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JP-2026077111-A - 燃料電池に接続されるコネクタを係止させる機構

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Abstract

【課題】弾性変形を利用して燃料電池に接続されるコネクタを係止させる機構であって、燃料電池の使用環境に耐える機構を提供する。 【解決手段】燃料電池Ａに接続されるコネクタＢを係止させる機構Ｘであって、燃料電池側係合部Ｘ１と、燃料電池側係合部Ｘ１に係合可能なコネクタ側係合部Ｘ２と、コネクタＢのハウジングＢ１と異なる素材で形成されている弾性変形部Ｘ３と、を備え、弾性変形部Ｘ３の一端は、コネクタＢのハウジングＢ１に固定される固定端であり、弾性変形部Ｘ３の他端は、自由端であり、コネクタ側係合部Ｘ２は、弾性変形部Ｘ３の弾性変形に追従して変位可能に配置されている。 【選択図】図５

Inventors

  • 神田 崇宏
  • 菅田 征二

Assignees

  • 株式会社水素パワー

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (8)

  1. 燃料電池に接続されるコネクタを係止させる機構であって、 燃料電池側係合部と、前記燃料電池側係合部に係合可能なコネクタ側係合部と、前記コネクタのハウジングと異なる素材で形成されている弾性変形部と、を備え、 前記弾性変形部の一端は、前記コネクタのハウジングに固定される固定端であり、 前記弾性変形部の他端は、自由端であり、 前記コネクタ側係合部は、前記弾性変形部の弾性変形に追従して変位可能に配置されている、 機構。
  2. 前記弾性変形部の素材は、金属又はカーボンである、 請求項１に記載の機構。
  3. 外力付与部をさらに備え、 前記外力付与部は、前記弾性変形部の自由端側に設けられている、 請求項１に記載の機構。
  4. 伸び抑制部をさらに備え、 前記伸び抑制部は、前記弾性変形部を縮めるように配置されて固定されている、 請求項１に記載の機構。
  5. 外力遮断部をさらに備え、 前記外力遮断部は、前記外力付与部の少なくとも一部を覆うように設けられている、 請求項３に記載の機構。
  6. 介装部をさらに備え、 前記介装部は、前記コネクタのハウジングと前記外力付与部との間に介装されている、 請求項３に記載の機構。
  7. 前記燃料電池側係合部は、接続補助部材に形成され、 前記接続補助部材は、前記燃料電池のスタックの積層方向に延びるように形成されるとともに、前記燃料電池のエンドプレートに取付可能に構成されている、 請求項１に記載の機構。
  8. 前記燃料電池側係合部及び前記コネクタ側係合部は、互いに係合する段として形成され、 前記コネクタ側係合部の段は、係合時に前記燃料電池側係合部の段に向かうように傾斜している、 請求項１に記載の機構。

