JP6484499B2

JP6484499B2 - 燃料電池スタックの製造方法

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Publication number: JP6484499B2
Application number: JP2015095951A
Authority: JP
Inventors: 伯匡高橋; 敦史尾関
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2015-05-08
Filing date: 2015-05-08
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2035-05-08
Also published as: JP2016213062A

Description

本明細書によって開示される技術は、燃料電池スタックの検査装置および製造方法に関する。

燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池が知られている。燃料電池は、一般に、電解質層と電極（燃料極および空気極）とを含む燃料電池単セル（以下、単に「単セル」ともいう）が複数、直列に接続された燃料電池スタックの形態で使用される。燃料電池スタックの製造の際には、燃料電池スタックが組み立てられた後、燃料電池スタックの電流値や電圧値、抵抗値等を測定して発電特性を調べる発電特性検査が行われる（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−１４９４４３号公報

燃料電池の種類の１つである固体酸化物形燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」ともいう）は、例えば摂氏７００度から１０００度といった高温で発電を行う。そのため、燃料電池スタックの電流値等の測定を行う際には、燃料電池スタックを電気炉等の加熱装置で加熱して発電可能な温度まで昇温させる必要があり、また測定後には、燃料電池スタックを冷却して検査装置から取り出せる温度まで降温させる必要がある。そのため、複数の燃料電池スタックを対象とした発電特性検査の際に、１つの燃料電池スタックに測定機器を接続し、その燃料電池スタックを発電可能な温度まで昇温させて測定を行い、測定の完了した燃料電池スタックを取り出し可能な温度まで降温させて測定機器を取り外し、その後に別の燃料電池スタックに測定機器を接続して同様の工程を繰り返すとすると、検査のために長時間を要する。

上述の理由から、従来は、複数の燃料電池スタックのそれぞれに対して１つの測定機器を準備し、複数の燃料電池スタックの発電特性検査（昇温、測定、降温等）を並行的に行うことが一般的である。この方法では、複数の燃料電池スタックを対象とした発電特性検査を短時間で行うことが可能であるが、各測定機器間の機差を要因として検査精度が悪化するおそれがあると共に、測定機器を燃料電池スタックの台数分だけ用意するための費用がかさむという課題がある。なお、このような課題は、ＳＯＦＣに限らず、他のタイプの燃料電池スタックの発電特性検査の際に共通の課題である。

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示される一形態の検査装置は、複数の燃料電池スタックの発電特性検査のための検査装置であって、前記燃料電池スタックの電流値と電圧値と抵抗値との少なくとも１つを測定する測定機器と、前記測定機器と前記複数の燃料電池スタックのそれぞれとを接続するための配線と、を備え、各前記配線の長さの最大値と最小値との差は、各前記配線の長さの平均値の１０％以下であることを特徴とする。この検査装置によれば、１つの測定機器により複数の燃料電池スタックを対象とした発電特性検査を行うことができるため、測定機器を燃料電池スタックの台数分だけ用意する必要が無い上に、測定機器の機差による検査精度の低下を抑制することができると共に、複数の燃料電池スタックを対象とした検査の所要時間を短縮することができる。さらに、この検査装置によれば、１つの測定機器により複数の燃料電池スタックを対象とした測定を行うとしても、測定機器と複数の燃料電池スタックのそれぞれとを接続する各配線の長さの差を一定の範囲内に収めることにより、配線長差に起因するインダクタンス差によるノイズの影響で検査精度が低下することを抑制することができる。

（２）上記検査装置において、さらに、ガス源と前記複数の燃料電池スタックのそれぞれとを接続し、前記ガス源から前記複数の燃料電池スタックのそれぞれにガスを供給するための配管を備え、各前記配管の長さの最大値と最小値との差は、各前記配管の長さの平均値の１０％以下である構成としてもよい。この検査装置によれば、ガス源から複数の燃料電池スタックのそれぞれにガスを供給する各配管の長さの差を一定の範囲内に収めることにより、配管長差に起因する圧損差によるガス供給量の違いが各燃料電池スタックの発電特性に影響して検査精度が低下することを抑制することができる。

（３）上記検査装置において、さらに、前記燃料電池スタックが載置される複数の載置部を備え、前記測定機器は、前記複数の載置部に囲まれる位置に配置されている構成としてもよい。この検査装置によれば、各燃料電池スタックについて、配線や配管の取り回し条件を互いに同様とすることができ、検査精度の低下をさらに効果的に抑制することができる。

（４）上記検査装置において、前記燃料電池スタックは、固体酸化物形または溶融炭酸塩形の燃料電池スタックである構成としてもよい。この検査装置によれば、比較的高温で発電を行う燃料電池スタックの発電特性検査を短時間で精度良く実行することができる。

