JP7609607B2 - Fuel cell stack case - Google Patents
Fuel cell stack case Download PDFInfo
- Publication number
- JP7609607B2 JP7609607B2 JP2020187425A JP2020187425A JP7609607B2 JP 7609607 B2 JP7609607 B2 JP 7609607B2 JP 2020187425 A JP2020187425 A JP 2020187425A JP 2020187425 A JP2020187425 A JP 2020187425A JP 7609607 B2 JP7609607 B2 JP 7609607B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- cell stack
- case body
- concave
- lid portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 94
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 22
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 15
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 15
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
本発明は、水素と酸素を燃料とする燃料電池車に搭載される燃料電池スタックケースに関する。 The present invention relates to a fuel cell stack case that is installed in a fuel cell vehicle that uses hydrogen and oxygen as fuel.
現代社会において移動手段として例えば自動車は不可欠であり、日常において様々な車両が路上を移動している。近年では、鉛蓄電池やリチウムイオン電池に対して代替可能な新たな電池として、環境に対する負荷が比較的小さい燃料電池が注目されてきている。 In modern society, automobiles are an indispensable means of transportation, and various vehicles travel the roads in our daily lives. In recent years, fuel cells, which have a relatively small environmental impact, have been attracting attention as a new battery that can replace lead-acid batteries and lithium-ion batteries.
かような燃料電池は、燃料電池ユニットとして車両に搭載される。例えば特許文献1に例示されるように、この燃料電池ユニットには、圧縮力が付与されつつ複数の単位セルが積層された燃料電池スタックと、この燃料電池スタックを収容する燃料電池スタックケースを備えたものが知られている。 Such fuel cells are mounted on vehicles as fuel cell units. For example, as exemplified in Patent Document 1, a known fuel cell unit includes a fuel cell stack in which multiple unit cells are stacked while a compressive force is applied, and a fuel cell stack case that houses the fuel cell stack.
上述した特許文献に限らず現在の技術では市場のニーズを適切に満たしているとは言えず以下に述べる課題が存在する。
すなわち上記した燃料電池ユニットにおいて、燃料電池スタックは、一対のエンドプレートによって挟持されてボルトなどを介して所望の圧力が付与されるように締結されている。かようなエンドプレートは、上記した圧力を付与可能な程度の強度と剛性が必要であることから重量が嵩んでしまう。
Not only the above-mentioned patent documents but also current technologies cannot be said to adequately meet market needs, and the following problems exist.
That is, in the above-mentioned fuel cell unit, the fuel cell stack is sandwiched between a pair of end plates and fastened so that a desired pressure is applied via bolts, etc. Such end plates need to have strength and rigidity sufficient to apply the above-mentioned pressure, which makes them heavy.
一方、車両用燃料電池においては衝突安全性を確保するため上記した燃料電池スタックケースが必須となるが、十分な強度を持たせようとした場合には当該燃料電池スタックケース自体も重量増となりがちである。この点、例えば上記した特許文献1では、一対のエンドプレートのうちの一方をケースと兼用していることから、その分だけ軽量化は果たせるものの、高い省燃費性能を実現するには未だに改善の余地は大きい。 On the other hand, the fuel cell stack case described above is essential for ensuring collision safety in fuel cells for vehicles, but if one tries to make it strong enough, the weight of the fuel cell stack case itself tends to increase. In this regard, for example, in the above-mentioned Patent Document 1, one of the pair of end plates is used as the case, which reduces the weight accordingly, but there is still a lot of room for improvement in order to achieve high fuel efficiency performance.
本発明は、上記した課題を一例に鑑みて為されたものであり、部品点数を削減して軽量化を図りつつ十分な強度も確保可能な燃料電池スタックケースを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a fuel cell stack case that can reduce the number of parts to reduce weight while still ensuring sufficient strength.
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態における燃料電池スタックケースは、(1)燃料電池スタックを収容可能な凹状ケース本体と、前記凹状ケース本体の開口部を閉塞するフタ部と、を備えた燃料電池スタックのスタックケースであって、前記燃料電池スタックに所定の圧力を付与する一対のエンドプレートの一方が前記凹状ケース本体の底部を構成すると共に、前記一対のエンドプレートの他方が前記フタ部を構成し、前記フタ部は、前記凹状ケース本体の開口部を閉塞する上面板と周壁を備えた凹状体であり、前記凹状ケース本体の側面と前記周壁の側面とが接触することで、前記凹状ケース本体の内部を封止する接触部を形成している。 In order to solve the above problems, a fuel cell stack case in one embodiment of the present invention is a stack case for a fuel cell stack comprising: (1) a concave case body capable of accommodating a fuel cell stack; and a lid portion that closes the opening of the concave case body, wherein one of a pair of end plates that apply a predetermined pressure to the fuel cell stack constitutes the bottom of the concave case body, and the other of the pair of end plates constitutes the lid portion, and the lid portion is a concave body having a top plate and a peripheral wall that closes the opening of the concave case body, and a contact portion that seals the inside of the concave case body is formed by the side of the concave case body coming into contact with the side of the peripheral wall .
