(57)【要約】【課題】外部マニホールド方式の燃料電池において、取り付けが容易で、さらに必要に応じて着脱が可能な電圧測定手段を用いて、単位電池の電圧測定を行なう。【解決手段】燃料電池は、単位電池１を積層して構成された燃料電池積層体５０と、燃料電池積層体５０の側面に隣接して配置され、燃料電池積層体５０の各単位電池それぞれの燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室５１，５２，５７を備えたガスマニホールド４，５，６，７と、を有する。ガスマニホールド４，５，６，７のガス室５２にはガス室開口部９が形成され、ガス室開口部９を覆いガス室５２を密閉するガス室カバー１２が配置されており、単位電池１の電圧測定部に電圧測定端子１０が配置され、外部に配置された電圧測定装置５５と電圧測定端子１０とを接続するための導通部１１がガス室開口部９とガス室カバー１２との間で気密に挟持されている。【選択図】図４
2008192454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路と、を具備する単位電池を複数個積層して構成された燃料電池積層体と、
前記燃料電池積層体の側面に隣接して配置され、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドと、
を有する燃料電池において、
前記ガスマニホールドの少なくとも一つの前記ガス室にはガス室開口部が形成され、前記ガス室開口部を覆い当該ガス室を密閉するガス室カバーが配置されており、前記単位電池の電圧測定部に電圧測定端子が配置され、前記ガスマニホールドの外部に配置された電圧測定装置と前記電圧測定端子とを接続するための導通部が前記ガス室開口部と前記ガス室カバーとの間で気密に挟持されていること、を特徴とする燃料電池。
【請求項２】
電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路と、を具備する単位電池を複数個積層して構成された燃料電池積層体と、
前記燃料電池積層体の側面に隣接して配置され、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドと、
を有する燃料電池において、
前記ガスマニホールドの少なくとも一つの前記ガス室にはガス室開口部が形成され、前記開口部を覆い当該ガス室を密閉してカバー開口部を有するガス室カバーが配置されており、前記単位電池の電圧測定部に電圧測定端子が配置され、前記ガスマニホールドの外部に配置された電圧測定装置と前記電圧測定端子とを接続するための導通部が前記カバー開口部を貫通し、前記導通部がカバー開口部を貫通する部分が気密に構成されていること、を特徴とする燃料電池。
【請求項３】
前記ガス室カバーは着脱可能であって、前記ガス室カバーを外した状態で前記導通部を着脱可能であって、前記導通部を前記電圧測定部から外した状態で前記ガス室開口部を密閉可能な着脱可能の開口部閉止カバーを有すること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路と、を具備する単位電池を複数個積層して構成された燃料電池積層体と、
前記燃料電池積層体の側面に隣接して配置され、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドと、
を有する燃料電池において、
前記ガスマニホールドの少なくとも一箇所に、前記ガス室を通過せずに前記燃料電池積層体の側面部と前記ガスマニホールドの外部とを貫通する貫通穴が形成されており、
前記単位電池の電圧測定部に電圧測定端子が配置され、前記ガスマニホールドの外部に設置された電圧測定装置と前記電圧測定端子とを接続するための導通部が前記貫通穴を通って配置されていること、を特徴とする燃料電池。
【請求項５】
前記貫通穴を覆い前記貫通穴の内部を密閉することのできる貫通穴カバーを有し、前記導通部が前記貫通穴と前記貫通穴カバーとの間で気密に挟持されていること、を特徴とする請求項４に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記貫通穴を覆い前記貫通穴の内部を密閉することのできる貫通穴カバーを有し、前記導通部が前記貫通穴カバーを貫通して設置されていること、を特徴とする請求項４に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記ガスマニホールドを前記燃料電池積層体に取り付けたままで、前記導通部の着脱が可能に構成されていること、を特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項８】
前記導通部を前記電圧測定部から取り外した状態で前記貫通穴を密閉することのできる着脱可能な貫通穴閉止カバーを有することを特徴とする請求項７に記載の燃料電池。
【請求項９】
前記単位電池の電圧測定部は前記燃料ガス流通路もしくは酸化剤ガス流通路の少なくとも一つのガス流通路であって、
