KR20190068471A - 연료 전지 시스템 - Google Patents

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KR20190068471A
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히로키 스미카와
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

[과제] 압력 빼기 기구의 비산을 억제할 수 있는 연료 전지 시스템을 제공한다.
[해결 수단] 연료 전지 시스템(1)은, 연료 전지 스택(2)을 수용하는 스택 수용부(4a)와 고전압 부품(3)을 수용하는 고전압 부품 수용부(4b)를 가지는 수용 케이스(4)와, 고전압 부품 수용부(4b)에 마련되는 전측 압력 빼기 기구(5a), 좌측 압력 빼기 기구(5b), 후측 압력 빼기 기구(5c), 우측 압력 빼기 기구(5d) 및 상측 압력 빼기 기구(5e)와, 고전압 부품 수용부(4b)의 외측에 배치되는 보기(10)를 구비한다. 각 압력 빼기 기구는, 보기(10)와의 사이에 간극을 가지도록 보기(10)와 대향하는 위치에 배치되어 있고, 보기(10)보다 강성이 낮다.

Description

연료 전지 시스템{FUEL CELL SYSTEM}
본 발명은 연료 전지 스택을 가지는 연료 전지 시스템에 관한 것이다.
종래, 이와 같은 분야의 기술로서, 예를 들면 특허문헌 1에 기재한 바와 같이 차량에 탑재된 연료 전지 시스템이 알려져 있다. 이 특허문헌에 기재된 연료 전지 시스템에서는, 차량 전측(前側)의 프론트 룸에 연료 전지 스택과 승압 컨버터나 인버터 등의 보기(補機)가 탑재되어 있고, 연료 전지 스택, 승압 컨버터 및 인버터는 아래로부터 이 순서로 적층되어 있다.
일본공개특허 특개2017-74819호 공보
이와 같은 구조를 가지는 연료 전지 시스템에서는, 연료 전지 스택을 수용하는 스택 케이스와 승압 컨버터 등을 수용하는 고전압 부품 케이스와의 사이의 구획 부재를 없애고, 이들 케이스를 일체화함으로써 부품수의 삭감이 검토되고 있다. 그러나, 스택 케이스와 고전압 부품 케이스를 일체화하면, 스택 케이스와 고전압 부품 케이스의 사이에서 기체가 유통하는 상태가 되어 버려, 만일 어떠한 원인으로 연료 전지 스택으로부터 수소가 누설된 경우에, 누설된 수소가 고전압 부품 케이스의 상방에 괼 가능성이 있다. 수소의 굄에 의한 문제를 방지하기 위해, 예를 들면 고전압 부품 케이스에 압력 빼기 기구를 마련하고, 소정의 압력을 초과할 때에 압력 빼기 기구를 변형시켜 압력을 해방하는 것을 생각할 수 있지만, 프론트 룸을 덮는 보닛을 연 상태에서 압력 빼기 기구가 변형된 경우에, 변형된 압력 빼기 기구가 비산하는 문제가 새롭게 발생한다.
본 발명은, 이와 같은 기술 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 압력 빼기 기구의 비산을 억제할 수 있는 연료 전지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관련된 연료 전지 시스템은, 연료 전지 스택을 가지는 연료 전지 시스템으로서, 상기 연료 전지 스택을 수용하는 스택 수용부와, 상기 연료 전지 스택과 접속되는 고전압 부품을 수용하고, 상기 스택 수용부의 상방에 배치됨과 함께 상기 스택 수용부와의 사이에서 기체가 유통 가능한 고전압 부품 수용부를 가지는 수용 케이스와, 상기 수용 케이스의 상기 고전압 부품 수용부에 마련됨과 함께, 상기 고전압 부품 수용부보다 강성이 낮은 재료로 형성되는 압력 빼기 기구와, 상기 수용 케이스의 상기 고전압 부품 수용부의 외측에 배치되는 보기를 구비하고, 상기 압력 빼기 기구는, 상기 보기와의 사이에 간극을 가지도록 상기 보기와 대향하는 위치에 배치되어 있고, 상기 보기보다 강성이 낮은 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 관련된 연료 전지 시스템에서는, 수용 케이스의 고전압 부품 수용부에 압력 빼기 기구가 마련되므로, 가령 고전압 부품 수용부의 내부에서 수소의 굄에 의해 문제가 발생한 경우, 고전압 부품 수용부보다 압력 빼기 기구쪽이 먼저 변형됨으로써, 고전압 부품 수용부의 내부의 압력을 외부로 해방할 수 있어, 고전압 부품 수용부의 변형이나 파손을 방지할 수 있다. 또한, 압력 빼기 기구는 보기와의 사이에 간극을 가지도록 보기와 대향하는 위치에 배치되어 있고, 보기보다 강성이 낮으므로, 보기를 이용하여 압력 빼기 기구의 비산을 억제할 수 있다. 게다가, 이와 같이 압력 빼기 기구의 비산을 억제하는 부재로서 보기를 유용(流用)하므로, 부품의 증가를 방지할 수 있다.