なお、上記した(1)に記載の燃料電池スタックケースにおいては、(2)前記フタ部と、前記凹状ケース本体との間には所定の間隙が形成され、前記間隙には前記圧力を調整可能な第1圧力調整部材が配置されて、前記フタ部と前記凹状ケース本体とが連結されてなることが好ましい。 In addition, in the fuel cell stack case described in (1) above, (2) it is preferable that a predetermined gap is formed between the lid portion and the concave case body, and a first pressure adjustment member capable of adjusting the pressure is disposed in the gap, connecting the lid portion and the concave case body.
また、上記した(1)又は(2)に記載の燃料電池スタックケースにおいては、(3)前記フタ部と前記凹状ケース本体との間に、前記第1圧力調整部材とは異なる第2圧力調整部材が設けられてなることが好ましい。 In addition, in the fuel cell stack case described in (1) or (2) above, (3) it is preferable that a second pressure adjustment member different from the first pressure adjustment member is provided between the lid portion and the concave case body.
また、上記した(1)~(3)のいずれかに記載の燃料電池スタックケースにおいては、(4)前記凹状ケース本体の側面には、当該側面から突出するとともに前記第1圧力調整部材が挿入される挿入孔が形成された環状突起部が設けられ、前記フタ部の周壁と、前記環状突起部と、を積層方向に関して拘束する拘束部材を更に有することが好ましい。 Furthermore, in the fuel cell stack case described in any one of ( 1 ) to (3) above, ( 4 ) it is preferable that a side surface of the concave case body is provided with an annular protrusion portion protruding from the side surface and having an insertion hole into which the first pressure adjustment member is inserted, and that the case further has a restraining member that restrains a peripheral wall of the lid portion and the annular protrusion portion in the stacking direction.
本発明によれば、車両に搭載される燃料電池ユニットにおいて、部品点数を削減して軽量化を図りつつ十分な強度も確保することが可能となる。 The present invention makes it possible to reduce the number of parts in a fuel cell unit to be mounted on a vehicle, making it possible to reduce the weight while still ensuring sufficient strength.
次に本発明を実施するための好適な実施形態について説明する。また、以下で詳述する以外の構成については、上記した特許文献を含む公知の燃料電池ユニットや燃料電池ユニットを搭載する車両における要素技術やその構成を適宜補完してもよい。 Next, a preferred embodiment for carrying out the present invention will be described. In addition, configurations other than those described in detail below may be supplemented as appropriate with elemental technologies and configurations of known fuel cell units, including those in the patent documents mentioned above, and vehicles equipped with fuel cell units.
また、以下では、燃料電池スタックケースに収容された燃料電池ユニットにおける単セルの積層方向をZ方向とし、単セルの面方向をそれぞれX方向およびY方向として便宜的に設定した。しかしながらこれら方向の定義は一例であって、本発明の趣旨を過度に限定するものではない。 In the following description, the stacking direction of the single cells in the fuel cell unit housed in the fuel cell stack case is set as the Z direction, and the surface directions of the single cells are set as the X direction and the Y direction, respectively, for the sake of convenience. However, the definitions of these directions are merely examples and do not excessively limit the scope of the present invention.
<燃料電池スタックケース100>
図1に、本実施形態に係る燃料電池スタックケース100の外観を示す。この燃料電池スタックケース100は、例えば燃料電池ユニットを搭載するモータ駆動の車両に搭載される。燃料電池ユニットは、一例として、以下で詳述する燃料電池スタックケース100と、燃料電池スタックCSと、を少なくとも含んで構成されている。
<Fuel Cell Stack Case 100>
1 shows the external appearance of a fuel cell stack case 100 according to this embodiment. This fuel cell stack case 100 is mounted, for example, on a motor-driven vehicle that is equipped with a fuel cell unit. As an example, the fuel cell unit is configured to include at least the fuel cell stack case 100, which will be described in detail below, and a fuel cell stack CS.
燃料電池スタックCSは、酸素ガスおよび水素ガスの電気化学反応によって発電する複数の単セルを備えている。かような単セルは、上記したZ軸方向に沿って積層されて当該積層方向(Z方向)に平行な所定の圧力(圧縮荷重)が加わった状態で締結されている。 The fuel cell stack CS includes multiple single cells that generate electricity through an electrochemical reaction between oxygen gas and hydrogen gas. These single cells are stacked along the Z-axis direction described above and fastened together under a predetermined pressure (compressive load) parallel to the stacking direction (Z direction).
なお、本発明に好適な車両としては、燃料電池ユニットを搭載可能な構造体であれば特に制限はなく、例えば四輪自動車の他に二輪や三輪の自動車、車輪を有する航空機、住宅やオフィス向けの定置用電源などの蓄電装置などが例示できる。
また、燃料電池スタックCSの構成としては、複数の単セルが積層されたスタック構成である限りにおいて特に制限はなく、例えば特許文献1を始めとした公知の燃料電池スタックの構成が適用できる。
Vehicles suitable for the present invention are not particularly limited as long as they are a structure capable of mounting a fuel cell unit, and examples thereof include four-wheeled automobiles, two-wheeled and three-wheeled automobiles, aircraft with wheels, and power storage devices such as stationary power sources for homes and offices.
The configuration of the fuel cell stack CS is not particularly limited as long as it is a stack configuration in which a plurality of unit cells are stacked, and any known fuel cell stack configuration, such as that described in Patent Document 1, can be used.
