JP5181468B2 - 燃料電池ケース - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池を収納するための燃料電池ケースに関する。

燃料電池を車両などの所定場所に設置する場合において、燃料電池の保護や外部との絶縁などのため燃料電池を燃料電池ケースに収納する。この燃料電池ケースは、例えば、金属性材料で形成され、内部を燃料電池との絶縁のために絶縁コーティングすることで形成されている（特許文献１参照）。しかし、このように燃料電池ケースを、金属材料で形成すると、燃料電池ケースの重量化が問題となる。そこで、燃料電池ケースを絶縁性樹脂で構成する技術が考えられている（特許文献２参照）。

特開２００２−３６２１６４号公報 特開２００２−２８００３９号公報

しかしながら、上述のように燃料電池ケースを絶縁性樹脂で構成すると、燃料電池ケースの外部からの電磁波（電磁ノイズ）が絶縁性樹脂を介して燃料電池に到達し、燃料電池に悪影響を与えるおそれがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池ケースにおいて、重量化を抑制し、さらには、内部に収納される燃料電池の絶縁を行なうと共に、燃料電池に対して、外部からの電磁波の影響を抑制する技術を提供することを目的とする。

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池ケースでは、燃料電池を収納するための燃料電池ケースであって、導電性樹脂層と、絶縁性樹脂層との２層構造から成ることを要旨とする。

上記構成の燃料電池ケースによれば、重量化を抑制し、さらには、内部に収納される燃料電池の絶縁を行なうと共に、燃料電池に対して、外部からの電磁波の影響を抑制することができる。

上記燃料電池ケースにおいて、前記導電性樹脂層は、前記絶縁性樹脂層の外側に形成されることが好ましい。

このようにすれば、内部に収納される燃料電池の絶縁を行なうと共に、燃料電池に対して、外部からの電磁波の影響を抑制することができる。

上記燃料電池ケースにおいて、前記燃料電池ケースは、前記２層構造から成り、開口部を備え、内部に前記燃料電池が配置される中空な第１ケース構成部材と、前記２層構造から成り、前記第１ケース構成部材の前記開口部を塞ぐための蓋である第２ケース構成部材と、から構成され、前記第１ケース構成部材と、前記第２ケース構成部材との接続部は、嵌合構造であることが好ましい。

このようにすれば、第１ケース構成部材と第２ケース構成部材との接続を強化することができる。また、このようにすれば、燃料電池ケースをコンパクト化、軽量化することができる。さらに、このようにすれば、接続部におけるシール性を確保することができる。

上記燃料電池ケースにおいて、前記第１ケース構成部材は、第１絶縁性樹脂層と、前記第１絶縁性樹脂層の外側に形成される第１導電性樹脂層との前記２層構造から構成され、前記第２ケース構成部材は、第２絶縁性樹脂層と、前記第２絶縁性樹脂層の外側に形成される第２導電性樹脂層との前記２層構造から構成され、前記接続部は、少なくとも、前記第１導電性樹脂層と、前記第２導電性樹脂層とが嵌合することが好ましい。

このようにすれば、燃料電池ケース外部から電磁波が、第１ケース構成部材と第２ケース構成部材との接続部（嵌合部）に進入したとしても、第１導電性樹脂層と第２導電性樹脂層とが嵌合するので、この嵌合部において、第１導電性樹脂層と第２導電性樹脂層との接続面積を拡大することができ、それ故、それらの間に隙間が生じにくくすることができる。その結果、電磁波が接続部から燃料電池ケースの内側へ到達することを抑制することができ、電磁波によって燃料電池に悪影響が及ぶことを抑制することができる。

上記燃料電池ケースにおいて、前記接続部において、前記第１ケース構成部材と前記第２ケース構成部材とを挟持するためのクランプを備えることが好ましい。

このようにすれば、第１ケース構成部材と第２ケース構成部材との接続を強化することができる。その結果、電磁波がその接続部から燃料電池ケースの内側へ到達することをより抑制することができる。

なお、本発明は、上記した燃料電池ケースだけでなく、他の装置発明、例えば、燃料電池ケースを搭載する車両など態様で実現することも可能であり、また、燃料電池収納方法などの方法発明の態様で実現することも可能である。

