(57)【要約】【課題】燃料電池モジュールにおいて、水素ポンプと気液分離器とを締結する際の、分離器側対向面に対するポンプ側対向面の傾きを抑制する。【解決手段】燃料電池モジュールは、水素ポンプであって、ポンプ側開口部が形成されたポンプ側対向面を有する水素ポンプと、気液分離器であって、分離器側開口部が形成された分離器側対向面を有する気液分離器と、水素ポンプと気液分離器とを締結する３つ以上の締結点と、昇温用流路と、ポンプ側開口部と分離器側開口部との接続部を封止するガスケットと、弾性部材によって形成された傾斜抑制部と、を備える。ガスケットの少なくとも一部は、ポンプ側対向面と分離器側対向面との間であって、３つ以上締結点を結ぶことで規定される領域の外側に配置され、傾斜抑制部は、ポンプ側対向面と分離器側対向面との間であって、領域の内側に配置されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池モジュールであって、
燃料電池スタックに水素オフガスを循環させる水素ポンプであって、前記水素オフガスが流れるポンプ側開口部が形成されたポンプ側対向面を有する水素ポンプと、
前記水素ポンプに締結され、前記水素オフガスに含まれる水を分離する気液分離器であって、前記水素オフガスが流れる分離器側開口部が形成された分離器側対向面を有する気液分離器と、
前記ポンプ側対向面と前記分離器側対向面とが対向した状態で、前記水素ポンプと前記気液分離器とを締結する３つ以上の締結点と、
内部に流体を流通させ、前記水素ポンプ及び前記気液分離器を昇温させる昇温用流路と、
前記水素オフガスが流れる流路のうち、前記ポンプ側開口部と前記分離器側開口部との接続部を封止するガスケットと、
弾性部材によって形成された傾斜抑制部と、を備え、
前記ガスケットの少なくとも一部は、前記ポンプ側対向面と前記分離器側対向面との間であって、前記３つ以上の締結点を結ぶことで規定される領域の外側に配置され、
前記傾斜抑制部は、前記ポンプ側対向面と前記分離器側対向面との間であって、前記領域の内側に配置されている、
燃料電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池モジュールであって、
前記傾斜抑制部は、前記ガスケットと同一部材である、燃料電池モジュール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の燃料電池モジュールであって、
前記ガスケットと前記傾斜抑制部とは、前記領域を規定する一辺を挟んで対称となる位置に配置されている、燃料電池モジュール。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料電池モジュールであって、
前記水素ポンプは、さらに羽部が収容されている本体部を有し、
前記３つ以上の締結点は、前記ポンプ側対向面と垂直な方向から前記燃料電池モジュールを見た際に、前記本体部の外殻より内側に位置する、燃料電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両前方のフロントルームに燃料電池スタックが配置された燃料電池車両が知られている（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２０１５−２３１３１９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、フロントルームに燃料電池スタックが配置された燃料電池車両において、フロントルームに水素ポンプと、気液分離器と、が配置されている場合がある。水素ポンプは、燃料電池スタックから排出される水素オフガスを燃料電池スタックに再び供給する。気液分離器は、水素オフガスから水分を分離する。また、低温環境下における気液分離器内の液水の凍結を抑制するために、気液分離器の近傍には、水素ポンプと気液分離器を昇温させるための流体が流れる昇温用流路が配置される場合がある。
