JP2020102382A - 燃料電池ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池スタックに接続される機器端子をバスバーにより電気的に接続する際、セル積層体の寸法変化が生じてもバスバー端部に応力がかかることのない良好な接続状態が維持される燃料電池ユニットを提供する。【解決手段】セル積層体１４とその端部に配置された導電性のターミナルプレート１６ｂと、セル積層方向に伸縮可能であって両者を押圧する弾性部材２６を含む燃料電池スタック１０とこれに電気的に接続される機器４０とを空間内６２に配置する際、ターミナルプレート１６ｂと機器４０の端子４４とは押圧による変位に追従する追従部７４を持つバスバー７２により電気的に接続した燃料電池ユニット１００。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池ユニットに関する。

燃料電池セルの発電電力を補機に供給するために、燃料電池スタックの端子と補機の端子とをバスバーで接続することが知られている。例えば、燃料電池スタックの端子と補機の端子とに対して回転可能なバスバーを燃料電池スタックの端子と補機の端子とに接続する構成が知られている（例えば、特許文献１）。これにより、複数の燃料電池セルが積層されたセル積層体の積層方向の長さ寸法が温度変化などによって変化した場合でも、バスバーの回転によって、燃料電池スタックの端子と補機の端子との電気的接続を維持できるとされている。また、その他のバスバーの例として、セル積層体の積層方向の長さ寸法の変化に対応するために、バスバー自身が弾性構造部を有して弾性変形する構成が知られている（例えば、特許文献２、３）。

米国特許出願公開第２０１１／０００８９８４号明細書 特開２０１８−６０７７２号公報 米国特許出願公開第２０１０／００１２３４５号明細書

燃料電池スタックのターミナルプレートと燃料電池スタックに電気的に接続される機器の端子とをバスバーで接続させる場合、セル積層体の長さ寸法の変化に伴うターミナルプレートの変位によって機器の端子に接続するバスバーの端部に応力が掛かることがある。これにより、バスバーと機器の端子の接続を良好に維持できない場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、バスバーと機器の端子の接続を良好な状態に維持することを目的とする。

本発明は、複数の燃料電池セルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の積層方向の端部に配置された導電性のターミナルプレートと、前記積層方向に伸縮可能であって前記セル積層体及び前記ターミナルプレートを前記積層方向に押圧する弾性部材と、を含む燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに電気的に接続される機器と、前記機器と前記燃料電池スタックの前記セル積層体及び前記ターミナルプレートとを１つの空間内に収容するケースと、前記空間内に配置され、前記ターミナルプレートと前記機器の端子とを電気的に接続する導電性のバスバーと、前記バスバーを前記弾性部材の伸縮による変位が前記ターミナルプレートよりも小さい部材に固定する固定部材と、を備え、前記バスバーは、前記弾性部材の伸縮による前記ターミナルプレートの変位に追従する追従部を有し、前記固定部材は、前記バスバーのうちの前記追従部よりも前記機器の端子側に位置する部分を前記変位が小さい部材に固定する、燃料電池ユニットである。

本発明によれば、バスバーと機器の端子の接続を良好な接続状態に維持することができる。

図１は、実施例１に係る燃料電池ユニットを説明する概略図である。 図２（ａ）は、実施例１におけるバスバー及び固定部材を説明する分解斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。 図３（ａ）から図３（ｃ）は、実施例１に係る燃料電池ユニットの製造方法を説明する図（その１）である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、実施例１に係る燃料電池ユニットの製造方法を説明する図（その２）である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、比較例に係る燃料電池ユニットで生じる課題を説明する図である。 図６は、実施例１の変形例１におけるバスバー及び固定部材を説明する分解斜視図である。 図７は、実施例１の変形例２におけるバスバー及び固定部材を説明する分解斜視図である。 図８は、実施例２におけるバスバーの追従部を説明する図である。 図９（ａ）は、実施例３におけるバスバー及び固定部材を説明する分解斜視図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る燃料電池ユニットを説明する概略図である。燃料電池ユニット１００は、燃料電池スタック１０と、機器４０と、ケース６０と、バスバー７０及び７２と、固定部材９０と、を備える。

燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池セル１２が積層されたセル積層体１４と、ターミナルプレート１６ａ及び１６ｂと、絶縁プレート１８ａ及び１８ｂと、プレッシャプレート２０と、エンドプレート２２ａ及び２２ｂと、テンションプレート２４ａ及び２４ｂと、１又は複数のばね２６と、を備える。ばね２６は、特許請求の範囲に記載の弾性部材の一例である。ターミナルプレート１６ａ及び１６ｂは、セル積層体１４の積層方向の両端部に配置されている。燃料電池スタック１０は、セル積層体１４がターミナルプレート１６ａ及び１６ｂと絶縁プレート１８ａ及び１８ｂとプレッシャプレート２０とばね２６とエンドプレート２２ａ及び２２ｂとで積層方向から挟持された構造をしている。

ターミナルプレート１６ａ及び１６ｂは、例えば緻密性カーボン又は銅などの導電性部材で形成されていて、燃料電池セル１２で発電した電力を取り出すために用いられる。絶縁プレート１８ａ及び１８ｂは、例えばゴム又は樹脂などの絶縁性部材で形成されていて、ターミナルプレート１６ａ及び１６ｂと、絶縁プレート１８ａ及び１８ｂよりも外側に位置するプレッシャプレート２０並びにエンドプレート２２ａ及び２２ｂと、の間の絶縁を取るために用いられる。プレッシャプレート２０は、例えばステンレス又はアルミニウム合金などの剛性の高い部材で形成されていて、ばね２６によってセル積層体１４に圧縮荷重を付与するために用いられる。テンションプレート２４ａ及び２４ｂは、エンドプレート２２ａ及び２２ｂの間でエンドプレート２２ａ及び２２ｂに固定されている。これにより、エンドプレート２２ａ及び２２ｂの間に、セル積層体１４とターミナルプレート１６ａ及び１６ｂと絶縁プレート１８ａ及び１８ｂとプレッシャプレート２０とが積層される。

なお、実施例１では、エンドプレート２２ｂとテンションプレート２４ａ及び２４ｂとは、セル積層体１４などを収容するスタックケース６０ａの一部によって構成されている場合を例に説明する。エンドプレート２２ｂとテンションプレート２４ａ及び２４ｂは、例えばアルミニウム合金で形成されている。エンドプレート２２ａは、ボルト２８によってスタックケース６０ａに締結固定されている。エンドプレート２２ａは、例えばステンレス又はアルミニウム合金などの剛性の高い部材で形成されている。

プレッシャプレート２０とエンドプレート２２ｂの間にばね２６が配置されている。これにより、ばね２６の反力によって、セル積層体１４及びターミナルプレート１６ａ及び１６ｂなどには積層方向に圧縮荷重が付与される。ばね２６が備わることで、セル積層体１４にかかる圧縮荷重が一定の範囲内に収まり易くなり、発電性能及びシール性能が良好となる。

燃料電池セル１２は、反応ガスとして水素（アノードガス）と空気（カソードガス）の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池セル１２は、電解質膜の両面に電極を配置した発電体である膜電極接合体と、膜電極接合体を挟持する一対のセパレータと、を備える。電解質膜は、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂材料又は炭化水素系樹脂材料で形成された固体高分子膜であり、湿潤状態において良好なプロトン伝導性を有する。電極は、カーボン担体と、スルホン酸基を有する固体高分子であって湿潤状態で良好なプロトン伝導性を有するアイオノマーと、を含んで構成されている。カーボン担体には、発電反応を促進させるための触媒（例えば白金又は白金−コバルト合金など）が担持されている。各セルには、反応ガスを流すためのマニホールドが設けられている。マニホールドを流れる反応ガスは、各セルに設けられたガス流路を介して、各セルの発電領域に供給される。

セル積層体１４は、環境に応じて積層方向の長さ寸法が変化する。例えば、セル積層体１４は、高温時では各部材が熱膨張することで積層方向の長さ寸法が長くなり、低温時では各部材が収縮することで積層方向の長さ寸法が短くなる。例えば、セル積層体１４は、相対湿度が高い場合では電解質膜が吸水して膨張するために積層方向の長さ寸法が長くなる。例えば、セル積層体１４は、圧縮荷重が長期間付与され続けることで樹脂部材がクリープ変形して積層方向の長さ寸法が短くなる。

