(57)【要約】【課題】単セルを取り出すこと無く燃料電池スタックの健全性が損なわれていないか否かを判断する。【解決手段】燃料電池スタックは、複数の単セルが積層された積層体と、前記積層体を収納するケースと、を備え、前記ケースは、前記複数の単セルの積層方向と平行な面に、前記ケースの外部より前記積層体を視認可能な窓を有し、前記積層体は、前記窓を通して前記ケースの外部より視認可能なマークを有する。【選択図】図１
2017111952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックであって、
複数の単セルが積層された積層体と、
前記積層体を収納するケースと、
を備え、
前記ケースは、前記複数の単セルの積層方向と平行な面に、前記ケースの外部より前記積層体を視認可能な窓を有し、
前記積層体は、前記窓を通して前記ケースの外部より視認可能なマークを有する、
燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池の交換時期を予測するために、ガス拡散層の表面抵抗率を測定し、ガス拡散層の荷重履歴を解析し、単セルの交換の要否を判断する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２５９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の方法では、燃料電池の交換時期を予測するためには、燃料電池スタックを分解して、単セルを取り出す必要があるという問題があった。このような問題は、燃料電池の交換時期を予測する場合に限らず、燃料電池スタックの健全性を確認する場合に共通する問題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池スタックが提供される。この燃料電池スタックは、複数の単セルが積層された積層体と、前記積層体を収納するケースと、前記積層体と前記ケースの間の前記複数の単セルの積層方向と平行な領域に配置され、前記積層体の位置ズレを規制する拘束部材と、を備え、前記ケースは、前記複数の単セルの積層方向と平行な面に、前記ケースの外部より前記積層体を視認可能な窓を有し、前記積層体は、前記窓を通して前記ケースの外部より視認可能なマークを有する。
この形態によれば、積層体とケースの相対位置の変化を、窓を通したマークの見え方から判定して、燃料電池スタックの健全性が損なわれていないか否かを判断できる。
【０００７】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池スタックの他、燃料電池スタックの検査方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の燃料電池スタックを示す説明図。
【図２】第２の実施形態の燃料電池スタックを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
・第１の実施形態：
図１は、第１の実施形態の燃料電池スタック１０を示す説明図である。燃料電池スタック１０は、積層体１００と、ケース１２０と、拘束部材１３０と、を備える。積層体１００は、複数の単セル１１０がｚ方向に積層される構成を有している。
【００１０】
ケース１２０は、略直方体形状を有する金属製のケースであり、内部に積層体１００を収納する。ケース１２０は、底面部材１２１と側面部材１２２とを備える。底面部材１２１は、単セル１１０の積層方向（図１では、ｚ方向）の両端部に設けられた２つの板状部材である。側面部材１２２は、ケース１２０の側面を構成する断面が略矩形の筒状部材であり、各側面は単セル１１０の積層方向と平行である。
【００１１】
ケース１２０の１つの側面１２２ａには、窓１４０が設けられており、ケース１２０の内部に配置された積層体１００をケース１２０の外部より窓１４０を通して視認可能である。窓１４０は、拘束部材１３０が配置されない位置に設けられる。なお、ケース１２０は、側面１２２ａと異なる側面１２２ｂに、開口部１２２ｋを有している。この開口部１２２ｋは、ケース１２０に積層体１００を収納するときに用いられる。但し、開口部１２２ｋは無くても良い。
【００１２】
積層体１００は、窓１４０を通してケース１２０の外部より視認可能な位置にマーク１５０を備える。マーク１５０は、積層された単セル１１０を構成する部材以外の部材または標識である。マーク１５０の大きさは、ケース１２０の外部より視認したときに、窓１４０の大きさよりも小さく見えることが好ましい。窓１４０とマーク１５０の相対位置を容易に判断できるからである。
【００１３】
