(57)【要約】【課題】  車両のスペース効率の悪化を招くことや、車体重量の増加を招く点を解決することで、車両のスペース効率がよく、車体重量の増加を最小限にとどめることを可能にする。【解決手段】  燃料電池２３にエアポンプ３６で空気を供給するとともに水素ボンベ２５，２６から水素を供給し、これらの空気中の酸素及び水素を燃料電池２３で電気化学反応させることで発電し、発電した電気を電動モータ（変速機付きモータ）１８に供給することで走行する燃料電池搭載車両（車両）１０において、エアポンプ３６及び燃料電池２３の間に設けたエア切換え手段（切換え弁）８２と、このエア切換え手段８２から分岐させた空気を蓄えるエアタンク４２と、このエアタンク４２に蓄えた圧縮空気を車体外表面（ボデー）１２に噴射するノズル手段４３と、燃料電池２３の使用状態若しくはエアタンク４２の空気圧に応じてエア切換え手段を制御する制御部３７と、を備えた。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池にエアポンプで空気を供給し、供給した空気中の酸素及び水素を燃料電池で電気化学反応させることで発電し、発電した電気を電動モータに供給することで走行する燃料電池搭載車両において、
この燃料電池搭載車両は、前記エアポンプと前記燃料電池とを接続するエア供給通路と、このエア供給通路に設けたエア切換え手段と、このエア切換え手段から分岐させた供給空気の少なくとも一部を蓄えるエアタンクと、このエアタンクに蓄えた圧縮空気を車体外表面に噴射するノズル手段と、前記燃料電池の使用状態若しくは前記エアタンクの空気圧に応じて前記エア切換え手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする燃料電池搭載車両のエア噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨滴や塵埃を取り去ることができる燃料電池搭載車両のエア噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両のエア噴射装置として、ノズルからエアを噴射させ、このエアで雨滴や塵埃を車体から取り去るものが実用に供されている。
実用の車両のエア噴射装置は、エアポンプでエアタンクにエアを蓄え、このエアをノズルから車体に向けて噴射すれば実用上十分であった。
【０００３】
このような車両のエア噴射装置として、ドアミラーにエアを噴射して雨滴を払うもの
ものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−３２１５８０号公報（第４頁、図３）
【０００４】
図７は従来の基本構成を説明する図であり、車両のエア噴射装置２１０は、車体側にエアポンプ２１２を設け、このエアポンプ２１２をエアホース２１３を介してエアタンク２１４に接続し、エアタンク２１４に接続したノズル２１５を接続し、このノズル２１５の先端にドアミラー２１６を設けたものであり、エアポンプ２１２でエアタンク２１４にエアを蓄え、このエアを必要に応じてドアミラー２１６に向けて噴射することで、ドアミラー２１６に付着した雨滴や塵埃を取り去ることができるようにしたものである。
【０００５】
しかし、車両のエア噴射装置２１０では、エアタンク２１４にエアを供給するために専用のエアポンプ２１２が必要であり、エアポンプ２１２を配置するためのスペースが必要であり、車両のスペース効率の悪化を招くという問題があった。
また、車両のエア噴射装置２１０では、エアタンク２１４にエアを供給するために専用のエアポンプ２１２が必要なので、車体重量の増加を招くという欠点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、車両のスペース効率の悪化を招くことや、車体重量の増加を招く点を解決し、車両のスペース効率がよく、車体重量の増加を最小限にとどめることのできる燃料電池搭載車両のエア噴射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る燃料電池搭載車両のエア噴射装置の発明は、燃料電池にエアポンプで空気を供給し、供給した空気中の酸素及び水素を燃料電池で電気化学反応させることで発電し、発電した電気を電動モータに供給することで走行する燃料電池搭載車両において、エアポンプと燃料電池とを接続するエア供給通路と、このエア供給通路に設けたエア切換え手段と、このエア切換え手段から分岐させた供給空気の少なくとも一部を蓄えるエアタンクと、このエアタンクに蓄えた圧縮空気を車体外表面に噴射するノズル手段と、燃料電池の使用状態若しくはエアタンクの空気圧に応じてエア切換え手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とするを特徴とする。
