JP6137125B2 - 燃料電池ケースの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池ケースの製造方法に関する。

燃料電池を搭載する車両として、燃料電池を燃料電池ケースに収容した燃料電池モジュールを車両の床下に配置したものが提案されている（特許文献１を参照）。

特開２０１４−１５１６６４号公報

車両の床下に搭載される燃料電池モジュールにアルミニウム系の燃料電池ケースを採用する場合、錆の発生を防止するために陽極酸化処理によって燃料電池ケースの表面にアルマイトを形成することが考えられる。しかしながら、陽極酸化処理において接点となる表面にはアルマイトが形成されないことから、特許文献１の燃料電池ケースでは、陽極酸化処理において接点に用いる部位を別途形成する必要があるため、製造コストが増大するという課題があった。そのため、アルミニウム系の燃料電池ケースにおいて陽極酸化処理のための製造コストを抑制可能な技術が望まれていた。

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、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成り、燃料電池を収納する燃料電池ケースを製造する、燃料電池ケースの製造方法が提供される。この製造方法は、前記燃料電池ケースを車両に搭載する際に前記燃料電池ケースを位置決めするピンに挿入される貫通孔を、前記燃料電池ケースに形成し；前記貫通孔の表面を接点に用いる陽極酸化処理によって、前記燃料電池ケースの表面にアルマイトを形成する。この形態によれば、車両の搭載時に使用される貫通孔の表面を陽極酸化処理の接点に流用するため、陽極酸化処理の接点に用いる部位を別途形成する場合と比較して製造コストを抑制できる。

（２）上記形態における燃料電池ケースの製造方法において、前記貫通孔を切削加工によって形成してもよい。この形態によれば、陽極酸化処理の接点として十分な平面度を有する表面を形成できる。

（３）上記形態における燃料電池ケースの製造方法において、前記車両に搭載された状態で、車両前後方向における前記燃料電池ケースの長さは、前車両左右方向における前記燃料電池ケースの長さより短く、前記燃料電池ケースの部位のうち、前記車両に搭載された際に前記燃料電池より車両前方に位置する第１の部位と、前記車両に搭載された際に前記燃料電池より車両後方に位置する第２の部位とに、前記貫通孔をそれぞれ形成してもよい。この形態によれば、車両左右方向に貫通孔をそれぞれ形成した場合と比較して、貫通孔およびピンの位置ずれによる影響が軽減されるため、ピンを貫通孔に挿入しやすくなる。

（４）上記形態における燃料電池ケースの製造方法において、前記燃料電池ケースの部位のうち、前記車両に搭載する際に車両左右方向の一方から目視可能な複数の部位に、前記貫通孔をそれぞれ形成してもよい。この形態によれば、車両左右方向の一方から目視しながらピンを各貫通孔に挿入できる。

本発明は、燃料電池ケースの製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、本願発明は、燃料電池ケース、燃料電池モジュール、車両、並びに、これらを製造する装置などの形態で実現することができる。

車両の概略構成を示す説明図である。 車両の断面形状を示す断面図である。 燃料電池モジュールの外観構成を示す説明図である。 燃料電池モジュールの平面図である。 位置決め部の断面図である。 車両の製造方法を示す工程図である。 燃料電池ケースを製造する製造工程を示す工程図である。

図１は、車両１０の概略構成を示す説明図である。図２は、車両１０の断面形状を示す断面図である。図２には、図１の矢視Ｆ２−Ｆ２から見た車両１０の断面が示されている。図１には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。図１のＸＹＺ軸におけるＸ軸は、車両１０を後方から見た場合に車両１０の左側から車両１０の右側に向かう座標軸である。図１のＸＹＺ軸におけるＹ軸は、車両１０の前方から後方に向かう座標軸である。図１のＸＹＺ軸におけるＺ軸は、重力方向の下方から上方に向かう座標軸である。図１のＸＹＺ軸は、他の図におけるＸＹＺ軸に対応する。

車両１０は、車体１２と、燃料電池モジュール２００とを備える。車両１０は、燃料電池モジュール２００で生成した電力を用いて走行する。車両１０の車体１２は、車両１０の外殻を構成する。車体１２には、座席２０，２２，２４、並びに、車輪３２，３４，３６，３８が設けられている。

座席２０，２２，２４は、乗客が着席可能に構成されている。座席２０は、車体１２の右側（＋Ｘ軸方向側）に位置する。座席２２は、車体１２の左側（−Ｘ軸方向側）に位置する。座席２４は、座席２０および座席２２より後方（＋Ｙ軸方向側）に位置する。

