(57)【要約】【課題】容易に軽量化を図るとともに、外部荷重を確実に受けることができ、燃料電池スタックを良好に保護することを可能にする。【解決手段】車載用燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１４と、前記燃料電池スタック１４を収容するボックス１６とを備える。ボックス１６は、アッパープレート７０及びダウンプレート７２を備える。アッパープレート７０は、矩形状を有し、一方の対角を構成する一対の角部７０Ｌ、７０Ｒが、第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂに結合されるとともに、他方の対角を構成する一対の角部７０Ｆ、７０Ｂが、前方サイドプレート６６及び後方サイドプレート６８に結合される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が水平方向に積層されるとともに、積層方向の両端に矩形状のエンドプレートが配設される燃料電池スタックと、
一対の前記エンドプレートの両側辺間に配設される２枚のサイドプレート、一対の前記エンドプレートの上辺間に配設されるアッパープレート、及び一対の前記エンドプレートの下辺間に配設されるダウンプレートと、一対の前記エンドプレートとを有し、前記燃料電池スタックを収容するボックスと、
を備える車載用燃料電池システムであって、
少なくとも前記アッパープレート又は前記ダウンプレートは、矩形状を有し、一方の対角を構成する一対の角部が、一対の前記エンドプレートに結合されるとともに、他方の対角を構成する一対の角部が、一対の前記サイドプレートに結合されることを特徴とする車載用燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の車載用燃料電池システムにおいて、前記燃料電池スタックは、前記燃料電池が車両に対して車幅方向に積層されるとともに、
少なくとも前記アッパープレート又は前記ダウンプレートは、車両進行方向の前記一対の角部と一対の前記サイドプレートとが、水平方向にねじ込まれるねじ部材により螺合され、且つ、前記積層方向の前記一対の角部と一対の前記エンドプレートとが、鉛直方向にねじ込まれるねじ部材により螺合されることを特徴とする車載用燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２記載の車載用燃料電池システムにおいて、少なくとも前記アッパープレート又は前記ダウンプレートは、前記積層方向の中央部に前記車両進行方向に延在するリブを備えることを特徴とする車載用燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車載用燃料電池システムにおいて、少なくとも一方の前記エンドプレートには、前記積層方向に沿って前記燃料ガス、前記酸化剤ガス又は冷却媒体の少なくともいずれかの流体を流通させる流体連通孔が設けられ、
少なくとも前記アッパープレート又は前記ダウンプレートと前記エンドプレートとの締結部位は、前記流体連通孔から離間して設定されることを特徴とする車載用燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車載用燃料電池システムにおいて、少なくとも一方の前記サイドプレートの一端には、水平方向に且つ前記ボックスの内側に屈曲する折り曲げ部が一体に設けられることを特徴とする車載用燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が水平方向に積層されるとともに、積層方向の両端に矩形状のエンドプレートが配設される燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを収容するボックスと、を備える車載用燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この燃料電池スタックでは、特に車載用として使用される際、揺れや振動の他、外部荷重が付与され易い。従って、燃料電池スタック全体の剛性を確保するため、前記燃料電池スタックをボックス内に収容する構成が採用されている。この種の構成として、例えば、特許文献１に開示されている車両搭載型燃料電池が知られている。
【０００４】
この燃料電池は、図７に示すように、セル１とセパレータ２とを交互に複数積層した積層体３と、前記セル１の積層方向の両端に位置して前記積層体３を均一に圧接するための第１の締め付け板４及び第２の締め付け板５とを有している。第１の締め付け板４と第２の締め付け板５との間は、締め付けスタッド６を用いて締め付けている。
【０００５】
燃料電池は、さらに積層体３を覆う補強枠７と、前記補強枠７と締め付け板４、５との間を接続するばね部材（圧縮ばね）８とを有している。補強枠７は、少なくとも一部を車両に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９７３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の燃料電池では、積層体３を覆って補強枠７が設けられており、前記補強枠７は、前記積層体３を収容するボックス形状を有している。従って、ボックスである補強枠７は、重量が相当に重くなってしまい、車載用として要請される軽量化が容易に図られないという問題がある。