Ａ．実施例：
Ａ１．燃料電池ケースの説明：
図１は、本発明の一実施例における燃料電池ケース２００の外観概略を示す図である。図２は、燃料電池１００が収納された燃料電池ケース２００の分解斜視図である。図１、図２に示すように、燃料電池ケース２００は、燃料電池１００を収納するための収納ケースであり、筒状な立方体である筒状ケース２３０と、筒状ケース２３０の各開口部の蓋となるケース蓋２１０，２２０とから構成される。ケース蓋２１０，２２０には、図１、図２に示すように、複数の孔部２２２が備えられている。なお、ｘ、ｙ、ｚ方向を図１のように定める。

燃料電池１００は、単セルを積層したスタック構造であり、単セルの積層体をターミナルとインシュレータで挟み、さらに、エンドプレートによって挟持して成る。また、図２に示すように、燃料電池１００には、反応ガスや冷媒を給排するための給排管２０ａ〜２０ｆ、配線３０ａ，ｂなどが配設されている。以下では、これら給排管２０ａ〜２０ｆおよび配線３０ａ，ｂを配設部材とも呼ぶ。

燃料電池ケース２００内に、燃料電池１００を収納する方法は以下の通りである。すなわち、図２に示すように、燃料電池ケース２００において、筒状ケース２３０の内部に燃料電池１００を配置する。その際、筒状ケース２３０の各開口部から燃料電池１００の各配設部材が外部に飛び出すように燃料電池１００を配置する。そして、ケース蓋２１０，２２０の孔部２２２に各配設部材を通して、ケース蓋２１０，２２０を筒状ケース２３０に取り付ける。

なお、図１に示すように、燃料電池ケース２００の外部に露出した状態の配設部材（給排管２０ａ〜２０ｆ、配線３０ａ，ｂ）の端部は、燃料電池ケース２００が所定の場所に配置された際に、その配置場所に予め配置されている給排管や配線とそれぞれ接続される。

図３は、図１の燃料電池ケース２００のＰ部分の拡大断面図である。詳しくは、この図３は、Ｐ部分（ｙ−ｚ平面）をｘ方向から見た図である。燃料電池ケース２００において、筒状ケース２３０は、絶縁性樹脂から成る絶縁性樹脂層２３０ｂと、導電性樹脂から成る導電性樹脂層２３０ａとの２層構造（開口部の端部は、例外であり、詳細は後述。）となっており、絶縁性樹脂層２３０ｂが燃料電池１００と対向する側（内側）に形成され、その外側に導電性樹脂層２３０ａが形成される（図３参照）。同様に、ケース蓋２２０も、絶縁性樹脂から成る絶縁性樹脂層２２０ｂと、導電性樹脂から成る導電性樹脂層２２０ａとの２層構造（端部は、例外であり、詳細は後述。）となっており、絶縁性樹脂層２２０ｂが燃料電池１００と対向する側に形成され、その外側に導電性樹脂層２２０ａが形成される（図３参照）。なお、図示は省略しているが、ケース蓋２１０においても、絶縁性樹脂から成る絶縁性樹脂層２１０ｂと、導電性樹脂から成る導電性樹脂層２１０ａとの２層構造（端部は、例外であり、詳細は後述。）となっており、絶縁性樹脂層２１０ｂが燃料電池１００と対向する側に形成され、その外側に導電性樹脂層２１０ａが形成される。

本実施例では、絶縁性樹脂層２３０ｂ，２２０ｂ，２１０ｂにおいて、絶縁性樹脂として、それぞれエポキシ樹脂を用いる。また、導電性樹脂層２３０ａ，２２０ａ，２１０ａにおいて、ベース樹脂に導電性フィラーを練り込んだものをそれぞれ導電性樹脂として用いる。このベース樹脂としては、ＡＢＳ樹脂またはＰＰ樹脂を用い、導電性フィラーとしては、ＳＵＳ繊維や、銅繊維や、カーボン繊維などを用いる。なお、上記絶縁性樹脂として、エポキシ樹脂の代わりに、ＰＥ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などを用いるようにしてもよい。

以上のように、本実施例の燃料電池ケース２００では、燃料電池ケース２００の絶縁性樹脂層、および、導電性樹脂層の２層構造で形成される。このようにすれば、燃料電池ケース２００を軽量化することができ、さらには、内部に収納される燃料電池１００の絶縁を行なうことができると共に、燃料電池１００に対する電磁波の影響を抑制することができる。

