Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4437640B2 - Fuel cell stack mounting structure - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4437640B2 - Fuel cell stack mounting structure - Google Patents

Fuel cell stack mounting structure Download PDF

Info

Publication number
JP4437640B2
JP4437640B2 JP2003035133A JP2003035133A JP4437640B2 JP 4437640 B2 JP4437640 B2 JP 4437640B2 JP 2003035133 A JP2003035133 A JP 2003035133A JP 2003035133 A JP2003035133 A JP 2003035133A JP 4437640 B2 JP4437640 B2 JP 4437640B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
cell stack
vehicle
arrow
traveling direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003035133A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004247139A (en
Inventor
俊哉 若穂囲
吉宏 中西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2003035133A priority Critical patent/JP4437640B2/en
Publication of JP2004247139A publication Critical patent/JP2004247139A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4437640B2 publication Critical patent/JP4437640B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単位セルを車両の進行方向に沿って複数積層する燃料電池スタックを、前記車両に搭載するための燃料電池スタックのマウント構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、各種の燃料電池が開発されており、例えば、固体高分子型燃料電池が知られている。この固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜(陽イオン交換膜)からなる電解質膜(電解質)を採用している。この電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒と多孔質カーボンからなるアノード側電極およびカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)をセパレータ(バイポーラ板)によって挟持することにより、単位セルが構成されている。この単位セルは、通常、所望の発電力を得るために、所定数だけ積層した燃料電池スタックとして使用されている。
【0003】
この種の燃料電池において、アノード側電極に供給された燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス(以下、水素含有ガスともいう)は、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出されることにより、直流の電気エネルギとして利用される。なお、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気(以下、酸素含有ガスともいう)が供給されているために、このカソード側電極において、水素イオン、電子および酸素が反応して水が生成される。
【0004】
ところで、上記の燃料電池スタックを車両等に搭載して使用する場合、走行中の振動や発進および停止の繰り返し等によって、前記燃料電池スタックに負荷が作用してしまう。このため、燃料電池スタックを車両に対して強固に固定する必要があり、例えば、特許文献1の車両用燃料電池の支持装置が知られている。
【0005】
この支持装置は、図11に示すように、燃料電池1を備え、この燃料電池1は、単位セル2とセパレータ3とが積層されるとともに、その積層方向両端には、車両前側プレート4と車両後側プレート5とが配置されることにより、スタックを構成している。車両前側プレート4には、第1支持部材6が配置されるとともに、車両後側プレート5には、第2支持部材7が配置されている。
【0006】
第1支持部材6は、燃料電池1が車両前方向に移動することを阻止する機能を有している。この第1支持部材6は、燃料電池1を車両前方向に移動不能に支持し、かつ車両上下方向に移動可能な支持部品6aと、車両の上下方向の振動を吸収するための緩衝部材6bとを備えている。
【0007】
第2支持部材7は、車両の急発進時や急加速時に、燃料電池1を車両後方向に移動可能にする機能を有している。この第2支持部材7は、燃料電池1を車両前後方向および上下方向に移動可能に支持する支持部品7aと、車両の上下方向の振動を吸収するための緩衝部材7bとを備えている。
【0008】
このような構成において、車両が急制動した場合に、燃料電池1の車両後側部分が第2支持部材7を介して車両前側へ移動可能となる。このため、車両が急制動した際には、燃料電池1を構成する各単位セル2とセパレータ3との隙間が狭まる方向に力が作用し、前記燃料電池1のシール性を高めることができる、としている。
【0009】
【特許文献1】
特開2001−30771号公報(段落[0038]、[0039]、[0043]、図1)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように車両の急制動時には、車両前側プレート4が第1支持部材6に支持されるための両前側への移動ができない。従って、この車両前側プレート4近傍の単位セル2およびセパレータ3には、相当に大きな面圧が付与されるおそれがある。これにより、例えば、単位セル2を構成する電解質・電極構造体に圧縮強度以上の面圧が作用し、前記電解質・電極構造体の耐用性が低下するという問題がある。
【0011】
さらに、セパレータ3が金属製セパレータで構成される際には、過剰な面圧が作用すると、この金属製セパレータが変形する場合がある。このため、燃料ガスや酸化剤ガスの反応ガス流路や冷却媒体流路を、所望の形状に維持することができないという問題がある。これにより、単位セル2に対して燃料ガスや酸化剤ガスを良好に供給することができず、前記単位セル2の発電性能が低下するおそれがある。
【0012】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、燃料電池スタック全体として所望のシール性を維持するとともに、単位セルに過剰な面圧が作用することを阻止可能な燃料電池スタックのマウント構造を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る燃料電池スタックのマウント構造では、電解質の両側にそれぞれ電極が設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持する単位セルを備え、前記単位セルが車両の進行方向に沿って複数積層されることにより、車載用の燃料電池スタックが構成される。
【0014】
この燃料電池スタックは、可動ガイド機構を介し車両の進行方向に沿って摺動可能に支持されるとともに、前記燃料電池スタックに対して前記進行方向に作用する衝撃が、衝撃吸収機構であるダンパ機構により吸収される。このため、車両の急発進や急停止等によって燃料電池スタックに積層方向に外力が作用した際、前記燃料電池スタック全体が積層方向に移動するとともに、ダンパ機構の作用下に該燃料電池スタックの衝撃が吸収される。
【0015】
従って、特に積層方向端部に配設されている単位セルに、過剰な面圧が作用することを確実に阻止することができる一方、単位セル間に必要以上の隙間が形成されることがない。これにより、簡単な構成で、単位セルを有効に保護することが可能になるとともに、所望のシール性を確保して発電性能の向上を図ることができる。
【0016】
また、セパレータは、金属製セパレータで構成されており、単位セルに作用する衝撃が良好に吸収されることによって、前記金属製セパレータが変形することを確実に阻止することが可能になる。このため、金属製セパレータに設けられている反応ガス流路や冷却媒体流路が変形することがなく、所望の発電性能を有効に維持することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の第1の実施形態に係るマウント構造70が適用される車載用の燃料電池スタック10の概略全体斜視図であり、図2は、前記燃料電池スタック10の一部断面側面図である。
【0018】
燃料電池スタック10は、複数の単位セル12が図示しない車両の進行方向(矢印A方向)に積層された積層体14を備え、前記積層体14の積層方向(矢印A方向)両端には、ターミナル端子板16a、16bと、インシュレータ板18a、18bと、エンドプレート20a、20bとが外方に向かって、順次、配設される。
【0019】
エンドプレート20a、20bは、ケース部材22を介して一体的に結合される。ケース部材22は、下板24a、上板24bおよび側板24c、24dを備えており、これらがボルト26を介してエンドプレート20a、20bに固定される。
【0020】
図2および図3に示すように、各単位セル12は、電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)34と、前記電解質膜・電極構造体34を挟持する第1および第2金属製セパレータ36、38とを備える。なお、第1および第2金属製セパレータ36、38に代替して、例えば、カーボン製セパレータを使用してもよい。
【0021】
単位セル12の長辺方向(矢印B方向)の一端縁部には、矢印A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40a、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔42a、および燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔44bが設けられる。
【0022】
単位セル12の長辺方向の他端縁部には、矢印A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44a、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔42b、および酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔40bが設けられる。
【0023】
電解質膜・電極構造体34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46と、前記固体高分子電解質膜46を挟持するアノード側電極48およびカソード側電極50とを備える。
【0024】
アノード側電極48およびカソード側電極50は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、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た電極触媒層とをそれぞれ有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜46の両面に接合されている。
【0025】
第1金属製セパレータ36の電解質膜・電極構造体34に向かう面36aには、燃料ガス供給連通孔44aと燃料ガス排出連通孔44bとを連通する燃料ガス流路52が形成される。この燃料ガス流路52は、例えば、矢印B方向に延在する複数の溝部を設ける。第1金属製セパレータ36の面36bには、冷却媒体供給連通孔42aと冷却媒体排出連通孔42bとを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、矢印B方向に延在する複数の溝部を設ける。
【0026】
第2金属製セパレータ38の電解質膜・電極構造体34に向かう面38aには、例えば、矢印B方向に延在する複数の溝部からなる酸化剤ガス流路56が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路56は、酸化剤ガス供給連通孔40aと酸化剤ガス排出連通孔40bとに連通する。
【0027】
図1に示すように、エンドプレート20aの長辺方向(矢印B方向)の一端縁部には、酸化剤ガス供給連通孔40a、冷却媒体供給連通孔42aおよび燃料ガス排出連通孔44bにそれぞれ連通する酸化剤ガス供給口60a、冷却媒体供給口62aおよび燃料ガス排出口64bが設けられる。エンドプレート20aの長辺方向の他端縁部には、燃料ガス供給連通孔44a、冷却媒体排出連通孔42bおよび酸化剤ガス排出連通孔40bにそれぞれ連通する燃料ガス供給口64a、冷却媒体排出口62bおよび酸化剤ガス排出口60bが設けられる。
【0028】
燃料電池スタック10は、マウント構造70を介して車両の取り付け部72に搭載される。マウント構造70は、燃料電池スタック10を、進行方向(矢印A方向)に沿って摺動可能に支持する可動ガイド機構74と、前記燃料電池スタック10に対して前記進行方向に作用する衝撃を吸収するダンパ機構(衝撃吸収機構)76とを備える。
【0029】
図2および図4に示すように、可動ガイド機構74は、燃料電池スタック10の矢印A1方向端部側に設けられる第1可動部78と、前記燃料電池スタック10の矢印A2方向端部側に設けられる第2可動部80とを設ける。第1可動部78は、取り付け部72にねじ止め固定されるとともに、矢印B方向に並列される固定レール82a、82bと、エンドプレート20bに固着される一対の可動レール84a、84bとを備える。可動レール84a、84bは、断面L字状を有しており、固定レール82a、82bに支持されて矢印A方向に進退自在である。なお、第1可動部78には、可動レール84a、84bが固定レール82a、82bから離脱することを阻止するために、例えば、ストッパ85a、85bを設けてもよい(図2参照)。
【0030】
第2可動部80は、エンドプレート20aに固定されるマウント部材86を備え、このマウント部材86がマウントベース88に支持される。マウントベース88は、取り付け部72にねじ止め固定され、矢印B方向両端には、断面コ字状の固定レール部90a、90bが互いに近接する方向に屈曲形成される。マウント部材86の矢印B方向両端には、固定レール部90a、90bに支持される可動レール部92a、92bが互いに離間する方向に突出して形成される。
【0031】
ダンパ機構76は、マウントベース88上に固定部材94を介して装着される一対のダンパユニット96a、96bを備える。ダンパユニット96a、96bから延在するロッド98a、98bは、マウント部材86に連結されており、このマウント部材86が固定される燃料電池スタック10は、前記ダンパユニット96a、96bを介して衝撃が吸収可能である。なお、ダンパユニット96a、96bは、例えば、油圧、空気圧または弾性体等を介して矢印A1方向および矢印A2方向の衝撃を吸収するように構成される。
【0032】
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。
【0033】
まず、図1に示すように、燃料電池スタック10内には、エンドプレート20aの燃料ガス供給口64aから水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス供給口60aから酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給口62aから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。このため、積層体14では、矢印A方向に重ね合わされた複数の単位セル12に対し、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却媒体が矢印A1方向に直列的に供給される。
