(57)【要約】【課題】電流測定装置を挿入することによりセルの発電に悪影響を及ぼすことなく、またセルの温度上昇を抑制して電流測定精度を向上させた電流測定装置を提供する。【解決手段】電流測定装置１は、板状部材２と、板状部材２の一方の面に設けられた第１電極部３ａと他方の面に設けられた第２電極部とからなる複数の分割された電極部３と、第１電極部３ａと第２電極部とを電気的に接続するとともに所定の抵抗値をもつ抵抗体を有する導通部と、抵抗体の抵抗値と前記抵抗体の２点間の電位差に基づいて当該電極部３を流れる電流値を測定する制御部とを備える。電流測定装置１は、セルを積層配置して構成された燃料電池における隣接する一対のセル間に板状部材２を配置し、セルの局所を流れる電流値を測定する。そして、板状部材２上の電極部３の隙間に冷却水路７を形成し、この冷却水路７に冷却水を流すことにより、板状部材２に隣接するセルを冷却する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤ガスと燃料ガスとを電気化学反応させて電気エネルギーを出力する少なくとも１つのセル（１０）と前記電気エネルギーを集めるための集電板（２０）とを積層配置して構成された燃料電池（１００）の電流を測定する電流測定装置（１）であって、
板状部材（２）と、
前記板状部材の一方の面に設けられた第１電極部（３ａ）と前記板状部材の他方の面に設けられた第２電極部（３ｂ）とからなる複数の分割された電極部（３）と、
前記第１電極部と前記第２電極部とを電気的に接続するとともに所定の抵抗値をもつ少なくとも１つの抵抗体（４）を有する導通部（５）と、
前記抵抗体の前記抵抗値と前記抵抗体の２点間の電位差に基づいて前記電極部を流れる電流値を測定する測定手段（３０）と、を備え、
前記燃料電池における隣接する一対の前記セル間または前記セルと前記集電板との間に前記板状部材を配置し、前記第１電極部を前記一対のセルの一方または前記セルに電気的に接触させるとともに前記第２電極部を前記一対のセルの他方または前記集電板に電気的に接触させることにより、前記セルの局所を流れる電流値を測定する電流測定装置において、
前記板状部材の少なくとも一方の面における前記電極部の隙間に冷却水路（７）を形成し、
前記冷却水路に冷却水を流すことにより当該板状部材に隣接する少なくとも一方の前記セルを冷却することを特徴とする電流測定装置。
【請求項２】
前記板状部材の両面に前記冷却水路を設け、
前記冷却水路に前記冷却水を流すことにより当該板状部材に隣接する両方の前記セルを冷却することを特徴とする請求項１に記載の電流測定装置。
【請求項３】
前記板状部材の少なくとも一方の面に、前記冷却水を流入させるための流入口（８ａ）と前記冷却水を排出させるための排出口（８ｂ）とを設け、
前記冷却水路に前記流入口から前記冷却水を流入させて前記排出口から前記冷却水を排出することを特徴とする請求項１または２に記載の電流測定装置。
【請求項４】
前記板状部材の両面に少なくとも一つの貫通孔（９）を設け、
前記板状部材の一方の面から他方の面へ前記貫通孔を介して前記冷却水を流すことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電流測定装置。
【請求項５】
前記貫通孔は、非導電性部材により形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電流測定装置。
【請求項６】
前記電極部は、矩形板状の形状をなしており、等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電流測定装置。
【請求項７】
前記冷却水路は、前記電極部の厚さまたは面積を変更することにより当該冷却水路を流れる前記冷却水の流量を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電流測定装置。
【請求項８】
前記冷却水は、前記板状部材に隣接するセル以外の前記セルの表面にも流れ、前記流入口から前記冷却水路に流入し前記排出口から排出され、
