(57)【要約】【課題】燃料電池用ケースが傾斜していても、内圧開放後に燃料電池用ケースを密封可能な技術を提供する。【解決手段】燃料電池を収容する燃料電池用ケースは、ケース本体と、ケース本体の少なくとも一面に形成された開口部と、開口部を塞ぎ、端部に設けられたヒンジ部材によりケース本体に開閉可能に固定された蓋部と、蓋部をケース本体に締結する締結部材と、蓋部とケース本体とを繋ぎ、蓋部をケース本体側に付勢するバネ部材と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を収容する燃料電池用ケースであって、
ケース本体と、
前記ケース本体の少なくとも一面に形成された開口部と、
前記開口部を塞ぎ、端部に設けられたヒンジ部材により前記ケース本体に開閉可能に固定された蓋部と、
前記蓋部を前記ケース本体に締結する締結部材と、
前記蓋部と前記ケース本体とを繋ぎ、前記蓋部を前記ケース本体側に付勢するバネ部材と、を備える、燃料電池用ケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用ケースに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を収容する燃料電池用ケースとして、例えば、特許文献１に記載されているように、燃料電池用ケースの内部の圧力（以下、「内圧」という）が増大した場合に、その圧力を下げるために、燃料電池用ケースの側面に開口部が設けられているものが知られている。特許文献１に記載された開口部は、通常時には、磁力により吸着可能な可動する蓋部（可動扉）により密封される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６４７１６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、磁力により蓋部を吸着する燃料電池用ケースでは、燃料電池用ケースが傾斜している際に蓋部が開くと、内圧が低下しても、蓋部が閉まらないおそれがある。この場合、燃料電池用ケースは密封されず、内部が露出したままになる可能性がある。そのため、燃料電池用ケースが傾斜していても、内圧開放後に燃料電池用ケースを密封可能な技術が望まれていた。
【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】
本発明の一形態によれば、燃料電池を収容する燃料電池用ケースが提供される。この燃料電池用ケースは、燃料電池を収容する燃料電池用ケースであって；ケース本体と；前記ケース本体の少なくとも一面に形成された開口部と；前記開口部を塞ぎ、端部に設けられたヒンジ部材により前記ケース本体に開閉可能に固定された蓋部と；前記蓋部を前記ケース本体に締結する締結部材と；前記蓋部と前記ケース本体とを繋ぎ、前記蓋部を前記ケース本体側に付勢するバネ部材と、を備える。この形態の燃料電池用ケースによれば、ケース本体の内圧の増加によって締結部材による締結が解除され、蓋部が開いた場合であっても、バネ部材によって開いた蓋部を閉じることができる。そのため、燃料電池用ケースが傾斜していても、内圧開放後に燃料電池用ケースを密封できる。
【０００７】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池と燃料電池用ケースとを備える燃料電池システム等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】燃料電池用ケースの説明図である。
【図２】圧力差が予め定められた値より小さい場合を示す。
【図３】圧力差が予め定められた値より大きい場合を示す。
【図４】第２変形例における燃料電池用ケースの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態における燃料電池用ケース１００の説明図である。燃料電池用ケース１００は、燃料電池を収容する筐体である。本実施形態において、燃料電池用ケース１００は、例えば、固体高分子形の燃料電池であり、燃料電池セル（図示せず）を複数積層した積層体（図示せず）を内部に収容可能な箱形に形成されている。燃料電池用ケース１００は、例えば、燃料電池車両等に搭載される。燃料電池用ケース１００は、ケース本体１０と、開口部２０と、蓋部３０と、締結部材４０と、バネ部材５０とを有する。
【００１０】
本実施形態において、ケース本体１０は、アルミニウムにより形成されている。ケース本体１０は、例えば、ステンレスや、チタンや、これらの金属の合金により形成されてもよい。また、金属に限らず、樹脂等により形成されてもよい。
【００１１】
開口部２０は、ケース本体１０の一面に矩形状に形成されている。蓋部３０は、開口部２０を塞ぐための矩形部材である。なお、開口部２０および蓋部３０は、矩形の代わりに他の形状を採用してもよい。本実施形態において、蓋部３０はアルミニウムにより形成されている。蓋部３０は、延性の高い部材によって形成されていることが好ましいが、他の金属や樹脂等により形成されてもよい。
【００１２】
蓋部３０は、端部に設けられたヒンジ部材６０によりケース本体１０に開閉可能に固定されている。本実施形態において、ヒンジ部材６０は、蓋部３０の上側（＋ｙ軸方向側）に２つ設けられているが、位置および数は任意に定めることができる。また、本実施形態において、蓋部３０は、締結部材４０によってケース本体１０に固定されている。締結部材４０は、蓋部３０をケース本体１０に締結する。本実施形態において、締結部材４０は、例えば、締結ボルトである。
【００１３】
バネ部材５０は、蓋部３０とケース本体１０とを繋ぎ、蓋部３０をケース本体１０側に付勢する部材である。本実施形態において、バネ部材５０は、引張コイルバネである。なお、バネ部材５０に替えて、例えば、ゴムや樹脂によって形成された伸縮部材を用いてもよい。