【0034】
図3に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔40aから第2金属製セパレータ38の酸化剤ガス流路56に導入され、電解質膜・電極構造体34のカソード側電極50に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔44aから第1金属製セパレータ36の燃料ガス流路52に導入され、電解質膜・電極構造体34のアノード側電極48に沿って移動する。
【0035】
従って、各電解質膜・電極構造体34では、カソード側電極50に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極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、発電が行われる。
【0036】
次いで、アノード側電極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44bに排出されて矢印A2方向に流動した後、エンドプレート20aの燃料ガス排出口64bから排出される(図1参照)。同様に、カソード側電極50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40bに沿って矢印A2方向に流動した後、エンドプレート20aの酸化剤ガス排出口60bから排出される。
【0037】
また、冷却媒体供給口62aに供給された冷却媒体は、冷却媒体供給連通孔42aから第1金属製セパレータ36の冷却媒体流路54に導入された後、矢印B方向に沿って流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体34を冷却した後、冷却媒体排出連通孔42bを矢印A2方向に移動し、エンドプレート20aの冷却媒体排出口62bから排出される。
【0038】
この場合、第1の実施形態では、燃料電池スタック10は、可動ガイド機構74を介し車両の進行方向(矢印A方向)に沿って摺動可能に支持されるとともに、前記燃料電池スタック10に対して前記進行方向に作用する衝撃が、ダンパ機構76により吸収される(図2および図4参照)。
【0039】
このため、車両の急発進や急停止等によって、燃料電池スタック10に矢印A方向に外力が作用すると、この燃料電池スタック10全体は、可動ガイド機構74を構成する第1および第2可動部78、80の案内作用下に、矢印A方向に移動する。その際、第2可動部80を構成するマウントベース88には、ダンパ機構76を構成するダンパユニット96a、96bが固定され、前記ダンパユニット96a、96bのロッド98a、98bがマウント部材86に連結されている。
【0040】
従って、燃料電池スタック10が矢印A方向に移動すると、ロッド98a、98bが緩やかに進退して、前記燃料電池スタック10の移動による衝撃が吸収される。これにより、特に、燃料電池スタック10の積層方向端部に配設されている単位セル12に過剰な面圧が作用することを確実に阻止することができる一方、単位セル12間に必要以上の隙間が形成されることがない。
【0041】
このため、第1の実施形態では、簡単な構成で、単位セル12の損傷を有効に防止することが可能になるとともに、所望のシール性を確保して、前記単位セル12の発電性能の向上を図ることが可能になるという効果が得られる。
【0042】
しかも、第1および第2金属製セパレータ36、38が用いられる際にも、この第1および第2金属製セパレータ36、38に過度の面圧が作用することを阻止できる。従って、第1および第2金属製セパレータ36、38が変形することを確実に阻止し、前記第1および第2金属製セパレータ36、38に設けられる燃料ガス流路52、酸化剤ガス流路56および冷却媒体流路54の形状を確保して、所望の発電性能を有効に維持することが可能になる。
【0043】
図5は、本発明の第2の実施形態に係るマウント構造120が適用される車載用の燃料電池スタック110の概略斜視説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池スタック10と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3乃至第7の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【0044】
燃料電池スタック110は、複数の単位セル12を積層した積層体14を備え、この積層体14の積層方向両端には、エンドプレート112、114が配設される。エンドプレート112、114は、複数本のタイロッド116を介して締め付け保持されており、前記エンドプレート112、114間に配置されている積層体14には、所望の締め付け荷重が付与されている。
【0045】
マウント構造120は、可動ガイド機構74とダンパ機構76とを備える。可動ガイド機構74は、第1および第2可動部78、122を設けるとともに、前記第2可動部122は、エンドプレート112に固定されるマウント部材124a、124bを備える。
【0046】
このマウント部材124a、124bは、取り付け部72に固定されるマウントベース126a、126bに係合して矢印A方向に案内されるとともに、前記マウントベース126a、126bには、ダンパ機構76を構成するダンパユニット96a、96bが固定される。ダンパユニット96a、96bのロッド98a、98bは、マウント部材124a、124bに連結される。なお、第1可動部78を構成する可動レール84a、84bは、エンドプレート114に固着される。
【0047】
このように構成される第2の実施形態では、可動ガイド機構74を構成する第1可動部78がエンドプレート114側に設けられるとともに、第2可動部122がエンドプレート112側に設けられる。このため、燃料電池スタック110全体は、第1および第2可動部78、122を介して矢印A方向に進退可能である。
【0048】
その際、エンドプレート112に固着されるマウント部材124a、124bには、ダンパ機構76を構成するダンパユニット96a、96bのロッド98a、98bが固着される一方、前記ダンパユニット96a、96bがマウントベース126a、126bに固定されている。
【0049】
従って、車両の急発進や急停止等によって燃料電池スタック110に積層方向(矢印A方向)に外力が作用すると、前記燃料電池スタック110全体が矢印A方向に移動するとともに、ダンパ機構76の作用下に、前記燃料電池スタック110の衝撃が吸収される。これにより、簡単な構成で、単位セル12を有効に保護するとともに、所望のシール性を確保して発電性能の向上を図ることが可能になる等、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0050】
図6は、本発明の第3の実施形態に係るマウント構造130が適用される車載用の燃料電池スタック10の概略全体斜視図である。
【0051】
マウント構造130は、可動ガイド機構132と、ダンパ機構76とを備える。可動ガイド機構132は、ケース部材22の側板24c、24dに摺接してこのケース部材22全体を矢印A方向に案内するガイド部材134a、134b、134cおよび134dと、ガイド部材136a、136b、136cおよび136dとを備える。ガイド部材134a〜134dは、断面略L字状に構成され、水平部分が取り付け部72にねじ止めされるとともに、垂直部分が側板24c、24dの下部側に摺接する。ガイド部材136a〜136dは同様に、断面略L字状に構成され、水平部分が天板138にねじ止めされるとともに、垂直部分が側板24c、24dの上部側に摺接する。ダンパ機構76は、ダンパユニット96a、96bのロッド98a、98bがエンドプレート20aに直接連結されている。
【0052】
図7は、本発明の第4の実施形態に係るマウント構造140が適用される車載用の燃料電池スタック110の概略全体斜視図である。
【0053】
マウント構造140は、可動ガイド機構142とダンパ機構76とを備える。この可動ガイド機構142は、エンドプレート112、114に設けられたブロック部143a、143bに形成される略I字状の凹部144a、144bと、取り付け部72にねじ止め固定される略I字状のガイド部材146a、146bとを備える。ガイド部材146a、146bは、凹部144a、144bに嵌合することにより、燃料電池スタック110を矢印A方向に案内する。ダンパ機構76は、ダンパユニット96a、96bのロッド98a、98bがエンドプレート112に直接連結されている。
【0054】
図8は、本発明の第5の実施形態に係るマウント構造150が適用される車載用の燃料電池スタック10の概略側面説明図である。
【0055】
マウント構造150は、エンドプレート20a、20bに連結されるダンパ機構152を備えるとともに、このダンパ機構152は、燃料電池スタック10を矢印A方向に移動可能に支持する可動ガイド機構としての機能も併用している。
【0056】
ダンパ機構152は、ダンパユニット154a、154bを備え、前記ダンパユニット154aのロッド156aがエンドプレート20aに連結されるとともに、前記ダンパユニット154bのロッド156bがエンドプレート20bに連結されている。
【0057】
なお、ダンパユニット154a、154bは、それぞれ複数台ずつ設けられ、燃料電池スタック10の矢印A方向への摺動を許容するとともに、前記燃料電池スタック10に作用する衝撃を確実に吸収する機能を有する。
【0058】
図9は、本発明の第6の実施形態に係るマウント構造160が適用される車載用の燃料電池スタック10の概略側面説明図である。
【0059】
マウント構造160は、可動ガイド機構162とダンパ機構164とを備える。可動ガイド機構162は、エンドプレート20b側に連結される第1可動部78と、エンドプレート20a側に取り付けられる第2可動部166とを備える。この第2可動部166は、第1可動部78と同様に構成されている。
【0060】
ダンパ機構164は、燃料電池スタック10の下板24aに下方に向かって膨出形成される突起部168と、この突起部168に連結されるダンパユニット170とを備える。このダンパユニット170は、取り付け部72に固定されており、ロッド172が取り付け部168に連結されている。このダンパユニット170は、必要に応じて複数設けることができる。
【0061】
図10は、本発明の第7の実施形態に係るマウント構造160aが適用される車載用の燃料電池スタック10の概略側面説明図である。なお、第6の実施形態に係るマウント構造160と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0062】
マウント構造160aは、可動ガイド機構173とダンパ機構164とを備える。可動ガイド機構173は、下板24aの矢印A方向両端に固着されるブラケット174a、174bを備える。ブラケット174a、174bには、矢印A方向に長尺な長孔176a、176bが形成され、前記長孔176a、176bにゴムマウント178a、178bが配置されている。
【0063】
ゴムマウント178a、178bは、上部にカラー部材180a、180bが配置されており、このカラー部材180a、180bが長孔176a、176bに挿入される。ゴムマウント178a、178bの下部は、取り付け部72にねじ止め固定される。
【0064】
なお、第1乃至第7の実施形態では、燃料電池スタック10、110を選択的に使用することができ、また、他の種々の燃料電池スタックにおいても同様に適用することが可能である。
【0065】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池スタックのマウント構造は、可動ガイド機構を介し車両の進行方向に沿って摺動可能に支持されるとともに、前記燃料電池スタックに対して前記進行方向に作用する衝撃が、衝撃吸収機構により吸収される。このため、車両の急発進や急停止等によって燃料電池スタックに積層方向に外力が作用した際、前記燃料電池スタック全体が積層方向に移動するとともに、衝撃吸収機構の作用下に該燃料電池スタックの衝撃が吸収される。
【0066】
従って、特に積層方向端部に配設されている単位セルに、過剰な面圧が作用することを確実に阻止することができる一方、単位セル間に必要以上の隙間が形成されることがない。これにより、簡単な構成で、単位セルを有効に保護することが可能になるとともに、所望のシール性を確保して発電性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るマウント構造が適用される車載用の燃料電池スタックの概略全体斜視図である。
【図2】前記燃料電池スタックの一部断面側面図である。
【図3】前記燃料電池スタックを構成する単位セルの分解斜視図である。
【図4】前記マウント構造の斜視説明図である。
【図5】本発明の第2の実施形態に係るマウント構造が適用される車載用の燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図6】本発明の第3の実施形態に係るマウント構造が適用される車載用の燃料電池スタックの概略全体斜視図である。
【図7】本発明の第4の実施形態に係るマウント構造が適用される車載用の燃料電池スタックの概略全体斜視図である。
【図8】本発明の第5の実施形態に係るマウント構造が適用される車載用の燃料電池スタックの概略側面説明図である。
【図9】本発明の第6の実施形態に係るマウント構造が適用される車載用の燃料電池スタックの概略側面説明図である。
【図10】本発明の第7の実施形態に係るマウント構造が適用される車載用の燃料電池スタックの概略側面説明図である。
【図11】特許文献1に係る車両用燃料電池の支持装置の概略斜視説明図である。
【符号の説明】
10、110…燃料電池スタック 12…単位セル
14…積層体
20a、20b、112、114…エンドプレート
22…ケース部材 24a…下板
24b…上板 24c、24d…側板
34…電解質膜・電極構造体 36、38…金属セパレータ
46…固体高分子電解質膜 48…アノード側電極
50…カソード側電極
70、120、130、140、150、160、160a…マウント構造
74、132、142、162、173…可動ガイド機構
76、152、164…ダンパ機構 78、80、166…可動部
82a、82b…固定レール 84a、84b…可動レール
86、124a、124b…マウント部材
88、126a、126b…マウントベース
90a、90b…固定レール部 92a、92b…可動レール部
96a、96b、154a、154b…ダンパユニット
134a〜134d、136a〜136d、146a、146b…ガイド部材
144a、144b…凹部 174a、174b…ブラケット
178a、178b…ゴムマウント
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell stack mounting structure for mounting on a vehicle a fuel cell stack in which a plurality of unit cells are stacked along the traveling direction of the vehicle.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various fuel cells have been developed. For example, solid polymer fuel cells are known. This polymer electrolyte fuel cell employs an electrolyte membrane (electrolyte) made of a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane). An electrolyte membrane / electrode structure (electrolyte / electrode structure) in which an anode catalyst and a cathode electrode made of an electrode catalyst and porous carbon are provided on both sides of the electrolyte membrane is sandwiched between separators (bipolar plates). Thus, a unit cell is configured. This unit cell is normally used as a fuel cell stack in which a predetermined number is stacked in order to obtain a desired power generation.