図1~3から理解されるとおり、本実施形態の燃料電池スタックケース100は、凹状ケース本体10と、フタ部20と、を含んで構成されている。そして本実施形態では、図1などに示すように、燃料電池スタックケース100は、燃料電池スタックCSを収容する。したがって、本実施形態の燃料電池スタックケース100は、燃料電池スタックCSの外形にあわせるように、直方体となっていることが好ましい。 As can be seen from Figures 1 to 3, the fuel cell stack case 100 of this embodiment is configured to include a concave case body 10 and a lid portion 20. In this embodiment, as shown in Figure 1 and other figures, the fuel cell stack case 100 houses the fuel cell stack CS. Therefore, it is preferable that the fuel cell stack case 100 of this embodiment is a rectangular parallelepiped so as to match the outer shape of the fuel cell stack CS.
そしてこの燃料電池スタックケース100では、燃料電池スタックCSに所定の圧力を付与する一対のエンドプレートEP1及びEP2の一方(EP1)が凹状ケース本体10の底部を構成すると共に、一対のエンドプレートの他方(EP2)がフタ部20を構成する点に主とした特徴がある。 The main feature of this fuel cell stack case 100 is that one (EP1) of a pair of end plates EP1 and EP2 that apply a predetermined pressure to the fuel cell stack CS forms the bottom of the concave case body 10, and the other (EP2) of the pair of end plates forms the lid portion 20.
凹状ケース本体10は、上記した燃料電池スタックCSを収容可能な箱状の部材である。かような凹状ケース本体10の材質としては、例えばアルミニウムまたはアルミニウムと合成樹脂の複合体などが適用できる。なお凹状ケース本体10の材質としては、ケースとしての仕様を満たす限りにおいて上記に限られず、例えばチタンやCFRPなど他の公知の素材を適用してもよい。 The concave case body 10 is a box-shaped member capable of housing the fuel cell stack CS described above. The material of the concave case body 10 can be, for example, aluminum or a composite of aluminum and synthetic resin. However, the material of the concave case body 10 is not limited to the above as long as it satisfies the specifications of the case, and other known materials such as titanium and CFRP can also be used.
図2に示すように、本実施形態における凹状ケース本体10は、底面板11、側面板12及び環状突起部13を含んで構成されている。
底面板11は、収容される燃料電池スタックCSの積層方向端部と対向して配置される。上述のとおり底面板11は、燃料電池スタックCSを収容するケースとしての機能の他、この燃料電池スタックCSに上記所定の圧力を付与する一対のエンドプレートの一方としての機能も兼備する。
As shown in FIG. 2 , the concave case body 10 in this embodiment includes a bottom plate 11 , a side plate 12 , and an annular protrusion 13 .
The bottom plate 11 is disposed opposite an end in the stacking direction of the fuel cell stack CS to be housed therein. As described above, the bottom plate 11 functions as a case for housing the fuel cell stack CS, and also functions as one of a pair of end plates for applying the predetermined pressure to the fuel cell stack CS.
なお底面板11のZ方向から見た平面視の形状は、本実施形態では六角形状であるが、燃料電池スタックCSの収容エリアCAに燃料電池スタックCSが収容可能な限りにおいて特に制限はなく、例えば上記平面視の形状が四角形状であってもよい。 In this embodiment, the shape of the bottom plate 11 in a plan view from the Z direction is hexagonal, but there is no particular limitation as long as the fuel cell stack CS can be accommodated in the accommodation area CA of the fuel cell stack CS; for example, the shape in the plan view may be rectangular.
側面板12は、上記した底面板11の周縁からZ方向に沿って立設された側壁部材である。本実施形態では、合計5つの側面板12が底面板11の周縁から立設されることで、この側面板12の内面12bで囲まれた収容エリアCAが形成されるとともに、底面板11から側面板12が立設されない領域で挿入開口部10bが形成される。一例として、燃料電池スタックCSは、この挿入開口部10bを介して収容エリアCAに収容されてもよい。 The side panels 12 are side wall members erected in the Z direction from the periphery of the bottom panel 11 described above. In this embodiment, a total of five side panels 12 are erected from the periphery of the bottom panel 11, forming a storage area CA surrounded by the inner surfaces 12b of the side panels 12, and an insertion opening 10b is formed in the area where the side panels 12 are not erected from the bottom panel 11. As an example, the fuel cell stack CS may be accommodated in the storage area CA through the insertion opening 10b.
また、同図に示すように、凹状ケース本体10のうち底面板11とは反対側の端部は開口部10aが形成されており、この開口部10aを形成する側面板12の端面12cに対して後述するフタ部20をカバーすることで、上述した箱状の燃料電池スタックケース100が実現される。 Also, as shown in the figure, an opening 10a is formed at the end of the concave case body 10 opposite the bottom plate 11, and the box-shaped fuel cell stack case 100 described above is realized by covering the end face 12c of the side plate 12 that forms this opening 10a with a lid portion 20, which will be described later.
また本実施形態の凹状ケース本体10では、この側面板12の外面12aのうち上記した開口端面に近い側に環状突起部13が設けられている。そして図1などから理解されるように、環状突起部13は、側面板12の外面12aから面方向(Z方向と直交する方向)へ突出するように形成されている。 In addition, in the concave case body 10 of this embodiment, an annular protrusion 13 is provided on the outer surface 12a of the side plate 12, which is closer to the opening end face described above. As can be seen from FIG. 1 and other figures, the annular protrusion 13 is formed so as to protrude from the outer surface 12a of the side plate 12 in the planar direction (the direction perpendicular to the Z direction).
