JP6036497B2 - 燃料電池の検査装置および検査システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池の発電性能の検査に使用される検査装置および検査システムに関する。

従来から、複数の燃料電池セルを積層した燃料電池（燃料電池スタック）が知られている。この燃料電池を構成する各燃料電池セルは、膜電極接合体を含んだ発電体の両面にセパレータを配置した構成を備えている。この燃料電池の製造時には、一般的に、製造された燃料電池の発電性能を検査するための発電検査がおこなわれる。この発電検査は、燃料電池を構成する各燃料電池セルとセルモニタとをセルモニタケーブルによって接続した状態で、発電に使用される反応ガス（水素や空気）や燃料電池セルの冷却のための冷却媒体を各燃料電池セルに供給しておこなわれる（特許文献１）。

特開２００８−０８４８３９号公報 特開２０１２−０４８９３９号公報

しかしながら、燃料電池の発電検査は、検査に要する作業の効率性に関して、なお改善の余地があった。例えば、発電検査では、燃料電池セルを発電状態にして各セルの発電特性を取得する実質的な発電検査の他に、その準備や片付けのための前工程や後工程が必要となる。前工程としては、例えば、燃料電池セルにセルモニタケーブルを取り付ける作業や、検査装置の集電板にパワーケーブルを取り付けたりする作業などが含まれる。後工程としては、例えば、セルモニタケーブルやパワーケーブルの取り外しや、燃料電池からの冷却媒体の抜き取り作業、燃料電池セルの締結解除後において各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などが含まれる。これらの前工程や後工程に要する作業量を低減させて、発電検査の作業効率を向上させることが望まれている。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本願発明は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、複数の燃料電池セルの発電性能の検査に使用される検査装置が提供される。この検査装置は、検査時に前記複数の燃料電池セルの間に配置される導電性の板状部材であって、セルモニタに電気的に接続される板状部材と、検査時に前記燃料電池セルと前記板状部材との積層体の両端に配置される一対の集電板であって、それぞれ、前記燃料電池セルの発電によって生じる電力を取り出すための配線と、前記セルモニタに電気的に接続される一対の集電板と、を備え、前記板状部材と前記一対の集電板は、それぞれ、内部に冷却媒体を流通させるための流路を備えている。
この構成によれば、セルモニタは検査装置の板状部材および集電板と電気的に接続されているため、燃料電池セルにセルモニタケーブルを取り付ける作業や、セルモニタケーブルを取り外す作業を省略することができる。また、検査装置の板状部材と集電板は、内部に冷却媒体を流通させることによって燃料電池セルを冷却することができるため、燃料電池セルと冷却媒体とを接触させることなく、燃料電池セルを冷却することができる。そのため、燃料電池からの冷却媒体の抜き取り作業や、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ができる。このように、検査装置をこのような構成とすることで、発電検査の前工程や後工程に要する作業量を低減させて、発電検査の作業効率を向上させることができる。

（２）上記形態の検査装置はさらに、複数の前記板状部材同士、および、前記板状部材と前記集電板とを互いに機械的に連結し、前記板状部材および前記集電板に対して、前記積層体の前記積層方向以外の方向への移動を規制するためのリンク部材を備えていてもよい。
この構成によれば、集電板は、リンク部材によって積層方向以外の方向への移動が規制されている。そのため、集電板にパワーケーブルが接続されたままの状態であっても、燃料電池セルの積層や締結をおこなうことができる。よって、検査装置をこのような構成とすることで、集電板にパワーケーブルを取り付ける作業や、パワーケーブルを取り外す作業を省略することができる。

（３）上記形態の検査装置において、前記板状部材は、両面に溝部が形成された第１の基板と、前記第１の基板の両面にそれぞれ配置される一対の第１の側壁板と、を含んで構成され、前記第１の基板の溝部と前記一対の第１の側壁板との間にそれぞれ前記流路が形成されており、前記集電板は、片面に溝部が形成された第２の基板と、前記第２の基板の前記溝部が形成された面に配置される第２の側壁板と、を含んで構成され、前記第２の基板の溝部と前記第２の側壁板との間に前記流路が形成されていてもよい。
この構成によれば、板状部材は、燃料電池セルと接触する両側に冷却媒体の流路を備え、集電板は、燃料電池セルと接触する片側に冷却媒体の流路を備えているため、これらの流路に冷却媒体を流通させて燃料電池セルを冷却したときに、燃料電池セルの過冷却や冷却不足の発生を抑制することができる。

（４）上記形態の検査装置において、前記板状部材と前記集電板は、それぞれ、自身の端面に、前記流路に冷却媒体を供給するための供給口と、前記流路から冷却媒体を排出するための排出口と、が形成されていてもよい。
この構成によれば、板状部材と集電板の内部に冷却媒体を流通させて燃料電池セルを冷却するときに、燃料電池セルと冷却媒体との接触をより抑制することができる。