[0003]
In this type of fuel cell, a fuel gas supplied to the anode side electrode, for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter, also referred to as a hydrogen-containing gas) is ionized by hydrogen on the electrode catalyst, via an electrolyte. It moves to the cathode side electrode side. Electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy. The cathode side electrode is supplied with an oxidant gas, for example, a gas mainly containing oxygen or air (hereinafter also referred to as an oxygen-containing gas). And oxygen react to produce water.
[0004]
By the way, when the fuel cell stack is used in a vehicle or the like, a load acts on the fuel cell stack due to vibration during traveling, repeated start and stop, or the like. For this reason, it is necessary to firmly fix the fuel cell stack to the vehicle. For example, a support device for a vehicle fuel cell disclosed in Patent Document 1 is known.
[0005]
As shown in FIG. 11, the support device includes a fuel cell 1. The fuel cell 1 includes a unit cell 2 and a separator 3 that are stacked, and a vehicle front plate 4 and a vehicle that are stacked at both ends in the stacking direction. The rear plate 5 is arranged to constitute a stack. A first support member 6 is disposed on the vehicle front side plate 4, and a second support member 7 is disposed on the vehicle rear side plate 5.
[0006]
The first support member 6 has a function of preventing the fuel cell 1 from moving in the vehicle front direction. The first support member 6 supports the fuel cell 1 so as not to move forward in the vehicle and is movable in the vehicle vertical direction, and a buffer member 6b for absorbing vibration in the vehicle vertical direction. It has.
[0007]
The second support member 7 has a function of allowing the fuel cell 1 to move in the vehicle rearward direction when the vehicle suddenly starts or accelerates. The second support member 7 includes a support component 7a that supports the fuel cell 1 so as to be movable in the vehicle longitudinal direction and the vertical direction, and a buffer member 7b for absorbing vibration in the vertical direction of the vehicle.
[0008]
In such a configuration, when the vehicle suddenly brakes, the vehicle rear side portion of the fuel cell 1 can be moved to the vehicle front side via the second support member 7. For this reason, when the vehicle suddenly brakes, a force acts in the direction in which the gap between each unit cell 2 and separator 3 constituting the fuel cell 1 is narrowed, and the sealing performance of the fuel cell 1 can be improved. It is said.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2001-30771 A (paragraphs [0038], [0039], [0043], FIG. 1)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, at the time of sudden braking of the vehicle as described above, the vehicle front side plate 4 cannot be moved to both front sides for being supported by the first support member 6. Therefore, a considerably large surface pressure may be applied to the unit cell 2 and the separator 3 in the vicinity of the vehicle front side plate 4. Thereby, for example, there is a problem that a surface pressure higher than the compressive strength acts on the electrolyte / electrode structure constituting the unit cell 2 and the durability of the electrolyte / electrode structure is lowered.
[0011]
Furthermore, when the separator 3 is made of a metal separator, the metal separator may be deformed if an excessive surface pressure is applied. For this reason, there exists a problem that the reaction gas flow path and cooling medium flow path of fuel gas or oxidant gas cannot be maintained in a desired shape. As a result, fuel gas and oxidant gas cannot be satisfactorily supplied to the unit cell 2, and the power generation performance of the unit cell 2 may be reduced.
[0012]
The present invention solves this type of problem, and maintains a desired sealing property as a whole of the fuel cell stack, and can prevent a fuel cell stack from exerting an excessive surface pressure on a unit cell. The purpose is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
Main departure Clearly The fuel cell stack mounting structure includes a unit cell that sandwiches an electrolyte / electrode structure provided with electrodes on both sides of the electrolyte with a separator, and a plurality of the unit cells are stacked along the traveling direction of the vehicle. Thus, an in-vehicle fuel cell stack is configured.
[0014]
The fuel cell stack is slidably supported along the traveling direction of the vehicle via a movable guide mechanism, and an impact acting on the fuel cell stack in the traveling direction is an impact absorbing mechanism. Is Absorbed by the damper mechanism. For this reason, when an external force is applied to the fuel cell stack in the stacking direction due to a sudden start or stop of the vehicle, the entire fuel cell stack moves in the stacking direction, and the impact of the fuel cell stack under the action of the damper mechanism Is absorbed.
[0015]
Accordingly, it is possible to reliably prevent an excessive surface pressure from acting on the unit cells arranged particularly at the end portions in the stacking direction, while no unnecessary gaps are formed between the unit cells. . As a result, the unit cell can be effectively protected with a simple configuration, and the desired sealing performance can be secured to improve the power generation performance.
[0016]
Also , The palator is made of a metal separator, and the impact acting on the unit cell is well absorbed, so that the metal separator can be reliably prevented from being deformed. For this reason, the reaction gas flow path and the cooling medium flow path provided in the metal separator are not deformed, and the desired power generation performance can be effectively maintained.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic overall perspective view of an in-vehicle fuel cell stack 10 to which a mount structure 70 according to a first embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a partial sectional side view of the fuel cell stack 10. FIG.
[0018]
The fuel cell stack 10 includes a stacked body 14 in which a plurality of unit cells 12 are stacked in a traveling direction (arrow A direction) of a vehicle (not shown), and terminals are disposed at both ends of the stacked body 14 in the stacking direction (arrow A direction). Terminal plates 16a and 16b, insulator plates 18a and 18b, and end plates 20a and 20b are sequentially arranged outward.
[0019]
The end plates 20 a and 20 b are integrally coupled via the case member 22. The case member 22 includes a lower plate 24a, an upper plate 24b, and side plates 24c and 24d, which are fixed to the end plates 20a and 20b via bolts 26.
[0020]
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, each unit cell 12 includes an electrolyte membrane / electrode structure (electrolyte / electrode structure) 34 and first and second metal members sandwiching the electrolyte membrane / electrode structure 34. Separators 36 and 38 are provided. Instead of the first and second metal separators 36 and 38, for example, a carbon separator may be used.
