JP2010170923A

JP2010170923A - 燃料電池スタック用ケース

Info

Publication number: JP2010170923A
Application number: JP2009013927A
Authority: JP
Inventors: Manabu Takahashi; 学高橋; Kenji Kimura; 憲治木村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-26
Also published as: JP5218094B2

Abstract

【課題】燃料電池スタックの収納ケースの通気性を好適に確保する。
【解決手段】車両ＶＥに搭載する燃料電池スタックＦＣを収納する収納ケース２０は、燃料電池スタックＦＣを収納する筐体３０と、筐体３０の上部側に設けられた開口部５０とを備えている。開口部５０は、その開口面が、車両ＶＥの走行により発生する移動風（車速風）の流れ方向の上流側が下流側よりも高くなる傾斜を有するように形成されている。また、開口部５０には、全面的に水素透過膜４０が貼り付けられて、塞がれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体に搭載される燃料電池スタックを収納する燃料電池スタック用ケースに関する。

燃料電池スタックが車両等の移動体に搭載される場合、通常、燃料電池スタックは、その保護の観点から、専用のケースに収納される。かかる収納ケースでは、水素が燃料電池スタックから万が一漏洩した場合であっても、漏洩水素が滞留して水素濃度が上昇することがないように、漏洩水素を外部に拡散させるための通気口が設けられる。また、燃料電池スタックへの水の浸入を防ぐために、収納ケースの通気口を水素透過膜で塞ぐ技術が開発されている（例えば、下記特許文献１）。

しかしながら、水素透過膜を備えた通気口では、水素透過膜に埃、水、氷、雪等が付着すると、水素の透過が行えなくなることが問題となっていた。

特開２００５−１４９７３２号公報

上述の問題の少なくとも一部を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、燃料電池スタックの収納ケースの通気性を好適に確保することである。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］移動体に搭載される燃料電池スタックを収納する燃料電池スタック用ケースであって、前記燃料電池スタックを収納する筐体と、前記移動体の主要な進行方向への移動によって発生する移動風の上流側が下流側よりも高くなる傾斜を有する開口部と、前記開口部に亘って設けられ、該開口部を塞ぐ水素透過膜とを備えた燃料電池スタック用ケース。

かかる構成の燃料電池スタック用ケースは、移動風の流れ方向の上流側が下流側よりも高くなる傾斜を有する開口部を備えており、当該開口部は、水素透過膜を備えているので、埃、水、雪、氷等が移動風に運ばれて燃料電池スタック用ケースの周辺部に流入しても、これらが水素透過膜の上面に付着しにくい。すなわち、埃、水、雪等の付着によって水素透過膜の通気性が阻害されることを抑制することができる。

［適用例２］前記開口部の傾斜は、階段形状に形成された適用例１記載の燃料電池スタック用ケース。

かかる構成の燃料電池スタック用ケースは、上述の傾斜が階段状に形成されているので、水素透過膜も階段形状となる。したがって、水素透過膜の階段形状の踏面部分に埃等が付着したとしても、蹴上部分によって通気性を確保することができるので、水素透過膜の通気性阻害抑制効果を高めることができる。

第１実施例としての収納ケース２０の概略構成を示す説明図である。第２実施例としての収納ケース２０の概略構成を示す説明図である。第３実施例としての収納ケース２０の概略構成を示す説明図である。

本発明の実施例について説明する。
Ａ．第１実施例：
本発明の実施例としての収納ケース２０の概略構成を図１に示す。収納ケース２０は、４輪の車両ＶＥに搭載する燃料電池スタックＦＣを収納するためのケースである。燃料電池スタックＦＣは、本実施例においては、固体高分子形燃料電池であるが、ダイレクトメタノール形燃料電池、リン酸形燃料電池など、他の形式であってもよい。

