JP7136042B2 - 燃料電池ユニット - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池ユニットに関する。

燃料電池スタックと、燃料電池スタックの電力を変換する電力変換器とをユニット化する場合、燃料電池スタックと電力変換器とを電気的に接続しつつ、燃料電池スタックを収容したケースに、電力変換器を収容したケースを固定する場合がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－０７３１９９号公報

複数の燃料電池スタックと一つの電力変換器とをユニット化する場合には、複数の燃料電池スタックをそれぞれ収容した複数のケースに、電力変換器を収容したケースを固定することが考えられる。ここで、これらのケースの隙間から内部に水などが侵入しないように、ケース間でのシール性を確保することが望まれる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、複数のケース間のシール性が確保された燃料電池ユニットを提供することを目的とする、

上記目的は、複数の燃料電池スタックと、前記複数の燃料電池スタックをそれぞれ収容した複数の第１ケースと、前記複数の燃料電池スタックの電力を変換する電力変換器と、前記電力変換器を収容した第２ケースと、を備え、前記複数の燃料電池スタックは、前記複数の第１ケースと前記第２ケース内で、前記電力変換器に電気的に接続されており、前記第１ケースは、枠状である第１フランジ部を有し、前記第２ケースは、枠状の第２フランジ部を有し、前記第１フランジ部の端面の少なくとも一部は、前記第２フランジ部の端面の少なくとも一部と対向し、前記複数の前記第１ケースの前記第１フランジ部の端面は、同一平面上に位置し、前記複数の前記第１ケースのうち、隣接した２つの前記第１ケースの一方の前記第１フランジ部の一辺と他方の前記第１フランジ部の一辺とは、第１シール部材を介して互いに対向した対向部位を有し、前記第２フランジ部の端面は、前記対向部位が当該第２フランジ部の枠内に位置するようにして、前記対向部位以外の前記複数の前記第１フランジ部の端面に、第２シール部材を介して固定されている、燃料電池ユニットによって達成できる。

本発明によれば、複数のケース間のシール性が確保された燃料電池ユニットを提供できる。

図１は、燃料電池ユニットの斜視図である。 図２は、燃料電池ユニットの分解斜視図である。 図３は、２つのスタックケースの斜視図である。 図４は、燃料電池ユニットの断面図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、スタックケースのフランジ部の辺とコンバータケースのフランジ部の辺との拡大斜視図である。

［燃料電池ユニット１の概略構成］
図１は、燃料電池ユニット１の斜視図である。図２は、燃料電池ユニット１の分解斜視図である。燃料電池ユニット１は、２つのスタックケース１０ａ及び１０ｂと、スタックケース１０ａ及び１０ｂにそれぞれ収容された後述する燃料電池スタック１００と、スタックケース１０ａ及び１０ｂにそれぞれ収容された後述する燃料電池スタック１００と電気的に接続された昇圧コンバータと、昇圧コンバータを収容したコンバータケース５０とを備える。スタックケース１０ａ及び１０ｂやコンバータケース５０は、例えばアルミニウム合金等の金属材料のような剛性の高い材料で形成されている。スタックケース１０ａ及び１０ｂは、複数の第１ケースの一例である。コンバータケース５０は、第２ケースの一例である。尚、図には、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を記載している。スタックケース１０ａ及び１０ｂはＺ方向に隣接し、スタックケース１０ａ及び１０ｂに対してコンバータケース５０はＹ方向に並んでいる。

スタックケース１０ａ及び１０ｂは同一の部材であるが、便宜上、異なる符号を付している。コンバータケース５０に収容された昇圧コンバータは、スタックケース１０ａ及び１０ｂにそれぞれ収容された燃料電池スタック１００の出力電圧を昇圧して、外部機器へ出力する。昇圧コンバータは、スタックケース１０ａ及び１０ｂにそれぞれ収容された燃料電池スタック１００の出力電力を変換する電力変換器の一例である。ここで、電力変換器は昇圧コンバータに限定されず、降圧コンバータ、昇圧と降圧のいずれも可能な昇降圧コンバータ、直流電力を交流電力に変換するインバータの何れでもよい。

