JP2010092870A

JP2010092870A - Fuel cell

Info

Publication number: JP2010092870A
Application number: JP2009266915A
Authority: JP
Inventors: Akira Aoto; 晃青砥; Yutaka Hotta; 裕堀田; Hideyuki Tanaka; 秀幸田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2010-04-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell wherein safety of piping connected with a fuel cell stack is secured in a vehicular crash. <P>SOLUTION: (1) In the fuel cell, pulling-out of the fluid piping to outside a case 40 is arranged so as to come out from upper and lower sides of the case 40. (2) The case 40 is vertically divided into two parts, and a flange section 40c is arranged to be a shape and dimensions which are damaged in unusual internal pressure. (3) Seals between the piping pulling-out sections and the case are formed by an insulating resin or rubber member. (4)The case 40 for housing the fuel cell stack 23 is mounted on a vehicular body, and distribution/gathering sections of the fluid piping 30 (outlet), 30 (inlet), 31 (outlet), and 31 (inlet) are housed in the case 40. The case 40 is made of aluminum, and the piping and the inner surface of the case are insulated. Insulated coating or an insulated cover is given to metal components located outside the case 40. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell.

固体高分子電解質型燃料電池は、イオン交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置された触媒層および拡散層からなる電極（アノード、燃料極、−極）および電解質膜の他面に配置された触媒層および拡散層からなる電極（カソード、空気極、＋極）とからなる膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）と、アノード、カソードに燃料ガス（水素）および酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための流体通路を形成するセパレータとからセル（単セル）を構成し、複数のセルを積層してモジュールとし、モジュールを積層してモジュール群を構成し、モジュール群のセル積層方向両端に、ターミナル（電極板）、インシュレータ、エンドプレートを配置してスタックを構成し、スタックをスタックの外側でセル積層体の積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート、締結部材はスタック構成部材の一部）にて締め付け、固定したものからなる。
固体高分子電解質型燃料電池では、アノード側では、水素を水素イオンと電子にする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、カソード側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる）から水を生成する反応が行われる。
アノード側：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-
カソード側：２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ
セパレータでのジュール熱とカソードでの水生成反応で熱が出るので、セパレータ間には、各セル毎にあるいは複数個のセル毎に、冷却媒体（通常は冷却水）が流れる流路が形成されており、燃料電池を冷却している。
特開平８−１９２６３９号公報は、車両前方エンジンルーム内に燃料電池スタックを搭載した電気自動車を開示している。該公報は、車両衝突時のエネルギをフレームサイドメンバのエネルギ吸収部で吸収して燃料電池および燃料供給装置を保護する構造を提案している。 The solid polymer electrolyte fuel cell has an electrolyte membrane composed of an ion exchange membrane, an electrode (anode, fuel electrode, negative electrode) composed of a catalyst layer and a diffusion layer disposed on one surface of the electrolyte membrane, and the other surface of the electrolyte membrane. A membrane-electrode assembly (MEA) consisting of an electrode (cathode, air electrode, + electrode) consisting of a catalyst layer and a diffusion layer disposed, and fuel gas (hydrogen) and oxidizing gas (MEA) on the anode and cathode A cell (single cell) is formed from a separator that forms a fluid passage for supplying oxygen (usually air), a plurality of cells are stacked to form a module, and the modules are stacked to form a module group. A stack is formed by arranging terminals (electrode plates), insulators, and end plates at both ends of the cell stacking direction of the group, and stacking the cells outside the stack A fastening member (for example, a tension plate, the fastening member is a part of the stack constituent member) extending in the stacking direction of the layered body is clamped and fixed.
In a solid polymer electrolyte fuel cell, a reaction for converting hydrogen into hydrogen ions and electrons is performed on the anode side, and the hydrogen ions move through the electrolyte membrane to the cathode side, and oxygen, hydrogen ions, and electrons (adjacent to the cathode side). The electrons produced at the MEA anodes come through the separator) to produce water.
Anode side: H ₂ → 2H ⁺ + 2e ⁻
Cathode side: 2H ⁺ + 2e ⁻ + (1/2) O ₂ → H ₂ O
Since heat is generated by the Joule heat at the separator and the water generation reaction at the cathode, a flow path through which a cooling medium (usually cooling water) flows is formed between the separators for each cell or for each of a plurality of cells. And cooling the fuel cell.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-19239 discloses an electric vehicle in which a fuel cell stack is mounted in a vehicle front engine room. The publication proposes a structure that protects the fuel cell and the fuel supply device by absorbing energy at the time of a vehicle collision by an energy absorbing portion of a frame side member.

特開平８−１９２６３９号公報JP-A-8-192939

スタックには、燃料ガス、酸化ガス、冷媒を供給・排出する各種の流体配管が接続されている。
燃料電池スタックが車両衝突に対して守られることが必要であることは当然であるが、それに接続する各種配管（とくにケース外配管）も、とくに燃料ガス配管も、車両衝突において守られることが必要である。
また、スタックに接続される各種配管は冷媒や生成水を介しての導通により高電位となるので、配管類の絶縁も考慮されなければならない。
本発明の目的は、スタックに接続される配管（とくにケース外配管）の、車両衝突における安全性を確保した、（また、望ましくは、電気絶縁性も考慮された）燃料電池を提供することにある。 Various fluid pipes for supplying and discharging fuel gas, oxidizing gas, and refrigerant are connected to the stack.
Naturally, it is necessary for the fuel cell stack to be protected against vehicle collisions, but the various pipes connected to it (especially the piping outside the case), especially the fuel gas piping, must also be protected in the event of a vehicle collision. It is.
In addition, since various pipes connected to the stack have a high potential due to conduction through the refrigerant and generated water, the insulation of the pipes must also be considered.
An object of the present invention is to provide a fuel cell in which the safety of a pipe connected to a stack (especially a pipe outside a case) in a vehicle collision is ensured (and preferably, electric insulation is also taken into consideration). is there.