（５）本発明の他の一形態によれば、積層された複数の燃料電池セルの発電性能の検査をおこなうための検査システムが提供される。この検査システムは、前記複数の燃料電池セルを配置するための検査装置と、セルモニタと、を備え、前記検査装置は、検査時に前記複数の燃料電池セルの間に配置される導電性の板状部材であって、前記セルモニタに電気的に接続される板状部材と、検査時に前記燃料電池セルと前記板状部材との積層体の両端に配置される一対の集電板であって、それぞれ、前記燃料電池セルの発電によって生じる電力を取り出すための配線と、前記セルモニタに電気的に接続される一対の集電板と、を備えており、前記板状部材と前記一対の集電板は、それぞれ、内部に冷却媒体を流通させるための流路を備えている。
この構成によれば、発電検査の前工程や後工程に要する作業量を低減させて、発電検査の作業効率を向上させることができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、燃料電池の製造装置、燃料電池の検査方法、燃料電池の製造方法、燃料電池セルや膜電極接合体の検査装置、検査方法、製造方法、これらの検査方法や製造方法を実行するためのコンピュータなどの形態で実現することができる。

本発明の第１実施形態に係る燃料電池検査システムの概略構成を例示した説明図である。 燃料電池セルの概略構成を例示した説明図である。 中間板の概略構成を例示した説明図である。 集電板の概略構成を例示した説明図である。 第１実施形態に係る燃料電池検査システムを用いた発電検査の手順を説明するためのフローチャートである。 検査装置上で燃料電池セルを積層している状態を例示した説明図である。 比較例に係る燃料電池検査システムの概略構成を例示した説明図である。 比較例に係る燃料電池検査システムを用いた発電検査の手順を説明するためのフローチャートである。 参考例に係る燃料電池検査システムの概略構成を例示した説明図である。 参考例に係る燃料電池検査システムを用いた発電検査の手順を説明するためのフローチャートである。

Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池検査システム１０の概略構成を例示した説明図である。燃料電池検査システム１０は、例えば、燃料電池の製造時において、燃料電池の発電性能を検査するために使用される。燃料電池検査システム１０は、検査装置１００と、セルモニタ２００と、データ収集システム３００と、を備えている。検査対象となる燃料電池としては、例えば、複数の燃料電池セルＦＣ（図２）を積層させたスタック構造を有する燃料電池を例示することができる。燃料電池セルＦＣの構成については後述する。

検査装置１００は、検査対象の燃料電池を構成する複数の燃料電池セルＦＣを検査可能な状態で保持するための装置であり、複数の中間板１２０と、一対の集電板１３０と、一対の絶縁板１４０と、締結部材１５０と、リンク部材１６０と、を備えている。図１では、検査装置１００に燃料電池セルＦＣが保持された状態が示されている。

中間板１２０は、矩形の平板状の部材であり、金属などの導電性部材によって形成されている。中間板１２０は、隣接する他の中間板１２０と互いの主面が対向するように並んで配置されている。燃料電池の検査時には、図１のように、隣接する中間板１２０同士の間に、燃料電池セルＦＣが配置される。言い換えれば、検査時の中間板１２０は、燃料電池セルＦＣの間に配置される。以後、燃料電池セルＦＣと中間板１２０とが交互に配置された積層体を「セル−中間板積層体ＬＢ」とも呼ぶ。各中間板１２０は、それぞれ、内部に水等の冷却媒体を流通させるための流路を備えており、端面１２０ｅには内部に冷却媒体を供給するための供給口１２１と、内部から冷却媒体を排出するための排出口（図２）が形成されている。中間板１２０は、この流路に冷却媒体を流通させることによって、隣接する両側の燃料電池セルＦＣを冷却することができる。中間板１２０の詳細な構成については後述する。

集電板１３０は、矩形の平板状の部材であり、中間板１２０と同様に導電性部材によって形成されている。集電板１３０は、並んで配置された複数の中間板１２０の両側にそれぞれ配置されている。燃料電池の検査時には、図１のように、隣接する中間板１２０との間に、燃料電池セルＦＣが配置される。すなわち、集電板１３０は、セル−中間板積層体ＬＢの積層方向の両端にそれぞれ配置される。集電板１３０は、内部に水等の冷却媒体を流通させるための流路を備えており、端面１３０ｅには内部に冷却媒体を供給するための供給口１３１と、内部から冷却媒体を排出するための排出口（図３）が設けられている。集電板１３０は、この流路に冷却媒体を流通させることによって、隣接する燃料電池セルＦＣを冷却することができる。また、集電板１３０は、端面１３０ｅに集電用端子１３８を備えている。この集電用端子１３８には、パワーケーブル４００が接続されている。検査時に燃料電池セルＦＣの発電によって生じる電力は、集電用端子１３８から取り出され、パワーケーブル４００を介して放電される。集電板１３０の詳細な構成については後述する。

