特開 2024-95110 作業車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024095110

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】作業車両

(51)【国際特許分類】

   B60K 11/04 20060101AFI20240703BHJP

   B60K 15/063 20060101ALI20240703BHJP

   B60K 8/00 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

B60K11/04 B

B60K15/063 B

B60K8/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022212149

(22)【出願日】2022-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110003041

【氏名又は名称】安田岡本弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】森田 篤士

(72)【発明者】

【氏名】石見 憲一

(72)【発明者】

【氏名】坂野 倫祥

(72)【発明者】

【氏名】高木 剛

(72)【発明者】

【氏名】南出 裕喜

(72)【発明者】

【氏名】網谷 幸大

(72)【発明者】

【氏名】高木 貴大

(72)【発明者】

【氏名】林 洋祐

(72)【発明者】

【氏名】大西 哲平

(72)【発明者】

【氏名】風間 勇

(72)【発明者】

【氏名】松井 謙史朗

(72)【発明者】

【氏名】石原 健二

【テーマコード（参考）】

3D038

3D235

【Ｆターム（参考）】

3D038CA12

3D038CB06

3D038CC18

3D038CD03

3D038CD16

3D235AA14

3D235BB36

3D235CC12

3D235CC15

3D235CC23

(57)【要約】

【課題】燃料電池を適切な温度に温度調整すること。
【解決手段】
本発明の作業車両１は、作業装置４９を連結可能な車体２と、車体２に設けられた運転席１０を収容するキャビン３と、車体２を支持すると共に走行させる走行装置４と、走行装置４を駆動する駆動装置５と、第１熱交換装置８０と、を備え、駆動装置５は、当該駆動装置５を駆動させるための電力を発生する燃料電池８を有しており、第１熱交換装置８０は、冷媒との熱交換により冷却された空気をキャビン３の内部に供給するとともに、熱交換によって温められた冷媒の熱を燃料電池８に供給する。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業装置を連結可能な車体と、
前記車体に設けられた運転席を収容するキャビンと、
前記車体を支持すると共に走行させる走行装置と、
前記走行装置を駆動する駆動装置と、
第１熱交換装置と、
を備え、
前記駆動装置は、当該駆動装置を駆動させるための電力を発生する燃料電池を有しており、
前記第１熱交換装置は、冷媒との熱交換により冷却された空気を前記キャビンの内部に供給するとともに、前記熱交換によって温められた冷媒の熱を前記燃料電池に供給する作業車両。

【請求項2】

前記車体の前部にはボンネットが設けられ、
前記燃料電池は、前記ボンネットの内部に収容されている請求項１に記載の作業車両。

【請求項3】

前記第１熱交換装置は、
前記冷媒の熱を放出する第１コンデンサと、
前記第１コンデンサから放出された熱を前記燃料電池に導く導熱手段と、
を有している請求項１に記載の作業車両。

【請求項4】

前記第１熱交換装置は、
前記ボンネット内で放熱を行う第１コンデンサと、
前記キャビン内で吸熱を行う第１エバポレータと、
前記第１コンデンサと前記第１エバポレータとの間で冷媒を循環させる第１配管と、
前記第１エバポレータにおいて吸熱された前記冷媒を圧縮する第１コンプレッサと、を備えている請求項２に記載の作業車両。

【請求項5】

前記第１熱交換装置は、
前記第１コンデンサから放出された熱を、前記燃料電池に温風として吹き付ける第１コンデンサファンと、
前記第１エバポレータの吸熱で冷却された空気を、冷風として前記キャビン内に送る送風ファンと、
を備えている請求項４に記載の作業車両。

【請求項6】

前記駆動装置を駆動させるためのガスを収容するタンクを複数備え、
前記走行装置は、前記車体の前部の左右両端に配備される前輪と、前記車体の後部の左右両端に配備される後輪と、を有しており、
複数の前記タンクは、前記前輪と後輪との間に配備されている
請求項１に記載の作業車両。

【請求項7】

前記駆動装置は、前記燃料電池が発電した電力を蓄電するバッテリと、前記燃料電池が発電した電力によって駆動する駆動モータと、を備えており、
前記駆動モータは、前記車体の左右方向の中央であって、前記前輪と後輪との中間に配備されている請求項６に記載の作業車両。

【請求項8】

前記バッテリは、前記キャビンにおける前記運転席の下方に配備されている請求項７に記載の作業車両。

【請求項9】

前記ボンネット内における前記燃料電池の後方には、前記燃料電池を冷却する第２熱交換装置が配備されている
ことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。

【請求項10】

前記第２熱交換装置は、
前記燃料電池を冷却するスタック冷却部と、
前記燃料電池の前方及び／又は後方のボンネット内で放熱を行う第２コンデンサと、
前記第２コンデンサで放熱された熱を前記ボンネット外に排熱する第２コンデンサファンと、
前記第２コンデンサと前記スタック冷却部との間で冷媒を循環させる第２配管と、
前記スタック冷却部において吸熱が行われた前記冷媒を圧縮する第２コンプレッサと、
を備えている請求項９に記載の作業車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タンクに収容されたガスを用いて駆動する作業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載されるように、トラクタは、車体の前部に、ボンネットを有している。ボンネットの内部には、エンジン、ラジエ－タ、燃料タンク及びバッテリ等が収容されている。

【0003】

一方、脱炭素化の実現を目指して、水素を燃料とする燃料電池車（ＦＣＶ）の開発が進んでいる。当該作業車両には、水素ガスを収容（貯留）するタンク（水素タンク）と、タンクの水素ガスを用いて発電を行う燃料電池が設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１２８４８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