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）燃料電池スタックを収めるケースが車体に搭載されており、前記スタックに接続する流体配管の前記ケース外への取り出しが前記ケースの上下からとされている燃料電池。
（２）前記ケースは上下２分割であって該上下の分割ケースはフランジ部で締結されており、該フランジ部は前記ケースの異常内圧時に選択的に破損する形状・寸法とされている（１）記載の燃料電池。
（３）配管取り出し部と前記ケースとのシールが絶縁性の樹脂またはゴム部材で構成されている（１）または（２）記載の燃料電池。
（４）前記スタックに接続する流体配管の分配・集合部、および前記スタックと前記流体配管分配・集合部との間の流体配管部分が前記ケース内に収められており、前記ケースはアルミ製であり、前記スタックおよび前記流体配管と、前記ケース内面との間は絶縁されており、前記流体配管に連なり前記ケース外に位置する金属部品には、絶縁被覆または絶縁カバーが施されている（１）〜（３）の何れかに記載の燃料電池。
（５）前記スタックは、２列並列に水平に配置されており、該２列並列のスタックはセル積層方向を車両前後方向と直交する方向に向けて１つの前記ケース内に配置されており、前記スタックの一端にあるエンドプレートには、前記流体配管が接続されており、冷媒、燃料ガス、酸化ガスは、前記スタックの一端にある前記エンドプレートから前記スタックに入り、Ｕターンして、同じエンドプレートから出ており、前記流体配管分配・集合部は前記流体配管が接続される前記エンドプレートと前記ケースとの間に配置されている、（４）記載の燃料電池。 The present invention for achieving the above object is as follows.
(1) A fuel cell in which a case for housing a fuel cell stack is mounted on a vehicle body, and fluid piping connected to the stack is taken out of the case from above and below the case.
(2) The case is divided into upper and lower parts, and the upper and lower divided cases are fastened by a flange portion, and the flange portion is shaped and dimensioned to be selectively damaged when the case has an abnormal internal pressure (1 ) The fuel cell described.
(3) The fuel cell according to (1) or (2), wherein a seal between the pipe take-out portion and the case is made of an insulating resin or a rubber member.
(4) The distribution / collection portion of the fluid piping connected to the stack and the fluid piping portion between the stack and the fluid piping distribution / collection portion are housed in the case, and the case is made of aluminum. Yes, the stack and the fluid piping are insulated from the inner surface of the case, and a metal part connected to the fluid piping and located outside the case is provided with an insulation coating or an insulation cover (1 The fuel cell according to any one of (3) to (3).
(5) The stacks are arranged horizontally in parallel in two rows, and the stacks in two rows are arranged in one case with the cell stacking direction oriented in a direction perpendicular to the vehicle longitudinal direction, The fluid pipe is connected to an end plate at one end of the stack, and refrigerant, fuel gas, and oxidizing gas enter the stack from the end plate at one end of the stack, make a U-turn, and the same The fuel cell according to (4), wherein the fuel cell exits from an end plate, and the fluid pipe distribution / collection portion is disposed between the end plate to which the fluid pipe is connected and the case.

上記（１）の燃料電池では、流体配管のケース外への取り出しはケースの上下からとしたので、車両衝突時に変形する車両部材がケースに当たってそれ以上ケース外配管に近づくことが阻止され、ケース外配管が損傷する可能性が低い。
上記（２）の燃料電池では、上下の分割ケースはフランジ部で締結されており、該フランジ部はケースの異常内圧時に選択的に破損する形状・寸法とされているので、何らかの原因でケース内圧が異常に上昇しても、フランジ部で選択的に破損して蓋が開放されて低圧とされ、ケースが大きく変形したりそれによって下ケース側からケース内に出入りする燃料ガス配管が損傷したりすることが防止される。
上記（３）の燃料電池では、配管取り出し部とケースとのシールが絶縁性の樹脂またはゴム部材（グロメット）とされているので、配管とケースとの電気絶縁性が保たれるとともに、ケース内への水の侵入が防止される。
上記（４）または（５）の燃料電池では、スタックをケース内に収めるとともに、スタックに接続する流体配管の分配・集合部およびスタックと流体配管分配・集合部との間の流体配管部分もケース内に収めたので、車両衝突の際、スタックおよびスタックに接続する流体配管の分配・集合部およびスタックと流体配管分配・集合部との間の流体配管部分はケースによって守られ、安全である。とくに補強が難しい流体配管の分配・集合部をケース内に収めるという配置をとることによって安全を確保した。高電位となっている配管部分をケース内に収めることで、直接触れないようにすることができ、安全にした。
また、ケースはアルミ製であるので、軽量かつ放熱性上有利である。また、スタックおよび配管とケース内面との間は、スペースを確保する、あるいはケース内面に絶縁コーティングを施す等により、絶縁されているので、ケースに触っても安全である。
また、流体配管に連なりケース外に位置する金属部品（たとえば、各種配管のケース外に出ている部分）には、絶縁被覆または絶縁カバーが施されているので、触っても安全である。 In the fuel cell of the above (1), since the fluid piping is taken out from the top and bottom of the case, the vehicle member that is deformed at the time of a vehicle collision is prevented from hitting the case and further approaching the piping outside the case. The possibility of damage to the piping is low.
In the fuel cell of the above (2), the upper and lower divided cases are fastened by a flange portion, and the flange portion is shaped and dimensioned to be selectively damaged when the case has an abnormal internal pressure. Even if it rises abnormally, it will be selectively damaged at the flange part, the lid will be opened and the pressure will be lowered, the case will be greatly deformed, and the fuel gas piping going into and out of the case from the lower case side will be damaged Is prevented.
In the fuel cell of the above (3), since the seal between the pipe take-out portion and the case is made of an insulating resin or rubber member (grommet), the electrical insulation between the pipe and the case is maintained, and the inside of the case Water intrusion is prevented.
In the fuel cell of the above (4) or (5), the stack is housed in the case, and the distribution / collection portion of the fluid piping connected to the stack and the fluid piping portion between the stack and the fluid piping distribution / collection portion are also included in the case. In the case of a vehicle collision, the distribution / collection portion of the stack and the fluid piping connected to the stack and the fluid piping portion between the stack and the fluid piping distribution / collection portion are protected by the case and are safe. Safety is ensured by placing the distribution / collection part of the fluid piping, which is particularly difficult to reinforce, in the case. By placing the high-potential piping in the case, it can be prevented from being touched directly, making it safe.
Further, since the case is made of aluminum, it is advantageous in terms of light weight and heat dissipation. Further, since the space between the stack and the pipe and the case inner surface is insulated by securing a space or applying an insulating coating to the case inner surface, it is safe to touch the case.
In addition, since metal parts that are connected to the fluid piping and are located outside the case (for example, portions of various pipes that are outside the case) are provided with an insulating coating or insulating cover, they are safe to touch.

本発明実施例の燃料電池の全体概略図である。1 is an overall schematic view of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. 図１の燃料電池の一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view of the fuel cell of FIG. 本発明実施例の燃料電池の配管取付け側のエンドプレート部の正面図である。It is a front view of the end plate part by the side of piping attachment of the fuel cell of the example of the present invention. 図３のエンドプレート部に取り付けられた各種配管の正面図である。It is a front view of various piping attached to the end plate part of FIG. 本発明実施例の燃料電池のスタックを収めたケースの正面図である。It is a front view of the case which accommodated the stack of the fuel cell of this invention Example. 図４の各種配管とスタックを収容したケースの上ケースを外して見た時の、スタック端部近傍の、平面図である。FIG. 5 is a plan view of the vicinity of the stack end when the upper case of the case containing the various pipes and stack of FIG. 4 is removed. 本発明実施例の燃料電池の、２スタックと、それに接続された各種配管の系統図である。It is a systematic diagram of 2 stacks of the fuel cell of this invention Example, and various piping connected to it. 図７の配管の分配・合流部の断面図である。It is sectional drawing of the distribution and confluence | merging part of piping of FIG. 図８のＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 本発明実施例の燃料電池のスタックを収容したケースの平面図と配管用ワイヤハーネスの配置図である。It is the top view of the case which accommodated the stack | stuck of the fuel cell of this invention Example, and the arrangement | positioning figure of the wire harness for piping. 図１０のケースの側面図と配管用ワイヤハーネスの配置図である。FIG. 11 is a side view of the case of FIG. 10 and an arrangement diagram of a wire harness for piping. 本発明実施例の燃料電池のケースの斜視図である。It is a perspective view of the case of the fuel cell of this invention Example. 図１２のケースのフランジ部の斜視図である。It is a perspective view of the flange part of the case of FIG. 図１３のフランジ部のボルト穴と外縁間距離ｆを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the bolt hole of the flange part of FIG. 13, and the distance f between outer edges. 図１３のフランジ部の破損前と破損後の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing before the damage of the flange part of FIG. 13, and after a damage. 本発明実施例の燃料電池のケースと配管取り出し部の斜視図である。It is a perspective view of the case and piping extraction part of the fuel cell of this invention Example. 図１６の配管取り出し部の断面図である。It is sectional drawing of the piping extraction part of FIG. 本発明実施例の燃料電池の燃料ガス配管と遮断バルブの系統図である。It is a systematic diagram of the fuel gas piping of the fuel cell of this invention Example, and a cutoff valve. 図１８の燃料ガス配管のケース外部分の破損時のバルブ遮断を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows valve | bulb interruption | blocking at the time of damage of the case exterior part of the fuel gas piping of FIG.

