(57)【要約】【課題】燃料電池を構成する発電ユニットのずれを起こりにくくして、燃料ガスや冷却水の漏れを抑制することを目的とする。【解決手段】燃料電池１０であって、積層された複数の発電ユニット１００と、前記複数の発電ユニットを締結する締結手段（１０５〜１３０）と、前記燃料電池に対して衝撃が加わった時に前記複数の発電ユニット１００に対する締結荷重を加重する締結荷重付加手段１４０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
積層された複数の発電ユニットと、
前記複数の発電ユニットを締結する締結手段と、
前記燃料電池に対して衝撃が加わった時に前記複数の発電ユニットに対する締結荷重を加重する締結荷重付加手段と、
を備える燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記締結荷重付加手段は、
弾性体と、
前記弾性体を通常時に圧縮状態で係止する係止手段と、
前記燃料電池に対して衝撃が加わった時に前記係止を解除することにより、前記複数の発電ユニットに対する締結荷重を加重させる制御部とを有する、
燃料電池。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記締結荷重付加手段は、
エアバック装置と、
前記燃料電池に対して衝撃が加わった時にエアバック装置を動作させる制御部とを有する、
燃料電池。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池において、
前記エアバック装置は、気密性を有している、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池に衝撃が加わると、セルがずれて燃料ガス、冷却水が漏れる恐れがある。これに対し、従来から、燃料電池の周域に補強板を有し、セルをずれ難くした燃料電池が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８２１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来技術では、補強板の表面積が大きいため、燃料電池の重さが重くなり、燃料電池を小さくできないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも１つを解決し、燃料電池を構成する発電ユニットのずれを起こりにくくして、燃料ガスや冷却水の漏れを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は以下の態様をとる。
【０００７】
本発明の第１の態様は、燃料電池であって、積層された複数の発電ユニットと、前記複数の発電ユニットを第１の締結荷重で締結する第１の締結手段と、通常時には前記複数の発電ユニットに対し締結荷重を加えず、前記燃料電池に対して衝撃が加わった時に前記複数の発電ユニットに対して、第２の締結荷重を加重する第２の締結手段とを備える。この態様によれば、燃料電池に衝撃が加わったときに、第１の締結荷重に加えて第２の締結荷重が加重されるので、燃料電池を構成する発電ユニットのずれを起こりにくくして、燃料ガスや冷却水の漏れを抑制することが可能となる。
【０００８】
本発明の第１の態様において、前記第２の締結手段は、弾性体と、前記弾性体を通常時に圧縮状態で係止する係止手段と、前記燃料電池に対して衝撃が加わった時に前記係止を解除することにより、前記第２の締結手段に対し前記複数の発電ユニットに対する第２の締結荷重を加重させる制御部とを有していてもよい。この態様によれば、衝撃を受けたときに第２の締結荷重を加重することが可能となる。
【０００９】
本発明の第１の態様において、前記第２の締結手段は、エアバック装置と、前記燃料電池に対して衝撃が加わった時にエアバック装置を動作させる制御部とを有していてもよい。この態様によれば、弾性体を用いるよりも簡単な構成にすることが可能となる。
【００１０】
本発明の第１の態様において、前記エアバック装置は、気密性を有していてもよい。この態様によれば、エアバック装置は萎まないので、第２の締結荷重による荷重を維持することが可能となる。
【００１１】
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、燃料電池の他、燃料電池を搭載した移動体、燃料電池の安全装置、燃料電池の安全保護方法等、様々な形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の実施例：
図１は、本発明の第１の実施例を模式的に示す説明図である。燃料電池１０は、発電ユニット１００と、エンドプレート１０５、１１０と第１の荷重プレート１１５とテンションロッド１２０を備える。発電ユニット１００は、複数あり、積層して積層体１０２を形成している。積層体の積層方向両端には、エンドプレート１０５及び第１の荷重プレート１１５が配置されている。第１の荷重プレート１１５の外側には、エンドプレート１１０が配置されている。エンドプレート１１０は、テンションロッド１２０、及びナット１２５により、エンドプレート１０５と締結されている。エンドプレート１１０と第１の荷重プレート１１５の間には、第１のバネ１３０が設けられている。ここで、第１のバネ１３０の自由長は、エンドプレート１１０と第１の荷重プレート１１５の間隔よりも長く設定されている。そのため、エンドプレート１０５と第１の荷重プレート１１５の間には、第１のバネ１３０の弾性力により第１の締結荷重Ｆ１が加わっている。
【００１３】
