JP4839581B2 - 燃料電池のケース構造 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池を収容するケース内の換気機能を備えた燃料電池のケース構造に関する。
従来では、例えば下記特許文献１に記載されているように、燃料電池を収容するケース内で漏れた水素は、ケース上部に滞留しやすいため、換気用のガス導入口やガス排出口はケース上部に接続するのが通例である。
特開２００２−３７３６８５号公報
しかしながら、換気用のガス導入口やガス排出口を、単にケース上部に設定しただけでは、例えば燃料電池を搭載する車両の雨天走行時などで、換気用のガス導入口やガス排出口から水が流れ込んだ場合に、運転中に高電位となっている燃料電池に水が掛かり、掛かった水がケースに流れ落ちることにより、互いに電気的絶縁状態としているケースと燃料電池との間の絶縁抵抗が瞬間的に低下するという問題がある。
そこで、本発明は、ケースと燃料電池との間の絶縁抵抗の低下を防止することを目的としている。
本発明は、燃料電池を、この燃料電池とは電気的に絶縁したケース内に収容し、前記燃料電池外周の前記ケース内の空間に連通する換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、前記燃料電池に対し、鉛直方向上方位置もしくは同等位置に設定し、この位置に設定した前記換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方から前記ケース内に浸入する水を、前記燃料電池に対して遮蔽するとともに、前記燃料電池に対して電気的絶縁状態とする遮蔽部材を設け、この記遮蔽部材は、前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方の前記ケース内の空間への開口に一端を接続したパイプ部材で構成し、このパイプ部材の前記ケース内の空間への他端の開口を、前記燃料電池とは異なる方向に向けたことを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、燃料電池に対し鉛直方向上方位置もしくは同等位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくとのいずれか一方からケース内に浸入する水を、ケース内の燃料電池に対して遮蔽するとともに、燃料電池に対して電気的絶縁状態とする遮蔽部材を設けたので、換気用ガス導入口や換気用ガス排出口から水がケース内に入り込んだとしても、この水は、遮蔽部材により遮蔽されてケース下部に落下し、燃料電池への接触を防止でき、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
また、遮蔽部材は、前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方の前記ケース内の空間への開口に一端を接続したパイプ部材で構成し、このパイプ部材の前記ケース内の空間への他端の開口を、前記燃料電池とは異なる方向に向けたので、外部から換気用ガス導入口や換気用ガス排出口を経てケース内へ浸入する水は、パイプ部材を流れてケースの下部に落下し、燃料電池への接触を防止でき、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の参考例に係わる燃料電池のケース構造を示す簡略化した断面図である。運転中は高電位に保持される燃料電池１を、電気的に接地しかつシール機能を有するケース３内に収容し、燃料電池１の外周とケース３との間には空間５を形成する。燃料電池１は、ケース３内においてその底面３ａに絶縁マウント７を介して設置し、ケース３に対して電気的に絶縁させてある。
ケース３の図１中で左側の側壁上部に開口３ｂを形成し、この開口３ｂに、空間５に外気を導入する換気用ガス導入口９を連通接続する。また、ケース３の図１中で右側の側壁上部に開口３ｃを形成し、この開口３ｃに、空間５内のガスを外部に排出する換気用ガス排出口１１を連通接続する。
このような換気用ガス導入口９および換気用ガス排出口１１は、燃料電池１から漏洩した空間５内の水素を外部に排出するための換気手段であり、換気用ガス導入口９から空間５に導入した換気用の空気は、空間５内の水素を希釈しつつ換気用ガス排出口１１を経てケース３の外部に排出される。なお、必要であれば、換気手段としてさらに換気用のファンを設置することもできる。
前記した換気用ガス導入口９の空間５への開口９ａに対向して空間５内には、遮蔽部材としての遮蔽板１３を設置する。遮蔽板１３は、ケース３の上面に上端を接続し、下端は燃料電池１の上下方向の中央位置よりやや上方の空間５内とする。したがって、この遮蔽板１３は、ケース３に対しては電気的に導通しているが、燃料電池１に対しては電気的に絶縁させてある。
同様にして、前記した換気用ガス排出口１１の空間５への開口１１ａに対向して空間５内には、遮蔽部材としての遮蔽板１５を設置する。遮蔽板１５は、ケース３の上面に上端を接続し、下端は燃料電池１の上下方向の中央位置よりやや上方の空間５内とする。したがって、この遮蔽板１５も、ケース３に対しては電気的に導通しているが、燃料電池１に対しては電気的に絶縁させてある。
