(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を収容する燃料電池ケースであって、
換気用の開口部を有する壁体と、
前記開口部の周囲に沿ってケース外側に配置される枠体と、
等間隔に配置された複数の羽板を有し、前記枠体の内側に固定されるルーバーと、
を備え、
前記枠体の内側周縁部における、前記ルーバーの気体の吹き出し方向に対応する部位を少なくとも含む所定範囲に、ケース外側に向けて突出する凸部が設けられた、燃料電池ケース。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池ケースであって、
前記凸部は、前記枠体の内側周縁部の全周から突出する構成である、燃料電池ケース。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池ケースであって、
前記開口部に配置される防水通気膜を備える、燃料電池ケース。
【請求項４】
燃料電池を収容する燃料電池ケースのケース開口部に取り付けられる換気カバーであって、
前記ケース開口部の周囲に沿ってケース外側に配置される枠体と、
等間隔に配置された複数の羽板を有し、前記枠体の内側に固定されるルーバーと、
を備え、
前記枠体の内側周縁部における、前記ルーバーの気体の吹き出し方向に対応する部位を少なくとも含む所定範囲に、ケース外側に向けて突出する凸部が設けられた、換気カバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を収容する燃料電池ケース、および燃料電池ケース用の換気カバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池ケースにおいて、換気用の開口部を設け、この開口部の外側に、複数の羽板を有するルーバーを設けた構成が提案されている（特許文献１）。この構成によれば、燃料電池ケース内の換気とともに、燃料電池ケース内に雨水や飛び石等が侵入することを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２９１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の技術では、ルーバーの隙間から針金等の長尺物の侵入を許し、この場合に、ケース内部の燃料電池関連の高電圧部品に針金等の長尺物が接触する虞があった。そのほか、燃料電池ケースにおいては、低コスト化、省資源化、製造の容易化等が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
（１）本発明の一形態は、燃料電池を収容する燃料電池ケースである。この燃料電池ケースは、換気用の開口部を有する壁体と；前記開口部の周囲に沿ってケース外側に配置される枠体と；等間隔に配置された複数の羽板を有し、前記枠体の内側に固定されるルーバーと；を備え、前記枠体の内側周縁部における、前記ルーバーの気体の吹き出し方向に対応する部位を少なくとも含む所定範囲に、ケース外側に向けて突出する凸部が設けられたことを特徴としている。この燃料電池ケースによれば、針金等の長尺物が侵入する方向が、ルーバーの有する羽板の向きによって制限されるが、さらに、枠体の内側周縁部からケース外側に向けて突出する凸部によっても、長尺物の侵入する方向が制限される。このために、この形態の燃料電池ケースによれば、針金等の長尺物が侵入する方向を、凸部を備えない構成に比べてより狭く制限することができる。したがって、この形態の燃料電池ケースは、ケース内部の燃料電池関連の高電圧部品に針金等の長尺物が接触する虞を低減することができるという効果を奏する。
【０００７】
（２）前記形態の燃料電池ケースにおいて、前記凸部は、前記枠体の内側周縁部の全周から突出する構成としてもよい。この構成によれば、ルーバーの気体の吹き出し方向に対応する部位を少なくとも含む所定範囲を、簡単な構成で確実に含ませることができることから、製造の容易化を図ることができる。
【０００８】
（３）前記形態の燃料電池ケースにおいて、前記開口部に配置される防水通気膜を備える構成としてもよい。この構成によれば、換気を行いながら、ケース内側への水や異物の侵入を防止することができる。
【０００９】
