JP2005317408A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池本体の高電圧部との接触をより好適に防止する燃料電池を提供できる。
【解決手段】燃料電池２０を用いることにより、グロメット４２を外して貫通孔４０を露出させる作業（点検・整備等）においても、その貫通孔４０を通じて点検者の指やドライバやテスタ等の工具が高電圧部３４に触れてしまうことを防止できる。すなわち、燃料電池２０においては、高電圧部３４が絶縁性部材３６で被覆され、高電圧部３４は保護されている。この高電圧部保護構造により、貫通孔４０を通じて点検者の指や工具が例えその表面に被覆された絶縁性部材３６に触れてしまったとしても、この絶縁性部材３６がガードとなり、高電圧部と点検者の指や工具が直接的に接触してしまうことを防止できる。このような接触防止構造を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池、特にその表面に高電圧部を有する燃料電池本体と、前記燃料電池本体を覆うケースと、前記ケースの少なくとも一部に設けられ、前記燃料電池本体と対向する貫通孔と、を有する燃料電池に関する。

燃料電池は、通常、その表面に高電圧部を有する燃料電池本体が前記燃料電池本体を覆う燃料電池ケースに収められて車両等に搭載される。この燃料電池は、燃料電池ケースの一部に貫通孔を有している。この貫通孔は、燃料電池本体から外部に電力を出力する電源ケーブルや制御用の信号ケーブルを貫通させて、ケース外部に延出させるためのものであることが一般である。さらに一般的には、貫通した穴を持つグロメット（シール蓋）にこの穴を通じて電源ケーブルを密着して貫通させ、この貫通させた電源ケーブルを備えたグロメットを前記ケースの貫通孔に嵌合させる。この嵌合の結果、燃料電池本体から外部に電力を出力する電源ケーブルや制御用の信号ケーブルを貫通させてケース外部に延出させた構造とすることができる。この構造とすることにより、高電圧部を表面に有する燃料電池を燃料電池ケースにより保護しつつ、電力や制御信号を燃料電池本体から取り出している。

以上のような燃料電池の例として、下記特許文献１には、燃料電池本体から貫通孔を経て電源ケーブルをケース外部に延出させた構造の燃料電池が開示されている。

特開２００２−３６７６６６号公報

しかしながら、貫通孔と前記燃料電池スタック表面の高電圧部との位置関係等が問題となる場合がある。例えば燃料電池の点検、整備作業等の際には、グロメットを取り外して、貫通孔を露出させ、この貫通孔を通じて点検者の指や工具により内部の燃料電池本体を保守しなければならない場合がある。このような時に、誤って燃料電池本体の高電圧部に貫通孔を通じて点検者の指やドライバ、テスタ等の工具が触れてしまう場合がある。

本発明は、上記課題を解決することに鑑みてなされたものであり、燃料電池本体の高電圧部との接触をより好適に防止する燃料電池を提供することをその目的とする。

本発明は、その表面に高電圧部を有する燃料電池本体と、前記燃料電池本体の外周を覆う燃料電池ケースと、前記燃料電池ケースの少なくとも一部に設けられ、前記燃料電池本体と対向する貫通孔と、を有し、前記貫通孔と前記燃料電池本体表面の高電圧部との間に、前記貫通孔を通じて前記高電圧部と接触することを防止する接触防止構造を有することを特徴とする。

上記燃料電池であって、前記接触防止構造は、前記高電圧部表面が高電圧保護部材で覆われると好適である。

上記燃料電池であって、前記接触防止構造は、前記高電圧部表面と前記貫通孔との間を遮蔽する遮蔽板であると好適である。

上記燃料電池であって、前記接触防止構造は、前記燃料電池本体表面の前記貫通孔と対向する位置に前記高電圧を帯びていない前記燃料電池本体の表面部分を設けると好適である。

