(57)【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発電セルを備え、複数の前記発電セルが積層された積層体の積層方向両端に、横長形状のエンドプレートが立位姿勢で配設されるとともに、車両に搭載される車載用燃料電池スタックであって、
前記積層体の上面又は下面には、セル電圧を監視するセル電圧端子に接続されたセル電圧制御ユニットが設けられるとともに、
前記セル電圧制御ユニットが配置される一方のエンドプレートの正面には、燃料電池用補機が取り付けられたブラケット部材が設けられ、
前記ブラケット部材は、Ｌ形状に折り曲げられており、
前記一方のエンドプレートの前記正面に固定される第１面部と、
前記燃料電池用補機が取り付けられる第２面部と、
を有し、前記第１面部と前記第２面部とは、該ブラケット部材の側面視で、互いに鋭角をなすことを特徴とする車載用燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１記載の車載用燃料電池スタックであって、前記燃料電池用補機は、前記一方のエンドプレートから最も離間する位置に突起部位を有し、
前記突起部位は、前記ブラケット部材の折り曲げ支点よりも下方に配置されることを特徴とする車載用燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項２記載の車載用燃料電池スタックであって、前記燃料電池用補機の前記突起部位は、前記ブラケットの前記第２面部の下端位置よりも下方に配置されることを特徴とする車載用燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項２又は３記載の車載用燃料電池スタックであって、前記ブラケット部材は、前記折り曲げ支点よりも下方に配置される第３面部を設けるとともに、
前記突起部位は、前記第３面部よりも下方に配置されることを特徴とする車載用燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発電セルが水平方向に積層されるとともに、車両に搭載される車載用燃料電池スタックに関する。
【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一方の面にアノード電極が、他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持されることにより、発電セルを構成している。燃料電池は、通常、所定の数の発電セルが積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池車両（燃料電池電気自動車等）に組み込まれている。
【０００３】
車載用燃料電池スタックでは、車両走行時の振動や衝突等の外部荷重に対して、燃料電池を良好に保護する必要があり、例えば、特許文献１に開示されている自動車前部の燃料電池保護構造が知られている。燃料電池保護構造では、車室前端に設けたダッシュパネル前方の空間に燃料電池が配置されるとともに、前記燃料電池の車両前方側に構造物が配置されている。
【０００４】
この構造物は、車両前方側から後方側へ向かう荷重が入力されたときに、略水平方向に回転し、ストラットタワーに対し車幅方向外側に向けて当接している。このため、燃料電池の損傷を防ぐことができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６７０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、燃料電池スタックでは、各発電セルが所望の発電性能を有しているか否かを検出するために、通常、セパレータにセル電圧監視用端子（セル電圧端子）が設けられている。各セル電圧監視用端子は、セル電圧制御ユニット（セル電圧ＥＣＵ）に接続されており、発電時の発電セル毎のセル電圧を検出する作業が行われている。
【０００７】
セル電圧制御ユニットは、燃料電池スタックに隣接して設けられている。従って、車両走行時の振動や衝突等の外部荷重に対して、燃料電池スタックとともに、高電圧部品であるセル電圧制御ユニットを良好に保護することが望まれている。
【０００８】
本発明は、この種の要請に対応してなされたものであり、簡単且つ経済的な構成で、外部荷重に対してセル電圧制御ユニットを良好に保護することが可能な車載用燃料電池スタック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】
本発明に係る車載用燃料電池スタックは、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発電セルを備えている。複数の発電セルが積層された積層体の積層方向両端には、横長形状のエンドプレートが立位姿勢で配設されている。
【００１０】
