JP2013122908A - Apparatus and method for inspecting power generation of fuel cell stack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池スタックの発電検査に用いられる装置、および、燃料電池スタックの発電検査方法に関する。 The present invention relates to a device used for power generation inspection of a fuel cell stack, and a power generation inspection method for a fuel cell stack.
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。この燃料電池には、複数の燃料電池セルを積層させたスタック構造を有する燃料電池スタックがある。燃料電池セルは、発電体とこの発電体を挟持するセパレータとを有する。 A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas has attracted attention as an energy source. This fuel cell includes a fuel cell stack having a stack structure in which a plurality of fuel cells are stacked. The fuel cell includes a power generator and a separator that sandwiches the power generator.
ところで、燃料電池スタックの製造時には、一般に、燃料電池スタックの発電検査が行われる。この発電検査は、従来、複数の燃料電池セルを積層して、各燃料電池セルに発電状況、例えば、電圧、電流、温度等を検出するためのセルモニタを取り付けて、燃料電池セルに発電に供する反応ガス(燃料ガス、および、酸化剤ガス)や、燃料電池セルを冷却するための冷却媒体(例えば、冷却水)を供給して行われていた。 By the way, when a fuel cell stack is manufactured, a power generation inspection of the fuel cell stack is generally performed. In this power generation inspection, conventionally, a plurality of fuel cells are stacked, and a cell monitor for detecting the power generation status, for example, voltage, current, temperature, etc., is attached to each fuel cell, and the fuel cell is used for power generation. The reaction gas (fuel gas and oxidant gas) and a cooling medium (for example, cooling water) for cooling the fuel cell are supplied.
そして、上述した発電検査では、実質的な発電検査工程の他に、前工程および後工程が必要となる。この前工程および後工程としては、例えば、複数の燃料電池セルへのセルモニタの着脱作業や、燃料電池スタックからの冷却媒体の抜き取り作業や、燃料電池スタックを分解したときに燃料電池セルの表面に付着した冷却媒体の拭き取り作業等が含まれる。そして、従来、これらの前工程および後工程は、看過できないほどの長時間を要しており、燃料電池スタックの発電検査に要する所要時間を短縮することが求められていた。 In the power generation inspection described above, a pre-process and a post-process are required in addition to a substantial power generation inspection process. Examples of the pre-process and post-process include, for example, attaching / detaching a cell monitor to / from a plurality of fuel cells, removing a cooling medium from the fuel cell stack, and disassembling the fuel cell stack on the surface of the fuel cell. This includes wiping off the attached cooling medium. Conventionally, these pre-process and post-process require a long time that cannot be overlooked, and it has been required to reduce the time required for the power generation inspection of the fuel cell stack.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池スタックの発電検査に要する所要時間を短縮することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to shorten the time required for the power generation inspection of the fuel cell stack.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
セパレータによって発電体が狭持されている燃料電池セルを複数積層してなる燃料電池スタックの発電検査に用いられる装置であって、
前記複数の燃料電池セルの間に配置され、内部に冷却媒体を流すための冷却媒体流路が形成されている複数の導電性板状部材と、
前記複数の導電性板状部材のそれぞれに接続されているセルモニタと、
を備える装置。
[Application Example 1]
A device used for power generation inspection of a fuel cell stack formed by stacking a plurality of fuel cells in which a power generator is held by a separator,
A plurality of conductive plate-like members that are arranged between the plurality of fuel cells and in which a cooling medium flow path for flowing a cooling medium is formed;
A cell monitor connected to each of the plurality of conductive plate-like members;
A device comprising:
[適用例2]
適用例1記載の装置であって、さらに、前記導電性板状部材を貫通して前記導電性板状部材同士を連結する少なくとも2つのシャフトを備え、前記導電性板状部材は、前記燃料電池セルが配置される領域を含む本体部と、前記本体部を挟んで対角する位置において、前記本体部の面に沿った方向に突出している少なくとも2つの突出部と、を有し、前記突出部は、前記シャフトを挿通するための貫通孔を有しており、前記突出部の厚みは、前記本体部の厚みよりも大きい、装置。
[Application Example 2]
The apparatus according to Application Example 1, further including at least two shafts that pass through the conductive plate-like member and connect the conductive plate-like members to each other, wherein the conductive plate-like member is the fuel cell. A main body including a region in which cells are disposed, and at least two protrusions protruding in a direction along the surface of the main body at a position diagonally across the main body, and the protrusion The part has a through-hole for inserting the shaft, and the thickness of the protruding part is larger than the thickness of the main body part.
