JP7020135B2 - 燃料電池車両 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池車両に関する。

従来、このような分野の技術として、例えば下記特許文献１に記載されるものがある。この特許文献１に記載の燃料電池車両は、燃料電池スタックと、燃料電池スタックに酸化ガスを供給するエアコンプレッサと、車両左右両側のサイド部材に架け渡されたクロス部材とを備えている。エアコンプレッサは、燃料電池スタックから離れた場所に配置されており、クロス部材に吊設されている。

特開２０１０－２８０２９４号公報

最近では、電池燃料スタック及びエアコンプレッサ等の配置スペースをコンパクト化するために、エアコンプレッサをブラケット部材を介して燃料電池スタックの下方に取り付ける構造が検討されている。このような構造では、エアコンプレッサの振動や騒音を抑制するためにブラケット部材にマウント部材を配置させ、更に、マウント部材にリブのような立ち上がり部を設けることで、マウント部材の強度の向上が図られている。しかしながら、立ち上がり部を設けると、侵入した水が該マウント部材に溜まり易いので、マウント部材のみならず、ブラケット部材にも錆びが発生する問題があった。

本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、水溜まりに起因するマウント部材及びブラケット部材の錆び発生を防止することができる燃料電池車両を提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池車両は、複数の燃料電池セルを積層してなる燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックの下方に配置されるブラケット部材と、前記ブラケット部材の下方に取り付けられ、前記燃料電池スタックに酸化ガスを供給するエアコンプレッサと、前記ブラケット部材の上方に配置され、締結部材とともに前記エアコンプレッサを前記ブラケット部材に固定するためのマウント部材と、を備え、前記マウント部材は、前記ブラケット部材に沿うプレート部と、前記プレート部の外周縁から上方に立ち上がる立ち上がり部と、前記プレート部と前記ブラケット部材との間に配置されるゴム緩衝部と、を有し、前記マウント部材の前記プレート部及び前記ブラケット部材には、水抜き孔がそれぞれ設けられていることを特徴としている。

本発明に係る燃料電池車両では、マウント部材のプレート部及びブラケット部材に水抜き孔がそれぞれ設けられているので、該水抜き孔を介して侵入した水を随時に外部に排出することができる。これによって、マウント部材とブラケット部材に水溜まりの発生を抑制し、水溜まりに起因するマウント部材及びブラケット部材の錆び発生を防止することができる。加えて、マウント部材はプレート部の外周縁から上方に立ち上がる立ち上がり部を有するので、マウント部材の強度を高めることができるとともに、該立ち上がり部を目印としてマウント部材を正しい向きでブラケット部材に組み付けることで、マウント部材の上下反転組み付けなどの誤組付けを防止することができる。更に、マウント部材がブラケット部材の上方に配置されるので、マウント部材がブラケット部材の下方に配置される場合と比べて、組付け時におけるマウント部材の落下を防止することができる。

本発明に係る燃料電池車両において、前記ブラケット部材及び前記マウント部材は、それぞれ水平方向に対して傾斜するように配置され、前記ブラケット部材に設けられた水抜き孔は、該ブラケット部材の最も低い場所に設けられ、前記プレート部に設けられた水抜き孔は、該プレート部の最も低い場所に設けられていることが好ましい。このようにすれば、傾斜を利用して排水性を高めることにより、マウント部材及びブラケット部材の錆び発生を防止する効果を更に向上できる。

本発明によれば、水溜まりに起因するマウント部材及びブラケット部材の錆び発生を防止することができる。

実施形態に係る燃料電池車両を示す要部側面図である。 ブラケット部材及びマウント部材を示す平面図である。 図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。

以下、図面を参照して本発明に係る燃料電池車両の実施形態について説明する。図面において、矢印ＵＰは車両上方を、矢印ＲＥは車両後方を、矢印ＲＨは車両右方をそれぞれ示す。

図１は実施形態に係る燃料電池車両を示す要部側面図である。本実施形態の燃料電池車両１は、主に、燃料電池スタック２と、燃料電池スタック２の下方に配置されるとともに、該燃料電池スタック２を支持固定するためのスタックフレーム３と、ブラケット部材４を介してスタックフレーム３の下方に取り付けられたエアコンプレッサ５とを備えている。

燃料電池スタック２は、複数の燃料電池セルを積層してなるセルスタックであり、固体高分子電解質型燃料電池を構成する。図示しないが、燃料電池セルは、高分子電解質膜がアノード電極及びカソード電極により挟持されてなる膜／電極接合体と、該膜／電極接合体を両側から挟み込む一対のセパレータとを有する。そして、燃料電池スタック２は、カソード電極側のセパレータを介して供給された酸化ガスと、アノード電極側のセパレータを介して供給された水素ガスとの酸化還元反応により発電する。

スタックフレーム３は、例えば金属材料によって矩形板状に形成されている。燃料電池スタック２は、例えば溶接やボルト締結等でスタックフレーム３に固定されている。図示しないが、スタックフレーム３は、更にマウント部材を介して車体に固定されている。