燃料電池車に設けられる燃料電池は、電極反応を行う際に最適な反応温度があり、７０℃程度の温度に維持されるのが好ましいとされている。燃料電池を７０℃程度の温度に維持するためには、燃料電池を冷却または加温することが必要となる。

【0006】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、燃料電池を適切な温度に温度調整することができる作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】

【0007】

上記課題を解決するために本発明が講じた技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。

【0008】

本発明の作業車両は、作業装置を連結可能な車体と、前記車体に設けられた運転席を収容するキャビンと、前記車体を支持すると共に走行させる走行装置と、前記走行装置を駆動する駆動装置と、第１熱交換装置と、を備え、前記駆動装置は、当該駆動装置を駆動させるための電力を発生する燃料電池を有しており、前記第１熱交換装置は、冷媒との熱交換により冷却された空気を前記キャビンの内部に供給するとともに、前記熱交換によって温められた冷媒の熱を前記燃料電池に供給する。

【0009】

前記車体の前部にはボンネットが設けられ、前記燃料電池は、前記ボンネットの内部に収容されていてもよい。

【0010】

前記第１熱交換装置は、前記冷媒の熱を放出する第１コンデンサと、前記第１コンデンサから放出された熱を前記燃料電池に導く導熱手段と、を有していてもよい。

【0011】

前記第１熱交換装置は、前記ボンネット内で放熱を行う第１コンデンサと、前記キャビン内で吸熱を行う第１エバポレータと、前記第１コンデンサと前記第１エバポレータとの間で冷媒を循環させる第１配管と、前記第１エバポレータにおいて吸熱された前記冷媒を圧縮する第１コンプレッサと、を備えてもよい。

【0012】

前記第１熱交換装置は、前記第１コンデンサから放出された熱を、前記燃料電池に温風として吹き付ける第１コンデンサファンと、前記第１エバポレータの吸熱で冷却された空気を、冷風として前記キャビン内に送る送風ファンと、を備えてもよい。

【0013】

作業車両は、前記駆動装置を駆動させるためのガスを収容するタンクを複数備え、前記走行装置は、前記車体の前部の左右両端に配備される前輪と、前記車体の後部の左右両端に配備される後輪と、を有しており、複数の前記タンクは、前記前輪と後輪との間に配備されてもよい。

【0014】

前記駆動装置は、前記燃料電池が発電した電力を蓄電するバッテリと、前記燃料電池が発電した電力によって駆動する駆動モータと、を備えており、前記駆動モータは、前記車体の左右方向の中央であって、前記前輪と後輪との中間に配備されてもよい。

【0015】

前記バッテリは、前記キャビンにおける前記運転席の下方に配備されてもよい。

【0016】

前記ボンネット内における前記燃料電池の後方には、前記燃料電池を冷却する第２熱交換装置が配備されてもよい。

【0017】

前記第２熱交換装置は、前記燃料電池を冷却するスタック冷却部と、前記燃料電池の前方及び／又は後方のボンネット内で放熱を行う第２コンデンサと、前記第２コンデンサで放熱された熱を前記ボンネット外に排熱する第２コンデンサファンと、前記第２コンデンサと前記スタック冷却部との間で冷媒を循環させる第２配管と、前記スタック冷却部において吸熱が行われた前記冷媒を圧縮する第２コンプレッサと、を備えてもよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る作業車両によれば、燃料電池を適切な温度に温度調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施形態の作業車両の斜視図である。

【図2】作業車両における燃料電池及びタンクの配置を示した斜視図である。

【図3】タンクユニットを拡大して示した図である。

【図4】タンクユニットの構造を示す分解図である。

【図5】第１熱交換装置の構造を示す平面図である。

【図6】第１熱交換装置の構造を示す側面図である。

【図7】本実施形態の作業車両に設けられる電装機器のブロック図である。

【図8】本実施形態の作業車両に設けられる第１熱交換装置のブロック図である。

【図9】本実施形態の作業車両に設けられる第２熱交換装置のブロック図である。タンクを前後方向に並べたタンクユニットの分解図である。

【図10】第１熱交換装置の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明に係る作業車両１の好適な実施形態について説明する。

【0021】

図１は、本実施形態のトラクタ（作業車両１）の斜視図である。本実施形態の作業車両１は、燃料である水素を電極反応させて発電を行う燃料電池車（ＦＣＶ：Fuel Cell Vehicle）である。作業車両１は、燃料である水素などを貯蔵するタンク７と、タンク７に貯蔵された水素ガスなどの燃料を用いて発電を行う燃料電池８が設けられている
なお、本発明の「貯留する」には、液化した水素ガスなどを貯留するだけでなく、金属化合物などに吸蔵するものも含まれる。

【0022】

また、燃料電池車の燃料には水素以外のメタンなどを燃料として用いる場合もあるため、メタンなどの燃料を用いて発電を行う燃料電池車も、本発明の作業車両１には含まれる。この場合、タンク７にはメタンなどの燃料が貯蔵され、燃料電池８ではメタンなどの燃料を用いて発電が行われる。

【0023】

また、本実施形態では、作業車両１として、トラクタを例に挙げている。しかし、本発明に係る作業車両１はトラクタに限定されず、例えば、トラクタ以外の農業機械（コンバインや田植機など）、建設機械、ユーティリティビークル等であってもよい。

【0024】

以下の説明においては、図５及び図６に矢印Ａ１方向で示す方向（作業車両１の前進方向）を前方という。図５及び図６に矢印Ａ２で示す方向（作業車両１の後進方向）を後方という。図５及び図６に矢印Ａ３で示す方向を前後方向として説明する。矢印Ａ１～矢印Ａ３で示す方向は、図５及び図６などの図面において適宜図示している。

