(57)【要約】【課題】各種配管類からの振動を確実に防止して、燃料電池を保護できると共に静粛性を向上できる燃料電池自動車を提供する。【解決手段】水素と酸素の電気化学反応によって発電する燃料電池３及びその補機類を収納した矩形形状の燃料電池システムボックスを搭載した燃料電池自動車において、前記燃料電池システムボックスは、前壁２３、後壁２４に、該燃料電池３への供給流体が流通する空気供給配管５０、冷却液供給配管５４、排出配管５３、冷却液吐出配管５９、及び水素供給配管６０を貫通した状態で支持し、かつ前壁２３、後壁２４を側壁２５、下壁２６に比べ重量の大きい材料で形成したことを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素と酸素の電気化学反応によって発電する燃料電池及びその補機類を収納した矩形形状の燃料電池システムボックスを搭載した燃料電池自動車において、前記燃料電池システムボックスは、その側壁に、該燃料電池へ供給する流体が流通する少なくとも一つの流体配管を貫通した状態で支持し、かつ該側壁を他の壁に比べ重量の大きい材料で構成したことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項２】
前記流体配管が貫通する側壁を鉄材料によって構成し、他の壁をアルミニウム材料によって構成したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池自動車。
【請求項３】
前記鉄材料によって構成された側壁を塗装した状態で、前記アルミニウム材料によって構成された他の壁をリベット接合したことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池自動車、特に燃料電池等を収納する燃料電池システムボックスに防振対策を施した燃料電池自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池を搭載した燃料電池自動車が知られている。燃料電池を搭載するにあたっては、車体振動を考慮した様々な対策が提案されている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３６７６５１号公報
【特許文献２】特開２００３−２９７３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、燃料電池には反応ガスや冷却液を供給する関係で、このような反応ガス及び冷却液を供給する配管類を接続する必要があるが、このような配管類は燃料電池が収容されたケースの壁を貫通する構造となる。したがって、反応ガス及び冷却液の供給配管が振動を起こすと、これが燃料電池に伝達されてしまい好ましくないばかりか車室内の静粛性を損ねかねない。
【０００４】
そこで、この発明は、各種配管類からの振動を確実に防止して、燃料電池を保護できると共に静粛性を向上できる燃料電池自動車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】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明によれば、水素と酸素の電気化学反応によって発電する燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池３）及びその補機類を収納した矩形形状の燃料電池システムボックス（例えば、実施形態における燃料電池システムボックス５）を搭載した燃料電池自動車において、前記燃料電池システムボックスは、その側壁（例えば、実施形態における前壁２３、後壁２４）に、該燃料電池へ供給する流体が流通する少なくとも一つの流体配管（例えば、実施形態における空気供給配管５０、冷却液供給配管５４、排出配管５３、冷却液吐出配管５９、及び水素供給配管６０）を貫通した状態で支持し、かつ該側壁を他の壁（例えば、実施形態における側壁２５、下壁２６）に比べ重量の大きい材料で構成したことを特徴とする。
このように構成することで、流体配管の支持剛性を高めることにより流体配管から伝達される振動が他の部分に伝達されるのを阻止することができる。
【０００６】
請求項２に記載した発明によれば、前記流体配管が貫通する側壁を鉄材料によって構成し、他の壁をアルミニウム材料によって構成したことを特徴とする。
このように構成することで、流体配管の支持剛性を確保しつつ、燃料電池システムボックス全体での軽量化を図ることができる。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、前記鉄材料によって構成された側壁を塗装（例えば、実施形態におけるカチオン電着塗装）した状態で、前記アルミニウム材料によって構成された他の壁をリベット（例えば、実施形態におけるリベット６７）接合したことを特徴とする。
このように構成することで、鉄材料とアルミニウム材料が直接的に接触するのを防止できる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載した発明によれば、流体配管の支持剛性を高めることにより流体配管から伝達される振動が他の部分に伝達されるのを阻止することができるため、燃料電池を振動から保護できると共に、静粛性を向上できる効果がある。
【０００９】
請求項２に記載した発明によれば、流体配管の支持剛性を確保しつつ、燃料電池システムボックス全体での軽量化を図ることができるため、車体軽量化を図り燃費向上に寄与できる効果がある。