（４）本発明の他の形態によれば、燃料電池を収容する燃料電池ケースのケース開口部に取り付けられる換気カバーが提供される。この換気カバーは、前記ケース開口部の周囲に沿ってケース外側に配置される枠体と、等間隔に配置された複数の羽板を有し、前記枠体の内側に固定されるルーバーと、を備え、前記枠体の内側周縁部における、前記ルーバーの気体の吹き出し方向に対応する部位を少なくとも含む所定範囲に、ケース外側に向けて突出する凸部が設けられたことを特徴としている。この形態の換気カバーは、前記（１）の形態の燃料電池ケースと同様に、燃料電池ケースの内部の燃料電池関連の高電圧部品に針金等の長尺物が接触する虞を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態としての燃料電池ケースの全体構成を示す説明図である。
【図２】換気カバーの斜視図である。
【図３】換気カバーの燃料電池ケースへの取り付け態様を示す説明図である。
【図４】燃料電池ケースの側面を示す説明図である。
【図５】ルーバーによる長尺物の侵入を阻止する様子を示す説明図である。
【図６】換気カバーの有する凸部の作用を示す説明図である。
【図７】製造時における鋳型の型抜けが困難な点を示す説明図である。
【図８】ルーバーの傾きを規定した別態様を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態としての燃料電池ケースの備える換気カバーの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態を説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．全体構成：
図１は、本発明の第１実施形態としての燃料電池ケースの全体構成を示す説明図である。この燃料電池ケース１０は、燃料電池スタック（図示せず）を収容するケースであり、燃料電池車両の床下に搭載される。燃料電池スタックは、燃料電池のセル（発電セル）が複数、積層されたセル積層体であり、例えば固体高分子型のものである。各発電セルは、燃料電池車両が搭載する燃料ガスタンク（図示せず）から供給される燃料ガスと、燃料電池車両の周囲から酸化剤ガスとして供給される空気とを用いて発電する。本実施形態においては、燃料ガスとして水素ガスを採用する。燃料電池ケース１０は、大まかには直方体の形状を有しており、直方体の長手方向に複数の発電セルの積層方向が一致するように、燃料電池スタックを収容する。燃料電池ケース１０は、金属（例えば、アルミニウム）製の鋳造品である。
【００１２】
燃料電池ケース１０は、車体に連結されたスタックフレーム（図示省略）上に固定される。燃料電池ケース１０とスタックフレームとの間の固定は、本実施形態では、マウント部１２によってなされている。
【００１３】
燃料電池ケース１０の有する四方の側面のうちの積層方向に垂直な一方の側面１０ａには、３つの換気カバー２０、３０、４０が取り付けられている。なお、この側面１０ａは、車両の上下方向に沿うように立設された壁体である。各換気カバー２０〜４０は、燃料電池ケース１０に形成された後述する換気用のケース開口部を覆う。
【００１４】
Ａ−２．換気カバーの構成：
図２は換気カバー２０の斜視図であり、図３は換気カバーの燃料電池ケースへの取り付け態様を示す説明図である。３つの換気カバー２０〜４０は、同一の形状であることから、その一つである換気カバー２０を代表として説明する。なお、図３における換気カバー２０は、図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図として示されている。図２に示すように、換気カバー２０は、枠体２２とルーバー２４とを備えた一体成形物であり、樹脂製である。枠体２２は、平面視の外形が大まかに三角形となる形状であり、その中央に円形の開口部２２ｈを有する。この開口部２２ｈにルーバー２４が固設されている。
【００１５】
両図に示すように、ルーバー２４は、細長い板形状である複数の羽板２４ａを、隙間ｄをあけて平行に組んだものである。本実施形態では、羽板２４ａの数は５枚である。なお、羽板２４ａは複数であれば、いずれの数としてもよい。ルーバー２４は、枠体２２の開口部２２ｈの内側に固設されており、羽板２４ａの角度θは、開口部２２ｈの気体の流れを阻害せず、かつ異物の侵入を有効に防止するに適した角度となっている。なお、羽板２４ａの角度θは、羽板２４ａの縦幅（短い方の幅）の方向と羽板２４ａの並びの方向とのなす角の大きさであり、９０度以下となる側の値として規定される。本実施形態では、羽板２４ａの角度θは８０度である。なお、この羽板２４ａの並びの方向における一方側の向き、ここでは、図中において下側となる向きを、以下、換気カバーの向きβと呼ぶ。また、隣り合う羽板２４ａの隙間ｄは、１ｍｍ〜５ｍｍのいずれかの値とした。５ｍｍ以下としたのは、飛び石等の侵入を防止するためである。
【００１６】
