CN101443946B - 燃料电池堆、燃料电池系统及燃料电池系统的运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的燃料电池堆具有：配设于一对端部集电体(50，51)间的中间部上并分割阳极气体供给歧管(192I，392I)及阴极气体供给歧管(193I，393I)的中间集电体(52，53)，具有层叠于一对端部集电体(50，51)及中间集电体(52，53)的任一个间的1个以上的单电池(110，210，310)而构成的2个以上的亚电池堆(P，Q，R)，与任一个的亚电池堆(P，Q，R)的阳极气体供给歧管(192I，392I)连接的阳极气体供给口(172I，272I)，以及与任一个的亚电池堆(P，Q，R)的阴极气体供给歧管(193I，393I)连接的阴极气体供给口(173I，273I)。

Description

燃料电池堆、燃料电池系统及燃料电池系统的运行方法
技术领域
本发明涉及燃料电池堆、燃料电池系统及燃料电池系统的运行方法。 
背景技术
关于燃料电池，已根据电解质的种类而开发了多种燃料电池，而近年来，有广泛使用高分子电解质型燃料电池(以下，称为PEFC)的趋势。PEFC具有以下结构：具有MEA(Membrane-Electrode-Assembly：电解质膜-电极组件)，通过将MEA的两侧主面分别暴露于含氢的阳极气体及空气等含氧的阴极气体中，使阳极气体和阴极气体发生电化学反应，从而产生电和热。即，发生以下的电化学反应，阳极侧的氢被消耗，在阴极侧生成作为反应生成物的水。 
阳极：H2→2H++2e-(1) 
阴极：2H++(1/2)O2+2e-→H2O　　(2) 
但是，PEFC的每个电池反应的电动势和通常用途相比还不够。因此，一般PEFC由多个进行上述反应的单电池(cell)层叠而构成。这样的层叠构造的高分子电解质型燃料电池堆(以下，简称为电池堆)构成PEFC的主体。一般地，电池堆中层叠有10～200个单电池，它的两端经由集电体及绝缘板而被端板所夹，用螺栓螺母等紧固件来紧固两端间而被构成。 
而且，阳极气体供给歧管(manifold)、阳极气体排出歧管、阴极气体供给歧管及阴极气体排出歧管分别沿电池堆的层叠方向延伸地配设在电池堆的侧部。这些歧管上分别构成有与各单电池内连接的支路。连接阳极气体供给歧管及阳极气体排出歧管的支路构成单电池内的阳极气体流路。连接阴极气体供给歧管及阴极气体排出歧管的支路构成单电池内的阴极气体流路。 
而且，使用电池堆的燃料电池系统被构成为：具有阳极气体及阴 极气体的供给系统及排出系统，阳极气体供给歧管的任何一个的端部与阳极气体的供给系统相连接，阳极气体排出歧管的任何一个的端部与阳极气体的排出系统相连接。同样地，阴极气体供给歧管的任何一个的端部上连接了阴极气体的供给系统，阴极气体排出歧管的任何一个的端部上连接了阴极气体的排出系统。 
阳极气体供给系统一般具有供给以含有水分的氢为主体的阳极气体的结构。例如，由氢气瓶、加湿装置、减压阀和流量调节阀以及连接它们的管道构成。或是，构成为具有将石油、天然气等以烃为主体的原料重整为以氢为主体的气体的氢生成装置。 
由于氢主体的阳极气体为可燃性气体，阳极气体排出系统一般构成为具有燃烧装置。 
阴极气体供给系统一般具有供给空气等氧主体的阴极气体的结构。例如，由鼓风机和加湿装置以及连接它们的管道构成。 
根据这样的燃料电池系统的构成，阳极气体从阳极气体供给歧管的一端向电池堆内供给，从阳极气体供给歧管向各单电池分支而流通，各单电池中剩余的阳极气体在阳极气体排出歧管中集合，从阳极气体排出歧管的端部向电池堆的外部排出。同样地，阴极气体从阴极气体供给歧管的一端供给，从阴极气体供给歧管向各单电池分支而流通，各单电池中剩余的阴极气体在阴极气体排出歧管中集合，从阴极气体排出歧管的端部向电池堆的外部排出。 
但是，在包括发电开始及输出调整的燃料电池系统的机动性方面，还有改善的余地。即，发电开始时，需要将单电池内的MEA升温到催化剂反应温度。但是，电池堆内所有的单电池升温需要时间和能量。 
而且，根据负载要求进行发电输出或热输出的低输出运行时，为了维持向外部的供给能量效率，有必要减少阳极气体及阴极气体的供给量。但是，如果减少阳极气体及阴极气体的供给量，会有产生燃料电池系统的发电输出不稳定的现象、所谓的溢流现象的问题。 
另一方面，在专利文献1中，提出了将容量大小不同的多个燃料电池串联地安装并在启动时仅使小容量燃料电池发电的燃料电池系统，可以通过燃烧剩余阳极气体及阴极气体而有效地升温小容量燃料电池，可以缩短燃料电池系统的启动时间。
而且，在专利文献2中，提出了安装多个燃料电池并在低输出运行时停止一部分燃料电池的燃料电池系统，可以不显著地降低发电效率且在燃料电池中不发生腐蚀等而降低燃料电池系统的发电输出。 
而且，专利文献3的燃料电池系统的电池堆利用配置在电池堆的两端的集电体及配置在电池堆的层叠方向中间位置上的2个集电体，而被分割成阳极侧亚电池堆、中央亚电池堆及阴极侧亚电池堆。而且，专利文献3的燃料电池系统具备该电池堆、将配置在该电池堆的两端的集电体及中间位置的集电体连接于负载的集电体开关、集电体开关控制装置、电池堆温度测定装置而被构成。而且，专利文献3中提出了一种燃料电池系统的发电方法，使用集电体开关控制装置来控制集电体以使得中央亚电池堆在阳极侧亚电池堆及阴极侧亚电池堆开始发电前发电，并使用温度测定装置测定电池堆的温度，使用集电体开关控制装置来控制上述集电体以使得在通过电池堆温度测定装置测定到规定的温度以上的温度时通过阳极侧亚电池堆、阴极侧亚电池堆及中央亚电池堆来发电。由该发电方法，可以在冰点以下的温度下迅速且高效地发电。 
在专利文献4中公开了具有能够分别独立地向阳极供给阳极气体的多个亚电池堆的燃料电池系统。 
专利文献1：日本特开2004-39524号公报 
专利文献2：日本特开平6-60896号公报 
专利文献3：日本特开2006-24559号公报 
专利文献4：日本特开2006-147340号公报 
发明内容
但是，专利文献1及2的燃料电池系统由于需要多个燃料电池，燃料电池系统的结构变得复杂，且，燃料电池系统大型化了。在燃料电池系统的致密化及小型化、即紧凑化的方面还有改善的余地。 
而且，专利文献3的燃料电池系统既没有公开也没有提出阳极气体及阴极气体的供给及排出结构，因此可以理解为与现有的电池堆同样的结构。这样，即使是在只有中央亚电池堆发电的状态下，在阴极侧亚电池堆及阳极侧亚电池堆中也是，阳极气体及阴极气体从阳极气 体供给歧管及阴极气体供给歧管向阳极气体排出歧管及阴极气体排出歧管流通。由于在阴极侧亚电池堆及阳极侧亚电池堆中没有开始发电，所以阳极气体及阴极气体通过阴极侧亚电池堆及阳极侧亚电池堆而没有进入。也就是说，浪费了阳极气体及阴极气体，进行了阳极气体及阴极气体的必要量以上的供给，在发电开始时的燃料电池系统的经济性方面还有改善的余地。而且，由于阳极气体及阴极气体流通，阴极侧亚电池堆及阳极侧亚电池堆内的MEA的电位上升，所以MEA的性能也有可能会恶化。 
专利文献4中只不过公开了一种启动方法，将亚电池堆发电运行开始前的阳极气体及阴极气体供给开始时作为启动时，为了抑制该启动时的各单电池的产生电压，将亚电池堆相互地串联闭电路连接同时依次启动。也就是说，在通常运行时向所有的亚电池堆供给阳极气体及阴极气体(该文献[0022]段)，而没有公开或暗示在阳极气体及阴极气体一部分流通状态下的发电运行。而且，在该文献中只不过公开了在邻接的亚电池堆之间构成有亚电池堆间接连接线(该文献的图47～51)并且实际上并列多个亚电池堆而构成的燃料电池系统。 
这样，目前，在PEFC中，没有太多地进行用简便的结构实现阳极气体及阴极气体的部分流通的PEFC结构的开发。而且，在发电运行方面，没有公开或暗示对每个亚电池堆调整阳极气体及阴极气体的流通来调整发电输出的技术。 
本发明是为了解决如上所述的课题而做出的，目的在于提供燃料电池堆、燃料电池系统及燃料电池系统的运行方法，通过用简便的结构实现阳极气体及阴极气体的部分流通，从而可以抑制MEA的恶化，并且可以更加机动且经济地调整发电输出。 
为了解决上述课题，第1本发明的燃料电池堆，其特征在于，被构成为：在一对端部集电体之间层叠有2个以上的单电池，阳极气体供给歧管及阴极气体供给歧管在层叠方向上贯通所有的所述单电池的周缘部，所述燃料电池堆具有： 
1个以上的中间集电体，配设于所述一对端部集电体之间的所述层叠方向的中间部，并且分割所述阳极气体供给歧管及所述阴极气体供给歧管；
2个以上的亚电池堆，具有在所述一对端部集电体及所述中间集电体的任一个之间层叠的1个以上的所述单电池而构成； 
阳极气体导入通路，在所述层叠方向上贯通任何一个所述端部集电体与所述中间集电体之间的端部亚电池堆的周缘部，与所述阳极气体供给口和所述端部亚电池堆以外的所述亚电池堆的所述阳极气体供给歧管相连接； 
阴极气体导入通路，在所述层叠方向上贯通任何一个所述端部集电体与所述中间集电体之间的端部亚电池堆的周缘部，与所述阴极气体供给口和所述端部亚电池堆以外的所述亚电池堆的所述阴极气体供给歧管相连接； 
1个以上的阳极气体供给口，在所述层叠方向上贯通所述燃料电池堆的两端部的至少任一个，与所述阳极气体供给歧管和所述阳极气体导入通路中的至少任一个相连接；以及 
1个以上的阴极气体供给口，在所述层叠方向上贯通所述燃料电池堆的两端部的至少任一个，与所述阴极气体供给歧管和所述阴极气体导入通路中的至少任一个相连接。 
这样构成时，由于可以利用中间集电体隔断阳极气体及阴极气体的流通，所以可以利用所谓的内部歧管型燃料电池堆的结构而使阳极气体及阴极气体只在所希望的亚电池堆中流通。即，本发明的燃料电池堆可以抑制MEA的恶化，同时，可以更加机动且经济地调整发电输出。 
第2本发明的燃料电池堆可以是：所述亚电池堆的各个所述单电池的个数相互不同。 
这样构成时，可以用更加少的亚电池堆个数构成更加多的发电输出等级。即，可以抑制MEA的恶化，同时，可以更加机动且经济地调整发电输出。 
第3本发明的燃料电池堆可以具有：传热介质供给歧管，在所述层叠方向上贯通所有的所述单电池的周缘部而被构成，且被所述中间集电体分割； 
传热介质导入通路，在所述层叠方向上贯通任何一个所述端部集电体与所述中间集电体之间的端部亚电池堆的周缘部，与所述传热介质供给口和所述端部亚电池堆以外的所述亚电池堆的所述传热介质供给歧管相连接；以及 
1个以上的传热介质供给口，在所述层叠方向上贯通所述燃料电池堆的两端部的至少任一个，与所述传热介质供给歧管和所述传热介质导入通路中的至少任一个相连接。 
这样构成时，由于可以通过中间集电体隔断传热介质的流通，所以可以利用所谓的内部歧管型燃料电池堆的结构而使传热介质只在所希望的亚电池堆中流通。即，可以降低燃料电池系统的能量损失。 
第4本发明的燃料电池堆可以是：具有3个以上的所述单电池及一对所述中间集电体，在所述中间集电体之间构成有中央部亚电池堆，在所述端部集电体和所述中间集电体之间构成有一对端部亚电池堆， 
所述阳极气体导入通路与所述中央部亚电池堆的所述阳极气体供给歧管相连接； 
所述阴极气体导入通路与所述中央部亚电池堆的所述阴极气体供给歧管相连接； 
所述传热介质导入通路与所述中央部亚电池堆的所述传热介质供给歧管相连接， 
3个所述阳极气体供给口分别与所述阳极气体导入通路及一对所述端部亚电池堆的所述阳极气体供给歧管相连接， 
3个所述阴极气体供给口分别与所述阴极气体导入通路及一对所述端部亚电池堆的所述阴极气体供给歧管相连接， 
3个所述传热介质供给口分别与所述传热介质导入通路及一对所述端部亚电池堆的所述传热介质供给歧管相连接。 
这样构成时，由于可以在各亚电池堆中分别独立地流通阳极气体、阴极气体及传热介质，所以可以更加机动且经济地调整燃料电池堆的发电输出。 
第5本发明的燃料电池堆可以是：具有3个以上的所述单电池及一对所述中间集电体，在所述中间集电体之间构成有中央部亚电池堆，在所述端部集电体和所述中间集电体之间构成有一对端部亚电池堆，所述燃料电池堆具有： 
阳极气体供给开闭部，连通及隔断所述中央部亚电池堆的所述阳极气体供给歧管和所述端部亚电池堆的所述阳极气体供给歧管，并且配设于所述中间集电体上； 
阴极气体供给开闭部，连通及隔断所述中央部亚电池堆的所述阴极气体供给歧管和所述端部亚电池堆的所述阴极气体供给歧管，并且配设于所述中间集电体上；以及 
传热介质供给开闭部，连通及隔断所述中央部亚电池堆的所述传热介质供给歧管和所述端部亚电池堆的所述传热介质供给歧管，并且配设于所述中间集电体上， 
所述阳极气体导入通路连接所述中央部亚电池堆的所述阳极气体供给歧管和所述阳极气体供给口， 
所述阴极气体导入通路连接所述中央部亚电池堆的所述阴极气体 供给歧管和所述阴极气体供给口， 
所述传热介质导入通路连接所述中央部亚电池堆的所述传热介质供给歧管和所述传热介质供给口。 
这样构成时，由于阳极气体供给口、阴极气体供给口及传热介质供给口可以分别为单个，所以可以将本发明的燃料电池堆与现有的燃料电池系统的阳极气体供给系统、阴极气体供给系统及传热介质供给系统相连接。即，本发明的燃料电池堆可以置换现有的燃料电池堆而使用，并且，可以在燃料电池堆中切换阳极气体及阴极气体的供给，所以可以缓和燃料电池堆的设置要件。 
第6本发明的燃料电池系统，其特征在于，具有： 
第1本发明的燃料电池堆， 
与所述阳极气体供给口相连接的阳极气体供给系统， 
与所述阴极气体供给口相连接的阴极气体供给系统，以及 
控制装置， 
所述控制装置选定任何1个以上的所述亚电池堆，并且，控制所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个来只向所述选定的所述亚电池堆供给阳极气体及阴极气体而进行发电运行。 
这样构成时，可以使用第1本发明的燃料电池堆，从而抑制MEA的恶化，同时，更加机动且经济地调整发电输出。 
第7本发明的燃料电池系统可以是：在所述燃料电池系统发电运行过程中，所述控制装置基于外部电力负载的大小，以使发电输出最接近所述电力负载的方式选定任何1个以上的所述亚电池堆，并且，控制所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个来切换所述阳极气体及所述阴极气体的供给。 
这样构成时，由于可以将燃料电池系统的发电输出调整为适合于外部电力负载的发电输出，所以可以抑制MEA的恶化，同时，可以更加机动且经济地调整发电输出。 
第8本发明的燃料电池系统可以是：所述燃料电池堆具有3个以上的所述单电池及一对所述中间集电体，在所述中间集电体之间构成有中央部亚电池堆，在所述端部集电体和所述中间集电体之间构成有一对端部亚电池堆， 
在发电开始指令后并且在向所述一对的所述端部亚电池堆供给所述阳极气体及所述阴极气体之前，所述控制装置控制所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个来只向所述中央部亚电池堆供给阳极气体及阴极气体从而进行中央部发电。
这样构成时，由于使燃料电池堆的中央部中的发电运行比端部优先地开始，所以可以将中央部的发热用于两侧的端部亚电池堆的预热。即，可以提高直到到达燃料电池系统整体发电的能量效率。 
第9本发明的燃料电池系统可以是：所述燃料电池堆具有：传热介质供给歧管，在所述层叠方向上贯通所有的所述单电池的周缘部而构成，且被所述中间集电体分割； 
传热介质导入通路，在所述层叠方向上贯通任何一个所述端部集电体与所述中间集电体之间的端部亚电池堆的周缘部，与所述传热介质供给口和所述端部亚电池堆以外的所述亚电池堆的所述传热介质供给歧管相连接；以及 
1个以上的传热介质供给口，在所述层叠方向上贯通所述燃料电池堆的两端部的至少任一个，与所述传热介质供给歧管和所述传热介质导入通路中的至少任一个相连接； 
所述燃料电池系统具有与所述传热介质供给口连接的传热介质供给系统， 
在发电开始指令后，所述控制装置控制所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统、所述传热介质供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个，从而 
只向所述中央部亚电池堆供给所述传热介质，进行中央部预热， 
在所述中央部预热时，进行取得从所述燃料电池堆排出的传热介质的排出温度并与第1判定温度进行比较的第1判定， 
基于所述第1判定，只向所述中央部亚电池堆供给所述阳极气体及所述阴极气体来进行中央部发电， 
在所述中央部发电过程中，向整个所述燃料电池堆供给所述传热介质，进行整体预热， 
在所述整体预热时，进行取得从所述燃料电池堆排出的传热介质的排出温度并与第2判定温度进行比较的第2判定， 
基于所述第2判定，向所述中央部亚电池堆及一对所述端部亚电池堆供给所述阳极气体及所述阴极气体来进行整体发电。 
这样构成时，由于只预热中央部亚电池堆，所以可以使中央部亚电池堆更加早地开始发电，并且，可以在使中央部亚电池堆继续发电的同时进行端部亚电池堆的预热，所以，可以平稳地向整体发电过渡。 
第10本发明的燃料电池系统可以是：所述第1判定温度及所述第2判定温度都是向所述燃料电池堆供给的传热介质的供给温度。 
这样构成时，可以更加准确地进行预热。 
第11本发明的燃料电池系统的运行方法是：所述燃料电池系统具有：第1本发明的燃料电池堆， 
与所述阳极气体供给口连接的阳极气体供给系统，以及 
与所述阴极气体供给口连接的阴极气体供给系统， 
所述燃料电池系统的运行方法是：选定任何1个以上的所述亚电池堆，并且，通过所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个来只向所述选定的所述亚电池堆供给所述阳极气体及所述阴极气体，从而进行发电运行。 
这样构成时，可以利用第1本发明的燃料电池堆，抑制MEA的恶化，同时，更加机动且经济地调整发电输出。 
第12本发明的燃料电池系统的运行方法可以是：在所述燃料电池系统的发电运行过程中，基于外部电力负载的大小，以使发电输出最接近所述电力负载的方式选定任何1个以上的所述亚电池堆，并且，通过所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个来切换所述阳极气体及所述阴极气体的供给。 
这样构成时，由于可以将燃料电池系统的发电输出调整为适合于外部电力负载的发电输出，所以可以抑制MEA的恶化，同时，可以更加机动且经济地调整发电输出。 
第13本发明的燃料电池系统的运行方法可以是：所述燃料电池堆具有3个以上的所述单电池及一对所述中间集电体，在所述中间集电体之间构成有中央部亚电池堆，在所述端部集电体和所述中间集电体之间构成有一对端部亚电池堆， 
在发电开始指令后且在向所述一对的所述端部亚电池堆供给所述阳极气体及所述阴极气体之前，通过所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个来只向所述中央部亚电池堆供给所述阳极气体及所述阴极气体从而进行中央部发电。 
这样构成时，由于使燃料电池堆的中央部中的发电运行比端部优先地开始，所以可以将中央部的发热用于两侧的端部亚电池堆的预热。即，可以提高直到到达燃料电池系统整体发电的能量效率。 
第14本发明的燃料电池堆是：该燃料电池堆被构成为：在一对端部集电体之间层叠有2个以上的单电池，且阳极气体供给歧管及阴极气体供给歧管在层叠方向上贯通所有的所述单电池的周缘部； 
所述燃料电池堆具有： 
中间集电体，配设于所述一对端部集电体之间的所述层叠方向的 中间部，并且分割所述阳极气体供给歧管及所述阴极气体供给歧管； 
2个亚电池堆，具有在所述一对端部集电体及所述中间集电体之间层叠的1个以上的所述单电池而构成； 
2个阳极气体供给口，在所述层叠方向上分别贯通所述燃料电池堆的两端部，且分别与所述亚电池堆的所述阳极气体供给歧管相连接；以及 
2个阴极气体供给口，在所述层叠方向上分别贯通所述燃料电池堆的两端部，且分别与所述亚电池堆的所述阴极气体供给歧管相连接。 
这样构成时，由于可以通过中间集电体隔断阳极气体及阴极气体的流通，所以可以利用所谓的内部歧管型燃料电池堆的结构而使阳极气体及阴极气体只在希望的亚电池堆中流通。即，本发明的燃料电池堆可以抑制MEA的恶化，同时，可以更加机动且经济地调整发电输出。 
如以上所述，本发明的燃料电池堆、燃料电池系统及燃料电池系统的运行方法起到可以在抑制MEA的恶化的同时更加机动且经济地调整发电输出的效果。 
附图说明
图1为表示本发明第一实施方式的燃料电池堆的层叠结构的三视图。 
图2为大致地表示图1的电池堆的一个端部结构的部分分解立体图。 
图3为大致地表示图1的第一亚电池堆中层叠的第一单电池的结构的部分分解立体图。 
图4为表示图3的单电池结构的主要部分的剖面图。 
图5为表示图3的第一亚电池堆的第一单电池之间的层叠部的分解立体图。 
图6为表示图1的第二亚电池堆中层叠的第二单电池的层叠结构的部分分解立体图。 
图7为表示图6的第二亚电池堆的第二单电池之间的层叠部的分解立体图。 
图8为表示图1的第三亚电池堆中层叠的第三单电池的层叠结构的部分分解立体图。 
图9为表示图8的第三亚电池堆的第三单电池之间的层叠部的分解立体图。 
图10为大致地表示图1的第一中间集电体的结构的立体图。 
图11为大致地表示图1的第二中间集电体的结构的立体图。 
图12为大致地表示使用图1的电池堆的燃料电池系统的结构的图。 
图13为以图12的燃料电池系统的运行动作为示例表示的流程图。 
图14为以图12的燃料电池系统的从整体发电运行到中央部发电运行的运行切换动作为示例表示的流程图。 
图15为表示本发明第二实施方式中的中央部发电开始前的预热结束的判断例的流程图。 
图16为表示本发明第三实施方式中整体发电开始前的预热结束的判断例的流程图。 
图17为表示本发明的第四实施方式中的燃料电池堆的层叠结构的三视图。 
图18为表示本发明的第五实施方式中的燃料电池堆的层叠结构的三视图。 
图19为大致地表示图18的阳极隔板及阴极隔板的内面的平面图。 
图20为大致地表示使用图18的电池堆的燃料电池系统的结构的图。 
图21为大致地表示图20的燃料电池系统的输出变动模式的输出图。 
图22为表示本发明的第六实施方式的燃料电池堆的层叠结构的三视图。 
图23为表示本发明的第七实施方式的燃料电池堆的层叠结构的三视图。 
符号的说明 
1高分子电解质膜 
2A阳极侧催化剂层 
2C阴极侧催化剂层 
4A阳极侧气体扩散层 
4C阴极侧气体扩散层
5膜-电极组件(MEA) 
12E、22E、32E阳极气体排出歧管孔 
13E、23E、33E阴极气体排出歧管孔 
14E、24E、34E传热介质排出歧管孔 
15螺栓孔 
16第一密封垫 
17第一MEA部件 
19A第一阳极隔板 
19C第一阴极隔板 
21阳极气体流路沟槽 
21A阳极气体到达部 
21B阳极气体入口部 
31阴极气体流路沟槽 
31A阴极气体到达部 
31B阴极气体入口部 
26、36传热介质流路沟槽 
27第二MEA部件 
28第二密封垫 
29A第二阳极隔板 
29C第二阴极隔板 
37第三MEA部件 
38第三密封垫 
39A第三阳极隔板 
39C第三阴极隔板 
42E阳极气体排出系统 
43E阴极气体排出系统 
44E传热介质排出系统 
42I阳极气体供给系统 
43I阴极气体供给系统 
44I传热介质供给系统 
42V、43V、44V切换装置
144第一温度检测装置 
244第二温度检测装置 
344第三温度检测装置 
444第四温度检测装置 
50、51端部集电体 
52、552、652第一中间集电体 
53、553、653第二中间集电体 
52E、53E、54E、62E、63E、64E、152I、153I、154I、162I、163I、164I、212I、213I、214I、222I、223I、224I、232I、233I、234I、252I、253I、254I、262I、263I、264I、352I、353I、354I、362I、363I、364I、522I、523I、524I、532I、5333I、534I贯通孔 
56轴承部 
57阀芯 
58阀杆 
59端子 
60、61绝缘板 
70、71端板 
72E阳极气体排出口 
73E阴极气体排出口 
74E传热介质排出口 
172I第一阳极气体供给口 
173I第一阴极气体供给口 
174I第一传热介质供给口 
272I第二阳极气体供给口 
273I第二阴极气体供给口 
274I第二传热介质供给口 
372I第三阳极气体供给口 
373I第三阴极气体供给口 
374I第三传热介质供给口 
82紧固件 
82B螺栓
82W垫圈 
82N螺母 
83喷嘴 
92E阳极气体排出歧管 
93E阴极气体排出歧管 
94E传热介质排出歧管 
112I、122I、132I第一阳极气体供给歧管孔 
113I、123I、133I第一阴极气体供给歧管孔 
114I、124I、134I第一传热介质供给歧管孔 
182I阳极气体供给开闭部 
192I第一阳极气体供给歧管 
183I阴极气体供给开闭部 
193I第一阴极气体供给歧管 
184I传热介质供给开闭部 
194I第一传热介质供给歧管 
282I阳极气体导入开闭部 
283I阴极气体导入开闭部 
284I传热介质导入开闭部 
292I阳极气体导入通路(第一阳极气体导入通路) 
293I阴极气体导入通路(第一阴极气体导入通路) 
294I传热介质导入通路(第一传热介质导入通路) 
312I、322I、332I第二阳极气体供给歧管孔 
313I、323I、333I第二阴极气体供给歧管孔 
314I、324I、334I第二传热介质供给歧管孔 
392I第二阳极气体供给歧管 
393I第二阴极气体供给歧管 
394I第二传热介质供给歧管 
492I第二阳极气体导入通路 
493I第二阴极气体导入通路 
494I第二传热介质导入通路 
412I、422I、432I第三阳极气体供给歧管孔
413I、423I、433I第三阴极气体供给歧管孔 
414I、424I、434I第三传热介质供给歧管孔 
592I第三阳极气体供给歧管 
593I第三阴极气体供给歧管 
594I第三传热介质供给歧管 
100、500、600电池堆 
110第一单电池 
210第二单电池 
310第三单电池 
200控制装置 
501V、502V、503V、504V、505V、506V、507V、508V、509V阀 
A阳极气体 
C阴极气体 
W传热介质 
D发电输出 
P第一亚电池堆 
Q第二亚电池堆 
R第三亚电池堆 
S1～S7、S31、S61、S101、S102步骤 
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。 
(第一实施方式) 
以下，参照附图对用于实施本发明的最佳方式进行说明。 
图1为表示本发明第一实施方式的燃料电池堆的层叠结构的三视图。 
在此，燃料电池堆(以下，简称为电池堆)100用于家用热电联供系统、摩托车、电动汽车、混合动力电动汽车、家电产品、便携式计算机装置、手机、便携式音响设备、便携式信息终端等便携式电气装置中所示例那样的燃料电池系统。 
如图1所示，电池堆100构成将夹层状的第一单电池(单电池) 110、第二单电池210及第三单电池310层叠在一对端板70、71、绝缘板60、61及端部集电体50、51之间的长方体形状。而且，电池堆100通过紧固件82来紧固。这里，第一单电池110构成为第一阳极隔板19A及第一阴极隔板19C夹着第一MEA部件17。同样地，第二单电池210构成为第二阳极隔板29A及第二阴极隔板29C夹着第二MEA部件27。同样地，第三单电池310构成为第三阳极隔板39A及第三阴极隔板39C夹着第三MEA部件37。 
电池堆100具有配设在单电池110、210、310的层叠方向的中间部且分割阳极气体供给歧管及阴极气体供给歧管的第一中间集电体52和第二中间集电体53。而且，在端部集电体51和第一中间集电体52之间构成有第一亚电池堆P(端部亚电池堆)、在第一中间集电体52和第二中间集电体53之间构成有第二亚电池堆Q(中央部亚电池堆)、在第二中间集电体53和端部集电体50之间构成有第三亚电池堆R(端部亚电池堆)。第一亚电池堆P中层叠有第一单电池110，第二亚电池堆Q中层叠有第二单电池210，第三亚电池堆R中层叠有第三单电池310。第一到第三亚电池堆各自的单电池层叠数可以不同。即，第二亚电池堆Q中的第二单电池210的层叠数可以以适应电池堆100的低输出运行的实际情况的方式进行加减来调整。而且，第一亚电池堆P及第三亚电池堆R中的单电池110、310的合计层叠数可以以适应电池堆100的整体输出的方式进行加减来调整。而且，第一亚电池堆P及第三亚电池堆R中的单电池110、310的各自的层叠数可以根据发电刚开始或发电运行中电池堆100的层叠方向的温度偏差的实际情况，以减小温度偏差的方式进行加减来调整。例如，可以构成为：第一亚电池堆P中第一单电池110的层叠数为20个，第二亚电池堆Q中第二单电池210的层叠数为10个，第三亚电池堆R中第三单电池310的层叠数为20个。 
电池堆100为所谓的内部歧管型电池堆，以在层叠方向上贯通单电池的周缘部的方式形成有：阳极气体供给歧管192I、392I，阴极气体供给歧管193I、393I，传热介质供给歧管194I、394I，阳极气体排出歧管92E，阴极气体排出歧管93E，及传热介质排出歧管94E。 
阳极气体供给歧管被第一中间集电体52及第二中间集电体53分 割为第一亚电池堆P及第三亚电池堆R的第一阳极气体供给歧管192I以及第二亚电池堆Q的第二阳极气体供给歧管392I。而且，构成为：通过第一及第二中间集电体52、53的阳极气体供给开闭部182I的开闭，而使它们连通及隔断。第二阳极气体供给歧管392I被形成为能够连通第一阳极气体供给歧管192I及后述的阳极气体导入通路292I两者。这里，第二阳极气体供给歧管392I的第一中间集电体52侧的端面，以使第一中间集电体52夹在中间的方式，与第一亚电池堆P的第一阳极气体供给歧管192I的第一中间集电体52侧的端面及阳极气体导入通路292I的第一中间集电体52侧的端面相对而形成。而且，第二阳极气体供给歧管392I的第二中间集电体53侧的端面，以使第二中间集电体53夹在中间的方式，与第三亚电池堆R的第一阳极气体供给歧管192I的第二中间集电体53侧的端面相对而形成。 
阴极气体供给歧管被第一中间集电体52及第二中间集电体53分割为第一亚电池堆P及第三亚电池堆R的第一阴极气体供给歧管193I和第二亚电池堆Q的第二阴极气体供给歧管393I。而且，被构成为：通过第一及第二中间集电体52、53的阴极气体供给开闭部183I的开闭，使它们连通及隔断。第二阴极气体供给歧管393I被形成为能够连通第一阴极气体供给歧管193I及后述的阴极气体导入通路293I两者。这里，第二阴极气体供给歧管393I的第一中间集电体52侧的端面，以使第一中间集电体52夹在中间的方式，与第一亚电池堆P的第一阴极气体供给歧管193I的第一中间集电体52侧的端面及阴极气体导入通路293I的第一中间集电体52侧的端面相对而形成。而且，第二阴极气体供给歧管393I的第二中间集电体53侧的端面，以使第二中间集电体53夹在中间的方式，与第三亚电池堆R的第一阴极气体供给歧管193I的第二中间集电体53侧的端面相对而形成。 
传热介质供给歧管被第一中间集电体52及第二中间集电体53分割为第一亚电池堆P及第三亚电池堆R的第一传热介质供给歧管194I和第二亚电池堆Q的第二传热介质供给歧管394I。而且，被构成为：通过第一及第二中间集电体52、53的传热介质供给开闭部184I的开闭，来使它们连通及隔断。第二传热介质供给歧管394I被形成为能够连通第一传热介质供给歧管194I及后述的传热介质导入通路294I两者。这 里，第二传热介质供给歧管394I的第一中间集电体52侧的端面，以使第一中间集电体52夹在中间的方式，与第一亚电池堆P的第一传热介质供给歧管194I的第一中间集电体52侧的端面及传热介质导入通路294I的第一中间集电体52侧的端面相对而形成。而且，第二传热介质供给歧管394I的第二中间集电体53侧的端面，以使第二中间集电体53夹在中间的方式，与第三亚电池堆R的第一传热介质供给歧管194I的第二中间集电体53侧的端面相对而形成。 
第一亚电池堆P中，阳极气体导入通路292I在层叠方向上贯通第一亚电池堆P的周缘部并与第二阳极气体供给歧管392I相连接而形成。这里，第一中间集电体52的贯通孔252I中配设有阳极气体导入开闭部282I，被构成为通过该开闭部282I的开闭而使两者连通及隔断。 
第一亚电池堆P中，阴极气体导入通路293I在层叠方向上贯通第一亚电池堆P的周缘部并与第二阴极气体供给歧管393I相连接而形成。这里，第一中间集电体52的贯通孔253I中配设有阴极气体导入开闭部283I，被构成为通过该开闭部283I的开闭而使两者连通及隔断。 
第一亚电池堆P中，传热介质导入通路294I在层叠方向上贯通第一亚电池堆P的周缘部并与第二传热介质供给歧管394I相连接而形成。这里，在第一中间集电体52的贯通孔254I中配设有传热介质导入开闭部284I，被构成为通过该开闭部284I的开闭而使两者连通及隔断。 
在电池堆100的一个端板71上形成有6个供给口。即，形成有：与第一亚电池堆P的第一阳极气体供给歧管192I连接的第一阳极气体供给口172I，在第一亚电池堆P的阳极气体导入通路292I的贯通部上构成的第二阳极气体供给口272I，与第一亚电池堆P的第一阴极气体供给歧管193I连接的第一阴极气体供给口173I，在第一亚电池堆P的阴极气体导入通路293I的贯通部上构成的第二阴极气体供给口273I，与第一亚电池堆P的第一传热介质供给歧管194I连接的第一传热介质供给口174I，以及在第一亚电池堆P的传热介质导入通路294I的贯通部上构成的第二传热介质供给口274I。 
在第一阳极气体供给歧管192I、第一阴极气体供给歧管193I及第一传热介质供给歧管194I上分别构成有供给口172I、173I、1734。由这样的构成，没有必要经过阳极气体导入通路292I、阴极气体导入通 路293I及传热介质导入通路294I而向第一亚电池堆P及第三亚电池堆R供给阳极气体、阴极气体及传热介质。因此，可以将阳极气体导入通路292I、阴极气体导入通路293I及传热介质导入通路294I的流路截面积缩小到能够通过第二亚电池堆Q的发电所需要的流量的大小。也就是说，可以使电池堆100的结构更加紧凑。 
在电池堆100的另一个端板70上形成有3个供给口。即，形成有：与第三亚电池堆R的阳极气体排出歧管92E连接的阳极气体排出口72E，与第三亚电池堆R的阴极气体排出歧管93E连接的阴极气体排出口73E，及与第三亚电池堆R的传热介质排出歧管94E连接的传热介质排出口74E。由这样的构成，可以向外部排出电池堆100内的阳极气体、阴极气体及传热介质。 
接着，对电池堆100的电池堆端部的结构进行说明。 
图2为大致地表示图1的电池堆的一个端部结构的部分分解立体图。 
紧固件82由螺栓82B、垫圈82W及螺母52N构成。螺栓孔15在层叠方向上贯通端部集电体50、51、中间集电体52、53、绝缘板60、61、端板70、71及第一到第三单电池110、210、310，分别在矩形平面的4个角上形成。螺栓82B插入到螺栓孔15中，贯通电池堆100的两端间。在螺栓82B的两端装有垫圈82W及螺母82N。 
而且，紧固件80也可以在垫圈和端板之间夹有弹性体来构成。而且，也可以构成为：延伸端板70、71的缘部而使螺栓82B不贯通电池堆100地平行于电池堆100的侧方。 
绝缘板60、61及端板70、71由电绝缘性材料形成。端部集电体50、51由示例为铜金属这样的导电性材料形成，分别形成有端子59。 
阳极气体排出口72E、阴极气体排出口73E及传热介质排出口74E由能够与外部的配管连接的部件构成。这里，如图所示，由贯通孔和安装于其上的喷嘴构成。也可以替代喷嘴而由示例为阀、盖形螺母的公知的机构来形成。在另一个端板71上，也同样构成有第一及第二阳极气体供给口172I、272I、第一及第二阴极气体供给口173I、273I及第一及第二传热介质供给口174I、274I(参照图1)。 
在一个绝缘板60上在层叠方向上贯通而形成有与各排出口72E、 73E、74E分别连接的贯通孔62E、63E、64E。在另一个绝缘板61上形成有与各供给口172I、173I、174I、272I、273I、274I分别连接的贯通孔162I、163I、164I、262I、263I、264I(参照图1)。 
在一个端部集电体50上，在层叠方向上贯通而形成有：连接绝缘板60的贯通孔62E和阳极气体排出歧管92E的贯通孔52E，连接贯通孔63E和阴极气体排出歧管93E的贯通孔53E，及连接贯通孔64E和传热介质排出歧管94E的贯通孔54E。在另一个端部集电体51上也形成有分别连接各供给口172I、173I、174I、272I、273I、274I和各供给歧管192I、193I、194I及各导入通路292I、293I、294I的贯通孔152I、153I、154I、252I、253I、254I(参照图1)。 
因此，由于不在集电体51上形成与第一亚电池堆P的阳极气体排出歧管92E、阴极气体排出歧管93E及传热介质排出歧管94E连接的贯通孔，所以，由集电体51构成这些排出歧管的终止端。同样地，由于在集电体50上不形成与第三亚电池堆R的第一阳极气体供给歧管192I、第一阴极气体供给歧管193I、第一传热介质供给歧管194I连接的贯通孔，所以，由集电体50构成这些供给歧管的终止端。 
而且，图2中，在第三亚电池堆R的最端部的第三单电池310的第三阴极隔板39C的外表面上没有形成传热介质流路沟槽36。而且，虽未图示，但位于第一亚电池堆的最端部的第一阳极隔板的外表面上也没有形成传热介质流路沟槽。 
接着，对第一亚电池堆P中第一单电池110的结构进行说明。 
图3为大致地表示图1的第一亚电池堆中层叠的第一单电池的结构的部分分解立体图。 
如图3所示，第一单电池110通过由一对平板状的第一阳极隔板19A及第一阴极隔板19C(将两者统称为隔板)夹住第一MEA部件17而构成。 
在第一阳极隔板19A的周缘部上，在层叠方向上贯通地形成有第一阳极气体供给歧管孔122I、第一阴极气体供给歧管孔123I、第一传热介质供给歧管孔124I、阳极气体排出歧管孔22E、阴极气体排出歧管孔23E、传热介质排出歧管孔24E及贯通孔222I、223I、224I。 
在第一阴极隔板19C的周缘部上，在层叠方向上贯通地形成有第 一阳极气体供给歧管孔132I、第一阴极气体供给歧管孔133I、第一传热介质供给歧管孔134I、阳极气体排出歧管孔32E、阴极气体排出歧管孔33E、传热介质排出歧管孔34E及贯通孔232I、233I、234I。 
在第一MEA部件17的周缘部上，在层叠方向上贯通地形成有第一阳极气体供给歧管孔112I、第一阴极气体供给歧管孔113I、第一传热介质供给歧管孔114I、阳极气体排出歧管孔12E、阴极气体排出歧管孔13E、传热介质排出歧管孔14E及贯通孔212I、213I、214I。 
在第一亚电池堆P中，第一阳极气体供给歧管孔112I、122I、132I相连通而形成第一阳极气体供给歧管192I。 
在第一亚电池堆P中，第一阴极气体供给歧管孔113I、123I、133I相连通而形成第一阴极气体供给歧管193I。 
在第一亚电池堆P中，第一传热介质供给歧管孔114I、124I、134I相连通而形成第一传热介质供给歧管194I。 
在第一亚电池堆P中，贯通孔212I、222I、232I相连通而形成阳极气体导入通路292I。 
在第一亚电池堆P中，贯通孔213I、223I、233I相连通而形成阴极气体导入通路293I。 
在第一亚电池堆P中，贯通孔214I、224I、234I相连通而形成传热介质导入通路294I。 
在第一亚电池堆P中，阳极气体排出歧管孔12E、22E、32E相连通而形成阳极气体排出歧管92E。 
在第一亚电池堆P中，阴极气体排出歧管孔13E、23E、33E相连通而形成阴极气体排出歧管93E。 
在第一亚电池堆P中，传热介质排出歧管孔14E、24E、34E相连通而形成传热介质排出歧管94E。 
在此，第一阳极气体供给歧管192I与阳极气体导入通路292I平行且接近地形成。由此，可以容易地使它们和后述的第二亚电池堆Q的第二阳极气体供给歧管392I连通。 
第一阴极气体供给歧管193I和阴极气体导入通路293I平行且接近地形成。由此，可以容易地将它们和后述的第二亚电池堆Q的第二阴极气体供给歧管393I连通。
第一传热介质供给歧管194I和传热介质导入通路294I平行且接近地形成。由此，可以容易地将它们和后述的第二亚电池堆Q的第二传热介质供给歧管394I连通。 
而且，在第一阳极隔板19A的内面上，以连接第一阳极气体供给歧管孔122I和阳极气体排出歧管孔22E之间的方式形成有阳极气体流路沟槽(阳极气体流路)21。在第一单电池110的组装状态下，阳极气体流路沟槽21在与MEA5相接触的区域内形成为蛇形(serpentine)状。在第一阴极隔板19C的内面上，以连接第一阴极气体供给歧管孔133I和阴极气体排出歧管孔33E之间的方式形成有阴极气体流路沟槽(阴极气体流路)31。在第一单电池110的组装状态下，阴极气体流路沟槽31在与MEA5相接触的区域内形成为蛇形状。由这样的结构，在第一单电池110的组装状态下，第一阳极气体供给歧管192I的阳极气体向第一单电池110内供给，第一阴极气体供给歧管193I的阴极气体向第一单电池110内供给。 
在此，对第一到第三单电池内共同的反应部的结构进行说明。图4为表示图3的单电池结构的主要部分的剖面图。图4中，示例了第一单电池110，但第二单电池210及第三单电池310也是同样的结构。 
第一MEA部件17通过由一对第一密封垫(框体)16夹住沿着MEA5的周缘部延伸的高分子电解质膜而构成。因此，MEA5在第一密封垫16的中央开口部(框内)的两面上露出。而且，第一密封垫16的材质为具有抗环境性的弹性物质，作为示例，优选氟类橡胶。 
MEA5被构成为具有高分子电解质膜1和在它的两个面上层叠构成的一对电极。具体而言，MEA5被构成为具有：由被认为有选择性透过氢离子的离子交换膜形成的高分子电解质膜1，和在高分子电解质膜1的周缘部的内侧的部分的两个面上形成的一对电极层。阳极侧的电极层被构成为具备：在高分子电解质膜1的一个面上配设的阳极侧催化剂层2A，和在阳极侧催化剂层2A的外表面上配设的阳极侧气体扩散层4A。阴极侧的电极层被构成为具备：在高分子电解质膜1的另一个面上配设的阴极侧催化剂层2C，和在阴极侧催化剂层2C的外表面上配设的阴极侧气体扩散层4C。在此，催化剂层2A、2C以担载有铂族金属催化剂的碳粉末为主要成分。气体扩散层4A、4C具有兼具 透气性和电子传导性的多孔结构。 
高分子电解质膜1优选由全氟磺酸形成的膜。例如，示例杜邦公司制的Nafion(注册商标)膜。而且，一般而言，MEA5通过依次涂布、转印、热压等方法在高分子电解质膜上形成催化剂层2A、2C及气体扩散层4A、4C而制造。或是，也可以利用这样制造得到的MEA5的市售品。 
第一阳极隔板19A及第一阴极隔板19C(以下，将两者统称为隔板)由导电性材料构成。例如，由石墨板、浸渍了酚醛树脂的石墨板、金属板形成。因此，MEA5中产生的电能导通了气体扩散层4A、4C及隔板19A、19C，因而可以向外部取出。 
由于MEA部件17分别与第一阳极隔板19A及第一阴极隔板19C的内面相接触，所以MEA部件17成为阳极气体流路沟槽21及阴极气体流路沟槽31的沟槽盖。进而，MEA5的阳极侧气体扩散层4A与第一阳极隔板19A的内面的中央部相接触。即，第一阳极隔板19A的阳极气体流路沟槽21与阳极侧气体扩散层4A相接触。由此，阳极气体流路沟槽21内流通的阳极气体不会向外部泄漏，而向多孔的阳极侧气体扩散层4A内部扩散并渗入，直到到达阳极侧催化剂层2A。同样地，第一阴极隔板19C的阴极气体流路沟槽31与阴极侧气体扩散层4C相接触。由此，阴极气体流路沟槽31内流通的阴极气体不会向外部泄漏，而向多孔的阴极侧气体扩散层4C内部扩散并渗入，直到到达阴极侧催化剂层2C。于是，可以进行电池反应。 
接着，对第一亚电池堆P内的第一单电池110间的层叠部(传热部)进行说明。 
图5为表示图3的第一亚电池堆的第一单电池之间的层叠部的分解立体图。 
如图5所示，在第一阳极隔板19A的外表面上，以连接第一传热介质供给歧管孔124I和传热介质排出歧管孔24E之间的方式形成有传热介质流路沟槽(传热介质流路)26。传热介质流路沟槽26形成为在整个外表面的中央部蜿蜒的蛇形形状。同样地，在第一阴极隔板19C的外表面上，以连接第一传热介质供给歧管孔134I和传热介质排出歧管孔34E之间的方式形成有传热介质流路沟槽(传热介质流路)36。 传热介质流路沟槽36形成为在整个外表面的中央部蜿蜒的蛇形形状。而且，在第一单电池110的层叠状态下，传热介质流路沟槽26和传热介质流路沟槽36相接合，而形成由传热介质流路沟槽26和传热介质流路沟槽36构成的传热介质流路。而且，第一阳极隔板19A的外表面及第一阴极隔板19C的外表面被形成为由具有耐热性的密封结构(未图示)密封传热介质流路沟槽26、36的周围。由这样的结构，传热介质不会向外部泄露而在层叠部中流通，可以更加良好地进行与第一单电池110的热交换。 
接着，对第二亚电池堆Q中第二单电池210的结构进行说明。 
第二亚电池堆Q以位于第一亚电池堆P的第一阳极气体供给歧管192I及阳极气体导入通路292I的延长线上的方式形成有第二阳极气体供给歧管392I，以位于第一亚电池堆P的第一阴极气体供给歧管193I及阴极气体导入通路293I的延长线上的方式形成有第二阴极气体供给歧管393I，以位于第一亚电池堆P的第一传热介质供给歧管194I及传热介质导入通路294I的延长线上的方式形成有第二传热介质供给歧管394I。第二单电池210是以第一单电池110为基础并更改一部分而构成。以下，对第二单电池210和第一单电池110的不同点进行说明。 
图6为表示图1的第二亚电池堆中层叠的第二单电池的层叠结构的部分分解立体图。 
如图6所示，第二单电池210被构成为由一对平板状的第二阳极隔板29A及第二阴极隔板29C夹住第二MEA部件27。 
在第二隔板29A的周缘部上，在层叠方向上贯通而形成有第二阳极气体供给歧管孔322I、第二阴极气体供给歧管孔323I、第二传热介质供给歧管孔324I、阳极气体排出歧管孔22E、阴极气体排出歧管孔23E以及传热介质排出歧管孔24E。 
在第二阴极隔板29C的周缘部上，在层叠方向上贯通而形成有第二阳极气体供给歧管孔332I、第二阴极气体供给歧管孔333I、第二传热介质供给歧管孔334I、阳极气体排出歧管孔32E、阴极气体排出歧管孔33E以及传热介质排出歧管孔34E。 
在第二MEA部件27的周缘部上，在层叠方向上贯通而形成有第二阳极气体供给歧管孔312I、第二阴极气体供给歧管孔313I、第二传 热介质供给歧管孔314I、阳极气体排出歧管孔12E、阴极气体排出歧管孔13E以及传热介质排出歧管孔14E。 
在第二亚电池堆Q中，第二阳极气体供给歧管孔312I、322I、332I相连通而形成第二阳极气体供给歧管392I。 
在第二亚电池堆Q中，第二阴极气体供给歧管孔313I、323I、333I相连通而形成第二阴极气体供给歧管393I。 
在第二亚电池堆Q中，第二传热介质供给歧管孔314I、324I、334I相连通而形成第二传热介质供给歧管394I。 
而且，在第二阳极隔板29A的内面上，以连接第二阳极气体供给歧管孔322I和阳极气体排出歧管孔22E之间的方式形成有阳极气体流路沟槽(阳极气体流路)21。同样地，在第二阴极隔板29C的内面上，以连接第二阴极气体供给歧管孔333I和阴极气体排出歧管孔33E之间的方式形成有阴极气体流路沟槽(阴极气体流路)31。由这样的结构，在第二单电池210的组装状态下，第二阳极气体供给歧管392I的阳极气体向第二单电池210内供给，第二阴极气体供给歧管393I的阴极气体向第二单电池210内供给。 
接着，对第二亚电池堆Q内的第二单电池210间的层叠部(传热部)进行说明。 
图7为表示图6的第二亚电池堆的第二单电池之间的层叠部的分解立体图。 
如图7所示，在第二阳极隔板29A的外表面上，以连接第二传热介质供给歧管孔324I和传热介质排出歧管孔24E之间的方式形成有传热介质流路沟槽(传热介质流路)26。而且，在第二阴极隔板29C的外表面上，以连接第二传热介质供给歧管孔334I和传热介质排出歧管孔34E之间的方式形成有传热介质流路沟槽(传热介质流路)36。由这样的结构，传热介质不会向外部泄露而在层叠部中流通，可以更加良好地进行与第二单电池210之间的热交换。 
接着，对第三亚电池堆R中的第三单电池310的结构进行说明。 
图8表示在图1的第三亚电池堆中层叠的第三单电池的层叠结构的部分分解立体图。图9为表示图8的第三亚电池堆的第三单电池之间的层叠部的分解立体图。
如图8及图9所示，第三亚电池堆R的第三单电池310除了没有形成贯通孔212I、213I、214I、222I、223I、334I、232I、233I、234I以外，与第一亚电池堆P的第一单电池110相同。 
因此，与第一亚电池堆P同样地，在第三亚电池堆R上形成有第一阳极气体供给歧管192I、第一阴极气体供给歧管193I及第一传热介质供给歧管194I。但是，没有形成阳极气体导入通路292I、阴极气体导入通路293I及传热介质导入通路294I。 
第三单电池310被构成为由一对平板状的第三阳极隔板39A及第三阴极隔板39C夹住第三MEA部件37。 
在第三单电池310的组装状态下，向第三单电池310内供给第一阳极气体供给歧管192I的阳极气体，向第三单电池310内供给第一阴极气体供给歧管193I的阴极气体。 
接着，对第三亚电池堆R内的第三单电池310间的层叠部(传热部)进行说明。 
如图9所示，在第三阳极隔板39A的外表面上，以连接第一传热介质供给歧管孔124I和传热介质排出歧管孔24E之间的方式形成有传热介质流路沟槽(传热介质流路)26。而且，在第三阴极隔板39C的外表面上，以连接第一传热介质供给歧管孔134I和传热介质排出歧管孔34E之间的方式形成有传热介质流路沟槽(传热介质流路)36。由这样的结构，传热介质不会向外部泄露而在层叠部中流通，可以更加良好地进行和第三单电池310之间的热交换。 
由以上的第一到第三亚电池堆P、Q、R的结构，第一阳极气体供给歧管192I、第一阴极气体供给歧管193I及第一传热介质供给歧管194I分别通过第一单电池110及第三单电池310内的阳极气体流路沟槽21、阴极气体流路沟槽31及传热介质流路沟槽26、36，而与阳极气体排出歧管92E、阴极气体排出歧管93E及传热介质排出歧管94E相连接。而且，第二阳极气体供给歧管392I、第二阴极气体供给歧管393I及第二传热介质供给歧管394I分别通过第二单电池210内的阳极气体流路沟槽21、阴极气体流路沟槽31及传热介质流路沟槽26、36，而与阳极气体排出歧管92E、阴极气体排出歧管93E及传热介质排出歧管94E相连接。
接着，对在第一亚电池堆P及第二亚电池堆Q之间配设的第一中间集电体52进行说明。 
图10为大致地表示图1的第一中间集电体的结构的立体图。 
如图10所示，与端部集电体50、51同样地，第一中间集电体52具有矩形的平板形状，由示例为铜金属这样的导电性材料形成，侧面上形成有端子59。 
而且，在第一中间集电体52的周缘部上，分别在层叠方向上贯通而形成有贯通孔152I、153I、154I、252I、253I、254I。 
贯通孔152I被形成为连通第一亚电池堆P的第一阳极气体供给歧管192I和第二亚电池堆Q的第二阳极气体供给歧管392I。 
贯通孔252I被形成为连通第一亚电池堆P的阳极气体导入通路292I和第二亚电池堆Q的第二阳极气体供给歧管392I。换言之，阳极气体导入通路292I在单电池110、310的层叠方向上贯通一对端部亚电池堆P、R的任一个的周缘部，而与中央部亚电池堆Q的第二阳极气体供给歧管392I相连接。 
贯通孔52E被形成为连通第一亚电池堆P的阳极气体排出歧管92E和第二亚电池堆Q的阳极气体排出歧管92E。 
贯通孔153I被形成为连通第一亚电池堆P的第一阴极气体供给歧管193I和第二亚电池堆Q的第二阴极气体供给歧管393I。 
贯通孔253I被形成为连通第一亚电池堆P的阴极气体导入通路293I和第二亚电池堆Q的第二阴极气体供给歧管393I。换言之，阴极气体导入通路293I在单电池110、310的层叠方向上贯通一对端部亚电池堆P、R的任一个的周缘部，而与中央部亚电池堆Q的第二阴极气体供给歧管393I相连接。 
贯通孔53E被形成为连通第一亚电池堆P的阴极气体排出歧管93E和第二亚电池堆Q的阴极气体排出歧管93E。 
贯通孔154I被形成为连通第一亚电池堆P的第一传热介质供给歧管194I和第二亚电池堆Q的第二传热介质供给歧管394I。 
贯通孔254I被形成为连通第一亚电池堆P的传热介质导入通路294I和第二亚电池堆Q的第二传热介质供给歧管394I。换言之，传热介质导入通路294I在单电池110、310的层叠方向上贯通一对端部亚电 池堆P、R的任一个的周缘部，而与中央部亚电池堆Q的第二传热介质供给歧管394I相连接。 
贯通孔54E被形成为连通第一亚电池堆P的传热介质排出歧管94E和第二亚电池堆Q的传热介质排出歧管94E。 
而且，贯通孔152I上构成有阳极气体供给开闭部182I，贯通孔153I上构成有阴极气体供给开闭部183I，贯通孔154I上构成有传热介质供给开闭部184I，贯通孔252I上构成有阳极气体导入开闭部282I，贯通孔253I上构成有阴极气体导入开闭部283I，贯通孔254I上构成有传热介质导入开闭部284I。 
这些开闭部182I、183I、184I、282I、283I、284I具有相同的结构。 
即，开闭部182I、183I、184I、282I、283I、284I由阀芯57、阀杆58、轴承部56以及未图示的旋转装置构成。 
阀芯57为，其主面具有与各贯通孔152I、153I、154I、252I、253I、254I的延伸方向的剖面大致相同的形状。因此，可以由阀芯57来闭塞各贯通孔152I、153I、154I、252I、253I、254I。 
在阀芯57上装有阀杆58，使阀芯57在各贯通孔152I、153I、154I、252I、253I、254I内以阀杆58为旋转轴来旋转。也就是说，阀杆58以在阀芯57的对称轴上延伸的方式与阀芯57连接。 
而且，阀杆58自第一中间集电体52的侧面气密性地贯通各贯通孔152I、153I、154I、252I、253I、254I而装于阀芯57上。 
轴承部56构成于阀杆58和第一中间集电体52之间。在轴承部56的内部构成有以橡胶等弹性物质作为密封部件的公知的密封部(未图示)。 
而且，阀芯57、阀杆58与第一中间集电体52电绝缘。即，阀芯57及阀杆58由用耐热性树脂进行涂层的金属材料、或示例为特氟隆(Teflon)(注册商标)的电绝缘性材料构成。由此，可以防止从第一中间集电体52向开闭部的漏电。 
旋转装置为可以以规定的角度旋转轴体的公知的旋转装置。在此，被构成为具有与阀杆58连接的步进电动机。或是，可以具有装于阀杆58的轴端的臂部件和装于悬臂部件上的驱动器而构成。 
通过阳极气体供给开闭部182I的开闭，第一阳极气体供给歧管 192I可以与第二亚电池堆Q的第二阳极气体供给歧管392I连通及隔断。 
通过阴极气体供给开闭部183I的开闭，第一阴极气体供给歧管193I可以与第二亚电池堆Q的第二阴极气体供给歧管393I连通及隔断。 
通过阴极气体导入开闭部283I的开闭，阴极气体导入通路293I可以与第二亚电池堆Q的第二阴极气体供给歧管393I连通及隔断。 
通过传热介质供给开闭部184I的开闭，第一传热介质供给歧管194I可以与第二亚电池堆Q的第二传热介质供给歧管394I连通及隔断。 
通过传热介质导入开闭部284I的开闭，传热介质导入通路294I可以与第二亚电池堆Q的第二传热介质供给歧管394I连通及隔断。 
接着，对配设于第二亚电池堆Q及第三亚电池堆R之间的第二中间集电体53进行说明。 
图11为大致地表示图1的第二中间集电体的结构的立体图。 
如图11所示，第二中间集电体53具有和第一中间集电体52同样的形状及结构。但是，在一部分贯通孔252I、253I、254I没有形成的方面，与第一中间集电体52不同。 
即，通过在第二中间集电体53上构成的阳极气体供给开闭部182I的开闭，第二亚电池堆Q的第二阳极气体供给歧管392I可以与第三亚电池堆R的第一阳极气体供给歧管192I连通及隔断。而且，通过在第二中间集电体53上构成的阴极气体供给开闭部183I的开闭，第二亚电池堆Q的第二阴极气体供给歧管393I可以与第三亚电池堆R的第一阴极气体供给歧管193I连通及隔断。进而，通过在第二中间集电体53上构成的传热介质供给开闭部184I的开闭，第二亚电池堆Q的第二传热介质供给歧管394I可以与第三亚电池堆R的第一阴极气体供给歧管194I连通及隔断。 
接着，对使用电池堆100的燃料电池系统进行举例说明。 
图12为大致地表示使用图1的电池堆的燃料电池系统的结构的图。 
如图12所示，第一阳极气体供给口172I及第二阳极气体供给口 272I上连接有构成为可以切换向它们的供给的阳极气体供给系统42I。在此，阳极气体供给系统42I在向第一阳极气体供给口172I及第二阳极气体供给口272I的支路上配设有切换装置42V而构成。通过切换装置42V的切换动作，可以切换阳极气体的供给对象。 
第一阴极气体供给口173I及第二阴极气体供给口273I上连接有被构成为可以切换向它们的供给的阳极气体供给系统43I。在此，阴极气体供给系统43I在朝向第一阴极气体供给口173I及第二阴极气体供给口273I的支路上配设有切换装置43V而构成。通过切换装置43V的切换动作，可以切换阴极气体的供给对象。 
第一传热介质供给口174I及第二传热介质供给口274I上连接有被构成为可以切换向它们的供给的传热介质供给系统44I。在此，传热介质供给系统44I在朝向第一传热介质供给口174I及第二传热介质供给口274I的支路上配设有切换装置44V而构成。通过切换装置44V的切换动作，可以切换传热介质的供给对象。 
而且，传热介质供给系统44I被构成为可以调整传热介质的供给温度。例如，传热介质供给系统44I优选为具有热水储水箱的冷却水系统。 
切换装置42V、43V、44V中使用三通阀。或是，也可以在各供给口172I、272I、173I、273I、174I、274I上配设开闭阀来构成。 
而且，传热介质供给系统44I中配设有：检测向第一传热介质供给口174I供给的传热介质的供给温度的第一温度检测装置144，及检测向第二传热介质供给口274I供给的传热介质的供给温度的第二温度检测装置244。 
阳极气体排出部72E上连接有阳极气体排出系统42E。阴极气体排出部73E上连接有阴极气体排出系统43E。传热介质排出口74E上连接有传热介质排出系统44E。而且，传热介质排出系统44E上构成有检测从传热介质排出口74E排出的传热介质的排出温度的第三温度检测装置344。 
而且，第一到第三温度检测装置144、244、344由热电偶这样的公知的温度检测装置构成。 
在此，阳极气体供给系统42I、阴极气体供给系统43I及传热介质供给系统44I分别具有示例为配管及泵这样的供给装置(未图示)来构 成。作为优选的阳极气体A，示例有氢气、或是以烃为原料的通过水蒸气重整反应生成的重整气体。作为优选的阴极气体C，示例有氧气、或是空气。作为优选的传热介质W，示例有水、硅油。 
控制装置200被构成为：控制各供给系统42I、43I、44I及各开闭部182I、282I、183I、283I、184I、284I，同时，取得第一到第三温度检测装置144、244、344的检测信号而控制切换装置42V、43V、44V。控制装置200由微型电子计算机等运算装置构成。 
接着，对如以上构成的本发明的第一实施方式的燃料电池系统的运行动作进行举例说明。以下的运行动作通过控制装置200来控制。 
图13为以图12的燃料电池系统的运行动作为例表示的流程图。 
首先，控制装置200接收发电开始指令信号并进行控制来只向第二亚电池堆Q供给阳极气体、阴极气体及传热介质。 
即，在步骤S1中，关闭第一及第二中间集电体52、53的阳极气体供给开闭部182I、阴极气体供给开闭部183I及传热介质供给开闭部184I，打开第一中间集电体52的阳极气体导入开闭部282I、阴极气体导入开闭部283I及传热介质导入开闭部284I。而且，将切换装置42V、43V、44V以分别向第二阳极气体供给口272I、第二阴极气体供给口273I及第二传热介质供给口274I供给的方式进行切换(在图12中向II侧切换)。 
接着，在步骤(中央部预热步骤)S2中，控制装置200向第二传热介质供给口274I供给传热介质供给系统44I的传热介质。此时，传热介质供给系统44I供给发电运行时的电池堆100的温度程度的传热介质。由此，传热介质在第二亚电池堆(中央部亚电池堆)Q中流通并预热第二亚电池堆Q。 
在步骤(第一判定步骤)S3中，控制装置200取得第三温度检测装置344检测出的排出温度T3。然后，将控制装置200中预先存储的第1判定温度D1和排出温度T3进行比较。而且，如果排出温度T3在第1判定温度D1以上，则进入步骤S4。由此，可以判断第二亚电池堆Q预热结束。 
在步骤(中央部发电步骤)S4中，控制装置200分别向第二阳极气体供给口272I及第二阴极气体供给口273I供给阳极气体供给系统 42I及阴极气体供给系统43I的阳极气体及阴极气体。由此，可以在第一中间集电体52及第二中间集电体53间得到发电输出。由这样的运行方法，由于只将第二亚电池堆Q加热，所以可以使第二亚电池堆Q更早地开始发电。 
在步骤(整体预热步骤)S5中，传热介质切换为在电池堆100整体中流通。即，控制装置200把传热介质供给系统44I的切换装置44V切换为向第一传热介质供给口174I供给(在图12中向I侧切换)。而且，打开第一及第二中间集电体52、53的传热介质供给开闭部184I。由此，传热介质在第一到第三亚电池堆P、Q、R中流通并预热第一及第三亚电池堆P、R。由这样的运行方法，由于可以在使第二亚电池堆Q的发电继续的同时进行第一及第三亚电池堆P、R的预热，所以可以平稳地向整体发电过渡。 
而且，在步骤S5中，关闭第一中间集电体52的传热介质导入开闭部284I。由此，可以自第二传热介质供给歧管394I隔离传热介质导入通路294I。 
在步骤(第二判定步骤)S6中，控制装置200取得第三温度检测装置检测出的排出温度T3。然后，将控制装置200中预先储存的第2判定温度D2和排出温度T3进行比较。并且，如果排出温度T3在第2判定温度D2以上，则进入步骤S7。由此，可以判断第一及第三亚电池堆P、R是否被充分预热。 
在步骤(整体发电步骤)S7中，控制装置200把阳极气体供给系统42I及阴极气体供给系统43I的切换装置42V、43V切换为向第一阳极气体供给口172I及第一阴极气体供给口173I供给(在图12中向I侧切换)。而且，打开第一及第二中间集电体52、53的阳极气体供给开闭部182I及阴极气体供给开闭部183I。由此，电池堆100内的阳极气体及阴极气体在第一到第三亚电池堆P、Q、R中流通。进而，控制装置200把燃料电池系统的发电端从第一及第二中间集电体52、53之间切换到端部集电体50、51之间。由此，开始电池堆100的第一到第三亚电池堆P、Q、R中的发电(整体发电)。 
而且，在步骤S7中，关闭第一中间集电体52的阳极气体导入开闭部282I及阴极气体导入开闭部283I。由此，可以从第二阳极气体供 给歧管392I及第二阴极气体供给歧管393I的流路隔离阳极气体导入通路292I及阴极气体导入通路293I。 
接着，以如上述构成的燃料电池系统的发电输出的从整体发电运行向中央部发电运行的运行切换动作为示例进行说明。以下的运行切换动作由控制装置200控制。 
图14为以图12的燃料电池系统的从整体发电运行到中央部发电运行的运行切换动作为例进行表示的流程图。 
首先，在整体发电运行状态(图13的步骤S7)中，控制装置200接收运行切换指令信号，进入步骤101。 
在步骤S101中，控制装置200把燃料电池系统的发电端从端部集电体50、51之间切换到第一及第二中间集电体52、53之间。由此，开始电池堆100的第二亚电池堆Q中的发电(中央部发电)。但是，照这样下去，会向第一及第三亚电池堆P、R没有必要地持续供给阳极气体、阴极气体及传热介质，在运行效率方面还有改善的余地。此外，第一单电池110及第三单电池310的电位持续上升，第一及第三MEA部件17、37的MEA5的性能有可能恶化。 
于是，在步骤(中央部发电步骤)S102中，控制装置200把阳极气体供给系统42I、阴极气体供给系统43I及传热介质供给系统44I的切换装置42V、43V及44V切换为分别向第二阳极气体供给口272I、第二阴极气体供给口273I及第二传热介质274I供给(在图12中向II侧切换)。而且，分别打开第一中间集电体52的阳极气体导入开闭部282I、阴极气体导入开闭部283I及传热介质导入开闭部284I，分别关闭第一及第二中间集电体52、53的阳极气体供给开闭部182I、阴极气体供给开闭部183I及传热介质供给开闭部184I。由此，电池堆100内的阳极气体、阴极气体及传热介质分别只在第二亚电池堆Q内流通。 
由这样的运行方法，由于几乎没有降低第二亚电池堆Q的发电输出，因而，几乎不会发生由发电输出降低造成的发电输出的不稳定化，可以稳定地继续发电。 
而且，控制装置200也可以构成为具有计时器，从而取得在第一及第二判定步骤S3、S6中的使传热介质流通的预热时间。这种情况下，第一及第二判定步骤S3、S6构成为将预热时间和控制装置200预先储 存的判定时间进行比较。 
在此，第1及第2判定温度D1、D2或判定时间可以通过使用电池堆100的事先的运行经验得到最佳的判定温度或判定时间。 
(第二实施方式) 
本发明的第二实施方式为只有第一判定步骤与第一实施方式不同的实施方式。因此，只说明第一判定步骤，电池堆、使用它的燃料电池系统、及第一判定步骤以外的燃料电池系统的运行方法与第一实施方式相同，因而省略说明。 
图15为表示本发明第二实施方式中的第一判定步骤的流程图。 
如图15所示，在第二实施方式中，第1判定温度D1不是控制装置200中预先储存的数值，而是第二温度检测装置244检测出的供给温度T2。 
即，在步骤S2后，在步骤(第一判定步骤)S31中，控制装置200取得第二温度检测装置244检测出的供给温度T2和第三温度检测装置344检测出的排出温度T3。然后，比较两者，如果排出温度T3与供给温度T2相同，则进入步骤S4。在此，由于第二亚电池堆Q中没有热源，所以可以精确地判断排出温度T3是否达到与供给温度T2大致相等的温度、例如是否达到不到1℃的温度差内的温度。 
(第三实施方式) 
本发明的第三实施方式为只有第二判定步骤与第一实施方式不同的实施方式。因此，只说明第二判定步骤，电池堆、使用它的燃料电池系统、及第二判定步骤以外的燃料电池系统的运行方法与第一实施方式相同，因而省略说明。 
图16为表示本发明第三实施方式中的第二判定步骤的流程图。 
如图16所示，在第三实施方式中，第2判定温度D2不是控制装置200中预先储存的数值，而是第一温度检测装置144检测出的供给温度T1。 
即，在步骤S5后，在步骤(第二判定步骤)S61中，控制装置200取得第一温度检测装置144检测出的供给温度T1和第三温度检测装置344检测出的排出温度T3。然后，比较两者，如果排出温度T3在供给温度T1以上，则进入步骤S7。
(第四实施方式) 
本发明的第四实施方式为只有电池堆的结构和第一实施方式不同的实施方式。因此，对电池堆的结构的不同部分、使用它的燃料电池系统的不同部分、及燃料电池系统的运行方法的不同部分进行说明，电池堆的结构、使用它的燃料电池系统、及燃料电池系统的运行方法中的其它部分由于和第一实施方式相同而省略说明。 
图17为表示本发明的第四实施方式中的燃料电池堆的层叠结构的三视图。 
如图17所示，在第四实施方式中，在第一亚电池堆P中没有形成第一阳极气体供给口172I、第一阴极气体供给口173I及第一传热介质供给口174I。而且，省略阳极气体导入开闭部282I、阴极气体导入开闭部283I及传热介质导入开闭部284I。由此，可以将电池堆100的结构简化。 
而且，如图12所示的燃料电池系统如以下进行变形。 
阳极气体供给系统42I、阴极气体供给系统43I及传热介质供给系统44I与第二阳极气体供给口272I、第二阴极气体供给口273I及第二传热介质供给口274I相连接而构成。而且，省略切换装置42V、43V、44V。 
这样，本实施方式的电池堆100由于可以分别使阳极气体供给口272I、阴极气体供给口273I及传热介质供给口274I为单个，所以，可以将电池堆100与现有的燃料电池系统的阳极气体供给系统、阴极气体供给系统及传热介质供给系统相连接。即，电池堆100可以置换现有的电池堆来使用，因而，可以不需要燃料电池系统的改造，可以放宽电池堆的设置要件。 
进而，如图13所示，本发明的燃料电池系统的运行动作如以下地进行变形。 
在整体预热步骤S5中，接着中央部发电步骤S4，而将阳极气体、阴极气体及传热介质供给到第二阳极气体供给口272I、第二阴极气体供给口273I及第二传热介质供给口274I。然后，打开第一及第二中间集电体52、53的传热介质供给开闭部184I。由此，传热介质经过传热介质导入通路294I及第二传热介质供给歧管394I，也供给到第一亚电 池堆P及第三亚电池堆Q的第一传热介质供给歧管194I。 
在整体发电步骤S7中，接着第二判定步骤S6，而将阳极气体、阴极气体及传热介质供给到第二阳极气体供给口272I、第二阴极气体供给口273I及第二传热介质供给口274I。然后，打开第一及第二中间集电体52、53的阳极气体供给开闭部182I及阴极气体供给开闭部183I。由此，阳极气体经过阳极气体导入通路292I及第二阳极气体供给歧管392I，而也供给到第一亚电池堆P及第三亚电池堆Q的第一阳极气体供给歧管192I。阴极气体经过阴极气体导入通路293I及第二阴极气体供给歧管393I，而也供给到第一亚电池堆P及第三亚电池堆Q的第一阴极气体供给歧管193I。 
因此，由第四实施方式，可以使本发明的燃料电池系统的运行方法更加简化。 
(第五实施方式) 
图18为表示本发明的第五实施方式的燃料电池堆的层叠结构的三视图。图19为大致地表示图18的阳极隔板及阴极隔板的内面的平面图。图20为大致地表示使用图18的电池堆的燃料电池系统的结构的图。图21为大致地表示图20的燃料电池系统的输出变动模式的一例的输出图。 
在图18到图21中，对和图1到图12相同或相当的部分标记同一符号并省略它的说明，只说明不同点。而且，在图18中，省略一部分和图1相同的符号。 
本发明的第五实施方式的电池堆500为：省略第一中间集电体552及第二中间集电体553的阳极气体供给开闭部182I、阴极气体供给开闭部183I、传热介质供给开闭部184I、阳极气体导入开闭部282I、阴极气体导入开闭部283I及传热介质导入开闭部284I，在阳极气体供给系统42I、阴极气体供给系统43I及传热介质供给系统44I中，选择性地进行向第一亚电池堆P、第二亚电池堆Q及第三亚电池堆R的供给的切换。 
因此，对电池堆的结构的不同部分、使用它的燃料电池系统的不同部分进行说明，电池堆的结构、使用它的燃料电池系统的运行方法由于和上述实施方式相同而省略说明。
如图18所示，第一中间集电体552及第二中间集电体553分割第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I、第一到第三阴极气体供给歧管193I、393I、593I及第一到第三传热介质供给歧管194I、394I、594I。即，第一中间集电体552及第二中间集电体553中省略阳极气体供给开闭部182I、阴极气体供给开闭部183I及传热介质供给开闭部184I。而且，阳极气体导入开闭部282I、阴极气体导入开闭部283I及传热介质导入开闭部284I的一部分为分别形成有贯通孔252I、253I、254I的结构。 
而且，第三亚电池堆R中构成有第三阳极气体供给歧管592I、第三阴极气体供给歧管593I及第三传热介质供给歧管594I。 
第三阳极气体供给歧管592I经过第一及第二中间集电体552、553各自的贯通孔352I、在层叠方向上贯通第一及第二亚电池堆P、Q的周缘部的第二阳极气体导入通路492I、端部集电体51的贯通孔352I及绝缘板61的贯通孔362I而与第三阳极气体供给口372I相连接。 
同样地，第三阴极气体供给歧管593I经过第一及第二中间集电体552、553各自的贯通孔353I、在层叠方向上贯通第一及第二亚电池堆P、Q的周缘部的第二阴极气体导入通路493I、端部集电体51的贯通孔353I及绝缘板61的贯通孔363I而与第三阴极气体供给口373I相连接。 
同样地，第三传热介质供给歧管594I经过第一及第二中间集电体552、553各自的贯通孔354I、在层叠方向上贯通第一及第二亚电池堆P、Q的周缘部的第二传热介质导入通路494I、端部集电体51的贯通孔354I及绝缘板61的贯通孔364I而与第三传热介质供给口374I相连接。 
接着，参照图19对第一到第三阳极隔板19A、29A、39A及第一到第三阴极隔板19C、29C、39C的内面结构进行说明。而且，尽管未图示，但第一到第三阳极隔板19A、29A、39A及第一到第三阴极隔板19C、29C、39C的外表面的传热介质流路结构26、36的结构分别和内表面的流路结构相同，形成有第一传热介质歧管孔124I、134I、第二传热介质歧管孔324I、334I及第三传热介质歧管孔424I、434I、从它们各个起的流路。
如图19(a)及(b)所示，形成第二阳极气体导入通路492I的贯通孔522I、532I分别与贯通孔222I、232I并排地形成于第一阳极隔板19A及第一阴极隔板19C上。而且，形成第二阴极气体导入通路493I的贯通孔523I、533I分别与贯通孔223I、233I并排地形成。进而，形成第二传热介质导入通路494I的贯通孔524I、534I分别与贯通孔224I、234I并排地形成。 
如图19(c)所示，在第二阳极隔板29A上，与第一阳极隔板19A同样地分别形成有贯通孔522I、523I、524I。 
如图19(d)所示，在第二阴极隔板29C上，与第一阴极隔板19C同样地分别形成有贯通孔532I、533I、534I。 
如图19(e)所示，在第三阳极隔板39A上，形成有：形成第三阳极气体供给歧管592I的第三阳极气体供给歧管孔422I，形成第三阴极气体供给歧管593I的第三阴极气体供给歧管孔423I，及形成第三传热介质供给歧管594I的第三传热介质供给歧管孔424I。阳极气体流路沟槽21从第三阳极气体供给歧管孔422I延伸而构成。 
如图19(f)所示，在第三阴极隔板39C上，形成有：形成第三阳极气体供给歧管592I的第三阳极气体供给歧管孔432I，形成第三阴极气体供给歧管593I的第三阴极气体供给歧管孔433I，及形成第三传热介质供给歧管594I的第三传热介质供给歧管孔434I。阴极气体流路沟槽31从第三阴极气体供给歧管孔433I延伸而构成。 
由这样的构成，电池堆500省略阳极气体、阴极气体及传热介质的供给开闭部182I、183I、184I及导入开闭部282I、283I、284I，而可以具有和第一实施方式的电池堆100同样的效果。 
而且，电池堆500为可以在第一到第三亚电池堆P、Q、R中分别独立地流通阳极气体、阴极气体及传热介质的结构。 
而且，通过使第一到第三亚电池堆P、Q、R的第一到第三单电池110、210、310的数目相互不同来构成，可以抑制电池堆500的MEA的恶化，同时，可以用更少的亚电池堆数构成更多的发电输出等级。本实施方式中，第一亚电池堆P的第一单电池110的层叠数为40层，第二亚电池堆Q的第二单电池210的层叠数为20层，第三亚电池堆R的第三单电池310的层叠数为30层。
接着，参照图20，对使用电池堆500的燃料电池系统进行说明。 
在第三阳极气体供给口372I上连接有阳极气体供给系统42I。而且，阳极气体供给系统42I中配设有阀501V、502V、503V，从而可以向第一到第三阳极气体供给口172I、272I、373I进行选择性地供给。通过这些阀501V、502V、503V的开闭控制，可以选择性地切换阳极气体的供给对象。 
同样地，在第三阴极气体供给口373I上连接有阴极气体供给系统43I。而且，在阴极气体供给系统43I中配设有阀504V、505V、506V，从而可以向第一到第三阴极气体供给口173I、273I、373I进行选择性地供给。通过这些阀504V、505V、506V的开闭控制，可以选择性地切换阴极气体的供给对象。 
在第三传热介质供给口374I上连接有传热介质供给系统44I。而且，在传热介质供给系统44I中配设有阀507V、508V、509V，从而可以向第一到第三传热介质供给口174I、274I、374I进行选择性地供给。通过这些阀507V、508V、509V的开闭控制，可以选择性地切换传热介质的供给对象。 
而且，和图12的燃料电池系统相比，传热介质供给系统44I中增设了检测向第三传热介质供给口374I上供给的传热介质的供给温度的第四温度检测装置444。 
接着，参照图21，对图20的燃料电池系统的输出变动模式进行简略地说明。 
控制装置200控制阳极气体供给系统42I及阴极气体供给系统43I的阀501V到506V，由发电开始指令后的中央部发电步骤S4(参照图13)，可以得到4KW的发电输出D。然后，由整体发电步骤S7(参照图13)，可以得到18KW的发电输出D。 
而且，在燃料电池系统的发电运行过程中，基于外部电力负载的大小，控制装置200以使发电输出最接近电力负载的方式选定任意1个以上的亚电池堆P、Q、R，并控制阳极气体供给系统42I及阴极气体供给系统43I来切换阳极气体及阴极气体的供给。 
由此，由于可以将燃料电池系统的发电输出D调整为适合于外部电力负载的发电输出D，所以，可以抑制电池堆500的MEA的恶化， 同时，可以更加机动并经济地调整发电输出D。具体而言，控制装置200可以控制阳极气体供给系统42I及阴极气体供给系统43I的阀501V到506V来阶段性的调节电池堆500的发电输出D。即，可以分7个等级调整发电输出D为：在由第一亚电池堆P及第三亚电池堆R发电的状态时为14KW，在由第一亚电池堆P及第二亚电池堆Q发电的状态时为12KW，在由第二亚电池堆Q及第三亚电池堆R发电的状态时为10KW，在只由第一亚电池堆P发电的状态时为8KW，在只由第三亚电池堆R发电的状态时为6KW，及在只由第二亚电池堆Q发电的状态时为4KW。 
而且，电池堆使用第一实施方式或第四实施方式的电池堆100的情况下，通过控制电池堆100的阳极气体供给开闭部182I和阴极气体供给开闭部183I及阳极气体导入开闭部282I和阴极气体导入开闭部283I中的至少任一个，可以切换向亚电池堆P、Q、R的阳极气体及阴极气体的供给。但是，任意1个以上的亚电池堆P、Q、R的选定范围比照电池堆500而受到限制。 
而且，通过切换向亚电池堆P、Q、R的阳极气体及阴极气体的供给，而响应电池堆100、500的发电输出D，所以在电池堆100、500的发电输出D的响应性方面还有改善的余地。因此，通过在外部电力负载和电池堆100、500之间介入有二次电池等来构成燃料电池系统，可以补偿电池堆100、500的发电输出D对电力负载的追随性。 
进而，从电池堆500的层叠方向看，第五实施方式中示例的本发明的燃料电池系统的第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I优选为相互邻接地配置。 
以下，对“优选为相互邻接地配置”进行说明。 
阳极气体分别从第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I向第一到第三阳极隔板19A、29A、39A各自的阳极气体流路沟槽21流通。在这些阳极气体流路沟槽21中，将最初到达MEA5的阳极侧催化剂层2A及阳极侧气体扩散层4A的部分称为阳极气体到达部21A。 
而且，在阳极气体流路沟槽21中，将从第一到第三阳极气体供给歧管孔122I、322I、422I分别到达第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的阳极气体到达部21A的部分称为阳极气体入口部21B。而且，将密 封垫(例如，图3、图6及图8的第一密封垫16、第二密封垫28及第三密封垫38中的任一个)与阳极侧催化剂层2A及阳极侧气体扩散层4A之间形成的大致环状的缝隙(从电池堆500的层叠方向看，第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I和阳极侧催化剂层2A及阳极侧气体扩散层4A之间形成的大致环状的缝隙)称为阳极缝隙。 
从电池堆500的层叠方向看，第一到第三阳极隔板19A、29A、39A各自的阳极气体到达部21A大致位于同一个位置。因此，阳极气体入口部21B的长度根据第一到第三阳极隔板19A、29A、39A而不同。 
在此，阳极气体入口部21B的一部分和阳极缝隙接近地配置的区域很多的情况下，存在从阳极气体入口部21B向阳极缝隙漏出的阳极气体的量增大的趋势。从阳极气体入口部21B向阳极缝隙流入的阳极气体存在不在阳极侧催化剂层2A及阳极侧气体扩散层4A中流动而优先地在该阳极缝隙中流动并到达阳极气体排出歧管孔22E的趋势。因此，对发电没有贡献而直接排出的阳极气体增加，阳极气体的利用率降低，可能降低发电效率。因此，为了减少从阳极气体入口部21B向阳极缝隙的泄露，优选阳极气体入口部21B的一部分和阳极缝隙接近地配置的区域尽可能减少。即，优选缩短阳极气体入口部21B的长度。因此，从电池堆500的层叠方向看，第五实施方式中示例的本发明的燃料电池系统的第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I优选相互邻接地配置。 
用图19(a)换言之，在第一阳极隔板19A上形成的阳极气体供给歧管孔122I及贯通孔222I、522I优选相互邻接地形成。而且，用图19(b)换言之，在第一阴极隔板19C上形成的阳极气体供给歧管孔132I及贯通孔232I、532I优选相互邻接地形成。而且，用图19(c)换言之，在第二阳极隔板29A上形成的阳极气体供给歧管孔322I及贯通孔522I优选相互邻接地形成。而且，用图19(d)换言之，在第二阴极隔板29C上形成的阳极气体供给歧管孔332I及贯通孔532I优选相互邻接地形成。 
由该构成，由于阳极气体入口部21B的长度可以充分地变短，所以从阳极气体入口部21B向阳极缝隙的泄露可以充分地减少。而且，由于各亚电池堆P、Q、R的阳极气体入口部21B的长度差减小，所以 可以减小各亚电池堆P、Q、R的阳极气体流路沟槽21的压力损失之差。由此，隔板的设计变得容易。 
进而，从电池堆500的层叠方向看，第五实施方式中示例的本发明的燃料电池系统的第一到第三阴极气体供给歧管193I、393I、593I优选相互邻接地配置。 
以下，对该“优选相互邻接地配置”进行说明。 
阴极气体分别从第一到第三阴极气体供给歧管193I、393I、593I向第一到第三阴极隔板19C、29C、39C各自的阴极气体流路沟槽31流通。在这些阴极气体流路沟槽31中，将最初到达MEA5的阴极侧催化剂层2C及阴极侧气体扩散层4C的部分称为阴极气体到达部31A。 
而且，在阴极气体流路沟槽31中，将从第一到第三阴极气体供给歧管孔133I、333I、433I分别到达第一到第三阴极隔板19C、29C、39C的阴极气体到达部31A的部分称为阴极气体入口部31B。而且，将密封垫(例如，图3、图6及图8的第一密封垫16、第二密封垫28及第三密封垫38中的任一个)与阴极侧催化剂层2C及阴极侧气体扩散层4C之间形成的大致环状的缝隙(从电池堆500的层叠方向看，第一到第三阴极气体供给歧管193I、393I、593I与阴极侧催化剂层2C及阴极侧气体扩散层4C之间形成的大致环状的缝隙)称为阴极缝隙。 
从电池堆500的层叠方向看，第一到第三阴极隔板19C、29C、39C各自的阴极气体到达部31A大致位于同一个位置。因此，阴极气体入口部31B的长度根据第一到第三阴极隔板19C、29C、39C而不同。 
在此，阴极气体入口部31B的一部分与阴极缝隙接近地配置的区域很多的情况下，存在从阴极气体入口部31B向阴极缝隙漏出的阴极气体的量增大的趋势。从阴极气体入口部31B向阴极缝隙流入的阴极气体存在不在阴极侧催化剂层2C及阴极侧气体扩散层4C中流动而优先地在该阴极缝隙中流动并到达阴极气体排出歧管孔33E的趋势。因此，对发电没有贡献而直接排出的阴极气体增加，阴极气体的利用率降低，可能降低发电效率。因此，为了减少从阴极气体入口部31B向阴极缝隙的泄露，阴极气体入口部31B的一部分和阴极缝隙接近地配置的区域优选尽可能减少。即，阴极气体入口部31B的长度优选变短。因此，从电池堆500的层叠方向看，第五实施方式中示例的本发明的 燃料电池系统的第一到第三阴极气体供给歧管193I、393I、593I优选相互邻接地配置。 
用图19(a)换言之，在第一阳极隔板19A上形成的阳极气体供给歧管孔122I及贯通孔222I、522I优选相互邻接地形成。而且，用图19(b)换言之，在第一阴极隔板19C上形成的阳极气体供给歧管孔132I及贯通孔232I、532I优选相互邻接地形成。而且，用图19(c)换言之，在第二阳极隔板29A上形成的阳极气体供给歧管孔322I及贯通孔522I优选相互邻接地形成。而且，用图19(d)换言之，在第二阴极隔板29C上形成的阳极气体供给歧管孔332I及贯通孔532I优选相互邻接地形成。 
由该构成，由于可以充分缩短阴极气体入口部31B的长度，所以可以充分地减少从阴极气体入口部31B向阴极缝隙的泄露。而且，由于各亚电池堆P、Q、R的阴极气体入口部31B的长度之差减小，所以可以减小各亚电池堆P、Q、R的阴极气体流路沟槽31的压力损失之差。由此，隔板的设计变得容易。 
进而，从电池堆500的层叠方向看，第五实施方式中示例的本发明的燃料电池系统的第一到第三传热介质供给歧管194I、394I、594I优选相互邻接地配置。 
以下，对该“优选相互邻接地配置”进行说明。 
从电池堆500的层叠方向看，第一阳极隔板19A的传热介质流路沟槽26及第一阴极隔板19C的传热介质流路沟槽36的剖面、第二阳极隔板29A的传热介质流路沟槽26及第二阴极隔板29C的传热介质流路沟槽36的剖面、及第三阳极隔板39A的传热介质流路沟槽26及第三阴极隔板39C的传热介质流路沟槽36的剖面的形状及大小分别为大致一致。第一阳极隔板19A的传热介质流路沟槽26和第一阴极隔板19C的传热介质流路沟槽36、第二阳极隔板29A的传热介质流路沟槽26和第二阴极隔板29C的传热介质流路沟槽36、及第三阳极隔板39A的传热介质流路沟槽26和第三阴极隔板39C的传热介质流路沟槽36分别接合并以划分由传热介质流路沟槽26及传热介质流路沟槽36形成的传热介质流路的方式形成。 
传热介质分别从第一到第三传热介质供给歧管194I、394I、594I 在第一到第三阳极隔板19A、29A、39A各自的传热介质流路沟槽26中流通，将经由阳极隔板(第一到第三阳极隔板19A、29A、39A中的任一个)而最初到达与MEA5的阳极侧气体扩散层4A相对的部分的部分称为传热介质到达部26A(未图示)。 
而且，传热介质分别从第一到第三传热介质供给歧管194I、394I、594I而在第一到第三阴极隔板19C、29C、39C各自的传热介质流路沟槽36中流通，从而将经由阴极隔板(第一到第三阴极隔板19C、29C、39C中的任一个)而最初到达与MEA5的阴极侧气体扩散层4C相对的部分的部分称为传热介质到达部36A(未图示)。 
而且，将分别从第一到第三传热介质供给歧管孔124I、324I、424I直到到达第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的传热介质到达部26A的传热介质流路沟槽26的部分称为传热介质入口部26B(未图示)。将分别从第一到第三传热介质供给歧管孔134I、334I、434I直到到达第一到第三阴极隔板19C、29C、39C的传热介质到达部36A的传热介质流路沟槽36的部分称为传热介质入口部36B(未图示)。 
在此，从电池堆500的层叠方向看，第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的传热介质到达部26A、及第一到第三阴极隔板19C、29C、39C的传热介质到达部36A位于大致同一位置。 
而且，从电池堆500的层叠方向看，第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的传热介质入口部26B的剖面和第一到第三阴极隔板19C、29C、39C的传热介质入口部36B的剖面的形状及大小分别为大致一致。以下，对第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的传热介质入口部26B进行说明。关于第一到第三阴极隔板19C、29C、39C的传热介质入口部36B，由于和上述的第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的传热介质入口部26B相同而省略说明。 
传热介质入口部26B的长度根据第一到第三阳极隔板19A、29A、39A而不同。传热介质在传热介质入口部26B中行进的过程中，由于与周围的热量的交换而产生温度变化。因此，存在第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的传热介质入口部26B的长度差越大，到达第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的传热介质到达部26A的传热介质的温度差越大的趋势。即，从电池堆500的层叠方向看，第一到第三传 热介质供给歧管194I、394I、594I不是互相邻接地配置的情况下，第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的传热介质入口部26B彼此的长度差变大。由此，在第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的面内，存在第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的传热介质入口部26B彼此的温度差变大的趋势。因此，向各亚电池堆P、Q、R供给的传热介质的温度管理可能变得复杂。 
通过减小第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的面内的第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的传热介质入口部26B彼此的温度差，可以使向各亚电池堆P、Q、R供给的传热介质的温度管理容易。因此，优选减小第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的传热介质入口部26B的长度差。即，从电池堆500的层叠方向看，第五实施方式中示例的本发明的燃料电池系统的第一到第三传热介质供给歧管194I、394I、594I优选相互邻接地配置。 
用图19(a)换言之，在第一阳极隔板19A上形成的传热介质供给歧管孔124I及贯通孔224I、524I优选相互邻接地形成。而且，用图19(b)换言之，在第一阴极隔板19C上形成的传热介质供给歧管孔134I及贯通孔234I、534I优选相互邻接地形成。而且，用图19(c)换言之，在第二阳极隔板29A上形成的传热介质供给歧管孔324I及贯通孔524I优选相互邻接地形成。而且，用图19(d)换言之，在第二阴极隔板29C上形成的传热介质供给歧管孔334I及贯通孔534I优选相互邻接地形成。 
由该构成，可以充分减小第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的传热介质入口部26B的长度差。即，可以充分地减小第一到第三阳极隔板19A、29A、39A的传热介质到达部26A彼此中的传热介质的温度差，传热介质的温度管理变得容易。 
在此，从电池堆500的层叠方向看第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I互相邻接地配置是指从电池堆500的层叠方向看第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I以沿隔板周缘部的方式邻接而并排配置。而且，从电池堆500的层叠方向看，第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I连续地并排配置，互相之间没有配置其它种类的歧管(第一到第三阴极气体供给歧管193I、393I、593I，第 一到第三传热介质供给歧管194I、394I、594I，阳极气体排出歧管92E，阴极气体排出歧管93E，传热介质排出歧管94E)。 
例如，阳极气体供给歧管孔122I及贯通孔222I、522I可以以沿阳极隔板19A的周缘部中的一边的方式邻接而并排地配置。而且，例如，也可以以沿阳极隔板19A的周缘部中的邻接的2边的方式并偏向于邻接的2边相接的角侧来配置阳极气体供给歧管孔122I及贯通孔222I、522I。例如，阳极气体供给歧管孔122I及贯通孔222I、522I中的至少任一个可以以沿邻接的2边中的一边的方式并偏向于另一边侧来配置，阳极气体供给歧管孔122I及贯通孔222I、522I中其它的任一个可以以沿邻接的2边中的另一边的方式并偏向于一边侧来配置。 
而且，从电池堆500的层叠方向看第一到第三阴极气体供给歧管193I、393I、593I互相邻接地配置，与上述第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I互相邻接地配置的情况一样，是指从电池堆500的层叠方向看，第一到第三阴极气体供给歧管193I、393I、593I以沿隔板周缘部的方式邻接而并排配置。从电池堆500的层叠方向看，第一到第三阴极气体供给歧管193I、393I、593I连续并排配置，互相之间没有配置其它种类的歧管(第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I，第一到第三传热介质供给歧管194I、394I、594I，阳极气体排出歧管92E，阴极气体排出歧管93E，传热介质排出歧管94E)。 
而且，从电池堆500的层叠方向看第一到第三传热介质供给歧管194I、394I、594I互相邻接地配置，与上述第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I互相邻接地配置的情况一样，是指从电池堆500的层叠方向看，第一到第三传热介质供给歧管194I、394I、594I以沿隔板周缘部的方式邻接而并排配置。而且，从电池堆500的层叠方向看，第一到第三传热介质供给歧管194I、394I、594I连续并排配置，互相之间没有配置其它种类的歧管(第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I，第一到第三阴极气体供给歧管193I、393I、593I，阳极气体排出歧管92E，阴极气体排出歧管93E，传热介质排出歧管94E)。 
(第六实施方式) 
本发明的第六实施方式的电池堆是将第五实施方式的电池堆的结 构变形后的实施方式。因此，燃料电池系统、及燃料电池系统的运行方法和上述的实施方式相同因而省略说明。 
图22为表示本发明的第六实施方式的燃料电池堆的层叠结构的三视图。图22中，省略一部分和图1相同的符号。 
如图22所示，与图18的亚电池堆500相比，第三阳极气体供给歧管592I、第三阴极气体供给歧管593I及第三传热介质供给歧管594I经过在绝缘板60及端部集电体50上形成的贯通孔352I、353I、354I、362I、363I、364I而与在另一端的端板70上构成的第三阳极气体供给口372I、第三阴极气体供给口373I及第三传热介质供给口374I相连接。由这样的构造，电池堆600可以不需要第二阳极气体导入通路492I、第二阴极气体导入通路493I及第三传热介质导入通路494I而进行省略。而且，尽管未图示，但也可以省略第一及第二中间集电体652、653的贯通孔352I、353I。进而，可以将第三亚电池堆R的第三单电池310的各种供给歧管孔和阳极气体流路沟槽21、阴极气体流路沟槽31及传热介质流路沟槽26、36与第一亚电池堆R的第一单电池110同样地构成。也就是说，第三单电池310的第三阳极气体供给歧管孔412I、422I、432I可以构成于与第一单电池110的第一阳极气体供给歧管孔112I、122I、132I相同的位置。第三单电池310的第三阴极气体供给歧管孔413I、423I、433I可以构成于与第一单电池110的第一阴极气体供给歧管孔113I、123I、133I相同的位置。第三单电池310的第三传热介质供给歧管孔414I、424I、434I可以构成于与第一单电池110的第一传热介质供给歧管孔114I、124I、134I相同的位置。 
这样，利用电池堆600，可以使电池堆500的结构更加简化，并且可以使部件结构共通化。 
而且，第六实施方式中示例的本发明的燃料电池系统的第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I与上述第五实施方式的第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I互相邻接地配置的情况同样地，优选从电池堆500的层叠方向看，互相邻接地配置。而且，第三阳极气体供给歧管592I也可以形成为：从电池堆500的层叠方向看，与第一及第二阳极气体供给歧管192I、392I中的任一个有至少一部分重复。
而且，第六实施方式中示例的本发明的燃料电池系统的第一到第三阴极气体供给歧管193I、393I、593I与上述第五实施方式的第一到第三阴极气体供给歧管193I、393I、593I互相邻接地配置的情况同样地，优选从电池堆500的层叠方向看，互相邻接地配置。而且，第三阴极气体供给歧管593I也可以形成为：从电池堆500的层叠方向看，与第一及第二阴极气体供给歧管193I、393I中的任一个有至少一部分重复。 
而且，第六实施方式中示例的本发明的燃料电池系统的第一到第三传热介质供给歧管194I、394I、594I与上述第五实施方式的第一到第三传热介质供给歧管194I、394I、594I互相邻接地配置的情况同样地，优选从电池堆500的层叠方向看，互相邻接地配置。而且，第三传热介质供给歧管594I也可以形成为：从电池堆500的层叠方向看，与第一及第二传热介质供给歧管194I、394I中的任一个有至少一部分重复。 
(第七实施方式) 
本发明的第七实施方式的电池堆为将第六实施方式的电池堆的结构变形后的实施方式。因此，燃料电池系统、及燃料电池系统的运行方法和上述的实施方式相同因而省略说明。 
图23为表示本发明的第七实施方式的燃料电池堆的层叠结构的三视图。图23中，省略一部分和图22相同的符号。 
如图23所示，和图22的亚电池堆600相比，省略第二亚电池堆Q，本实施方式的电池堆700由第一亚电池堆P及第三亚电池堆Q的2个亚电池堆构成。也就是说，本实施方式为省略第一中间集电体552而仅将电池堆700被第二中间集电体553分割成2个亚电池堆P、R的实施方式。 
而且，第一亚电池堆P的第一单电池110和第三亚电池堆R的第三单电池310的结构完全相同，第一单电池110的个数和第三单电池310的个数不同。和图22的电池堆600相比，省略第一亚电池堆P的阳极气体导入通路292I、阴极气体导入通路293I及传热介质导入通路294I、第二阳极气体供给口272I、第二阴极气体供给口273I及传热介质供给口274I。
由这样的构成，电池堆700可以构成只有第一亚电池堆P的发电输出、只有第三亚电池堆R的发电输出、及电池堆整体的发电输出的3个等级的发电输出等级。 
如以上所述，电池堆100、500、600、700可以通过中间集电体52、53隔断阳极气体及阴极气体的流通。即，可以利用所谓的内部歧管型电池堆的结构，使阳极气体及阴极气体只在希望的亚电池堆中流通。因此，本发明的燃料电池堆可以抑制MEA的恶化，同时，可以更加机动且经济地调整发电输出。 
而且，本发明的电池堆500、600、700由于第一到第三亚电池堆P、Q、R彼此的单电池110、210、310的个数互相不同，所以可以选择亚电池堆P、Q、R，或是选择性地组合它们，而用更加少的亚电池堆个数构成更多的发电输出等级。即，可以抑制MEA的恶化，同时，可以更加机动且经济地调整发电输出。 
而且，本发明的电池堆100、500、600、700可以通过中间集电体52、53来隔断传热介质的流通，可以只在一部分的亚电池堆P、Q、R中流通传热介质。可以利用所谓的内部歧管型电池堆的结构，只在必要的亚电池堆中流通传热介质。即，可以降低燃料电池系统的能量损失。 
而且，由于电池堆500、600可以在各亚电池堆P、Q、R中分别独立地流通阳极气体、阴极气体及传热介质，所以可以更加机动且经济地调整燃料电池堆的发电输出。 
进而，第一、第五及第六实施方式中示例的本发明的燃料电池系统可以基于外部电力负载的大小，而选定任何1个以上的亚电池堆P、Q、R，并且，控制阳极气体供给系统42I及阴极气体供给系统43I，或是电池堆100的阳极气体供给开闭部182I及阴极气体供给开闭部183I与阳极气体导入开闭部282I及阴极气体导入开闭部283I的至少任一个，只向选定的亚电池堆P、Q、R供给阳极气体及阴极气体，而进行发电运行。这样构成后，可以抑制电池堆100、500、600的MEA的恶化，同时，可以更加机动且经济地调整燃料电池系统的发电输出。 
进而，第一、第五及第六实施方式中示例的本发明的燃料电池系统可以在发电开始指令后且在向端部亚电池堆P、R供给阳极气体及阴 极气体前，控制阳极气体供给系统42I及阴极气体供给系统43I、或是电池堆100的阳极气体供给开闭部182I及阴极气体供给开闭部183I以及阳极气体导入开闭部282I及阴极气体导入开闭部283I中的至少任一个，只向中央部亚电池堆Q供给阳极气体及阴极气体，进行中央部发电。由这样的构成，由于使电池堆100、500、600的中央部中的发电运行比端部优先地开始，所以可以在两侧的端部亚电池堆P、R的预热中利用中央部的发热。即，可以提高直到燃料电池系统的整体发电的能量效率。 
而且，第七实施方式中示例的本发明的燃料电池系统的第一到第二阳极气体供给歧管192I、392I和上述的第五实施方式的第一到第三阳极气体供给歧管192I、392I、592I同样地，从电池堆500的层叠方向看，优选互相邻接地配置。而且，第二阳极气体供给歧管392I也可以形成为：从电池堆500的层叠方向看，与第一阳极气体供给歧管192I有至少一部分重复。 
而且，第七实施方式中示例的本发明的燃料电池系统的第一到第二阴极气体供给歧管193I、393I和上述的第五实施方式的第一到第三阴极气体供给歧管193I、393I、593I同样地，从电池堆500的层叠方向看，优选互相邻接地配置。而且，从电池堆500的层叠方向看，第二阴极气体供给歧管393I可以形成为与第一阴极气体供给歧管193I有至少一部分重复。 
而且，第七实施方式中示例的本发明的燃料电池系统的第一到第二传热介质供给歧管194I、394I和上述的第五实施方式的第一到第三传热介质供给歧管194I、394I、594I同样地，从电池堆500的层叠方向看，优选互相邻接地配置。而且，从电池堆500的层叠方向看，第二传热介质供给歧管394I可以形成为与第一传热介质供给歧管194I有至少一部分重复。 
以上，对本发明的实施方式进行了详细的说明，但本发明不限定于上述实施方式。 
特别的，上述实施方式中，中间集电体为1个或2个，但是，即使使中间集电体为3个以上而将电池堆分割成4个以上的亚电池堆，也可以实施本发明。
而且，例如，各开闭部182I、183I、184I、282I、283I、284I可以被构成为分别可以开闭贯通孔152I、153I、154I、252I、253I、254I。因此，也可以将气密型的闸阀组合到第一及第二中间集电体52、53中来构成。 
进而，也可以通过止回阀来构成阳极气体导入开闭部282I、阴极气体导入开闭部283I及传热介质导入开闭部284I。即，通过构成为只在向电池堆100内的流通方向上打开导入通路292I、293I、294I和歧管392I、393I、394I的连通，可以防止整体预热步骤S5及整体发电步骤S7中流体不必要的回流。 
各供给口172I、173I、174I、272I、273I、274I及各排出口72E、73E、74E可以在端板70、71的任一个上构成。例如，可以根据装于电池堆100中的阳极气体供给系统42I、阴极气体供给系统43I及传热介质供给系统44I的配设位置，而在优选的端板70、71上构成供给口172I、173I、174I、272I、273I、274I及各排出口72E、73E、74E。 
而且，第三单电池310上也可以形成贯通孔212I、213I、214I、222I、223I、224I、232I、233I、234I。由于通过第二中间集电体53和端部集电体70闭塞两端，所以对本发明的作用效果没有影响。而且，由于第一单电池110和第三单电池310的结构相同，所以可以使第一单电池110和第三单电池310的制造工序通用化，并可以使电池堆100的制作工序简化。 
单电池间的层叠部的结构也可以为在隔板上不构成传热介质流路沟槽26、36而在单电池间的层叠部上配设在内部构成有传热介质流路的传热部件的结构。 
产业上的可利用性 
本发明的燃料电池堆、燃料电池系统及燃料电池系统的运行方法可以用简便的结构实现阳极气体及阴极气体部分的流通。因此，本发明的燃料电池堆、燃料电池系统及燃料电池系统的运行方法作为可以抑制MEA的恶化且更加机动且经济地调整发电输出的燃料电池堆、燃料电池系统及燃料电池系统的运行方法是有用的。

Claims (13)

1.一种燃料电池堆，其特征在于，
该燃料电池堆被构成为：在一对端部集电体之间层叠有2个以上的单电池，阳极气体供给歧管及阴极气体供给歧管在层叠方向上贯通所有的所述单电池的周缘部，
所述燃料电池堆具有：
1个以上的中间集电体，配设于所述一对端部集电体之间的所述层叠方向的中间部，并且分割所述阳极气体供给歧管及所述阴极气体供给歧管；
2个以上的亚电池堆，具有在所述一对端部集电体及所述中间集电体的任一个之间层叠的1个以上的所述单电池而构成；
阳极气体导入通路，在所述层叠方向上贯通任何一个所述端部集电体与所述中间集电体之间的端部亚电池堆的周缘部；
阴极气体导入通路，在所述层叠方向上贯通任何一个所述端部集电体与所述中间集电体之间的端部亚电池堆的周缘部；
1个以上的阳极气体供给口，在所述层叠方向上贯通所述燃料电池堆的两端部的至少任一个，与所述阳极气体供给歧管和所述阳极气体导入通路中的至少任一个相连接；以及
1个以上的阴极气体供给口，在所述层叠方向上贯通所述燃料电池堆的两端部的至少任一个，与所述阴极气体供给歧管和所述阴极气体导入通路中的至少任一个相连接；
所述阳极气体导入通路，与所述阳极气体供给口、所述端部亚电池堆以外的所述亚电池堆的所述阳极气体供给歧管相连接；
所述阴极气体导入通路，与所述阴极气体供给口、所述端部亚电池堆以外的所述亚电池堆的所述阴极气体供给歧管相连接。
2.如权利要求1所述的燃料电池堆，其特征在于，
所述亚电池堆的各个所述单电池的个数相互不同。
3.如权利要求1所述的燃料电池堆，其特征在于，具有：
传热介质供给歧管，在所述层叠方向上贯通所有的所述单电池的周缘部而被构成，且被所述中间集电体分割；
传热介质导入通路，在所述层叠方向上贯通任何一个所述端部集电体与所述中间集电体之间的端部亚电池堆的周缘部；以及
1个以上的传热介质供给口，在所述层叠方向上贯通所述燃料电池堆的两端部的至少任一个，与所述传热介质供给歧管和所述传热介质导入通路中的至少任一个相连接；
所述传热介质导入通路，与所述传热介质供给口、所述端部亚电池堆以外的所述亚电池堆的所述传热介质供给歧管相连接。
4.如权利要求3所述的燃料电池堆，其特征在于，
具有3个以上的所述单电池及一对所述中间集电体，在所述中间集电体之间构成有中央部亚电池堆，在所述端部集电体和所述中间集电体之间构成有一对端部亚电池堆，
所述阳极气体导入通路与所述中央部亚电池堆的所述阳极气体供给歧管相连接；
所述阴极气体导入通路与所述中央部亚电池堆的所述阴极气体供给歧管相连接；
所述传热介质导入通路与所述中央部亚电池堆的所述传热介质供给歧管相连接，
3个所述阳极气体供给口分别与所述阳极气体导入通路及一对所述端部亚电池堆的所述阳极气体供给歧管相连接，
3个所述阴极气体供给口分别与所述阴极气体导入通路及一对所述端部亚电池堆的所述阴极气体供给歧管相连接，
3个所述传热介质供给口分别与所述传热介质导入通路及一对所述端部亚电池堆的所述传热介质供给歧管相连接。
5.如权利要求3所述的燃料电池堆，其特征在于，
具有3个以上的所述单电池及一对所述中间集电体，在所述中间集电体之间构成有中央部亚电池堆，在所述端部集电体和所述中间集电体之间构成有一对端部亚电池堆，
所述燃料电池堆具有：
阳极气体供给开闭部，连通及隔断所述中央部亚电池堆的所述阳极气体供给歧管和所述端部亚电池堆的所述阳极气体供给歧管，并且配设于所述中间集电体上；
阴极气体供给开闭部，连通及隔断所述中央部亚电池堆的所述阴极气体供给歧管和所述端部亚电池堆的所述阴极气体供给歧管，并且配设于所述中间集电体上；以及
传热介质供给开闭部，连通及隔断所述中央部亚电池堆的所述传热介质供给歧管和所述端部亚电池堆的所述传热介质供给歧管，并且配设于所述中间集电体上，
所述阳极气体导入通路连接所述中央部亚电池堆的所述阳极气体供给歧管和所述阳极气体供给口，
所述阴极气体导入通路连接所述中央部亚电池堆的所述阴极气体供给歧管和所述阴极气体供给口，
所述传热介质导入通路连接所述中央部亚电池堆的所述传热介质供给歧管和所述传热介质供给口。
6.一种燃料电池系统，其特征在于，
具有：
如权利要求1所述的燃料电池堆，
与所述阳极气体供给口相连接的阳极气体供给系统，
与所述阴极气体供给口相连接的阴极气体供给系统，以及
控制装置，
所述控制装置选定任何1个以上的所述亚电池堆，并且，控制所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个来只向所述选定的所述亚电池堆供给阳极气体及阴极气体而进行发电运行。
7.如权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，
在所述燃料电池系统发电运行过程中，所述控制装置基于外部电力负载的大小，以使发电输出最接近所述电力负载的方式选定任何1个以上的所述亚电池堆，并且，控制所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个来切换阳极气体及阴极气体的供给。
8.如权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述燃料电池堆具有3个以上的所述单电池及一对所述中间集电体，在所述中间集电体之间构成有中央部亚电池堆，在所述端部集电体和所述中间集电体之间构成有一对端部亚电池堆，
在发电开始指令后并且在向所述一对所述端部亚电池堆供给所述阳极气体及所述阴极气体之前，所述控制装置控制所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个来只向所述中央部亚电池堆供给阳极气体及阴极气体从而进行中央部发电。
9.如权利要求8所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述燃料电池堆具有：
传热介质供给歧管，在所述层叠方向上贯通所有的所述单电池的周缘部而构成，且被所述中间集电体分割；
传热介质导入通路，在所述层叠方向上贯通任何一个所述端部集电体与所述中间集电体之间的端部亚电池堆的周缘部；以及
1个以上的传热介质供给口，在所述层叠方向上贯通所述燃料电池堆的两端部的至少任一个，与所述传热介质供给歧管和所述传热介质导入通路中的至少任一个相连接；
所述传热介质导入通路，与所述传热介质供给口、所述端部亚电池堆以外的所述亚电池堆的所述传热介质供给歧管相连接；
所述燃料电池系统具有与所述传热介质供给口连接的传热介质供给系统，
在发电开始指令后，所述控制装置控制所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统、所述传热介质供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个，从而
只向所述中央部亚电池堆供给所述传热介质，进行中央部预热，
在所述中央部预热时，进行取得从所述燃料电池堆排出的传热介质的排出温度并与第1判定温度进行比较的第1判定，
基于所述第1判定，只向所述中央部亚电池堆供给所述阳极气体及所述阴极气体来进行中央部发电，
在所述中央部发电过程中，向整个所述燃料电池堆供给所述传热介质，进行整体预热，
在所述整体预热时，进行取得从所述燃料电池堆排出的传热介质的排出温度并与第2判定温度进行比较的第2判定，
基于所述第2判定，向所述中央部亚电池堆及一对所述端部亚电池堆供给所述阳极气体及所述阴极气体来进行整体发电。
10.如权利要求9所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述第1判定温度及所述第2判定温度都是向所述燃料电池堆供给的传热介质的供给温度。
11.一种燃料电池系统的运行方法，其特征在于，
所述燃料电池系统具有：
如权利要求1所述的燃料电池堆，
与所述阳极气体供给口连接的阳极气体供给系统，以及
与所述阴极气体供给口连接的阴极气体供给系统，
所述燃料电池系统的运行方法是：选定任何1个以上的所述亚电池堆，并且，通过所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个来只向所述选定的所述亚电池堆供给所述阳极气体及所述阴极气体，从而进行发电运行。
12.如权利要求11所述的燃料电池系统的运行方法，其特征在于，
在所述燃料电池系统的发电运行过程中，基于外部电力负载的大小，以使发电输出最接近所述电力负载的方式选定任何1个以上的所述亚电池堆，并且，通过所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个来切换所述阳极气体及所述阴极气体的供给。
13.如权利要求11所述的燃料电池系统的运行方法，其特征在于，
所述燃料电池堆具有3个以上的所述单电池及一对所述中间集电体，在所述中间集电体之间构成有中央部亚电池堆，在所述端部集电体和所述中间集电体之间构成有一对端部亚电池堆，
在发电开始指令后且在向所述一对所述端部亚电池堆供给所述阳极气体及所述阴极气体之前，通过所述阳极气体供给系统、所述阴极气体供给系统及所述燃料电池堆中的至少任一个来只向所述中央部亚电池堆供给所述阳极气体及所述阴极气体从而进行中央部发电。
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