【００１０】
請求項３に記載した発明によれば、鉄材料とアルミニウム材料が直接的に接触するのを防止できるため、電食を防止することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、燃料電池自動車１は水素と酸素との電気化学反応によって発電を行う燃料電池３を搭載したものであり、この発電により生じた電力でモータ２を駆動して走行する。燃料電池３はフロントフロア４の下面に取り付けられる燃料電池システムボックス５内に収容されていて、車体後部のリヤフロア６下に配置された水素タンク１９，２０から供給される水素ガスと、車体前部に設けたコンプレッサ８から供給される空気中の酸素により発電を行う。
【００１２】
図２、図３に示すように、フロントフロア４の下面の左右両側にはハット型断面形状のメインフレーム９がフランジ部１０により接合され、このメインフレーム９とフロントフロア４とで車体前後方向に車体骨格部１１が形成されている。メインフレーム９の外側壁にはハット型断面形状で車幅方向に延びるアウトリガ１２が３箇所に接合され、アウトリガ１２の外側端はサイドシル１３に接合されている。アウトリガ１２はメインフレーム９と同様にフロントフロア４の下面に接合されている。そして、メインフレーム９の下壁１４にボルト１５及びナット１６により燃料電池システムボックス５が締め付け固定されている。尚、図２中前後左右の矢印は各々車体の前後左右を示す。
【００１３】
そして、前記メインフレーム９とサイドシル１３とがサイドシル後端部を介して車体後部に前後方向に設けた左右のリヤフレーム１７（図１参照）に連接されている。図１に示すようにこのリヤフレーム１７に図示しないリヤサスペンションを備えたサブフレーム１８が下側から取り付けられている。このサブフレーム１８の前側と後側に水素タンク１９，２０が各々横向きに固定されている。
【００１４】
図４に示すように、燃料電池３が収容される前記燃料電池システムボックス５は矩形で箱形のボックス本体２１とこのボックス本体２１を上部から覆う蓋２２とで構成されている。
【００１５】
ボックス本体２１は鉄材料で構成された前壁（側壁）２３、鉄材料で構成された後壁（側壁）２４、アルミニウム材料で構成された両側壁（他の壁）２５，２５及びアルミニウム材料で構成された下壁（他の壁）２６とで形成されたもので、前記側壁２５の前部上縁と後部上縁には前記メインフレーム９への取付ブラケット２７が取り付けられている。前記側壁２５と下壁２６との間には骨格部２８を形成するサイドレインフォース２９が取り付けられている。
前記ボックス本体２１の下壁２６には車幅方向に亘って各サイドレインフォース２９間に前側スタックフレーム３１と後側スタックフレーム３２が接合されている。前側スタックフレーム３１はボックス本体２１の前端部からやや後側に、後側スタックフレーム３２はボックス本体２１の後端部からやや前側に各々取り付けられている。尚、前記取付ブラケット２７、前側スタックフレーム３１、及び後側スタックフレーム３２はアルミニウム材料で形成されている。
【００１６】
これら前側スタックフレーム３１と後側スタックフレーム３２はハット型断面形状に形成され、前側スタックフレーム３１、後側スタックフレーム３２の各周縁フランジ部３４をボックス本体２１の下壁２６上面及び前記サイドレインフォース２９に溶接接合してボックス本体２１の下壁２６上面に閉断面構造の骨格部３５を形成している。
そして、前記前側スタックフレーム３１と後側スタックフレーム３２との間には左右２つに分割構成され電気的に直列に接続された燃料電池３，３がブラケット３６を介して各々固定されるようになっている。
【００１７】
図５は前述した燃料電池３が取り付けられた状態で、燃料電池３の補機類を模式的に示したものである。
前述したように燃料電池３には空気、水素ガス、及び燃料電池３の冷却液を供給排出する流通配管類が接続されている。これら流通配管類は前記前壁２３と後壁２４を貫通して燃料電池３や以下に説明する補機類に接続されている。
【００１８】
具体的には前壁２３の車幅方向略中央部分には燃料電池３に空気を供給する空気供給配管（流体配管）５０が貫通して設けられ、この空気供給配管５０は燃料電池３間に配置された加湿器５１に接続されている。この加湿器５１は前記燃料電池３に供給される反応ガスを排出ガスの水分を用いて湿度を確保した状態にして燃料電池３内に供給し固体高分子電解質膜のイオン交換機能を最適に維持するためのものである。燃料電池３に接続された空気排出配管５２は燃料電池３後方に配置された希釈ボックス６４を介して燃料電池３の後壁２４の車幅方向略中央部を貫通する排出配管（流体配管）５３に接続されている。
【００１９】
また、前壁２３の車幅方向右側に、車体前側に配置された図示しないラジエータに接続される冷却液供給配管（流体配管）５４が貫通して設けられ、この冷却液供給配管５４は燃料電池３の前側右寄りに配置されたワックスペレット型のサーモスタット５５に接続されている。この冷却液は燃料電池３と燃料電池３の給電系等の高圧電装部品類をも冷却するものであり、前記ラジエータにより放熱を行う。
【００２０】
