JP2004079195A - セル電圧モニター - Google Patents
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Abstract
【課題】端子のスタックへの取付け性が良好で、かつ、ハウジングの種類の数が少ない、セル電圧モニターの提供。
【解決手段】（１）ハウジング３３と、ハウジングに保持された１以上の端子３２とを有し、燃料電池に、複数、取付けられるセル電圧モニター３１であって、セル電圧モニター３１のハウジング３３の種類が１種類で済むようにハウジングの端子保持数が決定されたセル電圧モニター３１。（２）燃料電池の電圧を検出すべきセルの数と、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数とに、１以外の公約数がある場合に、該公約数のうちの１以外の数でできるだけ大きな数をハウジング３３の保持端子数とした。
【選択図】 図８
【解決手段】（１）ハウジング３３と、ハウジングに保持された１以上の端子３２とを有し、燃料電池に、複数、取付けられるセル電圧モニター３１であって、セル電圧モニター３１のハウジング３３の種類が１種類で済むようにハウジングの端子保持数が決定されたセル電圧モニター３１。（２）燃料電池の電圧を検出すべきセルの数と、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数とに、１以外の公約数がある場合に、該公約数のうちの１以外の数でできるだけ大きな数をハウジング３３の保持端子数とした。
【選択図】 図８
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池（たとえば、固体高分子電解質型燃料電池などの低温型燃料電池）の各セルの電圧を測定するための、セル電圧モニターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子電解質型燃料電池は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ）とセパレータとの積層体からなる。膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード、燃料極）および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード、空気極）とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータとの間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層が設けられる。セパレータには、アノードに燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路が形成され、カソードに酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路が形成されている。また、セパレータには冷媒（通常、冷却水）を流すための冷媒流路も形成されている。膜−電極アッセンブリとセパレータを重ねてセルを構成し、少なくとも１つのセルからモジュールを構成し、モジュールを積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル、インシュレータ、エンドプレートを配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート）、ボルト・ナットにて固定して、スタックを構成する。
各セルの、アノード側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子にする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、カソード側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水を生成するつぎの反応が行われる。
アノード側：Ｈ２ →２Ｈ＋ ＋２ｅ−
カソード側：２Ｈ＋ ＋２ｅ− ＋（１／２）Ｏ２ →Ｈ２ Ｏ
各セル毎に、または複数のセル毎に、セルで正常な発電が行われていることを確認するとともに、セル電圧に基づいて反応ガスの流量制御を行ったり、異常電圧の場合にモータにガイドをかけるために、セル電圧がモニタされる。
特開２００２−１２４２８５は、複数のセルモニタ端子を一体にスタックに装着可能とするセル電圧モニターを開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のセル電圧モニターには、つぎの課題がある。
複数の端子を一体化してスタックに装着できるため、セル電圧モニターのスタックへの取付け性は良好であり、一体化される端子の数が多いほど取付け性上有利である。しかし、スタックのセル数は一体化される端子数の倍数ではないから、従来の複数端子が一体化されたセル電圧モニターをスタックに装着していった場合、端子が取付けられないセルが生じ、そのセル数と等しい数の端子を保持したセル電圧モニターを別途作製しなければならず、セル電圧モニターの種類が多くなり（スタックのセル数が任意の場合には、別途作製しなければならないセル電圧モニターの種類の数は、セル電圧モニターで一体化される端子の数から１をひいた数となる）、端子をまとめて保持するハウジングの型費が高くなる他、多数種のハウジングの管理が複雑になるため、コストアップを招く。
本発明の目的は、端子のスタックへの取付け性が良好で、かつ、ハウジングの種類の数が少ない、セル電圧モニターを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） ハウジングと、該ハウジングに保持された１以上の端子とを有し、燃料電池に、複数、取付けられるセル電圧モニターであって、
セル電圧モニターのハウジングの種類が１種類で済むようにハウジングの端子保持数が決定されたセル電圧モニター。
（２） 燃料電池の電圧を検出すべきセルの数と、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに、１以外の公約数がある場合に、該公約数のうちの１以外の数でできるだけ大きな数をハウジングの保持端子数とした、（１）記載のセル電圧モニター。
（３） 燃料電池の電圧を検出すべきセルの数と、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに、１以外の公約数がない場合には、前記１つのハウジングが保持可能な最大端子数をハウジングの保持端子数とし、余った端子は該余った端子だけをハウジングの端子保持位置に保持し残りの端子保持位置は空とする、（１）記載のセル電圧モニター。
（４） ハウジングと、該ハウジングに保持された１以上の端子とを有し、燃料電池に、複数、取付けられたセル電圧モニターであって、
複数のセル電圧モニターが、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジングが保持可能な最大端子数以下の数をハウジング端子数とした第１の種類のハウジングと、該第１の種類のハウジングをスタックに取り付けた時に余った端子の数と同数かそれより大で前記１つのハウジングが保持可能な最大端子数より小の数をハウジング端子数とした第２の種類のハウジングと、を含んでいるセル電圧モニター。
【０００５】
