JP3996833B2 - 燃料電池スタックのセル電圧モニタ用エラストマ・コネクタ及びその電気的な接続を与える方法 - Google Patents
燃料電池スタックのセル電圧モニタ用エラストマ・コネクタ及びその電気的な接続を与える方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3996833B2 JP3996833B2 JP2002301848A JP2002301848A JP3996833B2 JP 3996833 B2 JP3996833 B2 JP 3996833B2 JP 2002301848 A JP2002301848 A JP 2002301848A JP 2002301848 A JP2002301848 A JP 2002301848A JP 3996833 B2 JP3996833 B2 JP 3996833B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elastomeric strip
- elongated
- elongated elastomeric
- series
- strip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 37
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims description 25
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 title claims description 25
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 51
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 14
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 238000002091 elastography Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 241000283070 Equus zebra Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000006263 elastomeric foam Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
- H01R12/70—Coupling devices
- H01R12/7076—Coupling devices for connection between PCB and component, e.g. display
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04544—Voltage
- H01M8/04552—Voltage of the individual fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
- H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
- H01R13/2407—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means
- H01R13/2414—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means conductive elastomers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04544—Voltage
- H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セル電圧モニタを備える電気化学式燃料電池アセンブリに関し、より詳細には、スタック内の個々のセルまたはセルのクラスタを監視するために用いることができる電気接続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、電源として多くの用途で用いられている。また燃料電池は、内燃機関に代わる電気自動車用動力装置で用いることが提案されている。プロトン交換膜（ＰＥＭ）型燃料電池においては、水素が燃料電池の陽極に供給され、酸素が酸化剤として陰極に供給される。ＰＥＭ燃料電池は「膜電極アセンブリ」（ＭＥＡ）を備える。ＭＥＡは、プロトン伝達可能な薄い非導電性固体高分子膜−電解質を備え、その一方の面に陽極を有し、反対側の面に陰極を有する。ＭＥＡは、一対の導電性部材の間に挟まれている。この導電性部材は、（１）陽極および陰極に対する集電板として機能し、（２）燃料電池のガス状反応物を個々の陽極および陰極触媒の表面上に分配するための適切な経路および／または開口部を内部に含んでいる。代表的なＰＥＭ燃料電池およびその膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）は、米国特許第５，２７２，０１７号および第５，３１６，８７１号（１９９３年１２月２１日、１９９４年５月３１日にそれぞれ付与）に記載されている。これらの特許は、本発明の譲受人であるＧｅｎｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒｓ社に譲渡され、発明者はＳｗａｔｈｉｒａｊａｎらである。
【０００３】
通常、別個の燃料電池が複数個、一つに束ねられて、ＰＥＭ燃料電池スタックが形成されている。燃料電池という用語は通常、文脈に応じて、単一セルまたは複数のセル（スタック）の何れかを称するために用いられる。スタック内のセルのグループはクラスタと呼ばれる。スタック内での複数セルの代表的な配列は、米国特許第５，７６３，１１３号（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒｓ社に譲渡されている）に記載されている。
【０００４】
殆どの燃料電池アセンブリにおいて、電流は、燃料電池スタックから一対のバス・プレートを通して取り出される。バス・プレートは、燃料電池スタックのそれぞれの端に配置されている。燃料電池はバス・プレート（通常は、銅またはコーティングされた銅からなる）の間に積み重ねられている。スタックの個々のセルは、個々のセルの電圧もしくは電流の監視のために、またはコントロールもしくは充電／放電の目的のために、接触されることが非常に多い。殆どの場合、これらの電気接触は、全スタック電流を流すことを目的としていないが、スタック内の個々の燃料電池またはクラスタに対する電気接続が得られるようになっている。
【０００５】
大量生産においては、電気接続装置として、取り扱いおよび設置が容易で、燃料電池スタックの特定のコンポーネントとの確実な電気接触が得られるものが必要とされる。好ましいのは、単一の装置において、複数のグループの接触（スタック内の同じタイプの燃料電池コンポーネントと常に伝達するか、または燃料電池スタックと、スタックの長さに沿って規則正しい間隔で接触する）が得られることであると考えられる。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第５，２７２，０１７号
【特許文献２】
米国特許第５，３１６，８７１号
【特許文献３】
米国特許第５，７６３，１１３号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
スタック内の個々の燃料電池またはセルのクラスタを監視する際の問題の１つは、電気コネクタを導電性部材に取り付けるのが難しいことである。たとえば、著しい電力出力を発生するようにデザインされた燃料電池の場合、多数の二極性のプレートが設けられているため、多数の接続が必要とされる。おそらくより重要なことであるのは、これらのコネクタは互いに近接して配置されるため、隣接する二極性のプレートとの間で短絡することなく電気接続を行なうのが難しいことである。スタックがセルを含む間隔は、たとえば１インチあたり１０セルであり得る。すなわち各二極性のプレートの間は約２．５ｍｍ未満である。したがってこのような個々の接続を行なうことは、時間がかかり冗長なプロセスである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様においては、燃料電池スタックの二極性のプレートを用いて個々のセルを監視するときに用いる一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタが提供される。このコネクタは、その第１の側部から反対側の側部まで導電性を有するが、その細長い長さに沿っては使用時に有意の導電性を有さない細長いエラストマ条片を備える。細長いエラストマ条片の第１の側部は、複数の近接して離隔された縁端部に対して配置される。またコネクタは、細長いエラストマ条片の第１の側部に対して配置される複数の近接して離隔された縁端部に対応して、細長いエラストマ条片の反対側の側部に対して配置される複数の導電性部材を備える。さらにコネクタは、細長いエラストマ条片の第１の側部から細長いエラストマ条片を通ってその反対側の側部まで通り、隣接する近接した縁端部の導電性経路から隔てられている導電性部材を通る、複数の近接する各縁端部に対応付けられた導電性経路を提供するために、細長いエラストマ条片の第１の側部を複数の近接して離隔された縁端部に対して押圧するように力を加える手段を備える。
