JP4131311B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に関し、詳しくは、移動体に搭載される燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料電池としては、電気自動車などの車輌に搭載されるものが提案されている（特開平３−１０９１２７号公報など）。このような燃料電池では、燃料電池スタックに取り付けたフレームなどの固定専用の部材を用いてボルトにより燃料電池スタックを車輌に固定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような燃料電池では、燃料電池スタックとは別に固定専用の部材が必要であるので部品の個数が増加してしまう。また、部品の個数が増加するため、取り付け工数が増加したり、燃料電池の重量が増加してしまう。
【０００４】
本発明の燃料電池は、移動体へ固定する際の部品個数の増加を抑えることを目的の一つとする。また、本発明の燃料電池は、移動体へ固定する際の取り付け工数の増加を抑えることを目的の一つとする。また、本発明の燃料電池は、燃料電池の重量の増加を抑えることを目的の一つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の燃料電池は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の燃料電池は、
移動体に搭載される燃料電池であって、
単電池を複数積層してなる積層体を有する燃料電池スタックの一部を構成すると共に該燃料電池スタックを前記移動体へ固定するスタック構成固定部材
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の燃料電池では、スタック構成固定部材は、燃料電池スタックの一部を構成すると共に燃料電池スタックを移動体へ固定するので、別途固定専用の部材を設ける必要がない。この結果、燃料電池を移動体へ固定する際の部品個数の増加を抑えることができる。また、燃料電池の取り付け工数の増加や重量の増加を抑えることができる。
【０００８】
この本発明の燃料電池において、前記スタック構成固定部材は、前記積層体へ加えられる面圧を保持する面圧保持部材とすることもできる。面圧保持部材は、面圧を保持するため剛性の高い材料で形成されているので、面圧保持部材を用いると燃料電池スタックを移動体へ確実に固定することができる。この態様の本発明の燃料電池おいて、前記スタック構成固定部材は、前記燃料電池スタックの外側方向へ凸部として形成され前記移動体へ固定される少なくとも一つの固定部を備えるものとすることもできる。こうすれば、燃料電池を移動体へ固定するための固定具を凸部と燃料電池スタックとの間に形成された間隙に挿入することができ、スタック構成固定部材を固定具を用いて移動体へ固定することができる。また、スタック構成固定部材が積層体へ加えられる面圧を保持する面圧保持部材である態様の本発明の燃料電池において、前記積層体は、前記燃料電池スタックの内側方向に設けられた少なくとも一つの凹部を有し、前記スタック構成固定部材は、前記凹部に整合する位置に形成され前記移動体へ固定される少なくとも一つの固定部を備えるものとすることもできる。こうすれば、燃料電池を移動体へ固定するための固定具を積層体の凹部とスタック構成固定部材の固定部との間に形成された間隙に挿入することができ、スタック構成固定部材を固定具を用いて移動体へ固定することができる。
【０００９】
この本発明の燃料電池において、前記スタック構成固定部材は、エンドプレート又はセパレータであるものとすることもできるし、前記積層体へ燃料又は冷媒を供給する部材であるものとすることもできる。こうすれば、燃料電池を移動体へ固定する際の部品個数の増加を抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。尚、各図において、同じ部材には同一の符号が付されている。図１は、本発明の一実施例である車輌に搭載される燃料電池スタック１００の外観を示す斜視図であり、図２は、図１のＡＡ線での断面図である。尚、燃料電池スタック１００を車輌に固定する方法の説明を容易にするため、図２は、図１と上下が逆に描かれている。燃料電池スタック１００は、燃料の供給を受けて発電する単電池が複数積層された積層体１０と、積層体１０の両側面に設けられたエンドプレート１２と、積層体１０の上方と下方とに設けられエンドプレート１２をボルト１４で固定し積層体１０へ面圧を作用させると共にこの面圧を保持する下側テンションプレート２０，上側テンションプレート２１とを備える。尚、両側面のエンドプレート１２のうちの一方と積層体１０との間には、積層体１０に作用する面圧の変動を吸収する皿バネが設置されている。
