JP2007250352A - 燃料電池支持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】積層部品の位置ずれを抑制することができるとともに外部拘束部材とセルとの干渉を抑制することができる燃料電池支持機構を提供する。
【解決手段】燃料電池支持機構１００は、複数のセル１を含む積層部品が積層された燃料電池スタック１０と、燃料電池スタックの側壁に配置された支持部材１８ａ，１８ｂと、燃料電池スタックへの外部からの荷重の印加を予測および／または検出する第１検出手段１９と、燃料電池スタックへの外部からの荷重の印加が前記第１検出手段によって予測および／または検出された場合に、支持部材を燃料電池スタックの側壁に接触させる駆動手段１７ａ，１７ｂとを備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池スタックを支持する燃料電池支持機構に関する。

燃料電池は、一般的には水素及び酸素を燃料として電気エネルギーを得る装置である。この燃料電池は、環境面において優れかつ高いエネルギー効率を実現できることから、今後のエネルギー供給システムとして広く開発が進められてきている。

一般に、燃料電池は、複数のセルが積層され、積層方向に所定の荷重をかけて締結されたスタック構造を有している。このようなスタックにおいては、セルの積層方向と垂直の方向に力が加わった場合にセルの位置ずれが生じる可能性がある。そこで、外部拘束部材をスタックの側面に接触させることによってセルの位置ずれを防止する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２８８６１８号公報

しかしながら、熱膨張等によってスタックの積層方向にセルが変位する際、外部拘束部材とセルとが干渉する可能性がある。この場合、セルが損傷するおそれがある。

本発明は、積層部品の位置ずれを抑制することができるとともに外部拘束部材とセルとの干渉を抑制することができる燃料電池支持機構を提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池支持機構は、複数のセルを含む積層部品が積層された燃料電池スタックと、燃料電池スタックの側壁に配置された支持部材と、燃料電池スタックへの外部からの荷重の印加を予測および／または検出する第１検出手段と、燃料電池スタックへの外部からの荷重の印加が第１検出手段によって予測および／または検出された場合に支持部材を燃料電池スタックの側壁に接触させる駆動手段とを備えることを特徴とするものである。

本発明に係る燃料電池支持機構においては、燃料電池スタックへの外部からの荷重の印加が第１検出手段によって予測および／または検出された場合に、駆動手段によって支持部材が燃料電池スタックの側壁に接触させられる。この場合、外部からの荷重による燃料電池スタックの積層部品の位置ずれを抑制することができる。また、外部からの荷重を受ける前に支持部材が燃料電池スタックの側壁に接触すれば、燃料電池スタックの積層部品の位置ずれをより効果的に抑制することができる。

駆動手段は、流体の流体圧を用いて支持部材を燃料電池スタックの側壁に接触させてもよい。また、駆動手段は、電磁力を用いて支持部材を燃料電池スタックの側壁に接触させてもよい。さらに、駆動手段は、外部から燃料電池スタックに印加される荷重を用いて支持部材を燃料電池スタックの側壁に接触させてもよい。この場合、流体が流動する流路、流体を貯蔵するためのタンク等を設ける必要がない。したがって、構成が簡素化される。

燃料電池スタックの支持部材が配置された側壁と反対側の側壁に接触する接触部材をさらに備えていてもよい。この場合、支持部材を燃料電池スタックの側壁に接触させることによって、燃料電池スタックの対向する２面を支持部材および接触部材によって挟持することができる。それにより、積層部品の位置ずれを効率よく抑制することができる。

支持部材は、少なくとも燃料電池スタックの側壁のうち対向する２面に配置されていてもよい。この場合、対向する２面に対して支持部材を接触させることができる。それにより、支持部材の対向方向に積層部品が位置ずれすることが抑制される。

第１検出手段は、燃料電池スタックの各積層部品の積層方向と垂直方向における燃料電池スタックに対する荷重の印加を予測および／または検出してもよい。この場合、各積層方向と垂直方向への積層部品の位置ずれを抑制することができる。また、燃料電池スタックは、積層部品として弾性部材を含んでいてもよい。この場合、セルの熱膨張等による積層部品の変位を弾性部材によって吸収することができる。

駆動手段は、燃料電池スタックへの外部からの荷重の印加が第１検出手段によって予測および／または検出された場合に、燃料電池スタックの側壁を支持部材によって押圧してもよい。この場合、各積層部品の位置ずれをより効果的に抑制することができる。

