(57)【要約】【課題】  セルモニタ基板の耐久性を向上させることができる燃料電池の基板支持構造体を提供する。【解決手段】  ブラケット２０に複数の基板１６，１７を、隣り合うブラケット２０と基板１６とが間隔をあけ、且つ隣り合う基板１６，１７同士が間隔をあけるように積層状に支持するものであって、各基板１６，１７を支持する各スペーサ２３，２４が互いに積層方向に非連続となっている。その結果、ブラケット２０に生じた反りと複数のスペーサ２３，２４のバラツキとが積層方向において直接累積されてしまうことがなくなり、ブラケット２０から遠い位置にある基板１７であってもその伸縮変形が抑制可能となる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラケットに複数のセルモニタ基板を、隣り合うブラケットとセルモニタ基板とが間隔をあけ、且つ隣り合うセルモニタ基板同士が間隔をあけるように積層状に支持してなる燃料電池の基板支持構造体であって、
各セルモニタ基板を支持する各支持部材が互いに積層方向に非連続であることを特徴とする燃料電池の基板支持構造体。
【請求項２】
前記ブラケットに取り付けられる別々の支持部材で前記各セルモニタ基板を互いに独立させて支持してなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池の基板支持構造体。
【請求項３】
前記各セルモニタ基板のうち前記ブラケット側のセルモニタ基板に、前記ブラケットとは反対側のセルモニタ基板を支持する支持部材を通過させる切欠部を形成してなることを特徴とする請求項２記載の燃料電池の基板支持構造体。
【請求項４】
前記ブラケットに、該ブラケットと隣り合うセルモニタ基板を第１の支持部材で支持するとともに、該セルモニタ基板に前記ブラケットとは反対側のセルモニタ基板を第２の支持部材で支持してなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池の基板支持構造体。
【請求項５】
ブラケットに複数の基板を、隣り合うブラケットと基板とが間隔をあけ、且つ隣り合う基板同士が間隔をあけるように積層状に支持してなる基板支持構造体であって、
各基板を支持する各支持部材が互いに積層方向に非連続であることを特徴とする基板支持構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセルモニタ基板を支持する燃料電池の基板支持構造体に係り、特に、セルモニタ基板の耐久性向上に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギ源とした燃料電池システムが注目されている。このような燃料電池システムにおいては、通常、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電するセルを所要数積層した燃料電池スタックが用いられ、その制御のために各セルの電圧を監視するセルモニタが設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３６７６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のようなセル電圧監視用のセルモニタは、各セルの発電電圧の安定性が十分でない虞があることに起因してモニタすべきチャンネル数が多いことと、搭載スペースの制約上の理由から、図８に示すように、複数の基板１００，１０１に分けて、これらを取付用のブラケット１０２に積層状に支持するようになっている。具体的には、取付用のブラケット１０２に支持部材１０３を加締める等して基板１００を支持し、この基板１００に支持部材１０３と同軸をなす支持部材１０４を介して次の基板１０１を取り付けるようになっている。
【０００４】
しかしながら、支持部材１０３を加締めた際にブラケット１０２に反りが生じる場合があることに加え、各支持部材１０３，１０４は、それぞれ製造時に生じる寸法的なバラツキを持っているので、上記構造であると、ブラケット１０２から遠い位置にある基板１０１には、複数の支持部材１０３，１０４のバラツキが積層方向において直接累積されることになってしまう。これにより、ブラケット１０２から遠い位置にある基板１０１の伸縮変形が大きくなって、その耐久性が低下してしまう可能性があった。
【０００５】