본 발명에 관련된 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 고전압 부품 수용부에는, 상기 보기의 대좌(臺座)가 마련되어 있고, 상기 대좌는, 평면에서 보아 상기 압력 빼기 기구를 둘러싸도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 압력 빼기 기구를 둘러싸도록 압력 빼기 기구의 주위에 보기를 배치할 수 있으므로, 보기를 이용하여 압력 빼기 기구의 가로 방향으로의 비산을 억제할 수 있다.
본 발명에 관련된 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 보기에 이용되는 와이어 하니스가, 평면에서 보아 상기 압력 빼기 기구를 둘러싸도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 압력 빼기 기구의 주위에 배치된 와이어 하니스를 이용하여 압력 빼기 기구의 가로 방향으로의 비산을 억제할 수 있다.
본 발명에 관련된 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 압력 빼기 기구는, 수소 투과막을 가지는 수소 환기구인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 압력 빼기 기구가 수소 환기구의 기능을 겸함으로써, 부품수의 증가를 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 압력 빼기 기구의 비산을 억제할 수 있다.
도 1은, 실시형태에 관련된 연료 전지 시스템을 나타내는 개략 평면도이다.
도 2는, 실시형태에 관련된 연료 전지 시스템을 나타내는 부분 모식 정면도이다.
도 3은, 고전압 부품 수용부의 천장부에 마련된 상측 압력 빼기 기구와 수가열(水加熱) 히터를 나타내는 평면도이다.
도 4는, 고전압 부품 수용부의 천장부에 마련된 상측 압력 빼기 기구와 수가열 히터를 나타내는 측면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 관련된 연료 전지 시스템의 실시형태에 대하여 설명한다. 각 도에 있어서 화살표 FR, 화살표 RH, 화살표 UP는, 차량의 전측, 차량의 우측, 차량의 상측을 각각 나타낸다. 또한, 이하의 실시형태에 있어서 연료 전지 시스템을 차량에 탑재하여 차량의 구동원으로 한 예를 들어 설명하지만, 본 발명의 연료 전지 시스템은, 선박, 항공기, 전차 등의 구동원이나, 건물의 발전 설비로 해도 된다.
도 1은 실시형태에 관련된 연료 전지 시스템을 나타내는 개략 평면도이고, 도 2는 실시형태에 관련된 연료 전지 시스템을 나타내는 부분 모식 정면도이다. 도 2에 있어서, 수용 케이스의 내부에 수용된 연료 전지 스택 및 고전압 부품의 위치를 나타내기 위해 수용 케이스를 단면도로 나타내고 있고, 또한, 파워 컨트롤 유닛, 로터리 밸브, 수소 가스 공급 유닛 및 수가열 히터 이외의 보기를 생략하고 있다. 본 실시형태의 연료 전지 시스템(1)은, 차량의 프론트 룸(9)의 대략 중앙의 위치에 탑재된 수용 케이스(4)와, 수용 케이스(4)를 둘러싸도록 당해 수용 케이스(4)의 외측에 배치된 보기(10)를 주로 구비하고 있다.
