JP4696447B2 - 燃料電池絶縁構造体 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池を構造に取付ける際の絶縁構造に関する。
従来の燃料電池取付絶縁構造として、燃料電池をボルトにより燃料電池ケースに取付ける際、ボルトと燃料電池ケースの間に絶縁体を設け、燃料電池と燃料電池ケースの絶縁を確保していた。(例えば、特許文献1参照。)
特開2002−367651号公報(第3頁、第3図)
しかしながら、上記の従来技術では、燃料電池から冷却水等の水が漏れた際、冷却液等が燃料電池ケースと燃料電池の間に溜まり、ボルトが水没してしまうので絶縁を確保できる構造ではなかった。
上記の課題を解決するため本発明は、電気的に接地された構造物の上部に燃料電池を取付ける燃料電池絶縁構造体において、燃料電池を電気的に絶縁された絶縁支持部により電気的に接地された構造物に固定し、少なくとも燃料電池と構造物の間に燃料電池及び構造物から電気的に隔離された防水隔壁を備え、防水隔壁を燃料電池側に開口部があって水を溜められる、燃料電池を囲う容器構造とし、上記構造物を燃料電池を収納する燃料電池ケースとし、その燃料電池ケースに、外気を取り入れる第一の換気口と、燃料電池ケース内の気体を外部に放出する第二の換気口とを備え、防水隔壁側面の鉛直方向の高さを第一の換気口より高くした。
本発明は、燃料電池から反応水や冷却水等が漏れた場合、防水隔壁と燃料電池の間に溜まり、電気的に接地された構造物と電気的に中立な防水隔壁との間の絶縁支持部は水没することがないため、絶縁性能を確保できる。
(第一実施形態)
本実施形態を、図1を用いて説明する。図1(A)は、図1(B)のα―α´での断面積であり、燃料電池1の側面から見た構成図である。また、図1(B)は、燃料電池1を底面から見たときの構成図である。
本実施形態は、燃料電池1、絶縁支持部(マウント2)、防水隔壁3で構成されている。
燃料電池1は、燃料電池1底面の四隅と電気的に接地された構造物7を絶縁加工が施されたマウント2により固定する。
防水隔壁3は、上部に開口部を持つ容器形状をしており、内部に燃料電池1を備え、防水隔壁3の底面が燃料電池1底面と構造物7の間にあるマウント2により固定されている。また、燃料電池1及び構造物7は電気的に絶縁され、且つ接触していない状態にある。
以上で説明した燃料電池1とマウント2と防水隔壁3の組合された状態を、以下では燃料電池絶縁構造体と総称する。
このように本実施形態では、以下のような効果がある。
燃料電池1から、反応水や冷却水等が漏れた場合、防水隔壁3と燃料電池1の間に溜まり、燃料電池1を囲む防水隔壁3の高さ以上の水位になるまでは、構造物7に溢れ出すことがないので、電気的に接地された構造物7と電気的に中立な防水隔壁3との間のマウント2は水没することがないため、絶縁性能を確保できる。
また、浸水等で防水隔壁3と構造物7の間に水が溜まった場合、燃料電池1を囲っている防水隔壁3の高さ以上の水位になるまでは、防水隔壁3内に流れ込まないので、防水隔壁3と燃料電池1との間のマウント2が水没しないため、絶縁性能が確保できる。
(第二実施形態)
本実施形態を、図2を用いて説明する。図2(A)は、図2(B)のα―α´での断面積であり、燃料電池ケース4の側面から見た構成図である。また、図2(B)は、図2(A)のβ―β´での断面図であり、燃料電池ケース4を上から見たときの構成図である。
本実施形態は、燃料電池絶縁構造体(燃料電池1、マウント2、防水隔壁3)、燃料電池ケース4で構成されている。また、矢印は風の流れ方向を示す。
電気的に接地された燃料電池ケース4には、吸気配管5(第一の換気口)及び排気配管6(第二の換気口)を備え、吸気配管5及び排気配管6と燃料電池ケース4との接続部が対面となるように取付ける。
燃料電池ケース4内に収められた燃料電池絶縁構造体は、マウント2により燃料電池ケース4内下面に固定されている。また、燃料電池1及び燃料電池ケース4とは電気的に絶縁され、且つ接触していない状態にある。なお、燃料電池1を囲っている防水隔壁3の高さは、換気口の高さより高くする。
このように本実施形態では、燃料電池1を囲っている防水隔壁3の高さを換気口の高さより高くすることで、吸気配管5及び排気配管6から燃料電池ケース4に水等が流入した際、換気口からの流入物が燃料電池1に直接付着することがないので、水等による燃料電池の腐食や故障の可能性を低く出来る。また、流入の可能性が高い吸気配管5の換気口のみを防水隔壁3の高さより高くすることでも効果を得ることができる。
