特許 7484359 筐体の換気構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-08

(45)【発行日】2024-05-16

(54)【発明の名称】筐体の換気構造

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20240509BHJP

   H01M 8/2475 20160101ALI20240509BHJP

   H05K 5/02 20060101ALI20240509BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240509BHJP

   F24F 7/00 20210101ALI20240509BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 N

H01M8/2475

H05K5/02 L

H05K7/20 G

F24F7/00 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020070214

(22)【出願日】2020-04-09

(65)【公開番号】P2021168232

(43)【公開日】2021-10-21

【審査請求日】2023-02-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 智史

【審査官】藤森 一真

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－００２１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－００２０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３０００６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２４３８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１６５３８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－１２９０４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０６Ｂ ７／００ － ７／１０

Ｆ２４Ｆ ７／００ － ７／００７

Ｈ０１Ｍ ８／００ － ８／２４９５

Ｈ０５Ｋ ５／００ － ５／０６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池システムを収容する筐体の換気構造であって、
前記筐体の側壁に設けられた換気口に対向するダクト壁面が前記側壁の壁面に沿って上方に延在し、上端部に前記筐体内で上方に開口するように開口が形成され、前記換気口と前記開口とを連通するダクトと、
前記ダクトの外側の上方に、前記ダクトの上端部との間に通気可能な上下方向の隙間を形成して前記開口を覆うように設けられ、水分を吸収可能な吸水部材と、
を備える筐体の換気構造。

【請求項2】

請求項１に記載の筐体の換気構造であって、
前記ダクトは、前記換気口の開口縁から前記上端部までの上下方向の距離が、前記換気口の開口縁から前記ダクト壁面までの水平方向の距離よりも長くなるように設けられている
筐体の換気構造。

【請求項3】

請求項１または２に記載の筐体の換気構造であって、
前記換気口には、開口縁から前記側壁に対して立ち上がるように延在する環状の周壁部が形成されており、
前記ダクトは、前記換気口の開口縁の下端における前記周壁部の基端と該開口縁の上端における前記周壁部の先端とを結ぶ直線と、ダクト壁面との交点よりも、前記上端部の位置が高くなるように設けられている
筐体の換気構造。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項に記載の筐体の換気構造であって、
前記吸水部材は、前記隙間の高さと該隙間を形成する前記上端部の長さとに基づく該隙間の面積が、前記ダクトの前記開口の面積以上となるように設けられている
筐体の換気構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池システムを収容する筐体の換気構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、平板状のパネルなどを組合せた直方体状の筐体内に燃料電池が収容されたものにおいて、筐体の換気を行うものが知られている。また、筐体の換気構造としては、筐体内で上方に延在し、上端部の開口とパネルに形成された換気口とを連通するダクトを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１の換気構造は、換気口に配置されるルーバー板と、ダクトとしての導風箱の上端部の開口に配置されるフィルタと、上端部の開口とルーバー板との間に配置された邪魔板とを備え、ルーバー板の隙間から吹き込んだ水滴がダクト内で吹き上げられるのを邪魔板により防止している。また、導風箱においてルーバー板と対向する奥壁を、上方から下方に向かうにつれて換気口から遠ざかるように傾斜させることで、ダクト内に吹き込んで奥壁に衝突した水滴の跳ね返りが下方へ向かうようにしている。また、特許文献２の換気構造は、小孔が複数形成されたパンチング板を、ダクト内に複数枚配置することで、換気口から吹き込んだ水滴が上方に向かうのを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－２４３８６３号公報

【文献】特開２００７－１７００４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した換気構造では、換気口から吹き込んだ水滴が、ダクトの上端部の開口から筐体内に放出されるのを防止することができる。しかしながら、特許文献１の換気構造では、ダクト内に邪魔板を配置したり奥壁を傾斜させることによりダクトが大型化し、筐体自体が大型化するおそれがある。また、特許文献２の換気構造では、パンチング板を配置するために換気経路の圧損が増加するため、例えば換気ファンにより換気する場合には換気ファンを大型化したり高回転化したりする必要がある。このため、コストが増加したり、騒音が大きくなるおそれがある。

【0005】

本発明は、換気口から入り込んだ水滴が筐体内に放出されるのを適切に防止することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本発明の筐体の換気構造は、
燃料電池システムを収容する筐体の換気構造であって、
前記筐体内で上方に開口するように上端部に開口が形成され、前記筐体の側壁に設けられた換気口と前記開口とを連通するダクトと、
前記ダクトの上端部との間に通気可能な上下方向の隙間を形成して前記開口を覆うように前記ダクトの上方に設けられ、水分を吸収可能な吸水部材と、
を備えることを要旨とする。

