JPWO2014087785A1 - 燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

膜電極接合体３３を一対のセパレータ４０，４１で挟持して成る単セル２０を複数積層してセルモジュールＭを形成すると共に、このセルモジュールＭを複数積層して一対のエンドプレート１０，１１で積層方向に挟持した構造を有し、セルモジュールＭ同士の間、及び積層両端のセルモジュールＭと各エンドプレート１０，１１との間に、反応用ガスをシールするためのシールプレートＰ１を備え、各シールプレートのうちの少なくとも一つのシールプレートＰ１に、電池外側へ突出する電圧測定用端子ＰＴを設けた燃料電池スタックＡとし、シール構造を別途追加せずに、必要な部位の電圧測定を行うことが可能になる。

Description

本発明は、単セルを複数積層して成るセルモジュールを備えた燃料電池スタックに関し、とくに、各単セルやセルモジュールの電圧測定機能を有する燃料電池スタックの改良に関するものである。

従来、上記したような燃料電池スタックとしては、例えば特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の燃料電池スタックは、膜電極接合体を一対のセパレータで挟持して成るセル（単セル）を複数積層したもので、各セルの同極のセパレータには、電池外側へ突出する電圧モニタ用接続構造が設けてある。このような燃料電池スタックでは、セル積層体端のセルについては、片側の電圧モニタ用接続構造だけであるから、電圧モニタを行うことができない。

そこで、燃料電池スタックは、セル積層体端に、セパレータと同形状の導電性のカバープレートを配置し、このカバープレートに電圧モニタ用接続構造を設けている。そして、燃料電池スタックは、隣接するセルのセパレータ同士のコネクタを用いて電圧モニタを行うと共に、セル積層体端のセルについては、カバープレートのコネクタを用いて電圧モニタを行うようにし、これにより全てのセルの電圧モニタを可能にしている。

日本国特開２００２−３５２８２０号公報

しかしながら、上記したような従来の燃料電池スタックにあっては、セパレータとカバープレートとの間に、反応用ガスをシールするためのシール構造を別途追加する必要があることから、部品点数が増大すると共に、構造が複雑化するという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

本発明は、単セルを複数積層して成るセルモジュールを備えた燃料電池スタックにおいて、シール構造を別途追加せずに、必要な部位の電圧測定を行うことが可能な燃料電池スタックを提供することを目的としている。

本発明の燃料電池スタックは、膜電極接合体を一対のセパレータで挟持して成る単セルを複数積層してセルモジュールを形成すると共に、このセルモジュールを複数積層して一対のエンドプレートで積層方向に挟持した構造を有している。そして、燃料電池スタックは、セルモジュール同士の間、及び積層端のセルモジュールとエンドプレートとの間に、反応用ガスをシールするためのシールプレートを備えており、各シールプレートのうちの少なくとも一つのシールプレートに、電池外側へ突出する電圧測定用端子を設けた構成としており、上記構成をもって課題を解決するための手段としている。

本発明によれば、単セルを複数積層して成るセルモジュールを備えた燃料電池スタックにおいて、セルモジュール自体が持っているシール構造を用いて反応ガスをシールすることができるため、特別なシール構造を別途追加せずに、必要な部位の電圧測定を行うことが可能になり、コスト削減などにも貢献することができる。

本発明に係る燃料電池スタックの概略外観斜視図である。 セルモジュールを構成するセパレータ、膜電極接合体及びシールプレートの配置を説明する一方側の面の平面図（Ａ）、及び他方側の面の平面図（Ｂ）である。 図２（Ａ）に示すカソード側セパレータの拡大平面図（Ａ）、及び膜電極接合体の拡大平面図（Ｂ）である。 図２に示すシールプレートの拡大平面図である。 セルモジュールの断面図である。 本発明の燃料電池スタックの一実施形態を説明する概略断面図（Ａ）、及びシールプレートの平面図（Ｂ）である。 本発明の燃料電池スタックの他の実施形態を説明する概略断面図（Ａ）、及びシールプレートとセパレータの平面図（Ｂ）である。 シールプレートの電圧測定用端子を示す正面図（Ａ）、及び断面図（Ｂ）である。 本発明の燃料電池スタックのさらに他の実施形態を説明する概略断面図である。

