JPH0582157A - 車両搭載型燃料電池の支持構造 - Google Patents

車両搭載型燃料電池の支持構造

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JPH0582157A
JPH0582157A JP3240046A JP24004691A JPH0582157A JP H0582157 A JPH0582157 A JP H0582157A JP 3240046 A JP3240046 A JP 3240046A JP 24004691 A JP24004691 A JP 24004691A JP H0582157 A JPH0582157 A JP H0582157A
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JP
Japan
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fuel cell
vehicle
support
reinforcing frame
support structure
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JP3240046A
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English (en)
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Osamu Yamamoto
修 山本
Yoshiaki Ozawa
芳明 小澤
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】車両の発進,停止,走行に伴う揺れ,振動の影
響を緩和して十分な耐振効果が得られるようにした車両
搭載型燃料電池の支持構造を提供する。 【構成】車体の床面7上にベース架台8を介して据付け
たセルスタック51, 上下締付板52,53, マニホー
ルド54の組立体からなる燃料電池5に対して、燃料電
池の周域に複数本の支柱91と、支柱に連ねて各支柱の
間を相互連結する梁92と、支持具としての支持ピン1
0を組合わせてなる補強枠9を構築し、該補強枠の支持
具に燃料電池の上部締付板を拘束支持して燃料電池を上
下二箇所で固定支持する。これにより車体側から燃料電
池に加わる繰り返し荷重,衝撃荷重の影響を緩和し、反
応ガス,電解質の漏出、並びにカーボン製電極基材の破
損を防止して燃料電池を安全に防護できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車などに搭載
してその駆動電源に適用する車両搭載型燃料電池の支持
構造に関する。
【0002】
【従来の技術】最近では、燃料電池のもつ低公害性,高
発電効率の利点を生かして車体に燃料電池発電装置を搭
載したバスなどの電気自動車の開発が進められており、
この開発プロジェクトと並行して車両搭載用の燃料電池
の実用化が現在進められている。図7はかかる電気自動
車(バス)のイメージ図であり、自動車1の客室2と隔
離して車体後部に画成した機械室3には燃料電池発電装
置4が収容されている。この燃料電池発電装置4は、燃
料電池5,燃料改質器6,および各種補機類で構成され
ている。
【0003】ところで、従来における燃料電池は、所定
の場所に固定的に据付けて運転されるのが一般的な使い
方であり、特殊な例を除き、前記の電気自動車(バス)
などのように市街地域の道路を走行する車両に搭載して
走行中に発電する使用例はないのが現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記のように車両に搭
載して使用する燃料電池では、従来のように一定場所に
据付けた状態で運転する場合と比べて使用条件が過酷で
あり、特に安全性,耐振性についての十分な配慮が必要
となる。すなわち、燃料電池は反応ガスに水素ガスを使
用してことから、車両の運行中に燃料電池からの反応ガ
スが漏れたりすると爆発の危険があるし、さらにセルス
タックのマトリックスに含浸保持したリン酸などの電解
質が漏出すると電池性能が低下するのみならず、マトリ
ックスを透過した水素ガス,空気との直接反応により爆
発のおそれもある。
【0005】これに対して、燃料電池を車両に搭載した
場合には、自動車の発進,停止,走行中の車体の揺れ,
振動などにより繰り返し荷重,衝撃荷重が加わるため、
耐振対策が不十分であると燃料電池の各部、特にセルス
タックを構成している単電池の相互間,セルスタックの
周側面に取付けたマニホールドとの間を封止している気
密,液密シール部分の機能が喪失して反応ガス,電解質
の漏れが生じ易くなるほか、衝撃荷重に対して脆いカー
ボン製のセル電極基材に亀裂,割れの生じるおそれがあ
る。そのために、従来の燃料電池のように、燃料電池を
単にベース架台の上に載置して固定支持しただけの支持
構造では、車両搭載型燃料電池として耐振性の面で不十
分である。
【0006】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は簡易な構造で十分な耐振効果が得ら
れるようにした車両搭載型燃料電池の支持構造を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の支持構造は、車体の床面上に据付けたセル
スタック, 上下締付板, マニホールドからなる燃料電池
