JP7070356B2 - 燃料電池の支持フレームおよび燃料電池車両 - Google Patents
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Description
(1)第1の形態は、燃料電池を搭載する車両に用いられ、前記燃料電池を支持する支持フレームとして提供される。この形態の支持フレームは、前記燃料電池が載置される載置面の一部を構成し、第1方向と、前記第1方向に直交する第2方向と、に沿って配置される面を有する第1部材と、前記第2方向における前記第1部材の両側に接合されており、前記載置面の一部を構成し、前記第1方向と前記第2方向とに沿って配置される面を有する第2部材、および、第3部材と、を備える。前記支持フレームには、前記第1部材と前記第2部材の組、および、前記第1部材と前記第3部材の組をそれぞれ、前記第2方向に沿った方向への嵌合により構造的に連結している連結部が設けられている。前記連結部が連結している一方の部材を第1連結部材と呼び、他方の部材を第2連結部材と呼ぶとき、前記連結部は、前記第1連結部材の前記第2連結部材に対向する側端部に、前記第1方向と前記第2方向とに沿った平板状の部位として設けられ、前記第2連結部材の一部に、前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向に重なって配置される延出部と、前記延出部の一部を前記第2方向に沿って切り欠いた凹部によって構成される嵌合受部と、前記第2連結部材の前記第1連結部材に対向する側端部に設けられ、前記嵌合受部に対して前記第2方向に沿って嵌まる嵌合部と、を備える。
この形態の支持フレームによれば、分割された複数の部材を、各部材の第2方向に沿った方向への嵌合により連結することによって支持フレームを構成できるため、支持フレームのサイズが大型化しても、製造を容易化できる。また、第1連結部材の延出部と第2連結部材の一部とが第3方向における重なり合う構造と、嵌合部と嵌合受部とが嵌合する構造と、を含む連結部によって連結された状態で、各部材同士が接合されるため、支持フレームの強度が高められている。特に、連結部における嵌合受部と嵌合部の係合によって、第1方向における支持フレームの強度が高められており、車両の衝突時などに、第1部材が、第2部材および第3部材に対して第1方向に沿った方向に位置ずれすることが抑制される。また、連結部の嵌合構造を構成する嵌合受部を、平板状の延出部を切り欠いたような形状の凹部によって簡易に構成できるため、支持フレームの製造工程を簡易化することができる。
(2)上記形態の支持フレームにおいて、前記嵌合受部は、前記第1方向に向く第1係止面を有し、前記嵌合部は、前記第1方向において前記第1係止面と面する第2係止面を有し、前記嵌合受部の前記第1方向における幅は、前記嵌合部の前記第1方向における幅より大きく、前記第1連結部材と前記第2連結部材とは、前記第1係止面と前記第2係止面とが接触している状態で接合されてよい。
この形態の支持フレームによれば、嵌合受部と嵌合部の幅の違いにより、嵌合受部への嵌合部の嵌合が容易化されるため、支持フレームの組み立てを容易化することができる。また、第1係止面と第2係止面とが接触しているため、支持フレームが第2係止面から第1係止面に向かう方向の衝撃を受けたとしても、第1連結部材と第2連結部材との間に当該方向の位置ずれが生じることが抑制される。そのため、そうした部材間の位置ずれによって、部材間の接合部が破壊されてしまうことが抑制される。
(3)上記形態の支持フレームにおいて、前記延出部は、第1の延出部であり、前記連結部は、さらに、前記第1連結部材の前記第2連結部材に対向する側端部に、前記第1の延出部と前記第3方向に並んでいる前記第1方向と前記第2方向とに沿った平板状の部位である第2の延出部を備え、前記第2連結部材は、前記嵌合部の前記第1方向における両側に設けられ、前記第1の延出部と前記第2の延出部の間に嵌まり、前記第3方向において前記嵌合受部の周縁部に面する一対の側壁部を有し、前記嵌合部は、前記一対の側壁部に対して前記第3方向に沿って段差を有して突出しており、前記嵌合受部は、前記嵌合部が有する段差面の一部に前記第1方向に面する内周面を有してよい。
この形態の支持フレームによれば、一対の延出部の間に側壁部が嵌まることによって、連結部材同士がより緊密に連結され、支持フレームの強度が高められる。また、嵌合部を、一対の側壁部から突出した部位として簡易に構成できる。