前記冷却水路は、当該冷却水路を流れる前記冷却水の流量が前記隣接するセル以外のセルの表面に流れる前記冷却水の流量と同じになるように形成されていることを特徴とする請求項３から７のいずれか一項に記載の電流測定装置。
【請求項９】
前記セルは、前記酸化剤ガスの流路（１５ａ）が形成されたカソードセパレータ（１５）と前記燃料ガスの流路（１１ａ）が形成されたアノードセパレータ（１１）とを有し、
前記第１電極部は、前記カソードセパレータに電気的に接触し、
前記第２電極部は、前記アノードセパレータに電気的に接触し、
前記第１電極部側に設けられた前記冷却水路における前記冷却水の流量が、前記第２電極部側に設けられた前記冷却水路における前記冷却水の流量よりも多くなっていることを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の電流測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を構成するセルの局所を流れる電流を測定する電流測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気エネルギーを出力する複数のセルを積層配置して構成された燃料電池に適用されて、この燃料電池を構成するセルの局所を流れる電流を測定する電流測定装置がある。この電流測定装置は、隣接する一対のセルの間に配置され、板状部材と、この板状部材の一方の面に設けられた第１電極部と他方の面に設けられた第２電極部とからなる複数の一対の電極部と、第１電極部と第２電極部とを電気的に接続するとともに所定の抵抗値をもつ抵抗体を有する導通部とを備えて構成される。
【０００３】
この構成のものでは、前記一対のセルの一方に第１電極部を電気的に接触させるとともに、他方に第２電極部を電気的に接触させて、前記抵抗体の抵抗値と、前記抵抗体の２点間の電位差を検出することに基づいて、前記セル間を流れる電流値を測定する。
【０００４】
ここで、上記した電流測定装置が配置される燃料電池においては、酸化剤ガスである空気（酸素）と燃料ガスである水素とを電気化学反応させて電気エネルギーを発生させる構成となっており、この電気化学反応に伴って熱が発生する。このため、燃料電池の温度上昇を抑制してセルを一定温度に維持するために、燃料電池内に冷却水循環経路を設け、各セルの表面に冷却水が循環して流れるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８０１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記構成のものでは、隣接する一対のセル間に電流測定装置を配置すると、電流測定装置の板状部材と密着するセルにおいて、冷却水が流れない面が生じる。このため、抵抗体を有する導通部と電極部とにより構成される電流測定部においてジュール熱が発生して電流測定装置の温度が上昇した場合、冷却水が流れない面を有するセルの温度が上昇し、当該セルの発電に悪影響を及ぼすおそれがある。また、電流測定装置によるセル間を流れる電流値の測定精度が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、セルの発電に悪影響を及ぼすことなく、またセルの温度上昇を抑制して電流測定精度を向上させた電流測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の電流測定装置（１）は、酸化剤ガスと燃料ガスとを電気化学反応させて電気エネルギーを出力する少なくとも１つのセル（１０）と前記電気エネルギーを集めるための集電板（２０）とを積層配置して構成された燃料電池（１００）の電流を測定するものであって、板状部材（２）と、前記板状部材の一方の面に設けられた第１電極部（３ａ）と前記板状部材の他方の面に設けられた第２電極部（３ｂ）とからなる複数の分割された電極部（３）と、前記第１電極部と前記第２電極部とを電気的に接続するとともに所定の抵抗値をもつ少なくとも１つの抵抗体（４）を有する導通部（５）と、前記抵抗体の前記抵抗値と前記抵抗体の２点間の電位差に基づいて前記電極部を流れる電流値を測定する測定手段（３０）とを備える。