JP7120039B2 - 検査装置および検査方法 - Google Patents

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Description

本開示は、燃料電池セルまたは燃料電池スタックの検査装置および検査方法に関する。
従来から固体電解質膜とセパレータとを積層した燃料電池積層体の漏洩試験を実施する技術に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された発明は、漏洩試験を効率的に行うことにより、燃料電池の製造効率を向上させることを課題とし、次のような解決手段を提供している（同文献、要約等を参照）。
特許文献１の漏洩試験方法は、マニホールド内蔵型の燃料電池の製造に際して、燃料電池を構成するセパレータおよび電解質膜等を下部ブロックの上に所定枚数だけ積層し、その上から上部ブロックを載せてナットで締め付ける。この状態で所定時間保持することにより、燃料電池積層体の接着を完了する。その後、下部ブロックあるいは上部ブロックに設けられた検査流体供給通路から、燃料電池内のマニホールドに窒素ガス等の検査流体を供給して、燃料電池の漏洩試験を行う。
また、燃料電池の流体もれ検査方法に関する別の発明も知られている（下記特許文献２を参照）。特許文献２に記載された発明は、どの流体流路からどの流体流路へ、またはどの流体流路から外部へ、もれているのかが判断できる、燃料電池の流体もれ検査方法の提供を課題とし、以下の解決手段を提供している（同文献、要約等を参照）。
特許文献２の燃料電池の流体もれ検査方法は、燃料電池に用いられる燃料ガス、酸化ガス、冷媒のそれぞれの流体流路に対し順に検査流体、たとえばヘリウムガス、を注入し、それぞれの検査流体の注入時点毎に検査流体のもれを検出する。水素室からのもれ検知工程を、酸素室へのもれ検知工程と、酸素室以外へのもれ検知工程とに分割する。酸素室へのもれ検知工程を、酸素室以外へのもれ検知工程より先に実行する。
特開２００１－２３６６５号公報 特開２００２－３３４７１３号公報
上記特許文献１に記載された発明によれば、燃料電池積層体の接着完了後、そのまま漏洩試験を行うことができる。そのため、漏洩試験が効率的になり、ひいては燃料電池の製造効率を向上させることができる。また、上記特許文献２に記載された発明によれば、どの流体流路からどの流体流路へもれているのか、またはどの流体流路から外部へもれているのかが判断できる。このような燃料電池セルまたは燃料電池スタックのリーク検査は、従来よりも詳細かつ短時間に行うことが求められるようになっている。
本開示は、従来よりも詳細かつ短時間にリーク検査を行うことが可能な、燃料電池セルまたは燃料電池スタックの検査装置および検査方法を提供する。
本開示の一態様は、燃料電池セルまたは燃料電池スタックの検査方法であって、前記燃料電池セルまたは前記燃料電池スタックの第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とを外部から閉塞して互いに独立した第１区画と第２区画と第３区画の三区画を形成する閉塞工程と、前記三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、昇圧後の前記二区画以上から外部への前記検査ガスのリークを検査する外部リーク検査工程と、昇圧後の前記二区画以上のうち一区画を減圧するとともに他の一区画または二区画の圧力を維持し、圧力を維持した前記一区画または前記二区画から減圧した前記一区画への前記検査ガスのリークを検査する連通リーク検査工程と、を備えることを特徴とする検査方法である。
本開示の別の一態様は、燃料電池セルまたは燃料電池スタックの検査装置であって、前記燃料電池セルまたは前記燃料電池スタックの第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とを外部から閉塞して互いに独立した第１区画と第２区画と第３区画の三区画を形成する閉塞部と、前記三区画の各区画に独立して検査ガスを供給して昇圧するガス供給部と、前記各区画の圧力を測定する圧力計と、前記各区画から前記検査ガスを排出可能な制御弁と、前記ガス供給部および前記制御弁を制御するとともに前記圧力計によって測定された圧力に基づいて前記各区画からの前記検査ガスのリークを検査する制御演算部と、を備え、前記制御演算部は、前記三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、昇圧後の前記二区画以上から外部への前記検査ガスの外部リークを検査した後、昇圧後の前記二区画以上のうち一区画を減圧するとともに他の一区画または二区画の圧力を維持し、圧力を維持した前記一区画または前記二区画から減圧した前記一区画への前記検査ガスの連通リークを検査することを特徴とする検査装置である。
本開示によれば、従来よりも詳細かつ短時間にリーク検査を行うことが可能な、燃料電池セルまたは燃料電池スタックの検査装置および検査方法を提供することができる。
燃料電池スタックを備える燃料電池システムの概略図。 図１に示す燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの平面図。 図２に示す燃料電池セルの拡大断面図。 本開示の実施形態に係る検査装置の一部の構成を示すブロック図。 図４に示す検査装置の検査部の構成を示すブロック図。 図４に示す検査装置の残りの一部の構成を示すブロック図。 本開示の実施形態に係る検査方法のフロー図。 図７に示す検査方法における制御弁の開閉状態を示すタイミング図。
以下、図面を参照して本開示に係る検査方法および検査装置の実施形態を説明する。以下では、まず、検査対象である燃料電池スタックと燃料電池セルの一般的な構成について説明し、次に、その燃料電池スタックまたは燃料電池セルのリーク検査を行う検査装置の構成を説明し、最後に、その検査装置を用いた検査方法について説明する。
（燃料電池スタックおよび燃料電池セル）
まず、図１から図３を参照して、燃料電池スタック１００と燃料電池セル４０の一般的な構成の一例について説明する。図１は、燃料電池スタック１００を備える燃料電池システム１の概略図である。燃料電池システム１は、たとえば、水素タンク２と、エアポンプ３と、ラジエータ４と、燃料電池スタック１００とを備えている。
水素タンク２は、たとえば、高圧水素が充填され、シャットバルブ２ａ、配管２ｂおよびレギュレータ２ｃを介して燃料電池スタック１００に接続され、燃料電池スタック１００に燃料ガスとしての水素を供給する。燃料電池スタック１００において利用されなかった燃料ガス（アノードオフガス）は、燃料電池スタック１００に接続された排出配管２ｄを介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。なお、燃料電池システム１は、アノードオフガスを配管２ｂ側に再循環させる再循環機構を有してもよい。
エアポンプ３は、たとえば、配管３ａを介して燃料電池スタック１００に接続され、燃料電池スタック１００に酸化剤ガスとしての空気を供給する。燃料電池スタック１００において利用されなかった酸化剤ガス（カソードオフガス）は、排出配管３ｂを介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。燃料ガスおよび酸化剤ガスは、反応ガスとも呼ばれる。
ラジエータ４は、たとえば、配管４ａおよびポンプ４ｂを介して燃料電池スタック１００に接続され、燃料電池スタック１００を冷却するための冷媒を、燃料電池スタック１００に供給する。燃料電池スタック１００から排出された冷媒は、配管４ｃを介してラジエータ４に循環する。冷媒としては、たとえば、水、エチレングリコール等の不凍液、空気などが用いられる。
燃料電池スタック１００は、エンドプレート１０と、絶縁板２０と、集電板３０と、複数の燃料電池セル４０と、集電板３０と、絶縁板２０と、エンドプレート１０とが、この順に積層された積層構造を有している。
図２は、図１に示す燃料電池スタック１００を構成する燃料電池セル４０の平面図である。図３は、図２に示す燃料電池セル４０の概略的な拡大断面図である。燃料電池セル４０は、膜-電極-ガス拡散層接合体（Membrane-Electrode-Gas Diffusion Layer Assembly：ＭＥＧＡ）４１と、ＭＥＧＡ４１を囲むフレーム部４２と、これらを間に挟んだ一対のセパレータ４３，４４とを備えている。
ＭＥＧＡ４１は、膜-電極接合体４１ａと、この膜-電極接合体４１ａの両側に積層されたガス拡散層４１ｂとを備え、フレーム部４２の矩形の開口部４２ａに配置されている。膜-電極接合体４１ａは、電解質膜の両面に、それぞれ、アノードおよびカソードが配置されて構成され、発電用の第１のガスと第２のガスを反応させて発電する。第１のガスは、たとえば水素を含む燃料ガスであり、第２のガスは、たとえば酸素を含む空気などの酸化剤ガスである。
フレーム部４２は、たとえば、電気絶縁性と可撓性を有し、熱溶着が可能なフィルム状の樹脂部材に打ち抜き加工を施すことによって、ＭＥＧＡ４１を囲む矩形の枠状に形成されている。フレーム部４２は、たとえば、一対のセパレータ４３，４４に溶着され、一対のセパレータ４３，４４を接合する接合材としても機能する。フレーム部４２は、外縁部にマニホールドＭ１～Ｍ６を構成する複数のマニホールド開口部ｈ１～ｈ６を有している。
セパレータ４３，４４は、たとえば、カーボン粒子を圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、プレス成形したステンレス鋼やチタンなどの金属部材など、ガス遮断性および導電性を有する素材によって作られている。一対のセパレータ４３，４４のうち、一方はアノード側のセパレータ４３であり、他方はカソード側のセパレータ４４である。
アノード側のセパレータ４３は、ＭＥＧＡ４１側の面に、燃料ガスを分配する複数の筋状の流路溝４５を備え、ＭＥＧＡ４１と反対側の面に冷媒を分配する複数の筋状の流路溝４６を備える。カソード側のセパレータ４４は、ＭＥＧＡ４１側の面に酸化剤ガスを分配する複数の筋状の流路溝４７を備え、ＭＥＧＡ４１と反対側の面に冷媒を分配する複数の筋状の流路溝４６を備える。
