(57)【要約】【課題】排気経路の気密性を高めることができる燃料電池の支持構造を提供すること。【解決手段】燃料電池の支持構造は、燃料電池２０と、燃料電池２０から排出ガスを排出するための排気経路３０Ａが形成された排気部３０と、燃料電池２０と排気部３０とを支持する支持フレームと、燃料電池２０を支持フレームに支持するための第１の支持部材と、排気部３０を支持フレームに支持するための第２の支持部材と、を有する。また、燃料電池２０と排気部３０とは、第１の支持部材および第２の支持部材によってそれぞれ別々に支持フレームに固定され、かつ、弾性部材４０を介して互いに連結されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池から排出ガスを排出するための排気経路が形成された排気部と、
前記燃料電池と前記排気部とを支持する支持フレームと、
前記燃料電池を前記支持フレームに支持するための第１の支持部材と、
前記排気部を前記支持フレームに支持するための第２の支持部材と、を有し、
前記燃料電池と前記排気部とは、
前記第１の支持部材および前記第２の支持部材によってそれぞれ別々に前記支持フレームに固定され、かつ、
弾性部材を介して互いに連結されていることを特徴とする燃料電池の支持構造。
【請求項２】
前記弾性部材は、
前記燃料電池と接続する第１の接続面と、
前記排気部と接続する第２の接続面と、を有し、
前記第１の接続面または前記第２の接続面の少なくとも一方は、凹部または該凹部と嵌め合わされる嵌合部の一方を有し、
前記燃料電池は、前記第１の接続面と接続する第３の接続面を有し、
前記排気部は、前記第２の接続面と接続する第４の接続面を有し、
前記第３の接続面または前記第４の接続面の少なくとも一方は、前記凹部または前記嵌合部の他方を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の支持構造。
【請求項３】
前記嵌合部は、その先端に係合部を有し、
前記凹部は、前記係合部と係合する溝部を有することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池の支持構造。
【請求項４】
前記係合部の少なくとも一部に所定の曲率半径の曲面を有することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池の支持構造。
【請求項５】
前記凹部は、前記嵌合部が挿入される挿入路を形成する側壁部を有し、
前記側壁部の前記嵌合部側に向き合う２つの内側面の間隔が、所定位置から前記挿入路の入口に向かって漸次広くなっていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動二輪車や自動車等の車両にあっては、燃料電池とモータとを備える燃料電池車両が開発されている。燃料電池車両は、燃料電池で水素と酸素の化学反応によって発電した電気エネルギーを使って、モータを駆動して走行する。
【０００３】
燃料電池を備える車両では、燃料電池から水素を含むガスをパージして大気中に排出しているため、排出されるガスの水素濃度をできるだけ低くする必要がある。
【０００４】
しかし、排出されるガスの水素濃度を低下させている場合であっても、ガス排出路の途中でガスが漏れて車両の内部空間に滞留した場合は、水素濃度が高くなるおそれがあり、ガス排出路の気密性を高めることが求められている。
【０００５】
特許文献１には、燃料電池ユニットの後方に排気ダクトを接続し、この排気ダクトを第１排気ダクトと第２排気ダクトとから構成し、第１排気ダクトと第２排気ダクトとをシーリングを介して接続することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許５３８２３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、燃料電池の排気経路の気密性を高める方法として、燃料電池ユニットと排気ダクトとを機械的に固定することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、燃料電池と排気ダクトは、重さも形状も異なることから、互いの振動特性が異なる。