特許 7384754 燃料電池ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-13

(45)【発行日】2023-11-21

(54)【発明の名称】燃料電池ユニット

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20231114BHJP

   B60K 8/00 20060101ALI20231114BHJP

   B60L 50/71 20190101ALI20231114BHJP

   B60L 50/72 20190101ALI20231114BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20231114BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 Z

B60K8/00

B60L50/71

B60L50/72

H01M8/00 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020107939

(22)【出願日】2020-06-23

(65)【公開番号】P2022003626

(43)【公開日】2022-01-11

【審査請求日】2022-12-01

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和２年１月２８日、株式会社豊田自動織機が、本発明に係る燃料電池ユニットを搭載した燃料電池トーイングトラクターを中部スカイサポート株式会社（愛知県常滑市セントレア１丁目１番地）に納入した。

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】本村 浩平

(72)【発明者】

【氏名】山下 泰

【審査官】藤森 一真

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１２８２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０７９３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４４８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１４９９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０４０３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０１４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３７０５４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １／００ － ６／１２

Ｂ６０Ｋ ７／００ － ８／００

Ｂ６０Ｋ １６／００

Ｂ６０Ｌ ５０／７０ － ５０／７５

Ｈ０１Ｍ ８／０４ － ８／０６６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池スタックと、
電子部品と、
前記燃料電池スタックが載置される載置部を有するメインフレームと、
前記載置部と前記燃料電池スタックとの間に設けられるとともに弾性部材により形成されるスタックマウントと、を備える燃料電池ユニットであって、
前記電子部品が設けられるブラケットを備え、
前記メインフレームは、前記燃料電池スタックに対向する位置に設けられるサブフレームを有し、
前記ブラケットは、前記燃料電池スタックと前記サブフレームとに接続されていることを特徴とする燃料電池ユニット。

【請求項2】

前記電子部品は、水素センサであり、
前記ブラケットは、前記ブラケットの下方から上昇しうる水素を捕集する水素カバーを含み、
前記電子部品は、前記水素カバーに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池ユニット。

【請求項3】

前記燃料電池ユニットは、燃料電池車両に搭載され、
前記燃料電池ユニットと前記サブフレームとが対向する方向は、前記燃料電池車両の前後方向であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池ユニット。

【請求項4】

前記スタックマウントは、
前記燃料電池車両の前方寄りに位置する第１弾性部材と、
前記燃料電池車両の後方寄りに位置する第２弾性部材と、を有し、
前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、ばね定数が等しいことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池ユニット。

【請求項5】

前記燃料電池スタックと前記サブフレームとの間には、前記燃料電池スタックを稼働させる機能部品が設けられていることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池ユニット。

【請求項6】

前記ブラケットは、
前記燃料電池スタックに接続されるとともに前記電子部品が設けられる第１ブラケットと、
前記第１ブラケットと接続される第２ブラケットと、
前記サブフレームに接続される第３ブラケットと、を有し、
前記第２ブラケットと前記第３ブラケットとが弾性部材により形成される緩衝部材を介して接続されることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、燃料電池車両には、燃料電池スタックが搭載されている。例えば、特許文献１に記載される燃料電池車両においては、電子部品としての水素漏れを検知する水素センサが設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－７９３４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

燃料電池ユニットにおいては、載置された燃料電池スタックと電子部品とが接近した状態で搭載される場合がある。燃料電池ユニットが振動すると、電子部品に燃料電池スタックからの振動が加わることによる機能不全が発生してしまう虞がある。そのため、電子部品の機能不全を抑制するため、電子部品の耐振動性を向上させたいとの要求がある。

【0005】

本発明の目的は、電子部品の耐振動性を向上できる燃料電池ユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する燃料電池ユニットは、燃料電池スタックと、電子部品と、前記燃料電池スタックが載置される載置部を有するメインフレームと、前記載置部と前記燃料電池スタックとの間に設けられるとともに弾性部材により形成されるスタックマウントと、を備える燃料電池ユニットであって、前記電子部品が設けられるブラケットを備え、前記メインフレームは、前記燃料電池スタックに対向する位置に設けられるサブフレームを有し、前記ブラケットは、前記燃料電池スタックと前記サブフレームとに接続されている。

【0007】

これによれば、燃料電池ユニットに振動が加わると、電子部品には、燃料電池スタック、及びブラケットを介して振動が加わるが、スタックマウントにより燃料電池スタックの振動が緩和され、ブラケットの振動も緩和される。そのため、燃料電池スタック及びブラケットを介して電子部品に加わる振動を抑制できる。また、ブラケットが燃料電池スタックとサブフレームとに接続されているため、ブラケットの振動を更に抑制でき、電子部品の振動を更に抑制できる。したがって、電子部品の耐振動性を向上できる。

【0008】

上記の燃料電池ユニットにおいて、前記電子部品は、水素センサであり、前記ブラケットは、前記ブラケットの下方から上昇しうる水素を捕集する水素カバーを含み、前記電子部品は、前記水素カバーに設けられているとよい。

【0009】

これによれば、水素カバーにより捕集された水素を水素センサにより検知することができる。したがって、燃料電池ユニットの信頼性を向上できる。
上記の燃料電池ユニットは、前記燃料電池ユニットは、燃料電池車両に搭載され、前記燃料電池ユニットと前記サブフレームとが対向する方向は、前記燃料電池車両の前後方向であるとよい。

【0010】

燃料電池車両が加減速するとき、燃料電池ユニットに加わる振動が大きくなる。
これによれば、燃料電池スタックとサブフレームとが対向する方向が燃料電池車両の前後方向であるため、電子部品の耐振動性の向上の効果が顕著となる。

【0011】

上記の燃料電池ユニットにおいて、前記スタックマウントは、前記燃料電池車両の前方寄りに位置する第１弾性部材と、前記燃料電池車両の後方寄りに位置する第２弾性部材と、を有し、前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、ばね定数が等しいとよい。