図３は、２つのスタックケース１０ａ及び１０ｂの斜視図である。図４は、燃料電池ユニット１の断面図である。図３では、燃料電池ユニット１からコンバータケース５０を取り外し、スタックケース１０ａ及び１０ｂをＺ方向に間隔を空けて配置した場合を示している。図４は、ＹＺ平面に平行な燃料電池ユニット１の断面を示している。

［スタックケース１０ａ及び１０ｂの概略構成］
スタックケース１０ａは、側壁部１１、１３、及び１４、上壁部１５、及び底壁部１６を含む。側壁部１１は、ＹＺ平面に略平行である。側壁部１３及び１４は、互いにＺ方向に離れておりＸＹ平面に略平行である。上壁部１５及び底壁部１６は、互いにＹ方向に離れておりＸＺ平面に略平行である。スタックケース１０ａは、側壁部１１と－Ｘ方向に対向する位置には壁部は設けられておらずに開口が形成されているが、その開口を塞ぐように、後述するエンドプレート１２ａがスタックケース１０ａに固定されている。エンドプレート１２ａは、側壁部１１と同様にＹＺ平面に略平行である。上壁部１５は、実際には、上壁部１５のエンドプレート１２ａ側の端部でのＹ方向の高さ位置が、上壁部１５の側壁部１１側の端部でのＹ方向の高さ位置よりも高くなるように、ＸＺ平面に対して傾斜しているが、これに限定されない。上壁部１５には、Ｘ方向に延びた開口１５ａが形成されている。図３では、開口１５ａから露出した側壁部１１及び１４の内側面の一部を示している。スタックケース１０ａ及び１０ｂのそれぞれには、図４に示すように燃料電池スタック１００が収容されているが、図３には、燃料電池スタック１００の一部の構成であるターミナルプレート１０１及び１０２の一部のみを図示している。

同様に、スタックケース１０ｂは、側壁部１１、１３、及び１４、上壁部１５、及び底壁部１６を含み、スタックケース１０ｂにはエンドプレート１２ａが固定されている。図１、図２、及び図４に示すように、スタックケース１０ａの側壁部１３とスタックケース１０ｂの側壁部１４とが対向して、スタックケース１０ａ及び１０ｂのそれぞれに固定されたエンドプレート１２ａが同一方向を向いた状態で、スタックケース１０ａ及び１０ｂとコンバータケース５０とは互いに固定されている。

スタックケース１０ａに収容された燃料電池スタック１００は、Ｘ方向に積層された複数の単セルと、これらの単セルの一端に、単セル側から順に配置されたターミナルプレート１０１とインシュレータとプレッシャプレートと、これらの単セルの他端に、単セル側から順に配置されたターミナルプレート１０２とインシュレータとエンドプレート１２ａとを含む。単セルやインシュレータ、プレッシャプレートの図示は省略してある。複数の単セルはターミナルプレート１０１とターミナルプレート１０２との間で積層されている。プレッシャプレートは、側壁部１１との間に配置された不図示のバネによってエンドプレート１２ａ側に付勢されており、これにより、インシュレータやターミナルプレート１０１、ターミナルプレート１０２、及び複数の単セルは、スタックケース１０ａのエンドプレート１２ａとの間で圧縮されて積層される。

単セルは、酸化剤ガスとして酸素を含む空気と燃料ガスとして水素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。単セルは、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。セパレータは、ガス遮断性及び導電性を有する材料によって形成され、プレス成形されたステンレス鋼や、チタンやチタン合金といった金属によって形成される薄板状部材である。

