WO2015059858A1 - 燃料電池 - Google Patents

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WO2015059858A1
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fuel cell
impact
surface cover
fuel
impact transmission
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佐藤　靖之
竹内　弘明
濱田　仁
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell.
  • Patent Document 1 a fuel cell filled with an elastic material such as silicon or urethane rubber has been proposed.
  • the fuel cell stack is divided into multi-cell modules composed of a plurality of fuel cells, and the end cells of each multi-cell module are fixed to a constraining shaft arranged along the stacking direction of the fuel cell stacks.
  • Patent Document 2 a fuel cell that disperses the impact load applied to the fuel cell stack.
  • Such a problem is not limited to the configuration in which the elastic material is filled between the tension plate and the fuel cell stack, but also the fuel in which the elastic material is filled between the case accommodating the fuel cell stack and the fuel cell stack.
  • This is a common problem in any configuration in which an elastic material is filled between the outer cover that covers the battery stack and the fuel cell stack.
  • a highly rigid member is used to suppress misalignment due to an external impact, it is planned to prevent movement of the fuel cells in the stacking direction due to environmental changes such as temperature and humidity. There is a possibility that a load greater than the fastening load is applied to the laminated body and the durability of the fuel cell is lowered.
  • the present invention has been made to solve at least a part of the problems described above, and can be realized as the following forms.
  • a fuel cell includes a stack having a structure in which a plurality of fuel cells are stacked, and a fastening for extending the stack in the stacking direction, extending along the stacking direction of the plurality of fuel cells.
  • a support portion and a dilatant fluid are disposed at positions corresponding to a plurality of fuel cells that are continuous along the stacking direction among the plurality of fuel cells between the stacked body and the fastening support portion.
  • an impact transmitting portion since the impact transmission part including the dilatant fluid is disposed between the laminate and the fastening support part, it is applied when a sudden force is applied to the laminate due to a collision or the like.
  • the force can be transmitted to the fastening support portion while suppressing the absorption of the force. Further, such stress can be transmitted to the laminate while suppressing absorption of stress received from the fastening support portion. For this reason, the position shift of each fuel cell can be suppressed.
  • the impact transmission portion is deformed so as to follow such displacement, Generation of a gap due to displacement can be suppressed. For this reason, when an external force is applied, it is possible to transmit the force to the fastening support portion while suppressing the absorption of the force, and to suppress the stress received while suppressing the absorption of the stress received from the fastening support portion. Can be conveyed to the laminate. Further, since the displacement of the fuel cells in the stacking direction due to expansion or contraction is not hindered, it is possible to suppress an excessive stress from being applied to the fuel cells and improve the durability of the fuel cells.
  • the fastening support portion may have an outer surface cover that covers at least a part of a side surface of the stacked body along the stacking direction. According to the fuel cell of this aspect, it is possible to transmit the force to the outer surface cover while suppressing the rapid absorption of the force applied to the laminate. Further, such stress can be transmitted to the laminate while suppressing absorption of stress received from the outer surface cover.
  • the stacked body has a through hole extending along the stacking direction, and the fastening support portion has a rod-shaped member disposed in the through hole. May be.
  • the force can be transmitted to the rod-shaped member while suppressing the rapid absorption of the force applied to the laminate. Further, such stress can be transmitted to the laminate while suppressing absorption of stress received from the rod-shaped member.
  • the impact transmission unit may include a bag-like member in which the dilatant fluid is accommodated. According to the fuel cell of this embodiment, when the fuel cell is disassembled for maintenance or the like, it is possible to suppress the leakage of the dilatant fluid and improve workability.
  • the fuel cell of the above aspect may further include an impact protection unit disposed between the impact transmission unit and the stacked body. According to the fuel cell of this embodiment, for example, when an abrupt force is applied to the stacked body, it is possible to prevent the impact transmission unit from being damaged by the corners of the fuel cell.
  • the impact transmission unit may be disposed at a position corresponding to a plurality of fuel cells constituting a central portion along the stacking direction of the stacked body.
  • the stacked body is fastened by fixing an end portion side in the stacking direction of the stacked body to a support member.
  • the fastening force applied to the fuel cell at the central portion along the stacking direction is the fastening force applied to the fuel cell at the end along the stacking direction.
  • the impact transmission portion is disposed at a position corresponding to the plurality of fuel cells constituting the central portion along the stacking direction of the stacked body, the fuel that is likely to be misaligned.
  • the positional deviation of the battery cell can be suppressed.
  • the present invention can be realized in various modes, for example, in the form of a fuel cell manufacturing method, a fuel cell system, a vehicle equipped with a fuel cell, and the like.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a fuel cell as a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the fuel cell according to the first embodiment.
  • FIG. 2 shows a cross section 1-1 in FIG.
  • the fuel cell 100 includes a stacked body 101, a deformation absorbing portion 102, a pair of terminal plates 120, four fastening support members 130, four impact protectors 20, and a first outer surface cover. 161 and a second outer surface cover 162.
  • the fuel cell 100 includes four impact transmission units 10.
  • the fuel cell 100 constitutes a fuel cell system together with a reaction gas (fuel gas and oxidant gas) supply unit, a cooling medium supply unit, and the like.
  • a reaction gas fuel gas and oxidant gas
  • Such a fuel cell system is mounted and used in an electric vehicle or the like as a system for supplying driving power, for example.
  • the stacked body 101 has a structure in which a plurality of fuel cells 110 are stacked along the stacking direction SD.
  • the stacking direction SD of the fuel cells 110 is parallel to the X-axis direction (the + X direction and the ⁇ X direction).
  • the X-axis direction and the Y-axis direction (+ Y direction and ⁇ Y direction) are directions parallel to the horizontal plane.
  • the + Z direction indicates a vertically upward direction
  • the ⁇ Z direction indicates a vertically downward direction.
  • the fuel cell 110 is a solid polymer fuel cell.
  • the fuel battery cell 110 has a substantially cubic external shape.
  • the fuel cell 110 includes a first side surface S10 corresponding to the bottom surface, a second side surface S20 in contact with the first side surface S10, and a first side surface S10.
  • a third side surface S30 that is in contact with and faces the second side surface S20 and a fourth side surface S40 that corresponds to the ceiling surface and faces the first side surface S10 are provided.
  • These four side surfaces S10, S20, S30, and S40 are all side surfaces along the stacking direction SD.
  • the phrase “along the stacking direction SD” has a broad meaning including being parallel to the stacking direction SD and including a direction intersecting the stacking direction SD excluding a direction perpendicular to the stacking direction SD. .
  • the fuel battery cell 110 includes a membrane electrode assembly 111 and a pair of separators 112 and 113 that sandwich the membrane electrode assembly 111.
  • the membrane electrode assembly 111 includes an electrolyte membrane, two catalyst layers that sandwich both surfaces of the electrolyte membrane, and two gas diffusion layers that sandwich the electrolyte membrane and the two catalyst layers.
  • the electrolyte membrane is a fluororesin ion exchange membrane containing a sulfonic acid group.
  • the electrolyte membrane is not limited to a sulfonic acid group, and a membrane containing another ion exchange group such as a phosphoric acid group or a carboxylic acid group can be used.
  • the catalyst layer is formed of a base material (catalyst support) in which a catalyst such as platinum or a platinum alloy is supported on a conductive carrier (for example, carbon particles).
  • the gas diffusion layer is formed of a porous member.
  • a porous member for example, a carbon porous body such as carbon paper, or a metal porous body such as a metal mesh or a foam metal can be used.
  • the separator is formed of a gas impermeable conductive member.
  • dense carbon that has been made to be gas-impermeable by compressing carbon, or a press-molded metal plate can be employed.
  • the fuel cell 110 includes an oxidant gas supply passage 151, an oxidant gas discharge passage 152, a fuel gas supply passage 153, and a fuel gas discharge passage 154.
  • a cooling medium supply channel 155 and a cooling medium discharge channel 156 are formed.
  • the stack 101 includes an oxidant gas supply manifold, an oxidant gas discharge manifold, a fuel gas supply manifold, a fuel gas discharge manifold (not shown), A cooling medium supply manifold and a cooling medium discharge manifold are formed.
  • the deformation absorbing portion 102 is disposed between the end cell and the terminal plate 120 on the outer side of one end cell (the outermost fuel cell 110) of the laminate 101.
  • the deformation absorbing portion 102 is made of an elastomer such as rubber and absorbs deformation in the stacking direction SD of the stacked body 101 due to thermal expansion of the fuel cell 110. In addition, it may replace with an elastomer and the deformation
  • transformation absorption part 102 may be comprised with arbitrary elastic bodies, such as a spring.
  • one terminal plate 120 is disposed in contact with the deformation absorbing portion 102 outside the deformation absorbing portion 102, and the other terminal plate 120 is disposed on the side where the deformation absorbing portion 102 is not disposed. Outside the end cell, the end cell is disposed in contact with the end cell.
  • Each terminal plate 120 collects current generated in the laminate 101.
  • the pair of terminal plates 120 applies a predetermined fastening force in the stacking direction SD to the stacked body including the stacked body 101 and the deformation absorbing portion 102.
  • the terminal plate 120 that is not in contact with the deformation absorbing portion 102 is provided with six connection ports 121 that are connected to the manifolds provided inside the stacked body 101.
  • the shape of the surface perpendicular to the stacking direction SD in each terminal plate 120 is a rectangle.
  • the four fastening support members 130 are all rod-shaped members, and are arranged along the stacking direction SD between the pair of terminal plates 120. As shown in FIG. 2, each fastening support member 130 connects the corners of the two terminal plates 120 at the same position. Each fastening support member 130 is connected to each terminal plate 120, and maintains the fastening force in the stacking direction SD that each terminal plate 120 applies to the stacked body including the stacked body 101 and the deformation absorbing portion 102.
  • the impact transmission unit 10 has an external shape whose longitudinal direction is the stacking direction SD.
  • the impact transmission unit 10 includes a bag body 11 and a dilatant fluid 12 filled in the bag body 11.
  • the dilatant fluid 12 is omitted for convenience of illustration.
  • the bag body 11 has a thin bag-like appearance with an opening formed therein, and includes a main wall portion 19 and a pair of side wall portions 18.
  • the main wall portion 19 is disposed so as to face any one of the four side surfaces S10, S20, S30, and S40 of the laminate 101 and is in contact with the impact protector 20.
  • the bag body 11 is formed of a material having low permeability of the dilatant fluid 12. Specifically, in the present embodiment, the bag body 11 is made of polypropylene. In place of polypropylene, another resin or an elastomer such as urethane may be used.
  • each impact transmission unit 10 is closed by the first outer surface cover 161 or the second outer surface cover 162.
  • the ceiling surface S ⁇ b> 1 inside the second outer surface cover 162 two inner side surfaces S ⁇ b> 2 and S ⁇ b> 3 along the vertical direction of the first outer surface cover 161, and the first outer surface cover.
  • the edge portion 190 of the bag 11 is joined to the bottom surface S4 on the inner side of the 161.
  • a method of bonding using an adhesive is employed as a method of joining the edge 190 and the inner surface of the second outer surface cover 162 or the inner surface of the first outer surface cover 161.
  • it may replace with adhesion
  • the dilatant fluid 12 behaves like a solid when abrupt changes occur, and exhibits fluidity when slowly deformed.
  • a trace amount catalyst for example, iron chloride, nickel chloride, etc.
  • a high temperature environment for example, 100 degree C or more.
  • the material obtained by kneading and drying is used.
  • Dow Corning 3179 (“Dow Corning" is a registered trademark) of Dow Corning or M48, M49 of Wacker GmbH can be used.
  • each bag body 11 is closed by the first outer surface cover 161 or the second outer surface cover 162, the dilatant fluid 12 does not leak from the bag body 11.
  • the impact protector 20 is a flexible thin cloth-like member, and has a rectangular external shape with the stacking direction SD as the longitudinal direction.
  • the impact protector 20 is formed of Kevlar (registered trademark). In addition, it may replace with Kevlar and may form with arbitrary materials with higher rigidity than the bag body 11, such as glass fiber. Further, the impact protector 20 may be formed of a material having rigidity lower than that of the bag body 11. In the present embodiment, the impact protector 20 has lower rigidity than the dilatant fluid 12.
