JP2015182719A - fuel cell vehicle - Google Patents

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秀晴 内藤
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Yusuke Nara
由介 奈良
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell vehicle which enables a fuel gas leaked from a fuel cell stack to be easily and securely discharged to the exterior of the vehicle with a simple structure.SOLUTION: In a fuel cell stack 12 forming a fuel cell vehicle 10, multiple fuel cells 20 are laminated. Further, a fuel gas inlet communication hole 42a and a fuel gas outlet communication hole 42b are formed at a first end plate 26a at the one end side in a lamination direction. A supply side cover member 76a, which encloses only a fuel gas supply pipeline 66a communicating with the fuel gas inlet communication hole 42a, is provided at the first end plate 26a.

Description

本発明は、複数の燃料電池が積層された燃料電池スタックを備える燃料電池車両に関する。   The present invention relates to a fuel cell vehicle including a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked.

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の一方にアノード電極が、他方にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体(MEA)を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持されることにより、発電セルが構成されている。この燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池車両に搭載されている。   For example, a polymer electrolyte fuel cell includes an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode electrode is provided on one side of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane and a cathode electrode is provided on the other side. . The electrolyte membrane / electrode structure is sandwiched between separators to constitute a power generation cell. This fuel cell is usually mounted on a fuel cell vehicle as an in-vehicle fuel cell stack, for example, by stacking a predetermined number of power generation cells.

燃料電池車両では、特に燃料ガスである水素が、燃料電池スタックを搭載する空間内に漏出するおそれがある。このため、燃料電池スタックから漏出した水素を外部に効率よく排出することを目的として、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池自動車が提案されている。   In a fuel cell vehicle, hydrogen, which is a fuel gas, may leak into the space in which the fuel cell stack is mounted. For this reason, for example, a fuel cell vehicle disclosed in Patent Document 1 has been proposed for the purpose of efficiently discharging hydrogen leaked from the fuel cell stack to the outside.

この燃料電池自動車は、乗員居室の前方に燃料電池を搭載する閉空間を配置している。そして、必要に応じて、閉空間の上部には、第1開口部が設けられるとともに、走行時に負圧が発生する位置には、第2開口部が設けられ、前記閉空間内に燃料電池システムから漏洩した水素を排出している。   In this fuel cell vehicle, a closed space in which the fuel cell is mounted is disposed in front of the passenger compartment. If necessary, a first opening is provided in the upper part of the closed space, and a second opening is provided at a position where negative pressure is generated during traveling, and the fuel cell system is provided in the closed space. The leaked hydrogen is discharged.

従って、閉空間の上部に開口部を設けた場合には、特に車両停止状態において、閉空間内で燃料電池システムから漏出した水素を確実に車外に換気できる、としている。また、開口部を負圧の発生位置に設けた場合には、走行時に燃料電池システムから漏洩した水素を閉空間から排出することができる、としている。   Therefore, when an opening is provided in the upper part of the closed space, hydrogen leaked from the fuel cell system in the closed space can be surely ventilated outside the vehicle, particularly when the vehicle is stopped. In addition, when the opening is provided at the position where the negative pressure is generated, hydrogen leaked from the fuel cell system during traveling can be discharged from the closed space.

特開2004−040950号公報JP 2004-040950 A

上記の特許文献1では、閉空間の上部に開口部が設けられている。このため、車両が前後に傾斜した際や、左右に傾斜した際に、水素が閉空間に残るおそれがある。従って、漏出した水素を確実に車外に換気することができないという問題がある。   In said patent document 1, the opening part is provided in the upper part of closed space. For this reason, hydrogen may remain in the closed space when the vehicle tilts back and forth or tilts left and right. Therefore, there is a problem that the leaked hydrogen cannot be reliably ventilated outside the vehicle.

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、燃料電池スタックから漏出した燃料ガスを、容易且つ確実に車外に排出させることが可能な燃料電池車両を提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem, and provides a fuel cell vehicle capable of easily and reliably discharging fuel gas leaked from the fuel cell stack to the outside with a simple configuration. Objective.

本発明に係る燃料電池車両は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層されて積層方向両端にエンドプレートが配設された燃料電池スタックを備えている。一方のエンドプレートには、積層方向に貫通して燃料ガスを流通させる燃料ガス入口連通孔及び燃料ガス出口連通孔が形成されている。   A fuel cell vehicle according to the present invention includes a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas, and a plurality of the fuel cells are stacked and end plates are disposed at both ends in the stacking direction. It has a stack. One end plate is formed with a fuel gas inlet communication hole and a fuel gas outlet communication hole through which fuel gas flows in the stacking direction.

