WO2006083018A1 - 燃料電池スタック、燃料電池スタックの設置構造、燃料電池スタックの運搬方法、及び燃料電池スタックの車両搭載方法 - Google Patents

燃料電池スタック、燃料電池スタックの設置構造、燃料電池スタックの運搬方法、及び燃料電池スタックの車両搭載方法 Download PDF

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Hideyuki Tanaka
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell stack, a fuel cell stack installation structure, a fuel cell stack transportation method, and a fuel cell stack vehicle mounting method, and in particular, facilitates transportation of the fuel cell stack without increasing costs.
  • Related to technology. Background art
  • a solid polymer electrolyte fuel cell stack is composed of one or more layers of membrane-electrode assembly (MEA), separator and force, and a T-module, and the modules are stacked.
  • MEA membrane-electrode assembly
  • the MEA consists of an electrolyte membrane composed of an ion exchange membrane, an electrode (anode) composed of a catalyst layer disposed on one surface of the electrolyte membrane, and an electrode (force sword) composed of a catalyst layer disposed on the other surface of the electrolyte membrane. Consists of.
  • This fuel cell stack is housed and used in a fuel cell case (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-2 3 1 795). Disclosure of the invention
  • a suspension hanger may be attached to the fuel cell case to facilitate suspension.
  • the fuel cell stack is a heavy object. Therefore, case strength that can withstand suspension during transportation is required.
  • increasing the case strength only for transportation is excessive strength during use, and there is a problem that costs increase.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and can be easily transported without incurring an increase in cost, a fuel cell stack installation structure, a fuel cell stack transport method, and a fuel cell.
  • the purpose is to provide a stack vehicle mounting method.
  • the fuel cell stack of the present invention is a fuel cell stack including a stack body having a cell stack in a part of a stack constituent member, and any of the stack constituent members is It has an attachment part to which a hanging hanger for hanging the stack body is attached.
  • the hanging hanger is attached to a rigid member (for example, a fastening member such as an end plate, a tension plate, and a fastening port) that can withstand the transportation of a heavy fuel cell stack. It is attached.
  • a hanging hanger is selectively attached to a highly rigid stack component, and the fuel cell stack can be directly transported using the hanging hanger. After transporting the fuel cell stack, the hanging hanger may be removed from the stack components, or it may be left fixed.
  • the fuel cell stack according to the present invention is a fuel cell stack including a stack body having a cell stack as a part of the stack constituent member, wherein the hanging hanger is fixed to any one of the stack constituent members. May be.
  • the fuel cell stack of the present invention is a fuel cell stack including a stack body having a cell stack and a fastening member for fastening the cell stack in the cell stacking direction, and the fastening member is attached to a hanging hanger It may have a mounting part. Since such a fastening member fastens the cell laminate, it is configured to have the required strength, and has relatively higher rigidity than other stack constituent members. Therefore, according to the present invention, the hanging hanger can be attached to a highly rigid fastening member, and the fuel cell stack can be directly transported using the hanging hanger. After transporting the fuel cell stack, the hanging hanger may be removed from the fastening member, or may be left fixed.
  • the fuel cell stack according to the present invention is a fuel cell stack including a stack body having a cell stack and a fastening member that fastens the cell stack in the cell stacking direction.
  • the hanging hanger is attached to the fastening member. It may be fixed.
  • the stack body may include an end plate that forms part of the fastening member at both ends of the cell stacking direction, and the hanging hanger may be provided on the end plate. That is, the fuel cell stack of the present invention may include a stack body provided with end plates at both ends in the cell stacking direction, and a hanging hanger provided on the end plate.
  • the hanging hanger is provided on the rigid end plate. As a result, the fuel cell stack can be directly transported using the hanging hanger.
  • the stack component to which the hanging hanger is fixed is not limited to the end plate.
  • a pair of end plates that sandwich the cell stack are connected to each other via these end plates.
  • a fastening member for example, a tension plate or a fastening port
  • a fastening member for example, a tension plate or a fastening port
  • the hanging hanger may be insulated from the stack body.
  • “insulated from the stack body” means, for example, an insulation between a hanger for hanging and an end plate (stack component member, fastening member).
  • the edge for example, when a hanging hanger is fixed to an end blade (stack component, fastening member) with a bolt, etc., the hanging hanger and end plate (stack) via the bolt etc. It also includes insulation between components and fastening members.
  • the hanging hanger may be protruded to the outside of the case.
  • the stack body can be transported together with the case using the hanging hanger while the stack body is housed in the case. For this reason, it is not necessary to increase the strength of the case just to transport the fuel cell stack.
  • the hanging hanger may be provided with a hook portion to which a hanging means is hooked, and may be fixed in pairs at a plurality of locations of the stack body. In such a case, the hanging hanger is further paired.
  • the hangers of the hangers may be fixed in opposite directions.
  • the fuel cell stack is idled while the fuel cell stack is being transported by hooking hanging means such as ropes, wires, chains, etc. on the hooks of the hanging hanger.
  • the suspension means is difficult to come off from the buttocks.
  • the fuel cell stack having any one of the above-described configurations is fixed to the installation location via the hanging hanger.
  • the hanging hanger used for transportation is used as a fixture for fixing the fuel cell stack at the installation site (for example, a vehicle).
  • a method for transporting a fuel cell stack according to the present invention includes a fuel cell having any one of the above-described configurations.
  • a fuel cell stack is transported while the fuel cell stack is suspended using the suspension hanger.
  • the fuel cell stack can be transported using the hanging hanger, a separate operation jig or the like is not required.
  • the fuel cell stack is mounted on the vehicle while being suspended using the hanging hanger.
  • the hanging hanger may be removed from the fuel cell stack after being mounted on a vehicle, or may be left fixed to the fuel cell stack.
  • FIG. 1 is a side sectional view of a fuel cell stack shown as an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a perspective view with the fuel cell stack case omitted.
