JP5010680B2 - 高分子電解質形燃料電池及び高分子電解質形燃料電池におけるセルの電圧測定方法 - Google Patents

高分子電解質形燃料電池及び高分子電解質形燃料電池におけるセルの電圧測定方法 Download PDF

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Description

本発明は、高分子電解質形燃料電池及び高分子電解質形燃料電池におけるセルの電圧測定方法、特に高分子電解質形燃料電池のメンテナンスのための構造に関するものである。
高分子電解質形燃料電池（以下、ＰＥＦＣという）は、水素を含有する燃料ガスと、空気など酸素を含有する酸化剤ガスとを、電気化学的に反応させることで、電力と熱とを同時に発生させるものである。ＰＥＦＣの単電池（セル）は、電解質層及び一対のガス拡散電極から構成されるＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ：電解質層−電極積層体）と、ガスケットと、導電性のセパレータと、を有している。セパレータには、ガス拡散電極と当接する主面に燃料ガス又は酸化剤ガス（これらを反応ガスという）を流すための溝状のガス流路が設けられている。そして、周縁部にガスケットが配置されたＭＥＡが一対のセパレータで挟まれて、セルが構成されている。このようなセルを積層して締結し、隣接するＭＥＡを互いに電気的に直列に接続する、いわゆる積層型のセルスタックが一般的である。
このように構成されているセルスタックは、発電にともなって発生する熱を利用して、セルスタック自体を高温に維持することで、発電効率を向上させており、さらに、例えば、家庭用の燃料電池コジェネレーションシステムでは、余った熱エネルギーでお湯を沸かすことにより、エネルギー利用率を高めている。また、発電にともない発生した熱エネルギーをさらに有効に利用するために、断熱材によってセルスタックの外面を覆った固体高分子形燃料電池が特許文献１に記載されている。
ところで、上述したように、セルスタックは、セルを積層したものであるため、セルスタックの異常を検知するためには、セルスタック全体の電圧のみならず、個々のセルの発電電圧をモニタする必要がある。
しかしながら、従来、セルの電圧を簡便、かつ、確実に測定することは困難であった。これは、セルスタックを軽量、かつ、コンパクトにするために、セルは薄型化されており、このため、隣接するセルと短絡させずに電圧測定するには、電圧測定装置の電圧測定端子を確実に目的のセルに押しあてる必要があり、精密な作業や高い寸法精度が要求されるためである。また、セルスタックは、多数のセルが積層されているため、これらのセル全てに電圧測定端子を取り付ける必要があり、多くの作業工数を必要とするためである。
このような課題を解決するために、くし歯状の支持プレートに複数の電圧測定端子を一体化させた燃料電池セルモニタが知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示されている燃料電池セルモニタでは、くし歯に電圧測定端子が支持されており、複数セル分の電圧測定端子を一度にセルスタックに装着できるため、取り付け作業が簡便になっている。また、電圧検出装置の取り付け作業を簡易化した燃料電池スタックとして、セパレータにセル電圧端子を一体形成した燃料電池スタックが知られている（例えば、特許文献３参照）。
また、電圧測定端子をセパレータに確実に接触させる電圧測定装置として、電気絶縁性の弾性板に電圧取り込み用端子が設けられた電圧測定装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。特許文献４に開示されている電圧測定装置では、セパレータに凹部が設けられており、電圧取り込み用端子が、該凹部に弾性板の弾性力により押し付けられることで、確実に電圧取り込み用端子をセパレータに接触させることができ、また、電圧測定の精度を高めることができる。
さらに、ケーシング自体の剛性を有効に維持する燃料電池スタックとして、ケーシングの少なくとも一面に、単位セル毎又は複数の単位セル毎に開口部が設けられた燃料電池スタックが知られている（例えば、特許文献５参照）。特許文献５に開示されている燃料電池スタックでは、単位セル毎又は複数の単位セル毎に取り付けられた電圧端子に対応する位置に、該電圧端子よりも大きな開口部を複数設けることにより、単位セルの積層方向に長尺な開口部を形成するよりもケーシングの剛性を有効に維持することができる。
特開２００５−３２７５５８号公報 特開２００６−１４０１６６号公報 特開２００５−２１６７００号公報 特開２００４−３６２８６０号公報 特開２００６−１００１０６号公報
しかしながら、上記従来の電圧測定装置が設けられた燃料電池は、多くの場合、セルスタックの余分な熱放出を防ぐために、上述した断熱材で覆われる。このため、効率の良いメンテナンスを行うという観点から、以下の改善の余地があった。
すなわち、上記従来の燃料電池を内蔵する燃料電池システムは、電圧測定装置によってセルスタックの異常が検知された場合、セルスタックに異常があるか、電圧測定装置自体に異常があるか、それともセルスタック以外の構成部材、例えば、ガス系統等のユニットに異常があるかといった異常箇所の特定に手間がかかっていた。
このため、高分子電解質形燃料電池システムの設置場所（例えば、家庭用燃料電池コジェネレーションシステムの場合にはユーザー宅）において異常が検知されても、例えば、高分子電解質形燃料電池システム中のセルスタックのみを選択的にシステムから取り出してその場で交換するといった効率のよいメンテナンスができず、疑いのあるユニットの全て、ひいてはシステム全体を整備工場に回収して検査・修理しなければならなくなる。
更に、電圧測定端子の腐食や、樹脂の経時劣化による硬化あるいは変形などにより、電圧測定装置自体に異常が発生する場合がある。このような場合、電圧測定装置が正常か否かを調べるためには、電圧測定装置が断熱材の内部に収容されているため、セルスタックを覆う断熱材を取り外し、セル毎の電圧測定を電圧測定装置とは別の電圧測定装置により行い、その測定結果と、燃料電池に配設されている電圧測定装置の測定結果と、をクロスチェックするといった作業が必要であり、手間がかかっていた。
本発明は、上記従来技術の課題を鑑みてなされたものであり、高分子電解質形燃料電池のメンテナンスを効率よく行うことができる高分子電解質形燃料電池及び高分子電解質形燃料電池におけるセルの電圧測定方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の高分子電解質形燃料電池は、反応ガス流路が形成された一対の板状で、かつ、導電性のセパレータと、一対の該セパレータの間に配置された膜−電極接合体と、を有し、全体として板状のセルと、該セルが積層されて締結されてなるセルスタックと、該セルスタックの少なくとも周面を覆う被覆部材と、を備え、前記被覆部材の各前記セルにおける一対の前記セパレータに対応する位置には、前記セル毎の電圧を測定するための電圧測定端子挿入孔が設けられている。
このような電圧端子挿入孔を設けることで、被覆部材を外すことなく、セル電圧をモニタすることができる。また、メンテナンスで使用する時以外では、この電圧端子挿入孔に電圧測定端子が刺さっていないため、電圧測定端子を介した熱の流出を防ぐこともできる。
また、本発明の高分子電解質形燃料電池では、前記被覆部材は筐状に形成され、前記セルスタック全体を覆っていてもよい。
また、本発明の高分子電解質形燃料電池では、前記電圧測定端子挿入孔が、千鳥状に設けられていてもよい。
これにより、メンテナンスの際に、電圧測定端子を挿入すべき孔を間違えるというミスを防止することができる。
また、本発明の高分子電解質形燃料電池では、前記セルを構成する一方の前記セパレータの端部には切り欠き部が設けられており、該切り欠き部は、前記セルを構成する他方の前記セパレータの前記電圧測定端子挿入孔に対応する部分に隣接するように形成されていてもよい。
一般家庭で使用される家庭用燃料電池コジェネレーションシステムは、様々な場所に設置されるため、設置場所によっては、電圧測定端子を誤って斜めに挿入することも想定される。そこで、このような切り欠き部を設けることにより、電圧測定端子を斜めに挿入した状態でも、一方のセパレータと他方のセパレータの両方ともに１つの電圧測定端子が接触しないため、短絡することなく、セル電圧を測定することが可能となる。
また、本発明の高分子電解質形燃料電池では、前記被覆部材の前記セルの周面と対向する部分に凸部が設けられており、前記セパレータの周面には、凹部が設けられており、前記被覆部材で前記セルスタックを覆ったときに前記凸部が前記凹部に嵌合するような構成であってもよい。
このような構造とすることで、セルスタックに対する被覆部材の位置をより正確に固定することができ、また、電圧測定端子挿入孔を、目的とするセルに確実に臨ませることができる。
