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CN111799494B - 燃料电池系统 - Google Patents

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CN111799494B
CN111799494B CN202010260225.6A CN202010260225A CN111799494B CN 111799494 B CN111799494 B CN 111799494B CN 202010260225 A CN202010260225 A CN 202010260225A CN 111799494 B CN111799494 B CN 111799494B
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Abstract

本公开涉及燃料电池系统。燃料电池系统(10)具备：堆壳体(22)，其收纳如下堆(21)，该堆(21)是在发电单电池层叠体(19)的层叠方向的端部层叠绝缘板(20)而成，该发电单电池层叠体(19)是在水平方向层叠多个发电单电池(18)而成；以及辅助设备壳体(26)，其收纳燃料电池用辅助设备(24)。在将在层叠方向邻接的堆壳体(22)与辅助设备壳体(26)的内部划分开的分隔壁(118)，设置使堆壳体(22)的内部与辅助设备壳体(26)的内部连通的换气连通口(122)。在堆壳体(22)的内部，与发电单电池层叠体(19)相比接近分隔壁(118)而设置的绝缘板(20)与换气连通口(122)相向。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及具备将在层叠多个发电单电池而成的发电单电池层叠体的层叠方向的端部层叠有绝缘板的堆收纳的堆壳体、收纳燃料电池用辅助设备的辅助设备壳体的燃料电池系统。
背景技术
例如，固体高分子型燃料电池具备电解质膜-电极结构体(MEA)，该电解质膜-电极结构体(MEA)在由高分子离子交换膜形成的电解质膜的一方配设阳极电极，在另一方配设阴极电极。由隔板夹持电解质膜-电极结构体来构成发电单电池，将多个发电单电池层叠来构成发电单电池层叠体。在该发电单电池层叠体还层叠接线板、绝缘板、端板等，来获得燃料电池堆。
具备该种燃料电池堆的燃料电池系统例如能够搭载于燃料电池车辆等(搭载体)的搭载空间来使用。在该情况下，特别是需要即使氢气即燃料气体从层叠体等漏出也抑制该漏出的燃料气体滞留在车辆内的搭载空间等。因而，例如在专利文献1提出了使排气管与收纳层叠体的堆壳体的内部连通的燃料电池系统。在该燃料电池系统中，将堆壳体内的漏出的燃料气体经由排气管导出车辆的外部等规定的场所，由此对堆壳体内进行换气，抑制漏出的燃料气体滞留在搭载空间等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6104864号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在燃料电池系统中，存在如下情况，将包括燃料气体的喷射器等在内的燃料电池用辅助设备收纳的辅助设备壳体邻接地设置于堆壳体。在该情况下，需要对被分隔壁划分出的堆壳体和辅助设备壳体两方的内部进行换气。因而，例如使堆壳体和辅助设备壳体的内部与排气管连通，并且在分隔壁设置使堆壳体和辅助设备壳体的内部连通的换气连通口。由此，能够利用简单的结构使堆壳体和辅助设备壳体的内部与排气管良好地连通来进行换气。
但是，存在如下担忧：当如上述那样在分隔壁设置换气连通口时，在组装燃料电池系统时等，比较小的导电性的结构部件、从导电性的结构要素剥离出的碎片等作为异物从换气连通口侵入至堆壳体的内部。存在如下情况，当这些异物与例如单电池电压检测用的单电池电压端子、隔板等设置于发电单电池层叠体的导电部接触时，会成为短路等的原因。因此，在燃料电池系统中，为了良好地维持正常的动作，需要抑制异物与堆壳体内的发电单电池层叠体接触。
本发明是考虑这样的问题做出的，目的在于提供能够抑制异物与被收纳于堆壳体内的发电单电池层叠体接触的燃料电池系统。
用于解决问题的方案
