(57)【要約】【課題】燃料電池と、燃料電池の各セルごとの電圧を測定するセル電圧モニタとの接続性を改善する技術を提供する。【解決手段】接続コネクタ１００は、複数のセル１１が積層された燃料電池１０と、セル電圧モニタとを接続する。接続コネクタ１００は、複数のハウジング１１０と、固定ブラケット１２０とを備える。各ハウジング１１０は、各セル１１に設けられたセル端子１１ｔを含むセル側端子１６を接続するためのモニタ側端子を収容する。ハウジング１１０は、固定ブラケット１２０を構成する上側ブラケット１２１と下側ブラケット１２２とに狭持固定されることによって位置決めされるハウジング固定部１１２を有している。ハウジング固定部１１２が狭持される位置は、固定ブラケット１２０による固定を解除した状態で移動可能である。【選択図】図１
2010251058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層されたｎ個（ｎは自然数）のセルを有するとともに、前記ｎ個のセルのそれぞれの電極に電気的に接続されたｎ＋１個のセル側端子が設けられた燃料電池と、前記ｎ個のセルのそれぞれの電圧を測定するためのセル電圧モニタとを接続するための接続コネクタであって、
前記セル電圧モニタと、前記ｎ＋１個のセル側端子とを電気的に接続するためのｎ＋１個のモニタ側端子と、
前記ｎ＋１個のモニタ側端子のそれぞれを収容するｎ＋１個のハウジングと、
前記燃料電池の側面において、前記ｎ個のセルの積層方向に渡って固定的に配置された第１と第２の固定ブラケットと、
を備え、
前記ｎ＋１個のハウジングはそれぞれ、前記第１と第２の固定ブラケットによって狭持固定されることによって位置決めされるハウジング固定部を有しており、前記ハウジング固定部が前記第１と第２の固定ブラケットに狭持される位置は、前記第１と第２の固定ブラケットによる固定を解除した状態で移動可能である、接続コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池と、燃料電池に取り付けられる外部測定機器とを接続するための接続コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は通常、複数のセルと呼ばれる発電体が積層されたスタック構造を有する。燃料電池では、各セルごとの発電能力を診断するために、各セルごとの電圧を測定するためのセル電圧モニタが接続される場合がある（下記特許文献１等）。セル電圧モニタは、燃料電池の各セルごとに設けられた接続端子（セル側端子）に対応する接続端子（モニタ側端子）を有する接続コネクタを介して燃料電池の各セルと接続される。
【０００３】
ところで、燃料電池を構成する各セルは、その運転条件（使用条件）に応じて、その厚みが変化することが知られている。これは、各セルに含まれる電解質膜や、ガス拡散層、触媒層などの厚みが変化するためである。また、設計変更により、各セルを構成する構成部材の厚みを変更し、各セルの厚みが当初の設計値から変更される場合もある。このように、各セルの厚みが変化した場合には、各セルに設けられたセル側端子同士の間隔も変化してしまい、モニタ側端子の配列間隔との間で不整合を生じ、端子間の接触不良の原因となっていた。これまで、こうした問題について十分な工夫がなされてこなかったのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０３６７号公報
【特許文献２】特開２００４−７９１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、燃料電池と、燃料電池の各セルごとの電圧を測定するセル電圧モニタとの接続性を改善する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
積層されたｎ個（ｎは自然数）のセルを有するとともに、前記ｎ個のセルのそれぞれの電極に電気的に接続されたｎ＋１個のセル側端子が設けられた燃料電池と、前記ｎ個のセルのそれぞれの電圧を測定するためのセル電圧モニタとを接続するための接続コネクタであって、前記セル電圧モニタと、前記ｎ＋１個のセル側端子とを電気的に接続するためのｎ＋１個のモニタ側端子と、前記ｎ＋１個のモニタ側端子のそれぞれを収容するｎ＋１個のハウジングと、前記燃料電池の側面において、前記ｎ個のセルの積層方向に渡って固定的に配置された第１と第２の固定ブラケットとを備え、前記ｎ＋１個のハウジングはそれぞれ、前記第１と第２の固定ブラケットによって狭持固定されることによって位置決めされるハウジング固定部を有しており、前記ハウジング固定部が前記第１と第２の固定ブラケットに狭持される位置は、前記第１と第２の固定ブラケットによる固定を解除した状態で移動可能である、接続コネクタ。