  • the rigidity of the dilatant fluid 12 compared with the rigidity of the impact protector 20 means the rigidity measured when a sudden impact is applied to the impact transmission unit 10.
  • the impact protector 20 is disposed between the impact transmission unit 10 and each side surface in the stacking direction SD of the stacked body 101. Specifically, one impact protector 20 is disposed between the first side surface S10 of the laminate 101 and the impact transmission unit 10 joined to the bottom surface S4 of the first outer surface cover 161. Further, one impact protector 20 is disposed between the second side surface S20 of the laminated body 101 and the impact transmission unit 10 joined to the side surface S2 of the first outer surface cover 161. Further, one impact protector 20 is disposed between the third side surface S30 of the multilayer body 101 and the impact transmission unit 10 joined to the side surface S3 of the first outer surface cover 161.
  • one impact protector 20 is disposed between the fourth side surface S ⁇ b> 40 of the multilayer body 101 and the impact transmission unit 10 joined to the second outer surface cover 162.
  • all the contact portions between the respective impact transmission portions 10 and the impact protector 20 are bonded.
  • the impact protector 20 protects the bag body 11 from impact. For example, when a sudden force is applied to the fuel cell 100, the bag body 11 can be prevented from being damaged by the corners of the fuel cell 110.
  • the first outer surface cover 161 has an external shape having a substantially U-shaped cross section when viewed in the X-axis direction.
  • the length in the X-axis direction of the first outer surface cover 161 is substantially equal to the length in the X-axis direction of the assembly of the laminate 101, the deformation absorbing portion 102, and the pair of terminal plates 120.
  • the first outer surface cover 161 covers the entire fuel cell 100 excluding the first outer surface cover 161 and the second outer surface cover 162 from below (covers in the + Z direction) and covers from the side (covers in the + Y direction and the ⁇ Y direction). ).
  • the second outer surface cover 162 is a plate-like member whose thickness direction is the Z-axis direction, and covers the open portion above the first outer surface cover 161.
  • the first outer surface cover 161 and the second outer surface cover 162 described above correspond to the fastening support portion and the outer surface cover in the claims. Moreover, the bag body 11 is corresponded to the bag-shaped member in a claim.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the inertial force that the fuel cell 100 receives when the fuel cell 100 is mounted on a vehicle.
  • the first outer surface cover 161 is fixed to a side member 500 included in the vehicle.
  • inertial force Fg in the traveling direction is applied to the laminate 101 that is not directly connected to the side member 500. Therefore, each fuel cell 110 constituting the stacked body 101 tends to shift in the traveling direction.
  • the fuel cells 110 located at the center portion in the stacking direction SD (X-axis direction) tend to shift more largely because the fastening force applied from the pair of terminal plates 120 is weak. .
  • the impact transmission unit 10 is arranged on the traveling direction side of the laminated body 101, and the dilatant fluid 12 constituting the impact transmission unit 10 behaves like a solid against a sudden change. Therefore, the dilatant fluid 12 transmits the inertial force Fg to the first outer surface cover 161 while suppressing deformation, in other words, suppressing absorption of the inertial force Fg. Then, the first outer surface cover 161 transmits a stress FB opposite to the inertial force Fg to the impact transmission unit 10, and the impact transmission unit 10 transmits the stress FB to the laminate 101 via the impact protector 20. For this reason, generation
  • the dilatant fluid 12 behaves as a fluid, It deform
  • the inertia force Fg is applied to the impact transmission unit 10 while suppressing the displacement of the fuel battery cell 110 when a collision occurs. It can be transmitted to the first outer surface cover 161 via.
  • the impact transmission unit 10 including the dilatant fluid 12 is disposed between the stacked body 101 and the first outer surface cover 161 or the second outer surface cover 162.
  • the force can be transmitted to the first outer surface cover 161 or the second outer surface cover 162 while suppressing the absorption of the force.
  • the stress can be transmitted to the stacked body 101 while suppressing the absorption of the stress of the force, and the positional deviation of each fuel cell 110 can be suppressed. Therefore, the occurrence of leakage of the reaction gas and the cooling medium due to the positional deviation of the fuel battery cell 110 can be suppressed.
  • each fuel cell 110 tends to be displaced slowly due to thermal expansion or the like of the fuel cell 110, the impact transmission unit 10 is deformed following the displacement. 110 displacement is not hindered. Therefore, it is possible to suppress an excessive stress from being applied to the fuel battery cell 110 and improve the durability of the fuel battery cell 110. Moreover, since the impact transmission part 10 deform
  • the impact transmission unit 10 has a long shape with the stacking direction SD as the longitudinal direction, the dilatant fluid is located at a position corresponding to many fuel cells 110 among the fuel cells 100 constituting the stacked body 101. 12 can be arranged. For this reason, the position shift of many fuel cells 110 can be suppressed.
  • the configuration of the impact transmission unit 10 is configured such that the opening of the bag body 11 is closed by the first outer surface cover 161 or the second outer surface cover 162 and the dilatant fluid 12 is disposed inside the bag body 11.
  • the dilatant fluid 12 can be prevented from leaking, and workability can be improved.
  • the impact protector 20 is disposed between the impact transmission unit 10 and the laminated body 101, the bag 11 is damaged by the corners of the fuel cell 110 when a sudden force is applied to the fuel cell 100. This can be suppressed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the fuel cell according to the second embodiment.
  • the fuel cell 100a of the second embodiment is provided with a second impact transmission portion 17 in place of the three impact transmission portions 10 joined to the first outer surface cover 161, and thus the fuel cell of the first embodiment.
  • the impact transmission unit 10 in the first embodiment is referred to as a “first impact transmission unit 10”.
  • the fuel cell 100 a includes a second impact transmission unit 17.
  • the second impact transmission unit 17 includes an impact support film 15 and a dilatant fluid 16.
  • the impact support film 15 is a cloth-like member, and is disposed so as to continuously cover the first side surface S10, the second side surface S20, and the third side surface S30 of the fuel cell 100a.
  • the impact support film 15 is disposed in contact with the three impact protectors 20 disposed in contact with the three side surfaces S10, S20, and S30 described above. These three impact protectors 20 and the impact support film 15 are bonded together.
  • the impact support film 15 is formed of the same material as the bag body 11 of the first embodiment.
  • the position in the Z-axis direction of the end portion 21 in the + Z direction of the impact support film 15 is substantially equal to the position in the Z-axis direction of the fourth side surface S40 of the fuel cell 110.
  • the end portion 21 of the impact support film 15 is not in contact with the first outer surface cover 161 and the second outer surface cover 162. In other words, the end 21 of the impact support film 15 is a free end. Therefore, an opening 22 is formed between the end portion 21 and the first outer surface cover 161. Note that the ends in the X-axis direction (the end in the + X direction and the end in the ⁇ X direction) of the impact support film 15 are joined to the pair of terminal plates 120.
  • the dilatant fluid 16 is disposed in a space surrounded by the impact support film 15, the inner walls (side surface S 2, side surface S 3, and bottom surface S 4) of the first outer surface cover 161 and the pair of terminal plates 120. . Therefore, the entire bottom surface S4 of the first outer surface cover 161, a part on the vertically lower side of the side surface S2, and a part on the vertically lower side of the side surface S3 are in direct contact with the dilatant fluid 16.
  • the dilatant fluid 16 is made of the same material as the dilatant fluid 12 in the first embodiment. As shown in FIG. 4, the position of the upper end S50 of the dilatant fluid 16 in the Z-axis direction is lower (lower) than the position of the end 21 (opening 22) of the impact support film 15 in the Z-axis direction.
  • the first impact transmission unit 10 is joined to the second outer surface cover 162 as in the first embodiment.
  • the fuel cell 100a of the second embodiment having the above configuration has the same effects as the fuel cell 100 of the first embodiment.
  • the impact support film 15 is disposed around the laminated body 101 to which the impact protector 20 is joined, and the impact support film 15 and the first outer surface cover 161 are arranged. Since the dilatant fluid 16 may be injected between them, the second impact transmission portion 17 can be easily formed.
  • the end 21 is a free end, and the opening 22 is formed between the end 21 and the side surface S2 and between the end 21 and the side surface S3. It is possible to suppress the pressure of the dilatant fluid 16 from rising and the second impact transmission unit 17 from being torn.
  • the position of the upper end S50 of the dilatant fluid 16 in the Z-axis direction (the position extending vertically upward) is lower than the position of the end portion 21 (opening 22) of the impact support film 15 in the Z-axis direction.
  • the dilatant fluid 16 can be prevented from jumping out of the opening 22 beyond the end portion 21.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the fuel cell according to the third embodiment.
  • the fuel cell 100b according to the third embodiment includes a second outer surface cover 162a instead of the second outer surface cover 162, and the third and fourth impact transmission units 10a and 4a instead of the four impact transmission units 10.
  • the configuration of the fuel cell is different from that of the fuel cell 100 of the first embodiment in that the portion 17a is provided, and that the four impact protectors 20a are provided instead of the four impact protectors 20. The same as 100.
  • the second outer surface cover 162a is different from the second outer surface cover 162 of the first embodiment in that a through hole 163 is formed in the thickness direction (Z-axis direction) at the center, and the other configuration is the second configuration. Since it is the same as the outer surface cover 162, detailed description is abbreviate
  • the third impact transmission unit 10a includes a bag body 11a and a dilatant fluid 12a.
  • the bag body 11a is different from the bag body 11 of the first embodiment in that it has a hemispherical outer shape, and other configurations and materials are the same as those of the bag body 11.
  • the circular end portion in the + Z direction of the bag body 11a is joined to the central portion of the lower surface (the surface facing the laminated body 101) of the second outer surface cover 162a.
  • a space surrounded by the bag body 11a and the second outer surface cover 162a communicates with the through hole 163.
  • the dilatant fluid 12a is disposed in a space surrounded by the bag body 11a and the second outer surface cover 162a.
  • the position of the upper end of the dilatant fluid 12a in the Z-axis direction is lower (lower) than the position of the upper surface of the second outer surface cover 162a in the Z-axis direction.
  • the length of the third impact transmission unit 10a in the X-axis direction is shorter than the length of the stacked body 101 in the X-axis direction.
  • the dilatant fluid 12a is injected into the bag 11a through a through-hole 163 provided in the second outer surface cover 162a.
  • the fourth impact transmission portion 17a includes an impact support film 15a and a dilatant fluid 16a.
  • the impact support film 15a has a shape obtained by bending a rectangular film along the short side direction and deforming it into a substantially U shape along the side surface S2, the side surface S3, and the bottom surface S4.
  • the other edge of the impact support film 15a other than the end in the + Z direction is joined to one of the side surface S2, the side surface S3, and the bottom surface S4.
  • the + Z direction end of the impact support film 15a is not joined to the first outer surface cover 161 and the second outer surface cover 162. Accordingly, an opening 22a is formed at the end in the + Z direction of the fourth impact transmission portion 17a.
  • the position in the Z-axis direction of the end in the + Z direction of the impact support film 15a is lower (lower) than the end in the Z-axis direction of the first outer surface cover 161.
  • the dilatant fluid 16a is disposed in a space surrounded by the impact support film 15a and the side surface S2, a space surrounded by the impact support film 15a and the side surface S3, and a space surrounded by the impact support film 15a and the bottom surface S4.
  • the dilatant fluid 16a is formed of the same material as the dilatant fluid 12 in the first embodiment. As shown in FIG. 5, the position of the upper end of the dilatant fluid 16a in the Z-axis direction is lower (lower) than the position of the opening 22a in the Z-axis direction.
  • the impact protector 20a differs from the impact protector 20 in that the length in the X-axis direction is shorter than the length in the X-axis direction of the impact protector 20 of the first embodiment. Is the same.
  • the length of the impact protector 20a in the X-axis direction is shorter than the length of the stacked body 101 in the X-axis direction.
  • the length of the impact protector 20a in the X-axis direction can be, for example, approximately the same as the length (thickness) of several to several tens of fuel cells 110 in the X-axis direction.