上記燃料電池であって、前記貫通孔を通じて、前記燃料電池本体に接続するケーブルが外部へ延出させられると好適である。

上記燃料電池であって、前記貫通孔をシールして蓋し、かつ、前記ケーブルが貫通しているシール蓋を有すると好適である。

上記燃料電池であって、前記シール蓋は、前記燃料電池本体の点検または整備時に取り外すと好適である。

上記燃料電池であって、前記シール蓋を燃料電池ケース内部に押し込み、前記ケーブルを伝わらせ、燃料電池本体の高電圧部表面と接触させて前記接触防止部材とすると好適である。

上記燃料電池であって、前記シール蓋は、前記貫通孔の直径よりも大きな径を有する幅広部を、前記高電圧部表面と接触する部分に有すると好適である。

本発明は、燃料電池本体の高電圧部との接触をより好適に防止する燃料電池を提供できる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、本実施形態では、本実施形態に係る燃料電池が車両に搭載される態様を例示して説明する。

「実施形態１」
図１は、本実施形態１に係る燃料電池２０の模式的な上面図である。図１において、燃料電池２０が自動車車両前方部の燃料電池収容室内に配置される。燃料電池２０は燃料電池スタックケース２２（以下、単にケース２２と称する）内に燃料電池本体である燃料電池スタック２４を有している。なお、ケース２２は本来燃料電池スタック２４を密閉収納するが、ここでは説明の都合上、ケース２２の上面を取り除いて、内部の燃料電池スタック２４等の構造が分かるように断面図で図示している。

燃料電池スタック２４は、それぞれ板状の単電池積層体である第１のスタック２６と第２のスタック２８とが並列配置されて構成される。スタック２６，２８は互いに同数の単電池から構成される。ここで第１のスタック２６及び第２のスタック２８の積層方向は共に車両左右方向であり、その左右端に配置された金属のエンドプレート３０，３２によってスタック２６，２８は積層方向に押さえ付けられている。スタック２６とスタック２８とは単電池の極性が互いに反対向きに積層され、例えば、スタック２６は図において左側が正極、右側が負極であり、スタック２８は図において左側が負極、右側が正極である。スタック２６及びスタック２８のエンドプレート３２側の端部は互いに電気的に接続されて、これにより両スタック２６，２８は一つの単電池直列接続体を構成し、所望の高電圧が得られる。燃料電池スタック２４は、２箇所の高電圧部３４がエンドプレート３２に接合されている。

高電圧部３４は、燃料電池の配線に係るリレー、電気回路、各種配線、電極セパレータ、分配器等を含み、高電圧を生じる燃料電池２０に係る一般的な部位である。図１では高電圧部３４がエンドプレートに接合されて、燃料電池２０とモジュール化された形状となっている。しかしながら、燃料電池スタック２４において、高電圧部３４は他の部位に設けられた態様を採用される場合もある。例えば、燃料電池スタック２４の短辺側に限られず、長辺側にも設けられる場合がある。本実施形態に係る特徴的な一態様として、高電圧部３４はその表面が絶縁性部材３６によって被覆されている。図では一例として高電圧部を２箇所図示したが、１箇所である場合もあり、また、さらに多くの複数箇所である場合もある。

絶縁性部材３６は、高電圧部３４（例えばリレー）の表面を樹脂等の絶縁性部材によって覆うものである。高電圧部３４は、この絶縁性部材３６に覆われることで燃料電池スタック２４の表面に露出しないように構成される。絶縁性部材３６は高電圧部３４を被覆し、高電圧部３４とモジュール化され、ひいては燃料電池スタック２４の全体と一体化されている。

絶縁性部材３６は、樹脂等の絶縁膜単層をとることもできるが、複数の層構造とした結果、絶縁性を有するものであればよい。例えば表面が導電体であるという構造をとることも可能である。すなわち、導電体層と絶縁体層の組み合わせの二層構造とし、絶縁体層が高電圧部３４に接触し、導電体層が表面に露出した構造とすることもできる。この構造の場合、導電体層と高電圧部３４との間に絶縁体層を有し、絶縁性部材３６全体として高電圧部３４と絶縁する構造となっている。この絶縁性部材が本実施形態においては、高電圧保護部材としての機能を有している。

