JP2006196386A - Case for fuel cell - Google Patents
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Abstract
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、そのセル積層方向の両端にエンドプレートを配している(例えば、特許文献1参照。)。エンドプレートには、流体配管の接続部や単セルの締結部などが配される。また、エンドプレートには、センサやバルブ等の補機部品がボルトなどにより固定されている。
また、燃料電池スタックは、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、例えば車両に搭載される場合には、乗員室の前方や車室床などに搭載される。特許文献1に記載の燃料電池用ケースは、上方を開口した凹状容器と、凹状容器に対する蓋部材と、の上下二分割構造で構成されている。凹状容器と蓋部材とは、接合部となるそれぞれのフランジ部をボルトにより締結され、内部に燃料電池スタックを収容する空間が構成されている。
In addition, the fuel cell stack is housed inside a sealed fuel cell case to be protected from dust, water, etc., for example, when mounted in a vehicle, on the front of the passenger compartment or on the passenger compartment floor. Installed. The fuel cell case described in Patent Document 1 is configured by a vertically divided structure of a concave container that opens upward and a lid member for the concave container. The concave container and the lid member are fastened with bolts at their respective flange portions that serve as joint portions, thereby forming a space in which the fuel cell stack is accommodated.
しかし、このような従来の燃料電池用ケースでは、燃料電池スタックの補機部品等のメンテナンスをし難い場合があった。例えば、凹状容器の深さが深いと、蓋部材を取り外しても、エンドプレートに設けたボルトなどが十分に露出せず、ボルトへのアクセスのために燃料電池スタックを凹状容器から取り出さなければならなかった。 However, in such a conventional fuel cell case, it may be difficult to maintain the auxiliary parts of the fuel cell stack. For example, if the concave container is deep, even if the lid member is removed, the bolts provided on the end plate are not sufficiently exposed, and the fuel cell stack must be removed from the concave container for access to the bolts. There wasn't.
もっとも、かかる不具合を解消するために、補機部品やボルトの配置位置を変更することも考えられるが、限界がある。また、凹状容器でない平板上に凹状の蓋部材を被せることも考えられる。しかし、平板の強度を確保するために剛性を高める構造が必要となり、重量増加などを招いてしまう。 Of course, in order to eliminate such a problem, it is conceivable to change the arrangement position of the auxiliary machine parts and bolts, but there is a limit. It is also conceivable to place a concave lid member on a flat plate that is not a concave container. However, in order to ensure the strength of the flat plate, a structure for increasing the rigidity is required, resulting in an increase in weight.
本発明は、ケース部材の剛性を適切に確保しつつ、燃料電池スタックのメンテナンス性を高めることができる燃料電池用ケースを提供することをその目的としている。 An object of the present invention is to provide a fuel cell case capable of improving the maintainability of the fuel cell stack while appropriately securing the rigidity of the case member.
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を、上部ケース部材と下部ケース部材とを接合して組み立てられた内部に収容する燃料電池用ケースであって、下部ケース部材における燃料電池スタックの収容深さには、セル積層方向において深い部分と浅い部分とが存在するものである。 A fuel cell case according to the present invention is a fuel cell case that accommodates a fuel cell stack formed by stacking single cells in an assembly assembled by joining an upper case member and a lower case member. The accommodation depth of the fuel cell stack in the member includes a deep portion and a shallow portion in the cell stacking direction.
この構成によれば、上部ケース部材を下部ケース部材から取り外した際、燃料電池スタックは、下部ケース部材の浅い部分に臨む部分については広く外部に露出する。これにより、下部ケース部材から燃料電池スタックを取り出さなくとも、この浅い部分から燃料電池スタックにアクセスすることができるため、その点検などがし易くなる。特に、浅い部分に対応して燃料電池スタックに補機部品やその締結部品等を配置すると、これらのメンテナンス性を高めることができる。
また、下部ケース部材の構成として、浅い部分のみならず深い部分をも設けたことで、下部ケース部材について高い剛性を確保することができる。さらに、上部ケース部材および下部ケース部材が浅い部分と深い部分とを有する構造であるので、例えばプレス加工による成形性を高めることができる。また、例えば上部ケース部材および下部ケース部材を一対の同じ構造とすれば、部品点数の削減や製造コストの低下となる。
According to this configuration, when the upper case member is detached from the lower case member, the fuel cell stack is widely exposed to the outside at the portion facing the shallow portion of the lower case member. Accordingly, since the fuel cell stack can be accessed from this shallow portion without taking out the fuel cell stack from the lower case member, it is easy to check the fuel cell stack. In particular, when an auxiliary machine part or a fastening part thereof is arranged in the fuel cell stack corresponding to the shallow portion, the maintainability of these parts can be improved.