Description

本発明は、燃料電池とコネクタを接続する機構に関する。 近年、環境負荷低減への取組みが世界的に活発になっていることを背景に、燃料電池の優位性が注目されている。燃料電池は、水素と酸素の化学反応により発電し、水のみを排出することから、環境への負荷が少ない。さらに、騒音が発生しない、送電ロスが少ない、燃料の入手が容易である、といった多くのメリットが存在する。 燃料電池は、複数のセルが積層されたスタックとして構成されている。燃料電池の製造などの場では、各セルの発電状況に応じて発電条件を制御することを目的に、各セルの電圧のモニタを行うことがある。このモニタには、セル及びスタックに対して設計されたコネクタ（ＣＶＭコネクタ）が必要である。 ＣＶＭコネクタの設計において、ＣＶＭコネクタの抜けを防止する技術が種々提案されている。特許文献１は、端子を保持するハウジングと、ハウジングの側方に位置し、相手部材を受容する側方嵌合間口と、相手部材との抜け止めを図るロック部材と、を備え、側方嵌合間口は、ハウジングに設けられ、Ｕ字状に形成されているアームにより区画され、ロック部材は、側方嵌合間口に臨むようにハウジングに設けられていることを特徴とする電気コネクタを開示している。 特許第５５８４７１９号公報 本発明の実施形態に係る燃料電池及びコネクタの接続時の斜視図である。本発明の実施形態に係る燃料電池及びコネクタの非接続時の斜視図である。本発明の実施形態に係るセル及びコネクタの非接続時の左方投影図である。本発明の実施形態に係る接続補助部材の前方投影図である。本発明の実施形態に係る燃料電池側係合部とコネクタ側係合部の周辺断面図である。本発明の実施形態に係るコネクタの斜視図である。本発明の実施形態に係るコネクタの分解斜視図である。本発明の実施形態に係る固定構造の周辺上方投影図である。本発明の実施形態に係る固定構造の周辺上方投影図である。本発明の実施形態に係る固定構造の周辺断面図である。本発明の実施形態に係る嵌合工程の説明図である。本発明の実施形態に係る一効果の説明図である。本発明の実施形態の変更例に係るコネクタの斜視図である。本発明の実施形態の変更例に係るコネクタの分解斜視図である。 以下、図１～１４を用いて、本発明の実施形態に係る係止機構について説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の一例であり、本発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、これらの図において、符号Ｘは、本実施形態に係る係止機構を示し、符号Ａは、本実施形態に係る燃料電池を示し、符号Ｂは、本実施形態に係るコネクタを示している。 以下、前後方向、左右方向、上下方向をそれぞれ定義する。図面中では、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向にそれぞれ対応している。なお、定義した方向は、本実施形態における使用時の方向を定めるものではなく、あくまで説明の便宜上のものである。 ＜構成＞ 以下、図１～１０を用いて、燃料電池ＡとコネクタＢに係る係止機構Ｘの構成について説明する。 係止機構Ｘの構成は、燃料電池Ａの構成と、コネクタＢの構成と、を含む。図１は、燃料電池Ａ及びコネクタＢの接続時の斜視図を示し、図２は、燃料電池Ａ及びコネクタＢの非接続時の斜視図を示している。 燃料電池Ａは、スタックＡ１と、エンドプレートＡ２と、を備える。スタックＡ１は、複数のセルＡ１１を有し、複数のセルＡ１１が左右方向に積層されることで構成されている。エンドプレートＡ２は、スタックＡ１の左右両端に設けられ、スタックＡ１を挟持している。図３は、セルＡ１１及びコネクタＢの非接続時の左方投影図を示している。 コネクタＢは、セルＡ１１の電圧をモニタするコネクタ（ＣＶＭコネクタ）である。