JP2009301923A

JP2009301923A - Fuel cell

Info

Publication number: JP2009301923A
Application number: JP2008156363A
Authority: JP
Inventors: Goji Katano; 剛司片野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2028-06-16
Also published as: JP5151715B2

Abstract

【課題】燃料電池スタックを収容するためのケースに内圧低減用の開口部を備える燃料電池における、開口部の開放時における作業性の向上。
【解決手段】燃料電池用ケース２０において、上面に形成された開口部２１には、燃料電池用ケース２０内の内圧が予め設定された設定圧力を超えると、内圧を低減するために開く減圧手段３０が設けられている。設定圧力は、燃料電池用ケース２０の圧力上昇により燃料電池用ケース２０自体が損傷する圧力よりも低い圧力値である。また、燃料電池用ケース２０は、開口部２１の周辺部２５と絶縁性部材４０との距離（例えば、Ｂ１、Ｂ２）が、開口部２１の周辺部２５以外と燃料電池スタック１０との距離（例えば、Ａ１、Ａ２）に比して大きくなるように構成されている。例えば、開口部２１の周辺部２５が絶縁性部材４０の外形形状に沿って外側に突状となるように構成されている。
【選択図】図１An object of the present invention is to improve workability at the time of opening an opening in a fuel cell having an opening for reducing internal pressure in a case for housing a fuel cell stack.
In a fuel cell case, an opening formed on an upper surface of a fuel cell case is opened to reduce the internal pressure when the internal pressure in the fuel cell case exceeds a preset pressure. 30 is provided. The set pressure is a pressure value lower than the pressure at which the fuel cell case 20 itself is damaged by the pressure increase of the fuel cell case 20. In the fuel cell case 20, the distance between the peripheral portion 25 of the opening 21 and the insulating member 40 (for example, B <b> 1, B <b> 2) is the distance between the fuel cell stack 10 other than the peripheral portion 25 of the opening 21 ( For example, it is configured to be larger than A1, A2). For example, the peripheral portion 25 of the opening 21 is configured to protrude outward along the outer shape of the insulating member 40.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、燃料電池に関し、特に、燃料電池スタックを収納するためのケースを備える燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell, and particularly to a fuel cell including a case for housing a fuel cell stack.

燃料電池スタックは、通常、ケースに収容されて車両等に搭載される。燃料電池には、燃料電池スタックから発電に用いられる燃料ガス、酸化ガスなどの反応ガスが漏洩してケース内の内圧が所定値を超えた場合に開口部を形成するシール蓋等の減圧手段が設けられており、開口部から反応ガスを開放してケース内の圧力を低減させることによりケースの破裂を回避するものがある（例えば、引用文献１）。 The fuel cell stack is usually housed in a case and mounted on a vehicle or the like. The fuel cell has pressure reducing means such as a seal lid that forms an opening when a reaction gas such as fuel gas or oxidant gas used for power generation leaks from the fuel cell stack and the internal pressure in the case exceeds a predetermined value. There is one that avoids rupture of the case by releasing the reaction gas from the opening and reducing the pressure in the case (for example, cited document 1).

特開２００２−３６７６４７号公報JP 2002-367647 A 特開２００５−３１７４０８号公報JP-A-2005-317408

減圧手段を備える燃料電池では、シール蓋が開いて開口部が開放状態となった後に、作業者が燃料電池スタックの高電位部に直接触れて感電しないように、例えば、燃料電池スタック上の、開口部に対向する位置に、開口部の面積より大きな面積の絶縁性部材を配置する場合がある。しかしながら、従来技術の構成では、ケースの開口部の周辺部と絶縁性部材との距離は、ケースと燃料電池スタックとの距離よりも小さくなり、ケースの開口部から反応ガスが放出されケース内の圧力が低減される際、絶縁性部材の端部に局所的に負荷がかかる。この結果、絶縁性部材の損傷や絶縁性部材の剥離が生じ、作業者が高電位部に触れてしまう問題が生じる可能性があるため、作業性を悪化させる保護具の装着か、事前の訓練による手順に沿った作業等が必要であり、手軽に作業することが困難であった。 In a fuel cell having a pressure reducing means, after the seal lid is opened and the opening is in an open state, for example, on the fuel cell stack, so that an operator does not get an electric shock by directly touching the high potential portion of the fuel cell stack, An insulating member having an area larger than the area of the opening may be disposed at a position facing the opening. However, in the configuration of the prior art, the distance between the peripheral portion of the opening of the case and the insulating member is smaller than the distance between the case and the fuel cell stack, and the reaction gas is discharged from the opening of the case. When the pressure is reduced, a load is locally applied to the end of the insulating member. As a result, the insulating member may be damaged or the insulating member may be peeled off, which may cause a problem that the operator may touch the high potential part. Therefore, it was difficult to work easily.

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池スタックを収容するためのケースに内圧低減用の開口部を備える燃料電池において、開口部の開放時における作業性の向上を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and aims to improve workability at the time of opening the opening in a fuel cell having a case for accommodating a fuel cell stack having an opening for reducing internal pressure. To do.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

［適用例１］
燃料電池であって、燃料電池スタックと、開口部を備え、前記燃料電池スタックを収納するための燃料電池用ケースと、前記燃料電池用ケースに設けられ、前記燃料電池用ケース内部の圧力値が予め規定された圧力値を超えると開く減圧手段と、前記燃料電池スタック上であって、前記開口部に対向する位置に設けられた絶縁性部材と、を備え、前記開口部の周辺部における前記燃料電池用ケースと前記絶縁性部材との距離が、前記前記開口部の周辺部以外の部位における前記燃料電池用ケースと前記燃料電池スタックとの距離に比して大きくなるように、構成されている、燃料電池。 [Application Example 1]
A fuel cell comprising a fuel cell stack, an opening, a fuel cell case for housing the fuel cell stack, a fuel cell case, and a pressure value inside the fuel cell case. Pressure reducing means that opens when a pressure value defined in advance is exceeded, and an insulating member provided on the fuel cell stack at a position facing the opening, the peripheral portion of the opening being The distance between the fuel cell case and the insulating member is configured to be larger than the distance between the fuel cell case and the fuel cell stack in a portion other than the periphery of the opening. A fuel cell.

