(57)【要約】【課題】燃料電池を搭載する移動体に用いられ、燃料電池の排水に起因する不具合を抑制できる配管部材を提供する。【解決手段】燃料電池車両１は燃料電池１０の排水および排ガスを排出するための配管部材である排出口パイプ１００を備える。排出口パイプ１００は、延伸部１１１と、湾曲部１１２と、開口端部１１３と、を有し、燃料電池車両１の後方側において下方に向かって開口するように取り付けられている。排出口パイプ１００は、燃料電池車両１に取り付けられたときに、車両前方側に配置される開口端部１１３の壁部１１３ｆの内壁面１２１が、燃料電池車両１の後方側から前方側に向かって傾斜して延びて開口部１０１に至るように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を搭載する移動体に取り付けられ、前記燃料電池の排ガスと排水とを排出するための配管部材であって、
開口部を有し、前記移動体の下方に向かって前記開口部が開口するように配置される開口端部と、
前記開口端部に向かって湾曲している湾曲配管部であって、前記移動体に対して、上流側が前記移動体の前後方向または横方向における中央側に位置するように配置される湾曲配管部と、
を備え、
前記開口端部の内壁面のうち、前記湾曲配管部の湾曲内周側の内壁面は、前記湾曲配管部の上流側の方向に下降傾斜している、配管部材。
【請求項２】
請求項１記載の配管部材であって、
前記開口端部は、前記移動体の前後方向における中央より後方側に配置され、
前記湾曲配管部は、上流側が前記移動体の前後方向における中央側に位置するように前記移動体に配置され、
前記開口端部の内壁面の内壁面のうち、前記湾曲配管部の湾曲内周側の内壁面は、前記移動体において、前記移動体の後方側から前方側に向かって下降傾斜している、配管部材。
【請求項３】
請求項２記載の配管部材であって、
前記開口端部の内壁面のうち、前記湾曲配管部の湾曲内周側の内壁面は、前記移動体の前方側に配置される第１の内壁面であり、
前記開口端部の第２の内壁面は、前記移動体の後方側に配置され、前記移動体において、前記移動体の前方側から後方側に向かって下降傾斜している、配管部材。
【請求項４】
請求項２記載の配管部材であって、
前記開口端部の内壁面のうち、前記湾曲配管部の湾曲内周側の内壁面は、前記移動体の前方側に配置される第１の内壁面であり、
前記開口端部の第２の内壁面は、前記移動体の後方側に配置され、前記移動体において、前記移動体の後方側から前方側に向かって下降傾斜している、配管部材。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の配管部材であって、
前記開口端部は、前記開口部が形成されている開口端面を有しており、
前記開口端面は、前記移動体に取り付けられたときに前記移動体の後方側に向くように傾斜している、配管部材。
【請求項６】
燃料電池を搭載する燃料電池車両であって、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の配管部材が取り付けられる前記移動体である、燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池（以下、単に「燃料電池」と呼ぶ。）では、通常、その発電時に多量の水分が生成される。そのため、燃料電池を駆動力源として搭載する燃料電池車両は、燃料電池からの排水を車両外部へと排出するための排水配管を備える。下記の特許文献１，２には、燃料電池車両からの排水が走行風によって後続車両へと飛散してしまうことを抑制するための排水配管の構造が開示されている。下記の特許文献３には、燃料電池の生成水を霧状にして排出する車両において、その排水方向を自車両や後続車両の状態に応じて変更する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９１７８２号公報
【特許文献２】特開２０１２−９１７８３号公報
【特許文献３】特開２００９−１３５００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池車両では、その停車中にも、燃料電池のアイドリングや掃気処理によって生じる排水が排出される。燃料電池車両の停車中における排水に起因する水溜まりや水しぶきは、車両から降りた搭乗者や車両の周囲にいる他者に不快感を生じさせる可能性がある。また、低温環境下においては、排水とともに蒸気として排出される水分が燃料電池車両のブレーキパッドに付着し、当該ブレーキパッドを凍結させてしまう可能性がある。
【０００５】
特許文献１，２の技術によれば、走行風などの空気の流れを積極的に利用することによって、燃料電池車両の走行時における排水の飛散が効果的に抑制される。また、特許文献３の技術によれば、排水の圧力や排水方向が適切に制御されることによって後続車両に対する水かかりを効果的に抑制される。しかしながら、特許文献１−３はいずれも、あくまで燃料電池車両の走行時における排水の飛散を抑制することを課題としており、上述した燃料電池車両の停車中における排水や蒸気による不具合については特段の考慮がなされていない。
【０００６】