機器４０は、例えば燃料電池スタック１０から供給される電流が流れる補機であり、一例として昇圧コンバータである。なお、機器４０は、燃料電池スタック１０に電気的に接続される機器であれば、昇圧コンバータなどの補機の場合に限られず、例えば燃料電池スタック１０とは別の燃料電池スタックなどのその他の機器であってもよい。機器４０が燃料電池スタック１０とは別の燃料電池スタックの場合では、２つの燃料電池スタックが電気的に直列に接続された燃料電池ユニットとなる。機器４０は、機器ケース６０ｂ内に収容されている。機器ケース６０ｂは、ボルト２８によってスタックケース６０ａに締結固定されている。これにより、スタックケース６０ａ及び機器ケース６０ｂで構成されたケース６０によって形成される１つの空間６２内に、機器４０と、燃料電池スタック１０に含まれるセル積層体１４、ターミナルプレート１６ａ及び１６ｂ、絶縁プレート１８ａ及び１８ｂ、プレッシャプレート２０、並びにばね２６と、が収容されている。

バスバー７０及び７２は、例えば銅又はアルミニウムなどの導電率の高い金属で形成されていて、ケース６０によって形成された空間６２内に配置されている。バスバー７０は、折れ曲がった形状をしていて、一方の端部７６ａがターミナルプレート１６ａに固定され、他方の端部７６ｂが機器４０の端子４２に固定されている。バスバー７２は、折れ曲がった形状をしていて、一方の端部７８ａがターミナルプレート１６ｂに固定され、他方の端部７８ｂが機器４０の端子４４に固定されている。したがって、燃料電池スタック１０と機器４０は、バスバー７０及び７２によって電気的に接続されている。

バスバー７２は、直線状に伸びる直線部の一部がＵの字に屈曲した屈曲部を有する。屈曲部は、ばね２６の伸縮によってターミナルプレート１６ｂの位置が変化したときに、その変化に追従して変形し易くなっている。すなわち、バスバー７２は、Ｕの字に屈曲した屈曲部からなり、ばね２６の伸縮によるターミナルプレート１６ｂの変位に追従する追従部７４を有する。

固定部材９０は、一端側がバスバー７２に結合され、他端側がテンションプレート２４ａに結合され、バスバー７２をテンションプレート２４ａに固定している。テンションプレート２４ａは、ばね２６が伸縮しても変位がほとんど生じない部材である。したがって、固定部材９０は、バスバー７２をばね２６の伸縮による変位がターミナルプレート１６ｂよりも生じ難い部材に固定している。固定部材９０は、バスバー７２のうちの追従部７４と機器４０の端子４４に接続される端部７８ｂとの間の部分をテンションプレート２４ａに固定している。

図２（ａ）は、実施例１におけるバスバー及び固定部材を説明する分解斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、バスバー７２の一方の端部７８ａは、ボルト２８によってターミナルプレート１６ｂから突出した取付座３０に締結固定されている。バスバー７２の他方の端部７８ｂは、ボルト２８によって機器４０の端子４４に締結固定されている。バスバー７２は、端部７８ａ側にＵの字に屈曲した追従部７４を有する。

固定部材９０は、一端側がバスバー７２のうちの追従部７４よりも端部７８ｂ側に位置する部分に結合されている。固定部材９０は、例えば樹脂部材で形成されていて、インサート成形によってバスバー７２に直接接合されている。固体部材９０とバスバー７２とが直接接合することで、固定部材９０に対してバスバー７２が相対的に移動することが抑制される。固定部材９０の他端側は、ボルト２８によってテンションプレート２４ａに締結固定されている。これにより、固定部材９０は、バスバー７２のうちの追従部７４よりも端部７８ｂ側に位置する部分をテンションプレート２４ａに固定している。なお、固定部材９０は、ボルト２８によるテンションプレート２４ａへの締結固定が良好になされるように、締結孔の周囲に金属部９２を有していてもよい。

次に、実施例１に係る燃料電池ユニットの製造方法について説明する。図３（ａ）から図４（ｂ）は、実施例１に係る燃料電池ユニットの製造方法を説明する図である。図３（ａ）のように、スタックケース６０ａを準備する。スタックケース６０ａの上側の壁は一部が開口しつつ、図３（ａ）の左右方向に延在し、この延在する部分がテンションプレート２４ａとして機能する部分である。スタックケース６０ａの下側の壁はテンションプレート２４ｂとして機能する部分である。スタックケース６０ａのテンションプレート２４ａとして機能する部分の延在方向における一方の側壁はエンドプレート２２ｂとして機能する部分である。スタックケース６０ａのエンドプレート２２ｂとして機能する側壁に対向する側壁には開口６４が形成されている。

