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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine mit einer Brennstoffzelle ausgerüstete Vorrichtung.
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2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
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Bislang wurden verschiedene Technologien zum Montieren einer Brennstoffzelleneinheit an verschiedenen Typen von Vorrichtungen (wie etwa Fahrzeugen, Robots, Schiffen und Wasserfahrzeugen, und Flugzeugen) vorgeschlagen. Im Allgemeinen ist bei einer Brennstoffzelleneinheit, die in einer Vorrichtung montiert werden soll, ein Brennstoffzellenmodul so in einem Gehäuse aufgenommen, dass es gegen Feuchtigkeit von aussen und elektromagnetische Wellen geschützt und elektrisch isoliert ist. Ausserdem wurde in den vergangenen Jahren eine Technologie vorgeschlagen, bei der eine Brennstoffzelle an einer Vorrichtung über Trageelemente montiert wird, die elastische Elemente wie etwa Gummi umfassen, um zu verhindern, dass von ausserhalb eingetragene Schwingungen auf die Brennstoffzelle übertragen werden (siehe z. B. die japanische Schrift
JP 2002-235801 A ).
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Bei der in der japanischen Schrift
JP 2002-235801 A beschriebenen Technologie wurden jedoch die Anzahl von Trageelemente und die Positionen, an denen die Trageelemente die Brennstoffzelleneinheit tragen, nicht auf angemessene Weise bedacht. Daher müssen die Trageelemente vergrößert werden, um Schwingungen zur Brennstoffzelle zu unterdrücken. Wenn die Trageelemente aber lediglich vergrößert werden, kann der Raum für Zusatzeinrichtungen, die an der Brennstoffzelleneinheit installiert werden, nicht frei gehalten werden, so dass sich deren Installation schwierig gestaltet.
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Ferner beschreibt die Schrift
US 2002/031697 A einen Brennstoffzellenstack, der in der Lage ist, eine verbesserte Stoß- und Schwingungsfestigkeit zur Verfügung zu stellen, ohne dass sich dadurch der von dem Brennstoffzellenstack eingenommene Raum vergrößert. Bei einem Brennstoffzellenstack für die Montage in einem Fahrzeug, in dem eine Mehrzahl von jeweils durch Anordnen einer Feststoff-Polymerelektrolytmembran zwischen einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode ausgebildeten Brennstoffzelleneinheiten mit dazwischen liegend angeordneten Separatoren in einer Horizontalrichtung gestapelt sind, sind für die Installation verwendete Montageelemente an Endplatten vorgesehen, welche ausserhalb von Bestigungsaufbauabschnitten auf beiden Enden in der Stapelrichtung der Brennstoffzelleneinheiten vorgesehen sind, und ein für die Installation verwendetes dazwischen legendes Trageelement ist zusätzlich an einem Zwischenabschnitt in der Stapelrichtung der Brennstoffzelleneinheiten vorgesehen.
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Die Schrift
US 2002/0187380 A beschreibt eine andere Brennstoffzellenanordnung. Dort ist ein Aufnahmegehäuse für die Aufnahme einer Brennstoffzelle mit Halterungen zum Befestigen von zwei Enden einer unteren Fläche einer Endplatte, welche gestapelte Einheitszellen der Brennstoffzelle hält, und einer Halterung zum Befestigen eines Mittelabschnitts einer unteren Fläche einer anderen Endplatte versehen. Unter Verwendung dieser drei Halterungen ist die Brennstoffzelle an dem Aufnahmegehäuse befestigt.
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Eine Brennstoffzellenanordnung der eingangs beschriebenen Art sind ferner Gegenstand der
DE 102 24 962 A1 , bei welcher eine Brennstoffzelleneinheit mit einem Brennstoffzellenstapel in einem Gehäuse aufgenommen ist, das wiederum von vier Rahmenelementen an einer Fahrzeugkarosserie getragen ist.