このように、燃料電池車両における燃料電池の排水のための配管については依然として改良の余地があった。そのほか、従来の燃料電池車両においては、排水効率の向上や、排水時の静音化、排水配管の小型化、軽量化、簡素化、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等が望まれていた。なお、燃料電池の排水のための配管の改善は、燃料電池車両に限らず、燃料電池を搭載する移動体に共通する課題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
［１］本発明の一形態によれば、燃料電池を搭載する移動体に取り付けられ、前記燃料電池の排ガスと排水とを排出するための配管部材が提供される。この配管部材は、開口端部と、湾曲配管部と、を備える。前記開口端部は、開口部を有し、前記移動体の下方に向かって前記開口部が開口するように配置されて良い。前記湾曲配管部は、前記開口端部に向かって湾曲しており、前記移動体に対して、上流側が前記移動体の前後方向または横方向における中央側に位置するように配置されて良い。前記開口端部の内壁面のうち、前記湾曲配管部の湾曲内周側の内壁面は、前記湾曲配管部の上流側の方向に下降傾斜するように構成されていても良い。この形態の配管部材によれば、湾曲配管部から開口端部へと流れてきた排水を、湾曲配管部の湾曲内周側の内壁面に沿って移動体の中央に向かう方向へと誘導できる。従って、排水の移動体周囲への飛散を抑制できる。また、排ガスが、当該内壁面に沿って移動体の中央側へと流出するため、排水によって形成された水溜まりをその排ガスの流れによって、移動体の中央側へと誘導することができ、水溜まりが移動体の下方の領域から移動体の外側に広がってしまうことを抑制できる。なお、この形態において規定されている移動体に取り付けられているときの配管部材の配置状態は、少なくとも、移動体の停止中における排水時にその配置状態になっていれば良く、それ以外のときには異なる配置状態になっていても良い。
【０００９】
［２］上記形態の配管部材は、前記開口端部が前記移動体の前後方向における中央より後方側に配置され、前記湾曲配管部は、上流側が前記移動体の前後方向における中央側に位置するように前記移動体に配置され、前記開口端部の内壁面のうち、前記湾曲配管部の湾曲内周側の内壁面は、前記移動体において、前記移動体の後方側から前方側に向かって下降傾斜していても良い。この形態の配管部材によれば、排水が移動体の後方へと飛散してしまうことを抑制できる。また、排水の水溜まりが移動体下方の領域から後方へ誘導されてしまうことを抑制できる。
【００１０】
［３］上記形態の配管部材は、前記開口端部の内壁面のうち、前記湾曲配管部の湾曲内種側の内壁面であり、前記移動体の前方側に配置される内壁面である第１の内壁面に加えて、前記移動体の後方側に配置される前記開口端部の内壁面である第２の内壁面を備えて良く、第２の内壁面は、前記移動体において、前記移動体の前方側から後方側に向かって下降傾斜していても良い。この形態の配管部材によれば、排水とともに排出される蒸気が第２の内壁面に沿って移動体の後方に誘導されるため、配管部材より前方側の部位に蒸気が付着してしまうことを抑制できる。
【００１１】
［４］上記形態の配管部材は、上記の第２の内壁面に換えて、前記移動体において、前記移動体の前方側から後方側に向かって下降傾斜している第２の内壁面を有していても良い。この形態の配管部材によれば、排ガスの流れを車両前方側に向かう方向に集約することができるため、排水によって形成された水溜まりをより確実に移動体の前方側へと誘導することができる。
【００１２】
［５］上記形態の配管部材において、前記開口端部は、前記開口部が形成されている開口端面を有しており、前記開口端面は、前記移動体に取り付けられたときに前記移動体の後方側に向くように傾斜していても良い。この形態の配管部材によれば、配管部材の開口端部の後方側の部位が移動体下方の地面と干渉してしまうことが抑制される。
【００１３】
［６］本発明の他の形態によれば、上記の配管部材が取り付けられる移動体としての燃料電池車両が提供される。この燃料電池車両によれば、停車中に排出された燃料電池の排水が車両の周囲に飛散することが抑制される。また、車両の下方に形成された排水の水溜まりが車両中央側の奥まった位置に誘導される。
【００１４】
本発明は、配管部材以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、本発明は、燃料電池車両以外の燃料電池を備えた移動体や、定置型燃料電池システム等の形態で実現することができる。また、本発明は、配管部材の製造方法や製造装置、それらの装置や方法を実現するためのプログラム、当該プログラムを記録した記録媒体などの形態で実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】燃料電池車両の構成を示す概略図。
【図２】排出口パイプの構成を説明するための概略断面図。
【図３】排出口パイプから排出される排水および蒸気の様子を示す模式図。
【図４】排出口パイプから排出された排水によって形成された水溜まりの挙動を説明するための模式図。
【図５】比較例の燃料電池車両の構成を示す概略図。
【図６】燃料電池車両に搭載され、排出口パイプが用いられる燃料電池システムの一例を示す概略図。
【図７】第２実施形態の燃料電池車両の構成を示す概略図。
【図８】第３実施形態の排出口パイプの構成を説明するための概略断面図。
【図９】第４実施形態の燃料電池車両の構成を示す概略図。
【図１０】第５実施形態の燃料電池車両の構成を示す概略図。