【0025】

また、前後方向（矢印Ａ３で示す方向）に直交する方向である水平方向（左右方向）を車体幅方向Ｋ１または幅方向（図５参照）として説明する。車体幅方向Ｋ１は、作業車両１の幅方向である。作業車両１の幅方向の中央部から右方、或いは、中央部から左方へ向かう方向を、車体幅方向Ｋ１の外方（幅方向外方）として説明する。つまり、幅方向外方は、作業車両１の幅方向の中心から車体幅方向Ｋ１に離れる方向である。幅方向外方とは反対の方向を、車体幅方向Ｋ１の内方（幅方向内方）として説明する。つまり、幅方向内方は、車体幅方向Ｋ１に作業車両１の幅方向の中心に近づく方向である。

【0026】

図１～図６に示すように、作業車両１は、車体２と、キャビン３と、走行装置４と、駆動装置５と、を備えている。車体２は、作業装置４９を連結可能となっている。キャビン３は、車体２に設けられた運転席１０を収容している。キャビン３は、車体２の後部に配備されている。車体２の前部には、ボンネット９が配備されている。走行装置４は、車体２を支持すると共に走行させるものである。駆動装置５は、走行装置４を駆動するものである。

【0027】

以降では、作業車両１を構成する車体２、キャビン３、ボンネット９、走行装置４、及び駆動装置５について説明する。

【0028】

図１～図４に示すように、車体２は、作業車両１の下部に設けられている。車体２の車体幅方向の両端には、走行装置４が配備されている。車体２の上部には、駆動装置５が配備されている。車体２の後部にはキャビン３が配備されており、車体２の前部にはボンネット９が配備されている。キャビン３及びボンネット９は、車体２の上に載せられた状態で、車体２に固定されている。つまり、本実施形態の車体２は、走行装置４、駆動装置５、キャビン３、及びボンネット９を支持する部材である。また、車体２の後部には、駆動装置５から走行装置４に動力を伝達するミッションケース２９が設けられている。車体２の前部は、金属製のフレーム材などを組み合わせて高い剛性を発揮できるように形成されている。

【0029】

図１及び図２に示すように、キャビン３は、車体２の後部上方に搭載された箱体であり、内部には運転席１０が配備されている。キャビン３は、前後左右のパネルと、隣接するパネル同士の間に配備されるピラーとを有している。具体的には、キャビン３は、運転席１０の前方に配備されたフロントパネル１１と、運転席１０の左方及び右方にそれぞれ配備されたドアパネル１２Ｌ、１２Ｒと、運転席１０の後方に配備されたリアパネル１３と、を含んでいる。

【0030】

また、キャビン３は、左フロントピラー１４と、右フロントピラー１５と、左リアピラー１６と、及び右リアピラー１７と、を含んでいる。左フロントピラー１４は、フロントパネル１１と左方のドアパネル１２Ｌとの間に設けられている。右フロントピラー１５は、フロントパネル１１と右方のドアパネル１２Ｒとの間に設けられている。左リアピラー１６は、リアパネル１３と左方のドアパネル１２Ｌとの間に設けられている。右リアピラー１７は、リアパネル１３と右方のドアパネル１２Ｒとの間に設けられている。

【0031】

ボンネット９は、車体２の前部に搭載されたカバーである。ボンネット９は、金属板などを用いて、後方と下方が開放されると共に、前方、左方、右方、及び上方が閉鎖された形状に形成されている。

【0032】

なお、作業車両１は、ボンネット９の内部に、燃料電池８などを収容する収容部６２を有している。このような収容部６２をボンネット９の内部に設ければ、燃料電池８などの被収容物がボンネット９により覆われ、ボンネット９により燃料電池８などを走行風、雨、汚泥、塵埃から保護することができる。

【0033】

走行装置４は、路面（地面）に対して車体２を支持すると共に走行させることができる。言い換えると、走行装置４は、車体２に推進力を付与する。本実施形態の場合、走行装置４は、ゴムタイヤなどで形成された前輪１８及び後輪１９である。後輪１９は、前輪１８よりも大径なゴムタイヤで形成されており、車体２の後部に加わる大きな荷重を支持可能となっている。前輪１８は、車体２の前部左端に左前輪１８Ｌと、車体２の前部右端に右前輪１８Ｒを有している。後輪１９は、車体２の後部左端に左後輪１９Ｌと、車体２の後部右端に右後輪１９Ｒを有している。本発明の走行装置４では、前輪１８及び後輪１９のいずれか一方、または前輪１８及び後輪１９の双方に、駆動装置５から動力が伝達されている。なお、走行装置４には、ゴムタイヤに替えてクローラなどを用いても良い。

【0034】

図１～図６に示すように、本発明の駆動装置５は、走行装置４を駆動させる動力を発生している。本実施形態の駆動装置５には、燃料電池で発生した電力が用いられている。具体的には、駆動装置５は、走行装置４を駆動させる動力を発生する駆動モータ６と、駆動モータ６に電力を供給する燃料電池８と、燃料電池８から供給される電力を貯留するバッテリ２０と、を有している。また、作業車両１には、燃料電池８に燃料用の水素ガスを供給するタンク７が設けられている。

【0035】

以降、駆動装置５を構成する駆動モータ６、燃料電池８、バッテリ２０、及びタンク７について説明する。

【0036】

図７は、本実施形態の作業車両１に設けられる駆動装置５のブロック図である。

【0037】

図１～図７に示すように、駆動モータ６は、例えば、永久磁石埋込式の直流または交流の同期モータや巻線界磁型同期モータ等である。駆動モータ６は、燃料電池８の後方に１基配備されている。駆動モータ６は、後方に向かって延びる出力軸６ａを備えており、出力軸６ａを回転駆動させている。出力軸６ａの後端は、ミッションケース２９に接続されている。