また、本発明の高分子電解質形燃料電池では、一方の前記セパレータに対応する前記電圧測定端子挿入孔の断面形状の形と他方の前記セパレータに対応する前記電圧測定端子挿入孔の断面形状の形とが異なっていてもよい。
これにより、メンテナンスの際に、電圧測定端子を挿入する位置を間違えるというミスを防ぐことができる。
また、本発明の高分子電解質形燃料電池では、一方の前記セパレータに対応する前記電圧測定端子挿入孔の段面形状の大きさと他方の前記セパレータに対応する前記電圧測定端子挿入孔の断面形状の大きさとが異なっていてもよい。
これにより、メンテナンスの際に、電圧測定端子を挿入すべき孔を間違えるというミスを防ぐことができる。
また、本発明の高分子電解質形燃料電池では、前記電圧測定端子挿入孔は、その大きさが前記セパレータの厚みよりも小さくなるように形成されていることが好ましい。
これにより、高分子電解質形燃料電池から過剰な熱放出を防止することができ、また、セル電圧測定時の短絡を防止することができる。
また、本発明の高分子電解質形燃料電池では、前記電圧測定端子挿入孔は、電圧測定で使用する時以外は栓部材によって塞がれていてもよい。
これにより、メンテナンス時以外の熱の損失を確実に防ぐことができる。
また、本発明の高分子電解質形燃料電池では、前記栓部材の熱伝導率は、前記被覆部材の熱伝導率以下であることが好ましい。
これにより、燃料電池のメンテナンス時以外の熱の損失をより確実に防ぐことができる。
また、本発明の高分子電解質形燃料電池では、前記セル毎の電圧を測定するための燃料電池セルモニタ装置が前記被覆部材の内側に設けられていてもよい。
これにより、メンテナンスの時に、燃料電池セルモニタ装置で測定した値と、電圧端子挿入孔を使って測定した値とを容易に比較することが可能となり、効率のよいメンテナンスをすることが可能となる。また、クロスチェックを容易に行うことができることから、燃料電池セルモニタ装置に不具合があるか否かを、現場で判断することが可能となる。さらに、無駄な場所を交換せずに済むため、セルスタックあるいは、家庭用燃料電池コジェネレーションシステムを整備工場へ輸送するコストを削減することができる。
また、本発明の高分子電解質形燃料電池では、前記被覆部材は、断熱部材で構成されていてもよい。
また、本発明の高分子電解質形燃料電池では、前記被覆部材は、収容部材で構成されていてもよい。
また、本発明の高分子電解質形燃料電池では、前記被覆部材は、断熱部材と収容部材で構成されていてもよい。
さらに、本発明の高分子電解質形燃料電池におけるセルの電圧測定方法は、反応ガス流路が形成された一対の板状で、かつ、導電性のセパレータと、一対の該セパレータの間に配置された膜−電極接合体と、を有するセルと、該セルが積層されて締結されてなるルスタックと、該セルスタックの積層された前記セルの少なくとも周面を覆う被覆部材と、を備え、前記断熱部材の各前記セルにおける一対のセパレータに対応する位置には、前記セル毎の電圧を測定するための電圧測定端子挿入孔が設けられ、該電圧測定端子挿入孔に電圧測定端子を挿入して前記セルの電圧を測定する。
これにより、被覆部材を外すことなく、セル電圧をモニタすることができる。また、メンテナンスで使用する時以外では、この電圧端子挿入孔に電圧測定端子が刺さっていないため、電圧測定端子を介した熱の流出を防ぐこともできる。
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
本発明の高分子電解質形燃料電池及び高分子電解質形燃料電池におけるセルの電圧測定方法によれば、セルスタックを覆う被覆部材を外すことなく、セル電圧をモニタすることが可能となり、メンテナンス現場で、燃料電池システムの不具合を特定することができる。また、メンテナンスで使用する時以外では、この電圧端子挿入孔に電圧測定端子が刺さっていないため、電圧測定端子を介した熱の流出を防ぐことが可能となる。
さらには、本発明の高分子電解質形燃料電池を搭載した燃料電池システムは、メンテナンスを効率よく、確実に行うことが可能となる。
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池の概略構成を模式的に示した斜視図である。なお、図１においては、一部を切り欠いて内部構造を表し、高分子電解質形燃料電池の上下方向を、図における上下方向として表している。
図１に示すように、本実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池（以下、ＰＥＦＣという）１００は、セルスタック５０と、断熱筐体６０と、栓部材７０と、を有している。
まず、セルスタック５０について、図２を参照しながら説明する。
図２は、図１に示すＰＥＦＣ１００におけるセルスタック５０及びセルスタック５０を構成するセルを模式的に示す展開図である。なお、図２においては、一部を省略し、また、セルスタック５０における上下方向を、図における上下方向として表している。
図２に示すように、セルスタック５０は、板状の全体形状を有するセル１０がその厚み方向に積層されてなるセル積層体５１と、該セル積層体５１の両端に配置された第１及び第２端板５２ａ、５２ｂと、セル積層体５１と第１及び第２端板５２ａ、５２ｂをセルの積層方向において締結する締結具（図示せず）と、を有する。また、第１端板５２ａとセル積層体５２の間には、第１集電板５３ａ及び第１絶縁板５４ａが配置されている。同様に、第２端板５２ｂとセル積層体５１との間には、第２集電板５３ｂ及び第２絶縁板５４ｂが配置されている。
また、セル積層体５１の両端に配置された第１端板５２ａ等には、その厚み方向に貫通孔が設けられており、該貫通孔は後述する各マニホールドに連通するように形成されている。そして、各貫通孔には、燃料ガス等をＰＥＦＣ１００内に供給等する配管が適宜接続されている（図示せず）。これにより、ＰＥＦＣ１００内に供給された水素を含む燃料ガスと、酸素を含む酸化剤ガスと、が反応して電力と熱が発生する。
セル１０は、ＭＥＡ５（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ：膜−電極接合体）と、一対のガスケット７、７と、アノードセパレータ６ａと、カソードセパレータ６ｂと、を有する。
ＭＥＡ５は、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜１と、アノード４ａと、カソード４ｂと、を有している。高分子電解質膜１の両面には、その周縁部より内方に位置するようにアノード４ａとカソード４ｂ（これらを、ガス拡散電極という）がそれぞれ設けられている。
アノード４ａは、高分子電解質膜１の一方の主面上に設けられ、白金系金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とするアノード触媒層２ａと、アノード触媒層２ａの上に設けられ、ガス通気性と導電性を兼ね備えたアノードガス拡散層３ａと、を有している。同様に、カソード４ｂは、高分子電解質膜１の他方の主面上に設けられ、白金系金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とするカソード触媒層２ｂと、カソード触媒層２ｂの上に設けられ、ガス通気性と導電性を兼ね備えたカソードガス拡散層３ｂと、を有している。
アノード４ａ及びカソード４ｂの周囲には、高分子電解質膜１を挟んで一対のガスケット７が配設されている。これにより、燃料ガスや酸化剤ガスが電池外にリークされることを防止することができ、また、セル１０内でこれらのガスが互いに混合されることを防止することができる。
そして、ＭＥＡ５と一対のガスケット７、７を挟むように、板状で、かつ、導電性のアノードセパレータ６ａとカソードセパレータ６ｂが配設されている。これらのセパレータ６ａ、６ｂは、黒鉛板にフェノール樹脂が含浸され硬化された樹脂含浸黒鉛板が用いられている。また、ＳＵＳ等の金属材料からなるものを用いてもよい。アノードセパレータ６ａとカソードセパレータ６ｂにより、ＭＥＡ５が機械的に固定されるとともに、隣接するＭＥＡ５同士が、互いにこれらのセパレータ６ａ、６ｂを介して電気的に直列に接続される。
また、高分子電解質膜１、ガスケット７、７、アノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂの周縁部には、厚み方向の貫通孔からなる燃料ガス供給用マニホールド孔２１、酸化剤ガス供給用マニホールド孔２３、熱媒体供給用マニホールド孔２５、燃料ガス排出用マニホールド孔２２、酸化剤ガス排出用マニホールド孔２４、熱媒体排出用マニホールド孔２６がそれぞれ設けられている。
アノードセパレータ６ａの内面（ＭＥＡ５に当接する面）には、燃料ガスを流すための溝状のアノードガス流路が、燃料ガス供給用マニホールド孔２１と燃料ガス排出用マニホールド孔２２を結ぶようにサーペンタイン状に形成されている（図示せず）。一方、アノードセパレータ６ａの外面には、熱媒体を流すための溝状の熱媒体流路８がサーペンタイン状に形成されている。