車輪３２，３４，３６，３８は、燃料電池モジュール２００で生成された電力を用いて駆動される。他の実施形態では、車両１０の駆動輪は、前方に位置する車輪３２，３４のみであってもよいし、後方に位置する車輪３６，３８のみであってもよい。

車両１０の車体１２は、薄板を成型した床部４４を備える。床部４４の重力方向下側（−Ｚ軸方向側）には、燃料電池モジュール２００が設けられている。床部４４には、突出部４６が形成されている。突出部４６は、床部４４の部位のうち、重力方向上側（＋Ｚ軸方向側）に突出するとともに車両１０の前方から後方へと延びた部位である。

車両１０の燃料電池モジュール２００は、燃料電池スタック２１０を収納した装置である。燃料電池スタック２１０は、反応ガスの電気化学反応によって発電する複数のセルを積層したスタック構造を有する。本実施形態では、燃料電池スタック２１０は、水素ガスおよび空気の供給を受けて、水素と酸素との電気化学反応によって発電する。

図３は、燃料電池モジュール２００の外観構成を示す説明図である。図４は、燃料電池モジュール２００の平面図である。図４には、＋Ｚ軸方向から見た燃料電池モジュール２００が示されている。

燃料電池モジュール２００は、燃料電池ケース２２０を備える。燃料電池モジュール２００の燃料電池ケース２２０は、燃料電池スタック２１０を収納する。本実施形態では、燃料電池ケース２２０は、アルミニウム合金から成る。他の実施形態では、燃料電池ケース２２０は、アルミニウムから成ってもよい。燃料電池ケース２２０は、ケース本体部２２５と、マウント部２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃと、位置決め部２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃとを備える。

燃料電池ケース２２０のケース本体部２２５は、−Ｚ軸方向に開口部を有する箱状を成す部位である。ケース本体部２２５の内側には、燃料電池スタック２１０が収容される。本実施形態では、ケース本体部２２５の開口部は、燃料電池スタック２１０を収容した後にカバーによって閉じられる。本実施形態では、車両１０に搭載された状態で、車両１０の前後方向（Ｙ軸方向）におけるケース本体部２２５の長さＬｙは、車両１０の左右方向（Ｘ軸方向）におけるケース本体部２２５の長さＬｘより短い。

燃料電池ケース２２０のマウント部２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃは、それぞれ貫通孔を有する。これらの貫通孔には、燃料電池モジュール２００を車体１２に連結するマウント部材（図示しない）がそれぞれ圧入される。

マウント部２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃは、ケース本体部２２５の外縁に設けられている。本実施形態では、マウント部２３０ａは、ケース本体部２２５の−Ｙ軸方向側の外縁における中央寄りに設けられている。本実施形態では、マウント部２３０ｂは、ケース本体部２２５における＋Ｙ軸方向側の外縁のうち−Ｘ軸方向寄りに設けられている。本実施形態では、マウント部２３０ｃは、ケース本体部２２５における＋Ｙ軸方向側の外縁のうち＋Ｘ軸方向寄りに設けられている。

燃料電池ケース２２０の位置決め部２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃは、燃料電池ケース２２０が車両１０に搭載される際に車両１０に対する位置の基準となる。位置決め部２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃは、ケース本体部２２５の外縁に設けられている。本実施形態では、位置決め部２４０ａは、ケース本体部２２５の外縁のうちマウント部２３０ａの近傍に設けられている。本実施形態では、位置決め部２４０ｂは、ケース本体部２２５の外縁のうちマウント部２３０ｂの近傍に設けられている。本実施形態では、位置決め部２４０ｃは、ケース本体部２２５の外縁のうちマウント部２３０ｃの近傍に設けられている。

位置決め部２４０ａには、貫通孔２４８ａが形成されている。位置決め部２４０ｂには、貫通孔２４８ｂが形成されている。位置決め部２４０ｃには、貫通孔２４８ｃが形成されている。貫通孔２４８ａ，２４８ｂ，２４８ｃには、燃料電池ケース２２０を車両１０に対して位置決めするピンが挿入される。本実施形態では、貫通孔２４８ａ，２４８ｂ，２４８ｃは、切削加工によって形成される。本実施形態では、貫通孔２４８ａ，２４８ｂ，２４８ｃは、Ｚ軸方向に貫通した孔である。本実施形態の説明では、３つの位置決め部の各々を総称する場合には符号「２４０」を使用する。本実施形態の説明では、３つの貫通孔の各々を総称する場合には符号「２４８」を使用する。

