JP2018137126A - セルコネクタユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のセルコネクタユニットの中から特定のセルコネクタユニットを容易に探し出すことが可能なセルコネクタユニットを実現する。【解決手段】本発明の一形態に係るセルコネクタユニット１は、燃料電池４のセル積層体５に接続されるセルコネクタユニットである。セルコネクタユニット１は、セル積層体５のセル６に接続されるセルコネクタ１０を複数有し、セル積層体５に接続された状態で複数のセルコネクタ１０がセル６の積層方向で並ぶように連結されている。セル６の積層方向で両端に配置されるセルコネクタ１０のうち、一方のセルコネクタ１０にユニット判別用の突起部１１ｆが設けられ、他方のセルコネクタ１０に突起部１１ｆが設けられておらず、両端に配置されるセルコネクタ１０の間のセルコネクタ１０の全てには、突起部１１ｆが設けられている、又は突起部１１ｆが設けられていない。【選択図】図３

Description

本発明は、セルコネクタユニットに関し、例えば、燃料電池のセル積層体に接続されるセルコネクタユニットに関する。
セルコネクタを介して燃料電池のセルを電圧計測装置に接続し、所定のセルの間の電圧を計測することで、例えば、故障などしたセルコネクタを発見している。このとき、燃料電池のセルは数百枚存在する場合があるため、１つのセルに夫々セルコネクタを接続することは困難である。そこで、特許文献１に開示されているような、複数のセルに夫々接続される接続端子を一つのハウジングに設けたセルコネクタユニットを用いることが提案されている。
特開２０１２−１２４１６６号公報
燃料電池のセルを積層する際には、セルの厚さ誤差やセルの組み付け誤差によって、予め設定された位置に対して隣接するセル相互に位置ズレが生じる場合がある。そのため、例えば、隣接するセル相互の位置ズレを許容できるように、各セルに接続される一つ一つのセルコネクタを連結してセルコネクタユニットを構成することも一案ではある。しかし、複数のセルコネクタユニットの中から、故障などしたセルコネクタを含む特定のセルコネクタユニットを探し出すことは困難である。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、複数のセルコネクタユニットの中から特定のセルコネクタユニットを容易に探し出すことが可能なセルコネクタユニットを実現する。
本発明の一態様に係るセルコネクタユニットは、燃料電池のセル積層体に接続されるセルコネクタユニットであって、
前記セルコネクタユニットは、前記セル積層体のセルに接続されるセルコネクタを複数有し、前記セル積層体に接続された状態で複数のセルコネクタが前記セルの積層方向で並ぶように連結されており、
前記セルの積層方向で両端に配置されるセルコネクタのうち、一方のセルコネクタにユニット判別用の突起部が設けられ、他方のセルコネクタに前記突起部が設けられておらず、前記両端に配置されるセルコネクタの間のセルコネクタの全てには、前記突起部が設けられている、又は前記突起部が設けられていない。
このような構成により、複数のセルコネクタユニットの境界に、突起部が設けられたセルコネクタと突起部が設けられていないセルコネクタとが隣接して配置され、複数のセルコネクタユニットの境界を容易に認識することができる。そして、認識した複数のコネクタユニットの境界に基づけば、特定のセルコネクタユニットを複数のセルコネクタユニットの中から容易に探し出すことができる。
上述のセルコネクタユニットにおいて、前記突起部は、前記セルコネクタユニットを前記セル積層体に接続するときに作業者が把持する把持部であることが好ましい。
このような構成により、セルコネクタユニットを燃料電池のセル積層体に接続する作業が容易である。
