(57)【要約】【課題】センターコンソール部の下面側の凹空間に滞留した水素ガスを安定的に外部に排出することのできる燃料電池自動車を提供する。【解決手段】フロアパネル１３の車幅方向の略中央位置を上方に膨出させてセンターコンソール部１４を形成する。センターコンソール部１４の下方に形成された凹空間１５に燃料電池２を配置する。凹空間１５内の上部位置と、フロアパネル１３の下方の車外側の走行気流発生部１９を接続するガス排出管２２を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロアパネルの車幅方向の略中央位置を上方に膨出させてセンターコンソール部が形成され、
このセンターコンソール部の下方に形成された凹空間に燃料電池が配置された燃料電池自動車において、
前記凹空間内の上部位置と、フロアパネルの下方の車外側の走行気流発生部を接続する水素ガス排出通路を設けたことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項２】
前記フロアパネルの前記凹空間に臨む下面に断面ハット状の金属板を取り付け、この金属板と前記フロアパネルの下面によって前記水素ガス排出通路を形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】
前記フロアパネルの一般面に対する前記燃料電池の下方突出量に応じ、前記水素ガス排出通路のガス排出口を前記燃料電池の後方側に配置し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、燃料電池を電源としてモータ走行する燃料電池自動車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車として、フロアパネルの車幅方向の略中央位置を車室内側に膨出されてセンターコンソール部を形成し、そのセンターコンソール部の下方に形成された凹空間に燃料電池を配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。
この燃料電池自動車は、凹空間内の上部位置に水素センサを配置し、燃料電池や水素供給配管からの微小な水素ガスの漏れを、そのセンサによって検出するようになっている。
【特許文献１】特許第３７７０１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、この従来の燃料電池自動車は、センターコンソール部の下面側の凹空間に滞留する水素ガスを水素センサによって検出できるものの、滞留した水素ガスの排出は、自然風の流入や凹空間の下方の走行気流に頼っており、凹空間内の上部の奥まった位置に滞留した水素ガスを安定して排出することが難しいというのが実情である。
【０００４】
そこでこの発明は、センターコンソール部の下面側の凹空間に滞留した水素ガスを安定的に外部に排出することのできる燃料電池自動車を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、フロアパネル（例えば、後述の実施形態におけるフロアパネル１３）の車幅方向の略中央位置を上方に膨出させてセンターコンソール部（例えば、後述の実施形態におけるセンターコンソール部１４）が形成され、このセンターコンソール部の下方に形成された凹空間（例えば、後述の実施形態における凹空間１５）に燃料電池（例えば、後述の実施形態における燃料電池２）が配置された燃料電池自動車において、前記凹空間内の上部位置と、フロアパネルの下方の車外側の走行気流発生部（例えば、後述の実施形態における走行気流発生部１９）を接続する水素ガス排出通路（例えば、後述の実施形態における接続プラグ２０，２１およびガス排出管２２）を設けたことを特徴とする。
これにより、車両の走行時に走行気流発生部に負圧が生じると、その負圧が水素ガス排出通路を通して凹空間内の上部位置に作用し、凹空間内に滞留した水素ガスが走行気流発生部に吸い出される。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池自動車において、前記フロアパネルの前記凹空間に臨む下面に断面ハット状の金属板（例えば、後述の実施形態における金属板３０）を取り付け、この金属板と前記フロアパネルの下面によって前記水素ガス排出通路を形成したことを特徴とする。
これにより、凹空間内に滞留した水素はフロアパネルの下面に沿って走行気流発生部に吸い出される。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の燃料電池自動車において、前記フロアパネルの一般面に対する前記燃料電池の下方突出量に応じ、前記水素ガス排出通路のガス排出口（例えば、後述の実施形態における開口２１ａ）を前記燃料電池の後方側に配置したことを特徴とする。