【０００８】
例えば、エア噴射装置を燃料電池搭載車両に搭載するときに、既存の部品を流用することができれば、車両のスペース効率の悪化を招くことや、エア噴射装置のコストの高騰を招くことを回避することできるので好ましいことである。
【０００９】
すなわち、エアポンプと燃料電池とを接続するエア供給通路と、このエア供給通路に設けたエア切換え手段と、このエア切換え手段から分岐させた供給空気の少なくとも一部を蓄えるエアタンクと、このエアタンクに蓄えた圧縮空気を車体外表面に噴射するノズル手段と、燃料電池の使用状態若しくはエアタンクの空気圧に応じてエア切換え手段を制御する制御部と、を備えることで、燃料電池に空気を供給するエアポンプをエア噴射装置に流用することができる。これにより、燃料電池搭載車両にエア噴射装置を搭載するときに専用のエアポンプを設ける必要がない。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明では、エアポンプと燃料電池とを接続するエア供給通路と、このエア供給通路に設けたエア切換え手段と、このエア切換え手段から分岐させた供給空気の少なくとも一部を蓄えるエアタンクと、このエアタンクに蓄えた圧縮空気を車体外表面に噴射するノズル手段と、燃料電池の使用状態若しくはエアタンクの空気圧に応じてエア切換え手段を制御する制御部と、を備えたので、燃料電池に空気を供給するエアポンプをエア噴射装置に流用することができる。これにより、燃料電池搭載車両にエア噴射装置を搭載するときに専用のエアポンプを設ける必要がない。この結果、車両のスペース効率を改善することができ、車体重量の増加を最小限にとどめることのできるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る燃料電池搭載車両の斜視図であり、車両１０は、車体フレーム１１の左右前部にフロントサスペンション１３，１３（一方の１３は不図示）を介して前輪１４，１４を取付け、車体フレーム１１の左右後部にリヤサスペンション１５，１５（一方の１５は不図示）を介して後輪１６，１６を取付け、車体フレーム１１の前部にフロントサブフレーム１７を介して電動モータとしての変速機付きモータ１８及びステアリングギヤボックス１９などのパワープラント２１を搭載し、車体フレーム１１の中央にシステムボックス（燃料電池ケース）２２を介して燃料電池（ＦＣスタック）２３を搭載し、車体フレーム１１の後部にリヤサブフレーム２４を介して水素ボンベ（水素タンク）２５，２６及びキャパシタ（蓄電池）２７を搭載した燃料電池搭載車両である。
【００１２】
８０は燃料電池搭載車両のエア噴射装置（以下、「エア噴射装置８０」と略記する）であり、燃料電池２３に空気を供給するエアポンプ３６を流用し、エア（空気）を車体外表面としてのボデー１２若しくは車体外表面としての左右のドアミラー３３，３４に噴射する装置である。
【００１３】
図中、２８は車室、３１，３２は左右のドア、３５はエアフィルタ、３６はエアポンプ、３７は燃料電池２３を制御するとともにエア噴射装置８０を制御する制御部、３８は変速機付きモータ１８の回転計、３９は車速を表示するスピードメータ、４１はエアポンプ３６の稼働状態などを表示する表示パネル、４４は車両１０を運転状態にする電源スイッチを示す。
【００１４】
図２は本発明に係る燃料電池搭載車両の側面図であり、主な部品の配置を示す。
車両１０は、フロントサブフレーム１７に、変速機付きモータ１８及びステアリングギヤボックス１９などのパワープラント２１を搭載し、これらの部品を搭載済みのフロントサブフレーム１７を車体フレーム１１の下方から取付け、システムボックス２２に燃料電池２３を搭載し、この燃料電池２３を搭載済みのシステムボックス２２を車体フレーム１１の中央に下方から取付け、リヤサブフレーム２４に水素ボンベ２５，２６及びキャパシタ２７を搭載し、これらの水素ボンベ２５，２６及びキャパシタ２７を搭載済みのリヤサブフレーム２４を車体フレーム１１の後部に下方から取付けた燃料電池搭載車両である。
【００１５】