【０００８】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、容易に軽量化を図るとともに、外部荷重を確実に受けることができ、燃料電池スタックを良好に保護することが可能な車載用燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が水平方向に積層されるとともに、積層方向の両端に矩形状のエンドプレートが配設される燃料電池スタックと、一対の前記エンドプレートの両側辺間に配設される２枚のサイドプレート、一対の前記エンドプレートの上辺間に配設されるアッパープレート、及び一対の前記エンドプレートの下辺間に配設されるダウンプレートと、一対の前記エンドプレートとを有し、前記燃料電池スタックを収容するボックスと、を備える車載用燃料電池システムに関するものである。
【００１０】
この車載用燃料電池システムでは、少なくともアッパープレート又はダウンプレートは、矩形状を有し、一方の対角を構成する一対の角部が、一対のエンドプレートに結合されるとともに、他方の対角を構成する一対の角部が、一対のサイドプレートに結合されている。
【００１１】
また、この車載用燃料電池システムでは、燃料電池スタックは、燃料電池が車両に対して車幅方向に積層されるとともに、少なくともアッパープレート又はダウンプレートは、車両進行方向の一対の角部と一対のサイドプレートとが、水平方向にねじ込まれるねじ部材により螺合され、且つ、積層方向の一対の角部と一対のエンドプレートとが、鉛直方向にねじ込まれるねじ部材により螺合されることが好ましい。
【００１２】
さらに、この車載用燃料電池システムでは、少なくともアッパープレート又はダウンプレートは、積層方向の中央部に車両進行方向に延在するリブを備えることが好ましい。
【００１３】
さらにまた、この車載用燃料電池システムでは、少なくとも一方のエンドプレートには、積層方向に沿って燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体の少なくともいずれかの流体を流通させる流体連通孔が設けられ、少なくともアッパープレート又はダウンプレートと前記エンドプレートとの締結部位は、前記流体連通孔から離間して設定されることが好ましい。
【００１４】
また、この車載用燃料電池システムでは、少なくとも一方のサイドプレートの一端には、水平方向に且つボックスの内側に屈曲する折り曲げ部が一体に設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、少なくともアッパープレート又はダウンプレートは、一方の対角位置の角部が一対のエンドプレートに連結され、他方の対角位置の角部が一対のサイドプレートに連結されている。従って、ボックスは、少なくとも上面又は下面が菱形プレートにより構成されている。このため、ボックス全体として容易に軽量化を図るとともに、外部荷重を確実に受けることができ、燃料電池スタックを良好に保護することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る車載用燃料電池システムが搭載された燃料電池電気自動車の概略平面説明図である。
【図２】前記車載用燃料電池システムの概略斜視説明図である。
【図３】前記車載用燃料電池システムの一部分解斜視説明図である。
【図４】前記車載用燃料電池システムを構成する燃料電池の要部分解斜視説明図である。
【図５】前記車載用燃料電池システムを構成するボックスの、図２中、Ｖ−Ｖ線断面説明図である。
【図６】前記車載用燃料電池システムの第１エンドプレートの、図２中、ＶＩ−ＶＩ線断面説明図である。
【図７】特許文献１に開示されている車両搭載型燃料電池の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る車載用燃料電池システム１０は、燃料電池電気自動車（燃料電池車両）１２のフロントボックス（所謂、モータルーム）１２ｆに収容される。車載用燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１４と、前記燃料電池スタック１４を収容するボックス１６とを備える（図１及び図２参照）。
【００１８】
燃料電池スタック１４は、図３に示すように、複数の横長形状の燃料電池１８が立位姿勢で燃料電池電気自動車１２の車長方向（車両進行方向）（矢印Ａ方向）に交差する車幅方向（矢印Ｂ方向）に積層される。燃料電池１８の積層方向一端には、第１ターミナルプレート２０ａ、第１絶縁プレート２２ａ及び第１エンドプレート２４ａが、外方に向かって順次配設される。燃料電池１８の積層方向他端には、第２ターミナルプレート２０ｂ、第２絶縁プレート２２ｂ及び第２エンドプレート２４ｂが、外方に向かって順次配設される。
【００１９】
横長形状（長方形状）の第１エンドプレート２４ａの略中央部（中央部から偏心していてもよい）からは、第１ターミナルプレート２０ａに接続された第１電力出力端子２６ａが外方に向かって延在する。横長形状（長方形状）の第２エンドプレート２４ｂの略中央部からは、第２ターミナルプレート２０ｂに接続された第２電力出力端子２６ｂが外方に向かって延在する。
【００２０】
