(57)【要約】【課題】燃料電池へ反応ガスを供給する供給配管の周囲の結露発生を防止できる燃料電池の配管接続部構造を提供する。【解決手段】収納ボックス１内に配置された燃料電池ユニットＮＵに、収納ボックス１外に設けた水素ガスタンク１１から水素ガスが減圧された状態で供給配管８を介して供給される燃料電池の配管接続部構造であって、前記供給配管８の燃料電池ユニットＮＵに対するジョイント部１４の下流側の周囲と、供給配管８が挿通される収納ボックス１の挿通孔１０の周囲との間に、供給配管８を覆う弾性ブーツ部材１５を取り付けたことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納ボックス内に配置された燃料電池ユニットに、収納ボックス外に設けた燃料ガス供給源から燃料ガスが減圧された状態で供給配管を介して供給される燃料電池の配管接続部構造であって、前記供給配管の燃料電池ユニットに対する接続部の下流側の周囲と、供給配管が挿通される収納ボックスの挿通孔の周囲との間に、供給配管を覆う弾性ブーツ部材を取り付けたことを特徴とする燃料電池の配管接続部構造。
【請求項２】
前記接続部は燃料電池ユニットへの燃料ガスの供給を遮断する遮断弁と供給配管との接続部であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の配管接続部構造。
【請求項３】
前記燃料電池が車載用であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池の配管接続部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、燃料電池車両の燃料電池システムに用いられる燃料電池の配管接続部構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池の中には、例えば燃料ガスである水素ガスと酸化剤ガスである空気を供給して発電を行うものが知られている。この種の燃料電池には水素ガスと空気を供給するための供給配管が接続され、燃料電池を含むユニットが収納ボックスに収められたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１９６１９４号公報
【０００４】
ここで、供給されるガスのうち水素ガスは圧縮された状態で水素タンクなどに貯留される場合が多いことから、減圧して使用するのが一般的である。
一方、燃料電池は水素ガスと空気中の酸素とによる電気化学反応により発電を行う際に反応により熱が発生するため、収納ボックス内はある程度高い温度となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような燃料電池を車両に搭載しようとした場合にはその性質上前記収納ボックス内に燃料電池及びこれに関連する機器類をある程度外部と隔絶した状態で収める必要があるが、減圧され温度が低い状態の水素ガスが流れる供給配管が、燃料電池の反応熱により温度が高くなった燃料ボックス内に配索されると、温度差により供給配管表面に結露が生ずるという問題がある。
この結露水は供給配管と燃料電池ユニットの配管接続部分の錆発生の原因となり、その結果結露防止のための対策を施さなければならず、コストアップにつながるという問題がある。
そこで、この発明は、燃料電池へ反応ガスを供給する供給配管の周囲の結露発生を防止できる燃料電池の配管接続部構造を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、収納ボックス（例えば、実施形態における収納ボックス１）内に配置された燃料電池ユニット（例えば、実施形態における燃料電池ユニットＮＵ）に、収納ボックス外に設けた燃料ガス供給源（例えば、実施形態における水素ガスタンク１１）から燃料ガス（例えば、実施形態における水素ガス）が減圧された状態で供給配管（例えば、実施形態における供給配管８）を介して供給される燃料電池の配管接続部構造であって、前記供給配管の燃料電池ユニットに対する接続部（例えば、実施形態におけるジョイント部１４）の下流側の周囲と、供給配管が挿通される収納ボックスの挿通孔（例えば、実施形態における挿通孔１０）の周囲との間に、供給配管を覆う弾性ブーツ部材（例えば、実施形態における弾性ブーツ部材１５）を取り付けたことを特徴とする。