この電流測定装置は、前記燃料電池における一対の前記セル間または前記セルと前記集電板との間に前記板状部材を配置し、前記第１電極部を前記一対のセルの一方または前記セルに電気的に接触させるとともに前記第２電極部を前記一対のセルの他方または前記集電板に電気的に接触させることにより、前記セルの局所を流れる電流値を測定する。そして、前記板状部材の少なくとも一方の面における前記電極部の隙間に冷却水路（７）を形成し、前記冷却水路に冷却水を流すことにより当該板状部材に隣接する少なくとも一方の前記セルを冷却することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、抵抗体を有する導通部において、板状部材の少なくとも一方の面に冷却水路が形成され、複数の分割された電極部の隙間に冷却水が流れることによって、板状部材に隣接する少なくとも一方のセルを冷却することができる。このようにセル冷却水でセルを冷却できることにより、冷却水が流れないことによるセルの温度上昇を抑制することができ、セルの発電に悪影響を及ぼさないと共に、電流測定装置の温度上昇を抑制し、電流測定精度を向上させることができる。尚、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態における電流測定装置の配置構成を示す図である。
【図２】電流測定装置が配置される燃料電池のセルの概略構成を示す図である。
【図３】電流測定装置の電極部を示す正面図である。
【図４】電流測定装置の内部の断面を示す模式図である。
【図５】セルにおける冷却水の流れと電流測定装置の配置構成を示す斜視図である。
【図６】電極部における冷却水の流れを示す正面図である。
【図７】第２の実施形態における電流測定装置の内部の断面を示す模式図である。
【図８】セルにおける冷却水の流れと電流測定装置の配置構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
以下、本発明の電流測定装置の第１の実施形態について図１〜図６を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の電流測定装置１は、燃料電池１００を構成する複数の積層されたセル１０のうち隣接する一対のセル１０間に配置される。燃料電池１００は、例えば電気自動車の電力供給源として用いられるものである。本実施形態では、燃料電池１００として固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）を使用する場合について説明する。
【００１２】
この燃料電池１００は、複数のセル１０、集電板２０などを備えて構成される。複数のセル１０は、電気的に直列に接続され積層配置される。集電板２０は、複数の積層されたセル１０の両端部に２つ配置される。セル１０は、図２に示すように、アノードセパレータ１１、アノード１２（燃料極）、電解質膜１３（固体高分子膜）、カソード１４（空気極）、カソードセパレータ１５などを備えて構成される。
【００１３】
アノードセパレータ１１には、燃料ガスである水素が通過するための水素流路１１ａが形成されている。アノード１２は、多孔質支持層１２ａとアノード触媒層１２ｂとから構成されている。図２の矢印Ａに示すように、水素流路１１ａを水素が通過することにより、多孔質支持層１２ａを介してアノード１２に水素が供給される。
【００１４】
電解質膜１３は、例えばフッ素系高分子電解質膜からなる。カソード１４は、多孔質支持層１４ａとカソード触媒層１４ｂとから構成されている。カソードセパレータ１５には、酸化剤ガスである空気（酸素）が通過するための空気流路１５ａが形成されている。図２の矢印Ｂに示すように、空気流路１５ａを空気が通過することにより、多孔質支持層１４ａを介してカソード１４に空気が供給される。なお、アノード触媒層１２ｂ及びカソード触媒層１４ｂは、例えば白金などの触媒金属を導電性担持体（例えばカーボンブラック）に担持させたものが用いられる。
【００１５】
各セル１０では、次式に示すように、アノード１２に供給された水素と、カソード１４に供給された空気（酸素）とが電気化学反応することにより、電気エネルギー（電力）が発生する。なお、発生した電気エネルギーは、集電板２０により集められ、外部に出力される。
