特開 2023-166844 燃料電池ユニット及びその組み立て方法

(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】P2023166844

(43)【公開日】2023-11-22

(54)【発明の名称】燃料電池ユニット及びその組み立て方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20231115BHJP

   H01M 8/2465 20160101ALI20231115BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 Z

H01M8/2465

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022077667

(22)【出願日】2022-05-10

(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

(71)【出願人】

【識別番号】000241496

【氏名又は名称】豊田鉄工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 雅之

(72)【発明者】

【氏名】堀 幹裕

(72)【発明者】

【氏名】岩田 邦弘

(72)【発明者】

【氏名】島田 大輝

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126AA28

5H127EE02

5H127EE03

5H127EE26

5H127EE29

(57)【要約】

【課題】燃料電池ユニットにおいて燃料電池スタックと電気機器との間を電気的に接続するバスバーの柔軟性及び組み付け性を両立させること。
【解決手段】燃料電池ユニットは、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックと、電気機器と、燃料電池スタックの端子と電気機器の端子との間を電気的に接続するバスバーとを備える。バスバーは、複数の金属板が互いに接合されることなく積層された非接合部を含む。複数の金属板は、第１金属板と、第１金属板よりも厚い第２金属板とを含む。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックと、
電気機器と、
前記燃料電池スタックの端子と前記電気機器の端子との間を電気的に接続するバスバーと
を備え、
前記バスバーは、複数の金属板が互いに接合されることなく積層された非接合部を含み、
前記複数の金属板は、第１金属板と、前記第１金属板よりも厚い第２金属板とを含む
燃料電池ユニット。

【請求項2】

請求項１に記載の燃料電池ユニットであって、
前記非接合部は、前記複数の金属板が屈曲した屈曲部を含んでいる
燃料電池ユニット。

【請求項3】

請求項１に記載の燃料電池ユニットであって、
前記第２金属板の数は、前記第１金属板の数よりも少ない
燃料電池ユニット。

【請求項4】

請求項３に記載の燃料電池ユニットであって、
前記第２金属板の前記数は１である
燃料電池ユニット。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料電池ユニットであって、
前記第１金属板の数は２以上であり、
前記第２金属板は、前記２以上の第１金属板の間に挟まれている
燃料電池ユニット。

【請求項6】

請求項５に記載の燃料電池ユニットであって、
前記第２金属板は、第１面と、前記第１面と逆の第２面とを有し、
前記第２金属板の前記第１面側に存在する前記第１金属板の数は、前記第２金属板の前記第２面側に存在する前記第１金属板の数と等しい
燃料電池ユニット。

【請求項7】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料電池ユニットであって、
前記複数の金属板のうち前記第２金属板が重力方向において最も下に配置されている
燃料電池ユニット。

【請求項8】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料電池ユニットであって、
前記複数の金属板のうち前記第２金属板が重力方向において最も上に配置されている
燃料電池ユニット。

【請求項9】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料電池ユニットであって、
前記バスバーは、更に、前記燃料電池スタックの前記端子と接続される第１接続部と、前記電気機器の前記端子と接続される第２接続部とを含み、
前記非接合部は、前記第１接続部と前記第２接続部との間に存在している
燃料電池ユニット。

【請求項10】

請求項９に記載の燃料電池ユニットであって、
前記非接合部は、前記複数の金属板が屈曲した屈曲部を含み、
前記第２接続部に最も近い前記屈曲部において、前記複数の金属板のうち前記第２金属板が最も外側に位置している
燃料電池ユニット。

【請求項11】

請求項９に記載の燃料電池ユニットであって、
前記非接合部において前記第２金属板は前記第１金属板よりも長い
燃料電池ユニット。

【請求項12】

請求項９に記載の燃料電池ユニットであって、
前記第１接続部及び前記第２接続部の各々において、前記複数の金属板は互いに接合されている
燃料電池ユニット。

【請求項13】

複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックと電気機器とを含む燃料電池ユニットの組み立て方法であって、
第１金属板と前記第１金属板よりも厚い第２金属板とを含む複数の金属板が積層されたバスバーを形成する工程と、
前記バスバーの第１接続部を前記燃料電池スタックの端子と電気的に接続する工程と、
前記バスバーの第２接続部を前記電気機器の端子と電気的に接続する工程と
を含み、
前記バスバーを形成する工程は、前記第１接続部と前記第２接続部との間の非接合部においては前記複数の金属板を互いに接合することなく、前記第１接続部及び前記第２接続部の各々において前記複数の金属板を互いに接合することを含む
燃料電池ユニットの組み立て方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、バスバーを含む燃料電池ユニット及びその組み立て方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、燃料電池ユニットを開示している。燃料電池ユニットは、複数の燃料電池セルが積層されたセル積層体を含む燃料電池スタックを有している。燃料電池ユニットは、更に、燃料電池スタックに電気的に接続された電気機器を有している。バスバーは、燃料電池スタックの端子と電気機器の端子との間を電気的に接続するように設けられる。セル積層体の積層方向のサイズは、環境に応じて変化する。セル積層体のサイズの変化に連動して、燃料電池スタックの端子の位置も変化する。バスバーは、燃料電池スタックの端子の変位に追従して変形することができるようにＵ字型の屈曲部（追従部）を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１０２３８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

燃料電池ユニットにおいて燃料電池スタックの端子と電気機器の端子との間を電気的に接続するバスバーについて考える。燃料電池スタックに含まれるセル積層体は、環境に応じて積層方向に膨張／収縮する。そのようなセル積層体の膨張／収縮に連動して、燃料電池スタックの端子の位置も変化する。また、製造ばらつき等により、燃料電池スタックの端子と電気機器の端子との間の相対位置関係にばらつきが発生する可能性もある。このような環境依存変位や相対位置ばらつきを吸収するためには、バスバーが「柔軟性（flexibility）」を備えていることが望ましい。

【0005】

その一方で、バスバーが過度に柔軟である場合、燃料電池スタックの端子と電気機器の端子との間にバスバーを組み付ける作業を円滑に行いづらくなる。すなわち、バスバーの「組み付け性（assemblability）」が低下する。

【0006】

本開示の１つの目的は、燃料電池ユニットにおいて燃料電池スタックと電気機器との間を電気的に接続するバスバーの柔軟性及び組み付け性を両立させることができる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の観点は、燃料電池ユニットに関連する。
燃料電池ユニットは、
複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックと、
電気機器と、
燃料電池スタックの端子と電気機器の端子との間を電気的に接続するバスバーと
を備える。
バスバーは、複数の金属板が互いに接合されることなく積層された非接合部を含む。
複数の金属板は、第１金属板と、第１金属板よりも厚い第２金属板とを含む。

【0008】

第１の観点によれば、バスバーは、複数の金属板が互いに接合されることなく積層された非接合部を含んでいる。よって、複数の金属板が接合され１枚の厚い金属板となっている場合と比較して、非接合部の柔軟性は顕著に高くなる。非接合部の柔軟性が高いことは、非接合部が変形しやすいことを意味する。非接合部が変形しやすいため、端子の環境依存変位や端子間の相対位置関係のばらつきを容易に吸収することが可能となる。また、複数の金属板が積層されているため、非接合部全体として断面積は十分確保され、抵抗の増大が防止される。更に、非接合部の複数の金属板は、第１金属板と、第１金属板よりも厚い第２金属板を含んでいる。比較的厚い第２金属板は、第１金属板よりも剛性が高く、重力によってたわみにくい。よって、第２金属板は、組み付け時のバスバー（非接合部）の姿勢（形状）を保つことに寄与する。すなわち、第２金属板によってバスバーの組み付け性が向上する。このように、第１の観点によれば、バスバーに関して、「低抵抗」、「柔軟性」、及び「組み付け性」の全てを確保することが可能となる。

【0009】

第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
非接合部は、複数の金属板が屈曲した屈曲部を含んでいる。

【0010】

第２の観点によれば、非接合部が屈曲部を含んでいるため、非接合部を２次元的に変形させやすくなる。従って、端子の様々な環境依存変位を容易に吸収することが可能となる。また、端子間の相対位置関係の様々なばらつきを容易に吸収することが可能となる。

【0011】

第３の観点は、第１又は第２の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
第２金属板の数は、第１金属板の数よりも少ない。第２金属板の数は１であってもよい。

【0012】

第３の観点によれば、柔軟性を不必要に低下させることなく、バスバーに関して低抵抗、柔軟性、及び組み付け性を効率的に確保することが可能となる。

【0013】

第４の観点は、第１～第３の観点のいずれかにおいて、次の特徴を更に有する。
第１金属板の数は２以上である。第２金属板は、２以上の第１金属板の間に挟まれている。
第２金属板は、第１面と、第１面と逆の第２面とを有する。第２金属板の第１面側に存在する第１金属板の数は、第２金属板の第２面側に存在する第１金属板の数と等しくてもよい。

【0014】

第４の観点によれば、第１金属板が、第２金属板によって制約されることなく、より自由に変形することが可能となる。従って、非接合部の柔軟性が更に向上する。

【0015】

第５の観点は、第１～第３の観点のいずれかにおいて、次の特徴を更に有する。
複数の金属板のうち第２金属板が重力方向において最も下に配置されている。

【0016】

第５の観点によれば、第１金属板の下方に第２金属板が存在しており、第１金属板が第２金属板によって支えられる。従って、重力に起因する第１金属板のたわみが防止される。その結果、第１金属板がたわんで電気機器等の他の部品と接触することが防止される。

【0017】

第６の観点は、第１～第３の観点のいずれかにおいて、次の特徴を更に有する。
複数の金属板のうち第２金属板が重力方向において最も上に配置されている。

【0018】

第６の観点によれば、第１金属板は、重力方向に分散しやすいため、束になりにくい。このことは、非接合部の柔軟性の観点から好ましい。

【0019】

第７の観点は、第１～第３の観点のいずれかにおいて、次の特徴を更に有する。
バスバーは、更に、燃料電池スタックの端子と接続される第１接続部と、電気機器の端子と接続される第２接続部とを含む。
非接合部は、第１接続部と第２接続部との間に存在している。

【0020】

第８の観点は、第７の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
非接合部は、複数の金属板が屈曲した屈曲部を含む。
第２接続部に最も近い屈曲部において、複数の金属板のうち第２金属板が最も外側に位置している。
非接合部において第２金属板は第１金属板よりも長くてもよい。

【0021】

第８の観点によれば、バスバー全体としての最大応力値を効果的に抑制することが可能となる。

【0022】

第９の観点は、第７の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
第１接続部及び第２接続部の各々において、複数の金属板は互いに接合されている。

【0023】

第９の観点によれば、バスバーの第１接続部と第２接続部の剛性が高くなり、端子への接続が容易になる。

【0024】

第１０の観点は、燃料電池ユニットの組み立て方法に関連する。
燃料電池ユニットは、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックと、電気機器とを含む。
組み立て方法は、
第１金属板と第１金属板よりも厚い第２金属板とを含む複数の金属板が積層されたバスバーを形成する工程と、
バスバーの第１接続部を燃料電池スタックの端子と電気的に接続する工程と、
バスバーの第２接続部を電気機器の端子と電気的に接続する工程と
を含む。
バスバーを形成する工程は、第１接続部と第２接続部との間の非接合部においては複数の金属板を互いに接合することなく、第１接続部及び第２接続部の各々において複数の金属板を互いに接合することを含む。

【0025】

第１０の観点によれば、上述の第１の観点及び第９の観点と同じ効果が得られる。

【発明の効果】

【0026】

本開示によれば、燃料電池ユニットのバスバーに関して、「低抵抗」、「柔軟性」、及び「組み付け性」の全てを確保することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本開示の実施の形態に係る燃料電池ユニットの構成例を示す概略図である。

【図2】本開示の実施の形態に係る燃料電池ユニットにおけるバスバーの電気的接続の一例を説明するための概略図である。

【図3】本開示の実施の形態に係る燃料電池ユニットの組み立て方法を説明するための図である。

【図4】本開示の実施の形態に係る燃料電池ユニットの組み立て方法を説明するための図である。

【図5】本開示の実施の形態に係る燃料電池ユニットの組み立て方法を説明するための図である。

【図6】本開示の実施の形態に係る燃料電池ユニットの組み立て方法を説明するための図である。

【図7】本開示の実施の形態に係る燃料電池ユニットの組み立て方法を説明するための図である。

【図8】本開示の実施の形態に係る複数の金属板を利用したバスバーの一例を説明するための概略図である。

【図9】課題を説明するための概念図である。

【図10】本開示の実施の形態に係る複数の金属板を利用したバスバーの他の例を説明するための概略図である。

【図11】本開示の実施の形態に係るバスバーの第１の例を示す概略図である。

【図12】本開示の実施の形態に係るバスバーの第２の例を示す概略図である。

【図13】本開示の実施の形態に係るバスバーの第３の例を示す概略図である。

【図14】本開示の実施の形態に係るバスバーの第４の例を示す概略図である。

【図15】本開示の実施の形態に係るバスバーの第５の例を示す概略図である。

【図16】本開示の実施の形態に係るバスバーの第６の例を示す概略図である。

【図17】本開示の実施の形態に係るバスバーの第６の例による効果を説明するための概念図である。

【図18】本開示の実施の形態に係るバスバーの第７の例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

添付図面を参照して、本開示の実施の形態を説明する。

【0029】

１．燃料電池ユニットの全体構成
図１は、本実施の形態に係る燃料電池ユニット１の構成例を示す概略図である。燃料電池ユニット１は、燃料電池スタック１０と電気機器部１００を含んでいる。燃料電池スタック１０と電気機器部１００とは一体的に組み合わされ、それにより燃料電池ユニット１が構成される。

【0030】

燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池セル１１が直列に積層されたセル積層体１２を含んでいる。各燃料電池セル１１は、電解質膜と、電解質膜の両側のカソード極及びアノード極を含んでいる。以下の説明において、Ｓ方向は、複数の燃料電池セル１１の積層方向を表す。Ｔ方向は、各燃料電池セル１１と平行な方向を表す。Ｓ方向とＴ方向は直交している。

【0031】

燃料電池スタック１０は、更に、第１電池端子２１及び第２電池端子２２を含んでいる。第１電池端子２１及び第２電池端子２２は、セル積層体１２のＳ方向における両端に接続されている。例えば、第１電池端子２１及び第２電池端子２２の各々はプレート形状を有する。第１電池端子２１及び第２電池端子２２の材料としては、銅等が例示される。

【0032】

スタックケース３０は、燃料電池スタック１０のケースである。スタックケース３０は、エンドプレート３１、３２とエンドプレート３１、３２間を連結する連結部３３、３４から構成されている。スタックケース３０の材料としては、ステンレス、アルミニウム合金、等が例示される。セル積層体１２は、スタックケース３０内に収容されている。第１電池端子２１とエンドプレート３１との間には、インシュレータ４１、プレッシャープレート５０、及びばね６０が配置されている。第２電池端子２２とエンドプレート３２との間には、インシュレータ４２が配置されている。ばね６０の反力により、セル積層体１２にはＳ方向の圧縮荷重が付与される。セル積層体１２にかかる圧縮荷重を一定範囲内に維持することができるため、発電性能やシール性能を維持しやすくなる。

【0033】

第１電池端子２１と第２電池端子２２のそれぞれの一端は、セル積層体１２の外に突出し、電気機器部１００の方に延びている。

【0034】

電気機器部１００は、電気機器１１０、第１端子台１２１、第２端子台１２２、及びケース１３０を含んでいる。

【0035】

電気機器１１０は、燃料電池スタック１０と電気的に接続される。例えば、電気機器１１０は、燃料電池スタック１０の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータである。他の例として、電気機器１１０は、燃料電池スタック１０の出力電圧を降圧する降圧コンバータであってもよい。電気機器１１０は、昇降圧コンバータであってもよい。更に他の例として、電気機器１１０は、燃料電池スタック１０からの直流出力を交流に変換するインバータであってもよい。その他、燃料電池スタック１０と電気的に接続されるものであれば、電気機器１１０は何でもよい。

【0036】

第１端子台１２１及び第２端子台１２２は、電気機器１１０の端子である。

【0037】

電気機器１１０、第１端子台１２１、及び第２端子台１２２は、ケース１３０内に収容されている。

【0038】

燃料電池スタック１０と電気機器部１００が一体的に組み合わされた状態において、電気機器１１０は、燃料電池スタック１０から離間している。図１に示される例では、燃料電池スタック１０と電気機器１１０は、Ｔ方向に離間している。そのような燃料電池スタック１０と電気機器１１０とを電気的に接続するためにバスバーが用いられる。

【0039】

より詳細には、燃料電池ユニット１は、第１バスバー２１０及び第２バスバー２２０を含んでいる。第１バスバー２１０は、燃料電池スタック１０の第１電池端子２１と電気機器１１０の第１端子台１２１との間を電気的に接続する。一方、第２バスバー２２０は、燃料電池スタック１０の第２電池端子２２と電気機器１１０の第２端子台１２２との間を電気的に接続する。典型的には、第１バスバー２１０及び第２バスバー２２０の各々はプレート形状を有する。第１バスバー２１０及び第２バスバー２２０の材料としては、銅、アルミニウム、銅あるいはアルミニウムを多く含む合金、等が例示される。

【0040】

図２は、燃料電池ユニット１における第１バスバー２１０の電気的接続の一例を説明するための概略図である。第１バスバー２１０は、第１電池端子２１と接続される第１接続部２１０Ａと、第１端子台１２１と接続される第２接続部２１０Ｂを含んでいる。第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂは、第１バスバー２１０上で互いに離れて位置している。例えば、第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂは、第１バスバー２１０の両端に位置している。第１接続部２１０Ａは、第１電池端子２１に固定される。一方、第２接続部２１０Ｂは、第１端子台１２１に固定される。

【0041】

図２に示される例では、第１電池端子２１の先端部２１Ａが折り曲げられている。第１電池端子２１の先端部２１Ａは、Ｓ方向と平行であり、Ｔ方向と交差している。第１バスバー２１０の第１接続部２１０Ａも、Ｓ方向と平行であり、Ｔ方向と交差している。また、第１電池端子２１の先端部２１Ａにはナット２５が接合されている。そして、第１電池端子２１の先端部２１Ａと第１バスバー２１０の第１接続部２１０Ａが、ボルト３００によって締結される。

【0042】

一方、第１端子台１２１は、Ｔ方向と平行であり、Ｓ方向と交差している。第１バスバー２１０の第２接続部２１０Ｂも、Ｔ方向と平行であり、Ｓ方向と交差している。また、第１端子台１２１にはナット１２５が接合されている。そして、第１端子台１２１と第１バスバー２１０の第２接続部２１０Ｂが、ボルト４００によって締結される。

【0043】

図２に示される例では、第１接続部２１０Ａに平行な面と第２接続部２１０Ｂに平行な面とが交差している。この場合、第１バスバー２１０は、第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂとの間に少なくとも１つの屈曲部を有する。屈曲部の数は特に限定されない。屈曲部の曲率も特に限定されない。第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂとの間の部分が大きな円弧状に曲げられていてもよい。

【0044】

第２バスバー２２０も第１バスバー２１０と同様である。

【0045】

２．燃料電池ユニットの組み立て方法
図３～図７は、図１及び図２で示された燃料電池ユニット１の組み立て方法を説明するための図である。図３～図７においては、重力方向が矢印で示されている。

【0046】

まず、燃料電池スタック１０が用意される。上述の通り、燃料電池スタック１０の第１電池端子２１と第２電池端子２２のそれぞれの一端は、セル積層体１２の外に突出している。図３に示されるように、外に突出した第１電池端子２１及び第２電池端子２２が上方から見えるように、燃料電池スタック１０が置かれる。尚、突出している第１電池端子２１と第２電池端子２２の先端部が折り曲げられているため（図２参照）、突出部の高さは低く抑えられている。

【0047】

次に、図４に示されるように、予め形成された第１バスバー２１０が、ボルト３００によって上方から第１電池端子２１に締結される（図２参照）。このとき、第１電池端子２１の先端部が折り曲げられているため、第１バスバー２１０を上方からボルト３００で締結しやすい。同様に、予め形成された第２バスバー２２０が、ボルト３００によって上方から第２電池端子２２に締結される。尚、本実施の形態に係るバスバーの詳細な構造とその形成方法については後に詳しく説明する。

【0048】

次に、図５に示されるように、電気機器部１００が燃料電池スタック１０の上に載置される。このとき、電気機器部１００の下方は開口している。燃料電池スタック１０のスタックケース３０と電気機器部１００のケース１３０は、ボルト（図示されない）により締結される。電気機器部１００のケース１３０の側面には開口部１３１が設けられている。

【0049】

次に、図６に示されるように、ケース１３０の側面の開口部１３１を通してボルト４００が挿入される。そして、第１バスバー２１０が、ボルト４００によって側方から第１端子台１２１に締結される（図２参照）。同様に、第２バスバー２２０が、ボルト４００によって側方から第２端子台１２２に締結される

【0050】

最後に、図７に示されるように、ケース１３０の側面の開口部１３１がカバーされる。

【0051】

３．バスバーの特徴
燃料電池スタック１０に含まれるセル積層体１２は、環境に応じてＳ方向（積層方向）に膨張／収縮する。例えば、セル積層体１２は、高温時には膨張し、低温時には収縮する。他の例として、燃料電池セル１１内部の相対湿度が高いときには、燃料電池セル１１内の電解質膜が吸水し膨張する。更に他の例として、セル積層体１２に圧縮荷重が長期間付与されると、樹脂部材が僅かにクリープし、セル積層体１２が収縮する。

【0052】

セル積層体１２がＳ方向に膨張／収縮すると、それに連動して端子位置がＳ方向に変化する。典型的には、ばね６０側に配置された第１電池端子２１の位置が、セル積層体１２の膨張／収縮に連動してＳ方向に変化する。このような第１電池端子２１の環境依存変位を吸収するためには、第１バスバー２１０が柔軟性（flexibility）を備えていることが望ましい。

【0053】

また、製造ばらつき等により、燃料電池スタック１０の第１電池端子２１と電気機器１１０の第１端子台１２１との間の相対位置関係にばらつきが発生する可能性がある。このような相対位置ばらつきを吸収するためには、第１バスバー２１０が柔軟性を備えていることが望ましい。

【0054】

同様に、製造ばらつき等により、燃料電池スタック１０の第２電池端子２２と電気機器１１０の第２端子台１２２との間の相対位置関係にばらつきが発生する可能性がある。このような相対位置ばらつきを吸収するためには、第２バスバー２２０が柔軟性を備えていることが望ましい。

【0055】

以上の観点から、本開示は、適切な柔軟性を有するバスバーを提案する。以下、第１バスバー２１０を例に挙げて説明を行う。同様の特徴は第２バスバー２２０にも適用可能である。

【0056】

以下の説明では、簡単のため、第１バスバー２１０を単に「バスバー２１０」と呼び、燃料電池スタック１０の第１電池端子２１を単に「電池端子２１」と呼び、電気機器１１０の第１端子台１２１を単に「端子１２１」と呼ぶ。

【0057】

３－１．柔軟性の確保
板状部材の曲げ剛性は、ヤング率と断面二次モーメントの積で表される。断面二次モーメントは、板厚の３乗に比例する。従って、板厚が小さくなるにつれて、板状部材の曲げ剛性は低くなる。言い換えれば、板厚が小さくなるにつれて、板状部材の柔軟性は高くなる。

【0058】

バスバー２１０の柔軟性を高めるために、バスバー２１０を単純に薄くすることが考えられる。しかしながら、バスバー２１０の断面積が小さくなると、抵抗が増加し、大電流を流しにくくなり、且つ、発熱も増大する。よって、バスバー２１０の断面積はある程度必要である。

【0059】

そこで、本実施の形態によれば、１枚の金属板の代わりに複数の薄い金属板でバスバー２１０が構成される。つまり、１枚の金属板が複数の薄い金属板に分割される。上述の通り曲げ剛性は板厚の３乗に比例するため、全体としての板厚が同じであっても、１枚の金属板の場合よりも複数の薄い金属板の場合の方が柔軟性は高くなる。すなわち、抵抗を増加させることなく、バスバー２１０の柔軟性を増加させることが可能となる。

【0060】

図８は、複数の金属板２００を用いたバスバー２１０の一例を説明するための概略図である。複数の金属板２００は積層されている。ここで、「積層されている」とは、層状に且つ並列的に配置されていることを意味する。隣接する金属板２００同士は、必ずしも接触している必要は無い。金属板２００の材料としては、銅、アルミニウム、銅あるいはアルミニウムを多く含む合金、等が例示される。

【0061】

バスバー２１０は、燃料電池スタック１０の電池端子２１と接続される第１接続部２１０Ａと、電気機器１１０の端子１２１と接続される第２接続部２１０Ｂを含んでいる。第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂは、バスバー２１０上で互いに離れて位置している。例えば、第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂは、バスバー２１０の両端に位置している。

【0062】

第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂの各々において、複数の金属板２００同士は互いに接合されている。言い換えれば、複数の金属板２００同士を互いに接合することによって、第１接続部２１０Ａ及び第２接続部２１０Ｂが形成されている。例えば、複数の金属板２００は、加熱圧着により接合される。他の例として、複数の金属板２００は、かしめにより接合されてもよい。更に他の例として、複数の金属板２００は、溶接により接合されてもよい。複数の金属板２００が接合されるため、第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂの剛性は高くなり、電池端子２１及び端子１２１への接続が容易になる。好ましくは、複数の金属板２００は全面で接合される。複数の金属板２００が全面で接合されると、第１接続部２１０Ａ及び第２接続部２１０Ｂは一枚の板として振る舞うことができ、それにより、ボルト締付時に最も外側の金属板２００がめくれることが防止される。

【0063】

バスバー２１０の第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂとの間の部分を、以下、「非接合部２１０Ｃ」と呼ぶ。非接合部２１０Ｃでは、複数の金属板２００は、互いに接合（結合）されることなく積層されている。つまり、非接合部２１０Ｃでは、複数の金属板２００は、互いに独立して積層されている。「積層されている」とは、層状に且つ並列的に配置されていることを意味する。隣接する金属板２００同士は接触していてもよいし、接触していなくてもよい。いずれにせよ、非接合部２１０Ｃの複数の金属板２００は、互いに接合（結合）されることなく独立している。非接合部２１０Ｃの複数の金属板２００は、第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂとの間に並列的に接続されていると言うこともできる。

【0064】

好ましくは、非接合部２１０Ｃは、複数の金属板２００が屈曲した屈曲部２１０Ｄを含んでいる。図８に示される例では、非接合部２１０Ｃ上の３箇所に屈曲部２１０Ｄが存在する。但し、屈曲部２１０Ｄの数は特に限定されない。各屈曲部２１０Ｄの曲率も特に限定されない。非接合部２１０Ｃが大きな円弧状に曲げられていてもよい。つまり、非接合部２１０Ｃが全体として大きな１つの屈曲部２１０Ｄになっていてもよい。

【0065】

以上に説明されたように、本実施の形態に係るバスバー２１０は、複数の金属板２００が互いに接合されることなく積層された非接合部２１０Ｃを含んでいる。上述の通り、曲げ剛性は板厚の３乗に比例する。従って、複数の金属板２００が接合され１枚の厚い金属板となっている場合と比較して、非接合部２１０Ｃの柔軟性は顕著に高くなる。また、複数の金属板２００が積層されているため、非接合部２１０Ｃ全体として断面積は十分確保され、抵抗の増大が防止される。すなわち、バスバー２１０の抵抗を増加させることなく、バスバー２１０の柔軟性を確保することが可能となる。

【0066】

非接合部２１０Ｃの柔軟性が高いことは、非接合部２１０Ｃが変形しやすいことを意味する。非接合部２１０Ｃが変形しやすいため、電池端子２１と接続される第１接続部２１０Ａの位置を容易に変えることが可能となる。従って、環境に依存した電池端子２１の変位を容易に吸収することが可能となる。

【0067】

また、非接合部２１０Ｃが変形しやすいため、第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂとの間の相対位置関係を容易に変えることが可能となる。従って、製造ばらつき等に起因する電池端子２１と端子１２１との間の相対位置関係のばらつきを容易に吸収することが可能となる。

【0068】

特に、図８に示されるように、非接合部２１０Ｃが少なくとも１つの屈曲部２１０Ｄを有する場合、非接合部２１０ＣをＳＴ面内において自由に変形させやすくなる。つまり、非接合部２１０ＣをＳ方向にもＴ方向にも変形させやすくなる。従って、環境に依存する電池端子２１の様々な変位を容易に吸収することが可能となる。例えば、セル積層体１２の膨張／収縮に起因するＳ方向の変位を容易に吸収することが可能となる。また、電池端子２１と端子１２１との間の相対位置関係の様々なばらつきを容易に吸収することが可能となる。

【0069】

３－２．組み付け性の向上
上述の燃料電池ユニット１の組み立てに関し、図５で示された状態を考える。図５で示された状態では、バスバー２１０の第１接続部２１０Ａが燃料電池スタック１０の電池端子２１に既に固定されている。一方、バスバー２１０の第２接続部２１０Ｂは電気機器１１０の端子１２１にまだ固定されていない。これは、いわゆる“片持ち状態”に相当する。この場合、図５及び図９に示されるように、バスバー２１０が重力によってたわむ。

【0070】

バスバー２１０（非接合部２１０Ｃ）が過度に柔軟である場合、重力によるバスバー２１０（非接合部２１０Ｃ）のたわみが大きくなる。その結果、図５で示された状態において、たわんだバスバー２１０の第２接続部２１０Ｂが、端子１２１の位置から大きく乖離するおそれがある。また、たわんだバスバー２１０が、電気機器部１００のケース１３０あるいは他の部品と干渉（接触）するおそれもある。よって、バスバー２１０を端子１２１に組み付ける作業を円滑に行いづらくなる。すなわち、バスバー２１０の「組み付け性（assemblability）」が低下する。

【0071】

そこで、本開示は、更に、バスバー２１０の柔軟性だけでなく組み付け性も確保することができる技術を提案する。すなわち、本開示は、バスバー２１０の柔軟性及び組み付け性を両立させることができる技術を提案する。

【0072】

図１０は、複数の金属板２００を用いたバスバー２１０の例を説明するための概略図である。上述の図８で示された例の場合と重複する説明は適宜省略する。

【0073】

複数の金属板２００は、厚さの異なる複数種類の金属板を含んでいる。簡単のため、以下では、複数の金属板２００が厚さの異なる２種類の金属板を含んでいる場合について説明する。３種類以上の場合も同様である。

【0074】

複数の金属板２００のうち比較的薄いものを、以下、「第１金属板２０１」と呼ぶ。一方、複数の金属板２００のうち比較的厚いものを、以下、「第２金属板２０２」と呼ぶ。すなわち、複数の金属板２００は、第１金属板２０１と、第１金属板２０１よりも厚い第２金属板２０２を含んでいる。尚、比較的厚い第２金属板２０２であっても、複数の金属板２００全体に比べれば十分に薄いことに留意されたい。

【0075】

比較的厚い第２金属板２０２は、第１金属板２０１よりも剛性が高く、重力によってたわみにくい。図９で示された片持ち状態においても、第２金属板２０２の姿勢（形状）は保持されやすい。従って、第２金属板２０２は、組み付け時のバスバー２１０（非接合部２１０Ｃ）の姿勢（形状）を保つことに寄与する。その結果、図５で示された状態において、バスバー２１０の第２接続部２１０Ｂが端子１２１の位置から大きく乖離することが抑制される。言い換えれば、図５で示された状態において、第２接続部２１０Ｂが端子１２１の近傍に位置するようにバスバー２１０が保持される。従って、バスバー２１０の組み付け性が向上する。

【0076】

非接合部２１０Ｃの剛性及び柔軟性については、比較的厚い第２金属板２０２が支配的となる。但し、比較的厚い第２金属板２０２であっても、複数の金属板２００全体に比べれば十分に薄い。従って、複数の金属板２００が接合され１枚の厚い金属板となっている場合と比較して、非接合部２１０Ｃの柔軟性は十分に高くなる。

【0077】

比較的薄い第１金属板２０１は、非接合部２１０Ｃの剛性を増加させない。言い換えれば、比較的薄い第１金属板２０１は、非接合部２１０Ｃの柔軟性を低下させない。その意味で、第１金属板２０１は、バスバー２１０（非接合部２１０Ｃ）の柔軟性の維持に寄与していると言える。また、第１金属板２０１は、非接合部２１０Ｃ全体としての断面積を確保し、バスバー２１０の抵抗を下げることに寄与する。

【0078】

第１金属板２０１及び第２金属板２０２の数は特に限定されない。但し、第２金属板２０２が１枚あれば、組み付け性向上の効果は得られる。柔軟性の観点から言えば、第２金属板２０２の数はなるべく少ない方がよい。よって、第２金属板２０２の数は１であってもよい。一方、第１金属板２０１の数は、例えば、バスバー２１０を流れる電流の大きさ等に基づいて適切に決定される。

【0079】

典型的には、第１金属板２０１の数は、第２金属板２０２の数よりも多い。逆に言えば、第２金属板２０２の数は、第１金属板２０１の数よりも少ない。これにより、柔軟性を不必要に低下させることなく、バスバー２１０に関して低抵抗、柔軟性、及び組み付け性を効率的に確保することが可能となる。

【0080】

第１金属板２０１及び第２金属板２０２の厚さも特に限定されない。目安として、第１金属板２０１の厚さは０．３ｍｍ以下である。例えば、第１金属板２０１の厚さは、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、等である。一方、第２金属板２０２の厚さは、目安として０．５ｍｍ以上である。この場合、図９で示された片持ち状態において、第２金属板２０２の姿勢（形状）を特に保持しやすくなる。例えば、第２金属板２０２の厚さは、０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、等である。

【0081】

３－３．効果
以上に説明されたように、本実施の形態に係る燃料電池ユニット１のバスバー２１０は、複数の金属板２００が互いに接合されることなく積層された非接合部２１０Ｃを含んでいる。複数の金属板２００が接合され１枚の厚い金属板となっている場合と比較して、非接合部２１０Ｃの柔軟性は顕著に高くなる。非接合部２１０Ｃの柔軟性が高いことは、非接合部２１０Ｃが変形しやすいことを意味する。非接合部２１０Ｃが変形しやすいため、端子の環境依存変位や端子間の相対位置関係のばらつきを容易に吸収することが可能となる。

【0082】

また、複数の金属板２００が積層されているため、非接合部２１０Ｃ全体として断面積は十分確保され、抵抗の増大が防止される。すなわち、バスバー２１０の抵抗を増加させることなく、バスバー２１０の柔軟性を確保することが可能となる。

【0083】

更に、非接合部２１０Ｃの複数の金属板２００は、第１金属板２０１と、第１金属板２０１よりも厚い第２金属板２０２を含んでいる。比較的厚い第２金属板２０２は、第１金属板２０１よりも剛性が高く、重力によってたわみにくい。よって、第２金属板２０２は、組み付け時のバスバー２１０（非接合部２１０Ｃ）の姿勢（形状）を保つことに寄与する。すなわち、第２金属板２０２によってバスバー２１０の組み付け性が向上する。一方、第１金属板２０１は、バスバー２１０（非接合部２１０Ｃ）の柔軟性の維持と抵抗低下に寄与する。

【0084】

このように、本実施の形態によれば、燃料電池ユニット１のバスバー２１０に関して、「低抵抗」、「柔軟性」、及び「組み付け性」の全てを確保することが可能となる。

【0085】

また、第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂの各々において、複数の金属板２００同士は互いに接合されている。複数の金属板２００が接合されるため、第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂの剛性は高くなり、電池端子２１及び端子１２１への接続が容易になる。

【0086】

４．バスバーの様々な例
以下、本実施の形態に係るバスバー２１０の様々な例について説明する。

【0087】

４－１．第１の例
図１１は、バスバー２１０の第１の例を示す概略図である。第１の例では、第２金属板２０２の数は２である。２枚の第２金属板２０２は、複数の金属板２００の積層方向の両端に配置されている。そして、複数の第１金属板２０１が２枚の第２金属板２０２の間に挟まれている。例えば、各々の第１金属板２０１の厚さは０．２ｍｍであり、各々の第２金属板２０２の厚さは１ｍｍである。

【0088】

４－２．第２の例
図１２は、バスバー２１０の第２の例を示す概略図である。第２の例では、第１金属板２０１の数は２以上である。そして、第２金属板２０２が２以上の第１金属板２０１の間に挟まれている。言い換えれば、第２金属板２０２は、複数の金属板２００の積層方向の両端には配置されていない。

【0089】

例えば、第２金属板２０２の数は１である。図１２に示されるように、第２金属板２０２は、互いに対向する面ＳＵと面ＳＬを有している。第２金属板２０２の面ＳＵ側には、１以上の第１金属板２０１Ｕが配置されている。一方。第２金属板２０２の面ＳＬ側には、１以上の第１金属板２０１Ｌが配置されている。すなわち、第２金属板２０２は、１以上の第１金属板２０１Ｕと１以上の第１金属板２０１Ｌとの間に挟まれている。例えば、各々の第１金属板２０１の厚さは０．２ｍｍであり、第２金属板２０２の厚さは１ｍｍである。

【0090】

図１１で示された第１の例では、第１金属板２０１が２枚の第２金属板２０２の間に挟まれていた。その場合、第１金属板２０１の両側の第２金属板２０２が、第１金属板２０１の変形を制約する可能性がある。第１金属板２０１の変形が制約されると、非接合部２１０Ｃの柔軟性が若干低下するおそれがある。

【0091】

一方、第２の例によれば、第２金属板２０２が複数の第１金属板２０１の間に挟まれている。言い換えれば、第１金属板２０１は、第２金属板２０２によって挟まれていない。従って、第２の例における第１金属板２０１は、第２金属板２０２によって制約されることなく、第１の例における第１金属板２０１よりも自由に変形することが可能となる。すなわち、第２の例によれば、非接合部２１０Ｃの柔軟性が上述の第１の例の場合よりも向上する。

【0092】

４－３．第３の例
図１３は、バスバー２１０の第３の例を示す概略図である。第３の例は、上述の第２の例の変形例である。上述の第２の例と重複する説明は適宜省略する。

【0093】

第３の例によれば、第２金属板２０２の面ＳＵ側に存在する第１金属板２０１Ｕの数は、第２金属板２０２の面ＳＬ側に存在する第１金属板２０１Ｌの数と等しい。言い換えれば、複数の第１金属板２０１は、第２金属板２０２によって面ＳＵ側と面ＳＬ側に均等に分割されている。

【0094】

薄い第１金属板２０１単体の剛性は極めて低いものの、複数の第１金属板２０１が接触して束になると、ある程度剛性は高くなる。非接合部２１０Ｃの柔軟性の観点から言えば、束になる第１金属板２０１の数が少ない方が好ましい。第３の例によれば、複数の第１金属板２０１は第２金属板２０２によって均等に分割されるため、束になる第１金属板２０１の数が最小化される。従って、非接合部２１０Ｃの柔軟性が上述の第２の例の場合よりも向上する。

【0095】

４－４．第４の例
図１４は、バスバー２１０の第４の例を示す概略図である。図１４において、重力方向が矢印で示されている。第４の例によれば、複数の金属板２００のうち第２金属板２０２が重力方向において最も下に配置されている。言い換えれば、第２金属板２０２の上に複数の第１金属板２０１が積層されている。例えば、各々の第１金属板２０１の厚さは０．２ｍｍであり、第２金属板２０２の厚さは１ｍｍである。

【0096】

比較的薄い第１金属板２０１は重力によってたわみやすい。しかしながら、第４の例によれば、第１金属板２０１の下方に第２金属板２０２が存在しており、第１金属板２０１が第２金属板２０２によって支えられる。従って、重力に起因する第１金属板２０１のたわみが防止される。その結果、第１金属板２０１がたわんで電気機器１１０等の他の部品と接触することが防止される。バスバー２１０の近傍に他部品が存在する場合であっても、バスバー２１０と他部品との間のマージンを確保することが可能となる。

【0097】

４－５．第５の例
図１５は、バスバー２１０の第５の例を示す概略図である。図１５において、重力方向が矢印で示されている。第５の例によれば、複数の金属板２００のうち第２金属板２０２が重力方向において最も上に配置されている。言い換えれば、複数の第１金属板２０１の上に第２金属板２０２が積層されている。また、第１金属板２０１は、複数の第２金属板２０２によって挟まれていない。例えば、各々の第１金属板２０１の厚さは０．２ｍｍであり、第２金属板２０２の厚さは１ｍｍである。

【0098】

薄い第１金属板２０１単体の剛性は極めて低いものの、複数の第１金属板２０１が接触して束になると、ある程度剛性は高くなる。非接合部２１０Ｃの柔軟性の観点から言えば、束になる第１金属板２０１の数が少ない方が好ましい。第５の例によれば、複数の第１金属板２０１は、重力方向に分散しやすいため、束になりにくい。このことは、非接合部２１０Ｃの柔軟性の観点から好ましい。

【0099】

バスバー２１０とその周辺の部品との間に十分なマージンがある場合、第５の例のような配置であっても、第１金属板２０１が周辺部品と接触することはない。

【0100】

４－６．第６の例
図１６は、バスバー２１０の第６の例を示す概略図である。バスバー２１０の第１接続部２１０ＡはＳ方向と平行であり、第２接続部２１０ＢはＳ方向と交差している。つまり、第１接続部２１０Ａに平行な面と第２接続部２１０Ｂに平行な面とが交差している。よって、第１接続部２１０Ａと第２接続部２１０Ｂとの間の非接合部２１０Ｃは、少なくとも１つの屈曲部２１０Ｄを有する。

【0101】

図１６に示される例では、非接合部２１０Ｃは、３個の屈曲部２１０Ｄ１、２１０Ｄ２、及び２１０Ｄ３を有している。それらのうち屈曲部２１０Ｄ３が第２接続部２１０Ｂに最も近い。その屈曲部２１０Ｄ３において、複数の金属板２００のうち第２金属板２０２が最も外側（outer side）に位置している。第１金属板２０１は、第２金属板２０２よりも内側（inner side）に位置している。従って、第２接続部２１０Ｂと屈曲部２１０Ｄ３との間の第２金属板２０２の長さＨ２は、第２接続部２１０Ｂと屈曲部２１０Ｄ３との間の第１金属板２０１の長さＨ１よりも大きくなる（Ｈ２＞Ｈ１）。

【0102】

別の言い方をすれば次の通りである。非接合部２１０Ｃにおいて、第２金属板２０２の全長は、第１金属板２０１の全長よりも大きい。すなわち、非接合部２１０Ｃにおいて、第２金属板２０２は第１金属板２０１よりも長い。この場合、第２接続部２１０Ｂと屈曲部２１０Ｄ３との間の第２金属板２０２の長さＨ２は、第２接続部２１０Ｂと屈曲部２１０Ｄ３との間の第１金属板２０１の長さＨ１よりも大きくなる（Ｈ２＞Ｈ１）。

【0103】

図１７は、図１６で示されたバスバー２１０の効果を説明するための概念図である。セル積層体１２がＳ方向に膨張／収縮すると、電池端子２１がＳ方向に変位する。それに伴い、非接合部２１０Ｃが変形し、電池端子２１に接続されるバスバー２１０の第１接続部２１０ＡもＳ方向に変位する。非接合部２１０Ｃの屈曲部２１０Ｄ３は、変位量ＤだけＳ方向に変位する。この時、図１７に示されるように、第２接続部２１０Ｂと非接合部２１０Ｃとの境界において、各金属板２００が折れ曲がり、応力が発生する。

【0104】

第２接続部２１０Ｂと非接合部２１０Ｃとの境界における各金属板２００の折れ角は、次の通りである。内側の第１金属板２０１の折れ角θ１は、ｔａｎ^－１（Ｄ／Ｈ１）で表される。一方、外側の第２金属板２０２の折れ角θ２は、ｔａｎ^－１（Ｄ／Ｈ２）で表される。上述の通り、長さＨ２は長さＨ１よりも大きいため（Ｈ２＞Ｈ１）、折れ角θ２は折れ角θ１よりも小さくなる（θ２＜θ１）。

【0105】

折れ角が同じである条件下では、板厚が大きくなるほど応力も大きくなる。比較的厚い第２金属板２０２の方の折れ角θ２を可能な限り小さくすることによって、バスバー２１０全体としての最大応力値を効果的に抑制することが可能となる。

【0106】

４－７．第７の例
図１８は、バスバー２１０の第７の例を示す概略図である。第７の例は、上述の第６の例の変形例である。上述の第６の例と重複する説明は適宜省略する。

【0107】

非接合部２１０Ｃにおける複数の金属板２００の離間幅Ｗについて考える。離間幅Ｗは、積層された複数の金属板２００のうち最外の２枚の金属板２００間の距離である。屈曲部２１０Ｄ１と屈曲部２１０Ｄ２との間における離間幅Ｗ２は、屈曲部２１０Ｄ１と第１接続部２１０Ａとの間における離間幅Ｗ１よりも大きい（Ｗ２＞Ｗ１）。また、屈曲部２１０Ｄ３と屈曲部２１０Ｄ２との間における離間幅Ｗ３は、屈曲部２１０Ｄ３と第２接続部２１０Ｂとの間における離間幅Ｗ４よりも大きい（Ｗ３＞Ｗ４）。離間幅Ｗ１と離間幅Ｗ４は同じであってもよい。離間幅Ｗ２と離間幅Ｗ３は同じであってもよい。

【0108】

屈曲部２１０Ｄ１と屈曲部２１０Ｄ３との間の区間では、離間幅Ｗ２、Ｗ３が比較的大きいため、金属板２００同士が接触しにくく、金属板２００がより自由に変形しやすい。また、離間幅Ｗ３が大きいため、長さＨ２と長さＨ１との間の差がより大きくなる。従って、第６の例で説明された最大応力値の抑制に関して、より高い効果が期待される。

【0109】

５．その他
上述の第１バスバー２１０の特徴は、第２バスバー２２０にも適用可能である。これにより、第２バスバー２２０に関しても、低抵抗、柔軟性、及び組み付け性を確保することが可能となる。

【符号の説明】

【0110】

１ 燃料電池ユニット
１０ 燃料電池スタック
１１ 燃料電池セル
１２ セル積層体
２１ 第１電池端子
２２ 第２電池端子
３０ スタックケース
１００ 電気機器部
１１０ 電気機器
１２１ 第１端子台
１２２ 第２端子台
１３０ ケース
２００ 金属板
２０１ 第１金属板
２０２ 第２金属板
２１０ 第１バスバー
２１０Ａ 第１接続部
２１０Ｂ 第２接続部
２１０Ｃ 非接合部
２１０Ｄ 屈曲部
２２０ 第２バスバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】