[適用例3]
セパレータによって発電体が狭持されている燃料電池セルを複数積層してなる燃料電池スタックの発電検査方法であって、
前記複数の燃料電池セルの間に、内部に冷却媒体を流すための冷却媒体流路が形成された複数の導電性板状部材を配置する工程と、
前記複数の導電性板状部材のそれぞれにセルモニタを接続する工程と、
前記複数の燃料電池セルに発電に供する反応ガスを供給しつつ、前記複数の燃料電池セルには冷却媒体を供給せずに、前記複数の導電性板状部材の内部に形成された前記冷却媒体流路に冷却媒体を流す工程と、
を備える燃料電池スタックの発電検査方法。
[Application Example 3]
A power generation inspection method for a fuel cell stack formed by stacking a plurality of fuel cells in which a power generation body is sandwiched by separators,
Disposing a plurality of conductive plate-like members formed with cooling medium flow paths for flowing a cooling medium therein between the plurality of fuel cells; and
Connecting a cell monitor to each of the plurality of conductive plate-like members;
The cooling medium formed inside the plurality of conductive plate-shaped members without supplying a cooling medium to the plurality of fuel cells while supplying a reaction gas for power generation to the plurality of fuel cells. Flowing a cooling medium through the flow path;
A power generation inspection method for a fuel cell stack.
適用例1の装置、適用例3の燃料電池スタックの発電検査方法では、複数の燃料電池セルを積層するときに、セルモニタと接続された複数の導電性板状部材を複数の燃料電池セルの間に配置する。したがって、複数の燃料電池セルへのセルモニタの着脱作業等を省略することができる。また、燃料電池スタックの発電検査時に、複数の燃料電池セルに冷却媒体を供給せずに、複数の導電性板状部材の内部に形成された冷却媒体流路に冷却媒体を流す。したがって、燃料電池スタックからの冷却媒体の抜き取り作業を省略することができる。また、燃料電池スタックを分解するときに燃料電池セルの表面に冷却媒体が付着しないので、燃料電池スタックを分解したときに燃料電池セルの表面に付着した冷却媒体の拭き取り作業を省略することもできる。つまり、適用例1の装置、適用例3の燃料電池スタックの発電検査方法によって、燃料電池スタックの発電検査に要する所要時間を短縮することができる。さらに、適用例2の発電検査装置であれば、シャフトを用いて導電性板状部材同士を連結する際における、導電性板状部材の貫通孔に対するシャフトの挿通性を向上させることができる。従って、発電検査装置における燃料電池セルのセッティングがさらに容易になる。 In the power generation inspection method of the fuel cell stack of the application example 1 and the fuel cell stack of the application example 3, when stacking a plurality of fuel cells, a plurality of conductive plate-like members connected to the cell monitor are arranged between the plurality of fuel cells. To place. Therefore, the work of attaching / detaching the cell monitor to / from the plurality of fuel cells can be omitted. Further, at the time of power generation inspection of the fuel cell stack, the cooling medium is caused to flow through the cooling medium flow path formed inside the plurality of conductive plate-like members without supplying the cooling medium to the plurality of fuel cells. Therefore, the operation of extracting the cooling medium from the fuel cell stack can be omitted. Further, since the cooling medium does not adhere to the surface of the fuel cell when the fuel cell stack is disassembled, the wiping work of the cooling medium adhering to the surface of the fuel cell when the fuel cell stack is disassembled can be omitted. . That is, the time required for the power generation inspection of the fuel cell stack can be shortened by the apparatus of application example 1 and the power generation inspection method of the fuel cell stack of application example 3. Furthermore, if it is the power generation inspection apparatus of the application example 2, the insertion property of the shaft with respect to the through hole of the conductive plate member can be improved when the conductive plate members are connected to each other using the shaft. Therefore, the setting of the fuel cell in the power generation inspection device is further facilitated.