【0038】

ミッションケース２９には、出力軸６ａに伝達された動力を変速するトランスミッション、クラッチ、デファレンシャルギヤなどが配備されている。ミッションケース２９は、出力軸６ａから入力された動力を減速あるいは増速し、減速あるいは増速された動力を走行装置４の前輪１８及び／又は後輪１９に出力している。例えば、走行装置４に出力される動力は、作業車両１が後輪駆動である場合は後輪１９のみに伝達され、四輪駆動である場合は前輪１８及び後輪１９の両方に伝達される。

【0039】

なお、本実施形態の駆動モータ６は、車体２の上部に一箇所だけ配備されており、一基の駆動モータ６で発生した動力が前輪１８及び／又は後輪１９に分配されている。しかし、本発明の駆動装置５に内蔵される駆動モータ６の設置数などは適宜変更してもよい。なお、駆動モータ６は、車体２の左右方向の中央であって、前輪１８と後輪１９との中間に配備されるのが好ましい。駆動モータ６を前輪１８と後輪１９との中間に配備すれば、前輪１８と後輪１９との双方に駆動モータ６の重量が均等に加わり、走行性能を安定化することが可能となる。

【0040】

本実施形態の作業車両１では、ミッションケース２９は、減速あるいは増速した動力を走行装置４に伝達するだけでなく、動力の一部を作業装置４９に伝達する。具体的には、作業車両１の後部（ミッションケース２９の後端）に、ＰＴＯ軸（パワーテイクオフ軸）を設けておき、ミッションケース２９に伝達（入力）された動力を、走行装置４だけでなくＰＴＯ軸にも出力する。このようにすれば、燃料電池で発生した電力を用いて、作業装置４９（インプルメント）を作動させることも可能となる。

【0041】

また、本実施形態の作業車両１の後部（ミッションケース２９の後端）に、連結装置（３点リンク機構）を設けてもよい。このような３点リンク機構を設ければ、作業車両１の後方にさまざまなインプルメント（作業装置４９）を取り付けて、姿勢変更させたり駆動させたりすることが可能になり、作業車両１に多様な作業を実施させることができる。

【0042】

作業装置４９は、耕運機、ロータリ、マルチャー、ハンマーナイフモア、畦塗り機、運搬機、播種機、ハロー、又は畝立て機などのインプルメントである。

【0043】

なお、上述したＰＴＯ軸や３点リンク機構は、必ず設置されるものではない。コンバインや田植機のような農業機械や建設機械などの作業車両１では、設置されない場合も存在し得る。また、上述した駆動モータ６とは別に、当該駆動モータ６が出力した動力によって駆動する油圧ポンプや、駆動モータ６とは別の電動モータなどを設けておき、作業装置４９（インプルメント）を油圧または電動で作動させても良い。

【0044】

本実施形態の駆動装置５に用いられる燃料電池８は、燃料である水素を酸素と電極反応させ、電気を発生させている。燃料電池８に供給される水素は、タンク７に吸蔵されている。燃料電池８には、電極が多層に亘って積層されて収容されている。タンク７の水素ガスは、燃料電池８に供給され、燃料電池８内において電極反応が行われる。本発明の駆動装置５は、燃料電池８内での電極反応により取り出された電気を用いて、駆動モータ６を駆動させる構造となっている。燃料電池８での電極反応では、内燃機関の燃焼反応などで必ず排出される二酸化炭素が排出されない。それゆえ、燃料電池で発生する電力を用いて駆動する本発明の作業車両１は脱炭素化の実現に有望である。

【0045】

具体的には、燃料電池８は、箱状に形成された電池ケーシングの内部に、正極及び負極の２種類の電極を備えた単セルを積層状態で複数備えている。正極及び負極は、それぞれ正極材及び負極材を用いて、シート状又は膜状に形成されている。単セルには、正極及び負極が１枚ずつ含まれており、隣り合う単セルの間はセパレータにより区切られている。正極にはタンク７の水素ガスが供給され、負極にはコンプレッサなどで圧縮された酸素ガス（酸化ガス）が供給されており、単セルごとに電池反応（発電）が行われる。燃料電池８は、それぞれの単セルで発電された電力を集約することで、駆動装置５を駆動可能な電圧及び電流の電力を発生させている。

【0046】

図３～図５に示すように、本実施形態の場合、燃料電池８は、車体２の前部上方に配備されたボンネット９の内部に収容されている。燃料電池８には、タンク７からガス配管２３（図７参照）を通じて水素ガスが供給されている。ボンネット９内部における燃料電池８の前方には、後述する第１熱交換装置８０の第１コンデンサ８３が配備されている。また、ボンネット９内部における燃料電池８の後方には、後述する第２熱交換装置８１の第２コンデンサ８４が配備されている。

【0047】

図７に示すように、駆動モータ６の下流（電力伝達経路における下流）には、燃料電池８で発生した電力を昇圧する昇圧回路２５が設けられている。これにより、燃料電池８で発生した電力を昇圧回路２５が昇圧することで、駆動モータ６を起動するための電圧を確保することができる。

【0048】

昇圧回路２５は、燃料電池８で発生した電力を昇圧させる回路を備えており、昇圧された電力は駆動モータ６に送られて、駆動モータ６を駆動させる。なお、作業車両１で用いられる電装品には、駆動モータ６よりもさらに低電圧で作動するものがある。このような低電圧で作動する電装品（弱電の電装品）に対しては、第１DC-DCコンバータ２６及び第２DC-DCコンバータ２７を含む降圧回路で降圧された電力が供給される。本実施形態の場合であれば、低電圧で作動する電装品には、上述した第１熱交換装置８０、第２熱交換装置８１、バッテリ２０が挙げられる。