  • FIG. 3 is an overall schematic diagram showing the general structure of a fuel cell stack.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a hanger mounting portion of the fuel cell stack.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a first modification of the fuel cell stack.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a second modification of the fuel cell stack.
  • FIG. 7 is a side view showing a third modification of the fuel cell stack.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an example of a suitable fixing position of a hanging hanger in the fuel cell stack.
  • FIG. 9 is a perspective view showing another example of a suitable fixing position of the hanging hanger in the fuel cell stack.
  • FIG. 10 is a perspective view showing another example of a suitable fixing position of a hanging hanger in the fuel cell stack.
  • Fig. 11 is a side view showing an example of mounting the fuel cell stack on a vehicle.
  • FIG. 12 is a perspective view showing an example of mounting the fuel cell stack on a vehicle chassis.
  • Fig. 13 is a perspective view showing an example of transporting and mounting the fuel cell stack on a vehicle.
  • Fig. 14 is a side sectional view showing a conventional method of transporting a fuel cell stack.
  • FIG. 1 is a side sectional view of the fuel cell stack
  • FIG. 2 is a perspective view of the fuel cell stack shown without a case described below
  • FIG. 3 is a side sectional view showing a general structure of the fuel cell stack.
  • the stack body 5 shown in FIG. 3 includes a cell stack formed by stacking a plurality of cells 19 including a membrane-electrode assembly (MEA) and a separator.
  • MEA membrane-electrode assembly
  • Terminals (electrode plates) 20, insulators 21, end plates 8 and 8 are arranged at both ends of the cell stack in the cell / layer stacking direction, and the cell stack is tightened in the cell / layer stacking direction.
  • the stack body 5 is formed by fixing fastening members 2 4 (for example, tension plates and fastening bolts) extending in the cell stacking direction outside the body to the end plates 8 and 8 with bolts 25.
  • a pressure plate 3 2 is provided between the end plate 8 and the insulator 21, and a spring provided between the pressure plate 3 2 and the end plate 8.
  • Mechanism 3 3 suppresses fluctuations in the load on cell 19.
  • Figure 2 for convenience of illustration, The illustration of the screw mechanism 3 3 is omitted.
  • the cell voltage is about 1 volt, for example, in order to obtain the voltage of about 400 volt required for the vehicle, about 200 cells 19 are stacked and electrically connected in series. Cell stacks are arranged in parallel and electrically connected in series, and the stack body 5 is sandwiched between the common end plates 8 and 8 in parallel.
  • the fuel cell stack of the present embodiment has a stack body 5 housed in a case 6.
  • the upper case 6a and the lower case 6b are combined and fixed by the flange portion 6c, and the stack body 5 is fixed in the case 6 through the support portion 9.
  • a metal hanging hanger (hereinafter simply referred to as a hanger) 10 is fixed to the end plate 8 with bolts 11.
  • the hanger 10 protrudes outside the case 6 through the hole 1 2 provided in the upper case 6 a, and the gap between the opening inner wall of the hole 1 2 and the hanger 10 is closed by the grommet 13 so that the case 6 is waterproof and dustproof. Performance is ensured.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a mounting portion of the hanger 10.
  • An insulating resin plate 14 is sandwiched between the hanger 10 and the end plate 8.
  • the hanger 10 is provided with a hole 10 a through which the Bonoleto 11 passes, but an insulating resin collar 15 is provided between the bolt 11 and the hanger 10. As a result, the hanger 10 and the end plate 8 are insulated.
  • the bolt 11 is screwed so as to penetrate the hanger 10 in the horizontal direction.
  • the weight of the fuel cell stack acting in the direction of gravity can be appropriately supported by the bolt 11.
  • the end plate 8 When transporting the fuel cell stack, use a hanger 10 to suspend the stack body 5. At this time, the load from the stack body 5 does not act on the case 6.
  • the end plate 8 has sufficient strength, so the stack body 5 Even if the load from the plate acts on the end plate 8, there is no trouble such as deformation.
  • the end plate 8 is made of, for example, stainless steel.
  • the fuel cell stack of the present embodiment can be easily transported without using a dedicated transport jig.
  • the hanging hanger 10 is provided not on the case 6 but on the end plate 8 of the fuel cell stack having sufficient strength, it is not necessary to increase the strength of the case 6 more than necessary.
  • the hanger 10 can be used as a fixture at the installation location of the fuel cell stack.
  • the fuel cell stack can be fixed by locking the hanger 10 to the vehicle frame and tightening it with a bolt or the like. If it is not necessary to insulate the hanger 10 and the end plate 8, the insulating resin plate 14 and the insulating resin collar 15 are not necessary.
  • the insulation method is not limited to the above example.
  • the hanger 10 itself may be formed of an insulator, or an insulating layer may be provided on the surface of the hanger 10.
  • the fixing position of the hanger 10 may not be the end plate 8.
  • the fuel cell stack comprises a cell stack, terminal 20, insulator 21, end plates 8 and 8, fastening members 24, etc. as stack components, but can withstand the transportation of the fuel cell stack. As long as the structural member has strength, the hanger 10 may be provided on a stack structural member other than the end plates 8 and 8.
  • the fixing method or attaching method of the hanger 20 is not limited to the above example, and may be fixed or fixed to the stack constituent member such as the end plate 8 by welding or an adhesive.
  • a stack component such as endbrate 8 with a mounting portion (engaged portion) such as a hole and hook a hanger on this mounting portion.
  • the hanger according to the present invention does not necessarily need to be an S-shaped member, Transportation (Mounting) Any configuration is possible as long as it can be engaged with the engaging part on the device side.
  • a hole other than S can be used, as well as a hole. .
  • attachment portion of the present invention may have any configuration as long as it engages with the engagement portion on the transport (vehicle mounted) device side, and may be, for example, a hole formed in the stack constituent member.
