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JP-2026076570-A - 燃料電池システム

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Abstract

【課題】吐出配管の組み付け性を確保しつつも、吐出配管から発生する放射音を低減すること。 【解決手段】吐出配管２５は、上流金属配管３１、上流弾性配管３２、中間金属配管３３、下流弾性配管３４、及び下流金属配管３５が、吐出配管２５を流れる空気の流れ方向でこの順に連結されることにより構成されている。上流弾性配管３２の第１端には上流金属配管３１が挿し込まれるとともに、上流弾性配管３２の第２端には中間金属配管３３の第１端が挿し込まれており、下流弾性配管３４の第１端には中間金属配管３３の第２端が挿し込まれるとともに、下流弾性配管３４の第２端には下流金属配管３５が挿し込まれている。上流弾性配管３２、中間金属配管３３、及び下流弾性配管３４の少なくとも１つは屈曲している。 【選択図】図４

Inventors

  • 西原 寛恭
  • 本村 浩平
  • 齋木 厚志
  • 伊藤 亮

Assignees

  • 株式会社豊田自動織機

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (5)

  1. 燃料電池スタックと、 前記燃料電池スタックに空気を供給するエアコンプレッサと、 前記エアコンプレッサから吐出される空気が流れる吐出配管と、を備えている燃料電池システムであって、 前記吐出配管は、上流金属配管、上流弾性配管、中間金属配管、下流弾性配管、及び下流金属配管が、前記吐出配管を流れる空気の流れ方向でこの順に連結されることにより構成されており、 前記上流弾性配管の第１端には前記上流金属配管が挿し込まれるとともに、前記上流弾性配管の第２端には前記中間金属配管の第１端が挿し込まれており、 前記下流弾性配管の第１端には前記中間金属配管の第２端が挿し込まれるとともに、前記下流弾性配管の第２端には前記下流金属配管が挿し込まれており、 前記上流弾性配管、前記中間金属配管、及び前記下流弾性配管の少なくとも１つは屈曲していることを特徴とする燃料電池システム。
  2. 前記吐出配管は、前記上流弾性配管の第１端に前記上流金属配管が挿し込まれており、前記上流弾性配管の第２端に前記中間金属配管の第１端が挿し込まれ、さらに、前記下流弾性配管の第２端に前記下流金属配管が挿し込まれた状態で、前記上流弾性配管の第１端の軸線を回動中心として前記中間金属配管を回動させながら前記中間金属配管の第２端を前記下流弾性配管の第１端に挿し込むことで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 前記中間金属配管は屈曲していることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
  4. 前記上流弾性配管は屈曲していることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
  5. 前記上流弾性配管の軸線と前記下流弾性配管の軸線とが互いに平行に延びており、 前記中間金属配管は、Ｕ字状に屈曲形成されるとともに前記中間金属配管の第１端の軸線と前記中間金属配管の第２端の軸線とが互いに平行に延びていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。 例えば特許文献１に記載されているように、燃料電池システムは、燃料電池スタックと、エアコンプレッサと、吐出配管と、を備えている。エアコンプレッサは、燃料電池スタックに空気を供給する。吐出配管には、エアコンプレッサから吐出される空気が流れる。 特開２０１８－５６０４９号公報 図１は、実施形態におけるフォークリフトを示す側面図である。図２は、燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図３は、燃料電池システムの一部を示す斜視図である。図４は、吐出配管を説明するための側面図である。図５は、吐出配管を説明するための断面図である。図６は、比較例における吐出配管を説明するための側面図である。図７は、比較例における吐出配管の一部を示す断面図である。図８は、比較例における吐出配管の一部を示す断面図である。図９は、変更例における吐出配管を説明するための側面図である。図１０は、変更例における吐出配管を説明するための断面図である。図１１は、変更例における吐出配管を説明するための側面図である。図１２は、変更例における吐出配管を説明するための側面図である。 以下、燃料電池システムを具体化した一実施形態を説明する。本実施形態の燃料電池システムは、産業車両であるフォークリフトに搭載されている。なお、以下の説明において、前後、上下、左右は、フォークリフトを運転する作業者がフォークリフトの前方（前進方向）を向いた状態を基準とした場合の前後、上下、左右を示すものとする。 ＜フォークリフト＞ 図１に示すように、フォークリフト１０は、車体１１と、走行モータ１２と、荷役モータ１３と、燃料電池システム２０と、を備えている。また、フォークリフト１０は、駆動輪１４と、荷役装置１５と、を備えている。走行モータ１２は、駆動輪１４を駆動させる。荷役モータ１３は、荷役装置１５を駆動させる。燃料電池システム２０は、車体１１の内部に収容されている。 ＜燃料電池システム＞ 図２に示すように、燃料電池システム２０は、燃料電池スタック２１を備えている。燃料電池スタック２１は、複数の電池セルが積層されることで構成されている。電池セルは、固体分子型である。燃料電池スタック２１は、燃料ガスとしての水素と、酸化剤ガスとしての空気中の酸素との電気化学反応により発電を行う。フォークリフト１０の走行モータ１２及び荷役モータ１３は、燃料電池スタック２１によって発電された電力によって駆動する。また、燃料電池スタック２１によって発電された電力は、図示しないバッテリに充電される。 燃料電池システム２０は、筐体２２を備えている。燃料電池スタック２１は、筐体２２の内部に配置されている。したがって、筐体２２は、燃料電池スタック２１を収容する。 図２及び図３に示すように、燃料電池システム２０は、エアクリーナ２３と、エアコンプレッサ２４と、吐出配管２５と、インタークーラ２６と、を備えている。エアクリーナ２３は、筐体２２の外部に配置されている。図３に示すように、エアクリーナ２３は、ブラケット２７を介して筐体２２の外面に固定されている。エアコンプレッサ２４は、筐体２２の内部に配置されている。エアコンプレッサ２４は、接続配管２８を介してエアクリーナ２３と接続されている。インタークーラ２６は、筐体２２の内部に配置されている。インタークーラ２６は、吐出配管２５を介してエアコンプレッサ２４と接続されている。図２に示すように、インタークーラ２６は、接続配管２９を介して燃料電池スタック２１に接続されている。 エアコンプレッサ２４には、エアクリーナ２３によって清浄化された空気が接続配管２８を介して吸入される。エアコンプレッサ２４は、吸入された空気を圧縮する。エアコンプレッサ２４により圧縮された空気は、吐出配管２５に吐出される。したがって、吐出配管２５には、エアコンプレッサ２４から吐出される空気が流れる。吐出配管２５を流れる空気は、インタークーラ２６に供給されるとともにインタークーラ２６によって冷却される。そして、インタークーラ２６によって冷却された空気は、接続配管２９を介して燃料電池スタック２１に供給される。このように、エアコンプレッサ２４は、燃料電池スタック２１に空気を供給する。 ＜吐出配管＞ 図４に示すように、吐出配管２５は、上流金属配管３１と、上流弾性配管３２と、中間金属配管３３と、下流弾性配管３４と、下流金属配管３５と、を有している。吐出配管２５は、上流金属配管３１、上流弾性配管３２、中間金属配管３３、下流弾性配管３４、及び下流金属配管３５が、吐出配管２５を流れる空気の流れ方向でこの順に連結されることにより構成されている。 上流金属配管３１、中間金属配管３３、及び下流金属配管３５は、例えば、アルミニウム製である。上流金属配管３１、中間金属配管３３、及び下流金属配管３５は、円筒状である。 中間金属配管３３は、円筒状の第１延在部３６と、円筒状の第２延在部３７と、を有している。第１延在部３６の第１端は、中間金属配管３３の第１端である。第１延在部３６の第２端は、第２延在部３７の第１端に接続されている。第２延在部３７の第２端は、中間金属配管３３の第２端である。第１延在部３６の軸線Ｌ１と第２延在部３７の軸線Ｌ２とは互いに交差している。第１延在部３６の軸線Ｌ１は、中間金属配管３３の第１端の軸線でもある。第２延在部３７の軸線Ｌ２は、中間金属配管３３の第２端の軸線でもある。したがって、中間金属配管３３の第１端の軸線と中間金属配管３３の第２端の軸線とは互いに交差している。第２延在部３７は、第１延在部３６の第２端から屈曲して延在している。このように、中間金属配管３３は屈曲している。 上流弾性配管３２及び下流弾性配管３４は、例えば、ゴム製である。上流弾性配管３２及び下流弾性配管３４は、真っ直ぐに延在する円筒状である。上流弾性配管３２及び下流弾性配管３４は、ゴムホースである。 上流金属配管３１の第１端は、エアコンプレッサ２４に接続されている。上流金属配管３１の第２端は、上流弾性配管３２の第１端に接続されている。上流弾性配管３２の第１端には上流金属配管３１が挿し込まれている。上流金属配管３１の第２端の軸線と上流弾性配管３２の第１端の軸線Ｌ１０とは互いに一致している。 上流弾性配管３２の第２端は、中間金属配管３３の第１端に接続されている。上流弾性配管３２の第２端には中間金属配管３３の第１端が挿し込まれている。上流弾性配管３２の第２端の軸線と中間金属配管３３の第１端の軸線とは互いに一致している。上流弾性配管３２の第１端の軸線Ｌ１０は、上流弾性配管３２の第２端の軸線と一致している。 