JP2017178193A - 鞍乗り型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池の利用にあたってもっと効率的な通気を実現することができる鞍乗り型車両を提供する。【解決手段】鞍乗り型車両１１は、ヘッドパイプ１５でフロントフォーク１４を支持し、ピボット２３回りで揺動自在に後輪ユニット２２を支持する車体フレーム１２と、ヘッドパイプ１５の後方で車体フレーム１２に支持されて、ヘッドパイプ１５の下方で前向きに、酸素の供給および冷却に利用する外気の取り入れ口３８を配置する空冷式の燃料電池ユニット３６とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池を備える鞍乗り型車両に関する。

燃料電池を備える鞍乗り型車両は一般に知られる。例えば特許文献１に記載されるように、鞍乗り型車両は、水素および大気中の酸素の化学反応に基づき電力を生成する燃料電池を備える。燃料電池には空冷式の冷却装置が組み合わせられる。冷却装置は、後上がりに傾斜する燃料電池の上面で開口する空気の取り入れ口から空気を導入する。

特開２００９−７８６２２号公報

特許文献１に記載の鞍乗り型車両では、上面の吸気口の上方には他の部品があって効率的な流れになっていない。その結果、取り入れ口からの空気の取り入れにあたって冷却装置内の冷却ファンには大きな動力が要求されてしまう。

本発明は、燃料電池の利用にあたってもっと効率的な通気を実現することができる鞍乗り型車両を提供することを目的とする。

本発明の第１側面によれば、ヘッドパイプでフロントフォークを操向可能に支持し、ピボット回りで揺動自在に後輪ユニットを支持する車体フレームと、前記ヘッドパイプの後方で前記車体フレームに支持されて、前記ヘッドパイプの下方で前向きに、酸素の供給および冷却に利用する外気の取り入れ口を配置する空冷式の燃料電池ユニットとを備える鞍乗り型車両は提供される。

第２側面によれば、第１側面の構成に加えて、鞍乗り型車両は、前記取り入れ口の前方に吸気空間を区画しながら前記取り入れ口の前方を塞ぎ、前壁の縁から車両後方に向かって広がる側壁に、吸気空間に通じながら後方に向かって開口する左右の吸気口を区画するフレームカバーと、前記吸気口の後方で前記フレームカバーに結合されて、導入空間を挟んで前記吸気口に向き合いながら前記吸気口の側方を車両前方に向かって広がる導風板とを備える。

第３側面によれば、第２側面の構成に加えて、前記フレームカバーの前記前壁の上部には、第３の吸気口と、この吸気口を前面視で覆いながら、前記吸気口に連通する連通口を備えるインレットカバーが設けられる。

第４側面によれば、第１〜第３側面のいずれかの構成に加えて、鞍乗り型車両は、前記燃料電池ユニットから後方に延びて、高圧水素を貯蔵する燃料タンクと、後輪に接続されて、供給される電力に基づき前記後輪を駆動する電動機と、前記燃料電池ユニットよりも下方で前記後輪の前方に配置されて、前記電動機に供給する電力を制御する制御装置と、前記燃料電池ユニットの下方で前記制御装置に並んで配置され、前記制御装置の制御に応じて電力の充電および放電を実施する二次電池とを備える。

第５側面によれば、前記二次電池は前記制御装置の前方に配置され、前記鞍乗り型車両は、前記燃料タンクからの水素ガスの流量を調節する調圧弁を前記燃料タンクの前端に備える。

第１発明によれば、外気の取り入れ口は前向きに開放されるので、鞍乗り型車両の走行中に燃料電池ユニットに走行風は流れ込みやすい。こうして外気は効率的に燃料電池ユニットに導入される。十分に酸素は供給され、十分に燃料電池ユニットは冷却される。

第２側面によれば、走行中に気流は車両前方から導風板とフレームカバーとの間に流れ込む。気流は導風板の内壁面に沿って、後向きに開口する吸気口の側方をいちど通り過ぎ、導入空間に進入する。その後、導入空間から前向きに流れながら吸気口から吸気空間に気流は導入される。前輪ではね上げられた水や塵埃は気流の慣性力で導入空間に留まる。したがって、吸気口から吸気空間に流れ込む気流から水や塵埃は除去されることができる。こうして燃料電池ユニットに対して水や塵埃の進入は防止される。

