燃料電池搭載車両
【課題】燃料電池用ケースに備えられたガス透過膜を容易に交換可能な燃料電池搭載車両を提供する。
【解決手段】フロアパネルと、フロアパネルの下方に配置された、ガス透過膜を備える燃料電池用ケースに収容された燃料電池スタックと、フロアパネルに備えられた、燃料電池用ケースまたは燃料電池スタックを点検するための点検口と、を有する燃料電池搭載車両である。
【解決手段】フロアパネルと、フロアパネルの下方に配置された、ガス透過膜を備える燃料電池用ケースに収容された燃料電池スタックと、フロアパネルに備えられた、燃料電池用ケースまたは燃料電池スタックを点検するための点検口と、を有する燃料電池搭載車両である。
【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搭載する燃料電池搭載車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題や資源問題への対策の一つとして、酸素や空気などの酸化ガスと、水素やメタンなどの還元性ガス（燃料ガス）あるいはメタノールなどの液体燃料などとを原料として電気化学反応により化学エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する燃料電池が注目されている。この燃料電池は、発電に使用される原料のガスや液体燃料が豊富に存在すること、また、その発電原理より排出される物質が水であることなどにより、クリーンなエネルギー源として様々な検討がされている。
【０００３】
燃料電池の単セルは、電解質膜の一方の面に燃料極（アノード触媒層）と、もう一方の面に空気極（カソード触媒層）とが電解質膜を挟んで対向するように設けられた膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）をメタルセパレータなどのセパレータで挟んだものから形成される。複数の単セルは積層されてセル積層体とされ、セル積層体のセル積層方向両端には、ターミナル、インシュレータ、エンドプレートが順に配置され、固定されて燃料電池スタックが構成される。
【０００４】
車載用などの燃料電池は、通常、燃料としての水素や酸化剤としての空気、冷却水が燃料電池スタックからリークしないようシール部材によりシールされており、さらに、外部からの雨水の浸入などを防止すると共に感電などの防止を図るために密閉性の高い燃料電池用ケースに収納されている。
【０００５】
このような燃料電池スタックから水素や空気などの気体がリークする可能性があり、水素などを燃料電池用ケースから外気に解放する必要が生じることがある。
【０００６】
例えば、特許文献１には、燃料電池スタックからリークした水素などを燃料電池用ケースから外気に解放してケース内の水素などの濃度を低くするために、液体は透過しないが気体は透過する気体透過部を備える燃料電池用ケースが記載されている。気体透過部は、例えば、ケースに形成された貫通孔と、貫通孔を密封する水素透過膜などとにより構成されている。
【０００７】
また、特許文献２には、ガス透過膜の損傷のおそれを回避できるようにするために、液体は透過しないが気体は透過するガス透過膜を備える燃料電池用ケースにおいて、ガス透過膜を保護する保護手段を備えることが記載されている。保護手段は、例えば、金属メッシュやナイロンメッシュなどの網目状構造体などにより構成されている。
【０００８】
このような燃料電池用ケースにおいて、水素透過膜などのガス透過膜に埃や泥などの汚れが付着すると、換気性能が低下する場合がある。ガス透過膜の一方の面は大気にさらす必要があり、埃や泥などの汚れの付着を防止することは困難である。そこで、汚れが付着したなどの場合に、ガス透過膜を交換する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３６７６４７号公報
【特許文献２】特開２００５−１４９７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような燃料電池用ケースに収納した燃料電池スタックを、例えば車載用として用い、床下やシート下などに搭載した場合、レイアウト上、ガス透過膜の交換が困難となる場合がある。特に、ガス透過膜が水素透過膜である場合、水素を燃料電池用ケースから外気に解放するために、水素の比重が小さいことを利用して水素透過膜を燃料電池用ケースの上面に設置することが多く、床下やシート下などに搭載した場合、燃料電池用ケースの上面のガス透過膜を交換することは困難である。
【００１１】