燃料電池スタックに外部からかかる荷重の低下を検出する第２検出手段をさらに備え、駆動手段は、燃料電池スタックに外部からかかる荷重が低下すると第２検出手段によって検出された場合に、支持部材による燃料電池の側壁への押圧力を低減させてもよい。この場合、必要以上に各積層部品が拘束されることを防止することができる。それにより、熱膨張、クリープ、弾性部材の伸縮等による燃料電池スタックの積層方向へ積層部品が変位しようとした際の支持部材と各積層部品との干渉を防止することができる。その結果、各積層部品の破損を防止することができる。

本発明によれば、積層部品の位置ずれを抑制することができるとともに外部拘束部材とセルとの干渉を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

以下、本発明の第１実施例に係る燃料電池支持機構１００の説明を行う。まず、燃料電池支持機構１００に含まれる燃料電池スタック１０について説明する。図１は、燃料電池スタック１０の構造を示す概略図である。図１（ａ）は燃料電池スタック１０の正面図であり、図１（ｂ）は燃料電池スタック１０の上面図である。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、燃料電池スタック１０においては、セル１が複数積層されたセルモジュールの積層方向の一端にターミナル２ａ、インシュレータ３ａおよびエンドプレート４ａが順に積層され、他端にターミナル２ｂ、インシュレータ３ｂ、皿バネ５、荷重計６、荷重調整ネジ７およびエンドプレート４ｂが順に積層されている。

エンドプレート４ａとエンドプレート４ｂとは、複数のテンションプレート８によって締結されている。エンドプレート４ａとエンドプレート４ｂとの間に皿バネ５が設けられていることから、各積層部品には所定の荷重が加えられている。それにより、各積層部品が積層方向と垂直方向に位置ずれすることが抑制される。また、セル１の熱膨張等による積層部品の積層方向にかかる荷重は、皿バネ５によって吸収される。それにより、各積層部品には継続的に皿バネ５から所定の荷重が加えられている。各積層部品にかかる荷重は、荷重調整ねじ７によって調整することができる。なお、皿バネ５の代わりにスプリングボックス等の弾性部材が積層されていてもよい。スプリングボックスとは、積層面に複数のバネが配置された箱状の弾性部材である。

セル１は、セパレータ、アノード、電解質、カソードおよびセパレータが順に積層された構造を有し、燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電を行う。本実施例においては、セル１の積層数は、例えば、数百程度である。ターミナル２ａ，２ｂは、各セル１からの発生電力を外部に取り出すための配線等を備える。インシュレータ３ａ，３ｂは、絶縁体から構成され、各セル１からの発生電力の漏電を防止する。

続いて、上記燃料電池スタック１０を備える燃料電池支持機構１００について説明する。図２は、燃料電池支持機構１００の概略図である。図２（ａ）は燃料電池支持機構１００の全体構成を示す模式図であり、図２（ｂ）は燃料電池スタック１０周辺の斜視図である。

図２（ａ）に示すように、燃料電池支持機構１００は、燃料電池スタック１０、フルードタンク１１、ポンプ１２、逆止弁１３、アキュムレータ１４、圧力センサ１５ａ，１５ｂ、３Ｐソレノイド１６、油圧シリンダ１７ａ，１７ｂ、外部拘束部材１８ａ，１８ｂ、検出部１９および制御部２０を含む。なお、図２（ａ）および図２（ｂ）において、Ｘ軸は燃料電池スタック１０の前後方向を示し、Ｙ軸は燃料電池スタック１０の上下方向を示している。

フルードタンク１１は、流体が貯蔵されたタンクである。フルードタンク１１の出口は、ポンプ１２および逆止弁１３を介してアキュムレータ１４に接続されている。ポンプ１２は、フルードタンク１１からアキュムレータ１４に流体を供給するためのポンプである。逆止弁１３は、アキュムレータ１４側からフルードタンク１１側への流体の逆流を防止するための弁である。アキュムレータ１４は、フルードタンク１１に貯蔵されている流体の一部を蓄えるためのタンクである。アキュムレータ１４は、３Ｐソレノイド１６にも接続されている。

