JP2006155991A

JP2006155991A - 燃料電池スタック

Info

Publication number: JP2006155991A
Application number: JP2004341860A
Authority: JP
Inventors: Kimiharu Mizusaki; 君春水崎; Hidetoshi Imaizumi; 秀俊今泉; Toshiaki Ariyoshi; 敏明有吉; Harumi Hatano; 治巳波多野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-15
Anticipated expiration: 2024-11-26
Also published as: JP4303672B2

Abstract

【課題】各端子周りの防水作業を作業性よく行なうことができる燃料電池スタックを提供する。
【解決手段】コネクタ本体４の端子挿入部４ｂを、ケーシング７の収納部に嵌めたシール部材８の凹状部８ａ内に押し入れることにより、各端子３の基部３ａがシール部材８の各シール挿入孔８ｃに気密状態で密着され、さらに、コネクタ本体４の端子挿入部４ｂがシール部材８の凹状部８ａ内の２箇所の各突起部８ｂにより気密状態で密着される。
【選択図】図６

Description

本発明は、電圧測定用の複数の端子を備えた燃料電池スタックに関する。

燃料ガスとしての水素と酸素（空気）とを電気化学的に反応させて起電力を得る燃料電池スタックは、電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される膜電解質構造体をセパレータにより挟持した、いわゆる単セルを複数積層することにより構成されている。このように、燃料電池スタックはセパレータを複数積層して構成されているので、燃料電池スタックの運転時においては、各セパレータが正常な状態にあるかどうかを監視するために、各セパレータに取付けた電圧測定用の端子を介して各セパレータの電圧（起電力）を測定して監視している。

また、前記燃料電池スタックを、例えば燃料電池自動車に搭載する場合には、使用環境が屋外なので防水性の確保が重要であり、燃料電池スタックのスタックケース上に突出している電圧測定用の各端子周りに防水手段を設けた燃料電池スタックが提案されている（例えば、特許文献１）。

前記特許文献１の燃料電池スタックでは、防水手段としての弾性を有するパッキンに形成した複数の貫通孔に各端子を挿入して、このパッキンを上方から押しつぶすように弾性変形させて各端子周りを防水するようにしている。
特開２００４−１２７７７９号公報（図４（ａ）等）

ところで、前記特許文献１の燃料電池スタックでは、弾性を有するパッキンを上方から押しつぶして弾性変形させ、端子周りを防水するようにしているので、パッキンに対して大きな力をかける作業が必要となり、作業性のさらなる向上が望まれていた。

そこで、本発明は、各端子周りの防水作業を作業性よく容易に行うことができる燃料電池スタックを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係る本発明は、セパレータを含んでなる単セルが複数積層され、前記各セパレータの一端面または前記複数のセパレータのうちの所定間隔ごとに位置するセパレータの一端面から、スタックの表面にそれぞれ延びる突起状の電圧測定用の端子を有し、前記各端子の先端側をそれぞれ挿入してコネクタ部に電気的に接続させるための複数の挿通孔を形成した凸状の端子挿入部を有するコネクタ本体と、前記スタックの表面上の前記各端子と前記コネクタ本体の前記端子挿入部との間に介装される防水手段と、を備えた燃料電池スタックであって、前記防水手段は、前記端子挿入部が入るこの端子挿入部の形状にほぼ応じた凹状部を有すると共に、前記凹状部の底面に前記各端子が挿通される前記端子の断面形状よりも小さい形状の複数のシール挿通孔が前記各端子の間隔に応じて形成された弾性材料からなるシール部材と、前記シール部材の外周面が当接するようにして収納する凹状の収納部を有すると共に、前記収納部の底面に前記各端子が挿通される複数の挿通孔が前記各端子の間隔に応じて形成されたケーシングと、を備え、前記シール部材の前記凹状部の内壁面の周方向に沿って連続した突起部を形成し、前記凹状部に入れる前記端子挿入部の外周面に対して前記突起部を気密状態で密着させると共に、前記各シール挿入孔を弾性拡張させて前記各端子を挿通し、前記各端子を前記各シール挿入孔に気密状態で密着させることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、シール部材の凹状部にコネクタ本体の端子挿入部を押し入れるだけで、端子挿入部が弾性変形自在な突起部に気密状態で密着され、また、各端子は各シール挿入孔を弾性拡張させて挿通されることにより、各端子が各シール挿入孔に気密状態で密着される。

また、請求項２に係る本発明は、突起部が凹状部の内壁面に複数設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、コネクタ本体の端子挿入部に複数の突起部が気密状態で密着するので、より高い防水性を確保することができる。

請求項１に記載の発明によれば、シール部材の凹状部にコネクタ本体の端子挿入部を押し入れるだけで、端子挿入部が弾性変形自在な突起部に気密状態で密着され、また、各端子は各シール挿入孔を弾性拡張させて挿通されることにより、各端子が各シール挿入孔に気密状態で密着されるので、各端子周りの防水作業を作業性よく容易に行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、コネクタ本体の端子挿入部に複数の突起部が気密状態で密着することにより、各端子周りの防水をより高めることができる。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの上部近傍を示す概略分解斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係る燃料電池スタック１は、スタック容器２の上面に突出するようにして一定間隔で一列に設置した電圧測定用の複数の端子３と、各端子３の先端側が電気的に接続されるコネクタ部４ｃを有するコネクタ本体４と、各端子３周りを一括して防水するための防水部材５を備えている。スタック容器２内には、図２に示すように、図示しない膜電極構造体を挟持したセパレータ６が複数積層された状態で収納されており、本実施形態では、一つおき毎の各セパレータ６の上端面に前記端子３の基端側がそれぞれ接続されている。各端子３のセパレータ６側の基部３ａは、樹脂で被覆して絶縁処理されている。

図１、図３に示すように、コネクタ本体４の各端子３と対向する下面には、コネクタ本体４内のコネクタ部４ｃに前記各端子３を電気的に接続させるための複数のスリット状の挿通孔４ａを有する凸状の端子挿入部４ｂが一体に形成されている。前記挿通孔４ａは、各端子３の間隔に合わせて形成されている。図４に示すように、挿通孔４ａは、端子３が挿通され易いにように先端下面側に向けて広く開口している。

コネクタ本体４内には、各端子３が着脱自在に接続されるコネクタ部４ｃを介してスタック容器２内の積層された各セパレータ６の電圧を順に連続して測定する電圧測定部（不図示）が設けられており、この電圧測定部で測定された測定値（電圧値）は、ハーネス（不図示）を介して電圧値を監視するＥＣＵ（不図示）に入力される。

防水部材５は、図１、図３に示すように、スタック容器２上に突出している各端子３周囲とコネクタ本体４の端子挿入部４ｂ周囲の間に配置される横長状のケーシング７と、ケーシング７の上面側に形成した前記各端子３が一括して入る横長凹状の収納部７ａ内に密着状態に嵌められる弾性材からなる横長状のシール部材８とで構成されている。ケーシング７の収納部７ａ内の下面には、各端子３の間隔に合わせて端子３が挿通されるスリット状の複数の挿通孔７ｂが形成されている。図４に示すように、挿通孔７ｂは、端子３が挿通され易いにように先端下面側に向けて広く開口している。

図１、図４、図５に示すように、シール部材８の上面側には、コネクタ本体４の端子挿入部４ｂが入るこの端子挿入部４ｂの形状にほぼ応じた凹状部８ａが形成されており、凹状部８ａの内壁面には、その周方向に沿って上下２箇所に連続した突起部８ｂが一体に形成されている。各突起部８ｂは、挿入される端子挿入部４ｂの外周面が気密状態で密着するように、凹状部８ａ内の内側に向けて突出している。また、凹状部８ａの下面には、各端子３の間隔に合わせて端子３が挿通される複数のスリット状のシール挿入孔８ｃが形成されている。各シール挿入孔８ｃは、端子３の基部３ａの断面形状よりも少し狭く形成されている。

シール部材８を形成する弾性材料としては、例えば、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ノボルネンゴム、天然ゴム、その他熱可塑性エラストマー等が挙げられる。

次に、前記防水部材（ケーシング７、シール部材８）５による各端子３周りの防水構造について説明する。まず、図１、図４、図６に示すように、スタック容器２上に突出している各端子３に、ケーシング７の各挿通孔７ｂを挿通してケーシング７の下面をスタック容器２上に当椄させ、ケーシング７の収納部７ａ内にシール部材８を嵌める。

この際、図６〜図８に示すように、シール部材８の各シール挿入孔８ｃに端子３が挿通されるが、シール部材８は弾性を有しているので、各シール挿入孔８ｃは端子３の基部３ａの挿通により少し押し広げられて端子３の基部３ａを気密状態で密着する。

そして、図４、図６、図７に示すように、コネクタ本体４の端子挿入部４ｂとシール部材８の凹状部８ａの位置を合わせて、コネクタ本体４の端子挿入部４ｂをシール部材８の凹状部８ａ内に押し入れる。この際、凹状部８ａ内で各突起部８ｂが突出しているので、コネクタ本体４の端子挿入部４ｂが凹状部８ａ内に押し入れられると、弾性を有する各突起部８ｂの先端部が端子挿入部４ｂの外面に圧接して、端子挿入部４ｂが気密状態で密着する。そして、図１に示すように、コネクタ本体４の四隅を各ねじ９でスタック容器２上に固定する。

このように、本実施形態に係る燃料電池スタック１では、コネクタ本体４の端子挿入部４ｂをシール部材８の凹状部８ａ内に押し入れるだけで、各端子３の基部３ａがシール部材８の各シール挿入孔８ｃに気密状態で密着され、さらに、コネクタ本体４の端子挿入部４ｂがシール部材８の凹状部８ａ内の２箇所の各突起部８ｂにより気密状態で密着されることにより、各端子３周りの防水作業を容易に行うことができ、しかも、各端子３周りを一括して確実に防水することができる。

また、本実施形態では、一つおき毎の各セパレータ６の上面に電圧測定用の端子３を設けていたが、複数積層された全ての各セパレータの上面に電圧測定用の端子を設けている燃料電池スタックにおいても、同様に本発明を適用することができる。

本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの上部近傍を示す概略分解斜視図。セパレータに接続された端子を示す概略斜視図。コネクタ本体と防水部材を示す概略分解斜視図。コネクタ本体と、防水部材のケーシングとシール部材を示す概略断面図。シール部材を示す斜視図。本発明の実施形態における端子周りの防水構造を示す断面図。図６のＡ−Ａ線断面図。図６のＢ−Ｂ線断面図。

符号の説明

１燃料電池スタック
２スタック容器
３端子
３ａ基部
４コネクタ本体
４ａ挿通孔
４ｂ端子挿入部
４ｃコネクタ部
５防水部材（防水手段）
６セパレータ
７ケーシング（防水手段）
７ａ収納部
８シール部材（防水手段）
８ａ凹状部
８ｂ突起部
８ｃシール挿入孔

Claims

セパレータを含んでなる単セルが複数積層され、前記各セパレータの一端面または前記複数のセパレータのうちの所定間隔ごとに位置するセパレータの一端面から、スタックの表面にそれぞれ延びる突起状の電圧測定用の端子を有し、前記各端子の先端側をそれぞれ挿入してコネクタ部に電気的に接続させるための複数の挿通孔を形成した凸状の端子挿入部を有するコネクタ本体と、前記スタックの表面上の前記各端子と前記コネクタ本体の前記端子挿入部との間に介装される防水手段と、を備えた燃料電池スタックであって、
前記防水手段は、前記端子挿入部が入るこの端子挿入部の形状にほぼ応じた凹状部を有すると共に、前記凹状部の底面に前記各端子が挿通される前記端子の断面形状よりも小さい形状の複数のシール挿通孔が前記各端子の間隔に応じて形成された弾性材料からなるシール部材と、前記シール部材の外周面が当接するようにして収納する凹状の収納部を有すると共に、前記収納部の底面に前記各端子が挿通される複数の挿通孔が前記各端子の間隔に応じて形成されたケーシングと、を備え、
前記シール部材の前記凹状部の内壁面の周方向に沿って連続した突起部を形成し、前記凹状部に入れる前記端子挿入部の外周面に対して前記突起部を気密状態で密着させると共に、前記各シール挿入孔を弾性拡張させて前記各端子を挿通し、前記各端子を前記各シール挿入孔に気密状態で密着させる、
ことを特徴とする燃料電池スタック。
前記突起部は、前記凹状部の内壁面に複数設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。