第３側面によれば、第３の吸気口は前向きに開放されるので、鞍乗り型車両の走行中に燃料電池ユニットに走行風は流れ込みやすい。そして、第３の吸気口はインレットカバーで覆われるので、前輪で跳ね上げられた水や塵埃は直接に吸気口に進入することはなく、燃料電池ユニットに対して水や塵埃の進入は防止される。

第４側面によれば、燃料タンクは後輪の上方の空間に配置されることができる。したがって、燃料タンクは燃料電池ユニットに近接することができる。燃料電池ユニットに燃料タンクを繋ぐ燃料経路はできる限り短縮されることができる。加えて、制御装置は燃料電池ユニットに近接して配置されることができる。燃料電池ユニットから制御装置を経て電動機に至る電力経路は短縮されることができる。燃料電池の利用にあたって電力線は短縮される。

第５側面によれば、燃料タンクと燃料電池ユニットとを繋ぐ配管や、制御装置から二次電池や電動機に繋がる電力線は短縮されることができる。

本発明の一実施形態に係る鞍乗り型車両すなわち自動二輪車の全体構成を概略的に示す側面図である。 車体カバーを外した状態で自動二輪車の全体像を概略的に示す側面図である。 上方から観察される自動二輪車のカバーを外した平面図である。 車体フレームの分解斜視図である。 図１の５−５線に沿った拡大水平断面図である。 自動二輪車内の通風経路を概略的に示す側面図である。 燃料電池ユニットおよびシートフレームの嵌め合い関係を概略的に示す斜視図である。 フレームカバーの前壁を概略的に示す拡大部分斜視図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る鞍乗り型車両すなわち自動二輪車を概略的に示す。自動二輪車（鞍乗り型車両）１１は、車体フレーム１２と、車体フレーム１２に装着される車体カバー１３とを備える。車体フレーム１２は、フロントフォーク１４を操向可能に支持するヘッドパイプ１５と、該ヘッドパイプ１５から水平面に対して第１角度で後下がりに延びる左右１対のメインフレーム１６、１６と、第１接続点１７ａでメインフレーム１６、１６の後端に結合されて、メインフレーム１６、１６の後端から下方に延びる左右１対のピボットフレーム１７、１７と、ヘッドパイプ１５から水平面に対して第１角度よりも大きい第２角度で下方に向かって延びる左右１対のダウンフレーム１８、１８と、ダウンフレーム１８の後端から延びて第１接続点１７ａよりも下方の第２接続点１７ｂでピボットフレーム１７に接続される左右１対のロアフレーム１９、１９とを備える。フロントフォーク１４には車軸２１回りで回転自在に前輪ＷＦが支持される。

自動二輪車１１は後輪ユニット２２を備える。後輪ユニット２２は、水平方向に延びるピボット２３を介してピボットフレーム１７に連結される。後輪ユニット２２はピボット２３回りで上下方向に揺動自在にピボットフレーム１７に支持される。後輪ユニット２２の自由端にはピボット２３に平行な車軸２４回りで回転自在に後輪ＷＲが支持される。車体フレーム１２と後輪ユニット２２との間にはリアクッション２５が設置される。リアクッション２５の一端はピボット２３よりも上方でピボットフレーム１７に連結される。リアクッション２５は車体フレーム１２に対して後輪ユニット２２の揺動を規制する。後輪ＷＲから車体フレーム１２へ振動の伝達は抑制される。後輪ユニット２２は、後輪ＷＲに接続されて、供給される電力に基づき後輪ＷＲを駆動する電動機２６を備える。

自動二輪車１１は燃料供給アセンブリ２８を備える。燃料供給アセンブリ２８はピボットフレーム１７の上方でメインフレーム１６に連結される。燃料供給アセンブリ２８は、メインフレーム１６から後輪ＷＲの上側を後方に延びて乗員シート２９を支持するシートフレーム３１を備える。シートフレーム３１は、後述されるように、燃料電池ユニットからの排気を乗員シート２９の後方まで案内する排気ダクトの形状を兼ねたモノコック構造を有する。

