JP2008218240A - Case for fuel cell - Google Patents

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Haruhisa Niimi
治久 新美
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a case for a fuel cell capable of restraining damage of components in the case even when the components collide with the case while reducing thickness and weight. <P>SOLUTION: This case 10 for a fuel cell is used for housing, in its inside, a fuel cell stack 20 composed by stacking unit cells together, and peripheral components 30 in the case attached to the fuel cell stack 20. The case 10 for a fuel cell is provided with a case base material layer 14 partitioning the inside and outside of the case, and reinforcing layers 15 stacked on at least a part of the case base material layer 14, and having elasticity and extensibility larger than those of the case base material layer 14. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池スタックを内部に収容する燃料電池用ケースに関するものである。   The present invention relates to a fuel cell case that accommodates a fuel cell stack therein.

単セルを積層してなるスタック構造の燃料電池（以下、燃料電池スタックと称する。）は、塵埃や水などから保護されるべく、密閉構造の燃料電池用ケースの内部に収容される。燃料電池用ケースは、車両に搭載される場合には、例えば乗員室の前方等に搭載される（例えば、特許文献１参照）。   A fuel cell having a stack structure in which single cells are stacked (hereinafter referred to as a fuel cell stack) is housed inside a fuel cell case having a sealed structure so as to be protected from dust and water. When mounted on a vehicle, the fuel cell case is mounted, for example, in front of the passenger compartment (see, for example, Patent Document 1).

特許文献１の燃料電池スタックは、そのセル積層方向の両端にエンドプレートが配され、一方のエンドプレート側に分配マニホールドが配される。そして、エンドプレート、燃料電池用ケース、及び分配マニホールドがボルトにより締結される。また、もう一方のエンドプレートがシャフトを介して燃料電池用ケースに自由に支持される。このような構成により、車両衝突時に燃料電池用ケースへの衝撃によって燃料電池スタックに局所的な衝撃が作用することを回避し、燃料電池スタックの破損を抑制している。
特開２００５−１４９８３９号公報（第４頁、第２図等） In the fuel cell stack of Patent Document 1, end plates are arranged at both ends in the cell stacking direction, and a distribution manifold is arranged on one end plate side. Then, the end plate, the fuel cell case, and the distribution manifold are fastened by bolts. The other end plate is freely supported by the fuel cell case via the shaft. With such a configuration, a local impact is prevented from acting on the fuel cell stack due to an impact on the fuel cell case in the event of a vehicle collision, and damage to the fuel cell stack is suppressed.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-149839 (page 4, FIG. 2, etc.)

一般に、燃料電池用ケース内には、燃料電池スタック以外に各種の部品が配される。例えば、燃料ガスや冷媒などの流体用の配管が設けられる。配管の端部は、エンドプレートに固定される。また、燃料電池スタックの周囲にはセンサや高電圧部品等が配される。これらの配管や部品は、省スペース化のため近接して配置されることが多い。   Generally, various parts other than the fuel cell stack are arranged in the fuel cell case. For example, piping for fluid such as fuel gas or refrigerant is provided. The end of the pipe is fixed to the end plate. In addition, sensors, high voltage components, and the like are arranged around the fuel cell stack. These pipes and parts are often arranged close to each other to save space.

一方、燃料電池用ケースの外部には、ケース外に延出された配管の他、エアコンプレッサ、レギュレータ、及び水素ポンプ等の燃料電池システム側の部品、さらには車両側の部品が配設される。   On the other hand, on the outside of the fuel cell case, in addition to piping extending outside the case, components on the fuel cell system side such as an air compressor, a regulator, and a hydrogen pump, and further, components on the vehicle side are arranged. .

燃料電池を搭載した車両に外部から衝撃が加えられると、燃料電池用ケースの薄板製の壁部は、ケース外の周辺部品と衝突する場合がある。この衝突の結果、周辺部品が燃料電池用ケースの壁部を貫通してケース内に突出すると、ケース内部品が破損するおそれがある。   When an impact is applied from the outside to a vehicle equipped with a fuel cell, the thin wall portion of the fuel cell case may collide with peripheral parts outside the case. As a result of this collision, if the peripheral component penetrates the wall of the fuel cell case and protrudes into the case, the component in the case may be damaged.

そこで、本発明の燃料電池用ケースは、当該ケースに部品が衝突してもケース内の部品の損傷を抑制できることを目的とする。   Therefore, the fuel cell case of the present invention aims to suppress damage to the components in the case even if the components collide with the case.

本発明の燃料電池用ケースは、単セルを積層してなる燃料電池スタックと、燃料電池スタックに付随する部品と、を内部に収容する燃料電池用ケースであって、当該ケースの内外を区画するケース基材層と、ケース基材層の少なくとも一部に積層された補強層と、を備える。そして、補強層は、ケース基材層よりも弾力性又は伸縮性が大きいものである。   A fuel cell case according to the present invention is a fuel cell case that houses therein a fuel cell stack formed by stacking single cells and components attached to the fuel cell stack, and divides the inside and outside of the case. A case base material layer, and a reinforcing layer laminated on at least a part of the case base material layer. The reinforcing layer is more elastic or stretchable than the case base material layer.