ターミナルプレート１０１及び１０２は、例えば銅、アルミニウム、又はこれらを含む合金等の金属、若しくは緻密性カーボン等の導電性材料で形成されたプレートである。インシュレータは、例えばゴム又は樹脂等の絶縁性材料で形成されたプレートである。エンドプレート１２ａ及びプレッシャプレートは、例えばステンレス鋼又はアルミニウム合金等の金属材料のような剛性の高い材料で形成されている。スタックケース１０ａに接続されたエンドプレート１２ａには、スタックケース１０ａに収容された燃料電池スタック１００に酸化剤ガス、燃料ガス、及び冷却水のそれぞれを供給及び排出するための導入孔及び排出孔が形成されている。これらの導入孔及び排出孔には、それぞれ供給管及び排出管が接続される。スタックケース１０ｂに収容された燃料電池スタック１００も同様に、Ｘ方向に積層された複数の単セルと、これらの単セルの一端に配置されたターミナルプレート１０１とインシュレータとプレッシャプレートと、これらの単セルの他端に配置されたターミナルプレート１０２とインシュレータとエンドプレート１２ａとを含む。

スタックケース１０ａ及び１０ｂにそれぞれ収容された燃料電池スタック１００のターミナルプレート１０１及び１０２のそれぞれには、複数の単セルから略＋Ｙ方向に突出して開口１５ａから露出した突起部が形成されている。また、スタックケース１０ａ及び１０ｂにそれぞれ収容された燃料電池スタック１００の複数の単セルは、図２及び図４に示すように、中継バスバー１１１と、接続バスバー１１２及び１１３とによりコンバータケース５０に収容された昇圧コンバータに電気的に接続されている。中継バスバー１１１と接続バスバー１１２及び１１３とは、例えば銅、アルミニウム、又はこれらを含む合金等の電気抵抗率の小さい金属で形成されている。

中継バスバー１１１の一端は、スタックケース１０ａに収容された燃料電池スタック１００のターミナルプレート１０１の突起部に接続され、中継バスバー１１１は、スタックケース１０ａの辺２３及びスタックケース１０ｂの辺２４を跨ぐようにスタックケース１０ａ側からスタックケース１０ｂ側に延び、中継バスバー１１１の他端は、スタックケース１０ｂに収容されたターミナルプレート１０２の突起部に接続されている。このように、中継バスバー１１１によりスタックケース１０ａ及び１０ｂにそれぞれ収容された複数の単セル同士が直列的に接続される。

接続バスバー１１２の一端は、スタックケース１０ａに収容された燃料電池スタック１００のターミナルプレート１０２の突起部に接続され、接続バスバー１１２はこのターミナルプレート１０２側から開口１５ａを介してコンバータケース５０側に延び、接続バスバー１１２の他端は、コンバータケース５０に収容された昇圧コンバータに接続されている。接続バスバー１１３の一端は、スタックケース１０ｂに収容された燃料電池スタック１００のターミナルプレート１０１の突起部に接続され、接続バスバー１１３はこのターミナルプレート１０１側から開口１５ａを介してコンバータケース５０側に延び、接続バスバー１１３の他端は、コンバータケース５０に収容された昇圧コンバータに接続されている。このように、接続バスバー１１２及び１１３によりスタックケース１０ａ及び１０ｂにそれぞれ収容された燃料電池スタック１００の複数の単セルが昇圧コンバータに電気的に接続される。

スタックケース１０ａの上壁部１５の外周縁には、開口１５ａを包囲した略矩形の枠状であるフランジ部２０が、＋Ｙ方向に突出するように設けられている。フランジ部２０は辺２１～２４を含む。辺２１及び２２は、互いにＸ方向に離れており略Ｚ方向に延びている。辺２３及び２４は、互いにＺ方向に離れており略Ｘ方向に延びている。辺２１、２２、２３、及び２４は、それぞれ側壁部１１、エンドプレート１２ａ、側壁部１３、及び側壁部１４の近傍に設けられている。フランジ部２０は、外側面、内側面、及び上端面を有している。フランジ部２０の外側面及び内側面は、ＸＺ平面に略垂直である。フランジ部２０の上端面は、ＸＺ平面に略平行である。