また、筒状ケース２３０において、開口部の端部（ケース蓋２１０，２２０と接続される部分）は、上記導電性樹脂層２３０ａのみから形成されている（図３参照）。ケース蓋２２０において、端部は、凹状となっており、この凹状部分内面において、凹底部、および、外側方向の側面（以下では、Ａ側面とも呼ぶ）は、上記導電性樹脂層２２０ａから形成されている（図３参照）。図３に示すように、筒状ケース２３０の端部がケース蓋２２０の凹状部分に挿入され、これらが嵌合することで、筒状ケース２３０にケース蓋２２０が取り付けられる。このように、筒状ケース２３０とケース蓋２２０とは、嵌合構造で接続される。この嵌合部では、筒状ケース２３０の導電性樹脂層２３０ａと、ケース蓋２２０の導電性樹脂層２２０ａ（Ａ側面および凹底部）とが接続される。このようにすれば、図３の嵌合部拡大図に示すように、燃料電池ケース２００外部から電磁波（電磁ノイズ）が、筒状ケース２３０とケース蓋２２０との接続部（嵌合部）に進入したとしても、導電性樹脂層２３０ａと導電性樹脂層２２０ａとが嵌合構造で接続されるので、この嵌合部において、導電性樹脂層２３０ａと導電性樹脂層２２０ａとの接続面積を拡大することができ、それ故、それらの間に隙間が生じにくくすることができる。その結果、電磁波がこの嵌合部から燃料電池ケース２００の内側へ到達することを抑制することができ、電磁波によって燃料電池１００に悪影響が及ぶことを抑制することができる。

なお、図示は省略しているが、ケース蓋２１０においても、ケース蓋２２０と同様に、端部は、凹部状となっており、この凹状部分は、主に、導電性樹脂層２１０ａから形成されている。そして、筒状ケース２３０の端部がケース蓋２１０の凹状部に挿入され、これらが嵌合することで、筒状ケース２３０にケース蓋２１０が取り付けられる。このように、筒状ケース２３０とケース蓋２１０とは、嵌合構造で接続される。このようにすれば、この嵌合部において、導電性樹脂層２３０ａと導電性樹脂層２１０ａとの接続面積を拡大することができ、それ故、それらの間に隙間が生じにくくすることができ、その結果、電磁波が嵌合部から燃料電池ケース２００の内側へ到達することを抑制することができる。

また、以上のように、本実施例の燃料電池ケース２００では、筒状ケース２３０とケース蓋２１０，２２０との接続部は、嵌合構造としているので、ネジを用いて取り付けるネジ取り付け方式と比較して、ネジやフランジなどの部品が必要なく、部品点数の削減、燃料電池ケースのコンパクト化、および、軽量化を行なうことができる。また、接続部が嵌合構造であることにより、上述したように、接続部における接続面積を拡大することができ、ガスケットを用いずとも、シール性を確保することができる。

上記実施例において、導電性樹脂層２１０ａ，２２０ａ，２３０ａは、請求項における導電性樹脂層に該当し、絶縁性樹脂層２１０ｂ，２２０ｂ，２３０ｂは、請求項における絶縁性樹脂層に該当する。また、筒状ケース２３０は、請求項における第１ケース構成部材に該当し、ケース蓋２１０，２２０は、請求項における第２ケース構成部材に該当する。さらに、導電性樹脂層２３０ａは、請求項における第１導電性樹脂層に該当し、絶縁性樹脂層２３０ｂは、請求項における第１絶縁性樹脂層に該当し、導電性樹脂層２１０ａ，２２０ａは、請求項における第２導電性樹脂層に該当し、絶縁性樹脂層２１０ｂ，２２０ｂは、請求項における第２絶縁性樹脂層に該当する。

Ｂ．変形例：
なお、本発明では、上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。

Ｂ１．変形例１：
図４は、変形例１において、筒状ケース２３０とケース蓋２２０との嵌合部にクランプ６００を装着した様子を示す図である。本変形例の燃料電池ケースでは、筒状ケース２３０の導電性樹脂層２３０ａにおいて、端部付近に突起２３０ａａを備えている。そして、本変形例の燃料電池ケースでは、図４に示すように、筒状ケース２３０とケース蓋２２０との嵌合部にクランプ６００を取り付けている。このクランプ６００は、フック部６００ａと、ネジ６００ｂとから成り、フック部６００ａを導電性樹脂層２２０ａの端部と突起２３０ａａとにあてがい、ネジ６００ｂで締める。このようにすれば、筒状ケース２３０とケース蓋２２０との嵌合部の接続を強化することができる。その結果、電磁波がその嵌合部から燃料電池ケース２００の内側へ到達することをより抑制することができる。