〈第１実施形態〉
以下、図面に基づいて、本発明の燃料電池スタックの一実施形態を説明する。ここで、図１〜図５は、燃料電池スタックの構成を説明する図であって、図１は本発明の燃料電池スタックの概略外観斜視図である。図２（Ａ）はセルモジュールを構成するセパレータ、膜電極接合体及びシールプレートの配置を説明する一方側の面の平面図であり、図２（Ｂ）は他方側の面の平面図である。図３（Ａ）は図２（Ａ）に示すカソード側セパレータの拡大平面図であり、図３（Ｂ）は膜電極接合体の拡大平面図（Ｂ）である。図４は図２に示すシールプレートの拡大平面図であり、図５はセルモジュールの断面図である。

図１に示す燃料電池スタックＡは、複数のセルモジュールＭを積層して、その積層体を一対のエンドプレート１０，１１により挟持した構造を有している。そして、セルモジュールＭ同士の間、及び積層両端のセルモジュールＭ，Ｍと各エンドプレート１０，１１との間に、反応用ガス及び／又は冷却流体をシールするためのシールプレートＰが介装してある。

セルモジュールＭは、単セル２０を複数積層したものであり、その外壁面は後述するセルフレーム３０の鍔部３２と接着剤９によって構成してある。これにより、セルモジュールＭの内部への浸水を防止するとともに電気的な絶縁を図っている。なお、図１には、５枚の単セル２０を積層接着したものを例示しているが、その枚数に限るものではなく、また、接着剤層を省略して示している。

上記の単セル２０は、図２及び図３（Ａ）に示すセルフレーム３０を、図２及び図３（Ｂ）に示す一対のセパレータ４０，４１で挟持したものである。この単セル２０は、セルフレーム３０と各セパレータ４０，４１との間に、反応用ガスを流通させるためのガス流通路Ｆ１，Ｆ２を形成している。反応用ガスは、酸素含有ガス（カソードガス）と水素含有ガス（アノードガス）である。

セルフレーム３０は、絶縁部材であって、具体的には樹脂製であり、本実施形態においては、単セル２０の積層方向αから見た正面視において横長方形にし、且つ一定の板厚にして形成した基板３１の全周囲にわたって表裏両面に突出する鍔部３２を形成したものである。このセルフレーム３０の中央部分には膜電極接合体３３が設けてあり、その両側（両端部）にはマニホールド部ＭＬ，ＭＲが配設してある。

膜電極接合体３３は、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）と呼ばれるもので、例えば、固体高分子から成る電解質膜を、一対の電極により挟持した構造を有している。

上記マニホールド部ＭＬ，ＭＲは、水素含有ガス、酸素含有ガス及び冷却流体の流入出を夫々行なうためのものであり、それらマニホールド部ＭＬ，ＭＲと膜電極接合体３３との間には、水素含有ガス又は酸素含有ガスの流通領域であるディフューザ領域Ｄ，Ｄが形成されている。冷却流体は例えば水である。

一側部のマニホールド部ＭＬはマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ３からなる。各マニホールド孔Ｍ１〜Ｍ３は、酸素含有ガス供給用（Ｍ１）、冷却流体供給用（Ｍ２）及び水素含有ガス供給用（Ｍ３）であり、積層方向αに連続して夫々の流通路をなしている。

他方のマニホールド部ＭＲはマニホールド孔Ｍ４〜Ｍ６からなる。各マニホールド孔Ｍ４〜Ｍ６は、水素含有ガス排出用（Ｍ４）、冷却流体排出用（Ｍ５）及び酸素含有ガス排出用（Ｍ６）のものであり、積層方向αに連続して夫々の流通路をなしている。なお、供給用と排出用は一部又は全部が逆の位置関係でもよい。

