JP2006127944A - 燃料電池装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 燃料電池ケース内の水をケース外部に排出し、かつこの排出した水の処理を行って、燃料電池とケースとの絶縁性を確保する。
【解決手段】 燃料電池１をケース３内に収容する。ケース３の上部には、外気取入口１１および排気通路１５をそれぞれ設ける。ケース３の底部１９と排気通路１５との間に、ケース３内に滞留する水Ｗを、毛細管現象により、吸収拡散して排気通路１５まで移動させる水移動部材２１を設置する。排気通路１５まで移動した水は、排気通路１５を流れる換気の流れによって蒸発する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料電池をケース内に収容した燃料電装置に関する。
通常車両床下部に燃料電池を搭載する燃料電池車両では、雨天走行時に燃料電池を収容するケースへ水がかかった場合、ケース内部に浸水させないようにケース全体を水密構造としている。このため、ケースに設けた排気ダクトから進入した水や、ケース内で結露した水が、前記水密構造としたケース内に残留し、この残留水が燃料電池とケースとを電気的に短絡させ、これら両者間の絶縁性を悪化させるものとなる。
このため、ケースの内面を絶縁部材で被覆して燃料電池とケースとの絶縁性を確保するものが、下記特許文献１に記載されている。
また、下記特許文献２には、燃料電池を収容するケース内の水を、ケース外部に設けた吸水性高分子材に吸収させて、ケース内の水を排出するようにしたものが記載されている。
特開２００２−３６７６５２号公報 特開２００３−３２３９０７号公報
しかしながら、特許文献１に記載のものは、燃料電池とケースとの絶縁性を確保できるものの、ケース内に発生する結露水のケース外部への排出については考慮しておらず、また特許文献２に記載のものは、ケース内の水をケース外部に設置した吸水性高分子材に吸収させているものの、その後の排水処理については考慮していない。
そこで、本発明は、燃料電池ケース内の水をケース外部に排出し、かつこの排出した水の処理を行って、燃料電池とケースとの絶縁性を確保することを目的としている。
本発明は、燃料電池をケース内に収容し、このケースに、ケース内部のガスをケース外部に排出する排気通路を設け、この排気通路と前記ケースの底部との間に、前記ケースの底部に存在する水を吸収拡散させて前記排気通路へ移動させる水移動手段を設けたことを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、燃料電池を収容するケースの底部に溜まった水を、水移動手段が吸収拡散させて排気通路まで移動させ、排気通路まで移動した水は、排気通路を流れる空気により蒸発させることができる。これにより、燃料電池ケース内の水をケース外部に排出し、かつこの排出した水の処理を行って、燃料電池とケースとの絶縁性を確保することができる。
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、本発明の第１の実施形態を示す燃料電池装置の断面図である。この燃料電池装置は、燃料電池１をケース３内に収容しており、燃料電池１は、ケース３の底部中央に、電気的絶縁性を備える支持部材７を介して設置する。
ケース３における一方（図１中で左方）の側壁９の上部には、ケース３内のガスの換気を行うための外気取入口１１を設け、同他方（図１中で右方）の側壁１３の上部には、ケース３内のガスを矢印Ｇで示すように排出する排気通路１５を設ける。外気取入口１１には、換気ファン１７を設置する。排気通路１５は、ケース３の側壁１３から水平方向に延びている。
また、排気通路１５とケース３の底部１９との間には、例えば繊維や、微細な孔や溝を精密に加工した金属板などからなる水移動手段としての水移動部材２１を設置する。この水移動部材２１は、ケース３の底部１９に沿って設置する底部部材２１ａと、排気通路１５の底部に沿って設置する排気通路部材２１ｂと、前記他方の側壁１３に沿って設置して前記底部部材２１ａと前記排気通路部材２１ｂとの間に位置する側壁部材２１ｃとを備えている。
なお、上記した水移動部材２１は、図示しない取付具によってケース３の側壁１３などに固定する。
次に、作用を説明する。
燃料電池１の運転中は、換気ファン１７を駆動することで、外気取入口１１からケース３内に外気を取り入れ、例えばケース３内に漏出する水素を外気によって希釈し、この希釈水素を排気通路１５を通してケース３の外部に排出する。
ここで、上記した外気取入口１１や排気通路１５から、ケース３内に水が侵入したり、あるいはケース３内にて結露水が発生するなどしてケース３内に水Ｗが溜まる場合がある。この水Ｗは、水移動部材２１が、底部部材２１ａおよび側壁部材２１ｃの下部にて吸収して拡散させることで、側壁部材２１ｃを上部に向けて移動し、排気通路部材２１ｂまで達する。すなわち、水移動部材２１は、毛細管現象によって水Ｗを排気通路１５まで移動させる。
排気通路部材２１ｂを設置してある排気通路１５には、ケース３内に導入した換気用の外気や外気によって希釈した水素などのガスＧが常に流れているため、この流通するガスＧによって、排気通路部材２１ｂまで移動した水が蒸発し、これによりケース３内の水Ｗをケース３の外部に排出して処理することができる。