このため、燃料電池と排気ダクトとを直接接続した場合、車両の振動によって生じる荷重が、燃料電池と排気ダクトとの接続部に集中し、接続部に隙間が生じて排気経路の気密性が保てなくなるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、排気経路の気密性を高めることができる燃料電池の支持構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、燃料電池と、前記燃料電池から排出ガスを排出するための排気経路が形成された排気部と、前記燃料電池と前記排気部とを支持する支持フレームと、前記燃料電池を前記支持フレームに支持するための第１の支持部材と、前記排気部を前記支持フレームに支持するための第２の支持部材と、を有し、前記燃料電池と前記排気部とは、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材によってそれぞれ別々に前記支持フレームに固定され、かつ、弾性部材を介して互いに連結されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、排気経路の気密性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る燃料電池の支持構造を備える車両の後部の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例に係る燃料電池の支持構造を備える車両の後部の平面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】図４は、図３の燃料電池、排気部および弾性部材の接続部の拡大図である。
【図５】図５は、図３とは第２の接続面と第４の接続面との嵌め合い形状を逆にした変形例を示す図である。
【図６】図６は、図３とは第１の接続面と第３の接続面との嵌め合い形状を逆にした変形例を示す図である。
【図７】図７は、図３の燃料電池側の嵌合部に係合部を設けた変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施の形態に係る燃料電池の支持構造は、燃料電池と、燃料電池から排出ガスを排出するための排気経路が形成された排気部と、燃料電池と排気部とを支持する支持フレームと、燃料電池を支持フレームに支持するための第１の支持部材と、排気部を支持フレームに支持するための第２の支持部材と、を有し、燃料電池と排気部とは、第１の支持部材および第２の支持部材によってそれぞれ別々に支持フレームに固定され、かつ、弾性部材を介して互いに連結されていることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る燃料電池の支持構造は、排気経路の気密性を高めることができる。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の一実施例に係る燃料電池の支持構造について、図面を用いて説明する。図１から図４は、本発明の一実施例に係る燃料電池の支持構造を示す図である。図１から図４において、上、下、右、左で示す方向は、運転者から見た方向である。
【００１５】
まず、構成を説明する。図１において、車両１は、運転者が腰掛ける姿勢で乗車する、スクーター形の自動二輪車である。車両１の後部には、鋼管等からなる支持フレーム１０が設けられている。
【００１６】
支持フレーム１０は、運転者が足を置く図示しないフロアの下から後上がりに延びる全体形状を有しており、いわゆるアンダーボーン形式のフレームの一部を構成している。支持フレーム１０は、前方かつ下方寄りに配置されたメインフレーム１０Ａ、１０Ｂと、後方かつ上方寄りに配置されたシートフレーム１０Ｃ、１０Ｄと、を含んで構成されている。支持フレーム１０は、これらのメインフレーム１０Ａ、１０Ｂ、およびシートフレーム１０Ｃ、１０Ｄを締結等により固定することで一体化されている。支持フレーム１０のシートフレーム１０Ｃの上方には図示しないシートが配置される。支持フレーム１０のメインフレーム１０Ｂの下方には図示しない後輪と懸架装置が配置される。
【００１７】
図１、図２、図３において、車両１の後部には、燃料電池２０および排気部３０が設けられている。燃料電池２０は、図示しない水素タンクに貯留された水素を空気中の酸素と反応させることで電気を発電するようになっている。燃料電池２０は、全体として箱形に形成されている。燃料電池２０で発電された電気は図示しない走行用のモータに供給され、モータを駆動する。このように、車両１は、燃料電池車両として構成されている。
【００１８】
排気部３０は、燃料電池２０の後方に設けられている。排気部３０には、燃料電池２０から排出ガスを排出するための排気経路３０Ａが形成されている。
