(57)【要約】【課題】燃料電池による塵埃等の吸込みを防止できると共に、燃料電池の吸気効率を向上できること。【解決手段】ヘッドパイプ４１からダウンチューブ４４が略下方へ向かって延びる車体フレーム１５と、この車体フレームに搭載されて気体燃料を貯蔵する燃料タンク１３と、車体フレーム１５に搭載されて燃料タンク１３からの気体燃料と空気とを用いて発電する燃料電池１１と、この燃料電池からの電力により後輪１９を駆動する駆動モータ１２と、を有する燃料電池搭載車両において、燃料電池１１は、ダウンチューブ４４に沿ってその後方に配置されると共に、空気を取り込む空気取込部５７が車両後方に設けられ、空気取込部５７に連通する吸気ダクト５８が燃料電池１１の上方へ向かって延び、その延在端の吸気口５９が車両前方に向けて設けられたものである。【選択図】  図２
2015093530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドパイプからダウンチューブが略下方へ向かって延びる車体フレームと、この車体フレームに搭載されて気体燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記車体フレームに搭載されて前記燃料タンクからの前記気体燃料と空気とを用いて発電する燃料電池と、この燃料電池からの電力により駆動輪を駆動する原動機と、を有する燃料電池搭載車両において、
前記燃料電池は、前記ダウンチューブに沿ってその後方に配置されると共に、前記空気を取り込む空気取込部が車両後方に設けられ、
前記空気取込部に連通する吸気ダクトが前記燃料電池の上方へ向かって延び、その延在端の吸気口が車両前方に向けて設けられたことを特徴とする燃料電池搭載車両。
【請求項２】
前記燃料タンクは、燃料電池と共に、それらの長手方向を車両略上下方向として前記燃料電池の後方に配置され、吸気ダクトにおける前記燃料電池の後方で前記燃料タンクの前方に位置する部分は、その後面が前記燃料タンクの形状に沿って車両平面視でハの字形状に形成され、車両側面視で前記燃料タンクと重なるよう配置されたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載車両。
【請求項３】
前記車体フレームは、ヘッドパイプから略後方へメインフレームが延び、このメインフレームとダウンチューブとがクロスメンバにより連結されて構成され、
吸気ダクトにおける吸気口を備えた部分が、前記メインフレーム、前記ダウンチューブ及び前記クロスメンバにより囲まれた車体フレームの三角形領域に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池搭載車両。
【請求項４】
前記燃料電池及び吸気ダクトの上方に二次電池が配置され、この二次電池は、車幅方向の外縁が前記吸気ダクトよりも車幅方向外側に位置するように、その幅が設定されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池搭載車両。
【請求項５】
前記二次電池は、メインフレーム、ダウンチューブ及びクロスメンバにより囲まれた車体フレームの三角形領域に配置されたことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池搭載車両。
【請求項６】
前記二次電池は、その冷却用空気導入口が車体フレームの三角形領域の前側に向けて設けられたことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池搭載車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池で発電した電力により走行する燃料電池搭載車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体燃料（例えば水素ガス）を貯蔵する燃料タンクと、この燃料タンクからの気体燃料と空気とを用いて発電する燃料電池と、この燃料電池からの電力により後輪を駆動する駆動モータと、を備えた燃料電池自動二輪車が、特許文献１に開示されている。
【０００３】
この燃料電池自動二輪車では、着座シートとこの着座シートに設けられたバックレストとの隙間に連通する吸気口が前記着座シートに形成され、これらの隙間及び吸気口を経て燃料電池へ空気が供給されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５５８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の燃料電池自動二輪車では、燃料電池へ供給する空気を取り込む吸気口が車両前方からの空気をも取り込む構造であるため、燃料電池は、前輪が巻き上げた塵埃等を吸い込む恐れがある。
