JP4983052B2

JP4983052B2 - 産業車両

Info

Publication number: JP4983052B2
Application number: JP2006063606A
Authority: JP
Inventors: 嘉宏磯貝; 裕久加藤; 昇一家岡; 健一片江
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-03-09
Also published as: JP2007242434A

Description

本発明は、燃料電池をエネルギ源とする産業車両に関する。

クリーンなエネルギ源として燃料電池が注目されている。この燃料電池からは水分を含んだ排気ガスが生成される。燃料電池をエネルギ源とする一般車両においては、水分を含んだ排気ガスを排気管から車外へ排出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、排気管から排気ガスとともに凝縮された水分が車外へ排出される。

特開２００１−３１３０５６号公報

荷役作業などを行う産業車両は工場内を走行することがあるため、上記特許文献１に記載された技術によると、排気管から排出された水分が工場内に飛散することになる。工場内に飛散した水分は、金属製の設備を腐食させる原因となる。さらに、食品工場内においては衛生上の問題がある。そこで、燃料電池をエネルギ源とする産業車両においては、気液分離器によって水分を除去された排気ガスを排気管から排出することが考えられる。

このように、気液分離器によって水分を除去した場合であっても、排気ガスが排気管内において冷却されることによって、さらに水分が凝縮されることがある。この場合、排気管から排気ガスとともに凝縮された水分が車外へ排出されてしまう。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池をエネルギ源とするものであって、排気ガスに含まれる水分が外部に排出されにくい産業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及び効果

本発明に係る産業車両は、燃料電池をエネルギ源とする産業車両であって、前記燃料電池から排出された排気ガスから水分を分離する気液分離器と、前記気液分離器によって水分が分離された前記排気ガスを外部に排出するための排気管と、前記排気管と連通したタンクであって、水分を貯留すると共に、貯留した水分を外部に排出するためのドレンが形成されたタンクとを備えており、前記排気管は、外部と連通した排気口を有すると共に排気音を低減しつつ前記排気ガスを前記排気口から外部に排出するマフラと、前記気液分離器から流入した前記排気ガスを前記マフラに誘導する誘導管とを含み、前記誘導管は、前記気液分離器と連通すると共に、重力方向に延在した延在部分を有し、前記延在部分の重力方向に関する上方において前記マフラと連通し且つ前記延在部分の重力方向に関する下方において前記タンクと連通し、前記マフラ内において凝縮された水分が、前記延在部分を通って重力によって前記タンクに流入することを特徴とする。

本発明によると、マフラ内において凝縮された水分が排気口から排出されずに延在部分を通って重力によってタンクに流入するため、水分が外部に排出されにくくなる。これにより、工場内に水分が飛散するのを抑制することができる。また、気液分離器によって一次的に排気ガスから水分が除去されるため、排気管内で凝縮される水分の量を少なくすることができる。これにより、排気管の排気効率が低下するのを抑制することができる。

本発明においては、前記誘導管は、前記気液分離器と連通する一端を有し、前記一端から重力方向に関する下方に向かって傾斜するように延在した引き込み部と、前記延在部分を構成し、重力方向に関する上方端部において前記マフラと連通した冷却部と、前記引き込み部の他端、前記冷却部の重力方向に関する下方端部、及び、前記誘導管と前記タンクとを接続する排水管とを連結する連結部とを含み、前記冷却部と前記排水管とが前記連結部を介して重力方向に沿って連続するように連結されていることが好ましい。これによると、引き込み内において凝縮された水分は、重力によって引き込み部の内壁面を伝い落ち、連結部及び排水管を介してタンク内に流入する。また、冷却部内において凝縮された水分は、重力によって冷却部の内壁面を伝い落ち、連結部及び排水管を介してタンク内に流入する。
また、本発明においては、前記マフラが重力方向に延在していることが好ましい。

また、本発明においては、前記マフラにおける外壁の少なくとも一部に放熱フィンが形成されていることが好ましい。これによると、放熱フィンによってマフラが効率よく冷却されるため、マフラ内における水分の凝縮が促進される。これにより、排気ガスから水分を効率よく除去することができる。

さらに、本発明においては、前記マフラにおける内壁の少なくとも一部に、前記マフラの内壁面から内側且つ下方に向けて延出した複数の管内板部が形成されていることが好ましい。これによると、管内板部と排気ガスとが接することにより、排気ガスが効率よく冷却されるため、マフラ内における水分の凝縮が促進される。これにより、排気ガスから水分を効率よく除去することができる。