为了实现上述的目的，本发明涉及燃料电池系统，具备：堆壳体，其收纳如下堆，该堆是在发电单电池层叠体的层叠方向的端部层叠绝缘板而成，该发电单电池层叠体是在水平方向层叠多个发电单电池而成；以及辅助设备壳体，其收纳燃料电池用辅助设备，所述燃料电池系统中，在所述层叠方向邻接的所述堆壳体与所述辅助设备壳体的内部被分隔壁划分开，在所述分隔壁设置使所述堆壳体的内部与所述辅助设备壳体的内部连通的换气连通口，在所述堆壳体的内部，与所述发电单电池层叠体相比接近所述分隔壁而设置的所述绝缘板与所述换气连通口相向。
发明的效果
在该燃料电池系统中，例如存在如下情况，在将辅助设备壳体接合于收纳有堆的状态下的堆壳体的组装工序等时，换气连通口配置于比堆壳体靠铅垂方向的上侧。在这样的情况下，虽然异物在重力的作用下从换气连通口侵入至堆壳体的内部，但是在堆壳体的内部，与发电单电池层叠体相比接近分隔壁而设置的绝缘板与该换气连通口相向。因此，侵入的异物接触绝缘板而能够避免到达发电单电池层叠体。
因而，根据本发明，即使异物从换气连通口侵入，也能够抑制该异物接触发电单电池层叠体。因此，即使是在异物表现出导电性这样的情况下，也能够避免在燃料电池系统发生短路等，从而能够良好地维持燃料电池系统的正常的动作。
参照附图说明以下的实施方式的说明，能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是具备本发明的实施方式涉及的燃料电池系统的燃料电池车辆的概略立体图。
图2是发电单电池的分解立体图。
图3是被收纳于堆壳体的第一隔板的氧化剂气体流路侧的主视图。
图4是被收纳于堆壳体的第二隔板的燃料气体流路侧的主视图。
图5是壳体单元的分解立体图。
图6是说明燃料电池系统的制造工序的一部分的概略剖视图。
图7是说明换气连通口与突出部的位置关系的说明图。
具体实施方式
举出优选的实施方式，参照附图详细说明本发明涉及的燃料电池系统。而且，在以下的图中，有时对相同或者发挥同样的功能和效果的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
在本实施方式中，如图1所示，举例说明燃料电池系统10搭载于作为燃料电池电动汽车的燃料电池车辆12(搭载体)的情况，但不特别限定于此，燃料电池系统10能够搭载于各种搭载体(未图示)来使用。在以下中，只要没有特别地说明，就以从落坐于燃料电池车辆12的驾驶座的乘员(未图示)观察的方向为基准，说明前后方向(箭头符号A方向)、左右方向(箭头符号B方向)、上下方向(箭头符号C方向)。
燃料电池系统10配设于在燃料电池车辆12的仪表板14的前方(箭头符号AF侧)形成的前室(电机室)16内。另外，在燃料电池系统10中，具备：发电单电池层叠体19，其是多个发电单电池18(图2)沿左右方向(箭头符号B方向)层叠而成的；堆壳体22，其收纳如下堆21，该堆21是在发电单电池层叠体19的层叠方向的端部层叠绝缘板20而成；以及辅助设备壳体26，其收纳燃料电池用辅助设备24。
在以下中，只要没有特别地说明，燃料电池系统10相对于燃料电池车辆12以发电单电池层叠体19的层叠方向沿着左右方向(箭头符号B方向、水平方向)的搭载方向配置。但是，不特别限定于此，例如也可以是，燃料电池系统10以发电单电池层叠体19的层叠方向沿着前后方向(箭头符号A方向、水平方向)的搭载方向搭载于燃料电池车辆12。
如图1所示，在发电单电池层叠体19的层叠方向的左端(箭头符号BL侧端)，朝向外方依次层叠第一接线板28、作为绝缘板20的第一绝缘板30。在发电单电池层叠体19的层叠方向的右端(箭头符号BR侧端)，朝向外方依次层叠第二接线板32、作为绝缘板20的第二绝缘板34。也就是说，将发电单电池层叠体19、第一接线板28和第二接线板32以及第一绝缘板30和第二绝缘板34层叠来构成堆21。而且，第一绝缘板30可以是在层叠方向重合多个(例如两个)而构成的。同样，第二绝缘板34也可以是在层叠方向重合多个(例如两个)而构成的。
如图2所示，发电单电池18具有带树脂框的MEA 36、夹持该带树脂框的MEA 36的第一隔板38和第二隔板40。第一隔板38和第二隔板40例如是将钢板、不锈钢板、铝板、镀处理钢板、或在其金属表面上施加了用于防腐蚀的表面处理的金属薄板的截面冲压成型为波形来构成的。也就是说，第一隔板38和第二隔板40由导电性材料构成。第一隔板38与第二隔板40通过对外周进行焊接、钎焊、铆接等而接合为一体，构成接合隔板42。
