DE102007003506B4

DE102007003506B4 - Verbinder für eine Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102007003506B4
Application number: DE102007003506A
Authority: DE
Inventors: Ryuichi Komiyama; Norishige Konno
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2012-01-12
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: US7862951B2; CN100521330C; DE102007003506A1; CN101009383A; JP4911978B2; JP2007200632A; US20080003482A1

Abstract

Verbinder (200) zum Verbinden elektrischer Drähte (56) mit den einzelnen Elektroden (66) sämtlicher Einheitszellen, die in einer Brennstoffzelle (300) enthalten sind, die durch Stapeln einer Vielzahl von Einheitszellen gebildet wird, wobei ein erster Vorsprung (46) über einem zweiten Vorsprung (48) anordenbar ist, der sich vom ersten Vorsprung (46) unterscheidet und wobei der Verbinder (200) Folgendes aufweist: ein Gehäuse (30) mit dem ersten Vorsprung (46), der an einer oberen Hälfte einer ersten lateralen Fläche (F) ausgebildet ist, und dem zweiten Vorsprung (48), der an einer unteren Hälfte einer zweiten lateralen Fläche (G), die der ersten lateralen Fläche (F) gegenüber liegt, ausgebildet ist; eine einzelne Detektoranschlussklemme (50a), die im ersten Vorsprung (46) befestigt ist und die mit der Elektrode (66) der Einheitszelle, die in der Brennstoffzelle (300) enthalten ist, verbunden werden kann; und weitere Detektoranschlussklemmen (50b–50e), die in der unteren Hälfte des Gehäuses (30) befestigt sind und die mit...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle und einen Verbinder für eine Brennstoffzelle.
Beschreibung der verwandten Technik
Eine Brennstoffzelle, die in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug oder dergleichen eingebaut ist, wird durch Stapeln einer großen Zahl von elektrische Leistung erzeugenden Einheiten, die jeweils als eine Zelle (eine Einheitszelle) bezeichnet werden, in zahlreichen Schichten gebildet. Jede dieser Einheitszellen weist eine Elektrolytmembran, die aus einer Ionentauschermembran gebildet ist, die von einer Anode und einer Kathode zu beiden Seiten sowie von einem Separatorenpaar an deren beiden Außenseiten sandwichartig umgeben ist, auf. Am Separator ist ein Weg definiert, um Brenngas, wie Wasserstoffgas, und Oxidationsgas, wie Sauerstoffgas, zur Anode bzw. zur Kathode zu liefern. Brenn- und Oxidationsgase, die auf dem Weg zugeführt werden, bewirken eine chemische Reaktion in der Zelle, wodurch Leistung erzeugt wird.
Für eine solche Brennstoffzelle ist ein Mangagement bzw. eine Übersicht des Leistungserzeugungszustands für jede einzelne Zelle notwendig, um die Mengen an zugeführten Brenn- und Oxidationsgasen zu steuern und um fehlerhafte Zellen zu finden. Um eine solche Übersicht zu ermöglichen, wird die Erzeugungsspannung für jede Zelle überwacht, so dass die Steuerung aufgrund der überwachten Erzeugungsspannung durchgeführt wird. Im Allgemeinen wird ein Verbinder 100 mit einem Gehäuse 10 verwendet, wie in 12 dargestellt, in dem Detektoranschlussklemmen in Abständen angeordnet sind, die denen der Vielzahl von gestapelten Einheitszellen gleich sind. Auf der Oberseite des Verbinders 100 ist ein Eingriffsabschnitt 12 zum Verriegeln definiert. Der Verbinder 100 ist in der Brennstoffzelle 102 befestigt wie in 13 dargestellt.
Die Brennstoffzelle 102 weist einen Rastabschnitt 20 auf, mit dem der Verbinder 100 verrastet wird und der entlang jedes Seitenrands ihrer Oberfläche A ausgebildet ist. Wenn der Verbinder 100 von der lateralen Seite her in den Rastabschnitt eingeführt wird, wird der Eingriffsabschnitt 12 des Verbinders 100 mit dem Rastabschnitt 20 in Eingriff gebracht und wird dadurch an der Brennstoffzelle 102 festgelegt. Infolgedessen werden die im Verbinder 100 enthaltenen Detektoranschlussklemmen mit den Separataren der Einheitszellen der Brennstoffzelle 102 in elektrische Verbindung gebracht.