ディフューザ領域Ｄは、セルフレーム３０とセパレータ４０，４１との各間、すなわち、セルフレーム３０の両面側に夫々形成してあり、図示しない適宜形状の突起が所定間隔で複数配置してある。

ここで、図２（Ａ）は、カソード及びアノードのセパレータ４０，４１、セルフレーム３０及び膜電極接合体３３、並びにシールプレートＰ１の一方側の面を示す図であり、図 ２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す各部材を図２上下方向の軸回りに裏返して、各部材の他方側の面を示す図である。よって、図２（Ａ）に示す各部材は、最下段に示すシールプレートＰ１が上側となるように順次積層する。また、図２（Ｂ）に示す各部材は、最上段に示すカソード側セパレータ４１が上側となるように順次積層する。

セルフレーム３０には、図２及び図３（Ａ）に示すように、外縁部の全周にわたる部分、及びマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６の周囲の部分に、接着シール８０が連続的に設けてある。このとき、接着シール８０は、図２（Ａ）に示すセルフレーム３０のカソード面においては、酸素含有ガスを流通させるために、酸素含有ガスの供給用及び排出用のマニホールド孔Ｍ１，Ｍ６の部分で開放してあり、それ以外のマニホールド孔Ｍ２〜Ｍ５を囲繞している。

また、接着シール８０は、図２（Ｂ）に示すセルフレーム３０のアノード面では、水素含有ガスを流通させるために、水素含有ガスの供給用及び排出用のマニホールド孔Ｍ３，Ｍ４の部分で開放してあり、それ以外のマニホールド孔Ｍ１，Ｍ２，Ｍ５及びＭ６を囲繞している。

セパレータ４０，４１は、例えばステンレス等の金属板をプレス成形したものであり、図２及び図３（Ｂ）に示すように、上記セルフレーム３０の鍔部３２の内側領域に配設できる大きさの横長方形に形成してある。

このセパレータ４０（４１）は、とくにカソード側のセパレータ４１を図３（Ｂ）に示すように、上記した膜電極接合体３３に対向する中央部分に、長手方向に連続した凹凸部４１ａ（４０ａ），４１ｂ（４０ｂ）が形成してあると共に、両端部には、上記したセルフレーム３０の各マニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６に対応するマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６が形成してある。

また、セパレータ４０，４１には、セルフレーム３０と同様に、外縁部の全周にわたる部分、及びマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６の周囲の部分に、接着シール８０が連続的に設けてある。このとき、接着シール８０は、酸素含有ガス、水素含有ガス及び冷却流体を夫々の層間に流通させるために、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、夫々の層間に該当するマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６の部分で開放してあり、それ以外のマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６を囲繞している。

燃料電池スタックＡは、セルモジュールＭにおいて、隣接する単セル２０，２０同士の相対向するセパレータ４０，４１の間に、冷却流体の流通路（以下、「冷却用流通路」という。）Ｆ３を区画形成している。また、隣接する二つのセルモジュールＭ，Ｍ同士の間の空間、より具体的には、最外側に配置した単セル２０，２０同士の対向当接する鍔部３２により囲繞形成される空間も冷却用流通路Ｆ３になっている。そして、燃料電池スタックＡは、セルモジュールＭ，Ｍ同士の間の冷却用流通路Ｆ３に、シールプレートＰ１を介装している。

シールプレートＰ１は、上記した単セル２０とは別体にして形成されており、図２及び図４に示すように、プレート基板５０の両端部にマニホールド部ＭＬ，ＭＲを開口していると共に、中央部分に圧力損失調整部Ｂ１を備えている。

プレート基板５０は、導電性の一枚の金属板を成形したものであり、平面視において上記した単セル２０とほぼ同じ形状で同じ大きさに形成してある。このプレート基板５０を導電性の金属板で形成することにより、経時的に安定した通電性を保つことができる。このプレート基板５０に形成されているマニホールド部ＭＬ，ＭＲは、上記したセルフレーム３０等に形成したものと同等である。