なお、遮蔽板１３，１５は、換気用ガス導入口９および換気用ガス排出口１１からケース３内に浸入する水が燃料電池１に達しないのであれば、換気用ガス導入口９および換気用ガス排出口１１の開口９ａおよび１１ａに対向する部分付近のみに設置してもよく、図１中で紙面に直交する方向の両端部をケース５の内壁に達するものとしてもよい。
また、遮蔽板１３，１５は、ケース３に対して電気的に導通させなくても構わないが、燃料電池１に対して電気的絶縁状態を確保すればよい。
上記した参考例によれば、外部からケース３内へ浸入する水、例えば、燃料電池１を搭載した車両の雨天走行などにより、一時的に換気用ガス導入口９や換気用ガス排出口１１から浸入する水は、遮蔽板１３や遮蔽板１５に遮られて下方に落下し、運転中に高電位に保持されている燃料電池１に接触することを防止できる。これにより、ケース３内に浸入した水が、ケース３に対し電気的に絶縁され高電位に保持された燃料電池１から、電気的に接地しているケース３に流れ落ちるときに発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止できる。
図２は、本発明の第１の実施形態に係わる燃料電池のケース構造を示す簡略化した断面図である。この実施形態は、前記図１に示した参考例における遮蔽板１３，１５に代えて、遮蔽部材としてパイプ部材１７，１９を設けている。
パイプ部材１７は、換気用ガス導入口９の開口９ａに一端を接続し、他端の開口１７ａが空間５内にて燃料電池１と異なる鉛直方向下方に向くよう屈曲形成している。また、パイプ部材１９は、換気用ガス排出口１１の開口１１ａに一端を接続し、他端の開口１９ａが空間５内にて燃料電池１と異なる鉛直方向下方に向くよう屈曲形成している。
上記した第１の実施形態によれば、外部からケース３内へ浸入する水、例えば、燃料電池１を搭載した車両の雨天走行などにより、一時的に換気用ガス導入口９や換気用ガス排出口１１から浸入する水は、屈曲形成したパイプ部材１７や１９を流れてケース３の下部に落下し、運転中に高電位に保持されている燃料電池１に接触することを防止できる。これにより、参考例と同様に、ケース３内に浸入した水が、ケース３に対し電気的に絶縁され高電位に保持された燃料電池１から、電気的に接地しているケース３に流れ落ちるときに発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止できる。
図３は、本発明の第２の実施形態に係わる燃料電池のケース構造を示す簡略化した断面図である。この実施形態は、ケース３の上面における図３中で左端部に開口３ｂを形成し、この開口３ｂに、外気を空間５に導入する換気用ガス導入口９を連通接続する。また、ケース３の上面における図３中で右端部に開口３ｃを形成し、この開口３ｃに、空間５内のガスを外部に排出する換気用ガス排出口１１を連通接続する。
上記した換気用ガス導入口９および換気用ガス排出口１１は、いずれも鉛直方向上方に向けて外部に開口しており、またケース３の開口３ｂ，３ｃに接続する開口９ａ，９ｂは、燃料電池１に対して水平方向にずれた位置の空間５の、燃料電池１とは異なる方向に向けて開口している。
その他、燃料電池１をケース３内に絶縁マウント７を介して設置し、燃料電池１の外周に空間５を形成した点は、参考例および第１の実施形態と同様である。
上記した第２の実施形態によれば、外部からケース３内へ浸入する水、例えば、燃料電池１を搭載した車両の雨天走行などにより、一時的に換気用ガス導入口９や換気用ガス排出口１１から浸入する水は、そのまま下方に落下し、燃料電池１への接触を防止することができる。これにより、第１の実施形態と同様に、ケース３内に浸入した水が、ケース３に対し電気的に絶縁され高電位に保持された燃料電池１から、電気的に接地しているケース３に流れ落ちるときに発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止できる。
また、上記した各実施形態は、換気用ガス排出口１１がケース３の上部に位置しているので、ケース３の上部に滞留しやすい水素ガスを効率的に排気することができる。
なお、上記した各実施形態における換気用ガス導入口９および換気用ガス排出口１１は、燃料電池１に対し、鉛直方向上方位置もしくは同等位置に設定すればよい。
本発明の参考例によれば、前記遮蔽部材は、前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方の前記ケース内の空間への開口に対向して配置した遮蔽板で構成したので、換気用ガス導入口や換気用ガス排出口から水がケース内に入り込んだとしても、この水は、遮蔽部材によって遮蔽されてケース下部に落下し、燃料電池への接触を防止でき、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