  • the mounting portion of the present invention includes, for example, a hole for providing a rod-shaped member (for example, a bolt) penetrating the hanger and connecting the stack structural member such as an end plate and the hanger to the stack structural member, It may be a rod-shaped member mounting portion such as a press-fitting hole or a screw hole.
  • a rod-shaped member for example, a bolt
  • the grommets 13 need not be provided.
  • a plurality of hangers 10 may be provided on one side in the stacking direction of the stack body 5 as in the first modification shown in FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view of a fuel cell stack according to a second modification.
  • the hanger 1 ⁇ according to this modified example is a hanging means such as a rope, wire, chain, etc. (see FIG. 13).
  • the end part of the stack is equipped with a hook part 1 0 a that can be hooked through the notch 1 0 b, and fixed in pairs at both ends (multiple places) of the stack body 5 in the cell stacking direction. Has been.
  • the flanges 10 a of the pair of hangers 10 are further opposite to each other along the surface direction of the end plates 8, 8, in other words, the notches 1 of the hangers 10.
  • 0 b are opposite to each other along a plane perpendicular to the cell stacking direction. It is fixed to face.
  • the suspension means is It is possible to suppress the slipping out of the notch 1 0 b.
  • FIG. 7 is a side view of a fuel cell stack according to a third modification.
  • the hanger 10 according to this modification is similar to the hanger 10 according to the above-described embodiment and modifications (FIGS. 1, 2, 5, 6, etc.) to the fuel cell stack connected to the flange 10a.
  • the fixing portion 1 ⁇ c is fixed to the stack body 5 (in the present modification, end plates 8 and 8) by bolts 11.
  • the hanger 10 is fixed to the stack body 5, and the stack body 5 and the hanger 10 are In the present modification, the hanger 10 is fixed to the stack body 5 by using one Ponoret 1 1 for one hanger 10. Suppression of relative rotation between the stack body 5 and the hanger 10 is achieved by the protrusion 1 provided on the end plates 8 and 8 so as to protrude further outward in the thickness direction than the fixed portion 10 c. 1 done by a.
  • the protrusion 11a in this modification is on the surface of the end blades 8 and 8 facing the outside in the cell stacking direction, and the notch 10b is oriented upward with the bolt 11 as the center.
  • the hanger 10 is formed at a position where it is possible to suppress the relative rotation of the hanger 10 clockwise.
  • the hanger 10 is fixed to the stack body 5 with one bolt 11, but it may be fixed with two or more bolts 11. Of course it is good.
  • the structure is not limited to the structure of this modification as long as the structure can suppress the relative rotation.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an example of a suitable fixing position of the hanger 10 in the fuel cell stack.
  • a line segment L connecting these facing hangers 10 passes through the vicinity of the center of gravity G of the fuel cell stack. (Further preferably, the center of gravity G rests on the line segment L). In such a case, the fuel cell stack can be prevented from swinging during transportation. .
  • This figure shows an example of fixing the hanger 10 so that the line segment L that connects a pair of hangers 10 facing each other along the cell stacking direction is located above the gravity center G of the center of gravity G of the fuel cell stack. As shown, the fuel cell stack can be prevented from swinging during transportation even with such a configuration.
  • FIG. 9 is a perspective view showing another example of a suitable fixing position of the hanger 10 in the fuel cell stack.
  • one side that is substantially along the direction of gravity when the fuel cell stack is transported by the hanger 110 is H
  • the other two sides are Hangers to the fuel cell stack so that at least one of the relations L 1> H and L 2> H holds, preferably both hold, when defined as L 1 and L 2 respectively.
  • Set the fixed position that is, as shown in FIG. 9, among the three sides of the fuel cell stack, the other two sides along the horizontal direction are longer than one side H along the height direction (gravity direction) during transportation. If the hanger 10 is fixed, it will be shown in Figure 10 Thus, the swing that can occur during transportation can be suppressed more than the fuel cell stack in which the hanger 10 is fixed at a position where the relationship of L 1 ⁇ H and L 2 H is established.
  • FIG. 11 is a side view showing an example of mounting the fuel cell stack on a vehicle 100.
  • a fuel cell stack 1 1 0 having a stack body 5 is replaced with a vehicle compartment R such as a so-called engine room 1 0 1 or the like R! It can be mounted on the front side of the vehicle traveling direction.
  • the fuel cell stack 1 1 0 is hung by hanging the hanging means 1 2 0 such as a chain on the hanger 10 and the engine room 1 0. Mount at a predetermined mounting position in 1.
  • the fuel cell stack 1 1 as the lower or the like of the trunk Lou arm 1 2 shown by a two-dot chain line in FIG. 1 1, can either the mounting child on the rear side of the vehicle traveling direction than the passenger compartment R i As shown in Fig. 12, it can also be mounted on a skateboard type chassis 1 2 1 0.
  • FIG. 12 is a perspective view showing an example of mounting the fuel cell stack on the vehicle chassis.
  • the vehicle with the chassis 2 1 0 shown in the figure has a so-called “drive-by-wire” system in which steering, braking, and other vehicle functions related to steering are all electronically controlled. It is a vehicle equipped with a fuel cell.
  • the illustration of the body and interior other than the chassis 1 10 is omitted for the convenience of explanation.
  • the chassis 2 1 0 of the vehicle 2 0 0 has a skateboard type.
  • This chassis 2 1 0 includes the fuel cell stack 1 1 0 with the stack body 5, the hydrogen storage tank 2 1 1, the drive motor 2 1 2, and other basic structures required for traveling. ing.
  • the vehicle 2 0 0 has the vehicle running function as a single chassis 2 1 0 unit.
  • a fuel cell is required to satisfy the requirements of securing the passenger compartment 1 ⁇ and the trunk room R 2 as in the conventional vehicle 100 shown in FIG.
  • the stack 1 1 0 mounting position There are no restrictions on the stack 1 1 0 mounting position.