In addition, as a configuration of the lower case member, not only a shallow portion but also a deep portion is provided, so that high rigidity can be secured for the lower case member. Furthermore, since the upper case member and the lower case member have a structure having a shallow portion and a deep portion, for example, formability by press working can be improved. Further, for example, if the upper case member and the lower case member have a pair of identical structures, the number of parts is reduced and the manufacturing cost is reduced.
ここで、セル積層方向において深い部分と浅い部分とは、例えばセル積層方向の一方の側を深い部分とし、他方の側を浅い部分とすることを含んだり、例えば深い部分と浅い部分とをセル積層方向に沿って順に並べることを含んだりする。また例えば、下部ケース部材が少なくとも底壁部と側壁部とから構成されている場合、少なくともセル積層方向上に位置する側壁部の深さ(より詳細には、側壁部の底壁部からの深さ。)は、深い部分と浅い部分とが存在してもよい。なお、深い部分と浅い部分とはそれぞれ二以上あってもよい。 Here, the deep part and the shallow part in the cell stacking direction include, for example, that one side in the cell stacking direction is a deep part and the other side is a shallow part, for example, a deep part and a shallow part are cell Or arranging in order along the stacking direction. Further, for example, when the lower case member is composed of at least a bottom wall portion and a side wall portion, at least the depth of the side wall portion located in the cell stacking direction (more specifically, the depth from the bottom wall portion of the side wall portion). )) May have a deep portion and a shallow portion. There may be two or more deep portions and shallow portions.
本発明の他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を、上部ケース部材と下部ケース部材とを接合して組み立てられた内部に収容する燃料電池用ケースであって、下部ケースは、燃料電池スタックの下側部分を収容する凹状部を有し、凹状部は、セル積層方向の一方の側に対応する部分が深い部分で形成され、セル積層方向の他方の側に対応する部分が浅い部分で形成されているものである。 Another fuel cell case of the present invention is a fuel cell case that houses a fuel cell stack formed by stacking single cells in an interior assembled by joining an upper case member and a lower case member, The lower case has a concave portion that accommodates the lower portion of the fuel cell stack, and the concave portion is formed with a deep portion corresponding to one side in the cell stacking direction, and on the other side in the cell stacking direction. The corresponding part is formed by a shallow part.
この構成によれば、上記同様に、上部ケース部材を下部ケース部材から取り外した際、燃料電池スタックは、下部ケース部材の凹状部の浅い部分に臨む部分については広く外部に露出する。これにより、凹状部から燃料電池スタックを取り出すことなく、浅い部分を介して燃料電池スタックの点検などを容易に行い得る。特に、浅い部分がセル積層方向の一方の側に対応する部分であり、ここに燃料電池スタックの補機部品等を配置すると、このメンテナンス性を好適に高め得る。また、下部ケース部材の剛性を高く確保できている点や、良好な成形性などについても上記同様である。 According to this configuration, as described above, when the upper case member is detached from the lower case member, the fuel cell stack is widely exposed to the outside at the portion facing the shallow portion of the concave portion of the lower case member. Accordingly, the fuel cell stack can be easily inspected through the shallow portion without removing the fuel cell stack from the concave portion. In particular, the shallow portion is a portion corresponding to one side in the cell stacking direction, and if the auxiliary parts of the fuel cell stack are arranged here, this maintainability can be preferably improved. Further, the same can be said for the high rigidity of the lower case member and the good moldability.
これらの場合、浅い部分は、燃料電池スタックの流体配管の接続部側に対応し、深い部分は、燃料電池スタックの単セルの締結部側に対応していることが、好ましい。 In these cases, it is preferable that the shallow portion corresponds to the connection portion side of the fluid piping of the fuel cell stack, and the deep portion corresponds to the fastening portion side of the single cell of the fuel cell stack.