【００１９】
支持フレーム１０は、燃料電池２０と排気部３０を側面から取り囲むように形成されており、燃料電池２０と排気部３０とを支持している。
【００２０】
車両１は、燃料電池２０を支持フレーム１０に支持するための第１の支持部材５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃと、排気部３０を支持フレーム１０に支持するための第２の支持部材５２Ａ、５２Ｂと、を備えている。
【００２１】
第１の支持部材５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃは、燃料電池２０の側方に配置されており、支持フレーム１０に固定されるとともに、燃料電池２０を側方から支持している。より詳しくは、第１の支持部材５１Ａはメインフレーム１０Ｂに固定されており、第１の支持部材５１Ｂ、５１Ｃはシートフレーム１０Ｃに固定されている。
【００２２】
第２の支持部材５２Ａ、５２Ｂは、排気部３０の上方に配置されており、支持フレーム１０に固定されるとともに、排気部３０を上方から支持している。より詳しくは、第２の支持部材５２Ａ、５２Ｂはシートフレーム１０Ｃに固定されている。
【００２３】
このように、燃料電池２０と排気部３０とは、第１の支持部材５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃおよび第２の支持部材５２Ａ、５２Ｂによってそれぞれ別々に支持フレーム１０に固定されており、この支持フレーム１０が燃料電池２０および排気部３０の重量による荷重を受け持っている。
【００２４】
なお、第１の支持部材５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃおよび第２の支持部材５２Ａ、５２Ｂは、支持フレーム１０の一部として一体に形成されていてもよいし、支持フレーム１０とは別部材で作成しておいてから支持フレーム１０に溶接等で固定してもよい。すなわち、支持フレーム１０には、第１の支持部材５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃおよび第２の支持部材５２Ａ、５２Ｂが一体で形成されるか、または別体の第１の支持部材５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃおよび第２の支持部材５２Ａ、５２Ｂが固定される。
【００２５】
車両１は、燃料電池２０と排気部３０の間にゴム等からなる弾性部材４０を備えている。燃料電池２０と排気部３０とは、弾性部材４０を介して、弾性的に、かつ気密に互いに連結されている。弾性部材４０は、燃料電池２０と排気部３０の双方に接続可能なように、矩形に形成されている。
【００２６】
図４において、弾性部材４０には、燃料電池２０と接続する第１の接続面４１と、排気部３０と接続する第２の接続面４２と、が形成されている。
【００２７】
燃料電池２０は、第１の接続面４１と接続する第３の接続面２１を有している。排気部３０は、第２の接続面４２と接続する第４の接続面３１を有している。ここで、第１の接続面４１、第２の接続面４２、第３の接続面２１、第４の接続面３１は、相手側の部材と接触する接触面のことである。
【００２８】
弾性部材４０において、第１の接続面４１には凹形状の凹部４４が形成されており、第２の接続面４２には凹形状の凹部４５が形成されている。
【００２９】
燃料電池２０の第３の接続面２１には、第１の接続面４１の凹部４４と嵌め合わされる嵌合部２３が形成されている。図４は、嵌合部２３を明確な凸形状とした一例を示しており、燃料電池２０の嵌合部２３の厚みが燃料電池２０の嵌合部２３以外の部分の厚みより小さくされている。排気部３０の第４の接続面３１には、第２の接続面４２の凹部４５と嵌め合わされる嵌合部３３が形成されている。図４は、排気部３０の嵌合部３３と嵌合部３３以外の部分とを同一の厚みで連続させた一例を示している。ここで、嵌合部３３は、排気部３０における弾性部材４０側の端部であって凹部４５と嵌め合わされる部分である。
【００３０】
このように、弾性部材４０と燃料電池２０とは、凹部４４と嵌合部２３との嵌め合わせにより接続されている。また、弾性部材４０と排気部３０とは、凹部４５と嵌合部３３との嵌め合わせにより接続されている。なお、凹部４４と嵌合部２３の接触面および凹部４５と嵌合部３３の接触面は、接着材が塗布されることで、強固に固定されるとともに確実な気密性が確保される。