また、カソードセパレータ６ｂの内面には、酸化剤ガスを流すための溝状のカソードガス流路９がサーペンタイン状に形成されており、その外面には、熱媒体を流すための溝状の熱媒体流路が、熱媒体供給用マニホールド孔２５と熱媒体排出用マニホールド孔２６を結ぶように、サーペンタイン状に形成されている（図示せず）。
なお、燃料ガス流路、酸化剤ガス流路９、及び熱媒体流路８は、ここでは、サーペンタイン状に形成されているが、これに限定されず、セパレータ６ａ、６ｂの主面のほぼ全域を反応ガス又は熱媒体が通流するようにすれば、どのような形状であってもよい。
このように形成したセル１０をその厚み方向に積層することにより、セル積層体５０が形成される。また、アノードセパレータ６ａ、ガスケット７、高分子電解質膜１、及びカソードセパレータ６ｂに設けられた燃料ガス供給用マニホールド孔２１等のマニホールド孔は、セル１０を積層したときに厚み方向につながって、燃料ガス供給用マニホールド等のマニホールドがそれぞれ形成される。
そして、図１に示すように、断熱筐体６０が、セルスタック５０全体を覆うように形成されている。断熱筐体６０は、ここでは、セルスタック５０の６面をそれぞれ覆う６つの断熱板（被覆部材）６０ａで構成されている。なお、断熱板６０ａは、第１及び第２端板５２ａ、５２ｂが断熱作用を有する部材で構成されているような場合には、セルスタック５０の第１及び第２端板５２ａ、５２ｂを覆う断熱板６０ａを省略して、筒状に構成されていてもよい。また、断熱板６０ａを用いて筒状の断熱筐体６０を形成し、この筒状の断熱筐体６０によってセルスタック５０を構成する積層されたセル１０の周面（以下、セル積層体５１の周面という）を覆い、第１及び第２端板５２ａ、５２ｂを別の断熱板６０ａで覆うように構成してもよい。断熱筐体６０及び断熱板６０ａとしては、ウレタンフォーム等を使用することができ、製造加工を容易にする観点から、伸縮する材料で構成されていることが好ましい。
セルスタック５０の周面を覆う断熱筐体６０（正確には、断熱板６０ａ）には、電圧測定端子挿入孔６１が、セル１０を構成するアノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂに対応する位置に設けられている。具体的には、アノードセパレータ６ａに対応する電圧測定端子挿入孔６１ａとカソードセパレータ６ｂに対応する電圧測定端子挿入孔６１ｂ（これらを電圧測定端子挿入孔６１という）は、断熱板６０ａの厚み方向に貫通するように形成されており、セル１０の積層方向に並ぶように（セル１０の積層方向から見て互いに重なるように）、かつ、所定の間隔で設けられている。そして、電圧測定端子挿入孔６１は、セル１０の積層数（例えば、１０〜２００段）に対応するように断熱板６０ａに設けられており、断熱板６０ａがセルスタック５０の周面を覆ったときに、各セル１０のアノードセパレータ６ａ又はカソードセパレータ６ｂの端面と電圧測定端子挿入孔６１の開口部が対向するように所定の間隔で配設されている。これにより、セルスタック５０を覆う断熱筐体６０を取り外すことなく、電圧測定端子挿入孔６１に電圧測定装置の電圧測定端子を挿入して各セル１０の電圧を測定することができる。
なお、ここでは、電圧測定端子挿入孔６１は、セル積層体５１の周面のうち１の面を覆う断熱板６０ａに設ける構成としたが、これに限定されず、セル積層体５１の周面の１の面だけでなく他の面を覆う断熱板６０ａに設けてもよく、また、１の面を覆う断熱板６０ａの複数箇所に設けてもよく、各セル１０のアノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂの周面に対応する位置に設けられれば、セル積層体５１の周面を覆う断熱板６０ａのどの部分に設けてもよい。また、電圧測定端子挿入孔６１の断面形状の大きさは、ＰＥＦＣ１００の運転中に過剰な熱放出を防止する観点から、アノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂの厚みよりも小さくなるように形成されていることが好ましい。アノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂの厚みは、数ｍｍと非常に薄いため、電圧測定端子をアノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂの側面に接触させて隠せる１０の電圧を測定するときに、電圧測定端子が同じセルのセパレータに間違って接触して短絡を生じやすい。しかしながら、本実施の形態においては、電圧測定端子挿入孔６１の断面形状の大きさをアノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂの厚みよりも小さくすることにより、電圧測定端子が同じセルのセパレータに間違って接触して短絡が発生するのを防止することができる。
また、電圧測定端子挿入孔６１は、セル１０の電圧を測定しないときには栓部材７０によって閉鎖されている。栓部材７０は、ここでは、本体部７１と、該本体部７１の基端に設けられた本体部７１よりも断面積が大きい頭部７２と、から形成されており、栓部材７０の本体部７１が各電圧測定端子挿入孔６１に嵌挿されている。これにより、各電圧測定端子挿入孔６１から熱が放出されるのを確実に防止することができる。
なお、栓部材７０の形状は、電圧測定端子挿入孔６１から熱が放出されるのを防止することができればどのような構成であってもよく、例えば、板状の部材で各電圧測定端子挿入孔６１を覆うような構成としてもよい。また、栓部材７０を介してＰＥＦＣ１００から熱が放出されるのをより確実に防止する観点から、栓部材７０は、断熱部材６０の熱伝導率と同等、または、それ以下であることが好ましい。
また、断熱筐体６０には、断熱板６０ａの厚み方向に貫通した一対の貫通孔６２が設けられている。貫通孔６２には、電線６３が挿通されており、電線６３の一端は、セルスタック５０を構成する第１又は第２集電板５３ａ、５３ｂに接続されている。これにより、ＰＥＦＣ１００で発電した電力を、電線６３を介して外部に取り出すことができる。
なお、貫通孔６２及び電線６３を介してＰＥＦＣ１００から熱が放出されないように、貫通孔６２からの電線６３の導出部分は、適宜な手段によって断熱されている。
次に、本実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００におけるセル１０の電圧の測定方法について説明する。
まず、電圧測定する対象となるセル１０のアノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂに対応する位置に設けられた一対の電圧測定挿入端子孔６１を閉鎖している各々の栓部材７１を取り外す。そして、この一対の電圧測定端子挿入孔６１に電圧測定装置の電圧測定端子をそれぞれ挿入し、アノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂの端面に電圧測定端子を接触させる。これにより、セル１０の電圧を測定することができる。そして、セル１０毎の電圧を測定することにより、ＰＥＦＣ１００の不具合を特定することができる。
このような構成とすることにより、本実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００では、セルスタック５０を覆う断熱部材６０を取り外すことなく、各セル１０の電圧を測定することができる。よって、メンテナンスを効率よく、かつ、確実に行うことができる。また、メンテナンスで使用する時以外は、電圧測定端子挿入孔６１は、栓部材７０で閉鎖されており、また、電圧端子挿入孔６１には、電圧測定端子が刺さっていないため、電圧測定端子挿入孔６１を介したＰＥＦＣ１００からの熱の流出（損失）を防止することができる。
次に、本実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００の電圧測定端子挿入孔６１の変形例について説明する。
［変形例１］
図３は、本実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００の変形例１の概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図３において、ＰＥＦＣ１００における上下方向を、図における上下方向として表している。
図３に示すように、本変形例１のＰＥＦＣ１００の電圧測定端子挿入孔６１は、断熱板６０ａに設けられた貫通孔の断面形状が円形状に形成された電圧測定端子挿入孔６１ｃと、貫通孔の断面形状が菱形状に形成された電圧測定端子挿入孔６１ｄと、から構成されている。そして、これらの一対の電圧測定端子挿入孔６１ｃ、６１ｄが、セル積層体５１におけるセル１０の積層方向に並ぶように、かつ、それぞれアノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂに対応する位置に設けられている（ここでは、アノードセパレータ６ａに対応する位置に電圧測定端子挿入孔６１ｃが設けられており、カソードセパレータ６ｂに対応する位置に電圧測定端子挿入孔６１ｄが設けられている）。これにより、メンテナンス（各セル１０の電圧を測定する）の際に、電圧測定端子を挿入すべき孔を間違えるというミスを防ぐことができる。