(4)上記形態の支持フレームにおいて、前記第1の延出部の前記第3方向における厚みは、前記段差面の前記第3方向における高さと等しくてよい。
この形態の支持フレームによれば、嵌合部と嵌合受部との境界に、第3方向に沿って突出する段差が形成されることを抑制できる。よって、車両の衝突時などに、燃料電池の周辺に配置されている部品が、そうした段差に引っ掛かることによって支持フレームが破損することを抑制できる。
(5)上記形態の支持フレームにおいて、前記第2連結部材は、前記第1連結部材に対向する側端部において、前記第1方向と前記第2方向とに沿った板状の部位として設けられ、前記延出部と前記嵌合受部とを覆うように前記第3方向において前記延出部に重なる覆壁部を有し、前記嵌合部は、前記覆壁部に交差している前記第2方向と前記第3方向とに沿った壁面を有し、前記嵌合受部に嵌まる嵌合壁部によって構成され、前記嵌合受部は、前記第1方向において前記嵌合壁部の前記壁面の一部と面する内周面を有してよい。
この形態の支持フレームによれば、嵌合部を嵌合壁部によって簡易に実現することができる。
(6)上記形態の支持フレームにおいて、前記延出部の基端には、前記覆壁部の前記第2方向における先端面に面し、前記覆壁部の前記第3方向における厚みと等しい高さを有する段差部が形成されてよい。
この形態の支持フレームによれば、覆壁部と延出部の基端部との境界に、第3方向に沿って突出する段差が形成されることを抑制できる。よって、車両の衝突時などに、燃料電池の周辺に配置されている部品が、そうした段差に引っ掛かることによって支持フレームが破損することを抑制できる。
(7)上記形態の支持フレームにおいて、前記第2部材の前記第1部材とは反対側と、前記第3部材の前記第1部材とは反対側の少なくとも一方には、前記載置面の一部を構成し、前記第1方向と前記第2方向とに沿って配置される上面を有する追加部材が連結されてよい。
この形態の支持フレームによれば、追加部材によって、支持フレームの寸法を、簡易に変更することができる。
(8)第2の形態は、車両として提供される。この形態の車両は、上記形態のいずれかに記載の支持フレームと、前記燃料電池と、を備える。前記支持フレームは、前記車両の前方または後方に寄った位置において、前記第1方向が前記車両の前後方向に一致し、前記第2方向が前記車両の左右方向に一致するように設置され、前記燃料電池は、前記載置面において、前記第1方向および前記第2方向における前記支持フレームの端部より奥まった位置に固定されている。
この形態の車両によれば、支持フレームによって燃料電池を保護することができる。
本開示の技術は、支持フレームや車両以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、支持フレームを構成する部材、支持フレームや燃料電池車両の製造方法、支持フレームに燃料電池を支持させる方法、燃料電池の支持構造等の形態で実現することができる。
図1は、第1実施形態における支持フレーム100Aを備える車両10の構成を示す概略図である。車両10は、燃料電池11を備える。燃料電池11は、支持フレーム100Aによって支持され、反応ガスの電気化学反応によって発電する。第1実施形態では、燃料電池11は、固体高分子形燃料電池である。ただし、燃料電池11としては、固体高分子形燃料電池に限らず、種々のタイプの燃料電池を採用することが可能である。例えば、燃料電池11としては、固体酸化物形燃料電池が採用されてもよい。車両10では、燃料電池11が発電する電力は、車両10の駆動力源であるモータや、車両10の他の補機類、電装品に供給される。燃料電池11の発電する電力は、外部給電に用いられてもよい。なお、車両10には、反応ガスを燃料電池11に供給するガス供給部や、燃料電池11の発電する電力を蓄電し、燃料電池11とともに電力源として用いられる二次電池などが搭載されるが、それらの図示や詳細な説明は省略する。
図6、図7、および、図8を参照して、第2実施形態の支持フレーム100Bの構成を説明する。図6は、第2実施形態の支持フレーム100Bの概略斜視図である。図7は、第2実施形態の支持フレーム100Bの概略分解斜視図である。図8は、第2実施形態の支持フレーム100Bの載置面101を平面視したときの概略平面図である。