一般に、燃料電池スタックは、セル積層方向において流体配管の接続部側にバルブや継手などの補機部品が配置される。これらの補機部品は、メンテナンスの頻度が高い。よって、上記のような構成とすることで、浅い部分をメンテナンスの頻度が高い側に対応させることができ、メンテナンス性をより一層高めることができる。 In general, in the fuel cell stack, auxiliary parts such as valves and joints are arranged on the connection side of the fluid piping in the cell stacking direction. These accessory parts are frequently maintained. Therefore, by setting it as the above structures, a shallow part can be made to respond | correspond to the side with a high maintenance frequency, and maintainability can be improved further.
本発明の他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を、上部ケース部材と下部ケース部材とを接合して組み立てられた内部に収容する燃料電池用ケースであって、上部ケース部材および下部ケース部材の接合部分は、セル積層方向の一方の側と他方の側とにおいて高さレベルが異なるものである。 Another fuel cell case of the present invention is a fuel cell case that houses a fuel cell stack formed by stacking single cells in an interior assembled by joining an upper case member and a lower case member, The joint portions of the upper case member and the lower case member have different height levels on one side and the other side in the cell stacking direction.
この構成によれば、上部ケースと下部ケースとを接合した場合の接合部分は、セル積層方向の一方の側および他方の側のどちらかが低位となる。上部ケース部材を下部ケース部材から取り外した際、この低位となっていた接合部分に臨む燃料電池スタックの部分については、広く外部に露出する。
これにより、下部ケース部材から燃料電池スタックを取り出さなくとも、この低位となっていた接合部分から燃料電池スタックにアクセスすることができるため、その点検などがし易くなる。特に、低位となるべき接合部分に対応して、燃料電池スタックにその補機部品等を配置すると、補機部品等のメンテナンス性を高めることができる。
また、上部ケース部材および下部ケース部材の接合部分が、セル積層方向の一方の側と他方の側とにおいて異なる高さレベルであるため、いずれのケース部材についても高い剛性を確保することができる。さらに、この異なる高さレベルとすることで、上部ケース部材および下部ケース部材について、例えばプレス加工による成形性を高めることができる。また、例えば上部ケース部材および下部ケース部材を一対の同じ構造とすれば、部品点数の削減や製造コストの低下となる。
According to this configuration, when the upper case and the lower case are joined, one of the one side and the other side in the cell stacking direction is low. When the upper case member is removed from the lower case member, the portion of the fuel cell stack that faces the joint portion that has been lowered is widely exposed to the outside.
Accordingly, since the fuel cell stack can be accessed from the lower joint portion without taking out the fuel cell stack from the lower case member, it is easy to check the fuel cell stack. In particular, when the auxiliary machine parts are arranged in the fuel cell stack corresponding to the joint portion to be lowered, the maintainability of the auxiliary machine parts can be improved.
In addition, since the joint portions of the upper case member and the lower case member are at different height levels on one side and the other side in the cell stacking direction, high rigidity can be ensured for any case member. Furthermore, by setting the different height levels, it is possible to improve the formability of the upper case member and the lower case member by, for example, press working. Further, for example, if the upper case member and the lower case member have a pair of identical structures, the number of parts is reduced and the manufacturing cost is reduced.
この場合、接合部分の低位側は、燃料電池スタックの流体配管の接続部側に対応し、接合部分の高位側は、燃料電池スタックの単セルの締結部側に対応していることが、好ましい。 In this case, it is preferable that the lower side of the joining portion corresponds to the connection portion side of the fluid piping of the fuel cell stack, and the higher side of the joining portion corresponds to the fastening portion side of the single cell of the fuel cell stack. .
この構成によれば、上記同様に、メンテナンスの頻度が高い側が接合部分の低位側に対応するため、メンテナンス性をより一層高めることができる。 According to this configuration, as described above, since the side where the maintenance frequency is high corresponds to the lower side of the joint portion, the maintainability can be further improved.
これらの場合、接合部分は、上部ケース部材および下部ケース部材の周方向に亘って設けられ、且つ接合部分の低位側と高位側とは、同一の平面内にあることが、好ましい。 In these cases, it is preferable that the joint portion is provided over the circumferential direction of the upper case member and the lower case member, and the lower side and the higher side of the joint portion are in the same plane.