【図１１】第６実施形態の燃料電池車両の構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
A．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としての燃料電池車両１の構成を示す概略図である。図１には、水平な地面ＧＤに配置されている燃料電池車両１を、その外形の輪郭線を示す一点鎖線によって図示してある。また、図１には、燃料電池車両１の前後方向（以下、「車両前後方向」とも呼ぶ）を示す矢印ＬＤと、燃料電池車両１の上下方向（以下、「車両上下方向」とも呼ぶ）を示す矢印ＶＤと、を図示してある。車両前後方向と車両上下方向とは互いに直交する。また、燃料電池車両１が水平面に配置されている場合には、車両前後方向は当該水平面に平行になり、車両上下方向は重力方向と平行になる。なお、車両前後方向を示す矢印ＬＤと車両上下方向を示す矢印ＶＤとは、図１以外の各図にも適宜図示してある。
【００１７】
燃料電池車両１は、燃料電池１０と、排出口パイプ１００と、を備える。燃料電池１０は、反応ガスとして水素と酸素の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池車両１は、燃料電池１０が発電する電力を利用して走行する。燃料電池車両１では、燃料電池１０のアノード側の排水およびカソード側の排水はいずれも共通の配管から排ガスとともに排出される。燃料電池車両１における燃料電池システムの配管構成の詳細については後述する。
【００１８】
排出口パイプ１００は、いわゆるテールパイプに相当し、上記の燃料電池１０の排水および排ガスが排出される配管の下流側端部に取り付けられている配管部材である。排出口パイプ１００は、燃料電池車両１において、地面ＧＤに向かって開口するように取り付けられており、燃料電池１０の排ガスおよび排水を地面ＧＤに向かって排出する。より具体的には、本実施形態の燃料電池車両１では、排出口パイプ１００は、その開口部１０１が後輪ＲＴより後方に位置するリアバンパーＲＢの底面から外部に露出するように取り付けられている。
【００１９】
このように、排出口パイプ１００を燃料電池車両１の後方側に取り付けることによって、排ガスの乱流やノイズを低減するための配管経路を設けるスペースを確保することができる。なお、本実施形態では、燃料電池車両１の車幅方向における排出口パイプ１００の取り付け位置は特に限定されない。排出口パイプ１００は、燃料電池車両１のいずれか一方の側面側に近い位置に取り付けられていても良いし、燃料電池車両１の車幅方向における中央に取り付けられていても良い。
【００２０】
ここで、本実施形態の排出口パイプ１００は、排水が燃料電池車両１の後方から前方へと誘導されるとともに、排水とともに排出される蒸気が燃料電池車両１の後方へと誘導されるようにその形状が構成されている。これによって、燃料電池車両１が停車しているときに排出口パイプ１００から排出される排水や蒸気に起因して生じる不具合が抑制されている。具体的には以下の通りである。
【００２１】
図２は、排出口パイプ１００の構成を説明するための概略断面図である。図２には、排出口パイプ１００の開口部１０１の中心をとおり、延伸部１１１の延伸方向に平行な切断面における排出口パイプ１００の概略断面を図示してある。排出口パイプ１００は、湾曲している略円筒状の配管部材であり、延伸部１１１と、湾曲部１１２と、開口端部１１３と、を有する。延伸部１１１は、ほぼ直線状に延びる部位である。
【００２２】
湾曲部１１２は、延伸部１１１の下流において延伸方向が湾曲している部位であり、湾曲配管部に相当する。開口端部１１３は湾曲部１１２の下流の端部部位であり、開口部１０１を有している。排出口パイプ１００は、延伸部１１１が車両前後方向に対して平行になるとともに、湾曲部１１２が下方に向かって湾曲するように燃料電池車両１に取り付けられる。
【００２３】
ここで、開口端部１１３において、開口部１１０の周囲の壁部は、その端面が同一平面上に存在するように形成されている。以下では、開口部１１０の周囲の壁部の端面によって規定される平面を「開口端面１１４」と呼ぶ。開口端面１１４は、排出口パイプ１００が燃料電池車両１に取り付けられたときに、車両後方に向くように、車両前後方向に平行な面ＨＳに対して角度φ（φ＞０°）を有するように傾斜していることが望ましい。これによって、燃料電池車両１が急な上り勾配の坂道にさしかかった場合などに排出口パイプ１００の後方側の端部が地面に干渉してしまうことが抑制される。
【００２４】
加えて、開口端部１１３では、少なくとも、燃料電池車両１の前方側に配置されている湾曲内周側の第１の壁部１１３ｆと後方側に配置されている湾曲外周側の第２の壁部１１３ｒとがそれぞれ、末広がりに形成されている。すなわち、開口端部１１３において、第１の壁部１１３ｆは延伸部１１１の方側（湾曲部１１２の上流側）に向かって湾曲するとともに、第２の壁部１１３ｒはその反対側に向かって湾曲している。なお、開口端部１１３では、壁部が全周にわたって末広がりに形成されていても良い。
【００２５】
排出口パイプ１００が燃料電池車両１に取り付けられたときには、第１の壁部１１３ｆの内壁面１２１は車両後方から車両前方に向かって傾斜し、第２の壁部１１３ｒの内壁面１２２は車両後方から車両前方に向かって傾斜する。より具体的には、図２の断面において、第１の壁部１１３ｆの内壁面１２１の端部１１５における接線ＴＬfが車両上下方向に平行な直線ＶＬに対して車両前方に傾斜角θf（θf＞０°）を有する。また、図２の断面において、第２の壁部１１３ｒの内壁面１２２の端部１１６における接線ＴＬrが車両上下方向に平行な直線ＶＬに対して車両後方に傾斜角θr（θr＞０°）を有する。
