(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムは燃料電池スタックと吸気ダクトと排気ダクトとを一体化した燃料電池ユニットと燃料ガスを貯蔵するガスタンクとを備え、フロントフロアに縦壁部を介して連結されるリヤフロアの下方であり、かつ、前記縦壁部と隣接する空間に前記ガスタンクを配置し、このガスタンクの後方に前記燃料電池ユニットを配置した燃料電池車両において、車両幅方向に延びるとともに左右の後輪間を連絡するアクスルビームを前記ガスタンク後方に配置し、前記燃料電池ユニットを前記アクスルビームとリヤバンパとの間に配置し、前記吸気ダクトの上流部、または、前記排気ダクトの下流部のうち少なくとも一方によって前記燃料電池スタックの前部と後部の縦壁を覆ったことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記吸気ダクトの上流部、または、前記排気ダクトの下流部の少なくとも一方のうち前記燃料電池スタックの前部と後部の縦壁を覆うものは、その通路が車両上下方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。
【請求項３】
前記燃料電池ユニットの上方に充電可能な二次電池を配置したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料電池車両に係り、特に吸気ダクトと排気ダクトを取り付けた燃料電池スタックを搭載した燃料電池車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、水素ガス供給装置と空気供給装置と冷却装置とを備える。
従来、車両用の燃料電池システムでは、燃料電池スタックの出力密度を向上させるため、空気をコンプレッサで加圧して燃料電池スタックに供給する一方、冷却水によって燃料電池スタックを冷却する水冷式の燃料電池システムが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４２８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１には、水冷式の燃料電池システムを搭載する燃料電池車両について、燃料電池スタックとその付属装置を梯子状のサブフレームに組み付け、これらを一体で車体の後部に搭載する構造が記載されている。
このような構造の場合、燃料電池システムの車両への搭載性が向上するとともに、車両の後部に前向きの衝撃力が作用した場合に、サブフレームによって燃料電池システムを保護できる。
しかし、サブフレームの分だけ車両下部の空間が減少するため、車両の下部には燃料電池スタックを搭載できず、燃料電池スタックにより車両の室内空間が減少するという不都合がある。
ところで、燃料電池システムには、空気を反応ガス兼冷却媒体として使用する空冷式の燃料電池システムがある。
この空冷式の燃料電池システムは、吸気ダクトと排気ダクトとファンとにより燃料電池スタックヘの空気供給と冷却とが行えるため、水冷式の燃料電池システムと比べて付属装置の構造が簡素である。
このため、空冷式の燃料電池システムは車両の下部へ搭載し易い。
しかし、車両の後部に前向きの衝撃力が作用した場合に燃料電池システムを保護する構造を追加することが必要となるという不都合がある。
【０００５】
この発明は、燃料電池システムを車両後部のフロア下に効率的に搭載し、かつ、車両の後部に前向きの衝撃力が作用した場合に、簡素な構造で燃料電池システムを保護することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、燃料電池システムは燃料電池スタックと吸気ダクトと排気ダクトとを一体化した燃料電池ユニットと燃料ガスを貯蔵するガスタンクとを備え、フロントフロアに縦壁部を介して連結されるリヤフロアの下方であり、かつ、前記縦壁部と隣接する空間に前記ガスタンクを配置し、このガスタンクの後方に前記燃料電池ユニットを配置した燃料電池車両において、車両幅方向に延びるとともに左右の後輪間を連絡するアクスルビームを前記ガスタンク後方に配置し、前記燃料電池ユニットを前記アクスルビームとリヤバンパとの間に配置し、前記吸気ダクトの上流部、または、前記排気ダクトの下流部のうち少なくとも一方によって前記燃料電池スタックの前部と後部の縦壁を覆ったことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上詳細に説明した如くこの発明によれば、車両幅方向に延びるとともに、左右の後輪間を連絡するアクスルビームをガスタンクの後方に配置し、燃料電池ユニットをアクスルビームとリヤバンパとの間に配置したため、燃料電池システムを車両後部のフロア下に効率的に搭載できる。