【００１１】
下側テンションプレート２０は、剛性の高い材料、例えば、鉄やステンレスなどの金属材料やエンジニアリングプラスチックなどを材料とした板状の部材であり、外側方向へ凸部として形成され積層体１０の積層方向に延在する固定部２２を備える。図２に示すように、固定部２２と積層体１０との間には間隙２４が形成される。間隙２４に挿入されたボルト１６は、固定部２２と車輌側取り付け部材３０とを貫通し、ナット４０と嵌合して下側テンションプレート２０を車輌側取り付け部材３０に固定する。こうすることで、下側テンションプレート２０を用いて、燃料電池スタック１００を車輌へ固定することができる。また、下側テンションプレート２０を車輌に固定することにより、積層体１０の面圧に対する下側テンションプレート２０の強度を増すことができる。この結果、積層体１０の面圧の保持を補強することができる。
【００１２】
以上説明した実施例の燃料電池スタック１００において、下側テンションプレート２０は燃料電池スタックの一部を構成するとともに燃料電池スタック１００を車輌側取り付け部材３０に固定することができる。この結果、固定専用の部品を設ける必要がなく部品個数の増加を抑えることができるとともに、積層体１０の面圧の保持を補強することもできる。
【００１３】
尚、実施例の燃料電池スタック１００において、下側テンションプレート２０に形成した固定部２２の形状は、積層体１０の積層方向に延在する形状としたが、これに限定したものではなく、様々な形状とすることもできる。
【００１４】
また、実施例の燃料電池スタック１００において、下側テンションプレート２０は、ボルト１６とナット４０とを用いて車輌側取り付け部材３０に固定するものとしたが、ナット４０を用いずに下側テンションプレート２０にねじ切りを設けることによりボルトを留めるものとすることもできる。
【００１５】
実施例の燃料電池スタック１００では、下側テンションプレート２０に凸部として形成した固定部２２と積層体１０との間隙２４にボルト１６を挿入したが、積層体１０の内側方向への凹部を形成してボルト１６を挿入することもできる。図３は、積層体１０に凹部５０が形成された第２実施例の燃料電池スタック２００の構成の概略を示す構成図である。ボルト１６は、凹部５０と下側テンションプレート２０との間に形成される間隙５２に挿入され、下側テンションプレート２０を車輌側取り付け部材３０に固定する。こうすることで、下側テンションプレート２０を用いて、燃料電池スタック２００を車輌へ固定することができる。
【００１６】
尚、実施例の燃料電池スタック１００，２００において、下側テンションプレート２０は板状の部材であるものとしたが、板状の部材と限定したものではなく、例えば、積層体１０の積層方向に延在しボルトの形状をしたテンションボルトとすることもできる。
【００１７】
以上説明した各実施例の燃料電池スタックでは、下側テンションプレート２０を車輌側取り付け部材３０に固定したが、燃料電池スタックを構成する別の部材を車輌側取り付け部材３０に固定することもできる。図４は、別の部材を用いて車輌に固定された第３実施例の燃料電池スタック３００の構成の概略を示す構成図である。燃料電池スタック３００は、積層体１０の両側面に設けられたエンドプレート１２と、両側に配置された積層体１０へ燃料又は冷媒を供給する供給部材６０と、単電池の隔壁をなすと共に供給部材６０からの燃料を各単電池へ給排する複数のセパレータのうちの一部のセパレータ６２とにより車輌側取り付け部材３０に固定されている。尚、セパレータ６２は、他のセパレータと全く異なる形状をしているものとすることもできるし、他のセパレータと車輌側取り付け部材３０に固定する部位を除いてほぼ同じ形状のものとすることもできる。特に、セパレータ６２を他のセパレータと異なる形状とすると、複数のセパレータの一部であるセパレータ６２を荷重に耐えられる程度の板厚にすればよいので、燃料電池スタック３００の大きさの増加を抑えることができる。
【００１８】
また、本発明の各実施例の燃料電池スタックにおいて、車輌側取り付け部材３０に固定する部材は下側テンションプレート２０，エンドプレート１２，供給部材６０，セパレータ６２としたが、これらの部材に限定したものではなく、燃料電池スタックを構成する部材であればよい。
【００１９】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である車輌に搭載される燃料電池スタック１００の外観を示す斜視図である。
【図２】 図１のＡＡ線での断面図である。
