專利名稱：燃料電池車輛上的排出結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在燃料車輛上用于排出燃料電池中反應(yīng)完成氣體等的排出結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
以前，在基于從燃料電池供給的電力驅(qū)動車輛驅(qū)動用電機(jī)的燃料電池車輛中，為了防止從燃料電池排出的水等生成物接觸到驅(qū)動輪而使位于驅(qū)動輪前方的排出口向車身外側(cè)開口(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開2001-313056號公報(bào)但是，在燃料電池系統(tǒng)中，通常也需要從燃料電池排出反應(yīng)完成氣體等的排出口。從該排出口會因含在排出氣體中的水蒸氣冷凝等而排出一些水，但在如上述以往技術(shù)那樣設(shè)置這樣的排出口時(shí)，在無風(fēng)且直線行駛時(shí)或恒定轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，雖然能夠防止上述生成物接觸到驅(qū)動輪，但在例如吹橫向風(fēng)或變更轉(zhuǎn)彎半徑的同時(shí)行駛的情況下，上述生成物有可能接觸到驅(qū)動輪。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明其目的在于提供一種即使在有風(fēng)或變更轉(zhuǎn)彎半徑的情況下也能夠進(jìn)一步防止從燃料電池生成的生成物接觸到驅(qū)動輪上的燃料電池車輛上的排出結(jié)構(gòu)，作為上述目的的解決方案，第1項(xiàng)發(fā)明的燃料電池車輛上的排出結(jié)構(gòu)，具備通過使氫與氧反應(yīng)而生成電力的燃料電池(例如，實(shí)施例的燃料電池51)、基于由該燃料電池產(chǎn)生的電力來生成對驅(qū)動輪(例如，實(shí)施例的后輪32)供給的動力的電機(jī)(例如，實(shí)施例的電機(jī)31)、導(dǎo)出上述燃料電池的電力生成過程中的生成物的排出管(例如，實(shí)施例的排出管77)、和設(shè)在該排出管上并向車身外側(cè)開口的排出口(例如，實(shí)施例的排出口76)，其特征在于上述排出口被配置在上述驅(qū)動輪前端的后方。
根據(jù)該構(gòu)成，即使在行駛過程中有風(fēng)或變更轉(zhuǎn)彎半徑的情況下，從燃料電池生成的生成物(例如，水蒸氣)也難接觸到驅(qū)動輪上。
這里，如第2項(xiàng)發(fā)明所述，如果設(shè)成上述排出口被配置在上述驅(qū)動輪軸的后方的構(gòu)成，則來自燃料電池的生成物更加不易接觸到驅(qū)動輪，故優(yōu)選。
另外，如第3項(xiàng)發(fā)明所述，通過將上述排出管配置成在上述驅(qū)動輪附近越向后方越位于上方，容易由行駛過程中的風(fēng)等使上述生成物擴(kuò)散，因此同樣，生成物更難吹到驅(qū)動輪上。
同樣，如第4項(xiàng)發(fā)明所述，即使設(shè)成將上述排出管設(shè)在上述驅(qū)動輪上方的構(gòu)成，也同樣，容易由行駛過程中的風(fēng)等使來自燃料電池的生成物擴(kuò)散。
第5項(xiàng)發(fā)明，上述燃料電池車輛構(gòu)成為機(jī)動二輪車，并且，具備以使車身向一側(cè)傾斜的狀態(tài)支撐車身的側(cè)架(例如，實(shí)施例的側(cè)架38)，在設(shè)置該側(cè)架的一側(cè)配置有上述排出口。
根據(jù)該構(gòu)成，即使是燃料電池車輛停車的狀態(tài)，也容易從排出口排出上述生成物。
