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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zellenüberwachungsanschluss, der mit einem Ende einer Brennstoffzellenvorrichtung, die aus einer Mehrzahl von Brennstoffzellen besteht, die in einer vorgegebenen Stapelrichtung gestapelt sind, verbindbar ist, um den Zustand der Brennstoffzellen durch die Messung der Spannung zu überwachen.
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STAND DER TECHNIK
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Bei einer Brennstoffzellenvorrichtung, die aus einer Mehrzahl von gestapelten Brennstoffzellen besteht, ist es üblich, die Spannung der Brennstoffzellenvorrichtung zu messen (zu überwachen) und den erhaltenen Messwert als Index für die Steuerung zu verwenden. Genauer gesagt wird eine gemessene Spannung als Indikator zum Steuern der Zufuhr eines Brenngases und eines Oxidationsgases zu den Brennstoffzellen, oder als Indikator zum Diagnostizieren eines Fehlers etc. der Brennstoffzellen genutzt. Um die Spannung der Brennstoffzellenvorrichtung zu messen wird ein Anschluss zum Messen der Spannung elektrisch mit einem Teil der Brennstoffzellenvorrichtung verbunden.
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Um eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einer geringeren Größe realisieren zu können, wurde jüngst versucht, die Dicke einer jeden Brennstoffzelle zu verringern. Wenn die Brennstoffzelle dünner ausgestaltet wird, ist jedoch das Aufrechterhalten der strukturellen Stabilität ein Problem. Wenn ein Anschluss wie vorstehend beschrieben mit der Brennstoffzelle verbunden wird, kann die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Brennstoffzelle aufgrund einer durch den Anschluss aufgebrachten äußeren Kraft erhöht werden. Insbesondere werden, wenn die Brennstoffzellenvorrichtung an einem Fahrzeug installiert ist, unvermeidbare äußere Kräfte wie Vibrationen während des Fahrens kontinuierlich über den Anschluss aufgebracht, was große Bedenken hinsichtlich einer Beschädigung nach sich zieht. Zudem bestehen Bedenken hinsichtlich eines komplizierten Zusammenbaus, wenn ein Anschluss mit jeder der Zellen verbunden wird.
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In Lichte dessen offenbart das nachfolgend bezeichnete Patentdokument 1 einen Aufbau, bei welchem ein Anschluss elektrisch mit mehreren Separatoren der Brennstoffzellen verbunden ist. Als Ergebnis wird die äußere Kraft verteilt und die auf jeden Separator aufgebrachte Last kann relativ gering gehalten werden, sodass ein Beschädigen des Separators unterdrückt und der Zusammenbau vereinfacht werden kann.
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DRUCKSCHRIFTEN AUS DEM STAND DER TECHNIK
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Patentliteratur
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- Patentdokument 1: JP 2013-118047 A
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit der Erfindung zu lösendes Problem
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Aufgrund des Aufbaus der Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Mehrzahl von gestapelten Zellen hat ein mit einer derartigen Brennstoffzellenvorrichtung verbindbarer Anschluss jedoch das Problem, dass er dazu neigt ein Spiel aufzuweisen. Genauer gesagt muss, da es wahrscheinlich ist, dass die Brennstoffzellenvorrichtung einen Abmessungs- bzw. Formfehler in Stapelrichtung hat, der Teil des Anschlusses, der mit mehreren Brennstoffzellen verbunden werden soll, eine hohe Abmessungstoleranz haben. Aus diesem Grund kann sich die Verbindung zwischen der Brennstoffzellenvorrichtung und dem Anschluss locker, was Probleme wie ein Spiel oder ein Ablösen des Anschlusses (der Anschluss wird elektrisch von der Brennstoffzellenvorrichtung getrennt) verursacht.
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Die vorliegende Erfindung wurde ausgehend von den vorstehend beschriebenen Problemen gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zellenüberwachungsanschluss zu schaffen, der, bei einer einfachen Konfiguration, ein Ablösen des Zellenüberwachungsanschlusses von der Brennstoffzellenvorrichtung vermeiden kann.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen ist ein Zellenüberwachungsanschluss der vorliegenden Erfindung ein Zellenüberwachungsanschluss, der mit einem Ende einer Brennstoffzellenvorrichtung verbindbar ist, die aus einer Mehrzahl von Brennstoffzellen besteht, die in einer vorgegebenen Stapelrichtung gestapelt sind, um eine Spannung zu messen, wobei der Zellenüberwachungsanschluss aufweist: ein Gehäuse mit einer Mehrzahl von darin ausgebildeten Schlitzen, wobei ein Ende eines Separators der Mehrzahl von Brennstoffzellen in die Schlitze eingefügt werden kann; eine Mehrzahl von Anschlussklemmen, die in dem Gehäuse angeordnet sind und elektrisch mit dem Ende des Separators verbindbar sind, wenn der Separator in die Schlitze eingefügt wird; und Drähte, die mit den Anschlussklemmen verbunden sind, wobei das Gehäuse eine Rippe an zumindest einem Ende in Stapelrichtung der Brennstoffzellen hat, so dass die Rippe in eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung vorragt.