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Eine weitere Brennstoffzellenanordnung ist bekannt aus der
DE 100 33 989 A1 . Hier ist die Brennstoffzelleneinheit an den beiden Stirnseiten flächig, oder alternativ an zumindest vier Punkten, an einer Fahrzeugkarosserie befestigt.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Größe einer Brennstoffzelleneinheit und ihrer Trageelemente zu verringern und dadurch eine einfache Montage bzw. Installation der Brennstoffzelleneinheit und ihrer Zusatzeinrichtungen zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Gegenstand nach Anspruch 1. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine mit einer Brennstoffzelle ausgerüstete Vorrichtung, welche aufweist: eine Brennstoffzelleneinheit mit einem Brennstoffzellenstack, der eine Mehrzahl von Zellen umfasst, und einer Verteilerleitung, die an einem Ende des Brennstoffzellenstacks in einer Stapelrichtung der Zellen vorgesehen ist und die als Passage für Kühlmittel und Reaktionsgase dient, und eine Mehrzahl von Trageelementen, durch die die Brennstoffzelleneinheit auf einer Basis getragen ist. Die Brennstoffzelleneinheit ist auf einer Seite der Brennstoffzelleneinheit, auf der die Verteilerleitung vorgesehen ist, an zwei Punkten und auf einer Seite der Brennstoffzelleneinheit, die zu der Seite, auf der die Verteilerleitung vorgesehen ist, entgegengesetzt ist, an einem Punkt auf der Basis getragen. Die Brennstoffzelleneinheit umfasst ein Brennstoffzellenmodul, das den Brennstoffzellenstack, sowie ein Brennstoffzellengehäuse für die Aufnahme des Brennstoffzellenmoduls aufweist, wobei das Brennstoffzellengehäuse durch die Tragelemente auf der Basis getragen ist, und wobei diejenige Seite der Brennstoffzelleneinheit, auf der die Verteilerleitung vorgesehen ist, einer einem Schwerpunkt der Brennstoffzelleneinheit am nächsten liegenden Seite der Brennstoffzelleneinheit entspricht
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Gemäß dem Aspekt der Erfindung ist die Brennstoffzelleneinheit auf der Seite, die ihrem Schwerpunkt am nächsten liegt, an zwei Punkten und auf der entgegengesetzten Seite an einem Punkt getragen (der Schwerpunkt einer Brennstoffzelleneinheit liegt aufgrund des Gewichtes von Leitungen und dergleichen auf den Mittelpunkt der Brennstoffzelleneinheit in der Stapelrichtung der Zellen bezogen zu derjenigen Seite hin, auf der die Leitungen und dergleichen vorgesehen sind). Daher kann die Last der Brennstoffzelleneinheit auf die jeweiligen Tragepunkte verteilt und somit für jeden Punkt verringert werden. Ferner ermöglicht ein solches Tragen der Brennstoffzelleneinheit an drei Punkten eine Verkleinerung der Trageelemente, wodurch die Montage oder Installation der Brennstoffzelleneinheit und ihrer Zusatzeinrichtungen leicht gemacht wird. Da ausserdem die durch die Tragepunkte definierte Ebene auf eindeutige Weise identifiziert werden kann, können die Richtung und die Strecke der Verlagerung der Ebene leicht geschätzt werden. Dies macht es beispielsweise möglich, wenn die Brennstoffzelleneinheit ein Brennstoffzellenmodul und ein Brennstoffzellengehäuse für seine Aufnahme aufweist, die Form des Brennstoffzellengehäuses zu optimieren, so dass es nicht erforderlich ist, die Aussenabmessungen des Brennstoffzellengehäuses unnötig zu vergrößern. Im Ergebnis kann die Brennstoffzelleneinheit mit einer kleinen Baugröße ausgeführt werden, und die Brennstoffzelleneinheit kann daher leicht montiert werden.
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In der Brennstoffzelleneinheit kann der Brennstoffzellenstack in zumindest zwei Reihen angeordnet sein, und ein Paar von Endplatten kann vorgesehen sein, um die Reihen des Brennstoffzellenstacks von beiden Seiten her einzuspannen. Die Endplatte, die auf derjenigen Seite vorgesehen ist, auf der die Verteilerleitung vorgesehen ist, kann so angeordnet oder ausgebildet sein, dass sie die Enden aller Reihen des Brennstoffzellenstacks auf einer gleichen Seite abdeckt.
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Die Trageelemente, die auf derjenigen Seite vorgesehen sind, auf der die Verteilerleitung vorgesehen ist, können in einem Bereich (z. B. Positionen in der Nähe der Enden der Endplatte) positioniert sein, der von einer Trennfläche zwischen den Reihen des Brennstoffzellenstacks verschieden ist.