この構成によれば、接合部分がこれらケース部材の周方向に設けられているため、接合のための面積を十分にとることができる。また、接合部分の低位側と高位側とが同一の平面内にあるため、斜め見切りとなるような構造となる。これは、例えばプレス加工による成形性が良好となる点で有用となる。 According to this structure, since the junction part is provided in the circumferential direction of these case members, the area for joining can be taken sufficiently. In addition, since the lower side and the higher side of the joint portion are in the same plane, the structure is such that it is obliquely cut off. This is useful in that, for example, the formability by press working is improved.
これらの場合、上部ケース部材は、一の部材または分割構造の複数の部材で構成されていることが、好ましい。 In these cases, the upper case member is preferably composed of one member or a plurality of members having a divided structure.
この構成によれば、上部ケース部材を一部材で構成した場合には、その構造を単純化することができる。また、上部ケース部材の複数の部材は、例えば、上部の蓋部材と、蓋部材と下部ケース部材との間に設けられる中間部材と、で構成すればよい。 According to this structure, when an upper case member is comprised by one member, the structure can be simplified. Moreover, what is necessary is just to comprise the several member of an upper case member by the upper cover member and the intermediate member provided between a cover member and a lower case member, for example.
本発明の燃料電池用ケースによれば、ケース部材の剛性を適切に確保しつつ、燃料電池スタックのメンテナンス性を高めることができる。 According to the fuel cell case of the present invention, it is possible to improve the maintainability of the fuel cell stack while appropriately securing the rigidity of the case member.
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。 Hereinafter, a fuel cell case according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<第1実施形態>
図1に示すように、燃料電池スタック1は、燃料電池の基本単位となる単セル2を多数積層したスタック本体3を有している。燃料電池スタック1は、スタック本体3の両端に位置する単セル2の外側に、順次、カバープレート5、出力端子付きのターミナルプレート6、絶縁プレート7およびエンドプレート8,9を積層して構成されている。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 1 has a
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ている。単セル2は、MEA(Membrane Electrode Assembly)を一対のセパレータで挟持して構成されている。単セル2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。
There are a plurality of types of fuel cells, such as a phosphoric acid type. Here, the fuel cell is composed of a solid polymer electrolyte type suitable for in-vehicle use or stationary use. The
スタック本体3の一端側のエンドプレート8と絶縁プレート7との間には、プレッシャプレート11及びばね機構12からなる締結部13が設けられている。締結部13により、セル積層方向に所定の圧縮力がかかり、単セル2にかかる荷重の変動が吸収される。スタック本体3の他端側のエンドプレート9には、いずれも図示省略したが、スタック本体3内に各種流体(酸化剤ガス、燃料ガス、冷媒)を供給する流体配管の接続部と、セル積層方向にスタック本体3内を通流した各種流体をスタック本体3外に排出する流体配管の接続部と、が設けられている。
A
このように、燃料電池スタック1は、セル積層方向の一方の側が単セル2の締結部13側に対応し、セル積層方向の他方の側が流体配管の接続部側に対応している。そして、燃料電池スタック1は、その周辺の検出機器やサービスプラグなどの高電圧部品などと一緒にスタックケース20に収容されている。
Thus, in the fuel cell stack 1, one side in the cell stacking direction corresponds to the