前記電圧測定端子は、前記電圧測定部に挿入された棒状部を具備すること、
を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記単位電池の電圧測定部は、前記燃料ガス流通路もしくは前記酸化剤ガス流通路を構成する部品の少なくとも一つに、前記ガス流通路とは別に前記ガスマニホールドに面して開口した溝もしくは穴状に形成され、
前記電圧測定端子は、前記電圧測定部に挿入された棒状部を具備すること、
を特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記電圧測定端子は、前記燃料電池積層体の側面から前記燃料ガス流通路もしくは前記酸化剤ガス流通路を構成する部材の少なくとも一つに接触するように設置された導電性部材を具備すること、を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項１２】
電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路と、を具備する単位電池を複数個積層して構成された燃料電池積層体と、
前記燃料電池積層体の側面に隣接して配置され、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドと、
を有する燃料電池における単位電池の電圧を測定する方法において、
前記ガスマニホールドの少なくとも一つの前記ガス室にガス室開口部を形成し、
前記ガス室開口部を覆い当該ガス室を密閉するガス室カバーを配置し、
前記単位電池の電圧測定部に電圧測定端子を配置し、
前記ガスマニホールドの外部に電圧測定装置を配置し、
前記電圧測定装置と電圧測定端子とを接続するための導通部を、前記ガス室開口部と前記ガス室カバーとの間で気密に挟持すること、
を特徴とする燃料電池の電圧測定方法。
【請求項１３】
電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路と、を具備する単位電池を複数個積層して構成された燃料電池積層体と、
前記燃料電池積層体の側面に隣接して配置され、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドと、
を有する燃料電池における、単位電池の電圧を測定する方法であって、
前記ガスマニホールドの少なくとも一つの前記ガス室にガス室開口部を形成し、
前記開口部を覆い当該ガス室を密閉してカバー開口部を有するガス室カバーを配置し、
前記単位電池の電圧測定部に電圧測定端子を配置し、
前記ガスマニホールドの外部に電圧測定装置を配置し、
前記電圧測定装置と電圧測定端子とを接続するための導通部が前記カバー開口部を貫通するように配置し、
前記導通部がカバー開口部を貫通する部分を気密に構成すること、
を特徴とする燃料電池の電圧測定方法。
【請求項１４】
電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路と、を具備する単位電池を複数個積層して構成された燃料電池積層体と、
前記燃料電池積層体の側面に隣接して配置され、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドと、
を有する燃料電池における単位電池の電圧を測定する方法において、
前記ガスマニホールドの少なくとも一箇所に、前記ガス室を通過せずに前記燃料電池積層体の側面部と前記ガスマニホールドの外部とを貫通する貫通穴を形成し、
前記単位電池の電圧測定部に電圧測定端子を配置し、
前記ガスマニホールドの外部に電圧測定装置を設置し、
前記電圧測定装置と電圧測定端子とを接続するための導通部を、前記貫通穴を通るように配置すること、
を特徴とする燃料電池の電圧測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外部マニホールド方式の燃料電池およびその単位電池の電圧を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な燃料電池は、電解質の両側にそれぞれアノード電極とカソード電極とを配し、アノード電極とカソード電極にそれぞれ接して配置した燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路とからなる単位電池を複数個積層して構成された燃料電池積層体を有する。そして、燃料電池積層体のそれぞれの燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するための単数もしくは複数のガス室を有するガスマニホールドが形成されている。水素等の燃料と空気等の酸化剤を燃料電池積層体に供給して、電気化学的に反応させることにより燃料の持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換し外部へ取り出す。
【０００３】