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In diesem Fall kann ein Raum für die Anordnung verschiedener Zusatzeinrichtungen und Leitungen um die Trennfläche zwischen den Reihen des Brennstoffzellenstacks frei gehalten werden, was deren einfache Montage oder Installation an der Brennstoffzelleneinheit ermöglicht. Wenn die Trageelemente ausserdem jeweils in der Nähe der Enden der Endplatte vorgesehen sind, kann die Brennstoffzelleneinheit stabiler abgestützt werden.
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Ferner kann zumindest eines der Trageelemente ein Gehäusetrageelement, das unter einer Bodenplatte des Brennstoffzellengehäuses vorgesehen ist und durch welches das Brennstoffzellengehäuse auf der Basis getragen ist, und ein Modultrageelement, das auf der Bodenplatte des Brennstoffzellengehäuses vorgesehen ist und durch welches das Brennstoffzellenmodul auf der Bodenplatte in der Brennstoffzellengehäuse getragen ist, aufweisen.
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Gemäß diesem Aufbau wirkt die Last des Brennstoffzellenmoduls durch das Gehäusetrageelement und das Modultrageelement auf die Basis ein. Das heisst, es ist möglich, die Position, auf welche die Last des Brennstoffzellenmoduls einwirkt, und die Position, auf welche die Last der gesamten Brennstoffzelleneinheit einschließlich des Brennstoffzellenmoduls einwirkt, abzustimmen. Daher kann eine zusätzliche Last auf das Brennstoffzellengehäuse (Biegemoment und dergleichen), die infolge eines Unterschieds zwischen der Position, auf welche die Last des Brennstoffzellenmoduls einwirkt, und der Position, auf welche die Last der gesamten Brennstoffzelleneinheit einwirkt, entsteht, reduziert werden. Im Ergebnis kann das Brennstoffzellengehäuse dünn ausgeführt werden, und der gesamte Aufbau kann mit einem geringen Gewicht und einer kleinen Baugröße ausgeführt werden.
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Das Gehäusetrageelement und das Modultrageelement können eine gemeinsame Achse entlang einer Vertikalrichtung besitzen.
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Somit können die Brennstoffzelleneinheit und die Trageelemente durch das Festlegen einer angemessenen Anzahl von Trageelementen und deren Anordnung in angemessenen Positionen wie bei dem Aspekt der Erfindung mit einer geringen Baugröße ausgeführt werden, wodurch die Montage oder Installation der Brennstoffzelleneinheit und ihrer Zusatzeinrichtungen leicht gemacht wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen; es zeigt:
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1 eine seitliche Schnittansicht einer Brennstoffzelleneinheit einer mit einer Brennstoffzelle ausgerüsteten Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
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2 eine Draufsicht auf ein Brennstoffzellenmodul, das in der in 1 gezeigten Brennstoffzelleneinheit angeordnet ist.
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3 eine Unteransicht des Brennstoffzellenmoduls, das in der in 1 gezeigten Brennstoffzelleneinheit angeordnet ist.
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4 eine Draufsicht auf ein Brennstoffzellenfahrzeug, an dem die Brennstoffzelleneinheit montiert ist.
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5 eine seitliche Schnittansicht des in 4 gezeigten Brennstoffzellenfahrzeugs.
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6 eine perspektivische Ansicht von Trageelementen (Montageisolatoren), die zum Montieren der in 1 gezeigten Brennstoffzelleneinheit an dem Brennstoffzellenfahrzeug verwendet werden.
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7 eine vergrößerte Schnittansicht eines der in 6 gezeigten Montageisolatoren.
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8 eine Querschnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in 7.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine mit einer Brennstoffzelleneinheit ausgerüstete Vorrichtung (im Nachfolgenden: ”mit einer Brennstoffzelle ausgerüstete Vorrichtung”) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Ausführungsform ist die mit einer Brennstoffzelle ausgerüstete Vorrichtung so aufgebaut, dass eine Brennstoffzelleneinheit 1 durch Trageelemente (Montageisolatoren 15A bis 15C; die in 6 und anderen Zeichnungen gezeigt sind) auf einer in einem Brennstoffzellenfahrzeug vorgesehenen Basis (Elemente 68 in 6 und anderen Zeichnungen) montiert ist.
