(57)【要約】【課題】車体部品から衝撃荷重を受けたときに、ケース本体内の流体を車両内の好ましい位置において瞬時に外部に排出することのできる車両用燃料電池の電池ケースを提供する。【解決手段】ケース本体１３内の上部空間１６に臨む上壁１４にボス部１７を設け、ボス部１７にガス導入溝２１を形成する。ボス部１７には、回転によってボス部１７に破断荷重を付与するボルト本体２２と、ラジエータから衝撃荷重を受けてボルト本体２２を回転させるレバー部２３とを備えた破断誘起ボルト１８を取り付ける。ラジエータからレバー部２３に衝撃荷重が入力されると、ボルト本体２２が回転して、ボス部１７が付根部から破断し、ケース本体１３の上壁１４に気体排出用の開口２４が造形される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される燃料電池を密閉状態で覆う車両用燃料電池の電池ケースであって、
ケース本体内の流体滞留部に臨む壁に、流体排出用の開口を造形可能な開口造形部が設けられるとともに、
車体部品から衝撃荷重を受けたときに、その衝撃荷重を前記開口を造形するための荷重として前記開口造形部に集中させる荷重集中機構が設けられていることを特徴とする車両用燃料電池の電池ケース。
【請求項２】
前記開口造形部は、内部が前記ケース本体の流体滞留部に導通するボス部によって構成され、
前記荷重集中機構は、回転によって前記ボス部に破断荷重を付与する軸部と、車体部品から衝撃荷重を受けて前記軸部を回転させるレバー部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料電池の電池ケース。
【請求項３】
前記開口造形部は、前記ケース本体の上壁の上方膨出部に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用燃料電池の電池ケース。
【請求項４】
前記開口造形部は、前記ケース本体の下壁の下方膨出部に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用燃料電池の電池ケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載される燃料電池を密閉状態で覆う車両用燃料電池の電池ケースに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に燃料電池を搭載する場合、外部から水滴が燃料電池に飛散するのを防止するために、燃料電池の外側が電池ケースによって覆われることがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
引用文献１に記載の電池ケースは、水滴の浸入を防止するために燃料電池の外側を密閉状態で覆うものであるが、燃料電池から漏出する可能性の考えられる微量の気体を外部に排出するため、上壁部分に換気口が設けられ、その換気口に、液体の流通を阻止し気体の透過を許容する気体透過膜が取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６７６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この従来の車両用燃料電池の電池ケースの場合、通常使用時に電池ケースのケース本体内で発生した気体をゆっくりと外部に排出するものであるため、ケース本体が車体部品から衝撃荷重を受けた場合に、ケース本体内の流体を好ましい位置から瞬時に外部に排出することができない。
つまり、電池ケースのケース本体内で発生した流体（気体、若しくは、液体）は、衝撃荷重の入力時に車両内の最も好ましい位置において瞬時に外部に排出できることが望ましいが、上記の従来の電池ケースにおいては、気体透過膜が装着された換気口から瞬時に流体を排出することが難しいうえ、万が一、ケース本体の予測しない部分が先に破断した場合には、ケース本体内の流体が望まない部位から外部に流出する可能性が考えられる。
【０００６】
そこでこの発明は、車体部品から衝撃荷重を受けたときに、ケース本体内の流体を車両内の好ましい位置において瞬時に外部に排出することのできる車両用燃料電池の電池ケースを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る車両用燃料電池の電池ケースでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、車両に搭載される燃料電池を密閉状態で覆う車両用燃料電池の電池ケースであって、ケース本体（例えば、実施形態のケース本体１３）内の流体滞留部（例えば、実施形態の上部空間１６）に臨む壁（例えば、実施形態の上壁１４）に、流体排出用の開口（例えば、実施形態の開口２４）を造形可能な開口造形部（例えば、実施形態のボス部１７）が設けられるとともに、車体部品（例えば、実施形態のラジエータ４）から衝撃荷重を受けたときに、その衝撃荷重を前記開口を造形するための荷重として前記開口造形部に集中させる荷重集中機構（例えば、実施形態の破断誘起ボルト１８）が設けられていることを特徴とするものである。