このシールプレートＰ１は、セルモジュールＭのマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６に対応するマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６を有し、セルモジュールＭ，Ｍ間に介装したときに、互いのマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６を連続させて一連の流通路を形成する。

シールプレートＰ１は、酸素含有ガス及び水素含有ガスの流通に用いるマニホールド孔Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６を区画形成するプレート基板５０の各辺縁部に、シール部材５１〜５４が設けてある。マニホールド孔Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６の辺縁部に設けた各シール部材５１〜５４は、互いに独立して形成してある。なお、当然のことながら、冷却流体の流通に用いるマニホールド孔Ｍ２，Ｍ４は、シール部材を設けずに、開放状態である。

また、シールプレートＰ１は、図５にも示すように、プレート基板５０の最外周縁部に沿って外周シール部材５５が設けてあり、さらに、外周シール部材５５よりも内側には、同外周シール部材５５との間に所要の間隔をおいて平行配置した内周シール部材５６が設けてある。このシールプレートＰ１は、上記内周シール５６により冷却用流通路Ｆ３を流通する冷却流体の漏出を防止し、また、外周シール部材５５により、外部からの雨水の浸入を防止するとともに、電気的な絶縁を図っている。なお、図５において符号９で示すものは接着剤である。

また、シールプレートＰ１は、マニホールド孔Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６の周囲に設けたシール部材５１〜５４を独立させた構造としているので、それら各シール部材５１〜５４の設計（高さ、幅、形状）を個別に設定することができる。これにより、シールする部位により流体が異なり、これに応じてシール部材の劣化環境が異なるので、それに応じてシール部材５１〜５４の設計を個別に行なうことができ、燃料電池スタックＡの信頼性を向上させられる。

前記圧力損失調整部Ｂ１は、図４に示すように、冷却用流通路において、これを流通する冷却流体の圧力損失を低減調整する機能を有するものであり、そのる。アクティブエリアに対向する領域、又はアクティブエリア近傍、若しくはそれら双方の領域において冷却用流通路の断面を低減させることによって圧力損失を低減調整できるようにしている。冷却用流通路の断面の低減は、冷却流体の流通方向β及び当該流通方向βと直交する方向γの双方を含むものである。「アクティブエリア」は、上記した膜電極接合体３３に対向する領域のことである。

図示の圧力損失調整部Ｂ１は、プレート基板５０の長軸中心線Ｏ１に平行に形成された上流側スリット列６０、下流側スリット列６１及びその長軸線Ｏ１と直交する短軸中心線Ｏ２に平行な二つのスリット６２，６２からなる。長軸中心線Ｏ１は、プレート基板５０の短辺、また、短軸中心線Ｏ２は、そのプレート基板５０の長辺をそれぞれ二分する位置に想定したものである。

上流側スリット列６０は、冷却流体の流通方向βの上流側に配列した８本のスリット６０ａからなり、各スリット６０ａは、流通方向βと平行にし且つ互いに同じ長さ及び幅にして配列形成してある。下流側スリット列６１は、冷却流体の流通方向βの上流側に配列した８本のスリット６１ａからなり、各スリット６１ａは、上記スリット６０ａと同じく流通方向βと平行にし且つ互いに同じ長さ及び幅にして配列形成してある。

上記構成を備えた燃料電池スタックＡは、図５に示すように、各単セル２０のカソード側セパレータ４０に、電池外側（図５中で左側）へ突出する電圧測定用端子４０Ｔが設けてある。ここで、各単セル２０の電圧は、それ自身の電圧測定用端子４０Ｔと、隣接する単セル２０の電圧測定用端子４０Ｔとを用いて測定する。

また、積層中間のセルモジュールＭにおいて、積層端となる単セル２０の電圧は、それ自身の電圧測定用端子４０Ｔと、これに隣接するセルモジュールＭにおける積層端の単セル２０の電圧測定用端子４０Ｔとを用いて測定することができる。

ところが、図５中で最下段となる積層端のセルモジュールＭにおいて、その積層端（下端）となる単セル２０は、それよりも下側のセルモジュールＭが存在しないので、そのままでは電圧測定を行うことができない。図５では、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴが無い場合を仮定して、同端子ＰＴを点線で示している。

