(57)【要約】【課題】燃料電池車両において、簡易な構造で、車体の下部に搭載されたタンクの温度低下を抑制する。【解決手段】燃料電池車両１０は、車体の下部に搭載されたタンク１８を覆って保護するカバー２８を有する。カバー２８は、タンク１８より車両前方側に形成され、カバー２８内に空気を導入する導入口３２と、タンク１８より車両後方側に形成され、導入口３２からカバー２８内に導入された空気を排出する排出口３４とを有する。この構成により、車両走行時に、カバー２８内を通過する走行風により、タンク１８の温度低下を抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の下部に搭載され、燃料電池に供給される燃料ガスを高圧状態で貯蔵するタンクと、
タンクを覆って保護するカバーと、
を有する燃料電池車両において、
カバーは、
タンクより車両前方側に形成され、カバー内に空気を導入する導入口と、
タンクより車両後方側に形成され、導入口からカバー内に導入された空気を排出する排出口と、
を有することを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池車両において、
燃料電池と導入口とを接続し、燃料電池から排出される排ガスが流れる排ガス路を有する、
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料電池車両において、
車体には、複数のタンクが車両前方から後方に向けて順に並んで搭載され、
カバー内部には、導入口から導入された空気を、最も車両前方側に位置するタンクより後方へ導くダクトが設けられている、
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池車両において、
カバー内部には、さらに、ダクトの出口から出た空気を、この出口より後方のタンクに案内するガイド部が設けられている、
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の燃料電池車両において、
排出口が、カバーの下面と後面の少なくとも一方に形成される、
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の燃料電池車両において、
導入口と排出口は、同じ形状である、
ことを特徴とする燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池車両に関し、特に燃料電池に用いられる燃料ガスを貯蔵するタンクの搭載構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水素ガス等の燃料を燃料電池に供給し、その電池で発電した電力により走行する燃料電池車両が知られている。このような燃料電池車両においては、車室空間をできる限り確保するため、燃料電池に用いられる燃料ガスを高圧状態で貯蔵するタンクを車体下部に搭載する例がある。この場合、タンクはカバーによって覆われ、路面、飛び石、水などの外部環境から保護される。
【０００３】
このようなタンクにおいては、タンクから燃料電池へ燃料ガスが供給され、タンク内の圧力が低下すると、通常、タンクの温度が低下する。そして、タンクの温度が大幅に低下すると、タンク自体の収縮によりタンクが劣化してしまう。
【０００４】
下記特許文献１には、燃料電池と、燃料電池を冷却する冷却ファンと、燃料電池に供給される燃料ガスを貯蔵する燃料ボンベとを有する燃料電池二輪車が記載されている。この特許文献１の車両においては、冷却ファンが、燃料電池を冷却した後の暖かい空気を燃料ボンベに送ることで、燃料ガスの消費に伴う燃料ボンベの温度低下を防止している。
【０００５】
下記特許文献２には、車体の屋根に設置されたガス燃料タンクと、ガス燃料タンクを覆って保護するルーフカバーとを有する車両が記載されている。また、この特許文献２には、ルーフカバーには、開口である外気導入部が形成され、車両走行時の走行風が外気導入部からルーフカバー内部に導入されることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７８６２３号公報
【特許文献２】特開２００６−１８８１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の燃料電池車両においては、タンクの温度が所定値（例えば−４０℃）まで低下した場合、タンクの圧力の低下を抑制する、言い換えればタンクから燃料電池へ供給される燃料ガスの流量を減少させることで、タンクの温度低下を抑制していた。しかしながら、燃料ガスの流量の減少により燃料電池の出力が低下するので、車両の走行性能が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
上記特許文献１のように、空気を送るファンを設け、そのファンの動作によりタンクの温度低下を抑制することが考えられる。しかし、上述したように、車体の下部にタンクを搭載する燃料電池車両においては、車体の下部に、ファンと、このファンを保護するカバーとを設けなければならず、構造が複雑になってしまう。
【０００９】
本発明の目的は、簡易な構造で、車体の下部に搭載されたタンクの温度低下を効果的に抑制することができる燃料電池車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、車体の下部に搭載され、燃料電池に供給される燃料ガスを高圧状態で貯蔵するタンクと、タンクを覆って保護するカバーと、を有する燃料電池車両において、カバーは、タンクより車両前方側に形成され、カバー内に空気を導入する導入口と、タンクより車両後方側に形成され、導入口からカバー内に導入された空気を排出する排出口と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、燃料電池と導入口とを接続し、燃料電池から排出される排ガスが流れる排ガス路を有することができる。