【００２６】
図３は、燃料電池車両１が停車しているときに排出口パイプ１００から排出される排水ＤＷおよび蒸気ＳＴの様子を示す模式図である。図３には、燃料電池車両１に取り付けられた状態の排出口パイプ１００を図２と同様な概略断面図によって図示するとともに、排出口パイプ１００から流れ出ている排水ＤＷと蒸気ＳＴとを模式的に図示してある。また、図３には、車両上下方向を示す矢印ＶＤおよび車両前後方向を示す矢印ＬＤとともに、排水ＤＷの流れ方向を示す矢印ＡＷと、排ガスの流れ方向を示す矢印ＡＧと、を図示してある。
【００２７】
上述したように、排出口パイプ１００では、開口端部１１３における湾曲内周側の第１の壁部１１３ｆの内壁面１２１が燃料電池車両１の前方側に向かうように湾曲している。燃料電池１０からの排水は、その粘性力に従ってその内壁面１２１に沿って流れて排出口パイプ１００から流れ落ちる。このとき、排水は、排出口パイプ１００から離れるときの慣性力によって、車両中央により近い車両前方側の位置に向かって流れ落ちることになる。また、後述する掃気処理などのように大量の排ガスが流れ出ている場合には、内壁面１２１に沿って流れる排ガスの影響を受けて、さらに、車両前方側の位置に向かって流れ落ちる。従って、燃料電池車両１の停車中において、排水が車両後方へと飛散してしまうことが抑制され、停車中の燃料電池車両１の後方にいる人や物に燃料電池１０の排水がかかってしまうことが抑制される。
【００２８】
また、排出口パイプ１００では、湾曲外周側の第２の壁部１１３ｒの内壁面１２２が燃料電池車両１の後方側に向かうように湾曲している。そのため、排出口パイプ１００から排出される排ガスの多くは、湾曲内周側の第１の壁部１１３ｆの内壁面１２１に沿った方向に流れる。特に、本実施形態の排出口パイプ１００では、開口端面１１４が車両後方に向くように傾斜しているため、より多くの排ガスが湾曲内周側の第１の壁部１１３ｆの内壁面１２１に沿った方向に流れる。従って、排出口パイプ１００から排出される蒸気ＳＴの多くは排ガスによって車両後方へと誘導され、蒸気ＳＴが排出口パイプ１００の前方にある燃料電池車両１の後輪ＲＴのブレーキパッドに付着してしまうことが抑制される。よって、低温環境下においてブレーキパッドが付着した蒸気ＳＴによって凍結してしまうことが抑制される。
【００２９】
図４は、排出口パイプ１００から排出された排水ＤＷによって形成された水溜まりの挙動を説明するための模式図である。図４には、燃料電池車両１に取り付けられた状態の排出口パイプ１００を図３と同様な概略断面図によって図示するとともに、排出口パイプ１００から排出された排水ＤＷによって地面ＧＤに形成された水溜まりを図示してある。また、図４には、車両上下方向を示す矢印ＶＤおよび車両前後方向を示す矢印ＬＤとともに、排ガスの流れ方向を示す矢印ＡＧを図３と同様に図示してある。
【００３０】
本実施形態の燃料電池車両１では、排出口パイプ１００から排出された排水ＤＷによって形成される水溜まりは、排出口パイプ１００の第１の壁部１１３ｆに位置に形成される（図３）。そのため、当該水溜まりは、第１の壁部１１３ｆの内壁面１２１に沿った排ガスの流れによって、さらに車両中央側に向かって誘導されることになる（図４）。従って、排水ＤＷの水溜まりが燃料電池車両１の下方からはみ出して形成されてしまうことが抑制され、燃料電池車両１から降りた搭乗者や燃料電池車両１の後方にいる他者の視界に排水ＤＷの水溜まりが入ってしまうことが抑制される。よって、それらの者に当該水溜まりによる不快感を生じさせることが抑制される。
【００３１】
図５は、比較例としての燃料電池車両１ａの構成を示す概略図である。図５には、比較例の燃料電池車両１ａの後方側の外形輪郭線を一点鎖線によって図示するとともに、比較例の排出口パイプ１００ａを実線によって図示してある。比較例の燃料電池車両１ａは、比較例としての排出口パイプ１００ａを備えている点以外は、本実施形態の燃料電池車両１とほぼ同じ構成である。比較例の排出口パイプ１００ａでは、その開口端部１１３ａの壁部が略同一開口径のまま直線的に延びている点以外は、本実施形態の排出口パイプ１００とほぼ同じである。
【００３２】
比較例の燃料電池車両１ａでは、燃料電池１０の排水ＤＷは、排出口パイプ１００ａの開口端部１１３ａの延伸方向に沿って排出される（破線矢印で図示）。従って、比較例の燃料電池車両１ａでは、排水ＤＷは、車両後方に飛び散りやすい。また、後述する掃気処理のように、排水ＤＷによって水溜まりが形成された後に多量の排ガスが排出される場合には、その排ガスによって当該水溜まりが車両後方へと誘導されて、燃料電池車両１の下方からはみ出した位置まで広がってしまう可能性がある。従って、燃料電池車両１から降りた搭乗者や燃料電池車両１の後方にいる他者に、排水ＤＷの水溜まりによる不快感を生じさせる可能性が高くなる。
【００３３】
