(57)【要約】【課題】車載性がよく、外気導入経路内への水の浸入を防止できるファンケース構造、及び燃料電池及びその周辺機器類の換気性能を向上させる換気装置を提供する。【解決手段】ファンケース１０は、ケース本体１１の上面１５がボンネット７の裏面１６に沿うように形成されると共に、ケース本体１１の底壁１９が段差部２０を介してケース本体１１前側の部位が低く、後側の部位が高く形成され、ケース本体１１の前側に導入口２４が、後側に第一のファン及び第二のファンが配置されている。このファンケース１０を備える換気装置１０Ａは、第一のファンを用いて、また第一のファンの状態によっては第二のファンを用いて燃料電池が収容されたボックスの内部を換気する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池車両のボンネット下に配置され、導入口から取り入れられた外気を燃料電池を収容したボックス内に送出するファンを収納したファンケース構造であって、ケース本体の上面が前記ボンネットの裏面に沿うように形成されると共に、該ケース本体の底壁が段差部を介してケース本体前側の部位が低く、後側の部位が高く形成され、前記ケース本体の前側に前記導入口が、後側に前記ファンが配置されていることを特徴とするファンケース構造。
【請求項２】
前記ファンの吸入口の近傍であって前記段差部側の部位に、前記吸入口への水の浸入を阻止する遮断部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のファンケース構造。
【請求項３】
前記段差部とファンとの間にエアフィルタを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のファンケース構造。
【請求項４】
複数の前記ファンを設け、各ファンを前記ケース本体内の隔壁によって分割された連通室にそれぞれ収容したことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のファンケース構造。
【請求項５】
燃料電池を収納したボックスの内部を換気する燃料電池車両の換気装置であって、前記ボックス内に外気を送出する第一のファンと、該第一のファンの状態に応じて前記ボックス内に外気を送出する第二のファンとを収容したファンケースを備え、前記ボックスの内部を換気することを特徴とする燃料電池車両の換気装置。
【請求項６】
燃料電池を収納したスタックボックス、及び前記燃料電池の周辺機器を収容するシステムボックスの内部を換気する燃料電池車両の換気装置であって、前記システムボックス内に外気を送出する第一のファンと、前記スタックボックス内に外気を送出する第二のファンとを収容したファンケースを備え、前記スタックボックス及びシステムボックスの内部を換気することを特徴とする燃料電池車両の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池車両において目的とする部位に外気を導入するためのファンを収容するファンケース構造、及び該ファンケースを備えた換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、水素ガスと空気等の酸化剤ガスとを反応ガスとして使用し、これらを電気化学反応させることで発電する燃料電池を搭載した燃料電池自動車が実車化の方向で検討されている。このような燃料電池自動車は、その運転によって排出するものが純水のみとなるため、環境への影響が少なく、次世代の自動車として大いに注目されている。
上記のような燃料電池自動車は、通常は燃料電池をボックスに収容した状態で搭載しているが、そのボックスを密封すると燃料電池の周辺に水素ガスが滞留するので、例えばボックスに排出経路を接続して水素ガスを大気に拡散させるという換気構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２２５８５３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃料電池が収容されたボックスの内部を効果的に換気するために、例えば燃料電池の周辺に積極的に外気を導入する方法が考えられるが、燃料電池へ外気を導入する経路に雨水等の水が浸入すると、換気性を低下させたり燃料電池及び燃料電池の周辺部品を破損又は腐食させたりするおそれがある。このため、外気導入経路の上流側に、経路内への異物や水の吸入を防止する機能を持たせる必要があるが、その構造が複雑になると車載性が低下し、搭載場所の部品レイアウトに大きく影響してしまうという問題がある。
