セルコネクタユニット

本発明は、セルコネクタユニットに関し、例えば、燃料電池のセル積層体に接続されるセルコネクタユニットに関する。

セルコネクタを介して燃料電池のセルを電圧計測装置に接続し、所定のセルの間の電圧を計測することで、例えば、故障などしたセルコネクタを発見している。このとき、燃料電池のセルは数百枚存在する場合があるため、1つのセルに夫々セルコネクタを接続することは困難である。そこで、特許文献1に開示されているような、複数のセルに夫々接続される接続端子を一つのハウジングに設けたセルコネクタユニットを用いることが提案されている。

特開2012−124166号公報

燃料電池のセルを積層する際には、セルの厚さ誤差やセルの組み付け誤差によって、予め設定された位置に対して隣接するセル相互に位置ズレが生じる場合がある。そのため、例えば、隣接するセル相互の位置ズレを許容できるように、各セルに接続される一つ一つのセルコネクタを連結してセルコネクタユニットを構成することも一案ではある。しかし、複数のセルコネクタユニットの中から、故障などしたセルコネクタを含む特定のセルコネクタユニットを探し出すことは困難である。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、複数のセルコネクタユニットの中から特定のセルコネクタユニットを容易に探し出すことが可能なセルコネクタユニットを実現する。

本発明の一態様に係るセルコネクタユニットは、燃料電池のセル積層体に接続されるセルコネクタユニットであって、 前記セルコネクタユニットは、前記セル積層体のセルに接続されるセルコネクタを複数有し、前記セル積層体に接続された状態で複数のセルコネクタが前記セルの積層方向で並ぶように連結されており、 前記セルの積層方向で両端に配置されるセルコネクタのうち、一方のセルコネクタにユニット判別用の突起部が設けられ、他方のセルコネクタに前記突起部が設けられておらず、前記両端に配置されるセルコネクタの間のセルコネクタの全てには、前記突起部が設けられている、又は前記突起部が設けられていない。 このような構成により、複数のセルコネクタユニットの境界に、突起部が設けられたセルコネクタと突起部が設けられていないセルコネクタとが隣接して配置され、複数のセルコネクタユニットの境界を容易に認識することができる。そして、認識した複数のコネクタユニットの境界に基づけば、特定のセルコネクタユニットを複数のセルコネクタユニットの中から容易に探し出すことができる。

上述のセルコネクタユニットにおいて、前記突起部は、前記セルコネクタユニットを前記セル積層体に接続するときに作業者が把持する把持部であることが好ましい。 このような構成により、セルコネクタユニットを燃料電池のセル積層体に接続する作業が容易である。

本発明によれば、複数のセルコネクタユニットの中から特定のセルコネクタユニットを容易に探し出すことが可能なセルコネクタユニットを実現することができる。

実施の形態のセルコネクタユニットを用いて燃料電池におけるセルの間の電圧を計測する様子を模式的に示す図である。

実施の形態のセルコネクタユニットが燃料電池におけるセル積層体に接続された状態を模式的に示す斜視図である。

実施の形態のセルコネクタユニットが燃料電池のセル積層体に接続される様子を模式的に示す斜視図である。

実施の形態のセルコネクタユニットのハウジングの構成を模式的に示す斜視図である。

実施の形態のセルコネクタユニットのハウジングの構成を模式的に示す側面図である。

実施の形態のセルコネクタユニットのセルコネクタを燃料電池のセルに接続した状態を模式的に示す正面図である。

実施の形態のセルコネクタユニットにおけるセルコネクタの接続端子を模式的に示す斜視図である。

実施の形態のセルコネクタユニットにおけるセルコネクタの接続端子の把持部で燃料電池のセルにおけるセパレータの接続端子を把持した状態を模式的に示す平面図である。

実施の形態のセルコネクタユニットが燃料電池のセル積層体に間違った向きで接続された状態を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

図1は、本実施の形態のセルコネクタユニットを用いて燃料電池におけるセルの間の電圧を計測する様子を模式的に示す図である。図1に示すように、セルコネクタユニット1は、接続ケーブル2を介して電圧計測装置3と接続されており、燃料電池4におけるセル積層体5のセル6の間の電圧を計測するために、当該セル積層体5に接続される。