また、環状突起部13には、後述する第1圧力調整部材30が挿入される挿入孔(ネジ孔13a~13d)が形成されている。なお本実施形態では、上記した5つの側面板12の一部に環状突起部13が設けられているが、すべての側面板12に設けられていてもよいし、上記した挿入孔を形成する必要がある領域だけに設置する態様であってもよい。また、本実施形態では5つの側面板12は一体で形成されているが、この形態に限られずそれぞれ独立して底面板11から立設するように形成されていてもよい。 The annular protrusion 13 is also formed with insertion holes (screw holes 13a to 13d) into which the first pressure adjustment member 30 described below is inserted. In this embodiment, the annular protrusion 13 is provided on some of the five side plates 12 described above, but it may be provided on all side plates 12, or may be installed only in areas where it is necessary to form the insertion holes described above. In this embodiment, the five side plates 12 are formed as a single unit, but this is not limited to this form, and each may be formed to stand independently from the bottom plate 11.
フタ部20は、前記した凹状ケース本体10の開口部10aを閉塞する機能を有して構成された凹状体の部材である。図3に示すように、本実施形態におけるフタ部20は、上面板21及び周壁22を少なくとも含んで構成されている。かようなフタ部20の材質としては、例えばアルミニウムなど上記した凹状ケース本体10と同様の材質とすることができる。なお本実施形態のフタ部20は、凹状ケース本体10とは異なる材質で構成されていてもよい。 The lid portion 20 is a concave member configured to have the function of closing the opening 10a of the concave case body 10 described above. As shown in FIG. 3, the lid portion 20 in this embodiment is configured to include at least an upper plate 21 and a peripheral wall 22. The material of such a lid portion 20 can be the same material as the concave case body 10 described above, such as aluminum. Note that the lid portion 20 in this embodiment may be configured from a material different from that of the concave case body 10.
図5から理解されるとおり、このフタ部20が凹状ケース本体10に装着された状態において、凹状ケース本体10の側面(外面12a)と周壁22の側面(内面22b)とが接触することで、凹状ケース本体10の周囲を封止する接触部Cpが形成されている。本実施形態の燃料電池スタックケース100においては、この接触部Cpを備えることで、例えばこの重なりの部分で強度を向上させることや、防水シールを設置する箇所としても機能させることが可能となっている。 As can be seen from FIG. 5, when the lid 20 is attached to the concave case body 10, the side surface (outer surface 12a) of the concave case body 10 comes into contact with the side surface (inner surface 22b) of the peripheral wall 22, forming a contact portion Cp that seals the periphery of the concave case body 10. In the fuel cell stack case 100 of this embodiment, by providing this contact portion Cp, it is possible to, for example, improve the strength of the overlapping portion and have it function as a place to install a waterproof seal.
上面板21は、上記した積層方向に関して底面板11とは反対側の端部において燃料電池スタックCSの積層方向端部と対向して配置される。この上面板21は、燃料電池スタックCSを収容するケースとしての機能の他、この燃料電池スタックCSに上記所定の圧力を付与する一対のエンドプレートの他方としての機能も兼備する。換言すれば、図4もあわせて参照して、本実施形態における底面板11と上面板21は、燃料電池スタックCSに所定の圧力を付与する一対のエンドプレートとしても機能している。 The top plate 21 is disposed opposite the stacking direction end of the fuel cell stack CS at the end opposite the bottom plate 11 in the stacking direction described above. In addition to functioning as a case for housing the fuel cell stack CS, the top plate 21 also functions as the other of a pair of end plates that apply the above-mentioned predetermined pressure to the fuel cell stack CS. In other words, referring also to FIG. 4, the bottom plate 11 and top plate 21 in this embodiment also function as a pair of end plates that apply a predetermined pressure to the fuel cell stack CS.
なお本実施形態の上面板21は、上記した底面板11のZ方向から見た平面視の形状と同じ形状となるように六角形状となっている。しかしながらこの形態には限定されず、例えば底面板11の形状と同様にしてもよいし、あるいは底面板11の形状とは独立して上記平面視の形状が四角形状などであってもよい。 In this embodiment, the top plate 21 is hexagonal so that it has the same shape as the bottom plate 11 when viewed from the Z direction. However, this is not limited to this shape, and it may have the same shape as the bottom plate 11, or the shape when viewed from the plan view may be rectangular, etc., independent of the shape of the bottom plate 11.
周壁22は、図1及び図3などに示すように、上記した上面板21の周縁からZ方向に沿って立設された側壁部材である。かような周壁22は、上面板21と一体として成形されることが好ましい。本実施形態では、凹状ケース本体10の形状と対応するように、合計5つの周壁22が上面板21の周縁から立設されている。 As shown in Figures 1 and 3, the peripheral walls 22 are side wall members erected in the Z direction from the periphery of the above-mentioned upper plate 21. Such peripheral walls 22 are preferably molded integrally with the upper plate 21. In this embodiment, a total of five peripheral walls 22 are erected from the periphery of the upper plate 21 to correspond to the shape of the concave case body 10.