に対し、燃料電池の周域に補強枠を構築するとともに、
該補強枠の頂部に支持具を介して燃料電池の上部締付板
を支持するものとする。
【0008】また、前記支持構造の実施態様として次記
の構成がある。すなわち、 (1)補強枠を、燃料電池の周域に立てた複数本の支柱
と、各支柱の相互間を連結する梁と、梁に燃料電池の上
部締付板を拘束支持する支持具から構成する。 (2)補強枠を、燃料電池組立体と独立して車体の床面
上に構築する。 (3)補強枠を、燃料電池の下部締付以下を基台として
その上に構築する。 (4)燃料電池の運転,停止に伴う燃料電池と補強枠と
の熱膨張差を吸収するために、補強枠の支持具に対して
燃料電池の上部締付板を上下方向で変位可能に支持す
る。さらに、補強枠の支持具と上部締付板との間に皿ば
ねなどの圧縮ばね部材を介挿する。 (5)補強枠構築の省スペース化を図るために、補強枠
の支柱をセルスタックの外周四隅に残存するマニホール
ド相互間のコーナースペースに設置する。 (6)補強枠の支柱を中空パイプとなし、かつ該中空パ
イプを反応ガス給気,排気用のガス導管として対応する
マニホールドとの間に接続配管を施す。
【0009】
【作用】上記の構成によれば、燃料電池は下部締付板が
車体の床面側に取付けたベー架台に固定され、さらに上
部締付板は支持具を介して補強枠に拘束支持される。し
たがって燃料電池は上下端で支持されるので、車両の発
進,停止,走行に伴って燃料電池に繰り返し荷重,衝撃
荷重が加わってもその影響が緩和される。これにより反
応ガス,電解質の漏出,セル電極基材の破損などの発生
を防いで燃料電池を保護できる。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。 実施例1:図1において、燃料電池5の組立体は、単セ
ルの積層体としてなるセルスタック51と、セルスタッ
ク51の上端,下端に配した上部締付板52,下部締付
板53と、セルスタック51の周側面に被せた反応ガス
給,排用マニホールド54とからなり、車体の床面7に
設置したベース架台8の上に載置して据付け固定されて
いる。なお、図示されてないが上部締付板52と下部締
付板53との間に締付スタッドを張架してセルスタック
51を上下から加圧するようにしている。
【0011】また、前記の燃料電池5に対し、その周域
を取り囲むように符号9で示す補強枠が構築されてお
り、この補強枠9の頂部に前記した燃料電池5の上部締
付板52が支持ピン10を介して固定支持されている。
ここで、補強枠9は燃料電池5の周囲四箇所に分散して
車体の床面7上に起立固定した支柱91と、4本の支柱
91の上端相互間を連結して十文字に架け渡した梁92
とからなり、その中央部には支持具としての支持ピン1
0が例えば溶接,ねじ止めなどの手段で結合されてい
る。
【0012】かかる支持構造により、燃料電池5はベー
ス架台8と補強枠9との間に拘束されて上下二箇所で固
定支持されることになる。したがって、車両の発進,停
止,走行に伴って燃料電池5に繰り返し荷重,衝撃荷重
が加わっても、燃料電池5の組立体が車体と相対的に揺
れ動いたりすることがなく、これにより、車体の揺れ,
振動などによる影響を緩和して、燃料電池5からの反応
ガス,電解質の漏出,セルスタック51を構成している
電極基材(カーボン板)の割れなどのトラブル発生を防
止できる。
【0013】実施例2:図2は燃料電池5の運転,停止
に伴うセルスタック(カーボン製)51と補強枠9との
熱膨張差の吸収対策を施した実施例であり、図示のよう
に補強枠9の頂部には燃料電池5の上部締付板52に固
定した支持ピン10と上下方向でスライド可能に嵌合し
合うキャップ状の固定具11を溶接固定して支持具とな
し、かつ支持ピン10と固定具11との間には皿ばねな
どの圧縮ばね部材12が介挿されている。
【0014】かかる構成により、燃料電池5の上部締付
板52は支持ピン10,キャップ状固定具11を介して
横方向への動きが拘束されるように補強枠9に支持され
るとともに、上下方向では圧縮ばね部材12を介して変
位可能に拘束支持されている。したがって、補強枠9は
本来の防振機能を確保しつつ、燃料電池5の運転,停止
に伴うセルスタック51と補強枠9との間の熱膨張差を
吸収して燃料電池5の各部に不当な熱応力が加わるのを
防止することができる。
【0015】実施例3:図3は前記実施例2の応用実施
例を示すものであり、燃料電池5の上部締付板52に固
着した支持ピン10に対して、補強枠9の梁92には支
持ピン10と嵌合し合う支持具としてのボス13が設け
てある。かかる構成により、実施例2と同様な熱膨張差
の吸収機能が得られる。
【0016】実施例4:図4,図5は補強枠の構築に際
しての省スペース化を図ったも実施例であり、補強枠9
を構成している4本の支柱91はそれぞれ燃料電池5の
セルスタック51の外周四隅に分散してマニホールド5
4の相互間に残存するコーナースペース内に設置し、か
つ支柱91の下端を燃料電池5の下部締付板53の外周
端部に連結して構築されており、該補強枠9の頂部に設
けた固定具11(図2と同様な支持具)に燃料電池5の
上部締付板52が図2で述べたと同様な方式で支持され
ている。また、図示実施例では、各支柱91の間にまた
がってマニホールド54の外方を取り囲むように補強ス
テー94を備えており、さらに、補強枠9の各支柱9
1,補強ステー94は継手95を含む分割構造として、
燃料電池5の保守点検時などに補強枠9が簡単に分解で
きるように構成されている。
【0017】かかる構成では、先記の実施例1〜3と比
