(57)【要約】【課題】  軽量化を実現する燃料電池のマウント構造体を提供すること。【解決手段】  燃料電池本体１０が収容される燃料電池ケース６０底板の上面に設けられ、互いに異なる個所で前記燃料電池本体１０をそれぞれ支持する複数の第１連結部材６５と、前記燃料電池ケース６０の外側であって前記第１連結部材６５の下方に位置し、前記燃料電池ケース６０底板の下面を構造体（基台）６８上で支持する第２連結部材６６とを備えた。燃料電池本体１０は、第１連結部材６５によって３点で燃料電池ケース６０に支持した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池本体が収容される燃料電池ケース底板の上面に設けられ、前記燃料電池本体を支持する第１連結部材と、前記燃料電池ケースの外側であって前記第１連結部材の下方に位置し、前記燃料電池ケース底板の下面を基台上で支持する第２連結部材とを備えたことを特徴とする燃料電池マウント構造体。
【請求項２】
前記燃料電池本体は、前記第１連結部材によって３点で前記燃料電池ケースに支持されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池マウント構造体。
【請求項３】
前記第２連結部材が前記燃料電池ケースに接する面積は、前記第１連結部材が前記燃料電池ケースに接する面積よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池マウント構造体。
【請求項４】
前記燃料電池は、積層された複数の燃料電池モジュールが一対のエンドプレートによって挟み込まれて構成され、該エンドプレートの下端が前記第１連結部材によって支持されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池マウント構造体。
【請求項５】
前記燃料電池ケースは、互いに固定されたアッパケースとロアケースとを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の燃料電池のマウント構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池（たとえば、固体高分子電解質型燃料電池）をマウントする構造体に関し、特に車両に搭載するのに好適なマウント構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質型燃料電池は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータとからなるセルを１層以上重ねてモジュールとし、モジュールを積層して構成される。ＭＥＡは、イオン交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード）および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード）とからなる。セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル（電極板）、インシュレータ、エンドプレートを配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート）とボルトにて固定して、スタックが形成される。
【０００３】
図８は上記のような燃料電池を車両等にマウントするためのマウント構造体である。燃料電池本体１は燃料電池ケース２内において支持部３を介して３点で支持され、燃料電池ケース２は車両へ取付けられる構造材４に対して取付け部５を介して４点で支持されている。燃料電池本体１が燃料電池ケース２に収容されていることで、気密・液密性が高い。
【特許文献１】特開２００２−３６７６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の構成においては、燃料電池ケース２が燃料電池本体１を支持する位置と、構造体４が燃料電池ケース２を支持する位置とが異なっている。したがって、曲げモーメントに対する強度を持たせるために、燃料電池ケース２の下半分を構成するロアケース２ａを厚肉化し、構造体４と溶接して一体化させる必要があった。そのため、燃料電池ケース２が重いという問題があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、軽量化を実現する燃料電池のマウント構造体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】
【０００６】
本発明においては上記の課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に記載の燃料電池マウント構造体は、燃料電池本体が収容される燃料電池ケース底板の上面に設けられ、前記燃料電池本体を支持する第１連結部材と、前記燃料電池ケースの外側であって前記第１連結部材の下方に位置し、前記燃料電池ケース底板の下面を基台上で支持する第２連結部材とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、第１連結部材の重力作用方向（鉛直方向）下方に第２連結部材が位置し、燃料電池本体の荷重は第１連結部材から第２連結部材を介して基台に作用する。第１連結部材及び第２連結部材は複数の連結部材であっても、例えば「ロ」の字状をなす単一の連結部材であってもよい。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池マウント構造体において、前記燃料電池本体は、前記第１連結部材によって３点で前記燃料電池ケースに支持されることを特徴とする。
【０００９】
