(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが積層されたセル群がその積層方向に複数並ぶ燃料電池積層体と、前記各セル群の間に挿入される板状体と、前記セル群を構成するセパレータの一端面から延在する端子と、この端子に接続するコネクタを有するコネクタ部材とを備えるとともに、前記コネクタ部材が前記板状体に固定されていることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に関し、特に、その各セルの電圧測定に用いる端子とその端子に接続されるコネクタとの接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体高分子電解質膜を挟んでアノード側電極とカソード側電極とを対設した膜電極構造体を、良好な導電性を有する金属やカーボン製のセパレータにより挟持した、いわゆる単セルを複数積層することにより構成された燃料電池積層体が知られている。この燃料電池積層体が組み込まれた燃料電池においては、アノード側電極に供給された燃料ガスは、触媒電極上でイオン化され、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソード側電極へと移動する。その間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。こうした電気エネルギを取り出し続けるには、各セルが良好に機能している必要がある。
【０００３】
このような燃料電池の運転時において各セルが正常な状態にあるかどうかを知るために、各セルを構成するセパレータ間の電圧測定を行っている。例えば、下記特許文献１に記載された燃料電池では、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、セパレータ１１Ａに形成された端子１９Ｂにソケット状のコネクタ２７Ａを差し込むことによりその電圧が測定されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３３９８２８号公報（第５頁、第８，９図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の電圧測定において、複数積層されたセパレータのそれぞれの端子にコネクタを取り付ける作業を簡易化するために、複数のコネクタを一体にすることが考えられる。そして、例えば複数のコネクタを備えるコネクタモジュールを燃料電池積層体の外装に取り付ければ、１つのコネクタモジュールの取付作業で、複数のコネクタの接続が可能になるとともに、コネクタが前記した外装に固定されているので、端子に対するコネクタの位置決めを正確に行うことができる。
【０００６】
しかしながら、このコネクタモジュールを備える燃料電池では、衝撃、振動、急激な温度変化に起因するセパレータの熱膨張等によってセパレータがその積層方向に沿って変位すると、外装に取り付けたコネクタモジュールの位置と各セパレータの位置とが相対的にずれてしまう。このような位置のずれは、端子やコネクタの破損や、端子とコネクタとの接続不良の原因となる。したがって、そのずれ分に応じてコネクタの位置を調整する必要がある。
そこで、本発明の課題は、端子やコネクタの破損及び端子とコネクタとの接続不良を回避し、導通性のよい端子及びコネクタの接続構造を有する燃料電池を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明は、複数のセルが積層されたセル群がその積層方向に複数並ぶ燃料電池積層体と、前記各セル群の間に挿入される板状体と、前記セル群を構成するセパレータの一端面から延在する端子と、この端子に接続するコネクタを有するコネクタ部材とを備えるとともに、前記コネクタ部材が前記板状体に固定されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の燃料電池では、衝撃、振動、急激な温度変化に起因するセパレータの熱膨張等によってセパレータが燃料電池積層体の積層方向に沿って変位すると、各セル群の間に挿入されている板状体も、セパレータと同じ方向に同時に変位する。その結果、板状体に固定されているコネクタ部材も、板状体と同様に変位するので、コネクタ部材のコネクタと、セパレータから延在する端子とは、同じ方向に同時に変位する。
【０００９】
この燃料電池によれば、セパレータが燃料電池積層体の積層方向に変位したとしても、コネクタと端子とは、同じ方向に同時に変位するので、コネクタの位置と端子の位置とが相互にずれることはない。したがって、この燃料電池では、セパレータの変位に基づいて、端子やコネクタの破損及び端子とコネクタとの接続不良が生じることはない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る燃料電池の詳細について説明する。
参照する図面において、図１は本発明に係る燃料電池を示す、一部切欠きを含む斜視図、図２は、端子周りの部分拡大斜視図、図３は、燃料電池の部分断面図である。
【００１１】
図１及び図３に示すように、燃料電池ＦＣでは、燃料電池ボックスＢに燃料電池積層体１１が収納されている。この燃料電池積層体１１は、膜電極構造体ＭＥＡを挟み込むセパレータ１２が複数積層されたセル群１３を複数備えているとともに、各セル群１３間には、後記する可動分割板１４（ストッパ）が挿入されている。また、この燃料電池積層体１１の片側には、インシュレータ２０を介してエンドプレート１５、皿バネ１６及びバックアッププレート１７が配置されるとともに、図示しないが、反対側には、皿ばねを有していない他は前記した片側と同様に、インシュレータ、エンドプレート及びバックアッププレートがこの順番で配置されている。そして、両バックアッププレートが通しボルト１８で締結されることにより、燃料電池積層体１１を構成する各層が相互に接合されている。なお、前記インシュレータ２０は、燃料電池積層体１１とエンドプレート１５とを電気的に絶縁するものである。そして、皿バネ１６は、燃料電池積層体１１が積層方向に収縮したときに、その収縮分を吸収するものである。
【００１２】