そこで、この発明は、燃料電池車両において、燃料電池が収容されたボックス等の目的とする部位に外気を導入するためのファンを収容したファンケース構造及び該ファンケースを備えた換気装置であって、車載性がよく、外気導入経路内への水の浸入を防止できるファンケース構造、及び燃料電池及びその周辺機器類の換気性能を向上させる換気装置を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、燃料電池車両（例えば実施の形態における燃料電池自動車１）のボンネット（例えば実施の形態におけるボンネット７）下に配置され、導入口（例えば実施の形態における導入口２４）から取り入れた外気を燃料電池を収容したボックス（例えば実施の形態における燃料電池システムボックス４）内に送出するファン（例えば実施の形態におけるファン２５，２６）を収納したファンケース（例えば実施の形態におけるファンケース１０）構造であって、ケース本体（例えば実施の形態におけるケース本体１１）の上面（例えば実施の形態における上面１５）が前記ボンネットの裏面（例えば実施の形態における裏面１６）に沿うように形成されると共に、該ケース本体の底壁（例えば実施の形態における底壁１９）が段差部（例えば実施の形態における段差部２０）を介してケース本体前側の部位が低く、後側の部位が高く形成され、前記ケース本体の前側に前記導入口が、後側に前記ファンが配置されていることを特徴とするファンケース構造を提供する。
【０００６】
この構成によれば、ファンを作動させて目的とする部位に外気を導入する際に、ケース本体前側の導入口から外気と共に水がケース本体内に浸入した場合でも、ケース本体の底壁に形成された段差部によりその後方への水の移行が阻止されるため、ケース本体後側のファンが水を吸入することを防止できる。
また、ケース本体の上面がボンネットの裏面に沿うように形成されているため、ボンネット下のスペースを有効利用してファンケースの容量を確保できる。ここで、ボンネットの傾斜に対応してケース本体後側の厚さが増加するため、ファンの配置が容易になる。
さらに、ケース本体の底壁をモータルーム内に配備される駆動系ユニットの上部と整合するように有段成形することで、導入口側の底壁が低く形成されファンケースの厚さが増加したことによる駆動系ユニットとの干渉を防止できる。ここで、ケース本体前側の底壁が低く成形されることで、ボンネットの傾斜に対応してケース本体の上壁が傾斜してもケース本体前側の容量を確保できる。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、前記ファンの吸入口（例えば実施の形態における吸入口４３，４４）の近傍であって前記段差部側の部位に、前記吸入口への水の浸入を阻止する遮断部（例えば実施の形態における遮断壁４５，４６）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のファンケース構造を提供する。
【０００８】
この構成によれば、導入口から外気と共に水がケース本体内に浸入した場合に、ケース本体の底壁に形成された段差部に水が衝突して飛び散る等により若干の水が段差部の後方に移行したとしても、ファンの吸入口の近傍であって段差部側の部位に設けられた遮断部により吸入口への水の浸入が阻止されるため、ファンが水を吸入することを防止できる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、前記段差部とファンとの間にエアフィルタ（例えば実施の形態におけるエアフィルタ４１，４２）を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のファンケース構造を提供する。
【００１０】
