JP4839581B2 - 燃料電池のケース構造 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池を収容するケース内の換気機能を備えた燃料電池のケース構造に関する。
従来では、例えば下記特許文献1に記載されているように、燃料電池を収容するケース内で漏れた水素は、ケース上部に滞留しやすいため、換気用のガス導入口やガス排出口はケース上部に接続するのが通例である。
特開2002−373685号公報
しかしながら、換気用のガス導入口やガス排出口を、単にケース上部に設定しただけでは、例えば燃料電池を搭載する車両の雨天走行時などで、換気用のガス導入口やガス排出口から水が流れ込んだ場合に、運転中に高電位となっている燃料電池に水が掛かり、掛かった水がケースに流れ落ちることにより、互いに電気的絶縁状態としているケースと燃料電池との間の絶縁抵抗が瞬間的に低下するという問題がある。
そこで、本発明は、ケースと燃料電池との間の絶縁抵抗の低下を防止することを目的としている。
本発明は、燃料電池を、この燃料電池とは電気的に絶縁したケース内に収容し、前記燃料電池外周の前記ケース内の空間に連通する換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、前記燃料電池に対し、鉛直方向上方位置もしくは同等位置に設定し、この位置に設定した前記換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方から前記ケース内に浸入する水を、前記燃料電池に対して遮蔽するとともに、前記燃料電池に対して電気的絶縁状態とする遮蔽部材を設け、この記遮蔽部材は、前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方の前記ケース内の空間への開口に一端を接続したパイプ部材で構成し、このパイプ部材の前記ケース内の空間への他端の開口を、前記燃料電池とは異なる方向に向けたことを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、燃料電池に対し鉛直方向上方位置もしくは同等位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくとのいずれか一方からケース内に浸入する水を、ケース内の燃料電池に対して遮蔽するとともに、燃料電池に対して電気的絶縁状態とする遮蔽部材を設けたので、換気用ガス導入口や換気用ガス排出口から水がケース内に入り込んだとしても、この水は、遮蔽部材により遮蔽されてケース下部に落下し、燃料電池への接触を防止でき、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
また、遮蔽部材は、前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方の前記ケース内の空間への開口に一端を接続したパイプ部材で構成し、このパイプ部材の前記ケース内の空間への他端の開口を、前記燃料電池とは異なる方向に向けたので、外部から換気用ガス導入口や換気用ガス排出口を経てケース内へ浸入する水は、パイプ部材を流れてケースの下部に落下し、燃料電池への接触を防止でき、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明の参考例に係わる燃料電池のケース構造を示す簡略化した断面図である。運転中は高電位に保持される燃料電池1を、電気的に接地しかつシール機能を有するケース3内に収容し、燃料電池1の外周とケース3との間には空間5を形成する。燃料電池1は、ケース3内においてその底面3aに絶縁マウント7を介して設置し、ケース3に対して電気的に絶縁させてある。
ケース3の図1中で左側の側壁上部に開口3bを形成し、この開口3bに、空間5に外気を導入する換気用ガス導入口9を連通接続する。また、ケース3の図1中で右側の側壁上部に開口3cを形成し、この開口3cに、空間5内のガスを外部に排出する換気用ガス排出口11を連通接続する。
このような換気用ガス導入口9および換気用ガス排出口11は、燃料電池1から漏洩した空間5内の水素を外部に排出するための換気手段であり、換気用ガス導入口9から空間5に導入した換気用の空気は、空間5内の水素を希釈しつつ換気用ガス排出口11を経てケース3の外部に排出される。なお、必要であれば、換気手段としてさらに換気用のファンを設置することもできる。
前記した換気用ガス導入口9の空間5への開口9aに対向して空間5内には、遮蔽部材としての遮蔽板13を設置する。遮蔽板13は、ケース3の上面に上端を接続し、下端は燃料電池1の上下方向の中央位置よりやや上方の空間5内とする。したがって、この遮蔽板13は、ケース3に対しては電気的に導通しているが、燃料電池1に対しては電気的に絶縁させてある。
同様にして、前記した換気用ガス排出口11の空間5への開口11aに対向して空間5内には、遮蔽部材としての遮蔽板15を設置する。遮蔽板15は、ケース3の上面に上端を接続し、下端は燃料電池1の上下方向の中央位置よりやや上方の空間5内とする。したがって、この遮蔽板15も、ケース3に対しては電気的に導通しているが、燃料電池1に対しては電気的に絶縁させてある。