  • the cell stacking direction be mounted on the vehicle as shown in FIG. In this case, the cell stacking direction can be arranged parallel to, perpendicular to, or oblique to the vehicle traveling direction.
  • the fuel cell stack according to the present invention can be applied to the above-described embodiment and the above-described modified examples regardless of whether the case 6 is provided or not, and in any case, the same as described above. The effect of this can be obtained.
  • the fuel cell stack can be suspended and transported without using a separate transport jig or the like.
  • the hanger for suspension is provided on the end plate, which is a stack component, instead of the case that houses the fuel cell stack, it is not necessary to increase the strength of the case only for transportation.
  • a hanging hanger can be used as a fixture for the fuel cell stack.
  • the present invention can be widely used in fuel cell stacks having such requirements, fuel cell stack installation structures, fuel cell stack transport methods, and fuel cell stack vehicle mounting methods.

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Abstract

コスト上昇を招くことなく、燃料電池スタックの運搬を容易にするため、本発明の燃料電池スタックは、セル積層方向両端にエンドプレート8,8を備えたスタック本体5と、エンドプレート8,8に設けられた吊り下げ用ハンガー10と、を備える。吊り下げ用ハンガー10は、スタック本体5を収容するケース6の外側に突出する構成とし、これにより、ケース6の外側から燃料電池スタックを吊り下げて運搬することができる。この燃料電池スタックは、吊り下げ用ハンガー10を介して所定の設置場所に固定することもできる。

Description

明細書 燃料電池スタック、 燃料電池スタックの設置構造、 燃料電池スタックの運搬 方法、 及ぴ燃料電池スタックの車両搭載方法 技術分野
本発明は、 燃料電池スタック、 燃料電池スタックの設置構造、 燃料電池ス タックの運搬方法、 及び燃料電池スタックの車両搭載方法に関し、 特に、 コ スト上昇を招くことなく燃料電池スタックの運搬を容易にする技術に関する。 背景技術
例えば固体高分子電解質型の燃料電池スタックは、 膜一電極ァッセンブリ (M E A: Membrane-Electrode Assembly ) とセパレータと力、らなるセノレ を 1層以上重ね Tモジュールとし、 モジュールを積層して構成される。 M E A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 (力ソード) とからなる。 この燃料電池スタックは、 燃料電池ケ ース内に収容されて使用される (例えば、 特開平 6— 2 3 1 7 9 5号参照)。 発明の開示
しかしながら、 燃料電池ケースが鉄板、 アルミ等により構成されている場 合には運搬が困難であり、 図 1 4に示すように十分な強度を有する専用の運 搬治具 1を別途用意し、 この運搬治具 1に燃料電池スタック 3が収容された 燃料電池ケース 2を載せて運搬する必要がある。
ここで、 吊り下げを容易とするために燃料電池ケースに吊り下げ用のハン ガーを取付けることも考えられるが、 この場合、 燃料電池スタックは重量物 であるために運搬時の吊り下げに耐えることができるケース強度が必要とな る。 しかしながら、 運搬のためだけにケース強度を上げることは使用時にお いては過剰強度であり、 コストが上昇するという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、 コスト上昇を招くことな く容易に運搬することのできる燃料電池スタック、 燃料電池スタックの設置 構造、 および燃料電池スタックの運搬方法、 及び燃料電池スタックの車両搭 載方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、 本発明の燃料電池スタックは、 スタック構成 部材の一部にセル積層体を有するスタック本体を備えた燃料電池スタックで あって、 前記スタック構成部材のいずれかは、 前記スタック本体を吊り下げ るための吊り下げ用ハンガーが取り付けられる取付部を有する。 この場合に おいて、 吊り下げ用ハンガーは、 重量物である燃料電池スタックの運搬に耐 え得る剛性部材 (例えば、 エンドプレート、 テンションプレート、 及び締結 ポルト等の締結部材) に取付部を介して取り付けられる。
本発明によれば、 例えば剛性の高いスタック構成部材に対して選択的に吊 り下げ用ハンガーを取り付け、 この吊り下げ用ハンガーを用いて燃料電池ス タックを直接運搬することが可能となる。燃料電池スタックの運搬終了後は、 スタック構成部材から吊り下げ用ハンガーを取り外しもよいし、 固定したま ま残しておいてもよい。