一対のセパレータ４３，４４は、マニホールドＭ１～Ｍ６を構成する複数のマニホールド孔Ｈ１～Ｈ６を有している。マニホールドＭ１は、たとえば、図１に示すエンドプレート１０、絶縁板２０、および集電板３０に設けられた開口部を介して、燃料ガスを供給する配管２ｂに接続される。また、マニホールドＭ２は、たとえば、図１に示すエンドプレート１０、絶縁板２０、および集電板３０に設けられた開口部を介して、燃料電池スタック１００において利用されなかった燃料ガスを排出する排出配管２ｄに接続される。
同様に、マニホールドＭ３は、たとえば、図１に示すエンドプレート１０、絶縁板２０、および集電板３０に設けられた開口部を介して、酸化剤ガスを供給する配管３ａに接続される。また、マニホールドＭ４は、たとえば、図１に示すエンドプレート１０、絶縁板２０、および集電板３０に設けられた開口部を介して、燃料電池スタック１００において利用されなかった酸化剤ガスを排出する排出配管３ｂに接続される。
また、マニホールドＭ５は、たとえば、図１に示すエンドプレート１０、絶縁板２０、および集電板３０に設けられた開口部を介して、冷媒を供給する配管４ａに接続される。同様に、マニホールドＭ６は、たとえば、図１に示すエンドプレート１０、絶縁板２０、および集電板３０に設けられた開口部を介して、燃料電池スタック１００から排出された冷媒をラジエータ４に循環させる配管４ｃに接続される。
一対のセパレータ４３，４４、フレーム部４２、およびＭＥＧＡ４１は、図２に示すように、発電用ガスの流路である第１ガス流路５１と、図示を省略する第２ガス流路とを形成する。第１ガス流路５１は、たとえば、燃料電池セル４０のアノード側に設けられ、第２ガス流路は燃料電池セル４０のカソード側に設けられている。
第１ガス流路５１は、マニホールドＭ１，Ｍ２にそれぞれ開口を有している。第１ガス流路５１は、フレーム部４２に設けられた溝状の流路によって、アノード側のセパレータ４３とＭＥＧＡ４１との間の空間と、マニホールドＭ１，Ｍ２とを接続している。また、第１ガス流路５１は、アノード側のセパレータ４３とＭＥＧＡ４１との間の空間において、図２および図３に示す複数の筋状の流路溝４５によって、複数の流路に分岐されている。
また、図示を省略する第２ガス流路は、マニホールドＭ３，Ｍ４にそれぞれ開口を有している。第２ガス流路は、フレーム部４２に設けられた溝状の流路によって、カソード側のセパレータ４４とＭＥＧＡ４１との間の空間と、マニホールドＭ３，Ｍ４とを接続している。また、第２ガス流路は、カソード側のセパレータ４４とＭＥＧＡ４１との間の空間において、図２に示す第１ガス流路５１と同様に、図３に示す複数の筋状の流路溝４７によって、複数の流路に分岐されている。
以上のような構成により、燃料電池システム１は、たとえば水素タンク２から、燃料電池スタック１００を構成する複数の燃料電池セル４０のマニホールド孔Ｈ１によって形成されたマニホールドＭ１へ、水素ガスが燃料ガスとして供給される。また、たとえばエアポンプ３から、燃料電池スタック１００を構成する複数の燃料電池セル４０のマニホールド孔Ｈ３によって形成されたマニホールドＭ３へ、酸素を含む空気が酸化剤ガスとして供給される。さらに、たとえばポンプ４ｂから、燃料電池スタック１００を構成する複数の燃料電池セル４０のマニホールド孔Ｈ５によって形成されたマニホールドＭ５へ、冷却水が冷媒として供給される。
燃料電池スタック１００のマニホールドＭ１へ供給された燃料ガスは、マニホールドＭ２へ向けて、各々の燃料電池セル４０の第１ガス流路５１を流れる。燃料電池スタック１００のマニホールドＭ３へ供給された酸化剤ガスは、マニホールドＭ４へ向けて、各々の燃料電池セル４０の第２ガス流路を流れる。燃料電池セル４０は、この第１ガス流路５１を流れる燃料ガスと、第２ガス流路を流れる酸化剤ガスとを、ＭＥＧＡ４１を介して反応させることで、発電する。
また、燃料電池スタック１００のマニホールドＭ５へ供給された冷媒は、マニホールドＭ６へ向けて、図３に示す流路溝４６によって隣り合う燃料電池セル４０の間に形成された冷媒流路を流れる。これにより、発電により燃料電池セル４０に発生した熱を、一対のセパレータ４３，４４を介して冷媒へ移動させ、燃料電池セル４０を冷却することができる。
燃料電池セル４０の第１ガス流路５１を通過した燃料ガスは、マニホールドＭ２に排出され、さらにマニホールドＭ２から排出配管２ｄへ排出される。燃料電池セル４０の第２ガス流路を通過した酸化剤ガスは、マニホールドＭ４へ排出され、さらにマニホールドＭ４から排出配管３ｂへ排出される。隣り合う燃料電池セル４０の間の冷媒流路を通過した冷媒は、マニホールドＭ６に排出され、さらに配管４ｃへ排出される。
以上のように、燃料電池スタック１００または燃料電池セル４０は、三種の異なる流体が流れる三つの通路を備えている。より具体的には、これら三つの通路は、たとえば、燃料ガスが流れる第１ガス通路と、酸化剤ガスが流れる第２ガス通路と、冷媒が流れる冷媒通路である。なお、第１ガス通路と第２ガス通路との間は、ＭＥＧＡ４１およびフレーム部４２によって分離されている。また、第１ガス通路および第２ガス通路と、冷媒通路との間は、セパレータ４３，４４によって分離され、ガスケットなどの適宜のシール部によって封止されている。
本実施形態において、燃料電池スタック１００の第１ガス通路は、たとえば、複数の燃料電池セル４０によって形成されたマニホールドＭ１，Ｍ２と、複数の燃料電池セル４０の第１ガス流路５１と、を含む。また、燃料電池スタック１００の第２ガス通路は、たとえば、複数の燃料電池セル４０によって形成されたマニホールドＭ３，Ｍ４と、複数の燃料電池セル４０の第２ガス流路と、を含む。さらに、燃料電池スタック１００の冷媒通路は、たとえば、複数の燃料電池セル４０によって形成されたマニホールドＭ５，Ｍ６と、隣り合う燃料電池セル４０の間に形成された冷媒流路を含む。
また、本実施形態において、燃料電池セル４０の第１ガス通路は、一対のセパレータ４３，４４のマニホールド孔Ｈ１，Ｈ２と、フレーム部４２のマニホールド開口部ｈ１，ｈ２と、第１ガス流路５１と、を含む。また、燃料電池セル４０の第２ガス通路は、たとえば、一対のセパレータ４３，４４のマニホールド孔Ｈ３，Ｈ４と、フレーム部４２のマニホールド開口部ｈ３，ｈ４と、第２ガス流路と、を含む。さらに、燃料電池セル４０の冷媒流路は、たとえば、一対のセパレータ４３，４４のマニホールド孔Ｈ５，Ｈ６と、フレーム部４２のマニホールド開口部ｈ５，ｈ６と、一対のセパレータ４３，４４の外側の流路溝４６と、を含む。
（検査装置）
次に、図４から図６を参照して、前述の燃料電池スタック１００または燃料電池セル４０のリーク検査を行う検査装置２００の構成の一例を説明する。図４は、本開示の実施形態に係る検査装置２００の一部の構成を示すブロック図である。図５は、図４に示す検査装置２００の検査部２３０の構成を示すブロック図である。図６は、図４に示す検査装置２００の残りの一部の構成を示すブロック図である。本実施形態の検査装置２００は、たとえば、検査ガスを用いて燃料電池スタック１００または燃料電池セル４０のリーク検査を行うための装置である。
リーク検査は、たとえば、外部リークの検査を含む。外部リークとは、燃料電池スタック１００または燃料電池セル４０の第１ガス通路、第２ガス通路、および冷媒通路から、燃料電池スタック１００または燃料電池セル４０の外部への検査ガスのリーク、すなわちもれである。また、リーク検査は、たとえば、連通リークの検査を含む。連通リークとは、燃料電池スタック１００または燃料電池セル４０の第１ガス通路および第２ガス通路から、冷媒通路への検査ガスのリークである。また、リーク検査は、たとえば、クロスリークの検査を含む。クロスリークとは、燃料電池スタック１００または燃料電池セル４０の第１ガス通路と第２ガス通路との間のリークである。リーク検査では、後述するように、たとえば検査ガスのリーク量に基づいて、合否が判定される。また、検査ガスとしては、特に限定はされないが、たとえば、窒素ガス、空気、二酸化炭素、ヘリウムガス、水素ガスなどを使用することができる。
詳細については後述するが、本実施形態の検査装置２００は、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００を検査するための装置であって、以下の構成を備えることを特徴としている。検査装置２００は、閉塞部２１０と、ガス供給部２２０と、圧力計２３５と、制御弁２３６と、制御演算部２４０と、を備えている。閉塞部２１０は、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００の第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とを外部から閉塞して互いに独立した第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３との三区画を形成する。ガス供給部２２０は、その三区画の各区画に独立して検査ガスを供給して昇圧するように構成される。圧力計２３５は、その各区画の圧力を測定するように構成される。制御弁２３６は、その各区画から検査ガスを排出可能に構成される。制御演算部２４０は、ガス供給部２２０および制御弁２３６を制御するとともに圧力計２３５によって測定された圧力に基づいて前記各区画からの検査ガスのリークを検査するように構成される。また、制御演算部２４０は、前記三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、昇圧後のその二区画以上から外部への検査ガスの外部リークを検査するように構成される。また、制御演算部２４０は、外部リークを検査した後、昇圧後の二区画以上のうち一区画を減圧するとともに他の一区画または二区画の圧力を維持し、圧力を維持した一区画または二区画から減圧した一区画への検査ガスの連通リークを検査するように構成される。
以下、検査装置２００の構成の一例を詳細に説明する。本実施形態において、検査装置２００は、閉塞部２１０、ガス供給部２２０、圧力計２３５、制御弁２３６、および制御演算部２４０に加えて、たとえば、検査部２３０と、チャンバ２５０と、接続部２６０と、予圧部２７０と、を備えている。