図３（ｂ）のように、セル積層体１４、ターミナルプレート１６ａ及び１６ｂ、絶縁プレート１８ａ及び１８ｂ、プレッシャプレート２０、ばね２６、並びにエンドプレート２２ａを積層させた後、この積層物を開口６４からスタックケース６０ａ内に収容する。その後、エンドプレート２２ａをボルト２８でスタックケース６０ａに締結固定する。

次に、図３（ｃ）のように、バスバー７０の端部７６ａをターミナルプレート１６ａに固定し、バスバー７２の端部７８ａをターミナルプレート１６ｂに固定する。バスバー７２には固体部材９０が結合している。バスバー７２をターミナルプレート１６ｂに固定した後、固定部材９０のバスバー７２とは反対側の端部をテンションプレート２４ａに固定する。なお、バスバー７２は、固定部材９０をテンションプレート２４ａに固定した後に端部７８ａをターミナルプレート１６ｂに固定してもよい。

図４（ａ）のように、機器４０が収納されている機器ケース６０ｂを準備する。機器ケース６０ｂには、バスバー７０及び７２を機器４０の端子４２及び４４に固定するときに用いる開口６６が設けられている。

図４（ｂ）のように、機器ケース６０ｂをスタックケース６０ａにボルト２８で締結固定する。その後、機器ケース６０ｂに設けた開口６６から、バスバー７０の端部７６ｂを機器４０の端子４２に固定し、バスバー７２の端部７８ｂを機器４０の端子４４に固定する。バスバー７０及び７２を端子４２及び４４に固定した後、蓋などを用いて開口６６を閉じる。

ここで、比較例に係る燃料電池ユニットについて説明する。比較例の燃料電池ユニット５００は、固体部材９０が設けられていない点以外は、実施例１の燃料電池ユニット１００と同じ構成をしている。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、比較例に係る燃料電池ユニットで生じる課題を説明する図である。図５（ａ）は、セル積層体１４の積層方向の長さ寸法が長い場合の状態を示した図、図５（ｂ）は、セル積層体１４の積層方向の長さ寸法が短い場合の状態を示した図である。セル積層体１４の積層方向の長さ寸法が変化する理由については上述している。図５（ａ）のように、セル積層体１４の積層方向の長さ寸法が長くなると、ばね２６は圧縮方向に変形する。図５（ｂ）のように、セル積層体１４の積層方向の長さ寸法が短くなると、ばね２６は伸長方向に変形する。

セル積層体１４の積層方向の長さ寸法が変化した場合、ターミナルプレート１６ａとターミナルプレート１６ｂの間隔が変化する。一方、機器４０の端子４２と端子４４の間隔は、部材の熱膨張によって僅かに変化する程度であり、実質的にはほとんど変化しない。このため、ターミナルプレート１６ｂと機器４０の端子４４との間隔が変化する。ばね２６が備わっている場合は、ばね２６が備わっていない場合に比べて、セル積層体１４の積層方向の長さ寸法の変化量が大きくなり、その結果、ターミナルプレート１６ｂと機器４０の端子４４との間隔の変化量も大きくなる。

比較例の燃料電池ユニット５００では、バスバー７２にばね２６の伸縮によるターミナルプレート１６ｂの変位に追従する追従部７４が設けられている。このため、セル積層体１４の積層方向の長さ寸法が変化してターミナルプレート１６ｂの位置が変化した場合、ターミナルプレート１６ｂの変位に応じて追従部７４が追従して変形する。この場合に、比較例の燃料電池ユニット５００では、セル積層体１４及び機器４０がケース６０で形成された１つの空間６２内に設けられ、バスバー７２はターミナルプレート１６ｂと機器４０の端子４４の２点で固定されている。このため、ターミナルプレート１６ｂの変位に追従して追従部７４が変形することで、機器４０の端子４４に接続するバスバー７２の端部７８ｂに応力が掛かるようになる。これにより、バスバー７２と機器４０の端子４４との接続が良好な状態を維持できない場合がある。