図2は、スタックケース20の分解斜視図であり、図3は、燃料電池スタック1を内部に収容したスタックケース20の断面図である。なお、図3では、セル積層方向が分かる程度に燃料電池スタック1の構成を簡略化している。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the
スタックケース20(燃料電池用ケース)は、上下二分割構造からなり、上方開口されたロアケース21(下部ケース部材)と、ロアケース21に対して蓋として機能するアッパケース22(上部ケース部材)と、で構成されている。スタックケース20は、ロアケース21とアッパケース22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(ケースの深さ方向に直交する方向)となるように燃料電池スタック1が収容される。
The stack case 20 (fuel cell case) has a vertically divided structure, and a lower case 21 (lower case member) opened upward, and an upper case 22 (upper case member) that functions as a lid for the
ロアケース21およびアッパケース22は、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により形成されている。より詳細には、ロアケース21およびアッパケース22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プレス成形することにより、所定の形状に形成されている。
The
ロアケース21は、底壁部31と、底壁部31の周縁に沿って立ち上がるように形成された周壁部32と、周壁部32の上端部から外方向に張り出したフランジ部33と、で一体に構成されている。ロアケース21は、プレス成形されることでこれらの構成部分(31,32,33)を具備する。底壁部31の内面には、燃料電池スタック1の底部を支持する絶縁体のマウント35が設けられている。スタックケース20は、底壁部31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、車両床下や車室前方などに設置される。
The
フランジ部33は、周壁部32の上端部に周方向に亘って形成され、周壁部32の上端部から外側に屈曲して延在している。フランジ部33は、ねじ締結可能な所定の幅を有している。フランジ部33の上端面が、アッパケース22の後述するフランジ部53に対面し、これに接触する接合面となっている。なお、フランジ部33の縁部を周方向に亘って折り曲げてなる折曲げ部を更に設けることで、フランジ部33の剛性を高めることができ、ロアケース21としても強度を向上することができる。
The
周壁部32は、前後および左右の四つの側壁部からなる。周壁部32は、燃料電池スタック1のセル積層方向において高さが異なっている。すなわち、周壁部32のセル積層方向上に位置する二つの側壁部は、一方の側壁部の深さ(底壁部31からの高さ)が深く、他方の側壁部の深さ(底壁部31からの高さ)が浅くなっている。
The
これを詳述するに、周壁部32および底壁部31からなる凹状部40は、燃料電池スタック1の下側部分を収容する所定の深さを有しており、凹状部40は、セル積層方向の一方の側に対応する部分から他方の側に対応する部分にかけて、徐々に浅くなるように形成されている。この場合、凹状部40の最も深い部分41は、燃料電池スタック1の単セル2の締結部13側に対応し、凹状部40の最も浅い部分42は、燃料電池スタック1の流体配管の接続部側に対応している。なお、最も浅い部分42側のセル積層方向上の側壁部は、フランジ部33と直角に連なっているが、鈍角に連なってもよい。
In detail, the
アッパケース22は、ロアケース21と対となるように、ロアケース21と全く同じ構成部分で構成されている。アッパケース22は、上壁部51と、上壁部51の周縁に沿って垂下するように形成された周壁部52と、周壁部52の下端部から外方向に張り出したフランジ部53と、で一体に構成されている。アッパケース22は、プレス成形されることでこれらの構成部分(51,52,53)を具備する。
The
なおもちろん、アッパケース22をロアケース21と全く同じ構成としないようにしてもよい。また、図示省略したが、アッパケース22の内側(スタックケース20の内部)には、燃料電池スタック1の駆動に関わる制御を行うための回路基板などが設けられている。さらに、周壁部52には、スタック本体3内に供される各種流体(酸化剤ガス、燃料ガス、冷媒)の流体配管を挿通するための貫通孔が形成されているが、ここでは図示省略している。これらの流体配管は、スタックケース20外からスタックケース20内へと延在している。
Of course, the
フランジ部53は、周壁部52の下端部に周方向に亘って形成され、周壁部52の下端部から外側に屈曲して延在している。フランジ部53は、ロアケース21のフランジ部33と同程度に、ねじ締結可能な所定の幅を有している。フランジ部53の下端面が、ロアケース21のフランジ部33の上端面に周方向に亘って接触する接合面となって、ロアケース21およびアッパケース22が互いに接合される。この接合状態のフランジ部33,53同士は、バネ座金61を介してボルト62およびナット63により締結されて、互いの接合面が強密着している。
The
これにより、スタックケース20の内部空間66は、略気密に密閉されている。ねじ締結による接合方法を用いることで、フランジ部33,53同士の分離を簡易に行うことができ、スタックケース20の分割を簡易に且つ迅速に行い得る。なお、フランジ部53にも、上記同様に折曲げ部を設けてもよい。また、フランジ部33とフランジ部53との間に、Oリングなどのシールを介在させてもよい。
As a result, the