本発明によれば、複数のセルコネクタユニットの中から特定のセルコネクタユニットを容易に探し出すことが可能なセルコネクタユニットを実現することができる。
実施の形態のセルコネクタユニットを用いて燃料電池におけるセルの間の電圧を計測する様子を模式的に示す図である。 実施の形態のセルコネクタユニットが燃料電池におけるセル積層体に接続された状態を模式的に示す斜視図である。 実施の形態のセルコネクタユニットが燃料電池のセル積層体に接続される様子を模式的に示す斜視図である。 実施の形態のセルコネクタユニットのハウジングの構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態のセルコネクタユニットのハウジングの構成を模式的に示す側面図である。 実施の形態のセルコネクタユニットのセルコネクタを燃料電池のセルに接続した状態を模式的に示す正面図である。 実施の形態のセルコネクタユニットにおけるセルコネクタの接続端子を模式的に示す斜視図である。 実施の形態のセルコネクタユニットにおけるセルコネクタの接続端子の把持部で燃料電池のセルにおけるセパレータの接続端子を把持した状態を模式的に示す平面図である。 実施の形態のセルコネクタユニットが燃料電池のセル積層体に間違った向きで接続された状態を模式的に示す斜視図である。
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
図１は、本実施の形態のセルコネクタユニットを用いて燃料電池におけるセルの間の電圧を計測する様子を模式的に示す図である。図１に示すように、セルコネクタユニット１は、接続ケーブル２を介して電圧計測装置３と接続されており、燃料電池４におけるセル積層体５のセル６の間の電圧を計測するために、当該セル積層体５に接続される。
先ず、本実施の形態のセルコネクタユニット１が接続される燃料電池４の構成を説明する。図２は、本実施の形態のセルコネクタユニットが燃料電池におけるセル積層体に接続された状態を模式的に示す斜視図である。図３は、本実施の形態のセルコネクタユニットが燃料電池のセル積層体に接続される様子を模式的に示す斜視図である。なお、説明を明確にするために、図２に示すように、燃料電池４の前後方向、左右方向及び上下方向を規定するが、燃料電池４の使用形態によって、適宜、変更される。
図１及び図２に示すように、燃料電池４は、燃料電池４の前後方向で複数のセル６が積層されたセル積層体５を備えている。そして、セル積層体５は、筐体７内に収容されている。セル６は、詳細な図示は省略するが、イオン交換膜から成る電解質膜をアノードとカソードとで燃料電池４の前後方向から挟み込み、さらに電解質膜を挟み込んだアノード及びカソードを一対のセパレータ８で燃料電池４の前後方向から挟み込んで構成されている。ちなみに、セパレータ８は、例えば、導電平板であるため、隣接するセル６のセパレータ８の間には、絶縁膜９（図６）が介在されており、隣接するセル６同士の短絡が抑制されている。なお、図６では、絶縁膜９が配置される領域をハッチングで示している。
図３に示すように、一対のセパレータ８のうち少なくとも一方のセパレータ８は、接続端子８ａを備えている。接続端子８ａには、セルコネクタユニット１を構成するセルコネクタ１０が電気的に接続される。接続端子８ａは、例えば、セパレータ８におけるセルコネクタユニット１のセルコネクタ１０が嵌合される凹部８ｂを囲むように絶縁膜９から露出する導電部である。本実施の形態では、セルコネクタ１０を挿抜する際の作業性を考慮して、凹部８ｂは、セパレータ８における上面の左側部分に形成されており、セパレータ８の上側に向かうに従って当該セパレータ８の右側に向かうように傾斜している。
