(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化を図ることのできる燃料電池スタックを提供する。【解決手段】  単セル１４を積層し、積層した単セルの両端に単セルに所定面圧を負荷するように締め付けるエンドプレート１１ａ、１１ｂを設置した燃料電池スタックにおいて、燃料電池スタックを覆う絶縁材からなるカバー１５を設け、このカバー内面に配線１６を配設し、所定の前記単セルに単セルの発電特性検出用のセル側接触端子１８を設け、このセル側接触端子と前記カバー内面に施された配線とが接続するように構成し、前記配線を用いて単セルの発電特性を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子電解質膜と、この高分子電解質膜を挟持する陽極と陰極とからなる膜・電極結合体と、この膜・電極結合体を挟持するセパレータとから構成される単セルと、
積層した前記単セルを積層方向に締め付ける一対のエンドプレートとからなる燃料電池スタックにおいて、
前記積層した単セルを覆う絶縁材からなるカバーと、
所定の前記単セルに発電特性を検出するためのセル側接触端子とを設け、
前記カバー内面に配線を施し、前記セル側接触端子と前記カバー内面に施された配線とが接続するように構成し、
前記配線を用いて単セルの発電特性を検出することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
前記配線は、プリント配線であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記配線は、絶縁処理されることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記配線の端部に配線側接触端子を設け、この配線側接触端子と前記セル側接触端子とが接続することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記配線側接触端子は、前記カバー内面に一体的に固定され、前記セル側接触端子と接触することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
前記配線側接触端子と前記セル側接触端子との接触面の面積を、一方の接触端子の面積が他方より大きくしたことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池スタック。
【請求項７】
前記セル側端子は、前記単セルの所定の外周面に設けられるとともに、各セル側端子は前記単セルの積層方向に対して直交方向に互いにオフセットして設けられることを特徴とする請求項１または４に記載の燃料電池スタック。
【請求項８】
前記カバーは、前記エンドプレート間に掛け渡され、固定されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項９】
前記エンドプレートは、前記単セルに所定の面圧が生じるように締め付けることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタック、特に燃料電池スタックの小型化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料が有する化学エネルギを直接電気エネルギに変換する装置であり、固体高分子膜からなる電解質層の両面に設けられた一対の電極のうち陽極に水素を含有する燃料ガスを供給するとともに、他方の陰極に酸素を含有する酸化剤ガスを供給し、これら一対の電極の高分子膜側の表面で生じる下記の電気化学反応を利用して電極から電気エネルギを取り出すものである（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
陽極反応：    Ｈ2  →  ２Ｈ+  ＋  ２ｅ-                          （１）
陰極反応：    ２Ｈ+  ＋  ２ｅ-  ＋  （１／２）Ｏ2  →  Ｈ2Ｏ      （２）
ここで、陽極に供給する燃料ガスは、水素貯蔵装置から直接供給する方法、水素を含有する燃料を改質して改質した水素含有ガスを供給する方法が知られている。水素貯蔵装置としては、高圧ガスタンク、液化水素タンク、水素吸蔵合金タンク等がある。水素を含有する燃料としては、天然ガス、メタノール、ガソリン等が考えられる。陰極に供給する酸化剤ガスとしては、一般的に空気が利用されている。
【０００４】
この燃料電池からの電力を用いて駆動源としてのモータにより走行する車両が研究開発されている。このような車両に搭載される燃料電池システムにおいては、燃料電池システムの軽量化および小型化が要求される。
【０００５】
また、セルの発電量を制御する燃料ガスと酸化剤ガスの流量制御を行うため、さらにはセルの異常電圧を検出した場合にモータを保護するために、燃料電池を構成する各セル毎の出力電圧が検出される。
【０００６】
各セルの出力電圧を検出する手段として、セルに設けられた電圧接点を押さえる電圧接点押さえを別部品として設け、この電圧接点押さえとセルの電圧接点を接続して出力電圧を検出する技術がある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−１０６９１４号公報