なお、本願において「高電圧保護部材」とは、点検者の指や工具等の外部侵入物が高電圧部と接触した場合に高電圧部による感電等の影響を受けない程、高電圧部の電圧を降下させる程、絶縁されている絶縁状態を提供できる部材のことをいう。よって、このような絶縁状態を実現できるものであれば、半導体層の単層や上述の表面に導電体層を有する複数の層構造を絶縁性部材３６とすることもできる。

電力・信号出力ケーブル３８が燃料電池スタック２４に接続されている。電力・信号出力ケーブル３８は、その一端が燃料電池スタック２４の電力を取り出し可能な位置に接続され、一端を燃料電池２０外の車両負荷（例えばモータ等）に供給できるように接続されている。電力・信号出力ケーブル３８は、絶縁性部材で被覆され、燃料電池スタック２４から出力される電力と絶縁保護されている。電力・信号出力ケーブル３８は、燃料電池スタック２４から電力を取り出せる位置にあればよく、図１では長辺側に接続して設けられているが、短辺側に接続されるなどの態様をとることができる。

ケース２２は、燃料電池スタック２４と適当な間隔を隔てて、燃料電池スタック２４を収容している。ケース２２は、その一部にケース外部とケース内部を貫通する貫通孔４０が設けられている。貫通孔４０は、シール蓋となるグロメット４２が嵌合されることによってシールされている。図２には、図１のＡの円で囲まれる範囲である貫通孔４０をグロメット４２でシールされる部分を拡大した図が示される。

貫通孔４０は、ケース２２内外間で貫通している。この貫通孔４０を通じて電力・信号出力ケーブル３８が外部負荷へと延出させられる。この延出により、燃料電池スタック２４から発電された電力が外部負荷へと供給される。なお、本実施形態１では貫通孔４０は高電圧部３４に対向した位置に設けられているがこの位置に限られるものではない。また、貫通孔４０は、一箇所に設けられるものに限られず、電池ケース２２の複数の箇所に設けられていてもよい。

グロメット４２は、その内部に電力・信号出力ケーブル３８を密着して貫通させる貫通穴４４を有している。貫通孔４０から延出させられる電力・信号出力ケーブル３８は、グロメット４２の貫通穴４４を通じて延出させられる。この電力・信号出力ケーブル３８を延出させられた状態でグロメット４２は、ケース２２の貫通孔４０に嵌合させられて蓋される。この状態のグロメット４２を用いて蓋することにより、電力・信号出力ケーブル３８は、ケース２２から外部へ延出させた状態とすることができ、さらに貫通孔４０をシールすることができる。このシール作用により、燃料電池内に対する防水・防塵作用を得ることができる。また、電力・信号出力ケーブル３８をグロメット４２で密着して貫通させることで固定させることもできる。貫通孔４０の径、貫通孔４０と嵌合する部分のグロメット４２の径、このグロメット４２を貫通する電力・信号出力ケーブル３８の径は適宜設計変更される。グロメット４２は、電力・信号出力ケーブル３８を貫通穴４４を通じて密着して貫通させ、電力・信号出力ケーブル３８と貫通穴４４の間にできるだけ隙間が生じない構成としている。さらに、グロメット４２は、ケース２２の貫通孔４０と嵌合されて蓋された状態において、そのケース２２の内側の一部の径が貫通孔４０の直径よりも大きい幅広部４６を有している。グロメット４２は特に材質を限定されないが、前述の高電圧保護部材であると好適である。

次に実施形態１に係る燃料電池２０の作用について説明する。本燃料電池２０を用いることにより、グロメット４２を外して貫通孔４０を露出させる作業（例えば点検・整備等）においても、その貫通孔４０を通じて点検者の指やドライバやテスタ等の工具が高電圧部３４に触れてしまうことを防止できる。すなわち、燃料電池２０においては、高電圧部３４が絶縁性部材３６で被覆され、高電圧部３４は保護されている。この高電圧部保護構造により、貫通孔４０を通じて点検者の指や工具がたとえその表面に被覆された絶縁性部材３６に触れてしまったとしても、この絶縁性部材３６がガードとなり、高電圧部と点検者の指や工具が直接的に接触してしまうことを防止できる。また、絶縁性部材３６は、予め高電圧部３４に被覆させて一体化させておき、これを燃料電池スタック２４に接合させることで、高電圧保護構造を予め接合させられる前に有しているので、改めて高電圧保護部材を特別に設ける必要がなく好適である。