  • Each impact protector 20a is disposed at a position corresponding to the central portion of the laminate 101 in the X-axis direction. In other words, each impact protector 20a is disposed at a position corresponding to at least the fuel cell 110 at the center of the stacked body 101 and the fuel cells 110 adjacent to the fuel cell 110 by a few.
  • the fuel cell 100b of the third embodiment having the above configuration has the same effects as the fuel cell 100 of the first embodiment. That is, among the fuel cells 110, the third impact transmission portion 10a and the fourth impact transmission portion 17a are located at positions corresponding to the fuel cell 110 in the central portion where the displacement is likely to occur when a sudden impact is applied. Therefore, the occurrence of misalignment of these fuel cells 110 can be suppressed.
  • the lengths of the third impact transmission unit 10a and the fourth impact transmission unit 17a in the X-axis direction are shorter than the length of the stacked body 101 in the X-axis direction. For this reason, compared with the structure which makes the length of the X-axis direction of the 3rd impact transmission part 10a and the 4th impact transmission part 17a equivalent to the length of the X-axis direction of the laminated body 101, the 3rd impact transmission part 10a and the 1st The size of the four impact transmission portion 17a can be reduced. Therefore, the weight reduction of the fuel cell 100b can be realized.
  • both the third impact transmission portion 10a and the fourth impact transmission portion 17a since the end in the + Z direction is open, the third impact transmission portion 10a or the When a large force is applied to the four-impact transmission portion 17a, it is possible to suppress the pressure of the dilatant fluid 12a or the dilatant fluid 16a from rising and tearing the bag body 11a or the impact support film 15a.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the fuel cell according to the fourth embodiment.
  • the fuel cell 100c according to the fourth embodiment includes 20 impact transmission units 10b instead of the four impact transmission units 10, and four impact protection units 30 instead of the four impact protection units 20.
  • the other configuration is the same as that of the fuel cell 100, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the first outer surface cover 161 and the impact transmission unit 10b in the fuel cell 100c of the fourth embodiment.
  • five impact transmission portions 10 b are joined to the inner side surface S ⁇ b> 2, the side surface S ⁇ b> 3, and the bottom surface S ⁇ b> 4 of the first outer surface cover 161.
  • five impact transmission portions 10 b are joined to the ceiling surface S ⁇ b> 1 inside the second outer surface cover 162.
  • each impact transmission portion 10 b has a columnar appearance with a semi-elliptical cross section, and extends along the X-axis direction.
  • the respective impact transmission portions 10b are arranged side by side at a predetermined interval in the Z-axis direction or the Y-axis direction so as to be parallel to each other.
  • the impact transmission unit 10b of the fourth embodiment includes a bag body 11b and a dilatant fluid 12b.
  • the bag body 11b is different from the bag body 11 of the first embodiment in the external shape, and other configurations and materials are the same as the bag body 11. Therefore, the bag body 11 b has an opening, and the opening is closed by the second outer surface cover 162 or the first outer surface cover 161.
  • the dilatant fluid 12b is disposed in a space surrounded by each bag 11b and the second outer surface cover 162 or the first outer surface cover 161.
  • the dilatant fluid 12b is formed of the same material as the dilatant fluid 12 in the first embodiment.
  • the impact protector 30 is a cloth-like member, and is disposed between the impact transmission portion 10b and each side surface along the stacking direction SD in the stacked body 101.
  • the shock protector 30 is different from the shock transmitter 10 of the first embodiment in that the shock protector 30 is not partially in contact with the shock transmitter 10b on the surface facing the shock transmitter 10b. It is the same as the impact transmission unit 10.
  • the surface of each impact protector 30 that faces the impact transmitting portion 10b is the top of the impact transmitting portion 10b (from the portion that contacts the second outer surface cover 162 or the first outer surface cover 161 in the impact transmitting portion 10b toward the laminate 101). Only the farthest part) is in contact, and the other part is not in contact with the impact transmission portion 10b. Note that the contact portion between the impact protector 30 and the impact transmission portion 10b are all joined in the same manner as the contact portion between the impact transmission portion 10 and the impact protector 20 of the first embodiment.
  • the fuel cell 100c of the fourth embodiment having the above configuration has the same effect as the fuel cell 100 of the first embodiment. Moreover, since each surface S10, S20, S30, and S40 of the laminated body 101 is supported by the some impact transmission part 10b, the support force of each surface can be improved.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the fuel cell in the fifth embodiment.
  • the fuel cell 100d according to the fifth embodiment includes two fastening support members 41 and 42 instead of the four fastening support members 130 in that a fastening support manifold is formed inside the stacked body 101a and the deformation absorbing portion 102.
  • the point provided with two impact transmission parts 10c instead of the four impact transmission parts 10 and the point provided with two impact protection bodies 31 instead of the four impact protection bodies 20
  • other configurations are the same as the fuel cell 100.
  • the fuel cell 110a of the fifth embodiment is different from the fuel cell 110 of the first embodiment in that it includes two through holes 157 and 158 formed in the thickness direction.
  • Other configurations are the same as those of the fuel battery cell 110.
  • two manifolds fastening support manifolds
  • two fastening support manifolds are formed in the stack 101a along the stacking direction SD.
  • two fastening support manifolds are omitted for convenience of illustration.
  • two through holes are formed in the deformation absorbing portion 102 in the thickness direction. These two through holes are arranged at the same positions as the through holes 157 and 158 of each fuel cell 110a when viewed in the X-axis direction.
  • the two fastening support members 41 and 42 are different from the fastening support member 130 of the first embodiment in that the two fastening support members 41 and 42 are disposed in a fastening support manifold (not shown) and the external shape is a quadrangular prism shape. Is the same as the fastening support member 130. Note that the external appearance shape of the fastening support members 41 and 42 may be a columnar shape, similar to the external appearance shape of the fastening support member 130 of the first embodiment.
  • FIG. 9 is an explanatory view showing a cross section of the fastening support manifold, the impact transmission portion 10c, the fastening support member 41, and the impact protector 31 in the fifth embodiment. 9 shows a cross section perpendicular to the stacking direction SD as in FIG.
  • the fastening support manifold 57 shown in FIG. 9 is formed by overlapping the through holes 157 of the fuel cells 110a shown in FIG.
  • the impact transmission portion 10 c of the fifth embodiment is disposed inside the fastening support manifold 57.
  • the impact transmission unit 10c includes a bag body 11c and a dilatant fluid 12c.
  • the bag body 11 c has a cylindrical external shape with the X-axis direction as the longitudinal direction, and covers the fastening support member 41. Two ends of the bag body 11c in the X-axis direction are joined to the pair of terminal plates 120.
  • the material of the bag 11c is the same as the material of the bag 11 of the first embodiment.
  • the dilatant fluid 12c is disposed in a space surrounded by the bag 11c, the outer surface of the fastening support member 41, and the pair of terminal plates 120.
  • the dilatant fluid 12c is made of the same material as the dilatant fluid 12 in the first embodiment.
  • the impact protector 31 has a shape similar to that of the bag body 11c, and is disposed inside the fastening support manifold 57 so as to cover the bag body 11c.
  • the impact protector 31 is arranged between each wall surface (each wall surface facing the through hole 157) in each fuel cell 110a that forms the fastening support manifold 57 (through hole 157) and the impact transmission unit 10c. .
  • the impact protector 31 is made of the same material as the impact protector 20 of the first embodiment.
  • the impact protector 31 is joined to each wall surface described above in each fuel cell 110a forming the fastening support manifold 57 (through hole 157).
  • the structure inside the fastening support manifold (not shown) formed by overlapping the through holes 158 of the respective fuel cells 110a is the same as the structure inside the fastening support manifold 57 described above, and a description thereof will be omitted.
  • the fuel cell 100d of the fifth embodiment having the above configuration has the same effect as the fuel cell 100 of the first embodiment. That is, when a large inertial force is applied to the laminated body 101a in a short time due to a collision or the like, the dilatant fluid 12c behaves like a solid, so that the dilatant fluid 12c absorbs the inertial force while suppressing deformation. The inertial force is transmitted to the fastening support members 41 and 42 while being suppressed. Then, the fastening support members 41 and 42 transmit stress opposite to the inertial force to the impact transmission unit 10 c, and the impact transmission unit 10 c transmits the stress to the stacked body 101 a via the impact protector 31.
  • the inertial force can be reduced while suppressing the displacement of the fuel cell 110a when a collision occurs. This can be transmitted to the fastening support members 41 and 42 via the impact transmission portion 10c. Furthermore, since the displacement of the fuel cell 110a in the stacking direction SD due to expansion or contraction is not hindered, it is possible to suppress an excessive stress from being applied to the fuel cell 110a and to improve the durability of the fuel cell 110a. .
  • the fastening support members 41 and 42 are equivalent to the fastening support part and rod-shaped member in a claim.
  • F. Variation F1.
  • Modification 1 The configuration of the fuel cells 100, 100a to 100d in each embodiment is merely an example, and various modifications can be made.
  • the bag body 11 of the first embodiment is provided with an opening, and the opening is joined to the ceiling surface S1 of the second outer surface cover 162 or the side surface S2, the side surface S3, and the bottom surface S4 of the first outer surface cover 161.
  • the present invention is not limited to this.
  • the opening of the bag body 11 may be joined to the surface of the laminated body 101 or the impact protection body 20 instead of the first outer surface cover 161 and the second outer surface cover 162.
  • a sealed bag body (not having an opening) that is pre-filled with the dilatant fluid 12 is used as the impact transmission section 10, and the impact transmission section 10 is combined with the laminated body 101 (impact protector 20) You may arrange
  • FIG. In this configuration, it is not necessary to join between the impact transmission unit 10 and the first outer surface cover 161 and between the impact transmission unit 10 and the second outer surface cover 162.
  • the dilatant fluid 12 in addition to the configuration in which the dilatant fluid 12 is filled so that there is no room in the bag body 11, the dilatant fluid 12 is filled with a room (dilatant fluid having a volume smaller than the volume in the bag body 11. 12) may be employed.
  • the bag body 11 is made of a material having a high air permeability and a low permeability of the dilatant fluid 12, so that abruptly from the outside. When force is applied, the air in the bag 11 can escape to the outside. For this reason, the impact protector using the bag 11 can exhibit the same operations and effects as the impact protector 20 of the first embodiment.
  • the first impact transmission unit 10 may be omitted. Moreover, you may abbreviate
  • the number of the impact transmission portions 10b arranged on the ceiling surface S1 of the second outer surface cover 162 and the side surface S2, the side surface S3, and the bottom surface S4 of the first outer surface cover 161 is as follows. Although there are five, the number is not limited to five and may be any number. Further, in the fuel cell 100d of the fifth embodiment, in addition to the two fastening support members 41 and 42, the four fastening support members 130 of the first embodiment may be arranged.
  • the impact protectors 20 and 20a have lower rigidity than the dilatant fluids 12, 12a to 12d.
  • the impact protectors 20 and 20a may have higher rigidity than the dilatant fluids 12, 12a to 12d.
  • the impact protection bodies 20 and 20a can suppress the breakage of the bag bodies 11 and 11a to 11d, and in addition, when a stress is applied to the fuel cells 100 and 100a to 100d, the laminated body. It is possible to apply a force uniformly (disperse the force) to 101 and 101a.
  • FIG. 10 is an explanatory view showing the external shape of an impact transmitting portion 10d in a modified example.
  • the external shape of the impact transmission unit 10b of the fourth embodiment is a columnar external shape having a semi-elliptical cross section, but the present invention is not limited to this.
  • the impact transmission portion 10 d has a substantially conical appearance, the tip is in contact with the impact protector 30, and the opening formed in the bottom is the ceiling surface of the second outer surface cover 162. It is joined to side surface S2, side surface S3, and bottom surface S4 of S1 or first outer surface cover 161.
  • FIG. 10 only the impact transmission portion 10d and the surface joined to the impact transmission portion 10d are shown, and other portions are omitted.
  • the impact transmission unit 10d includes a bag body 11d and a dilatant fluid 12d.
  • the material of the bag body 11d is the same as the material of the bag body 11 of the first embodiment.
