JP2010092870A

JP2010092870A - 燃料電池

Info

Publication number: JP2010092870A
Application number: JP2009266915A
Authority: JP
Inventors: Akira Aoto; 晃青砥; Yutaka Hotta; 裕堀田; Hideyuki Tanaka; 秀幸田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2010-04-22

Abstract

【課題】スタックに接続される配管の、車両衝突における安全性を確保した、燃料電池の提供。
【解決手段】（１）流体配管のケース４０外への取り出しをケース４０の上下からとした。（２）ケース４０は上下２分割であり、フランジ部４０ｃは異常内圧時に破損する形状・寸法とした。（３）配管取り出し部とケースとのシールを絶縁性の樹脂またはゴム部材で構成した。（４）燃料電池スタック２３を収めるケース４０を車体に搭載し、流体配管３０(出)、３０(入)、３１(出)、３１(入)の分配・集合部をケース４０内に収めた燃料電池。ケース４０はアルミ製であり、配管とケース内面との間は絶縁されている。ケース４０外に位置する金属部品には、絶縁被覆または絶縁カバーが施されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、燃料電池に関する。

固体高分子電解質型燃料電池は、イオン交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置された触媒層および拡散層からなる電極（アノード、燃料極、−極）および電解質膜の他面に配置された触媒層および拡散層からなる電極（カソード、空気極、＋極）とからなる膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）と、アノード、カソードに燃料ガス（水素）および酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための流体通路を形成するセパレータとからセル（単セル）を構成し、複数のセルを積層してモジュールとし、モジュールを積層してモジュール群を構成し、モジュール群のセル積層方向両端に、ターミナル（電極板）、インシュレータ、エンドプレートを配置してスタックを構成し、スタックをスタックの外側でセル積層体の積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート、締結部材はスタック構成部材の一部）にて締め付け、固定したものからなる。
固体高分子電解質型燃料電池では、アノード側では、水素を水素イオンと電子にする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、カソード側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる）から水を生成する反応が行われる。
アノード側：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-
カソード側：２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ
セパレータでのジュール熱とカソードでの水生成反応で熱が出るので、セパレータ間には、各セル毎にあるいは複数個のセル毎に、冷却媒体（通常は冷却水）が流れる流路が形成されており、燃料電池を冷却している。
特開平８−１９２６３９号公報は、車両前方エンジンルーム内に燃料電池スタックを搭載した電気自動車を開示している。該公報は、車両衝突時のエネルギをフレームサイドメンバのエネルギ吸収部で吸収して燃料電池および燃料供給装置を保護する構造を提案している。

特開平８−１９２６３９号公報

スタックには、燃料ガス、酸化ガス、冷媒を供給・排出する各種の流体配管が接続されている。
燃料電池スタックが車両衝突に対して守られることが必要であることは当然であるが、それに接続する各種配管（とくにケース外配管）も、とくに燃料ガス配管も、車両衝突において守られることが必要である。
また、スタックに接続される各種配管は冷媒や生成水を介しての導通により高電位となるので、配管類の絶縁も考慮されなければならない。
本発明の目的は、スタックに接続される配管（とくにケース外配管）の、車両衝突における安全性を確保した、（また、望ましくは、電気絶縁性も考慮された）燃料電池を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）燃料電池スタックを収めるケースが車体に搭載されており、前記スタックに接続する流体配管の前記ケース外への取り出しが前記ケースの上下からとされている燃料電池。
（２）前記ケースは上下２分割であって該上下の分割ケースはフランジ部で締結されており、該フランジ部は前記ケースの異常内圧時に選択的に破損する形状・寸法とされている（１）記載の燃料電池。
（３）配管取り出し部と前記ケースとのシールが絶縁性の樹脂またはゴム部材で構成されている（１）または（２）記載の燃料電池。
（４）前記スタックに接続する流体配管の分配・集合部、および前記スタックと前記流体配管分配・集合部との間の流体配管部分が前記ケース内に収められており、前記ケースはアルミ製であり、前記スタックおよび前記流体配管と、前記ケース内面との間は絶縁されており、前記流体配管に連なり前記ケース外に位置する金属部品には、絶縁被覆または絶縁カバーが施されている（１）〜（３）の何れかに記載の燃料電池。
（５）前記スタックは、２列並列に水平に配置されており、該２列並列のスタックはセル積層方向を車両前後方向と直交する方向に向けて１つの前記ケース内に配置されており、前記スタックの一端にあるエンドプレートには、前記流体配管が接続されており、冷媒、燃料ガス、酸化ガスは、前記スタックの一端にある前記エンドプレートから前記スタックに入り、Ｕターンして、同じエンドプレートから出ており、前記流体配管分配・集合部は前記流体配管が接続される前記エンドプレートと前記ケースとの間に配置されている、（４）記載の燃料電池。

