燃料電池ケース
【課題】簡単な構成で、水素の換気性能を向上させることを目的とする。
【解決手段】燃料電池ケース１０であって、燃料電池スタックを収納するための収納部１００と、前記収納部１００に接続されて、前記収納部１００の上方に伸びるダクト２００であって、前記収納部内のガスを外部に排気するための排気路２０１と、前記収納部内に外気を取り込むための吸気路２０２と、前記ダクトの前記収納部との接続端と反対側の端部２０３に形成され、前記排気路と前記吸気路とを連通する連通孔２０５と、を備えるダクト２００と、前記ダクトの前記収納部１００との接続端と反対側の端部２０３に配置される水素透過膜２２０と、前記排気路内のガスを前記水素透過膜方向に送風するためのファン２１０と、を備える。
【解決手段】燃料電池ケース１０であって、燃料電池スタックを収納するための収納部１００と、前記収納部１００に接続されて、前記収納部１００の上方に伸びるダクト２００であって、前記収納部内のガスを外部に排気するための排気路２０１と、前記収納部内に外気を取り込むための吸気路２０２と、前記ダクトの前記収納部との接続端と反対側の端部２０３に形成され、前記排気路と前記吸気路とを連通する連通孔２０５と、を備えるダクト２００と、前記ダクトの前記収納部１００との接続端と反対側の端部２０３に配置される水素透過膜２２０と、前記排気路内のガスを前記水素透過膜方向に送風するためのファン２１０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックを収納するケースに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックを車両等に搭載する場合、一般に、燃料電池ケースに収納して搭載する。燃料電池ケースとして、燃料電池スタックから漏れる水素などを換気するための水素透過膜を燃料電池ケース上面に備えるものが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６７６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、車両は様々な環境で使用される。例えば、車両が水の浸水した道路を走った場合、燃料電池ケースの水素透過膜に跳ね水がかかる場合がある。また、車両が冠水した道路を走った場合、水素透過膜まで水につかる場合がある。このような場合、水素透過膜が詰まり、換気性能が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決し、簡単な構成で、燃料電池スタックの換気性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
燃料電池ケースであって、燃料電池スタックを収納するための収納部と、前記収納部に接続されて、前記収納部の上方に伸びるダクトであって、前記収納部内のガスを外部に排気するための排気路と、前記収納部内に外気を取り込むための吸気路と、前記ダクトの前記収納部との接続端と反対側の端部に形成され、前記排気路と前記吸気路とを連通する連通孔と、を備えるダクトと、前記ダクトの前記収納部との接続端と反対側の端部に配置される水素透過膜と、前記排気路内のガスを前記水素透過膜方向に送風するためのファンと、を備える、燃料電池ケース。
この適用例によれば、燃料電池ケースは、排気路と、吸気路と、連通孔と、ファンを備えているので、ダクト内にガスの流れを作ることが出来る。この流れに燃料電池ケース内の水素を乗せて、水素透過膜に導くことが可能となる。そのため、簡単な構成で、水素の換気性能を向上させることが可能となる。
【０００８】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池ケースの他、 燃料電池ケースの換気装置等、様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施例に係る燃料電池ケースの断面を模式的に示す説明図である。
【図２】第２の実施例に係る燃料電池ケースの断面を模式的に示す説明図である。
【図３】第３の実施例に係る燃料電池ケースを上方から見た説明図である。
【図４】第４の実施例に係る燃料電池ケースの断面を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１の実施例］
図１は、第１の実施例に係る燃料電池ケースの断面を模式的に示す説明図である。燃料電池ケース１０は、燃料電池スタック収納部１００と、ダクト２００とを備える。燃料電池スタック収納部１００は、略直方体形状をした箱であり、燃料電池スタック３００より少し大きく作られている。
【００１１】
ダクト２００は、燃料電池スタック収納部１００の上部に取り付けられ、燃料電池スタック収納部１００の上方に伸びている。ダクト２００の内部は、排気路２０１と吸気路２０２に２分割されている。ダクト２００の、燃料電池スタック収納部１００との反対側の端部（以下「端部２０３」と呼ぶ。）には、排気路２０１と吸気路２０２とを連通する連通孔２０５が形成されている。