このように構成することで、弾性ブーツ部材は収納ボックス内に位置していながらその内部が収納ボックス内と隔絶されて収納ボックス外の雰囲気下に置かれることとなる。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、前記接続部は燃料電池ユニットへの燃料ガスの供給を遮断する遮断弁（例えば、実施形態における遮断弁７）と供給配管との接続部（例えば、実施形態におけるジョイント部１４）であることを特徴とする。
このように構成することで、メインテナンス時等において、燃料ガスの供給配管を取り外した際に、供給配管内の燃料ガスが収納ボックス内に進入することを防止できる。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、前記燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池２）が車載用であることを特徴とする。
このように構成することで、車両走行時における振動で収納ボックスが揺れを生じ、燃料電池と収納ボックスとが供給配管の配索方向に相対移動しても、弾性ブーツ部材の伸縮変形によりこれを吸収できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１は車載用の燃料電池が制御ユニットと共に収納ボックスに収められた状態を概略的に示す平面説明図である。収納ボックス１は、例えば図示しない車体のフロア下に取り付けられるもので、閉塞された内部空間に燃料電池（ＦＣ）２及び制御ユニット３が配置されるものである。尚、燃料電池２と制御ユニット３で燃料電池ユニットＮＵが構成されている。
燃料電池２は、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟持し更にセパレータで挟持したセルを複数積層して構成されたものである。アノード電極に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード電極に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給すると、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソード電極まで移動し、カソード電極で酸素と発熱を伴う電気化学反応を起こして発電し、水が生成される。
【００１０】
制御ユニット３は燃料電池２に供給される水素ガスを調圧する調圧弁４、水素ガスの排出ガスに含まれる余剰ガスを循環再利用するために設けられたエゼクタ５、水素ガスを加湿する加湿器６などの機器類を備えており、この制御ユニット３の水素ガスの供給側には、水素ガスの供給を遮断する遮断弁７が設けられている。
【００１１】
燃料電池２には水素ガスと空気が供給配管８を介して供給されるが、この供給配管８は収納ボックス１の後壁９に形成された挿通孔１０から挿入されている。水素ガスは、例えば車体後部に配置された高圧の水素ガスタンク（燃料ガス供給源）１１に収容され、減圧された状態で供給配管８から制御ユニット３内に導入され、制御ユニット３において更に減圧され、かつ、加湿された状態で燃料電池２に供給される。
空気は、例えば車体前部に配置されたコンプレッサ１２から燃料電池２に供給される。
【００１２】
図２はこの発明の実施形態の要部斜視図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図２において１は上部を開いた状態の収納ボックスの一部を示している。収納ボックス１の後壁９には側壁１３との接合部付近に水素ガスの供給配管８が挿通される挿通孔１０が形成されている。この供給配管８は水素ガスタンク１１から延び収納ボックス１の挿通孔１０から制御ユニット３の入口側に設けられた遮断弁７にジョイント部（接続部）１４を介して接続されている。尚、遮断弁７の下流側には水素ガスの圧力を減圧する調圧弁４が一体接続されている。
【００１３】
そして、前記供給配管８の燃料電池ユニットＮＵ、つまり制御ユニット３の接続部であるジョイント部１４の下流側の周囲と、供給配管８が挿通される収納ボックス１の挿通孔１０の周囲との間に、供給配管８を覆う弾性ブーツ部材１５が取り付けられている。
弾性ブーツ部材１５は耐熱性がありゴム等で形成された伸縮性のある蛇腹状の部材で、燃料電池２内での反応熱が原因で外部より高くなっている雰囲気温度に晒されても劣化しないような材質で形成されている。
【００１４】
具体的には、図３に示すように弾性ブーツ部材１５の一端側にはフランジ部１６が形成され、収納ボックス１の後壁９の内面にリング上の固定金具１７を介してボルト１８により固定され、弾性ブーツ部材１５の他端側はジョイント部１４の下流にあたる遮断弁７の外周壁に密着して、外周側に取り付けたバンド部材１９により締め付けられて固定されている。