この構成によれば、導入口から外気と共に水がケース本体内に浸入した場合に、ケース本体の底壁に形成された段差部に水が衝突して飛び散る等により若干の水が段差部の後方に移行したとしても、段差部とファンとの間に設けられたエアフィルタが水を吸収するため、水がファン側に移行することが阻止される。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、複数の前記ファンを設け、各ファンを前記ケース本体内の隔壁（例えば実施の形態における隔壁３６）によって分割された連通室（例えば実施の形態における右側連通室３７，左側連通室３８）にそれぞれ収容したことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のファンケース構造を提供する。
【００１２】
この構成によれば、複数のファンを同一のケース本体内に収容することで、ファンケースの小型化が可能となると共に、各連通室毎に異なる作動が可能となる。
【００１３】
請求項５に記載した発明は、燃料電池を収納したボックス（例えば実施の形態における燃料電池システムボックス４）の内部を換気する燃料電池車両（例えば実施の形態における燃料電池自動車１）の換気装置（例えば実施の形態における換気装置１０Ａ）であって、前記ボックス内に外気を送出する第一のファン（例えば実施の形態におけるファン２５）と、該第一のファンの状態に応じて前記ボックス内に外気を送出する第二のファン（例えば実施の形態におけるファン２６）とを収容したファンケース（例えば実施の形態におけるファンケース１０）を備え、前記ボックスの内部を換気することを特徴とする燃料電池車両の換気装置を提供する。
【００１４】
この構成によれば、複数のファンを収容したファンケースを用いて燃料電池が収容されたボックスの内部の換気を行うことができるため、例えば通常時には第一のファンを用いて前記ボックスの内部の換気を行い、第一のファンの異常時（例えば作動不良時や換気不足時等）には第二のファンを用いることができる。
【００１５】
請求項６に記載した発明は、燃料電池を収納したスタックボックス（例えば実施の形態における燃料電池スタックボックス６）、及び前記燃料電池の周辺機器を収容するシステムボックス（例えば実施の形態における燃料電池システムボックス４）の内部を換気する燃料電池車両（例えば実施の形態における燃料電池自動車１）の換気装置（例えば実施の形態における換気装置１０Ａ）であって、前記システムボックス内に外気を送出する第一のファン（例えば実施の形態におけるファン２５）と、前記スタックボックス内に外気を送出する第二のファン（例えば実施の形態におけるファン２６）とを収容したファンケース（例えば実施の形態におけるファンケース１０）を備え、前記スタックボックス及びシステムボックスの内部を換気することを特徴とする燃料電池車両の換気装置を提供する。
【００１６】
この構成によれば、複数のファンを収容したファンケースにより、スタックボックス及びシステムボックスの内部の換気を各々異なるファンを用いて行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、１は燃料電池自動車であって、その車体２の車室部分のフロアパネル３下には、燃料電池システムボックス４が搭載されている。この燃料電池システムボックス４は、燃料電池スタック５が収容された燃料電池スタックボックス６及びこれに関連する周辺機器類が収容されたものである。燃料電池スタック５は、図示しない燃料タンクから供給される水素ガスと、図示しない圧縮機から供給される空気（酸化剤ガス）とを電気化学反応させることで発電し、その電力が駆動系ユニット８内のモータに供給されることで、燃料電池自動車１が走行可能となっている。
【００１８】
ボンネット７と駆動系ユニット８との間には、換気装置１０Ａとして、ケース本体１１の内部後側にファンを収容したファンケース１０が配置されている。このファンケース１０は、燃料電池システムボックス４に外気を導入して換気を行うためのもので、その後部から延出される外気導入経路１２，１３が燃料電池システムボックス４に各々接続されている。なお、各ボックス内に導入された外気は、図示しない排気ダクトから車体後方に向かって排出されるようになっている。
【００１９】