シートフレーム３１は上体３１ａおよび下体３１ｂを備える。上体３１ａおよび下体３１ｂは相互に結合される。上体３１ａおよび下体３１ｂの結合面はメインフレーム１６から後端に広がる。上体３１ａ上に乗員シート２９が搭載される。乗員シート２９に乗員は跨がる。

車体カバー１３は、メインフレーム１６の上側に左右に共通に結合される上カバー３２と、メインフレーム１６の下側で個々のメインフレーム１６ごとに結合されるサイドカバー３３と、サイドカバー３３に結合される後端から前方に広がる導風板３４と、乗員シート２９の後方でシートフレーム３１に被さるリアカバー３５とを含む。上カバー３２は上方から２つのメインフレーム１６に跨がってメインフレーム１６に結合される。リアカバー３５はシートフレーム３１の後端に排気口を形成する。

図２に示されるように、車体フレーム１２には燃料電池ユニット３６が搭載される。燃料電池ユニット３６はヘッドパイプ１５の後方で下方から左右１対のロアフレーム１９に支持される。ダウンフレーム１８は燃料電池ユニット３６の前方を延びる。燃料電池ユニット３６は地表に垂直で車両左右方向に広がる前向きの仮想平面３７に沿って外気の取り入れ口３８を配置する。燃料電池ユニット３６では水素および大気中の酸素の化学反応に基づき電力が生成される。燃料電池ユニット３６は酸素の供給および冷却にあたって取り入れ口３８から流入する大気を利用する。

車体フレーム１２にはフレームカバー３９が連結される。フレームカバー３９は、前壁３９ａと、前壁３９ａの左右両縁から車両後方に向かって広がる側壁３９ｂとを有する。側壁３９ｂには左右に吸気口４１が区画される。

車体フレーム１２には円筒形状の燃料タンク４２が搭載される。燃料タンク４２は燃料電池ユニット３６に接続される調圧弁４３から後方に延びる。燃料タンク４２は高圧水素を貯蔵する。シートフレーム３１の下体３１ｂは下方から燃料タンク４２を支持する。燃料タンク４２はシートフレーム３１内に収容される。

車体フレーム１２には制御装置４４が搭載される。制御装置４４は燃料タンク４２よりも下方で後輪ＷＲの前方に配置される。制御装置４４は、燃料電池ユニット３６から供給される電力と、電動機２６に供給する電力とを制御する。

車体フレーム１２には二次電池４５が搭載される。二次電池４５は燃料電池ユニット３６の下方で制御装置４４の前方に並んで配置される。二次電池４５は制御装置４４の制御に応じて電力の充電および放電を実施する。

図３に示されるように、左右１対のメインフレーム１６、１６は燃料電池ユニット３６の左右両側に配置される。図４に示されるように、車体フレーム１２はさらにアッパーハンガープレート４６を備える。アッパーハンガープレート４６は燃料電池ユニット３６の上方を跨いで左右のメインフレーム１６に連結される。アッパーハンガープレート４６はメインフレーム１６に燃料電池ユニット３６を結合する。

図５に示されるように、フレームカバー３９は取り入れ口３８の前方に吸気空間４８を区画しながら取り入れ口３８の前方を塞ぐ。吸気口４１は吸気空間４８に通じながら後方に向かって開口する。吸気口４１の形成にあたって、側壁３９ｂの開口には、後方に向かうにつれて側壁３９ｂを含む仮想平面から遠ざかる遮蔽板４９が配置される。遮蔽板４９の後端と側壁４９ｂとの間に吸気口４１は形成される。

導風板３４は吸気口４１の後方でフレームカバー３９に結合される。導風板３４は導入空間５１を挟んで吸気口４１に向き合いながら吸気口４１および遮蔽板４９の側方を車両前方に向かって広がる。

