JP7091195B2 - 燃料電池スタックの収容構造及び燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池スタックを内側に収容する燃料電池スタックの収容構造及び燃料電池システムに関する。

燃料電池スタックは、例えば、特許文献１に開示されているようにケースに収容された状態で使用される。このケースは、燃料電池スタックを密閉状態で収容することにより、水素等の反応ガスが燃料電池スタックから漏出した場合でも、ケースの外部に意図せずに漏出することを防止する。

また、特許文献１に開示の燃料電池システムは、不活性ガスをケース内に封入すると共に、圧力センサをケースに取り付けて構成される。燃料電池システムは、圧力センサによりケース内の圧力変化を検知することで、燃料電池スタックからの反応ガスの漏出を判定する。

特開２０１０－１２３２７０号公報

ところで、燃料電池スタックのケース（収容構造）は、使用中に破損してしまうと、燃料電池スタックから漏出した反応ガスがケースの外部に漏れることになる。特に、反応ガスを検出するセンサよりも上流側で破損が生じると、センサが反応ガスを検知する前に外部に漏れることになる。すなわち、燃料電池スタックの収容構造は、破損が生じた際の反応ガスの漏れをより確実に抑制すると共に、燃料電池スタック又は収容構造の異常を精度よく検知可能な構造であることが求められている。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、外部への反応ガスの漏出をより確実に抑制し、異常を精度よく検知することができる燃料電池スタックの収容構造及び燃料電池システムを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の一態様は燃料電池スタックの収容構造に関し、燃料電池スタックを収容する内側空間を有する内側筐体と、前記内側筐体を収容する外側空間を有する外側筐体と、前記内側筐体に設けられ、前記内側筐体の内圧が所定の圧力値よりも低い場合に閉状態を維持し、前記内側筐体の内圧が前記所定の圧力値以上となった場合に開状態となり前記内側空間の気体を逃がすリリーフバルブと、を備え、前記内側筐体は、前記内側空間と前記外側空間を連通する孔部を有する。
本発明の別の一態様は、燃料電池スタックの収容構造に関し、燃料電池スタックを収容する内側空間を有する内側筐体と、前記内側筐体を収容する外側空間を有する外側筐体と、前記内側筐体に設けられ、前記内側筐体の内圧が所定の圧力値よりも低い場合に閉状態を維持し、前記内側筐体の内圧が前記所定の圧力値以上となった場合に開状態となり前記内側空間の気体を逃がすリリーフバルブと、前記外側筐体の上部に設けられ、水素濃度を検知する水素濃度センサと、を備える。
本発明のさらに別の一態様は、燃料電池システムに関し、燃料電池スタックを収容する内側空間を有する内側筐体と、前記内側筐体を収容する外側空間を有する外側筐体と、前記内側筐体に設けられ、前記内側筐体の内圧が所定の圧力値よりも低い場合に閉状態を維持し、前記内側筐体の内圧が前記所定の圧力値以上となった場合に開状態となり前記内側空間の気体を逃がすリリーフバルブと、前記外側筐体の上部に設けられ、水素濃度を検知する水素濃度センサと、を備える燃料電池スタックの収容構造と、前記リリーフバルブと前記水素濃度センサとに通信可能に接続された制御部と、を有する燃料電池システムであって、前記制御部は、前記リリーフバルブの開閉状態の検知結果と、前記水素濃度センサの検知結果とを用いて、前記内側筐体、前記外側筐体及び前記燃料電池スタックの破損を検出する。

上記の燃料電池スタックの収容構造は、内側筐体と外側筐体により燃料電池スタックを２重に囲うことで、燃料電池スタックをより強固に保護することが可能となる。すなわち、内側筐体と外側筐体のうち一方が破損しても、他方において水素の漏れを防ぐことができる。また、内側筐体のリリーフバルブは、燃料電池スタックに異常が生じて水素が急激に漏出した際に、内側空間からの水素を抑えつつ外側空間に逃がすことで、外側空間において水素が急激に増加することを抑制する。従って、収容構造は、反応ガスの外部への漏出をより確実に抑制して、可燃濃度の水素が火種に到達することを回避することができる。特に、リリーフバルブは、内側筐体に安価に設置でき、また燃料電池スタック又は収容構造の異常をその開閉状態に基づき精度よく認識させることができる。

