(57)【要約】【課題】多数の燃料電池のエージングを効率よく行うことができるエージング装置を提供する。【解決手段】複数の燃料電池１００を所定の配列で設置する電池設置手段４と、設置された複数の燃料電池１００にアノードガス、カソードガス、冷媒をそれぞれ供給する供給手段１０，２０，３０と、設置された複数の燃料電池１００を直列に接続した状態で電気負荷４０に接続す電気配線構造とを備える。アノードガス、カソードガスおよび冷媒を設置された複数の燃料電池１００に供給することと、それらの燃料電池１００の発電による出力電流を電気負荷４０に供給することとを並行して一斉に行い、それらの燃料電池１００のエージングを一括して行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保水により反応ガスイオンの伝導率が向上する固体高分子電解質膜を備えた燃料電池のエージングを行うエージング装置において、
複数の燃料電池を所定の配列で設置するように設けられた電池設置手段と、該電池設置手段に設置された複数の燃料電池に接続され、各燃料電池に反応ガスであるアノードガスとカソードガスとをそれぞれ供給するアノードガス供給手段およびカソードガス供給手段と、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池に接続され、各燃料電池にその発電時の冷却用の冷媒を供給する冷媒供給手段と、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池に電気的に接続され、各燃料電池の発電時の出力電流を通電させる電気負荷とを備え、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池のそれぞれに、前記アノードガス供給手段、カソードガス供給手段、冷媒供給手段によりそれぞれアノードガス、カソードガスおよび冷媒を供給することと、各燃料電池の出力電流を前記電気負荷に通電させることとを当該複数の燃料電池の全てに対して並行して行うようにしたことを特徴とする燃料電池のエージング装置。
【請求項２】
前記アノードガス供給手段は、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池のそれぞれに供給されるアノードガスが各燃料電池を順番に経由して循環するように該複数の燃料電池を接続してアノードガスの循環流路を形成する手段と、その循環流路の少なくとも１つ以上の途中部にアノードガスを供給する手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の燃料電池のエージング装置。
【請求項３】
前記カソードガス供給手段は、単一の加湿器にカソードガスとしての空気を供給する手段と、該加湿器から、前記電池設置手段に設置された前記設置された複数の燃料電池に加湿された空気を分配供給する手段とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池のエージング装置。
【請求項４】
前記加湿器は、水を貯蔵したタンクを備え、供給された空気を、該タンク内の水に通過させることにより該空気を加湿するものであることを特徴とする請求項３記載の燃料電池のエージング装置。
【請求項５】
前記カソードガス供給手段は、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池にカソードガスとしての空気を各燃料電池に対応して設けられた中空の水透過膜部材を介して供給する手段と、各燃料電池から排出される水分を含んだ空気を該燃料電池に対応する前記水透過膜部材に供給する手段とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池のエージング装置。
【請求項６】
前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池が直列に接続され、その直列に接続された燃料電池群の直列合成電圧が前記電気負荷に付与されるように該電気負荷を該燃料電池群に電気的に接続するようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池のエージング装置。
【請求項７】
前記電池設置手段は、前記複数の燃料電池を環状に配列させて設置するように構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池のエージング装置。
【請求項８】
前記電池設置手段は、前記複数の燃料電池を直線状に配列させて設置するように構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池のエージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池のエージング装置に関し、特に、燃料電池の製造工場などで多数の燃料電池のエージングを行う場合に適したエージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質膜の両面に電極を接合してなる膜電極構造体（いわゆるＭＥＡ）を１つ以上備える燃料電池は、その発電運転を行うために、各膜電極構造体の各電極（アノード電極およびカソード電極）の表面に、それぞれ反応ガスとしてのアノードガス、カソードガスが供給される。そして、それらの供給された反応ガスが各膜電極構造体で反応することにより各膜電極構造体の両電極間に起電力が発生するようになっている。より具体的には、通常、前記アノードガス、カソードガスとして、それぞれ水素ガスと空気（酸素を含む空気）とが使用される。この場合、アノード電極で水素ガスがイオン化し、その水素イオンが固体高分子電解質膜を透過してカソード電極に伝導する。そして、カソード電極に伝導した水素イオンが該カソード電極に供給された空気中の酸素と反応することで、Ｈ２Ｏ（水または水蒸気）が生成されつつ両電極間に起電力が発生する。
【０００３】
補足すると、この種の燃料電池は、一般に、前記膜電極構造体と、そのアノード電極およびカソード電極の表面に装着されて各電極との間の反応ガスの流路を形成する導電性のセパレータとから構成される単位セル（最小単位の燃料電池）を複数積層したものを電池本体部（発電機能部）として備える。このような電池本体部を備える燃料電池は、通常、燃料電池スタックといわれる。また、燃料電池はその発電運転時に発熱するので、その自己発熱によって該燃料電池が過剰に高温になるのを防止するために、該燃料電池には冷媒が供給される。
【０００４】
この種の燃料電池では、固体高分子電解質膜における反応ガスイオン（水素イオン）の伝導率は、該電解質膜の含水率によって変化する。具体的には、該電解質膜が乾燥している状態では、反応ガスイオンの伝導率が低く、含水率が高くなるに従って水素イオンの伝導率が高くなる。そして、燃料電池の製造工場などで該燃料電池を組み立てたときには、固体高分子電解質膜は乾燥状態にあるので、該電解質膜に含水させて燃料電池が所要の発電能力を発揮し得る状態にする、いわゆるエージングを行う必要がある。
【０００５】
このエージングの手法としては、従来より、燃料電池に反応ガスを供給して該燃料電池の発電を行いながら、生成される水によって固体高分子電解質膜に含水させる手法が一般に知られている（例えば特開２００３−２１７６２２号公報（特許文献１）など）。
【特許文献１】特開２００３−２１７６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のエージング手法では、個々の燃料電池（燃料電池スタック）のエージングを行う技術が提案されているに留まっている。一方、燃料電池を量産しようとする場合、多数の燃料電池のエージングを効率よく行うことが望まれる。しかし、従来提案されている、個々の燃料電池のエージング技術では、多数の燃料電池のエージングを効率よく行うことができず、これが燃料電池の量産化の妨げとなる恐れがあった。
【０００７】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、多数の燃料電池のエージングを効率よく行うことができ、さらに、そのための構成を簡略なものとすることができる燃料電池のエージング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】
本発明の燃料電池のエージング装置（第１発明）は、かかる目的を達成するために、保水により反応ガスイオンの伝導率が向上する固体高分子電解質膜を備えた燃料電池のエージングを行うエージング装置において、複数の燃料電池を所定の配列で設置するように設けられた電池設置手段と、該電池設置手段に設置された複数の燃料電池に接続され、各燃料電池に反応ガスであるアノードガスとカソードガスとをそれぞれ供給するアノードガス供給手段およびカソードガス供給手段と、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池に接続され、各燃料電池にその発電時の冷却用の冷媒を供給する冷媒供給手段と、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池に電気的に接続され、各燃料電池の発電時の出力電流を通電させる電気負荷とを備え、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池のそれぞれに、前記アノードガス供給手段、カソードガス供給手段、冷媒供給手段によりそれぞれアノードガス、カソードガスおよび冷媒を供給することと、各燃料電池の出力電流を前記電気負荷に通電させることとを当該複数の燃料電池の全てに対して並行して行うようにしたことを特徴とする。