燃料電池ユニット３６は地表に垂直で車両左右方向に広がる後向きの仮想平面５２に沿って排出口５３を配置する。燃料電池ユニット３６では内蔵のファンユニットの働きで前述の取り入れ口３８から排出口５３に向かって筐体内を気流が流通する。

図６に示されるように、シートフレーム３１は排気ダクトを構成する。排気ダクトは上体３１ａおよび下体３１ｂの間に通風路５４を区画する。通風路５４は前端の導入口５４ａで開口し後端の排気口５４ｂまで延びる。排気ダクト内に燃料タンク４２は収容される。

図７に示されるように、排気ダクトの前端は燃料電池ユニット３６で排出口を区画する枠体５５に嵌め合わせられる。枠体５５とシートフレーム（排気ダクト）３１との間にはシール部材５６が挟まれる。シール部材５６は例えば柔軟なゴム素材から成形される。

図８に示されるように、フレームカバー３９の前壁３９ａの上部には第３の吸気口５８が区画される。吸気口５８は前向きに開放される。吸気口５８は吸気空間４８に通じる。吸気口５８の前方でフレームカバー３９の前壁３９ａにはインレットカバー５９が取り付けられる。インレットカバー５９は前方から吸気口５８を覆う。インレットカバー５９と前壁３９ａの前面との間には通風空間６１が区画される。通風空間６１は吸気口５８の下側で吸気口５８から下方に遠ざかるにつれて前方に向かって変位する傾斜壁６２で仕切られる。

インレットカバー５９には前向きに開口する連通口６３が形成される。連通口６３の上縁は開口から後方に変位するにつれて下方に広がる整流板６４で区画される。整流板６４は連通口６３から取り込まれる気流を下向きに整流する。取り込まれた気流は前壁３９ａの傾斜壁６２に衝突した後に上方の吸気口５８に進入していく。

走行中に気流は自動二輪車１１の車両前方から導風板３４とフレームカバー３９との間に流れ込む。気流は導風板３４の内壁面に沿って、後向きに開口する吸気口４１の側方をいちど通り過ぎ、導入空間５１に進入する。その後、導入空間５１から前向きに流れながら吸気口４１から吸気空間４８に気流は導入される。前輪ＷＦではね上げられた水や塵埃は気流の慣性力で導入空間５１に留まる。したがって、吸気口４１から吸気空間４８に流れ込む気流から水や塵埃は除去されることができる。こうして燃料電池ユニット３６に対して水や塵埃の進入は防止される。

空冷式の燃料電池ユニット３６は仮想平面３７内で前向きに仕切られる取り入れ口３８を配置する。取り入れ口３８は前向きに開放されるので、自動二輪車１１の走行中に燃料電池ユニット３６に走行風は流れ込みやすい。こうして外気は効率的に燃料電池ユニット３６に導入される。十分に酸素は供給され、十分に燃料電池ユニット３６は冷却される。

自動二輪車１１では、燃料タンク４２は後輪ＷＲの上方の空間に配置される。したがって、燃料タンク４２は燃料電池ユニット３６に近接することができる。燃料電池ユニット３６に燃料タンク４２を繋ぐ燃料経路はできる限り短縮されることができる。加えて、制御装置４４は燃料電池ユニット３６に近接して配置される。燃料電池ユニット３６から制御装置４４を経て電動機２６に至る電力経路は短縮されることができる。燃料電池の利用にあたって電力線は短縮される。

左右１対のロアフレーム１９は下方から燃料電池ユニット３６を支持する。燃料電池ユニット３６の重量はロアフレーム１９で支持される。燃料電池ユニット３６は左右前後方向にメインフレーム１６で位置決めされる。

車体フレーム１２はアッパーハンガープレート４６を備える。アッパーハンガープレート４６はメインフレーム１６に燃料電池ユニット３６を結合する。燃料電池ユニット３６はアッパーハンガープレート４６およびロアフレーム１９で上下から支持される。こうして燃料電池ユニット３６は車体フレーム１２に確実に連結されることができる。