３Ｐソレノイド１６は、アキュムレータ１４に接続されるとともに、油圧シリンダ１７ａ，１７ｂおよびフルードタンク１１の入口に接続されている。油圧シリンダ１７ａは、外部拘束部材１８ａを押圧可能に配置されている。油圧シリンダ１７ｂは、外部拘束部材１８ｂを押圧可能に配置されている。燃料電池スタック１０の下面および背面には、それぞれ燃料電池スタック１０と接触する接触部材２１ａ，２１ｂが設けられている。燃料電池スタック１０は、接触部材２１ａ上に載置されている。

外部拘束部材１８ａ，１８ｂは、ゴム、樹脂等の絶縁材料、表面に硬質ゴム等の絶縁材料がコーティングされた金属等からなる板状の緩衝材である。したがって、外部拘束部材１８ａ，１８ｂが燃料電池スタック１０の各積層部品に接触しても燃料電池スタック１０において短絡することはない。外部拘束部材１８ａは、燃料電池スタック１０の上面側に配置されている。外部拘束部材１８ｂは、燃料電池スタック１０の前面側に配置されている。

圧力センサ１５ａは、アキュムレータ１４に接続されている流路に設けられている。圧力センサ１５ｂは、３Ｐソレノイド１６と油圧シリンダ１７ａまたは油圧シリンダ１７ｂとが接続されている流路に設けられている。検出部１９は、燃料電池支持機構１００が搭載される車両の各機器の動作状態を検出する検出手段である。制御部２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成される。

続いて、燃料電池支持機構１００の動作について説明する。ポンプ１２は、制御部２０の指示に従って、フルードタンク１１に貯蔵されている流体をアキュムレータ１４に供給する。圧力センサ１５ａは、アキュムレータ１４内の流体圧力を検出して、その検出結果を制御部２０に与える。圧力センサ１５ｂは、油圧シリンダ１７ａ，１７ｂに供給される流体圧力を検出して、その検出結果を制御部２０に与える。３Ｐソレノイド１６は、制御部２０の指示に従って、アキュムレータ１４と油圧シリンダ１７ａ，１７ｂとの間の流路の開通、油圧シリンダ１７ａ，１７ｂとフルードタンク１１との間の流路の開通、または、アキュムレータ１４、油圧シリンダ１７ａ，１７ｂおよびフルードタンク１１の間の流路の遮断を行う。

図２（ｂ）に示すように、油圧シリンダ１７ａは、アキュムレータ１４から流体が供給された場合に、流体圧によって外部拘束部材１８ａを燃料電池スタック１０の上面に接触させる。流体圧が大きい場合には、油圧シリンダ１７ａは、外部拘束部材１８ａによって燃料電池スタック１０の上面を押圧する。この場合、外部拘束部材１８ａと接触部材２１ａとによって燃料電池スタック１０のＹ軸方向への変位が拘束される。それにより、燃料電池スタック１０内の積層部品のＹ軸方向の位置ずれが防止される。

一方、油圧シリンダ１７ｂは、アキュムレータ１４から流体が供給された場合に、流体圧によって外部拘束部材１８ｂを燃料電池スタック１０の前面に接触させる。流体圧が大きい場合には、油圧シリンダ１７ｂは、外部拘束部材１８ｂによって燃料電池スタック１０の前面を押圧する。この場合、外部拘束部材１８ｂと接触部材２１ｂとによって燃料電池スタック１０がＸ軸方向への変位が拘束される。それにより、燃料電池スタック１０内の積層部品のＸ軸方向の位置ずれが防止される。なお、アキュムレータ１４に貯蔵された流体を用いていることから、油圧シリンダ１７ａ，１７ｂの応答性が向上する。

また、油圧シリンダ１７ａ，１７ｂからフルードタンク１１に流体が流動すると、油圧シリンダ１７ａ，１７ｂの押圧力が緩和される。この場合、外部拘束部材１８ａ，１８ｂから燃料電池スタック１０への押圧力が緩和される、あるいは、外部拘束部材１８ａ，１８ｂが燃料電池スタック１０から離れる。それにより、燃料電池スタック１０の積層部品は積層方向に自由に変位することができる。

検出部１９は、例えば、燃料電池支持機構１００が搭載される車両の車速を検出し、ブレーキアシストがオンまたはオフのいずれの状態にあるかを検出し、ＶＳＣシステムがオンまたはオフのいずれの状態にあるかを検出し、エアバッグが作動の状態にあるか否かを検出し、燃料電池スタック１０のＸ軸方向およびＹ軸方向の加速度を検出する。また、検出部１９は、燃料電池支持機構１００が搭載される車両のＡＢＳ等の各機器が正常に起動しているか否かを検出する。検出部１９は、これらの検出結果を制御部２０に与える。

