JP7559778B2

JP7559778B2 - 燃料電池モジュール

Info

Publication number: JP7559778B2
Application number: JP2022008042A
Authority: JP
Inventors: 大祐石川; 周治河村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-01-21
Filing date: 2022-01-21
Publication date: 2024-10-02
Anticipated expiration: 2042-01-21
Also published as: JP2023106976A; CN116505013A; DE102022129874A1; US20230238561A1

Description

本明細書が開示する技術は、燃料電池モジュールに関する。

例えば特許文献１に、燃料電池モジュールが開示されている。燃料電池モジュールは、燃料電池スタックと、燃料電池スタックの運転に必要なデバイスが容器に収容されている。容器は、複数の梁で構成されたフレーム構造を有している。特許文献１が提供する技術は、（１）保管場所の使用効率の向上、（２）梱包を解かずとも容易に器具へ固定可能であること、を目的とする。

特開２０１５－０８２４７８号公報

燃料電池モジュールは、自動車などの構造体に収容され、構造体の中の電気デバイスの電源として利用される。本明細書は、構造体に固定し易い燃料電池モジュールを提供する。

本明細書が開示す燃料電池モジュールは、燃料電池スタックと、燃料電池スタックを収容する容器を備える。容器は、複数の主梁で多面体を構成するフレーム構造を有している。フレーム構造の容器はシャシと呼ばれることがある。容器は側面視において縦の長さが横の長さと相違する。少なくとも１本の主梁が、主梁の長手方向に沿って並ぶ複数の締結点を有している。締結点は、燃料電池モジュールを他の構造体に取り付けるためのボルトを固定するのに用いられる。燃料電池モジュールを構造体に搭載する際、構造体に固定するのに複数の締結点の中から構造体に適した締結点を選択することができる。本明細書が開示する燃料電池モジュールは、構造体に固定し易い。締結点の典型は、主梁に溶接されたナットである。なお、容器の異なる面のそれぞれに締結点が設けられているとよい。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

第１実施例の燃料電池モジュールの斜視図である。燃料電池モジュールの側面図である。図２の破線IIIでカットした主梁の断面図である。燃料電池モジュールの分解斜視図である。図４に示した上フレームの正面図である。図４に示した上フレームの側面図である。図４に示した上フレームの後面図である。燃料電池モジュールの上面図である。図８のIX－IX線に沿った断面図である。第２実施例の燃料電池モジュールにおけるブラケット付近の拡大斜視図である。図１０の分解図である。ＦＣモジュール２ｂの断面図である。ＦＣモジュール２ｃの下フレーム３２０の平面図である。図１３のXIV－XIV線でカットした下フレームの断面図である。第４実施例のＦＣモジュール２ｄの側面図である。

（第１実施例）図面を参照して第１実施例の燃料電池モジュール２を説明する。図１に燃料電池モジュール２の斜視図を示す。図２に、燃料電池モジュール２の側面図を示す。説明の便宜上、図中の座標系の＋Ｘ方向を前と定義し、＋Ｚ方向を上と定義する。Ｙ方向を側方と定義する。以下では、説明の便宜のため、「燃料電池」を「ＦＣ」と表記する。

ＦＣモジュール２（燃料電池モジュール２）は、直方体の容器１００を有しており、様々なデバイスが容器１００に収容されている。容器１００に収容される主なデバイスには、ＦＣスタック３、電力制御ユニット４、コンプレッサ５が含まれる。容器１００には他のデバイスも収容されるが、本実施例では主なデバイスの配置に着目し、他のデバイスの図示は省略した。容器１００に含まれるデバイスの中でＦＣスタック３が最も重く、次に電力制御ユニット４が重い。あるいは、電力制御ユニット４は、ＦＣスタック３とコンプレッサ５の次に重い場合がある。

