JP2002367652A

JP2002367652A - 燃料電池収容ケース

Info

Publication number: JP2002367652A
Application number: JP2001175511A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Tanaka; 秀幸田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料電池を収容する燃料電池ケースは、従
来、内部に結露が生じたときの対策が十分でなかった。【解決手段】燃料電池収容ケース１０の骨格となる燃
料電池収容ケース骨格１１は、金属製の材料で構成し、
その燃料電池収容ケース骨格１１の内面に、絶縁性の物
質を被覆することにより、ケース内部に結露が生じた場
合にも、燃料電池収容ケース骨格１１とエンドプレート
６２との絶縁を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池を収容す
る燃料電池収容ケースに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、水素と酸素が反応する際に発生す
る電気を利用可能な燃料電池発電システムを備えた車両
の研究開発が進められている。燃料電池発電システムに
用いられる燃料電池では、通常、多数の単位電池を積層
して構成されている。燃料電池は、Ａｌなどの金属でで
きたケースに収容されている。燃料電池は、ケース底面
に設けられた支持部材によって支持、固定されている。
漏電防止の観点から、燃料電池とケースとは絶縁する必
要があり、支持部材と燃料電池またはケースとの間に
は、絶縁物質が設けられている。

【０００３】また、万が一漏電が生じた場合にシステム
を停止するための備えとして、燃料電池とケースとの間
の電気抵抗等を測定することにより漏電が生じていない
か監視がされている。

【０００４】このように、車両用燃料電池とそのケース
には、漏電を防止、または漏電に対処するため工夫が凝
らされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ケース内の温度が高温
から低温に急に変わると、ケース内部に結露が生じるこ
とがある。この場合に、ケース、絶縁物質、支持部材、
および燃料電池の表面に生じた結露水がつながった状態
になることがある。結露水がつながることにより、燃料
電池とケースとの絶縁状態が保たれなくなり、漏電の恐
れがあった。

【０００６】また、従来の漏電検知では、燃料電池とケ
ースとの絶縁性を見ているために、燃料電池の単位電池
がずれることなどにより、冷却水などの液体が漏れた場
合でも、実際に燃料電池とケースとが電気的につがなる
までは異常が検知されないでいた。

【０００７】このように、従来の燃料電池用のケースで
は、結露水への対策や、内部に溜まった液体への対策が
十分でなく、より安全性の高い燃料電池用のケースが必
要とされていた。

【０００８】そこで本発明は、上記の課題を解決するこ
とのできる燃料電池収容ケースを提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、複数の
単位電池が積層された燃料電池を保持部材で保持しつ
つ、燃料電池を収容する燃料電池収容ケースであって、
金属物質で構成され、保持部材と絶縁されたケース骨格
と、ケース骨格の内面であって、保持部材の周囲の所定
の領域を被覆する絶縁性を有する絶縁部材と、を備え
る。

【００１０】また、本発明で使用される燃料電池は、そ
の下部に、絶縁部材で被覆されたケース骨格の内部底面
から所定の高さに位置し、導電性を有する第１の導通部
を有し、燃料電池収容ケースは、絶縁部材で被覆された
ケース骨格の内部底面において、第１の導通部から所定
の距離に位置し、周囲より所定の高さ以上の高さを有す
る領域に設けられ、導電性を有する第２の導通部をさら
に備える。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を通じて
本発明を説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施形態にかかる燃料
電池２０を収容する燃料電池収容ケース１０の斜視概略
図である。燃料電池収容ケース１０の骨格１１（図２参
照）は、アルミニウムなどの金属で形成され、フレーム
１２，１４，１６，および１８により、車両のボディ３
０に固定されている。この燃料電池収容ケース１０に
は、燃料電池２０が収容されている。

【００１３】燃料電池２０は、高分子電解質膜（たとえ
ば、フッ素系樹脂により形成された厚さ１００μｍ−２
００μｍのイオン交換膜）とこの高分子電解質膜を挟持
する２つの電極（アノード電極およびカソード電極）と
で形成される単位電池４０を、セパレータ５０を介して
複数積層し、さらに積層された単位電池４０の両側か
ら、金属や樹脂などで構成されるエンドプレート６０、
６２により挟持されている。