수용 케이스(4)는, 예를 들면 금속 재료에 의해 형성된 대략 직방체 형상의 박스체이고, 하부에 배치되어 연료 전지 스택(2)을 수용하는 스택 수용부(4a)와, 스택 수용부(4a)의 상방에 배치되어 고전압 부품(3)을 수용하는 고전압 부품 수용부(4b)를 가진다. 스택 수용부(4a)와 고전압 부품 수용부(4b)는, 예를 들면 각각 개구부 및 플랜지부를 가지는 대략 직방체 형상의 박스체를 나타내고 있고, 내부에 연료 전지 스택(2) 또는 고전압 부품(3)을 고정하는 고정부가 마련되어 있다. 수용 케이스(4)는, 스택 수용부(4a)를 구성하는 박스체와 고전압 부품 수용부(4b)를 구성하는 박스체를 개구부끼리 마주 보도록 맞댄 상태에서, 플랜지부(40a, 40b)를 볼트(41)와 너트(42)의 체결에 의해 일체적으로 형성되어 있다(도 2 참조). 또한, 스택 수용부(4a)와 고전압 부품 수용부(4b)의 사이는, 기체가 유통 가능한 상태로 되어 있다.
연료 전지 스택(2)은, 복수의 단(單)셀을 적층하여 이루어지는 셀 스택이며, 고체 고분자 전해질형 연료 전지를 구성한다. 도시하지 않지만, 단셀은, 고분자 전해질막이 애노드 전극 및 캐소드 전극에 의해 협지되어 이루어지는 막/전극 접합체와, 당해 막/전극 접합체를 양측으로부터 끼우는 한 쌍의 세퍼레이터를 가진다. 한편, 고전압 부품(3)은, 예를 들면 연료 전지 스택(2)의 전력을 승압하기 위한 승압 컨버터이고, 연료 전지 스택(2)과 전기적으로 접속되어 있다.
보기(10)에는, 프론트 룸(9)의 내부에 배치된 파워 컨트롤 유닛(11), 외부 급전부(12), 에어 덕트(13), EV 리저버 탱크(14), FC 리저버 탱크(15), 이온 교환기(16), 릴레이 박스(17), 배터리(18), 로터리 밸브(19), 수소 가스 공급 유닛(20), 수가열 히터(21), 와이어 하니스(22) 및 삼방 밸브(23) 등이 포함되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 파워 컨트롤 유닛(11), 외부 급전부(12) 및 에어 덕트(13)는, 고전압 부품 수용부(4b)의 우측에 있어서, 차량의 후측으로부터 전측을 향해 차례로 배치되어 있다. 파워 컨트롤 유닛(11)은, 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 각 부에 송전하는 전력 등을 제어하는 것이다. 외부 급전부(12)는, 연료 전지 스택(2) 및 도시하지 않는 이차 전지로부터 외부 부하에 전력을 공급하기 위한 것이다. 에어 덕트(13)는, 연료 전지 스택(2)에 공급하는 외기를 받아들이기 위한 구조이다.
EV 리저버 탱크(14), FC 리저버 탱크(15) 및 이온 교환기(16)는, 고전압 부품 수용부(4b)의 전측에 있어서 차량의 우측으로부터 좌측을 향해 차례로 배치되어 있다. EV 리저버 탱크(14)는 배터리(18)의 발열을 냉각하기 위한 냉각액을 저류하는 탱크이고, FC 리저버 탱크(15)는 연료 전지의 발열을 냉각하기 위한 냉각액을 저류하는 탱크이다. 이온 교환기(16)는 연료 전지를 냉각하는 냉각액 중에 포함되는 이온을 제거하는 장치이다.