周壁部52は、上記の周壁部32と同様に、前後および左右の四つの側壁部からなり、セル積層方向において高さが異なっている。すなわち、周壁部52のセル積層方向上に位置する二つの側壁部は、一方の側壁部の深さ(上壁部51からの高さ)が深く、他方の側壁部の深さ(上壁部51からの高さ)が浅くなっている。そして、周壁部52および上壁部51からなる凹状部70は、燃料電池スタック1の上側部分を収容する所定の深さを有して、ロアケース21側の凹状部40に対応して相補的形状に形成されている。
Similar to the
すなわち、凹状部70の最も浅い部分71は、ロアケース21側の凹状部40の最も深い部分41側に対応し、凹状部70の最も深い部分72は、凹状部40の最も浅い部分42側に対応している。そして、ロアケース21とアッパケース22とを接合した状態では、上壁部51の上面は、傾斜することなく水平に位置するようになっている。また、この接合状態では、両者の周壁部32,52の内面および外面はともに面一になる。なお、最も浅い部分71側のセル積層方向上の側壁部は、フランジ部53と直角に連なっているが、鈍角に連なってもよい。
That is, the
本実施形態では、二つの凹状部40,70の深さを上記のように構成したことにより、ロアケース21およびアッパケース22の接合部分80は、セル積層方向の一方の側から他方の側にかけて徐々に高さレベルが低くなる。この接合部分80の高さレベルは、図3に示す中央の一点鎖線L1に示すように、水平方向に対し傾斜しており、接合部分80の低位側と高位側とは、同一の平面内にある。すなわち、ロアケース21とアッパケース22との見切りは、斜めに設定されている。
In the present embodiment, since the depths of the two
また、下側の一点鎖線L2は、L1に平行な線で、ロアケース21の最も深い部分41側の角部を通る。上側の一点鎖線L3は、L1に平行な線で、アッパケース22の最も深い部分72側の角部を通る。上記のとおり、ロアケース21とアッパケース22とを同一の構成としたので、L1とL2との間の距離と、好ましくはL1とL3との間の距離とは、等しくなっている。なおもちろん、L1とL2との間の距離(深さ)、とL1とL3との間の距離(深さ)とは等しくなくてもよい。
The lower one-dot chain line L2 is a line parallel to L1 and passes through the corner on the
ここで、燃料電池スタック1とスタックケース20との関係について簡単に説明する。マウント35上の燃料電池スタック1は、スタックケース20のケース内壁と所定の間隙を存している。燃料電池スタック1の流体配管の接続部側は、ロアケース21およびアッパケース22の接合部分80の低位側、すなわちロアケース21の浅い部分42に位置している。一方、燃料電池スタック1の単セル2の締結部13側は、接合部分80の高位側、すなわちロアケース21の深い部分41に位置している。
Here, the relationship between the fuel cell stack 1 and the
そして、アッパケース22をロアケース21から取り外した状態では、ロアケース21内の燃料電池スタック1は、接合部分80の低位側に位置する部分が高位側に位置する部分よりも広く上方に露出する。燃料電池スタック1のエンドプレート8,9には、補機部品91が締結ボルト92により固定されており、アッパケース22を取り外した状態では、この締結ボルト92へのアクセスが可能となる。
In a state where the
ここで、補機部品91とは、燃料電池スタック1に付随する部品であり、例えばバルブや継手などの各種流体の配管系要素のほか、センサや高電圧部品等を含む。締結ボルト92は、接合部分80の高さレベル(L1)よりも高い位置に設定されて二つのエンドプレート8,9に取り付けられており、アッパケース22を取り外した際にロアケース21の上方へと露出する。
Here, the
以上のように、本実施形態のスタックケース20によれば、燃料電池スタック1をその補機部品91などと一緒に適切に収容することができると共に、補機部品91の点検・調整のためにアッパケース22を取り外すだけで、補機部品91の締結ボルト92にアクセスすることができる。これにより、ロアケース21から燃料電池スタック1を取り出すことなく、工具94により締結ボルト92の取外しや調整を行うことができる。したがって、補機部品91のメンテナンス性を高めることができると共に、補機部品91の組付けの自由度も高めることができる。
As described above, according to the
特に、燃料電池スタック1においては、単セル2の締結部13側に比べて流体配管の接続部側にバルブ等の補機部品91が多く配置される。このため、流体配管の接続部側の方が、メンテナンスの頻度が高くなる。上記のように、流体配管の接続部側をロアケース21の浅い部分42(接合部分80の低位側)としたため、メンテナンス性をより一層高めることができる。また、締結部品(92)のメンテナンス用の作業穴などをスタックケース20に設けなくても済む。
In particular, in the fuel cell stack 1, more
また、ロアケース21およびアッパケース22の構成として、浅い部分42,71を単に設けたのではなく、深い部分41,72と一緒に設けたため、これらロアケース21およびアッパケース22について高い剛性を適切に確保することができる。さらに、ロアケース21およびアッパケース22が対の同一構成であるため、部品点数の削減や製造コストの低下させる上で有用となる。
Further, as the configurations of the
図4は、ロアケース21(アッパケース22)のプレス加工の成形性について説明する説明図である。