一方のエンドプレートには、燃料ガス入口連通孔に連通する燃料ガス供給配管と、燃料ガス出口連通孔に連通する燃料ガス排出配管と、前記燃料ガス供給配管のみを囲繞する供給側カバー部材とが設けられている。そして、供給側カバー部材には、燃料電池車両の外部に開放される供給側ダクトホースが接続されている。   One end plate includes a fuel gas supply pipe communicating with the fuel gas inlet communication hole, a fuel gas discharge pipe communicating with the fuel gas outlet communication hole, and a supply side cover member surrounding only the fuel gas supply pipe. Is provided. A supply-side duct hose that is opened to the outside of the fuel cell vehicle is connected to the supply-side cover member.

また、一方のエンドプレートには、燃料ガス出口連通孔のみを囲繞する排出側カバー部材が設けられるとともに、前記排出側カバー部材には、前記燃料電池車両の外部に開放される排出側ダクトホースが接続されることが好ましい。   One end plate is provided with a discharge-side cover member that surrounds only the fuel gas outlet communication hole, and the discharge-side cover member has a discharge-side duct hose that opens to the outside of the fuel cell vehicle. It is preferable to be connected.

さらに、燃料電池スタックの周囲を覆うとともに、供給側カバー部材とは個別に構成されるスタックケースを備えることが好ましい。   Furthermore, it is preferable to provide a stack case that covers the periphery of the fuel cell stack and is configured separately from the supply-side cover member.

本発明によれば、一方のエンドプレートには、燃料ガス供給配管のみを囲繞して供給側カバー部材が設けられている。このため、燃料ガス供給配管から漏れた燃料ガスは、供給側カバー部材内に収容されて車両内に漏洩することがない。さらに、供給側カバー部材には、供給側ダクトホースが接続されており、前記供給側カバー部材内の燃料ガスは、前記供給側ダクトホースを通って燃料電池車両の外部に排出されている。   According to the present invention, the one end plate is provided with the supply side cover member surrounding only the fuel gas supply pipe. For this reason, the fuel gas leaked from the fuel gas supply pipe is accommodated in the supply side cover member and does not leak into the vehicle. Further, a supply-side duct hose is connected to the supply-side cover member, and fuel gas in the supply-side cover member is discharged to the outside of the fuel cell vehicle through the supply-side duct hose.

従って、簡単な構成で、燃料電池スタックから漏出した燃料ガスを、容易且つ確実に車外に排出させることが可能になる。これにより、燃料電池スタックから漏れた燃料ガスが車両内部に滞留することを確実に阻止することができる。   Therefore, the fuel gas leaked from the fuel cell stack can be easily and reliably discharged outside the vehicle with a simple configuration. Thereby, it is possible to reliably prevent the fuel gas leaked from the fuel cell stack from staying inside the vehicle.

本発明の実施形態に係る燃料電池車両の前方部分の概略斜視説明図である。1 is a schematic perspective view of a front portion of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention. 前記燃料電池車両を構成する燃料電池スタックを収納するスタックケースの分解斜視説明図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a stack case that houses a fuel cell stack that constitutes the fuel cell vehicle. 前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の要部分解斜視図である。It is a principal part disassembled perspective view of the fuel cell which comprises the said fuel cell stack. 前記燃料電池スタックを構成する第1エンドプレート側の要部分解斜視説明図である。It is a principal part disassembled perspective explanatory view by the side of the 1st end plate which comprises the said fuel cell stack.

図1に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池車両10は、例えば、燃料電池電気自動車である。燃料電池車両10は、燃料電池スタック12が収容されたスタックケース14をダッシュボード16の前方に形成されたフロントルーム(モータルーム)18内に配設する。   As shown in FIG. 1, a fuel cell vehicle 10 according to an embodiment of the present invention is, for example, a fuel cell electric vehicle. In the fuel cell vehicle 10, a stack case 14 in which the fuel cell stack 12 is accommodated is disposed in a front room (motor room) 18 formed in front of the dashboard 16.

図2に示すように、燃料電池スタック12は、複数の燃料電池20が車両幅方向(矢印B方向)に積層される。燃料電池20の積層方向一端には、第1ターミナルプレート22a、第1絶縁プレート24a及び第1エンドプレート(一方のエンドプレート)26aが、外方に向かって順次配設される。燃料電池20の積層方向他端には、第2ターミナルプレート22b、第2絶縁プレート24b及び第2エンドプレート26bが、外方に向かって順次配設される。燃料電池スタック12の車両幅方向両端には、第1エンドプレート26aと第2エンドプレート26bとが配置される。   As shown in FIG. 2, the fuel cell stack 12 includes a plurality of fuel cells 20 stacked in the vehicle width direction (arrow B direction). At one end in the stacking direction of the fuel cell 20, a first terminal plate 22a, a first insulating plate 24a, and a first end plate (one end plate) 26a are sequentially disposed outward. At the other end of the fuel cell 20 in the stacking direction, a second terminal plate 22b, a second insulating plate 24b, and a second end plate 26b are sequentially disposed outward. A first end plate 26a and a second end plate 26b are disposed at both ends of the fuel cell stack 12 in the vehicle width direction.