したがって、フタ部20が凹状ケース本体10に装着された際には、上面板21から周壁22が立設されない領域が上記した挿入開口部10bと連続することになる。これにより、例えばメンテナンス時などでフタ部20が凹状ケース本体10と装着された状態で挿入開口部10bを介して収容エリアCAから燃料電池スタックCSを一時的に取り外すことなども可能となっている。 Therefore, when the lid 20 is attached to the concave case body 10, the area where the peripheral wall 22 is not erected from the top plate 21 is continuous with the insertion opening 10b described above. This makes it possible to temporarily remove the fuel cell stack CS from the accommodation area CA through the insertion opening 10b while the lid 20 is attached to the concave case body 10, for example, during maintenance.
なお図3に示すように、本実施形態のフタ部20は、内側段部23をさらに含んで構成されていてもよい。この内側段部23は、フタ部20が凹状ケース本体10に装着された際に凹状ケース本体10における側面板12の端面12cと対向する部位である。なお内側段部23は必須ではなく、適宜省略してもよい。 As shown in FIG. 3, the lid 20 of this embodiment may further include an inner step 23. This inner step 23 is a portion that faces the end surface 12c of the side panel 12 of the concave case body 10 when the lid 20 is attached to the concave case body 10. The inner step 23 is not essential and may be omitted as appropriate.
なお本実施形態においては、この内側段部23は上記した接触部Cpとは異なるシールポイントとして機能させることが可能である。例えば本実施形態の燃料電池スタックケースが挿入開口部10bを閉塞するカバー部材(不図示)をさらに備える場合においては、側面板12の端面12cとフタ部20の内側段部23とが密着することでより密封性を向上させることが可能となる。 In this embodiment, the inner step 23 can function as a seal point different from the contact point Cp described above. For example, if the fuel cell stack case of this embodiment further includes a cover member (not shown) that closes the insertion opening 10b, the end face 12c of the side panel 12 and the inner step 23 of the lid portion 20 come into close contact with each other, thereby improving the sealing performance.
また図4及び図5に示すように、フタ部20が凹状ケース本体10に装着された状態において、フタ部20と凹状ケース本体10との間には所定の間隙GPが形成される。そして本実施形態では、この間隙GPには上記した所定の圧力を調整可能な第1圧力調整部材30が配置されてフタ部20と凹状ケース本体10とが連結されている。 As shown in Figures 4 and 5, when the lid 20 is attached to the concave case body 10, a predetermined gap GP is formed between the lid 20 and the concave case body 10. In this embodiment, a first pressure adjustment member 30 capable of adjusting the predetermined pressure is disposed in this gap GP to connect the lid 20 and the concave case body 10.
かような圧力調整機能を備えた第1圧力調整部材30は、本実施形態では4つのねじ部材31~34で構成されている。このうちねじ部材31及び32の組とねじ部材33及び34の組とが、燃料電池スタックCSを挟むようにして、それぞれ環状突起部13のネジ孔13aとフタ部20の周壁22を接続するように締め込まれる。そしてこの第1圧力調整部材30によって環状突起部13と周壁22との間隔が調整されることで、上記した所定の圧力の強弱を調整することが可能となっている。 In this embodiment, the first pressure adjustment member 30 equipped with such pressure adjustment function is composed of four screw members 31 to 34. Of these, the set of screw members 31 and 32 and the set of screw members 33 and 34 are fastened to sandwich the fuel cell stack CS and connect the screw hole 13a of the annular protrusion 13 to the peripheral wall 22 of the lid portion 20. The first pressure adjustment member 30 adjusts the distance between the annular protrusion 13 and the peripheral wall 22, making it possible to adjust the strength of the above-mentioned specified pressure.
なお本実施形態では第1圧力調整部材30の具体例として公知のねじを例示したが、フタ部20と凹状ケース本体10との締結態様は上記の形態には限られない。具体的に例えば、ネジ孔13aでねじを切らずにボルト&ナット構造を採用するなど他の公知の締結手段を用してもよい。 In this embodiment, a known screw is used as a specific example of the first pressure adjustment member 30, but the fastening method between the lid 20 and the concave case body 10 is not limited to the above. Specifically, for example, other known fastening means may be used, such as a bolt and nut structure without threading the screw hole 13a.
このように本実施形態では、第1圧力調整部材30によって、フタ部20と凹状ケース本体10とを締結しつつ、一対のエンドプレート(底面板11及び上面板21)に必要な上記圧力を発生させることが可能となっている。 In this embodiment, the first pressure adjustment member 30 is capable of fastening the lid 20 and the concave case body 10 while generating the necessary pressure on the pair of end plates (the bottom plate 11 and the top plate 21).
なお本実施形態の燃料電池スタックケース100は、一対のエンドプレート(底面板11及び上面板21)に必要な上記圧力を発生させる第2圧力調整部材40をさらに備えていてもよい。かような第2圧力調整部材40は、図5に示すように、第1圧力調整部材30とは異なる部材であって、前記したフタ部20と凹状ケース本体10との間に設けることができる。 The fuel cell stack case 100 of this embodiment may further include a second pressure adjustment member 40 that generates the necessary pressure on the pair of end plates (bottom plate 11 and top plate 21). As shown in FIG. 5, such a second pressure adjustment member 40 is a member different from the first pressure adjustment member 30, and can be provided between the lid portion 20 and the concave case body 10.