ＦＣスタック３からは２本のパイプ６、７が前方（＋Ｘ方向）へ延びている。パイプ６、７は、燃料ガス（あるいは空気、あるいは、冷却液）をＦＣスタック３へ給排する。電力制御ユニット４は、ＦＣスタックを制御し、また、ＦＣスタック３の出力電力を制御する。具体的には、電力制御ユニット４は、ＦＣスタック３で発電した電力（直流電力）の電圧を変えたり、直流電力を交流に変えたりする電力変換装置である。コンプレッサ５は、ＦＣスタック３へ空気（酸素）を送る。コンプレッサ５に接続されるパイプの図示は省略した。ＦＣスタック３を運転するのに必要なデバイスは補機と総称され、電力制御ユニット４とコンプレッサ５は補機の一つである。

容器１００の全体形状は、直方体である。容器１００は、複数の主梁で多面体を構成しているフレーム構造を有している。容器１００は、直方体の１２辺のそれぞれに相当する主梁１１１ａ～１１１ｄ、１２１ａ～１２１ｄ、１３１ａ～１３１ｄと、隣り合う主梁を連結する補強梁１４１～１４６を含む。主梁のうち、直方体の上面の四辺に相当する主梁を上主梁１１１ａ～１１１ｄと称する。主梁のうち、直方体の下面の四辺に相当する主梁を下主梁１２１ａ～１２１ｄと称する。図１では、下主梁１２１ｂ、１２１ｃは他のデバイスに隠れて見えない。主梁のうち、直方体の縦の四辺に相当する主梁を縦主梁１３１ａ～１３１ｄと称する。図１では、縦主梁１３１ｃは他のデバイスに隠れて見えない。

説明の便宜上、容器１００の上面に配置される主梁と補強梁で構成される部分を上フレーム１１０と称し、それ以外の主梁と補強梁で構成される部分を下フレーム１２０と称する。隣り合う主梁はボルトで連結される。補強梁１４１－１４６は、主梁で構成される直方体のフレーム構造の強度を高める。以下では、主梁と補強梁をまとめて単純に「梁」と称する場合がある。

図２に示すように、ＦＣモジュール２の容器１００は、縦の長さＨＬと横の長さＷＬが相違する。横の長さＷＬが縦の長さＨＬよりも長い。

いくつかの主梁には、締結点１０が設けられている。図１では、容器１００の上面に設けられる複数の締結点１０のいくつかには、符号１０を付していない。図２の破線IIIに沿ってカットした主梁１２１ａの断面を図３示す。図３は、締結点１０の断面を示している。図３に示されているように、主梁１２１ａは、Ｌ形鋼材で作られている。他の主梁もＬ形鋼材で作られている。

締結点１０は、主梁１２１ａに設けられた孔１１と、孔１１と同芯になるように主梁１２１ａに固定されたナット１２で構成される。ナット１２は、主梁１２１ａに溶接されている。容器１００は複数の締結点１０を備えるが、全ての締結点１０は、図３の構造を有している。締結点１０は、いずれかの主梁に設けられている。

ＦＣモジュール２は、自動車などの構造体に搭載される。締結点１０は、ＦＣモジュール２を構造体に固定するのに用いられる。ＦＣモジュール２の容器１００が複数の締結点１０を備えていることで、構造体の形状やサイズに合わせて複数の締結点１０の中から適切な締結点１０を選択し、選択した締結点１０を使ってＦＣモジュール２を構造体に固定することができる。実施例のＦＣモジュール２は、構造体に固定し易い。

図１に示すように、容器１００の前面と左側面と上面のそれぞれに複数の締結点１０が設けられている。図１では、上面に設けられている締結点のいくつかには符号１０を省略した。図１では見えていない後面と右側面と下面のそれぞれにも複数の締結点１０が設けられている。

図２に示す長さＷＳＬは、ＦＣスタック３のＸ方向の長さを示している。符号Ａ１がＦＣスタック３のＸ方向における左端を示しており、符号Ａ２はＦＣスタック３のＸ方向における右端を示している。主梁１１１ａは、Ｘ方向に並ぶ６個の締結点１０を備えている。それら６個の締結点１０のうち、右側の４個の締結点１０ａは、Ｘ方向におけるＦＣスタック３の両端（位置Ａ１と位置Ａ２）の間に配置されている。主梁１１１ａは、６個の締結点１０を有しており、それら６個の締結点１０のうち、半分以上の４個の締結点１０ａが、Ｘ方向でＦＣスタック３の両端の間に配置されている。反対側の主梁１１１ｃにも同様に６個の締結点が設けられている。