積層体の上面又は下面には、セル電圧を監視するセル電圧端子に接続されたセル電圧制御ユニットが設けられている。セル電圧制御ユニットが配置される一方のエンドプレートの正面には、燃料電池用補機が取り付けられたブラケット部材が設けられている。ブラケット部材は、Ｌ形状に折り曲げられており、一方のエンドプレートの正面に固定される第１面部と、燃料電池用補機が取り付けられる第２面部と、を有している。そして、第１面部と第２面部とは、ブラケット部材の側面視で、互いに鋭角をなしている。
【００１１】
また、この車載用燃料電池スタックでは、燃料電池用補機は、一方のエンドプレートから最も離間する位置に突起部位を有し、前記突起部位は、ブラケット部材の折り曲げ支点よりも下方に配置されることが好ましい。
【００１２】
さらに、この車載用燃料電池スタックでは、燃料電池用補機の突起部位は、ブラケットの第２面部の下端位置よりも下方に配置されることが好ましい。
【００１３】
さらにまた、この車載用燃料電池スタックでは、ブラケット部材は、折り曲げ支点よりも下方に配置される第３面部を設けるとともに、突起部位は、前記第３面部よりも下方に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、セル電圧制御ユニットが配置される一方のエンドプレートの正面には、燃料電池用補機が取り付けられたＬ形状のブラケット部材が設けられている。このため、外部荷重が付与された際、燃料電池用補機に前記外部荷重が入力されると、ブラケット部材が変形することにより該外部荷重を吸収することができる。従って、燃料電池用補機が外部荷重により損傷を受けることを防止することができる。さらに、セル電圧制御ユニットに外部荷重が、直接、付与されることがなく、簡単且つ経済的な構成で、前記セル電圧制御ユニットを良好に保護することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックを搭載する燃料電池電気自動車の概略平面説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックを収容するケーシングの一部分解斜視説明図である。
【図３】前記燃料電池スタックを構成する発電セルの要部分解斜視説明図である。
【図４】前記燃料電池スタックの第２エンドプレート側からの一部分解斜視説明図である。
【図５】前記燃料電池スタックの前記第２エンドプレート側を断面にした側面説明図である。
【図６】前記燃料電池スタックの前記第２エンドプレート側からの拡大斜視説明図である。
【図７】前記燃料電池スタックを構成するブラケット部材と電気ヒータとの斜視説明図である。
【図８】前記燃料電池電気自動車の冷却媒体加熱システムの説明図である。
【図９】前記燃料電池電気自動車に右側方から外部荷重が付与された際の、車両下方から見た動作説明図である。
【図１０】前記燃料電池電気自動車に前記外部荷重が付与された際の側面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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スタック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に搭載される。
【００１７】
燃料電池スタック１０は、発電セル１４と、積層された複数の前記発電セル１４を収容するケーシング１６とを備える（図１及び図２参照）。なお、ケーシング１６は、必要に応じて用いればよく、不要にすることもできる。発電セル１４は、図２に示すように、電極面を立位姿勢にして燃料電池電気自動車１２の車長方向（車両前後方向）（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。なお、発電セル１４は、鉛直方向（車高方向）（矢印Ｃ方向）に積層されてもよい。
【００１８】
図１に示すように、フロントボックス１２ｆには、車体フレームを構成するフレーム部材１２Ｒ、１２Ｌが矢印Ａ方向に延在している。燃料電池スタック１０は、フレーム部材１２Ｒ、１２Ｌ間に配置され、図示しないフレーム部材に搭載される。なお、燃料電池スタック１０の収容場所は、フロントボックス１２ｆに限定されるものではなく、例えば、車両中央部床下や後部トランク近傍であってもよい。
【００１９】
図２に示すように、複数の発電セル１４が矢印Ｂ方向に積層されて積層体１４ａｓが構成される。積層体１４ａｓ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。積層体１４ａｓ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。
【００２０】
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。
【００２１】
第１エンドプレート２４ａと第２エンドプレート２４ｂとの各辺間には、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が配置される。連結バー２８の両端は、ねじ３０により第１エンドプレート２４ａと第２エンドプレート２４ｂとに固定され、複数の積層された発電セル１４に積層方向（矢印Ｂ方向）の締め付け荷重を付与する。