【特許文献２】特開２００３−８６２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、セルの電圧接点と接続する電圧接点押さえを新たに燃料電池の構成部品に追加するため、燃料電池の大型化を招くことになるという課題がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、セルの出力電圧検出のための大型化を抑制する燃料電池スタックを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、積層した単セルを積層方向に締め付ける一対のエンドプレートを設置した燃料電池スタックにおいて、前記燃料電池スタックを覆う絶縁材からなるカバーと、所定の前記単セルに単セルの発電特性を検出するためのセル側接触端子とを設け、前記カバー内面に配線を施し、前記セル側接触端子と前記カバー内面に施された配線とが接続するように構成し、前記配線を用いて単セルの発電特性を検出する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、単セルの接触端子に接続する配線をカバー内面に施したことにより、従来技術のように接点に接続する別部品を設ける必要がなく、燃料電池スタックの小型化、軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、複数のセル１４を積層して構成される燃料電池スタックの構成を示す断面図であり、積層された複数のセル１４を両側から挟み込むように一対のエンドプレート１１ａ、１１ｂが設置される。エンドプレート１１ａ、１１ｂは図示しない締結部材により、積層したセル１４を所定の面圧で保持する。ここでセル１４は、いわゆる単セルであって、単セルは図示しない高分子電解質膜と、この膜を挟持する陽極と陰極とからなる膜・電極結合体と、この膜・電極結合体を挟持するセパレータとから構成される。
【００１３】
図に示すようにエンドプレート１１ａ、１１ｂとセル１４との間には、絶縁板１２、集電板１３が配置されている。さらに、積層した単セル１４の全体またはその一部を覆うように、両端のエンドプレート１１ａ、１１ｂ間に掛け渡され、固定される薄板状の絶縁材からなるカバー１５が設けられている。
【００１４】
図２に示すように、カバー１５には燃料電池スタックの各単セルの出力電圧を検出するためのプリント配線１６ａが形成される。ここで、プリント配線とは、回路設計に基づいて部品間を接続するために導体パターンを絶縁基板（絶縁部材）の表面または表面とその内部にプリントによって形成された配線をいう。プリント配線１６ａの端部は、配線側接触端子１７ａと絶縁被覆された電線１６ｂを介して接続する。配線側接触端子１７ａは、セル１４に設けられたセル側接触端子１８に接続する。なお、図３に示すように、カバー１５に形成されたプリント配線１６ａを絶縁被覆するために、絶縁コーティング１９がプリント配線１６ａ上に施される。
【００１５】
積層したセル１４には所定数のセル毎にセル側接触端子１８が設置され、配線側接触端子１７ａと接続して、セル１４の出力電圧をプリント配線１６ａを通じて外部で検出し、燃料電池スタックへの燃料ガス等の供給量の制御やセルの異常の検出に用いる。
【００１６】
このように燃料電池スタックのセル１４の出力電圧を検出するためにプリント配線をスタックを覆うカバー１５に設けたため、配線および配線の固定用部材を別部材として設ける必要がなく、燃料電池の小型化および軽量化を図ることができる。
【００１７】
また、プリント配線を用いることにより、単体の配線をその固定部材に取り付ける作業が省略されるので、作業性を向上することができる。また、プリント配線を用いることにより、誤配線の可能性を排除することができ、適切なセルの出力電圧を検出して、燃料電池の信頼性を向上することができる。
【００１８】
なお、プリント配線１６ａと電線１６ｂとの接続は、コネクタやはんだ付けによって接続され、または電線１６ｂをプリント配線１６ａの延長とすることも可能である。また、プリント配線に代えて、電線１６ｂを延長してカバー１５に取り付けることも可能である。
【００１９】
図３は、配線側接触端子の構成の一例を示す図である。この実施例では、配線側接触端子１７ｂはカバー１５内側に固定されて構成され、固定された状態でセル側接触端子１８に接続するように形状が設定される。
【００２０】
この実施例では、配線側接触端子１７ｂをカバー１５に固定するため、プリント配線１６ａに直接接続することができ、電線１６ｂを省略することで、部品点数の削減、軽量化、コストの削減を図ることが可能となり、さらには燃料電池スタックの組み立て時の出力密度を向上することができる。
【００２１】
図４は、配線側接触端子の構成の他の一例を示す図である。図４に示す配線側接触端子１７ｃは、図３の配線側接触端子と同様にカバー１５に固定されている。配線側接触端子１７ｃは、セル側接触端子１８と積層方向に摺接しているが、この配線側接触端子１７ｃの接触面積がセル側接触端子１８の接触面積に対して、所定寸法だけ大きく設けられる。このように一方の接触端子の接触面積を大きくすることにより、接触端子間の接触を容易にしている。したがって、一方の接触端子の接触面積に寸法余裕を持たせることにより、構成部品寸法の誤差や組み立て誤差を吸収することが可能となり、組み立て作業性の効率化を図るとともに、接触端子の接触の信頼性を向上させることができる。
【００２２】
図５は、接触端子部の配置の一例を示すものである。配線側接触端子１７ｃと接触するセル側接触端子１８は、セルの外周面の所定の面に設けられるが、積層方向に対して直線状に形成される必要はなく、図に示すように所定の外周面において積層方向に対して直交方向に互いにオフセットして形成してもよい。このように接触端子をオフセットして配置することにより、セルの積層による組み立て誤差を考慮した接触端子の配置とすることができるとともに、隣接したセルそれぞれセルに接触端子を設置することができ、それぞれのセルでの出力電圧を検出することができる。
【００２３】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施例の燃料電池スタックの構成図である。
【図２】接触端子部の構成図である。
【図３】配線側接触端子部の構成図である。
【図４】配線側接触端子部とセル側接触端子部の詳細図である。
【図５】配線側接触端子部とセル側接触端子部の配置の一例である。
【符号の説明】
【００２５】
１１ａ  エンドプレート
１１ｂ  エンドプレート
１２  絶縁板
１３  集電板
１４  単セル
１５  カバー
１６ａ  プリント配線
１６ｂ  電線
１７ａ  配線側接触端子
１７ｂ  配線側接触端子
１８  セル側接触端子
１９  絶縁コーティング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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