適用例１の燃料電池によれば、絶縁性部材と燃料電池用ケースとの距離が、燃料電池スタックと燃料電池用ケースとの距離よりも大きくなるように構成されている。従って、燃料電池用ケースの内圧減圧時に、絶縁性部材にかかる圧力を低減できる。よって、絶縁性部材の損傷や、燃料電池スタックからの絶縁性部材の剥離を抑制できるため、保護具等の装着なく安全に作業でき、作業性を向上できる。また、開口部の周辺部以外では、燃料電池用ケースと燃料電池スタックとの距離を、燃料電池用ケースと絶縁性部材との距離よりも小さくできるので、燃料電池全体として小型化を図ることができる。 According to the fuel cell of Application Example 1, the distance between the insulating member and the fuel cell case is configured to be larger than the distance between the fuel cell stack and the fuel cell case. Therefore, the pressure applied to the insulating member can be reduced when the internal pressure of the fuel cell case is reduced. Therefore, damage to the insulating member and separation of the insulating member from the fuel cell stack can be suppressed, so that the work can be performed safely without wearing a protective device and the workability can be improved. Further, since the distance between the fuel cell case and the fuel cell stack can be made smaller than the distance between the fuel cell case and the insulating member except for the peripheral portion of the opening, the entire fuel cell can be reduced in size. it can.

適用例１の燃料電池において、前記燃料電池スタックは、積層方向端部に配置されているエンドプレートと単位電池とが積層されて構成されており、前記絶縁性部材は、前記エンドプレートと前記単位電池の間に配置されるとともに、スタックの外側において、前記積層方向に折りまげられている折り曲げ部を有しており、前記減圧手段は、前記折り曲げ部の近傍に設けられている。適用例１の燃料電池によれば、エンドプレートと単位電池との間に設けられている絶縁性部材の一部を開口部に対向するように構成できる。従って、新たに部品を追加することなく、作業性を向上できる。 In the fuel cell of Application Example 1, the fuel cell stack is configured by stacking an end plate and a unit cell disposed at an end in a stacking direction, and the insulating member includes the end plate and the unit. The battery pack is disposed between the batteries, and has a bent portion that is folded in the stacking direction outside the stack, and the decompression unit is provided in the vicinity of the bent portion. According to the fuel cell of Application Example 1, a part of the insulating member provided between the end plate and the unit cell can be configured to face the opening. Therefore, workability can be improved without adding new parts.

適用例１の燃料電池において、前記絶縁性部材は、前記開口部に対向する部位の表面積が、前記開口部の面積よりも大きく構成されている。適用例１の燃料電池によれば、開口部の面積よりも大きい面積を有する絶縁性部材が設けられている。従って、作業者は絶縁性手袋等の用具を利用することなく燃料電池を扱うことができ、作業性を向上できる。 In the fuel cell of Application Example 1, the insulating member is configured such that the surface area of the portion facing the opening is larger than the area of the opening. According to the fuel cell of Application Example 1, the insulating member having an area larger than the area of the opening is provided. Therefore, the operator can handle the fuel cell without using tools such as insulating gloves, and the workability can be improved.

適用例１の燃料電池において、前記燃料電池用ケースは、前記開口部の周辺部が、前記絶縁性部材の外形形状に沿って外側に突状となるよう構成されている。適用例１の燃料電池によれば、燃料電池ケースの開口部の周辺部が、開口部に対向する位置に設けられている絶縁性部材の外形形状に沿って外側に突状となるように構成されている。従って、絶縁性部材と燃料電池用ケースとの距離うぃ、燃料電池スタックと燃料電池用ケースとの距離よりも大きくなるように構成できる。よって、燃料電池用ケースの内圧減圧時において、絶縁性部材にかかる圧力を低減でき、絶縁性部材の損傷や、燃料電池スタックからの絶縁性部材の剥離を抑制できる。 In the fuel cell according to Application Example 1, the fuel cell case is configured such that a peripheral portion of the opening protrudes outward along the outer shape of the insulating member. According to the fuel cell of Application Example 1, the periphery of the opening of the fuel cell case is configured to protrude outward along the outer shape of the insulating member provided at a position facing the opening. Has been. Therefore, the distance between the insulating member and the fuel cell case can be made larger than the distance between the fuel cell stack and the fuel cell case. Therefore, when the internal pressure of the fuel cell case is reduced, the pressure applied to the insulating member can be reduced, and damage to the insulating member and separation of the insulating member from the fuel cell stack can be suppressed.

［適用例２］
燃料電池であって、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを収納するための燃料電池用ケースであって、前記燃料電池用ケース内部の圧力値が予め規定された圧力値を超えると開口部を形成して、前記燃料電池ケース内部の圧力を減圧させる減圧手段を備える燃料電池ケースと、前記燃料電池スタックが前記燃料電池ケース内に収容された状態で、前記燃料電池スタック上の、前記開口部に対向する位置に設けられた絶縁性部材と、を備え、前記燃料電池ケースは、前記減圧時において、前記開口部の周辺部と前記絶縁性部材の端部との間の空間を通過する前記ガスの流速が、前記開口部の周辺部以外と前記燃料電池スタックとの間の空間を通過する前記ガスの流速に比して低くなるように構成されている、燃料電池。 [Application Example 2]
A fuel cell, a fuel cell stack, and a fuel cell case for housing the fuel cell stack, wherein an opening is formed when a pressure value inside the fuel cell case exceeds a predetermined pressure value. A fuel cell case having pressure reducing means for reducing the pressure inside the fuel cell case, and the opening on the fuel cell stack in a state where the fuel cell stack is housed in the fuel cell case. And the fuel cell case passes through a space between the peripheral portion of the opening and the end of the insulating member during the decompression. A fuel cell, wherein a gas flow rate is configured to be lower than a flow rate of the gas passing through a space between a portion other than a peripheral portion of the opening and the fuel cell stack.

