(57)【要約】      （修正有）【課題】整備性の低下を回避しつつ、コンパクト化を実現し得る燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池スタック４と、この燃料電池スタック４を制御する制御装置３とを有する燃料電池システムにおいて、立体格子状のフレーム５ａ〜５ｈでなる筐体５を具え、燃料電池スタック４および制御装置３を筐体５内に配設するようにした。【選択図】図２
2005079002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックと、上記燃料電池スタックを制御する制御装置とを有する燃料電池システムにおいて、
立体格子状のフレームでなる筐体を具え、
上記燃料電池スタックおよび上記制御装置を上記筐体内に配設する
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
燃料電池スタックと、上記燃料電池スタックを制御する制御装置とを有する燃料電池システムにおいて、
円形の管状部材をＵ字形状に曲げて形成される一対のＵ字フレームと、
上記一対のＵ字フレーム間に架設されるフレームとでなる筐体を具え、
上記燃料電池スタックおよび上記制御装置が、上記筐体内に配設される
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
上記筐体における上記燃料電池スタックの取付部材が、
上記燃料電池スタックをスライド移動させることによって、該筐体に対し着脱自在となる位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
上記燃料電池スタックと上記制御装置との間に配設される空気系配管が、上記筐体における上記フレームの側面に沿って配置される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
上記燃料電池スタックと上記制御装置との間に配設される水素系配管が、上記筐体における上記フレームの側面に沿って配置される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
上記燃料電池スタックと上記制御装置との間に配設される空気系配管および水素系配管が、上記筐体における上記フレームの側面に沿って、かつ当該フレームの上下方向下部側に配設されるとともに、上記制御装置用ハーネスが上記フレームの上部側に配設される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
上記燃料電池スタックと上記制御装置との間に配設される空気系配管および水素系配管が、上記筐体における上記フレームの側面に沿って、かつ当該フレームの上下方向下部側に配設されるとともに、上記燃料電池スタックと上記制御装置との間に配設される冷却水用配管が上記フレームの上部側に配設される
ことを特徴とする請求項１〜３または６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池車両等に搭載される燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の排ガスによる大気汚染が世界的な問題となっている中で、水素と酸素を化学反応させて発電する電気を動力源とする電気自動車である燃料電池車両が注目を集めている。
【０００３】
この燃料電池車両は、水素を使用することから様々な安全対策が施されており、例えば、燃料電池スタックと、燃料供給装置を始めとする各種の主要構成部品でなる制御装置とで構成される燃料電池システムを、車両前部の車体骨格メンバに締結固定されるサブフレーム上に搭載する車両（例えば、特許文献１参照）や、車両前方または後方から荷重が入力された場合に影響の少ない車両フロア下部に、燃料電池システムを搭載する車両などが知られている。
【特許文献１】特開平８−１９２６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、かかる従来のような燃料電池車両では、燃料電池システムを車両前部または車両フロア下部に搭載するようになっているため、当該燃料電池システムをコンパクト化する必要がある。
【０００５】
しかしながら、燃料電池システムは多くの電子制御部品により、システム内で使用する各種流体（水素、空気、純水、冷却水）を制御する構成となっていることから、燃料電池システムをコンパクト化すると、各種流体系の配管の配置および電子制御部品の配線の配置が煩雑になるという問題がある。
【０００６】
そして、このような燃料電池システムでは、排気装置等の空気系制御部品のゴミフィルタの交換や、冷却装置等の冷却系制御部品のイオンフィルタの交換、各種流体系の配管の漏れチェックおよび亀裂の有無の確認などの整備を施す必要があるため、各種流体系の配管の配置および電子制御部品の配線の配置が煩雑になると、燃料電池の整備性を低下させたり、電子制御部品および配管の整備性を低下させたりする問題にもつながることが懸念される。
【０００７】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、整備性の低下を回避しつつ、コンパクト化を実現し得る燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にあっては、燃料電池スタックと、上記燃料電池スタックを制御する制御装置とを有する燃料電池システムにおいて、立体格子状のフレームでなる筐体を具え、上記燃料電池スタックおよび上記制御装置を上記筐体内に配設するようにしたことを特徴としている。  