図１に示すように、スタックフレーム３は、その底面が水平方向に対して所定の角度αで傾斜した状態で配置されている。具体的には、スタックフレーム３は、車両後方に行くにつれて低くなるように、言い換えれば後下がりに傾斜している。これによって、該スタックフレーム３に取り付けられた燃料電池スタック２も水平方向に対して後下がりに傾斜することになる。このようにすれば、燃料電池の発電時に生成される水を効率良く外部に排出することができる。なお、スタックフレーム３及び燃料電池スタック２は、必ずしも後下がりに傾斜する必要がなく、前下がりになるように傾斜しても良い。

図２はブラケット部材及びマウント部材を示す平面図である。ブラケット部材４は、例えば金属板を所定の形状にプレス成形することによって形成されており、４箇所でスタックフレーム３に固定されている。具体的には、ブラケット部材４の外周縁部には、締結ボルトを挿通可能な貫通孔４ａが４つ形成されている。ブラケット部材４は、該ブラケット部材４の下方から貫通孔４ａに挿通された締結ボルト（図示せず）によって、スタックフレーム３の下面に固定されている。なお、ブラケット部材４は、スタックフレーム３の傾斜に伴い、水平方向に対して所定の角度αで後下がりに傾斜している。

一方、エアコンプレッサ５は、空気中の酸化ガスを圧縮し、圧縮した酸化ガスを燃料電池スタック２に供給するものである。このエアコンプレッサ５は、３箇所に亘ってブラケット部材４と締結されている。各締結箇所において、エアコンプレッサ５は、２つのマウント部材（すなわち、第１マウント部材６及び第２マウント部材７）を介して締結ボルト（締結部材）８によってブラケット部材４に固定されている。

より具体的には、ブラケット部材４には、内部に第２マウント部材７を収容可能な凹部４１，４２，４３が３つ形成されている。隣接する凹部４１及び凹部４２は更に凹溝４４によって連結され、隣接する凹部４２及び凹部４３は更に凹溝４５によって連結されている。そして、３つの凹部４１，４２，４３及び２つの凹溝４４，４５は略Ｖ字状を呈しており、凹部４２はＶ字の谷部に位置し、凹部４１と凹部４３とはＶ字の開口両端部にそれぞれ位置する。

図３は図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。以下、図３を参照してブラケット部材４の凹部４１の構造及び該凹部４１におけるエアコンプレッサ５の締結構造を説明するが、凹部４２の構造及び該凹部４２におけるエアコンプレッサ５の締結構造、凹部４３の構造及び該凹部４３におけるエアコンプレッサ５の締結構造は同じであるので、その重複説明を省略する。

図３に示すように、凹部４１の底部４１１は平板状を呈しており、その中央位置には貫通孔４１１ａが形成されている。上述したように、ブラケット部材４が水平方向に対して所定の角度αで後下がりに傾斜しているので、凹部４１の底部４１１も水平方向に対して所定の角度αで後下がりに傾斜している。そして、底部４１１の最も低い位置には、底部４１１を貫通する水抜き孔４１１ｂが設けられている。本実施形態では、底部４１１に設けられた水抜き孔４１１ｂは一つであるが、必要に応じて複数であっても良い。

また、底部４１１の下方には、金属製の円環体４６が設けられている。円環体４６は、底部４１１の強度の向上及び第１マウント部材６との接触面積の確保を図るために工夫された構造である。この円環体４６は、底部４１１に形成された貫通孔４１１ａと連通するように配置され、溶接等で底部４１１と固定されている。また、底部４１１に設けられた水抜き孔４１１ｂの排水に影響を与えないために、円環体４６の外径は底部４１１の外径より小さくなっている。

凹部４１の底部４１１に形成された貫通孔４１１ａ、及び円環体４６の内部には、第１マウント部材６が挿通されている。第１マウント部材６は、金属製の内筒６１と金属製の外筒６２とこれらの間に圧入されたゴム部材６３とによって一体的に形成されている。上下方向において、内筒６１は外筒６２よりも比較的長く形成されており、その上端が第２マウント部材７の底面と当接し、その下端がエアコンプレッサ５と当接している。外筒６２は、略Ｌ字状を呈しており、その外周壁面が貫通孔４１１ａから円環体４６の底面一部までの領域に亘って貫通孔４１１ａ及び円環体４６と密接している。

第２マウント部材７は、特許請求の範囲に記載の「マウント部材」に相当するものであり、ブラケット部材４の凹部４１の底部４１１の上方に配置されている。この第２マウント部材７は、ブラケット部材４の傾斜に伴い、水平方向に対して所定の角度αで後下がりに傾斜している。図３に示すように、第２マウント部材７は、凹部４１の底部４１１に沿って延びる円板状のプレート部７１と、該プレート部７１の外周縁から上方に立ち上がる立ち上がり部７２と、プレート部７１と凹部４１の底部４１１との間に配置されるゴム緩衝部７３とを有する。

