特開 2025-11607 燃料電池用ケース

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025011607

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】燃料電池用ケース

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20250117BHJP

   H01M 8/2475 20160101ALI20250117BHJP

   H05K 9/00 20060101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 Z

H01M8/2475

H05K9/00 T

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023113817

(22)【出願日】2023-07-11

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】片山 雅裕

【テーマコード（参考）】

5E321

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5E321AA14

5E321BB41

5E321CC22

5E321GG01

5E321GG05

5E321GH10

5H126FF10

5H127AB04

5H127AC01

5H127AC02

5H127AC03

5H127BA02

5H127EE03

5H127EE29

(57)【要約】

【課題】換気性能と防爆性能を確保しつつ、電磁波の放射や侵入を抑制する燃料電池用ケースを提供する。
【解決手段】燃料電池を内部に収容する燃料電池用ケース１０であって、導電性材料で形成され、換気用開口部１を有する筐体２と、換気用開口部１を覆うように筐体２に固定されるガス透過膜３及び金属メッシュ４と、を備え、金属メッシュ４と筐体２の間の導通が確保されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池を内部に収容する燃料電池用ケースであって、
導電性材料で形成され、換気用開口部を有する筐体と、
前記換気用開口部を覆うように前記筐体に固定されるガス透過膜及び金属メッシュと、を備え、
前記金属メッシュと前記筐体の間の導通が確保されていることを特徴とする燃料電池用ケース。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池を内部に収容する燃料電池用ケースに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、換気用の貫通孔を有する筐体と、貫通孔を覆う換気膜と、換気膜の外側に配置されるルーバーを備える燃料電池用ケースが開示されている。

【0003】

特許文献２には、換気用開口部を有する筐体と、換気用開口部を覆うガス透過膜及び金属製板部材を備える燃料電池用ケースが開示されている。この金属製板部材には、複数の貫通孔が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１２９１６６号公報

【特許文献2】特開２０１１－１２９３３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

燃料電池で水素と酸素を化学反応させて発電した電力で電動機を動かして走行する燃料電池自動車は、燃料電池への雨水の侵入を防止するため、燃料電池を収容する燃料電池用ケースを備えている。このような燃料電池用ケースには、燃料電池スタックからの水素ガスの透過等により燃料電池用ケース内部の水素濃度が上昇することを防ぐため、換気用開口部が設けられており、換気用開口部を覆うようにガス透過膜が固定されている。このような従来技術の燃料電池用ケースでは、燃料電池用ケースの換気用開口部を覆うようにガス透過膜を固定することによって、雨水の侵入を防ぎつつ、換気性能と防爆性能を確保している。

【0006】

しかし、ガス透過膜は樹脂製であり、電磁波はガス透過膜を全透過するため、電磁波は換気用開口部から抵抗なく出入りすることができる。また、特許文献２に開示された燃料電池用ケースは換気用開口部を覆う金属製板部材を備えているが、金属製板部材に形成された貫通孔が大きいため、周波数が高い電磁波は貫通孔を透過してしまう。近年、省スペース化や低コスト化のニーズから、燃料電池用ケースの内部には、燃料電池スタックだけでなく、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）－ＤＣコンバータやインバータ等の電子機器も設置され、高出力化や小型化に伴う高スイッチング化により、周波数が高い電磁波の放出が強まっている。そのため、燃料電池用ケースは、ＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）性能を確保し、電磁波の放射や侵入を抑制する必要がある。

【0007】

そこで、本発明は、換気性能と防爆性能を確保しつつ、電磁波の放射や侵入を抑制できる燃料電池用ケースを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る燃料電池用ケースは、燃料電池を内部に収容する燃料電池用ケースであって、導電性材料で形成され、換気用開口部を有する筐体と、前記換気用開口部を覆うように前記筐体に固定されるガス透過膜及び金属メッシュと、を備え、前記金属メッシュと前記筐体の間の導通が確保されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明は、換気性能と防爆性能を確保しつつ、電磁波の放射や侵入を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態の燃料電池用ケースの貫通孔の付近の断面図である。