【０００５】
上記の場合において、水素ポンプと気液分離器とを有する燃料電池モジュールを小型化するために、水素ポンプと気液分離器との間に別部材によって形成された水素流路を配置することなく、水素ポンプと気液分離器とを締結して、直接に水素流路を接続することが望まれている。水素ポンプと気液分離器とを直接に流路接続する場合には、水素ポンプと気液分離器との接続部を封止するためのガスケットが配置される場合がある。しかしながら、昇温用流路の配置位置によっては、水素ポンプと気液分離器との接続部の周囲およびガスケットの周囲を囲うように複数の締結点を配置できない場合がある。このため、ガスケットの反発力によって各締結点に生じる反力にばらつきが生じる場合がある。各締結点に生じる反力にばらつきが生じた場合、水素ポンプの対向面に対して気液分離器の対向面が傾く恐れがある。したがって、各締結点において生じるガスケットの反力がばらつく可能性を低減できる技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、上述の課題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。
【０００７】
本開示の一形態によれば、燃料電池モジュールが提供される。この燃料電池モジュールは、燃料電池スタックに水素オフガスを循環させる水素ポンプであって、前記水素オフガスが流れるポンプ側開口部が形成されたポンプ側対向面を有する水素ポンプと、前記水素ポンプに締結され、前記水素オフガスに含まれる水を分離する気液分離器であって、前記水素オフガスが流れる分離器側開口部が形成された分離器側対向面を有する気液分離器と、前記ポンプ側対向面と前記分離器側対向面とが対向した状態で、前記水素ポンプと前記気液分離器とを締結する３つ以上の締結点と、内部に流体を流通させ、前記水素ポンプ及び前記気液分離器を昇温させる昇温用流路と、前記水素オフガスが流れる流路のうち、前記ポンプ側開口部と前記分離器側開口部との接続部を封止するガスケットと、弾性部材によって形成された傾斜抑制部と、を備える。前記ガスケットの少なくとも一部は、前記ポンプ側対向面と前記分離器側対向面との間であって、前記３つ以上締結点を結ぶことで規定される領域の外側に配置され、前記傾斜抑制部は、前記ポンプ側対向面と前記分離器側対向面との間であって、前記領域の内側に配置されている。
【０００８】
この形態の燃料電池モジュールによれば、ガスケットの少なくとも一部は、ポンプ側対向面と分離器側対向面との間であって、３つ以上の締結点を結ぶことで規定される領域の外側に配置され、傾斜抑制部は、ポンプ側対向面と分離器側対向面との間であって、３つ以上の締結点を結ぶことで規定される領域の内側に配置されている。これにより、ガスケットの反発力によって各締結点に生じる反力のばらつきを低減できる。したがって、分離器側対向面に対する、ポンプ側対向面の傾きを抑制できる。
【０００９】
上記形態の燃料電池モジュールにおいて、前記傾斜抑制部は、前記ガスケットと同一部材であってもよい。この燃料電池モジュールによれば、傾斜抑制部とガスケットは同じ部材であるので、製造時のコストを低減できる。
【００１０】
上記形態の燃料電池モジュールにおいて、前記ガスケットと前記傾斜抑制部とは、前記領域を規定する一辺を挟んで対称となる位置に配置されていてもよい。この燃料電池モジュールによれば、ガスケットと傾斜抑制部とは、領域を規定する一辺を挟んで対称となる位置に配置されているので、ガスケットの反発力によって各締結点に生じる反力のばらつきを、傾斜抑制部によってより適切に低減できる。
【００１１】
上記形態の燃料電池モジュールにおいて、前記水素ポンプは、さらに羽部が収容されている本体部を有し、前記３つ以上の締結点は、前記ポンプ側対向面と垂直な方向から前記燃料電池モジュールを見た際に、前記本体部の外殻より内側に位置してもよい。この燃料電池モジュールによれば、ポンプ側対向面と垂直な方向から燃料電池モジュールを見た際に、３つ以上の締結点が本体部の外殻より内側に位置するので、３つ以上の締結点が外殻の外側に位置する場合と比べて、燃料電池モジュールが大型化することを抑制できる。