適用例２の燃料電池によれば、内圧減圧時に、開口部の周辺部と絶縁性部材の端部との間の空間を通過するガスの流速が、開口部の周辺部以外と燃料電池スタックとの間の空間を通過するガスの流速に比して低くなる。従って、内圧減圧時に、開口部に対向する位置に設けられている絶縁性部材の端部に局所的に圧力がかかることを抑制できる。 According to the fuel cell of Application Example 2, when the internal pressure is reduced, the flow rate of the gas passing through the space between the peripheral portion of the opening and the end portion of the insulating member is different from that of the peripheral portion of the opening and the fuel cell stack. It becomes low compared with the flow velocity of the gas which passes through the space between. Therefore, when the internal pressure is reduced, it can be suppressed that the pressure is locally applied to the end portion of the insulating member provided at the position facing the opening.

本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。 In the present invention, the various aspects described above can be applied by appropriately combining or omitting some of them.

以下、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.

Ａ．第１実施例：
図１は、第１実施例における燃料電池の概略構成を例示する断面図である。なお、図１において、図面上方が天であり、図面下方が地である。第１実施例の燃料電池１は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタックを収納するための燃料電池用ケース２０と、減圧手段３０と、絶縁性部材４０とを備える。 A. First embodiment:
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a fuel cell in the first embodiment. In FIG. 1, the upper side of the drawing is the sky, and the lower side of the drawing is the ground. The fuel cell 1 according to the first embodiment includes a fuel cell stack 10, a fuel cell case 20 for housing the fuel cell stack, a decompression means 30, and an insulating member 40.

燃料電池スタック１０は、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発電する単位電池１１が、図面左右方向に複数積層されて構成されている。燃料電池スタック１０は、左右端にエンドプレート１５、１６および単位電池とエンドプレートとの間に絶縁性を有するインシュレータ１７、１８およびターミナル１９を備えており、複数の単位電池１１は、エンドプレート１５、１６により積層方向に狭持されている。 The fuel cell stack 10 is configured by stacking a plurality of unit cells 11 that generate power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas in the horizontal direction of the drawing. The fuel cell stack 10 includes end plates 15 and 16 on the left and right ends, insulators 17 and 18 having insulation properties between the unit cells and the end plates, and a terminal 19, and the plurality of unit cells 11 include end plates 15. 16 are held in the stacking direction.

燃料電池用ケース２０は、上面に開口部２１が形成されている。開口部２１には、燃料電池用ケース２０内の内圧が予め設定された設定圧力を超えると、内圧を低減するために開く減圧手段３０が設けられている。第１実施例において、設定圧力は、燃料電池用ケース２０および減圧手段３０の材質に関係しており、燃料電池用ケース２０の圧力上昇により燃料電池用ケース２０自体が損傷する圧力よりも低い圧力値である。また、燃料電池用ケース２０は、開口部２１の周辺部２５（図１に太実線で示す）と絶縁性部材４０との距離（例えば、Ｂ１、Ｂ２）が、開口部２１の周辺部２５以外と燃料電池スタック１０との距離（例えば、Ａ１、Ａ２）に比して大きくなるように構成されている。具体的には、開口部２１の周辺部２５が、絶縁性部材４０と距離をとるように、開口部２１の周辺部２５が、絶縁性部材４０の外形形状に沿って外側に突状となるように構成されている。第１実施例では、Ａ１、Ａ２は、約１０ｍｍ程度であり、Ｂ１、Ｂ２は約１２〜１３ｍｍ程度である。なお、距離の測定位置が異なるために、絶縁性部材４０と燃料電池用ケース２０との距離をＢ１、Ｂ２と２つ示しているが、Ｂ１、Ｂ２は、同一の値である必要はなく、Ａ１、Ａ２よりも大きければよい。また、Ａ１、Ａ２も同様に、同一の値である必要はなく、Ｂ１、Ｂ２より小さければよい。 The fuel cell case 20 has an opening 21 formed on the upper surface. The opening 21 is provided with decompression means 30 that opens to reduce the internal pressure when the internal pressure in the fuel cell case 20 exceeds a preset pressure. In the first embodiment, the set pressure is related to the material of the fuel cell case 20 and the decompression means 30 and is lower than the pressure at which the fuel cell case 20 itself is damaged by the pressure increase of the fuel cell case 20. Value. Further, the fuel cell case 20 has a distance (for example, B1, B2) between the peripheral portion 25 of the opening 21 (shown by a thick solid line in FIG. 1) and the insulating member 40 other than the peripheral portion 25 of the opening 21. And the fuel cell stack 10 are configured to be larger than the distance (for example, A1, A2). Specifically, the peripheral portion 25 of the opening portion 21 protrudes outward along the outer shape of the insulating member 40 so that the peripheral portion 25 of the opening portion 21 takes a distance from the insulating member 40. It is configured as follows. In the first embodiment, A1 and A2 are about 10 mm, and B1 and B2 are about 12 to 13 mm. Since the distance measurement positions are different, two distances B1 and B2 between the insulating member 40 and the fuel cell case 20 are shown, but B1 and B2 do not have to be the same value. What is necessary is just to be larger than A1 and A2. Similarly, A1 and A2 do not have to be the same value as long as they are smaller than B1 and B2.