また、燃料電池２３に空気を共用するエアポンプ３６を用いることで、このエアポンプ３６からエアタンク４２，４２（一方の４２は不図示）にエアを供給し、エアタンク４２，４２（一方の４２は不図示）に貯留したエア（圧縮空気）をノズル手段４３，４３（一方の４３は不図示）から左右のドアミラー３３，３４（３４は不図示）に噴射させ、これらのドアミラー３３，３４に付着した雨滴や塵埃を取り去ることができるようにした燃料電池搭載車両である。
【００１６】
図３は本発明に係る車両の前部構造の側面図であり、車両の前部構造５０は、車体フレーム１１の構成部材である車体前後方向に延ばした一対の（左右の）フロントサイドフレーム（フロントサイドビーム）５１，５１（一方の５１は不図示）にフロントサブフレーム１７を支持する前支持部５２，５２（一方の５２は不図示）及び後支持部５３，５３（一方の５３は不図示）を形成し、フロントサイドフレーム５１，５１に車体後部に向けて下方に傾斜させた傾斜面（キックアップ部）５４，５４（一方の５４は不図示）を形成し、前支持部５２，５２に取付けるための前取付け部５６，５６（一方の５６は不図示）をフロントサブフレーム１７に形成し、後支持部５３，５３に取付けるための後取付け部５９，５９（一方の５９は不図示）をフロントサブフレーム１７に形成し、フロントサブフレーム１７の後端上部に傾斜面５４，５４に倣わせた（後方に向けて下傾斜させた）突起部６１，６１（一方の６１は不図示）を形成し、フロントサブフレーム１７の前部に、変速機付きモータ１８、エアポンプ３６、制御部３７、エアフィルタ３５をこの順に段積みするとともに、変速機付きモータ１８、エアポンプ３６、制御部３７、エアフィルタ３５の順に上方の部品を車体前方にずらして配置し、フロントサブフレーム１７の後部に、ステアリングギヤボックス１９（図１参照）を配置し、これらのステアリングギヤボックス１９、変速機付きモータ１８、エアポンプ３６、制御部３７、エアフィルタ３５を搭載済みのフロントサブフレーム１７をフロントサイドフレーム５１，５１の下方から取付け、フロントサイドフレーム５１，５１の傾斜面５４，５４にフロントサブフレーム１７の突起部６１，６１を沿わせる構造である。
【００１７】
以下、エア噴射装置８０を説明する。
図４は本発明に係る燃料電池搭載車両のエア噴射装置のブロック図である。
エア噴射装置８０は、燃料電池２３に空気を送るエアポンプ３６と、このエアポンプ３６から燃料電池２３に延ばしたエア供給通路（エア供給チューブ）８１と、このエア供給通路８１の途中に設けたエア切換え手段としての切換え弁８２と、この切換え弁８２から分岐させた分岐チューブ８３と、この分岐チューブ８３の先端に取付けたＴ字管８４と、このＴ字管８４の一方出口側に取付けた左チューブ８５と、この左チューブ８５の先端に接続することで左のドアミラー３３にエアを噴射する左エア噴射ユニット８７と、このＴ字管８４の他方出口側に取付けた右チューブ８６と、この右チューブ８６の先端に接続することで右のドアミラー３４にエアを噴射する右エア噴射ユニット８８と、左・右エア噴射ユニット８７，８８の圧力センサ９１，９１の圧力情報及びエアポンプ３６の稼働情報で切換え弁８２を制御するとともに、変速機付きモータ１８を制御する制御部３７と、この制御部３７に接続することで、車速やモータ回転数などの運転情報、エアポンプ３６の稼働情報及び左・右エア噴射ユニット８７，８８の噴射可能状態を表示する表示パネル４１と、制御部３７に接続することでエアの噴射を指示するエア噴射スイッチ９２と、からなる。
【００１８】
燃料電池２３は、エアフィルタ３５を介してエアポンプ３６で空気を供給するとともに水素ボンベ２５，２６から水素を供給し、空気中の酸素と水素を電気化学反応をさせることで電気を発生させ、変速機付きモータ１８に電気を供給するものである。
また、燃料電池２３によって発電した電気の一部は一時的にキャパシタ２７に蓄えられ、燃料電池２３の出力が不足するときなどに、キャパシタ２７から変速機付きモータ１８に電気が供給される。
【００１９】
制御部３７は、変速機付きモータ１８及び燃料電池２３を制御するとともに、圧力センサ９１，９１の情報及びエアポンプ３６の稼働情報（回転数）を検知して切換え弁８２を燃料電池２３側若しくは左・右のエア噴射ユニット８７，８８側に切換え、これらの左・右のエア噴射ユニット８７，８８の使用可能状態及びエアポンプ３６の稼働状態を表示パネル４１に表示する部分である。
【００２０】
