(57)【要約】      （修正有）【課題】ブラケットとケースの境界部分における疲労破壊を抑制することができる燃料電池スタックの車体への搭載方法の提供。【解決手段】燃料電池スタックを、燃料電池スタックを収するケース１３と接続される側面部３２ｂ，３３ｂと、車体フレームと接続される底部３２ａ，３３ａと、側面部３２ｂと底部３２ａとを接続するリブ３２ｃ，３３ｃと、を有するブラケット３２，３３を介して前記車体フレームに搭載する燃料電池スタックの搭載方法であって、ケースの燃料電池セルの積層方向と平行な面に、底部３２ａ，３３ａと平行な面１３ａ，１３ｂとのなす角が９０度より大きくなるようにブラケット３２，３３を形成する第１ステップと、ケース１３内に前記複数の燃料電池セルを積層し、締結する第２ステップと、底部３２ａ，３３ａを積層方向と平行な車体フレームに締結する第３ステップと、を有する燃料電池スタックの車体への登載方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルを積層した燃料電池スタックを、前記燃料電池スタックを収容するケースと接続される側面部と、車体フレームと接続される底部と、前記側面部と前記底部とを接続するリブと、を有するブラケットを介して前記車体フレームに搭載する燃料電池スタックの搭載方法であって、
前記ケースの前記燃料電池セルの積層方向と平行な面に、前記底部と前記平行な面とのなす角が９０度より大きくなるように前記ブラケットを形成する第１ステップと、
前記ケース内に前記複数の燃料電池セルを積層し、締結する第２ステップと、
前記底部を前記積層方向と平行な前記車体フレームに締結する第３ステップと、を有する、燃料電池スタックの搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池スタックの車体への搭載方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックの車体への搭載方法として、ブラケットを介して燃料電池スタックを車体へ搭載したものが知られている。ブラケットは、断面略Ｌ字状をしており、Ｌ字状の側面部がボルトによって燃料電池スタックのエンドプレートまたはプレッシャープレートと連結し、Ｌ字状の底部がボルトによって車体フレームと連結している。また、ブラケットのＬ字状の側面部と底部はリブによって接続している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−９９９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、ブラケットを用いて車体フレームと連結する燃料電池スタックにおいて、例えば、ブラケットが一体成型されたケースに燃料電池セルを収容し、燃料電池セルの積層方向に荷重をかけて締結して燃料電池スタックを得た場合、燃料電池セルを締結するときの荷重により、ケースのうち燃料電池セルの積層方向と垂直な面がケースが膨らむ方向に変形し、ケースのうち燃料電池セルの積層方向と平行な面は、ケースがへこむ方向に変形することがある。そして、ブラケットが当該平行な面において底部が水平面に平行となるように設けられていた場合、ケースがへこむ方向に変形するのに追従して、ブラケットの底部がケースの平行な面に近づくように変形する。この状態でブラケットの底部を水平面に平行な車体フレームと連結すると、ブラケットとケースの境界部分に引張応力が発生し、疲労破壊を起こしやすいという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、ブラケットとケースの境界部分における疲労破壊を抑制することができる燃料電池スタックの車体への搭載方法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】
本発明の燃料電池スタックの搭載方法は、複数の燃料電池セルを積層した燃料電池スタックを、前記燃料電池スタックを収容するケースと接続される側面部と、車体フレームと接続される底部と、前記側面部と前記底部とを接続するリブと、を有するブラケットを介して前記車体フレームに搭載する燃料電池スタックの搭載方法であり、前記ケースの前記燃料電池セルの積層方向と平行な面に、前記底部と前記平行な面とのなす角が９０度より大きくなるように前記ブラケットを形成する第１ステップと、前記ケース内に前記複数の燃料電池セルを積層し、締結する第２ステップと、前記底部を前記積層方向と平行な前記車体フレームに締結する第３ステップと、を有することを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、複数の燃料電池セルを締結する際に、ケースの燃料電池セルの積層方向と平行な面がへこむように変形しても、ブラケットの底部は、車体フレームと平行な状態を維持、または、底部と当該平行な面とのなす角が９０度より大きい状態を維持することができる。
【０００８】
よって、ブラケットの底部を車体フレームと連結した際に、ブラケットとケースの境界部分に引張応力が発生し、疲労破壊が起こることを抑制できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる燃料電池スタックの搭載方法は、ブラケットとケースの境界部分における疲労破壊を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における燃料電池スタックの車体への搭載状態を示す平面図である。