【００１２】
また、車体には、複数のタンクが車両前方から後方に向けて順に並んで搭載され、カバー内部には、導入口から導入された空気を、最も車両前方側に位置するタンクより後方へ導くダクトが設けられていることが好適である。
【００１３】
また、カバー内部には、さらに、ダクトの出口から出た空気を、この出口より後方のタンクに案内するガイド部が設けられていることが好適である。
【００１４】
また、排出口が、カバーの下面と後面の少なくとも一方に形成されることが好適である。
【００１５】
さらに、導入口と排出口は、同じ形状であることが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の燃料電池車両によれば、簡易な構造で、車体の下部に搭載されたタンクの温度低下を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る燃料電池車両に搭載される燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】タンクが搭載される車体の下部を側面から見たときの概略構成を示す図である。
【図３】カバー内部を上方から見下ろした平面図である。
【図４】別の態様におけるタンクが搭載される車体の下部を側面から見たときの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る燃料電池車両の実施形態について、図を用いて説明する。
【００１９】
まず、本実施形態の燃料電池車両１０に搭載される燃料電池システム１２について図１を用いて説明する。燃料電池システム１２は、燃料ガスと酸化ガスを電気化学反応させて発電を行なう燃料電池１４を有する。なお、燃料電池システム１２に用いられる燃料ガスは水素であり、酸化ガスは空気である。
【００２０】
燃料電池１４には、これのアノード（図示せず）に燃料ガスを供給する燃料ガス流路１６と、燃料電池１４のカソード（図示せず）に酸化ガスを供給する酸化ガス流路（図示せず）とが接続されている。
【００２１】
燃料電池１４は、例えばフッ素樹脂などの高分子材料により形成されたプロトン導電性の膜体である電解質膜を有する固体高分子型の燃料電池である。この電池の単位セル（図示せず）は、電解質膜をアノードとカソードとで挟んで構成される膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を、二枚のセパレータでさらに挟んで構成される。この単位セルを複数積層することにより、燃料電池１４が構成される。
【００２２】
燃料電池システム１２は、燃料ガスを燃料電池１４に供給する燃料ガス源として、タンク１８を２個有する。タンク１８は、燃料ガスを高圧状態（例えば７０ＭＰａ）にして貯蔵する。タンク１８と燃料電池１４は、燃料ガス流路１６で接続される。なお、タンク１８の数は一例であって、本発明は、後述するようにタンク１８の数２個に限定されない。
【００２３】
燃料ガス流路１６には、タンク１８から燃料電池１４に向けて主止弁２０と減圧弁２２とが順に取り付けられている。主止弁２０は、各タンク１６にそれぞれ対応するように燃料ガス流路１６に取り付けられる。主止弁２０は、電気信号により電磁石を駆動して弁を開閉する電磁弁である。そして、減圧弁２２は、タンク１８から導入される燃料ガスの圧力（例えば７０ＭＰａ）を、燃料ガスの供給先である燃料電池１４に適した圧力（例えば１ＭＰａ）まで減圧する装置である。
【００２４】
このように構成される燃料電池システム１２から出力される電力により原動機であるモータ（図示せず）が駆動することで、燃料電池車両１０が走行する。
【００２５】
次に、本実施形態の燃料電池車両１０の構成について、図２，３を用いて説明する。図２は、タンクが搭載される車体の下部を側面から見たときの概略構成を示す図であり、図３は、カバー内部を上方から見下ろした平面図である。
【００２６】
本実施形態における燃料電池車両１０においては、車体の下部構造であるボディフレーム２４の下部にタンク１８が２個配置される。タンク１８は、固定用ブラケット２６を介してボディフレーム２４に固定される。
【００２７】
これらのタンク１８は、内部に貯蔵された燃料ガスの圧力が分散されるように円筒状、いわゆるシリンダ状に形成される。そして、２個のタンク１８は、車両前方から後方に向けて順に並んで、それぞれが車幅方向に延在するように配置される。
【００２８】
また、ボディフレーム２４には、タンク１８を覆うカバー２８が取り付けられる。カバー２８は、いわゆるアンダーカバーであり、タンク１８を覆うことにより、路面、飛び石、水などの外部環境からタンク１８を保護し、タンク１８の損傷または劣化を防止する。カバー２８の下面には、カバー２８内部に侵入した石または水などを落下させる石抜き孔３０が形成される。
【００２９】
本実施形態の燃料電池車両１０においては、カバー２８が、カバー２８内に空気を導入する導入口３２と、導入口３２からカバー２８に導入された空気を排出する排出口３４とを有することを特徴とする。導入口３２は、タンク１８より車両前方側に形成され、排出口３４は、タンク１８より車両後方側に形成される。
【００３０】
このように構成される燃料電池車両１０においては、簡易な構造で、走行時に、外気がタンク１８に供給される。すなわち、走行時に、走行風として空気が導入口３２からカバー２８内に導入され、導入された空気が、カバー２８内のタンク１８と積極的に熱交換を行ない、その後、排出口３４から排出される。ここで、タンク１８の温度が、導入された空気の温度より低い場合、タンク１８と空気の熱交換によりタンク１８を暖めることができる。よって、燃料ガスの消費に伴いタンク１８の温度が大幅に低下したとしても、従来技術のように燃料電池の出力を抑制することなく、車両走行によってカバー２８内に導入される空気により、タンク１８の温度低下を抑制することができる。