上記（１）のセル電圧モニターでは、ハウジングに１以上の端子が保持されているため、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好である。また、ハウジングの種類が１種類であるため、ハウジング種類数は最小であり、コストアップを招かない。
上記（２）のセル電圧モニターでは、検出すべきセルの数と１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに１以外の公約数がある場合、該公約数のうちのできるだけ大きな数（たとえば、最大公約数）をハウジングの保持端子数としたので、（イ）ハウジングに１以上の端子が保持され、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好であり、かつ、（ロ）ハウジングの種類が１種類で済み、コストアップを招かない。
上記（３）のセル電圧モニターでは、検出すべきセルの数と１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに１以外の公約数がない場合、ハウジングが保持可能な最大端子数をハウジングの保持端子数とし、余った端子は該余った端子だけをハウジングの端子保持位置に保持し残りの端子保持位置は空とするので、（イ）ハウジングに１以上の端子が保持され、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好であり、かつ、（ロ）ハウジングの種類が１種類で済み、コストアップを招かない。
上記（４）のセル電圧モニターでは、第１の種類のハウジングが１つのハウジングが保持可能な最大端子数以下の数をハウジング端子数としたので、ハウジングに１以上の端子が保持されており、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好である。また、ハウジングの種類が２種類で済むため、ハウジング種類数は少なく、コストアップを抑えることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のセル電圧モニターを図１〜図８を参照して説明する。
本発明で対象となる燃料電池は低温型燃料電池であり、たとえば固体高分子電解質型燃料電池１０である。該燃料電池１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
【０００７】
固体高分子電解質型燃料電池１０は、図６、図７に示すように、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ）とセパレータ１８との積層体からなる。膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜１１と、この電解質膜の一面に配置された触媒層１２からなる電極（アノード、燃料極）１４および電解質膜１１の他面に配置された触媒層１５からなる電極（カソード、空気極）１７とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータ１８との間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層１３、１６が設けられる。
膜−電極アッセンブリとセパレータ１８を重ねてセル１９を構成し、少なくとも１つのセルからモジュールを構成し、モジュールを積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート２４）、ボルト・ナット２５にて固定して、スタック２３を構成する。
【０００８】
セパレータ１８には、アノード１４に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、カソード１７に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成されている。また、セパレータには冷媒（通常、冷却水）を流すための冷媒流路２６も形成されている。冷媒流路２６はセル毎に、または複数のセル毎に（たとえば、モジュール毎に）設けられている。
セパレータ１８は、メタルセパレータ、カーボンセパレータ、導電性樹脂製セパレータ、メタルセパレータと樹脂フレームとの合成セパレータ、またはこれらの組み合わせからなる。以下の説明では、このうち合成セパレータを例にとって説明するが、セパレータは合成セパレータに限るものではない。
【０００９】
合成セパレータの場合、セパレータ１８は、セル中央部にガス流路２７、２８部を形成する金属板２９と、セル外周部に設けられる樹脂フレーム３０と、を有する。プラス側の金属板２９とマイナス側の金属板２９との間にＭＥＡが挟まれ、中央部では金属板２９のＭＥＡ側にガス流路２７、２８が形成され、周囲部ではプラス側の金属板２９とマイナス側の金属板２９との間に電解質膜１１が挟まれる。金属板２９同士の間、樹脂フレーム３０と金属板２９との間、金属板２９と電解質膜１１との間は接着剤にてシールされる。
電解質膜１１を挟んで対峙するプラス側の金属板とマイナス側の金属板との間には電位差があり、その電位差は約１ボルトである。１つのセル１９のプラス側の金属板２９と、隣りのセル１９のマイナス側の金属板２９とはセル中央部で接触していて、電位差はない。
【００１０】
複数のセル電圧モニター３１が燃料電池スタック２３に取付けられている。
各セル電圧モニター３１は、燃料電池スタックへの固定部３５を有する１つのハウジング３３と、そのハウジング３３で保持された１つ以上の端子３２を含む。端子３２は導電性で金属製（金属メッキのものを含む）であり、ハウジング３３は非導電性でたとえば樹脂製である。
各セル電圧モニター３１の１つ以上の端子３２は、そのセル電圧モニター３１のハウジング３３内で、端子３２同士互いに並列に、かつ、燃料電池スタック２３のセル積層方向に列状に、配置されている。
また、図５に示すように、各セル電圧モニター３１に１つづつ設けられた複数のハウジング３３は燃料電池スタック２３の側面（四側の側面の一つの側面）に千鳥状に配置されている。
【００１１】
各セル電圧モニター３１の各端子３２は、セル１９の同じ極性（プラスならプラス、マイナスならマイナス）の金属板２９に接触されてそのセル１９の電位を検出する。たとえば、一つの端子３２が一つのセル１９のプラス極の金属板２９に接触されると、隣りの端子３２は隣りのセル１９のプラス極の金属板２９に接触される。そのため、隣接する端子３２間には少なくとも１セルの厚さ分のピッチ間隔があり、各ハウジング３３において、端子３２同士の干渉を生じることなく、複数の端子３２をセル積層方向に並べて配置することができる。そして、隣接する端子３２間にはハウジング３３の仕切板３３ｊが位置していて、端子３２同士が接触して短絡することを防止している。
【００１２】
図１に示すように、セル電圧モニター３１の端子３２と金属板２９とのコンタクト部３４は、金属板２９部位に設けられており、セル電圧モニター３１のハウジング３３の燃料電池への固定部３５は、樹脂フレーム３０部位に設けられている。
コンタクト部３４と固定部３５とは離れている。
【００１３】
セル電圧モニター３１の、燃料電池スタック２３への取付け構造を、さらに詳しく説明する。
図１に示すように、スタック２３のうちセル電圧モニター３１が取付けられる部位には、樹脂フレーム３０に第１の溝３０ａと第２の溝３０ｂが形成されている。第１の溝３０ａと第２の溝３０ｂとは離れた位置に形成されており互いに平行である。プラス極の金属板２９とマイナス極の金属板２９とのうち何れか一方の金属板２９に端子３１が接触される。端子３１が接触される方の金属板２９には、樹脂フレーム３０の第１の溝３０ａのみと位置、形状を対応させて狭幅の溝２９ａが形成されており、端子３１が接触されない方の金属板２９には、樹脂フレーム３０の第１の溝３０ａと第２の溝３０ｂの両方にわたる広幅の溝２９ｂが形成されている。
