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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine bewegliche Einheit mit einer
Brennstoffzelle.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Wenn
eine Brennstoffzelle an einer bewegliche Einheit montiert ist, sind
Halterungen, die isolierende elastische Elemente sind, zwischen
der beweglichen Einheit und der Brennstoffzelle angeordnet, um eine
Vibration zu unterdrücken, die von der beweglichen Einheit
auf die Brennstoffzelle übertragen wird (siehe
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 2006-331648 (
JP-A-2006-331648 )). In der Brennstoffzelle
ist beispielsweise eine gestapelte Baugruppe mit wenigstens einer
Vielzahl von gestapelten Energieerzeugungselementen zwischen zwei steifen
Platten gehalten. Beispiele der beweglichen Einheit beinhalten Fahrzeuge,
wie Automobile, elektrische Züge und Dampfzüge,
Roboter, Flugzeuge und Linearmotorautos.
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Wenn
die Halterungen zwischen der beweglichen Einheit und der Brennstoffzelle
angeordnet sind, um eine Vibration zu unterdrücken, die
auf die Brennstoffzelle übertragen wird, kann es notwendig sein,
Halterungen zu verwenden, die dreidimensionale elastische Eigenschaften
haben, was beispielsweise den Aufbau der Halterungen verkompliziert.
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Zusätzlich
dazu, einen Widerstand zu äußeren Kräften
wie einer Verformung vorzusehen, ist es notwendig, Halterungen an
steifen Abschnitten der Brennstoffzelle, wie den vorstehend genannten
steifen Platten, zu befestigen. Des Weiteren, um eine Vibration
um den mittleren Abschnitt der Brennstoffzelle herum zu unterdrücken,
ist es bevorzugt, eine Halterung im Allgemeinen um die Mitte der
Brennstoffzelle in der Richtung herum zu befestigen, in der die Energieerzeugungselemente
gestapelt sind. Weil jedoch die steifen Platten an beiden Enden
der Brennstoffzelle angeordnet sind, ist es schwierig, eine Halterung
um den mittleren Abschnitt der Brennstoffzelle in der Stapelrichtung
herum zu befestigen. Deshalb, wenn die Brennstoffzelle an der beweglichen
Einheit montiert ist, ist die Vibration merklich um den mittleren
Abschnitt der Brennstoffzelle in der Stapelrichtung herum, was die
Brennstoffzelle beschädigt. Der Ausdruck „um den
mittleren Abschnitt (der Brennstoffzelle) in der Stapelrichtung
herum” bezieht sich auf einen inneren Abschnitt der Brennstoffzelle
statt auf die Enden in der Richtung, in der die Energieerzeugungselemente
gestapelt sind.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung sieht eine Technik vor, die ein Befestigen einer Halterung,
die zwischen einer beweglichen Einheit und einer Brennstoffzelle
angeordnet ist, um den mittleren Abschnitt der Brennstoffzelle in
der Stapelrichtung der Brennstoffzelle herum gestattet, ohne den
Aufbau der Halterung zu verkomplizieren.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine bewegliche Einheit
mit einer Brennstoffzelle. Die Brennstoffzelle, die an der beweglichen
Einheit montiert ist, hat eine gestapelte Baugruppe, die aus einer
Vielzahl von gestapelten Energieerzeugungselementen besteht und
zwischen zwei steifen Platten gehalten ist. Die bewegliche Einheit
mit der Brennstoffzelle hat: eine erste Halterung, eine zweite Halterung
und eine dritte Halterung, von denen jede ein isolierendes elastisches
Element ist, das eine Vibration unterdrückt, die von der
beweglichen Einheit auf die Brennstoffzelle übertragen
wird. Die erste Halterung und die zweite Halterung sind beide in
der Nähe eines mittleren Abschnitts einer Plattenfläche
der steifen Platten angeordnet. Die steifen Platten werden zueinander
hin gedrückt. Die dritte Halterung ist an einer von der
Seitenfläche angeordnet, die sich entlang einer Stapelrichtung
der gestapelten Baugruppe der Brennstoffzelle erstreckt, und drückt
die eine von der Seitenfläche in einer Richtung, die im Allgemeinen
senkrecht zu der Stapelrichtung der gestapelten Baugruppe ist.
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Gemäß dem
vorstehenden Aspekt kann die Verkomplizierung des Aufbaus der Halterungen
vermieden werden, die zwischen der beweglichen Einheit und der Brennstoffzelle
angeordnet sind.
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In
dem vorstehenden Aspekt können die erste Halterung und
die zweite Halterung beide in der Nähe des mittleren Abschnitts
in der Plattenfläche der steifen Platten und oberhalb des
Schwerpunkts der Brennstoffzelle in der Plattenfläche der
steifen Platten angeordnet sein, und die dritte Halterung kann unterhalb
des Schwerpunkts an der einen von der Seitenfläche der
Brennstoffzelle angeordnet sein. Gemäß diesem
Aspekt kann eine Vibration der Brennstoffzelle in der Oben-Unten-Richtung
unterdrückt werden.
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In
dem vorstehenden Aspekt können die erste Halterung und
die zweite Halterung beide in der Nähe des mittleren Abschnitts
in der Plattenfläche der steifen Platten und unterhalb
des Schwerpunkts der Brennstoffzelle in der Plattenfläche
der steifen Platten angeordnet sein, und die dritte Halterung kann
oberhalb des Schwerpunkts an der einen von der Seitenfläche
der Brennstoffzelle angeordnet sein. Gemäß diesem
Aspekt kann eine Vibration der Brennstoffzelle in der Oben-Unten-Richtung
unterdrückt werden.