【０００９】
かかる本発明（第１発明）によれば、複数の燃料電池を電池設置手段に設置した状態で、これらの燃料電池にアノードガス供給手段、カソードガス供給手段、冷媒供給手段によりそれぞれアノードガス、カソードガスおよび冷媒を供給することと、各燃料電池の出力電流を前記電気負荷に通電させることとを当該複数の燃料電池の全てに対して並行して行うことによって、当該複数の燃料電池のエージングを一括して行うことができる。つまり、電池設置手段に設置される複数の燃料電池をひとまとめにして、それらの燃料電池のエージングを一斉に行うことができる。
【００１０】
従って、本発明によれば、燃料電池の製造工場などで、多数の燃料電池のエージングを効率よく行うことができる。ひいては、燃料電池の量産効率を高めることができる。
【００１１】
なお、アノードガスとしては、水素ガス、カソードガスとしては空気もしくは酸素ガスが好適である。
【００１２】
かかる本発明のより具体的な形態のひとつである第２発明では、前記アノードガス供給手段は、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池のそれぞれに供給されるアノードガス（好ましくは水素ガス）が各燃料電池を順番に経由して循環するように該複数の燃料電池を接続してアノードガスの循環流路を形成する手段と、その循環流路の少なくとも１つ以上の途中部（好ましくは該循環流路に沿って互いに隣合う各組の燃料電池の間の部分）にアノードガスを供給する手段とを備える。
【００１３】
この第２発明によれば、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池のエージングを行っているときに、各燃料電池内でアノードガス（例えば水素ガス）およびカソードガス（例えば空気もしくは酸素ガス）の反応によって生成されて該アノードガスと共に該燃料電池から排出される水分が、前記循環流路で該燃料電池の下流側に隣接する燃料電池にアノードガスと共に供給されることとなる。このため、各燃料電池の固体高分子電解質膜の保水が促進され、各燃料電池のエージングに要する時間を短縮できる。また、前記循環流路の途中部に供給するアノードガスに水分を含ませる加湿手段を省略しても、上記の如く各燃料電池に水分を供給できることから、アノードガス供給手段の構成を小型で簡略なものとすることができる。
【００１４】
補足すると、前記循環流路に沿って互いに隣合う各組の燃料電池の間の部分にアノードガスを供給するようにしたときには、各燃料電池で消費されるアノードガスを該燃料電池とその下流側（循環流路における下流側）の燃料電池との間で補充できる。このため、各燃料電池に供給されるアノードガスの流量を、全ての燃料電池についてほぼ同程度の流量に揃えることが可能となり、ひいては、各燃料電池のエージングに要する時間のばらつきを抑えることが可能となる。
【００１５】
また、前記カソードガスとしては、酸素ガスを用いてもよいが、その場合には、酸素ガスを貯蔵するタンクなどを用意する必要がある。従って、該カソードガスとしては空気が好ましい。そして、この場合には、前記カソードガス供給手段は、例えば、単一の加湿器にカソードガスとしての空気を供給する手段と、該加湿器から、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池に加湿された空気を分配供給する手段とを備えることが好ましい（第３発明）。
【００１６】
この第３発明によれば、カソードガスが加湿器で加湿された上で、各燃料電池に供給されるので、各燃料電池の固体高分子電解質膜の保水が促進され、各燃料電池のエージングに要する時間を短縮できる。また、各燃料電池に供給するカソードガス（空気）の加湿が単一の加湿器で行われるので、カソードガス供給手段の小型化を図ることができる。
【００１７】
なお、この第３発明における加湿器は、例えば水を貯蔵したタンクを備え、供給された空気を、該タンク内の水に通過させることにより該空気を加湿するものが挙げられる（第４発明）。これにより、加湿器の構成を簡略なものとすることができる。
【００１８】
また、カソードガスとして空気を用いる場合、前記カソードガス供給手段は、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池にカソードガスとしての空気を各燃料電池に対応して設けられた中空の水透過膜部材（例えば水透過膜を筒状に形成した部材）を介して供給する手段と、各燃料電池から排出される水分を含んだ空気を該燃料電池に対応する前記水透過膜部材に供給する手段とを備えるようにしてもよい（第５発明）。
【００１９】
この第５発明によれば、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池のエージングを行っているときに、各燃料電池内でアノードガス（例えば水素ガス）およびカソードガスとしての空気（詳しくは該空気中の酸素）の反応によって生成されて該空気と共に該燃料電池から排出される水分が、該燃料電池に対応する中空の水透過膜部材に供給されて、該水透過膜部材が湿らされることとなる。このため、該水透過膜部材を介して燃料電池に供給される空気に水分が含まれる（該空気が加湿される）ようになる。従って、各燃料電池の固体高分子電解質膜の保水が促進され、各燃料電池のエージングに要する時間を短縮できる。また、この場合の加湿手段は、水分を貯蔵するタンクが不要であるので、加湿手段の構成を小型なものとすることができ、ひいてはアノードガス供給手段の構成を小型なものとすることができる。なお、中空の水透過膜部材が、例えば水透過膜を筒状に形成したものである場合には、燃料電池に供給する空気の流路は、該空気を中空の水透過膜部材の内部を通過させるように構成し、燃料電池から排出された空気の流路は、該空気を水透過膜部材の外周面に当てるように構成すればよい。あるいは、これと逆に、燃料電池に供給する空気の流路は、該空気を中空の水透過膜部材の外周面に当てるように構成し、燃料電池から排出された空気の流路は、該空気を中空の水透過膜部材の内部を通過させるように構成すればよい。
【００２０】
補足すると、カソードガスとして酸素ガス（純酸素）を使用するような場合には、カソードガス供給手段は、前記第２発明におけるアノードガス供給手段と同様の構成を採用してもよい。
【００２１】
また、本発明では、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池が直列に接続され、その直列に接続された燃料電池群の直列合成電圧が前記電気負荷に付与されるように該電気負荷を該燃料電池群に電気的に接続するようにすることが好ましい（第６発明）。
【００２２】
この第６発明によれば、電池設置手段に設置された複数の燃料電池のエージングを行うとき、各燃料電池には同じ電流が流れる。このため、各燃料電池のエージングに要する時間のばらつきを抑えることが可能となる。
【００２３】
また、本発明では、前記電池設置手段は、例えば前記複数の燃料電池を環状に配列させて設置するように構成される（第７発明）。これによれば、前記アノードガス供給手段のガス送出源（水素ガスタンクなど）や、カソードガス供給手段のガス送出源（大気（空気）を吸引して送出するコンプレッサや、酸素ガスタンクなど）を環状に配列させた複数の燃料電池の中央部に配置することができるので、それらのガス送出源から各燃料電池へのガス供給を行うガス供給路の長さを、いずれの燃料電池についても、必要最低限に留めつつ、ほぼ同等にすることが可能となる。このため、各ガス供給路の圧力損失をいずれの燃料電池についてもほぼ同等にすることが可能となり、ひいては、各燃料電池に供給されるアノードガスまたはカソードガスの流量を揃えて、各燃料電池のエージングに要する時間のばらつきを抑えることが可能となる。
【００２４】
また、本発明では、前記電池設置手段は、前記複数の燃料電池を直線状に配列させて設置するように構成されていてもよい（第８発明）。
【００２５】
この第８発明によれば、燃料電池を直線状に配列させるので、燃料電池の製造ラインの搬送路からエージングを行う燃料電池を前記電池設置手段に移載したり、あるいは、エージングが終了した燃料電池を電池設置手段に移載することが容易になる。
【００２６】
なお、前記冷媒供給手段は、例えば、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池のそれぞれに供給される冷媒が各燃料電池を順番に経由して循環するように該複数の燃料電池を接続してアノードガスの循環流路を形成する手段と、その循環流路の途中部にそれぞれ介装された冷媒貯蔵手段およびポンプとを備えるように構成される。この場合、その冷媒の循環流路に沿って互いに隣合う各組の燃料電池の間の箇所に、該循環流路の上流側の燃料電池から排出された冷媒を冷却する冷却器と、該冷媒を加熱する加熱器とを介装すると共に、その各加熱器の作動・停止を制御する制御手段を備え、循環流路で各燃料電池に供給される冷媒が所定の温度範囲に収まるように該制御手段により各加熱器の作動・停止を制御することが望ましい。
【００２７】