本発明の一実施形態に係る燃料電池スタックの収容構造を示す説明図である。 制御部による燃料電池スタック及び収容構造の異常判定処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る燃料電池スタック１０の収容構造１２は、図示しない燃料電池自動車に燃料電池スタック１０を搭載する際に当該燃料電池スタック１０を保護する構造体として適用される。なお、収容構造１２は、燃料電池自動車への適用に限定されず、種々の対象に使用し得る。

燃料電池スタック１０は、単位燃料電池である発電セル１４を複数積層して構成される積層体１６を備える。積層体１６は、複数の発電セル１４の電極面を立位姿勢にして水平方向に積層した状態で燃料電池自動車に搭載される。なお、積層体１６は、複数の発電セル１４の電極面を重力方向に積層した状態で搭載されてもよい。

複数の発電セル１４は、横長長方形状に形成される電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）１８と、同じく横長長方形状に形成され、電解質膜・電極構造体１８を挟持する一対のセパレータ２０（第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４）とを備える。

電解質膜・電極構造体１８は、例えば、炭化水素系又はパーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された電解質膜２６（固体高分子電解質膜）と、電解質膜２６を挟持するアノード電極２８及びカソード電極３０とを備える。また図示は省略するが、アノード電極２８及びカソード電極３０は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子をガス拡散層の表面に一様に塗布して形成される電極触媒層とを有する。

第１及び第２セパレータ２２、２４は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、或いはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成される。第１及び第２セパレータ２２、２４は、矩形状の平面を有する薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。なお、第１及び第２セパレータ２２、２４は、金属板に代えて、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。

第１セパレータ２２は、カソード電極３０に対向配置され、酸化剤ガス（例えば、酸素含有ガス）を流動することにより、カソード電極３０に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路３２を有する。第２セパレータ２４は、アノード電極２８に対向配置され、燃料ガス（例えば、水素含有ガス）を流動することにより、アノード電極２８に燃料ガスを供給する燃料ガス流路３４を有する。また、第１セパレータ２２と第２セパレータ２４は、複数の発電セル１４の積層状態で相互に隣接し合い、その対向面同士の間には、冷媒（例えば、水）が流動する冷媒流路３６が設けられる。

さらに、第１及び第２セパレータ２２、２４は、図示しない酸化剤ガス供給連通孔を長手方向一端側に備えると共に、図示しない酸化剤ガス排出連通孔を長手方向他端側に備える。酸化剤ガス供給連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔は、複数の発電セル１４の積層方向に互いに連通している。酸化剤ガス供給連通孔は、酸化剤ガス流路３２に酸化剤ガスを供給する。酸化剤ガス排出連通孔は、酸化剤ガス流路３２から酸化剤ガスを排出する。

また、第１及び第２セパレータ２２、２４は、図示しない燃料ガス供給連通孔を長手方向他端側に備えると共に、図示しない燃料ガス排出連通孔を長手方向一端側に備える。燃料ガス供給連通孔及び燃料ガス排出連通孔は、複数の発電セル１４の積層方向に互いに連通している。燃料ガス供給連通孔は、燃料ガス流路３４に燃料ガスを供給する。燃料ガス排出連通孔は、燃料ガス流路３４から燃料ガスを排出する。

さらに、第１及び第２セパレータ２２、２４（電解質膜・電極構造体１８を含んでもよい）は、図示しない冷媒供給連通孔を長手方向一端側に備えると共に、図示しない冷媒排出連通孔を長手方向他端側に備える。冷媒供給連通孔及び冷媒排出連通孔は、複数の発電セル１４の積層方向に互いに連通している。冷媒供給連通孔は、冷媒流路３６に冷媒を供給する。冷媒排出連通孔は、冷媒流路３６から冷媒を排出する。

なお、反応ガス連通孔（酸化剤ガス供給連通孔、酸化剤ガス排出連通孔、燃料ガス供給連通孔、燃料ガス排出連通孔）や冷媒連通孔（冷媒供給連通孔、冷媒排出連通孔）の配置位置や形成数等は特に限定されるものではない。また反応ガス連通孔及び冷媒連通孔は、電解質膜・電極構造体１８に設けられてよく、或いは電解質膜・電極構造体１８の外周を囲う樹脂部材に設けられてもよい。