コネクタＢは、複数のターミナル（図示せず）と、ターミナルを収納する樹脂製のハウジングＢ１と、ターミナルに接続され、ハウジングＢ１から延びる電線Ｂ２と、を有する。ハウジングＢ１は、ターミナルと電線Ｂ２の接続点周りを収納する本体部Ｂ１１と、本体部Ｂ１１から前方に延設され、各ターミナルの先端部を収納する複数の先端部Ｂ１２と、を有する。 ここで、前後方向（ｘ軸方向）は、コネクタＢの接続方向に対応し、左右方向（ｙ軸方向）は、セルＡ１１の積層方向に対応している。 セルＡ１１には、コネクタＢを受け入れる後方への切欠きが形成されている。スタックＡ１において、複数のセルＡ１１は、この切欠きが左右方向に揃うように積層されている。 本実施形態において、セルＡ１１は、略角括弧状かつ上下方向に幅広の切欠きを形成している第一切欠き部Ａ１１１と、第一切欠き部Ａ１１１に連接され、略角括弧状かつ上下方向に幅狭の切欠きを形成している第二切欠き部Ａ１１２と、を有する。 ハウジングＢ１は、さらに、本体部Ｂ１１から前方に延設されている延設部Ｂ１３を有する。延設部Ｂ１３は、略板状に形成され、各先端部Ｂ１２の上端（又は下端）を覆うように設けられている。第二切欠き部Ａ１１２は、延設部Ｂ１３と嵌合する。 本実施形態において、燃料電池Ａは、さらに、セルＡ１１とコネクタＢのターミナルの接続を補助する接続補助部材Ａ３を備える。図４は、接続補助部材Ａ３の前方投影図を示している。接続補助部材Ａ３は、スタックＡ１とエンドプレートＡ２の構成体とは別体に構成され、この構成体の前面に着脱される部材である。 接続補助部材Ａ３は、絶縁材料（例えば、樹脂）で形成されている本体部Ａ３１を有する。本体部Ａ３１は、接続補助部材Ａ３は、左右方向に延びるように形成されている。 本体部Ａ３１は、本体部Ａ３１の中央に設けられ、略長方形の開口を形成している開口部Ａ３１１と、本体部Ａ３１の左右に設けられている取付部Ａ３１２と、を有する。開口部Ａ３１１は、複数のコネクタＢを挿入可能に形成されている。左右の取付部Ａ３１２は、それぞれ、左右のエンドプレートＡ２に取付可能に構成されている。 開口部Ａ３１１は、コネクタＢを案内する案内部Ａ３１１１を含む。案内部Ａ３１１１は、コネクタＢの左右方向幅と略同じ幅を持つ略角括弧状に形成され、開口部Ａ３１１の開口内周の上面において、開口内部に向けて、かつ、前後方向に渡って設けられている。 開口部Ａ３１１は、特定のコネクタＢに適合する鍵部Ａ３１１２を含む。鍵部Ａ３１１２は、凸状に形成され、開口部Ａ３１１の開口内周の下面において、開口内部に向けて、かつ、前後方向に渡って設けられている。鍵部Ａ３１１２は、間隔が不規則となるように設けられている。 また、ハウジングＢ１は、少なくとも一つの案内部Ａ３１１１に対し、鍵部Ａ３１１２に適合する鍵部（図示せず）を有する。ハウジングＢ１の鍵部は、本体部Ｂ１１の下面後方にスリットを形成するように設けられている。 取付部Ａ３１２は、略円形の孔を形成している第一孔部Ａ３１２１と、同様に略円形の孔を形成している第二孔部Ａ３１２２と、を含む。第一孔部Ａ３１２１と第二孔部Ａ３１２２は、上下方向に沿って配置されている。また、エンドプレートＡ２は、前面から突設されている突設部Ａ２１と、締結部材ｖを螺入可能なネジ孔部Ａ２２と、を有する。第一孔部Ａ３１２１と第二孔部Ａ３１２２は、それぞれ、突設部Ａ２１とネジ孔部Ａ２２と前方投影視で同じ位置に配置可能に設けられている。 接続補助部材Ａ３は、さらに、金属製のカラーＡ３２を有する。カラーＡ３２は、第二孔部Ａ３１２２の孔の内周に沿うように形成され、また、締結部材ｖを挿通可能な略円形の孔を形成している。カラーＡ３２の前後方向幅は、本体部Ａ３１の前後方向幅より大きく、カラーＡ３２は、本体部Ａ３１から前後方向に僅かに飛び出している。 左右の取付部Ａ３１２の一方において、第一孔部Ａ３１２１と第二孔部Ａ３１２２は、厳密な円形の孔ではなく、左右方向に長い形状の孔を形成している。また、接続補助部材Ａ３は、さらに、スリーブＡ３３を有する。