【００３１】
嵌合部３３は、その先端に係合部３３Ａを有している。係合部３３Ａは、嵌合部３３の先端から排気経路３０Ａの外側に向かって突出している。凹部４５は、係合部３３Ａが係合する溝部４５Ｃを有する。
【００３２】
係合部３３Ａにおける、先端側の端面と側面との角部には、所定の曲率半径の曲面３３Ｂが形成されている。言い換えると、係合部３３Ａにおける、挿入方向先端側の端面と側面とは、直交するのではなく曲面３３Ｂにより連続している。
【００３３】
なお、曲面３３Ｂが設けられる位置および数は、係合部３３Ａの先端側の端面と側面との角部に限定されない。係合部３３Ａの少なくとも一部に曲面３３Ｂを設けることができる。
【００３４】
また、本実施例では、凹部４５は、嵌合部３３が挿入される挿入路４５Ｅを形成する側壁部４５Ｆを有している。側壁部４５Ｆには入口４５Ｄが形成されている。そして、側壁部４５Ｆの嵌合部３３側に向き合う２つの内側面４５Ｇの間隔は、所定位置Ｐから挿入路４５Ｅの入口４５Ｄに向かって漸次広くなっている。したがって、挿入路４５Ｅの幅は所定位置Ｐから入口４５Ｄに向かって漸次広くなっている。
【００３５】
以上説明したように、本実施例の燃料電池の支持構造は、燃料電池２０と、燃料電池２０から排出ガスを排出するための排気経路３０Ａが形成された排気部３０と、燃料電池２０と排気部３０とを支持する支持フレーム１０と、燃料電池２０を支持フレーム１０に支持するための第１の支持部材５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃと、排気部３０を支持フレーム１０に支持するための第２の支持部材５２Ａ、５２Ｂと、を有する。
【００３６】
また、燃料電池２０と排気部３０とは、第１の支持部材５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃおよび第２の支持部材５２Ａ、５２Ｂによってそれぞれ別々に支持フレーム１０に固定され、かつ、弾性部材４０を介して互いに連結されている。
【００３７】
このように本実施例によれば、燃料電池２０は第１の支持部材５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃにより支持フレーム１０に固定され、排気部３０は第２の支持部材５２Ａ、５２Ｂにより支持フレーム１０に固定される。
【００３８】
このため、燃料電池２０と排気部３０とを、第１の支持部材５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃと第２の支持部材５２Ａ、５２Ｂをそれぞれ介して別々に支持フレーム１０に固定した状態で、燃料タンクと排気部３０とが接続される。このため、燃料電池２０と排気部３０の間には、燃料電池２０および排気部３０の重量による荷重が作用せず、燃料電池２０と排気部３０との振動特性差によって生じる荷重のみが作用する。
【００３９】
したがって、燃料電池２０と排気部３０との振動特性差によって生じる荷重を弾性部材４０で吸収することができる。これにより、燃料タンクと排気部３０との接続面に荷重が集中して接続面が位置ずれまたは破損等することで排気流体に含まれる水素が漏出することを防止できる。この結果、排気経路の気密性を高めることができる。
【００４０】
また、本実施例の燃料電池の支持構造は、弾性部材４０の第１の接続面４１と第２の接続面４２とが、凹部４４、４５を有する。
【００４１】
また、燃料電池２０の第３の接続面２１と排気部３０の第４の接続面３１とが、弾性部材４０の凹部４４、４５と嵌め合わされる嵌合部２３、３３を有する。
【００４２】
このように本実施例によれば、弾性部材４０の第１の接続面４１と燃料電池２０の第３の接続面２１とを互いに嵌め合わせて接続することができ、弾性部材４０の第２の接続面４２と排気部３０の第４の接続面３１とを互いに嵌め合わせて接続することができる。
【００４３】
このため、接続面同士の接触面積を広くすることができ、燃料電池２０と弾性部材４０との間、および排気部３０と弾性部材４０との間の気密性を高めることができる。
【００４４】
ここで、弾性部材４０と燃料電池２０との嵌め合わせ形状は図４に示す態様に限定されず、凹部と嵌合部が逆であってもよい。また、弾性部材４０と排気部３０との嵌め合わせ形状は図４に示す態様に限定されず、凹部と嵌合部が逆であってもよい。
【００４５】