本発明の燃料電池スタックは、 スタック構成部材の一部にセル積層体を有 するスタック本体を備えた燃料電池スタックであって、 前記吊り下げ用ハン ガーは、 前記スタック構成部材のいずれかに固定されていてもよい。
本発明の燃料電池スタックは、 セル積層体と該セル積層体をセル積層方向 に締め付ける締結部材とを有するスタック本体を備えた燃料電池スタックで あって、 前記締結部材は、 吊り下げ用ハンガーが取り付けられる取付部を有 するものでもよい。 このような締結部材は、 セル積層体を締め付けるものであることから、 所 要の強度を有するように構成されており、 他のスタック構成部材に比して相 対的に剛性が高い。 よって、 本発明によれば、 剛性の高い締結部材に吊り下 げ用ハンガーを取り付け、 この吊り下げ用ハンガーを用いて燃料電池スタツ クを直接運搬することが可能となる。 燃料電池スタックの運搬終了後は、 締 結部材から吊り下げ用ハンガーを取り外しもよいし、 固定したまま残してお いてもよい。
本発明の燃料電池スタックは、 セル積層体と該セル積層体をセル積層方向 に締め付ける締結部材とを有するスタック本体を備えた燃料電池スタックで あって、前記吊り下げ用ハンガーは、前記締結部材に固定されていてもよい。 前記スタック本体は、 セル積層方向両端に前記締結部材の一部をなすェン ドプレートを備え、 前記吊り下げ用ハンガーは、 前記エンドプレートに設け られていてもよい。 つまり、 本発明の燃料電池スタックは、 セル積層方向両 端にエンドプレートを備えたスタック本体と、 前記エンドプレートに設けら れた吊り下げ用ハンガーと、 を備えるものでもよい。
本発明によれば、 吊り下げ用ハンガーは剛性の高いェンドプレートに設け られる。 これにより吊り下げ用ハンガーを用いて燃料電池スタックを直接運 搬することが可能となる。
なお、 吊り下げ用ハンガーが固定されるスタック構成部材は、 エンドプレ ートに限定されるものではなく、 例えば、 セル積層体を狭持する一対のェン ドプレートを連結してこれらエンドプレートを介してセル積層体に締結力を 与える締結部材 (たとえば、 テンションプレート、 締結ポルト) であっても よい。
前記吊り下げ用ハンガーは、 前記スタック本体に対して絶縁されていても よい。 ここで、 「スタック本体に対して絶縁されている」 とは、 例えば吊り下 げ用ハンガーとエンドプレート (スタック構成部材、 締結部材) との間の絶 縁だけでなく、 例えば吊り下げ用ハンガーがボルト等によってェンドブレー ト (スタック構成部材、 締結部材) に固定されているような場合には、 当該 ボルト等を介した吊り下げ用ハンガーとエンドプレート(スタック構成部材、 締結部材) との間の絶縁も含まれる。
本発明によれば、 吊り下げ用ハンガーを介した燃料電池スタック外部への 通電が防止される。
前記スタック本体を収容するケースを更に備える場合には、 前記吊り下げ 用ハンガーを前記ケースの外側に突出させてもよい。
本発明によれば、 スタック本体をケースに収容した状態で、 吊り下げ用ハ ンガーを用いてケースとともにスタック本体を運搬することが可能となる。 このため、 燃料電池スタック運搬のためだけにケースの強度を上げる必要は ない。
前記吊り下げ用ハンガーは、 吊り下げ手段が引き掛けられる鉤部を備える と共に前記スタック本体の複数箇所に対をなして固定されていてもよく、 か かる場合には更に、 対をなす前記吊り下げ用ハンガーの鈎部が互いに逆を向 いて固定されていてもよい。
本発明によれば、 例えばロープ, ワイヤ, チェーン等の吊り下げ手段を吊 り下げ用ハンガーの鉤部に引き掛けて燃料電池スタックを運搬している最中 に当該燃料電池スタックが遊動したとしても、 吊り下げ手段が鉤部から外れ 難くなる。
本発明の燃料電池スタックの設置構造は、 上記いずれかの構成からなる燃 料電池スタックが前記吊り下げ用ハンガーを介して設置場所に固定される。 本発明によれば、 運搬に用いられる吊り下げ用ハンガーが設置先 (例えば 車両等) において燃料電池スタックを固定するための固定具として使用され る。
本発明の燃料電池スタックの運搬方法は、 上記いずれかの構成からなる燃 料電池スタックを運搬する方法であって、 前記吊り下げ用ハンガーを用いて 前記燃料電池スタックを吊り下げながら運搬する。
本発明によれば、 吊り下げ用ハンガーを用いて燃料電池スタックの運搬が 可能となるから、 別途の運転治具等が不要となる。
本発明の燃料電池スタックを車両に搭载する方法は、 前記吊り下げ用ハン ガーを用いて前記燃料電池スタックを吊り下げながら車両に搭載する。
この場合において、 前記吊り下げ用ハンガーは、 車両への搭載後に前記燃 料電池スタックから取り外されてもよいし、 燃料電池スタックに固定された まま残しておいてもよい。
本発明によれば、 吊り下げ用ハンガーを用いて燃料電池スタックの車両へ の搭載が可能となるから、 別途の運転治具等が不要となる。 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明の一実施形態として示した燃料電池スタックの側断面図。 図 2は、 同燃料電池スタックのケースを省略した斜視図。
図 3は、 燃料電池スタックの一般的な構造について示した全体概略図。 図 4は、同燃料電池スタックのハンガー取付け部を拡大して示した断面図。 図 5は、 同燃料電池スタックの第 1変形例を示した斜視図。
図 6は、 同燃料電池スタックの第 2変形例を示した斜視図。
図 7は、 同燃料電池スタックの第 3変形例を示した側面図。
図 8は、 同燃料電池スタックにおける吊り下げ用ハンガーの好適な固定位 置の一例を示した斜視図。
図 9は、 同燃料電池スタックにおける吊り下げ用ハンガーの好適な固定位 置の他の例を示した斜視図。
図 1 0は、 同燃料電池スタックにおける吊り下げ用ハンガーの好適な固定 位置の他の例を示した斜視図。 図 1 1は、 同燃料電池スタックの車両への搭載例を示した側面図。