【0049】

バッテリ２０は、燃料電池８で発生した電気を蓄電するものである。バッテリ２０に対しては第１DC-DCコンバータ２６で降圧された電力が供給され、第１熱交換装置８０及び第２熱交換装置８１に対しては第２DC-DCコンバータ２７で降圧された電力が供給される。

【0050】

なお、本実施形態の作業車両１では、バッテリ２０は、運転席１０の下方に配備されている。バッテリ２０を運転席１０の下方に配備すれば、重量のあるバッテリ２０が車両の中でも下方に位置するようになり、作業車両１の重心が低くなり、走行性能を安定化することが可能となる。

【0051】

駆動モータ６は、例えば、永久磁石埋込式の直流または交流の同期モータや巻線界磁型同期モータ等である。駆動モータ６は、燃料電池８の後方に１基配備されている。駆動モータ６は、後方に向かって延びる出力軸６ａを備えており、出力軸６ａを回転駆動させている。出力軸６ａの後端は、ミッションケース２９に接続されている。

【0052】

ミッションケース２９には、出力軸６ａに伝達された動力を変速するトランスミッション、クラッチ、デファレンシャルギヤなどが配備されている。ミッションケース２９は、出力軸６ａから入力された動力を減速あるいは増速し、減速あるいは増速された動力を走行装置４の前輪１８及び／又は後輪１９に出力している。例えば、走行装置４に出力される動力は、作業車両１が後輪駆動である場合は後輪１９のみに伝達され、四輪駆動である場合は前輪１８及び後輪１９の両方に伝達される。

【0053】

図２及び図３に示すように、タンク７は、キャビン３の下方に、タンク７が含まれたタンクユニット３１として配備されている。タンクユニット３１は、複数のタンク７を収容可能なタンクケーシング３２を備えている。本実施形態の場合であれば、タンクケーシング３２には、６本のタンク７が収容されている。タンクユニット３１の上部には、キャビン３に設けられる左フロントピラー１４、右フロントピラー１５、左リアピラー１６、及び右リアピラー１７の下端を弾性的に支持するブラケット４２が設けられている。また、タンクユニット３１は、タンク７の水素ガスを案内するガス配管２３（図７参照）が、タンク７ごとに設けられている。ガス配管２３の先端には、ガス配管２３を通じて導入された水素ガスを混合等し、所定の流量に調整した上で、燃料電池８に送るバルブユニット３３が配備されている。

【0054】

次に、タンク７、タンクケーシング３２、ブラケット４２、ガス配管２３、及びバルブユニット３３について説明する。

【0055】

図３及び図４に示すように、タンク７は、炭素繊維やガラス繊維で強化された硬質合成樹脂などを用いて長尺な円筒状に形成されたボンベが用いられている。本実施形態の場合であれば、タンク７（ボンベ）は、いずれも車体幅方向に軸心を向けるように配備されており、タンクケーシング３２内に前後方向に並んで６本収容されている。

【0056】

タンク７の前端には、ネック７ａが形成されている。タンク７のネック７ａには、図示しない安全弁（電磁弁）を介してガス配管２３が連結されている。

【0057】

なお、本実施形態の場合、複数のタンク７は、すべて前輪１８と後輪１９との間に配備されている。重量があるタンク７を前輪１８と後輪１９との間に配備すれば、前輪１８と後輪１９との双方にタンク７の重量がほぼ均等に加わり、走行性能を安定化することが可能となる。

【0058】

タンクケーシング３２は、複数本のタンク７を収容でき、ボルト等の締結部材や溶接等により車体２に固定（リジット固定）されている。タンクケーシング３２は上述したタンク７より大きな内寸を備えた箱状に形成されており、複数本のタンク７を収容する。本実施形態のタンクケーシング３２は、外部からタンク７を熱的及び物理的に保護可能な厚みのある鋼材などを用いて、上方に向かって開口した箱状に形成されている。

【0059】

図３に示すように、本実施形態のタンクケーシング３２は、底部３４、前壁部３５、左壁部３６、後壁部３７、右壁部３８を有している。底部３４は、車体幅方向に比べて前後方向に長い長方形の板状に形成されている。前壁部３５は、底部３４の前縁に上下方向に沿って起立状に形成されている。左壁部３６は、底部３４の左縁に上下方向に沿って起立状に形成されている。後壁部３７は、底部３４の後縁に上下方向に沿って起立状に形成されている。右壁部３８は、底部３４の右縁に上下方向に沿って起立状に形成されている。タンクケーシング３２の底部３４は、車体２の上部に対して、ボルトなどを用いて締結あるいは溶接などの手段で固定（リジット固定）されている。

【0060】

タンクケーシング３２の前壁部３５及び後壁部３７の上縁には、下方に向かって円弧状に凹む切欠部３９が形成されている。切欠部３９は、タンク７の収容本数に合わせて、前壁部３５及び後壁部３７に４箇所ずつ形成されている。切欠部３９は、凹んだ部分にネック７ａを嵌め込むようにして、切欠部３９の１箇所につきタンク７が１本収容される。切欠部３９の凹んだ部分にネック７ａを嵌め込むことで、タンクケーシング３２は、タンク７に横揺れを起こさないようにタンク７を収容されている。

【0061】

図４に示すように、タンクケーシング３２の上部には、ビーム材４０が設けられている。ビーム材４０は、車体幅方向に沿って延びる細長い板状の第１板部材４０ａと、前後方向に沿って延びる細長い板状の第２板部材４０ｂ及び第３板部材４０ｃとを組み合わることで櫛歯状（ギリシャ文字のπ字状）に形成されている。第１板部材４０ａは、車体幅方向に延びる細長い板状に形成されている。第１板部材４０ａの後端には、第２板部材４０ｂ及び第３板部材４０ｃの前端が連結されている。第２板部材４０ｂは第１板部材４０ａの左端に連結されており、第３板部材４０ｃは第１板部材４０ａの右端に連結されている。