【００２２】
図３に示すように、発電セル１４は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）３２と、前記電解質膜・電極構造体３２を挟持するカソードセパレータ３４及びアノードセパレータ３６とを備える。
【００２３】
カソードセパレータ３４及びアノードセパレータ３６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、チタン板、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。カソードセパレータ３４及びアノードセパレータ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、カソードセパレータ３４及びアノードセパレータ３６は、金属セパレータに代えて、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。
【００２４】
カソードセパレータ３４及びアノードセパレータ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。
【００２５】
発電セル１４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、酸化剤ガス供給連通孔３８ａ及び燃料ガス排出連通孔４０ｂが設けられる。酸化剤ガス供給連通孔３８ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する一方、燃料ガス排出連通孔４０ｂは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。
【００２６】
発電セル１４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、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔４０ａ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。
【００２７】
発電セル１４の短辺方向（矢印Ｃ方向）の両端縁部一方側（水平方向一端側）には、すなわち、酸化剤ガス供給連通孔３８ａ及び燃料ガス排出連通孔４０ｂ側には、２つの冷却媒体供給連通孔４２ａが設けられる。２つの冷却媒体供給連通孔４２ａは、冷却媒体を供給するために、矢印Ｂ方向にそれぞれ連通しており、対向する辺に上下に設けられる。
【００２８】
発電セル１４の短辺方向の両端縁部他方側（水平方向他端側）には、すなわち、燃料ガス供給連通孔４０ａ及び酸化剤ガス排出連通孔３８ｂ側には、２つの冷却媒体排出連通孔４２ｂが設けられる。２つの冷却媒体排出連通孔４２ｂは、冷却媒体を排出するために、矢印Ｂ方向にそれぞれ連通しており、対向する辺に上下に設けられる。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
カソードセパレータ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（又は直線状流路溝）により形成される。
【００３２】
アノードセパレータ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（又は直線状流路溝）により形成される。
【００３３】
アノードセパレータ３６の面３６ｂと隣接するカソードセパレータ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。冷却媒体流路５４は、水平方向に延在しており、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。
【００３４】
カソードセパレータ３４の面３４ａ、３４ｂには、このカソードセパレータ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。アノードセパレータ３６の面３６ａ、３６ｂには、このアノードセパレータ３６の外周端縁部を周回して第２シール部材５７が一体成形される。
【００３５】
第１シール部材５６及び第２シール部材５７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。
【００３６】
カソードセパレータ３４は、一方の長辺側の中央部に、外方に突出する電圧検出用のセル電圧端子５８を設ける。セル電圧端子５８は、例えば、カソードセパレータ３４を構成する金属製薄板の長辺側外周部から一体に突出形成される。セル電圧端子５８は、発電セル１４の下辺に設けられているが、これに限定されるものではなく、前記発電セル１４の上辺に設けてもよい。
【００３７】