絶縁板１４０は、矩形の平板状の部材であり、絶縁材料によって形成されている。絶縁板１４０は、集電板１３０が備える２つの主面のうち、中間板１２０と対向する主面と反対側の主面に取り付けられている。燃料電池の検査時には、図１のように、一対の絶縁板１４０の一方は、締結部材１５０と、集電板１３０の一方との間に配置され、他方は、フレーム部材１５１の側面部１５１ｖと、集電板１３０の他方との間に配置される。

締結部材１５０は、燃料電池の検査時にセル−中間板積層体ＬＢを積層方向（図１の白抜き矢印に沿った方向）に締結するための部材であり、フレーム部材１５１と押圧部材１５２とを備えている。フレーム部材１５１は、セル−中間板積層体ＬＢが配置される部材であり、ここでは、セル−中間板積層体ＬＢとの間が絶縁されている。押圧部材１５２は、フレーム部材１５１に対して相対的に移動可能に構成されており、フレーム部材１５１に載置されているセル−中間板積層体ＬＢを積層方向に押圧可能に構成されている。

リンク部材１６０は、中間板１２０と集電板１３０の可動方向が積層方向となるように、中間板１２０と集電板１３０に対して、積層方向以外の方向への移動を規制するための部材であり、複数のアーム部１６１が互いに連結した構成を備えている。アーム部１６１は、長尺状の外形を有しており、一方の端部が回動固定部１６２において中間板１２０または集電板１３０に回動可能に固定され、他方の端部が回動部１６３において他のアーム部１６１と回動可能に連結されている。これにより、リンク部材１６０は、複数の中間板１２０同士、および、中間板１２０と集電板１３０とを互いに機械的に連結して、連結された中間板１２０と集電板１３０の自重によって、各中間板１２０と各集電板１３０の積層方向以外の方向への移動を規制する。一方、リンク部材１６０は、回動固定部１６２と回動部１６３の機能によって、積層方向における、中間板１２０と集電板１３０との間の距離と、隣接する中間板１２０同士の間の距離をそれぞれ変更可能に構成されている。また、リンク部材１６０は、集電板１３０の回動固定部１６２と、フレーム部材１５１の側面部１５１ｖとの間に架設された一対の接続部材１６４を備えている。この接続部材１６４は、それぞれ、伸縮可能に構成されており、集電板１３０と、フレーム部材１５１の側面部１５１ｖとの間の距離を変更可能にしている。また、接続部材１６４によって、各中間板１２０と各集電板１３０の積層方向以外の方向への移動がより規制される。

セルモニタ２００は、燃料電池セルＦＣの発電特性を検出するための装置である。ここでは、セルモニタ２００は、燃料電池セルＦＣの発電特性として出力電圧と抵抗を検出する。セルモニタ２００は、セルモニタケーブル２２０を介して、中間板１２０と、集電板１３０にそれぞれ接続されている。

データ収集システム３００は、ケーブル３２０を介してセルモニタ２００と接続されている。データ収集システム３００は、セルモニタ２００によって検出された燃料電池セルＦＣの発電特性に関するデータを収集する。

図２は、燃料電池セルＦＣの概略構成を例示した説明図である。図２には、２つの燃料電池セルＦＣが積層された状態が示されている。燃料電池セルＦＣは、シール部材一体型ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）５００と、シール部材一体型ＭＥＡ５００の両面に配置される２つのセパレータ（アノード側セパレータ６１０、カソード側セパレータ６２０）を含んで構成されている。シール部材一体型ＭＥＡ５００は、ＭＥＡ５１０と、シール部材５２０とを備え、矩形形状のＭＥＡ５１０の外周を囲むようにシール部材５２０が配置されている。ＭＥＡ５１０は、電解質膜５１１の一方の面にアノード側触媒層５１２、アノード側ガス拡散層５１３がこの順に積層され、他方の面にカソード側触媒層５１４、カソード側ガス拡散層５１５がこの順に積層された構成を備えている。シール部材一体型ＭＥＡ５００と、セパレータ６１０、６２０は、それぞれ、複数の貫通孔５０１、６１１、６２１を備えており、これらが連通することによって、反応ガスや冷却水を給排するためのマニホールドが形成される。燃料電池セルＦＣは、ＭＥＡ５１０とアノード側セパレータ６１０との間に燃料ガスとしての水素を流通させるためのアノードガス流路ＣＨａを備え、ＭＥＡ５１０とカソード側セパレータ６２０との間に酸化ガスとしての酸素を流通させるためのにカソードガス流路ＣＨｃを備えている。また、燃料電池セルＦＣは、隣接する他の燃料電池セルＦＣとの間に冷却水を流通させるための冷媒流路ＣＨｗを形成するための凸部材６３０を備えている。