同図(a)に示す従来のプレス加工に際しては、ロアケース21´の深さが全体に均一に深くなるように、薄板を深絞り加工する必要がある。これに対し、同図(b)に示す本実施形態のロアケース21をプレス加工する場合には、ロアケース21の深い部分41が局所的(部分的)になるように、薄板を深絞り加工すればよい。このため、本実施形態のロアケース21の構成とすることで、ロアケース21の深絞り加工による成形性が良好となる。また、ケース成形のし易さは、ロアケース21とアッパケース22とも同じとなる。なお、プレス加工以外の工法、例えば鋳造や溶接によりスタックケース20を構成するようにしてもよい。
FIG. 4 is an explanatory view for explaining the formability of the press working of the lower case 21 (upper case 22).
In the conventional press work shown in FIG. 5A, it is necessary to deep-draw a thin plate so that the depth of the
なお、上記の説明では、ロアケース21とアッパケース22との見切りを斜めに設定したが、もちろん水平に設定してもよい。すなわち、ロアケース21のフランジ部33は、周壁部32の下端部から外側に直角に屈曲して延在し、アッパケース22のフランジ部53は、周壁部52の上端部から外側に直角に屈曲して延在してもよい。また、スタックケース1の内部に収容される燃料電池スタック1の数は一つに限られず、複数の燃料電池スタック1を並置してもよい。
In the above description, the parting between the
さらに、ロアケース21の凹状部40の上記構成に代えて、凹状部40は、セル積層方向の一方の側から他方の側にかけて段状に浅くなってもよい。このような構成となると、ロアケース21の四辺からなるフランジ部33は、セル積層方向の一方の辺が高位に設定され、セル積層方向の他方の辺が低位に設定され、さらに、これらの対辺を結ぶように、セル積層方向に沿って延びる二辺は、それぞれ段差を有して構成される。
Furthermore, instead of the above configuration of the
<第2実施形態>
次に、図5を参照して、第2実施形態に係るスタックケース20について相違点を中心に説明する。第1実施形態との相違点は、アッパケース22を二分割構造の部材で構成したことである。第1実施形態と共通する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
Second Embodiment
Next, with reference to FIG. 5, the
アッパケース22は、上部の蓋ケース101と、蓋ケース101とロアケース21との間に設けられる中間ケース102と、の上下二分割構造で構成されている。中間ケース102は、上方および下方が開口した筒状に構成されている。中間ケース102は、下側のフランジ部111をロアケース21のフランジ部33に接合され、上側のフランジ部112を蓋ケース101のフランジ部121に接合される。
The
中間ケース102およびロアケース21の接合部分130(フランジ部111,33同士)は、セル積層方向の一方の側から他方の側にかけて徐々に高さレベルL1が底壁部31に対して低くなる。蓋ケース101は、浅皿状に僅かに凹部を有しているが、平板で構成することもできる。
The joining portion 130 (the
図示省略したが、燃料電池スタック1をスタックケース20の内部に収容した状態では、燃料電池スタック1の流体配管の接続部側は、接合部分130の低位側すなわちロアケース21の浅い部分42に位置し、燃料電池スタック1の単セル2の締結部13側は、接合部分130の高位側すなわちロアケース21の深い部分41に位置するようになっている。そして、中間ケース102をロアケース21から取り外した状態では、ロアケース21内の燃料電池スタック1に取り付けた補機部品91の締結ボルト92が、ロアケース21の上面(フランジ33の面)よりも上方に露出するようになっている。
Although not shown, in a state where the fuel cell stack 1 is housed in the
本実施形態のスタックケース20の構成によっても、アッパケース22およびロアケース21の接合部分130の高さレベルが、セル積層方向において異なるため、中間ケース102をロアケース21から取り外すだけで、補機部品91の点検・調整を行うことができる。また、ロアケース21の剛性を高く維持できる点なども同様である。
Even in the configuration of the
なお、アッパケース22を上下に二分割としたが、三分割など複数分割としても同様である。また、分割方向は上下のみならず、左右への分割であってもよい。さらに、アッパケース22のみならず、ロアケース21を分割構造の複数の部材で構成してもよい。
Although the
1 燃料電池スタック、2 単セル、13 締結部、20 スタックケース(燃料電池用ケース)、21 ロアケース(下部ケース部材)、22 アッパケース(上部ケース部材)、40 凹状部、41 深い部分、42 浅い部分、70 凹状部、71 浅い部分、72 深い部分、80 接合部分、91 補機部品、92 締結ボルト、94 工具、101 蓋ケース、102 中間ケース、130 接合部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell stack, 2 single cell, 13 Fastening part, 20 Stack case (case for fuel cells), 21 Lower case (lower case member), 22 Upper case (upper case member), 40 Recessed part, 41 Deep part, 42 Shallow Part, 70 concave part, 71 shallow part, 72 deep part, 80 joint part, 91 auxiliary machine parts, 92 fastening bolt, 94 tool, 101 lid case, 102 intermediate case, 130 joint part
