燃料電池を搭載した移動体
【課題】本発明は、燃料電池を搭載する移動体の前方衝突時にラジエータが他の部位に与える衝撃を軽減することができる技術を提供する。
【解決手段】燃料電池車１０は、燃料電池１００と、駆動モータ３００と、ラジエータ５００とを備え、ラジエータ５００のコア部５２０は、燃料電池車１０の進行方向に交差する交差方向に沿った屈曲部５１０で進行方向後方に向けて屈曲した平板の形状に配置され、燃料電池１００および駆動モータ３００は、ラジエータ５００の屈曲部５１０を進行方向後方に延長した屈曲延長領域５１２を間に挟んで併設されている。
【解決手段】燃料電池車１０は、燃料電池１００と、駆動モータ３００と、ラジエータ５００とを備え、ラジエータ５００のコア部５２０は、燃料電池車１０の進行方向に交差する交差方向に沿った屈曲部５１０で進行方向後方に向けて屈曲した平板の形状に配置され、燃料電池１００および駆動モータ３００は、ラジエータ５００の屈曲部５１０を進行方向後方に延長した屈曲延長領域５１２を間に挟んで併設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を搭載した移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を搭載した移動体としては、燃料電池で生成される電力を利用して走行する自動車である燃料電池車が知られている。燃料電池車は、燃料電池の他、電動機やラジエータを備える。燃料電池車の電動機は、燃料電池で生成された電力を、車輪を駆動する動力に変換し、燃料電池車のラジエータは、燃料電池を冷却する冷却媒体の熱を放熱するラジエータを備える。
【０００３】
従来、燃料電池車の前方衝突時に後退するラジエータから電源系統を保護するために、ラジエータと電源系統との間に空間を確保する構造が提案されていた（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２９１６６３号公報
【０００５】
しかしながら、燃料電池を冷却する冷却性能の向上が求められる燃料電池車において、大型化する傾向にあるラジエータの後方に十分な空間を確保することが困難であるという問題があり、前方衝突時にラジエータが他の部位（例えば、燃料電池、電動機）に与える衝撃を軽減可能な別の対策が必要とされていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した課題を踏まえ、燃料電池を搭載する移動体の前方衝突時にラジエータが他の部位に与える衝撃を軽減することができる技術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】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］ 適用例１の移動体は、電力を生成する燃料電池と、前記燃料電池によって生成された電力を動力に変換する電動機と、前記燃料電池を冷却する冷却媒体の熱を放熱するラジエータとを備え、前記ラジエータは、前記冷却媒体を流通させながら前記冷却媒体と外気との熱交換を行うコア部を含み、前記ラジエータの前記コア部は、前記移動体の進行方向に交差する交差方向に沿った屈曲部で前記進行方向の後方に向けて屈曲した平板の形状に配置され、前記燃料電池および前記電動機は、前記ラジエータの前記屈曲部を前記進行方向の後方に延長した領域である屈曲延長領域を間に挟んで並設されたことを特徴とする。適用例１の移動体によれば、移動体の前方衝突時にラジエータが進行方向後方に移動したとしても、ラジエータの屈曲部が燃料電池と電動機との間に嵌り込むため、燃料電池および電動機に与える衝撃を軽減することができる。
【０００９】
［適用例２］ 適用例１の移動体は、更に、前記燃料電池と前記電動機との間を連結する一体化連結部を備え、前記一体化連結部は、前記燃料電池と前記電動機との間に挟まれた前記屈曲延長領域における前記進行方向の前方寄りに設けられたとしても良い。適用例２の移動体によれば、移動体の前方衝突時に燃料電池と電動機との間に嵌り込んだラジエータの屈曲部を一体化連結部に当接させ、前方衝突による衝突外力を一体化連結部に集中させることができる。更に、燃料電池および電動機を押し開きつつ一体化連結部が変形することによって、前方衝突に伴う衝突エネルギを効果的に吸収することができる。その結果、燃料電池および電動機よりも進行方向後方に位置する他の部位に与える衝撃も軽減することができる。
【００１０】
［適用例３］ 適用例２の移動体において、更に、前記電動機の振動を抑制しながら前記電動機を固定する制振構造を備え、前記一体化連結部は、前記制振構造よりも重力方向の上方に設けられたとしても良い。適用例３の移動体によれば、移動体の前方衝突時にラジエータからの衝突外力が電動機の制振構造側で抑制されるため、前方衝突時に後退するラジエータから燃料電池および電動機に伝わる衝突外力を重力方向下方寄りに向けることができる。その結果、燃料電池および電動機よりも進行方向後方に位置する他の部位に与える衝撃も軽減することができる。
【００１１】
［適用例４］ 適用例１または適用例３のいずれかの移動体において、更に、前記ラジエータにおける側辺のうち前記屈曲部を間に挟んで相互に対向する一対の側辺を相互に連結する側辺連結部を備えても良い。適用例４の移動体によれば、移動体の前方衝突時にラジエータを後退させる衝突外力を両側辺側に効果的に分散させることができる。
【００１２】
［適用例５］ 適用例１または適用例４のいずれかの移動体において、前記ラジエータは、更に、前記進行方向の後方側に設けられ、前記屈曲部の両脇から前記進行方向の後方に向けてクサビ状に突出した一組の突起部を含むとしても良い。適用例５の移動体によれば、移動体の前方衝突時にラジエータの屈曲部が燃料電池と電動機との間に嵌り込む際に、一組の突起部が燃料電池および電動機を押し開くため、前方衝突に伴う衝突エネルギを効果的に吸収することができる。
【００１３】
［適用例６］ 適用例１または適用例５のいずれかの移動体において、前記ラジエータは、前記コア部における一つの側辺に沿って設けられ、前記コア部に前記冷却媒体を供給する供給タンク部と、前記コア部における前記供給タンク部が設けられた側辺に対向する側辺に沿って設けられ、前記コア部から前記冷却媒体を回収する回収タンク部とを含み、前記ラジエータの前記屈曲部は、前記コア部、前記供給タンク部および前記回収タンク部が前記供給タンク部から前記回収タンク部に向かう方向に沿って一体的に屈曲する部位であるとしても良い。適用例６の移動体によれば、屈曲した平板の形状を有するラジエータを、いわゆるダウンフロー型のラジエータとして構成することができる。
【００１４】
［適用例７］ 適用例６の移動体において、更に、前記供給タンク部および前記回収タンク部の少なくとも一方のタンク部における両端を相互に連結する両端連結部を備え、前記両端連結部は、前記進行方向の前方に湾曲するとしても良い。適用例７の移動体によれば、移動体の前方衝突時にラジエータを後退させる衝突外力をタンク部の両端側に効果的に分散させることができる。
【００１５】
［適用例８］ 適用例１または適用例５のいずれかの移動体において、前記ラジエータの前記コア部は、前記屈曲部で分割された二つのコア部であり、前記ラジエータは、前記屈曲部において前記二つのコア部における各側辺に沿って設けられ、前記二つのコア部に対して前記冷却媒体の供給または回収を行う第１タンク部と、前記二つのコア部の各々における前記第１タンク部が設けられた側辺に対向する側辺に沿ってそれぞれ設けられ、前記二つのコア部に対して前記冷却媒体の回収または供給を行う二つの第２タンク部とを含むとしても良い。適用例８の移動体によれば、屈曲した平板の形状を有するラジエータを、いわゆるクロスフロー型のラジエータとして構成することができる。
【００１６】
［適用例９］ 適用例８の移動体において、更に、前記二つの第２タンク部を相互に連結する第１連結部と、前記第１連結部の中央と前記第１タンク部とを相互に連結する第２連結部とを備え、前記第２連結部は、前記第１タンク部側で二つに分岐して前記第１タンク部における前記二つのコア部との各結合部に接合されたとしても良い。適用例９の移動体によれば、第１タンク部と二つのコア部との各結合部を補強しつつ、移動体の前方衝突時にラジエータを後退させる衝突外力を両方の第２タンク部側に効果的に分散させることができる。
【００１７】
本発明の形態は、移動体の形態に限るものではなく、例えば、燃料電池を搭載した燃料電池車、燃料電池を搭載する搭載構造などの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】燃料電池車の構成を示す説明図である。
【図２】燃料電池車の構成を示す説明図である。
【図３】燃料電池車におけるラジエータの詳細構成を示す説明図である。
【図４】燃料電池車の前方衝突時における機関室の様子を示す説明図である。
【図５】図４の状態よりもラジエータの後退が進んだ機関室の様子を示す説明図である。