【００１２】
本開示は、上記の燃料電池モジュール以外の種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池と燃料電池モジュールとを備えた燃料電池システムや、燃料電池システムを搭載した燃料電池車両等の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る燃料電池モジュールを備える燃料電池車両の概略構成を示す説明図。
【図２】第１の実施形態に係る燃料電池モジュールを備える燃料電池システムの構成を示す構成図。
【図３】燃料電池モジュールの模式図。
【図４】図３の燃料電池モジュールを紙面に沿った所定の面で切断した概略図。
【図５】図４に示す５−５断面模式図。
【図６】締結点と、ガスケットと、傾斜抑制部と、の位置関係を説明するための図。
【図７】図６に示す７−７断面の模式図。
【図８】比較例に係る燃料電池モジュールのポンプ側対向面の模式図。
【図９】図８に示す９−９断面模式図。
【図１０】締結点と水素ポンプの本体部との位置関係を説明するための図。
【図１１】第２の実施形態に係る燃料電池モジュールのポンプ側対向面の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ａ．第１の実施形態
図１は、第１の実施形態に係る燃料電池モジュール５３を備える燃料電池車両の概略構成を示す説明図である。図２は、第１の実施形態に係る燃料電池モジュール５３を備える燃料電池システム１００の構成を示す構成図である。燃料電池車２００は、燃料電池スタック２０を動力源として利用する車両である。本実施形態において、燃料電池スタック２０を構成する燃料電池は、固体高分子型の燃料電池である。燃料電池モジュール５３は、燃料電池スタック２０に水素および空気を供給する種々の補機を有し、水素ポンプ３０と気液分離器４０とを含む。
【００１５】
燃料電池車２００（図１）において、燃料電池モジュール５３は、気液分離器４０によって分離された水を効率よく排出するために、燃料電池スタック２０の重力方向下側（紙面下側）に配置されている。これは、燃料電池モジュール５３が配設された水素供給排出機構５０を構成する流路が長くなることを抑制するためである。流路が長くなった場合には、水素ガスを供給する際に、圧損が発生するおそれがある。また、水素ポンプ３０と気液分離器４０は、フロントルームＦＲ内の車両後端側であるダッシュボードＤＢの近傍に配置されている。燃料電池モジュール５３がダッシュボードＤＢの近傍に配置されることで、燃料電池スタック２０と水素タンク５１とを接続する供給流路５４と、燃料電池モジュール５３と、を接続する配管が長くなることを抑制できる。フロントルームＦＲは、車室ＶＲよりも前方に位置する。
【００１６】
燃料電池システム１００（図２）は、燃料電池車２００に搭載される。燃料電池システム１００は、アノードガスとカソードガスとの反応によって発電する。本実施形態において、アノードガスは水素ガスであり、カソードガスは空気である。燃料電池システム１００は、燃料電池スタック２０と、水素供給排出機構５０と、空気供給排出機構６０と、冷媒循環機構７０と、昇温用流路８０と、を備える。
【００１７】
水素供給排出機構５０は、燃料電池スタック２０へ水素ガスの供給、および、水素オフガスの循環を行なう。水素供給排出機構５０は、水素タンク５１、レギュレータ５２、燃料電池モジュール５３、供給流路５４、流入管５６、および流出管５７を備える。
【００１８】