これにより、車両の走行時に燃料電池を乗り越える走行気流の流速の速い部分にガス排出口が開口するようになる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、センターコンソール部の下面側の凹空間に滞留した水素ガスを、水素ガス排出通路を通して車両の走行気流によって吸い出すことができるため、ファン等の動力を利用することなく水素ガスの安定的な排出を実現することが可能である。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、断面ハット状の金属板をフロアパネルの下面に取り付けて水素ガス排出通路を形成したため、大きなスペースを要しないコンパクトな構造でありながら、水素ガスの確実な排出を実現することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、車両の走行時に燃料電池を乗り越える走行気流の流速の速い部分にガス排出口が開口することになるため、滞留したガスの強制排出効果をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ車両における向きと同一とする。また、図中矢印ＦＲは車両前方を、矢印ＬＨは車両左方を、矢印ＵＰは車両上方をそれぞれ示す。
【００１２】
最初に、図１〜図４に示す第１の実施形態について説明する。
図１は、この発明にかかる燃料電池自動車１を側面から見た概略構成図である。この燃料電池自動車１は、水素と酸素の電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタック２（以下、燃料電池２」と言う）を車体のフロア下に搭載するもので、該燃料電池２により生じた電力で電動モータ５を駆動して走行する。
【００１３】
燃料電池２は、単位燃料電池（単位セル）を多数積層してなる周知の固体高分子膜型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）であり、そのアノード側に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード側に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給することで、電気化学反応により水の生成とともに電力を発生する。
【００１４】
一方、この燃料電池自動車１は、車両左右のサイドフレーム３，３（図３参照）に、複数のビーム材から成るフレームユニットであるフロントサブフレーム４Ａとセンターサブフレーム４Ｂとリヤサブフレーム４Ｃが結合されている。
フロントサブフレーム４Ａには、車室の前方において、車両駆動源である電動モータ５が主に支持され、センターサブフレーム４Ｂには、車室下方の前部側において、燃料電池２と、その電池の補機類７ａ，７ｂとが支持されている。また、リヤサブフレーム４Ｃには、車室下方の後部側において、バッテリ８と、燃料電池２に水素を供給するための水素タンク９とが主に支持されている。なお、図１においては、１０は、燃料電池冷却用の冷却水を冷却するためのラジエータであり、１１Ｆ，１１Ｒは、車室内のフロントシートとリヤシートである。
【００１５】
図３に示すように、車両の左右両側のサイドシル１２からサイドフレーム３とセンターサブフレーム４Ｂの上面にかけては、車室内に面するフロアパネル１３が取り付けられている。このフロアパネル１３の車幅方向の略中央部は車室内の上方に向かって略矩形状に膨出し、その膨出領域が車体前後方向に連続したセンターコンソール部１４となっている。このセンターコンソール部１４の下方側には凹空間１５が形成され、この凹空間１５の内側に、センターサブフレーム４Ｂに支持された燃料電池２と電池用補機類７ａ，７ｂが配置されている。
【００１６】
センターコンソール部１４は、図２に示すようにフロントシート１１Ｆに着座した乗員の足元付近から車体後方側に向かってほぼ一定高さに隆起し、フロントシート１１Ｆのシートバック１１Ｆｂ付近で一段高く隆起した後に、リヤシート１１Ｒの前方でフロアパネル１３の一般面と同一高さまで立ち下がっている。シートバック１１Ｆｂ付近で一段高く隆起した隆起部１４ａは、その上面側に乗員用の肘掛４２等が取り付けられるとともに、凹空間１５内の上方に一段高く拡張された領域１５ａ（以下、「拡張空間部１５ａ」と呼ぶ。）に、燃料電池２の各種の制御を行うための制御装置（ＥＣＵ）１６が収容されている。
また、フロアパネル１３の後縁部１３ａの下面には、リヤサブフレーム４Ｃに取り付けられるリヤフロアパネル１７が一体に接合されている。また、センターサブフレーム４Ｂの下面には、図３に示すように、少なくとも燃料電池２とセンターコンソール部１４の下方を覆うアンダーカバー１８が取り付けられている。
【００１７】
ところで、上記のように車体に取り付けられたフロアパネル１３の後縁部１３ａは、センターサブフレーム４Ｂのほぼ終端部となる位置にあり、車体の下面から見たときに若干の窪み形状となっている。このため、車両の走行時に車体下面に沿って流れる走行気流は、図２中の矢印で示すように、フロアパネル１３の下面側の後縁部１３ａ付近で湾曲した流れとなり、その湾曲した流れの周囲に負圧を作り出す。この負圧を作り出すフロアパネル１３の下面側の後縁部１３ａ付近の領域は、この発明における走行気流発生部１９となっている。
【００１８】
また、センターコンソール部１４の隆起部１４ａとフロアパネル１３の後縁部１３ａには、接続プラグ２０，２１が貫通して取り付けられ、車室内側に配管されたガス排出管２２の各端部が接続プラグ２０，２１に接続されている。接続プラグ２１の下端はフロアパネル１３の後縁部１３ａの下方に突出し、その下端の開口２１ａ（ガス排出口）が走行気流発生部１９内に臨んでいる。ガス排出管２２は、センターコンソール部１４の下方の拡張空間部１５ａと走行気流発生部１９を接続し、車両の走行時に走行気流発生部１９に生じる負圧を拡張空間部１５ａに作用させ、拡張空間部１５ａ内に滞留している水素ガスをベンチュリー効果によってフロアパネル１３の後縁部１３ａ下方に強制的に排出する。