図５は、位置決め部２４０の断面図である。図５には、位置決め部２４０をＺ軸に沿った面で切断した断面が示されている。

位置決め部２４０は、貫通孔２４８の他、面２４２と、面２４４と、面２４６とを有する。位置決め部２４０の面２４２は、＋Ｚ軸方向を向いた燃料電池ケース２２０の表面である。位置決め部２４０の面２４４は、Ｚ軸に沿った燃料電池ケース２２０の表面であり、燃料電池ケース２２０の外縁を構成する。位置決め部２４０の面２４６は、−Ｚ軸方向を向いた燃料電池ケース２２０の表面である。

燃料電池ケース２２０の表面のうち、貫通孔２４８の表面には、アルマイトが形成されていない。本実施形態では、燃料電池ケース２２０の表面にアルマイトを形成する際、貫通孔２４８の表面が陽極酸化処理における接点として利用されるため、貫通孔２４８の表面には、アルマイトが形成されていない。本実施形態では、貫通孔２４８の表面を除く燃料電池ケース２２０の表面のうち、面２４２，２４４，２４６を含む燃料電池ケース２２０の表面にアルマイトが形成されている。他の実施形態では、貫通孔２４８の表面を除く燃料電池ケース２２０の表面の少なくとも一部は、陽極酸化処理に際しマスキングによってアルマイトが形成されていない表面であってもよい。本実施形態では、３つの貫通孔２４８ａ，２４８ｂ，２４８ｃの全てにアルマイトが形成されていない。他の実施形態では、複数の貫通孔２４８のうち少なくとも１つの貫通孔２４８の表面が、陽極酸化処理における接点として利用され、アルマイトが形成されていない表面であってもよい。

本実施形態では、貫通孔２４８ａは、燃料電池ケース２２０の部位のうち車両１０に搭載された際に燃料電池スタック２１０より車両前方（−Ｙ軸方向側）に位置する部位に設けられている。本実施形態では、貫通孔２４８ｂは、燃料電池ケース２２０の部位のうち車両１０に搭載された際に燃料電池スタック２１０より車両後方（＋Ｙ軸方向側）に位置する部位に設けられている。本実施形態では、貫通孔２４８ｃは、燃料電池ケース２２０の部位のうち車両１０に搭載された際に燃料電池スタック２１０より車両後方（＋Ｙ軸方向側）に位置する部位に設けられている。

本実施形態では、３つの貫通孔２４８ａ，２４８ｂ，２４８ｃは、車両１０に搭載する際に車両左方向の一方である車両左方向（−Ｘ軸方向）から目視可能な部位に設けられている。他の実施形態では、３つの貫通孔２４８ａ，２４８ｂ，２４８ｃは、車両１０に搭載する際に車両左方向の他方である車両右方向（＋Ｘ軸方向）から目視可能な部位に設けられていてもよい。車両１０に搭載する際に車両左方向の一方から目視可能な部位に設けられる貫通孔２４８は、３つに限らず、２つ以上であればよい。本実施形態では、位置決め部２４０は、マウント部２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃの近傍に位置する。これによって、位置決め部２４０に対する位置決めがしやすいとともに、マウント部２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃが確実に陽極酸化処理されるためマウント部２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃの防錆に有利である。他の実施形態では、位置決め部２４０は、マウント部２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃの近傍とは異なる部位に位置してもよい。

図６は、車両１０の製造方法を示す工程図である。車両１０を製造する際には、製造者は、燃料電池ケース２２０を製造する（ステップＳ１００）。

燃料電池ケース２２０を製造した後（ステップＳ１００）、製造者は、燃料電池モジュール２００に組み込まれた燃料電池ケース２２０を治具に固定する（ステップＳ１０２）。製造者は、燃料電池ケース２２０の貫通孔２４８を、治具に設けられたピンに嵌めることによって、燃料電池ケース２２０を治具に固定する。

燃料電池ケース２２０を治具に固定した後（ステップＳ１０２）、製造者は、治具によって車体１２に対して燃料電池ケース２２０を位置決めした上で、燃料電池ケース２２０を車体１２に組み付ける（ステップＳ１０４）。これらの工程を経て、燃料電池モジュール２００を搭載した車両１０が完成する。

図７は、燃料電池ケース２２０を製造する製造工程（ステップＳ１００）の詳細を示す工程図である。燃料電池ケース２２０を製造する際には、製造者は、鋳造によって燃料電池ケース２２０を成形する（ステップＳ２００）。本実施形態では、製造者は、アルミニウム合金を用いて燃料電池ケース２２０を鋳造する。

