(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池を搭載した燃料電池搭載車両であって、
前記燃料電池がホイール内に配置されており、
前記燃料電池は、複数の単セルが積層されてなる燃料電池スタックであり、前記複数の単セルが、それぞれ前記ホイールの外径側に近い位置ほど厚くなることにより略扇形の断面形状をなし、これら単セルが、前記ホイールの円周方向に積層されている燃料電池搭載車両。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池搭載車両であって、
前記燃料電池の反応生成水を前記ホイールに保持されたタイヤ又はタイヤ接地路面に導く排水機構が設けられている燃料電池搭載車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池を備えた燃料電池搭載車両に係り、特に、その燃料電池の搭載スペースの効率化に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池を備えた燃料電池搭載車両において、燃料電池への反応ガスの供給を効率的に行うために燃料電池を車両の車軸に設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１０２０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、燃料電池搭載車両において、燃料電池の搭載スペースは、ボンネット部あるいは車室内に設定されるのが主流であるが、このような設定であると、乗員の乗車スペースや荷物を収納するための収納スペース等、車両内の他のスペースに影響を及ぼすことになる。
【０００４】
このため、燃料電池の搭載位置を工夫してスペース効率を向上する必要がある。上記のように車両の車軸に燃料電池を設けると、多少はスペース効率を向上できることになるが、燃料電池を逃げるためにフロア位置を上げる必要があり、十分にはスペース効率を向上できない。
【０００５】
そこで、本発明は、燃料電池の搭載スペースの効率化を図ることができる燃料電池搭載車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池搭載車両は、反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池を搭載した燃料電池搭載車両であって、前記燃料電池をホイール内に配置したものである。
【０００７】
かかる構成とすることによって、乗員の乗車スペースや荷物を収納するための収納スペース等、車両の他のスペースに影響を及ぼさずに燃料電池を搭載可能となる。
【０００８】
上記燃料電池搭載車両において、前記燃料電池が、複数の単セルが積層されてなる燃料電池スタックであるときには、前記複数の単セルがそれぞれ略扇形をなし、これら単セルを円周方向に積層させるのが好ましい。
【０００９】
燃料電池搭載車両においては、前記燃料電池の反応生成水を前記ホイールに保持されたタイヤ又はタイヤ接地路面に導く排水機構を設けるが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、乗員の乗車スペースや荷物を収納するための収納スペース等、車両内の他のスペースに影響を及ぼさずに燃料電池を搭載可能となるため、燃料電池の搭載スペースの効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明に係る燃料電池搭載車両の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１に概略的に示すように、燃料電池搭載車両１１は、四隅近傍にそれぞれ車軸１２を介して回転可能に保持される車輪１３を有し、電動モータ１４の駆動力で前後いずれかの車軸１２及び車輪１３を駆動して走行する、電力を動力源とする自動車である。
【００１３】
そして、この燃料電池搭載車両１１は、上記した電動モータ１４への電力供給を燃料電池スタック（燃料電池）１５の発電によって行うことになるが、燃料電池スタック１５が、図２に示すように、金属を主体としたホイール１６にタイヤ１７を保持して構成される車輪１３の前記したホイール１６内に配置されている。なお、燃料電池スタック１５に供給する燃料ガスを貯留するガスタンク１８は車輪１３を除く車体１９側に搭載されている。
【００１４】
燃料電池スタック１５は、それぞれ同一の断面略扇形状（詳しくは扇形の中心側の一部を除いた形状）をなす複数の単セル２１が円周方向に積層されることで全体として円筒状をなしている。つまり、これら単セル２１はホイール１６の回転中心を中心とした放射状に配置されている。
【００１５】
単セル２１は、図３に示すように、車軸１２を介して供給される燃料ガス（反応ガス）としての水素ガス及び酸化ガス（反応ガス）としての空気の図示略の流路を有する一対のセパレータ２４と、電解質膜２５をアノード電極２６及びカソード電極２７で挟持して構成されるＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）２８と、を有し、ＭＥＡ２８を一対のセパレータ２４，２４で挟み込んで構成されている。
【００１６】
このような単セル２１が複数、互いの中心を一致させてセパレータ２４同士を接合させるようにして積層されている。
【００１７】
セパレータ２４には、ＭＥＡ２８とは反対側、つまり隣り合う単セル２１のセパレータ２４と接合される側に、車軸１２を介して導入され車軸１２を介して車体１９側に戻される冷却水を流す図示略の冷却水通路が形成されている。また、アノード電極２６及びカソード電極２７は、電解質膜２５側に配置される触媒層２９と電解質膜２５とは反対側に配置されるガス拡散層３０とで構成されている。
【００１８】
電解質膜２５は円周方向の厚さが略一定となっており、アノード電極２６の触媒層２９及びカソード電極２７の触媒層２９はそれぞれ外径側ほど円周方向の厚さが厚くなる断面略扇形状をなしている。さらに、アノード電極２６のガス拡散層３０及びカソード電極２７のガス拡散層３０はそれぞれ円周方向の厚さが略一定をなしている。
【００１９】
ホイール１６には、燃料電池スタック１５の発電時に発生した反応生成水が発電に伴う発熱によって加温されてなる温水を、カソード電極２７側のセパレータ２４の外周側から排出してタイヤ１７の例えばサイドウォールの表面に流すための図示略の流路（排水機構）が形成されている。
【００２０】
車軸１２には、図示は略すが、上記のように車体１９側から燃料電池スタック１５側に反応ガスを供給する流路及び車体１９側と燃料電池スタック１５側との間で冷却水を循環させる流路の他に、燃料電池スタック１５の発電電力を車体１９側に流す配線も設けられている。
【００２１】
以上に述べた燃料電池搭載車両１１によれば、燃料電池スタック１５をホイール１６内に配置するため、乗員の乗車スペースや荷物を収納するための収納スペース等、車体１９側の他の車内スペースに影響を及ぼさずに燃料電池スタック１５を搭載可能となり、燃料電池スタック１５の搭載スペースの効率化を図ることができる。よって、車体側のスペースレイアウトの自由度が向上する。
【００２２】
しかも、金属製で強度の高いホイール１６内に燃料電池スタック１５を搭載することで燃料電池スタック１５の保護性能も向上する。
【００２３】
また、走行時に回転するホイール１６内に燃料電池スタック１５の単セル２１を放射状に搭載するため、回転による遠心力で中心側からの反応ガスを各単セル２１に均等に分配することができる。つまり、各単セル２１への反応ガスの供給量のバラツキがなく、各単セル２１のセル積層方向における配置の違いによる発電の優劣がなくなる。
【００２４】
加えて、発電で発生した反応生成水を回転による遠心力で良好に排水することができるため、一定箇所に反応生成水が溜まらずに安定して発電できる。しかも、反応生成水が多く発生する高出力領域においては、車速が上がることでホイール１６の角速度も上がり、自然に排水性が上がることになる。このように、ガス圧に頼らずに排水できるため、酸化ガスとしての空気を供給しつつ反応生成水を排水するためのコンプレッサの電力も節約でき、燃費向上につながる。
【００２５】
さらに、単セル２１がそれぞれ外径側ほど円周方向の厚さが厚い略断面扇形形状をなしており、アノード電極２６を構成する触媒層２９とカソード電極２７を構成する触媒層２９とが、遠心力でガスが多く供給される外径側ほど円周方向の厚さが厚くなる形状をなしているため、外側の発電効率を高めることができる。
【００２６】
なお、上記実施形態のように触媒層２９ではなく、ガス拡散層３０を外径側ほど円周方向の厚さが厚くなる形状に形成しても良く、この場合は外側の抵抗が増えて全体に定量のガスを供給することができることになる。
【００２７】
そして、燃料電池スタック１５で発電により生成される温水が遠心力でホイール１６からタイヤ１７の例えばサイドウォールに排出されてタイヤ１７を加温した後、タイヤ１７の接地路面に排出されて接地路面を加温するため、雪道走行等に好適となる。なお、燃料電池スタック１５で発電により生成される温水は車軸１２を介して車体１９側に戻して処理しても良い。
【００２８】
なお、以上においては、ホイール１６内に燃料電池スタック１５を設ける場合を例にとり説明したが、ホイール１６内に燃料電池スタック１５とともに走行用のインホイールモータを設けても良い。また、セパレータ２４を電磁誘導可能な物質で構成して燃料電池スタック１５自体をインホイールモータのロータ部としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る燃料電池搭載車両の一実施形態を概略的に示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図２】本発明に係る燃料電池搭載車両の一実施形態の車輪を示す正面図である。
【図３】本発明に係る燃料電池搭載車両の一実施形態の単セルを示す正面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１…燃料電池搭載車両、１５…燃料電池スタック（燃料電池）、１６…ホイール、１７…タイヤ、２１…単セル。
【図１】
0004807663.tif 000002
【図２】
0004807663.tif 000003
【図３】
0004807663.tif 000004