【図２】第１実施形態における第１ステップの模式図である。
【図３】第１実施形態における第２ステップにおいてケースが変形した状態を示す平面図である。
【図４】第１実施形態における第２ステップの模式図である。
【図５】第１実施形態における第３ステップの模式図である。
【図６】第１実施形態における燃料電池スタックを車体に搭載した後の状態を示す模式図である。
【図７】参考例における燃料電池スタックを車体に搭載する前の状態を示す模式図である。
【図８】参考例における燃料電池スタックを車体に搭載した後の状態を示す模式図である。
【図９】第２実施形態における燃料電池スタックを車体に搭載する前の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における燃料電池スタックの車体への搭載状態を示す平面図である。図１に示すように、燃料電池１は、車体の車体フレーム１００に搭載されている。燃料電池１は、燃料電池スタック１１と、エンドプレート１２と、ケース１３と、ブラケット３０、３１、３２、３３と、を備えている。
【００１２】
燃料電池スタック１１は、複数の燃料電池セル１０を積層したものであり、ケース１３内に収容されている。
【００１３】
エンドプレート１２は、燃料電池セル１０の積層方向における燃料電池スタック１１の一方の端部に設けられている。エンドプレート１２には、燃料電池セル１０を締結する際に、荷重がかけられる。
【００１４】
ケース１３は、燃料電池スタック１１を収容するものである。ケース１３は、燃料電池スタック１１の両側面を覆い、積層方向と平行な面である長側面１３ａ、１３ｂと、燃料電池スタック１１の上面を覆う図示しない上面と、下面１３ｄと、燃料電池スタック１１のエンドプレート１２と反対側の面を覆う短側面１３ｃを有している。エンドプレート１２は、ケース１３の短側面１３ｃの反対側の開口を覆っており、ケース１３の長側面１３ａ、１３ｂと当接している。また、ケース１３の短側面１３ｃと燃料電池スタック１１との間には、押圧機構２０が設けられている。押圧機構２０は、燃料電池スタック１１のエンドプレート１２の反対側の端部に設けられたプレッシャープレート２１と、プレッシャープレート２１からケース１３の短側面１３ｃに接続され、プレッシャープレート２１を燃料電池スタック１１側に押圧するボルト２２と、を有している。
【００１５】
ブラケット３２、３３は、ケース１３と車体フレーム１００を接続するものであり、図２に示すように、断面略Ｌ字状をしている。Ｌ字状の側面部３２ｂ、３３ｂは、ケース１３と一体成型されており、Ｌ字状の底部３２ａ、３３ａがボルト４０によって車体フレーム１００と連結する。また、Ｌ字状の側面部３２ｂ、３３ｂと底部３２ａ、３３ａはリブ３２ｃ、３３ｃによって接続している。なお、図２において図示しないブラケット３０、３１もブラケット３２、３３と同様の形状である。
【００１６】
次に、燃料電池スタック１１を車体フレーム１００に搭載するまでの流れについて、図２〜図６を用いて説明する。図２は第１実施形態における第１ステップの模式図であり、
図３は第１実施形態における第２ステップにおいてケースが変形した状態を示す平面図であり、図４は第１実施形態における第２ステップの模式図であり、図５は第１実施形態における第３ステップの模式図であり、図６は第１実施形態における燃料電池スタックを車体に搭載した後の状態を示す模式図である。
【００１７】
まず、第１ステップとして、図２に示すように、ケース１３の長側面１３ａ、１３ｂに、底部３２ａ、３３ａと長側面１３ａ、１３ｂとのなす角αが９０度より大きくなるようにブラケット３２、３３を形成する。すなわち、ブラケット３２、３３は、積層方向から見て、ハの字状となっている。
【００１８】
次に、第２ステップとして、ケース１３内に複数の燃料電池セル１０を積層し、エンドプレート１２にプレッシャープレート２１側に向けた荷重をかけて締結する。この荷重により、図３に示すように、ケース１３の短側面１３ｃがケース１３が膨らむ方向に変形し、ケース１３の長側面１３ａ、１３ｂは、図４に示すように、ケース１３がへこむ方向に変形する。これに追従して、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａが水平面Ｈから離れるように変形し、図４に示すように、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａが水平面Ｈと平行な状態になる。すなわち、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａがケース１３の長側面１３ａ、１３ｂに近づくように変形し、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａがケース１３の底面１３dと平行な状態になる。
【００１９】
最後に、第３ステップとして、図５に示すように、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａをボルト４０により、積層方向と平行な車体フレーム１００に締結する。
【００２０】
以上のような第１ステップ〜第３ステップにより、図６に示すように、ケース１３がへこんだままの状態で車体フレーム１００に積載される。
【００２１】