【００１４】
本実施形態において、各部材の強度は次の数式（１）で表される関係を満たすことが好ましい。なお、ここでいう「強度」とは、水素の異常燃焼等により、燃料電池用ケース１００の内圧が高くなった場合に各部材に入力される荷重に対する耐久性や応力を含む概念である。強度は、例えば、有限要素法等で求めることができる。
【００１５】
ケース本体１０の強度 ＝ ヒンジ部材６０の強度 ＝ バネ部材５０の強度 ＞ 蓋部３０の強度 ＞ 締結部材４０の強度…（１）
【００１６】
また、本実施形態において、蓋部３０とバネ部材５０との固有振動数は、燃料電池用ケース１００の内圧が上昇する時間間隔よりも大きいことが好ましい。これにより、開口部２０が勢いよく開きすぎて、内圧が低下する前に閉まることを抑制できる。なお、固有振動数は次の数式（２）で求めることができる。
【００１７】
ω ＝ √ （ｋ ／ ｍ）…（２）
ここで、ωは固有振動数であり、ｋはバネ部材５０の剛性、ｍは蓋部３０の質量である。
【００１８】
図２、３は、バネ部材５０の配置を模式的に示す断面図である。図２、３では、説明の便宜上、締結部材４０の記載を省略している。図２は、燃料電池用ケース１００の内圧と燃料電池用ケースの外部の圧力との差（以下、「圧力差」という）が予め定められた値より小さい場合を示す。図２に示すように、蓋部３０は締結部材４０の締結力により開口部２０を塞いでおり、バネ部材５０は縮んだ状態である。
【００１９】
図２に示すように、本実施形態では、バネ部材５０は、燃料電池用ケース１００に設けられた溝部７０に設置されている。バネ部材５０は、蓋部３０をケース本体１０に向けて引っ張るためのフックを両端に有している。
【００２０】
図３は、圧力差が予め定められた値より大きい場合を示す。例えば、水素の異常燃焼によって燃料電池用ケース１００の内圧が上昇した場合、まず、強度の低い締結部材４０がゆるみ、引き千切れる。また、それと同時に蓋部３０は変形を生じるが、延性が高いため、破壊されない。なお、蓋部３０の剛性が高い場合、変形することも抑制できる。次に、バネ部材５０が蓋部３０により引っ張られるため、図３に示すように、蓋部３０が開く。
【００２１】
蓋部３０が開いた隙間より燃料電池用ケース１００の内圧が外部へ逃げることで、内圧が低下する。バネ部材５０は、図３に矢印で示す方向（ｚ軸方向）へ伸縮するため、内圧が低下すると、バネ部材５０が蓋部３０を＋ｚ軸方向に引っ張る力が内圧より大きくなる。この結果、蓋部３０が閉まる。なお、バネ部材５０の特性は、例えば、燃料電池用ケース１００が水平方向に対して±４５°程度傾いた場合であっても、増加した燃料電池用ケース１００の内圧を解放でき、内圧開放後の蓋部３０を燃料電池用ケース１００に密着させることができるように予め実験的に求めた特性に設定されている。
【００２２】
以上で説明した本実施形態の燃料電池用ケース１００によれば、ケース本体１０の内圧の増加によって締結部材４０による締結が解除され蓋部３０が開いた場合であっても、バネ部材５０によって開いた蓋部３０を閉じることができる。そのため、燃料電池用ケース１００が傾斜していても、内圧開放後に燃料電池用ケース１００を密封できる。従って、燃料電池スタックの高電圧部位に触れることを防ぐことができ、安全性が確保できる。
【００２３】
また、本実施形態では、ケース本体１０の強度の方が開口部２０、締結部材４０よりも強いため、ケース本体１０に損傷を生じる前に、ケース本体１０の内圧を低下させることができる。そのため、燃料電池用ケース１００の修理における工数やコストを下げることができる。
【００２４】
Ｂ．変形例：
＜第１変形例＞
上記実施形態において、燃料電池用ケース１００は、一つの面にのみ開口部２０を備えている。これに対して、燃料電池用ケース１００は、複数の面に、開口部２０を備えていてもよい。
【００２５】
＜第２変形例＞
図４は、第２変形例における燃料電池用ケース１００Ａの説明図である。上記実施形態では、燃料電池用ケース１００は、側面に開口部２０および蓋部３０を備えている。これに対して、燃料電池用ケース１００は、ケース本体１０の６つの側面のうちの任意の側面に開口部２０および蓋部３０を備えていてもよい。例えば、図４に示すように、燃料電池用ケース１００Ａは、上面に開口部２０および蓋部３０を備えていてもよい。上面に蓋部３０が備えられた場合には、重力の影響により、燃料電池用ケース１００Ａの内圧の増加によって蓋部３０が開くことを妨げることがないよう、バネ部材５０の特性が設定されている。また、燃料電池用ケース１００Ａは、下面に開口部２０および蓋部３０を備えていてもよい。下面に蓋部３０が備えられた場合には、重力の影響により、開いた蓋部３０を閉じることが妨げられないよう、バネ部材５０の特性が設定されている。
【００２６】
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、上述した課題を解決するために、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、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。
【符号の説明】
【００２７】
１０…ケース本体
２０…開口部
３０…蓋部
４０…締結部材
５０…バネ部材
６０…ヒンジ部材
７０…溝部
１００、１００Ａ…燃料電池用ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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