在第二隔板40的长边方向(箭头符号A方向)的后端侧(箭头符号AR侧)的缘部，在上下方向(箭头符号C方向)隔开间隔地设置有进一步向后侧突出的多个(在本实施方式中为六个)单电池电压端子46。将在发电单电池层叠体19的各个第二隔板40设置的单电池电压端子46选择性地连接于未图示的电压检测装置，由此能够检测发电时的各个发电单电池18或者规定数量的发电单电池18的单电池电压。
而且，在各个第二隔板40设置的单电池电压端子46的个数可以是一个，也可以是六个以外的多个。另外，单电池电压端子46可以设置于第一隔板38，也可以设置于第一隔板38和第二隔板40两方。
带树脂框的MEA 36具备电解质膜-电极结构体(MEA)48和树脂框构件50。树脂框构件50与电解质膜-电极结构体48的外周接合，并且在该电解质膜-电极结构体48的外周围绕。电解质膜-电极结构体48具有电解质膜52、在电解质膜52的一方(箭头符号BR侧)的面设置的阳极电极54以及在电解质膜52的另一方(箭头符号BL侧)的面设置的阴极电极56。
电解质膜52例如是含有水分的全氟磺酸的薄膜等固体高分子电解质膜(阳离子交换膜)，被阳极电极54和阴极电极56夹持。此外，电解质膜52除了能够使用氟系电解质以外，还能够使用HC(碳化氢)系电解质。
虽然均未图示，但阳极电极54具有与电解质膜52的一方(箭头符号BR侧)的面接合的阳极电极催化剂层、层叠于该阳极电极催化剂层的阳极气体扩散层。阴极电极56具有与电解质膜52的另一方(箭头符号BL侧)的面接合的阴极电极催化剂层、层叠于该阴极电极催化剂层的阴极气体扩散层。
阳极电极催化剂层例如是将表面承载了白金合金的多孔质碳粒子和离子导电性高分子粘合剂均匀地涂布在阳极气体扩散层的表面而形成的。阴极电极催化剂层例如是将表面承载了白金合金的多孔质碳粒子和离子导电性高分子粘合剂均匀地涂布在阴极气体扩散层的表面而形成的。
阴极气体扩散层和阳极气体扩散层由碳纸或者碳布等导电性多孔质片形成。也可以是，在阴极电极催化剂层与阴极气体扩散层之间、以及在阳极电极催化剂层与阳极气体扩散层之间中的至少一方设置多孔质层(未图示)。
如图2所示，在图1所示的堆21，作为使流体在该发电单电池层叠体19的层叠方向(箭头符号B方向)流通的多个连通孔，设置氧化剂气体入口连通孔58a和氧化剂气体出口连通孔58b、冷却介质入口连通孔60a和冷却介质出口连通孔60b以及燃料气体入口连通孔62a和燃料气体出口连通孔62b。具体来讲，多个连通孔将堆21的发电单电池层叠体19、第一绝缘板30以及第二绝缘板34在箭头符号B方向连通。
在这些连通孔中，在冷却介质入口连通孔60a和冷却介质出口连通孔60b，流通用于冷却发电单电池18的例如纯水、乙二醇、油等冷却介质。在氧化剂气体入口连通孔58a和氧化剂气体出口连通孔58b，流通作为反应气体的例如含氧气体等氧化剂气体(例如空气)。在燃料气体入口连通孔62a和燃料气体出口连通孔62b，流通作为反应气体的例如含氢气体等燃料气体。
如图2所示，在发电单电池18中的接合隔板42和树脂框构件50的长边方向(箭头符号A方向)的后端侧(箭头符号AR端侧)的缘部，设置沿层叠方向(箭头符号B方向)相互连通的氧化剂气体入口连通孔58a、两个冷却介质入口连通孔60a以及两个燃料气体出口连通孔62b。从各个发电单电池18向燃料气体出口连通孔62b排出燃料气体。氧化剂气体入口连通孔58a向各个发电单电池18供给氧化剂气体。冷却介质入口连通孔60a向各个发电单电池18供给冷却介质。
这些连通孔在上下方向(箭头符号C方向)排列设置。具体来讲，氧化剂气体入口连通孔58a配置于在上下方向分离地配置的两个冷却介质入口连通孔60a之间。两个燃料气体出口连通孔62b中的一方配置在上侧的冷却介质入口连通孔60a的上方(箭头符号C1侧)，另一方配置在下侧的冷却介质入口连通孔60a的下方(箭头符号C2侧)。
在发电单电池18中接合隔板42和树脂框构件50的长边方向的前端侧(箭头符号AF端侧)的缘部，设置沿层叠方向相互连通的燃料气体入口连通孔62a、两个冷却介质出口连通孔60b以及两个氧化剂气体出口连通孔58b。燃料气体入口连通孔62a向各个发电单电池18供给燃料气体。从各个发电单电池18向冷却介质出口连通孔60b排出冷却介质。从各个发电单电池18向氧化剂气体出口连通孔58b排出氧化剂气体。