また、本変形例では、上記同様に、筒状ケース２３０とケース蓋２１０との嵌合部にクランプ６００を取り付ける。このようにすれば、筒状ケース２３０とケース蓋２１０との嵌合部の接続を強化することができる。その結果、電磁波がその嵌合部から燃料電池ケース２００の内側へ到達することをより抑制することができる。なお、上記変形例１において、クランプ６００は、請求項におけるクランプに該当する。

Ｂ２．変形例２：
上記実施例の燃料電池ケース２００では、内側に絶縁性樹脂層２３０ｂが、外側に導電性樹脂層２３０ａが形成されているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、内側に導電性樹脂層２３０ａを、外側に絶縁性樹脂層２３０ｂを形成するようにしてもよい。このようにしても上記実施例と同様の効果を奏することができる。

Ｂ３．変形例３：
上記実施例の燃料電池ケース２００では、開口部が２つある筒状ケース２３０に、ケース蓋２１０，２２０を取り付けることで、燃料電池ケース２００を形成するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。燃料電池ケースは、箱状であればよく、例えば、筒状ケース２３０の代わりに、開口部が一つしかない直方体ケースに、ケース蓋を取り付けることで、燃料電池ケースを形成するようにしてもよい。この場合、これら直方体ケースおよびケース蓋は、上記燃料電池ケース２００と同様に、それぞれ、絶縁性樹脂層（内側）と導電性樹脂層（外側）との２層構造となっており、また、直方体ケースとケース蓋との接続部も、上記燃料電池ケース２００と同様に、嵌合構造となっている。このようにしても上記実施例と同様の効果を奏することができる。

本発明の一実施例における燃料電池ケース２００の外観概略を示す図である。 燃料電池１００が収納された燃料電池ケース２００の分解斜視図である。 図１の燃料電池ケース２００のＰ部分の拡大断面図である。 変形例１において筒状ケース２３０とケース蓋２２０との嵌合部にクランプ６００を装着した様子を示す図である。

符号の説明

２０ａ…給排管
３０ａ…配線
１００…燃料電池
２００…燃料電池ケース
２１０…ケース蓋
２１０ａ…導電性樹脂層
２１０ｂ…絶縁性樹脂層
２２０…ケース蓋
２２０ａ…導電性樹脂層
２２０ｂ…絶縁性樹脂層
２３０…筒状ケース
２３０ａ…導電性樹脂層
２３０ｂ…絶縁性樹脂層
２３０ａａ…突起
６００…クランプ
６００ａ…フック部
６００ｂ…ネジ

Claims (4)

1. 燃料電池を収納するための燃料電池ケースであって、
   導電性樹脂層と、絶縁性樹脂層との２層構造から成り、
   前記２層構造から成り、開口部を備え、内部に前記燃料電池が配置される中空な第１ケース構成部材と、
   前記２層構造から成り、前記第１ケース構成部材の前記開口部を塞ぐための蓋である第２ケース構成部材と、
   を備え、
   前記第１ケース構成部材と、前記第２ケース構成部材との接続部は、
   前記第１ケース部材の前記開口部の端部において、導電性樹脂によって構成された凸部と、前記第２ケース部材の端部において、２つの側面がそれぞれ導電性樹脂と絶縁性樹脂とによって構成されている凹部との嵌合構造であることを特徴とする、燃料電池ケース。
2. 請求項１に記載の燃料電池ケースにおいて、
   前記導電性樹脂層は、前記絶縁性樹脂層の外側に形成されることを特徴とする燃料電池ケース。
3. 請求項２に記載の燃料電池ケースにおいて、
   前記第１ケース構成部材は、第１絶縁性樹脂層と、前記第１絶縁性樹脂層の外側に形成される第１導電性樹脂層との前記２層構造から構成され、
   前記第２ケース構成部材は、第２絶縁性樹脂層と、前記第２絶縁性樹脂層の外側に形成される第２導電性樹脂層との前記２層構造から構成され、
   前記接続部は、少なくとも、前記第１導電性樹脂層と、前記第２導電性樹脂層とが嵌合することを特徴とする燃料電池ケース。
4. 請求項３に記載の燃料電池ケースにおいて、
   前記接続部において、前記第１ケース構成部材と前記第２ケース構成部材とを挟持するためのクランプを備えることを特徴とする燃料電池ケース。

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