【００１６】
（負極側）Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
（正極側）２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
ここで、アノード１２（負極）では、水素から水素イオンと電子が酸化反応により生成される。アノード１２で生成された水素イオンは、電解質膜１３を通過してカソード１４まで移動する。カソード１４（正極）では、カソード触媒層１４ｂにおいて、水素イオン、酸素、電子が結合して還元反応が行われ水が生成される。電解質膜１３は、水素と酸素とが直接接触しないようにしているとともに、アノード１２とカソード１４とが電気的に短絡しないように絶縁している。
【００１７】
なお、セル１０のアノード１２側（負極側）には、図示しないが、水素をセル１０に供給するための水素供給管と、アノード１２側に溜まった生成水を微量な水素とともに燃料電池１００から外部へ排出するための水素排出管が接続されている。更に、水素供給管と水素排出管は、水素循環管を介して接続されている。この水素循環管により、燃料電池１００から流出した未反応の水素を、燃料電池１００に循環させて再供給している。この水素循環管には、水素を循環させるための水素ポンプが配置されている。
【００１８】
また、水素供給管の最上流部には、高圧水素が充填された高圧水素タンクが設けられ、水素供給管における高圧水素タンクと燃料電池１００との間には、セル１０に供給される水素の圧力を調整する水素調圧弁が設けられている。
【００１９】
一方、セル１０のカソード１４側（正極側）には、図示しないが、空気（酸素）をセル１０に供給するための空気供給管、並びに、セル１０において電気化学反応を終えた余剰空気及びカソード１４で生成された生成水をセル１０から外部へ排出するための空気排出管が接続されている。
【００２０】
また、空気供給管の最上流部には、大気中から吸入した空気を燃料電池１００に圧送するための空気ポンプが設けられている。空気排出管には、燃料電池１００内の空気の圧力を調整するための空気調圧弁が設けられている。更に、空気供給管及び空気排出管には、空気調圧弁から流出した空気の有する湿度（水蒸気）を空気ポンプから圧送された空気へ移動させるための加湿器が設けられている。
【００２１】
また、セル１０では、上記した水の生成を伴う電気化学反応により反応熱が発生するため、セル１０の温度が上昇する。そこで、燃料電池１００には、冷却水を流してセル１０を冷却するための冷却水循環経路（図示しない）が設けられている。この冷却水循環経路には、図示しないが、燃料電池１００に冷却水を循環させるための冷却水ポンプ、電動ファンを備えた放熱器（ラジエータ）などが配設されている。これにより、燃料電池１００は、運転中において上記電気化学反応に適した一定温度（例えば８０℃程度）に維持され、発電効率が確保される。
【００２２】
更に、冷却水循環経路には、図示しないが、放熱器を迂回するように冷却水を流すためのバイパス流路が設けられている。冷却水循環経路とバイパス流路との合流点には、バイパス流路に流れる冷却水流量を調整するための切替弁が設けられている。この切替弁の弁開度が調整されることによって、冷却水循環経路の冷却能力が調整される。
【００２３】
また、冷却水循環経路の燃料電池１００の出口側近傍には、燃料電池１００から流出した冷却水の温度を検出する温度センサが設けられている。この温度センサにより冷却水の温度を検出することで、燃料電池１００の温度を間接的に検出することができる。
【００２４】
また、燃料電池１００から出力される上記電気エネルギーは、燃料電池１００の各セル１０から出力される電圧を検出するセルモニタ（図示しない）、及び燃料電池１００全体として出力される電流を検出する電流センサ（図示しない）によって測定される。
【００２５】