先ず、本実施の形態のセルコネクタユニット1が接続される燃料電池4の構成を説明する。図2は、本実施の形態のセルコネクタユニットが燃料電池におけるセル積層体に接続された状態を模式的に示す斜視図である。図3は、本実施の形態のセルコネクタユニットが燃料電池のセル積層体に接続される様子を模式的に示す斜視図である。なお、説明を明確にするために、図2に示すように、燃料電池4の前後方向、左右方向及び上下方向を規定するが、燃料電池4の使用形態によって、適宜、変更される。

図1及び図2に示すように、燃料電池4は、燃料電池4の前後方向で複数のセル6が積層されたセル積層体5を備えている。そして、セル積層体5は、筐体7内に収容されている。セル6は、詳細な図示は省略するが、イオン交換膜から成る電解質膜をアノードとカソードとで燃料電池4の前後方向から挟み込み、さらに電解質膜を挟み込んだアノード及びカソードを一対のセパレータ8で燃料電池4の前後方向から挟み込んで構成されている。ちなみに、セパレータ8は、例えば、導電平板であるため、隣接するセル6のセパレータ8の間には、絶縁膜9(図6)が介在されており、隣接するセル6同士の短絡が抑制されている。なお、図6では、絶縁膜9が配置される領域をハッチングで示している。

図3に示すように、一対のセパレータ8のうち少なくとも一方のセパレータ8は、接続端子8aを備えている。接続端子8aには、セルコネクタユニット1を構成するセルコネクタ10が電気的に接続される。接続端子8aは、例えば、セパレータ8におけるセルコネクタユニット1のセルコネクタ10が嵌合される凹部8bを囲むように絶縁膜9から露出する導電部である。本実施の形態では、セルコネクタ10を挿抜する際の作業性を考慮して、凹部8bは、セパレータ8における上面の左側部分に形成されており、セパレータ8の上側に向かうに従って当該セパレータ8の右側に向かうように傾斜している。

次に、本実施の形態のセルコネクタユニット1の構成を説明する。図4は、本実施の形態のセルコネクタユニットのハウジングの構成を模式的に示す斜視図である。図5は、本実施の形態のセルコネクタユニットのハウジングの構成を模式的に示す側面図である。図6は、本実施の形態のセルコネクタユニットのセルコネクタを燃料電池のセルに接続した状態を模式的に示す正面図である。図7は、本実施の形態のセルコネクタユニットにおけるセルコネクタの接続端子を模式的に示す斜視図である。図8は、本実施の形態のセルコネクタユニットにおけるセルコネクタの接続端子の把持部で燃料電池のセルにおけるセパレータの接続端子を把持した状態を模式的に示す平面図である。なお、説明を明確にするために、図4に示すように、セルコネクタユニット1の前後方向、左右方向及び上下方向を規定するが、セルコネクタユニット1の使用形態によって、適宜、変更される。

図4及び図5に示すように、セルコネクタユニット1は、セルコネクタ10として第1のセルコネクタ10a及び第2のセルコネクタ10bを組み合わせて連結されている。なお、第1のセルコネクタ10aと第2のセルコネクタ10bとの違いはハウジングの形状のみであるので、図4及び図5では、第1のセルコネクタ10a及び第2のセルコネクタ10bのハウジングのみを示している。

図6に示すように、第1のセルコネクタ10aは、ハウジング11及び接続端子12を備えている。図4及び図5に示すように、ハウジング11は、薄い板状形状を基本形態とする絶縁部材から成り、例えば、ポリブチレンテレフタレートや液晶ポリマーなどの熱可塑性樹脂を射出成型して形成される。このようなハウジング11は、貫通部11a、係合雄部11b、係合雌部11c、凸部11d、スリット部11e及び突起部11fを備えている。貫通部11aは、ハウジング11における上下方向の略中央で左右方向に貫通している。