【図2】第２の実施形態の燃料電池用ケースの貫通孔の付近の断面図である。

【図3】第３の実施形態の燃料電池用ケースの貫通孔の付近の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜第１の実施形態＞
以下、図１を参照しながら、第１の実施形態の燃料電池用ケース１０について説明する。図１は、燃料電池用ケース１０の換気用開口部１の付近の断面図である。燃料電池用ケース１０は、燃料電池自動車に搭載され、不図示の燃料電池スタックやコンバータ等の電子機器を内部に収容している。図１に示すように、燃料電池用ケース１０は、換気用開口部１を有する筐体２と、換気用開口部１を覆うように筐体２に固定されるガス透過膜３及び金属メッシュ４と、保持フレーム５を備える。筐体２は、アルミニウム等の導電性材料で形成されている。

【0012】

ガス透過膜３は、高分子材料の樹脂で形成されている。そして、ガス透過膜３は金属メッシュ４の表側と裏側に１枚ずつ配置され、金属メッシュ４を両側から挟み込むように圧着成型されている。このように圧着成型されることにより、２枚のガス透過膜３と１枚の金属メッシュ４が一体となって、ガス透過膜３が金属メッシュ４を挟み込むサンドイッチ構造の圧着成型板６を形成する。

【0013】

筐体２の外側には、圧着成型板６に接触する接触面２１が設けられている。そして、筐体２には、接触面２１から突出するピン２２が設けられている。ピン２２は、導電性材料で形成されており、先端が尖った形状を有する。圧着成型板６を筐体２へ固定する際に、圧着成型板６を筐体２の接触面２１に接触させると、ピン２２が圧着成型板６に突き刺さり、片側のガス透過膜３を貫通して金属メッシュ４に到達する。このようにピン２２がガス透過膜３を貫通して金属メッシュ４に到達することにより、筐体２と金属メッシュ４の間の導通が確保される。そして、このように圧着成型板６を筐体２の接触面２１に接触させた状態で、保持フレーム５が筐体２に固定される。保持フレーム５が筐体２に固定されると、圧着成型板６は接触面２１と保持フレーム５の間に挟まれて、換気用開口部１を覆う状態で筐体２に固定される。保持フレーム５には凹部５１が形成されているため、ピン２２が圧着成型板６を貫通しても、ピン２２が保持フレーム５に干渉することを避けることができる。

【0014】

このように筐体２に固定された圧着成型板６は換気用開口部１を覆うが、気体はガス透過膜３及び金属メッシュ４を透過することができる。そのため、燃料電池用ケース１０は、内部で水素ガスの漏れが発生しても、水素ガスを換気用開口部１から排出して、水素ガスの濃度の上昇を防ぐことができる。このように水素ガスを換気用開口部１から排出できるため、燃料電池用ケース１０は換気性能と防爆性能を確保することができる。

【0015】

換気用開口部１から出入りしようとする電磁波は、金属メッシュ４に当たり、微弱なノイズ電流に変換されて吸収される。金属メッシュ４に吸収されたノイズ電流は、ピン２２を経由して筐体２へ流れ、筐体２からアース線を経由してアースへ流れ出る。そのため、燃料電池用ケース１０は、電磁波の放射や侵入を抑制することができる。そして、金属メッシュ４の目開きは、３ミリメートル以下となっている。燃料電池用ケース１０内に収容される電子機器が発する電磁波の主な周波数は１００ＭＨｚ以下であるため、３ミリメートルは電磁波の波長の１０００分の１以下に該当する。そのため、金属メッシュ４は、目開きを３ミリメートル以下とすることによって、燃料電池用ケース１０内の電子機器が発する電磁波の透過を防ぐことができる。