【図３】 第２実施例の燃料電池スタック２００の構成の概略を示す構成図である。
【図４】 第３実施例の燃料電池スタック３００の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ 積層体、１２ エンドプレート、２０ 下側テンションプレート、２２固定部、６０ 供給部材、６２ セパレータ、１００，２００，３００ 燃料電池スタック。
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に関し、詳しくは、移動体に搭載される燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料電池としては、電気自動車などの車輌に搭載されるものが提案されている（特開平３−１０９１２７号公報など）。このような燃料電池では、燃料電池スタックに取り付けたフレームなどの固定専用の部材を用いてボルトにより燃料電池スタックを車輌に固定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような燃料電池では、燃料電池スタックとは別に固定専用の部材が必要であるので部品の個数が増加してしまう。また、部品の個数が増加するため、取り付け工数が増加したり、燃料電池の重量が増加してしまう。
【０００４】
本発明の燃料電池は、移動体へ固定する際の部品個数の増加を抑えることを目的の一つとする。また、本発明の燃料電池は、移動体へ固定する際の取り付け工数の増加を抑えることを目的の一つとする。また、本発明の燃料電池は、燃料電池の重量の増加を抑えることを目的の一つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の燃料電池は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の燃料電池は、
移動体に搭載される燃料電池であって、
単電池を複数積層してなる積層体を有する燃料電池スタックの一部を構成すると共に該燃料電池スタックを前記移動体へ固定するスタック構成固定部材
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の燃料電池では、スタック構成固定部材は、燃料電池スタックの一部を構成すると共に燃料電池スタックを移動体へ固定するので、別途固定専用の部材を設ける必要がない。この結果、燃料電池を移動体へ固定する際の部品個数の増加を抑えることができる。また、燃料電池の取り付け工数の増加や重量の増加を抑えることができる。
【０００８】
この本発明の燃料電池において、前記スタック構成固定部材は、前記積層体へ加えられる面圧を保持する面圧保持部材とすることもできる。面圧保持部材は、面圧を保持するため剛性の高い材料で形成されているので、面圧保持部材を用いると燃料電池スタックを移動体へ確実に固定することができる。この態様の本発明の燃料電池おいて、前記スタック構成固定部材は、前記燃料電池スタックの外側方向へ凸部として形成され前記移動体へ固定される少なくとも一つの固定部を備えるものとすることもできる。こうすれば、燃料電池を移動体へ固定するための固定具を凸部と燃料電池スタックとの間に形成された間隙に挿入することができ、スタック構成固定部材を固定具を用いて移動体へ固定することができる。また、スタック構成固定部材が積層体へ加えられる面圧を保持する面圧保持部材である態様の本発明の燃料電池において、前記積層体は、前記燃料電池スタックの内側方向に設けられた少なくとも一つの凹部を有し、前記スタック構成固定部材は、前記凹部に整合する位置に形成され前記移動体へ固定される少なくとも一つの固定部を備えるものとすることもできる。こうすれば、燃料電池を移動体へ固定するための固定具を積層体の凹部とスタック構成固定部材の固定部との間に形成された間隙に挿入することができ、スタック構成固定部材を固定具を用いて移動体へ固定することができる。
【０００９】
この本発明の燃料電池において、前記スタック構成固定部材は、エンドプレート又はセパレータであるものとすることもできるし、前記積層体へ燃料又は冷媒を供給する部材であるものとすることもできる。こうすれば、燃料電池を移動体へ固定する際の部品個数の増加を抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。尚、各図において、同じ部材には同一の符号が付されている。図１は、本発明の一実施例である車輌に搭載される燃料電池スタック１００の外観を示す斜視図であり、図２は、図１のＡＡ線での断面図である。尚、燃料電池スタック１００を車輌に固定する方法の説明を容易にするため、図２は、図１と上下が逆に描かれている。燃料電池スタック１００は、燃料の供給を受けて発電する単電池が複数積層された積層体１０と、積層体１０の両側面に設けられたエンドプレート１２と、積層体１０の上方と下方とに設けられエンドプレート１２をボルト１４で固定し積層体１０へ面圧を作用させると共にこの面圧を保持する下側テンションプレート２０，上側テンションプレート２１とを備える。尚、両側面のエンドプレート１２のうちの一方と積層体１０との間には、積層体１０に作用する面圧の変動を吸収する皿バネが設置されている。