릴레이 박스(17), 배터리(18) 및 로터리 밸브(19)는, 고전압 부품 수용부(4b)의 좌측에 있어서 차량의 전측으로부터 후측을 향해 차례로 배치되어 있다. 릴레이 박스(17)에는, 연료 전지 스택(2)이나 배터리(18) 등으로부터 구동용 모터(도시 생략)나 각종 전기 부품에 공급되는 전력의 공급 제어(ON/OFF 제어)를 행하는 릴레이가 집약되어 있다. 배터리(18)는, 각 보기를 구동하기 위한 전원이다. 로터리 밸브(19)는, 예를 들면 냉각액의 각 순환 경로에 있어서의 냉각액의 유량을 조정하기 위한 밸브 장치이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 수소 가스 공급 유닛(20) 및 수가열 히터(21)는, 고전압 부품 수용부(4b)의 상측에 배치되어 있다. 수소 가스 공급 유닛(20)은 수가열 히터(21)의 우측에 위치하고 있다. 또한, 고전압 부품 수용부(4b)의 후측에는, 각 보기(10)의 접속에 이용된 복수 개의 와이어 하니스(22)와, 삼방 밸브(23)가 배치되어 있다. 와이어 하니스(22)는, 차량의 좌우 방향을 따라 연장 마련되어 있다.
또한, 본 실시형태의 연료 전지 시스템(1)은, 고전압 부품 수용부(4b)에 마련됨과 함께, 당해 고전압 부품 수용부(4b)보다 강성이 낮은 재료로 형성된 압력 빼기 기구를 복수(여기서는, 5개) 구비하고 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 5개의 압력 빼기 기구(즉, 전측 압력 빼기 기구(5a), 좌측 압력 빼기 기구(5b), 후측 압력 빼기 기구(5c), 우측 압력 빼기 기구(5d) 및 상측 압력 빼기 기구(5e))는, 고전압 부품 수용부(4b)의 전후 좌우의 측벽 및 천장부에 1개소씩 마련되어 있다.
구체적으로는, 고전압 부품 수용부(4b)의 전측벽에는 전측 압력 빼기 기구(5a)가 마련되어 있다. 전측 압력 빼기 기구(5a)는, 예를 들면 그 전측에 배치된 EV 리저버 탱크(14), FC 리저버 탱크(15) 및 이온 교환기(16)와의 사이에 각각 간극을 가지도록, EV 리저버 탱크(14), FC 리저버 탱크(15) 및 이온 교환기(16)와 대향하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 전측 압력 빼기 기구(5a)는 반드시 EV 리저버 탱크(14), FC 리저버 탱크(15) 및 이온 교환기(16)의 전부와 대향하는 위치에 배치될 필요는 없고, EV 리저버 탱크(14), FC 리저버 탱크(15) 및 이온 교환기(16)의 적어도 일방과 대향하는 위치에 배치되면 된다. 예를 들면, 전측 압력 빼기 기구(5a)는 이온 교환기(16)와 대향하는 위치에만 배치되어도 된다.
고전압 부품 수용부(4b)의 좌측벽에는, 좌측 압력 빼기 기구(5b)가 마련되어 있다. 좌측 압력 빼기 기구(5b)는, 예를 들면 그 좌측에 배치된 배터리(18) 및 로터리 밸브(19)와의 사이에 각각 간극을 가지도록, 배터리(18) 및 로터리 밸브(19)와 대향하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 좌측 압력 빼기 기구(5b)는 반드시 배터리(18) 및 로터리 밸브(19)의 쌍방과 대향하는 위치에 배치될 필요는 없고, 배터리(18) 및 로터리 밸브(19)의 어느 일방과 대향하는 위치에 배치되어도 된다. 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 좌측 압력 빼기 기구(5b)는, 고전압 부품 수용부(4b)의 모서리부에 인접한 릴레이 박스(17)와 대향하는 위치에 배치되어 있지 않지만, 예를 들면 릴레이 박스(17)가 고전압 부품 수용부(4b)의 좌측벽에 근접한 경우에, 당해 좌측 압력 빼기 기구(5b)는 또한 릴레이 박스(17)와 대향하는 위치에 배치되어도 된다.