ここで、燃料電池の運転中に燃料電池積層体の単位電池に故障または劣化などの異常が発生した場合には単位電池のアノード電極とカソード電極の間の電圧が低下してしまう。しかし、燃料電池積層体の全体での電圧を測定しても異常が発生している単位電池を特定することはできない。そのため、運転状況の確認や異常個所の特定および異常原因の推定のためには全ての単位電池または複数の単位電池ごとの電圧を監視することが有効であり、各単位電池の電圧を測定する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３３９８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池の運転状況の確認や異常個所の特定および異常原因の推定は常時必要となるのではなく、異常発生時または定時間おきに単位電池の電圧分布を確認できれば十分に効果がある。これに対して特許文献１による方法では、単位電圧を測定するための部品が各単位電池に常設されているため、燃料電池の製造コストが増大してしまうという課題があった。
【０００５】
また、一般的に各単位電池の燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路は、電気伝導性があり、ガス不透過性の部材に多数の溝を形成した板状の部品（以下、セパレータという）により構成されており、電解質を挟んで隣接するセパレータの電位差を測定することで単位電池の電圧を測定できる。ここで、特許文献１の燃料電池は、内部マニホールド方式であるので、燃料電池積層体の側面には単位電池のセパレータ側面が露出しており、単位電池の電圧を測定する電位線などからなる導通部を容易に接続することができる。ただし、内部マニホールド方式とは、各単位電池の燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路を構成するセパレータに積層方向に貫通した複数の貫通穴があり、その貫通穴が連結されて複数のガス室を構成する構造をいう。
【０００６】
一方、外部マニホールド方式の燃料電池では、一般的に、長方形の単位電池の４辺がそれぞれマニホールドに覆われており、セパレータの側面が外部に露出している範囲が狭く、電圧を測定する導通部を単位電池に接続するのが困難であるという課題もあった。ただし、外部マニホールド方式の燃料電池とは、単位電池に積層方向に貫通した貫通穴を設置する代わりに、燃料電池積層体の外側面と接する面に開口部を有する箱型の構造物を、燃料電池積層体のセパレータ側面に接触するように固定することで、燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を構成する構造の燃料電池をいう。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外部マニホールド方式の燃料電池において、取り付けが容易で、さらに必要に応じて着脱が可能な電圧測定手段を用いて簡便に単位電池の電圧測定を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の燃料電池は、電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路と、を具備する単位電池を複数個積層して構成された燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体の側面に隣接して配置され、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドと、を有する燃料電池において、前記ガスマニホールドの少なくとも一つの前記ガス室にはガス室開口部が形成され、前記ガス室開口部を覆い当該ガス室を密閉するガス室カバーが配置されており、前記単位電池の電圧測定部に電圧測定端子が配置され、前記ガスマニホールドの外部に配置された電圧測定装置と前記電圧測定端子とを接続するための導通部が前記ガス室開口部と前記ガス室カバーとの間で気密に挟持されていること、を特徴とする。
【０００９】
また、本発明の燃料電池は、電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路と、を具備する単位電池を複数個積層して構成された燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体の側面に隣接して配置され、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドと、を有する燃料電池において、前記ガスマニホールドの少なくとも一つの前記ガス室にはガス室開口部が形成され、前記開口部を覆い当該ガス室を密閉してカバー開口部を有するガス室カバーが配置されており、前記単位電池の電圧測定部に電圧測定端子が配置され、前記ガスマニホールドの外部に配置された電圧測定装置と前記電圧測定端子とを接続するための導通部が前記カバー開口部を貫通し、前記導通部がカバー開口部を貫通する部分が気密に構成されていること、を特徴とする。
【００１０】