  • the material of the dilatant fluid 12d is the same as the material of the dilatant fluid 12 of the first embodiment.
  • the fuel cell using the impact transmission portion 10d having such an external shape has the same effect as the fuel cell 100c of the fourth embodiment.
  • the second outer surface cover 162 is joined to the ceiling surface S1, the side surface S2, the side surface S3, and the bottom surface S4 of the first outer surface cover 161. Any shape can be adopted as the external shape of the impact transmission portion.
  • the length along the stacking direction SD of the impact transmission units 10 and 10a to 10d of each embodiment may be appropriately changed.
  • the length along the stacking direction SD of the impact transmission unit 10 of the first embodiment, the impact transmission unit 10b of the fourth embodiment, and the impact transmission unit 10c of the fifth embodiment is set to the length of the stack 101 or the stack 101a.
  • the length may be shorter than the length along the stacking direction SD.
  • each of the impact transmission units 10, 10 b, and 10 c is disposed at a position corresponding to the central portion along the stacking direction of the stacked body 101 or the stacked body 101 a. Further, in the fuel cell of the modified example shown in FIG.
  • the length along the stacking direction SD of the region where the impact transmission unit 10 d is disposed is shorter than the length along the stacking direction SD of the stacked body 101. Also good. Also in this configuration, it is preferable that the region where the impact transmission unit 10d is disposed is disposed at a position corresponding to the central portion along the stacking direction of the stacked body 101.
  • the length along the stacking direction SD of the third shock transmission unit 10a and the fourth shock transmission unit 17a of the third embodiment may be substantially the same as the length along the stacking direction SD of the stacked body 101.
  • each of the dilatant fluids 12, 12a to 12d uses a material obtained by adding a trace amount of catalyst to a mixture of silicone oil and boric acid and kneading and drying in a high temperature environment.
  • the invention is not limited to this. Any “mixture of fluid and solid powder” can be used as the material for the dilatant fluid 12, 12a-12d.
  • water can also be used.
  • silica, resin powder, sand, potato starch and the like can be employed as the solid powder.
  • the four surfaces S10 to S40 along the stacking direction SD of the stacked bodies 101 and 101a are all covered by the first outer surface cover 161 and the second outer surface cover 162. Of the surfaces, at least one surface may be partially covered by the first outer surface cover 161 or the second outer surface cover 162. Even in such a configuration, the impact transmitting portions 10 and 10a to 10d are disposed on the surface corresponding to the portions covered by the first outer surface cover 161 or the second outer surface cover 162, so that each fuel cell unit is provided. The positional deviation of 110, 110a can be suppressed.
  • the shape of the cross section perpendicular to the stacking direction SD of the stacked bodies 101 and 101a is rectangular, but may be an arbitrary shape.
  • the external shape of the first outer surface cover 161 and the second outer surface cover 162 any shape that covers at least a part of the side surfaces along the stacking direction of the stacked bodies 101 and 101a can be adopted.
  • the position in the Z-axis direction of the end portion 21 of the impact support film 15 was substantially equal to the position in the Z-axis direction of the fourth side surface S40 of the fuel cell 110, but the present invention is limited to this. It is not a thing.
  • the position in the Z-axis direction of the end portion 21 of the impact support film 15 may be a position that is shifted in the ⁇ Z direction from the position in the Z-axis direction of the fourth side surface S40 of the fuel cell 110 (that is, the position vertically below). .
  • the impact support film 15 at least a part of the first side S ⁇ b> 10 of the laminate 101, the vertically lower side of the second side S ⁇ b> 20 of the laminate 101, and the vertically lower side of the third side S ⁇ b> 30 of the laminate 101.
  • a cloth-like member that continuously covers at least a part of the fuel cell may be employed in the fuel cell of the present invention.
  • the end portion 21 of the impact support film 15 is a free end, but the end portion 21 is joined to any one of the first outer surface cover 161, the second outer surface cover 162, and the laminate 101. It is good also as a structure which does not have an opening.
  • the + Z direction end of the impact support film 15a may be joined to the first outer surface cover 161 or the second outer surface cover 162, and the opening 22a may not be provided.
  • the fuel cells 100 and 100a to 100d are mounted on an electric vehicle.
  • the fuel cells 100 and 100a to 100d can be applied to various mobile objects such as a hybrid vehicle, a ship, and a robot instead of the electric vehicle.
  • the fuel cells 100 and 100a can also be used as stationary power sources.
  • the X axis direction and the Y axis direction (+ Y direction and ⁇ Y direction) are directions parallel to the horizontal plane, and the + Z direction is
  • the vertical direction is shown and the ⁇ Z direction is the vertical direction
  • the present invention is not limited to this.
  • the X-axis direction and the Y-axis direction may be directions parallel to the plane that intersects the horizontal plane.
  • the Z-axis direction may be a direction shifted from the vertical direction.
  • the first side surface S10 and the fourth side surface S40 of the fuel cells 100, 100a-100d may not be parallel to the horizontal plane.