【０００９】
本発明の他の態様においては、燃料電池スタックの二極性のプレートを用いて個々のセルを監視するときに用いる一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタが提供される。このコネクタは、その第１の側部から反対側の側部まで導電性を有するがその細長い長さに沿っては使用時に有意の導電性を有さず、その第１の側部は、複数の近接して離隔された縁端部に対して配置されるエラストマ条片を備える。コネクタは、細長いエラストマ条片を収容するように適応された開口部を有するハウジングをさらに備える。また複数の導電性部材が配置されたプリント回路基板であって、導電性部材が、細長いエラストマ条片の第１の側部に対して配置される複数の近接して離隔された縁端部に対応して、細長いエラストマ条片の反対側の側部に対して配置されるようにハウジングに取り付けられるプリント回路基板が設けられている。さらに、複数の近接する各縁端部に対応付けられた導電性経路であって、細長いエラストマ条片の第１の側部から細長いエラストマ条片を通ってその反対側の側部まで通り、隣接する近接した縁端部の導電性経路から隔てられている導電性部材を通る導電性経路を与えるために、細長いエラストマ条片の第１の側部を複数の近接して離隔された縁端部に対して押圧するように力を加える手段が設けられている。
【００１０】
本発明の別の態様においては、燃料電池スタックの二極性のプレートを用いて個々のセルを監視するときに用いる一連の近接して離隔された縁端部に対する電気的な接続を与える方法が提供される。この方法は、その第１の側部から反対側の側部まで導電性を有するが、その細長い長さに沿っては使用時に有意の導電性を有さない細長いエラストマ条片を用意するステップを含む。また細長いエラストマ条片の第１の側部を、複数の近接して離隔された縁端部に対して配置するステップが含まれる。さらに細長いエラストマ条片の第１の側部に対して配置される複数の近接して離隔された縁端部に対応させて、複数の導電性部材を細長いエラストマ条片の反対側の側部に対して配置するステップが含まれる。加えて、細長いエラストマ条片の第１の側部から細長いエラストマ条片を通ってその反対側の側部まで通り、隣接する近接した縁端部の導電性経路から隔てられている導電性部材を通る、複数の近接する各縁端部に対応付けられた導電性経路を提供するために、細長いエラストマ条片の第１の側部を複数の近接して離隔された縁端部に対して押圧するように力を加えるステップが含まれる。
【００１１】
本発明のさらなる応用範囲は、後述する詳細な説明から明瞭になる。詳細な説明および特定の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、例示のみを目的とすることが意図されており、本発明の範囲を限定することは意図されていないことを理解されたい。
【００１２】
本発明は、詳細な説明および添付図面から、より十分に理解される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下の好ましい実施形態の説明は、単に実際上の典型的なものであって、決して本発明、その応用例、または用途を限定するものではない。
【００１４】
図１を参照すると、本発明の好ましいコネクタ（一般に１０で示す）の種々のコンポーネントが示されている。図示しているのは、エラストマ接続条片１２、条片１２用のハウジング１４、およびプリント回路基板１６である。図６に示すように、また後でより十分に述べるように、好ましいコネクタ１０は通常、圧縮（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）ブラケット・アセンブリ１８も含んでいる。
【００１５】
上述したように、図１のコンポーネントは、一のエラストマ条片１２を含む。この条片１２は、外側に支持または絶縁障壁１３を含み、その内側に導電性材料１２’が挟まれている。この内側の導電性材料１２’は、その高さまたは厚み（またはＹ方向）を通して導電性であるが、その細長い長さ（またはＸ方向）に沿っては使用中に有意な導電性を有さない。この導電性材料１２’は、その深さまたは幅（またはＺ方向）に沿って導電性であっても良い。使用中に有意な導電性を有さないという意味は、動作条件（すなわち監視を行なうのに必要な電圧および電力）において、エラストマ条片１２を通る隣接する複数の導電性経路の間に容認できない何らかの干渉が生じるように電流がエラストマ条片１２に沿って長手方向に流れるようなことがなく、好ましくは、動作条件において、隣接する複数の導電性経路の間に電流が全く流れないということである。
【００１６】
この材料１２’は、その厚み（またはＹ方向）を通して導電性であるが、好ましくは導電性材料の厚みを通して抵抗を有している。電圧モニタの不慮の短絡または同様の故障が生じることがあっても、抵抗によってシステムが保護される。より好ましくは、抵抗は約１００Ω〜約２０００Ωであり、より好ましくは約２００Ω〜約１０００Ωである。したがって電流は好ましくは、約１０ｍＡ〜約０．５ｍＡであり、より好ましくは約５ｍＡ〜約１ｍＡである。
【００１７】
選択的な導電性はたとえば、内部の導電性材料１２’を、導電性エラストマ材料の断面と非導電性のエラストマ断面とを交互に配置して作製することで、実現することができる。特に好ましい接続条片の１つは、カーボン・ベースのエラストマ（Ｆｕｊｉｐｏｌｙ Ａｍｅｒｉｃａ社、Ｃａｒｔｅｒｅｔ、ＮＪ０７００８から、ＺＥＢＲＡ（登録商標）エラストマ・コネクタの商品名で販売される）を用いた中実の自立コネクタである。当然のことながら、その他のエラストマ・コネクタを用いても良い。たとえば低温のカーボン・ベースのエラストマまたは銀ベースのエラストマである。ほぼ直角な断面を用いるが、代替的に、コネクタ１０を所定の位置に配置して二極性のプレートの縁端部３２に接続したときに、二極性のプレートの縁端部３２の角度により近い状態で位置合せされるように、断面をある角度で配列しても良い。
【００１８】
ハウジング１４は、エラストマ条片１２を保持スロット２０内に収容し保持する。またハウジング１４は、セルフ・タッピング・ネジ２４を（回路基板１６の開口部２６を通った後に）受けるための、適切なサイズの開口部２２を備えている。ネジ２４を用いて、プリント回路基板１６をハウジング１４に取り付ける。８ピン・コネクタ２８が、８リード線ケーブル３０（たとえば図２に示される）と接続するために、回路基板１６上に設けられている。図３に示すように、回路基板１６によって、ケーブル３０をエラストマ条片１２上の複数の場所（エラストマ条片１２のＹ方向をはさんで二極性のプレートの縁端部３２と対向する）に接続するための導電性部材１７が与えられる。
【００１９】
また図３に示すように、位置合せ用突起部３４がハウジング１４の底面に設けられていて、プリント回路基板１６の導電性部材１７に対して、二極性のプレートの縁端部３２を、適切に反対側で位置合せすることを保証するようになっている。二極性のプレートの縁端部３２を直線状の縁端部で示しているが、多くの変更を行なっても良い。たとえば、二極性のプレートの縁端部３２から延びる矩形状または弓状のピンを設けて、エラストマ条片１２が押圧するようにしても良い。こうすることによって、コネクタに対する圧縮力を低減することができる。
【００２０】
図２（二極性のプレートの縁端部３２の近傍を示す）を参照して、近接する二極性のプレートの縁端部３２のどれとも接触し損なうことなく、複数のコネクタ１０を使用できるようにするためには通常、多少の調整を行なわなければならない。これは、隣接するハウジング１４および／または隣接するプリント回路基板１６があるために必要とされる、エラストマ条片１２の端部を越えたクリアランスは通常、二極性のプレートの縁端部３２間の距離よりも大きいからである。図示した一連のコネクタ１０によって、エラストマ条片１２は二極性のプレートの縁端部３２に対してある角度で位置合せされている。加えて、プリント回路基板１６およびハウジング１４の形状は、隣接するコネクタ１０を入れ子にでき、その結果、一連のうち隣接するコネクタ１０に電気的に接続されている二極性のプレートの縁端部３２の上方に、各コネクタ１０が多少のスペースを占めることができるように、形作られている。
【００２１】
当然のことながら、コネクタ１０が燃料電池スタックの二極性のプレートの縁端部３２の全てと接触できるように、多くの代替構造が可能である。たとえば各コネクタ１０が、隣接するコネクタ１０とずれることによって、たとえば、連続するコネクタ１０がそれぞれ、隣接して配列されるコネクタ１０の２本の列のどちらか一方となっていても良い。こうすることで、この代替的なバージョンにおいては、エラストマ条片１２を、二極性のプレートの縁端部３２に対して直角に位置合せすることができる。別の代替案として、単一部品のエラストマ条片１２および単一部品のハウジング１４（燃料電池スタック５４の全長にわたって延びる）を用いても良い。こうすることで二極性のプレートの縁端部３２の全てを、単一のコネクタ１０と接触させることができる。