【００１４】
図１、図３に示すように、端子３２は、導線３６に接続されている。端子３２は、側面視でＬ字状のＬ字状部材からなり、Ｌ字の第１の脚３２ａと、Ｌ字の第２の脚３２ｂと、Ｌ字の折れ曲がり部３２ｃとを有する。端子３２は、第１の脚３２ａでかしめによって導線３６に連結される。端子３２の第２の脚３２ｂは折れ曲がり部３２ｃと反対側の端部に一対のアーム３２ｄを有し、一対のアーム３２ｄ間にセパレータの金属板２９を挟んで金属板２９と接触し、金属板２９とのコンタクト部（電気的接触部）３４を構成している。
【００１５】
図１に示すように、ハウジング３３は、側面視でＦ字状のＦ字状部材からなり、Ｆ字の柱３３ａと、柱３３ａの先端３３ｄから柱３３ａと直交方向に延びる第１の脚３３ｂと、柱３３ａの中間部３３ｅから柱３３ａと直交方向に延びる第２の脚３３ｃとを有する。
セル電圧モニター３１がスタック２３に取付けられた時には、ハウジング３３の第１の脚３３ｂは樹脂フレーム３０に第１の溝３０ａと金属板２９の溝２９ａに突入し、ハウジング３３の第２の脚３３ｃは樹脂フレーム３０に第２の溝３０ｂと金属板２９の溝２９ｂに突入する。
【００１６】
ハウジング３３の柱３３ａの、先端３３ｄと反対側の端部３３ｆから中間部３３ｅまでの間の部分、および第２の脚３３ｃとは、端子３２を保持する端子保持部３３ｇを構成する。端子３２を端子保持部３３ｇに挿入後ハウジング３３の蓋３３ｈを閉じて端子３２が端子保持部３３ｇから抜け出ないようにする。
また、ハウジング３３の第１の脚３３ｂには、第２の脚３３ｃに対向する側と反対側の面に該面から突出する爪３３ｉが形成されている。爪３３ｉは、樹脂フレーム３０の第１の溝３０ａの、爪対応部に形成された爪係合凹部３０ｃに入り、爪係合凹部３０ｃと係合し、爪３３ｉと爪係合凹部３０ｃはセル電圧モニター３１の燃料電池に固定する固定部３５を構成している。
金属板２９の溝２９ａ、２９ｂの、ハウジング３３の第１の脚３３ｂに対向する縁部は、樹脂フレーム３０の第１の溝３０ａの、ハウジング３３の第１の脚３３ｂに対向する縁部よりも、第１の脚３３ｂから離れていて爪３３ｉと当たらず、爪３３ｉが爪係合凹部３０ｃに入ることを阻害しない。
【００１７】
端子３２には、一対のアーム３２ｄと折れ曲がり部３２ｃとの間に、スリット３７が形成されていて、第１の脚３２ａが一対のアーム３２ｄに対してセル積層方向に若干首振りすることができるようになっている。これによって、セルの厚さ方向の寸法に誤差があっても、それを吸収して端子３２を取付けることができるようにしてある。
【００１８】
また、図５に示すように、ハウジング３３は、スタック２３のセル積層方向に左右互い違いに配置されて、千鳥配置となっている。燃料電池スタック２３の各セルには、ハウジング３３の千鳥状の配置の左右の両方の列に対して、セル電圧モニター３１を取り付けるためのセル電圧モニター取付け部が設けられている。各セル電圧モニター取付け部は、樹脂フレーム３０の第１の溝３０ａ、第２の溝３０ｂ、爪係合凹部３０ｃ、金属板２９の２つの溝２９ａ、２９ｂを含む。セルには、千鳥配置の左列か右列かにハウジング３３が取付けられ固定されるが、ハウジング３３が取付けられる方の列に対応する部位にはセル電圧モニター取付け部が形成されことは勿論であるが、ハウジングが取付けられない方の列に対応する部位にも、セル電圧モニター取付け部が形成されている。
【００１９】
セル電圧モニター３１の、ハウジング３３によって保持される１以上の端子数（極数）はつぎのように決定される。
▲１▼ ハウジング３３の種類が１種類で済むようにハウジング３３の端子保持数を決定する。それには、つぎの２通りの方法を挙げることができる。
（イ） 燃料電池積層体の電圧を検出すべきセルの数と、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに、「１」以外の公約数がある場合に、該公約数のうちの「１」以外の数でできるだけ大きな数をハウジングの保持端子数とする。
具体的な数値を挙げて説明すると、電圧を検出すべきセルの数検数を、たとえば「１４０」とする。その場合の設けるべき端子数は「１４０」であり、検出必要チャンネル数（＝端子数−１）は、「１３９」である。セルのピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数（端子３２のスリット３７による首振りや端子３２とハウジング３３との間の僅かな隙間などによりセルピッチがばらついてもあるセル数まではばらつきを吸収できるが、そのバラツキを吸収できるセル数または端子数の最大）を、たとえば「１０」とする。「１４０」と「１０」の「１」以外の公約数は「１０」、「５」、「２」であるが、そのうち大きな数は最大公約数の「１０」であり、これをハウジング３３の保持端子数とする。ただし、ハウジング３３の保持端子数は最大公約数でなくでもよく、２番目に大きい約数の「５」であってもよい。
図８の（イ）はこの例を示し、「１４０」本の端子は「１０」本づつがハウジング３３で保持され、「１４」個のハウジング３３が燃料電池に取付けられ、余った端子３２はない。
【００２０】
（ロ） 燃料電池の電圧を検出すべきセルの数と、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数とに、「１」以外の公約数がない場合には、１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数をハウジング３３の保持端子数とし、余った端子３２は該余った端子だけをハウジングの端子保持位置に保持し残りの端子保持位置は空とする。
具体的な数値を挙げて説明すると、電圧を検出すべきセルの数検数を、たとえば「１４１」とする。その場合の設けるべき端子数は「１４１」であり、検出必要チャンネル数（＝端子数−１）は、「１４０」である。セルのピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数（端子３２のスリット３７による首振りや端子３２とハウジング３３との間の僅かな隙間などによりセルピッチがばらついてもあるセル数まではばらつきを吸収できるが、そのバラツキを吸収できるセル数または端子数の最大）を、たとえば「１０」とする。「１４１」と「１０」の「１」以外の公約数はない。その場合には、１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数「１０」をハウジング３３の保持端子数とする。そして、端子３２を「１０」本保持したハウジング３３を１４個設けても、１本の端子３２が余る。この余った端子に対しては、該余った端子だけをハウジングの端子保持位置に保持し残りの端子保持位置は空としたハウジング３３をスタック２３に取付けて対処する。
この例を図８の（ロ）に示す。１本の端子だけを装着した場合も、１０本の端子を装着したと同じ種類のハウジング３３を用いることができ、用意するハウジング３３の種類は１種類で済む。
【００２１】
▲２▼ ハウジング３３の種類が１種類以外の最小種類（２種類）で済むようにハウジング３３の端子保持数を決定する。
その場合には、燃料電池に取付けられる複数のセル電圧モニター３１が、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数以下の数をハウジング端子数とした第１の種類のハウジングと、該第１の種類のハウジングをスタックに取り付けた時に余った端子３２の数と同数かそれより大で前記１つのハウジングが保持可能な最大端子数より小の数をハウジング端子数とした第２の種類のハウジングと、を含む。