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
A.第1実施例:
a.発電検査システム:
図1は、本発明の一実施例としての装置を用いた燃料電池スタックの発電検査システム100の概略構成を示す説明図である。図1(a)に示したように、本実施例の発電検査システム100は、中間プレート10と、セルモニタ20と、データ収集システム30と、を備える。なお、燃料電池スタックは、複数の燃料電池セルFCを積層させたスタック構造を有する。そして、図示は省略しているが、燃料電池セルは、発電体とこの発電体を挟持するセパレータとを有する。燃料電池セルFCには、燃料ガスが流れる燃料ガス流路と、酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路と、冷却媒体が流れる冷却媒体流路とが形成されている。発電体は、電解質膜の両面にアノードおよびカソードを接合してなる膜電極接合体を含む。
A. First embodiment:
a. Power generation inspection system:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a fuel cell stack power
中間プレート10は、燃料電池スタックを構成する複数の燃料電池セルFCの間に配置して積層される。本実施例では、燃料電池セルFCと中間プレート10とを交互に配置して積層するものとした。複数の燃料電池セルFC、および、複数の中間プレート10の積層体は、図示しない冶具を用いて、図1(a)中に白抜き矢印で示したように、複数の燃料電池セルFC、および、複数の中間プレート10の積層方向に荷重が加えられて締結される。
The
図1(b)に、中間プレート10の概略断面構造を示した。本実施例では、中間プレート10は、ベースプレート12と、アッパープレート14と、ロアプレート16とからなる。ベースプレート12と、アッパープレート14と、ロアプレート16とは、それぞれ、金属板からなり、導電性を有している。ベースプレート12の両面には、溝部およびリブ部が形成されている。そして、ベースプレート12の両面に、アッパープレート14、および、ロアプレート16を重ね合わせて接合することによって、中間プレート10の内部に、冷却媒体を流すための冷却媒体流路12wが形成されている。また、ベースプレート12の側面には、中間プレート10とセルモニタ20とをセルモニタケーブル22を介して接続するためのセルモニタ端子18が設けられている。中間プレート10は、[課題を解決するための手段]における導電性板状部材に相当する。
FIG. 1B shows a schematic cross-sectional structure of the
セルモニタ20は、燃料電池セルFCの発電状況を検出するための装置である。本実施例では、燃料電池セルFCの発電状況として、燃料電池セルFCの出力電圧および抵抗を検出するものとした。セルモニタ20は、セルモニタケーブル22を介して、複数の中間プレート10にそれぞれ接続されている。なお、セルモニタ20と複数の中間プレート10とは、常時接続されている。
The cell monitor 20 is a device for detecting the power generation status of the fuel cell FC. In this embodiment, the output voltage and resistance of the fuel cell FC are detected as the power generation status of the fuel cell FC. The cell monitor 20 is connected to the plurality of
データ収集システム30は、パワーケーブル24を介してセルモニタ20と接続されている。データ収集システム30は、セルモニタ20によって検出された燃料電池セルFCの発電状況に関するデータを収集する。
The
なお、図示は省略しているが、発電検査システム100は、複数の燃料電池セルFCに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給系や、複数の燃料電池セルFCに酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給系や、複数の中間プレート10に冷却媒体を流すための冷却媒体供給系を備えている。本実施例の発電検査システム100において、冷却媒体供給系は、複数の燃料電池セルFCには、冷却媒体を供給しない。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, since the electric power
b.発電検査工程:
本実施例の発電検査システム100による燃料電池スタックの発電検査工程について説明する前に、典型的な従来例の発電検査システムによる燃料電池スタックの発電検査工程について説明する。なお、従来例の発電検査システムは、本実施例の発電検査システム100における中間プレート10を備えていない。そして、セルモニタ20は、燃料電池スタックを構成する各燃料電池セルFCに接続される。また、冷却媒体供給系は、複数の燃料電池セルFCに冷却媒体を供給する。
b. Power generation inspection process:
Before describing the power generation inspection process of the fuel cell stack by the power