図 1 2は、同燃料電池スタックの車両シャシ一への搭載例を示した斜視図。 図 1 3は、同燃料電池スタックの車両への運搬及び搭載例を示した斜視図。 図 1 4は、 従来の燃料電池スタックの運搬方法について示した側断面図。
発明を実施するための最良の形態
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は燃料 電池スタックの側断面図、 図 2は後述のケースを省略して図示した燃料電池 スタックの斜視図である。 また図 3は燃料電池スタックの一般的な構造を示 す側断面図である。
まず、 燃料電池スタックの一般的な構造であって、 本実施形態の燃料電池 スタックにも適用されている構造について図 3を参照して説明する。 なお、 以下においては車両用固体高分子電解質型の燃料電池スタックを用いて説明 するが、 下記の例に限定されるものではない。
図 3に示したスタック本体 5は、 膜一電極アッセンブリ (ME A : Memb rane-Electrode Assembly ) とセパレータとを含むセル 1 9を複数積層して なるセル積層体を備えて構成されている。
このセル積層体のセ/レ積層方向両端に、 ターミナル (電極板) 2 0、 イン シュレータ 2 1、 エンドプレート 8, 8を配置し、 セノレ積層体をセ/レ積層方 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 2 4 (た とえば、 テンションプレートや締結ボルト) をエンドプレート 8, 8にボル ト 2 5にて固定することで、 スタック本体 5が形成される。
スタック本体 5の一端側には、 エンドプレート 8とインシユレータ 2 1と の間にプレツシャプレート 3 2が設けられており、 これらプレツシャプレー ト 3 2とエンドプレート 8との間に設けられたばね機構 3 3にて、 セル 1 9 にかかる荷重の変動を抑制している。 ただし、 図 2では、 図示の都合上、 ば ね機構 3 3の図示を省略している。
セル電圧は約 1ボルトであるので、 車両に必要な約 4 0 0ボルトの電圧を 得るには、たとえば、約 2 0 0個のセル 1 9を積層して電気的に直列接続し、 2つのセル積層体を並列に配して電気的に直列に接続し、 並列配置のセノレ積 層体を共通のエンドプレート 8, 8で挟んでスタック本体 5とする。
本実施形態の燃料電池スタックは、 図 1に示したように、 スタック本体 5 がケース 6内に収容されてなる。 ケース 6はアツパケース 6 a とロアケース 6 bとが組み合わされてフランジ部 6 cで固定され、 支持部 9を介してスタ ック本体 5がケース 6内に固定された状態となっている。
エンドプレート 8には、 図 1, 2に示したように、 金属製の吊り下げ用ハ ンガー(以下、単にハンガーと呼ぶ。) 1 0がボルト 1 1により固定されてい る。 ハンガー 1 0はアツパケース 6 aに設けられた孔 1 2を通じてケース 6 外へ突出し、 グロメット 1 3により孔 1 2の開口内壁とハンガー 1 0との隙 間が塞がれ、 ケース 6の防水、 防塵性能が確保されている。
図 4はハンガー 1 0の取付け部の拡大図である。 ハンガー 1 0とエンドプ レート 8との間に絶縁樹脂プレート 1 4が挟まれている。 また、 ハンガー 1 0にはボノレト 1 1が貫通する孔 1 0 aが設けられているが、 ボルト 1 1とハ ンガー 1 0との間には絶縁樹脂カラー 1 5が設けられている。 これによりハ ンガー 1 0とエンドプレート 8とは絶縁状態となっている。
また、 同図に示すように、 ボルト 1 1は、 水平方向にハンガー 1 0を貫通 するように螺設されている。 これにより、 燃料電池スタックをハンガー 1 0 で吊った際に、 重力方向に作用する燃料電池スタックの自重をボルト 1 1に て適切に支持することができる。
燃料電池スタックを運搬する際には、 ハンガー 1 0を用いてスタック本体 5を吊り下げる。 このときケース 6にはスタック本体 5からの荷重は作用し ない。 また、 エンドプレート 8は十分な強度を有するため、 スタック本体 5 からの荷重がエンドプレート 8に作用しても変形等の支障は生じない。 かか る運搬に十分な強度を確保するため、 ェンドプレート 8は例えばステンレス 鋼等から構成される。
このように、 本実施形態の燃料電池スタックによれば、 専用の運搬治具を 用いることなく、 燃料電池スタックを容易に運搬することができる。
また、 ケース 6にではなく、 十分な強度を有する燃料電池スタックのェン ドプレート 8に吊り下げ用ハンガー 1 0を設ける構成であるから、 ケース 6 の強度を必要以上に上げる必要がない。
さらに、 燃料電池スタックの設置先では、 ハンガー 1 0を固定具として利 用可能である。 例えば車両のフレームにハンガー 1 0を係止してボルト等に よつて締め付けることで、 燃料電池スタックの固定を行うことができる。 なお、ハンガー 1 0とエンドプレート 8とを絶縁する必要がない場合には、 上記の絶縁樹脂プレート 1 4および絶縁樹脂カラー 1 5は不要である。また、 絶縁方法は上記の例に限定されるものではない。 例えば、 ハンガー 1 0自体 を絶縁体により構成したり、 ハンガー 1 0の表面に絶縁層を設けても良い。 ハンガー 1 0の固定位置はエンドプレート 8でなくともよい。 燃料電池ス タックは、 スタック構成部材として、 セル積層体、 ターミナル 2 0、 インシ ユレータ 2 1、 エンドプレート 8, 8、 締結部材 2 4等を備えてなるが、 燃 料電池スタツクの運搬に耐え得る強度を有する構成部材であれば、 ハンガー 1 0はエンドプレート 8 , 8以外のスタック構成部材に設けてもよい。
ハンガー 2 0の固定方法あるいは取付方法は、上記の例に限定されるもので はなく、 例えば溶接や接着材等によってェンドプレート 8等のスタック構成 部材に固定あるいは固着されていてもよい。
また、ェンドブレート 8等のスタック構成部材に孔等の取付部(被係合部) を設け、 この取付部にハンガーを引き掛けるようにしてもよレ、。