なお、燃料電池２０の設計時において、燃料電池スタック２４表面の高電圧部３４とその対向する位置にケース２２の貫通孔４０を設けず、貫通孔４０と対向する燃料電池スタック２４表面の位置に燃料電池スタック２４のうち高電圧を帯びていない部材を設計することもできる。この場合、特に絶縁性部材を被覆させるなどの態様をとることが必要でなく好適である。

さらに、本実施形態においてはグロメット４２を利用することでも以下の接触防止作用がある。グロメット４２と貫通孔４０の嵌合を外し、貫通孔４０を露出させる場合において、グロメット４２を燃料電池ケース内部に押し込むことでグロメット４２と貫通孔４０との嵌合を外し、貫通孔４０を露出させる。押し込まれたグロメット４２は、電力・信号出力ケーブル３８を伝わり、燃料電池スタック２４の高電圧部３４表面と接触する。このようにして、高電圧部３４と貫通孔４０の間にグロメット４２を配置し、このグロメット４２を高電圧保護部材として用いることができる。このグロメット４２の利用により、絶縁性部材３６との相乗作用により、より好適に高電圧部３４との接触を防止できる。このようなグロメット４２を利用することにより、絶縁性部材３６を有さず、高電圧部３４が露出している形状であっても、高電圧部との接触を防止できる。なお、再びグロメット４８を貫通孔４０と嵌合させたい場合には、適当な冶具等を用いてグロメット４２を引っかけ、電力・信号出力ケーブル３８を伝わらせて嵌合して蓋するようにして戻せばよい。

「実施形態２」
図３は、本実施形態２に係る燃料電池５０の模式的な上面図である。図３において、燃料電池５０が自動車車両前方部のエンジンルーム内に配置される。実施形態と同一の符号については同様の構成、作用であるので説明を省略する。

実施形態２では、実施形態１と異なり、高電圧部３４が絶縁性部材３６で被覆されておらず、高電圧部３４はケース２２内に対して露出させられた構成となっている。本実施形態２では、この高電圧部３４が露出し、貫通孔４０を通じて高電圧部３４と点検者の指やテスタが接触してしまうことを防止するために、高電圧部保護部材として遮蔽板４８を設ける。

遮蔽板４８は、凹状に屈曲した形状とされ、その凹状に屈曲した一端はエンドプレート３２と接続され、固定されている。凹状に屈曲したもう一端は高電圧部３４とケース２２の間を遮蔽するように設けられている。なお、遮蔽板４８は、凹状に屈曲した一端は高電圧部３４とケース２２の間を遮蔽するように設けられていれば足り、その他端はエンドプレート３２等と接続される必要はない。このようにして遮蔽板４８は、その一部分が貫通孔４０と高電圧部３４との間に設けられる。遮蔽板４８は、高電圧部３４全体を覆っているが全体を覆うことに限らず、高電圧部３４に貫通孔４０を通じて点検者の指等が触れてしまうことを防止する範囲の大きさであればよい。例えば、貫通孔４０と対向する位置に遮蔽板を設けるのみでもよい。さらには高電圧部３４を一部分遮蔽する態様でもよく、少しでも接触を防止できる態様であればよい。遮蔽板４８の材質は特に限られない。絶縁性部材であれば好適であるが、それに限られず、高電圧部３４を遮蔽する部位に高電圧保護部材としての性質を有していればよい。例えば、燃料電池スタック２４の高電圧部表面と接続されるまでに一部分に絶縁性部材を有し、高電圧部３４を遮蔽する部位は導電性部材であってもよい。

なお、本実施形態２については、電力・信号出力ケーブル３８が燃料電池スタック２４の短辺側から出力されているがこれに限られず、長辺側から出力されていてもよい。また、この実施形態２に係る構成に、実施形態１に係る構成を組み合わせる態様も採用できる。