あるいは冷媒供給手段は、例えば、前記電池設置手段に設置された複数の燃料電池のそれぞれに、単一の冷媒貯蔵タンクから分配供給する手段と、各燃料電池から排出される冷媒を冷媒貯蔵タンクに戻す手段とを備えるように構成してもよい。この場合、冷媒供給手段は、各燃料電池から排出される冷媒が導入されて該冷媒を冷却する単一の冷却器と、冷媒貯蔵タンク内の冷媒、または該冷媒貯蔵タンクから導出された冷媒を、各燃料電池に分配する前に加熱する単一の加熱器とを備えると共に、その加熱器の作動・停止を制御する制御手段を備え、循環流路で各燃料電池に供給される冷媒が所定の温度範囲に収まるように該制御手段により加熱器の作動・停止を制御することが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明のエージング装置の第１実施形態を図１〜図７を参照して説明する。図１は第１実施形態のエージング装置の全体構成を概略的に示す図である。
【００２９】
同図において、１は本発明における燃料電池としての燃料電池スタック１００（以下、単にスタック１００という）を、そのエージングを行うためのステーションであるエージングステーションＥＳに搬送する搬送路、２はエージングステーションＥＳに配置されたエージング装置である。搬送路１はベルトコンベアなどにより構成されている。エージング装置２は、環状の運搬路３と、この運搬路３の内部で円周Ｃ上に等間隔で配置された複数（本実施形態では５個）のスタック設置台４とを備えている。スタック設置台４は、本発明における電池設置手段に相当するものであり、各スタック設置台４上に、スタック１００（図１に二点差線で示す）を所定の位置・姿勢で設置可能としている。
【００３０】
運搬路３は、ベルトコンベアなどにより構成されており、搬送路１で図示のＡ地点で図示しない移載装置によって搬送路１との間でスタック１００の授受が行われる。そして、運搬路３は、これに載せられたスタック１００を例えば図中の白抜き矢印Ｙ１で示す如く、反時計回り方向に運搬可能としている。
【００３１】
なお、運搬路３と各スタック設置台４との間のスタック１００の授受は、運搬路３の中心と各スタック設置台４とを結ぶ線分（運搬路３の径方向）で図示しない移載装置により行われる。
【００３２】
また、エージング装置２は、運搬路３の内部の中心部（上記円周Ｃの中心部）でスタック設置台４に囲まれるようにして配置された、エージング装置２の主要部（主に配管類や配線類を除く機器類）であるセンターモジュール５と、センターモジュール５の機器類と各スタック設置台４に設置されるスタック１００とを接続したり、隣り合うスタック設置台４，４に設置されるスタック１００，１００を互いに接続する配管・配線類６とを備えている。
【００３３】
ここで、スタック１００の概略構成を図２を参照して説明しておく。図２はスタック１００の要部の断面を概略的に示す図である。
【００３４】
スタック１００は、図２に示す如く、固体高分子電解質膜１０１の両面にそれぞれアノード電極１０２およびカソード電極１０３を接合してなる膜電極構造体（いわゆるＭＥＡ）１０４と、この膜電極構造体１０４の各電極１０２，１０３の表面に装着された導電性のセパレータ１０５とから構成された単位セル（最小単位の燃料電池）を膜電極構造体１０１の法線方向に複数、積層することで電池本体部（発電機能部）が構成されたものである。各膜電極構造体１０４の両側のセパレータ１０５，１０５うち、アノード電極１０２に臨むセパレータ１０５は該アノード電極１０２の表面との間にアノードガスとしての水素ガスの流路１０６を形成し、カソード電極１０３に臨むセパレータ１０５は、該カソード電極１０３の表面との間にカソードガスとしての空気の流路１０７を形成している。また、本実施形態では、隣合う膜電極構造体１０４，１０４の間に介在されているセパレータ１０５，１０５は、それらの間に冷媒の流路１０８を形成している。上記のような流路１０６，１０７，１０８は、通常、カーボン材からなるセパレータに溝を形成し、あるいは、金属板からなるセパレータをプレス加工により波板状に成形することにより形成される。そして、図２のセパレータ１０５は、例えば金属板をプレス加工して、上記流路１０６，１０７，１０８を形成するようにしたものを例示している。
【００３５】
なお、図示は省略するが、スタック１００の電池本体部は筐体に収容されており、その筐体には水素ガスの各流路１０６が連通する水素ガス主通路と、空気の各流路１０７が連通する空気主通路と、冷媒の各流路１０８が連通する冷媒主通路とが設けられている。そして、各流路１０６，１０７，１０８への水素ガス、空気、冷媒の流入・流出は、それぞれこれらの主通路を介して行われるようになっている。
【００３６】
前記エージング装置２の説明に戻って、センターモジュール５および配管・配線類６は、以下に説明する水素ガス供給手段（アノードガス供給手段）、空気供給手段（カソードガス供給手段）および冷媒供給手段の構成要素を含んでいると共に、スタック１００の電気負荷およびこれに付随する電気配線を含んでいる。
【００３７】
図３は、水素ガス供給手段１０の構成を模式的に示す図である。なお、この図３と後述する図４、図６、図７ではスタック設置台４と同数のスタック１００が、各スタック設置台４上に設置された状態で示されている。図示の如く、水素ガス供給手段１０は、加圧された水素ガスを貯蔵してセンターモジュール５に設けられた水素ガスタンク１１と、この水素ガスタンク１１から電動弁１２を介して分配導出された複数（本実施形態ではスタック設置台４と同数）の分配供給管１３と、互いに隣り合うスタック設置台４，４上に設置されたスタック１００，１００同士を接続する接続管１４とを備えている。
【００３８】
ここで、各接続管１４は、より詳しくは、隣り合うスタック１００，１００の一方のスタック１００の水素ガス導入口１００ａと他方のスタック１００の水素ガス導出口１００ｂとを接続する。従って、これらの接続管１４でスタック設置台４上のスタック１００を相互に接続することによって、水素ガスを各スタック１００を順番に経由させて循環させる循環流路１５が構成されるようになっている。つまり、該循環流路１５は、接続管１４とスタック１００の内部の水素ガス流路（前記流路１０６を含む）とから構成される。そして、接続管１４のうちの１つの接続管１４ｘには、前記分配供給管１３のうちの該接続管１４ｘに向かって延びる分配供給管１３ｘがエゼクタ１６を介して接続されている。また、他の各分配供給管１３は、他の各接続管１４に向かって延びて該接続管１４に接続治具１７を介して接続され、この接続治具１７を介して接続管１４に水素ガスを導入するようにしている。この場合、エゼクタ１６は、接続管１４ｘにおける水素ガスの流れの向き、ひいては、循環流路１５における水素ガスの流れの向きを所定の向き（本実施形態では時計回り方向）に規定するためのものである。図中の矢印は、水素ガスの流れの向きを示している。
【００３９】
なお、循環流路１５を流れる水素ガスに含まれる水分が過剰になった場合などに、その水分を排出するための排水管１８が接続管１４の１つ、例えば前記接続管１４ｘに開閉弁１９を介して接続されている。
【００４０】
図４は、空気供給手段２０の構成を模式的に示す図である。図示の如く、空気供給手段２０は、大気（空気）を吸入して加圧・送出するコンプレッサ２１と、このコンプレッサ２１から送出される空気に加湿する（水分を含ませる）加湿器２２と、この加湿器２２から各スタック設置台４に向かって分配導出された複数（スタック設置台４と同数）の分配供給管２３とを備え、その各分配供給管２３が各スタック設置台４上のスタック１００の空気導入口１００ｃに接続されるようになっている。なお、コンプレッサ２１および加湿器２２はセンターモジュール５に配置されている。また、加湿器２２から各分配供給管２３を介して各スタック設置台４上のスタック１００に供給される空気（加湿された空気）は、該スタック１００の内部の空気流路（前記流路１０７など）を経て該スタック１００の空気導出口１００ｄから外部に排出される。図中の矢印は、空気供給手段２０における空気の流れを示している。
【００４１】
ここで、本実施形態における加湿器２２の概略構成を図５を参照して説明する。本実施形態では、加湿器２２は、水を貯蔵したタンク２４を備え、このタンク２４の下部から該タンク１４内の水に前記コンプレッサ２１から加圧された空気が供給されるようになっている。そして、タンク２４内に供給された空気は、泡状になってタンク２４内の水を通過した後、該タンク２４の上部に接続された前記分配供給管２３に流入するようになっている。この場合、タンク内２４に供給された空気がタンク２４内の水を通過する過程で該空気に水分が含まれる。
【００４２】
図６は、冷媒供給手段３０の構成を模式的に示す図である。図示の如く、冷媒供給手段３０は、冷媒を貯蔵した冷媒タンク３１と、この冷媒タンク３１から冷媒を吸引して送出するポンプ３２（循環ポンプ）とをセンターモジュール５に備えると共に、互いに隣り合うスタック設置台４，４上に載置されたスタック１００，１００同士を接続する接続管３３を備えている。この場合、接続管３３のうちの１つ、例えば図中の左上側の接続管３３ｘは、その中間部がセンターモジュール５に引き込まれており、その中間部に前記冷媒タンク３１およびポンプ３２が介装されている。なお、各接続管３３は、より詳しくは、隣り合うスタック１００，１００の一方のスタック１００の冷媒導入口１００ｅと他方のスタック１００の冷媒導出口１００ｆとを接続する。
【００４３】
従って、これらの接続管３３でスタック設置台４上のスタック１００を相互に接続することによって、冷媒を、冷媒タンク３１からポンプ３２、並びに各スタック１００を順番に経由させて循環させる循環流路３４が構成されるようになっている。つまり、該循環流路３４は、接続管３３とスタック１００の内部の冷媒流路（前記流路１０８など）とから構成される。図中の矢印はこの循環流路３４における冷媒の流れの向きを示している。なお、ポンプ３２は、接続管３３ｘ以外の他の接続管３３に介装されていてもよい。