ＦＣスタック３は、容器１００に収容されるデバイスのうち最も重量が大きい。重量の大きいＦＣスタック３の周囲に多数の締結点１０を配置することで、ＦＣモジュール２を安定に構造体に固定することができる。

図２における一点鎖線Ｌ１は、補強梁１４４をその長手方向に延長した線である。補強梁１４４を延長した線（一点鎖線Ｌ１）と、補強梁１４４が連結されている主梁１２１ａとの交点Ｐ１は、主梁１２１において隣り合う締結点１０ｂ、１０ｃの間に位置する。図２における一点鎖線Ｌ２は、補強梁１４６をその長手方向に延長した線である。補強梁１４６を延長した線（一点鎖線Ｌ２）と、補強梁１４６が連結されている主梁１２１ａとの交点Ｐ２も、隣り合う締結点１０ｂ、１０ｃの間に位置する。

補強梁１４４、１４６を延長した線と主梁１２１ａが交差する点Ｐ１、Ｐ２が、隣り合う締結点１０ｂ、１０ｃの間に位置する。この構造により、補強梁１４４、１４６がしっかりと容器１００のフレーム構造を補強する。

容器１００を上下に二分した分解斜視図を図４に示す。なお、図４では締結点に符号１０を付していない。また、図５以降の図では、理解を助けるために、締結点１０の図示を省略した。図４は、上フレーム１１０を下フレーム１２０から分離した分解斜視図であるが、上フレーム１１０に含まれる上主梁１１１ｂ、１１１ｄは、上フレーム１１０から分離して下フレーム１２０に連結された状態で示してある。ＦＣスタック３は下フレーム１２０に固定される。電力制御ユニット４とコンプレッサ５は上フレーム１１０に懸架される。そして、電力制御ユニット４の下方をパイプ６、７が通過している。

電力制御ユニット４は、複数のブラケット１５１、１５３等で上フレーム１１０に懸架される。別言すれば、電力制御ユニット４は、複数のブラケット１５１、１５３等で上フレーム１１０に吊り下げられる。ブラケット１５１、１５３等は、金属板で作られており、容器１００（上フレーム１１０または下フレーム１２０）に対してデバイス（電力制御ユニット４など）を固定する金具である。図５－図７に、図４に示した上フレーム１１０の正面図、側面図、後面図を示す。図５が正面図であり、図６が側面図であり、図７が後面図である。上フレーム１１０には、電力制御ユニット４とともにコンプレッサ５が懸架される。図５と図７では、理解を助けるために上フレーム１１０から上主梁１１１ｂ、１１１ｄを外した図を示している。それゆえ、図５では、平行な一対の上主梁１１１ａ、１１１ｃを連結する補強梁１４１が正面に見えている。図７では、平行な一対の上主梁１１１ａ、１１１ｃを連結する補強梁１４２が正面に見えている。

図５－図７に示すように、電力制御ユニット４は、複数のブラケット１５１－１５６により上フレーム１１０に懸架されている。２本のブラケット１５１が電力制御ユニット４の前面を上フレーム１１０の補強梁１４１に連結しており、ブラケット１５２が２本のブラケット１５１を連結している（図５）。縦方向に平行に延びる２本のブラケット１５１を横方向（Ｙ方向）に延びるブラケット１５２が連結しているので、ブラケット１５１、１５２は、電力制御ユニット４の横方向（Ｙ方向）の揺れを抑える。

２本のブラケット１５５が電力制御ユニット４の後面を上フレーム１１０の補強梁１４２に連結しており、ブラケット１５６が２本のブラケット１５５を連結している（図７）。縦方向に平行に延びる２本のブラケット１５５を横方向（Ｙ方向）に延びるブラケット１５６が連結しているので、ブラケット１５５、１５６は、電力制御ユニット４の横方向（Ｙ方向）の揺れを抑える。