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Bei dem Zellenüberwachungsanschluss gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da das Gehäuse eine vorstehende Rippe hat, eine Rotation des Zellenüberwachungsanschlusses durch Beschränken der Rotation der Rippe unterbunden werden. Dementsprechend ist es selbst dann, wenn der Zellenüberwachungsanschluss derart ausgestaltet ist, dass er eine große Abmessungstoleranz hat, um Formabweichungen bzw. Formfehler, die in der Brennstoffzellenvorrichtung, die durch Stapeln einer Mehrzahl von Brennstoffzellen gebildet wird, auftreten können, ausgleichen zu können, möglich, das Ablösen des Zellenüberwachungsanschlusses von der Brennstoffzellenvorrichtung zu vermeiden.
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Bei dem Zellenüberwachungsanschluss der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt, dass die Rippe an einer Stelle ausgebildet ist, die einer Dichtung der Brennstoffzelle zugewandt ist.
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Wenn die vorstehende Rippe im Gehäuse ausgebildet ist, kann die Rippe mit einem Bestandteil der Brennstoffzelle bei der Rotation des Zellenüberwachungsanschlusses in Wechselwirkung treten, und ein derartiges Element und die Rippe können brechen. Bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist die Rippe an einer Stelle ausgebildet, die der Dichtung der Brennstoffzelle zugewandt ist, sodass die Rippe zunächst bei der Rotation des Zellenüberwachungsanschlusses mit der Dichtung in Wechselwirkung tritt, wodurch das vorstehend beschriebene Brechen vermieden werden kann. Die hier bezeichnete „Dichtung” ist ein Dichtungselement zum Trennen eines Fluidströmungspfades, der in der Brennstoffzelle ausgebildet ist. Diese Dichtung ist elastisch und verformt sich somit und absorbiert den Aufprall, wenn sie mit der Rippe in Wechselwirkung tritt. Dementsprechend kann eine Beschädigung vermieden werden.
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Bei dem Zellenüberwachungsanschluss der vorliegenden Erfindung ist es weiter bevorzugt, dass die Rippe an einer Stelle ausgebildet ist, an der die Rippe mit der Dichtung der Brennstoffzelle in Wechselwirkung tritt, um eine Rotation des Zellenüberwachungsanschlusses um eine Achse, die parallel zur Stapelrichtung ist, zu beschränken, wenn der Zellenüberwachungsanschluss mit dem Ende der Brennstoffzellenvorrichtung verbunden ist.
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Wenn, bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform, das Gehäuse des Zellenüberwachungsanschlusses um eine Achse dreht, die parallel zur Stapelrichtung der Brennstoffzellenvorrichtung ist, treten die Rippe und die Dichtung der Brennstoffzelle in Wechselwirkung miteinander, sodass ein Beschädigen der Rippe verhindert werden kann, während die Rotation des Gehäuses unterdrückt werden kann. Somit ist es, selbst wenn der Zellenüberwachungsanschluss derart ausgestaltet ist, dass er eine große Abmessungstoleranz hat, um Formabweichungen bzw. Formfehler, die in der Brennstoffzellenvorrichtung, die durch Stapeln einer Mehrzahl von Brennstoffzellen gebildet wird, auftreten können, ausgleichen zu können, möglich, das Ablösen des Zellenüberwachungsanschlusses von der Brennstoffzellenvorrichtung zu vermeiden.
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Bei dem Zellenüberwachungsanschluss der vorliegenden Erfindung ist ferner bevorzugt, dass die Mehrzahl von Anschlussklemmen durch eine erste Anschlussklemmengruppe, die eine erste Anzahl von Anschlussklemmen umfasst, die voneinander beabstandet auf einer ersten Linie, die in Stapelrichtung verläuft, angeordnet sind, und eine zweite Anschlussklemmengruppe, die eine zweite Anzahl von Anschlussklemmen umfasst, die voneinander beabstandet auf einer zweiten Linie angeordnet sind, die im Wesentlichen parallel zur ersten Linie ist, gebildet wird, wobei die zweite Anzahl um eins geringer ist als die erste Anzahl, und wobei die Anschlussklemmen, die an beiden Enden der zweiten Anschlussklemmengruppe angeordnet sind, näher an einem Mittelteil des Gehäuses in Stapelrichtung liegen als die Anschlussklemmen, die an beiden Enden der ersten Anschlussklemmengruppe angeordnet sind.
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Wenn die Mehrzahl von Anschlussklemmen aus einer ersten Gruppe und einer zweiten Gruppe besteht, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, und wenn die erste Anschlussklemmengruppe und die zweite Anschlussklemmengruppe die gleiche Anzahl von Anschlussklemmen haben, hat das Gehäuse, dass diese Anschlussklemmen enthält, vorstehende Teile an seinen beiden Enden. Wenn derartige Zellenüberwachungsanschlüsse entlang der Brennstoffzellenstapelrichtung angeordnet werden, und ein Zellenüberwachungsanschluss aufgrund einer äußeren Kraft dreht, kann der vorstehende Teil des Zellenüberwachungsanschlusses mit dem vorstehenden Teil des angrenzenden Zellenüberwachungsanschlusses in Wechselwirkung treten, was zu einer Beschädigung führen kann.