さらに、燃料電池スタック１０は、積層体１６の積層方向一端側に、ターミナルプレート３８ａ、インシュレータ４０ａ及びエンドプレート４２ａを外方に向かって順に配置している。同様に、燃料電池スタック１０は、積層体１６の積層方向他端側に、ターミナルプレート３８ｂ、インシュレータ４０ｂ及びエンドプレート４２ｂを積層方向外方に向かって順に配置している。一対のエンドプレート４２ａ、４２ｂの各辺間には、連結バー４４が締結され、各連結バー４４は、エンドプレート４２ａ、４２ｂを介して積層体１６の積層方向に締め付け荷重を付与する。

また図示は省くが、一方のエンドプレート４２ａ、４２ｂには、上述した酸化剤ガス供給連通孔に連通する酸化剤ガス供給マニホールド、酸化剤ガス排出連通孔に連通する酸化剤ガス排出マニホールド、燃料ガス供給連通孔に連通する燃料ガス供給マニホールド、燃料ガス排出連通孔に連通する燃料ガス排出マニホールド、冷媒供給連通孔に連通する冷却媒体供給マニホールド、及び冷媒排出連通孔に連通する冷却媒体排出マニホールドが取り付けられている。

収容構造１２は、以上の燃料電池スタック１０を２重に囲って保護する構造体となっている。すなわち、収容構造１２は、燃料電池スタック１０を直接内側に収容する内側エンクロージャ５０（内側筐体）と、この内側エンクロージャ５０を収容する外側エンクロージャ６０（外側筐体）と、を有する。上記のマニホールド（酸化剤ガス供給マニホールド、酸化剤ガス排出マニホールド、燃料ガス供給マニホールド、燃料ガス排出マニホールド、冷却媒体供給マニホールド、冷却媒体排出マニホールド）は、内側エンクロージャ５０、外側エンクロージャ６０の適宜の箇所を貫通して収容構造１２の外部に露出されている。収容構造１２のマニホールドの貫通箇所には、パッキン等が設けられていてもよい。

内側エンクロージャ５０は、燃料電池スタック１０よりも一回り大きな直方形状（箱状）に形成され、燃料電池スタック１０を収容する内側空間５２を有する。内側エンクロージャ５０は、燃料電池スタック１０の積層方向両端側に位置する一対の端壁５４と、一対の端壁５４の４つの辺部間を延在する側壁５６と、を備える。各壁は、充分な剛性を有し、辺部同士が相互に強固に連結されることで、内側エンクロージャ５０の内圧の変化に耐え得る耐圧構造に構成されている。

なお、図１中では、燃料電池スタック１０が内側エンクロージャ５０の内側空間５２に単純に位置した状態を図示しているが、内側エンクロージャ５０の内面には、燃料電池スタック１０を支持する適宜の支持構造が設けられる。内側エンクロージャ５０は、緩衝部材（不図示）を充填して燃料電池スタック１０を保護してもよい。また、内側空間５２には、不活性ガスが充填されていてもよい。

また、内側エンクロージャ５０は、長期的には、予め設定された内圧を保つように構成されることが好ましい。このため、内側エンクロージャ５０は、当該内側エンクロージャ５０の外部（外側空間６２）と内側空間５２とを連通する１以上の孔部５８を備えていてもよい。孔部５８は、小さな流路断面積を有するように形成され、例えば、燃料電池自動車に燃料電池スタック１０を搭載した状態で、上部に位置する側壁５６に設けられる。これにより、燃料電池スタック１０の通常運転時に（燃料電池スタック１０に破損等が生じていない正常状態で）、燃料ガスである水素が燃料電池スタック１０から微量に漏れても、孔部５８から気体が徐々に流出するので、内圧が略一定に保たれる。孔部５８には、逆止弁５８ａ（図１中の破線参照）が設けられていてもよい。

また、収容構造１２は、内側エンクロージャ５０にリリーフバルブ７０を備える。リリーフバルブ７０は、例えば、燃料電池自動車に燃料電池スタック１０を搭載した状態で、内側エンクロージャ５０の端壁５４の上部に取り付けられる。リリーフバルブ７０は、可動空間７２ａを内部に有する筐体７２と、可動空間７２ａ内に変位自在に配置される弁部７４と、同じく可動空間７２ａに配置され弁部７４に弾性力を付与する弾性部材７６とを有する。