この構成によれば、例えばケース外の部品が当該ケースに衝突した場合に、その衝撃が補強層によって緩和されるようになる。これにより、ケース外の部品が当該ケースを貫通したり、当該ケースが変形したりすることを抑制できる。よって、ケース内にある燃料電池スタック及び付随部品の損傷を抑制できる。   According to this configuration, for example, when a component outside the case collides with the case, the impact is alleviated by the reinforcing layer. Thereby, it can suppress that components outside a case penetrate the said case, or the said case deform | transforms. Therefore, damage to the fuel cell stack and accompanying parts in the case can be suppressed.

より具体的には、補強層は、ラミネート層からなることが好ましい。ラミネート層は所望の特性を持つ材質のフィルム材やシート材を積層し、熱溶着等によって貼り合わせたラミネート材により形成できる。ラミネート材は、衝撃や変形により破れたり孔が開いたりしにくいので、衝突時に燃料電池用ケースが貫通されることを好適に抑制できる。   More specifically, the reinforcing layer is preferably composed of a laminate layer. The laminate layer can be formed of a laminate material obtained by laminating film materials or sheet materials having desired characteristics and bonding them together by heat welding or the like. Since the laminate material is not easily broken or opened by impact or deformation, it can be suitably prevented that the fuel cell case is penetrated at the time of collision.

また、補強層は、多孔質状、メッシュ状、織物状又は不織布状であることが好ましく、これらの形態を金属又は樹脂で実現することが好ましい。こうすることで、弾力性又は伸縮性を有する補強層を簡易に形成できる。   The reinforcing layer is preferably porous, mesh, woven or non-woven, and it is preferable to realize these forms with metal or resin. By doing so, a reinforcing layer having elasticity or stretchability can be easily formed.

本発明の一態様によれば、補強層は、燃料電池用ケースの内部表面を構成するものであり、且つ、絶縁性を有することが好ましい。このようにすれば、衝突時にケースが変形してケースの内部表面がケース内の部品に接触しても、ケース内の例えば高電圧部品同士を短絡させることを防止できる。   According to one aspect of the present invention, the reinforcing layer constitutes the inner surface of the fuel cell case and preferably has an insulating property. If it does in this way, even if a case deform | transforms at the time of a collision and the internal surface of a case contacts the components in a case, it can prevent short circuiting, for example, high voltage components in a case.

本発明の一態様によれば、補強層はケース基材層の両面に積層されることが好ましい。これにより、衝突時の衝撃をより一層緩和できるので、ケース内にある燃料電池スタック等の損傷をより一層抑制できる。   According to one aspect of the present invention, the reinforcing layer is preferably laminated on both sides of the case base material layer. Thereby, since the impact at the time of a collision can be further eased, damage to the fuel cell stack and the like in the case can be further suppressed.

本発明の他の好ましい一態様によれば、ケース基材層は補強層の両面に積層されてもよい。これにより、上記同様に、ケース内にある燃料電池スタック等の損傷をより一層抑制できる。   According to another preferred embodiment of the present invention, the case base layer may be laminated on both sides of the reinforcing layer. Thereby, similarly to the above, damage to the fuel cell stack and the like in the case can be further suppressed.

本発明の一態様によれば、燃料電池用ケースにおいて補強層がある領域は、燃料電池用ケースの外壁に向かって突出する燃料電池用ケース外の突起部に面することが好ましい。こうすることで、突起部が衝突し得る領域に補強層があるので、より効果的に衝突時の衝撃を緩和でき、燃料電池スタック等の損傷を抑制できる。   According to one aspect of the present invention, the region where the reinforcing layer is present in the fuel cell case preferably faces a protrusion outside the fuel cell case that protrudes toward the outer wall of the fuel cell case. By doing so, since the reinforcing layer is in a region where the protrusions can collide, the impact at the time of the collision can be more effectively mitigated, and damage to the fuel cell stack or the like can be suppressed.

本発明の燃料電池用ケースによれば、薄肉化や軽量化を図りつつ、当該ケースに部品が衝突してもケース内の部品の損傷を抑制することができる。   According to the fuel cell case of the present invention, damage to components in the case can be suppressed even when components collide with the case while reducing the thickness and weight.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る燃料電池用ケースについて説明する。ここでは、燃料電池用ケースを燃料電池自動車に設置した例について説明する。   Hereinafter, a fuel cell case according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Here, the example which installed the case for fuel cells in the fuel cell vehicle is demonstrated.

図１に示すように、燃料電池用ケース１０（以下、ケース１０という）は、例えば、燃料電池車両１の車室床の前方寄りに配置された状態で車体に固定される。ケース１０は、底壁部の外面をブラケット等に支持させ、例えばこのブラケット等を車両のフレームに固定することで車体に固定される。   As shown in FIG. 1, a fuel cell case 10 (hereinafter referred to as a case 10) is fixed to a vehicle body in a state of being disposed near the front of a passenger compartment floor of the fuel cell vehicle 1, for example. The case 10 is fixed to the vehicle body by supporting the outer surface of the bottom wall portion with a bracket or the like and fixing the bracket or the like to the frame of the vehicle, for example.