また、変形例１のＰＥＦＣ１００では、電圧測定端子挿入孔６１ｄを閉鎖する栓部材７０ａにおける本体部７１ａの断面形状が、電圧測定端子挿入孔６１ｄの断面形状と同じ菱形状に形成されている。これにより、各電圧測定端子挿入孔６１を栓部材７０によって密閉することが可能となり、各電圧測定端子挿入孔６１から熱が放出されるのを確実に防止することができる。
なお、ここでは、電圧測定端子挿入孔６１ｃ、６１ｄの断面形状を円形状と菱形状で構成したが、これに限定されず、これらの一対の電圧測定端子挿入孔６１ｃ、６１ｄの断面形状が互いに異なればどのような形状であってもよい。また、栓部材７０ａにおける本体部７１ａの断面形状を、菱形状にしたが、これに限定されず、電圧測定端子挿入孔６１ｄを閉鎖、開放することができ、かつ、熱の放出を防止することができればどのような形状であってもよい。
［変形例２］
図４は、本実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００の変形例２の概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図４において、ＰＥＦＣ１００における上下方向を、図における上下方向として表している。
図４に示すように、本変形例２に係るＰＥＦＣ１００では、電圧測定端子挿入孔６１は、孔の大きさ（断面積）が異なる電圧測定端子挿入孔６１ｅ、６１ｆから構成されている。これにより、メンテナンス（各セル１０の電圧を測定する）の際に、電圧測定端子を挿入すべき孔を間違えるというミスを防ぐことができる。
また、栓部材７０（図４において、図示せず）における本体部７１の断面形状の大きさは、電圧測定端子挿入孔６１ｅ、６１ｆのそれぞれの開口部の大きさに対応するように形成されている。これにより、各電圧測定端子挿入孔６１から熱が放出されるのを確実に防止することができる。
（実施の形態２）
図５（ａ）は、本発明の実施の形態２に係るＰＥＦＣ１００の概略構成を模式的に示す斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示したＰＥＦＣ１００のアノードセパレータ６ａの概略構成を模式的に示す正面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）に示したＰＥＦＣ１００のカソードセパレータ６ｂの概略構成を模式的に示す正面図である。なお、図５（ａ）において、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣ１００における上下方向を図における上下方向として表している。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、本実施の形態２に係るＰＥＦＣ１００を構成するセル１０のアノードセパレータ６ａの端部には、切り欠き部３０ａが設けられている。切り欠き部３０ａは、ここでは、板状のアノードセパレータ６ａの電圧測定端子挿入孔６１が形成された断熱板６０ａに対向する辺に、その端から所定長さに亘って矩形に切り欠くように形成されている。
また、図５（ａ）及び図５（ｃ）に示すように、カソードセパレータ６ｂの端部には、切り欠き部３０ｂが設けられている。切り欠き部３０ｂは、ここでは、カソードセパレータ６ｂの電圧測定端子挿入孔６１が形成された断熱板６０ａに対向する辺のその端寄りの部分を矩形に切り欠くように形成されており、かつ、セル１０の積層方向から見て、切り欠き部３０ａと重なり合わないように形成されている。なお、切り欠き部３０ａ、３０ｂの長さ及び幅は、電圧測定端子長さ等によって適宜設計されている。
一方、断熱板６０ａには、電圧測定端子挿入孔６１が千鳥状に設けられている。具体的には、電圧測定端子挿入孔６１ａ（アノードセパレータ６ａに対応する電圧測定端子挿入孔）は、セル１０の積層方向から見て互いに重なるように設けられており、電圧測定端子挿入孔６１ｂ（カソードセパレータ６ｂに対応する電圧測定端子挿入孔）は、セル１０の積層方向から見て互いに重なるように設けられている。そして、電圧測定端子挿入孔６１ａと電圧測定端子挿入孔６１ｂは、セル１０の積層方向から見て互いに重なり合わないように（水平方向に離間するように）形成されている。
これにより、電圧測定端子を電圧測定端子挿入孔６１ａに斜めに挿入した場合であっても、電圧測定端子は、測定しようとしているアノードセパレータ６ａと、該アノードセパレータ６ａと対となる（セル１０を構成する）カソードセパレータ６ｂと、に接触することがなく、また、同様に、電圧測定端子挿入孔６１ｂに挿入した電圧測定端子は、測定しようとしているカソードセパレータ６ｂと、該カソードセパレータ６ｂと対となる（セル１０を構成する）アノードセパレータ６ａと、に接触することがない。このため、１の電圧測定端子が、セル１０を構成する一対のアノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂの両方に接触することにより生じる短絡を確実に防止することができる。
なお、アノードセパレータ６ａの内面と当接する一方のガスケット７は、アノードセパレータ６ａと同様に一方の角部（ガスケット７の電圧測定端子挿入孔６１が設けられている断熱板６０ａに対向する辺の端）に切り欠き部が設けられており（図示せず）、反応ガスのクロスリークを防止している。また、カソードセパレータ６ｂの内面と当接する他方のガスケット７は、カソードセパレータ６ｂと同じ位置（ガスケット７の電圧測定端子挿入孔６１が設けられている断熱板６０ａに対向する辺の端寄りの位置）に切り欠き部が設けられており（図示せず）、反応ガスのクロスリークを防止している。
また、千鳥状の電圧測定端子挿入孔６１の水平方向の位置は、任意であり、切り欠き部３０ａ、３０ｂの水平方向の位置も、電圧測定端子挿入孔６１に対応していればよい。
さらに、上記実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００において（変形例１及び変形例２のＰＥＦＣ１００を含む）、本実施の形態２に係るＰＥＦＣ１００のように電圧測定端子挿入孔６１を千鳥状に設ける構成としてもよい。
（実施の形態３）
図６（ａ）は、本発明の実施の形態３に係るＰＥＦＣ１００の概略構成を模式的に示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＶＩＢ平面に沿った断面図である。なお、図６（ａ）において、ＰＥＦＣ１００における上下方向を、図における上下方向として表している。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、本実施の形態３に係るＰＥＦＣ１００では、一方のセパレータ（ここでは、アノードセパレータ６ａ）の端面に、凹部（以下、収容凹部という）９０が設けられている。収容凹部９０の断面形状は、ここでは、略矩形に形成されており、また、その深さ寸法は、反応ガスや熱媒体がＰＥＦＣ１００外にリークしないように適宜設計されている。
また、電圧測定端子挿入孔６１が設けられた断熱板６０ａのセルスタック５０と対向する面（以下、内面という）に、断熱板６０ａの厚み方向に突出する凸部８０が設けられており、凸部８０は、アノードセパレータ６ａに対応する電圧測定端子挿入孔６１と同じ高さに位置するように形成されている。凸部８０は、ここでは、直方体状に形成されており、断熱筐体６０、断熱板６０ａを構成する材料、例えば、ウレタンと同じ材料で構成されていてもよい。
そして、凸部８０は、断熱筐体６０（正確には、断熱板６０ａ）でセルスタック５０を覆ったときに、収容凹部９０に丁度収容されるように形成されている。これにより、セパレータに対する断熱板６０ａの位置をより正確に固定することができ、また、電圧測定端子挿入孔６１を、目的とするセル１０のセパレータ６ａ、６ｂに確実に臨ませることができる。
このような構成とすることにより、本実施の形態３に係るＰＥＦＣ１００では、セルスタック５０に対する断熱板６０ａの位置をより正確に固定することができ、また、電圧測定端子挿入孔６１を、目的とするセル１０のセパレータ６ａ、６ｂの端面に確実に臨ませることができる。
なお、断熱筐体６０が、断熱板６０ａにより筒状に形成されている場合には、凸部８０によって、セルスタック５０を覆うことが困難となる。しかしながら、このような場合、断熱板６０ａを弾性で構成し、かつ、断熱板６０ａをセル１０の積層方向と垂直な方向に伸ばしながら、セルスタック５０を覆うことでこの問題を解消することができる。