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In
dem vorstehenden Aspekt können die erste Halterung und
die zweite Halterung beide auf der gleichen Höhe an der
Fläche der steifen Platten in Bezug auf den Schwerpunkt
der Brennstoffzelle in der Plattenfläche der steifen Platten
angeordnet sein.
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In
dem vorstehenden Aspekt können sowohl die erste Halterung
als auch die zweite Halterung in einem vorbestimmten Abstand von
der dritten Haltung angeordnet sein. Gemäß diesem
Aspekt kann weiter verhindert werden, dass die Brennstoffzelle einer
Rotationskraft ausgesetzt wird.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann die dritte Halterung an einer Seitenfläche
von einer der steifen Platten angeordnet sein, die sich in der Stapelrichtung
erstreckt. Gemäß diesem Aspekt kann die dritte Halterung
eine Vibration, die auf die Brennstoffzelle übertragen
wird, wirksam unterdrücken.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann die gestapelte Baugruppe eine steife
Fluidverteilungsplatte haben, die zwischen den Energieerzeugungselementen
in der gestapelten Baugruppe angeordnet ist und die wenigstens eines
von einem Reaktionsgas und einem Kühlmedium zu den Energieerzeugungselementen
verteilt, und die dritte Halterung kann an einer sich in der Stapelrichtung
erstreckenden Seitenfläche der Fluidverteilungsplatte angeordnet
sein. Gemäß diesem Aspekt kann die dritte Halterung
eine Vibration, die um den mittleren Bereich der Brennstoffzelle
in der Stapelrichtung herum übertragen wird, wirksam unterdrücken.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann die dritte Halterung an einer sich
in der Stapelrichtung erstreckenden Seitenfläche der steifen
Platten angeordnet sein, die zwischen sich die gestapelte Baugruppe halten,
die aus einer Vielzahl von gestapelten Elementen besteht. Gemäß diesem
Aspekt kann die dritte Halterung denselben Effekt wie in dem Fall
erhalten, wo sie an einer Seitenfläche der Fluidverteilungsplatte
angeordnet ist, die sich in der Stapelrichtung erstreckt.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann die bewegliche Einheit ein Fahrzeug
sein, und das Fahrzeug kann Folgendes aufweisen: eine Vielzahl von Seitenrahmen,
die parallel zueinander angeordnet sind, um sich in der Längsrichtung
des Fahrzeugs zu erstrecken; eine erste Haltevorrichtung, die mit
der ersten Halterung und einem ersten Seitenrahmen der Vielzahl
von Seitenrahmen gekoppelt ist, um die erste Halterung über
den ersten Seitenrahmen zu stützen; und eine zweite Haltevorrichtung,
die mit der zweiten Halterung und einem zweiten Seitenrahmen der
Vielzahl von Seitenrahmen gekoppelt ist, um die zweite Halterung über
den zweiten Seitenrahmen zu stützen. Gemäß diesem
Aspekt kann die Brennstoffzelle sicher an dem Fahrzeug fixiert werden.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann das Fahrzeug des Weiteren Folgendes
aufweisen: eine Bodenplatte, die an den Seitenrahmen angeordnet
ist; und eine dritte Haltevorrichtung, die die dritte Halterung
stützt. Die dritte Haltevorrichtung kann an der Bodenplatte
fixiert sein.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann das Fahrzeug des Weiteren Folgendes
aufweisen: einen Querrahmen, der sich zwischen den Seitenrahmen erstreckt;
und eine dritte Haltevorrichtung, die die dritte Halterung stützt.
Die dritte Haltevorrichtung kann an dem Querrahmen fixiert sein.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann die Oben-Richtung zu einer Richtung
von einer Fläche zur Befestigung der Brennstoffzelle zu
der Brennstoffzelle korrespondieren, und die Unten-Richtung kann
zu einer Richtung von der Brennstoffzelle zu der Fläche
zur Befestigung der Brennstoffzelle korrespondieren. Darüber
hinaus kann die Oben-Richtung zu einer entgegengesetzten Richtung
der Schwerkraftrichtung korrespondieren, und die Unten-Richtung
kann zu der Schwerkraftrichtung korrespondieren.
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In
dem vorstehenden Aspekt können die erste Halterung und
die zweite Halterung eine Vibration in der Stapelrichtung unterdrücken.
Die dritte Halterung kann eine Vibration in einer Richtung senkrecht zu
der Stapelrichtung unterdrücken.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann die Stapelrichtung zu einer Links-Rechts-Richtung
der beweglichen Einheit korrespondieren und die gestapelte Baugruppe
liegt in einer Längsrichtung der beweglichen Einheit.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann die Brennstoffzelle Folgendes aufweisen:
eine gestapelte Baugruppe, in der eine Vielzahl von Energieerzeugungselementen
gestapelt ist; und eine steife Fluidverteilungsplatte, die zwischen
den Energieerzeugungselementen in der gestapelten Baugruppe vorgesehen ist
und die wenigstens eines von einem Reaktionsgas und einem Kühlmedium
zu den Energieerzeugungselementen verteilt. Die Fluidverteilungsplatte
kann in der beweglichen Einheit angeordnet sein, und die Fluidverteilungsplatte
kann die dritte Halterung haben.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung ist auf eine bewegliche Einheit mit
einer Brennstoffzelle gerichtet. Die bewegliche Einheit mit einer
Brennstoffzelle ist wie folgt gekennzeichnet. Die Brennstoffzelle
hat: eine gestapelte Baugruppe, in der eine Vielzahl von Energieerzeugungselementen
gestapelt ist; und eine steife Fluidverteilungsplatte, die zwischen
den Energieerzeugungselementen in der gestapelten Baugruppe vorgesehen
ist und die wenigstens eines von einem Reaktionsgas und einem Kühlmedium
zu den Energieerzeugungselementen verteilt. Die Fluidverteilungsplatte
ist in der beweglichen Einheit angeordnet. Die Fluidverteilungsplatte
hat eine Halterung, die ein isolierendes elastisches Element ist,
das eine Vibration unterdrückt, die von der beweglichen
Einheit auf die Brennstoffzelle übertragen wird.