这些连通孔在上下方向排列设置。具体来讲，燃料气体入口连通孔62a配置于在上下方向分离地配置的两个冷却介质出口连通孔60b之间。两个氧化剂气体出口连通孔58b中的一方配置在上侧的冷却介质出口连通孔60b的上方，另一方配置在下侧的冷却介质出口连通孔60b的下方。
多个连通孔的配置不限定于本实施方式，根据要求的规格适当地设定即可。也可以是，与本实施方式不同，一对冷却介质入口连通孔60a设置在燃料气体入口连通孔62a的上下方向(箭头符号C方向)的两侧，一对冷却介质出口连通孔60b设置在氧化剂气体入口连通孔58a的上下方向的两侧。还有，在本实施方式中，燃料气体出口连通孔62b、氧化剂气体出口连通孔58b、冷却介质入口连通孔60a、冷却介质出口连通孔60b分别各设置了两个，但也可以分别各设置一个。
在本实施方式中，氧化剂气体入口连通孔58a与燃料气体入口连通孔62a相比开口面积大。氧化剂气体入口连通孔58a形成为如图示的那样、例如六边形。氧化剂气体入口连通孔58a也可以形成为六边形以外的形状(四边形等)。一对氧化剂气体出口连通孔58b形成为如图示的那样、例如三角形。氧化剂气体出口连通孔58b的形状可以是各个角部形成为圆的三角形、或者各个角部被倒角加工为直线状的三角形(实质上为六边形)。
燃料气体入口连通孔62a形成为如图示的那样、例如六边形。燃料气体入口连通孔62a也可以形成为六边形以外的形状(四边形等)。一对燃料气体出口连通孔62b形成为如图示的那样、例如三角形。燃料气体出口连通孔62b的形状可以是各个角部形成为圆的三角形、或者各个角部被倒角加工为直线状的三角形(实质上为六边形)。
一对冷却介质入口连通孔60a和一对冷却介质出口连通孔60b形成为例如三角形。一对冷却介质入口连通孔60a和一对冷却介质出口连通孔60b各自以三角形的顶点朝向氧化剂气体流路66侧和燃料气体流路67侧的方式形成。一对冷却介质入口连通孔60a和一对冷却介质出口连通孔60b的形状也可以是各个角部形成为圆的三角形、或者各个角部被倒角加工为直线状的三角形(实质上为六边形)。而且，各个连通孔的形状没有特别限定，也可以是圆形、其他多边形等。
如图3所示，在第一隔板38的朝向带树脂框的MEA 36(图2)侧(箭头符号BR侧)的面38a，例如设置沿前后方向(箭头符号A方向)延伸的氧化剂气体流路66。氧化剂气体流路66与氧化剂气体入口连通孔58a和两个氧化剂气体出口连通孔58b连通。
在氧化剂气体入口连通孔58a与氧化剂气体流路66之间设置入口缓冲部68a，该入口缓冲部68a具有通过冲压成型而朝向带树脂框的MEA 36突出的多个压花部。在氧化剂气体出口连通孔58b与氧化剂气体流路66之间设置出口缓冲部68b，该出口缓冲部68b具有通过冲压成型而朝向带树脂框的MEA36突出的多个压花部。
在第一隔板38的面38a，通过冲压成型而朝向带树脂框的MEA 36(图2)一体地鼓出成形多个金属凸起密封件70。也可以是，设置由弹性材料形成的凸状弹性密封件来代替金属凸起密封件70。多个金属凸起密封件70具有外侧凸起部70a、内侧凸起部70b以及多个连通孔凸起部70c。外侧凸起部70a在面38a的外周缘部围绕。内侧凸起部70b在氧化剂气体流路66、氧化剂气体入口连通孔58a以及两个氧化剂气体出口连通孔58b的外周围绕并且使它们连通。
多个连通孔凸起部70c分别围绕燃料气体入口连通孔62a、两个燃料气体出口连通孔62b、两个冷却介质入口连通孔60a以及两个冷却介质出口连通孔60b。此外，外侧凸起部70a根据需要设置即可，也能够设为不要外侧凸起部70a。
如图4所示，在第二隔板40的朝向带树脂框的MEA 36(图2)侧(箭头符号BL侧)的面40b，例如形成沿前后方向(箭头符号A方向)延伸的燃料气体流路67。燃料气体流路67与燃料气体入口连通孔62a和两个燃料气体出口连通孔62b连通。
在燃料气体入口连通孔62a与燃料气体流路67之间设置入口缓冲部72a，该入口缓冲部72a具有通过冲压成型而朝向带树脂框的MEA 36(图2)突出的多个压花部。在燃料气体出口连通孔62b与燃料气体流路67之间设置出口缓冲部72b，该出口缓冲部72b具有通过冲压成型而朝向带树脂框的MEA 36突出的多个压花部。
