JP2010021096A - Temperature distribution measuring device, fuel cell system, and fuel cell evaluation device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature distribution measuring device which is thin type, light weight and at the same time, which can measure the temperature distribution on a cell surface without imparting an adverse influence to power generation by preventing increasing of interior resistance in a fuel cell. <P>SOLUTION: The temperature distribution measuring device 140 includes: a substrate which is a lamination of a plurality of insulating bodies; electrodes D1, D2 which are provided on both sides of the substrate to come into contact with the laminated cells 10a of the fuel cell 10 as well as being electrically connected to each other; and metal patterns Pa, Pb which are formed on an inner layer in the substrate as well as comprising a thermocouple which is not electrically connected to the cell 10a nor the electrodes D1, D2 and arranged between the cells 10a. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池のセル間に挟持され、当該セル面内の温度分布を測定するための温度分布測定装置に関し、特に、薄型・軽量であって、かつ、燃料電池の内部抵抗を高めることを防いで発電に悪影響を及ぼすことなく、セル面内の温度分布を測定可能な温度分布測定装置、および当該温度分布測定装置を用いる燃料電池システム、ならびに当該温度分布測定装置を用いて燃料電池の性能評価を行う燃料電池評価装置に関するものである。   The present invention relates to a temperature distribution measuring device that is sandwiched between cells of a fuel cell and measures the temperature distribution in the cell surface, and in particular, is thin and lightweight, and increases the internal resistance of the fuel cell. The temperature distribution measuring device capable of measuring the temperature distribution in the cell surface without adversely affecting the power generation, the fuel cell system using the temperature distribution measuring device, and the fuel cell using the temperature distribution measuring device The present invention relates to a fuel cell evaluation apparatus that performs performance evaluation.

従来、燃料電池内部の温度測定は、特許文献１に開示されているように抵抗体を用いて、あるいは、特許文献２に開示されているようにシース熱電対を用いて行われていた。簡単に説明すると、まず特許文献１では、燃料電池のセル間に挟まれている電流測定装置１００内に電流測定用抵抗体１２１が複数設けられた第２基板１２０が備えられており、この電流測定用抵抗体１２１を用いてセルの電流（電流分布）を測定している（特許文献１の図３参照）。そして、電流測定用抵抗体１２１の温度特性を補正するために、電流測定装置１００内に温度測定用抵抗体１４１が複数設けられた第４基板１４０が備えられており、この温度測定用抵抗体１４１を用いてセルの温度（温度分布）を測定していることが開示されている（特許文献１の図６参照）。次に、引用文献２では、測温側先端に絶縁膜をコーティングしたシース熱電対を用いてセルの温度を測定することが開示されている（特許文献２の図５参照）。
特開２００７−２８０６４３号公報（２００７年１０月２５日公開） 特開２００７−７８４３３号公報（２００７年３月２９日公開） Conventionally, temperature measurement inside a fuel cell has been performed using a resistor as disclosed in Patent Document 1 or using a sheath thermocouple as disclosed in Patent Document 2. Briefly, firstly, in Patent Document 1, a second substrate 120 provided with a plurality of current measuring resistors 121 is provided in a current measuring device 100 sandwiched between cells of a fuel cell. The cell current (current distribution) is measured using the measuring resistor 121 (see FIG. 3 of Patent Document 1). In order to correct the temperature characteristics of the current measurement resistor 121, a fourth substrate 140 provided with a plurality of temperature measurement resistors 141 is provided in the current measurement device 100, and this temperature measurement resistor is provided. It is disclosed that the cell temperature (temperature distribution) is measured using 141 (see FIG. 6 of Patent Document 1). Next, Cited Document 2 discloses that the temperature of the cell is measured using a sheath thermocouple in which an insulating film is coated on the temperature measuring side tip (see FIG. 5 of Patent Document 2).
JP 2007-280643 A (released on October 25, 2007) JP 2007-78433 A (published March 29, 2007)

特許文献１における抵抗体を用いる方法では、電流測定のために抵抗体を用いるため、燃料電池の内部抵抗が高くなり、発電に悪影響を与えるという問題を生じる。また、電流測定用抵抗体の温度特性を補正するために抵抗体による温度測定を行うため、定電流印加回路と温度測定用抵抗体の電圧測定回路とが必要になり、回路が複雑になるという問題を生じる。   In the method using the resistor in Patent Document 1, since the resistor is used for current measurement, the internal resistance of the fuel cell is increased, which causes a problem of adversely affecting power generation. In addition, a temperature measurement using a resistor is performed in order to correct the temperature characteristics of the current measurement resistor, so that a constant current application circuit and a voltage measurement circuit for the temperature measurement resistor are required, which complicates the circuit. Cause problems.

また、特許文献２におけるシース熱電対を用いる方法では、当該シース熱電対を挟み込むために、当該シース熱電対を挟む電極間の密着性に悪影響を与えるという問題を生じる。また、発電時、燃料電池のセル間には２〜３（Ａ／ｃｍ２）程度の電流密度で電流が流れており、上記シース熱電対を用いて直接測定を行えば、発電された電流による計測器の破損、および発電への悪影響が懸念される。すなわち、上記シース熱電対をそのまま実際に用いることは困難であるという問題を生じる。 Moreover, in the method using the sheath thermocouple in Patent Document 2, since the sheath thermocouple is sandwiched, there is a problem that the adhesion between the electrodes sandwiching the sheath thermocouple is adversely affected. Further, during power generation, current flows between the cells of the fuel cell at a current density of about 2 to 3 (A / cm 2 ). If direct measurement is performed using the sheath thermocouple, it depends on the generated current. There are concerns about instrument damage and adverse effects on power generation. That is, there is a problem that it is difficult to actually use the sheath thermocouple as it is.

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、薄型・軽量であって、かつ、燃料電池の内部抵抗を高めることを防いで発電に悪影響を及ぼすことなく、セル面内の温度分布を測定可能な温度分布測定装置、および当該温度分布測定装置を用いる燃料電池システム、ならびに当該温度分布測定装置を用いて燃料電池の性能評価を行う燃料電池評価装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its object is to achieve a cell that is thin and lightweight and prevents an increase in internal resistance of the fuel cell without adversely affecting power generation. To provide a temperature distribution measuring device capable of measuring an in-plane temperature distribution, a fuel cell system using the temperature distribution measuring device, and a fuel cell evaluation device for evaluating the performance of the fuel cell using the temperature distribution measuring device. It is in.

本発明に係る温度分布測定装置は、上記課題を解決するために、燃料電池の積層されたセル間に配置され、当該セル面内の温度分布を測定するための温度分布測定装置であって、複数の絶縁体を積層してなる基板と、上記基板の両面に上記セルに接触するように設けられ、かつ互いが電気的に接続されている一対の電極と、上記基板における内層に形成され、かつ、上記セルおよび上記電極とは電気的に接続されていない、熱電対を構成する複数の金属パターンとを備えていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a temperature distribution measuring apparatus according to the present invention is a temperature distribution measuring apparatus that is disposed between stacked cells of a fuel cell and measures the temperature distribution in the cell plane, A substrate formed by laminating a plurality of insulators, a pair of electrodes provided on both surfaces of the substrate so as to be in contact with the cell, and electrically connected to each other; and an inner layer of the substrate; And the said cell and the said electrode are provided with the some metal pattern which comprises the thermocouple which is not electrically connected.

また、本発明に係る燃料電池システムは、上記課題を解決するために、上記および下記の温度分布測定装置が積層されたセル間に配置されている燃料電池と、上記温度分布測定装置における熱電対から電圧を測定する電圧測定部と、上記電圧測定部にて測定された電圧に基づき、上記熱電対の熱起電力特性と室温とから温度を算出するとともに、当該算出した温度に基づき温度分布を生成する演算部とを備えていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell arranged between cells in which the above and below described temperature distribution measuring devices are stacked, and a thermocouple in the temperature distribution measuring device. Based on the voltage measured by the voltage measuring unit and the voltage measured by the voltage measuring unit, the temperature is calculated from the thermoelectromotive force characteristics of the thermocouple and the room temperature, and the temperature distribution is calculated based on the calculated temperature. It is characterized by comprising a calculation unit for generation.

また、本発明に係る燃料電池評価装置は、上記課題を解決するために、燃料電池の性能評価を行う燃料電池評価装置であって、燃料電池の積層されたセル間に配置されている、上記および下記の温度分布測定装置における熱電対から電圧を測定する電圧測定部と、上記電圧測定部にて測定された電圧に基づき、上記熱電対の熱起電力特性と室温とから温度を算出するとともに、当該算出した温度に基づき温度分布を生成し、この生成した温度分布を用いて上記燃料電池の性能評価を行う評価部とを備えていることを特徴としている。   The fuel cell evaluation apparatus according to the present invention is a fuel cell evaluation apparatus that performs performance evaluation of a fuel cell in order to solve the above-described problems, and is disposed between stacked cells of the fuel cell. And calculating the temperature from the thermoelectromotive force characteristics of the thermocouple and the room temperature based on the voltage measurement unit for measuring the voltage from the thermocouple in the temperature distribution measuring device described below and the voltage measured by the voltage measurement unit. And an evaluation unit that generates a temperature distribution based on the calculated temperature and evaluates the performance of the fuel cell using the generated temperature distribution.

