JP7136040B2 - 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

燃料電池スタックを収容したケースと電力変換器を収容したケースとの大きさが異なる場合があり、両ケースを固定することが困難となる場合があり得る。

また、両ケースには、燃料電池スタックと電力変換器とを電気的に接続する導電部材を逃がすための開口部を設ける必要がある。両ケースが固定されると、この開口部を介して燃料電池スタックの熱が電力変換器に伝わり、電力変換器の電子部品に影響を与える可能性がある。また、電力変換器の熱が燃料電池スタックに伝わり、燃料電池スタック内が乾燥して発電性能に影響を与える可能性もある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、燃料電池スタックを収容したケースと電力変換器を収容したケースとの固定が容易であり、燃料電池スタックと電力変換器の間の伝熱を抑制し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、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを収容した第１ケースと、前記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、前記第１及び第２ケースを互いに固定するアダプタと、前記燃料電池スタックと前記電力変換器とを電気的に接続した導電部材と、を備え、前記第１ケースは、第１開口部と、前記第１開口部を囲う第１フランジ部と、を含み、前記第２ケースは、第２開口部と、前記第２開口部を囲うと共に前記第１フランジ部とは形状及び大きさの少なくとも一方が異なっている第２フランジ部と、を含み、前記導電部材は、前記燃料電池スタックに接続されて前記第１開口部から前記アダプタの内部空間を介して前記第２開口部に延びて前記電力変換器に接続された接続導電部材を含み、前記アダプタは、前記第１フランジ部の形状及び大きさに対応して固定された第３フランジ部と、前記第２フランジ部の形状及び大きさに対応して固定された第４フランジ部と、前記第３フランジ部の内側に画定される開口と前記第４フランジ部の内側に画定される開口とに連通した前記内部空間を画定するように、前記第３フランジ部から前記第４フランジ部にまで連続した包囲壁部と、当該アダプタの内側面に接続し、前記接続導電部材から退避して、前記第１開口部と前記第２開口部との間に位置する隔壁部と、を含む、燃料電池ユニットによって達成できる。

前記隔壁部は、前記第２開口部よりも前記第１開口部に近くてもよい。

前記隔壁部は、前記第１フランジ部に囲まれるように前記アダプタ側から前記第１開口部側に突出した隔壁突出部を含んでもよい。

前記電力変換器は、複数の電子部品を含み、前記隔壁部は、前記内部空間を介して複数の前記電子部品の少なくとも１つの少なくとも一部に対向してもよい。

前記隔壁部は、前記アダプタを介して前記第１及び第２ケースが並んだ方向に直交する方向で、複数の前記電子部品の前記少なくとも１つの少なくとも一部に対向する隔壁側部を含んでもよい。

前記第１ケースは、前記第１開口部が形成され前記隔壁部に対向した対向壁部を有し、前記第１開口部は、前記第３フランジ部の内側に画定される開口の面積よりも小さくてもよい。

前記アダプタは、前記第１及び第２ケースのそれぞれよりも、前記アダプタを介して前記第１及び第２ケースが並んだ方向での大きさが小さくてもよい。

前記第４フランジ部の少なくとも一部は、前記第３フランジ部よりも、前記アダプタを介して前記第１及び第２ケースが並んだ方向に交差する交差方向に突出し、前記包囲壁部は、前記第３フランジ部から前記交差方向に延びた包囲延在部を有していてもよい。

前記燃料電池スタックは、前記第１ケースに固定され反応ガスを当該燃料電池スタックに供給及び排出する供給孔及び排出孔が形成されたエンドプレートを有し、前記包囲延在部は、前記アダプタを介して前記第１及び第２ケースが並んだ方向で、前記エンドプレートに対向してもよい。

前記エンドプレートには、前記燃料電池スタックに反応ガスを供給する補機が固定されており、前記包囲延在部は、前記アダプタを介して前記第１及び第２ケースが並んだ方向で、前記補機に対向してもよい。

複数の前記燃料電池スタックと、複数の前記燃料電池スタックをそれぞれ収容した複数の前記第１ケースと、を備え、前記アダプタは、複数の前記第１ケースの前記第１フランジ部にそれぞれ固定された複数の前記第３フランジ部を含んでもよい。

複数の前記燃料電池スタックと、複数の前記燃料電池スタックをそれぞれ収容した複数の前記第１ケースと、を備え、前記アダプタは、複数の前記第１ケースの前記第１フランジ部にそれぞれ固定された複数の前記第３フランジ部を含み、前記包囲延在部は、隣接する２つの前記第３フランジ部の間に位置してもよい。

前記導電部材は、隣接する２つの前記燃料電池スタックを直列接続する中継導電部材を含み、前記中継導電部材は、隣接する２つの前記第１ケースの前記第１開口部の一方から他方に前記包囲延在部を跨いで延びていてもよい。

本発明によれば、燃料電池スタックを収容したケースと電力変換器を収容したケースとの固定が容易であり、燃料電池スタックと電力変換器の間の伝熱を抑制し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外観斜視図である。 図２は、燃料電池ユニットの分解斜視図である。 図３は、燃料電池ユニットの断面図である。 図４は、第１変形例に係る燃料電池ユニットの外観斜視図である。 図５は、第１変形例に係る燃料電池ユニットの分解斜視図である。 図６は、第１変形例に係る燃料電池ユニットを上方側から見た場合の内部を示した図である。 図７は、図６のＡ－Ａ断面図である。 図８は、隔壁部とコンデンサとの部分断面図である。 図９は、第２変形例に係る燃料電池ユニットの断面図である。 図１０は、アダプタを上方から見た図である。

［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の外観斜視図である。図２は、燃料電池ユニット１の分解斜視図である。図３は、燃料電池ユニット１の断面図である。燃料電池ユニット１は、スタックケース１０と、スタックケース１０に収容された燃料電池スタック１００と、コンバータケース５０と、コンバータケース５０に収容された昇圧コンバータ５００と、スタックケース１０の外側で固定された補機ユニット２００と、詳しくは後述するアダプタ７０とを備える。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。Ｙ方向は、アダプタ７０を介してスタックケース１０及びコンバータケース５０が並んだ方向の一例である。Ｘ方向は、後述する燃料電池スタック１００の単セル１０６が複数積層されている方向の一例である。スタックケース１０及び補機ユニット２００は、Ｘ方向に並んでいる。コンバータケース５０の一部とアダプタ７０の一部と補機ユニット２００は、Ｙ方向に重なっている。図３は、ＸＹ平面に平行な燃料電池ユニット１の断面を示しており、補機ユニット２００の内部構造については図示を省略してある。

燃料電池スタック１００は、酸化剤ガス及び燃料ガスが供給されることにより発電し、この発電に伴い発熱する。昇圧コンバータ５００は、後述する導電部材により燃料電池スタック１００に電気的に接続されている。昇圧コンバータ５００は、燃料電池スタック１００の出力電圧を昇圧して外部機器へと出力するが、この際に昇圧コンバータ５００は発熱する。昇圧コンバータ５００は、燃料電池スタック１００の出力電力を変換することにより発熱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。スタックケース１０、コンバータケース５０、アダプタ７０、及び補機ユニット２００のケースは、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１０は、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。