在第二隔板40的面40b，通过冲压成型而朝向带树脂框的MEA 36(图2)鼓出成形多个金属凸起密封件74。也可以是，设置由弹性材料形成的凸状弹性密封件来代替该金属凸起密封件74。多个金属凸起密封件74具有外侧凸起部74a、内侧凸起部74b以及多个连通孔凸起部74c。外侧凸起部74a在面40b的外周缘部围绕。内侧凸起部74b在比外侧凸起部74a靠内侧，在燃料气体流路67、燃料气体入口连通孔62a以及两个燃料气体出口连通孔62b的外周围绕并且使它们连通。
多个连通孔凸起部74c分别围绕氧化剂气体入口连通孔58a、两个氧化剂气体出口连通孔58b、两个冷却介质入口连通孔60a以及两个冷却介质出口连通孔60b。此外，外侧凸起部74a根据需要设置即可，也能够设为不要外侧凸起部74a。
在图2中，在通过焊接或者钎焊而相互接合的第一隔板38的箭头符号BL侧的面38b与第二隔板40的箭头符号BR侧的面40a之间，形成与冷却介质入口连通孔60a和冷却介质出口连通孔60b连通的冷却介质流路76。形成有氧化剂气体流路66的第一隔板38的背面形状与形成有燃料气体流路67的第二隔板40的背面形状相互重合来形成冷却介质流路76。
如图1和图5所示，堆壳体22和辅助设备壳体26以在左右方向(箭头符号B方向)邻接的方式接合来构成壳体单元78。壳体单元78在俯视观察时为矩形，其长边沿着车辆宽度方向(发电单电池层叠体19的层叠方向、箭头符号B方向)延伸。
如图5所示，堆壳体22是包括周壁壳体80和端板82而形成的，该周壁壳体80覆盖发电单电池层叠体19的外周面，该端板82是将前后方向(箭头符号A方向)设为长方向的矩形板状。周壁壳体80具有在俯视观察时呈矩形的壳主体84、以及后方板86。壳主体84为具有在左侧(箭头符号BL侧)形成的矩形的左开口部88、在右侧(箭头符号BR侧)形成的矩形的右开口部90以及在后侧(箭头符号AR侧)形成的矩形的后方开口部92的箱形。
后方板86以封闭后方开口部92的方式被螺栓94接合于壳主体84。在壳主体84与后方板86之间，沿着后方开口部92的外周夹装由弹性材料形成的密封构件96。此外，也可以是，后方板86不是与壳主体84分别的部件，而是与壳主体84一体地构成。
端板82以封闭右开口部90的方式被螺栓94接合于壳主体84，由此面对在壳主体84内的堆21的右端部(箭头符号BR侧端部)设置的第二绝缘板34(参照图1)。在壳主体84与端板82之间，沿着右开口部90的外周夹装由弹性材料形成的密封构件96。
如图1所示，辅助设备壳体26是收纳并保护燃料电池用辅助设备24的保护壳体。在辅助设备壳体26内，作为燃料电池用辅助设备24，收纳有氧化剂气体系设备98和燃料气体系设备100。氧化剂气体系设备98是气泵102、加湿器104等。燃料气体系设备100是喷射器106、引射器108、氢泵110、阀类(未图示)等。
具体来讲，如图5所示，辅助设备壳体26具有一端开口并在其开口周缘部分别设置凸缘112a、114a的箱形的第一壳体构件112和第二壳体构件114。第一壳体构件112与第二壳体构件114相互的凸缘112a、114a彼此被螺栓固定而一体化。在这样一体化的第一壳体构件112与第二壳体构件114之间，形成收纳燃料电池用辅助设备24(参照图1)的辅助设备收纳空间116。
在第一壳体构件112的右端(箭头符号BR侧端)，设置封闭左开口部88的分隔壁118，该分隔壁118被螺栓94接合于壳主体84的左端(箭头符号BL侧端)。辅助设备壳体26的分隔壁118也兼具备堆壳体22的端板的功能。因此，分隔壁118面对在壳主体84内的堆21的左端部(箭头符号BL侧端部)设置的第一绝缘板30(参照图1)，并与端板82之间对堆21施加层叠方向的紧固载荷。
另外，在壳体单元78中，在比分隔壁118靠右侧形成收纳堆21的堆收纳空间119，在比分隔壁118靠左侧形成辅助设备收纳空间116。即，在左右方向(层叠方向、箭头符号B方向、水平方向)邻接的堆壳体22与辅助设备壳体26被分隔壁118划分开。
如图5所示，分隔壁118在与设置于堆21的各个连通孔相向的位置，形成用于使与该连通孔分别连接的连接配管(未图示)通过的多个配管用开口部124。能够经由连接配管向各个连通孔供给排出作为氧化剂气体和燃料气体的反应气体、冷却介质。另外，在分隔壁118的外周侧与壳主体84之间，沿着左开口部88的外周夹装由弹性材料形成的密封构件96。
如图5至图7所示，在分隔壁118，设置将堆壳体22的内部的堆收纳空间119与辅助设备壳体26的内部的辅助设备收纳空间116连通的换气连通口122。在本实施方式中，如图5所示，换气连通口122分别被设置于，在设为搭载方向的辅助设备壳体26的上部侧(箭头符号C1侧)处于与层叠方向正交的方向(前后方向、箭头符号A方向)的两端部、在该辅助设备壳体26的下部侧(箭头符号C2侧)处于与层叠方向正交的方向的两端部。