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Gemäß dem
vorstehenden Aspekt kann die Halterung, die an der Fluidverteilungsplatte
angeordnet ist, eine Vibration unterdrücken, die um den
mittleren Abschnitt der Brennstoffzelle in der Stapelrichtung herum übertragen
wird.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann die bewegliche Einheit mit einer Brennstoffzelle
Folgendes aufweisen: ein Zufuhr-/Abgaberohr, das wenigstens eines
von dem Reaktionsgas und dem Kühlmedium zu der Fluidverteilungsplatte
zuführt und von dieser ableitet, oder eine fluidbezogene
Vorrichtung, die für wenigstens eines von dem Reaktionsgas
und dem Kühlmedium verwendet wird, das zu der Fluidverteilungsplatte
zugeführt wird und von dieser abgegeben wird. Das Zufuhr-/Abgaberohr
oder das Fluidsteuerungsventil kann an der Fluidverteilungsplatte
angeordnet sein.
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Gemäß diesem
Aspekt kann das Zufuhr-/Abgaberohr oder das Fluidsteuerungsventil
sicher fixiert werden. Darüber hinaus kann das Zufuhr-/Abgaberohr
oder das Fluidsteuerungsventil ohne Vorsehen eines Befestigungsvorsprungs
oder dergleichen befestigt werden, was die Anzahl von Teilen verringern kann.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann ein Außenumfang der Fluidverteilungsplatte
teilweise bezüglich den Energieerzeugungselementen vorstehen,
um einen Vorsprung zu bilden, und das Fluidsteuerungsventil kann
an dem Vorsprung der Fluidverteilungsplatte angeordnet sein. Gemäß diesem Aspekt
können eine große Anzahl von Zufuhr-/Abgaberohren und
ein Fluidsteuerungsventil an der Fluidverteilungsplatte angeordnet
werden.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann die Halterung an dem Vorsprung angeordnet
sein.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann die Fluidverteilungsplatte zwischen
den Energieerzeugungselementen an einer Position gehalten sein,
die die gestapelte Baugruppe im Allgemeinen gleich in einer Stapelrichtung
der gestapelten Baugruppe teilt. Gemäß diesem
Aspekt kann eine Vibration um den mittleren Abschnitt der Brennstoffzelle
in der Stapelrichtung herum weiter unterdrückt werden.
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In
dem vorstehenden Aspekt kann die Halterung gestaltet sein, um eine
Vibration in einer Richtung senkrecht zu der Stapelrichtung zu unterdrücken.
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Die
vorliegende Erfindung kann alternativ als eine Produkterfindung
umgesetzt werden, die auf andere Vorrichtungen anwendbar ist als
die vorstehend beschriebene bewegliche Einheit, wie Fahrzeuge, Brennstoffzellenmontagesysteme
usw.. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung alternativ
als eine Verfahrenserfindung umgesetzt werden, die auf Verfahren
für Systeme, in denen eine Brennstoffzelle an einer beweglichen
Einheit montiert ist, Brennstoffzellenmontagesysteme, usw. anwendbar
ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Das
Vorstehende und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
offensichtlich von der folgenden Beschreibung von beispielhaften
Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen,
in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente
darzustellen, und in denen:
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1 ein
Diagramm ist, das die Position einer Brennstoffzelle darstellt,
die an einem Fahrzeug als eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung montiert ist;
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2 ein
Erscheinungsbild der an dem Fahrzeug montierten Brennstoffzelle
zeigt;
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3A und 3B die
an dem Fahrzeug montierte Brennstoffzelle zeigen;
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4 eine
vergrößerte Ansicht des Bereichs W in 3 ist;
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5A eine
vergrößerte Ansicht des Bereichs X in 3 ist;
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5B eine
vergrößerte Ansicht des Bereichs Y in 3 ist;
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6 die
an dem Fahrzeug montierte Brennstoffzelle gemäß einer
ersten Modifikation zeigt; und
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7 die
an dem Fahrzeug montierte Brennstoffzelle gemäß einer
zweiten Modifikation zeigt.
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DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend
wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist
ein Diagramm, das die Position einer Brennstoffzelle 100 darstellt,
die an einem Fahrzeug 1000 als eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung montiert ist. In der folgenden Beschreibung
wird die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 1000 als „Vorne-Richtung”; die
Richtung entgegengesetzt zu der Vornerichtung wird als „Hinten-Richtung” bezeichnet,
die Richtung von der Unterseite zu dem Dach des Fahrzeugs 1000 wird
als „Oben-Richtung” bezeichnet, die Richtung von
dem Dach zu der Unterseite wird als „Unten-Richtung” bezeichnet,
die Richtung nach rechts, wenn man in die Vorne-Richtung schaut,
wird als „rechte Richtung” bezeichnet, und die
Richtung nach links wird als „linke Richtung” bezeichnet.
Die Vorne-Richtung und die Hinten-Richtung werden zusammengefasst
als „Vorne-Hinten-Richtung”, die Oben-Richtung
und die Unten-Richtung werden zusammengefasst als „Oben-Unten-Richtung” bezeichnet
und die Linksrichtung und die Rechtsrichtung werden zusammengefasst
als „Links-Rechts-Richtung” bezeichnet. Die Definitionen
dieser Richtungen können in geeigneter Weise gemäß der
Orientierung einer Bodenplatte geändert werden, die später
beschrieben wird.
