燃料电池车中的进气结构以及安装有燃料电池的摩托车转让专利
申请号 : CN200610091602.8
文献号 : CN100593258C
文献日 : 2010-03-03
发明人 : 清水雅浩 , 堀井义之 , 森本淳 , 今尾兰树
申请人 : 本田技研工业株式会社
摘要 :
本发明公开了一种燃料电池车中的进气结构以及安装有燃料电池的摩托车。燃料电池车中的进气结构包括：利用空气和氢气作为燃料的燃料电池；用于压缩外界空气并输出压缩空气的增压器；用于加湿由增压器压缩的空气的增湿器；用于使增压器和燃料电池彼此相连的旁通管路；用于打开和关闭旁通管路的旁通阀。旁通阀相对于连接在增压器与增湿器之间的直线(T1)布置在外侧，且布置在增压器和增湿器的附近。通过这种结构，可以防止增湿器的过度冷却，而不再需要用于增湿器的加热元件。此外，可以在车辆中有效地布置进气系统元件，同时抑制进气系统中的压力损失。
权利要求 :
1、一种燃料电池车中的进气结构，包括：
燃料电池，其利用空气和氢气作为燃料产生供应到马达的电能，所述马 达用作所述车辆的驱动源；
增压器，用于压缩外界空气并输出所述压缩空气；
增湿器，用于加湿由所述增压器压缩的所述空气，将所述经压缩和加湿 的空气供应到所述燃料电池，分离从所述燃料电池排出的废气中包含的水蒸 汽，并加湿新供应到所述燃料电池的空气；以及控制单元，用于控制向所述马达供应电能，其中，所述增压器布置在所 述增湿器的周边且邻近所述增湿器，所述控制单元布置在所述增湿器的周边且邻近所述增湿器，并且，所述增压器、所述燃料电池和所述控制单元以大致环形的形式布 置在所述增湿器周围。
2、根据权利要求1的燃料电池车中的进气结构，其中，所述燃料电池 布置在所述增湿器的周边且邻近所述增湿器。
3、根据权利要求1或2的燃料电池车中的进气结构，其中，所述增湿 器具有沿车辆宽度方向延伸的水蒸汽交换部分，并且所述增压器、所述燃料 电池和所述控制单元中的至少一个布置成面对所述水蒸汽交换部分的外周。
4、根据权利要求1的燃料电池车中的进气结构，其中，还包括：旁通管路，用于使所述增压器的输出侧与所述燃料电池绕过所述增湿器 彼此相连；以及旁通阀，用于打开和关闭所述旁通管路，
其中，所述旁通阀相对于连接在所述增压器与所述增湿器之间的直线布 置在外侧，且布置在所述增压器和所述增湿器的附近。
5、根据权利要求4的燃料电池车中的进气结构，还包括中间冷却器，其连接到所述增压器的输出侧，并用于调节供应到 所述增湿器的空气压力；
其中，所述中间冷却器布置在所述直线的外侧，并且所述旁通阀布置在 由所述增压器、所述增湿器和所述中间冷却器包围的空间中。
6、一种安装有燃料电池的摩托车，包括：
车体构架，
附接到所述车体构架的座椅位置，
燃料电池，其布置在所述座椅位置的下侧，并利用空气和氢气作为燃料 产生供应到马达的电能，所述马达用作所述车辆的驱动源；
增压器，用于压缩外界空气并输出所述压缩空气；
增湿器，用于加湿由所述增压器压缩的所述空气，将所述经压缩和加湿 的空气供应到所述燃料电池，分离来自所述燃料电池的水蒸汽，并加湿新供 应到所述燃料电池的空气；以及控制单元，用于控制向所述马达供应电能，其中，所述增压器布置在所述增湿器的周边且邻近所述增湿器，所述控制单元布置在所述增湿器的周边且邻近所述增湿器，并且，所述增压器、所述燃料电池和所述控制单元以大致环形的形式布 置在所述增湿器周围。
7、根据权利要求6的安装有燃料电池的摩托车，其中，所述增压器和 所述增湿器布置在所述燃料电池的后侧。
8、根据权利要求6的安装有燃料电池的摩托车，其中，还包括：主构架，其具有从头管朝车辆后侧斜向下延伸的下构架部分；
从所述下构架部分的后端朝车辆后侧延伸的中间构架部分；
从所述中间构架部分的后端朝车辆后侧斜向上延伸的后构架部分，后构 架使驱动轮可运动地支撑在其上，以可摆动地连接到所述主构架；
驾驶者座椅，其布置在所述主构架的上侧；
旁通管路，用于使所述增压器的输出侧与所述燃料电池绕过所述增湿器 彼此相连；以及旁通阀，用于打开和关闭所述旁通管路，
其中，所述旁通阀相对于连接在所述增压器与所述增湿器之间的直线布 置在外侧，且布置在所述增压器和所述增湿器的附近。
9、根据权利要求8的安装有燃料电池的摩托车，其中，所述增压器、 所述增湿器和所述旁通阀布置在位于所述座椅下侧且位于所述后构架上侧 的空间中。
10、一种燃料电池车中的进气结构，包括：
燃料电池，其利用空气和氢气作为燃料产生供应到马达的电能，所述马 达用作所述车辆的驱动源；
增压器，用于压缩外界空气并输出所述压缩空气；
增湿器，用于加湿由所述增压器压缩的所述空气，将所述经压缩和加湿 的空气供应到所述燃料电池，分离从所述燃料电池排出的废气中包含的水蒸 汽，并加湿新供应到所述燃料电池的空气；以及控制单元，用于控制向所述马达供应电能，其中，所述增压器布置在燃料电池后侧，且在所述增湿器的周边且邻近 所述增湿器，所述经压缩和加湿的空气从增压器流到所述燃料电池的前侧，所述控制单元布置在所述增湿器的周边且邻近所述增湿器，并且，所述增压器、所述燃料电池和所述控制单元以大致环形的形式布 置在所述增湿器周围。
11、根据权利要求10的燃料电池车中的进气结构，其中，所述燃料电 池布置在所述增湿器的周边且邻近所述增湿器。
说明书 :
技术领域
本发明涉及燃料电池车中燃料电池的进气结构(intake structure)，以及安 装有应用该结构的燃料电池的摩托车。
背景技术
传统地，作为燃料电池车中的进气系统，有一种使通过增压器增压的空 气(氧化剂气体)经增湿器增湿后供应到燃料电池的系统。燃料电池排出的废 气返回到增湿器，在增湿器中提取出湿气，然后用该提取出的湿气给供应到 燃料电池的新进的空气进行加湿。在这种情况下，如果增湿器冷却过度，则 水蒸汽的饱和度降低，使得较难提取出湿气。鉴于此，存在这样一种系统， 其中已用于冷却燃料电池的热介质(冷却水)在增湿器周围循环流动，以加热 (warm)增湿器(参见例如日本专利公开No.2001-216981)。
然而，在上述的传统构造中，需要设置加热元件(warming member)，例 如水套和使冷却水围绕增湿器循环流动的水泵，这会导致成本和车辆重量的 增加。因此，需要对这些进行改进。
另外，在一些传统系统中，提供了旁通阀来切换进气管路，以允许压缩 气体在低温时(例如，在燃料电池启动时)通过旁通管路流过增湿器(参见例如 日本专利公开No.2004-152600)。
同时，在上述燃料电池车的进气系统中，需要布置许多进气系统元件， 例如增压器、旁通阀和增湿器。特别是在车辆为小型车的情况下，例如在摩 托车的情况下，期望的是，可以在较小的布置空间内有效地布置进气系统元 件，并抑制进气系统中的压力损失。
然而，在上述的传统构造中，需要设置加热元件(warming member)，例 如水套和使冷却水围绕增湿器循环流动的水泵，这会导致成本和车辆重量的 增加。因此，需要对这些进行改进。
另外，在一些传统系统中，提供了旁通阀来切换进气管路，以允许压缩 气体在低温时(例如，在燃料电池启动时)通过旁通管路流过增湿器(参见例如 日本专利公开No.2004-152600)。
同时，在上述燃料电池车的进气系统中，需要布置许多进气系统元件， 例如增压器、旁通阀和增湿器。特别是在车辆为小型车的情况下，例如在摩 托车的情况下，期望的是，可以在较小的布置空间内有效地布置进气系统元 件，并抑制进气系统中的压力损失。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种燃料电池车中的进气结构以及安装有燃 料电池的摩托车，从而可以在不需要用于增湿器的加热元件的条件下防止增 湿器的过度冷却。本发明的另一目的是提供一种燃料电池车中进气系统元件 的布置结构，从而可以有效地布置进气系统元件，同时抑制进气系统中的压 力损失。