本発明は、燃料電池用ケースに備えられたガス透過膜を容易に交換可能な燃料電池搭載車両である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、フロアパネルと、前記フロアパネルの下方に配置された、ガス透過膜を備える燃料電池用ケースに収容された燃料電池スタックと、前記フロアパネルに備えられた、前記燃料電池用ケースまたは前記燃料電池スタックを点検するための点検口と、を有する燃料電池搭載車両である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、フロアパネルに備えられた点検口を有することにより、燃料電池用ケースに備えられたガス透過膜を容易に交換可能な燃料電池搭載車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池搭載車両の車体の一例を示す概略上面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線の概略断面の一例を示す図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線の概略断面の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池搭載車両の車体の一例の概略上面図である。本実施形態に係る燃料電池搭載車両の車体１は、フレーム１０と、フロアパネル１２とを備える。
【００１７】
図２は、図１におけるＡ−Ａ線の概略断面の一例を示す図である。フロアパネル１２の下方には、ガス透過部１４を備える燃料電池用ケース１６に収容された燃料電池スタック１８が配置されている。ガス透過部１４は、換気用の換気口２０と、換気口２０を密封するガス透過膜２２とにより構成されている。ガス透過部１４は、通常、燃料電池用ケース１６の最上部に設けられており、ガス透過部１４以外の部位は収容されている燃料電池スタック１８が外部から密封されるようにシールされている。
【００１８】
ガス透過膜２２は、水は透過しにくいが水素や空気などの気体は透過しやすい材料、例えば多孔質材料により形成されている。ガス透過膜２２としては、例えば、水は透過しにくいが水素などは透過しやすい材料により形成された水素透過膜を用いることができる。水素透過膜としては、例えば、住友電気工業株式会社製の「ポアフロン（登録商標）」などを用いることができる。なお、図２に示す換気口２０の形状や、ガス透過膜２２の換気口２０への設置の仕方はあくまでも一例に過ぎず、図２の形に限定されるものではない。また、換気口２０の位置は、換気ができる位置であれば最上部には限定されない。また、換気口２０の数も一つだけではなく、複数設けてもよい。
【００１９】
本実施形態に係る燃料電池搭載車両の車体１のフロアパネル１２には、燃料電池用ケース１６または燃料電池スタック１８を点検するための点検口２４が備えられている。点検口２４は、蓋部材２６により覆われ、蓋部材２６は、締結ボルトなどの締結部材２８によりフロアパネル１２に固定されている。蓋部材２６とフロアパネル１２との間は、シール部材３０により外部から密封されるようにシールされている。
【００２０】
通常の運転時には、点検口２４は、蓋部材２６により覆われ、シール部材３０によりシールされているが、点検時などにおいては、締結部材２８、蓋部材２６を外して、点検口２４を開放することにより、ガス透過膜２２を容易に交換することができる。
【００２１】
図３は、図１におけるＡ−Ａ線の概略断面の他の例を示す図である。フロアパネル１２の下方には、図２と同様のガス透過部１４を備える燃料電池用ケース１６に収容された燃料電池スタック１８が配置されている。
【００２２】
車体１のフロアパネル１２には、燃料電池用ケース１６および燃料電池スタック１８のうち少なくとも１つを点検するための点検口２４が備えられている。点検口２４は、蓋部材２６により覆われ、蓋部材２６はその一端が、蝶番３２などを用いて締結ボルトなどの締結部材２８によりフロアパネル１２に固定されている。蓋部材２６とフロアパネル１２との間は、シール部材３０により外部から密封されるようにシールされている。
【００２３】
通常の運転時には、点検口２４は、蓋部材２６により覆われ、シール部材３０によりシールされているが、点検時などにおいては、蓋部材２６を開けて、点検口２４を開放することにより、ガス透過膜２２を容易に交換することができる。
【００２４】
このように、燃料電池用ケース１６の換気口２０に備えられたガス透過膜２２の位置に対応して、フロアパネル１２に点検口２４を設置することにより、ガス透過膜２２を容易に交換することができる。また、ガス透過膜２２を容易に洗浄することもできる。さらに、点検時などに、ガス透過膜２２の汚れ具合、損傷具合などを容易に確認することができる。また、点検口２４は、ガス透過膜２２以外にも、燃料電池スタック１８の異常検出などに利用してもよい。
【００２５】
特に、ガス透過膜２２が水素透過膜であり、水素を燃料電池用ケース１６から外気に解放するために、水素の比重が小さいことを利用して水素透過膜を燃料電池用ケース１６の上面に設置し、フロアパネル１２の下方、例えば床下やシート下などに搭載した場合でも、燃料電池用ケース１６の上面の水素透過膜を容易に交換することができる。
【００２６】
蓋部材２６としては、点検口２４を覆うものであればよく、材質、形状などには特に制限はない。蓋部材２６の材質としては、例えば、金属、樹脂などの材料のものを用いればよい。蓋部材２６として透明なものを用いれば、蓋部材２６を外さなくても、ガス透過膜２２の汚れ具合、損傷具合などを容易に確認することができる。また、蓋部材２６の形状は、例えば、板形状のものを用いればよい。