【００２２】
図４には、圧縮ブラケット・アセンブリ１８が示されている。後述するように、この圧縮ブラケット・アセンブリ１８は、下向きの力をエラストマ条片１２に加えて二極性のプレートの縁端部３２との良好な電気的接触を保証するために用いる。ブラケット・アセンブリ１８は、細長い金属バー３８（ほぼ矩形の断面を有する）を備えている。エラストマ発泡材料４０が、バー（この中を途中まで延びる溝によって区分されている）の一方の側に沿って設けられている。金属バー３８の対向する側には、５つのクリップ４２が取り付けられている。バー３８の各端部には、凹部４４（スライド・ラッチ４６を収容する）が設けられている。スライド・ラッチ４６は、凹部４４内に、クリップ４２の１つによって保持されている。また固定ネジ４８が、ラッチ４６を所定の位置にその先端部を延ばした状態で固定するために、設けられている。最後に、８つの六角穴付きネジ５０が等間隔でバー３８に通されている。これらのネジ５０を用いて、後述するコネクタ１０にかかる力または圧力を調整する。
【００２３】
図５を参照すると、圧縮ブラケット・アセンブリ１８が、燃料電池スタック５４の側部のセル電圧モニタ・ハウジング５３に取り付けられている。圧縮ブラケット・アセンブリ１８のクリップ４２は、ハウジング５３の周囲壁５２の切削加工溝５６内でスライドする。スライド・ラッチ４６を、その先端部が周囲壁５２のスロット６５内に達するように延ばした後、固定ネジ４８を締めて、スライド・ラッチ４６をこの位置に保持する。こうして圧縮ブラケット・アセンブリ１８は、一連のコネクタ１０の上方に配置され、また圧縮力（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｆｏｒｃｅ）をコネクタ１０に加えてエラストマ条片１２を二極性のプレートの縁端部３２に押圧することができるように、位置決めされ保持される。またこのような力を加えることは、導電性エラストマ条片１２の反対側を、回路基板１６の導電性部材１７に押圧するために用いることもできる。
【００２４】
図６を参照すると、細長くて堅いアセンブリ・ツール５８が一時的に、ハウジング５３に取り付けられている。細長くて堅いアセンブリ・ツール５８は、開口部６０を備えており、開口部６０に六角形のアレン・レンチ（ａｌｌｅｎｗｒｅｎｃｈ）を通して、圧縮ブラケット・アセンブリ１８の８つのそれぞれの六角穴付きネジ５０まで到達させることができる。しかし開口部６０の直径は、六角穴付きネジ５０を圧縮ブラケット・アセンブリ１８の金属バー３８から後退させたときに、これらの六角穴付きネジ５０のヘッドの平坦面が細長くて堅いアセンブリ・ツール５８の底面を押圧する程度に小さい。したがって各六角穴付きネジ５０を金属バー３８からどれほど後退させるかを調整することによって、圧縮ブラケット・アセンブリ１８がコネクタ１０に、二極性のプレートの縁端部３２に対抗して加える力をコントロールすることができる。いったんこの力を適切に調整したら、細長くて堅いアセンブリ・ツール５８を取り外して、カバー（図示せず）を、密閉関係にあるセル電圧監視ハウジング５３の周囲壁５２に取り付けることで、使用中に六角穴付きネジ５０が表面を押す。
【００２５】
しかしハウジング５３を密閉する前に、ケーブル３０の一方の端を、各電気コネクタ１０の８ピン・コネクタ２８に接続する。そしてもう一方の端を、セル電圧モニタのマザー・ボード（図示せず）へ、別途のコネクタ（図示せず）を介して取り付ける。マザー・ボードは、それ自身のハウジング６２内へ入れた後、燃料電池スタック５４の側部のモニタ・ハウジング５３の周囲壁内へ取り付けても良い。次にマザー・ボードを、モニタ・ハウジング５３の密封されたコミュニケーション・ポート６４を通して電気的に接続する。このようにハウジング５３は、必要に応じて、外部の環境から密閉しても良い。外部環境から密閉することが好ましいが、モニタ・ハウジング５３は、排気手段を備えることで、ガス（たとえば水素、水、または空気）の増加がモニタ・ハウジング５３内で起こらないことを保証しても良い。
【００２６】
細長くて堅いアセンブリ・ツール５８またはハウジング・カバーを押圧する六角穴付きネジを用いて、圧縮力をエラストマ条片１２に加えることを説明してきたが、この圧縮力を加える代替的なメカニズムとして多くのものを用いることができる。たとえばハウジング５３は、一連のデタントに対してロックするタブを有するヒンジ・ブラケットを備えることができる（これは良く知られたプラスチック・ワイヤ・バンドリング・条片のロッキング構造と似ている）。代替的に、膨張可能な袋（ｂｌａｄｄｅｒ）をハウジング５３のカバーとコネクタ１０との間に配置しても良い。袋を、適切な圧力がかかるまで、ガス状または剛性材料で膨張させる。
【００２７】
本発明の説明は、単に実際上の典型であり、したがって本発明の趣旨を逸脱しない種々の変形は本発明の範囲内であることが意図される。このような変形は、本発明の趣旨および範囲を逸脱するものとみなしてはならない。したがって本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内である全ての変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましいコネクタ・アセンブリを示す分解組立斜視図である。
【図２】燃料電池に対して入れ子の位置にある複数の図１の好ましいコネクタ・アセンブリを示す部分斜視図である。
【図３】図２に示すような燃料電池に隣接するコネクタ・アセンブリを示す断面図である。
【図４】コネクタ・アセンブリを燃料電池に対して圧縮するのに用いられる圧縮ブラケット・アセンブリを示す斜視図である。
【図５】図１の好ましいコネクタ・アセンブリ上に配置された圧縮ブラケット・アセンブリを示す、図２と同様の拡大部分図である。
【図６】圧縮ブラケット・アセンブリによって所定の位置に圧縮されハウジング内に封入可能なコネクタ・アセンブリを備える燃料電池スタック・ハウジングを示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ コネクタ
１２ エラストマ接続条片
１２’ 導電性材料
１３ 絶縁障壁
１４ ハウジング
１６ プリント回路基板
１７ 導電性部材
１８ 圧縮ブラケット・アセンブリ
２０ 保持スロット
２２ 開口部
２４ セルフ・タッピング・ネジ
２８ ピン・コネクタ
３０ リード線ケーブル
３２ 二極性のプレートの縁端部
３４ 位置合せ用突起部
３８ 金属バー
４０ エラストマ発泡材料
４２ クリップ
４４ 凹部
４６ スライド・ラッチ
４８ 固定ネジ
５０ 六角穴付きネジ
５２ 周囲壁
５３ セル電圧モニタ・ハウジング
５４ 燃料電池スタック
５６ 溝
５８ アセンブリ・ツール
６０ 開口部
６２ ハウジング
６４ コミュニケーション・ポート
【発明の属する技術分野】
本発明は、セル電圧モニタを備える電気化学式燃料電池アセンブリに関し、より詳細には、スタック内の個々のセルまたはセルのクラスタを監視するために用いることができる電気接続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、電源として多くの用途で用いられている。また燃料電池は、内燃機関に代わる電気自動車用動力装置で用いることが提案されている。プロトン交換膜（ＰＥＭ）型燃料電池においては、水素が燃料電池の陽極に供給され、酸素が酸化剤として陰極に供給される。ＰＥＭ燃料電池は「膜電極アセンブリ」（ＭＥＡ）を備える。ＭＥＡは、プロトン伝達可能な薄い非導電性固体高分子膜−電解質を備え、その一方の面に陽極を有し、反対側の面に陰極を有する。ＭＥＡは、一対の導電性部材の間に挟まれている。この導電性部材は、（１）陽極および陰極に対する集電板として機能し、（２）燃料電池のガス状反応物を個々の陽極および陰極触媒の表面上に分配するための適切な経路および／または開口部を内部に含んでいる。代表的なＰＥＭ燃料電池およびその膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）は、米国特許第５，２７２，０１７号および第５，３１６，８７１号（１９９３年１２月２１日、１９９４年５月３１日にそれぞれ付与）に記載されている。これらの特許は、本発明の譲受人であるＧｅｎｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒｓ社に譲渡され、発明者はＳｗａｔｈｉｒａｊａｎらである。
【０００３】
通常、別個の燃料電池が複数個、一つに束ねられて、ＰＥＭ燃料電池スタックが形成されている。燃料電池という用語は通常、文脈に応じて、単一セルまたは複数のセル（スタック）の何れかを称するために用いられる。スタック内のセルのグループはクラスタと呼ばれる。スタック内での複数セルの代表的な配列は、米国特許第５，７６３，１１３号（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒｓ社に譲渡されている）に記載されている。
【０００４】