また、本発明の燃料電池は、電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路と、を具備する単位電池を複数個積層して構成された燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体の側面に隣接して配置され、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドと、を有する燃料電池において、前記ガスマニホールドの少なくとも一箇所に、前記ガス室を通過せずに前記燃料電池積層体の側面部と前記ガスマニホールドの外部とを貫通する貫通穴が形成されており、前記単位電池の電圧測定部に電圧測定端子が配置され、前記ガスマニホールドの外部に設置された電圧測定装置と前記電圧測定端子とを接続するための導通部が前記貫通穴を通って配置されていること、を特徴とする。
【００１１】
また、本発明の燃料電池の電圧測定方法は、電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路と、を具備する単位電池を複数個積層して構成された燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体の側面に隣接して配置され、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドと、を有する燃料電池における単位電池の電圧を測定する方法において、前記ガスマニホールドの少なくとも一つの前記ガス室にガス室開口部を形成し、前記ガス室開口部を覆い当該ガス室を密閉するガス室カバーを配置し、前記単位電池の電圧測定部に電圧測定端子を配置し、前記ガスマニホールドの外部に電圧測定装置を配置し、前記電圧測定装置と電圧測定端子とを接続するための導通部を、前記ガス室開口部と前記ガス室カバーとの間で気密に挟持すること、を特徴とする。
【００１２】
また、本発明の燃料電池の電圧測定方法は、電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路と、を具備する単位電池を複数個積層して構成された燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体の側面に隣接して配置され、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドと、を有する燃料電池における、単位電池の電圧を測定する方法であって、前記ガスマニホールドの少なくとも一つの前記ガス室にガス室開口部を形成し、前記開口部を覆い当該ガス室を密閉してカバー開口部を有するガス室カバーを配置し、前記単位電池の電圧測定部に電圧測定端子を配置し、前記ガスマニホールドの外部に電圧測定装置を配置し、前記電圧測定装置と電圧測定端子とを接続するための導通部が前記カバー開口部を貫通するように配置し、前記導通部がカバー開口部を貫通する部分を気密に構成すること、を特徴とする。
【００１３】
また、本発明の燃料電池の電圧測定方法は、電解質膜と、この電解質膜の両面側にそれぞれ隣接して配置されたアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極にそれぞれ隣接して形成された燃料ガス流通路および酸化剤ガス流通路と、を具備する単位電池を複数個積層して構成された燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体の側面に隣接して配置され、前記燃料電池積層体の各単位電池それぞれの前記燃料ガス流通路および前記酸化剤ガス流通路に燃料および酸化剤を供給するためのガス室を備えたガスマニホールドと、を有する燃料電池における単位電池の電圧を測定する方法において、前記ガスマニホールドの少なくとも一箇所に、前記ガス室を通過せずに前記燃料電池積層体の側面部と前記ガスマニホールドの外部とを貫通する貫通穴を形成し、前記単位電池の電圧測定部に電圧測定端子を配置し、前記ガスマニホールドの外部に電圧測定装置を設置し、前記電圧測定装置と電圧測定端子とを接続するための導通部を、前記貫通穴を通るように配置すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、外部マニホールド方式の燃料電池において、取り付けが容易で、さらに必要に応じて着脱が可能な電圧測定手段を用いて簡便に単位電池の電圧測定をすることができる。これにより、各単位電池の電圧を測定するための部品を常設する必要がなく、製造コストの削減が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る燃料電池システムの実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１〜図６を参照して第１の実施形態の構成を説明する。ここに、図１は燃料電池のカバーを外した状態を示す斜視図、図２は燃料電池の運転状態を示す斜視図、図３は単位電池を示す断面図、図４は燃料電池の酸化剤ガス流通路の形成された平面で切断したときの横断面図、図５は燃料電池の電圧測定端子付近を拡大して示す斜視図、図６は燃料電池の導通部を取り外した運転状態を示す斜視図である。