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Zunächst wird der Aufbau der Brennstoffzelleneinheit 1 der mit einer Brennstoffzelle ausgerüsteten Vorrichtung gemäß der Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
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Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst die Brennstoffzelleneinheit 1 ein Brennstoffzellengehäuse 2 und ein Brennstoffzellenmodul 3, und das Brennstoffzellenmodul 3 ist im Inneren des Brennstoffzellengehäuses 2 befestigt. Das Brennstoffzellengehäuse 2 ist gemäß der Darstellung in 1 aufgebaut, indem ein oberes Gehäuseteil 2A und ein unteres Gehäuseteil 2B hermetisch aneinander befestigt sind, und besitzt eine hohe elektromagnetische Abschirmfähigkeit, Luftdichtigkeit und Fluiddichtigkeit. Das obere Gehäuseteil 2A stellt die obere Hälfte des Brennstoffzellengehäuses 2 dar, und das untere Gehäuseteil 2B stellt die untere Hälfte dar. Im Brennstoffzellengehäuse 2 sind Zusatzeinrichtungen, die dem Brennstoffzellenmodul 3 zugeordnet sind, wie etwa ein Verbinder und eine Zellenüberwachungseinrichtung, sowie das Brennstoffzellenmodul 3 untergebracht.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, umfasst das Brennstoffzellenmodul 3 einen Stapelkörper mit einer Mehrzahl von aufeinander gestapelten Zellen 5. Jede der Zellen 5 weist eine Membranelektrodenanordnung (Membrane-Electrode Assembly; MEA) und Separatoren auf. Endplatten 22A, 22B sind an beiden Enden des Stapelkörpers vorgesehen. Der Stapelkörper ist so zwischen die Endplatten 22A, 22B eingefügt, dass eine Festspannkraft in der Stapelrichtung der Zellen auf den Stapelkörper einwirkt, und Befestigungselemente (z. B. Spannplatten), die sich in der Stapelrichtung der Zellen ausserhalb des Stapelkörpers erstrecken, sind jeweils an den Endplatten 22A, 22B befestigt, wodurch ein Brennstoffzellenstack 7 aufgebaut ist. Bei der Ausführungsform ist der Brennstoffzellenstack 7 in zwei Reihen angeordnet, und die zwei Reihen des Brennstoffzellenstacks 7 teilen sich in die Endplatten 22A, 22B, d. h., die Endplatten 22A, 22B bedecken jeweils auf einer Seite die Enden der zwei Reihen.
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Wie ausserdem in den 2 und 3 gezeigt ist, ist eine Systemhilfseinrichtung 10 auf einer Seite des Brennstoffzellenmoduls 3 in der Stapelrichtung der Zellen vorgesehen. Auf der gleichen Seite erstreckt sich eine Verteilerleitung 11 von der Trennfläche zwischen den zwei Reihen des Brennstoffzellenstacks 7 nach aussen hin. Die Verteilerleitung 11 dient als eine Passage für Reaktionsgas und Kühlmittel, die dem Brennstoffzellenmodul 3 zugeführt werden. Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, liegt ein Schwerpunkt G des Brennstoffzellenmoduls 3 infolge des Gewichts der Verteilerleitung 11 in der Stapelrichtung der Zellen näher zur Seite der Verteilerleitung 11 hin als der Mittelpunkt des Brennstoffzellenmoduls 3. Die Verteilerleitung 11 kann an der Endplatte 22A befestigt, angebracht, oder mit ihr verbunden sein. Die Verteilerleitung 11 kann entweder einstückig mit oder separat von der Endplatte 22A vorgesehen sein.
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Die Montageisolatoren 15A, 15B, 15C sind gemäß der Darstellung in 3 an einer Bodenfläche des Brennstoffzellenmoduls 3 befestigt. Die Montageisolatoren 15A, 15B, 15C werden verwendet, um die Brennstoffzelleneinheit 1 an einer Basis (Elemente 68 gemäß der Darstellung in 6 und anderen Zeichnungen) zu befestigen, und auch um das Brennstoffzellenmodul 3 am Brennstoffzellengehäuse 2 zu befestigen. Die Brennstoffzelleneinheit 1 ist somit unter Verwendung der Montageisolatoren 15A bis 15C an drei Punkten getragen. Die Montageisolatoren 15A bis 15C sind ein Beispiel für erfindungsgemäße Trageelemente. Der Aufbau der Montageisolatoren 15A bis 15C ist weiter unten ausführlich beschrieben.