殆どの燃料電池アセンブリにおいて、電流は、燃料電池スタックから一対のバス・プレートを通して取り出される。バス・プレートは、燃料電池スタックのそれぞれの端に配置されている。燃料電池はバス・プレート（通常は、銅またはコーティングされた銅からなる）の間に積み重ねられている。スタックの個々のセルは、個々のセルの電圧もしくは電流の監視のために、またはコントロールもしくは充電／放電の目的のために、接触されることが非常に多い。殆どの場合、これらの電気接触は、全スタック電流を流すことを目的としていないが、スタック内の個々の燃料電池またはクラスタに対する電気接続が得られるようになっている。
【０００５】
大量生産においては、電気接続装置として、取り扱いおよび設置が容易で、燃料電池スタックの特定のコンポーネントとの確実な電気接触が得られるものが必要とされる。好ましいのは、単一の装置において、複数のグループの接触（スタック内の同じタイプの燃料電池コンポーネントと常に伝達するか、または燃料電池スタックと、スタックの長さに沿って規則正しい間隔で接触する）が得られることであると考えられる。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第５，２７２，０１７号
【特許文献２】
米国特許第５，３１６，８７１号
【特許文献３】
米国特許第５，７６３，１１３号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
スタック内の個々の燃料電池またはセルのクラスタを監視する際の問題の１つは、電気コネクタを導電性部材に取り付けるのが難しいことである。たとえば、著しい電力出力を発生するようにデザインされた燃料電池の場合、多数の二極性のプレートが設けられているため、多数の接続が必要とされる。おそらくより重要なことであるのは、これらのコネクタは互いに近接して配置されるため、隣接する二極性のプレートとの間で短絡することなく電気接続を行なうのが難しいことである。スタックがセルを含む間隔は、たとえば１インチあたり１０セルであり得る。すなわち各二極性のプレートの間は約２．５ｍｍ未満である。したがってこのような個々の接続を行なうことは、時間がかかり冗長なプロセスである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様においては、燃料電池スタックの二極性のプレートを用いて個々のセルを監視するときに用いる一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタが提供される。このコネクタは、その第１の側部から反対側の側部まで導電性を有するが、その細長い長さに沿っては使用時に有意の導電性を有さない細長いエラストマ条片を備える。細長いエラストマ条片の第１の側部は、複数の近接して離隔された縁端部に対して配置される。またコネクタは、細長いエラストマ条片の第１の側部に対して配置される複数の近接して離隔された縁端部に対応して、細長いエラストマ条片の反対側の側部に対して配置される複数の導電性部材を備える。さらにコネクタは、細長いエラストマ条片の第１の側部から細長いエラストマ条片を通ってその反対側の側部まで通り、隣接する近接した縁端部の導電性経路から隔てられている導電性部材を通る、複数の近接する各縁端部に対応付けられた導電性経路を提供するために、細長いエラストマ条片の第１の側部を複数の近接して離隔された縁端部に対して押圧するように力を加える手段を備える。
【０００９】
本発明の他の態様においては、燃料電池スタックの二極性のプレートを用いて個々のセルを監視するときに用いる一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタが提供される。このコネクタは、その第１の側部から反対側の側部まで導電性を有するがその細長い長さに沿っては使用時に有意の導電性を有さず、その第１の側部は、複数の近接して離隔された縁端部に対して配置されるエラストマ条片を備える。コネクタは、細長いエラストマ条片を収容するように適応された開口部を有するハウジングをさらに備える。また複数の導電性部材が配置されたプリント回路基板であって、導電性部材が、細長いエラストマ条片の第１の側部に対して配置される複数の近接して離隔された縁端部に対応して、細長いエラストマ条片の反対側の側部に対して配置されるようにハウジングに取り付けられるプリント回路基板が設けられている。さらに、複数の近接する各縁端部に対応付けられた導電性経路であって、細長いエラストマ条片の第１の側部から細長いエラストマ条片を通ってその反対側の側部まで通り、隣接する近接した縁端部の導電性経路から隔てられている導電性部材を通る導電性経路を与えるために、細長いエラストマ条片の第１の側部を複数の近接して離隔された縁端部に対して押圧するように力を加える手段が設けられている。
【００１０】
本発明の別の態様においては、燃料電池スタックの二極性のプレートを用いて個々のセルを監視するときに用いる一連の近接して離隔された縁端部に対する電気的な接続を与える方法が提供される。この方法は、その第１の側部から反対側の側部まで導電性を有するが、その細長い長さに沿っては使用時に有意の導電性を有さない細長いエラストマ条片を用意するステップを含む。また細長いエラストマ条片の第１の側部を、複数の近接して離隔された縁端部に対して配置するステップが含まれる。さらに細長いエラストマ条片の第１の側部に対して配置される複数の近接して離隔された縁端部に対応させて、複数の導電性部材を細長いエラストマ条片の反対側の側部に対して配置するステップが含まれる。加えて、細長いエラストマ条片の第１の側部から細長いエラストマ条片を通ってその反対側の側部まで通り、隣接する近接した縁端部の導電性経路から隔てられている導電性部材を通る、複数の近接する各縁端部に対応付けられた導電性経路を提供するために、細長いエラストマ条片の第１の側部を複数の近接して離隔された縁端部に対して押圧するように力を加えるステップが含まれる。
【００１１】
本発明のさらなる応用範囲は、後述する詳細な説明から明瞭になる。詳細な説明および特定の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、例示のみを目的とすることが意図されており、本発明の範囲を限定することは意図されていないことを理解されたい。
【００１２】
本発明は、詳細な説明および添付図面から、より十分に理解される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下の好ましい実施形態の説明は、単に実際上の典型的なものであって、決して本発明、その応用例、または用途を限定するものではない。
【００１４】
図１を参照すると、本発明の好ましいコネクタ（一般に１０で示す）の種々のコンポーネントが示されている。図示しているのは、エラストマ接続条片１２、条片１２用のハウジング１４、およびプリント回路基板１６である。図６に示すように、また後でより十分に述べるように、好ましいコネクタ１０は通常、圧縮（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）ブラケット・アセンブリ１８も含んでいる。
【００１５】
上述したように、図１のコンポーネントは、一のエラストマ条片１２を含む。この条片１２は、外側に支持または絶縁障壁１３を含み、その内側に導電性材料１２’が挟まれている。この内側の導電性材料１２’は、その高さまたは厚み（またはＹ方向）を通して導電性であるが、その細長い長さ（またはＸ方向）に沿っては使用中に有意な導電性を有さない。この導電性材料１２’は、その深さまたは幅（またはＺ方向）に沿って導電性であっても良い。使用中に有意な導電性を有さないという意味は、動作条件（すなわち監視を行なうのに必要な電圧および電力）において、エラストマ条片１２を通る隣接する複数の導電性経路の間に容認できない何らかの干渉が生じるように電流がエラストマ条片１２に沿って長手方向に流れるようなことがなく、好ましくは、動作条件において、隣接する複数の導電性経路の間に電流が全く流れないということである。
【００１６】
この材料１２’は、その厚み（またはＹ方向）を通して導電性であるが、好ましくは導電性材料の厚みを通して抵抗を有している。電圧モニタの不慮の短絡または同様の故障が生じることがあっても、抵抗によってシステムが保護される。より好ましくは、抵抗は約１００Ω〜約２０００Ωであり、より好ましくは約２００Ω〜約１０００Ωである。したがって電流は好ましくは、約１０ｍＡ〜約０．５ｍＡであり、より好ましくは約５ｍＡ〜約１ｍＡである。
【００１７】
選択的な導電性はたとえば、内部の導電性材料１２’を、導電性エラストマ材料の断面と非導電性のエラストマ断面とを交互に配置して作製することで、実現することができる。特に好ましい接続条片の１つは、カーボン・ベースのエラストマ（Ｆｕｊｉｐｏｌｙ Ａｍｅｒｉｃａ社、Ｃａｒｔｅｒｅｔ、ＮＪ０７００８から、ＺＥＢＲＡ（登録商標）エラストマ・コネクタの商品名で販売される）を用いた中実の自立コネクタである。当然のことながら、その他のエラストマ・コネクタを用いても良い。たとえば低温のカーボン・ベースのエラストマまたは銀ベースのエラストマである。ほぼ直角な断面を用いるが、代替的に、コネクタ１０を所定の位置に配置して二極性のプレートの縁端部３２に接続したときに、二極性のプレートの縁端部３２の角度により近い状態で位置合せされるように、断面をある角度で配列しても良い。
【００１８】