【００１２】
ダクト２００の排気路２０１と、燃料電池スタック収納部１００との間には、ファン２１０と、モータ２１５が配置されている。本実施例では、ファン２１０は、排気路２０１と、燃料電池スタック収納部１００との間に配置されているが、排気路２０１上であればどこに配置されていてもよい。燃料電池ケース１０は、ファン２１０を用いて、排気路２０１中の空気を端部２０３方向に送風できればよい。
【００１３】
ダクト２００の端部２０３には、水素透過膜２２０が配置されている。水素透過膜２２０は、水素は通すが、液水などは通さない素材で構成されている。
【００１４】
以下、燃料電池ケース１０の動作について説明する。モータ２１５がファン２１０を回すと、ファン２１０は、ダクト２００近傍の水素を空気と共に吸い込んで、排気路２０１に取り込む。吸い込まれた水素と空気は、ファンにより、排気路２０１の中を、端部２０３まで送風される。端部２０３において、水素は、水素透過膜２２０を通ってダクト２００の外に排気される。一方、ファン２１０により、空気が排気路２０１側に吸い込まれているため、燃料電池スタック収納部１００内部の圧力は、下がっている。そのため、吸気路２０２の空気は燃料電池スタック収納部１００に移動し、吸気路２０２内の圧力が下がる。そのため、端部２０３近傍の空気は、連通孔２０５を通り、吸気路２０２に移動する。すなわち、本実施例では、燃料電池スタック収納部１００→ファン２１０→排気路２０１→端部２０３→連通孔２０５→吸気路２０２→燃料電池スタック収納部１００、という循環する空気の流れ４００が形成される。そして、燃料電池スタック収納部１００内の水素は、空気と共に流れ４００に沿って流れ、端部２０３に達すると、水素透過膜２２０を通ってダクト２００の外部に排出される。
【００１５】
以上、本実施例によれば、排気路２０１、吸気路２０２を通る一方通行の空気の流れ４００を作り、燃料電池スタック収納部１００の水素を、積極的に水素透過膜２２０に導き、水素の排気を行っている。そのため、水素の換気性能を向上させることが可能となる。また、ダクト２００は、燃料電池スタック収納部１００の上方に伸びているので、水素透過膜２２０の跳ね水が掛かりにくく、冠水時にも水素透過膜２２０まで水に浸かることが起こりにくい。その結果、水素透過膜２２０を詰まりにくくすることが可能である。なお、本実施例では、ファン２１０を回すのに必要な動力は、極めて少なく、例えば１Ｗ程度の小パワーであっても十分な空気の流れを作り出すことが可能である。そのため、ファン２１０の駆動は様々なものを用いて行うことが可能である。
【００１６】
［第２の実施例］
図２は、第２の実施例に係る燃料電池ケースの断面を模式的に示す説明図である。第２の実施例では、ファン２１０、モータ２１５に代わりに、燃料電池スタック３００の状況を観察するためのセルモニタ５００を冷却するためのファン５１０を用いている。このように、独自のファン２１０やモータ２１５（第１の実施例）を使うのではなく、他の用途に利用しているファンやモータを利用してもよい。
【００１７】
［第３の実施例］
図３は、第３の実施例に係る燃料電池ケースを上方から見た説明図である。第３の実施例では、ファン２１０の代わりに、車風速により回転するタービン２３０を備えている。このタービン２３０により、排気路２０１、吸気路２０２を通る一方通行の空気の流れ４００を作る。この実施例によれば、車両が移動すれば車風速が発生するので、独自のモータを備える必要がない。
【００１８】
［第４の実施例］
図４は、第４の実施例に係る燃料電池ケースの断面を模式的に示す説明図である。第４の実施例では、ファン２１０の代わりに、燃料電池スタック３００を冷却するための冷却水の流れにより回転するタービン２４０を備えている。タービン２４０の一方の羽根車２４１は、排気路２０１の内部に配置され、他方の羽根車２４２は、燃料電池スタック３００を冷却するための冷媒配管３１０内に配置されている。この実施例によれば、独自のモータを備える必要がなく、また、燃料電池を搭載した車両が移動していなくても、水素の排気を行うことが可能となる。なお、本実施例では、他方の羽根車２４２を冷媒配管３１０内に配置しているが、燃料ガスや酸化ガスを供給、排出するための配管内に配置してもよい。
【００１９】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００２０】
１０…燃料電池ケース
１００…燃料電池スタック収納部
２００…ダクト
２０１…排気路
２０２…吸気路
２０３…端部
２０５…連通孔
２１０…ファン
２１５…モータ
２２０…水素透過膜
２３０、２４０…タービン
２４１、２４２…羽根車
３００…燃料電池スタック
３１０…冷媒配管
４００…流れ
５００…セルモニタ