図６は、燃料電池車両１に搭載され、上述した排出口パイプ１００が用いられる燃料電池システム２の一例を示す概略図である。燃料電池システム２は、燃料電池１０に対する反応ガスの供給および排出を実行する。燃料電池システム２は、前述の燃料電池１０と、カソードガス供給部２０と、アノードガス供給部３０と、排気排水処理部４０と、を備える。なお、燃料電池システム２の各構成部２０，３０，４０は、燃料電池車両１に搭載されている制御部（図示は省略）によって制御される。制御部は主記憶装置と中央処理装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成される。
【００３４】
カソードガス供給部２０は、外気を取り込み、カソードガス配管２１を介して燃料電池１０のカソード１１にカソードガスとして供給する。カソードガス配管２１には、エアコンプレッサー２３と、開閉弁２５と、が上流側からこの順で設けられている。エアコンプレッサー２３は、制御部の指令に応じて外気を取り込むとともに所定の圧力まで圧縮して下流側に送り出す。開閉弁２５は、カソード１１に対するカソードガスの出入りを制御する。開閉弁２５は、通常は閉じた状態であり、上流側から所定の圧力のカソードガスが流入したときに開く。
【００３５】
アノードガス供給部３０は、水素タンク３１に充填された高圧水素を、アノードガス配管３３を介してアノードガスとして燃料電池１０のアノード１２に供給する。アノードガス配管３３には上流側から、レギュレーター３５と、開閉弁３７と、水素供給装置３９と、が設けられている。レギュレーター３５と開閉弁３７とは、水素供給装置３９の上流側における水素の圧力を制御する。水素供給装置３９は、例えばインジェクターによって構成され、制御部の指令に応じた流量の水素をアノード１２に供給する。
【００３６】
排気排水処理部４０は、燃料電池１０のカソード１１からの排ガスおよび排水を燃料電池車両１の外部へと排出し、アノード１２からの排ガスをアノード１２に再循環させるとともにアノード１２からの排水を外部へと排出する。排気排水処理部４０は、カソード系統４１と、アノード系統４２と、合流排出部４３と、を備える。
【００３７】
カソード系統４１は、カソード排ガス配管４１１と、調圧弁４１２と、を備える。カソード排ガス配管４１１は、燃料電池１０のカソード１１の出口と合流排出部４３の合流配管４３１とを接続し、カソード１１側の排水および排ガスを合流排出部４３の合流配管４３１へと流入させる。調圧弁４１２はカソード排ガス配管４１１のカソード１１の出口近傍に取り付けられており、カソード１１の背圧の調整に用いられる。
【００３８】
アノード系統４２は、アノード排ガス配管４２１と、調圧弁４２２と、気液分離部４２３と、排水配管４２４と、排水弁４２５と、水素循環配管４２６と、水素循環ポンプ４２７と、を備える。アノード排ガス配管４２１は、燃料電池１０のアノード１２の出口と気液分離部４２３の入口とを接続する。調圧弁４２２は、アノード排ガス配管４２１のアノード１２の出口近傍に取り付けられており、アノード１２の背圧の調整に用いられる。
【００３９】
気液分離部４２３はアノード排ガスに含まれる気体（水素）と水分とを分離し、気体については、水素循環配管４２６へと誘導し、水分については排水配管４２４へと誘導する。水素循環配管４２６は、アノードガス供給部３０のアノードガス配管３３に接続されており、水素循環配管４２６の途中には水素循環ポンプ４２７が取り付けられている。気液分離部４２３において分離された水素は、水素循環ポンプ４２７の駆動力によって、水素循環配管４２６を介して、アノードガス供給部３０のアノードガス配管３３へ送り出される。
【００４０】
排水配管４２４は、カソード系統４１のカソード排ガス配管４１１とともに、合流排出部４３の合流配管４３１に接続されており、気液分離部４２３において分離されたアノード１２側の排水を合流排出部４３の合流配管４３１へと流入させる。排水弁４２５は排水配管４２４に取り付けられており、所定の排水タイミングで開くように制御部によって制御されている。
【００４１】
合流排出部４３は、合流配管４３１と、マフラー４３２と、排出口パイプ１００と、を備える。合流配管４３１は、上述したように、カソード系統４１のカソード排ガス配管４１１と、アノード系統４２の排水配管４２４と、に接続されている。これによって、合流配管４３１には、カソード１１側と排水と、カソード排ガスと、アノード１２側の排水と、が流入する。
【００４２】
マフラー４３２は合流配管４３１の途中に設けられており、合流配管４３１内や排出口パイプ１００における排ガスの流れやに伴って発生する乱流やノイズを低減する。排出口パイプ１００は、合流配管４３１の下流側端部に取り付けられており、上述したように排水及び排ガスを燃料電池車両１の外部へと排出する。
【００４３】
ここで、燃料電池システム２は、燃料電池車両１の停車時に、燃料電池１０内部の掃気処理を実行する。掃気処理では、水素タンク３１からの水素の供給を停止させた状態で、水素循環ポンプ４２７を駆動し、燃料電池１０のアノード１２のガスを水素循環配管４２６を介して循環させるとともに、排水を気液分離部４２３を介して合流配管４３１へと排出する。また、掃気処理では、エアコンプレッサー２３が出力する圧縮空気によって、カソード１１側の排水を合流配管４３１へと排出する。
【００４４】
この掃気処理では、処理開始後の初期の段階において多量の排水が排出口パイプ１００から一度に排出された後に、しばらくの間（十〜数十秒程度）、排出口パイプ１００からパージガスが排ガスとして排出される。従って、この掃気処理では、燃料電池車両１の下方に排水ＤＷによる水溜まりが形成されやすい。本実施形態の排出口パイプ１００であれば、図４で説明したように、そうした水溜まりを燃料電池車両１の下方において、より車両中央側へと誘導させることができるため、掃気処理に伴う排水ＤＷの水溜まりによる不具合の発生が抑制される。