枠体２２の開口部２２ｈは枠体２２の内側に相当するが、この内側における、枠体２２の一方の面２２ｓ側の端部（すなわち、内側周縁部）２２ｈａには、ケース外側に向けて突出する凸部２６が設けられている。この凸部２６は、開口部２２ｈの周囲に沿うもので、円環形状となっている。また、枠体２２の内側における、凸部２６とは反対側の端部２２ｈａには、スリット（溝）２７が形成されている。スリット２７は、開口部２２ｈの周囲に沿うもので、中空円環形状となっている。このスリット２７の部分に、開口部２２ｈを覆うように防水通気膜５０が設けられている。防水通気膜５０は、気体の透過を許容し、液体の透過を阻止する膜体であり、樹脂または金属からなる、職布、不織布、メッシュ、ネットなどである。本実施形態では、防水通気膜５０はテフロン（登録商標）製である。防水通気膜５０の取り付けは、樹脂製である枠体２２のスリット２７部分を熱で溶かすことによって、防水通気膜５０を枠体２２に溶着する。
【００１７】
図３に示すように、燃料電池ケース１０の前述した側面１０ａには、換気カバー２０の開口部２２ｈとほぼ同じ形状、サイズのケース開口部１０ｈが形成されている。このケース開口部１０ｈと換気カバー２０の開口部２２ｈとが連結されるように、換気カバー２０は燃料電池ケース１０の側面１０ａに取り付けられている。この取り付けは、換気カバー２０の外周付近の３箇所に設けられた取り付け用孔２８（図２）にボルト（図示せず）を挿入し螺子止めすることで行われる。取り付け方向は、凸部２６が燃料電池ケース１０と反対側となる方向である。ケース開口部１０ｈが、［発明の概要］の欄に記載の「開口部」に相当する。
【００１８】
図４は、燃料電池ケース１０の側面１０ａを示す説明図である。燃料電池ケース１０の前述した側面１０ａには、図２、図３に示した換気カバー（以下、「第１の換気カバー」と呼ぶ）２０と、第２の換気カバー３０と、第３の換気カバー４０とが設けられている。第１ないし第３の換気カバー２０〜４０は、同一形状であるが、取り付けの向きが相違している。すなわち、第１ないし第３の換気カバー２０〜４０は、図示のように、換気カバーの向きβが異なった向きとなるように取り付けられている。
【００１９】
本実施形態においては、燃料電池ケース１０に収納される燃料電池スタックの有する高電圧部品ＨＶは、平面視においては図中の左下側となっている。このため、図中の左下に設けられる第２の換気カバー３０は、換気カバーの向きβが図中の右側から左側に向かうように取り付けることで、第２の換気カバー３０の羽板の隙間のケース外側からケース内側への差し込み方向が、図中の矢印Ｙ２方向となるようにしている。これによって、針金等の長尺物の挿入方向は矢印Ｙ２方向に制限され、その長尺物が高電圧部品ＨＶに達する虞は低くなる。なお、第１の換気カバー２０に対する長尺物の挿入方向は矢印Ｙ１方向であり、第３の換気カバー４０に対する長尺物の挿入方向は矢印Ｙ３方向である。
【００２０】
Ａ−３．作用、効果：
燃料電池スタックを燃料電池ケース１０で覆うと、燃料電池スタックのシール部の水素透過によってケース内の水素ガス濃度が上昇する。燃料電池ケース１０に設けたケース開口部１０ｈは、ケース内の濃度を所定の規定値以下に換気するために設けられている。また、ケース内部への水や異物の侵入を防止するために、防水通気膜５０（図３）が設けられている。しかし、防水通気膜５０は、強度が高くないため、外側から侵入する針金等の長尺物により破られる虞がある。これに対して、第１実施形態の燃料電池ケース１０では、換気カバー２０に設けたルーバー２４によって、長尺物の侵入を阻止するようにしている。
【００２１】
図５は、ルーバー２４による長尺物の侵入を阻止する様子を示す説明図である。長尺物Ｍ１に示すように、羽板２４ａからの気体の吹き出し方向と差し込み方向が一致する場合には、長尺物Ｍ１のケース内側への侵入を阻止することができない。これに対して、長尺物Ｍ２に示すような侵入方向であれば、長尺物Ｍ２は羽板２４ａと当たって、長尺物Ｍ２のケース内側への侵入が阻止される。なお、この侵入を阻止できる程度は、羽板２４ａの角度θによって大きく変わる。角度θが小さいほど、その侵入を阻止できる程度は高い。しかしながら、ルーバー２４の角度θを小さくすることと、換気性能とは背反関係にあり、ルーバー２４の角度θを小さくするほど圧損が高くなり換気性能が低下する。そこで、第１実施形態の燃料電池ケース１０では、さらに、ルーバー２４の枠体２２に凸部２６を設ける構成とした。
【００２２】