燃料電池スタック１０では、ケース１２０と積層体１００との隙間に、軟質エラストマで構成されている拘束部材１３０が配置されている。拘束部材１３０は、積層体１００の単セル１１０の平面方向（積層方法と交わる方向）の位置ズレを規制する。拘束部材１３０は、積層体１００のｚ方向のほぼ中央の単セル１１０と接するように設けることが好ましい。拘束部材１３０は、平板状の形状を有しており、その長手方向が単セル１１０の積層方向と平行である。第１の実施形態では、拘束部材１３０は、ケース１２０の４つの側面部材１２２で形成される４つの角のち、対角をなす２つの角１２２ｃ１，１２２ｃ２の近傍において、それぞれ２つずつ配置されている。なお、拘束部材１３０を用いることなく、他の部材を用いて単セル１１０の位置ズレを規制するようにしてもよい。
【００１４】
燃料電池スタック１０を搭載した車両に衝撃加速度が加わると、衝撃加速度の大きさに応じて積層体１００に反力Ｆが生じ、揺動のモーメントＭが生じる。衝撃加速度が小さく、これらの反力ＦやモーメントＭが小さい場合には、拘束部材１３０が変形することにより、これらの反力ＦやモーメントＭが受け止められる。なお、この拘束部材１３０の変形は、時間の経過とともに復元し、ケース１２０と積層体１００との位置関係も衝撃加速度を受ける前の状態に戻る。この場合、ケース１２０の窓１４０を通して見た積層体１００のマーク１５０の見え方は、衝撃加速度を受ける前と変わらない。これに対し、衝撃加速度が大きい場合には、反力ＦやモーメントＭを拘束部材１３０により受け止めることができずに、拘束部材１３０は塑性変形する。この場合、ケース１２０と積層体１００との位置関係は、衝撃加速度を受ける前の状態と異なっており、ケース１２０の窓１４０を通して見た積層体１００のマーク１５０の見え方も異なる。したがって、窓１４０を通して見た積層体１００のマーク１５０の見え方から、燃料電池スタック１０が過度に大きな衝撃を受けたか否か、すなわち、燃料電池スタック１０の健全性が損なわれていないか否かを判断することが可能となる。
【００１５】
以上、本実施形態によれば、燃料電池スタックを分解して単セル１１０を取り出さなくても、ケース１２０の窓１４０を通して見た積層体１００のマーク１５０の見え方から燃料電池スタック１０の健全性が損なわれていないか否かを判断することが可能となる。
【００１６】
大きな衝撃を受けた場合の積層体１００における単セル１１０の位置ズレは、単セル１１０の積層方向（ｚ方向）の端部や中央部において大きい。したがって、窓１４０は、積層体１００のｚ方向のほぼ中央に対応する位置に設けることが好ましい。
【００１７】
・第２の実施形態：
図２は、第２の実施形態の燃料電池スタック１１を示す説明図である。第１の実施形態の燃料電池スタック１０との違いは、拘束部材１３０の数と位置、及び、窓１４０とマーク１５０の位置である。第１の実施形態の燃料電池スタック１０では、拘束部材１３０は、ケース１２０の４つの側面部材１２２で形成される４つの角のち、対角をなす２つの角１２２ｃ１，１２２ｃ２の近傍において、それぞれ２つずつ配置されているが、第２の実施形態の燃料電池スタック１１では、拘束部材１３０は、ケース１２０の４つの側面部材１２２で形成される４つの角１２２ｃ１〜１２２ｃ４の近傍において、それぞれ２つずつ配置されている。また、第１の実施形態の燃料電池スタック１０では、窓１４０は、側面部材１２２のｙ方向の端部近傍に設けられているが、第２の実施形態の燃料電池スタック１１では、側面部材１２２のｙ方向の中央近傍に設けられている。側面部材１２２のｙ方向の端部近傍の内側には、拘束部材１３０が配置されるためである。また、窓１４０の位置を側面部材１２２のｙ方向の中央近傍に設けたことに伴い、マーク１５０の位置も積層体１００のｙ方向の中央近傍に設けている。
【００１８】
第２の実施形態の燃料電池スタック１１においても、第１の実施形態の燃料電池スタック１０と同様に、窓１４０を通して見た積層体１００のマーク１５０の見え方から、燃料電池スタック１０の健全性が損なわれていないか否かを判断することが可能となる。
【００１９】
上記第１、第２の実施形態では、側面部材１２２の４つの側面のうちの１つの側面１２２ａに１つの窓１４０を設けていたが、窓１４０を２つ以上の側面に設けてもよく、また、１つの側面に２個以上の窓１４０を備えていても良い。これらの場合、窓の数や位置に応じてマーク１５０を増加させてもよい。なお、窓１４０のサイズは、可能な限り小さくすることが好ましい。例えば、窓１４０の開口幅は、積層後の単セル１１０の１０枚の厚さ以下のサイズとすることが好ましく、５枚の厚さ以下とすることが更に好ましい。
【００２０】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００２１】
１０、１１…燃料電池スタック
１００…積層体
１１０…単セル
１２０…ケース
１２１…底面部材
１２２…側面部材
１２２ａ…側面
１２２ｃ１〜１２２ｃ４…角
１２２ｋ…開口部
１３０…拘束部材
１４０…窓
１５０…マーク
Ｆ…反力
Ｍ…モーメント
【図１】
2017111952.tif 000003
【図２】
2017111952.tif 000004