또한, 고전압 부품 수용부(4b)의 후측벽에는, 후측 압력 빼기 기구(5c)가 마련되어 있다. 후측 압력 빼기 기구(5c)는, 예를 들면 그 후측에 배치된 와이어 하니스(22) 및 삼방 밸브(23)와의 사이에 각각 간극을 가지도록, 와이어 하니스(22) 및 삼방 밸브(23)와 대향하는 위치에 배치되어 있다. 와이어 하니스(22)는, 고전압 부품 수용부(4b)와 삼방 밸브(23)의 사이에 배치되고, 차량의 좌우 방향으로 연장 마련되어 있다.
또한, 고전압 부품 수용부(4b)의 우측벽에는, 우측 압력 빼기 기구(5d)가 마련되어 있다. 우측 압력 빼기 기구(5d)는, 예를 들면 그 우측에 배치된 파워 컨트롤 유닛(11) 및 외부 급전부(12)와의 사이에 각각 간극을 가지도록, 파워 컨트롤 유닛(11) 및 외부 급전부(12)와 대향하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 우측 압력 빼기 기구(5d)는 반드시 파워 컨트롤 유닛(11) 및 외부 급전부(12)의 쌍방과 대향하는 위치에 배치될 필요는 없고, 파워 컨트롤 유닛(11) 및 외부 급전부(12)의 어느 일방과 대향하는 위치에 배치되어도 된다. 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 우측 압력 빼기 기구(5d)는, 고전압 부품 수용부(4b)의 모서리부에 인접한 에어 덕트(13)와 대향하는 위치에 배치되어 있지 않지만, 예를 들면 에어 덕트(13)가 고전압 부품 수용부(4b)의 우측벽에 근접한 경우에, 당해 우측 압력 빼기 기구(5d)는 또한 에어 덕트(13)와 대향하는 위치에 배치되어도 된다.
또한, 고전압 부품 수용부(4b)의 천장부에는, 상측 압력 빼기 기구(5e)가 마련되어 있다. 상측 압력 빼기 기구(5e)는, 수소 가스 공급 유닛(20) 및 수가열 히터(21)와의 사이에 각각 간극을 가지도록, 수소 가스 공급 유닛(20) 및 수가열 히터(21)와 대향하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 상측 압력 빼기 기구(5e)는 반드시 수소 가스 공급 유닛(20) 및 수가열 히터(21)의 쌍방과 대향하는 위치에 배치될 필요는 없고, 수소 가스 공급 유닛(20) 및 수가열 히터(21)의 어느 일방과 대향하는 위치에 배치되어도 된다.
여기서, 수가열 히터(21)를 들어 수가열 히터(21)의 설치 구조, 수가열 히터(21)와 상측 압력 빼기 기구(5e)의 위치 관계를 설명하지만, 수소 가스 공급 유닛(20)의 설치 구조 및 상측 압력 빼기 기구(5e)와의 위치 관계에 대해서는, 수가열 히터(21)와 마찬가지이므로, 그 중복 설명을 생략한다.
도 3은 고전압 부품 수용부의 천장부에 마련된 상측 압력 빼기 기구와 수가열 히터를 나타내는 평면도이고, 도 4는 고전압 부품 수용부의 천장부에 마련된 상측 압력 빼기 기구와 수가열 히터를 나타내는 측면도이다. 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 고전압 부품 수용부(4b)의 천장부의 외벽(즉, 천장부의 상기 표면)에는, 수가열 히터용 대좌(211)가 4개 마련되어 있다. 이들 수가열 히터용 대좌(211)는, 예를 들면 내부에 나사 구멍이 마련된 철제의 블록으로서, 수가열 히터(21)의 플랜지부(21a)(후술함)의 네 모퉁이에 대응하는 위치에 배치됨과 함께, 용접 등으로 고전압 부품 수용부(4b)의 천장부와 고정되어 있다.