具体的な数値を挙げて説明すると、電圧を検出すべきセルの数検数を、たとえば「１３８」とする。その場合の設けるべき端子数は「１３８」であり、検出必要チャンネル数（＝端子数−１）は、「１３７」である。セルのピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数（端子３２のスリット３７による首振りや端子３２とハウジング３３との間の僅かな隙間などによりセルピッチがばらついてもあるセル数まではばらつきを吸収できるが、そのバラツキを吸収できるセル数または端子数の最大）を、たとえば「１０」とする。この数「１０」以下の数、たとえば「８」を第１の種類のハウジング３３のハウジング端子数とする。このハウジング３３を「１７」個取り付けると１７×８＝１３６で「１３６」本の端子がハウジングによって保持され、１３８−１３６＝２の「２」本の端子が余る。この「２」本と同数かそれより大で、１つのハウジングが保持可能な最大端子数「１０」より小の数、たとえば「２」本を端子数とする第２の種類のハウジング３３を設ける。 この例を図８の（ハ）に示す。図４は、それを斜視図で示したものであり、極数が２のセル電圧モニター３１と極数が８のセル電圧モニター３１との２種類のセル電圧モニター３１がスタック２３に取り付けられた場合を示している。
【００２２】
つぎに、本発明のセル電圧モニターの作用を説明する。
図８の（イ）、（ロ）のように保持端子数が決定されたセル電圧モニター３１では、ハウジング３３に１以上の端子３２が保持されているため、１つのハウジング３３をスタック２３に装着すると一度に１本以上の端子３２をスタック２３に装着でき、端子３２の燃料電池スタック２３への取付け性は良好である。
また、ハウジング３３の種類が１種類であるため、ハウジング種類数は最小であり、コストアップを招かない。たとえば、ハウジングを成形する型費用や、製造途中の管理費用が抑えられ、製造コストが安価である。
【００２３】
図８の（イ）のように保持端子数が決定されたセル電圧モニター３１では、検出すべきセルの数と１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数とに「１」以外の公約数がある場合、該公約数のうちのできるだけ大きな数（たとえば、最大公約数）をハウジングの保持端子数としたので、（イ）ハウジング３３に「１」以上の端子３２が保持され、端子３２の燃料電池スタック２３への取付け性は良好であり、かつ、（ロ）ハウジング３３の種類が１種類で済み、コストアップを招かない。図８の（イ）の例では、ハウジング３３の種類は、端子保持数が「１０」本のもの、１種類で済み、ハウジング３３の製造コストは安価である。
【００２４】
図８の（ロ）のように保持端子数が決定されたセル電圧モニター３１では、検出すべきセルの数と１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに「１」以外の公約数がない場合、ハウジング３３が保持可能な最大端子数をハウジング３３の保持端子数とし、余った端子３２は該余った端子だけをハウジングの端子保持位置に保持し残りの端子保持位置は空とするので、ハウジング３３に「１」以上の端子３２が保持され、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好であり、かつ、ハウジング３３の種類が１種類で済み、ハウジング３３の製造コストは安価である。
【００２５】
図８の（ハ）のように保持端子数が決定されたセル電圧モニター３１では、第１の種類のハウジング３３が１つのハウジングが保持可能な最大端子数以下の数をハウジング端子数としたので、ハウジング３３に１以上の端子３２が保持されており、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好である。また、ハウジング３３の種類が２種類で済むため、ハウジング種類数は少なく、コストアップを抑えることができる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１のセル電圧モニターによれば、ハウジングに１以上の端子が保持されているため、端子の燃料電池スタックへの取付け性を良好にでき、また、ハウジングの種類が１種類であるため、ハウジングのコストは多種類の場合に比べて安価にできる。
請求項２のセル電圧モニターによれば、検出すべきセルの数と１つのハウジングが保持可能な最大端子数との公約数のうち、できるだけ大きな数（たとえば、最大公約数）をハウジングの保持端子数としたので、ハウジングに１以上の端子が保持され、端子の燃料電池スタックへの取付け性を良好にでき、また、ハウジングの種類が１種類であるため、ハウジングのコストは多種類の場合に比べて安価にできる。
請求項３のセル電圧モニターによれば、ハウジングが保持可能な最大端子数をハウジングの保持端子数とし、余った端子は該余った端子だけをハウジングの端子保持位置に保持し残りの端子保持位置は空とするので、ハウジングに１以上の端子が保持され、端子の燃料電池スタックへの取付け性を良好にでき、また、ハウジングの種類が１種類であるため、ハウジングのコストは多種類の場合に比べて安価にできる。
請求項４のセル電圧モニターによれば、第１の種類のハウジングが、ハウジングが保持可能な最大端子数以下の数をハウジング端子数としたので、ハウジングに１以上の端子が保持されており、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好である。また、ハウジングの種類が２種類で済むため、ハウジング種類数は少なく、コストアップを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るセル電圧モニターの側面図である。
【図２】図１のうちセル電圧モニターの、図１におけるＡ方向視図である。
【図３】図１のうちセル電圧モニターの、端子のみの斜視図である。
【図４】本発明の一実施例のセル電圧モニターを燃料電池スタックへ取付けた場合の斜視図である。
【図５】セル電圧モニターが燃料電池スタックの側面に取付けられた場合の、斜視図である。
【図６】燃料電池スタックの、セル積層方向と直交する方向から見た、側面図である。
【図７】燃料電池スタックの単セルの一部分の断面図である。
【図８】（イ）、（ロ）、（ハ）は、ハウジングとハウジングによって保持される端子との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ （固体高分子電解質型）燃料電池
１１ 電解質膜
１２、１５ 触媒層
１３、１６ 拡散層
１４ 電極（アノード、燃料極）
１７ 電極（カソード、空気極）
１８ セパレータ
１９ セル
２０ ターミナル
２１ インシュレータ
２２ エンドプレート
２３ スタック
２４ 締結部材（テンションプレート）
２５ ボルト
２６ 冷媒流路（冷却水流路）
２７ 燃料ガス流路
２８ 酸化ガス流路
２９ 金属板
２９ａ、２９ｂ 溝
３０ 樹脂フレーム
３０ａ 第１の溝
３０ｂ 第２の溝
３０ｃ 爪係合凹部
３１ セル電圧モニター
３２ 端子
３２ａ 第１の脚
３２ｂ 第２の脚
３２ｃ 折れ曲がり部
３２ｄ 一対のアーム
３３ ハウジング
３３ａ 柱
３３ｂ 第１の脚
３３ｃ 第２の脚
３３ｄ 先端
３３ｅ 中間部
３３ｆ 反対側端部
３３ｇ 端子保持部
３３ｈ 蓋
３３ｉ 爪
３３ｊ 仕切板
３４ コンタクト部
３５ 抜け止め部
３６ 導線
３７ スリット
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池（たとえば、固体高分子電解質型燃料電池などの低温型燃料電池）の各セルの電圧を測定するための、セル電圧モニターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子電解質型燃料電池は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ）とセパレータとの積層体からなる。膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード、燃料極）および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード、空気極）とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータとの間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層が設けられる。セパレータには、アノードに燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路が形成され、カソードに酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路が形成されている。また、セパレータには冷媒（通常、冷却水）を流すための冷媒流路も形成されている。膜−電極アッセンブリとセパレータを重ねてセルを構成し、少なくとも１つのセルからモジュールを構成し、モジュールを積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル、インシュレータ、エンドプレートを配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート）、ボルト・ナットにて固定して、スタックを構成する。
各セルの、アノード側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子にする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、カソード側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水を生成するつぎの反応が行われる。
アノード側：Ｈ２ →２Ｈ＋ ＋２ｅ−
カソード側：２Ｈ＋ ＋２ｅ− ＋（１／２）Ｏ２ →Ｈ２ Ｏ
各セル毎に、または複数のセル毎に、セルで正常な発電が行われていることを確認するとともに、セル電圧に基づいて反応ガスの流量制御を行ったり、異常電圧の場合にモータにガイドをかけるために、セル電圧がモニタされる。
特開２００２−１２４２８５は、複数のセルモニタ端子を一体にスタックに装着可能とするセル電圧モニターを開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のセル電圧モニターには、つぎの課題がある。
複数の端子を一体化してスタックに装着できるため、セル電圧モニターのスタックへの取付け性は良好であり、一体化される端子の数が多いほど取付け性上有利である。しかし、スタックのセル数は一体化される端子数の倍数ではないから、従来の複数端子が一体化されたセル電圧モニターをスタックに装着していった場合、端子が取付けられないセルが生じ、そのセル数と等しい数の端子を保持したセル電圧モニターを別途作製しなければならず、セル電圧モニターの種類が多くなり（スタックのセル数が任意の場合には、別途作製しなければならないセル電圧モニターの種類の数は、セル電圧モニターで一体化される端子の数から１をひいた数となる）、端子をまとめて保持するハウジングの型費が高くなる他、多数種のハウジングの管理が複雑になるため、コストアップを招く。
本発明の目的は、端子のスタックへの取付け性が良好で、かつ、ハウジングの種類の数が少ない、セル電圧モニターを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） ハウジングと、該ハウジングに保持された１以上の端子とを有し、燃料電池に、複数、取付けられるセル電圧モニターであって、
セル電圧モニターのハウジングの種類が１種類で済むようにハウジングの端子保持数が決定されたセル電圧モニター。
（２） 燃料電池の電圧を検出すべきセルの数と、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに、１以外の公約数がある場合に、該公約数のうちの１以外の数でできるだけ大きな数をハウジングの保持端子数とした、（１）記載のセル電圧モニター。
（３） 燃料電池の電圧を検出すべきセルの数と、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに、１以外の公約数がない場合には、前記１つのハウジングが保持可能な最大端子数をハウジングの保持端子数とし、余った端子は該余った端子だけをハウジングの端子保持位置に保持し残りの端子保持位置は空とする、（１）記載のセル電圧モニター。
（４） ハウジングと、該ハウジングに保持された１以上の端子とを有し、燃料電池に、複数、取付けられたセル電圧モニターであって、
複数のセル電圧モニターが、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジングが保持可能な最大端子数以下の数をハウジング端子数とした第１の種類のハウジングと、該第１の種類のハウジングをスタックに取り付けた時に余った端子の数と同数かそれより大で前記１つのハウジングが保持可能な最大端子数より小の数をハウジング端子数とした第２の種類のハウジングと、を含んでいるセル電圧モニター。
【０００５】
上記（１）のセル電圧モニターでは、ハウジングに１以上の端子が保持されているため、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好である。また、ハウジングの種類が１種類であるため、ハウジング種類数は最小であり、コストアップを招かない。
上記（２）のセル電圧モニターでは、検出すべきセルの数と１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに１以外の公約数がある場合、該公約数のうちのできるだけ大きな数（たとえば、最大公約数）をハウジングの保持端子数としたので、（イ）ハウジングに１以上の端子が保持され、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好であり、かつ、（ロ）ハウジングの種類が１種類で済み、コストアップを招かない。
上記（３）のセル電圧モニターでは、検出すべきセルの数と１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに１以外の公約数がない場合、ハウジングが保持可能な最大端子数をハウジングの保持端子数とし、余った端子は該余った端子だけをハウジングの端子保持位置に保持し残りの端子保持位置は空とするので、（イ）ハウジングに１以上の端子が保持され、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好であり、かつ、（ロ）ハウジングの種類が１種類で済み、コストアップを招かない。