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Das
Fahrzeug 1000, das in 1 gezeigt
ist, ist eine vierrädrige Limousine, die beispielsweise
einen Fahrzeugaufbau aus einer Monocoque-Struktur hat. Das Fahrzeug 1000 hat
als Rahmenbauteile ein Paar Seitenrahmen 900, die entlang
der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, und eine Bodenplatte 910,
die an den Paar Seitenrahmen 900 angeordnet ist. Die Seitenrahmen 900 sind
mit Stoßfängern 950 an der Front und
dem Heck des Fahrzeugs 1000 verbunden. Die Bodenplatte 910 ist
mit einer Instrumententafel 930 verbunden. Der Raum oberhalb
der Bodenplatte 910, der durch die Bodenplatte 910 und
die Instrumententafel 930 umgeben ist, wird als ein Insassenraum
verwendet, die Insassen aufnimmt. Ein Insassensitz 940 für
einen Insassen wie einen Fahrer, um darauf zu sitzen, ist in dem
Insassenraum abgeordnet. In dem Fahrzeug 1000 gemäß dieser Ausführungsform
ist die Brennstoffzelle 100 unter dem Insassensitz 940 und
unterhalb der Bodenplatte 910 mit Hilfe von Teilen angeordnet,
die später beschrieben werden. Die Details werden später
beschrieben.
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2 zeigt
ein Erscheinungsbild der Brennstoffzelle 100, die an dem
Fahrzeug 1000 montiert ist. In der Brennstoffzelle 100 ist
eine gestapelte Baugruppe ASSY zwischen Endplatten 110a und 110b gehalten.
Die Endplatten 110a und 110b sind steife Platten
und aus Titan gemacht. Die Endplatten 110a und 110b können
steife Platten sein, die aus irgendeinem Material gemacht sind,
wie beispielsweise rostfreier Stahl oder Eisen.
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Die
gestapelte Baugruppe ASSY hat eine isolierende Platte 102a,
eine Stromkollektorplatte 104a, eine Vielzahl von Energieerzeugungseinheiten 10,
eine Fluidverteilungsplatte 120, eine Vielzahl von Energieerzeugungseinheiten 10,
eine Stromkollektorplatte 104b und eine isolierende Platte 102b,
die in dieser Reihenfolge gestapelt sind. Nachstehend wird die Richtung,
in der diese Komponenten gestapelt sind, als „Stapelrichtung” bezeichnet.
Darüber hinaus wird die Richtung senkrecht zu der Stapelrichtung und
entlang der Energieerzeugungseinheiten 10 und der Fluidverteilungsplatte 120 als „Flächenrichtung” bezeichnet.
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Die
Fluidverteilungsplatte 120 ist eine steife Platte, die
aus Titan gemacht ist. Wie in 2 gezeigt
ist, hat die Fluidverteilungsplatte 120 Vorsprünge 121a und 121b,
d. h. der Außenumfang der Fluidverteilungsplatte 120 steht
in der Flächenrichtung weiter als die Energieerzeugungseinheiten 10 vor, und
der Vorsprung 121b hat einen vorstehenden Teil 125,
der sich entlang der Stapelrichtung erstreckt.
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Die
Fluidverteilungsplatte 120 ist an dem mittleren Abschnitt
der gestapelten Baugruppe ASSY in der Stapelrichtung angeordnet.
Die Fluidverteilungsplatte 120 teilt die gestapelte Baugruppe
ASSY im Allgemeinen gleich in zwei Gruppen (nachstehend wird die
linke Gruppe in 2 als „Gruppe G1” bezeichnet
und die rechte Gruppe wird als „Gruppe G2” bezeichnet).
Die Fluidverteilungsplatte 120 verteilt auch Reaktionsgase
(Luft und Wasserstoff) und ein Kühlmedium (wie ein Kältemittel)
LLC zu den Energieerzeugungseinheiten 10 der jeweiligen
Gruppen.
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Im
Speziellen sind, wie in 2 gezeigt ist, im Inneren der
Energieerzeugungseinheiten 10 und der Fluidverteilungsplatte 120 ein
Luftzufuhrverteiler 135a, ein Luftabgabeverteiler 135b,
ein Wasserstoffzufuhrverteiler 145a, ein Wasserstoffabgabeverteiler 145b,
ein Kühlmediumzufuhrverteiler 165a und ein Kühlmediumabgabeverteiler 165b ausgebildet.
Das Reaktionsgas und das Kühlmedium LLC, die zu der Fluidverteilungsplatte 120 zugeführt
werden, werden von der Fluidverteilungsplatte 120 zu den
Energieerzeugungseinheiten 10 der jeweiligen Gruppen über diese
Verteiler verteilt und werden über die Fluidverteilungsplatte 120 zu
der Außenseite abgegeben. Der Kühlmediumzufuhrverteiler 165a und
der Kühlmediumabgabeverteiler 165b sind ausgebildet,
um im Allgemeinen durch die Mitte der Fluidverteilungsplatte 120 hindurchzugehen.
Dies kann eine ungleichmäßige Verteilung von Wärme
in der Fluidverteilungsplatte 120 vermeiden. Die Details
eines Zufuhr-/Abgaberohrs, das die Reaktionsgase und das Kühlmedium
LLC zu der Fluidverteilungsplatte 120 zuführt
und von dieser abgibt, usw. werden später beschrieben.
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3A und 3B zeigen
die Brennstoffzelle 100, die an dem Fahrzeug 1000 montiert
ist. 3A ist eine Draufsicht der Brennstoffzelle 100, und 3b ist
eine Ansicht der Brennstoffzelle 100 von hinten aus gesehen.