【０００６】
また、燃料電池に吸い込まれる空気は、着座シートとバックレストとの隙間を通って着座シートの吸気口に流入するので、空気通路が狭くなり、燃料電池の吸気効率が低下してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、燃料電池による塵埃等の吸込みを防止できると共に、燃料電池の吸気効率を向上できる燃料電池搭載車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る燃料電池搭載車両は、ヘッドパイプからダウンチューブが略下方へ向かって延びる車体フレームと、この車体フレームに搭載されて気体燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記車体フレームに搭載されて前記燃料タンクからの前記気体燃料と空気とを用いて発電する燃料電池と、この燃料電池からの電力により駆動輪を駆動する原動機と、を有する燃料電池搭載車両において、前記燃料電池は、前記ダウンチューブに沿ってその後方に配置されると共に、前記空気を取り込む空気取込部が車両後方に設けられ、前記空気取込部に連通する吸気ダクトが前記燃料電池の上方へ向かって延び、その延在端の吸気口が車両前方に向けて設けられたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料電池は、その空気取込部が車両後方に設けられたので、前輪が巻き上げた塵埃等を空気取込部から取り込むことを防止できる。また、燃料電池の空気取込部に連通する吸気ダクトが燃料電池の上方へ向かって延び、その延在端の吸気口が車両前方に向けて設けられたので、吸気口が前輪の上方に位置することになり、燃料電池の空気取込部は、前輪が巻き上げた塵埃等の取込をより一層防止できる。しかも、車両前方に向けて設けられた吸気口から走行風が空気として導入されるので、燃料電池の吸気効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る燃料電池搭載車両の一実施形態である燃料電池自動二輪車を示す側面図。
【図２】図１の燃料電池自動二輪車におけるサイドカバーを取り外して示す要部側面図。
【図３】図１の燃料電池自動二輪車におけるサイドカバー及び着座シート等を取り外し、斜め前方から目視して示す要部斜視図。
【図４】図１の燃料電池自動二輪車におけるフロントフォーク、フロントフェンダ及び前輪等を取り外し、車両前方から目視して示す正面図。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る燃料電池搭載車両の一実施形態である燃料電池自動二輪車を示す側面図である。本実施形態において、前後、上下、左右の表現は、車両乗車時の乗員（特に運転者）を基準にしたものである。
【００１２】
この図１に示すように、燃料電池搭載車両としての燃料電池自動二輪車１０は、燃料電池１１から供給される電力で原動機としての駆動モータ１２に駆動力を発生させて走行するものである。この燃料電池自動二輪車１０は、例えば、不整地走行に好適な自動二輪車であり、特にデュアルパーパスやモトクロッサーなどのオフロード車に適する。
【００１３】
燃料電池１１は、酸素を含む空気（反応ガス）と燃料タンク１３から供給される気体燃料としての水素ガスとを電気化学反応させて電力を発生させる空冷式の発電装置である。
【００１４】
また、燃料電池自動二輪車１０は、燃料電池１１、駆動モータ１２、燃料タンク１３に加えて、車両の前後に延びる車体フレーム１５と、車体フレーム１５の前方に配置される操舵輪としての前輪１６と、車体フレーム１５の前方に配置されて前輪１６を回転自在に支持するステアリング機構１８と、車体フレーム１５の後方に配置される駆動輪としての後輪１９と、車体フレーム１５の後方に延びて後輪１９を回転自在に支持するスイングアーム２０と、車体フレーム１５を部分的に覆う外装２１と、車体フレーム１５に設けられて乗員を着座させる着座シート２２と、を備える。
【００１５】
車体フレーム１５は、燃料電池１１、駆動モータ１２及び燃料タンク１３を、車体フレーム１５の内側空間３９（後述）に収容して搭載する例えばセミダブルクレードルタイプのフレーム構造である。
【００１６】