［スタックケース１０の概略構成］
スタックケース１０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、底壁部１６はＸＺ平面に平行であるが、上壁部１５は詳しくは後述するがＸＺ平面に対して傾斜している。スタックケース１０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１０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方向を長手方向とし上壁部１５全体に亘って延びている開口部１５ａが形成されている。図２では、開口部１５ａから、燃料電池スタック１００の一部を構成するターミナルプレート１０１と複数の単セル１０６とが露出している。上壁部１５は、後述する隔壁部７６に対向する。上壁部１５は、対向壁部の一例である。スタックケース１０には、図３に示すように燃料電池スタック１００が収容されている。尚、単セル１０６が開口部１５ａから露出しないように、単セル１０６と開口部１５ａとの間に絶縁シート等を備えてもよい。

スタックケース１０の上壁部１５の外周縁には、開口部１５ａを囲う略矩形枠状のフランジ部１８が、＋Ｙ方向に所定の高さを有して設けられている。フランジ部１８は、内側面から内側に突出した突部が複数設けられている内向きフランジである。フランジ部１８の上端面は、ＸＺ平面に平行である。フランジ部１８は、第１フランジ部の一例である。

［燃料電池スタック１００の概略構成］
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１０６と、これらの複数の単セル１０６の一端側に配置され複数の単セル１０６側から順に積層されたターミナルプレート１０１とインシュレータ１０３とプレッシャプレート１０５と、これらの複数の単セル１０６の他端に配置され複数の単セル１０６側から順に積層されたターミナルプレート１０２とインシュレータ１０４とエンドプレート１２ａとを含む。プレッシャプレート１０５は、側壁部１１との間に配置されたバネ１０９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、複数の単セル１０６、ターミナルプレート１０１及び１０２、インシュレータ１０３及び１０４は、スタックケース１０に固定されたエンドプレート１２ａとの間で圧縮されて積層される。

単セル１０６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１０６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、又は緻密質カーボン等のカーボン製部材によって形成してもよい。

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１０３及び１０４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１０５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。尚、エンドプレート１２ａには、補機ユニット２００に覆われて見えないが、燃料電池スタック１００に酸化剤ガス、燃料ガス、及び冷却水をそれぞれ供給及び排出するための供給孔及び排出孔が形成されている。

図３に示すように、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＋Ｙ方向に突出して開口部１５ａから露出した突起部が形成されている。また、燃料電池スタック１００の複数の単セル１０６は、図３に示すように、接続バスバー１１２及び１１３により昇圧コンバータ５００に電気的に接続されている。接続バスバー１１２及び１１３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。接続バスバー１１２及び１１３は、導電部材に含まれる接続導電部材の一例である。

接続バスバー１１２の一端は、開口部１５ａを介してターミナルプレート１０２の突起部に接続されている。接続バスバー１１２は、開口部１５ａから＋Ｙ方向に延び、後述する包囲底部７１３に沿うように－Ｘ方向に延びて、後述するアダプタ７０の内部空間Ｓを通過して、＋Ｙ方向に延びて、接続バスバー１１２の他端が昇圧コンバータ５００に接続されている。接続バスバー１１３の一端は、開口部１５ａを介してターミナルプレート１０１の突起部に接続されている。接続バスバー１１３は、開口部１５ａから＋Ｙ方向に延びてアダプタ７０の内部空間Ｓ内で＋Ｘ方向に延び、次に＋Ｙ方向に延びて、接続バスバー１１３の他端が昇圧コンバータ５００に接続されている。尚、接続バスバー１１２及び１１３の他端と昇圧コンバータ５００は、バスバーやケーブル等の不図示の導電部材により接続されている。

［補機ユニット２００の概略構成］
エンドプレート１２ａには、補機ユニット２００が固定されており、補機ユニット２００は、例えば、燃料電池スタック１００に酸化剤ガスを供給するためのエアコンプレッサ、燃料電池スタック１００に燃料ガスを供給するインジェクタ、燃料電池スタック１００に燃料オフガスを供給するための循環ポンプ、燃料電池スタック１００に冷却水を供給する電動ポンプ、燃料電池スタック１００に供給される燃料ガスまたは酸化剤ガスの少なくとも一方を加湿させるための加湿モジュール、燃料ガス、酸化剤ガス、及び冷却水の少なくとも一つの流れを許容する状態と遮断する状態とを切り替えるための各種バルブ、のうち少なくとも２つを備えている。例えば、エアコンプレッサは、エンドプレート１２ａの酸化剤ガス用の供給孔から燃料電池スタック１００に空気を圧送する。インジェクタは、エンドプレート１２ａの燃料ガス用の供給孔を介して燃料電池スタック１００に燃料ガスを噴射する。循環ポンプは、エンドプレート１２ａの燃料ガス用の排出孔から燃料オフガスを吸引してエンドプレート１２ａの燃料ガス用の供給孔から燃料電池スタック１００に供給する。電動ポンプは、エンドプレート１２ａの冷却水用の供給孔から冷却水を圧送する。尚、補機ユニット２００については、図示を簡略化している。これらの補機は、燃料電池スタック１００の発電電力により駆動可能である。

［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平面に平行であるが、必ずしも平行である必要はなく僅かに傾斜していてもよい。側壁部５３及び５４は、互いにＺ方向に離れておりＹＸ平面に平行であるが、僅かに傾斜していてもよい。上壁部５５は、ＸＺ平面に平行である。側壁部５３及び５４のそれぞれのＸ方向の長さは、側壁部５１及び５２のそれぞれのＺ方向の長さよりも長い。側壁部５１及び５２には、それぞれ、後述するサービスホール５１１及び５２１が形成されている。側壁部５３及び５４のそれぞれのＸ方向の長さは、スタックケース１０の側壁部１３及び１４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、開口部５６が設けられている。コンバータケース５０は、換言すると、上壁部５５を底とした桶状である。開口部５６は、アダプタ７０を介してスタックケース１０に対向する。

コンバータケース５０の開口部５６の周縁には、フランジ部５９が形成されている。換言すれば、フランジ部５９は開口部５６を囲うように設けられている。フランジ部５９は、外側面から外側に突出した突部が複数設けられている外向きフランジである。フランジ部５９の下端面は、ＸＺ平面に平行である。フランジ部５９は、上述したスタックケース１０のフランジ部１８とは、形状及び大きさが異なっている。具体的には、フランジ部５９は、ＸＺ平面内でスタックケース１０のフランジ部１８よりも、－Ｘ方向に突出している。以上のように、スタックケース１０とコンバータケース５０とは、ＸＺ平面での形状が異なっており、スタックケース１０のフランジ部１８とコンバータケース５０のフランジ部５９とを直接固定することはできない。フランジ部５９は、第２フランジ部の一例である。

［昇圧コンバータ５００の概略構成］
昇圧コンバータ５００は、コンデンサ５０１、インテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ：Intelligent Power Module）５０２、電流センサ５０３、リアクトル５０４を含む。これらは、複数の電子部品の一例である。これらの電子部品は、コンバータケース５０の上壁部５５の内面に固定された不図示の台座等により保持されて、開口部５６から露出している。これらの電子部品は、バスバーやケーブル等の不図示の導電部材を介して電気的に接続されている。また、接続バスバー１１２の他端は、不図示の導電部材を介してコンデンサ５０１に電気的に接続される。側壁部５２に形成されたサービスホール５２１は、接続バスバー１１２の他端と不図示の導電部材とを外部から締結する際に用いられる。接続バスバー１１３の他端は、不図示の導電部材を介してリアクトル５０４に電気的に接続される。側壁部５１に形成されたサービスホール５１１は、接続バスバー１１３の他端と不図示の導電部材とを外部から締結する際に用いられる。尚、接続バスバー１１２及び１１３を上述の導電部材にそれぞれ締結した後、サービスホール５１１及び５２１は蓋等により閉じられる。