図３は、中間板１２０の概略構成を例示した説明図である。図３（ａ）は、中間板１２０の主面１２０ｆ側を例示した説明図である。図３（ａ）の破線は、中間板１２０の内部に形成されている冷却媒体の流路１２２ｗを例示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面を示している。図３（ａ）に示すように、中間板１２０の主面１２０ｆには、複数（ここでは４つ）の貫通孔１２０ｍが形成されている。また、中間板１２０の端面１２０ｅには、供給口１２１と、排出口１２７と、モニタ用端子１２８と、一対のピン部材１２９と、が形成されている。貫通孔１２０ｍは、中間板１２０の両側の主面１２０ｆの間を貫通する開口部であり、セル−中間板積層体ＬＢを構成したときに、燃料電池セルＦＣの貫通孔５０１、６１１、６２１（図２）と連通するように構成されている。供給口１２１は、図示しない冷媒供給管に接続され、中間板１２０の内部の流路１２２ｗに冷却媒体を流入させる。排出口１２７は、図示しない冷媒排出管に接続され、流路１２２ｗを流通した冷媒を中間板１２０から排出する。モニタ用端子１２８は、セルモニタケーブル２２０（図１）が取り付けられる接続部材であり、ピン部材１２９は、リンク部材１６０（図１）の回動固定部１６２が取り付けられる軸部材である。

図３（ｂ）に示すように、中間板１２０は、基板１２２と、一対の側壁板１２４との３枚の導電性の板状部材を備えており、基板１２２の両側に側壁板１２４をそれぞれ配置した構成を有している。基板１２２は、両面（両方の主面）に流路１２２ｗを構成するための複数の溝部が形成されている。側壁板１２４は、接着シール等による接着部１２２ｓを介して基板１２２に固定されている。側壁板１２４が基板１２２と接触することによって、基板１２２の溝部と側壁板１２４との間に流路１２２ｗが形成される。中間板１２０は、基板１２２の両面に溝部が形成されているため、両方の側壁板１２４付近にそれぞれ流路１２２ｗが形成される。そのため、検査時に中間板１２０の両側に配置される燃料電池セルＦＣと流路１２２ｗとの距離を小さくすることができ、両側の燃料電池セルＦＣをそれぞれ効率的に冷却させることができる。このとき、側壁板１２４の厚さは１ｍｍ以下とすることが好ましい。このようにすることによって、さらに効率的に燃料電池セルＦＣを冷却することができる。

図４は、集電板１３０の概略構成を例示した説明図である。図４（ａ）は、集電板１３０の主面１３０ｆ側を例示した説明図である。図４（ａ）の破線は、集電板１３０の内部に形成されている冷却媒体の流路１３２ｗを例示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面を示している。図４（ａ）に示すように、集電板１３０の主面１３０ｆには、複数の貫通孔１３０ｍが形成されている。また、集電板１３０の端面１３０ｅには、供給口１３１と、排出口１３７と、モニタ用端子１３６と、集電用端子１３８と、一対のピン部材１３９と、が形成されている。貫通孔１３０ｍ、供給口１３１、排出口１３７、モニタ用端子１３６、および、ピン部材１３９は、中間板１２０（図３）の貫通孔１２０ｍ、供給口１２１、排出口１２７、モニタ用端子１２８、および、ピン部材１２９と同様の構成を備えている。

図４（ｂ）に示すように、集電板１３０は、基板１３２と側壁板１３４との２枚の導電性の板状部材が積層された構成を備えている。基板１３２の一方の面には、流路１３２ｗを構成するための複数の溝部が形成されている。側壁板１３４は、接着部１３２ｓを介して基板１３２の溝部を有する側の面に固定されている。側壁板１３４と基板１３２と接触により、基板１３２の溝部と側壁板１３４との間に流路１３２ｗが形成される。集電板１３０は、側壁板１３４が燃料電池セルＦＣと接触するように検査装置１００（図１）に配置される。そのため、検査時に燃料電池セルＦＣと流路１３２ｗとの間には、比較的厚さの薄い側壁板１３４のみが存在することになり、燃料電池セルＦＣと流路１３２ｗとの間の距離を小さくすることができ、燃料電池セルＦＣを効率的に冷却させることができる。このとき、側壁板１３４の厚さは１ｍｍ以下とすることが好ましい。このようにすることによって、さらに効率的に燃料電池セルＦＣを冷却することができる。一方、集電板１３０は、検査時に燃料電池セルＦＣと接触する片側の主面側にのみ流路１３２ｗが形成されている。そのため、燃料電池セルＦＣの過冷却の発生を抑制することができる。この理由については後述する。