この接続コネクタによれば、各セルの厚みが変化して、各セル側端子の位置が変化した場合であっても、各モニタ側端子の位置を、各セル側端子の位置に合わせて調整することができる。従って、燃料電池とセル電圧モニタとの接続性が改善される。
【０００８】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池とセル電圧モニタとを接続するための接続コネクタ、その接続コネクタを備えた燃料電池システム、その燃料電池システムを搭載した車両等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】燃料電池に取り付けられた接続コネクタを示す概略図。
【図２】燃料電池に取り付けられた接続コネクタを示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
A．実施例：
図１および図２は、本発明の一実施例としての接続コネクタ１００の構成を説明するための概略図である。図１は、燃料電池１０に取り付けられた状態の接続コネクタ１００を、燃料電池１０の側面方向から見たときの図である。また、図２（Ａ）は、図１に示すＡ−Ａ切断における接続コネクタ１００および燃料電池１０の概略断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の一部を拡大して示す拡大図である。なお、図２（Ａ），（Ｂ）では、燃料電池１０の内部構造の図示は省略されている。
【００１１】
ここで、燃料電池１０は、水素と酸素との供給を受けて発電する固体高分子型燃料電池であり、複数のセル１１が積層されたスタック構造を有する。複数のセル１１によって構成される積層体（以後、「セルスタック１１Ｓ」と呼ぶ）は、その積層方向から集電板である第１と第２のターミナル１４ａ，１４ｂによって狭持される。さらに２つのターミナル１４ａ，１４ｂのそれぞれの外側には、絶縁板であるインシュレータ１３を間に介してエンドプレート１２が配置される。セルスタック１１Ｓは、その積層方向からこれらのエンドプレート１２を介して、締結部材（図示せず）による締結荷重を受けて締結される。なお、燃料電池１０のセルスタック１１Ｓとエンドプレート１２との間には、セルスタック１１Ｓに付与される締結荷重を調整するためのスプリング部が設けられるものとしても良い。
【００１２】
セルスタック１１Ｓを構成する各セル１１は、白金などの触媒が担持された２つの電極と、それらの電極によって狭持された電解質膜（図示せず）と、導電性を有する薄板で構成されたセパレータとを有している。各セル１１には、セル電圧モニタと接続するためのセル端子１１ｔが、燃料電池１０の側面（積層方向に沿った面）から突出するように設けられている。セル端子１１ｔは、各セル１１のセパレータと電気的に接続されている。
【００１３】
ここで、第２のターミナル１４ｂにも同様に、セル電圧モニタと接続するためのターミナル端子１４ｔが設けられている。以後、これらの各セル端子１１ｔと、ターミナル端子１４ｔとをそれぞれ「セル側端子１６」とも呼ぶ。即ち、燃料電池１０がｎ個（ｎは自然数）のセル１１を有する場合には、燃料電池１０は、各セル１１の各電極に電気的に接続されたｎ＋１個のセル側端子１６を有することとなる。
【００１４】
本実施例の接続コネクタ１００は、この燃料電池１０と、燃料電池１０の各セル１１ごとの電圧を測定するためのセル電圧モニタ（図示せず）とを、各セル側端子１６を介して電気的に接続する。接続コネクタ１００は、各セル側端子１６に接続される端子（図示は省略する。なお、以後、これらの端子を「モニタ側端子」と呼ぶ）を収容するハウジング１１０と、ハウジング１１０を固定して保持するための固定ブラケット１２０とを備える。なお、燃料電池１０がｎ個のセル１１を有する場合には、接続コネクタ１００は、ｎ＋１個のモニタ側端子と、ｎ＋１個のハウジング１１０とを有することとなる。
【００１５】
ハウジング１１０は、絶縁性部材によって構成され、モニタ側端子を収容する中空の箱体である端子収容部１１１と、端子収容部１１１と連結された平板状のハウジング固定部１１２とを有する。ハウジング固定部１１２は、端子収容部１１１を固定ブラケット１２０に取り付けるための部位である。なお、各モニタ側端子は、ワイヤハーネス１５０によって、セル電圧モニタに電気的に接続されるが、図では、各端子収容部１１１から伸びるワイヤハーネス１５０の一部のみが図示されている。
【００１６】