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４に係るＰＥＦＣ１００の概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図７においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣ１００における上下方向を、図における上下方向として表している。
図７に示すように、本実施の形態４に係るＰＥＦＣ１００では、断熱部材６０の内面とセルスタック５０の周面との間に各セル１０の電圧を測定する燃料電池セルモニタ装置４０が、別途設けられている。燃料電池セルモニタ装置４０は、公知の電圧測定装置で構成されており、断熱部材６０に電圧測定端子挿入孔６１の開口部と対抗する面以外のセル積層体５１の周面に配設されている。
燃料電池セルモニタ装置４０が設けられているセル積層体５１の端面と対向する位置に配置されている断熱板６０ａの下部には、厚み方向に貫通する貫通孔６５が設けられている。該貫通孔６５には、配線６６が挿通されており、配線６６の一端は、燃料電池セルモニタ装置４０に接続されており、配線６６の他端は、図示されない制御装置に接続されている。なお、燃料電池セルモニタ装置４０は、ここでは、電圧測定端子挿入孔６１と対抗する面以外のセル積層体５１の周面に配設されたが、これに限定されず、電圧測定端子挿入孔６１と対向する位置近傍以外であれば、セル積層体５１の周面のどの部分に設けてもよい。また、ここでは、燃料電池セルモニタ装置４０全体を断熱板６０ａの内面とセルスタック５０の周面との間に配置する構成としたが、これに限定されず、特許文献２乃至４に開示されているように燃料電池セルモニタ装置４０の電圧測定端子を断熱筐体６０内に配設し、燃料電池セルモニタ装置４０の本体部分を断熱筐体６０の外側に配設するような構成であってもよい。
このような構成により、本実施の形態４に係るＰＥＦＣ１００では、メンテナンスの時に、燃料電池セルモニタ装置４０で測定した値と、燃料電池セルモニタ装置４０とは別の電圧測定装置により電圧端子挿入孔６１に挿入した電圧測定端子を通じて測定した値と、を比較することにより、燃料電池セルモニタ装置に不具合があるか否かを、現場で判断することが可能となる。
（実施の形態５）
図８は、本発明の実施の形態５に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図８においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図８に示すように、本実施の形態５に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００の基本的構成と同じであるが、被覆部材が、断熱板６０ａと収容板（収容部材）８０ａで構成されている点が異なる。具体的には、断熱筐体６０が、セルスタック５０全体を覆うように形成され、該断熱筐体６０全体を覆うように６つの収容板８０ａで構成された収容筐体８０が形成されている。収容板８０ａは、ＰＥＦＣ１００全体を収容し、保護する観点から、所定の強度を有していることが好ましく、例えば、ＳＵＳ等の金属で構成されていることが好ましい。
また、断熱筐体６０及び収容筐体８０には、断熱板６０ａ及び収容板８０ａのそれぞれの厚み方向に貫通した一対の貫通孔６２が、互いに連通するように設けられている。貫通孔６２には、電線６３が挿通されており、電線６３の一端は、セルスタック５０を構成する第１又は第２集電板５３ａ、５３ｂに接続されている。これにより、ＰＥＦＣ１００で発電した電力を、電線６３を介して外部に取り出すことができる。
なお、貫通孔６２及び電線６３を介してＰＥＦＣ１００から熱が放出されないように、貫通孔６２からの電線６３の導出部分は、適宜な手段によって断熱されている。
さらに、セルスタック５０の周面を覆う断熱筐体６０（正確には、断熱板６０ａ）及び断熱筐体６０の周面を覆う収容筐体８０（正確には、収容板８０ａ）には、電圧測定端子挿入孔６１が、セル１０を構成するアノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂに対応する位置にそれぞれ設けられている。
具体的には、アノードセパレータ６ａに対応する電圧測定端子挿入孔６１ａとカソードセパレータ６ｂに対応する電圧測定端子挿入孔６１ｂ（これらを電圧測定端子挿入孔６１という）が、断熱板６０ａ及び収容板８０ａのそれぞれの厚み方向に貫通するように形成されており、セル１０の積層方向に並ぶように（セル１０の積層方向から見て互いに重なるように）、かつ、所定の間隔で設けられている。
そして、電圧測定端子挿入孔６１は、セル１０の積層数（例えば、１０〜２００段）に対応するように断熱板６０ａ及び収容板８０ａのそれぞれに設けられており、断熱板６０ａに設けられた電圧測定端子挿入孔６１と収容板８０ａに設けられた電圧測定端子挿入孔６１は、断熱板６０ａがセルスタック５０の周面を覆い、収容板８０ａが断熱筐体６０の周面を覆ったときに連通して、各セル１０のアノードセパレータ６ａ又はカソードセパレータ６ｂの端面と電圧測定端子挿入孔６１の開口部が対向するように所定の間隔で配設されている。
このように構成された本実施の形態５に係るＰＥＦＣ１００では、セルスタック５０を覆う断熱筐体６０及び収容筐体８０をそれぞれ取り外すことなく、電圧測定端子挿入孔６１に電圧測定装置の電圧測定端子を挿入することにより、各セル１０の電圧を測定することができる。よって、メンテナンスを効率よく、かつ、確実に行うことができる。また、実施の形態１に係るＰＥＦＣ１００と同様に、メンテナンスで使用する時以外は、電圧測定端子挿入孔６１は、栓部材７０で閉鎖されており、また、電圧端子挿入孔６１には、電圧測定端子が刺さっていないため、電圧測定端子挿入孔６１を介したＰＥＦＣ１００からの熱の流出（損失）を防止することができる。
（実施の形態６）
図９は、本発明の実施の形態６に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図９においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図９に示すように、本実施の形態６に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態５に係るＰＥＦＣ１００の基本的構成と同じであるが、電圧測定端子挿入孔６１が、断熱板６０ａ及び収容板８０ａのそれぞれに設けられた貫通孔の断面形状が円形状に形成された電圧測定端子挿入孔６１ｃと、貫通孔の断面形状が菱形状に形成された電圧測定端子挿入孔６１ｄと、から構成されている点が異なる。
具体的には、これらの一対の電圧測定端子挿入孔６１ｃ、６１ｄが、セル積層体５１におけるセル１０の積層方向に並ぶように、かつ、それぞれアノードセパレータ６ａ及びカソードセパレータ６ｂに対応する位置に設けられている（ここでは、アノードセパレータ６ａに対応する位置に電圧測定端子挿入孔６１ｃが設けられており、カソードセパレータ６ｂに対応する位置に電圧測定端子挿入孔６１ｄが設けられている）。これにより、メンテナンス（各セル１０の電圧を測定する）の際に、電圧測定端子を挿入すべき孔を間違えるというミスを防ぐことができる。
また、本実施の形態６に係るＰＥＦＣ１００では、電圧測定端子挿入孔６１ｄを閉鎖する栓部材７０ａにおける本体部７１ａの断面形状が、電圧測定端子挿入孔６１ｄの断面形状と同じ菱形状に形成されている点が、実施の形態５に係るＰＥＦＣ１００と異なる。なお、ここでは、電圧測定端子挿入孔６１ｃ、６１ｄの断面形状を円形状と菱形状で構成したが、これに限定されず、これらの一対の電圧測定端子挿入孔６１ｃ、６１ｄの断面形状が互いに異なればどのような形状であってもよい。また、栓部材７０ａにおける本体部７１ａの断面形状を、菱形状にしたが、これに限定されず、電圧測定端子挿入孔６１ｄを閉鎖、開放することができ、かつ、熱の放出を防止することができればどのような形状であってもよい。
このように構成された本実施の形態６に係るＰＥＦＣ１００においても、実施の形態５に係るＰＥＦＣ１００と同様の作用効果を奏するとともに、メンテナンス（各セル１０の電圧を測定する）の際に、電圧測定端子を挿入すべき孔を間違えるというミスを防ぐことができる。
（実施の形態７）
図１０は、本発明の実施の形態７に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１０においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図１０に示すように、本実施の形態７に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態５に係るＰＥＦＣ１００と基本的構成は同じであるが、電圧測定端子挿入孔６１が、孔の大きさ（断面積）が異なる電圧測定端子挿入孔６１ｅ、６１ｆから構成されている点がことなる。これにより、メンテナンス（各セル１０の電圧を測定する）の際に、電圧測定端子を挿入すべき孔を間違えるというミスを防ぐことができる。