スリーブＡ３３は、略円筒形に形成され、締結部材ｖを挿通可能な略円形の孔を形成している。スリーブＡ３３は、カラーＡ３２の内部で左右方向に摺動可能に形成されている。スリーブＡ３３の前後方向幅は、カラーＡ３２の前後方向幅より大きく、スリーブＡ３３は、カラーＡ３２から前後方向に僅かに飛び出している。 係止機構Ｘは、燃料電池Ａに設けられる燃料電池側係合部Ｘ１と、コネクタＢに設けられるコネクタ側係合部Ｘ２と、を備える。図５は、燃料電池側係合部Ｘ１とコネクタ側係合部Ｘ２の周辺断面図（図１のＶ－Ｖ断面図）を示している。係止機構Ｘは、燃料電池側係合部Ｘ１とコネクタ側係合部Ｘ２を係合させることで、燃料電池Ａに接続されるコネクタＢを係止させる。 本実施形態において、開口部Ａ３１１は、開口部Ａ３１１の開口内周面に設けられた段部Ａ３１１３を含む。段部Ａ３１１３は、案内部Ａ３１１１の内周上面において、後方から前方にかけて下がるような段を形成している。好ましくは、段部Ａ３１１３は、前後方に傾斜していない段を形成している。本実施形態においては、段部Ａ３１１３が、燃料電池側係合部Ｘ１に相当する。 本実施形態において、コネクタＢは、さらに、係止部材Ｂ３を備える。図６は、ハウジングＢ１及び係止部材Ｂ３の斜視図を示している。図７は、ハウジングＢ１及び係止部材Ｂ３の分解斜視図を示している。係止部材Ｂ３は、ハウジングＢ１の上面に固定されている。係止部材Ｂ３は、係止部材Ｂ３の上面に設けられた段部Ｂ３１を含む。段部Ｂ３１は、前方から後方にかけて上がるような段を形成している。好ましくは、段部Ｂ３１は、前方に傾斜した段を形成している。本実施形態においては、段部Ｂ３１が、コネクタ側係合部Ｘ２に相当する。 係止機構Ｘは、さらに、弾性変形部Ｘ３を備える。弾性変形部Ｘ３は、上下方向に弾性変形可能に構成されている。弾性変形部Ｘ３の一端は、ハウジングＢ１に固定される固定端であり、弾性変形部Ｘ３の他端は、自由端である。弾性変形部Ｘ３の素材は、ハウジングＢ１の素材と異なり、優れた耐熱性及び耐湿性を備えるとともに、ハウジングＢ１の樹脂素材と比較して弾性に富み割れにくい素材である。好ましくは、弾性変形部Ｘ３の素材は、金属であるが、カーボンなどであってもよい。好ましくは、弾性変形部Ｘ３は、ハウジングＢ１と別体に構成されている。コネクタ側係合部Ｘ２は、弾性変形部Ｘ３の弾性変形に追従して上下方向に変位可能に配置されている。 本実施形態において、係止部材Ｂ３は、金属ばねＢ３２を有する。金属ばねＢ３２は、金属板が後側で折り曲げられて形成されている。金属ばねＢ３２は、下板部Ｂ３２１と、上板部Ｂ３２２と、下板部Ｂ３２１と上板部Ｂ３２２を後方で継いでいる折曲部Ｂ３２３と、を含む。本実施形態においては、金属ばねＢ３２が、弾性変形部Ｘ３に相当する。 係止機構Ｘは、さらに、外力付与部Ｘ４を有する。外力付与部Ｘ４は、弾性変形部Ｘ３の自由端側に設けられている。外力付与部Ｘ４は、外力付与部Ｘ４に上下方向の外力が付与されることで、弾性変形部Ｘ３が上下方向に弾性変形するように構成されている。 本実施形態において、係止部材Ｂ３は、指掛け部材Ｂ３４を有する。指掛け部材Ｂ３４は、金属ばねＢ３２と別体に構成され、上板部Ｂ３２２の前部に固定されている。本実施形態においては、指掛け部材Ｂ３４が、外力付与部Ｘ４に相当する。 本実施形態において、指掛け部材Ｂ３４は、基端部Ｂ３４１と、基端部Ｂ３４１から前方に延設されている下延設部Ｂ３４２と、下延設部Ｂ３４２の上方で、基端部Ｂ３４１から前方に延設されている上延設部Ｂ３４３と、を含む。段部Ｂ３１は、上延設部Ｂ３４３の上面に形成されている。 係止部材Ｂ３は、ハウジングＢ１への固定構造Ｂ３３を有し、ハウジングＢ１は、固定構造Ｂ３３を受け入れる固定構造Ｂ１４を有する。また、金属ばねＢ３２は、指掛け部材Ｂ３４への固定構造Ｂ３２４を有し、指掛け部材Ｂ３４は、固定構造Ｂ３２４を受け入れる固定構造Ｂ３４４を有する。図８は、固定構造