固定ブラケット１２０は、燃料電池１０の積層方向に渡って重ねて配置される２枚の略長辺形の板状部材１２１，１２２によって構成される。固定ブラケット１２０は、その両端部１２３において、固定ブラケット１２０を貫通する固定ボルト１４０によって、２枚のエンドプレート１２に固定されている。ここで、燃料電池１０から見て外側に配置される板状部材１２１を「上側ブラケット１２１」と呼び、内側に配置される板状部材１２２を「下側ブラケット１２２」と呼ぶ。固定ブラケット１２０は、上側ブラケット１２１と下側ブラケット１２２とで各ハウジング１１０から伸びるハウジング固定部１１２を狭持することにより、各ハウジング１１０を固定的に保持する。即ち、各ハウジング１１０のハウジング固定部１１２は、上側ブラケット１２１および下側ブラケット１２２によって狭持固定されることによって位置決めされる。なお、下側ブラケット１２２の燃料電池１０側の面には、絶縁抵抗を確保するための絶縁シート１５２が貼付されている。
【００１７】
ここで、固定ブラケット１２０には、上側ブラケット１２１と下側ブラケット１２２を締結するための締結ボルト１４２が取り付けられるブラケット締結部１２５が設けられている。具体的には、固定ブラケット１２０には、各セル１１の側面より外側に突出した複数個（図では３個）のブラケット締結部１２５が、燃料電池１０の積層方向に沿って配列して設けられている。このブラケット締結部１２５によって、燃料電池１０を構成するセル１１の数が増えて、２枚のエンドプレート１２の間の距離が増加した場合であっても、固定ブラケット１２０におけるハウジング固定部１１２の狭持力が低下してしまうことを抑制できる。なお、このブラケット締結部１２５は、締結ボルト１４２によって燃料電池１０の側面部に配置された図示せざる部材（例えば締結部材）に連結されるものとしても良い。これによって、固定ブラケット１２０の固定性を向上させることができる。
【００１８】
ところで、燃料電池１０では、その運転条件によって、各セル１１を構成する電解質膜や、触媒層、ガス拡散層の膨潤などのために、各セル１１の厚みが不均一に増大する場合がある。また、運転条件による各セル１１の厚みの変化が抑制されている場合であっても、各セルの構成部材の設計変更（例えば、セパレータの厚みの変更など）によって、各セル１１の厚みが変化してしまう場合がある。
【００１９】
このように、各セル１１の厚みが変化すると、各セル側端子１６同士の間隔（ピッチ）も変化してしまい、各セル側端子１６同士の間隔と、接続コネクタ１００の各モニタ側端子同士の間隔との間に不整合が生じてしまう。一般に、燃料電池とセル電圧モニタとを接続する接続コネクタでは、各セル側端子同士の間隔と各モニタ側端子同士の間隔との間に不整合が生じると接触不良の原因となる。そのため、その不整合の度合いによっては、端子の間隔を換えた接続コネクタの代替品を新たに準備しなければならない場合もある。
【００２０】
しかし、本実施例の接続コネクタ１００では、固定ボルト１４０や締結ボルト１４２を緩め、上側ブラケット１２１および下側ブラケット１２２によるハウジング固定部１１２の固定を解除し、その狭持位置を移動させることができる。これにより、各モニタ側端子の取り付け位置を燃料電池１０の積層方向に沿って移動させることができ、各セル側端子１６同士の間隔に合わせて接続コネクタ１００の各モニタ側端子同士の間隔を調整することができる。従って、燃料電池１０と接続コネクタ１００の間の接続端子同士の間隔の不整合が解消される。
【００２１】
このように、本実施例の構成によれば、燃料電池１０の各セル１１の厚みが変化した場合であっても、端子同士の接触不良が発生することを抑制することができ、燃料電池１０とセル電圧モニタとの接続性を改善することができる。また、モニタ側端子の端子同士の間隔が異なる接続コネクタの代替品を用いることなく、燃料電池１０とセル電圧モニタとの接続性を維持することが可能となるため、接続コネクタの代替品を準備するコストを低減することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１０…燃料電池
１１…セル
１１Ｓ…セルスタック
１１ｔ…セル端子
１２…エンドプレート
１３…インシュレータ
１４ａ，１４ｂ…第１と第２のターミナル
１４ｔ…ターミナル端子
１６…セル側端子
１００…接続コネクタ
１１０…ハウジング
１１１…端子収容部
１１２…ハウジング固定部
１２０…固定ブラケット
１２１…上側ブラケット
１２２…下側ブラケット
１２３…端部
１２５…ブラケット締結部
１４０…固定ボルト
１４２…締結ボルト
１５０…ワイヤハーネス
１５２…絶縁シート
【図１】
2010251058.tif 000003
【図２】
2010251058.tif 000004