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简体标题：燃料电池电动车辆之进气和排气系统配置 ARRANGEMENT OF INTAKE AND EXHAUST SYSTEM COMPONENTS IN A FUEL CELL POWERED VEHICLE

公开(公告)号：TWI331818B

公开(公告)日：2010-10-11

申请号：TW094123837

申请日：2005-07-14

申请人：本田技研工業股份有限公司

发明人：清水雅浩 , 堀井義之 , 渡邊純也

IPC分类号： H01M , B60K

CPC分类号： B60L1/003 , B60L11/1805 , B60L11/1877 , B60L11/1887 , B60L11/1892 , B60L11/1896 , B60L2200/12 , B60L2240/36 , B60L2270/12 , B60L2270/145 , B60Y2200/126 , B62K19/30 , B62K2202/00 , B62K2204/00 , H01M8/04029 , H01M8/04089 , H01M8/04126 , H01M8/0687 , H01M2250/20 , Y02T10/705 , Y02T90/32 , Y02T90/34

摘要：一種燃料電池電動車輛之進氣和排氣系統構件之配置，其使得安裝此等構件在車體上較為容易。此配置亦可改進電力產生效率，並易於維修。此種配置，其包括有一燃料電池、諸如空氣清淨器、壓縮器、中間冷卻器及增濕器之類的進氣系統構件，以及包括有一排氣管的排氣系統構件，而此排氣管可經由一排氣口排出來自於燃料電池的散發氣體，係使得進氣系統構件與排氣系統構件兩者皆設於燃料電池之一側上，例如，燃料電池後方。空氣清淨器、壓縮器、中間冷卻器、增濕器及燃料電池可實質上線性地依序配置，以減少氣流阻力。空氣清淨器、與壓縮器之間以及中間冷卻器與增濕器之間的管件較為短。 An arrangement of intake and exhaust system components in a fuel cell powered vehicle makes it easier to install those components on a vehicle body. The arrangement also improves power generating efficiency, and eases maintenance. The arrangement, which includes a fuel cell, intake system components such as an air cleaner, compressor, intercooler, and humidifier, and exhaust system components including an exhaust pipe which exhausts emission gas from the fuel cell through an exhaust port, is such that the intake system components and the exhaust system components are both located on one side of the fuel cell, for example behind the fuel cell. The air cleaner, compressor, intercooler, humidifier and fuel cell may be substantially linearly sequentially arranged, to reduce air flow resistance. The pipes between the air cleaner and the compressor, and between the intercooler and the humidifier are short. 