JP-2026077112-A - 半嵌合検知構造

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Abstract

【課題】燃料電池セルにおける電圧測定用コネクタについて、正しい嵌合状態を確保するための、半嵌合検知構造を提供する。【解決手段】検知手段は、ＣＰＡ部材３１と連結される被連結部３２と、ＣＰＡ部材３１の摺動動作を制御する制御機構Ｎと、を有し、嵌合状態は、半嵌合状態から全嵌合状態に遷移し、制御機構Ｎは、コネクタＢに設けられた付勢部材Ｗと、貫通口ｈの内周面に設けられた押圧部Ｍと、を含み、付勢部材Ｗは、半嵌合状態においては、ＣＰＡ部材３１と衝突する摺動制限位置に配置され、全嵌合状態においては、押圧部Ｍにより押圧されることで、ＣＰＡ部材３１と衝突しない摺動許容位置に配置され、ＣＰＡ部材３１は、付勢部材Ｗが摺動制限位置に配置されることで、その摺動範囲が被連結部３２と連結できない範囲に制限され、付勢部材Ｗが摺動許容位置に配置されることで、その摺動範囲が被連結部３２に連結可能な範囲に許容される。【選択図】図２

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 (6)

燃料電池に取付けられる嵌合補助部材と、前記燃料電池のスタックに嵌合されるコネクタの抜けを防止する抜け防止機構と、前記コネクタにおける前記スタックへの嵌合状態を検知する検知手段と、を備え、前記嵌合補助部材は、前記コネクタが挿通される貫通口が設けられた本体部を有し、前記抜け防止機構は、前記貫通口の内周面に設けられたスタック側係合部と、前記スタック側係合部に係合可能なコネクタ側係合部と、を有し、前記検知手段は、前記コネクタの前記スタックに対する接続方向に沿って摺動可能に構成されたＣＰＡ部材と、前記ＣＰＡ部材の摺動動作を制御する制御機構と、を有し、前記嵌合状態は、前記コネクタの前記接続方向への摺動により、前記スタック側係合部とコネクタ側係合部とが係合せず、前記コネクタと前記スタックとが導通する半嵌合状態から、前記スタック側係合部とコネクタ側係合部とが係合しつつ、前記コネクタと前記スタックとが導通する全嵌合状態に遷移し、前記制御機構は、前記コネクタに設けられ、前記接続方向に沿って延びる付勢部材と、前記貫通口の内周面に設けられ、前記付勢部材をその付勢力に抗して押圧可能に構成された押圧部と、を含み、前記付勢部材は、前記半嵌合状態においては、前記ＣＰＡ部材と衝突する摺動制限位置に配置され、前記全嵌合状態においては、前記押圧部により押圧されることで、前記ＣＰＡ部材と衝突しない摺動許容位置に配置される、半嵌合検知構造。
前記検知手段は、前記コネクタに設けられ、前記ＣＰＡ部材における前記接続方向への摺動により、前記ＣＰＡ部材と連結される被連結部を有し、前記ＣＰＡ部材は、前記付勢部材が前記摺動制限位置に配置されることで、その摺動範囲が前記被連結部と連結できない範囲に制限され、前記付勢部材が前記摺動許容位置に配置されることで、その摺動範囲が前記被連結部に連結可能な範囲に許容される、請求項１に記載の半嵌合検知構造。
前記付勢部材は、前記接続方向に向かって湾曲した板バネによって構成されることで、少なくとも一部が互いに対向する第一バネ部及び第二バネ部を含み、前記第一バネ部は、その先端側が、前記押圧部により押圧されることで、撓み変形により前記摺動制限位置から前記摺動許容位置に遷移するように構成され、前記第二バネ部は、前記コネクタ側係合部を、前記接続方向に対して略垂直方向に変位可能に支持する、請求項２に記載の半嵌合検知構造。
前記抜け防止機構は、前記第二バネ部の先端側に設けられ、前記コネクタ側係合部を前記接続方向に対して略垂直方向に変位させるための指掛け部を有する、請求項３に記載の半嵌合検知構造。
前記ＣＰＡ部材は、前記被連結部と連結した状態において、前記指掛け部と前記コネクタにおけるハウジングとの間に介装され、前記指掛け部に対して隣接配置される介装部を含み、前記指掛け部が前記介装部に当接するまでの前記第二バネ部の撓み量は、前記コネクタ側係合部の係合状態が解除されるまでの前記第二バネ部の撓み量よりも小さく構成されている、請求項４に記載の半嵌合検知構造。