【００４５】
以上のように、本実施形態の排出口パイプ１００であれば、燃料電池１０の排水が燃料電池車両１の後端部から前方に向かって誘導されるとともに、排水とともに排出される蒸気が燃料電池車両１の後方へと誘導されるようにその形状が構成されている。従って、排出口パイプ１００を備える本実施形態の燃料電池車両１によれば、その停車中の排水や、その排水に伴う蒸気による不具合の発生が抑制される。
【００４６】
B．第２実施形態：
図７は、本発明の第２実施形態としての燃料電池車両１Ａの構成を示す概略図である。図７には、燃料電池車両１Ａを図１と同様に図示するとともに、排水ＤＷによって形成された水溜まりと、排ガスの流れを示す矢印ＡＧと、を図示してある。第２実施形態の燃料電池車両１Ａは、排出口パイプ１００の取り付け位置が異なっている点以外は、第１実施形態の燃料電池車両１と同様な構成を有している。なお、排出口パイプ１００の構成は、第１実施形態で説明した構成と同じである（図２）。
【００４７】
第２実施形態の燃料電池車両１Ａでは、排出口パイプ１００は、燃料電池車両１の後方側であって、後輪ＲＴより前方側の位置に取り付けられている。このような構成であれば、排出口パイプ１００から排出された排水ＤＷが燃料電池車両１Ａの後方側に飛散することがより確実に抑制される。また、排水ＤＷによる水溜まりは、燃料電池車両１Ａの下方の奥深い位置に形成されるため、当該水溜まりに起因する不具合の発生がより確実に抑制される。
【００４８】
C．第３実施形態：
図８は本発明の第３実施形態としての燃料電池車両に用いられる排出口パイプ１００Ａの構成を説明するための概略断面図である。図８は、開口端部１１３Ａにおける湾曲外周側の第２の壁部１１３ｒの構成が異なる点以外は図２とほぼ同じである。なお、第３実施形態の燃料電池車両は、排出口パイプ１００に換えて、図８の排出口パイプ１００Ａを備えている点以外は、第１実施形態の燃料電池車両１の構成とほぼ同じである（図１）。
【００４９】
第３実施形態の排出口パイプ１００Ａでは、開口端部１１３Ａにおける湾曲外周側の第２の壁部１１３ｒの内壁面１２２Ａは、湾曲内周側の第１の壁部１１３ｆの内壁面１２１と同様に、延伸部１１１に向かう方向（湾曲部１１２の上流側に向かう方向）に湾曲している。これによって、排出口パイプ１００Ａが燃料電池車両に取り付けられたときには、湾曲外周側の第２の壁部１１３ｒの内壁面１２２Ａは、車両後方から前方に向かって傾斜することになる。そして、図８の断面において、第２の壁部１１３ｒの内壁面１２２Ａの端部１１６における接線ＴＬrは車両上下方向に平行な直線ＶＬに対して車両前方に傾斜角θｒ（θｒ＞０°）を有することになる。
【００５０】
このような構成を有することによって、第３実施形態の排出口パイプ１００Ａでは、排出される排ガスの流れ方向が燃料電池車両の後方から前方に向かう方向に集約される。従って、排出口パイプ１００Ａから排出される排水ＤＷが当該排ガスの流れによって燃料電池車両の前方へと誘導されるため、排水ＤＷの燃料電池車両後方への飛散や、排水ＤＷの水溜まりの燃料電池車両後方への拡散・移動が抑制される。
【００５１】
D．第４実施形態：
図９は、本発明の第４実施形態としての燃料電池車両１Ｂの構成を示す概略図である。図９には車両上下方向に沿って見たときの燃料電池車両１Ｂの外周輪郭線とタイヤの位置とを一点鎖線によって図示してあり、第４実施形態の排出口パイプ１００Ｂをその取り付け位置に実線によって図示してある。図９には車両前後方向を示す矢印ＬＤに加えて、燃料電池車両１の左右方向（以下、「車両左右方向」とも呼ぶ）を示す矢印ＨＤを図示してある。車両左右方向は、燃料電池車両１の横方向に相当し、車両前後方向と車両上下方向とに直行する。
【００５２】
ここで、燃料電池車両１Ｂの車両前後方向の中心であり、車両左右方向の中心である点を「車両中心点ＣＰ」と呼ぶ。図９には、車両中心点ＣＰと、排出口パイプ１００Ｂの開口部１０１の中心ＯＣとを結ぶ破線を図示してあり、当該中心ＯＣから車両中心点ＣＰへと向かう方向（以下、「排水誘導方向」とも呼ぶ）を示す矢印ＣＤを図示してある。
【００５３】
第４実施形態の排出口パイプ１００Ｂは、燃料電池車両１Ｂにおいて、第１実施形態の排出口パイプ１００と同様な位置に取り付けられている。第４実施形態の排出口パイプ１００Ｂは、後輪ＲＴより後方の位置において開口部がリアバンパーＲＢの底面から下方に向かって開口するように、燃料電池車両１Ｂに取り付けられている。なお、第４実施形態の排出口パイプ１００Ｂは、車両左右方向における中心からずれた位置に取り付けられている。
【００５４】
第４実施形態の排出口パイプ１００Ｂは開口端部１１３の壁部の形状が異なる点以外は、第１実施形態の排出口パイプ１００と同様な構成である。第４実施形態の排出口パイプ１００Ｂでは、開口端部１１３Ｂの湾曲内周側の第１の壁部１１３ｆが排水誘導方向に湾曲するとともに湾曲外周側の第２の壁部１１３ｒがその反対の方向へと湾曲している。そのため、開口部１０１の形状は略楕円形状になっており、その長軸方向は排水誘導方向とほぼ一致する。
【００５５】