また、車両の後部に前向きの衝撃力が作用した場合、アクスルビームによって燃料電池ユニットの車両前方への移動を規制し、燃料電池ユニットがガスタンクと衝突することを防止できる。
更に、吸気ダクトの上流部、または、排気ダクトの下流部のうち少なくとも一方によって燃料電池スタックの前部と後部の縦壁を覆った。
このため、燃料電池ユニットが衝撃力で車両前方へ移動し、リヤバンパとアクスルビームとの間に挟まれた場合、吸気ダクトまたは排気ダクトを変形させて衝撃力を吸収し、燃料電池スタック自体を保護することができる。
よって、本発明では、燃料電池システムを車両後部のフロア下に効率的に搭載し、かつ、車両の後部に前向きの衝撃力が作用した場合、ガスタンクと燃料電池スタックの両者を保護することができる。
さらに、燃料電池ユニットの左右両側がアクスルビームの左右両側部と左右の後輪とによって覆われるため、車両の左側部または右側部に左右方向の衝撃力が作用した場合、簡素な構造で燃料電池スタックを衝撃力から保護できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は燃料電池車両後部の側面図である。（実施例）
【図２】図２は燃料電池車両後部の平面図である。（実施例）
【図３】図３は燃料電池ユニットの分解斜視図である。（実施例）
【図４】図４は燃料電池ユニットの斜視図である。（実施例）
【図５】図５は燃料電池ユニットの平面図である。（実施例）
【図６】図６は図５のＡ−Ａ線による燃料電池ユニットの縦断面図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
図１〜図６はこの発明の実施例を示すものである。
図１及び図２において、１は四輪車である燃料電池車両である。
この燃料電池車両１は、空気を反応ガス兼冷却媒体として使用する空冷式の燃料電池システム２を備えている。
そして、この燃料電池システム２は、図１〜図４に示す如く、燃料電池スタック３と吸気ダクト４と排気ダクト５とを一体化した燃料電池ユニット６と燃料ガスを貯蔵するガスタンク７とを備えている。
このとき、フロントフロア８に縦壁部９を介して連結されるリヤフロア１０の下方であり、かつ、前記縦壁部９と隣接する空間１１に前記ガスタンク７を配置し、このガスタンク７の後方に前記燃料電池ユニット６を配置している。
また、燃料電池車両１は、車両幅方向に延びるとともに左右の後輪１２、１３間を連絡するアクスルビーム１４を前記ガスタンク７後方に配置し、前記燃料電池ユニット６を前記アクスルビーム１４とリヤバンパ１５との間に配置し、前記吸気ダクト４の上流部、または、前記排気ダクト５の下流部のうち少なくとも一方によって前記燃料電池スタック３の前部と後部の縦壁３ａ、３ｂを覆う構成とする。
そして、車両幅方向に延びるとともに、左右の後輪間を連絡する前記アクスルビーム１４を前記ガスタンク７の後方に配置し、前記燃料電池ユニット６をアクスルビーム１４と前記リヤバンパ１５との間に配置したため、前記燃料電池システム２を車両後部のフロアである前記リヤフロア１０下に効率的に搭載するものである。
また、車両の後部に前向きの衝撃力が作用した場合、前記アクスルビーム１４によって前記燃料電池ユニット６の車両前方への移動を規制し、燃料電池ユニット６が前記ガスタンク７と衝突することを防止する。
更に、前記吸気ダクト４の上流部、または、前記排気ダクト５の下流部のうち少なくとも一方によって前記燃料電池スタック３の前部と後部の縦壁３ａ、３ｂを覆い、前記燃料電池ユニット６が衝撃力で車両前方へ移動し、前記リヤバンパ１５と前記アクスルビーム１４との間に挟まれた場合、前記吸気ダクト４または前記排気ダクト５を変形させて衝撃力を吸収し、前記燃料電池スタック３自体を保護する。
よって、本発明では、前記燃料電池システム２を車両後部のフロアである前記リヤフロア１０下に効率的に搭載し、かつ、前記燃料電池車両１の後部に前向きの衝撃力が作用した場合、前記ガスタンク７と前記燃料電池スタック３の両者を保護している。
さらに、前記燃料電池ユニット６の左右両側が前記アクスルビーム１４の左右両側部と左右の後輪１２、１３とによって覆われるため、車両の左側部または右側部に左右方向の衝撃力が作用した場合、前記燃料電池スタック３を衝撃力から保護している。
【００１１】
詳述すれば、前記燃料電池ユニット６は、図３〜図６に示す如く、燃料電池スタック３を固定するフレーム１６と、燃料電池スタック３の下方の左右に取り付けられる前記吸気ダクト４と、燃料電池スタック３の上部と前後部位とを覆う前記排気ダクト５とを備えている。