図２にケース１０及びその内外に配置された部品のレイアウトの一例を示す。図２（ａ）は側面配置、図２（ｂ）は平面配置である。この図に示すように、ケース１０の内部には、燃料電池スタック２０と、燃料電池スタック２０に付随する部品３０（以下、ケース内周辺部品３０という。）が配設される。ケース１０は箱型に形成されており、その内部に、略長方形の２つの燃料電池スタック２０が並べて収納される。   FIG. 2 shows an example of the layout of the case 10 and parts arranged inside and outside thereof. FIG. 2A shows a side arrangement, and FIG. 2B shows a planar arrangement. As shown in this figure, a fuel cell stack 20 and a part 30 associated with the fuel cell stack 20 (hereinafter referred to as an in-case peripheral part 30) are disposed inside the case 10. The case 10 is formed in a box shape, and two substantially rectangular fuel cell stacks 20 are stored side by side in the case 10.

ケース１０は、上下二分割構造からなり、上方開口されたロアケース１１と、ロアケース１１に対して蓋として機能するアッパケース１２と、で構成される。ケース１０は、ロアケース１１の上端部から外方向に張り出したフランジ部と、アッパケース１２の下端部から外方向に張り出したフランジ部とを接合して箱型に組み立てられる。そして、この組み立てられたケース内部に、セル積層方向が水平方向（車両１の前後方向）となるように燃料電池スタック２０が収容される。ロアケース１１の底壁部の内面には、燃料電池スタック２０の底部を支持する絶縁体のマウント１３が設けられる。   The case 10 has a vertically divided structure, and includes a lower case 11 that is opened upward and an upper case 12 that functions as a lid for the lower case 11. The case 10 is assembled in a box shape by joining a flange portion projecting outward from the upper end portion of the lower case 11 and a flange portion projecting outward from the lower end portion of the upper case 12. The fuel cell stack 20 is accommodated in the assembled case so that the cell stacking direction is the horizontal direction (the front-rear direction of the vehicle 1). An insulator mount 13 that supports the bottom portion of the fuel cell stack 20 is provided on the inner surface of the bottom wall portion of the lower case 11.

ロアケース１１とアッパケース１２は、フランジ部同士をバネ座金を介してボルトおよびナットにより締結されており、接合面が強密着している。なお、接合面にＯリングなどのシールを介在させてもよい。これにより、ケース１０の内部空間は、略気密に密閉されている。   The lower case 11 and the upper case 12 are fastened to each other by bolts and nuts via spring washers between the flange portions, and the joint surfaces are in close contact with each other. A seal such as an O-ring may be interposed on the joint surface. As a result, the internal space of the case 10 is hermetically sealed.

ロアケース１１およびアッパケース１２は、ケース基材１４（ケース基材層）をラミネート補強材１５（補強層）で両面から挟んだ３層構造のパネル１６により形成される（図３（ａ）参照）。ケース基材１４は、接着剤等によりラミネート補強材１５に接合される。すなわち、ケース１０は、このケース内外を区画する区画壁としてケース基材１４を有しており、このケース基材１４の全面にラミネート補強材１５による補強が施されている。   The lower case 11 and the upper case 12 are formed by a panel 16 having a three-layer structure in which a case base material 14 (case base material layer) is sandwiched from both sides by a laminate reinforcing material 15 (reinforcing layer) (see FIG. 3A). . The case base 14 is joined to the laminate reinforcing material 15 with an adhesive or the like. That is, the case 10 has a case base 14 as a partition wall that divides the inside and outside of the case, and the entire surface of the case base 14 is reinforced by the laminate reinforcing material 15.

ケース基材１４は、ケース１０の構造部材としての機能を有しており、金属や硬質樹脂により形成することができるが、ここでは軽量化や放熱性を考慮してアルミニウムが用いられている。より詳細には、ケース基材１４には、例えば３ｍｍ、好ましくは１ｍｍ程度からなるアルミニウム製の薄板を用いている。なお、ラミネート補強材１５に接合されて強度が増加することを考慮して、これよりも薄い板材をケース基材１４に用いてもよい。ケース基材１４は、例えば、その表面にラミネート補強材１５を積層した後、押圧成形して所定の形状に形成される。なお、ケース基材１４をプレス成形することにより所定の形状に形成した後、ラミネート補強材１５を表面に接着してもよい。   The case base 14 has a function as a structural member of the case 10 and can be formed of metal or hard resin, but here aluminum is used in consideration of weight reduction and heat dissipation. More specifically, a thin aluminum plate made of, for example, about 3 mm, preferably about 1 mm is used for the case base material 14. In consideration of increasing strength by being bonded to the laminate reinforcing material 15, a thinner plate material may be used for the case base material 14. The case base material 14 is formed in a predetermined shape by, for example, laminating a laminate reinforcing material 15 on the surface and then press-molding the case base material 14. In addition, after forming the case base material 14 into a predetermined shape by press molding, the laminate reinforcing material 15 may be adhered to the surface.