根據(jù)第1～4項(xiàng)發(fā)明，即使在有風(fēng)或變更轉(zhuǎn)彎半徑行駛的情況下也能夠進(jìn)一步防止從燃料電池生成的生成物接觸到驅(qū)動輪上。
根據(jù)第5項(xiàng)發(fā)明，能夠提高車輛停車時(shí)的生成物的排出性。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的燃料電池車輛(機(jī)動二輪車)的左側(cè)視圖。
圖2是上述燃料車輛的右側(cè)視圖。
圖3是上述燃料車輛的仰視圖。
圖4是上述燃料車輛中的燃料電池系統(tǒng)的主要構(gòu)成圖。
圖5是圖1的要部放大圖。
圖6是上述燃料電池車輛的后視圖。
圖中31-電機(jī)，32-后輪(驅(qū)動輪)，38-側(cè)架，51-燃料電池，76-排出口，77-排出管。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。其中所需說明的是，以下說明的前后左右等朝向如果沒有特別記載則均與車輛朝向相同。另外，圖中箭頭FR表示車輛前方，箭頭LH表示車輛左方，箭頭UP表示車輛上方。
圖1～圖3所示的機(jī)動二輪車1是燃料電池車輛，其基于從被裝配在其車身大致中央的燃料電池51供給的電力，驅(qū)動車輛驅(qū)動用電機(jī)31而行駛。另外，機(jī)動二輪車1也包括具有底踏板(以下簡稱為踏板)的小型摩托車，在該踏板3附近配置有呈長方體狀的上述燃料電池51，并且，在機(jī)動二輪車1的驅(qū)動輪即后輪32的車輪內(nèi)配置有作為所謂后輪電機(jī)的上述電機(jī)31。該電機(jī)31是在外殼31a內(nèi)具有電機(jī)本體及減速機(jī)構(gòu)并構(gòu)成為一體單元的部件，在其輸出軸被與后輪車軸同軸配置的狀態(tài)下，例如從左側(cè)安裝在車輪內(nèi)。
機(jī)動二輪車1的前輪11被軸支撐在左右一對前叉12的下端部，每個(gè)前叉12的上部都經(jīng)由轉(zhuǎn)向柱13被可操縱轉(zhuǎn)向地樞支撐在車架4前端部的頭管5上，在轉(zhuǎn)向柱13的上端部安裝有把手14，在該把手14的右手柄部配置有風(fēng)門手柄15，同時(shí)在左右手柄部前方分別配置有后及前制動桿16、17。
在車架4的后部設(shè)有向車身上下方向延伸的樞軸板8，在該樞軸板8的從中間部稍微向下的部位介由樞軸9可轉(zhuǎn)動地支撐著后搖臂21的前端部，使其后端側(cè)可以沿車身上下方向擺動。后搖臂21的左臂體23延伸到電機(jī)31的前端部支撐該電機(jī)31的外殼31a，另一方面右臂體24延伸到后輪32的中心位置軸支撐后輪車軸32a。這樣的后搖臂21與電機(jī)31主要構(gòu)成有作為機(jī)動二輪車1的搖臂單元的電機(jī)單元20。
在車架4的下部的處于燃料電池51下方的部位配置有沿車身前后方向延伸的后減震33。該后減震33的后端部與車架4的下部相連結(jié)，并且后減震33的前端部介由連桿機(jī)構(gòu)34而與電機(jī)單元20(后搖臂21)的下部相連結(jié)。連桿機(jī)構(gòu)34由于隨著電機(jī)單元20的上下方向的擺動而使后減震33沿前后方向作行程運(yùn)動(往復(fù)運(yùn)動)，所以，通過這樣的后減震33的行程能夠吸收被輸入給電機(jī)單元20的沖擊及振動。
車架4具有從頭管5的上部左右分支向斜后下方延伸再在車身上下方向的大致中間的高度彎曲后向后方延伸的上管6、和從頭管5的下部左右分支向斜后下方延伸再在車身下端部彎曲后向后方延伸的下管7，各上管6的后端部及下管7的后端部分別與位于燃料電池51的后側(cè)的上述樞軸板8的上端部及下端部相結(jié)合。以下，對于下管7，以從頭管5到車身下端部的彎曲部7c的部位作為前邊部7a、將從上述彎曲部7c到樞軸板8的部位作為下邊部7b進(jìn)行說明。