【００１１】
下側テンションプレート２０は、剛性の高い材料、例えば、鉄やステンレスなどの金属材料やエンジニアリングプラスチックなどを材料とした板状の部材であり、外側方向へ凸部として形成され積層体１０の積層方向に延在する固定部２２を備える。図２に示すように、固定部２２と積層体１０との間には間隙２４が形成される。間隙２４に挿入されたボルト１６は、固定部２２と車輌側取り付け部材３０とを貫通し、ナット４０と嵌合して下側テンションプレート２０を車輌側取り付け部材３０に固定する。こうすることで、下側テンションプレート２０を用いて、燃料電池スタック１００を車輌へ固定することができる。また、下側テンションプレート２０を車輌に固定することにより、積層体１０の面圧に対する下側テンションプレート２０の強度を増すことができる。この結果、積層体１０の面圧の保持を補強することができる。
【００１２】
以上説明した実施例の燃料電池スタック１００において、下側テンションプレート２０は燃料電池スタックの一部を構成するとともに燃料電池スタック１００を車輌側取り付け部材３０に固定することができる。この結果、固定専用の部品を設ける必要がなく部品個数の増加を抑えることができるとともに、積層体１０の面圧の保持を補強することもできる。
【００１３】
尚、実施例の燃料電池スタック１００において、下側テンションプレート２０に形成した固定部２２の形状は、積層体１０の積層方向に延在する形状としたが、これに限定したものではなく、様々な形状とすることもできる。
【００１４】
また、実施例の燃料電池スタック１００において、下側テンションプレート２０は、ボルト１６とナット４０とを用いて車輌側取り付け部材３０に固定するものとしたが、ナット４０を用いずに下側テンションプレート２０にねじ切りを設けることによりボルトを留めるものとすることもできる。
【００１５】
実施例の燃料電池スタック１００では、下側テンションプレート２０に凸部として形成した固定部２２と積層体１０との間隙２４にボルト１６を挿入したが、積層体１０の内側方向への凹部を形成してボルト１６を挿入することもできる。図３は、積層体１０に凹部５０が形成された第２実施例の燃料電池スタック２００の構成の概略を示す構成図である。ボルト１６は、凹部５０と下側テンションプレート２０との間に形成される間隙５２に挿入され、下側テンションプレート２０を車輌側取り付け部材３０に固定する。こうすることで、下側テンションプレート２０を用いて、燃料電池スタック２００を車輌へ固定することができる。
【００１６】
尚、実施例の燃料電池スタック１００，２００において、下側テンションプレート２０は板状の部材であるものとしたが、板状の部材と限定したものではなく、例えば、積層体１０の積層方向に延在しボルトの形状をしたテンションボルトとすることもできる。
【００１７】
以上説明した各実施例の燃料電池スタックでは、下側テンションプレート２０を車輌側取り付け部材３０に固定したが、燃料電池スタックを構成する別の部材を車輌側取り付け部材３０に固定することもできる。図４は、別の部材を用いて車輌に固定された第３実施例の燃料電池スタック３００の構成の概略を示す構成図である。燃料電池スタック３００は、積層体１０の両側面に設けられたエンドプレート１２と、両側に配置された積層体１０へ燃料又は冷媒を供給する供給部材６０と、単電池の隔壁をなすと共に供給部材６０からの燃料を各単電池へ給排する複数のセパレータのうちの一部のセパレータ６２とにより車輌側取り付け部材３０に固定されている。尚、セパレータ６２は、他のセパレータと全く異なる形状をしているものとすることもできるし、他のセパレータと車輌側取り付け部材３０に固定する部位を除いてほぼ同じ形状のものとすることもできる。特に、セパレータ６２を他のセパレータと異なる形状とすると、複数のセパレータの一部であるセパレータ６２を荷重に耐えられる程度の板厚にすればよいので、燃料電池スタック３００の大きさの増加を抑えることができる。
【００１８】
また、本発明の各実施例の燃料電池スタックにおいて、車輌側取り付け部材３０に固定する部材は下側テンションプレート２０，エンドプレート１２，供給部材６０，セパレータ６２としたが、これらの部材に限定したものではなく、燃料電池スタックを構成する部材であればよい。