以下では、検査装置２００が、一つの燃料電池セル４０のリーク検査を行う例を説明する。なお、検査装置２００は、燃料電池セル４０を燃料電池スタック１００に置き換えることで、燃料電池スタック１００のリーク検査を行うことも可能である。
閉塞部２１０は、図６に示すように、たとえば、燃料電池セル４０の第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とを閉塞して互いに独立した第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３とを形成する。より具体的には、閉塞部２１０は、たとえば、上型２１１と、下型２１２と、図示を省略する駆動部とを有している。
上型２１１は、たとえば、下型２１２に対して接近する方向と、下型２１２から離隔する方向に移動可能に設けられている。下型２１２は、第１区画Ｃ１、第２区画Ｃ２、および第３区画Ｃ３に対して、それぞれ独立して検査ガスを供給するための供給口２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃを有している。
閉塞部２１０の駆動部は、たとえば、制御演算部２４０によって制御され、上型２１１と下型２１２とを相対移動させ、上型２１１と下型２１２との間に燃料電池セル４０を挟んだ状態で保持する。これにより、燃料電池セル４０の第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とが閉塞部２１０によって閉塞され、互いに独立した第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３とが形成される。
より詳細には、第１区画Ｃ１は、たとえば、燃料電池セル４０の第１ガス通路と、マニホールド孔Ｈ１，Ｈ２と、マニホールド開口部ｈ１，ｈ２と、閉塞部２１０と、これらの間をシールするシール部Ｓと、によって画定される。また、第２区画Ｃ２は、たとえば、燃料電池セル４０の第２ガス通路と、マニホールド孔Ｈ３，Ｈ４と、マニホールド開口部ｈ３，ｈ４と、閉塞部２１０と、これらの間をシールするシール部Ｓと、によって画定される。また、第３区画Ｃ３は、燃料電池セル４０の冷媒通路と、マニホールド孔Ｈ５，Ｈ６と、マニホールド開口部ｈ５，ｈ６と、閉塞部２１０と、これらの間をシールするシール部Ｓと、によって画定される。シール部Ｓは、たとえば、燃料電池セル４０に設けられている。また、シール部Ｓは、閉塞部２１０に設けられていてもよい。
シール部Ｓは、燃料電池セル４０の一対のセパレータ４３，４４のマニホールド孔Ｈ１～Ｈ４のそれぞれの周囲を囲んでいる。これにより、第１区画Ｃ１と第３区画Ｃ３との間がシール部Ｓによって封止され、第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３との間がシール部Ｓによって封止されている。また、シール部Ｓは、一対のセパレータ４３，４４の外側の面の周縁部に、セパレータ４３，４４の全周にわたって枠状に設けられている。これにより、第３区画Ｃ３と、燃料電池セル４０の外部との間が、シール部Ｓによって封止されている。
ガス供給部２２０は、たとえば、信号線を介して接続された制御演算部２４０によって制御され、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の各区画に独立して検査ガスを供給して昇圧するように構成されている。より具体的には、ガス供給部２２０は、たとえば、検査ガスが貯留されたタンク、コンプレッサ、制御弁、圧力計などを備え、制御演算部２４０の制御の下で検査ガスを所定の圧力に昇圧させて供給する。ガス供給部２２０は、たとえば、三系統に分岐された配管と、各系統の配管に接続された検査部２３０とを介して、各区画に接続されている。
検査部２３０は、たとえば、第１区画Ｃ１、第２区画Ｃ２、および第３区画Ｃ３の各区画に一つずつ、合計三つが設けられている。検査部２３０は、たとえば、配管を介してガス供給部２２０と各区画とチャンバ２５０とに接続され、信号線を介して制御演算部２４０に接続されている。図５に示すように、各々の検査部２３０は、たとえば、参照流路２３１と、検査流路２３２と、供給制御弁２３３と、開放流路２３４と、圧力計２３５と、制御弁２３６と、開放弁２３７と、を備えている。
供給制御弁２３３は、たとえば、ガス供給部２２０とチャンバ２５０に配管を介して接続され、制御演算部２４０に信号線を介して接続されている。参照流路２３１は、ガス供給部２２０から供給制御弁２３３を介して供給された検査ガスをチャンバ２５０に供給して、チャンバ２５０を昇圧する。より具体的には、検査流路２３２を介して第１区画Ｃ１に接続された検査部２３０の参照流路２３１は、第１チャンバ２５１に接続されている。また、検査流路２３２を介して第２区画Ｃ２に接続された検査部２３０の参照流路２３１は、第２チャンバ２５２に接続されている。また、検査流路２３２を介して第３区画Ｃ３に接続された検査部２３０の参照流路２３１は、第３チャンバ２５３に接続されている。
検査流路２３２は、第１区画Ｃ１、第２区画Ｃ２、および第３区画Ｃ３の各区画のいずれかに接続されている。より具体的には、ガス供給部２２０と第１区画Ｃ１との間に設けられた検査部２３０の検査流路２３２は、第１区画Ｃ１に接続されている。また、ガス供給部２２０と第２区画Ｃ２との間に設けられた検査部２３０の検査流路２３２は、第２区画Ｃ２に接続されている。また、ガス供給部２２０と第３区画Ｃ３との間に設けられた検査部２３０の検査流路２３２は、第３区画Ｃ３に接続されている。
供給制御弁２３３は、ガス供給部２２０に配管２３８を介して接続され、検査ガスを参照流路２３１と検査流路２３２に分配する。より詳細には、供給制御弁２３３は、配管２３８と参照流路２３１と検査流路２３２との間に設けられた三方弁である。供給制御弁２３３は、たとえば、配管２３８と、参照流路２３１および検査流路２３２との間を開閉する。また、供給制御弁２３３は、たとえば、参照流路２３１と検査流路２３２との間を開閉する。供給制御弁２３３は、たとえば、信号線を介して制御演算部２４０に接続され、制御演算部２４０によって開閉が制御される。
開放流路２３４は、一端が外部に開放され、他端が制御弁２３６に接続されている。開放流路の途中には、開放弁２３７が設けられている。開放流路２３４は、供給制御弁２３３、制御弁２３６および開放弁２３７の開閉により、参照流路２３１と検査流路２３２の少なくとも一方に接続され、第１区画Ｃ１、第２区画Ｃ２、第３区画Ｃ３、またはチャンバ２５０に充填された検査ガスを外部へ放出する。これにより、第１区画Ｃ１、第２区画Ｃ２、第３区画Ｃ３、およびチャンバ２５０を、個別に減圧することができる。
圧力計２３５は、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の各区画の圧力を測定するように構成される。より具体的には、第１区画Ｃ１に接続された検査部２３０の圧力計２３５は、検査流路２３２を介して第１区画Ｃ１の圧力を測定する。また、第２区画Ｃ２に接続された検査部２３０の圧力計２３５は、検査流路２３２を介して第２区画Ｃ２の圧力を測定する。また、第３区画Ｃ３に接続された検査部２３０の圧力計２３５は、検査流路２３２を介して第３区画Ｃ３の圧力を測定する。
また、圧力計２３５は、たとえば、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画の各区画とチャンバ２５０との差圧を計測する差圧計である。詳細には、圧力計２３５は、たとえば、各区画に対応する検査部２３０の参照流路２３１と検査流路２３２に接続され、各区画とチャンバ２５０との差圧を測定する。より詳細には、第１区画Ｃ１に接続された検査部２３０の圧力計２３５は、第１区画Ｃ１と第１チャンバ２５１の差圧を測定する。また、第２区画Ｃ２に接続された検査部２３０の圧力計２３５は、第２区画Ｃ２と第２チャンバ２５２との差圧を測定する。また、第３区画Ｃ３に接続された検査部２３０の圧力計２３５は、第３区画Ｃ３と第３チャンバ２５３の差圧を測定する。
制御弁２３６は、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の各区画から検査ガスを排出可能に設けられている。また、制御弁２３６は、たとえば、第１チャンバ２５１と第２チャンバ２５２と第３チャンバ２５３のそれぞれから、検査ガスを排出可能に設けられている。具体的には、制御弁２３６は、たとえば、参照流路２３１と検査流路２３２との間と、参照流路２３１と開放流路２３４との間と、検査流路２３２と開放流路２３４との間とを開閉する三方弁である。制御弁２３６は、たとえば、信号線を介して制御演算部２４０に接続され、制御演算部２４０によって開閉が制御される。
開放弁２３７は、開放流路２３４の開放端と制御弁２３６との間に設けられ、開放流路２３４を開閉する制御弁である。開放弁２３７は、たとえば、信号線を介して制御演算部２４０に接続され、制御演算部２４０によって開閉が制御される。
制御演算部２４０は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリなどの記憶装置、記憶装置に記憶されたプログラムやデータ、および信号の入出力部などを備えたマイクロコントローラまたはコンピュータユニットによって構成されている。制御演算部２４０は、ガス供給部２２０および制御弁２３６を制御するとともに、圧力計２３５によって測定された圧力に基づいて、第１区画Ｃ１、第２区画Ｃ２、および第３区画Ｃ３の各区画からの検査ガスのリークを検査するように構成されている。
また、制御演算部２４０は、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、昇圧後のその二区画以上から外部への検査ガスの外部リークを検査するように構成される。