図2は、従来例の発電検査システムによる燃料電池スタックの発電検査工程の流れを示す説明図である。まず、複数の燃料電池セルFCを積層して燃料電池スタックを締結する(ステップS100)。次に、燃料電池スタックの複数の燃料電池セルFCにセルモニタ20を取り付ける(ステップS102)。次に、セルモニタ20の取り付け状態(開放、短絡等)をチェックする(ステップS104)。次に、セルモニタ20にパワーケーブル24を取り付ける(ステップS110)。次に、燃料電池スタックのリーク検査を行う(ステップS120)。そして、燃料電池スタックに、燃料ガス、酸化剤ガス、および、冷却媒体を供給して、燃料電池スタックの発電検査を行う(ステップS130)。次に、燃料電池スタック内のパージ(燃料ガスの除去)を行う(ステップS140)。次に、燃料電池スタック内の冷却媒体の抜き取りを行う(ステップS142)。次に、セルモニタ20からパワーケーブル24を取り外す(ステップS150)。次に、燃料電池スタックの複数のFCからセルモニタ20を取り外す(ステップS152)。次に、燃料電池スタックの締結を解除、燃料電池セルFCを取り出す(ステップS160)。次に、燃料電池セルFCの表面に付着した冷却媒体(残水)の拭き取りを行う(ステップS162)。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the flow of a power generation inspection process of a fuel cell stack by a conventional power generation inspection system. First, a plurality of fuel cells FC are stacked and a fuel cell stack is fastened (step S100). Next, the cell monitor 20 is attached to the plurality of fuel cells FC of the fuel cell stack (step S102). Next, the attachment state (open, short circuit, etc.) of the cell monitor 20 is checked (step S104). Next, the
図3は、本実施例の発電検査システム100による燃料電池スタックの発電検査工程の流れを示す説明図である。まず、複数の燃料電池セルFC、および、複数の中間プレート10を交互に配置して積層して燃料電池スタックを締結する(ステップS100a)。そして、図2に示した従来例の発電検査システムによる燃料電池スタックの発電検査工程におけるステップS110,120と同じ工程を行う(ステップS110,120)。そして、燃料電池スタックの発電検査を行う(ステップS130a)。このとき、発電検査システム100は、燃料電池スタックに、燃料ガス、および、酸化剤ガスは供給する。また、発電検査システム100は、複数の燃料電池セルFCに冷却媒体を供給せずに、複数の中間プレート10に冷却媒体を流す。ステップS130a以降は、図2に示した従来例の発電検査システムによる燃料電池スタックの発電検査工程におけるステップS140,150,160と同じ工程を行う(ステップS140,150,160)。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the flow of the power generation inspection process of the fuel cell stack by the power
つまり、本実施例の発電検査システム100による燃料電池スタックの発電検査工程では、図2に示した従来例の発電検査システムによる燃料電池スタックの発電検査工程におけるステップS102,104,142,152,162の工程を省略することができる。具体的には、本実施例の発電検査システム100では、複数の燃料電池セルFCを積層するときに、セルモニタ20と常時接続された複数の中間プレート10を複数の燃料電池セルFCの間に配置する。したがって、図2に示した従来例の発電検査システムによる燃料電池スタックの発電検査工程におけるステップS102,104,152の工程を省略することができる。また、本実施例の発電検査システム100では、燃料電池スタックの発電検査時に、複数の燃料電池セルFCに冷却媒体を供給せずに、複数の中間プレート10の内部に形成された冷却媒体流路12wに冷却媒体を供給する。したがって、図2に示した従来例の発電検査システムによる燃料電池スタックの発電検査工程におけるステップS142,162の工程を省略することができる。
That is, in the power generation inspection process of the fuel cell stack by the power
なお、従来例の発電検査システムによる燃料電池スタックの発電検査工程において、ステップS102の工程には、1セル当たり、約2分の作業時間を要する。また、ステップS104の工程には、1セル当たり、約1分の作業時間を要する。また、ステップS142の工程には、約5分の作業時間を要する。また、ステップS152の工程には、1セル当たり、約1分の作業時間を要する。また、ステップS162の工程には、1セル当たり、約2分の作業時間を要する。本実施例の発電検査システム100による燃料電池スタックの発電検査工程では、これらの作業時間を省略することができる。
In the power generation inspection process of the fuel cell stack by the conventional power generation inspection system, the process of step S102 requires about 2 minutes of work time per cell. Further, the process of step S104 requires about 1 minute of work time per cell. The process of step S142 requires about 5 minutes of work time. Further, the process of step S152 requires a work time of about 1 minute per cell. Further, the process of step S162 requires about 2 minutes of work time per cell. In the power generation inspection process of the fuel cell stack by the power
