JP2004165059A - 加湿器ユニットのマウント構造 - Google Patents

Abstract

【課題】水素や酸素の供給通路や水素循環経路内に設けられる遮断弁等の振動源を加湿器ユニットと一体にして車体に取り付ける場合において、その振動源から発生する振動が車体へ伝達するのを確実に防止することができる加湿器ユニットのマウント構造を提供する。
【解決手段】加湿器ユニットＵは、燃料電池ＦＣのアノード側に供給する水素Ｈを加湿するアノード加湿器１と、燃料電池ＦＣのカソード側に供給する空気Ａを加湿するカソード加湿器２と、振動を発生する水素循環ユニットとを一体的に備える。そして、この加湿器ユニットＵは、弾性変形可能なマウントブッシュを介して車体Ｃにマウントされる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アノード加湿器とカソード加湿器を一体的に備える加湿器ユニットのマウント構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、燃料電池システムは、プロトン導電性の高分子電解質膜（ＰＥＭ膜）を挟んで一側にカソード極を区画し、他側にアノード極を区画して構成されており、カソード極に供給される空気中の酸素と、アノード極に供給される燃料ガス中の水素との電気化学反応によって発電するものである。そして、このような燃料電池システムとしては、前記高分子電解質膜を適度に加湿するために燃料電池内に供給する水素及び酸素をそれぞれ加湿するアノード加湿器及びカソード加湿器や、燃料電池内で反応しきれなかった余りの水素を再度燃料電池へ供給するための水素循環経路を備える構造が一般的に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−５８０９２号公報（第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の燃料電池システムにおいては、水素又は酸素を燃料電池に供給するための通路や前記水素循環経路内に設けられる遮断弁やパージ弁等の切り替えを行うソレノイド等から振動が発生しており、この振動を抑制することが望まれていた。このような問題に対して、振動源である遮断弁等を前記アノード加湿器とカソード加湿器とを一体に構成した加湿器ユニットに取り付けることで、その振動を加湿器ユニット全体で吸収させることが考えられるが、このように一体化したものを車体に直に取り付けるとわずかな振動が車体に伝わるおそれがあった。また、燃料電池等を実装したＦＣシステムボックスに加湿器ユニットを取り付けると、このＦＣシステムボックスの底板に作動音が響くおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、水素や酸素の供給通路や水素循環経路内に設けられる遮断弁等の振動源を加湿器ユニットと一体にして車体等に取り付ける場合において、その振動源から発生する振動が車体等へ伝達するのを確実に防止することができる加湿器ユニットのマウント構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明のうちの請求項１に記載の発明は、燃料電池のアノード側に供給する燃料ガスを加湿するアノード加湿器と、前記燃料電池のカソード側に供給する空気を加湿するカソード加湿器と、前記燃料ガス又は空気が通る通路に設けられ、かつ振動を発生する振動発生デバイスとを一体的に備えた加湿器ユニットのマウント構造であって、前記加湿器ユニットは、弾性変形可能なマウント部材を介して車体にマウントされることを特徴とする。
【０００７】
ここで、「振動発生デバイス」とは、例えば遮断弁、レギュレータ、逆止弁、パージ弁等の振動を発生する機器のことをいう。例えば、遮断弁やパージ弁では、その弁の開閉を行うソレノイドから振動が発生している。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、例えば振動発生デバイスである遮断弁の切り替えによって発生した振動（作動音）は、一体となったアノード加湿器とカソード加湿器によって吸収されて減衰される。そして、このアノード加湿器とカソード加湿器によって減衰された振動は、マウント部材により吸収されて更に減衰される。