【００４４】
また、各接続管３３には、ラジエータなどの放熱器から構成された冷却器３５と、図示しないヒータを内臓する加熱器３６とが介装されている。なお、前記接続管３３ｘにあっては、それらの冷却器３５および加熱器３６は、ポンプ３２の下流側に設けられている。
【００４５】
冷却器３５は、後述のエージングの際に各スタック１００内で加熱される冷媒を放熱させて冷やすものである。また、加熱器３６は、冷媒の温度が下がり過ぎないようにするために、適宜、該冷媒を加熱するものである。
【００４６】
図７は、エージング装置２の電気配線構造を模式的に示している。この電気配線構造では、センターモジュール５に、電気負荷４０と、エージング装置２の制御手段であるコントローラ４１とが備えられている。電気負荷４０は、例えば可変抵抗から構成され、その抵抗値がコントローラ４１により制御可能とされている。また、互いに隣り合うスタック設置台４，４の間には、一組のスタック設置台４ｘ，４ｙの間の箇所を除いて、それらのスタック設置台４，４に設置される互いに隣り合うスタック１００，１００を接続する接続線４２が備えられている。この場合、各接続線４２は、その両端のスタック１００，１００のうちの一方のスタック１００の正極端子１００ｐと他方のスタック１００の負極端子１００ｍとを接続するようにしている。従って、各スタック設置台４上に設置されるスタック１００はそれらの接続線４２によって直列に接続されるようになっている。
【００４７】
また、前記一組のスタック設置台４ｘ，４ｙのうちのスタック設置台４ｘに設置されるスタック１００の正極端子１００ｐとスタック設置台４ｙに設置されるスタック１００の負極端子１００ｍとをそれぞれ電気負荷４０に接続する接続線４３ｐ，４３ｍが備えられている。この場合、接続線４３ｐに接続する正極端子１００ｐと接続線４３ｍに接続する負極端子１００ｍとは、スタック設置台４上のスタック１００を接続線４２により直列に接続した状態では、その直列接続したスタック１００（スタック群）の出力電圧の総和の電圧（直列合成電圧）が発生する端子となる。従って、電気負荷４０にはその直列合成電圧が付与される。
【００４８】
なお、コントローラ４１は、電気負荷４０（可変抵抗）の抵抗値を制御するほか、前記水素ガス供給手段１０の電動弁１２、空気供給手段２０のコンプレッサ２１、冷媒供給手段３０のポンプ３２の作動を図示しないアクチュエータを介して制御するようにしている。
【００４９】
次に、本実施形態のエージング装置２の作動を説明する。
【００５０】
搬送路１でその上流側から搬送されてくるスタック１００は、地点Ａにおいて、図示しない移載装置によってエージング装置２の運搬路３に移載され、該運搬路３上を、スタック設置台４に対向する位置に運搬される。そして、運搬路３上にスタック設置台４と同数のスタック１００が移載され、それらのスタック１００が各スタック設置台４に対向する位置に運搬路３上で停止される。この状態、すなわち、図１の運搬路３上の実線示のスタック１００の状態において、図示しない移載装置によって、運搬路３上の各スタック１００がこれに対向するスタック設置台４に移載される。
【００５１】
次いで、これらのスタック設置台４上のスタック１００に対して、作業者によって、前記水素ガス供給手段１０、空気供給手段３０、および冷媒供給手段４０の前記した配管接続（図３、図４および図６を参照）が行われると共に、前記図７に示した如く電気配線の接続が行われる。
【００５２】
次いで、コントローラ４１の図示しないスタートスイッチを操作することで、各スタック設置台４上に設置された全てのスタック１００（本実施形態では５個のスタック１００）に対して、一斉にエージングが行われる。具体的には、コントローラ４１は、まず、水素ガス供給手段１０の電動弁１２を開弁させると共に、空気供給手段２０のコンプレッサ２１を作動させ、さらに、冷媒供給手段３０のポンプ３２を作動させる。すなわち、水素ガス供給手段１０、空気供給手段２０、および冷媒供給手段３０の運転が行われる。
【００５３】
このとき、図３の水素ガス供給手段１０にあっては、水素ガスタンク１１から分配供給管１３を介して各接続管１４に水素ガスが供給される。この場合、接続管１４のうちの接続管１４はエゼクタ１６を介して分配供給管１３ｘに接続されているので、該接続管１４ｘにおける水素ガスの流れの向き、ひいては、循環流路１５における水素ガスの流れの向きは図中の矢印で示すように時計回り方向に規制される。従って、各分配供給管１３から各接続管１４に導入された水素ガスは、その接続管１４の下流端に接続されているスタック１００の水素ガス導入口１００ａから該スタック１００内の水素ガス流路（前記流路１０６を含む）を流れた後、該スタック１００の水素ガス導出口１００ｂから該水素ガス導出口１００ｂに接続された接続管１４に流れる。このようにして、水素ガスが接続管１４およびスタック１００で構成される循環流路１５を時計回り方向に流れつつ循環する。これにより、スタック設置台４上の全てのスタック１００（より詳しくは各スタック１００の各アノード電極１０２の表面）に水素ガスが一斉に（一括して）供給される。
【００５４】
ここで、各スタック１００に流入する水素ガスは、その一部が該スタック１００の後述の発電運転によって消費されるが、その消費された水素ガスが、該スタック１００の水素ガス導出口１００ｂに接続された接続管１４に供給される水素ガスによって補充される。すなわち、各スタック１００に流入する水素ガスの流量がいずれのスタック１００についてもほぼ同等になるように各分配供給管１３から各接続管１４に水素ガスが供給される。また、各スタック１００の後述の発電運転が行われることで、各スタック１００の内部で水分が発生し、その水分が水素ガスと共に各スタック１００の水素ガス導出口１００ｂから排出される。そして、その水分を含んだ水素ガスは、該スタック１００の水素ガス導出口１００ｂに接続管１４を介して接続された隣のスタック１００にその水素ガス導入口１００ａから流入する。従って、水素ガスが上記のように循環流路１５を循環する過程で、各スタック１００の内部において、該水素ガスが加湿されることとなる。このため、本実施形態の水素ガス供給手段１０では、加湿器を省略している。また、本実施形態では、循環流路１５中を流れる水素ガス中の含有水分量を例えば湿度センサ等を用いて監視しており、その含有水分量が所定量を超えて過剰になった場合には、前記開閉弁１９を開弁させることで、過剰な水分を循環流路１５から排出するようにしている。
【００５５】
なお、水素ガス供給手段１０の運転を開始した直後は、循環流路１５で各スタック１００を経由して流れる水素ガス中の水分が少ないので、水素ガス供給手段１０の運転初期（運転開始後、所定時間が経過するまでの期間など）は、適宜の加湿器を使用して、水素ガスを加湿してもよい。
【００５６】
また、図４の空気供給手段２０にあっては、コンプレッサ２１で加圧された空気が加湿器２２で加湿された後、分配供給管２３を介して各スタック１００に分配・供給され、それが各スタック１００の空気導入口１００ｃから該スタック１００内の空気ガス流路（前記流路１０７を含む）を流れた後、該スタック１００の空気導出口１００ｄから外部に排出される。これにより、スタック設置台４上の全てのスタック１００（詳しくは各スタック１００の各カソード電極１０３の表面）に加湿された空気が一斉に（一括して）供給される。なお、各分配供給管２３から各スタック１００に流入する空気の流量は、いずれのスタック１００についてもほぼ同等である。
【００５７】
補足すると、各スタック１００に空気を供給する手段は、前記水素ガス供給手段１０と同様に、スタック設置台４上の各スタック１００を経由して空気を循環させるような構成を採用することも可能である。但し、各スタック１００では、その発電運転を行うことで、供給される空気中の酸素だけが消費されるので、その消費される酸素を補充するために酸素供給器が別に必要になる。そのため、本実施形態では、図４に示した空気供給手段２０の構成を採用している。なお、各スタック１００に純酸素を供給するような場合には、その供給手段は、水素ガス供給手段１０と同様の構成を採用してもよい。そのようにした場合には、水素ガス供給手段１０と同様に加湿器を省略してもよい。
【００５８】
また、図６の冷媒供給手段３０にあっては、冷媒が各スタック１００を順番に経由しつつ前記循環流路３４を図中の矢印の向きに循環する。より詳しくは、循環流路３４の各接続管３３を流れる冷媒は、その接続管３３の下流端に接続されているスタック１００の冷媒導入口１００ｅから該スタック１００内の冷媒流路（前記流路１０８を含む）を流れた後、該スタック１００の冷媒導出口１００ｆから該冷媒導出口１００ｆに接続された接続管３３に流れる。これにより、スタック設置台４上の全てのスタック１００に対して、一斉に（一括して）冷媒が供給されることとなる。さらに、冷媒供給手段３０にあっては、コントローラ４１の制御によって、各接続管３３の加熱器３６がＯＮ／ＯＦＦされる。この場合、各スタック１００の温度が図示しない温度センサにより検出されてコントローラ４１に入力されるようになっている。そして、コントローラ４１は、各スタック１００の検出温度が所定の温度範囲（例えば５０℃〜９０℃）に保たれるように、そのスタック１００の冷媒導入口１００ｅに接続されている接続管３３の加熱器３６をＯＮ／ＯＦＦさせる。なお、各スタック１００に流入する冷媒は、該スタック１００の後述の発電運転時の発熱エネルギーを吸収して昇温するが、その昇温した冷媒は、該スタック１００の冷媒導出口１００ｆに接続された接続管３３の冷却器３５によって冷やされる。これにより、各スタック１００の温度が過剰に高温になったり、低温になり過ぎることなく、適切な温度（各スタック１００のエージングに適した温度）に保たれる。