  • the second side surface S20 and the third side surface S30 of the fuel cells 100, 100a-100d may not be parallel to the vertical direction.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof.
  • the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

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Abstract

　燃料電池は、複数の燃料電池セルが積層された構造を有する積層体と、複数の燃料電池セルの積層方向に沿って延設され、積層体を積層方向に締結するための締結支持部と、ダイラタント流体を含み、積層体と締結支持部との間において、複数の燃料電池セルのうちの積層方向に沿って連続する複数の燃料電池セルに対応する位置に配置されている衝撃伝達部と、を備える。

Description

燃料電池
　本発明は、燃料電池に関する。
　燃料電池として、耐振動性や耐衝撃性を向上させるために、例えば、燃料電池スタックと、燃料電池スタックを構成する複数の燃料電池セルの積層方向に沿って延設されたテンションプレートとの間に、シリコンやウレタンゴム等の弾性材料が充填された燃料電池が提案されている（特許文献１）。また、例えば、燃料電池スタックを複数の燃料電池セルからなる多セルモジュールに分割し、各多セルモジュールの端部セルを、燃料電池スタックの積層方向に沿って配置された拘束シャフトに固定することにより、燃料電池スタックに加わる衝撃荷重を分散させる燃料電池が提案されている（特許文献２）。
特開２００３－２０３６７０号公報 特開２００５－１８３３５８号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池では、弾性材料の剛性は低いので、外部からの衝撃などにより燃料電池に慣性力が加わり、燃料電池が弾性材料に押し付けられた際に、弾性材料は変形し易い。このため、燃料電池セルの損傷は抑えられる一方、各燃料電池セルの位置ずれが起こり易い。隣り合う燃料電池セル間で位置ずれが発生すると、かかる位置ずれに起因して、燃料電池セル間のシールが破れて反応ガスや冷却媒体等が漏れる可能性があった。かかる問題は、テンションプレートと燃料電池スタックとの間に弾性材料が充填された構成に限らず、燃料電池スタックを収容するケースと燃料電池スタックとの間に弾性材料が充填された構成など、燃料電池スタックを覆う外面カバーと燃料電池スタックの間に弾性材料が充填された任意の構成において共通する問題であった。なお、外部からの衝撃による位置ずれを抑制するために剛性の高い部材を用いた場合、温度や湿度等の環境の変化に起因する燃料電池セルの積層方向の移動を妨げるため、予定されている締結加重よりも大きな加重が積層体に加わり、燃料電池セルの耐久性を低下させる可能性があった。
　また、特許文献２に記載の燃料電池では、複数の多セルモジュールにおける各端部セル間を絶縁するために、例えば、端部セルと拘束シャフトとの間に絶縁部材を配置しなければならない。このため、部品点数が増加し、燃料電池の製造コストが上昇するという問題があった。
　そのほか、従来の燃料電池では、燃料電池の製造効率の向上、省電力化、製造の容易化等が望まれていた。
　本発明は、上述の課題の少なくとも一部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。
　（１）本発明の一形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は、複数の燃料電池セルが積層された構造を有する積層体と、前記複数の燃料電池セルの積層方向に沿って延設され、前記積層体を前記積層方向に締結するための締結支持部と、ダイラタント流体を含み、前記積層体と前記締結支持部との間において、前記複数の燃料電池セルのうちの前記積層方向に沿って連続する複数の燃料電池セルに対応する位置に配置されている衝撃伝達部と、を備える。この形態の燃料電池によれば、積層体と締結支持部との間に、ダイラタント流体を含む衝撃伝達部が配置されているので、衝突等により積層体に急激な力が加わった際に、かかる力の吸収を抑えつつ、かかる力を締結支持部に伝えることができる。また、締結支持部から受ける応力の吸収を抑えつつ、かかる応力を積層体に伝えることができる。このため、各燃料電池セルの位置ずれを抑制できる。加えて、燃料電池セルの熱膨張等に起因して各燃料電池セルが積層方向等にゆっくりと変位する場合には、かかる変位に追従するように衝撃伝達部を変形させて、燃料電池セルの変位に起因する隙間の発生を抑制できる。このため、外部の力が加えられた際に、かかる力の吸収を抑えつつ、かかる力を締結支持部に伝えることができ、かつ、締結支持部から受ける応力の吸収を抑えつつ、かかる応力を積層体に伝えることができる。さらに、膨張または収縮に起因する燃料電池セルの積層方向への変位を妨げないので、燃料電池セルに余計な応力が加えられることを抑制でき、燃料電池セルの耐久性を向上できる。
　（２）上記形態の燃料電池において、前記締結支持部は、前記積層方向に沿って前記積層体の側面の少なくとも一部を覆う外面カバーを有してもよい。この形態の燃料電池によれば、積層体に加わった急激な力の吸収を抑えつつ、かかる力を外面カバーに伝えることができる。また、外面カバーから受ける応力の吸収を抑えつつ、かかる応力を積層体に伝えることができる。
　（３）上記形態の燃料電池において、前記積層体には、前記積層方向に沿って貫通孔が延設されており、前記締結支持部は、前記貫通孔に配置されている棒状部材を有してもよい。この形態の燃料電池によれば、積層体に加わった急激な力の吸収を抑えつつ、かかる力を棒状部材に伝えることができる。また、棒状部材から受ける応力の吸収を抑えつつ、かかる応力を積層体に伝えることができる。
　（４）上記形態の燃料電池において、前記衝撃伝達部は、前記ダイラタント流体が収容されている袋状部材を有してもよい。この形態の燃料電池によれば、メンテナンス等により燃料電池の分解する場合に、ダイラタント流体が漏れ出ることを抑制でき、作業性を向上できる。
　（５）上記形態の燃料電池において、さらに、前記衝撃伝達部と前記積層体との間に配置された衝撃保護部を備えてもよい。この形態の燃料電池によれば、例えば、積層体に急激な力が加えられた際に、燃料電池セルの角部により、衝撃伝達部が損傷することを抑制できる。
　（６）上記形態の燃料電池において、前記衝撃伝達部は、前記積層体の前記積層方向に沿った中央部分を構成する複数の燃料電池セルに対応する位置に配置されていてもよい。一般に、燃料電池を載置する際には、積層体は、積層体の積層方向の端部側を支持部材に固定することにより締結される。この場合、積層体を構成する複数の燃料電池セルのうち、積層方向に沿った中央部分の燃料電池セルに加えられる締結力は、積層方向に沿った端部の燃料電池セルに加えられる締結力に比べて小さい。このため、積層体に急激な力が加えられると、積層方向に沿った中央部分の燃料電池セルにおいて位置ずれがより生じ易い。しかしながら、上述した形態の燃料電池によれば、積層体の積層方向に沿った中央部分を構成する複数の燃料電池セルに対応する位置に衝撃伝達部が配置されるので、位置ずれが生じ易い燃料電池セルの位置ずれを抑制できる。
　なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、燃料電池の製造方法や、燃料電池システムや、燃料電池が搭載された車両等の形態で実現することができる。
本発明の第１実施形態としての燃料電池の構成を示す分解斜視図である。 第１実施形態の燃料電池の断面図である。 燃料電池１００が車両に搭載されている場合に燃料電池１００が受ける慣性力を示す説明図である。 第２実施形態の燃料電池の断面図である。 第３実施形態の燃料電池の分解斜視図である。 第４実施形態の燃料電池の断面図である。 第４実施形態の燃料電池１００ｃにおける第１外面カバー１６１と衝撃伝達部１０ｂとを示す斜視図である。 第５実施形態における燃料電池の構成を示す分解斜視図である。 第５実施形態における締結支持マニホールドと衝撃伝達部１０ｃと締結支持部材４１と衝撃保護体３１との断面を示す説明図である。 変形例における衝撃伝達部１０ｄの外観形状を示す説明図である。
Ａ．第１実施形態：
　図１は、本発明の第１実施形態としての燃料電池の構成を示す分解斜視図である。図２は、第１実施形態の燃料電池の断面図である。図２では、図１における１－１断面を示す。図１に示すように、燃料電池１００は、積層体１０１と、変形吸収部１０２と、一対のターミナルプレート１２０と、４つの締結支持部材１３０と、４つの衝撃保護体２０と、第１外面カバー１６１と、第２外面カバー１６２とを備えている。また、図２に示すように、燃料電池１００は、４つの衝撃伝達部１０を備えている。燃料電池１００は、反応ガス（燃料ガスおよび酸化剤ガス）の供給部や、冷却媒体の供給部等と共に燃料電池システムを構成する。このような燃料電池システムは、例えば、駆動用電源を供給するためのシステムとして、電気自動車等に搭載されて用いられる。
　図１に示すように、積層体１０１は、複数の燃料電池セル１１０が積層方向ＳＤに沿って積層された構造を有する。なお、燃料電池セル１１０の積層方向ＳＤは、Ｘ軸方向（＋Ｘ方向および－Ｘ方向）と平行である。燃料電池１００が載置された状態において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向（＋Ｙ方向および－Ｙ方向）は、水平面と平行な方向である。また、＋Ｚ方向は鉛直上方向を示し、－Ｚ方向は鉛直下方向を示す。
　本実施形態において、燃料電池セル１１０は、固体高分子型燃料電池である。燃料電池セル１１０は、略立方体の外観形状を有する。図２に示すように、燃料電池セル１１０は、燃料電池１００が載置された状態において底面に相当する第１側面Ｓ１０と、第１側面Ｓ１０と接する第２側面Ｓ２０と、第１側面Ｓ１０と接して第２側面Ｓ２０と対向する第３側面Ｓ３０と、天井面に相当し、第１側面Ｓ１０と対向する第４側面Ｓ４０とを備えている。これらの４つの側面Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０、およびＳ４０は、いずれも積層方向ＳＤに沿った側面である。前述の「積層方向ＳＤに沿った」とは、積層方向ＳＤと平行であることに加えて、積層方向ＳＤと垂直な方向を除いた積層方向ＳＤと交わる方向であることを含む広い意味を有する。
　図１に示すように、燃料電池セル１１０は、膜電極接合体１１１と、膜電極接合体１１１を挟む一対のセパレータ１１２，１１３とで構成されている。膜電極接合体１１１は、電解質膜と、電解質膜の両面を挟む２つの触媒層と、電解質膜および２つの触媒層とを挟む２つのガス拡散層とで構成されている。本実施形態では、電解質膜は、スルホン酸基を含むフッ素樹脂系イオン交換膜である。なお、電解質膜として、スルホン酸基に限らず、リン酸基やカルボン酸基など、他のイオン交換基を含む膜を用いることができる。触媒層は、白金や白金合金等の触媒を、導電性を有する担体（例えば、カーボン粒子）上に担持させた基材（触媒担持体）により形成されている。ガス拡散層は、多孔質の部材により形成されている。多孔質の部材としては、例えば、カーボンペーパー等のカーボン多孔質体や、金属メッシュや発泡金属等の金属多孔質体を用いることができる。セパレータは、ガス不透過の導電性部材により形成されている。このような部材として、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、プレス成型した金属板を採用することができる。
　燃料電池セル１１０の内部には、積層方向ＳＤに沿って、反応ガスの流路および冷却媒体の流路が形成されている。具体的には、図１に示すように、燃料電池セル１１０には、酸化剤ガス供給流路１５１と、酸化剤ガス排出流路１５２と、燃料ガス供給路１５３と、燃料ガス排出流路１５４と、冷却媒体供給流路１５５と、冷却媒体排出流路１５６とが形成されている。各燃料電池セル１１０の各流路が積層方向ＳＤに重なることにより、積層体１０１の内部には、図示しない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、および冷却媒体排出マニホールドが形成される。
　変形吸収部１０２は、積層体１０１の一方の端部セル（最も外側の燃料電池セル１１０）の外側において、かかる端部セルとターミナルプレート１２０との間に配置されている。変形吸収部１０２は、ゴム等のエラストマーにより構成され、燃料電池セル１１０の熱膨張による積層体１０１の積層方向ＳＤの変形を吸収する。なお、エラストマーに代えて、バネ等任意の弾性体により変形吸収部１０２を構成してもよい。