(第三実施形態)
本実施形態を、図3及び図4を用いて説明する。本実施形態は、第二実施形態で用いた燃料電池絶縁構造体に、燃料電池ケース4の電位を測定するセンサA8(第一の測定手段)、防水隔壁3の電位を測定するセンサB9(第二の測定手段)、燃料電池1下面の電位を測定するセンサC10(第三の測定手段)、各センサの情報を演算するコントローラ11を備えた燃料電池絶縁構造体である。
コントローラ11について、図4を用いて説明する。
まず、各センサの情報を読み取り、センサA8とセンサB9、センサB9とセンサC10を夫々比較する。センサA8とセンサB9の電位差が第一の設定値以下なった場合(例えば、電位がほぼ等しくなった場合)は、燃料電池ケース4と防水隔壁3の間に水が溜まったと判断し、外部からの水の浸入と判定する。一方、センサB9とセンサC10の電位差が第二の設定値以下になった場合は、防水隔壁3と燃料電池1の間に水が溜まったと判断し、燃料電池1からの水洩れと判定する。各判定により、次の制御を行う。外部からの水の浸入と判断した場合は、黄色ランプによりユーザに警告を発する。また、燃料電池1からの水洩れと判断した場合は、燃料電池1を停止するよう促す赤色ランプによりユーザに警告を発し、燃料電池1の出力を徐々に下げる。そして、黄色ランプ点灯後、燃料電池1からの水洩れと判断された場合、又は赤色ランプ点灯後、外部からの水の浸入と判断された場合は、ブザーによりユーザに警告を発した後(又は同時に)、燃料電池1を停止する。なお、各設定値は任意に設定可能であり、各センサの値がほぼ等しくなる値が好ましい。また、第一の設定値と第二の設定値を同じ値としてもよい。
このように本実施形態では、燃料電池1の電位と電気的に中立な防水隔壁3と燃料電池ケース4の電位をモニターすることにより、燃料電池1の電位と防水隔壁3の電位を比較し電位差が設定値になった場合(又は、近づいてきた場合)は、燃料電池1からの洩れと判断でき、また防水隔壁3と燃料電池ケース4の電位を比較し電位差が設定値に場合(又は、近づいてきた場合)は、外部からの水の浸入と判断できる。そして、前述の判断により燃料電池ケース4内で水が存在していると判断された場合も、絶縁構造を維持できる範囲で、燃料電池1の運転を維持するができる。
また、本実施形態で示した燃料電池ケース4の形状及び吸気配管5及び排気配管6の取付位置、マウント2の取付位置及び本数、防水隔壁3の形状等は、一例であり、本実施形態の効果を逸脱しない範囲において自由に設定することができる。
本発明の第一実施形態に係わる構成図である。 本発明の第二実施形態に係わる構成図である。 本発明の第三実施形態に係わる構成図である。 本発明の第三実施形態に係わる判定方法である。
符号の説明
１ 燃料電池
２ マウント
３ 防水隔壁
４ 燃料電池ケース
５ 吸気配管
６ 排気配管
７ 構造物
８ センサＡ
９ センサＢ
１０ センサＣ
１１ コントローラ

Claims (2)

  1. 電気的に接地された構造物の上部に燃料電池を取付ける燃料電池絶縁構造体において、
    前記燃料電池を電気的に絶縁された絶縁支持部により電気的に接地された前記構造物に固定し、少なくとも前記燃料電池と前記構造物の間に前記燃料電池及び前記構造物から電気的に隔離された防水隔壁を備え、
    前記防水隔壁を前記燃料電池側に開口部があって水を溜められる、前記燃料電池を囲う容器構造とし、
    前記構造物を前記燃料電池を収納する燃料電池ケースとし、
    前記燃料電池ケースに、外気を取り入れる第一の換気口と、前記燃料電池ケース内の気体を外部に放出する第二の換気口とを備え、
    前記防水隔壁側面の鉛直方向の高さを前記第一の換気口より高くすることを特徴とした燃料電池絶縁構造体。
  2. 請求項１の燃料電池絶縁構造体において、前記構造物の電位を測定する第一の測定手段と、前記防水隔壁の電位を測定する第二の測定手段と、前記燃料電池の電位を測定する第三の測定手段を備え、前記第一の測定手段と前記第二の測定手段の電位差が第一の設定値以下の場合は、外部から水が浸入したと判断し、前記第二の測定手段と前記第三の測定手段の電位差が第二の設定値以下の場合は、前記燃料電池から水が洩れていると判断することを特徴とする燃料電池絶縁構造体。
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