図9、図10、および、図11を参照して、第3実施形態の支持フレーム100Cの構成を説明する。図9は、第3実施形態の支持フレーム100Cの載置面101側を示す概略斜視図である。図10は、第3実施形態の支持フレーム100Cの概略分解斜視図である。図11は、第3実施形態の支持フレーム100Cの図9に示すXI-XI切断における概略断面図である。
図12および図13を参照して、第4実施形態の支持フレーム100Dの構成を説明する。図12は、第4実施形態の支持フレーム100Dの載置面101側を示す概略斜視図である。図13は、第4実施形態の支持フレーム100Dの概略分解斜視図である。図13では、便宜上、第4実施形態の支持フレーム100Dの一部のみを図示している。
上記の各実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように改変することが可能である。以下に説明する他の実施形態はいずれも、上記の各実施形態と同様に、本開示の技術を実施するための形態の一例として位置づけられる。
図14を参照する。上記の第1実施形態の支持フレーム100Aは、図14に示すように、第1方向D1が車両10の前方から後方に向かう方向に一致する状態で、車両10の後方に寄った位置に設置されてもよい。この構成によれば、支持フレーム100Aが、車両10の後方からの衝撃を受けたときに、連結部140によって、支持フレーム100Aの第1部材110が、第2部材120および第3部材130に対して前方に位置ずれすることが抑制される。上記の各実施形態の支持フレーム100B,100C,100Dについても、同様に、車両10の後方に寄った位置に設置されてもよい。
上記の第1実施形態および第2実施形態において、第1部材110に嵌合受部141を設けて第1連結部材151とし、第2部材120および第3部材130に嵌合部142を設けて第2連結部材152としてもよい。同様に、第3実施形態および第4実施形態において、第1部材110Cに嵌合受部141Cを設けて第1連結部材151Cとし、第2部材120Cおよび第3部材130Cに嵌合壁部142Cを設けて第2連結部材152Cとしてもよい。
上記の各実施形態において、各部材110,120,130は、第3方向D3における寸法はそろっていなくてもよく、異なる寸法で構成されていてもよい。また、第2部材120,120C,120Dは、第3部材130,130C,130Dとは第1方向D1や第2方向D2における寸法が異なっていてもよい。
上記の各実施形態において、第1連結部材151,151Cと第2連結部材152,152Cとは、第1係止面143と第2係止面144との間に隙間が設けられた状態で接合されていてもよい。また、第1係止面143と第2係止面144との間に、別の部材が介在していてもよい。
上記の第1実施形態の支持フレーム100Aに、第2実施形態で説明した第5部材170や第6部材180、第4実施形態で説明した追加部材190が追加されてもよい。上記の第1実施形態の支持フレーム100Aに、連結部140の代わりに、第3実施形態の連結部140Cの構成を適用してもよい。上記の第4実施形態の支持フレーム100Dにおいて、追加連結部200を、第1実施形態で説明した連結部140と同様な構造によって構成してもよい。上記の第4実施形態の支持フレーム100Dにおいて、第2部材120D側の追加部材190と第3部材130D側の追加部材190のいずれか一方が省略されてもよい。
上記の各実施形態において、連結部140,140Cを構成する嵌合受部141,141Cや、嵌合部142、嵌合壁部142Cは、載置面101側のみに設けられていてもよいし、載置面101の裏面側にのみ設けられていてもよい。上記の第1実施形態や第2実施形態において、一対の延出部124a,124bのうちのいずれか一方が省略されてもよい。
本開示の技術は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須ではないと説明されているものに限らず、その技術的特徴が本明細書中に必須であると説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
Claims (8)
- 燃料電池を搭載する車両に用いられ、前記燃料電池を支持する支持フレームであって、
前記燃料電池が載置される載置面の一部を構成し、第1方向と、前記第1方向に直交する第2方向と、に沿って配置される面を有する第1部材と、