第１エンドプレート２４ａと第２エンドプレート２４ｂの各辺間には、それぞれ各辺の中央位置に対応して一定の長さを有する連結バー２８の両端がねじ３０により固定され、複数の積層された燃料電池１８に積層方向（矢印Ｂ方向）の締め付け荷重を付与する。
【００２１】
図４に示すように、燃料電池１８は、電解質膜・電極構造体３２と、前記電解質膜・電極構造体３２を挟持する第１金属セパレータ３４及び第２金属セパレータ３６とを備える。
【００２２】
第１金属セパレータ３４及び第２金属セパレータ３６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成される。第１金属セパレータ３４及び第２金属セパレータ３６は、平面が矩形状を有するとともに、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。なお、第１金属セパレータ３４及び第２金属セパレータ３６に代えて、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。
【００２３】
第１金属セパレータ３４及び第２金属セパレータ３６は、横長形状を有するとともに、長辺が水平方向（矢印Ａ方向）に延在し且つ短辺が重力方向（矢印Ｃ方向）に延在するように構成される。なお、短辺が水平方向に延在し且つ長辺が重力方向に延在するように構成してもよい。
【００２４】
燃料電池１８の長辺方向（矢印Ａ方向）の一端縁部には、矢印Ｂ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔３８ａと、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔４０ａとが設けられる。
【００２５】
燃料電池１８の長辺方向の他端縁部には、矢印Ｂ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔４０ｂと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔３８ｂとが設けられる。
【００２６】
燃料電池１８の短辺方向（矢印Ｃ方向）の両端縁部一方側には、すなわち、酸化剤ガス供給連通孔３８ａ及び燃料ガス供給連通孔４０ａ側には、矢印Ｂ方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するための２つの冷却媒体供給連通孔４２ａが、対向する辺に設けられる。燃料電池１８の短辺方向の両端縁部他方側には、すなわち、燃料ガス排出連通孔４０ｂ及び酸化剤ガス排出連通孔３８ｂ側には、矢印Ｂ方向に互いに連通して、冷却媒体を排出するための２つの冷却媒体排出連通孔４２ｂが、対向する辺に設けられる。
【００２７】
電解質膜・電極構造体３２は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜４４と、前記固体高分子電解質膜４４を挟持するカソード電極４６及びアノード電極４８とを備える。
【００２８】
カソード電極４６及びアノード電極４８は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜４４の両面に形成される。
【００２９】
第１金属セパレータ３４の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３４ａには、酸化剤ガス供給連通孔３８ａと酸化剤ガス排出連通孔３８ｂとを連通する酸化剤ガス流路５０が形成される。酸化剤ガス流路５０は、矢印Ａ方向に延在する複数本の波状流路溝により形成される。
【００３０】
第２金属セパレータ３６の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３６ａには、燃料ガス供給連通孔４０ａと燃料ガス排出連通孔４０ｂとを連通する燃料ガス流路５２が形成される。燃料ガス流路５２は、矢印Ａ方向に延在する複数本の波状流路溝により形成される。
【００３１】
第２金属セパレータ３６の面３６ｂと隣接する第１金属セパレータ３４の面３４ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔４２ａ、４２ａと冷却媒体排出連通孔４２ｂ、４２ｂとに連通する冷却媒体流路５４が形成される。この冷却媒体流路５４は、電解質膜・電極構造体３２の電極範囲にわたって冷却媒体を流通させる。
【００３２】
第１金属セパレータ３４の面３４ａ、３４ｂには、この第１金属セパレータ３４の外周端縁部を周回して第１シール部材５６が一体成形される。第２金属セパレータ３６の面３６ａ、３６ｂには、この第２金属セパレータ３６の外周端縁部を周回して第２シール部材５８が一体成形される。
【００３３】
第１シール部材５６及び第２シール部材５８としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。
【００３４】
図３に示すように、第１エンドプレート２４ａには、酸化剤ガス供給連通孔３８ａ、酸化剤ガス排出連通孔３８ｂ、燃料ガス供給連通孔４０ａ及び燃料ガス排出連通孔４０ｂに連通する酸化剤ガス供給マニホールド６０ａ、酸化剤ガス排出マニホールド６０ｂ、燃料ガス供給マニホールド６２ａ及び燃料ガス排出マニホールド６２ｂが取り付けられる。
【００３５】