一例として本実施形態の第2圧力調整部材40は、一対のエンドプレート(底面板11及び上面板21)に直接的に接続される通しボルトが例示できる。このような第2圧力調整部材40を燃料電池スタックケース100が更に備えることで、燃料電池スタックCSに付与される上記所定の圧力(圧縮圧力)の値をより正確に管理することが可能となる。 As an example, the second pressure adjustment member 40 in this embodiment can be a through bolt that is directly connected to a pair of end plates (bottom plate 11 and top plate 21). By further providing the fuel cell stack case 100 with such a second pressure adjustment member 40, it becomes possible to more accurately manage the value of the above-mentioned predetermined pressure (compression pressure) applied to the fuel cell stack CS.
なお図示のとおり、本実施形態の第2圧力調整部材40は2本の通しボルト41及び42で構成されているが、1本の通しボルトでもよいし、設置するためのスペースが許容できる限りにおいて3本以上の任意の数だけ通しボルトを設置してもよい。 As shown in the figure, the second pressure adjustment member 40 in this embodiment is composed of two through bolts 41 and 42, but it may be composed of one through bolt, or any number of through bolts (three or more) may be installed as long as the installation space allows.
また図5に示すように、本実施形態の燃料電池スタックケース100は、フタ部20の周壁22と環状突起部13とを積層方向に関して拘束するストッパとしての拘束部材50を更に有するように構成されていてもよい。この拘束部材50を備えることで、例えば特許文献1で開示された衝突時の衝撃で第1圧力調整部材30の機能が損なわれたとしても、燃料電池スタックCSの積層方向への膨張によってケースが完全に破壊されてしまうことなどが抑制される。 As shown in FIG. 5, the fuel cell stack case 100 of this embodiment may be further configured to have a restraining member 50 as a stopper that restrains the peripheral wall 22 of the lid portion 20 and the annular protrusion portion 13 in the stacking direction. By providing this restraining member 50, even if the function of the first pressure adjustment member 30 is impaired by the impact of a collision as disclosed in Patent Document 1, for example, the case is prevented from being completely destroyed by expansion of the fuel cell stack CS in the stacking direction.
以上説明した本実施形態によれば、燃料電池自動車など燃料電池を搭載して走行可能な車両に適用される燃料電池ユニットにおいて、部品点数を削減して軽量化を図り、燃費性能などに多大な貢献をすることができる。また、本実施形態によれば、単に軽量化するのみに留まらず、燃料電池スタックに必要な所定の圧力(圧縮応力)を付与しながら十分な強度も確保することが可能となっている。 According to the present embodiment described above, in a fuel cell unit applied to a vehicle capable of running on a fuel cell, such as a fuel cell vehicle, the number of parts can be reduced, resulting in weight reduction, which can contribute greatly to fuel efficiency and other aspects. Furthermore, according to this embodiment, not only is weight reduction achieved, but it is also possible to ensure sufficient strength while applying the required pressure (compressive stress) to the fuel cell stack.
なお添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態には限定されない。すなわち当業者であれば上記した実施形態に対して更なる修正を試みることは明らかであり、これらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
以下、一例として上記した実施形態の変形例について説明する。
Although the preferred embodiment of the present invention has been described with reference to the attached drawings, the present invention is not limited to such an embodiment. In other words, it is obvious that a person skilled in the art can try to further modify the above-mentioned embodiment, and it is understood that such modifications are also within the technical scope of the present invention.
A modification of the above embodiment will now be described as an example.
<変形例1>
図6に、本実施形態の変形例1に関する燃料電池スタックケース110を示す。
同図から理解されるとおり、本発明の凹状ケース本体10は、周方向(図6のθz周り)に関して連続した枠部14と、この枠部14により形成された開口部(縮小された挿入開口部10b)を備えるように構成されていてもよい。かような開口部を燃料電池スタックケース110が更に備えることで、収容された燃料電池に付随する周辺部品(例えば配管、バスバー、リレー、セル電圧測定装置等)へ当該開口部を介してアクセスすることが可能となっている。
<Modification 1>
FIG. 6 shows a fuel cell stack case 110 according to a first modified example of this embodiment.
As can be seen from the figure, the concave case body 10 of the present invention may be configured to include a frame portion 14 that is continuous in the circumferential direction (around θz in FIG. 6 ) and an opening (reduced insertion opening 10b) formed by this frame portion 14. By further providing such an opening in the fuel cell stack case 110, it becomes possible to access peripheral components (e.g., piping, bus bars, relays, cell voltage measuring devices, etc.) associated with the accommodated fuel cell via the opening.
すなわち上記した実施形態では、底面板11から側面板12が立設されない領域で挿入開口部10bが形成されていたが、本変形例1ではこの挿入開口部10bの一部が閉塞されて枠部14の一部となっている点に主とした特徴がある。さらに図6に示すように、変形例1の燃料電池スタックケース110においては、この枠部14上に環状突起部13を設けるように構成してもよい。 That is, in the above-described embodiment, the insertion opening 10b is formed in an area where the side panel 12 is not erected from the bottom panel 11, but the main feature of this modified example 1 is that a part of this insertion opening 10b is blocked and becomes part of the frame portion 14. Furthermore, as shown in FIG. 6, the fuel cell stack case 110 of modified example 1 may be configured to have an annular protrusion portion 13 on the frame portion 14.
一方でフタ部20についても、この延長された環状突起部13および枠部14に対応して、周壁22を上記した周方向で連続する環状壁となるように上面板21から立設することもできる。
これにより、燃料電池スタックケース110が枠部14を備えることで凹状ケース本体10の剛性を向上させることが可能となっている。
On the other hand, for the cover portion 20 as well, the peripheral wall 22 can be erected from the upper plate 21 so as to form a continuous annular wall in the circumferential direction as described above, in correspondence with the extended annular protrusion portion 13 and frame portion 14 .