Claims (7)
前記下部ケース部材における前記燃料電池スタックの収容深さには、セル積層方向において深い部分と浅い部分とが存在する燃料電池用ケース。 A fuel cell case in which a fuel cell stack formed by stacking single cells is housed in an assembly assembled by joining an upper case member and a lower case member,
The fuel cell case in which the accommodation depth of the fuel cell stack in the lower case member includes a deep portion and a shallow portion in the cell stacking direction.
前記下部ケースは、前記燃料電池スタックの下側部分を収容する凹状部を有し、
前記凹状部は、セル積層方向の一方の側に対応する部分が深い部分で形成され、セル積層方向の他方の側に対応する部分が浅い部分で形成されている燃料電池用ケース。 A fuel cell case in which a fuel cell stack formed by stacking single cells is housed in an assembly assembled by joining an upper case member and a lower case member,
The lower case has a concave portion that accommodates a lower portion of the fuel cell stack,
The concave portion is a fuel cell case in which a portion corresponding to one side in the cell stacking direction is formed as a deep portion and a portion corresponding to the other side in the cell stacking direction is formed as a shallow portion.
前記深い部分は、前記燃料電池スタックの単セルの締結部側に対応している請求項1または2に記載の燃料電池用ケース。 The shallow part corresponds to the connection part side of the fluid piping of the fuel cell stack,
3. The fuel cell case according to claim 1, wherein the deep portion corresponds to a fastening portion side of a single cell of the fuel cell stack.
前記上部ケース部材および前記下部ケース部材の接合部分は、セル積層方向の一方の側と他方の側とにおいて高さレベルが異なる燃料電池用ケース。 A fuel cell case in which a fuel cell stack formed by stacking single cells is housed in an assembly assembled by joining an upper case member and a lower case member,
The joint part of the said upper case member and the said lower case member is a case for fuel cells in which a height level differs in one side and the other side of a cell lamination direction.
前記接合部分の高位側は、前記燃料電池スタックの単セルの締結部側に対応している請求項4に記載の燃料電池用ケース。 The lower side of the joined portion corresponds to the connection side of the fluid piping of the fuel cell stack,
5. The fuel cell case according to claim 4, wherein a higher side of the joining portion corresponds to a fastening portion side of a single cell of the fuel cell stack.
前記接合部分の低位側と高位側とは、同一の平面内にある請求項4または5に記載の燃料電池用ケース。 The joining portion is provided across the circumferential direction of the upper case member and the lower case member,
The fuel cell case according to claim 4 or 5, wherein the lower side and the higher side of the joint portion are in the same plane.
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