【0062】

第３板部材４０ｃは、車体幅方向に延伸するように配備されている。ビーム材４０は、左壁部３６の前部上端と、右壁部３８の前部上端と、を車体幅方向に連結している。また、ビーム材４０は、タンクケーシング３２が収容するタンク７の前部の上方に位置しており、タンク７が縦揺れを起こさないよう、当該タンク７の前部を前壁部３５とともに保持している。

【0063】

ビーム材４０の第１板部材４０ａは、タンクケーシング３２の車体幅方向に沿った幅寸法（外寸）よりも長く形成されており、第１板部材４０ａの左端及び右端はタンクケーシング３２よりも幅方向外方に突出するように形成されている。タンクケーシング３２よりも幅方向外方に突出した第１板部材４０ａの左端及び右端の上部には、ブラケット４２が配備されている。また、ビーム材４０の第２板部材４０ｂ及び第３板部材４０ｃは、タンクケーシング３２の車体幅方向に沿った幅寸法（外寸）と同じ長さの距離をあけて配備されている。第２板部材４０ｂ及び第３板部材４０ｃの後端には、ブラケット４２が配備されている。

【0064】

なお、本実施形態のタンクケーシング３２は箱状に形成されているが、本発明のタンクケーシング３２にはタンク７を収容可能な棚やラックなどを用いても良い。また、本実施形態のタンクケーシング３２では、前壁部３５と後壁部３７の双方に切欠部３９が形成された例を挙げたが、切欠部３９は前壁部３５及び後壁部３７のいずれか一方だけ（タンク７のネック７ａが設けられる方）に形成されていても良い。

【0065】

ブラケット４２は、キャビン３の下端を車体２に支持する部材である。具体的には、ブラケット４２は、キャビン３の左右に設けられたフロントピラー１４、１５及びリアピラー１６、１７の下端を支持する。ブラケット４２は、フロントピラー１４、１５及びリアピラー１６、１７の下端と嵌合するブラケット本体４３と、ブラケット本体４３に対してフロントピラー１４、１５及びリアピラー１６、１７の下端を弾性的に支持するマウント部材４４と、を有している。

【0066】

図７に示すように、ガス配管２３は、複数のタンク７のそれぞれに配備されており、それぞれのタンク７の水素ガスをバルブユニット３３に案内する。ガス配管２３には、水素ガスの透過を防止可能な合成樹脂と、可撓性を備えた金属ワイヤなどを組み合わせた複合材料のホースなどが用いられる。

【0067】

バルブユニット３３は、ガス配管２３を通じてそれぞれのタンク７から送られてきた水素ガスを集め、適宜混合している。バルブユニット３３は、水素ガスの圧力及び流量を調整可能な電磁弁などを備えており、燃料電池８で発電するのに適した圧力及び流量に水素ガスを調整して、燃料電池８に水素ガスを送っている。

【0068】

作業車両１は、燃料電池８の温度を調整可能な装置として、第１熱交換装置８０を備えている。第１熱交換装置８０は、燃料電池８の温度を発電効率が高くなる温度（水素燃料電池の場合であれば７０℃程度の温度）に調整可能である。燃料電池８の温度は、当該燃料電池の内部に設けられた電極にて計測することができる。なお、第１熱交換装置８０は、燃料電池８の温度を発電効率が高くなる温度に高くする装置であって、上述した温度は一例であり限定されない。

【0069】

図１０は、第１熱交換装置８０の概略構成を示す図である。第１熱交換装置８０は、冷媒との熱交換により冷却された空気をキャビン３の内部に供給する（矢印Ｂ１参照）とともに、熱交換によって温められた冷媒の熱を燃料電池８に供給する（矢印Ｂ２参照）。

【0070】

第１熱交換装置８０は、第１コンデンサ８３、第１エバポレータ８５、第１コンプレッサ８７、第１配管８６を備えている。

【0071】

第１コンデンサ８３は、ボンネット９内における燃料電池８の前方に配備されている。第１コンデンサ８３は、金属チューブや金属板などで表面積が大きくなるように形成された熱交換器が用いられている。第１コンデンサ８３には、第１コンプレッサ８７で圧縮された冷媒が供給される。第１コンデンサ８３では、冷媒が、放熱により冷却される。言い換えれば、、第１コンデンサ８３は、冷媒の熱を放出する。第１コンデンサ８３から放出された熱は、燃料電池８に供給される。

【0072】

第１エバポレータ８５は、第１コンデンサ８３での放熱により冷却された冷媒を用いて、キャビン３内の空気を冷却している。第１エバポレータ８５は、キャビン３内の前部に配備されている。

【0073】

図１０の白抜き矢印は、第１熱交換装置８０の冷媒の流れを示している。第１エバポレータ８５では冷媒との熱交換により空気が冷却され、冷却された空気がキャビン３の内部に供給される（矢印Ｂ１参照）。第１エバポレータ８５での熱交換によって温められた冷媒は、第１コンプレッサ８７で圧縮されて第１配管８６を介して、第１コンデンサ８３に供給される。第１コンデンサ８３では、第１エバポレータ８５での熱交換によって温められた冷媒の熱が燃料電池８に供給される（矢印Ｂ２参照）。

【0074】

このように、作業車両１は、第１熱交換装置８０を備えることによって、キャビン３の内部を冷却できるとともに燃料電池８を温めることができる。これにより、燃料電池８の内部に設けられた電極温度を発電効率が高くなる温度（水素燃料電池の場合であれば７０℃程度の温度）に調整可能となる。