中間金属配管３３の第２端は、下流弾性配管３４の第１端に接続されている。下流弾性配管３４の第１端には中間金属配管３３の第２端が挿し込まれている。下流弾性配管３４の第１端の軸線と中間金属配管３３の第２端の軸線とは互いに一致している。 下流弾性配管３４の第２端は、下流金属配管３５の第１端に接続されている。下流弾性配管３４の第２端には下流金属配管３５が挿し込まれている。下流弾性配管３４の第２端の軸線と下流金属配管３５の第１端の軸線とは互いに一致している。下流金属配管３５の第２端は、インタークーラ２６に接続されている。 ＜吐出配管の組み付け方法＞ 次に、吐出配管２５の組み付け方法について説明する。 図５に示すように、吐出配管２５を組み付ける際には、まず、上流弾性配管３２の第１端に上流金属配管３１を挿し込むとともに、上流弾性配管３２の第２端に中間金属配管３３の第１端を挿し込む。さらに、下流弾性配管３４の第２端に下流金属配管３５を挿し込む。この状態で、上流弾性配管３２の第１端の軸線Ｌ１０を回動中心として中間金属配管３３を回動させながら中間金属配管３３の第２端を下流弾性配管３４の第１端に挿し込む。このようにして、吐出配管２５を組み付ける。 したがって、吐出配管２５は、上流弾性配管３２の第１端に上流金属配管３１が挿し込まれており、上流弾性配管３２の第２端に中間金属配管３３の第１端が挿し込まれ、さらに、下流弾性配管３４の第２端に下流金属配管３５が挿し込まれた状態で、上流弾性配管３２の第１端の軸線Ｌ１０を回動中心として中間金属配管３３を回動させながら中間金属配管３３の第２端を下流弾性配管３４の第１端に挿し込むことで構成されている。 ［実施形態の作用］ 次に、実施形態の作用について説明する。 ところで、エアコンプレッサ２４から吐出配管２５に吐出される空気の脈動によって吐出配管２５が振動する。このとき、上流弾性配管３２と下流弾性配管３４との間に中間金属配管３３が連結されているため、上流金属配管３１から下流金属配管３５までの間が弾性配管により接続されている場合に比べると、空気の脈動に起因する振動の発生が抑えられている。 ［実施形態の効果］ 上記実施形態では以下の効果を得ることができる。 （１）吐出配管２５は、上流金属配管３１、上流弾性配管３２、中間金属配管３３、下流弾性配管３４、及び下流金属配管３５が、吐出配管２５を流れる空気の流れ方向でこの順に連結されることにより構成されている。上流弾性配管３２の第１端には上流金属配管３１が挿し込まれるとともに、上流弾性配管３２の第２端には中間金属配管３３の第１端が挿し込まれている。下流弾性配管３４の第１端には中間金属配管３３の第２端が挿し込まれるとともに、下流弾性配管３４の第２端には下流金属配管３５が挿し込まれている。これによれば、上流弾性配管３２と下流弾性配管３４との間に中間金属配管３３が連結されているため、上流金属配管３１から下流金属配管３５までの間が弾性配管により接続されている場合に比べると、空気の脈動に起因する振動の発生を抑えることができる。したがって、吐出配管２５から発生する放射音を低減することができる。また、吐出配管２５は、吐出配管２５の全長が金属配管で構成されておらず、上流弾性配管３２及び下流弾性配管３４を含む構成であるため、吐出配管２５の組み付け性が低下してしまうといった問題を回避することができる。 図６、図７及び図８は、比較例を示している。図６に示すように、ここで、上流弾性配管３２の第１端から中間金属配管３３を経由して下流弾性配管３４の第２端までが一直線上に配置されている場合を考える。この場合、例えば、上流弾性配管３２の第１端に上流金属配管３１が挿し込まれており、上流弾性配管３２の第２端に中間金属配管３３の第１端が挿し込まれ、さらに、下流弾性配管３４の第２端に下流金属配管３５が挿し込まれているとする。そして、中間金属配管３３の第２端を下流弾性配管３４の第１端に挿し込もうとする場合、上流弾性配管３２を弾性変形させて曲げながら中間金属配管３３の第２端を下流弾性配管３４の第１端に挿し込む必要がある。 図７及び図８に示すように、このとき、例えば、上流弾性配管３２の長さを極力短くした構成とした場合、上流弾性配管３２を曲げると、上流金属配管３１と中間金属配管３３の第１端とが干渉する場合がある。上流金属配管３１と中間金属配管３３の第１端とが干渉すると、上流弾性配管３２をそれ以上曲げることができなくなってしまうため、中間金属配管３３の第２端を下流弾性配管３４の第１端に挿し込むことが困難となってしまう。かといって、上流弾性配管３２の長さを長くすると、空気の脈動に起因する上流弾性配管３２の振動が発生し易くなってしまい、吐出配管２５から発生する放射音が増大してしまう。 そこで、吐出配管２５は、中間金属配管３３が屈曲している構成とした。これによれば、例えば、中間金属配管３３の第２端を下流弾性配管３４の第１端に挿し込む際に、上流弾性配管３２を曲げる必要が無い。したがって、例えば、上流弾性配管３２の長さを極力短くしても、中間金属配管３３の第２端を下流弾性配管３４の第１端に挿し込むことが困難とな