燃料電池ケース２２０を鋳造した後（ステップＳ２００）、製造者は、貫通孔２４８を燃料電池ケース２２０に形成する（ステップＳ２０２）。本実施形態では、製造者は、３つの貫通孔２４８ａ，２４８ｂ，２４８ｃを形成する。本実施形態では、製造者は、切削加工によって貫通孔２４８を燃料電池ケース２２０に形成する。

燃料電池ケース２２０に貫通孔２４８を形成した後（ステップＳ２０２）、製造者は、貫通孔２４８の表面を接点に用いる陽極酸化処理によって、燃料電池ケース２２０の表面にアルマイトを形成する（ステップＳ２０４）。本実施形態では、製造者は、燃料電池ケース２２０を電解液中に固定するとともに燃料電池ケース２２０に電流を流す治具を、燃料電池ケース２２０の貫通孔２４８に取り付けた後、燃料電池ケース２２０を陽極として陽極酸化処理を行う。これによって、治具に接触する貫通孔２４８の表面は接点となるため、貫通孔２４８の表面にはアルマイトが形成されず、貫通孔２４８を除く燃料電池ケース２２０の表面にアルマイトが形成される。本実施形態では、製造者は、３つの貫通孔２４８ａ，２４８ｂ，２４８ｃのそれぞれに治具を取り付ける。他の実施形態では、製造者は、少なくとも１つの貫通孔２４８に治具を取り付けてもよい。これらの工程を経て、燃料電池ケース２２０が完成する。

以上説明した実施形態によれば、車両１０の搭載時に使用される貫通孔２４８の表面を陽極酸化処理の接点に流用するため、陽極酸化処理の接点に用いる部位を別途形成する場合と比較して製造コストを抑制できる。

また、貫通孔２４８を切削加工によって形成するため、陽極酸化処理の接点として十分な平面度を有する表面を形成できる。

また、車両１０に搭載された状態で、車両１０の前後方向における燃料電池ケース２２０の長さＬｙは、車両１０の左右方向における燃料電池ケース２２０の長さＬｘより短く、燃料電池ケース２２０の部位のうち、車両１０に搭載された際に燃料電池スタック２１０より車両１０の前方に位置する部位に貫通孔２４８ａを形成するとともに、車両１０に搭載された際に燃料電池スタック２１０より車両１０の後方に位置する部位に貫通孔２４８ｂ，２４８ｃを形成する。このため、車両１０の左右方向に貫通孔２４８をそれぞれ形成した場合と比較して、貫通孔２４８およびピンの位置ずれによる影響が軽減されるため、ピンを貫通孔に挿入しやすくなる。

また、燃料電池ケース２２０の部位のうち、車両１０に搭載する際に車両１０の左右方向の一方から目視可能な複数の部位に、貫通孔２４８をそれぞれ形成するため、車両左右方向の一方から目視しながらピンを貫通孔２４８に挿入できる。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…車両
１２…車体
２０，２２，２４…座席
３２，３４，３６，３８…車輪
４４…床部
４６…突出部
２００…燃料電池モジュール
２１０…燃料電池スタック
２２０…燃料電池ケース
２２５…ケース本体部
２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ…マウント部
２４０…位置決め部
２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ…位置決め部
２４２，２４４，２４６…面
２４８…貫通孔
２４８ａ，２４８ｂ，２４８ｃ…貫通孔

Claims (4)

1. アルミニウムまたはアルミニウム合金から成り、燃料電池を収納する燃料電池ケースを製造する、燃料電池ケースの製造方法であって、
   前記燃料電池ケースを車両に搭載する際に前記燃料電池ケースを位置決めするピンに挿入される貫通孔を、前記燃料電池ケースに形成し、
   前記貫通孔の表面を接点に用いる陽極酸化処理によって、前記燃料電池ケースの表面にアルマイトを形成する、燃料電池ケースの製造方法。
2. 前記貫通孔を切削加工によって形成する、請求項１に記載の燃料電池ケースの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料電池ケースの製造方法であって、
   前記車両に搭載された状態で、車両前後方向における前記燃料電池ケースの長さは、車両左右方向における前記燃料電池ケースの長さより短く、
   前記燃料電池ケースの部位のうち、前記車両に搭載された際に前記燃料電池より車両前方に位置する第１の部位と、前記車両に搭載された際に前記燃料電池より車両後方に位置する第２の部位とに、前記貫通孔をそれぞれ形成する、燃料電池ケースの製造方法。
4. 前記燃料電池ケースの部位のうち、前記車両に搭載する際に車両左右方向の一方から目視可能な複数の部位に、前記貫通孔をそれぞれ形成する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料電池ケースの製造方法。

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