スタックケース１０ａ及び１０ｂとコンバータケース５０が互いに固定された状態では、スタックケース１０ａ及び１０ｂのフランジ部２０の上端面が互いに同一平面上に位置し、スタックケース１０ａ及び１０ｂの辺２１が略Ｚ方向に一直線状に連続し、スタックケース１０ａ及び１０ｂの辺２２も略Ｚ方向に一直線状に連続し、スタックケース１０ａの辺２３とスタックケース１０ｂの辺２４とが共に略Ｘ方向に延びて略Ｚ方向に対向する。スタックケース１０ａの辺２３とスタックケース１０ｂの辺２４とは、Ｘ方向の長さが略同じであって、スタックケース１０ａの辺２３の全体とスタックケース１０ｂの辺２４の全体とが対向しているため、これら全体が対向部位に相当する。

［コンバータケース５０の概略構成］
コンバータケース５０は、側壁部５１～５４、及び上壁部５５を含む。側壁部５１及び５２は、互いにＸ方向に離れておりＹＺ平面に略平行である。側壁部５３及び５４は、互いにＺ方向に離れておりＹＸ平面に略平行である。上壁部５５は、ＸＺ平面に略平行である。側壁部５１及び５２のそれぞれのＺ方向の長さは、側壁部５３及び５４のそれぞれのＸ方向の長さよりも長い。コンバータケース５０には、上壁部５５と平行であって上壁部５５に対向する壁部は設けられておらず、開口が設けられている。この開口がスタックケース１０ａ及び１０ｂに対向するようにして、コンバータケース５０は固定される。コンバータケース５０は、換言すると、上壁部５５を底壁部とした桶状である。側壁部５１及び５２には、それぞれ、後述するサービスホール５１ａ及び５２ａが形成されている。

コンバータケース５０の開口の周縁には、フランジ部６０が形成されている。フランジ部６０は、辺６１～６４を含む。辺６１～６４は、それぞれ側壁部５１～５４の－Ｙ方向側の端部に設けられている。辺６１及び６２は、互いにＸ方向に離れており略Ｚ方向に延びている。辺６３及び６４は、互いにＺ方向に離れており略Ｘ方向に延びている。辺６１～６４は、それぞれ５１～５４の下端部に設けられている。フランジ部６０は、外側面、内側面、及び下端面を有している。フランジ部６０の外側面及び内側面は、ＸＺ平面に略垂直である。フランジ部６０の下端面は、ＸＺ平面に略平行である。

フランジ部６０の下端面は、スタックケース１０ａ及び１０ｂのそれぞれのフランジ部２０の上端面の一部に対向して固定されている。詳細には、辺６１の下端面は、スタックケース１０ａ及び１０ｂの辺２１の上端面に固定されている。辺６２の下端面は、スタックケース１０ａ及び１０ｂの辺２２の上端面に固定されている。辺６３の下端面は、スタックケース１０ｂの辺２３の上端面に固定されている。辺６４の下端面は、スタックケース１０ａの辺２４の上端面に固定されている。このため、互いに対向したスタックケース１０ａの辺２３及びスタックケース１０ｂの辺２４は、枠状のフランジ部６０内に位置する。フランジ部２０の上端面とフランジ部６０の下端面との固定は、具体的には以下のようにして行われる。

図５Ａは、スタックケース１０ａのフランジ部２０の辺２２とコンバータケース５０のフランジ部６０の辺６２との拡大斜視図である。辺２２及び６２にはそれぞれ、－Ｘ方向に突出した突出部が設けられ、突出部のそれぞれには、略Ｙ方向に平行な軸線を中心としたボルト孔２２ａ及び６２ａが設けられている。また、図２に示すように、スタックケース１０ａ及び１０ｂの辺２２とコンバータケース５０の辺６２とには、このような外側に突出した複数の突出部が設けられ、図示は省略してあるがこれらの複数の突出部のそれぞれにも同様のボルト孔が設けられている。同様に、スタックケース１０ａ及び１０ｂの辺２１とコンバータケース５０の辺６１とにも、外側に突出した複数の突出部が設けられ、それぞれに同様のボルト孔が設けられている。これらのボルト孔がボルトで締結されることにより、辺６１及び６２は、それぞれ辺２１及び２２に固定される。