例えば、図５に示す変形例のように、弾性部材４０の第２の接続面４２に嵌合部４６を設け、かつ、排気部３０の第４の接続面３１に凹部３４を設けておき、嵌合部４６と凹部３４を嵌め合わせることで弾性部材４０と排気部３０とを接続するようにしてもよい。
【００４６】
または、図６に示す変形例のように、弾性部材４０の第１の接続面４１に嵌合部４３を設け、かつ、燃料電池２０の第３の接続面２１に凹部２４を設けておき、嵌合部４３と凹部２４を嵌め合わせることで弾性部材４０と燃料電池２０とを接続するようにしてもよい。
【００４７】
このように、弾性部材４０の第１の接続面４１または第２の接続面４２の少なくとも一方が嵌合部または凹部を有するようになっている。これにより、互いに嵌め合わされる接続面同士の接触面積を広くすることができ、接続面の気密性を高めることができる。
【００４８】
また、本実施例の燃料電池の支持構造において、嵌合部３３は、その先端に係合部３３Ａを有し、凹部４５は、係合部３３Ａと係合する溝部４５Ｃを有する。
【００４９】
このように本実施例によれば、弾性部材４０と燃料電池２０または排気部３０を相対的に近づけて接続作業を行う際、係合部３３Ａと溝部４５Ｃとが係合する前の状態から、係合した後の状態になると、接続作業の力加減が変化する。
【００５０】
このため、この力加減の変化を作業者が手応えとして認識したり、作業機械が検知したりできる。したがって、接続作業の力加減の変化に基づいて、接続作業が完了したかどうかを容易に判断することができる。
【００５１】
また、本実施例の燃料電池の支持構造において、係合部３３Ａの少なくとも一部に所定の曲率半径の曲面３３Ｂを有する。
【００５２】
このように本実施形態によれば、嵌合部３３の係合部３３Ａに曲面３３Ｂを設けたことで、嵌合部３３を凹部４５に挿入しやすくできる。また、嵌合部３３を凹部４５に挿入した後は、凹部４５から嵌合部３３を抜け難くできる。
【００５３】
したがって、弾性部材４０と排気部３０との接続作業性を向上でき、かつ、接続強度を高めることができる。
【００５４】
また、本実施例の燃料電池の支持構造において、凹部４５は、嵌合部３３が挿入される挿入路４５Ｅを形成する側壁部４５Ｆを有し、側壁部４５Ｆの嵌合部３３側に向き合う２つの内側面４５Ｇの間隔が、所定位置Ｐから挿入路４５Ｅの入口４５Ｄに向かって漸次広くなっている。
【００５５】
このように本実施例によれば、側壁部４５Ｆの２つの内側面４５Ｇの間隔が所定位置Ｐから入口４５Ｄに向かって漸次広くなっているため、嵌合部３３を凹部４５に挿入し易くできる。
【００５６】
なお、係合部３３Ａと曲面３３Ｂを燃料電池２０の嵌合部２３に設け、かつ、溝部４５Ｃ、入口４５Ｄ、挿入路４５Ｅ、側壁部４５Ｆおよび内側面４５Ｇを弾性部材４０の凹部４４に設けてもよい。
【００５７】
図７に示す変形例において、嵌合部２３は、その先端に係合部２３Ａを有し、凹部４４は、係合部２３Ａと係合する溝部４４Ｃを有する。また、係合部２３Ａは所定の曲率半径の曲面２３Ｂを有する。
【００５８】
また、凹部４４は、嵌合部２３が挿入される挿入路４４Ｅを形成する側壁部４４Ｆを有し、側壁部４４Ｆの嵌合部２３側に向き合う２つの内側面４４Ｇの間隔が、所定位置Ｐから挿入路４４Ｅの入口４４Ｄに向かって漸次広くなっている。
【００５９】
なお、本実施例では、車両１が自動二輪車である場合を例示したが、車両１は４輪の自動車であってもよい。本発明の燃料電池の支持構造は多様な種類の車両に適用することができる。
【００６０】
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 支持フレーム
２０ 燃料電池
２１ 第３の接続面
２３ 嵌合部
３０ 排気部
３０Ａ 排気経路
３１ 第４の接続面
３３ 嵌合部
３３Ａ 係合部
３３Ｂ 曲面
４０ 弾性部材
４１ 第１の接続面
４２ 第２の接続面
４４ 凹部
４５ 凹部
４５Ｃ 溝部
４５Ｄ 入口
４５Ｅ 挿入路
４５Ｆ 側壁部
４５Ｇ 内側面
５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ 第１の支持部材
５２Ａ、５２Ｂ 第２の支持部材
Ｐ 所定位置
【図１】
2018073605.tif 000003
【図２】
2018073605.tif 000004
【図３】
2018073605.tif 000005
【図４】
2018073605.tif 000006
【図５】
2018073605.tif 000007
【図６】
2018073605.tif 000008
【図７】
2018073605.tif 000009