第１実施例では、減圧手段３０として、設定圧力を受けると破裂するラプチャーディスクを用いている。以降、第１実施例では、減圧手段３０をラプチャーディスク３０とも呼ぶ。燃料電池１では、燃料電池スタック１０における電気化学反応において利用される反応ガスが、燃料電池スタック１０の劣化や損傷等種々の要因によって漏洩し、燃料電池用ケース２０の内圧が上昇する場合がある。ラプチャーディスク３０は、このような反応ガスの漏洩に起因して燃料電池用ケース２０の内圧がラプチャーディスク３０の設定圧力以上となると破裂して開口部２１から燃料電池用ケース２０内に溜まった反応ガスを外部に放出し、燃料電池用ケース２０の内圧を低減させることにより、燃料電池用ケース２０自体の破損を抑制している。 In the first embodiment, a rupture disk that bursts when subjected to a set pressure is used as the decompression means 30. Hereinafter, in the first embodiment, the decompression means 30 is also referred to as a rupture disk 30. In the fuel cell 1, the reaction gas used in the electrochemical reaction in the fuel cell stack 10 may leak due to various factors such as deterioration or damage of the fuel cell stack 10, and the internal pressure of the fuel cell case 20 may increase. . The rupture disk 30 ruptures when the internal pressure of the fuel cell case 20 becomes equal to or higher than the set pressure of the rupture disk 30 due to such leakage of the reaction gas, and the reaction accumulated in the fuel cell case 20 from the opening 21. By releasing the gas to the outside and reducing the internal pressure of the fuel cell case 20, damage to the fuel cell case 20 itself is suppressed.

ラプチャーディスク３０について、図２を参照しつつ説明する。図２（ａ）は、ラプチャーディスク３０の平面図とＡ−Ａ断面での断面図であり、図２（ｂ）は、ラプチャーディスク３０の破裂時の状態を例示する斜視図である。図２（ａ）に示すように、ラプチャーディスク３０は、燃料電池用ケース２０よりも厚みが薄く形成された破裂部３１と、破裂部３１の周囲に形成された外縁部３５とを備え、予め設定された設定圧力がかかると破裂部３１が破裂するように構成されている円形状の板状部材である。ラプチャーディスク３０は、専用のホルダーに組み込まれ、開口部２１に取り付けられる。 The rupture disk 30 will be described with reference to FIG. 2A is a plan view of the rupture disk 30 and a cross-sectional view taken along the line AA, and FIG. 2B is a perspective view illustrating a state when the rupture disk 30 is ruptured. As shown in FIG. 2A, the rupture disk 30 includes a rupture portion 31 formed thinner than the fuel cell case 20 and an outer edge portion 35 formed around the rupture portion 31 in advance. It is a circular plate-shaped member configured so that the rupture portion 31 is ruptured when a set pressure is set. The rupture disk 30 is assembled in a dedicated holder and attached to the opening 21.

ラプチャーディスク３０の破裂部３１には、図２（ａ）に示すように、十字状のスコア（切り溝）３２が形成されている。設定圧力以上の圧力Ｐを受けると、図２（ｂ）に示すように、破裂部３１は、スコア３２により破裂部位３１ａに分かれ、完全な破裂開口３１ｂを得ることができる。破裂開口３１ｂと開口部２１とが連通して、燃料電池用ケース２０内からガスが解放される。スコア３２が形成されていることにより、破裂部３１の破片の飛散を回避でき安全性を向上できる。 As shown in FIG. 2A, a cross-shaped score (cut groove) 32 is formed in the rupture portion 31 of the rupture disk 30. When a pressure P equal to or higher than the set pressure is received, as shown in FIG. 2B, the rupture portion 31 is divided into a rupture site 31a by a score 32, and a complete rupture opening 31b can be obtained. The rupture opening 31 b and the opening 21 communicate with each other, and the gas is released from the fuel cell case 20. By forming the score 32, scattering of the fragments of the rupture part 31 can be avoided and safety can be improved.

絶縁性部材４０は、燃料電池スタック１０上であって、開口部２１に対向する位置に設けられている。絶縁性部材４０は、図３に示すように、開口部２１に対向する部位の表面積Ｓ２（右下がり斜線部）が、開口部２１の面積Ｓ１（左下がり斜線部）よりも大きくなるように構成されている。第１実施例では、図１および図３に示すように、開口部２１の外形を包含する矩形の板状に形成されている。絶縁性部材４０は、矩形に限らず、例えば、開口部２１の外形を包含する円形としてもよい。この場合、図１に示すように、開口部２１の直径ｄに比して絶縁性部材４０の直径Ｄが大きく構成されていることが好ましい。なお、絶縁性部材４０は、開口部２１から作業者が手を挿入しても、燃料電池スタック１０に直接触れないように開口部２１に対して十分大きく形成されていることが好ましい。第１実施例の絶縁性部材４０が特許請求の範囲における「絶縁性部材」に当たる。 The insulating member 40 is provided on the fuel cell stack 10 at a position facing the opening 21. As shown in FIG. 3, the insulating member 40 is configured such that the surface area S <b> 2 (lower right oblique line part) of the portion facing the opening part 21 is larger than the area S <b> 1 (left downward oblique line part) of the opening part 21. Has been. In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the first embodiment is formed in a rectangular plate shape including the outer shape of the opening 21. The insulating member 40 is not limited to a rectangle, and may be a circle including the outer shape of the opening 21, for example. In this case, as shown in FIG. 1, the diameter D of the insulating member 40 is preferably configured to be larger than the diameter d of the opening 21. Note that the insulating member 40 is preferably formed sufficiently large with respect to the opening 21 so as not to directly touch the fuel cell stack 10 even if an operator inserts a hand through the opening 21. The insulating member 40 of the first embodiment corresponds to the “insulating member” in the claims.

図４は、燃料電池用ケース２０内の圧力の減圧について説明する説明図である。また、図４（ａ）は、第１実施例における燃料電池用ケース２０の圧力減圧について示しており、図４（ｂ）は、従来例における燃料電池用ケース２０ａの圧力減圧について示している。図４（ｂ）に示す従来例では、燃料電池用ケース２０ａは、直方体に形成されている。図４（ｂ）に、開口部２１ａの周辺部２５ａを太実線で示す。なお、従来例において、ラプチャーディスク３０は、第１実施例と同様の構成を備える。 FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the pressure reduction in the fuel cell case 20. 4A shows the pressure reduction of the fuel cell case 20 in the first embodiment, and FIG. 4B shows the pressure reduction of the fuel cell case 20a in the conventional example. In the conventional example shown in FIG. 4B, the fuel cell case 20a is formed in a rectangular parallelepiped. In FIG.4 (b), the peripheral part 25a of the opening part 21a is shown with a thick continuous line. In the conventional example, the rupture disk 30 has the same configuration as that of the first embodiment.