［アダプタ７０の詳細構成］
アダプタ７０は、包囲壁部７１、隔壁部７６、フランジ部７８及び７９を含む。包囲壁部７１は、Ｙ方向に所定の高さを有した略矩形枠状である。アダプタ７０のＹ方向の高さは、スタックケース１０のＹ方向の高さよりも小さく、またコンバータケース５０のＹ方向の高さよりも小さい。包囲壁部７１は、フランジ部７８からフランジ部７９にまで連続している。換言すれば、包囲壁部７１の－Ｙ方向側の端部にはフランジ部７８が形成され、包囲壁部７１の＋Ｙ方向側の端部にはフランジ部７９が形成されている。包囲壁部７１は、Ｙ方向周りに略矩形枠状に周回した包囲周部７１１と、包囲周部７１１に連続しＸＺ平面に平行に延びた包囲底部７１３と、を含む。包囲周部７１１のコンバータケース５０側の端部に、フランジ部７９が形成されている。包囲底部７１３は、フランジ部７８から－Ｘ方向に延びている。包囲底部７１３は、包囲延在部の一例である。包囲壁部７１は、フランジ部７８の内側で画定される開口とフランジ部７９の内側で画定される開口とに連通した内部空間Ｓを画定する。接続バスバー１１２及び１１３は、この内部空間Ｓを介して燃料電池スタック１００と昇圧コンバータ５００とに接続されている。

フランジ部７８は、スタックケース１０のフランジ部１８と同様に内向きフランジであり、フランジ部７９は、コンバータケース５０のフランジ部５９と同様に外向きフランジである。隔壁部７６は、フランジ部７８の内側の、Ｘ方向に平行に延びて互いに対向した辺同士に連続しているが、詳しくは後述する。フランジ部７８の下端面及びフランジ部７９の上端面は、ＸＺ平面に平行である。フランジ部７９は、ＸＺ平面内でフランジ部７８よりも外側に位置しており、より詳細にはフランジ部７８よりも－Ｘ方向側に突出している。

フランジ部７８は、スタックケース１０のフランジ部１８に形状及び大きさが対応して固定されている。即ち、フランジ部７８は、フランジ部１８と形状及び大きさが同じである。具体的には、フランジ部７８には、周方向に略等距離間隔で内側面から内側に突出した複数の突部にボルト孔がそれぞれ設けられており、フランジ部７８の複数のボルト孔の位置に対応するように、フランジ部１８にも周方向に略等距離間隔で雌ネジ孔が複数設けられている。これらのボルト孔及び雌ネジ孔を介してフランジ部７８とフランジ部１８とをボルトにより締結することにより、フランジ部７８の下端面とフランジ部１８の上端面とが当接して両フランジ部が固定される。これにより、スタックケース１０とアダプタ７０とが固定される。同様に、フランジ部７９も、コンバータケース５０のフランジ部５９に形状及び大きさが対応しており、フランジ部７９とフランジ部５９とはボルトにより締結され、両フランジ部が固定される。このようにしてコンバータケース５０とアダプタ７０とが固定され、燃料電池スタック１００と昇圧コンバータ５００とが一体化されている。また、包囲壁部７１がフランジ部７８からフランジ部７９にまで連続しているため、包囲壁部７１は、スタックケース１０及びコンバータケース５０とともに、燃料電池ユニット１全体のケースの外壁部を構成し、これらのケースを一体化して内部を密閉できる。フランジ部７８は、第３フランジ部の一例である。フランジ部７９は、第４フランジ部の一例である。

尚、フランジ部７８の下端面とフランジ部１８の上端面の間、及びフランジ部７９の上端面とフランジ部５９の下端面の間のそれぞれに、シール性を向上させるためのゴムガスケット又は液状ガスケットを介在させることが好ましい。具体的には、フランジ部７８の下端面とフランジ部１８の上端面の間では、ボルト孔及び雌ねじの外側にゴムガスケット又は液状ガスケットを介在させることが好ましく、フランジ部７９の上端面とフランジ部５９の下端面の間では、ボルト孔及び雌ねじの内側にゴムガスケット又は液状ガスケットを介在させることが好ましい。これにより、ボルト孔及び雌ねじを介して一体ケースの内部と外部が連通することを防止でき、一体ケースのシール性を高めることができる。フランジ部７８及び１８が内向きフランジであり、フランジ部７９及び５９が外向きフランジであることにより、より直線的なシールラインを形成できるため、シール性をさらに高めることができる。

このように、スタックケース１０とコンバータケース５０との形状が異なっており、フランジ部１８とフランジ部５９との形状も異なっている場合であっても、アダプタ７０を介してスタックケース１０とコンバータケース５０とを容易に固定できる。例えば、スタックケース１０のフランジ部１８とコンバータケース５０のフランジ部５９とを直接固定できるように、スタックケース１０及びコンバータケース５０の少なくとも一方の形状を変更することが考えられる。しかしながら、例えば、フランジ部１８がフランジ部５９に対応するようにスタックケース１０をＸ方向に拡大すると、スタックケース１０が大型化して製造コストや重量が増大する。一方、フランジ部５９がフランジ部１８に対応するようにコンバータケース５０をＸ方向に小型化すると、コンバータケース５０の内容積が小さくなり上述した昇圧コンバータ５００を収容できない可能性もある。この場合、コンバータケース５０の内容積を確保するためにＸ方向で小型化しつつＹ方向で大型化すると、燃料電池ユニット１全体がＹ方向で大型化し、例えば燃料電池ユニット１の車両等への搭載性が悪化する可能性がある。また、上記以外にも、スタックケース１０及びコンバータケース５０の形状は各種要件を満たすように最適化されている場合が多く、上記のような変更は容易ではない場合もあり得る。本実施例では、スタックケース１０とコンバータケース５０の間にアダプタ７０を介在させることにより、スタックケース１０及びコンバータケース５０の形状や大きさを変更することなく、燃料電池スタック１００と昇圧コンバータ５００とを容易に一体化することができる。

また、例えば、コンバータケース５０とは形状が異なる別のコンバータケースをスタックケース１０に固定する際には、そのコンバータケースやスタックケース１０の形状を変更するのではなく、このコンバータケースのフランジ部の形状に対応したフランジ部を有した別のアダプタを用意することにより対応できる。この場合、アダプタはコンバータケースやスタックケース１０よりも大きさが小さいため、コンバータケースやスタックケース１０の形状を変更する場合よりも、低コストでこのようなアダプタを製造することができる。スタックケース１０とは形状が異なる別のスタックケースをコンバータケース５０に固定する際も同様である。このように、各種要件を満たすように形状が設定されている多種多様なスタックケースとコンバータケースとを、それに適応したアダプタを用いることにより、低コストで一体化できる。