【００１７】
図１などに示すように、本実施形態の燃料電池は、単位電池１を複数枚積層した燃料電池積層体５０と、燃料電池積層体５０の積層方向両端に設置された各１枚の締付板２と、２枚の締付板２を互いに近接する方向に締め付けているタイロッド３とを有する。燃料電池積層体５０はほぼ四角柱（直方体）形状であって、その側面には、それぞれ、空気入口側ガスマニホールド４と空気出口側ガスマニホールド５と燃料入口側ガスマニホールド６と燃料出口側ガスマニホールド７とが配置されている。
【００１８】
各ガスマニホールド４，５，６，７は、それぞれに接する燃料電池積層体５０の側面に開口部を有する箱型の構造物であって、燃料電池積層体５０のセパレータ（後述の酸化剤側セパレータ２４および燃料側セパレータ２６。図３参照）の側面に接触するように固定される。これにより、燃料ガス流通路２５および酸化剤ガス流通路２３に燃料および酸化剤を供給するためのガス室５１，５２，５７が形成される（図４等参照）。
【００１９】
ここで、図４に示すように、空気入口側ガスマニホールド４と空気出口側ガスマニホールド５の箱型の筐体内部にはそれぞれ仕切り板４ａ，５ａが設置されており、燃料電池積層体５０に面した内部空間が二つに分割され、酸化剤を供給するためのガス室５１，５２のほかに燃料電池積層体５０に冷却水を流通させるための冷却水室５３が形成されている。また、各ガスマニホールドには、配管部８がそれぞれ設置されており、この配管部８を通じて、燃料ガスおよび酸化剤ガスとしての空気および燃料電池冷却用の冷却水が供給または排出される。
【００２０】
空気出口側ガスマニホールド５のガス室５２には燃料電池外部に対して開いたガス室開口部９が設けられている。さらに、それぞれの単位電池１には、単位電池１の電圧を測定するための電圧測定端子１０と、電圧測定端子１０と燃料電池の外部に設置された電圧測定装置５５とを接続するための導通部１１が設置され、導通部１１は、空気出口側ガスマニホールド５のガス室５２に設けられたガス室開口部９を通り燃料電池外部に引き出されている。
【００２１】
また、燃料電池の運転状態では、図２に示すように、ガス室開口部９には、ガス室カバー１２がシリコンゴム等の弾性体またはパテ状の充填材からなるシール材１３を介して空気出口側ガスマニホールド５に固定されており、導通部１１はシール材１３とガス室カバー１２に挟持されている。このとき、導通部１１により生じる凹凸は、シール材１３の変形により吸収され、空気出口側ガスマニホールド５のガス室５２は密閉された状態となる。また、ガス室カバー１２としては、ガス室５２を密閉する機能を有し、ガス室５２内に飛散するコンタミ（汚染物）の量が一定の基準値を下回る材料であれば如何なる材料も使用可能である。ガラスエポシキ樹脂等の透明な材料を使用することにより、電圧測定端子１０の接続状態を外部から目視にて確認できるのでさらに好ましい。
【００２２】
単位電池１は、図３に示すように、電解質膜２０をカソード電極２１とアノード電極２２で挟持し、それぞれの電極に接して配置され酸化剤ガス流通路２３を形成する酸化剤側セパレータ２４および燃料ガス流通路２５を形成する燃料側セパレータ２６により構成されている。酸化剤側セパレータ２４の酸化剤ガス流通路２３が形成された面の裏面には冷却水流通路２７が形成されている。
【００２３】
次に図４、図５を用いてこの第１の実施形態の電圧測定端子１０と導通部１１付近の詳細について説明する。電圧測定端子１０は、棒状の金線からなる電位ピン３０と被覆導線からなる導通部１１を圧着スリーブ３１にて接続したのち、圧着スリーブ３１の外面を絶縁被覆３２にて覆い絶縁処理したものを、酸化剤ガス流通路２３に挿入することで構成されている。
【００２４】
ここで、電位ピン３０は、酸化剤ガス流通路２３に挿入されることで固定されているため、容易に抜き差しが可能である。また、酸化剤ガス流通路２３は電位ピン３０により部分的に閉塞されるが、酸化剤ガスはカソード電極２１を構成するガス拡散層を通じて隣接する酸化剤ガス流通路から供給されるため、燃料電池の運転上は実質的な障害とはならない。ただし、電位ピン３０は酸化剤ガスの流路に沿って下流側に設置することで、酸化剤ガス流通路２３の閉塞による影響をより少なくすることができる。
【００２５】
さらに、各単位電池１に設置された電位ピン３０から導通部１１までの部品を取り外した状態での燃料電池の外観を図６に示す。図６では、ガス室カバー１２の代わりに開口部閉止カバー４０が設置されており、導通部１１がない状態でも空気出口側ガスマニホールド５のガス室５２は密閉された状態となり、燃料電池が正常に運転される。ここで、ガス室カバー１２と開口部閉止カバー４０としては同一の部品を使用することも可能である。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態では、単位電池１のセパレータに新たに電圧測定端子を形成することなしに、ガスマニホールドを取り付けた状態で、導通部１１に接続された電位ピン３０を酸化剤ガス流通路２３に挿入したのち、ガス室カバー１２を取り付けることで単位電池１の電圧測定が容易に実施可能となる。さらに、電位ピン３０から導通部１１までの部品は容易に着脱が可能であり電圧測定が不要な場合には電圧測定端子品を取り外した状態でも燃料電池を正常に運転することができる。これにより、各単位電池１の電圧を測定するための部品を常設する必要がなく、製造コストの削減が可能な燃料電池を提供することができる。
【００２７】
［第２の実施形態］
図７を用いて第２の実施形態の構成を説明する。図７はこの実施形態の燃料電池の運転状態を示す斜視図である。なお第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の燃料電池は、第１の実施形態の燃料電池においてガス室開口部９のガス室カバー１２にカバー開口部１４をさらに設け、導通部１１を、カバー開口部１４を通して燃料電池外部に引き出すことでガス室開口部９とガス室カバー１２との間の気密性をより容易に確保できる構成とした。ここで、カバー開口部１４と導通部１１の隙間はシリコンゴム等の弾性体またはパテ状の充填材からなるシール材１５により閉塞され空気出口側ガスマニホールド５のガス室５２は密閉された状態となる。
【００２８】
以上の通り、本実施形態では第１の実施形態と同等の効果が得られるとともに、ガス室開口部９とガス室カバー１２との間の気密性をより容易に確保できる燃料電池を提供できる。
【００２９】
［第３の実施形態］
図８を用いて第３の実施形態の構成を説明する。図８は第３の実施形態の燃料電池の酸化剤ガス流通路の形成された平面で切断したときの横断面図である。なお第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本第３の実施形態の燃料電池は、第１の実施形態の燃料電池においてガス室開口部９とガス室カバー１２の代わりにガス室を通過せずに燃料電池積層体に面した部分とガスマニホールドの外部とを貫通する貫通穴１６と貫通穴カバー１７とシール材１８を設置した。
【００３０】
また、酸化剤ガス流通路２３と同一平面上には、貫通穴１６に対して開口しており酸化剤ガスが流通しない電圧測定溝１９が形成されており、単位電池の電圧を測定するための電圧測定端子１０は、電圧測定溝１９に挿入された電位ピン３０により構成されている。
【００３１】
ここで、電圧測定溝１９の周辺において燃料電池積層体の各単位電池の構成部材間のシール性が十分に確保されていれば、貫通穴１６には貫通穴カバー１７を設置しなくとも燃料電池は正常に運転が可能である。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態では、ガスマニホールドを取り付けた状態で、導通部１１に接続された電位ピン３０を電圧測定溝１９に挿入することで単位電池１の電圧測定が容易に実施可能となる。さらに、電位ピン３０から導通部１１までの部品は容易に着脱が可能であり電圧測定が不要な場合には電圧測定端子品を取り外した状態でも燃料電池を正常に運転することができる。そのため、各単位電池１の電圧を測定するための部品を常設する必要がなく、製造コストの削減が可能な燃料電池を提供することができる。
【００３３】
［第４の実施形態］
図９、図１０を用いて第４の実施形態の構成を説明する。ここで、図９は第４の実施形態の燃料電池の酸化剤ガス流通路の形成された平面で切断したときの横断面図であり、図１０はその燃料電池の電圧測定端子を示す斜視図である。なお、第１または第３の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の燃料電池は、第３の実施形態の燃料電池において電位ピン３０の代わりに、燃料電池積層体のセパレータの側面方向から酸化剤側セパレータ２４または燃料側セパレータ２６に接触するように設置された電圧測定端子１０により電圧を計測する構成とした。
【００３４】
電圧測定端子１０は、板状の絶縁材料３３の表面に電圧を測定する単位電池１の積層方向の間隔と等間隔に帯状に形成された導電材料３４を、燃料電池積層体５０のセパレータの側面方向から酸化剤側セパレータ２４または燃料側セパレータ２６に接触するように設置することで形成されている。導通部１１は導電材料３４の単位電池に接しない部分と導電材料３４に接続された被覆導線から構成されている。
【００３５】
また、絶縁材料３３および導電材料３４は、貫通穴カバー１７に固定されており、貫通穴カバー１７を空気出口側ガスマニホールド５に取り付け、シール材１８を押し潰す方向に締め付けることにより、導電材料３４が燃料電池積層体５０に押し付けられ、その接触部において単位電池１の電圧を測定することができる。
【００３６】
以上の通り、本実施形態では、ガスマニホールドを取り付けた状態で、導通部１１に接続された導電材料３４を燃料電池積層体５０に接触させることで、単位電池１の電圧測定が容易に実施可能となる。さらに、導電材料３４から導通部１１までの部品は容易に着脱が可能であり、電圧測定が不要な場合には電圧測定端子品を取り外した状態でも燃料電池を正常に運転することができる。したがって、各単位電池１の電圧を測定するための部品を常設する必要がなく、製造コストの削減が可能な燃料電池を提供することができる。
【００３７】
［他の実施形態］
この発明は前述した各実施形態に限定されるものではない。たとえば、各ガスマニホールドのガス室は各ガスマニホールドにつき各１部屋とする必要はなく、ガス室内に仕切り板を設け、ガス流路を入口側ガス室から出口側ガス室にガスが流通する間に別なガス室を通過して折り返して流れるように構成し、ガスマニホールドの貫通穴を上述の仕切り板の位置に設置してもよい。
【００３８】
また、ガス室にガス室開口部９を設けた場合でも、ガス室開口部９の範囲内で酸化剤ガス流通路２３と同一平面上に酸化剤ガスが流通しない電圧測定溝１９を形成して電圧測定部を構成してもよい。
【００３９】
また、ガス室開口部９または貫通穴１６は空気出口側ガスマニホールド５に設置するのが、より好ましいが、その他のガスマニホールドに開口部または貫通穴を設置し、燃料ガス流通路２５または冷却水流通路２７に電圧測定端子１０を設置してもよい。
【００４０】
さらに、電圧を測定するための部品は着脱可能であるので、全ての単位電池の電圧を個別に測定する場合の他に、複数の単位電池の積層体をサブスタックと考え、特定の単位電池またはサブスタックの電圧を常時監視し、必要に応じて電圧を測定するための部品を着脱してその他の単位電池またはサブスタックの電圧を測定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の燃料電池のカバーを外した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態の燃料電池の運転状態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る第１の実施形態の燃料電池の単位電池を示す断面図である。
【図４】本発明に係る第１の実施形態の燃料電池の酸化剤ガス流通路の形成された平面で切断したときの横断面図である。
【図５】本発明に係る第１の実施形態の燃料電池の電圧測定端子付近を拡大して示す斜視図である。
【図６】本発明に係る第１の実施形態の燃料電池の導通部を取り外した運転状態を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る第２の実施形態の燃料電池の運転状態を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る第３の実施形態の燃料電池の酸化剤ガス流通路の形成された平面で切断したときの横断面図である。
【図９】本発明に係る第４の実施形態の燃料電池の酸化剤ガス流通路の形成された平面で切断したときの横断面図である。
【図１０】本発明に係る第４の実施形態の燃料電池の電圧測定端子を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  …  単位電池
２  …  締付板
３  …  タイロッド
４  …  空気入口側ガスマニホールド
４ａ  …  仕切り板
５  …  空気出口側ガスマニホールド
５ａ  …  仕切り板
６  …  燃料入口側ガスマニホールド
７  …  燃料出口側ガスマニホールド
８  …  配管部
９  …  ガス室開口部
１０  …  電圧測定端子
１１  …  導通部
１２  …  ガス室カバー
１３  …  シール材
１４  …  カバー開口部
１５  …  シール材
１６  …  貫通穴
１７  …  貫通穴カバー
１８  …  シール材
１９  …  電圧測定溝
２０  …  電解質膜
２１  …  カソード電極
２２  …  アノード電極
２３  …  酸化剤ガス流通路
２４  …  酸化剤側セパレータ
２５  …  燃料ガス流通路
２６  …  燃料側セパレータ
２７  …  冷却水流通路
３０  …  電位ピン
３１  …  圧着スリーブ
３２  …  絶縁被覆
３３  …  絶縁材料
３４  …  導電材料
４０  …  開口部閉止カバー
５０  …  燃料電池積層体
５１，５２  …  ガス室
５３  …  冷却水室
５５  …  電圧測定装置
５７  …  ガス室
【図１】
2008192454.tif 000003
【図２】
2008192454.tif 000004
【図３】
2008192454.tif 000005
【図４】
2008192454.tif 000006
【図５】
2008192454.tif 000007
【図６】
2008192454.tif 000008
【図７】
2008192454.tif 000009
【図８】
2008192454.tif 000010
【図９】
2008192454.tif 000011
【図１０】
2008192454.tif 000012