ラミネート補強材１５は、ケース基材１４とは異なる材質の層を有する。より具体的には、ケース１０が突起物に衝突された場合に、ラミネート補強材１５はケース基材１４よりも貫通しにくい材質の層を有することが望ましい。従って、種々の構成が考えられるが、一例として、アルミニウム等の金属薄膜１５ａに樹脂フィルム製のラミネートシート１５ｂ（絶縁材）を重ね合わせて熱溶着したもの、すなわちラミネート層をラミネート補強材１５として用いている。金属薄膜１５ａを用いることにより、ラミネート補強材１５には所定の強度が付与される。また、樹脂フィルム製のラミネートシート１５ｂを用いたことにより、ラミネート補強材１５には弾力性及び伸縮性が付与される。また、ラミネートシート１５ｂを表面側にしてケース基材１４に接合することにより、パネル１６の表面に絶縁性が付与される。ラミネート補強材１５を燃料電池用ケース１０の表面に配設して３層構造としたことによる作用及び効果については後述する。   The laminate reinforcing material 15 has a layer made of a material different from that of the case base material 14. More specifically, it is desirable that the laminate reinforcing material 15 has a layer that is less likely to penetrate than the case base material 14 when the case 10 collides with a protrusion. Accordingly, various configurations can be considered. As an example, a laminate sheet 15b (insulating material) made of a resin film is superposed on a metal thin film 15a such as aluminum and thermally bonded, that is, a laminate layer is used as the laminate reinforcing material 15. ing. By using the metal thin film 15a, the laminate reinforcing material 15 is given a predetermined strength. Further, by using the laminate sheet 15b made of a resin film, the laminate reinforcing material 15 is given elasticity and stretchability. Further, by bonding the laminate sheet 15b to the case base 14 with the surface side facing, insulation is imparted to the surface of the panel 16. The operation and effect obtained by arranging the laminate reinforcing material 15 on the surface of the fuel cell case 10 to form a three-layer structure will be described later.

燃料電池スタック２０は、単セルを多数積層し、その両端に位置する単セルの外側に、順次、カバープレート、出力端子付きのターミナルプレート、絶縁プレート、エンドプレートを積層して構成される。燃料電池スタック２０を構成する単セルは、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）を一対のセパレータで挟持して構成される。単セルにより構成される燃料電池としては、リン酸型など複数の種類があるが、ここでは車載や定置用に好適な固体高分子電解質型で構成される。単セルは、酸化剤ガス（空気）および燃料ガス（水素）の供給を受けて発電し、これにより起電力が得られる。   The fuel cell stack 20 is formed by laminating a large number of single cells, and sequentially laminating a cover plate, a terminal plate with an output terminal, an insulating plate, and an end plate outside the single cells located at both ends thereof. A single cell constituting the fuel cell stack 20 is configured by holding a MEA (Membrane Electrode Assembly) between a pair of separators. As a fuel cell constituted by a single cell, there are a plurality of types such as a phosphoric acid type. Here, the fuel cell is constituted by a solid polymer electrolyte type suitable for in-vehicle use or stationary use. The single cell is supplied with an oxidant gas (air) and a fuel gas (hydrogen) to generate electric power, thereby obtaining an electromotive force.

単セルには、酸化剤ガスとしての空気が圧力供給されると共に、燃料ガスとしての水素が空気と略同圧で供給される。この空気と水素とが反応して発電が行われ、起電力が得られる。また、燃料電池スタック２０には、冷媒としての冷却水が供給される。これら各種流体（空気、水素ガスおよび冷却水）の配管は、ケース１０外からケース１０内へと延在して、燃料電池スタック２０の所定箇所（例えばエンドプレート）に接続される。このため、ケース１０には、各種流体の配管に対応する管径の貫通孔（図示省略）が分散して形成されている。   The single cell is supplied with air as an oxidant gas under pressure and with hydrogen as a fuel gas at substantially the same pressure as air. The air and hydrogen react to generate power, and an electromotive force is obtained. The fuel cell stack 20 is supplied with cooling water as a refrigerant. Pipes of these various fluids (air, hydrogen gas, and cooling water) extend from the outside of the case 10 into the case 10 and are connected to predetermined locations (for example, end plates) of the fuel cell stack 20. For this reason, the case 10 is formed with dispersed through-holes (not shown) having diameters corresponding to various fluid pipes.

ケース内周辺部品３０は、例えば、これらの各種流体用の配管やその継手類、または、各燃料電池スタック２０への流量を調整するバルブ、等の配管系要素である。あるいは、ケース内周辺部品３０は、例えば、各種センサ、センサからの出力信号を制御用信号に変換するための制御基板、または、サービスプラグなどの高電圧部品である。センサは、例えばセル電圧を測定するためのセンサ、スタック内の温度を測定するセンサ、または、燃料ガス漏れを検知するための水素濃度センサ等である。これらのセンサや制御基板は、燃料電池スタック２０の運転に関わる制御を行うために設けられている。   The in-case peripheral component 30 is, for example, a piping system element such as a pipe for these various fluids and their joints, or a valve for adjusting the flow rate to each fuel cell stack 20. Alternatively, the in-case peripheral component 30 is, for example, various sensors, a control board for converting an output signal from the sensor into a control signal, or a high-voltage component such as a service plug. The sensor is, for example, a sensor for measuring a cell voltage, a sensor for measuring a temperature in the stack, or a hydrogen concentration sensor for detecting fuel gas leakage. These sensors and control board are provided for performing control related to the operation of the fuel cell stack 20.