係合雄部11bは、第1のセルコネクタ10aを隣接する第1のセルコネクタ10a又は隣接する第2のセルコネクタ10bと連結する際に用いられる。係合雄部11bは、例えば、ハウジング11の上下方向に間隔を開けて、ハウジング11の後側面から突出している。そして、係合雄部11bは、ハウジング11の前後方向に延在する第1の部分11g及び当該第1の部分11gの後端部からハウジング11の上下方向に延在する第2の部分11hを備えている。

本実施の形態では、上側の係合雄部11bの第2の部分11hが第1の部分11gの後端部から上側に向かって延在し、下側の係合雄部11bの第2の部分11hが第1の部分11gの後端部から下側に向かって延在している。但し、第2の部分11hは、ハウジング11の上下方向に延在していればよい。

係合雌部11cは、係合雄部11bが挿入される挿入部11i及び切り欠き部11jを備えている。挿入部11iには、ハウジング11の右側から隣接する第1のセルコネクタ10aにおける係合雄部11bの第2の部分11hが挿入される。挿入部11iは、例えば、ハウジング11の上下方向において貫通部11aを挟むように配置されている。そして、挿入部11iは、ハウジング11の左右方向から見て略矩形状を基本形態としており、ハウジング11の右側面から当該ハウジング11の左側に向かって延在している。但し、挿入部11iは、係合雄部11bの第2の部分11hが挿入可能な空間であればよい。

切り欠き部11jには、ハウジング11の右側から隣接する第1のセルコネクタ10aにおける係合雄部11bの第1の部分11gが挿入される。切り欠き部11jは、例えば、ハウジング11の前側面に形成されており、ハウジング11の右側面から当該ハウジング11の左側に向かって延在している。この切り欠き部11jは、挿入部11iと連通している。

図6に示すように、凸部11dは、ハウジング11の左側に形成されており、燃料電池4のセル6におけるセパレータ8の凹部8bに嵌合される。そのため、凸部11dは、セパレータ8の凹部8bと対応する形状に形成されている。

スリット部11eは、ハウジング11の左側で凸部11dを囲むように形成されている。言い換えると、ハウジング11の上面、左側面及び下面で連続するように、ハウジング11の前後方向の略中央で当該ハウジング11の上下方向に延在するスリット部11eを形成することで、ハウジング11の左側に凸部11dを形成している。このようなスリット部11eには、ハウジング11の凸部11dが燃料電池4のセル6におけるセパレータ8の凹部8bに嵌合される際に、セパレータ8の接続端子8aが挿入される。

突起部11fは、セルコネクタユニット1を他のセルコネクタユニット1と判別するために、ハウジング11の上面及び下面の少なくとも一方から当該ハウジング11の上下方向に突出している。突起部11fは、例えば、ハウジング11の上面における右端部から上側に向かって突出している。但し、突起部11fは、セルコネクタ10の連結を阻害しない位置であり、且つセルコネクタユニット1をセル積層体5に接続した際に視認性が良好な位置に配置されていればよい。

図7に示すように、接続端子12は、燃料電池4のセル6におけるセパレータ8の接続端子8aを把持する把持部12a、接続ケーブル2の一方の端部をカシメ固定するカシメ部12b、及び把持部12aとカシメ部12bとを連結する連結部12cを備えている。このような接続端子12は、ハウジング11の貫通部11aの内部で固定されている。但し、本実施の形態の接続端子12は、接続ケーブル2をカシメ固定しているが、固定手段は限定されない。

接続端子12の把持部12aは、ハウジング11の前後方向から見て、ハウジング11における凸部11dの左側面から突出してスリット部11eに到達しており、図8に示すように、ハウジング11のスリット部11eに挿入されたセパレータ8の接続端子8aを前後方向から挟み込む。接続端子12のカシメ部12bにカシメ固定された接続ケーブル2は、ハウジング11の貫通部11aにおける右端部から突出しており、他方の端部が電圧計測装置3に接続されている。なお、図8では、接続端子12の把持部12aとセパレータ8の接続端子8aとの接続状態が明確になるように、ハウジング11は二点鎖線で示している。

第2のセルコネクタ10bは、ハウジング11の係合雄部11b及び突起部11fが省略されていることを除いて、第1のセルコネクタ10aと等しい構成とされている。そのため、重複する説明は省略し、以下の説明では、第1のセルコネクタ10aと共通の要素には共通の符号を用いて説明する。