さらに、本発明においては、前記気液分離器が前記タンクと連通し、前記気液分離器によって分離された水分が、前記タンクに流入することがより一層好ましい。これによると、気液分離器が分離した水分を貯留するタンクを別に用意する必要がなくなるため、省スペース化を図ることができる。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態に係る産業車両であるフォークリフト１の内部構成を示す側面図である。図１に示すように、フォークリフト１は、例えば、前輪駆動・後輪操舵の四輪車として構成されている。そして、このフォークリフト１の前部には、荷の昇降動作を行うためのリフト装置２と、リフト装置２の前後傾動作を行うためのティルト装置３とが備えられている。さらに、フォークリフト１は、燃料電池５と、排気システム６とを有している。

燃料電池５は、フォークリフト１を駆動するためのエネルギ源であり、気液分離器７の排気ガス導入部より上方に配置されている。また、燃料電池５は、発電するときに、水分を含んだ排気ガスを排出する。排気システム６は、燃料電池５から排気された排気ガスを外部に排出するためのものであり、気液分離器７と、タンク８と、誘導管９と、マフラ１０とを有している。気液分離器７は、燃料電池５から排気された排気ガスから水分を分離するものである。気液分離器７は、例えば、遠心分離器を用いたものが好適である。後述するように、気液分離器７によって分離された水分は排水管７ａを介してタンク８に流入する。水分が分離された排気ガスは誘導管９に流し込まれる（図４参照）。タンク８は、水分を貯留するものであり、車体の底部近傍に配置されている。また、タンク８は、排水管８ａを介して誘導管９と連通している。さらに、タンク８の底部近傍には、貯留した水分を排出するためのドレン８ｂが形成されている。タンク８に貯留された水分の排出作業は、例えば、フォークリフト１に燃料電池５の燃料である水素を供給する時などに行われる。

誘導管９は、気液分離器７から流し込まれた排気ガスをマフラ１０に誘導するものである。マフラ１０は、排気音を低減するためのものである。誘導管９及びマフラ１０が、排気ガスを外部に排出するための排気管となっており、誘導管９及びマフラ１０の内部には、排気ガスの排気経路が形成されている。また、誘導管９は、引き込み部９ａと、冷却部（延在部分）９ｂと、連結部９ｃとを有している。引き込み部９ａは、気液分離器７から車体後方且つ重力方向に関する下方（以下、単に下方と称する。）に向かって傾斜するように延在している。冷却部９ｂは、重力方向に延在している。冷却部９ｂにおける、重力方向に関する上方（以下、単に上方と称する。）端部にマフラ１０が接続されている。連結部９ｃは、引き込み部９ａの車両後方側端部、冷却部９ｂの下方端部及び排水管８ａを連結するものである。連結部９ｃにおいては、冷却部９ｂと排水管８ａとが重力方向に沿って連続するように連結されており、引き込み部９ａが車体後方且つ下方に向かって傾斜するように連結されている。このとき、引き込み部９ａ及び冷却部９ｂの下方において、引き込み部９ａ、冷却部９ｂ及びタンク８が連通している。

次に、マフラ１０について図２及び図３を参照しつつ詳細に説明する。図２は、マフラ１０の外観図である。図３は、マフラ１０の内部構造を示す断面図である。マフラ１０は、ステンレスなどの金属からなる円筒形状を有するものであり、重力方向に延在するように配置されている。上述したように、マフラ１０の下端には、誘導管９の冷却部９ｂが接続されており、マフラ１０の上端には、誘導管９と外部とを連通させる排気口が形成されている（図１参照）。図２に示すように、マフラ１０の外壁には、多数の放熱フィン１０ａが形成されている。各放熱フィン１０ａは、マフラ１０の外周面からマフラ１０の延在方向に直交する方向に広がった円盤形状を有している。この放熱フィン１０ａにより、マフラ１０が冷却される。また、図３に示すように、マフラ１０の内壁には、多数の管内板部１０ｂが形成されている。管内板部１０ｂは、マフラ１０の内周面から下方に向かって湾曲しつつ傾斜している。

次に、図４を参照しつつ排気システム６における排気ガスの流れ及び排気ガスに含まれる水分の流れについて説明する。図４は、排気システム６の拡大図である。なお、図４においては、排気ガスの流れを実線矢印で、排気ガスに含まれる水分の流れを破線矢印でそれぞれ示している。図４に示すように、燃料電池５から排出された水分を含んだ排気ガスは気液分離器７に到達する。気液分離器７においては、燃料電池５から排出された排気ガスから水分が分離される。分離された水分は、排水管７ａを介してタンク８に流し込まれる。一方、気液分離器７において水分が分離された排気ガスは、誘導管９の引き込み部９ａに排出される。

誘導管９においては、気液分離器７から引き込み部９ａに排出された排気ガスが、連結部９ｃを介して冷却部９ｂに流れ込む。このとき、引き込み部９ａからの排気ガスが連結部９ｃを介して排水管８ａにも流れ込もうとするが、外部と直接連通している冷却部９ｂ内の流動抵抗が排水管８ａ内の流動抵抗より小さくなっているため、排気ガスのほとんどが冷却部９ｂに流れ込む。冷却部９ｂにおいては、排気ガスが排圧により上方に向かって流れ、マフラ１０に到達する。マフラ１０においては、排気ガスが管内板部１０ｂと接しつつ上方に向かって流れる。これにより、排気ガスが管内板部１０ｂによって冷却され、排気ガスに含まれる水分が急速に凝縮される。凝縮された水分は管内板部１０ｂの表面に付着する。そして、管内板部１０ｂがマフラ１０の内壁面から下方に向かって傾斜しているため、重力によって管内板部１０ｂの表面に付着した水分が下方に流れ落ちる。管内板部１０ｂから流れ落ちた水分は、重力によって冷却部９ｂ、連結部９ｃ及び排水管８ａを介してタンク８に流入する。一方、マフラ１０内において水分が除去された排気ガスは、マフラ１０の排気口から外部に排出される。

なお、ここでは、主にマフラ１０内における水分の凝縮及び水分の流れについて説明したが、排気ガスは、誘導管９内を流れていくに従って徐々に冷却されるため、水分の凝縮は誘導管９内全域において発生する。そして、引き込み部９ａが下方に向かって傾斜するように延在しつつ連結部９ｃに接続されているため、引き込み部９ａ内において凝縮された水分は、重力によって引き込み部９ａの内壁面を伝い落ち、連結部９ｃ及び排水管８ａを介してタンク８内に流入する。また、冷却部９ｂが重力方向に延在しているため、冷却部９ｂ内において凝縮された水分は、重力によって冷却部９ｂの内壁面を伝い落ち、連結部９ｃ及び排水管８ａを介してタンク８内に流入する。タンク８内に流入した水分は、ドレン８ｂから外部に排出される。

以上説明した本実施形態によると、誘導管９及びマフラ１０内において凝縮された水分がマフラ１０の排気口から排出されずにタンク８に流入するため、凝縮された水分がマフラ１０の排気口から外部に排出されることがない。これにより、フォークリフト１が工場内を走行する場合に、工場内に水分が飛散するのが抑制され、工場内の金属製の設備などが腐食するのを防止することができる。また、食品工場内においても衛生上の問題が発生にしにくくなる。

また、誘導管９の冷却部９ｂ及びマフラ１０が重力方向に延在しているとともに、冷却部９ｂの下方においてタンク８と連通しているため、冷却部９ｂ及びマフラ１０において凝縮された水分が重力によって確実にタンク８に流入する。これにより、水分がさらに外部に排出されにくくなる。

さらに、マフラ１０が放熱フィン１０ａを有しているため、放熱フィン１０ａによってマフラ１０が効率よく冷却される。これにより、マフラ１０内において水分の凝縮が促進される。このため、排気ガスから水分を効率よく除去することができ、水分が一層外部に排出されにくくなる。

加えて、マフラ１０が管内板部１０ｂを有しているため、マフラ１０内において水分の凝縮がさらに促進される。

また、排気システム６が、気液分離器７を有しており、燃料電池５から排出された排気ガスが、気液分離器７によって一次的に水分が分離された後に誘導管９に流入する構成となっているため、誘導管９及びマフラ１０内で凝縮される水分の量を少なくすることができる。これにより、誘導管９及びマフラ１０の排気効率が低下するのを抑制することができる。

さらに、気液分離器７によって排気ガスから分離された水分と、誘導管９及びマフラ１０内において凝縮された水分とがタンク８に流入する構成となっているため、気液分離器７が分離した水分を貯留するタンクを別に用意する必要がなく、省スペース化を図ることができる。

（参考例）
次に、本実施形態に係る参考例について図５〜図７を参照しつつ説明する。図５〜図７は、本実施形態に係る参考例であるフォークリフトが有する排気システム１０６、２０６、３０６の構成を示す図である。なお、上述した実施形態と実質的に同一の部材については、同一の符号を付して説明を省略する。上述した排気システム６においては、マフラ１０が重力方向に延在するように配置された構成であるが、マフラが重力方向以外に延在するように配置されていてもよい。例えば、図５に示す参考例に係る排気システム１０６は、誘導管１０９の冷却部１０９ｂが重力方向から水平方向に湾曲するように延在しており、冷却部１０９ｂの端部に水平方向に延在するマフラ１１０が接続される構成である。このとき、マフラ１１０とタンク８とが、下方に向かって延在している排水管１０８ｃを介して連通していることが好ましい。

この排気システム１０６においては、冷却部１０９ｂの湾曲領域内において凝縮された水分が、重力により冷却部１０９ｂの内壁面を伝い落ち、連結部９ｃ及び排水管８ａを介してタンク８内に流入する。また、マフラ１１０内において凝縮された水分は、重力により排水管１０８ｃを介してタンク８に流入する。