上記の構成によれば、本発明に係る温度分布測定装置は、燃料電池のセル間に配置されるものであって、基板に、熱電対を構成する複数の金属パターンが、上記セル、および上記基板と上記セルとの電気的接続のための電極と電気的に接続されないようにして形成されている。このように、上記温度分布測定装置は、基板に熱電対を構成する金属パターンを設けて温度測定を行うために薄型・軽量が可能であり、それゆえ上記温度分布測定装置がセル間に配置されていても燃料電池の薄型・軽量を実現できる。また、以上の構成により、燃料電池の内部抵抗を高めることがなく、燃料電池の発電に悪影響を及ぼすことがない。   According to the above configuration, the temperature distribution measuring device according to the present invention is disposed between cells of a fuel cell, and a plurality of metal patterns constituting a thermocouple are formed on the substrate, the cell, and the above It is formed so as not to be electrically connected to an electrode for electrical connection between the substrate and the cell. As described above, the temperature distribution measuring apparatus can be thin and lightweight because the metal pattern constituting the thermocouple is provided on the substrate to perform temperature measurement. Therefore, the temperature distribution measuring apparatus is disposed between the cells. Even so, the fuel cell can be made thinner and lighter. Further, the above configuration does not increase the internal resistance of the fuel cell and does not adversely affect the power generation of the fuel cell.

以上のことから、薄型・軽量であって、かつ、燃料電池の内部抵抗を高めることを防いで発電に悪影響を及ぼすことなく、セル面内の温度分布を測定可能な温度分布測定装置、および当該温度分布測定装置を用いる燃料電池システム、ならびに当該温度分布測定装置を用いて燃料電池の性能評価を行う燃料電池評価装置を提供することができるという効果を奏する。   From the above, a temperature distribution measuring device that is thin and lightweight and that can measure the temperature distribution in the cell plane without adversely affecting power generation by preventing the increase in internal resistance of the fuel cell, and There is an effect that it is possible to provide a fuel cell system that uses a temperature distribution measuring device and a fuel cell evaluation device that performs performance evaluation of the fuel cell using the temperature distribution measuring device.

本発明に係る温度分布測定装置は、上記基板の上記電極を形成した面の面積は、上記セル面の面積と比較して大きく形成されており、かつ、上記基板の両面における上記セル面より大きい部分には、上記熱電対を構成する金属パターンと電気的に接続されている、上記熱電対の電極となる金属パターンが設けられていることが好ましい。   In the temperature distribution measuring apparatus according to the present invention, the area of the surface of the substrate on which the electrodes are formed is formed larger than the area of the cell surface, and is larger than the cell surface on both surfaces of the substrate. The portion is preferably provided with a metal pattern serving as an electrode of the thermocouple, which is electrically connected to the metal pattern constituting the thermocouple.

本発明に係る温度分布測定装置は、上記電極として、隣接するセルのセパレータを用いることが好ましい。   The temperature distribution measuring apparatus according to the present invention preferably uses a separator of an adjacent cell as the electrode.

上記の構成によれば、上記温度分布測定装置のさらなる薄型化・軽量化が可能であり、それゆえ上記温度分布測定装置が搭載される燃料電池のさらなる薄型化・軽量化を実現できる。   According to the above configuration, the temperature distribution measuring device can be further reduced in thickness and weight, and therefore, the fuel cell in which the temperature distribution measuring device is mounted can be further reduced in thickness and weight.

本発明に係る温度分布測定装置は、燃料電池の積層されたセル間に配置され、当該セル面内の温度分布を測定するための温度分布測定装置であって、複数の絶縁体を積層してなる基板と、上記基板の両面に上記セルに接触するように設けられ、かつ互いが電気的に接続されている一対の電極と、上記基板における内層に形成され、かつ、上記セルおよび上記電極とは電気的に接続されていない、熱電対を構成する複数の金属パターンとを備えていることを特徴としている。   A temperature distribution measuring apparatus according to the present invention is a temperature distribution measuring apparatus that is disposed between stacked cells of a fuel cell and measures a temperature distribution in the cell plane, and includes a plurality of insulators stacked. A pair of electrodes provided on both sides of the substrate so as to be in contact with the cell and electrically connected to each other, an inner layer of the substrate, and the cell and the electrode. Is provided with a plurality of metal patterns constituting a thermocouple that are not electrically connected.

また、本発明に係る燃料電池システムは、上記および下記の温度分布測定装置が積層されたセル間に配置されている燃料電池と、上記温度分布測定装置における熱電対から電圧を測定する電圧測定部と、上記電圧測定部にて測定された電圧に基づき、上記熱電対の熱起電力特性と室温とから温度を算出するとともに、当該算出した温度に基づき温度分布を生成する演算部とを備えていることを特徴としている。   In addition, the fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell disposed between cells in which the temperature distribution measuring devices described above and below are stacked, and a voltage measuring unit that measures a voltage from a thermocouple in the temperature distribution measuring device. And calculating a temperature from the thermoelectromotive force characteristics of the thermocouple and room temperature based on the voltage measured by the voltage measuring unit, and a calculation unit that generates a temperature distribution based on the calculated temperature. It is characterized by being.

また、本発明に係る燃料電池評価装置は、燃料電池の性能評価を行う燃料電池評価装置であって、燃料電池の積層されたセル間に配置されている、上記および下記の温度分布測定装置における熱電対から電圧を測定する電圧測定部と、上記電圧測定部にて測定された電圧に基づき、上記熱電対の熱起電力特性と室温とから温度を算出するとともに、当該算出した温度に基づき温度分布を生成し、この生成した温度分布を用いて上記燃料電池の性能評価を行う評価部とを備えていることを特徴としている。   A fuel cell evaluation apparatus according to the present invention is a fuel cell evaluation apparatus that evaluates the performance of a fuel cell, and is a temperature distribution measurement apparatus described above and below that is disposed between stacked cells of the fuel cell. Based on the voltage measured by the thermocouple and the voltage measured by the voltage measuring unit, the temperature is calculated from the thermoelectromotive force characteristics of the thermocouple and the room temperature, and the temperature is calculated based on the calculated temperature. An evaluation unit that generates a distribution and performs performance evaluation of the fuel cell using the generated temperature distribution.

上記の構成によれば、本発明に係る温度分布測定装置は、燃料電池のセル間に配置されるものであって、基板に、熱電対を構成する複数の金属パターンが、上記セル、および上記基板と上記セルとの電気的接続のための電極と電気的に接続されないようにして形成されている。このように、上記温度分布測定装置は、基板に熱電対を構成する金属パターンを設けて温度測定を行うために薄型・軽量が可能であり、それゆえ上記温度分布測定装置がセル間に配置されていても燃料電池の薄型・軽量を実現できる。また、以上の構成により、燃料電池の内部抵抗を高めることがなく、燃料電池の発電に悪影響を及ぼすことがない。   According to the above configuration, the temperature distribution measuring device according to the present invention is disposed between cells of a fuel cell, and a plurality of metal patterns constituting a thermocouple are formed on the substrate, the cell, and the above It is formed so as not to be electrically connected to an electrode for electrical connection between the substrate and the cell. As described above, the temperature distribution measuring apparatus can be thin and lightweight because the metal pattern constituting the thermocouple is provided on the substrate to perform temperature measurement. Therefore, the temperature distribution measuring apparatus is disposed between the cells. Even so, the fuel cell can be made thinner and lighter. Further, the above configuration does not increase the internal resistance of the fuel cell and does not adversely affect the power generation of the fuel cell.

以上のことから、薄型・軽量であって、かつ、燃料電池の内部抵抗を高めることを防いで発電に悪影響を及ぼすことなく、セル面内の温度分布を測定可能な温度分布測定装置、および当該温度分布測定装置を用いる燃料電池システム、ならびに当該温度分布測定装置を用いて燃料電池の性能評価を行う燃料電池評価装置を提供することができるという効果を奏する。   From the above, a temperature distribution measuring device that is thin and lightweight and that can measure the temperature distribution in the cell plane without adversely affecting power generation by preventing the increase in internal resistance of the fuel cell, and There is an effect that it is possible to provide a fuel cell system that uses a temperature distribution measuring device and a fuel cell evaluation device that performs performance evaluation of the fuel cell using the temperature distribution measuring device.

本発明の実施形態について図１〜図１２を用いて説明すると以下の通りである。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図１は本実施形態に係る燃料電池システム１５０の概略構成を、図２は燃料電池１０の概略構造を、図３は燃料電池１０のセル１０ａの概略構造を、図４はセル１０ａに、本実施形態に係る温度分布測定装置１４０が配置されている様子を示している。   1 shows a schematic configuration of a fuel cell system 150 according to the present embodiment, FIG. 2 shows a schematic configuration of a fuel cell 10, FIG. 3 shows a schematic configuration of a cell 10a of the fuel cell 10, FIG. The mode that the temperature distribution measuring apparatus 140 which concerns on embodiment is arrange | positioned is shown.

（燃料電池システムの構成）
燃料電池システム１５０は、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池１０を備えている。燃料電池システム１５０は、例えば電気自動車に適用される。燃料電池１０は、図示しない電気負荷や２次電池等の電気機器に電力を供給するものである。因みに、電気自動車の場合、車両走行駆動源としての電動モータが電気負荷に相当している。 (Configuration of fuel cell system)
The fuel cell system 150 includes a fuel cell 10 that generates electric power using an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The fuel cell system 150 is applied to, for example, an electric vehicle. The fuel cell 10 supplies electric power to an electric load (not shown) or an electric device such as a secondary battery. Incidentally, in the case of an electric vehicle, an electric motor as a vehicle driving source corresponds to an electric load.