第1エンドプレート26a及び第2エンドプレート26bは、燃料電池20、第1絶縁プレート24a及び第2絶縁プレート24bの外形寸法よりも大きな外形寸法に設定される。第1ターミナルプレート22aは、第1絶縁プレート24aの内部の凹部に収容される一方、第2ターミナルプレート22bは、第2絶縁プレート24bの内部の凹部に収容されてもよい。   The first end plate 26a and the second end plate 26b are set to have outer dimensions larger than the outer dimensions of the fuel cell 20, the first insulating plate 24a, and the second insulating plate 24b. The first terminal plate 22a may be housed in a recess inside the first insulating plate 24a, while the second terminal plate 22b may be housed in a recess inside the second insulating plate 24b.

横長形状の第1エンドプレート26aの中央部からは、第1ターミナルプレート22aに接続された第1電力出力端子28aが外方に向かって延在する。横長形状の第2エンドプレート26bの中央部からは、第2ターミナルプレート22bに接続された第2電力出力端子28bが外方に向かって延在する。第1エンドプレート26aの各角部と第2エンドプレート26bの各角部とは、積層方向に延在するタイロッド30により固定され、積層された燃料電池20には、前記積層方向に締め付け荷重が付与される。   A first power output terminal 28a connected to the first terminal plate 22a extends outward from the center of the horizontally long first end plate 26a. A second power output terminal 28b connected to the second terminal plate 22b extends outward from the center portion of the horizontally long second end plate 26b. The corners of the first end plate 26a and the corners of the second end plate 26b are fixed by tie rods 30 extending in the stacking direction, and the stacked fuel cells 20 have a tightening load in the stacking direction. Is granted.

図3に示すように、燃料電池20は、電解質膜・電極構造体32が、第1セパレータ34及び第2セパレータ36に挟持される。第1セパレータ34及び第2セパレータ36は、断面波形状にプレス加工された金属セパレータ又は溝加工されたカーボンセパレータにより構成される。   As shown in FIG. 3, in the fuel cell 20, the electrolyte membrane / electrode structure 32 is sandwiched between the first separator 34 and the second separator 36. The 1st separator 34 and the 2nd separator 36 are comprised by the metal separator pressed into the cross-sectional wave shape, or the carbon separator by which the groove process was carried out.

燃料電池20の矢印A方向の一端縁部には、積層方向(矢印B方向)に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔38a、冷却媒体入口連通孔40a及び燃料ガス出口連通孔42bが、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。酸化剤ガス入口連通孔38aは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する。冷却媒体入口連通孔40aは、冷却媒体を供給する一方、燃料ガス出口連通孔42bは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。   At one end edge of the fuel cell 20 in the direction of arrow A, an oxidant gas inlet communication hole 38a, a coolant inlet communication hole 40a, and a fuel gas outlet communication hole 42b communicate with each other in the stacking direction (arrow B direction). Arranged in the direction of arrow C (vertical direction). The oxidant gas inlet communication hole 38a supplies an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas. The cooling medium inlet communication hole 40a supplies a cooling medium, while the fuel gas outlet communication hole 42b discharges a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas.

燃料電池20の矢印A方向の他端縁部には、矢印B方向に互いに連通して、燃料ガスを供給する燃料ガス入口連通孔42a、冷却媒体を排出する冷却媒体出口連通孔40b及び酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔38bが、矢印C方向に配列して設けられる。   The other end edge of the fuel cell 20 in the direction of arrow A communicates with each other in the direction of arrow B, the fuel gas inlet communication hole 42a for supplying fuel gas, the cooling medium outlet communication hole 40b for discharging the cooling medium, and the oxidant Oxidant gas outlet communication holes 38b for discharging gas are arranged in the direction of arrow C.