２本のブラケット１５３が電力制御ユニット４の側面を上フレーム１１０の上主梁１１１ａに連結しており、ブラケット１５４が２本のブラケット１５３を連結している（図６）。縦方向に平行に延びる２本のブラケット１５３を前後方向（Ｘ方向）に延びるブラケット１５４が連結しているので、ブラケット１５３、１５４は、電力制御ユニット４の前後方向（Ｘ方向）の揺れを抑える。

なお、実施例のブラケット１５１と１５２（１５３と１５４、１５５と１５６）は主梁または補強梁にボルトで連結されている。それらのブラケットは主梁または補強梁に溶接されていてもよい。また、コンプレッサ５も複数のブラケットを介して上フレーム１１０に懸架されている。

図４に示されているように、コンプレッサ５は電力制御ユニット４に対向する面に凹部５ａ（窪み）を有している。図８にＦＣモジュール２の上面図を示し、図８のIX－IX線に沿った断面を図９に示す。図９は、コンプレッサ５の凹部５ａを横断する断面を示している。図９に示されているように、電力制御ユニット４のコンプレッサ５に対向する面に凸部４ａが設けられており、電力制御ユニット４とコンプレッサ５は、凸部４ａと凹部５ａが嵌合するように配置されている。

第１実施例の燃料電池モジュール２のいくつかの特徴と利点を以下に列挙する。容器１００はフレーム構造であり、直方体の各辺に相当する１２本の主梁１１１ａ～１１１ｄ、１２１ａ～１２１ｄ、１３１ａ～１３１ｄと、隣り合う主梁を連結する補強梁１４１～１４６を備える。容器１００は、側面視において縦の長さが横の長さと相違する。少なくとも１本の主梁（主梁１１１ａ）が、主梁１１１ａの長手方向（Ｘ方向）に沿って並ぶ複数の締結点１０を有している。容器１００の異なる面のそれぞれに締結点１０が設けられている。複数の締結点１０を備えることで、ＦＣモジュール２を構造体に固定するのに都合がよい。

少なくとも１本の主梁（主梁１１１ａ）は、Ｘ方向に沿って延びており、複数の締結点１０の半分以上（締結点１０ａ）がＸ方向におけるＦＣスタック３の両端の間に配置されている。

補強梁１４４（１４６）を延長した線Ｌ１（Ｌ２）と主梁１２１ａが交差する点Ｐ１（Ｐ２）が、隣り合う締結点１０ｂ、１０ｃの間に位置する。締結点１０ｂ、１０ｃが補強梁１４４、１４６の強度を損なうことがない。

電力制御ユニット４が上フレーム１１０に懸架されており、電力制御ユニット４の下をＦＣスタック３の配管（パイプ６、７）が通過している。この構造により、電力制御ユニット４を容器１００の中に空間効率よく収めることができる。電力制御ユニット４を容器１００の下面に配置し、その上に配管を通すと、配管が屈曲することになり、空間効率が悪化するとともに、配管を流れる流体の圧力損失が増す。

電力制御ユニット４の側方にコンプレッサ５が配置されている。コンプレッサ５の電力制御ユニット４に対向する面には凹部５ａが設けられている。電力制御ユニット４のコンプレッサ５に対向する面には凸部４ａが設けられている。電力制御ユニット４とコンプレッサ５は、凸部４ａと凹部５ａが嵌合するように配置されている。この構造により、電力制御ユニット４とコンプレッサ５を空間効率よくフレーム構造の容器１００に収めることができる。

凹部５ａと凸部４ａは逆であってもよい。また、コンプレッサ５に代えて別の補機が電力制御ユニット４の側方に配置されてもよい。その場合、電力制御ユニット４と別の補機の一方に凹部が設けられ、他方に凸部が設けられ、凹部と凸部が嵌合するように電力制御ユニット４と別の補機が容器１００の中に配置されていればよい。別の補機も上フレーム１１０に懸架される。

補強梁１４５は、縦主梁１３１ａ－１３１ｄと平行に延びている。補強梁１４５と縦主梁１３１ａ、１３１ｂは、下主梁１２１ａに連結されている。下主梁１２１ａはＸ方向（第１方向）に延びており、縦主梁１３１ａ、１３１ｂと補強梁１４５は、Ｘ方向に直交するＹ方向（第２方向）に延びている。ＦＣスタック４は、縦主梁１３１ｂと補強梁１４５の間に配置されている。