上記（１）の燃料電池では、流体配管のケース外への取り出しはケースの上下からとしたので、車両衝突時に変形する車両部材がケースに当たってそれ以上ケース外配管に近づくことが阻止され、ケース外配管が損傷する可能性が低い。
上記（２）の燃料電池では、上下の分割ケースはフランジ部で締結されており、該フランジ部はケースの異常内圧時に選択的に破損する形状・寸法とされているので、何らかの原因でケース内圧が異常に上昇しても、フランジ部で選択的に破損して蓋が開放されて低圧とされ、ケースが大きく変形したりそれによって下ケース側からケース内に出入りする燃料ガス配管が損傷したりすることが防止される。
上記（３）の燃料電池では、配管取り出し部とケースとのシールが絶縁性の樹脂またはゴム部材（グロメット）とされているので、配管とケースとの電気絶縁性が保たれるとともに、ケース内への水の侵入が防止される。
上記（４）または（５）の燃料電池では、スタックをケース内に収めるとともに、スタックに接続する流体配管の分配・集合部およびスタックと流体配管分配・集合部との間の流体配管部分もケース内に収めたので、車両衝突の際、スタックおよびスタックに接続する流体配管の分配・集合部およびスタックと流体配管分配・集合部との間の流体配管部分はケースによって守られ、安全である。とくに補強が難しい流体配管の分配・集合部をケース内に収めるという配置をとることによって安全を確保した。高電位となっている配管部分をケース内に収めることで、直接触れないようにすることができ、安全にした。
また、ケースはアルミ製であるので、軽量かつ放熱性上有利である。また、スタックおよび配管とケース内面との間は、スペースを確保する、あるいはケース内面に絶縁コーティングを施す等により、絶縁されているので、ケースに触っても安全である。
また、流体配管に連なりケース外に位置する金属部品（たとえば、各種配管のケース外に出ている部分）には、絶縁被覆または絶縁カバーが施されているので、触っても安全である。

本発明実施例の燃料電池の全体概略図である。図１の燃料電池の一部拡大断面図である。本発明実施例の燃料電池の配管取付け側のエンドプレート部の正面図である。図３のエンドプレート部に取り付けられた各種配管の正面図である。本発明実施例の燃料電池のスタックを収めたケースの正面図である。図４の各種配管とスタックを収容したケースの上ケースを外して見た時の、スタック端部近傍の、平面図である。本発明実施例の燃料電池の、２スタックと、それに接続された各種配管の系統図である。図７の配管の分配・合流部の断面図である。図８のＡ−Ａ断面図である。本発明実施例の燃料電池のスタックを収容したケースの平面図と配管用ワイヤハーネスの配置図である。図１０のケースの側面図と配管用ワイヤハーネスの配置図である。本発明実施例の燃料電池のケースの斜視図である。図１２のケースのフランジ部の斜視図である。図１３のフランジ部のボルト穴と外縁間距離ｆを示す斜視図である。図１３のフランジ部の破損前と破損後の概略断面図である。本発明実施例の燃料電池のケースと配管取り出し部の斜視図である。図１６の配管取り出し部の断面図である。本発明実施例の燃料電池の燃料ガス配管と遮断バルブの系統図である。図１８の燃料ガス配管のケース外部分の破損時のバルブ遮断を示す系統図である。

以下に、本発明の燃料電池を図１〜図１９を参照して説明する。
本発明の燃料電池は、固体高分子電解質型燃料電池１０である。本発明の燃料電池１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。