作为解决上述问题的方法，根据本发明的一方面，在燃料电池车(例如， 实施例中的燃料电池车1)中设置进气结构。本发明包括：燃料电池(例如， 实施例中的燃料电池51)，其利用空气和氢气作为燃料产生供应到马达(例如， 实施例中的马达31)的电能，其中马达用作车辆的驱动源；增压器(例如，实 施例中的增压器58)，用于压缩外界空气并输出压缩气体；以及增湿器(例如， 实施例中的增湿器59)，用于加湿由增压器压缩的空气，将经压缩和加湿的 空气供应到燃料电池，分离从燃料电池排出的废气中包含的水蒸汽，并加湿 新供应到燃料电池的空气。此外，增压器布置在增湿器的周边。
根据这种构造，可以防止增湿器中水蒸汽的饱和度降低。具体地，增压 器中空气的压缩在周边产生热量，增湿器邻近增压器布置使得可以抑制增湿 器的温度降低，同时不再需要用于加热增湿器的专门的加热元件。
根据本发明的第二方面，燃料电池布置在增湿器的周边且邻近增湿器。
根据这个构造，燃料电池产生的热量可有效地用于加热增湿器，从而可 以更好地抑制增湿器温度的降低。
根据本发明的第三方面，进气结构还包括控制单元(例如，实施例中的 VCU 62)，用于控制向马达等供应电能，控制单元布置在增湿器的周边且邻 近增湿器。
根据这个构造，可以有效地利用由包括诸如FET的产热元件的控制单元 产生的热量加热增湿器，并可进一步抑制增湿器的温度降低。
根据本发明的第四方面，增压器、燃料电池和控制单元以大致类似环的 形式布置在增湿器的周围。
根据这个构造，可以进一步抑制增湿器的温度降低，并可以有效地利用 燃料电池车中的布置空间。
根据本发明的第五方面，增湿器具有沿车辆宽度方向延伸的水蒸汽交换 部分(例如，实施例中的水蒸汽交换部分59a)，增压器、燃料电池和控制单 元中的至少一个布置成面对水蒸汽交换部分的外周。
根据这个构造，在诸如增压器的部件与水蒸汽交换部分之间的相对区域 可得以加宽，由增压器、燃料电池和控制单元产生的热量可有效地传递到水 蒸汽交换部分。
根据本发明的第六方面，该结构还包括旁通管路(例如，实施例中的旁 通管路87a)，用于使增压器的输出侧与燃料电池绕过增湿器彼此相连；以及 用于打开和关闭旁通管路的旁通阀(例如，实施例中的旁通阀87)，其中，旁 通阀相对于连接在增压器与增湿器之间的直线布置在外侧，且布置在增压器 和增湿器的附近。
根据这个构造，可以有效地利用燃料电池车中的布置空间，并可以有效 地布置进气系统的元件。特别地，对于元件的布置空间较小的车辆(例如， 摩托车)来说，许多的进气系统元件布置在何处非常重要，有效布置这些元 件的作用很大。
另外，可以降低燃料电池车的进气系统中的压力损失。更具体地，可以 通过减小连接元件(例如，增压器与增湿器之间以及增湿器与燃料电池之间 的进气管路)的长度降低压力损失。
根据本发明的第七方面，该结构还包括中间冷却器(例如，实施例的中 间冷却器86)，其连接到增压器的输出侧，且用于调节供应到增湿器的空气 温度，该中间冷却器相对于所述直线布置在外侧，旁通阀布置在由增压器、 增湿器和中间冷却器包围的空间中(例如，实施例中的空间K1)。
根据这个构造，旁通阀布置在由增湿器、增压器和中间冷却器的布置形 成的三角形空间中，从而可以更有效地利用燃料电池车中的布置空间。
根据本发明的第八方面，燃料电池安装在摩托车(例如，实施例中的燃 料电池车1)上。该摩托车包括：车体构架(例如，实施例中的车体构架4)； 附接到车体构架的座椅位置(例如，实施例中的座椅41)；燃料电池(例如，实 施例中的燃料电池51)，其布置在座椅位置下侧，并利用空气和氢气作为燃 料产生供应到马达(例如，实施例中的马达31)的电能，其中马达用作车辆的 驱动源；增压器(例如，实施例中的增压器58)，用于压缩外界空气并输出压 缩空气；以及增湿器(例如，实施例中的增湿器59)，用于加湿由增压器压缩 的空气，将经压缩和加湿的空气供应到燃料电池，分离来自燃料电池的水蒸 汽，并加湿新供应到燃料电池的空气，其中增压器布置在增湿器的周边且邻 近增湿器。
根据这种构造，可以防止增湿器中水蒸汽的饱和度降低。具体地，增压 器中空气的压缩在周边产生热量，增湿器邻近增压器布置使得可以抑制增湿 器的温度降低，同时不再需要用于加热增湿器的专门的加热元件。
根据本发明的第九方面，增压器和增湿器布置在燃料电池的后侧。
根据这个构造，可以进一步抑制增湿器温度降低。具体地，在增压器和 增湿器布置在燃料电池前侧的情况下，增压器和增湿器均会在行驶气流的影 响下冷却，而增压器和增湿器布置在燃料电池后侧确保了增压器和增湿器不 会容易地受到行驶气流的影响。
根据本发明的第十方面，摩托车包括：主构架(例如，实施例中的主构 架10)，其具有从头管(例如，头管5)朝车辆后侧斜向下延伸的下构架部分(例 如，下构架部分10a)、从下构架部分的后端朝车辆后侧延伸的中间构架部分 (例如，中间构架部分10b)、以及从中间构架部分的后端朝车辆后侧斜向上 延伸的后构架部分(例如，后构架部分10c)；后构架(例如，实施例中的后摆 臂21)使驱动轮(例如，实施例中的后轮32)可运动地支撑在其上，以可摆动 地连接到主构架；以及驾驶者座椅(例如，座椅41)，其布置在主构架上侧； 旁通管路(例如，旁通管路87a)，用于使增压器的输出侧与燃料电池绕过增 湿器彼此相连；以及用于打开和关闭旁通管路的旁通阀(例如，实施例中的 87)。旁通阀相对于连接在增压器与增湿器之间的直线(例如，实施例中的直 线T1)布置在外侧，且布置在增压器和增湿器的附近。
根据这个构造，可以有效地利用燃料电池车中的布置空间，并可以有效 地布置进气系统的元件。特别地，对于元件的布置空间较小的车辆(例如， 摩托车)来说，许多的进气系统元件布置在何处非常重要，有效布置这些元 件的作用很大。
另外，可以降低燃料电池车的进气系统中的压力损失。更具体地，可以 通过减小连接元件(例如，增压器与增湿器之间以及增湿器与燃料电池之间 的进气管路)的长度降低压力损失。
根据本发明的第十一方面，增压器、增湿器和旁通阀布置在一空间(例 如，实施例中的前部空间K3)中，该空间位于座椅下侧且在后构架上侧。
根据这个构造，通过有效地利用燃料电池车中座椅和后构架之间的死 区，可以进一步有效利用布置空间。
发明效果
根据本发明的第一到第五以及第八方面，可以防止增湿器的过度冷却， 而不再需要用于加热增湿器的专门的加热元件。特别地，该作用对于车体尺 寸和重量较小且被行驶气流冷却性质好的摩托车来说较大。
根据本发明的第二和第三方面，可以更好地抑制增湿器的温度降低。
根据本发明的第四方面，可以抑制增湿器的温度降低，并且可以高效地 利用布置空间。
根据本发明的第五方面，由增压器、燃料电池和控制单元产生的热量可 以有效地传递到水蒸汽交换部分。
根据本发明的第六和第十方面，可以有效地布置进气元件，并且可以降 低进气系统中的压力损失。
根据本发明的第七方面，可以提高燃料电池车中布置空间的利用率。
根据本发明的第九方面，可以进一步抑制因摩托车中的行驶气流而引起 的增湿器温度降低。
根据本发明的第十一方面，可以有效利用燃料电池车中的死区。
本发明的其它应用范围从通过下面给出的详细说明中变得明显。然而应 当理解，详细说明和具体的示例在显示本发明优选实施例的同时只是为了解 释说明，本领域技术人员从该详细说明中可以得到处于本发明精神和范围内 的各种变化和变形。
作为解决上述问题的方法，根据本发明的一方面，在燃料电池车(例如， 实施例中的燃料电池车1)中设置进气结构。本发明包括：燃料电池(例如， 实施例中的燃料电池51)，其利用空气和氢气作为燃料产生供应到马达(例如， 实施例中的马达31)的电能，其中马达用作车辆的驱动源；增压器(例如，实 施例中的增压器58)，用于压缩外界空气并输出压缩气体；以及增湿器(例如， 实施例中的增湿器59)，用于加湿由增压器压缩的空气，将经压缩和加湿的 空气供应到燃料电池，分离从燃料电池排出的废气中包含的水蒸汽，并加湿 新供应到燃料电池的空气。此外，增压器布置在增湿器的周边。