上記（４）のセル電圧モニターでは、第１の種類のハウジングが１つのハウジングが保持可能な最大端子数以下の数をハウジング端子数としたので、ハウジングに１以上の端子が保持されており、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好である。また、ハウジングの種類が２種類で済むため、ハウジング種類数は少なく、コストアップを抑えることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のセル電圧モニターを図１〜図８を参照して説明する。
本発明で対象となる燃料電池は低温型燃料電池であり、たとえば固体高分子電解質型燃料電池１０である。該燃料電池１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
【０００７】
固体高分子電解質型燃料電池１０は、図６、図７に示すように、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ）とセパレータ１８との積層体からなる。膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜１１と、この電解質膜の一面に配置された触媒層１２からなる電極（アノード、燃料極）１４および電解質膜１１の他面に配置された触媒層１５からなる電極（カソード、空気極）１７とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータ１８との間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層１３、１６が設けられる。
膜−電極アッセンブリとセパレータ１８を重ねてセル１９を構成し、少なくとも１つのセルからモジュールを構成し、モジュールを積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート２４）、ボルト・ナット２５にて固定して、スタック２３を構成する。
【０００８】
セパレータ１８には、アノード１４に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、カソード１７に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成されている。また、セパレータには冷媒（通常、冷却水）を流すための冷媒流路２６も形成されている。冷媒流路２６はセル毎に、または複数のセル毎に（たとえば、モジュール毎に）設けられている。
セパレータ１８は、メタルセパレータ、カーボンセパレータ、導電性樹脂製セパレータ、メタルセパレータと樹脂フレームとの合成セパレータ、またはこれらの組み合わせからなる。以下の説明では、このうち合成セパレータを例にとって説明するが、セパレータは合成セパレータに限るものではない。
【０００９】
合成セパレータの場合、セパレータ１８は、セル中央部にガス流路２７、２８部を形成する金属板２９と、セル外周部に設けられる樹脂フレーム３０と、を有する。プラス側の金属板２９とマイナス側の金属板２９との間にＭＥＡが挟まれ、中央部では金属板２９のＭＥＡ側にガス流路２７、２８が形成され、周囲部ではプラス側の金属板２９とマイナス側の金属板２９との間に電解質膜１１が挟まれる。金属板２９同士の間、樹脂フレーム３０と金属板２９との間、金属板２９と電解質膜１１との間は接着剤にてシールされる。
電解質膜１１を挟んで対峙するプラス側の金属板とマイナス側の金属板との間には電位差があり、その電位差は約１ボルトである。１つのセル１９のプラス側の金属板２９と、隣りのセル１９のマイナス側の金属板２９とはセル中央部で接触していて、電位差はない。
【００１０】
複数のセル電圧モニター３１が燃料電池スタック２３に取付けられている。
各セル電圧モニター３１は、燃料電池スタックへの固定部３５を有する１つのハウジング３３と、そのハウジング３３で保持された１つ以上の端子３２を含む。端子３２は導電性で金属製（金属メッキのものを含む）であり、ハウジング３３は非導電性でたとえば樹脂製である。
各セル電圧モニター３１の１つ以上の端子３２は、そのセル電圧モニター３１のハウジング３３内で、端子３２同士互いに並列に、かつ、燃料電池スタック２３のセル積層方向に列状に、配置されている。
また、図５に示すように、各セル電圧モニター３１に１つづつ設けられた複数のハウジング３３は燃料電池スタック２３の側面（四側の側面の一つの側面）に千鳥状に配置されている。
【００１１】
各セル電圧モニター３１の各端子３２は、セル１９の同じ極性（プラスならプラス、マイナスならマイナス）の金属板２９に接触されてそのセル１９の電位を検出する。たとえば、一つの端子３２が一つのセル１９のプラス極の金属板２９に接触されると、隣りの端子３２は隣りのセル１９のプラス極の金属板２９に接触される。そのため、隣接する端子３２間には少なくとも１セルの厚さ分のピッチ間隔があり、各ハウジング３３において、端子３２同士の干渉を生じることなく、複数の端子３２をセル積層方向に並べて配置することができる。そして、隣接する端子３２間にはハウジング３３の仕切板３３ｊが位置していて、端子３２同士が接触して短絡することを防止している。
【００１２】
図１に示すように、セル電圧モニター３１の端子３２と金属板２９とのコンタクト部３４は、金属板２９部位に設けられており、セル電圧モニター３１のハウジング３３の燃料電池への固定部３５は、樹脂フレーム３０部位に設けられている。
コンタクト部３４と固定部３５とは離れている。
【００１３】
セル電圧モニター３１の、燃料電池スタック２３への取付け構造を、さらに詳しく説明する。
図１に示すように、スタック２３のうちセル電圧モニター３１が取付けられる部位には、樹脂フレーム３０に第１の溝３０ａと第２の溝３０ｂが形成されている。第１の溝３０ａと第２の溝３０ｂとは離れた位置に形成されており互いに平行である。プラス極の金属板２９とマイナス極の金属板２９とのうち何れか一方の金属板２９に端子３１が接触される。端子３１が接触される方の金属板２９には、樹脂フレーム３０の第１の溝３０ａのみと位置、形状を対応させて狭幅の溝２９ａが形成されており、端子３１が接触されない方の金属板２９には、樹脂フレーム３０の第１の溝３０ａと第２の溝３０ｂの両方にわたる広幅の溝２９ｂが形成されている。
【００１４】
図１、図３に示すように、端子３２は、導線３６に接続されている。端子３２は、側面視でＬ字状のＬ字状部材からなり、Ｌ字の第１の脚３２ａと、Ｌ字の第２の脚３２ｂと、Ｌ字の折れ曲がり部３２ｃとを有する。端子３２は、第１の脚３２ａでかしめによって導線３６に連結される。端子３２の第２の脚３２ｂは折れ曲がり部３２ｃと反対側の端部に一対のアーム３２ｄを有し、一対のアーム３２ｄ間にセパレータの金属板２９を挟んで金属板２９と接触し、金属板２９とのコンタクト部（電気的接触部）３４を構成している。
【００１５】
図１に示すように、ハウジング３３は、側面視でＦ字状のＦ字状部材からなり、Ｆ字の柱３３ａと、柱３３ａの先端３３ｄから柱３３ａと直交方向に延びる第１の脚３３ｂと、柱３３ａの中間部３３ｅから柱３３ａと直交方向に延びる第２の脚３３ｃとを有する。
セル電圧モニター３１がスタック２３に取付けられた時には、ハウジング３３の第１の脚３３ｂは樹脂フレーム３０に第１の溝３０ａと金属板２９の溝２９ａに突入し、ハウジング３３の第２の脚３３ｃは樹脂フレーム３０に第２の溝３０ｂと金属板２９の溝２９ｂに突入する。
【００１６】
ハウジング３３の柱３３ａの、先端３３ｄと反対側の端部３３ｆから中間部３３ｅまでの間の部分、および第２の脚３３ｃとは、端子３２を保持する端子保持部３３ｇを構成する。端子３２を端子保持部３３ｇに挿入後ハウジング３３の蓋３３ｈを閉じて端子３２が端子保持部３３ｇから抜け出ないようにする。