　一対のターミナルプレート１２０のうち、一方のターミナルプレート１２０は、変形吸収部１０２の外側において変形吸収部１０２に接して配置され、他方のターミナルプレート１２０は、変形吸収部１０２が配置されていない側の端部セルの外側において、かかる端部セルに接して配置されている。各ターミナルプレート１２０は、積層体１０１で生じた電流を集める。また、一対のターミナルプレート１２０は、積層体１０１および変形吸収部１０２からなる積層体に対して、積層方向ＳＤに所定の締結力を加える。変形吸収部１０２と接していないターミナルプレート１２０には、積層体１０１内部に設けられた各マニホールドと接続されている６つの接続口１２１が設けられている。各ターミナルプレート１２０において積層方向ＳＤと垂直な面の形状は、矩形である。
　４つの締結支持部材１３０は、いずれも棒状の部材であり、一対のターミナルプレート１２０間に亘って積層方向ＳＤに沿って配置されている。図２に示すように、各締結支持部材１３０は、２つのターミナルプレート１２０における互いに同じ位置の隅同士を接続する。各締結支持部材１３０は、各ターミナルプレート１２０に接続されており、各ターミナルプレート１２０が積層体１０１および変形吸収部１０２からなる積層体に加える積層方向ＳＤの締結力を維持する。
　図１に示すように、衝撃伝達部１０は、積層方向ＳＤを長手方向とする外観形状を有する。図２に示すように、衝撃伝達部１０は、袋体１１と、袋体１１の内部に充填されているダイラタント流体１２とを備えている。なお、図１では、図示の便宜上、ダイラタント流体１２を省略している。図１に示すように、袋体１１は、開口が形成された薄い袋状の外観形状を有し、主壁部１９と、一対の側壁部１８とを備えている。主壁部１９は、積層体１０１の４つの側面Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０、およびＳ４０のうちのいずれかの側面を向いて配置され、衝撃保護体２０と接している。また、主壁部１９の＋Ｘ方向の縁は一方の側壁部１８と接続され、－Ｘ方向の縁は他方の側壁部１８と接続されている。一対の側壁部１８は、それぞれターミナルプレート１２０に接している。袋体１１は、ダイラタント流体１２の透過性が低い材料で形成されている。具体的には、本実施形態では、袋体１１は、ポリプロピレンにより生成されている。なお、ポリプロピレンに代えて、他の樹脂や、ウレタン等のエラストマーを用いてもよい。
　図１に示す各衝撃伝達部１０の開口を形成する縁部１９０は、図２に示すように、第２外面カバー１６２の内側表面または第１外面カバー１６１の内側表面と接合されている。換言すると、各衝撃伝達部１０の開口は、第１外面カバー１６１または第２外面カバー１６２により塞がれている。具体的には、図２に示すように、第２外面カバー１６２の内側の天井面Ｓ１と、第１外面カバー１６１の鉛直方向に沿った２つの内側の側面Ｓ２、Ｓ３と、第１外面カバー１６１の内側の底面Ｓ４とには、それぞれ袋体１１の縁部１９０が接合されている。本実施形態において、縁部１９０と第２外面カバー１６２の内部表面または第１外面カバー１６１の内部表面との接合方法として、接着剤を用いて接着させる方法を採用する。なお、接着剤を用いた接着に代えて、溶接もしくは単なる挟み込み等の任意の接合方法を用いてもよい。
　ダイラタント流体１２は、急激な変化に対しては固体のように振る舞い、ゆっくりとした変形に対しては流動性を示す。このようなダイラタント流体１２として、本実施形態では、シリコーンオイルとホウ酸の混合物に、微量の触媒（例えば、塩化鉄や、塩化ニッケル等）を加えて高温環境下（例えば、摂氏１００度以上）において混練および乾燥させて得られる材料を用いる。このような材料としては、例えば、ダウコーニング社のダウコーニング３１７９（「ダウコーニング」は、登録商標）や、Ｗａｃｋｅｒ　ＧｍｂＨ社のＭ４８，Ｍ４９を採用することができる。
　上述したとおり、各袋体１１の開口は、第１外面カバー１６１または第２外面カバー１６２により塞がれているので、ダイラタント流体１２は、袋体１１から漏れ出ない。
　衝撃保護体２０は、可撓性を有する薄い布状の部材であり、積層方向ＳＤを長手方向とする長方形の外観形状を有する。本実施形態では、衝撃保護体２０は、ケブラー（登録商標）により形成されている。なお、ケブラーに代えてガラス繊維など、袋体１１よりも剛性の高い任意の材料により形成してもよい。また、衝撃保護体２０を、袋体１１よりも剛性の低い材料により形成してもよい。また、本実施形態では、衝撃保護体２０は、ダイラタント流体１２よりも剛性が低い。なお、衝撃保護体２０の剛性と比較するダイラタント流体１２の剛性とは、衝撃伝達部１０に対して急激な衝撃が加えられた際に測定される剛性を意味する。
　衝撃保護体２０は、衝撃伝達部１０と積層体１０１における積層方向ＳＤに沿った各側面との間に配置されている。具体的には、積層体１０１の第１側面Ｓ１０と、第１外面カバー１６１の底面Ｓ４に接合されている衝撃伝達部１０との間に、１つの衝撃保護体２０が配置されている。また、積層体１０１の第２側面Ｓ２０と、第１外面カバー１６１の側面Ｓ２に接合されている衝撃伝達部１０との間に、１つの衝撃保護体２０が配置されている。また、積層体１０１の第３側面Ｓ３０と、第１外面カバー１６１の側面Ｓ３に接合されている衝撃伝達部１０との間に、１つの衝撃保護体２０が配置されている。また、積層体１０１の第４側面Ｓ４０と、第２外面カバー１６２に接合されている衝撃伝達部１０との間に、１つの衝撃保護体２０が配置されている。本実施形態では、各衝撃伝達部１０と衝撃保護体２０との接触部分は、すべて接着されている。なお、衝撃伝達部１０と衝撃保護体２０との接触部分のうちの一部分のみを接着してもよい。また、かかる接触部分をまったく接着させなくてもよい。衝撃保護体２０は、衝撃から袋体１１を保護する。例えば、燃料電池１００に急激な力が加えられた際に、燃料電池セル１１０の角により袋体１１が損傷することを抑制できる。
　図１および図２に示すように、第１外面カバー１６１は、Ｘ軸方向に見た断面が略Ｕ字形状の外観形状を有する。第１外面カバー１６１のＸ軸方向の長さは、積層体１０１と変形吸収部１０２と一対のターミナルプレート１２０との組立体のＸ軸方向の長さとほぼ等しい。第１外面カバー１６１は、第１外面カバー１６１および第２外面カバー１６２を除く燃料電池１００全体を、下方から覆う（＋Ｚ方向に覆う）と共に、側方から覆う（＋Ｙ方向および－Ｙ方向に覆う）。第２外面カバー１６２は、Ｚ軸方向を厚さ方向とする板状部材であり、第１外面カバー１６１の上方の開放部分を覆う。
　上述した第１外面カバー１６１および第２外面カバー１６２は、請求項における締結支持部および外面カバーに相当する。また、袋体１１は、請求項における袋状部材に相当する。
　図３は、燃料電池１００が車両に搭載されている場合に燃料電池１００が受ける慣性力を示す説明図である。図３に示すように、第１外面カバー１６１は、車両が有するサイドメンバ５００に固定されている。この状態で、例えば、車両が正面衝突すると、サイドメンバ５００に直接接続されていない積層体１０１には、進行方向に向かう慣性力Ｆｇが加わる。したがって、積層体１０１を構成する各燃料電池セル１１０は、進行方向に向かってずれようとする。特に、各燃料電池セル１１０のうち、積層方向ＳＤ（Ｘ軸方向）における中央部分に位置する燃料電池セル１１０は、一対のターミナルプレート１２０から加えられる締結力が弱いため、より大きくずれようとする。ここで、積層体１０１の進行方向側には、衝撃伝達部１０が配置されており、衝撃伝達部１０を構成するダイラタント流体１２は、急激な変化に対しては固体のように振る舞う。このため、ダイラタント流体１２は、変形を抑えつつ、換言すると、慣性力Ｆｇの吸収を抑制しつつ、慣性力Ｆｇを第１外面カバー１６１に伝える。すると、第１外面カバー１６１は、慣性力Ｆｇと逆向きの応力ＦＢを衝撃伝達部１０に伝え、衝撃伝達部１０は、応力ＦＢを、衝撃保護体２０を介して積層体１０１に伝える。このため、積層体１０１における各燃料電池セル１１０の位置ずれの発生は抑制される。
　上述した衝突時とは異なり、例えば、燃料電池セル１１０の熱膨張等に起因して、各燃料電池セル１１０が積層方向ＳＤにゆっくりと変位した場合には、ダイラタント流体１２は流動体として振る舞い、燃料電池セル１１０の変位によって生じた隙間（燃料電池セル１１０と衝撃保護体２０との間）を埋めるように変形する。このように、燃料電池セル１１０と衝撃保護体２０との間の隙間の発生を抑制できるので、衝突発生時において、燃料電池セル１１０の位置ずれを抑えつつ、慣性力Ｆｇを、衝撃伝達部１０を介して第１外面カバー１６１に伝えることができる。
　以上説明した第１実施形態の燃料電池１００では、積層体１０１と第１外面カバー１６１または第２外面カバー１６２との間に、ダイラタント流体１２を含む衝撃伝達部１０が配置されているので、衝突等により積層体１０１に急激な力が加わった場合に、かかる力の吸収を抑えつつ、かかる力を第１外面カバー１６１又は第２外面カバー１６２に伝えることができる。また、かかる力の応力の吸収を抑えつつ、かかる応力を積層体１０１に伝えることができ、各燃料電池セル１１０の位置ずれを抑制できる。したがって、燃料電池セル１１０の位置ずれに起因する反応ガスや冷却媒体の漏れの発生を抑制できる。
　加えて、燃料電池セル１１０の熱膨張等に起因して各燃料電池セル１１０がゆっくりと変位しようとする場合には、衝撃伝達部１０は、かかる変位に追従して変形するので、燃料電池セル１１０の変位を妨げない。したがって、燃料電池セル１１０に余計な応力が加えられることを抑制でき、燃料電池セル１１０の耐久性を向上できる。また、衝撃伝達部１０は、燃料電池セル１１０の変位に追従して変形するので、燃料電池セル１１０の変位に起因する隙間の発生を抑制できる。このため、積層体１０１に急激な力が加わった場合に、上述した各燃料電池セル１１０の位置ずれをより安定して抑制できる。
　また、衝撃伝達部１０は、積層方向ＳＤを長手方向とする長尺形状を有するため、積層体１０１を構成する各燃料電池１００のうち、多くの燃料電池セル１１０に対応する位置に、ダイラタント流体１２を配置することができる。このため、多くの燃料電池セル１１０の位置ずれを抑制できる。
　また、衝撃伝達部１０の構成を、袋体１１の開口が第１外面カバー１６１または第２外面カバー１６２により塞がれ、袋体１１の内部にダイラタント流体１２が配置されている構成としているので、第１外面カバー１６１または第２外面カバー１６２を分解する場合に、ダイラタント流体１２が漏れ出ることを抑制でき、作業性を向上させることができる。
　また、衝撃伝達部１０と積層体１０１との間に衝撃保護体２０を配置するので、燃料電池１００に急激な力が加えられた際に、燃料電池セル１１０の角により袋体１１が損傷することを抑制できる。
Ｂ．第２実施形態：
　図４は、第２実施形態の燃料電池の断面図である。第２実施形態の燃料電池１００ａは、第１外面カバー１６１に接合されている３つの衝撃伝達部１０に代えて、第２衝撃伝達部１７を備えている点において、第１実施形態の燃料電池１００と異なり、他の構成は、燃料電池１００と同じであるので、詳細な説明を省略する。なお、第２実施形態では、第１実施形態における衝撃伝達部１０を、「第１衝撃伝達部１０」と呼ぶ。
　図４では、図１における１－１断面と同様な位置での燃料電池１００ａの断面を示す。図４に示すように、燃料電池１００ａは、第２衝撃伝達部１７を備えている。第２衝撃伝達部１７は、衝撃支持フィルム１５と、ダイラタント流体１６とにより構成されている。
　衝撃支持フィルム１５は、布状の部材であり、燃料電池１００ａの第１側面Ｓ１０、第２側面Ｓ２０、および第３側面Ｓ３０を連続して覆うように配置されている。衝撃支持フィルム１５は、上述した３つの側面Ｓ１０、Ｓ２０、およびＳ３０に接して配置されている３つの衝撃保護体２０と接して配置されている。これら３つの衝撃保護体２０と衝撃支持フィルム１５とは接着されている。衝撃支持フィルム１５は、第１実施形態の袋体１１と同じ材料により形成されている。衝撃支持フィルム１５の＋Ｚ方向の端部２１のＺ軸方向位置は、燃料電池セル１１０の第４側面Ｓ４０のＺ軸方向の位置とほぼ等しい。衝撃支持フィルム１５の端部２１は、第１外面カバー１６１および第２外面カバー１６２と接触していない。換言すると、衝撃支持フィルム１５の端部２１は自由端である。したがって、端部２１と第１外面カバー１６１との間には開口２２が形成されている。なお、衝撃支持フィルム１５のＸ軸方向の端部（＋Ｘ方向の端部および－Ｘ方向の端部）は、一対のターミナルプレート１２０に接合されている。
　第２実施形態において、ダイラタント流体１６は、衝撃支持フィルム１５と第１外面カバー１６１の内壁（側面Ｓ２、側面Ｓ３、および底面Ｓ４）と一対のターミナルプレート１２０とにより囲まれる空間に配置されている。したがって、第１外面カバー１６１における底面Ｓ４の全面と、側面Ｓ２の鉛直下方側の一部と、側面Ｓ３の鉛直下方側の一部とは、ダイラタント流体１６と直接接している。ダイラタント流体１６は、第１実施形態におけるダイラタント流体１２と同じ材料により形成されている。図４に示すように、ダイラタント流体１６の上端Ｓ５０のＺ軸方向の位置は、衝撃支持フィルム１５の端部２１（開口２２）のＺ軸方向の位置よりも下方である（低い）。
　第２外面カバー１６２には、第１実施形態と同様に、第１衝撃伝達部１０が接合されている。