各上管6從達(dá)到車身后端部的樞軸板8進(jìn)一步向后延伸，這樣的各上管6的后半部分用作支撐乘客座41的座架。
機(jī)動二輪車1其車身被主要由合成樹脂構(gòu)成的車身罩(罩部件)42所覆蓋。該車身罩42也具有風(fēng)擋的作用，并且其一部分與車架4一起構(gòu)成上述踏板部3。在車架4的下部中央安裝有以豎直狀態(tài)支撐車身的主架37，同時(shí)，在車架4的下部左側(cè)安裝有以使車身向左側(cè)傾斜的立起狀態(tài)支撐的側(cè)架38。
這里，參照圖4對機(jī)動二輪車1的燃料電池系統(tǒng)的概要進(jìn)行說明。
燃料電池51是層疊多個(gè)單位電池(單位電池單元)構(gòu)成的公知的固體高分子膜型燃料電池(PEMFC)，在其陽極側(cè)作為燃料氣體供給氫氣，在其陰極側(cè)作為氧化劑氣體供給含氧的空氣，從而通過電化學(xué)反應(yīng)生成電力的同時(shí)也生成水。
作為上述燃料氣體的氫氣從氫氣瓶52介由切斷閥53以規(guī)定壓力被向燃料電池51供給，并且，在供發(fā)電后，導(dǎo)入到氫循環(huán)流路54內(nèi)。在該氫循環(huán)流路54內(nèi)未反應(yīng)的氫氣與來自氫氣瓶52的新鮮氫氣一起反復(fù)供給到燃料電池51。在氫循環(huán)流路54內(nèi)循環(huán)的氫氣經(jīng)由清洗閥55可以導(dǎo)入到稀釋裝置56內(nèi)。
另一方面，作為上述氧化劑氣體的空氣經(jīng)由空氣過濾器裝置57導(dǎo)入到加壓供給機(jī)58內(nèi)后，以被加壓到規(guī)定壓力的狀態(tài)供給燃料電池51，并且，供發(fā)電后也導(dǎo)入稀釋裝置56內(nèi)。其中符號58a表示用于冷卻向燃料電池51的供給空氣(氧化劑氣體)的中間冷卻器，符號59表示向氧化劑氣體中供給水分的加濕器，符號58b表示在燃料電池51低溫等時(shí)不經(jīng)由中間冷卻器58a及加濕器59供給空氣的旁通閥，符號58c表示用于調(diào)整燃料電池51的氧化劑氣體的壓力的背壓閥。
而且，通過設(shè)在氫循環(huán)流路54上的清洗閥55打開動作，而將反應(yīng)后的氫氣導(dǎo)入稀釋裝置56內(nèi)，在該稀釋裝置56與來自燃料電池51的排出空氣混合、稀釋處理后經(jīng)由消聲器61排放到大氣中。這里，來自燃料電池51的生成水，在與排出空氣一起導(dǎo)入到加濕器59內(nèi)時(shí)被積存，作為供給到氧化劑氣體中的水分再利用。另外，沒有在加濕器59積存的水分(例如，水蒸氣)經(jīng)過稀釋裝置56后與反應(yīng)完畢的氣體一同排出。
燃料電池51的運(yùn)轉(zhuǎn)由ECU(電子控制單元)62所控制。具體地講，在ECU62輸入關(guān)于氫氣及氧化劑氣體的壓力及溫度的信號、關(guān)于車速及加壓供給機(jī)58的轉(zhuǎn)數(shù)的信號、關(guān)于燃料電池51及其冷卻水溫的信號等，根據(jù)這些信號來控制加壓供給機(jī)58、旁通閥58b、背壓閥59c、清洗閥55及切斷閥53等的工作。
另外，向ECU62輸入來自風(fēng)門手柄15的加速要求信號，根據(jù)該信號來驅(qū)動控制后輪32驅(qū)動用電機(jī)31。電機(jī)31被構(gòu)成為三相交流電機(jī)，其將作為燃料電池51或二次電池的蓄電池63的直流電流在作為轉(zhuǎn)換器單元的電機(jī)驅(qū)動器64轉(zhuǎn)換為三相的交流電流后供給進(jìn)行驅(qū)動。
上述燃料電池系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)形成有冷卻水路66，并且，該冷卻水路66使燃料電池51和電機(jī)31的水套、以及中間冷卻器58a內(nèi)和與電機(jī)驅(qū)動器64相鄰的冷卻板(冷卻器)65內(nèi)的各水路連通，在該冷卻水路66中設(shè)有水泵67及散熱器68。