以下に、本発明の燃料電池を図１〜図１９を参照して説明する。
本発明の燃料電池は、固体高分子電解質型燃料電池１０である。本発明の燃料電池１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。 Below, the fuel cell of this invention is demonstrated with reference to FIGS.
The fuel cell of the present invention is a solid polymer electrolyte fuel cell 10. The fuel cell 10 of the present invention is mounted on, for example, a fuel cell vehicle.

固体高分子電解質型燃料電池１０は、図１、図２に示すように、イオン交換膜からなる電解質膜１１とこの電解質膜１１の一面に配置された触媒層１２および拡散層１３からなる電極１４（アノード、燃料極、−極）および電解質膜１１の他面に配置された触媒層１５および拡散層１６からなる電極１７（カソード、空気極、＋極）とからなる膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）と、電極１４、１７に燃料ガス（水素）および酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための流体通路２７（燃料流路２７ａ、空気流路２７ｂ）および燃料電池冷却用の冷却水が流れる冷却水流路２６を形成するセパレータ１８とを重ねてセルを形成し、該セルを複数積層してモジュール１９とし、モジュール１９を積層してモジュール群を構成し、モジュール１９群のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置してスタック２３を構成し、スタック２３を積層方向に締め付けスタック２３の外側でセル積層方向に延びる締結部材２４（たとえば、テンションプレート、締結部材２４はスタックの一部を構成する）とボルト２５で固定したものからなる。
スタック２３一端にはエンドプレート２２とインシュレータ２１との間にプレッシャプレート３２が設けられ、プレッシャプレート３２とエンドプレート２２との間にばね機構３３が設けられてセルを均一に押圧するようにしてある。 As shown in FIGS. 1 and 2, the solid polymer electrolyte fuel cell 10 includes an electrolyte membrane 11 made of an ion exchange membrane, and an electrode 14 made up of a catalyst layer 12 and a diffusion layer 13 disposed on one surface of the electrolyte membrane 11. (Anode, fuel electrode, negative electrode) and a membrane-electrode assembly (MEA :) consisting of electrode 17 (cathode, air electrode, positive electrode) consisting of catalyst layer 15 and diffusion layer 16 disposed on the other surface of electrolyte membrane 11 Membrane-Electrode Assembly), fluid passage 27 (fuel passage 27a, air passage 27b) and fuel cell cooling for supplying fuel gas (hydrogen) and oxidizing gas (oxygen, usually air) to electrodes 14 and 17 A cell is formed by stacking a separator 18 forming a cooling water flow path 26 through which cooling water flows, and a plurality of the cells are stacked to form a module 19, and the module 19 is stacked to form a module group. A stack 23 is configured by arranging terminals 20, insulators 21 and end plates 22 at both ends of the module 19 group in the cell stacking direction, and the stack 23 is clamped in the stacking direction and is extended outside the stack 23 in the cell stacking direction. A member 24 (for example, a tension plate, the fastening member 24 forms part of the stack) and a bolt 25 are used.
At one end of the stack 23, a pressure plate 32 is provided between the end plate 22 and the insulator 21, and a spring mechanism 33 is provided between the pressure plate 32 and the end plate 22 so as to press the cells uniformly. .

冷却水流路２６はセル毎に、または複数のセル毎に、設けられる。
セパレータ１８は、カーボン板に冷却水流路２６やガス流路２７を形成したもの、または、導電性粒子を混入して導電性をもたせた樹脂板に冷却水流路２６やガス流路２７を形成したもの、または、流路２６、２７を形成する凹凸のある金属板を複数枚重ね合わせたもの、の何れかからなる。図示例は、セパレータ１８がカーボン板からなる場合を示している。
セパレータ１８は、燃料ガスと酸化ガス、燃料ガスと冷却水、酸化ガスと冷却水、の何れかを区画する。セパレータ１８は、また、導電性部材であり、隣り合うセルのアノードからカソードに電子が流れる電気の通路を形成している。 The cooling water channel 26 is provided for each cell or for each of a plurality of cells.
In the separator 18, the cooling water flow path 26 and the gas flow path 27 are formed on a carbon plate or a resin plate mixed with conductive particles to have conductivity. Or one obtained by superimposing a plurality of concave and convex metal plates forming the flow paths 26 and 27. In the illustrated example, the separator 18 is made of a carbon plate.
Separator 18 partitions either fuel gas and oxidizing gas, fuel gas and cooling water, or oxidizing gas and cooling water. The separator 18 is also a conductive member, and forms an electric path through which electrons flow from the anode of the adjacent cell to the cathode.

図３、図４に示すように、スタック２３は、たとえば２列並列に水平に配置されており、スタック２３の両端のエンドプレート２２は、２列のスタック２３に対して共有されている。
２列並列のスタック２３が車両に搭載される場合、スタック２３はセル積層方向を車両前後方向と直交する方向に向けて配置される。また、テンションプレート２４がスタックの上下に位置するように配置される。 As shown in FIGS. 3 and 4, the stacks 23 are horizontally arranged, for example, in two rows in parallel, and the end plates 22 at both ends of the stack 23 are shared with the two rows of stacks 23.
When two rows of parallel stacks 23 are mounted on a vehicle, the stacks 23 are arranged with the cell stacking direction oriented in a direction orthogonal to the vehicle front-rear direction. Further, the tension plates 24 are arranged so as to be positioned above and below the stack.