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Bei der Ausführungsform sind die Montageisolatoren 15A und 15B gemäß der Darstellung in 3 in der Nähe derjenigen Seitenfläche der Brennstoffzelleneinheit 1 vorgesehen, die dem Schwerpunkt G am nächsten liegt, wenn die Brennstoffzelleneinheit 1 auf der Basis montiert ist, d. h. derjenigen Seitenfläche der Brennstoffzelleneinheit 1, auf der die Systemhilfseinrichtung 10 und die Verteilerleitung 11 angeordnet sind. Die Montageisolatoren 15A, 15B, die sich auf der Seite der Verteilerleitung 11 befinden, sind gemäß der Darstellung in 3 jeweils an den Abschnitten der Endplatte 22A in der Nähe von deren Enden befestigt, wodurch eine Montage der Montageisolatoren 15A, 15B an dem Bereich um die Trennfläche zwischen den zwei Reihen des Brennstoffzellenstacks 7 vermieden wird. Der Montageisolator 15C ist in der Nähe derjenigen Seitenfläche der Brennstoffzelleneinheit 1, die zu der dem Schwerpunkt G am nächsten gelegenen Seite entgegengesetzt ist, und in der Nähe der Trennfläche zwischen den zwei Reihen des Brennstoffzellenstacks 7 vorgesehen. Der Montageisolator 15C ist an der Endplatte 22B befestigt. Der Grund, warum die Montageisolatoren 15A bis 15C an den Endplatten 22A, 22B befestigt sind, ist die hohe Steifigkeit der Endplatten 22A, 22B.
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Als Nächstes wird die Anordnung der Brennstoffzelleneinheit 1 unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben.
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Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, kann die Brennstoffzelleneinheit 1 beispielsweise in einem Raum vor oder hinter einem Fahrgastraum 38 eines Fahrzeugs (im Nachfolgenden als ”vorderer Raum 34” bzw. ”hinterer Raum 35” bezeichnet) oder unter dem Boden des Fahrzeugs montiert sein. Wenn die Brennstoffzelleneinheit 1 in dem vorderen Raum 34 oder dem hinteren Raum 35 montiert ist, ist die Brennstoffzelleneinheit 1 in der Nähe des Fahrgastraums 38 angeordnet. Genauer gesagt, wenn die Brennstoffzelleneinheit 1 in dem vorderen Raum 34 vorgesehen ist, ist die Brennstoffzelleneinheit 1 unmittelbar vor einer in 5 gezeigten Spritzwand 37 angeordnet. Wenn die Brennstoffzelleneinheit 1 in dem hinteren Raum 35 vorgesehen ist, ist die Brennstoffzelleneinheit 1 entsprechend gemäß der Darstellung in 5 unmittelbar hinter einem Rücksitz 40 und vor einem hinteren Stoßfänger 41 angeordnet. Wie in den 4 und 6 gezeigt ist, ist die Brennstoffzelleneinheit 1 durch die Montageisolatoren 15A, 15B, 15C an den Elementen 68 befestigt, die zwischen Seitenelementen 42 vorgesehen sind. Bei der Ausführungsform gemäß der Darstellung in 6 ist die Brennstoffzelleneinheit 1 so in dem Fahrzeug montiert, dass die Seite der Brennstoffzelleneinheit 1, auf der die Systemhilfseinrichtung 10 und die Verteilerleitung 11 vorgesehen sind, zur Rückseite des Fahrzeugs hin weist.
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Der Aufbau des Montageisolators 15A, bei dem es sich um ein Beispiel für die erfindungsgemäßen Trageelemente handelt, wird nun unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 beschrieben. Es ist anzumerken, dass der Aufbau der Montageisolatoren 15B, 15C im Wesentlichen mit dem Aufbau des Montageisolators 15A identisch ist, und daher auf eine Erläuterung davon verzichtet wird.