另外，如图7所示，在本实施方式中，在箭头符号C1侧和箭头符号AR侧设置的换气连通口122(以下也称为换气连通口122a)是大致沿着在最上部设置的燃料气体出口连通孔62b的箭头符号AR侧的外周的弯曲状，并在箭头符号A方向隔开间隔地设置两个。
在箭头符号C1侧和箭头符号AF侧设置的换气连通口122(以下也称为换气连通口122b)是大致沿着在最上部设置的氧化剂气体出口连通孔58b的箭头符号AF侧的外周的弯曲状，并在箭头符号A方向隔开间隔地设置两个。
在箭头符号C2侧和箭头符号AR侧设置的换气连通口122(以下也称为换气连通口122c)是大致沿着在最下部设置的燃料气体出口连通孔62b的箭头符号AR侧的外周的弯曲状，并在箭头符号A方向隔开间隔地设置两个。
在箭头符号C2侧和箭头符号AF侧设置的换气连通口122(以下也称为换气连通口122d)是大致沿着在最下部设置的氧化剂气体出口连通孔58b的箭头符号AF侧的外周的弯曲状，并在箭头符号A方向隔开间隔地设置两个。
而且，在分隔壁118设置换气连通口122a～122d中的至少一个即可。另外，各个换气连通口122的形状、个数也没有特别限定。各个换气连通口122的个数可以是一个也可以是两个以外的多个，各个换气连通口122的形状例如可以是圆形、多边形等。
如图7所示，在堆壳体22的内部，与发电单电池层叠体19相比接近分隔壁118而设置的第一绝缘板30与这些换气连通口122分别相向。在第一绝缘板30的四个角落设置从该第一绝缘板30的外周向面方向(箭头符号A方向)外侧突出并与各个换气连通口122相向的突出部30a。
在本实施方式中，在第一绝缘板30的突出部30a及其附近设置与换气连通口122相向的部分30b。第一绝缘板30的部分30b设置于将换气连通口122的全区域覆盖的范围。而且，在第一绝缘板30设置的突出部30a的个数、配置能够根据换气连通口122的个数、配置来适当地调整。
另外，如图6和图7所示，在第一绝缘板30，以将该第一绝缘板30的与换气连通口122相向的部分30b包围的方式设置有朝向各个换气连通口122侧(箭头符号BL侧)突出的肋部30c。换言之，第一绝缘板30的与各个换气连通口122相向的部分30b，形成于向与各个换气连通口122分离的方向凹陷的凹部30d的内部。
如图1和图5所示，在壳体单元78中，在周壁壳体80的上壁80a，在左右方向(箭头符号B方向)上处于设置有辅助设备壳体26侧的相反侧(右端侧、箭头符号BR侧)的端部中在前后方向(箭头符号A方向)的两端侧，分别贯通形成周壁贯通孔126。也就是说，在周壁壳体80的上壁80a的右侧的角部分别设置周壁贯通孔126。如图1所示，分别在周壁贯通孔126连接排气管128，由此，堆收纳空间119的内部与排气管128的内部连通。
另外，在辅助设备壳体26的第二壳体构件114的上壁114b，在前后方向(箭头符号A方向)的两端侧分别贯通形成辅助设备壳体贯通孔130。也就是说，在第二壳体构件114的上壁114b的左侧的角部分别设置辅助设备壳体贯通孔130。如图1所示，辅助设备壳体贯通孔130也分别与排气管128连接，由此，辅助设备收纳空间116的内部与排气管128的内部连通。
另外，在壳体单元78中，能够经由在端板82的下部、后方板86的下部以及辅助设备壳体26的侧壁的下部分别贯通形成的换气用贯通孔132，使空气流入至该壳体单元78的内部(堆收纳空间119和辅助设备收纳空间116)。而且，在图1中，省略了换气用贯通孔132的图示。
排气管128的左端(箭头符号BL侧端部)与在燃料电池车辆12的左侧挡泥板部134设置的左侧排气口136连接。另外，排气管128的右端(箭头符号BR侧端部)与在燃料电池车辆12的右侧挡泥板部138设置的右侧排气口140连接。也就是说，排气管128经由左侧排气口136和右侧排气口140来与燃料电池车辆12的外部连通。
因此，在从发电单电池层叠体19、燃料电池用辅助设备24等产生了泄漏的燃料气体的情况下，该泄漏的燃料气体经由堆收纳空间119、辅助设备收纳空间116、排气管128被排出到燃料电池车辆12的外部。