【００１４】エンドプレート６０には、積層された単位
電池４０を押さえるための加圧機構７０が設置されてい
る。加圧機構７０の例は、エンドプレート６０を貫通す
る孔を通るボルトであり、このボルトを締めることによ
り、積層された単位電池４０が押さえつけられる。な
お、エンドプレート６２にも同様な加圧機構を備えても
よい。

【００１５】各単位電池４０の断面には、冷却水孔、燃
料ガス孔、および酸化ガス孔が設けられており（図示せ
ず）、それぞれの孔は、単位電池を積層したときに複数
の単位電池４０を貫通した状態になり、冷却水用、燃料
ガス用、および酸化ガス用の流路が形成される。

【００１６】図２は、燃料電池２０を収容する燃料電池
収容ケース１０のＡ−Ａ’断面図である。この断面にお
いて、燃料電池収容ケース骨格１１は、車両のボディ３
０にフレーム１６，１８を介して固定されている。燃料
電池収容ケース骨格１１の内面は、絶縁部材３００で被
覆されている。絶縁部材３００の材料としては、ポリエ
チレン、ウレタン、ゴムなどの樹脂が好適である。絶縁
部材３００の厚みは、材料の絶縁性にもよるが、たとえ
ば、ポリエチレンの場合には、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ
が好適である。燃料電池２０のエンドプレート６２は、
エンドプレート６２下面の両端部において、絶縁部材３
００を介して、マウント８６，８８により燃料電池収容
ケース骨格１１に固定されている。

【００１７】これにより、燃料電池２０と、燃料電池収
容ケース骨格１１との絶縁が確保されると共に、燃料電
池収容ケース１０内部の温度が高温から低温に変化した
場合に、結露が生じた場合にも、燃料電池２０と、燃料
電池収容ケース骨格１１とが電気的につながることを防
止できる。

【００１８】なお、本実施形態においては、燃料電池収
容ケース骨格１１の内面全体が絶縁部材３００で被覆さ
れているが、たとえば、燃料電池収容ケース骨格１１の
内面上部の一部が絶縁部材３００で被覆されていなくて
も、燃料電池収容ケース骨格１１が露出した部分と、マ
ウント８６等との距離が十分確保されていれば、実質的
に、燃料電池収容ケース骨格１１が露出した部分と、マ
ウント８６との間で結露水がつながることを防止するこ
とができる。

【００１９】なお、図１のＢ−Ｂ’断面については、Ａ
−Ａ’断面と同様な構成であるので、説明は省略する。

【００２０】図３は、マウント８６，８８の構造の一例
を示す図である。燃料電池収容ケース骨格１１に、ボル
ト１００、ナット１１０により座板１２０が固定されて
いる。同様に、燃料電池収容ケース骨格１１に、ボルト
１０２、ナット１１２により座板１２２が固定されてい
る。燃料電池収容ケース骨格１１の内面は、絶縁部材３
００によって被覆されている。ボルト１００，１０２、
ナット１１０，１１２が燃料電池収容ケース１０内に露
出した部分についても絶縁部材３００による被覆が施さ
れている。エンドプレート６２は、座台１３０を介し
て、ボルト１０４を締めることにより、座板１２０，１
２２に固定される。なお、座板１２０，１２２とボルト
１０４との間には、別途絶縁部材３０２が設けられてお
り、エンドプレート６２と燃料電池収容ケース骨格１１
との絶縁が確保されている。以下、燃料電池収容ケース
１０というときは、燃料電池収容ケース骨格１１、およ
び絶縁部材３００を含むものとする。

【００２１】図４は、図１に示した燃料電池２０を収容
する燃料電池収容ケース１０のＣ−Ｃ’断面図である。
燃料電池収容ケース１０の底面中央部は、燃料電池収容
ケース１０の底面（絶縁部材３００の表面を基準とす
る）からｈ１だけ高くなった領域が設けられており、こ
の領域に導通部５００が設置されている。導通部５００
は、たとえば、外部から燃料電池収容ケース１０を貫通
させた導通を有するボルトの先端部分を用いることがで
きる。また、燃料電池２０の下面には、導通部５００か
ら所定の距離離れた場所に別の導通部５１０が設けられ
ている。この導通部５１０の先端部分は、燃料電池収容
ケース１０の底面からｈ２の高さに設置される。高さｈ
２とｈ１の関係は、ｈ１≧ｈ２である。導通部５１０
は、絶縁物質で被覆された導線（図示せず）に接続され
ている。この導線は、燃料電池収容ケース１０の外部へ
導かれる。