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成において、前記マウント部材が、略円筒状に形成される弾性変形可能なゴム部材と、このゴム部材の外周面にその内周面が接合される略円筒状の外側カラーと、前記ゴム部材の内周面にその外周面が接合されると共にその両端が前記ゴム部材の両端から突出する略円筒状の内側カラーとを備えると共に、前記加湿器ユニットには、その下部から突出する複数の足部が設けられ、これらの足部の先端部である略水平方向に折り曲げられた取付部には前記マウント部材が嵌合される孔が形成される加湿器ユニットのマウント構造であって、前記足部の取付部の下方には、板状に形成された底壁と、この底壁から立設されて前記取付部を囲う側壁とを有するブラケットが配設され、このブラケットの側壁と前記取付部との間に、前記ゴム部材の径方向の最大変形量よりも小さい隙間が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による作用に加え、一体となったアノード加湿器とカソード加湿器によって減衰された振動は、足部と外側カラーを介してゴム部材に伝達され、このゴム部材により更に減衰される。また、この加湿器ユニットを搭載した車両が衝突した際、この衝突により水平方向に移動しようとする加湿器ユニットは、ゴム部材が最大に変形する前にブラケットの側壁によりその動きが規制される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る加湿器ユニットのマウント構造の詳細について説明する。参照する図面において、図１は本発明に係る加湿器ユニットのマウント構造を示す斜視図であり、図２は図１の足部の構造を示す分解斜視図である。また、図３は図２の取付部の構造を詳細に示す断面図（ａ）と、車両衝突時におけるブラケットの作用を示す断面図（ｂ）であり、図４は図１の水素循環ユニットを構成する機器を含んだ燃料電池システムの構成を示す構成図である。
【００１２】
図１に示すように、加湿器ユニットＵは、燃料電池ＦＣのアノード側に供給する水素（燃料ガス）Ｈを加湿するアノード加湿器１と、燃料電池ＦＣのカソード側に供給する空気Ａを加湿するカソード加湿器２と、水素循環ユニット（振動発生デバイス）３とを一体的に備えている。具体的には、２本のアノード加湿器１が縦に並べて配設され、これらのアノード加湿器１に隣接するように３本のカソード加湿器２がその平面位置を互いにずらした状態で配設されている。そして、この２本のアノード加湿器１がこのアノード加湿器１の長さよりも長い３本のカソード加湿器２に対してその長手方向でずらして配設されることで生じたスペースに、水素循環ユニット３が配設されている。
【００１３】
また、加湿器ユニットＵには、その下部から下方に突出する複数の足部１１，１２がアノード加湿器１側とカソード加湿器２側の両方に形成されている（カソード加湿器２側は図示せず）。具体的には、２本のアノード加湿器１のうち下側に配設されるアノード加湿器１に、下方に突出する２本の足部１１と、側方に一度突出してから下方に屈曲する足部１２が形成されている。また、３本のカソード加湿器２のうち最も下側に配設されるカソード加湿器２にも同様に下方に突出する足部（図示せず）が２本形成されている。なお、以下の説明では、アノード側の足部１１と同様に形成されるカソード側の足部については、その説明を省略することとする。
【００１４】
そして、これらの足部１１，１２には、その先端部に略水平方向に折り曲げられた取付部１１ａ，１２ａが形成されている。なお、取付部１２ａは、アノード加湿器１から水素供給ユニット３に向かう方向へ延出することで、他の取付部１１ａ，１１ａやカソード側の取付部（図示せず）と共に加湿器ユニットＵをバランス良く５点支持している。また、取付部１１ａ，１２ａの詳細な構造は、両者とも同様であるため、以下の説明においては代表して取付部１１ａの構造のみを説明することとする。
【００１５】
図２に示すように、足部１１の取付部１１ａには、所定の径の嵌合孔１１ｂが形成され、この嵌合孔１１ｂには、マウントブッシュ（マウント部材）４が嵌合（圧入）されている。そして、この取付部１１ａは、その下方に配設されるブラケット５を介して車体Ｃ（図３参照）にボルトＢで取り付けられる（あるいは、ＦＣボックスの底板にボルトＢで取り付けられる）。つまり、加湿器ユニットＵは、マウントブッシュ４及びブラケット５を介して車体Ｃにマウントされている。
【００１６】
図２及び図３（ａ）に示すように、マウントブッシュ４は、ゴム部材４１と、外側カラー４２と、内側カラー４３とを主に備えている。ゴム部材４１は、肉厚の略円筒状に形成される弾性変形可能な部材である。外側カバー４２は、略円筒状に形成される金属製の部材であり、その外周面４２ａが取付部１１ａの嵌合孔１１ｂに密着すると共に、その内周面４２ｂがゴム部材４１の外周面４１ａに接合されている。内側カバー４３は、略円筒状に形成される金属製の部材であり、その外周面４３ａがゴム部材４１の内周面４１ｂに接合されると共に、その内周面４３ｂがボルトＢが挿通可能となる径で形成されている。また、この内側カバー４３は、その両端がゴム部材４１及び外側カラー４２の両端から突出するように形成されている。
【００１７】
図２に示すように、ブラケット５は、板状に形成された底壁５１と、この底壁５１の端縁の一部から上方に立設されて取付部１１ａを囲う側壁５２とを有している。底壁５１は、その平面視が矩形の１辺を曲線状に形成した形状になっていると共に、その適所にボルトＢが挿通される挿通孔５１ａが形成されている。そして、図３（ａ）に示すように、取付部１１ａがマウントブッシュ４とブラケット５を介して車体Ｃに取り付けられた状態においては、側壁５２と取付部１１ａとの間に、ゴム部材４１の径方向の最大変形量よりも小さい隙間Ｓ１が形成されると共に、底壁５１と取付部１１ａとの間に、所定の隙間Ｓ２が形成される。なお、この所定の隙間Ｓ２は、ゴム部材４１の軸方向の最大変形量よりも大きく形成されることで、車体Ｃからの上下振動や加湿器ユニットＵからの振動等に起因した取付部１１ａとブラケット５との干渉を防止している。
【００１８】
水素循環ユニット３（図１参照）は、図４に示すように、水素Ｈが通る通路に設けられる複数の機器のうち特定のものが一体となって構成されたものである。なお、以下にこの水素循環ユニット３を構成する機器の機能を理解するにあたって、燃料電池システムＳ全体について簡単に説明する。
【００１９】
最初に、この燃料電池システムＳにおける水素Ｈの流れについて説明する。
まず、水素タンクＴ内に備えられた図示しない電磁弁と遮断弁３１とを開放することで水素タンクＴ内から放出される水素Ｈは、レギュレータ３２によって、その圧力が調整される。この圧力調整された水素Ｈは、エゼクタ３４を介して加湿器ユニットＵに供給される。なお、エゼクタ３４は、水素タンクＴからの水素Ｈと燃料電池ＦＣから戻ってくる水素Ｈを混合させて燃料電池ＦＣに再供給して水素Ｈを循環させるものである。
【００２０】
そして、加湿器ユニットＵで加湿された水素Ｈは燃料電池ＦＣ内に供給され、そのうち化学反応しきれなかった余りの水素Ｈが逆止弁３５を通ると共に、前記エゼクタ３４によって加湿器ユニットＵに戻され、再利用される。ここで、逆止弁３５はエゼクタ３４に向かって流れる水素Ｈの逆流を防止するものである。ちなみに、この燃料電池ＦＣから排出する水素Ｈを加湿器ユニットＵに戻す通路には、流体排出用のパージ弁３６が設けられており、このパージ弁３６で循環通路内の水素等を適宜系外に排出するようになっている。
【００２１】
次に、空気Ａの流れについて説明する。
スーパーチャージャＳＰで圧縮された高温の空気Ａは、インタークーラＩＣで冷却された後、加湿器ユニットＵを介して燃料電池ＦＣに供給される。
【００２２】
そして、燃料電池ＦＣ内に供給された空気Ａのうち化学反応しきれなかった余りの空気Ａ（一般にオフガスと呼ばれ、多量の水分を含んでいる。）が、加湿器ユニットＵでの水素Ｈや空気Ａの加湿に利用される。その後、この加湿器ユニットＵから出てくる空気Ａは、背圧弁Ｖ２を介して排出される。
【００２３】
最後に、冷却水の流れについて説明する。
冷却水ＣＷは、温水ポンプＨＰによって燃料電池システムＳ内を循環しており、ラジエータＲＡＤで冷却された冷却水ＣＷが、燃料電池ＦＣに供給されるようになっている。
【００２４】
以上のように燃料電池システムＳを構成する機器としてはいろいろなものがあり、このうち水素Ｈ又は空気Ａが通る通路に設けられる遮断弁３１、レギュレータ３２、逆止弁３５、パージ弁３６及び背圧弁Ｖ２が、振動を発生する特許請求の範囲にいう「振動発生デバイス」に相当している。また、これらの振動発生デバイスのうち遮断弁３１、レギュレータ３２、逆止弁３５及びパージ弁３６が、本実施形態の水素循環ユニット３を構成する機器となっている。
【００２５】
次に、水素循環ユニット３の各種機器３１，３２，３５，３６から発生する振動を、この加湿器ユニットＵのマウント構造により減衰させる作用について図１を参照して説明する。
図１に示すように、水素循環ユニット３の各種機器３１，３２，３５，３６（図２参照）が振動すると、その振動（作動音）は一体化した加湿器ユニットＵによって吸収されて減衰される。そして、この加湿器ユニットＵによって減衰された振動は、マウントブッシュ４のゴム部材４１（図２参照）により吸収されて更に減衰される。
【００２６】
また、この加湿器ユニットＵを搭載した車両（図示せず）が衝突した際には、図３（ｂ）に示すように、この衝突により加湿器ユニットＵが水平方向に移動する。このとき、この加湿器ユニットＵは、ゴム部材４１が最大に変形する前にブラケット５の側壁５２によりその動きが規制される。
【００２７】
以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。
水素循環ユニット３の各種機器３１，３２，３５，３６から発生した振動が一体化した加湿器ユニットＵ全体で減衰された後、マウントブッシュ４のゴム部材４１により更に減衰されるので、この水素循環ユニット３からの振動が車体Ｃへ伝達するのが確実に防止されることとなる。
車両衝突時において慣性により移動しようとする加湿器ユニットＵの動きを、ブラケット５の側壁５２によってゴム部材４１が最大に変形する前に規制するので、この加湿器ユニットＵと他の装置との干渉を確実に防ぐことができる。
【００２８】
以上、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
本実施形態では、アノード側の足部１１，１２とカソード側の足部とを合わせて５本形成したが、本発明はこれに限定されず、その本数はいくつであってもよい。また、ゴム部材４１、外側カラー４２、内側カラー４３等の材質、寸法等は適宜に設定可能であることはいうまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、振動発生デバイスから発生した振動が一体となったアノード加湿器とカソード加湿器で減衰された後、マウント部材により更に減衰されるので、この振動発生デバイスからの振動が車体へ伝達するのが確実に防止されることとなる。
【００３０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加え、車両衝突時において慣性により移動しようとする加湿器ユニットの動きを、ゴム部材が最大に変形する前にブラケットで規制するので、他の装置との干渉を確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加湿器ユニットのマウント構造を示す斜視図である。
【図２】図１の足部の構造を示す分解斜視図である。
【図３】図２の取付部の構造を詳細に示す断面図（ａ）と、車両衝突時におけるブラケットの作用を示す断面図（ｂ）である。
【図４】図１の水素循環ユニットを構成する機器を含んだ燃料電池システムの構成を示す構成図である。
【符号の説明】
Ｕ 加湿器ユニット
ＦＣ 燃料電池
Ｈ 水素（燃料ガス）
Ａ 空気
Ｃ 車体
１ アノード加湿器
２ カソード加湿器
３ 水素循環ユニット（振動発生デバイス）
１１，１２ 足部
１１ａ，１２ａ 取付部
１１ｂ 嵌合孔
４ マウントブッシュ（マウント部材）
４１ ゴム部材
４１ａ 外周面
４１ｂ 内周面
４２ 外側カラー
４２ａ 外周面
４２ｂ 内周面
４３ 内側カラー
４３ａ 外周面
４３ｂ 内周面
５ ブラケット
５１ 底壁
５２ 側壁
Ｓ１ 隙間

Claims (2)

1. 燃料電池のアノード側に供給する燃料ガスを加湿するアノード加湿器と、
   前記燃料電池のカソード側に供給する空気を加湿するカソード加湿器と、
   前記燃料ガス又は空気が通る通路に設けられ、かつ振動を発生する振動発生デバイスとを一体的に備えた加湿器ユニットのマウント構造であって、
   前記加湿器ユニットは、弾性変形可能なマウント部材を介して車体にマウントされることを特徴とする加湿器ユニットのマウント構造。
2. 前記マウント部材が、略円筒状に形成される弾性変形可能なゴム部材と、このゴム部材の外周面にその内周面が接合される略円筒状の外側カラーと、前記ゴム部材の内周面にその外周面が接合されると共にその両端が前記ゴム部材の両端から突出する略円筒状の内側カラーとを備えると共に、
   前記加湿器ユニットには、その下部から突出する複数の足部が設けられ、これらの足部の先端部である略水平方向に折り曲げられた取付部には前記マウント部材が嵌合される孔が形成される加湿器ユニットのマウント構造であって、
   前記足部の取付部の下方には、板状に形成された底壁と、この底壁から立設されて前記取付部を囲う側壁とを有するブラケットが配設され、
   このブラケットの側壁と前記取付部との間に、前記ゴム部材の径方向の最大変形量よりも小さい隙間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加湿器ユニットのマウント構造。

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