第1セパレータ34の電解質膜・電極構造体32に向かう面には、酸化剤ガス入口連通孔38aと酸化剤ガス出口連通孔38bとに連通する酸化剤ガス流路44が設けられる。第2セパレータ36の電解質膜・電極構造体32に向かう面には、燃料ガス入口連通孔42aと燃料ガス出口連通孔42bとに連通する燃料ガス流路46が設けられる。   An oxidant gas flow path 44 communicating with the oxidant gas inlet communication hole 38a and the oxidant gas outlet communication hole 38b is provided on the surface of the first separator 34 facing the electrolyte membrane / electrode structure 32. A surface of the second separator 36 facing the electrolyte membrane / electrode structure 32 is provided with a fuel gas passage 46 communicating with the fuel gas inlet communication hole 42a and the fuel gas outlet communication hole 42b.

互いに隣接する燃料電池20を構成する第1セパレータ34と第2セパレータ36との間には、冷却媒体入口連通孔40aと冷却媒体出口連通孔40bとを連通する冷却媒体流路48が設けられる。第1セパレータ34と第2セパレータ36とには、シール部材50とシール部材52とが、一体的又は個別に設けられる。   Between the first separator 34 and the second separator 36 constituting the fuel cells 20 adjacent to each other, a cooling medium flow path 48 that connects the cooling medium inlet communication hole 40a and the cooling medium outlet communication hole 40b is provided. The first separator 34 and the second separator 36 are provided with a seal member 50 and a seal member 52 integrally or individually.

電解質膜・電極構造体32は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜54と、前記固体高分子電解質膜54を挟持するカソード電極56及びアノード電極58とを備える。カソード電極56及びアノード電極58は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜54の両面に形成される。   The electrolyte membrane / electrode structure 32 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 54 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and a cathode electrode 56 and an anode electrode 58 sandwiching the solid polymer electrolyte membrane 54. Prepare. The cathode electrode 56 and the anode electrode 58 are an electrode catalyst formed by uniformly applying a gas diffusion layer made of carbon paper or the like and porous carbon particles carrying a platinum alloy supported on the surface of the gas diffusion layer. And having a layer. The electrode catalyst layers are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 54.

図1及び図2に示すように、第1エンドプレート26aの一方の対角位置には、酸化剤ガス供給マニホールド60aと酸化剤ガス排出マニホールド60bとがねじ止めされる。酸化剤ガス供給マニホールド60aは、酸化剤ガス入口連通孔38aに連通するとともに、前記酸化剤ガス供給マニホールド60aに酸化剤ガス供給配管62aが接続される。酸化剤ガス排出マニホールド60bは、酸化剤ガス出口連通孔38bに連通するとともに、前記酸化剤ガス排出マニホールド60bに酸化剤ガス排出配管62bが接続される。   As shown in FIGS. 1 and 2, an oxidant gas supply manifold 60a and an oxidant gas discharge manifold 60b are screwed to one diagonal position of the first end plate 26a. The oxidant gas supply manifold 60a communicates with the oxidant gas inlet communication hole 38a, and an oxidant gas supply pipe 62a is connected to the oxidant gas supply manifold 60a. The oxidant gas discharge manifold 60b communicates with the oxidant gas outlet communication hole 38b, and an oxidant gas discharge pipe 62b is connected to the oxidant gas discharge manifold 60b.

第1エンドプレート26aの他方の対角位置には、燃料ガス供給マニホールド64aと燃料ガス排出マニホールド64bとがねじ止めされる。燃料ガス供給マニホールド64aは、燃料ガス入口連通孔42aに連通するとともに、前記燃料ガス供給マニホールド64aに燃料ガス供給配管66aが接続される。燃料ガス排出マニホールド64bは、燃料ガス出口連通孔42bに連通するとともに、前記燃料ガス排出マニホールド64bに燃料ガス排出配管66bが接続される。   A fuel gas supply manifold 64a and a fuel gas discharge manifold 64b are screwed to the other diagonal position of the first end plate 26a. The fuel gas supply manifold 64a communicates with the fuel gas inlet communication hole 42a, and a fuel gas supply pipe 66a is connected to the fuel gas supply manifold 64a. The fuel gas discharge manifold 64b communicates with the fuel gas outlet communication hole 42b, and a fuel gas discharge pipe 66b is connected to the fuel gas discharge manifold 64b.

図4に示すように、第1エンドプレート26aには、燃料ガス入口連通孔42aの両側にねじ穴68が形成され、ねじ70が燃料ガス供給マニホールド64aを貫通して前記ねじ穴68に螺合される。燃料ガス供給マニホールド64aの先端外周に外装される燃料ガス供給配管66aは、バンド部材72により固定される。   As shown in FIG. 4, the first end plate 26a is formed with screw holes 68 on both sides of the fuel gas inlet communication hole 42a, and screws 70 are threaded into the screw holes 68 through the fuel gas supply manifold 64a. Is done. A fuel gas supply pipe 66 a that is externally attached to the outer periphery of the tip of the fuel gas supply manifold 64 a is fixed by a band member 72.