図５Ｂは、スタックケース１０ｂのフランジ部２０の辺２３とコンバータケース５０のフランジ部６０の辺６３との拡大斜視図である。辺２３及び６３には、＋Ｚ方向に突出した突出部のそれぞれに略Ｙ方向に平行な軸線を中心としたボルト孔２３ａ及び６３ａが設けられている。図２に示すように、スタックケース１０ａ及び１０ｂの辺２３とコンバータケース５０の辺６３とには、このような内側に突出した複数の突出部が設けられ、それぞれにボルト孔が設けられている。同様に、スタックケース１０ａ及び１０ｂの辺２４とコンバータケース５０の辺６４とにも、内側に突出した複数の突出部が設けられ、それぞれにボルト孔が設けられている。これらのボルト孔がボルトで締結されることにより、辺６３及び６４はそれぞれ辺２３及び２４に固定される。

尚、スタックケース１０ａ及び１０ｂについては、詳しくは後述するが、スタックケース１０ａの辺２３の外側面及び内側面を貫通したボルト孔が複数設けられており、同様にスタックケース１０ｂの辺２４の外側面及び内側面を貫通したボルト孔が複数設けられており、これらのボルト孔がボルトで締結されることにより、スタックケース１０ａ及び１０ｂは互いに固定されている。

［シール性］
図３及び図４に示すように、スタックケース１０ａの辺２３の外側面とスタックケース１０ｂの辺２４の外側面とは、ＸＹ平面に略平行であって平坦に形成されている。また、図４に示すように、スタックケース１０ａの辺２３の外側面とスタックケース１０ｂの辺２４の外側面との間には、ガスケットＧ１が介在している。これにより、スタックケース１０ａ及び１０ｂ間のシール性を確保することができる。ガスケットＧ１は、第１シール部材の一例である。

また、コンバータケース５０のフランジ部６０の下端面と、スタックケース１０ａの辺２１、２４、及び２２とスタックケース１０ｂの辺２１、２３、及び２２との上端面との間に、ガスケットＧ５が介在している。ガスケットＧ５は、枠状に形成されている。これにより、スタックケース１０ａとコンバータケース５０との間と、スタックケース１０ｂとコンバータケース５０との間のシール性が確保されている。ガスケットＧ５は、第２シール部材の一例である。

尚、ガスケットＧ１及びＧ５は、双方ともゴムガスケットであるが、これに限定されず、例えば双方とも液状ガスケットであってもよいし、一方がゴムガスケットで他方が液状ガスケットであってもよい。また、シール性を考慮すると、ガスケットＧ１及びＧ５は、スタックケース１０ａの辺２３とスタックケース１０ｂの辺２４との間周辺で互いに接続されていることが好ましいが、ガスケットＧ１及びＧ５が共にゴムガスケットの場合に寸法のばらつき等により両者間に隙間が生じる可能性がある場合には、このような隙間が生じ得る周辺に液状ガスケットを塗布することにより、上述した隙間が生じることを防いでもよい。

ここで、本実施例の構成について、本実施例とは異なる方法によりスタックケース１０ａ及び１０ｂ間のシール性を確保する比較例と対比して説明する。例えば、スタックケース１０ａ及び１０ｂ間のシール性を確保するために、スタックケース１０ａに側壁部１３を設けずに、スタックケース１０ａの－Ｚ方向側の端部に、端面がＸＹ平面と平行になるようにＺ方向周りに周回したフランジ部を設け、同様に、スタックケース１０ｂに側壁部１４を設けずに、スタックケース１０ｂの＋Ｚ方向側の端部に、端面がＸＹ平面と平行になるようにＺ方向周りに周回したフランジ部を設けて、このフランジ部同士を接続することも考えられる。この比較例では、スタックケース１０ａ及び１０ｂ間のシールラインの長さは、側壁部１３の外周縁の長さと略同じとなる。これに対して本実施例でのスタックケース１０ａ及び１０ｂ間のシールラインの長さは、辺２３のＸ方向の長さ、即ち、側壁部１３の４つの縁の内のＸ方向に延びた一つの縁の長さと略同じであり、比較例よりも短い。このように本実施例では、シール性を確保する領域の長さが短くて済むため、シール性を確保することが容易である。