【００５９】
上述のように、水素ガス供給手段１０、空気供給手段２０および冷媒供給手段３０の運転を行ったとき、各スタック１００では、その各膜電極構造体１０４のアノード電極１０２に供給される水素ガスとカソード電極１０３に供給される空気中の酸素とが反応して、Ｈ２Ｏが生成されつつ両電極１０２，１０３間に起電力が発生し、ひいては、各スタック１００の正極端子１００ｐおよび負極端子１００ｍの間に起電力が発生する。より詳しくは、アノード電極１０に供給される水素ガスが該アノード電極１０でイオン化し、その水素イオンが膜電極構造体１０４の固体高分子電解質膜１０１を通ってカソード電極１０３に伝導する。そして、該水素イオンがカソード電極１０３に供給された空気中の酸素と反応し、それにより、Ｈ２Ｏが生成されつつ両電極１０２，１０３間に起電力が発生する。なお、各スタック１００の正極端子１００ｐおよび負極端子１００ｍの間に発生する起電力は、そのスタック１００に含まれる各膜電極構造体１０４で発生する起電力の合成起電力である。補足すると、固体高分子電解質膜１０１における水素イオンの伝導は、該電解質１０１が乾燥しているときよりも、水分を含んでいる（保水している）方が円滑に行われ（水素イオンの伝導度が高まる）、ひいては各膜電極構造体１０４の発電能力が高まる。
【００６０】
この場合、図７に示したように、スタック設置台４上の各スタック１００は直列に接続され、その直列に接続されたスタック群（各スタック設置台４上のスタック１００の組）が電気負荷４０に電気的に接続されている。これにより、スタック設置台４上の各スタック１００の出力電流が電気負荷４０に通電され、それらの全てのスタック１００の発電運転が一斉に（一括して）行われる。そして、このとき、各スタック１００は直列に接続されているので、各スタック１００を流れる電流はいずれのスタック１００についても同じになる。
【００６１】
このようにして、各スタック１００の発電運転が行われることで、各スタック１００の膜電極構造体１０４でＨ２Ｏ（水分）が生成される。また、各スタック１００に供給される水素ガスおよび空気は、前述したように加湿されて水分を含んでいる。これにより、各スタック１００の各膜電極構造体１０４の固体高分子電解質１０１が含水して、該スタック１００のエージングが行われることとなる。
【００６２】
このエージングは、各スタック１００の出力電圧がほぼ一定の電圧に飽和するまで行われる。すなわち、コントローラ４１は、図示しない電圧センサによって各スタック１００の出力電圧を監視しており、この出力電圧がいずれのスタック１００についても、ほぼ一定になったとき（単位時間当たりの出力電圧の変化量がほぼ０になったとき）に前記水素ガス供給手段１０、空気供給手段２０および冷媒供給手段３０の運転を停止させる。
【００６３】
補足すると、各スタック１００のエージングを円滑に行うために、本実施形態では、例えば特願２００４−４７２１９号や特願２００４−５５７２６号にて本願出願人が先に提案した如く、コントローラ４１は電気負荷４０を構成する可変抵抗を制御することで、各スタック１００の出力電流を短い時間周期で増減させながら、その出力電流の平均電流を徐々に増加させる。このようにすることで、各スタック１００の固体高分子電解質膜１０１の過剰に急速な含水を避けつつ、各スタック１００のエージングを比較的短時間で完了することができる。この場合、各スタック１００に流れる電流は同じであるので、各スタック１００のエージングは、いずれのスタック１００についても互いに同じように実行される。なお、本発明では、各スタック１００のエージングの際の電流制御は、必ずしも上記のように行う必要はなく、公知の手法を採用してもよい。
【００６４】
上記のようにして、各スタック１００のエージングが完了した後、作業者によって、各スタック１００から接続管１４などの配管と接続線４２などの配線が取り外される。そして、図示しない移載装置によって、各スタック設置台４から各スタック１００が前記運搬路３に移載される。さらに、その移載された各スタック１００が運搬路３の作動によって、図１のＡ地点に運搬され、このＡ地点で図示しない移載装置によって、搬送路１に移載される。そして、搬送路１に移載された各スタック１００は、この搬送路１上を下流側に搬送される。
【００６５】
以上が、本実施形態のエージング装置２の作動である。かかるエージング装置２では、各スタック設置台４に設置された全てのスタック１００のエージングが同時に一括して行われる。つまり、組み立てられたスタック１００のエージングがスタック設置台４の個数ずつ、一括して行われる。従って、スタック１００の製造工場におけるスタック１００のエージングを、個々のスタック１００毎に個別に行うことなく、効率よく行うことができる。
【００６６】
また、エージング装置２の水素供給手段１０にあっては、水素ガスをスタック設置台４上の各スタック１００を経由させて循環させるため、各スタック１０で消費されずに該スタック１００から排出される水素ガスは、該スタック１００の隣のスタック１００に供給される。このため、水素ガスの利用効率が高まり、スタック設置台４の個数分のスタック１００のエージングの際に使用する水素ガスの量を節減できる。また、水素ガスを、スタック設置台４上の全てのスタック１００を順番に経由させて循環させる循環流路１５を備えることによって、各スタック１００に供給される水素ガスが、その上流側のスタック１００の内部で生成された水分によって加湿されるので、該水素ガスに水分を含ませる加湿器を省略できる。その結果、水素ガス供給手段１０の構成を小型で簡略なものとすることができる。
【００６７】
また、空気供給手段２０にあっては、各スタック１００に分配供給される空気は、全てのスタック１００について共通の単一の加湿器２２で加湿するので、空気供給手段２０の構成を簡略なものとすることができる。
【００６８】
さらに、冷媒供給手段３０にあっては、冷媒を、スタック設置台４上の全てのスタック１００を順番に経由させて循環させるので、その冷媒を各スタック１００に供給するための配管構成を簡略なものとすることができる。
【００６９】
また、電気配線構造にあっては、スタック設置台４上の全てのスタック１００を直列に接続し、その直列接続されたスタック群を電気負荷４０に接続するので、その配線構造を簡略なものとすることができる。同時に、各スタック１００に流れる電流を全てのスタック１００について同じにできるので、各スタック１００毎に、エージングに要する時間が大きくばらつくような事態を防止することができる。
【００７０】
また、スタック設置台４はこれに設置されるスタック１００を環状に等間隔で配列させるように設けられていると共に、水素ガスの送出源たる水素ガスタンク１１がそれらの環状に並ぶスタック１００の中心部のセンターモジュール５に設けられているので、水素ガス供給手段１０の水素ガスタンク１１から各スタック１００に至る流路の長さをいずれの流路についてもほぼ同じ長さにして、それらの流路の圧力損失をほぼ同じにすることができる。また、本実施形態では、隣り合うスタック１００，１００同士を接続する接続管１４の長さも、いずれの接続管１４についてもほぼ同じにして、それらの接続管１４の圧力損失をほぼ同じにできる。その結果、各スタック１００に供給される水素ガスの流量のばらつきを抑えて、それらの流量をほぼ同じにすることができる。
【００７１】
同様に、空気供給手段２０にあっても、空気の送出源たるコンプレッサ２１がセンターモジュール５に設けられているので、このコンプレッサ２１から各スタック１００に至る分配供給管２３の長さをいずれの分配供給管２３についてもほぼ同じ長さにして、それらの分配供給管２３の圧力損失をほぼ同じにすることができる。その結果、各スタック１００に供給される空気の流量のばらつきを抑えて、それらの流量をほぼ同じにすることができる。そして、各スタック１００に供給される水素ガスおよび空気の流量をいずれのスタック１００についてもほぼ同じにできることから、各スタック１００の発電出力をいずれのスタック１００についてもほぼ同じにすることができ、ひいては、各スタック１００のエージングに必要な時間のばらつきを抑制できる。
【００７２】
次に、本発明の第２実施形態を図８および図９を参照して説明する。この第２実施形態は、空気供給手段（カソードガス供給手段）の構成のみが第１実施形態と相違するものである。従って、本実施形態の説明では、空気供給手段以外の構成については説明を省略する。また、本実施形態における空気供給手段のうち、第１実施形態の空気供給手段２０と同一の構成部分もしくは同一の機能部分については第１実施形態と同一の参照符号を用い、詳細な説明を省略する。
【００７３】