従来例では、図４（ｂ）に示すように、燃料電池用ケース２０ａは、直方体に形成されているため、開口部２１ａの周辺部２５ａにおける燃料電池用ケース２０ａと絶縁性部材４０との距離Ｂ３が、開口部２１ａの周辺部２５ａ以外の部位における燃料電池用ケース２０ａと絶縁性部材４０との距離（例えば、Ａ１、Ａ２）に比して小さい。 In the conventional example, as shown in FIG. 4B, since the fuel cell case 20a is formed in a rectangular parallelepiped, the distance between the fuel cell case 20a and the insulating member 40 in the peripheral portion 25a of the opening 21a. B3 is smaller than the distance (for example, A1, A2) between the fuel cell case 20a and the insulating member 40 in a portion other than the peripheral portion 25a of the opening 21a.

第１実施例の燃料電池用ケース２０および従来例の燃料電池用ケース２０ａでは、共に、内圧がラプチャーディスク３０の設定圧力以上の圧力を受けると破裂して開口し、矢印Ｒに示すように、内部に溜まった反応ガスを開口部２１および開口部２１ａから放出する。この反応ガスの放出時、従来例の燃料電池２では、開口部２１ａの周辺部２５ａにおける燃料電池用ケース２０ａと絶縁性部材４０との距離Ｂ３が、開口部２１ａの周辺部２５ａ以外の部位における燃料電池用ケース２０ａと絶縁性部材４０との距離（例えば、Ａ１、Ａ２）に比して小さいため、矢印Ｒの向きに沿って、円Ｙに示す絶縁性部材４０の端部に局所的に圧力がかかる。この結果、従来例の燃料電池２では、燃料電池スタック１０からの絶縁性部材４０の剥離、絶縁性部材４０の損傷のおそれがあった。 In the fuel cell case 20 of the first embodiment and the fuel cell case 20a of the conventional example, both of them burst and open when the internal pressure receives a pressure equal to or higher than the set pressure of the rupture disk 30, and as shown by an arrow R, The reaction gas accumulated inside is released from the opening 21 and the opening 21a. When this reactive gas is released, in the fuel cell 2 of the conventional example, the distance B3 between the fuel cell case 20a and the insulating member 40 in the peripheral portion 25a of the opening 21a is at a portion other than the peripheral portion 25a of the opening 21a. Since it is smaller than the distance between the fuel cell case 20a and the insulating member 40 (for example, A1, A2), it is locally aligned with the end of the insulating member 40 indicated by the circle Y along the direction of the arrow R. Pressure is applied. As a result, in the fuel cell 2 of the conventional example, the insulating member 40 may be peeled off from the fuel cell stack 10 and the insulating member 40 may be damaged.

一方、第１実施例の燃料電池１では、開口部２１の周辺部２５における燃料電池用ケース２０と絶縁性部材４０との距離が、開口部２１の周辺部２５以外の部位における燃料電池用ケース２０と絶縁性部材４０との距離に比して大きくなるように構成されているので、円Ｘに示す絶縁性部材４０の端部にかかる圧力は従来例に比して軽減される。 On the other hand, in the fuel cell 1 of the first embodiment, the distance between the fuel cell case 20 and the insulating member 40 in the peripheral portion 25 of the opening 21 is such that the fuel cell case in a portion other than the peripheral portion 25 of the opening 21. 20 is configured to be larger than the distance between the insulating member 40 and the pressure applied to the end portion of the insulating member 40 indicated by the circle X is reduced as compared with the conventional example.

以上説明した第１実施例の燃料電池１によれば、燃料電池用ケース２０の開口部２１の周辺部２５と絶縁性部材４０との距離が、燃料電池スタック１０と燃料電池用ケース２０との距離よりも大きくなるように構成されている。従って、燃料電池用ケース２０の内圧減圧時において、絶縁性部材４０端部に局所的にかかる圧力を低減できる。よって、絶縁性部材４０の損傷や、燃料電池スタック１０からの絶縁性部材４０の剥離を抑制できるため、保護具等の装着なしに作業でき、作業性を向上できるとともに、作業者の安全性を向上できる。また、開口部２１の周辺部２５以外では、燃料電池用ケース２０と燃料電池スタック１０との距離を、燃料電池用ケース２０と絶縁性部材４０との距離よりも小さくできるので、燃料電池全体として小型化を図ることができる。 According to the fuel cell 1 of the first embodiment described above, the distance between the peripheral portion 25 of the opening 21 of the fuel cell case 20 and the insulating member 40 is the distance between the fuel cell stack 10 and the fuel cell case 20. It is configured to be larger than the distance. Therefore, when the internal pressure of the fuel cell case 20 is reduced, the pressure locally applied to the end of the insulating member 40 can be reduced. Therefore, since the damage of the insulating member 40 and the peeling of the insulating member 40 from the fuel cell stack 10 can be suppressed, the work can be performed without wearing protective equipment, and the workability can be improved and the safety of the worker can be improved. It can be improved. Further, since the distance between the fuel cell case 20 and the fuel cell stack 10 can be made smaller than the distance between the fuel cell case 20 and the insulating member 40 except for the peripheral portion 25 of the opening 21, the fuel cell as a whole Miniaturization can be achieved.

また、第１実施例の燃料電池１によれば、燃料電池スタック１０の燃料電池用ケース２０への収納時において、燃料電池スタック１０上の、開口部２１に対向する部位に絶縁性部材４０が設けられている。従って、ラプチャーディスク３０の開放時においても、高電位になっている燃料電池スタック１０の表面に作業者が直接触れる危険性を低減できる。よって、作業者は絶縁性の手袋等の用具を利用することなく燃料電池を扱うことができる。絶縁性の手袋等の用具は作業性が悪いため、第１実施例の燃料電池１によれば、作業者の作業性および安全性を向上できる。また、第１実施例の燃料電池１は、絶縁性部材４０が、開口部２１の面積よりも大きい面積を有しているので、更に、作業性、安全性を向上できる。 Further, according to the fuel cell 1 of the first embodiment, the insulating member 40 is provided on the portion of the fuel cell stack 10 facing the opening 21 when the fuel cell stack 10 is stored in the fuel cell case 20. Is provided. Therefore, even when the rupture disk 30 is opened, it is possible to reduce the risk of an operator directly touching the surface of the fuel cell stack 10 that is at a high potential. Therefore, the operator can handle the fuel cell without using a tool such as an insulating glove. Since tools such as insulating gloves have poor workability, according to the fuel cell 1 of the first embodiment, the workability and safety of the operator can be improved. Moreover, since the insulating member 40 has an area larger than the area of the opening part 21, the workability | operativity and safety | security can be improved further in the fuel cell 1 of 1st Example.