すなわち、制御演算部２４０は、たとえば、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２の二区画に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、昇圧後の第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２からの外部リークを検査するように構成することができる。また、制御演算部２４０は、たとえば、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、その昇圧後の三区画からの外部リークを検査するように構成することができる。
また、制御演算部２４０は、外部リークを検査した後、昇圧後の二区画以上のうち一区画を減圧するとともに他の一区画または二区画の圧力を維持し、圧力を維持した一区画または二区画から減圧した一区画への検査ガスの連通リークを検査するように構成される。
すなわち、制御演算部２４０は、たとえば、上記二区画を昇圧させて外部リークを検査した後、この昇圧後の二区画のうち一区画を減圧するとともに他の一区画の圧力を維持し、圧力を維持した一区画から減圧した一区画への検査ガスの連通リークを検査するように構成することができる。また、制御演算部２４０は、たとえば、上記三区画を昇圧させて外部リークを検査した後、この昇圧後の三区画のうち一区画を減圧するとともに他の二区画の圧力を維持し、圧力を維持した二区画から減圧した一区画への検査ガスの連通リークを検査するように構成することができる。
より具体的には、制御演算部２４０は、たとえば、上記三区画を昇圧させて外部リークを検査した後、連通リークの検査において、冷媒通路を含む第３区画Ｃ３を減圧させ、圧力を維持した第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２から第３区画Ｃ３への連通リークを検査するように構成することができる。
また、制御演算部２４０は、たとえば、上記連通リークの検査後に、圧力を維持した第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２のうち一区画を減圧して他の一区画の圧力を維持し、圧力を維持した一区画から減圧した一区画への検査ガスのクロスリークを検査するように構成することができる。この場合、制御演算部２４０は、クロスリークの検査において、第１区画Ｃ１または第２区画Ｃ２の減圧前後の圧力差を、連通リークの検査における第３区画Ｃ３の減圧前後の圧力差よりも小さくするように構成することができる。また、制御演算部２４０は、クロスリークの検査において、減圧する一区画の検査ガスを大気圧よりも高い予圧が付与された予圧部２７０へ排出するように構成してもよい。
また、制御演算部２４０は、たとえば、上記外部リークの検査において、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画と同時に、チャンバ２５０に検査ガスを供給して昇圧するように構成することができる。この場合、制御演算部２４０は、たとえば、チャンバ２５０と上記三区画の各区画との差圧に基づいて検査ガスのリーク量を算出することで、検査ガスのリークを検査するように構成することができる。
より詳細には、制御演算部２４０は、たとえば、上記外部リークの検査において、上記三区画と同時に、第１チャンバ２５１と第２チャンバ２５２と第３チャンバ２５３に検査ガスを供給して昇圧するように構成することができる。この場合、制御演算部２４０は、たとえば、第１チャンバ２５１と第１区画Ｃ１との差圧、第２チャンバ２５２と第２区画Ｃ２との差圧、および第３チャンバ２５３と第３区画Ｃ３との差圧のうち、少なくとも一つに基づいて、検査ガスのリーク量を算出するように構成することができる。
より具体的には、制御演算部２４０は、たとえば以下の計算式に基づいて、各区画からの検査ガスのリーク量を算出することができる。各区画の等価容量をＶＥ［ｍｌ］、各区画とチャンバ２５０との差圧をΔＰ［Ｐａ］、測定時間をＴ［ｓｅｃ］、リーク量をＱ［ｍｌ／ｍｉｎ］とする。このとき、リーク量Ｑは、以下の式（１）によって求めることができる。
Ｑ＝ＶＥ×｛ΔＰ／（１．０１３×１０５）｝×（６０／Ｔ） …（１）
なお、リーク量をＱｍｏｌ［μｍｏｌ／ｍｉｎ］とした場合、リーク量Ｑ［ｍｌ／ｍｉｎ］との間の換算式は、以下の式（２）および（３）のようになる。
Ｑ＝Ｑｍｏｌ×（２２．４×１０－３） …（２）
Ｑｍｏｌ＝Ｑ／（２２．４×１０－３） …（３）
チャンバ２５０は、ガス供給部２２０に接続された容器である。具体的には、チャンバ２５０は、たとえば、検査部２３０を介してガス供給部２２０に接続されている。詳細には、チャンバ２５０は、たとえば、検査部２３０の参照流路２３１と供給制御弁２３３とを介して、ガス供給部２２０に接続されている。より詳細には、チャンバ２５０は、第１チャンバ２５１と、第２チャンバ２５２と、第３チャンバ２５３を有している。
第１チャンバ２５１は、第１区画Ｃ１に対応する検査部２３０の参照流路２３１と供給制御弁２３３を介して、ガス供給部２２０に接続されている。第２チャンバ２５２は、第２区画Ｃ２に対応する検査部２３０の参照流路２３１と供給制御弁２３３を介して、ガス供給部２２０に接続されている。第３チャンバ２５３は、第３区画Ｃ３に対応する検査部２３０の参照流路２３１と供給制御弁２３３を介して、ガス供給部２２０に接続されている。
接続部２６０は、燃料電池セル４０の第１ガス通路を含む第１区画Ｃ１と、燃料電池セル４０の第２ガス通路を含む第２区画Ｃ２とを接続する通路である。より具体的には、接続部２６０の一端は、第１区画Ｃ１とその第１区画Ｃ１に対応する検査部２３０とを接続する通路の途中に接続されている。また、接続部２６０の他端は、第２区画Ｃ２とその第２区画Ｃ２に対応する検査部２３０とを接続する通路の途中に接続されている。また、接続部２６０は接続弁２６１を有している。
接続弁２６１は、たとえば、信号線を介して制御演算部２４０に接続され、制御演算部２４０の制御の下で開閉する制御弁である。制御演算部２４０は、たとえば、外部リークの検査において、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２の二区画に検査ガスを同時に供給して昇圧するとき、または、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画に検査ガスを同時に供給して昇圧するときに接続弁２６１を開き、これら二区画または三区画の昇圧後に接続弁２６１を閉じるように構成されている。
予圧部２７０は、たとえば、第２区画Ｃ２に対応する検査部２３０の開放流路２３４に接続されている。すなわち、本実施形態において、第２区画Ｃ２に対応する検査部２３０の開放流路２３４は、外部に開放されずに予圧部２７０に接続され、検査ガスを予圧部２７０へ排出するように構成されている。なお、予圧部２７０は、たとえば、第１区画Ｃ１に対応する検査部２３０の開放流路２３４に接続されていてもよい。予圧部２７０は、たとえば、予圧チャンバ２７１と、予圧計２７２と、入口弁２７３と、出口弁２７４と、を有している。
予圧チャンバ２７１は、たとえば、ガス供給部２２０から、供給制御弁２３３、制御弁２３６、および開放流路２３４の開放弁２３７を介して検査ガスが充填される。予圧計２７２は、たとえば、信号線を介して制御演算部２４０に接続され、予圧チャンバ２７１の圧力を測定する。入口弁２７３と出口弁２７４は、それぞれ予圧チャンバ２７１の入口と出口に設けられている。入口弁２７３および出口弁２７４は、信号線を介して制御演算部２４０に接続され、制御演算部２４０の制御の下で開閉される制御弁である。
以上の構成を備えた本実施形態の検査装置２００の動作は、以下に説明する検査方法の作用と併せて後述する。
（検査方法）
最後に、前述の検査装置２００を用いた本実施形態の検査方法ＩＭについて、図７および図８を参照して説明する。図７は、本開示に係る検査方法の実施形態のフロー図である。図８は、図７に示す検査方法ＩＭにおける供給制御弁２３３、制御弁２３６、開放弁２３７の開閉状態を示すタイミング図である。
詳細については後述するが、本実施形態の検査方法ＩＭは、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００の検査方法であって、以下の構成を特徴としている。検査方法ＩＭは、閉塞工程Ｓ１０と、外部リーク検査工程Ｓ２０と、連通リーク検査工程Ｓ３０とを備える。閉塞工程Ｓ１０は、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００の第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とを外部から閉塞して互いに独立した第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画を形成する工程である。外部リーク検査工程Ｓ２０は、その三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、昇圧後の二区画以上から外部への検査ガスのリークを検査する工程である。連通リーク検査工程Ｓ３０は、昇圧後の二区画以上のうち一区画を減圧するとともに他の一区画または二区画の圧力を維持し、圧力を維持した一区画または二区画から減圧した一区画への検査ガスのリークを検査する工程である。
以下、本実施形態の検査方法ＩＭを詳細に説明する。なお、以下の説明では、検査方法ＩＭによる燃料電池セル４０のリーク検査について説明するが、燃料電池セル４０を燃料電池スタック１００に置き換えることで、検査方法ＩＭによる燃料電池スタック１００のリーク検査を行うことも可能である。
本実施形態の検査方法ＩＭは、上記の閉塞工程Ｓ１０、外部リーク検査工程Ｓ２０、および連通リーク検査工程Ｓ３０に加えて、たとえば、クロスリーク検査工程Ｓ４０と、不合格判定工程Ｓ５０と、合格判定工程Ｓ６０とを備えている。
閉塞工程Ｓ１０は、燃料電池セル４０の第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とを外部から閉塞して互いに独立した第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画を形成する工程である。閉塞工程Ｓ１０は、たとえば、前述の検査装置２００を用いて、次のように行うことができる。
