JP2014208509A

JP2014208509A - 移動体

Info

Publication number: JP2014208509A
Application number: JP2013086131A
Authority: JP
Inventors: 康貴大竹; Yasutaka Otake; 堀田　裕; Yutaka Hotta; 裕堀田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2014-11-06

Abstract

【課題】燃料電池車両が受けた衝撃が燃料電池スタックに伝達されるのを抑制して、セルの破損を抑制する。【解決手段】燃料電池車両は、積層された複数の単セル１０を有する燃料電池スタック１１と、燃料電池スタック１１のセル積層方向Ｘの端部に設けられたエンドプレート１２と、燃料電池スタック１１を収容し、一部がエンドプレート１２に当接しているスタックケース１３と、締結部材４０によりスタックケース１３を車両本体Ａに固定するための複数のマウント部３０〜３２を有している。マウント部３０〜３２は、平面から見て燃料電池スタック１１のセル積層方向Ｘに対し直角方向にあるスタックケース１３の両側面に設けられている。マウント部３０は、燃料電池スタック１１のセル積層方向Ｘの中央付近に設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池車両等の移動体に関する。

いわゆる燃料電池車両には、反応ガス（燃料ガス及び酸化ガス）の電気化学反応によって発電する燃料電池が搭載されている。燃料電池は、積層された複数の単セルを備えた燃料電池スタック（セル積層体）を備えている。燃料電池スタックのセル積層方向の端部には、エンドプレートが設けられ、例えばエンドプレートの反応ガス供給孔や反応ガス排出孔を通じて、燃料電池スタックに対し反応ガスを給排出している。

ところで、燃料電池スタックの車両本体への固定は、例えばエンドプレートに取り付けられたマウント部をボルト等により車両本体に締結することによって行われている（特許文献１参照）。その他、特許文献２〜４には、燃料電池スタックを搭載する技術が開示されている。

特開２００４−１２７７７１号公報特開２００２−３６７６５１号公報特開２００８−２９０４７０号公報特開２００７−１３１１１５号公報

しかしながら、例えば上述のようにエンドプレートを介して燃料電池スタックを車両本体に固定するような場合には、車両本体から燃料電池スタックまでの衝撃伝達経路が短くなるため、衝突、路面干渉、突起乗り越し等による車両が受けた衝撃が、燃料電池スタックに伝わりやすくなり、これより燃料電池スタックのセルが破損する恐れがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、車両などの移動体が受けた衝撃が燃料電池スタックに伝達されるのを抑制し、セルの破損を抑制することをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、積層された複数の単セルを有する燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックのセル積層方向の端部に設けられたエンドプレートと、前記燃料電池スタックを収容し、一部が前記エンドプレートに当接しているスタックケースと、締結部材により前記スタックケースを移動体本体に固定するための複数のマウント部と、を有し、前記マウント部は、平面から見て前記燃料電池スタックのセル積層方向に対し直角方向にある前記スタックケースの両側面に設けられ、前記マウント部の少なくとも一つは、前記燃料電池スタックの前記セル積層方向の中央付近に設けられている移動体である。

本発明によれば、移動体本体から燃料電池スタックまでの衝撃伝達経路が長くなるので、移動体が受けた衝撃が燃料電池スタックに伝達されるのを抑制してセルの破損を抑制できる。

前記マウント部は、３つ設けられ、第１のマウント部は、前記燃料電池スタックの前記セル積層方向の中央付近に設けられ、第２及び第３のマウント部は、前記スタックケースの前記第１のマウント部の反対側の側面であって、前記燃料電池スタックの前記セル積層方向の両端付近に設けられていてもよい。

また、上記移動体は、前記燃料電池スタックのセル積層方向の端部と前記スタックケースとの間に介在され、前記スタックケースの内面に対し前記燃料電池スタックの端部を押圧する押圧機構をさらに有していてもよい。

本発明によれば、移動体が受けた衝撃が燃料電池スタックに伝達されるのを抑制でき、セルの破損を抑制できる。

燃料電池を搭載した車両を示す模式図である。燃料電池スタックの搭載例を示す平面図である。燃料電池スタックに対する衝撃伝達経路を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、図面の上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。さらに、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。またさらに、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。

図１に示すように、燃料電池１は、移動体としての例えば燃料電池車両２に搭載されている。燃料電池１は、例えば図２に示すように複数のセル１０を積層した燃料電池スタック１１と、燃料電池スタック１１のセル積層方向Ｘの一方の端部に設けられたエンドプレート１２と、燃料電池スタック１１を収容するスタックケース１３を備えている。

エンドプレート１２には、燃料電池スタック１１の各セル１０に発電のための反応ガスを供給するための供給孔と、反応ガスを排出するための排出孔が形成されている。

スタックケース１３は、例えば燃料電池スタック１１の両側面（セル積層方向Ｘの直角方向の両側面）を覆う長側面部１３ａ、１３ｂと、上下面を覆う上面部及び下面部（図示せず）と、エンドプレート１２と反対側の面を覆う短側面部１３ｃを有している。エンドプレート１２は、例えばスタックケース１３の短側面部１３ｃの反対側の開口を閉鎖しており、スタックケース１３の長側面部１３ａ、１３ｂと当接している。なお、スタックケース１３の構成は、これに限られず、エンドプレート１２を内側に包含し、エンドプレート１２の外面に接するもう一方の短側面部を有するものであってもよいし、骨組み状に形成され、内部の燃料電池スタック１１が露出するようなものであってもよい。