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料電池システムの筐体が立体格子状のフレームでなることから、この筐体の外周面にメンテナンス用スペースを確保することができるため、燃料電池スタックや、その制御装置の整備性が低下するのを回避しつつ、コンパクト化を実現し得る燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。
【００１１】
図１〜図８は本発明における燃料電池システムの一実施形態を示し、図１は本発明の一実施形態における燃料電池システムの車両への搭載について示す概略構成図、図２は図１における燃料電池システムを拡大して示す分解斜視図、図３は図２における燃料電池システムの筐体について示す上面図、図４は図２における燃料電池システムの筐体への着脱状態を示す概略構成図、図５は図２における燃料電池システムの筐体の接合部を拡大して示す斜視図、図６は燃料電池システムの筐体の説明に供する斜視図、図７は図２における燃料電池システムの概略構成図、図８は図７における燃料電池システムの側面図である。
【００１２】
図１において、１は本発明における燃料電池システムを示し、例えば車両２のフロア下部に搭載される。具体的に、この燃料電池システム１は図２に示すように、制御装置３と、この制御装置３によって電子制御される燃料電池スタック４とが、クロスメンバとして機能するフレーム５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈが格子状に組み立てられてなる筐体５に搭載されることにより構成されている。このため、この燃料電池システム１では、筐体５の上下左右等の外周面にメンテナンス用スペースを設けることが可能になっている。
【００１３】
この筐体５は、図３（ａ）に示すように、上方側のフレーム５ｅ、５ｈ間に跨ってクロスメンバ６が設けられており（この場合、２本であるがこれに限ることはない）、筐体５の剛性を向上し得るようになされている。
【００１４】
また、下方のフレーム５ｆ、５ｇには、それぞれ図３（ｂ）に示すように、燃料電池スタック４（図２参照）を固定保持するための取付部材である固定ボス７が所定間隔で設けられており、燃料電池スタック４は図外の固定手段である取付ボルト等によって、後述する取付部４ａ（図４参照）が固定ボス７に取り付けられることにより、筐体５に固定保持されるようになされている。
【００１５】
そして、この燃料電池システム１では、筐体５の固定ボス７が所定間隔で設けられていることから、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、図外の取付ボルトを外した後、燃料電池スタック４を筐体５内でスライド移動させることにより、対峙していた燃料電池スタック４の取付部４ａと固定ボス７とがずれるため、筐体５の下方へと燃料電池スタック４を取り出すことができるようになされている。この結果、燃料電池システム１がコンパクト化された場合においても、燃料電池スタック４のメンテナンス性が低下するのを回避することができる。
【００１６】
因みに、この筐体５は図５に示すように、例えばフレーム５ｂに対してフレーム５ａが全周を溶接されることによって接続されている。本実施形態のように中空の角材を使用する場合、軽量化を図ることができる上、補強が容易であることからアルミニウムやマグネシウム等の比重の軽い非鉄金属も使用可能である。
【００１７】
また、このような筐体５を用いる場合、図６に示すように、適宜、補強用フレーム５ｉ、５ｊを追加することで、筐体５の剛性を向上することができる。但し、これは、筐体５内に搭載する制御装置３および燃料電池スタック４間に配設される各種配管やハーネスの配置される部分は除いて配設されるのが好ましい。
【００１８】
ここで、本実施形態における燃料電池システム１について説明すると、図７に示すように、制御装置３は空気を導入する空気供給装置３ａと、空気供給装置３ａから供給される空気を加湿する空気加湿装置３ｂと、水素を導入する燃料供給装置３ｃと、燃料電池スタック４や空気加湿装置３ｂおよび燃料供給装置３ｃにおいて発生した排気を排出する排気装置３ｄ、純水を導入する純水供給装置３ｅ、冷却水を導入・排出する冷却装置３ｆからなる。
【００１９】
空気供給装置３ａおよび空気加湿装置３ｂと、空気加湿装置３ｂおよび燃料電池スタック４と、空気加湿装置３ｂおよび排気装置３ｄとに跨ってそれぞれ空気系配管が接続されており、空気加湿装置３ｂおよび燃料電池スタック４と、燃料供給装置３ｃおよび燃料電池スタック４と、燃料供給装置３ｃおよび排気装置３ｄとに跨ってそれぞれ水素系配管が接続されている。
【００２０】
また、燃料電池スタック４には冷却装置３ｆ、純水供給装置３ｅ、空気供給装置３ａ、空気加湿装置３ｂを順次介して配され、燃料供給装置３ｃおよび排気装置３ｄを順次介して循環される冷却水配管が接続されているとともに、純水供給装置３ｅとの間に純水配管が接続されている。さらに、燃料電池スタック４には、内部を換気するための換気用入口配管と換気用出口配管が配索されている。
【００２１】
一方、制御装置３を構成する各種装置間には制御装置用ハーネスが配され、それぞれ図外のコントロールユニットに接続されている。
【００２２】