筐体７２は、可動空間７２ａと筐体７２の外部（外側空間６２）を連通する逃がし孔７２ｂを有する。また筐体７２は、可動空間７２ａと内側空間５２の間を仕切る隔壁７８を、端壁５４の取付箇所（端壁５４に形成された内側空間５２の開口）に備える。この隔壁７８には、内側空間５２と可動空間７２ａとの間を連通する連通孔７８ａが形成されている。

リリーフバルブ７０は、内側空間５２の内圧が所定の圧力値よりも低い通常時に、弾性部材７６が隔壁７８に向けて弁部７４を押圧していることで、弁部７４により連通孔７８ａを閉塞している。その一方で、リリーフバルブ７０は、内側エンクロージャ５０の内圧が急激に上昇して所定の圧力値以上となった場合に、弾性部材７６の押圧力に抗して弁部７４が連通孔７８ａから離間するように変位する。これにより、内側空間５２の気体は、連通孔７８ａ、可動空間７２ａ及び逃がし孔７２ｂを通して筐体７２の外部（外側空間６２）に流出する。なお、リリーフバルブ７０は、弾性部材７６を備えずに、内側空間５２と外側空間６２に連通する可動空間７２ａの圧力差によって弁部７４が変位する構成でもよい。

さらに、本実施形態に係るリリーフバルブ７０は、燃料電池スタック１０を含む燃料電池システム８０全体の動作を制御する制御部（ＥＣＵ）８２に通信可能に接続されている。リリーフバルブ７０は、弁部７４による連通孔７８ａの閉状態（閉弁）と連通孔７８ａの開状態（開弁）とを検知して、その検知結果の情報を制御部８２に出力するように構成されている。制御部８２は、リリーフバルブ７０の開状態の情報を取得することで、燃料電池スタック１０の異常によって内側エンクロージャ５０の内圧が上昇していることを認識することが可能となる。

なお、図１中では、燃料電池スタック１０と内側エンクロージャ５０を別に構成して内側エンクロージャ５０に収容した構成としているが、燃料電池スタック１０と内側エンクロージャ５０の収容形態はこの構成に限定されるものではない。例えば、エンドプレート４２ａ、４２ｂが内側エンクロージャ５０の一部の面を構成し、複数の発電セル１４の側面を囲うサイドパネル（不図示）をエンドプレート４２ａ、４２ｂの各辺間に取り付けることで、内側エンクロージャ５０とすることができる。

一方、収容構造１２の外側エンクロージャ６０は、内側エンクロージャ５０よりも一回り大きな直方形状（箱状）に形成され、内側エンクロージャ５０を収容する外側空間６２を有する。外側エンクロージャ６０は、内側エンクロージャ５０と同様に、一対の端壁６４と、一対の端壁６４の４つの辺間を延在する側壁６６と、を備える。

外側エンクロージャ６０は、外側空間６２に対して空気（或いは不活性ガス）を流通可能な構成となっている。具体的には、外側エンクロージャ６０は、外側空間６２に空気を流入する流入ポート６７と、外側空間６２から空気を流出する流出ポート６８と、を備える。

流入ポート６７は、外側エンクロージャ６０の一方の端壁６４の下部側に設けられ、外側エンクロージャ６０の外部の図示しない空気供給ラインと外側空間６２を連通する流入路６７ａを有する。流出ポート６８は、外側エンクロージャ６０の他方の端壁６４の上部側に設けられ、外側エンクロージャ６０の外部の図示しない空気排出ラインと外側空間６２を連通する流出路６８ａを有する。

また、流出ポート６８には、水素濃度センサ６９が設けられている。水素濃度センサ６９は、水素濃度を直接検知する検知本体が流出路６８ａに露出すると共に、制御部８２に通信可能に接続されている。これにより水素濃度センサ６９は、流出路６８ａを通過する気体（外側エンクロージャ６０の上部の気体）に含まれる水素濃度を検知して、検知結果の情報（水素濃度）を通知する。