根据这种构造，可以防止增湿器中水蒸汽的饱和度降低。具体地，增压 器中空气的压缩在周边产生热量，增湿器邻近增压器布置使得可以抑制增湿 器的温度降低，同时不再需要用于加热增湿器的专门的加热元件。
根据本发明的第二方面，燃料电池布置在增湿器的周边且邻近增湿器。
根据这个构造，燃料电池产生的热量可有效地用于加热增湿器，从而可 以更好地抑制增湿器温度的降低。
根据本发明的第三方面，进气结构还包括控制单元(例如，实施例中的 VCU 62)，用于控制向马达等供应电能，控制单元布置在增湿器的周边且邻 近增湿器。
根据这个构造，可以有效地利用由包括诸如FET的产热元件的控制单元 产生的热量加热增湿器，并可进一步抑制增湿器的温度降低。
根据本发明的第四方面，增压器、燃料电池和控制单元以大致类似环的 形式布置在增湿器的周围。
根据这个构造，可以进一步抑制增湿器的温度降低，并可以有效地利用 燃料电池车中的布置空间。
根据本发明的第五方面，增湿器具有沿车辆宽度方向延伸的水蒸汽交换 部分(例如，实施例中的水蒸汽交换部分59a)，增压器、燃料电池和控制单 元中的至少一个布置成面对水蒸汽交换部分的外周。
根据这个构造，在诸如增压器的部件与水蒸汽交换部分之间的相对区域 可得以加宽，由增压器、燃料电池和控制单元产生的热量可有效地传递到水 蒸汽交换部分。
根据本发明的第六方面，该结构还包括旁通管路(例如，实施例中的旁 通管路87a)，用于使增压器的输出侧与燃料电池绕过增湿器彼此相连；以及 用于打开和关闭旁通管路的旁通阀(例如，实施例中的旁通阀87)，其中，旁 通阀相对于连接在增压器与增湿器之间的直线布置在外侧，且布置在增压器 和增湿器的附近。
根据这个构造，可以有效地利用燃料电池车中的布置空间，并可以有效 地布置进气系统的元件。特别地，对于元件的布置空间较小的车辆(例如， 摩托车)来说，许多的进气系统元件布置在何处非常重要，有效布置这些元 件的作用很大。
另外，可以降低燃料电池车的进气系统中的压力损失。更具体地，可以 通过减小连接元件(例如，增压器与增湿器之间以及增湿器与燃料电池之间 的进气管路)的长度降低压力损失。
根据本发明的第七方面，该结构还包括中间冷却器(例如，实施例的中 间冷却器86)，其连接到增压器的输出侧，且用于调节供应到增湿器的空气 温度，该中间冷却器相对于所述直线布置在外侧，旁通阀布置在由增压器、 增湿器和中间冷却器包围的空间中(例如，实施例中的空间K1)。
根据这个构造，旁通阀布置在由增湿器、增压器和中间冷却器的布置形 成的三角形空间中，从而可以更有效地利用燃料电池车中的布置空间。
根据本发明的第八方面，燃料电池安装在摩托车(例如，实施例中的燃 料电池车1)上。该摩托车包括：车体构架(例如，实施例中的车体构架4)； 附接到车体构架的座椅位置(例如，实施例中的座椅41)；燃料电池(例如，实 施例中的燃料电池51)，其布置在座椅位置下侧，并利用空气和氢气作为燃 料产生供应到马达(例如，实施例中的马达31)的电能，其中马达用作车辆的 驱动源；增压器(例如，实施例中的增压器58)，用于压缩外界空气并输出压 缩空气；以及增湿器(例如，实施例中的增湿器59)，用于加湿由增压器压缩 的空气，将经压缩和加湿的空气供应到燃料电池，分离来自燃料电池的水蒸 汽，并加湿新供应到燃料电池的空气，其中增压器布置在增湿器的周边且邻 近增湿器。
根据这种构造，可以防止增湿器中水蒸汽的饱和度降低。具体地，增压 器中空气的压缩在周边产生热量，增湿器邻近增压器布置使得可以抑制增湿 器的温度降低，同时不再需要用于加热增湿器的专门的加热元件。
根据本发明的第九方面，增压器和增湿器布置在燃料电池的后侧。
根据这个构造，可以进一步抑制增湿器温度降低。具体地，在增压器和 增湿器布置在燃料电池前侧的情况下，增压器和增湿器均会在行驶气流的影 响下冷却，而增压器和增湿器布置在燃料电池后侧确保了增压器和增湿器不 会容易地受到行驶气流的影响。
根据本发明的第十方面，摩托车包括：主构架(例如，实施例中的主构 架10)，其具有从头管(例如，头管5)朝车辆后侧斜向下延伸的下构架部分(例 如，下构架部分10a)、从下构架部分的后端朝车辆后侧延伸的中间构架部分 (例如，中间构架部分10b)、以及从中间构架部分的后端朝车辆后侧斜向上 延伸的后构架部分(例如，后构架部分10c)；后构架(例如，实施例中的后摆 臂21)使驱动轮(例如，实施例中的后轮32)可运动地支撑在其上，以可摆动 地连接到主构架；以及驾驶者座椅(例如，座椅41)，其布置在主构架上侧； 旁通管路(例如，旁通管路87a)，用于使增压器的输出侧与燃料电池绕过增 湿器彼此相连；以及用于打开和关闭旁通管路的旁通阀(例如，实施例中的 87)。旁通阀相对于连接在增压器与增湿器之间的直线(例如，实施例中的直 线T1)布置在外侧，且布置在增压器和增湿器的附近。
根据这个构造，可以有效地利用燃料电池车中的布置空间，并可以有效 地布置进气系统的元件。特别地，对于元件的布置空间较小的车辆(例如， 摩托车)来说，许多的进气系统元件布置在何处非常重要，有效布置这些元 件的作用很大。
另外，可以降低燃料电池车的进气系统中的压力损失。更具体地，可以 通过减小连接元件(例如，增压器与增湿器之间以及增湿器与燃料电池之间 的进气管路)的长度降低压力损失。
根据本发明的第十一方面，增压器、增湿器和旁通阀布置在一空间(例 如，实施例中的前部空间K3)中，该空间位于座椅下侧且在后构架上侧。
根据这个构造，通过有效地利用燃料电池车中座椅和后构架之间的死 区，可以进一步有效利用布置空间。
发明效果
根据本发明的第一到第五以及第八方面，可以防止增湿器的过度冷却， 而不再需要用于加热增湿器的专门的加热元件。特别地，该作用对于车体尺 寸和重量较小且被行驶气流冷却性质好的摩托车来说较大。
根据本发明的第二和第三方面，可以更好地抑制增湿器的温度降低。
根据本发明的第四方面，可以抑制增湿器的温度降低，并且可以高效地 利用布置空间。
根据本发明的第五方面，由增压器、燃料电池和控制单元产生的热量可 以有效地传递到水蒸汽交换部分。
根据本发明的第六和第十方面，可以有效地布置进气元件，并且可以降 低进气系统中的压力损失。
根据本发明的第七方面，可以提高燃料电池车中布置空间的利用率。
根据本发明的第九方面，可以进一步抑制因摩托车中的行驶气流而引起 的增湿器温度降低。
根据本发明的第十一方面，可以有效利用燃料电池车中的死区。
本发明的其它应用范围从通过下面给出的详细说明中变得明显。然而应 当理解，详细说明和具体的示例在显示本发明优选实施例的同时只是为了解 释说明，本领域技术人员从该详细说明中可以得到处于本发明精神和范围内 的各种变化和变形。
附图说明
通过下面仅示意性给出的且对本发明没有限制性的详细说明和附图可 以更全面地理解本发明，附图中：
图1是根据本发明实施例的燃料电池车的左侧视图；
图2是燃料电池车的右侧视图；
图3是燃料电池车的底视图；
图4是燃料电池车中的燃料电池系统的主框图；
图5是燃料电池车主要部分的右侧视图；
图6是燃料电池车主要部分的顶视图；以及
图7a是沿着燃料电池车中增湿器纵向方向的截面图，图7b是沿着图7a 中的A-A线的截面图。
图1是根据本发明实施例的燃料电池车的左侧视图；
图2是燃料电池车的右侧视图；
图3是燃料电池车的底视图；
图4是燃料电池车中的燃料电池系统的主框图；
图5是燃料电池车主要部分的右侧视图；
图6是燃料电池车主要部分的顶视图；以及
图7a是沿着燃料电池车中增湿器纵向方向的截面图，图7b是沿着图7a 中的A-A线的截面图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施例。顺便提及，除非特别说明，下面描 述中的前、后、左、右等的含义与在车辆中的含义相同。另外，附图中的箭 头FR表示车辆前侧，箭头LH表示车辆左侧，箭头UP表示车辆上侧。