上記の特徴は、縦主梁１３１ａ、１３１ｂと補強梁１４５を合わせて「梁」と総称すると、次の通り表現できる。容器（１００）は、異なる主梁（１１１ａと１２１ａ）をつなぐ補強梁（１４５）を備えている。少なくとも１本の主梁（１２１ａ）は、第１方向（Ｘ方向）に沿って延びている。容器（１００）は、第１方向と直交する第２方向（Ｙ方向）に沿って延びている３本以上の梁（主梁１３１ａ、１３１ｂ、補強梁１４５）を備える。ＦＣスタック３は、３本以上の梁（主梁１３１ａ、１３１ｂ、補強梁１４５）のうち、隣り合う２本の梁（主梁１３１ｂと補強梁１４５）の間に配置されている。

上記の特徴によれば、重い部品であるＦＣスタック３の付近に多くの梁（主梁または補強梁）を配置することで、容器１００がＦＣスタック３を確実に保護することができる。後述する容器４００（図１５）も、上記の特徴と同じ特徴を有している。

（第２実施例）図１０、１１に、第２実施例のＦＣモジュール２ａの部分斜視図を示す。図１０は、電力制御ユニット２０４を上フレーム２１０に懸架するブラケット（第１ブラケット２５１と第２ブラケット２５２）の付近の拡大図である。図１１は、図１０の分解図である。電力制御ユニット２０４は、第１ブラケット２５１と第２ブラケット２５２に加えて別のブラケットでも上フレーム２１０に懸架されているが、別のブラケットは図示を省略した。

なお、ＦＣモジュール２ａの容器も、第１実施例のＦＣモジュール２と同様にフレーム構造を有している。容器は、直方体の１２辺に相当する主梁１１１ａ～１１１ｄ、１２１ａ～１２１ｄ、１３１ａ～１３１ｄと、隣り合う主梁を連結する複数の補強梁で構成される。

第１ブラケット２５１は、Ｌ字に屈曲しており、第２ブラケット２５２は平板形状である。第１ブラケット２５１の一端に設けられた第１孔２５１ａをボルト９０１が通過し、ボルト９０１が上フレーム２１０に固定される。ボルト９０１により第１ブラケット２５１が上フレーム２１０に連結される。第１ブラケット２５１の他端に設けられた第２孔２５１ｂをボルト９０２が通過し、ボルト９０２が第２ブラケット２５２に連結される。ボルト９０２により第１ブラケット２５１が第２ブラケット２５２に連結される。第２ブラケット２５２の一端に設けられた孔２５２ａをボルト９０３が通過し、ボルト９０３が電力制御ユニット２０４のタブ２０６に固定される。

孔の軸線がＹ方向に延びている第１孔２５１ａの直径はボルト９０１の直径よりも大きい。それゆえ、第１ブラケット２５１は上フレーム２１０に対してＸＺ平面内で動くことができる。すなわち、上フレーム２１０に対する第１ブラケット２５１の位置は、ＸＺ平面内で調整が可能である。

孔の軸線がＺ方向に延びている第２孔２５１ｂの直径はボルト９０２の直径よりも大きい。それゆえ、第２ブラケット２５２は第１ブラケット２５１に対してＸＹ平面内で動くことができる。すなわち、第１ブラケット２５１に対する第２ブラケット２５２の位置は、ＸＹ平面内で調整可能である。ＸＹ平面は、ＸＺ平面に対して直交する平面である。

上フレーム２１０に懸架される電力制御ユニット２０４の位置は、第１ブラケット２５１と第２ブラケット２５２によって、ＸＹＺの夫々の方向に調整が可能である。特に、第１孔２５１ａと第２孔２５１ｂは、共に、電力制御ユニット２０４のＸ方向の位置を調整可能である。それゆえ、電力制御ユニット２０４はＸ方向の調整幅が大きい。Ｘ方向は、矩形の上フレーム２１０の長手方向に相当する。すなわち、第１ブラケット２５１と第２ブラケット２５２を介して上フレーム２１０に懸架される電力制御ユニット２０４の位置調整において、その長手方向の調整範囲が短手方向の調整範囲よりも大きい。