このような第1のセルコネクタ10a及び第2のセルコネクタ10bを組み合わせてセルコネクタユニット1を構成する場合、例えば、複数(本実施の形態では4つ。但し、個数は限定されない。)の第1のセルコネクタ10aが一群として連結され、最も後側の第1のセルコネクタ10aに第2のセルコネクタ10bが連結される。つまり、第2のセルコネクタ10bは、セルコネクタユニット1の最も後側に配置される。

その結果、セルコネクタユニット1は、セルコネクタユニット1の最も前側のセルコネクタ10に突起部11fが設けられ、セルコネクタユニット1の最も後側のセルコネクタ10に突起部11fが設けられず、前後両側のセルコネクタ10の間のセルコネクタ10に突起部11fが設けられた構成となる。但し、第2のセルコネクタ10bのハウジング11に係合雄部11bを設け、第2のセルコネクタ10bをセルコネクタユニット1の最も前側の第1のセルコネクタ10aに連結してもよい。また、前後両側のセルコネクタ10の間のセルコネクタ10の全てに突起部11fが設けられていなくてもよい。

このとき、第1のセルコネクタ10aの係合雄部11bを当該第1のセルコネクタ10aに対して後側に配置される第1のセルコネクタ10aの右側から係合雌部11cに挿入して係合する工程を繰り返して、複数の第1のセルコネクタ10aを連結する。そして、最も後側の第1のセルコネクタ10aの係合雄部11bを第2のセルコネクタ10bの右側から係合雌部11cに挿入して係合すると、セルコネクタユニット1を構成することができる。但し、本実施の形態では、セルコネクタユニット1の後側に向かってセルコネクタ10を連結したが、セルコネクタ10の連結順は、限定されない。

次に、本実施の形態のセルコネクタユニット1を燃料電池4のセル積層体5に接続する手順を説明する。筐体7の開口部7aを介して、図3に示すように、セルコネクタ10のスリット部11e内に燃料電池4のセル6におけるセパレータ8の接続端子8aを挿入しつつ、セルコネクタ10の凸部11dを燃料電池4のセル6におけるセパレータ8の凹部8bに嵌合すると、セルコネクタユニット1の各セルコネクタ10が燃料電池4のセル6の積層方向に連結された状態で、セルコネクタユニット1が燃料電池4のセル積層体5に接続される。このとき、セルコネクタ10における接続端子12の把持部12aがセパレータ8の接続端子8aを把持し、セル6と電圧計測装置3とがセルコネクタ10及び接続ケーブル2を介して電気的に接続される。

本実施の形態では、セパレータ8の凹部8bがセパレータ8の上面に形成されているため、セルコネクタユニット1を燃料電池4のセル積層体5に接続する作業が容易である。このとき、セルコネクタ10の突起部11fを作業者が把持する把持部として用いると、セルコネクタユニット1を燃料電池4のセル積層体5に接続する作業が容易である。なお、セルコネクタユニット1のセルコネクタ10は、燃料電池4の各セル6に接続してもよく、幾つかのセル6を跳ばして接続してもよい。

ここで、電圧計測装置3は、所定のセル6の間の電圧を計測するように設定されているため、セルコネクタ10を予め設定された並びでセル6に接続する必要がある。そのため、図2及び図3に示すように、セルコネクタユニット1を燃料電池4のセル積層体5に接続した際に、セルコネクタユニット1の突起部11fが等しい向きに突出すると、セルコネクタ10が予め設定された並びでセル6に接続されたものとするとよい。

図9は、本実施の形態のセルコネクタユニットが燃料電池のセル積層体に間違った向きで接続された状態を模式的に示す斜視図である。図9に示すように、セルコネクタユニット1の突起部11fが他のセルコネクタユニット1の突起部11fと異なる向きでセル積層体5に接続されていると、セルコネクタユニット1がセル積層体5に間違った向きで接続されていることを、容易に認識することができる。その結果、電圧計測装置3が誤ったセル6の間の電圧を計測して破損することを抑制できる。