在這樣的冷卻系統(tǒng)中，通過水泵67的工作使冷卻水在冷卻水路66內(nèi)流通循環(huán)，從而從燃料電池51、電機(jī)31、氧化劑氣體以及電機(jī)驅(qū)動器64吸熱的同時(shí)還將該熱量由散熱器68散發(fā)。其中，符號69表示在燃料電池51低溫等時(shí)不介由散熱器68使冷卻水循環(huán)的恒溫器。
一并參照圖1～3進(jìn)行說明，氫氣瓶52是具有圓筒形外觀的一般的高壓儲氣瓶，設(shè)為由金屬和纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)成的一般復(fù)合容器，在車身后部右側(cè)使其軸線C沿著前后方向配置，詳細(xì)地講使上述軸線C稍微向前下方配置。這時(shí)的氫氣瓶52的右側(cè)端(外側(cè)端)位于車身右側(cè)的比上管6的外側(cè)端稍靠外側(cè)的位置，并且，其左側(cè)端(內(nèi)側(cè)端)位于比后輪32的外側(cè)端稍靠外側(cè)的位置。
氫氣瓶52的前后端部被形成為球狀(換句話說，尖狀)，其前端部位于樞軸板8的前方、且后端部位于車身后端部。在這樣的氫氣瓶52的后端部配置有該氫氣瓶52的瓶蓋71及氣填充口72。
車身左側(cè)的上管6以稍向后上方傾斜的方式大致直線向后方延伸，另一方面，車身右側(cè)的上管6相對于車身左側(cè)的上管6以在樞軸板8附近向下方緩緩變化的方式設(shè)置。這樣的各上管6以在樞軸板8附近向車寬度方向外側(cè)緩緩變化的方式設(shè)置。
另外，車身右側(cè)的上管6以其下側(cè)端從車身側(cè)面觀察與氫氣瓶52的下側(cè)端大致重疊的方式設(shè)置，同時(shí)，在車身后端部向上方彎曲，為了避開氫氣瓶52的瓶蓋71及氣填充口72而向車身左側(cè)延伸后，向下方彎曲與車身左側(cè)的上管6的后端部結(jié)合。
燃料電池51被設(shè)成在車寬度方向上寬且在上下方向上扁平的形狀，在其前壁部分別設(shè)有氧化劑氣體的供給口及排出口、氫氣的供給口及排出口、和冷卻水的導(dǎo)入口及導(dǎo)出口。在燃料電池51的上部后方靠近配置具有筐體的加濕器59，且該筐體在車寬度方向上長。該加濕器59的左側(cè)部斜上后方靠近配置加壓供給機(jī)58，在該加壓供給機(jī)58的斜下后部連接有向車寬方向延伸的導(dǎo)入管路57b的左側(cè)部。另外，在加濕器59的左側(cè)部的上方靠近配置有背壓閥58c。
導(dǎo)入管路57b的右側(cè)部位于氫氣瓶52的下方設(shè)置，在該右側(cè)部連接著同樣位于氫氣瓶57a的下方的空氣過濾器外殼57a的前端部。空氣過濾器外殼57a的后端部連接著未圖示的吸氣管路，上述空氣過濾器裝置57主要構(gòu)成有吸氣管路、空氣過濾器外殼57a、以及導(dǎo)入管路57b。
在加濕器59右側(cè)部的后方靠近配置有旁通閥58b，在該旁通閥58b的斜下后方靠近配置有中間冷卻器58a，該旁通閥58b及中間冷卻器58a被配置成在車身前后方向上位于加濕器59的右側(cè)部與導(dǎo)入管路57b的右側(cè)部之間。加壓供給機(jī)58的下游側(cè)經(jīng)由未圖示的導(dǎo)出管路而與中間冷卻器58a相連接。
在車身后部左側(cè)配置有沿車寬度方向扁平的消聲器61，該消聲器61比車身左側(cè)的上管6靠車寬度方向外側(cè)。該消聲器61從車身側(cè)面觀察大致呈方形狀，在后輪32的斜上左側(cè)以向后上方傾斜的狀態(tài)配置。消聲器61被設(shè)在向后上方傾斜的排出管77的后半部分，在該消聲器61(排出管77)的后端部向后方突出設(shè)有后管75，在該后管75的后端形成有反應(yīng)完畢氣體的排出口76。