【0075】

作業車両１は、上記した第１熱交換装置８０に加えて、第２熱交換装置８１を備えていてもよい。図１は、第１熱交換装置８０と第２熱交換装置８１を備えた作業車両１を示している。以下、第１熱交換装置８０と第２熱交換装置８１を備えた作業車両１について説明する。但し、上述した構成と重複する構成については説明を一部省略する。

【0076】

図８に示すように、第１熱交換装置８０は、第１コンデンサ８３、第１エバポレータ８５、第１配管８６と、第１コンプレッサ８７を備えている。

【0077】

第１熱交換装置８０は、ボンネット９内とキャビン３内との間で熱交換を行う。第１熱交換装置８０は、キャビン３内を冷却し、ボンネット９内を加温する。

【0078】

第１コンデンサ８３は、ボンネット９内における燃料電池８の前方に配備されている。第１コンデンサ８３の後方には、第１コンデンサファン８８が配備されている。第１コンデンサファン８８は、第１コンデンサ８３で放熱された熱を、燃料電池８に温風として吹き付けている。第１コンデンサファン８８は、第１コンデンサから放出された熱を燃料電池８に導く導熱手段である。但し、第１コンデンサ８３をボンネット９の内部とは異なる位置に配置し、導熱手段として、第１コンデンサ８３から放出された熱を燃料電池８に導くパイプを設けてもよい。

【0079】

第１エバポレータ８５は、キャビン３における下部前方に配備されている。第１エバポレータ８５の側方には、図示を省略する送風ファンが設けられている。送風ファンは、第１エバポレータ８５で冷却された空気を冷風としてキャビン３内に送っている。

【0080】

第１コンプレッサ８７は、キャビン３における第１コンデンサ８３の後方に配備されている。

【0081】

図８に点線で示すように、第１配管８６は、第１コンデンサ８３、第１エバポレータ８５、及び第１コンプレッサ８７を接続している。第１配管８６は、銅やアルミなどの金属管が用いられている。第１配管８６は、第１コンデンサ８３から第１エバポレータ８５、次いで第１コンプレッサ８７を経由して、第１コンデンサ８３に戻る循環経路に沿って配備されている。これにより、冷媒は、第１コンデンサ８３、第１エバポレータ８５、第１コンプレッサ８７を循環することができる。なお、第１配管８６の経路上には、冷媒を貯留するレシーバタンクや膨張弁などを適宜設けても良い。

【0082】

第２熱交換装置８１は、ボンネット９内における燃料電池８の後方に配置されている。第２熱交換装置８１は、燃料電池８を冷却するものである。つまり、図１に示す作業車両１は、燃料電池８を加温する第１熱交換装置８０と、燃料電池８を冷却する第２熱交換装置８１を組み合わせて用いることで、燃料電池８を最適な温度に調整している。

【0083】

図９に示すように、第２熱交換装置８１は、スタック冷却部８９、第２コンデンサ８４、第２コンデンサファン９０、第２配管９１、及び第２コンプレッサ９２を備えている。

【0084】

スタック冷却部８９は、冷却された冷媒を用いて、燃料電池８を冷却している。スタック冷却部８９は、燃料電池８の電池ケーシングの内部又は周囲に冷媒を流通させる導管を備え、導管を通じて冷媒との間で熱交換を行うことで、スタック冷却部８９を冷却している。スタック冷却部８９で吸熱により加熱された冷媒は、第２コンプレッサ９２に送られる。

【0085】

第２コンプレッサ９２は、第１コンプレッサ８７と同様に、スタック冷却部８９で冷却により吸熱された冷媒を圧縮する部材である。第２コンプレッサ９２で圧縮された冷媒は、第２コンデンサ８４に供給される。

【0086】

第２コンデンサ８４は、第２コンプレッサ９２で圧縮された冷媒の熱を、ボンネット９外に排熱するものである。本実施形態の第２コンデンサ８４は、ボンネット９内における燃料電池８の後方に配備されている。第２コンデンサ８４には、第１コンデンサ８３と同様な熱交換器が用いられている。第２コンデンサ８４には、第２配管９１を通じて第２コンプレッサ９２で圧縮された冷媒が供給されている。第２コンデンサ８４では、冷媒が、放熱により冷却される。第２コンデンサ８４の前方または後方には、第２コンデンサファン９０が配備されている。第２コンデンサファン９０は、第２コンデンサ８４で放熱された熱を、ボンネット９外に排熱風として排出している。

【0087】

図９に点線で示すように、第２配管９１は、第２コンデンサ８４、スタック冷却部８９、及び第２コンプレッサ９２の３部材を循環している。第２配管９１にも、第１配管８６と同様に銅やアルミなどの金属管が用いられている。第２配管９１は、第２コンデンサ８４からスタック冷却部８９、次いで第２コンプレッサ９２を経由して、第２コンデンサ８４に戻る循環経路に沿って配備されている。

【0088】

なお、第２配管９１の経路上には、冷媒を貯留するレシーバタンクなどを適宜設けても良い。

【0089】

本実施形態の作業車両１は、作業装置４９を連結可能な車体２と、車体２に設けられた運転席１０を収容するキャビン３と、車体２を支持すると共に走行させる走行装置４と、走行装置４を駆動する駆動装置５と、第１熱交換装置８０と、を備え、駆動装置５は、当該駆動装置５を駆動させるための電力を発生する燃料電池８を有しており、第１熱交換装置８０は、冷媒との熱交換により冷却された空気をキャビン３の内部に供給するとともに、熱交換によって温められた冷媒の熱を燃料電池８に供給する。