図１に示すように、燃料電池スタックＦＣを収納した収納ケース２０は、車両ＶＥのフロアパネルＦＰ下に、支持部材８０によって固定されている。フロアパネルＦＰと収納ケース２０との間には、所定のクリアランスが確保されており、車両ＶＥが図示する進行方向（図中の右から左に向かう方向）に走行すると、当該クリアランスには、その走行により発生する移動風（いわゆる車速風）が、図中の左から右に向かう方向に流れることとなる。このように、クリアランスに移動風が流れる構成とすることで、燃料電池スタックＦＣに燃料ガスとして用いられる水素が収納ケース２０から漏洩した場合に、漏洩水素が車外に拡散しやすくすることができる。

収納ケース２０は、図１に示すように、燃料電池スタックＦＣを収納する筐体３０と、筐体３０の上部側に設けられた開口部５０とを備えている。筐体３０は、開口部５０を除き、収納される燃料電池スタックＦＣが外部から密封されるシール構造となっている。筐体３０は、本実施例においては、ステンレスからなるが、その材質は特に限定するものではなく、アルミニウムなどの他の金属や強化プラスチックなどの樹脂などであってもよい。

開口部５０は、燃料電池スタックＦＣから、燃料ガスである水素が漏洩した場合に、漏洩水素が筐体３０内に滞留して水素濃度が上昇することがないように外部に拡散させるための通気口である。開口部５０は、その開口面が、上述した移動風の流れ方向の上流側が下流側よりも高くなる直線的形状の傾斜を有するように形成されている。なお、傾斜の形状は、凹凸があってもかまわない。

また、開口部５０の開口面には、全面的に水素透過膜４０が貼り付けられ、開口部５０が水素透過膜４０によって塞がれている。水素透過膜４０は、水は透過しないが水素や空気などの気体は透過する材料、例えば、多孔質材料により形成されている。こうした材料としては、例えば、住友電気工業株式会社製のポアフロン（登録商標）を用いることができる。要するに、開口部５０は、水、埃等が筐体３０の内部に進入することを防ぎつつ、漏洩水素を大気中に逃がすことができる。

かかる構成の収納ケース２０は、移動風の流れ方向の上流側が下流側よりも高くなる傾斜を有する開口部５０を備えており、当該開口部５０には、水素透過膜４０が貼り付けられている。したがって、埃等が移動風に運ばれてフロアパネルＦＰと収納ケース２０との隙間に流入しても、これらが水素透過膜４０の上面に付着しにくい。すなわち、埃等の付着によって水素透過膜４０の通気性が阻害されることを抑制することができる。

なお、上述の実施例においては、収納ケース２０を車両ＶＥのフロアパネルＦＰ下に設置する構成について示したが、収納ケース２０の設置箇所は特に限定するものではなく、例えば、従来のガソリンエンジンを動力源とする車両のエンジンルームに相当する空間（本願においては、便宜上、エンコパという）、センタートンネル、トランクなどであってもよい。開口部５０の傾斜が、収納ケース２０の設置箇所に流入する移動風の上流側が下流側よりも高くなる位置関係で、収納ケース２０を配置すればよいのである。

Ｂ．第２実施例：
第１実施例においては、収納ケース２０を構成する筐体３０の上部が直接的に開口部５０を備える構成について示したが、開口部５０は、必ずしも、筐体３０に設けられている必要はない。第２実施例では、開口部５０の設置箇所が異なる態様について説明する。なお、第１実施例と同様の構成については、第１実施例と同一の符号を付して、説明を省略する。

第２実施例の収納ケース２０は、第１実施例に示した構成に加えてダクト５５を備えている。ダクト５５は、その一端が、筐体３０の上面で筐体３０の内部と接続され、他の一端が、車両ＶＥのエンコパに通じるように設けられている。また、当該他の一端である開口部５０は、第１実施例と同様の構成となっている。かかる構成としても、第１実施例と同様の効果を奏する。

なお、第２実施例においても、筐体３０の設置箇所は、特に限定するものではなく、エンコパ、フロアパネルＦＰ下、センタートンネル、トランクなどであってもよい。同様に、ダクト５５の引き回しや開口部５０の設置箇所も、特に限定するものではなく、開口部５０の傾斜が、開口部５０の設置箇所に流入する移動風の上流側が下流側よりも高くなる位置関係で、開口部５０を配置すればよいのである。