図５は、第１実施形態に係る燃料電池検査システム１０を用いた発電検査の手順を説明するためのフローチャートである。はじめに、燃料電池検査システム１０の検査装置１００上にセル−中間板積層体ＬＢを構成するために、燃料電池セルＦＣの積層、締結をおこなう（ステップＳ１００）。

図６は、検査装置１００上で燃料電池セルＦＣを積層している状態を例示した説明図である。図６では、燃料電池検査システム１０のうち、セルモニタ２００、セルモニタケーブル２２０、データ収集システム３００、ケーブル３２０の図示を省略している。図示は省略されているが、燃料電池検査システム１０は、セルモニタ２００（図１）と各中間板１２０との間、および、セルモニタ２００と各集電板１３０との間に予め、セルモニタケーブル２２０（図１）が接続されている。また、燃料電池検査システム１０は、各集電板１３０の集電用端子１３８に予め、パワーケーブル４００が接続されている。この燃料電池検査システム１０の各中間板１２０同士の間隔、および、中間板１２０と集電板１３０との間隔を広げた状態で、それぞれの間に燃料電池セルＦＣを挿入して、セル−中間板積層体ＬＢを構成する。その後、押圧部材１５２でセル−中間板積層体ＬＢを積層方向に押圧することによって、燃料電池セルＦＣの締結をおこなう。

検査装置１００上にセル−中間板積層体ＬＢを構成した後、燃料電池セルＦＣのリーク検査（ステップＳ１２０）、および、発電検査をおこなう（ステップＳ１３０）。発電検査では、セル−中間板積層体ＬＢに対して、燃料ガス、酸化剤ガス、および、冷却媒体を供給し、各燃料電池セルＦＣを冷却しつつ発電をおこなう。このとき、燃料電池検査システム１０では、セル−中間板積層体ＬＢに供給された燃料ガスと酸化剤ガスは、セル−中間板積層体ＬＢの内部に形成されたマニホールドを介して、各燃料電池セルＦＣに供給される。一方、セル−中間板積層体ＬＢに供給される冷媒は、図示しない冷媒供給管を介して各中間板１２０および各集電板１３０の供給口１２１、１３１から内部に流入し、冷媒流路ＣＨｗ（図２）を流通することによって、隣接する燃料電池セルＦＣを冷却する。すなわち、冷却媒体は、セル−中間板積層体ＬＢと接触することなく燃料電池セルＦＣを冷却する。発電検査の後、燃料電池セルＦＣの内部のパージ（燃料ガスの除去）をおこなう（ステップＳ１４０）。パージは、例えば、セル−中間板積層体ＬＢのマニホールドに窒素ガスを供給することによっておこなうことができる。その後、燃料電池セルＦＣの締結の解除、燃料電池セルＦＣの取り出しをおこない、発電検査が完了する。

Ｂ．比較例：
図７は、比較例に係る燃料電池検査システム１１の概略構成を例示した説明図である。比較例に係る燃料電池検査システム１１は、第１実施形態の燃料電池検査システム１０（図１）と比較すると、中間板１２０（図１）とリンク部材１６０（図１）とを備えていない点と、集電板１７０の内部に冷却媒体が流通するための流路が形成されていない点が異なる。比較例の燃料電池検査システム１１は、中間板を備えていないため、検査時には、検査装置１０１に燃料電池セルＦＣのみが積層された燃料電池スタックＣＳが配置される。また、燃料電池検査システム１１は、内部に冷却媒体を流通させる流路を備えた部材を備えていないため、検査時には、燃料電池スタックＣＳを構成する燃料電池セルＦＣ同士の間に形成された冷媒流路ＣＨｗ（図２）に冷却媒体を流通させることによって燃料電池セルＦＣを冷却させる。

図８は、比較例に係る燃料電池検査システム１１を用いた発電検査の手順を説明するためのフローチャートである。図８の発電検査の手順は、第１実施形態の燃料電池検査システム１０による発電検査の手順（図５）と比較すると、破線で示したステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１１０、Ｓ１４２、Ｓ１５０、Ｓ１５２、Ｓ１６２がさらに追加されている点で異なる。図８の発電検査の手順のうち、ステップＳ１００、Ｓ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１４０、Ｓ１６０は、第１実施形態の発電検査の手順と同様のため説明を省略する。

比較例の燃料電池検査システム１１では、燃料電池セルＦＣの積層、締結（ステップＳ１００）の後、セルモニタ２００の取り付けをおこなう（ステップＳ１０２）。具体的には、セルモニタ２００から延びるセルモニタケーブル２２０を、燃料電池スタックＣＳを構成する各燃料電池セルＦＣにそれぞれ取り付ける。第１実施形態の燃料電池検査システム１０（図１）では、セルモニタケーブル２２０は中間板１２０（図１）に接続されているため、中間板１２０にセルモニタケーブル２２０が接続されたままの状態であっても、燃料電池セルＦＣを順に積層することができる。よって、第１実施形態の発電検査の手順では、このステップＳ１０２を省略することができる。

比較例の燃料電池検査システム１１では、セルモニタ２００を取り付けた後、セルモニタ２００の取り付け状態（開放、短絡等）のチェックをおこなう（ステップＳ１０４）。前ステップ（ステップＳ１０２）において、セルモニタケーブル２２０を燃料電池セルＦＣに取り付けたときに不具合が生じていないか確認するためである。第１実施形態の燃料電池検査システム１０（図１）では、セルモニタケーブル２２０を燃料電池セルＦＣに取りつける必要がないため、第１実施形態の発電検査の手順では、このステップＳ１０４を省略することができる。

比較例の燃料電池検査システム１１では、セルモニタ２００の取り付け状態をチェックした後、各集電板１７０の集電用端子１７８にそれぞれパワーケーブル４００を取り付ける（ステップＳ１１０）。第１実施形態の燃料電池検査システム１０（図１）では、各集電板１３０は、リンク部材１６０によって、積層方向以外の方向への移動が規制されている。そのため、集電板１３０にパワーケーブル４００が接続されたままの状態であっても、容易に燃料電池セルＦＣの積層、締結をおこなうことができる。よって、第１実施形態の発電検査の手順では、このステップＳ１１０を省略することができる。

比較例の燃料電池検査システム１１は、冷却媒体の流通経路が第１実施形態の燃料電池検査システム１０（図１）と異なる。具体的には、燃料電池検査システム１１では、冷却媒体は、燃料電池スタックＣＳの内部に形成されたマニホールドに供給され、マニホールドから、燃料電池セルＦＣと燃料電池セルＦＣとの間に形成された冷媒流路ＣＨｗを流通して燃料電池セルＦＣを冷却する。冷媒流路ＣＨｗを流通した冷却媒体は、燃料電池スタックＣＳの内部の他のマニホールドを経由して燃料電池スタックＣＳの外部に排出される。そのため、比較例の燃料電池検査システム１１では、発電検査（ステップＳ１３０）において燃料電池スタックＣＳの内部に冷却媒体を流通させた後には、燃料電池スタックＣＳ内の冷却媒体の抜き取りをおこなう必要がある（ステップＳ１４２）。燃料電池スタックＣＳの内部のマニホールドや冷媒流路ＣＨｗに冷却媒体が滞留しているためである。一方、第１実施形態の燃料電池検査システム１０（図１）では、冷却媒体は燃料電池セルＦＣと接触しないため、第１実施形態の発電検査の手順では、このステップＳ１４２を省略することができる。

比較例の燃料電池検査システム１１では、燃料電池スタックＣＳ内の冷却媒体の抜き取りをおこなった後、パワーケーブル４００の取り外し（ステップＳ１５０）、および、セルモニタ２００の取り外しをおこなう（ステップＳ１５２）。第１実施形態の燃料電池検査システム１０（図１）では、集電板１３０にパワーケーブル４００を取り付けたままの状態で、燃料電池セルＦＣの締結を解除しても、リンク部材１６０によって、集電板１３０の体勢は保持される。また、セルモニタケーブル２２０は、中間板１２０に取り付けられているため、セルモニタケーブル２２０を取り外さなくても、燃料電池セルＦＣを取り出すことができる。よって、第１実施形態の発電検査の手順では、このステップＳ１５０、Ｓ１５２を省略することができる。

比較例の燃料電池検査システム１１では、燃料電池セルＦＣの締結の解除、取り出し（ステップＳ１６０）をおこなった後、燃料電池セルＦＣの表面に付着した冷却媒体（残水）の拭き取りをおこなう（ステップＳ１６２）。燃料電池検査システム１１では、冷媒流路ＣＨｗに冷却媒体を流通させることによって燃料電池セルＦＣを冷却するため、各燃料電池セルＦＣの表面が濡れているためである。第１実施形態の燃料電池検査システム１０（図１）では、冷却媒体とセル−中間板積層体ＬＢとは接触しないため、第１実施形態の発電検査の手順では、このステップＳ１６２を省略することができる。以上が、比較例の燃料電池検査システム１１を用いた発電検査の手順である。

Ｃ．参考例：
図９は、参考例に係る燃料電池検査システム１２の概略構成を例示した説明図である。参考例に係る燃料電池検査システム１２は、第１実施形態の燃料電池検査システム１０（図１）と比較すると、リンク部材１６０（図１）を備えていない点と、集電板１７０の内部に冷却媒体が流通するための流路が形成されていない点が異なる。参考例の燃料電池検査システム１２は、検査時に、検査装置１０２上にセル−中間板積層体ＬＢを構成したときに、セル−中間板積層体ＬＢの両端に位置する燃料電池セルＦＣと集電板１７０との間にも中間板１２０が配置される。すなわち、参考例の燃料電池検査システム１２では、燃料電池セルＦＣを積層したときに、すべての燃料電池セルＦＣが隣接する中間板１２０同士の間に配置されるように構成されている。

図１０は、参考例に係る燃料電池検査システム１２を用いた発電検査の手順を説明するためのフローチャートである。図１０の発電検査の手順は、第１実施形態の燃料電池検査システム１０による発電検査の手順（図５）と比較すると、破線で示したステップＳ１１０、Ｓ１５０がさらに追加されている点で異なる。図１０の発電検査の手順のうち、ステップＳ１００、Ｓ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１４０、Ｓ１６０は、第１実施形態の発電検査の手順と同様のため説明を省略する。

参考例の燃料電池検査システム１２では、燃料電池セルＦＣの積層、締結（ステップＳ１００）の後、各集電板１７０の集電用端子１７８にそれぞれパワーケーブル４００を取り付ける（ステップＳ１１０）。燃料電池検査システム１２の各集電板１７０は、リンク部材等によって移動が規制されていないため、燃料電池セルＦＣの締結前において、パワーケーブル４００を取り付けた状態とすることができないためである。同じ理由により、参考例の燃料電池検査システム１２では、パージ（ステップＳ１４０）の後に、パワーケーブル４００の取り外しをおこなう（ステップＳ１５０）。以上が、参考例の燃料電池検査システム１２を用いた発電検査の手順である。

なお、参考例の燃料電池検査システム１２では、集電板１７０と燃料電池セルＦＣとの間に位置する中間板１２０（ここでは「端部中間板１２０ｓ」とも呼ぶ）は、一方の面のみが燃料電池セルＦＣと接するように構成される。そのため、発電検査（ステップＳ１３０）において、各中間板１２０に冷却媒体を流通させて燃料電池セルＦＣを冷却するとき、この端部中間板１２０ｓと接触する燃料電池セルＦＣが過冷却となりやすい。この端部中間板１２０ｓは、他の中間板１２０と同様に２つの流路１２２ｗ（図３）を備えているにもかかわらず、他の中間板１２０と異なり、１つの燃料電池セルＦＣのみに接触しているためである。一方、この端部中間板１２０ｓによる燃料電池セルＦＣの過冷却を抑制するために冷却媒体の供給量を低減させると他の中間板１２０の冷却能力が低下して他の燃料電池セルＦＣの冷却不足が発生するおそれがある。一方、本実施形態の燃料電池検査システム１０（図１）では、一方の面のみが燃料電池セルＦＣと接する集電板１３０は、流路１３２ｗ（図４）を片側にのみ備えるように構成されている。そのため、集電板１３０と接触する燃料電池セルＦＣの過冷却の発生を抑制して、各燃料電池セルＦＣをより均一に冷却することができる。

以上説明した、第１実施形態の検査装置１００によれば、セルモニタ２００は中間板１２０および集電板１３０と電気的に接続されているため、燃料電池セルＦＣにセルモニタケーブル２２０を脱着する作業（図８のステップＳ１０２、Ｓ１５２）を省略することができる。また、検査装置１００によれば、燃料電池セルＦＣと冷却媒体とを接触させることなく燃料電池セルＦＣを冷却することができるため、冷却媒体の抜き取り作業や、冷却媒体の拭き取り作業（図８のステップＳ１４２、Ｓ１６２）を省略することができる。このように、第１実施形態の検査装置１００によれば、発電検査の前工程や後工程に要する作業量を低減させて、発電検査の作業効率を向上させることができる。

また、第１実施形態の検査装置１００と、参考例の検査装置１０２とを比較すると、第１実施形態の集電板１３０は、参考例の端部中間板１２０ｓと集電板１７０に対応する。このことから、第１実施形態の検査装置１００は、第２比較例の検査装置１０２よりも部品点数を少なくすることができる。また、第１実施形態の集電板１３０は、流路１３２ｗを片側にのみ備えているのに対して、参考例の端部中間板１２０ｓは、流路１２２ｗを両側に備えている。そのため、第１実施形態の検査装置１００は、参考例の検査装置１０２よりも各燃料電池セルをより均一に冷却することができる。なお、参考例の検査装置１０２は、本発明の実施形態として使用することもできる。

Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｄ−１．変形例１：
第１実施形態のリンク部材１６０は、セル−中間板積層体ＬＢの両側面に一つずつ取り付けられているものとして説明したが、リンク部材１６０は、セル−中間板積層体ＬＢの両側面に複数（例えば、２つ）ずつ取り付けられていてもよい。リンク部材１６０は、中間板１２０や集電板１３０の積層方向以外の方向への移動を規制可能であれば、すべての中間板１２０や集電板１３０と回動可能に固定されていなくてもよい。