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Bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist die Anzahl der Anschlussklemmen, die in der zweiten Gruppe angeordnet sind, um eins geringer als die Anzahl der Anschlussklemmen, die in der ersten Gruppe angeordnet ist, und die Anschlussklemmen an beiden Enden der zweiten Anschlussklemmengruppe sind näher am Mittelteil des Gehäuses als die Anschlussklemmen an beiden Enden der ersten Anschlussklemmengruppe. Daher kann die Ausbildung von vorstehenden Teilen an beiden Enden des Gehäuses unterdrückt werden und das Wechselwirken und Beschädigen angrenzender Zellenüberwachungsanschlüsse kann dementsprechend ebenso unterdrückt werden.
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Bei dem Zellenüberwachungsanschluss der vorliegenden Erfindung ist ferner bevorzugt, dass eine Halterung vorgesehen ist, die in das Gehäuse eingefügt wird und die Drähte hält, wobei das Gehäuse an einem Abschnitt seiner Außenfläche, der der zweiten Anschlussklemmengruppe entspricht, einen vertieften Teil hat, so dass die Halterung am Gehäuse befestigt wird, wenn eine Verriegelung, die an beiden Enden der Halterung ausgebildet ist, mit dem vertieften Teil in Eingriff gebracht wird.
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Bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform hat das Gehäuse an einem Abschnitt seiner Außenfläche, der den beiden Enden der zweiten Anschlussklemmengruppe entspricht, in welcher die Anzahl der anzuordnen Anschlussklemmen relativ gering ist, einen vertieften Teil, und die Halterung wird durch Einbringen der Verriegelung, die an beiden Enden der Halterung ausgebildet ist, in den vertieften Teil befestigt. Durch das in Eingriff bringen der Verriegelung mit dem vertieften Teil des Gehäuses kann ein Vorstehen der Halterung vom Gehäuse unterdrückt werden, wodurch das Überprüfen des Verbindungszustandes zwischen dem Zellenüberwachungsanschluss und der Brennstoffzellenvorrichtung vereinfacht wird und die Verbindung zudem gewährleistet werden kann.
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EFFEKT DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung kann einen Zellenüberwachungsanschluss bereitstellen, der das Ablösen des Zellenüberwachungsanschlusses von der Brennstoffzellenvorrichtung bei einem einfachen Aufbau vermeiden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 zeigt eine Frontansicht einer Brennstoffzellenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennstoffzellenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines A-Teiles in 1;
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Anschlusses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 zeigt eine Frontansicht eines A-Teiles aus 1, wenn der Anschluss gedreht ist;
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Anschlusses gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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7 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie C-C aus 6.
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AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. In den Zeichnungen werden, zur Vereinfachung des Verständnisses, wann immer möglich gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird.
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Zunächst wird eine Brennstoffzellenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die 1 und 2 beschrieben. 1 zeigt eine Frontansicht einer Brennstoffzellenvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 2 zeigt eine schematische Ansicht der Brennstoffzellenvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 1 dargestellt ist, hat die Brennstoffzellenvorrichtung 1, die aus einer Mehrzahl von Brennstoffzellen 2 besteht, eine, von vorne betrachtet, im Wesentlichen viereckige äußere Gestalt. Ein Anschluss 4 zum Messen der Spannung der Brennstoffzelle 2 ist elektrisch mit einem Ende der Brennstoffzellenvorrichtung 1 verbunden, wobei dieses Ende einem Eck des Vierecks entspricht.
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Wie in 2 gezeigt ist, wird die Brennstoffzellenvorrichtung 1 durch kontinuierliches Verbinden einer Mehrzahl von Brennstoffzellenstapeln 11 in Z-Richtung (Stapelrichtung) gebildet. Jeder Brennstoffzellenstapel 11 wird durch Stapeln von zwölf Brennstoffzellen 2, die jeweils die gleiche Form haben, in Z-Richtung (Stapelrichtung) gebildet (die Brennstoffzellen 2 im Mittelteil des Brennstoffzellenstapels werden in 2 nicht dargestellt). Jede Brennstoffzelle 2 besteht beispielsweise aus einem Elektrolyt, beispielsweise einer Membranelektrodenanordnung (nachfolgend als „MEA” bezeichnet) 30, und einem Paar Separatoren 21 (ein Separator wird in 2 durch 21L bezeichnet und der andere durch 21R), welche die MEA 30 sandwichartig umfassen. Die MEA und die Separatoren 21L und 21R haben jeweils eine annähernd rechteckige flache Form. Die MEA 30 ist derart ausgestaltet, dass ihre Außenform kleiner ist als die Außenform der Separatoren 21L und 21R.
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Die MEA 30 besteht aus einer Polymerelektrolytmembran (nachfolgend vereinfacht auch als Elektrolytmembran bezeichnet) 31, die aus einer Ionenaustauschmembran aus einem Polymermaterial besteht, und einem Paar Elektroden (Diffusionselektroden an der Anode und der Katode), welche die Elektrolytmembran 31 sandwichartig aufnehmen. Die Elektrolytmembran 31 ist größer ausgebildet als die Elektroden. Jede Elektrode wird beispielsweise durch ein Heißpressen verbunden mit der Elektrolytmembran, während der Randabschnitt der Elektrolytmembran 31 ausgespart wird.