Die Brennstoffzelle 100 ist durch ein Brennstoffzellengehäuse 100A abgedeckt. In 3A ist
das Brennstoffzellengehäuse 100A teilweise nicht
gezeigt, um auch das Innere des Brennstoffzellengehäuses 100A sichtbar
zu machen.
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In
dem Fahrzeug 1000 ist die Brennstoffzelle 100 an
drei Stellen durch Haltevorrichtungen 210a, 210b und 210c als
Stützbauteile abgestützt. An diesen Stellen ist
die Brennstoffzelle 100 mit den Haltevorrichtungen 210a, 210b,
und 210c über eine erste Halterung 300a,
eine zweite Halterung 300b bzw. eine dritte Halterung 300c verbunden.
Diese Halterungen sind jeweils ein isolierendes elastisches Element
(beispielsweise Gummi), das eine Vibration unterdrückt,
die von dem Fahrzeug 1000 auf die Brennstoffzelle 100 übertragen
wird. Die erste Halterung 300a und die zweite Halterung 300b sind
gestaltet, um hohe elastische Eigenschaften hauptsächlich
in der Links-Rechts-Richtung und in der Oben-Unten-Richtung statt
in der Vorne-Hinten-Richtung zu haben, und die dritte Halterung 300c ist
gestaltet, um hohe elastische Eigenschaften hauptsächlich
in der Vorne-Hinten-Richtung und in der Oben-Unten-Richtung statt
in der Links-Rechts-Richtung zu haben.
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Wie
in 3A und 3B gezeigt
ist, ist die erste Halterung 300a um den mittleren Abschnitt
der Endplatte 110a (eine Plattenfläche, die sich
entlang der Vorne-Hinten-Richtung erstreckt) herum und oberhalb
des Schwerpunkts O der Brennstoffzelle 100 (in einem Abstand
a1 über dem Schwerpunkt O) angeordnet. Die erste Halterung 300a drückt
die Endplatte 110a (die Brennstoffzelle 100) von
rechts nach links (in der Stapelrichtung). In der gleichen Weise ist,
wie in 3A und 3B gezeigt
ist, die zweite Halterung 300b um den mittleren Abschnitt
der Endplatte 110b (eine Plattenfläche, die sich
entlang der Vorne-Hinten-Richtung erstreckt) herum und oberhalb
des Schwerpunkts O der Brennstoffzelle 100 (in einem Abstand
a1 über dem Schwerpunkt O) angeordnet. Die zweite Halterung 300b drückt
die Endplatte 110b (die Brennstoffzelle 100) von
links nach rechts (in der Stapelrichtung). Darüber hinaus
ist, wie in 3A und 3B gezeigt
ist, die dritte Halterung 300c an dem vorstehenden Teil 125 der
Fluidverteilungsplatte 120 und unterhalb des Schwerpunkts
O der Brennstoffzelle 100 (in einem Abstand a2 unterhalb
des Schwerpunkts O) angeordnet. Die dritte Halterung 300c drückt
die Fluidverteilungsplatte 120 (die Brennstoffzelle 100)
von hinten nach vorne. Der zuvor genannte Ausdruck „um
den mittleren Abschnitt herum” kann in der Erfindung zu
einem Bereich in der Nähe eines mittleren Abschnitts korrespondieren.
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4 ist
eine vergrößerte Ansicht des Bereichs W in 3A.
Im Speziellen zeigt 4 die Verbindung zwischen der
ersten Halterung 300a und der Brennstoffzelle 100.
In 4 ist die erste Halterung 300a als schräg
schraffiert gezeigt. Die erste Halterung 300a ist an der
Haltevorrichtung 210a durch Schrauben 315 fixiert.
Die erste Halterung 300a ist in das Loch AA eingesetzt,
das in dem Brennstoffzellengehäuse 100A ausgebildet
ist, und an der Endplatte 110a der Brennstoffzelle 100 durch eine
Montageschraube 310 fixiert. Das Brennstoffzellengehäuse 100A und
die Endplatte 110a sind in einem Abstand b voneinander
entfernt angeordnet. Das Brennstoffzellengehäuse 100a und
die Haltevorrichtung 210a sind in einem Abstand c voneinander entfernt
angeordnet. Da die erste Halterung 300a isolierende Eigenschaften
hat, sind das Brennstoffzellengehäuse 100A, die
Endplatte 110a und die Halterung 210a voneinander
isoliert. In gleicher Weise ist die zweite Halterung 300b an
der Haltevorrichtung 210b durch Schrauben 315 fixiert
und an der Endplatte 110b mittels einer Montageschraube 310.
Darüber hinaus ist die dritte Halterung 300c an
der Haltevorrichtung 210c mittels Schrauben 315 fixiert,
und an dem vorstehenden Teil 125 der Fluidverteilungsplatte 120 mittels
einer Montageschraube 310. Ein O-Ring 320 als
ein Dichtungsbauteil ist zwischen dem Brennstoffzellengehäuse 100A und
jeder Halterung vorgesehen (siehe 4). Die
Haltevorrichtungen 210a, 210b sind an den Seitenrahmen 900 durch eine
Schraube (nicht gezeigt) fixiert. Die Haltevorrichtung 210c ist
an der Bodenplatte 910 durch eine Schraube (nicht gezeigt)
fixiert.
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Die
jeweiligen Halterungen werden wie folgt befestigt. Bereitstellen
eines Brennstoffzellengehäuses 100A, in dem eine
Brennstoffzelle 100 aufgenommen ist. Einsetzen der Halterungen
in Löcher AA des Brennstoffzellengehäuses 100A.