制御部３０は、ＣＰＵを主体として構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備え、各種の入力信号に基づいて、燃料電池１００の動作一般を制御するものである。具体的には、制御部３０には、セルモニタ、温度センサ、後述の電圧センサ６からの検出信号、及び電流測定装置１から出力される電流信号が入力される。制御部３０は、これらの入力信号に基づいて、上述した空気ポンプ、空気調圧弁、水素ポンプ、水素調圧弁などへ制御信号を出力する。また、制御部３０は、電流検出回路（図示しない）を有している。この電流検出回路は、電流測定装置１の後述する各電流測定部からの電流値信号を演算処理し、セル１０の局所における各電極部３に対応する部位に流れる電流を測定する。
【００２６】
次に、本実施形態の電流測定装置１について詳細に説明する。電流測定装置１は、各セル１０の局所を流れる電流値を測定するものであり、図１に示すように、複数の積層配置されたセル１０のうち隣接する一対のセル１０間に配置される。
【００２７】
この電流測定装置１は、図３及び図４に示すように、板状部材２と、複数の分割された一対の電極部３と、抵抗体４を有する導通部５と、制御部３０（図１参照）と、電圧センサ６などを備えて構成される。
【００２８】
板状部材２は、例えば配線パターンが形成されたプリント基板により構成される。この板状部材２の一方の面には、第１電極部３ａが設けられ、板状部材２の他方の面には、第２電極部３ｂが設けられている（図４参照）。これら一対の第１電極部３ａと第２電極部３ｂとから電極部３が構成される。複数の電極部３は、図３に示すように、矩形板状の形状をなしており、板状部材２上に等間隔に配置されている。具体的には、図３の上下方向に４個、左右方向に７個、合計２８個の電極部３が等間隔に配置される。なお、第２電極部３ｂは、板状部材２の一面にわたって配置されていてもよい。
【００２９】
第１電極部３ａは、板状部材２に隣接する一対のセル１０の一方に電気的に接触し、第２電極部３ｂは、当該一対のセル１０の他方に電気的に接触する。具体的には、第１電極部３ａは、カソードセパレータ１５に電気的に接触し、第２電極部３ｂは、アノードセパレータ１１に電気的に接触するものとする。
【００３０】
導通部５は、図４に示すように、第１電極部３ａと第２電極部３ｂとを電気的に接続するとともに、所定の抵抗値をもつ少なくとも１つ、この場合２つの抵抗体４を有して構成される。この導通部５は、第１接続部５ａと、第２接続部５ｂと、コ字状部５ｃとから構成される。第１接続部５ａは、第１電極部３ａとコ字状部５ｃとを接続する。また、第２接続部５ｂは、第２電極部３ｂとコ字状部５ｃとを接続する。これら第１電極部３ａ及び第２電極部３ｂ、抵抗体４、導通部５は、金属箔から形成され、例えば銅箔からなる。他に、抵抗体４として、銅よりも抵抗値が大きいニッケル箔を用いてもよい。
【００３１】
この抵抗体４を有する導通部５と上述の電極部３とにより電流測定部が構成される。この電流測定部が、一対のセル１０間に複数配置される。すなわち、複数個、この場合２８個の電流測定部が板状部材２の面全体に渡って配置されることになる。これによって、電流測定装置１では、各セル１０の複数の局所部分における電流値を測定可能であり、電流密度分布を測定することができる。なお、各セル１０の面において、１箇所以上の電流を測定することができればよく、板状部材２に少なくとも１個の電流測定部が設けられていればよい。また、抵抗体４としては、導通部５を含めてもよい。
【００３２】
電圧センサ６は、抵抗体４の２点間（両端部間）の電位差を測定する。本実施形態では、図４に示すように、２つの抵抗体４のうち第１電極部３ａ側の抵抗体４の電流流れ方向の上流側端部と第２電極部３ｂ側の抵抗体４の電流流れ方向の下流側端部との電位差を測定するものとする。そして、制御部３０は、この電圧センサ６により測定された電位差と、抵抗体４の抵抗値に基づいて電流値を測定する。このように、制御部３０は、セル１０の局所における電流分布を測定する測定手段としての機能を果たす。
【００３３】