続いて、制御部２０による燃料電池支持機構１００の制御について説明する。制御部２０は、圧力センサ１５ａによる検出値が所定の範囲に入るように、ポンプ１２を制御してフルードタンク１１からアキュムレータ１４に流体を供給する。制御部２０は、その他の制御については、例えば図３のフローチャートに従う。制御部２０は、所定の周期で図３のフローチャートを実行する。

図３に示すように、制御部２０は、油圧シリンダ１７ａ，１７ｂが作動しているか否かを判定する（ステップＳ１）。この場合、制御部２０は、圧力センサ１５ｂによる検出圧力が所定値以上であるか否かによって判定する。ステップＳ１において油圧シリンダ１７ａ，１７ｂが作動していると判定されなかった場合、制御部２０は、検出部１９の検出結果を取得する（ステップＳ２）。次に、制御部２０は、イニシャルチェックを行い、イニシャルチェックが正常に終了したか否かを判定する（ステップＳ３）。この場合の判定は、検出部１９の検出結果に基づいて、燃料電池支持機構１００が搭載される車両の各機器が正常に起動しているか否かによってなされる。

ステップＳ３においてイニシャルチェックが正常に終了したと判定された場合、制御部２０は、外部からの荷重を受けるか否かを判定する（ステップＳ４）。この場合、制御部２０は、ブレーキアシストがオン、ＶＳＣがオン、エアバッグが作動およびＸ軸方向およびＹ軸方向の加速度が所定値以上のいずれか１つ以上の条件を満たした場合に、外部からの荷重を受けると判定する。なお、制御部２０は、Ｘ軸方向の加速度の絶対値｜Ｇｘ｜およびＹ軸方向の加速度の絶対値｜Ｇｙ｜のいずれかが所定値（例えば、数十Ｇ）を超えた場合に外部からの荷重を受けると判定してもよく、｜Ｇｘ｜＋｜Ｇｙ｜が所定値（例えば、数十Ｇ）を超えた場合に外部からの荷重を受けると判定してもよい。

ステップＳ４において外部からの荷重を受けると判定された場合、制御部２０は、３Ｐソレノイド１６を制御してアキュムレータ１４と油圧シリンダ１７ａ，１７ｂとの間の流路を開通させる（ステップＳ５）。それにより、油圧シリンダ１７ａ，１７ｂは外部拘束部材１８ａ，１８ｂを押圧する。その結果、外部拘束部材１８ａ，１８ｂは燃料電池スタック１０を拘束する。その後、制御部２０は、動作を終了する。

ステップＳ１において油圧シリンダ１７ａ，１７ｂが作動していると判定された場合、制御部２０は、検出部１９の検出結果を取得する（ステップＳ６）。次に、制御部２０は、イニシャルチェックを行い、イニシャルチェックが正常に終了しなかったか、または油圧シリンダ１７ａ，１７ｂの作動の解除条件が整った否かを判定する（ステップＳ７）。

この場合のイニシャルチェックは、検出部１９の検出結果に基づいて燃料電池支持機構１００が搭載される車両の各機器のいずれか１つ以上が異常であるか否かのチェックである。また、車速がゼロであり、イニシャルチェックが正常に終了しており、ブレーキアシストがオフであり、ＶＳＣがオフでありかつエアバッグの作動が終了している場合に、制御部２０は、油圧シリンダ１７ａ，１７ｂの作動の解除条件が整ったと判定する。

ステップＳ７においてイニシャルチェックが正常に終了しなかったか、または油圧シリンダ１７ａ，１７ｂの作動の解除条件が整ったと判定された場合、制御部２０は、３Ｐソレノイド１６ を制御して油圧シリンダ１７ａ，１７ｂとフルードタンク１１との間の流路を開通させる（ステップＳ８）。それにより、油圧シリンダ１７ａ，１７ｂに供給されていた流体がフルードタンク１１に供給される。その結果、外部拘束部材１８ａ，１８ｂによる燃料電池スタック１０の拘束力が緩和される。その後、制御部２０は、動作を終了する。

なお、ステップＳ３においてイニシャルチェックが正常に終了したと判定されなかった場合、ステップＳ４において外部からの荷重を受けると判定されなかった場合、ステップＳ７においてイニシャルチェックが正常に終了しなかったかまたは油圧シリンダの作動の解除条件が整ったと判定されなかった場合、制御部２０は動作を終了する。