エンドプレート１１０と第１の荷重プレート１１５の間には、第２の荷重プレート１３５が配置され、第２の荷重プレート１３５とエンドプレート１１０との間には、第２のバネ１４０が配置されている。ここで、第２のバネ１４０の自由長は、エンドプレート１１０と第１の荷重プレート１１５の間隔よりも長く設定されている。しかし、燃料電池の通常運転状態では、第２のバネ１４０は、縮められ、第２の荷重プレート１３５は、第１の荷重プレートに接触しないように、ストッパ１４５により係止されている。したがって、通常運転時には、第１のバネ１３０の弾性力による第１の締結荷重Ｆ１のみが掛かり、第２のバネ１４０による第２の締結荷重は掛かっていない。ストッパ１４５の開閉は、コントローラ１５０からの信号によりによりアクチュエータ１５５を動作させることにより行われる。コントローラ１５０には、加速度センサ１６０が接続されている。なお、コントローラ１５０としては、ＣＰＵなどのプロセッサを有するものを用いてもよく、あるいは、スイッチ類などのハードウエア回路で構成されたものを用いてもよい。
【００１４】
燃料電池１０に対し衝撃が加わり、所定の値以上の加速度が発生すると、加速度センサ１６０がこれを検知し、コントローラ１５０に伝える。そして、コントローラ１５０は、ストッパ１４５を開放させる。そうすると、第２のバネ１４０が伸長し、第２の荷重プレート１３５が第１の荷重プレート１１５に当たる。
【００１５】
図２は、ストッパ１４５が開放した状態を模式的に示す説明図である。ストッパ１４５が開放して、第２のバネ１４０が伸長すると、第２の荷重プレート１３５から第１の荷重プレート１１５を介して発電ユニット１００に第２の締結荷重Ｆ２の力が加わる。この状態では、エンドプレート１０５と第１の荷重プレート１１５の間には、第１のバネ１３０の弾性力による第１の締結荷重Ｆ１に加えて、第２のバネ１４０による第２の締結荷重Ｆ２が加わっている。そのため、発電ユニット１００は、通常運転時よりも強固に締結される。その結果、燃料電池１０に対し衝撃が加わっても、発電ユニット１００がずれ難くなり、燃料ガスや冷却水の漏れを抑制することが可能となる。
【００１６】
以上のように、第１の実施例によれば、通常運転時には、発電ユニット１００には、第１のバネ１３０の弾性力による第１の締結荷重Ｆ１のみが掛かり、燃料電池１０に対し衝撃が加わった時には、第２の締結荷重Ｆ２が加重される。その結果、燃料電池１０に対し衝撃が加わっても、発電ユニット１００がずれ難くなり、燃料ガスや冷却水の漏れを抑制することが可能となる。また、締結荷重を上げすぎると、発電ユニット内に設けられている拡散層、電解質膜（図示せず）に対するダメージが発生する恐れがあるが、本実施例では、通常運転時には、第１の締結荷重Ｆ１のみが掛かっているため、拡散層、電解質膜に対するダメージが発生しない。また、第２のバネ１４０は、第１のバネ１３０が設置されているスペースの中に組み込むことが可能なため、スペースを有効活用することが可能となる。
【００１７】
第２の実施例：
図３は、本発明の第２の実施例を模式的に示す説明図である。第２の実施例では、第１の実施例の第２のバネ１４０の代わりに、エアバック装置１７０を備えている点が異なる。第２の実施例では、コントローラ１５０は、加速度センサ１６０を介して燃料電池１０に対し衝撃が加わったことを検知すると、エアバック装置１７０を作動させる。
【００１８】
図４は、エアバック装置１７０が作動した状態を示す説明図である。エアバック装置１７０が作動すると、エアバック１７２が膨張し、第１の荷重プレート１１５に第２の締結荷重を加重する。したがって、燃料電池１０に対し衝撃が加わっても、第１の実施例と同様に、発電ユニット１００がずれ難くなり、燃料ガスや冷却水の漏れを抑制することが可能となる。
【００１９】
第２の実施例では、第１の実施例と異なり、第２のバネ１４０及びストッパを用いないため、構造や設置が簡単である。なお、エアバック１７２の素材は、気密性を有していることが好ましい。こうすれば、エアバック装置１７０が作動した後、エアバック１７２の膨張を維持することが可能となる
【００２０】
なお、第１、第２の実施例において、コントローラ１５０が第２の締結荷重を加えるときの加速度の値は、使用の態様により、様々な値を取ることが可能である。
【００２１】
変形例：
上記第１、第２の実施例に係る燃料電池は、例えば、移動体用として用いることができるほか、固定用としても用いることが可能である。例えば、地震が発生したときであっても、燃料電池からの燃料ガスや冷却水の漏れを抑制することが可能となる。なお、移動体用として用いる場合には、加速度センサ１６０の代わりに、衝突センサなどを用いてもよい。
【００２２】
上述した第１の実施例では、通常時（図１）において、第２の荷重プレート１３５と第１の荷重プレート１１５とがお互いに接触しない状態に保たれていたが、これらの荷重プレート１３５、１１５の間のバネなどの弾性体を設けてもよい。
【００２３】
第１、第２の実施例の構成に加えて、発電ユニット１００の積層方向側面に第２のエアバック装置を備える構成を加えてもよい。発電ユニット１００のずれをさらに抑制することが可能となる。但し、第２のエアバック装置は、積層体１０２を挟むように、２つ単位で設ける事が好ましい。積層体１０２を挟んだ双方から第２のエアバックによる荷重が加わるため、発電ユニット１００をずれ難くすることが可能となる。
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施例を模式的に示す説明図である。
【図２】ストッパ１４５が開放した状態を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施例を模式的に示す説明図である。
【図４】エアバック装置１７０が作動した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０…燃料電池
１００…発電ユニット
１０２…積層体
１０５、１１０…エンドプレート
１１５…第１の荷重プレート
１２０…テンションロッド
１２５…ナット
１３０…第１のバネ
１３５…第２の荷重プレート
１４０…第２のバネ
１４５…ストッパ
１５０…コントローラ
１６０…加速度センサ
１７０…エアバック装置
１７２…エアバック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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