［その他の利点］
また、上述した比較例では、上述したフランジ部がスタックケース１０ａ及び１０ｂの外側に突出した形状となるため、スタックケース１０ａ及び１０ｂのそれぞれの体積が増大する。従って本実施例では、スタックケース１０ａ及び１０ｂのそれぞれの体積の増大が抑制され、例えば燃料電池ユニット１の搭載性が向上している。

上述した比較例では、スタックケース１０ａには側壁部１３が設けられておらず、またスタックケース１０ｂには側壁部１４が設けられていない。ここで、本実施例での側壁部１３、１４、上壁部１５及び底壁部１６は、複数の単セルに圧縮荷重を付与するための荷重保持部材として機能している。スタックケース１０ａに側壁部１３を備えず、スタックケース１０ｂに側壁部１４を備えない場合、それぞれのスタックケース１０ａ，１０ｂで荷重を保持する機能が低下することになるが、本実施例においては、スタックケース１０ａ，１０のそれぞれは、ともに側壁部１３、１４を備えており、複数の単セルに対する圧縮荷重を適切に保持することが可能である。

更に、比較例ではスタックケース１０ａには側壁部１３が設けられていないため、その分だけスタックケース１０ａ内の燃料電池スタック１００を収容している空間の容積のうち燃料電池スタック１００が占める体積を除外した余剰空間の容積が増大し、同様にスタックケース１０ｂ内の余剰空間の容積が増大する。ここで、このような余剰空間内を換気するためにスタックケース１０ａ及び１０ｂの少なくとも一方に換気口を設けることが考えられるが、余剰空間の容積が大きい場合においても十分な換気性を確保するためには、換気口を大きく設ける必要があり、又は換気口の数を増やす必要がある。本実施例では、このような余剰空間の容積が増大を抑制できるため、換気口の大きさを小さくでき、又は換気口の数を少なくでき、換気口の設定が容易となる。

本実施例では、スタックケース１０ａ及び１０ｂとコンバータケース５０との間に、特別な部材を介在せずに、スタックケース１０ａ及び１０ｂのそれぞれのフランジ部２０とコンバータケース５０のフランジ部６０とを用いて、固定することができる。このため、部品点数が削減されている。

本実施例では、スタックケース１０ａ及び１０ｂは同じ部材であるため、異なる部材を用いた場合よりも製造コストが低減されている。

また、スタックケース１０ａ及び１０ｂの何れのエンドプレート１２ａも同じ側に配置されているため、エンドプレート１２ａに接続される、酸化剤ガス、燃料ガス、及び冷却水をそれぞれ供給及び排出する供給管及び排出管を、燃料電池ユニット１に対して同一側に集約できる。このため、燃料電池ユニット１の搭載性が向上している。尚、上記実施例においては、中継バスバー１１１により２つの燃料電池スタック１００の間が電気的に直列に接続されていたが、これに限定されない。例えば、２つの燃料電池スタック１００が接続バスバーにより電気的に並列に電力変換器である昇圧コンバータに接続されていてもよい。

［燃料電池ユニット１の製造方法］
最初に、燃料電池スタック１００をそれぞれ収容したスタックケース１０ａ及び１０ｂ、昇圧コンバータを収容したコンバータケース５０、中継バスバー１１１、接続バスバー１１２及び１１３、及びガスケットＧ１及びＧ５を用意する。次に、スタックケース１０ａの辺２３の外側面とスタックケース１０ｂの辺２４の外側面との間にガスケットＧ１を挟んだ状態で、スタックケース１０ａ及び１０ｂのフランジ部２０の上端面が同一平面上に位置するように、スタックケース１０ａの辺２３とスタックケース１０ｂの辺２４とをボルトにより締結する。

次に、中継バスバー１１１の一端をスタックケース１０ａに収容されたターミナルプレート１０１の突起部にボルトにより接続し、中継バスバー１１１の他端をスタックケース１０ｂに収容されたターミナルプレート１０２の突起部にボルトにより接続する。接続バスバー１１２の一端をスタックケース１０ａに収容されたターミナルプレート１０２の突起部にボルトにより接続し、接続バスバー１１３の一端をスタックケース１０ｂに収容されたターミナルプレート１０１の突起部にボルトにより接続する。