固体高分子電解質型燃料電池１０は、図１、図２に示すように、イオン交換膜からなる電解質膜１１とこの電解質膜１１の一面に配置された触媒層１２および拡散層１３からなる電極１４（アノード、燃料極、−極）および電解質膜１１の他面に配置された触媒層１５および拡散層１６からなる電極１７（カソード、空気極、＋極）とからなる膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）と、電極１４、１７に燃料ガス（水素）および酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための流体通路２７（燃料流路２７ａ、空気流路２７ｂ）および燃料電池冷却用の冷却水が流れる冷却水流路２６を形成するセパレータ１８とを重ねてセルを形成し、該セルを複数積層してモジュール１９とし、モジュール１９を積層してモジュール群を構成し、モジュール１９群のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置してスタック２３を構成し、スタック２３を積層方向に締め付けスタック２３の外側でセル積層方向に延びる締結部材２４（たとえば、テンションプレート、締結部材２４はスタックの一部を構成する）とボルト２５で固定したものからなる。
スタック２３一端にはエンドプレート２２とインシュレータ２１との間にプレッシャプレート３２が設けられ、プレッシャプレート３２とエンドプレート２２との間にばね機構３３が設けられてセルを均一に押圧するようにしてある。

冷却水流路２６はセル毎に、または複数のセル毎に、設けられる。
セパレータ１８は、カーボン板に冷却水流路２６やガス流路２７を形成したもの、または、導電性粒子を混入して導電性をもたせた樹脂板に冷却水流路２６やガス流路２７を形成したもの、または、流路２６、２７を形成する凹凸のある金属板を複数枚重ね合わせたもの、の何れかからなる。図示例は、セパレータ１８がカーボン板からなる場合を示している。
セパレータ１８は、燃料ガスと酸化ガス、燃料ガスと冷却水、酸化ガスと冷却水、の何れかを区画する。セパレータ１８は、また、導電性部材であり、隣り合うセルのアノードからカソードに電子が流れる電気の通路を形成している。

図３、図４に示すように、スタック２３は、たとえば２列並列に水平に配置されており、スタック２３の両端のエンドプレート２２は、２列のスタック２３に対して共有されている。
２列並列のスタック２３が車両に搭載される場合、スタック２３はセル積層方向を車両前後方向と直交する方向に向けて配置される。また、テンションプレート２４がスタックの上下に位置するように配置される。

図１、図３に示すように、燃料電池スタック２３内には、冷媒マニホールド２８が設けられており、冷媒マニホールド２８はセルの冷媒流路２６に連通している。冷媒は入側の冷媒マニホールド２８から冷媒流路２６に流れ、冷媒流路２６から出側の冷媒マニホールド２８に流れる。同様に、燃料電池スタック２３内には、ガスマニホールド２９が設けられており、ガスマニホールド２９は燃料ガスマニホールド２９ａと酸化ガスマニホールド２９ｂとからなる。燃料ガスマニホールド２９ａと酸化ガスマニホールド２９ｂは、それぞれ、セルの燃料ガス流路２７ａと酸化ガス流路２７ｂに連通している。燃料ガスは入側の燃料ガスマニホールド２９ａからセルの燃料ガス流路２７ａに流れ、燃料ガス流路２７ａから出側の燃料ガスマニホールド２９ａに流れる。酸化ガスは入側の酸化ガスマニホールド２９ｂからセルの酸化ガス流路２７ｂに流れ、酸化ガス流路２７ｂから出側の酸化ガスマニホールド２９ｂに流れる。

図１、図４に示すように、スタック２３の一端にあるエンドプレート２２（プレッシャプレート３２、ばね機構３３が配される側と反対側にあるエンドプレート２２）には、冷媒（冷却水）を燃料電池スタック内の冷媒マニホールドに供給・排出する冷媒配管３０が接続されており、反応ガスを燃料電池スタック内のガスマニホールド２９に供給・排出するガス配管３１が接続されている。ガス配管３１は、燃料ガスを燃料電池スタック内の燃料ガスマニホールド２９ａに供給・排出する燃料ガス配管３１ａと、酸化ガスを燃料電池スタック内の酸化ガスマニホールド２９ｂに供給・排出する酸化ガス配管３１ｂとからなる。冷媒、燃料ガス、酸化ガスは、スタック２３の一端にあるエンドプレート２２から燃料電池スタックに入り、Ｕターンして、同じエンドプレート２２から出る。