（５）また、本明細書に開示される一形態の製造方法は、燃料電池スタックの製造方法において、複数の前記燃料電池スタックの発電特性を検査する検査工程を備え、前記検査工程は、測定機器と前記複数の燃料電池スタックのそれぞれとを配線によって接続する配線接続工程と、各前記燃料電池スタックの昇温を時間差で開始する昇温工程と、所定の温度まで昇温した前記燃料電池スタックから順に、前記燃料電池スタックの電流値と電圧値と抵抗値との少なくとも１つを前記測定機器を用いて測定する測定工程と、を備えることを特徴とする。この製造方法によれば、１つの測定機器により複数の燃料電池スタックを対象とした発電特性検査を行うことができるため、測定機器を燃料電池スタックの台数分だけ用意する必要が無い上に、測定機器の機差による検査精度の低下を抑制することができる。さらに、この製造方法によれば、各燃料電池スタックの昇温が時間差で開始され、所定の温度まで昇温した燃料電池スタックから順に電流等の測定が行われるため、複数の燃料電池スタックを対象とした検査の所要時間を短縮することができる。

（６）上記製造方法において、前記配線接続工程では、各前記配線の長さの最大値と最小値との差は、各前記配線の長さの平均値の１０％以下であるとしてもよい。この製造方法によれば、１つの測定機器により複数の燃料電池スタックを対象とした測定を行うとしても、測定機器と複数の燃料電池スタックのそれぞれとを接続する各配線の長さの差を一定の範囲内に収めることにより、配線長差に起因するインダクタンス差によるノイズの影響で検査精度が低下することを抑制することができる。

（７）上記製造方法において、前記検査工程は、さらに、ガス源と前記複数の燃料電池スタックのそれぞれとを配管によって接続する配管接続工程と、前記配管を用いて前記複数の燃料電池スタックのそれぞれに前記ガス源からのガスを供給するガス供給工程と、を備え、前記配管接続工程では、各前記配管の長さの最大値と最小値との差は、各前記配管の長さの平均値の１０％以下であるとしてもよい。この製造方法によれば、ガス源から複数の燃料電池スタックのそれぞれにガスを供給する各配管の長さの差を一定の範囲内に収めることにより、配管長差に起因する圧損差によるガス供給量の違いが各燃料電池スタックの発電特性に影響して検査精度が低下することを抑制することができる。

（８）上記製造方法において、前記検査工程は、さらに、前記燃料電池スタックを載置する複数の載置部に前記燃料電池スタックを載置する載置工程を備え、前記測定機器は、前記複数の載置部に囲まれる位置に配置されているとしてもよい。この製造方法によれば、各燃料電池スタックについて、配線や配管の取り回し条件を互いに同様とすることができ、検査精度の低下をさらに効果的に抑制することができる。

（９）上記製造方法において、前記燃料電池スタックは、固体酸化物形または溶融炭酸塩形の燃料電池スタックであるとしてもよい。この製造方法によれば、比較的高温で発電を行う燃料電池スタックの発電特性検査を短時間で精度良く実行することができる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、複数の燃料電池スタックの発電特性検査のための検査装置または検査方法、燃料電池スタックの製造方法または製造装置等の形態で実現することが可能である。

第１実施形態における検査装置１０の構成を概略的に示す説明図燃料電池スタックＦＣＳの製造方法を示すフローチャート燃料電池スタックＦＣＳの発電特性検査の流れを示すタイミングチャート第１実施形態の変形例における検査装置１０ａの構成を概略的に示す説明図第２実施形態における検査装置１０ｂの構成を概略的に示す説明図第２実施形態における燃料電池スタックＦＣＳの発電特性検査の流れを示すタイミングチャート

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．検査装置１０の構成：
図１は、第１実施形態における検査装置１０の構成を概略的に示す説明図である。検査装置１０は、複数の燃料電池スタックＦＣＳを対象として、電流値と電圧値と抵抗値との少なくとも１つを測定し、燃料電池スタックＦＣＳの発電特性を調べる発電特性検査のための装置である。ここで、燃料電池スタックＦＣＳの一般的な構成は、例えば特開２０１２−３９４１号公報に記載されているように公知であるため詳細には説明しないが、概略的には、電解質層と電極（空気極および燃料極）とを含む単セルが複数、直列に接続されたものである。また、本実施形態の検査装置１０の検査対象は、固体酸化物形の燃料電池スタックＦＣＳである。