また、上述したように、アダプタ７０の包囲底部７１３は、スタックケース１０が固定されるフランジ部７８から－Ｘ方向に延びて、包囲周部７１１を介してコンバータケース５０が固定されるフランジ部７９にまで連続している。このため、スタックケース１０よりもＸ方向に大型化しておりその分Ｙ方向に小型化されているコンバータケース５０を、アダプタ７０を介してスタックケース１０に固定できる。このようにＸ方向に大型化しているがＹ方向に小型化されたコンバータケース５０を、スタックケース１０に固定できるため、燃料電池ユニット１全体はＹ方向で小型化されている。包囲底部７１３がフランジ部７８から延びた－Ｘ方向は、アダプタ７０を介してスタックケース１０及びコンバータケース５０が並んだ方向に交差する交差方向の一例である。

また、アダプタ７０の包囲底部７１３とコンバータケース５０の一部は、エンドプレート１２ａ及び補機ユニット２００にＹ方向で重なっている。例えば、アダプタ７０の包囲壁部７１３がフランジ部７８から＋Ｚ方向に突出して、コンバータケース５０のフランジ部５９もスタックケース１０のフランジ部１８から＋Ｚ方向に突出した状態で、アダプタ７０を介してコンバータケース５０がスタックケース１０に固定された場合、ＸＺ平面方向で燃料電池ユニット１全体の大きさが大型化する。本実施例では、エンドプレート１２ａ及び補機ユニット２００と、アダプタ７０と、コンバータケース５０とが、Ｚ方向で互いに重なる面積を確保することにより、ＸＺ平面方向での燃料電池ユニット１が小型化されている。

尚、スタックケース１０と補機ユニット２００との合計のＸ方向での大きさ、コンバータケース５０のＸ方向での大きさ、及びアダプタ７０のＸ方向での大きさが略同じである。また、スタックケース１０、コンバータケース５０、アダプタ７０、及び補機ユニット２００のそれぞれのＺ方向での大きさも略同じである。このため、図１に示したように、燃料電池ユニット１全体の外形は略直方体状であるため、車両等への燃料電池ユニット１の搭載性が向上している。

［隔壁部７６の詳細構成］
隔壁部７６は、図２及び図３に示すように、Ｚ方向を長手方向とし、Ｘ方向を短手方向とし、Ｙ方向を厚み方向とした、略薄板状である。隔壁部７６の一端及び他端は、フランジ部７８の内周縁のＸ方向に平行でありＺ方向に互いに離れた２辺にそれぞれ接続されている。このため、隔壁部７６は、コンバータケース５０の開口部５６よりもスタックケース１０の開口部１５ａに近い位置に設けられている。また、隔壁部７６は、図３に示すように、内部空間Ｓを介して開口部１５ａから開口部５６へ通過する接続バスバー１１２及び１１３から退避した位置に設けられ、具体的には接続バスバー１１２と接続バスバー１１３の間に位置している。

隔壁部７６は、＋Ｚ方向に位置した一端から－Ｙ方向、即ちスタックケース１０の上壁部１５に接近するように折り曲げられており、上壁部１５の付近で上壁部１５と平行となるように再び折り曲げられて－Ｚ方向に延び、＋Ｙ方向、即ち、スタックケース１０の上壁部１５から離れるように折り曲げられて他端へと連続している。このように隔壁部７６は、スタックケース１０に向けて突出した隔壁突出部７６１を有している。隔壁突出部７６１は、図３に示すように、上壁部１５と平行に延びた部位であり、スタックケース１０のフランジ部１８に囲まれるように、アダプタ７０から開口部１５ａ側に突出している。尚、隔壁突出部７６１は、上壁部１５に平行であるがこれに限定されない。例えば、隔壁突出部７６１は、上壁部１５に接触せずに－Ｙ方向に凸となるように緩やかに湾曲した形状であってもよいし、斜めに傾斜していてもよい。

隔壁部７６は、スタックケース１０の開口部１５ａとコンバータケース５０の開口部５６の間に位置している。これは、隔壁部７６は、開口部１５ａ及び５６を通過する複数の仮想直線の少なくとも1つに、開口部１５ａと開口部５６との間で交差することを意味する。換言すれば、開口部１５ａと開口部５６との間で上記の何れかの仮想直線上に隔壁部７６が位置することを意味する。このような位置関係を満たすことにより、後述する伝熱が抑制される。ここで、図３に示すように、開口部１５ａ及び５６は隔壁部７６を介してＹ方向に対向しているため、上記の「複数の仮想直線」の１つは、Ｙ方向に平行であるが、これに限定されず、開口部１５ａ及び５６を結ぶことが可能であれば、Ｙ方向に対して傾斜した仮想直線も含まれる。また、隔壁部７６は、上記の「複数の仮想直線」の全てには交差していない。これは、隔壁部７６は、接続バスバー１１２及び１１３が通過する開口部１５ａの一部と開口部５６の一部と間には介在していないことを意味する。

ここで、複数の単セル１０６は発電に伴い発熱する。この熱は、開口部１５ａ、内部空間Ｓ、及び開口部５６を介して、昇圧コンバータ５００のコンデンサ５０１等に伝わり、これらの電子部品の性能に影響を与える可能性がある。また、昇圧コンバータ５００は燃料電池スタック１００の出力電力を変換することによりコンデンサ５０１やリアクトル５０４等が発熱し、これらの熱が開口部５６、内部空間Ｓ、及び開口部１５ａを介して燃料電池スタック１００に伝わり、例えば単セル１０６の電解質膜が乾燥して発電性能に影響を与える可能性がある。本実施例では、隔壁部７６が開口部１５ａと開口部５６との間に位置することにより、燃料電池スタック１００と昇圧コンバータ５００との間の伝熱が抑制されている。ここで、隔壁部７６を備えず、開口部１５ａと開口部５６とが対向している場合を考えると、昇圧コンバータ５００の発熱により高温となった空気、燃料電池スタック１００の発熱により高温となった空気は、スタックケース１０、コンバータケース５０、アダプタ７０とで画定される一体となったケース内部を自由に移動できるため、伝熱されやすい。一方、本実施形態では、隔壁部７６により空気の自由な移動が抑制されて、伝熱を抑制できる。

また、図２及び図３に示すように、隔壁部７６は、内部空間Ｓを介して、ＩＰＭ５０２の一部と、電流センサ５０３と、リアクトル５０４の一部とに対向している。これにより、これらの電子部品からの熱が燃料電池スタック１００に伝わることを効率的に抑制し、燃料電池スタック１００からの熱がこれらの電子部品に伝わることも抑制できる。更に、隔壁部７６は、開口部１５ａを介して燃料電池スタック１００の一部に対向している。これにより、燃料電池スタック１００の熱が昇圧コンバータ５００に伝わることを効率的に抑制できる。

隔壁部７６による伝熱の抑制を考慮して、アダプタ７０の全体の材質を、熱伝導率の低い金属材料を採用してもよい。また、例えば隔壁部７６の熱伝導率が、アダプタ７０の他の部位の熱伝導率よりも低くなるように、隔壁部７６の材質とアダプタ７０の他の部位の材質とが異なっていてもよい。この場合、例えば隔壁部７６の材質として剛性の高さよりも熱伝導率の低さを優先して採用し、アダプタ７０の他の部位の材質として剛性の高さを優先して採用してもよい。例えば、アダプタ７０のフランジ部７８及び７９や包囲壁部７１をアルミ合金により構成し、隔壁部７６を合成樹脂で構成してもよい。また、隔壁部７６の大きさは、隔壁部７６により開口部１５ａと開口部５６との間が遮蔽される面積が大きいほど好ましいが、例えば、上述した昇圧コンバータ５００を構成する複数の電子部品のうち、耐熱性が最も低い部品や、最も高温となる部品にのみ対向する程度の大きさであってもよい。