検査装置２００は、たとえば制御演算部２４０によって閉塞部２１０の駆動部を駆動させ、下型２１２の上に配置された燃料電池セル４０に向けて上型２１１を移動させ、上型２１１と下型２１２との間に燃料電池セル４０を保持する。これにより、閉塞部２１０によって、燃料電池セル４０の第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とを外部から閉塞し、互いに独立した第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画を形成することができる。以上のように、検査装置２００は、検査方法ＩＭの閉塞工程Ｓ１０を実施することができる。
次に、外部リーク検査工程Ｓ２０を実施する。外部リーク検査工程Ｓ２０は、前述のように、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、昇圧後の二区画以上から外部への検査ガスのリークを検査する工程である。外部リーク検査工程Ｓ２０は、たとえば、上記三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧させる昇圧工程Ｓ２１と、昇圧後の二区画以上から外部への検査ガスのリークが許容範囲か否かを判定する外部リーク判定工程Ｓ２２とを有している。外部リーク検査工程Ｓ２０は、前述の検査装置２００を用いて、次のように行うことができる。
まず、検査装置２００によって、上記三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧させる昇圧工程Ｓ２１を実施する。制御演算部２４０は、ガス供給部２２０を制御して、ガス供給部２２０から、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の各区画に対応する検査部２３０へ、検査ガスを供給する。このとき、制御演算部２４０は、上記三区画に対応する三つの検査部２３０のうち、昇圧させる二以上の区画に対応する検査部２３０において、次のような制御を行う。
制御演算部２４０は、図８に示すように、供給制御弁２３３が開き、制御弁２３６が閉じ、開放弁２３７が開いた状態から、まず開放弁２３７を閉じ、次に制御弁２３６を開く。これにより、各区画の急激な昇圧を抑制しつつ、上記三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧させることができる（予備昇圧）。なお、昇圧させない区画が存在する場合、その区画に対応する検査部２３０では、供給制御弁２３３、制御弁２３６、開放弁２３７を閉じておくことができる。
本実施形態の検査装置２００は、外部リークの検査、すなわち外部リーク検査工程Ｓ２０において、制御演算部２４０が、上記三区画に検査ガスを同時に供給して昇圧させる。すなわち、本実施形態の検査方法ＩＭは、外部リーク検査工程Ｓ２０において、上記三区画に検査ガスを同時に供給して昇圧させる。本実施形態の検査装置２００において、制御演算部２４０は、たとえば、上記三区画に検査ガスを同時に供給して昇圧するときに第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２とを接続する接続部２６０の接続弁２６１を開き、上記三区画の昇圧後にその接続弁２６１を閉じる。
また、制御演算部２４０は、たとえば、上記三区画と同時に、各区画に対応するチャンバ２５０、すなわち、第１チャンバ２５１と第２チャンバ２５２と第３チャンバ２５３に、検査ガスを供給して昇圧する。すなわち、本実施形態の検査方法ＩＭは、外部リーク検査工程Ｓ２０において、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画と同時にチャンバ２５０に検査ガスを供給して昇圧する。具体的には、制御演算部２４０は、昇圧させる各区画に対応する検査部２３０の供給制御弁２３３を開き、昇圧させる各区画とその各区画に対応するチャンバ２５０とに検査ガスを分配する。
その後、制御演算部２４０は、昇圧させる各区画が一定の圧力になるまで、検査ガスの供給を継続する（昇圧）。制御演算部２４０は、昇圧させる各区画が一定の圧力になったら、図８に示すように、その各区画に対応する供給制御弁２３３を閉じる。これにより、昇圧させる各区画とガス供給部２２０との間の検査ガスの供給が遮断される。このとき、制御弁２３６は開いた状態が維持されている。これにより、昇圧させる各区画と、その各区画に対応するチャンバ２５０との接続が維持され、各区画の圧力とその各区画に対応するチャンバ２５０の圧力が均一化される（第１均圧）。その後、制御演算部２４０は、昇圧させる各区画に対応する制御弁２３６を閉じて各区画とチャンバ２５０との接続を遮断し、その状態を維持する（第２均圧）。
以上のように、検査装置２００は、昇圧工程Ｓ２１を実施して、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧させることができる。
検査装置２００は、昇圧工程Ｓ２１の終了後に、外部リーク判定工程Ｓ２２を実施する。制御演算部２４０は、外部リーク判定工程Ｓ２２において、圧力計２３５によって測定された圧力に基づいて、昇圧された各区画からの検査ガスのリークを検査することで、昇圧後の二区画以上から外部への検査ガスの外部リークを検査する。なお、本実施形態の検査装置２００では、制御演算部２４０は、外部リーク判定工程Ｓ２２において、昇圧工程Ｓ２１で昇圧された上記三区画の外部リークを検査する。
制御演算部２４０は、たとえば、チャンバ２５０と上記三区画の各区画との差圧に基づいて検査ガスのリーク量を算出することで、各区画からの検査ガスのリークを検査する。すなわち、本実施形態の検査方法ＩＭは、外部リーク検査工程Ｓ２０、連通リーク検査工程Ｓ３０、およびクロスリーク検査工程Ｓ４０において、たとえば、チャンバ２５０と上記三区画の各区画との差圧に基づいて、各区画からの検査ガスのリーク量を算出する。
より詳細には、制御演算部２４０は、外部リーク判定工程Ｓ２２において、差圧計である圧力計２３５によって、第１チャンバ２５１と第１区画Ｃ１との差圧ΔＰ、第２チャンバ２５２と第２区画Ｃ２の差圧ΔＰ、および第３チャンバ２５３と第３区画Ｃ３との差圧ΔＰを、それぞれ一定の測定時間Ｔにわたって測定する。そして、制御演算部２４０は、前記式（１）に基づいて、各区画からのリーク量Ｑを算出する。
さらに、制御演算部２４０は、外部リーク判定工程Ｓ２２において、あらかじめ記憶されたしきい値と、各区画からのリーク量Ｑを比較する。その結果、いずれかの区画のリーク量Ｑがしきい値を超えた場合（ＮＯ）、制御演算部２４０は、不合格判定工程Ｓ５０を実施して、燃料電池セル４０のリーク検査の結果を不合格とする。一方、すべての区画のリーク量Ｑがしきい値以下である場合（ＹＥＳ）、連通リーク検査工程Ｓ３０を実施する。
以上のように検査装置２００は、検査方法ＩＭの外部リーク検査工程Ｓ２０に含まれる外部リーク判定工程Ｓ２２を実施して、昇圧後の二区画以上から外部への検査ガスのリークが許容範囲か否かを判定することができる。
検査装置２００は、外部リーク判定工程Ｓ２２の終了後に、連通リーク検査工程Ｓ３０を実施する。連通リーク検査工程Ｓ３０は、たとえば、第１減圧工程Ｓ３１と、連通リーク判定工程Ｓ３２とを含む。第１減圧工程Ｓ３１は、たとえば、外部リーク検査工程Ｓ２０において昇圧された昇圧後の二区画以上のうち一区画を減圧し、他の一区画または二区画の圧力を維持する工程である。連通リーク判定工程Ｓ３２は、第１減圧工程Ｓ３１において圧力を維持した一区画または二区画から減圧した一区画への検査ガスの連通リークを検査し、リーク量Ｑがしきい値以下であるか否かを判定する工程である。
より具体的には、検査装置２００は、次のように第１減圧工程Ｓ３１を実施することができる。検査装置２００は、外部リーク検査工程Ｓ２０で昇圧された第１区画Ｃ１、第２区画Ｃ２、および第３区画Ｃ３の三区画のうち、一区画において、図８に示すように、対応する検査部２３０の供給制御弁２３３、制御弁２３６、および開放弁２３７を、制御演算部２４０の制御によって開く。これにより、当該一区画から検査ガスが排出され、当該一区画の圧力が低下する（ブロー）。
本実施形態の検査方法ＩＭは、たとえば、連通リーク検査工程Ｓ３０において、冷媒通路を含む第３区画Ｃ３を減圧させ、圧力を維持した第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２から第３区画Ｃ３への検査ガスのリークを検査する。この場合、検査装置２００は、制御演算部２４０によって、第３区画Ｃ３に対応する検査部２３０の供給制御弁２３３、制御弁２３６、および開放弁２３７を開き、第３区画Ｃ３の圧力を低下させ、第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２の圧力を維持する。
以上のように、検査装置２００は、第１減圧工程Ｓ３１を実施して、外部リーク検査工程Ｓ２０で昇圧された昇圧後の二区画以上のうち一区画を減圧し、他の一区画または二区画の圧力を維持することができる。
検査装置２００は、第１減圧工程Ｓ３１の終了後に、連通リーク判定工程Ｓ３２を実施する。制御演算部２４０は、第１減圧工程Ｓ３１で減圧されず圧力が維持された一区画または二区画から、第１減圧工程Ｓ３１で減圧した一区画への検査ガスの連通リークを検査する。より具体的には、制御演算部２４０は、たとえば、圧力を維持した第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２の二区画から、減圧された第３区画Ｃ３への検査ガスのリークを検査し、リーク量Ｑがしきい値以下であるか否かを判定する。
詳細には、制御演算部２４０は、連通リーク判定工程Ｓ３２において、差圧計である圧力計２３５によって、第１チャンバ２５１と第１区画Ｃ１との差圧ΔＰと、第２チャンバ２５２と第２区画Ｃ２との差圧ΔＰを、それぞれ一定の測定時間Ｔにわたって測定する。そして、制御演算部２４０は、前記式（１）に基づいて、第１区画Ｃ１から第３区画Ｃ３への検査ガスのリーク量Ｑと、第２区画Ｃ２から第３区画Ｃ３への検査ガスのリーク量Ｑとを算出する。