また、本発明に係るハンガーは、必ずしも S字状の部材である必要はなく、 運搬 (搭載) 装置側の係合部に係合可能な構成であれば、 如何なるものでも 良く、 S字以外の形状の部材の採用が可能であることはもとより、 例えば孔 の採用も可能である。
また、 本発明の取付部は、 運搬 (車両搭載) 装置側の係合部と係合するも のであれば、 如何なる構成であってもよく、 例えば上記スタック構成部材に 形成された孔でもよい。
さらに、 本発明の取付部は、 ハンガーを貫通してエンドプレート等のスタ ック構成部材と当該ハンガーとを連結する棒状の部材 (例えば、 ボルト) を 当該スタック構成部材に設けるための例えば孔、 圧入孔、 螺子孔等の棒状部 材取付部でもよい。
また、 燃料電池スタックを設置する状況により、 防水、 防塵の必要がなけ れば、 グロメット 1 3を設けなくとも良い。
さらに、 図 5に示す第 1変形例のように、 ハンガー 1 0をスタック本体 5 の積層方向片側にそれぞれ複数設けても良い。
かかる場合には、 ハンガー 1 0がスタック本体 5の積層方向片側に単数設 けられている燃料電池スタックに比して、 運搬時に生じ得る揺動を抑制する ことができる。
図 6は、 第 2変形例に係る燃料電池スタックの斜視図である。
この変形例に係るハンガー 1◦は、上記実施形態および変形例(図 1, 2 , 5等) に係るハンガー 1 0と同様に、 例えばロープ, ワイヤ, チェーン等の 吊り下げ手段 (図 1 3の符号 1 2 0参照) の端部が切欠部 1 0 bを通して引 き掛けられる鉤部 1 0 aを備えていると共に、 スタック本体 5のセル積層方 向両端 (複数箇所) に対をなして固定されている。
そして、 本変形例では更に、 これら一対のハンガー 1 0の鉤部 1 0 aがェ ンドプレート 8, 8の面方向に沿って互いに逆を向くように、言い換えれば、 ハンガー 1 0の切欠部 1 0 bがセル積層方向と垂直な面に沿って互いに逆を 向くように、 固定されている。
これにより、 吊り下げ手段をハンガー 1 0の鉤部 1 0 aに引き掛けて燃料 電池スタツクを運搬している最中に当該燃料電池スタツクが遊動したとして も、 吊り下げ手段が鈎部 1 0 aの切欠部 1 0 bから抜けて外れることが抑制 される。
図 7は、 第 3変形例に係る燃料電池スタックの側面図である。
この変形例に係るハンガー 1 0は、上記実施形態および変形例(図 1 , 2 , 5, 6等) に係るハンガー 1 0と同様に、 鉤部 1 0 aに連なる燃料電池スタ ックへの固定部 1 ◦ cがスタック本体 5 (本変形例では、エンドプレート 8 , 8 ) に対してボルト 1 1により固定されている。
ただし、 上記実施形態および変形例では、 1つのハンガー 1 0に対して 2 本のポノレト 1 1を使用することにより、 スタック本体 5へのハンガー 1 0の 固定と、 スタック本体 5とハンガー 1 0との間における相対回転の抑制が図 られていたのに対し、 本変形例では、 スタック本体 5へのハンガー 1 0の固 定は、 1つのハンガー 1 0に対して 1本のポノレト 1 1で行い、 スタック本体 5とハンガー 1 0との間における相対回転の抑制は、 エンドプレート 8 , 8 に固定部 1 0 cよりも更にその厚さ方向外方に突出するように設けられた突 起部 1 1 aにより行われる。
本変形例の突起部 1 1 aは、 ェンドブレート 8, 8のセル積層方向外側を 向く面上であって、 かつ、 ボルト 1 1を中心として切欠部 1 0 bが上方を向 くように、 つまり図 7では時計回りに、 ハンガー 1 0が相対回転することを 抑制できる位置に形成されている。
このような構成によれば、 1本のボルト 1 1でノヽンガー 1 0をスタック本 体 5に固定することができるので、 燃料電池スタック搭載時の工数低減が可 能となる。 なお、 本変形例では、 1本のボルト 1 1でハンガー 1 0をスタツ ク本体 5に固定しているが、 2本またはそれ以上のボルト 1 1で固定しても よいことは勿論である。
また、 かかる相対回転を抑制できる構造であれば、 本変形例の構造に限定 されるものではなく、 例えばエンドプレート 8, 8に形成した孔にハンガー 1 0の固定部 1 0 cに設けた突起を嵌めこむ構造等、 様々の回転抑制構造を 採用することが可能である。
図 8は、 燃料電池スタックにおけるハンガー 1 0の好適な固定位置の一例 を示した斜視図である。
燃料電池スタックに例えば一対のハンガー 1 0が所定の方向に沿って対向 するように固定されている場合、 これら対向するハンガー 1 0を結ぶ線分 L が燃料電池スタックの重心 Gの近傍を通るように固定位置を設定しておくこ とが好ましく (さらに好ましくは、重心 Gが線分 L上にのる)、かかる場合に は、 運搬時に生じ得る燃料電池スタックの揺動を抑制することができる。 同図は、 セル積層方向に沿って対向配置された一対のハンガー 1 0を結ぶ 線分 Lが、 燃料電池スタックの重心 Gの重力方向上方に位置するような、 ハ ンガー 1 0の固定例を示しており、 このような構成によっても、 運搬時に生 じ得る燃料電池スタックの摇動を抑制することができる。
図 9は、 燃料電池スタックにおけるハンガー 1 0の好適な固定位置の他の 例を示した斜視図である。
略直方体をなす燃料電池スタックの外輪郭を画成する三辺のうち、 ハンガ 一 1 0による燃料電池スタックの運搬時に実質的に重力方向に沿うことにな る一辺を H、 残りの二辺をそれぞれ L 1, L 2と定義した場合に、 L 1 > H と L 2 > Hの関係の少なくとも一方が成立するように、 好ましくは両方が成 立するように、 燃料電池スタックへのハンガー 1 0の固定位置を設定する。 つまり、 図 9に示すように、 燃料電池スタックの前記三辺のうち、 運搬時 における高さ方向 (重力方向) に沿う一辺 Hよりも水平方向に沿う他の二辺 が長くなるような位置にハンガー 1 0を固定した場合には、 図 1 0に示すよ うな、 L 1 < H及び L 2く Hの関係が成立するような位置にハンガー 1 0が 固定された燃料電池スタックよりも、 運搬時に生じ得る揺動を抑制すること ができる。