図４の例では、冷媒（冷却水）は冷媒配管分配・集合部３４の分配部３４_iで分かれて入側冷媒配管３０からエンドプレート２２の左右方向中央部の下部で左右のスタック２３に入り、左右のスタック２３からエンドプレート２２の左右方向端部の上部で出側冷媒配管３０に流出し、左右の出側冷媒配管３０は左右方向中央の冷媒配管分配・集合部３４の集合部３４_oで合流し、そこから上方に流れる。
燃料ガスは、燃料ガス配管分配・集合部３５ａの分配部３５ａ_iで分かれて入側燃料ガス配管３１ａからエンドプレート２２の左右方向中央部の上部で左右のスタック２３に入り、左右のスタック２３からエンドプレート２２の左右方向中央部の下部で出側燃料ガス配管３１ａに流出し、左右の出側燃料ガス配管３１ａは左右方向中央下部の燃料ガス配管分配・集合部３５ａの集合部３５ａ_oで合流し、そこから横に流れてさらに下方に流れる。
酸化ガスは、酸化ガス配管分配・集合部３５ｂの分配部３５ｂ_iで分かれて入側酸化ガス配管３１ｂからエンドプレート２２の左右方向端部の下部で左右のスタック２３に入り、左右のスタック２３からエンドプレート２２の左右方向端部の上部で出側酸化ガス配管３１ｂに流出し、左右の出側酸化ガス配管３１ｂは左右方向中央上部の酸化ガス配管分配・集合部３５ｂの集合部３５ｂ_oで合流し、そこから下方に流れる。

図５、図６に示すように、燃料電池スタック２３は、ケース４０に収められて車体に搭載されている。スタック２３が複数個（たとえば、２個）水平に配置されている場合は、全スタックが１つの共通のケース４０に収められて車体に搭載される。
スタック２３に接続する各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂ（３０は冷媒配管、３１ａは燃料ガス配管、３１ｂは酸化ガス配管）の分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂ（３４は冷媒配管の分配・集合部で分配部３４_iと集合部３４_oを含み、３５ａは燃料ガス配管の分配・集合部で分配部３５ａ_iと集合部３５ａ_oを含み、３５ｂは酸化ガス配管の分配・集合部で分配部３５ｂ_iと集合部３５ｂ_oを含む）も、スタック２３を収めたケースと同一のケース４０に収められている。また、スタック２３と流体配管３０、３１ａ、３１ｂの分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂとの間の流体配管部分も、スタック２３を収めたケースと同一のケース４０に収められている。

スタック２３は、セパレータ１８は高電位になり、冷媒や生成水によってセパレータ１８と導通するエンドプレート２２も高電位になる。また、スタック２３に接続する各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂも高電位となる。スタック２３がケース４０に収められているので、スタック２３は直接手を触れることができないようになっている。
ケース４０は、望ましくはアルミ製であり、スタック２３および各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂと、ケース４０の内面との間は、互いに電気的に絶縁されている。この絶縁は、スタック２３および各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂと、ケース４０の内面との間に絶縁空間距離ｄをとるか、または絶縁空間をとれない場合はケース４０の内面に樹脂材等の絶縁材をコーティングする、などの手段、方法によって達成している。ケース４０は車体にアースされており、ケース４０に直接手を触れても感電しない。

また、各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂに連なりケース４０外に位置する金属部品（各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂのケース４０外延長部、およびそれに電気的に導通する金属部品）には、絶縁被覆（絶縁コーティングを含む）または絶縁カバー（たとえば、ゴムキャップ等）が施されている。各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂのケース４０から延び出した部分には絶縁ホース（ゴム、樹脂などからなるホース）が被せられて接続されるが、絶縁ホースが被らない露出部分４１（図５の斜線部）には、絶縁コーティングが施され、そこに直接手を触れても感電しないようにしてある。また、出側冷媒配管３０のケース４０から上方に延び出る部分４２（図５の斜線部）には、直接配管３０に手が触れることがないように、絶縁用ゴムキャップが装着される。

図７〜図９は、複数スタック燃料電池の各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂの分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂの省スペース化のための構造を、たとえば出側冷媒配管３０の集合部３４_oの構造を例にとって、示している。この構造は、冷媒配管以外のガス流体配管３５ａ、３５ｂに適用してもよい。
流体（冷媒、燃料ガス、酸化ガス）の左右スタック２３からの合流部、または左右スタック２３への分配部、に、流体の流れを直接衝突させないようにする整流板４３が設けられる。整流板４３は、左右管の接続部の、合流管対向部から、合流管の方向に延びている。
この整流板４３には、左右の流れに平等に触れる位置に、切り欠き４４が形成されている。この切り欠き４４には、左右の流れに平等に触れることができるように、センサー４５（センサーの感知部）が配置されている。センサー４５は温度センサー（たとえば、サーミスタ）であってもよいし、他のセンサー、たとえば濃度センサー、湿度センサー等であってもよい。

図１０、図１１に示すように、燃料電池スタック２３を収めるケース４０を車体に搭載した状態で、スタック２３に接続する流体配管３０、３１ａ、３１ｂのケース４０外への取り出しは、ケース４０の上下からとしてある。ケース４０の上下は、車体の上下方向に対応する。また、流体配管３０、３１ａ、３１ｂのケース４０外への取り出し部位は、スタック２３のセル積層方向一端側に位置している。
各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂのうち冷媒配管３０の出側配管だけがケース４０の上側から取り出され、他はすべてケース４０の下側から取り出される。冷媒配管３０の出側配管をケース４０の上側から取り出すのは、冷媒配管３０内の気泡を、冷媒流れと浮力で上方に円滑に移動させるためである。

図１２〜図１５に示すように、ケース４０は上ケース４０ａ、下ケース４０ｂの上下２分割構造となっている。上下の分割ケース４０ａ、４０ｂはフランジ部４０ｃで、ボルト４６などにて締結されている。フランジ部４０ｃは、ケース４０の異常内圧時にフランジ４０ｃで選択的に破損する形状・寸法とされている。たとえば、フランジ部４０ｃに形成されているボルト挿通穴４０ｄとフランジ部外縁間の距離ｆの長さを調整する、および締結点数（ボルト４６の点数）を選定することにより、ボルト締結部位でフランジ部４０ｃが破損して、上ケース４０ａが下ケース４０ｂから持ち上がり、その部位に隙間ができてケース内の圧力を開放させるとともに、開放圧力を任意に設定できるようにする。破損部位と破損形状を選択的に指定できることから、ケース４０の大きな変形を伴わない。

図１６、図１７に示すように、各種流体配管３０、３１ａ、３１ｂのケース４０からの取り出し部とケース４０とのシール部材４７は、電気絶縁性のある樹脂またはゴム部材、たとえばゴム（シリコーンゴムなど）などのグロメットから構成されている。これによって、ケース４０と配管間の絶縁性を維持したまま配管がケース外に取り出されている。また、グロメット４７は、弾性変形可能で配管とケースとの相対変位を吸収するとともに、外径部がケース４０に嵌着され内径部が配管に嵌合されて押し付けられることにより、ケース内部への水の浸入を防止している。なお、図示例は、出側冷媒配管３０の取り部位を示しているが、他の配管の出・入側についても同様の構成をとることができる。

図１８、図１９に系統図にて示すように、燃料電池スタック２３を収めるケース４０が車体に搭載され、スタック２３に接続する流体配管のうち燃料ガス配管３１ａには、スタック２３への入側にもスタック２３からの出側にも、遮断バルブ４８が設けられている。そして、この遮断バルブ４８も、スタック２３を収めたケースと同一のケース４０内に収められている。遮断バルブ４８よりスタック２３から遠い側にある燃料ガス配管部分は、ケース４０を下側に向かって貫通してケース４０外に出ている。

図１０、図１１に示すように、燃料電池スタック２３を収めるケース４０が車体に搭載され、配管３０、３１、３１ａ、３１ｂに接続するワイヤハーネス（配線、ケーブルを含む）５０のケース４０からの取り出しは、ケース４０の車室側（車両前後方向に見て後方側）からとされている。これは、前面衝突時においても、ワイヤハーネス５０の、ケース４０から外に出ている部分が、ケース４０によって守られるようにするためである。