検査装置１０は、測定機器１００と、制御盤１１０と、４つの電気炉１２０（１２０Ｆ，１２０Ｂ，１２０Ｌ，１２０Ｒ）と、測定機器１００と各電気炉１２０内に載置された燃料電池スタックＦＣＳとを接続するための配線１０８と、４つの電気炉１２０に対応して設けられた４つのガス供給部１３０と、各ガス供給部１３０と各電気炉１２０内に載置された燃料電池スタックＦＣＳとを接続して燃料電池スタックＦＣＳに燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給するための第１配管１３６とを備える。なお、図示しないが、第１配管１３６は、酸化剤ガスが流れる酸化剤供給配管と燃料ガスが流れる燃料ガス供給配管とに分かれている。

制御盤１１０は、ＣＰＵやメモリ（ＲＯＭやＲＡＭ）を有するコンピュータを備えていると共に、検査装置１０の各部と配線（不図示）を介して接続されており、検査装置１０全体を制御する。例えば、制御盤１１０は、電気炉１２０の温度を制御したり、各ガス供給部１３０から燃料電池スタックＦＣＳに供給するガスの流量を制御したり、測定機器１００が実行する検査の種類を切り替えたりする。

測定機器１００は、セル電圧スキャナ１０２と、インピーダンスメータ１０４と、電子負荷１０６とを備えており、配線１０８を介して接続された燃料電池スタックＦＣＳ全体または燃料電池スタックＦＣＳに含まれる各単セルの電流値と電圧値と抵抗値との少なくとも１つを測定し、Ｉ−Ｖ特性等の発電特性を特定する。

電気炉１２０は、燃料電池スタックＦＣＳを内部に収容可能であると共に、燃料電池スタックＦＣＳを載置する載置面を有する。本実施形態では、載置面は水平面である。また、電気炉１２０は、例えば電気ヒータ等の加熱手段とファン等の冷却手段とを備え、載置面に載置された燃料電池スタックＦＣＳを加熱して発電可能な温度（例えば摂氏７００度から１０００度）まで昇温させたり、燃料電池スタックＦＣＳを冷却して取り出し可能な温度（例えば摂氏１００度以下）まで降温させたりする。電気炉１２０は、載置部の一例である。

各ガス供給部１３０は、検査装置１０が設置されるサイト内のガスタンク１３２と第２配管１３４を介して接続されている。ガスタンク１３２は、燃料ガスとしての水素ガスおよび窒素ガスと酸化剤ガスとしての空気とを個別に収容するタンクである。ガス供給部１３０は、第２配管１３４を介してガスタンク１３２から供給された各ガスを、制御盤１１０によって指定された流量で、第１配管１３６を介して燃料電池スタックＦＣＳに供給する。ガス供給部１３０によるガス供給圧力は例えば１０ｋＰａ前後の微圧である。ガス供給部１３０またはガスタンク１３２は、ガス源の一例である。

ここで、図１に示すように、検査装置１０において、４つの電気炉１２０は、それぞれ測定機器１００の前後左右方向に位置している。すなわち、測定機器１００は、４つの電気炉１２０に囲まれる位置に配置されている。ここで、測定機器１００が複数の電気炉１２０に囲まれる位置に配置されているとは、測定機器１００を通り電気炉１２０における燃料電池スタックＦＣＳの載置面（本実施形態では水平面）に垂直な任意の仮想平面の両側に電気炉１２０が存在するような配置を意味する。例えば、検査装置１０が電気炉１２０Ｆのみを備える場合や、検査装置１０が電気炉１２０Ｆおよび電気炉１２０Ｒのみを備える場合等には、仮想平面の片側のみに電気炉１２０が存在するような仮想平面ＶＰ１を設定し得るため、測定機器１００が複数の電気炉１２０に囲まれる位置に配置されているとは言えない。一方、図１に示す配置の他、検査装置１０が電気炉１２０Ｆおよび電気炉１２０Ｂのみを備える場合や、検査装置１０が電気炉１２０Ｆ、電気炉１２０Ｂおよび電気炉１２０Ｒのみを備える場合等も、仮想平面の角度をどのように設定しても仮想平面の両側に電気炉１２０が存在することとなるため、測定機器１００が複数の電気炉１２０に囲まれる位置に配置されていると言える。

また、検査装置１０において、測定機器１００と各燃料電池スタックＦＣＳとを接続する各配線１０８の長さは、互いにほぼ同一である。より具体的には、各配線１０８の長さの最大値と最小値との差は、各配線１０８の長さの平均値の１０％以下である。

さらに、検査装置１０において、各ガス供給部１３０と各燃料電池スタックＦＣＳとを接続する各第１配管１３６の長さは、互いにほぼ同一である。より具体的には、各第１配管１３６の長さの最大値と最小値との差は、各第１配管１３６の長さの平均値の１０％以下である。