５１０…ファン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックを収納するケースに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックを車両等に搭載する場合、一般に、燃料電池ケースに収納して搭載する。燃料電池ケースとして、燃料電池スタックから漏れる水素などを換気するための水素透過膜を燃料電池ケース上面に備えるものが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６７６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、車両は様々な環境で使用される。例えば、車両が水の浸水した道路を走った場合、燃料電池ケースの水素透過膜に跳ね水がかかる場合がある。また、車両が冠水した道路を走った場合、水素透過膜まで水につかる場合がある。このような場合、水素透過膜が詰まり、換気性能が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決し、簡単な構成で、燃料電池スタックの換気性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
燃料電池ケースであって、燃料電池スタックを収納するための収納部と、前記収納部に接続されて、前記収納部の上方に伸びるダクトであって、前記収納部内のガスを外部に排気するための排気路と、前記収納部内に外気を取り込むための吸気路と、前記ダクトの前記収納部との接続端と反対側の端部に形成され、前記排気路と前記吸気路とを連通する連通孔と、を備えるダクトと、前記ダクトの前記収納部との接続端と反対側の端部に配置される水素透過膜と、前記排気路内のガスを前記水素透過膜方向に送風するためのファンと、を備える、燃料電池ケース。
この適用例によれば、燃料電池ケースは、排気路と、吸気路と、連通孔と、ファンを備えているので、ダクト内にガスの流れを作ることが出来る。この流れに燃料電池ケース内の水素を乗せて、水素透過膜に導くことが可能となる。そのため、簡単な構成で、水素の換気性能を向上させることが可能となる。
【０００８】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池ケースの他、 燃料電池ケースの換気装置等、様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施例に係る燃料電池ケースの断面を模式的に示す説明図である。
【図２】第２の実施例に係る燃料電池ケースの断面を模式的に示す説明図である。
【図３】第３の実施例に係る燃料電池ケースを上方から見た説明図である。
【図４】第４の実施例に係る燃料電池ケースの断面を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１の実施例］
図１は、第１の実施例に係る燃料電池ケースの断面を模式的に示す説明図である。燃料電池ケース１０は、燃料電池スタック収納部１００と、ダクト２００とを備える。燃料電池スタック収納部１００は、略直方体形状をした箱であり、燃料電池スタック３００より少し大きく作られている。
【００１１】
ダクト２００は、燃料電池スタック収納部１００の上部に取り付けられ、燃料電池スタック収納部１００の上方に伸びている。ダクト２００の内部は、排気路２０１と吸気路２０２に２分割されている。ダクト２００の、燃料電池スタック収納部１００との反対側の端部（以下「端部２０３」と呼ぶ。）には、排気路２０１と吸気路２０２とを連通する連通孔２０５が形成されている。
【００１２】
ダクト２００の排気路２０１と、燃料電池スタック収納部１００との間には、ファン２１０と、モータ２１５が配置されている。本実施例では、ファン２１０は、排気路２０１と、燃料電池スタック収納部１００との間に配置されているが、排気路２０１上であればどこに配置されていてもよい。燃料電池ケース１０は、ファン２１０を用いて、排気路２０１中の空気を端部２０３方向に送風できればよい。
【００１３】
ダクト２００の端部２０３には、水素透過膜２２０が配置されている。水素透過膜２２０は、水素は通すが、液水などは通さない素材で構成されている。
【００１４】
以下、燃料電池ケース１０の動作について説明する。モータ２１５がファン２１０を回すと、ファン２１０は、ダクト２００近傍の水素を空気と共に吸い込んで、排気路２０１に取り込む。吸い込まれた水素と空気は、ファンにより、排気路２０１の中を、端部２０３まで送風される。端部２０３において、水素は、水素透過膜２２０を通ってダクト２００の外に排気される。一方、ファン２１０により、空気が排気路２０１側に吸い込まれているため、燃料電池スタック収納部１００内部の圧力は、下がっている。そのため、吸気路２０２の空気は燃料電池スタック収納部１００に移動し、吸気路２０２内の圧力が下がる。そのため、端部２０３近傍の空気は、連通孔２０５を通り、吸気路２０２に移動する。すなわち、本実施例では、燃料電池スタック収納部１００→ファン２１０→排気路２０１→端部２０３→連通孔２０５→吸気路２０２→燃料電池スタック収納部１００、という循環する空気の流れ４００が形成される。そして、燃料電池スタック収納部１００内の水素は、空気と共に流れ４００に沿って流れ、端部２０３に達すると、水素透過膜２２０を通ってダクト２００の外部に排出される。