べて、補強枠9が燃料電池5と一体的に構築されている
ので、燃料電池5を車両に搭載する場合の施工が簡単に
行えて便利である。しかも、セルスタック51の外周四
隅に残存するコーナースペースを利用してここに補強枠
9の支柱91を配置したので、燃料電池5よ外方への張
り出し寸法が少なくて済み、図7で示したように車体内
部の限られたスペースに燃料電池発電設備4を組み込む
場合に有利となる。なお、この実施例では補強枠9を燃
料電池5の下部締付板53を基台としてその上に構築し
ているが、下部締付板53の代わりに燃料電池5を搭載
したベース架台8(図1参照)に補強枠9を構築して実
施することもできる。
【0018】実施例5:図6は前記実施例4をさらに発
展させて、補強枠9を反応ガスの給気,排気導管として
利用するようにした実施例を示す。すなわち、この実施
例では燃料電池5の周域に設置した補強枠9の4本の支
柱91に中空パイプを採用し、かつそれぞれの支柱を燃
料ガス(H2 ),空気(O2 )の給気,排気用導管とし
て反応ガス系の配管に接続するとともに、各支柱91か
ら分岐した接続配管14をこれと対応するマニホールド
54に接続してセルスタック51に反応ガスを供給する
ようにしたものである。なお、中空パイプの各支柱91
は相互間でパイプ同士が連通し合わないように上端で封
止されている。このように補強枠9の支柱91を反応ガ
ス導管と兼用させることにより、燃料電池5に対する反
応ガス供給系の配管構造を大幅に簡略化できる。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の車両搭載型
燃料電池の支持構造によれば、車両の発進,停止,走行
に伴う振動,衝撃などが燃料電池に及ぼす影響を大幅に
緩和し、燃料電池の運転中にセルスタックから反応ガ
ス,電解質が漏出したり、カーボン製のセルスタック電
極基材が破損したりするトラブル発生を防止でき、これ
により車両搭載型燃料電池の実用化に向けて安全性,信
頼性の大幅な向上化が図れる。
【0020】また、前記支持構造の実施態様として、補
強枠の支持具に対して燃料電池の上部締付板を上下方向
で変位可能に支持した構造では、燃料電池の運転,停止
に伴う補強枠との間の熱膨張差を吸収することができ、
さらに補強枠の支柱を中空パイプとして反応ガスの給
気,排気用導管として利用する構造では、反応ガス供給
系における燃料電池周辺の配管構造を簡略化できるなど
の利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に対応する支持構造全体の構
成図
【図2】本発明の実施例2に対応する支持構造の要部構
成図
【図3】本発明の実施例3に対応する支持構造の要部構
成図
【図4】本発明の実施例4に対応する支持構造全体の構
成斜視図
【図5】図4の平面図
【図6】本発明の実施例5に対応する支持構造全体の構
成斜視図
【図7】燃料電池を搭載した電気自動車のイメージ図
【符号の説明】
5 燃料電池 51 セルスタック 52 上部締付板 53 下部締付板 54 マニホールド 7 車体床面 8 ベース架台 9 補強枠 91 支柱 92 梁 10 支持ピン 11 固定具 12 ばね部材 14 接続配管

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車体の床面上に据付けたセルスタック, 上
    下締付板, マニホールドの組立体からなる燃料電池に対
    し、燃料電池の周域に補強枠を構築するとともに、該補
    強枠の頂部に支持具を介して燃料電池の上部締付板を支
    持したことを特徴とする車両搭載型燃料電池の支持構
    造。
  2. 【請求項2】請求項1記載の支持構造において、補強枠
    が燃料電池の周域に立てた複数本の支柱と、支柱に連ね
    て各支柱の間を相互連結する梁と、梁に燃料電池の上部
    締付板を拘束支持する支持具とからなることを特徴とす
    る車両搭載型燃料電池の支持構造。
  3. 【請求項3】請求項1記載の支持構造において、補強枠
    が燃料電池と独立して車体の床面上に構築されているこ
    とを特徴とする車両搭載型燃料電池の支持構造。
  4. 【請求項4】請求項1記載の支持構造において、補強枠
    が燃料電池の下部締付板を基台としてその上に構築され
    ていることを特徴とする車両搭載型燃料電池の支持構
    造。
  5. 【請求項5】請求項1記載の支持構造において、補強枠
    の支持具に対して燃料電池の上部締付板が上下方向で変
    位可能に支持されていることを特徴とする車両搭載型燃
    料電池の支持構造。
  6. 【請求項6】請求項5記載の支持構造において、補強枠
    の支持具と上部締付板との間に圧縮ばね部材を介挿した
    ことを特徴とする車両搭載型燃料電池の支持構造。
  7. 【請求項7】請求項2記載の支持構造において、補強枠
    の支柱をセルスタックの外周四隅に残存するマニホール
    ド相互間のコーナースペースに設置したことを特徴とす
    る車両搭載型燃料電池の支持構造。
  8. 【請求項8】請求項1記載の支持構造において、補強枠
    の支柱を中空パイプとなし、かつ該中空パイプを反応ガ
    ス給気,排気用のガス導管として対応するマニホールド
    との間に接続配管を施したことを特徴とする車両搭載型
    燃料電池の支持構造。
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