【００２７】
シール部材３０としては、蓋部材２６とフロアパネル１２との間を外部から密封されるようにシールするものであればよく、材質、形状などには特に制限はない。シール部材３０の材質としては、例えば、ゴム、スポンジなどの材料のものを用いればよい。
【００２８】
なお、図２，３に示す点検口２４の形状や、フロアパネル１２への点検口２４の設置の仕方はあくまでも一例に過ぎず、図２，３の形状、設置の仕方に限定されるものではない。また、点検口２４の位置は、燃料電池用ケース１６または燃料電池スタック１８を点検することができる位置であればよく、特に限定されない。また、点検口２４の数も一つだけではなく、複数設けてもよい。さらに、点検口２４を覆う構造についても、図２，３の蓋部材２６のような構造に限定されるものではない。車体１における、燃料電池用ケース１６に収容された燃料電池スタック１８の配置位置についても特に制限はない。燃料電池スタック１８は、例えば、フロントシート間のセンターコンソールの下方に配置することができる。
【００２９】
燃料電池用ケース１６には、ガス透過膜２２を覆うように保護手段としてのガード部材が設けられていてもよい。ガード部材は、ガス透過膜２２を損傷などから保護する目的などで設けられる。ガード部材としては、ガス透過膜２２を損傷などから保護することができるものであればよく、材質、形状などには特に制限はないが、例えば、金属メッシュやナイロンメッシュなどの網目状構造体、多孔質材などを用いることができる。
【００３０】
なお、燃料電池用ケース１６の換気口２０は、燃料電池用ケース１６内の圧力が上昇した場合に圧力解放孔として用いてもよい。
【００３１】
本実施形態に係る燃料電池搭載車両は、燃料電池を搭載するものであればよく、特に制限はない。
【符号の説明】
【００３２】
１ 車体、１０ フレーム、１２ フロアパネル、１４ ガス透過部、１６ 燃料電池用ケース、１８ 燃料電池スタック、２０ 換気口、２２ ガス透過膜、２４ 点検口、２６ 蓋部材、２８ 締結部材、３０ シール部材、３２ 蝶番。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックを搭載する燃料電池搭載車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題や資源問題への対策の一つとして、酸素や空気などの酸化ガスと、水素やメタンなどの還元性ガス（燃料ガス）あるいはメタノールなどの液体燃料などとを原料として電気化学反応により化学エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する燃料電池が注目されている。この燃料電池は、発電に使用される原料のガスや液体燃料が豊富に存在すること、また、その発電原理より排出される物質が水であることなどにより、クリーンなエネルギー源として様々な検討がされている。
【０００３】
燃料電池の単セルは、電解質膜の一方の面に燃料極（アノード触媒層）と、もう一方の面に空気極（カソード触媒層）とが電解質膜を挟んで対向するように設けられた膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）をメタルセパレータなどのセパレータで挟んだものから形成される。複数の単セルは積層されてセル積層体とされ、セル積層体のセル積層方向両端には、ターミナル、インシュレータ、エンドプレートが順に配置され、固定されて燃料電池スタックが構成される。
【０００４】
車載用などの燃料電池は、通常、燃料としての水素や酸化剤としての空気、冷却水が燃料電池スタックからリークしないようシール部材によりシールされており、さらに、外部からの雨水の浸入などを防止すると共に感電などの防止を図るために密閉性の高い燃料電池用ケースに収納されている。
【０００５】
このような燃料電池スタックから水素や空気などの気体がリークする可能性があり、水素などを燃料電池用ケースから外気に解放する必要が生じることがある。
【０００６】
例えば、特許文献１には、燃料電池スタックからリークした水素などを燃料電池用ケースから外気に解放してケース内の水素などの濃度を低くするために、液体は透過しないが気体は透過する気体透過部を備える燃料電池用ケースが記載されている。気体透過部は、例えば、ケースに形成された貫通孔と、貫通孔を密封する水素透過膜などとにより構成されている。
【０００７】
また、特許文献２には、ガス透過膜の損傷のおそれを回避できるようにするために、液体は透過しないが気体は透過するガス透過膜を備える燃料電池用ケースにおいて、ガス透過膜を保護する保護手段を備えることが記載されている。保護手段は、例えば、金属メッシュやナイロンメッシュなどの網目状構造体などにより構成されている。
【０００８】
このような燃料電池用ケースにおいて、水素透過膜などのガス透過膜に埃や泥などの汚れが付着すると、換気性能が低下する場合がある。ガス透過膜の一方の面は大気にさらす必要があり、埃や泥などの汚れの付着を防止することは困難である。そこで、汚れが付着したなどの場合に、ガス透過膜を交換する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３６７６４７号公報