図１２を参照して第１ブラケットの変形例（第１ブラケット２５３）を用いたＦＣモジュール２ｂを説明する。図１２は、第１ブラケット２５３の第１孔２５３ａと第２孔２５３ｂを通りＹＺ平面に平行な平面でカットしたＦＣモジュール２ｂの断面図である。

第１孔２５３ａは前述した第１ブラケット２５１の第１孔２５１ａと同様にＹ方向を向いている。従って、第１孔２５３ａとボルト９０１のクリアランスにより、電力制御ユニット２０４は上フレーム２１０に対してＸＺ平面内で動くことができる。

一方、第１ブラケット２５３は、直角よりも小さい角度Ｔｈで屈曲している。第２孔２５３ｂの開口面（ＸＹ’平面）は、Ｚ軸に対して角度Ｔｈだけ傾いている。それゆえ、第２孔２５３ｂとボルト９０２のクリアランスにより、電力制御ユニット２０４は上フレーム２１０に対してＸＹ’平面内で動くことができる。

第２実施例のＦＣモジュール２ａ、２ｂでは、フレーム内の電力制御ユニット２０４の位置の微調整が容易である。

（第３実施例）図１３、１４を参照しつつ第３実施例のＦＣモジュール２ｃを説明する。図１３は、ＦＣモジュール２ｃの下フレーム３２０の平面図である。図１４は、図１３のXIV－XIV線でカットした下フレーム３２０の断面図である。

下フレーム３２０は、容器の底の四辺に対応する４本の下主梁３２１ａ～３２１ｄと、４本の縦主梁３３１ａ～３３１ｄと、補強梁３２２、３２３で構成される。補強梁３２２、３２３は、平行な一対の下主梁３２１ａ、３２１ｃを連結する。

第３実施例のＦＣモジュール２ｃでは、電力制御ユニット３０４が下フレーム３２０に固定されている。図１３では、下フレーム３２０に固定されるＦＣスタックの図示は省略した。

電力制御ユニット３０４は、金属ブロック３４１とブラケット３４２を介して下フレーム３２０の補強梁３２２、３２３に固定されている。金属ブロック３４１は、電力制御ユニット３０４の筐体と同じ金属（アルミニウム）で作られている。補強梁３２２に金属ブロック３４１が固定されており、その金属ブロック３４１に、電力制御ユニット３０４がボルト３５１で固定されている。

ブラケット３４２は、鉄の板で作られている。別言すれば、ブラケット３４２は、金属ブロック３４１とは異なる金属で作られている。ブラケット３４２の一端がボルト３５２とナット３５４で電力制御ユニット３０４に固定されている。ブラケット３４２の他端がボルト３５３とナット３５５で補強梁３２３に固定されている。

第３実施例のＦＣモジュール２ｃの構造の利点を説明する。電力制御ユニット３０４が金属ブロック３４１を介して下フレーム３２０に固定されている。電力制御ユニット３０４は、ＦＣモジュール２ｃの部品のうち、ＦＣスタック３の次に重い。あるいは、電力制御ユニット３０４は、ＦＣスタック３とコンプレッサ５の次に重い。金属ブロック３４１は、重い電力制御ユニット３０４をしっかりと支えることができる。また、この構造により、電力制御ユニット３０４は振動し難い。

電力制御ユニット３０４はブラケット３４２を介して下フレーム３２０に固定されている。ブラケット３４２は金属ブロック３４１に比べて剛性が低い。この構造により、ボルトで固定する前の電力制御ユニット３０４とブラケット３４２の間に隙間があってもブラケット３４２は隙間を狭めるように変形する。ブラケット３４２が変形することで電力制御ユニット３０４と下フレーム３２０の間の位置ずれを吸収できる。

（第４実施例）図１５を参照しつつ第４実施例のＦＣモジュール２ｄを説明する。図１５はＦＣモジュール２ｄの側面図である。ＦＣモジュール２ｄは、容器４００を備えている。容器４００はフレーム構造の直方体であり、ＦＣスタック３とコンプレッサ４０１を収容する。