【0016】

このように燃料電池用ケース１０は、換気性能と防爆性能を確保しつつ、電磁波の放射や侵入を抑制することができる。また、燃料電池用ケース１０では、金属メッシュ４が表側も裏側も樹脂製のガス透過膜３に覆われており、水分や汚れによる金属メッシュ４の劣化が少ない。そのため、燃料電池用ケース１０は、金属メッシュ４の耐久性を高めることができる。

【0017】

＜第２の実施形態＞
次に、図２を参照しながら、第２の実施形態の燃料電池用ケース２０について説明する。図２は、燃料電池用ケース２０の換気用開口部１の付近の断面図である。燃料電池用ケース２０は、燃料電池自動車に搭載され、不図示の燃料電池スタックやコンバータ等の電子機器を内部に収容している。図２に示すように、燃料電池用ケース２０は、換気用開口部１を有する筐体２ａと、換気用開口部１を覆うように筐体２ａに固定されるガス透過膜３及び金属メッシュ４と、保持フレーム５ａと、導電性シート７を備える。筐体２ａは、アルミニウム等の導電性材料で形成されている。

【0018】

導電性シート７は、筐体２ａの外側に設けられた接触面２１に接触するように配置される。金属メッシュ４は、導電性シート７に接触させて換気用開口部１を覆うように配置される。ガス透過膜３は、金属メッシュ４に重ねて換気用開口部１を覆うように配置される。そして、筐体２ａの接触面２１の上にガス透過膜３、金属メッシュ４及び導電性シート７を重ね合わせた状態で保持フレーム５ａが筐体２ａへ固定されることにより、ガス透過膜３、金属メッシュ４及び導電性シート７が接触面２１と保持フレーム５ａの間に挟まれて筐体２ａへ固定される。

【0019】

このようにガス透過膜３及び金属メッシュ４が換気用開口部１を覆うように筐体２ａへ固定されても、気体はガス透過膜３及び金属メッシュ４を透過することができる。そのため、燃料電池用ケース２０は、内部で水素ガスの漏れが発生しても、水素ガスを換気用開口部１から排出して、水素ガスの濃度の上昇を防ぐことができる。このように水素ガスを換気用開口部１から排出できるため、燃料電池用ケース２０は換気性能と防爆性能を確保することができる。

【0020】

金属メッシュ４は導電性シート７を介して筐体２ａの接触面２１に接触するため、筐体２ａと金属メッシュ４の間の導通が確保される。換気用開口部１から出入りしようとする電磁波は、金属メッシュ４に当たり、微弱なノイズ電流に変換されて吸収される。金属メッシュ４に吸収されたノイズ電流は、導電性シート７を経由して筐体２ａへ流れ、筐体２ａからアース線を経由してアースへ流れ出る。そのため、燃料電池用ケース２０は、電磁波の放射や侵入を抑制することができる。そして、金属メッシュ４の目開きは、３ミリメートル以下となっている。燃料電池用ケース２０内に収容される電子機器が発する電磁波の主な周波数は１００ＭＨｚ以下であるため、３ミリメートルは電磁波の波長の１０００分の１以下に該当する。そのため、金属メッシュ４は、目開きを３ミリメートル以下とすることによって、燃料電池用ケース２０内の電子機器が発する電磁波の透過を防ぐことができる。

【0021】

このように燃料電池用ケース２０は、換気性能と防爆性能を確保しつつ、電磁波の放射や侵入を抑制することができる。また、燃料電池用ケース２０は、第１の実施形態の燃料電池用ケース１０とは異なり、圧着成型板６を形成せず、ピン２２も設けられていないため、第１の実施形態の燃料電池用ケース１０と比較してコストを下げることができる。なお、燃料電池用ケース２０は、導電性シート７を用いる代わりに、導電性接着剤で金属メッシュ４を筐体２ａの接触面２１に接着させてもよい。