【特許文献２】特開２００５−１４９７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような燃料電池用ケースに収納した燃料電池スタックを、例えば車載用として用い、床下やシート下などに搭載した場合、レイアウト上、ガス透過膜の交換が困難となる場合がある。特に、ガス透過膜が水素透過膜である場合、水素を燃料電池用ケースから外気に解放するために、水素の比重が小さいことを利用して水素透過膜を燃料電池用ケースの上面に設置することが多く、床下やシート下などに搭載した場合、燃料電池用ケースの上面のガス透過膜を交換することは困難である。
【００１１】
本発明は、燃料電池用ケースに備えられたガス透過膜を容易に交換可能な燃料電池搭載車両である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、フロアパネルと、前記フロアパネルの下方に配置された、ガス透過膜を備える燃料電池用ケースに収容された燃料電池スタックと、前記フロアパネルに備えられた、前記燃料電池用ケースまたは前記燃料電池スタックを点検するための点検口と、を有する燃料電池搭載車両である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、フロアパネルに備えられた点検口を有することにより、燃料電池用ケースに備えられたガス透過膜を容易に交換可能な燃料電池搭載車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池搭載車両の車体の一例を示す概略上面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線の概略断面の一例を示す図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線の概略断面の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池搭載車両の車体の一例の概略上面図である。本実施形態に係る燃料電池搭載車両の車体１は、フレーム１０と、フロアパネル１２とを備える。
【００１７】
図２は、図１におけるＡ−Ａ線の概略断面の一例を示す図である。フロアパネル１２の下方には、ガス透過部１４を備える燃料電池用ケース１６に収容された燃料電池スタック１８が配置されている。ガス透過部１４は、換気用の換気口２０と、換気口２０を密封するガス透過膜２２とにより構成されている。ガス透過部１４は、通常、燃料電池用ケース１６の最上部に設けられており、ガス透過部１４以外の部位は収容されている燃料電池スタック１８が外部から密封されるようにシールされている。
【００１８】
ガス透過膜２２は、水は透過しにくいが水素や空気などの気体は透過しやすい材料、例えば多孔質材料により形成されている。ガス透過膜２２としては、例えば、水は透過しにくいが水素などは透過しやすい材料により形成された水素透過膜を用いることができる。水素透過膜としては、例えば、住友電気工業株式会社製の「ポアフロン（登録商標）」などを用いることができる。なお、図２に示す換気口２０の形状や、ガス透過膜２２の換気口２０への設置の仕方はあくまでも一例に過ぎず、図２の形に限定されるものではない。また、換気口２０の位置は、換気ができる位置であれば最上部には限定されない。また、換気口２０の数も一つだけではなく、複数設けてもよい。
【００１９】
本実施形態に係る燃料電池搭載車両の車体１のフロアパネル１２には、燃料電池用ケース１６または燃料電池スタック１８を点検するための点検口２４が備えられている。点検口２４は、蓋部材２６により覆われ、蓋部材２６は、締結ボルトなどの締結部材２８によりフロアパネル１２に固定されている。蓋部材２６とフロアパネル１２との間は、シール部材３０により外部から密封されるようにシールされている。
【００２０】
通常の運転時には、点検口２４は、蓋部材２６により覆われ、シール部材３０によりシールされているが、点検時などにおいては、締結部材２８、蓋部材２６を外して、点検口２４を開放することにより、ガス透過膜２２を容易に交換することができる。
【００２１】
図３は、図１におけるＡ−Ａ線の概略断面の他の例を示す図である。フロアパネル１２の下方には、図２と同様のガス透過部１４を備える燃料電池用ケース１６に収容された燃料電池スタック１８が配置されている。
【００２２】
車体１のフロアパネル１２には、燃料電池用ケース１６および燃料電池スタック１８のうち少なくとも１つを点検するための点検口２４が備えられている。点検口２４は、蓋部材２６により覆われ、蓋部材２６はその一端が、蝶番３２などを用いて締結ボルトなどの締結部材２８によりフロアパネル１２に固定されている。蓋部材２６とフロアパネル１２との間は、シール部材３０により外部から密封されるようにシールされている。
【００２３】