Die Brennstoffzelle 102 weist zusätzlich eine Spannplatte 14 auf, die entlang des mittleren Abschnitts ihrer Oberfläche A ausgebildet ist und die in der Richtung verläuft, in der die Einheitszellen gestapelt sind. Ein elektrischer Draht 18, der mit jeder der Detektoranschlussklemmen im Verbinder 100 verbunden ist, ist an der Spannplatte 14 festgelegt, so dass der elektrische Draht 18 über die obere Fläche A der Brennstoffzelle 102 gespannt ist. Durch die Verbindung dieser elektrischen Drähte 18 mit dem Spannungssensor oder dergleichen ist eine Messung des Potentialunterschieds zwischen den Separatoren der einzelnen Einheitszellen möglich.
Hierbei ist die Elektrode der Brennstoffzelle, mit der die Detektoranschlussklemme im Verbinder verbunden werden soll, aus Kohlenstoff gefertigt. Wenn eine Kohlenstoffelektrode verwendet wird, muss jedoch angesichts der Notwendigkeit, für eine ausreichende strukturelle Festigkeit oder dergleichen zu sorgen, jede Einheitszelle relativ dicker gebildet werden. Im Zusammenhang mit der in letzter Zeit stattfindenden Verbesserung des Wirkungsgrads der Leistungserzeugung durch eine in einer Brennstoffzelle verwendete Einheitszelle und dadurch, dass eine Leistungserzeugung durch eine dünnere Einheitszelle möglich wird, besteht jedoch ein wachsender Bedarf an dünneren Einheitszellen.
14 stellt ein Problem im Zusammenhang mit dünneren Zellen dar. Genauer zeigt 14 die Verbinder 100, gesehen von deren Rückseite oder X-Seite (der Seite, die durch den Pfeil X in 12 angezeigt ist) relativ zur Einführungsrichtung des Verbinders. Wie in 14 dargestellt, führt die Verwendung einer dünneren Einheitszelle dazu, dass eine Region entsteht, wo die Gehäuse 10 der benachbarten Verbinder 100 einander räumlich behindern (der schraffierte Abschnitt in 14). Dies verhindert, dass die Verbinder 100 so befestigt werden, dass alle Einheitszellen der Brennstoffzelle mit den Detektoranschlussklemmen des Verbinders 100 verbunden sind.
Wenn nun die Außenwand des Gehäuses dünner gebildet wird, um dadurch eine solche Behinderung zu vermeiden, ist die Folge eine ungenügende strukturelle Festigkeit des Verbinders. Dies führt zu Problemen einer sinkenden Produktionsleistung für den Verbinder und dazu, dass Verbinder während des Einbaus in der Brennstoffzelle beschädigt oder zerbrochen werden.