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Jede Elektrode, die die MEA 30 bildet, wird beispielsweise aus einem porösen Kohlenstoffmaterial (Diffusionsschicht) mit einem Katalysator aus beispielsweise Platin, der auf einer Oberfläche davon liegt, gebildet. Wasserstoffgas, das als Brenngas (Reaktionsgas) dient, wird einer der Elektroden (der Anode) zugeführt, während ein Oxidationsgas (Reaktionsgas) wie Luft oder ein Oxidans der anderen Elektrode (der Katode) zugeführt wird, wobei diese beiden Reaktionsgase eine elektrochemische Reaktion in der MEA 30 verursachen, sodass eine elektromotorische Kraft von dem Brennstoffzellen 2 erhalten werden kann.
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Der Separator 21 besteht aus einem gasundurchlässigen leitfähigen Material. Beispiele für das leitfähige Material umfassen Kohlenstoff, leitfähige harte Harze und Metalle wie Aluminium oder Edelstahl. Das Ausgangsmaterial des Separators 21 in der vorliegenden Ausführungsform ist eine Metallplatte und eine Schicht mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit (z. B. eine Metallplattierung bzw. -beschichtung) wird auf einer Fläche des Ausgangsmaterials, das der Elektrode zugewandt ist, ausgebildet.
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Ein nutartiger Strömungspfad, der aus einer Mehrzahl von vertieften Teilen gebildet ist, ist an beiden Seiten des Separators 21 ausgebildet. Ein derartiger Strömungspfad kann beispielsweise durch Pressformen ausgestaltet werden, wenn das Ausgangsmaterial des Separators eine Metallplatte ist, wie beim Separator 21 der vorliegenden Ausführungsform. Der auf diese Weise ausgebildete nutartige Strömungspfad bildet einen Oxidationsgas-Strömungspfad 34, einen Wasserstoffgas-Strömungspfad 35 sowie einen Kühlwasser-Strömungspfad 36. Genauer gesagt ist eine Mehrzahl von Wasserstoffgas-Strömungspfaden 35 an der Innenseite, d. h. der Elektrodenseite, des Separators 21R ausgebildet, während eine Mehrzahl von Kühlwasser-Strömungspfaden 36 an der Rückseite (der Außenseite) ausgebildet ist. In ähnlicher Weise ist eine Mehrzahl von Oxidationsgas-Strömungspfaden 34 an der Innenseite, d. h. der Elektrodenseite, des Separators 21L ausgebildet, während eine Mehrzahl von Kühlwasser-Strömungspfaden 36 an der Rückseite (der Außenseite) ausgebildet ist. Die vorliegende Ausführungsform ist derart ausgestaltet, dass, wenn die Außenfläche des Separators 21L von einer von zwei aneinander angrenzenden Zellen 2, 2 mit der Außenfläche des Separators 21R der anderen (angrenzenden) Zelle 2 in Kontakt gelangt, die Kühlwasserströmungspfade 36 der beiden Zellen zusammen Strömungspfade bilden, die einen rechteckigen Querschnitt haben.
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Eine erste Dichtung 231 und eine zweite Dichtung 232 sind zwischen den Separatoren 21L und 21R, welche die Brennstoffzelle 2 bilden, angeordnet, um die in der Brennstoffzelle 2 ausgebildeten Strömungspfade zu trennen. Zudem ist eine dritte Dichtung 233, die aus einer Mehrzahl von Elementen (z. B. vier rechteckigen kleinen Rahmen und einem großer Rahmen zum Ausbilden eines Fluidströmungspfades) besteht, zwischen den jeweiligen Separatoren 21L und 21R der angrenzenden Brennstoffzellen 2, 2 ausgebildet. Diese dritte Dichtung 233 ist derart angeordnet, dass sie in einem Raum zwischen der Umgebung der Kühlwasserströmungspfade 36 im Separator 21L und der Umgebung der Kühlwasserströmungspfade 36 im Separator 21R liegt und als Element zum Abdichten des Raumes dient.
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Ein Ende 21a des Separators 21L in Y-Richtung ist derart ausgestaltet, das es relativ zu einem Ende des Separators 21R in Y-Richtung vorragt. Der vorstehend beschriebene Anschluss 4 zum Messen der Spannung der Brennstoffzellen 2 ist elektrisch mit dem Ende 21a verbunden. Genauer gesagt hat der Anschluss 4 ein Gehäuse 41 aus Harz bzw. Kunststoff und zwölf Schlitze 45 sind an einem Endabschnitt des Gehäuses 41 im Wesentlichen mit der gleichen Steigung wie die Steigung der Brennstoffzellen 2 in Stapelrichtung ausgebildet. Das Ende 21a eines jeden Separators 21L ist derart ausgestaltet, dass es in jeden Schlitz 45 eingefügt werden kann. Zudem sind elf metallische Anschlussklemmen 6 in dem Gehäuse 41 angeordnet. Die jeweiligen Anschlussklemmen 6 sind derart in elf der zwölf Schlitze 45, die in dem Gehäuse 41 ausgebildet sind, angeordnet, dass sie im Inneren des Gehäuses 41 freiliegen. Wenn das Ende 21a des Separators 21L in jeden Schlitz 45 eingefügt wird, wird das Ende 21a durch die Anschlussklemme 6 gehalten, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschluss 4 und der Brennstoffzellenvorrichtung 1 hergestellt wird. Ein Draht 51 oder ein Draht 52, die eine elektrische Leitung darstellen, die zu einem anderen elektrischen Teil verläuft, ist mit jeder Anschlussklemme verbunden. Die Spannung der Brennstoffzelle 2 wird unter Verwendung eines derartigen elektrischen Teiles gemessen.