【創作特點】作為上述間題之解決方法，根據本發明之第一觀點，提供一種燃料電池電動車輛之進氣和排氣系統構件之改良配置。此車輛包含一燃料電池(例如，本發明具體實施例中之燃料電池51)，其電力係來自氫氣與氧氣反應所產生。此車輛也包含一進氣系統構件(例如，具體實施例中之空氣清淨器57)，其具有一進氣口(例如，具體實施例中之進氣口74)，並經由進氣口提供吸入空氣至燃料電池。此車輛也包含一排氣系統構件(例如，具體實施例中之排氣管77)，其具有一排氣口(例如，具體實施例中之排氣口76)，並自燃料電池經由排氣口排出氣體。本發明之特徵在於，進氣系統構件與排氣系統構件兩者皆位於燃料電池之一側。
在此配置中，進氣系統構件與排氣系統構件彼此靠近，因此容易安裝於車體中並維修之。將排氣系統構件與進氣系統構件整合成一模組也是可行的。
在本發明之第二觀點中，進氣系統構件與排氣系統構件兩者皆位於燃料電池之後方。特別是，進氣口位於燃料電池之後方，即，位於車體之後部。在此配置中，相較於進氣口位於燃料電池前方，即，車體前部，此種進氣系統構件較不會由前行操作中的車輛吸入散發氣體。根據本發明之第二觀點，由另一車體吸入散發氣體之可能性被降到最低，並且，可輸送所需的周圍空氣(氧化劑氣體)至燃料電池，並且，此進氣系統構件需要較少的維修。
在本發明之第三觀點中，進氣系統構件與排氣系統構件係位於車輪(例如，具體實施例中之後輪32)之相對立側，而使後輪位於進氣系統構件與排氣系統構件之間。因此，進氣口與排氣口係以一預定距離彼此隔開。在此配置中，自排氣口所排出之散發氣體再次進入進氣口之可能性被降低，並且可提供所需的周圍空氣至燃料電池中。
在本發明之第四觀點中，進氣口位於車輪上方。在此配置中，由後輪所抓取之外來物質如水、泥漿等進入進氣口之可能性被降低。
在本發明之第五觀點中，一燃料電池電動車輛，其係藉由供應反應氣體與燃料氣體至燃料電池所獲得之電能而被驅動，其包含一空氣清淨器，用以吸入並清淨周圍空氣；以及，一壓縮器，其係壓縮由空氣清淨器所潔淨的空氣，以產生反應氣體，並供應至燃料電池，其中，此壓縮器係位於連接空氣清淨器與燃料電池之直線上。
當作為燃料電池系統之增壓機構之組成要件的空氣清淨器、壓縮器與燃料電池以此方式依序排列成直線時，可縮短裝置間之管路長度，有助於減輕重量與節省空間。再者，氣流路徑被縮短且呈線性，使得氣流阻力減少，並改良燃料電池系統之電能產生效率。
在此情形中，燃料電池幾乎位於車體中心，且空氣清淨器位於後輪上方。當空氣清淨器以此方式而比車體中心中之燃料電池位於更後方時，來自前行操作車輛的散發氣體較不會直接進入空氣清淨器，而且，當以此方式而位於後輪上方時，來自後輪的濺起泥漿等也較不會進入空氣清淨器。
再者，最好有一連接於空氣清淨器的進氣導管位於空氣清淨器上方並向後開口。果如此，來自前進中車輛的散發氣體較不會直接進入。並且，由於此進氣導管係位於空氣清淨器之上方，所以有時候來自後輪的濺起泥漿會散濺至空氣清淨器本體之底部表面，但是不太可能進入進氣導管。
再者，空氣清淨器係位於車體之一側，其可使得空氣清淨器之維修更加容易。
此種燃料電池電動車輛可更進一步包含一中間冷卻器，其係用以冷卻由壓縮器所壓縮的反應氣體；以及，一增濕器，其係用以交換供應至燃料電池的反應氣體與已使用的反應氣體間之溼氣。此等空氣清淨器、壓縮器、中間冷卻器、增溼器以及燃料電池實質上以所述順序依序排列成直線。由於氣流路徑通常係呈線性，故此種配置促進了空間節省，並縮短了氣流路徑，且減少了氣流阻力，因而改良了燃料電池系統之電能產生效率。
為了更完整了解本發明，讀者可配合所附圖式參照以下詳細說明。在下述說明和圖式中，相同元件符號代表相同的元件。