Als weitere Maßnahme zur Vermeidung einer Behinderung zwischen Verbindern wird eine Konstruktion in Betracht gezogen, bei der Detektoranschlussklemmen abwechselnd in oberen und unteren Hälften des Gehäuses vorgesehen sind. Eine solche Konstruktion kann jedoch nicht die Forderung nach einem niedrigeren Profil des Verbinders erfüllen, um zu gewährleisten, dass die Brennstoffzelle mit einem darin befestigten Verbinder so klein wie möglich ist. Elektrische Verbinder mit abwechselnd angeordneten Kontakten zeigen auch die Schriften US 5 024 610 A und US 2005/0074655 A1 .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbinder zum Verbinden eines elektrischen Drahts mit den einzelnen Elektroden sämtlicher Einheitszellen, die in einer Brennstoffzelle vorhanden sind, die durch Stapeln einer Vielzahl von Einheitszellen gebildet wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verbinder vorgesehen, der folgendes aufweist: ein Gehäuse, das einen ersten Vorsprung, der an einer oberen Hälfte einer ersten lateralen Fläche ausgebildet ist, und einen zweiten Vorsprung aufweist, der an einer unteren Hälfte einer zweiten lateralen Fläche, die der ersten lateralen Fläche gegenüber liegt, ausgebildet ist, eine einzelne Detektor-Anschlussklemme, die innerhalb des ersten Vorsprungs befestigt ist und die mit der Elektrode der Einheitszelle, die in der Brennstoffzelle enthalten ist, verbunden werden kann, und mindestens eine Detektoranschlussklemme, in der in der unteren Hälfte des Gehäuses befestigt ist und die mit der Elektrode der Einheitszelle, die in der Brennstoffzelle enthalten ist, verbunden werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ausführlich mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben, wobei:
1 eine perspektivische Außenansicht eines Gehäuses einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Rückseitenansicht des Gehäuses der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine Vorderseitenansicht des Gehäuses der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine perspektivische Innenansicht des Verbinders der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine perspektivische Außenansicht einer Detektor-Anschlussklemme der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
6 eine perspektivische Außenansicht des Verbinders der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, mit dem ein elektrischer Draht verbunden ist;
7 eine perspektivische Außenansicht einer Brennstoffzelle der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
8 eine perspektivische Außenansicht der Brennstoffzelle der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, in der der Verbinder befestigt ist;
9 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Verbinderbefestigungsabschnitts der Brennstoffzelle der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
10 eine vergrößerte Außenansicht der Brennstoffzelle der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
11 eine Rückseitenansicht des Verbinderbefestigungsabschnitts der Brennstoffzelle der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
12 eine perspektivische Außenansicht eines Verbinders gemäß dem Stand der Technik ist;
13 eine perspektivische Ansicht einer Brennstoffzelle gemäß dem Stand der Technik ist, in der ein Verbinder befestigt ist; und
14 eine Rückseitenansicht der Brennstoffzelle gemäß dem Stand der Technik ist, in der ein Verbinder befestigt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verbinder 200 einer Brennstoffzelle so aufgebaut, dass er ein Harzgehäuse 30 einschließt wie in 1 bis 3 dargestellt. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Gehäuses 30 des Verbinders 200, gesehen von schräg oberhalb von dessen hinterer Fläche B aus. 2 ist eine Rückseitenansicht des Gehäuses 30 des Verbinders 200, gesehen von der hinteren Fläche B aus. 3 ist eine Vorderseitenansicht des Gehäuses 30 des Verbinders 200, gesehen von der vorderen Fläche C aus. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die 1 entspricht und zeigt die Anordnung der Detektoranschlussklemmen 50 im Gehäuse 30.
An der oberen Hälfte der ersten lateralen Fläche F des Gehäuses 30 ist ein erster Vorsprung 46 über die gesamte Breite der ersten lateralen Fläche F zwischen der vorderen Fläche C und hinteren Fläche B ausgebildet. An der unteren Hälfte der zweiten lateralen Fläche G des Gehäuses 30 ist ein zweiter Vorsprung 48 über die ganze Breite der zweiten lateralen Fläche G zwischen der vorderen Fläche C und der hinteren Fläche B ausgebildet. Wie in der perspektivischen Ansicht von 4 gezeigt, ist eine äußerste Detektoranschlussklemme 50a im ersten Vorsprung 46 befestigt, und eine Vielzahl von Detektoranschlussklemmen 50b bis 50d sind in der unteren Hälfte des Gehäuses 30 nebeneinander von der ersten lateralen Fläche F zur zweiten lateralen Fläche G befestigt, wobei die äußerste Detektoranschlussklemme 50e im zweiten Vorsprung 48 befestigt ist. Die Abstände der Detektoranschlussklemmen 50a bis 50e sind jeweils der Stapelteilung P der Einheitszellen der Brennstoffzelle 300 gleich, die später beschrieben wird.