【0012】

例えば、燃料電池車両は前進する割合が多く、燃料電池ユニットには、燃料電池車両の前後方向に外力が入力され易い。そのため、燃料電池ユニットに外力が加わると、燃料電池スタックには、第１弾性部材を支点として燃料電池スタックの重心がサブフレームに向けて回転するようなモーメントが発生する。よって、第１弾性部材は、第２弾性部材よりも応力が発生し易いことから、第１弾性部材のばね定数を第２弾性部材のばね定数よりも大きくすることにより第１弾性部材の耐久性を向上させることが考えられる。

【0013】

ところが、第１弾性部材のばね定数が第２弾性部材のばね定数よりも大きい場合、第２弾性部材の位置で燃料電池スタックが振動し易くなり、燃料電池スタックの振動がブラケットを介して電子部品に過剰に伝達される虞がある。

【0014】

その点、これによれば、第１弾性部材と第２弾性部材とのばね定数を等しくしているため、第１弾性部材のばね定数が第２弾性部材のばね定数よりも大きい場合と比較して、第２弾性部材の位置における燃料電池スタックの振動を抑制できる。

【0015】

上記の燃料電池ユニットにおいて、前記燃料電池スタックと前記サブフレームとの間には、前記燃料電池スタックを稼働させる機能部品が設けられているとよい。
これによれば、機能部品を燃料電池スタックに近接させているため、燃料電池ユニットの体格の大型化を抑制できる。

【0016】

上記の燃料電池ユニットにおいて、前記ブラケットは、前記燃料電池スタックに接続されるとともに前記電子部品が設けられる第１ブラケットと、前記第１ブラケットと接続される第２ブラケットと、前記サブフレームに接続される第３ブラケットと、を有し、前記第２ブラケットと前記第３ブラケットとが弾性部材により形成される緩衝部材を介して接続されるとよい。

【0017】

これによれば、燃料電池スタックの振動によって生じる第１ブラケットの振動を弾性部材により吸収することができる。よって、第１ブラケットの振動を抑制でき、ひいては電子部品の耐振動性をより向上できる。

【発明の効果】

【0018】

この発明によれば、電子部品の耐振動性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】燃料電池ユニットの第１壁部側を示す斜視図。

【図2】燃料電池ユニットの第２壁部側を示す斜視図。

【図3】燃料電池スタックとサブフレームとの位置を示す斜視図。

【図4】ブラケットを示す斜視図。

【図5】第１ブラケットの裏面を示す斜視図。

【図6】第２ブラケットを示す斜視図。

【図7】第３ブラケットを示す斜視図。

【図8】緩衝部材を示す斜視図。

【図9】車両の左右方向から見たときの燃料電池スタック、機能部品、及びブラケットの配置を示す端面図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、燃料電池ユニットを具体化した一実施形態を図１～図９にしたがって説明する。
図１に示すように、燃料電池ユニット１は、燃料電池車両１００に搭載されている。なお、燃料電池車両１００の前後方向をＡ、燃料電池車両１００の左右方向をＢ、前後方向Ａに直交しつつ左右方向Ｂにも直交する方向を燃料電池車両１００の上下方向Ｃとする。

【0021】

図２に示すように、燃料電池ユニット１は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０を稼働させる機能部品２０と、筐体３０と、を備えている。また、燃料電池ユニット１は、水素が貯留される水素タンク８１と、水素タンク８１と機能部品２０とを接続する水素配管８２と、配電部８３と、キャパシタ８４と、を備えている。

【0022】

燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池セルをスタック化したものである。燃料電池スタック１０は、燃料ガスとしての水素と、酸化剤ガスとしての空気中の酸素との電気化学反応により発電を行う。配電部８３は、例えば、キャパシタ８４に接続されるケーブル、ヒューズ、サービスプラグ等の電気的な接続部である。

【0023】

機能部品２０は、水素配管８２が接続される水素循環ポンプ、燃料電池スタック１０に水素を供給するインジェクタ、燃料電池スタック１０に供給する空気の圧力を調整するための調圧バルブ、燃料電池スタック１０に供給される空気の給排を切り換えるエア切換バルブ等である。機能部品２０は、燃料電池スタック１０が稼働するための補機である。

【0024】

燃料電池スタック１０、機能部品２０、水素タンク８１、水素配管８２、配電部８３、キャパシタ８４は、筐体３０に収容されている。なお、図２に示す水素タンク８１、水素配管８２、配電部８３は、種々の形状が考えられるため、詳細な形状は記載せず、破線でその存在のみを図示している。また、燃料電池ユニット１には、上記した燃料電池スタック１０、機能部品２０、筐体３０、水素タンク８１、水素配管８２、配電部８３、及びキャパシタ８４以外の構成も含まれているが、説明の都合上、図示及び詳細な説明を割愛する。

【0025】

図１及び図２に示すように、筐体３０は、直方体状をなしている。筐体３０は、第１壁部３１、第２壁部３２、第３壁部３３、第４壁部３４、第５壁部３５、及び第６壁部３６を有している。

【0026】

第１壁部３１及び第２壁部３２は、燃料電池車両１００の前後方向Ａにおいて互いに対向している。第１壁部３１は、燃料電池車両１００の前方寄りに位置している。第２壁部３２は、燃料電池車両１００の後方寄りに位置している。第１壁部３１及び第２壁部３２は、長四角板状をなしている。第１壁部３１の長手方向及び第２壁部３２の長手方向は、燃料電池車両１００の左右方向Ｂと一致している。第１壁部３１の短手方向及び第２壁部３２の短手方向は、燃料電池車両１００の上下方向Ｃと一致している。

【0027】

第３壁部３３及び第４壁部３４は、燃料電池車両１００の左右方向Ｂにおいて互いに対向している。第３壁部３３は、燃料電池車両１００の左方寄りに位置している。第４壁部３４は、燃料電池車両１００の右方寄りに位置している。第３壁部３３及び第４壁部３４は、長四角板状をなしている。第３壁部３３の長手方向及び第４壁部３４の長手方向は、燃料電池車両１００の前後方向Ａと一致している。第３壁部３３の短手方向及び第４壁部３４の短手方向は、燃料電池車両１００の上下方向Ｃと一致している。第３壁部３３の両短縁は、第１壁部３１の第１短縁と、第２壁部３２の第１短縁とを接続している。第４壁部３４の両短縁は、第１壁部３１の第２短縁と、第２壁部３２の第２短縁とを接続している。