简体摘要：一种燃料电池电动车辆之进气和排气系统构件之配置，其使得安装此等构件在车体上较为容易。此配置亦可改进电力产生效率，并易于维修。此种配置，其包括有一燃料电池、诸如空气清净器、压缩器、中间冷却器及增湿器之类的进气系统构件，以及包括有一排气管的排气系统构件，而此排气管可经由一排气口排出来自于燃料电池的散发气体，系使得进气系统构件与排气系统构件两者皆设于燃料电池之一侧上，例如，燃料电池后方。空气清净器、压缩器、中间冷却器、增湿器及燃料电池可实质上线性地依序配置，以减少气流阻力。空气清净器、与压缩器之间以及中间冷却器与增湿器之间的管件较为短。 An arrangement of intake and exhaust system components in a fuel cell powered vehicle makes it easier to install those components on a vehicle body. The arrangement also improves power generating efficiency, and eases maintenance. The arrangement, which includes a fuel cell, intake system components such as an air cleaner, compressor, intercooler, and humidifier, and exhaust system components including an exhaust pipe which exhausts emission gas from the fuel cell through an exhaust port, is such that the intake system components and the exhaust system components are both located on one side of the fuel cell, for example behind the fuel cell. The air cleaner, compressor, intercooler, humidifier and fuel cell may be substantially linearly sequentially arranged, to reduce air flow resistance. The pipes between the air cleaner and the compressor, and between the intercooler and the humidifier are short. 【创作特点】作为上述间题之解决方法，根据本发明之第一观点，提供一种燃料电池电动车辆之进气和排气系统构件之改良配置。此车辆包含一燃料电池(例如，本发明具体实施例中之燃料电池51)，其电力系来自氢气与氧气反应所产生。此车辆也包含一进气系统构件(例如，具体实施例中之空气清净器57)，其具有一进气口(例如，具体实施例中之进气口74)，并经由进气口提供吸入空气至燃料电池。此车辆也包含一排气系统构件(例如，具体实施例中之排气管77)，其具有一排气口(例如，具体实施例中之排气口76)，并自燃料电池经由排气口排出气体。本发明之特征在于，进气系统构件与排气系统构件两者皆位于燃料电池之一侧。在此配置中，进气系统构件与排气系统构件彼此靠近，因此容易安装于车体中并维修之。将排气系统构件与进气系统构件集成成一模块也是可行的。在本发明之第二观点中，进气系统构件与排气系统构件两者皆位于燃料电池之后方。特别是，进气口位于燃料电池之后方，即，位于车体之后部。在此配置中，相较于进气口位于燃料电池前方，即，车体前部，此种进气系统构件较不会由前行操作中的车辆吸入散发气体。根据本发明之第二观点，由另一车体吸入散发气体之可能性被降到最低，并且，可输送所需的周围空气(氧化剂气体)至燃料电池，并且，此进气系统构件需要较少的维修。在本发明之第三观点中，进气系统构件与排气系统构件系位于车轮(例如，具体实施例中之后轮32)之相对立侧，而使后轮位于进气系统构件与排气系统构件之间。因此，进气口与排气口系以一预定距离彼此隔开。在此配置中，自排气口所排出之散发气体再次进入进气口之可能性被降低，并且可提供所需的周围空气至燃料电池中。在本发明之第四观点中，进气口位于车轮上方。在此配置中，由后轮所抓取之外来物质如水、泥浆等进入进气口之可能性被降低。在本发明之第五观点中，一燃料电池电动车辆，其系借由供应反应气体与燃料气体至燃料电池所获得之电能而被驱动，其包含一空气清净器，用以吸入并清净周围空气；以及，一压缩器，其系压缩由空气清净器所洁净的空气，以产生反应气体，并供应至燃料电池，其中，此压缩器系位于连接空气清净器与燃料电池之直在线。当作为燃料电池系统之增压机构之组成要件的空气清净器、压缩器与燃料电池以此方式依序排列成直线时，可缩短设备间之管路长度，有助于减轻重量与节省空间。再者，气流路径被缩短且呈线性，使得气流阻力减少，并改良燃料电池系统之电能产生效率。在此情形中，燃料电池几乎位于车体中心，且空气清净器位于后轮上方。当空气清净器以此方式而比车体中心中之燃料电池位于更后方时，来自前行操作车辆的散发气体较不会直接进入空气清净器，而且，当以此方式而位于后轮上方时，来自后轮的溅起泥浆等也较不会进入空气清净器。再者，最好有一连接于空气清净器的进气导管位于空气清净器上方并向后开口。果如此，来自前进中车辆的散发气体较不会直接进入。并且，由于此进气导管系位于空气清净器之上方，所以有时候来自后轮的溅起泥浆会散溅至空气清净器本体之底部表面，但是不太可能进入进气导管。再者，空气清净器系位于车体之一侧，其可使得空气清净器之维修更加容易。此种燃料电池电动车辆可更进一步包含一中间冷却器，其系用以冷却由压缩器所压缩的反应气体；以及，一增湿器，其系用以交换供应至燃料电池的反应气体与已使用的反应气体间之湿气。此等空气清净器、压缩器、中间冷却器、增湿器以及燃料电池实质上以所述顺序依序排列成直线。由于气流路径通常系呈线性，故此种配置促进了空间节省，并缩短了气流路径，且减少了气流阻力，因而改良了燃料电池系统之电能产生效率。为了更完整了解本发明，读者可配合所附图式参照以下详细说明。在下述说明和图式中，相同组件符号代表相同的组件。

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