ステアリング機構１８は、サスペンション機構（図示省略）を内装して前輪１６を回転自在に支持する左右一対のテレスコピック構造のフロントフォーク２５と、このフロントフォーク２５に支持されて前輪１６の上方を覆うフロントフェンダ２６と、フロントフォーク２５の頂部に接続するハンドルバー２７と、を備える。乗員は、ハンドルバー２７を介して前輪１６を車両の左右方向へ操舵して車両を旋回させる。
【００１７】
車体フレーム１５には、後輪１９を軸支するスイングアーム２０が、ピボット軸２８を中心にして上下方向へ揺動自在に支持される。スイングアーム２０と車体フレーム１５との間にリアクッションユニット２９が介在されて、後輪１９から車体フレーム１５に伝わる力を緩衝している。
【００１８】
後輪１９はドリブンスプロケット３１を備える。駆動モータ１２の出力軸に設けられたドライブスプロケット（図示せず）とドリブンスプロケット３１にドライブチェーン３２が巻掛けられて動力伝達機構を構成しており、ドライブチェーン３２は駆動モータ１２から後輪１９へ駆動力を伝達する。
【００１９】
更に、燃料電池自動二輪車１０は、燃料電池１１の上方空間（後述の三角形領域４０）の左右を覆うサイドカバー３３と、着座シート２２の下方空間（後述の後方空間５２）の左右を覆うフレームカバー３４とを、外装２１として備える。
【００２０】
次に、燃料電池自動二輪車１０の車体フレーム１５について、図２及び図３を参照して更に説明する。この車体フレーム１５は、ヘッドパイプ４１と、左右一対のメインフレーム４２と、左右一対のセンターフレーム４３と、ダウンチューブ４４と、ダブルクレードル部を構成する左右一対のロアチューブ４５と、ブリッジ４６と、左右一対のクロスメンバ４７と、を備える。
【００２１】
ヘッドパイプ４１は車体フレーム１５の前側頂部に配置される。ヘッドパイプ４１はステアリング機構１８を左右方向へ旋回自在に支持する。
【００２２】
左右一対のメインフレーム４２は、図３に示すようにヘッドパイプ４１に接続される前端部４２Ａ、前端部４２Ａから左右へ広がり後下方へ延びる中間部４２Ｂ、下方へ折れ曲がる後端部４２Ｃを備える。中間部４２Ｂは前端部４２Ａから後端部４２Ｃへ向かって後斜め下方へ下り傾斜して延びる。
【００２３】
左右一対のセンターフレーム４３は左右一対のメインフレーム４２の各後端部４２Ｃの下端に接合される。左右一対のセンターフレーム４３はピボットブラケット４８を一体に備え、このピボットブラケット４８がピボット軸２８を介してスイングアーム２０を揺動自在に支持している。
【００２４】
ダウンチューブ４４はヘッドパイプ４１に接続されて略下方（斜め後下方）に延びる。このダウンチューブ４４の下端に左右一対のロアチューブ４５が分岐されて接続される。この左右一対のロアチューブ４５はそれぞれの分岐端部から下方に延び、後方に屈曲して更に水平方向に延び、センターフレーム４３のそれぞれの下端部に接続される。このようにして、車体フレーム１５はセミダブルクレードル構造に構成される。
【００２５】
ブリッジ４６は左右一対のメインフレーム４２間に架設され、リアクッションユニット２９の上端を揺動自在に支える。また、左右一対のクロスメンバ４７は、ダウンチューブ４４と左右一対のメインフレーム４２とをそれぞれ連結し、車体フレーム１５の両側方部を補強している。
【００２６】
更に、車体フレーム１５は、左右一対のメインフレーム４２（あるいはブリッジ４６）から後上方に延びる左右一対のシートレール５０と、センターフレーム４３から後上方に延びる左右一対のシートピラーチューブ５１とを備える。シートレール５０とシートピラーチューブ５１の後端部は互いに接合されて補強される。左右一対のシートレール５０は、左右一対のメインフレーム４２のそれぞれに固定される前端部から後方へ延びて着座シート２２を支持する。更に、シートレール５０は、着座シート２２の後方に延びて後輪１９の上方を覆うリアフェンダ４９を支持する。
【００２７】
上述の車体フレーム１５では、左右一対のメインフレーム４２、左右一対のセンターフレーム４３、ダウンチューブ４４、左右一対のロアチューブ４５、及び左右一対のクロスメンバ４７に囲まれて、車体フレーム１５の内側空間３９が形成される。この内側空間３９のうち、左右一対のメインフレーム４２、ダウンチューブ４４及び左右一対のクロスメンバ４７に囲まれた領域が、特に車体フレーム１５における車両側面視での三角形領域４０と称される。
【００２８】
この三角形領域４０を除く車体フレーム１５の内側空間３９に、燃料電池１１、駆動モータ１２及び燃料タンク１３が配置され、三角形領域４０に、二次電池としてのバッテリ１４と、後述の吸気ダクト５８の上流側部分５８Ａとがそれぞれ配置される。また、内側空間３９の車両後方で、左右一対のシートレール５０及びシートピラーチューブ５１に囲まれた後方空間５２には、モータコントローラ５３が前側に、インバータ５４がモータコントローラ５３の後側にそれぞれ配置されている。