図１、図３に示すように、燃料電池スタック２３内には、冷媒マニホールド２８が設けられており、冷媒マニホールド２８はセルの冷媒流路２６に連通している。冷媒は入側の冷媒マニホールド２８から冷媒流路２６に流れ、冷媒流路２６から出側の冷媒マニホールド２８に流れる。同様に、燃料電池スタック２３内には、ガスマニホールド２９が設けられており、ガスマニホールド２９は燃料ガスマニホールド２９ａと酸化ガスマニホールド２９ｂとからなる。燃料ガスマニホールド２９ａと酸化ガスマニホールド２９ｂは、それぞれ、セルの燃料ガス流路２７ａと酸化ガス流路２７ｂに連通している。燃料ガスは入側の燃料ガスマニホールド２９ａからセルの燃料ガス流路２７ａに流れ、燃料ガス流路２７ａから出側の燃料ガスマニホールド２９ａに流れる。酸化ガスは入側の酸化ガスマニホールド２９ｂからセルの酸化ガス流路２７ｂに流れ、酸化ガス流路２７ｂから出側の酸化ガスマニホールド２９ｂに流れる。 As shown in FIGS. 1 and 3, a refrigerant manifold 28 is provided in the fuel cell stack 23, and the refrigerant manifold 28 communicates with the refrigerant flow path 26 of the cell. The refrigerant flows from the inlet-side refrigerant manifold 28 to the refrigerant channel 26 and from the refrigerant channel 26 to the outlet-side refrigerant manifold 28. Similarly, a gas manifold 29 is provided in the fuel cell stack 23, and the gas manifold 29 includes a fuel gas manifold 29a and an oxidizing gas manifold 29b. The fuel gas manifold 29a and the oxidant gas manifold 29b communicate with the fuel gas channel 27a and the oxidant gas channel 27b of the cell, respectively. The fuel gas flows from the fuel gas manifold 29a on the inlet side to the fuel gas passage 27a of the cell, and flows from the fuel gas passage 27a to the fuel gas manifold 29a on the outlet side. The oxidizing gas flows from the inlet side oxidizing gas manifold 29b to the oxidizing gas channel 27b of the cell, and from the oxidizing gas channel 27b to the outlet side oxidizing gas manifold 29b.

図１、図４に示すように、スタック２３の一端にあるエンドプレート２２（プレッシャプレート３２、ばね機構３３が配される側と反対側にあるエンドプレート２２）には、冷媒（冷却水）を燃料電池スタック内の冷媒マニホールドに供給・排出する冷媒配管３０が接続されており、反応ガスを燃料電池スタック内のガスマニホールド２９に供給・排出するガス配管３１が接続されている。ガス配管３１は、燃料ガスを燃料電池スタック内の燃料ガスマニホールド２９ａに供給・排出する燃料ガス配管３１ａと、酸化ガスを燃料電池スタック内の酸化ガスマニホールド２９ｂに供給・排出する酸化ガス配管３１ｂとからなる。冷媒、燃料ガス、酸化ガスは、スタック２３の一端にあるエンドプレート２２から燃料電池スタックに入り、Ｕターンして、同じエンドプレート２２から出る。 As shown in FIGS. 1 and 4, refrigerant (cooling water) is supplied to the end plate 22 (the end plate 22 on the side opposite to the side where the pressure plate 32 and the spring mechanism 33 are arranged) at one end of the stack 23. A refrigerant pipe 30 for supplying and discharging to a refrigerant manifold in the fuel cell stack is connected, and a gas pipe 31 for supplying and discharging a reaction gas to and from a gas manifold 29 in the fuel cell stack is connected. The gas pipe 31 includes a fuel gas pipe 31a that supplies and discharges fuel gas to and from the fuel gas manifold 29a in the fuel cell stack, and an oxidant gas pipe 31b that supplies and discharges oxidizing gas to and from the oxidant gas manifold 29b in the fuel cell stack. Consists of. The refrigerant, fuel gas, and oxidizing gas enter the fuel cell stack from the end plate 22 at one end of the stack 23, make a U-turn, and exit from the same end plate 22.

図４の例では、冷媒（冷却水）は冷媒配管分配・集合部３４の分配部３４_iで分かれて入側冷媒配管３０からエンドプレート２２の左右方向中央部の下部で左右のスタック２３に入り、左右のスタック２３からエンドプレート２２の左右方向端部の上部で出側冷媒配管３０に流出し、左右の出側冷媒配管３０は左右方向中央の冷媒配管分配・集合部３４の集合部３４_oで合流し、そこから上方に流れる。
燃料ガスは、燃料ガス配管分配・集合部３５ａの分配部３５ａ_iで分かれて入側燃料ガス配管３１ａからエンドプレート２２の左右方向中央部の上部で左右のスタック２３に入り、左右のスタック２３からエンドプレート２２の左右方向中央部の下部で出側燃料ガス配管３１ａに流出し、左右の出側燃料ガス配管３１ａは左右方向中央下部の燃料ガス配管分配・集合部３５ａの集合部３５ａ_oで合流し、そこから横に流れてさらに下方に流れる。
酸化ガスは、酸化ガス配管分配・集合部３５ｂの分配部３５ｂ_iで分かれて入側酸化ガス配管３１ｂからエンドプレート２２の左右方向端部の下部で左右のスタック２３に入り、左右のスタック２３からエンドプレート２２の左右方向端部の上部で出側酸化ガス配管３１ｂに流出し、左右の出側酸化ガス配管３１ｂは左右方向中央上部の酸化ガス配管分配・集合部３５ｂの集合部３５ｂ_oで合流し、そこから下方に流れる。 In the example of FIG. 4, the refrigerant (cooling water) is divided by the distribution part 34 _i of the refrigerant pipe distribution / collection part 34 and enters the left and right stacks 23 from the inlet side refrigerant pipe 30 at the lower part of the center part in the left-right direction of the end plate 22. The left and right stacks 23 flow out into the outlet refrigerant pipe 30 at the upper part of the end in the left-right direction of the end plate 22, and the left and right outlet refrigerant pipes 30 gather at the central part 34 _o And then flow upwards.
Fuel gas at the top of the lateral middle part of divided by the distributor portion 35a _i of the fuel gas piping distributing and collecting part 35a from inlet side fuel gas piping 31a endplate 22 enters the left and right of the stack 23, the left and right of the stack 23 The end plate 22 flows into the outlet fuel gas pipe 31a at the lower part of the central part in the left-right direction, and the left and right outlet fuel gas pipes 31a merge at the collecting part 35a _o of the fuel gas pipe distribution / collecting part 35a at the lower part of the central part in the left-right direction. From there, it flows sideways and flows further downward.
Oxidizing gas enters the left and right of the stack 23 at the bottom of the left-right direction end portions of the end plate 22 from the inlet side oxidizing gas pipe 31b is divided by the distribution unit 35b _i of the oxidizing gas piping distributing and collecting part 35b, the left and right of the stack 23 flows out to the outlet side oxidizing gas pipe 31b at the top of the left-right direction end portions of the end plate 22, left and right output side oxidizing gas pipe 31b is merged in the collecting portion 35b _o the lateral middle upper portion of the oxidizing gas piping distributing and collecting part 35b And flows downward from there.