【００１５】
以上、本実施例によれば、排気路２０１、吸気路２０２を通る一方通行の空気の流れ４００を作り、燃料電池スタック収納部１００の水素を、積極的に水素透過膜２２０に導き、水素の排気を行っている。そのため、水素の換気性能を向上させることが可能となる。また、ダクト２００は、燃料電池スタック収納部１００の上方に伸びているので、水素透過膜２２０の跳ね水が掛かりにくく、冠水時にも水素透過膜２２０まで水に浸かることが起こりにくい。その結果、水素透過膜２２０を詰まりにくくすることが可能である。なお、本実施例では、ファン２１０を回すのに必要な動力は、極めて少なく、例えば１Ｗ程度の小パワーであっても十分な空気の流れを作り出すことが可能である。そのため、ファン２１０の駆動は様々なものを用いて行うことが可能である。
【００１６】
［第２の実施例］
図２は、第２の実施例に係る燃料電池ケースの断面を模式的に示す説明図である。第２の実施例では、ファン２１０、モータ２１５に代わりに、燃料電池スタック３００の状況を観察するためのセルモニタ５００を冷却するためのファン５１０を用いている。このように、独自のファン２１０やモータ２１５（第１の実施例）を使うのではなく、他の用途に利用しているファンやモータを利用してもよい。
【００１７】
［第３の実施例］
図３は、第３の実施例に係る燃料電池ケースを上方から見た説明図である。第３の実施例では、ファン２１０の代わりに、車風速により回転するタービン２３０を備えている。このタービン２３０により、排気路２０１、吸気路２０２を通る一方通行の空気の流れ４００を作る。この実施例によれば、車両が移動すれば車風速が発生するので、独自のモータを備える必要がない。
【００１８】
［第４の実施例］
図４は、第４の実施例に係る燃料電池ケースの断面を模式的に示す説明図である。第４の実施例では、ファン２１０の代わりに、燃料電池スタック３００を冷却するための冷却水の流れにより回転するタービン２４０を備えている。タービン２４０の一方の羽根車２４１は、排気路２０１の内部に配置され、他方の羽根車２４２は、燃料電池スタック３００を冷却するための冷媒配管３１０内に配置されている。この実施例によれば、独自のモータを備える必要がなく、また、燃料電池を搭載した車両が移動していなくても、水素の排気を行うことが可能となる。なお、本実施例では、他方の羽根車２４２を冷媒配管３１０内に配置しているが、燃料ガスや酸化ガスを供給、排出するための配管内に配置してもよい。
【００１９】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００２０】
１０…燃料電池ケース
１００…燃料電池スタック収納部
２００…ダクト
２０１…排気路
２０２…吸気路
２０３…端部
２０５…連通孔
２１０…ファン
２１５…モータ
２２０…水素透過膜
２３０、２４０…タービン
２４１、２４２…羽根車
３００…燃料電池スタック
３１０…冷媒配管
４００…流れ
５００…セルモニタ
５１０…ファン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池ケースであって、
燃料電池スタックを収納するための収納部と、
前記収納部に接続されて、前記収納部の上方に伸びるダクトであって、
前記収納部内のガスを外部に排気するための排気路と、
前記収納部内に外気を取り込むための吸気路と、
前記ダクトの前記収納部との接続端と反対側の端部に形成され、前記排気路と前記吸気路とを連通する連通孔と、
を備えるダクトと、
前記ダクトの前記収納部との接続端と反対側の端部に配置される水素透過膜と、
前記排気路内のガスを前記水素透過膜方向に送風するためのファンと、
を備える、燃料電池ケース。
【請求項１】
燃料電池ケースであって、
燃料電池スタックを収納するための収納部と、
前記収納部に接続されて、前記収納部の上方に伸びるダクトであって、
前記収納部内のガスを外部に排気するための排気路と、
前記収納部内に外気を取り込むための吸気路と、
前記ダクトの前記収納部との接続端と反対側の端部に形成され、前記排気路と前記吸気路とを連通する連通孔と、
を備えるダクトと、
前記ダクトの前記収納部との接続端と反対側の端部に配置される水素透過膜と、
前記排気路内のガスを前記水素透過膜方向に送風するためのファンと、
を備える、燃料電池ケース。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１８２４６８（Ｐ２０１０−１８２４６８Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３３０２（Ｐ２００９−２３３０２）
【出願日】平成２１年２月４日（２００９．２．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月４日（２００９．２．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]