【００２２】以上の構成により、仮に、燃料電池収容ケ
ース１０の内部に溜まった液漏れした冷却水等の液体の
深さがｈ１以上になると、導通部５００と導通部５１０
との間が電気的につながるので、この間の電気抵抗をモ
ニタすることにより、燃料電池収容ケース１０の内部に
液体が所定量溜まったことを検出することができる。さ
らに、液体が検出された場合には、燃料電池２０の動作
を停止されることなどにより、安全性を確保することが
できる。

【００２３】図５は、別の燃料電池収容ケース１０の構
成におけるＣ−Ｃ’断面図を示す図である。基本構成
は、図４に示した構成と同様であるので説明を省略す
る。この構成では、導通部５１０は、燃料電池収容ケー
ス１０の底面から高さｈ１だけ高くなった領域に設置さ
れている。導通部５１０は、導通部５００と同様に、た
とえば、外部から燃料電池収容ケース１０を貫通させた
導通を有するボルトの先端部分を用いることができる。
この導通部５１０および導通部５１０を含むボルトは、
絶縁部材３００，５２０により燃料電池収容ケース骨格
１１と絶縁されている。これによっても、燃料電池収容
ケース１０の内部にたまった液体の検出が可能である。

【００２４】また、上記の構成のほか、図４の導通部５
１０と同様な導通部５００を燃料電池２０に設け、導通
部５００と導通部５１０とを絶縁させておき、導通部５
００と導通部５１０との電気抵抗をモニタすることによ
っても、燃料電池収容ケース１０の内部にたまった液体
の検出が可能である。

【００２５】

【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明に
よれば、燃料電池収容ケース１０内部に発生した結露に
よる漏電を防ぎ、さらに、燃料電池収容ケース１０内部
に液体が溜まったことを検出することができるので、よ
り安全性の高い燃料電池収容ケース１０が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる燃料電池２０を
収容する燃料電池収容ケース１０の斜視概略図である。

【図２】燃料電池２０を収容する燃料電池収容ケース
１０のＡ−Ａ’断面図である。

【図３】マウント８６，８８の構造の一例を示す図で
ある。

【図４】図１に示した燃料電池２０を収容する燃料電
池収容ケース１０のＣ−Ｃ’断面図である。

【図５】別の燃料電池収容ケース１０の構成における
Ｃ−Ｃ’断面図を示す図である。

【符号の説明】

１０燃料電池収容ケース、１１燃料電池収容ケース
骨格、１２，１４，１６，１８フレーム、２０燃料
電池、３０ボディ、４０単位電池、５０セパレー
タ、６０、６２エンドプレート、７０加圧機構、８
２，８４，８６，８８マウント、１００，１０２，１
０４ボルト、１２０，１２２座板、１３０座台、
３００，３０２，５２０絶縁部材、５００，５１０
導通部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の単位電池が積層された燃料電池を
保持部材で保持しつつ、前記燃料電池を収容する燃料電
池収容ケースであって、金属物質で構成され、前記保持部材と絶縁されたケース
骨格と、前記ケース骨格の内面であって、前記保持部材の周囲の
所定の領域を被覆する絶縁性を有する絶縁部材と、を備えることを特徴とする燃料電池収容ケース。
【請求項２】前記燃料電池は、その下部に、前記絶縁
部材で被覆された前記ケース骨格の内部底面から所定の
高さに位置し、導電性を有する第１の導通部を有し、前記絶縁部材で被覆された前記ケース骨格の内部底面に
おいて、前記第１の導通部から所定の距離に位置し、周
囲より前記所定の高さ以上の高さを有する領域に設けら
れ、導電性を有する第２の導通部をさらに備えることを
特徴とする請求項１に記載の燃料電池収容ケース。