる。一方、ウィンドＷやミラー等に対しては、曇り止めがなされるので、良好な視認性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池車両を示す構成図。
【図２】図１に示す燃料電池車両に搭載された燃料電池システムの構成を示す構成図。
【図３】第２実施形態に係る燃料電池車両の要部拡大断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１…燃料電池システム、２…燃料電池、３…制御装置、５…ホイールハウス部、６１…熱交換器、ＦＷ…前輪（操舵輪に対応した車輪）、Ｗ…ウィンド
【図１】
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【図２】
2006160020.tif 000004
【図３】
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