本実施形態では燃料電池１０として固体高分子電解質型燃料電池を用いており、基本単位となるセル１０ａが複数個（最大４００個程度）積層され、且つ電気的に直列接続されている（図２参照）。セル１０ａは、図３に示すように、空気（酸素）が供給される空気極（正極）１と、水素が供給される燃料極（負極）２と、空気極１と燃料極２との間に挟持されている電解質膜３とを備えている。また、セル１０ａは、各セル１０ａに供給される空気と水素との通路を区切るために、かつ、各セル１０ａを電気的に接続するためのセパレータ４が設けられている。空気極１および燃料極２は、カーボンからなる電極部分と、例えば白金などの触媒部分とで構成されている。燃料電池１０では、以下の水素と酸素との電気化学反応が起こり電気エネルギが発生する。
（負極側）Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
（正極側）２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
そして、燃料電池１０の出力電圧を検出する電圧センサ１１と燃料電池１０の出力電流を検出する電流センサ１２とが設けられている。 In this embodiment, a solid polymer electrolyte fuel cell is used as the fuel cell 10, and a plurality of (up to about 400) cells 10a as basic units are stacked and electrically connected in series (FIG. 2). reference). As shown in FIG. 3, the cell 10 a includes an air electrode (positive electrode) 1 to which air (oxygen) is supplied, a fuel electrode (negative electrode) 2 to which hydrogen is supplied, and an air electrode 1 and a fuel electrode 2. And an electrolyte membrane 3 sandwiched between the two. The cell 10a is provided with a separator 4 for separating the passage between the air and hydrogen supplied to each cell 10a and electrically connecting each cell 10a. The air electrode 1 and the fuel electrode 2 are composed of an electrode portion made of carbon and a catalyst portion such as platinum. In the fuel cell 10, the following electrochemical reaction between hydrogen and oxygen occurs to generate electric energy.
(Negative electrode side) H 2 → 2H + + 2e −
(Positive electrode side) 2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O
A voltage sensor 11 that detects the output voltage of the fuel cell 10 and a current sensor 12 that detects the output current of the fuel cell 10 are provided.

積層されたセル１０ａ間には、図４に示すように、セル１０ａ面内の温度分布を測定する温度分布測定装置１４０が設けられている。温度分布測定装置１４０は、隣り合うセル１０ａに挟まれて配置されており、隣り合うセル１０ａと電気的に直列接続されている。温度分布測定装置１４０から測定した電位差信号は、後述の信号処理回路５１に入力される。温度分布測定装置１４０については後述する。なお、図４における温度分布測定装置１４０の位置については単なる一例に過ぎない。   Between the stacked cells 10a, as shown in FIG. 4, a temperature distribution measuring device 140 for measuring the temperature distribution in the cell 10a plane is provided. The temperature distribution measuring device 140 is disposed between adjacent cells 10a and is electrically connected in series with the adjacent cells 10a. The potential difference signal measured from the temperature distribution measuring device 140 is input to the signal processing circuit 51 described later. The temperature distribution measuring device 140 will be described later. Note that the position of the temperature distribution measuring device 140 in FIG. 4 is merely an example.

図１に戻り、燃料電池システム１５０には、燃料電池１０の空気極１側に空気を供給するための空気流路２０と、燃料電池１０の燃料極２側に水素を供給するための水素流路３０とが設けられている。ここで、空気流路２０における燃料電池１０より上流側を空気供給流路２０ａといい、下流側を空気排出流路２０ｂという。また、水素流路３０における燃料電池１０より上流側を水素供給流路３０ａといい、下流側を水素排出流路３０ｂという。   Returning to FIG. 1, the fuel cell system 150 includes an air flow path 20 for supplying air to the air electrode 1 side of the fuel cell 10, and a hydrogen flow for supplying hydrogen to the fuel electrode 2 side of the fuel cell 10. Road 30 is provided. Here, the upstream side of the fuel cell 10 in the air channel 20 is referred to as an air supply channel 20a, and the downstream side is referred to as an air discharge channel 20b. Further, the upstream side of the fuel cell 10 in the hydrogen channel 30 is referred to as a hydrogen supply channel 30a, and the downstream side is referred to as a hydrogen discharge channel 30b.

空気供給流路２０ａの最上流部には、大気中から吸入した空気を燃料電池１０に圧送するための空気ポンプ２１が設けられ、空気供給流路２０ａにおける空気ポンプ２１と燃料電池１０との間には、空気への加湿を行う加湿器２２が設けられている。また、空気排出流路２０ｂには、燃料電池１０内の空気の圧力を調整するための空気調圧弁２３が設けられている。   An air pump 21 for pressure-feeding air sucked from the atmosphere to the fuel cell 10 is provided at the most upstream portion of the air supply channel 20a, and between the air pump 21 and the fuel cell 10 in the air supply channel 20a. Is provided with a humidifier 22 for humidifying the air. The air discharge passage 20b is provided with an air pressure regulating valve 23 for adjusting the pressure of air in the fuel cell 10.

水素供給流路３０ａの最上流部には、水素が充填された高圧水素タンク３１が設けられ、水素供給流路３０ａにおける高圧水素タンク３１と燃料電池１０との間には、燃料電池１０に供給される水素の圧力を調整するための水素調圧弁３２が設けられている。   A high-pressure hydrogen tank 31 filled with hydrogen is provided at the most upstream portion of the hydrogen supply flow path 30a, and the fuel cell 10 is supplied between the high-pressure hydrogen tank 31 and the fuel cell 10 in the hydrogen supply flow path 30a. A hydrogen pressure regulating valve 32 for adjusting the pressure of the generated hydrogen is provided.

水素排出流路３０ｂには、水素供給流路３０ａにおける水素調圧弁３２の下流側に接続されて閉ループを構成する水素循環流路３０ｃが分岐して設けられており、これにより水素流路３０内で水素を循環させて、未反応の水素を燃料電池１０に再供給するようにしている。そして、水素循環流路３０ｃには、水素流路３０内で水素を循環させるための水素ポンプ３３が設けられている。   The hydrogen discharge passage 30b is provided with a branching hydrogen circulation passage 30c that is connected to the downstream side of the hydrogen pressure regulating valve 32 in the hydrogen supply passage 30a and forms a closed loop. Then, hydrogen is circulated so that unreacted hydrogen is supplied to the fuel cell 10 again. The hydrogen circulation channel 30 c is provided with a hydrogen pump 33 for circulating hydrogen in the hydrogen channel 30.

燃料電池１０は発電効率確保のために運転中一定温度（例えば８０℃程度）に維持する必要がある。このため、燃料電池１０を冷却するための冷却システムが設けられている。冷却システムには、燃料電池１０に冷却水（熱媒体）を循環させる冷却水経路４０、冷却水を循環させるウォータポンプ４１、ファン４２を備えたラジエータ（放熱器）４３が設けられている。   The fuel cell 10 needs to be maintained at a constant temperature (for example, about 80 ° C.) during operation to ensure power generation efficiency. For this reason, a cooling system for cooling the fuel cell 10 is provided. The cooling system is provided with a cooling water path 40 that circulates the cooling water (heat medium) in the fuel cell 10, a water pump 41 that circulates the cooling water, and a radiator (radiator) 43 that includes a fan 42.

冷却水経路４０には、冷却水をラジエータ４３をバイパスさせるためのバイパス経路４４が設けられている。冷却水経路４０とバイパス経路４４との合流点には、バイパス経路４４に流れる冷却水流量を調整するための流路切替弁４５が設けられている。また、冷却水経路４０における燃料電池１０の出口側近傍には、燃料電池１０から流出した冷却水の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ４６が設けられている。この温度センサ４６により冷却水温度を検出することで、燃料電池１０の温度を間接的に検出することができる。   The cooling water path 40 is provided with a bypass path 44 for bypassing the cooling water to the radiator 43. A flow path switching valve 45 for adjusting the flow rate of the cooling water flowing through the bypass path 44 is provided at the junction of the cooling water path 40 and the bypass path 44. Further, a temperature sensor 46 is provided in the vicinity of the outlet side of the fuel cell 10 in the cooling water passage 40 as temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water flowing out from the fuel cell 10. By detecting the cooling water temperature by the temperature sensor 46, the temperature of the fuel cell 10 can be indirectly detected.

また、燃料電池システム１５０には、各種制御を行う制御部（ＥＣＵ）５０が設けられている。制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路とによって構成されている。そして、制御部５０には、電圧センサ１１から出力電圧を検出した検出信号、電流センサ１２から出力電流を検出した検出信号、および後述する信号処理回路５１からの信号が入力される。また、制御部５０は、演算結果に基づいて、空気ポンプ２１、加湿器２２、空気調圧弁２３、水素調圧弁３２、水素ポンプ３３、ウォータポンプ４１、流路切替弁４５等に制御信号を出力する。   The fuel cell system 150 is provided with a control unit (ECU) 50 that performs various controls. The control unit 50 includes a well-known microcomputer composed of a CPU, ROM, RAM, and the like, and its peripheral circuits. The control unit 50 receives a detection signal for detecting the output voltage from the voltage sensor 11, a detection signal for detecting the output current from the current sensor 12, and a signal from the signal processing circuit 51 described later. Further, the control unit 50 outputs a control signal to the air pump 21, the humidifier 22, the air pressure regulating valve 23, the hydrogen pressure regulating valve 32, the hydrogen pump 33, the water pump 41, the flow path switching valve 45, etc. based on the calculation result. To do.

また、燃料電池システム１５０には、温度分布測定装置１４０から測定された電圧信号を処理する信号処理回路５１が設けられている。信号処理回路５１は、温度分布測定装置１４０から電圧センサ（電圧測定部）（不図示）によって測定された電圧信号を演算処理し、上記熱電対の熱起電力特性と室温とからセル１０ａ面内の温度を測定する。信号処理回路５１は、測定した温度値を制御部５０に出力し、制御部５０では、セル１０ａの面内における温度分布を検出する。また、制御部５０は、この検出した温度分布を用いて電流密度分布に対応する分布を生成する。但し、この場合、セル１０ａの電解質膜３の特性が一様で、セル１０ａ面内の冷却能力が一様である必要はある。なお、特許請求の範囲に記載した、本発明の燃料電池システムにおける演算部は、制御部５０および信号処理回路５１に相当する。   In addition, the fuel cell system 150 is provided with a signal processing circuit 51 that processes the voltage signal measured from the temperature distribution measuring device 140. The signal processing circuit 51 computes and processes the voltage signal measured by the voltage sensor (voltage measuring unit) (not shown) from the temperature distribution measuring device 140, and based on the thermoelectromotive force characteristics of the thermocouple and the room temperature, the cell 10a is in-plane. Measure the temperature. The signal processing circuit 51 outputs the measured temperature value to the control unit 50, and the control unit 50 detects the temperature distribution in the plane of the cell 10a. Further, the control unit 50 generates a distribution corresponding to the current density distribution using the detected temperature distribution. However, in this case, it is necessary that the characteristics of the electrolyte membrane 3 of the cell 10a are uniform and the cooling capacity in the cell 10a plane is uniform. Note that the calculation unit in the fuel cell system of the present invention described in the claims corresponds to the control unit 50 and the signal processing circuit 51.