図８は本実施形態における空気供給手段５０の構成を模式的に示している。同図に示すように、本実施形態の空気供給手段５０は、センターモジュール５に備えられたコンプレッサ２１から、各スタック設置台４に設置される各スタック１００に加圧された空気を分配供給する分配供給管５１が各スタック設置台４に向かって導出され、この各分配供給管５１が、それぞれに対応するスタック１００の空気導入口１００ｃに接続されるようになっている。この場合、各分配供給管５１には、加湿器５２が介装されている。また、各スタック１００の空気導出口１００ｄを、このスタック１００に接続された分配供給管５１の加湿器５２に接続する接続管５３が備えられている。図中の矢印は、各分配供給管５１および各接続管５３をそれぞれに対応するスタック設置台４上のスタック１００に接続した状態での空気の流れを示している。
【００７４】
ここで、加湿器５２について図９を参照して説明する。図９は、加湿器５２の内部構造の概略を示す斜視図である。同図示のように加湿器５２の内部には、ガスを通さず水を通す膜材から筒形状に各々形成された複数の中空水透過膜部材５２ａが、それらの軸心方向を同一方向に向けて格子状に配列されている。そして、これらの中空水透過膜部材５２ａには、前記コンプレッサ２１から、例えば図中の矢印Ｙ９で示すように、各中空水透過膜部材５２ａの軸心方向で加圧された空気が供給されるようになっている。そして、その供給された空気が、各中空水透過膜部材５２ａの内部をその軸心方向に通過した後、加湿器５２から、矢印Ｙ１０で示すように、スタック１００に供給されるようになっている。換言すれば、加湿器５２は、その各中空水透過膜部材５２ａの軸心方向を分配供給管５１の流路方向に向けて該分配供給管５１に介装されている。また、中空水透過膜部材５２ａには、スタック１００から排出される空気が、矢印Ｙ１１で示すように、該中空水透過膜部材５２ａの軸心と直交する方向で前記接続管５３から供給され、それが該中空膜部材５２ａの外周囲を流れた後、加湿器５２の排気口５２ｂから矢印Ｙ１２の如く、外部に排出されるようになっている。つまり、接続管５３から加湿器５２の排気口５２ｂに至る流路は、中空水透過膜部材５２ａの軸心と直交する方向に設けられている。
【００７５】
このような加湿器５２にあっては、スタック１００から排出される空気が該スタック１００の発電運転によって生成される水分を含有しているため、該空気が接続管５３から供給されることで、その空気中の水分が各中空水透過膜部材５２ａにしみ込む。そして、コンプレッサ２１から分配供給管５１を介して加湿器５２に供給される空気が、該加湿器５２の中空水透過膜部材５２ａの内部を通る過程で、該中空水透過膜部材５２ａにしみ込んだ水分によって加湿されることとなる。
【００７６】
以上説明した以外の構成は、前記第１実施形態のエージング装置２と同じである。
【００７７】
次に、本実施形態におけるスタック１００のエージングの際の作動を説明すると、本実施形態は、空気供給手段５０の作動のみが前記第１実施形態と相違する。すなわち、本実施形態における空気供給手段５０にあっては、前記コントローラ４１によりコンプレッサ２１を作動させると、該コンプレッサ２１により加圧された空気が各分配供給管５１および加湿器５２（詳しくは該加湿器５２の中空水透過膜部材５２ａの内部）を介して該分配供給管５１に接続されたスタック１００に供給される。そして、この供給された空気は、該スタック１００の空気導入口１００ｃから該スタック１００内の空気流路（前記流路１０７を含む）を流れた後、該スタック１００の空気導出口１００ｄから、これに接続された接続管５３を介して該スタック１００に対応する加湿器５２に供給され、さらに、該加湿器５２の内部の中空水透過膜部材５２ａの外周囲を経て排気口５２ｂから外部に排出される。
【００７８】
この場合、前記第１実施形態と同様に、各スタック１００の発電運転が行われることで、各スタック１００から排出される空気は、該スタック１００の内部で生成される水分を含んでいる。このため、前記したように、各スタック１００に供給される空気が該スタック１００に対応する加湿器５２内の中空水透過膜部材５２ａ内を通過する過程で加湿される。これにより各スタック１００に加湿された空気が流入する。
【００７９】
本実施形態では、空気供給手段５０が上記のように構成されているので、第１実施形態で用いたような、加湿器用のタンク２４が不要となり、空気供給手段５０を小型に構成できる。なお、この空気供給手段５０以外は、第１実施形態と同じ作用効果を奏する。
【００８０】
補足すると、本実施形態では、コンプレッサ２１から送出される空気を、中空水透過膜部材５２ａの内部に通し、スタック１００から排出される空気を中空水透過膜部材５２ａの外周面に当てるようにしたが、これと逆に、コンプレッサ２１から送出される空気を、中空水透過膜部材５２ａの外周面に当てつつ、スタック１００に供給し、スタック１００から排出される空気を中空水透過膜部材５２ａの内部を通すようにしてもよい。このことは、本実施形態における加湿器５２を採用する後述の第５実施形態においても同様である。
【００８１】
次に、本発明の第３実施形態を図１０を参照して説明する。この第３実施形態は、冷媒供給手段の構成のみが第１実施形態と相違するものである。従って、本実施形態の説明では、冷媒供給手段以外の構成については説明を省略する。また、本実施形態における冷媒供給手段のうち、第１実施形態の冷媒供給手段３０と同一の構成部分もしくは同一の機能部分については第１実施形態と同一の参照符号を用い、詳細な説明を省略する。
【００８２】
図１０は本実施形態における冷媒供給手段６０の構成を模式的に示している。同図に示すように、本実施形態の冷媒供給手段６０は、センターモジュール５に冷媒を貯蔵した冷媒タンク３１と、この冷媒タンク３１から冷媒を吸引して送出するポンプ３２とが設けられると共に、各スタック設置台４上のスタック１００から冷媒タンク３１に戻す冷媒を冷却するラジエータなどの放熱器から構成された冷却器６１が設けられている。この場合、本実施形態では、冷媒タンク３１内の冷媒を適宜加熱する加熱器６２を内臓している。この加熱器６２は、前記コントローラ４１によってＯＮ／ＯＦＦ制御されるヒータ（図示省略）を備えるものである。
【００８３】
また、ポンプ３２から、各スタック設置台４に向かって分配導出された複数（スタック設置台４と同数）の分配供給管６３と、各スタック設置台４上のスタック１００から排出される冷媒を冷却器６１に導入すべく該冷却器６１に接続された複数（スタック設置台４と同数）の冷媒戻し管６４とが備えられている。そして、各分配供給管６３は、各スタック設置台４上のスタック１００の冷媒導入口１００ｅに接続され、各冷媒戻し管６４は、その上流端が各スタック１００の冷媒導出口１００ｆに接続されるようになっている。図中の矢印は、各分配供給管６３および冷媒戻し管６４を各スタック１００に接続して、冷媒供給手段６０を作動させたときの冷媒の流れを示している。
【００８４】
以上説明した以外の構成は、前記第１実施形態と同一である。
【００８５】
次に、本実施形態におけるスタック１００のエージングの際の作動を説明すると、本実施形態は、冷媒供給手段６０の作動のみが前記第１実施形態と相違する。すなわち、本実施形態における冷媒供給手段６０にあっては、前記コントローラ４１によりポンプ３２を作動させると、冷媒タンク３１内の冷媒は、ポンプ３２から各分配供給管６３を介して、該分配供給管６３に接続されたスタック１００に供給される。そして、この供給された冷媒は、該スタック１００の冷媒導入口１００ｅから該スタック１００内の冷媒流路（前記流路１０８を含む）を流れた後、該スタック１００の冷媒導出口１００ｆから、これに接続された冷媒戻し管６４を介して冷却器６１に供給され、さらに該冷却器６１から冷媒タンク３１に戻される。このとき、各スタック１００の発電運転時の発熱エネルギーを各スタック１００内で吸収する冷媒は、吸収した熱エネルギーを冷却器６１で放熱する。また、本実施形態では、コントローラ４１は、冷媒タンク３１内の冷媒の温度を図示しない温度センサにより検出して監視しており、その冷媒の検出温度、ひいては各スタック１００の温度が所定の温度範囲（例えば５０℃〜９０℃）に保たれるように、加熱器６２をＯＮ／ＯＦＦさせる。これにより、各スタック１００の温度が過剰に高温になったり、低温になり過ぎることなく、適切な温度（各スタック１００のエージングに適した温度）に保たれる。
【００８６】
本実施形態では、冷媒冷却手段６０は、各スタック１００に供給される冷媒の温度を、全てのスタック１００について共通の冷却器６１および加熱器６２で集中的に制御できるため、該冷媒の温度制御が容易になる。なお、この冷媒供給手段６０以外は、第１実施形態と同じ作用効果を奏する。
【００８７】
次に本発明の第４実施形態を図１１〜図１５を参照して説明する。前記第１〜第３実施形態では、エージングを行うスタック１００を環状に配列させてスタック設置台４に設置するものを示したが、第４実施形態のエージング装置は、エージングを行う複数のスタック１００を直線状に配列するものである。なお、本実施形態は、エージングを行うスタック１００の配列以外の基本構成は、前記第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と同一構成もしくは同一機能部分については、第１実施形態と同一の参照符号を用いて詳細な説明を省略する。
【００８８】
図１１は本実施形態のエージング装置の全体構成を概略的に示している。同図を参照して、搬送路１に隣接するエージングステーションＥＳに本実施形態のエージング装置２’が配置されている。このエージング装置２’は、搬送路１と平行な直線Ｌ上に等間隔で配置された複数（本実施形態では５個）のスタック設置台４（電池設置手段）が設けられている。各スタック設置台４の構造は、第１実施形態と同じである。この場合、搬送路１を搬送されてきた、スタック設置台４と同数のスタック１００が、スタック設置台４に対向する位置に達したとき、図示しない移載装置によってそれらの各スタック１００がこれに対向する各スタック設置台４に移載され、それらのスタック１００のエージングが終了した後、各スタック設置台４上のスタック１００が再び、搬送路１に戻されるようになっている（図中の実線矢印を参照）。