以下说明如上述那样构成的燃料电池系统10的动作。在燃料电池车辆12中，在其行驶时等由燃料电池系统10进行发电。在该情况下，经由上述的连接配管向堆21的燃料气体入口连通孔62a(图2)供给燃料气体，向氧化剂气体入口连通孔58a(图2)供给氧化剂气体，向冷却介质入口连通孔60a(图2)供给冷却介质。
如图2和图3所示，氧化剂气体从氧化剂气体入口连通孔58a被导入至第一隔板38的氧化剂气体流路66。氧化剂气体沿着氧化剂气体流路66在箭头符号B方向移动，被供给至电解质膜-电极结构体48的阴极电极56。
另一方面，如图2和图4所示，燃料气体从燃料气体入口连通孔62a被导入至第二隔板40的燃料气体流路67。燃料气体沿着燃料气体流路67在箭头符号B方向移动，并被供给至电解质膜-电极结构体48的阳极电极54。
在发电单电池层叠体19的各个电解质膜-电极结构体48中，被供给至阴极电极56的氧化剂气体与被供给至阳极电极54的燃料气体在阴极电极催化剂层和阳极电极催化剂层内因电化学反应被消耗，来进行发电。能够利用该电力使燃料电池车辆12行驶等。
如图2所示，被供给至阴极电极56并被消耗了的氧化剂气体，沿着氧化剂气体出口连通孔58b在箭头符号A方向被排出。同样地，被供给至阳极电极54并被消耗了的燃料气体沿着燃料气体出口连通孔62b在箭头符号A方向被排出。
另外，被供给至冷却介质入口连通孔60a的冷却介质被导入至在第一隔板38与第二隔板40之间形成的冷却介质流路76，并在箭头符号B方向流通，由此将电解质膜-电极结构体48等冷却。之后，从冷却介质出口连通孔60b在箭头符号A方向被排出。
如图1和图5所示，在堆收纳空间119内从发电单电池层叠体19(堆21)产生了泄漏的燃料气体的情况下，该泄漏的燃料气体的一部分经由在周壁壳体80的上壁80a设置的周壁贯通孔126流入排气管128。另外，堆收纳空间119内的泄漏的燃料气体的残余部分通过在分隔壁118设置的换气连通口122向辅助设备收纳空间116流入之后，经由在第二壳体构件114的上壁114b设置的辅助设备壳体贯通孔130流入排气管128。
还有，在辅助设备收纳空间116内从燃料电池用辅助设备24产生了泄漏的燃料气体的情况下，该泄漏的燃料气体经由辅助设备壳体贯通孔130流入排气管128。而且也可以是，例如在燃料电池车辆12发生倾斜时等，辅助设备收纳空间116内的泄漏的燃料气体通过在分隔壁118设置的换气连通口122向堆收纳空间119流入之后，经由周壁贯通孔126流入排气管128。
其结果是，能够利用排气管128将堆壳体22和辅助设备壳体26的内部(堆收纳空间119和辅助设备收纳空间116)的泄漏的燃料气体导出到燃料电池车辆12的外部，来对堆壳体22和辅助设备壳体26的内部进行换气。
经过对堆壳体22接合辅助设备壳体26的组装工序来制造上述的燃料电池系统10。如图6所示，在该组装工序中，在接合辅助设备壳体26之前，将堆21收纳于堆壳体22。这时，以使堆21的第一绝缘板30侧配置于铅垂方向的上侧(使堆21的层叠方向沿着铅垂方向)的方式调整堆21的方向。
在该状态下，以用分隔壁118覆盖堆壳体22的左开口部88的方式，将第一壳体构件112层叠于堆壳体22并通过螺栓固定等来彼此接合。也就是说，在组装工序中，与堆壳体22的堆收纳空间119面对的换气连通口122配置于比堆壳体22靠铅垂方向的上侧。
因此，存在如下担忧：异物在重力的作用下经由换气连通口122侵入至堆壳体22内。作为异物能够列举出螺栓94等比较小的部件、在螺栓固定时从堆壳体22等剥离出的剥离片(切屑)等。也就是说，有时异物具有导电性。
在本实施方式涉及的燃料电池系统10中，如上所述，在堆壳体22的内部，与发电单电池层叠体19相比接近分隔壁118而设置的第一绝缘板30与各个换气连通口122相向。因此，即使异物在重力的作用下从换气连通口122侵入至堆壳体22的内部，该异物也接触第一绝缘板30，因此能够避免到达至发电单电池层叠体19。
由此，能够抑制异物接触单电池电压端子46、第一隔板38和第二隔板40等设置于发电单电池层叠体19的导电部，因此能够有效果地抑制因异物而在燃料电池系统10发生短路等。其结果是，能够良好地维持燃料电池系统10的正常的动作。
在上述的实施方式涉及的燃料电池系统10中设为，在绝缘板20(第一绝缘板30)设置从该绝缘板20的外周向面方向外侧突出并与换气连通口122相向的突出部30a。