【0090】

この構成によれば、第１熱交換装置８０によってキャビン３内を冷却することができるとともに、燃料電池８を適切な温度に温度調整することができる。

【0091】

車体２の前部にはボンネット９が設けられ、燃料電池８は、ボンネット９の内部に収容されている。

【0092】

この構成によれば、第１熱交換装置８０でボンネット９内とキャビン３内との間で熱交換を行うことができるため、ボンネット９内に設けられた燃料電池８を適切な温度に温度調整することができる。

【0093】

第１熱交換装置８０は、冷媒の熱を放出する第１コンデンサ８３と、第１コンデンサ８３から放出された熱を燃料電池８に導く導熱手段（例えば、第１コンデンサファン８８）と、を有している。

【0094】

この構成によれば、第１コンデンサ８３から放出された熱を確実に燃料電池８に導いて、燃料電池８を適切な温度に温度調整することができる。

【0095】

本実施形態の作業車両１では、第１熱交換装置８０は、ボンネット９内で放熱を行う第１コンデンサ８３と、キャビン３内で吸熱を行う第１エバポレータ８５と、第１コンデンサ８３と第１エバポレータ８５との間で冷媒を循環させる第１配管８６と、第１エバポレータ８５において吸熱された冷媒を圧縮する第１コンプレッサ８７と、を備えている。

【0096】

このように第１配管８６上に第１コンデンサ８３、第１エバポレータ８５、及び第１コンプレッサ８７を備えた第１熱交換装置８０を用いれば、キャビン３内で吸熱した熱を、燃料電池８の加温に用いることができる。その結果、燃料電池８の温度調整を効率的に行うことが可能となる。

【0097】

第１熱交換装置８０は、第１コンデンサ８３から放熱された熱を、燃料電池８に温風として吹き付ける第１コンデンサファン８８と、第１エバポレータ８５の吸熱で冷却された空気を、冷風としてキャビン３内に送る送風ファンと、を備えている。

【0098】

第１コンデンサファン８８を設ければ、第１コンデンサ８３で放熱された熱を、温風の状態で燃料電池８に送ることができ、燃料電池８を効率的に加温できる。また、送風ファンを用いて第１エバポレータ８５で冷却された冷風を送風すれば、キャビン３内を効率的に冷房できる。

【0099】

本実施形態の作業車両１は、駆動装置５を駆動させるためのガスを収容するタンク７を複数備え、走行装置４は、車体２の前部の左右両端に配備される前輪１８と、車体２の後部の左右両端に配備される後輪１９と、を有しており、複数のタンク７は、前輪１８と後輪１９との間に配備されている。

【0100】

重量があるタンク７を前輪１８と後輪１９との間に配備すれば、前輪１８と後輪１９との双方にタンク７の重量がほぼ均等に加わり、走行性能を安定化することが可能となる。

【0101】

本実施形態の作業車両１では、駆動装置５は、燃料電池８が発電した電力を蓄電するバッテリ２０と、燃料電池８が発電した電力によって駆動する駆動モータ６と、を備えており、駆動モータ６は、車体２の左右方向の中央であって、前輪１８と後輪１９との中間に配備されている。

【0102】

本実施形態の作業車両１では、駆動モータ６は、タンク７に次いで重量がある重量物である。そのため、重量がある駆動モータ６を前輪１８と後輪１９との中間に配備すれば、タンク７の場合と同様に前輪１８と後輪１９との双方に駆動モータ６の重量が均等に加わり、走行性能をさらに安定化することが可能となる。

【0103】

本実施形態の作業車両１では、バッテリ２０は、キャビン３における運転席１０の下方に配備されている。

【0104】

バッテリ２０も、上述したタンク７や駆動モータ６と同様に重量がある重量物である。そのため、バッテリ２０を運転席１０の下方に配備すれば、重量のあるバッテリ２０が車両の中でも下方に位置するようになり、作業車両１の重心が低くなり、走行性能を安定化することが可能となる。

【0105】

本実施形態の作業車両１では、ボンネット９内における燃料電池８の後方には、燃料電池８を冷却する第２熱交換装置８１が配備されている。

【0106】

このような第２熱交換装置８１を第１熱交換装置８０に加えて設ければ、第１熱交換装置８０で燃料電池８を加温すると共に、第２熱交換装置８１で燃料電池８を冷却することが可能となる。その結果、燃料電池８の温度調整をより効率的に行うことが可能となる。

【0107】

本実施形態の作業車両１では、第２熱交換装置８１は、燃料電池８を冷却するスタック冷却部８９と、燃料電池８の前方及び／又は後方のボンネット９内で放熱を行う第２コンデンサ８４と、第２コンデンサ８４で放熱された熱をボンネット９外に排熱する第２コンデンサファン９０と、第２コンデンサ８４とスタック冷却部８９との間で冷媒を循環させる第２配管９１と、スタック冷却部８９において吸熱が行われた冷媒を圧縮する第２コンプレッサ９２と、を備えている。

【0108】

このように第２配管９１上にスタック冷却部、第２コンデンサ８４、及び第２コンプレッサ９２を備えた第２熱交換装置８１を用いれば、キャビン３内の燃料電池８を加温することも冷却することも可能となる。その結果、燃料電池８の温度調整をより効率的に行うことが可能となる。

【0109】

以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0110】

１ 作業車両
２ 車体
３ キャビン
４ 走行装置
５ 駆動装置
６ 駆動モータ
７ タンク
８ 燃料電池
９ ボンネット
１０ 運転席
１８ 前輪
１９ 後輪
２０ バッテリ
４９ 作業装置
８０ 第１熱交換装置
８１ 第２熱交換装置
８３ 第１コンデンサ
８４ 第２コンデンサ
８５ 第１エバポレータ
８６ 第１配管
８７ 第１コンプレッサ
８８ 第１コンデンサファン
８９ スタック冷却部
９０ 第２コンデンサファン
９１ 第２配管
９２ 第２コンプレッサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】