スタックケース１３の短側面部１３ｃと燃料電池スタック１１との間には、押圧機構２０が設けられている。押圧機構２０は、例えば燃料電池スタック１１のエンドプレート１２の反対側の端部に設けられたプレッシャープレート２１と、プレッシャープレート２１からスタックケース１３の短側面部１３ｃに接続され、プレッシャープレート２１を燃料電池スタック１１側に押圧するボルト２２を有している。

スタックケース１３の長側面部１３ａ、１３ｂの外面には、３つのマウント部３０、３１、３２が設けられている。マウント部３０〜３２は、例えばＬ字状に形成され、垂直部が長側面部１３ａ、１３ｂに接合され、水平部が締結部材４０によって車両本体の例えばスタックフレームＡに締結されている。なお、このスタックフレームＡは、さらに車両本体の骨格部に締結されている。

第１のマウント部３０は、スタックケース１３の長側面部１３ａ側（図２の左側）に設けられている。第１のマウント部３０は、燃料電池スタック１１のセル積層方向Ｘの中央付近に設けられている。なお、この第１のマウント部３０は、燃料電池スタック１１の中央から、燃料電池スタック１１のセル積層方向Ｘの全長の１／３までずれていてもよいが、全長の１／４以内のずれがより好ましい。

第２のマウント部３１及び第３のマウント部３２は、スタックケース１３の長側面部１３ｂ側（図２の右側）に設けられている。第２のマウント部３１は、燃料電池スタック１１のセル積層方向Ｘのエンドプレート１２側の端部に設けられ、第３のマウント部３２は、燃料電池スタック１１のセル積層方向Ｘのプレッシャープレート２１側の端部に設けられている。

かかる構成の燃料電池車両２によれば、車両本体のスタックフレームＡが、中央付近のマウント部３０と他のマウント部３１、３２を介してスタックケース１３に締結され、スタックケース１３がエンドプレート１２を介して燃料電池スタック１１に接続されているので、例えば図３に示すように車両本体のスタックフレームＡから燃料電池スタック１１までの衝撃伝達経路Ｌが長くなる。また、スタックケース１３とエンドプレート１２との当接面は、部品界面であり、衝撃伝達の大きな抵抗となる。よって、本実施の形態によれば、燃料電池車両２が受けた衝撃が燃料スタック１１に伝わり難くなり、衝撃によるセル１０の破損を抑制できる。

また、第１のマウント部３０が、燃料電池スタック１１のセル積層方向Ｘの中央付近に設けられ、第２及び第３のマウント部３１、３２が、第１のマウント部３０の反対側であって、燃料電池スタック１１のセル積層方向Ｘの両端付近に設けられているので、衝撃を偏りなく分散できる。なお、スタックケース１３の長側面部１３ｂ側への衝撃は、２つのマウント部３１、３２で分散されるので、その分マウント部３１、３２がエンドプレート１２に近くても衝撃を緩和できる。

燃料電池スタック１１とスタックケース１３の短側面部１３ｃとの間には、燃料電池スタック１１の端部を押圧する押圧機構２０が介在されているので、燃料電池スタック１１がエンドプレート１２やスタックケース１３にしっかり固定され、衝撃によるセル１０等の振動を抑制できる。なお、燃料電池スタック１１とスタックケース１３の短側面部１３ｃの間には、押圧機構２０に代えてエンドプレートが設けられていてもよいし、押圧機構２０とエンドプレートの両方が設けられていてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば上記実施の形態におけるマウント部の数は、３つに限られず、任意に選択できる。スタックケース１３、マウント部３０〜３２及びスタックフレームＡなどは、他の形状を有するものであってもよい。また、燃料電池スタック１１が搭載される移動体は、燃料電池車両２に限られず、飛行機、船舶などであってもよい。

本発明は、移動体が受けた衝撃が燃料電池スタックに伝達されるのを抑制し、セルの破損を抑制する際に有用である。

１燃料電池
２燃料電池車両
１０セル
１１燃料電池スタック
１２エンドプレート
１３スタックケース
３０〜３２マウント部
４０締結部材
Ａスタックフレーム

Claims

積層された複数の単セルを有する燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックのセル積層方向の端部に設けられたエンドプレートと、
前記燃料電池スタックを収容し、一部が前記エンドプレートに当接しているスタックケースと、
締結部材により前記スタックケースを移動体本体に固定するための複数のマウント部と、を有し、
前記マウント部は、平面から見て前記燃料電池スタックのセル積層方向に対し直角方向にある前記スタックケースの両側面に設けられ、前記マウント部の少なくとも一つは、前記燃料電池スタックの前記セル積層方向の中央付近に設けられている、移動体。
前記マウント部は、３つ設けられ、
第１のマウント部は、前記燃料電池スタックの前記セル積層方向の中央付近に設けられ、第２及び第３のマウント部は、前記スタックケースの前記第１のマウント部の反対側の側面であって、前記燃料電池スタックの前記セル積層方向の両端付近に設けられている、請求項１に記載の移動体。
前記燃料電池スタックのセル積層方向の端部と前記スタックケースとの間に介在され、前記スタックケースの内面に対し前記燃料電池スタックの端部を押圧する押圧機構をさらに有する、請求項１又は２に記載の移動体。