在该情况下，能够不增大第一绝缘板30整体的面方向(箭头符号A方向和箭头符号C方向)的面积，而利用设置突出部30a的结构，在堆壳体22的内部使第一绝缘板30与换气连通口122相向。因此，能够抑制第一绝缘板30大型化、其重量增大，并且有效果地抑制异物接触发电单电池层叠体19。
而且也可以代替在第一绝缘板30设置突出部30a，而例如设为使第一绝缘板30的外周缘部整体在堆壳体22的内部来与换气连通口122相向。另外，虽然在上述的实施方式中设为第一绝缘板30的与换气连通口122相向的部分30b设置于突出部30a及其附近，但也可以是部分30b仅设置于突出部30a。换言之，也可以是，除第一绝缘板30的突出部30a之外的部分与换气连通口122不相向。
在上述的实施方式涉及的燃料电池系统10中设为，在绝缘板20(第一绝缘板30)，朝向换气连通口122突出的肋部30c设置为将与换气连通口122相向的部分30b包围的形状。
在该情况下，与第一绝缘板30的同换气连通口122相向的部分30b接触的异物容易滞留在由肋部30c形成的凹部30d的内部。因此，在将组装后的堆壳体22和辅助设备壳体26设为搭载方向的情况下，换言之，即使在使堆21的层叠方向设为水平方向的情况下，也能够有效果地抑制异物与发电单电池层叠体19接触。
在上述的实施方式涉及的燃料电池系统10中设为，在辅助设备壳体26的上部侧，在与层叠方向正交的方向的两端部中的至少一方设置换气连通口122(换气连通口122a或者换气连通口122b)。在该情况下，在壳体单元78内，在泄漏的燃料气体容易滞留的上侧设置换气连通口122a、122b，因此能够使泄漏的燃料气体从换气连通口122a、122b有效果地向辅助设备壳体26的内部流入，并向排气管128引导。其结果是，能够提高堆壳体22和辅助设备壳体26的内部的换气效率。
在上述的实施方式涉及的燃料电池系统10中设为，还在辅助设备壳体26的下部侧，在与层叠方向正交的方向的两端部中的至少一方设置换气连通口122(换气连通口122c或者换气连通口122d)。这样增加换气连通口122的相对于分隔壁118的形成部位，由此能够对堆壳体22和辅助设备壳体26的内部更良好地进行换气。
本发明不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改变。
例如，在上述的实施方式中，在堆壳体22的左端配设了辅助设备壳体26，但也可以在堆壳体22的右端配设辅助设备壳体26。在该情况下，绝缘板20中，代替第一绝缘板30，使第二绝缘板34在堆壳体22的内部来与换气连通口122相向即可。

Claims (5)

1.一种燃料电池系统，具备：堆壳体(22)，其收纳如下堆(21)，该堆(21)是在发电单电池层叠体(19)的层叠方向的端部层叠绝缘板(20)而成，该发电单电池层叠体(19)是在水平方向层叠多个发电单电池(18)而成；以及辅助设备壳体(26)，其收纳燃料电池用辅助设备(24)，所述燃料电池系统(10)中，
在所述层叠方向邻接的所述堆壳体和所述辅助设备壳体的内部被分隔壁(118)划分开，
在所述分隔壁设置使所述堆壳体的内部与所述辅助设备壳体的内部连通的换气连通口(122)，
在所述堆壳体的内部，与所述发电单电池层叠体相比接近所述分隔壁而设置的所述绝缘板与所述换气连通口相向。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
在所述绝缘板，设置从该绝缘板的外周向面方向外侧突出并与所述换气连通口相向的突出部(30a)。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
在所述绝缘板，朝向所述换气连通口突出的肋部(30c)设置为将与所述换气连通口相向的部分(30b)包围的形状。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
在所述辅助设备壳体的上部侧，在与所述层叠方向正交的方向上的两端部中的至少一方设置所述换气连通口。
5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，
还在所述辅助设备壳体的下部侧，在与所述层叠方向正交的方向上的两端部中的至少一方设置所述换气连通口。
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