また、ハウジング３３の第１の脚３３ｂには、第２の脚３３ｃに対向する側と反対側の面に該面から突出する爪３３ｉが形成されている。爪３３ｉは、樹脂フレーム３０の第１の溝３０ａの、爪対応部に形成された爪係合凹部３０ｃに入り、爪係合凹部３０ｃと係合し、爪３３ｉと爪係合凹部３０ｃはセル電圧モニター３１の燃料電池に固定する固定部３５を構成している。
金属板２９の溝２９ａ、２９ｂの、ハウジング３３の第１の脚３３ｂに対向する縁部は、樹脂フレーム３０の第１の溝３０ａの、ハウジング３３の第１の脚３３ｂに対向する縁部よりも、第１の脚３３ｂから離れていて爪３３ｉと当たらず、爪３３ｉが爪係合凹部３０ｃに入ることを阻害しない。
【００１７】
端子３２には、一対のアーム３２ｄと折れ曲がり部３２ｃとの間に、スリット３７が形成されていて、第１の脚３２ａが一対のアーム３２ｄに対してセル積層方向に若干首振りすることができるようになっている。これによって、セルの厚さ方向の寸法に誤差があっても、それを吸収して端子３２を取付けることができるようにしてある。
【００１８】
また、図５に示すように、ハウジング３３は、スタック２３のセル積層方向に左右互い違いに配置されて、千鳥配置となっている。燃料電池スタック２３の各セルには、ハウジング３３の千鳥状の配置の左右の両方の列に対して、セル電圧モニター３１を取り付けるためのセル電圧モニター取付け部が設けられている。各セル電圧モニター取付け部は、樹脂フレーム３０の第１の溝３０ａ、第２の溝３０ｂ、爪係合凹部３０ｃ、金属板２９の２つの溝２９ａ、２９ｂを含む。セルには、千鳥配置の左列か右列かにハウジング３３が取付けられ固定されるが、ハウジング３３が取付けられる方の列に対応する部位にはセル電圧モニター取付け部が形成されことは勿論であるが、ハウジングが取付けられない方の列に対応する部位にも、セル電圧モニター取付け部が形成されている。
【００１９】
セル電圧モニター３１の、ハウジング３３によって保持される１以上の端子数（極数）はつぎのように決定される。
▲１▼ ハウジング３３の種類が１種類で済むようにハウジング３３の端子保持数を決定する。それには、つぎの２通りの方法を挙げることができる。
（イ） 燃料電池積層体の電圧を検出すべきセルの数と、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに、「１」以外の公約数がある場合に、該公約数のうちの「１」以外の数でできるだけ大きな数をハウジングの保持端子数とする。
具体的な数値を挙げて説明すると、電圧を検出すべきセルの数検数を、たとえば「１４０」とする。その場合の設けるべき端子数は「１４０」であり、検出必要チャンネル数（＝端子数−１）は、「１３９」である。セルのピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数（端子３２のスリット３７による首振りや端子３２とハウジング３３との間の僅かな隙間などによりセルピッチがばらついてもあるセル数まではばらつきを吸収できるが、そのバラツキを吸収できるセル数または端子数の最大）を、たとえば「１０」とする。「１４０」と「１０」の「１」以外の公約数は「１０」、「５」、「２」であるが、そのうち大きな数は最大公約数の「１０」であり、これをハウジング３３の保持端子数とする。ただし、ハウジング３３の保持端子数は最大公約数でなくでもよく、２番目に大きい約数の「５」であってもよい。
図８の（イ）はこの例を示し、「１４０」本の端子は「１０」本づつがハウジング３３で保持され、「１４」個のハウジング３３が燃料電池に取付けられ、余った端子３２はない。
【００２０】
（ロ） 燃料電池の電圧を検出すべきセルの数と、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数とに、「１」以外の公約数がない場合には、１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数をハウジング３３の保持端子数とし、余った端子３２は該余った端子だけをハウジングの端子保持位置に保持し残りの端子保持位置は空とする。
具体的な数値を挙げて説明すると、電圧を検出すべきセルの数検数を、たとえば「１４１」とする。その場合の設けるべき端子数は「１４１」であり、検出必要チャンネル数（＝端子数−１）は、「１４０」である。セルのピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数（端子３２のスリット３７による首振りや端子３２とハウジング３３との間の僅かな隙間などによりセルピッチがばらついてもあるセル数まではばらつきを吸収できるが、そのバラツキを吸収できるセル数または端子数の最大）を、たとえば「１０」とする。「１４１」と「１０」の「１」以外の公約数はない。その場合には、１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数「１０」をハウジング３３の保持端子数とする。そして、端子３２を「１０」本保持したハウジング３３を１４個設けても、１本の端子３２が余る。この余った端子に対しては、該余った端子だけをハウジングの端子保持位置に保持し残りの端子保持位置は空としたハウジング３３をスタック２３に取付けて対処する。
この例を図８の（ロ）に示す。１本の端子だけを装着した場合も、１０本の端子を装着したと同じ種類のハウジング３３を用いることができ、用意するハウジング３３の種類は１種類で済む。
【００２１】
▲２▼ ハウジング３３の種類が１種類以外の最小種類（２種類）で済むようにハウジング３３の端子保持数を決定する。
その場合には、燃料電池に取付けられる複数のセル電圧モニター３１が、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数以下の数をハウジング端子数とした第１の種類のハウジングと、該第１の種類のハウジングをスタックに取り付けた時に余った端子３２の数と同数かそれより大で前記１つのハウジングが保持可能な最大端子数より小の数をハウジング端子数とした第２の種類のハウジングと、を含む。
具体的な数値を挙げて説明すると、電圧を検出すべきセルの数検数を、たとえば「１３８」とする。その場合の設けるべき端子数は「１３８」であり、検出必要チャンネル数（＝端子数−１）は、「１３７」である。セルのピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数（端子３２のスリット３７による首振りや端子３２とハウジング３３との間の僅かな隙間などによりセルピッチがばらついてもあるセル数まではばらつきを吸収できるが、そのバラツキを吸収できるセル数または端子数の最大）を、たとえば「１０」とする。この数「１０」以下の数、たとえば「８」を第１の種類のハウジング３３のハウジング端子数とする。このハウジング３３を「１７」個取り付けると１７×８＝１３６で「１３６」本の端子がハウジングによって保持され、１３８−１３６＝２の「２」本の端子が余る。この「２」本と同数かそれより大で、１つのハウジングが保持可能な最大端子数「１０」より小の数、たとえば「２」本を端子数とする第２の種類のハウジング３３を設ける。 この例を図８の（ハ）に示す。図４は、それを斜視図で示したものであり、極数が２のセル電圧モニター３１と極数が８のセル電圧モニター３１との２種類のセル電圧モニター３１がスタック２３に取り付けられた場合を示している。
【００２２】
つぎに、本発明のセル電圧モニターの作用を説明する。