なお、電気炉１２０には、燃料電池スタックＦＣＳから排出される排ガスを含む電気炉１２０内で発生する排ガスを、電気炉１２０の外部に排出する排気管１４０が設けられている。本実施形態では、各排気管１４０の長さは互いにほぼ同一である。より具体的には、各排気管１４０の長さの最大値と最小値との差は、各排気管１４０の長さの平均値の１０％以下である。各排気管１４０の長さを互いにほぼ同一にすると、各排気管１４０の配管長差に起因して発生する圧力変動（脈動）により発電出力が変動して検査精度が低下することを抑制することができるため、好ましい。なお、排気管１４０の前後または途中に、排ガスを処理する処理装置が設けられてもよい。

Ａ−２．燃料電池スタックＦＣＳの製造方法：
図２は、燃料電池スタックＦＣＳの製造方法を示すフローチャートである。はじめに、燃料電池スタックＦＣＳの組み立て工程が行われる(ステップＳ１０２)。燃料電池スタックＦＣＳの組み立て工程は、例えば特開２０１２−３９４１号公報に記載されているように公知であるため詳細には説明しないが、概略的には、電解質層と電極（燃料極および空気極）とを含む単セルが複数製造され、複数の単セルが集電部材等を介して積層され、ボルト等によって互いに締結されることにより、燃料電池スタックＦＣＳが組み立てられる。

次に、図１に示す検査装置１０を用いて、燃料電池スタックＦＣＳの発電特性検査が行われる（ステップＳ１０４）。本実施形態では、複数の燃料電池スタックＦＣＳの発電特性検査が並行的に実行される。図３は、燃料電池スタックＦＣＳの発電特性検査の流れを示すタイミングチャートである。

図３に示すように、１つの燃料電池スタックＦＣＳ（例えば燃料電池スタック１）に注目すると、発電特性検査の際には、「セット」、「昇温」、「測定」、「降温」、「取出」の各工程が順に行われる。セット工程は、燃料電池スタックＦＣＳを電気炉１２０内に搬入して載置し、燃料電池スタックＦＣＳに配線１０８および第１配管１３６を接続する工程である。昇温工程は、燃料電池スタックＦＣＳを電気炉１２０内において発電可能な温度（摂氏７００度から１０００度）まで昇温させる工程である。測定工程は、発電可能な温度まで達した燃料電池スタックＦＣＳにガス供給部１３０から燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給して発電を行わせ、燃料電池スタックＦＣＳの電流値と電圧値と抵抗値との少なくとも１つを測定機器１００を用いて測定する工程である。降温工程は、電気炉１２０内において燃料電池スタックＦＣＳを取り出し可能な温度（摂氏１００度以下）まで降温させる工程である。取出工程は、取出可能な温度まで達した燃料電池スタックＦＣＳから配線１０８や第１配管１３６を外し、電気炉１２０の外に取り出す工程である。

また、図３に示すように、本実施形態では、複数の燃料電池スタックＦＣＳに対する上記各工程が、所定の長さの期間ＴＮ（Ｎ＝１，２，・・・）毎にタイミングをずらしながら実行される。なお、期間ＴＮの長さは、上述の各工程の所要時間の内、最も長い所要時間と同一またはわずかに長い期間に設定されている。

具体的には、最初の期間Ｔ１では、４つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック１−４）のセット工程が実行される。セット工程が完了した時点で、測定機器１００と４つの燃料電池スタックＦＣＳのそれぞれとが配線１０８によって接続され、かつ、各ガス供給部１３０と各燃料電池スタックＦＣＳとが第１配管１３６によって接続された状態となる。

ここで、測定機器１００と燃料電池スタックＦＣＳとが配線１０８によって接続された状態とは、配線１０８の一方の端子が測定機器１００に物理的に接続され、かつ、配線１０８の他方の端子が燃料電池スタックＦＣＳに物理的に接続された状態を意味する。なお、各配線１０８には、電気的な接続状態を切り替えるリレー（不図示）が設けられており、リレーの切り替えによって、同時に１つの燃料電池スタックＦＣＳのみが測定機器１００と配線１０８を介して電気的に接続される。

また、ガス供給部１３０と燃料電池スタックＦＣＳとが第１配管１３６によって接続された状態とは、第１配管１３６の一方の端部がガス供給部１３０のガス流出口（不図示）に物理的に接続され、かつ、第１配管１３６の他方の端部が燃料電池スタックＦＣＳのガス流入口（不図示）に物理的に接続された状態を意味する。なお、各第１配管１３６には、流路を開閉する弁（不図示）が設けられており、弁の開閉によって、同時に１つの燃料電池スタックＦＣＳのみがガス供給部１３０からガスの供給を受ける。