つぎに、本発明の燃料電池の作用を説明する。
図５、図６に示すように、スタック２３をケース４０内に収めるとともに、スタック２３に接続する流体配管３０、３１ａ、３１ｂの分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂ、およびスタックと流体配管分配・集合部との間の流体配管部分もケース４０内に収めたので、車両衝突の際、スタック２３およびスタックに接続する流体配管３０、３１ａ、３１ｂの分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂおよびスタックと流体配管分配・集合部との間の流体配管部分は、ケース４０によって守られ、安全である。とくに配管が変形した時に配管から大きな曲げモーメントがかかるために補強が難しい流体配管の分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂをケース４０内に収めるという構造をとることによって、分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂが特別な補強をとらないでもケース４０によって守られるので、安全が確保される。また、スタック２３と導通しているために高電位となっている配管部分３０、３１ａ、３１ｂがケース４０内に収められることで、高電位配管部分に直接手が触れないようにすることができ、感電上、安全である。

また、ケース４０はアルミ製であので、軽量かつ放熱性上有利である。また、スタック２３および配管３０、３１ａ、３１ｂと、ケース４０内面との間は、絶縁距離としてのスペースを確保する、あるいはケース４０内面に絶縁コーティングを施す等により、絶縁されているので、ケース４０に触っても安全である。
また、流体配管３０、３１ａ、３１ｂに連なりケース４０外に位置する金属部品（たとえば、各種配管のケース外に出ている部分）には、絶縁被覆または絶縁カバーが施されているので、触っても安全である。

図６〜図９に示すように、流体配管３０、３１ａ、３１ｂの分配・集合部３４、３５ａ、３５ｂに整流板４３を設けたので、流れの衝突を生じさせずに２スタックからの配管を１本の配管にまとめることができ、配管系の省スペース化がはかられている。また、整流板４３に切り欠き４４を形成し、該切り欠き４４にセンサー４５を配置したので、１個のセンサーで左右の配管の流れを検知でき、センサー数を低減でき、かつ２個設けた場合に比べてセンサー４３の保護が簡素となり、有利である。

図１０、図１１に示すように、流体配管３０、３１ａ、３１ｂのケース４０外への取り出しはケース４０の上下からとしたので、車両衝突時に変形する車両部材がケース４０に当たった時にそれ以上ケース外配管３０、３１ａ、３１ｂに近づくことが阻止され、ケース外配管が損傷する可能性が低い。

図１２〜図１５に示すように、上下の分割ケース４０ａ、４０ｂはフランジ部４０ｃで締結されており、フランジ部４０ｃはケースの異常内圧時にフランジ部４０ｃで選択的に破損する形状・寸法とされているので、何らかの原因でケース内圧が異常に上昇しても、フランジ部４０ｃで選択的に破損して蓋４０ａが開放されてケース内は低圧とされる。これによって、ケース４０が大きく変形したりそれによって下ケース４０ｂ側からケース内に出入りする燃料ガス配管３１ａが損傷したりすることが防止される。

図１６、図１７に示すように、配管取り出し部とケース４０とのシール部材４７が絶縁性の樹脂またはゴム部材（グロメット）とされているので、配管３０、３１ａ、３１ｂとケース４０との電気絶縁性が保たれるとともに、ケース４０内への水の浸入も防止される。
また、図１８、図１９に示すように、燃料ガス配管３１ａに遮断バルブ４８が設けられるので、ケース４０外で燃料ガス配管３１ａが損傷しても遮断バルブ４８が閉じてスタック内水素の大気放出が防止される。また、燃料ガス配管３１ａの遮断バルブ４８はケース４０内に収められているので、遮断バルブ４８もケース４０によって保護される。
また、図１０、図１１に示すように、配管３０、３１、３１ａ、３１ｂに接続する配管にとりつけられた、流体の制御のためのセンサー、バルブについているワイヤハーネス５０の取り出しがケース４０の車室側からとされているので、車両の前面衝突に対してワイヤハーネス５０も保護される。