そこで、本発明は、セルモニタ基板の耐久性を向上させることができる燃料電池の基板支持構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る燃料電池の基板支持構造体は、ブラケットに複数のセルモニタ基板を、隣り合うブラケットとセルモニタ基板とが間隔をあけ、且つ隣り合うセルモニタ基板同士が間隔をあけるように積層状に支持してなるものであって、各セルモニタ基板を支持する各支持部材が互いに積層方向に非連続であることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成とすることによって、ブラケットに生じる反りと複数の支持部材のバラツキとが積層方向において直接累積されてしまうことがなくなり、ブラケットから遠い位置にあるセルモニタ基板であってもその伸縮変形が抑制可能となる。また、各支持部材が互いに積層方向に非連続であると、少なくとも１つのセルモニタ基板については、その隅部（セルモニタ基板が矩形である場合には四隅）が支持部材による強制的な拘束から開放される。さらに、各セルにおける発電電圧の安定性が十分でない虞のある燃料電池を車両等の移動体に搭載する際の制約が緩和される。
【０００８】
この場合、前記ブラケットに取り付けられる別々の支持部材で各セルモニタ基板を互いに独立させて支持するのが好ましい。
【０００９】
かかる構成とすることによって、ブラケットの反りと複数の支持部材のバラツキとが積層方向において累積されてしまうことがより一層抑制されるようになり、ブラケットから遠い位置にあるセルモニタ基板であってもその伸縮変形を一層抑制可能となる。
【００１０】
また、この場合、前記各セルモニタ基板のうち前記ブラケット側のセルモニタ基板に、前記ブラケットとは反対側のセルモニタ基板を支持する支持部材を通過させる切欠部を形成するのが、さらに好ましい。
【００１１】
かかる構成とすることによって、ブラケット側に配置されるセルモニタ基板の面積を、支持部材との干渉を防止しつつ確保することができ、その実装面積を確保できる。
【００１２】
他方、前記ブラケットに、該ブラケットと隣り合うセルモニタ基板を第１の支持部材で支持するとともに、該セルモニタ基板に前記ブラケットとは反対側のセルモニタ基板を第２の支持部材で支持しても良い。
【００１３】
かかる構成とすることによって、実装面積確保のためにブラケット側のセルモニタ基板に切欠部を設ける必要がなくなるため、各セルモニタ基板の形状を統一化し得て、セルモニタ基板の生産性を向上できる。また、第１の支持部材および第２の支持部材の長さを短くすることができるため、軽量化が図れる。
【００１４】
加えて、本発明は、ブラケットに複数の基板を、隣り合うブラケットと基板とが間隔をあけ、且つ隣り合う基板同士が間隔をあけるように積層状に支持してなる基板支持構造体であって、各基板を支持する各支持部材が互いに積層方向に非連続であることを特徴とする
【００１５】
かかる構成とすることによって、ブラケットに生じる反りと複数の支持部材のバラツキとが積層方向において直接累積されてしまうことがなくなり、ブラケットから遠い位置にある基板であってもその伸縮変形が抑制可能となる。また、各支持部材が互いに積層方向に非連続であると、少なくとも１つの基板については、その隅部（基板が矩形である場合には四隅）が支持部材による強制的な拘束から開放される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ブラケットから遠い位置にあるセルモニタ基板であってもその伸縮変形が抑制可能となるため、セルモニタ基板の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明に係る燃料電池の基板支持構造体の第１実施形態を図１〜図３を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１は、燃料電池１０を概略的に示すものである。この燃料電池１０は、燃料電池自動車の車載発電システムや、船舶、航空機、電車等のあらゆる移動体、歩行ロボット用の発電システム、さらには、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システム等に適用される。
【００１９】