期間Ｔ１に続く期間Ｔ２では、１つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック１）に対する昇温工程が実行され、残り３つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック２−４）は待ち状態とされる。次の期間Ｔ３では、１つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック１）に対する測定工程が実行され、別の１つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック２）に対する昇温工程が実行され、残り２つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック３，４）は待ち状態とされる。次の期間Ｔ４では、１つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック１）に対する降温工程が実行され、別の１つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック２）に対する測定工程が実行され、さらに別の１つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック３）に対する昇温工程が実行され、残り１つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック４）は待ち状態とされる。次の期間Ｔ５では、１つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック１）に対する取出工程が実行され、別の１つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック２）に対する降温工程が実行され、さらに別の１つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック３）に対する測定工程が実行され、さらに別の１つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック４）に対する昇温工程が実行される。期間Ｔ５の満了時には、１つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック１）に対する発電特性検査は完了しているが、残り３つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック２−４）に対する発電特性検査はまだ完了していない。

その後の期間でも同様に、各燃料電池スタックＦＣＳに対する各工程が実行され、期間Ｔ８において１つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック４）に対する取出工程が実行されると、１巡目の４つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック１−４）に対する発電特性検査が完了する。このように、本実施形態の発電特性検査工程では、各燃料電池スタックＦＣＳに対する昇温工程や測定工程が時間差で行われる。期間Ｔ８に続く期間Ｔ９以降では、２巡目の４つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック５−８）に対して、上述した燃料電池スタック１−４に対する各工程と同様の工程が実行される。

なお、ある期間ＴＮにおいて、当該期間ＴＮの満了前にある燃料電池スタックＦＣＳに対して実行される工程が完了した場合には、当該期間ＴＮの満了まで、その燃料電池スタックＦＣＳは待ち状態とされる。また、各順目の４つの燃料電池スタックＦＣＳのセット工程は、必ずしも同一の期間ＴＮで行われる必要は無く、１つまたは複数の燃料電池スタックＦＣＳ毎に順番に行われてもよい。

Ａ−３．第１実施形態の効果：
上述したように、第１実施形態の燃料電池スタックＦＣＳの製造方法は、複数の燃料電池スタックＦＣＳの発電特性を検査する検査工程を備える。また、検査工程は、測定機器１００と複数の燃料電池スタックＦＣＳのそれぞれとを配線１０８によって接続する工程と、各燃料電池スタックＦＣＳの昇温を時間差で開始する工程と、所定の温度まで昇温した燃料電池スタックＦＣＳから順に、燃料電池スタックＦＣＳの電流値と電圧値と抵抗値との少なくとも１つを測定機器１００を用いて測定する工程とを有する。そのため、この燃料電池スタックＦＣＳの製造方法では、１つの測定機器１００により複数の燃料電池スタックＦＣＳを対象とした発電特性検査を行うことができ、測定機器１００を燃料電池スタックＦＣＳの台数分だけ用意する必要が無い上に、測定機器１００の機差による検査精度の低下を抑制することができる。また、この燃料電池スタックＦＣＳの製造方法では、発電特性検査の際に各燃料電池スタックＦＣＳの昇温が時間差で開始され、所定の温度まで昇温した燃料電池スタックＦＣＳから順に電流等の測定が行われるため、複数の燃料電池スタックＦＣＳを対象とした検査の所要時間を短縮することができる。

また、上述したように、第１実施形態の検査装置１０は、燃料電池スタックＦＣＳの電流値と電圧値と抵抗値との少なくとも１つを測定する測定機器１００と、測定機器１００と複数の燃料電池スタックＦＣＳのそれぞれとを接続するための配線１０８とを備え、各配線１０８の長さの最大値と最小値との差は、各配線１０８の長さの平均値の１０％以下である。そのため、検査装置１０において各配線１０８の長さの差を一定の範囲内に収めることができる。各配線１０８の長さの差が大きいと、各配線１０８のインダクタンス差に起因するノイズ等の影響で検査精度が低下するおそれがある。本実施形態の検査装置１０を用いて燃料電池スタックＦＣＳの発電特性検査を行えば、各配線１０８の長さの差を一定の範囲内に収めることができるため、ノイズ等の影響で検査精度が低下することを抑制することができる。