ここで、第１電極部３ａ及び第２電極部３ｂは、複数個分割されて板状部材２の表面に配設されている。すなわち、各第１電極部３ａ間、及び各第２電極部３ｂ間には、隙間が形成されている。本実施形態では、板状部材２の両面における各第１電極部３ａ間及び各第２電極部３ｂ間の隙間部分に、冷却水路７が形成されている。この冷却水路７には、上述の冷却水循環経路を流れる冷却水が流れる。本実施形態では、板状部材２の両面に設けられた冷却水路７に冷却水が流れることにより、当該板状部材２に隣接する両方のセル１０を冷却することを可能としている。なお、電流測定装置１の板状部材２は、一対のセル１０間に密着して配置されるので、電極部３の表面部分には冷却水が流れないものとする。
【００３４】
また、板状部材２の両面には、冷却水を流入させるための流入口８ａと冷却水を排出させるための排出口８ｂとが設けられている。冷却水路７には、流入口８ａから冷却水が流入し、排出口８ｂから冷却水が排出される。この冷却水路７は、電極部３の厚さまたは面積を変更することにより、当該冷却水路７を流れる冷却水の流量を変更可能に構成されている。
【００３５】
次に、冷却水循環経路及び冷却水路７を流れる冷却水の作用効果について、図５及び図６を参照して説明する。上記したように、燃料電池１００には、セル１０の表面を冷却するための冷却水循環経路が設けられており、複数のセル１０間を冷却水が循環して流れるようになっている。すなわち、各セル１０には、入口開口部１６と、出口開口部１７が設けられ、冷却水循環経路を流れる冷却水は、入口開口部１６から流入し、セル１０の表面を通って、出口開口部１７から排出されるようになっている（図５の矢印参照）。
【００３６】
更に、本実施形態では、電流測定装置１の板状部材２の両面に、冷却水が流れるための冷却水路７が設けられている。この冷却水路７では、冷却水循環経路を流れる冷却水が、流入口８ａから流入し、複数に分割された電極部３の隙間を通った後（図６の矢印参照）、排出口８ｂから冷却水循環経路へ排出される。このように、本実施形態では、冷却水が冷却水循環経路を流れるとともに、板状部材２の両面に設けられた冷却水路７を流れるようになっている。これにより、電流測定装置１の板状部材２に接触したセル１０の表面を冷却することで、電流測定装置１に隣接する両方のセル１０を冷却することができる。このように、本実施形態では、燃料電池１を構成するすべてのセル１０を適切に冷却することを可能としている。
【００３７】
更に、冷却水路７は、板状部材２の両面に設けられた冷却水路７を流れる冷却水の流量と、板状部材２に隣接するセル１０以外のセル１０の表面を流れる冷却水の流量とが同じになるように形成されている。これにより、各セル１０に冷却水による冷却効果が均等に得られるようになっている。
【００３８】
次に、電流測定装置１による電流測定方法について説明する。燃料電池１００に水素と空気が供給開始されると、燃料電池１００における発電が開始される。電流測定装置１の各電流測定部では、電流流れ方向の上流側のセル１０から第１電極部３ａ、第１接続部５ａ、コ字状部５ｃ、第２接続部５ｂ、第２電極部３ｂの順に電流が流れ、第２電極部３ｂから電流流れ方向下流側のセル１０に電流が流れる。
【００３９】
このとき、電圧センサ６で抵抗体４の２点間の電位差を検出する。本実施形態では、図４に示すように、第１電極部３ａ側の抵抗体４の電流流れ方向の上流側端部と第２電極部３ｂ側の抵抗体４の電流流れ方向の下流側端部との電位差を検出する。制御部３０は、電圧センサ６により検出された電位差と抵抗体４の抵抗値を用いて、電流測定部に流れた電流の大きさを算出する。これにより、制御部３０は、セル１０の面内における電流測定装置１の各電流測定部に対応する部位の電流値を測定することができ、セル１０の面内における電流分布を測定することができる。
【００４０】
以上説明したように、第１の実施形態の電流測定装置１は、酸化剤ガスと燃料ガスとを電気化学反応させて電気エネルギーを出力する少なくとも１つのセル１０と、前記電気エネルギーを集めるための集電板２０とを積層配置して構成された燃料電池１００の電流を測定するものである。この電流測定装置１は、板状部材２と、前記板状部材２の一方の面に設けられた第１電極部３ａと前記板状部材２の他方の面に設けられた第２電極部３ｂとからなる複数の分割された電極部３と、前記第１電極部３ａと前記第２電極部３ｂとを電気的に接続するとともに所定の抵抗値をもつ少なくとも１つの抵抗体４を有する導通部５と、前記抵抗体４の前記抵抗値と前記抵抗体４の２点間の電位差に基づいて電極部３を流れる電流値を測定する測定手段としての制御部３０を備える。
【００４１】
この電流測定装置１では、燃料電池１００における一対のセル１０間に板状部材２を配置し、第１電極部３ａを前記一対のセル１０の一方に電気的に接触させるとともに第２電極部３ｂを一対のセル１０の他方に電気的に接触させることにより、セル１０の局所を流れる電流値を測定する。そして、板状部材２の両面における電極部３の隙間に冷却水路７を形成し、冷却水路７に冷却水を流すことにより当該板状部材２に隣接するセル１０を冷却することを特徴とする。
【００４２】
この構成によれば、電流測定装置１の板状部材２を、燃料電池１００における一対のセル１０間に配置し、第１電極部３ａを一対のセル１０の一方に接触させるとともに、第２電極部３ｂを一対のセル１０の他方に接触させることで、燃料電池１００を構成するセル１０の局所を流れる電流を測定することができる。
【００４３】
このとき、燃料電池１００の発電に伴って抵抗体４を有する導通部５においてジュール熱が発生するが、本実施形態では、板状部材２の両面に冷却水路７が形成され、複数の分割された電極部３の隙間に冷却水が流れる構成となっているので、電流測定装置１に隣接するセル１０における板状部材２との接触面を確実に冷却することができる。このようにセル冷却水でセル１０を冷却できることにより、冷却水が流れないことによるセル１０の温度上昇を抑制することができ、セル１０の発電に悪影響を及ぼさないとともに、電流測定装置１の温度上昇に伴う隣接するセル１０の温度上昇を抑制することができる。これにより、隣接するセル１０の温度が上昇し、当該セル１０の電流・電圧特性が変化して電流測定装置１による電流値の測定精度が低下することを防ぐことができる。このようにして、電流測定装置１による電流測定精度を向上させることができる。
【００４４】
また、板状部材２の両面に、冷却水を流入させるための流入口８ａと冷却水を排出させるための排出口８ｂとを設け、冷却水路７に流入口８ａから冷却水を流入させて排出口８ｂから冷却水を排出することを特徴とする。
【００４５】
この構成によれば、流入口８ａから冷却水路７に流入させた冷却水を排出口８ｂから排出することで、冷却水路７に冷却水が溜まって溢れてしまうことを防ぐことができる。更に、上記した冷却水循環経路を流れる冷却水を流入口８ａから取り入れ、排出口８ｂから冷却水循環経路へ戻すことで、冷却水を循環して使用することができる。
【００４６】
また、電極部３は、矩形板状の形状をなしており、等間隔に配置されている。そして、冷却水路７は、電極部３の厚さまたは面積を変更することにより当該冷却水路７を流れる冷却水の流量を変更可能に構成されていることを特徴とする。
【００４７】
この構成によれば、複数の矩形板状の電極部３を等間隔に配置して、冷却水路７を格子状に形成することにより、冷却水路７内を冷却水が流れ易くすることができるとともに、電流測定装置１に隣接するセル１０の表面全体を均等に冷却することができる。また、電極部３の厚さまたは面積を変更することで、冷却水路７を流れる冷却水の流量を変更することができ、簡易な構成で冷却水路７を流れる冷却水の流量を調節することができる。
【００４８】
また、冷却水は、板状部材２に隣接するセル１０以外のセル１０の表面にも流れ、流入口８ａから冷却水路７に流入し排出口８ｂから排出され、冷却水路７は、当該冷却水路７を流れる冷却水の流量が隣接するセル１０以外のセル１０の表面に流れる冷却水の流量と同じになるように形成されていることを特徴とする。この構成によれば、板状部材２に隣接するセル１０以外のセル１０の表面における冷却水の冷却効果と、冷却水路７が設けられた板状部材２の両面における冷却水の冷却効果とを同等にすることができ、複数のセル１０における温度のばらつきを極力抑えることができる。
【００４９】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。なお、図７及び図８には上記第１の実施形態と同一部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてだけ説明する。
【００５０】
第２の実施形態においては、電流測定装置１の板状部材２の両面に、複数の貫通孔９が設けられている。この貫通孔９は、非導電性部材により形成されている。貫通孔９は、図８に示すように、上下方向、左右方向の２つの方向に設けられた冷却水路７が交差する箇所に、複数箇所、この場合４０箇所設けられている。この貫通孔９は、図７に示すように、板状部材２の第１電極部３ａ側から第２電極部３ｂ側へ貫通している。この貫通孔９を介して、板状部材２の第１電極部３ａ側の面から第２電極部３ｂ側の面へ冷却水が流れるようになっている（図７の矢印参照）。
【００５１】
この構成によれば、冷却水が貫通孔９を通って板状部材２の第１電極部３ａ側の面から第２電極部３ｂ側の面へ流れるので、セル冷却水でセル１０を冷却できることにより、冷却水が流れないことによるセル１０の温度上昇を抑制することができ、セル１０の発電に悪影響を及ぼさないとともに、板状部材２の内部構造部分も冷却することができ、冷却水による冷却効果を向上させることができる。特に、ジュール熱が発生する抵抗体４の近傍に冷却水を流すことで、より効果的に電流測定装置１の温度上昇を低減させることができる。
【００５２】
この他、本発明は上記し且つ図面に示した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変形または拡張を施すことができる。例えば、板状部材２の第１電極部３ａ側に設けられた冷却水路７における冷却水の流量が、板状部材２の第２電極部３ｂ側に設けられた冷却水路７における冷却水の流量よりも多くなるようにしてもよい。すなわち、水が生成することに伴って反応熱が発生することで発熱量がアノード１２よりも大きくなるカソード１４側の冷却水路７における冷却水の流量を、アノード１２側の冷却水路７における冷却水の流量よりも多くなるようにしてもよい。この構成によれば、発熱量がアノード１２よりも大きくなるカソード１４側のカソードセパレータ１５に接触する第１電極部３ａ側の冷却水路７に流れる冷却水の流量を、アノードセパレータ１１に電気的に接触する第２電極部３ｂ側の冷却水路７に流れる冷却水の流量よりも多くすることによって、より効果的に電流測定装置１の温度上昇を抑制することができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、冷却水路７と流入口８ａ及び排出口８ｂを板状部材２の両面に設けるようにしたが、板状部材２の一方の面にだけ、冷却水路７と流入口８ａ及び排出口８ｂを設けるようにしもよい。この構成によれば、従来、各セル１０の一方の面には冷却水が流れるようになっているので（図５参照）、冷却水が流れないセル１０の他方の面と、冷却水路７が形成された側の板状部材２の面とを接触させるように、電流測定装置１を配置することによって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、複数のセル１０を積層配置して構成された燃料電池１００において、隣接する一対のセル１０間に電流測定装置１を配置する場合について説明したが、１つのセル１０と集電板２０とを積層配置して構成された燃料電池１００に適用してもよく、この場合、セル１０と集電板２０との間に電流測定装置１を配置する。この場合も、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１      電流測定装置
２      板状部材
３      電極部
３ａ    第１電極部
３ｂ    第２電極部
４      抵抗体
５      導通部
６      電圧センサ
７      冷却水路
８ａ    流入口
８ｂ    排出口
９      貫通孔
１０    セル
１１    アノードセパレータ
１２    アノード（燃料極）
１４    カソード（空気極）
１５    カソードセパレータ
２０    集電板
３０    制御部（測定手段）
１００  燃料電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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