【図６】第２実施例におけるラジエータの詳細構造を示す説明図である。
【図７】第３実施例におけるラジエータの詳細構造を示す説明図である。
【図８】第４実施例におけるラジエータの詳細構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以上説明した本発明の構成および作用を一層明らかにするために、以下本発明を適用した移動体について説明する。
【００２０】
Ａ．第１実施例：
図１および図２は、燃料電池車１０の構成を示す説明図である。燃料電池車１０は、燃料電池１００を搭載した移動体であり、燃料電池１００で生成される電力を利用して走行する自動車である。燃料電池車１０の機関室１２は、燃料電池１００を含む種々の機器を収容し、燃料電池車１０の客室１４は、座席６０を備え、乗客を収容する。
【００２１】
本実施例の説明では、燃料電池車１０が走行する進行方向の後方から前方に向かう座標軸にＸ軸を設定し、燃料電池車１０を進行方向の後方から見た車両右側から車両左側に向かう座標軸をＹ軸に設定し、重力方向の下方から上方に向かう座標軸にＺ軸を設定した。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、それぞれ相互に直交する座標軸である。
【００２２】
図１には、燃料電池車１０の全体ではなく、進行方向に向かう側である前方部分を車両左側（図２に示す矢印Ｆ１）から見た側面を概略的に図示した。図２には、燃料電池車１０の前方部分を重力方向上方（図１に示す矢印Ｆ２）から見た上面を概略的に図示した。
【００２３】
燃料電池車１０は、車体剛性を確保する構造部材として、右サイドメンバ２１、左サイドメンバ２２、サスペンションメンバ３０、フロントメンバ３５、右上部エプロンメンバ４１、左上部エプロンメンバ４２、およびダッシュパネル５０を備える。
【００２４】
燃料電池車１０の右サイドメンバ２１および左サイドメンバ２２は、燃料電池車１０の進行方向に沿って車両右側および車両左側にそれぞれ配置された補強部材である。燃料電池車１０のサスペンションメンバ３０は、右サイドメンバ２１および左サイドメンバ２２の間に取り付けられ、車輪８０を懸架するサスペンション（図示しない）を補強する。燃料電池車１０のフロントメンバ３５は、機関室１２における進行方向の前方寄りに配置された補強部材である。燃料電池車１０の右上部エプロンメンバ４１および左上部エプロンメンバ４２は、右サイドメンバ２１および左サイドメンバ２２の重力方向上方に配置された補強部材である。燃料電池車１０のダッシュパネル５０は、機関室１２と客室１４との間を区画する板状の部材である。
【００２５】
燃料電池車１０は、機関室１２に収容される種々の機器として、燃料電池１００の他、電源ユニット２００、駆動モータ３００、エアコンプレッサ４００、ラジエータ５００、およびラジエータファン６００を備える。図１および図２には、理解の容易化を目的として、燃料電池１００、駆動モータ３００、およびラジエータ５００にハッチングを施した。
【００２６】
燃料電池車１０の燃料電池１００は、反応ガスを用いて電気化学的に発電する。本実施例では、燃料電池１００は、固体高分子型の燃料電池であり、水素を含有する燃料ガス、および酸素を含有する酸化ガスを反応ガスとして用いる。本実施例では、燃料電池１００で用いられる燃料ガスは、貯蔵タンクに貯蔵された水素ガスであるが、他の実施形態において、水素吸蔵合金に貯蔵された水素ガスであっても良いし、炭化水素系燃料を改質して得られる水素ガスであっても良い。本実施例では、燃料電池１００で用いられる酸化ガスは、外気から取り込まれた空気である。
【００２７】
燃料電池車１０の電源ユニット２００は、燃料電池１００によって発電された電力から所望の電力を生成する電気回路をユニット化した機器である。本実施例では、電源ユニット２００は、燃料電池１００から出力される電力を調整する電力制御装置（Power Control Unit、以下、「ＰＣＵ」とも呼ぶ）を含む機器である。他の実施形態において、電源ユニット２００は、燃料電池１００から出力される直流電流の電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータを含む機器であっても良い。本実施例では、電源ユニット２００は、駆動モータ３００の重力方向上方に搭載されている。
【００２８】
燃料電池車１０の駆動モータ３００は、燃料電池１００によって生成された電力を、車輪８０を駆動する動力に変換する電動機である。燃料電池車１０のエアコンプレッサ４００は、燃料電池１００に酸化ガスとして空気を供給する。本実施例では、エアコンプレッサ４００は、燃料電池１００の重力方向下方に搭載されている。
【００２９】
燃料電池車１０のラジエータ５００は、燃料電池１００を冷却する冷却媒体である冷却水の熱を大気中に放熱する。本実施例では、ラジエータ５００は、右サイドメンバ２１と左サイドメンバ２２との間、および右上部エプロンメンバ４１と左上部エプロンメンバ４２との間に設けられ、これらの構造部材にそれぞれ連結されている。本実施例では、ラジエータ５００は、燃料電池１００を冷却する冷却水を処理するが、他の実施形態において、電源ユニット２００を冷却する冷却水を処理しても良い。本実施例では、燃料電池１００を冷却する冷却媒体に冷却水を用いるが、他の実施形態において、冷却油を用いても良いし、冷却ガスを用いても良い。
【００３０】
図３は、燃料電池車１０におけるラジエータ５００の詳細構成を示す説明図である。図３のラジエータ５００は、重力方向（Ｚ軸方向）の上方から下方に冷却水を流すダウンフロー型のラジエータであり、コア部５２０、供給タンク部５３１、回収タンク部５３２、およびラジエータサポート５８０を備える。
【００３１】
ラジエータ５００のコア部５２０は、重力方向下方に冷却水を流通させながら冷却水と外気との熱交換を行う。図３に示すように、コア部５２０は、燃料電池車１０の進行方向（Ｘ軸方向）に交差する交差方向である重力方向（Ｚ軸方向）に沿った屈曲部５１０で進行方向の後方（Ｘ軸マイナス方向）に向けて屈曲した平板の形状に配置されている。図３に示すように、ラジエータ５００の屈曲部５１０は、コア部５２０、供給タンク部５３１および回収タンク部５３２が供給タンク部５３１から回収タンク部５３２に向かう方向（Ｚ軸方向）に沿って一体的に屈曲する部位である。
【００３２】
図３に示すように、ラジエータ５００の供給タンク部５３１および回収タンク部５３２は、コア部５２０における対向する一対の側辺の各々に沿って設けられている。ラジエータ５００の供給タンク部５３１は、コア部５２０の重力方向上方の側辺に沿って設けられ、燃料電池１００からの冷却水をコア部５２０に供給する。ラジエータ５００の回収タンク部５３２は、コア部５２０の重力方向下方の側辺に沿って設けられ、コア部５２０から冷却水を回収する。回収タンク部５３２で回収された冷却水は、再び燃料電池１００の冷却に用いられる。
【００３３】
ラジエータ５００のラジエータサポート５８０は、ラジエータ５００の剛性を確保する構造部材である。ラジエータサポート５８０は、上部ラジエータサポート５８１、下部ラジエータサポート５８２、右側ラジエータサポート５８３、および左側ラジエータサポート５８４を備える。上部ラジエータサポート５８１は、ラジエータ５００の重力方向の上方寄りに設けられ、下部ラジエータサポート５８２は、ラジエータ５００の重力方向の下方寄りに設けられている。右側ラジエータサポート５８３は、ラジエータ５００における車両右側の側辺に設けられ、左側ラジエータサポート５８４は、ラジエータ５００における車両左側の側辺に設けられている。
【００３４】
図３における上部ラジエータサポート５８１および下部ラジエータサポート５８２は、ラジエータ５００における側辺のうち屈曲部５１０を間に挟んで相互に対向する一対の側辺を相互に直線的に連結する側辺連結部である。図３に示すように、上部ラジエータサポート５８１は、供給タンク部５３１の両端を相互に直線的に連結する両端連結部でもあり、下部ラジエータサポート５８２は、回収タンク部５３２の両端を相互に直線的に連結する両端連結部でもある。
【００３５】
図１および図２の説明に戻り、燃料電池１０のラジエータファン６００は、コア部５２０における通風を促進することによって、コア部５２０における冷却水と外気との熱交換効率を向上させる。本実施例では、ラジエータファン６００は、ラジエータ５００における進行方向後方側に設けられている。本実施例では、ラジエータ５００には、二つのラジエータファン６００が屈曲部５１０を間に挟んで設けられている。
【００３６】
図２に示すように、燃料電池車１０の燃料電池１００および駆動モータ３００は、ラジエータ５００の屈曲部５１０を燃料電池車１０の進行方向後方（Ｘ軸マイナス方向）に延長した領域である屈曲延長領域５１２を間に挟んで併設されている。本実施例では、燃料電池車１０の電源ユニット２００およびエアコンプレッサ４００についても、燃料電池１００および駆動モータ３００と同様に、屈曲延長領域５１２を間に挟んで併設されている。本実施例では、燃料電池１００およびエアコンプレッサ４００は、屈曲延長領域５１２よりも車両右側に配置され、電源ユニット２００および駆動モータ３００は、屈曲延長領域５１２よりも車両左側に配置されているが、他の実施形態において、各機器の左右の位置が逆であっても良い。