ファンケース１０は、駆動系ユニット８の上部１４と前傾したボンネット７とで挟まれた空間に配置されており、ファンケース１０のケース本体１１の上面１５は、ボンネット７の裏面１６に沿うように形成されている。すなわち、前傾したボンネット７に沿うようにケース本体１１の上壁１７が前傾して形成されている。また、ファンケース１０はその前部が駆動系ユニット８よりも前方に突出しており、その突出部１８において、ケース本体１１の底壁１９は、前後方向に対してほぼ直角に形成される段差部２０を介して下方に変位している。すなわち、ケース本体１１の底壁１９は、段差部２０を介してケース本体１１の前側の部位が低く、後側の部位が高くなるよう有段成形されている。ここで、底壁１９の段差部２０前方に形成される低位部２１は、底壁１９の段差部２０後方に形成される高位部２２と比較して前後方向で短いものとされている。そして、底壁１９の高位部２２及び段差部２０が、各々駆動系ユニット８の上部１４の上面及び前面と整合するように形成されている。
【００２０】
図２に示すように、ファンケース１０のケース本体１１の前壁２３は、ファンケース１０の突出部１８の前部に略垂直に形成されており、この前壁２３が底壁１９の段差部２０と前後方向で対向配置されている。ここで、前壁２３はその上縁高さが段差部２０の上縁、つまり底壁１９の高位部２２と略同一とされている。そして、前壁２３には、ケース本体１１内に外気を導入するための導入口２４が形成されている。
【００２１】
図３に示すように、ケース本体１１の後部には、その右側及び左側に遠心（ブロア）タイプのファン２５，２６が各々搭載されている。ケース本体１１の右側では、ファン（第一のファン）２５がその回転軸線が上下方向（図３においては紙面と垂直方向）と略平行となるように配置され、そのケーシング２７から延出されるノズル２８がケース本体１１の右側壁２９後部に形成される送出口３０に挿通されて、ケース本体１１外部の外気導入経路１２に接続されている。また、ケース本体１１の左側では、前記ファン２５と同様の構成のファン（第二のファン）２６が、その回転軸線が車幅方向（図３では上下方向）と略平行となるように配置され、そのケーシング３１から延出されるノズル３２がケース本体１１の後壁３３に形成される送出口３４に挿通されて、ケース本体１１外部の外気導入経路１３に接続されている。
【００２２】
ケース本体１１の右側壁２９及び左側壁３５は、各々略垂直に立設されると共に前後方向と略平行に形成され、ケース本体１１の右側壁２９及び左側壁３５の間には、これらと略平行に形成される隔壁３６がケース本体１１の前後に渡って設けられている。この隔壁３６により、ケース本体１１の内部空間がファン２５を収容する右側連通室３７とファン２６を収容する左側連通室３８とに分割され、かつ、導入口２４が、右側連通室３７の前部を開口させる右側導入口３９と、左側連通室３７の前部を開口させる左側導入口４０とに分割されている。ここで、ファン２５がその回転軸線が上下方向と略平行に配置される関係上、左側連通室３８に比べて右側連通室３７は車幅方向で広く形成されている。
【００２３】
また、段差部２０の右側部分とファン２５との間には、右側連通室３７を前後方向に分割するようにエアフィルタ４１が設けられ、段差部２０の左側部分とファン２６との間には、左側連通室３８を前後方向に分割するようにエアフィルタ４２が設けられている。これら各エアフィルタ４１，４２は例えばウレタンスポンジからなり、各導入口からケース本体１１内に導入される外気を透過させることで、各ファン２５，２６への異物の侵入を防止している。ここで、各エアフィルタ４１，４２は前後方向に対してほぼ直角に配置（図２参照）され、各々車幅方向に並ぶように配置されている。
【００２４】
各ファン２５，２６のケーシング２７，３１には、その回転軸線上の一方の面に各々吸入口４３，４４が設けられており、これら各吸入口４３，４４の周縁近傍であって段差部２０側の部位には、吸入口４３，４４の周縁形状に沿って円弧状に湾曲した遮断壁（遮断部）４５，４６が立設されている。これら各遮断壁４５，４６は、各々吸入口４３，４４を段差部２０側から隠すように形成され、段差部２０側から流れてきた水をその円弧形状に沿って後壁３３側に受け流すことで、各吸入口４３，４４への水の浸入を阻止している。
【００２５】
この実施の形態におけるファンケース１０は上述の構成を有しており、次に、このファンケース１０を用いて燃料電池システムボックス４の換気を行う換気装置１０Ａの作用について説明する。