如图1到3所示，摩托车形式的燃料电池车1基于从安装在车体的大致 中心部分的燃料电池51供应的电能驱动用于驱动车辆的马达31而行驶。另 外，燃料电池车1还可以是具有较低底盘部分(下文中简单地称为底盘部分)3 的小型摩托车型的车辆，其中具有大致矩形平行六面体形状的燃料电池51 布置在底盘部分3的内侧，所谓轮内马达(wheel-in motor)的马达31布置在 后轮32的轮子中，后轮32为燃料电池车1的驱动轮。
马达31构造成具有布置在其壳体31a中的马达主体和减速机构的整体 单元，并且在输出轴与后轮轴32a同轴布置的情况下，马达31例如从左侧 安装在车轮中。
燃料电池车1的前轮11可转动地由左右一对前叉12的下端部支撑，前 叉12的上部通过转向柱13可转向地支撑在车体构架4前端部的头管5上。 杆型的转向手柄14安装在转向柱13的上端部，节气门把手15安装在转向 手柄14的右把手部，后和前制动杆16和17分别布置在左和右把手部分的 前侧。
在车体构架4的后部设置枢转板8，该枢转板8以稍微倾斜的状态垂直 延伸，以使其上部位于后侧，后摆臂(后构架)21的前端部通过枢轴9可移动 地支撑在相对于枢转板8的中部稍靠下侧的部分上，通过这种方式，其后端 侧可在车体垂直方向上摆动。后摆臂21构造成使得其左臂本体23延伸到马 达31的前端部，从而支撑马达31的壳体31a，而其右臂本体24延伸到后轮 32的中心位置，从而可转动地支撑后轮轴32a。后摆臂21和马达31是构成 作为燃料电池车1的摆动单元的马达单元20的主要部件。
沿车体前-后方向延伸的后缓冲件33布置在车体构架4的下部、且位于 燃料电池51下侧的部分。后缓冲件33的后端部连接到车体构架4的下部， 而后缓冲件33的前端部通过联接机构34连接到马达单元20(后摆臂21)的下 部。联接机构34使后缓冲件33随着马达单元20垂直方向的摆动而沿前-后 方向撞击，后缓冲件33的这种撞击(stroke)可以适度吸收输入到马达单元20 的冲击和振动。
车体构架4具有从头管5的上部分到左侧和右侧的上管6以及从头管5 的下部分支到左侧和右侧的下管7，上管6向后向下倾斜延伸，并在车体垂 直方向的大致中间高度处弯曲，然后向后延伸，下管7向后向下倾斜延伸， 并在车体的下端部弯曲，然后向后延伸。每个上管6的后端部和每个下管7 的后端部分别连结到相对于燃料电池51位于后侧的枢转板8的上端部和下 端部。在下面的说明中，下管7的从头管5到车体下端部的弯曲部分7c的 部分被称为前侧部分7a，从弯曲部分7c到枢转板8的部分被称为下侧部分 7b。
这里，上管6、下管7和枢转板8构成从头管5向下向后倾斜延伸的下 构架部分10a、从下构架部分10a的后端向后延伸的中间构架部分10b、以 及从中间构架部分10b的后端向上向后倾斜延伸的后构架部分10c；这些构 架部分10a、10b和10c构成燃料电池车1的主构架10，该燃料电池车1为 小型摩托车型的车辆。
每个上管6从枢转板8向后进一步延伸，以到达车体的后端部，每个上 管6的后半部分用作支撑驾驶者座椅(乘坐位置)41的座椅构架。具体地，上 管6的位于枢转板8前侧的部分(构成主构架10后部上侧的部分)支撑作为座 椅41前半部的驾驶者座椅部分，上管6的位于枢转板8后侧的部分支撑作 为座椅41后半部的乘客座椅部分。燃料电池51位于座椅41的驾驶者座椅 位置的下侧。
燃料电池车1的车体被由合成树脂形成的车体覆盖件42所覆盖。车体 覆盖件42还用作挡风玻璃，其一部分与车体构架4(主构架10)一起构成底盘 部分3。用于将车体支撑在直立状态的主支架37安装在车体构架4下部的中 心，用于将车体支撑在向左倾斜的竖直状态的侧支架38安装在车体构架4 下部的左侧。
下面参照附图4说明燃料电池车1中的燃料电池系统的概要。
燃料电池51是已知的固态高分子膜型燃料电池(PEMFC)，其中层压有 大量的单元干电池(unit cell)，氢气作为燃料气体被供应到阳极侧，含氧空气 作为氧化剂气体被供应到阴极侧，从而通过电化学反应产生电能，并伴随着 形成水。
氢气作为燃料气体在预定压力下(换句话说，在预定高压状态)从氢气瓶 52通过截流阀53而供应到燃料电池51，并且在产生能量之后被引入到氢循 环管线54中。在氢循环管线54中，未反应的氢气与从氢气瓶52供给的新 氢气一起反复供应到燃料电池51。在氢循环管线54中循环的氢气可通过放 气阀55被引入稀释装置56中。
另一方面，作为氧化剂气体的空气通过空气净化装置57被引入到增压 器58中，随后以加压(压缩)到预定压力的状态被供应到燃料电池51，并且 在产生能量之后被引入稀释装置56中。
这里，图中的标记86表示用于冷却已被增压器58压缩的空气(氧化剂 气体)的水冷型中间冷却器，标记59表示用于加湿已通过中间冷却器86的 氧化剂气体的增湿器，标记87a表示绕过中间冷却器86和增湿器59而使增 压器58与燃料电池51彼此相连的旁通管路，标记87表示用于打开和关闭 旁通管路87a的旁通阀，这样在低温时(例如，在燃料电池51启动时)允许来 自增压器58的压缩空气绕过中间冷却器86和增湿器59，标记88表示用于 调节燃料电池51中氧化剂气体压力的止回阀。
当设置在氢循环管线54中的放气阀55打开时，反应后的氢气被引入到 稀释装置56中。积聚在稀释装置56中的氢气在通过消音器61排到大气中 之前在稀释装置56中与来自燃料电池51的废气混合而受到稀释。
燃料电池51中产生的一部分水以水蒸汽的状态与燃料电池51排出的空 气(废气)一起被引入到增湿器59中，并用于加热待供应到燃料电池51中的 新空气(氧化剂气体)。顺便提及，增湿器59中未提取的湿气以水蒸汽的状态 与反应后的气体一起在通过稀释装置56之后排出，或者在稀释装置56中冷 凝后通过排水管等排出。
燃料电池系统的操作由ECU(电控单元)70和VCU(电压控制单元；控制 单元)62控制。
ECU 70连接到VCU 62。ECU 70根据来自节气门把手15的节气门开启 信号、制动信号、车速信号等执行燃料电池51中电能产生的控制、马达32 中恢复电能的控制等。
VCU 62由作为产热源的诸如FET的开关元件等构成，并根据ECU 70 的指令，执行从蓄电池63和燃料电池51供应的电能的转换(例如，升压换 流处理(boosting chopper treatment))、以及向马达驱动器64、增压器58等供 应所需的电能。具体地，例如根据ECU 70的指令，VCU 62调节供给到增 压器58等的电压，并调节供应到燃料电池51的空气压力，从而使从燃料电 池51等输出的电能增加。顺便提及，虽然在附图中省略了，但是VCU 62 连接到所有的电驱动部件，例如放气阀55、截流阀53、止回阀88、旁通阀 87和水泵67。
燃料电池系统中的冷却系统具有这样的构造，其中形成有冷却水管线 66，其用于使燃料电池51和马达31的水套中的管路、中间冷却器86的管 路以及邻近马达驱动器64的冷却板(冷却器)65的管路之间连通，水泵67和 散热器68设置在冷却水管线66中。
在这种冷却系统中，通过操作水泵67使冷却水通过并在冷却水管线66 中循环，从燃料电池51、马达31、氧化剂气体和马达驱动器64中吸收热量， 并且通过散热器68散热。顺便提及，图中标记69表示温控器，用于在燃料 电池51处于低温或类似情况时不使冷却水流经散热器68。
参见图1到图3，氢气瓶52是普通的中空圆柱形的高压气瓶，其构造成 由金属和纤维加强塑料构成的普通合成容器(general composite vessel)。氢气 瓶52设置在后轮32的上侧且在车体后部的右侧，其轴线稍微向前向下倾斜。 氢气瓶52布置成，使其右侧端(外侧端)相对于车体右侧的上管6外侧端稍靠 外侧定位，其左侧端(内侧端)相对于后轮32的外侧端稍靠外侧定位。
氢气瓶52的前后端部形成为球形，氢气瓶52布置成，使其前端部位于 枢转板8的前侧，而后端部位于车体的后端部。氢气瓶52在其后端部具有 总开关71和氢气充气口72。
车体左侧的上管6在稍微向后向上倾斜的同时大致直线地向后延伸，车 体右侧的上管6设置成，相对于车体左侧的上管6在枢转板8附近向下逐渐 变化。另外，每个上管6设置成，在枢转板8附近在车辆宽度方向上向外逐 渐变化。