図 1 1は、 同燃料電池スタックの車両 1 0 0への搭載例を示した側面図で ある。 同図の破線で示すように、 スタック本体 5を備える燃料電池スタック 1 1 0をいわゆるエンジンルーム 1 0 1等のような車室 R!よりも車両進行 方向の前方側に搭載することができる。
この場合には、 例えば図 1 3に示すように、 ハンガー 1 0にチェーン等の 吊り下げ手段 1 2 0を引き掛けて燃料電池スタック 1 1 0を吊った状態で運 搬し、 エンジンルーム 1 0 1内の所定の搭載位置に搭載する。
なお、 燃料電池スタック 1 1 0は、 図 1 1の二点鎖線で示すトランクルー ム1 2の下方等のように、車室 R iよりも車両進行方向の後方側に搭載するこ ともできるし、 図 1 2に示すように、 スケートボード型のシャシ一 2 1 0に 搭載することもできる。
図 1 2は、 燃料電池スタックの車両シャシ一への搭載例を示した斜視図で ある。
同図に示すシャシ一 2 1 0を備えた車両 2 0 0は、 操縦に関わるステアリ ングゃブレーキ、 その他の車両機能を全て電子制御化した、 いわゆる 「ドラ ィブ ·バイ · ワイヤー」 システムを有する燃料電池搭載車両である。 なお、 この図において、 シャシ一 2 1 0以外のボディや内装等の図示は、 説明の便 宜上、 省略している。
車両 2 0 0のシャシ一 2 1 0は、 スケートボード型に構成されている。 こ のシャシ一 2 1 0には、 スタック本体 5を備えた燃料電池スタック 1 1 0を はじめとして、 水素貯蔵タンク 2 1 1や駆動モーター 2 1 2など、 走行に必 要な基本構造が集約されている。
このように、 車両 2 0 0は、 車両走行機能をシャシ一 2 1 0単体で成立さ せることが可能になっているので、 例えば図 1 1に示すような従来の車両 1 0 0のように、 車室 1^やトランクルーム R 2を確保する等の要求を満たすた めに、 燃料電池スタック 1 1 0の搭載位置に制約を受けることはない。 なお、 車両 1 0 0 , 2 0 0に燃料電池スタックを搭載する場合には、 図 1 3に示すように、 セル積層方向が水平方向に沿うように車載されることが好 ましい。 この場合において、 セル積層方向は車両進行方向と平行、 垂直、 あ るいは斜交するように配置することが可能である。
なお、 本発明に係る燃料電池スタックは、 ケース 6を備える、 ケース 6を 備えないにかかわらず、 上記実施形態および上記変形例を適用することが可 能であり、 いずれの場合にも上述と同様の作用効果を得ることができる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 別途運搬治具等を用いることなく、 燃料電池スタックを 吊り下げて運搬することが可能である。 また、 燃料電池スタックを収容する ケースにではなくスタック構成部材であるエンドプレートに吊り下げ用ハン ガーを設ける構成であるから、 運搬の為だけにケースの強度を上げる必要が ない。 さらに、 吊り下げ用ハンガーを燃料電池スタックの固定具として用い ることが可能である。
よって、 本発明は、 そのような要求のある燃料電池スタック、 燃料電池ス タックの設置構造、 燃料電池スタックの運搬方法、 及び燃料電池スタックの 車両搭載方法に広く利用することができる。

Claims

請求の範囲
1 . スタック構成部材の一部にセル積層体を有するスタック本体を備えた 燃料電池スタックであって、
前記スタック構成部材のいずれかは、 前記スタック本体を吊り下げるため の吊り下げ用ハンガーが取り付けられる取付部を有する。
2 . スタック構成部材の一部にセル積層体を有するスタック本体を備えた 燃料電池スタックであって、
前記吊り下げ用ハンガーは、 前記スタック構成部材のいずれかに固定され ている。
3 . セル積層体と該セル積層体をセル積層方向に締め付ける締結部材とを 有するスタック本体を備えた燃料電池スタックであって、
前記締結部材は、 吊り下げ用ハンガーが取り付けられる取付部を有する。
4 . セル積層体と該セル積層体をセル積層方向に締め付ける締結部材とを 有するスタック本体を備えた燃料電池スタックであって、
前記吊り下げ用ハンガーは、 前記締結部材に固定されている。
5 . 請求項 4に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記スタック本体は、 セル積層方向両端に前記締結部材の一部をなすェン ドプレートを備え、
前記吊り下げ用ハンガーは、 前記エンドプレートに設けられている'。
6 . 請求項 1から 5のいずれかに記載の燃料電池スタックにおいて、 前記吊り下げ用ハンガーは、 前記スタック本体に対して絶縁されている。
7 . 請求項 1から 6のいずれかに記載の燃料電池スタックにおいて、 前記スタック本体を収容するケースを更に備え、
前記吊り下げ用ハンガーが前記ケースの外側に突出している。
8 . 請求項 1力 ら 7のいずれかに記載の燃料電池スタックにおいて、 前記吊り下げ用ハンガーは、 吊り下げ手段が引き掛けられる鉤部を備える と共に前記スタック本体の複数箇所に対をなして固定されており、
対をなす前記吊り下げ用ハンガーの鈎部が互いに逆を向いている。
9 . 請求項 1から 8のいずれかに記載の燃料電池スタックが前記吊り下げ 用ハンガーを介して設置場所に固定された燃料電池スタックの設置構造。
1 0 . 請求項 1から 8のいずれかに記載の燃料電池スタックを運搬する方 法であって、
前記吊り下げ用ハンガーを用いて前記燃料電池スタックを吊り下げながら 運搬する。
1 1 . 請求項 1から 8のいずれかに記載の燃料電池スタックを車両に搭載 する方法であって、
前記吊り下げ用ハンガーを用いて前記燃料電池スタックを吊り下げながら 車両に搭載する。
1 2 . 請求項 1 1に記載の燃料電池スタックを車両に搭載する方法におい て、
前記吊り下げ用ハンガーは、 車両への搭載後に前記燃料電池スタックから 取り外される。
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