通常の運転時には、点検口２４は、蓋部材２６により覆われ、シール部材３０によりシールされているが、点検時などにおいては、蓋部材２６を開けて、点検口２４を開放することにより、ガス透過膜２２を容易に交換することができる。
【００２４】
このように、燃料電池用ケース１６の換気口２０に備えられたガス透過膜２２の位置に対応して、フロアパネル１２に点検口２４を設置することにより、ガス透過膜２２を容易に交換することができる。また、ガス透過膜２２を容易に洗浄することもできる。さらに、点検時などに、ガス透過膜２２の汚れ具合、損傷具合などを容易に確認することができる。また、点検口２４は、ガス透過膜２２以外にも、燃料電池スタック１８の異常検出などに利用してもよい。
【００２５】
特に、ガス透過膜２２が水素透過膜であり、水素を燃料電池用ケース１６から外気に解放するために、水素の比重が小さいことを利用して水素透過膜を燃料電池用ケース１６の上面に設置し、フロアパネル１２の下方、例えば床下やシート下などに搭載した場合でも、燃料電池用ケース１６の上面の水素透過膜を容易に交換することができる。
【００２６】
蓋部材２６としては、点検口２４を覆うものであればよく、材質、形状などには特に制限はない。蓋部材２６の材質としては、例えば、金属、樹脂などの材料のものを用いればよい。蓋部材２６として透明なものを用いれば、蓋部材２６を外さなくても、ガス透過膜２２の汚れ具合、損傷具合などを容易に確認することができる。また、蓋部材２６の形状は、例えば、板形状のものを用いればよい。
【００２７】
シール部材３０としては、蓋部材２６とフロアパネル１２との間を外部から密封されるようにシールするものであればよく、材質、形状などには特に制限はない。シール部材３０の材質としては、例えば、ゴム、スポンジなどの材料のものを用いればよい。
【００２８】
なお、図２，３に示す点検口２４の形状や、フロアパネル１２への点検口２４の設置の仕方はあくまでも一例に過ぎず、図２，３の形状、設置の仕方に限定されるものではない。また、点検口２４の位置は、燃料電池用ケース１６または燃料電池スタック１８を点検することができる位置であればよく、特に限定されない。また、点検口２４の数も一つだけではなく、複数設けてもよい。さらに、点検口２４を覆う構造についても、図２，３の蓋部材２６のような構造に限定されるものではない。車体１における、燃料電池用ケース１６に収容された燃料電池スタック１８の配置位置についても特に制限はない。燃料電池スタック１８は、例えば、フロントシート間のセンターコンソールの下方に配置することができる。
【００２９】
燃料電池用ケース１６には、ガス透過膜２２を覆うように保護手段としてのガード部材が設けられていてもよい。ガード部材は、ガス透過膜２２を損傷などから保護する目的などで設けられる。ガード部材としては、ガス透過膜２２を損傷などから保護することができるものであればよく、材質、形状などには特に制限はないが、例えば、金属メッシュやナイロンメッシュなどの網目状構造体、多孔質材などを用いることができる。
【００３０】
なお、燃料電池用ケース１６の換気口２０は、燃料電池用ケース１６内の圧力が上昇した場合に圧力解放孔として用いてもよい。
【００３１】
本実施形態に係る燃料電池搭載車両は、燃料電池を搭載するものであればよく、特に制限はない。
【符号の説明】
【００３２】
１ 車体、１０ フレーム、１２ フロアパネル、１４ ガス透過部、１６ 燃料電池用ケース、１８ 燃料電池スタック、２０ 換気口、２２ ガス透過膜、２４ 点検口、２６ 蓋部材、２８ 締結部材、３０ シール部材、３２ 蝶番。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロアパネルと、
前記フロアパネルの下方に配置された、ガス透過膜を備える燃料電池用ケースに収容された燃料電池スタックと、
前記フロアパネルに備えられた、前記燃料電池用ケースまたは前記燃料電池スタックを点検するための点検口と、
を有することを特徴とする燃料電池搭載車両。
【請求項１】
フロアパネルと、
前記フロアパネルの下方に配置された、ガス透過膜を備える燃料電池用ケースに収容された燃料電池スタックと、
前記フロアパネルに備えられた、前記燃料電池用ケースまたは前記燃料電池スタックを点検するための点検口と、
を有することを特徴とする燃料電池搭載車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２２１７４９（Ｐ２０１０−２２１７４９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６８４８０（Ｐ２００９−６８４８０）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【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１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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