なお、遮蔽板13,15は、換気用ガス導入口9および換気用ガス排出口11からケース3内に浸入する水が燃料電池1に達しないのであれば、換気用ガス導入口9および換気用ガス排出口11の開口9aおよび11aに対向する部分付近のみに設置してもよく、図1中で紙面に直交する方向の両端部をケース5の内壁に達するものとしてもよい。
また、遮蔽板13,15は、ケース3に対して電気的に導通させなくても構わないが、燃料電池1に対して電気的絶縁状態を確保すればよい。
上記した参考例によれば、外部からケース3内へ浸入する水、例えば、燃料電池1を搭載した車両の雨天走行などにより、一時的に換気用ガス導入口9や換気用ガス排出口11から浸入する水は、遮蔽板13や遮蔽板15に遮られて下方に落下し、運転中に高電位に保持されている燃料電池1に接触することを防止できる。これにより、ケース3内に浸入した水が、ケース3に対し電気的に絶縁され高電位に保持された燃料電池1から、電気的に接地しているケース3に流れ落ちるときに発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止できる。
図2は、本発明の第の実施形態に係わる燃料電池のケース構造を示す簡略化した断面図である。この実施形態は、前記図1に示した参考例における遮蔽板13,15に代えて、遮蔽部材としてパイプ部材17,19を設けている。
パイプ部材17は、換気用ガス導入口9の開口9aに一端を接続し、他端の開口17aが空間5内にて燃料電池1と異なる鉛直方向下方に向くよう屈曲形成している。また、パイプ部材19は、換気用ガス排出口11の開口11aに一端を接続し、他端の開口19aが空間5内にて燃料電池1と異なる鉛直方向下方に向くよう屈曲形成している。
上記した第の実施形態によれば、外部からケース3内へ浸入する水、例えば、燃料電池1を搭載した車両の雨天走行などにより、一時的に換気用ガス導入口9や換気用ガス排出口11から浸入する水は、屈曲形成したパイプ部材17や19を流れてケース3の下部に落下し、運転中に高電位に保持されている燃料電池1に接触することを防止できる。これにより、参考例と同様に、ケース3内に浸入した水が、ケース3に対し電気的に絶縁され高電位に保持された燃料電池1から、電気的に接地しているケース3に流れ落ちるときに発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止できる。
図3は、本発明の第の実施形態に係わる燃料電池のケース構造を示す簡略化した断面図である。この実施形態は、ケース3の上面における図3中で左端部に開口3bを形成し、この開口3bに、外気を空間5に導入する換気用ガス導入口9を連通接続する。また、ケース3の上面における図3中で右端部に開口3cを形成し、この開口3cに、空間5内のガスを外部に排出する換気用ガス排出口11を連通接続する。
上記した換気用ガス導入口9および換気用ガス排出口11は、いずれも鉛直方向上方に向けて外部に開口しており、またケース3の開口3b,3cに接続する開口9a,9bは、燃料電池1に対して水平方向にずれた位置の空間5の、燃料電池1とは異なる方向に向けて開口している。
その他、燃料電池1をケース3内に絶縁マウント7を介して設置し、燃料電池1の外周に空間5を形成した点は、参考例および第1の実施形態と同様である。
上記した第の実施形態によれば、外部からケース3内へ浸入する水、例えば、燃料電池1を搭載した車両の雨天走行などにより、一時的に換気用ガス導入口9や換気用ガス排出口11から浸入する水は、そのまま下方に落下し、燃料電池1への接触を防止することができる。これにより、第1の実施形態と同様に、ケース3内に浸入した水が、ケース3に対し電気的に絶縁され高電位に保持された燃料電池1から、電気的に接地しているケース3に流れ落ちるときに発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止できる。
また、上記した各実施形態は、換気用ガス排出口11がケース3の上部に位置しているので、ケース3の上部に滞留しやすい水素ガスを効率的に排気することができる。
なお、上記した各実施形態における換気用ガス導入口9および換気用ガス排出口11は、燃料電池1に対し、鉛直方向上方位置もしくは同等位置に設定すればよい。
本発明の参考例によれば、前記遮蔽部材は、前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方の前記ケース内の空間への開口に対向して配置した遮蔽板で構成したので、換気用ガス導入口や換気用ガス排出口から水がケース内に入り込んだとしても、この水は、遮蔽部材によって遮蔽されてケース下部に落下し、燃料電池への接触を防止でき、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