また、第１実施例の燃料電池１によれば、減圧手段３０としてラプチャーディスクを用いているので、簡易な構成で、燃料電池用ケース２０の内圧低減を実現できる。 Further, according to the fuel cell 1 of the first embodiment, since the rupture disk is used as the decompression means 30, the internal pressure of the fuel cell case 20 can be reduced with a simple configuration.

Ｂ．第２実施例：
第１実施例では、開口部２１に対向する位置に設けられる絶縁性部材４０を燃料電池スタック１０とは別の部材を用いて構成している。第２実施例では、絶縁性部材４０を、燃料電池スタック１０に用いられているインシュレータを用いて構成する。 B. Second embodiment:
In the first embodiment, the insulating member 40 provided at a position facing the opening 21 is configured using a member different from the fuel cell stack 10. In the second embodiment, the insulating member 40 is configured using an insulator used in the fuel cell stack 10.

図５は、第２実施例における燃料電池を説明する説明図である。図５（ａ）は、燃料電池３の概略構成を例示する説明図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の円Ｚ部分の拡大図である。なお、図５において、図面上方が天であり、図面下方が地である。第２実施例の燃料電池３は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０を収納するための燃料電池用ケース５０と、減圧手段３０と、を備える。 FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a fuel cell according to the second embodiment. FIG. 5A is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of the fuel cell 3, and FIG. 5B is an enlarged view of a circle Z portion of FIG. 5A. In FIG. 5, the top of the drawing is the sky, and the bottom of the drawing is the ground. The fuel cell 3 according to the second embodiment includes a fuel cell stack 10, a fuel cell case 50 for housing the fuel cell stack 10, and a decompression means 30.

燃料電池スタック１０は、単位電池１１が、図面左右方向に複数積層されて構成されている。燃料電池スタック１０は、左右端にエンドプレート１５、１６および単位電池１１とエンドプレート１５、１６との間に絶縁性を有する絶縁性部材１７、１８とターミナル１９を備えており、複数の単位電池１１、インシュレータ１７、１８およびターミナル１９は、一対のエンドプレート１５、１６により積層方向に狭持されている。第２実施例では、インシュレータ１７が、特許請求の範囲の「絶縁性部材」に当たる。以降、第２実施例では、インシュレータ１７を絶縁性部材１７とも呼ぶ。 The fuel cell stack 10 includes a plurality of unit cells 11 stacked in the horizontal direction of the drawing. The fuel cell stack 10 includes end plates 15 and 16 at the left and right ends, insulating members 17 and 18 having insulation properties between the unit cells 11 and the end plates 15 and 16, and a terminal 19, and a plurality of unit cells. 11, the insulators 17 and 18 and the terminal 19 are sandwiched in the stacking direction by a pair of end plates 15 and 16. In the second embodiment, the insulator 17 corresponds to the “insulating member” in the claims. Hereinafter, in the second embodiment, the insulator 17 is also referred to as an insulating member 17.

図５（ｂ）に示すように、絶縁性部材１７は、燃料電池スタック１０の外側（側面）において、単位電池１１の積層方向中心に向けて折り曲げられている折り曲げ部４５を有する。燃料電池用ケース５０の開口部５１は、折り曲げ部４５に対向する位置に形成されている。減圧手段３０は、絶縁性部材１７の折り曲げ部４５に対向する開口部５１に取り付けられており、第１実施例と同様の機能、構成を備える。折り曲げ部４５は、作業者の手が開口部５１から単位電池１１に届く範囲内の単位電池１１の表面を覆うことにより、開口部５１から挿入された作業者の手が単位電池１１に直接触れないようにしている。絶縁性部材１７は、開口部５１に対向する部位（折り曲げ部４５）の表面積が、開口部５１の面積よりも大きくなるように構成されていることが好ましい。 As shown in FIG. 5B, the insulating member 17 has a bent portion 45 that is bent toward the center in the stacking direction of the unit cells 11 on the outer side (side surface) of the fuel cell stack 10. The opening 51 of the fuel cell case 50 is formed at a position facing the bent portion 45. The decompression means 30 is attached to the opening 51 facing the bent portion 45 of the insulating member 17 and has the same function and configuration as in the first embodiment. The bending portion 45 covers the surface of the unit battery 11 within a range where the operator's hand reaches the unit battery 11 from the opening 51, so that the operator's hand inserted from the opening 51 directly touches the unit battery 11. I am trying not to. The insulating member 17 is preferably configured such that the surface area of the portion (bending portion 45) facing the opening 51 is larger than the area of the opening 51.

燃料電池用ケース５０は、開口部５１の周辺部５５と絶縁性部材４０との距離（例えば、ｂ）が、開口部５１の周辺部５５以外と燃料電池スタック１０との距離（例えば、ａ）に比して大きくなるように構成されている。 In the fuel cell case 50, the distance between the peripheral portion 55 of the opening 51 and the insulating member 40 (for example, b) is the distance between the portion other than the peripheral portion 55 of the opening 51 and the fuel cell stack 10 (for example, a). It is comprised so that it may become large compared with.