請求項１の燃料電池によれば、流体配管のケース外への取り出しをケースの上下からとしたので、車両衝突時にケース外配管が損傷する可能性が低い。
請求項２の燃料電池によれば、上下の分割ケースをフランジ部で締結し、該フランジ部をケースの異常内圧時に選択的に破損する形状・寸法としたので、何らかの原因でケース内圧が異常に上昇しても、フランジ部で選択的に破損させることができ、ケースが大きく変形したりそれによって下ケース側からケース内に出入りする燃料ガス配管が損傷したりすることを防止できる。
請求項３の燃料電池によれば、配管取り出し部とケースとのシールが絶縁性の樹脂またはゴム部材としたので、配管とケースとの電気絶縁性を保つことができるとともに、ケース内への水の浸入を防止できる。
請求項４または請求項５の燃料電池によれば、スタックをケース内に収めるとともに、流体配管の分配・集合部およびスタックと流体配管分配・集合部との間の流体配管部分もケース内に収めたので、車両衝突の際、スタックおよび流体配管の分配・集合部およびスタックと流体配管分配・集合部との間の流体配管部分がケースによって守られ、安全を確保できる。とくに補強が難しい流体配管の分配・集合部をケース内に収めたので、安全を確保できる。また、高電位となっている配管部分をケース内に収めたので、直接手が触れないようにすることができ、安全を確保できる。
また、ケースはアルミ製としたので、軽量かつ放熱性上有利である。また、スタックおよび配管とケース内面との間が絶縁されているので、ケースに触っても安全である。
また、ケース外金属部品に、絶縁被覆または絶縁カバーを施したので、触っても安全である。

１０（固体高分子電解質型）燃料電池
１１電解質膜
１２触媒層
１３拡散層
１４電極（アノード、燃料極）
１５触媒層
１６拡散層
１７電極（カソード、空気極）
１８セパレータ
１９モジュール
２０ターミナル
２１インシュレータ
２２エンドプレート
２３スタック
２４テンションプレート
２５ボルト
２６冷媒流路
２７ガス流路
２７ａ燃料ガス流路
２７ｂ酸化ガス流路
２８冷媒マニホールド
２９ガスマニホールド
２９ａ燃料ガスマニホールド
２９ｂ酸化ガスマニホールド
３０冷媒配管
３１ガス配管
３１ａ燃料ガス配管
３１ｂ酸化ガス配管
３２プレッシャプレート
３３ばね機構
３４冷媒配管の分配・集合部
３４_i分配部
３４_o集合部
３５ａ燃料ガス配管の分配・集合部
３５ａ_i分配部
３５ａ_o集合部
３５ｂ酸化ガス配管の分配・集合部
３５ｂ_i分配部
３５ｂ_o集合部
４０ケース
４０ａ上ケース
４０ｂ下ケース
４０ｃフランジ部
４１露出部分
４２延び出し部分
４３整流板
４４切り欠き
４５センサー
４６上下ケースの締結ボルト
４７シール部材（グロメット）
４８遮断バルブ
５０ワイヤハーネス

Claims

燃料電池スタックを収めるケースが車体に搭載されており、前記スタックに接続する流体配管の前記ケース外への取り出しが前記ケースの上下からとされている燃料電池。
前記ケースは上下２分割であって該上下の分割ケースはフランジ部で締結されており、該フランジ部は前記ケースの異常内圧時に選択的に破損する形状・寸法とされている請求項１記載の燃料電池。
配管取り出し部と前記ケースとのシールが絶縁性の樹脂またはゴム部材で構成されている請求項１または請求項２記載の燃料電池。
前記スタックに接続する流体配管の分配・集合部、および前記スタックと前記流体配管分配・集合部との間の流体配管部分が前記ケース内に収められており、前記ケースはアルミ製であり、前記スタックおよび前記流体配管と、前記ケース内面との間は絶縁されており、前記流体配管に連なり前記ケース外に位置する金属部品には、絶縁被覆または絶縁カバーが施されている請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の燃料電池。
前記スタックは、２列並列に水平に配置されており、該２列並列のスタックはセル積層方向を車両前後方向と直交する方向に向けて１つの前記ケース内に配置されており、前記スタックの一端にあるエンドプレートには、前記流体配管が接続されており、冷媒、燃料ガス、酸化ガスは、前記スタックの一端にある前記エンドプレートから前記スタックに入り、Ｕターンして、同じエンドプレートから出ており、前記流体配管分配・集合部は前記流体配管が接続される前記エンドプレートと前記ケースとの間に配置されている、請求項４記載の燃料電池。