次に、本実施の形態のセルコネクタユニット１の構成を説明する。図４は、本実施の形態のセルコネクタユニットのハウジングの構成を模式的に示す斜視図である。図５は、本実施の形態のセルコネクタユニットのハウジングの構成を模式的に示す側面図である。図６は、本実施の形態のセルコネクタユニットのセルコネクタを燃料電池のセルに接続した状態を模式的に示す正面図である。図７は、本実施の形態のセルコネクタユニットにおけるセルコネクタの接続端子を模式的に示す斜視図である。図８は、本実施の形態のセルコネクタユニットにおけるセルコネクタの接続端子の把持部で燃料電池のセルにおけるセパレータの接続端子を把持した状態を模式的に示す平面図である。なお、説明を明確にするために、図４に示すように、セルコネクタユニット１の前後方向、左右方向及び上下方向を規定するが、セルコネクタユニット１の使用形態によって、適宜、変更される。
図４及び図５に示すように、セルコネクタユニット１は、セルコネクタ１０として第１のセルコネクタ１０ａ及び第２のセルコネクタ１０ｂを組み合わせて連結されている。なお、第１のセルコネクタ１０ａと第２のセルコネクタ１０ｂとの違いはハウジングの形状のみであるので、図４及び図５では、第１のセルコネクタ１０ａ及び第２のセルコネクタ１０ｂのハウジングのみを示している。
図６に示すように、第１のセルコネクタ１０ａは、ハウジング１１及び接続端子１２を備えている。図４及び図５に示すように、ハウジング１１は、薄い板状形状を基本形態とする絶縁部材から成り、例えば、ポリブチレンテレフタレートや液晶ポリマーなどの熱可塑性樹脂を射出成型して形成される。このようなハウジング１１は、貫通部１１ａ、係合雄部１１ｂ、係合雌部１１ｃ、凸部１１ｄ、スリット部１１ｅ及び突起部１１ｆを備えている。貫通部１１ａは、ハウジング１１における上下方向の略中央で左右方向に貫通している。
係合雄部１１ｂは、第１のセルコネクタ１０ａを隣接する第１のセルコネクタ１０ａ又は隣接する第２のセルコネクタ１０ｂと連結する際に用いられる。係合雄部１１ｂは、例えば、ハウジング１１の上下方向に間隔を開けて、ハウジング１１の後側面から突出している。そして、係合雄部１１ｂは、ハウジング１１の前後方向に延在する第１の部分１１ｇ及び当該第１の部分１１ｇの後端部からハウジング１１の上下方向に延在する第２の部分１１ｈを備えている。
本実施の形態では、上側の係合雄部１１ｂの第２の部分１１ｈが第１の部分１１ｇの後端部から上側に向かって延在し、下側の係合雄部１１ｂの第２の部分１１ｈが第１の部分１１ｇの後端部から下側に向かって延在している。但し、第２の部分１１ｈは、ハウジング１１の上下方向に延在していればよい。
係合雌部１１ｃは、係合雄部１１ｂが挿入される挿入部１１ｉ及び切り欠き部１１ｊを備えている。挿入部１１ｉには、ハウジング１１の右側から隣接する第１のセルコネクタ１０ａにおける係合雄部１１ｂの第２の部分１１ｈが挿入される。挿入部１１ｉは、例えば、ハウジング１１の上下方向において貫通部１１ａを挟むように配置されている。そして、挿入部１１ｉは、ハウジング１１の左右方向から見て略矩形状を基本形態としており、ハウジング１１の右側面から当該ハウジング１１の左側に向かって延在している。但し、挿入部１１ｉは、係合雄部１１ｂの第２の部分１１ｈが挿入可能な空間であればよい。
切り欠き部１１ｊには、ハウジング１１の右側から隣接する第１のセルコネクタ１０ａにおける係合雄部１１ｂの第１の部分１１ｇが挿入される。切り欠き部１１ｊは、例えば、ハウジング１１の前側面に形成されており、ハウジング１１の右側面から当該ハウジング１１の左側に向かって延在している。この切り欠き部１１ｊは、挿入部１１ｉと連通している。
図６に示すように、凸部１１ｄは、ハウジング１１の左側に形成されており、燃料電池４のセル６におけるセパレータ８の凹部８ｂに嵌合される。そのため、凸部１１ｄは、セパレータ８の凹部８ｂと対応する形状に形成されている。