本発明によれば、前記遮蔽部材は、前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方の前記ケース内の空間への開口に一端を接続したパイプ部材で構成し、このパイプ部材の前記ケース内の空間への他端の開口を、前記燃料電池とは異なる方向に向けたので、外部から換気用ガス導入口や換気用ガス排出口を経てケース内へ浸入する水は、パイプ部材を流れてケースの下部に落下し、燃料電池への接触を防止でき、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
前記パイプ部材の前記ケース内の空間への他端の開口を、鉛直方向下方に向けたので、外部から換気用ガス導入口や換気用ガス排出口を経てケース内へ浸入する水は、パイプ部材を流れてそのままケースの下部に落下し、燃料電池への接触を防止でき、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
燃料電池を、この燃料電池とは電気的に絶縁したケース内に収容し、前記燃料電池外周の前記ケース内の空間に連通する換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、前記燃料電池に対し、鉛直方向上方位置もしくは同等位置に設定し、この位置に設定した前記換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、鉛直方向上方に向けて外部に開口させるとともに、前記空間に向かう開口方向を、前記燃料電池とは異なる方向としたので、外部から換気用ガス導入口や換気用ガス排出口を経てケース内へ浸入する水は、燃料電池とは異なる方向に向けて落下し、燃料電池への接触を防止することができ、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、前記ケースの上面で、かつ前記燃料電池に対して水平方向にずれた位置に接続したので、外部から換気用ガス導入口や換気用ガス排出口を経てケース内へ浸入する水は、燃料電池に対して水平方向にずれた位置に向けて下方に落下し、燃料電池への接触を防止することができ、燃料電池からケースに水が流れ落ちることにより発生する瞬間的な絶縁抵抗の低下を防止することができる。
本発明の参考例に係わる燃料電池のケース構造を示す簡略化した断面図である。 本発明の第の実施形態に係わる燃料電池のケース構造を示す簡略化した断面図である。 本発明の第の実施形態に係わる燃料電池のケース構造を示す簡略化した断面図である。
符号の説明
1 燃料電池
3 ケース
5 燃料電池外周の空間
9 換気用ガス導入口
9a 換気用ガス導入口のケース内の空間への開口
11 換気用ガス排出口
11a 換気用ガス排出口のケース内の空間への開口
13,15 遮蔽板(遮蔽部材)
17,19 パイプ部材(遮蔽部材)
17a,19a パイプ部材のケース内の空間への他端の開口

Claims (4)

  1. 燃料電池を、この燃料電池とは電気的に絶縁したケース内に収容し、前記燃料電池外周の前記ケース内の空間に連通する換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、前記燃料電池に対し、鉛直方向上方位置もしくは同等位置に設定し、この位置に設定した前記換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方から前記ケース内に浸入する水を、前記燃料電池に対して遮蔽するとともに、前記燃料電池に対して電気的絶縁状態とする遮蔽部材を設け、この遮蔽部材は、前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方の前記ケース内の空間への開口に一端を接続したパイプ部材で構成し、このパイプ部材の前記ケース内の空間への他端の開口を、前記燃料電池とは異なる方向に向けたことを特徴とする燃料電池のケース構造。
  2. 前記パイプ部材の前記ケース内の空間への他端の開口を、鉛直方向下方に向けたことを特徴とする請求項記載の燃料電池のケース構造。
  3. 燃料電池を、この燃料電池とは電気的に絶縁したケース内に収容し、前記燃料電池外周の前記ケース内の空間に連通する換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、前記燃料電池に対し、鉛直方向上方位置もしくは同等位置に設定し、この位置に設定した前記換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、鉛直方向上方に向けて外部に開口させるとともに、前記空間に向かう開口方向を、前記燃料電池とは異なる方向としたことを特徴とする燃料電池のケース構造。
  4. 前記位置に設定した換気用ガス導入口および換気用ガス排出口の少なくともいずれか一方を、前記ケースの上面で、かつ前記燃料電池に対して水平方向にずれた位置に接続したことを特徴とする請求項記載の燃料電池のケース構造。
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