図２に示すように、第１エンドプレート２４ａには、酸化剤ガス供給マニホールド部材６０ａ、酸化剤ガス排出マニホールド部材６０ｂ、燃料ガス供給マニホールド部材６２ａ及び燃料ガス排出マニホールド部材６２ｂが取り付けられる。酸化剤ガス供給マニホールド部材６０ａ及び酸化剤ガス排出マニホールド部材６０ｂは、酸化剤ガス供給連通孔３８ａ及び酸化剤ガス排出連通孔３８ｂに連通する。燃料ガス供給マニホールド部材６２ａ及び燃料ガス排出マニホールド部材６２ｂは、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。
【００３８】
図４に示すように、第２エンドプレート２４ｂには、一対の冷却媒体供給連通孔４２ａに連通する冷却媒体供給マニホールド部材６４ａが取り付けられる。第２エンドプレート２４ｂには、一対の冷却媒体排出連通孔４２ｂに連通する冷却媒体排出マニホールド部材６４ｂが取り付けられる。
【００３９】
ケーシング１６は、図２に示すように、車幅方向（矢印Ｂ方向）両端の２辺（面）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。ケーシング１６の車長方向（矢印Ａ方向）両端の２辺（面）は、横長プレート形状の前方サイドパネル６６及び後方サイドパネル６８により構成される。ケーシング１６の車高方向（矢印Ｃ方向）両端の２辺（面）は、上方サイドパネル７０及び下方サイドパネル７２により構成される。上方サイドパネル７０及び下方サイドパネル７２は、横長プレート形状を有する。
【００４０】
第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂの側部には、ねじ穴７４が設けられる。前方サイドパネル６６、後方サイドパネル６８、上方サイドパネル７０及び下方サイドパネル７２には、各ねじ穴７４に対応して孔部７６が形成される。ねじ７８が孔部７６を介してねじ穴７４に螺合することにより、前方サイドパネル６６、後方サイドパネル６８、上方サイドパネル７０及び下方サイドパネル７２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。
【００４１】
図４及び図５に示すように、燃料電池スタック１０は、積層体１４ａｓの下面（又は上面）にセル電圧制御ユニット８０を設ける。セル電圧制御ユニット８０は、下方サイドパネル７２（又は上方サイドパネル７０）に固定されるカバー８２を有する。カバー８２内には、図示しないが、各セル電圧端子５８に接続されるハーネス及び前記ハーネスに一体に接続されるＥＣＵ（電子制御ユニット）等の高電圧部品が収容される。
【００４２】
セル電圧制御ユニット８０が配置される第２エンドプレート２４ｂ（一方のエンドプレート）には、保護部材８４が配置される。保護部材８４は、高強度材、例えば、炭素鋼やクロムモリブデン鋼等の焼入れ焼戻し材が用いられる。図４〜図６に示すように、保護部材８４は、水平方向両側に突出する突出部８６ａ、８６ｂを設けるとともに、縦長形状の本体部８６ｃを有する。
【００４３】
本体部８６ｃの第２エンドプレート２４ｂに向かう面（裏面）には、軽量化を図るために凹部８８が設けられる。保護部材８４の上部には、孔部９０ａ、９０ｂが上下に形成される。
【００４４】
図６に示すように、第２エンドプレート２４ｂには、略中央部下端側にねじ穴９２ａ、９２ｂが形成されるとともに、前記ねじ穴９２ａの近傍には、ボスを有する３個のねじ穴９４が略三角形の各頂点位置に対応して設けられる。保護部材８４の孔部９０ａ、９０ｂには、それぞれねじ９６が挿入され、各ねじ９６の先端がねじ穴９２ａ、９２ｂに螺合することにより、前記保護部材８４が第２エンドプレート２４ｂに固定される（図４参照）。なお、２個の孔部９０ｂが設けられる際には、２個のねじ穴９２ｂが形成される。
【００４５】
図４に示すように、保護部材８４が第２エンドプレート２４ｂに取り付けられた状態で、突出部８６ａ、８６ｂは、前記第２エンドプレート２４ｂの平面内に配置される。保護部材８４の本体部８６ｃは、第２エンドプレート２４ｂの下方に延在するとともに、第２エンドプレート２４ｂを越えてセル電圧制御ユニット８０の前面に延在する（図４及び図５参照）。
【００４６】
第２エンドプレート２４ｂには、ブラケット部材９８を介して燃料電池用補機、例えば、高電圧部品でもある電気ヒータ１００が取り付けられる。ブラケット部材９８は、例えば、冷間圧延鋼（ＪＳＣ２７０Ｃ等）が用いられる。図４、図５及び図７に示すように、ブラケット部材９８は、鋭角（例えば、６０゜）の開き角α゜を有してＬ形状に折り曲げられた取り付け板１０２を有する。取り付け板１０２の第２エンドプレート２４ｂの正面２４ｂｓに当接して鉛直方向に延在する第１面部１０２ａには、前記第２エンドプレート２４ｂの３個のねじ穴９４に対応して３個の孔部１０４が形成される。
【００４７】
各孔部１０４に挿入されるねじ１０６は、各ねじ穴９４に螺合することにより、ブラケット部材９８が第２エンドプレート２４ｂに固定される。ブラケット部材９８は、保護部材８４に重なり合っており、前記保護部材８４は、前記ブラケット部材９８の補強機能を有する。
【００４８】