すなわち、エア噴射装置８０は、燃料電池２３にエアポンプ３６で空気を供給するとともに水素ボンベ（水素タンク）２５，２６から水素を供給し、これらの空気中の酸素及び水素を燃料電池２３で電気化学反応させることで発電し、発電した電気を電動モータ（変速機付きモータ）１８に供給することで走行する燃料電池搭載車両（車両）１０において、エアポンプ３６と燃料電池２３とを接続するエア供給通路８１と、このエア供給通路８１に設けたエア切換え手段（切換え弁）８２と、このエア切換え手段８２から分岐させた供給空気の少なくとも一部を蓄えるエアタンク４２と、このエアタンク４２に蓄えた圧縮空気を車体外表面（ボデー）１２に噴射するノズル手段４３と、燃料電池２３の使用状態若しくはエアタンク４２の空気圧に応じてエア切換え手段を制御する制御部３７と、を備えたものと言える。
【００２１】
例えば、エア噴射装置を燃料電池搭載車両に搭載するときに、既存の部品を流用することができれば、車両のスペース効率の悪化を招くことや、エア噴射装置のコストの高騰を招くことを回避することできるので好ましいことである。
【００２２】
そこで、エアポンプ３６と燃料電池２３とを接続するエア供給通路８１と、このエア供給通路８１に設けたエア切換え手段（切換え弁）８２と、このエア切換え手段８２から分岐させた供給空気の少なくとも一部を蓄えるエアタンク４２と、このエアタンク４２に蓄えた圧縮空気を車体外表面（ボデー）１２に噴射するノズル手段４３と、燃料電池２３の使用状態若しくはエアタンク４２の空気圧に応じてエア切換え手段を制御する制御部３７と、を備えることで、燃料電池２３に空気を供給するエアポンプ３６をエア噴射装置８０に流用することができる。
【００２３】
これにより、燃料電池搭載車両（車両）１０にエア噴射装置８０を搭載するときに専用のエアポンプを設ける必要がない。この結果、車両１０のスペース効率を改善することができ、車体重量の増加を最小限にとどめることのできる。
【００２４】
図５は本発明に係る燃料電池搭載車両のエア噴射装置のエア噴射ユニットの斜視図であり、左のドアミラー３３及び左エア噴射ユニット８７を示す。
左エア噴射ユニット８７は、エアを貯留するエアタンク（貯留タンク）４２と、このエアタンク４２の入口側に設けた逆止弁９３と、エアタンク４２の出口側に設けた電磁弁９４と、この電磁弁９４の下流側に設けることで車体外表面であるドアミラー３３にエアを吹き付けるノズル手段４３と、エアタンク４２に設けることでエアタンク４２の圧力を検出する圧力センサ９１と、を一体的に設けたものである。
【００２５】
なお、右エア噴射ユニット８８（図４参照）は、左エア噴射ユニット８７と略同一のユニットであって、車体中心に関して左エア噴射ユニット８７に対称のユニットであり、詳細な説明を省略する。
【００２６】
図６は本発明に係る燃料電池搭載車両のエア噴射装置の制御の一例を示すフローチャートである（符号は図４参照）。なお、ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１：電源スイッチ４４（図１参照）をＯＮして変速機付きモータ１８、エアポンプ３６及び制御部３７を動作可能状態にする。電源スイッチ４４をＯＮしたときには、切換え弁８２を、燃料電池２３側を開状態、左・右のエア噴出ユニット８７，８８側を閉状態にイニシャライズするとともに、左・右のエア噴出ユニット８７，８８の電磁弁９４，９４を閉にイニシャライズする。
【００２７】
ＳＴ０２：表示パネル４１に「エアタンクにエアを充填中」のメッセージを表示する。すなわち、エア充填の待機表示をする。
ＳＴ０３：エアタンク４２，４２の圧力は不足かどうか判断する。すなわち、圧力センサ９１，９１の情報によりエアタンク４２，４２のエア圧を調べる。ＹＥＳならば（エアタンク４２，４２にエアが不足ならば）ＳＴ０４に進み、ＮＯならばＳＴ０８に進む。
【００２８】
ＳＴ０４：エアポンプ３６に余裕があるかどうかを判断する。ＹＥＳならばＳＴ０５に進み、ＮＯならばＳＴ０２に戻る。
ＳＴ０５：切換え弁８２を、左・右のエア噴出ユニット８７，８８側を開状態に切換え、エアポンプ３６の回転数を増大させ、エアタンク４２，４２にエアの充填を開始する。
【００２９】
ＳＴ０６：エアタンク４２，４２の圧力は所定圧力に達したかどうか判断する。ＹＥＳならばＳＴ０７に進み、ＮＯならばＳＴ０２に戻る。
ＳＴ０７：エア充填の停止する。すなわち、切換え弁８２を、左・右のエア噴出ユニット８７，８８側を閉状態に切換える。
【００３０】
ＳＴ０８：表示パネル４１に「ドアミラーにエアを噴射できます」のメッセージを表示する。すなわち、雨滴（若しくは塵埃）除去動作可能表示をする。
ＳＴ０９：エア噴射スイッチ９２はＯＮかどうか判断する。ＹＥＳならばＳＴ１０に進み、ＮＯならばＳＴ０９を繰り返す。
【００３１】
ＳＴ１０：制御部３７に接続したエア噴射スイッチ９２をＯＮにすることで、所定時間電磁弁９４，９４を開にし、ノズル手段４３，４３からエアを噴射する。
【００３２】
すなわち、通常は切換え弁（電磁弁）８２を閉めておくことで、エアポンプ３６から供給されるエア（空気）は、優先して燃料電池２３に供給されることになる（ＳＴ０１）。  また、燃料電池搭載車両（燃料電池自動車）１０の乗員からの要求により、車体外表面であるドアミラー３３，３４の雨滴を除去した直後など、エアタンク４２内のエア圧（エア圧力）が所定の圧力よりも低いような場合（ＳＴ０３でＹＥＳ）でも、先ずは燃料電池２３に優先してエアを供給できるようにエアポンプ３６のエア供給能力について検出するようにする（ＳＴ０４）。
【００３３】
さらに、エアタンク４２の圧力は低いが、燃料電池２３の負荷状態が高くエアポンプ３６によって燃料電池２３にエアを多量に供給しているような場合には、エアポンプ３６にはエアタンク４２を充填する余裕がない状態なので（ＳＴ０４でＮＯ）、その場合にはエアタンク４２のエア充填は見合わせることとする（待機状態にする）。エアタンク４２の充填中は、燃料電池２３の出力に応じたエア供給よりも多いエアを燃料電池２３に供給することで、燃料電池２３に出力変化が起きないようにする。
【００３４】
このように、燃料電池２３へエアを供給するエアポンプ３６をエア噴射装置８０と共用し、燃料電池の使用状態、即ち負荷状態やエアポンプ３６の稼働状態に応じてエア噴射装置８０を制御することで、燃料電池２３へ供給するエアを不足させることなく、燃料電池搭載車両（燃料電池自動車）１０のスペース効率を向上させることができる。
【００３５】
エア噴射装置８０は、図９に示すように、燃料電池２３若しくは左・右エア噴出ユニット８７，８８にエアを切換える切換え手段は切換え弁８８であったが、これに限るものではなく、燃料電池及びエア噴出ユニットに配分するとともに、エア（空気）の流量を調整する調整手段（調整弁）であってもよい。
【００３６】
エア噴射装置８０は、図１に示すように、表示パネル４１にメッセージを表示したが、これに限るものではなく、ＬＥＤ（light emitting diode）などの表示燈を点燈させるものであってもよい。
【００３７】
エア噴射装置８０は、図１に示すように、車両１０に２本の水素ボンベ２５，２６を搭載したが、これに限るものではなく、水素ボンベの本数は問わない。また、水素ボンベは水素タンク（水素貯留タンク）でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る燃料電池搭載車両のエア噴射装置は、燃料電池を搭載した車両のドアミラーの雨滴や塵埃を除去するための雨滴／塵埃除去装置に採用するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る燃料電池搭載車両の斜視図である。
【図２】本発明に係る燃料電池搭載車両の側面図である。
【図３】本発明に係る車両の前部構造の側面図である。
【図４】本発明に係る燃料電池搭載車両のエア噴射装置のブロック図である。
【図５】本発明に係る燃料電池搭載車両のエア噴射装置のエア噴射ユニットの斜視図である。
【図６】本発明に係る燃料電池搭載車両のエア噴射装置の制御の一例を示すフローチャートである。
【図７】従来の基本構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０…車両（燃料電池搭載車両）、１２…車体外表面（ボデー）、１８…電動モータ（変速機付きモータ）、２３…燃料電池、３３，３４…車体外表面（ドアミラー）、３６…エアポンプ、３７…制御部、４２…エアタンク、４３…ノズル手段、８１…エア供給通路、８２…エア切換え手段（切換え弁）。
【図１】
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【図２】
2005329823.tif 000004
【図３】
2005329823.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005329823.tif 000008
【図７】
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