散熱器68被分開構(gòu)成為位于頭管5的前方的比較小型的上層散熱器68a與位于各下管7的前邊部7a的前方的比較大型的下層散熱器68b。在下層散熱器68b的右側(cè)后方配置有水泵67，在該水泵67的斜下后方配置有恒溫器69。另外，在位于下層散熱器68b的兩側(cè)方的車身罩42的內(nèi)側(cè)分別配置沿車寬度方向扁平的蓄電池63。
在各下管7的彎曲部7c之間配置有稀釋裝置56，該稀釋裝置56比下邊部7b的下側(cè)端向下方突出。從稀釋裝置56導(dǎo)出有排出短管78，該排出短管78與車身左側(cè)的下管7的下邊部7b前側(cè)連接的同時(shí)，從該下邊部7b后側(cè)導(dǎo)出上述排出管77。即，車身左側(cè)的下管7構(gòu)成反應(yīng)完畢氣體的排出路徑的一部分，從而，來自稀釋裝置56的排出氣體經(jīng)由排出短管78、下管7的下邊部7b、以及排出管77被排放到大氣中。
一并參照圖5進(jìn)行說明，電機(jī)驅(qū)動器64在車身側(cè)面觀察時(shí)呈大致方形狀，在后搖臂21的左臂體23的車寬度方向外側(cè)經(jīng)由冷卻板65安裝該電機(jī)驅(qū)動器64。在電機(jī)驅(qū)動器64的前端部連接著從燃料電池51及蓄電池63供給電力用的高壓布線64a。另外，在冷卻板65的前端下部及上部分別連接著構(gòu)成上述冷卻水路66的一部分的供水管65a及排水管65b。
從電機(jī)驅(qū)動器64的后端部導(dǎo)出三相高壓布線64b，這些各相高壓布線64b被與位于電機(jī)驅(qū)動器64的正后方的電機(jī)31的前端部的供電端部相連接。即，電機(jī)驅(qū)動器64與電機(jī)31靠近配置，且在車身側(cè)面觀察二者不相重疊。其中，圖中符號64c表示被設(shè)在各相高壓布線64b上的用于檢測向電機(jī)31的供電量的電流傳感器64c，圖中符號64d表示作為電機(jī)驅(qū)動器64的一部分的電壓平滑電容器。
在電機(jī)單元20上安裝作為后搖臂21的一部分的臂罩21a。該臂罩21a覆蓋后搖臂21及電機(jī)31的同時(shí)還覆蓋電機(jī)驅(qū)動器64、冷卻板65、電壓平滑電容器64d、各高壓布線64a、64b、供水管56a及排水管65b、以及電流傳感器64c等，從而適當(dāng)對它們進(jìn)行保護(hù)。并且，在臂罩21a上分別設(shè)有可以使外部氣體流通到其內(nèi)部的未圖示的外氣導(dǎo)入口及導(dǎo)出口。
這里，如圖1、3、6所示，設(shè)置成消聲器61(排出管77)后端部的后管75位于后輪車軸32a的后方、且位于后輪32上端的上方。另外，后管75從消聲器61向斜后外側(cè)且后上方傾斜突出設(shè)置，從而，后管75后端的排出口76設(shè)置成向車身后方外側(cè)且斜后上方開口。并且，消聲器61(排出管77)在后輪32附近，向后上方(換句話講，越向后方越位于上方)傾斜設(shè)置，并且，被配置成位于后輪32的上方。
如上所述，上述實(shí)施例的燃料電池車輛(機(jī)動二輪車1)上的排出結(jié)構(gòu)，具備通過使氫與氧反應(yīng)而生成電力的燃料電池51、基于由該燃料電池51生成的電力來生成對驅(qū)動輪即后輪32供給的動力的電機(jī)31、導(dǎo)出燃料電池51的電力生成過程中的生成物的排出管77、和設(shè)在該排出管77上并向車身外側(cè)開口的排出口76，并且，排出口76被配置在后輪32前端的后方，具體地講被配置在后輪車軸32a的后方。
根據(jù)該構(gòu)成，即使行駛過程中有橫向風(fēng)或變更轉(zhuǎn)彎半徑的情況下，從排出口76與反應(yīng)完成氣體一起排出的來自燃料電池51的生成物(例如，水蒸氣)也較少接觸到后輪32上。