さらに、制御演算部２４０は、連通リーク判定工程Ｓ３２において、あらかじめ記憶されたしきい値と、各区画からのリーク量Ｑを比較する。その結果、いずれかの区画のリーク量Ｑがしきい値を超えた場合（ＮＯ）、制御演算部２４０は、不合格判定工程Ｓ５０を実施して、燃料電池セル４０のリーク検査の結果を不合格とする。一方、双方の区画のリーク量Ｑがしきい値以下である場合（ＹＥＳ）、クロスリーク検査工程Ｓ４０を実施する。
以上のように、検査装置２００は、検査方法ＩＭの連通リーク検査工程Ｓ３０に含まれる連通リーク判定工程Ｓ３２を実施して、第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２から第３区画Ｃ３への検査ガスの連通リークが許容範囲か否かを判定することができる。
検査装置２００は、連通リーク判定工程Ｓ３２の終了後に、クロスリーク検査工程Ｓ４０を実施する。すなわち、検査方法ＩＭは、クロスリーク検査工程Ｓ４０を備える。クロスリーク検査工程Ｓ４０は、たとえば、第２減圧工程Ｓ４１と、クロスリーク判定工程Ｓ４２とを備える。第２減圧工程Ｓ４１は、連通リーク検査工程Ｓ３０の後に、圧力を維持した第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２のうち一区画を減圧して他の一区画の圧力を維持する工程である。クロスリーク判定工程Ｓ４２は、たとえば、第２減圧工程Ｓ４１で圧力を維持した一区画から減圧した一区画への検査ガスのリークを検査し、リーク量Ｑがしきい値以下であるか否かを判定する工程である。
より具体的には、検査装置２００は、次のように第２減圧工程Ｓ４１を実施することができる。検査装置２００は、連通リーク検査工程Ｓ３０で圧力を維持した第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２の二区画のうち、一区画において、図８に示す第１減圧工程Ｓ３１と同様に、対応する検査部２３０の供給制御弁２３３、制御弁２３６、および開放弁２３７を、制御演算部２４０によって開く。これにより、当該一区画から検査ガスが排出され、当該一区画の圧力が低下する（ブロー）。
本実施形態の検査方法ＩＭは、たとえば、このクロスリーク検査工程Ｓ４０における減圧前後の第１区画Ｃ１または第２区画Ｃ２の圧力差が、前述の連通リーク検査工程Ｓ３０における減圧前後の第３区画Ｃ３の圧力差よりも小さい。すなわち、制御演算部２４０は、たとえば、クロスリークの検査における減圧後の第２区画Ｃ２と第１区画Ｃ１との間の圧力差を、連通リークの検査における減圧後の第３区画Ｃ３と圧力が維持された第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２との間の圧力差よりも小さくする。
より具体的には、本実施形態の検査装置２００は、前述のように、第１区画Ｃ１または第２区画Ｃ２に接続された予圧部２７０を備えている。図４および図５に示す例において、予圧部２７０は、第２区画Ｃ２に対応する検査部２３０の開放流路２３４に接続されている。制御演算部２４０は、クロスリーク検査工程Ｓ４０において、減圧する一区画、たとえば第２区画Ｃ２の検査ガスを、大気圧よりも高い予圧が付与された予圧部２７０へ排出する。
以上のように、検査装置２００は、燃料電池セル４０に含まれる第２減圧工程Ｓ４１を実施して、連通リーク検査工程Ｓ３０で圧力を維持した第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２のうち一区画を減圧して他の一区画の圧力を維持することができる。
本実施形態において、検査装置２００は、第２減圧工程Ｓ４１の終了後に、クロスリーク判定工程Ｓ４２を実施する。制御演算部２４０は、第２減圧工程Ｓ４１で減圧されず圧力が維持された一区画から、第２減圧工程Ｓ４１で減圧した一区画への検査ガスのクロスリークを検査する。より具体的には、制御演算部２４０は、たとえば、圧力を維持した第１区画Ｃ１から、減圧された第２区画Ｃ２への検査ガスのクロスリークを検査し、リーク量Ｑがしきい値以下であるか否かを判定する。
詳細には、制御演算部２４０は、クロスリーク判定工程Ｓ４２において、差圧計である圧力計２３５によって、第１チャンバ２５１と第１区画Ｃ１との差圧ΔＰを、一定の測定時間Ｔにわたって測定する。そして、制御演算部２４０は、前記式（１）に基づいて、第１区画Ｃ１から第２区画Ｃ２へのリーク量Ｑを算出する。
さらに、制御演算部２４０は、クロスリーク判定工程Ｓ４２において、あらかじめ記憶されたしきい値と、第１区画Ｃ１から第２区画Ｃ２へのリーク量Ｑを比較する。その結果、リーク量Ｑがしきい値を超えた場合（ＮＯ）、制御演算部２４０は、不合格判定工程Ｓ５０を実施して、燃料電池セル４０のリーク検査の結果を不合格とする。一方、リーク量Ｑがしきい値以下である場合（ＹＥＳ）、合格判定工程Ｓ６０を実施して、燃料電池セル４０のリーク検査の結果を合格とする。
以上のように、検査装置２００は、検査方法ＩＭのクロスリーク検査工程Ｓ４０に含まれるクロスリーク判定工程Ｓ４２を実施して、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２との間の検査ガスのクロスリークが許容範囲か否かを判定することができる。
以上のように、本実施形態の検査方法ＩＭは、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００の検査方法であって、閉塞工程Ｓ１０と、外部リーク検査工程Ｓ２０と、連通リーク検査工程Ｓ３０と、を備える。閉塞工程Ｓ１０は、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００の第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とを外部から閉塞して互いに独立した第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画を形成する工程である。外部リーク検査工程Ｓ２０は、その三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、昇圧後の二区画以上から外部への検査ガスのリークを検査する工程である。連通リーク検査工程Ｓ３０は、昇圧後の二区画以上のうち一区画を減圧するとともに他の一区画または二区画の圧力を維持し、圧力を維持した一区画または二区画から減圧した一区画への検査ガスのリークを検査する工程である。
また、本実施形態の検査装置２００は、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００を検査するための装置であって、以下の構成を備えている。燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００の第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とを外部から閉塞して互いに独立した第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画を形成する閉塞部２１０。上記三区画の各区画に独立して検査ガスを供給して昇圧する、ガス供給部２２０。各区画の圧力を測定する、圧力計２３５。各区画から検査ガスを排出可能な、制御弁２３６。そして、ガス供給部２２０および制御弁２３６を制御するとともに、圧力計２３５によって測定された圧力に基づいて各区画からの検査ガスのリークを検査する、制御演算部２４０である。この制御演算部２４０は、上記三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、昇圧後の二区画以上から外部への前記検査ガスの外部リークを検査するように構成されている。さらに、制御演算部２４０は、外部リークを検査した後、昇圧後の二区画以上のうち一区画を減圧するとともに他の一区画または二区画の圧力を維持し、圧力を維持した一区画または二区画から減圧した一区画への検査ガスの連通リークを検査するように構成されている。
この構成により、検査装置２００は、上記検査方法ＩＭを実施することができる。より具体的には、検査装置２００は、閉塞部２１０によって、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００の第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とを外部から閉塞し、互いに独立した第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画を形成することができる。これにより、検査装置２００は、検査方法ＩＭの閉塞工程Ｓ１０を実施することができる。
また、検査装置２００は、制御演算部２４０によってガス供給部２２０を制御し、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画の各区画に独立して検査ガスを供給して昇圧することができる。これにより、検査装置２００は、検査方法ＩＭの外部リーク検査工程Ｓ２０に含まれる昇圧工程Ｓ２１を実施して、上記三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧することができる。
さらに、検査装置２００は、圧力計２３５によって測定された各区画の圧力に基づいて、制御演算部２４０によって各区画から外部への検査ガスの外部リークを検査することができる。すなわち、検査装置２００は、検査方法ＩＭの外部リーク検査工程Ｓ２０を実施することができる。
一般に、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００の第１ガス通路、第２ガス通路、および冷媒通路を含む各区画の昇圧は、各区画の減圧と比較して大幅に時間がかかる。しかし、本実施形態では、外部リーク検査工程Ｓ２０において、上記三区画のうち二区画以上に検査ガスを同時に供給して昇圧させることができる。そのため、本実施形態によれば、一つ一つの区画に、順次、検査ガスを供給して昇圧させる場合と比較して、検査方法ＩＭ全体の時間を大幅に短縮することができる。
また、検査装置２００は、制御演算部２４０によって制御弁２３６を制御して、検査ガスが充填された昇圧後の各区画から検査ガスを排出することで、昇圧後の各区画を減圧することができる。また、検査装置２００は、制御演算部２４０によって、圧力計２３５によって測定された圧力に基づいて、各区画からの検査ガスのリークを検査することができる。そのため、本実施形態によれば、従来よりも燃料電池セル４０のリーク検査を短時間かつ詳細に行うことができる。
すなわち、検査装置２００は、前述のように、昇圧後の二区画以上のうち一区画を減圧するとともに、他の一区画または二区画の圧力を維持し、圧力を維持した一区画または二区画から減圧した一区画への検査ガスの連通リークを検査する、連通リーク検査工程Ｓ３０を実施することができる。この連通リーク検査工程Ｓ３０では、外部リーク検査工程Ｓ２０の後に、各区画を昇圧する必要がなく、すでに昇圧された一区画を減圧するだけでよい。そのため、外部リーク検査工程Ｓ２０の終了後、連通リーク検査工程Ｓ３０を開始するまでの時間を短縮することができる。
また、外部リークの検査を合格した燃料電池セル４０の第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とを含む上記三区画のうち任意の一区画または二区画から他の区画への検査ガスのリークを検査することができる。したがって、本実施形態の検査方法ＩＭおよび検査装置２００によれば、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００のリーク検査を従来よりも詳細かつ短時間に行うことができる。
また、本実施形態の検査装置２００において、制御演算部２４０は、たとえば、外部リークの検査において、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、昇圧後の上記三区画の外部リークを検査するように構成されている。また、制御演算部２４０は、たとえば、連通リークの検査において、昇圧後の上記三区画のうち一区画を減圧させ、他の二区画の圧力を維持するように構成されている。
すなわち、本実施形態の検査方法ＩＭは、外部リーク検査工程Ｓ２０において、上記三区画に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、昇圧後の上記三区画から外部への前記検査ガスのリークを検査する。また、本実施形態の検査方法ＩＭは、連通リーク検査工程Ｓ３０において、昇圧後の上記三区画のうち一区画を減圧させ、他の二区画の圧力を維持する。
この構成により、外部リーク検査工程Ｓ２０において、比較的に時間がかかる各区画の昇圧を、上記三区間で一括して行うことができる。これにより、一つ一つの区画に、順次、検査ガスを供給して昇圧させる場合や、上記三区画のうち二区画を一括して昇圧しその後一区画を昇圧させる場合と比較して、検査方法ＩＭの所要時間をより大幅に短縮することができる。したがって、本実施形態の検査方法ＩＭおよび検査装置２００によれば、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００のリーク検査を従来よりも詳細かつ短時間に行うことができる。
また、本実施形態の検査装置２００において、制御演算部２４０は、連通リークの検査において、冷媒通路を含む第３区画Ｃ３を減圧させ、圧力を維持した第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２から第３区画Ｃ３への連通リークを検査するように構成されている。
すなわち、本実施形態の検査方法ＩＭは、連通リーク検査工程Ｓ３０において、冷媒通路を含む第３区画Ｃ３を減圧させ、圧力を維持した第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２から第３区画Ｃ３への検査ガスのリークを検査する。
この構成により、連通リーク検査工程Ｓ３０において、燃料電池セル４０の第１ガス通路を含む第１区画Ｃ１と、燃料電池セル４０の第２ガス通路を含む第２区画Ｃ２との間に高い差圧が生じるのを抑制することができる。これにより、ＭＥＧＡ４１を含む燃料電池セル４０の各部に、第１ガス通路と第２ガス通路との間の差圧に起因する不具合が生じるのを、防止することができる。そのため、燃料電池セル４０の第１ガス通路と第２ガス通路を運転圧力と同等以上の圧力に昇圧して、連通リーク検査工程Ｓ３０において、第１ガス通路および第２ガス通路から冷媒通路への連通リークを検査することができる。したがって、本実施形態の検査方法ＩＭおよび検査装置２００によれば、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００のリーク検査を従来よりも詳細かつ短時間に行うことができる。
また、本実施形態の検査装置２００において、制御演算部２４０は、連通リークの検査後に、圧力を維持した第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２のうち一区画を減圧して他の一区画の圧力を維持し、圧力を維持した一区画から減圧した一区画への前記検査ガスのクロスリークを検査するように構成されている。
すなわち、本実施形態の検査方法ＩＭは、連通リーク検査工程Ｓ３０の後に、圧力を維持した第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２のうち一区画を減圧して他の一区画の圧力を維持し、圧力を維持した一区画から減圧した一区画への検査ガスのリークを検査するクロスリーク検査工程Ｓ４０を備える。
この構成により、クロスリーク検査工程Ｓ４０において、第１区画Ｃ１または第２区画Ｃ２を昇圧する必要がなく、すでに昇圧された第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２のいずれか一方を減圧するだけでよい。そのため、連通リーク検査工程Ｓ３０の終了後、クロスリーク検査工程Ｓ４０を開始するまでの時間を短縮することができる。また、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２との間の検査ガスのクロスリークを検査することがでる。したがって、本実施形態の検査方法ＩＭおよび検査装置２００によれば、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００のリーク検査を従来よりも詳細かつ短時間に行うことができる。
また、本実施形態の検査装置２００は、燃料電池セル４０の第１ガス通路を含む第１区画Ｃ１と燃料電池セル４０の第２ガス通路を含む第２区画Ｃ２とを接続する接続部２６０と、その接続部２６０に設けられ制御演算部２４０によって制御される接続弁２６１とを備えている。そして、制御演算部２４０は、外部リークの検査において、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画に検査ガスを同時に供給して昇圧するときに接続弁２６１を開き、三区画の昇圧後に接続弁２６１を閉じるように構成されている。
すなわち、本実施形態の検査方法ＩＭは、外部リーク検査工程Ｓ２０において、上記三区画に検査ガスを同時に供給して昇圧するときに、燃料電池セル４０の第１ガス通路を含む第１区画Ｃ１と燃料電池セル４０の第２ガス通路を含む第２区画Ｃ２とを接続し、上記三区画の昇圧後に第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２との間の接続を遮断する。
この構成により、外部リーク検査工程Ｓ２０において、接続弁２６１を開いて接続部２６０を介して第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２とを接続しておき、必要なときに第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２との間を遮断することができる。したがって、第１区画Ｃ１または第２区画Ｃ２に外部リークが発生したときに、燃料電池セル４０の第１ガス通路と第２ガス通路との間の差圧が過大になることを防止して、ＭＥＧＡ４１を含む燃料電池セル４０の各部の損傷を防止することができる。
また、本実施形態の検査装置２００は、ガス供給部２２０に接続されたチャンバ２５０を備えている。また、圧力計２３５は、第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画の各区画とチャンバ２５０との差圧を計測する差圧計である。
この構成により、検査装置２００は、上記各区画とチャンバ２５０との間の差圧を測定することができる。すなわち、検査装置２００は、圧力計２３５によって、定圧に維持されたチャンバ２５０の検査ガスの圧力を基準として各区画の圧力を測定することができる。したがって、本実施形態の検査装置２００によれば、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００のリーク検査を従来よりも詳細かつ短時間に行うことができる。
また、本実施形態の検査装置２００において、制御演算部２４０は、クロスリークの検査において、第１区画Ｃ１または第２区画Ｃ２の減圧前後の圧力差を、連通リークの検査における第３区画の減圧前後の圧力差よりも小さくするように構成されている。
すなわち、本実施形態の検査方法ＩＭは、クロスリーク検査工程Ｓ４０において、第１区画Ｃ１または第２区画Ｃ２の減圧前後の圧力差が、連通リーク検査工程Ｓ３０における第３区画Ｃ３の減圧前後の圧力差よりも小さい。
より具体的には、本実施形態の検査装置２００は、第１区画Ｃ１または第２区画Ｃ２に接続された予圧部２７０を備えている。そして、制御演算部２４０は、クロスリークの検査において、減圧する一区画の検査ガスを大気圧よりも高い予圧が付与された予圧部２７０へ排出するように構成されている。
この構成により、クロスリーク検査工程Ｓ４０において、燃料電池セル４０の第１ガス通路を含む第１区画Ｃ１と燃料電池セル４０の第２区画Ｃ２との間の差圧が過大になるのを防止することができる。これにより、ＭＥＧＡ４１を含む燃料電池セル４０の各部の損傷を防止しつつ、連通リーク検査工程Ｓ３０の終了後に第１区画Ｃ１または第２区画Ｃ２を減圧することができる。これにより、クロスリーク検査工程Ｓ４０において第１区画Ｃ１または第２区画Ｃ２を昇圧する場合と比較して、連通リーク検査工程Ｓ３０の終了後、クロスリーク検査工程Ｓ４０の開始までの時間を短縮することができる。したがって、本実施形態の検査方法ＩＭおよび検査装置２００によれば、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００のリーク検査を従来よりも詳細かつ短時間に行うことができる。
また、本実施形態の検査装置２００において、制御演算部２４０は、外部リークの検査において第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２と第３区画Ｃ３の三区画と同時にチャンバ２５０に検査ガスを供給して昇圧するように構成されている。そして、制御演算部２４０は、チャンバ２５０と上記三区画の各区画との差圧に基づいて検査ガスのリーク量を算出することで、検査ガスのリークを検査するように構成されている。
すなわち、本実施形態の検査方法ＩＭは、外部リーク検査工程Ｓ２０において、上記三区画と同時にチャンバ２５０に検査ガスを供給して昇圧する。そして、外部リーク検査工程Ｓ２０、連通リーク検査工程Ｓ３０、およびクロスリーク検査工程Ｓ４０において、チャンバ２５０と上記三区画の各区画との差圧に基づいて、各区画からの検査ガスのリーク量Ｑを算出する。
この構成により、燃料電池セル４０の第１ガス通路を含む第１区画Ｃ１と、燃料電池セル４０の第２ガス通路を含む第２区画Ｃ２と、燃料電池セル４０の冷媒通路を含む第３区画Ｃ３との各区画からの検査ガスのリーク量Ｑを前記式（１）により算出できる。そのため、外部リーク検査工程Ｓ２０において、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００の上記各区画から外部への検査ガスの外部リークのリーク量Ｑを算出することができる。
また、連通リーク検査工程Ｓ３０において、外部リークの検査に合格した燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００の第１区画Ｃ１および第２区画Ｃ２から第３区画Ｃ３への検査ガスの連通リークのリーク量Ｑを算出することができる。さらに、クロスリーク検査工程Ｓ４０において、連通リークの検査に合格した燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００の第１区画Ｃ１と第２区画Ｃ２との間の検査ガスのクロスリークのリーク量Ｑを算出することができる。
また、本実施形態の検査方法ＩＭおよび検査装置２００は、燃料電池セル４０の単体のリーク検査を行うことができる。また、本実施形態の検査方法ＩＭおよび検査装置２００は、複数の燃料電池セル４０を積層させた燃料電池スタック１００のリーク検査を行うことができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、従来よりも詳細かつ短時間にリーク検査を行うことが可能な、燃料電池セル４０または燃料電池スタック１００の検査方法ＩＭおよび検査装置２００を提供することができる。
以上、図面を用いて本開示に係る検査方法と検査装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。
４０ 燃料電池セル
４５ 流路溝（第１ガス通路）
４６ 流路溝（冷媒通路）
４７ 流路溝（第２ガス通路）
５１ 第１ガス流路（第1ガス通路）
１００ 燃料電池スタック
２００ 検査装置
２１０ 閉塞部
２２０ ガス供給部
２３５ 圧力計（差圧計）
２３６ 制御弁
２４０ 制御演算部
２５０ チャンバ
２６０ 接続部
２６１ 接続弁
２７０ 予圧部
Ｃ１ 第１区画
Ｃ２ 第２区画
Ｃ３ 第３区画
Ｈ１ マニホールド孔（第1ガス通路）
Ｈ２ マニホールド孔（第1ガス通路）
Ｈ３ マニホールド孔（第２ガス通路）
Ｈ４ マニホールド孔（第２ガス通路）
Ｈ５ マニホールド孔（冷媒通路）
Ｈ６ マニホールド孔（冷媒通路）
ｈ１ マニホールド開口部（第1ガス通路）
ｈ２ マニホールド開口部（第1ガス通路）
ｈ３ マニホールド開口部（第２ガス通路）
ｈ４ マニホールド開口部（第２ガス通路）
ｈ５ マニホールド開口部（冷媒通路）
ｈ６ マニホールド開口部（冷媒通路）
ＩＭ 検査方法
Ｍ１ マニホールド（第1ガス通路）
Ｍ２ マニホールド（第1ガス通路）
Ｍ３ マニホールド（第２ガス通路）
Ｍ４ マニホールド（第２ガス通路）
Ｍ５ マニホールド（冷媒通路）
Ｍ６ マニホールド（冷媒通路）
Ｓ１０ 閉塞工程
Ｓ２０ 外部リーク検査工程
Ｓ３０ 連通リーク検査工程
Ｓ４０ クロスリーク検査工程

Claims (9)

  1. 燃料電池セルまたは燃料電池スタックの検査方法であって、
    前記燃料電池セルまたは前記燃料電池スタックの第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とを外部から閉塞して互いに独立した第１区画と第２区画と第３区画の三区画を形成する閉塞工程と、
    前記三区画に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、昇圧後の前記三区画から外部への前記検査ガスのリークを検査する外部リーク検査工程と、
    昇圧後の前記三区画のうち前記冷媒通路を含む前記第３区画を減圧するとともに前記第１区画および前記第２区画の圧力を維持し、圧力を維持した前記第１区画および前記第２区画から減圧した前記第３区画への前記検査ガスのリークを検査する連通リーク検査工程と、
    前記連通リーク検査工程の後に、圧力を維持した前記第１区画および前記第２区画のうち一区画を減圧して他の一区画の圧力を維持し、圧力を維持した前記一区画から減圧した前記一区画への前記検査ガスのリークを検査するクロスリーク検査工程と、を備えることを特徴とする検査方法。
  2. 前記クロスリーク検査工程において、前記第１区画または前記第２区画の減圧前後の圧力差は、前記連通リーク検査工程における前記第３区画の減圧前後の圧力差よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
  3. 前記外部リーク検査工程において、前記三区画と同時にチャンバに前記検査ガスを供給して昇圧し、
    前記外部リーク検査工程、前記連通リーク検査工程、および前記クロスリーク検査工程において、前記チャンバと前記三区画の各区画との差圧に基づいて、前記各区画からの前記検査ガスのリーク量を算出することを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
  4. 燃料電池セルまたは燃料電池スタックの検査装置であって、
    前記燃料電池セルまたは前記燃料電池スタックの第１ガス通路と第２ガス通路と冷媒通路とを外部から閉塞して互いに独立した第１区画と第２区画と第３区画の三区画を形成する閉塞部と、
    前記三区画の各区画に独立して検査ガスを供給して昇圧するガス供給部と、
    前記各区画の圧力を測定する圧力計と、
    前記各区画から前記検査ガスを排出可能な制御弁と、
    前記ガス供給部および前記制御弁を制御するとともに前記圧力計によって測定された圧力に基づいて前記各区画からの前記検査ガスのリークを検査する制御演算部と、を備え、
    前記制御演算部は、前記三区画に検査ガスを同時に供給して昇圧させ、昇圧後の前記三区画から外部への前記検査ガスの外部リークを検査した後、昇圧後の前記三区画のうち前記冷媒通路を含む前記第３区画を減圧するとともに他の前記第１区画および前記第２区画の圧力を維持し、圧力を維持した前記第１区画および前記第２区画から減圧した前記第３区画への前記検査ガスの連通リークを検査し、前記連通リークの検査後に、圧力を維持した前記第１区画および前記第２区画のうち一区画を減圧して他の一区画の圧力を維持し、圧力を維持した前記一区画から減圧した前記一区画への前記検査ガスのクロスリークを検査することを特徴とする検査装置。
  5. 前記制御演算部は、前記クロスリークの検査において、前記第１区画または前記第２区画の減圧前後の圧力差を、前記連通リークの検査における前記第３区画の減圧前後の圧力差よりも小さくすることを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
  6. 前記第１ガス通路を含む前記第１区画と前記第２ガス通路を含む前記第２区画とを接続する接続部と、該接続部に設けられ前記制御演算部によって制御される接続弁とを備え、
    前記制御演算部は、前記外部リークの検査において、前記三区画に検査ガスを同時に供給して昇圧するときに前記接続弁を開き、前記三区画の昇圧後に前記接続弁を閉じることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の検査装置。
  7. 前記ガス供給部に接続されたチャンバを備え、
    前記圧力計は、前記三区画の各区画と前記チャンバとの差圧を計測する差圧計であることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の検査装置。
  8. 前記第１区画または前記第２区画に接続された予圧部を備え、
    前記制御演算部は、前記クロスリークの検査において、減圧する前記一区画の前記検査ガスを大気圧よりも高い予圧が付与された前記予圧部へ排出することを特徴とする請求項５に記載の検査装置。
  9. 前記制御演算部は、前記外部リークの検査において前記三区画と同時に前記チャンバに前記検査ガスを供給して昇圧するように構成され、前記チャンバと前記三区画の各区画との差圧に基づいて前記検査ガスのリーク量を算出することで前記リークを検査することを特徴とする請求項７に記載の検査装置。
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