燃料電池１０は、燃料ガス及び酸化ガスの供給を受けて発電するセル１１を所要数積層してなる燃料電池スタックとして構成されており、燃料電池１０には、各セル１１での電圧を測定するためにセルモニタ１２が設けられている。このセルモニタ１２は、各セル１１に接続される電圧検出用のセンサ部１５と、各センサ部１５で検出された電圧を制御用信号にする制御用の複数、具体的には二枚の基板（セルモニタ基板）１６，１７と、各センサ部１５と各基板１６，１７とを接続させて各センサ部１５からの電圧信号を各基板１６，１７に送る図示略のワイヤハーネスとを有している。
【００２０】
図２に示すように、上記した二枚の基板１６，１７は、同じ大きさの略矩形状をなしており、同様に略矩形状をなす取付用のブラケット２０に対して、隣り合うブラケット２０と基板１６とが互い間隔をあけて平行をなし、且つ隣り合う基板１６，１７同士が互いに間隔をあけて平行をなすように積層状に設けられている。なお、燃料電池１０のセルモニタ１２はモニタすべきチャンネル数が多いことと搭載スペースの制約上の理由からこのように基板を二枚の基板１６，１７に分けている。
【００２１】
ブラケット２０は、必ずしも同一面内に延びる板状部材に限定されるものではないが、本実施形態においては軽量な薄板からなり、図３に示すように、その厚さ方向に貫通する取付穴２２が、ブラケット２０の周縁部に沿って所定のピッチで複数形成されていると共に、各取付穴２２には、長短二種類のスペーサ（支持部材）２３，２４が交互に配設されるようにして取り付けられている。
【００２２】
短いスペーサ２３は、一端側の加締軸部２６を取付穴２２に挿通させこの加締軸部２６よりも大径の大径軸部２７の端面をブラケット２０に当接させた状態で、ブラケット２０から突出する加締軸部２６を加締めることでブラケット２０に取り付けられている。また、短いスペーサ２３は、大径軸部２７の加締軸部２６とは反対側が大径軸部２７よりも小径の小径軸部２８となっており、この小径軸部２８の大径軸部２７とは反対に軸線方向に沿ってネジ穴２９が形成されている。
【００２３】
同様に、長いスペーサ２４も、一端側の加締軸部３１を取付穴２２に挿通させこの加締軸部３１よりも大径の大径軸部３２の端面をブラケット２０に当接させた状態で、ブラケット２０から突出する加締軸部３１を加締めることでブラケット２０に取り付けられる。また、長いスペーサ２４は、大径軸部３２の加締軸部３１とは反対側が大径軸部３２よりも小径の小径軸部３３となっており、この小径軸部３３の大径軸部３２とは反対に軸線方向に沿ってネジ穴３４が形成されている。
【００２４】
ブラケット２０と隣り合って配設される基板１６の周縁部には、基板１６がブラケット２０に対し面方向の位置を合わせた状態で短いスペーサ２３と重なる位置に、厚さ方向に貫通する取付穴３７が形成されている。そして、基板１６の取付穴３７の位置を、ブラケット２０に取り付けられた短い各スペーサ２３に合わせた状態で、スペーサ２３とは反対側から取付穴３７にビス３８を挿入し、ビス３８をスペーサ２３のネジ穴２９に螺合させる。
【００２５】
これにより、基板１６はスペーサ２３の小径軸部２８の先端面２８ａとビス３８の締付面３８ａとで挟持されることになる。つまり、基板１６が、ブラケット２０にスペーサ２３を介して取り付けられる。
【００２６】
ここで、基板１６の周縁部には、このようにブラケット２０に短いスペーサ２３を介して取り付けられた状態で、ブラケット２０の取付穴２２に取り付けられた長いスペーサ２４を逃げるための切欠部４０が隣り合う取付穴３７の間位置に形成されている。
【００２７】
この基板１６と隣り合って配設される、ブラケット２０に対し反対側（遠い側）の基板１７の周縁部には、ブラケット２０及び基板１６に対し面方向の位置を合わせた状態で各スペーサ２４と重なる位置に、厚さ方向に貫通する取付穴４２が形成されている。そして、基板１７の取付穴４２の位置を、ブラケット２０に取り付けられた長い各スペーサ２４に合わせた状態で、スペーサ２４とは反対側から取付穴４２にビス４３を挿入し、ビス４３をスペーサ２４のネジ穴３４に螺合させる。
【００２８】
これにより、基板１７はスペーサ２４の小径軸部３３の先端面３３ａとビス４３の締付面４３ａとで挟持されることになる。つまり、基板１７が、ブラケット２０にスペーサ２４を介して取り付けられる。
【００２９】