第２エンドプレート２４ｂには、図１に示すように、冷却媒体供給連通孔４２ａ及び冷却媒体排出連通孔４２ｂに連通する冷却媒体供給マニホールド６４ａ及び冷却媒体排出マニホールド６４ｂが取り付けられる。
【００３６】
ボックス１６は、車幅方向（矢印Ｂ方向）両端の２辺が第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂにより構成される。図３及び図５に示すように、ボックス１６の車長方向（矢印Ａ方向）両端の２辺は、前方サイドプレート６６及び後方サイドプレート６８により構成される。ボックス１６の車高方向（矢印Ｃ方向）両端の２辺は、アッパープレート７０及びダウンプレート７２により構成される。
【００３７】
前方サイドプレート６６、後方サイドプレート６８、アッパープレート７０及びダウンプレート７２は、例えば、押し出し成形や鋳造、又は機械加工等により形成される。
【００３８】
図３、図５及び図６に示すように、前方サイドプレート６６は、車高方向に延在する鉛直部６６ａと、前記鉛直部６６ａの上端に一体成形され、車長方向後方（矢印Ａｂ方向）に延在する、すなわち、ボックス１６の内側に屈曲する折り曲げ部６６ｂとを有する。
【００３９】
鉛直部６６ａの水平方向中央部下端には、ボックス１６の内方に膨出する内側膨出部６６ａｉが形成される。内側膨出部６６ａｉの外面から溝部６６ａｍが形成されるとともに、前記溝部６６ａｍを構成する内壁面には、例えば、２つのねじ孔６６ａｆが設けられる（図３及び図５参照）。鉛直部６６ａの水平方向中央部上端には、折り曲げ部６６ｂを貫通して、例えば、２つのねじ孔６６ｂｆが設けられる。
【００４０】
図３、図５及び図６に示すように、後方サイドプレート６８は、車高方向に延在する鉛直部６８ａと、前記鉛直部６８ａの下端に一体成形され、車長方向前方（矢印Ａｆ方向）に延在する、すなわち、ボックス１６の内側に屈曲する折り曲げ部６８ｂとを有する。
【００４１】
鉛直部６８ａの水平方向中央部上端には、ボックス１６の内方に膨出する内側膨出部６８ａｉが形成される。内側膨出部６８ａｉの外面から溝部６８ａｍが形成されるとともに、前記溝部６８ａｍを構成する内壁面には、例えば、２つのねじ孔６８ａｆが設けられる（図３及び図５参照）。鉛直部６８ａの水平方向中央部下端には、折り曲げ部６８ｂを貫通して、例えば、２つのねじ孔６８ｂｆが設けられる。
【００４２】
図３及び図６に示すように、前方サイドプレート６６は、第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂの前方側鉛直辺に、ねじ３０間に位置してねじ７６により固定される。後方サイドプレート６８は、第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂの後方側鉛直辺に、ねじ３０間に位置してねじ７６により固定される。
【００４３】
図６に示すように、前方サイドプレート６６は、折り曲げ部６６ｂと第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂとのねじ７６を用いた締結位置が、燃料ガス排出連通孔４０ｂの位置より内側（第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂの中央寄り）に離間した位置に設定される。後方サイドプレート６８は、折り曲げ部６８ｂと第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂとのねじ７６を用いた締結位置が、燃料ガス供給連通孔４０ａの位置より内側（第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂの中央寄り）に離間した位置に設定される。
【００４４】
図２及び図３に示すように、アッパープレート７０は、矩形状、菱形形状、正方形状又は長方形状を有し、一方の対角を構成する一対の角部７０Ｌ、７０Ｒが、第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂに結合されるとともに、他方の対角を構成する一対の角部７０Ｆ、７０Ｂが、前方サイドプレート６６及び後方サイドプレート６８に結合される。アッパープレート７０の上部には、積層方向中央部に車両進行方向に延在する補強用リブ７０ａが設けられる。リブ７０ａの車幅方向両側には、薄肉部７０ｂが形成され、アッパープレート７０の軽量化が図られる。アッパープレート７０は、リブ７０ａを中心に左右対称形状が好ましい。アッパープレート７０の平面と燃料電池スタック１４との間には、四隅に三角形の空隙が形成される。
【００４５】
角部７０Ｌ、７０Ｒには、孔部７０Ｌｆ、７０Ｒｆが鉛直方向に形成される。図３及び図６に示すように、孔部７０Ｌｆは、第１エンドプレート２４ａの上辺に一対のねじ３０間に位置して形成されたねじ穴７４ａと同軸上に配置される。孔部７０Ｒｆは、第２エンドプレート２４ｂの上辺に一対のねじ３０間に位置して形成されたねじ穴７４ｂと同軸上に配置される。孔部７０Ｌｆ、７０Ｒｆには、ねじ７６が挿入され、各ねじ７６の先端がねじ穴７４ａ、７４ｂに螺合することにより、アッパープレート７０は、第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂに固定される。
【００４６】
