(57)【要約】【課題】セルモニタのケーブルを接続するための端子がセパレータに取り付けられた燃料電池を少ない工数で製造することができ、しかも、完成した燃料電池における短絡や漏電が起きる可能性を低く抑えることができるようにする。【解決手段】セパレータ１４の外周を絶縁体の被膜１６でコーティングする。そして、コーティング済みのセパレータ１４を膜電極接合体とともに積層して燃料電池本体を組み上げる。燃料電池本体の組み上げ後、セパレータ１４に形成されている絶縁体の被膜１６の一部を破り、そこに端子２０を取り付ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の膜電極接合体がセパレータを間に挟んで積層され、少なくとも１つのセパレータに電圧測定用の端子が取り付けられてなる端子付き燃料電池の製造方法であって、
前記セパレータの外周を絶縁体の被膜でコーティングする被膜形成工程と、
コーティング済みのセパレータを前記膜電極接合体とともに積層して燃料電池本体を組み上げていく組上工程と、
燃料電池本体の組み上げ後、前記セパレータに形成されている被膜の一部を破り、そこに前記端子を取り付ける端子取付工程と、
を含むことを特徴とする端子付き燃料電池の製造方法。
【請求項２】
前記端子取付工程では、前記端子を被膜にあてて前記端子によって被膜を破っていき、被膜が破られた部分にそのまま前記端子を固定することを特徴とする請求項１記載の端子付き燃料電池の製造方法。
【請求項３】
複数の膜電極接合体がセパレータを間に挟んで積層され、少なくとも１つのセパレータに電圧測定用の端子が取り付けられてなる端子付き燃料電池の製造方法であって、
前記セパレータの外周を絶縁体の被膜でコーティングする被膜形成工程と、
前記セパレータに形成されている被膜の一部を破り、そこに前記端子を取り付ける端子取付工程と、
端子付きのセパレータを前記膜電極接合体とともに積層して燃料電池本体を組み上げていく組上工程と、
を含むことを特徴とする端子付き燃料電池の製造方法。
【請求項４】
複数の膜電極接合体がセパレータを間に挟んで積層されてなり、前記セパレータの外周は絶縁体の被膜でコーティングされている燃料電池本体と、
前記セパレータに取り付け可能な電圧測定用の端子であって、取り付けのためには前記セパレータの前記端子を取り付ける部分の被膜を破ることを必要とする端子と、
を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
前記端子は前記セパレータをその両面から挟み込むクリップ部を備え、前記クリップ部の隙間は被膜が形成された状態での前記セパレータの厚みよりも狭いことを特徴とする請求項４記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セル電圧を測定するための端子付き燃料電池の製造方法、及び、そのような端子を取り付けることのできる燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、燃料電池は数十〜数百枚の単位電池（以下、セルという）が積層されて使用される。一つのセルは、電解質膜を触媒電極で挟んで構成された膜電極接合体であり、複数の膜電極接合体がセパレータを間に挟んで積層されたものが燃料電池（燃料電池スタック）である。セパレータは導電性のある材料、例えば金属やカーボンでできているため、そのまま積層した場合、露出している外周部で短絡や漏電が起きる可能性がある。このため、下記の特許文献に記載されているように、セパレータの外周を樹脂などの絶縁体でコーティングすることが提案されている。
【０００３】
その一方で、燃料電池は、発電状態の監視のために各セルの電圧を測定可能にしておく必要がある。セパレータの外周部に端子を取り付け、そこにケーブルを介してセルモニタを接続することで各セルの電圧を測定することができる。しかし、セパレータの外周全部が絶縁体でコーティングされていると、そこに端子を取り付けても電圧を測定することはできない。
【０００４】
この点に関し、特許文献１に開示されているものでは、セパレータの外周の所定部分をマスクしてコーティングを行っている。これによれば、マスクをした部分はセパレータの表面が露出するので、そこに端子を取り付けることで電圧の測定が可能となる。
【特許文献１】特開２００５−２０３１５９号公報
【特許文献２】特開２００４−７９１９３号公報
【特許文献３】特開２００５−２１６７００号公報
【特許文献４】特開２００４−１２７７７７号公報
【特許文献５】特開平１１−３３９８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献に開示された技術のように、端子を取り付ける部分の一つ一つにマスキングを施すのは実際には大変な作業である。通常、燃料電池は数百枚のセルが積層されて使用される。これら多数のセルのそれぞれについて電圧を監視したい場合には、各セルに端子を付ける必要がある。このため、燃料電池全体としては、セパレータのマスキング処理のために膨大な工数を要してしまう。
【０００６】
また、マスキングを施した部分は、何らかの理由で端子が取り付けられなかった場合、セパレータの表面が露出してしまうことになる。つまり、短絡や漏電が起きる可能性が高まってしまう。
【０００７】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、セルモニタのケーブルを接続するための端子がセパレータに取り付けられた燃料電池を少ない工数で製造することができ、しかも、完成した燃料電池における短絡や漏電が起きる可能性を低く抑えることができる製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、セパレータの表面の露出がなく、短絡や漏電が起きる可能性が低い燃料電池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】
【０００９】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、複数の膜電極接合体がセパレータを間に挟んで積層され、少なくとも１つのセパレータに電圧測定用の端子が取り付けられてなる端子付き燃料電池の製造方法であって、
前記セパレータの外周を絶縁体の被膜でコーティングする被膜形成工程と、
コーティング済みのセパレータを前記膜電極接合体とともに積層して燃料電池本体を組み上げていく組上工程と、
燃料電池本体の組み上げ後、前記セパレータに形成されている被膜の一部を破り、そこに前記端子を取り付ける端子取付工程と、
を含むことを特徴としている。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記端子取付工程では、前記端子を被膜にあてて前記端子によって被膜を破っていき、被膜が破られた部分にそのまま前記端子を固定することを特徴としている。
【００１１】
また、第３の発明は、上記の目的を達成するため、複数の膜電極接合体がセパレータを間に挟んで積層され、少なくとも１つのセパレータに電圧測定用の端子が取り付けられてなる端子付き燃料電池の製造方法であって、
前記セパレータの外周を絶縁体の被膜でコーティングする被膜形成工程と、
前記セパレータに形成されている被膜の一部を破り、そこに前記端子を取り付ける端子取付工程と、
端子付きのセパレータを前記膜電極接合体とともに積層して燃料電池本体を組み上げていく組上工程と、
を含むことを特徴としている。
【００１２】
また、上記の目的を達成するため第４の発明の燃料電池は、
複数の膜電極接合体がセパレータを間に挟んで積層されてなり、前記セパレータの外周は絶縁体の被膜でコーティングされている燃料電池本体と、
前記セパレータに取り付け可能な電圧測定用の端子であって、取り付けのためには前記セパレータの前記端子を取り付ける部分の被膜を破ることを必要とする端子と、
を備えることを特徴としている。
【００１３】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記端子は前記セパレータをその両面から挟み込むクリップ部を備え、前記クリップ部の隙間は被膜が形成された状態での前記セパレータの厚みよりも狭いことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、セパレータのコーティング時には端子の取り付けを考慮する必要がないので、コーティング時の処理は簡単で済む。また、燃料電池本体の組み上げ後、セパレータの表面が露出する機会は端子を取り付けるときに被膜を破ったときだけであり、しかも、そこにはすぐに端子が取り付けられる。したがって、端子が外れない限りセパレータの表面が露出することはなく、完成した燃料電池において、短絡や漏電が起きる可能性を低く抑えることができる。
【００１５】
第２の発明によれば、被膜を破りながら端子が取り付けられるので、端子の取り付けの際にセパレータの表面が露出することがない。また、被膜の除去と端子の取り付けとが同時進行であるので、端子取付工程での工数を削減することができる。
【００１６】
また、第３の発明によれば、セパレータのコーティング時には端子の取り付けを考慮する必要がないので、コーティング時の処理は簡単で済む。また、セパレータへの端子の取り付けは燃料電池本体の組み上げ前に行われるので、燃料電池本体の組み上げ後は端子が外れない限りセパレータの表面が露出することはない。したがって、完成した燃料電池において、短絡や漏電が起きる可能性を低く抑えることができる。
【００１７】
第４の発明によれば、端子を取り付けるために被膜を破らない限りはセパレータの外周は被膜で覆われているので、短絡や漏電が起きる可能性を低く抑えることができる。また、被膜が破られた部分には端子が取り付けられるので、端子が外れない限りセパレータの表面が露出することはない。
【００１８】
第５の発明によれば、端子のクリップ部で被膜を破りながら、クリップ部をセパレータに固定することができる。つまり、端子を簡単に取り付けることができる。また、これによればセパレータの表面を露出させることなく端子を取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態としての燃料電池について説明する。図１に示すように、燃料電池２は、積層された複数のセル１０から構成されている。積層されたセル１０はその積層方向の両方からエンドプレート４で挟まれて固定されている。この燃料電池２には、セルモニタのケーブルを接続するための端子２０が取り付けられている。セルモニタはセル１０の電圧を個別に測定する機器である。端子２０は全てのセル１０に付けてもよいし、一部のセル１０にのみ付けてもよい。
【００２０】
各セル１０は、図２に模式化して示すように、膜電極接合体１２とそれを両側から挟み込む一対のセパレータ１４とから構成されている。一方のセパレータ１４と膜電極接合体１２との間には燃料ガスの流路が設けられ、他方のセパレータ１４と膜電極接合体１２との間には酸化剤ガスの流路が設けられている。各流路の図示は省略している。なお、図２のようにセル１０毎に一対のセパレータ１４を装備するのではなく、隣合う膜電極接合体１２間で一つのセパレータ１４を共用することでもよい。前述の端子２０はこのセパレータ１４の外周部に取り付けられている。
【００２１】
図３はセパレータ１４の外周部の断面を拡大して示す図である。図３に示すように、セパレータ１４の外周は絶縁体の被膜（以下、絶縁体コーティング層）１６で覆われている。絶縁体によるセパレータ１４外周のコーティングは、燃料電池２の組み立て前、より詳しくは、セル１０の組み立て前に行われる。コーティング用の絶縁体としては、例えば樹脂を用いることができる。
【００２２】
前述の端子２０は、燃料電池２が組み上げられた後にセパレータ１４の所定位置に取り付けられる。図４に示すように、端子２０はセパレータ１４をその両面から挟み込むクリップ部２４を備えている。クリップ部２４の内側は端子２０の金属表面がそのまま露出しているが、外側は絶縁体コーティング層２２で覆われている。クリップ部２４の隙間はセパレータ１４の本体の厚みと同等であり、絶縁体コーティング層１６が形成された状態でのセパレータの厚み１４よりも狭い。
【００２３】
端子２０をセパレータ１４に取り付けるときには、そのクリップ部２４をセパレータ１４の縁部に無理やりに被せていくようにする。そうすることで、セパレータ１４の外周部に形成された絶縁体コーティング層１６をクリップ部２４で突き破りながら、クリップ部２４をセパレータ１４に固定することができる。また、絶縁体コーティング層１６を破りながら端子２０を取り付けることで、端子２０の取り付けの際にセパレータ１４の表面が露出することがない。さらに、絶縁体コーティング層１６の除去と端子２０の取り付けとが同時進行であるので、端子２０の取付工程での工数を削減することができるという利点もある。図５は端子２０を取り付けた状態でのセパレータ１４の断面を示す図である。図５に示すように、セパレータ１４の表面が露出した部分にクリップ部２４の内側が接触することで、セパレータ１４と端子２０との間の導電性が確保される。
【００２４】
セパレータ１４への端子２０の取り付けが完了することで、セルモニタによる各セル１０の電圧監視が可能になる。端子２０が取り付けられた状態の燃料電池２、即ち、端子付き燃料電池を最終的な完成品であるとすると、それを製造するための一連の製造工程は次の三つの工程にまとめることができる。
（１）セパレータ１４の外周を絶縁体の被膜でコーティングして絶縁体コーティング層１６を形成する被膜形成工程
（２）コーティング済みのセパレータ１４を膜電極接合体１２とともに積層して燃料電池２の本体を組み上げていく組上工程
（３）燃料電池２の本体の組み上げ後、セパレータ１４に形成されている絶縁体コーティング層１６の一部を破りながら端子２０を取り付ける端子取付工程
【００２５】
このような製造方法によれば、セパレータ１４のコーティング時には端子２０の取り付けを考慮する必要がないので、コーティング時の処理は簡単で済む。また、燃料電池２の本体の組み上げ後、セパレータ１４の表面が露出する機会は端子２０を取り付けるときに絶縁体コーティング層１６を破ったときだけであり、しかも、そこにはすぐに端子２０が取り付けられる。したがって、端子２０が外れない限りセパレータ１４の表面が露出することはなく、完成した燃料電池において、短絡や漏電が起きる可能性を低く抑えることができる。
【００２６】
次に、各セパレータ１４に端子２０を取り付けるときの取り付け位置について説明する。端子２０をセパレータ１４から取り外すと、そこにはセパレータ１４の表面が露出した部分が現れる。図６には、その表面露出部１８のセパレータ１４間での位置関係を示している。本実施の形態では、図６に示すように、隣接するセパレータ１４間で表面露出部１８の位置が重ならないように、端子２０の取り付け位置が決められている。
【００２７】
本実施の形態の燃料電池によれば、絶縁体コーティング層１６が破られた部分には端子２０が取り付けられるので、端子２０が外れない限りセパレータ１４の表面が露出することはない。さらに、図６に示すような位置関係で端子２０を取り付けることで、仮に端子２０が外れている状態でセパレータ１４が変形したとしても、隣接するセパレータ１４間で表面露出部１８同士が接触してしまうことはない。つまり、セパレータ１４の変形による短絡を防止することができる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００２９】
上述の実施の形態では、燃料電池２を組み上げてからセパレータ１４に端子２０を取り付けているが、セパレータ１４に端子２０を取り付けてから燃料電池２を組み上げてもよい。その場合、端子付き燃料電池を製造するための一連の製造工程は次の三つの工程にまとめることができる。
（１）セパレータ１４の外周を絶縁体の被膜でコーティングして絶縁体コーティング層１６を形成する被膜形成工程
（２）セパレータ１４に形成されている絶縁体コーティング層１６の一部を破りながら端子２０を取り付ける端子取付工程
（３）端子２０付のセパレータ１４を膜電極接合体１２とともに積層して燃料電池２の本体を組み上げていく組上工程
【００３０】
また、上述の実施の形態では、端子２０を絶縁体コーティング層１６にあてて端子２０によって絶縁体コーティング層１６を破っていくようにしているが、端子２０を取り付ける前に、その取り付け位置における絶縁体コーティング層１６を予め破っておくようにしてもよい。また、端子２０を取り付ける部分とそうでない部分とで絶縁体コーティング層１６の厚みを異ならせてもよい。端子２０を取り付ける部分の絶縁体コーティング層１６には、破りやすいように予め何らかの加工を施しておいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態としての燃料電池の構成を示す図である。
【図２】セルの構成を示す分解図である。
【図３】セパレータの外周部の断面を拡大して示す図である。
【図４】セルモニタケーブル端子のセパレータへの取り付け方法を説明するための図である。
【図５】セルモニタケーブル端子を取り付けた状態のセパレータの断面を示す図である。
【図６】セパレータへのセルモニタケーブル端子の取り付け位置を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
２  燃料電池
４  エンドプレート
１０  セル
１２  膜電極接合体
１４  セパレータ
１６  絶縁体コーティング層
１８  表面露出部
２０  セルモニタケーブル端子
２２  絶縁体コーティング層
２４  クリップ部
【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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