第1エンドプレート26aには、燃料ガス供給マニホールド64aを周回してメタルリング(面シール)74aが固定される。メタルリング74aには、燃料ガス供給配管66aのみ(燃料ガス供給マニホールド64aを含む)を囲繞して供給側カバー部材76aが固定される。なお、メタルリング74aに代えて、ゴム製のOリングやガスケットを用いてもよい。   A metal ring (face seal) 74a is fixed to the first end plate 26a around the fuel gas supply manifold 64a. A supply side cover member 76a is fixed to the metal ring 74a so as to surround only the fuel gas supply pipe 66a (including the fuel gas supply manifold 64a). Instead of the metal ring 74a, a rubber O-ring or gasket may be used.

メタルリング74aの外周縁部には、複数個のねじ穴78が形成される一方、供給側カバー部材76aの外周フランジ部には、前記ねじ穴78に対応して複数個の孔部80が形成される。各孔部80に挿入されるねじ82の先端は、ねじ穴78に螺合され、供給側カバー部材76aがメタルリング74aにねじ止めされる。なお、メタルリング74aを用いずに、供給側カバー部材76aを第1エンドプレート26aに直接固定してもよい。   A plurality of screw holes 78 are formed in the outer peripheral edge portion of the metal ring 74a, while a plurality of hole portions 80 are formed in the outer peripheral flange portion of the supply side cover member 76a corresponding to the screw holes 78. Is done. The tip of the screw 82 inserted into each hole 80 is screwed into the screw hole 78, and the supply side cover member 76a is screwed to the metal ring 74a. The supply-side cover member 76a may be directly fixed to the first end plate 26a without using the metal ring 74a.

供給側カバー部材76aは、樹脂成形品又はアルミニウム鋳造物により構成され、略円筒形状を有する。供給側カバー部材76aの取り付け側の端部84aは、孔部80を設けるとともに、メタルリング74aに気密に当接する。供給側カバー部材76aの反対側の端部86aは、取り付け側の端部84aより小径に構成され、燃料ガス供給配管66aの外周を気密に嵌合する。   The supply side cover member 76a is made of a resin molded product or an aluminum casting and has a substantially cylindrical shape. The attachment-side end portion 84a of the supply-side cover member 76a is provided with a hole 80 and abuts against the metal ring 74a in an airtight manner. The end 86a on the opposite side of the supply side cover member 76a has a smaller diameter than the end 84a on the attachment side, and fits the outer periphery of the fuel gas supply pipe 66a in an airtight manner.

供給側カバー部材76aの外周部には、円筒形状の配管接続部88aが膨出形成され、前記配管接続部88aには、供給側ダクトホース90aの一端がバンド部材92aを介して接続される。図1に示すように、供給側ダクトホース90aの他端は、燃料電池車両10の車幅方向一方(矢印BL方向)に延在し、車両側部の第1車両排気口94aに接続される。供給側ダクトホース90aは、上方に引き出された後、車幅方向に延在するとともに、好ましくは、前記車幅方向上方に傾斜して延在する。   A cylindrical pipe connection portion 88a bulges on the outer periphery of the supply side cover member 76a, and one end of a supply side duct hose 90a is connected to the pipe connection portion 88a via a band member 92a. As shown in FIG. 1, the other end of the supply-side duct hose 90a extends in one of the fuel cell vehicles 10 in the vehicle width direction (arrow BL direction) and is connected to the first vehicle exhaust port 94a on the side of the vehicle. . The supply-side duct hose 90a extends in the vehicle width direction after being drawn upward, and preferably extends obliquely upward in the vehicle width direction.

図2及び図4に示すように、第1エンドプレート26aには、燃料ガス排出配管66bのみ(燃料ガス排出マニホールド64bを含む)を囲繞して排出側カバー部材76bがねじ止めされる。なお、燃料ガス供給マニホールド64a側と同一の構成要素には、同一の参照数字にaに代えてbを付し、その詳細な説明は省略する。   As shown in FIGS. 2 and 4, the discharge cover member 76b is screwed to the first end plate 26a so as to surround only the fuel gas discharge pipe 66b (including the fuel gas discharge manifold 64b). Note that the same components as those on the fuel gas supply manifold 64a side are denoted by b instead of a in the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図1に示すように、排出側カバー部材76bに接続された排出側ダクトホース90bの他端は、燃料電池車両10の車幅方向一方(矢印BL方向)に延在し、車両側部の第2車両排気口94bに接続される。   As shown in FIG. 1, the other end of the discharge-side duct hose 90b connected to the discharge-side cover member 76b extends to one side in the vehicle width direction (arrow BL direction) of the fuel cell vehicle 10, and 2 Connected to the vehicle exhaust port 94b.