【００３７】
図１および図２に示すように、燃料電池車１０は、燃料電池１００と駆動モータ３００との間を連結する一体化連結部７１０を備える。燃料電池車１０の一体化連結部７１０は、燃料電池１００と駆動モータ３００との間に挟まれた屈曲延長領域５１２における燃料電池車１０の進行方向の前方寄りに設けられている。本実施例では、一体化連結部７１０は、制振構造を有するマウント８４０よりも重力方向の上方に設けられている。図２には、理解の容易化を目的として、一体化連結部７１０にハッチングを施した。
【００３８】
本実施例では、燃料電池車１０は、一体化連結部７１０の他、駆動モータ３００とエアコンプレッサ４００との間を連結する一体化連結部７２０を備える。燃料電池車１０の一体化連結部７２０は、一体化連結部７１０よりも燃料電池車１０の進行方向の後方寄りに設けられている。
【００３９】
図１および図２に示すように、燃料電池車１０は、機関室１２に収容される種々の機器の振動を抑制しながら各機器を固定する制振構造を有する各種のマウント８１０，８２０，８３０，８４０，８５０を備える。図１および図２には、理解の容易化を目的として、マウント８１０，８２０，８３０，８４０，８５０にハッチングを施した。
【００４０】
マウント８１０は、燃料電池１００と右サイドメンバ２１とを連結し、マウント８２０は、駆動モータ３００と左サイドメンバ２２とを連結する。マウント８３０は、駆動モータ３００とサスペンションメンバ３０とを連結し、マウント８４０は、駆動モータ３００とフロントメンバ３５とを連結すると共に、駆動モータ３００の振動を抑制しながら駆動モータ３００を固定する制振構造を有する部材である。マウント８５０は、ラジエータ５００とフロントメンバ３５とを連結する。
【００４１】
図４は、燃料電池車１０の前方衝突時における機関室１２の様子を示す説明図である。図４の上段には、重力方向上方から見た前方衝突時における機関室１２を図示し、図４の下段には、車両左側から見た前方衝突時における機関室１２を図示した。
【００４２】
図４に示すように、燃料電池車１０の前方衝突による衝突外力Ｌｓが進行方向前方（Ｘ軸プラス方向）からラジエータ５００に加えられると、ラジエータ５００は、衝突前の初期位置５００ａから進行方向後方（Ｘ軸マイナス方向）に移動し、ラジエータ５００の屈曲部５１０が燃料電池１００と駆動モータ３００との間に嵌り込む。その後、燃料電池１００と駆動モータ３００との間に嵌り込んだラジエータ５００の屈曲部５１０は、燃料電池１００と駆動モータ３００とを連結する一体化連結部７１０に当接し、ラジエータ５００に加わる衝突外力Ｌｓは、一体化連結部７１０に集中する。
【００４３】
図５は、図４の状態よりもラジエータ５００の後退が進んだ機関室１２の様子を示す説明図である。図４と同様に、図５の上段には、重力方向上方から見た前方衝突時における機関室１２を図示し、図５の下段には、車両左側から見た前方衝突時における機関室１２を図示した。
【００４４】
図５に示すように、図４の状態から更に衝突外力Ｌｓがラジエータ５００に加えられると、ラジエータ５００は、一体化連結部７１０の変形を伴って進行方向後方（Ｘ軸マイナス方向）に更に移動する。一体化連結部７１０の変形および後退によって、燃料電池１００および駆動モータ３００は、衝突前の初期位置１００ａおよび初期位置３００ａから、車両右側および車両左側へと相互に離れつつ、重力方向下方寄りに進行方向後方へ移動する。これによって、燃料電池１００および駆動モータ３００の後退による衝突エネルギの吸収量を増加させ、燃料電池１００およびダッシュパネル５０に与える損傷を軽減することができる。
【００４５】
図５の状態では、ラジエータ５００は車両左右側に広がる方向に変形し、衝突外力Ｌｓの一部は、外力Ｌｄとして、右サイドメンバ２１、左サイドメンバ２２、右上部エプロンメンバ４１、および左上部エプロンメンバ４２に分散される。特に、右サイドメンバ２１、左サイドメンバ２２は、衝突外力Ｌｓを直接的に受けて重力方向に屈曲しつつ、ラジエータ５００からの外力Ｌｄを受けて車両左右側にも屈曲し、衝突エネルギを効果的に吸収する。これによって、燃料電池１００および駆動モータ３００に伝わる衝突エネルギを軽減することができる。
【００４６】
以上説明した燃料電池車１０によれば、燃料電池車１０の前方衝突時にラジエータ５００が進行方向後方に移動したとしても、ラジエータ５００の屈曲部５１０が燃料電池１００と駆動モータ３００との間に嵌り込むため、燃料電池１００および駆動モータ３００に与える衝撃を軽減することができる。
【００４７】
また、燃料電池１００と駆動モータ３００とを連結する一体化連結部７１０を、燃料電池１００と駆動モータ３００との間に挟まれた屈曲延長領域５１２における進行方向前方寄りに設けたため、燃料電池車１０の前方衝突時に燃料電池１００と駆動モータ３００との間に嵌り込んだラジエータ５００の屈曲部５１０を一体化連結部７１０に当接させ、前方衝突に伴う衝突外力Ｌｓを一体化連結部７１０に集中させることができる。更に、燃料電池１００および駆動モータ３００を押し開きつつ一体化連結部７１０が変形することによって、前方衝突に伴う衝突エネルギを効果的に吸収することができる。その結果、燃料電池１００および駆動モータ３００よりも進行方向後方に位置する他の部位に与える衝撃も軽減することができる。
【００４８】
また、燃料電池車１０の前方衝突時にラジエータ５００からの衝突外力Ｌｓが駆動モータ３００のマウント８４０側で抑制されるため、前方衝突時に後退するラジエータ５００から燃料電池１００および駆動モータ３００に伝わる衝突外力Ｌｓを重力方向下方寄りに向けることができる。その結果、燃料電池１００および駆動モータ３００よりも進行方向後方に位置する他の部位に与える衝撃も軽減することができる。
【００４９】
また、上部ラジエータサポート５８１および下部ラジエータサポート５８２がラジエータ５００を補強するため、燃料電池車１０の前方衝突時にラジエータ５００を後退させる衝突外力Ｌｓを外力Ｌｄとして車両左右側に効果的に分散させることができる。
【００５０】
Ｂ．第２実施例：
図６は、第２実施例におけるラジエータ５００の詳細構造を示す説明図である。第２実施例の燃料電池車１０は、ラジエータ５００の構成が異なる点を除き、第１実施例と同様である。第２実施例のラジエータ５００は、上部ラジエータサポート５８１および下部ラジエータサポート５８２が進行方向前方（Ｘ軸プラス方向）に湾曲する点を除き、第１実施例と同様である。第２実施例では、上部ラジエータサポート５８１および下部ラジエータサポート５８２の両方が進行方向前方に湾曲するが、他の実施形態において、いずれか一方が進行方向前方に湾曲しても良い。
【００５１】
第２実施例の燃料電池車１０によれば、第１実施例と同様に、燃料電池１００および駆動モータ３００に与える衝撃を軽減することができる。また、上部ラジエータサポート５８１および下部ラジエータサポート５８２が進行方向前方に湾曲しているため、燃料電池車１０の前方衝突時にラジエータ５００を後退させる衝突外力Ｌｓを外力Ｌｄとして供給タンク部５３１および回収タンク部５３２の各両端側に効果的に分散させることができる。
【００５２】
Ｃ．第３実施例：
図７は、第３実施例におけるラジエータ５００の詳細構造を示す説明図である。第３実施例の燃料電池車１０は、ラジエータ５００の構成が異なる点を除き、第１実施例と同様である。第３実施例のラジエータ５００は、重力方向（Ｚ軸方向）に交差する方向に冷却水を流すクロスフロー型のラジエータであり、二つのコア部５２１，５２２、第１タンク部５３５，二つの第２タンク部５３６，５３７、およびラジエータサポート５８０を備える。
【００５３】
第３実施例のラジエータ５００における二つのコア部５２１，５２２は、屈曲部５１０を間に挟んで車両右側および車両左側にそれぞれ設けられ、重力方向に交差する方向に冷却水を流通させながら冷却水と外気との熱交換を行う。図７に示すように、二つのコア部５２１，５２２は、燃料電池車１０の進行方向（Ｘ軸方向）に交差する交差方向である重力方向（Ｚ軸方向）に沿った屈曲部５１０で進行方向の後方（Ｘ軸マイナス方向）に向けて屈曲した平板の形状に配置されている。
【００５４】
第３実施例のラジエータ５００における第１タンク部５３５は、屈曲部５１０において二つのコア部５２１，５２２における各側辺に沿って設けられ、本実施例では、二つのコア部５２１，５２２に冷却水を供給する。第３実施例のラジエータ５００における二つの第２タンク部５３６，５３７は、二つのコア部５２１，５２２の各々における第１タンク部５３５が設けられた側辺に対向する側辺に沿ってそれぞれ設けられ、二つのコア部５２１，５２２から冷却水を回収する。他の実施形態において、二つの第２タンク部５３６，５３７によって二つのコア部５２１，５２２に冷却水を供給すると共に、第１タンク部５３５によって二つのコア部５２１，５２２から冷却水を回収しても良い。