[0021]
One end edge of the unit cell 12 in the long side direction (arrow B direction) communicates with each other in the arrow A direction, and an oxidant gas supply communication hole 40a for supplying an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas, A cooling medium supply communication hole 42a for supplying a cooling medium and a fuel gas discharge communication hole 44b for discharging a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas, are provided.
[0022]
The other end edge in the long side direction of the unit cell 12 communicates with each other in the direction of arrow A, and a fuel gas supply communication hole 44a for supplying fuel gas, and a cooling medium discharge communication hole for discharging the cooling medium. 42b and an oxidant gas discharge communication hole 40b for discharging the oxidant gas are provided.
[0023]
The electrolyte membrane / electrode structure 34 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 46 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and an anode side electrode 48 and a cathode side electrode 50 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 46. With.
[0024]
The anode side electrode 48 and the cathode side electrode 50 are composed of a gas diffusion layer made of carbon paper or the like, and an electrode catalyst layer in which porous carbon particles having a platinum alloy supported on the surface are uniformly applied to the surface of the gas diffusion layer. Respectively. The electrode catalyst layer is bonded to both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 46.
[0025]
A fuel gas flow path 52 that connects the fuel gas supply communication hole 44 a and the fuel gas discharge communication hole 44 b is formed on the surface 36 a of the first metal separator 36 facing the electrolyte membrane / electrode structure 34. The fuel gas channel 52 is provided with a plurality of grooves extending in the direction of arrow B, for example. On the surface 36b of the first metal separator 36, a cooling medium flow path 54 that connects the cooling medium supply communication hole 42a and the cooling medium discharge communication hole 42b is formed. The cooling medium flow path 54 is provided with a plurality of grooves extending in the arrow B direction.
[0026]
The surface 38a of the second metal separator 38 facing the electrolyte membrane / electrode structure 34 is provided with, for example, an oxidant gas flow path 56 composed of a plurality of grooves extending in the direction of arrow B, and this oxidant gas. The flow path 56 communicates with the oxidant gas supply communication hole 40a and the oxidant gas discharge communication hole 40b.
[0027]
As shown in FIG. 1, at one edge of the end plate 20a in the long side direction (arrow B direction), an oxidant gas supply communication hole 40a, a cooling medium supply communication hole 42a, and a fuel gas discharge communication hole 44b communicate with each other. An oxidant gas supply port 60a, a cooling medium supply port 62a, and a fuel gas discharge port 64b are provided. The other end edge of the end plate 20a in the long side direction is provided with a fuel gas supply port 64a, a coolant supply port 64a, a coolant discharge port 42b, a coolant discharge port 42b, and a coolant discharge port 40b. 62b and an oxidant gas outlet 60b are provided.
[0028]
The fuel cell stack 10 is mounted on the mounting portion 72 of the vehicle via the mount structure 70. The mount structure 70 absorbs an impact acting on the fuel cell stack 10 in the traveling direction, and a movable guide mechanism 74 that supports the fuel cell stack 10 slidably along the traveling direction (arrow A direction). And a damper mechanism (shock absorbing mechanism) 76.
[0029]
As shown in FIGS. 2 and 4, the movable guide mechanism 74 includes a first movable portion 78 provided on the end side in the arrow A1 direction of the fuel cell stack 10 and an end portion in the arrow A2 direction of the fuel cell stack 10. A second movable part 80 is provided. The first movable part 78 includes fixed rails 82a and 82b that are fixed to the attachment part 72 by screws and are arranged in parallel in the arrow B direction, and a pair of movable rails 84a and 84b that are fixed to the end plate 20b. The movable rails 84a and 84b have an L-shaped cross section and are supported by the fixed rails 82a and 82b so that the movable rails 84a and 84b can move forward and backward in the direction of arrow A. The first movable portion 78 may be provided with stoppers 85a and 85b, for example, in order to prevent the movable rails 84a and 84b from being detached from the fixed rails 82a and 82b (see FIG. 2).
[0030]
The second movable portion 80 includes a mount member 86 fixed to the end plate 20 a, and the mount member 86 is supported by the mount base 88. The mount base 88 is screwed and fixed to the mounting portion 72, and fixed rail portions 90a and 90b having a U-shaped cross section are bent at both ends in the direction of arrow B so as to be close to each other. At both ends in the arrow B direction of the mount member 86, movable rail portions 92a and 92b supported by the fixed rail portions 90a and 90b are formed so as to protrude in a direction away from each other.
[0031]
The damper mechanism 76 includes a pair of damper units 96 a and 96 b that are mounted on the mount base 88 via a fixing member 94. Rods 98a and 98b extending from the damper units 96a and 96b are connected to a mount member 86, and the fuel cell stack 10 to which the mount member 86 is fixed absorbs shocks via the damper units 96a and 96b. Is possible. The damper units 96a and 96b are configured to absorb impacts in the directions of the arrows A1 and A2 via, for example, hydraulic pressure, air pressure, or an elastic body.
[0032]
The operation of the fuel cell stack 10 configured as described above will be described below.
[0033]
First, as shown in FIG. 1, a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied from the fuel gas supply port 64a of the end plate 20a into the fuel cell stack 10, and an oxygen-containing gas is supplied from the oxidant gas supply port 60a. An oxidant gas such as is supplied. Further, a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied from the cooling medium supply port 62a. Therefore, in the stacked body 14, the fuel gas, the oxidant gas, and the cooling medium are supplied in series in the arrow A1 direction to the plurality of unit cells 12 that are overlapped in the arrow A direction.
[0034]
As shown in FIG. 3, the oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 56 of the second metal separator 38 through the oxidant gas supply communication hole 40 a, and enters the cathode side electrode 50 of the electrolyte membrane / electrode structure 34. Move along. On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel gas flow path 52 of the first metal separator 36 through the fuel gas supply communication hole 44 a and moves along the anode side electrode 48 of the electrolyte membrane / electrode structure 34.
[0035]
Therefore, in each electrolyte membrane / electrode structure 34, the oxidant gas supplied to the cathode side electrode 50 and the fuel gas supplied to the anode side electrode 48 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer, Power generation is performed.
