JP4478356B2

JP4478356B2 - Fuel cell stack with cell voltage measurement terminal

Info

Publication number: JP4478356B2
Application number: JP2001169356A
Authority: JP
Inventors: 雅彦佐藤; 敏明有吉
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2021-06-05
Also published as: JP2002367649A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセル電圧測定端子付き燃料電池スタックに関し、特にセパレータの外周突起状端子と電圧測定装置の電圧取得用端子とをセパレータの積層方向位置のバラツキを吸収しながら接続する端子部材が絶縁状態で支持された燃料電池スタックに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
燃料電池スタックは、図22に示すように、電解質膜111の両面に電極112が形成された構造の電解質膜−電極接合体101と、その両側に配置された一対のセパレータ120とからなる単位燃料電池（セル）が複数積層してなる構造を有し、各セパレータ120には電解質膜−電極接合体101に対向する一方の面に水素ガス用の流通溝が設けられているとともに、他方の面に空気用の流通溝が設けられており、またその外周にはセル電圧を取り出すための端子として作用する突起状端子121が設けられている。
【０００３】
燃料電池スタックを構成する各セルが正常な状態にあるか否かを判定するために、各セルの電圧を測定することが行なわれている。従来各セルの電圧測定には、セパレータの電圧測定用端子と電圧測定装置（通常燃料電池スタックに取り付けられている）の電圧取得端子とを両側にコネクタを有するハーネス（ケーブル）で接続していた。
【０００４】
例えば特開平9-283166号は、燃料電池スタックの各セルのカーボンプレートに丸穴を明け、丸穴にバナナクリップにて出力端子の一端を接続し、出力端子束の他端をコネクタを介して電圧測定装置と接続することを特徴とする燃料電池スタックの電圧測定用出力端子の取付方法を開示している。
【０００５】
また特開平11-339828号は、電極ユニット及びセパレータから構成され、水素を主成分とする燃料ガスと酸素あるいは空気を電極ユニットの中で反応させて電気に変換する燃料電池スタックにおいて、セパレータの端面に対して垂直に突起状の電圧測定用端子を設けたことを特徴とするセル電圧測定端子付き燃料電池スタックを開示している。
【０００６】
さらに特開2000-223141号は、電解質を燃料極と酸化剤極で挟持した電極ユニット及びセパレータを交互に積層して構成された燃料電池スタックにおいて、セパレータに突起状の電圧測定用端子が設けられ、電圧測定用端子に接続された複数の電圧測定用コードが、燃料電池スタックの両端部に設けられたプレッシャプレートに固定されているワンタッチコネクタに接続されていることを特徴とする燃料電池スタックを開示している。
【０００７】
しかしながら、燃料電池スタックは数十から数百のセルが積層された構造を有するので、上記先行技術に開示されているようなコネクタを各電圧測定端子及び電圧取得用端子に取り付けるのに大変な手間がかかるだけでなく、端子からコネクタがはずれたり、接続ミスを犯したりする恐れもあった。その上、車載用の燃料電池スタックでは振動がかかるので、振動によりコネクタがはずれたり、複雑に絡み合うという問題もあった。
【０００８】
そのため、両側にコネクタを有するハーネスを使用せずに、多数のセパレータの電圧測定用端子と電圧測定装置の電圧取得用端子とを一度に接続することが望まれている。しかしながら、燃料電池スタックは多数のセルを積層した構造を有するために、波形加工した金属薄板からなる各セパレータの突起状端子の積層方向位置にはどうしてもバラツキがあり、自動作業に必要な位置精度が十分にでない。さらに燃料電池スタックは停止時と運転時とで温度差があるので、熱膨張によりセパレータの積層方向位置は変化するが、剛直な接続方式であると、熱膨張に追随できず、接続不良が起こったり、電圧測定用端子に余分な応力が加わる恐れがある。
【０００９】
また燃料電池、特に固体高分子型燃料電池では、各セルが２〜３mm程度と非常に薄いので、隣接するセパレータの突起状端子に接続するコネクタが相互に接触するのを防ぐ必要がある。しかしながら、数十から数百のセルの端子を接続したコネクタの絶縁を簡単な機構で達成するのは非常に困難であるという問題がある。
【００１０】
従って本発明の目的は、多数の金属薄板製セパレータの電圧測定用の突起状端子と電圧測定装置の電圧取得用端子とが端子部材により確実に接続されているとともに、各端子部材が確実に絶縁されている燃料電池スタックを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、複数個の単位燃料電池をセパレータを介して積層してなる本発明の燃料電池スタックは、(a) 前記セパレータの外周に設けられた電圧測定用の突起状端子と、電圧測定装置の電圧取得用端子とを接続する複数個の端子部材と、(b) 個々の端子部材を絶縁状態で支持する複数の仕切りを有する絶縁性ケーシングとを具備することを特徴とする。このように絶縁性ケーシングの複数の仕切りにより個々の端子部材を支持することにより、隣接する端子部材の接触を確実に防止することができる。また絶縁性ケーシングは複数の端子部材を同時に支持することができるので、多数の金属薄板製セパレータの電圧測定用の突起状端子と電圧測定装置の電圧取得用端子とを一回の操作で確実に接続することができる。また多数のセルの電圧測定端子と電圧取得用端子とをハーネスなしに接続することができるので、接続の手間が著しく省ける。
【００１２】
本発明の燃料電池スタックに使用するのに好ましい端子部材は、セパレータの突起状端子と接続する先端部と、前記先端部に連結した幅の狭い帯部からなる弾性支持部と、前記弾性支持部に連結し、前記電圧取得用端子と接続する支点部とからなる一体構造を有する。先端部と支点部とは弾性支持部により一体的に連結しているので、先端部と支点部との相対的位置を調節することができる。そのため、端子部材をセパレータの電圧測定用の突起状端子と電圧測定装置の電圧取得用端子とに接続した場合に、セパレータの積層方向位置のバラツキや変位があっても、それらを吸収することができる。
【００１３】
端子部材は実質的にコの字状の断面を有し、前記先端部は前記セパレータの突起状端子を挟み込むようにして接続し、前記支点部は前記電圧取得用端子を挟み込むようにして接続するのが好ましい。この構造により、セパレータの突起状端子との接続及び電圧測定装置の電圧取得用端子との接続を一回の操作で確実に行なうことができる。またこの構造の端子部材は、一体的な金属薄板を先端部、弾性支持部及び支点部を有する形状にパンチ加工した後、折り曲げることにより形成することができるので、一枚の金属薄板のパンチ加工により簡単に作製することができるという利点がある。また先端部のみならず支点部も断面コの字状で開口しているので、セパレータの突起状端子との接触圧力が小さい。そのため、端子数が多い場合に接続が容易になる。
【００１４】
端子部材の弾性支持部は複数の湾曲した帯部からなるのが好ましい。湾曲した帯部はいかなる方向（特に積層方向）の変形も吸収し得る柔軟性を有するとともに十分な弾性を有し、かつ一枚の金属薄板からパンチにより先端部及び支点部と一体的に形成するのが容易である。
【００１５】
絶縁性ケーシングの複数の仕切りはくし歯により形成されているのが好ましい。くし歯の各間隙に端子部材を挿入することにより、端子部材の位置決めを簡単かつ確実に行なうことができるとともに、複数の端子部材の接触を確実に防止することもできる。
【００１６】
絶縁性ケーシングはそれぞれくし歯を有する上部ケーシング及び下部ケーシングからなるのが好ましい。上部ケーシング及び下部ケーシングにはネジ止め用の孔部が設けられているとともに、前記孔部の一方が長孔であるのが好ましい。絶縁性ケーシングを上部ケーシングと下部ケーシングの組合せ構造とし、両者を固定するためのネジ穴の一方を長孔とすることにより、上部ケーシングと下部ケーシングの積層方向位置を調節することができ、もってセパレータの電圧測定用の突起状端子と電圧測定装置の電圧取得用端子との積層方向のズレを吸収することができる。
【００１７】
本発明の一実施例では、下部ケーシングのくし歯の開放端のうち上端部が閉じている。この構造の下部ケーシングを使用することにより、絶縁性ケーシングを逆に回動するだけで、端子部材も同時に回動させ、もって端子部材を全部取り外すことができる。
【００１８】
電圧取得用端子及び端子部材の支点部には整合する位置に開口部が設けられているのが好ましい。端子部材の開口部は端子部材が回動するときの支点となるだけでなく、電圧取得用端子と端子部材との精確な位置決めにも利用可能である。
【００１９】
端子部材の支点部は上部ケーシングのくし歯と係合し、先端部は下部ケーシングのくし歯と係合し、弾性支持部は上部ケーシング及び下部ケーシングのいずれとも実質的に係合していないのが好ましい。この構造により、セパレータの電圧測定用の突起状端子と電圧測定装置の電圧取得用端子とに積層方向の位置ズレがあっても、それを吸収することができる。
【００２０】
電圧取得用端子の開口部と端子部材の支点部の開口部とはハト目により回転自在に係合しているのが好ましい。これにより、開口部を支点として端子部材を回転するときに端子部材が端子から脱着したり、位置ずれを起こしたりすることがなくなる。さらにこの開口部構造により、支点部の省スペース化を達成するとともに、電気的接触を確実に維持することができるという利点もある。
【００２１】
好ましい実施例では、複数個の単位燃料電池をセパレータを介して積層してなる本発明の燃料電池スタックは、(a) セパレータの外周に設けられた電圧測定用の突起状端子と、電圧測定装置の電圧取得用端子とを接続する複数個の端子部材と、(b) 個々の端子部材を絶縁状態で支持する複数の仕切りを有する絶縁性ケーシングとを具備し、電圧取得用端子を端子部材に係合させ、ケーシングを電圧取得用端子を支点として回転することにより端子部材をセパレータの電圧測定用端子と係合させ、もって電圧取得用端子と電圧測定用端子とを接続することを特徴とする。
【００２２】
特に好ましい実施例では、電圧取得用端子と係合した端子部材の支点部を上部ケーシングのくし歯に係合させるとともに、端子部材の先端部を下部ケーシングのくし歯に係合させ、ケーシングを電圧取得用端子の開口部を支点として回転することにより、端子部材の先端部をセパレータの電圧測定用端子と係合させることができる。ケーシングを回転することにより、端子部材の先端部をセパレータの電圧測定用端子に一度に接続することができ、端子の接続プロセスが簡単になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、燃料電池スタック全体の構成を説明するためのもので、具体的にはケーシング（下部ケーシング132のみ示す）に支持された端子部材１により、セパレータ（図示せず）の電圧測定用端子（突起状端子）121と電圧測定装置10の電圧取得用端子123とが接続された状態を示す。燃料電池スタックの左右上端部には多数のセパレータの電圧測定用突起状端子121があり、各側面毎に多数の突起状端子121は複数のグループに分けられ、各グループの突起状端子121に接続された端子部材１は纏めて１つの絶縁性ケーシング130に収納される。
【００２４】
図２〜４は本発明の燃料電池スタックに用いる端子部材１の一例を示す。端子部材１は一端で接合した一対の同じ形状の金属薄板片からなり、各金属薄板片１a，１aは先端部11、弾性支持部12及び支点部13に相当する形状を有する。この端子部材１は1枚の金属薄板をパンチ加工することにより、図３に示すように一対の端子部材が端部で接合した形状の金属薄板片を作製する。金属薄板片１a，１aを中央部１bで折り曲げることにより、端子部材１を形成することができる。
【００２５】
金属薄板片１a，１aを折り曲げる際、中央部１bが半円状になるようにし、かつ一対の金属薄板片１a，１aの間に僅かな隙間を設けると、図５に示すように端子部材１の断面が実質的にコの字状となる。実質的にコの字状の断面形状により、先端部11の間隙にセパレータの電圧測定用端子121を挿入するとともに、支点部13の間隙に電圧測定装置10の電圧取得用端子123を挿入するためである。参考のために、図２に電圧測定用端子121及び電圧取得用端子123を部分的に示してある。端子の挿入を容易にするために、図５に示すように、端子部材１の先端部11及び支点部13の開放端は僅かに拡開しているのが好ましい。この拡開形状により、電圧測定用端子121及び電圧取得用端子123を端子部材１に挿入するのが容易になる。
【００２６】
この実施例では、弾性支持部12は一対の外側に湾曲した幅の狭い帯部12a，12aからなる。各帯部12a，12aは幅が狭いのみならず湾曲しているので、積層した多数のセパレータに接合する場合、セパレータの積層方向のみならず積層方向に直交する二方向における変位に対しても、容易に変形することにより追随することができる。特に多数のセパレータを積層してなる燃料電池スタックの場合には、積層方向の変位や位置ずれは避けがたいので、積層方向に容易に変形し得る弾性支持部12を有することにより、端子部材１はセパレータの電圧測定用端子121と電圧測定装置10の電圧取得用端子123との接続を常に確実に確保することができる。
【００２７】
図３及び図４に示すように、支点部13は支点となる位置に開口部15を有する。この開口部15は電圧測定装置10の電圧取得用端子123の開口部と整合され、ハト目18により回転自在にかつしっかりと接合される。図４(b) に示すように、ハト目18は支点部13の開口部15に挿入する筒部18aと、筒部18aを固定するためのフランジ部18bとからなる。ハト目18の筒部18aを開口部15に挿入した後、筒部18aの先端部を工具により圧開すると、筒部18aの両端にフランジ部18b，18bができ、それによりハト目18は開口部15に回転自在にかつしっかり固定される。
【００２８】
端子部材１が回動するときの支点とするために、ハト目18の開口部に、又はハト目18を使用せずに端子部材１の開口部15に絶縁性シャフト16を貫通させても良い。セパレータの電圧測定用端子121及び電圧測定装置10の電圧取得用端子123に対して端子部材１を正確に位置決めすることができる。なお絶縁性シャフト16としてはプラスチック棒等を使用することができる。
【００２９】
図６はセパレータの電圧測定用端子121及び電圧測定装置10の電圧取得用端子123に接続された端子部材１及び絶縁性ケーシング130の関係を詳細に示す。絶縁性ケーシング130はそれぞれプラスチック製の上部ケーシング131及び下部ケーシング132からなり、上部ケーシング131は電圧測定装置10の電圧取得用端子123に接続された端子部材１の支点部13を支持し、下部ケーシング132はセパレータの電圧測定用端子121に接続された端子部材１の先端部11を支持している。
【００３０】
図７は絶縁性ケーシング130の側面図であり、図８は上部ケーシング131の側面図である。また図９は上部ケーシング131の平面図であり、図10は上部ケーシング131の背面図である。図８〜10から明らかなように、上部ケーシング131は、一体的に形成された本体部141と、本体部141の前部に一体的に形成され、隣接する端子部材１が接触するのを防止するための複数の幅の狭いスリット143を有するくし部142と、本体部141の後部に一体的に形成された突条部144とからなる。スリット143のピッチは接続すべき端子121，123の積層方向ピッチと同じである。突条部144はケーシング130を回転させるときにハンドルとして機能する。くし部142には長手方向の貫通孔146が設けられている。また本体部141には底面に開口するネジ穴148が設けられている。
【００３１】
図11は下部ケーシング132の側面図であり、図12は平面図であり、図13は底面図であり、図14は背面図である。下部ケーシング132は、一体的に形成された本体部151と、本体部151の前部に一体的に形成され、隣接する端子部材１が接触するのを防止するための複数の幅の狭いスリット153を有するくし部152とからなる。スリット153のピッチはスリット143のピッチと同じである。本体部151には上部ケーシング131のネジ穴148に対応する位置に断面小判状の長孔156が設けられており、その長孔156の底面における開口部にはネジ頭部を受承する凹部158が形成されている。くし部152は上部ケーシング131のくし部142と対応する位置に設けられている。また各くし部142，152のスリット143，153は精確に整列しなければならない。そのため断面小判状の長孔156により、上部ケーシング131に対する下部ケーシング132の固定位置を横方向（燃料電池スタックの積層方向）に調節自在とする。
【００３２】
図7に示すように、上部ケーシング131と下部ケーシング132とをネジ159で螺合すると、両者のくし部142，152は同じ側に位置し、それぞれのスリット143，153は整列する。その状態を上から見ると図15の平面図に示す通りであり、下から見ると図16の底面図に示す通りである。
【００３３】
図17は絶縁性ケーシング130を用いて多数の端子部材１をセパレータの電圧測定用端子121及び電圧測定装置10の電圧取得用端子123に一度に接続する方法を示す。まず図17(a) に示すように、個々の端子部材１を絶縁性ケーシング130のスリットに挿入した状態で、上部ケーシング131のくし部143を電圧取得用端子123の列と係合させ、各端子部材１の支点部13の断面コの字状間隙内に各電圧取得用端子123を挿入する。支点部13の開口部15と、電圧取得用端子123の開口部125と、上部ケーシング131の開口部146とを正確に整合させると、端子部材１を支持するケーシング130は開口部15，146を支点にして回転自在となる。また必要に応じて、積層方向に連なる全ての開口部15，146を貫通するように絶縁性シャフト16を開口部15，146に挿入し、端子部材１を支持するケーシング130をシャフト16を軸にして回転自在としても良い。
【００３４】
次に図17(b) に示すように、端子部材１を支持するケーシング130をシャフト16を軸にして回転させ、下部ケーシング132のくし部152をセパレータの電圧測定用端子121と係合させ、各端子部材１の先端部11の断面コの字状間隙内に各電圧測定用端子121を挿入する。図17(c) は各端子部材１の先端部11の断面コの字状間隙内に各セパレータの電圧測定用端子121を完全に挿入した状態を示す。
【００３５】
図６から明らかなように、各端子部材１の先端部11はセパレータの電圧測定用端子121を挟み込み、また支点部13は電圧測定装置10の電圧取得用端子123を挟み込み、もって各電圧測定用端子121と各田電圧取得用端子123とを接続する。このとき支点部13の開口部15は上部ケーシング131のくし部142の開口部146と整合し、両者に絶縁性シャフト16が貫通するので、ケーシング130のくし部142，152のスリット内に挿入された端子部材１は精確に位置決めされた状態で回転し、その先端部11がセパレータの電圧測定用端子121と確実に接続する。
【００３６】
端子部材１がケーシング130を利用して全てのセパレータの電圧測定用端子121及び全ての電圧測定装置10の電圧取得用端子123に接続した状態では、ケーシング130のくし部142，152の各くし片は隣接する端子部材１を絶縁するセパレータの役割をしている。このため、端子部材１同士が接触して検知電圧に誤差がでることはない。
【００３７】
図18は別の端子部材をセパレータの電圧測定用端子及び電圧測定装置10の電圧取得用端子に接続する様子の詳細を示す。この例では、電圧測定装置10の電圧取得用端子123は端子部材１の支点として作用する突起部123aと別体になっている。そのため、端子部材１の支点部13は突起部123aと電圧取得用端子123の両方をカバーする長さを有する。それ以外の点では図18の端子部材１は図２の端子部材と同じである。
【００３８】
この端子部材１によりセパレータの電圧測定用端子121及び電圧測定装置10の電圧取得用端子123を接続するには、まず図18(a) に示すように端子部材１の開口部15と突起部123aの開口部とを整合させる。次いで端子部材１を回動し、端子部材１の支点部13の下方部が電圧取得用端子123を挟み、さらに先端部11が電圧測定用突起状端子121を挟み込む。
【００３９】
図19〜21は絶縁性ケーシングの別の例を示す。この絶縁性ケーシング160は上部ケーシング161及び下部ケーシング162からなり、下部ケーシング162は一体的に形成された本体部151と、本体部151の前部に一体的に形成され、隣接する端子部材１が接触するのを防止するための複数の幅の狭いスリット163を有するくし部152とからなり、くし部152の開放端の上端部は水平部157により閉じている。そのため、くし部152の上部はスリット状であり、下部はくし状である。上部スリット163aは端子部材１を受け入れるのに十分な長さを有する必要があるので、上部スリット163aの長さは図11〜14に示す下部ケーシング132のスリット153と実質的に同じである。これ以外の点については、下部ケーシング162は図11〜14に示すものと同じである。また上部ケーシング161は、水平部157の分だけくし部が長くなっている以外、図８〜10に示すものと同じである。
【００４０】
絶縁性ケーシング160を用いて端子部材１によりセパレータの電圧測定用端子121及び電圧測定装置10の電圧取得用端子123を接続するには、まず図21(a) に示すように、個々の端子部材１を絶縁性ケーシング160の上部ケーシング161及び下部ケーシング162のスリットに挿入した状態で、上部ケーシング161のくし部を電圧取得用端子123の列と係合させ、各端子部材１の支点部13の断面コの字状間隙内に各電圧取得用端子123を挿入する。支点部13の開口部15と、電圧取得用端子123の開口部125と、上部ケーシング161の開口部とを正確に整合させると、端子部材１を支持するケーシング160は開口部15，146を支点にして回転自在となる。下部ケーシング162の水平部157の下端は開口部15，146を中心とする円形の軌跡Ｄを通るので、ケーシング160を回動するときに水平部157が電圧測定用突起状端子121に当たることはない。このような構造のために、ケーシング160を回動するだけで、端子部材１の先端部11を電圧測定用突起状端子121に接続させることができる。
【００４１】
端子部材１を脱着する場合には、ケーシング160を逆に回動すれば良い。端子部材１の先端部11は下部ケーシング162の水平部157と係合するので、端子部材１も同時に回動する。従って、端子部材１を一回の操作で全部取り外すことができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の燃料電池スタックは個々の端子部材を絶縁状態で支持する複数の仕切りを有する絶縁性ケーシングを具備するので、隣接する端子部材の接触を確実に防止することができるだけでなく、絶縁性ケーシングにより複数の端子部材を同時に支持することができ、多数の金属薄板製セパレータの電圧測定用の突起状端子と電圧測定装置の電圧取得用端子とを一回の操作で確実に接続することができる。これにより、従来のように個々の端子をコネクタ付きケーブルにより接続するという手間が省け、取り扱い性に優れた燃料電池スタックとすることができる。
【００４３】
またセパレータの突起状端子と接続する先端部と、先端部に連結した幅の狭い帯部からなる弾性支持部と、弾性支持部に連結し、電圧取得用端子と接続する支点部とからなる一体構造の端子部材を使用することにより、先端部と支点部との相対的位置ズレに対応することができる。そのため、端子部材をセパレータの電圧測定用の突起状端子と電圧測定装置の電圧取得用端子とに接続した場合に、セパレータの積層方向位置のバラツキや変位があっても、それらを吸収することができる。このように燃料電池スタックの振動や発熱による熱膨張等があっても大きな変位を確実に吸収することができるので、接続不良が起こったり、電圧測定用端子に余分な応力が加わったりする恐れがなく、信頼性の高い燃料電池スタックとすることができる。このような特徴は、高出力とするために数十〜数百ものセパレータを有する燃料電池スタックでは特に重要である。
【００４４】
絶縁性ケーシングの複数の仕切りはくし歯により形成されているので、くし歯の各間隙に端子部材を挿入することにより、端子部材の位置決めを簡単かつ確実に行なうことができるとともに、複数の端子部材の接触を確実に防止することもできる。また絶縁性ケーシングの上部ケーシング及び下部ケーシングは積層方向に固定調節することができるので、セパレータの電圧測定用の突起状端子と電圧測定装置の電圧取得用端子との積層方向のズレを吸収することができる。
【００４５】
端子部材の支点部は上部ケーシングのくし歯と係合し、先端部は下部ケーシングのくし歯と係合し、弾性支持部は上部ケーシング及び下部ケーシングのいずれとも実質的に係合していない構造にすることにより、セパレータの電圧測定用の突起状端子と電圧測定装置の電圧取得用端子とに積層方向の位置ズレがあっても、それを吸収することができる。また下部ケーシングのスリットの上部を閉じることにより、一回の回動操作で端子部材を脱着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】絶縁性ケーシングを用いて端子部材をセパレータの電圧測定用端子及び電圧測定装置の電圧取得用端子に接続した燃料電池スタックを示す部分斜視図である。
【図２】本発明の燃料電池スタックに使用するのに好ましい端子部材の一例を示す正面図である。
【図３】図２の端子部材を折り目で展開した状態を示す展開図である。
【図４】図２の端子部材の断面を示し、(a) は図２のＡ−Ａ'断面図であり、(b) は端子部材に取り付けるハト目の概略図である。
【図５】図２のＢ−Ｂ'断面図である。
【図６】絶縁性ケーシングを用いて端子部材をセパレータの電圧測定用端子及び電圧測定装置の電圧取得用端子に接続した燃料電池スタックの詳細を示す部分拡大図であり、(a) は接続した状態を示し、(b) はその分解した状態を示す。
【図７】端子部材を装着する絶縁性ケーシングを示す側面図である。
【図８】上部ケーシングを示す側面図である。
【図９】上部ケーシングを示す平面図である。
【図１０】上部ケーシングを示す背面図である。
【図１１】下部ケーシングを示す側面図である。
【図１２】下部ケーシングを示す平面図である。
【図１３】下部ケーシングを示す底面図である。
【図１４】下部ケーシングを示す背面図である。
【図１５】上部ケーシングと下部ケーシングを螺着してなるケーシングを示す平面図である。
【図１６】上部ケーシングと下部ケーシングを螺着してなるケーシングを示す底面図である。
【図１７】絶縁性ケーシングに装着した端子部材を電圧取得用端子及び電圧測定用端子に接続する方法を示す概略図であって、(a) は端子部材をケーシングの上方くし部ごと電圧取得用端子に接続した状態を示し、(b) は電圧取得用端子に係合した支点部のシャフトを中心にして、ケーシングに装着した端子部材を回転する状態を示し、(c) はケーシングに装着した端子部材の回転を完了して、端子部材をセパレータの下方くし部ごと電圧測定用端子に接続させた状態を示す。
【図１８】別の端子部材をセパレータの電圧測定用端子及び電圧測定装置の電圧取得用端子に接続する様子の詳細を示す部分拡大図であり、(a) は接続する前の状態を示し、(b) は接続した状態を示す。
【図１９】本発明の下部ケーシングの別の例を示す平面図である。
【図２０】図19のＣ−Ｃ'断面図である。
【図２１】図19及び20に示す本発明の別のケーシングを用いて端子部材をセパレータの電圧測定用端子及び電圧測定装置の電圧取得用端子に接続する様子の詳細を示す部分拡大図であり、(a) は接続する前の状態を示し、(b) は接続した状態を示す。
【図２２】燃料電池スタックを構成するセル構造を示す正面図である。
【符号の説明】
１・・・端子部材
1a・・・端子部材を一体的に構成する一対の金属薄板片の一方
1b・・・折り目
10・・・電圧測定装置
11・・・先端部
12・・・弾性支持部
12a・・・幅の狭い帯部
13・・・支点部
15・・・開口部
16・・・絶縁性シャフト
18・・・ハト目
121・・・セパレータの電圧測定用端子
123・・・電圧測定装置の電圧取得用端子
123a・・・端子部材の支点として作用する突起部
130，160・・・ケーシング
131，161・・・上部ケーシング
132，162・・・下部ケーシング
141，151・・・本体部
142，152・・・くし部
143，153・・・スリット
144・・・突条部
156・・・長孔
157・・・水平部
158・・・ネジ頭部を受承する凹部
159・・・ネジ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell stack with a cell voltage measurement terminal, and in particular, a terminal member that connects a peripheral projection terminal of a separator and a voltage acquisition terminal of a voltage measurement device while absorbing variations in the stacking direction position of the separator. The invention relates to a supported fuel cell stack.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 22, the fuel cell stack is a unit fuel comprising an electrolyte membrane-electrode assembly 101 having a structure in which electrodes 112 are formed on both surfaces of an electrolyte membrane 111, and a pair of separators 120 arranged on both sides thereof. Each separator 120 has a structure in which a plurality of batteries (cells) are stacked, and a flow groove for hydrogen gas is provided on one surface facing the electrolyte membrane-electrode assembly 101, and the other surface The air is provided with a flow groove for air, and a projecting terminal 121 acting as a terminal for taking out the cell voltage is provided on the outer periphery thereof.
[0003]
In order to determine whether or not each cell constituting the fuel cell stack is in a normal state, the voltage of each cell is measured. Conventionally, for voltage measurement of each cell, the voltage measurement terminal of the separator and the voltage acquisition terminal of the voltage measurement device (usually attached to the fuel cell stack) are connected by a harness (cable) having connectors on both sides. .
[0004]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-283166, a round hole is made in a carbon plate of each cell of a fuel cell stack, one end of an output terminal is connected to the round hole with a banana clip, and the other end of the output terminal bundle is connected via a connector. Disclosed is a method for attaching a voltage measurement output terminal of a fuel cell stack, characterized in that it is connected to a voltage measurement device.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-339828 discloses an end face of a separator in a fuel cell stack, which is composed of an electrode unit and a separator, and converts fuel gas mainly composed of hydrogen and oxygen or air into electricity by reacting in the electrode unit. A fuel cell stack with a cell voltage measuring terminal is disclosed, characterized in that a protruding voltage measuring terminal is provided perpendicular to the above.
[0006]
Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-223141 discloses a fuel cell stack configured by alternately stacking electrode units and separators each having an electrolyte sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode, and the separator is provided with a protruding voltage measuring terminal. A fuel cell stack characterized in that a plurality of voltage measurement cords connected to the voltage measurement terminals are connected to one-touch connectors fixed to pressure plates provided at both ends of the fuel cell stack. Disclosure.
[0007]
However, since the fuel cell stack has a structure in which several tens to several hundreds of cells are stacked, it takes a lot of trouble to attach a connector as disclosed in the above prior art to each voltage measurement terminal and voltage acquisition terminal. In addition to this, there was a risk of the connector coming off from the terminal or making a connection error. In addition, vibration is applied to the on-vehicle fuel cell stack, so that there is a problem that the connector is detached or intricately entangled due to the vibration.
[0008]
Therefore, it is desired to connect the voltage measurement terminals of many separators and the voltage acquisition terminals of the voltage measurement device at once without using a harness having connectors on both sides. However, since the fuel cell stack has a structure in which a large number of cells are stacked, there is inevitably variation in the position in the stacking direction of the protruding terminals of each separator made of a corrugated metal thin plate, and the positional accuracy required for automatic operation is very high. Not enough. Furthermore, since the fuel cell stack has a temperature difference between when it is stopped and when it is in operation, the stacking direction position of the separator changes due to thermal expansion, but the rigid connection method cannot follow the thermal expansion, resulting in poor connection. Or excessive stress may be applied to the voltage measurement terminals.
[0009]
In a fuel cell, particularly a polymer electrolyte fuel cell, each cell is very thin, about 2 to 3 mm. Therefore, it is necessary to prevent the connectors connected to the protruding terminals of adjacent separators from contacting each other. However, there is a problem that it is very difficult to achieve insulation of a connector connecting terminals of tens to hundreds of cells with a simple mechanism.
[0010]
Accordingly, the object of the present invention is to ensure that the voltage measuring projection terminals of the many thin metal plate separators and the voltage acquisition terminal of the voltage measuring device are securely connected by the terminal members, and that each terminal member is reliably insulated. Is to provide a fuel cell stack.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
That is, a fuel cell stack according to the present invention in which a plurality of unit fuel cells are stacked via a separator includes: (a) a protruding terminal for voltage measurement provided on the outer periphery of the separator, and a voltage of the voltage measuring device. A plurality of terminal members for connecting to the acquisition terminals, and (b) an insulating casing having a plurality of partitions for supporting the individual terminal members in an insulated state. Thus, by supporting each terminal member by the plurality of partitions of the insulating casing, it is possible to reliably prevent contact between adjacent terminal members. In addition, since the insulating casing can support a plurality of terminal members at the same time, the protruding terminals for voltage measurement of a large number of sheet metal separators and the voltage acquisition terminals of the voltage measuring device can be reliably operated in one operation. Can be connected. In addition, the voltage measurement terminals and voltage acquisition terminals of a large number of cells can be connected without a harness, so that the labor of connection can be significantly reduced.
[0012]
Preferred terminal members for use in the fuel cell stack of the present invention include a tip portion connected to the protruding terminal of the separator, an elastic support portion comprising a narrow strip connected to the tip portion, and the elastic support portion. And a fulcrum part connected to the voltage acquisition terminal. Since the tip portion and the fulcrum portion are integrally connected by the elastic support portion, the relative position between the tip portion and the fulcrum portion can be adjusted. Therefore, when the terminal member is connected to the protruding terminal for voltage measurement of the separator and the voltage acquisition terminal of the voltage measuring device, even if there are variations or displacements in the stacking direction position of the separator, they can be absorbed. it can.
[0013]
The terminal member has a substantially U-shaped cross section, the tip end portion is connected so as to sandwich the protruding terminal of the separator, and the fulcrum portion is connected so as to sandwich the voltage acquisition terminal. Is preferred. With this structure, the connection with the protruding terminal of the separator and the connection with the voltage acquisition terminal of the voltage measuring device can be reliably performed with a single operation. In addition, the terminal member of this structure can be formed by punching an integrated metal thin plate into a shape having a tip portion, an elastic support portion, and a fulcrum portion, and then bending it. There is an advantage that it can be manufactured more easily. Further, since not only the tip portion but also the fulcrum portion is opened with a U-shaped cross section, the contact pressure with the protruding terminal of the separator is small. This facilitates connection when the number of terminals is large.
[0014]
The elastic support portion of the terminal member is preferably composed of a plurality of curved strip portions. The curved belt portion is flexible enough to absorb deformation in any direction (especially the laminating direction) and has sufficient elasticity, and is formed integrally with the tip portion and the fulcrum portion by punching from a single metal thin plate. Easy to do.
[0015]
Insulative casing plural The partition is Comb teeth It is preferable that it is formed by. Comb teeth By inserting the terminal member into each of the gaps, the positioning of the terminal member can be performed easily and reliably, and the contact of the plurality of terminal members can also be reliably prevented.
[0016]
Each insulating casing Comb teeth It is preferable to consist of an upper casing and a lower casing. The upper casing and the lower casing are preferably provided with screw holes, and one of the holes is a long hole. The insulating casing has a combined structure of the upper casing and the lower casing, and one of the screw holes for fixing the two is a long hole, so that the position in the stacking direction of the upper casing and the lower casing can be adjusted. The deviation in the stacking direction between the protruding terminals for voltage measurement and the voltage acquisition terminals of the voltage measuring device can be absorbed.
[0017]
In one embodiment of the present invention, the upper end of the open end of the comb teeth of the lower casing is closed. By using the lower casing having this structure, the terminal member can be simultaneously rotated by simply rotating the insulating casing in the reverse direction, and the terminal member can be completely removed.
[0018]
It is preferable that an opening is provided at a matching position on the fulcrum of the voltage acquisition terminal and the terminal member. The opening of the terminal member not only serves as a fulcrum when the terminal member rotates, but can also be used for precise positioning of the voltage acquisition terminal and the terminal member.
[0019]
The fulcrum part of the terminal member is engaged with the comb teeth of the upper casing, the tip part is engaged with the comb teeth of the lower casing, and the elastic support part is not substantially engaged with either the upper casing or the lower casing. Is preferred. With this structure, even if there is a positional deviation in the stacking direction between the protruding terminal for voltage measurement of the separator and the voltage acquisition terminal of the voltage measurement device, it can be absorbed.
[0020]
It is preferable that the opening of the voltage acquisition terminal and the opening of the fulcrum of the terminal member are rotatably engaged by eyelets. This prevents the terminal member from being detached from the terminal or displaced when the terminal member is rotated with the opening as a fulcrum. In addition, this opening structure has the advantage that space can be saved at the fulcrum and electrical contact can be reliably maintained.
[0021]
In a preferred embodiment, a fuel cell stack according to the present invention in which a plurality of unit fuel cells are stacked via a separator includes: (a) a protruding terminal for voltage measurement provided on the outer periphery of the separator; and a voltage measuring device. A plurality of terminal members for connecting the voltage acquisition terminals, and (b) an insulating casing having a plurality of partitions that support the individual terminal members in an insulated state, and the voltage acquisition terminals are used as the terminal members. The terminal member is engaged with the voltage measurement terminal of the separator by engaging and rotating the casing with the voltage acquisition terminal as a fulcrum, thereby connecting the voltage acquisition terminal and the voltage measurement terminal. .
[0022]
In a particularly preferred embodiment, the fulcrum portion of the terminal member engaged with the voltage acquisition terminal is engaged with the comb teeth of the upper casing, and the tip end portion of the terminal member is engaged with the comb teeth of the lower casing. By rotating about the opening of the acquisition terminal as a fulcrum, the tip of the terminal member can be engaged with the voltage measurement terminal of the separator. By rotating the casing, the tip of the terminal member can be connected to the voltage measuring terminal of the separator at a time, and the terminal connection process is simplified.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the entire fuel cell stack. Specifically, a terminal for voltage measurement of a separator (not shown) is supported by a terminal member 1 supported by a casing (only the lower casing 132 is shown). (Protruded terminal) 121 and voltage acquisition terminal 123 of voltage measuring device 10 are connected. There are a number of separator voltage measuring protrusions 121 at the upper left and right ends of the fuel cell stack, and each protrusion has a plurality of protruding terminals 121 divided into a plurality of groups and connected to the protruding terminals 121 of each group. The terminal members 1 thus formed are collectively stored in one insulating casing 130.
[0024]
2-4 shows an example of the terminal member 1 used for the fuel cell stack of the present invention. The terminal member 1 is composed of a pair of thin metal plate pieces of the same shape joined at one end, and each thin metal plate piece 1a, 1a has a shape corresponding to the tip portion 11, the elastic support portion 12 and the fulcrum portion 13. The terminal member 1 is formed by punching a single metal thin plate to produce a thin metal plate having a shape in which a pair of terminal members are joined at the ends as shown in FIG. The terminal member 1 can be formed by bending the metal thin plate pieces 1a, 1a at the central portion 1b.
[0025]
When the metal thin plate pieces 1a and 1a are bent, if the central portion 1b is semicircular and a slight gap is provided between the pair of metal thin plate pieces 1a and 1a, the terminal member 1 is formed as shown in FIG. The cross section is substantially U-shaped. In order to insert the voltage measurement terminal 121 of the separator into the gap between the tip portions 11 and the voltage acquisition terminal 123 of the voltage measurement device 10 into the gap between the fulcrum portions 13 due to the substantially U-shaped cross-sectional shape. It is. For reference, the voltage measurement terminal 121 and the voltage acquisition terminal 123 are partially shown in FIG. In order to facilitate the insertion of the terminal, it is preferable that the tip end portion 11 of the terminal member 1 and the open end of the fulcrum portion 13 are slightly expanded as shown in FIG. With this expanded shape, it becomes easy to insert the voltage measurement terminal 121 and the voltage acquisition terminal 123 into the terminal member 1.
[0026]
In this embodiment, the elastic support portion 12 includes a pair of narrow strip portions 12a and 12a that are curved outward. Since each band part 12a, 12a is curved as well as being narrow, when joining to a large number of laminated separators, not only in the laminating direction of the separator but also in displacement in two directions perpendicular to the laminating direction, It can follow by changing easily. In particular, in the case of a fuel cell stack in which a large number of separators are stacked, displacement and misalignment in the stacking direction are unavoidable. Therefore, the terminal member 1 has the elastic support portion 12 that can be easily deformed in the stacking direction. Therefore, the connection between the voltage measurement terminal 121 of the separator and the voltage acquisition terminal 123 of the voltage measurement device 10 can always be reliably ensured.
[0027]
As shown in FIGS. 3 and 4, the fulcrum part 13 has an opening 15 at a position serving as a fulcrum. The opening 15 is aligned with the opening of the voltage acquisition terminal 123 of the voltage measuring device 10, and is joined to the eyelet 18 so as to be freely rotatable. As shown in FIG. 4 (b), the eyelet 18 includes a cylindrical portion 18a to be inserted into the opening 15 of the fulcrum portion 13, and a flange portion 18b for fixing the cylindrical portion 18a. After inserting the cylindrical portion 18a of the eyelet 18 into the opening 15 and then crushing the tip of the cylindrical portion 18a with a tool, flange portions 18b and 18b are formed at both ends of the cylindrical portion 18a, thereby opening the eyelet 18 Fixed to the part 15 in a freely rotatable manner.
[0028]
In order to serve as a fulcrum when the terminal member 1 rotates, the insulating shaft 16 may be passed through the opening of the eyelet 18 or through the opening 15 of the terminal member 1 without using the eyelet 18. . The terminal member 1 can be accurately positioned with respect to the voltage measurement terminal 121 of the separator and the voltage acquisition terminal 123 of the voltage measurement device 10. As the insulating shaft 16, a plastic rod or the like can be used.
[0029]
FIG. 6 shows the relationship between the terminal member 1 connected to the separator voltage measurement terminal 121 and the voltage acquisition terminal 123 of the voltage measurement device 10 and the insulating casing 130 in detail. Each of the insulating casings 130 includes an upper casing 131 and a lower casing 132 made of plastic. The upper casing 131 supports the fulcrum portion 13 of the terminal member 1 connected to the voltage acquisition terminal 123 of the voltage measuring device 10, and the lower casing. 132 supports the tip 11 of the terminal member 1 connected to the voltage measuring terminal 121 of the separator.
[0030]
FIG. 7 is a side view of the insulating casing 130, and FIG. 8 is a side view of the upper casing 131. FIG. 9 is a plan view of the upper casing 131, and FIG. 10 is a rear view of the upper casing 131. As is apparent from FIGS. 8 to 10, the upper casing 131 is integrally formed with the integrally formed main body portion 141 and the front portion of the main body portion 141 to prevent the adjacent terminal members 1 from coming into contact with each other. A comb portion 142 having a plurality of narrow slits 143, and a protrusion 144 integrally formed at the rear portion of the main body portion 141. The pitch of the slits 143 is the same as the pitch in the stacking direction of the terminals 121 and 123 to be connected. The ridge 144 functions as a handle when the casing 130 is rotated. The comb portion 142 is provided with a through hole 146 in the longitudinal direction. The main body 141 is provided with a screw hole 148 that opens to the bottom surface.
[0031]
11 is a side view of the lower casing 132, FIG. 12 is a plan view, FIG. 13 is a bottom view, and FIG. 14 is a rear view. The lower casing 132 is integrally formed with the integrally formed main body portion 151 and the front portion of the main body portion 151, and a plurality of narrow slits 153 for preventing the adjacent terminal members 1 from contacting each other. Comb portion 152 having The pitch of the slits 153 is the same as the pitch of the slits 143. The main body 151 is provided with a long hole 156 having an oval cross section at a position corresponding to the screw hole 148 of the upper casing 131, and a recess 158 for receiving a screw head at an opening in the bottom surface of the long hole 156. Is formed. The comb portion 152 is provided at a position corresponding to the comb portion 142 of the upper casing 131. In addition, the slits 143 and 153 of the comb portions 142 and 152 must be accurately aligned. Therefore, the fixed position of the lower casing 132 with respect to the upper casing 131 can be adjusted in the lateral direction (the stacking direction of the fuel cell stack) by the oblong hole 156 having an oval cross section.
[0032]
As shown in FIG. 7, when the upper casing 131 and the lower casing 132 are screwed together with screws 159, the comb portions 142 and 152 of both are positioned on the same side, and the slits 143 and 153 are aligned. When viewed from above, the state is as shown in the plan view of FIG. 15, and when viewed from below, it is as shown in the bottom view of FIG.
[0033]
FIG. 17 shows a method of connecting a large number of terminal members 1 to the voltage measurement terminal 121 of the separator and the voltage acquisition terminal 123 of the voltage measurement device 10 at once using the insulating casing 130. First, as shown in FIG. 17 (a), with the individual terminal members 1 inserted into the slits of the insulating casing 130, the comb portions 143 of the upper casing 131 are engaged with the rows of voltage acquisition terminals 123, Each voltage acquisition terminal 123 is inserted into a U-shaped gap in the cross section of the fulcrum portion 13 of the terminal member 1. When the opening 15 of the fulcrum 13, the opening 125 of the voltage acquisition terminal 123, and the opening 146 of the upper casing 131 are accurately aligned, the casing 130 that supports the terminal member 1 has the openings 15, 146. It can be rotated as a fulcrum. If necessary, the insulating shaft 16 is inserted into the openings 15 and 146 so as to pass through all the openings 15 and 146 that are continuous in the stacking direction, and the casing 130 that supports the terminal member 1 is made the shaft 16 as an axis. And can be freely rotatable.
[0034]
Next, as shown in FIG. 17 (b), the casing 130 supporting the terminal member 1 is rotated around the shaft 16, the comb portion 152 of the lower casing 132 is engaged with the voltage measuring terminal 121 of the separator, Each voltage measuring terminal 121 is inserted into a U-shaped gap in the cross section of the distal end portion 11 of each terminal member 1. FIG. 17 (c) shows a state in which the voltage measuring terminal 121 of each separator is completely inserted into the U-shaped gap at the tip end portion 11 of each terminal member 1.
[0035]
As is apparent from FIG. 6, the tip portion 11 of each terminal member 1 sandwiches the voltage measuring terminal 121 of the separator, and the fulcrum portion 13 sandwiches the voltage acquisition terminal 123 of the voltage measuring device 10 for each voltage measurement. The terminal 121 and each field voltage acquisition terminal 123 are connected. At this time, the opening portion 15 of the fulcrum portion 13 is aligned with the opening portion 146 of the comb portion 142 of the upper casing 131, and the insulating shaft 16 passes through both of them, so that it is inserted into the slits of the comb portions 142, 152 of the casing 130. The terminal member 1 rotates in a state where the terminal member 1 is accurately positioned, and the tip 11 thereof is securely connected to the voltage measuring terminal 121 of the separator.
[0036]
In a state where the terminal member 1 is connected to the voltage measuring terminals 121 of all the separators and the voltage acquiring terminals 123 of all the voltage measuring devices 10 using the casing 130, the comb pieces 142 and 152 of the casing 130 are combed. Serves as a separator for insulating adjacent terminal members 1. For this reason, the terminal members 1 do not come into contact with each other and an error does not occur in the detected voltage.
[0037]
FIG. 18 shows the details of connecting another terminal member to the voltage measurement terminal of the separator and the voltage acquisition terminal of the voltage measurement device 10. In this example, the voltage acquisition terminal 123 of the voltage measuring device 10 is separate from the protrusion 123 a that acts as a fulcrum of the terminal member 1. Therefore, the fulcrum part 13 of the terminal member 1 has a length that covers both the protruding part 123a and the voltage acquisition terminal 123. In other respects, the terminal member 1 of FIG. 18 is the same as the terminal member of FIG.
[0038]
In order to connect the voltage measurement terminal 121 of the separator and the voltage acquisition terminal 123 of the voltage measurement device 10 with this terminal member 1, first, as shown in FIG. 18 (a), the opening 15 and the protrusion 123a of the terminal member 1 are used. Align with the opening. Next, the terminal member 1 is rotated, and the lower portion of the fulcrum portion 13 of the terminal member 1 sandwiches the voltage acquisition terminal 123, and the distal end portion 11 sandwiches the voltage measurement protruding terminal 121.
[0039]
19 to 21 show another example of the insulating casing. The insulative casing 160 includes an upper casing 161 and a lower casing 162. The lower casing 162 is formed integrally with a main body 151 formed integrally with a front portion of the main body 151, and adjacent terminal members 1 Comb portion 152 having a plurality of narrow slits 163 for preventing contact, and the upper end portion of the open end of comb portion 152 is closed by horizontal portion 157. Therefore, the upper part of the comb part 152 has a slit shape, and the lower part has a comb shape. Since the upper slit 163a needs to have a length sufficient to receive the terminal member 1, the length of the upper slit 163a is substantially the same as the slit 153 of the lower casing 132 shown in FIGS. In other respects, the lower casing 162 is the same as that shown in FIGS. The upper casing 161 is the same as that shown in FIGS. 8 to 10 except that the comb portion is longer by the horizontal portion 157.
[0040]
In order to connect the voltage measurement terminal 121 of the separator and the voltage acquisition terminal 123 of the voltage measurement device 10 by the terminal member 1 using the insulating casing 160, first, as shown in FIG. 1 is inserted into the slits of the upper casing 161 and the lower casing 162 of the insulating casing 160, the comb portion of the upper casing 161 is engaged with the row of voltage acquisition terminals 123, and the fulcrum portion 13 of each terminal member 1 is Each voltage acquisition terminal 123 is inserted into the U-shaped gap in cross section. When the opening 15 of the fulcrum 13, the opening 125 of the voltage acquisition terminal 123, and the opening of the upper casing 161 are accurately aligned, the casing 160 that supports the terminal member 1 supports the openings 15 and 146. And become free to rotate. Since the lower end of the horizontal portion 157 of the lower casing 162 passes through a circular locus D centering on the openings 15 and 146, the horizontal portion 157 does not hit the voltage measuring projection terminal 121 when the casing 160 is rotated. . Due to such a structure, the tip 11 of the terminal member 1 can be connected to the voltage measuring protruding terminal 121 simply by rotating the casing 160.
[0041]
When the terminal member 1 is detached, the casing 160 may be rotated in the reverse direction. Since the distal end portion 11 of the terminal member 1 engages with the horizontal portion 157 of the lower casing 162, the terminal member 1 also rotates simultaneously. Therefore, all the terminal members 1 can be removed by one operation.
[0042]
【The invention's effect】
Since the fuel cell stack according to the present invention includes an insulating casing having a plurality of partitions for supporting individual terminal members in an insulated state, it is possible not only to reliably prevent contact between adjacent terminal members but also an insulating casing. Can support a plurality of terminal members at the same time, and can reliably connect the protruding terminals for voltage measurement of a number of thin metal plate separators and the voltage acquisition terminals of the voltage measuring device in one operation. . Thereby, the trouble of connecting each terminal with a cable with a connector as in the prior art can be saved, and a fuel cell stack excellent in handleability can be obtained.
[0043]
Also, an integrated unit consisting of a tip part connected to the protruding terminal of the separator, an elastic support part consisting of a narrow band part connected to the tip part, and a fulcrum part connected to the elastic support part and connected to the voltage acquisition terminal. By using the terminal member having the structure, it is possible to cope with the relative positional deviation between the tip portion and the fulcrum portion. Therefore, when the terminal member is connected to the protruding terminal for voltage measurement of the separator and the voltage acquisition terminal of the voltage measuring device, even if there are variations or displacements in the stacking direction position of the separator, they can be absorbed. it can. In this way, large displacement can be reliably absorbed even if the fuel cell stack vibrates or heat expands due to heat generation, which may result in poor connection or excessive stress applied to the voltage measurement terminal. And a highly reliable fuel cell stack. Such a feature is particularly important in a fuel cell stack having tens to hundreds of separators for high output.
[0044]
Insulative casing plural The partition is Comb teeth Because it is formed by Comb teeth By inserting the terminal member into each of the gaps, the positioning of the terminal member can be performed easily and reliably, and the contact of the plurality of terminal members can also be reliably prevented. Moreover, since the upper casing and the lower casing of the insulating casing can be fixed and adjusted in the stacking direction, the gap in the stacking direction between the protruding terminal for voltage measurement of the separator and the voltage acquisition terminal of the voltage measuring device is absorbed Can do.
[0045]
A structure in which the fulcrum portion of the terminal member is engaged with the comb teeth of the upper casing, the tip portion is engaged with the comb teeth of the lower casing, and the elastic support portion is not substantially engaged with any of the upper casing and the lower casing. Thus, even if there is a misalignment in the stacking direction between the protruding terminal for voltage measurement of the separator and the voltage acquisition terminal of the voltage measuring device, it can be absorbed. Further, by closing the upper part of the slit of the lower casing, the terminal member can be attached and detached with a single rotation operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial perspective view showing a fuel cell stack in which a terminal member is connected to a voltage measurement terminal of a separator and a voltage acquisition terminal of a voltage measurement device using an insulating casing.
FIG. 2 is a front view showing an example of a terminal member preferable for use in the fuel cell stack of the present invention.
FIG. 3 is a development view showing a state in which the terminal member of FIG. 2 is developed at a crease;
4 is a cross-sectional view of the terminal member of FIG. 2, wherein (a) is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2, and (b) is a schematic view of eyelets attached to the terminal member.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
FIG. 6 is a partially enlarged view showing details of a fuel cell stack in which a terminal member is connected to a voltage measurement terminal of a separator and a voltage acquisition terminal of a voltage measurement device using an insulating casing, and (a) is a connection diagram; The state is shown, and (b) shows its disassembled state.
FIG. 7 is a side view showing an insulating casing to which a terminal member is attached.
FIG. 8 is a side view showing the upper casing.
FIG. 9 is a plan view showing an upper casing.
FIG. 10 is a rear view showing the upper casing.
FIG. 11 is a side view showing the lower casing.
FIG. 12 is a plan view showing a lower casing.
FIG. 13 is a bottom view showing the lower casing.
FIG. 14 is a rear view showing the lower casing.
FIG. 15 is a plan view showing a casing formed by screwing an upper casing and a lower casing.
FIG. 16 is a bottom view showing a casing formed by screwing an upper casing and a lower casing.
FIG. 17 is a schematic view showing a method of connecting a terminal member mounted on an insulating casing to a voltage acquisition terminal and a voltage measurement terminal, wherein (a) is for acquiring the voltage along the upper comb part of the casing. (B) shows the state of rotating the terminal member attached to the casing around the shaft of the fulcrum part engaged with the voltage acquisition terminal, and (c) shows the state attached to the casing. The state where the rotation of the terminal member is completed and the terminal member is connected to the voltage measuring terminal together with the lower comb portion of the separator is shown.
FIG. 18 is a partial enlarged view showing the details of connecting another terminal member to the voltage measurement terminal of the separator and the voltage acquisition terminal of the voltage measurement device, (a) shows a state before connection; (b) shows the connected state.
FIG. 19 is a plan view showing another example of the lower casing of the present invention.
20 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
FIG. 21 is a partially enlarged view showing details of connecting the terminal member to the voltage measurement terminal of the separator and the voltage acquisition terminal of the voltage measurement device using another casing of the present invention shown in FIGS. 19 and 20; , (A) shows the state before connection, and (b) shows the connection state.
FIG. 22 is a front view showing a cell structure constituting the fuel cell stack.
[Explanation of symbols]
1 ... Terminal member
1a: One of a pair of thin metal plate pieces integrally constituting a terminal member
1b ・・・ Fold
10 ... Voltage measuring device
11 ・・・ Tip
12 ... Elastic support
12a ・・・ Narrow strip
13 ... fulcrum
15 ... Opening
16 ... Insulating shaft
18 ...
121 ・・・ Separator voltage measurement terminal
123 ・・・ Voltage acquisition terminal of voltage measuring device
123a ... Projection that acts as a fulcrum for the terminal member
130, 160 ... casing
131, 161 ... Upper casing
132,162 ... Lower casing
141, 151 ... body part
142, 152 ... Comb
143, 153 ... Slit
144 ... ridge
156 ... Long hole
157 ・・・ Horizontal part
158 ... recess for receiving screw head
159 ... Screw

Claims

In a fuel cell stack formed by laminating a plurality of unit fuel cells via a separator, (a) a voltage measuring protruding terminal provided on the outer periphery of the separator, and a voltage acquiring terminal of the voltage measuring device. A plurality of terminal members to be connected; and (b) an insulating casing having a plurality of partitions for supporting the individual terminal members in an insulated state , wherein the terminal member is connected to a protruding terminal of the separator. And an elastic support part that can be easily deformed in the stacking direction, and a fulcrum part that is connected to the elastic support part and connected to the voltage acquisition terminal. It has an integral structure, and the fulcrum part has an opening part that is aligned with an opening part provided in the voltage acquisition terminal and serves as a fulcrum for rotatably fixing the terminal member to the voltage acquisition terminal. Characteristic fuel Pond stack.

2. The fuel cell stack according to claim 1 , wherein the terminal member has a substantially U-shaped cross section, the tip end portion is connected so as to sandwich the protruding terminal of the separator, and the fulcrum portion is A fuel cell stack, wherein the fuel cell stack is connected so as to sandwich the voltage acquisition terminal.

3. The fuel cell stack according to claim 1 , wherein the elastic support portion of the terminal member includes a pair of outwardly curved bands. 4.

The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3 , wherein the plurality of partitions of the casing are formed of comb teeth .

The fuel cell stack according to claim 4, wherein the insulating casing, that each have a comb, consisting of a lower casing for supporting the front end portion of the upper casing and the terminal member supporting the fulcrum portion of said terminal member A fuel cell stack characterized by

6. The fuel cell stack according to claim 5 , wherein a portion close to the upper casing among the open ends of the comb teeth of the lower casing is closed to form a slit .

7. The fuel cell stack according to claim 5 , wherein a screw hole is provided in the upper casing and the lower casing, and one of the holes is a long hole. A fuel cell stack, wherein a relative position with respect to the lower casing is adjustable in a longitudinal direction of the fuel cell stack .

8. The fuel cell stack according to claim 5 , wherein a fulcrum portion of the terminal member engages with a comb tooth of the upper casing, a tip portion engages with a comb tooth of the lower casing, and is elastically supported. The part is not substantially engaged with any of the upper casing and the lower casing.

9. The fuel cell stack according to claim 1 , wherein the opening of the voltage acquisition terminal and the opening of the fulcrum of the terminal member are rotatably engaged by eyelets. And fuel cell stack.

10. The fuel cell stack according to claim 8 , wherein a fulcrum portion of the terminal member engaged with the voltage acquisition terminal is engaged with comb teeth of the upper casing, and a tip end portion of the terminal member is engaged with the lower portion. The tip of the terminal member is engaged with the voltage measurement terminal of the separator by engaging with the comb teeth of the casing and rotating the casing with the opening of the voltage acquisition terminal as a fulcrum. And fuel cell stack.

In a fuel cell stack formed by laminating a plurality of unit fuel cells with a separator interposed therebetween, (a) a voltage measuring protruding terminal provided on the outer periphery of the separator and a voltage acquiring terminal of the voltage measuring device. A plurality of terminal members to be connected; and (b) an insulating casing having a plurality of partitions for supporting the individual terminal members in an insulated state, and engaging the voltage acquisition terminals with the terminal members, By rotating the casing with the voltage acquisition terminal as a fulcrum, the terminal member is engaged with the voltage measurement terminal of the separator, thereby connecting the voltage acquisition terminal and the voltage measurement terminal. Fuel cell stack.