　以上の構成を有する第２実施形態の燃料電池１００ａは、第１実施形態の燃料電池１００と同様な効果を有する。加えて、第２衝撃伝達部１７を形成する際には、衝撃保護体２０が接合された積層体１０１の周りに衝撃支持フィルム１５を配置し、衝撃支持フィルム１５と第１外面カバー１６１との間にダイラタント流体１６を注入すればよいので、第２衝撃伝達部１７を容易に形成できる。また、端部２１は自由端であり、端部２１と側面Ｓ２との間および端部２１と側面Ｓ３との間には開口２２が形成されているので、大きな力が第２衝撃伝達部１７に加えられた場合に、ダイラタント流体１６の圧力が上昇して、第２衝撃伝達部１７が裂けてしまうことを抑制できる。また、ダイラタント流体１６の上端Ｓ５０のＺ軸方向の位置（鉛直上方に向かう位置）は、衝撃支持フィルム１５の端部２１（開口２２）のＺ軸方向の位置により下方であるので、大きな力が第２衝撃伝達部１７に加えられた際に、ダイラタント流体１６が端部２１を越えて開口２２から飛び出すことを抑制できる。
Ｃ．第３実施形態：
　図５は、第３実施形態の燃料電池の分解斜視図である。第３実施形態の燃料電池１００ｂは、第２外面カバー１６２に代えて第２外面カバー１６２ａを備えている点と、４つの衝撃伝達部１０に代えて第３衝撃伝達部１０ａおよび第４衝撃伝達部１７ａを備えている点と、４つの衝撃保護体２０に代えて４つの衝撃保護体２０ａを備えている点とにおいて、第１実施形態の燃料電池１００と異なり、他の構成は、燃料電池１００と同じである。
　第２外面カバー１６２ａは、中央部に厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通孔１６３が形成されている点において、第１実施形態の第２外面カバー１６２と異なり、他の構成は、第２外面カバー１６２と同じであるので、詳細な説明を省略する。
　第３衝撃伝達部１０ａは、袋体１１ａと、ダイラタント流体１２ａとを備えている。袋体１１ａは、半球状の外観形状を有する点において、第１実施形態の袋体１１と異なり、他の構成および材料は、袋体１１と同じである。袋体１１ａの＋Ｚ方向の円形の端部は、第２外面カバー１６２ａの下側の面（積層体１０１に向いた面）の中央部分に接合されている。袋体１１ａと第２外面カバー１６２ａとで囲まれた空間は、貫通孔１６３と連通している。ダイラタント流体１２ａは、袋体１１ａと第２外面カバー１６２ａとで囲まれた空間に配置されている。ダイラタント流体１２ａの上端のＺ軸方向の位置は、第２外面カバー１６２ａの上側の面のＺ軸方向の位置よりも下方である（低い）。第３衝撃伝達部１０ａのＸ軸方向の長さは、積層体１０１のＸ軸方向の長さよりも短い。なお、ダイラタント流体１２ａは、第２外面カバー１６２ａに設けられた貫通孔１６３を介して、袋体１１ａの内部に注入される。
　第４衝撃伝達部１７ａは、衝撃支持フィルム１５ａと、ダイラタント流体１６ａとを備えている。衝撃支持フィルム１５ａは、長方形のフィルムを短辺方向に沿って撓ませて、側面Ｓ２と側面Ｓ３と底面Ｓ４とに沿って略Ｕ字型に変形させた形状を有する。衝撃支持フィルム１５ａの＋Ｚ方向の端を除く他の縁は、側面Ｓ２、側面Ｓ３、および底面Ｓ４のいずれかと接合されている。衝撃支持フィルム１５ａの＋Ｚ方向の端は、第１外面カバー１６１および第２外面カバー１６２と接合されていない。したがって、第４衝撃伝達部１７ａの＋Ｚ方向の端部には、開口２２ａが形成されている。衝撃支持フィルム１５ａの＋Ｚ方向の端のＺ軸方向の位置は、第１外面カバー１６１のＺ軸方向の端部よりも下方である（低い）。
　ダイラタント流体１６ａは、衝撃支持フィルム１５ａおよび側面Ｓ２により囲まれる空間と、衝撃支持フィルム１５ａおよび側面Ｓ３により囲まれる空間と、衝撃支持フィルム１５ａおよび底面Ｓ４により囲まれる空間とに配置されている。ダイラタント流体１６ａは、第１実施形態におけるダイラタント流体１２と同様な材料により形成されている。図５に示すように、ダイラタント流体１６ａの上端のＺ軸方向の位置は、開口２２ａのＺ軸方向の位置よりも下方である（低い）。
　衝撃保護体２０ａは、Ｘ軸方向の長さが第１実施形態の衝撃保護体２０のＸ軸方向の長さよりも短い点において、衝撃保護体２０と異なり、他の構成は、衝撃保護体２０と同じである。衝撃保護体２０ａのＸ軸方向の長さは、積層体１０１のＸ軸方向の長さよりも短い。衝撃保護体２０ａのＸ軸方向の長さとしては、例えば、数個から数十個分の燃料電池セル１１０のＸ軸方向の長さ（厚さ）と同程度とすることができる。各衝撃保護体２０ａは、積層体１０１のＸ軸方向における中央部分に対応する位置に配置されている。換言すると、各衝撃保護体２０ａは、少なくとも積層体１０１の中央の燃料電池セル１１０及びかかる燃料電池セル１１０から数個分だけ隣接する燃料電池セル１１０に対応する位置に配置されている。
　以上の構成を有する第３実施形態の燃料電池１００ｂは、第１実施形態の燃料電池１００と同様な効果を有する。すなわち、各燃料電池セル１１０のうち、急激な衝撃が加えられた際に位置ずれが生じ易い中央部分の燃料電池セル１１０に対応する位置に、第３衝撃伝達部１０ａおよび第４衝撃伝達部１７ａが配置されているので、これらの燃料電池セル１１０の位置ずれの発生を抑制できる。
　また、第３衝撃伝達部１０ａおよび第４衝撃伝達部１７ａのＸ軸方向の長さは、積層体１０１のＸ軸方向の長さに比べて短い。このため、第３衝撃伝達部１０ａおよび第４衝撃伝達部１７ａのＸ軸方向の長さを積層体１０１のＸ軸方向の長さと同等にする構成に比べて、第３衝撃伝達部１０ａおよび第４衝撃伝達部１７ａを小型化できる。それゆえ、燃料電池１００ｂの軽量化を実現できる。また、第３衝撃伝達部１０ａおよび第４衝撃伝達部１７ａのいずれにおいても、＋Ｚ方向の端部は開口しているので、上述した第２実施形態と同様に、第３衝撃伝達部１０ａまたは第４衝撃伝達部１７ａに大きな力が加えられた際に、ダイラタント流体１２ａまたはダイラタント流体１６ａの圧力が上昇して、袋体１１ａまたは衝撃支持フィルム１５ａが裂けてしまうことを抑制できる。
Ｄ．第４実施形態：
　図６は、第４実施形態の燃料電池の断面図である。第４実施形態の燃料電池１００ｃは、４つの衝撃伝達部１０に代えて、２０個の衝撃伝達部１０ｂを備えている点と、４つの衝撃保護体２０に代えて、４つの衝撃保護体３０を備えている点とにおいて、第１実施形態の燃料電池１００と異なり、他の構成は、燃料電池１００と同じであるので、詳細な説明を省略する。
　図７は、第４実施形態の燃料電池１００ｃにおける第１外面カバー１６１と、衝撃伝達部１０ｂとを示す斜視図である。図６および図７に示すように、第１外面カバー１６１の内側の側面Ｓ２、側面Ｓ３、および底面Ｓ４に、それぞれ５つの衝撃伝達部１０ｂが接合されている。また、図６に示すように、第２外面カバー１６２の内側の天井面Ｓ１に５つの衝撃伝達部１０ｂが接合されている。図６および図７に示すように、各衝撃伝達部１０ｂは、断面が半楕円形状である柱状の外観形状を有し、Ｘ軸方向に沿って延設されている。また、第２外面カバー１６２または第１外面カバー１６１において、各衝撃伝達部１０ｂは、互いに平行となるようにＺ軸方向またはＹ軸方向に所定の間隔を空けて並んで配置されている。
　図６および図７に示すように、第４実施形態の衝撃伝達部１０ｂは、袋体１１ｂと、ダイラタント流体１２ｂとを備えている。袋体１１ｂは、外観形状において第１実施形態の袋体１１と異なり、他の構成および材料は、袋体１１と同じである。したがって、袋体１１ｂは、開口を有し、かかる開口は、第２外面カバー１６２または第１外面カバー１６１によって塞がれている。
　ダイラタント流体１２ｂは、各袋体１１ｂと、第２外面カバー１６２または第１外面カバー１６１とで囲まれた空間に配置されている。ダイラタント流体１２ｂは、第１実施形態におけるダイラタント流体１２と同じ材料により形成されている。
　衝撃保護体３０は、布状の部材であり、衝撃伝達部１０ｂと積層体１０１における積層方向ＳＤに沿った各側面との間に配置されている。衝撃保護体３０は、衝撃伝達部１０ｂと対向する面において、衝撃伝達部１０ｂと部分的に接していない点において、第１実施形態の衝撃伝達部１０と異なり、他の構成および形成材料は、衝撃伝達部１０と同じである。各衝撃保護体３０において衝撃伝達部１０ｂと対向する面は、衝撃伝達部１０ｂの頂部（衝撃伝達部１０ｂにおいて第２外面カバー１６２または第１外面カバー１６１と接触する部分から積層体１０１に向かって最も離れた部分）とのみ接触し、他の部分は、衝撃伝達部１０ｂと接触していない。なお、衝撃保護体３０と衝撃伝達部１０ｂと接触部分は、第１実施形態の衝撃伝達部１０と衝撃保護体２０との接触部分と同様に、すべて接合されている。
　以上の構成を有する第４実施形態の燃料電池１００ｃは、第１実施形態の燃料電池１００と同様な効果を有する。また、積層体１０１の各面Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０、およびＳ４０を、複数の衝撃伝達部１０ｂにより支持するので、各面の支持力を向上できる。
Ｅ．第５実施形態：
　図８は、第５実施形態における燃料電池の構成を示す分解斜視図である。第５実施形態の燃料電池１００ｄは、積層体１０１ａおよび変形吸収部１０２の内部に締結支持マニホールドが形成されている点と、４つの締結支持部材１３０に代えて２つの締結支持部材４１、４２を備えている点と、４つの衝撃伝達部１０に代えて２つの衝撃伝達部１０ｃを備えている点と、４つの衝撃保護体２０に代えて２つの衝撃保護体３１を備えている点とにおいて、第１実施形態の燃料電池１００と異なり、他の構成は、燃料電池１００と同じである。
　図８に示すように、第５実施形態の燃料電池セル１１０ａは、厚さ方向に形成された２つの貫通孔１５７、１５８を備えている点において、第１実施形態の燃料電池セル１１０と異なり、他の構成は、燃料電池セル１１０と同じである。各燃料電池セル１１０の貫通孔１５７、１５８が積層方向ＳＤに重なることにより、積層体１０１ａの内部に、積層方向ＳＤに沿って２つのマニホールド（締結支持マニホールド）が形成されている。なお、図８では、図示の便宜上、２つの締結支持マニホールドを省略している。また、変形吸収部１０２において厚さ方向に図示しない２つの貫通孔が形成されている。これら２つの貫通孔は、各燃料電池セル１１０ａの貫通孔１５７、１５８とＸ軸方向に見て同じ位置に配置されている。
　２つの締結支持部材４１、４２は、図示しない締結支持マニホールド内に配置されている点、および外観形状が四角柱形状である点において、第１実施形態の締結支持部材１３０と異なり、他の構成は、締結支持部材１３０と同じである。なお、締結支持部材４１、４２の外観形状を、第１実施形態の締結支持部材１３０の外観形状と同様に、円柱形状としてもよい。
　図９は、第５実施形態における締結支持マニホールドと衝撃伝達部１０ｃと締結支持部材４１と衝撃保護体３１との断面を示す説明図である。なお、図９は、図２同様に、積層方向ＳＤと垂直な断面を示している。
　図９に示す締結支持マニホールド５７は、図８に示す各燃料電池セル１１０ａの貫通孔１５７が重なって形成されている。図９に示すように、第５実施形態の衝撃伝達部１０ｃは、締結支持マニホールド５７の内部に配置されている。衝撃伝達部１０ｃは、袋体１１ｃと、ダイラタント流体１２ｃとを備えている。袋体１１ｃは、Ｘ軸方向を長手方向とする筒状の外観形状を有し、締結支持部材４１を覆う。袋体１１ｃのＸ軸方向の２つの端は、一対のターミナルプレート１２０に接合されている。袋体１１ｃの材料は、第１実施形態の袋体１１の材料と同じである。
　ダイラタント流体１２ｃは、袋体１１ｃと締結支持部材４１の外部表面と一対のターミナルプレート１２０とにより囲まれる空間に配置されている。ダイラタント流体１２ｃは、第１実施形態におけるダイラタント流体１２と同じ材料により形成されている。
　衝撃保護体３１は、袋体１１ｃと同様な形状を有し、締結支持マニホールド５７の内部において、袋体１１ｃを覆って配置されている。衝撃保護体３１は、締結支持マニホールド５７（貫通孔１５７）を形成する各燃料電池セル１１０ａにおける各壁面（貫通孔１５７に面する各壁面）と、衝撃伝達部１０ｃとの間に配置されている。衝撃保護体３１は第１実施形態の衝撃保護体２０と同じ材料により形成されている。衝撃保護体３１は、締結支持マニホールド５７（貫通孔１５７）を形成する各燃料電池セル１１０ａにおける上述した各壁面に接合されている。なお、各燃料電池セル１１０ａの貫通孔１５８が重なることにより形成される図示しない締結支持マニホールドの内部の構造は、上述した締結支持マニホールド５７の内部の構造と同じであるので、説明を省略する。
　以上の構成を有する第５実施形態の燃料電池１００ｄは、第１実施形態の燃料電池１００と同様な効果を有する。すなわち、衝突等により短期間に積層体１０１ａに大きな慣性力が加えられた場合、ダイラタント流体１２ｃは固体のように振る舞うため、ダイラタント流体１２ｃは、変形を抑えつつ、換言すると、慣性力の吸収を抑制しつつ、慣性力を締結支持部材４１、４２に伝える。すると、締結支持部材４１、４２は、慣性力と逆向きの応力を衝撃伝達部１０ｃに伝え、衝撃伝達部１０ｃは、応力を、衝撃保護体３１を介して積層体１０１ａに伝える。このため、積層体１０１ａにおける各燃料電池セル１１０ａの位置ずれの発生を抑制できる。また、燃料電池セル１１０ａの熱膨張等に起因して、各燃料電池セル１１０ａが積層方向ＳＤにゆっくりと変位する場合には、ダイラタント流体１２ｃは流体として振る舞い、燃料電池セル１１０ａの変位によって生じた隙間（締結支持マニホールドを形成する壁面と、衝撃保護体３１との間）を埋めるように変形する。このようにして、締結支持マニホールドを形成する壁面と、衝撃保護体３１との間の隙間の発生を抑制できるので、衝突発生時において、燃料電池セル１１０ａの位置ずれを抑えつつ、慣性力を、衝撃伝達部１０ｃを介して締結支持部材４１、４２に伝えることができる。さらに、膨張または収縮に起因する燃料電池セル１１０ａの積層方向ＳＤへの変位を妨げないので、燃料電池セル１１０ａに余計な応力が加えられることを抑制でき、燃料電池セル１１０ａの耐久性を向上できる。