ここで、伝熱を抑制するために、スタックケース１０とコンバータケース５０との距離を増大させるようにアダプタ７０をＹ方向に大型化することも考えられる。しかしながらこの場合、燃料電池ユニット１全体がＹ方向で大型化する。本実施例では、隔壁部７６を設けることにより、燃料電池ユニット１全体のＹ方向での小型化を図りつつ、燃料電池スタック１００と昇圧コンバータ５００との間の伝熱が抑制されている。具体的には、アダプタ７０は、スタックケース１０及びコンバータケース５０のそれぞれよりも、アダプタ７０を介してスタックケース１０及びコンバータケース５０が並んだ方向、具体的には、Ｙ方向での大きさが小さい。このため、燃料電池ユニット１全体でＹ方向に小型化が図られている。尚、コンバータケース５０は、スタックケース１０よりもＹ方向の大きさが小さいため、これによっても、燃料電池ユニット１全体でＹ方向に小型化が図られている。

ここで、本実施例において開口部１５ａは、図２及び図３に示すように、上壁部１５の略全体に亘ってＸ方向に延びて形成されている。例えば、伝熱を抑制するために、上壁部１５に、接続バスバー１１２に接続されるターミナルプレート１０２の突起部のみを露出する最小限の大きさの開口部と、接続バスバー１１３に接続されるターミナルプレート１０１の突起部のみを露出する最小限の大きさの開口部とを、個別に設けることが考えられる。しかしながらこの場合、燃料電池ユニット１の製造工程において、燃料電池スタック１００をスタックケース１０に挿入する際の作業性が悪化する可能性がある。具体的には、予め組み立てられたターミナルプレート１０１及び１０２を含む燃料電池スタック１００を、スタックケース１０内に＋Ｘ方向に挿入するが、上記のように上壁部１５に最小限の大きさの２つの開口部のみが設けられていた場合には、挿入の際にターミナルプレート１０１の突起部と上壁部１５とが干渉して作業性が悪化する可能性がある。また、スタックケース１０は鋳造法又はダイキャスト法により成形されるが、上壁部１５に２つの開口部を設けることは、鋳型の構造をより複雑にし、スタックケース１０の製造コストが増大する可能性もある。このため、本実施例では開口部１５ａがＸ方向に沿って延びていることにより、上述した挿入の作業性の向上や製造コストの削減が図られている。

尚、開口部１５ａの面積は、図２に示すようにフランジ部７８の内周縁により画定される開口の面積よりも小さい。このため、燃料電池スタック１００と昇圧コンバータ５００との間の伝熱が抑制されている。

隔壁部７６は、伝熱の抑制の他に、以下のようなゴミのスタックケース１０内への進入も抑制できる。例えば燃料電池ユニット１の完成後にフランジ部７９とフランジ部５９とを締結するボルトを調整することにより、ボルト又はボルト孔の表面が摩耗して、アダプタ７０内等に金属製の摩耗粉が発生する可能性がある。このように生じた金属製の摩耗粉が、開口部１５ａを介してスタックケース１０内に侵入する可能性がある。本実施例では、隔壁部７６により、このようなゴミがスタックケース１０内へ侵入することを抑制できる。更に、隔壁部７６は、開口部５６よりも開口部１５ａに近い位置に設けられており、且つ隔壁突出部７６１は開口部１５ａに接近するようにアダプタ７０から突出しているため、ゴミのスタックケース１０内への侵入をより効果的に抑制できる。

［その他］
隔壁部７６は、フランジ部７８の内周縁に接続しているが、これに限定されず、包囲壁部７１の包囲周部７１１の内周側面や、フランジ部７９の内周縁に接続していてもよい。例えば、隔壁部７６の両端が包囲壁部７１の包囲周部７１１の互いに対向する２辺に接続されていてもよいし、フランジ部７９の内周縁の互いに対向する２辺に接続されていてもよい。また、隔壁部７６の一端が、フランジ部７８の内周縁、包囲周部７１１の内周側面、フランジ部７９の内周縁の何れかに接続され、隔壁部７６の他端が、フランジ部７８の内周縁、包囲周部７１１の内周側面、フランジ部７９の内周縁の何れかに接続されていてもよい。また、隔壁部７６は、フランジ部５９よりも開口部１５ａに近い位置に設けられているが、これに限定されない。また、隔壁部７６は、アダプタ７０側からスタックケース１０側に突出した隔壁突出部７６１を有しているが、このような隔壁突出部７６１を有しておらずにアダプタ７０内から突出しなくてもよい。

開口部５６は、フランジ部５９の内周縁により画定される開口と同じ大きさであるが、これに限定されず、例えば、フランジ部５９の内側にＸＺ平面と平行な壁部を設けて、この壁部に接続バスバー１１２及び１１３の通過を許容する開口部を、フランジ部５９に囲まれるように設けてもよい。例えば、接続バスバー１１２及び１１３が共に通過するＸ方向を長手方向とする単一の開口部を設けてもよいし、接続バスバー１１２及び１１３がそれぞれ通過する開口部を個別に設けてもよい。このような場合にも伝熱を抑制するために、隔壁部７６をコンバータケース５０の開口部とスタックケース１０の開口部１５ａとの間に設ける必要がある。

本実施例では、燃料電池ユニット１はエンドプレート１２ａに固定された補機ユニット２００を備えているが、補機ユニット２００を備えていなくてもよい。この場合、エンドプレート１２ａには、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が接続される。このため、これらの管のエンドプレート１２ａに接続される端部は、アダプタ７０の包囲壁部７１の包囲底部７１３とコンバータケース５０の一部とにＹ方向で交差する。このため、このような管の端部を含めた燃料電池ユニット全体でＸＺ平面方向に小型化される。

本実施例では、スタックケース１０の上壁部１５に開口部１５ａが形成されていたが、上壁部１５自体が設けられていなくてもよい。この場合、スタックケース１０の開口部はフランジ部１８の内側に画定される開口となる。また、補機ユニット２００では、少なくとも２つの補機が一体化されているが、補機ユニット２００の代わりに、１つの補機をエンドプレート１２ａに固定してもよい。

アダプタ７０は、Ｘ方向及びＺ方向のそれぞれの大きさに対してＹ方向の大きさが小さい略扁平状であるが、これに限定されない。例えば、アダプタは、内径が＋Ｙ方向に向かって徐々に拡大した角錐台状の筒体であってもよい。但し、燃料電池ユニット全体のＹ方向の小型化を図るために、この場合であってもアダプタのＹ方向の大きさが、スタックケース１０及びコンバータケース５０のそれぞれのＹ方向の大きさよりも小さいことが好ましい。

スタックケース１０のフランジ部１８とコンバータケース５０のフランジ部５９とは、形状及び大きさの少なくとも一方が異なっていればよい、形状は同じであっても大きさが異なっていれば、アダプタを介さずに両フランジ部を直接固定することはできないためである。また、大きさが同じであって形状が異なる場合も同様である。

燃料電池ユニット１は、スタックケース１０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１０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１０に対して斜めに固定されてもよい。