Als Nächstes, Fixieren der Halterungen an der Endplatte 110a,
der Endplatte 110b, und dem vorstehenden Teil 125 mit Hilfe
von Montageschrauben 310. Anschließend, Fixieren
der Halterungen an der Haltevorrichtung 210a, der Haltevorrichtung 210b bzw.
der Haltevorrichtung 210c unter Verwendung der Schrauben 315.
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5A und 5B sind
vergrößerte Ansichten des Bereichs X bzw. des
Bereichs Y in 3A. Genauer gesagt stellt 5A Vorrichtungen dar,
die mit dem Vorsprung 121a der Fluidverteilungsplatte 120 zu
verbinden sind, und 5B stellt Vorrichtungen dar,
die mit dem Vorsprung 121b der Fluidverteilungsplatte 120 zu
verbinden sind. Wie in 5A gezeigt ist, sind an dem
Vorsprung 121 ein Lufteinleitungsrohr 130a, das
mit dem Luftzufuhrverteiler 135a verbunden ist, um Luft
(Luft) als ein Oxidationsgas zu dem Luftzufuhrverteiler 135a einzuleiten,
ein Kühlmitteleinleitungsrohr 160a, das mit dem Kühlmediumzufuhrverteiler 165a verbunden
ist, um das Kühlmedium LLC zu dem Kühlmediumzufuhrverteiler 165a einzuleiten,
und ein Kältemittelabgaberohr 160b vorgesehen,
das mit dem Kühlmediumabgabeverteiler 165b verbunden
ist, um das Kühlmedium LLC von dem Kühlmediumabgabeverteiler 165b zu
der Außenseite der Brennstoffzelle 100 abzugeben.
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Darüber
hinaus sind, wie in 5B gezeigt ist, an dem Vorsprung 121b ein
Wasserstoffdruckregulator 146, der mit dem Wasserstoffzufuhrverteiler 145a verbunden
ist, um den Druck von Wasserstoff (H2) als
ein Brennstoffgas einzustellen, ein Luftdruckeinstellventil 132,
das mit dem Luftabgabeverteiler 135b verbunden ist, um
den Druck von zu der Außenseite der Brennstoffzelle 100 abzugebender
Luft einzustellen, und ein Wasserstoffabsperrventil 142 vorgesehen,
das mit dem Wasserstoffabgabeverteiler 145b verbunden ist,
um zu der Außenseite der Brennstoffzelle 100 abzugebenden
Wasserstoff abzusperren. Ein Wasserstoffeinleitungsrohr 140a ist mit
dem Wasserstoffdruckregulator 146 verbunden, um Wasserstoff
einzuleiten. Ein Luftabgaberohr 130b ist mit dem Luftdruckeinstellventil 132 verbunden,
um Luft von dem Luftabgabeverteiler 135b zu der Außenseite
der Brennstoffzelle 100 abzugeben. Ein Wasserstoffabgaberohr 140b ist
mit dem Wasserstoffabsperrventil 142 verbunden, um Wasserstoff von
dem Wasserstoffabgabeverteiler 145b zu der Außenseite
der Brennstoffzelle 100 abzugeben.
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Der
Wasserstoffdruckregulator 146, das Luftdruckeinstellventil 132 und
das Wasserstoffabsperrventil 142 sind jeweils eine Vorrichtung,
die für ein Fluid wie Luft und Wasserstoff verwendet wird.
Diese Ventile können in der Erfindung zu einem Fluidsteuerungsventil
korrespondieren.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist in dem Fahrzeug 1000 gemäß dieser
Ausführungsform die Brennstoffzelle 100 über
die erste Halterung 300a, die zweite Halterung 300b und
die dritte Halterung 300c an drei Stellen gestützt,
d. h. um den mittleren Abschnitt der Endplatte 110a herum,
um den im Allgemeinen mittleren Abschnitt der Endplatte 110b herum,
und an dem vorstehenden Teil 125 der Fluidverteilungsplatte 120.
Die erste Halterung 300a drückt die Brennstoffzelle
von rechts nach links, die zweite Halterung 300b drückt
sie von links nach rechts, und die dritte Halterung 300c drückt
sie von hinten nach vorne. Weil die dritte Halterung 300c eine
Vibration in der Vorne-Hinten-Richtung unterdrückt, ist
es mit diesem Aufbau nicht erfordert, dass die erste Halterung 300a und
die zweite Halterung 300b hohe elastische Eigenschaften
in der Vorne-Hinten-Richtung haben. Des Weiteren, weil die erste
Halterung 300a und die zweite Halterung 300b eine
Vibration in der Links-Rechts-Richtung unterdrücken, ist
es nicht erfordert, dass die dritte Halterung 300c hohe
elastische Eigenschaften in der Links-Rechts-Richtung hat. Auf diese
Weise ist es erfordert, dass die jeweiligen Halterungen hohe elastische
Eigenschaften nur in zwei Dimensionen haben, was die Verkomplizierung
des Aufbaus der Halterungen vermeidet.
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Darüber
hinaus können in dem Fahrzeug 1000 gemäß dieser
Ausführungsform sowohl die erste Halterung 300a als
auch die zweite Halterung 300b oberhalb des Schwerpunkts
O der Brennstoffzelle 100 angeordnet sein, und die dritte
Halterung 300c kann unterhalb des Schwerpunkts O der Brennstoffzelle 100 (in
einem Abstand a2 unterhalb des Schwerpunkts O) angeordnet sein.
Mit diesem Aufbau kann eine Vibration, die auf den oberen Abschnitt der
Brennstoffzelle 100 übertragen wird, durch die erste
Halterung 300a und die zweite Halterung 300b gedämpft
werden, und eine Vibration, die auf den unteren Abschnitt der Brennstoffzelle 100 übertragen wird,
kann durch die dritte Halterung 300c gedämpft werden.