図５、図６に示すように、燃料電池スタック２３は、ケース４０に収められて車体に搭載されている。スタック２３が複数個（たとえば、２個）水平に配置されている場合は、全スタックが１つの共通のケース４０に収められて車体に搭載される。
スタック２３に接続する各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂ（３０は冷媒配管、３１ａは燃料ガス配管、３１ｂは酸化ガス配管）の分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂ（３４は冷媒配管の分配・集合部で分配部３４_iと集合部３４_oを含み、３５ａは燃料ガス配管の分配・集合部で分配部３５ａ_iと集合部３５ａ_oを含み、３５ｂは酸化ガス配管の分配・集合部で分配部３５ｂ_iと集合部３５ｂ_oを含む）も、スタック２３を収めたケースと同一のケース４０に収められている。また、スタック２３と流体配管３０、３１ａ、３１ｂの分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂとの間の流体配管部分も、スタック２３を収めたケースと同一のケース４０に収められている。 As shown in FIGS. 5 and 6, the fuel cell stack 23 is housed in a case 40 and mounted on the vehicle body. When a plurality of (for example, two) stacks 23 are arranged horizontally, all the stacks are housed in one common case 40 and mounted on the vehicle body.
Various fluid pipes 30, 31a, 31b (30 is a refrigerant pipe, 31a is a fuel gas pipe, 31b is an oxidant gas pipe) distribution / aggregation parts 34, 35a, 35b (34 is a refrigerant pipe distribution / aggregation) connected to the stack 23 includes a distribution unit 34 _i and the collecting portion 34 _o in part, 35a includes a distributor 35a _i a set portion 35a _o by distributing and collecting portion of the fuel gas pipe, 35b are distributor with distributing and collecting part of the oxidizing gas piping 35b _i and the collective portion 35b _o ) are also housed in the same case 40 that houses the stack 23. Further, the fluid piping portion between the stack 23 and the distribution / collection portions 34, 35 a, 35 b of the fluid piping 30, 31 a, 31 b is also housed in the same case 40 as the case housing the stack 23.

スタック２３は、セパレータ１８は高電位になり、冷媒や生成水によってセパレータ１８と導通するエンドプレート２２も高電位になる。また、スタック２３に接続する各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂも高電位となる。スタック２３がケース４０に収められているので、スタック２３は直接手を触れることができないようになっている。
ケース４０は、望ましくはアルミ製であり、スタック２３および各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂと、ケース４０の内面との間は、互いに電気的に絶縁されている。この絶縁は、スタック２３および各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂと、ケース４０の内面との間に絶縁空間距離ｄをとるか、または絶縁空間をとれない場合はケース４０の内面に樹脂材等の絶縁材をコーティングする、などの手段、方法によって達成している。ケース４０は車体にアースされており、ケース４０に直接手を触れても感電しない。 In the stack 23, the separator 18 has a high potential, and the end plate 22 that is electrically connected to the separator 18 by the refrigerant or generated water also has a high potential. In addition, the various fluid pipes 30, 31a, 31b connected to the stack 23 are also at a high potential. Since the stack 23 is housed in the case 40, the stack 23 cannot be touched directly.
The case 40 is preferably made of aluminum, and the stack 23 and the various fluid pipes 30, 31 a, 31 b and the inner surface of the case 40 are electrically insulated from each other. For this insulation, an insulating space distance d is provided between the stack 23 and various fluid pipes 30, 31a, 31b and the inner surface of the case 40, or if the insulating space cannot be taken, resin material or the like is applied to the inner surface of the case 40. This is achieved by means or methods such as coating an insulating material. The case 40 is grounded to the vehicle body and does not get an electric shock even if the case 40 is touched directly.

また、各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂに連なりケース４０外に位置する金属部品（各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂのケース４０外延長部、およびそれに電気的に導通する金属部品）には、絶縁被覆（絶縁コーティングを含む）または絶縁カバー（たとえば、ゴムキャップ等）が施されている。各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂのケース４０から延び出した部分には絶縁ホース（ゴム、樹脂などからなるホース）が被せられて接続されるが、絶縁ホースが被らない露出部分４１（図５の斜線部）には、絶縁コーティングが施され、そこに直接手を触れても感電しないようにしてある。また、出側冷媒配管３０のケース４０から上方に延び出る部分４２（図５の斜線部）には、直接配管３０に手が触れることがないように、絶縁用ゴムキャップが装着される。 In addition, the metal parts connected to the various fluid pipes 30, 31 a, 31 b and located outside the case 40 (extension parts outside the case 40 of the various fluid pipes 30, 31 a, 31 b, and metal parts electrically connected thereto) are insulated. A coating (including an insulating coating) or an insulating cover (for example, a rubber cap) is applied. The portions of the various fluid pipes 30, 31 a, and 31 b that extend from the case 40 are connected by being covered with an insulating hose (a hose made of rubber, resin, etc.), but are not exposed to the insulating hose (FIG. 5). In the shaded area, an insulating coating is applied to prevent electric shock even if the hand is touched directly. Further, an insulating rubber cap is attached to a portion 42 (shaded portion in FIG. 5) extending upward from the case 40 of the outlet side refrigerant pipe 30 so that the pipe 30 is not directly touched.

図７〜図９は、複数スタック燃料電池の各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂの分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂの省スペース化のための構造を、たとえば出側冷媒配管３０の集合部３４_oの構造を例にとって、示している。この構造は、冷媒配管以外のガス流体配管３５ａ、３５ｂに適用してもよい。
流体（冷媒、燃料ガス、酸化ガス）の左右スタック２３からの合流部、または左右スタック２３への分配部、に、流体の流れを直接衝突させないようにする整流板４３が設けられる。整流板４３は、左右管の接続部の、合流管対向部から、合流管の方向に延びている。
この整流板４３には、左右の流れに平等に触れる位置に、切り欠き４４が形成されている。この切り欠き４４には、左右の流れに平等に触れることができるように、センサー４５（センサーの感知部）が配置されている。センサー４５は温度センサー（たとえば、サーミスタ）であってもよいし、他のセンサー、たとえば濃度センサー、湿度センサー等であってもよい。 7 to 9 show a structure for space saving of the distribution / collection portions 34, 35a, 35b of the various fluid pipes 30, 31a, 31b of the multi-stack fuel cell, for example, the collection portion 34 of the outlet refrigerant pipe 30. The structure of _o is shown as an example. This structure may be applied to gas fluid pipes 35a and 35b other than the refrigerant pipe.
A rectifying plate 43 is provided to prevent the fluid flow from directly colliding with the joining portion of the fluid (refrigerant, fuel gas, oxidizing gas) from the left and right stacks 23 or the distribution portion to the left and right stacks 23. The rectifying plate 43 extends in the direction of the merging tube from the merging tube facing portion of the connecting portion of the left and right tubes.
A cutout 44 is formed in the rectifying plate 43 at a position where the rectifying plate 43 touches the left and right flows equally. The notch 44 is provided with a sensor 45 (sensor sensing unit) so that the left and right flows can be touched equally. The sensor 45 may be a temperature sensor (for example, a thermistor) or another sensor such as a concentration sensor or a humidity sensor.