上記フローチャートに従った制御によって、外部からの荷重を受けると予測される場合に油圧シリンダ１７ａ，１７ｂに流体が供給される。したがって、荷重を受ける際には外部拘束部材１８ａ，１８ｂによって燃料電池スタック１０が拘束される。このように荷重を受ける前に燃料電池スタック１０を拘束することから、燃料電池スタック１０の各積層部品のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置ずれを確実に防止することができる。

また、上記フローチャートに従った制御によって、外部からの荷重を受けない場合には外部拘束部材１８ａ，１８ｂによる拘束が解除される。この場合、必要以上に各積層部品が拘束されることを防止することができる。それにより、熱膨張、クリープ、皿バネ５の伸縮等によるスタックの積層方向へセル１が変位しようとした際の外部拘束部材１８ａ，１８ｂと各積層部品との干渉を防止することができる。その結果、各積層部品の破損を防止することができる。

なお、本実施例においては外部拘束部材１８ａ，１８ｂは燃料電池スタック１０の上面および前面に設けられているが、前面および背面に設けられていてもよい。この場合、燃料電池スタック１０の対向する２面を押圧することができる。

本実施例においては、外部拘束部材１８ａ，１８ｂが支持部材に相当し、検出部１９が第１検出手段および第２検出手段に相当し、燃料電池スタック１０の前面、上面、背面および下面が側壁に相当し、油圧シリンダ１７ａ，１７ｂが駆動手段に相当し、皿バネ５が弾性部材に相当する。

続いて、本発明の第２実施例に係る燃料電池支持機構１００ａについて説明する。図４は、燃料電池支持機構１００ａの全体構成を示す模式図である。図４に示すように、燃料電池支持機構１００ａは、燃料電池スタック１０、電磁クラッチ式外部拘束部材２２ａ，２２ｂ、検出部１９、制御部２０および接触部材２１ａ，２１ｂを含む。なお、前述した実施例１と同様の機器に関しては、同一符号を付すことで重複する説明を省略する。

電磁クラッチ式外部拘束部材２２ａは、燃料電池スタック１０の上面側に配置されている。電磁クラッチ式外部拘束部材２２ｂは、燃料電池スタック１０の前面側に配置されている。電磁クラッチ式外部拘束部材２２ａ，２２ｂは、電磁力を利用して燃料電池スタック１０の拘束および拘束の解除を行う。電磁クラッチ式外部拘束部材２２ａ，２２ｂは、制御部２０の指示に従って作動する。制御部２０は、燃料電池スタック１０を拘束する際に電磁クラッチ式外部拘束部材２２ａ，２２ｂを用いる他は、実施例１と同様の制御を行う。

本実施例に係る燃料電池支持機構１００ａにおいては、電磁クラッチ式外部拘束部材２２ａ，２２ｂを用いていることから、タンク、流体流路等の機器を設ける必要がない。したがって、構成を簡略化することができる。

本実施例においては、電磁クラッチ式外部拘束部材２２ａ，２２ｂが支持部材および駆動手段に相当する。

続いて、本発明の第３実施例に係る燃料電池支持機構１００ｂについて説明する。図５は、燃料電池支持機構１００ｂの全体構成を示す模式図である。図５に示すように、燃料電池支持機構１００ｂは、燃料電池スタック１０、エアバッグ２３ａ，２３ｂ、制御部２０および接触部材２１ａ，２１ｂを含む。なお、前述した実施例１と同様の機器に関しては、同一符号を付すことで重複する説明を省略する。

エアバッグ２３ａ，２３ｂには、燃料電池スタック１０が搭載される車両の室内用エアバッグに接続されるエア配管から分岐したエア配管が接続されている。エアバッグ２３ａは、燃料電池スタック１０の上面側に配置されている。エアバッグ２３ｂは、燃料電池スタック１０の前面側に配置されている。室内用エアバッグが作動する際には、エアバッグ２３ａ，２３ｂにも圧縮エアが供給される。それにより、エアバッグ２３ａ，２３ｂは、燃料電池スタック１０を拘束する。また、室内用エアバッグの作動が終了すると、エアバッグ２３ａ，２３ｂの拘束が解除される。