水素タンク５１は、水素ガスを貯蔵するタンクである。水素タンク５１に貯蔵された水素ガスは、供給流路５４を介して、燃料電池スタック２０へと供給される。水素タンク５１における供給流路５４との接続部には、シャットバルブ５１１が備えられている。シャットバルブ５１１は、水素タンク５１と供給流路５４との間の連通状態を切り替えることによって、水素タンク５１から燃料電池スタック２０への水素ガスの供給の有無を切り替える。燃料電池スタック２０への水素ガスの供給量は、レギュレータ５２による圧力の調節と、インジェクタ（図示しない）による噴出と、によって調節されている。
【００１９】
流入管５６は、燃料電池スタック２０の水素オフガスの出口と、燃料電池モジュール５３とを接続する配管である。流出管５７は、燃料電池モジュール５３と供給流路５４を接続する配管である。
【００２０】
燃料電池モジュール５３は、水素ポンプ３０と、気液分離器４０と、排気排水弁４６と、を有している。燃料電池モジュール５３は、流入管５６から流入する水素オフガスを、燃料電池スタック２０に再度供給する。水素オフガスに含まれる生成水は、気液分離器４０によって分離される。生成水が分離された後の水素オフガスは、水素ポンプ３０によって、流出管５７へと送出される。流出管５７へと送出された水素オフガスは、水素タンク５１から供給される水素ガスと共に供給流路５４によって燃料電池スタック２０に再度供給される。分離された生成水は、排気排水弁４６が開状態のときに、水素オフガスと共に排気排水部４８から排出される。
【００２１】
空気供給排出機構６０は、燃料電池スタック２０への空気の供給、および、燃料電池スタック２０からの空気の排出を行なう。
【００２２】
冷媒循環機構７０は、燃料電池スタック２０の運転温度を制御するための冷媒を循環させる。冷媒には、例えば、空気や、水、エチレングリコール等の不凍水を用いることができる。本実施形態において、冷媒は、水である。以下では、冷媒として使用される水は、冷却水とも記載する。
【００２３】
昇温用流路８０は、燃料電池モジュール５３を昇温するための流体を流通させるための流路である。昇温用の流体としては、例えば、空気や水、エチレングリコール等の不凍水を用いることが可能である。本実施形態において、昇温用の流体として、冷却水に用いられる水を利用している。昇温用流路８０は、冷媒循環機構７０を構成する流路に直列に接続されている。以下では、昇温のために使用される水を、昇温水とも記載する。本実施形態において、昇温用流路８０は、冷媒循環機構７０の流路に直列に接続されているが、昇温用の流体として冷却水とは別の流体を用いる場合には、冷媒循環機構７０とは独立して設けても良い。
【００２４】
昇温水の温度は、燃料電池モジュール５３内における生成水の凍結が抑制可能な温度に調節されている。本実施形態において、昇温水の温度は、燃料電池車２００の空調システム（図示しない）を利用して調節されている。具体的には、空調システムに用いられる電熱ヒータによって昇温水の温度が調節される。
【００２５】
本実施形態において、昇温用流路８０は、燃料電池モジュール５３の昇温のために用いられているが、燃料電池モジュール５３の発熱を抑制するために用いることも可能である。昇温用流路８０は、燃料電池モジュール５３と比べて低い温度の水を流通させることにより、燃料電池モジュール５３を冷却できる。
【００２６】
図３は、燃料電池モジュール５３の模式図である。燃料電池モジュール５３は、水素ポンプ３０と気液分離器４０との間に、水素オフガスを流通させるための配管を別途に設けることなく、水素ポンプ３０と気液分離器４０とが直接に接続されている。水素ポンプ３０は、流出管５７（図２）へ水素オフガスを送出するための送出部３３を備える。燃料電池モジュール５３は、水素ポンプ３０と気液分離器４０に加え、昇温用流路８０の一部を構成する、ポンプ側配管８２および分離器側配管８１を有する。本実施形態において、昇温水は、分離器側配管８１を流通した後にポンプ側配管８２へと流れる。水素ポンプ３０と気液分離器４０とは、複数の締結点（図３では、第１の締結点Ｂ１のみ図示）においてボルトによって締結されることで、互いに取り付けられている。
【００２７】