另外，在上述排出結(jié)構(gòu)中，通過排出管77以在后輪32附近越向后方越位于上方的方式傾斜配置，容易由行駛過程中的風(fēng)等使從排出口76排出的反應(yīng)完成氣體及生成物擴(kuò)散，因此能夠進(jìn)一步防止來自燃料電池51的生成物吹到后輪32上。
并且，即使排出管77被配置在后輪32的上方，也與上述相同，容易由行駛過程中的風(fēng)等使來自燃料電池的生成物擴(kuò)散。
進(jìn)而，在上述排出結(jié)構(gòu)中，通過在機(jī)動二輪車1的設(shè)有側(cè)架38的一側(cè)配置排出口76，而即使在機(jī)動二輪車1停車等由側(cè)架38支撐其車身的狀態(tài)下，也能夠良好地排出來自燃料電池的生成物。
其中所需說明的是，本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施例，也可以例如，從稀釋裝置56直接導(dǎo)出排出管77，將從稀釋裝置56排出的排出氣體只經(jīng)由排出管77及消聲器61排放出。
此外，上述實(shí)施例的構(gòu)成是一例，當(dāng)然并不僅限于適用于機(jī)動二輪車上，在不脫離本發(fā)明的主要構(gòu)思的范圍內(nèi)不用說是可以進(jìn)行多種變更的。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池車輛上的排出結(jié)構(gòu)，具備通過使氫與氧反應(yīng)而生成電力的燃料電池、基于由該燃料電池產(chǎn)生的電力來生成對驅(qū)動輪供給的動力的電機(jī)、導(dǎo)出上述燃料電池的電力生成過程中的生成物的排出管、和設(shè)在該排出管上并向車身外側(cè)開口的排出口，其特征在于上述排出口被配置在上述驅(qū)動輪前端的后方。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池車輛上的排出結(jié)構(gòu)，其特征在于上述排出口被配置在上述驅(qū)動輪軸的后方。
3.如權(quán)利要求1或2所述的燃料電池車輛上的排出結(jié)構(gòu)，其特征在于上述排出管在上述驅(qū)動輪附近配置成越向后方越位于上方。
4.如權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的燃料電池車輛上的排出結(jié)構(gòu)，其特征在于上述排出管位于上述驅(qū)動輪的上方。
5.如權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的燃料電池車輛上的排出結(jié)構(gòu)，其特征在于上述燃料電池車輛構(gòu)成為機(jī)動二輪車，并且，具備以使車身向一側(cè)傾斜的狀態(tài)支撐車身的側(cè)架，在設(shè)置該側(cè)架的一側(cè)配置有上述排出口。
全文摘要
一種即使在有風(fēng)或變更轉(zhuǎn)彎半徑的情況下也能夠防止從燃料電池生成的生成物接觸到驅(qū)動輪上的燃料電池車輛上的排出結(jié)構(gòu)，其具備通過使氫與氧反應(yīng)而生成電力的燃料電池(51)、基于由該燃料電池(51)生成的電力來生成對驅(qū)動輪即后輪(32)供給的動力的電機(jī)(31)、導(dǎo)出燃料電池(51)的電力生成過程中的生成物的排出管(77)、和設(shè)在該排出管(77)上并向車身外側(cè)開口的排出口(76)，其中排出口(76)被配置在后輪(32)的前端的后方，具體地講被配置在后輪車軸(32a)的后方。
文檔編號B60K1/04GK1736759SQ20051007580
公開日2006年2月22日 申請日期2005年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月19日
發(fā)明者堀井義之, 渡邊純也, 清水雅浩, 菊地浩之 申請人:本田技研工業(yè)株式會社