此外，在车体侧视图中，车体右侧的上管6设置成，其下端大致与氢气 瓶52的下端叠置；另外，上管6在车体后端部向上弯曲并朝车体左侧延伸， 以避开氢气瓶52的总开关71和氢气充气口72，然后向下弯曲，并连结到车 体左侧的上管6的后端部。
燃料电池51具有矩形平行六面体形状，其在车辆宽度方向上较宽，在 垂直方向上较平，并且在其前壁部设置有氧化剂气体和氢气的供应口和排气 口以及冷却水的入口和出口。
参照图5和图6，盒子形式的VCU 62在垂直方向上是平的，并布置在 燃料电池51的上侧且靠近燃料电池51，在车辆宽度方向上延伸的增湿器59 布置在燃料电池51的后侧上方且靠近燃料电池51，增压器58布置在增湿器 59的后侧斜上方且靠近增湿器59的左侧部。增压器58具有这样的构造，其 中具有平行于车辆宽度方向的旋转轴的驱动马达58b布置在增压器主体58a 的左侧，沿车辆宽度方向延伸的进气管57b的左侧部连接到增压器主体58a 的斜下后部。
进气管57b设置为其右侧部位于氢气瓶52的下侧，也位于氢气瓶52下 侧的空气净化器壳体57a的前端部连接到进气管57b的右侧部。空气净化器 壳体57a和进气管57b是构成空气净化装置57的主要部件。
具有腔部85b的排气管85连接到增压器主体58a斜上前侧的排气口(输 出口)58c。排气管85从排气口58c延伸，以形成以在侧视图中向上侧凸出的 圆弧形式延伸的上游侧连接部分85a，然后延伸以使右侧沿着增湿器59的壳 体59b的上表面加宽，以形成腔部85b。下游侧连接部分85c从腔部85b的 右侧朝斜下后侧延伸，下游侧连接部分85c连接到中间冷却器86。止回阀 88布置在增湿器59的上侧(腔部85b的左侧)且靠近增湿器59的左侧部，旁 通阀87布置在增湿器59的后侧且靠近增湿器59的右侧部，中间冷却器86 布置在旁通阀87的斜下后侧且靠近旁通阀87。
消音器61在车辆宽度方向上是平的，并布置在车体后部的左侧，从而 相对于车体左侧的上管6在车辆宽度方向上位于外侧。在车体侧视图中，消 音器61大致为正方形，并以向后向上倾斜的状态布置在后轮32的斜上左侧， 且布置在向后向上倾斜的排气管77的后半部。
散热器68由位于头管5前侧的相对小型的上散热器68a和位于下管7 的前侧部7a前侧的相对大型的下散热器68b分开地构成。水泵67位于下散 热器68b的右后侧，温控器69设置在水泵67的斜下后侧。另外，蓄电池63 在车辆宽度方向上是平的，并分别布置在位于下散热器68b两侧面的车体覆 盖件42的内侧。
稀释装置56布置在下管7的弯曲部分7c之间，以相对于下侧部7b的 下端朝下侧突出。排气短管78从稀释装置56引出，排气短管78连接到车 体左侧的下管7的下侧部7b的前侧，排气管77从下侧部7b的后侧引出。 具体地，车体左侧的下管7构成反应后气体排出管路的一部分，使得从稀释 装置56排出的废气通过排气短管78、下管7的下侧部7b和排气管77而被 排入大气中。
在车体侧视图中，马达驱动器64大致为正方形，且通过冷却板65在车 辆宽度方向上安装在后摆臂21的左臂体23的外侧。
作为后摆臂21一部分的臂盖21a安装到马达单元20。臂盖21a覆盖后 摆臂21、马达31、马达驱动器64、冷却板65等，并适当地保护它们。顺便 提及，臂盖21a具有外界空气入口和出口(未示出)，用于允许外界空气分布 在其内部。
增湿器59包括例如位于壳体59b中的中空纤维薄膜组件，通过使湿气 通过该中空纤维薄膜组件在待供应到燃料电池51的氧化剂气体与从燃料电 池51排出的废气之间运动来加湿燃料气体。壳体59b具有在车辆宽度方向 细长的中空圆柱形状，并且在其两端部具有氧化剂气体和废气的进气管和排 气管。
这里，增湿器59的用于容纳中空纤维薄膜组件的部分称为水蒸汽交换 部分59a；增压器58、燃料电池51和VCU 62邻近布置在水蒸汽交换部分 59a的周围，以面对水蒸汽交换部分59a的外周。换句话说，在车体侧视图 中，增压器58、燃料电池51和VCU 62以类似环状的形式围绕增湿器59布 置在水蒸汽交换部分59b的周边。
此外，旁通阀87布置在这样的位置，该位置在车体侧视图中位于增压 器58与增湿器59之间并设置成向连接在增压器58与增湿器59之间的直线 T1的斜下后侧偏离，并向后向上倾斜。更具体地，旁通阀87布置成其近似 中心(substantial center)(例如，旁通阀87主体外形的中心)相对于直线T1位 于斜下后侧，并向后向上倾斜，其中直线T1连接在增压器58的近似中心(例 如，驱动马达58b的旋转中心)与增湿器59的近似中心(例如，壳体59b的中 空圆柱形的中心)之间。
另外，中间冷却器86布置在旁通阀87的斜下后侧，这样旁通阀87布 置在中间冷却器86、增压器58和增湿器59包围的三角形空间K1中，如车 体侧视图所示。更具体地，旁通阀87布置成其近似中心位于连接中间冷却 器86的近似中心(例如，中间冷却器86主体外形的中心)、增压器58的近似 中心和增湿器59的近似中心的直线围成的三角形空间K1中。顺便提及，旁 通阀87布置成相对于燃料电池51后端位于后侧。
在图5和图6中，箭头90表示氧化剂气体沿着主通道从增压器58经过 旁通阀87、中间冷却器86和增湿器59流到燃料电池51的流动，箭头90′ 表示氧化剂气体沿着旁通管路87a从增压器58直接流到燃料电池51的流动。
在主通道中流动的氧化剂气体沿着排气管85的下游侧连接部分85c流 向斜下后侧，然后回到前侧，通过增湿器59的右端部流进增湿器59的壳体 59b，回到右侧和左侧，然后再次向前流过增湿器59的右端部。
另一方面，在旁通管路87a中流动的氧化剂气体一旦沿着下游侧连接部 分85c流向斜下后侧，就会流经邻近下游侧连接部分85c右侧的旁通阀87， 回到前侧，从上方进入增湿器59的右端部，从而与那里的流体汇合，然后 向前流动。
摆动空间K2允许马达单元20摆动，后轮32固定在车体后部的下侧(座 椅41后部的下侧)。摆动空间K2设置成对应于后轮32的车轮行进，使得在 相对于后轮32位于前侧位置将会产生作为死区的前部空间K3。然而在该实 施例中，增压器58、增湿器59、旁通阀87和中间冷却器86布置在前部空 间K3内部的前方，换句话说，位于后摆臂21前部的上侧(相对于后轮32位 于前侧的部分)，从而通过有效地利用作为死区的前部空间K3而有效地布置 进气系统的元件。
如上所述，上述实施例中的进气结构应用于燃料电池车1，其中燃料电 池车1包括：燃料电池51，其利用空气和氢气作为燃料产生供应给用作车辆 驱动源的马达31的电能；增压器58，用于压缩外界空气并输出压缩气体； 以及增湿器59，用于加湿由增压器58压缩的空气，将经压缩和加湿的空气 供应到燃料电池51，分离燃料电池51排出的废气中包含的水蒸汽，并加湿 新供应到燃料电池51的空气。此外，增压器58布置在增湿器59的周边且 邻近增湿器59。
根据这个构造，可防止增湿器59中水蒸汽的饱和度降低。具体地，增 压器58中空气的压缩会在增压器58的周围产生热量，增湿器59邻近增压 器58布置可以限制增湿器59温度的降低，同时不再需要用于加热增湿器59 的专门的加热元件。
另外，在上述进气结构中，燃料电池51布置在增湿器59的周边且邻近 增湿器59，从而燃料电池51产生的热量可有效地用于加热增湿器59，并且 可更好地抑制增湿器59的温度降低。
此外，在上述进气结构中，设置VCU 62以控制到马达等的电能供应， VCU 62布置在增湿器59的周边且邻近增湿器59，从而可以利用由包括诸 如FET的产热元件的VCU 62产生的热量有效地加热增湿器59，并可进一 步抑制增湿器59的温度降低。
这里，在上述进气结构中，增压器58、燃料电池51和VCU 62沿着增 湿器59的外周布置成大致类似环状的形式，从而可以更有效地抑制增湿器 59的温度降低，更有效地利用燃料电池车1中的布置空间。