積層された複数の燃料電池モジュールに螺嵌部材（ボルト）を貫通させて螺嵌によって締結する燃料電池本体では、両端間にねじれが生ずる。本発明によれば、３点で燃料電池本体を支持するので、安定して燃料電池本体を支持できる平面が一つに定まる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の燃料電池マウント構造体において、前記第２連結部材が前記燃料電池ケースに接する面積は、前記第１連結部材が前記燃料電池ケースに接する面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、第２連結部材の支持面積が大きいことで、より安定して燃料電池本体を支持することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池マウント構造体において、前記燃料電池は、積層された複数の燃料電池モジュールが一対のエンドプレートによって挟み込まれて構成され、該エンドプレートの下端が前記第１連結部材によって支持されることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の燃料電池のマウント構造体において、前記燃料電池ケースは、互いに固定されたアッパケースとロアケースとを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、燃料電池ケース内にコネクタやセルモニタ等を収容することができ、高い安全性・密閉性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては以下の効果を得ることができる。
第１連結部材と第２連結部材とが同じ位置で燃料電池本体および燃料電池ケースを支持しているので、燃料電池ケースの底板に対する曲げモーメントを減らすことができる。したがって燃料電池ケースの薄肉化を実現でき、燃料電池ケースを軽量化、小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１に示したものは本発明の一実施形態である燃料電池マウント構造体５５である。まず、本燃料電池マウント構造体５５によって固定される燃料電池の一般的な構造について図２を参照して説明する。なお、以下においては固体高分子電解質型燃料電池を用いて説明するが、下記の例に限定されるものではない。
【００１７】
図２に示した燃料電池本体１０は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータとからなるセルを１層以上重ねてモジュール１９とし、モジュール１９を積層したセル積層体から構成される。
セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル（電極板）２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２Ａ、２２Ｂを配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材２４（たとえば、テンションプレート）とボルト２５にて固定して、スタック２３が形成される。スタック２３の一端側には、エンドプレート２２Ａとインシュレータ２１との間にプレッシャプレート３２が設けられ、プレッシャプレート３２とエンドプレート２２Ａとの間にばね機構３３が設けられてセルにかかる荷重の変動を抑制している。セル電圧は約１ボルトであるので、車両に必要な約４００ボルトの電圧を得るには、たとえば、約２００個のセルを積層して電気的に直列接続し、セル積層体を並列に配して電気的に直列に接続し、並列配置のセル積層体を共通のエンドプレートで挟んでスタック２３とする。
【００１８】
図３、図４に示すように、燃料電池本体１０は、車両客室（キャビン）前方または後方の車体空間３４、３５（客室前方空間３４はエンジンコンパートメント、客室後方空間３５はラゲージルーム）内に搭載される。その場合、燃料電池本体１０は、車両客室前方空間３４内で、または客室後方空間３５内で客室３６側に寄せて配置される。なお、図では燃料電池本体が車両床下に配置される場合も示しており、車両床下に配置された燃料電池本体を符号５０を付けて示してある。客室前方空間３４に設置する場合は、燃料電池本体はダッシュパネル３７のすぐ前に配置される。図では燃料電池本体１０は客室後方空間３５に設置されており、後部座席４０のすぐ後ろであってリヤバンパー４１の前方に配置されている。
燃料電池本体１０は、図１に示された燃料電池マウント構造体５５によって車両サイドメンバー４２に搭載、固定される。客室前方の場合は、燃料電池スタック２３はフロントサイドメンバーに固定され、客室後方の場合は、燃料電池スタック２３はリヤフロアサイドメンバーに固定される。
【００１９】
次に、マウント構造体５５について詳細に説明する。
図１は燃料電池マウント構造体の側断面図、図５は燃料電池マウント構造体の概略斜視図である。図において、符号６０は内部に燃料電池本体１０が収容される燃料電池ケースであり、燃料電池ケース６０は上半分を構成するアッパケース６１と、下半分を構成するロアケース６２とが密閉状態で固定されていることにより高い気密・液密性を有する。燃料電池ケース６０には、燃料電池本体１０の他、コネクタやセルモニタなど燃料電池本体１０に付随する構成部材も収容されている。
【００２０】
燃料電池ケース６０のロアケース６２の底板上面には、互いに異なる個所で燃料電池本体１０をそれぞれ支持する複数の第１連結部材６５が設けられている。
燃料電池ケース６０は構造体（基台）６８によって支持され、構造材６８には、ロアケース６２底板の下面を、第１連結部材６５の下方にてそれぞれ支持する第２連結部材６６が設けられている。
【００２１】
これら第１連結部材６５および第２連結部材６６は、エンドプレート２２Ａ、２２Ｂの下端において、合計３個所において燃料電池スタック２３を支持している。燃料電池スタック２３はモジュール１９積層方向に不図示の螺嵌部材（ボルト）をエンドプレート２２Ａ側から挿入し、螺嵌によって締結する。このため、締結の際にエンドプレート２２Ａ、２２Ｂ間にねじれ（回転）が発生する。このため、ねじれの大きいエンドプレート２２Ａ側で１点、ねじれの小さいエンドプレート２２Ｂ側で２点で支持することで、燃料電池本体１０を一平面上に安定して支持することができる。