図３及び図５に示すように、角部７０Ｆの先端面には、水平方向に延在して２つのねじ穴７０Ｆｆが形成される。ねじ穴７０Ｆｆは、前方サイドプレート６６のねじ孔６６ｂｆと同軸上に配置され、水平方向にねじ込まれるねじ７６を介して、角部７０Ｆと前記前方サイドプレート６６とが固定される。
【００４７】
角部７０Ｂの水平面には、鉛直方向に向かって２つのねじ孔７０Ｂｆが形成される。アッパープレート７０と後方サイドプレート６８とは、アングル部材７８により連結される。アングル部材７８は、断面略Ｌ形状を有し、後方サイドプレート６８の溝部６８ａｍの内壁面に接合される鉛直部７８ａと、アッパープレート７０の角部７０Ｂの水平面に配設される水平部７８ｂとを一体に有する。アングル部材７８の内側鉛直面は、アッパープレート７０の角部７０Ｂの端面から離間して隙間７８ｓを形成する。
【００４８】
アングル部材７８の鉛直部７８ａ及び水平部７８ｂには、長円８０ａ、８０ｂが形成される。アングル部材７８の長円８０ａに挿入されるねじ７６は、後方サイドプレート６８の内側膨出部６８ａｉのねじ孔６８ａｆに水平方向にねじ込まれる。アングル部材７８の長円８０ｂに挿入されるねじ７６は、角部７０Ｂのねじ孔７０Ｂｆに鉛直方向にねじ込まれる。
【００４９】
ダウンプレート７２は、上記のアッパープレート７０と同様に構成されており、同一の構成要素には、参照数字７２に同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、ダウンプレート７２は、アッパープレート７０とは異なり、燃料電池スタック１４の底面全体を覆って配置される長方形状に構成してもよい。また、アッパープレート７０を燃料電池スタック１４の上面全体を覆って配置される長方形状に構成する一方、ダウンプレート７２のみを上記のアッパープレート７０と同様に構成してもよい。
【００５０】
このように構成される車載用燃料電池システム１０の動作について、以下に説明する。
【００５１】
先ず、図２に示すように、第１エンドプレート２４ａの酸化剤ガス供給マニホールド６０ａから酸化剤ガス供給連通孔３８ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。第１エンドプレート２４ａの燃料ガス供給マニホールド６２ａから燃料ガス供給連通孔４０ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、第２エンドプレート２４ｂでは、冷却媒体供給マニホールド６４ａから一対の冷却媒体供給連通孔４２ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００５２】
このため、図４に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔３８ａから第１金属セパレータ３４の酸化剤ガス流路５０に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路５０に沿って矢印Ａ方向に移動し、電解質膜・電極構造体３２のカソード電極４６に供給される。
【００５３】
一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔４０ａから第２金属セパレータ３６の燃料ガス流路５２に供給される。燃料ガスは、燃料ガス流路５２に沿って矢印Ａ方向に移動し、電解質膜・電極構造体３２のアノード電極４８に供給される。
【００５４】
従って、電解質膜・電極構造体３２では、カソード電極４６に供給される酸化剤ガスと、アノード電極４８に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
【００５５】
次いで、電解質膜・電極構造体３２のカソード電極４６に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔３８ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。一方、電解質膜・電極構造体３２のアノード電極４８に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔４０ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。
【００５６】
また、一対の冷却媒体供給連通孔４２ａに供給された冷却媒体は、第１金属セパレータ３４及び第２金属セパレータ３６間の冷却媒体流路５４に導入される。冷却媒体は、一旦矢印Ｃ方向内方に沿って流動した後、矢印Ａ方向に移動して電解質膜・電極構造体３２を冷却する。この冷却媒体は、矢印Ｃ方向外方に移動した後、一対の冷却媒体排出連通孔４２ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。
【００５７】
この場合、本実施形態では、アッパープレート７０は、一方の対角を構成する一対の角部７０Ｌ、７０Ｒが、第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂに結合されるとともに、他方の対角を構成する一対の角部７０Ｆ、７０Ｂが、前方サイドプレート６６及び後方サイドプレート６８に結合されている。一方、ダウンプレート７２は、アッパープレート７０と同様に構成されている。
【００５８】