また、前記サーモスタット５５は暖機運転時において燃料電池３の始動を優先するために、前記ラジエータ側への冷却液供給配管５４を閉じ、後述するウォーターポンプ５７側への連通配管５６を開くものであり、サーモスタット５５の下流側の冷却液供給配管５４は燃料電池システムボックス５の右側の側壁２５内を後方に配索され、各燃料電池３の後端部に接続されている。そして、燃料電池３内の冷却通路を経て、各燃料電池３の後端部に接続された冷却液戻り配管５８が今度は燃料電池システムボックス５の左側の側壁２５内を前方に配索され、燃料電池３の前側左寄りに配置された冷却液供給用のウォーターポンプ５７に接続され、冷却液吐出配管（流体配管）５９となって前壁２３を貫通しラジエータに向かって配索されている。
【００２１】
後壁２４の車幅方向左側に、前記水素タンク１９，２０に接続された水素ガスの水素供給配管（流体配管）６０が貫通して設けられている。この水素供給配管６０は燃料電池３の後側左寄りに配置された水素循環系６１に接続されている。この水素循環系６１は供給配管６２から燃料電池３に水素ガスを供給すると共に、燃料電池３から排出された未反応水素ガスを環流配管６３から戻して循環再利用するものである。そして、燃料電池３内で発電に供された水素ガスの図示しない水素排出配管は前記希釈ボックス６４に接続されている。
【００２２】
ところで、前記燃料電池システムボックス５の前壁２３と後壁２４とには前述したように、空気供給配管５０、冷却液供給配管５４、排出配管５３、冷却液吐出配管５９、及び水素供給配管６０が貫通しているが、これらはボルト６５により固定されたブラケット６６を介して燃料電池システムボックス５の前壁２３と後壁２４に支持されている。ここで、前記前壁２３と後壁２４はともに両側壁２５，２５及び下壁２６、あるいはこれら以外の部材を形成するアルミニウム材料に比べ単位体積当たりの重量が大きく支持剛性上有利な鉄材料で形成されている。
また、この前壁２３、後壁２４はカチオン電着塗装を施され、この状態で両側壁２５，２５、下壁２６あるいは他の部材にリベット６７により接合固定されている。
【００２３】
図６に具体的に前壁２３を例にして示すと、前壁２３は各々内側に延びる上縁フランジ部２３ａ、側縁フランジ部２３ｂ、及び下縁フランジ部２３ｃを備え、下縁フランジ部２３ｃには上側から下壁２６が、側縁フランジ部２３ｂには外側から側壁２５が、上縁フランジ部２３ａの車幅方向外側にはコーナー部分に前記取付ブラケット２７が上側から重合され、これら側壁２５、下壁２６、取付ブラケット２７が図７に示すように取付孔６８に挿通されるリベット６７により接合固定されている。ここで、図７中６７ａはリベット６７の頭部、６７ｂはリベット６７のカシメ部である。尚、後壁２４についても、前壁２３と同様の構成で側壁２５、下壁２６に接合されているため説明は省略する。
【００２４】
上記実施形態によれば、前記燃料電池システムボックス５の前壁２３と後壁２４は、アルミニウム材料で形成された側壁２５、下壁２６よりも支持剛性上有利な鉄材料で形成されているため、これらを貫通した状態でブラケット６６を介して支持された、空気供給配管５０、冷却液供給配管５４、排出配管５３、冷却液吐出配管５９、及び水素供給配管６０の支持剛性を高めることができる。したがって、これら空気供給配管５０、冷却液供給配管５４、排出配管５３、冷却液吐出配管５９、及び水素供給配管６０から伝達される振動が燃料電池システムボックス５全体に伝達されるのを阻止することができる。よって、燃料電池３を振動から保護できると共に、静粛性を向上できる。
【００２５】
また、前壁２３及び後壁２４以外の側壁２５、下壁２６、及び他の部材がアルミニウム材料で形成されているため、燃料電池システムボックス５全体での軽量化を図ることができ、したがって、車体軽量化を図り燃費向上に寄与できる。
そして、鉄材料で形成された前記前壁２３及び後壁２４はカチオン電着塗装した状態で、アルミニウム材料で形成された前記側壁２５、下壁２６あるいは取付ブラケット２７等の他の部材にリベット６７により接合されるため、鉄材料とアルミニウム材料が直接的に接触するのを防止できる。よって、種類の異なる金属を接触させた場合に両者間に生ずる電位差により局部電池が形成されることによる局部電流腐食、つまり電食を防止することができる。
【００２６】
尚、この発明は前記実施形態に限られるものではなく、例えば前壁２３、後壁２４に流体配管を貫通した場合について説明したが、側壁２５，２５を鉄材料として、ここに流体配管を貫通させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施形態の燃料電池自動車の側面透視図である。
【図２】この発明の実施形態の要部平面説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】この発明の実施形態の燃料電池システムボックスの分解斜視図である。
【図５】この発明の実施形態の燃料電池システムボックス流体配管接続状態を示す平面図ある。
【図６】この発明の実施形態のリベット接合部の分解斜視図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
３  燃料電池
５  燃料電池システムボックス
２３  前壁（側壁）
２４  後壁（側壁）
２５  側壁（他の壁）
２６  下壁（他の壁）
５０  空気供給配管（流体配管）
５３  排出配管（流体配管）
５４  冷却液供給配管（流体配管）
５９  冷却液吐出配管（流体配管）
６０  水素供給配管（流体配管）
６７  リベット
【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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