また、上述した排気システム６は、気液分離器７を有しており、燃料電池５から排出された排気ガスが、気液分離器７によって一次的に水分が分離された後に誘導管９に流入する構成である。これに対し、図６に示す参考例に係る排気システム２０６は、燃料電池５から排出された排気ガスが、マフラ１０内において水分が凝縮された後に、気液分離器７に流入する構成となっている。

さらには、図７に示す参考例に係る排気システム３０６は、気液分離器７を有さず、誘導管９及びマフラ１０のみで排気ガスの水分を除去する構成である。

以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、次のような発明を実施することもできる。

（１）上記実施形態では、マフラ１０の外周面に円盤形状の放熱フィン１０ａが形成された構成であるが、放熱フィン１０ａの形状は任意のものであってよい。さらには、マフラ１０が放熱フィン１０ａを有さない構成であってもよい。また、放熱フィン１０ａは、マフラ１０を冷却するためのものであるが、誘導管９を冷却するため、誘導管９の少なくとも一部に放熱フィンが形成される構成であってもよい。これにより、誘導管９内において水分の凝縮が促進される。なお、これら放熱フィンの代わりに、水冷システムなど他の冷却システムを用いる構成であってもよい。

（２）また、上記実施形態では、マフラ１０の内壁に管内板部１０ｂが形成された構成であるが、管内板部１０ｂが形成されない構成であってもよい。また、誘導管９の内壁に管内板部が形成されてもよい。

（３）さらに、上記実施形態では、気液分離器７によって排気ガスから分離された水分と、誘導管９内において凝縮された水分とがタンク８に流入する構成となっているが、各水分が個別のタンクに流入する構成であってもよい。

（４）加えて、上記実施形態では、フォークリフト１に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、スキッドステアローダなど他の産業車両についても適用可能である。

本発明に係る一実施形態であるフォークリフトの側面図である。図１に示すマフラの外観図である。図１に示すマフラの内部構造を示す断面図である。図１に示す排気システム６の拡大図である。本実施形態の参考例に係る排気システムの構成を示す図である。本実施形態の他の参考例に係る排気システムの構成を示す図である。本実施形態の他の参考例に係る排気システムの構成を示す図である。

符号の説明

１フォークリフト
２リフト装置
３ティルト装置
５燃料電池
６排気システム
７気液分離器
７ａ排水管
８タンク
８ａ排水管
８ｂドレン
９誘導管（排気管）
９ａ引き込み部
９ｂ冷却部（延在部分）
９ｃ連結部
１０マフラ（排気管）
１０ａ放熱フィン
１０ｂ管内板部

Claims

燃料電池をエネルギ源とする産業車両であって、
前記燃料電池から排出された排気ガスから水分を分離する気液分離器と、
前記気液分離器によって水分が分離された前記排気ガスを外部に排出するための排気管と、
前記排気管と連通したタンクであって、水分を貯留すると共に、貯留した水分を外部に排出するためのドレンが形成されたタンクとを備えており、
前記排気管は、外部と連通した排気口を有すると共に排気音を低減しつつ前記排気ガスを前記排気口から外部に排出するマフラと、前記気液分離器から流入した前記排気ガスを前記マフラに誘導する誘導管とを含み、
前記誘導管は、前記気液分離器と連通すると共に、重力方向に延在した延在部分を有し、前記延在部分の重力方向に関する上方において前記マフラと連通し且つ前記延在部分の重力方向に関する下方において前記タンクと連通し、
前記マフラ内において凝縮された水分が、前記延在部分を通って重力によって前記タンクに流入することを特徴とする産業車両。
前記誘導管は、
前記気液分離器と連通する一端を有し、前記一端から重力方向に関する下方に向かって傾斜するように延在した引き込み部と、
前記延在部分を構成し、重力方向に関する上方端部において前記マフラと連通した冷却部と、
前記引き込み部の他端、前記冷却部の重力方向に関する下方端部、及び、前記誘導管と前記タンクとを接続する排水管とを連結する連結部とを含み、
前記冷却部と前記排水管とが前記連結部を介して重力方向に沿って連続するように連結されていることを特徴とする請求項１に記載の産業車両。
前記マフラが重力方向に延在していることを特徴とする請求項１又は２に記載の産業車両。
前記マフラにおける外壁の少なくとも一部に放熱フィンが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の産業車両。
前記マフラにおける内壁の少なくとも一部に、前記マフラの内壁面から内側且つ下方に向けて延出した複数の管内板部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の産業車両。
前記気液分離器が前記タンクと連通し、
前記気液分離器によって分離された水分が、前記タンクに流入することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の産業車両。