［第１変形例］
次に、第１変形例に係る燃料電池ユニット１ａについて説明する。尚、本実施例と同一、類似の構成については、同一、類似の符号を付することにより説明を省略する。図４は、第１変形例に係る燃料電池ユニット１ａの外観斜視図である。図５は、第１変形例に係る燃料電池ユニット１ａの分解斜視図である。図６は、第１変形例に係る燃料電池ユニット１ａを上方側から見た場合の内部を示した図である。図７は、図６のＡ－Ａ断面図である。

［燃料電池ユニット１ａの概略構成］
燃料電池ユニット１ａは、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燃料電池スタック１００ａ及び１００ｂと、コンバータケース５０ａと、コンバータケース５０ａに収容された昇圧コンバータ５００ａと、アダプタ７０ａとを備える。ここで、スタックケース１０ａ及び１０ｂは上述した本実施例でのスタックケース１０と同じであり、燃料電池スタック１００ａ及び１００ｂは上述した燃料電池スタック１００と同じであるが、説明の便宜上、異なる符号を付している。スタックケース１０ａ及び１０ｂは、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Ｚ方向に対向して隣接しており、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は同じ－Ｘ方向を向いている。アダプタ７０ａは、２つのスタックケース１０ａ及び１０ｂとコンバータケース５０ａとの間に介在している。コンバータケース５０ａ及びアダプタ７０ａのそれぞれのＺ方向の大きさは、２つのスタックケース１０ａ及び１０ｂのＺ方向での合計の大きさに対応している。また、コンバータケース５０ａ及びアダプタ７０ａのそれぞれのＸ方向での大きさは、スタックケース１０ａ及び１０ｂのそれぞれのＸ方向での大きさに対応している。図４に示すように、燃料電池ユニット１ａも全体で略直方体状であり、車両等への搭載性が向上している。

燃料電池スタック１００ａ及び１００ｂと昇圧コンバータ５００ａとは、図５及び図６に示すように、接続バスバー１１２ａ及び１１３と中継バスバー１１１とにより電気的に接続されている。具体的には、中継バスバー１１１の一端は、燃料電池スタック１００ａ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、燃料電池スタック１００ｂの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２つの燃料電池スタック１００ａ及び１００ｂが電気的に直列に接続されている。尚、接続バスバー１１２ａは、燃料電池スタック１００ａのターミナルプレート１０２と昇圧コンバータ５００ａとを電気的に接続し、接続バスバー１１３は、燃料電池スタック１００ｂのターミナルプレート１０１と昇圧コンバータ５００ａとを電気的に接続している。接続バスバー１１２ａは、上述した接続バスバー１１２とは形状が異なり、Ｘ方向に延びた部位は短く形成されている。尚、図７においては、接続バスバー１１３と中継バスバー１１１については、図示を省略してある。接続バスバー１１２ａ及び１１３と中継バスバー１１１とは、導電部材の一例であり、接続バスバー１１２ａ及び１１３は接続導電部材の一例であり、中継バスバー１１１は中継導電部材の一例である。

図５に示すように、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に接続される供給管及び排出管を、燃料電池ユニット１ａ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１ａの搭載性が向上している。また、図７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とは、所定の間隔を空けて対向しているため、スタックケース１０ａ及び１０ｂが直接接触している場合と比較して、スタックケース１０ａ及び１０ｂの放熱性が確保されている。また、スタックケース１０ａ及び１０ｂは同じ部材であり、燃料電池スタック１００ａ及び１００ｂも同じスタックであるため、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。

［コンバータケース５０ａの概略構成］
コンバータケース５０ａの側壁部５１ａ及び５２ａは、それぞれ上述したコンバータケース５０の側壁部５１及び５２よりＺ方向に長い。コンバータケース５０ａの側壁部５３ａ及び５４ａは、それぞれ上述したコンバータケース５０の側壁部５３及び５４よりＸ方向に短い。上壁部５５ａの面積は、上述したコンバータケース５０の上壁部５５よりも大きい。

［昇圧コンバータ５００ａの概略構成］
昇圧コンバータ５００ａは、コンデンサ５０１、ＩＰＭ５０２、電流センサ５０３、及び３つのリアクトル５０４を含む。コンデンサ５０１、ＩＰＭ５０２、電流センサ５０３は、側壁部５４ａ近傍に設けられている。３つのリアクトル５０４は、Ｚ方向に並ぶように設けられている。コンデンサ５０１、ＩＰＭ５０２、電流センサ５０３、及び３つのリアクトル５０４は、不図示の導電部材により電気的に接続されている。尚、図７に示すように、電流センサ５０３は、下端部が僅かにコンバータケース５０ａからアダプタ７０内に突出しており、コンデンサ５０１も同様であるが、これに限定されない。

［アダプタ７０ａの詳細構成］
アダプタ７０ａには、Ｚ方向に互いに隣接した２つのフランジ部７８が形成されている。２つのフランジ部７８のそれぞれは、スタックケース１０ａ及び１０ｂのそれぞれのフランジ部１８の形状及び大きさに対応して固定されている。アダプタ７０ａのフランジ部７９ａは、コンバータケース５０ａのフランジ部５９ａの形状及び大きさに対応して固定されている。２つのフランジ部７８は、図６に示すように、ＸＺ平面方向でフランジ部７９ａの内側に位置するように形成されている。アダプタ７０ａの包囲壁部７１ａの包囲周部７１１ａは、フランジ部７９ａ全体の周囲に延びている。包囲壁部７１ａの包囲底部７１３ａは、隣接する２つのフランジ部７８の間に位置しており、ＸＺ平面に平行である。換言すれば、包囲底部７１３ａは、スタックケース１０ａに固定されるフランジ部７８から－Ｚ方向に延びており、スタックケース１０ｂに固定されるフランジ部７８から＋Ｚ方向に延びている。上述した中継バスバー１１１は、スタックケース１０ａ側から包囲底部７１３ａを跨いでスタックケース１０ｂ側に延びている。内部空間Ｓａは、２つのフランジ部７８によりそれぞれ画定される２つの開口とフランジ部７９ａにより画定される開口とに連続している。

［隔壁部７６ａ及び７６ｂの詳細構成］
隔壁部７６ａは、スタックケース１０ａの開口部１５ａと昇圧コンバータ５００ａの開口部５６ａの間に位置する。隔壁部７６ａには、隔壁側部７６２が形成されている。隔壁側部７６２は、隔壁突出部７６１ａとも連続しており、＋Ｙ方向に延びている。隔壁部７６ｂは、スタックケース１０ｂの開口部１５ａと昇圧コンバータ５００ａの開口部５６ａとの間に位置するが、隔壁部７６ａと異なり隔壁側部７６２は形成されていない。隔壁部７６ａにより、燃料電池スタック１００ａと昇圧コンバータ５００ａとの間の伝熱が抑制され、隔壁部７６ｂにより燃料電池スタック１００ｂと昇圧コンバータ５００ａとの間の伝熱が抑制される。