第2エンドプレート26bには、冷却媒体入口連通孔40aに連通する冷却媒体供給マニホールド(図示せず)と、冷却媒体出口連通孔40bに連通する冷却媒体排出マニホールド(図示せず)とが設けられる。   The second end plate 26b is provided with a cooling medium supply manifold (not shown) communicating with the cooling medium inlet communication hole 40a and a cooling medium discharge manifold (not shown) communicating with the cooling medium outlet communication hole 40b. .

図2に示すように、燃料電池スタック12は、例えば、平面視長方形状のスタックケース14内に収納される。スタックケース14は、前方サイドパネル96、後方サイドパネル98、アッパーパネル100、ローワーパネル102、第1エンドプレート26a及び第2エンドプレート26bを備える。   As shown in FIG. 2, the fuel cell stack 12 is housed in a stack case 14 having a rectangular shape in plan view, for example. The stack case 14 includes a front side panel 96, a rear side panel 98, an upper panel 100, a lower panel 102, a first end plate 26a, and a second end plate 26b.

スタックケース14を構成する各部品は、互いに、さらに第1エンドプレート26a及び第2エンドプレート26bに対して、孔部104を通ってねじ穴106に螺合するねじ108により固定される。スタックケース14は、燃料電池スタック12の周囲を覆うとともに、供給側カバー部材76a及び排出側カバー部材76bとは個別に構成される。   Each component constituting the stack case 14 is fixed to the first end plate 26a and the second end plate 26b by screws 108 that are screwed into the screw holes 106 through the holes 104. The stack case 14 covers the periphery of the fuel cell stack 12, and is configured separately from the supply side cover member 76a and the discharge side cover member 76b.

このように構成される燃料電池車両10の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell vehicle 10 configured as described above will be described below.

先ず、燃料電池車両10の運転時には、図2及び図4に示すように、第1エンドプレート26aの燃料ガス供給マニホールド64aから燃料ガス入口連通孔42aに燃料ガスが供給される。一方、第1エンドプレート26aの酸化剤ガス供給マニホールド60aから酸化剤ガス入口連通孔38aに酸化剤ガスが供給される。   First, during operation of the fuel cell vehicle 10, as shown in FIGS. 2 and 4, fuel gas is supplied from the fuel gas supply manifold 64a of the first end plate 26a to the fuel gas inlet communication hole 42a. On the other hand, the oxidant gas is supplied from the oxidant gas supply manifold 60a of the first end plate 26a to the oxidant gas inlet communication hole 38a.

図3に示すように、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔42aから第2セパレータ36の燃料ガス流路46に導入される。この水素ガスは、電解質膜・電極構造体32を構成するアノード電極58に沿って供給される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔38aから第1セパレータ34の酸化剤ガス流路44に導入される。酸化剤ガスは、電解質膜・電極構造体32を構成するカソード電極56に沿って供給される。   As shown in FIG. 3, the fuel gas is introduced into the fuel gas flow path 46 of the second separator 36 from the fuel gas inlet communication hole 42a. The hydrogen gas is supplied along the anode electrode 58 constituting the electrolyte membrane / electrode structure 32. The oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 44 of the first separator 34 from the oxidant gas inlet communication hole 38a. The oxidant gas is supplied along the cathode electrode 56 constituting the electrolyte membrane / electrode structure 32.

従って、電解質膜・電極構造体32では、アノード電極58に供給される水素ガスと、カソード電極56に供給される空気とが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。   Therefore, in the electrolyte membrane / electrode structure 32, the hydrogen gas supplied to the anode electrode 58 and the air supplied to the cathode electrode 56 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer, and electric power is generated.

燃料ガスは、図2及び図4に示すように、燃料ガス出口連通孔42bから第1エンドプレート26aの燃料ガス排出マニホールド64bに排出される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔38bから第1エンドプレート26aの酸化剤ガス排出マニホールド60bに排出される。   As shown in FIGS. 2 and 4, the fuel gas is discharged from the fuel gas outlet communication hole 42b to the fuel gas discharge manifold 64b of the first end plate 26a. The oxidant gas is discharged from the oxidant gas outlet communication hole 38b to the oxidant gas discharge manifold 60b of the first end plate 26a.