前記セパレータ１２には、図２に示すように、その上端面から上方に向かって端子１９が延在している。複数のセパレータ１２に形成される複数の端子１９は、これらのセパレータ１２が積層された状態において、所定個数の端子１９を一塊とした複数の端子群１９Ａに分けられている。この端子群１９Ａを構成する端子１９は、隣り合うセパレータ１２から延びるもの同士が所定間隔で交互にずらされて２筋の列を形成している。そして、端子群１９Ａは、燃料電池ボックスＢの上側に形成された矩形の開口部２１を介して燃料電池ボックスＢの外側に突出している。
【００１３】
燃料電池ＦＣは、この端子群１９Ａに接続されて、隣り合うセパレータ１２間の電圧を測定するための下記コネクタモジュールをさらに備えている。
ここで再び図１を参照すると明らかなように、コネクタモジュール２２は、端子群１９Ａの各端子１９に接続されるコネクタ２７（図３参照）を一体に有するコネクタ部２３（コネクタ部材）と、このコネクタ部２３よりも狭い幅で形成される本体部２４とを有している。
本体部２４内には、コネクタ部２３の各コネクタ２７から検出された各セパレータ１２間の電圧を測定する回路基板（図示せず）が設けられている。この回路基板で測定された電圧は、ハーネスＨを介してその電圧を処理するＥＣＵ（図示せず）に出力される。
【００１４】
この燃料電池ＦＣは、さらにコネクタの位置調整機構（以下、「コネクタ位置調整機構」という）を備えている。このコネクタ位置調整機構は、前記した可動分割板１４とコネクタモジュール２２とで構成されている。
板状体である可動分離板１４は、例えばステンレス鋼のような導電性及び剛性を有する材料で構成されている。この可動分離板１４は、図３に示すように、一対のセパレータ１２に挟持されるとともに、燃料電池積層体１１から上方に向けて突出する突出片１４Ａを備えている。この突出片１４Ａは、図２を再び参照すると明らかなように、可動分離板本体１４Ｂから上方へ延びる先端で水平に屈曲してさらに延びることによって、燃料電池ボックスＢの上面と、面一な水平面１４Ｃを備えている。
【００１５】
そして、突出片１４Ａは、燃料電池積層体１１の積層方向に沿う方向に変位が可能なように、突出片１４Ａの先端の水平部分が燃料電池ボックス１１の開口部２１の縁と所定の距離をおくように配置されている。この突出片１４Ａの水平部分には、前記したコネクタモジュール２２を固定するための螺子孔２５Ａが形成されている。コネクタモジュール２２は、そのコネクタ部２３の一端が前記螺子孔２５Ａに螺合する螺子２５Ｂで突出片１４Ａに固定されている（図１参照）。このようにコネクタ部２３が突出片１４Ａに固定されて、コネクタ２７は端子１９と接続されるようになる。
【００１６】
その一方で、コネクタ部２３の他端には、図１及び図３に示すように、燃料電池積層体１１の積層方向にその断面形状が長手の螺子挿通孔２６Ａが形成されている。そして、コネクタ部２３の他端は、燃料電池ボックスＢに形成された螺子孔２６Ｄ（図２参照）に螺合する、座金２６Ｃ付きの螺子２６Ｂで、螺子挿通孔２６Ａを介して燃料電池ボックスＢに取り付けられている。このように燃料電池ボックスＢに取り付けられたコネクタ部２３の他端は、燃料電池ボックスＢの上面で摺動することができるようになっている。
【００１７】
次に、コネクタ位置調整機構の動作を説明する。この燃料電池ＦＣでは、衝撃、振動、急激な温度変化に起因するセパレータ１２の熱膨張等によってセパレータ１２がその積層方向（Ｘ−Ｘ方向）に沿って変位すると（図３参照）、セパレータ１２に挟持されている可動分離板１４もセパレータ１２と同じ方向に同時に変位する。その一方、コネクタ部２３の一端は、可動分離板１４に固定されており、その他端は、前記したとおり、燃料電池ボックスＢの上面で摺動するようになっている。したがって、コネクタ部２３も可動分離板１４と同様に変位する。その結果、コネクタ部２３のコネクタ２７と、セパレータ１２から延在する端子１９とは、Ｙ−Ｙ方向に同じ方向に同時に変位する（図３参照）。
【００１８】
本実施の形態に係る燃料電池ＦＣによれば、セパレータ１２が燃料電池積層体１１の積層方向に変位したとしても、前記したコネクタ位置調整機構によって、コネクタ２７と、端子１９とは、同じ方向に同時に変位するので、コネクタ２７の位置と端子１９の位置とが相互にずれることはない。したがって、この燃料電池ＦＣでは、セパレータ１２の変位に基づいて、端子１９やコネクタ２７の破損及び端子１９とコネクタ２７との接続不良が生じることはない。
【００１９】
以上、本発明は、前記実施の形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。本実施の形態では、セパレータ１２と可動分離板１４とを別部材で構成したが、可動分離板１４がセパレータ１２を兼ねるように、セパレータ１２の構造を可動分離板１４に組み入れるとともに、この可動分離板１４を挟持するセパレータ１２を取り払ってもよい。
また、本実施の形態では、コネクタ部２３の他端を燃料電池ボックスＢに螺子２６Ｂで取り付けたが、コネクタ部２３の一端が可動分離板１４に強固に固定されていれば、コネクタ部２３の他端を燃料電池ボックスＢに取り付けなくともよい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の燃料電池によれば、端子やコネクタの破損及び端子とコネクタとの接続不良を回避し、導通性のよい端子及びコネクタの接続構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池を示す、一部切欠きを含む斜視図である。
【図２】端子周りの部分拡大斜視図である。
【図３】燃料電池の部分断面図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、従来の燃料電池におけるセルの端子とその端子に接続されるコネクタとの接続構造を示す概略図である。
【符号の説明】
ＦＣ            燃料電池
１１            燃料電池積層体
１２            セパレータ
１３            セル群
１４            可動分離板
１９            端子
【図１】
0003674923.tif 000002
【図２】
0003674923.tif 000003
【図３】
0003674923.tif 000004
【図４】
0003674923.tif 000005