【００５５】
第３実施例のラジエータ５００におけるラジエータサポート５８０は、分岐連結部５９０を備える点を除き、第１実施例と同様である。第３実施例では、ラジエータサポート５８０の上部ラジエータサポート５８１は、二つの第２タンク部５３６，５３７を相互に連結する第１連結部である。ラジエータサポート５８０の分岐連結部５９０は、上部ラジエータサポート５８１の中央と第１タンク部５３５とを相互に連結する第２連結部である。分岐連結部５９０は、第１タンク部５３５側で二つに分岐して第１タンク部５３５における二つの第２タンク部５３６，５３７との各結合部に接合されている。
【００５６】
本実施例では、分岐連結部５９０は、上部ラジエータサポート５８１の中央から第１タンク部５３５に向かう途中で、二つの第２タンク部５３６，５３７の各々に向けて二つに分岐する。本実施例では、二つに分岐した分岐連結部５９０は、二つの第２タンク部５３６，５３７の各々に当接した後、第１タンク部５３５と二つの第２タンク部５３６，５３７との各結合部を経由して、第１タンク部５３５に至り、二つの第２タンク部５３６，５３７の各々から第１タンク部５３５にわたって溶接によって接合されている。
【００５７】
第３実施例の燃料電池車１０によれば、第１実施例と同様に、燃料電池１００および駆動モータ３００に与える衝撃を軽減することができる。また、クロスフロー型のラジエータ５００におけるラジエータサポート５８０に分岐連結部５９０を設けたため、第１タンク部５３５と二つのコア部５２１，５２２との各結合部を補強しつつ、燃料電池車１０の前方衝突時にラジエータ５００を後退させる衝突外力Ｌｓを外力Ｌｄとして両方の第２タンク部５３６，５３７側に効果的に分散させることができる。
【００５８】
Ｄ．第４実施例：
図８は、第４実施例におけるラジエータ５００の詳細構造を示す説明図である。第４実施例の燃料電池車１０は、ラジエータ５００の構成が異なる点を除き、第１実施例と同様である。第４実施例のラジエータ５００は、一組の突起部６３０を備える点を除き、第１実施例と同様である。第４実施例では、ラジエータ５００の一組の突起部６３０は、ラジエータ５００における進行方向の後方側に設けられ、屈曲部５１０の両脇から進行方向の後方に向けてクサビ状に突出した部材であり、ラジエータ５００の後退時に燃料電池１００および駆動モータ３００を車両左右側に押し開く。
【００５９】
本実施例では、ラジエータ５００に設けられた二つのラジエータファン６００は、フィン６１０を覆う箱状のシュラウド６２０をそれぞれ備え、一組の突起部６３０の各々は、各シュラウド６２０と一体的に成型されている。本実施例では、一組の突起部６３０は、ラジエータ５００の後退時に燃料電池１００および駆動モータ３００に当接する位置に設けられている。他の実施形態において、ラジエータ５００のコア部、タンク部、およびラジエータサポートの少なくとも一つに、一組の突起部６３０を設けても良い。
【００６０】
第４実施例の燃料電池車１０によれば、第１実施例と同様に、燃料電池１００および駆動モータ３００に与える衝撃を軽減することができる。また、燃料電池車１０の前方衝突時にラジエータ５００の屈曲部５１０が燃料電池１００と駆動モータ３００との間に嵌り込む際に、一組の突起部６３０が燃料電池１００と駆動モータ３００を押し開くため、前方衝突に伴う衝突エネルギを効果的に吸収することができる。また、車両左右方向にずれた前方衝突であるオフセット前方衝突時においても、一組の突起部６３０によってラジエータ５００の屈曲部５１０を燃料電池１００と駆動モータ３００との間に誘導できるため、前方衝突時と同様に、衝突エネルギを効果的に吸収することができる。
【００６１】
Ｅ．他の実施形態：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【００６２】
例えば、屈曲延長領域５１２を間に挟んで併設する機器は、燃料電池１００および駆動モータ３００に限るものではなく、機関室１２に収容される他の機器（例えば、電源ユニット、エアコンプレッサ、二次電池など）に適用しても良い。また、第４実施例における一組の突起部６３０を、第２実施例および第３実施例に適用しても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１０…燃料電池車
１２…機関室
１４…客室
２１…右サイドメンバ
２２…左サイドメンバ
３０…サスペンションメンバ
３５…フロントメンバ
４１…右上部エプロンメンバ
４２…左上部エプロンメンバ
５０…ダッシュパネル
６０…座席
８０…車輪
１００…燃料電池
２００…電源ユニット
３００…駆動モータ
４００…エアコンプレッサ
５００…ラジエータ
５１０…屈曲部
５１２…屈曲延長領域
５２０…コア部
５２１…コア部
５３１…供給タンク部
５３２…回収タンク部
５３５…第１タンク部
５３６…第２タンク部
５８０…ラジエータサポート
５８１…上部ラジエータサポート
５８２…下部ラジエータサポート
５８３…右側ラジエータサポート
５８４…左側ラジエータサポート
５９０…分岐連結部
６００…ラジエータファン
６１０…フィン
６２０…シュラウド
６３０…突起部
７１０…一体化連結部
７２０…一体化連結部
８１０…マウント
８２０…マウント
８３０…マウント
８４０…マウント
８５０…マウント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を搭載した移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を搭載した移動体としては、燃料電池で生成される電力を利用して走行する自動車である燃料電池車が知られている。燃料電池車は、燃料電池の他、電動機やラジエータを備える。燃料電池車の電動機は、燃料電池で生成された電力を、車輪を駆動する動力に変換し、燃料電池車のラジエータは、燃料電池を冷却する冷却媒体の熱を放熱するラジエータを備える。
【０００３】
従来、燃料電池車の前方衝突時に後退するラジエータから電源系統を保護するために、ラジエータと電源系統との間に空間を確保する構造が提案されていた（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２９１６６３号公報
【０００５】
しかしながら、燃料電池を冷却する冷却性能の向上が求められる燃料電池車において、大型化する傾向にあるラジエータの後方に十分な空間を確保することが困難であるという問題があり、前方衝突時にラジエータが他の部位（例えば、燃料電池、電動機）に与える衝撃を軽減可能な別の対策が必要とされていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した課題を踏まえ、燃料電池を搭載する移動体の前方衝突時にラジエータが他の部位に与える衝撃を軽減することができる技術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】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］ 適用例１の移動体は、電力を生成する燃料電池と、前記燃料電池によって生成された電力を動力に変換する電動機と、前記燃料電池を冷却する冷却媒体の熱を放熱するラジエータとを備え、前記ラジエータは、前記冷却媒体を流通させながら前記冷却媒体と外気との熱交換を行うコア部を含み、前記ラジエータの前記コア部は、前記移動体の進行方向に交差する交差方向に沿った屈曲部で前記進行方向の後方に向けて屈曲した平板の形状に配置され、前記燃料電池および前記電動機は、前記ラジエータの前記屈曲部を前記進行方向の後方に延長した領域である屈曲延長領域を間に挟んで並設されたことを特徴とする。適用例１の移動体によれば、移動体の前方衝突時にラジエータが進行方向後方に移動したとしても、ラジエータの屈曲部が燃料電池と電動機との間に嵌り込むため、燃料電池および電動機に与える衝撃を軽減することができる。
【０００９】
［適用例２］ 適用例１の移動体は、更に、前記燃料電池と前記電動機との間を連結する一体化連結部を備え、前記一体化連結部は、前記燃料電池と前記電動機との間に挟まれた前記屈曲延長領域における前記進行方向の前方寄りに設けられたとしても良い。適用例２の移動体によれば、移動体の前方衝突時に燃料電池と電動機との間に嵌り込んだラジエータの屈曲部を一体化連結部に当接させ、前方衝突による衝突外力を一体化連結部に集中させることができる。更に、燃料電池および電動機を押し開きつつ一体化連結部が変形することによって、前方衝突に伴う衝突エネルギを効果的に吸収することができる。その結果、燃料電池および電動機よりも進行方向後方に位置する他の部位に与える衝撃も軽減することができる。
【００１０】