また、冷却媒体は、第2エンドプレート26bの冷却媒体供給マニホールド(図示せず)から冷却媒体入口連通孔40aに供給される。図3に示すように、冷却媒体は、第1セパレータ34及び第2セパレータ36間の冷却媒体流路48に導入される。冷却媒体は、電解質膜・電極構造体32を冷却した後、冷却媒体出口連通孔40bを流通して冷却媒体排出マニホールド(図示せず)に排出される。   Further, the cooling medium is supplied from the cooling medium supply manifold (not shown) of the second end plate 26b to the cooling medium inlet communication hole 40a. As shown in FIG. 3, the cooling medium is introduced into the cooling medium flow path 48 between the first separator 34 and the second separator 36. After cooling the electrolyte membrane / electrode structure 32, the cooling medium flows through the cooling medium outlet communication hole 40b and is discharged to a cooling medium discharge manifold (not shown).

この場合、本実施形態では、図2及び図4に示すように、第1エンドプレート26aには、燃料ガス供給配管66aのみを囲繞して供給側カバー部材76aが設けられている。このため、例えば、燃料ガス供給配管66aと燃料ガス供給マニホールド64aとの接合部位や第1エンドプレート26aと前記燃料ガス供給マニホールド64aとの接合部位から漏れた燃料ガスは、供給側カバー部材76a内に確実に収容されて車両内に漏洩することがない。   In this case, in this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 4, the first end plate 26a is provided with a supply-side cover member 76a surrounding only the fuel gas supply pipe 66a. For this reason, for example, the fuel gas leaked from the joint portion between the fuel gas supply pipe 66a and the fuel gas supply manifold 64a or the joint portion between the first end plate 26a and the fuel gas supply manifold 64a is contained in the supply side cover member 76a. Are securely housed and will not leak into the vehicle.

さらに、供給側カバー部材76aには、供給側ダクトホース90aの一端が接続されるとともに、前記供給側ダクトホース90aの他端は、燃料電池車両10の車両側部の第1車両排気口94aに接続されている(図1参照)。従って、供給側カバー部材76a内の燃料ガスは、供給側ダクトホース90aを通って燃料電池車両10の外部に排出されている。   Further, one end of a supply side duct hose 90a is connected to the supply side cover member 76a, and the other end of the supply side duct hose 90a is connected to the first vehicle exhaust port 94a on the vehicle side portion of the fuel cell vehicle 10. Connected (see FIG. 1). Therefore, the fuel gas in the supply side cover member 76a is discharged to the outside of the fuel cell vehicle 10 through the supply side duct hose 90a.

これにより、簡単な構成で、燃料電池スタック12から漏出した燃料ガスを、容易且つ確実に燃料電池車両10の外部に排出させることが可能になる。このため、燃料電池スタック12から漏れた燃料ガスが車両内部に滞留することを確実に阻止することができるという効果が得られる。   As a result, the fuel gas leaked from the fuel cell stack 12 can be easily and reliably discharged outside the fuel cell vehicle 10 with a simple configuration. For this reason, it is possible to reliably prevent the fuel gas leaked from the fuel cell stack 12 from staying inside the vehicle.

また、本実施形態では、第1エンドプレート26aには、燃料ガス排出配管66bのみを囲繞して排出側カバー部材76bが設けられている。従って、例えば、燃料ガス排出配管66bと燃料ガス排出マニホールド64bとの接合部位や第1エンドプレート26aと前記燃料ガス排出マニホールド64bとの接合部位から漏れた燃料ガスは、排出側カバー部材76b内に収容されて車両内に漏洩することがない。これにより、簡単な構成で、燃料電池スタック12から漏出した燃料ガスを、容易且つ確実に燃料電池車両10の外部に排出させることが可能になる。   In the present embodiment, the first end plate 26a is provided with a discharge side cover member 76b surrounding only the fuel gas discharge pipe 66b. Therefore, for example, the fuel gas leaked from the joint portion between the fuel gas discharge pipe 66b and the fuel gas discharge manifold 64b or the joint portion between the first end plate 26a and the fuel gas discharge manifold 64b enters the discharge side cover member 76b. It is housed and does not leak into the vehicle. As a result, the fuel gas leaked from the fuel cell stack 12 can be easily and reliably discharged outside the fuel cell vehicle 10 with a simple configuration.