これによって、第４実施形態の排出口パイプ１００Ｂでは、車両中心点ＣＰと開口部１０１の中心ＯＣとを含み、車両上下方向に平行な断面において、開口端部１１３における第１と第２の壁部１１３ｆ，１１３ｒが以下のような構成となっている。当該断面において、湾曲内周側の第１の壁部１１３ｆの内壁面１２１の端部１１７における接線ＴＬAは、車両上下方向と平行な直線ＶＬに対して、車両中心方向に角度θA（θA＞０°）を有している。また、当該切断面において、第２の壁部１１３ｒの内壁面１２２の端部１１８における接線ＴＬBは、車両上下方向と平行な直線ＶＬに対して、車両中心方向に角度θB（θB＞０°）を有している。
【００５６】
上記の構成を有することによって、第４実施形態の排出口パイプ１００Ｂでは、排水を車両中心点ＣＰに向かう排水誘導方向へと誘導することができるとともに、排水とともに排出される蒸気をその反対の方向へと誘導することができる。従って、第４実施形態の排出口パイプ１００Ｂを備える燃料電池車両１Ｂによれば、停車時の排水に起因する不具合の発生をより確実に抑制することができる。
【００５７】
E．第５実施形態：
図１０は、本発明の第５実施形態としての燃料電池車両１Ｃの構成を示す概略図である。図１０には車両上下方向に沿って見たときの燃料電池車両１Ｃの外周輪郭線を一点鎖線によって図示してあり、排出口パイプ１００を実線によって図示してある。また、図１０には、図９と同様に車両中心点ＣＰを図示してある。
【００５８】
第５実施形態の燃料電池車両１Ｃは、排出口パイプ１００の取り付け位置および取り付け方向が異なる点以外は、第１実施形態の燃料電池車両１とほぼ同じ構成を有している。なお、排出口パイプ１００は、第１実施形態で説明したものと同じであり、第１と第２の壁部１１３ｆ，１１３ｒがそれぞれ末広がりに形成されている（図２）。
【００５９】
第５実施形態の燃料電池車両１Ｃでは、排出口パイプ１００は車両中心点ＣＰより前方側の位置において、車両後方側が上流側となり、車両前方側が下流側となる方向で取り付けられている。従って、第５実施形態の燃料電池車両１Ｃでは、排出口パイプ１００の第１の壁部１１３ｆの内壁面１２１は車両後方側に向かって下降傾斜し、第２の壁部１１３ｒの内壁面１２２は車両前方に向かって下降傾斜している。
【００６０】
第５実施形態の燃料電池車両１Ｃによれば、排出口パイプ１００から排出される排水が車両下方において車両中央側へと誘導される。従って、排出口パイプ１００から排出された排水が車両前方へ飛散してしまったり、当該排水の水溜まりが燃料電池車両１Ｃの下方の領域からはみ出して形成されてしまうことを抑制できる。なお、第５実施形態の燃料電池車両１Ｃにおいて、排出口パイプ１００を前輪ＦＴよりも前方の位置に取り付けることによって、前輪ＦＴのブレーキパッドへの蒸気の付着を抑制することができる。
【００６１】
F．第６実施形態：
図１１は、本発明の第６実施形態としての燃料電池車両１Ｄの構成を示す図１０と同様な概略図である。第６実施形態の燃料電池車両１Ｄは、排出口パイプ１００の取り付け位置および取り付け方向が異なる点以外は、第５実施形態の燃料電池車両１Ｃとほぼ同じ構成を有している。
【００６２】
第６実施形態の燃料電池車両１Ｄでは、排出口パイプ１００は、第１の壁部１１３ｆが車両左右方向において車両中心点ＣＰ側に位置し、第２の壁部１１３ｒが車両左右方向において車両中心点ＣＰとは反対側に位置するように取り付けられている。これによって、排出口パイプ１００から排出される排水が車両中心点ＣＰ側に誘導され、当該排水が車両側方に飛散してしまうことや、当該排水の水溜まりが車両下方の領域からはみ出して形成されてしまうことを抑制できる。
【００６３】
ところで、第６実施形態の燃料電池車両１Ｄでは、車両前後方向における排出口パイプ１００の取り付け位置は特に限定されない。ただし、排出口パイプ１００は前輪ＦＴおよび後輪ＲＴとは車両前後方向にオフセットされた位置に取り付けられていることが望ましい。これによって、排出口パイプ１００から排出される蒸気が前輪ＦＴまたは後輪ＲＴのブレーキパッドに付着してしまうことが抑制される。
【００６４】
G．変形例：
G1．変形例１：
上記各実施形態では、排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂは燃料電池車両に取り付けられていた。これに対して、各排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂは、燃料電池車両以外の移動体に取り付けられても良い。各排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂは、燃料電池を搭載し、地面に沿って移動する移動体（例えば、ホバークラフトなど）に取り付けられても良い。また、各排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂは、移動体に限らず、定置型の燃料電池において排水の移動方向を規定するための排水口として用いられても良い。例えば、各排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂは、定置型の燃料電池において、燃料電池本体の下方における中央側の位置に排水を誘導するように取り付けられても良い。
【００６５】
G2．変形例２：
上記実施形態では、排出口パイプ１００は、燃料電池１０のカソード１１側とアノード１２側の両方の排水を排出していた。これに対して、排出口パイプ１００は、燃料電池１０のカソード１１側とアノード１２側のうちの少なくとも一方のみの排水を排出しても良い。