Wie in der Rückseitenansicht von 2 dargestellt, sind Öffnungen 40 und 42 in der hinteren Fläche B des Gehäuses 30 in Übereinstimmung mit der Anordnung der Detektoranschlussklemme 50a in der oberen Hälfte und der Detektoranschlussklemmen 50b bis 50e in der unteren Hälfte vorgesehen. Wie in der Vorderseitenansicht von 3 dargestellt, sind Schlitze 44 in der vorderen Fläche C des Gehäuses 30 vorgesehen, jeweils durch Abschneiden des Abschnitts des Gehäuses 30 zwischen der oberen Fläche D und der unteren Fläche E in Übereinstimmung mit der Anordnung der Detektoranschlussklemmen 50a bis 50e. Der Abstand zwischen den benachbarten Schlitzen 44 ist gleich der Stapelteilung P der Einheitszellen der Brennstoffzelle 300 wie nachstehend beschrieben.
Im Verbinder 200 dieser Ausführungsform ist eine Detektor-Anschlussklemme 50a in der oberen Hälfte des Gehäuses 30 befestigt, wobei ein Raum in der oberen Hälfte des Gehäuses 30 für die Bildung eines Verriegelungselements 34 frei bleibt. Unter Ausnutzung des Raums wird ein hebelartiges Verriegelungselement 34 in der oberen Hälfte des Gehäuses 30 ausgebildet. Das Verriegelungselement 34 weist einen Eingriffsabschnitt 32 auf, der nach oben übersteht (an der oberen Fläche D). Das Verriegelungselement 34 ist in einem nutartigen Verriegelungselement-Halteabschnitt 36 untergebracht, der in der oberen Hälfte des Gehäuses 30 definiert ist. Ein Teil des Verriegelungselements 34 ist an dem Gehäuse 30 in dem Verriegelungselement-Halteabschnitt 36 so befestigt, dass es nach oben gedrängt wird. Das Verriegelungselement 34 ist ein elastisches Element und ist einstückig mit dem Gehäuse 30 ausgebildet. Das Verriegelungselement 34 wird so befestigt, dass der konvexe Eingriffsabschnitt 32 oberhalb der oberen Fläche D des Gehäuses nach oben überstehen bleibt, wenn keine äußere Kraft angewendet wird, und dass das obere Ende des Eingriffsabschnitts 32 unter die obere Fläche D des Gehäuses 30 sinkt, wenn eine äußere Kraft in Richtung auf die untere Fläche E des Gehäuses 30 ausgeübt wird.
Hier sei darauf hingewiesen, dass zwei oder mehr Verbinder 200 solchermaßen befestigt werden können, dass die Abstände aller Anschlussklemmen 50 gleich sind. Wenn beispielsweise die Teilung der Detektor-Anschlussklemmen 50 als P definiert wird, der Abstand zwischen der Mitte der Anschlussklemmen-Aufnahmeöffnung im ersten Vorsprung (in der oberen Hälfte) 46 und der äußeren Fläche der am nächsten liegenden lateralen Gehäusewand als t1 definiert wird, der Abstand zwischen der Mitte der Anschlussklemmen-Aufnahmeöffnung im zweiten Vorsprung (in der unteren Hälfte) 46 und der äußere Fläche der am nächsten liegenden lateralen Gehäusewand als t2 definiert wird und der Abstand zwischen der Mitte der Anschlussklemmen-Aufnahmeöffnung (der oberen Hälfte) 46 und der äußeren Fläche der am nächsten gelegenen lateralen Gehäusewand als t3 definiert wird und t2 + t3 < 2P, können t1 und t2 als größer als P definiert sein. Daher ist es auch dann, wenn ein kleinerer Anschlussklemmenabstand P konstruiert wird, nicht notwendig, die Dicke der lateralen Gehäusewand entsprechend zu verringern, obwohl die Größe der Anschlussklemme (der Aufnahmeöffnung) in Betracht gezogen werden muss. Daher kann eine kleinere Teilung verwendet werden, während die erforderliche mechanische Festigkeit des Gehäuses aufrechterhalten wird. Es sei darauf hingewiesen, dass es nicht notwendig ist, dass die gesamte Wand gleichmäßig dick ist. Das heißt, in der Praxis kann eine ausreichende mechanische Festigkeit von einer teilweise dicken lateralen Wand bereitgestellt werden. Beispielsweise sei darauf hingewiesen, dass bei einer Anordnung, in der zwei oder mehr Verbinder, in denen jeweils eine einzige Reihe aus Anschlussklemmen 50 angeordnet sind, eine Beschränkung P ≥ 2t im Hinblick auf den Anschlussklemmenabstand P und die Dicke t der lateralen Gehäusewand auferlegt ist.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die Konstruktionen des Verriegelungselements 34 und des Verriegelungselement-Halteabschnitts 36 nicht auf die oben beschriebene Bauweisen beschränkt sind, und dass jede Konstruktion, die den Verbinder 200 zuverlässig an der Brennstoffzelle 300, die nachstehend beschrieben wird, befestigen kann, verwendet werden kann.
