本发明涉及燃料电池系统及车辆的罩下结构。
背景技术：
已知有具备通过作为阳极气体的氢气与作为阴极气体的氧化气体的电化学反应而发电的燃料电池的燃料电池系统。在车载用等的燃料电池系统中，需要防止燃料电池曝露于尘埃等杂质、水，并防止在维护时等手错误地接触到燃料电池。日本特开2016-096064记载了一种还具备内部收纳燃料电池的壳体的燃料电池系统。
在日本特开2016-096064记载的燃料电池系统中，可考虑到在碰撞等异常发生时，从燃料电池漏出的氢燃烧而收纳燃料电池的壳体的内压上升的情况下，壳体的意料外的部位会发生破损。在此，壳体的意料外的部位是例如在确保维护时的安全性的意思下燃料电池的必须避免向外部露出的部位、壳体破损而必须避免破片飞散的部位等。
为了防止这样的壳体的意料外的部位的破损，也可考虑在壳体的特定部位预先形成充分大的减压用开口。然而，在搭载于车辆的燃料电池系统中，如果在壳体预先形成这样的充分大的减压用开口，则壳体的强度不足，由于车辆行驶时的振动而存在壳体容易损坏等问题。
技术实现要素：
本发明提供在收纳燃料电池的壳体中不会损害耐久性而能够防止由于异常发生时的氢的燃烧而意料外的部位发生破损的燃料电池系统及车辆的罩下结构。
本发明的第一形态涉及一种燃料电池系统，具备：燃料电池，通过氢气与氧化气体的电化学反应而产生电力；及壳体，收纳所述燃料电池。在所述壳体的特定的面，沿着预定形状的轮廓设置强度上比所述壳体的其他部位脆弱的部位，以在所述壳体的内压上升至比预定压力高的情况下形成所述预定形状的减压用开口。在壳体的内压上升至比预定压力高的情况下，在将脆弱的部位连结的线上产生龟裂而该线上的龟裂成为1个相连的切口。由此，在壳体的特定的面上形成预定形状的减压用开口，因此能够防止由于异常发生时的氢的燃烧而意料外的部位发生破损。而且，由于仅在壳体的特定的面上设置与减压用开口相比总面积小得多的脆弱的部位，因此壳体的强度不会大幅下降。因此，相对于车辆行驶时的振动等的壳体的耐久性不会受损。
此外，可以是，所述特定的面是所述壳体的面中的、与配置于所述壳体的外侧的结构物接近的面。当在该特定的面上设置上述脆弱的部位时，在壳体的内压上升至比预定压力高的情况下在该特定的面上形成预定形状的减压用开口。配置于壳体的外侧的结构物与该特定的面接近，因此人手难以到达该特定的面。因此，即使在该特定的面上形成预定形状的减压用开口，手错误地接触到高电压部件即燃料电池的危险性也极小，能够充分地确保安全性。
此外，可以是，在所述壳体的特定的面，沿着矩形的三条边设置所述脆弱的部位，以在所述壳体的内压上升至比预定压力高的情况下形成所述矩形的减压用开口。如果在壳体的特定的面上应形成的减压用开口的形状为矩形，在壳体的特定的面，沿着矩形的三条边形成脆弱的部位，则在壳体的内压上升至比预定压力高时，沿着将脆弱的部位连结的线而整齐地产生龟裂的概率升高。即，如果在壳体的特定的面，沿着矩形的三条边形成脆弱的部位，则在壳体的内压上升至比预定压力高时，能够将减压用开口形成为符合设计的位置及形状(矩形)。
本发明的第二形态涉及一种车辆的罩下结构，具备：燃料电池，通过氢气与氧化气体的电化学反应而产生电力；壳体，收纳所述燃料电池；及结构物，与所述壳体的特定的面接近而配置于所述壳体的外侧。在所述壳体的特定的面，沿着预定形状的轮廓设置强度上比所述壳体的其他部位脆弱的部位，以在所述壳体的内压上升至比预定压力高的情况下形成所述预定形状的减压用开口。
根据本发明，在收纳燃料电池的壳体中，不会损害耐久性，能够防止由于异常发生时的氢的燃烧而意料外的部位发生破损。
附图说明
前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的附图标记表示相同的部件。
图1是表示在车辆的发动机罩内配置有本实施方式的燃料电池系统的状态的一例的示意图。
图2是图1的从箭头A观察的向视图。
图3是表示本实施方式的燃料电池壳体的外观的立体图。
图4是说明在图3所示的燃料电池壳体的内压上升至比预定压力高的情况下在作为特定的面的下表面作为预定形状的矩形的减压用开口如何形成的示意图。