ケース内周辺部品３０は、その一部が、燃料電池スタック２０の一端側のエンドプレートに締結ボルト等により固定される。例えば、各種配管系要素がエンドプレートに取り付けられる。また、ケース内周辺部品３０の一部は燃料電池スタック２０の上面に取り付けられる。なお、ケース内周辺部品３０の配置は上記のような配置に限定されるものではない。   A part of the in-case peripheral component 30 is fixed to the end plate on one end side of the fuel cell stack 20 by fastening bolts or the like. For example, various piping system elements are attached to the end plate. A part of the case peripheral component 30 is attached to the upper surface of the fuel cell stack 20. In addition, arrangement | positioning of the peripheral component 30 in a case is not limited to the above arrangement | positioning.

ケース１０の外部には、その車両前方側及び側方（車幅方向側）にケース外周辺部品４０が配設される。ケース外周辺部品４０は、例えば、水素タンクとの接続配管、レギュレータ、酸素供給用のエアコンプレッサ、気液分離器、水素ポンプ、排出弁、冷却配管、又は、ウォータポンプ、冷却水を冷却するための熱交換器等である。水素タンクとの接続配管は、例えば、車両の前後方向に配設され、ケース１０の側方に配設されている。これらのケース外周辺部品４０は、例えばブラケットやマウント等の取付部材に固定されてケース１０に近接して配設される。   Outside the case 10, case outer peripheral parts 40 are arranged on the vehicle front side and side (vehicle width direction side). The case peripheral component 40 is, for example, a connection pipe to a hydrogen tank, a regulator, an oxygen compressor for supplying oxygen, a gas-liquid separator, a hydrogen pump, a discharge valve, a cooling pipe, or a water pump, for cooling cooling water. Heat exchanger and the like. The connecting pipe with the hydrogen tank is disposed, for example, in the front-rear direction of the vehicle, and is disposed on the side of the case 10. These external case parts 40 are fixed to an attachment member such as a bracket or a mount, and are disposed close to the case 10.

また、ケース１０外である車両後方側には、車両側部品５０が配設される。車両側部品５０としては、車室との隔壁、又はフロアパネル等の車体フレームがある。また、燃料電池スタック２０により発電した電気を蓄電するバッテリ、又は、車両駆動用の電気モータに供給する電圧を調整するための電圧変換器等がある。   A vehicle-side component 50 is disposed on the vehicle rear side outside the case 10. Examples of the vehicle-side component 50 include a vehicle body frame such as a partition wall with a passenger compartment or a floor panel. Further, there are a battery for storing electricity generated by the fuel cell stack 20, a voltage converter for adjusting a voltage supplied to the electric motor for driving the vehicle, and the like.

以上のように、ケース１０の内部表面は、燃料電池スタック２０の表面あるいはその周囲に配設されたケース内周辺部品３０に面している。通常、これらのケース内周辺部品３０とケース１０の表面との間には、少なくとも一部の箇所において隙間が設けられる。従って、通常の取り扱いにおいてケース１０に加えられる程度の振動や押圧によって生じる撓みでは、ケース１０とケース内周辺部品３０とは強く接触しない。但し、外部から大きな衝撃が加えられれば、燃料電池スタック２０又はケース内周辺部品３０がケース１０の内壁に強く衝突する可能性もある。   As described above, the inner surface of the case 10 faces the surface of the fuel cell stack 20 or the in-case peripheral component 30 disposed around the surface. Usually, a gap is provided at least at a part between the in-case peripheral component 30 and the surface of the case 10. Accordingly, the case 10 and the case peripheral component 30 do not come into strong contact with each other due to the bending caused by the vibration or the pressure applied to the case 10 in normal handling. However, if a large impact is applied from the outside, the fuel cell stack 20 or the case inner peripheral component 30 may strongly collide with the inner wall of the case 10.

一方、ケース１０の外部には、上記したような各種のケース外周辺部品４０や車両側部品５０が配設されている。この中には、ケース１０の外壁に向かって突出する突起部４１，５１を備えたものもある。突起部４１，５１によっては、鋭角状の角部や細長い突起などの形状を有したものもある。従って、燃料電池車両１が何らかの物体と衝突して車両前後方向に所定の衝撃力を受けると、ケース外周辺部品４０の突起部４１がケース１０に衝突したり、車両側部品５０の突起部５１がケース１０に衝突したりする場合がある。   On the other hand, on the outside of the case 10, various types of external case parts 40 and vehicle-side parts 50 as described above are disposed. Some of them include protrusions 41 and 51 that protrude toward the outer wall of the case 10. Some protrusions 41 and 51 have shapes such as acute corners and elongated protrusions. Therefore, when the fuel cell vehicle 1 collides with some object and receives a predetermined impact force in the vehicle front-rear direction, the protrusion 41 of the outer case peripheral component 40 collides with the case 10 or the protrusion 51 of the vehicle side component 50. May collide with the case 10.