Die Detektoranschlussklemme 50 besteht aus hoch leitfähigem elastischem Material, wie Metall oder dergleichen, wobei im Allgemeinen Kupferlegierung verwendet wird. Die Detektoranschlussklemme 50 ist so aufgebaut, dass sie einen Elektrodraht-Crimpabschnitt 52 zum Anschließen eines elektrischen Drahts und einen Elektrodenkontaktabschnitt 54 zur Verbindung mit einer Elektrode der Brennstoffzelle 300, die nachstehend beschrieben wird, aufweist, wie in 5 dargestellt. Der Elektrodraht-Crimpabschnitt 52 schließt eine Isolierhülse 52a und eine Drahthülse 52b ein. Die Isolierhülse 52a nimmt einen elektrischen Draht mit Isolierung auf und crimpt ihn; die Drahthülse 52b nimmt einen Leiter auf und crimpt ihn, wobei die Isolierbeschichtung abgezogen ist.
Der Elektrodenkontaktabschnitt 54 schließt zwei einander entgegengesetzte (elastische) Streifenkontaktabschnitte 54a und 54b mit flacher Rechteckform ein. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den Kontaktabschnitten 54a und 54b etwas kleiner definiert als die Breite der Elektrode der Einheitszelle der Brennstoffzelle 300. Diese Anordnung stellt eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen der Detektoranschlussklemme 50 und der Elektrode der Brennstoffzelle 300 sicher. Es ist auch bevorzugt, dass die vorderen Enden der Kontaktabschnitte 54a, 54b nach außen gekrümmt sind, wie in 5 dargestellt. Diese Anordnung kann die Einführung der Elektrode der Brennstoffzelle 300 zwischen die Kontaktabschnitte 54a und 54b erleichtern.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau der Detektoranschlussklemme 50 nicht auf den oben beschriebenen beschränkt ist und dass jeder Aufbau, der im Gehäuse 30 untergebracht werden kann und einen elektrischen Draht mit der Elektrode einer Brennstoffzelle 300 verbinden kann, verwendet werden kann. Beispielsweise kann ein Aufbau, der in der Lage ist, die Seele eines elektrischen Drahts mittels Druck zu verbinden, anstelle des Elektrodraht-Crimpabschnitts 52 verwendet werden. Die Detektoranschlussklemmen 50 zur Befestigung im Gehäuse 30 können alle die gleiche Form haben. Daher ist keine Herstellung außer der Herstellung einer einzigen Art von Detektoranschlussklemme nötig.
Es sei darauf hingewiesen, dass in dieser Ausführungsform zwar vier Detektoranschlussklemmen 50b bis 50e in der unteren Hälfte des Gehäuses 30 angeordnet sind, aber dieser Aufbau kein exklusives Beispiel darstellt und z. B. eine höhere oder niedrigere Zahl an Detektoranschlussklemmen 50 in der unteren Hälfte des Gehäuses 30 angeordnet werden kann.
6 ist eine perspektivische Ansicht des Verbinders 200, in dem die Detektoranschlussklemmen 50 befestigt sind, gesehen von oberhalb von dessen hinterer Fläche. Genauer sind in 6 die elektrischen Drähte 56 an die Detektoranschlussklemmen 50 gecrimpt und durch die Öffnungen 40, 42, die in der hinteren Fläche B des Gehäuses 30 vorgesehen sind, nach außen gezogen. Die Detektoranschlussklemme 50 ist innerhalb des Gehäuses 30 befestigt, wobei Teile der Kontaktabschnitte 54a, 54b des Elektrodenkontaktabschnitts 54 im Schlitz 44 verbleiben.
7 zeigt das Äußere der Brennstoffzelle 300 in dieser Ausführungsform. 10 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Brennstoffzelle 300 in dieser Ausführungsform. 8 zeigt das Äußere der Brennstoffzelle 300, in der der Verbinder 200 befestigt ist. 9 ist eine vergrößerte Darstellung, die einen Teil der Brennstoffzelle 300 zeigt, wo der Verbinder 200 befestigt ist. 11 ist eine Rückseitenansicht eines Teils der Brennstoffzelle 300 wo die Verbinder 200 befestigt sind.
Die Brennstoffzelle 300 wird durch Stapeln einer großen Zahl von Einheitszellen 60, die jeweils als Leistungserzeugungseinrichtung dienen, gebildet. Jede der Einheitszellen 60 wird dadurch gebildet, dass eine Elektrolytmembran oder eine Ionentauschermembran mit einer Anode und einer Kathode auf ihren beiden Seiten und ferner mit einem Separatorenpaar an deren beiden Außenseiten sandwichartig angeordnet wird. Die Einheitszellen 60 werden mit einem Abstand einer Teilung P zwischen den benachbarten Einheitszellen 60 gestapelt. Ein Weg wird am Separator ausgebildet, um Brenngas, wie Wasserstoffgas oder dergleichen, und Oxidationsgas, wie Sauerstoffgas oder dergleichen, zur Anode und zur Kathode zu liefern. Die über den Weg zugeführten Brenn- und Oxidationsgase bewirken eine chemische Reaktion in jeder Einheitszelle 60, wodurch Leistung erzeugt wird.
Die Brennstoffzelle 300 weist C-artige Trägerabschnitte 64 auf, die entlang beider Seitenränder ihrer oberen Fläche H ausgebildet sind. Der Trägerabschnitt 64 kann durch Formen des Harzes, das Bestandteil der Einheitszelle 60 ist, auf solche Weise, dass er von der oberen Fläche H entlang des Seitenrands der Brennstoffzelle 300 übersteht, und weiter durch Biegen in Richtung auf die Mittellinie I der oberen Fläche H ausgebildet werden. Der Abstand L zwischen der oberen Fläche H der Brennstoffzelle 300 und der unteren Fläche J des Trägerabschnitts 64 ist etwas größer als der Unterschied in der Höhe zwischen der oberen Fläche E des Gehäuses 30 und dem Verbinder 200. Ein konkaver Rastabschnitt 70 ist an der Innenseite des oberen Abschnitts des C-artigen Abschnitts (oder an der unteren Fläche J) des Trägerabschnitts 64 ausgebildet.
Eine Metallelektrode 66 ist so ausgebildet, dass sie vom Separator jeder Einheitszelle 60 nach oben übersteht. Die Elektrode 66 ist näher am Seitenrand der Brennstoffzelle 300 positioniert, wobei sie in den Raum zwischen der oberen Fläche H der Brennstoffzelle 300 und der unteren Fläche J des Trägerabschnitts 64 übersteht. Der Abstand zwischen den benachbarten Elektroden 66 ist gleich der Teilung P, da der Abstand zwischen den benachbarten Einheitszellen 60 als Teilung P definiert ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn der Trägerabschnitt 64 aus Harz gefertigt ist und die Elektrode 66 aus Metall gefertigt ist, eine verbesserte strukturelle Festigkeit jenseits der einer herkömmlichen Einheitszelle erreicht wird, was die Verwendung einer kleineren Teilung P als bei der herkömmlichen Konstruktion für die Einheitszelle 60 erlaubt.