【００１９】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である車輌に搭載される燃料電池スタック１００の外観を示す斜視図である。
【図２】 図１のＡＡ線での断面図である。
【図３】 第２実施例の燃料電池スタック２００の構成の概略を示す構成図である。
【図４】 第３実施例の燃料電池スタック３００の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ 積層体、１２ エンドプレート、２０ 下側テンションプレート、２２固定部、６０ 供給部材、６２ セパレータ、１００，２００，３００ 燃料電池スタック。
Claims (9)
- 移動体に搭載される燃料電池であって、単電池を複数積層してなる積層体を有する燃料電池スタックの一部を構成すると共に該燃料電池スタックを前記移動体へ固定するスタック構成部材を備え、
前記スタック構成部材は、前記積層体へ加えられる面圧を保持する面圧保持部材であり、
前記燃料電池スタックの外側方向へ凸部として形成され前記移動体へ固定される少なくとも一つの固定部を備える燃料電池。 - 移動体に搭載される燃料電池であって、単電池を複数積層してなる積層体を有する燃料電池スタックの一部を構成すると共に該燃料電池スタックを前記移動体へ固定するスタック構成部材を備え、
前記スタック構成部材は、前記移動体へ加えられる面圧を保持する面圧保持部材であり、
前記積層体は、前記燃料電池スタックの内側方向に設けられた少なくとも一つの凹部を有し、
前記スタック構成部材は、前記凹部に整合する位置に形成され前記移動体へ固定される少なくとも一つの固定部を備える燃料電池。 - 単電池を複数積層する積層体と、
積層体の両側面に設けられる一対のエンドプレートと、
積層方向に沿って設けられ、一対のエンドプレートの面圧を保持するテンションプレートと、
を有する燃料電池スタックが移動体と固定される移動体搭載用燃料電池であって、
前記テンションプレートは、一対のエンドプレートのそれぞれと接続されており、
燃料電池スタックを移動体へ固定したときに、テンションプレートが、移動体に対して水平方向に位置するように前記テンションプレートを移動体と固定することを特徴とする移動体搭載用燃料電池。 - 請求項３記載の移動体搭載用燃料電池であって、
前記テンションプレートは、燃料電池スタックの外側方向へ凸部として形成され前記移動体へ固定される少なくとも一つの固定部を備えることを特徴とする移動体搭載用燃料電池。 - 請求項３記載の移動体搭載用燃料電池であって、
前記積層体は、前記燃料電池スタックの内側方向に設けられた少なくとも一つの凹部を有し、前記テンションプレートは、前記凹部に整合する位置に形成され前記移動体へ固定される少なくとも一つの固定部を備えることを特徴とする移動体搭載用燃料電池。 - 単電池を複数積層する積層体と、
積層体の両側面に設けられる一対のエンドプレートと、を有する燃料電池スタックが移動体と固定される移動体搭載用燃料電池であって、
燃料電池スタックを移動体へ固定したときに、積層体の両側面に設けられた一対のエンドプレートのそれぞれが、移動体に対して垂直方向に位置するように前記エンドプレートのそれぞれと、前記移動体とを固定することを特徴とする移動体搭載用燃料電池。 - 単電池を複数積層し、冷媒を流す冷媒流路を備える積層体と、
積層体の側面に設けられるエンドプレートと、を有する燃料電池スタックが移動体と固定される移動体搭載用燃料電池であって、
燃料電池スタックを移動体へ固定したときに、積層体の側面に設けられたエンドプレートが、移動体に対し垂直方向に位置するように前記エンドプレートと、前記移動体とを固定することを特徴とする移動体搭載用燃料電池。 - 請求項６または請求項７記載の移動体搭載用燃料電池であって、
エンドプレートは、底面にボルトを挿入する孔を有し、
エンドプレートと移動体とを、エンドプレートの底面の孔にボルトを挿入して固定することにより、燃料電池スタックと移動体とを固定することを特徴とする移動体搭載用燃料電池。 - 単電池を複数積層し、冷媒を流す冷媒流路を備える積層体と、
積層体の側面に設けられるエンドプレートと、を有する燃料電池スタックが移動体と固定される移動体搭載用燃料電池であって、
前記エンドプレート自身に設けられた孔にボルトを挿入して移動体を固定することにより、エンドプレートが側面側に位置するように燃料電池スタックと移動体とを固定することを特徴とする移動体搭載用燃料電池。
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