前記第2方向における前記第1部材の両側に接合されており、前記載置面の一部を構成し、前記第1方向と前記第2方向とに沿って配置される面を有する第2部材、および、第3部材と、
を備え、
前記第1部材と前記第2部材の組、および、前記第1部材と前記第3部材の組をそれぞれ、前記第2方向に沿った方向への嵌合により構造的に連結している連結部が設けられており、
前記連結部が連結している一方の部材を第1連結部材と呼び、他方の部材を第2連結部材と呼ぶとき、前記連結部は、
前記第1連結部材の前記第2連結部材に対向する側端部に、前記第1方向と前記第2方向とに沿った平板状の部位として設けられ、前記第2連結部材の一部に、前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向に重なって配置される延出部と、
前記延出部の一部を前記第2方向に沿って切り欠いた凹部によって構成される嵌合受部と、
前記第2連結部材の前記第1連結部材に対向する側端部に設けられ、前記嵌合受部に対して前記第2方向に沿った方向に嵌まる嵌合部と、
を備える、支持フレーム。 - 請求項1記載の支持フレームであって、
前記嵌合受部は、前記第1方向に向く第1係止面を有し、
前記嵌合部は、前記第1方向において前記第1係止面と面する第2係止面を有し、
前記嵌合受部の前記第1方向における幅は、前記嵌合部の前記第1方向における幅より大きく、
前記第1連結部材と前記第2連結部材とは、前記第1係止面と前記第2係止面とが接触している状態で接合されている、支持フレーム。 - 請求項1または請求項2記載の支持フレームであって、
前記延出部は、第1の延出部であり、
前記連結部は、さらに、前記第1連結部材の前記第2連結部材に対向する側端部に、前記第1の延出部と前記第3方向に並んでいる前記第1方向と前記第2方向とに沿った平板状の部位である第2の延出部を備え、
前記第2連結部材は、前記嵌合部の前記第1方向における両側に設けられ、前記第1の延出部と前記第2の延出部の間に嵌まり、前記第3方向において前記嵌合受部の周縁部に面する一対の側壁部を有し、
前記嵌合部は、前記一対の側壁部に対して前記第3方向に沿って段差を有して突出しており、
前記嵌合受部は、前記第1方向において前記嵌合部が有する段差面の一部と前記第1方向において面する内周面を有している、支持フレーム。 - 請求項3記載の支持フレームであって、
前記第1の延出部の前記第3方向における厚みは、前記段差面の前記第3方向における高さと等しい、支持フレーム。 - 請求項1または請求項2記載の支持フレームであって、
前記第2連結部材は、前記第1連結部材に対向する側端部において、前記第1方向と前記第2方向とに沿った板状の部位として設けられ、前記延出部と前記嵌合受部とを覆うように前記第3方向において前記延出部に重なる覆壁部を有し、
前記嵌合部は、前記覆壁部に交差している前記第2方向と前記第3方向とに沿った壁面を有し、前記嵌合受部に嵌まる嵌合壁部によって構成され、
前記嵌合受部は、前記第1方向において前記嵌合壁部の前記壁面の一部と面する内周面を有する、支持フレーム。 - 請求項5記載の支持フレームであって、
前記延出部の基端には、前記覆壁部の前記第2方向における先端面に面し、前記覆壁部の前記第3方向における厚みと等しい高さを有する段差部が形成されている、支持フレーム。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の支持フレームであって、
前記第2部材の前記第1部材とは反対側と、前記第3部材の前記第1部材とは反対側の少なくとも一方には、前記載置面の一部を構成し、前記第1方向と前記第2方向とに沿って配置される上面を有する追加部材が連結されている、支持フレーム。 - 車両であって、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の支持フレームと、
前記燃料電池と、
を備え、
前記支持フレームは、前記車両の前方または後方に寄った位置において、前記第1方向が前記車両の前後方向に一致し、前記第2方向が前記車両の左右方向に一致するように設置され、
前記燃料電池は、前記載置面において、前記第1方向および前記第2方向における前記支持フレームの端部より奥まった位置に固定されている、車両。
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