　なお、上述した第５実施形態において、締結支持部材４１，４２は、請求項における締結支持部および棒状部材に相当する。
Ｆ．変形例：
Ｆ１．変形例１：
　各実施形態における燃料電池１００、１００ａ～１００ｄの構成は、あくまでも一例であり、種々変形可能である。例えば、第１実施形態の袋体１１は開口が設けられ、かかる開口が第２外面カバー１６２の天井面Ｓ１または第１外面カバー１６１の側面Ｓ２、側面Ｓ３および底面Ｓ４に接合されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、袋体１１の開口が、第１外面カバー１６１および第２外面カバー１６２に代えて、積層体１０１の表面または衝撃保護体２０に接合されていてもよい。また、例えば、予めダイラタント流体１２が充填された密封された（開口を有さない）袋体を衝撃伝達部１０として用い、かかる衝撃伝達部１０を、積層体１０１（衝撃保護体２０）と第１外面カバー１６１との間、および積層体１０１（衝撃保護体２０）と第２外面カバー１６２との間に配置してもよい。この構成において、衝撃伝達部１０と第１外面カバー１６１との間、および衝撃伝達部１０と第２外面カバー１６２との間を接合しなくてもよい。また、この構成において、袋体１１内に全く余裕がないようにダイラタント流体１２を充填する構成に加えて、余裕をもってダイラタント流体１２を充填する（袋体１１内の体積よりも少ない体積のダイラタント流体１２を充填する）構成を採用してもよい。袋体１１に余裕を持ってダイラタント流体１２を充填する構成においては、袋体１１を、空気透過性が高く、かつ、ダイラタント流体１２の透過性が低い材料により形成することにより、外部から急激な力が加えられた際に、袋体１１内の空気を外部に逃がすることができる。このため、かかる袋体１１を用いた衝撃保護体は、第１実施形態の衝撃保護体２０と同様な作用および効果を奏することができる。
　また、第２実施形態の燃料電池１００ａにおいて、第１衝撃伝達部１０を省略してもよい。また、各実施形態の衝撃保護体２０、２０ａ、３０、および３１を省略してもよい。また、第４実施形態の燃料電池１００ｃにおいて、第２外面カバー１６２の天井面Ｓ１、および第１外面カバー１６１の側面Ｓ２、側面Ｓ３、および底面Ｓ４に配置される衝撃伝達部１０ｂの数は、５つであったが、５つに限らず任意の数としてもよい。また、第５実施形態の燃料電池１００ｄにおいて、２つの締結支持部材４１、４２に加えて、第１実施形態の４つの締結支持部材１３０を配置してもよい。
　また、各実施形態において、衝撃保護体２０，２０ａは、ダイラタント流体１２，１２ａ～１２ｄよりも剛性が低かったが、これに代えて、ダイラタント流体１２，１２ａ～１２ｄよりも剛性が高くてもよい。かかる構成によれば、衝撃保護体２０，２０ａにより、袋体１１，１１ａ～１１ｄの破れを抑制できることに加えて、燃料電池１００，１００ａ～１００ｄに対して応力が加えられた際に、積層体１０１，１０１ａに均一に力を加える（力を分散させる）ことができる。
Ｆ２．変形例２：
　図１０は、変形例における衝撃伝達部１０ｄの外観形状を示す説明図である。第４実施形態の衝撃伝達部１０ｂの外観形状は、図７に示すように、断面が半楕円形状の柱状の外観形状であったが、本発明はこれに限定されるものではない。図１０に示すように、衝撃伝達部１０ｄは、略円錐状の外観形状を有し、先端部は衝撃保護体３０に接し、底部に形成されている開口は、第２外面カバー１６２の天井面Ｓ１または第１外面カバー１６１の側面Ｓ２、側面Ｓ３および底面Ｓ４に接合されている。なお、図１０では、衝撃伝達部１０ｄ、および衝撃伝達部１０ｄと接合されている面のみを表わし、他の部位は省略している。
　衝撃伝達部１０ｄは、袋体１１ｄと、ダイラタント流体１２ｄとを備えている。袋体１１ｄの材料は、第１実施形態の袋体１１の材料と同じである。また、ダイラタント流体１２ｄの材料は、第１実施形態のダイラタント流体１２の材料と同じである。
　このような外観形状を有する衝撃伝達部１０ｄを用いた燃料電池は、第４実施形態の燃料電池１００ｃと同様な効果を有する。上述した変形例、第１実施形態、および第４実施形態からも理解できるように、第２外面カバー１６２の天井面Ｓ１、第１外面カバー１６１の側面Ｓ２、側面Ｓ３、および底面Ｓ４に接合する衝撃伝達部の外観形状として任意の形状を採用できる。
Ｆ３．変形例３：
　各実施形態の衝撃伝達部１０，１０ａ～１０ｄの積層方向ＳＤに沿った長さは、適宜変更してもよい。例えば、第１実施形態の衝撃伝達部１０、第４実施形態の衝撃伝達部１０ｂ、第５実施形態の衝撃伝達部１０ｃの積層方向ＳＤに沿った長さを、積層体１０１または積層体１０１ａの積層方向ＳＤに沿った長さよりも短くしてもよい。この構成では、各衝撃伝達部１０、１０ｂ、１０ｃを、積層体１０１または積層体１０１ａの積層方向に沿った中央部分に対応する位置に配置することが好ましい。また、図１０に示す変形例の燃料電池において、衝撃伝達部１０ｄが配置されている領域の積層方向ＳＤに沿った長さを、積層体１０１の積層方向ＳＤに沿った長さよりも短くしてもよい。この構成においても、衝撃伝達部１０ｄが配置される領域を、積層体１０１の積層方向に沿った中央部分に対応する位置に配置することが好ましい。
　また、第３実施形態の第３衝撃伝達部１０ａおよび第４衝撃伝達部１７ａの積層方向ＳＤに沿った長さを、積層体１０１の積層方向ＳＤに沿った長さと同程度としてもよい。
Ｆ４．変形例４：
　各実施形態では、ダイラタント流体１２、１２ａ～１２ｄは、いずれもシリコーンオイルとホウ酸の混合物に、微量の触媒を加えて高温環境下において混練および乾燥させて得られる材料を用いていたが、本発明はこれに限定されるものではない。任意の「流体と固形粉体の混合物」を、ダイラタント流体１２、１２ａ～１２ｄの材料として用いることができる。流体としては、上述した「シリコーンオイルとホウ酸の混合物に、微量の触媒を加えて高温環境下において混練および乾燥させて得られる材料」の他、水を採用することもできる。また、固形粉体として、シリカや、樹脂粉体や、砂や、片栗粉などを採用することもできる。
Ｆ５．変形例５：
　各実施形態では、積層体１０１，１０１ａの積層方向ＳＤに沿った４つの面Ｓ１０～Ｓ４０は、いずれも第１外面カバー１６１および第２外面カバー１６２により全て覆われていたが、これらの４つの面のうち、少なくとも１つの面は、第１外面カバー１６１または第２外面カバー１６２により部分的に覆われる構成を採用してもよい。このような構成においても、かかる面において、第１外面カバー１６１または第２外面カバー１６２により覆われる部分に対応して、衝撃伝達部１０，１０ａ～１０ｄが配置されることにより、各燃料電池セル１１０，１１０ａの位置ずれを抑制できる。
　また、各実施形態において、積層体１０１，１０１ａの積層方向ＳＤと垂直な断面の形状は矩形であったが、任意の形状としてもよい。この場合、第１外面カバー１６１および第２外面カバー１６２の外観形状として、積層体１０１，１０１ａの積層方向に沿った側面の少なくとも一部を覆う任意の形状を採用できる。
Ｆ６．変形例６：
　第２実施形態において、衝撃支持フィルム１５の端部２１のＺ軸方向位置は、燃料電池セル１１０の第４側面Ｓ４０のＺ軸方向の位置にほぼ等しかったが、本発明はこれに限定されるものではない。衝撃支持フィルム１５の端部２１のＺ軸方向位置を、燃料電池セル１１０の第４側面Ｓ４０のＺ軸方向の位置よりも－Ｚ方向にずれた位置（すなわち、鉛直下方の位置）としてもよい。すなわち一般には、衝撃支持フィルム１５として、積層体１０１の第１側面Ｓ１０と、積層体１０１の第２側面Ｓ２０における鉛直下方側の少なくとも一部と、積層体１０１の第３側面Ｓ３０における鉛直下方側の少なくとも一部とを連続して覆う布状部材を、本発明の燃料電池に採用してもよい。
Ｆ７．変形例７：
　第２実施形態において、衝撃支持フィルム１５の端部２１は自由端であったが、端部２１を、第１外面カバー１６１と第２外面カバー１６２と積層体１０１とのうちのいずれかに接合させ、開口を有しない構成としてもよい。同様に、第３実施形態において、衝撃支持フィルム１５ａの＋Ｚ方向の端を、第１外面カバー１６１または第２外面カバー１６２に接合させ、開口２２ａを設けない構成としてもよい。
Ｆ８．変形例８：
　各実施形態では、燃料電池１００、１００ａ－１００ｄは、電気自動車に搭載されていたが、電気自動車に代えて、ハイブリッド自動車や、船舶や、ロボットなどの各種移動体に適用することもできる。また、燃料電池１００および１００ａを定置型電源として用いることもできる。
Ｆ９．変形例９：
　各実施形態では、燃料電池１００、１００ａ－１００ｄが載置された状態において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向（＋Ｙ方向および－Ｙ方向）は、水平面と平行な方向であり、また、＋Ｚ方向は鉛直上方向を示し、－Ｚ方向は鉛直下方向を示していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、水平面と交わる面と平行な方向であってもよい。また、Ｚ軸方向は、鉛直方向からずれた方向であってもよい。換言すると、燃料電池１００、１００ａ－１００ｄの第１側面Ｓ１０および第４側面Ｓ４０が水平面と平行でなくてもよい。また、燃料電池１００、１００ａ－１００ｄの第２側面Ｓ２０および第３側面Ｓ３０が鉛直方向と平行でなくてもよい。
　本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
　　１０…衝撃伝達部（第１衝撃伝達部）
　　１０ａ…第３衝撃伝達部
　　１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…衝撃伝達部
　　１１，１１ａ～１１ｄ…袋体
　　１２，１２ａ～１２ｄ…ダイラタント流体
　　１５，１５ａ…衝撃支持フィルム
　　１６，１６ａ…ダイラタント流体
　　１７…第２衝撃伝達部
　　１７ａ…第４衝撃伝達部
　　１８…側壁部
　　１９…主壁部
　　２０，２０ａ…衝撃保護体
　　２１…端部
　　２２，２２ａ…開口
　　３０…衝撃保護体
　　３１…衝撃保護体
　　４１，４２…締結支持部材
　　５７…締結支持マニホールド
　　１００，１００ａ～１００ｄ…燃料電池
　　１０１，１０１ａ…積層体
　　１０２…変形吸収部
　　１１０，１１０ａ…燃料電池セル
　　１１１…膜電極接合体
　　１１２…セパレータ
　　１２０…ターミナルプレート
　　１２１…接続口
　　１３０…締結支持部材
　　１５１…酸化剤ガス供給流路
　　１５２…酸化剤ガス排出流路
　　１５３…燃料ガス供給路
　　１５４…燃料ガス排出流路
　　１５５…冷却媒体供給流路
　　１５６…冷却媒体排出流路
　　１５７，１５８…貫通孔
　　１６１…第１外面カバー
　　１６２，１６２ａ…第２外面カバー
　　１６３…貫通孔
　　１９０…縁部
　　５００…サイドメンバ
　　Ｓ１…天井面
　　Ｓ２…側面
　　Ｓ３…側面
　　Ｓ４…底面
　　ＦＢ…応力
　　ＳＤ…積層方向
　　Ｆｇ…慣性力
　　Ｓ１０…第１側面
　　Ｓ２０…第２側面
　　Ｓ３０…第３側面
　　Ｓ４０…第４側面

Claims (6)

  1. 　燃料電池であって、
    　複数の燃料電池セルが積層された構造を有する積層体と、
    　前記複数の燃料電池セルの積層方向に沿って延設され、前記積層体を前記積層方向に締結するための締結支持部と、
    　ダイラタント流体を含み、前記積層体と前記締結支持部との間において、前記複数の燃料電池セルのうちの前記積層方向に沿って連続する複数の燃料電池セルに対応する位置に配置されている衝撃伝達部と、
    　を備える、燃料電池。
  2. 　請求項１に記載の燃料電池において、
    　前記締結支持部は、前記積層方向に沿って前記積層体の側面の少なくとも一部を覆う外面カバーを有する、燃料電池。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の燃料電池において、
    　前記積層体には、前記積層方向に沿って貫通孔が延設されており、
    　前記締結支持部は、前記貫通孔に配置されている棒状部材を有する、燃料電池。
  4. 　請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料電池において、
    　前記衝撃伝達部は、前記ダイラタント流体が収容されている袋状部材を有する、燃料電池。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の燃料電池において、さらに
    　前記衝撃伝達部と前記積層体との間に配置された衝撃保護部を備える、燃料電池。
  6. 　請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の燃料電池において、
    　前記衝撃伝達部は、前記積層体の前記積層方向に沿った中央部分を構成する複数の燃料電池セルに対応する位置に配置されている、燃料電池。
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