図１０、図１１に示すように、燃料電池スタック２３を収めるケース４０を車体に搭載した状態で、スタック２３に接続する流体配管３０、３１ａ、３１ｂのケース４０外への取り出しは、ケース４０の上下からとしてある。ケース４０の上下は、車体の上下方向に対応する。また、流体配管３０、３１ａ、３１ｂのケース４０外への取り出し部位は、スタック２３のセル積層方向一端側に位置している。
各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂのうち冷媒配管３０の出側配管だけがケース４０の上側から取り出され、他はすべてケース４０の下側から取り出される。冷媒配管３０の出側配管をケース４０の上側から取り出すのは、冷媒配管３０内の気泡を、冷媒流れと浮力で上方に円滑に移動させるためである。 As shown in FIGS. 10 and 11, the fluid pipes 30, 31 a and 31 b connected to the stack 23 are taken out of the case 40 in a state where the case 40 for housing the fuel cell stack 23 is mounted on the vehicle body. As from above and below. The upper and lower sides of the case 40 correspond to the vertical direction of the vehicle body. In addition, the part where the fluid pipes 30, 31 a, and 31 b are taken out of the case 40 is located on one end side of the stack 23 in the cell stacking direction.
Of the various fluid pipes 30, 31 a, 31 b, only the outlet side pipe of the refrigerant pipe 30 is taken out from the upper side of the case 40, and all others are taken out from the lower side of the case 40. The reason why the outlet pipe of the refrigerant pipe 30 is taken out from the upper side of the case 40 is to smoothly move the bubbles in the refrigerant pipe 30 upward by the refrigerant flow and buoyancy.

図１２〜図１５に示すように、ケース４０は上ケース４０ａ、下ケース４０ｂの上下２分割構造となっている。上下の分割ケース４０ａ、４０ｂはフランジ部４０ｃで、ボルト４６などにて締結されている。フランジ部４０ｃは、ケース４０の異常内圧時にフランジ４０ｃで選択的に破損する形状・寸法とされている。たとえば、フランジ部４０ｃに形成されているボルト挿通穴４０ｄとフランジ部外縁間の距離ｆの長さを調整する、および締結点数（ボルト４６の点数）を選定することにより、ボルト締結部位でフランジ部４０ｃが破損して、上ケース４０ａが下ケース４０ｂから持ち上がり、その部位に隙間ができてケース内の圧力を開放させるとともに、開放圧力を任意に設定できるようにする。破損部位と破損形状を選択的に指定できることから、ケース４０の大きな変形を伴わない。 As shown in FIGS. 12 to 15, the case 40 has a vertically divided structure of an upper case 40 a and a lower case 40 b. The upper and lower divided cases 40a and 40b are flange portions 40c and are fastened by bolts 46 or the like. The flange portion 40c is shaped and dimensioned to be selectively damaged by the flange 40c when the case 40 has an abnormal internal pressure. For example, by adjusting the length of the distance f between the bolt insertion hole 40d formed in the flange portion 40c and the outer edge of the flange portion, and selecting the number of fastening points (the number of bolts 46), the flange portion at the bolt fastening portion 40c is damaged, and the upper case 40a is lifted from the lower case 40b, and a gap is formed in the portion to release the pressure in the case, and the release pressure can be arbitrarily set. Since the damaged portion and the damaged shape can be selectively designated, the case 40 is not greatly deformed.

図１６、図１７に示すように、各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂのケース４０からの取り出し部とケース４０とのシール部材４７は、電気絶縁性のある樹脂またはゴム部材、たとえばゴム（シリコーンゴムなど）などのグロメットから構成されている。これによって、ケース４０と配管間の絶縁性を維持したまま配管がケース外に取り出されている。また、グロメット４７は、弾性変形可能で配管とケースとの相対変位を吸収するとともに、外径部がケース４０に嵌着され内径部が配管に嵌合されて押し付けられることにより、ケース内部への水の浸入を防止している。なお、図示例は、出側冷媒配管３０の取り部位を示しているが、他の配管の出・入側についても同様の構成をとることができる。 As shown in FIGS. 16 and 17, the sealing member 47 between the case 40 and the parts taken out from the case 40 of the various fluid pipes 30, 31a, 31b is an electrically insulating resin or rubber member such as rubber (silicone rubber). Etc.) and other grommets. As a result, the piping is taken out of the case while maintaining the insulation between the case 40 and the piping. Further, the grommet 47 is elastically deformable and absorbs relative displacement between the pipe and the case, and the outer diameter portion is fitted to the case 40 and the inner diameter portion is fitted to the pipe and pressed to enter the case. Prevents ingress of water. In addition, although the example of illustration has shown the taking site | part of the exit side refrigerant | coolant piping 30, the same structure can be taken also about the entrance / exit side of other piping.

図１８、図１９に系統図にて示すように、燃料電池スタック２３を収めるケース４０が車体に搭載され、スタック２３に接続する流体配管のうち燃料ガス配管３１ａには、スタック２３への入側にもスタック２３からの出側にも、遮断バルブ４８が設けられている。そして、この遮断バルブ４８も、スタック２３を収めたケースと同一のケース４０内に収められている。遮断バルブ４８よりスタック２３から遠い側にある燃料ガス配管部分は、ケース４０を下側に向かって貫通してケース４０外に出ている。 As shown in the system diagrams of FIGS. 18 and 19, a case 40 for housing the fuel cell stack 23 is mounted on the vehicle body, and the fuel gas pipe 31 a among the fluid pipes connected to the stack 23 is connected to the stack 23. In addition, a shutoff valve 48 is also provided on the exit side from the stack 23. The shutoff valve 48 is also housed in the same case 40 as the case in which the stack 23 is housed. The portion of the fuel gas pipe located on the side farther from the stack 23 than the shutoff valve 48 penetrates the case 40 downward and comes out of the case 40.

図１０、図１１に示すように、燃料電池スタック２３を収めるケース４０が車体に搭載され、配管３０、３１、３１ａ、３１ｂに接続するワイヤハーネス（配線、ケーブルを含む）５０のケース４０からの取り出しは、ケース４０の車室側（車両前後方向に見て後方側）からとされている。これは、前面衝突時においても、ワイヤハーネス５０の、ケース４０から外に出ている部分が、ケース４０によって守られるようにするためである。 As shown in FIGS. 10 and 11, a case 40 for housing the fuel cell stack 23 is mounted on the vehicle body, and the wire harness 50 (including wiring and cables) 50 connected to the pipes 30, 31, 31 a and 31 b from the case 40. The take-out is performed from the passenger compartment side of the case 40 (the rear side as viewed in the vehicle front-rear direction). This is for the case 40 to protect the portion of the wire harness 50 that is outside the case 40 even during a frontal collision.

つぎに、本発明の燃料電池の作用を説明する。
図５、図６に示すように、スタック２３をケース４０内に収めるとともに、スタック２３に接続する流体配管３０、３１ａ、３１ｂの分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂ、およびスタックと流体配管分配・集合部との間の流体配管部分もケース４０内に収めたので、車両衝突の際、スタック２３およびスタックに接続する流体配管３０、３１ａ、３１ｂの分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂおよびスタックと流体配管分配・集合部との間の流体配管部分は、ケース４０によって守られ、安全である。とくに配管が変形した時に配管から大きな曲げモーメントがかかるために補強が難しい流体配管の分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂをケース４０内に収めるという構造をとることによって、分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂが特別な補強をとらないでもケース４０によって守られるので、安全が確保される。また、スタック２３と導通しているために高電位となっている配管部分３０、３１ａ、３１ｂがケース４０内に収められることで、高電位配管部分に直接手が触れないようにすることができ、感電上、安全である。 Next, the operation of the fuel cell of the present invention will be described.
As shown in FIGS. 5 and 6, the stack 23 is housed in the case 40, the distribution / aggregation portions 34, 35 a, 35 b of the fluid piping 30, 31 a, 31 b connected to the stack 23, and the stack and fluid piping distribution / Since the fluid piping portion between the collecting portions is also housed in the case 40, the distribution / collecting portions 34, 35a, 35b of the stack 23 and the fluid piping 30, 31a, 31b connected to the stack and the stack in the event of a vehicle collision The fluid piping portion between the fluid piping distribution / collection portion is protected by the case 40 and is safe. In particular, by adopting a structure in which the distribution / collection portions 34, 35a, and 35b of the fluid piping that are difficult to reinforce due to a large bending moment being applied from the piping when the piping is deformed, the distribution / collection portions 34, 35a are accommodated in the case 40. , 35b is protected by the case 40 without taking special reinforcement, so that safety is ensured. In addition, since the pipe portions 30, 31 a, and 31 b that are at high potential because they are electrically connected to the stack 23 are housed in the case 40, it is possible to prevent the hands from directly touching the high potential pipe portion. Electric shock is safe.