Die Brennstoffzelle 300 weist ferner eine Spannplatte 68 auf, die an ihrer oberen Fläche H entlang ihrer mittleren Position ausgebildet ist und die in der Richtung verläuft, in der die Einheitszellen 60 gestapelt sind. Vorzugsweise wird die Spannplatte 68 aus Isolierharz gefertigt. Die Spannplatte 68 ist für die Befestigung des elektrischen Drahts 56, der aus der Detektoranschlussklemme 50 im Verbinder 200 gezogen wurde, vorgesehen. Die Verwendung der Spannplatte 68 macht es möglich, die elektrischen Drähte 56, die über die obere Fläche H der Brennstoffzelle verlaufen, geordnet anzuordnen.
Wie in 8 und 9 dargestellt, wird der Verbinder 200 in dem C-förmigen Abschnitt des Trägerabschnitts 64 befestigt. Wie oben beschrieben wird der Verbinder 200 über die Öffnung des C-Abschnitts in den Trägerabschnitt 64 eingeführt, so dass die Elektrode 66 der Einheitszelle 60 in den Schlitz 44 des Verbinders 200 eingeführt wird. Mit dieser Anordnung wird die Elektrode 66 zwischen die Kontaktabschnitte 54a und 54b jeder der Detektoranschlussklemmen 50a bis 50e, die im Schlitz 44 angeordnet sind, eingeführt. Infolgedessen werden die Elektroden 66 der jeweiligen Einheitszellen 60 elektrisch mit den Detektorklemmen 50a bis 50e verbunden.
Im obigen Beispiel wird die Anschlussklemme 200 von der lateralen Seite her in den Trägerabschnitt 64 eingeführt, so dass der Eingriffsabschnitt 32 am Verriegelungselement 34 des Verbinders 200 mit dem Rastabschnitt 70 am Trägerabschnitt 64 in Eingriff gebracht wird, wodurch der Verbinder 200 zuverlässig in der Brennstoffzelle 300 befestigt wird. Der Eingriff zwischen dem Eingriffsabschnitt 32 und dem Rastabschnitt 70 kann durch Pressen des vorderen Endes des Verriegelungselements 34 nach unten von der unteren Fläche J des Trägerabschnitts 64 zur oberen Fläche H der Brennstoffzelle 300 gelöst werden, wodurch der Verbinder 200 aus der Brennstoffzelle 300 entfernt werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau des Rastabschnitts 70 in dieser Ausführungsform nicht auf den oben beschriebenen beschränkt ist und dass jeder Aufbau, mit dem der Rastabschnitt 70 und der Eingriffsabschnitt 32 des Verriegelungselements 34 des Verbinders 200 in Eingriff gebracht werden kann, verwendet werden kann.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass zwei oder mehr Verbinder 200 nebeneinander in der Brennstoffzelle 30 befestigt werden können und dass die Verbinder 200 so angeordnet werden können, dass die untere Fläche des ersten Vorsprungs 46 eines Verbinders 200 die obere Fläche des zweiten Vorsprungs 48 des benachbarten Verbinders 200 teilweise überlappt, wie in der vergrößerten Ansicht von 9 dargestellt. Das heißt, der erste Vorsprung 46 und der zweite Vorsprung 48 der beiden benachbarten Verbinder 200 können mit komplementären Formen versehen sein, so dass die beiden Verbinder 200 so befestigt werden können, dass der erste Vorsprung 46 eines Verbinders 200 mit dem zweiten Vorsprung 46 des anderen zum Anliegen kommt. Diese Anordnung ermöglicht eine Verbindung der Elektroden 66 aller Einheitszellen 60 der Brennstoffzelle 300 mit den Detektoranschlussklemmen 50, während eine räumliche Behinderung zwischen den benachbarten Verbindern 200 vermieden wird.
Darüber hinaus kann die Positionierung des Verriegelungselements 34 in der oberen Hälfte des Gehäuses 30, wo der erste Vorsprung 46 ausgebildet ist, verhindern, dass die Höhe des Gehäuses 30 größer wird als die einer herkömmlichen Konstruktion. Daher kann die Gesamthöhe des ganzen Brennstoffzellensystems der der herkömmlichen Konstruktion ähnlich gemacht werden. Ferner kann die laterale Fläche des Gehäuses 30 eine angemessene Breite aufweisen. Dies stellt sicher, dass die erforderliche strukturelle Festigkeit für den Verbinder 200 bereitgestellt wird.