图5是表示在图3所示的燃料电池壳体的作为特定的面的下表面形成有作为预定形状的矩形的减压用开口的状态的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的第一实施方式。首先，参照图1，说明本实施方式的燃料电池系统1的结构。图1是表示在车辆10的发动机罩13下配置有本实施方式的燃料电池系统1的状态的一例的示意图。图2是图1的从箭头A观察的向视图。在此，X轴正方向表示车辆10的前方，Y轴正方向表示车辆10的上方，Z轴正方向表示车辆10的右方。如图1及图2所示，燃料电池系统1具备燃料电池2和燃料电池壳体3。
燃料电池2通过作为阴极气体的氢气与作为阳极气体的氧化气体(空气)的电化学反应而产生电力。燃料电池2通过将单电池层叠而构成。
燃料电池壳体3在内部收纳燃料电池2。燃料电池壳体3是例如由前表面3a、后表面3b、右表面3c、左表面3d、上表面3e、下表面3f这6个面构成的框体。燃料电池壳体3由例如通过具有绝缘性的橡胶材料或合成树脂材料等包覆了表面的铁合金或铝合金等金属材料、ABS树脂等树脂材料形成。燃料电池壳体3在车辆10的发动机罩13下，以前表面3a朝向X轴正方向、上表面3e朝向Y轴正方向、右表面3c朝向Z轴正方向的方式通过螺栓等而固定配置在框架14上。
在图1及图2所示的车辆10的发动机罩13下的燃料电池系统1的配置的一例中，燃料电池壳体3的前表面3a与散热器11接近，后表面3b与车室形成构件12接近，右表面3c与辅机部件4接近，下表面3f与框架14接近。即，燃料电池壳体3的面中的前表面3a、后表面3b、右表面3c及下表面3f与配置在燃料电池壳体3的外侧的结构物接近。在此，辅机部件4是空气压缩器、氢泵、功率控制单元(PCU)等的、燃料电池为了运转所需的部件。相对于此，结构物不接近燃料电池壳体3的左表面3d及上表面3e。在此，“接近”是指燃料电池壳体3的面与结构物以空出人手无法进入的程度的间隔(0.5mm至50mm左右的间隔)的方式接近。
人手难以到达燃料电池壳体3的与配置于燃料电池壳体3的外侧的结构物接近的面。在这样的人手难以到达的面即使形成预定形状的减压用开口，在维护时等手错误地触碰到作为高电压部件的燃料电池的危险性也小。因此，优选将燃料电池壳体3的与配置于外侧的结构物接近的面中的任一个面作为在燃料电池壳体3的内压上升至比预定压力高的情况下应形成预定形状的减压用开口的特定的面。需要说明的是，关于预定压力，基于从燃料电池2漏出的氢发生了燃烧时的燃料电池壳体3的内压的上升的实验结果、模拟结果等来决定。预定压力是例如0.2MPa以上的某值。
图3是表示燃料电池壳体3的外观的立体图。在此，应形成预定形状的减压用开口6的特定的面为下表面3f。而且，减压用开口6的预定形状为矩形。如图3所示，在作为特定的面的下表面3f，沿着应形成的减压用开口6的预定形状的轮廓设置脆弱部位5(5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h、5i、5j)。即，在作为特定的面的下表面3f，沿着应形成的减压用开口6的作为预定形状的矩形的三条边而并列设置多个脆弱部位5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h、5i、5j。
在此，脆弱部位5是强度上与燃料电池壳体3的其他部位相比脆弱的部位，具体而言，是孔或板厚比其他部位薄的凹部。需要说明的是，在脆弱部位5为孔的情况下，为了防止尘埃等杂质、水侵入到燃料电池壳体3的内部而需要通过由具备难燃性、耐候性的树脂等形成的薄膜将孔闭塞。而且，在脆弱部位5为凹部的情况下，如图3所示，不需要将脆弱部位5分离成多个(脆弱部位5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h、5i、5j)，可以为单个。即，在脆弱部位5为凹部的情况下，可以在特定的面上设置沿着应形成的减压用开口的预定形状的轮廓而连续地延伸的单个的脆弱部位5。
图4是说明在图3所示的燃料电池壳体3的内压上升至比预定压力高的情况下，在作为特定的面的下表面3f，作为预定形状的矩形的减压用开口6如何形成的示意图。在此，脆弱部位5设为板厚比其他的部位薄的凹部。如图4所示，在燃料电池壳体3的内压上升至比预定压力高的情况下，首先在将脆弱部位5连结的线L1的中央部分即脆弱部位5a与脆弱部位5f之间(虚线P1所示的部分)产生龟裂。接下来，龟裂向箭头K1及箭头K3的方向传播，进而，龟裂向箭头K2及箭头K4的方向传播。这样，在燃料电池壳体3的内压上升至比预定压力高的情况下，龟裂以将脆弱部位5连结的线L1的中央部分为起点而传播，由此线L1上的龟裂成为1个相连的切口。