ハウジング１４は、エラストマ条片１２を保持スロット２０内に収容し保持する。またハウジング１４は、セルフ・タッピング・ネジ２４を（回路基板１６の開口部２６を通った後に）受けるための、適切なサイズの開口部２２を備えている。ネジ２４を用いて、プリント回路基板１６をハウジング１４に取り付ける。８ピン・コネクタ２８が、８リード線ケーブル３０（たとえば図２に示される）と接続するために、回路基板１６上に設けられている。図３に示すように、回路基板１６によって、ケーブル３０をエラストマ条片１２上の複数の場所（エラストマ条片１２のＹ方向をはさんで二極性のプレートの縁端部３２と対向する）に接続するための導電性部材１７が与えられる。
【００１９】
また図３に示すように、位置合せ用突起部３４がハウジング１４の底面に設けられていて、プリント回路基板１６の導電性部材１７に対して、二極性のプレートの縁端部３２を、適切に反対側で位置合せすることを保証するようになっている。二極性のプレートの縁端部３２を直線状の縁端部で示しているが、多くの変更を行なっても良い。たとえば、二極性のプレートの縁端部３２から延びる矩形状または弓状のピンを設けて、エラストマ条片１２が押圧するようにしても良い。こうすることによって、コネクタに対する圧縮力を低減することができる。
【００２０】
図２（二極性のプレートの縁端部３２の近傍を示す）を参照して、近接する二極性のプレートの縁端部３２のどれとも接触し損なうことなく、複数のコネクタ１０を使用できるようにするためには通常、多少の調整を行なわなければならない。これは、隣接するハウジング１４および／または隣接するプリント回路基板１６があるために必要とされる、エラストマ条片１２の端部を越えたクリアランスは通常、二極性のプレートの縁端部３２間の距離よりも大きいからである。図示した一連のコネクタ１０によって、エラストマ条片１２は二極性のプレートの縁端部３２に対してある角度で位置合せされている。加えて、プリント回路基板１６およびハウジング１４の形状は、隣接するコネクタ１０を入れ子にでき、その結果、一連のうち隣接するコネクタ１０に電気的に接続されている二極性のプレートの縁端部３２の上方に、各コネクタ１０が多少のスペースを占めることができるように、形作られている。
【００２１】
当然のことながら、コネクタ１０が燃料電池スタックの二極性のプレートの縁端部３２の全てと接触できるように、多くの代替構造が可能である。たとえば各コネクタ１０が、隣接するコネクタ１０とずれることによって、たとえば、連続するコネクタ１０がそれぞれ、隣接して配列されるコネクタ１０の２本の列のどちらか一方となっていても良い。こうすることで、この代替的なバージョンにおいては、エラストマ条片１２を、二極性のプレートの縁端部３２に対して直角に位置合せすることができる。別の代替案として、単一部品のエラストマ条片１２および単一部品のハウジング１４（燃料電池スタック５４の全長にわたって延びる）を用いても良い。こうすることで二極性のプレートの縁端部３２の全てを、単一のコネクタ１０と接触させることができる。
【００２２】
図４には、圧縮ブラケット・アセンブリ１８が示されている。後述するように、この圧縮ブラケット・アセンブリ１８は、下向きの力をエラストマ条片１２に加えて二極性のプレートの縁端部３２との良好な電気的接触を保証するために用いる。ブラケット・アセンブリ１８は、細長い金属バー３８（ほぼ矩形の断面を有する）を備えている。エラストマ発泡材料４０が、バー（この中を途中まで延びる溝によって区分されている）の一方の側に沿って設けられている。金属バー３８の対向する側には、５つのクリップ４２が取り付けられている。バー３８の各端部には、凹部４４（スライド・ラッチ４６を収容する）が設けられている。スライド・ラッチ４６は、凹部４４内に、クリップ４２の１つによって保持されている。また固定ネジ４８が、ラッチ４６を所定の位置にその先端部を延ばした状態で固定するために、設けられている。最後に、８つの六角穴付きネジ５０が等間隔でバー３８に通されている。これらのネジ５０を用いて、後述するコネクタ１０にかかる力または圧力を調整する。
【００２３】
図５を参照すると、圧縮ブラケット・アセンブリ１８が、燃料電池スタック５４の側部のセル電圧モニタ・ハウジング５３に取り付けられている。圧縮ブラケット・アセンブリ１８のクリップ４２は、ハウジング５３の周囲壁５２の切削加工溝５６内でスライドする。スライド・ラッチ４６を、その先端部が周囲壁５２のスロット６５内に達するように延ばした後、固定ネジ４８を締めて、スライド・ラッチ４６をこの位置に保持する。こうして圧縮ブラケット・アセンブリ１８は、一連のコネクタ１０の上方に配置され、また圧縮力（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｆｏｒｃｅ）をコネクタ１０に加えてエラストマ条片１２を二極性のプレートの縁端部３２に押圧することができるように、位置決めされ保持される。またこのような力を加えることは、導電性エラストマ条片１２の反対側を、回路基板１６の導電性部材１７に押圧するために用いることもできる。
【００２４】
図６を参照すると、細長くて堅いアセンブリ・ツール５８が一時的に、ハウジング５３に取り付けられている。細長くて堅いアセンブリ・ツール５８は、開口部６０を備えており、開口部６０に六角形のアレン・レンチ（ａｌｌｅｎｗｒｅｎｃｈ）を通して、圧縮ブラケット・アセンブリ１８の８つのそれぞれの六角穴付きネジ５０まで到達させることができる。しかし開口部６０の直径は、六角穴付きネジ５０を圧縮ブラケット・アセンブリ１８の金属バー３８から後退させたときに、これらの六角穴付きネジ５０のヘッドの平坦面が細長くて堅いアセンブリ・ツール５８の底面を押圧する程度に小さい。したがって各六角穴付きネジ５０を金属バー３８からどれほど後退させるかを調整することによって、圧縮ブラケット・アセンブリ１８がコネクタ１０に、二極性のプレートの縁端部３２に対抗して加える力をコントロールすることができる。いったんこの力を適切に調整したら、細長くて堅いアセンブリ・ツール５８を取り外して、カバー（図示せず）を、密閉関係にあるセル電圧監視ハウジング５３の周囲壁５２に取り付けることで、使用中に六角穴付きネジ５０が表面を押す。
【００２５】
しかしハウジング５３を密閉する前に、ケーブル３０の一方の端を、各電気コネクタ１０の８ピン・コネクタ２８に接続する。そしてもう一方の端を、セル電圧モニタのマザー・ボード（図示せず）へ、別途のコネクタ（図示せず）を介して取り付ける。マザー・ボードは、それ自身のハウジング６２内へ入れた後、燃料電池スタック５４の側部のモニタ・ハウジング５３の周囲壁内へ取り付けても良い。次にマザー・ボードを、モニタ・ハウジング５３の密封されたコミュニケーション・ポート６４を通して電気的に接続する。このようにハウジング５３は、必要に応じて、外部の環境から密閉しても良い。外部環境から密閉することが好ましいが、モニタ・ハウジング５３は、排気手段を備えることで、ガス（たとえば水素、水、または空気）の増加がモニタ・ハウジング５３内で起こらないことを保証しても良い。
【００２６】
細長くて堅いアセンブリ・ツール５８またはハウジング・カバーを押圧する六角穴付きネジを用いて、圧縮力をエラストマ条片１２に加えることを説明してきたが、この圧縮力を加える代替的なメカニズムとして多くのものを用いることができる。たとえばハウジング５３は、一連のデタントに対してロックするタブを有するヒンジ・ブラケットを備えることができる（これは良く知られたプラスチック・ワイヤ・バンドリング・条片のロッキング構造と似ている）。代替的に、膨張可能な袋（ｂｌａｄｄｅｒ）をハウジング５３のカバーとコネクタ１０との間に配置しても良い。袋を、適切な圧力がかかるまで、ガス状または剛性材料で膨張させる。
【００２７】
本発明の説明は、単に実際上の典型であり、したがって本発明の趣旨を逸脱しない種々の変形は本発明の範囲内であることが意図される。このような変形は、本発明の趣旨および範囲を逸脱するものとみなしてはならない。したがって本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内である全ての変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましいコネクタ・アセンブリを示す分解組立斜視図である。
【図２】燃料電池に対して入れ子の位置にある複数の図１の好ましいコネクタ・アセンブリを示す部分斜視図である。
【図３】図２に示すような燃料電池に隣接するコネクタ・アセンブリを示す断面図である。
【図４】コネクタ・アセンブリを燃料電池に対して圧縮するのに用いられる圧縮ブラケット・アセンブリを示す斜視図である。
【図５】図１の好ましいコネクタ・アセンブリ上に配置された圧縮ブラケット・アセンブリを示す、図２と同様の拡大部分図である。
【図６】圧縮ブラケット・アセンブリによって所定の位置に圧縮されハウジング内に封入可能なコネクタ・アセンブリを備える燃料電池スタック・ハウジングを示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ コネクタ
１２ エラストマ接続条片
１２’ 導電性材料
１３ 絶縁障壁
１４ ハウジング
１６ プリント回路基板
１７ 導電性部材
１８ 圧縮ブラケット・アセンブリ
２０ 保持スロット
２２ 開口部
２４ セルフ・タッピング・ネジ
２８ ピン・コネクタ
３０ リード線ケーブル
３２ 二極性のプレートの縁端部
３４ 位置合せ用突起部
３８ 金属バー
４０ エラストマ発泡材料
４２ クリップ
４４ 凹部
４６ スライド・ラッチ
４８ 固定ネジ
５０ 六角穴付きネジ
５２ 周囲壁
５３ セル電圧モニタ・ハウジング
５４ 燃料電池スタック
５６ 溝
５８ アセンブリ・ツール
６０ 開口部
６２ ハウジング
６４ コミュニケーション・ポート
Claims (20)
- 燃料電池スタックの二極性のプレートを用いて個々のセルを監視する際に用いる一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタであって、
（ａ）一の細長いエラストマ条片であって、前記細長いエラストマ条片の第１の側部から前記細長いエラストマ条片の反対側の側部まで導電性を有するが、前記細長いエラストマ条片の細長い長さに沿っては使用時に有意の導電性を有さず、前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部が、複数の近接して離隔された縁端部に対して配置される、細長いエラストマ条片と、
（ｂ）前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部に対して配置される前記複数の近接して離隔された縁端部に対応して、前記細長いエラストマ条片の前記反対側の側部に対して配置される複数の導電性部材と、
（ｃ）前記複数の近接して離隔された縁端部の各々に対応付けられた導電性経路を提供するために、前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部を、前記複数の近接して離隔された縁端部に対して、押圧するように力を加える手段であって、前記導電性経路は、前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部から、前記細長いエラストマ条片を通って、前記細長いエラストマ条片の前記反対側の側部まで通り、また前記導電性経路は、隣接する近接して離隔された縁端部の導電性経路から隔てられている前記導電性部材を通る、力を加える手段とを備える、一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタ。 - 前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部側の前記近接して離隔された縁端部を、前記細長いエラストマ条片の前記反対側の側部側の前記導電性部材と位置合せするために、前記細長いエラストマ条片に付随する位置合せ用突起物をさらに備える、請求項１に記載の一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタ。
- 前記細長いエラストマ条片を保持するようになっている開口部を有するハウジングをさらに備える、請求項１に記載の一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタ。
- 前記細長いエラストマ条片の、前記第１の側部から前記反対側の側部までの導電性は、約１００Ω〜約２０００Ωの電気抵抗を有する、請求項１に記載の一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタ。
- 前記導電性部材が配置されたプリント回路基板をさらに備える、請求項１に記載の一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタ。
- 前記細長いエラストマ条片は、２つの支持または絶縁障壁を含み、各障壁は導電性部分の対向する２つの横方向の側部のそれぞれにある、請求項１に記載の一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタ。
- 前記細長いエラストマ条片は前記二極性のプレートの前記縁端部に対してある角度で位置合せされている、請求項１に記載の一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタ。
- 前記力を加える手段は、力を調整するためのネジが設けられた細長いバーを備える、請求項１に記載の一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタ。
- 燃料電池スタックの二極性のプレートを用いて個々のセルを監視する際に用いる一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタであって、
（ａ）一の細長いエラストマ条片であって、前記細長いエラストマ条片の第１の側部から前記細長いエラストマ条片の反対側の側部まで導電性を有するが、前記細長いエラストマ条片の細長い長さに沿っては使用時に有意の導電性を有さず、前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部が、複数の近接して離隔された縁端部に対して配置される、細長いエラストマ条片と、
（ｂ）前記細長いエラストマ条片を保持するようになっている開口部を有するハウジングと、
（ｃ）複数の導電性部材が配置されたプリント回路基板であって、前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部に対して配置される前記複数の近接して離隔された縁端部に対応して、前記細長いエラストマ条片の前記反対側の側部に対して、前記導電性部材が配置されるように、前記ハウジングに取り付けられるプリント回路基板と、
（ｄ）前記複数の近接して離隔された縁端部の各々に対応付けられた導電性経路を提供するために、前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部を、前記複数の近接して離隔された縁端部に対して、押圧するように力を加える手段であって、前記導電性経路は、前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部から、前記細長いエラストマ条片を通って、前記細長いエラストマ条片の前記反対側の側部まで通り、また前記導電性経路は、隣接する近接して離隔された縁端部の導電性経路から隔てられている前記導電性部材を通る、力を加える手段とを備える、一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタ。 - 前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部側の前記近接して離隔された縁端部を、前記細長いエラストマ条片の前記反対側の側部側の前記導電性部材と位置合せするために、前記細長いエラストマ条片に付随する位置合せ用突起物をさらに備える、請求項９に記載の一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタ。
- 前記細長いエラストマ条片は、前記二極性のプレートの前記縁端部に対してある角度で位置合せされている、請求項９に記載の一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタ。
- 隣接するコネクタによって電気的に接続されている二極性のプレートの縁端部の上方に、各コネクタが多少のスペースを占めることができるように、各ハウジングが形作られている、請求項９に記載の一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタ。
- 前記細長いエラストマ条片の、前記第１の側部から前記反対側の側部までの導電性は、約２００Ω〜約１０００Ωの電気抵抗を有する、請求項１１に記載の一連の近接して離隔された縁端部に電気的に接続するためのコネクタ。
- 燃料電池スタックの二極性のプレートを用いて個々のセルを監視する際に用いる一連の近接して離隔された縁端部に対する電気的な接続を与える方法であって、
（ａ）一の細長いエラストマ条片を用意するステップであって、前記細長いエラストマ条片は、当該細長いエラストマ条片の第１の側部から、前記細長いエラストマ条片の反対側の側部まで導電性を有するが、前記細長いエラストマ条片の細長い長さに沿っては使用時に有意の導電性を有さない、一の細長いエラストマ条片を用意するステップと、
（ｂ）前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部を、複数の近接して離隔された縁端部に対して配置するステップと、
（ｃ）前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部に対して配置される前記複数の近接して離隔された縁端部に対応させて、前記細長いエラストマ条片の前記反対側の側部に対して、複数の導電性部材を配置するステップと、
（ｄ）前記複数の近接して離隔された縁端部の各々に対応付けられた導電性経路を提供するために、前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部を、前記複数の近接して離隔された縁端部に対して、押圧するように力を加えるステップであって、前記導電性経路は、前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部から、前記細長いエラストマ条片を通って前記細長いエラストマ条片の反対側の側部まで通り、また前記導電性経路は、隣接する近接して離隔された縁端部の導電性経路から隔てられている前記導電性部材を通る、力を加えるステップとを含む、一連の近接して離隔された縁端部に対する電気的な接続を与える方法。 - 位置合せ用突起物を前記細長いエラストマ条片に付随させ、前記位置合せ用突起物を用いて、前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部側の前記近接して離隔された縁端部を、前記細長いエラストマ条片の前記反対側の側部側の前記導電性部材と位置合せするステップをさらに含む、請求項１４に記載の一連の近接して離隔された縁端部に対する電気的な接続を与える方法。
- 前記細長いエラストマ条片を内部に保持するようになっている、開口部を有するハウジングを用意するステップをさらに含む、請求項１４に記載の一連の近接して離隔された縁端部に対する電気的な接続を与える方法。
- 導電性を有する前記細長いエラストマ条片を用意するステップは、約１００Ω〜約２０００Ωの電気抵抗を付与するステップをさらに含む、請求項１４に記載の一連の近接して離隔された縁端部に対する電気的な接続を与える方法。
- 前記複数の導電性部材を配置するステップは、前記導電性部材をプリント回路基板に付随させることをさらに含む、請求項１４に記載の一連の近接して離隔された縁端部に対する電気的な接続を与える方法。
- 前記細長いエラストマ条片の前記第１の側部を、複数の近接して離隔された縁端部に対して配置するステップは、前記細長いエラストマ条片を、前記二極性のプレートの前記縁端部に対してある角度で位置合せすることを含む、請求項１４に記載の一連の近接して離隔された縁端部に対する電気的な接続を与える方法。
- 前記力を加えるステップは、力を適切なレベルに調整することをさらに含む、請求項１４に記載の一連の近接して離隔された縁端部に対する電気的な接続を与える方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/008,420 US6692264B2 (en) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | Elastomeric connector for fuel cell stack cell voltage monitor |
| US10/008420 | 2001-11-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003151606A JP2003151606A (ja) | 2003-05-23 |
| JP3996833B2 true JP3996833B2 (ja) | 2007-10-24 |
Family
ID=21731493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002301848A Expired - Fee Related JP3996833B2 (ja) | 2001-11-13 | 2002-10-16 | 燃料電池スタックのセル電圧モニタ用エラストマ・コネクタ及びその電気的な接続を与える方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6692264B2 (ja) |
| JP (1) | JP3996833B2 (ja) |
| CA (1) | CA2401479C (ja) |
| DE (1) | DE10244410B4 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7153943B2 (en) * | 1997-07-14 | 2006-12-26 | Bolder Biotechnology, Inc. | Derivatives of growth hormone and related proteins, and methods of use thereof |
| IL152804A0 (en) * | 2000-05-16 | 2003-06-24 | Bolder Biotechnology Inc | Methods for refolding proteins containing free cysteine residues |
| WO2004072657A2 (en) * | 2003-02-14 | 2004-08-26 | Hydrogenics Corporation | Fuel cell voltage measuring assembly |
| JP2007522611A (ja) * | 2004-01-20 | 2007-08-09 | ハイドロジェニクス コーポレイション | 燃料電池セルの電圧監視システムおよび関連電気コネクタ |
| US7153600B2 (en) * | 2004-02-24 | 2006-12-26 | General Motors Corporation | Integrated cell voltage monitoring module |
| DE102004028424A1 (de) * | 2004-06-02 | 2005-12-22 | Volkswagen Ag | Kontaktiervorrichtung |
| US7651801B2 (en) * | 2004-08-10 | 2010-01-26 | Siemens Energy, Inc. | Current bus and power lead assemblies for solid oxide fuel cell generators |
| JP2006107789A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | Toshiba Corp | 燃料電池ユニット、基板ユニット、および動作制御方法 |
| US7488551B2 (en) | 2004-12-28 | 2009-02-10 | Ballard Power Systems Inc. | Integrated current collector and electrical component plate for a fuel cell stack |
| US20070154755A1 (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-05 | Wardrop David S | Apparatus for measuring an electrical characteristic of an electrochemical device |
| US8617531B2 (en) * | 2006-12-14 | 2013-12-31 | Bolder Biotechnology, Inc. | Methods of making proteins and peptides containing a single free cysteine |
| KR100980995B1 (ko) | 2007-06-19 | 2010-09-07 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 지능형 전극막 |
| US9088021B2 (en) * | 2009-04-09 | 2015-07-21 | GM Global Technology Operations LLC | Multi-cell electric signal processing bipolar plate features |
| JP6315844B2 (ja) * | 2016-10-13 | 2018-04-25 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| CN111796127A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-10-20 | 浙江高成绿能科技有限公司 | 一种用于燃料电池单体电压采集的连接装置 |
| DE102022108278A1 (de) * | 2022-04-06 | 2023-10-12 | Erni International Ag | Brennstoffzelle und Spannungsabgriffvorrichtung |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4695258A (en) * | 1986-12-09 | 1987-09-22 | Cherne Industries, Inc. | Connector assembly for electrically connecting flexible and rigid printed circuits |
| US5037312A (en) * | 1990-11-15 | 1991-08-06 | Amp Incorporated | Conductive gel area array connector |