Des Weiteren sind sowohl die erste Halterung 300a als auch
die zweite Halterung 300b an dem mittleren Abschnitt der
jeweiligen Endplatten und in einem Abstand a1 oberhalb des Schwerpunkts O
angeordnet (mit anderen Worten gesagt sind die erste Halterung 300a und
die zweite Halterung 300b auf derselben Höhe angeordnet).
Mit diesem Aufbau wird verhindert, dass die Brennstoffzelle 100 einer Drehkraft
um eine Achse parallel zu der Vorne-Hinten-Richtung unterzogen wird.
Demzufolge sind die elastischen Eigenschaften der jeweiligen Halterungen
kleiner gemacht. Als eine Folge wird die Verkomplizierung des Aufbaus
der jeweiligen Halterungen vermieden.
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Darüber
hinaus ist in dem Fahrzeug 1000 gemäß dieser
Ausführungsform die dritte Halterung 300c an dem
Vorsprung 125 der Fluidverteilungsplatte 120 angeordnet,
die an dem mittleren Abschnitt der Brennstoffzelle 100 (an
dem mittleren Abschnitt der gestapelten Baugruppe ASSY) in der Links-Rechts-Richtung
angeordnet ist. Mit diesem Aufbau kann die dritte Halterung 300c eine
Vibration in der Vorne-Hinten-Richtung und der Oben-Unten-Richtung
wirksam unterdrücken.
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Des
Weiteren steht in dem Fahrzeug 1000 gemäß dieser
Ausführungsform der Außenumfang der Fluidverteilungsplatte 120 mehr
vor als die Energieerzeugungseinheit 10, was die Vorsprünge 121a und 121b bildet,
und Zufuhr-/Abgaberohre und ein Fluidsteuerungsventil sind an Endflächen
und Seitenflächen der Vorsprünge 121a und 121b vorgesehen.
Weil die Fluidverteilungsplatte 120 aus einem steifen Material
gemacht ist, können die Zufuhr-/Abgaberohre und das Fluidsteuerungsventil
sicher fixiert werden. Darüber hinaus können die
Zufuhr-/Abgaberohre und das Fluidsteuerungsventil ohne Vorsehen
eines Befestigungsvorsprungs oder dergleichen befestigt werden,
was die Anzahl der Komponenten verringern kann.
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Das
Fahrzeug 1000 entspricht der „beweglichen Einheit” der
vorliegenden Erfindung, die gestapelte Baugruppe ASSY entspricht
der „gestapelten Baugruppe” der vorliegenden Erfindung,
die erste Halterung 300a entspricht der „ersten
Halterung” der vorliegenden Erfindung, die zweite Halterung 300b entspricht
der „zweiten Halterung” der vorliegenden Erfindung,
die dritte Halterung 300c entspricht der „dritten
Halterung” der vorliegenden Erfindung, die Endplatten 110a und 110b entsprechen
den „steifen Platten” der vorliegenden Erfindung,
die Fluidverteilungsplatte 120 entspricht der „Fluidverteilungsplatte” der
vorliegenden Erfindung, der Wasserstoffdruckregulator 46,
das Luftdruckeinstellventil 132 und das Wasserstoffabsperrventil 142 entsprechen
dem „Fluidsteuerungsventil” der vorliegenden Erfindung,
und das Lufteinleitungsrohr 130a, das Luftabgaberohr 130b,
das Wasserstoffeinleitungsrohr 140a, das Wasserstoffabgaberohr 140b,
das Kältemitteleinleitungsrohr 160a und das Kältemittelabgaberohr 160b entsprechen
dem „Zufuhr-/Abgaberohr” der vorliegenden Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform
begrenzt und verschiedene Modifikationen können gemacht
werden, ohne von deren Umfang abzweichen. Das Folgende beschreibt
Modifikationen der vorstehenden Ausführungsform.
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6 zeigt
die Brennstoffzelle 100, die an dem Fahrzeug 1000 gemäß einer
ersten Modifikation montiert ist. Diese Zeichnung korrespondiert
zu 3A. In dem Fahrzeug 1000 gemäß der
vorstehenden Ausführungsform ist die dritte Halterung 300c mit
der Fluidverteilungsplatte 120 verbunden. Jedoch kann in
dem Fahrzeug 1000 gemäß der ersten Modifikation
die dritte Halterung 300c beispielsweise mit der Endplatte 110a verbunden
sein, wie in 6 gezeigt ist. Alternativ kann
die dritte Halterung 300c mit der Endplatte 110b verbunden
sein. Dieser Aufbau kann auch denselben Effekt wie der der vorstehenden
Ausführungsform erreichen.
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7 zeigt
die Brennstoffzelle 100, die an dem Fahrzeug 1000 gemäß einer
zweiten Modifikation montiert ist. Diese Zeichnung korrespondiert
zu 3A. In dem Fahrzeug 1000 gemäß der
vorstehenden Ausführungsform ist die Haltevorrichtung 210c an
der Bodenplatte 910 fixiert. Jedoch kann in dem Fahrzeug 1000 gemäß der
zweiten Modifikation beispielsweise ein Querrahmen 990 vorgesehen sein,
der mit den Seitenrahmen 900 verbunden ist, um sich zwischen
den Seitenrahmen 900 zu erstrecken, wie in 7 gezeigt
ist. Darüber hinaus kann in dem Fahrzeug 1000 die
Haltevorrichtung 210c an dem Querrahmen 990 fixiert
sein, wie in 7 gezeigt ist. Dieser Aufbau
kann auch denselben Effekt erreicht, wie der der vorstehenden Ausführungsform.
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In
dem Fahrzeug 1000 gemäß der vorstehenden
Ausführungsform ist die Brennstoffzelle an dem Fahrzeug 1000 montiert.
Jedoch kann in einer dritten Modifikation die Brennstoffzelle 100 beispielsweise
an anderen Fahrzeugen, wie elektrischen Zügen und Dampfzügen,
Robotern, Flugzeugen, Linearmotorfahrzeugen usw. montiert sein.
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In
dem Fahrzeug 1000 gemäß der vorstehenden
Ausführungsform ist die dritte Halterung 300c an
dem vorstehenden Teil 125 der Fluidverteilungsplatte 120 und
unterhalb des Schwerpunkts O der Brennstoffzelle 100 angeordnet,
um die Brennstoffzelle 100 von hinten in Richtung nach
vorne zu drücken. Jedoch kann in dem Fahrzeug 1000 gemäß einer
vierten Modifikation beispielsweise der Vorsprung 121a einen
vorstehenden Teil 125A haben, der sich entlang der Stapelrichtung
erstreckt, und die dritte Halterung 300c kann an dem vorstehenden
Teil 125A und unterhalb des Schwerpunkts O der Brennstoffzelle 100 angeordnet
sein, um die Brennstoffzelle 100 von vorne in Richtung
nach hinten zu drücken. Dieser Aufbau kann auch den Effekt
der vorstehenden Ausführungsform erreichen.
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In
dem Fahrzeug 1000 gemäß der vorstehenden
Ausführungsform sind der Wasserstoffdruckregulator 146,
das Luftdruckeinstellventil 132 und das Wasserstoffabsperrventil 142 als
das Fluidsteuerungsventil an den Endflächen oder den Seitenflächen
des Vorsprungs 121a oder des Vorsprungs 121b der
Fluidverteilungsplatte 120 vorgesehen. Jedoch können
in einer fünften Modifikation beispielsweise ein Drucksensor,
ein Temperatursensor, ein Strömungsratensensor, eine Pumpe
etc. statt des Fluidsteuerungsventils an den Endflächen
oder den Seitenflächen des Vorsprungs 121a oder
des Vorsprungs 121b vorgesehen sein.
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In
dem Fahrzeug 1000 gemäß der vorstehenden
Ausführungsform ist die Brennstoffzelle 100 unter
dem Insassensitz 940 und unterhalb der Bodenplatte 910 angeordnet.
Jedoch kann in einer sechsten Modifikation beispielsweise ein Loch
(nicht gezeigt) in der Bodenplatte 910 ausgebildet sein,
und die Brennstoffzelle 100 kann derart angeordnet sein, dass
ein Abschnitt der Brennstoffzelle 100 über das Loch
zu dem Insassenraum vorsteht, der oberhalb der Bodenplatte 910 definiert
ist. Dieser Aufbau kann auch den Effekt der vorstehenden Ausführungsform erreichen.
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In
dem Fahrzeug 1000 gemäß der vorstehenden
Ausführungsform sind die erste Halterung 300a und
die zweite Halterung 300b oberhalb des Schwerpunkts O der
Brennstoffzelle 100 angeordnet. Jedoch können
in einer siebten Ausführungsform beispielsweise die erste
Halterung 300a und die zweite Halterung 300b unterhalb
des Schwerpunkts O der Brennstoffzelle 100 angeordnet sein.
In diesem Fall sind die erste Halterung 300a und die zweite
Halterung 300b auf derselben Höhe angeordnet,
wie in der vorstehenden Ausführungsform. Darüber
hinaus ist die dritte Halterung 300c oberhalb des Schwerpunkts
O der Brennstoffzelle 100 angeordnet. Dieser Aufbau kann
auch den Effekt wie der der vorstehenden Ausführungsform
erreichen.
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Während
die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen
von dieser beschrieben worden ist, ist es zu verstehen, dass die
Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen oder
Aufbauten begrenzt ist. Im Gegenteil, es ist beabsichtigt, dass
die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente
Anordnungen abdeckt. Darüber hinaus, während die
verschiedenen Elemente der beispielhaften Ausführungsformen
in verschiedenen Kombination und Konfigurationen gezeigt sind, sind
andere Kombinationen und Konfigurationen, einschließlich
mehr, weniger oder nur einem einzelnen Element, auch im Sinne und
im Umfang der Erfindung.
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Zusammenfassung
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Eine
bewegliche Einheit hat eine Brennstoffzelle (100), in der
eine gestapelte Baugruppe (ASSY), die aus einer Vielzahl von gestapelten
Energieerzeugungselementen (10) zusammengesetzt ist, zwischen
zwei steifen Platten (110a, 110b) gehalten ist.
Die bewegliche Einheit hat: eine erste Halterung (300a),
eine zweite Halterung (300b) und eine dritte Halterung
(300c), von denen jede ein isolierendes elastisches Element
ist, das eine Vibration unterdrückt, die von der beweglichen
Einheit auf die Brennstoffzelle (100) übertragen
wird. Die erste Halterung (300a) und die zweite Halterung
(300b) sind beide in der Nähe des mittleren Abschnitts
der Plattenfläche der steifen Platten (110a, 110b)
angeordnet. Die steifen Platten (110a, 110b) werden
zueinander hingedrückt. Die dritte Halterung (300c)
ist an einer von der sich entlang der Stapelrichtung erstreckenden
Seitenfläche der Brennstoffzelle (100) angeordnet
und drückt die eine Seitenfläche in der Richtung
im Allgemeinen senkrecht zu der Stapelrichtung der gestapelten Baugruppe
(ASSY).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-331648
A [0002, 0002]