容器４００は、上主梁１１１ａ、下主梁１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｄ、縦主梁１３１ａ、１３１ｂ、３本の補強梁１４５、１４６、４０３を備える。図１５では、他の主梁と補強梁は見えていない。

補強梁４０３は、下主梁１２１ａと左側の縦主梁１３１ａを連結する。補強梁４０３は、リング状の中央部４０３ａと、３本の腕４０３ｂ、４０３ｃ、４０３ｄで構成される。３本の腕４０３ｂ～４０３ｄは、中央部４０３ａから放射状に延びている。腕４０３ｂの先端が下主梁１２１ａにボルトで固定されている。腕４０３ｃの先端と腕４０３ｄの先端がボルトで縦主梁１３１ａに固定されている。

コンプレッサ４０１の側面にはパイプ４０２が突出しており、パイプ４０２の上端が中央部４０３ａのリングの内側に位置する。補強梁４０３は、パイプ４０２との干渉を避けるように、リング状の中央部４０３ａを有している。

本明細書が開示するＦＣモジュール２は、ＦＣスタック３と、ＦＣスタック３の出力電力を制御する電力制御ユニット４と、ＦＣスタック３と電力制御ユニット４を収容する容器１００を備える。容器１００はフレーム構造を有しており、上フレーム１１０と下フレーム１２０に分けられる。電力制御ユニット４は、上フレーム１１０に懸架されており、電力制御ユニット４の下をＦＣスタック３に接続されているパイプ６、７が通過している。ＦＣモジュール２は、電力制御ユニット４を上フレーム１１０に懸架して電力制御ユニット４の下方に空間を確保し、その空間にＦＣスタック３のパイプ６、７を通す。ＦＣモジュール２は、ＦＣスタック３とそのパイプ６、７、および、電力制御ユニット４を空間効率よく容器１００に収めている。

電力制御ユニット４は複数のブラケットを介して上フレーム１１０に懸架されている。特に、複数のブラケットは、次の特徴を有する第１ブラケット２５１と第２ブラケット２５２を備えている。第１ブラケット２５１は、その一端が上フレーム１１０に連結される。第２ブラケット２５２は、その一端が第１ブラケット２５１の他端に連結され、他端が電力制御ユニット４に連結される。上フレーム１１０に対する第１ブラケット２５１の取り付け位置は第１平面内（ＸＺ平面内）で調整可能であり、第１ブラケット２５１に対する第２ブラケット２５２の取り付け位置は第１平面に直交する第２平面内（ＸＹ平面内）で調整可能である。第１ブラケット２５１と第２ブラケット２５２の組み合わせにより、容器内における電力制御ユニット４の位置を微調整することができる。

電力制御ユニット４の隣りに補機が配置されており、電力制御ユニット４と補機の一方に凸部が設けられており他方に凹部が設けられており、凸部と凹部が嵌合するように、電力制御ユニット４と補機が配置されている。補機とは、ＦＣスタック３を運転するために必要なデバイスの総称であり、ＦＣスタック３に空気を送り込むためのコンプレッサ５がその一例である。凸部と凹部が嵌合するように電力制御ユニット４と補機（コンプレッサ５）を配置することで、さらに空間効率が向上する。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。補強梁の位置は、実施例で例示した位置に限られない。補強梁の形状も実施例で示した形状に限られない。電力制御ユニット４、２０４、３０４が、制御器の一例に相当する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ：燃料電池モジュール３：燃料電池スタック４、２０４、３０４：電力制御ユニット４ａ：凸部５：コンプレッサ５ａ：凹部６、７：パイプ１００、４００：容器１１０、２１０：上フレーム１１１ａ～１１１ｄ、１２１ａ～１２１ｄ、１３１ａ～１３１ｄ：主梁１２０：下フレーム１４１～１４６：補強梁１５１～１５６、２５１、２５２、２５３、３４２：ブラケット２０６：タブ３４１：金属ブロック９０１、９０２、９０３：ボルト