制御部８２は、入出力インターフェース、プロセッサ、メモリを有するコンピュータとして構成され、燃料電池システム８０の動作を制御する。例えば、制御部８２は、燃料電池自動車の発電要求に基づき燃料電池システム８０の各補機類（エアポンプ、インジェクタ、バルブ等：共に不図示）を制御して、燃料電池スタック１０の発電量を調整する。また、制御部８２は、リリーフバルブ７０や水素濃度センサ６９の検知結果を受信すると、適宜の処理を行うように構成されている。この処理内容については後に詳述する。

次に、上述した燃料電池スタック１０の収容構造１２の動作について説明する。

燃料電池スタック１０は、燃料電池システム８０の制御部８２により各補機類等の動作が制御されることで、燃料ガス及び酸化剤ガスがスタック内に供給されると共に、スタック内を流動した燃料ガス及び酸化剤ガスが排出される。燃料電池スタック１０の複数の発電セル１４は、燃料ガス流路３４を流動する燃料ガスがアノード電極２８に供給されると共に、酸化剤ガス流路３２を流動する酸化剤ガスがカソード電極３０に供給されることで発電を行う。

ここで、燃料電池スタック１０は、基本的には反応ガスが流出しないように構成されているが、燃料ガスである水素は燃料電池スタック１０から微量に流出する。或いは、燃料電池スタック１０に破損等の異常が生じた場合には、水素を大量に放出する可能性がある。収容構造１２は、燃料電池スタック１０から漏出される水素に関して、適切に処理するように構成されている。

すなわち、内側エンクロージャ５０は、燃料電池スタック１０の通常運転時に、端壁５４に設けたリリーフバルブ７０が閉状態を維持している。仮に、燃料電池スタック１０から水素が徐々に漏出した場合、水素は、内側エンクロージャ５０に設けた孔部５８を介して内側空間５２から外側空間６２に排出される。従って、通常運転時に水素が漏れても、内側エンクロージャ５０の内圧は概ね一定に保たれる。

外側エンクロージャ６０の外側空間６２には、流入ポート６７及び流出ポート６８を介して空気が適度に流動しており、内側エンクロージャ５０から流出した水素は、外側空間６２において希釈されつつ流出ポート６８に流動する。この水素は、流出ポート６８に接続された空気排出ラインを通して、燃料電池自動車の外部に排出される。

また、燃料電池システム８０では、動作時に、水素濃度センサ６９及びリリーフバルブ７０の検知結果の情報を制御部８２に送信して、制御部８２において収容構造１２の水素の状態を管理している。

ここで、燃料電池スタック１０の破損等の異常により水素が多量に漏出した場合には、内側エンクロージャ５０は、内圧が急激に高まることになりリリーフバルブ７０を開弁する（開状態となる）。つまり、内側エンクロージャ５０は、内側空間５２の水素を、孔部５８及びリリーフバルブ７０を通して外側空間６２に排出する。この際、リリーフバルブ７０は、開状態の検知結果を制御部８２に送信する。制御部８２は、このリリーフバルブ７０の開状態を認識すると、燃料電池スタック１０に異常（燃料電池スタック１０の異常による水素漏れ）が生じたことを直ちに認識することができる。

外側エンクロージャ６０の外側空間６２に多量に漏れた水素は、外側空間６２において希釈されつつ流出ポート６８に流動し、流出ポート６８に接続された空気排出ラインを通して、燃料電池自動車の外部に排出される。燃料電池システム８０は、燃料電池スタック１０から水素が多量に漏れた場合に、火種から水素を確実に回避させるルートに切り換える等の対処を採るようにしてもよい。

また、制御部８２は、リリーフバルブ７０の検知結果と、水素濃度センサ６９の検知結果とを用いて、水素漏れの検知精度を高めることや収容構造１２の破損等を推定することも可能である。例えば制御部８２は、図２に示すような処理フローを繰り返し実施する構成とすることができる。

すなわち、制御部８２は、水素濃度センサ６９及びリリーフバルブ７０の検知結果を取得する（ステップＳ１０）。この取得に基づき、制御部８２は、リリーフバルブ７０の閉状態又は開状態を判定する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１の判定において、閉状態の場合はステップＳ１２に進み、開状態の場合はステップＳ１５に進む。

ステップＳ１２では、制御部８２は、水素濃度センサ６９が検知した水素濃度が閾値以下か否かを判定する。このステップＳ１２の判定において、水素濃度が閾値以下の場合にはステップＳ１３に進む。この場合、収容構造１２内の水素が殆どないと言えるため、制御部８２は、燃料電池スタック１０及び収容構造１２が正常であることを判定する（ステップＳ１３）。