【００６６】
G3．変形例３：
上記各実施形態では、排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂは、延伸部１１１が車両前後方向に平行になるように燃料電池車両に取り付けられていた。これに対して、排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂは、延伸部１１１が車両前後方向に交わる方向になるように燃料電池車両に取り付けられていても良い。排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂは湾曲部１１２の上流側が車両前後方向または車両左右方向における中央側に位置するように配置されていれば良く、延伸部１１１が車両前後方向に対して、上下方向や水平方向に傾斜角を有するように配置されても良い。
【００６７】
G4．変形例４：
上記各実施形態では、開口端部１１３の第１と第２の壁部１１３ｆ，１１３ｒの内壁面１２１，１２２は、車両前方または車両後方に向かって湾曲するように形成されていた。これに対して、各内壁面１２１，１２２は車両前方または車両後方に向かって湾曲することなく直線的に延びるように形成されていても良い。
【００６８】
G5．変形例５：
上記各実施形態では、排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂの開口端面１１４は、車両後方側に向くように形成されていた。これに対して、各排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂの開口端面１１４は、車両前後方向に平行になるように形成されていても良い。また、各排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂの開口端面１１４は、車両前方に向くように形成されていても良く、車両の側面方向に向くように形成されていても良い。
【００６９】
G6．変形例６：
上記実施形態では、排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂは、燃料電池車両に対して固定的に取り付けられていた。これに対して、各排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂは、例えば、配置角度が任意に変更できるように燃料電池車両に取り付けられていても良い。より具体的には、各排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂは、アクチュエータなどの駆動機構によって曲げられる可撓性の配管継ぎ手を関接部として用いることによって、その配置角度が変更されるように取り付けられていても良い。各排出口パイプ１００，１００Ａ，１００Ｂは、少なくとも、燃料電池車両の停車中の排水時に、上記の各実施形態で説明した取り付け状態になっていれば良い。
【００７０】
G7．変形例７：
上記第４実施形態から第６実施形態では、排出口パイプ１００，１００Ｂの開口端部１１３，１１３Ｂにおける湾曲部１１２の湾曲外周側の内壁面は、湾曲部１１２の上流側とは反対の方向に下降傾斜するように構成されていた。これに対して、排出口パイプ１００，１００Ｂの開口端部１１３，１１３Ｂにおける湾曲部１１２の湾曲外周側の内壁面は、第３実施形態の排出口パイプ１００Ａのように、湾曲部１１２の上流側の方向に向かって下降傾斜するように構成されても良い。
【００７１】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１，１Ａ，１Ｂ，１ａ…燃料電池車両
２…燃料電池システム
１０…燃料電池
１１…カソード
１２…アノード
２０…カソードガス供給部
２１…カソードガス配管
２３…エアコンプレッサー
２５…開閉弁
３０…アノードガス供給部
３１…水素タンク
３３…アノードガス配管
３５…レギュレーター
３７…開閉弁
３９…水素供給装置
４０…排気排水処理部
４１…カソード系統
４１１…カソード排ガス配管
４１２…調圧弁
４２…アノード系統
４２１…アノード排ガス配管
４２２…調圧弁
４２３…気液分離部
４２４…排水配管
４２５…排水弁
４２６…水素循環配管
４２７…水素循環ポンプ
４３…合流排出部
４３１…合流配管
４３２…マフラー
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００ａ…排出口パイプ
１０１…開口部
１１１…延伸部
１１２…湾曲部
１１３，１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３ａ…開口端部
１１３ｆ…第１の壁部
１１３ｒ…第２の壁部
１１４…開口端面
１２１，１２２，１２２Ａ…内壁面
１１５，１１６，１１７，１１８…端部
ＤＷ…排水
ＧＤ…地面
ＲＢ…リアバンパー
ＲＴ…後輪
ＳＴ…蒸気
【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】
2015074273.tif 000010
【図９】
2015074273.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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