図８は、隔壁部７６ａとコンデンサ５０１との部分断面図である。図８は、ＸＹ平面に平行な断面である。隔壁突出部７６１ａの一部とコンデンサ５０１はＹ方向で対向し、隔壁側部７６２の一部とコンデンサ５０１との一部はＸ方向で対向している。Ｘ方向は、アダプタ７０を介してスタックケース１０及びコンバータケース５０が並んだＹ方向に直交する方向の一例である。このように隔壁部７６ａは、コンデンサ５０１の一部を覆う形状となっている。他の部品と比較して耐熱温度の低いコンデンサ５０１をこのように包囲することにより、燃料電池スタック１００ａからコンデンサ５０１への伝熱が抑制される。尚、隔壁側部７６２は、ＹＺ平面に平行に延びているが、これに限定されず、Ｘ方向でコンデンサ５０１の少なくとも一部と対向しているのであれば、例えばＹＺ平面に対して傾斜していてもよく、また湾曲していてもよいし、隔壁突出部７６１ａと共に湾曲していてもよい。

［その他］
第１変形例においては、隔壁側部７６２は、コンデンサ５０１にＸ方向で対向するが、これに限定されず、ＩＰＭ５０２、電流センサ５０３、及び３つのリアクトル５０４の何れかに対向してもよい。また、隔壁側部７６２は、開口部５６ａ内にまで延びていてもよい。

第１変形例においては、中継バスバー１１１により２つの燃料電池スタック１００ａ及び１００ｂ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１００ａ及び１００ｂ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５００に接続されていてもよい。

第１変形例では、２つのスタックケース１０ａ及び１０ｂとコンバータケース５０ａとがアダプタ７０ａを介在して固定されているが、これに限定されず、例えば３つ以上のスタックケースと１つのコンバータケースとをアダプタを介在して固定してもよい。この場合、アダプタには、スタックケースの各フランジ部に形状及び大きさが対応するフランジ部をそれぞれ設ける必要がある。また、これらの３つ以上の燃料電池スタックは、複数の中継バスバーにより昇圧コンバータに直列的に接続されていてもよいし、接続バスバーによって並列的に接続されていてもよい。

第１変形例の燃料電池ユニット１では、スタックケース１０ａ及び１０ｂのそれぞれの底壁部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。

スタックケース１０ａ及び１０ｂは、同じ部材であるが、これに限定されない。例えば、スタックケース１０ａ及び１０ｂの形状が異なっており、それぞれのフランジ部１８の形状も異なっている場合には、これに対応するようにアダプタ７０の２つのフランジ部７８も互いに異なる形状としてもよい。また、燃料電池スタック１００ａ及び１００ｂも、同じ部材であるがこれに限定されない。例えば、単セル１０６の合計積層枚数が異なっていてもよいし、単セル１０６等の平面方向の大きさ自体が異なっていてもよい。

第１変形例では、スタックケース１０ａ及び１０ｂにそれぞれ固定されたエンドプレート１２ａが共に－Ｘ方向を向いた状態でアダプタ７０を介してコンバータケース５０が固定されているが、これに限定されない。例えば、スタックケース１０ａ及び１０ｂにそれぞれ固定されたエンドプレート１２ａの一方が－Ｘ方向を向き、他方が＋Ｘ方向を向いた状態で、アダプタ７０を介してコンバータケース５０ａを固定してもよい。また、スタックケース１０ａ側のエンドプレート１２ａが＋Ｚ方向を向き、スタックケース１０ｂ側のエンドプレート１２ａが－Ｚ方向を向いた状態で、アダプタ７０を介してコンバータケース５０ａを固定してもよい。このような場合、スタックケース１０ａ及び１０ｂの姿勢に対応したアダプタ７０や中継バスバー１１１、接続バスバー１１２及び１１３を新たに用意する必要があるが、アダプタ７０等を変更せずにこのアダプタ７０等に適用できるようにそれぞれの姿勢に応じたスタックケース１０ａ及び１０ｂを新たに用意する場合よりも、低コストで対応できる。これにより、例えば、車種ごとに異なる搭載スペースに最適なスタックケース１０ａ及び１０ｂの姿勢である燃料電池ユニット１を、低コストで製造することが可能となる。

［第２変形例］
次に、第２変形例に係る燃料電池ユニット１ｂについて説明する。図９は、第２変形例に係る燃料電池ユニット１ｂの断面図である。図９は、図７に対応している。図９では、昇圧コンバータ５００ｂを点線により簡略化して示しており、スタックケース１０ａｂ及び１０ｂｂについても、一部符号を付さずに説明を省略する。スタックケース１０ａｂ及び１０ｂｂは、上述したスタックケース１０ａ及び１０ｂのそれぞれと形状が異なっており、フランジ部の形状も上述したフランジ部１８とは異なっている。詳しくは後述する。スタックケース１０ａｂ及び１０ｂｂにそれぞれ収容された燃料電池スタック１００ａｂ及び１００ｂｂの単セルの積層方向は、本実施例及び第１変形例と同様にＸ方向である。図１０は、アダプタ７０ｂを上方から見た図である。図１０には、スタックケース１０ａｂ及び１０ｂｂのそれぞれの上壁部１５ｂの開口部１５ａｂを点線で示している。

［アダプタ７０ｂの詳細構成］
アダプタ７０ｂは、２つのフランジ部７８ｂと１つのフランジ部７９ｂとを含む。図１０に示すように、２つのフランジ部７８ｂは、Ｚ方向に並び、それぞれ一部がフランジ部７９ｂの外側に延びている。包囲壁部７１ｂは、包囲周部７１１ｂ、２つの包囲上部７１５ｂ、及び包囲底部７１３ｂを含む。包囲周部７１１ｂは、２つのフランジ部７８ｂのフランジ部７９ｂから突出した領域での周壁と、フランジ部７９ｂに包囲される周壁とを含む。包囲底部７１３ｂは、フランジ部７９ｂの内側であって且つ２つのフランジ部７８ｂの外側との間であって、ＸＺ平面に平行に延びている。包囲上部７１５ｂは、フランジ部７９ｂの外側であって且つ２つのフランジ部７８ｂのそれぞれの内側に、ＸＺ平面に平行に延びている。

内部空間Ｓｂは、フランジ部７９ｂに包囲された開口と２つのフランジ部７８ｂに包囲された開口とに連通しているが、上述したように２つのフランジ部７８ｂのそれぞれの一部はフランジ部７９ｂよりもＸＺ平面方向に突出しているため、内部空間Ｓｂは、２つの通路が１つの通路に連通した形状である。

図１０に示すように、フランジ部７８ｂは、フランジ部７９ｂの内側の部位では内向きフランジであるが、フランジ部７９ｂの外側の部位では外向きフランジである。スタックケース１０ａｂ及び１０ｂｂの各フランジ部は、このフランジ部７８ｂの形状に対応しており、一部が内向きフランジであり一部が外向きフランジである。これにより、内部空間Ｓｂを介してフランジ部７８ｂの内向きフランジをスタックケース１０ａｂ及び１０ｂｂの各フランジ部の内向きフランジに固定でき、アダプタ７０ｂの外側からフランジ部７８ｂの外向きフランジをスタックケース１０ａｂ及び１０ｂｂの各フランジ部の外向きフランジに固定することができる。