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Wie in den 6 bis 8 gezeigt ist, weist der Montageisolator 15A ein erstes Trageelement 65 und ein zweites Trageelement 66 auf. Das erste Trageelement 65 ist auf der Oberseite der Bodenplatte des unteren Gehäuseteils 2B des Brennstoffzellengehäuses 2 so vorgesehen, dass das Brennstoffzellenmodul 3 durch das erste Trageelement 65 auf der Bodenplatte des Brennstoffzellengehäuses 2 getragen ist. Das erste Trageelement 65 ist ein Beispiel für ein Modultrageelement bei der Erfindung. Das zweite Trageelement 66 ist so ausserhalb des Brennstoffzellengehäuses 2 vorgesehen, dass der untere Gehäuseteil 2B des Brennstoffzellengehäuses 2 durch das zweite Trageelement 66 auf den Elementen 68 getragen ist. Das zweite Trageelement 66 ist ein Beispiel für ein Gehäusetrageelement bei der Erfindung. Wie in den 6 bis 8 gezeigt ist, ist das zweite Trageelement 66 vertikal unter dem ersten Trageelement 65 angeordnet.
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Wie in den 7 und 8 gezeigt ist, weist das erste Trageelement 65 eine Sitzplatte 65a auf, die mit Schraubbolzen 70 und Mutter 71 an dem unteren Gehäuseteil 2B des Brennstoffzellengehäuses 2 befestigt ist, und ein Basiselement 65b, das benachbart zu und in Berührung mit der Sitzplatte 65a angeordnet ist. Ein Einsteckloch zum Einstecken eines Schraubbolzens 72 ist durch das untere Gehäuseteil 2B des Brennstoffzellengehäuses 2 und das Basiselement 65b des ersten Trageelementes 65 ausgebildet. Der Schraubbolzen 72 wird von unten her in das Einsteckloch eingesteckt und daraufhin an der Endplatte 22A des Brennstoffzellenmoduls 3 durch Einschrauben des Gewindeabschnitts des Schraubbolzens 72 in eine in der Endplatte 22A ausgebildete Gewindeöffnung befestigt. Auf diese Weise ist das erste Trageelement 65 an dem Brennstoffzellenmodul 3 befestigt. Ausserdem ist ein Isolator 65c im Inneren der Sitzplatte 65a vorgesehen. Der Isolator 65c stellt eine Isolierung zwischen der Endplatte 22A und dem Brennstoffzellengehäuse 2 her.
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Wie in den 6 bis 8 gezeigt ist, hat das zweite Trageelement 66 einen hutförmigen Querschnitt, in dem sich ein Mittelabschnitt 66a nach unten erstreckt. Das zweite Trageelement 66 weist Flanschabschnitte 66b auf beiden Seiten des oberen Abschnitts des Mittelabschnitts 66a auf. Der Mittelabschnitt 66a ist auf seiner Unterseite mit den Elementen 68 verschweißt. Einstecklöcher, in die der Schraubbolzen 70 jeweils eingesteckt ist, sind durch die Flanschabschnitte 66b des zweiten Trageelementes 66, die Sitzplatte 65a des ersten Trageelementes 65 und das untere Gehäuseteil 2B hindurch ausgebildet. Der untere Gehäuseteil 2B ist zwischen die Flanschabschnitte 66b und die Sitzplatten 65a eingefügt, und die Schraubbolzen 70 werden von oben her in die Einstecklöcher eingesteckt und daraufhin mit den Mutter 71 befestigt. Auf diese Weise werden das erste Trageelement 65 und das Brennstoffzellengehäuse 2 an dem zweiten Befestigungselement 66 und an den Elementen 68 befestigt. Indem das Brennstoffzellenmodul 3 an dem ersten Trageelement 65 befestigt ist, ist die gesamte Brennstoffzelleneinheit 1 (das Brennstoffzellengehäuse 2 und das Brennstoffzellenmodul 3) an den Elementen 68 befestigt.
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Da das erste Trageelement 65 und das zweite Trageelement 66 den vorstehend beschriebenen Aufbau besitzen, wirkt die Last des Brennstoffzellenmoduls 3 durch das erste Trageelement 65 und das zweite Trageelement 66 auf die Elemente 68 ein. Das Dichtvermögen des Brennstoffzellengehäuses 2 kann durch Vorsehen eines Abdichtmaterials wie etwa einer Dichtung 62a zwischen dem zweiten Trageelement 66 und dem unteren Gehäuseteil 2B verbessert werden.