【0028】

第５壁部３５及び第６壁部３６は、燃料電池車両１００の上下方向Ｃにおいて互いに対向している。第５壁部３５は、燃料電池車両１００の上方寄りに位置している。第６壁部３６は、燃料電池車両１００の下方寄りに位置している。第５壁部３５及び第６壁部３６は、長四角板状をなしている。第５壁部３５の長手方向及び第６壁部３６の長手方向は、燃料電池車両１００の左右方向Ｂと一致している。第５壁部３５の短手方向及び第６壁部３６の短手方向は、燃料電池車両１００の前後方向Ａと一致している。第５壁部３５の両短縁は、第３壁部３３の第１長縁と、第４壁部３４の第１長縁とを接続している。第５壁部３５の両長縁は、第１壁部３１の第１長縁と、第２壁部３２の第１長縁とを接続している。第６壁部３６の両短縁は、第３壁部３３の第２長縁と、第４壁部３４の第２長縁とを接続している。第６壁部３６の両長縁は、第１壁部３１の第２長縁と、第２壁部３２の第２長縁とを接続している。

【0029】

図１に示すように、第４壁部３４には、第４壁部３４を厚さ方向に貫通する第１排出口３４ｂ（図１の破線で示す）が形成されている。第１排出口３４ｂは、筐体３０の内外を連通している。第４壁部３４には、第４壁部３４を厚さ方向に貫通する第２排出口３４ｃ（図１の破線で示す）が形成されている。第２排出口３４ｃは、第１排出口３４ｂの下方に形成されている。第２排出口３４ｃは、筐体３０の内外を連通している。

【0030】

第４壁部３４には、第１ファン８５と、第２ファン８６とが設けられている。第１ファン８５は、第２ファン８６よりも出力が大きい。そのため、第１ファン８５がメインファンであり、第２ファン８６がサブファンである。第１ファン８５及び第２ファン８６は、第４壁部３４の壁面３４ａに設けられている。壁面３４ａは、第４壁部３４における筐体３０の外部に臨む面である。第１ファン８５は、第１排出口３４ｂを覆うように壁面３４ａに配置されている。第２ファン８６は、第２排出口３４ｃを覆うように壁面３４ａに配置されている。なお、第１ファン８５は、第１排出口３４ｂを覆うように第４壁部３４における壁面３４ａとは反対側の壁面に配置してもよく、第２ファン８６は、第２排出口３４ｃを覆うように第４壁部３４における壁面３４ａとは反対側の壁面に配置してもよい。すなわち、第１ファン８５及び第２ファン８６は、第４壁部３４側に第１排出口３４ｂ及び第２排出口３４ｃを覆うように配置されていればよい。

【0031】

壁面３４ａの中央Ｏ１を通りつつ壁面３４ａに沿って上下方向Ｃに延びる仮想線を第１仮想線Ｌ１とし、壁面３４ａの中央Ｏ１を通りつつ壁面３４ａに沿って前後方向Ａに延びる仮想線を第２仮想線Ｌ２とする。

【0032】

第１排出口３４ｂ及び第１ファン８５は、第１仮想線Ｌ１と第２仮想線Ｌ２とにより区画される壁面３４ａの４つの領域のうち、第２壁部３２寄りであって且つ第５壁部３５寄りの領域に配置されている。第２排出口３４ｃ及び第２ファン８６は、第１仮想線Ｌ１と第２仮想線Ｌ２とにより区画される壁面３４ａの４つの領域のうち、第２壁部３２寄りであって且つ第６壁部３６寄りの領域に配置されている。

【0033】

第１壁部３１には、第１壁部３１の第１長縁から第６壁部３６に向けて凹む開口部３１ａが設けられている。開口部３１ａは、第５壁部３５に向けて開口している。開口部３１ａは、第１壁部３１を厚さ方向に貫通している。開口部３１ａには、キャパシタ８４の一部が収容されている。キャパシタ８４の一側面は、筐体３０の外部に露出し、第１壁部３１の壁面３１ｂの一部を構成している。壁面３１ｂは、第１壁部３１における筐体３０の外部に臨む面である。

【0034】

図２に示すように、第３壁部３３には、複数の通気口８７が設けられている。複数の通気口８７は、第３壁部３３を厚さ方向に貫通している。複数の通気口８７は、筐体３０の内外を連通している。第３壁部３３における筐体３０の外部に臨む面を壁面３３ａとする。壁面３３ａの中央Ｏ２を通りつつ壁面３３ａに沿って上下方向Ｃに延びる仮想線を第３仮想線Ｌ３とする。複数の通気口８７は、第３仮想線Ｌ３により区画される壁面３３ａの２つの領域のうち、第２壁部３２寄りの全域に設けられている。複数の通気口８７は、上下方向Ｃ及び前後方向Ａそれぞれに整列している。

【0035】

第３壁部３３には、供給ノズル８８が設けられている。供給ノズル８８は、第３壁部３３において、第３仮想線Ｌ３により区画される壁面３３ａの２つの領域のうち第１壁部３１寄りの領域に設けられている。供給ノズル８８は、外部の水素供給装置から筐体３０に収容される水素タンク８１に水素を供給するための供給口である。供給ノズル８８は、供給配管８９により水素タンク８１と接続されている。水素タンク８１の第３壁部３３に臨む部分には、供給配管８９から供給された水素を水素タンク８１に貯留するための接続部９０が設けられている。供給配管８９は、筐体３０の内部に収容されている。

【0036】

図１及び図２に示すように、第５壁部３５には、吸気口３５ａが設けられている。吸気口３５ａは、第５壁部３５の中央に配置されている。吸気口３５ａは、第５壁部３５を厚さ方向に貫通している。吸気口３５ａは、筐体３０の内外を連通している。吸気口３５ａは、筐体３０の内部に空気を取り入れるために設けられている。第５壁部３５には、フィルタ部材９１が設けられている。フィルタ部材９１は、第５壁部３５の中央に配置されている。フィルタ部材９１は、箱状をなしている。フィルタ部材９１は、第５壁部３５に設けられている吸気口３５ａを覆うように配置されている。フィルタ部材９１において、上下方向Ｃで第５壁部３５と対向する部分には、複数の貫通孔９１ａが形成されている。貫通孔９１ａは、図示しないフィルタによって覆われている。当該フィルタは、筐体３０の外部の空気を取り込むときに埃、塵等の異物を捕集する。なお、吸気口３５ａからは、例えば燃料電池車両１００の走行風が取り込まれる。

【0037】

図３に示すように、筐体は、第１壁部３１、第２壁部３２、第３壁部３３、第４壁部３４、第５壁部３５、及び第６壁部３６を設けるための骨格部材であるメインフレーム４０を有している。メインフレーム４０は、筐体３０の内部を複数の区画に仕切るために複数の区画壁を有している。メインフレーム４０の区画壁により区画された空間には、上述した燃料電池スタック１０、機能部品２０、水素タンク８１、配電部８３等が収容される。なお、メインフレーム４０は、筐体３０の内部を複数の区画に仕切るうえで種々の形状が考えられる。そのため、本実施形態では、メインフレーム４０の複数の区画壁のうち一部のみを図３、図４、及び図８に示して説明し、メインフレーム４０の構成の概略説明を割愛する。

【0038】

図２及び図３に示すように、メインフレーム４０は、平板状の第１フレーム４１を有している。第１フレーム４１は、長四角板状をなしている。第１フレーム４１の長手方向は、燃料電池車両１００の左右方向Ｂに一致している。第１フレーム４１の短手方向は、燃料電池車両１００の前後方向Ａに一致している。

【0039】

図２に示すように、第１フレーム４１は、筐体３０の内部において、第２壁部３２寄りに配置され、且つ第５壁部３５と第６壁部３６との間に配置されている。第１フレーム４１の第５壁部３５に対向する壁面４１ａには、燃料電池スタック１０が載置されている。なお、第１フレーム４１は、燃料電池スタック１０が載置される載置部である。

【0040】

図３に示すように、第１フレーム４１の壁面４１ａには、弾性部材により形成される３つのスタックマウント５０が配置されている。３つのスタックマウント５０それぞれを第１スタックマウント５１、第２スタックマウント５２、第３スタックマウント５３とする。第１スタックマウント５１、第２スタックマウント５２、及び第３スタックマウント５３は、円板状をなしている。第１スタックマウント５１、第２スタックマウント５２、第３スタックマウント５３には、燃料電池スタック１０が載置される。第１スタックマウント５１、第２スタックマウント５２、及び第３スタックマウント５３は、第１フレーム４１と燃料電池スタック１０との間に設けられている。

【0041】

ここで、燃料電池スタック１０において、壁面４１ａに対向する端面を第１端面１０ａとする。第１スタックマウント５１及び第２スタックマウント５２は、燃料電池スタック１０の第１端面１０ａのうち燃料電池車両１００の前方寄りに位置する２つの角部それぞれが載置されている。第１スタックマウント５１は、第２スタックマウント５２よりも燃料電池車両１００の左方寄りに配置されている。第３スタックマウント５３は、燃料電池スタック１０の第１端面１０ａのうち燃料電池車両１００の後方寄りに位置する長縁の中央が載置されている。すなわち、第１スタックマウント５１、第２スタックマウント５２、及び第３スタックマウント５３は、壁面４１ａにおいて第１スタックマウント５１と、第２スタックマウント５２と、第３スタックマウント５３とを結ぶ線が三角形状となる位置で燃料電池スタック１０を支持している。

【0042】

第３スタックマウント５３は、２層構造である。第３スタックマウント５３は、円板状の基台部５３ａと、基台部５３ａの上面に積層される円板状のゴムシート５３ｂと、を有している。

【0043】

ここで、第１スタックマウント５１のばね定数をＫ１とし、第２スタックマウント５２のばね定数をＫ２とし、基台部５３ａのばね定数をＫ３とし、ゴムシート５３ｂのばね定数をＫ４とする。本実施形態では、以下の式１で示される関係となるようにばね定数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４が設定されている。

【0044】

Ｋ１＋Ｋ２＝Ｋ３・Ｋ４／（Ｋ３＋Ｋ４）…（式１）
燃料電池車両１００の前方寄りに位置する第１スタックマウント５１及び第２スタックマウント５２は、第１弾性部材の一例であり、燃料電池車両１００の後方寄りに位置する第３スタックマウント５３は、第２弾性部材の一例である。そのため、上記式１は、第１弾性部材のばね定数と第２弾性部材のばね定数とが等しいことを示している。なお、ばね定数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４は、燃料電池スタック１０に加わる振動を十分に吸収できる程度の大きさに設定されている。

【0045】

また、第１フレーム４１の壁面４１ａには、機能部品２０も載置されている。機能部品２０は、燃料電池スタック１０と隣り合うように配置されている。機能部品２０は、燃料電池スタック１０よりも燃料電池車両１００の前方寄りに配置されている。

【0046】

図２及び図３に示すように、メインフレーム４０は、第２フレーム４２を有している。第２フレーム４２は、筐体３０の内部において、第１フレーム４１よりも第１壁部３１寄りに配置され、且つ第５壁部３５と第６壁部との間に配置されている。第２フレーム４２は、第１フレーム４１よりも第５壁部３５寄りに配置されている。

【0047】

第２フレーム４２は、平板状の載置壁４２ａと、平板状の仕切壁４２ｂと、を有している。載置壁４２ａは、長四角板状をなしている。載置壁４２ａの長手方向は、燃料電池車両１００の左右方向Ｂに一致している。載置壁４２ａの短手方向は、燃料電池車両１００の前後方向Ａに一致している。載置壁４２ａには、配電部８３が載置されている。

【0048】

仕切壁４２ｂは、長四角板状をなしている。仕切壁４２ｂの長手方向は、燃料電池車両１００の左右方向Ｂに一致している。仕切壁４２ｂの短手方向は、燃料電池車両１００の上下方向Ｃに一致している。載置壁４２ａと仕切壁４２ｂとは、断面がＬ字形状をなすように連続している。仕切壁４２ｂは、載置壁４２ａの両長縁のうち燃料電池車両１００の後方寄りに位置する長縁と連続している。仕切壁４２ｂは、載置壁４２ａから第５壁部３５に向けて延びている。仕切壁４２ｂは、燃料電池車両１００の上方に向けて延びている。仕切壁４２ｂの載置壁４２ａとは反対側の長縁は、第５壁部３５に接触していない。仕切壁４２ｂの載置壁４２ａとは反対側の長縁の一部は、第５壁部３５の吸気口３５ａと対向している。仕切壁４２ｂは、燃料電池車両１００の前後方向Ａにおいて、燃料電池スタック１０に対向する位置に設けられている。燃料電池スタック１０と仕切壁４２ｂとが対向する方向は、燃料電池車両１００の前後方向Ａである。なお、仕切壁４２ｂは、サブフレームの一例である。

【0049】

図２に示すように、第１フレーム４１及び第２フレーム４２により、筐体３０の内部は複数の区画に仕切られている。本実施形態では、第１フレーム４１及び第２フレーム４２により、筐体３０の内部には、第１区画Ｐ１と、第２区画Ｐ２と、第３区画Ｐ３とが少なくとも区画されている。

【0050】

第１区画Ｐ１は、第２壁部３２、第３壁部３３、第４壁部３４、第５壁部３５、第１フレーム４１、及び仕切壁４２ｂにより区画されている。第１区画Ｐ１には、燃料電池スタック１０及び機能部品２０が収容されている。機能部品２０は、燃料電池スタック１０と仕切壁４２ｂの間に設けられている。第１区画Ｐ１には、第３壁部３３に形成される複数の通気口８７の一部と、図１に示す第１排出口３４ｂとが連通している。

【0051】

第２区画Ｐ２は、第１壁部３１、第３壁部３３、第４壁部３４、第５壁部３５、キャパシタ８４、載置壁４２ａ、及び仕切壁４２ｂにより区画されている。第２区画Ｐ２は、第１区画Ｐ１と隣り合うように配置されている。第２区画Ｐ２は、第１区画Ｐ１よりも燃料電池車両１００の前方寄りに位置している。第２区画Ｐ２には、配電部８３が収容されている。

【0052】

第３区画Ｐ３は、第１壁部３１、第２壁部３２、第３壁部３３、第４壁部３４、第６壁部３６、第１フレーム４１、及び載置壁４２ａにより区画されている。第３区画Ｐ３は、第１区画Ｐ１及び第２区画Ｐ２の下方に位置している。第３区画Ｐ３のうち載置壁４２ａの下方には、水素タンク８１が収容されている。第２フレーム４２が第１フレーム４１よりも第５壁部３５寄りに配置されているため、第１区画Ｐ１と第３区画Ｐ３とは、第１フレーム４１と第２フレーム４２との間に形成される空隙Ｓを介して連通している。水素配管８２は、空隙Ｓを介して第３区画Ｐ３から第１区画Ｐ１まで延び、機能部品２０のうちの水素循環ポンプに接続される。第３区画Ｐ３のうち第１フレーム４１の下方に位置する部分には、第３壁部３３に形成される複数の通気口８７の一部と、図１に示す第２排出口３４ｃとが連通している。また、第３区画Ｐ３のうち第１フレーム４１の下方に位置する部分には、図示しない放電抵抗等が収容されている。

【0053】

第１区画Ｐ１と第２区画Ｐ２とは、仕切壁４２ｂと第５壁部３５との間の空隙を介して連通している。また、第１区画Ｐ１及び第２区画Ｐ２は、第５壁部３５の吸気口３５ａと連通している。そのため、第１ファン８５及び第２ファン８６の動力により複数の通気口８７及び吸気口３５ａから吸入された空気は、第１区画Ｐ１、第２区画Ｐ２、及び第３区画Ｐ３を通過して、第１排出口３４ｂ及び第２排出口３４ｃから排出される。よって、燃料電池スタック１０、配電部８３、図示しない放電抵抗等が冷却される。

【0054】

図４に示すように、燃料電池ユニット１は、電子部品としての水素ディテクタ６０と、水素ディテクタ６０が設けられているブラケット７０と、を備えている。水素ディテクタ６０及びブラケット７０は、第１区画Ｐ１に収容されている。

【0055】

ここで、燃料電池スタック１０において、第５壁部３５に対向する端面を第２端面１０ｂとする。ブラケット７０は、燃料電池スタック１０の第２端面１０ｂのうち仕切壁４２ｂ寄りに位置する長縁と、仕切壁４２ｂにおける燃料電池スタック１０に臨む壁面４２ｃとに接続されている。ブラケット７０は、燃料電池スタック１０と仕切壁４２ｂとに接続されている。ブラケット７０は、機能部品２０の上方に位置している。ブラケット７０は、機能部品２０を覆うように配置されている。

【0056】

ブラケット７０は、第１ブラケット７１と、２つの第２ブラケット７２と、第３ブラケット７３と、弾性部材により形成される緩衝部材７４とを有している。
図５に示すように、第１ブラケット７１は、長四角板状の本体部７１ａと、本体部７１ａの第１長縁から延びる板状の取付板部７１ｂと、本体部７１ａの第２長縁から延びる板状の張出部７１ｃと、を有している。

【0057】

取付板部７１ｂは、本体部７１ａの第１長縁の中央部の所定範囲に設けられている。取付板部７１ｂは、第１延設部７１ｄと、第２延設部７１ｅと、第３延設部７１ｆとを有している。

【0058】

第１延設部７１ｄは、長四角板状である。第１延設部７１ｄの第１長縁は、本体部７１ａの第１長縁の中央部の所定範囲の部分と連結している。第１延設部７１ｄは、本体部７１ａから本体部７１ａの厚さ方向に屈曲することなく延びている。

【0059】

第２延設部７１ｅは、長四角板状をなしている。第２延設部７１ｅの第１長縁は、第１延設部７１ｄの第２長縁と連続している。第２延設部７１ｅは、第１延設部７１ｄの第２長縁から本体部７１ａの壁面７１１から離間するように屈曲している。

【0060】

第３延設部７１ｆは、長四角板状をなしている。第３延設部７１ｆの第１長縁は、第２延設部７１ｅの第２長縁と連続している。第３延設部７１ｆは、第２延設部７１ｅの第２長縁から屈曲するように延びている。第３延設部７１ｆは、第２延設部７１ｅの第２長縁から第１延設部７１ｄと平行をなすように延びている。第３延設部７１ｆには、２つの貫通孔７１ｇが形成されている。２つの貫通孔７１ｇは、第３延設部７１ｆを厚さ方向に貫通している。２つの貫通孔７１ｇは、第３延設部７１ｆの長手方向において、第３延設部７１ｆの両短縁の近傍に対称的に配置されている。このように構成された取付板部７１ｂは、本体部７１ａから離れるにつれて２回屈曲している。

【0061】

張出部７１ｃは、本体部７１ａの第２長縁の中央部の所定範囲に設けられている。張出部７１ｃは、本体部７１ａの長手方向において、取付板部７１ｂと同じ位置に配置されている。張出部７１ｃは、本体部７１ａの短手方向において、取付板部７１ｂと対称的な位置に配置されている。張出部７１ｃは、長四角板状をなしている。張出部７１ｃの第１長縁は、本体部７１ａの第２長縁の中央部の所定範囲の部分と連結している。張出部７１ｃは、本体部７１ａから本体部７１ａの厚さ方向に屈曲することなく延びている。張出部７１ｃには、貫通孔７１ｈが形成されている。貫通孔７１ｈは、張出部７１ｃを厚さ方向に貫通している。

【0062】

第１ブラケット７１は、枠部７１ｉを有している。枠部７１ｉは、取付板部７１ｂが連結している部分を除いて、本体部７１ａ及び張出部７１ｃの外縁から本体部７１ａの壁面７１１から離間するように突出している。枠部７１ｉは、本体部７１ａの厚さ方向において、第２延設部７１ｅが第１延設部７１ｄから突出する方向と同じ方向に突出している。第１ブラケット７１において、枠部７１ｉにより壁面７１１の大部分が囲まれ、取付板部７１ｂが連結している部分が開口している。

【0063】

図４に示すように、第１ブラケット７１は、機能部品２０の上方に配置されている。第１ブラケット７１は、機能部品２０を覆うように配置されている。第１ブラケット７１は、枠部７１ｉ及び本体部７１ａにより囲まれた空間が機能部品２０に臨むように配置されている。第１ブラケット７１の取付板部７１ｂが燃料電池スタック１０の第２端面１０ｂのうち仕切壁４２ｂ寄りに位置する長縁にボルト９２により接続されている。ボルト９２は、取付板部７１ｂの２つの貫通孔７１ｇそれぞれに挿通され、燃料電池スタック１０の第２端面１０ｂに螺合されている。第１ブラケット７１は、燃料電池スタック１０に接続されている。第１ブラケット７１の張出部７１ｃには、水素ディテクタ６０が載置されている。水素ディテクタ６０は、張出部７１ｃの貫通孔７１ｈを覆うように配置されている。

【0064】

機能部品２０には、水素循環ポンプやインジェクタ等の水素が通過する補機が含まれている。そのため、機能部品２０から仮に水素が洩れた場合、水素は機能部品２０から上方に上昇しうる。上昇した水素は、第１ブラケット７１の枠部７１ｉ及び本体部７１ａにより囲まれた空間により捕集される。第１ブラケット７１により捕集された水素は、貫通孔７１ｈを通じて水素ディテクタ６０に到達し、水素ディテクタ６０により検知される。よって、ブラケット７０は、ブラケット７０の下方から上昇しうる水素を捕集する水素カバーである第１ブラケット７１を含み、水素ディテクタ６０は、水素を検知する水素センサである。

【0065】

２つの第２ブラケット７２は、第１ブラケット７１のうち張出部７１ｃの両短縁から延びる枠部７１ｉそれぞれに、例えば接着剤やボルト等の接続手段により接続されている。接続手段は、適宜変更してもよい。

【0066】

図６に示すように、第２ブラケット７２は、矩形板状の第１板部７２ａと、矩形板状の第２板部７２ｂと、を有している。第１板部７２ａと第２板部７２ｂとは断面がＬ字形状をなすように連続している。第１板部７２ａは、第２板部７２ｂの厚さ方向に延びている。

【0067】

第２板部７２ｂには、切欠き溝７２ｃが形成されている。切欠き溝７２ｃは、第２板部７２ｂを厚さ方向に貫通している。切欠き溝７２ｃは、第２板部７２ｂの第１板部７２ａとは反対側に位置する縁部に開口している。切欠き溝７２ｃは、第２板部７２ｂの第１板部７２ａとは反対側に位置する縁部から第２板部７２ｂの中央まで凹んでいる。

【0068】

図４に示すように、２つの第２ブラケット７２は、第２ブラケット７２の第１板部７２ａにおける第２板部７２ｂとは反対側の端面７２ｄの一部が張出部７１ｃの両短縁それぞれから突出する枠部７１ｉそれぞれに接続されるように配置されている。一方の第２ブラケット７２の第２板部７２ｂの切欠き溝７２ｃは、燃料電池車両１００の左方に向けて開口し、他方の第２ブラケット７２の第２板部７２ｂの切欠き溝７２ｃは、燃料電池車両１００の右方に向けて開口している。