此外，在上述进气结构中，增湿器59具有沿车辆宽度方向延伸的水蒸 汽交换部分59a，增压器58、燃料电池51和VCU 62布置成面对水蒸汽交 换部分59a的周边，从而诸如增压器58的部件与水蒸汽交换部分59a之间 的相对区域可扩大，由增压器58、燃料电池51和VCU 62产生的热量可有 效地传递到水蒸汽交换部分59a。
此外，在上述进气结构中，增压器58和增湿器59布置在燃料电池51 的后侧，从而可进一步抑制增湿器59的温度降低。具体地，在增压器58和 增湿器59布置在燃料电池51前侧的情况下，增压器58和增湿器59均会在 行驶气流的影响下冷却，但增压器58和增湿器59布置在燃料电池51后侧 则确保了增压器58和增湿器59不会容易地受到行驶气流的影响。
如上所述，根据上述实施例的进气系统元件的布置结构应用于摩托车形 式的燃料电池车1，其中摩托车包括主构架10、后摆臂21和驾驶者座椅41， 主构架10包括从头管5朝车辆后侧斜向下延伸的下构架部分10a、从下构架 部分10a的后端朝车辆后侧延伸的中间构架部分10b、以及从中间构架部分 10b的后端朝车辆后侧斜向上延伸的后构架部分10c，后摆臂21使后轮32 可移动地支撑在其上，以可摆动地连接到主构架10，驾驶者座椅41布置在 主构架10后部的上侧，其中设置有用于使增压器58的排气侧与燃料电池51 绕过增湿器59彼此相连的旁通管路87a、以及用于打开和关闭旁通管路87a 的旁通阀87。旁通阀87相对于连接在增压器58与增湿器59之间的直线T1 布置在外侧，且布置在增压器58和增湿器59的附近。
根据这个构造，可有效地利用燃料电池车1中的布置空间，并可有效地 布置进气系统的元件。特别地，对于元件的布置空间较小的车辆来说，例如 摩托车，许多进气系统元件布置在何处非常重要，并且有效布置这些元件的 作用很大。
另外，可降低燃料电池车1的进气系统中的压力损失。具体地，通过减 少连接元件(例如，增压器58与增湿器59之间以及增湿器59与燃料电池51 之间的进气管)的长度可以降低压力损失。
此外，在上述布置结构中，设置有中间冷却器86，其连接到增压器58 的排气侧，且可用于调节供应到增湿器59的空气温度，中间冷却器86相对 于增压器58和直线T1布置在外侧，旁通阀87布置在由增压器58、增湿器 59和中间冷却器86包围的空间K1中，从而旁通阀87布置在在车体侧视图 中为三角形的空间K1中，空间K1由增湿器59、增压器58和中间冷却器 86的布置形成，并可更有效地利用燃料电池车1中的布置空间。
此外，存在如下特征，增压器58、增湿器59和旁通阀87布置在前部空 间K3中，该前部空间K3位于座椅41后部的下侧且在后摆臂21前部的上 侧。
根据这个构造，有效地利用了在燃料电池车1中座椅41与后摆臂21前 部之间的作为死区的前部空间K3，从而可进一步有效利用布置空间。
顺便提及，本发明不限于上述实施例也不受到上述实施例的限制。例如， 在图7所示的增湿器59′中，可以采用这样的构造，其壳体59b的外周(水蒸 汽交换部分59a的外周)具有双壁结构，该双壁结构部分构成从增压器58的 排气口58c延伸的排气管85的一部分，从而增湿器59的水蒸汽交换部分59a 直接利用刚从增压器58排出的高温氧化剂气体加热。
作为另一示例，即使在没有设置中间冷却器86的情况下，旁通阀87设 置在偏离增压器58与增湿器59之间连接的直线T1的位置的构造也是可以 满足的。另外，旁通阀87的位置不限于直线T1的下侧，而是可以位于直线 T1的上侧、前侧或后侧等。
已经描述了本发明，但显然本发明可以具有很多变型。这些变型不应看 成脱离了本发明的构思和范围，并且对于本领域技术人员是明显的，所有这 些变型都包括在所附权利要求书限定的范围内。
本申请要求于2005年6月6日提交的日本专利申请No.2005-165223和 No.2005-165224的优先权，并且在这里引用其全部内容。
如图1到3所示，摩托车形式的燃料电池车1基于从安装在车体的大致 中心部分的燃料电池51供应的电能驱动用于驱动车辆的马达31而行驶。另 外，燃料电池车1还可以是具有较低底盘部分(下文中简单地称为底盘部分)3 的小型摩托车型的车辆，其中具有大致矩形平行六面体形状的燃料电池51 布置在底盘部分3的内侧，所谓轮内马达(wheel-in motor)的马达31布置在 后轮32的轮子中，后轮32为燃料电池车1的驱动轮。
马达31构造成具有布置在其壳体31a中的马达主体和减速机构的整体 单元，并且在输出轴与后轮轴32a同轴布置的情况下，马达31例如从左侧 安装在车轮中。
燃料电池车1的前轮11可转动地由左右一对前叉12的下端部支撑，前 叉12的上部通过转向柱13可转向地支撑在车体构架4前端部的头管5上。 杆型的转向手柄14安装在转向柱13的上端部，节气门把手15安装在转向 手柄14的右把手部，后和前制动杆16和17分别布置在左和右把手部分的 前侧。
在车体构架4的后部设置枢转板8，该枢转板8以稍微倾斜的状态垂直 延伸，以使其上部位于后侧，后摆臂(后构架)21的前端部通过枢轴9可移动 地支撑在相对于枢转板8的中部稍靠下侧的部分上，通过这种方式，其后端 侧可在车体垂直方向上摆动。后摆臂21构造成使得其左臂本体23延伸到马 达31的前端部，从而支撑马达31的壳体31a，而其右臂本体24延伸到后轮 32的中心位置，从而可转动地支撑后轮轴32a。后摆臂21和马达31是构成 作为燃料电池车1的摆动单元的马达单元20的主要部件。
沿车体前-后方向延伸的后缓冲件33布置在车体构架4的下部、且位于 燃料电池51下侧的部分。后缓冲件33的后端部连接到车体构架4的下部， 而后缓冲件33的前端部通过联接机构34连接到马达单元20(后摆臂21)的下 部。联接机构34使后缓冲件33随着马达单元20垂直方向的摆动而沿前-后 方向撞击，后缓冲件33的这种撞击(stroke)可以适度吸收输入到马达单元20 的冲击和振动。
车体构架4具有从头管5的上部分到左侧和右侧的上管6以及从头管5 的下部分支到左侧和右侧的下管7，上管6向后向下倾斜延伸，并在车体垂 直方向的大致中间高度处弯曲，然后向后延伸，下管7向后向下倾斜延伸， 并在车体的下端部弯曲，然后向后延伸。每个上管6的后端部和每个下管7 的后端部分别连结到相对于燃料电池51位于后侧的枢转板8的上端部和下 端部。在下面的说明中，下管7的从头管5到车体下端部的弯曲部分7c的 部分被称为前侧部分7a，从弯曲部分7c到枢转板8的部分被称为下侧部分 7b。
这里，上管6、下管7和枢转板8构成从头管5向下向后倾斜延伸的下 构架部分10a、从下构架部分10a的后端向后延伸的中间构架部分10b、以 及从中间构架部分10b的后端向上向后倾斜延伸的后构架部分10c；这些构 架部分10a、10b和10c构成燃料电池车1的主构架10，该燃料电池车1为 小型摩托车型的车辆。
每个上管6从枢转板8向后进一步延伸，以到达车体的后端部，每个上 管6的后半部分用作支撑驾驶者座椅(乘坐位置)41的座椅构架。具体地，上 管6的位于枢转板8前侧的部分(构成主构架10后部上侧的部分)支撑作为座 椅41前半部的驾驶者座椅部分，上管6的位于枢转板8后侧的部分支撑作 为座椅41后半部的乘客座椅部分。燃料电池51位于座椅41的驾驶者座椅 位置的下侧。
燃料电池车1的车体被由合成树脂形成的车体覆盖件42所覆盖。车体 覆盖件42还用作挡风玻璃，其一部分与车体构架4(主构架10)一起构成底盘 部分3。用于将车体支撑在直立状态的主支架37安装在车体构架4下部的中 心，用于将车体支撑在向左倾斜的竖直状态的侧支架38安装在车体构架4 下部的左侧。
下面参照附图4说明燃料电池车1中的燃料电池系统的概要。
燃料电池51是已知的固态高分子膜型燃料电池(PEMFC)，其中层压有 大量的单元干电池(unit cell)，氢气作为燃料气体被供应到阳极侧，含氧空气 作为氧化剂气体被供应到阴极侧，从而通过电化学反应产生电能，并伴随着 形成水。