（温度分布測定装置の構成）
次に、温度分布測定装置１４０について図５〜図１２を用いて説明する。図５は、温度分布測定装置１４０の一例である温度分布測定装置１４０ａの構成を示しており、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその斜視図であり、（ｃ）はその断面図である。なお、図５（ａ）は、温度分布測定装置１４０ａを分解した状態で示している。 (Configuration of temperature distribution measuring device)
Next, the temperature distribution measuring apparatus 140 will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows a configuration of a temperature distribution measuring device 140a which is an example of the temperature distribution measuring device 140. (a) is a plan view thereof, (b) is a perspective view thereof, and (c) is a perspective view thereof. It is sectional drawing. FIG. 5A shows the temperature distribution measuring device 140a in an exploded state.

温度分布測定装置１４０ａは、３枚の基板１４１〜１４３を順に積層した積層基板で構成されている。基板１４１〜１４３は、セル１０ａと同様な形状（例えば長方形状）および寸法を有するが、その一面のサイズは、セル１０ａと後述する熱電対とが電気的に接続されないようにするために、セル１０ａのサイズと比較してやや大きく形成されている。具体的には、長方形状である基板１４１〜１４３の長辺側の長さをセル１０ａのそれと比較してやや大きく形成している。なお、特許請求の範囲に記載した、本発明の温度分布測定装置における基板は、基板１４１〜１４３を順に積層した積層基板に相当する。   The temperature distribution measuring device 140a is configured by a laminated substrate in which three substrates 141 to 143 are sequentially laminated. The substrates 141 to 143 have the same shape (for example, rectangular shape) and dimensions as the cell 10a, but the size of the one surface is the cell in order to prevent the cell 10a and a thermocouple described later from being electrically connected. It is formed slightly larger than the size of 10a. Specifically, the length of the long sides of the rectangular substrates 141 to 143 is slightly larger than that of the cell 10a. In addition, the board | substrate in the temperature distribution measuring apparatus of this invention described in the claim corresponds to the laminated substrate which laminated | stacked the substrates 141-143 in order.

基板１４１〜１４３としては、プリント基板に使用する、ガラスエポキシ等の絶縁材料、あるいはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いることができ、本実施形態ではガラスエポキシによって形成した。なお、基板１４１〜１４３には、空気、水素、冷却水がそれぞれ通過するマニホールドが形成されているが、ここではその図示を省略している。また、基板１４１〜１４３は、絶縁性接着剤を介在させてホットプレスにより一体化されている。   As the substrates 141 to 143, an insulating material such as glass epoxy used for a printed circuit board or a PET (polyethylene terephthalate) film can be used. In this embodiment, the substrate 141 is formed of glass epoxy. The substrates 141 to 143 are formed with manifolds through which air, hydrogen, and cooling water pass, respectively, but are not shown here. The substrates 141 to 143 are integrated by hot pressing with an insulating adhesive interposed therebetween.

基板１４１〜１４３には、セル１０ａの大きさと同一の範囲に、基板を貫通するスルーホールＴＨ１が形成されている。このスルーホールＴＨ１は、周知のドリルなどによって形成すればよい。基板１４１には、その表面（基板１４２と対向する面とは反対側の面）に、かつ、セル１０ａの大きさと同一の範囲に、電極Ｄ１が形成されている。基板１４３には、その裏面（基板１４２と対向する面とは反対側の面）に、かつ、セル１０ａの大きさと同一の範囲に、電極Ｄ２が形成されている。電極Ｄ１，Ｄ２は、温度分布測定装置１４０がセル１０ａ間に配置されたときに隣接するセル１０ａと接触し、セル１０ａと電気的に接続される。また、電極Ｄ１，Ｄ２は、電極Ｄ１，Ｄ２の形成材料が埋め込まれたスルーホールＴＨ１によって、互いが電気的に接続される。つまり、電極Ｄ１，Ｄ２は、セル１０ａと温度分布測定装置１４０ａとの電気的接続を図るものである。電極Ｄ１，Ｄ２としては、一般的な電子機器用プリント基板に使用される銅を用いることができ、電解めっき、無電解めっきによって形成すればよい。また、電極Ｄ１，Ｄ２には、接触抵抗の低減のために、金メッキを施すこともできる。   In the substrates 141 to 143, through holes TH1 penetrating the substrate are formed in the same range as the size of the cell 10a. This through hole TH1 may be formed by a known drill or the like. An electrode D1 is formed on the surface of the substrate 141 (the surface opposite to the surface facing the substrate 142) and in the same range as the size of the cell 10a. An electrode D2 is formed on the back surface of the substrate 143 (the surface opposite to the surface facing the substrate 142) and in the same range as the size of the cell 10a. The electrodes D1 and D2 are in contact with the adjacent cell 10a when the temperature distribution measuring device 140 is disposed between the cells 10a, and are electrically connected to the cell 10a. In addition, the electrodes D1 and D2 are electrically connected to each other by a through hole TH1 in which a material for forming the electrodes D1 and D2 is embedded. That is, the electrodes D1 and D2 are intended to electrically connect the cell 10a and the temperature distribution measuring device 140a. As the electrodes D1 and D2, copper used for a general printed circuit board for electronic equipment can be used, and it may be formed by electrolytic plating or electroless plating. The electrodes D1 and D2 can be plated with gold in order to reduce contact resistance.

基板１４１には、上述のセル１０ａよりやや大きく形成された部分に、基板を貫通するスルーホールＴＨ２ａが形成されるとともに、その表面側に、上記熱電対の電極Ｄ３としての金属パターンがスルーホールＴＨ２ａから基板端に向かって形成されている。また、基板１４３には、上述のセル１０ａよりやや大きく形成された部分に、基板を貫通するスルーホールＴＨ２ｂが形成されるとともに、その裏面側に、上記熱電対の電極Ｄ４としての金属パターンがスルーホールＴＨ２ｂから基板端に向かって形成されている。   On the substrate 141, a through hole TH2a penetrating the substrate is formed in a portion formed slightly larger than the above-described cell 10a, and a metal pattern as the thermocouple electrode D3 is formed on the surface side of the through hole TH2a. To the edge of the substrate. The substrate 143 is formed with a through hole TH2b penetrating the substrate in a portion formed slightly larger than the cell 10a, and a metal pattern as the thermocouple electrode D4 is formed on the back side thereof. The hole TH2b is formed toward the substrate end.

基板１４２の表面（基板１４１と対向する面）には、全体的に、金属パターンＰａが形成され、この金属パターンＰａは、金属パターンＰａの形成材料が埋め込まれたスルーホールＴＨ２ａと接続されている。また、基板１４２には、基板を貫通するスルーホールＴＨ２ｃが形成される。基板１４３の表面（基板１４２と対向する面）には、全体的に、金属パターンＰｂが形成され、この金属パターンＰｂは、金属パターンＰｂの形成材料が埋め込まれたスルーホールＴＨ２ｂと接続されている。金属パターンＰａ，Ｐｂは、金属パターンＰａ，Ｐｂのいずれかの形成材料が埋め込まれたスルーホールＴＨ２ｃによって接続されている。   A metal pattern Pa is entirely formed on the surface of the substrate 142 (a surface facing the substrate 141), and this metal pattern Pa is connected to a through hole TH2a in which a material for forming the metal pattern Pa is embedded. . In addition, a through hole TH2c penetrating the substrate is formed in the substrate 142. A metal pattern Pb is entirely formed on the surface of the substrate 143 (the surface facing the substrate 142), and this metal pattern Pb is connected to a through hole TH2b in which a material for forming the metal pattern Pb is embedded. . The metal patterns Pa and Pb are connected by a through hole TH2c in which a material for forming any of the metal patterns Pa and Pb is embedded.

金属パターンＰａ，ＰｂおよびスルーホールＴＨ２ａ〜ＴＨ２ｃは、上記熱電対を構成している。電極Ｄ３，Ｄ４は、上述のように上記熱電対の電極である。金属パターンＰａ，Ｐｂの形成材料は、熱電対を構成する周知の材料である銅−コンスタンタンを用いることができるが、これに限らず熱起電力が発生する材料であれば用いることができる。スルーホールＴＨ２ａ〜ＴＨ２ｃは、スルーホールＴＨ１と同様に、周知のドリルなどによって形成すればよい。また、金属パターンＰａ，Ｐｂは、メッキ法によって形成した後、周知のフォトリソグラフィ技術を用いて整形すればよい。   The metal patterns Pa and Pb and the through holes TH2a to TH2c constitute the thermocouple. The electrodes D3 and D4 are the electrodes of the thermocouple as described above. As a material for forming the metal patterns Pa and Pb, copper-constantan, which is a well-known material constituting a thermocouple, can be used, but not limited thereto, any material that generates a thermoelectromotive force can be used. The through holes TH2a to TH2c may be formed by a well-known drill or the like, similarly to the through hole TH1. Further, the metal patterns Pa and Pb may be formed by using a well-known photolithography technique after being formed by a plating method.

（燃料電池システムの動作）
燃料電池１０に水素および空気の供給が開始されることで、燃料電池１０の発電が開始される。燃料電池１０の発電が開始されたことにより、温度分布測定装置１４０ａにおける、金属パターンＰａ，ＰｂおよびスルーホールＴＨ２ａ〜ＴＨ２ｃによって構成した熱電対に熱起電力が発生する。この熱起電力による電圧を図示しない電圧センサによって測定し、この測定した電圧を信号処理回路５１に入力する。信号処理回路５１は、上記電圧センサによって測定された電圧に基づき、上記熱電対の熱起電力特性と室温とから温度を算出し、測定した温度値を制御部５０に出力する。制御部５０は、信号処理回路５１に入力された温度値に基づき、セル１０ａの面内における温度分布を検出する。また、制御部５０は、この検出した温度分布を用いて電流密度分布に対応する分布を生成する。 (Operation of fuel cell system)
When the supply of hydrogen and air to the fuel cell 10 is started, power generation of the fuel cell 10 is started. When the power generation of the fuel cell 10 is started, a thermoelectromotive force is generated in the thermocouple constituted by the metal patterns Pa and Pb and the through holes TH2a to TH2c in the temperature distribution measuring device 140a. The voltage due to the thermoelectromotive force is measured by a voltage sensor (not shown), and the measured voltage is input to the signal processing circuit 51. The signal processing circuit 51 calculates the temperature from the thermoelectromotive force characteristics of the thermocouple and the room temperature based on the voltage measured by the voltage sensor, and outputs the measured temperature value to the control unit 50. Based on the temperature value input to the signal processing circuit 51, the controller 50 detects the temperature distribution in the plane of the cell 10a. Further, the control unit 50 generates a distribution corresponding to the current density distribution using the detected temperature distribution.

制御部５０は、生成したセル１０ａの面内における温度分布および電流密度分布に対応する分布に基づいて燃料電池１０の発電特性を確認し、空気供給制御、冷却制御等を行い、また、発電劣化特性を確認する。燃料電池１０では、空気や水素の燃料ガスの出入口における燃料ガスの温度差（特に空気極１において酸素の濃度が下がる）、冷却水出入口における冷却水の温度差などによって発電効率が変化するため、セル１０ａの面内における温度分布を測定して発電特性を確認する必要がある。また、発電劣化特性は、燃料電池１０が劣化すると、同一電流密度において、発電量が低下し、発熱量が増加するため、セル１０ａの面内における温度分布を測定することで確認することができる。また、温度分布測定装置１４０は、以上のような制御に用いられるため、セル１０ａにおいてセル数枚の間隔で挿入されることが好ましい。また、このため、上記熱電対は、３０×１０ｃｍ２のセル１０ａの面内に１００点ほど構成することが好ましい。 The control unit 50 confirms the power generation characteristics of the fuel cell 10 based on the distribution corresponding to the temperature distribution and current density distribution in the plane of the generated cell 10a, performs air supply control, cooling control, etc. Check the characteristics. In the fuel cell 10, since the power generation efficiency changes due to the temperature difference of the fuel gas at the inlet and outlet of the fuel gas of air or hydrogen (especially the oxygen concentration decreases at the air electrode 1), the temperature difference of the cooling water at the cooling water inlet and outlet, etc. It is necessary to confirm the power generation characteristics by measuring the temperature distribution in the plane of the cell 10a. Further, the power generation deterioration characteristic can be confirmed by measuring the temperature distribution in the plane of the cell 10a because the power generation amount decreases and the heat generation amount increases at the same current density when the fuel cell 10 deteriorates. . Further, since the temperature distribution measuring device 140 is used for the control as described above, it is preferable to insert the temperature distribution measuring device 140 at intervals of several cells in the cell 10a. For this reason, it is preferable that the thermocouple is configured with about 100 points in the plane of the 30 × 10 cm 2 cell 10a.

以上のように、本実施形態における温度分布測定装置１４０は、基板に熱電対を構成する金属パターンＰａ，Ｐｂ等を設けて温度測定を行うために薄型化・軽量化が可能であり、それゆえ温度分布測定装置１４０がセル１０ａ間に配置されていても燃料電池１０の薄型・軽量を実現できる。これにより、燃料電池１０が搭載された電気自動車において、その運動性能を確保することができる。   As described above, the temperature distribution measuring apparatus 140 according to the present embodiment can be thinned and lightened because the substrate is provided with the metal patterns Pa, Pb and the like constituting the thermocouple, and the temperature measurement is performed. Even if the temperature distribution measuring device 140 is disposed between the cells 10a, the fuel cell 10 can be made thin and light. Thereby, in the electric vehicle in which the fuel cell 10 is mounted, the exercise performance can be ensured.

また、基板を積層基板としてその内層に金属パターンＰａ，Ｐｂを設け、かつ、上記基板のサイズを大きくして上記熱電対の電極Ｄ３，Ｄ４等を形成することで、上記熱電対がセル１０ａ、および上記基板とセル１０ａとの電気的接続のための電極Ｄ１，Ｄ２と電気的に接続されないように構成している。この構成により、燃料電池１０の発電に悪影響を及ぼすことなく温度測定を行うことができる。また、以上の構成により、燃料電池１０の内部抵抗を高めることを防いで、燃料電池１０の発電に悪影響を及ぼすことなく温度測定を行うことができる。   Further, the substrate is a laminated substrate, and metal patterns Pa and Pb are provided in the inner layer, and the size of the substrate is increased to form the electrodes D3 and D4 of the thermocouple. And it is comprised so that it may not electrically connect with the electrodes D1 and D2 for the electrical connection of the said board | substrate and the cell 10a. With this configuration, temperature measurement can be performed without adversely affecting the power generation of the fuel cell 10. Further, with the above configuration, it is possible to prevent the internal resistance of the fuel cell 10 from being increased and perform temperature measurement without adversely affecting the power generation of the fuel cell 10.

また、温度分布測定装置１４０では、温度測定の際に、電極Ｄ１，Ｄ２面方向の熱伝導による影響が懸念されるが、電極Ｄ１，Ｄ２は隣接するセル１０ａに接触するため、比較的短時間で熱平衡状態となり、それゆえ温度測定の信頼性は確保できる。また、燃料電池では、水素漏洩の防止のためセル間での充分な気密が必要であり、そのために約４００ｋｇの締結加重でセルの面方向に力が加えられている。そのため、この力によって電極Ｄ１，Ｄ２には弾性変形が生じ、これにより、電極Ｄ１，Ｄ２と熱電対との間では良好な熱接触が得られ、この点からも温度測定の信頼性は確保できる。   In the temperature distribution measuring device 140, there is a concern about the influence of heat conduction in the direction of the electrodes D1 and D2 when measuring the temperature. However, since the electrodes D1 and D2 are in contact with the adjacent cells 10a, the temperature distribution measuring device 140 is relatively short. Thus, the thermal equilibrium state is obtained, and therefore the reliability of temperature measurement can be ensured. Further, in the fuel cell, sufficient airtightness between the cells is necessary to prevent hydrogen leakage, and for this purpose, a force is applied in the surface direction of the cell with a fastening load of about 400 kg. For this reason, the electrodes D1 and D2 are elastically deformed by this force, and thereby good thermal contact is obtained between the electrodes D1 and D2 and the thermocouple, and the reliability of temperature measurement can be ensured also in this respect. .

また、本実施形態における燃料電池システム１５０は、温度分布測定装置１４０により得られた温度分布および電流密度分布に対応する分布に基づいて燃料電池１０の発電状態を推定し、空気供給制御、冷却制御等を行い、また、発電劣化特性を確認することができる。このように、燃料電池システム１５０は、温度分布測定装置１４０を備えて各種制御を行えるために、従来の燃料電池システムと比較して、薄型化・軽量化を維持しつつも、燃料電池システムの効率および信頼性をより大きく向上させることができる。   In addition, the fuel cell system 150 in the present embodiment estimates the power generation state of the fuel cell 10 based on the distribution corresponding to the temperature distribution and the current density distribution obtained by the temperature distribution measuring device 140, and provides air supply control and cooling control. In addition, the power generation deterioration characteristics can be confirmed. As described above, since the fuel cell system 150 includes the temperature distribution measuring device 140 and can perform various controls, the fuel cell system 150 is thinner and lighter than the conventional fuel cell system. Efficiency and reliability can be greatly improved.

（温度分布測定装置の構成例）
図６は、温度分布測定装置１４０ａの変更例である温度分布測定装置１４０ａａの構成を示している。 (Configuration example of temperature distribution measuring device)
FIG. 6 shows a configuration of a temperature distribution measuring device 140aa which is a modified example of the temperature distribution measuring device 140a.

温度分布測定装置１４０ａでは、上述のように、長方形状である基板１４１〜１４３の長辺側の長さをセル１０ａのそれと比較してやや大きく形成している。これに対し、温度分布測定装置１４０ａａは、温度分布測定装置１４０ａと同様の構成を有しているが、同図に示すように、基板１４１〜１４３の長辺側の長さをセル１０ａのそれと比較して一部のみやや大きく形成し、その部分に電極Ｄ３，Ｄ４およびスルーホールＴＨ２ａ，ＴＨ２ｂなどを設けている。換言すれば、電極Ｄ３，Ｄ４およびスルーホールＴＨ２ａ，ＴＨ２ｂなどを一箇所に集めて設け、その箇所だけ基板を大きく形成する。   In the temperature distribution measuring device 140a, as described above, the length of the long sides of the rectangular substrates 141 to 143 is slightly larger than that of the cell 10a. On the other hand, the temperature distribution measuring device 140aa has the same configuration as the temperature distribution measuring device 140a, but as shown in the figure, the length of the long side of the substrates 141 to 143 is set to that of the cell 10a. In comparison, only a part is formed slightly larger, and electrodes D3 and D4 and through holes TH2a and TH2b are provided in that part. In other words, the electrodes D3 and D4 and the through holes TH2a and TH2b are gathered and provided at one place, and the substrate is greatly formed only at that place.

図７は、温度分布測定装置１４０の他の例である温度分布測定装置１４０ｂの構成を示している。なお、図７は、温度分布測定装置１４０ｂを分解した状態で示している。また、説明の便宜上、温度分布測定装置１４０ａの部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付している。   FIG. 7 shows a configuration of a temperature distribution measuring device 140b, which is another example of the temperature distribution measuring device 140. FIG. 7 shows the temperature distribution measuring device 140b in an exploded state. For convenience of explanation, members having the same functions as those of the temperature distribution measuring device 140a are given the same member numbers.

温度分布測定装置１４０ｂは、３枚の基板１４１ａ〜１４３ａを順に積層した積層基板で構成されている。基板１４１ａ〜１４３ａは、セル１０ａと同様な形状（例えば長方形状）および寸法を有するが、その一面のサイズは、セル１０ａと後述する熱電対とが電気的に接続されないようにするために、セル１０ａのサイズと比較してやや大きく形成されている。具体的には、長方形状である基板１４１ａ〜１４３ａの短辺側の長さをセル１０ａのそれと比較してやや大きく形成している。温度分布測定装置１４０ｂは、この点について、また、この点による金属パターンの変更（詳細は後述）のみが、温度分布測定装置１４０ａとは異なっている。   The temperature distribution measuring device 140b is composed of a laminated substrate in which three substrates 141a to 143a are sequentially laminated. The substrates 141a to 143a have the same shape (for example, rectangular shape) and dimensions as the cell 10a, but the size of one surface of the substrate 141a to 143a is such that the cell 10a and a thermocouple described later are not electrically connected. It is formed slightly larger than the size of 10a. Specifically, the length of the short sides of the rectangular substrates 141a to 143a is slightly larger than that of the cell 10a. The temperature distribution measuring device 140b is different from the temperature distribution measuring device 140a in this respect and only in changing the metal pattern (details will be described later).

基板１４１ａ〜１４３ａとしては、プリント基板に使用する、ガラスエポキシ等の絶縁材料、あるいはＰＥＴフィルムを用いることができ、本実施形態ではガラスエポキシによって形成した。なお、基板１４１ａ〜１４３ａには、空気、水素、冷却水がそれぞれ通過するマニホールドが形成されているが、ここではその図示を省略している。また、基板１４１ａ〜１４３ａは、絶縁性接着剤を介在させてホットプレスにより一体化されている。   As the substrates 141a to 143a, an insulating material such as glass epoxy used for a printed circuit board or a PET film can be used. In this embodiment, the substrate 141a to 143a is formed of glass epoxy. The substrates 141a to 143a are formed with manifolds through which air, hydrogen, and cooling water respectively pass, but the illustration thereof is omitted here. The substrates 141a to 143a are integrated by hot pressing with an insulating adhesive interposed therebetween.

基板１４１ａ〜１４３ａには、セル１０ａの大きさと同一の範囲に、基板を貫通するスルーホールＴＨ１が形成されている。このスルーホールＴＨ１は、周知のドリルなどによって形成すればよい。基板１４１ａには、その表面（基板１４２ａと対向する面とは反対側の面）に、かつ、セル１０ａの大きさと同一の範囲に、電極Ｄ１が形成されている。基板１４３ａには、その裏面（基板１４２ａと対向する面とは反対側の面）に、かつ、セル１０ａの大きさと同一の範囲に、電極Ｄ２が形成されている。電極Ｄ１，Ｄ２は、温度分布測定装置１４０ｂがセル１０ａ間に配置されたときに隣接するセル１０ａと接触し、セル１０ａと電気的に接続される。また、電極Ｄ１，Ｄ２は、電極Ｄ１，Ｄ２の形成材料が埋め込まれたスルーホールＴＨ１によって、互いが電気的に接続される。つまり、電極Ｄ１，Ｄ２は、セル１０ａと温度分布測定装置１４０ｂとの電気的接続を図るものである。電極Ｄ１，Ｄ２としては、一般的な電子機器用プリント基板に使用される銅を用いることができ、電解めっき、無電解めっきによって形成すればよい。また、電極Ｄ１，Ｄ２には、接触抵抗の低減のために、金メッキを施すこともできる。   Through holes TH1 penetrating the substrate are formed in the substrates 141a to 143a in the same range as the size of the cell 10a. This through hole TH1 may be formed by a known drill or the like. An electrode D1 is formed on the surface of the substrate 141a (the surface opposite to the surface facing the substrate 142a) and in the same range as the size of the cell 10a. An electrode D2 is formed on the substrate 143a on the back surface (the surface opposite to the surface facing the substrate 142a) and in the same range as the size of the cell 10a. The electrodes D1, D2 are in contact with the adjacent cell 10a when the temperature distribution measuring device 140b is disposed between the cells 10a, and are electrically connected to the cell 10a. In addition, the electrodes D1 and D2 are electrically connected to each other by a through hole TH1 in which a material for forming the electrodes D1 and D2 is embedded. That is, the electrodes D1 and D2 are intended to electrically connect the cell 10a and the temperature distribution measuring device 140b. As the electrodes D1 and D2, copper used for a general printed circuit board for electronic equipment can be used, and it may be formed by electrolytic plating or electroless plating. The electrodes D1 and D2 can be plated with gold in order to reduce contact resistance.

基板１４１ａには、上述のセル１０ａよりやや大きく形成された部分に、基板を貫通するスルーホールＴＨ２ａが形成されるとともに、その表面側に、上記熱電対の電極Ｄ３としての金属パターンがスルーホールＴＨ２ａから基板端に向かって形成されている。また、基板１４３ａには、上述のセル１０ａよりやや大きく形成された部分に、基板を貫通するスルーホールＴＨ２ｂが形成されるとともに、その裏面側に、上記熱電対の電極Ｄ４としての金属パターンがスルーホールＴＨ２ｂから基板端に向かって形成されている。   In the substrate 141a, a through hole TH2a penetrating the substrate is formed in a portion formed slightly larger than the cell 10a, and a metal pattern as the thermocouple electrode D3 is formed on the surface side of the through hole TH2a. To the edge of the substrate. The substrate 143a is formed with a through hole TH2b penetrating the substrate in a portion formed slightly larger than the cell 10a, and a metal pattern as the thermocouple electrode D4 is formed on the back side thereof. The hole TH2b is formed toward the substrate end.

基板１４２ａの表面（基板１４１ａと対向する面）には、全体的に、金属パターンＰａａが形成され、この金属パターンＰａａは、金属パターンＰａａの形成材料が埋め込まれたスルーホールＴＨ２ａと接続されている。また、基板１４２ａには、基板を貫通するスルーホールＴＨ２ｃが形成される。基板１４３ａの表面（基板１４２ａと対向する面）には、全体的に、金属パターンＰｂａが形成され、この金属パターンＰｂａは、金属パターンＰｂａの形成材料が埋め込まれたスルーホールＴＨ２ｂと接続されている。金属パターンＰａａ，Ｐｂａは、金属パターンＰａａ，Ｐｂａのいずれかの形成材料が埋め込まれたスルーホールＴＨ２ｃによって接続されている。   A metal pattern Paa is formed on the entire surface of the substrate 142a (a surface facing the substrate 141a), and the metal pattern Paa is connected to a through hole TH2a in which a material for forming the metal pattern Paa is embedded. . The substrate 142a is formed with a through hole TH2c that penetrates the substrate. A metal pattern Pba is entirely formed on the surface of the substrate 143a (a surface facing the substrate 142a), and the metal pattern Pba is connected to a through hole TH2b in which a material for forming the metal pattern Pba is embedded. . The metal patterns Paa and Pba are connected by a through hole TH2c in which a material for forming any of the metal patterns Paa and Pba is embedded.

金属パターンＰａａ，ＰｂａおよびスルーホールＴＨ２ａ〜ＴＨ２ｃは、上記熱電対を構成している。電極Ｄ３，Ｄ４は、上述のように上記熱電対の電極である。金属パターンＰａａ，Ｐｂａの形成材料は、熱電対を構成する周知の材料である銅−コンスタンタンを用いることができるが、これに限らず熱起電力が発生する材料であれば用いることができる。スルーホールＴＨ２ａ〜ＴＨ２ｃは、スルーホールＴＨ１と同様に、周知のドリルなどによって形成すればよい。また、金属パターンＰａａ，Ｐｂａは、メッキ法によって形成した後、周知のフォトリソグラフィ技術を用いて整形すればよい。金属パターンＰａａ，Ｐｂａは、温度分布測定装置１４０ａにおける金属パターンＰａ，Ｐｂに対し、基板１４１ａ〜１４３ａの短辺側の長さをやや大きく形成していることによってその形状を変更した点のみが異なるものである。   The metal patterns Paa and Pba and the through holes TH2a to TH2c constitute the thermocouple. The electrodes D3 and D4 are the electrodes of the thermocouple as described above. As a material for forming the metal patterns Paa and Pba, copper-constantan, which is a well-known material constituting a thermocouple, can be used, but not limited to this, any material that generates a thermoelectromotive force can be used. The through holes TH2a to TH2c may be formed by a well-known drill or the like, similarly to the through hole TH1. The metal patterns Paa and Pba may be formed by a plating method and then shaped using a well-known photolithography technique. The metal patterns Paa and Pba are different from the metal patterns Pa and Pb in the temperature distribution measuring device 140a only in that the shapes of the substrates 141a to 143a are changed by making the length on the short side slightly larger. Is.

温度分布測定装置１４０ｂよる温度分布測定方法ならびに効果については、温度分布測定装置１４０ａによるそれと同様であるので、ここではその説明を省略する。   Since the temperature distribution measuring method and effect by the temperature distribution measuring device 140b are the same as those by the temperature distribution measuring device 140a, description thereof is omitted here.

次に、図８は、温度分布測定装置１４０ｂの変更例である温度分布測定装置１４０ｂａの構成を示している。   Next, FIG. 8 shows a configuration of a temperature distribution measuring device 140ba which is a modified example of the temperature distribution measuring device 140b.

温度分布測定装置１４０ｂａは、同図に示すように、温度分布測定装置１４０ａａと同様に、電極Ｄ３，Ｄ４およびスルーホールＴＨ２ａ，ＴＨ２ｂを一箇所に集めて設け、その箇所のみ基板を大きく形成している。なお、温度分布測定装置１４０ｂａでは、上記箇所に合わせて金属パターンＰａａ，Ｐｂａの形成状態も変更しているため、上記箇所以外の箇所もやや大きく形成している。   As shown in the figure, the temperature distribution measuring device 140ba is provided with the electrodes D3 and D4 and the through holes TH2a and TH2b gathered in one place, and a large substrate is formed only at that place, as with the temperature distribution measuring device 140aa. Yes. In the temperature distribution measuring device 140ba, since the formation state of the metal patterns Paa and Pba is changed in accordance with the above-mentioned places, the places other than the above-mentioned places are formed slightly larger.

次に、図９は、温度分布測定装置１４０の他の例である温度分布測定装置１４０ｃの構成を示しており、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は温度分布測定装置１４０ｃにおける基板１４５，１４６を積層する様子を示す図であり、（ｃ）はその断面図である。なお、説明の便宜上、温度分布測定装置１４０ａ，１４０ｂの部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。   Next, FIG. 9 shows a configuration of a temperature distribution measuring device 140c as another example of the temperature distribution measuring device 140, (a) is a plan view thereof, and (b) is a temperature distribution measuring device 140c. It is a figure which shows a mode that the board | substrates 145 and 146 are laminated | stacked, (c) is the sectional drawing. For convenience of explanation, members having the same functions as the members of the temperature distribution measuring devices 140a and 140b are assigned the same member numbers, and the description thereof is omitted.

温度分布測定装置１４０ｃは、２枚の基板１４５，１４６を順に積層した積層基板で構成されている。基板１４５は、基板１４１ａと同様な構成であるが、その裏面（基板１４６と対向する面）に金属パターンＰａａが形成されている。基板１４６は、基板１４３ａと同様な構成である。温度分布測定装置１４０ｂにおけるスルーホールＴＨ２ｃは形成されない。   The temperature distribution measuring device 140c is composed of a laminated substrate in which two substrates 145 and 146 are sequentially laminated. The substrate 145 has the same configuration as the substrate 141a, but a metal pattern Paa is formed on the back surface (the surface facing the substrate 146). The substrate 146 has a configuration similar to that of the substrate 143a. The through hole TH2c in the temperature distribution measuring device 140b is not formed.

温度分布測定装置１４０ｃよる温度測定方法ならびに効果については、温度分布測定装置１４０ａによるそれと同様であるので、ここではその説明を省略する。但し、温度分布測定装置１４０ｃは、温度分布測定装置１４０ａ，１４０ｂと比較して構成が簡素化されているので、より薄型化・軽量化を実現できるとともに、より燃料電池１０の内部抵抗を高めることを防いで、燃料電池１０の発電に悪影響を及ぼすことなく温度測定を行うことができる。   Since the temperature measurement method and effect by the temperature distribution measuring device 140c are the same as those by the temperature distribution measuring device 140a, description thereof is omitted here. However, since the temperature distribution measuring device 140c has a simplified configuration as compared with the temperature distribution measuring devices 140a and 140b, the temperature distribution measuring device 140c can be made thinner and lighter and can further increase the internal resistance of the fuel cell 10. Thus, temperature measurement can be performed without adversely affecting the power generation of the fuel cell 10.

次に、図１０は、温度分布測定装置１４０ｃの変更例である温度分布測定装置１４０ｃａの構成を示している。   Next, FIG. 10 shows a configuration of a temperature distribution measuring device 140ca that is a modified example of the temperature distribution measuring device 140c.

温度分布測定装置１４０ｃａは、同図に示すように、温度分布測定装置１４０ｂａと同様に、電極Ｄ３，Ｄ４およびスルーホールＴＨ２ａ，ＴＨ２ｂを一箇所に集めて設け、その箇所だけ基板を大きく形成している。なお、温度分布測定装置１４０ｃａでは、上記箇所に合わせて金属パターンＰａａ，Ｐｂａの形成状態も変更しているため、上記箇所以外の箇所もやや大きく形成している。   As shown in the figure, the temperature distribution measuring device 140ca is provided with the electrodes D3 and D4 and the through holes TH2a and TH2b gathered in one place, and the substrate is greatly formed only in that place, as with the temperature distribution measuring device 140ba. Yes. In the temperature distribution measuring device 140ca, the formation state of the metal patterns Paa and Pba is changed in accordance with the above locations, so that the locations other than the above locations are formed slightly larger.

次に、図１１（ａ）は温度分布測定装置１４０の他の例である温度分布測定装置１４０ｄの構成を示しており、図１１（ｂ）は温度分布測定装置１４０の他の例である温度分布測定装置１４０ｅの構成を示している。なお、説明の便宜上、温度分布測定装置１４０ａ〜１４０ｃの部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。   Next, FIG. 11A shows a configuration of a temperature distribution measuring device 140d which is another example of the temperature distribution measuring device 140, and FIG. 11B shows a temperature which is another example of the temperature distribution measuring device 140. The structure of the distribution measuring apparatus 140e is shown. For convenience of explanation, members having the same functions as those of the members of the temperature distribution measuring devices 140a to 140c are assigned the same member numbers, and the description thereof is omitted.

温度分布測定装置１４０ｄは、温度分布測定装置１４０ａ，１４０ｂにおける電極Ｄ１，Ｄ２に代えて、導体Ａ，Ｂによって積層基板を挟みこむとともに、スルーホールＴＨ１を貫通孔に変更して、当該貫通孔を導体Ａ，Ｂのいずれかによって埋め込んでいる。温度分布測定装置１４０ｅは、温度分布測定装置１４０ｃにおける電極Ｄ１，Ｄ２に代えて、導体Ａ，Ｂによって積層基板を挟みこむとともに、スルーホールＴＨ１を貫通孔に変更して、当該貫通孔を導体Ａ，Ｂのいずれかによって埋め込んでいる。このような構成とすることにより、導体Ａ，Ｂに溝を形成すればセパレータ４として使用することができるため、温度分布測定装置１４０ａ〜１４０ｃと比較して、より薄型化・軽量化を実現できる。   The temperature distribution measuring device 140d sandwiches the laminated substrate with the conductors A and B instead of the electrodes D1 and D2 in the temperature distribution measuring devices 140a and 140b, changes the through hole TH1 to a through hole, and changes the through hole. It is embedded by either conductor A or B. The temperature distribution measuring device 140e sandwiches the laminated substrate with the conductors A and B instead of the electrodes D1 and D2 in the temperature distribution measuring device 140c, changes the through hole TH1 to a through hole, and changes the through hole to the conductor A. , B are embedded in either. With such a configuration, if grooves are formed in the conductors A and B, it can be used as the separator 4, so that it can be made thinner and lighter than the temperature distribution measuring devices 140 a to 140 c. .

（燃料電池評価装置）
次に、本実施形態に係る燃料電池評価装置２００について、図１２を用いて説明する。図１２は、燃料電池評価装置２００の概略構成を示している。燃料電池評価装置２００は、温度分布測定装置１４０を用い、燃料電池の適切な発電条件および燃料電池の温度特性の試験、ならびに発電による劣化の解析などを行う。 (Fuel cell evaluation device)
Next, the fuel cell evaluation apparatus 200 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows a schematic configuration of the fuel cell evaluation apparatus 200. The fuel cell evaluation device 200 uses the temperature distribution measuring device 140 to perform tests of appropriate power generation conditions and fuel cell temperature characteristics of the fuel cell, analysis of deterioration due to power generation, and the like.

燃料電池評価装置２００は、一般的な燃料電池評価装置と同様の構成・機能を有するものであるが、簡単に説明すると、温度分布測定装置１４０を用いた燃料電池（ＦＣ）２０１と、燃料電池２０１に燃料ガスを供給するガスライン２０２と、ガスライン２０２上に設けられ、上記燃料ガスの流量を制御するマスフローコントローラ２０３と、燃料電池２０１に冷却水を供給する／燃料電池２０１から冷却水を排出する冷却水ライン２０４とを備えている。上記燃料ガスとしては、水素、空気（酸素）、および窒素であり、当該窒素は、水素および空気に加えられる。また、上記窒素は、起電力が発生しないようにパージ用にも使用される。   The fuel cell evaluation device 200 has the same configuration and function as a general fuel cell evaluation device, but in brief, a fuel cell (FC) 201 using the temperature distribution measuring device 140, and a fuel cell A gas line 202 that supplies fuel gas to 201, a mass flow controller 203 that is provided on the gas line 202 and controls the flow rate of the fuel gas, and supplies cooling water to the fuel cell 201 / cooling water from the fuel cell 201 And a cooling water line 204 to be discharged. Examples of the fuel gas include hydrogen, air (oxygen), and nitrogen. The nitrogen is added to hydrogen and air. The nitrogen is also used for purging so that no electromotive force is generated.