気液分離器４０は、燃料電池車２００のフロントルームＦＲ内において、水素ポンプ３０の重力方向下側（図３の紙面下側）に位置する。気液分離器４０は、流入管５６（図２）に接続される流入部４１と、排気排水弁４６と、排気排水弁４６が配設された排気排水部４８と、を有する。気液分離器４０は、水素オフガスに含まれる水（液水）を分離する。気液分離器４０によって分離された生成水は、気液分離器４０の下側に設けられた排気排水部４８から水素オフガスと共に排出される。
【００２８】
水素オフガスは、流入部４１から気液分離器４０の内部へ流入された後に、水素ポンプ３０へと流入し、送出部３３から送出される。
【００２９】
ポンプ側配管８２は、内部を流通する昇温水によって、水素ポンプ３０の後述する羽部が収容されている本体部３１の昇温が可能となるように配置されている。具体的には、ポンプ側配管８２の外表面と本体部３１の筐体の外表面とが接している。
【００３０】
分離器側配管８１は、内部を流通する昇温水によって、気液分離器４０の昇温が可能となるように設けられている。具体的には、分離器側配管８１の外表面と気液分離器４０の外表面とが接している。分離器側配管８１は、排気排水部４８の排気排水弁４６が配設された位置の近傍を昇温するように設けられていることが好ましい。この場合には、排気排水部４８が生成水の凍結によって閉塞する可能性をより低減できる。
【００３１】
図４は、図３の燃料電池モジュール５３を紙面に沿った所定の面で切断した概略図である。以下では、図４を用いて水素ポンプ３０および気液分離器４０の機能を説明する。気液分離器４０内に貯留された水は、ハッチングで示している。水素ポンプ３０の外面のうちで、水素ポンプ３０と気液分離器４０とを締結する際に、気液分離器４０と対向する面を、ポンプ側対向面ＰＳと記載する。気液分離器４０の外面のうちで、水素ポンプ３０と締結された際に、ポンプ側対向面ＰＳと対向する面を、分離器側対向面ＳＳと記載する。
【００３２】
気液分離器４０は、流入部４１と、分離部４２と、貯留部４３と、分離器側開口部４４と、排気排水弁４６と、排気排水部４８と、を有する。流入部４１は、水素オフガスを流入管５６から分離部４２へと流入させる開口である。分離部４２は、気液分離器４０の内部空間であり、流入部４１から流入した水素オフガスを、水と水が分離された水素オフガスとに分離する。貯留部４３は、分離部４２の下方側（図４の紙面下側）に位置し、分離された水を一時的に貯留する。水素オフガスに含まれる水は、重力によって分離部４２から貯留部４３へ移動することで分離される。分離器側開口部４４は、ポンプ側開口部３５と接続されることにより水素流路の一部を形成する開口である。水が分離された水素オフガスは、分離器側開口部４４と後述するポンプ側開口部３５を通って水素ポンプ３０の内部へと移動する。排気排水部４８は、貯留部４３に接続された配管であり、気液分離器４０内部と外部とを接続する流路を形成する。排気排水弁４６は、貯留部４３と排気排水部４８との間に配設された開閉弁（例えば、電磁弁）である。排気排水弁４６は、貯留部４３と排気排水部４８との間を、連通状態から非連通状態に、もしくは、非連通状態から連通状態に切り替える。貯留部４３と排気排水部４８が連通状態に切り替えられると、貯留部４３に貯留された水は、水素オフガスと共に外部へと排出される。排気排水弁４６は、例えば、貯留部４３内の水の量が予め定められた量より多くなった場合や、水素オフガス内の窒素濃度が予め定められた濃度より高くなった場合に、非連通状態から連通状態へと切り替えられる。
【００３３】