氢气作为燃料气体在预定压力下(换句话说，在预定高压状态)从氢气瓶 52通过截流阀53而供应到燃料电池51，并且在产生能量之后被引入到氢循 环管线54中。在氢循环管线54中，未反应的氢气与从氢气瓶52供给的新 氢气一起反复供应到燃料电池51。在氢循环管线54中循环的氢气可通过放 气阀55被引入稀释装置56中。
另一方面，作为氧化剂气体的空气通过空气净化装置57被引入到增压 器58中，随后以加压(压缩)到预定压力的状态被供应到燃料电池51，并且 在产生能量之后被引入稀释装置56中。
这里，图中的标记86表示用于冷却已被增压器58压缩的空气(氧化剂 气体)的水冷型中间冷却器，标记59表示用于加湿已通过中间冷却器86的 氧化剂气体的增湿器，标记87a表示绕过中间冷却器86和增湿器59而使增 压器58与燃料电池51彼此相连的旁通管路，标记87表示用于打开和关闭 旁通管路87a的旁通阀，这样在低温时(例如，在燃料电池51启动时)允许来 自增压器58的压缩空气绕过中间冷却器86和增湿器59，标记88表示用于 调节燃料电池51中氧化剂气体压力的止回阀。
当设置在氢循环管线54中的放气阀55打开时，反应后的氢气被引入到 稀释装置56中。积聚在稀释装置56中的氢气在通过消音器61排到大气中 之前在稀释装置56中与来自燃料电池51的废气混合而受到稀释。
燃料电池51中产生的一部分水以水蒸汽的状态与燃料电池51排出的空 气(废气)一起被引入到增湿器59中，并用于加热待供应到燃料电池51中的 新空气(氧化剂气体)。顺便提及，增湿器59中未提取的湿气以水蒸汽的状态 与反应后的气体一起在通过稀释装置56之后排出，或者在稀释装置56中冷 凝后通过排水管等排出。
燃料电池系统的操作由ECU(电控单元)70和VCU(电压控制单元；控制 单元)62控制。
ECU 70连接到VCU 62。ECU 70根据来自节气门把手15的节气门开启 信号、制动信号、车速信号等执行燃料电池51中电能产生的控制、马达32 中恢复电能的控制等。
VCU 62由作为产热源的诸如FET的开关元件等构成，并根据ECU 70 的指令，执行从蓄电池63和燃料电池51供应的电能的转换(例如，升压换 流处理(boosting chopper treatment))、以及向马达驱动器64、增压器58等供 应所需的电能。具体地，例如根据ECU 70的指令，VCU 62调节供给到增 压器58等的电压，并调节供应到燃料电池51的空气压力，从而使从燃料电 池51等输出的电能增加。顺便提及，虽然在附图中省略了，但是VCU 62 连接到所有的电驱动部件，例如放气阀55、截流阀53、止回阀88、旁通阀 87和水泵67。
燃料电池系统中的冷却系统具有这样的构造，其中形成有冷却水管线 66，其用于使燃料电池51和马达31的水套中的管路、中间冷却器86的管 路以及邻近马达驱动器64的冷却板(冷却器)65的管路之间连通，水泵67和 散热器68设置在冷却水管线66中。
在这种冷却系统中，通过操作水泵67使冷却水通过并在冷却水管线66 中循环，从燃料电池51、马达31、氧化剂气体和马达驱动器64中吸收热量， 并且通过散热器68散热。顺便提及，图中标记69表示温控器，用于在燃料 电池51处于低温或类似情况时不使冷却水流经散热器68。
参见图1到图3，氢气瓶52是普通的中空圆柱形的高压气瓶，其构造成 由金属和纤维加强塑料构成的普通合成容器(general composite vessel)。氢气 瓶52设置在后轮32的上侧且在车体后部的右侧，其轴线稍微向前向下倾斜。 氢气瓶52布置成，使其右侧端(外侧端)相对于车体右侧的上管6外侧端稍靠 外侧定位，其左侧端(内侧端)相对于后轮32的外侧端稍靠外侧定位。
氢气瓶52的前后端部形成为球形，氢气瓶52布置成，使其前端部位于 枢转板8的前侧，而后端部位于车体的后端部。氢气瓶52在其后端部具有 总开关71和氢气充气口72。
车体左侧的上管6在稍微向后向上倾斜的同时大致直线地向后延伸，车 体右侧的上管6设置成，相对于车体左侧的上管6在枢转板8附近向下逐渐 变化。另外，每个上管6设置成，在枢转板8附近在车辆宽度方向上向外逐 渐变化。
此外，在车体侧视图中，车体右侧的上管6设置成，其下端大致与氢气 瓶52的下端叠置；另外，上管6在车体后端部向上弯曲并朝车体左侧延伸， 以避开氢气瓶52的总开关71和氢气充气口72，然后向下弯曲，并连结到车 体左侧的上管6的后端部。
燃料电池51具有矩形平行六面体形状，其在车辆宽度方向上较宽，在 垂直方向上较平，并且在其前壁部设置有氧化剂气体和氢气的供应口和排气 口以及冷却水的入口和出口。
参照图5和图6，盒子形式的VCU 62在垂直方向上是平的，并布置在 燃料电池51的上侧且靠近燃料电池51，在车辆宽度方向上延伸的增湿器59 布置在燃料电池51的后侧上方且靠近燃料电池51，增压器58布置在增湿器 59的后侧斜上方且靠近增湿器59的左侧部。增压器58具有这样的构造，其 中具有平行于车辆宽度方向的旋转轴的驱动马达58b布置在增压器主体58a 的左侧，沿车辆宽度方向延伸的进气管57b的左侧部连接到增压器主体58a 的斜下后部。
进气管57b设置为其右侧部位于氢气瓶52的下侧，也位于氢气瓶52下 侧的空气净化器壳体57a的前端部连接到进气管57b的右侧部。空气净化器 壳体57a和进气管57b是构成空气净化装置57的主要部件。
具有腔部85b的排气管85连接到增压器主体58a斜上前侧的排气口(输 出口)58c。排气管85从排气口58c延伸，以形成以在侧视图中向上侧凸出的 圆弧形式延伸的上游侧连接部分85a，然后延伸以使右侧沿着增湿器59的壳 体59b的上表面加宽，以形成腔部85b。下游侧连接部分85c从腔部85b的 右侧朝斜下后侧延伸，下游侧连接部分85c连接到中间冷却器86。止回阀 88布置在增湿器59的上侧(腔部85b的左侧)且靠近增湿器59的左侧部，旁 通阀87布置在增湿器59的后侧且靠近增湿器59的右侧部，中间冷却器86 布置在旁通阀87的斜下后侧且靠近旁通阀87。
消音器61在车辆宽度方向上是平的，并布置在车体后部的左侧，从而 相对于车体左侧的上管6在车辆宽度方向上位于外侧。在车体侧视图中，消 音器61大致为正方形，并以向后向上倾斜的状态布置在后轮32的斜上左侧， 且布置在向后向上倾斜的排气管77的后半部。
散热器68由位于头管5前侧的相对小型的上散热器68a和位于下管7 的前侧部7a前侧的相对大型的下散热器68b分开地构成。水泵67位于下散 热器68b的右后侧，温控器69设置在水泵67的斜下后侧。另外，蓄电池63 在车辆宽度方向上是平的，并分别布置在位于下散热器68b两侧面的车体覆 盖件42的内侧。
稀释装置56布置在下管7的弯曲部分7c之间，以相对于下侧部7b的 下端朝下侧突出。排气短管78从稀释装置56引出，排气短管78连接到车 体左侧的下管7的下侧部7b的前侧，排气管77从下侧部7b的后侧引出。 具体地，车体左侧的下管7构成反应后气体排出管路的一部分，使得从稀释 装置56排出的废气通过排气短管78、下管7的下侧部7b和排气管77而被 排入大气中。
在车体侧视图中，马达驱动器64大致为正方形，且通过冷却板65在车 辆宽度方向上安装在后摆臂21的左臂体23的外侧。
作为后摆臂21一部分的臂盖21a安装到马达单元20。臂盖21a覆盖后 摆臂21、马达31、马达驱动器64、冷却板65等，并适当地保护它们。顺便 提及，臂盖21a具有外界空气入口和出口(未示出)，用于允许外界空气分布 在其内部。
增湿器59包括例如位于壳体59b中的中空纤维薄膜组件，通过使湿气 通过该中空纤维薄膜组件在待供应到燃料电池51的氧化剂气体与从燃料电 池51排出的废气之间运动来加湿燃料气体。壳体59b具有在车辆宽度方向 细长的中空圆柱形状，并且在其两端部具有氧化剂气体和废气的进气管和排 气管。