また、上述したように、検査装置１０の各第１配管１３６の長さの最大値と最小値との差は、各第１配管１３６の長さの平均値の１０％以下である。そのため、検査装置１０において各第１配管１３６の長さの差を一定の範囲内に収めることができる。各第１配管１３６の長さの差が大きいと、各第１配管１３６の圧損差等の影響で各燃料電池スタックＦＣＳの発電性能に影響が出て、検査精度が低下するおそれがある。本実施形態の検査装置１０を用いて燃料電池スタックＦＣＳの発電特性検査を行えば、各第１配管１３６の長さの差を一定の範囲内に収めることができるため、圧損差等の影響で検査精度が低下することを抑制することができる。

また、上述したように、検査装置１０の測定機器１００は、４つの電気炉１２０に囲まれる位置に配置されている。そのため、検査装置１０において、各燃料電池スタックＦＣＳに接続される配線１０８や第１配管１３６について、長さだけでなく取り回し条件も互いに同様とすることができる。従って、この検査装置１０を用いて燃料電池スタックＦＣＳの発電特性検査を行えば、検査精度の低下をさらに効果的に抑制することができる。

Ａ−４．第１実施形態の変形例：
図４は、第１実施形態の変形例における検査装置１０ａの構成を概略的に示す説明図である。第１実施形態の変形例における検査装置１０ａの構成の内、上述した第１実施形態の検査装置１０の構成と同一構成については、同一の符号を付すことによって、その説明を省略する。

第１実施形態の変形例における検査装置１０ａは、測定機器１００と４つの電気炉１２０との位置関係が、上述した第１実施形態の検査装置１０と異なる。具体的には、第１実施形態の変形例における検査装置１０ａでは、測定機器１００が４つの電気炉１２０に囲まれていない。すなわち、測定機器１００を通り電気炉１２０における燃料電池スタックＦＣＳの載置面（水平面）に垂直な仮想平面であって、仮想平面の片側のみに電気炉１２０が存在するような仮想平面ＶＰ２が存在する。

上記点を除き、第１実施形態の変形例における検査装置１０ａの構成は、第１実施形態の検査装置１０と同様である。例えば、第１実施形態の変形例における検査装置１０ａにおいても、各配線１０８の長さの最大値と最小値との差は各配線１０８の長さの平均値の１０％以下であり、各第１配管１３６の長さの最大値と最小値との差は各第１配管１３６の長さの平均値の１０％以下である。そのため、第１実施形態の変形例においても、１つの測定機器１００により複数の燃料電池スタックＦＣＳを対象とした発電特性検査を行うことができ、測定機器１００を燃料電池スタックＦＣＳの台数分だけ用意する必要が無い上に、測定機器１００の機差による検査精度の低下を抑制することができる。また、発電特性検査の際に各燃料電池スタックＦＣＳの昇温が時間差で開始され、所定の温度まで昇温した燃料電池スタックＦＣＳから順に電流等の測定が行われるため、複数の燃料電池スタックＦＣＳを対象とした検査の所要時間を短縮することができる。また、配線１０８の長さの差に起因するインダクタンス差によるノイズの影響で検査精度が低下することを抑制することができると共に、第１配管１３６の長さの差に起因する圧損差が各燃料電池スタックＦＣＳの発電特性に影響して検査精度が低下することを抑制することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図５は、第２実施形態における検査装置１０ｂの構成を概略的に示す説明図である。第２実施形態における検査装置１０ｂの構成の内、上述した第１実施形態の検査装置１０の構成と同一構成については、同一の符号を付すことによって、その説明を省略する。

第２実施形態における検査装置１０ｂは、第1実施形態における４つの電気炉１２０の代わりに、１つの電気炉１２０ｂを備える。第２実施形態の電気炉１２０ｂは、取出・セットゾーン１２２と、昇温ゾーン１２４と、測定ゾーン１２６と、降温ゾーン１２８とを有している。電気炉１２０ｂの４つのゾーンは、測定機器１００およびガス供給部１３０の回りを囲むような正方形の枠状の平面配置とされている。電気炉１２０ｂに載置された燃料電池スタックＦＣＳは、例えばコンベアのような搬送手段（不図示）によって一定速度で搬送され、上記各ゾーンに順番に運ばれる。電気炉１２０ｂの各ゾーンは、載置部の一例である。

取出・セットゾーン１２２は、燃料電池スタックＦＣＳを電気炉１２０ｂ内に搬入して載置し、燃料電池スタックＦＣＳに配線１０８および第１配管１３６を接続するセット工程と、測定が完了した燃料電池スタックＦＣＳから配線１０８や第１配管１３６を外し、電気炉１２０ｂの外へ取り出す取出工程とが行われるゾーンである。昇温ゾーン１２４は、例えばトンネル釜のような構成を有しており、搬送される燃料電池スタックＦＣＳを電気ヒータ等の加熱手段によって加熱して発電可能な温度（摂氏７００度から１０００度）まで昇温させる昇温工程が行われるゾーンである。測定ゾーン１２６は、発電可能な温度まで達した燃料電池スタックＦＣＳにガス供給部１３０から燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給して発電を行わせ、燃料電池スタックＦＣＳの電流値と電圧値と抵抗値との少なくとも１つを測定機器１００を用いて測定する測定工程が行われるゾーンである。降温ゾーン１２８は、測定完了後に搬送される燃料電池スタックＦＣＳを例えばファン等の冷却手段によって取り出し可能な温度（摂氏１００度以下）まで降温させる降温工程が行われるゾーンである。

なお、第２実施形態の検査装置１０ｂでは、測定機器１００は電気炉１２０ｂの各ゾーンに囲まれる位置に配置されている。また、第２実施形態の検査装置１０ｂでは、第１実施形態と同様に、測定機器１００と各燃料電池スタックＦＣＳとを接続する各配線１０８の長さの最大値と最小値との差は、各配線１０８の長さの平均値の１０％以下であり、各ガス供給部１３０と各燃料電池スタックＦＣＳとを接続する各第１配管１３６の長さの最大値と最小値との差は、各第１配管１３６の長さの平均値の１０％以下である。なお、図５では図示を省略したが、第２実施形態の検査装置１０ｂにおいても、第１実施形態と同様に、ガス供給部１３０はサイト内に設置されたガスタンク１３２と接続されており、測定ゾーン１２６には排気管１４０が設けられている。

図６は、第２実施形態における燃料電池スタックＦＣＳの発電特性検査の流れを示すタイミングチャートである。第２実施形態でも第１実施形態と同様に、１つの燃料電池スタックＦＣＳ（例えば燃料電池スタック１）に注目すると、「セット」、「昇温」、「測定」、「降温」、「取出」の各工程が順に行われる。ただし、図５に示した検査装置１０ｂの構成上、取出・セットゾーン１２２におけるセット工程は、各期間ＴＮで１台ずつ行われる。また、昇温ゾーン１２４における昇温工程および降温ゾーン１２８における降温工程は、３つの連続する期間ＴＮにわたって実行される。検査装置１０ｂには同時に８つの燃料電池スタックＦＣＳが収容されるため、８つの燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック１−８）が１巡目の検査の対象となり、９番目以降の燃料電池スタックＦＣＳ（燃料電池スタック９〜）が２巡目以降の検査対象となる。その他の点は、第１実施形態と同様である。

第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、複数の燃料電池スタックＦＣＳの発電特性を検査する検査工程は、測定機器１００と複数の燃料電池スタックＦＣＳのそれぞれとを配線１０８によって接続する工程と、各燃料電池スタックＦＣＳの昇温を時間差で開始する工程と、所定の温度まで昇温した燃料電池スタックＦＣＳから順に、燃料電池スタックＦＣＳの電流値と電圧値と抵抗値との少なくとも１つを測定機器１００を用いて測定する工程とを有する。そのため、第２実施形態においても、１つの測定機器１００により複数の燃料電池スタックＦＣＳを対象とした発電特性検査を行うことができ、測定機器１００を燃料電池スタックＦＣＳの台数分だけ用意する必要が無い上に、測定機器１００の機差による検査精度の低下を抑制することができる。また、第２実施形態においても、発電特性検査の際に各燃料電池スタックＦＣＳの昇温が時間差で開始され、所定の温度まで昇温した燃料電池スタックＦＣＳから順に電流等の測定が行われるため、複数の燃料電池スタックＦＣＳを対象とした検査の所要時間を短縮することができる。

また、第２実施形態においても、検査装置１０ｂの各配線１０８の長さの差を一定の範囲内に収めることができ、この検査装置１０ｂを用いて燃料電池スタックＦＣＳの発電特性検査を行えば、配線１０８の長さの差に起因するインダクタンス差によるノイズの影響で検査精度が低下することを抑制することができる。また、第２実施形態においても、検査装置１０ｂの各第１配管１３６の長さの差を一定の範囲内に収めることができ、この検査装置１０ｂを用いて燃料電池スタックＦＣＳの発電特性検査を行えば、第１配管１３６の長さの差に起因する圧損差が各燃料電池スタックＦＣＳの発電特性に影響して検査精度が低下することを抑制することができる。