[0036]
Next, the consumed fuel gas supplied to the anode side electrode 48 is discharged to the fuel gas discharge communication hole 44b and flows in the direction of the arrow A2, and then discharged from the fuel gas discharge port 64b of the end plate 20a (FIG. 1). Similarly, the oxidant gas consumed by being supplied to the cathode side electrode 50 flows in the direction of arrow A2 along the oxidant gas discharge communication hole 40b, and is then discharged from the oxidant gas discharge port 60b of the end plate 20a. The
[0037]
The cooling medium supplied to the cooling medium supply port 62a is introduced into the cooling medium flow channel 54 of the first metal separator 36 from the cooling medium supply communication hole 42a, and then circulates in the direction of arrow B. After cooling the electrolyte membrane / electrode structure 34, the cooling medium moves through the cooling medium discharge communication hole 42b in the direction of arrow A2, and is discharged from the cooling medium discharge port 62b of the end plate 20a.
[0038]
In this case, in the first embodiment, the fuel cell stack 10 is supported so as to be slidable along the traveling direction of the vehicle (the direction of the arrow A) via the movable guide mechanism 74 and to the fuel cell stack 10. The shock acting in the traveling direction is absorbed by the damper mechanism 76 (see FIGS. 2 and 4).
[0039]
For this reason, when an external force is applied to the fuel cell stack 10 in the direction of arrow A due to a sudden start or stop of the vehicle, the entire fuel cell stack 10 has the first and second movable parts 78 constituting the movable guide mechanism 74. , 80 in the direction of arrow A under the guide action. At this time, the damper units 96a and 96b constituting the damper mechanism 76 are fixed to the mount base 88 constituting the second movable portion 80, and the rods 98a and 98b of the damper units 96a and 96b are connected to the mount member 86. ing.
[0040]
Accordingly, when the fuel cell stack 10 moves in the direction of the arrow A, the rods 98a and 98b slowly move forward and backward, and the impact due to the movement of the fuel cell stack 10 is absorbed. Thereby, in particular, it is possible to reliably prevent an excessive surface pressure from acting on the unit cells 12 disposed at the stacking direction end portions of the fuel cell stack 10, while the unit cells 12 are more than necessary. No gap is formed.
[0041]
For this reason, in the first embodiment, it is possible to effectively prevent the unit cell 12 from being damaged with a simple configuration, and to secure a desired sealing property to improve the power generation performance of the unit cell 12. The effect that it becomes possible to aim at is acquired.
[0042]
Moreover, even when the first and second metal separators 36 and 38 are used, it is possible to prevent an excessive surface pressure from acting on the first and second metal separators 36 and 38. Therefore, the first and second metal separators 36 and 38 are reliably prevented from being deformed, and the fuel gas flow path 52 and the oxidant gas flow path 56 provided in the first and second metal separators 36 and 38. In addition, it is possible to secure the shape of the cooling medium flow path 54 and effectively maintain the desired power generation performance.
[0043]
FIG. 5 is a schematic perspective explanatory view of an in-vehicle fuel cell stack 110 to which the mount structure 120 according to the second embodiment of the present invention is applied. The same components as those of the fuel cell stack 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Similarly, in the third to seventh embodiments described below, detailed description thereof is omitted.
[0044]
The fuel cell stack 110 includes a stacked body 14 in which a plurality of unit cells 12 are stacked. End plates 112 and 114 are disposed at both ends of the stacked body 14 in the stacking direction. The end plates 112 and 114 are clamped and held via a plurality of tie rods 116, and a desired tightening load is applied to the laminate 14 disposed between the end plates 112 and 114.
[0045]
The mount structure 120 includes a movable guide mechanism 74 and a damper mechanism 76. The movable guide mechanism 74 includes first and second movable portions 78 and 122, and the second movable portion 122 includes mount members 124 a and 124 b that are fixed to the end plate 112.
[0046]
The mount members 124a and 124b engage with the mount bases 126a and 126b fixed to the mounting portion 72 and are guided in the direction of arrow A. The mount bases 126a and 126b include a damper that constitutes a damper mechanism 76. Units 96a and 96b are fixed. The rods 98a and 98b of the damper units 96a and 96b are connected to the mount members 124a and 124b. Note that the movable rails 84 a and 84 b constituting the first movable portion 78 are fixed to the end plate 114.
[0047]
In the second embodiment configured as described above, the first movable portion 78 constituting the movable guide mechanism 74 is provided on the end plate 114 side, and the second movable portion 122 is provided on the end plate 112 side. Therefore, the entire fuel cell stack 110 can be advanced and retracted in the direction of arrow A via the first and second movable parts 78 and 122.
[0048]
At this time, the rods 98a and 98b of the damper units 96a and 96b constituting the damper mechanism 76 are fixed to the mount members 124a and 124b fixed to the end plate 112, while the damper units 96a and 96b are mounted on the mount base 126a. 126b.
[0049]
Accordingly, when an external force acts on the fuel cell stack 110 in the stacking direction (arrow A direction) due to sudden start or stop of the vehicle, the fuel cell stack 110 as a whole moves in the direction of arrow A, and the damper mechanism 76 operates. Further, the impact of the fuel cell stack 110 is absorbed. As a result, it is possible to effectively protect the unit cell 12 with a simple configuration and obtain the same effects as those of the first embodiment, such as ensuring desired sealing performance and improving power generation performance. It is done.
[0050]
FIG. 6 is a schematic overall perspective view of an in-vehicle fuel cell stack 10 to which a mount structure 130 according to a third embodiment of the present invention is applied.
[0051]
The mount structure 130 includes a movable guide mechanism 132 and a damper mechanism 76. The movable guide mechanism 132 is in sliding contact with the side plates 24c and 24d of the case member 22 to guide the entire case member 22 in the direction of arrow A, and guide members 136a, 136b, 136c and 136d. With. The guide members 134a to 134d have a substantially L-shaped cross section, and a horizontal portion is screwed to the mounting portion 72, and a vertical portion is slidably in contact with the lower side of the side plates 24c and 24d. Similarly, the guide members 136a to 136d have a substantially L-shaped cross section, the horizontal portion is screwed to the top plate 138, and the vertical portion is in sliding contact with the upper side of the side plates 24c and 24d. In the damper mechanism 76, the rods 98a and 98b of the damper units 96a and 96b are directly connected to the end plate 20a.