As a result, by providing the fuel cell stack case 110 with the frame portion 14, it is possible to improve the rigidity of the concave case body 10.
また、枠部14上に環状突起部13を増設することで、第1圧力調整部材30を介してフタ部20の増設された周壁22と接続させることも可能となる。さらに、枠部14上に環状突起部13を増設することで、上記した防水シールを設置する箇所が増加するのでシール性を向上させることが可能となる。 In addition, by providing an annular protrusion 13 on the frame 14, it is possible to connect to the additional peripheral wall 22 of the lid 20 via the first pressure adjustment member 30. Furthermore, by providing an annular protrusion 13 on the frame 14, the number of locations where the above-mentioned waterproof seal can be installed increases, making it possible to improve sealing performance.
<変形例2>
図7に、本実施形態の変形例2に関する燃料電池スタックケース120を示す。
同図に示すように、燃料電池スタックケース120においては、互いに対向する側面板12の内面12b同士を接続する中間梁15を具備していてもよい。これにより、凹状ケース本体10の剛性を向上させることが可能となっている。
<Modification 2>
FIG. 7 shows a fuel cell stack case 120 according to a second modified example of this embodiment.
As shown in the figure, the fuel cell stack case 120 may be provided with an intermediate beam 15 that connects the inner surfaces 12b of the opposing side panels 12. This makes it possible to improve the rigidity of the concave case body 10.
なお本変形例2では1本の中間梁15が例示されているが、当該形態に限定されず、例えば2本以上の複数の中間梁15を備えていてもよい。
また、同図に示すように、枠部14の上に必ずしも環状突起部13を形成する必要はなく、環状突起部13は適宜省略することができる。この場合、変形例1と同様に、本変形例の枠部14は、上記した防水シールの設置に必要な面圧を確保できる程度以上の強度があることが好ましい。
Although one intermediate beam 15 is exemplified in this modified example 2, the present invention is not limited to this configuration, and for example, two or more intermediate beams 15 may be provided.
As shown in the figure, it is not always necessary to form the annular protrusion 13 on the frame 14, and the annular protrusion 13 can be omitted as appropriate. In this case, similar to the first modification, the frame 14 of this modification preferably has a strength sufficient to ensure the surface pressure necessary for installing the waterproof seal described above.
なお、上記した実施形態、変形例1および変形例2では、すべて凹状ケース本体10の挿入開口部10bを覆うカバー部材は図示を省略したが、当該挿入開口部10bを覆うカバー部材は公知の種々の材料で構成されていてもよい。この場合、内部の気密性を重視する場合には挿入開口部10bを覆うカバー部材は他の側面(側面板12)と同じ構成にしてもよいし、更なる軽量化を重視する場合には他の側面板12に比して薄くしたり材料を変更するなど簡易な仕様としてもよい。 In the above-described embodiment, variant 1, and variant 2, the cover member covering the insertion opening 10b of the concave case body 10 is not shown, but the cover member covering the insertion opening 10b may be made of various known materials. In this case, if priority is given to internal airtightness, the cover member covering the insertion opening 10b may be made of the same structure as the other side surfaces (side panels 12), or if priority is given to further weight reduction, the cover member may be made thinner than the other side panels 12 or made of a different material, making it a simple specification.
また、上記した実施形態や変形例においては、フタ部20の内側に凹状ケース本体10が収まる形態を例示したが、この形態には限られず、例えばフタ部20の外形を凹状ケース本体10よりも小さくして凹状ケース本体10の内側にフタ部20が挿入される形態としてもよい。 In addition, in the above-mentioned embodiment and modified examples, a configuration in which the concave case body 10 fits inside the lid portion 20 is exemplified, but this is not limited to the configuration. For example, the outer shape of the lid portion 20 may be made smaller than the concave case body 10, and the lid portion 20 may be inserted inside the concave case body 10.
また、上記した実施形態においては、ストッパとしての拘束部材50は断面がコの字状の部材を用いて嵌め込む形で周壁22と環状突起部13とを積層方向に関して拘束したが、この形態には限られない。すなわち拘束部材50の他の例として、例えば周壁22と環状突起部13の双方に貫通孔を形成するとともに、この貫通孔にボルトを挿入してナットによって締結する構造を採用してもよいし、リベットを用いて周壁22と環状突起部13の最大離間距離を設定するようにしてもよい。 In the above embodiment, the restraining member 50 as a stopper is a member with a U-shaped cross section that is fitted to restrain the peripheral wall 22 and the annular protrusion 13 in the stacking direction, but this is not limited to the above embodiment. That is, as another example of the restraining member 50, for example, a structure in which through holes are formed in both the peripheral wall 22 and the annular protrusion 13 and a bolt is inserted into the through hole and fastened with a nut may be adopted, or a maximum separation distance between the peripheral wall 22 and the annular protrusion 13 may be set using a rivet.