本実施形態では、このような衝突が生じた場合、ケース１０を形成するパネル１６がその衝撃を緩和又は吸収するように、ケース基材１４とラミネート補強材１５とが一体となって変形する。これは、上述のとおり、パネル１６が、ケース基材１４に、弾力性及び伸縮性を有するラミネート補強材１５を一体に接合したものだからである。   In the present embodiment, when such a collision occurs, the case base material 14 and the laminate reinforcing material 15 are integrally deformed so that the panel 16 forming the case 10 relaxes or absorbs the impact. This is because, as described above, the panel 16 is obtained by integrally joining the case base material 14 with the laminate reinforcing material 15 having elasticity and stretchability.

従って、図３（ａ）に示すように、突起部４１がパネル１６に所定の衝撃力で衝突すると、金属薄膜１５ａの強度及びラミネートシート１５ｂの弾力性により、図３（ｂ）に示すように、パネル１６の変形量はそれほど大きくならない。また、ラミネートシート１５ｂの弾力性及び伸縮性により、突起部４１がパネル１６を貫通しにくい。従って、変形したパネル１６がケース内周辺部品３０あるいは燃料電池スタック２０に強く接触しにくいので、ケース内周辺部品３０あるいは燃料電池スタック２０の損傷を抑制できる。また、貫通しにくいので、貫通による水の浸入を抑制できる。   Therefore, as shown in FIG. 3A, when the projection 41 collides with the panel 16 with a predetermined impact force, as shown in FIG. 3B, due to the strength of the metal thin film 15a and the elasticity of the laminate sheet 15b. The amount of deformation of the panel 16 is not so large. In addition, the protrusion 41 hardly penetrates the panel 16 due to the elasticity and stretchability of the laminate sheet 15b. Accordingly, since the deformed panel 16 is hard to come into strong contact with the in-case peripheral component 30 or the fuel cell stack 20, damage to the in-case peripheral component 30 or the fuel cell stack 20 can be suppressed. Moreover, since it is hard to penetrate, the invasion of water by penetration can be suppressed.

また、図３（ｃ）に示すように、衝撃によって、パネル１６がケース内周辺部品３０に接触しても、ケース１０の内部表面を構成するラミネートシート１５ｂが絶縁性を有しているので、高電圧になっているケース内周辺部品３０同士が短絡することを防止できる。つまり、ケース１０は、絶縁不良に対する安全性が向上されている。   Further, as shown in FIG. 3C, even if the panel 16 comes into contact with the in-case peripheral component 30 due to an impact, the laminate sheet 15b constituting the inner surface of the case 10 has an insulating property. It is possible to prevent the peripheral components 30 in the case that are at a high voltage from being short-circuited. That is, the case 10 has improved safety against insulation failure.

これに対し、従来のラミネート補強されていない一層構造の金属材あるいは硬質樹脂等のパネル１７を用いた燃料電池用ケースでは、図４（ａ）に示すように、突起部４１の衝突によりパネル１７の一部が破壊され、貫通孔が形成される。従って、図４（ａ）の矢印Ａで示すように、ケース内部への水や異物の浸入が起こり、不具合が発生するおそれがある。また、突起部４１の衝突による変形量が大きいため、ケースの変形した部位又は突起部４１がケース内周辺部品３０あるいは燃料電池スタック２０に必要以上に接触して、ケース内周辺部品３０あるいは燃料電池スタック２０を損傷するおそれがある。また、図４（ｂ）に示すように、金属製の燃料電池用ケースであれば、高電圧のケース内周辺部品３０との接触により、短絡が発生するおそれがある。   On the other hand, in a conventional case for a fuel cell using a panel 17 made of a single layer metal material or hard resin which is not reinforced with laminate, as shown in FIG. Is partially broken and a through hole is formed. Therefore, as indicated by an arrow A in FIG. 4A, water or foreign matter may enter the case, which may cause a problem. Further, since the deformation amount due to the collision of the protrusion 41 is large, the deformed portion of the case or the protrusion 41 contacts the case peripheral component 30 or the fuel cell stack 20 more than necessary, and the case peripheral component 30 or the fuel cell. There is a risk of damaging the stack 20. In addition, as shown in FIG. 4B, in the case of a metal fuel cell case, there is a possibility that a short circuit may occur due to contact with the peripheral component 30 in the case having a high voltage.

以上のように、本実施形態の燃料電池用ケース１０によれば、ケース基材層１４にラミネート補強材１５を積層しているので、パネル１６の弾力性及び伸縮性を全体として増大できる。これにより、突起部４１、５１が衝突しても、ケース１０への衝撃が緩和されるので、ケース１０の貫通抑制機能を向上できる。よって、ケース１０内のケース内周辺部品３０及び燃料電池スタック２０の損傷を抑制できる。   As described above, according to the fuel cell case 10 of the present embodiment, since the laminated reinforcing material 15 is laminated on the case base layer 14, the elasticity and stretchability of the panel 16 can be increased as a whole. Thereby, even if the protrusions 41 and 51 collide with each other, the impact on the case 10 is alleviated, so that the penetration suppressing function of the case 10 can be improved. Therefore, damage to the in-case peripheral component 30 and the fuel cell stack 20 in the case 10 can be suppressed.