前記検知手段は、前記ＣＰＡ部材を前記コネクタに対して摺動可能に取付ける取付部を有し、前記取付部は、前記ＣＰＡ部材又は前記コネクタにおけるハウジングの何れか一方に設けられた突起と、何れか他方に設けられ、前記突起が挿通される挿通孔と、を含み、前記挿通孔は、前記接続方向に沿って所定の長さ延びる長孔である、請求項１に記載の半嵌合検知構造。

Description

本発明は、燃料電池セルにおける電圧測定用コネクタの半嵌合状態を検知するための構造に関する。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、水素と酸素さえあれば発電が可能であり、発電時に水しか排出しないことから、環境への負荷が少ない。また、燃料電池は、化学反応のみで発電するため騒音が発生しないこと、送電ロスが少ないこと、燃料の入手が容易であること等、多くのメリットが存在する。ところで、燃料電池は、セルと呼ばれる、単体で水素と酸素を反応させて発電を行うことができる略板状の構成体が複数枚積層されることで、全体が概略構成されている。そして、燃料電池の製造等において、各セルの発電状況に応じた条件制御を行う必要があることから、各セルの電圧をモニタするためのコネクタが用いられている。このコネクタに関して、特許文献１には、嵌合相手に間口部材を必要としないコネクタに関する発明が記載されている。このコネクタは、Ｕ字状に形成されているアームにより区画された嵌合間口と、相手部材との抜け止めを図るために、側方嵌合間口に臨むようにハウジングに設けられたロック部材と、を備えている。特許文献１に記載の発明は、上記のようにハウジングが側方嵌合間口を備えているため、相手機器に嵌合間口を設ける必要がなく、嵌合間口に付随する相手機器のコストを節減することを目的としている。特開２０２３－１７６９０１号公報本発明の実施形態に係る嵌合補助部材の構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る抜け防止機構及び検知手段を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造の構成を示す図であって、（ａ）ＣＰＡ部材を示す斜視図、（ｂ）付勢部材を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造の構成を示す図であって、（ａ）組立斜視図、（ｂ）ＰＰ線断面図、（ｃ）ＱＱ線断面図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造を用いてコネクタを嵌合させる流れを説明するための全体斜視図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造を用いてコネクタを嵌合させる流れを説明するための拡大図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造を用いてコネクタを嵌合させる流れを説明するための拡大図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造を用いてコネクタを嵌合させる流れを説明するための拡大図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造を用いてコネクタを嵌合させる流れを説明するための拡大図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造の効果を説明するための側面図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造の効果を説明するための側面図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造の変更例を示す図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造の変更例を示す図である。以下、図１～図１１を用いて、本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造について説明する。