[0052]
FIG. 7 is a schematic overall perspective view of an in-vehicle fuel cell stack 110 to which a mount structure 140 according to a fourth embodiment of the present invention is applied.
[0053]
The mount structure 140 includes a movable guide mechanism 142 and a damper mechanism 76. The movable guide mechanism 142 includes substantially I-shaped recesses 144a and 144b formed in the block portions 143a and 143b provided on the end plates 112 and 114, and a substantially I-shape that is fixed to the attachment portion 72 with screws. Guide members 146a and 146b. The guide members 146a and 146b guide the fuel cell stack 110 in the arrow A direction by fitting into the recesses 144a and 144b. In the damper mechanism 76, the rods 98a and 98b of the damper units 96a and 96b are directly connected to the end plate 112.
[0054]
FIG. 8 is a schematic side view of an in-vehicle fuel cell stack 10 to which a mount structure 150 according to a fifth embodiment of the present invention is applied.
[0055]
The mount structure 150 includes a damper mechanism 152 connected to the end plates 20a and 20b. The damper mechanism 152 also functions as a movable guide mechanism that supports the fuel cell stack 10 so as to be movable in the direction of arrow A. ing.
[0056]
The damper mechanism 152 includes damper units 154a and 154b. The rod 156a of the damper unit 154a is connected to the end plate 20a, and the rod 156b of the damper unit 154b is connected to the end plate 20b.
[0057]
Note that a plurality of damper units 154a and 154b are provided, each having a function of allowing the fuel cell stack 10 to slide in the direction of arrow A and absorbing the impact acting on the fuel cell stack 10 with certainty. .
[0058]
FIG. 9 is an explanatory schematic side view of an in-vehicle fuel cell stack 10 to which a mount structure 160 according to a sixth embodiment of the present invention is applied.
[0059]
The mount structure 160 includes a movable guide mechanism 162 and a damper mechanism 164. The movable guide mechanism 162 includes a first movable portion 78 connected to the end plate 20b side and a second movable portion 166 attached to the end plate 20a side. The second movable part 166 is configured in the same manner as the first movable part 78.
[0060]
The damper mechanism 164 includes a protrusion 168 bulging downward from the lower plate 24 a of the fuel cell stack 10 and a damper unit 170 connected to the protrusion 168. The damper unit 170 is fixed to the attachment portion 72, and the rod 172 is connected to the attachment portion 168. A plurality of damper units 170 can be provided as necessary.
[0061]
FIG. 10 is an explanatory schematic side view of an in-vehicle fuel cell stack 10 to which a mount structure 160a according to a seventh embodiment of the present invention is applied. The same components as those of the mount structure 160 according to the sixth embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0062]
The mount structure 160a includes a movable guide mechanism 173 and a damper mechanism 164. The movable guide mechanism 173 includes brackets 174a and 174b fixed to both ends of the lower plate 24a in the arrow A direction. The brackets 174a and 174b are formed with long holes 176a and 176b elongated in the direction of the arrow A, and rubber mounts 178a and 178b are disposed in the long holes 176a and 176b.
[0063]
The rubber mounts 178a and 178b are provided with collar members 180a and 180b at the top, and the collar members 180a and 180b are inserted into the long holes 176a and 176b. The lower portions of the rubber mounts 178a and 178b are fixed to the mounting portion 72 with screws.
[0064]
In the first to seventh embodiments, the fuel cell stacks 10 and 110 can be selectively used, and can be similarly applied to other various fuel cell stacks.
[0065]
【The invention's effect】
The fuel cell stack mounting structure according to the present invention is supported slidably along the traveling direction of the vehicle via a movable guide mechanism, and the impact acting on the fuel cell stack in the traveling direction is Absorbed by the absorption mechanism. For this reason, when an external force acts on the fuel cell stack in the stacking direction due to sudden start or stop of the vehicle, the entire fuel cell stack moves in the stacking direction, and the fuel cell stack is Shock is absorbed.
[0066]
Accordingly, it is possible to reliably prevent an excessive surface pressure from acting on the unit cells arranged particularly at the end portions in the stacking direction, while no unnecessary gap is formed between the unit cells. . As a result, the unit cell can be effectively protected with a simple configuration, and the desired sealing performance can be secured to improve the power generation performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic overall perspective view of an in-vehicle fuel cell stack to which a mount structure according to a first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a partial cross-sectional side view of the fuel cell stack.
FIG. 3 is an exploded perspective view of unit cells constituting the fuel cell stack.
FIG. 4 is an explanatory perspective view of the mount structure.
FIG. 5 is a schematic perspective explanatory view of an in-vehicle fuel cell stack to which a mount structure according to a second embodiment of the present invention is applied.
FIG. 6 is a schematic overall perspective view of an in-vehicle fuel cell stack to which a mount structure according to a third embodiment of the present invention is applied.
FIG. 7 is a schematic overall perspective view of an in-vehicle fuel cell stack to which a mount structure according to a fourth embodiment of the present invention is applied.
FIG. 8 is a schematic side view illustrating a vehicle-mounted fuel cell stack to which a mount structure according to a fifth embodiment of the present invention is applied.
FIG. 9 is a schematic side view of a vehicle-mounted fuel cell stack to which a mount structure according to a sixth embodiment of the present invention is applied.
FIG. 10 is a schematic side view of a vehicle-mounted fuel cell stack to which a mount structure according to a seventh embodiment of the present invention is applied.
11 is a schematic perspective explanatory view of a vehicle fuel cell support device according to Patent Document 1. FIG.
[Explanation of symbols]
10, 110 ... Fuel cell stack 12 ... Unit cell
14 ... Laminated body
20a, 20b, 112, 114 ... end plate
22 ... Case member 24a ... Lower plate
24b ... Upper plate 24c, 24d ... Side plate
34 ... Electrolyte membrane / electrode structure 36, 38 ... Metal separator
46 ... Solid polymer electrolyte membrane 48 ... Anode side electrode
50 ... Cathode side electrode
70, 120, 130, 140, 150, 160, 160a ... mount structure
74, 132, 142, 162, 173 ... movable guide mechanism
76, 152, 164 ... damper mechanism 78, 80, 166 ... movable part
82a, 82b ... fixed rails 84a, 84b ... movable rails
86, 124a, 124b ... mount members
88, 126a, 126b ... mount base
90a, 90b ... fixed rail part 92a, 92b ... movable rail part
96a, 96b, 154a, 154b ... Damper unit
134a to 134d, 136a to 136d, 146a, 146b ... guide members
144a, 144b ... recess 174a, 174b ... bracket
178a, 178b ... Rubber mount