本実施例に係る燃料電池支持機構１００ｂにおいては、室内用エアバッグに用いるための圧縮エアを利用していることから、新たにタンク等の機器を設ける必要がない。したがって、構成を簡略化することができる。また、室内用エアバッグが作動する場合のように衝撃を検出すると同時にエアバッグ２３ａ，２３ｂが作動することから、燃料電池スタック１０における各積層部品の位置ずれを防止することができる。

本実施例においては、エアバッグ２３ａ，２３ｂが支持部材および駆動手段に相当する。

続いて、本発明の第４実施例に係る燃料電池支持機構１００ｃについて説明する。図６は、燃料電池支持機構１００ｃの全体構成を示す模式図である。燃料電池支持機構１００ｃは、車両に搭載されている。図６（ａ）は車両が制動されていない場合における燃料電池支持機構１００ｃの模式図である、図６（ｂ）は車両が制動されている場合における燃料電池支持機構１００ｃの模式図である。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、燃料電池支持機構１００ｃは、燃料電池スタック１０、車輪３１ａ，３１ｂ、車軸３２、フレーム３３、制動力伝達部材３４ａ，３４ｂ、制動力変換部材３５ａ，３５ｂおよび外部拘束部材３６ａ，３６ｂを含む。車輪３１ａ，３１ｂは、燃料電池支持機構１００ｃが搭載された車両の前輪である。車軸３２は、車輪３１ａおよび車輪３１ｂに駆動力を伝達する軸である。フレーム３３は、燃料電池スタック１０を配置するための支持枠である。制動力伝達部材３４ａは、燃料電池支持機構１００ｃが搭載される車両の制動力を伝達するための棒状部材であり、車軸３２の車輪３１ａ側の上方に伸びるように固定されている。

制動力変換部材３５ａは、車両の制動力を燃料電池スタック１０の拘束力に変換するための棒状部材である。制動力変換部材３５ａの一端は、制動力伝達部材３４ａの上端にピンなどによって回転可能に接続されている。制動力変換部材３５ａの他端は、外部拘束部材３６ａの上面に接触している。制動力変換部材３５ａの中央部は、ピン等によってフレーム３３に回転可能に固定されている。外部拘束部材３６ａは、図示しない保持部材によって燃料電池スタック１０の上面において上下動可能に保持されている。

制動力伝達部材３４ｂは、車軸３２の車輪３１ｂ側に上方に伸びるように固定されている。制動力変換部材３５ｂは、車両の制動力を燃料電池スタック１０の拘束力に変換するための棒状部材である。制動力変換部材３５ｂの一端は、フレーム３３にピン等によって回転可能に保持されている。制動力変換部材３５ｂの他端は、外部拘束部材３６ｂに接触している。制動力変換部材３５ｂは、一端側から他端側に向けて下方に傾斜している。制動力伝達部材３４ｂの上端は、制動力変換部材３５ｂの中央部にピン等によって回転可能に固定されている。

図６（ｂ）に示すように、車両に制動力がかかると車両が前のめりになることから、フレーム３３に対して下向きの荷重が加わる。この場合、制動力伝達部材３４ａは、フレーム３３に対して相対的に上方に移動する。それにより、制動力変換部材３５ａの他端は下降する。その結果、外部拘束部材３６ａは、燃料電池スタック１０の上面に接触する。制動力が大きければ、外部拘束部材３６ａは燃料電池スタック１０の上面に押圧力を加える。

一方、車両に制動力がかかると、制動力伝達部材３４ｂはフレーム３３に対して相対的に上方に移動する。それにより、制動力変換部材３５ｂの他端は上昇する。その結果、外部拘束部材３６ｂは、燃料電池スタック１０に接触する。制動力が大きければ、外部拘束部材３６ｂは燃料電池スタック１０に押圧力を加える。

以上のことから、燃料電池支持機構１００ｃにおいては、燃料電池支持機構１００ｃが搭載された車両において急ブレーキがかかった場合等の制動力を燃料電池スタック１０の拘束力に変換することができる。それにより、障害物との衝突等によって外部から荷重がかかった場合における燃料電池スタック１０内の積層部品の位置ずれを防止することができる。

また、車両に制動力がかかっていない場合には、外部拘束部材３６ａ，３６ｂによる拘束力が解除される。それにより、必要以上に各積層部品が拘束されることを防止することができる。したがって、熱膨張、クリープ等によるスタックの積層方向へセル１が変位しようとした際の外部拘束部材３６ａ，３６ｂと各積層部品との干渉を防止することができる。