한편, 수가열 히터(21)는, 그 바닥면이 상측 압력 빼기 기구(5e)로부터 소정 거리 떨어진 상태(환언하면, 상측 압력 빼기 기구(5e)와의 사이에 간극을 가지도록), 상측 압력 빼기 기구(5e)의 상측에 배치되어 있다. 수가열 히터(21)는, 그 바닥부에 마련된 플랜지부(21a)가 수가열 히터용 대좌(211)의 위에 탑재된 상태에서 볼트(212)에 의해 수가열 히터용 대좌(211)와 고정되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 전측 압력 빼기 기구(5a), 좌측 압력 빼기 기구(5b), 후측 압력 빼기 기구(5c), 우측 압력 빼기 기구(5d) 및 상측 압력 빼기 기구(5e)는, 각각 수소 투과막을 가지는 수소 환기구이고, 고전압 부품 수용부(4b)의 전후 좌우의 측벽 또는 천장부의 소정 위치에 마련된 개구부에 수소 투과막을 장착함으로써 형성되어 있다. 수소 투과막은, 수소의 투과를 허용하면서, 물이나 진애 등의 투과를 저지하는 소재로 만들어져 있다. 그리고, 이들 압력 빼기 기구는, 각각 고전압 부품 수용부(4b)보다 강성이 낮은, 또한 각 보기(10)보다 강성이 낮은 재료에 의해 형성되어 있다.
본 실시형태의 연료 전지 시스템(1)에서는, 고전압 부품 수용부(4b)의 전후 좌우의 측벽 및 천장부에 압력 빼기 기구(전측 압력 빼기 기구(5a), 좌측 압력 빼기 기구(5b), 후측 압력 빼기 기구(5c), 우측 압력 빼기 기구(5d) 및 상측 압력 빼기 기구(5e))가 각각 마련되어 있고, 이들 압력 빼기 기구가 고전압 부품 수용부(4b)보다 강성이 낮은 재료에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 가령 고전압 부품 수용부(4b)의 내부에서 수소의 굄에 의해 문제가 발생한 경우, 고전압 부품 수용부(4b)보다 압력 빼기 기구쪽이 먼저 변형되어, 고전압 부품 수용부(4b)의 내부의 압력을 외부로 해방할 수 있으므로, 고전압 부품 수용부(4b)의 변형이나 파손 등을 방지할 수 있다.
그리고, 전측 압력 빼기 기구(5a)는, 그 전측에 배치된 FC 리저버 탱크(15) 및 이온 교환기(16)와의 사이에 간극을 가지도록 FC 리저버 탱크(15) 및 이온 교환기(16)와 대향하는 위치에 배치되어 있고, FC 리저버 탱크(15) 및 이온 교환기(16)의 어느 것보다 강성이 낮다. 따라서, 가령 전측 압력 빼기 기구(5a)가 변형되어 비산한 경우에, FC 리저버 탱크(15) 및 이온 교환기(16)에 의해 전측 압력 빼기 기구(5a)에 의한 전측으로의 비산이 억제된다. 또한, 전측 압력 빼기 기구(5a)에 의한 전측으로의 비산을 억제하는 부재로서 FC 리저버 탱크(15) 및 이온 교환기(16)를 유용함으로써, 부품의 증가를 방지할 수 있다.
좌측 압력 빼기 기구(5b)는, 그 좌측에 배치된 배터리(18) 및 로터리 밸브(19)와의 사이에 간극을 가지도록 배터리(18) 및 로터리 밸브(19)와 대향하는 위치에 배치되어 있고, 배터리(18) 및 로터리 밸브(19)의 어느 것보다 강성이 낮다. 따라서, 가령 좌측 압력 빼기 기구(5b)가 변형되어 비산한 경우에, 배터리(18) 및 로터리 밸브(19)에 의해 좌측 압력 빼기 기구(5b)에 의한 좌측으로의 비산이 억제된다. 또한, 좌측 압력 빼기 기구(5b)에 의한 좌측으로의 비산을 억제하는 부재로서 배터리(18) 및 로터리 밸브(19)를 유용함으로써, 부품의 증가를 방지할 수 있다.