【００１９】
なお、接続プラグ２１の開口２１ａの位置は、フロアパネル１３の一般面に対する燃料電池２の下方突出量に応じて決められている。すなわち、燃料電池２の車両後方側では燃料電池２の下方突出量に応じて走行気流の流速の速い領域が変化し、燃料電池２の下方突出量の増大に応じて走行気流の流速の速い領域が車両後方側に変化する。このため、接続プラグ２１の開口２１ａは、走行気流の流速のより速い位置に臨ませるために、燃料電池２の下方突出量の増大に応じて車両後方側になるように位置設定されている。
【００２０】
以上のように、この燃料電池自動車１においては、車両走行時に、フロアパネル１３の下面の走行気流発生部１９に生じる負圧がガス排出管２２を通してセンターコンソール部１４の凹空間１５内に作用して、凹空間１５内のガスを強制的に吸い出すようになるため、燃料電池２や補機類７ａ，７ｂ、接続配管等から漏れ出た水素を、電動ファン等を用いずに安定的に外部に排出することができる。
特に、この実施形態においては、センターコンソール部１４側の接続プラグ２０が、内壁高さが最も高く水素ガスの滞留し易い拡張空間部１５ａに臨んで設けられているため、センターコンソール部１４内に滞留する水素ガスを効率良く外部に排出することができる。
【００２１】
この燃料電池自動車１においては、接続プラグ２１の開口２１ａの位置が燃料電池２の下方突出量に応じて決められているため、走行気流のによる大きなベンチュリー効果を、水素ガスの強制排出に有効に用いることができる。
【００２２】
図５は、この発明の第２の実施形態を示すものである。以下、この第２の実施形態も含め他の実施形態について説明するが、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、重複する部分については説明を省略するものとする。
この実施形態の燃料電池自動車１０１は、基本的な構成は第１の実施形態とほぼ同様であるが、センターコンソール部１４内の凹空間１５と車両外部の走行気流発生部１９を接続するガス排出管１２２（水素ガス排出通路）がセンターコンソール部１４の車外側下面からフロアパネル１３の後縁部１３ａの下面にかけて配管されている点で第１の実施形態と異なっている。
【００２３】
この燃料電池自動車１０１においては、第１の実施形態と同様に、走行気流を利用してセンターコンソール部１４内の凹空間１５から水素ガスを強制的に排出することができるが、ガス排出管１２２が車外側に配置されているため、車内側への水素ガスの進入をより確実に防止することができるとともに、車内側の有効スペースの拡大と見栄えの向上を図ることができる。
【００２４】
図６〜図８は、この発明の第３の実施形態を示すものである。
この実施形態の燃料電池自動車２０１は、第１，第２の実施形態と基本的な構成は同様であり、また、水素ガス排出通路が車外側に配置されている点では第２の実施形態と同様であるが、水素ガス排出通路の具体的な構造が第２の実施形態と異なっている。
即ち、この実施形態の燃料電池自動車２０１では、図７に示すような断面ハット状の長尺な金属板３０がセンターコンソール部１４（フロアパネル１３）の隆起部１４ａの下面から後部壁１４ｂに沿って接合され、その金属板３０とフロアパネル１３の間で断面台形状の水素ガス排出通路が形成されている。この水素ガス排出通路３１は、センターコンソール部１４内の拡張空間１５ａとフロアパネル１３の後縁部１３ａの走行気流発生部１９を接続するように設けられている。
【００２５】
この燃料電池自動車２０１は、第２の実施形態と同様の効果を得ることができることに加え、断面ハット状の金属板３０をフロアパネル１３の下面に取り付けて水素ガス排出通路を形成したことから、フロアパネル１３の下面側の水素ガス排出通路の占有スペースを小さくすることができる。
【００２６】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の第1の実施形態の燃料電池自動車の側面説明図。
【図２】同実施形態の燃料電池自動車の要部断面図。
【図３】同実施形態を示す図２のＡ−Ａ断面に対応する断面図。
【図４】同実施形態の燃料電池自動車のフロアを斜め上方から見た斜視図。
【図５】この発明の第２の実施形態の燃料電池自動車の要部断面図。
【図６】この発明の第３の実施形態の燃料電池自動車の要部断面図。
【図７】同実施形態を示す図６のＢ−Ｂ断面に対応する拡大断面図。
【図８】同実施形態の燃料電池自動車のフロアを裏面側から見た斜視図。
【符号の説明】
【００２８】
１，１０１，２０１…燃料電池自動車
２…燃料電池
１３…フロアパネル
１４…センターコンソール部
１５…凹空間
１９…走行気流発生部
２０…接続プラグ（水素ガス排出通路）
２１…接続プラグ（水素ガス排出通路）
２１ａ…開口（ガス排出口）
２２，１２２…ガス排出管（水素ガス排出通路）
３０…金属板
【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】
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