Claims (3)

電解質の両側にそれぞれ電極が設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持する単位セルを備え、前記単位セルを車両の進行方向に沿って複数積層するとともに、積層方向両端にエンドプレートが配設される燃料電池スタックを、前記車両に搭載するための燃料電池スタックのマウント構造であって、
前記燃料電池スタックを、前記進行方向に沿って摺動可能に支持する可動ガイド機構と、
前記燃料電池スタックに対して前記進行方向に作用する衝撃を吸収する衝撃吸収機構と、
を備え、
前記衝撃吸収機構は、少なくとも一方の前記エンドプレートと、前記単位セルの積層方向に平行な取り付け面とに連結されるダンパ機構であることを特徴とする燃料電池スタックのマウント構造。
A unit cell that sandwiches an electrolyte / electrode structure with electrodes on both sides of the electrolyte by a separator is stacked, and a plurality of the unit cells are stacked along the traveling direction of the vehicle, and end plates are arranged at both ends in the stacking direction. the fuel cell stack to be set, a mounting structure of a fuel cell stack for mounting on the vehicle,
A movable guide mechanism that slidably supports the fuel cell stack along the traveling direction;
An impact absorbing mechanism that absorbs an impact acting in the traveling direction on the fuel cell stack;
With
It said shock absorbing mechanism includes at least one of the end plates, mounting structure of a fuel cell stack, wherein the damper mechanism der Rukoto connected to parallel mounting surfaces in the stacking direction of the unit cells.
電解質の両側にそれぞれ電極が設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持する単位セルを備え、前記単位セルを車両の進行方向に沿って複数積層するとともに、ケース部材内に収容される燃料電池スタックを、前記車両に搭載するための燃料電池スタックのマウント構造であって、A unit cell that sandwiches an electrolyte / electrode structure provided with electrodes on both sides of an electrolyte by a separator, and a plurality of the unit cells are stacked along a traveling direction of a vehicle, and is stored in a case member A fuel cell stack mounting structure for mounting the battery stack on the vehicle,
前記燃料電池スタックを、前記進行方向に沿って摺動可能に支持する可動ガイド機構と、A movable guide mechanism that slidably supports the fuel cell stack along the traveling direction;
前記燃料電池スタックに対して前記進行方向に作用する衝撃を吸収する衝撃吸収機構と、An impact absorbing mechanism for absorbing an impact acting in the traveling direction on the fuel cell stack;
を備え、With
前記衝撃吸収機構は、前記ケース部材の一側面と、前記一側面に対向しかつ前記単位セルの積層方向に平行な取り付け面とに連結されるダンパ機構であることを特徴とする燃料電池スタックのマウント構造。The shock absorbing mechanism is a damper mechanism connected to one side surface of the case member and a mounting surface facing the one side surface and parallel to the stacking direction of the unit cells. Mount structure.
請求項1または2記載のマウント構造において、前記セパレータは、金属製セパレータで構成されることを特徴とする燃料電池スタックのマウント構造。 3. The fuel cell stack mounting structure according to claim 1, wherein the separator is made of a metal separator.
JP2003035133A 2003-02-13 2003-02-13 Fuel cell stack mounting structure Expired - Fee Related JP4437640B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003035133A JP4437640B2 (en) 2003-02-13 2003-02-13 Fuel cell stack mounting structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003035133A JP4437640B2 (en) 2003-02-13 2003-02-13 Fuel cell stack mounting structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004247139A JP2004247139A (en) 2004-09-02
JP4437640B2 true JP4437640B2 (en) 2010-03-24