［隔壁部７６ｃの詳細構成］
隔壁部７６ｃは、フランジ部７８ｂのＸ方向に平行に延びた２辺の間を繋ぐように延びている。隔壁部７６ｃには、上述した隔壁突出部７６１等は形成されておらず、ＸＺ平面に平行であるが、これに限定されず、隔壁突出部７６１が形成されていてもよい。隔壁部７６ｃも、開口部１５ａｂとコンバータケース５０ｂの開口部５６ｂとの間に位置し、伝熱が抑制される。また、隔壁部７６ｃは、上述した隔壁側部７６２のような隔壁側部を備えていてもよいが、隔壁側部が昇圧コンバータ５００ｂの複数の電子部品の少なくとも１つの少なくとも一部とＸ方向で対向するように、アダプタ７０ｂの上方から見てフランジ部７８ｂの内側であって且つフランジ部７９の内側に設けられていることが好ましい。

中継バスバー及び接続バスバーは、２つの燃料電池スタック１００ａ及び１００ｂを直列接続すると共に昇圧コンバータ５００ｂに電気的に接続するが、これに限定されず、燃料電池スタック１００ａ及び１００ｂを並列接続して昇圧コンバータ５００に電気的に接続してもよい。この際に、中継バスバー及び接続バスバーは、包囲底部７１３ｂや、包囲上部７１５ｂ、及び隔壁部７６ｃに干渉しないように設けることが好ましい。

［その他］
第２変形例の燃料電池ユニット１ｂでは、スタックケース１０ａｂ及び１０ｂｂのそれぞれの底壁部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。

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。

燃料電池ユニット １、１ａ、１ｂ
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ａｂ、１０ｂｂ スタックケース（第１ケース）
１５、１５ｂ 上壁部（対向壁部）
１５ａ、１５ａｂ 開口部（第１開口部）
１８、１８ｂ フランジ部（第１フランジ部）
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ａｂ、１００ｂｂ 燃料電池スタック
５０、５０ａ、５０ｂ コンバータケース（第２ケース）
５６、５６ａ、５６ｂ 開口部（第２開口部）
５９、５９ｂ フランジ部（第２フランジ部）
５００、５００ａ、５００ｂ 昇圧コンバータ（電力変換器）
５０１ コンデンサ（電子部品）
５０２ インテリジェントパワーモジュール（電子部品）
５０３ 電流センサ（電子部品）
５０４ リアクトル（電子部品）
７０、７０ａ、７０ｂ アダプタ
７１、７１ａ、７１ｂ 包囲壁部
７１３、７１３ａ、７１３ｂ 包囲底部（包囲延在部）
７６、７６ａ、７６ｂ、７６ｃ 隔壁部
７６１、７６１ａ 隔壁突出部
７８、７８ｂ フランジ部（第３フランジ部）
７９、７９ａ フランジ部（第４フランジ部）
１１２、１１３、１１２ａ 接続バスバー（接続導電部材）
１１１ 中継バスバー（中継導電部材）
Ｓ、Ｓａ、Ｓｂ 内部空間

Claims (13)

1. 燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックを収容した第１ケースと、
   前記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、
   前記第１及び第２ケースを互いに固定するアダプタと、
   前記燃料電池スタックと前記電力変換器とを電気的に接続した導電部材と、を備え、
   前記第１ケースは、
   第１開口部と、
   前記第１開口部を囲う第１フランジ部と、を含み、
   前記第２ケースは、
   第２開口部と、
   前記第２開口部を囲うと共に前記第１フランジ部とは形状及び大きさの少なくとも一方が異なっている第２フランジ部と、を含み、
   前記導電部材は、前記燃料電池スタックに接続されて前記第１開口部から前記アダプタの内部空間を介して前記第２開口部に延びて前記電力変換器に接続された接続導電部材を含み、
   前記アダプタは、
   前記第１フランジ部の形状及び大きさに対応して固定された第３フランジ部と、
   前記第２フランジ部の形状及び大きさに対応して固定された第４フランジ部と、
   前記第３フランジ部の内側に画定される開口と前記第４フランジ部の内側に画定される開口とに連通した前記内部空間を画定するように、前記第３フランジ部から前記第４フランジ部にまで連続した包囲壁部と、
   当該アダプタの内側面に接続し、前記接続導電部材から退避して、前記第１開口部と前記第２開口部との間に位置する隔壁部と、を含む、燃料電池ユニット。
2. 前記隔壁部は、前記第２開口部よりも前記第１開口部に近い、請求項１の燃料電池ユニット。
3. 前記隔壁部は、前記第１フランジ部に囲まれるように前記アダプタ側から前記第１開口部側に突出した隔壁突出部を含む、請求項１又は２の燃料電池ユニット。
4. 前記電力変換器は、複数の電子部品を含み、
   前記隔壁部は、前記内部空間を介して複数の前記電子部品の少なくとも１つの少なくとも一部に対向する、請求項１乃至３の何れかの燃料電池ユニット。
5. 前記隔壁部は、前記アダプタを介して前記第１及び第２ケースが並んだ方向に直交する方向で、複数の前記電子部品の前記少なくとも１つの少なくとも一部に対向する隔壁側部を含む、請求項４の燃料電池ユニット。
6. 前記第１ケースは、前記第１開口部が形成され前記隔壁部に対向した対向壁部を有し、
   前記第１開口部は、前記第３フランジ部の内側に画定される開口の面積よりも小さい、請求項１乃至５の何れかの燃料電池ユニット。
7. 前記アダプタは、前記第１及び第２ケースのそれぞれよりも、前記アダプタを介して前記第１及び第２ケースが並んだ方向での大きさが小さい、請求項１乃至６の何れかの燃料電池ユニット。
8. 前記第４フランジ部の少なくとも一部は、前記第３フランジ部よりも、前記アダプタを介して前記第１及び第２ケースが並んだ方向に交差する交差方向に突出し、
   前記包囲壁部は、前記第３フランジ部から前記交差方向に延びた包囲延在部を有している、請求項１乃至７の何れかの燃料電池ユニット。
9. 前記燃料電池スタックは、前記第１ケースに固定され反応ガスを当該燃料電池スタックに供給及び排出する供給孔及び排出孔が形成されたエンドプレートを有し、
   前記包囲延在部は、前記アダプタを介して前記第１及び第２ケースが並んだ方向で、前記エンドプレートに対向する、請求項８の燃料電池ユニット。
10. 前記エンドプレートには、前記燃料電池スタックに反応ガスを供給する補機が固定されており、
    前記包囲延在部は、前記アダプタを介して前記第１及び第２ケースが並んだ方向で、前記補機に対向する、請求項９の燃料電池ユニット。
11. 複数の前記燃料電池スタックと、
    複数の前記燃料電池スタックをそれぞれ収容した複数の前記第１ケースと、を備え、
    前記アダプタは、複数の前記第１ケースの前記第１フランジ部にそれぞれ固定された複数の前記第３フランジ部を含む、請求項１乃至１０の何れかの燃料電池ユニット。
12. 複数の前記燃料電池スタックと、
    複数の前記燃料電池スタックをそれぞれ収容した複数の前記第１ケースと、を備え、
    前記アダプタは、複数の前記第１ケースの前記第１フランジ部にそれぞれ固定された複数の前記第３フランジ部を含み、
    前記包囲延在部は、隣接する２つの前記第３フランジ部の間に位置する、請求項８の燃料電池ユニット。
13. 前記導電部材は、隣接する２つの前記燃料電池スタックを直列接続する中継バスバーを含み、
    前記中継バスバーは、隣接する２つの前記第１ケースの前記第１開口部の一方から他方に前記包囲延在部を跨いで延びている、請求項１２の燃料電池ユニット。

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