また、ケース４０はアルミ製であので、軽量かつ放熱性上有利である。また、スタック２３および配管３０、３１ａ、３１ｂと、ケース４０内面との間は、絶縁距離としてのスペースを確保する、あるいはケース４０内面に絶縁コーティングを施す等により、絶縁されているので、ケース４０に触っても安全である。
また、流体配管３０、３１ａ、３１ｂに連なりケース４０外に位置する金属部品（たとえば、各種配管のケース外に出ている部分）には、絶縁被覆または絶縁カバーが施されているので、触っても安全である。 Moreover, since the case 40 is made of aluminum, it is advantageous in terms of light weight and heat dissipation. Further, since the space between the stack 23 and the pipes 30, 31 a, 31 b and the inner surface of the case 40 is insulated by securing a space as an insulation distance or by applying an insulating coating to the inner surface of the case 40, the case 40 It is safe to touch.
In addition, the metal parts that are connected to the fluid pipes 30, 31 a, 31 b and are located outside the case 40 (for example, portions that are outside the case of various pipes) are provided with an insulation coating or an insulation cover. Is also safe.

図６〜図９に示すように、流体配管３０、３１ａ、３１ｂの分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂに整流板４３を設けたので、流れの衝突を生じさせずに２スタックからの配管を１本の配管にまとめることができ、配管系の省スペース化がはかられている。また、整流板４３に切り欠き４４を形成し、該切り欠き４４にセンサー４５を配置したので、１個のセンサーで左右の配管の流れを検知でき、センサー数を低減でき、かつ２個設けた場合に比べてセンサー４３の保護が簡素となり、有利である。 As shown in FIGS. 6 to 9, since the flow regulating plates 43 are provided in the distribution / aggregation portions 34, 35a, 35b of the fluid pipings 30, 31a, 31b, the piping from the two stacks can be connected without causing a flow collision. It can be put together into a single pipe, saving space in the piping system. Further, since the notch 44 is formed in the rectifying plate 43 and the sensor 45 is arranged in the notch 44, the flow of the left and right pipes can be detected by one sensor, the number of sensors can be reduced, and two are provided. Compared to the case, the protection of the sensor 43 is simplified and advantageous.

図１０、図１１に示すように、流体配管３０、３１ａ、３１ｂのケース４０外への取り出しはケース４０の上下からとしたので、車両衝突時に変形する車両部材がケース４０に当たった時にそれ以上ケース外配管３０、３１ａ、３１ｂに近づくことが阻止され、ケース外配管が損傷する可能性が低い。 As shown in FIGS. 10 and 11, the fluid pipes 30, 31 a and 31 b are taken out from the case 40 from above and below the case 40, so that when the vehicle member deformed at the time of the vehicle collision hits the case 40 It is prevented that the piping outside the case 30, 31 a, 31 b approaches, and the possibility that the piping outside the case is damaged is low.

図１２〜図１５に示すように、上下の分割ケース４０ａ、４０ｂはフランジ部４０ｃで締結されており、フランジ部４０ｃはケースの異常内圧時にフランジ部４０ｃで選択的に破損する形状・寸法とされているので、何らかの原因でケース内圧が異常に上昇しても、フランジ部４０ｃで選択的に破損して蓋４０ａが開放されてケース内は低圧とされる。これによって、ケース４０が大きく変形したりそれによって下ケース４０ｂ側からケース内に出入りする燃料ガス配管３１ａが損傷したりすることが防止される。 As shown in FIGS. 12 to 15, the upper and lower divided cases 40 a and 40 b are fastened by a flange portion 40 c, and the flange portion 40 c has a shape and size that is selectively damaged by the flange portion 40 c when the case has an abnormal internal pressure. Therefore, even if the case internal pressure rises abnormally for some reason, it is selectively damaged at the flange portion 40c and the lid 40a is opened to make the inside of the case low. This prevents the case 40 from being greatly deformed and thereby damaging the fuel gas pipe 31a entering / exiting the case from the lower case 40b side.

図１６、図１７に示すように、配管取り出し部とケース４０とのシール部材４７が絶縁性の樹脂またはゴム部材（グロメット）とされているので、配管３０、３１ａ、３１ｂとケース４０との電気絶縁性が保たれるとともに、ケース４０内への水の浸入も防止される。
また、図１８、図１９に示すように、燃料ガス配管３１ａに遮断バルブ４８が設けられるので、ケース４０外で燃料ガス配管３１ａが損傷しても遮断バルブ４８が閉じてスタック内水素の大気放出が防止される。また、燃料ガス配管３１ａの遮断バルブ４８はケース４０内に収められているので、遮断バルブ４８もケース４０によって保護される。
また、図１０、図１１に示すように、配管３０、３１、３１ａ、３１ｂに接続する配管にとりつけられた、流体の制御のためのセンサー、バルブについているワイヤハーネス５０の取り出しがケース４０の車室側からとされているので、車両の前面衝突に対してワイヤハーネス５０も保護される。 As shown in FIGS. 16 and 17, since the sealing member 47 between the pipe take-out portion and the case 40 is an insulating resin or rubber member (grommet), the electrical connection between the pipes 30, 31 a, 31 b and the case 40 is performed. Insulation is maintained and water intrusion into the case 40 is also prevented.
Further, as shown in FIGS. 18 and 19, since the shutoff valve 48 is provided in the fuel gas pipe 31a, even if the fuel gas pipe 31a is damaged outside the case 40, the shutoff valve 48 is closed and the hydrogen in the stack is released into the atmosphere. Is prevented. Further, since the shutoff valve 48 of the fuel gas pipe 31 a is housed in the case 40, the shutoff valve 48 is also protected by the case 40.
Further, as shown in FIGS. 10 and 11, the sensor for controlling the fluid and the wire harness 50 attached to the valve attached to the pipes connected to the pipes 30, 31, 31 a and 31 b are removed from the vehicle of the case 40. Since it is taken from the room side, the wire harness 50 is also protected against a frontal collision of the vehicle.