取り付け板１０２の屈曲部を跨いだ第２面部１０２ｂには、平板１０８が、例えば、溶接により固定される。平板１０８には、例えば、３個の孔部１０８ａが形成され、各孔部１０８ａに挿入されるねじ１１０は、電気ヒータ１００に螺合されることにより、ブラケット部材９８に前記電気ヒータ１００が固定される。図５に示すように、平板１０８の保護部材８４側の端部には、電気ヒータ１００の突起部位１００ｐに荷重の入力があった場合、その荷重を前記保護部材８４に伝える第３面部１０８ｔが設けられる。
【００４９】
図５に示すように、ブラケット部材９８では、第１面部１０２ａと第２面部１０２ｂとは、前記ブラケット部材９８の側面視で、互いに鋭角、例えば、６０゜の開き角α゜を有する。ブラケット部材９８では、第１面部１０２ａの下端から第２面部１０２ｂが斜め上方に向かって延在するとともに、折り曲げ支点９８ｔが設けられる。
【００５０】
電気ヒータ１００は、第２面部１０２ｂに保持されることにより、水平線Ｈに対して（９０°−α°）（例えば、３０°）だけ傾斜する。電気ヒータ１００は、第２エンドプレート２４ｂから最も離間する位置に突起部位１００ｐを有するとともに、前記突起部位１００ｐは、前記電気ヒータ１００の１つの角部である。
【００５１】
突起部位１００ｐは、ブラケット部材９８の折り曲げ支点９８ｔよりも下方に距離Ｓ１だけ離間して配置される。突起部位１００ｐは、ブラケット部材９８の折り曲げ支点９８ｔよりも下方に延在する平板１０８の下端、第２面部１０２ｂの下端位置よりも下方に、さらに第３面部１０８ｔよりも下方に距離Ｓ２だけ離間して配置される。
【００５２】
ブラケット部材９８と保護部材８４との間には、クリアランスＣ１が設けられる。クリアランスＣ１は、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内に設定される。保護部材８４とカバー８２との間には、クリアランスＣ２が設けられる。クリアランスＣ２は、例えば、６ｍｍ〜１３ｍｍの範囲内に設定される。
【００５３】
図８に示すように、燃料電池電気自動車１２は、燃料電池スタック１０の冷却媒体供給連通孔４２ａ及び冷却媒体排出連通孔４２ｂに接続され、冷却媒体を循環させる冷媒循環路１１２を備える。冷媒循環路１１２には、多方弁１１４、ラジエータ１１６、サーモバルブ１１８及び循環ポンプ１２０が配設される。多方弁１１４とサーモバルブ１１８との間には、バイパス路１１２ｂが接続される。
【００５４】
多方弁１１４には、ヒータ循環路１２２が接続される。ヒータ循環路１２２には、エアコン１２４、電気ヒータ１００及び循環ポンプ１２６が接続される。電気ヒータ１００は、エアコン１２４に供給される冷却媒体を昇温させ、前記エアコン１２４による暖房運転を行う一方、燃料電池スタック１０に供給される前記冷却媒体を昇温させる。
【００５５】
このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。
【００５６】
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部材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部材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。
【００５７】
さらに、第２エンドプレート２４ｂでは、図４に示すように、冷却媒体供給マニホールド部材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。
【００５８】
このため、図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔３８ａからカソードセパレータ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。
【００５９】
一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔４０ａからアノードセパレータ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。
【００６０】
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。
【００６１】
次いで、電解質膜・電極構造体３２のカソード電極４６に供給されて一部が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に供給されて一部が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。
【００６２】
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、カソードセパレータ３４及びアノードセパレータ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。
【００６３】
上記のように、燃料電池電気自動車１２は、燃料電池スタック１０からの電力により走行する。その際、図９に示すように、燃料電池電気自動車１２に右側方から矢印Ｂ方向（車幅方向）に衝撃である外部荷重Ｆが付与されると、前記燃料電池電気自動車１２の側方部分が内部に変形し易い。具体的には、例えば、フレーム部材１２Ｒやその内側に配置された部材は、外部荷重Ｆにより内側に折れ曲がって電気ヒータ１００に当接するおそれがある。