これに対し、実施例１によれば、図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、バスバー７２のうちの追従部７４よりも機器４０の端子４４に固定される端部７８ｂ側に位置する部分が固定部材９０によってテンションプレート２４ａに固定されている。テンションプレート２４ａは、上述したように、ばね２６の伸縮による変位がターミナルプレート１６ｂよりも小さい部材である。これにより、追従部７４が変形した場合でも、バスバー７２の追従部７４よりも端部７８ｂ側に位置する部分が固定部材９０でテンションプレート２４ａに固定されているため、バスバー７２の端部７８ｂにかかる応力を低減させることができる。よって、バスバー７２と機器４０の端子４４との接続を良好な状態に維持することができる。

固定部材９０は、樹脂などの絶縁部材で形成されている場合が好ましい。これにより、バスバー７２を固定部材９０によって固定させる部材が金属などの導電部材であった場合でも、バスバー７２から固定部材９０を介して電流が流れることを抑制できる。

また、実施例１の燃料電池ユニット１００は以下の方法によって製造される。図３（ｂ）のように、スタックケース６０ａ内に燃料電池スタック１０を構成するセル積層体１４、ターミナルプレート１６ａ及び１６ｂ、並びにばね２６などを収容する。図３（ｃ）のように、バスバー７０の端部７６ａをターミナルプレート１６ａに結合し、追従部７４を有するバスバー７２の端部７８ａをターミナルプレート１６ｂに結合する。そして、バスバー７２の追従部７４よりも端部７８ｂ側に位置する部分を固定部材９０によってテンションプレート２４ａに固定する。図４（ｂ）のように、機器４０を収容する機器ケース６０ｂをスタックケース６０ａに結合する。その後、バスバー７０の端部７６ｂ及びバスバー７２の端部７８ｂを機器４０の端子４２及び４４に結合する。

バスバー７２に設けられた追従部７４は、バスバー７２の他の部位に比べて剛性が低い。このため、バスバー７２の端部７８ａがターミナルプレート１６ｂに結合されているだけで、バスバー７２が固定部材９０によって固定されていない場合では、バスバー７２が撓んで端部７８ｂの位置が変動し易くなる。よって、バスバー７２の端部７８ｂと機器４０の端子４４の位置が一致し難くなり、バスバー７２の端部７８ｂを機器４０の端子４４に結合させることが難しくなる。一方、実施例１では、バスバー７２の端部７８ａをターミナルプレート１６ｂに結合することに加え、バスバー７２の追従部７４よりも端部７８ｂ側の部分を固定部材９０によってテンションプレート２４ａに固定している。このため、バスバー７２の端部７８ｂの位置の変動を抑制でき、バスバー７２の端部７８ｂと機器４０の端子４４の位置を一致させてバスバー７２の端部７８ｂを機器４０の端子４４に結合させることが容易となる。

なお、実施例１では、固定部材９０とバスバー７２がインサート成形によって直接接合されている場合を例に示したが、その他の方法で結合されている場合でもよい。バスバー７２と固定部材９０の結合は、固定部材９０に対するバスバー７２の相対的な移動が生じ難い結合が好ましく、例えばバスバー７２と固定部材９０との接触面が凹凸形状となっていてもよい。

なお、実施例１では、スタックケース６０ａの一部がエンドプレート２２ｂ並びにテンションプレート２４ａ及び２４ｂとして機能する場合を例に示したが、この場合に限られない。スタックケースと、エンドプレート及びテンションプレートなどの燃料電池スタックを構成する部品と、が別々の部品である場合でもよい。

図６は、実施例１の変形例１におけるバスバー及び固定部材を説明する分解斜視図である。図６のように、実施例１の変形例１では、テンションプレート２４ａから突出した取付座３２が設けられている。固定部材９０は、取付座３２にボルト２８で固定されている。実施例１では、固定部材９０がテンションプレート２４ａに直接固定されている場合を例に示したが、実施例１の変形例１のように、固定部材９０がテンションプレート２４ａから突出した取付座３２に固定されている場合でもよい。

図７は、実施例１の変形例２におけるバスバー及び固定部材を説明する分解斜視図である。図７のように、実施例１の変形例２では、エンドプレート２２ｂから突出した取付座３４が設けられている。固定部材９０は、取付座３４にボルト２８で固定されている。実施例１及び実施例１の変形例１では、固定部材９０がテンションプレート２４ａに固定されている場合を例に示したが、実施例１の変形例２のように、固定部材９０はエンドプレート２２ｂに固定されていてもよい。すなわち、上述したように、固定部材９０は、ばね２６の伸縮による変位がターミナルプレート１６ｂよりも小さい部材に固定されていればよい。例えば、固定部材９０は、ばね２６とセル積層体１４を挟んでばね２６とは反対側に位置するエンドプレート２２ａとの間に挟まれた部材（セル積層体１４、ターミナルプレート１６ａ及び１６ｂ、絶縁プレート１８ａ及び１８ｂ、並びにプレッシャプレート２０）以外であってこれらの部材の周囲に位置する部材に固定されていてもよい。例えば、固定部材９０は、ばね２６とセル積層体１４を挟んでばね２６とは反対側に位置するターミナルプレート１６ａとの間に挟まれた部材（セル積層体１４、ターミナルプレート１６ｂ、絶縁プレート１８ｂ、及びプレッシャプレート２０）以外であってこれらの部材の周囲に位置する部材に固定されていてもよい。なお、実施例１の変形例２では、固定部材９０はエンドプレート２２ｂから突出した取付座３４に固定されている場合を例に示したが、固定部材９０はエンドプレート２２ｂに直接固定されている場合でもよい。

実施例２に係る燃料電池ユニットは、バスバー７２の追従部が実施例１と異なる点以外は、実施例１に係る燃料電池ユニットと同じ構成をしている。図８は、実施例２におけるバスバーの追従部を説明する図である。図８のように、実施例２では、バスバー７２の追従部７４ａは、直線状に伸びた直線部は１枚の板状部材８４で構成され、屈曲した角部は板状部材８４よりも薄い２枚の板状部材８６で構成されている。例えば、板状部材８４の厚さは２ｍｍ程度であり、板状部材８６の厚さは１ｍｍ程度である。２枚の板状部材８６は、例えば板状部材８４にボルト２８で締結固定されているが、溶接又はかしめなどのその他の方法によって結合されていてもよい。

実施例２によれば、バスバー７２の追従部７４ａの角部は、直線部を構成する板状部材８４よりも薄い板状部材８６で構成されている。板状部材の曲げ剛性に相関する断面二次モーメントは、板幅を一定とした場合では板厚の３乗に比例する。このため、追従部７４ａの直線部を構成する板状部材８４よりも角部を構成する板状部材８６の厚みを薄くすることで、曲げ剛性が小さくなって変形し易くなる。したがって、追従部７４ａは、ターミナルプレート１６ｂの変位に追従して変形し易くなり、ターミナルプレート１６ｂの変位をより確実に吸収することができる。

また、追従部７４ａの直線部を構成する板状部材８４の板厚と、角部を構成する２枚の板状部材８６の合計の板厚と、を同じにすることで、電気抵抗の増加を抑制することができる。なお、板状部材８４の板厚と２枚の板状部材８６の合計板厚とが完全に同じである場合に限られず、製造誤差程度の略同じである場合でも、電気抵抗の増加を抑制することができる。

なお、板状部材８４の板厚と板状部材８６の合計板厚とが異なっている場合でもよい。例えば、板状部材８６の合計板厚が板状部材８４の板厚よりも薄い場合でもよい。追従部７４ａの角部を構成する板状部材８６の長さは、バスバー７２全体の長さと比べて十分に短いため、板状部材８６での電気抵抗が増加したとしても、バスバー７２全体の電気抵抗への影響は小さいためである。

なお、実施例２では、追従部７４ａの角部は２枚の板状部材８６で構成されている場合を例に示したが、１枚の板状部材８６で構成されていてもよい。また、板状部材８６の厚さは、曲げ剛性の点からは薄い場合が好ましく、板状部材８４の厚さの３／４以下でもよいし、２／３以下でもよいし、１／２以下でもよい。また、板状部材８６の厚さは、電気抵抗の点からは厚い場合が好ましく、板状部材８４の厚さの１／４以上でもよいし、１／３以上でもよい。