후측 압력 빼기 기구(5c)는, 그 후측에 배치된 와이어 하니스(22) 및 삼방 밸브(23)와의 사이에 간극을 가지도록 당해 와이어 하니스(22) 및 삼방 밸브(23)와 대향하는 위치에 배치되어 있고, 와이어 하니스(22) 및 삼방 밸브(23)의 어느 것보다 강성이 낮다. 따라서, 가령 후측 압력 빼기 기구(5c)가 변형되어 비산한 경우에, 와이어 하니스(22) 및 삼방 밸브(23)에 의해 후측 압력 빼기 기구(5c)에 의한 후측으로의 비산이 억제된다. 또한, 후측 압력 빼기 기구(5c)에 의한 후측으로의 비산을 억제하는 부재로서 와이어 하니스(22) 및 삼방 밸브(23)를 유용함으로써, 부품의 증가를 방지할 수 있다.
우측 압력 빼기 기구(5d)는, 그 우측에 배치된 파워 컨트롤 유닛(11) 및 외부 급전부(12)와의 사이에 간극을 가지도록 파워 컨트롤 유닛(11) 및 외부 급전부(12)와 대향하는 위치에 배치되어 있고, 파워 컨트롤 유닛(11) 및 외부 급전부(12)의 어느 것보다 강성이 낮다. 따라서, 가령 우측 압력 빼기 기구(5d)가 변형되어 비산한 경우에, 파워 컨트롤 유닛(11) 및 외부 급전부(12)에 의해 우측 압력 빼기 기구(5d)에 의한 우측으로의 비산이 억제된다. 또한, 우측 압력 빼기 기구(5d)에 의한 우측으로의 비산을 억제하는 부재로서 파워 컨트롤 유닛(11) 및 외부 급전부(12)를 유용함으로써, 부품의 증가를 방지할 수 있다.
상측 압력 빼기 기구(5e)는, 수소 가스 공급 유닛(20) 및 수가열 히터(21)와의 사이에 간극을 가지도록 수소 가스 공급 유닛(20) 및 수가열 히터(21)와 대향하는 위치에 배치되어 있고, 수소 가스 공급 유닛(20) 및 수가열 히터(21)의 어느 것보다 강성이 낮다. 따라서, 가령 상측 압력 빼기 기구(5e)가 변형되어 비산한 경우에, 수소 가스 공급 유닛(20) 및 수가열 히터(21)에 의해 상측 압력 빼기 기구(5e)에 의한 상측으로의 비산이 억제된다. 또한, 상측 압력 빼기 기구(5e)에 의한 상측으로의 비산을 억제하는 부재로서 수소 가스 공급 유닛(20) 및 수가열 히터(21)를 유용함으로써, 부품의 증가를 방지할 수 있다.
또한, 전측 압력 빼기 기구(5a), 좌측 압력 빼기 기구(5b), 후측 압력 빼기 기구(5c), 우측 압력 빼기 기구(5d) 및 상측 압력 빼기 기구(5e)는, 각각 수소 투과막을 가지는 수소 환기구이다. 이와 같이 압력 빼기 기구가 수소 환기구의 기능을 겸함으로써, 압력 빼기 기구의 설치에 수반되는 부품수의 증가를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 압력 빼기 기구로서 수소 투과막을 가지는 수소 환기구의 예를 들어 설명했지만, 압력 빼기 기구로서 고전압 부품 수용부(4b)의 개구부에 장착된 방수 시트, 판금 커버, 판금 브래킷, 수지 시트, 고무 마개여도 되고, 또는 고전압 부품 수용부(4b)에 마련된 컷아웃 홈이나 박육부 등과 같은 고전압 부품 수용부(4b)의 다른 부분보다 강성이 낮은 취약부여도 된다.