次に、スタックケース１０ａの辺２１、２４、及び２２とスタックケース１０ｂの辺２１、２３、及び２２の上端面にガスケットＧ５を配置して、これらの上端面にフランジ部６０の下端面をボルトにより締結する。次に、サービスホール５２ａを介して接続バスバー１１２の他端を昇圧コンバータにボルトにより接続し、サービスホール５１ａを介して接続バスバー１１３の他端を昇圧コンバータにボルトにより接続する。次に、サービスホール５１ａ及び５２ａのそれぞれを蓋により塞ぐ。以上のようにして、燃料電池ユニット１が製造される。

スタックケース１０ａ及び１０ｂのそれぞれのフランジ部２０の上端面が同一面となるように、スタックケース１０ａ及び１０ｂを位置決めする位置決め部を、スタックケース１０ａの辺２３とスタックケース１０ｂの辺２４とに設けてもよい。位置決め部としては、例えば、スタックケース１０ａの辺２３及びスタックケース１０ｂの辺２４の一方に設けられた凸部と、他方に設けられこの凸部に嵌合する凹部とが考えられる。

また、スタックケース１０ａ及び１０ｂを上述した位置決め部により位置決めした状態、又はボルトにより締結した状態で、それぞれのフランジ部２０の上端面を連続加工するなど、フランジ部２０の上端面の平面度を向上させる加工を実施してもよい。

スタックケース１０ａ及び１０ｂの締結は、例えば、スタックケース１０ａの辺２３と、スタックケース１０ｂの辺２４と、スタックケース１０ａの辺２３とスタックケース１０ｂの辺２４との間に配置される不図示のプレートとに、貫通したボルト孔を設けて、スタックケース１０ａの辺２３とスタックケース１０ｂの辺２４とをこのプレートを介してボルトにより締結してもよい。

［その他の変形例］
燃料電池ユニット１は、スタックケース１０ａ及び１０ｂの底壁部１６側が重力方向下側にして車両等に搭載されてもよいが、その他の向きで車両等に搭載されてもよい。例えば、スタックケース１０ａ及び１０ｂのエンドプレート１２ａ側を重力方向下側にして車両等に搭載されてもよい。この場合、燃料電池スタック１００内から液水の排出性が向上して、発電中でのフラッディングの発生や発電停止後での燃料電池スタック１００内での残水の凍結を防止でき、燃料電池スタック１００の発電性能の低下を抑制できる。また、コンバータケース５０の上壁部５５側を重力方向下側にして車両等に搭載されてもよい。また、コンバータケース５０がスタックケース１０ａ及び１０ｂに対して斜めに固定されてもよい。

上記実施例では、スタックケース１０ａ及び１０ｂのフランジ部２０はそれぞれ同じ形状であるがこれに限定されない。例えば、スタックケース１０ａの辺２３及び２４のそれぞれのＸ方向の長さと、スタックケース１０ｂの辺２３及び２４のそれぞれのＸ方向の長さとが異なっていてもよい。この場合、上述した実施例と異なり、スタックケース１０ａ及び１０ｂの辺２１同士、及びスタックケース１０ａ及び１０ｂの辺２２同士の少なくとも一方は、Ｚ方向に一直線状に連続せず、Ｘ方向にずれて、スタックケース１０ａの辺２３及びスタックケース１０ｂの辺２４の内の長い方の一部を介して連続する。このため、コンバータケース５０のフランジ部６０も、このようなスタックケース１０ａ及び１０ｂのそれぞれのフランジ部２０の形状に対応した形状である必要があり、フランジ部６０の辺６１及び６２の少なくとも一方は、途中でＸ方向にずれてＺ方向に延びている必要がある。この場合も、スタックケース１０ａの辺２３及びスタックケース１０ｂの辺２４の対向部位がフランジ部６０に包囲されるようにして、フランジ部６０は、スタックケース１０ａの辺２１、２２、及び２４と、スタックケース１０ｂの辺２１、２２、及び２３と、スタックケース１０ａの辺２３及びスタックケース１０ｂの辺２４のうち長い方の一部とに固定される。