100 燃料電池スタックケース
10 凹状ケース本体
11 底面板
12 側面板
13 環状突起部
20 フタ部
21 上面板
22 周壁
23 内側段部
Reference Signs List 100 Fuel cell stack case 10 Concave case body 11 Bottom plate 12 Side plate 13 Annular protrusion 20 Lid 21 Top plate 22 Peripheral wall 23 Inner step
Claims (4)
前記凹状ケース本体の開口部を閉塞するフタ部と、を備えた燃料電池スタックのスタックケースであって、
前記燃料電池スタックに所定の圧力を付与する一対のエンドプレートの一方が前記凹状ケース本体の底部を構成すると共に、前記一対のエンドプレートの他方が前記フタ部を構成し、
前記フタ部は、前記凹状ケース本体の開口部を閉塞する上面板と周壁を備えた凹状体であり、
前記凹状ケース本体の側面と前記周壁の側面とが接触することで、前記凹状ケース本体の内部を封止する接触部を形成している、燃料電池スタックケース。 a concave case body capable of accommodating a fuel cell stack;
a lid portion that closes an opening of the concave case body,
one of a pair of end plates that apply a predetermined pressure to the fuel cell stack constitutes a bottom portion of the concave case body, and the other of the pair of end plates constitutes the lid portion;
the lid portion is a concave body having a top plate and a peripheral wall that close an opening of the concave case body,
a side surface of the concave case body and a side surface of the peripheral wall come into contact with each other to form a contact portion that seals the inside of the concave case body .
前記間隙には前記圧力を調整可能な第1圧力調整部材が配置されて、前記フタ部と前記凹状ケース本体とが連結されてなる、請求項1に記載の燃料電池スタックケース。 A predetermined gap is formed between the lid portion and the concave case body,
2 . The fuel cell stack case according to claim 1 , wherein a first pressure adjusting member capable of adjusting the pressure is disposed in the gap, and connects the lid portion and the concave case body.
前記フタ部の周壁と、前記環状突起部と、を積層方向に関して拘束する拘束部材を更に有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の燃料電池スタックケース。 a ring-shaped protrusion portion protruding from a side surface of the concave case body and having an insertion hole into which the first pressure adjustment member is inserted;
4. The fuel cell stack case according to claim 1 , further comprising a restraining member that restrains the peripheral wall of the lid portion and the annular protrusion in the stacking direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020187425A JP7609607B2 (en) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | Fuel cell stack case |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020187425A JP7609607B2 (en) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | Fuel cell stack case |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022076830A JP2022076830A (en) | 2022-05-20 |
| JP7609607B2 true JP7609607B2 (en) | 2025-01-07 |
Family
ID=81618251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020187425A Active JP7609607B2 (en) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | Fuel cell stack case |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7609607B2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017188376A (en) | 2016-04-08 | 2017-10-12 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell unit |
| JP2019114476A (en) | 2017-12-25 | 2019-07-11 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell stack case |
| JP2020071986A (en) | 2018-10-31 | 2020-05-07 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell stack case and external restraint |
| JP2020170653A (en) | 2019-04-04 | 2020-10-15 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell system |
| JP2022066743A (en) | 2020-10-19 | 2022-05-02 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell stack |
-
2020
- 2020-11-10 JP JP2020187425A patent/JP7609607B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017188376A (en) | 2016-04-08 | 2017-10-12 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell unit |
| JP2019114476A (en) | 2017-12-25 | 2019-07-11 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell stack case |
| JP2020071986A (en) | 2018-10-31 | 2020-05-07 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell stack case and external restraint |
| JP2020170653A (en) | 2019-04-04 | 2020-10-15 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell system |
| JP2022066743A (en) | 2020-10-19 | 2022-05-02 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell stack |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022076830A (en) | 2022-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3772127B1 (en) | Battery pack | |
| JP7179731B2 (en) | Battery module and vehicle equipped with it | |
| US11251487B2 (en) | Battery module and battery pack | |
| US9132864B2 (en) | Vehicle structure including a battery | |
| US10033062B2 (en) | Fuel cell stack and mount structure therefor | |
| EP3855526B1 (en) | Power supply device, vehicle having power supply device, and power storage device | |
| WO2021199595A1 (en) | Power supply device, and vehicle and electrical storage device each equipped with same | |
| WO2014034107A1 (en) | Power source device, electric vehicle provided with power source device, and power storage device | |
| CN113169414A (en) | Battery case, vehicle including the same, and stationary power storage device | |
| JP7649294B2 (en) | Power supply device, vehicle equipped with same, and power storage device | |
| WO2021199594A1 (en) | Power supply device, and vehicle and electrical storage device each equipped with same | |
| JPWO2019187314A1 (en) | Power supply and vehicles equipped with it | |
| JP7609607B2 (en) | Fuel cell stack case | |
| US20250293360A1 (en) | Battery and electrical device | |
| CA3033948C (en) | Fuel cell device and vehicle with the same mounted thereon | |
| CN114843687B (en) | Protection assembly and battery case including the same | |
| US12463277B2 (en) | Battery pack | |
| WO2021199596A1 (en) | Power source device, and vehicle and power storage device each equipped with same | |
| WO2020261728A1 (en) | Power supply device and electric vehicle and power storage device equipped with same | |
| US20260018730A1 (en) | Battery Module and Battery Pack Including the Same | |
| CN223680269U (en) | Battery pack box and battery pack | |
| EP4675785A1 (en) | Battery housing with external frame | |
| JP2025145061A (en) | Electricity storage device and vehicle equipped with the electricity storage device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231010 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240619 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240702 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240828 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241126 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241219 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7609607 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |