JP6933084B2 - A combination of a fuel cell and a cell connector for detecting the voltage of the fuel cell. - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池セルと該燃料電池セルの電圧検知のためのセルコネクタとの組み合わせ体に関する。 The present invention relates to a combination of a fuel cell and a cell connector for voltage detection of the fuel cell.
燃料電池は、通常、単セルと称される燃料電池セルの複数個が積層したスタック構造として構成されている。単セルである燃料電池セルは、電解質膜と、電解質膜の一方の面側に設けられるアノードと電解質膜の他方の面側に設けられるカソードで構成される膜電極接合体(MEA)を有し、平面略矩形状に形成されている。そして、燃料電池セルはアノードおよびカソードを挟む一対のセパレータを備えている。 The fuel cell is usually configured as a stack structure in which a plurality of fuel cell cells called a single cell are stacked. A fuel cell, which is a single cell, has a membrane electrode assembly (MEA) composed of an electrolyte membrane, an anode provided on one surface side of the electrolyte membrane, and a cathode provided on the other surface side of the electrolyte membrane. , The plane is formed in a substantially rectangular shape. The fuel cell is provided with an anode and a pair of separators sandwiching the cathode.
セパレータは、アノードに水素ガス等の燃料ガスを供給する通路と、カソードに酸素ガス等の酸化剤ガスを供給する通路とを有している。セパレータは、セル電極としての機能を有し、燃料電池セルの電圧検知のために、端子を備えたセルコネクタがセパレータの一部(発電領域から外側に延在する部分)に取り付けられる。燃料電池セルにそのようなセルコネクタを取り付けるための取り付け構造の一例が、特許文献1に記載されている。
The separator has a passage for supplying a fuel gas such as hydrogen gas to the anode and a passage for supplying an oxidizing agent gas such as oxygen gas to the cathode. The separator has a function as a cell electrode, and a cell connector having a terminal is attached to a part of the separator (a portion extending outward from the power generation region) for voltage detection of a fuel cell.
特許文献1にも記載されるように、燃料電池セルにセルコネクタを取り付けるための従来構造は、セパレータの発電領域から延在する領域にほぼ90度で交差する側辺部と底辺部とを備えたL字状の切欠き部を形成するとともに、セルコネクタ側は、前記切欠き部の側辺部に当接する側辺領域と前記切欠き部の底辺部に嵌合する先端領域とを有し、セパレータの前記切欠き部の底辺部に、セルコネクタの先端領域を落とし込むようにして嵌合させることで、両者を一体に組み付けるようになっている。セルコネクタがセパレータに嵌入する部分には、端子が取り付けられている。
As described in
従来の燃料電池セルに対するセルコネクタの取り付け構造では、セパレータ側の前記切欠き部の底辺部は直線状であり、そこに対向することとなるセルコネクタの先端領域の部分も、前記底辺部に平行かつ直線状の形状となっている。そのために、セルコネクタをセパレータの切欠き部内に落とし込んで組み付けるときに、長さのある直線状部分同士が対向する姿勢となるのを避けられない。そのために、セパレータの面方向に正確に平行な姿勢でセルコネクタを落とし込まないと、セパレータの前記切欠き部の底辺部とセルコネクタの前記直線状の先端領域部分との間に大きく干渉する部分が生じ、セパレータに対するセルコネクタの先端領域の挿入が満足に進行しないことが起こり得る。そのために、両者の組み付け操作には、十分な注意を払って行う必要があり、実作業での大きな作業負担となっている。 In the conventional structure for attaching the cell connector to the fuel cell, the bottom portion of the notch portion on the separator side is linear, and the portion of the tip region of the cell connector facing the bottom portion is also parallel to the bottom portion. And it has a linear shape. Therefore, when the cell connector is dropped into the notch of the separator and assembled, it is inevitable that the long linear portions face each other. Therefore, unless the cell connector is dropped in a posture that is exactly parallel to the surface direction of the separator, a portion that greatly interferes between the bottom portion of the notch portion of the separator and the linear tip region portion of the cell connector. , And the insertion of the tip region of the cell connector into the separator may not proceed satisfactorily. Therefore, it is necessary to pay sufficient attention to the assembly operation of both, which is a heavy work load in the actual work.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、燃料電池セルのセパレータに対する電圧検知のためのセルコネクタの組み付けを比較的に用意に行い得るようにした、燃料電池セルと該燃料電池セルの電圧検知のためのセルコネクタとの組み合わせ体を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the fuel cell and the fuel cell are relatively easily assembled with a cell connector for voltage detection on the separator of the fuel cell. An object of the present invention is to provide a combination with a cell connector for cell voltage detection.
本発明による組み合わせ体は、燃料電池セルと該燃料電池セルの電圧検知のためのセルコネクタとの組み合わせ体であって、前記燃料電池セルを構成するセパレータは、前記セルコネクタの取り付け部である側辺部と該側辺部の下端から90度で折曲する底辺部とを持つL字状の切欠き部を有し、前記セルコネクタは、前記セパレータの前記側辺部に嵌合する側辺領域と前記底辺部に嵌合する先端領域とを有し、前記先端領域における前記セパレータへの組み付け時にセパレータの前記底辺部に最初に当接することとなる先端部の角度が鋭角とされている、ことを特徴とする。 The combination according to the present invention is a combination of a fuel cell and a cell connector for voltage detection of the fuel cell, and the separator constituting the fuel cell is the side where the cell connector is attached. The cell connector has an L-shaped notch having a side portion and a bottom portion that bends at 90 degrees from the lower end of the side portion, and the cell connector is a side side that fits into the side portion of the separator. It has a region and a tip region that fits into the bottom portion, and the angle of the tip portion that first comes into contact with the bottom portion of the separator when assembled to the separator in the tip region is an acute angle. It is characterized by that.
本発明による組み合わせ体では、両者の組み付け時に、セパレータのL字状の切欠き部における底辺部に対向することとなるセルコネクタの先端領域は、セパレータへの組み付け時にセパレータの底辺部に最初に当接することとなる先端部の角度が鋭角とされている。そのために、組み付け作業に、セルコネクタの鋭角となった先端部が、セパレータの切欠き部における底辺部に最初に接触しかつ入り込むようになるので、組み付け時にセルコネクタがセパレータの面方向に正確に平行でなく少し傾斜している姿勢であっても、両者は大きな干渉を起こすことなく、セルコネクタは姿勢を自己矯正しながら、スムーズにセパレータの切欠き部内に入り込んでいくことができる。それにより、本発明による組み合わせ体では、セパレータに対する電圧検知のためのセルコネクタの組み付けが極めて容易となり、組み付け作業の省力化がもたらされる。 In the combination according to the present invention, the tip region of the cell connector, which faces the bottom of the L-shaped notch of the separator when both are assembled, first hits the bottom of the separator when assembling to the separator. The angle of the tip that comes into contact is an acute angle. Therefore, during the assembly work, the acute-angled tip of the cell connector first comes into contact with and enters the bottom of the notch of the separator, so that the cell connector accurately faces the surface of the separator during assembly. Even if the posture is not parallel but slightly tilted, the cell connector can smoothly enter the notch of the separator while self-correcting the posture without causing great interference between the two. As a result, in the combination according to the present invention, assembling the cell connector for voltage detection to the separator becomes extremely easy, and labor saving in the assembling work is brought about.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、燃料電池セルにおけるセパレータの一部を示す側面図である。セパレータ1は、従来公知の図示しない膜電極接合体(MEA)のアノードおよびカソードを挟むようにして配置されている。セパレータ1における発電面よりも外側に延在する部分には、L字状の切欠き部10が形成されており、後記するように、この切欠き部10には電圧検知のためのセルコネクタ50が組み付けられる。切欠き部10は、セパレータ1の上辺2から45度の角度で下方に向けて傾斜する側辺部11と、前記側辺部11の下端から90度の角度で上方に向けて立ち上がる底辺部12とで構成される。
FIG. 1 is a side view showing a part of a separator in a fuel cell. The
図2は、前記セパレータ1における切欠き部10に組み付けられる電圧検知のためのセルコネクタ50を説明する概略的な斜視図である。セルコネクタ50は、扁平なケーシング51を備える。ケーシング51の側面視での形状は、セパレータ1を備えた燃料電池セルの形状に応じて決定されるが、少なくとも直線状の側辺領域52と、該側辺領域52の先端側である先端領域53とを有し、前記先端領域53の先端部54、すなわち、後記するように、セパレータへ1の組み付け時に切欠き部10の底辺部12に最初に当接することとなる先端部54の角度が、セパレータ1の切欠き部10における側辺部11と底辺部12とがなす角度(90度)よりも小さい鋭角αとされている。必要な強度を確保できる等の観点から、好ましい角度αは、65度〜68度である。
FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating a
ケーシング51の内部には空間領域が形成されており、そこには端子55が配置されている。また、側辺領域52の下端部には、前記セパレータ1の切欠き部10における側辺部11が入り込むことのできる隙間56が側辺領域52の全長にわたって形成されており、先端領域53にも、前記セパレータ1の切欠き部10における底辺部12が入り込むことのできる隙間57が形成されている。前記端子55は、セルコネクタ50がセパレータ1に組み付けられた状態で、セパレータ1の切欠き部10における底辺部12の一部を挟み込むことができる部位に配置されており、端子55の後端部には図示しない導電線が接続している。
A space region is formed inside the
図1に示したセパレータの切欠き部10にセルコネクタ50を組み付けるときの手順を説明する。セルコネクタ50をセパレータ1の上方に位置させて、その側辺領域52に形成された隙間56内に、セパレータ1の切欠き部10における側辺部11が嵌入した状態とする。その姿勢で、セルコネクタ50を側辺部11に沿って、下方に向けて押し込むようにスライドさせる。下方への移動によって、セルコネクタ50の先端領域53の前記先端部54が、切欠き部10の底辺部12に最初に到達する。
The procedure for assembling the
セルコネクタ50の姿勢がセパレータ1の面方向に平行な姿勢であれば、何の干渉もなく、さらに下方に向けて移動していき、セルコネクタ50の先端領域53に形成された隙間57内に、円滑にセパレータ1の切欠き部10における底辺部12の領域の一部が入り込んだ状態となる。その状態が図3に示される。そして、さらに下方に落とし込むことにより、図4に示される最終の取り付け位置、すなわち、セルコネクタ50に内装されている端子55がセパレータ1の切欠き部10における底辺部12を挟持した状態となり、セパレータ1とセルコネクタ50は電気的に接続される。
If the posture of the
図3に示される状態において、セルコネクタ50の姿勢がセパレータ1の面方向からわずかに傾斜している状態であったとする。この場合、両者は挿入に対して干渉領域を持つこととなる。しかし、セパレータ1とセルコネクタ50との最初の接触部位は、セルコネクタ50の鋭角とされた先端部54であり、その干渉領域は狭い範囲である。そのために、挿入が大きく阻害されるようなことは生じない。また、挿入が進むにつれてセルコネクタ50の先端領域53に形成された隙間57がセパレータ1に面する領域は次第に大きくなっていくので、傾斜した姿勢もしたいに正しい姿勢に矯正される。
In the state shown in FIG. 3, it is assumed that the posture of the
図5は、従来のセルコネクタ50aを用いた場合での、図3に相当する図である。図5に示すように、従来のセルコネクタ50aではその先端領域53aの先端部54aの形状は、鋭角ではなく、側辺領域52に直交する平坦な先端面53aとなっている。その形状のセルコネクタ50aを、図1に示したセパレータ1に、本実施の形態のセルコネクタ50と同様にして組み付けた場合、挿入の最初の段階で、先端領域53aの直線状の先端部54aの全長手方向が、セパレータ1の切欠き部10の底辺部12に対向する姿勢となる。セルコネクタ50aの姿勢がセパレータ1の面方向に平行な姿勢であれば、挿入はスムーズに進行するが、セルコネクタ50aの姿勢がセパレータ1の面方向にわずかに傾斜している状態となったときには、先端部54aの全長域が切欠き部10の底辺部12に干渉する姿勢となってしまい、それ以上の挿入が極めて困難となる。無理に押し下げようとすると、破損が生じかねない。本実施の形態の組み合わせ体では、そのような不都合が生じるのを、完全に回避することができる。
FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 3 when the
なお、本実施の形態において、セパレータ1に形成する切欠き部10での側辺部11と底辺部12とがなす角度は90度であり、コネクタ50における前記先端部54の角度は鋭角としている。セパレータ1の切欠き部10における側辺部11と底辺部12とがなす角度が鈍角(例えば120度程度)の場合、コネクタ50における前記先端部54の角度が鋭角であれば、また、前記先端部54の角度が90度の場合であっても、セパレータ1に対するコネクタ50の組み付けはスムーズに進行する。しかし、セパレータ1の切欠き部10における側辺部11と底辺部12とがなす角度が鈍角であると、組み付け後に、セルコネクタ50が側辺部11から離間する方向にスライドする恐れがあるので好ましくない。
In the present embodiment, the angle formed by the
また、組み付け時に、セルコネクタ50の挿入方向での位置決めが適切に行えるように、セパレータ1とセルコネクタ50との間に、挿入方向に対する適宜のストッパー(突き当て部)を設けておくことは有効である。
Further, it is effective to provide an appropriate stopper (butting portion) with respect to the insertion direction between the
また、図示の実施の形態では、1個のセルコネクタ50の場合を説明したが、複数個の単セルを積層したスタック構造としての燃料電池に対して、セルコネクタ50を用いる場合には、図2に示したセルコネクタ50を適数個だけ並列に配置した構造として用いることもでき、その構造も本発明の範囲に含まれる。
Further, in the illustrated embodiment, the case of one
1…セパレータ、
10…L字状の切欠き部、
11…切欠き部の側辺部、
12…切欠き部の底辺部、
50…電圧検知のためのセルコネクタ、
51…セルコネクタのケーシング、
52…セルコネクタの側辺領域、
53…セルコネクタの先端側である先端領域、
54…先端領域の先端部、
55…端子、
56…セルコネクタの側辺領域に形成された隙間、
57…セルコネクタの先端領域に形成された隙間、
α…セルコネクタの先端部がなす角度。
1 ... Separator,
10 ... L-shaped notch,
11 ... Side of the notch,
12 ... The bottom of the notch,
50 ... Cell connector for voltage detection,
51 ... Cell connector casing,
52 ... Side area of cell connector,
53 ... Tip area on the tip side of the cell connector,
54 ... The tip of the tip region,
55 ... Terminal,
56 ... A gap formed in the side area of the cell connector,
57 ... A gap formed in the tip region of the cell connector,
α: The angle formed by the tip of the cell connector.
Claims (1)
前記燃料電池セルを構成するセパレータは、前記セルコネクタの取り付け部である側辺部と該側辺部の下端から90度で折曲する底辺部とを持つL字状の切欠き部を有し、
前記セルコネクタは、前記セパレータの前記側辺部に嵌合する側辺領域と前記底辺部に嵌合する先端領域とを有し、前記先端領域における前記セパレータへの組み付け時にセパレータの前記底辺部に最初に当接することとなる先端部の角度が鋭角とされている、
ことを特徴とする燃料電池セルとセルコネクタとの組み合わせ体。 A combination of a fuel cell and a cell connector for voltage detection of the fuel cell.
The separator constituting the fuel cell has an L-shaped notch having a side portion that is a mounting portion of the cell connector and a bottom portion that bends at 90 degrees from the lower end of the side side portion. ,
The cell connector has a side side region that fits into the side side portion of the separator and a tip region that fits into the bottom portion, and when assembled to the separator in the tip region, the cell connector is attached to the bottom portion of the separator. The angle of the tip that comes into contact first is an acute angle,
A combination of a fuel cell and a cell connector.
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