【0008】

本発明の筐体の換気構造は、ダクトの上端部との間に通気可能な上下方向の隙間を形成してダクトの開口を覆うようにダクトの上方に設けられ、水分を吸収可能な吸水部材を備える。このため、換気口からダクト内に吹き込んだ水滴を吸水部材で吸収して筐体内に放出されるのを防止することができる。また、吸水部材は、ダクトの上方に設けられるためダクトを大型化する必要がなく、ダクトの上端部との間に通気可能な隙間を形成するから圧損の増加を抑制することができる。この結果、換気口から吹き込んだ水滴が筐体内に放出されるのを適切に防止することができる。

【0009】

本発明の筐体の換気構造において、前記ダクトは、前記換気口に対向するダクト壁面が前記側壁の壁面に沿って前記上端部まで延在し、前記換気口の開口縁から前記上端部までの上下方向の距離が、前記換気口の開口縁から前記ダクト壁面までの水平方向の距離よりも長くなるように設けられているものとしてもよい。こうすれば、水滴の吹き込み角度が水平方向に対して上方に４５°程度の角度となるまで、換気口から吹き込んだ水滴が吸水部材とダクトの上端部との隙間から筐体内に直接浸入するのを防止することができる。

【0010】

本発明の筐体の換気構造において、前記換気口には、開口縁から前記側壁に対して立ち上がるように延在する環状の周壁部が形成されており、前記ダクトは、前記換気口の開口縁の下端における前記周壁部の基端と該開口縁の上端における前記周壁部の先端とを結ぶ直線と、ダクト壁面との交点よりも、前記上端部の位置が高くなるように設けられているものとしてもよい。こうすれば、開口縁の下端における周壁部の基端と、開口縁の上端における周壁部の先端とのすれすれを通るように水滴が吹き込んでも、水滴が吸水部材とダクトの上端部との隙間から筐体内に直接浸入するのを防止することができる。

【0011】

本発明の筐体の換気構造において、前記吸水部材は、前記隙間の高さと該隙間を形成する前記上端部の長さとに基づく該隙間の面積が、前記ダクトの前記開口の面積以上となるように設けられているものとしてもよい。こうすれば、吸水部材を設けても、隙間の通気量を確保して圧損の増加をより確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】燃料電池システム１を収容する筐体１０の外観斜視図である。

【図2】換気構造２０の概略構成を示す斜視図である。

【図3】換気構造２０の概略構成を示す断面図である。

【図4】排気口１７から水滴が吹き込んだ場合の様子を示す説明図である。

【図5】変形例の排気ダクト２１Ｂの概略構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次に、本発明を実施するための形態について説明する。

【0014】

図１は燃料電池システム１の外観斜視図である。燃料電池システム１は、原燃料ガスを水蒸気改質により改質した改質ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池モジュール４と、燃料電池モジュール４により発電された電力を変換する電力変換ユニット６と、発電に必要な各種の補機や各部の作動を制御する制御ユニットなどを備え、これらが直方体状の筐体１０に収容されている。なお、本実施形態において、上下方向，左右方向及び前後方向は、図１に示す通りとする。

【0015】

筐体１０は、例えば、後壁１１の右下側に吸気口１２が設けられ、左側の側壁１６の上側に排気口１７が設けられている。後壁１１の内面には、吸気口１２に連通する吸気ダクト１３と、外気を導入する換気ファン１４とが設けられている。燃料電池システム１では、換気ファン１４の駆動により吸気口１２から吸気ダクト１３内に外気を取り込み、燃料電池モジュール４や電力変換ユニット６の周囲などを通して排気口１７から排出することにより、換気が行われる。また、筐体１０には、排気口１７を介した換気（排気）のための換気構造２０が設けられている。

【0016】

図２は換気構造２０の概略構成を示す斜視図であり、図３は換気構造２０の概略構成を示す断面図である。換気構造２０は、ボルト１９を用いて側壁１６に取り付けられた排気ダクト２１と、排気ダクト２１の上方に配置された吸水部材２５と、吸水部材２５を排気ダクト２１の上方に取り付けるためのブラケット２７とを備える。

【0017】

排気ダクト２１は、筐体１０内で上方に開口するように上端部２３に開口２３ａが形成されると共に一側面が開口した略直方体状に形成されている。排気ダクト２１は、開口した一側面を排気口１７に向けた状態で、排気口１７を覆うように側壁１６に取り付けられる。また、排気ダクト２１は、側壁１６の内面である側壁面１６ａをダクトの一部として用いてダクト壁面２１ａが側壁面１６ａに沿って上方に延在し、上端部２３の開口２３ａと排気口１７とを連通する。