在脆弱部位5为孔的情况下，也与脆弱部位5为凹部的情况同样地形成减压用开口6。即，在燃料电池壳体3的内压上升至比预定压力高的情况下，首先在脆弱部位5a与脆弱部位5f之间产生龟裂，脆弱部位5a与脆弱部位5f相连。并且，脆弱部位5a与脆弱部位5b之间、脆弱部位5b与脆弱部位5c之间、脆弱部位5c与脆弱部位5d之间、脆弱部位5d与脆弱部位5e之间依次产生龟裂。同样，脆弱部位5fと脆弱部位5g的间、脆弱部位5gと脆弱部位5h的间、脆弱部位5h与脆弱部位5i之间、脆弱部位5i与脆弱部位5j之间依次产生龟裂。这样，在燃料电池壳体3的内压上升至比预定压力高的情况下，线L1上的龟裂成为1个相连的切口。
图5是表示在图3所示的燃料电池壳体3的作为特定的面的下表面3f上形成有作为预定形状的矩形的减压用开口6的状态的示意图。如图5所示，在作为特定的面的下表面3f，当将脆弱部位5连结的线L1上的龟裂成为1个相连的切口时，破片7以双点划线L2向燃料电池壳体3的外侧折弯，在下表面3f形成作为预定形状的矩形的减压用开口6。
如上所述，在本实施方式中，仅在燃料电池壳体3的特定的面设有与减压用开口6相比总面积小得多的脆弱部位5，因此燃料电池壳体3的强度不会大幅下降。因此，相对于车辆行驶时的振动等的燃料电池壳体3的耐久性不会受损。而且，在燃料电池壳体3的内压上升至比预定压力高的情况下，在将脆弱部位5连结的线上产生龟裂而该线上的龟裂成为1个相连的切口。由此，在燃料电池壳体3的特定的面上形成预定形状的减压用开口，因此能够防止由于异常发生时的氢的燃烧而意料外的部位发生破损。
需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离主旨的范围内能够适当变更。
在上述实施方式中，燃料电池壳体中的与配置在燃料电池壳体的外侧的结构物接近的面为前表面、后表面、右表面及下表面，但是并不局限于此。根据车辆的发动机罩下的各部件的配置方式如何而燃料电池壳体中的哪个面与配置在燃料电池壳体的外侧的结构物接近的情况会发生变化。而且，关于将燃料电池壳体的与配置在外侧的结构物接近的面中的哪个面作为设置脆弱部位的特定的面，根据设计上的情况而可以适当选择。
在上述实施方式中，在燃料电池壳体的内压上升至比预定压力高的情况下在特定的面上应形成的减压用开口的预定形状为矩形，但是并不局限于此。减压用开口的预定形状也可以为例如三角形或圆形。如上所述，在减压用开口的预定形状为矩形的情况下，在燃料电池壳体的特定的面，脆弱部位例如沿着矩形的三条边设置。与之相同，在减压用开口的预定形状为三角形的情况下，在燃料电池壳体的特定的面，脆弱部位例如沿着三角形的两条边设置。在减压用开口的预定形状为圆形的情况下，在燃料电池壳体的特定的面，脆弱部位例如沿着圆形的圆弧设置。
然而，通过发明者们的仔细研究可知，在燃料电池壳体的特定的面，当应形成的减压用开口的预定形状为矩形且脆弱部位沿着矩形的三条边设置时，沿着将脆弱部位连结的线整齐地产生龟裂，减压用开口形成为符合设计的位置及形状(矩形)的概率升高。因此，在燃料电池壳体的特定的面，优选应形成的减压用开口的预定形状为矩形且脆弱部位沿着矩形的三条边设置。
在上述实施方式中，在燃料电池壳体的特定的面，以将脆弱部位连结的线是应形成的减压用开口的预定形状的轮廓的一部分的方式设置了脆弱部位。即，如上所述，在燃料电池壳体的特定的面，在应形成的减压用开口的预定形状为矩形的情况下，沿着矩形的三条边设置脆弱部位。相对于此，在燃料电池壳体的特定的面，可以是以将脆弱部位连结的线是应形成的减压用开口的预定形状的轮廓的整周的方式设置脆弱部位。即，在燃料电池壳体的特定的面，在应形成的减压用开口的预定形状为矩形的情况下，可以沿着矩形的全部的边(四条边)设置。可以是在车辆未设置发动机的燃料电池车辆。在这种情况下，发动机罩简称为罩。
然而，在燃料电池壳体的特定的面，在以将脆弱部位连结的线是应形成的减压用开口的预定形状的轮廓的一部分的方式设置脆弱部位的情况下，在燃料电池壳体的内压上升至比预定压力高而形成减压用开口时能够防止破片的飞散，因此更优选。