特に、本実施形態では、両面にラミネート補強材１５を設けた３層構造のパネル１６によりケース１０全体を形成している。つまり、突起部４１、５１は必ずパネル１６に面して配設されている。また、ケース内周辺部品３０も衝撃時にケース１０に衝突する可能性があるが、ケース内周辺部品３０もパネル１６に面して配設されている。このように、ケース１０の内外に配された衝突可能性のある突起部には、全て、ラミネート補強材１５を積層したパネル１６が面している。したがって、ケース内外の突起部に衝突されても、ケース１０の全面において、衝突部が貫通されにくいようになっている。   In particular, in the present embodiment, the entire case 10 is formed by a panel 16 having a three-layer structure in which laminate reinforcing materials 15 are provided on both sides. That is, the protrusions 41 and 51 are always arranged facing the panel 16. Further, the case peripheral component 30 may collide with the case 10 at the time of impact, but the case peripheral component 30 is also arranged facing the panel 16. Thus, the panel 16 which laminated | stacked the lamination reinforcement material 15 has faced all the projection parts with possibility of collision distribute | arranged inside and outside of the case 10. FIG. Therefore, even if it collides with the protrusion part inside and outside the case, the collision part is difficult to penetrate through the entire surface of the case 10.

また、本実施形態によれば、ケース１０の薄肉化及び軽量化を図ることもできる。例えば、燃料電池用ケースがケース基材層のみからなる場合では、ケース基材層そのものを厚肉化するなどして、耐衝撃性を向上させる必要がある。しかし、このような構成では、燃料電池用ケースの重量が増して大型化してしまう。これに対し、本実施形態によれば、ラミネート補強材１５をケース基材１４に積層して、ケース１０を構成しているので、ケース全体としてみれば、薄肉化及び軽量化を図ることが可能である。   Moreover, according to this embodiment, thickness reduction and weight reduction of the case 10 can also be achieved. For example, when the fuel cell case is composed only of the case base material layer, it is necessary to improve the impact resistance by increasing the thickness of the case base material layer itself. However, in such a configuration, the weight of the fuel cell case is increased and the size is increased. On the other hand, according to the present embodiment, the laminate reinforcing material 15 is laminated on the case base material 14 to constitute the case 10, so that it is possible to reduce the thickness and weight of the case as a whole. It is.

他の実施形態では、ラミネート補強材１５をケース基材１４の片面にのみ、例えば燃料電池用ケース１０の内面側にのみ積層した２層構造のパネルを用いてもよい。２層構造でも、表面層であるラミネートシート１５ｂによって弾力性、伸縮性及び絶縁性を有しており、また、金属薄膜１５ａによる補強効果もあるので、上記と同様の効果を得ることができる。また、ケース基材１４として非導電性の材料である硬質樹脂等を用いれば、ラミネート補強材１５を燃料電池用ケース１０の外面側にのみ設けた構成であっても、上記と同様の効果を得ることができる。   In another embodiment, a two-layer panel in which the laminate reinforcing material 15 is laminated only on one side of the case base 14, for example, only on the inner surface side of the fuel cell case 10 may be used. Even in the two-layer structure, the laminate sheet 15b, which is the surface layer, has elasticity, stretchability, and insulation, and also has a reinforcing effect by the metal thin film 15a, so that the same effect as described above can be obtained. Further, if a hard resin or the like that is a non-conductive material is used as the case base material 14, the same effect as described above can be obtained even when the laminate reinforcing material 15 is provided only on the outer surface side of the fuel cell case 10. Obtainable.

他の実施形態では、ラミネート補強材１５の両面にケース基材１４が積層される構成であってもよい。   In another embodiment, the case base material 14 may be laminated on both surfaces of the laminate reinforcing material 15.

また、別の実施形態では、ケース１０の一部のみをパネル１６で形成し、他の部位はケース基材１４のみで形成してもよい。例えば、ケース１０に向けてケース内外から鋭角状の角部や細長い突起が設けられた部位にのみ、ラミネート補強材１５を設定してもよい。このようにすれば、ラミネート補強材１５に用いる材料を削減でき、軽量化を図ることができる。   In another embodiment, only part of the case 10 may be formed by the panel 16, and the other part may be formed only by the case base material 14. For example, the laminate reinforcing material 15 may be set only at a portion where acute corners and elongated protrusions are provided from the inside and outside of the case toward the case 10. If it does in this way, the material used for the lamination reinforcement material 15 can be reduced, and weight reduction can be achieved.