請求項１の燃料電池によれば、流体配管のケース外への取り出しをケースの上下からとしたので、車両衝突時にケース外配管が損傷する可能性が低い。
請求項２の燃料電池によれば、上下の分割ケースをフランジ部で締結し、該フランジ部をケースの異常内圧時に選択的に破損する形状・寸法としたので、何らかの原因でケース内圧が異常に上昇しても、フランジ部で選択的に破損させることができ、ケースが大きく変形したりそれによって下ケース側からケース内に出入りする燃料ガス配管が損傷したりすることを防止できる。
請求項３の燃料電池によれば、配管取り出し部とケースとのシールが絶縁性の樹脂またはゴム部材としたので、配管とケースとの電気絶縁性を保つことができるとともに、ケース内への水の浸入を防止できる。
請求項４または請求項５の燃料電池によれば、スタックをケース内に収めるとともに、流体配管の分配・集合部およびスタックと流体配管分配・集合部との間の流体配管部分もケース内に収めたので、車両衝突の際、スタックおよび流体配管の分配・集合部およびスタックと流体配管分配・集合部との間の流体配管部分がケースによって守られ、安全を確保できる。とくに補強が難しい流体配管の分配・集合部をケース内に収めたので、安全を確保できる。また、高電位となっている配管部分をケース内に収めたので、直接手が触れないようにすることができ、安全を確保できる。
また、ケースはアルミ製としたので、軽量かつ放熱性上有利である。また、スタックおよび配管とケース内面との間が絶縁されているので、ケースに触っても安全である。
また、ケース外金属部品に、絶縁被覆または絶縁カバーを施したので、触っても安全である。 According to the fuel cell of the first aspect, since the fluid piping is taken out from the upper and lower sides of the case, the possibility that the piping outside the case is damaged at the time of a vehicle collision is low.
According to the fuel cell of claim 2, since the upper and lower divided cases are fastened by the flange portion, and the flange portion is shaped and dimensioned to be selectively damaged when the case has an abnormal internal pressure, the case internal pressure becomes abnormal for some reason. Even if it rises, it can be selectively damaged at the flange portion, and it is possible to prevent the case from being greatly deformed and thereby the fuel gas piping entering / exiting the case from the lower case side from being damaged.
According to the fuel cell of claim 3, since the seal between the pipe take-out portion and the case is made of an insulating resin or rubber member, the electrical insulation between the pipe and the case can be maintained, and water into the case can be maintained. Can be prevented.
According to the fuel cell of claim 4 or 5, the stack is housed in the case, and the distribution / collection portion of the fluid piping and the fluid piping portion between the stack and the fluid piping distribution / collection portion are also accommodated in the case. Therefore, in the event of a vehicle collision, the distribution / collection portion of the stack and the fluid piping and the fluid piping portion between the stack and the fluid piping distribution / collection portion are protected by the case, and safety can be ensured. The distribution / collection part of the fluid piping, which is particularly difficult to reinforce, is housed in the case, ensuring safety. In addition, since the pipe portion having a high potential is housed in the case, it can be prevented from being touched directly, and safety can be ensured.
Further, since the case is made of aluminum, it is advantageous in terms of light weight and heat dissipation. In addition, since the stack and piping are insulated from the inner surface of the case, it is safe to touch the case.
Moreover, since the insulation coating or the insulation cover is applied to the metal parts outside the case, it is safe to touch.

１０（固体高分子電解質型）燃料電池
１１電解質膜
１２触媒層
１３拡散層
１４電極（アノード、燃料極）
１５触媒層
１６拡散層
１７電極（カソード、空気極）
１８セパレータ
１９モジュール
２０ターミナル
２１インシュレータ
２２エンドプレート
２３スタック
２４テンションプレート
２５ボルト
２６冷媒流路
２７ガス流路
２７ａ燃料ガス流路
２７ｂ酸化ガス流路
２８冷媒マニホールド
２９ガスマニホールド
２９ａ燃料ガスマニホールド
２９ｂ酸化ガスマニホールド
３０冷媒配管
３１ガス配管
３１ａ燃料ガス配管
３１ｂ酸化ガス配管
３２プレッシャプレート
３３ばね機構
３４冷媒配管の分配・集合部
３４_i分配部
３４_o集合部
３５ａ燃料ガス配管の分配・集合部
３５ａ_i分配部
３５ａ_o集合部
３５ｂ酸化ガス配管の分配・集合部
３５ｂ_i分配部
３５ｂ_o集合部
４０ケース
４０ａ上ケース
４０ｂ下ケース
４０ｃフランジ部
４１露出部分
４２延び出し部分
４３整流板
４４切り欠き
４５センサー
４６上下ケースの締結ボルト
４７シール部材（グロメット）
４８遮断バルブ
５０ワイヤハーネス 10 (solid polymer electrolyte type) fuel cell 11 electrolyte membrane 12 catalyst layer 13 diffusion layer 14 electrode (anode, fuel electrode)
15 Catalyst layer 16 Diffusion layer 17 Electrode (cathode, air electrode)
18 Separator 19 Module 20 Terminal 21 Insulator 22 End plate 23 Stack 24 Tension plate 25 Bolt 26 Refrigerant channel 27 Gas channel 27a Fuel gas channel 27b Oxidized gas channel 28 Refrigerant manifold 29 Gas manifold 29a Fuel gas manifold 29b Oxidized gas manifold 30 Refrigerant Piping 31 Gas Piping 31a Fuel Gas Piping 31b Oxidizing Gas Piping 32 Pressure Plate 33 Spring Mechanism 34 Refrigerant Piping Distribution / Collecting Portion 34 _i Distribution Portion 34 _o Aggregation Portion 35a Fuel Gas Piping Distribution / Collecting Portion 35a _i Distribution Portion 35a _o Aggregation part 35b Oxidizing gas pipe distribution / aggregation part 35b _i distribution part 35b _o Aggregation part 40 Case 40a Upper case 40b Lower case 40c Flange part 41 Exposed part 42 Extending part 43 Current plate 44 Notch 45 Sensor 46 Fastening bolt 47 for upper and lower cases Seal member (grommet)
48 Shutoff valve 50 Wire harness

Claims

A fuel cell in which a case for housing a fuel cell stack is mounted on a vehicle body, and fluid piping connected to the stack is taken out from the case from above and below the case.

2. The case according to claim 1, wherein the case is divided into upper and lower parts, and the upper and lower divided cases are fastened by a flange portion, and the flange portion is shaped and dimensioned to be selectively damaged when the case has an abnormal internal pressure. Fuel cell.

The fuel cell according to claim 1 or 2, wherein a seal between the pipe take-out portion and the case is made of an insulating resin or rubber member.

The distribution / collection portion of the fluid piping connected to the stack, and the fluid piping portion between the stack and the fluid piping distribution / collection portion are housed in the case, and the case is made of aluminum, The stack and the fluid piping are insulated from the inner surface of the case, and a metal component connected to the fluid piping and located outside the case is provided with an insulating coating or an insulating cover. 4. The fuel cell according to any one of items 3.

The stacks are arranged horizontally in parallel in two rows, the stacks in parallel in two rows are arranged in one case with the cell stacking direction oriented in a direction orthogonal to the vehicle front-rear direction, The fluid pipe is connected to an end plate at one end, and refrigerant, fuel gas, and oxidizing gas enter the stack from the end plate at one end of the stack, make a U-turn, and from the same end plate 5. The fuel cell according to claim 4, wherein the fluid pipe distribution / collection portion is disposed between the end plate to which the fluid pipe is connected and the case.