この結果、ケース３内への水Ｗの滞留による燃料電池１の電極１ａとケース３との電気的短絡を防止し、燃料電池１とケースと３の絶縁性を確保することができる。
このように、上記した第１の実施形態によれば、燃料電池１を収容するケース３内に溜まった水Ｗは、水移動部材２１によって排気通路１５まで移動させ、ここで蒸発させるので、燃料電池１を収容するケース３内の水をケース３の外部に排出し、かつこの排出した水の処理を行って、燃料電池１とケース３との絶縁性確保を、簡単な構成で容易に行うことができる。
図２は、本発明の第２の実施形態を示す燃料電池装置の断面図である。この実施形態は、前記図１に示した第１の実施形態におけるケース３に対し、排気通路１５を設けた側壁１３に近接する底部１９に凹部１９ａを形成し、この凹部１９ａに、水移動部材２１の一端側となる底部部材２１ａを設置している。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
第２の実施形態は、凹部１９ａにケース３内の水Ｗが溜まり、この溜まった水Ｗを、水移動部材２１が、第１の実施形態と同様にして排気通路１５まで移動させる。この場合、水が溜まる凹部１９ａ内に、水移動部材２１の底部部材２１ａを設置しているので、水移動部材２１と水との接触機会が増え、ケース３内の水Ｗを効率よく排水することができる。
図３は、本発明の第３の実施形態を示す燃料電池装置の断面図である。この実施形態は、前記図１に示した第１の実施形態における水移動部材２１の側壁部材２１ｃを、例えば金属や樹脂などの水が透過しないカバー２３で覆っている。なお、このカバー２３についても、水移動部材２１と同様に、図示しない取付具によってケース３の側壁１３に固定する。
これにより、底部部材２１ａや側壁部材２１ｃの下部で吸収した水が側壁部材２１ｃを上昇移動する際に、側壁部材２１ｃを覆っているカバー２３が、側壁部材２１ｃに吸収されている水の蒸発を防止し、ケース３内への蒸発水の拡散を防止する。
この結果、水移動部材２１が吸収した水の蒸発による再度の結露を防止し、ケース３内の水のケース外部への排出を効率よく確実に行うことができる。
なお、上記図３に示したカバー２３は、前記図２に示した第２の実施形態に適用してもよい。
図４は、上記した各実施形態に対する比較例、すなわち水移動部材２１を使用しない例を示す燃料電池装置の断面図である。この場合には、前記と同様にして、外気取入口１１や排気通路１５から、水が侵入したり、あるいはケース３内にて結露水が発生するなどしてケース３内に水Ｗが溜まると、水移動部材２１による排水機構がないために、滞留水が徐々に増え、燃料電池１の電極１ａが浸水することになり、電極１ａとケース３とが電気的に短絡し、燃料電池１とケース３との絶縁性を確保できなくなる。
本発明によれば、 前記水移動手段は、毛細管現象を発生させる部材で構成したので、燃料電池を収容するケースの底部に溜まった水は、上記毛細管現象によって排気通路まで確実に移動させることができる。
前記ケースの底部に水を滞留させる凹部を設け、この凹部に前記水移動手段の一端側を配置したので、水移動手段と水との接触機会が増え、ケース内の水を効率よく排水することができる。
前記水移動手段における前記ケースの底部側および前記排気通路側の各端部付近を除く周囲を、水不透過性のカバーで覆ったので、水移動手段を移動する際の水の蒸発を防止でき、水移動手段が吸収した水の蒸発による再度の結露を防止し、ケース内の水のケース外部への排出を効率よく確実に行うことができる。
本発明の第１の実施形態を示す燃料電池装置の断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す燃料電池装置の断面図である。 本発明の第３の実施形態を示す燃料電池装置の断面図である。 図１〜図３の各実施形態に対する比較例を示す燃料電池装置の断面図である。
符号の説明
１ 燃料電池
３ ケース
１５ 排気通路
１９ ケースの底部
１９ａ ケースの底部に設けた凹部
２１ 水移動部材（水移動手段）
２３ 水不透過性のカバー

Claims (4)

  1. 燃料電池をケース内に収容し、このケースに、ケース内部のガスをケース外部に排出する排気通路を設け、この排気通路と前記ケースの底部との間に、前記ケースの底部に存在する水を吸収拡散させて前記排気通路へ移動させる水移動手段を設けたことを特徴とする燃料電池装置。
  2. 前記水移動手段は、毛細管現象を発生させる部材で構成したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
  3. 前記ケースの底部に水を滞留させる凹部を設け、この凹部に前記水移動手段の一端側を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池装置。
  4. 前記水移動手段における前記ケースの底部側および前記排気通路側の各端部付近を除く周囲を、水不透過性のカバーで覆ったことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の燃料電池装置。
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