本実施例の発電検査システム100による燃料電池スタックの発電検査が、従来例の発電検査システムによる燃料電池スタックの発電検査と同等であることを、発電検査時(図2のステップS130、および、図3のステップS130a)の燃料電池セルFCの出力電圧および抵抗を比較することによって確認した。
The power generation inspection of the fuel cell stack by the power
図4は、従来例の発電検査システム、および、実施例の発電検査システム100による燃料電池セルFCの出力電圧と抵抗とを示す説明図である。図示するように、従来例の発電検査システムによる燃料電池セルFCの出力電圧は、約0.46(V)であった。一方、実施例の発電検査システム100による燃料電池セルFCの出力電圧は、約0.46(V)であった。また、従来例の発電検査システムによる燃料電池セルFCの抵抗は、約55.2(mΩ)であった。一方、実施例の発電検査システム100による燃料電池セルFCの抵抗、約53.4(mΩ)であった。つまり、従来例の発電検査システムと実施例の発電検査システム100との間には、燃料電池セルFCの出力電圧および抵抗の測定値について、大きな差はなかった。このことから、実施例の発電検査システム100によっても、従来例の発電検査と同等の発電検査を行うことが可能であることが分かる。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the output voltage and resistance of the fuel cell FC by the power generation inspection system of the conventional example and the power
以上説明した本実施例の発電検査システム100によれば、複数の燃料電池セルFCへのセルモニタ20の着脱作業や、燃料電池スタックからの冷却媒体の抜き取り作業や、燃料電池スタックを分解するときに燃料電池セルFCの表面に付着する冷却媒体の拭き取り作業等を行うことなく、燃料電池スタックの発電検査を行うことができる。したがって、燃料電池スタックの発電検査に要する所要時間を短縮することができる。
According to the power
B.第2実施例:
図5(a),(b)は、本発明の第2実施例としての燃料電池スタックの発電検査システム100Aの概略構成を示す説明図である。なお、図5(a)には、中間プレート50a,50b,50eおよび燃料電池セルFCが締結された状態を図示してあり、図5(b)には、中間プレート50a,50b,50eおよび燃料電池セルFCが締結される前の状態を図示してある。また、図5(a),(b)では、特に断らない限り、図1で説明した構成部と同じ構成部については図1と同じ符号を付してある。以下では、第1実施例で説明した構成部についての説明は省略する。
B. Second embodiment:
FIGS. 5A and 5B are explanatory views showing a schematic configuration of a fuel cell stack power
第2実施例の発電検査システム100Aは、第1実施例で説明した中間プレート10に換えて、複数の第1と第2の中間プレート50a,50bと、2枚の端部中間プレート50eと、を備える。第2実施例の発電検査システム100Aでは、第1と第2の中間プレート50a,50bが互いに交互に積層されるとともに、積層方向の両端部に端部中間プレート50eが配置されることによって積層体LBが構成される。
In the power
また、この積層体LBでは、各中間プレート50a,50b,50eの間に検査対象となる複数の燃料電池セルFCが配置される。なお、端部中間プレート50eは、燃料電池セルFCと面しない側の面が平坦に構成されている点と、当該面側の冷却媒体流路54が省略されている点以外は、第1と第2の中間プレート50a,50bとほぼ同じ構成を有している。そのため、以下では、端部中間プレート50eの構成についての詳細な説明は省略する。
In the stacked body LB, a plurality of fuel cells FC to be inspected are arranged between the
図6(a)〜(d)は中間プレート50a,50bの構成をさらに詳細に説明するための説明図である。図6(a),(b)は、第1の中間プレート50aの構成を示す概略図であり、図6(c),(d)は、第2の中間プレート50bの構成を示す概略図である。なお、図6(a),(b)と図6(c),(d)とは第1と第2の中間プレート50a,50bの構成の相違が容易に理解できるように、第1と第2の中間プレート50a,50bについて、それぞれ対応する同一の方向から見たときの図を示してある。具体的に、図6(a),(c)にはそれぞれ、第1または第2の中間プレート50a,50bの一方の面を示す正面図を図示してある。一方、図6(b),(d)にはそれぞれ、図5に図示されているのと同様な、第1または第2の中間プレート50a,50bの側面図を図示してある。なお、図6(a),(c)にはそれぞれ、積層体LBを構成したときに燃料電池セルFCが配置される電池配置領域FCAを一点鎖線で図示してある。
6A to 6D are explanatory views for explaining the configuration of the