【0018】

ここで、排気口１７は、開口縁１７ａから側壁１６に対して筐体１０内に立ち上がるように延在する環状の周壁部１８が形成されている。この周壁部１８は、例えばバーリング加工により形成されている。この周壁部１８の先端から、ダクト壁面２１ａまでの水平方向の距離を距離Ａとし、排気口１７の最も上方の開口縁１７ａから、排気ダクト２１の上端部２３までの上下方向の距離を距離Ｂとする。本実施形態では、距離Ａと距離Ｂとの関係が距離Ａ≦距離Ｂとなるように、排気ダクト２１が構成されている。

【0019】

吸水部材２５は、ポリウレタンフォームなどにより略直方体状に形成された多孔質のスポンジ状部材であり、吸水性と通気性とを有する。吸水部材２５は、上面視で排気ダクト２１の開口２３ａの全体を覆うように、上面（下面）の面積が開口２３ａの開口面積以上となるように形成されている。

【0020】

ブラケット２７は、例えば金属製の板状部材であり、三つ股状の掛止部２７ａが下部に形成されると共に、板面に対して垂直に延びる複数（例えば３本）の支持ピン２７ｂが上部に形成されている。ブラケット２７は、掛止部２７ａが排気ダクト２１の上端部２３に引っ掛けられることにより、板面が上下方向に沿うように立設した状態で排気ダクト２１に取り付けられる。また、ブラケット２７は、支持ピン２７ｂが吸水部材２５の側面から内部に挿入されることにより、吸水部材２５を片持ち状に支持する。本実施形態では、同じ構成の２つのブラケット２７が間隔を空けて排気ダクト２１の上端部２３に取り付けられており、両ブラケット２７により吸水部材２５が略水平な状態で支持される。このため、吸水部材２５は、下面から上端部２３（上面）までの距離Ｃが一定となり、一定の隙間（距離Ｃ）を形成して排気ダクト２１の開口２３ａを上方から覆うものとなる。

【0021】

ここで、吸水部材２５と上端部２３との隙間の面積は、隙間の高さである距離Ｃと上端部２３の長さとの積として算出することができる。本実施形態では、通気量を適切に確保するために、吸水部材２５と上端部２３との隙間の面積が開口２３ａの開口面積以上となるように距離Ｃを定め、その距離Ｃを確保するようにブラケット２７が形成されている。

【0022】

次に、こうして構成された筐体１０への雨水などの水滴の吹き込みについて説明する。図４は排気口１７から水滴が吹き込んだ場合の様子を示す説明図である。排気口１７は、通常は換気ファン１４の駆動により吸気口１２から導入され外気を外部へ排出するが、風雨の勢いによっては風雨（水滴）が吹き込む場合がある（図４（１））。その場合、排気口１７から吹き込んだ水滴は、ダクト壁面２１ａに衝突し、飛沫状の細かい水滴となって舞い上がることがある（図４（２））。

【0023】

本実施形態では、排気ダクト２１の開口２３ａが吸水部材２５に覆われているため、排気ダクト２１から上方に舞い上がった細かい水滴は、吸水部材２５に付着して吸収される（図４（３））。なお、吸水部材２５に吸収された水滴が溜まるにつれて吸水部材２５の下面に薄い水の膜が形成されるため、細かい水滴も効率よく吸収することができる。また、通常は換気の流れがあるため（図４中の点線矢印）、舞い上がった水滴が筐体１０内に浸入するのを抑えることができる。そして、吸水部材２５に吸収された水滴がさらに溜まると、自重により水が下方へ落下し（図４（４））、排気ダクト２１の底部２２から排気口１７の最も下方の開口を通って外部へ排出される（図４（５））。このように、排気口１７から水滴が吹き込んでも、吸水部材２５で吸収して筐体１０内に浸入するのを防止することができる。なお、吸水部材２５に付着しなかった霧状の水滴が浮遊することもあるが、そのような霧状の水滴は換気の流れにより排気口１７から押し出されたり、ダクト壁面２１ａや側壁面１６ａなどに結露して除去される。

【0024】

以上説明した実施形態の換気構造２０は、排気ダクト２１の上端部２３の開口２３ａを所定の隙間を形成して覆う吸水部材２５を備える。このため、排気口１７から吹き込んだ水滴を吸水部材２５で吸収し、筐体１０内に放出されるのを防止することができる。また、吸水部材２５は排気ダクト２１の上方に配設されるため排気ダクト２１を大型化する必要がなく、筐体１０の大型化を防止することができる。また、吸水部材２５は、隙間を形成して圧損の増加を抑制するから、換気ファン１４の大型化や高回転化を防止することができる。

【0025】

また、排気ダクト２１は、排気口１７の開口縁１７ａから上端部２３までの上下方向の距離Ｂを、排気口１７の周壁部１８の先端からダクト壁面２１ａまでの水平方向の距離Ａよりも長くする（図３参照）。このため、水滴の吹き込み角度が水平方向に対して上方に４５°程度の角度となっても水滴をダクト壁面２１ａに衝突させて、排気ダクト２１と吸水部材２５との隙間から筐体１０内に水滴が直接浸入するのを防止することができる。