【００８９】
また、エージング装置２’は、第１実施形態と同様、該エージング装置２’の主要部（主に配管類や配線類を除く機器類）であるセンターモジュール５’と、センターモジュール５の機器類と各スタック設置台４に設置されるスタック１００とを接続したり、隣り合うスタック設置台４，４に設置されるスタック１００，１００を互いに接続する配管・配線類６’とを備えている。これらのセンターモジュール５’および配管・配線類６’は、本実施形態のエージング装置２’における水素ガス供給手段（アノードガス供給手段）、空気供給手段（カソードガス供給手段）、冷媒供給手段、並びに電気負荷およびこれに付随する電気配線を含んでいる。
【００９０】
図１２は本実施形態のエージング装置２’の水素ガス供給手段１０’の構成を模式的に示している。この水素ガス供給手段１０’の構成は、各スタック設置台４上に、スタック１００が直線状に配列される点を除いて、第１実施形態のものと同じである。すなわち、水素ガス供給手段１０’は、加圧された水素ガスを貯蔵してセンターモジュール５’に設けられた水素ガスタンク１１と、この水素ガスタンク１１に電動弁１２を介して分配導出された複数（スタック設置台４と同数）の分配供給管１３と、互いに隣合うスタック設置台４，４上に設置されたスタック１００，１００のうちの一方のスタック１００の水素ガス導入口１００ａと他方のスタック１００の水素ガス導出口１００ｂとを接続する接続管１４とを備えている。なお、本実施形態では、スタック設置台４の配列のうちの、両端（図１２の上下端）に在るスタック設置台４，４も互いに隣り合っているものとみなす。隣り合うスタック１００，１００同士を接続管１４によって接続することで、水素ガスを各スタック１００を順番に経由させて循環させる循環流路１５が構成される。
【００９１】
そして、接続管１４のうちの１つの接続管、例えばスタック設置台４上のスタック１００の配列のうちの両端のスタック１００，１００を接続する接続管１４ｘに、分配供給管１３のうちの１つの分配供給管１３ｘがエゼクタ１６を介して接続され、他の接続管１４に、これに向かって延びる分配供給管１３が接続治具１７を介して接続されている。この接続構成によって、図中の矢印で示すように、各接続管１４に水素ガスタンク１１から分配供給管１３を介して水素ガスが導入されると共に、それらの接続管１４およびスタック１００によって構成される循環流路１５に水素ガスが流れるようになっている。このときの循環流路１５における水素ガスの流れの向きが、エゼクタ１６によって規制される（図では時計回り方向の向きに規制される）ようになっている。また、接続管１４のうちの１つ、例えば前記接続管１４ｘから、循環流路１５内の過剰な水分を必要に応じて排出するための排水管１８が開閉弁１９を介して導出されている。
【００９２】
なお、図１１では、各スタック１００の水素ガス導入口１００ａおよび水素ガス導出口１００ｂは、図示の便宜上、前記図３に示したものと異なる位置に記載しているが、図３に示したものと同じであってもよいことはもちろんである。
【００９３】
図１３は本実施形態のエージング装置２’の空気供給手段２０’の構成を模式的に示している。この空気供給手段２０’の構成は、各スタック設置台４上に、スタック１００が直線状に配列される点を除いて、第１実施形態のものと同じである。すなわち、空気供給手段２０’は、大気（空気）を吸入して加圧・送出するコンプレッサ２１と、このコンプレッサ２１から送出される空気に加湿する（水分を含ませる）加湿器２２（図４に示した構造のもの）とをセンターモジュール５’に備えている。そして、加湿器２２から分配導出された複数（スタック設置台４と同数）の分配供給管２３がそれぞれ各スタック設置台４に設置されるスタック１００の空気導入口１００ｃにそれぞれ接続されるようになっている。図中の矢印はこの空気供給手段２０’における空気の流れを示している。
【００９４】
図１４は本実施形態のエージング装置２’の冷媒供給手段３０’の構成を模式的に示している。この冷媒供給手段３０’の構成は、各スタック設置台４上に、スタック１００が直線状に配列される点を除いて、第１実施形態のものと同じである。すなわち、冷媒供給手段３０’は、冷媒を貯蔵した冷媒タンク３１と、この冷媒タンク３１から冷媒を吸引して送出するポンプ３２（循環ポンプ）とをセンターモジュール５’に備えると共に、互いに隣り合うスタック設置台４，４上に載置されたスタック１００，１００のうちに一方のスタック１００の冷媒導入口１００ｅと他方のスタック１００の冷媒導出口１００ｆとを接続する接続管３３を備えている。そして、それらの接続管３３のうちの１つ、例えばスタック設置台４上のスタック１００の配列のうちの両端のスタック１００，１００を接続する接続管３３ｘの中間部がセンターモジュール５’に引き込まれて、該中間部に冷媒タンク３１およびポンプ３２が介装されている。これにより、冷媒を、冷媒タンク３１からポンプ３２、並びに各スタック１００を順番に経由させて循環させる循環流路３４が構成される。図中の矢印はこの循環流路３４における冷媒の流れの向きを示している。さらに、各接続管３３（接続管３３ｘにあっては、ポンプ３２に下流側の箇所）には、冷媒を冷却する（放熱する）冷却器３５と、冷媒の過剰な温度低下を防止するために該冷媒を適宜加熱する加熱器３６とが介装されている。
【００９５】
図１５は本実施形態のエージング装置２’の電気配線構造を模式的に示している。この電気配線構造は、各スタック設置台４上に、スタック１００が直線状に配列される点を除いて、第１実施形態のものと同じである。すなわち、可変抵抗から構成された電気負荷４０と、電気負荷４０の抵抗値の制御など、エージング装置２の運転制御を行うコントローラ４１とがセンターモジュール５’に備えられている。また、互いに隣り合うスタック設置台４，４の間には（但し、一組のスタック設置台４ｘ，４ｙ（本実施形態ではスタック設置台４の配列の上限端のスタック設置台）の間の箇所を除く）、それらのスタック設置台４，４に設置される互いに隣り合うスタック１００，１００のうちの一方のスタック１００の正極端子１００ｐと他方のスタック１００の負極端子１００ｍとを接続する接続線４２が備えられている。この接続線４２によって各スタック設置台４上のスタック１００を相互に接続することで、それらのスタック１００が直列に接続される。
【００９６】
また、前記一組のスタック設置台４ｘ，４ｙのうちのスタック設置台４ｘ（図では上端のスタック設置台）に設置されるスタック１００の正極端子１００ｐと、スタック設置台４ｙ（図では下端のスタック設置台）に設置されるスタック１００の負極端子１００ｍとがそれぞれ接続線４３ｐ，４３ｍを介して電気負荷４０に接続されるようになっている。
【００９７】
次に、本実施形態のエージング措置２’の作動を説明する。搬送路１でその上流側から搬送されてくるスタック１００は、スタック設置台４と同数のスタック１００（エージングを未だ行っていないスタック１００）がそれぞれ各スタック設置台４に対向する位置に到達すると、図示しない移載装置によって各スタック設置台４に移載される。
【００９８】
次いで、これらのスタック設置台４上のスタック１００に対して、作業者によって、前記水素ガス供給手段１０’、空気供給手段３０’、および冷媒供給手段４０’の前記した配管接続（図１２、図１３および図１４を参照）が行われると共に、前記図１５に示した如く電気配線の接続が行われる。
【００９９】
以降は、スタック設置台４上のスタック１００に対して、前記第１実施形態と全く同様に一括してエージングが行われる。
【０１００】
そして、各スタック１００のエージングが完了した後、作業者によって、各スタック１００から接続管１４などの配管と接続線４２などの配線が取り外される。そして、図示しない移載装置によって、各スタック設置台４から搬送路１に各スタック１００が図示しない移載装置によって移載され、該搬送路１上を下流側に搬送される。
【０１０１】
本実施形態のエージング装置２’では、第１実施形態と同様に、各スタック設置台４に設置された全てのスタック１００のエージングが同時に一括して行われるので、スタック１００の製造工場におけるスタック１００のエージングを、個々のスタック１００毎に個別に行うことなく、効率よく行うことができる。
【０１０２】
また、水素供給手段１０’にあっては、水素ガスをスタック設置台４上の各スタック１００を経由させて循環させるため、第１実施形態と同様に、水素ガスの利用効率が高まり、スタック設置台４の個数分のスタック１００のエージングの際に使用する水素ガスの量を節減できる共に、水素ガスに水分を含ませる加湿器を省略できる。その結果、水素ガス供給手段１０’の構成を小型で簡略なものとすることができる。
【０１０３】
また、空気供給手段２０’にあっては、各スタック１００に分配供給される空気は、全てのスタック１００について共通の単一の加湿器２２で加湿するので、第１実施形態と同様に、空気供給手段２０’の構成を簡略なものとすることができる。
【０１０４】
さらに、冷媒供給手段３０’にあっては、冷媒を、スタック設置台４上の全てのスタック１００を順番に経由させて循環させるので、第１実施形態と同様に、その冷媒を各スタック１００に供給するための配管構成を簡略なものとすることができる。