Ｄ−２．変形例２：
第１実施形態の燃料電池検査システム１０は、中間板１２０を複数備えているものとして説明したが、燃料電池検査システム１０は、中間板１２０を１つのみ備える構成であってもよい。また、燃料電池検査システム１０は、リンク部材１６０を備えているものとして説明したが、リンク部材１６０を備えていなくてもよい。この場合であっても、発電検査の作業効率の向上を図ることができる。

Ｄ−３．変形例３：
第１実施形態の中間板１２０は、３枚の板部材（基板１２２と一対の側壁板１２４）から構成されているものとして説明したが、中間板１２０は、１枚の板部材の内部をくり抜いて構成されていてもよいし、２枚の板部材によって構成されていてもよい。また、中間板１２０は、４枚以上の板部材によって構成されていてもよい。集電板１３０についても、一枚の板部材によって構成されていてもよいし、３枚以上の板部材によって構成されていてもよい。

Ｄ−４．変形例４：
第１実施形態で示した燃料電池検査システム１０の構成は例示であり、燃料電池検査システム１０は、他の構成を備えていたり、一部の構成を備えていなくてもよい。例えば、燃料電池検査システム１０は、データ収集システム３００を備えていなくてもよいし、セルモニタ２００やデータ収集システム３００を他の装置に置き換えてもよい。

１０〜１２…燃料電池検査システム
１００〜１０２…検査装置
１２０…中間板
１２１…供給口
１２２…基板
１２４…側壁板
１２７…排出口
１２８…モニタ用端子
１２９…ピン部材
１３０…集電板
１３１…供給口
１３２…基板
１３４…側壁板
１３６…モニタ用端子
１３７…排出口
１３８…集電用端子
１３９…ピン部材
１４０…絶縁板
１５０…締結部材
１５１…フレーム部材
１５２…押圧部材
１６０…リンク部材
１６１…アーム部
１６２…回動固定部
１６３…回動部
１６４…接続部材
１７０…集電板
１７８…集電用端子
２００…セルモニタ
２２０…セルモニタケーブル
３００…データ収集システム
３２０…ケーブル
４００…パワーケーブル
５０１…貫通孔
５１１…電解質膜
５１２…アノード側触媒層
５１３…アノード側ガス拡散層
５１４…カソード側触媒層
５１５…カソード側ガス拡散層
５２０…シール部材
６１０…アノード側セパレータ
６２０…カソード側セパレータ
６３０…凸部材
５００…シール部材一体型ＭＥＡ

Claims (5)

1. 複数の燃料電池セルの発電性能の検査に使用される検査装置であって、
   検査時に前記複数の燃料電池セルの間に配置される導電性の板状部材であって、セルモニタに電気的に接続される板状部材と、
   検査時に前記燃料電池セルと前記板状部材との積層体の両端に配置される一対の集電板であって、それぞれ、前記燃料電池セルの発電によって生じる電力を取り出すための配線と、前記セルモニタに電気的に接続される一対の集電板と、を備え、
   前記板状部材と前記一対の集電板は、それぞれ、内部に冷却媒体を流通させるための流路を備えている、検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置はさらに、
   複数の前記板状部材同士、および、前記板状部材と前記集電板とを互いに機械的に連結し、前記板状部材および前記集電板に対して、前記積層体の前記積層方向以外の方向への移動を規制するためのリンク部材を備えている、検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の検査装置において、
   前記板状部材は、両面に溝部が形成された第１の基板と、前記第１の基板の両面にそれぞれ配置される一対の第１の側壁板と、を含んで構成され、前記第１の基板の溝部と前記一対の第１の側壁板との間にそれぞれ前記流路が形成されており、
   前記集電板は、片面に溝部が形成された第２の基板と、前記第２の基板の前記溝部が形成された面に配置される第２の側壁板と、を含んで構成され、前記第２の基板の溝部と前記第２の側壁板との間に前記流路が形成されている、検査装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の検査装置において、
   前記板状部材と前記集電板は、それぞれ、自身の端面に、前記流路に冷却媒体を供給するための供給口と、前記流路から冷却媒体を排出するための排出口と、が形成されている、検査装置。
5. 複数の燃料電池セルの発電性能の検査をおこなうための検査システムであって、
   前記複数の燃料電池セルを配置するための検査装置と、
   セルモニタと、を備え、
   前記検査装置は、
   検査時に前記複数の燃料電池セルの間に配置される導電性の板状部材であって、前記セルモニタに電気的に接続される板状部材と、
   検査時に前記燃料電池セルと前記板状部材との積層体の両端に配置される一対の集電板であって、それぞれ、前記燃料電池セルの発電によって生じる電力を取り出すための配線と、前記セルモニタに電気的に接続される一対の集電板と、を備えており、
   前記板状部材と前記一対の集電板は、それぞれ、内部に冷却媒体を流通させるための流路を備えている、検査システム。

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