このため、ボックス１６は、上面及び下面（なお、少なくとも上面又は下面のいずれか一方でもよい）が正方形、長方形又は菱形プレートにより構成されている。従って、ボックス１６全体として容易に軽量化を図るとともに、外部荷重を確実に受けることができ、燃料電池スタック１４を良好に保護することが可能になるという効果が得られる。
【００５９】
その際、アッパープレート７０の上部には、積層方向中央部に車両進行方向に延在する補強用リブ７０ａが設けられている。これにより、アッパープレート７０は、貫通又は薄肉状（薄肉部７０ｂ）に構成しても、所望の強度を確実に得ることができるとともに、特に車両進行方向からの外部荷重を確実に受けることが可能になる。また、ダウンプレート７２においても、同様である。
【００６０】
さらに、本実施形態では、図５に示すように、アッパープレート７０は、車両進行方向の一対の角部７０Ｆ、７０Ｂと前方サイドプレート６６及び後方サイドプレート６８とが、水平方向にねじ込まれるねじ７６により螺合されている。角部７０Ｂと後方サイドプレート６８とは、アングル部材７８を介して連結されるとともに、前記アングル部材７８は、水平方向にねじ込まれるねじ７６により前記後方サイドプレート６８に固定されている。このため、車両進行方向からの外部荷重を確実に受け、しかも前記外部荷重を第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂに伝えることができる。
【００６１】
すなわち、第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂを有効利用して、アッパープレート７０の軽量化が容易に図られる。ダウンプレート７２においても、同様である。
【００６２】
さらにまた、前方サイドプレート６６は、左右両側がねじ７６を介して第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂの側部に固定されている。従って、前方サイドプレート６６に外部荷重が作用すると、この外部荷重を第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂに均等に分配することができる。
【００６３】
また、図６に示すように、前方サイドプレート６６は、折り曲げ部６６ｂと第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂとの締結位置が、燃料ガス排出連通孔４０ｂの位置より内側に離間した位置に設定されている。一方、後方サイドプレート６８は、折り曲げ部６８ｂと第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂとの締結位置が、燃料ガス供給連通孔４０ａの位置より内側に離間した位置に設定されている。
【００６４】
これにより、燃料ガス排出連通孔４０ｂ及び燃料ガス供給連通孔４０ａを、外部荷重から確実に保護することが可能になる。しかも、前方サイドプレート６６は、折り曲げ部６６ｂにより曲げ強度が向上し、外部荷重が付与されても、変形して燃料電池１８と干渉することを阻止することができる。
【００６５】
さらに、アッパープレート７０の角部７０Ｌ、７０Ｒと第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂとは、一対のねじ３０間に位置して、すなわち、第１エンドプレート２４ａの車両進行方向中央部及び第２エンドプレート２４ｂの車両進行方向中央部に、ねじ７６により固定されている。
【００６６】
このため、締結部位は、連通孔を避けた位置に設定され、第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂの強度を維持するとともに、荷重を円滑に伝達することが可能になる。ダウンプレート７２においても、同様である。
【符号の説明】
【００６７】
１０…車載用燃料電池システム        １２…燃料電池電気自動車
１２ｆ…フロントボックス            １４…燃料電池スタック
１６…ボックス                      １８…燃料電池
２４ａ、２４ｂ…エンドプレート      ３０、７６…ねじ
３２…電解質膜・電極構造体          ３４、３６…金属セパレータ
３８ａ…酸化剤ガス供給連通孔        ３８ｂ…酸化剤ガス排出連通孔
４０ａ…燃料ガス供給連通孔          ４０ｂ…燃料ガス排出連通孔
４２ａ…冷却媒体供給連通孔          ４２ｂ…冷却媒体排出連通孔
４４…固体高分子電解質膜            ４６…カソード電極
４８…アノード電極                  ５０…酸化剤ガス流路
５２…燃料ガス流路                  ５４…冷却媒体流路
６６…前方サイドプレート            ６８…後方サイドプレート
７０…アッパープレート              ７０ａ…リブ
７０Ｂ、７０Ｆ、７０Ｌ、７０Ｒ…角部
７０Ｆｆ…ねじ穴                    ７０Ｌｆ、７０Ｒｆ…孔部
７２…ダウンプレート                ７８…アングル部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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