そこで、本発明の燃料電池スタックＡでは、各シールプレートＰ１のうちの少なくとも一つのシールプレートＰ１に、電池外側へ突出する電圧測定用端子（点線で示す）ＰＴを設けた構成としている。

すなわち、燃料電池スタックＡは、図６（Ａ）に示すように、単セル２０を複数積層してセルモジュールＭを形成すると共に、このセルモジュールＭを複数積層して一対のエンドプレート０，１１で積層方向に挟持した構造を有している。なお、セルモジュールＭとエンドプレート１０，１１との間には、夫々の集電板７０，７１が介装してある。

また、燃料電池スタックＡは、セルモジュールＭ同士の間、及び積層両端（上下端）のセルモジュールＭと各エンドプレート１０，１１との間に、反応用ガス及び／又は冷却流体をシールするためのシールプレートＰ１を備えている。なお、先述したように、各単セル２０は、カソード側のセパレータ４０に、電圧測定用端子４０Ｔを有している。

そして、燃料電池スタックＡは、各シールプレートＰのうちの少なくとも一つのシールプレートＰに、電池外側へ突出する電圧測定用端子ＰＴを設けている。また、この実施形態では、少なくとも図中下側となる一方のエンドプレート１１に隣接するシールプレートＰ１に、電圧測定用端子Ｐ１を設けている。この電圧測定用端子ＰＴは、図６（Ｂ）においては、シールプレートＰ１の長辺の一部に配置してあるが、その配置や形状がとくに限定されるものではない。

上記構成を備えた燃料電池スタックＡは、隣接する単セル２０のセパレータ４０同士の電圧測定用端子４０Ｔを用いて、各単セル２０の電圧測定を行う。そして、積層端のセルモジュールＭにおける積層端の単セル２０、すなわち図５及び図６中で最下段の単セル２０については、それ自身の電圧測定用端子４０Ｔと、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴとを用いて電圧測定を行うこととなる。

このようにして、燃料電池スタックＡは、シールプレートＰ１によるシール機能及び取り外し機能を備えたうえで、全ての単セル２０や選択した単セル２０の電圧を測定することができる。したがって、燃料電池スタックＡは、セルモジュールＭ自体が持っているシール構造を流用することで反応ガスをシールすることができるため、電圧測定用端子４０Ｔを設けたとしても、特別なシール構造を別途追加せずに、必要な部位の電圧測定を行うことが可能になり、構造も簡単であるから、コスト削減などにも貢献することができる。

図７〜図９は、本発明に係る燃料電池スタックの他の実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

〈第２実施形態〉
図７（Ａ）に示す燃料電池スタックＡは、先の実施形態と同様に、各単セル２０における同極側のセパレータ、すなわちカソード側のセパレータ４０に、電池外側に突出する電圧測定用端子４０Ｔが設けてある。また、図中下側となる一方のエンドプレート１１に隣接するシールプレートＰ１に、電圧測定用端子Ｐ１が設けてある。

そして、燃料電池スタックＡは、図７（Ｂ）に示すように、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴが、単セル２０の（セパレータ４０の）電圧測定用端子４０Ｔに対応する位置、形状、大きさ及び厚さを有しており、しかも、互いに隣接する電圧用端子同士４０Ｔ，ＰＴの間隔がいずれも等しくなっている。つまり、単セル２０の電圧測定用端子４０Ｔ同士の間隔はいずれも等しいから、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴと、これに隣接する単セル２０の電圧測定用端子４０Ｔとの間隔を、その間隔に合わせれば良い。

上記構成を備えた燃料電池スタックＡにあっても、先の実施形態と同様に、シールプレートＰ１によるシール機能及び取り外し機能を備えたうえで、セルモジュールＭ自体が持っているシール構造を流用することで、特別なシール構造を別途追加せずに、低コストで必要な部位の電圧測定を行うことができる。