Da der C-förmige Trägerabschnitt 64 entlang der oberen Fläche H der Brennstoffzelle 300 vorgesehen ist, um den Verbinder 200, der von der lateralen Seite her eingeführt wird, aufzunehmen, sind die Elektrode 66, die Detektoranschlussklemme 50 und die Verbindung des elektrischen Drahts 56 vor Wasser oder dergleichen geschützt, das über die Brennstoffzelle 300 spritzt.
Ferner muss bei einem Aufbau, bei dem der elektrische Draht 56 in einer Richtung senkrecht zur oberen Fläche H der Brennstoffzelle 300 herausgezogen wird, der elektrische Draht 56 in der Richtung entlang der oberen Fläche H der Brennstoffzelle 300 gebogen werden, was den elektrischen Draht 56 einer mechanischen Belastung aussetzt, die möglicherweise zum Teilung oder zum Bruch des elektrischen Drahts 56 führen könnte.
Im Verbinder 200 dieser Ausführungsform wird jedoch der elektrische Draht 56 von der hinteren Fläche B des Verbinders 200 herausgezogen und verläuft über die obere Fläche H der Brennstoffzelle 300, und der Verbinder 200 wird mit seiner vorderen Fläche C voran entlang der oberen Fläche H der Brennstoffzelle 300 in den Trägerabschnitt 64 eingeführt. Dieser Aufbau macht es möglich, dass der elektrische Draht 56 entlang der oberen Fläche H der Brennstoffzelle 30 verläuft, ohne verbogen zu werden. Infolgedessen kann ein Bruch oder eine Beschädigung des elektrischen Drahts 56 vermieden werden.

Claims

Verbinder (200) zum Verbinden elektrischer Drähte (56) mit den einzelnen Elektroden (66) sämtlicher Einheitszellen, die in einer Brennstoffzelle (300) enthalten sind, die durch Stapeln einer Vielzahl von Einheitszellen gebildet wird, wobei ein erster Vorsprung (46) über einem zweiten Vorsprung (48) anordenbar ist, der sich vom ersten Vorsprung (46) unterscheidet und wobei der Verbinder (200) Folgendes aufweist: ein Gehäuse (30) mit dem ersten Vorsprung (46), der an einer oberen Hälfte einer ersten lateralen Fläche (F) ausgebildet ist, und dem zweiten Vorsprung (48), der an einer unteren Hälfte einer zweiten lateralen Fläche (G), die der ersten lateralen Fläche (F) gegenüber liegt, ausgebildet ist; eine einzelne Detektoranschlussklemme (50a), die im ersten Vorsprung (46) befestigt ist und die mit der Elektrode (66) der Einheitszelle, die in der Brennstoffzelle (300) enthalten ist, verbunden werden kann; und weitere Detektoranschlussklemmen (50b–50e), die in der unteren Hälfte des Gehäuses (30) befestigt sind und die mit Elektroden (66) der Einheitszellen, die in der Brennstoffzelle (300) enthalten sind, verbunden werden können.
Verbinder (200) nach Anspruch 1, der ferner Folgendes aufweist: einen Verriegelungsabschnitt (32, 34), der in der oberen Hälfte des Gehäuses (30) ausgebildet ist, um mit einem Rastabschnitt (70), der an der Brennstoffzelle (300) ausgebildet ist, in Eingriff gebracht zu werden, wenn der Verbinder (200) in der Brennstoffzelle (300) befestigt wird.
Verbinder (200) nach Anspruch 1 oder 2, der ferner Folgendes aufweist: Öffnungen (40, 42), die in einer Oberfläche des Gehäuses (30) senkrecht zur Verbindereinführungsrichtung und gegenüber einer Fläche, die in die Brennstoffzelle (300) eingeführt wird, vorgesehen sind, um dort hindurch den elektrischen Draht (56) aus der Detektoranschlussklemme (50a–50e) heraus zu ziehen.