第1と第2の中間プレート50a,50bにはそれぞれ、略四辺形の本体部51の外周外側の2箇所に、本体部51から面に沿った方向に延長して設けられた、本体部51よりも厚みを有する突出部52が設けられている。各突出部52は、第1と第2の中間プレート50a,50bのそれぞれにおいて、本体部51を挟んで互いに対角する1組の角部に設けられている。より具体的には、各突出部52は、本体部51の中心に対して、互いに点対称となる位置に設けられている。
Each of the first and second
なお、第1と第2の中間プレート50a,50bでは、積層体LB(図5)を構成したときに、互いの突出部52が重なり合わないように(干渉しないように)、各突出部52がそれぞれ異なる1組の角部に設けられている。各突出部52の中央には、各中間プレート50a,50bを連結するための締結シャフト53(図5)を挿通させるための貫通孔53が設けられている。
In the first and second
ここで、前記したとおり、中間プレート50a,50bの各突出部52は、本体部51よりも厚みを有するように形成されている。各突出部51の厚みは、例えば、板状部材を両面に接合することによって本体部51よりも厚くされるものとしても良い。なお、各突出部51の厚みを増すために接合される部材は、本体部51とは異なる種類の部材であっても良い。中間プレート50a,50bにおいて、各突出部52を、本体部51よりも厚くする理由については後述する。
Here, as described above, the
第1と第2の中間プレート50a,50bは、突出部52が設けられている位置が異なる点以外は、互いに同じ構成を有している。各中間プレート50a,50bの電池配置領域FCAには、燃料電池セルFCに設けられた冷媒用のマニホールドに連結する貫通孔である供給用および排出用の冷媒用マニホールド孔58が設けられている。また、電池配置領域FCAの内部には、供給用および排出用の各冷媒用マニホールド孔58に接続され、各中間プレート50a,50bと燃料電池セルFCとの間に冷媒を流通させるための冷却媒体流路54が形成されている。なお、冷却媒体流路54は、第1実施例で説明したように、複数のプレート(図示は省略)が積層されることによって形成することができる。
The first and second
電池配置領域FCAには、さらに、燃料電池セルFCに設けられた反応ガス用のマニホールドに連結される貫通孔である反応ガス用マニホールド孔59が設けられている。なお、積層体LBが構成されたときには、各マニホールド孔58,59の外周には、冷媒や反応ガスの漏洩を防止するためのシール部が配置されるが、その詳細な説明は省略する。
The battery arrangement area FCA is further provided with a reaction
各中間プレート50a,50bには、積層体LBを構成する際の位置ずれの発生を抑制するための位置決め部が設けられている。より具体的には、各中間プレート50a,50bには、位置決め部として、凸部55と凹部56とが、互いに異なる面の同じ位置に設けられている。積層体LBを構成する際に、互いに隣り合う中間プレート50a,50bの凸部55と凹部56とを勘合させることによって、各中間プレート50a,50bが正しい位置に配置される。なお、凸部55は、中間プレート50a,50b同士の電気的絶縁性を確保するために、絶縁コーティングされている。この位置決め部としての凸部55および凹部56は省略されても良い。
Each of the
第2実施例の発電検査システム100A(図5)は、さらに、積層体LBに積層方向の荷重を付与して締結するための締結機構60を備える。締結機構60は、第1と第2の締結エンドプレート61,62と、4本の締結シャフト63と、を備える。第1と第2の締結エンドプレート61,62はそれぞれ、端部中間プレート50eの外側において、端部中間プレート50eの平坦面に対して面接触して面圧を付与できるように配置されている。
The power
4本の締結シャフト63は、各中間プレート50a,50b,50eを互いにずれることなく直列に整列された状態で連結するための軸部材である。各締結シャフト63は、積層体LBを構成する際に、積層体LBの4隅を積層方向に貫通する。より具体的には、各締結シャフト63は、各中間プレート50a,50b,50eの突出部52に設けられた貫通孔53に挿通される。従って、積層体LBにおいては、各中間プレート50a,50b,50eは、4本の締結シャフト63のうちの2本の締結シャフト63に保持されることになる。なお、各締結シャフト63の端部は第1と第2の締結エンドプレート61,62の4隅に連結される。
The four
ところで、第2実施例の発電検査システム100Aでは、燃料電池セルFCの短絡を防止するために、各中間プレート50a,50b,50e同士は電気的に絶縁されていることが望ましい。そのため、各締結シャフト63は、絶縁コーティングを施された軸部材などの電気的絶縁性を有する軸部材によって構成されている。また、積層体LBを構成する際には、各中間プレート50a,50b,50eの突出部53同士の間に、絶縁部材65が配置される。なお、絶縁部材65は省略されても良い。積層体LBにおいては各中間プレート50a,50b,50eの突出部52同士は離間されていれば良い。
By the way, in the power
図7(a),(b)は、比較例としての中間プレート50cの構成を示す概略図である。図7(a),(b)にはそれぞれ、図6(a),(b)と同様に、比較例の中間プレート50cの正面図と側面図とを図示してある。比較例の中間プレート50cは、以下に説明する点以外は、第2実施例の中間プレート50a,50b,50eと同様な構成を有している。
FIGS. 7A and 7B are schematic views showing the configuration of an
比較例の中間プレート50cは、突出部52を有しておらず、四隅に締結シャフト63を挿通するための貫通孔53を有している。また、比較例の中間プレート53cは、全体の厚みがほぼ均一に構成されている。さらに、比較例の中間プレート50cでは、位置決め部としての凸部55と凹部56とを有していない。