図６は、換気カバー２０の有する凸部２６の作用を示す説明図である。枠体２２の開口部２２ｈから凸部２６が突出していることから、この凸部２６によって、長尺物の侵入する範囲がｘの範囲に制限される。これに対して、凸部２６がない場合には、長尺物の侵入する範囲はｙの範囲内となる。ｙはｘより狭い範囲となることから、凸部２６を設けた方が、凸部２６を設けない場合に比べて長尺物の侵入する範囲を狭くすることができる。したがって、第１実施形態の燃料電池ケース１０では、製造の容易性との背反関係からルーバー２４の角度θを十分に小さくすることができなくても、換気カバー２０に設けた凸部２６によって長尺物の侵入する範囲を狭く制限することで、ケース内部に長尺物が侵入して燃料電池関連の高電圧部品に接触する虞を低減することができるという効果を奏する。さらに、燃料電池ケース１０によれば、長尺物の侵入する方向が制限されることで、長尺物の侵入する深さも制限されることから、燃料電池ケース１０の開口部と高電圧部品との距離を十分にとる必要がなくなるため、燃料電池ケース１０の体格の増大を抑制することができるという副次的な効果も奏する。
【００２３】
また、本実施形態では、換気カバー２０の開口部２２ｈを円形としたことで、防水通気膜５０を枠体２２に熱溶着する際に、熱が均等に伝わり易くムラ無く溶着することができるという副次的な効果も奏する。すなわち、開口が角形状であった場合は、熱が角部に集中し易く溶着にムラが生じるが、こうしたことがない。
【００２４】
なお、本実施形態では、ルーバー２４の角度θを８０度としたが、これに換えて、角度θを３０度〜８０度の範囲のうちのいずれの値としてもよい。角度θを小さくすれば、長尺物の侵入を阻止できる程度は高くなるが、圧損が高くなり換気性能が低下する。角度θを３０度〜８０度とすることで、長尺物の侵入を阻止できる程度の向上と換気性能の確保の両立を図ることができる。
【００２５】
また、ルーバー２４の角度θを小さくするほど圧損が高くなる他に、生産性の悪化も課題として挙げられる。換気カバー２０の製造時における鋳型の型抜けを考えると、ルーバー２４における羽板２４ａの先端位置Ｐ１（図７参照）よりも、下側に位置する羽板２４ａの後端位置Ｐ２（図７参照）が、上下方向における同じ位置もしくは下方にあるのが好ましい。その上でルーバー２４の角度θを小さくし過ぎると、枠体２２の開口部２２ｈに羽板２４ａを納めるには、羽板２４ａの数を少なくする必要がある。その際、開口部２２ｈが円形であり、羽板２４ａの角度も小さいため、羽板２４ａの端部を開口部２２ｈに沿わせる必要があることから、羽板２４ａを加工する必要が生じ、生産性が悪くなる。このことを考慮しても、ルーバー２４の角度θは３０度以上とすることが好ましい。
【００２６】
図７は、製造時における鋳型の型抜けが困難な点を示す説明図である。図７（ａ）に示すように、羽板２４ａの先端位置Ｐ１よりも、下側に位置する羽板２４ａの後端位置Ｐ２が、上下方向における同じ位置もしくは下方にある場合には、両側の型Ｍ１、Ｍ２を左右に開くことで、型抜けを容易にすることができる。これに対して、図７（ｂ）に示すように、ルーバー２４における羽板２４ａの先端位置Ｐ１よりも羽板２４ａの後端位置Ｐ２が、上下方向において上方にある場合には、型Ｍ１、Ｍ２を左右に開けず、型抜けができない。枠体２２に凸部２６を有しない場合、型Ｍ１、Ｍ２を斜め左下、斜め右上に開くことで型抜けを行うことができるが、凸部２６を有する本実施形態の場合、凸部２６に型Ｍ１、Ｍ２が引っ掛かって、斜め左下、斜め右上に開いても型抜けができない。このため、換気カバー２０の製造時における鋳型の型抜けを考えると、Ｐ１、Ｐ２の位置関係が、羽板２４ａの後端位置Ｐ２の方が、上下方向における同じ位置もしくは下方にあるのが好ましい。
【００２７】
また、換気性能と生産性を考慮してルーバー２４の角度θを３０度〜８０度の範囲内とする構成に加えて、ルーバー２４の傾きを次の角度αによって更に規定して、ルーバー２４の角度θの範囲を決定する構成とすることができる。
【００２８】
図８は、ルーバーの傾きを規定した別態様を示す説明図である。図示するように、羽板２４ａの先端位置Ｐ１と後端位置Ｐ２との間の距離ｃとし、羽板２４ａ間の距離（＝隙間）をｄとし、Ｐ１とＰ２とを結ぶ線分と羽板２４ａの表面とのなす角度をαとしたとき、次式（１）に従う関係が成立する。式（１）を変形すると式（２）となる。
ｓｉｎα＝ｄ／ｃ          …（１）
α＝ｓｉｎ-1（ｄ／ｃ）  …（２）
【００２９】
距離ｄは、前述したように１〜５ｍｍである。距離ｃは、換気カバー２０の厚さから定まる所定値（例えば７ｍｍ）である。距離ｄを下限の１ｍｍとしたとき、αは次式（３）となり、距離ｄを上限の５ｍｍとしたとき、αは次式（４）となる。
α＝ｓｉｎ-1（１／ｃ）  …（３）
α＝ｓｉｎ-1（５／ｃ）  …（４）
【００３０】