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Nachfolgend werden die Details des Anschlusses 4 und des Verbindungszustands des Anschlusses 4 mit der Brennstoffzellenvorrichtung 1 bezugnehmend auf die 3 und 4 beschrieben. 3 ist eine perspektivische Ansicht des A-Teils in 1 und 4 ist eine perspektivische Ansicht des Anschlusses 4 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die Details des Anschlusses 4 werden zuerst beschrieben. Wie in 3 dargestellt ist, wird das Gehäuse 41 des Anschlusses 4 gebildet durch: einen Korpus 42; ein Befestigungsteil 43, das an einem Ende des Korpus 42 ausgebildet ist; und ein Verbindungsteil 44, das am anderen Ende des Korpus 42 ausgebildet ist, wobei diese Teile integral aus einem Kunststoff- bzw. Harzmaterial gebildet sind. Die äußere Gestalt des Gehäuses 41 ist, von vorne betrachtet, im Wesentlichen U-förmig.
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Im Korpus 42 des Gehäuses 41 sind elf Anschlussklemmen 6 angeordnet, die aus Metall bestehen (die Anschlussklemmen 6 sind zur Vereinfachung in 4 nur kurz dargestellt). Die elf Anschlussklemmen 6 bestehen aus einer ersten Anschlussklemmengruppe 61 und einer zweiten Anschlussklemmengruppe 62. Die erste Anschlussklemmengruppe 61 ist eine Gruppe von sechs Anschlussklemmen 6, die auf einer ersten Linie L1, die in Stapelrichtung (der Z-Richtung) der Brennstoffzellen 2 verläuft, voneinander beabstandet angeordnet sind, während die zweite Anschlussklemmengruppe 62 eine Gruppe von fünf Anschlussklemmen 6 ist, die auf einer zweiten Linie L2, die im Wesentlichen parallel zur Linie L1 ist, voneinander beabstandet angeordnet sind. In anderen Worten: die elf Anschlussklemmen 6 sind in zwei Reihen angeordnet, und die Anzahl der Anschlussklemmen 6 in der zweiten Anschlussklemmengruppe 62, die in 3 an der oberen Seite angeordnet ist, ist um eins kleiner als die Anzahl der Anschlussklemmen in der ersten Anschlussklemmengruppe 61. Es sei angemerkt, dass eine Halterung 7 im Korpus 42 als ein vom Korpus 42 separat ausgebildetes Element angeordnet ist, und eine Eingrifföffnung 42a2 (vertiefter Teil) an der vorderseitigen Wand des Korpus 42 ausgebildet ist. Die detaillierte Konfiguration der Halterung und der Eingrifföffnung wird später beschrieben.
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In ein Ende des Korpus 42 in Y-Richtung sind elf Drähte 51, 52 eingefügt und elektrisch mit den jeweiligen Anschlussklemmen 6 im Korpus 42 verbunden. Genauer gesagt sind sechs Drähte 51, die mit der ersten Anschlussklemmengruppe 61 verbunden werden sollen, an Stellen angeordnet, die den Anschlussklemmen 6 in der ersten Anschlussklemmengruppe 61 entsprechen, während fünf Drähte 52, die mit der zweiten Anschlussklemmengruppe 62 verbunden werden sollen, an Stellen angeordnet sind, die den Anschlussklemmen 6 in der zweiten Anschlussklemmengruppe 62 entsprechen. Mit dieser Anordnung bilden die elf Drähte 51, 52 ebenso eine erste Gruppe 510 von Drähten, die in einer Linie angeordnet sind, sowie eine zweite Gruppe 520 von Drähten, die im Wesentlichen parallel zur ersten Drahtgruppe 51 angeordnet sind. Die mit den Drähten 52L und 52R, die an beiden Enden der zweiten Drahtgruppe 250 angeordnet sind, verbundenen Anschlussklemmen 6 liegen näher am Mittelteil des Gehäuses 41 in Z-Richtung als die Anschlussklemmen 6, die mit den Drähten 51L und 51R verbunden sind, die an beiden Enden der ersten Drahtgruppe 510 liegen.
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Das Befestigungsteil 43 ist unter den Drähten 51 und 52 des Korpus 42 ausgebildet. Wie ferner in 4 gezeigt ist, ist ein Befestigungshaken 48 derart an einer Außenfläche des Korpus 42 in der Nähe des Befestigungsteils 43 angeordnet, dass er in Richtung zum Befestigungsteil 43 vorragt. Der Befestigungshaken 48 ist derart ausgestaltet, dass der Befestigungshaken 48 aufgrund der Elastizität des Harzmaterials, welches das Gehäuse 41 bildet, in einem vorgegebenen Bereich in X-Richtung durch Aufbringen einer äußeren Kraft versetzt werden kann. Wie zu einem späteren Zeitpunkt erklärt wird, tragen der Befestigungshaken 48 und das Befestigungsteil 43 dazu bei, ein Ablösen des Anschlusses 4 von der Brennstoffzellenvorrichtung 1 zu vermeiden.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist das Verbindungsteil 44 am dem Befestigungsteil 43 gegenüberliegenden Ende des Korpus 42 ausgebildet. Zwölf Schlitze 45 sind im Verbindungsteil 44 mit im Wesentlichen der gleichen Steigung wie der Steigung der Brennstoffzellen 2 in Stapelrichtung (Z-Richtung) ausgebildet. Das Ende 21a des Separators 21L, der die Brennstoffzelle 2 bildet, kann in jeden Schlitz 45 eingefügt werden (zur Vereinfachung ist nur eine einzelne Brennstoffzelle 2 in 3 dargestellt). Ein paar Rippen 46L und 46R ist an beiden Enden des Verbindungsteiles 44 in Z-Richtung derart ausgebildet, dass es in eine Richtung senkrecht zur Z-Richtung vorragt (d. h. in eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung der Brennstoffzellen 2 vorragt).