Family

ID=33020641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003035133A Expired - Fee Related JP4437640B2 (en) 2003-02-13 2003-02-13 Fuel cell stack mounting structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4437640B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10033062B2 (en) 2014-01-31 2018-07-24 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack and mount structure therefor
US10923755B2 (en) 2014-01-31 2021-02-16 Honda Motor Co., Ltd. Mount structure for fuel cell stack

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5103893B2 (en) * 2006-12-20 2012-12-19 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell moving body
JP5034675B2 (en) 2007-05-22 2012-09-26 トヨタ自動車株式会社 Moving body
KR100980960B1 (en) 2008-05-02 2010-09-07 현대자동차주식회사 Safety Device for Collision Accidents in Fuel Cell Vehicles
JP5269480B2 (en) * 2008-05-27 2013-08-21 本田技研工業株式会社 Fuel cell stack
KR101396636B1 (en) * 2012-12-20 2014-05-16 포스코에너지 주식회사 Apparatus of gripping fuel cell stack for transport vehicle
US9300001B2 (en) 2013-04-26 2016-03-29 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack
JP6090996B2 (en) * 2013-04-26 2017-03-08 本田技研工業株式会社 Fuel cell stack
JP6844400B2 (en) 2017-04-21 2021-03-17 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell vehicle

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3349349B2 (en) * 1996-06-27 2002-11-25 三洋電機株式会社 Battery mounting structure
JPH11354142A (en) * 1998-06-11 1999-12-24 Toshiba Corp Solid polymer electrolyte fuel cell
JP3551844B2 (en) * 1999-07-16 2004-08-11 日産自動車株式会社 Vehicle fuel cell support device
JP4510267B2 (en) * 2000-11-07 2010-07-21 本田技研工業株式会社 Fuel cell stack
JP2002298903A (en) * 2001-03-29 2002-10-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Installation structure of fuel cell stack

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10033062B2 (en) 2014-01-31 2018-07-24 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack and mount structure therefor
US10923755B2 (en) 2014-01-31 2021-02-16 Honda Motor Co., Ltd. Mount structure for fuel cell stack

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004247139A (en) 2004-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6063406B2 (en) Fuel cell stack mounting structure
US6479180B1 (en) Vehicle fuel cell supporting apparatus and method
JP4813707B2 (en) Fuel cell stack
JP4437640B2 (en) Fuel cell stack mounting structure
JP2003173790A (en) In-vehicle fuel cell system
JP3913573B2 (en) Fuel cell
JP3981623B2 (en) Fuel cell stack
JP4118123B2 (en) Fuel cell stack
JP4165876B2 (en) Fuel cell stack
JP5879239B2 (en) In-vehicle fuel cell system
JP5236874B2 (en) Fuel cell stack
JP2003086229A (en) Stack structure of fuel cell
JP4185752B2 (en) Fuel cell stack
JP2009238427A (en) Fuel cell stack
JP6477425B2 (en) Fuel cell device
JP4989161B2 (en) Fuel cell stack
JP2015225809A (en) Fuel battery mounted vehicle
JP4752253B2 (en) Fuel cell
JP2005243286A (en) Fuel cell stack
JP4357808B2 (en) Automotive fuel cell stack
JP5617008B2 (en) Fuel cell vehicle
JP4362286B2 (en) Fuel cell stack
JP2013189159A (en) Fuel cell vehicle
JP4865238B2 (en) Fuel cell stack
JP4214022B2 (en) Fuel cell stack

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080602

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080805

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081002

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091222

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091224

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130115

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130115

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140115

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees