特開 2022-131896 燃料電池スタック及び燃料電池ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022131896

(43)【公開日】2022-09-07

(54)【発明の名称】燃料電池スタック及び燃料電池ユニット

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/2465 20160101AFI20220831BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20220831BHJP

【ＦＩ】

H01M8/2465

H01M8/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021031124

(22)【出願日】2021-02-26

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】水草 遼

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126AA28

5H126FF09

5H127AB04

5H127AB29

5H127AC01

5H127BA02

5H127BA22

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB37

5H127CC07

5H127EE01

5H127EE26

(57)【要約】

【課題】第１集電体と第２集電体の構成を変えることなく、燃料電池セルの積層枚数の調整に対応できる燃料電池スタック及び燃料電池ユニットを提供すること。
【解決手段】燃料電池ユニット１０において、積層方向Ａから燃料電池スタック２０を見て、第１端子３３は第１側辺Ｆ３から水平方向Ｘにセルスタック２１の外部へ突出している。積層方向Ａから燃料電池スタック２０を見て、第２端子４３は上辺Ｆ１から鉛直方向Ｚにセルスタック２１の外部へ突出している。第１端子３３と第２端子４３は、互いに干渉しないように周方向に離れた位置に配置されている。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層方向に複数の燃料電池セルを積層したセルスタックと、
前記セルスタックの前記積層方向の一端に配置された第１集電体と、
前記セルスタックの前記積層方向の他端に配置された第２集電体と、を有する燃料電池スタックであって、
前記セルスタックは、
前記積層方向から前記セルスタックを見て鉛直方向の上端に位置する上辺と、前記鉛直方向の下端に位置する下辺と、水平方向の第１端に位置する第１側辺と、前記水平方向の第２端に位置する第２側辺と、を有し、
前記積層方向から見て、前記上辺、前記第１側辺、前記下辺、及び前記第２側辺が繋がる方向を前記セルスタックの周方向とし、
前記第１集電体は、前記セルスタックに積層される第１集電部、及び前記第１集電部の縁部から突出し、第１電気配線が接続される第１端子を有し、
前記第２集電体は、前記セルスタックに積層される第２集電部、及び前記第２集電部の縁部から突出し、第２電気配線が接続される第２端子を有し、
前記積層方向から前記燃料電池スタックを見て、前記第１端子及び前記第２端子の少なくとも一つは前記第１側辺又は前記第２側辺から前記水平方向に前記セルスタックの外部へ突出し、かつ互いに干渉しないように前記周方向に離れた位置に配置されていることを特徴とする燃料電池スタック。

【請求項2】

前記積層方向から前記燃料電池スタックを見て、前記第１端子は前記第１側辺又は前記第２側辺から前記水平方向に前記セルスタックの外部へ突出し、前記第２端子は前記上辺から前記鉛直方向に前記セルスタックの外部へ突出している請求項１に記載の燃料電池スタック。

【請求項3】

前記積層方向から前記燃料電池スタックを見て、前記第１端子及び第２端子の双方は前記第１側辺又は前記第２側辺から前記水平方向に前記セルスタックの外部へ突出している請求項１に記載の燃料電池スタック。

【請求項4】

燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックと電気的に接続される配電部と、
前記燃料電池スタックと前記配電部を接続する電気配線と、を有し、
前記配電部は、前記燃料電池スタックの鉛直方向の下側に配置されている燃料電池ユニットであって、
前記燃料電池スタックは、
積層方向に複数の燃料電池セルを積層したセルスタックと、
前記セルスタックの前記積層方向の一端に配置された第１集電体と、
前記セルスタックの前記積層方向の他端に配置された第２集電体と、を有し、
前記セルスタックは、
前記積層方向から前記セルスタックを見て前記鉛直方向の上端に位置する上辺と、前記鉛直方向の下端に位置する下辺と、水平方向の第１端に位置する第１側辺と、前記水平方向の第２端に位置する第２側辺と、を有し、
前記積層方向から見て、前記上辺、前記第２側辺、前記下辺、及び前記第１側辺が繋がる方向を前記セルスタックの周方向とし、
前記第１集電体は、前記セルスタックに積層される第１集電部、及び前記第１集電部の縁部から突出する第１端子を有し、
前記第２集電体は、前記セルスタックに積層される第２集電部、及び前記第２集電部の縁部から突出する第２端子を有し、
前記積層方向から前記燃料電池スタックを見て、少なくとも前記第１端子は前記第１側辺又は前記第２側辺から前記水平方向に前記セルスタックの外部へ突出し、
前記積層方向から前記燃料電池スタックを見て、前記第１端子及び前記第２端子は互いに干渉しないように前記周方向に離れた位置に配置され、
前記電気配線は、第１端子接続部と、当該第１端子接続部から延びる電線と、前記電線の前記第１端子接続部と反対の第２端子接続部とを有し、
前記電気配線は、前記第１端子接続部が前記第１端子に接続され、前記電線が前記第１端子から垂れる状態で前記第２端子接続部が前記配電部と電気的に接続されていることを特徴とする燃料電池ユニット。

【請求項5】

前記鉛直方向及び前記水平方向に直交する方向を前記燃料電池ユニットの奥行方向とした場合、前記鉛直方向に前記燃料電池ユニットを見た平面視では、前記燃料電池スタックは、前記燃料電池ユニットの前記奥行方向の第１端面寄りに配置され、前記第１端子は、前記第１端面に沿って配置されている請求項４に記載の燃料電池ユニット。

【請求項6】

前記第１端子接続部は丸端子であり、前記第１端子と前記第１端子接続部とは、ボルトとナットの螺合によって接続されている請求項４又は請求項５に記載の燃料電池ユニット。

【請求項7】

前記積層方向から前記燃料電池スタックを見て、前記第２端子は前記上辺から前記鉛直方向に前記セルスタックの外部へ突出し、
前記第２端子は、前記第２集電部から上へ突出する基端板と、当該基端板に対して交差する先端板と、前記先端板の下面に接合されたナットと、前記ナットの雌ねじを下方から塞ぐカバーと、を有する請求項４～請求項６のうちいずれか一項に記載の燃料電池ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池スタック及び燃料電池ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池スタックを備える燃料電池ユニットとして、例えば、特許文献１の燃料電池システムが開示されている。特許文献１の燃料電池システムは、燃料電池スタックとしてのスタックを備える。スタックは、燃料電池セルとしてのセルが多数積層された積層体と、積層体の積層方向の一端に正の集電体を備え、積層体の積層方向の他端に負の集電体を備える。一対の集電体のそれぞれは電流を取り出すための端子として、上部端子及び下部端子を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１４５２２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

燃料電池スタックには、燃料電池スタックの搭載先及び要求に合わせて複数の仕様が設けられる。燃料電池スタックの仕様の一つとして、燃料電池セルの積層枚数を減らした仕様があるが、この仕様では積層方向への燃料電池スタックの寸法は小さくなる。一対の集電体の間隔も積層方向に狭まり、一対の集電体の端子間の距離も積層方向に狭まると、一方の端子に対する部品の接続時、他方の端子が邪魔になり、端子と部品の接続が面倒になる。また、短絡を防止するため、集電体の端子の位置を変更する必要があり、燃料電池スタックの複数の仕様に合わせて集電体の形状を変更する必要が生じる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記問題点を解決するための燃料電池スタックは、積層方向に複数の燃料電池セルを積層したセルスタックと、前記セルスタックの前記積層方向の一端に配置された第１集電体と、前記セルスタックの前記積層方向の他端に配置された第２集電体と、を有する燃料電池スタックであって、前記セルスタックは、前記積層方向から前記セルスタックを見て鉛直方向の上端に位置する上辺と、前記鉛直方向の下端に位置する下辺と、水平方向の第１端に位置する第１側辺と、前記水平方向の第２端に位置する第２側辺と、を有し、前記積層方向から見て、前記上辺、前記第１側辺、前記下辺、及び前記第２側辺が繋がる方向を前記セルスタックの周方向とし、前記第１集電体は、前記セルスタックに積層される第１集電部、及び前記第１集電部の縁部から突出し、第１電気配線が接続される第１端子を有し、前記第２集電体は、前記セルスタックに積層される第２集電部、及び前記第２集電部の縁部から突出し、第２電気配線が接続される第２端子を有し、前記積層方向から前記燃料電池スタックを見て、前記第１端子及び前記第２端子の少なくとも一つは前記第１側辺又は前記第２側辺から前記水平方向に前記セルスタックの外部へ突出し、かつ互いに干渉しないように前記周方向に離れた位置に配置されていることを要旨とする。

【0006】

これによれば、第１端子に第１電気配線を接続する作業、又は第２端子に第２電気配線を接続する作業を行う際、第１電気配線と第２端子との干渉、又は第２電気配線と第１端子との干渉がなく、端子と電気配線を接続する作業が行いやすい。

【0007】

また、燃料電池セルの積層枚数の調整により、積層方向へのセルスタックの寸法が小さくなることがある。積層方向へのセルスタックの寸法が小さくなると、第１集電体と第２集電体の積層方向への間隔が狭くなる。第１端子と第２端子は、互いに干渉しない位置にあるため、間隔が狭くなっても第１端子と第２端子との短絡、ひいては第１電気配線と第２電気配線の短絡を防止できる。したがって、第１端子と第２端子の位置を設定することで、第１集電体と第２集電体の構成を変えることなく、燃料電池セルの積層枚数の調整に対応できる。

【0008】

燃料電池スタックについて、前記積層方向から前記燃料電池スタックを見て、前記第１端子は前記第１側辺又は前記第２側辺から前記水平方向に前記セルスタックの外部へ突出し、前記第２端子は前記上辺から前記鉛直方向に前記セルスタックの外部へ突出していてもよい。

【0009】

これによれば、積層方向から燃料電池スタックを見て第１端子と第２端子は、異なる辺から突出しており、第１端子と第２端子とを離しやすい。このため、第１端子に第１電気配線を接続する作業、又は第２端子に第２電気配線を接続する作業が行いやすい。さらに、第１電気配線と第２電気配線の短絡を防止できる。

【0010】

燃料電池スタックについて、前記積層方向から前記燃料電池スタックを見て、前記第１端子及び第２端子の双方は前記第１側辺又は前記第２側辺から前記水平方向に前記セルスタックの外部へ突出していてもよい。

【0011】

これによれば、第１端子に第１電気配線を接続する作業、及び第２端子に第２電気配線を接続する作業が行いやすい。
上記問題点を解決するための燃料電池ユニットは、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックと電気的に接続される配電部と、前記燃料電池スタックと前記配電部を接続する電気配線と、を有し、前記配電部は、前記燃料電池スタックの鉛直方向の下側に配置されている燃料電池ユニットであって、前記燃料電池スタックは、積層方向に複数の燃料電池セルを積層したセルスタックと、前記セルスタックの前記積層方向の一端に配置された第１集電体と、前記セルスタックの前記積層方向の他端に配置された第２集電体と、を有し、前記セルスタックは、前記積層方向から前記セルスタックを見て前記鉛直方向の上端に位置する上辺と、前記鉛直方向の下端に位置する下辺と、水平方向の第１端に位置する第１側辺と、前記水平方向の第２端に位置する第２側辺と、を有し、前記積層方向から見て、前記上辺、前記第２側辺、前記下辺、及び前記第１側辺が繋がる方向を前記セルスタックの周方向とし、前記第１集電体は、前記セルスタックに積層される第１集電部、及び前記第１集電部の縁部から突出する第１端子を有し、前記第２集電体は、前記セルスタックに積層される第２集電部、及び前記第２集電部の縁部から突出しする第２端子を有し、前記積層方向から前記燃料電池スタックを見て、少なくとも前記第１端子は前記第１側辺又は前記第２側辺から前記水平方向に前記セルスタックの外部へ突出し、前記積層方向から前記燃料電池スタックを見て、前記第１端子及び前記第２端子は互いに干渉しないように前記周方向に離れた位置に配置され、前記電気配線は、第１端子接続部と、当該第１端子接続部から延びる電線と、前記電線の前記第１端子接続部と反対の第２端子接続部とを有し、前記電気配線は、前記第１端子接続部が前記第１端子に接続され、前記電線が前記第１端子から垂れる状態で前記第２端子接続部が前記配電部と電気的に接続されていることを要旨とする。

【0012】

これによれば、第１端子に電気配線を接続する作業を行う際、電気配線と第２端子との干渉がなく、端子と電気配線を接続する作業が行いやすい。
また、燃料電池セルの積層枚数の調整により、積層方向へのセルスタックの寸法が小さくなることがある。積層方向へのセルスタックの寸法が小さくなると、第１集電体と第２集電体の積層方向への間隔が狭くなる。第１端子と第２端子は、互いに干渉しない位置にあるため、間隔が狭くなっても第１端子と第２端子との短絡を防止できる。したがって、第１端子と第２端子の位置を設定することで、第１集電体と第２集電体の構成を変えることなく、燃料電池セルの積層枚数の調整に対応できる。

【0013】

また、燃料電池ユニットでは、燃料電池スタックの下方に配電部が配置されている。このため、第１端子から垂れた電線の先に配電部が位置し、電気配線と配電部との接続が容易となる。

【0014】

燃料電池ユニットについて、前記鉛直方向及び前記水平方向に直交する方向を前記燃料電池ユニットの奥行方向とした場合、前記鉛直方向に前記燃料電池ユニットを見た平面視では、前記燃料電池スタックは、前記燃料電池ユニットの前記奥行方向の第１端面寄りに配置され、前記第１端子は、前記第１端面に沿って配置されていてもよい。

【0015】

これによれば、第１端子に電気配線を接続する作業の際、燃料電池ユニットの外側から第１端子にアクセスしやすく、第１端子に第１端子接続部を接続して電気配線を接続する作業が行いやすい。

【0016】

燃料電池ユニットについて、前記第１端子接続部は丸端子であり、前記第１端子と前記第１端子接続部とは、ボルトとナットの螺合によって接続されていてもよい。
これによれば、第１端子接続部にボルトを挿通しやすく、ボルトとナットを用いて第１端子と第１端子接続部とを接続する作業が行いやすい。

【0017】

燃料電池ユニットについて、前記積層方向から前記燃料電池スタックを見て、前記第２端子は前記上辺から前記鉛直方向に前記セルスタックの外部へ突出し、前記第２端子は、前記第２集電部から上へ突出する基端板と、当該基端板に対して交差する先端板と、前記先端板の下面に接合されたナットと、前記ナットの雌ねじを下方から塞ぐカバーと、を有していてもよい。

【0018】

これによれば、ナットにボルトを螺合するときに異物が発生しても、カバーによって異物を受け止め、異物がセルスタックに落下することを防止できる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、第１集電体と第２集電体の構成を変えることなく、燃料電池セルの積層枚数の調整に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】燃料電池ユニットを示す斜視図。

【図2】燃料電池ユニットを示す平面図。

【図3】燃料電池スタックを示す斜視図。

【図4】燃料電池スタックを示す分解図。

【図5】第１端子及び第２端子を示す断面図。

【図6】燃料電池ユニットを示す正面図。

【図7】第１端子と第１電気配線を示す分解斜視図。

【図8】第２端子と、バスバーと、第２電気配線を示す分解斜視図。

【図9】別例の燃料電池スタックを示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、燃料電池スタック及び燃料電池ユニットを具体化した一実施形態を図１～図８にしたがって説明する。
図１及び図２に示すように、燃料電池ユニット１０は、フレーム１１と、水素タンク１３と、エアコンプレッサ１４と、キャパシタ１５と、熱交換器１６と、配電部１７と、燃料電池スタック２０と、を有する。また、燃料電池ユニット１０は、燃料電池スタック２０と配電部１７とを電気的に接続する第１電気配線１８、第２電気配線１９及びバスバー４８を有する。

【0022】

フレーム１１は、底板１１ａと、底板１１ａから立ち上がる複数の柱１１ｂと、複数本の柱１１ｂに支持される支持板１１ｃとを有する。
燃料電池ユニット１０が水平面上に置かれているものとして重力の方向をＺ軸で示し、水平面に沿う方向をＸ軸とＹ軸で示す。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに直交する。以下の説明では、Ｚ軸と平行な方向を鉛直方向Ｚともいい、Ｘ軸と平行な方向を水平方向Ｘともいう。水平方向Ｘは、底板１１ａの長辺方向に平行である。また、Ｙ軸と平行な方向を奥行方向Ｙともいう。奥行方向Ｙは、底板１１ａの短辺方向に平行である。したがって、奥行方向Ｙは、水平方向Ｘ及び鉛直方向Ｚの両方に直交する方向である。柱１１ｂが底板１１ａから立ち上がる方向は、鉛直方向Ｚに平行である。

【0023】

底板１１ａには、水素タンク１３と、熱交換器１６と、配電部１７が配置されている。水素タンク１３と配電部１７は奥行方向Ｙに並んでいる。水素タンク１３と熱交換器１６は水平方向Ｘに並んでいる。支持板１１ｃには、燃料電池スタック２０と、エアコンプレッサ１４と、キャパシタ１５とが配置されている。燃料電池スタック２０とエアコンプレッサ１４は、水平方向Ｘに並び、燃料電池スタック２０とキャパシタ１５は奥行方向Ｙに並んでいる。配電部１７は、燃料電池スタック２０の鉛直方向Ｚの下側に配置されている。

【0024】

燃料電池スタック２０の正極端子である第１端子３３と配電部１７の正極端子１７ａとは、第１電気配線１８によって電気的に接続されている。
第１電気配線１８は、電線としての第１電線１８ａと、第１電線１８ａの一端の第１端子接続部１８ｂと、第１電線１８ａにおける第１端子接続部１８ｂと反対の第２端子接続部１８ｃと、を有する。第１端子３３と第１端子接続部１８ｂが接続され、正極端子１７ａと第２端子接続部１８ｃが接続されている。第１端子接続部１８ｂ及び第２端子接続部１８ｃは丸端子である。

【0025】

燃料電池スタック２０の負極端子である第２端子４３と、配電部１７の負極端子１７ｂとは、第２電気配線１９及びバスバー４８を経由して電気的に接続されている。したがって、バスバー４８は、第２端子４３と接続される電気配線でもある。

【0026】

バスバー４８は、細長な金属板状である。第２電気配線１９は、第２電線１９ａと、第２電線１９ａの一端の第１端子接続部１９ｂと、第２電線１９ａにおける第１端子接続部１９ｂと反対の第２端子接続部１９ｃと、を有する。第１端子接続部１９ｂ及び第２端子接続部１９ｃは丸端子である。

【0027】

第２端子４３とバスバー４８の第１端部が接続されている。バスバー４８の第２端部と第１端子接続部１９ｂが接続され、負極端子１７ｂと第２端子接続部１９ｃが接続されている。

【0028】

燃料電池スタック２０は、例えば、水素及び酸素を燃料として駆動する燃料電池車両の動力源として用いられる。燃料電池スタック２０は、水素タンク１３から供給される水素ガスと、エアコンプレッサ１４から供給される空気中の酸素とを反応させて直流の電気エネルギー（直流電力）を発生する。エアコンプレッサ１４は、空気を圧縮して燃料電池スタック２０に供給する。

【0029】

キャパシタ１５は、燃料電池スタック２０によって発電された電力を蓄える。熱交換器１６は、燃料電池スタック２０と熱交換した熱交換媒体と外気との間で熱交換を行う。熱交換媒体としては冷却水が用いられるが、その他の媒体を用いてもよい。配電部１７は、燃料電池スタック２０の発電を制御する部品を含む。

【0030】

図２、図３及び図４に示すように、燃料電池スタック２０は、セルスタック２１と、第１集電体３１と、第２集電体４１と、第１カバープレート２２と、第２カバープレート２３と、締結部材２４と、インシュレータ２５と、スタックマニホールド２６と、を備える。

【0031】

セルスタック２１は、複数の燃料電池セルＳを積層した積層体である。燃料電池セルＳの積層された方向を「積層方向Ａ」と称する。したがって、セルスタック２１は積層方向Ａに複数の燃料電池セルＳを積層して形成されている。

【0032】

積層方向Ａから部材を見ることを単に「正面視」と称する。燃料電池セルＳは、水素及び酸素の化学反応のエネルギーを電力として取り出す蓄電モジュールである。燃料電池セルＳは、長四角形の板状部材である。

【0033】

積層方向Ａは、燃料電池ユニット１０の奥行方向Ｙに一致する。セルスタック２１は、積層方向Ａの第１端に第１積層端面２１ａを有し、積層方向Ａの第２端に第２積層端面２１ｂを有する。

【0034】

燃料電池スタック２０は、全ての燃料電池セルＳが積層方向Ａに積層されて形成された上面Ｈ１と、下面Ｈ２と、を有している。また、燃料電池スタック２０は、全ての燃料電池セルＳが積層方向Ａに積層されて形成された第１側面Ｈ３と、第２側面Ｈ４と、を有している。

【0035】

図６に示すように、セルスタック２１は、積層方向Ａからセルスタック２１を見た正面視において、鉛直方向Ｚの上端に位置する上辺Ｆ１と、鉛直方向Ｚの下端に位置する下辺Ｆ２と、水平方向Ｘの第１端に位置する第１側辺Ｆ３と、水平方向Ｘの第２端に位置する第２側辺Ｆ４と、を有する。セルスタック２１の上辺Ｆ１は、セルスタック２１の上面Ｈ１に沿う辺であり、セルスタック２１の下辺Ｆ２は、セルスタック２１の下面Ｈ２に沿う辺である。セルスタック２１の第１側辺Ｆ３は、セルスタック２１の第１側面Ｈ３に沿う辺であり、セルスタック２１の第２側辺Ｆ４は、セルスタック２１の第２側面Ｈ４に沿う辺である。

【0036】

セルスタック２１の上辺Ｆ１、第２側辺Ｆ４、下辺Ｆ２、及び第１側辺Ｆ３が繋がる方向をセルスタック２１の周方向とする。
第１集電体３１は、セルスタック２１の積層方向Ａの一端である第１積層端面２１ａに配置されている。第１集電体３１は、燃料電池セルＳが発電した電力を取り出すためのものである。第１集電体３１には、種々の導体を用いることができる。

【0037】

図２、図３及び図４に示すように、第１集電体３１は、第１集電部３２と、第１端子３３と、を備える。第１集電部３２は、長四角形の板状である。第１集電部３２は、水平方向Ｘの両端に２つの短縁部３２ａを備える。第１集電部３２は、セルスタック２１の第１積層端面２１ａに積層されている。第１集電部３２の長辺方向は、燃料電池セルＳの長辺方向と一致している。また、第１集電部３２の板厚方向は、積層方向Ａと一致している。第１集電部３２は、積層方向Ａから見た正面視においてセルスタック２１を内部領域に含むように配置されている。

【0038】

第１端子３３は、第１電気配線１８に接続される端子である。第１端子３３は、第１集電部３２の一つの縁部である短縁部３２ａから突出している。第１端子３３は、第１端子板３４と、第１端子板３４に接合された第１ナット３５と、第１ナット３５に一体化された第１カバー３６と、を有する。

【0039】

図５に示すように、第１端子板３４は、一方の短縁部３２ａから水平方向Ｘに突出している。第１端子板３４には、第１端子板３４を板厚方向に貫通する第１貫通孔３４ａが形成されている。第１ナット３５は、軸線方向の一端面が第１端子板３４に接合されている。第１ナット３５の雌ねじ３５ａは、第１貫通孔３４ａに重なる。第１ナット３５は、第１端子板３４に接合された端面と反対側の端面から凹む圧入孔３５ｂを有する。圧入孔３５ｂは、雌ねじ３５ａよりも大径である。第１ナット３５には圧入孔３５ｂが形成されているが、雌ねじ３５ａは、第１ボルト３７を十分に螺合できるだけの長さが確保されている。

【0040】

第１カバー３６は合成樹脂製である。第１カバー３６は、筒部３６ａと、筒部３６ａの片方を閉塞する蓋３６ｂと、を有する。筒部３６ａの外径は、圧入孔３５ｂの内径と同じ又は僅かに大きい。筒部３６ａは、蓋３６ｂと反対側の端部が圧入孔３５ｂに圧入されている。この圧入により、第１カバー３６は第１ナット３５に一体化されている。第１カバー３６の蓋３６ｂは、雌ねじ３５ａを第１貫通孔３４ａとは反対側から塞いでいる。

【0041】

図２、図３及び図４に示すように、第２集電体４１は、セルスタック２１の積層方向Ａの他端である第２積層端面２１ｂに配置されている。第２集電体４１は、燃料電池セルＳが発電した電力を取り出すためのものである。第２集電体４１には、種々の導体を用いることができる。第２集電体４１は、第２集電部４２と、第２端子４３と、を備える。

【0042】

第２集電部４２は、長四角形の板状である。第２集電部４２は、鉛直方向Ｚの両端に長縁部４２ａを備える。第２集電部４２は、セルスタック２１の第２積層端面２１ｂに積層されている。第２集電部４２の長辺方向は、燃料電池セルＳの長辺方向と一致している。また、第２集電部４２の板厚方向は、積層方向Ａと一致している。第２集電部４２は、積層方向Ａから見た正面視においてセルスタック２１を内部領域に含むように配置されている。第２集電部４２は、セルスタック２１とスタックマニホールド２６との間で燃料ガスや冷却水が通過できるように、図示しない流路孔を備える。

【0043】

第２端子４３は、バスバー４８とともに第２電気配線１９に接続される端子である。第２端子４３は、第２集電部４２の一つの縁部である長縁部４２ａから突出している。第２端子４３は、第２端子板４４と、第２端子板４４に接合された第２ナット４５と、第２ナット４５に一体化された第２カバー４６と、を有する。

【0044】

第２端子板４４は、一つの長縁部４２ａから鉛直方向Ｚに沿って上へ突出する基端板４４ａと、基端板４４ａに対して交差する先端板４４ｂとを有する。先端板４４ｂは、基端板４４ａから第１集電体３１に向けて積層方向Ａに突出する。

【0045】

図５に示すように、第２端子板４４の先端板４４ｂには、先端板４４ｂを板厚方向に貫通する第２貫通孔４４ｃが形成されている。第２ナット４５は、先端板４４ｂの下面に接合されている。第２貫通孔４４ｃは、先端板４４ｂの上面で開口している。第２ナット４５の雌ねじ４５ａは、第２貫通孔４４ｃに重なる。第２ナット４５は、片方の端面から凹む圧入孔４５ｂを有する。第２ナット４５には圧入孔４５ｂが形成されているが、雌ねじ４５ａは、第２ボルト４７を十分に螺合できるだけの長さが確保されている。

【0046】

第２カバー４６は合成樹脂製である。第２カバー４６は、筒部４６ａと、筒部４６ａの片方を閉塞する蓋４６ｂと、を有する。筒部４６ａの外径は、圧入孔４５ｂの内径と同じ又は僅かに大きい。筒部４６ａは、蓋４６ｂと反対側の端部が圧入孔４５ｂに圧入されている。この圧入により、第２カバー４６は第２ナット４５に一体化されている。第２カバー４６の蓋４６ｂは、雌ねじ４５ａを第２貫通孔４４ｃとは反対側、つまり下から塞いでいる。上記構成を有する第２端子４３は、第２集電部４２から上へ突出する基端板４４ａと、当該基端板４４ａに対して交差する先端板４４ｂと、先端板４４ｂの下面に接合された第２ナット４５と、第２ナット４５の雌ねじ４５ａを下から塞ぐ第２カバー４６と、を有する。

【0047】

図２、図３及び図４に示すように、第１カバープレート２２及び第２カバープレート２３は、セルスタック２１を積層方向Ａに加圧するための部材である。
第１カバープレート２２は、長四角形の板状である。第１カバープレート２２の短辺は、第１集電部３２の短辺より長い。また、第１カバープレート２２の長辺は、第１集電部３２の長辺より長い。第１カバープレート２２は、第１集電体３１を挟んでセルスタック２１の第１積層端面２１ａに設けられている。したがって、第１集電体３１は、第１カバープレート２２とセルスタック２１との間に設けられている。

【0048】

第２カバープレート２３は、長四角形の板状である。第２カバープレート２３の長辺は、第２集電部４２の長辺より長い。第２カバープレート２３の短辺は、第２集電部４２の短辺より長い。第２カバープレート２３は、第２集電体４１を挟んでセルスタック２１の第２積層端面２１ｂに設けられている。

【0049】

締結部材２４は、第１カバープレート２２と第２カバープレート２３とを締結する。締結部材２４は、ボルト２４ａと、ナット２４ｂとにより構成される。ボルト２４ａは、第１カバープレート２２及び第２カバープレート２３に挿通される。ナット２４ｂは、第１カバープレート２２及び第２カバープレート２３に対してセルスタック２１を加圧するように、ボルト２４ａに取り付けられている。締結部材２４は、第１カバープレート２２と第２カバープレート２３との間に設けられているセルスタック２１等の部材を積層方向Ａに加圧し、固定する。

【0050】

インシュレータ２５は、第１集電体３１を第１カバープレート２２と絶縁するための絶縁部材である。インシュレータ２５は、第１集電体３１を挟んで、セルスタック２１の第１積層端面２１ａに設けられている。

【0051】

スタックマニホールド２６は、セルスタック２１に水素、酸素及び冷却水を供給するための配管部品である。スタックマニホールド２６は、第２集電体４１と第２カバープレート２３との間に設けられている。

【0052】

燃料電池スタック２０は、順に、第２カバープレート２３、スタックマニホールド２６、第２集電体４１、セルスタック２１、第１集電体３１、インシュレータ２５、第１カバープレート２２を積層方向Ａに積層することにより形成されている。

【0053】

図６に示すように、積層方向Ａから燃料電池スタック２０の第１積層端面２１ａを見た正面視では、第１端子３３は、セルスタック２１の第１側辺Ｆ３から水平方向Ｘにセルスタック２１の外部へ突出している。なお、以下の説明では、積層方向Ａから燃料電池スタック２０の第１積層端面２１ａを見た正面視のことを、単に「燃料電池スタック２０の正面視」と記載する。燃料電池スタック２０の正面視では、第１端子板３４の第１貫通孔３４ａは、奥行方向Ｙに沿って外に向けて開口している。燃料電池スタック２０の正面視では、奥行方向Ｙにおける第１端子板３４の裏側に第１ナット３５が配置されている。

【0054】

燃料電池スタック２０の正面視では、第２端子４３は、セルスタック２１の上辺Ｆ１から鉛直方向Ｚにセルスタック２１の外部へ突出している。第２端子４３は、水平方向Ｘにおける上辺Ｆ１の中央よりも第２側辺Ｆ４寄りに位置している。第２端子４３の基端板４４ａは、上辺Ｆ１から上に向けて鉛直方向Ｚに突出している。先端板４４ｂは、基端板４４ａに対して屈曲して積層方向Ａに突出している。先端板４４ｂは、鉛直方向Ｚに上面Ｈ１と対向している。先端板４４ｂと上面Ｈ１との間には鉛直方向Ｚに間隔が空いている。第２端子板４４の第２貫通孔４４ｃは、上に向けて開口している。このため、第２端子板４４よりもセルスタック２１寄りに第２ナット４５が配置されている。また、第２カバー４６は、第２ナット４５の雌ねじ４５ａを下から塞いでいる。

【0055】

燃料電池スタック２０の正面視では、第１端子３３と第２端子４３は、セルスタック２１の異なる辺から突出している。燃料電池スタック２０の正面視では、第１端子３３と第２端子４３は互いに干渉しないように、セルスタック２１の周方向に離れた位置に配置されている。

【0056】

燃料電池スタック２０の正面視では、第１端子３３は、第２端子４３の斜め下方に配置されている。第１端子３３は、第２端子４３に対し、セルスタック２１の長辺の半分程度の長さだけ水平方向Ｘに離れている。

【0057】

図７に示すように、第１端子３３には、第１ボルト３７によって、第１電気配線１８の第１端子接続部１８ｂが接続されている。第１ボルト３７は、燃料電池ユニット１０の外側から第１端子接続部１８ｂに挿通され、第１貫通孔３４ａに挿通されている。第１貫通孔３４ａを貫通した第１ボルト３７は、第１ナット３５の雌ねじ３５ａに螺合されている。

【0058】

図８に示すように、第２端子４３には、第２ボルト４７によって、バスバー４８の第１端部が接続されている。第２ボルト４７は、燃料電池ユニット１０の上側からバスバー４８の第１孔４８ａに挿通され、第２貫通孔４４ｃに挿通されている。第２貫通孔４４ｃを貫通した第２ボルト４７は、第２ナット４５の雌ねじ４５ａに螺合されている。

【0059】

バスバー４８の第２端部は、セルスタック２１の第１側面Ｈ３に対向する位置に配置されている。バスバー４８の第２端部には、第３ボルト４９によって、第２電気配線１９の第１端子接続部１９ｂが接続されている。第３ボルト４９は、燃料電池ユニット１０の左側からバスバー４８の第２孔４８ｂに挿通されている。第３ボルト４９は、ナット５１に螺合されている。

【0060】

図６に示すように、第１電気配線１８の第１電線１８ａは、第１端子３３から垂れた状態である。そして、第１電線１８ａが第１端子３３から垂れる状態で第２端子接続部１８ｃが配電部１７と電気的に接続されている。つまり、第１電線１８ａは、第１端子３３から配電部１７に向けて垂れている。第１電気配線１８の第２端子接続部１８ｃは、配電部１７の正極端子１７ａに接続されている。

【0061】

第２電気配線１９の第２電線１９ａは、バスバー４８の第２端部から垂れている。第２電線１９ａは、バスバー４８の第２端部から配電部１７に向けて垂れている。第２電気配線１９の第２端子接続部１９ｃは、配電部１７の負極端子１７ｂに接続されている。

【0062】

図２に示すように、鉛直方向Ｚから燃料電池ユニット１０を見た平面視では、燃料電池スタック２０は、燃料電池ユニット１０の奥行方向Ｙの第１端面寄りに配置され、キャパシタ１５は、奥行方向Ｙの第２端面寄りに配置されている。鉛直方向Ｚから燃料電池ユニット１０を見た平面視では、第１集電体３１は、第２集電体４１よりも奥行方向Ｙの第１端面寄りに配置されている。第１端子３３は燃料電池ユニット１０の第１端面に沿って配置され、第２端子４３よりも第１端面寄りに配置されている。

【0063】

以下、本実施形態の作用効果について説明する。
（１）燃料電池スタック２０には、燃料電池スタック２０の搭載先に合わせて複数の仕様が設けられる。燃料電池スタック２０の仕様の一つとして、燃料電池セルＳの積層枚数を減らした仕様がある。この仕様では、積層方向Ａへの燃料電池スタック２０の寸法は小さくなる。同時に、第１集電体３１と第２集電体４１の積層方向Ａへの間隔も狭まる。

【0064】

燃料電池スタック２０の正面視で、第１端子３３は第１側辺Ｆ３から水平方向Ｘにセルスタック２１の外部へ突出し、第２端子４３は上辺Ｆ１から鉛直方向Ｚにセルスタック２１の外部へ突出している。このため、第１集電体３１と第２集電体４１の積層方向Ａの間隔が狭まっても、第１端子３３と第２端子４３が積層方向Ａに重なることはなく、互いに干渉しない。その結果、第１集電体３１と第２集電体４１の積層方向Ａの間隔が狭くなっても第１端子３３と第２端子４３との短絡、ひいては第１電気配線１８と第２電気配線１９の短絡を防止できる。

【0065】

よって、第１端子３３と第２端子４３の位置を設定することで、第１集電体３１と第２集電体４１の構成を変えることなく、燃料電池セルＳの積層枚数の調整に対応できる。また、第１集電体３１と第２集電体４１の構造を変更することなく、第１端子３３と第２端子４３の干渉を回避できる。つまり、第１集電体３１と第２集電体４１を共通化しても燃料電池スタック２０の仕様変更に対応できる。

【0066】

（２）燃料電池スタック２０の正面視では、第１端子３３は第１側辺Ｆ３から水平方向Ｘにセルスタック２１の外部へ突出し、第２端子４３は上辺Ｆ１から鉛直方向Ｚにセルスタック２１の外部へ突出している。このため、第１端子３３と第２端子４３は、燃料電池スタック２０において互いに干渉しないように周方向に離れた位置に配置されている。よって、第１端子３３に第１電気配線１８を接続する作業、及び第２端子４３にバスバー４８を接続する作業のいずれか一方を行う際、他方の端子が作業の妨げになることがない。このため、第１端子３３に第１電気配線１８を接続する作業、又は第２端子４３にバスバー４８を接続する作業が行いやすい。

【0067】

（３）燃料電池スタック２０の正面視において、第１端子３３及び第２端子４３の両方が第１側辺Ｆ３から突出していると、第１端子３３と第２端子４３が積層方向Ａに近づき、第１電気配線１８と第２電気配線１９とが短絡する虞が高くなる。しかし、燃料電池スタック２０の正面視では、第１端子３３は第１側辺Ｆ３から水平方向Ｘにセルスタック２１の外部へ突出し、第２端子４３は上辺Ｆ１から鉛直方向Ｚにセルスタック２１の外部へ突出している。このため、第１端子３３と第２端子４３の短絡を防止できる。

【0068】

（４）燃料電池スタック２０の正面視では、第１端子３３は第１側辺Ｆ３から水平方向Ｘにセルスタック２１の外部へ突出している。第１端子３３に第１電気配線１８を接続すると、第１電線１８ａを第１端子３３から垂らすことができる。そして、燃料電池ユニット１０では、燃料電池スタック２０の下方に配電部１７が配置されている。このため、第１端子３３から垂れた第１電線１８ａの先に配電部１７が位置し、第１電気配線１８と配電部１７との接続が容易となる。

【0069】

（５）燃料電池スタック２０の正面視では、第２端子４３の基端板４４ａは上辺Ｆ１よりも上に突出し、さらに、先端板４４ｂは、上面Ｈ１に対向するように基端板４４ａに対し折り曲げられている。そして、先端板４４ｂでは第２貫通孔４４ｃが上に向けて開口するとともに、先端板４４ｂの下面に第２ナット４５が接合されている。このため、燃料電池スタック２０の上から第２貫通孔４４ｃに第２ボルト４７を挿通して第２ナット４５に螺合できる。よって、第２ボルト４７を用いた第２集電体４１に対するバスバー４８の接続作業が行いやすい。

【0070】

（６）第２集電体４１の第２カバー４６は、第２ナット４５の雌ねじ４５ａを下から塞ぐ。このため、第２ナット４５に第２ボルト４７を螺合するときに異物が生じても、第２カバー４６によって異物がセルスタック２１の上面Ｈ１に落下することを防止できる。

【0071】

（７）第１端子３３の第１端子板３４には第１ナット３５が接合されている。このため、第１ナット３５が第１端子板３４と別体の場合と比べると、第１ボルト３７の螺合が行いやすい。同じく、第２端子４３の第２端子板４４には第２ナット４５が接合されている。このため、第２ナット４５が第２端子板４４と別体の場合と比べると、第２ボルト４７の螺合が行いやすい。

【0072】

（８）鉛直方向Ｚに燃料電池ユニット１０を見た平面視では、燃料電池スタック２０は、燃料電池ユニット１０の奥行方向Ｙの第１端面寄りに配置されている。そして、第１端子３３は燃料電池ユニット１０の第１端面に沿って配置されている。このため、第１端子３３に第１電気配線１８を接続する作業の際、第１端子３３にアクセスしやすく、第１端子３３に第１電気配線１８を接続する作業が行いやすい。

【0073】

（９）第１電気配線１８の第１端子接続部１８ｂは丸端子であり、第１端子３３と第１端子接続部１８ｂとは、第１ボルト３７と第１ナット３５の螺合によって接続される。これによれば、第１端子接続部１８ｂに第１ボルト３７を挿通しやすく、第１ボルト３７と第１ナット３５を用いて第１端子３３と第１電気配線１８を接続する作業が行いやすい。特に、奥行方向Ｙに第１ボルト３７を移動させて第１ナット３５に螺合するとき、第１ボルト３７を第１端子接続部１８ｂに挿入した状態で第１ボルト３７を移動させることができ、第１端子接続部１８ｂを第１端子３３に接続する作業が行いやすくなる。

【0074】

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 第１端子３３の第１カバー３６は無くてもよいし、第２端子４３の第２カバー４６は無くてもよい。

【0075】

○ 第１端子３３の第１端子板３４に、第１ナット３５の代わりに第１ボルト３７を接合してもよい。第１端子３３に第１電気配線１８の第１端子接続部１８ｂを接続する際は、第１端子板３４から飛び出した第１ボルト３７を第１端子接続部１８ｂに挿通した後、第１ボルト３７に第１ナット３５を螺合する。

【0076】

○ 第２端子４３の第２端子板４４に、第２ナット４５の代わりに第２ボルト４７を接合してもよい。第２ボルト４７は、先端板４４ｂの上面から突出しているのが好ましい。第２端子４３にバスバー４８を接続する際は、第２端子板４４から飛び出した第２ボルト４７をバスバー４８の第１孔４８ａに挿通した後、第２ボルト４７に第２ナット４５を螺合する。

【0077】

○ 第１端子３３と第１電気配線１８は溶接によって接続されていてもよい。同じく、第２端子４３とバスバー４８は溶接によって接続されていてもよい。
○ 鉛直方向Ｚに燃料電池ユニット１０を見た平面視では、第１端子３３は燃料電池ユニット１０の第１端面と反対側に配置されていてもよい。この場合、燃料電池スタック２０は第２集電体４１が奥行方向Ｙの第１端面寄りに配置され、第１集電体３１は第２集電体４１よりも奥行方向Ｙの奥に配置される。

【0078】

○ 燃料電池スタック２０の正面視で、第１端子３３は第２側辺Ｆ４から突出し、第２端子４３は上辺Ｆ１から突出していてもよい。
○ 図９に示すように、燃料電池スタック２０の正面視で、第１端子３３は第１側辺Ｆ３から突出し、第２端子４３も第１側辺Ｆ３から突出していてもよい。つまり、積層方向Ａから燃料電池スタック２０を見て、第１端子３３及び第２端子４３の双方は第１側辺Ｆ３又は第２側辺Ｆ４から水平方向Ｘにセルスタック２１の外部へ突出していてもよい。この場合、第１端子３３と第２端子４３を鉛直方向Ｚに可能な限り離すのが好ましい。このように構成すると、第１端子３３に第１電気配線１８を接続する作業、及び第２端子４３に第２電気配線１９を接続する作業が行いやすい。

【0079】

○ 燃料電池スタック２０の正面視で、第１端子３３は第１側辺Ｆ３又は第２側辺Ｆ４から突出し、第２端子４３は下辺Ｆ２から突出していてもよい。
○ 第１電気配線１８の第１端子接続部１８ｂ及び第２電気配線１９の第１端子接続部１９ｂの少なくとも一方を、丸端子からＹ端子に変更してもよい。

【0080】

○ ナット２４ｂは省略してもよい。その場合は、第１カバープレート２２に雌ねじが形成され、第１カバープレート２２及び第２カバープレート２３に対してセルスタック２１を加圧するように、ボルト２４ａが螺入される。すなわち、締結部材２４は、ボルト２４ａと第１カバープレート２２に形成された雌ねじとにより構成される。

【符号の説明】

【0081】

Ａ…積層方向、Ｆ１…上辺、Ｆ２…下辺、Ｆ３…第１側辺、Ｆ４…第２側辺、Ｓ…燃料電池セル、Ｘ…水平方向、Ｙ…奥行方向、Ｚ…鉛直方向、１０…燃料電池ユニット、１７…配電部、１８…第１電気配線、１８ａ…第１電線、１８ｂ…第１端子接続部、１８ｃ…第２端子接続部、１９…第２電気配線、２０…燃料電池スタック、２１…セルスタック、３１…第１集電体、３２…第１集電部、３２ａ…短縁部、３３…第１端子、３５…第１ナット、３７…第１ボルト、４１…第２集電体、４２…第２集電部、４２ａ…長縁部、４３…第２端子、４４ａ…基端板、４４ｂ…先端板、４５…第２ナット、４６…第２カバー。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】