这里，增湿器59的用于容纳中空纤维薄膜组件的部分称为水蒸汽交换 部分59a；增压器58、燃料电池51和VCU 62邻近布置在水蒸汽交换部分 59a的周围，以面对水蒸汽交换部分59a的外周。换句话说，在车体侧视图 中，增压器58、燃料电池51和VCU 62以类似环状的形式围绕增湿器59布 置在水蒸汽交换部分59b的周边。
此外，旁通阀87布置在这样的位置，该位置在车体侧视图中位于增压 器58与增湿器59之间并设置成向连接在增压器58与增湿器59之间的直线 T1的斜下后侧偏离，并向后向上倾斜。更具体地，旁通阀87布置成其近似 中心(substantial center)(例如，旁通阀87主体外形的中心)相对于直线T1位 于斜下后侧，并向后向上倾斜，其中直线T1连接在增压器58的近似中心(例 如，驱动马达58b的旋转中心)与增湿器59的近似中心(例如，壳体59b的中 空圆柱形的中心)之间。
另外，中间冷却器86布置在旁通阀87的斜下后侧，这样旁通阀87布 置在中间冷却器86、增压器58和增湿器59包围的三角形空间K1中，如车 体侧视图所示。更具体地，旁通阀87布置成其近似中心位于连接中间冷却 器86的近似中心(例如，中间冷却器86主体外形的中心)、增压器58的近似 中心和增湿器59的近似中心的直线围成的三角形空间K1中。顺便提及，旁 通阀87布置成相对于燃料电池51后端位于后侧。
在图5和图6中，箭头90表示氧化剂气体沿着主通道从增压器58经过 旁通阀87、中间冷却器86和增湿器59流到燃料电池51的流动，箭头90′ 表示氧化剂气体沿着旁通管路87a从增压器58直接流到燃料电池51的流动。
在主通道中流动的氧化剂气体沿着排气管85的下游侧连接部分85c流 向斜下后侧，然后回到前侧，通过增湿器59的右端部流进增湿器59的壳体 59b，回到右侧和左侧，然后再次向前流过增湿器59的右端部。
另一方面，在旁通管路87a中流动的氧化剂气体一旦沿着下游侧连接部 分85c流向斜下后侧，就会流经邻近下游侧连接部分85c右侧的旁通阀87， 回到前侧，从上方进入增湿器59的右端部，从而与那里的流体汇合，然后 向前流动。
摆动空间K2允许马达单元20摆动，后轮32固定在车体后部的下侧(座 椅41后部的下侧)。摆动空间K2设置成对应于后轮32的车轮行进，使得在 相对于后轮32位于前侧位置将会产生作为死区的前部空间K3。然而在该实 施例中，增压器58、增湿器59、旁通阀87和中间冷却器86布置在前部空 间K3内部的前方，换句话说，位于后摆臂21前部的上侧(相对于后轮32位 于前侧的部分)，从而通过有效地利用作为死区的前部空间K3而有效地布置 进气系统的元件。
如上所述，上述实施例中的进气结构应用于燃料电池车1，其中燃料电 池车1包括：燃料电池51，其利用空气和氢气作为燃料产生供应给用作车辆 驱动源的马达31的电能；增压器58，用于压缩外界空气并输出压缩气体； 以及增湿器59，用于加湿由增压器58压缩的空气，将经压缩和加湿的空气 供应到燃料电池51，分离燃料电池51排出的废气中包含的水蒸汽，并加湿 新供应到燃料电池51的空气。此外，增压器58布置在增湿器59的周边且 邻近增湿器59。
根据这个构造，可防止增湿器59中水蒸汽的饱和度降低。具体地，增 压器58中空气的压缩会在增压器58的周围产生热量，增湿器59邻近增压 器58布置可以限制增湿器59温度的降低，同时不再需要用于加热增湿器59 的专门的加热元件。
另外，在上述进气结构中，燃料电池51布置在增湿器59的周边且邻近 增湿器59，从而燃料电池51产生的热量可有效地用于加热增湿器59，并且 可更好地抑制增湿器59的温度降低。
此外，在上述进气结构中，设置VCU 62以控制到马达等的电能供应， VCU 62布置在增湿器59的周边且邻近增湿器59，从而可以利用由包括诸 如FET的产热元件的VCU 62产生的热量有效地加热增湿器59，并可进一 步抑制增湿器59的温度降低。
这里，在上述进气结构中，增压器58、燃料电池51和VCU 62沿着增 湿器59的外周布置成大致类似环状的形式，从而可以更有效地抑制增湿器 59的温度降低，更有效地利用燃料电池车1中的布置空间。
此外，在上述进气结构中，增湿器59具有沿车辆宽度方向延伸的水蒸 汽交换部分59a，增压器58、燃料电池51和VCU 62布置成面对水蒸汽交 换部分59a的周边，从而诸如增压器58的部件与水蒸汽交换部分59a之间 的相对区域可扩大，由增压器58、燃料电池51和VCU 62产生的热量可有 效地传递到水蒸汽交换部分59a。
此外，在上述进气结构中，增压器58和增湿器59布置在燃料电池51 的后侧，从而可进一步抑制增湿器59的温度降低。具体地，在增压器58和 增湿器59布置在燃料电池51前侧的情况下，增压器58和增湿器59均会在 行驶气流的影响下冷却，但增压器58和增湿器59布置在燃料电池51后侧 则确保了增压器58和增湿器59不会容易地受到行驶气流的影响。
如上所述，根据上述实施例的进气系统元件的布置结构应用于摩托车形 式的燃料电池车1，其中摩托车包括主构架10、后摆臂21和驾驶者座椅41， 主构架10包括从头管5朝车辆后侧斜向下延伸的下构架部分10a、从下构架 部分10a的后端朝车辆后侧延伸的中间构架部分10b、以及从中间构架部分 10b的后端朝车辆后侧斜向上延伸的后构架部分10c，后摆臂21使后轮32 可移动地支撑在其上，以可摆动地连接到主构架10，驾驶者座椅41布置在 主构架10后部的上侧，其中设置有用于使增压器58的排气侧与燃料电池51 绕过增湿器59彼此相连的旁通管路87a、以及用于打开和关闭旁通管路87a 的旁通阀87。旁通阀87相对于连接在增压器58与增湿器59之间的直线T1 布置在外侧，且布置在增压器58和增湿器59的附近。
根据这个构造，可有效地利用燃料电池车1中的布置空间，并可有效地 布置进气系统的元件。特别地，对于元件的布置空间较小的车辆来说，例如 摩托车，许多进气系统元件布置在何处非常重要，并且有效布置这些元件的 作用很大。
另外，可降低燃料电池车1的进气系统中的压力损失。具体地，通过减 少连接元件(例如，增压器58与增湿器59之间以及增湿器59与燃料电池51 之间的进气管)的长度可以降低压力损失。
此外，在上述布置结构中，设置有中间冷却器86，其连接到增压器58 的排气侧，且可用于调节供应到增湿器59的空气温度，中间冷却器86相对 于增压器58和直线T1布置在外侧，旁通阀87布置在由增压器58、增湿器 59和中间冷却器86包围的空间K1中，从而旁通阀87布置在在车体侧视图 中为三角形的空间K1中，空间K1由增湿器59、增压器58和中间冷却器 86的布置形成，并可更有效地利用燃料电池车1中的布置空间。
此外，存在如下特征，增压器58、增湿器59和旁通阀87布置在前部空 间K3中，该前部空间K3位于座椅41后部的下侧且在后摆臂21前部的上 侧。
根据这个构造，有效地利用了在燃料电池车1中座椅41与后摆臂21前 部之间的作为死区的前部空间K3，从而可进一步有效利用布置空间。
顺便提及，本发明不限于上述实施例也不受到上述实施例的限制。例如， 在图7所示的增湿器59′中，可以采用这样的构造，其壳体59b的外周(水蒸 汽交换部分59a的外周)具有双壁结构，该双壁结构部分构成从增压器58的 排气口58c延伸的排气管85的一部分，从而增湿器59的水蒸汽交换部分59a 直接利用刚从增压器58排出的高温氧化剂气体加热。
作为另一示例，即使在没有设置中间冷却器86的情况下，旁通阀87设 置在偏离增压器58与增湿器59之间连接的直线T1的位置的构造也是可以 满足的。另外，旁通阀87的位置不限于直线T1的下侧，而是可以位于直线 T1的上侧、前侧或后侧等。
已经描述了本发明，但显然本发明可以具有很多变型。这些变型不应看 成脱离了本发明的构思和范围，并且对于本领域技术人员是明显的，所有这 些变型都包括在所附权利要求书限定的范围内。
本申请要求于2005年6月6日提交的日本专利申请No.2005-165223和 No.2005-165224的优先权，并且在这里引用其全部内容。