プレート部７１は、金属材料によって形成されており、その中央には締結ボルト８を挿通可能な貫通孔７１ａが形成されている。更に、該プレート部７１の最も低い位置には、プレート部７１を貫通する水抜き孔７１ｂが設けられている。本実施形態では、プレート部７１に設けられた水抜き孔７１ｂは一つであるが、必要に応じて複数であっても良い。

立ち上がり部７２は、プレート部７１の外周縁の全周に亘って形成されている。ゴム緩衝部７３は、例えばゴム材料を所定の形状に成形することにより形成されており、接着剤等でプレート部７１の底面に固定されている。このように構成された第２マウント部材７は、プレート部７１とブラケット部材４の底部４１１との間にゴム緩衝部７３を介在させるように、換言すれば立ち上がり部７２が上方に向くように、ブラケット部材４の底部４１１の上方に組み付けられている。

締結ボルト８は、いわゆるフランジボルトである。この締結ボルト８は、第２マウント部材７の貫通孔７１ａ及び第１マウント部材６の内部に挿通され、更にそのフランジ部分が第２マウント部材７のプレート部７１と当接した状態で、エアコンプレッサ５にねじ込まれている。

このように構成された燃料電池車両１では、ブラケット部材４の凹部４１の底部４１１に水抜き孔４１１ｂが設けられ、第２マウント部材７のプレート部７１に水抜き孔７１ｂが設けられているので、侵入した水を水抜き孔７１ｂ及び水抜き孔４１１ｂを介して随時に外部に排出することができる。これによって、第２マウント部材７及びブラケット部材４に水溜まりの発生を抑制し、水溜まりに起因する第２マウント部材７及びブラケット部材４の錆び発生を防止することができる。

加えて第２マウント部材７はプレート部７１の外周縁から上方に立ち上がる立ち上がり部７２を有するので、第２マウント部材７の強度を高めることができるとともに、例えば立ち上がり部７２を目印として該立ち上がり部７２が上方に向くように第２マウント部材７をブラケット部材４に組み付けることで、第２マウント部材７の上下反転組み付けなどの誤組付けを防止することができる。更に、第２マウント部材７がブラケット部材４の上方に配置されるので、第２マウント部材７がブラケット部材４の下方に配置される場合と比べて、組付け時における第２マウント部材７の落下を防止することができる。

更に、ブラケット部材４及び第２マウント部材７は、それぞれ水平方向に対して傾斜するように配置され、水抜き孔４１１ｂがブラケット部材４の凹部４１の底部４１１の最も低い位置に設けられ、水抜き孔７１ｂが第２マウント部材７のプレート部７１の最も低い位置に設けられている。このようにすれば、傾斜を利用して排水性を高めることで、第２マウント部材７及びブラケット部材４の錆び発生を防止する効果を更に向上できる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、上述の実施形態では、ブラケット部材４及び第２マウント部材７が水平方向に対して傾斜するように配置される例を説明したが、ブラケット部材４及び第２マウント部材７が水平方向と平行に配置されても良い。

１ 燃料電池車両
２ 燃料電池スタック
３ スタックフレーム
４ ブラケット部材
５ エアコンプレッサ
６ 第１マウント部材
７ 第２マウント部材
８ 締結ボルト
７１ プレート部
７１ａ 貫通孔
７１ｂ 水抜き孔
７２ 立ち上がり部
７３ ゴム緩衝部
４１，４２，４３ 凹部
４４，４５ 凹溝
４６ 円環体
４１１ 底部
４１１ａ 貫通孔
４１１ｂ 水抜き孔

Claims (2)

1. 燃料電池車両において、
   複数の燃料電池セルを積層してなる燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックの下方に配置されるブラケット部材と、
   前記ブラケット部材の下方に取り付けられ、前記燃料電池スタックに酸化ガスを供給するエアコンプレッサと、
   前記ブラケット部材の上方に配置され、締結部材とともに前記エアコンプレッサを前記ブラケット部材に固定するためのマウント部材と、
   を備え、
   前記マウント部材は、前記ブラケット部材の上面に沿うプレート部と、前記プレート部の外周縁から上方に立ち上がる立ち上がり部と、前記プレート部と前記ブラケット部材との間に配置されるゴム緩衝部と、を有し、
   前記マウント部材の前記プレート部及び前記ブラケット部材には、水抜き孔がそれぞれ設けられていることを特徴とする燃料電池車両。
2. 前記ブラケット部材及び前記マウント部材は、それぞれ水平方向に対して傾斜するように配置され、
   前記ブラケット部材に設けられた水抜き孔は、該ブラケット部材の最も低い場所に設けられ、
   前記プレート部に設けられた水抜き孔は、該プレート部の最も低い場所に設けられている請求項１に記載の燃料電池車両。

Images