このとき、この排気ダクト５は、フロント排気ダクト１７とリヤ排気ダクト１８とからなる。そして、フロント排気ダクト１７は、前記燃料電池スタック３の前側上部を覆うフロントアッパカバー１９と燃料電池スタック３の前側を覆うフロントカバー２０とからなる。また、前記リヤ排気ダクト１８は、前記燃料電池スタック３の後側上部を覆うリヤアッパカバー２１と燃料電池スタック３の後側を覆うリヤカバー２２とからなる。
そして、前記燃料電池スタック３の前部と後部の縦壁３ａ、３ｂを、図６に示す如く、例えば前記排気ダクト５の下流部によって覆っている。
【００１２】
また、前記燃料電池スタック３の前部と後部の縦壁３ａ、３ｂを覆う前記排気ダクト５の下流部は、図６に示す如く、その通路２４、２５が車両上下方向に延びている。
これにより、前記排気ダクト５のフロントカバー２０の下流部に位置するフロント側の通路２４と排気ダクト５のリヤカバー２２の下流部に位置するリヤ側の通路２５とを、車両前後方向の衝撃力が作用した場合に変形し易い向きに向け、車両前後方向から作用する衝撃力の吸収性を高めることができる。
【００１３】
更に、前記燃料電池ユニット６の上方に充電可能な二次電池（「バッテリ」ともいう。）２６を配置している。
つまり、図１に示す如く、前記燃料電池車両１のリヤシート２７と前記リヤバンパ１５及びこのリヤバンパ１５の上部に位置するバックドア２８との間の前記リヤフロア１０上に、前記燃料電池スタック３の発電を停止していても走行できるように、充電可能な前記二次電池２６を配置するものである。
前記二次電池２６は前記燃料電池ユニット６や前記ガスタンク７と比べて剛性が高く潰れにくい構造である。
このため、前記二次電池２６を前記燃料電池ユニット６の上方に配置し、車両の後部に前向きの衝撃力で二次電池２６が車両前方へ移動したとしても、二次電池２６が燃料電池ユニット６や前記ガスタンク７に衝突しない構造としている。
これにより、このガスタンク７や前記燃料電池ユニット６を前記二次電池２６との衝突から保護できる。
【００１４】
追記すれば、前記燃料電池スタック３は、図６に示す如く、空気を内部へ取り入れる空気取入面２９と、図３及び図６に示す如く、空気を外部へ排出する空気排出面３０とを互いに対向する側面に備えている。
このとき、前記燃料電池スタック３は、空気排出面３０を上側に向けて前記燃料電池車両１のリヤフロア１０下に配置され、空気排出面３０側に空気を吸い出すファン３１が複数個配置されている。
そして、前記燃料電池スタック３を、この燃料電池スタック３の前後両側と左右両側を囲む枠状の前記フレーム１６に固定し、このフレーム１６の外側部に前記吸気ダクト４と前記排気ダクト５とを取り付けている。
このとき、吸気ダクト４の通路（図示せず）を前記空気取入面２９と燃料電池スタック３の左右両端部の縦壁（図示せず）に沿わせるとともに、前記通路の左右両端部と中央部に夫々、空気取入口２３を上向きに開口させている。
また、前記排気ダクト５については、フロント側の通路２４及びリヤ側の通路２５を、空気排出面３０と燃料電池スタック３の前部と後部の縦壁３ａ、３ｂに沿わせるとともに、これらの通路２４、通路２５の前後両端部に一対の空気排出口３２、３３を夫々開口させている。
このとき、フロント側の空気排出口３２は、図６のハッチング付矢印で示す如く、前記吸気ダクト４の前方を上方から下方に流れる空気を吸気ダクト４の下面に沿って車両後方へ排出している。
また、リヤ側の空気排出口３３は、図６のハッチング付矢印で示す如く、吸気ダクト４の後方を上方から下方に流れる空気を車両後方へ排出している。
なお、本発明の実施例においては、前記排気ダクト５の下流部によって前記燃料電池スタック３の前部と後部の縦壁３ａ、３ｂを覆ったが、前記吸気ダクト４と排気ダクト５との構造を入れ替え、吸気ダクト４の上流部によって燃料電池スタック３の前部と後部の縦壁を覆う構成としてもよい。
【符号の説明】
【００１５】
１  燃料電池車両
２  燃料電池システム
３  燃料電池スタック
３ａ、３ｂ  縦壁
４  吸気ダクト
５  排気ダクト
６  燃料電池ユニット
７  ガスタンク
８  フロントフロア
９  縦壁部
１０  リヤフロア
１１  空間
１２、１３  左右の後輪
１４  アクスルビーム
１５  リヤバンパ
１６  フレーム
１７  フロント排気ダクト
１８  リヤ排気ダクト
１９  フロントアッパカバー
２０  フロントカバー
２１  リヤアッパカバー
２２  リヤカバー
２３  空気取入口
２４、２５  通路
２６  二次電池（「バッテリ」ともいう。）
２７  リヤシート
２８  バックドア
２９  空気取入面
３０  空気排出面
３１  ファン
３２、３３  空気排出口
【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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