【0026】

また、吸水部材２５は、排気ダクト２１の上端部２３との隙間の面積が開口２３ａの開口面積以上となるように設けられて通気量を適切に確保するから、圧損の増加を抑制することができる。このため、排気口１７への空気の流れを阻害しないから、吸水部材２５を設けたとしても換気効率に影響が及ぶのを防止することができる。

【0027】

上述した実施形態では、距離Ｂを距離Ａよりも長くしたが、これに限られず、距離Ｂを距離Ａと同等としてもよいし、距離Ｂを距離Ａよりも短くしてもよい。後者の場合、吸水部材２５を排気ダクト２１よりも筐体１０の内側に延びるように形成することで、排気ダクト２１と吸水部材２５との隙間から筐体１０内に水滴が直接浸入するのを抑制してもよい。

【0028】

また、距離Ｂを距離Ａよりも長くするのに代えて、あるいは、それに加えて、次のようにしてもよい。図５は、変形例の排気ダクト２１Ｂの概略構成を示す断面図である。変形例の排気ダクト２１Ｂでは、排気口１７のうち最も上方の開口縁１７ａの下端における周壁部１８の基端と、その開口縁１７ａの上端における周壁部１８の先端とを結ぶ直線Ｌと、ダクト壁面２１ａとの交点Ｐよりも、上端部２３の位置が高くなるように設けられている。こうすれば、開口縁１７ａの下端における周壁部１８の基端と、開口縁１７ａの上端における周壁部１８の先端とのすれすれを通るように水滴が吹き込んでも、水滴が上端部２３と吸水部材２５との隙間から筐体１０内に直接浸入するのを防止することができる。

【0029】

実施形態では、吸水部材２５が略直方体状に形成されて上端部２３との間に一定の隙間（距離Ｃ）を形成したが、これに限られるものではない。例えば、筐体１０内の他の構成部材との干渉を避けるために、吸水部材２５が部分的に上端部２３に近付くように変形した形状に形成されてもよい。そのようにする場合、吸水部材２５と上端部２３との間に隙間のない箇所が生じるなど、隙間が部分的に形成されるものでもよい。また、その部分的な隙間の面積、即ち隙間を形成する上端部２３の水平方向の長さと、隙間の高さとに基づく隙間の面積が、開口２３ａの開口面積以上となるようにすればよい。

【0030】

実施形態では、吸水部材２５と上端部２３との間の隙間の面積を開口２３ａの開口面積以上としたが、これに限られず、圧損が大きく増加しない範囲で、隙間の面積を開口面積よりも小さくしてもよい。

【0031】

実施形態では、排気口１７の開口縁１７ａに周壁部１８が設けられるものとしたが、これに限られず、周壁部１８が設けられないものでもよい。そのようにする場合、距離Ａは、排気口１７の開口縁１７ａからダクト壁面２１ａまでの水平方向の距離とすればよい。

【0032】

実施形態では、排気ダクト２１に取り付けられるブラケット２７により吸水部材２５が支持されるものとしたが、これに限られず、他の方法で吸水部材２５が支持されてもよい。例えば、ブラケット２７を排気ダクト２１と一体成形してもよい。あるいは、吸水部材２５が側壁面１６ａに支持されるものとしてもよい。また、排気ダクト２１は、ダクト壁面２１ａが側壁面１６ａに沿って延在したが、上端部の開口と排気口１７とを連通するものであればよく、側壁面１６ａに対して斜めに延在してもよい。

【0033】

実施形態では、換気構造２０を換気ファン１４から導入された空気を排出する排気口１７に設けられるものとしたが、換気ファン１４の有無に限られず、空気の換気を行う換気口に設けられるものであればよい。

【0034】

実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、筐体１０が「筐体」に相当し、側壁１６が「側壁」に相当し、排気口１７が「換気口」に相当し、排気ダクト２１が「ダクト」に相当し、吸水部材２５が「吸水部材」に相当する。周壁部１８が「周壁部」に相当する。

【0035】

なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

【0036】

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0037】

本発明は、燃料電池の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0038】

１ 燃料電池システム、４ 燃料電池モジュール、６ 電力変換ユニット、１０ 筐体、１１ 後壁、１２ 吸気口、１３ 吸気ダクト、１４ 換気ファン、１６ 側壁、１６ａ 側壁面、１７ 排気口、１７ａ 開口縁、１８ 周壁部、１９ ボルト、２０ 換気構造、２１，２１Ｂ 排気ダクト、２１ａ ダクト壁面、２２ 底部、２３ 上端部、２３ａ 開口、２５ 吸水部材、２７ ブラケット、２７ａ 掛止部、２７ｂ 支持ピン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】