スリット部１１ｅは、ハウジング１１の左側で凸部１１ｄを囲むように形成されている。言い換えると、ハウジング１１の上面、左側面及び下面で連続するように、ハウジング１１の前後方向の略中央で当該ハウジング１１の上下方向に延在するスリット部１１ｅを形成することで、ハウジング１１の左側に凸部１１ｄを形成している。このようなスリット部１１ｅには、ハウジング１１の凸部１１ｄが燃料電池４のセル６におけるセパレータ８の凹部８ｂに嵌合される際に、セパレータ８の接続端子８ａが挿入される。
突起部１１ｆは、セルコネクタユニット１を他のセルコネクタユニット１と判別するために、ハウジング１１の上面及び下面の少なくとも一方から当該ハウジング１１の上下方向に突出している。突起部１１ｆは、例えば、ハウジング１１の上面における右端部から上側に向かって突出している。但し、突起部１１ｆは、セルコネクタ１０の連結を阻害しない位置であり、且つセルコネクタユニット１をセル積層体５に接続した際に視認性が良好な位置に配置されていればよい。
図７に示すように、接続端子１２は、燃料電池４のセル６におけるセパレータ８の接続端子８ａを把持する把持部１２ａ、接続ケーブル２の一方の端部をカシメ固定するカシメ部１２ｂ、及び把持部１２ａとカシメ部１２ｂとを連結する連結部１２ｃを備えている。このような接続端子１２は、ハウジング１１の貫通部１１ａの内部で固定されている。但し、本実施の形態の接続端子１２は、接続ケーブル２をカシメ固定しているが、固定手段は限定されない。
接続端子１２の把持部１２ａは、ハウジング１１の前後方向から見て、ハウジング１１における凸部１１ｄの左側面から突出してスリット部１１ｅに到達しており、図８に示すように、ハウジング１１のスリット部１１ｅに挿入されたセパレータ８の接続端子８ａを前後方向から挟み込む。接続端子１２のカシメ部１２ｂにカシメ固定された接続ケーブル２は、ハウジング１１の貫通部１１ａにおける右端部から突出しており、他方の端部が電圧計測装置３に接続されている。なお、図８では、接続端子１２の把持部１２ａとセパレータ８の接続端子８ａとの接続状態が明確になるように、ハウジング１１は二点鎖線で示している。
第２のセルコネクタ１０ｂは、ハウジング１１の係合雄部１１ｂ及び突起部１１ｆが省略されていることを除いて、第１のセルコネクタ１０ａと等しい構成とされている。そのため、重複する説明は省略し、以下の説明では、第１のセルコネクタ１０ａと共通の要素には共通の符号を用いて説明する。
このような第１のセルコネクタ１０ａ及び第２のセルコネクタ１０ｂを組み合わせてセルコネクタユニット１を構成する場合、例えば、複数（本実施の形態では４つ。但し、個数は限定されない。）の第１のセルコネクタ１０ａが一群として連結され、最も後側の第１のセルコネクタ１０ａに第２のセルコネクタ１０ｂが連結される。つまり、第２のセルコネクタ１０ｂは、セルコネクタユニット１の最も後側に配置される。
その結果、セルコネクタユニット１は、セルコネクタユニット１の最も前側のセルコネクタ１０に突起部１１ｆが設けられ、セルコネクタユニット１の最も後側のセルコネクタ１０に突起部１１ｆが設けられず、前後両側のセルコネクタ１０の間のセルコネクタ１０に突起部１１ｆが設けられた構成となる。但し、第２のセルコネクタ１０ｂのハウジング１１に係合雄部１１ｂを設け、第２のセルコネクタ１０ｂをセルコネクタユニット１の最も前側の第１のセルコネクタ１０ａに連結してもよい。また、前後両側のセルコネクタ１０の間のセルコネクタ１０の全てに突起部１１ｆが設けられていなくてもよい。
このとき、第１のセルコネクタ１０ａの係合雄部１１ｂを当該第１のセルコネクタ１０ａに対して後側に配置される第１のセルコネクタ１０ａの右側から係合雌部１１ｃに挿入して係合する工程を繰り返して、複数の第１のセルコネクタ１０ａを連結する。そして、最も後側の第１のセルコネクタ１０ａの係合雄部１１ｂを第２のセルコネクタ１０ｂの右側から係合雌部１１ｃに挿入して係合すると、セルコネクタユニット１を構成することができる。但し、本実施の形態では、セルコネクタユニット１の後側に向かってセルコネクタ１０を連結したが、セルコネクタ１０の連結順は、限定されない。