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Nun wird der Zustand, in welchem der Anschluss 4 mit der Brennstoffzellenvorrichtung 1 verbunden wurde, im Detail beschrieben. Der Anschluss 4 wird durch Drücken des Anschlusses 4 in ein Ende der Brennstoffzellenvorrichtung 1 in Y-Richtung angeschlossen. Genauer gesagt wird, wie in 3 dargestellt, der Anschluss 4 in die Brennstoffzellenvorrichtung 1 gedrückt, sodass die Enden 231a der zwölf ersten Dichtungen 231 der Brennstoffzellen 2 jeweils in die zwölf Schlitze 45 des Gehäuses 41 eingefügt werden. Daher wird jede der paarweißen Rippen 46L und 46R des Gehäuses 41 derart angeordnet, dass sie in Richtung zum Ende 231a der ersten Dichtung 231 der Brennstoffzelle 2 ragt, wobei das Ende 231a durch Verlängern eines Teils eines Endes der ersten Dichtung 231 gebildet wird.
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Ferner werden der Korpus 42 und das Befestigungsteil 43 des Gehäuses 41 derart angeordnet, dass ein vorstehendes Teil 22, das an einem Ende der Brennstoffzelle 2 ausgebildet ist, zwischen den Korpus 42 und das Befestigungsteil 3 gebracht werden kann. Eine Nut 22a ist am oberen Teil des vorstehenden Teils 22 derart ausgebildet, dass sie nach unten vertieft ist. Wenn der Anschluss 4 zur Verbindung in Y-Richtung in die Brennstoffzellenvorrichtung 1 gedrückt wird, tritt der Befestigungshaken 48 im Korpus 42 mit der Spitze des vorstehenden Teils 22 in Wechselwirkung, wird in X-Richtung versetzt und kehrt dann in seine Ausgangsposition zurück, um in die Nut 22a einzugreifen. In anderen Worten: das Befestigungsteil 48 und die Nut 22a dienen als Schnappverbindung und deren gegenseitiges in Eingriff bringen kann einen einfachen Aufbau zum Vermeiden des Ablösen des Anschlusses 4 zur Verfügung stellen.
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Nachfolgend wird Bezug nehmend auf 5 die Situation beschrieben, bei welcher eine äußere Kraft aufgebracht wird, um den Anschluss 4 zu drehen. 5 ist eine Frontansicht des A-Teils aus 1, wenn der Anschluss 4 gedreht wird.
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Wie vorstehend beschrieben ist, wird in der Situation, bei welcher der Anschluss 4 mit den Brennstoffzellen 2 verbunden ist, das Ende 21a eines jeden Separators 21 in jeden Schlitz 45 des Anschlusses 4 eingefügt. Wenn dementsprechend eine äußere Kraft auf den Anschluss 4 aufgebracht wird, wird die Bewegung des Anschlusses 4 in die Z-Richtung durch das Ende 21a beschränkt, jedoch kann sich der Anschluss 4 in die X-Richtung und die Y-Richtung entlang des Endes 21a bewegen. Ferner kann sich der Anschluss 4 in die durch den Pfeil R gezeigte Richtung entlang des Endes 21a drehen, wobei die Spitze des vorstehenden Teiles 22 als Schwenkpunkt dient (d. h. der Anschluss 4 kann um eine Achse, die parallel zur Z-Richtung ist, drehen).
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Wenn die Rotation des Anschlusses 4 in die durch den Pfeil R dargestellte Richtung nicht in irgendeiner Weise beschränkt wird, verursacht diese Rotation, dass der Befestigungshaken 48 sich aus der Nut 22a des vorstehenden Teiles 22 löst, die Verbindung zwischen dem Befestigungshaken 48 und der Nut 22a gelöst wird und der Anschluss 4 von der Brennstoffzellenvorrichtung 1 gelöst wird.
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Diesbezüglich ist der Anschluss 4 derart ausgestaltet, dass, wenn er in die durch den Pfeil R gezeigte Richtung dreht, das Verbindungsteil 44 des Anschlusses 4 sich aus den Brennstoffzellen 2 nach außen bewegt und die im Verbindungsteil 44 ausgebildete Rippe 46R mit dem Ende 231a der ersten Dichtung 231 in Wechselwirkung tritt (siehe den B-Teil). Als Ergebnis kann die Rotation des Anschlusses 4 unterdrückt werden, und der Befestigungshaken 48 und die Nut 22a des vorstehenden Teiles können miteinander in Eingriff gehalten werden, so dass das Ablösen des Anschlusses 4 verhindert werden kann.