そして、これら水素系配管、空気系配管、および純水配管は、それぞれ図８に示す筐体５の上下方向下部側領域における側面、すなわちフレーム５ｆ、５ｇに沿って配置されており、冷却水配管は、筐体５の上部側領域における側面、すなわちフレーム５ｅ、５ｈに沿って配索されているとともに、各種制御装置用ハーネスは、筐体５の上方側領域におけるこれらフレーム５ｅ、５ｈに吊り下げて配索されている。
【００２３】
このように、各種流体（水素、空気、純水、冷却水）配管や、各種制御装置用ハーネスを筐体５の上部側と下部側との領域に、それぞれ役割に応じて分配することにより、筐体５内を整理することができるため、メンテナンス時に作業が煩雑になるのを未然に回避することができる上、燃料電池システム１全体としてコンパクト化することが可能となっている。  
以上のように、本発明によれば、フレーム５ａ〜５ｈを立体格子状に組み立ててなる筐体５を設け、燃料電池スタック４および制御装置３を、その筐体５内に配設するようにしたことにより、この筐体５の外周面にメンテナンス用スペースを確保することができるため、燃料電池スタック４や、その制御装置３の整備性が低下するのを回避しつつ、コンパクト化を実現することができる。
【００２４】
しかも、筐体５における燃料電池スタック４の取付部材である固定ボス７が、燃料電池スタック４をスライド移動させることによって、該筐体５に対し着脱自在となる位置に所定間隔で設けられているため、筐体５の下方へと燃料電池スタック４を取り出すことができ、この結果、燃料電池システム１がコンパクト化された場合においても、燃料電池スタック４のメンテナンス性が低下するのを回避することができる。
【００２５】
また、燃料電池スタック４と制御装置３との間に配設される空気系配管や、水素系配管が、筐体５の側面、すなわちフレーム５ｆ、５ｇに沿って配置されるようにしたことにより、頻繁に点検を必要とする重要部品である空気系配管（空気導入用配管）や水素系配管（水素導入用配管）が筐体５の側面に配置されるため、メンテナンスを容易にすることができる。
【００２６】
さらに、燃料電池スタック４と制御装置３との間に配設される空気系配管および水素系配管が、筐体５における上下方向下部側に配設されるとともに、冷却水配管および制御装置用ハーネスが筐体５の上部側に配設されるようにしたことにより、空気系および水素系配管は筐体５の側面から整備可能となり、メンテナンスを容易にすることができるとともに、冷却水配管および制御装置用ハーネスは、筐体５の上方側から容易にメンテナンスすることができる。
【００２７】
なお、本発明における自動車の車体構造を、上述した一実施形態を例にとって説明したが、本発明はこれに限ることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採用することができる。例えば、上述の実施形態においては、立体格子状のフレーム５ａ〜５ｈでなる筐体５に搭載される燃料電池システム１について説明したが、本発明はこれに限らず、要は筐体の外周面にメンテナンス用スペースを確保しつつ、燃料電池システムのコンパクト化が可能な筐体であれば、この他種々の形状でなる筐体を広く適用することができる。例えば、図９に示すように、円形の管状部材である円管パイプをＵ字形状に曲げて形成される一対のＵ字フレーム１０ａと、これら一対のＵ字フレーム１０ａ間に架設される直線状のフレーム１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆとでなる筐体１０でもよく、この場合、Ｕ字フレーム１０ａをメインに使用する構造とすることで、クロスメンバとしての直線状のフレーム数を減らして部品点数の削減を可能とするとともに、格子状のフレームよりも接続点（すなわち、溶接点）を少なくして、強度および製造性を向上させることができる利点を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態における燃料電池システムの車両への搭載について示す概略構成図である。
【図２】図１における燃料電池システムを拡大して示す分解斜視図である。
【図３】図２における燃料電池システムの筐体について示す上面図である。
【図４】図２における燃料電池システムの筐体への着脱状態を示す概略構成図である。
【図５】図２における燃料電池システムの筐体の接合部を拡大して示す斜視図である。
【図６】燃料電池システムの筐体の説明に供する斜視図である。
【図７】図２における燃料電池システムの概略構成図である。
【図８】図７における燃料電池システムの側面図である。
【図９】本発明の他の実施形態における燃料電池システムの筐体について示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・燃料電池システム
２・・・車両
３・・・制御装置
４・・・燃料電池スタック
４ａ・・・取付部
５、１０・・・筐体
５ａ〜５ｈ、１０ｂ〜１０ｆ・・・フレーム
７・・・固定ボス（取付部材）
１０ａ・・・Ｕ字フレーム（フレーム）
【図１】
2005079002.tif 000003
【図２】
2005079002.tif 000004
【図３】
2005079002.tif 000005
【図４】
2005079002.tif 000006
【図５】
2005079002.tif 000007
【図６】
2005079002.tif 000008
【図７】
2005079002.tif 000009
【図８】
2005079002.tif 000010
【図９】
2005079002.tif 000011