또한, 전측 압력 빼기 기구(5a), 좌측 압력 빼기 기구(5b), 후측 압력 빼기 기구(5c), 우측 압력 빼기 기구(5d) 및 상측 압력 빼기 기구(5e)는, 반드시 모두 마련될 필요는 없고, 이들 중 적어도 1개 마련되면 된다. 또한, 고전압 부품 수용부(4b)의 전후 좌우의 측벽 및 천장부에 있어서 압력 빼기 기구가 1개소씩 마련될 필요가 없고, 예를 들면 2개소씩 마련되어도 된다. 또한, 보기(10)에는, 상술한 내용 외에, 고전압 케이블, 와이어 하니스를 고정하기 위한 브래킷, 와이어 하니스를 보호하기 위한 수지 프로텍터 등이 포함되어도 된다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 고전압 부품 수용부(4b)에 보기의 대좌가 마련되어도 된다. 예를 들면, 고전압 부품 수용부(4b)의 전후 좌우의 외벽에는 각 보기를 고정하기 위한 대좌가 각각 마련되어 있고, 이들 대좌는 평면에서 보아 압력 빼기 기구(예를 들면 전측 압력 빼기 기구(5a), 좌측 압력 빼기 기구(5b), 후측 압력 빼기 기구(5c), 우측 압력 빼기 기구(5d))를 둘러싸도록 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 압력 빼기 기구를 둘러싸도록 압력 빼기 기구의 주위에 보기를 배치할 수 있으므로, 보기를 이용하여 압력 빼기 기구의 가로 방향(예를 들면, 전후 방향 또는/및 좌우 방향)으로의 비산을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 보기에 이용되는 와이어 하니스가, 평면에서 보아 압력 빼기 기구(예를 들면 전측 압력 빼기 기구(5a), 좌측 압력 빼기 기구(5b), 후측 압력 빼기 기구(5c), 우측 압력 빼기 기구(5d))를 둘러싸도록 배치되어도 된다. 이와 같이 하면, 압력 빼기 기구의 주위에 배치된 와이어 하니스를 이용하여 압력 빼기 기구의 가로 방향(예를 들면, 전후 방향 또는/및 좌우 방향)으로의 비산을 더 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 상술했지만, 본 발명은, 상술의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 정신을 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 설계 변경을 행할 수 있는 것이다.
1 : 연료 전지 시스템
2 : 연료 전지 스택
3 : 고전압 부품
4 : 수용 케이스
4a : 스택 수용부
4b : 고전압 부품 수용부
5a : 전측 압력 빼기 기구
5b : 좌측 압력 빼기 기구
5c : 후측 압력 빼기 기구
5d : 우측 압력 빼기 기구
5e : 상측 압력 빼기 기구
10 : 보기
11 : 파워 컨트롤 유닛
12 : 외부 급전부
13 : 에어 덕트
14 : EV 리저버 탱크
15 : FC 리저버 탱크
16 : 이온 교환기
17 : 릴레이 박스
18 : 배터리
19 : 로터리 밸브
20 : 수소 가스 공급 유닛
21 : 수가열 히터
22 : 와이어 하니스
23 : 삼방 밸브

Claims (4)

  1. 연료 전지 스택을 가지는 연료 전지 시스템으로서,
    상기 연료 전지 스택을 수용하는 스택 수용부와, 상기 연료 전지 스택과 접속되는 고전압 부품을 수용하고, 상기 스택 수용부의 상방에 배치됨과 함께 상기 스택 수용부와의 사이에서 기체가 유통 가능한 고전압 부품 수용부를 가지는 수용 케이스와,
    상기 수용 케이스의 상기 고전압 부품 수용부에 마련됨과 함께, 상기 고전압 부품 수용부보다 강성이 낮은 재료로 형성되는 압력 빼기 기구와,
    상기 수용 케이스의 상기 고전압 부품 수용부의 외측에 배치되는 보기를 구비하고,
    상기 압력 빼기 기구는, 상기 보기와의 사이에 간극을 가지도록 상기 보기와 대향하는 위치에 배치되어 있고, 상기 보기보다 강성이 낮은 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고전압 부품 수용부에는, 상기 보기의 대좌가 마련되어 있고,
    상기 대좌는, 평면에서 보아 상기 압력 빼기 기구를 둘러싸도록 배치되어 있는 연료 전지 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보기에 이용되는 와이어 하니스가, 평면에서 보아 상기 압력 빼기 기구를 둘러싸도록 배치되어 있는 연료 전지 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 빼기 기구는, 수소 투과막을 가지는 수소 환기구인 연료 전지 시스템.
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