このようにセルコネクタユニット1の突起部11fが等しい向きに突出するように、セルコネクタユニット1がセル積層体5に接続されている場合、複数のセルコネクタユニット1の境界に、突起部11fが設けられていない第2のセルコネクタ10bが配置される。つまり、複数のセルコネクタユニット1の境界に、突起部11fが設けられた第1のセルコネクタ10aと突起部11fが設けられていない第2のセルコネクタ10bとが隣接して配置される。そのため、複数のセルコネクタユニット1の境界を目視により容易に認識することができる。

これにより、例えば、セルコネクタユニット1が故障した際に、故障したセルコネクタユニット1が燃料電池4の前後いずれかの側から何番目に配置されているのかが分かれば、上述のように認識した複数のセルコネクタユニット1の境界に基づいて、故障したセルコネクタユニット1を複数のセルコネクタユニット1の中から目視により容易に探し出すことができる。

そして、故障したセルコネクタユニット1をセル積層体5から引き抜く際には、当該セルコネクタユニット1の側面から係合雄部11bが突出しておらず、隣接するセルコネクタユニット1と連結されていないため、故障したセルコネクタユニット1のみをセル積層体5から容易に引き抜くことができる。

ここで、セル積層体5は、隣接するセル6相互に位置ズレが生じている。そのため、図5に示すように、セルコネクタユニット1は、隣接するセル6相互の位置ズレを許容可能な構成であるとよい。

例えば、セルコネクタ10における係合雌部11cの切り欠き部11jの上下方向の高さが、セルコネクタ10における係合雄部11bの第1の部分11gの上下方向の厚さより大きく、係合雌部11cの切り欠き部11jに係合雄部11bの第1の部分11gが挿入された際に、切り欠き部11j内で第1の部分11gがハウジング11の上下方向に移動可能とされている。

また、セルコネクタ10における係合雄部11bの第2の部分11hが、セルコネクタ10における係合雌部11cの挿入部11iの内部でハウジング11の左右方向だけでなく、ハウジング11の上下方向及び前後方向に移動可能とされている。

これにより、セルコネクタユニット1は、隣接するセル6相互の位置ズレを許容可能である。但し、セルコネクタユニット1は、隣接するセル6相互の位置ズレを許容可能な構成でセルコネクタ10が連結された構成であればよい。

このように本実施の形態のセルコネクタユニット1は、複数のセルコネクタユニット1の境界に、突起部11fが設けられた第1のセルコネクタ10aと突起部11fが設けられていない第2のセルコネクタ10bとが隣接して配置される。そのため、複数のセルコネクタユニット1の境界を目視により容易に認識することができる。そして、認識した複数のセルコネクタユニット1の境界に基づけば、燃料電池4の前後いずれかの側から特定の順番に配置されたセルコネクタユニット1を複数のセルコネクタユニット1の中から目視により容易に探し出すことができる。このとき、セルコネクタ10は、傾いた状態でセル6に嵌合されているので、セルコネクタ10が傾いていない状態でセル6に嵌合されている場合に比べて、突起部11fの視認性が良い。

但し、本実施の形態では、突起部11fが設けられていない第2のセルコネクタ10bによって複数のセルコネクタユニット1の境界を認識しているが、突起部11fが設けられたセルコネクタ10によって複数のセルコネクタユニット1の境界を認識してもよい。この場合、第1のセルコネクタ10aの突起部11fが省略され、第2のセルコネクタ10bに突起部11fが設けられることになる。

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

1 セルコネクタユニット 2 接続ケーブル 3 電圧計測装置 4 燃料電池 5 セル積層体 6 セル 7 筐体 8 セパレータ、8a 接続端子、8b 凹部 9 絶縁膜 10 セルコネクタ、10a 第1のセルコネクタ、10b 第2のセルコネクタ 11 ハウジング 11a 貫通部 11b 係合雄部、11g 第1の部分、11h 第2の部分 11c 係合雌部、11i 挿入部、11j 切り欠き部 11d 凸部 11e スリット部 11f ユニット判別用の突起部 12 接続端子、12a 把持部、12b カシメ部、12c 連結部