したがって、弾性ブーツ部材１５は収納ボックス１内に位置していながらその内部が収納ボックス１内と隔絶されて収納ボックス１外の雰囲気下に置かれることとなる。
【００１５】
尚、上記弾性ブーツ部材１５の一端側は挿通孔１０から外側に引き出して収納ボックス１の後壁９の外面に固定してもよく、固定金具１７あるいはバンド部材１９を弾性ブーツ部材１５と一体化したり、別形状のものを使用できる等様々な態様が採用可能である。
【００１６】
上記実施形態によれば、供給配管８の燃料電池ユニットＮＵ、つまり制御ユニット３に対する接続部であるジョイント部１４の下流側、つまり遮断弁７の外周壁と、供給配管８が挿通される収納ボックス１の挿通孔１０の周囲との間に、供給配管８を覆う弾性ブーツ部材１５が取り付けられているため、弾性ブーツ部材１５は収納ボックス１内に位置していながらその内部が収納ボックス１内と隔絶されて収納ボックス１外の雰囲気下に置かれることとなる。
したがって、水素ガスタンク１１から供給された水素ガスが減圧され収納ボックス１内に配索された供給配管８の表面温度が低下していたとしても、この供給配管８は収納ボックス１内の暖かい雰囲気下に晒されることがないため、供給配管８の表面に結露が生ずることがなくなり、結露が原因での錆発生を防止できる。よって、防錆対策を施さなくて済む分だけコストダウンを図ることができる。
【００１７】
また、メインテナンス時において収納ボックス１内の供給配管８を外す必要がある場合には、遮断弁７を閉じた状態にしてから供給配管８をジョイント部１４から外すこととなるが、供給配管８を取り外した際に、供給配管８内は弾性ブーツ部材１５により収納ボックス１内とは隔絶されているため、供給配管８内の水素ガスが収納ボックス１内に進入することを防止できる。
したがって、メインテナンス時の供給配管８の取り外し作業が行い易い。
【００１８】
そして、上記燃料電池２及び制御ユニット３は、静粛性を維持するために収納ボックス１に対して緩衝装置を介して支持されている場合には、車両走行時における振動等により収納ボックス１が揺れを生じ、燃料電池２と収納ボックス１とが供給配管８の配索方向に相対移動したとしても、弾性ブーツ部材１５の伸縮変形によりこれを吸収できるため、供給配管８を直接的に収納ボックス１に固定した場合に比較して振動対策が不要となるメリットある。
【００１９】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、空気の供給配管の接続部分にも適用することができる。また弾性ブーツ部材１５は蛇腹形状を例にして説明したが、伸縮性があれば、蛇腹形状に限られるものではない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、弾性ブーツ部材は収納ボックス内に位置していながらその内部が収納ボックス内と隔絶されて収納ボックス外の雰囲気下に置かれることとなるため、収納ボックス内に配索された供給配管内の燃料ガスが減圧されて低温となっていたとしても結露することがなくなり、結露が原因での錆発生を防止できる効果がある。
【００２１】
請求項２に記載した発明によれば、上記効果に加え、メインテナンス時等において、燃料ガスの供給配管を取り外した際に、取り外した供給配管内の燃料ガスが収納ボックス内に進入するのを防止できるため、メインテナンス時の供給配管の取り外し作業が行い易い効果がある。
【００２２】
請求項３に記載した発明によれば、上記効果に加え、車両走行時における振動で収納ボックスが揺れを生じ、燃料電池と収納ボックスとが供給配管の配索方向に相対移動しても、弾性ブーツ部材の伸縮変形によりこれを吸収できるため、供給配管を直接的に収納ボックスに固定した場合に比較して振動対策が不要となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を概略的に示す平面説明図である。
【図２】この発明の実施形態の要部斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１  収納ボックス
２  燃料電池
７  遮断弁
８  供給配管
１０  挿通孔
１１  水素ガスタンク（燃料ガス供給源）
１４  ジョイント部（接続部）
１５  弾性ブーツ部材
ＮＵ  燃料電池ユニット
【図１】
2004171817.tif 000003
【図２】
2004171817.tif 000004
【図３】
2004171817.tif 000005