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Wie vorstehend Bezug nehmend auf 3 beschrieben wurde, sind die elf Anschlussklemmen 6 im Gehäuse 41 des Anschlusses 4 zudem in zwei Linien angeordnet, nämlich einer Linie der ersten Anschlussklemmengruppe 61 und einer Linie zweiten Anschlussklemmengruppe 62, und die Zahl der Anschlussklemmen 6 in der zweiten Anschlussklemmengruppe 62, die an der oberen Seite liegt, ist um eins geringer als die Zahl der Anschlussklemmen 6 in der ersten Anschlussklemmengruppe 61. Darüber hinaus sind die Anschlussklemmen 6, die mit den Drähten 52L und 52R verbunden sind, die an beiden Enden der zweiten Drahtgruppe zu 520 angeordnet sind, näher am Mittelteil des Gehäuses 41 in Z-Richtung angeordnet, als die Anschlussklemmen 6, welche mit den Drähten 51L und 51R verbunden sind, die an beiden Enden der ersten Drahtgruppe 510 angeordnet sind. Im Vergleich zu dem Fall, bei welchem die ersten und zweiten Anschlussklemmengruppen 61 und 62 die gleiche Anzahl von Anschlussklemmen haben, kann der Überstand des Korpus 42 des Gehäuses 41 in die Z-Richtung entsprechend verringert oder eliminiert werden. Als Ergebnis können, wenn mehrere Anschlüsse 4 in Stapelrichtung der Brennstoffzellen 2, wie in 3 dargestellt, angeordnet werden, wenn ein Anschluss 4 sich in die durch den Pfeil R in 5 gezeigte Richtung aufgrund der Aufbringung einer äußeren Kraft dreht, eine Wechselwirkung mit einem angrenzenden Anschluss 4 und eine mögliche Beschädigung, die einhergeht mit einer derartigen Wechselwirkung, unterdrückt werden.
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Nun wird ein Anschluss gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die 6 und 7 beschrieben. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Anschlusses 4a gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 6. Es sei angemerkt, dass der Anschluss 4a gemäß der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Abwandlung des vorstehend beschriebenen Anschlusses 4 ist, wobei der Aufbau des Korpus 42 des Gehäuses 41 verändert wurde. Dementsprechend wird der Anschluss 4a nachfolgend hinsichtlich dieses Unterschieds beschrieben, wobei auf weitere Erklärungen verzichtet wird.
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Wie in 6 gezeigt ist, hat der Anschluss 4a eine Halterung 7, die in dem Korpus 42a als separat vom Korpus 42a ausgebildetes Element angeordnet werden kann
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Die Halterung 7 ist ein Element aus Kunststoff bzw. Harz mit einer plattenförmigen äußeren Gestalt und hat sechs Durchgangsöffnungen 71 und fünf Durchgangsöffnungen 72 die selbige in Dickenrichtung (die Y-Richtung) durchdringen. Die sechs Durchgangsöffnungen 71 sind in Z-Richtung mit einer Durchgangsöffnung 71L an einem Ende und einer Durchgangsöffnung 71R am anderen Ende ausgerichtet. Die fünf Durchgangsöffnungen 72 sind über den sechs Durchgangsöffnungen 71 angeordnet und in Z-Richtung mit einer Durchgangsöffnung 72L an einem Ende und einer Durchgangsöffnung 72R am anderen Ende ausgerichtet. Die Durchgangsöffnungen 72L und 72R, die an den beiden Enden der fünf Durchgangsöffnungen 72 angeordnet sind, liegen näher am Mittelteil der Halterung 7 in Z-Richtung als die Durchgangsöffnungen 71L und 71R, die an den beiden Enden der sechs Durchgangsöffnungen 71 angeordnet sind.
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Plattenförmige Arme 73L und 73R sind an beiden Enden in Z-Richtung der Halterung 7 angeordnet und verlaufen schräg vom oberen Ende der Halterung 7 nach unten. Am unteren Ende eines jeden Arms 73L, 73R ist ein Eingriffhaken (Verriegelung) 74L, 74R derart ausgestaltet, dass er nach oben vorsteht. Die Arme 73L und 73R haben jeweils eine dicke, die zulässt, dass die Arme aufgrund ihrer Elastizität in Z-Richtung verformt werden können, wobei beim Biegen der Arme 73L und 73R die Eingriffhaken 74L und 74R in Z-Richtung versetzt werden können.
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Eine schlitzförmige Einfügeöffnung 42a1 ist am oberen Ende des Korpus 42a derart ausgebildet, dass sich die Längsseite der Öffnung in Z-Richtung erstreckt. An beiden Endflächen in Z-Richtung des Korpus 42a sind Eingrifföffnungen (vertiefte Teile) 42a2, 42a2 an Stellen ausgebildet, die der Position der zweiten Anschlussklemmengruppe 62 (in 6 nicht dargestellt) in X-Richtung entsprechen (in 6 ist die Eingrifföffnung 42a2, die an der Endfläche an der Rückseite der Zeichnung ausgebildet ist, nicht dargestellt). Ferner sind eine schlitzförmige Einfügeöffnung 42a3 für die erste Drahtgruppe und eine schlitzförmige Einfügeöffnung 42a4 für die zweite Drahtgruppe an einem Ende in Y-Richtung des Korpus 42a derart ausgestaltet, dass die Längsseite einer jeden Öffnung in Z-Richtung verläuft. Die Einfügeöffnung 42a1, die Eingrifföffnungen 42a2, 42a2, die Einfügeöffnung 42a3 für die erste Drahtgruppe und die Einfügeöffnung 42a4 für die zweite Drahtgruppe sind mit dem Inneren des Korpus 42a verbunden.