【００６４】
この場合、本実施形態では、図５に示すように、電気ヒータ１００は、ブラケット部材９８により、セル電圧制御ユニット８０が配置される第２エンドプレート２４ｂに固定されている。ブラケット部材９８は、第２エンドプレート２４ｂの正面２４ｂｓに固定される第１面部１０２ａと、電気ヒータ１００を保持する第２面部１０２ｂとを有している。そして、第１面部１０２ａと第２面部１０２ｂとは、ブラケット部材９８の側面視で、互いに鋭角、例えば、６０゜の開き角α゜を有している。
【００６５】
このため、外部荷重Ｆが付与された際、電気ヒータ１００に前記外部荷重Ｆが入力されると、ブラケット部材９８の塑性変形（下方に拡開）により該外部荷重Ｆを吸収することができる。すなわち、電気ヒータ１００への入力エネルギが、ブラケット部材９８の拡開に使用されるため、前記電気ヒータ１００への衝撃的な入力が抑制される。これによって、高電圧部品である電気ヒータ１００の破損が防止され、電気的安定性が確保される。
【００６６】
しかも、電気ヒータ１００は、第２エンドプレート２４ｂから最も離間する突起部位１００ｐを有するとともに、前記突起部位１００ｐは、ブラケット部材９８の折り曲げ支点９８ｔよりも下方に距離Ｓ１だけ離間して配置されている。従って、図１０に示すように、電気ヒータ１００の突起部位１００ｐに入力（外部荷重Ｆ）が発生すると、ブラケット部材９８を構成する第２面部１０２ｂは、平板１０８及び電気ヒータ１００と一体に下方に拡開するように変形する。
【００６７】
すなわち、ブラケット部材９８は、第１面部１０２ａと第２面部１０２ｂとの間の開き角α゜が大きくなる方向に変形し、電気ヒータ１００が下方に傾斜するように移動する。これにより、セル電圧制御ユニット８０に外部荷重Ｆが、直接、付与されることがなく、簡単且つ経済的な構成で、前記セル電圧制御ユニット８０を保護することが可能になるという効果が得られる。
【００６８】
さらに、突起部位１００ｐは、ブラケット部材９８の折り曲げ支点９８ｔよりも下方に延在する平板１０８の下端よりも下方に、距離Ｓ２だけ離間して配置されている。このため、平板１０８の下端が保護部材８４に当接した状態で、ブラケット部材９８を構成する第２面部１０２ｂは、前記平板１０８及び電気ヒータ１００と一体に下方に変形することができる。その際、ブラケット部材９８と保護部材８４との間には、クリアランスＣ１が設けられている。これによって、ブラケット部材９８の拡開時に、前記ブラケット部材９８が保護部材８４に即座に当接することがなく、前記保護部材８４への荷重の入力が防止される。
【００６９】
さらにまた、電気ヒータ１００のブラケット部材９８の保護部材８４を押す部位が、前記保護部材８４に当接して該保護部材８４が変形しても、前記保護部材８４とセル電圧制御ユニット８０のカバー８２との間にクリアランスＣ２が設けられている。従って、セル電圧制御ユニット８０に外部荷重Ｆが入力されることを良好に阻止することが可能になる。なお、セル電圧制御ユニット８０が積層体１４ａｓの上面に設けられる場合には、保護部材８４は、第２エンドプレート２４ｂの上方に配置される。
【符号の説明】
【００７０】
１０…燃料電池スタック              １２…燃料電池電気自動車
１２ｆ…フロントボックス            １２Ｌ、１２Ｒ…フレーム部材
１４…発電セル                      １４ａｓ…積層体
１６…ケーシング                    ２４ａ、２４ｂ…エンドプレート
３２…電解質膜・電極構造体          ３４…カソードセパレータ
３６…アノードセパレータ            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                  ５８…セル電圧端子
６０ａ…酸化剤ガス供給マニホールド部材
６０ｂ…酸化剤ガス排出マニホールド部材
６２ａ…燃料ガス供給マニホールド部材
６２ｂ…燃料ガス排出マニホールド部材
６４ａ…冷却媒体供給マニホールド部材
６４ｂ…冷却媒体排出マニホールド部材
８０…セル電圧制御ユニット          ８２…カバー
８４…保護部材                      ９８…ブラケット部材
９８ｔ…折り曲げ支点                １００…電気ヒータ
１００ｐ…突起部位                  １０２…取り付け板
１０２ａ…第１面部                  １０２ｂ…第２面部
１０８…平板
【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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【図１０】
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