次に実施形態２に係る燃料電池５０の作用について説明する。本燃料電池５０を用いることにより、グロメット４２を外して貫通孔４０を露出させる作業（点検・整備等）においても、その貫通孔４０を通じて点検者の指やドライバやテスタ等の工具が高電圧部３４に触れてしまうことを防止できる。すなわち、燃料電池５０においては、高電圧部３４が遮蔽板４８によって遮蔽され、高電圧部３４は保護されている。この高電圧部保護構造により、貫通孔４０を通じて点検者の指や工具が侵入してもこの遮蔽板４８がガードとなり、高電圧部３４と点検者の指や工具が直接的に接触してしまうことを防止できる。

なお、本願において「接触防止構造」とは貫通孔を通じて前記高電圧部と接触することを防止する接触防止構造を包含する概念であり、具体的には、（１）高電圧部を絶縁膜等の高電圧保護部材で保護する構造、（２）高電圧部を遮蔽する遮蔽板を設ける構造、（３）シール蓋を燃料電池ケース内部に押し込み、燃料電池本体の高電圧部表面と接触させる構造、（４）燃料電池設計時において、貫通孔の対向位置に高電圧部表面を設けない構造を含む概念である。これら接触防止構造は、組み合わせてより好適な態様とすることが適宜可能である。

なお、本実施形態において、電力・信号出力ケーブルを延出させる構造を用いたが電力・信号出力ケーブルを延出させない貫通孔であっても、高電圧部保護は可能であり、上記実施態様を設計変更して適用できる。また、シール蓋を有しない貫通孔であっても、上記本実施形態に係る高電圧部保護はできるので本実施態様を適用できる。また、本実施形態は点検、整備時に適用すると好適であるがこの時以外の通常時においても適用できるし、シール蓋を取り外す他の必要時にも適用できる。また、燃料電池と接続されるケーブルは、本実施形態において、電力・信号出力ケーブルを用いたが、電力出力ケーブル、信号出力ケーブルそれぞれ単体を適用する構成であってもよい。

本実施形態に係る燃料電池の上面断面図である。 本実施形態に係る燃料電池の部分拡大断面図である。 本実施形態に係る燃料電池の上面断面図である。

符号の説明

２０，５０ 燃料電池、２２ ケース、２４，２６，２８ 燃料電池スタック、３０，３２ エンドプレート、３４ 高電圧部、３６ 絶縁性部材、３８ ケーブル、４０ 貫通孔、４２ シール蓋、４４ 貫通穴、４６ 幅広部、４８ 遮蔽板。

Claims (8)

1. その表面に高電圧部を有する燃料電池本体と、
   前記燃料電池本体の外周を覆う燃料電池ケースと、
   前記燃料電池ケースの少なくとも一部に設けられ、前記燃料電池本体と対向する貫通孔と、を有し、
   前記貫通孔と前記燃料電池本体表面の高電圧部との間に、前記貫通孔を通じて前記高電圧部と接触することを防止する接触防止構造を有する燃料電池。
2. 請求項１に記載の燃料電池であって、
   前記接触防止構造は、前記高電圧部表面が高電圧保護部材で覆われる燃料電池。
3. 前記接触防止構造は、前記高電圧部表面と前記貫通孔との間を遮蔽する遮蔽板である燃料電池。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の燃料電池であって、
   前記接触防止構造は、前記燃料電池本体表面の前記貫通孔と対向する位置に前記高電圧を帯びていない前記燃料電池本体の表面部分を設ける燃料電池。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の燃料電池であって、
   前記貫通孔を通じて、前記燃料電池本体に接続するケーブルが外部へ延出させられる燃料電池。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の燃料電池であって、
   前記貫通孔をシールして蓋し、かつ、前記ケーブルが貫通しているシール蓋を有する燃料電池。
7. 請求項６に記載の燃料電池であって、
   前記シール蓋は、前記燃料電池本体の点検または整備時に取り外す燃料電池。
8. 請求項６または７に記載の燃料電池であって、
   前記シール蓋を燃料電池ケース内部に押し込み、前記ケーブルを伝わらせ、燃料電池本体の高電圧部表面と接触させて前記接触防止部材とする燃料電池。

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