10…燃料電池車両 12…燃料電池スタック
14…スタックケース 18…フロントルーム
20…燃料電池 26a、26b…エンドプレート
32…電解質膜・電極構造体 34、36…セパレータ
38a…酸化剤ガス入口連通孔 38b…酸化剤ガス出口連通孔
40a…冷却媒体入口連通孔 40b…冷却媒体出口連通孔
42a…燃料ガス入口連通孔 42b…燃料ガス出口連通孔
44…酸化剤ガス流路 46…燃料ガス流路
48…冷却媒体流路 54…固体高分子電解質膜
56…カソード電極 58…アノード電極
60a…酸化剤ガス供給マニホールド 60b…酸化剤ガス排出マニホールド
62a…酸化剤ガス供給配管 62b…酸化剤ガス排出配管
64a…燃料ガス供給マニホールド 64b…燃料ガス排出マニホールド
66a…燃料ガス供給配管 66b…燃料ガス排出配管
74a…メタルリング 76a…供給側カバー部材
76b…排出側カバー部材 88a…配管接続部
90a…供給側ダクトホース 90b…排出側ダクトホース
94a、94b…車両排気口 96…前方サイドパネル
98…後方サイドパネル 100…アッパーパネル
102…ローワーパネル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell vehicle 12 ... Fuel cell stack 14 ... Stack case 18 ... Front room 20 ... Fuel cell 26a, 26b ... End plate 32 ... Electrolyte membrane and electrode structure 34, 36 ... Separator 38a ... Oxidant gas inlet communication hole 38b ... oxidant gas outlet communication hole 40a ... cooling medium inlet communication hole 40b ... cooling medium outlet communication hole 42a ... fuel gas inlet communication hole 42b ... fuel gas outlet communication hole 44 ... oxidant gas flow path 46 ... fuel gas flow path 48 ... Cooling medium flow path 54 ... Solid polymer electrolyte membrane 56 ... Cathode electrode 58 ... Anode electrode 60a ... Oxidant gas supply manifold 60b ... Oxidant gas discharge manifold 62a ... Oxidant gas supply pipe 62b ... Oxidant gas discharge pipe 64a ... Fuel Gas supply manifold 64b ... Fuel gas discharge manifold 66a ... Fuel gas supply piping 6b ... Fuel gas discharge pipe 74a ... Metal ring 76a ... Supply side cover member 76b ... Discharge side cover member 88a ... Pipe connection part 90a ... Supply side duct hose 90b ... Discharge side duct hoses 94a, 94b ... Vehicle exhaust port 96 ... Front side Panel 98 ... Rear side panel 100 ... Upper panel 102 ... Lower panel

Claims (3)

燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層されて積層方向両端にエンドプレートが配設されるとともに、一方のエンドプレートには、前記積層方向に貫通して前記燃料ガスを流通させる燃料ガス入口連通孔及び燃料ガス出口連通孔が形成される燃料電池スタックを備える燃料電池車両であって、
前記一方のエンドプレートには、前記燃料ガス入口連通孔に連通する燃料ガス供給配管と、
前記燃料ガス出口連通孔に連通する燃料ガス排出配管と、
前記燃料ガス供給配管のみを囲繞する供給側カバー部材と、
が設けられるとともに、
前記供給側カバー部材には、前記燃料電池車両の外部に開放される供給側ダクトホースが接続されることを特徴とする燃料電池車両。
A fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas is provided. A plurality of the fuel cells are stacked and end plates are disposed at both ends in the stacking direction. A fuel cell vehicle comprising a fuel cell stack formed with a fuel gas inlet communication hole and a fuel gas outlet communication hole through which the fuel gas flows in a direction,
The one end plate has a fuel gas supply pipe communicating with the fuel gas inlet communication hole;
A fuel gas discharge pipe communicating with the fuel gas outlet communication hole;
A supply-side cover member surrounding only the fuel gas supply pipe;
Is provided,
A fuel cell vehicle, wherein a supply side duct hose opened to the outside of the fuel cell vehicle is connected to the supply side cover member.
請求項1記載の燃料電池車両において、前記一方のエンドプレートには、前記燃料ガス出口連通孔のみを囲繞する排出側カバー部材が設けられるとともに、
前記排出側カバー部材には、前記燃料電池車両の外部に開放される排出側ダクトホースが接続されることを特徴とする燃料電池車両。
The fuel cell vehicle according to claim 1, wherein a discharge side cover member that surrounds only the fuel gas outlet communication hole is provided on the one end plate,
A fuel cell vehicle, wherein a discharge side duct hose opened to the outside of the fuel cell vehicle is connected to the discharge side cover member.
請求項1又は2記載の燃料電池車両において、前記燃料電池スタックの周囲を覆うとともに、前記供給側カバー部材とは個別に構成されるスタックケースを備えることを特徴とする燃料電池車両。   3. The fuel cell vehicle according to claim 1, further comprising a stack case configured to cover the periphery of the fuel cell stack and to be configured separately from the supply side cover member.
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