Claims

燃料電池モジュールであって、
燃料電池スタックと、
複数の主梁で多面体を構成しているフレーム構造の容器であって、前記燃料電池スタックを収容している容器と、
を備えており、
前記容器は、異なる前記主梁をつなぐ補強梁を備えているとともに、側面視において縦の長さが横の長さと相違し、
少なくとも１本の前記主梁が、当該燃料電池モジュールを当該燃料電池モジュール以外の構造体に取り付けるためのボルトを固定するのに用いられる締結点であって前記主梁の長手方向に沿って並ぶ複数の締結点を有しているとともに、当該燃料電池モジュールが少なくとも１個の前記締結点にて前記ボルトで前記構造体に固定されており、
前記補強梁を延長した線と前記主梁が交差する点が、隣り合う前記締結点の間に位置する、燃料電池モジュール。
前記容器の異なる面のそれぞれに前記締結点が設けられている、請求項１に記載の燃料電池モジュール。
前記少なくとも１本の主梁は、第１方向に沿って延びており、複数の前記締結点の半分以上が前記第１方向における前記燃料電池スタックの両端の間に配置されている、請求項１または２に記載の燃料電池モジュール。
前記少なくとも１本の主梁は、第１方向に沿って延びており、
前記容器は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って延びている３本以上の梁を備えており、
前記燃料電池スタックは、前記３本以上の梁のうち、隣り合う２本の梁の間に配置されている、請求項１または２に記載の燃料電池モジュール。
燃料電池モジュールであって、
燃料電池スタックと、
複数の主梁で多面体を構成しているフレーム構造の容器であって、前記燃料電池スタックを収容している容器と、
前記容器に収容されており、前記燃料電池スタックを制御する制御器と、
を備えており、
前記容器は側面視において縦の長さが横の長さと相違し、
少なくとも１本の前記主梁が、当該燃料電池モジュールを当該燃料電池モジュール以外の構造体に取り付けるためのボルトを固定するのに用いられる締結点であって前記主梁の長手方向に沿って並ぶ複数の締結点を有しているとともに、当該燃料電池モジュールが少なくとも１個の前記締結点にて前記ボルトで前記構造体に固定されており、
前記制御器は、前記容器に収容される部品の中で前記燃料電池スタックの次に重い部品であって前記制御器の筐体と同じ第１金属のブロックを介して前記容器に固定されている、燃料電池モジュール。
燃料電池モジュールであって、
燃料電池スタックと、
複数の主梁で多面体を構成しているフレーム構造の容器であって、前記燃料電池スタックを収容している容器と、
前記容器に収容されており、前記燃料電池スタックを制御する制御器と、
前記容器に収容されており、前記燃料電池スタックに空気を供給するエアコンプレッサと、
を備えており、
前記容器は側面視において縦の長さが横の長さと相違し、
少なくとも１本の前記主梁が、当該燃料電池モジュールを当該燃料電池モジュール以外の構造体に取り付けるためのボルトを固定するのに用いられる締結点であって前記主梁の長手方向に沿って並ぶ複数の締結点を有しているとともに、当該燃料電池モジュールが少なくとも１個の前記締結点にて前記ボルトで前記構造体に固定されており、
前記制御器は、前記容器に収容される部品の中で前記燃料電池スタックと前記エアコンプレッサの次に重い部品であって前記制御器の筐体と同じ第１金属のブロックを介して前記容器に固定されている、燃料電池モジュール。
前記容器は異なる前記主梁をつなぐ補強梁を備えており、
前記少なくとも１本の主梁は、第１方向に沿って延びており、
前記容器は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って延びている３本以上の梁を備えており、
前記燃料電池スタックは、前記３本以上の梁のうち、隣り合う２本の梁の間に配置されている、請求項５または６に記載の燃料電池モジュール。
前記容器は異なる前記主梁をつなぐ補強梁を備えており、
前記補強梁を延長した線と前記主梁が交差する点が、隣り合う前記締結点の間に位置する、請求項５または６に記載の燃料電池モジュール。
前記制御器は、前記ブロックと、前記第１金属とは異なる第２金属の板で前記容器に固定されている、請求項５から８のいずれか１項に記載の燃料電池モジュール。
前記締結点は、前記主梁に溶接されたナットである、請求項１から９のいずれか１項に記載の燃料電池モジュール。