水素ポンプ３０は、本体部３１と、底壁３２と、ポンプ側開口部３５と、送出部３３と、羽部３１１、３１２とを有する。水素ポンプ３０は、本体部３１の内部に２枚の羽部３１１、３１２を備える２葉式のルーツポンプである。本体部３１は、羽部３１１、３１２が収容される筐体である。２枚の羽部３１１、３１２は、本体部３１内で回転することによって、ポンプ側開口部３５側から送出部３３側へと水素オフガスを送出する。底壁３２は、本体部３１の下側に位置する壁部であり、ポンプ側対向面ＰＳを外表面に有する。ポンプ側開口部３５は、底壁３２に形成された開口であり、ポンプ側対向面ＰＳとポンプ側対向面ＰＳと対向する内表面に亘って形成されている。分離器側開口部４４に接続されることにより、水素流路の一部を形成する。ポンプ側開口部３５は、気液分離器４０から水素ポンプ３０内部へ水素オフガスを流入する。送出部３３は、気液分離器４０から水素ポンプ３０内部へ流入した水素オフガスを、流出管５７へと送出するための開口である。ここで、ポンプ側開口部３５と分離器側開口部４４とが接続された部分を接続部９０とも呼ぶ。
【００３４】
分離器側配管８１は、気液分離器４０の排気排水弁４６を昇温できる位置に配置されることで、排気排水弁４６が凍結することによる排気排水部４８の閉塞を抑制する。排気排水部４８が閉塞した場合には、気液分離器４０内の水が排出できず、水素オフガスから水を十分に分離できなくなるおそれがある。十分に水を分離できない場合には、水素オフガスが水を含んだ状態で燃料電池スタック２０へと供給され、発電効率が低下するおそれがある。
【００３５】
図５は、図４に示す５−５断面模式図である。図５において、破線で囲まれた領域は、分離器側配管８１と排気排水弁４６と排気排水部４８の位置を示している。以下では、燃料電池モジュール５３が備える、ポンプ側対向面ＰＳにおけるガスケットＧＫｈと、傾斜抑制部ＤＧと、締結点Ｂ１〜Ｂ３と、の位置関係を説明する。
【００３６】
ポンプ側対向面ＰＳは、ポンプ側配管８２を形成するための開口Ｗｈと、ポンプ側開口部３５と、水素ポンプ３０と気液分離器４０とを締結するためのボルト孔である３つの締結点Ｂ１〜Ｂ３と、を有する。開口Ｗｈの外周にはガスケットＧＫｗが配置されている。ガスケットＧＫｗは、ゴム等のシール部材であって、昇温用流路８０内の水が漏洩しないように封止する。ポンプ側開口部３５の周囲には、ガスケットＧＫｈを設置するための溝（図示しない）が形成されている。
【００３７】
ガスケットＧＫｈは、水素不透過性を有するシール部材である。ガスケットＧＫｈには、シール性を有するゴムを用いることができる。ガスケットＧＫｈは、圧縮変形した状態で、ポンプ側開口部３５と分離器側開口部４４との接続部９０の周囲を囲うように配置されている。ガスケットＧＫｈは、接続部９０から水素オフガスが漏洩しないように封止する。本実施形態において、ガスケットＧＫｈは、樹脂等の接着剤と、ポンプ側対向面ＰＳと分離器側対向面ＳＳからの面圧と、によって設置位置に固定されている。面圧は、締結点Ｂ１〜Ｂ３におけるボルト締結によって付与される。
【００３８】
傾斜抑制部ＤＧは、弾性部材であり、ポンプ側対向面ＰＳと分離器側対向面ＳＳから受ける圧力に応じて圧縮変形することによって、ガスケットＧＫｈの反発力によって各締結点Ｂ１〜Ｂ３に生じる反力のばらつきを低減する。これにより、傾斜抑制部ＤＧは、ポンプ側対向面ＰＳが分離器側対向面ＳＳに対して傾斜した状態になることを抑制する。傾斜抑制部ＤＧに用いる弾性部材は、例えば、圧縮コイルバネや板バネ等のばねや合成ゴム等のゴムである。傾斜抑制部ＤＧに用いる弾性部材は、ガスケットＧＫｈを構成する部材と同程度の圧縮率であることが好ましく、ガスケットＧＫｈと同一部材（つまり、ガスケット）であることがより好ましい。傾斜抑制部ＤＧとガスケットＧＫｈが同程度の圧縮率を有している場合には、ガスケットＧＫｈと傾斜抑制部ＤＧは、水素ポンプ３０と気液分離器４０を締結する際の圧力による体積変化が同程度となる。この場合には、傾斜抑制部ＤＧとガスケットＧＫｈが異なる圧縮率を有している場合と比べて、ポンプ側対向面ＰＳの傾斜をより適切に抑制することが可能である。傾斜抑制部ＤＧとガスケットＧＫｈが同一部材である場合には、傾斜抑制部ＤＧとガスケットＧＫｈとで、圧縮率だけではなく、温度変化に伴う物性変化等の特性も同じである。このため、傾斜抑制部ＤＧとガスケットＧＫｈが同じ部材である場合には、傾斜抑制部ＤＧとガスケットＧＫｈが異なる部材である場合と比べて、ポンプ側対向面ＰＳの傾斜をより適切に抑制することが可能である。また、傾斜抑制部ＤＧがガスケットＧＫｈと同一部材であることで、傾斜抑制部ＤＧを容易に準備でき、燃料電池モジュール５３の製造コストを低減できる。なお、本実施形態において、傾斜抑制部ＤＧは、ガスケットＧＫｈと同一部材であり、一定の厚みを有した環状の部材である。