以上説明した第２実施例の燃料電池３によれば、エンドプレート１５と単位電池１１との間に従来の燃料電池において設けられている絶縁性部材（インシュレータ）１７を一部変形させて利用する。従って、新たに部品を追加することなく、開口部５１に対向する位置に設けられる絶縁性部材（折り曲げ部４５）を構成できる。また、第２実施例の燃料電池３によれば、開口部５１に対向する絶縁性部材の折り曲げ部４５の一端は燃料電池スタック１０の下方に延伸しているので、この一端における絶縁性部材の剥離を特に抑制できる。この一端側については、周辺部５５との距離を、開口部５１の周辺部５５以外と燃料電池スタック１０との距離と同程度としてもよい。 According to the fuel cell 3 of the second embodiment described above, the insulating member (insulator) 17 provided in the conventional fuel cell is partially deformed between the end plate 15 and the unit cell 11 for use. . Therefore, an insulating member (bending portion 45) provided at a position facing the opening 51 can be configured without adding a new component. Further, according to the fuel cell 3 of the second embodiment, since one end of the bent portion 45 of the insulating member facing the opening 51 extends downward from the fuel cell stack 10, the insulating member at this one end Separation can be particularly suppressed. About this one end side, it is good also considering the distance with the peripheral part 55 as the distance of the fuel cell stack 10 other than the peripheral part 55 of the opening part 51, and the same.

Ｃ．変形例：
（１）第２実施例の折り曲げ部４５の形状のバリエーションについて、図６を参照して説明する。図６は、折り曲げ部４５のバリエーションを表す斜視図である。図６（ａ）に示すように、折り曲げ部４５は、燃料電池スタック１０の上面の奥行き方向（図面手前から奥）に亘って形成されていてもよい。こうすれば、折り曲げ部４５の形状が簡素であるため、折り曲げ部４５を備える絶縁性部材１７を簡易に形成できるという利点がある。 C. Variations:
(1) The variation of the shape of the bending part 45 of 2nd Example is demonstrated with reference to FIG. FIG. 6 is a perspective view showing a variation of the bent portion 45. As shown in FIG. 6A, the bent portion 45 may be formed across the depth direction (from the front to the back of the drawing) of the upper surface of the fuel cell stack 10. In this case, since the shape of the bent portion 45 is simple, there is an advantage that the insulating member 17 including the bent portion 45 can be easily formed.

また、図６（ｂ）に示すように、折り曲げ部４５は、開口部５１（図６（ｂ）では図示省略）に対向する部位にのみ、すなわち、燃料電池スタック１０の上面の奥行き方向の一部にのみ形成されていてもよい。こうすれば、折り曲げ部４５を構成するための絶縁性材料の量を軽減することができる。また、図６（ａ）に比して、折り曲げ部４５が小さいので、燃料電池３全体として軽量化を図ることができる。 Further, as shown in FIG. 6B, the bent portion 45 is provided only at a portion facing the opening 51 (not shown in FIG. 6B), that is, in the depth direction of the upper surface of the fuel cell stack 10. It may be formed only on the part. By so doing, it is possible to reduce the amount of insulating material for constituting the bent portion 45. Further, since the bent portion 45 is smaller than that in FIG. 6A, the weight of the fuel cell 3 as a whole can be reduced.

（２）第１実施例の燃料電池１では、開口部２１の周辺部２５と絶縁性部材４０との距離が、開口部２１の周辺部２５以外と燃料電池スタック１０との距離に比して大きくなるように構成されているが、例えば、内圧減圧時に、開口部２１の周辺部２５と絶縁性部材４０の端部との間の空間を通過するガスの流速が、開口部２１の周辺部２５以外と燃料電池スタック１０との間の空間を通過するガスの流速に比して低くなるように構成されていてもよい。こうすれば、燃料電池用ケース２０の内圧減圧時に、燃料電池ケースの外部に放出される反応ガスの圧力が、開口部２１に対向する位置に設けられている絶縁性部材４０の端部に局所的にかかることを抑制できる。よって、絶縁性部材４０の剥離および損傷を抑制できる。 (2) In the fuel cell 1 of the first embodiment, the distance between the peripheral portion 25 of the opening 21 and the insulating member 40 is larger than the distance between the portion other than the peripheral portion 25 of the opening 21 and the fuel cell stack 10. For example, when the internal pressure is reduced, the flow rate of the gas passing through the space between the peripheral portion 25 of the opening portion 21 and the end portion of the insulating member 40 is set at the peripheral portion of the opening portion 21. It may be configured to be lower than the flow rate of the gas passing through the space between other than 25 and the fuel cell stack 10. In this way, when the internal pressure of the fuel cell case 20 is reduced, the pressure of the reaction gas released to the outside of the fuel cell case is locally applied to the end of the insulating member 40 provided at a position facing the opening 21. Can be suppressed. Therefore, peeling and damage of the insulating member 40 can be suppressed.

（３）第１実施例では、開口部２１が円形状に形成され、絶縁性部材４０が矩形形状に形成されているが、例えば、絶縁性部材４０は、円形状の開口部２１の直径よりも大きな直径を有する円形状に形成され、開口部２１の中心と絶縁性部材４０の中心が一致するように配置されていてもよい。こうすれば、開口部２１の外周から絶縁性部材４０の外周までの距離がどの位置でも等しくなるため、作業性および安全性を確保しつつ、絶縁性部材４０のサイズを小さく形成できる。 (3) In the first embodiment, the opening 21 is formed in a circular shape and the insulating member 40 is formed in a rectangular shape. For example, the insulating member 40 has a diameter larger than that of the circular opening 21. May be formed in a circular shape having a large diameter, and arranged such that the center of the opening 21 and the center of the insulating member 40 coincide. By doing so, the distance from the outer periphery of the opening 21 to the outer periphery of the insulating member 40 becomes equal at any position, so that the size of the insulating member 40 can be reduced while ensuring workability and safety.