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、本実施形態に係る半嵌合検知構造を示し、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。ここで、以下、説明の便宜上、図１等におけるｘ軸方向を前後方向、ｙ軸方向を積層方向又は左右方向、ｚ軸方向を高さ方向と、それぞれ称することとする。また、ｘ軸方向において、矢印が示す方向を接続方向と称することとする。＜構成＞以下、図１～図４を用いて、半嵌合検知構造Ｘの構成について説明する。なお、燃料電池Ａにおける各セルＣ（図５等参照）の電圧測定に用いられるコネクタＢ（図３等参照）は、各セルを挟持するターミナル（図示せず）を収納する樹脂製のハウジングＢ１と、ハウジングＢ１の後面から延びる電線Ｂ２（図６等参照）と、を有している。図１に示すように、半嵌合検知構造Ｘは、燃料電池Ａに取付けられる嵌合補助部材１を備えている。なお、図１（ａ）は、前方側から見た嵌合補助部材１の斜視図を示し、図１（ｂ）は、後方側から見た嵌合補助部材１の斜視図を示している。嵌合補助部材１は、コネクタＢが挿通される貫通口ｈが設けられた本体部１１と、本体部１１の両端に設けられた取付部１２と、を有している。また、嵌合補助部材１は、燃料電池Ａに取付けることでスタックＳと接触するため、樹脂素材等の絶縁材料で形成されている。本体部１１は、積層方向に沿って延びる略板状体であり、貫通口ｈの上縁及び下縁から前方に向かって突設され、上縁及び下縁の略全長に亘って延びる、一対の壁部ｗ１、ｗ２が設けられている。なお、貫通口ｈは、積層方向に沿って延び、スタックＳの積層方向の幅と略同一の長さに構成された、略長方形の孔である。各取付部１２は、それぞれ板状体であり、後述する各エンドプレートＥに設けられた位置決めピンｔ１（図５参照）が挿通される位置決め孔Ｔ１と、エンドプレートＥに設けられた貫入孔ｔ２（図５参照）と連通する連通孔Ｔ２が設けられている。また、嵌合補助部材１は、貫通口ｈの内周面に設けられ、前後方向に沿って延びる複数のキー突起ｑと、貫通口ｈの内周面において、各キー突起ｑに対向して設けられ、前後方向に延びるレール部ｒと、を有している。キー突起ｑは、貫通口ｈの内周下面から壁部ｗ１の前端まで延びて設けられた、一対の突条ｊである。なお、各キー突起ｑは、ハウジングＢ１に設けられたキー溝ｐ（図６参照）に対応して嵌合することで、対応するレール部ｒと共に、コネクタＢの接続方向への安定した摺動を確保する。各レール部ｒは、貫通口ｈの内周上面から壁部ｗ２の前端まで延びて設けられ、正面視で下方に開口した略コ字状の構成体である。また、各レール部ｒは、各キー突起ｑに対応するように、積層方向に一定の間隔を空けて整列して設けられている。図２及び図３に示すように、半嵌合検知構造Ｘは、スタックＳに嵌合されるコネクタＢの抜けを防止する抜け防止機構２と、コネクタＢにおけるスタックＳへの嵌合状態を検知する検知手段３と、を備えている。なお、図２（ａ）は、コネクタＢに設けられる抜け防止機構２の構成及び検知手段３の構成の分解斜視図、図２（ｂ）は、貫通口ｈの内部を示す拡大斜視図である。また、図３（ａ）は、後述するＣＰＡ部材３１を示す拡大斜視図、図３（ｂ）は、後述する付勢部材Ｗを示す拡大斜視図である。抜け防止機構２は、コネクタ側係合部２１と、貫通口ｈの内周面に設けられ、コネクタ側係合部２１と係合可能なスタック側係合部２２と、コネクタ側係合部２１が形成され、後述する第二バネ部Ｗ２に取付けられる係合部形成体２３と、指掛け部２４と、を有している。コネクタ側係合部２１は、図２（ａ）に示すように、係合部形成体２３の上面に設けられた突起である。また、コネクタ側係合部２１の上面には、接続方向に向かうに伴って、漸次下降していく傾斜面が設けられている。スタック側係合部２２は、図２（ｂ）に示すように、各レール部ｒの内周上面に形成された、前後方向に延びる溝である。なお、各レール部ｒの内周上面には、その後方端部からスタック側係合部２２に向かって漸次下方に傾斜する導入溝ｇが形成されている。係合部形成体２３は、前後方向に延び、正面視で下方に開口する略コ字状を呈する構成体であり、後述する第二バネ部Ｗ２を覆って設けられる。