フレームカバー３９では第３の吸気口５８は前向きに開放されるので、自動二輪車１１の走行中に燃料電池ユニット３６に走行風は流れ込みやすい。そして、第３の吸気口５８はインレットカバー５９で覆われるので、前輪ＷＦで跳ね上げられた水や塵埃は直接に吸気口５８に進入することはなく、燃料電池ユニット３６に対して水や塵埃の進入は防止される。

自動二輪車１１では、二次電池４５は制御装置４４の前方に配置される。調圧弁４３は燃料タンク４２の前端に設置される。したがって、燃料タンク４２と燃料電池ユニット３６とを繋ぐ配管や、制御装置４４から二次電池４５や電動機２６に繋がる電力線は短縮されることができる。

１１…鞍乗り型車両（自動二輪車）、１２…車体フレーム、１４…フロントフォーク、１５…ヘッドパイプ、１６…メインフレーム、１７…ピボットフレーム、１７ａ…第１接続点、１７ｂ…第２接続点、１８…ダウンフレーム、１９…ロアフレーム、２２…後輪ユニット、２３…ピボット、２６…電動機、３４…導風板、３６…燃料電池ユニット、３８…取り入れ口、３９…フレームカバー、３９ａ…前壁、３９ｂ…側壁、４１…吸気口、４２…燃料タンク、４３…調圧弁、４４…制御装置、４５…二次電池、４６…アッパーハンガープレート、４８…吸気空間、５８…第３の吸気口、５９…インレットカバー、６３…連通口、ＷＲ…後輪。

Claims (5)

1. ヘッドパイプ（１５）でフロントフォーク（１４）を操向可能に支持し、ピボット（２３）回りで揺動自在に後輪ユニット（２２）を支持する車体フレーム（１２）と、
   前記ヘッドパイプ（１５）の後方で前記車体フレーム（１２）に支持されて、前記ヘッドパイプ（１５）の下方で前向きに、酸素の供給および冷却に利用する外気の取り入れ口（３８）を配置する空冷式の燃料電池ユニット（３６）と
   を備えることを特徴とする鞍乗り型車両。
2. 請求項１に記載の鞍乗り型車両において、
   前記取り入れ口（３８）の前方に吸気空間（４８）を区画しながら前記取り入れ口（３８）の前方を塞ぎ、前壁（３９ａ）の縁から車両後方に向かって広がる側壁（３９ｂ）に、吸気空間（４８）に通じながら後方に向かって開口する左右の吸気口（４１）を区画するフレームカバー（３９）と、
   前記吸気口（４１）の後方で前記フレームカバー（３９）に結合されて、導入空間（５１）を挟んで前記吸気口（４１）に向き合いながら前記吸気口（４１）の側方を車両前方に向かって広がる導風板（３４）と
   を備えることを特徴とする鞍乗り型車両。
3. 請求項２に記載の鞍乗り型車両において、前記フレームカバー（３９）の前記前壁（３９ａ）の上部には、第３の吸気口（５８）と、この吸気口（５８）を前面視で覆いながら、前記吸気口（５８）に連通する連通口（６３）を備えるインレットカバー（５９）が設けられることを特徴とする鞍乗り型車両。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の鞍乗り型車両において、
   前記燃料電池ユニット（３６）から後方に延びて、高圧水素を貯蔵する燃料タンク（４２）と、
   後輪（ＷＲ）に接続されて、供給される電力に基づき前記後輪（ＷＲ）を駆動する電動機（２６）と、
   前記燃料電池ユニット（３６）よりも下方で前記後輪（ＷＲ）の前方に配置されて、前記電動機（２６）に供給する電力を制御する制御装置（４４）と、
   前記燃料電池ユニット（３６）の下方で前記制御装置（４４）に並んで配置され、前記制御装置（４４）の制御に応じて電力の充電および放電を実施する二次電池（４５）と
   を備えることを特徴とする鞍乗り型車両。
5. 請求項４に記載の鞍乗り型車両において、前記二次電池（４５）は前記制御装置（４４）の前方に配置され、前記燃料タンク（４２）からの水素ガスの流量を調節する調圧弁（４３）を前記燃料タンク（４２）の前端に備えることを特徴とする鞍乗り型車両。
   

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