| US5272017A (en) * | 1992-04-03 | 1993-12-21 | General Motors Corporation | Membrane-electrode assemblies for electrochemical cells |
| JP2545675B2 (ja) * | 1992-07-17 | 1996-10-23 | 信越ポリマー株式会社 | エラスチックコネクタの製造方法 |
| JP3400051B2 (ja) * | 1993-11-10 | 2003-04-28 | ザ ウィタカー コーポレーション | 異方性導電膜、その製造方法及びそれを使用するコネクタ |
| US5763113A (en) * | 1996-08-26 | 1998-06-09 | General Motors Corporation | PEM fuel cell monitoring system |
| EP0889678B1 (en) * | 1997-07-04 | 2006-02-15 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Compressible elastomeric contact and mechanical assembly therewith |
| DE69932304T2 (de) | 1998-11-09 | 2007-12-06 | Ballard Power Systems Inc., Burnaby | Elektrische Kontaktvorrichtung für eine Brennstoffzelle |
| US20030054220A1 (en) * | 2001-09-19 | 2003-03-20 | Ballard Power Sytems Inc. | Electrical contacting device for a fuel cell |
-
2001
- 2001-11-13 US US10/008,420 patent/US6692264B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-09-04 CA CA002401479A patent/CA2401479C/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-09-24 DE DE10244410A patent/DE10244410B4/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-16 JP JP2002301848A patent/JP3996833B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10244410B4 (de) | 2007-09-27 |
| DE10244410A1 (de) | 2003-05-28 |
| US6692264B2 (en) | 2004-02-17 |
| US20030092292A1 (en) | 2003-05-15 |
| JP2003151606A (ja) | 2003-05-23 |
| CA2401479A1 (en) | 2003-05-13 |
| CA2401479C (en) | 2006-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3996833B2 (ja) | 燃料電池スタックのセル電圧モニタ用エラストマ・コネクタ及びその電気的な接続を与える方法 | |
| RU2313860C2 (ru) | Компрессионный сборочный узел топливного элемента | |
| US20050186462A1 (en) | PEM fuel cell stack with floating current collector plates | |
| US11355763B2 (en) | Cell-monitoring connector configured to be detachably mounted to fuel cell | |
| KR101336426B1 (ko) | 연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택 및 이를 이용한 연료전지 스택 전압 검출 장치 | |
| JP4055349B2 (ja) | 燃料電池の電圧測定装置 | |
| US7479046B2 (en) | Fuel cell and fuel cell connecter | |
| US11462753B2 (en) | Electrical connector for fuel cell stack voltage monitoring | |
| JP4621024B2 (ja) | 細長いエラストマー製コネクタ及び方法 | |
| JP2002124285A5 (ja) | ||
| US20020164517A1 (en) | Fuel cell stack and terminal member to be connected to cell voltage-measuring terminal thereof | |
| US8409761B2 (en) | Plate interconnect method for an embedded fuel cell sensor | |
| JP4845459B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
| JP2004079192A (ja) | セル電圧モニターの燃料電池スタックへの取付け構造 | |
| US20040227518A1 (en) | Fuel cell voltage measuring assembly | |
| JP4087039B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP2006086045A (ja) | 平面型燃料電池 | |
| JP2004127778A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2009217939A (ja) | 燃料電池セパレータ | |
| JP2006140166A5 (ja) | ||
| JP4098493B2 (ja) | セル電圧モニタ用コネクタ | |
| JP2005293924A (ja) | 燃料電池用セル電圧モニター装置とその燃料電池スタックへの取付け方法 | |
| JP2003086230A (ja) | 高分子電解質型燃料電池 | |
| CN114388854B (zh) | 一种燃料电池电位检测结构及燃料电池 | |
| CN217820763U (zh) | 用于燃料电池的电压采集装置和电压采集组件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050325 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050705 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20051004 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20051007 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051227 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070706 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070803 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810 Year of fee payment: 3 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810 Year of fee payment: 3 |
|
| S303 | Written request for registration of pledge or change of pledge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316303 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110810 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110810 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120810 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130810 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |