(57)【要約】【課題】衝突時などに発電を継続する。【解決手段】  燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池セル１２を積層して形成され、その積層方向の少なくとも一端にエンドプレート１４が設けられている。電池スタック１０はケース２０に収容されている。衝突時に加速度センサ３６の出力により、シール剤タンク２８のシール剤がケース２０内に供給され、電池スタック１０の周囲がシールされると共に、プロペラ３２が回転することなどによって、エンドプレート１４が下方に押しつけられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルを積層して形成され、その積層方向の少なくとも一端にエンドプレートが設けられた電池スタックと、
この電池スタックを収容するケースと、
このケース内にシール剤を供給するシール剤供給手段と、
前記エンドプレートを押圧して電池セル同士を押しつけるエンドプレート押圧手段と、
衝撃を検出する衝撃検出手段と、
を含み、
前記衝撃検出手段によって衝撃を検出したときに、前記シール剤供給手段によって前記ケース内の電池スタック周囲にシール剤を充満させると共に、前記エンドプレート押圧手段によって電池スタックを押圧することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記エンドプレート押圧手段は、前記シール剤供給手段から噴出するシール剤の圧力を利用してエンドプレートを押圧することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記エンドプレート押圧手段は、前記シール剤供給手段から噴出するシール剤の圧力を利用してプロペラを回転させ、その回転力を利用してエンドプレートを押圧することを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃発生時において発電の継続を図る燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両は、衝突時等において、大きな衝撃力が発生し、各種の車両搭載部品が破壊される場合もある。燃料電池搭載車両では、燃料電池が破壊される可能性がある。燃料電池は、多数の燃料電池セルを積層した電池スタックから構成され、各セルに燃料ガス（水素ガス）と、酸化性ガス（空気）を供給し発電を行う。従って、各セルおよびガス通路が気密に保たれる必要があり、電池スタックは各セル間のシールを確実に行うため積層方向に両端側から荷重を掛けて固定している。
【０００３】
ここで、衝突時などは非常に大きな加速度（衝撃）が各部品に加わる。燃料電池スタックに衝撃荷重が加わると、セル同士の位置ずれ（積層ずれ）が発生する可能性があり、このような位置ずれが起こると、セル間のシールが十分でなくなり、燃料電池スタックのシール不良が生じ、発電が行えなくなる。さらに、衝撃によって、一部のセルが破壊される可能性もあり、この場合積層方向の荷重が十分でなくなり、シール不良が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６８０５４号公報
【特許文献２】特開２００４−２４７１３９号公報
【特許文献３】特開平０８−１６２１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、燃料電池の発電が停止すると、燃料電池搭載車両は走行不能になる。しかし、衝突時などにおいて、緊急避難などのための走行をしたいという要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数の燃料電池セルを積層して形成され、その積層方向の少なくとも一端にエンドプレートが設けられた電池スタックと、この電池スタックを収容するケースと、このケース内にシール剤を供給するシール剤供給手段と、前記エンドプレートを押圧して電池セル同士を押しつけるエンドプレート押圧手段と、衝撃を検出する衝撃検出手段と、を含み、前記衝撃検出手段によって衝撃を検出したときに、前記シール剤供給手段によって前記ケース内の電池スタック周囲にシール剤を充満させると共に、前記エンドプレート押圧手段によって電池スタックを押圧することを特徴とする。
【０００７】
また、前記エンドプレート押圧手段は、前記シール剤供給手段から噴出するシール剤の圧力を利用してエンドプレートを押圧することが好適である。
【０００８】
また、前記エンドプレート押圧手段は、前記シール剤供給手段から噴出するシール剤の圧力を利用してプロペラを回転させ、その回転力を利用してエンドプレートを押圧することが好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、衝突などにより大きな加速度が発生し、セルが破損した場合において、燃料電池スタックの荷重を回復すると共に、シールを適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の構成（シール剤充填前）を示す図である。
【図２】プロペラ３２の回転を説明する図である。
【図３】実施形態の構成（シール剤充填後）を示す図である。
【図４】実施形態の他の構成を示す図である。
【図５】実施形態のさらに他の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１には、実施形態に係る燃料電池システムの構成例が示してある。燃料電池スタック１０は、複数の電池セル１２を積層して形成される。電池セル１２は、一対のセパレータによりＭＥＡ（膜／電極接合体 ：Membrane Electrode Assembly）を挟み込んで形成されており、積層されるセパレータにはこれを貫通する燃料ガス用および酸化性ガス用のマニホールドが形成されている。そして、各燃料電池スタック１０には、流通用の配管が接続されると共に、電力出力用の配線が接続されている。
【００１３】
燃料電池スタック１０のセル積層方向の両端にはエンドプレート１４，１６が配置されており、エンドプレート１４，１６間は通りボルトによって接続されている。従って、各電池セル１２は、エンドプレート１４，１６によって所定の荷重で締め付けられている。
【００１４】
このような燃料電池スタック１０は、ケース２０内に配置されている。この例では、下方に位置するエンドプレート１６がケース２０の底面に固定されている。また、ケース２０内の燃料電池スタック１０の周囲には、空間が形成されている。なお、中間部分やエンドプレート１４について、ケースに支持する支持部材を適宜設けるとよい。