また、第２実施形態においても、検査装置１０ｂの測定機器１００は電気炉１２０ｂの各ゾーンに囲まれる位置に配置されているため、各燃料電池スタックＦＣＳに接続される配線１０８や第１配管１３６の取り回し条件を互いに同様とすることができ、この検査装置１０ｂを用いて燃料電池スタックＦＣＳの発電特性検査を行えば、検査精度の低下をさらに効果的に抑制することができる。

Ｃ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の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形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記第１実施形態では、検査装置１０は４つの電気炉１２０を備えているが、検査装置１０が２以上の任意の個数の電気炉１２０を備えるとしてもよい。また、上記第２実施形態では、検査装置１０ｂに同時に８つの燃料電池スタックＦＣＳが収容される構成であるが、検査装置１０ｂに同時に設置される燃料電池スタックＦＣＳの数は任意の数に変更可能である。また、上記第２実施形態では、電気炉１２０ｂの４つのゾーンは測定機器１００の回りを囲むような正方形の枠状の平面配置とされているが、測定機器１００の回りを囲むような長方形の枠状の平面配置や測定機器１００の回りを囲むような円環状の平面配置とされてもよい。

また、上記実施形態では、１つのガスタンク１３２から各ガス供給部１３０にガスが供給されるとしているが、各ガス供給部１３０について専用のガスタンクが準備されてもよいし、各ガス供給部１３０にガスタンク以外のガス源からガスが供給されるとしてもよい。

また、上記実施形態では、各ガス供給部１３０と各燃料電池スタックＦＣＳとを接続する各第１配管１３６の長さの最大値と最小値との差が、各第１配管１３６の長さの平均値の１０％以下であるとしているが、ガスタンク１３２と各燃料電池スタックＦＣＳとを接続する各配管の長さ、すなわち、各第２配管１３４とそれに接続される各第１配管１３６との合計の長さについて、長さの最大値と最小値との差が長さの平均値の１０％以下であるとしてもよい。このようにすると、第２配管１３４と第１配管１３６との合計の長さの差に起因する圧損差が各燃料電池スタックＦＣＳの発電特性に影響して検査精度が低下することを抑制することができる。

上記実施形態では、検査装置１０の検査対象は固体酸化物形の燃料電池スタックＦＣＳであるとしているが、検査対象は他のタイプの燃料電池スタックであってもよい。ただし、上記実施形態の検査装置１０や製造方法は、固体酸化物形や溶融炭酸塩形のような比較的高温（例えば摂氏６００度程度以上）で発電を行う燃料電池スタックの検査に好適である。

１０：検査装置１００：測定機器１０２：セル電圧スキャナ１０４：インピーダンスメータ１０６：電子負荷１０８：配線１１０：制御盤１２０：電気炉１２２：取出・セットゾーン１２４：昇温ゾーン１２６：測定ゾーン１２８：降温ゾーン１３０：ガス供給部１３２：ガスタンク１３４：第２配管１３６：第１配管１４０：排気管

Claims

燃料電池スタックの製造方法において、
前記燃料電池スタックは、固体酸化物形または溶融炭酸塩形の燃料電池スタックであり、
複数の前記燃料電池スタックの発電特性を検査する検査工程を備え、
前記検査工程は、
測定機器と前記複数の燃料電池スタックのそれぞれとを配線によって接続する配線接続工程と、
各前記燃料電池スタックの昇温を時間差で開始する昇温工程と、
所定の温度まで昇温した前記燃料電池スタックから順に、発電を行わせ、前記燃料電池スタックの電流値と電圧値と抵抗値との少なくとも１つを前記測定機器を用いて測定する測定工程と、を備えることを特徴とする、燃料電池スタックの製造方法。
請求項１に記載の製造方法において、
前記配線接続工程では、各前記配線の長さの最大値と最小値との差は、各前記配線の長さの平均値の１０％以下であることを特徴とする、燃料電池スタックの製造方法。
請求項１または請求項２に記載の製造方法において、
前記検査工程は、さらに、
ガス源と前記複数の燃料電池スタックのそれぞれとを配管によって接続する配管接続工程と、
前記配管を用いて前記複数の燃料電池スタックのそれぞれに前記ガス源からのガスを供給するガス供給工程と、を備え、
前記配管接続工程では、各前記配管の長さの最大値と最小値との差は、各前記配管の長さの平均値の１０％以下であることを特徴とする、燃料電池スタックの製造方法。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の製造方法において、
前記検査工程は、さらに、
前記燃料電池スタックを載置する複数の載置部に前記燃料電池スタックを載置する載置工程を備え、
前記測定機器は、前記複数の載置部に囲まれる位置に配置されることを特徴とする、燃料電池スタックの製造方法。