次に、本実施の形態のセルコネクタユニット１を燃料電池４のセル積層体５に接続する手順を説明する。筐体７の開口部７ａを介して、図３に示すように、セルコネクタ１０のスリット部１１ｅ内に燃料電池４のセル６におけるセパレータ８の接続端子８ａを挿入しつつ、セルコネクタ１０の凸部１１ｄを燃料電池４のセル６におけるセパレータ８の凹部８ｂに嵌合すると、セルコネクタユニット１の各セルコネクタ１０が燃料電池４のセル６の積層方向に連結された状態で、セルコネクタユニット１が燃料電池４のセル積層体５に接続される。このとき、セルコネクタ１０における接続端子１２の把持部１２ａがセパレータ８の接続端子８ａを把持し、セル６と電圧計測装置３とがセルコネクタ１０及び接続ケーブル２を介して電気的に接続される。
本実施の形態では、セパレータ８の凹部８ｂがセパレータ８の上面に形成されているため、セルコネクタユニット１を燃料電池４のセル積層体５に接続する作業が容易である。このとき、セルコネクタ１０の突起部１１ｆを作業者が把持する把持部として用いると、セルコネクタユニット１を燃料電池４のセル積層体５に接続する作業が容易である。なお、セルコネクタユニット１のセルコネクタ１０は、燃料電池４の各セル６に接続してもよく、幾つかのセル６を跳ばして接続してもよい。
ここで、電圧計測装置３は、所定のセル６の間の電圧を計測するように設定されているため、セルコネクタ１０を予め設定された並びでセル６に接続する必要がある。そのため、図２及び図３に示すように、セルコネクタユニット１を燃料電池４のセル積層体５に接続した際に、セルコネクタユニット１の突起部１１ｆが等しい向きに突出すると、セルコネクタ１０が予め設定された並びでセル６に接続されたものとするとよい。
図９は、本実施の形態のセルコネクタユニットが燃料電池のセル積層体に間違った向きで接続された状態を模式的に示す斜視図である。図９に示すように、セルコネクタユニット１の突起部１１ｆが他のセルコネクタユニット１の突起部１１ｆと異なる向きでセル積層体５に接続されていると、セルコネクタユニット１がセル積層体５に間違った向きで接続されていることを、容易に認識することができる。その結果、電圧計測装置３が誤ったセル６の間の電圧を計測して破損することを抑制できる。
このようにセルコネクタユニット１の突起部１１ｆが等しい向きに突出するように、セルコネクタユニット１がセル積層体５に接続されている場合、複数のセルコネクタユニット１の境界に、突起部１１ｆが設けられていない第２のセルコネクタ１０ｂが配置される。つまり、複数のセルコネクタユニット１の境界に、突起部１１ｆが設けられた第１のセルコネクタ１０ａと突起部１１ｆが設けられていない第２のセルコネクタ１０ｂとが隣接して配置される。そのため、複数のセルコネクタユニット１の境界を目視により容易に認識することができる。
これにより、例えば、セルコネクタユニット１が故障した際に、故障したセルコネクタユニット１が燃料電池４の前後いずれかの側から何番目に配置されているのかが分かれば、上述のように認識した複数のセルコネクタユニット１の境界に基づいて、故障したセルコネクタユニット１を複数のセルコネクタユニット１の中から目視により容易に探し出すことができる。
そして、故障したセルコネクタユニット１をセル積層体５から引き抜く際には、当該セルコネクタユニット１の側面から係合雄部１１ｂが突出しておらず、隣接するセルコネクタユニット１と連結されていないため、故障したセルコネクタユニット１のみをセル積層体５から容易に引き抜くことができる。
ここで、セル積層体５は、隣接するセル６相互に位置ズレが生じている。そのため、図５に示すように、セルコネクタユニット１は、隣接するセル６相互の位置ズレを許容可能な構成であるとよい。