なお、図７に示すように、制動力変換部材３５ｂの上端はフレーム３３に固定され、下端は制動力伝達部材３４ｂの上端に固定され、制動力変換部材３５ｂは外部拘束部材３６ｂ側に湾曲していてもよい。この場合、車両の制動力によって制動力伝達部材３４ｂが上昇すると、制動力変換部材３５ｂが外部拘束部材３６ｂ側にさらに湾曲する。それにより、外部拘束部材３６ｂは燃料電池スタック１０を拘束する。このように、車両の制動力を燃料電池スタック１０の拘束力に変換することができる。

なお、燃料電池支持機構１００ｃは上記構成に限られない。燃料電池支持機構１００ｃが搭載された車両の制動力を燃料電池スタック１０の拘束力に変換できる構成であれば、本発明の効果が得られる。

本実施例においては、外部拘束部材３６ａ，３６ｂが支持部材に相当し、制動力伝達部材３４ａ，３４ｂが第１検出手段および第２検出手段に相当し、制動力変換部材３５ａ，３５ｂが駆動手段に相当する。

燃料電池スタックの構造を示す概略図である。 本発明の第１実施例に係る燃料電池支持機構の概略図である。 制御部が燃料電池支持機構を制御する際のフローチャートの一例を示す図である。 本発明の第２実施例に係る燃料電池支持機構の全体構成を示す模式図である。 本発明の第３実施例に係る燃料電池支持機構の全体構成を示す模式図である。 本発明の第４実施例に係る燃料電池支持機構の全体構成を示す模式図である。 第４実施例に係る燃料電池支持機構の他の例を示す図である。

符号の説明

１ セル
５ 皿バネ
１０ 燃料電池スタック
１１ フルードタンク
１４ アキュムレータ
１６ ３Ｐソレノイド
１７ａ，１７ｂ 油圧シリンダ
１８ａ，１８ｂ，３６ａ，３６ｂ 外部拘束部材
２０ 制御部
２２ａ，２２ｂ 電磁クラッチ式外部拘束部材
２３ａ，２３ｂ エアバッグ
３４ａ，３４ｂ 制動力伝達部材
３５ａ，３５ｂ 制動力変換部材
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ 燃料電池支持機構

Claims (10)

1. 複数のセルを含む積層部品が積層された燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックの側壁に配置された支持部材と、
   前記燃料電池スタックへの外部からの荷重の印加を予測および／または検出する第１検出手段と、
   前記燃料電池スタックへの外部からの荷重の印加が前記第１検出手段によって予測および／または検出された場合に、前記支持部材を前記燃料電池スタックの側壁に接触させる駆動手段とを備えることを特徴とする燃料電池支持機構。
2. 前記駆動手段は、流体の流体圧を用いて前記支持部材を前記燃料電池スタックの側壁に接触させることを特徴とする請求項１記載の燃料電池支持機構。
3. 前記駆動手段は、電磁力を用いて前記支持部材を前記燃料電池スタックの側壁に接触させることを特徴とする請求項１記載の燃料電池支持機構。
4. 前記駆動手段は、外部から前記燃料電池スタックに印加される荷重を用いて前記支持部材を前記燃料電池スタックの側壁に接触させることを特徴とする請求項１記載の燃料電池支持機構。
5. 前記燃料電池スタックの前記支持部材が配置された側壁と反対側の側壁に接触する接触部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池支持機構。
6. 前記支持部材は、少なくとも前記燃料電池スタックの側壁のうち対向する２面に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池支持機構。
7. 前記第１検出手段は、前記燃料電池スタックの各積層部品の積層方向と垂直方向における前記燃料電池スタックに対する荷重の印加を予測および／または検出することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池支持機構。
8. 前記燃料電池スタックは、積層部品として弾性部材を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池支持機構。
9. 前記駆動手段は、前記燃料電池スタックへの外部からの荷重の印加が前記第１検出手段によって予測および／または検出された場合に、前記燃料電池スタックの側壁を前記支持部材によって押圧することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の燃料電池支持機構。
10. 前記燃料電池スタックに外部からかかる荷重の低下を検出する第２検出手段をさらに備え、
    前記駆動手段は、前記燃料電池スタックに外部からかかる荷重が低下すると前記第２検出手段によって検出された場合に、前記支持部材による前記燃料電池の側壁への押圧力を低減させることを特徴とする請求項９記載の燃料電池支持機構。
    
    

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