これにより、車体部品から荷重集中機構に衝撃荷重が入力されると、ケース本体の開口造形部に荷重が集中してケース本体の流体滞留部に臨む壁に流体排出用の開口が造形されるようになる。この結果、ケース本体内で発生した流体は所望の位置に設けられた開口を通して外部に排出される。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両用燃料電池の電池ケースにおいて、前記開口造形部は、内部が前記ケース本体の流体滞留部に導通するボス部（例えば、実施形態のボス部１７）によって構成され、前記荷重集中機構は、回転によって前記ボス部に破断荷重を付与する軸部（例えば、実施形態のボルト本体２２）と、車体部品から衝撃荷重を受けて前記軸部を回転させるレバー部（例えば、実施形態のレバー部２３）と、を備えていることを特徴とするものである。
これにより、車体部品から衝撃荷重がレバー部に入力されると、そのレバーが軸部を回転させてボス部を破断する。この結果、ボス部に流体排出用の開口が造形され、ケース本体内の流体が外部に排出されるようになる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の車両用燃料電池の電池ケースにおいて、前記開口造形部は、前記ケース本体の上壁（例えば、実施形態の上壁１４）の上方膨出部（例えば、実施形態の上方膨出部１５）に設けられていることを特徴とするものである。
これにより、ケース本体内の上部に溜まった気体は、開口造形部に形成された開口を通して外部に排出されるようになる。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載の車両用燃料電池の電池ケースにおいて、前記開口造形部は、前記ケース本体の下壁（例えば、実施形態の下壁３０）の下方膨出部（例えば、実施形態の下方膨出部３１）に設けられていることを特徴とするものである。
これにより、ケース本体内の底部に溜まった液体は、開口造形部に形成された開口を通して外部に排出されるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、ケース本体内の流体滞留部に臨む壁に、流体排出用の開口を造形可能な開口造形部が設けられるとともに、車体部品からの衝撃荷重を受け止めて開口造形部に荷重を集中させる荷重集中機構が設けられているため、車体部品からの衝撃荷重の入力時にケース本体の所望の位置に開口を形成し、ケース本体内の流体を車両内の好ましい位置において瞬時に外部に排出することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、内部がケース本体の流体滞留部と導通するボス部によって開口造形部が構成され、荷重集中機構が、回転によってボス部に破断荷重を付与する軸部と、車体部品から衝撃荷重を受けて軸部を回転させるレバー部と、を備えた構成とされているため、製造の容易な極めて簡単な構造でありながら、衝撃荷重の入力時にケース本体の所望位置において流体を外部に確実に排出することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、開口造形部がケース本体の上壁の上方膨出部に設けられているため、ケース本体内の上部に溜まった気体を衝撃荷重の入力時に確実に外部に排出することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明によれば、開口造形部がケース本体の下壁の下方膨出部に設けられているため、ケース本体内の下部に溜まった水等の液体を衝撃荷重の入力時に確実に外部に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の一実施形態の燃料電池を搭載した車両の模式的な側面図である。
【図２】この発明の一実施形態の電池ケースの模式的な側面図である。
【図３】この発明の一実施形態の電池ケースの斜視図である。
【図４】この発明の一実施形態の電池ケースの図３のＡ−Ａ断面に沿う断面図である。
【図５】この発明の一実施形態の電池ケースの上壁を破断して図４のＢ方向から見た図である。
【図６】この発明の一実施形態の電池ケースの平面図である。
【図７】この発明の一実施形態の電池ケースの図３のＡ−Ａ断面に沿う断面図である。
【図８】この発明の他の実施形態の電池ケースの模式的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。なお、図面において、矢印ＦＦとＦＲは、それぞれ車両の前方と後方を指し、矢印ＲＨとＬＨは、それぞれ車両の右側方と左側方を指すものとする。
図１は、燃料電池１０を搭載した車両１を示す図である。この車両１は、モータ２を駆動源とする車両であり、燃料電池１０の電力がＰＤＵ（Power Drive Unit）３によって制御されてモータ２に供給されるようになっている。図１中４は、車両の前部に設置され、走行風によって車両で用いる冷却水を冷却するためのラジエータである。
【００１７】
この実施形態の場合、モータ２は運転席の前方のモータルームに配置されており、ＰＤＵ３はモータ２の上部に配置され、燃料電池１０はＰＤＵ３のさらに上部に配置されている。そして、燃料電池１０は、モータ２とＰＤＵ３とともに、ラジエータ４の後方に近接して配置されている。なお、この実施形態においては、衝撃荷重の入力時に燃料電池１０に荷重を付与する車体部品の一例としてラジエータ４を挙げて説明するが、燃料電池１０に荷重を付与する車体部品としては、車体フレームや、車室内とその前方のモータルームを仕切るバルクヘッド等であっても良い。
【００１８】
図２は、燃料電池１０をラジエータ４とともに示した図である。燃料電池１０は、水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスが供給されて発電を行うものであり、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly、膜電極接合体）をセパレータ（図示しない）で挟持してなる単セルが複数積層されて構成されている。
燃料電池１０は、その外側を電池ケース１２によって密閉状態で覆われており、外部からの水滴の飛散を電池ケース１２によって防止するようになっている。
【００１９】
図３〜図７は、電池ケース１２の詳細を示す図である。なお、以下の説明において、電池ケース１２の「幅方向」とは、車両１に搭載したときに車幅方向に沿う方向を意味し、「前」「後」は、車両１に搭載したときの車両１の前後と合致する側を意味するものとする。
電池ケース１２のケース本体１３は樹脂材料によって直方体状に形成され、その上壁１４の幅方向の中央には、図３に示すように、前後方向に沿って上方膨出部１５が設けられている。上壁１４の下面は、図２に示すように、ケース本体１３内の上部空間１６（流体滞留部）に臨み、ケース本体１３内の気体に接するようになっている。上方膨出部１５の前端部の近傍には、上方に突出する略円柱状のボス部１７が突設され、そのボス部１７に、後に詳述する破断誘起ボルト１８が取り付けられている。
【００２０】
ボス部１７は、図４に示すように、上面中央にボルト挿入穴１９が形成され、そのボルト挿入穴１９の開口寄り部分にインサートナット２０が埋設されている。また、上壁１４の上方膨出部１５の下面には、図４，図５に示すように、ボス部１７の付根部側の周壁に達する円弧状断面の複数のガス導入溝２１が形成されている。この複数のガス導入溝２１は、ボス部１７と同心の円周上に当間隔が設けられている。この複数のガス導入溝２１は、ボス部１７の付根部とボルト挿入穴１９の底面１９ａよりも上方側に達する位置まで延出している。
【００２１】
一方、破断誘起ボルト１８は、雄ねじ部２２ａと頭部２２ｂを有するボルト本体２２（軸部）と、ボルト本体２２の頭部２２ｂから径方向外側に延出するレバー部２３とを備え、ボルト本体２２の雄ねじ部２２ａがボス部１７のインサートナット２０に螺合されている。レバー部２３はボルト本体２２の頭部２２ｂから延出した先端部に球状の荷重入力部２３ａ（図２，図３，図６参照）が設けら、車両前方からの衝撃荷重の入力によってラジエータ４が車両後方側に変位したときに、ラジエータ４が荷重入力部２３ａに当接するようになっている。
【００２２】
具体的には、破断誘起ボルト１８は、車両搭載時には、雄ねじ部２２ａの先端部がボルト挿入穴１９の底面１９ａに応力を生じさせずに底づきするように、インサートナット２０に螺合される。そして、この状態ではレバー部２３の先端部側は、図２，図３に示すように、例えば、ケース本体１３の前端面から右側斜め前方に突出し、ラジエータ４が車両後方側に変位したときに、ラジエータ４の後面が図２に示すようにレバー部２３の荷重入力部２３ａに当接するようになっている。レバー部２３は、こうしてラジエータ４から衝撃荷重が入力されると、図６に示すように、ボルト本体２２の頭部２２ｂを所定方向に回転させる。このボルト本体２２の回転方向は、ボルト本体２２がインサートナット２０に締め込まれる方向（雄ねじ部２２ａがボルト挿入穴１９の底面を押圧する方向）とされている。
【００２３】
図７は、ラジエータ４から破断誘起ボルト１８のレバー部２３に衝撃荷重が入力されたときの破断誘起ボルト１８とケース本体１３のボス部１７の挙動を示した図である。
同図に示すように、レバー部２３に前方から衝撃荷重が入力され、破断誘起ボルト１８のボルト本体２２に瞬時に大きな回転トルクが作用すると、ボルト本体２２の雄ねじ部２２ａがボルト挿入穴１９の底面１９ａ（ボス部１７の底面）を下方に押圧しつつボス部１７に対して回転する。こうして、ボルト本体２２が回転すると、ボス部１７には、捩じられながら上方に押し上げられる反力がインサートナット２０を介して瞬時に作用し、その結果、ボス部１７が同図に示すように付根部から破断することになる。