【００２２】
次に、第１連結部材６５、第２連結部材６６の構造について詳細に説明する。図６は図１の要部を拡大して示した側断面であり、図７は図６のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
第２連結部材６６は中央部６６ａが下方に延出した形状であり、中央部６６ａの上部両側にフランジ部６６ｂを備えている。中央部６６ａの下面は構造材（パイプ）６８に溶接され、上部のフランジ部６６ｂにおいて第１連結部材６５の座板６５ａとの間にロアケース６２を挟み込んだ状態でボルト７０およびナット７１により固定されている。
第１連結部材６５は、ボルト７０およびナット７１により固定された座板６５ａを備え、さらに座板６５ａにより固定された座台６５ｂを介して、エンドプレート２２Ｂにボルト７２が締め付けられることにより、燃料電池本体１０に第１連結部材６５が固定されている。
【００２３】
なお、ロアケース６２には開口６２ａが設けられ、ボルト７２はロアケース６２の外側から固定することができるようになっている。
また、座板６５ａとボルト７２との間に絶縁体６５ｃが設けられていることにより、エンドプレート２２Ｂと燃料電池ケース６０との絶縁が確保されている。
さらに、第２連結部材６６とロアケース６２との間にガスケット等のシール材を介在させておけば、燃料電池ケース６０の密閉性を高めることができる。
【００２４】
また、図６に示された第２連結部材６６から理解されるように、第２連結部材６６は第１連結部材６５より長く構成されている。すなわち、第２連結部材６６は第１連結部材６５がロアケース６２に固定される面積よりも、広い面積でロアケース６２を支持している。これにより安定して燃料電池本体を支持することができる。
第２連結部材６６は、その横断面形状における長手方向が車両の進行方向となるように配設することが好ましい。燃料電池本体１０は重量物であるため、車の加減速時に第２連結部材６６に作用する慣性力が大きい。したがって進行方向に横断面の長手方向を向けることで、燃料電池本体の重量と加減速に伴う慣性力との合力に対する剛性が増し、第２連結部材６６が安定して燃料電池本体１０を支持することができる。
なお、構造材６８の両端部にはカラー７５が溶接留めされ、カラー７５を介して車両側に固定される。
【００２５】
このように構成されていることで、燃料電池本体１０の荷重が、第１連結部材６５から第２連結部材６６を経て構造材６８に支持された状態となっている。
なお、各図においては一方のエンドプレート２２Ｂの断面を示したが、他方のエンドプレート２２Ａ側は１個所で支持されていることを除いて図６、図７の構成と同様であるので説明を省略する。
【００２６】
このように、第１連結部材６５と第２連結部材６６とが同じ位置で燃料電池本体１０および燃料電池ケース６０を支持しているので、ロアケース６２の底板に対する曲げモーメントを減らせることができる。したがってロアケース６２を薄肉化することができて燃料電池ケース６０を軽量化、小型化することができる。
また、螺嵌部材（ボルト）による螺嵌によって締結するスタックにはエンドプレート２２Ａ、２２Ｂ間にねじれが生ずるが、上記のように３点で支持していることで、燃料電池スタック２３を平面で支持することができる。このとき、スタックの長手方向のうちねじれの大きなボルト挿入側（エンドプレート２２Ａ側）を１点で支持し、他側を２点で支持することが望ましい。
また、上記のように車両に設置される燃料電池の場合、重力に加えて車両の加速度が燃料電池に作用する。したがって、本実施形態のように第１連結部材６５と第２連結部材６６とが同じ位置で燃料電池スタック２３を支持することが特に有効である。
【００２７】
なお、燃料電池スタック２３のセル積層方向と構造材６８の長手方向との関係は特に限定されるものではない。上記の例ではセル積層方向と構造材６８が直交関係にあるが、平行関係でもよい。また、上記では構造材６８に燃料電池本体１０を支持させ、構造材６８をさらに車両側に固定している。しかしながら、第２連結部材６６を直接車両側に固定させる構成でもよい。さらにまた、構造材６８は２本でなくてもよく、燃料電池本体１０を支持できればいかなる構成であってもよい。
また、燃料電池ケース６０はアッパケース、ロアケースに分割されていなくてもよい。
さらに、第１連結部材６５及び第２連結部材６６を複数備える構成に限らず、これら連結部材６５，６６を例えば「ロ」の字状をなす単一の連結部材から構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態として示した燃料電池マウント構造体の断面図である。
【図２】燃料電池の構造について示した全体概略図である。
【図３】本実施形態の燃料電池マウント構造体が用いられる車両の概略平面図である。
【図４】図３の車両の概略断面図である。
【図５】燃料電池マウント構造体の概略斜視図である。
【図６】図１の要部を拡大して示した断面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図８】従来の燃料電池マウント構造体を示した側断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０…燃料電池本体、２３…燃料電池スタック、６０…燃料電池ケース、６１…アッパケース、６２…ロアケース、６５…第１連結部材、６６…第２連結部材、６８…構造材（基台）
【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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【図８】
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