本発明によれば、前記遮蔽部材は、前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方の前記ケース内の空間への開口に一端を接続したパイプ部材で構成し、このパイプ部材の前記ケース内の空間への他端の開口を、前記燃料電池とは異なる方向に向けたので、外部から換気用ガス導入口や換気用ガス排出口を経てケース内へ浸入する水は、パイプ部材を流れてケースの下部に落下し、燃料電池への接触を防止でき、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
前記パイプ部材の前記ケース内の空間への他端の開口を、鉛直方向下方に向けたので、外部から換気用ガス導入口や換気用ガス排出口を経てケース内へ浸入する水は、パイプ部材を流れてそのままケースの下部に落下し、燃料電池への接触を防止でき、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
燃料電池を、この燃料電池とは電気的に絶縁したケース内に収容し、前記燃料電池外周の前記ケース内の空間に連通する換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、前記燃料電池に対し、鉛直方向上方位置もしくは同等位置に設定し、この位置に設定した前記換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、鉛直方向上方に向けて外部に開口させるとともに、前記空間に向かう開口方向を、前記燃料電池とは異なる方向としたので、外部から換気用ガス導入口や換気用ガス排出口を経てケース内へ浸入する水は、燃料電池とは異なる方向に向けて落下し、燃料電池への接触を防止することができ、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、前記ケースの上面で、かつ前記燃料電池に対して水平方向にずれた位置に接続したので、外部から換気用ガス導入口や換気用ガス排出口を経てケース内へ浸入する水は、燃料電池に対して水平方向にずれた位置に向けて下方に落下し、燃料電池への接触を防止することができ、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
本発明の参考例に係わる燃料電池のケース構造を示す簡略化した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係わる燃料電池のケース構造を示す簡略化した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係わる燃料電池のケース構造を示す簡略化した断面図である。
符号の説明
１ 燃料電池
３ ケース
５ 燃料電池外周の空間
９ 換気用ガス導入口
９ａ 換気用ガス導入口のケース内の空間への開口
１１ 換気用ガス排出口
１１ａ 換気用ガス排出口のケース内の空間への開口
１３，１５ 遮蔽板（遮蔽部材）
１７，１９ パイプ部材（遮蔽部材）
１７ａ，１９ａ パイプ部材のケース内の空間への他端の開口

Claims (4)

  1. 燃料電池を、この燃料電池とは電気的に絶縁したケース内に収容し、前記燃料電池外周の前記ケース内の空間に連通する換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、前記燃料電池に対し、鉛直方向上方位置もしくは同等位置に設定し、この位置に設定した前記換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方から前記ケース内に浸入する水を、前記燃料電池に対して遮蔽するとともに、前記燃料電池に対して電気的絶縁状態とする遮蔽部材を設け、この遮蔽部材は、前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方の前記ケース内の空間への開口に一端を接続したパイプ部材で構成し、このパイプ部材の前記ケース内の空間への他端の開口を、前記燃料電池とは異なる方向に向けたことを特徴とする燃料電池のケース構造。
  2. 前記パイプ部材の前記ケース内の空間への他端の開口を、鉛直方向下方に向けたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池のケース構造。
  3. 燃料電池を、この燃料電池とは電気的に絶縁したケース内に収容し、前記燃料電池外周の前記ケース内の空間に連通する換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、前記燃料電池に対し、鉛直方向上方位置もしくは同等位置に設定し、この位置に設定した前記換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、鉛直方向上方に向けて外部に開口させるとともに、前記空間に向かう開口方向を、前記燃料電池とは異なる方向としたことを特徴とする燃料電池のケース構造。
  4. 前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、前記ケースの上面で、かつ前記燃料電池に対して水平方向にずれた位置に接続したことを特徴とする請求項３記載の燃料電池のケース構造。
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