仮に、第１ステップにおいて、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａが水平面に平行となるように設けた場合、図７に示すように、第２ステップにおいて、ケース１３がへこむ方向に変形するのに追従して、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａが水平面から離れるように変形し、図８に示すように、第３ステップにおいて、ブラケット３２、３とケース１３の境界部分に引張応力が発生することがある。そこで、本実施形態の第１ステップでは、ケース１３の長側面１３ａ、１３ｂに、底部３２ａ、３３ａと長側面１３ａ、１３ｂとのなす角αが９０度より大きくなるようにブラケット３２、３３を形成している。
【００２２】
このような構成によれば、複数の燃料電池セル１０を締結する際に、ケース１３の燃料電池セル１０の積層方向と平行な面である長側面１３ａ、１３ｂがへこむように変形しても、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａは、車体フレーム１００と平行な状態を維持することができる。
【００２３】
よって、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａを車体フレーム１００と連結した際に、ブラケット３２，３３とケース１３の境界部分に引張応力が発生し、疲労破壊が起こることを抑制できる。
【００２４】
＜第２実施形態＞
図９は、第２実施形態における燃料電池スタックを車体に搭載する前の状態を示す模式図である。
【００２５】
まず、第１ステップとして、ケース１３の長側面１３ａ、１３ｂに、底部３２ａ、３３ａと長側面１３ａ、１３ｂとのなす角βが９０度より大きくなるようにブラケット３２、３３を形成する。なす角βは、第１実施形態における底部３２ａ、３３ａと長側面１３ａ、１３ｂとのなす角αよりも大きくなるように形成する。
【００２６】
次に、第２ステップとして、ケース１３内に複数の燃料電池セル１０を積層し、エンドプレート１２にプレッシャープレート２１側に向けた荷重をかけて締結する。この荷重により、ケース１３の短側面１３ｃがケース１３が膨らむ方向に変形し、ケース１３の長側面１３ａ、１３ｂは、ケース１３がへこむ方向に変形する。これに追従して、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａがケース１３の長側面１３ａ、１３ｂに近づくように変形するが、図９に示すように、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａが底部３２ａ、３３ａと長側面１３ａ、１３ｂとのなす角βが９０度より大きい状態を保っている。すなわち、ブラケット３２、３３は、積層方向から見て、ハの字状の状態のままである。
【００２７】
最後に、第３ステップとして、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａを積層方向と平行な車体フレーム１００に締結する。
【００２８】
このような構成によれば、複数の燃料電池セル１０を締結する際に、ケース１３の燃料電池セル１０の積層方向と平行な面である長側面１３ａ、１３ｂがへこむように変形しても、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａは、底部３２，３３と長側面１３ａ、１３ｂとのなす角βが９０度より大きい状態を維持することができる。
【００２９】
よって、ブラケット３２、３３の底部３２ａ、３３ａを車体フレーム１００と連結した際に、ブラケット３２，３３とケース１３の境界部分に引張応力が発生し、疲労破壊が起こることを抑制できる。
【００３０】
また、燃料電池セル１０の締結後も、底部３２ａ、３３ａと長側面１３ａ、１３ｂとのなす角βが９０度より大きい状態を保つ構成では、燃料電池スタック１１の車体フレーム１００への締結後に、リブ３２ｃ、３３ｃと側面部３２ｂ、３３ｂとの接続部分に圧縮応力が発生している。よって、車両の運転時に上方向の慣性荷重がかかった場合に、リブ３２ｃ、３３ｃと側面部３２ｂ、３３ｂとの接続部分に発生する引張応力を緩和できる。よって、強度的に有利になる。この結果、リブ３２ｃ、３３ｃの厚みを薄くすることができ、軽量化につながる。
【００３１】
＜変形例＞
第１実施形態および第２実施形態では、ブラケット３２とブラケット３３の両方が、底部３２ａ、３３ａと長側面１３ａ、１３ｂとのなす角が９０度より大きくなるようにしたが、ブラケット３２とブラケット３３の一方のみ、底部３２ａ、３３ａと長側面１３ａ、１３ｂとのなす角が９０度より大きくなるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  燃料電池
１０  燃料電池セル
１１  燃料電池スタック
１２  エンドプレート
１３  ケース
１３ａ  長側面
１３ｂ  長側面
１３ｃ  短側面
２０  押圧機構
３２  ブラケット
３３  ブラケット
３２ａ  底部
３２ｂ  側面部
３２ｃ  リブ
４０  ボルト
１００  車体フレーム
【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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【図９】
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