一方、ステップＳ１２の判定において、水素濃度が閾値よりも大きい場合にはステップＳ１４に進む。この場合、リリーフバルブ７０が閉状態になっているにもかかわらず、水素濃度が高まっていると言えるため、制御部８２は、燃料電池スタック１０及び内側エンクロージャ５０に異常が生じていると判定する（ステップＳ１４）。つまり、内側エンクロージャ５０は破損箇所から水素を漏らしていると推定される。

また、ステップＳ１５（ステップＳ１１の判定において開状態の場合）では、ステップＳ１２と同様に、水素濃度センサ６９が検知した水素濃度が閾値以下か否かを判定する。このステップＳ１５の判定において、水素濃度が閾値以下の場合にはステップＳ１６に進む。この場合、リリーフバルブ７０が開状態になっているにもかかわらず、水素濃度センサ６９の水素濃度が低いままと言えるため、制御部８２は、燃料電池スタック１０及び外側エンクロージャ６０に異常が生じていると判定する（ステップＳ１６）。つまり、外側エンクロージャ６０は、水素濃度センサ６９に水素が到達する前に水素を漏らしていると推定される。

一方、ステップＳ１５の判定において、水素濃度が閾値よりも大きい場合にはステップＳ１７に進む。この場合、リリーフバルブ７０が開状態で、水素濃度センサ６９の水素濃度も高まっているので、制御部８２は、収容構造１２自体に異常はなく、燃料電池スタック１０に異常が生じていると判定することができる（ステップＳ１７）。

制御部８２は、ステップＳ１４、Ｓ１６、Ｓ１７において異常を判定した場合に、燃料電池自動車のユーザに異常状態を知らせる警報を発すると共に、燃料電池スタック１０の動作を自動停止するとよい。なお、制御部８２は、上記の判定した異常の内容に応じて対処を変えてもよい。

上記の燃料電池スタック１０の収容構造１２の実施形態から把握し得る技術的思想及び効果について、以下に記載する。

燃料電池スタック１０の収容構造１２は、内側筐体（内側エンクロージャ５０）と外側筐体（外側エンクロージャ６０）により燃料電池スタック１０を２重に囲うことで、燃料電池スタック１０をより強固に保護することが可能となる。すなわち、内側エンクロージャ５０と外側エンクロージャ６０のうち一方が破損しても、他方において水素の漏れを防ぐことができる。また、内側エンクロージャ５０のリリーフバルブ７０は、燃料電池スタック１０に異常が生じて水素が急激に漏出した際に、内側空間５２からの水素を抑えつつ外側空間６２に逃がすことで、外側空間６２において水素が急激に増加することを抑制する。従って、収容構造１２は、反応ガスの外部への漏出をより確実に抑制して、可燃濃度の水素が火種に到達することを回避することができる。特に、リリーフバルブ７０は、内側エンクロージャ５０に安価に設置でき、また燃料電池スタック１０又は収容構造１２の異常をその開閉状態に基づき精度よく認識させることができる。

また、内側筐体（内側エンクロージャ５０）は、内側エンクロージャ５０の内圧が変化しても内側空間５２の容積を維持する耐圧構造に構成されており、外側筐体（外側エンクロージャ６０）は、外側空間６２に空気を流動可能に構成されている。このように内側エンクロージャ５０が耐圧構造に構成されていることで、収容構造１２は、内側エンクロージャ５０の内圧が急激に変化した際にリリーフバルブ７０から気体を良好に逃がすことができる。そして、外側空間６２では、空気が流動しているため、リリーフバルブ７０から逃がした気体を空気と混合して流動させることが可能となる。

また、外側筐体（外側エンクロージャ６０）は、外側空間６２に空気を流入させる流入ポート６７を下部に備えると共に、外側空間６２から空気を流出させる流出ポート６８を上部に備える。この流入ポート６７及び流出ポート６８によって、外側エンクロージャ６０の外側空間６２では空気が満遍なく流動するようになる。そして、水素が移動し易い外側エンクロージャ６０の上部に流出ポート６８が配置されているので、外側空間６２に水素が漏出しても流出ポート６８からスムーズに流出させることができる。