こうしてボス部１７が付根部から破断すると、ケース本体１３の上壁１４からボス部１７に跨って形成されていたガス導入溝２１が深さ方向の途中で破断され、このときケース本体１３の上壁１４側に残ったガス導入溝２１の一部が、ケース本体１３内の上部空間１５を外部に連通させる開口２４を成すことになる。
なお、この実施形態では、ボス部１７が開口造形部を構成し、破断誘起ボルト１８が荷重集中機構を構成している。
【００２４】
以上の構成において、車両の前部から衝撃荷重が入力されて、図１中の破線で示すようにラジエータ４が後方に変位すると、ラジエータ４が電池ケース１２の破断誘起ボルト１８の荷重入力部２３ａ（レバー部２３）に前方側から衝突する。このとき、破断誘起ボルト１８はレバー部２３がケース本体１３の前面よりも前方側に突出しているため、破断誘起ボルト１８にはレバー部２３を通して衝撃荷重が入力される。この結果、ボス部１７が前述のような原理によって付根部から破断し、ケース本体１３の上壁１４の上方膨出部１５の所定位置に開口２４が造形されることになる。
したがって、これによりケース本体１３内の上部空間１６に滞留していた気体（不測の事態によって上部空間１６に水素等の気体が流入した場合にはその気体も含む）が開口２４を通して車両内の好ましい位置から外部に排出されることになる。
【００２５】
この燃料電池１０の電池ケース１２においては、ケース本体１３内の上部空間１６に臨む上壁１４にボス部１７が設けられ、そのボス部１７に、前方のラジエータ４から衝撃荷重が入力されたときに、その荷重をボス部１７に集中させて上壁１４に開口２４を形成する破断誘起ボルト１８が設けられているため、ラジエータ４からの衝撃荷重の入力時にケース本体１３の上壁１４の所望位置に確実に開口２４を形成して、ケース本体１３内の滞留気体を車両内の好ましい位置において瞬時に外部に排出することができる。
【００２６】
また、ケース本体１３に設ける開口造形部や荷重集中機構は、この実施形態のものに限るものではないが、この実施形態のように、内部がガス導入溝２１によってケース本体１３内の上部空間１６と導通するボス部１７によって開口造形部を構成し、荷重集中機構を、回転によってボス部１７に破断荷重を付与するボルト本体２２と、ラジエータ４から衝撃荷重を受けてボルト本体２２を回転させるレバー部２３とを備えた破断誘起ボルト１８によって構成した場合には、製造の容易な極めて簡単な構造によって衝撃荷重の入力時に所望位置から気体を外部に排出することができる。
【００２７】
さらに、この実施形態の電池ケース１２においては、開口造形部であるボス部１７がケース本体１３の上壁１４の上方膨出部１５に設けられているため、ケース本体１３内の上部空間１６に溜まった気体、特に、水素等の比重の軽い気体を効率良く確実に外部に排出することができる。
【００２８】
また、この実施形態においては、車体前部に配置される大型部品であるラジエータ４の後部に電池ケース１２が近接して配置されているため、車両前部からの衝撃荷重の入力時にラジエータ４によって破断誘起ボルト１８を確実に回転させ、ケース本体１３の所望位置から内部の滞留気体を外部に排出させることができる。
【００２９】
図８は、この発明の他の実施形態を示すものである。この実施形態の電池ケース１１２は、ケース本体１１３内の下方空間３２（流体滞留部）に臨む下壁３０の下方膨出部３１に、上記の実施形態と同様の開口造形部（ボス部１７）と、荷重集中機構（破断誘起ボルト１８）が設けられ、ラジエータ４から衝撃荷重が入力されたときに上記の実施形態と同様の原理によってケース本体１１３の下壁３０の所望位置に確実に開口が造形されるようになっている。なお、開口造形部（ボス部１７）と、荷重集中機構（破断誘起ボルト１８）は上記の実施形態と同様の構成であるため、対応部分に同一符号を付して重複する説明を省略するものとする。
【００３０】
この実施形態の電池ケース１１２においては、ケース本体１１３内の下部空間３２に臨む下壁３０にボス部１７が設けられ、そのボス部１７に、ラジエータ４から入力されたと衝撃荷重をボス部１７に集中させて下壁３０に開口を形成する破断誘起ボルト１８が設けられているため、ラジエータ４からの衝撃荷重の入力時にケース本体１３の下壁３０の所望位置に確実に開口を形成して、ケース本体１３内に滞留した水等の液体を車両内の好ましい位置において瞬時に外部に排出することができる。
【００３１】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
４…ラジエータ（車体部品）
１０…燃料電池
１２，１１２…電池ケース
１３，１１３…ケース本体
１４…上壁（壁）
１５…上方膨出部
１６…上部空間（流体滞留部）
１７…ボス部（開口造形部）
１８…破断誘起ボルト（荷重集中機構）
２２…ボルト本体（軸部）
２３…レバー部
２４…開口
３０…下壁
３１…下方膨出部
３２…流体滞留部
【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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