【００２９】
三角形領域４０を除く内側空間３９に配置される燃料電池１１、駆動モータ１２及び燃料タンク１３のうち、燃料電池１１は、ダウンチューブ４４の下半部及びロアチューブ４５の垂下部に沿って、それらの直後に配置される。この燃料電池１１の後側上方に燃料タンク１３が、後側下方に駆動モータ１２がそれぞれ配置されている。燃料電池１１及び燃料タンク１３は、それらの長手方向を車両略上下方向として配置されることで、燃料電池自動二輪車１０の車両前後方向長さの短縮と重量部品（燃料電池１１、燃料タンク１３等）の集中化に寄与する。
【００３０】
ここで、燃料タンク１３は、気体燃料（例えば水素ガス）を貯蔵するタンク本体５５と、この貯蔵された気体燃料を燃料電池１１へ供給する供給弁としてのタンクバルブ５６とを備えて構成され、タンクバルブ５６が車両下方に配置される。
【００３１】
また、燃料電池１１の下半部は、左右一対のロアチューブ４５により覆われるが、このとき図４に示すように、左右一対のロアチューブ４５の車幅方向寸法Ｍは、燃料電池１１の幅よりも大きく設定されて、車両転倒時等にロアチューブ４５が燃料電池１１を保護する。この燃料電池１１は、図２及び図３に示すように、空気を取り込む空気取込部５７が車両後方、即ち燃料電池１１の後面に形成されている。
【００３２】
燃料電池１１の空気取込部５７には吸気ダクト５８が連通して接続される。この吸気ダクト５８は、燃料電池１１の空気取込部５７から車両上方へ向かって延びる下流側部分５８Ｂと、この下流側部分５８Ｂから車両前方へ屈曲し、左右２つに分岐して車両前方へ延び、それぞれの延在端に吸気口５９が形成される上流側部分５８Ａと、を備える。
【００３３】
吸気ダクト５８の上流側部分５８Ａは、前述の如く車体フレーム１５の三角形領域４０に配置されて、ダウンチューブ４４とクロスメンバ４７の少なくとも一方に、図示しないブラケットを用いて支持される。また、吸気ダクト５８の吸気口５９は、前輪１６の上方または上部に位置づけられると共に、車両前方に向けて設けられる。これにより、走行風が吸気口５９から吸気ダクト５８内へ導入される。
【００３４】
また、吸気ダクト５８の下流側部分５８Ｂは、燃料電池１１の後方で且つ燃料タンク１３の前方に位置する。この下流側部分５８Ｂは、図５に示すように、その後面６０が、燃料タンク１３の曲面形状に沿って車両平面視でハの字形状に形成される。これにより、吸気ダクト５８の下流側部分５８Ｂと燃料タンク１３とは、図５に示す矢印Ｐ方向の車両側面視で、図２に示すように重なるように配置される。従って、燃料電池１１と燃料タンク１３とが車両前後方向に接近して配置される。
【００３５】
図２及び図３に示すように、車体フレーム１５の三角形領域４０には、吸気ダクト５８の上流側部分５８Ａの上方にバッテリ１４が配置される。このバッテリ１４には、車幅方向両側に冷却用空気導入口６１を備える冷却用空気通路６２が形成される。冷却用空気導入口６１は、車体フレーム１５の三角形領域４０の前側に向けて設けられて、走行風を冷却用空気通路６２内に導入する。また、このバッテリ１４には、図４に示すように、車幅方向の外縁が吸気ダクト５８の２つの上流側部分５８Ａよりも車幅方向外側に位置するように、バッテリ１４の幅Ｗが設定される。これにより、車両転倒時等に吸気ダクト５８の上流側部分５８Ａがバッテリ１４により保護される。
【００３６】
また、図２〜図４に示すように、ダウンチューブ４４の下半部両側であってロアチューブ４５の上方に、左右一対の車両コントローラ６３が、燃料電池１１の前方に配置される。この車両コントローラ６３は、剛性が高く且つ機械的・物理的強度の大きなケーシングによって被覆されている。これら一対の車両コントローラ６３のケーシングは、図４に示すように、それらの車幅方向寸法Ｎが燃料電池１１の幅よりも大きく設定される。従って、車両コントローラ６３のケーシングによって燃料電池１１は、走行中に車両前方から飛来する塵埃や飛石から保護され、且つ転倒時にも保護される。
【００３７】
ここで、図２及び図３に示す車両コントローラ６３は、燃料電池１１、燃料タンク１３のタンクバルブ５６、モータコントローラ５３、その他電装部品等の作動を制御するものである。また、図５中の符号６４、６５は、クロスメンバ４７と一体成形されたそれぞれ機器支持部、タンク支持部である。また、符号６６は、ブリッジ４６に一体成形されたタンク支持部である。
【００３８】