例えば、セルコネクタ１０における係合雌部１１ｃの切り欠き部１１ｊの上下方向の高さが、セルコネクタ１０における係合雄部１１ｂの第１の部分１１ｇの上下方向の厚さより大きく、係合雌部１１ｃの切り欠き部１１ｊに係合雄部１１ｂの第１の部分１１ｇが挿入された際に、切り欠き部１１ｊ内で第１の部分１１ｇがハウジング１１の上下方向に移動可能とされている。
また、セルコネクタ１０における係合雄部１１ｂの第２の部分１１ｈが、セルコネクタ１０における係合雌部１１ｃの挿入部１１ｉの内部でハウジング１１の左右方向だけでなく、ハウジング１１の上下方向及び前後方向に移動可能とされている。
これにより、セルコネクタユニット１は、隣接するセル６相互の位置ズレを許容可能である。但し、セルコネクタユニット１は、隣接するセル６相互の位置ズレを許容可能な構成でセルコネクタ１０が連結された構成であればよい。
このように本実施の形態のセルコネクタユニット１は、複数のセルコネクタユニット１の境界に、突起部１１ｆが設けられた第１のセルコネクタ１０ａと突起部１１ｆが設けられていない第２のセルコネクタ１０ｂとが隣接して配置される。そのため、複数のセルコネクタユニット１の境界を目視により容易に認識することができる。そして、認識した複数のセルコネクタユニット１の境界に基づけば、燃料電池４の前後いずれかの側から特定の順番に配置されたセルコネクタユニット１を複数のセルコネクタユニット１の中から目視により容易に探し出すことができる。このとき、セルコネクタ１０は、傾いた状態でセル６に嵌合されているので、セルコネクタ１０が傾いていない状態でセル６に嵌合されている場合に比べて、突起部１１ｆの視認性が良い。
但し、本実施の形態では、突起部１１ｆが設けられていない第２のセルコネクタ１０ｂによって複数のセルコネクタユニット１の境界を認識しているが、突起部１１ｆが設けられたセルコネクタ１０によって複数のセルコネクタユニット１の境界を認識してもよい。この場合、第１のセルコネクタ１０ａの突起部１１ｆが省略され、第２のセルコネクタ１０ｂに突起部１１ｆが設けられることになる。
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
１ セルコネクタユニット
２ 接続ケーブル
３ 電圧計測装置
４ 燃料電池
５ セル積層体
６ セル
７ 筐体
８ セパレータ、８ａ 接続端子、８ｂ 凹部
９ 絶縁膜
１０ セルコネクタ、１０ａ 第１のセルコネクタ、１０ｂ 第２のセルコネクタ
１１ ハウジング
１１ａ 貫通部
１１ｂ 係合雄部、１１ｇ 第１の部分、１１ｈ 第２の部分
１１ｃ 係合雌部、１１ｉ 挿入部、１１ｊ 切り欠き部
１１ｄ 凸部
１１ｅ スリット部
１１ｆ ユニット判別用の突起部
１２ 接続端子、１２ａ 把持部、１２ｂ カシメ部、１２ｃ 連結部

Claims (2)

  1. 燃料電池のセル積層体に接続されるセルコネクタユニットであって、
    前記セルコネクタユニットは、前記セル積層体のセルに接続されるセルコネクタを複数有し、前記セル積層体に接続された状態で複数のセルコネクタが前記セルの積層方向で並ぶように連結されており、
    前記セルの積層方向で両端に配置されるセルコネクタのうち、一方のセルコネクタにユニット判別用の突起部が設けられ、他方のセルコネクタに前記突起部が設けられておらず、前記両端に配置されるセルコネクタの間のセルコネクタの全てには、前記突起部が設けられている、又は前記突起部が設けられていない、セルコネクタユニット。
  2. 前記突起部は、前記セルコネクタユニットを前記セル積層体に接続するときに作業者が把持する把持部である、請求項１に記載のセルコネクタユニット。
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