【００１５】
そして、ケース内の燃料電池スタック１０の上方には、天板２２を介し、プロペラ室２４が形成されている。天板２２の一端側（図における右側）には、開口部２２ａが形成され、この開口部２２ａを介し、プロペラ室２４がケース２０内の燃料電池スタック１０の周囲空間と連通している。また、プロペラ室２４の他端（図における左側）には、シール剤受け入れ口２４ａが形成され、このシール剤受け入れ口２４ａには、配管２６を介し、シール剤タンク２８が接続されている。また、配管２６には、ストッパ３０が設けられている。
【００１６】
ここで、図２に示すように、プロペラ室２４は、全体として四角（板状の直方体）形状であり、その平面的な中心にプロペラ３２が水平方向に配置されている。プロペラ３２の中心は、ボルト３４に支持されており、このボルト３４は、天板２２を貫通して、エンドプレート１４にねじ込まれている。従って、プロペラ３２が回転することで、ボルト３４が回転して、エンドプレート１４を下方に押し下げる。特に、図２の例では、シール剤受け入れ口２４ａは、偏心して配置されており、シール剤が供給された場合、プロペラ３２の一方側のみがシール剤を受けプロペラ３２が図において反時計回りに回転する。そして、この回転によって、ボルト３４が回転してエンドプレート１４から退出する方向に移動するが、ボルト３４は天板２２に軸方向の移動がロックされているため、エンドプレート１４が下方に移動する。
【００１７】
なお、ボルト３４を天板２２にねじ止めしておき、ボルト３４がその回転によって下方に移動し、エンドプレート１４を下方側に移動させてもよい。
【００１８】
さらに、加速度センサ３６が設けられており、車両またはケース２０の加速度を検出する。そして、この加速度センサ３６の出力によって、加速度が所定値以上になった時にストッパ３０による遮断が解除される。なお、燃料電池スタック１０の積層方向およびセル面内方向の加速度限界を予め調べ、その加速度以上になった時にストッパ３０を解除することが好適であるが、この解除機構はエアバッグの動作機構などと兼用することもできる。
【００１９】
このような構成において、車両の衝突などの衝撃によって、所定以上の加速度が加速度センサ３６に検出された場合、ストッパ３０の遮断が解除される。シール剤タンク２８内には、ストッパ３０の解除に応じて、発泡が開始され体積膨張しながら噴出する発泡プラスチックのシール剤が充填されている。なお、ガス圧力等によりシール剤タンク２８から所定の圧力でシール剤を噴出できれば、発泡する必要はない。ストッパ３０が解除されることで、シール剤タンク２８内のシール剤が配管２６を介し、シール剤受け入れ口２４ａからプロペラ室２４内に噴出する。シール剤受け入れ口２４ａはプロペラ３２に対し偏心して形成されているため、シール剤の噴出力によって、プロペラ３２が回転する。このプロペラ３２の回転によって、エンドプレート１４が押し下げられ、電池セル１２に対し、積層方向の加重が付与される。荷重が適正値になると、プロペラ３２は回転しなくなる。なお、燃料電池スタック１０に対し必要な荷重は、予めわかっているため、その必要荷重から必要トルクを求め、プロペラ３２に対する圧力が所定値になるようにシール剤の噴出力を設定していくとよい。
【００２０】
プロペラ３２の回転が止まっても、シール剤の供給は継続され、プロペラの間や横を通って開口部２２ａを介し、ケース２０内の空間に充填されていく。これによって、図３に示すように、燃料電池スタック１０内の電池セル１２が破損してしまい荷重が抜けてしまった場合においても、シール剤の噴出力によるプロペラ３２の回転によって荷重が復活される。さらに、燃料電池スタック１０の周囲空間にはシール剤が充満されるために、各電池セル１２における気密状態を維持できる。従って、燃料電池スタック１０内のいくつかの電池セル１２が破損した場合においても、残りの電池セル１２による発電を継続することが可能になる。
【００２１】
図４には、他の例が示してある。この例では、仕切り板４０をケース２０内の燃料電池スタック１０の周囲空間に配置して、該周囲空間を迂回路としてある。そして、迂回路の終点に該当する位置に空気抜き穴４２が形成されている。特に、この例では、空気抜き穴４２は、空気抜き管４４の下端として形成され、空気抜き管４４はケース２０の上方において大気に開放されている。
【００２２】
このような構成により、シール剤タンク２８から放出されたシール剤は、ケース２０内の燃料電池スタック１０の周囲空間に比較的プラグフローに近い形で充満され、元々外周異空間にあったガスが空気抜き穴４２から効果的に排出され、シール剤の充填がスムーズに行える。
【００２３】
図５には、さらに他の例が示してある。この例では、エアバッグ５０を備えている。すなわち、ケース２０内のエンドプレート１４の上方空間にエアバッグ５０が配置されており、このエアバッグ５０が加速度センサ３６の出力に応じて膨張するようになっている。すなわち、この例では、加速度センサ３６において、所定以上の加速度を検出したときには、シール剤タンク２８からのシール剤をケース２０内の燃料電池スタック１０の周囲空間に供給すると共に、エアバッグ５０の膨張によってエンドプレート１４に所定の荷重を付与する。
【００２４】
さらに、荷重付与の機構としては、別の機構を採用することもできる。例えば、プロペラ３２の軸方向からシール剤を供給して、プロペラ３２を回転したり、シール剤の力によってカムを回転させることでエンドプレート１４を押圧する機構を採用することもできる。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、衝突などにより大きな加速度が発生し、セルが破損した場合において、燃料電池スタック１０の荷重を回復すると共に、シールを適切に行うことができる。従って、発電を継続することが可能となり、車両の走行を可能とすることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１０  燃料電池スタック、１２  電池セル、１４，１６  エンドプレート、２０  ケース、２２  天板、２２ａ  開口部、２４  プロペラ室、２４ａ  シール剤受け入れ口、２６  配管、２８  シール剤タンク、３０  ストッパ、３２  プロペラ、３４  ボルト、３６  加速度センサ、４０  仕切り板、４２  空気抜き穴、４４  空気抜き管、５０  エアバッグ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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