また、ラミネート補強材１５の素材は、金属と樹脂の二つの素材のみならず、多数の素材を組み合わせてもよい。また、１つの素材のみ、例えば樹脂層のみであってもよい。さらに、ラミネート補強材１５で補強層形態は、薄膜やフィルム以外に、箔又は板材であってもよい。また、ラミネート補強材１５の形態は、多孔質状、メッシュ状、織物状あるいは不織布状等の弾力性又は伸縮性のある構成が考えられるし、長繊維や短繊維を用いた素材が考えられる。これらの構成のうち、多孔質状、メッシュ状、織物状あるいは不織布状等の素材で弾力性又は伸縮性のある構成の層を用いれば、ケース１０の貫通を抑制するのに好適である。また、素材と構成の組み合わせを種々変えて用いてもよい。但し、絶縁不良に対する安全性を向上させるには、ケース１０の内側表面に絶縁層を設けることが好ましい。   Further, the material of the laminate reinforcing material 15 may be a combination of not only two materials, metal and resin, but also many materials. Further, only one material, for example, only a resin layer may be used. Further, the reinforcing layer form of the laminate reinforcing material 15 may be a foil or a plate material in addition to a thin film or a film. In addition, the laminate reinforcing material 15 may have a configuration having elasticity or elasticity such as a porous shape, a mesh shape, a woven fabric shape, or a non-woven fabric shape, or a material using long fibers or short fibers. Of these configurations, the use of a layer having a configuration of elasticity or elasticity made of a material such as a porous shape, a mesh shape, a woven fabric shape, or a non-woven fabric shape is suitable for suppressing penetration of the case 10. Further, various combinations of materials and configurations may be used. However, in order to improve safety against insulation failure, it is preferable to provide an insulating layer on the inner surface of the case 10.

実施形態に係る燃料電池用ケースを備えた燃料電池車両の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the fuel cell vehicle provided with the case for fuel cells which concerns on embodiment. 燃料電池用ケース及びその内外に配置された部品のレイアウトを示す配置図であり、（ａ）は側面配置、（ｂ）は平面配置を示す図である。FIG. 2 is a layout diagram showing a layout of a fuel cell case and parts arranged inside and outside of the case, (a) is a side layout, and (b) is a plane layout. 燃料電池用ケースに突起部が衝突する前後の状態を示す断面図であり、（ａ）が衝突前、（ｂ）及び（ｃ）が衝突後のパネルを示す図である。It is sectional drawing which shows the state before and behind a projection part colliding with the case for fuel cells, (a) is a figure before a collision, (b) And (c) is a figure which shows the panel after a collision. 従来の構成の燃料電池用ケースに突起部が衝突した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which the projection part collided with the case for fuel cells of the conventional structure.

符号の説明Explanation of symbols

１ 燃料電池車両、１０ 燃料電池用ケース、１４ ケース基材（ケース基材層）、１５ ラミネート補強材（補強層、ラミネート層）、２０ 燃料電池スタック、３０ ケース内周辺部品、４０ ケース外周辺部品、４１ 突起部、５１ 突起部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell vehicle, 10 Fuel cell case, 14 Case base material (case base material layer), 15 Laminate reinforcement (reinforcement layer, laminate layer), 20 Fuel cell stack, 30 Case peripheral component, 40 Case peripheral component , 41 Protrusion, 51 Protrusion

Claims (7)

単セルを積層してなる燃料電池スタックと、当該燃料電池スタックに付随する部品と、を内部に収容する燃料電池用ケースであって、
当該燃料電池用ケースの内外を区画するケース基材層と、
前記ケース基材層の少なくとも一部に積層され、前記ケース基材層よりも弾力性又は伸縮性が大きい補強層と、を備えた、燃料電池用ケース。 A fuel cell case in which a fuel cell stack formed by laminating single cells and a part attached to the fuel cell stack are housed inside,
A case base material layer that divides the inside and outside of the fuel cell case;
A fuel cell case comprising: a reinforcing layer that is laminated on at least a part of the case base layer and has greater elasticity or stretchability than the case base layer. 前記補強層は、ラミネート層からなる、請求項１に記載の燃料電池用ケース。   The fuel cell case according to claim 1, wherein the reinforcing layer is formed of a laminate layer. 前記補強層は、多孔質状、メッシュ状、織物状、又は不織布状である、請求項１又は２に記載の燃料電池用ケース。   The case for a fuel cell according to claim 1, wherein the reinforcing layer has a porous shape, a mesh shape, a woven fabric shape, or a non-woven fabric shape. 前記補強層は、当該燃料電池用ケースの内部表面を構成するものであり、且つ、絶縁性を有する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の燃料電池用ケース。   4. The fuel cell case according to claim 1, wherein the reinforcing layer constitutes an inner surface of the fuel cell case and has an insulating property. 5. 前記補強層は、前記ケース基材層の両面に積層されている請求項１ないし４のいずれか一項に記載の燃料電池用ケース。   The fuel cell case according to claim 1, wherein the reinforcing layer is laminated on both surfaces of the case base material layer. 前記ケース基材層は、前記補強層の両面に積層されている請求項１ないし５のいずれか一項に記載の燃料電池用ケース。   The fuel cell case according to claim 1, wherein the case base material layer is laminated on both surfaces of the reinforcing layer. 当該燃料電池用ケースにおいて前記補強層がある領域は、当該燃料電池用ケースの外壁に向かって突出する当該燃料電池用ケース外の突起部に面する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の燃料電池用ケース。   7. The fuel cell case according to claim 1, wherein the region having the reinforcing layer faces a protruding portion outside the fuel cell case protruding toward the outer wall of the fuel cell case. The fuel cell case described.
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