【００３９】
３つの締結点Ｂ１〜Ｂ３は、分離器側配管８１、排気排水弁４６、および排気排水部４８を避けるように形成されている。これは、分離器側配管８１、排気排水弁４６、および排気排水部４８が位置する場所に締結点Ｂ１〜Ｂ３を形成することが困難であるためである。なお、本実施形態において、締結点Ｂ１〜Ｂ３の数は、３つであるが、４つ以上であってもよい。
【００４０】
図６は、締結点Ｂ１〜Ｂ３と、ガスケットＧＫｈと、傾斜抑制部ＤＧと、の位置関係を説明するための図である。本実施形態において、ガスケットＧＫｈは、締結点Ｂ１〜Ｂ３を結ぶことで規定された領域ＲＢの外側に配置されている。領域ＲＢは、締結点Ｂ１〜Ｂ３を結んだ線分によって囲まれた領域である。つまり、領域ＲＢは、締結点Ｂ１〜Ｂ３を頂点とする多角形（本実施形態では三角形）の内側領域である。傾斜抑制部ＤＧは、領域ＲＢの内側に配置されている。ガスケットＧＫｈと傾斜抑制部ＤＧは、領域ＲＢの一辺である線分Ｌ１を挟んで対称な位置に配置されていることが好ましい。この場合には、ガスケットＧＫｈと傾斜抑制部ＤＧが線分Ｌ１を挟んで非対称な位置に配置されている場合と比べて、傾斜抑制部ＤＧは、ガスケットＧＫｈの反発力による各締結点Ｂ１〜Ｂ３に生じる反力のばらつきをより適切に低減できる。線分Ｌ１は、第１の締結点Ｂ１と第３の締結点Ｂ３とを結んだ線分である。
【００４１】
図７は、図６に示す７−７断面の模式図である。燃料電池モジュール５３は、締結点Ｂ１〜Ｂ３を結ぶことで規定される領域ＲＢの内側に傾斜抑制部ＤＧを有している（図６）。傾斜抑制部ＤＧは、圧縮変形した状態で領域ＲＢの内側に配置されているので、領域ＲＢの内側の位置においても傾斜抑制部ＤＧによって各締結点Ｂ１〜Ｂ３に反力を生じさせることができる。これにより、領域ＲＢの外側に位置するガスケットＧＫｈの圧縮変形によって各締結点Ｂ１〜Ｂ３に生じる反力のばらつきを、傾斜抑制部ＤＧによって低減できる。したがって、分離器側対向面ＳＳに対するポンプ側対向面ＰＳの傾きが低減される。
【００４２】
図８は、比較例に係る燃料電池モジュール１５３のポンプ側対向面ＰＳの模式図である。図９は、比較例に係る燃料電池モジュール１５３における９−９断面の模式図である。図８に示したように、比較例に係る燃料電池モジュール１５３は、第１の実施形態に係る燃料電池モジュール５３と比較して、傾斜抑制部を有していない点でのみ異なる。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と同様の構成については、第１の実施形態と同一の符号を付し、説明を省略する。傾斜抑制部を有していない場合には、ガスケットｇｋｈの反発力により、各締結点Ｂ１〜Ｂ３に生じる反力にばらつきが生じる。締結点Ｂ１〜Ｂ３に生じる反力にばらつきが生じた場合には、図９に示すように、ポンプ側対向面ＰＳは分離器側対向面ＳＳに対して傾く。ポンプ側対向面ＰＳは分離器側対向面ＳＳに対して傾いた場合には、ガスケットｇｋｈの劣化の進行が早くなる。
【００４３】
図１０は、締結点Ｂ１〜Ｂ３と水素ポンプ３０の本体部３１との位置関係を説明するための図である。本実施形態において、締結点Ｂ１〜Ｂ３は、ポンプ側対向面ＰＳと垂直な方向から見た際に、本体部３１の外殻より内側に位置する。これにより、燃料電池モジュール５３のポンプ側対向面ＰＳ方向における大きさを小さくできる。本実施形態において、締結点Ｂ１〜Ｂ３は、本体部３１の外殻より内側に設定されているが、これは必須ではない。本体部３１の外殻より外側に位置する状態で形成された場合であっても、水素ポンプ３０と気液分離器４０の締結は可能である。