【0022】

＜第３の実施形態＞
次に、図３を参照しながら、第３の実施形態の燃料電池用ケース３０について説明する。図３は、燃料電池用ケース３０の換気用開口部１の付近の断面図である。燃料電池用ケース３０は、燃料電池自動車に搭載され、不図示の燃料電池スタックやコンバータ等の電子機器を内部に収容している。図３に示すように、燃料電池用ケース３０は、換気用開口部１を有する筐体２ｂと、換気用開口部１を覆うように筐体２ｂに固定されるガス透過膜３及び金属メッシュ４と、保持フレーム５ｂと、アースボルト８を備える。筐体２ｂは、アルミニウム等の導電性材料で形成されている。

【0023】

ガス透過膜３は、筐体２ｂの外側に設けられた接触面２１に接触した状態で換気用開口部１を覆うように配置される。保持フレーム５ｂは、ガス透過膜３を接触面２１と保持フレーム５ｂの間に挟み込むように配置される。金属メッシュ４は、保持フレーム５ｂをガス透過膜３と金属メッシュ４の間に挟み込んで換気用開口部１を覆うように配置される。そして、筐体２ｂの接触面２１の上にガス透過膜３、保持フレーム５ｂ及び金属メッシュ４を重ね合わせた状態でアースボルト８が筐体２ｂへ締結されることにより、ガス透過膜３、保持フレーム５ｂ及び金属メッシュ４が筐体２ｂへ固定される。

【0024】

このようにガス透過膜３及び金属メッシュ４が換気用開口部１を覆うように筐体２ｂへ固定されても、気体はガス透過膜３及び金属メッシュ４を透過することができる。そのため、燃料電池用ケース３０は、内部で水素ガスの漏れが発生しても、水素ガスを換気用開口部１から排出して、水素ガスの濃度の上昇を防ぐことができる。このように水素ガスを換気用開口部１から排出できるため、燃料電池用ケース３０は換気性能と防爆性能を確保することができる。

【0025】

金属メッシュ４はアースボルト８を介して筐体２ｂに接触するため、筐体２ｂと金属メッシュ４の間の導通が確保される。換気用開口部１から出入りしようとする電磁波は、金属メッシュ４に当たり、微弱なノイズ電流に変換されて吸収される。金属メッシュ４に吸収されたノイズ電流は、アースボルト８を経由して筐体２ｂへ流れ、筐体２ｂからアース線を経由してアースへ流れ出る。そのため、燃料電池用ケース３０は、電磁波の放射や侵入を抑制することができる。そして、金属メッシュ４の目開きは、３ミリメートル以下となっている。燃料電池用ケース３０内に収容される電子機器が発する電磁波の主な周波数は１００ＭＨｚ以下であるため、３ミリメートルは電磁波の波長の１０００分の１以下に該当する。そのため、金属メッシュ４は、目開きを３ミリメートル以下とすることによって、燃料電池用ケース３０内の電子機器が発する電磁波の透過を防ぐことができる。

【0026】

このように燃料電池用ケース３０は、換気性能と防爆性能を確保しつつ、電磁波の放射や侵入を抑制することができる。また、燃料電池用ケース３０は、アースボルト８を外すことにより、金属メッシュ４とガス透過膜３を交換することができる。そのため、燃料電池用ケース３０は、金属メッシュ４やガス透過膜３が劣化した際に、簡易な方法で金属メッシュ４やガス透過膜３を交換することができる。更に、燃料電池用ケース３０は、第１の実施形態の燃料電池用ケース１０とは異なり、圧着成型板６を形成せず、ピン２２も設けられていないため、第１の実施形態の燃料電池用ケース１０と比較してコストを下げることができる。

【符号の説明】

【0027】

１ 換気用開口部、２，２ａ，２ｂ 筐体、３ ガス透過膜、４ 金属メッシュ、５，５ａ，５ｂ 保持フレーム、６ 圧着成型板、７ 導電性シート、８ アースボルト、１０，２０，３０ 燃料電池用ケース、２１ 接触面、２２ ピン、５１ 凹部。

【図1】

【図2】

【図3】