［適用例３］ 適用例２の移動体において、更に、前記電動機の振動を抑制しながら前記電動機を固定する制振構造を備え、前記一体化連結部は、前記制振構造よりも重力方向の上方に設けられたとしても良い。適用例３の移動体によれば、移動体の前方衝突時にラジエータからの衝突外力が電動機の制振構造側で抑制されるため、前方衝突時に後退するラジエータから燃料電池および電動機に伝わる衝突外力を重力方向下方寄りに向けることができる。その結果、燃料電池および電動機よりも進行方向後方に位置する他の部位に与える衝撃も軽減することができる。
【００１１】
［適用例４］ 適用例１または適用例３のいずれかの移動体において、更に、前記ラジエータにおける側辺のうち前記屈曲部を間に挟んで相互に対向する一対の側辺を相互に連結する側辺連結部を備えても良い。適用例４の移動体によれば、移動体の前方衝突時にラジエータを後退させる衝突外力を両側辺側に効果的に分散させることができる。
【００１２】
［適用例５］ 適用例１または適用例４のいずれかの移動体において、前記ラジエータは、更に、前記進行方向の後方側に設けられ、前記屈曲部の両脇から前記進行方向の後方に向けてクサビ状に突出した一組の突起部を含むとしても良い。適用例５の移動体によれば、移動体の前方衝突時にラジエータの屈曲部が燃料電池と電動機との間に嵌り込む際に、一組の突起部が燃料電池および電動機を押し開くため、前方衝突に伴う衝突エネルギを効果的に吸収することができる。
【００１３】
［適用例６］ 適用例１または適用例５のいずれかの移動体において、前記ラジエータは、前記コア部における一つの側辺に沿って設けられ、前記コア部に前記冷却媒体を供給する供給タンク部と、前記コア部における前記供給タンク部が設けられた側辺に対向する側辺に沿って設けられ、前記コア部から前記冷却媒体を回収する回収タンク部とを含み、前記ラジエータの前記屈曲部は、前記コア部、前記供給タンク部および前記回収タンク部が前記供給タンク部から前記回収タンク部に向かう方向に沿って一体的に屈曲する部位であるとしても良い。適用例６の移動体によれば、屈曲した平板の形状を有するラジエータを、いわゆるダウンフロー型のラジエータとして構成することができる。
【００１４】
［適用例７］ 適用例６の移動体において、更に、前記供給タンク部および前記回収タンク部の少なくとも一方のタンク部における両端を相互に連結する両端連結部を備え、前記両端連結部は、前記進行方向の前方に湾曲するとしても良い。適用例７の移動体によれば、移動体の前方衝突時にラジエータを後退させる衝突外力をタンク部の両端側に効果的に分散させることができる。
【００１５】
［適用例８］ 適用例１または適用例５のいずれかの移動体において、前記ラジエータの前記コア部は、前記屈曲部で分割された二つのコア部であり、前記ラジエータは、前記屈曲部において前記二つのコア部における各側辺に沿って設けられ、前記二つのコア部に対して前記冷却媒体の供給または回収を行う第１タンク部と、前記二つのコア部の各々における前記第１タンク部が設けられた側辺に対向する側辺に沿ってそれぞれ設けられ、前記二つのコア部に対して前記冷却媒体の回収または供給を行う二つの第２タンク部とを含むとしても良い。適用例８の移動体によれば、屈曲した平板の形状を有するラジエータを、いわゆるクロスフロー型のラジエータとして構成することができる。
【００１６】
［適用例９］ 適用例８の移動体において、更に、前記二つの第２タンク部を相互に連結する第１連結部と、前記第１連結部の中央と前記第１タンク部とを相互に連結する第２連結部とを備え、前記第２連結部は、前記第１タンク部側で二つに分岐して前記第１タンク部における前記二つのコア部との各結合部に接合されたとしても良い。適用例９の移動体によれば、第１タンク部と二つのコア部との各結合部を補強しつつ、移動体の前方衝突時にラジエータを後退させる衝突外力を両方の第２タンク部側に効果的に分散させることができる。
【００１７】
本発明の形態は、移動体の形態に限るものではなく、例えば、燃料電池を搭載した燃料電池車、燃料電池を搭載する搭載構造などの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】燃料電池車の構成を示す説明図である。
【図２】燃料電池車の構成を示す説明図である。
【図３】燃料電池車におけるラジエータの詳細構成を示す説明図である。
【図４】燃料電池車の前方衝突時における機関室の様子を示す説明図である。
【図５】図４の状態よりもラジエータの後退が進んだ機関室の様子を示す説明図である。
【図６】第２実施例におけるラジエータの詳細構造を示す説明図である。
【図７】第３実施例におけるラジエータの詳細構造を示す説明図である。
【図８】第４実施例におけるラジエータの詳細構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以上説明した本発明の構成および作用を一層明らかにするために、以下本発明を適用した移動体について説明する。
【００２０】
Ａ．第１実施例：
図１および図２は、燃料電池車１０の構成を示す説明図である。燃料電池車１０は、燃料電池１００を搭載した移動体であり、燃料電池１００で生成される電力を利用して走行する自動車である。燃料電池車１０の機関室１２は、燃料電池１００を含む種々の機器を収容し、燃料電池車１０の客室１４は、座席６０を備え、乗客を収容する。
【００２１】
本実施例の説明では、燃料電池車１０が走行する進行方向の後方から前方に向かう座標軸にＸ軸を設定し、燃料電池車１０を進行方向の後方から見た車両右側から車両左側に向かう座標軸をＹ軸に設定し、重力方向の下方から上方に向かう座標軸にＺ軸を設定した。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、それぞれ相互に直交する座標軸である。
【００２２】
図１には、燃料電池車１０の全体ではなく、進行方向に向かう側である前方部分を車両左側（図２に示す矢印Ｆ１）から見た側面を概略的に図示した。図２には、燃料電池車１０の前方部分を重力方向上方（図１に示す矢印Ｆ２）から見た上面を概略的に図示した。
【００２３】
燃料電池車１０は、車体剛性を確保する構造部材として、右サイドメンバ２１、左サイドメンバ２２、サスペンションメンバ３０、フロントメンバ３５、右上部エプロンメンバ４１、左上部エプロンメンバ４２、およびダッシュパネル５０を備える。
【００２４】
燃料電池車１０の右サイドメンバ２１および左サイドメンバ２２は、燃料電池車１０の進行方向に沿って車両右側および車両左側にそれぞれ配置された補強部材である。燃料電池車１０のサスペンションメンバ３０は、右サイドメンバ２１および左サイドメンバ２２の間に取り付けられ、車輪８０を懸架するサスペンション（図示しない）を補強する。燃料電池車１０のフロントメンバ３５は、機関室１２における進行方向の前方寄りに配置された補強部材である。燃料電池車１０の右上部エプロンメンバ４１および左上部エプロンメンバ４２は、右サイドメンバ２１および左サイドメンバ２２の重力方向上方に配置された補強部材である。燃料電池車１０のダッシュパネル５０は、機関室１２と客室１４との間を区画する板状の部材である。
【００２５】
燃料電池車１０は、機関室１２に収容される種々の機器として、燃料電池１００の他、電源ユニット２００、駆動モータ３００、エアコンプレッサ４００、ラジエータ５００、およびラジエータファン６００を備える。図１および図２には、理解の容易化を目的として、燃料電池１００、駆動モータ３００、およびラジエータ５００にハッチングを施した。
【００２６】
燃料電池車１０の燃料電池１００は、反応ガスを用いて電気化学的に発電する。本実施例では、燃料電池１００は、固体高分子型の燃料電池であり、水素を含有する燃料ガス、および酸素を含有する酸化ガスを反応ガスとして用いる。本実施例では、燃料電池１００で用いられる燃料ガスは、貯蔵タンクに貯蔵された水素ガスであるが、他の実施形態において、水素吸蔵合金に貯蔵された水素ガスであっても良いし、炭化水素系燃料を改質して得られる水素ガスであっても良い。本実施例では、燃料電池１００で用いられる酸化ガスは、外気から取り込まれた空気である。
【００２７】
燃料電池車１０の電源ユニット２００は、燃料電池１００によって発電された電力から所望の電力を生成する電気回路をユニット化した機器である。本実施例では、電源ユニット２００は、燃料電池１００から出力される電力を調整する電力制御装置（Power Control Unit、以下、「ＰＣＵ」とも呼ぶ）を含む機器である。他の実施形態において、電源ユニット２００は、燃料電池１００から出力される直流電流の電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータを含む機器であっても良い。本実施例では、電源ユニット２００は、駆動モータ３００の重力方向上方に搭載されている。
【００２８】