指掛け部２４は、係合部形成体２３の後端に形成され、作業者の指を引掛けることで、第二バネ部Ｗ２を撓ませるための構成体である。検知手段３は、接続方向に沿って摺動可能に構成されたＣＰＡ部材３１と、コネクタＢに設けられ、ＣＰＡ部材３１の接続方向への摺動により、ＣＰＡ部材３１と連結される被連結部３２（図９参照）と、ＣＰＡ部材３１をコネクタＢに対して摺動可能に取付ける取付部３３と、ＣＰＡ部材３１の摺動動作を制御する制御機構Ｎと、を有している。ＣＰＡ部材３１は、特に図３（ａ）に示すように、被連結部３２と連結する一対の連結突起Ｊが設けられたＣＰＡ部材本体３１ａと、介装部３１ｂと、一対の支持アーム３１ｃと、を含んでいる。ＣＰＡ部材本体３１ａは、側面視で略Ｌ字状の構成体であり、その内周面に各連結突起Ｊや介装部３１ｂが連接されたブロック体ｂが設けられている。介装部３１ｂは、ブロック体ｂから接続方向に向かって突設されており、その左右には、接続方向に向かうに伴って、漸次下降していく傾斜面が設けられている。各支持アーム３１ｃは、ＣＰＡ部材本体３１ａの左右両端から接続方向に向かって突設された、細長状の構成体である。被連結部３２の構成については、図９を用いて詳述する。取付部３３は、ＣＰＡ部材３１に設けられた突起３３ａと、ハウジングＢ１に設けられ、突起３３ａが挿通される挿通孔３３ｂと、を含んでいる。突起３３ａは、各支持アーム３１ｃの側面に設けられた、略直方体状の小片である。挿通孔３３ｂは、ハウジングＢ１の後述する立設部Ｂ１ｃに設けられ、接続方向に沿って所定の長さ延びる長孔である。制御機構Ｎは、コネクタＢに設けられ、接続方向に沿って延びる付勢部材Ｗと、貫通口ｈの内周面に設けられ、付勢部材Ｗをその付勢力に抗して押圧可能に構成された押圧部Ｍと、を含んでいる。付勢部材Ｗは、特に図３（ｂ）に示すように、接続方向に向かって湾曲した板バネによって構成されることで、互いに対向する第一バネ部Ｗ１及び第二バネ部Ｗ２と、これらを連結する略Ｕ字状の連結部Ｗ３と、を含んでいる。第一バネ部Ｗ１は、矢じり状に形成された第一矢じり部Ｗ１ａと、同様に矢じり状に形成された第二矢じり部Ｗ１ｂと、ランス状に形成されたランス部Ｗ１ｃと、を含む。第一矢じり部Ｗ１ａ及び第二矢じり部Ｗ１ｂは、左右方向に凸となるように形成されている。第二矢じり部Ｗ１ｂは、第一矢じり部Ｗ１ａに対して後方に配置されている。ランス部Ｗ１ｃは、下向きに飛び出すように形成されている。第一バネ部Ｗ１は、これらの構成を利用して、ハウジングＢ１に取付けられる。また、第一バネ部Ｗ１は、その先端側が、左右一対の細長状の弾性接触片Ｋとして構成されている。なお、本実施形態においては、第一バネ部Ｗ１は、各弾性接触片Ｋを除く部分が、第二バネ部Ｗ２と上下方向に対向している。第二バネ部Ｗ２は、矢じり状に形成された第一矢じり部Ｗ２ａと、同様に矢じり状に形成された第二矢じり部Ｗ２ｂと、ランス状に形成されたランス部Ｗ２ｃと、を含む。第一矢じり部Ｗ２ａ及び第二矢じり部Ｗ２ｂは、左右方向に凸となるように形成されている。第二矢じり部Ｗ２ｂは、第一矢じり部Ｗ２ａに対して後方に配置されている。ランス部Ｗ２ｃは、下向きに飛び出すように形成されている。第二バネ部Ｗ２は、これらの構成を利用して、係合部形成体２３に取付けられる。各弾性接触片Ｋには、上方に向かって山なりに湾曲した湾曲部ｋが設けられており、湾曲部ｋから先端側は、先端に向かうに伴って漸次上方に傾斜して構成されている。押圧部Ｍは、本実施形態においては、各レール部ｒを構成する左右の側壁である。図４（ａ）は、付勢部材Ｗ、係合部形成体２３（コネクタ側係合部２１）及びＣＰＡ部材３１を、コネクタＢに取付けた状態を示す斜視図、図４（ｂ）は、（ａ）におけるＰＰ線断面図、図４（ｃ）は、（ａ）におけるＱＱ線断面図を示している。ここで、図４に示すように、ハウジングＢ１及び係合部形成体２３には、付勢部材Ｗを取付けるための構造が設けられている。詳述すれば、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハウジングＢ１には、第一矢じり部Ｗ１ａ及び第二矢じり部Ｗ１ｂを受け入れる矢じり受け部Ｂ１ａと、ランス部Ｗ１ｃを受け入れるランス受け部Ｂ１ｂと、が設けられている。矢じり受け部Ｂ１ａは、第二バネ部Ｗ２（各弾