また、栓部材７０（図１０において、図示せず）における本体部７１の断面形状の大きさは、電圧測定端子挿入孔６１ｅ、６１ｆのそれぞれの開口部の大きさに対応するように形成されている。これにより、各電圧測定端子挿入孔６１から熱が放出されるのを確実に防止することができる。
このように構成された本実施の形態７に係るＰＥＦＣ１００においても、実施の形態５に係るＰＥＦＣ１００と同様の作用効果を奏するとともに、メンテナンス（各セル１０の電圧を測定する）の際に、電圧測定端子を挿入すべき孔を間違えるというミスを防ぐことができる。
（実施の形態８）
図１１は、本実施の形態８に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１１においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図１１に示すように、本実施の形態８に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態２に係るＰＥＦＣ１００と基本的構成は同じであるが、断熱筐体６０全体を覆うように６つの収容板８０ａで構成された収容筐体８０が設けられている点が異なる。
また、断熱筐体６０及び収容筐体８０には、断熱板６０ａ及び収容板８０ａのそれぞれの厚み方向に貫通した一対の貫通孔６２が、互いに連通するように設けられている点が、実施の形態２に係るＰＥＦＣ１００と異なる。
さらに、本実施の形態８に係るＰＥＦＣ１００では、断熱板６０ａと収容板８０ａのそれぞれに電圧測定端子挿入孔６１が設けられている点が、実施の形態２に係るＰＥＦＣ１００と異なる。具体的には、断熱板６０ａと収容板８０ａには、それぞれ、電圧測定端子挿入孔６１ａ（アノードセパレータ６ａに対応する電圧測定端子挿入孔）は、セル１０の積層方向から見て互いに重なるように設けられており、電圧測定端子挿入孔６１ｂ（カソードセパレータ６ｂに対応する電圧測定端子挿入孔）は、セル１０の積層方向から見て互いに重なるように設けられている。そして、電圧測定端子挿入孔６１ａと電圧測定端子挿入孔６１ｂは、セル１０の積層方向から見て互いに重なり合わないように（水平方向に離間するように）形成されている。
このように構成された本実施の形態８に係るＰＥＦＣ１００においても、実施の形態２に係るＰＥＦＣ１００と同様の作用効果を奏する。
（実施の形態９）
図１２は、本実施の形態９に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１２においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図１２に示すように、本実施の形態９に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態３に係るＰＥＦＣ１００と基本的構成は同じであるが、断熱筐体６０全体を覆うように６つの収容板８０ａで構成された収容筐体８０が設けられている点、断熱板６０ａ及び収容板８０ａにそれぞれの厚み方向に貫通した一対の貫通孔６２が、互いに連通するように設けられている点、及び断熱板６０ａと収容板８０ａのそれぞれに電圧測定端子挿入孔６１が設けられている点が実施の形態３に係るＰＥＦＣ１００と異なる。
このように構成された本実施の形態９に係るＰＥＦＣ１００であっても、実施の形態３に係るＰＥＦＣ１００と同様の作用効果を奏する。
（実施の形態１０）
図１３は、本実施の形態１０に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１３においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図１３に示すように、本実施の形態１０に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態５に係るＰＥＦＣ１００と基本的構成は同じであるが、断熱板６０ａが、電圧測定端子を突き刺すと貫通孔が開くような材料（例えば、ウレタン等）で構成されている点と断熱板６０ａに電圧測定端子挿入孔６１が設けられていない点が実施の形態５に係るＰＥＦＣ１００と異なる。
このように構成された本実施の形態１０に係るＰＥＦＣ１００では、メンテナンス（各セル１０の電圧を測定する）の際に、セルスタック５０を覆う断熱筐体６０及び収容筐体８０をそれぞれ取り外すことなく、収容板８０ａに設けられた電圧測定端子挿入孔６１に電圧測定端子を挿入し、断熱板６０ａを突き刺して貫通孔を開けることにより、電圧測定端子の先端が、アノードセパレータ６ａまたはカソードセパレータ６ｂと接触して、各セル１０の電圧を測定することができる。よって、メンテナンスをさらに効率よく、かつ、確実に行うことができる。
また、実施の形態５に係るＰＥＦＣ１００と同様に、メンテナンスで使用する時以外は、電圧測定端子挿入孔６１は、栓部材７０で閉鎖されており、また、電圧端子挿入孔６１には、電圧測定端子が刺さっていないため、電圧測定端子挿入孔６１を介したＰＥＦＣ１００からの熱の流出（損失）を防止することができる。なお、栓部材７０で、電圧測定端子挿入孔６１を閉鎖しなくても、ＰＥＦＣ１００からの熱の流出（損失）を防止することができる観点から、断熱板６０ａを、電圧測定端子を突き刺すことによって形成された貫通孔が電圧測定端子を引き抜くと閉じるような材料で構成されていることが好ましい。
（実施の形態１１）
図１４は、本実施の形態１１に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１４においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図１４に示すように、本実施の形態１１に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態６に係るＰＥＦＣ１００と基本的構成は同じであるが、断熱板６０ａが、電圧測定端子を突き刺すと貫通孔が開くような材料（例えば、ウレタン等）で構成されている点と断熱板６０ａに電圧測定端子挿入孔６１が設けられていない点が実施の形態６に係るＰＥＦＣ１００と異なる。
このように構成された本実施の形態１１に係るＰＥＦＣ１００では、メンテナンス（各セル１０の電圧を測定する）の際に、セルスタック５０を覆う断熱筐体６０及び収容筐体８０をそれぞれ取り外すことなく、収容板８０ａに設けられた電圧測定端子挿入孔６１に電圧測定端子を挿入し、断熱板６０ａを突き刺して貫通孔を開けることにより、電圧測定端子の先端が、アノードセパレータ６ａまたはカソードセパレータ６ｂと接触して、各セル１０の電圧を測定することができる。また、電圧測定端子挿入孔６１が、断面形状が円形状に形成された電圧測定端子挿入孔６１ｃと、貫通孔の断面形状が菱形状に形成された電圧測定端子挿入孔６１ｄと、から構成されていることから、電圧測定端子を挿入すべき孔を間違えるというミスを防ぐことができる。よって、メンテナンスをさらに効率よく、かつ、確実に行うことができる。
なお、栓部材７０、７０ａで、電圧測定端子挿入孔６１を閉鎖しなくても、ＰＥＦＣ１００からの熱の流出（損失）を防止することができる観点から、断熱板６０ａを、電圧測定端子を突き刺すことによって形成された貫通孔が電圧測定端子を引き抜くと閉じるような材料で構成されていることが好ましい。
（実施の形態１２）
図１５は、本実施の形態１２に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１５においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図１５に示すように、本実施の形態１２に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態７に係るＰＥＦＣ１００と基本的構成は同じであるが、断熱板６０ａが、電圧測定端子を突き刺すと貫通孔が開くような材料（例えば、ウレタン等）で構成されている点と断熱板６０ａに電圧測定端子挿入孔６１が設けられていない点が実施の形態７に係るＰＥＦＣ１００と異なる。
このように構成された本実施の形態１２に係るＰＥＦＣ１００では、メンテナンス（各セル１０の電圧を測定する）の際に、セルスタック５０を覆う断熱筐体６０及び収容筐体８０をそれぞれ取り外すことなく、収容板８０ａに設けられた電圧測定端子挿入孔６１に電圧測定端子を挿入し、断熱板６０ａを突き刺して貫通孔を開けることにより、電圧測定端子の先端が、アノードセパレータ６ａまたはカソードセパレータ６ｂと接触して、各セル１０の電圧を測定することができる。また、電圧測定端子挿入孔６１が、孔の大きさ（断面積）が異なる電圧測定端子挿入孔６１ｅ、６１ｆから構成されていることから、電圧測定端子を挿入すべき孔を間違えるというミスを防ぐことができる。よって、メンテナンスをさらに効率よく、かつ、確実に行うことができる。
なお、栓部材７０で、電圧測定端子挿入孔６１を閉鎖しなくても、ＰＥＦＣ１００からの熱の流出（損失）を防止することができる観点から、断熱板６０ａを、電圧測定端子を突き刺すことによって形成された貫通孔が電圧測定端子を引き抜くと閉じるような材料で構成されていることが好ましい。
（実施の形態１３）
図１６は、本実施の形態１３に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１６においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図１６に示すように、本実施の形態１３に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態８に係るＰＥＦＣ１００と基本的構成は同じであるが、断熱板６０ａが、電圧測定端子を突き刺すと貫通孔が開くような材料（例えば、ウレタン等）で構成されている点と断熱板６０ａに電圧測定端子挿入孔６１が設けられていない点が実施の形態７に係るＰＥＦＣ１００と異なる。
このように構成された本実施の形態１３に係るＰＥＦＣ１００では、メンテナンス（各セル１０の電圧を測定する）の際に、セルスタック５０を覆う断熱筐体６０及び収容筐体８０をそれぞれ取り外すことなく、収容板８０ａに設けられた電圧測定端子挿入孔６１に電圧測定端子を挿入し、断熱板６０ａを突き刺して貫通孔を開けることにより、電圧測定端子の先端が、アノードセパレータ６ａまたはカソードセパレータ６ｂと接触して、各セル１０の電圧を測定することができる。また、電圧測定端子挿入孔６１が、千鳥状に設けられていることから、電圧測定端子を挿入すべき孔を間違えるというミスを防ぐことができる。よって、メンテナンスをさらに効率よく、かつ、確実に行うことができる。
なお、栓部材７０（図１６においては図示せず）で、電圧測定端子挿入孔６１を閉鎖しなくても、ＰＥＦＣ１００からの熱の流出（損失）を防止することができる観点から、断熱板６０ａを、電圧測定端子を突き刺すことによって形成された貫通孔が電圧測定端子を引き抜くと閉じるような材料で構成されていることが好ましい。
（実施の形態１４）
図１７は、本実施の形態１４に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１７においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図１７に示すように、本実施の形態１４に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態９に係るＰＥＦＣ１００と基本的構成は同じであるが、断熱板６０ａが、電圧測定端子を突き刺すと貫通孔が開くような材料（例えば、ウレタン等）で構成されている点と断熱板６０ａに電圧測定端子挿入孔６１が設けられていない点が実施の形態９に係るＰＥＦＣ１００と異なる。
このように構成された本実施の形態１４に係るＰＥＦＣ１００では、メンテナンス（各セル１０の電圧を測定する）の際に、セルスタック５０を覆う断熱筐体６０及び収容筐体８０をそれぞれ取り外すことなく、収容板８０ａに設けられた電圧測定端子挿入孔６１に電圧測定端子を挿入し、断熱板６０ａを突き刺して貫通孔を開けることにより、電圧測定端子の先端が、アノードセパレータ６ａまたはカソードセパレータ６ｂと接触して、各セル１０の電圧を測定することができる。よって、メンテナンスを効率よく、かつ、確実に行うことができる。
なお、栓部材７０で、電圧測定端子挿入孔６１を閉鎖しなくても、ＰＥＦＣ１００からの熱の流出（損失）を防止することができる観点から、断熱板６０ａを、電圧測定端子を突き刺すことによって形成された貫通孔が電圧測定端子を引き抜くと閉じるような材料で構成されていることが好ましい。
（実施の形態１５）
図１８は、本実施の形態１５に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１８においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図１８に示すように、本実施の形態１５に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態５に係るＰＥＦＣ１００と基本的構成は同じであるが、被覆部材が収容板８０ａのみで構成されており、断熱筐体６０（断熱板６０ａ）が設けられていない点が異なる。
このように構成された本実施の形態１５に係るＰＥＦＣ１００においても、実施の形態５に係るＰＥＦＣ１００と同様の作用効果を奏する。
（実施の形態１６）
図１９は、本実施の形態１６に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１９においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図１９に示すように、本実施の形態１６に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態６に係るＰＥＦＣ１００と基本的構成は同じであるが、被覆部材が収容板８０ａのみで構成されており、断熱筐体６０（断熱板６０ａ）が設けられていない点が異なる。
このように構成された本実施の形態１６に係るＰＥＦＣ１００においても、実施の形態６に係るＰＥＦＣ１００と同様の作用効果を奏する。
（実施の形態１７）
図２０は、本実施の形態１７に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図２０においては、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図２０に示すように、本実施の形態１７に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態７に係るＰＥＦＣ１００と基本的構成は同じであるが、被覆部材が収容板８０ａのみで構成されており、断熱筐体６０（断熱板６０ａ）が設けられていない点が異なる。
このように構成された本実施の形態１７に係るＰＥＦＣ１００においても、実施の形態７に係るＰＥＦＣ１００と同様の作用効果を奏する。
（実施の形態１８）
図２１は、本実施の形態１８に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図２１においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図２１に示すように、本実施の形態１８に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態８に係るＰＥＦＣ１００と基本的構成は同じであるが、被覆部材が収容板８０ａのみで構成されており、断熱筐体６０（断熱板６０ａ）が設けられていない点が異なる。
このように構成された本実施の形態１８に係るＰＥＦＣ１００においても、実施の形態８に係るＰＥＦＣ１００と同様の作用効果を奏する。
（実施の形態１９）
図２２は、本実施の形態１９に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図２２においては、一部を切り欠き、その内部構造を表し、また、ＰＥＦＣにおける上下方向を、図における上下方向として表している。
図２２に示すように、本実施の形態１９に係るＰＥＦＣ１００は、実施の形態９に係るＰＥＦＣ１００と基本的構成は同じであるが、被覆部材が収容板８０ａのみで構成されており、断熱筐体６０（断熱板６０ａ）が設けられていない点が異なる。
このように構成された本実施の形態１９に係るＰＥＦＣ１００においても、実施の形態９に係るＰＥＦＣ１００と同様の作用効果を奏する。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
本発明の高分子電解質形燃料電池及び高分子電解質形燃料電池におけるセルの電圧測定方法は、セルスタックを覆う断熱部材を外すことなく、セル電圧をモニタすることが可能となり、メンテナンス現場で、燃料電池システムの不具合を特定することができる高分子電解質形燃料電池及び高分子電解質形燃料電池におけるセルの電圧測定方法として有用である。また、本発明の高分子電解質形燃料電池は、定置用燃料電池コジェネレーションシステムの構成部品として適用が可能であり、自動車やバイク等の移動・輸送機械に搭載する原動力等としても適用が可能である。
図１は、本発明の実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池の概略構成を模式的に示した斜視図である。 図２は、図１に示す高分子電解質形燃料電池におけるセルスタック及びセルスタックを構成するセルを模式的に示す展開図である。 図３は、本実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池の変形例１の概略構成を模式的に示す斜視図である。 図４は、本実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池の変形例２の概略構成を模式的に示す斜視図である。 図５（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る高分子電解質形燃料電池の概略構成を模式的に示す斜視図である。 図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した高分子電解質形燃料電池のアノードセパレータの概略構成を模式的に示す正面図である。 図５（ｃ）は、図５（ａ）に示した高分子電解質形燃料電池のカソードセパレータの概略構成を模式的に示す正面図である。 図６（ａ）は、本発明の実施の形態３に係る高分子電解質形燃料電池の概略構成を模式的に示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＶＩＢ平面に沿った断面図である。 図７は、本発明の実施の形態４に係る高分子電解質形燃料電池の概略構成を模式的に示す斜視図である。 図８は、本発明の実施の形態５に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図９は、本発明の実施の形態６に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図１０は、本発明の実施の形態７に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図１１は、本発明の実施の形態８に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図１２は、本発明の実施の形態９に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図１３は、本発明の実施の形態１０に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図１４は、本発明の実施の形態１１に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図１５は、本発明の実施の形態１２に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図１６は、本発明の実施の形態１３に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図１７は、本発明の実施の形態１４に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図１８は、本発明の実施の形態１５に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図１９は、本発明の実施の形態１６に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図２０は、本発明の実施の形態１７に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図２１は、本発明の実施の形態１８に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図２２は、本発明の実施の形態１９に係るＰＥＦＣの概略構成を模式的に示す斜視図である。
符号の説明
１ 高分子電解質膜
２ａ アノード触媒層
２ｂ カソード触媒層
３ａ アノードガス拡散層
３ｂ カソードガス拡散層
４ａ アノード
４ｂ カソード
５ ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ：膜−電極接合体）
６ａ アノードセパレータ
６ｂ カソードセパレータ
７ ガスケット
８ 熱媒体流路
９ カソードガス流路
１０ セル
２１ 燃料ガス供給用マニホールド孔
２２ 燃料ガス排出用マニホールド孔
２３ 酸化剤ガス供給用マニホールド孔
２４ 酸化剤ガス排出用マニホールド孔
２５ 熱媒体供給用マニホールド孔
２６ 熱媒体排出用マニホールド孔
３０ａ 切り欠き部
３０ｂ 切り欠き部
４０ 燃料電池セルモニタ装置
５０ セルスタック
５１ セル積層体
５２ａ 第１端板
５２ｂ 第２端板
５３ａ 第１集電板
５３ｂ 第２集電板
５４ａ 第１絶縁板
５４ｂ 第２絶縁板
６０ 断熱筐体
６０ａ 断熱板
６１ 電圧測定端子挿入孔
６１ａ 電圧測定端子挿入孔
６１ｂ 電圧測定端子挿入孔
６１ｃ 電圧測定端子挿入孔
６１ｄ 電圧測定端子挿入孔
６１ｅ 電圧測定端子挿入孔
６１ｆ 電圧測定端子挿入孔
６２ 貫通孔
６３ 電線
６５ 貫通孔
６６ 配線
７０ 栓部材
７０ａ 栓部材
７１ 本体部
７１ａ 本体部
７２ 頭部
８０ 凸部
８１ 収容筐体
８１ａ 収容板
９０ 収容凹部
１００ 高分子電解質形燃料電池（ＰＥＦＣ）

Claims (15)

  1. 反応ガス流路が形成された一対の板状で、かつ、導電性のセパレータと、一対の該セパレータの間に配置された膜−電極接合体と、を有し、全体として板状のセルと、
    該セルが積層されて締結されてなるセルスタックと、
    該セルスタックの少なくとも周面を覆う被覆部材と、を備え、
    前記被覆部材の各前記セルにおける一対の前記セパレータに対応する位置には、前記セル毎の電圧を測定するための電圧測定端子挿入孔が設けられている、高分子電解質形燃料電池。
  2. 前記被覆部材は筐状に形成され、前記セルスタック全体を覆っている、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
  3. 前記電圧測定端子挿入孔が、千鳥状に設けられている、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
  4. 前記セルを構成する一方の前記セパレータの端部には切り欠き部が設けられており、
    該切り欠き部は、前記セルを構成する他方の前記セパレータの前記電圧測定端子挿入孔に対応する部分に隣接するように形成されている、請求項３に記載の高分子電解質形燃料電池。
  5. 前記被覆部材の前記セルの周面と対向する部分に凸部が設けられており、
    前記セパレータの周面には、凹部が設けられており、
    前記被覆部材で前記セルスタックを覆ったときに前記凸部が前記凹部に嵌合する、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
  6. 一方の前記セパレータに対応する前記電圧測定端子挿入孔の断面形状の形と他方の前記セパレータに対応する前記電圧測定端子挿入孔の断面形状の形とが異なる、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
  7. 一方の前記セパレータに対応する前記電圧測定端子挿入孔の断面形状の大きさと他方の前記セパレータに対応する前記電圧測定端子挿入孔の断面形状の大きさとが異なる、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
  8. 前記電圧測定端子挿入孔は、その大きさが前記セパレータの厚みよりも小さくなるように形成されている、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
  9. 前記電圧測定端子挿入孔は、電圧測定で使用する時以外は栓部材によって塞がれている、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
  10. 前記栓部材の熱伝導率は、前記被覆部材の熱伝導率以下である、請求項９に記載の高分子電解質形燃料電池。
  11. 前記セル毎の電圧を測定するための燃料電池セルモニタ装置が前記被覆部材の内側に設けられている、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
  12. 前記被覆部材は、断熱部材で構成されている、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
  13. 前記被覆部材は、収容部材で構成されている、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
  14. 前記被覆部材は、断熱部材と収容部材で構成されている、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
  15. 反応ガス流路が形成された一対の板状で、かつ、導電性のセパレータと、一対の該セパレータの間に配置された膜−電極接合体と、を有するセルと、
    該セルが積層されて締結されてなるルスタックと、
    該セルスタックの積層された前記セルの少なくとも周面を覆う被覆部材と、を備え、
    前記被覆部材の各前記セルにおける一対のセパレータに対応する位置には、前記セル毎の電圧を測定するための電圧測定端子挿入孔が設けられ、
    該電圧測定端子挿入孔に電圧測定端子を挿入して前記セルの電圧を測定する、高分子電解質形燃料電池におけるセルの電圧測定方法。
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