また、燃料電池評価装置２００は、上記窒素が加えられた水素のガスライン２０２上、および上記窒素が加えられた空気のガスライン２０２上に設けられ、燃料電池２０１における電解質膜の加湿量を制御するための加湿器２０５と、加湿器２０５の後段に設けられ、燃料電池２０１に加えられる空気および水素の温度を制御するためのヒータ２０６と、ヒータ２０６と燃料電池２０１の燃料入口との間、および燃料電池２０１の燃料出口に設けられる、温度センサ（ＴＣ）、湿度センサ（ＤＰ）、および圧力センサ（Ｐ）などのセンサ類２０７と、燃料電池２０１に接続され、モータや電動機などの負荷を模擬して、発電状況を再現する電子負荷（ＥＬ）２０８と、燃料電池２０１の燃料出口から排出されたガスを冷却し、発生した水蒸気・水分を液化させる熱交換器２０９と、熱交換器２０９にて液化させた水分を分析・軽量する生成水回収器２１０とを備えている。なお、センサ類２０７は、試験の内容によって、設けるセンサ、設ける場所が変更される。   The fuel cell evaluation apparatus 200 is provided on the hydrogen gas line 202 to which the nitrogen is added and the air gas line 202 to which the nitrogen is added, and controls the humidification amount of the electrolyte membrane in the fuel cell 201. A heater 205 for controlling the temperature of air and hydrogen added to the fuel cell 201, and between the heater 206 and the fuel inlet of the fuel cell 201. And sensors 207 such as a temperature sensor (TC), a humidity sensor (DP), and a pressure sensor (P) provided at the fuel outlet of the fuel cell 201, and a load such as a motor or an electric motor connected to the fuel cell 201. Simulated, an electronic load (EL) 208 that reproduces the power generation status, and the gas discharged from the fuel outlet of the fuel cell 201 is cooled to generate water vapor. A heat exchanger 209 to liquefy water, and a product water recovery device 210 to analyze and lightweight was liquefied water in the heat exchanger 209. Sensors 207 are provided in different locations depending on the contents of the test.

また、燃料電池評価装置２００は、温度分布測定装置１４０における熱電対から電圧を測定する電圧センサ（電圧測定部）（不図示）と、当該電圧センサによって測定された電圧信号を演算処理し、上記熱電対の熱起電力特性と室温とから燃料電池２０１のセル面内の温度を測定するとともに、この測定した温度値から上記セル面内における温度分布を検出する。そして、この検出した温度分布を用いて一般的な手法により上記試験ならびに上記劣化解析などの燃料電池２０１の性能評価を行う評価部（不図示）とを備えている。   Further, the fuel cell evaluation device 200 performs a calculation process on a voltage sensor (voltage measurement unit) (not shown) that measures a voltage from a thermocouple in the temperature distribution measurement device 140, and a voltage signal measured by the voltage sensor, The temperature in the cell plane of the fuel cell 201 is measured from the thermoelectromotive force characteristics of the thermocouple and the room temperature, and the temperature distribution in the cell plane is detected from the measured temperature value. Then, an evaluation unit (not shown) that performs performance evaluation of the fuel cell 201 such as the above-described test and the above-described deterioration analysis by a general method using the detected temperature distribution is provided.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明に係る温度分布測定装置は、燃料電池の薄型・小型を維持し、かつ、燃料電池の内部抵抗を高めることを防いで発電に悪影響を及ぼすことなくセル面内の温度分布を測定可能であるから、上記温度分布測定装置は、発電特性や発電劣化特性の確認などのために、燃料電池システムおよび燃料電池評価装置に好適に用いることができる。また、上記温度分布測定装置を備える燃料電池システムは、自動車に好適に用いることができる。   The temperature distribution measuring apparatus according to the present invention can measure the temperature distribution in the cell plane without adversely affecting power generation by keeping the fuel cell thin and small and preventing the internal resistance of the fuel cell from being increased. Therefore, the temperature distribution measuring device can be suitably used for a fuel cell system and a fuel cell evaluation device for confirmation of power generation characteristics and power generation deterioration characteristics. Moreover, a fuel cell system provided with the said temperature distribution measuring apparatus can be used suitably for a motor vehicle.

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 燃料電池の概略構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of a fuel cell. 燃料電池のセルの概略構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the cell of a fuel cell. 図３に示したセルに温度分布測定装置が配置されている様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the temperature distribution measuring apparatus is arrange | positioned at the cell shown in FIG. 温度分布測定装置の構成例を示しており、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその斜視図であり、（ｃ）はその断面図である。The structural example of the temperature distribution measuring apparatus is shown, (a) is the top view, (b) is the perspective view, (c) is the sectional drawing. 図５に示した温度分布測定装置の他の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the other structural example of the temperature distribution measuring apparatus shown in FIG. 温度分布測定装置の他の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the other structural example of a temperature distribution measuring apparatus. 図７に示した温度分布測定装置の他の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the other structural example of the temperature distribution measuring apparatus shown in FIG. 温度分布測定装置の他の例を示しており、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は当該温度分布測定装置における基板を積層する様子を示す図であり、（ｃ）はその断面図である。The other example of the temperature distribution measuring apparatus is shown, (a) is the top view, (b) is a figure which shows a mode that the board | substrate in the said temperature distribution measuring apparatus is laminated | stacked, (c) is the cross section. FIG. 図９に示した温度分布測定装置の他の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the other structural example of the temperature distribution measuring apparatus shown in FIG. （ａ）は温度分布測定装置の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は温度分布測定装置の他の例を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the other example of a temperature distribution measuring apparatus, (b) is sectional drawing which shows the other example of a temperature distribution measuring apparatus. 燃料電池評価装置の概略構成を示しているShows schematic configuration of fuel cell evaluation device

符号の説明Explanation of symbols

４ セパレータ
１０ 燃料電池
１０ａ 燃料電池のセル
５０ 制御部（演算部）
５１ 信号処理回路（演算部）
１４０ 温度分布測定装置
１５０ 燃料電池システム
２００ 燃料電池評価装置
Ｄ１、Ｄ２ 電極
Ｐａ、Ｐａａ、Ｐｂ、Ｐｂａ 金属パターン 4 Separator 10 Fuel Cell 10a Fuel Cell Cell 50 Control Unit (Calculation Unit)
51 Signal processing circuit (calculation unit)
140 Temperature distribution measuring device 150 Fuel cell system 200 Fuel cell evaluation device D1, D2 Electrode Pa, Paa, Pb, Pba Metal pattern

Claims (5)

燃料電池の積層されたセル間に配置され、当該セル面内の温度分布を測定するための温度分布測定装置であって、
複数の絶縁体を積層してなる基板と、
上記基板の両面に上記セルに接触するように設けられ、かつ互いが電気的に接続されている一対の電極と、
上記基板における内層に形成され、かつ、上記セルおよび上記電極とは電気的に接続されていない、熱電対を構成する複数の金属パターンとを備えていることを特徴とする温度分布測定装置。 A temperature distribution measuring device that is disposed between stacked cells of a fuel cell and measures the temperature distribution in the cell plane,
A substrate formed by laminating a plurality of insulators;
A pair of electrodes provided on both sides of the substrate in contact with the cell and electrically connected to each other;
A temperature distribution measuring apparatus comprising: a plurality of metal patterns forming a thermocouple that are formed in an inner layer of the substrate and are not electrically connected to the cell and the electrode. 上記基板の上記電極を形成した面の面積は、上記セル面の面積と比較して大きく形成されており、かつ、上記基板の両面における上記セル面より大きい部分には、上記熱電対を構成する金属パターンと電気的に接続されている、上記熱電対の電極となる金属パターンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の温度分布測定装置。   The area of the surface of the substrate on which the electrode is formed is formed larger than the area of the cell surface, and the thermocouple is configured in a portion larger than the cell surface on both surfaces of the substrate. 2. The temperature distribution measuring apparatus according to claim 1, further comprising a metal pattern which is electrically connected to the metal pattern and serves as an electrode of the thermocouple. 上記基板の両面に形成された電極として、隣接するセルのセパレータを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の温度分布測定装置。   The temperature distribution measuring apparatus according to claim 1 or 2, wherein separators of adjacent cells are used as electrodes formed on both surfaces of the substrate. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度分布測定装置が積層されたセル間に配置されている燃料電池と、
上記温度分布測定装置における熱電対から電圧を測定する電圧測定部と、
上記電圧測定部にて測定された電圧に基づき、上記熱電対の熱起電力特性と室温とから温度を算出するとともに、当該算出した温度に基づき温度分布を生成する演算部とを備えていることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell arranged between cells in which the temperature distribution measuring device according to any one of claims 1 to 3 is stacked;
A voltage measuring unit for measuring a voltage from a thermocouple in the temperature distribution measuring device;
Based on the voltage measured by the voltage measurement unit, a temperature is calculated from the thermoelectromotive force characteristics of the thermocouple and room temperature, and a calculation unit is provided that generates a temperature distribution based on the calculated temperature. A fuel cell system. 燃料電池の性能評価を行う燃料電池評価装置であって、
燃料電池の積層されたセル間に配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度分布測定装置における熱電対から電圧を測定する電圧測定部と、
上記電圧測定部にて測定された電圧に基づき、上記熱電対の熱起電力特性と室温とから温度を算出するとともに、当該算出した温度に基づき温度分布を生成し、この生成した温度分布を用いて上記燃料電池の性能評価を行う評価部とを備えていることを特徴とする燃料電池評価装置。 A fuel cell evaluation device for evaluating the performance of a fuel cell,
A voltage measuring unit that measures a voltage from a thermocouple in the temperature distribution measuring device according to any one of claims 1 to 3, which is disposed between the stacked cells of the fuel cell,
Based on the voltage measured by the voltage measuring unit, the temperature is calculated from the thermoelectromotive force characteristics of the thermocouple and the room temperature, and a temperature distribution is generated based on the calculated temperature, and the generated temperature distribution is used. And a fuel cell evaluation apparatus comprising: an evaluation unit that performs performance evaluation of the fuel cell.
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