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Wenn die Halterung 7 in die Einfügeöffnung 42a1 gedrückt wird, um die Halterung 7 im Korpus 42a zu platzieren, werden die Eingriffhaken 74L und 74R zunächst mit einem Ende der Einfügeöffnung 42a1 in Kontakt gebracht, sodass sich die Arme 73L und 73R in Z-Richtung biegen. Daher werden die Eingriffhaken 74L und 74R in Z-Richtung hin zum Mittelteil der Halterung 7 versetzt und eine äußere Abmessung der Halterung 7 in Z-Richtung wird verringert, um das Einfügen der Halterung 7 zu ermöglichen.
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Wie in 7 gezeigt ist, greifen, wenn die Halterung 7 eingefügt wurde, sodass deren unteres Ende die Innenfläche des Korpus 42a erreicht, die Eingriffhaken 74L und 74R in die Eingrifföffnungen 42a2, 42a2 ein. Als Ergebnis bewegen sich die gebogenen Arme 73L und 73R aus dem Korpus 42a nach außen und kehren in ihre Ausgangsposition zurück, wodurch ein Eingriff zwischen den Eingriffhaken 74L und 74R und den Eingrifföffnungen 42a2, 42a2 erreicht wird.
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Wenn die Haltung 7 im Korpus 42a platziert ist, ist die Einfügeöffnung 42a3 für die erste Drahtgruppe des Korpus 42a in Verbindung mit den sechs Durchgangsöffnungen 71 der Halterung 7 und die Einfügeöffnung 42a4 für die zweite Drahtgruppe des Korpus 42a ist in Verbindung mit den fünf Durchgangsöffnungen 72 der Halterung 7. Hierbei ist die Einfügeöffnung 42a3 für die erste Drahtgruppe derart mit den Durchgangsöffnungen 71 in Verbindung, dass sie leicht in X-Richtung versetzt ist, und die zweite Einfügeöffnung 42a4 für die zweite Drahtgruppe ist mit den Durchgangsöffnungen 72 derart in Verbindung, dass sie leicht in X-Richtung versetzt ist. Daher werden sechs Drähte 51 der ersten Drahtgruppe 510, die durch die Einfügeöffnung 42a3 für die erste Drahtgruppe und die Einfügeöffnungen 71 eingebracht wurden, sandwichartig durch die jeweiligen Innenflächen der Einfügeöffnung 42a3 für die erste Drahtgruppe und die Einfügeöffnungen 71 umfasst und derart gehalten, dass die Drähte nicht aus dem Korpus 42a fallen. In ähnlicher Weise werden die fünf Drähte 52 der zweiten Drahtgruppe 520, die durch die Einfügeöffnung 42a4 für die zweite Drahtgruppe und die Einfügeöffnungen 72 eingebracht wurden sandwichartig durch die jeweiligen Innenflächen der Einfügeöffnung 42a4 für die zweite Drahtgruppe und die Einfügeöffnungen 72 umfasst und derart gehalten, dass die Drähte nicht aus dem Korpus 42a fallen.
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Durch das derartige in Eingriff bringen der Eingriffhaken (Verriegelungen) 74L und 74R mit den Eingrifföffnungen (vertieften Teilen) 42a2, 42a2 des Gehäuses 41a kann der Überstand der Halterung 7 aus dem Gehäuse 41a unterdrückt werden. Daher kann das Überprüfen des Verbindungszustands zwischen dem Anschluss 4a und der Brennstoffzellenvorrichtung 1 leicht erfolgen und die Verbindung kann gewährleistet werden.
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Vorstehend wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. In anderen Worten: Abwandlungen für diese Beispiele, die vom Durchschnittsfachmann in geeigneter Weise vorgenommen werden, werden auch vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst, solange die Merkmale der vorliegenden Erfindung erfüllt sind. Beispielsweise sind die Elemente der vorstehend beschriebenen spezifischen Beispiele sowie die Anordnung, die Materialien, die Zustände, die Formen, die Abmessungen etc. derartiger Elemente nicht auf die vorstehend beschriebenen begrenzt und können in geeigneter Weise modifiziert werden. Darüber hinaus kann jedes in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasste Element kombiniert werden, solange eine derartige Kombination technisch möglich ist, wobei eine derartige Kombination ebenfalls vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst ist, solange die Merkmale der vorliegenden Erfindung erfüllt sind.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 1 ... Brennstoffzellenvorrichtung; 2 ... Brennstoffzelle; 21, 21L, 21R ... Separator; 21a ... Ende (des Separators); 231 ... erste Dichtung; 231a ... Ende (der ersten Dichtung 231); 4, 4a ... Anschluss; 41, 41a ... Gehäuse; 42a2 ... Eingrifföffnung (vertiefter Teil); 45 ... Schlitz; 46L, 46R ... Rippe; 51, 52 ... Draht; 6 ... Anschlussklemme; 61 ... erste Anschlussklemmengruppe; 62 ... zweite Anschlussklemmengruppe; 7 ... Halterung; 74L, 74R ... Eingriffhaken (Verriegelung); L1 ... erste Linie; L2 ... zweite Linie