以上により、第１実施形態においては、基板１６を支持するスペーサ２３と基板１７を支持するスペーサ２４とが、互いにブラケット２０及び基板１６，１７の面方向にずれており、よって、互いにこれらの積層方向に非連続（非同軸）となっている。そして、より具体的には、基板１６はブラケット２０に短いスペーサ２３で、基板１７はブラケット２０にスペーサ２３とは別の長いスペーサ２４で支持されている。さらに、ブラケット２０側の基板１６には、ブラケット２０とは反対側の基板１７を支持するスペーサ２４を通過させる切欠部４０が形成されている。
【００３０】
以上に述べた第１実施形態によれば、各基板１６，１７を支持する各スペーサ２３，２４が、互いにブラケット２０及び基板１６，１７の積層方向に非連続となっているため、ブラケット２０にスペーサ２３を加締めた際に当該ブラケット２０に生じた反りや、複数のスペーサ２３，２４のバラツキが積層方向において直接累積されてしまうことがなくなる。
【００３１】
よって、ブラケット２０から遠い位置にある基板１７であってもその伸縮変形が抑制可能となる。したがって、両基板１６，１７の耐久性を向上させることができる。
【００３２】
特に、上記のように、ブラケット２０に取り付けられる別々のスペーサ２３，２４で各基板１６，１７を支持しているため、ブラケット２０の反りや複数のスペーサ２３，２４のバラツキが積層方向において累積されてしまうことがより一層抑制され、しかも、ブラケット２０から遠い基板１７については、その四隅を外した位置にてスペーサ２４を介して支持させているので、当該四隅でのスペーサ２４による強制的な拘束から開放されている。
【００３３】
よって、ブラケット２０から遠い位置にある基板１７であっても、その伸縮変形を一層抑制可能となる。したがって、両基板１６，１７の耐久性を一層向上させることができる。
【００３４】
また、ブラケット２０側の基板１６に、ブラケット２０とは反対側の基板１７を支持する長いスペーサ２４を通過させる切欠部４０が形成されているため、ブラケット２０側の基板１６の面積を、長いスペーサ２４との干渉を防止しつつ確保することができ、基板１６の電子部品実装のための実装面積を確保できる。
【００３５】
次に、本発明に係る基板支持構造及びこれを用いた燃料電池のセルモニタの第２実施形態を、第１実施形態との相違部分を中心に主に図４〜図７を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。
【００３６】
第２実施形態では、図４に示すように、ブラケット２０に、これと隣り合う基板１６を支持するとともに、この基板１６に、ブラケット２０とは反対側の基板１７を支持する。ブラケット２０には、図５に示すように、第１実施形態と同様の取付穴２２が、ブラケット２０の周縁部に沿って第１実施形態よりも長いピッチで複数形成されており、各取付穴２２には、第１実施形態の短いスペーサ（第１の支持部材）２３が加締めて取り付けられている。
【００３７】
そして、ブラケット２０と隣り合って配設される基板１６には、第１実施形態と同様にブラケット２０に対し面方向の位置を合わせた状態で短いスペーサ２３と重なる位置に、厚さ方向に貫通する取付穴３７が形成されている。基板１６は、第１実施形態と同様、各取付穴３７の位置を、ブラケット２０に取り付けられた各スペーサ２３に合わせた状態で、スペーサ２３と、スペーサ２３とは反対側から取付穴３７に挿入されてネジ穴２９に螺合されるビス３８と挟持されることになる。
【００３８】
第２実施形態の基板１６の周縁部には、切欠部４０は形成されておらず、その代わりに、厚さ方向に貫通する取付穴４６が、所定のピッチで複数形成されている。そして、これらの取付穴４６には、スペーサ（支持部材，第２の支持部材）４７が取り付けられている。
【００３９】
このスペーサ４７は、軸部４８と、この軸部４８の一端側から軸線方向に突出するこの軸部４８よりも小径のネジ軸部４９と、軸部４８の他端側に軸線方向に沿って形成されたネジ穴５０とを有しており、一端側のネジ軸部４９を基板１６の取付穴４６に挿通させ軸部４８の端面４８ａを基板１６に当接させた状態で、基板１６から突出するネジ軸部４９にナット５１を螺合させると、軸部４８の端面４８ａとナット５１の端面５１ａとで基板１６を挟持することになり、これにより、基板１６に取り付けられる。
【００４０】
この基板１６と隣り合って配設される、ブラケット２０に対し反対側（遠い側）の基板１７の周縁部には、ブラケット２０及び基板１６に対し面方向の位置を合わせた状態でスペーサ４７と重なる位置に、厚さ方向に貫通する取付穴５４が形成されている。
【００４１】
そして、基板１７は、取付穴５４の位置を、ブラケット２０側の基板１６に取り付けられた各スペーサ４７に合わせた状態で、スペーサ４７とは反対側から取付穴５４にビス５５が挿入され、このビス５５がスペーサ４７のネジ穴５０に螺合されることで、スペーサ４７の軸部４８の先端面４８ｂとビス５５の締付面５５ａとで挟持されることになる。
【００４２】
これにより、基板１７が基板１６にスペーサ４７を介して取り付けられる。なお、基板１７には、基板１６用のビス３８の着脱のための工具挿入穴５６がビス３８の延長線上に形成されている。
【００４３】
以上により、第２実施形態においても、基板１６を支持するスペーサ２３と基板１７を支持するスペーサ４７とが、互いにブラケット２０及び基板１６，１７の面方向にずれており、よって、互いにこれらの積層方向に非連続（非同軸）となっている。また、ブラケット２０に、ブラケット２０と隣り合う基板１６をスペーサ２３で支持するとともに、この基板１６にブラケット２０とは反対側の基板１７をスペーサ４７で支持している。
【００４４】
さらに、ブラケット２０に近い基板１６については、その四隅がスペーサ２３を介して支持されているのに対し、ブラケット２０から遠い基板１７については、その四隅から外れた位置がスペーサ４７を介して支持されている。
【００４５】
以上に述べた第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、各基板１６，１７を支持する各スペーサ２３，４７が、互いにブラケット２０及び基板１６，１７の積層方向に非連続となっているため、ブラケット２０の反りや複数のスペーサ２３，２４のバラツキが積層方向において直接累積されてしまうことがなくなる。よって、ブラケット２０から遠い位置にある基板１７であっても、その伸縮変形が抑制可能となる。したがって、両基板１６，１７の耐久性を向上させることができる。
【００４６】
第２実施形態では、上記のように、ブラケット２０にこれと隣り合う基板１６をスペーサ２３で支持するとともに、この基板１６にこれとは反対側の基板１７をスペーサ４７で支持しているため、ブラケット２０側の基板１６に第１実施形態の切欠部４０を設ける必要がなくなる結果、各基板１６，１７の形状が統一されることになり、生産性を向上できる。また、スペーサ２３は勿論、スペーサ４７の長さを短くすることができるため、軽量化が図れる。
【００４７】
ここで、第２実施形態を以下のように変更することも可能である。例えば図６に示すように、基板１６を基板１７に支持するスペーサ４７の両側をネジ穴５０，５７として、基板１７をネジ穴５０に螺合されるビス５５とスペーサ４７とで挟持するとともに、基板１６をネジ穴５７に螺合されるビス５８とスペーサ４７とで挟持する。
【００４８】
また、図７に示すように、基板１６を基板１７に支持するスペーサ４７の両側をネジ軸部４９，６１として、基板１６をネジ軸部４９に螺合されるナット５１とスペーサ４７とで挟持するとともに、基板１７をネジ軸部６１に螺合されるナット６２とスペーサ４７とで挟持する。
【００４９】
なお、上記実施形態では、二枚の基板１６，１７をブラケット２０に支持する場合を例にとり説明したが、勿論、三枚以上の基板をブラケット２０に支持する場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る基板支持構造及びこれを用いた燃料電池のセルモニタの第１実施形態が適用された燃料電池を概略的に示す正面図である。
【図２】同第１実施形態の要部を示す斜視図である。
【図３】同第１実施形態の要部を示す断面図である。
【図４】本発明に係る基板支持構造及びこれを用いた燃料電池のセルモニタの第２実施形態の要部を示す斜視図である。
【図５】同第２実施形態の要部を示す断面図である。
【図６】同第２実施形態の要部の変形例を示す断面図である。
【図７】同第２実施形態の要部の別の変形例を示す断面図である。
【図８】基板支持構造を示す正面図である。
【符号の説明】
【００５１】
２０…ブラケット、１６，１７…基板（セルモニタ基板）、２３…スペーサ（支持部材，第１の支持部材）、２４…スペーサ（支持部材）、４７…スペーサ（支持部材，第２の支持部材）、４０…切欠部、１０…燃料電池、１２…セルモニタ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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