【００４４】
以上説明した第１の実施形態に係る燃料電池モジュール５３によれば、傾斜抑制部ＤＧが締結点Ｂ１〜Ｂ３を結ぶことで規定される領域ＲＢの内側に配置されているため、ガスケットＧＫｈの反発力によって各締結点Ｂ１〜Ｂ３に生じる反力のばらつきを低減できる。この場合には、ポンプ側対向面ＰＳの分離器側対向面ＳＳに対する傾きを抑制できる。
【００４５】
また、締結点Ｂ１〜Ｂ３は、本体部３１の外殻より内側に形成されている。このため、締結点Ｂ１〜Ｂ３が本体部３１の外殻の外側に形成されている場合と比べて、燃料電池モジュール５３の製造時および搬送時に締結点Ｂ１〜Ｂ３に外力が直接に加わる可能性を低減できる。したがって、燃料電池モジュール５３が、製造時および搬送時に破損するおそれを低減できる。また、締結点Ｂ１〜Ｂ３が本体部３１の外殻の外側に形成されている場合と比べて、ポンプ側対向面ＰＳ方向における大型化が抑制できる。
【００４６】
また、燃料電池モジュール５３のポンプ側対向面ＰＳ方向における大きさを小さくできるため、燃料電池車２００が前方衝突などを起こした場合に、燃料電池モジュール５３がダッシュボードＤＢへ衝突することによって、燃料電池モジュール５３がダッシュボードＤＢを突き破り、燃料電池車２００の乗員が負傷するおそれを低減できる。
【００４７】
Ｂ．第２の実施形態
図１１は、第２の実施形態に係る燃料電池モジュール５３ａのポンプ側対向面ＰＳの模式図である。以下、第１の実施形態と同様の構成については、第１の実施形態と同一の符号を付し、説明を省略する。図１１に示すように、ガスケットＧＫＨの一部は領域ＲＢの外側に配置され、ガスケットＧＫＨの他の一部は領域ＲＢの内側に配置されている。つまり、ガスケットＧＫＨは、線分Ｌ１を跨いで領域ＲＢの外側および内側に配置されている。これにより、ガスケットＧＫＨのうち領域ＲＢの内側に配置された部分は、第１の実施形態における傾斜抑制部ＤＧとして機能する。ガスケットＧＫＨは、傾斜抑制部ＤＧの機能を兼ね備える。この場合であっても、第１の実施形態に係る燃料電池モジュール５３と同様に、分離器側対向面ＳＳに対するポンプ側対向面ＰＳの傾きを抑制できる。
【００４８】
本開示は、上述の実施形態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は、上述の課題の一部また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、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】
【００４９】
２０…燃料電池スタック
３０…水素ポンプ
３１…本体部
３２…底壁
３３…送出部
３５…ポンプ側開口部
４０…気液分離器
４１…流入部
４２…分離部
４３…貯留部
４４…分離器側開口部
４６…排気排水弁
４８…排気排水部
５０…水素供給排出機構
５１…水素タンク
５２…レギュレータ
５３、５３ａ、１５３…燃料電池モジュール
５４…供給流路
５６…流入管
５７…流出管
６０…空気供給排出機構
７０…冷媒循環機構
８０…昇温用流路
８１…分離器側配管
８２…ポンプ側配管
９０…接続部
１００…燃料電池システム
２００…燃料電池車
３１１、３１２…羽部
５１１…シャットバルブ
Ｂ１〜Ｂ３…締結点
ＤＢ…ダッシュボード
ＦＲ…フロントルーム
ＧＫｗ、ＧＫｈ、ＧＫＨ、ｇｋｈ…ガスケット
ＤＧ…傾斜抑制部
ＰＳ…ポンプ側対向面
ＳＳ…分離器側対向面
ＶＲ…車室
Ｗｈ…開口
【図１】
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【図２】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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