（４）第１実施例および第２実施例では、周辺部２５を、断面形状が、上辺が短く下辺が長い台形形状となるように形成しているが、例えば、断面形状が、上辺が長く下辺が短い台形形状、円形、矩形等種々の形状としてもよい。この場合、開口部２１に対向して配置されている絶縁性部材と周辺部２５との距離が、周辺部２５以外と燃料電池スタックとの距離より大きくなるように構成されていれば、ケース内圧減圧時、絶縁性部材へ局所的に圧力がかかることを抑制できる。 (4) In the first and second embodiments, the peripheral portion 25 is formed to have a trapezoidal shape with a cross-sectional shape with a short upper side and a long lower side. For example, the cross-sectional shape has a long upper side. Various shapes such as a trapezoidal shape having a short lower side, a circular shape, and a rectangular shape may be used. In this case, if the distance between the insulating member disposed opposite to the opening 21 and the peripheral portion 25 is configured to be larger than the distance between the fuel cell stack other than the peripheral portion 25, the case internal pressure When the pressure is reduced, it is possible to suppress the local pressure from being applied to the insulating member.

（５）第１実施例では、開口部２１は円形状に形成されているが、例えば、矩形形状、台形形状など種々の形状であってもよい。 (5) In the first embodiment, the opening 21 is formed in a circular shape, but may have various shapes such as a rectangular shape and a trapezoidal shape.

（６）第１実施例および第２実施例では、絶縁性部材４０、４５は、矩形形状に形成されているが、どのような形状であってもよい。 (6) In 1st Example and 2nd Example, although the insulating members 40 and 45 are formed in the rectangular shape, what kind of shape may be sufficient.

（７）第１実施例および第２実施例では、減圧手段３０として用いたラプチャーディスクは平面形状で構成されているが、例えば、一般的に利用されている反転型ラプチャーディスク、引張型ラプチャーディスク等を用いても良い。また、第１実施例では、ラプチャーディスクにスコア３２が形成されているが、スコア３２に代えて、スリットやブレードを用いてもよい。 (7) In the first embodiment and the second embodiment, the rupture disk used as the decompression means 30 is formed in a planar shape. Etc. may be used. In the first embodiment, the score 32 is formed on the rupture disk, but a slit or a blade may be used instead of the score 32.

以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。 As mentioned above, although the various Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples, A various structure can be taken in the range which does not deviate from the meaning.

第１実施例における燃料電池の概略構成を例示する断面図。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a fuel cell according to a first embodiment. 第１実施例における減圧手段としてのラプチャーディスクを例示する説明図。Explanatory drawing which illustrates the rupture disk as a pressure reduction means in 1st Example. 第１実施例における絶縁性部材を説明する説明図。Explanatory drawing explaining the insulating member in 1st Example. 第１実施例における燃料電池用ケース２０内の圧力の減圧について説明する説明図。Explanatory drawing explaining pressure reduction of the pressure in case 20 for fuel cells in 1st Example. 第２実施例における燃料電池の概略構成を例示する断面図。Sectional drawing which illustrates schematic structure of the fuel cell in 2nd Example. 第２実施例における折り曲げ部４５のバリエーションを表す斜視図。The perspective view showing the variation of the bending part 45 in 2nd Example.

Explanation of symbols

１、２、３…燃料電池
１０…燃料電池スタック
１１…単位電池
１５、１６…エンドプレート
１７、１８…インシュレータ
１９…ターミナル
２０…燃料電池用ケース
２０ａ…燃料電池用ケース
２１…開口部
２１ａ…開口部
２５…周辺部
２５ａ…周辺部
３０…ラプチャーディスク
３０…減圧手段
３１…破裂部
３１ａ…破裂部位
３１ｂ…破裂開口
３２…スコア
３５…外縁部
４０…絶縁性部材
４５…折り曲げ部
５０…燃料電池用ケース
５１…開口部
５５…周辺部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2, 3 ... Fuel cell 10 ... Fuel cell stack 11 ... Unit cell 15, 16 ... End plate 17, 18 ... Insulator 19 ... Terminal 20 ... Fuel cell case 20a ... Fuel cell case 21 ... Opening part 21a ... Opening Part 25 ... Peripheral part 25a ... Peripheral part 30 ... Rupture disc 30 ... Pressure reducing means 31 ... Rupture part 31a ... Rupture site 31b ... Rupture opening 32 ... Score 35 ... Outer edge part 40 ... Insulating member 45 ... Bending part 50 ... For fuel cell Case 51 ... Opening 55 ... Peripheral part

Claims

A fuel cell,
A fuel cell stack;
A fuel cell case for housing the fuel cell stack, wherein an opening is formed when a pressure value inside the fuel cell case exceeds a predetermined pressure value, and the pressure inside the fuel cell case A fuel cell case comprising a decompression means for decompressing the fuel,
An insulating member provided at a position facing the opening on the fuel cell stack in a state where the fuel cell stack is accommodated in the fuel cell case;
The distance between the periphery of the opening and the insulating member is configured to be larger than the distance between the periphery of the opening and the fuel cell stack.
Fuel cell.

The fuel cell according to claim 1, wherein
The fuel cell stack includes an end plate and a unit cell disposed at an end in the stacking direction,
The insulating member is disposed between the end plate and the unit cell, and has a bent portion that is folded in the stacking direction outside the stack.
The decompression means is provided in the vicinity of the bent portion,
Fuel cell.

The fuel cell according to claim 1 or 2, wherein
The insulating member is configured such that the surface area of the portion facing the opening is larger than the area of the opening.
Fuel cell.

A fuel cell according to any one of claims 1 to 3,
The fuel cell case is configured such that a peripheral portion of the opening portion protrudes outward along the outer shape of the insulating member.
Fuel cell.

A fuel cell,
A fuel cell stack;
A fuel cell case for housing the fuel cell stack, wherein an opening is formed when a pressure value inside the fuel cell case exceeds a predetermined pressure value, and the pressure inside the fuel cell case A fuel cell case comprising a decompression means for decompressing the fuel,
An insulating member provided at a position facing the opening on the fuel cell stack in a state where the fuel cell stack is accommodated in the fuel cell case;
In the fuel cell case, the flow rate of the gas passing through the space between the peripheral portion of the opening and the end portion of the insulating member during the decompression is different from that of the peripheral portion of the opening. It is configured to be lower than the flow rate of the gas passing through the space between the stacks.
Fuel cell.