【0069】

図７に示すように、第３ブラケット７３は、長四角板状の連結部７３ａと、連結部７３ａの第１短縁に連続している第１接続部７３ｂと、連結部７３ａの第２短縁に連続している第２接続部７３ｃと、を有している。

【0070】

第１接続部７３ｂは、長四角板状の第１板部７３１ｂと、長四角板状の第２板部７３２ｂと、を有している。第１板部７３１ｂの第１長縁の中央部には、連結部７３ａの第１短縁が連続している。第１板部７３１ｂには、貫通孔７３３ｂが形成されている。貫通孔７３３ｂは、第１板部７３１ｂを厚さ方向に貫通している。なお、貫通孔７３３ｂの内周面には、雌ねじ溝が形成されている。

【0071】

第２板部７３２ｂは、第１板部７３１ｂと一体的に形成されている。第２板部７３２ｂは、第１板部７３１ｂとともに断面Ｌ字形状をなすように第１板部７３１ｂの縁部から第１板部７３１ｂの厚さ方向に延びている。

【0072】

第２接続部７３ｃは、連結部７３ａを基準として第１接続部７３ｂと対称的な形状を有している。第２接続部７３ｃは、長四角板状の第１板部７３１ｃと、長四角板状の第２板部７３２ｃと、を有している。第１板部７３１ｃの第１長縁の中央部には、連結部７３ａの第２短縁が連続している。第１板部７３１ｃには、貫通孔７３３ｃが形成されている。貫通孔７３３ｃは、第１板部７３１ｃを厚さ方向に貫通している。なお、貫通孔７３３ｃの内周面には、雌ねじ溝が形成されている。

【0073】

第２板部７３２ｃは、第１板部７３１ｃと一体的に形成されている。第２板部７３２ｃは、第１板部７３１ｃとともに断面Ｌ字形状をなすように第１板部７３１ｃの縁部から第１板部７３１ｃの厚さ方向に延びている。

【0074】

図４に示すように、第３ブラケット７３は、第１接続部７３ｂの第２板部７３２ｂ及び第２接続部７３ｃの第２板部７３２ｃが、仕切壁４２ｂの壁面４２ｃに例えば接着剤やボルト等の接続手段により接続されるように配置されている。接続手段は、適宜変更してもよい。第１板部７３１ｂ，７３１ｃそれぞれは、第２ブラケット７２の第２板部７２ｂそれぞれの下方に位置している。

【0075】

図８に示すように、緩衝部材７４は、円筒状の軸部７４ａと、軸部７４ａの第１端に設けられた円板状の第１挟持部７４ｂと、軸部７４ａの第２端に設けられた円板状の第２挟持部７４ｃと、を有している。軸部７４ａ、第１挟持部７４ｂ、及び第２挟持部７４ｃは同軸上に配置されている。第１挟持部７４ｂには、軸部７４ａの内部に連通する第１貫通孔７４１ｂが形成されている。第２挟持部７４ｃには、軸部７４ａの内部に連通する第２貫通孔７４１ｃが形成されている。第１貫通孔７４１ｂ、第２貫通孔７４１ｃ、及び軸部７４ａの内周面７４１ａとは、全て連続し、円筒面をなしている。すなわち、第１貫通孔７４１ｂ、第２貫通孔７４１ｃ、及び軸部７４ａの内周面７４１ａにより貫通孔７４５が形成されている。

【0076】

図４及び図８に示すように、緩衝部材７４の第１挟持部７４ｂは、第１板部７３１ｂ，７３１ｃ上に載置されている。緩衝部材７４の貫通孔７４５は、第１板部７３１ｂ，７３１ｃそれぞれに形成された貫通孔７３３ｂ，７３３ｃそれぞれと連通するように配置されている。緩衝部材７４の軸部７４ａは、第２板部７２ｂの切欠き溝７２ｃに嵌め込まれている。緩衝部材７４の第２挟持部７４ｃは、第２板部７２ｂ上に載置されている。すなわち、第１挟持部７４ｂと第２挟持部７４ｃは、第２板部７２ｂを挟み込んでいる。第１挟持部７４ｂと第２挟持部７４ｃとにより第２板部７２ｂを挟み込んだ状態で、ボルト７５が緩衝部材７４の貫通孔７４５に挿通され、且つ第１板部７３１ｂ，７３１ｃの貫通孔７３３ｂ，７３３ｃの雌ねじ溝に螺合される。すなわち、第２ブラケット７２と第３ブラケット７３とが緩衝部材７４を介して接続されている。

【0077】

本実施形態の作用を説明する。
図９に示すように、例えば、燃料電池車両１００は前進する割合が多く、燃料電池ユニット１には、燃料電池車両１００の前後方向Ａに外力が入力され易い。そのため、燃料電池ユニット１に外力が加わると、燃料電池スタック１０には、第１スタックマウント５１及び第２スタックマウント５２を支点として燃料電池スタック１０の重心が仕切壁４２ｂに向けて回転するようなモーメントが発生する。当該モーメントにより燃料電池スタック１０には、第３スタックマウント５３の位置で燃料電池車両１００の上下方向Ｃに振動が発生し、且つ燃料電池スタック１０の燃料電池車両１００の前方寄りに配置されたブラケット７０には、燃料電池車両１００の前後方向Ａに振動が発生する。

【0078】

本実施形態では、燃料電池ユニット１に振動が加わると、水素ディテクタ６０には、燃料電池スタック１０、及びブラケット７０を介して振動が加わるが、スタックマウント５０により燃料電池スタック１０の振動が緩和され、ブラケット７０の振動も緩和される。そのため、燃料電池スタック１０及びブラケット７０を介して水素ディテクタ６０に加わる振動が抑制される。また、ブラケット７０が燃料電池スタック１０と仕切壁４２ｂとに接続されているため、ブラケット７０の振動を更に抑制でき、水素ディテクタ６０の振動を更に抑制される。

【0079】

本実施形態の効果を説明する。
（１）スタックマウント５０により燃料電池スタック１０の振動が緩和され、ブラケット７０の振動も緩和され、燃料電池スタック１０及びブラケット７０を介して水素ディテクタ６０に加わる振動を抑制できる。また、ブラケット７０が燃料電池スタック１０と仕切壁４２ｂとに接続されているため、ブラケット７０の振動を更に抑制でき、水素ディテクタ６０の振動を更に抑制できる。したがって、水素ディテクタ６０の耐振動性を向上できる。

【0080】

（２）第１ブラケット７１により捕集された水素を水素ディテクタ６０により検知することができる。したがって、燃料電池ユニット１の信頼性を向上できる。
（３）燃料電池車両１００が加減速するとき、燃料電池ユニット１に加わる振動が大きくなる。

【0081】

本実施形態では、燃料電池スタック１０と仕切壁４２ｂとが対向する方向が燃料電池車両１００の前後方向Ａであるため、水素ディテクタ６０の耐振動性の向上の効果が顕著となる。

【0082】

（４）燃料電池スタック１０に第１スタックマウント５１及び第２スタックマウント５２を支点として仕切壁４２ｂに向けて回転するようなモーメントが発生すると、第１スタックマウント５１及び第２スタックマウント５２には、第３スタックマウント５３よりも応力が発生し易い。

【0083】

第１スタックマウント５１及び第２スタックマウント５２のばね定数と、第３スタックマウント５３のばね定数を等しくしている。そのため、第１スタックマウント５１及び第２スタックマウント５２のばね定数が、第３スタックマウント５３のばね定数よりも大きい場合と比較して、第３スタックマウント５３の位置における燃料電池スタック１０の振動を抑制できる。

【0084】

（５）機能部品２０を燃料電池スタック１０に近接させているため、燃料電池ユニット１の体格の大型化を抑制できる。
（６）燃料電池スタック１０の振動によって生じる第１ブラケット７１の振動を緩衝部材７４により吸収することができる。よって、第１ブラケット７１の振動を抑制でき、ひいては水素ディテクタ６０の耐振動性をより向上できる。

【0085】

（７）第１スタックマウント５１及び第２スタックマウント５２のばね定数と、第３スタックマウント５３のばね定数を等しくし、第３スタックマウント５３の位置における燃料電池スタック１０の振動を抑制できるため、燃料電池スタック１０から機能部品２０に対する振動の伝達も抑制できる。

【0086】

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施できる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
○ 第１ブラケット７１、第２ブラケット７２、及び第３ブラケット７３の形状は、適宜変更してもよい。

【0087】

○ 緩衝部材７４を介さずに、第２ブラケット７２と第３ブラケット７３とを接続してもよい。
○ 第２ブラケット７２と緩衝部材７４を割愛し、ブラケット７０を第１ブラケット７１と、第３ブラケット７３とにより構成してもよい。このように変更する場合、第１ブラケット７１と第３ブラケット７３とを接続する。

【0088】

○ ブラケット７０は、第１ブラケット７１のみで構成してもよい。この場合、第１ブラケット７１の張出部７１ｃを仕切壁４２ｂに接続するように変更する。
○ 機能部品２０を燃料電池スタック１０に隣り合うように配置しなくてもよい。例えば、機能部品２０を第３区画Ｐ３における第１フレーム４１の下方に収容してもよい。

【0089】

○ 第１ブラケット７１は、水素カバーとしての機能を有することに限らない。そして、水素ディテクタ６０に代替して、第１ブラケット７１には、例えば、配電部８３に流れる電流を測定するセンサや電圧を測定するセンサ等の電子部品を設けてもよい。第１ブラケット７１に設ける電子部品は、適宜変更してもよい。

【0090】

○ 第２スタックマウント５２を割愛し、第１スタックマウント５１を第１弾性部材としてもよい。第１スタックマウント５１を割愛し、第２スタックマウント５２を第１弾性部材としてもよい。もしくは、第１スタックマウント５１、及び第２スタックマウント５２に第４スタックマウントを加えて第１弾性部材としてもよい。同様に、第３スタックマウント５３に加えて第５スタックマウントを加えて第２弾性部材としてもよい。すなわち、第１弾性部材及び第２弾性部材を構成するマウントの数は適宜変更してもよい。ただし、第１弾性部材及び第２弾性部材のばね定数が燃料電池スタック１０に加わる振動を十分に吸収することができるようにマウントの数を変更する。

【0091】

○ 第３スタックマウント５３は、ゴムシート５３ｂを有していたが、割愛してもよい。その場合、Ｋ１＋Ｋ２＝Ｋ３…（式２）となるようにばね定数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を調整する。

【0092】

○ スタックマウント５０として、第１スタックマウント５１、第２スタックマウント５２、及び第３スタックマウント５３を採用したが、例えば、燃料電池スタック１０の第１端面１０ａと、第１フレーム４１との間の全域に配置される平板状のゴムシートをスタックマウント５０としてもよい。

【0093】

○ 燃料電池ユニット１を燃料電池車両１００に搭載したとき、燃料電池スタック１０と仕切壁４２ｂと対向する方向が、燃料電池車両１００の左右方向Ｂであってもよい。すなわち、燃料電池ユニット１を燃料電池車両１００に搭載したときの燃料電池スタック１０と仕切壁４２ｂとが対向する方向は、燃料電池車両１００の上下方向Ｃを除く任意の方向であってよい。

【0094】

○ 燃料電池ユニット１は、燃料電池車両１００に搭載されるもの限らず、適用先は適宜変更してもよい。

【符号の説明】

【0095】

１…燃料電池ユニット、１０…燃料電池スタック、２０…機能部品、４０…メインフレーム、４１…第１フレーム、４２…第２フレーム、４２ｂ…仕切壁、５０…スタックマウント、５１…第１スタックマウント、５２…第２スタックマウント、５３…第３スタックマウント、６０…水素ディテクタ、７０…ブラケット、７１…第１ブラケット、７２…第２ブラケット、７３…第３ブラケット、７４…緩衝部材、１００…燃料電池車両、Ａ…前後方向、Ｂ…左右方向、Ｃ…上下方向、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４…ばね定数。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】