スタックケース１０ａの辺２１及び２２のそれぞれのＺ方向の長さと、スタックケース１０ｂの辺２１及び２２のそれぞれのＺ方向の長さとが異なっていてもよい。この場合、スタックケース１０ａ及び１０ｂの辺２１のＺ方向での合計の長さと、スタックケース１０ａ及び１０ｂの辺２２のＺ方向での合計の長さとのそれぞれに、フランジ部６０の辺６１のＺ方向での長さと辺６２のＺ方向での長さとが対応している必要がある。

スタックケース１０ａの辺２３及び２４のそれぞれのＸ方向の長さと、スタックケース１０ｂの辺２３及び２４のそれぞれのＸ方向の長さとが異なっており、且つスタックケース１０ａの辺２１及び２２のそれぞれのＺ方向の長さと、スタックケース１０ｂの辺２１及び２２のそれぞれのＺ方向の長さとが異なっていてもよい。これに対応するように、コンバータケース５０の辺６１～６４の各長さを設定する必要がある。

上記実施例では、図４に示すように、スタックケース１０ａの辺２３の上端面と外側面との間の角度は直角であり、スタックケース１０ｂの辺２４の上端面と外側面との間の角度も直角であるがこれに限定されない。例えば、スタックケース１０ａの辺２３の上端面と外側面との間の角度と、スタックケース１０ｂの辺２４の上端面と外側面との間の角度との合計が、１８０度であれば、両角度が異なっていてもよい。スタックケース１０ａの辺２３の上端面とスタックケース１０ｂの辺２４の上端面とは、同一平面になるからである。

上記実施例では、２つのスタックケース１０ａ及び１０ｂにコンバータケース５０が固定されているが、これに限定されず、例えば３つ以上のスタックケースに１つのコンバータケースを固定してもよい。例えば、３つのスタック用のケースに１つのコンバータケースを固定する場合には、隣接した１つめと２つめのスタックケースのフランジ部の対向部位と、隣接した２つめと３つめのスタックケースのフランジ部の対向部位とが、コンバータケースのフランジ部の枠内に位置するようにして、上述した対向部位以外の複数のスタックケースのフランジ部の上端面に、コンバータケースのフランジ部の下端面が固定されていればよい。

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。

１０ａ、１０ｂ スタックケース（第１ケース）
２０ フランジ部（第１フランジ部）
２１～２４ 辺
５０ コンバータケース（第２ケース）
６０ フランジ部（第２フランジ部）
６１～６４ 辺
Ｇ１、Ｇ５ ガスケット

Claims (1)

1. 複数の燃料電池スタックと、
   前記複数の燃料電池スタックをそれぞれ収容した複数の第１ケースと、
   前記複数の燃料電池スタックの電力を変換する電力変換器と、
   前記電力変換器を収容した第２ケースと、を備え、
   前記複数の燃料電池スタックは、前記複数の前記第１ケースと前記第２ケース内で、前記電力変換器に電気的に接続されており、
   前記第１ケースは、枠状である第１フランジ部を有し、
   前記第２ケースは、枠状の第２フランジ部を有し、
   前記第１フランジ部の端面の少なくとも一部は、前記第２フランジ部の端面の少なくとも一部と対向し、
   前記複数の第１ケースの前記第１フランジ部の端面は、同一平面上に位置し、
   前記複数の前記第１ケースのうち、隣接した２つの前記第１ケースの一方の前記第１フランジ部の一辺と他方の前記第１フランジ部の一辺とは、第１シール部材を介して互いに対向した対向部位を有し、
   前記第２フランジ部の端面は、前記対向部位が当該第２フランジ部の枠内に位置するようにして、前記対向部位以外の前記複数の前記第１フランジ部の端面に、第２シール部材を介して固定されている、燃料電池ユニット。

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