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Bei der mit einer Brennstoffzelle ausgerüsteten Vorrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Brennstoffzelleneinheit 1 auf der Seite der Verteilerleitung 11, die dem Schwerpunkt G der Brennstoffzelleneinheit 1 am nächsten liegt, an zwei Punkten (d. h. an zwei Punkten in der Nähe der Seitenfläche der Brennstoffzelleneinheit 1, die dem Schwerpunkt G am nächsten liegt) und in der Nähe der Seitenfläche der Brennstoffzelleneinheit 1, die zu der dem Schwerpunkt am nächsten liegenden Seite entgegengesetzt ist, an einem Punkt getragen. Daher kann die Last auf die Tragepunkte auf jeden der Tragepunkte verteilt werden und wird infolgedessen klein. Auf diese Weise ist die Brennstoffzelleneinheit 1 an drei Punkten getragen, so dass die als Trageelemente dienenden Montageisolatoren 15A bis 15C mit einer geringen Baugröße ausgeführt werden können. Im Ergebnis wird die Montage der Brennstoffzelleneinheit 1 und ihrer Zusatzeinrichtungen erleichtert. Da ausserdem die durch die Tragepunkte definierte Ebene auf eindeutige Weise identifiziert werden kann, können die Richtung und die Strecke der Verlagerung der Ebene leicht geschätzt werden. Dies macht es möglich, die Konfiguration des Brennstoffzellengehäuses 2 zu optimieren, so dass es nicht erforderlich ist, die Aussenabmessungen des Brennstoffzellengehäuses unnötig zu vergrößern. Im Ergebnis kann die Brennstoffzelleneinheit 1 mit einer kleinen Baugröße ausgeführt werden und die Brennstoffzelleneinheit 1 kann leicht montiert werden.
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Ausserdem sind bei der mit einer Brennstoffzelle ausgerüsteten Vorrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Trageelemente (die Montageisolatoren 15A, 15B) in den Bereichen auf der Seite der Verteilerleitung 11 positioniert, die von dem Bereich um die Trennfläche zwischen den Reihen des Brennstoffzellenstacks 7 verschieden sind. Daher kann ein Raum zum Montieren der Zusatzeinrichtungen und der Leitung um die Trennfläche zwischen den Reihen des Brennstoffzellenstacks 7 zur Verfügung gestellt werden. Im Ergebnis wird die Installation der Zusatzeinrichtungen erleichtert. Es ist anzumerken, dass der Brennstoffzellenstack 7 zwar mehrere Reihen von Zellen aufweist, jedoch auch nur eine Reihe aufweisen kann.
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Bei der mit einer Brennstoffzelle ausgerüsteten Vorrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Montageisolatoren 15A, 15B in der Nähe der Enden der Endplatte 22A vorgesehen, so dass die zwei Tragepunkte auf der Seite der Verteilerleitung 11 voneinander beabstandet sind. Dies ermöglicht ein stabileres Abstützen der Brennstoffzelle.
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Bei der mit einer Brennstoffzelle ausgerüsteten Vorrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist jedes der Trageelemente (die Montageisolatoren 15A bis 15C) das erste Trageelement 65 und das zweite Trageelement 66 auf, und das zweite Trageelement 66 ist vertikal unter dem ersten Trageelement 65 angeordnet. Daher wirkt die Last des Brennstoffzellenmoduls 3 durch das erste Trageelement 65 und das zweite Trageelement 66 auf die Elemente 68 ein. Das heisst, es ist möglich, die Position, auf welche die Last des Brennstoffzellenmoduls 3 einwirkt, und die Position, auf welche die Last der gesamten Brennstoffzelleneinheit 1 wirkt, abzustimmen. Daher kann eine zusätzliche Last auf das Brennstoffzellengehäuse 2 (Biegemoment und dergleichen), die infolge eines Unterschieds zwischen der Position, auf welche die Last des Brennstoffzellenmoduls 3 einwirkt, und der Position, auf welche die Last der gesamten Brennstoffzelleneinheit 1 einwirkt, entsteht, reduziert werden. Im Ergebnis kann das Brennstoffzellengehäuse 2 dünn ausgeführt werden, und die gesamte Brennstoffzelleneinheit 1 kann mit einem geringen Gewicht und einer kleinen Baugröße ausgeführt werden.