したがって、Ｐ１とＰ２とを結ぶ線分と羽板２４ａの表面とのなす角度αは、ｓｉｎ-1（１／ｃ）からα＝ｓｉｎ-1（ｄ／ｃ）までの範囲内の値とすることができる。この範囲内とすることで、飛び石等の侵入の防止を図ることができる。なお、第１実施形態で説明したルーバー２４の角度θと前記角度αとの関係は、Ｐ１とＰ２が上下方向における同じ位置にあった場合においては、次式（５）となる。
θ＝９０゜−α    …（５）
【００３１】
Ｂ．第２実施形態：
図９は、本発明の第２実施形態としての燃料電池ケースの備える換気カバーの斜視図である。第２実施形態における換気カバー１２０は、第１実施形態における換気カバー２０と比べて、凸部１２６の形状が相違する。第２実施形態における換気カバー１２０のその他の構成は、第１実施形態における換気カバー２０の構成と同一であるので、同一の構成要素については、図６において、図２と同一の符合を付し、その説明を省略する。
【００３２】
図２に示すように、第１実施形態においては、凸部２６は枠体２２の開口部２２ｈにおける内側周縁部２２ｈａの全周にわたって設けられていたが、これに換えて、第２実施形態においては、凸部１２６は枠体２２の開口部２２ｈの半周にわたって設けられた構成となっている。ここで言う半周は、羽板２４ａの横幅（長い方の幅）に平行な線で開口部２２ｈの全周を２等分したときに得られる２つの半周のうちの、ケース外側においてルーバー２４からの気体の吹き出し方向（図６においては下方向）に相当する半周のことである。第２実施形態では、この半周にわたって凸部１２６が設けられている。この半周が、［発明の概要］の欄に記載の「ルーバーの気体の吹き出し方向に対応する部位」に相当する。
【００３３】
以上のように構成された第２実施形態の燃料電池ケースによれば、凸部１２６を半周としたことで、第１実施形態と比べて凸部の欠けた部分に沿って長尺物の差し込みを許すが、その差し込まれた長尺物は羽板２４ａに当たることになり、ケース内側への侵入は阻止される。したがって、第２実施形態の燃料電池ケースによれば、第１実施形態の燃料電池ケースと同様に、ケース内部に長尺物が侵入して燃料電池関連の高電圧部品に接触する虞を低減することができ、また、燃料電池ケースの体格の増大を抑制することができる。
【００３４】
Ｃ．変形例：
・変形例１：
前記第１実施形態では、凸部２６は枠体２２の開口部２２ｈの全周にわたって設けられ、前記第２実施形態では、凸部１２６は枠体２２の開口部２２ｈの半周にわたって設けられていたが、本発明ではこれらに限られない。第２実施形態における半周を少なくとも含む範囲であれば、いずれの範囲とすることもできる。また、凸部は必ずしも環状である必要はなく、点状の凸部を所定の間隔で並べた構成とすることもできる。この場合には、間隔を想定される長尺物の径よりも小さくことが好ましい。
【００３５】
・変形例２：
前記各実施形態では、換気カバーは燃料電池ケースに対してボルトによって固定される構成としたが、これに換えて、接着剤等の別の手法によって固定される構成としてもよい。また、換気カバーは燃料電池ケースと別体ではなく、一体である構成とすることもできる。
【００３６】
・変形例３：
前記各実施形態および各変形例では、燃料電池に固体高分子型燃料電池を用いたが、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物形燃料電池等、種々の燃料電池に本発明を適用してもよい。
【００３７】
本発明は、上述の実施形態や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、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又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、前述した実施形態および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…燃料電池ケース
１０ａ…側面
１０ｈ…ケース開口部
１２…マウント部
２０…第１の換気カバー
２２…枠体
２２ｈ…開口部
２２ｓ…面
２４…ルーバー
２４ａ…羽板
２６…凸部
２７…スリット
２８…取り付け用孔
３０…第２の換気カバー
４０…第３の換気カバー
５０…防水通気膜
１２０…換気カバー
１２６…凸部
Ｍ１…長尺物
Ｍ２…長尺物
ＨＶ…高電圧部品
【図１】
0005900453.tif 000002
【図２】
0005900453.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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