The
ここで、図7(a)では、比較例の中間プレート50cにおいて突出部52を形成した場合に省略できる領域を二点鎖線で図示してある。比較例の中間プレート50cでは、その四隅に貫通孔53を設けているため、第2実施例の中間プレート50a,50b,50eに比較して、破線領域の分だけ面積が増大しており、余分に材料を使用して作成されている。従って、中間プレート50cの方が、第2実施例の中間プレート50a,50b,50eよりも製造コストが増大してしまう可能性がある。
Here, in FIG. 7A, a region that can be omitted when the protruding
図8は、比較例の中間プレート50cと燃料電池セルFCとを、図5で説明した締結機構60を用いて積層して締結する工程の様子を模式的に示す説明図である。比較例の中間プレート50cは、第2実施例の中間プレート50a,50b,50eとは異なり、締結シャフト63が挿通される貫通孔53の形成部位の厚みが他の部位と同等である。そのため、比較例の中間プレート50は、貫通孔53に締結シャフト63が挿通されて締結力が付与される前の状態では、その板面の配置角度が、締結シャフト63に対して、より変動しやすい状態、即ち、傾斜しやすい状態である。
FIG. 8 is an explanatory diagram schematically illustrating a process of stacking and fastening the
従って、比較例の中間プレート53cは、締結シャフト63が貫通孔53に係止しやすく、締結シャフト63に沿って摺動しにくくなってしまう可能性がある。そのため、比較例の中間プレート53cを用いると、積層体を構成する際に、積層方向への締結力の付与が困難になってしまう可能性がある。
Therefore, in the intermediate plate 53c of the comparative example, the
これに対して、第2実施例の中間プレート50a,50b,50e(図5,図6)であれば、締結シャフト63が挿通される貫通孔53が形成されている突出部52の厚みが、本体部51よりも厚く構成されている。従って、積層工程において締結シャフト63に対する各中間プレート50a,50b,50eの傾斜角の発生が抑制され、積層体LBの構成が容易になる。
On the other hand, in the case of the
さらに、第2実施例の中間プレート50a,50b,50eであれば、位置決め部としての凸部55および凹部56を有しているため、積層体LBの構成が、より容易である。また、第2実施例の中間プレート50a,50b,50eであれば、締結シャフト63を挿通するための貫通孔53を2つしか有していない。そのため、比較例の中間プレート50cに較べて、貫通孔53の形成部位を省略することができ、製造コストを低減することができる。
Furthermore, since the
以上のように、第2実施例の発電検査システム100Aであれば、中間プレート50a,50b,50cを備えていることによって、検査対象である燃料電池セルFCのセッティングが容易になる。また、第2実施例の中間プレート50a,50b,50eは内部に冷却媒体流路54を有している。そのため、第2実施例の発電検査システム100Aであれば、第1実施例と同様に、燃料電池スタックからの冷却媒体の抜き取り作業や、燃料電池セルFCの表面に付着する冷却媒体の拭き取り作業等を省略することができ、燃料電池スタックの発電検査に要する所要時間を短縮することができる。
As described above, in the power
C.変形例:
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
C. Variations:
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the present invention. For example, the following modifications are possible.
C1.変形例1:
上記実施例では、中間プレート10は、ベースプレート12の両面に、アッパープレート14、および、ロアプレート16を重ねて接合することによって形成されているものおしたが、本発明は、これに限られない。中間プレートは、例えば、対向する面に冷却媒体流路を構成する溝部およびリブ部が形成された2枚のプレートを重ね合わせて接合することによって形成されるものとしてもよい。
C1. Modification 1:
In the above embodiment, the
C2.変形例2:
上記実施例では、セルモニタ20は、燃料電池セルFCの発電状況として、燃料電池セルFCの出力電圧および抵抗を検出するものとしたが、本発明は、これに限られない。セルモニタ20は、燃料電池セルFCの発電状況として、燃料電池セルFCの出力電圧および抵抗以外に、電流や、温度等、他のパラメータ値を検出するものとしてもよい。
C2. Modification 2:
In the above embodiment, the cell monitor 20 detects the output voltage and resistance of the fuel cell FC as the power generation status of the fuel cell FC, but the present invention is not limited to this. The cell monitor 20 may detect other parameter values such as current and temperature in addition to the output voltage and resistance of the fuel cell FC as the power generation status of the fuel cell FC.
C3.変形例3:
上記実施例では、複数の燃料電池セルFCを積層するときに、燃料電池セルFCと中間プレート10,50a,50bとを交互に配置して積層するものとしたが、本発明は、これに限られない。例えば、燃料電池セルFCを複数枚積層するごとに、中間プレート10,50a,50bを積層するようにしてもよい。また、複数の中間プレート10,50a,50bの一部に、内部に冷却媒体流路12w,54が形成されていない中間プレートを用いるようにしてもよい。
C3. Modification 3:
In the above embodiment, when stacking a plurality of fuel cells FC, the fuel cells FC and the
10…中間プレート
12…ベースプレート
12w…冷却媒体流路
14…アッパープレート
16…ロアプレート
18…セルモニタ端子
20…セルモニタ
22…セルモニタケーブル
24…パワーケーブル
30…データ収集システム
50a,50b…第1と第2の中間プレート
50c…比較例の中間プレート
50e…端部中間プレート
52…突出部
53…貫通孔
54…冷却媒体流路
55…凸部
56…凹部
60…締結機構
61,62…第1と第2の締結エンドプレート
63…締結シャフト
65…絶縁部材
100,100A…発電検査システム
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記複数の燃料電池セルの間に配置され、内部に冷却媒体を流すための冷却媒体流路が形成されている複数の導電性板状部材と、
前記複数の導電性板状部材のそれぞれに接続されているセルモニタと、
を備える装置。 A device used for power generation inspection of a fuel cell stack formed by stacking a plurality of fuel cells in which a power generator is held by a separator,
A plurality of conductive plate-like members that are arranged between the plurality of fuel cells and in which a cooling medium flow path for flowing a cooling medium is formed;
A cell monitor connected to each of the plurality of conductive plate-like members;
A device comprising:
前記導電性板状部材を貫通して前記導電性板状部材同士を連結する少なくとも2つのシャフトを備え、
前記導電性板状部材は、前記燃料電池セルが配置される領域を含む本体部と、前記本体部を挟んで対角する位置において、前記本体部の面に沿った方向に突出している少なくとも2つの突出部と、を有し、
前記突出部は、前記シャフトを挿通するための貫通孔を有しており、
前記突出部の厚みは、前記本体部の厚みよりも大きい、装置。 The apparatus of claim 1, further comprising:
Comprising at least two shafts that pass through the conductive plate-like member and connect the conductive plate-like members to each other;
The conductive plate-like member protrudes in a direction along the surface of the main body at a position diagonally across the main body including the main body including the region where the fuel cell is disposed. Two protrusions, and
The protrusion has a through hole for inserting the shaft,
The thickness of the said protrusion part is larger than the thickness of the said main-body part.
前記複数の燃料電池セルの間に、内部に冷却媒体を流すための冷却媒体流路が形成されている複数の導電性板状部材を配置する工程と、
前記複数の導電性板状部材のそれぞれにセルモニタを接続する工程と、
前記複数の燃料電池セルに発電に供する反応ガスを供給しつつ、前記複数の燃料電池セルには冷却媒体を供給せずに、前記複数の導電性板状部材の内部に形成された前記冷却媒体流路に冷却媒体を流す工程と、
を備える燃料電池スタックの発電検査方法。 A power generation inspection method for a fuel cell stack formed by stacking a plurality of fuel cells in which a power generation body is sandwiched by separators,
Disposing a plurality of conductive plate-like members in which a cooling medium flow path for flowing a cooling medium is formed between the plurality of fuel cells; and
Connecting a cell monitor to each of the plurality of conductive plate-like members;
The cooling medium formed inside the plurality of conductive plate-shaped members without supplying a cooling medium to the plurality of fuel cells while supplying a reaction gas for power generation to the plurality of fuel cells. Flowing a cooling medium through the flow path;
A power generation inspection method for a fuel cell stack.
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