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Während der Montageisolator bei der vorstehenden Ausführungsform mehr als ein Element (d. h. das erste Trageelement 65 und das zweite Trageelement 66) aufweist, kann der Montageisolator aus einem einzelnen Element mit einem im Allgemeinen hohlen quadratischen Querschnitt bestehen. Ausserdem wird der Montageisolator bei der Ausführungsform als ein Beispiel für das erfindungsgemäße Trageelement verwendet. Der Aufbau des Trageelementes ist jedoch nicht auf den Aufbau der Ausführungsform beschränkt, und andere, verschiedene Montageelemente einschließlich eines elastischen Elementes oder Abschnitts können als Trageelement verwendet werden.
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Während das Brennstoffzellengehäuse bei der vorstehenden Ausführungsform das obere Gehäuseteil und das untere Gehäuseteil aufweist, ist der Aufbau des Brennstoffzellengehäuses nicht auf den Aufbau der Ausführungsform beschränkt. Ausserdem wird die Erfindung bei der Ausführungsform auf eine Brennstoffzelleneinheit angewendet, welche das Brennstoffzellengehäuse aufweist. Die Erfindung kann jedoch auch auf eine Brennstoffzelleneinheit angewendet werden, die ein Brennstoffzellenmodul und Zusatzeinrichtungen, aber kein Brennstoffzellengehäuse zum Aufnehmen des Brennstoffzellenmoduls aufweist. In diesem Fall kann die Brennstoffzelleneinheit an drei Punkten beispielsweise auf der Oberseite der Bodenplatte eines Gehäuses getragen sein, welche der vorstehend beschriebenen ”Basis” entspricht, und das Gehäuse zum Aufnehmen der Brennstoffzelleneinheit kann auf einem bestimmten Teil an vier Punkten getragen sein.
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Bei der vorstehenden Ausführungsform wird die Erfindung auf einen Fall angewendet, in dem die mit einer Brennstoffzelle ausgerüstete Vorrichtung so aufgebaut ist, dass die Brennstoffzelle auf der Basis des Brennstoffzellenfahrzeugs montiert ist. Die Erfindung kann jedoch auf andere Fälle angewendet werden, in denen die mit einer Brennstoffzelle ausgerüstete Vorrichtung so aufgebaut ist, dass die Brennstoffzelle auf der Basis in verschiedenen Typen von Vorrichtungen (wie etwa Robotern, Schiffen und Wasserfahrzeugen, Flugzeugen und dergleichen) sowie Brennstoffzellenfahrzeugen montiert ist.
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Da der Schwerpunkt der Brennstoffzelleneinheit 1 bei der vorstehenden Ausführungsform auf derjenigen Seite liegt, auf der die Verteilerleitung 11 vorgesehen ist, da diese ein relativ hohes Gewicht besitzt, ist die Endplatte 22A auf der Seite der Verteilerleitung 11 an zwei Punkten getragen, und die Endplatte 22B auf der anderen Seite ist an einem Punkt getragen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Falls beispielsweise eine Hilfskomponente auf der anderen Seite vorgesehen ist und der Schwerpunkt daher stattdessen auf dieser Seite und nicht auf der Seite der Verteilerleitung 11 liegt, kann die Endplatte 22B alternativ an zwei Punkten getragen sein. Ausserdem sind zwar die Endplatten 22A, 22B bei der vorstehenden Ausführungsform getragen, jedoch ist die Erfindung nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Falls beispielsweise ein Spannelement wie etwa eine Spannplatte als Überbrückung zwischen den Endplatten 22A, 22B und daher zum Einspannen des Brennstoffzellenstacks vorgesehen ist, kann ein Abschnitt des Spannelementes auf der näher am Schwerpunkt der Brennstoffzelleneinheit 1 gelegenen Seite an zwei Punkten getragen sein, und ein Abschnitt auf der anderen Seite kann an einem Punkt getragen sein. Obgleich ferner bei der vorstehenden Ausführungsform die Brennstoffzelleneinheit 1 an drei Punkten von unten her getragen ist, kann sie alternativ von oben her getragen sein.
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Das heisst, so lange die Brennstoffzelleneinheit 1 auf der Seite ihres Schwerpunktes an zwei Punkten und auf der anderen Seite an einem Punkt getragen ist, können verschiedene andere Aufbauten und Anordnungen verwendet werden, um die bei der vorstehenden Ausführungsform erhaltenen Effekte und Vorteile zu erzielen.