燃料電池車１０の駆動モータ３００は、燃料電池１００によって生成された電力を、車輪８０を駆動する動力に変換する電動機である。燃料電池車１０のエアコンプレッサ４００は、燃料電池１００に酸化ガスとして空気を供給する。本実施例では、エアコンプレッサ４００は、燃料電池１００の重力方向下方に搭載されている。
【００２９】
燃料電池車１０のラジエータ５００は、燃料電池１００を冷却する冷却媒体である冷却水の熱を大気中に放熱する。本実施例では、ラジエータ５００は、右サイドメンバ２１と左サイドメンバ２２との間、および右上部エプロンメンバ４１と左上部エプロンメンバ４２との間に設けられ、これらの構造部材にそれぞれ連結されている。本実施例では、ラジエータ５００は、燃料電池１００を冷却する冷却水を処理するが、他の実施形態において、電源ユニット２００を冷却する冷却水を処理しても良い。本実施例では、燃料電池１００を冷却する冷却媒体に冷却水を用いるが、他の実施形態において、冷却油を用いても良いし、冷却ガスを用いても良い。
【００３０】
図３は、燃料電池車１０におけるラジエータ５００の詳細構成を示す説明図である。図３のラジエータ５００は、重力方向（Ｚ軸方向）の上方から下方に冷却水を流すダウンフロー型のラジエータであり、コア部５２０、供給タンク部５３１、回収タンク部５３２、およびラジエータサポート５８０を備える。
【００３１】
ラジエータ５００のコア部５２０は、重力方向下方に冷却水を流通させながら冷却水と外気との熱交換を行う。図３に示すように、コア部５２０は、燃料電池車１０の進行方向（Ｘ軸方向）に交差する交差方向である重力方向（Ｚ軸方向）に沿った屈曲部５１０で進行方向の後方（Ｘ軸マイナス方向）に向けて屈曲した平板の形状に配置されている。図３に示すように、ラジエータ５００の屈曲部５１０は、コア部５２０、供給タンク部５３１および回収タンク部５３２が供給タンク部５３１から回収タンク部５３２に向かう方向（Ｚ軸方向）に沿って一体的に屈曲する部位である。
【００３２】
図３に示すように、ラジエータ５００の供給タンク部５３１および回収タンク部５３２は、コア部５２０における対向する一対の側辺の各々に沿って設けられている。ラジエータ５００の供給タンク部５３１は、コア部５２０の重力方向上方の側辺に沿って設けられ、燃料電池１００からの冷却水をコア部５２０に供給する。ラジエータ５００の回収タンク部５３２は、コア部５２０の重力方向下方の側辺に沿って設けられ、コア部５２０から冷却水を回収する。回収タンク部５３２で回収された冷却水は、再び燃料電池１００の冷却に用いられる。
【００３３】
ラジエータ５００のラジエータサポート５８０は、ラジエータ５００の剛性を確保する構造部材である。ラジエータサポート５８０は、上部ラジエータサポート５８１、下部ラジエータサポート５８２、右側ラジエータサポート５８３、および左側ラジエータサポート５８４を備える。上部ラジエータサポート５８１は、ラジエータ５００の重力方向の上方寄りに設けられ、下部ラジエータサポート５８２は、ラジエータ５００の重力方向の下方寄りに設けられている。右側ラジエータサポート５８３は、ラジエータ５００における車両右側の側辺に設けられ、左側ラジエータサポート５８４は、ラジエータ５００における車両左側の側辺に設けられている。
【００３４】
図３における上部ラジエータサポート５８１および下部ラジエータサポート５８２は、ラジエータ５００における側辺のうち屈曲部５１０を間に挟んで相互に対向する一対の側辺を相互に直線的に連結する側辺連結部である。図３に示すように、上部ラジエータサポート５８１は、供給タンク部５３１の両端を相互に直線的に連結する両端連結部でもあり、下部ラジエータサポート５８２は、回収タンク部５３２の両端を相互に直線的に連結する両端連結部でもある。
【００３５】
図１および図２の説明に戻り、燃料電池１０のラジエータファン６００は、コア部５２０における通風を促進することによって、コア部５２０における冷却水と外気との熱交換効率を向上させる。本実施例では、ラジエータファン６００は、ラジエータ５００における進行方向後方側に設けられている。本実施例では、ラジエータ５００には、二つのラジエータファン６００が屈曲部５１０を間に挟んで設けられている。
【００３６】
図２に示すように、燃料電池車１０の燃料電池１００および駆動モータ３００は、ラジエータ５００の屈曲部５１０を燃料電池車１０の進行方向後方（Ｘ軸マイナス方向）に延長した領域である屈曲延長領域５１２を間に挟んで併設されている。本実施例では、燃料電池車１０の電源ユニット２００およびエアコンプレッサ４００についても、燃料電池１００および駆動モータ３００と同様に、屈曲延長領域５１２を間に挟んで併設されている。本実施例では、燃料電池１００およびエアコンプレッサ４００は、屈曲延長領域５１２よりも車両右側に配置され、電源ユニット２００および駆動モータ３００は、屈曲延長領域５１２よりも車両左側に配置されているが、他の実施形態において、各機器の左右の位置が逆であっても良い。
【００３７】
図１および図２に示すように、燃料電池車１０は、燃料電池１００と駆動モータ３００との間を連結する一体化連結部７１０を備える。燃料電池車１０の一体化連結部７１０は、燃料電池１００と駆動モータ３００との間に挟まれた屈曲延長領域５１２における燃料電池車１０の進行方向の前方寄りに設けられている。本実施例では、一体化連結部７１０は、制振構造を有するマウント８４０よりも重力方向の上方に設けられている。図２には、理解の容易化を目的として、一体化連結部７１０にハッチングを施した。
【００３８】
本実施例では、燃料電池車１０は、一体化連結部７１０の他、駆動モータ３００とエアコンプレッサ４００との間を連結する一体化連結部７２０を備える。燃料電池車１０の一体化連結部７２０は、一体化連結部７１０よりも燃料電池車１０の進行方向の後方寄りに設けられている。
【００３９】
図１および図２に示すように、燃料電池車１０は、機関室１２に収容される種々の機器の振動を抑制しながら各機器を固定する制振構造を有する各種のマウント８１０，８２０，８３０，８４０，８５０を備える。図１および図２には、理解の容易化を目的として、マウント８１０，８２０，８３０，８４０，８５０にハッチングを施した。
【００４０】
マウント８１０は、燃料電池１００と右サイドメンバ２１とを連結し、マウント８２０は、駆動モータ３００と左サイドメンバ２２とを連結する。マウント８３０は、駆動モータ３００とサスペンションメンバ３０とを連結し、マウント８４０は、駆動モータ３００とフロントメンバ３５とを連結すると共に、駆動モータ３００の振動を抑制しながら駆動モータ３００を固定する制振構造を有する部材である。マウント８５０は、ラジエータ５００とフロントメンバ３５とを連結する。
【００４１】
図４は、燃料電池車１０の前方衝突時における機関室１２の様子を示す説明図である。図４の上段には、重力方向上方から見た前方衝突時における機関室１２を図示し、図４の下段には、車両左側から見た前方衝突時における機関室１２を図示した。
【００４２】
図４に示すように、燃料電池車１０の前方衝突による衝突外力Ｌｓが進行方向前方（Ｘ軸プラス方向）からラジエータ５００に加えられると、ラジエータ５００は、衝突前の初期位置５００ａから進行方向後方（Ｘ軸マイナス方向）に移動し、ラジエータ５００の屈曲部５１０が燃料電池１００と駆動モータ３００との間に嵌り込む。その後、燃料電池１００と駆動モータ３００との間に嵌り込んだラジエータ５００の屈曲部５１０は、燃料電池１００と駆動モータ３００とを連結する一体化連結部７１０に当接し、ラジエータ５００に加わる衝突外力Ｌｓは、一体化連結部７１０に集中する。
【００４３】
図５は、図４の状態よりもラジエータ５００の後退が進んだ機関室１２の様子を示す説明図である。図４と同様に、図５の上段には、重力方向上方から見た前方衝突時における機関室１２を図示し、図５の下段には、車両左側から見た前方衝突時における機関室１２を図示した。
【００４４】
図５に示すように、図４の状態から更に衝突外力Ｌｓがラジエータ５００に加えられると、ラジエータ５００は、一体化連結部７１０の変形を伴って進行方向後方（Ｘ軸マイナス方向）に更に移動する。一体化連結部７１０の変形および後退によって、燃料電池１００および駆動モータ３００は、衝突前の初期位置１００ａおよび初期位置３００ａから、車両右側および車両左側へと相互に離れつつ、重力方向下方寄りに進行方向後方へ移動する。これによって、燃料電池１００および駆動モータ３００の後退による衝突エネルギの吸収量を増加させ、燃料電池１００およびダッシュパネル５０に与える損傷を軽減することができる。
【００４５】
図５の状態では、ラジエータ５００は車両左右側に広がる方向に変形し、衝突外力Ｌｓの一部は、外力Ｌｄとして、右サイドメンバ２１、左サイドメンバ２２、右上部エプロンメンバ４１、および左上部エプロンメンバ４２に分散される。特に、右サイドメンバ２１、左サイドメンバ２２は、衝突外力Ｌｓを直接的に受けて重力方向に屈曲しつつ、ラジエータ５００からの外力Ｌｄを受けて車両左右側にも屈曲し、衝突エネルギを効果的に吸収する。これによって、燃料電池１００および駆動モータ３００に伝わる衝突エネルギを軽減することができる。
【００４６】
以上説明した燃料電池車１０によれば、燃料電池車１０の前方衝突時にラジエータ５００が進行方向後方に移動したとしても、ラジエータ５００の屈曲部５１０が燃料電池１００と駆動モータ３００との間に嵌り込むため、燃料電池１００および駆動モータ３００に与える衝撃を軽減することができる。
【００４７】
また、燃料電池１００と駆動モータ３００とを連結する一体化連結部７１０を、燃料電池１００と駆動モータ３００との間に挟まれた屈曲延長領域５１２における進行方向前方寄りに設けたため、燃料電池車１０の前方衝突時に燃料電池１００と駆動モータ３００との間に嵌り込んだラジエータ５００の屈曲部５１０を一体化連結部７１０に当接させ、前方衝突に伴う衝突外力Ｌｓを一体化連結部７１０に集中させることができる。更に、燃料電池１００および駆動モータ３００を押し開きつつ一体化連結部７１０が変形することによって、前方衝突に伴う衝突エネルギを効果的に吸収することができる。その結果、燃料電池１００および駆動モータ３００よりも進行方向後方に位置する他の部位に与える衝撃も軽減することができる。
【００４８】
また、燃料電池車１０の前方衝突時にラジエータ５００からの衝突外力Ｌｓが駆動モータ３００のマウント８４０側で抑制されるため、前方衝突時に後退するラジエータ５００から燃料電池１００および駆動モータ３００に伝わる衝突外力Ｌｓを重力方向下方寄りに向けることができる。その結果、燃料電池１００および駆動モータ３００よりも進行方向後方に位置する他の部位に与える衝撃も軽減することができる。
【００４９】
また、上部ラジエータサポート５８１および下部ラジエータサポート５８２がラジエータ５００を補強するため、燃料電池車１０の前方衝突時にラジエータ５００を後退させる衝突外力Ｌｓを外力Ｌｄとして車両左右側に効果的に分散させることができる。
【００５０】
Ｂ．第２実施例：
図６は、第２実施例におけるラジエータ５００の詳細構造を示す説明図である。第２実施例の燃料電池車１０は、ラジエータ５００の構成が異なる点を除き、第１実施例と同様である。第２実施例のラジエータ５００は、上部ラジエータサポート５８１および下部ラジエータサポート５８２が進行方向前方（Ｘ軸プラス方向）に湾曲する点を除き、第１実施例と同様である。第２実施例では、上部ラジエータサポート５８１および下部ラジエータサポート５８２の両方が進行方向前方に湾曲するが、他の実施形態において、いずれか一方が進行方向前方に湾曲しても良い。
【００５１】
第２実施例の燃料電池車１０によれば、第１実施例と同様に、燃料電池１００および駆動モータ３００に与える衝撃を軽減することができる。また、上部ラジエータサポート５８１および下部ラジエータサポート５８２が進行方向前方に湾曲しているため、燃料電池車１０の前方衝突時にラジエータ５００を後退させる衝突外力Ｌｓを外力Ｌｄとして供給タンク部５３１および回収タンク部５３２の各両端側に効果的に分散させることができる。
【００５２】
Ｃ．第３実施例：
図７は、第３実施例におけるラジエータ５００の詳細構造を示す説明図である。第３実施例の燃料電池車１０は、ラジエータ５００の構成が異なる点を除き、第１実施例と同様である。第３実施例のラジエータ５００は、重力方向（Ｚ軸方向）に交差する方向に冷却水を流すクロスフロー型のラジエータであり、二つのコア部５２１，５２２、第１タンク部５３５，二つの第２タンク部５３６，５３７、およびラジエータサポート５８０を備える。
【００５３】
第３実施例のラジエータ５００における二つのコア部５２１，５２２は、屈曲部５１０を間に挟んで車両右側および車両左側にそれぞれ設けられ、重力方向に交差する方向に冷却水を流通させながら冷却水と外気との熱交換を行う。図７に示すように、二つのコア部５２１，５２２は、燃料電池車１０の進行方向（Ｘ軸方向）に交差する交差方向である重力方向（Ｚ軸方向）に沿った屈曲部５１０で進行方向の後方（Ｘ軸マイナス方向）に向けて屈曲した平板の形状に配置されている。
【００５４】
第３実施例のラジエータ５００における第１タンク部５３５は、屈曲部５１０において二つのコア部５２１，５２２における各側辺に沿って設けられ、本実施例では、二つのコア部５２１，５２２に冷却水を供給する。第３実施例のラジエータ５００における二つの第２タンク部５３６，５３７は、二つのコア部５２１，５２２の各々における第１タンク部５３５が設けられた側辺に対向する側辺に沿ってそれぞれ設けられ、二つのコア部５２１，５２２から冷却水を回収する。他の実施形態において、二つの第２タンク部５３６，５３７によって二つのコア部５２１，５２２に冷却水を供給すると共に、第１タンク部５３５によって二つのコア部５２１，５２２から冷却水を回収しても良い。
【００５５】
第３実施例のラジエータ５００におけるラジエータサポート５８０は、分岐連結部５９０を備える点を除き、第１実施例と同様である。第３実施例では、ラジエータサポート５８０の上部ラジエータサポート５８１は、二つの第２タンク部５３６，５３７を相互に連結する第１連結部である。ラジエータサポート５８０の分岐連結部５９０は、上部ラジエータサポート５８１の中央と第１タンク部５３５とを相互に連結する第２連結部である。分岐連結部５９０は、第１タンク部５３５側で二つに分岐して第１タンク部５３５における二つの第２タンク部５３６，５３７との各結合部に接合されている。
【００５６】
本実施例では、分岐連結部５９０は、上部ラジエータサポート５８１の中央から第１タンク部５３５に向かう途中で、二つの第２タンク部５３６，５３７の各々に向けて二つに分岐する。本実施例では、二つに分岐した分岐連結部５９０は、二つの第２タンク部５３６，５３７の各々に当接した後、第１タンク部５３５と二つの第２タンク部５３６，５３７との各結合部を経由して、第１タンク部５３５に至り、二つの第２タンク部５３６，５３７の各々から第１タンク部５３５にわたって溶接によって接合されている。
【００５７】
第３実施例の燃料電池車１０によれば、第１実施例と同様に、燃料電池１００および駆動モータ３００に与える衝撃を軽減することができる。また、クロスフロー型のラジエータ５００におけるラジエータサポート５８０に分岐連結部５９０を設けたため、第１タンク部５３５と二つのコア部５２１，５２２との各結合部を補強しつつ、燃料電池車１０の前方衝突時にラジエータ５００を後退させる衝突外力Ｌｓを外力Ｌｄとして両方の第２タンク部５３６，５３７側に効果的に分散させることができる。
【００５８】
Ｄ．第４実施例：
図８は、第４実施例におけるラジエータ５００の詳細構造を示す説明図である。第４実施例の燃料電池車１０は、ラジエータ５００の構成が異なる点を除き、第１実施例と同様である。第４実施例のラジエータ５００は、一組の突起部６３０を備える点を除き、第１実施例と同様である。第４実施例では、ラジエータ５００の一組の突起部６３０は、ラジエータ５００における進行方向の後方側に設けられ、屈曲部５１０の両脇から進行方向の後方に向けてクサビ状に突出した部材であり、ラジエータ５００の後退時に燃料電池１００および駆動モータ３００を車両左右側に押し開く。
【００５９】
本実施例では、ラジエータ５００に設けられた二つのラジエータファン６００は、フィン６１０を覆う箱状のシュラウド６２０をそれぞれ備え、一組の突起部６３０の各々は、各シュラウド６２０と一体的に成型されている。本実施例では、一組の突起部６３０は、ラジエータ５００の後退時に燃料電池１００および駆動モータ３００に当接する位置に設けられている。他の実施形態において、ラジエータ５００のコア部、タンク部、およびラジエータサポートの少なくとも一つに、一組の突起部６３０を設けても良い。
【００６０】
第４実施例の燃料電池車１０によれば、第１実施例と同様に、燃料電池１００および駆動モータ３００に与える衝撃を軽減することができる。また、燃料電池車１０の前方衝突時にラジエータ５００の屈曲部５１０が燃料電池１００と駆動モータ３００との間に嵌り込む際に、一組の突起部６３０が燃料電池１００と駆動モータ３００を押し開くため、前方衝突に伴う衝突エネルギを効果的に吸収することができる。また、車両左右方向にずれた前方衝突であるオフセット前方衝突時においても、一組の突起部６３０によってラジエータ５００の屈曲部５１０を燃料電池１００と駆動モータ３００との間に誘導できるため、前方衝突時と同様に、衝突エネルギを効果的に吸収することができる。
【００６１】
Ｅ．他の実施形態：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【００６２】
例えば、屈曲延長領域５１２を間に挟んで併設する機器は、燃料電池１００および駆動モータ３００に限るものではなく、機関室１２に収容される他の機器（例えば、電源ユニット、エアコンプレッサ、二次電池など）に適用しても良い。また、第４実施例における一組の突起部６３０を、第２実施例および第３実施例に適用しても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１０…燃料電池車
１２…機関室
１４…客室
２１…右サイドメンバ
２２…左サイドメンバ
３０…サスペンションメンバ
３５…フロントメンバ
４１…右上部エプロンメンバ
４２…左上部エプロンメンバ
５０…ダッシュパネル
６０…座席
８０…車輪
１００…燃料電池
２００…電源ユニット
３００…駆動モータ
４００…エアコンプレッサ
５００…ラジエータ
５１０…屈曲部
５１２…屈曲延長領域
５２０…コア部
５２１…コア部
５３１…供給タンク部
５３２…回収タンク部
５３５…第１タンク部
５３６…第２タンク部
５８０…ラジエータサポート
５８１…上部ラジエータサポート
５８２…下部ラジエータサポート
５８３…右側ラジエータサポート
５８４…左側ラジエータサポート
５９０…分岐連結部
６００…ラジエータファン
６１０…フィン
６２０…シュラウド
６３０…突起部
７１０…一体化連結部
７２０…一体化連結部
８１０…マウント
８２０…マウント
８３０…マウント
８４０…マウント
８５０…マウント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体であって、
電力を生成する燃料電池と、
前記燃料電池によって生成された電力を動力に変換する電動機と、
前記燃料電池を冷却する冷却媒体の熱を放熱するラジエータと
を備え、
前記ラジエータは、前記冷却媒体を流通させながら前記冷却媒体と外気との熱交換を行うコア部を含み、
前記ラジエータの前記コア部は、前記移動体の進行方向に交差する交差方向に沿った屈曲部で前記進行方向の後方に向けて屈曲した平板の形状に配置され、
前記燃料電池および前記電動機は、前記ラジエータの前記屈曲部を前記進行方向の後方に延長した領域である屈曲延長領域を間に挟んで並設された、移動体。
【請求項２】
請求項１に記載の移動体であって、
更に、前記燃料電池と前記電動機との間を連結する一体化連結部を備え、
前記一体化連結部は、前記燃料電池と前記電動機との間に挟まれた前記屈曲延長領域における前記進行方向の前方寄りに設けられた、移動体。
【請求項３】
請求項２に記載の移動体であって、
更に、前記電動機の振動を抑制しながら前記電動機を固定する制振構造を備え、
前記一体化連結部は、前記制振構造よりも重力方向の上方に設けられた、移動体。
【請求項４】
更に、前記ラジエータにおける側辺のうち前記屈曲部を間に挟んで相互に対向する一対の側辺を相互に連結する側辺連結部を備える請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の移動体。
【請求項５】
前記ラジエータは、更に、前記進行方向の後方側に設けられ、前記屈曲部の両脇から前記進行方向の後方に向けてクサビ状に突出した一組の突起部を含む、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の移動体。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の移動体であって、
前記ラジエータは、
前記コア部における一つの側辺に沿って設けられ、前記コア部に前記冷却媒体を供給する供給タンク部と、
前記コア部における前記供給タンク部が設けられた側辺に対向する側辺に沿って設けられ、前記コア部から前記冷却媒体を回収する回収タンク部と
を含み、
前記ラジエータの前記屈曲部は、前記コア部、前記供給タンク部および前記回収タンク部が前記供給タンク部から前記回収タンク部に向かう方向に沿って一体的に屈曲する部位である、移動体。
【請求項７】
請求項６に記載の移動体であって、
更に、前記供給タンク部および前記回収タンク部の少なくとも一方のタンク部における両端を相互に連結する両端連結部を備え、
前記両端連結部は、前記進行方向の前方に湾曲する、移動体。
【請求項８】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の移動体であって、
前記ラジエータの前記コア部は、前記屈曲部で分割された二つのコア部であり、
前記ラジエータは、
前記屈曲部において前記二つのコア部における各側辺に沿って設けられ、前記二つのコア部に対して前記冷却媒体の供給または回収を行う第１タンク部と、
前記二つのコア部の各々における前記第１タンク部が設けられた側辺に対向する側辺に沿ってそれぞれ設けられ、前記二つのコア部に対して前記冷却媒体の回収または供給を行う二つの第２タンク部と
を含む、移動体。
【請求項９】
請求項８に記載の移動体であって、更に、
前記二つの第２タンク部を相互に連結する第１連結部と、
前記第１連結部の中央と前記第１タンク部とを相互に連結する第２連結部と
を備え、
前記第２連結部は、前記第１タンク部側で二つに分岐して前記第１タンク部における前記二つのコア部との各結合部に接合された、移動体。
【請求項１】
移動体であって、
電力を生成する燃料電池と、
前記燃料電池によって生成された電力を動力に変換する電動機と、
前記燃料電池を冷却する冷却媒体の熱を放熱するラジエータと
を備え、
前記ラジエータは、前記冷却媒体を流通させながら前記冷却媒体と外気との熱交換を行うコア部を含み、
前記ラジエータの前記コア部は、前記移動体の進行方向に交差する交差方向に沿った屈曲部で前記進行方向の後方に向けて屈曲した平板の形状に配置され、
前記燃料電池および前記電動機は、前記ラジエータの前記屈曲部を前記進行方向の後方に延長した領域である屈曲延長領域を間に挟んで並設された、移動体。
【請求項２】
請求項１に記載の移動体であって、
更に、前記燃料電池と前記電動機との間を連結する一体化連結部を備え、
前記一体化連結部は、前記燃料電池と前記電動機との間に挟まれた前記屈曲延長領域における前記進行方向の前方寄りに設けられた、移動体。
【請求項３】
請求項２に記載の移動体であって、
更に、前記電動機の振動を抑制しながら前記電動機を固定する制振構造を備え、
前記一体化連結部は、前記制振構造よりも重力方向の上方に設けられた、移動体。
【請求項４】
更に、前記ラジエータにおける側辺のうち前記屈曲部を間に挟んで相互に対向する一対の側辺を相互に連結する側辺連結部を備える請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の移動体。
【請求項５】
前記ラジエータは、更に、前記進行方向の後方側に設けられ、前記屈曲部の両脇から前記進行方向の後方に向けてクサビ状に突出した一組の突起部を含む、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の移動体。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の移動体であって、
前記ラジエータは、
前記コア部における一つの側辺に沿って設けられ、前記コア部に前記冷却媒体を供給する供給タンク部と、
前記コア部における前記供給タンク部が設けられた側辺に対向する側辺に沿って設けられ、前記コア部から前記冷却媒体を回収する回収タンク部と
を含み、
前記ラジエータの前記屈曲部は、前記コア部、前記供給タンク部および前記回収タンク部が前記供給タンク部から前記回収タンク部に向かう方向に沿って一体的に屈曲する部位である、移動体。
【請求項７】
請求項６に記載の移動体であって、
更に、前記供給タンク部および前記回収タンク部の少なくとも一方のタンク部における両端を相互に連結する両端連結部を備え、
前記両端連結部は、前記進行方向の前方に湾曲する、移動体。
【請求項８】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の移動体であって、
前記ラジエータの前記コア部は、前記屈曲部で分割された二つのコア部であり、
前記ラジエータは、
前記屈曲部において前記二つのコア部における各側辺に沿って設けられ、前記二つのコア部に対して前記冷却媒体の供給または回収を行う第１タンク部と、
前記二つのコア部の各々における前記第１タンク部が設けられた側辺に対向する側辺に沿ってそれぞれ設けられ、前記二つのコア部に対して前記冷却媒体の回収または供給を行う二つの第２タンク部と
を含む、移動体。
【請求項９】
請求項８に記載の移動体であって、更に、
前記二つの第２タンク部を相互に連結する第１連結部と、
前記第１連結部の中央と前記第１タンク部とを相互に連結する第２連結部と
を備え、
前記第２連結部は、前記第１タンク部側で二つに分岐して前記第１タンク部における前記二つのコア部との各結合部に接合された、移動体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−５６４９３（Ｐ２０１２−５６４９３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０２８１２（Ｐ２０１０−２０２８１２）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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