まず、燃料電池自動車１のイグニッションをＯＮにする等の動作により、燃料電池スタック５が発電を開始すると、ファンケース１０のファン２５が同時に作動を開始し、ケース本体１１の右側連通室３７及び外気導入経路１２を介して燃料電池システムボックス４に外気が導入され、内部の換気が行われる。また、ファン２５の異常時（例えば作動不良時や換気不足時等）には燃料電池システムボックス４の換気の要求値に見合う外気が供給されなくなるので、ファン２５に代わって、又はファン２５の補助的にファンケース１０のファン２６が作動し、ケース本体１１の左側連通室３８及び外気導入経路１３を介して燃料電池システムボックス４に外気が導入され、内部の換気が行われる。
【００２６】
このとき、ファンケース１０の導入口２４（右側導入口３９及び左側導入口４０）は、各々ケース本体１１の底壁１９に形成された段差部２０に対向するように設けられており、導入口２４から導入された外気は段差部２０に突き当たった後に上方へ移行するため、外気と共に導入口２４からケース本体１１内に浸入した雨水等の水は、段差部２０に突き当たることで底壁１９の低位部２１に滴下することとなる。したがって、段差部２０よりも後方へ水が移行することはない。
また、底壁１９の段差部２０に突き当たった水が飛び散る等により、若干の水が段差部２０を乗り越えてその後方に移行した場合、この水は各エアフィルタ４１，４２により吸収することができる。さらに、各エアフィルタ４１，４２に吸収されず通過した水が各ファン２５，２６側に移行したとしても、各ファン２５，２６の吸入口４３，４４に各々設けられた遮断壁４５，４６により水が受け流され、各ファン２５，２６が水を直接吸入してしまうことを確実に防止できる。
【００２７】
上記実施の形態によれば、ケース本体１１の底壁１９を、段差部２０を介して導入口２４側を低く、ファン２５，２６側を高く形成することで、導入口２４から外気と共にケース本体１１内に導入された水が、段差部２０の後方に移行することを防止できる。また、エアフィルタ４１，４２及び遮断壁４５，４６によって、段差部２０を乗り越えた水がファン２５，２６の吸入口４３，４４に移行し吸引されることを防止できる。
したがって、ファン２５，２６が水を吸入して作動不良を起こしたり、外気導入経路１２，１３に水が移行して燃料電池及びその周辺機器を腐食させたりする等を確実に防止できると共に、燃料電池システムボックス４の内部の換気を良好に行うことができる。
【００２８】
また、ファンケース１０のケース本体１１の上壁１７が前傾したボンネット７に沿うように前傾して形成されることで、ケース本体１１の後部のスペースが広がり、ファンケース１０の容量を確保できると共に、ファン２５，２６の配置スペースを確保できる。さらに、ケース本体１１の底壁１９の高位部２２及び段差部２０が駆動系ユニット８の上部１４に整合するように形成されることで、底壁１９に低位部２１を形成しファンケース１０の厚さが増加したことによる駆動系ユニット８との干渉を防止できる。ここで、ケース本体１１の底壁１９の低位部２１は前後方向で比較的短いため、ファンケース１０の突出部１８の駆動系ユニット８前方への突出量も少なくされている。また、ファンケース１０の前側に位置する突出部１８の底壁１９が下方に変位しているため、ケース本体１１の上壁１７が前傾してもファンケース１０前側の容量が確保されている。
したがって、ボンネット７と駆動系ユニット８との限られたスペースを有効利用して、遮水性の高いファンケース１０を車載することができる。
【００２９】
さらに、複数のファン２５，２６を同一のケース本体１１内に収容することでファンケース１０の小型化が可能となり、車両搭載性が向上すると共に、ファン２５の異常時にはファン２６が作動して燃料電池システムボックス４の内部の換気が行われるため、燃料電池スタック５を収容した燃料電池システムボックス４を常時換気することができ、燃料電池スタック５及びその周辺機器類の換気性能が向上する。
【００３０】
なお、この発明は上記実施の形態に限られるものではなく、例えば、ファンケース１０に設けるファンの数は１つ又は３つ以上であってもよく、また軸方向に外気を流動させる軸流タイプのファンであってもよい。さらに、各ファンの吸入口の向きも問わない。
【００３１】