Ｃ．第３実施例：
第３実施例は、開口部５０が有する傾斜の形状が第１実施例と異なる。以下、第１実施例と異なる点について図３を用いて説明する。なお、第１実施例と同様の構成については、第１実施例と同一の符号を付して、説明を省略する。図３（ａ）に示すように、第３実施例の収納ケース１２０は、筐体３０と開口部１５０とを備えている。

開口部１５０は、その開口面が、上述した移動風の流れ方向の上流側が下流側よりも高くなる傾斜を有し、かつ、その傾斜が階段形状に形成されている。また、開口部１５０の開口面の形状に合わせて、水素透過膜１４０も階段形状を形成するように貼り付けられている。かかる開口部１５０の周辺部の拡大図を図３（ｂ）に示す。図示するように、水素透過膜１４０の階段形状は、蹴上部分１４２と踏面部分１４４とから形成されている。本実施例においては、蹴上部分１４２は、その下端の車両進行方向の位置が上端よりも移動風の上流側に位置するように形成されている。また、踏面部分１４４は、移動風の流れ方向の上流側が下流側よりも高くなる傾斜を有している。なお、かかる形状は、必須ではなく、例えば、蹴上部分１４２の面は、鉛直方向に平行であってもよいし、踏面部分１４４は、移動風の流れ方向に平行であってもよい。

かかる構成の収納ケース１２０は、移動風の流れ方向の上流側が下流側よりも高くなる傾斜を有する開口部１５０を有しており、当該開口部１５０には、水素透過膜１４０が貼り付けられているので、実施例１と同様の効果を奏する。また、上述の傾斜は、階段状に形成されているので、図３（ｂ）に示すように、水素透過膜１４０の踏面部分１４４に埃等が付着したとしても、蹴上部分１４２によって水素を透過させることができるので、水素透過膜４０の通気性阻害抑制効果をさらに高めることができる。

また、収納ケース１２０の水素透過膜１４０においては、蹴上部分１４２は、その下端が上端よりも移動風の上流側に位置するように形成されているので、踏面部分１４４に多量の埃等が堆積することがあっても、蹴上部分１４２の面が鉛直方向に平行である場合と比べて、蹴上部分１４２には埃等が接触しにくく、蹴上部分１４２の通気性が阻害されにくい。また、踏面部分１４４は、移動風の流れ方向の上流側が下流側よりも高くなる傾斜を有しているので、踏面部分１４４が移動風の流れ方向に平行である場合と比べて、踏面部分１４４に埃等が堆積しにくく、踏面部分１４４の通気性が阻害されにくい。

なお、第３実施例に示した開口部１５０の構成は、第２実施例に示した、筐体３０に接続されたダクト等に設けられる開口部にも適用できることは勿論である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。例えば、本発明は、上述した４輪車に搭載される燃料電池スタックを収納するケースに限らず、２輪車や電動機付自転車など、種々の移動体に搭載される燃料電池スタック用のケースとすることができる。

２０，１２０…収納ケース
３０…筐体
４０，１４０…水素透過膜
５０，１５０…開口部
５５…ダクト
８０…支持部材
１４２…蹴上部分
１４４…踏面部分
ＦＣ…燃料電池スタック
ＶＥ…車両
ＦＰ…フロアパネル

Claims

移動体に搭載される燃料電池スタックを収納する燃料電池スタック用ケースであって、
前記燃料電池スタックを収納する筐体と、
前記移動体の主要な進行方向への移動によって発生する移動風の上流側が下流側よりも高くなる傾斜を有する開口部と、
前記開口部に亘って設けられ、該開口部を塞ぐ水素透過膜と
を備えた燃料電池スタック用ケース。
前記開口部の傾斜は、階段形状に形成された請求項１記載の燃料電池スタック用ケース。