また、内側筐体（内側エンクロージャ５０）は、内側空間５２と外側空間６２を連通する孔部５８を有する。これにより、燃料電池スタック１０の通常運転時に水素が微量に漏出する、燃料電池スタック１０自体が膨脹する等の要因により内圧が多少変化しても、孔部５８を介して内側空間５２から外側空間６２に気体を放出させる。よって、内側エンクロージャ５０の内圧を安定的に保つことが可能となる。

また、リリーフバルブ７０は、制御部８２に通信可能に接続され、開状態及び閉状態の情報を制御部８２に送信する。これにより、制御部８２は、リリーフバルブ７０の状態（開状態、閉状態）に応じて燃料電池スタック１０の異常を早期に認識することができ、適切な対処を図ることが可能となる。

また、外側筐体（外側エンクロージャ６０）の上部には、水素濃度を検知する水素濃度センサ６９が設けられる。このように、内側エンクロージャ５０のリリーフバルブ７０と、外側エンクロージャ６０の水素濃度センサ６９とを適用することで、制御部８２において水素の漏出状態を一層精度よく認識させることができる。

１０…燃料電池スタック １２…収容構造
１４…発電セル １６…積層体
１８…電解質膜・電極構造体 ２０…セパレータ
５０…内側エンクロージャ ５２…内側空間
５８…孔部 ６０…外側エンクロージャ
６２…外側空間 ６７…流入ポート
６８…流出ポート ６９…水素濃度センサ
７０…リリーフバルブ ８２…制御部

Claims (6)

1. 燃料電池スタックを収容する内側空間を有する内側筐体と、
   前記内側筐体を収容する外側空間を有する外側筐体と、
   前記内側筐体に設けられ、前記内側筐体の内圧が所定の圧力値よりも低い場合に閉状態を維持し、前記内側筐体の内圧が前記所定の圧力値以上となった場合に開状態となり前記内側空間の気体を逃がすリリーフバルブと、を備え、
   前記内側筐体は、前記内側空間と前記外側空間を連通する孔部を有する
   燃料電池スタックの収容構造。
2. 請求項１記載の燃料電池スタックの収容構造において、
   前記内側筐体は、前記内側筐体の内圧が変化しても前記内側空間の容積を維持する耐圧構造に構成されており、
   前記外側筐体は、前記外側空間に空気を流動可能に構成されている
   燃料電池スタックの収容構造。
3. 請求項２記載の燃料電池スタックの収容構造において、
   前記外側筐体は、前記外側空間に空気を流入させる流入ポートを下部に備えると共に、前記外側空間から空気を流出させる流出ポートを上部に備える
   燃料電池スタックの収容構造。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックの収容構造において、
   前記リリーフバルブは、制御部に通信可能に接続され、前記開状態及び前記閉状態の情報を前記制御部に送信する
   燃料電池スタックの収容構造。
5. 燃料電池スタックを収容する内側空間を有する内側筐体と、
   前記内側筐体を収容する外側空間を有する外側筐体と、
   前記内側筐体に設けられ、前記内側筐体の内圧が所定の圧力値よりも低い場合に閉状態を維持し、前記内側筐体の内圧が前記所定の圧力値以上となった場合に開状態となり前記内側空間の気体を逃がすリリーフバルブと、
   前記外側筐体の上部に設けられ、水素濃度を検知する水素濃度センサと、を備える、
   燃料電池スタックの収容構造。
6. 燃料電池スタックを収容する内側空間を有する内側筐体と、
   前記内側筐体を収容する外側空間を有する外側筐体と、
   前記内側筐体に設けられ、前記内側筐体の内圧が所定の圧力値よりも低い場合に閉状態を維持し、前記内側筐体の内圧が前記所定の圧力値以上となった場合に開状態となり前記内側空間の気体を逃がすリリーフバルブと、前記外側筐体の上部に設けられ、水素濃度を検知する水素濃度センサと、を備える燃料電池スタックの収容構造と、
   前記リリーフバルブと前記水素濃度センサとに通信可能に接続された制御部と、を有する燃料電池システムであって、
   前記制御部は、前記リリーフバルブの開閉状態の検知結果と、前記水素濃度センサの検知結果とを用いて、前記内側筐体、前記外側筐体及び前記燃料電池スタックの破損を検出する、燃料電池システム。

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