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（１）〜（７）を奏する。
（１）図２及び図３に示すように、ダウンチューブ４４の下半部及びロアチューブ４５の垂下部に沿ってそれらの直後に配置された燃料電池１１は、その空気取込部５７が車両後方、つまり燃料電池１１の後面に設けられたので、前輪１６が巻き上げた塵埃等を空気取込部５７から取り込むことを防止できる。
【００３９】
（２）燃料電池１１の空気取込部５７に連通する吸気ダクト５８が燃料電池１１の上方へ向かって延び、その延在端の吸気口５９が車両前方に向けて設けられたので、吸気口５９が前輪１６の上方または上部に位置することになり、燃料電池１１の空気取込部５７は、前輪１６が巻き上げた塵埃等の取込をより一層防止できる。しかも、車両前方に向けて設けられた吸気口５９から走行風が空気として導入されるので、燃料電池１１の吸気効率を向上させることができる。
【００４０】
（３）図２及び図５に示すように、吸気ダクト５８の下流側部分５８Ｂは、その後面６０が、燃料タンク１３の曲面形状に沿って車両平面視でハの字形状に形成され、下流側部分５８Ｂと燃料タンク１３とが車両側面視で重なるよう配置されている。このため、吸気ダクト５８の下流側部分５８Ｂを単純に薄くするよりも、吸気ダクト５８の下流側部分５８Ｂによる吸気効率を低下させることなく、燃料タンク１３を燃料電池１１近傍に配置できる。この結果、燃料電池自動二輪車１０における車両前後方向長さを短縮化できると共に、重量部品（燃料電池１１、燃料タンク１３等）の集中化を実現できる。
【００４１】
（４）図２に示すように、吸気ダクト５８における上流側部分５８Ａが、強度部材であるメインフレーム４２、ダウンチューブ４４及びクロスメンバ４７により囲まれた車体フレーム１５の三角形領域４０に配置されたので、この上流側部分５８Ａをダウンチューブ４４、クロスメンバ４７の少なくとも一方に保持するためのブラケット（不図示）を簡易に構成でき、コスト低減できる。
【００４２】
（５）図２及び図４に示すように、燃料電池１１及び吸気ダクト５８の上流側部分５８Ａよりも上方にバッテリ１４が配置され、このバッテリ１４の車幅方向外縁が、左右２つの上流側部分５８Ａよりも車幅方向外側に位置するようにバッテリ１４の幅Ｗが設定されている。このため、車両転倒時などに、強度の高いバッテリ１４が吸気ダクト５８の上流側部分５８Ａよりも先に地面等に接触することで、この吸気ダクト５８の上流側部分５８Ａを保護できる。
【００４３】
（６）バッテリ１４が、強度部材であるメインフレーム４２、ダウンチューブ４４及びクロスメンバ４７により囲まれた車体フレーム１５の三角形領域４０に配置されたので、バッテリ１４を保持するための取付構造を簡素化でき、コストを低減できる。更に、上記取付構造の簡素化による省スペース化によって、バッテリ１４の容量を増大させることができる。
【００４４】
（７）バッテリ１４の冷却用空気導入口６１が車体フレーム１５の三角形領域４０の前側に向けて設けられたので、燃料電池１１の吸気の場合と同様に、バッテリ１４は、前輪１６が巻き上げた塵埃等の導入を防止できると共に、走行風を導入することで空気導入効率を向上させることができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００４６】
例えば、吸気ダクト５８の上流側部分５８Ａを廃止し、下流側部分５８Ｂをバッテリ１４の冷却用空気通路６２に接続することで、バッテリ１４の冷却用空気通路６２をバッテリ１４と吸気ダクト５８とで共用化してもよい。これにより、吸気ダクト５８を短縮化することが可能になる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  燃料電池自動二輪車（燃料電池搭載車両）
１１  燃料電池
１２  駆動モータ（原動機）
１３  燃料タンク
１４  バッテリ（二次電池）
１５  車体フレーム
１９  後輪（駆動輪）
４０  三角形領域
４１  ヘッドパイプ
４２  メインフレーム
４４  ダウンチューブ
４７  クロスメンバ
５７  空気取込部
５８  吸気ダクト
５８Ａ  上流側部分
５８Ｂ  下流側部分
５９  吸気口
６０  後面
６１  冷却用空気導入口
Ｗ  バッテリの幅
【図１】
2015093530.tif 000003
【図２】
2015093530.tif 000004
【図３】
2015093530.tif 000005
【図４】
2015093530.tif 000006
【図５】
2015093530.tif 000007