また、吸入口４３，４４への水の浸入を阻止するために、吸入口４３，４４の周縁近傍であって段差部２０側の部位に遮断壁４５，４６を立設したが、例えばこれをケース本体１１側に形成したり、後壁側に開口を有するカバーを設けたりしてもよい。
さらに、他の実施の形態として、ファンケース１０のファン２５から送出された外気により燃料電池システムボックス４の内部を換気し、ファン２６から送出された外気により燃料電池スタックボックス６の内部を換気するように構成することも可能である。この構成により、複数のファン２５，２６を同一のケース本体１１内に収容することでファンケース１０の小型化が可能となり、車両搭載性が向上すると共に、燃料電池スタック５を収容したスタックボックス６と該スタックボックス６を収容した燃料電池システムボックス４を別々のファン２５，２５で換気することが可能となり、換気の要求値の異なる燃料電池スタック５及びその周辺機器の換気性能が向上する。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、ケース本体の底壁に形成された段差部によりその後方に水が移行することが阻止され、ケース本体後側のファンが水を吸引することを防止できると共に、ファンよりも下流側の外気導入経路に水が移行することを防止して、目的部位への外気の導入を良好に行うことができる。
また、ケース本体の上面がボンネットの裏面に沿うように形成され、さらにケース本体の底壁を駆動系ユニットの上部と整合するように有段成形することで、ボンネット下の限られたスペースを有効利用して、遮水性の高いファンケースを車載することができる。
【００３３】
請求項２に記載した発明によれば、ファンの吸入口の近傍であって段差部側の部位に設けられた遮断部により、段差部を乗り越えた水がファンに吸入されることを防止できるため、ファンよりも下流側の外気導入経路に水が移行することを防止して、目的部位への外気の導入を良好に行うことができる。
【００３４】
請求項３に記載した発明によれば、段差部とファンとの間に設けられたエアフィルタにより、段差部を盛り超えた水がファン側に移行することが阻止され、ファンが水を吸引することを防止できると共に、ファンよりも下流側の外気導入経路に水が移行することを防止して、目的部位への外気の導入を良好に行うことができる。
【００３５】
請求項４に記載した発明によれば、複数のファンを同一のケース本体内に収容することでファンケースが小型化でき、車両搭載性を向上させることができる。また、各連通室毎に異なる作動が可能となり、ボックス内部の換気性能を向上させることができる。
【００３６】
請求項５に記載した発明によれば、複数のファンを収容したファンケースを用いることで、例えば通常時は第一のファンを用いて燃料電池を収容したボックスの内部の換気を行い、第一のファンの異常時には第二のファンを用いることができるため、ボックスの換気の要求値に適した換気が可能となり、燃料電池及びその周辺機器類の換気性能を向上させることができる。
【００３７】
請求項６に記載した発明によれば、複数のファンを収容したファンケースにより、スタックボックス及びシステムボックスの内部の換気を各々異なるファンを用いて行うことができるため、各ボックスの換気の要求値に適した換気が可能となり、燃料電池及びその周辺機器類の換気性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態における燃料電池自動車の側面説明図である。
【図２】ファンケースの側面説明図である。
【図３】ファンケースの上面説明図である。
【符号の説明】
１  燃料電池自動車（燃料電池車両）
４  燃料電池システムボックス（システムボックス，ボックス）
５  燃料電池スタック（燃料電池）
６  燃料電池スタックボックス（スタックボックス，ボックス）
７  ボンネット
１０  ファンケース
１０Ａ  換気装置
１１  ケース本体
１５  上面
１６  裏面
１９  底壁
２０  段差部
２４  導入口
２５，２６  ファン（第一のファン，第二のファン）
３６  隔壁
３７  右側連通室（連通室）
３８  左側連通室（連通室）
４１，４２  エアフィルタ
４３，４４  吸入口
４５，４６  遮断壁（遮断部）
【図１】
2004175281.tif 000003
【図２】
2004175281.tif 000004
【図３】
2004175281.tif 000005