また、燃料電池スタックＡは、各単セル２０における同極側のセパレータ４０に、電池外側に突出する電圧測定用端子４０Ｔが設けてあり、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴが、セパレータ４０の電圧測定用端子４０Ｔに対応する位置、形状、大きさ及び厚さを有し、互いに隣接する電圧用端子同士４０Ｔ，ＰＳＴ間隔が等しいことから、全ての電圧測定用端子４０Ｔ，ＰＴに対して、コネクタを共用することが可能になり、部品点数やコストのさらなる削減を実現することができる。

なお、コネクタとしては、例えば、セルモジュールＭ毎に個別に接続するものが用いられ、セルモジュールＭの全ての電圧測定用端子４０Ｔ，ＰＴにコンタクトするものや、選択した電圧測定用端子４０Ｔ，ＰＴのみにコンタクトするものがある。また、燃料電池スタックＡは、複数の外板又は筐体に覆われて、ケース一体構造にすることができ、この場合には、電圧測定用端子４０Ｔ，ＰＴをケース外側に露出させた状態にし、これらにコネクタを接続することとなる。

〈第３実施形態〉
図８は、シールプレートＰ１に設けた電圧測定用端子ＰＴの他の実施形態を説明する図であって、図示の電圧測定用端子ＰＴは、その厚みＴ１が、シールプレート本体の厚さＴ２よりも小さいものとなっている。また、図示例の電圧測定用端子ＰＴは、中央部分に開口部Ｈを有している。なお、電圧測定用端子ＰＴの厚みＴ１は、図７に示す実施形態のように、単セル２０の（セパレータ４０の）電圧測定用端子４０Ｔの厚さと同等である。

上記構成を備えたシールプレートＰ１は、電圧測定用端子ＰＴの厚みＴ１を、シールプレート本体の厚さＴ２よりも小さくしたので、それ自身の強度を充分に確保したうえで、電圧測定機能を付加することができ、且つ電圧測定用端子ＰＴの厚さを単セル２０の電圧測定用端子４０Ｔの厚さに合わせることが容易にできる。また、開口部Ｈを設けることで、図示しないコネクタとの嵌合力が向上する。これにより、シールプレートＰ１は、電圧測定用端子ＰＴを単セル２０のものと同等にし、接触抵抗のばらつきを低減することが可能になる。

〈第４実施形態〉
図９に示す燃料電池スタックＡは、全てのシールプレートＰ１に電圧測定用端子ＰＴを備えたものとなっている。図示例の燃料電池スタックＡは、単セル２０の（セパレータ４０の）電圧測定用端子が無い構造であって、各シールプレートＰ１のほぼ同じ位置に、同じ大きさ、形状及び厚さの電圧測定用端子ＰＴが設けてある。なお、各電圧測定用端子ＰＴは、必ずしも同一構成でなくても構わない。

上記構成を備えた燃料電池スタックＡは、先の実施形態と同様に、シールプレートＰ１によるシール機能及び取り外し機能を備えたうえで、セルモジュールＭ自体が持っているシール構造を流用することで、特別なシール構造を別途追加せずに、低コストで必要な部位の電圧測定を行うことができる。また、燃料電池スタックＡは、全てのシールプレートＰ１に電圧測定用端子ＰＴを備えているので、各セルモジュールＭ毎に電圧測定を行うことが可能になり、さらには、コネクタ数を減らして、組み立て工数や部品点数のさらなる削減を実現し、より一層の低コスト化を図ることができる。

なお、本発明に係る燃料電池スタックは、その構成が上記各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の細部を適宜変更したり、各実施形態の構成を組み合わせたりすることが可能である。また、シールプレートの圧力損失調整部の配置や形状は、上記実施形態に限定されるものではなく、構成の細部を適宜変更することができる。また、圧力損失調整部の配置や形状等は、上記実施形態に限定されるものではなく、構成の細部を適宜変更することができる。

Ａ 燃料電池スタック
Ｍ セルモジュール
Ｐ１ シールプレート
ＰＴ 電圧測定用端子
１０ エンドプレート
１１ エンドプレート
２０ 単セル
３３ 膜電極接合体
４０ カソード側セパレータ
４０Ｔ 電圧測定用端子
４１ アノード側セパレータ

【００１０】
わち図５及び図６中で最下段の単セル２０については、それ自身の電圧測定用端子４０Ｔと、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴとを用いて電圧測定を行うこととなる。
［００４４］
このようにして、燃料電池スタックＡは、シールプレートＰ１によるシール機能及び取り外し機能を備えたうえで、全ての単セル２０や選択した単セル２０の電圧を測定することができる。したがって、燃料電池スタックＡは、セルモジュールＭ自体が持っているシール構造を流用することで反応ガスをシールすることができるため、電圧測定用端子４０Ｔを設けたとしても、特別なシール構造を別途追加せずに、必要な部位の電圧測定を行うことが可能になり、構造も簡単であるから、コスト削減などにも貢献することができる。
［００４５］
図７〜図９は、本発明に係る燃料電池スタックの他の実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
［００４６］
〈第２実施形態〉
図７（Ａ）に示す燃料電池スタックＡは、先の実施形態と同様に、各単セル２０における同極側のセパレータ、すなわちカソード側のセパレータ４０に、電池外側に突出する電圧測定用端子４０Ｔが設けてある。また、図中下側となる一方のエンドプレート１１に隣接するシールプレートＰ１に、電圧測定用端子Ｐ１が設けてある。
［００４７］
そして、燃料電池スタックＡは、図７（Ｂ）に示すように、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴが、単セル２０の（セパレータ４０の）電圧測定用端子４０Ｔに対応する位置、形状、大きさ及び厚さを有しており、しかも、互いに隣接する電圧測定用端子同士４０Ｔ，ＰＴの間隔がいずれも等しくなっている。つまり、単セル２０の電圧測定用端子４０Ｔ同士の間隔はいずれも等しいから、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴと、これに隣接する単セル２０の電圧測定用端子４０Ｔとの間隔を、その間隔に合わせれば良い。

【００１１】
［００４８］
上記構成を備えた燃料電池スタックＡにあっても、先の実施形態と同様に、シールプレートＰ１によるシール機能及び取り外し機能を備えたうえで、セルモジュールＭ自体が持っているシール構造を流用することで、特別なシール構造を別途追加せずに、低コストで必要な部位の電圧測定を行うことができる。
［００４９］
また、燃料電池スタックＡは、各単セル２０における同極側のセパレータ４０に、電池外側に突出する電圧測定用端子４０Ｔが設けてあり、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴが、セパレータ４０の電圧測定用端子４０Ｔに対応する位置、形状、大きさ及び厚さを有し、互いに隣接する電圧測定用端子同士４０Ｔ，ＰＳＴ間隔が等しいことから、全ての電圧測定用端子４０Ｔ，ＰＴに対して、コネクタを共用することが可能になり、部品点数やコストのさらなる削減を実現することができる。
［００５０］
なお、コネクタとしては、例えば、セルモジュールＭ毎に個別に接続するものが用いられ、セルモジュールＭの全ての電圧測定用端子４０Ｔ，ＰＴにコンタクトするものや、選択した電圧測定用端子４０Ｔ，ＰＴのみにコンタクトするものがある。また、燃料電池スタックＡは、複数の外板又は筐体に覆われて、ケース一体構造にすることができ、この場合には、電圧測定用端子４０Ｔ，ＰＴをケース外側に露出させた状態にし、これらにコネクタを接続することとなる。
［００５１］
〈第３実施形態〉
図８は、シールプレートＰ１に設けた電圧測定用端子ＰＴの他の実施形態を説明する図であって、図示の電圧測定用端子ＰＴは、その厚みＴ１が、シールプレート本体の厚さＴ２よりも小さいものとなっている。また、図示例の電圧測定用端子ＰＴは、中央部分に開口部Ｈを有している。なお、電圧測定用端子ＰＴの厚みＴ１は、図７に示す実施形態のように、単セル２０の（セパレータ４０の）電圧測定用端子４０Ｔの厚さと同等である。
［００５２］
上記構成を備えたシールプレートＰ１は、電圧測定用端子ＰＴの厚みＴ１を、シールプレート本体の厚さＴ２よりも小さくしたので、それ自身の強度

また、シールプレートＰ１は、図５にも示すように、プレート基板５０の最外周縁部に沿って外周シール部材５５が設けてあり、さらに、外周シール部材５５よりも内側には、同外周シール部材５５との間に所要の間隔をおいて平行配置した内周シール部材５６が設けてある。このシールプレートＰ１は、上記内周シール部材５６により冷却用流通路Ｆ３を流通する冷却流体の漏出を防止し、また、外周シール部材５５により、外部からの雨水の浸入を防止するとともに、電気的な絶縁を図っている。なお、図５において符号９で示すものは接着剤である。

図示の圧力損失調整部Ｂ１は、プレート基板５０の長軸中心線Ｏ１に平行に形成された上流側スリット列６０、下流側スリット列６１及びその長軸中心線Ｏ１と直交する短軸中心線Ｏ２に平行な二つのスリット６２，６２からなる。長軸中心線Ｏ１は、プレート基板５０の短辺、また、短軸中心線Ｏ２は、そのプレート基板５０の長辺をそれぞれ二分する位置に想定したものである。

すなわち、燃料電池スタックＡは、図６（Ａ）に示すように、単セル２０を複数積層してセルモジュールＭを形成すると共に、このセルモジュールＭを複数積層して一対のエンドプレート１０，１１で積層方向に挟持した構造を有している。なお、セルモジュールＭとエンドプレート１０，１１との間には、夫々の集電板７０，７１が介装してある。

そして、燃料電池スタックＡは、各シールプレートＰのうちの少なくとも一つのシールプレートＰに、電池外側へ突出する電圧測定用端子ＰＴを設けている。また、この実施形態では、少なくとも図中下側となる一方のエンドプレート１１に隣接するシールプレートＰ１に、電圧測定用端子ＰＴを設けている。この電圧測定用端子ＰＴは、図６（Ｂ）においては、シールプレートＰ１の長辺の一部に配置してあるが、その配置や形状がとくに限定されるものではない。

また、燃料電池スタックＡは、各単セル２０における同極側のセパレータ４０に、電池外側に突出する電圧測定用端子４０Ｔが設けてあり、シールプレートＰ１の電圧測定用端子ＰＴが、セパレータ４０の電圧測定用端子４０Ｔに対応する位置、形状、大きさ及び厚さを有し、互いに隣接する電圧測定用端子同士４０Ｔ，ＰＴ間隔が等しいことから、全ての電圧測定用端子４０Ｔ，ＰＴに対して、コネクタを共用することが可能になり、部品点数やコストのさらなる削減を実現することができる。

Claims (5)

1. 膜電極接合体を一対のセパレータで挟持して成る単セルを複数積層してセルモジュールを形成すると共に、このセルモジュールを複数積層して一対のエンドプレートで積層方向に挟持した構造を有し、
   セルモジュール同士の間、及び積層両端のセルモジュールと各エンドプレートとの間に、反応用ガスをシールするためのシールプレートを備え、
   各シールプレートのうちの少なくとも一つのシールプレートに、電池外側へ突出する電圧測定用端子を設けたことを特徴とする燃料電池スタック。
2. 少なくとも一方のエンドプレートに隣接するシールプレートに、電圧測定用端子を設けたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。
3. 各単セルにおける同極側のセパレータに、電池外側に突出する電圧測定用端子が設けてあり、
   シールプレートの電圧測定用端子が、セパレータの電圧測定用端子に対応する位置、形状、大きさ及び厚さを有し、
   互いに隣接する電圧用端子同士の間隔が等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池スタック。
4. シールプレートの電圧用測定端子の厚みが、シールプレート本体の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池スタック。
5. 全てのシールプレートに電圧測定用端子を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。

Images