図９（ａ）は、実施例３におけるバスバー及び固定部材を説明する分解斜視図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）のように、実施例３では、バスバー７２は、一方の端部がターミナルプレート１６ｂにボルト２８で締結固定された第１バスバー７２ａと、一方の端部が機器４０の端子４４にボルト２８で締結固定された第２バスバー７２ｂと、で構成されている。第２バスバー７２ｂの他方の端部は、例えばインサート成形によって固定部材９０に直接接合されている。第１バスバー７２ａの他方の端部は、固定部材９０に設けられた孔９４に第２バスバー７２ｂの他方の端部と重なるように配置されている。第１バスバー７２ａは固定部材９０に結合されていない。このため、第１バスバー７２ａは第２バスバー７２ｂに対して相対的に移動可能となっている。また、固体部材９０に設けられた孔９４内にコイルばね９６が配置されていて、第１バスバー７２ａは第２バスバー７２ｂ側に押圧されている。これにより、第１バスバー７２ａと第２バスバー７２ｂとが接触し、電気的に導通している。

実施例３では、ターミナルプレート１６ｂの変位に追従して第１バスバー７２ａが第２バスバー７２ｂに対して相対的に移動する。したがって、第１バスバー７２ａは、ターミナルプレート１６ｂの変位に追従する追従部７４ｂとして機能する。また、固定部材９０は第２バスバー７２ｂをテンションプレート２４ａに固定している。すなわち、固定部材９０は、バスバー７２のうちの追従部７４ｂよりも機器４０の端子４４側に位置する部分をテンションプレート２４ａに固定している。例えば、固定部材９０がテンションプレート２４ａに固定されていない場合では、第１バスバー７２ａが第２バスバー７２ｂに対して相対的に移動することで、第２バスバー７２ｂも動いて第２バスバー７２ｂの端子４４に固定される端部に応力が掛かる場合がある。しかしながら、実施例３では、固定部材９０がテンションプレート２４ａに固定されているため、第２バスバー７２ｂの動きが抑制され、第２バスバー７２ｂの端子４４に固定される端部に掛かる応力が低減される。

なお、実施例３では、第１バスバー７２ａを第２バスバー７２ｂ側に押圧して直接接触させる弾性部材としてコイルばね９６の場合を例に示したが、この場合に限られず、板ばね又は皿ばねなどのその他の弾性部材の場合でもよい。また、追従部の構成については、上述の実施例１から実施例３の構成に限定されず、バスバー７２の他の部位よりも変形しやすく変位に追従しやすい構成であればよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 燃料電池スタック
１２ 燃料電池セル
１４ セル積層体
１６ａ、１６ｂ ターミナルプレート
１８ａ、１８ｂ 絶縁プレート
２０ プレッシャプレート
２２ａ、２２ｂ エンドプレート
２４ａ、２４ｂ テンションプレート
２６ ばね
２８ ボルト
３０、３２、３４ 取付座
４０ 機器
４２、４４ 端子
６０ａ スタックケース
６０ｂ 機器ケース
６０ ケース
６２ 空間
６４、６６ 開口
７０、７２ バスバー
７２ａ 第１バスバー
７２ｂ 第２バスバー
７４、７４ａ、７４ｂ 追従部
９０ 固定部材
９４ 孔
９６ コイルばね
１００ 燃料電池ユニット

Claims (1)

1. 複数の燃料電池セルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の積層方向の端部に配置された導電性のターミナルプレートと、前記積層方向に伸縮可能であって前記セル積層体及び前記ターミナルプレートを前記積層方向に押圧する弾性部材と、を含む燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックに電気的に接続される機器と、
   前記機器と前記燃料電池スタックの前記セル積層体及び前記ターミナルプレートとを１つの空間内に収容するケースと、
   前記空間内に配置され、前記ターミナルプレートと前記機器の端子とを電気的に接続する導電性のバスバーと、
   前記バスバーを前記弾性部材の伸縮による変位が前記ターミナルプレートよりも小さい部材に固定する固定部材と、を備え、
   前記バスバーは、前記弾性部材の伸縮による前記ターミナルプレートの変位に追従する追従部を有し、
   前記固定部材は、前記バスバーのうちの前記追従部よりも前記機器の端子側に位置する部分を前記変位が小さい部材に固定する、燃料電池ユニット。

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