図８の（イ）、（ロ）のように保持端子数が決定されたセル電圧モニター３１では、ハウジング３３に１以上の端子３２が保持されているため、１つのハウジング３３をスタック２３に装着すると一度に１本以上の端子３２をスタック２３に装着でき、端子３２の燃料電池スタック２３への取付け性は良好である。
また、ハウジング３３の種類が１種類であるため、ハウジング種類数は最小であり、コストアップを招かない。たとえば、ハウジングを成形する型費用や、製造途中の管理費用が抑えられ、製造コストが安価である。
【００２３】
図８の（イ）のように保持端子数が決定されたセル電圧モニター３１では、検出すべきセルの数と１つのハウジング３３が保持可能な最大端子数とに「１」以外の公約数がある場合、該公約数のうちのできるだけ大きな数（たとえば、最大公約数）をハウジングの保持端子数としたので、（イ）ハウジング３３に「１」以上の端子３２が保持され、端子３２の燃料電池スタック２３への取付け性は良好であり、かつ、（ロ）ハウジング３３の種類が１種類で済み、コストアップを招かない。図８の（イ）の例では、ハウジング３３の種類は、端子保持数が「１０」本のもの、１種類で済み、ハウジング３３の製造コストは安価である。
【００２４】
図８の（ロ）のように保持端子数が決定されたセル電圧モニター３１では、検出すべきセルの数と１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに「１」以外の公約数がない場合、ハウジング３３が保持可能な最大端子数をハウジング３３の保持端子数とし、余った端子３２は該余った端子だけをハウジングの端子保持位置に保持し残りの端子保持位置は空とするので、ハウジング３３に「１」以上の端子３２が保持され、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好であり、かつ、ハウジング３３の種類が１種類で済み、ハウジング３３の製造コストは安価である。
【００２５】
図８の（ハ）のように保持端子数が決定されたセル電圧モニター３１では、第１の種類のハウジング３３が１つのハウジングが保持可能な最大端子数以下の数をハウジング端子数としたので、ハウジング３３に１以上の端子３２が保持されており、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好である。また、ハウジング３３の種類が２種類で済むため、ハウジング種類数は少なく、コストアップを抑えることができる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１のセル電圧モニターによれば、ハウジングに１以上の端子が保持されているため、端子の燃料電池スタックへの取付け性を良好にでき、また、ハウジングの種類が１種類であるため、ハウジングのコストは多種類の場合に比べて安価にできる。
請求項２のセル電圧モニターによれば、検出すべきセルの数と１つのハウジングが保持可能な最大端子数との公約数のうち、できるだけ大きな数（たとえば、最大公約数）をハウジングの保持端子数としたので、ハウジングに１以上の端子が保持され、端子の燃料電池スタックへの取付け性を良好にでき、また、ハウジングの種類が１種類であるため、ハウジングのコストは多種類の場合に比べて安価にできる。
請求項３のセル電圧モニターによれば、ハウジングが保持可能な最大端子数をハウジングの保持端子数とし、余った端子は該余った端子だけをハウジングの端子保持位置に保持し残りの端子保持位置は空とするので、ハウジングに１以上の端子が保持され、端子の燃料電池スタックへの取付け性を良好にでき、また、ハウジングの種類が１種類であるため、ハウジングのコストは多種類の場合に比べて安価にできる。
請求項４のセル電圧モニターによれば、第１の種類のハウジングが、ハウジングが保持可能な最大端子数以下の数をハウジング端子数としたので、ハウジングに１以上の端子が保持されており、端子の燃料電池スタックへの取付け性は良好である。また、ハウジングの種類が２種類で済むため、ハウジング種類数は少なく、コストアップを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るセル電圧モニターの側面図である。
【図２】図１のうちセル電圧モニターの、図１におけるＡ方向視図である。
【図３】図１のうちセル電圧モニターの、端子のみの斜視図である。
【図４】本発明の一実施例のセル電圧モニターを燃料電池スタックへ取付けた場合の斜視図である。
【図５】セル電圧モニターが燃料電池スタックの側面に取付けられた場合の、斜視図である。
【図６】燃料電池スタックの、セル積層方向と直交する方向から見た、側面図である。
【図７】燃料電池スタックの単セルの一部分の断面図である。
【図８】（イ）、（ロ）、（ハ）は、ハウジングとハウジングによって保持される端子との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ （固体高分子電解質型）燃料電池
１１ 電解質膜
１２、１５ 触媒層
１３、１６ 拡散層
１４ 電極（アノード、燃料極）
１７ 電極（カソード、空気極）
１８ セパレータ
１９ セル
２０ ターミナル
２１ インシュレータ
２２ エンドプレート
２３ スタック
２４ 締結部材（テンションプレート）
２５ ボルト
２６ 冷媒流路（冷却水流路）
２７ 燃料ガス流路
２８ 酸化ガス流路
２９ 金属板
２９ａ、２９ｂ 溝
３０ 樹脂フレーム
３０ａ 第１の溝
３０ｂ 第２の溝
３０ｃ 爪係合凹部
３１ セル電圧モニター
３２ 端子
３２ａ 第１の脚
３２ｂ 第２の脚
３２ｃ 折れ曲がり部
３２ｄ 一対のアーム
３３ ハウジング
３３ａ 柱
３３ｂ 第１の脚
３３ｃ 第２の脚
３３ｄ 先端
３３ｅ 中間部
３３ｆ 反対側端部
３３ｇ 端子保持部
３３ｈ 蓋
３３ｉ 爪
３３ｊ 仕切板
３４ コンタクト部
３５ 抜け止め部
３６ 導線
３７ スリット
Claims (4)
- ハウジングと、該ハウジングに保持された１以上の端子とを有し、燃料電池に、複数、取付けられるセル電圧モニターであって、
セル電圧モニターのハウジングの種類が１種類で済むようにハウジングの端子保持数が決定されたセル電圧モニター。 - 燃料電池の電圧を検出すべきセルの数と、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに、１以外の公約数がある場合に、該公約数のうちの１以外の数でできるだけ大きな数をハウジングの保持端子数とした、請求項１記載のセル電圧モニター。
- 燃料電池の電圧を検出すべきセルの数と、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジングが保持可能な最大端子数とに、１以外の公約数がない場合には、前記１つのハウジングが保持可能な最大端子数をハウジングの保持端子数とし、余った端子は該余った端子だけをハウジングの端子保持位置に保持し残りの端子保持位置は空とする、請求項１記載のセル電圧モニター。
- ハウジングと、該ハウジングに保持された１以上の端子とを有し、燃料電池に、複数、取付けられたセル電圧モニターであって、
複数のセル電圧モニターが、ピッチバラツキを考慮した場合に１つのハウジングが保持可能な最大端子数以下の数をハウジング端子数とした第１の種類のハウジングと、該第１の種類のハウジングをスタックに取り付けた時に余った端子の数と同数かそれより大で前記１つのハウジングが保持可能な最大端子数より小の数をハウジング端子数とした第２の種類のハウジングと、を含んでいるセル電圧モニター。
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