【００３１】
導入口３２は、カバー２８の前面に２個形成され、排出口３４は、カバー２８の前面に対向する後面に２個形成される。導入口３２と排出口３４とは、製造上のコストを削減するため、同じ形状である。なお、導入口３２と排出口３４の数は一例であって、本発明は、導入口３２と排出口３４の数２個に限定されない。また、本実施形態においては、排出口３４がカバー２８の後面に形成される場合について説明したが、この構成に限定されず、カバー２８内のタンク１８と熱交換した空気をスムーズに排出することができるのであれば、カバー２８の下面に形成されてもよい。
【００３２】
また、本実施形態の燃料電池車両１０においては、２個のタンク１８が車両前方から後方に向けて順に並んで搭載されている。このような構成では、前方に位置するタンク１８との熱交換により冷やされた空気が、そのまま後方に位置するタンク１８のほうへ流れるので、その後方に位置するタンク１８に対する熱交換の効率が低下してしまう。そうすると、２個のタンク１８の温度低下を均等に抑制することができなくなってしまう。
【００３３】
そこで、図２，３に示されるように、カバー２８内部には、導入口３２から導入された空気を、前方に位置するタンク１８より後方へと導くダクト３６が設けられている。このダクト３６により、後方に位置するタンク１８に対して、このタンク１８よりも前方に位置するタンク１８に供給される空気と同じ温度の空気を供給することができる。これにより、２個のタンク１８の温度低下が、できるかぎり均等に抑制される。
【００３４】
ダクト３６は、導入口３２から導入される空気の一部を後方へ供給するため、導入口３２の一部の領域に接続されている。そして、ダクト３６は、前方のタンク１８の下部を通るように形成される。しかし、本発明はこの構成に限定されず、前方に位置するタンク１８より後方へと空気を導くのであれば、他のルート、例えば前方のタンク１８の上部を通るように形成されてもよい。
【００３５】
また、カバー２８の内部には、ダクト３６の出口から出た空気を、この出口より後方のタンク１８に案内するガイド部３８が設けられている。このガイド部３８によりガイドされた空気は、後方に位置するタンク１８に効果的に接触することができる。よって、後方に位置するタンク１８と空気との接触面積が増大する。カバー２８内を流れる空気との接触面積の増大により、後方のタンク１８に対する熱交換の効率が向上するので、カバー２８内のタンク１８における温度低下の抑制を、さらに均一化することができる。
【００３６】
ガイド部３８は、図２に示されるように、カバー２８から傾斜して突出する傾斜面を有し、この傾斜面に当接した空気が、目的のタンク１８にガイドされる。また、ガイド部３８は、図３に示されるように、車幅方向に延在して複数設けられる。なお、ガイド部３８の数は一例であって、本発明は、ガイド部３８の数に限定されない。
【００３７】
本実施形態の燃料電池車両１０によれば、上述したような簡易な構造で、タンク１８と外気とが熱交換を行うことができるので、タンク１８の温度低下を効果的に抑制することができる。
【００３８】
次に、別の態様の燃料電池車両１０について、図４を用いて説明する。図４は、別の態様におけるタンクが搭載される車体の下部を側面から見たときの概略構成を示す図である。なお、上記実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３９】
この態様の燃料電池車両１０においては、ボディフレーム２４の下部に、カバー２８より前方に燃料電池１４が配置される。燃料電池車両１０は、燃料電池１４と導入口３２を接続し、燃料電池１４から排出される排ガスが流れる排ガス路４０を有する。この排ガス路４０により、発電中の燃料電池１４から高温（例えば８０℃）の排ガスがカバー２８内に導入される。このように、排ガスの温度は外気温度よりも高いので、上述した実施形態の燃料電池車両１０の構成に比べ、タンク１８の温度低下をより効果的に抑制することができる。
【００４０】
この実施形態においては、燃料電池１４がボディフレーム２４の下部に配置される場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。燃料電池１４の排ガスを、排ガス路４０を設けてカバー２８に送ることができるのであれば、燃料電池１４をボディフレーム２４の上部に設けることもできる。
【００４１】
この実施形態においては、導入口３２が排ガス路４０に接続される場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。カバー２８内に導入される空気量を所定量確保するため、導入口３２の一部を排ガス路４０に接続させるとともに、残りの部分を外部に開放させることもできる。
【００４２】
上述した２つの実施形態においては、タンク１８が２個である場合について説明したが、本発明はタンク１８の数２個に限定されない。タンク１８が１個である場合には、ダクト３６とガイド部３８を省くことができる。また、タンク１８が３個以上である場合には、後方の複数のタンク１８の熱交換効率を向上させるために、それらのタンク１８に対応するダクト３６とガイド部３８をそれぞれ設けることが好適である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  燃料電池車両、１４  燃料電池、１８  タンク、２４  ボディフレーム、２６  固定用ブラケット、２８  カバー、３０  石抜き孔、３２  導入口、３４  排出口、３６  ダクト、３８  ガイド部、４０  排ガス路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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