【０１０５】
また、電気配線構造にあっては、スタック設置台４上の全てのスタック１００を直列に接続して、その直列接続されたスタック群を電気負荷４０に接続するので、第１実施形態と同様に、その配線構造を簡略なものとすることができると共に、各スタック１００毎に、エージングに要する時間が大きくばらつくような事態を防止することができる。
【０１０６】
また、スタック設置台４を直線上に一列に配置することにより、前記第１実施形態の
ように搬送路１とスタック設置台４との間に運搬路３を介在させたりする必要がない。そのため、搬送手段や移載装置を含めたエージング装置２’の構成を小型なものとして、エージングのための構成のスペースを節減できる。
【０１０７】
次に、本発明の第５実施形態を図１６を参照して説明する。この第５実施形態は、空気供給手段（カソードガス供給手段）の構成のみが前記第４実施形態と相違し、空気供給手段の一部の構成を、前記第２実施形態と同様の構成としたものである。従って、本実施形態の説明では、空気供給手段以外の構成については説明を省略する。また、本実施形態における空気供給手段のうち、第４実施形態もしくは第２実施形態の空気供給手段２０’または５０と同一の構成部分もしくは同一の機能部分については第４実施形態もしくは第２実施形態と同一の参照符号を用い、詳細な説明を省略する。
【０１０８】
図１６は本実施形態における空気供給手段５０’の構成を模式的に示している。同図に示すように、本実施形態の空気供給手段５０’は、センターモジュール５’に備えられたコンプレッサ２１から、各スタック設置台４（これらは直線状に配置されている）に設置される各スタック１００に加圧された空気を分配供給する分配供給管５１が各スタック設置台４に向かって導出され、この各分配供給管５１が、それぞれに対応するスタック１００の空気導入口１００ｃに接続されるようになっている。この場合、各分配供給管５１には、前記第２実施形態で説明した加湿器５２（図９の加湿器５２）が介装されている。また、各スタック１００の空気導出口１００ｄを、このスタック１００に接続された分配供給管５１の加湿器５２に接続する接続管５３が備えられている。図中の矢印は、各分配供給管５１および各接続管５３をそれぞれに対応するスタック設置台４上のスタック１００に接続した状態での空気の流れを示している。
【０１０９】
以上説明した以外の構成は、第４実施形態と同一である。
【０１１０】
かかる本実施形態では、空気供給手段５０’の作動のみが前記第４実施形態と相違する。そして、空気供給手段５０’は、第２実施形態と同様の構成を採用しているので、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。すなわち、各スタック１００から排出される空気（これは該スタック１００の発電運転によって生成される水分を含んでいる）によって、該スタック１００に対応する加湿器５２の内部の中空水透過膜部材５２ａが湿らされるので、各スタック１００に分配供給管５１を介して供給される空気が該スタック１００に対応する加湿器５２内（より詳しくは該加湿器５２の中空水透過膜部材５２ａ内）を通過する過程で加湿される。従って、加湿器用の水を貯蔵したタンクが不要となり、空気供給手段５０’を小型に構成できる。なお、この空気供給手段５０’以外は、第４実施形態と同じ作用効果を奏する。
【０１１１】
次に、本発明の第６実施形態を図１７を参照して説明する。この第６実施形態は、冷媒供給手段の構成のみが第４実施形態と相違し、冷媒供給手段の一部の構成を、前記第３実施形態と同様の構成としたものである。従って、本実施形態の説明では、空気供給手段以外の構成については説明を省略する。また、本実施形態における空気供給手段のうち、第４実施形態もしくは第３実施形態の冷媒供給手段３０’または６０と同一の構成部分もしくは同一の機能部分については第４実施形態もしくは第３実施形態と同一の参照符号を用い、詳細な説明を省略する。
【０１１２】
図１７は本実施形態における冷媒供給手段６０’の構成を模式的に示している。同図に示すように、本実施形態の冷媒供給手段６０’は、第３実施形態と同様に、センターモジュール５’に冷媒を貯蔵した冷媒タンク３１と、この冷媒タンク３１から冷媒を吸引して送出するポンプ３２とが設けられると共に、各スタック設置台４上のスタック１００から冷媒タンク３１に戻す冷媒を冷却する冷却器６１が設けられている。そして、冷媒タンク３１内には、冷媒を適宜加熱すべく、コントローラ４１によってＯＮ／ＯＦＦ制御される加熱器６２を内臓している。
【０１１３】
また、ポンプ３２から各スタック設置台４に向かって分配導出されて該スタック設置台４上のスタック１００の冷媒導入口１００ｅに接続される複数（スタック設置台４と同数）の分配供給管６３と、各スタック設置台４上のスタック１００から排出される冷媒を冷却器６１に導入すべく該スタック１００の冷媒導出口１００ｆと冷却器６１を接続する複数（スタック設置台４と同数）の冷媒戻し管６４とが備えられている。なお、図中の矢印は、各分配供給管６３および冷媒戻し管６４を各スタック１００に接続して、冷媒供給手段６０を作動させたときの冷媒の流れを示している。
【０１１４】
以上説明した以外の構成は、前記第４実施形態と同一である。
【０１１５】
かかる本実施形態では、冷媒供給手段６０’の作動のみが前記第４実施形態と相違する。そして、冷媒供給手段６０’は、第３実施形態と同様の構成を採用しているので、その作動は第３実施形態の冷媒供給手段６０と同じである。従って、冷媒冷却手段６０’は、各スタック１００に供給される冷媒の温度を、全てのスタック１００について共通の冷却器６１および加熱器６２で集中的に制御できるため、該冷媒の温度制御が容易になる。なお、この冷媒供給手段６０’以外は、第１実施形態と同じ作用効果を奏する。
【０１１６】
補足すると、第１実施形態の空気供給手段２０（図４参照）、第２実施形態の空気供給手段５０（図８参照）、第３実施形態の冷媒供給手段６０（図１０参照）、第４実施形態の空気供給手段２０’（図１３参照）、第５実施形態の空気供給手段５０’（図１６参照）、第６実施形態の冷媒供給手段６０’（図１７参照）のように、流体（空気または冷媒）を流体供給源（コンプレッサ２１または冷媒タンク３１）から各スタック１００に分配供給するようにした場合（流体が各スタック１００を順番に経由して循環するようになっていない場合）には、各スタック１００に供給する流体の流量と流速とを全てのスタック１００に対して揃えるために（各スタック１００への流体の分配を均一化するために）、各スタック１００に接続する配管の長さおよび／または径を調整して、それらの配管の圧力損失がいずれのスタック１００に対してもほぼ同じになるように揃えておくことが望ましい。
【０１１７】
この場合、図４、図８、図１０のもののように、センターモジュール５に備えた流体（空気または冷媒）供給源から各スタック１００への配管の長さをほぼ同じ長さにできる場合には、それらの配管の径を互いに同じにすることで、それらの配管の圧力損失をいずれのスタック１００に対してもほぼ均等に揃えることができる。
【０１１８】
また、図１３、図１６、図１７のもののように、センターモジュール５’に備えた流体（空気または冷媒）供給源から各スタック１００への配管の長さが異なるものとならざるを得ない場合には、流体供給源からスタック１００までの距離が遠くなるほど（流体供給源からスタック１００への配管の長さが長くなるほど）、その配管の径を大きくするようにすればよい。逆に言えば、流体供給源からスタック１００までの距離が近くなるほど（流体供給源からスタック１００への配管の長さが短くなるほど）、その配管の径を小さくするようにすればよい。このようにすることで、各スタック１００に対する配管の圧力損失をいずれのスタック１００に対してもほぼ均等に揃えることができる。
【０１１９】
なお、配管の径を小さくする場合は、その配管の一部分を細くするようにし、少なくとも各スタック１００の導入口部分の配管の径は、いずれのスタック１００についても同等になるように揃えておくことが望ましい。
【０１２０】
このように、各スタック１００に空気を分配供給する空気供給手段（カソードガス供給手段）や、冷媒を分配供給する冷媒供給手段の配管構成は、その配管の長さや径の調整によって、各スタック１００に供給される（導入される）流体の流量および流速が、いずれのスタック１００についてもほぼ同じになるようにしておくことが望ましい。このことは、水素ガス供給手段（アノードガス供給手段）を、各スタック１００に水素ガスを分配供給するように構成した場合には、その水素ガス供給手段についても同様である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１実施形態のエージング装置の全体構成を概略的に示す図。
【図２】エージングを行う燃料電池（燃料電池スタック）の要部構成を示す断面図。
【図３】第１実施形態のエージング装置に備えた水素ガス供給手段の構成を模式的に示す図。
【図４】第１実施形態のエージング装置に備えた空気供給手段の構成を模式的に示す図。
【図５】図４の空気供給手段の加湿器の構成を示す図。
【図６】第１実施形態のエージング装置に備えた冷媒供給手段の構成を模式的に示す図。
【図７】第１実施形態のエージング装置に備えた電気配線構造を模式的に示す図。
【図８】本発明の第２実施形態のエージング装置の空気供給手段の構成を模式的に示す図。
【図９】図８の空気供給手段の加湿器の構成を示す斜視図。
【図１０】本発明の第３実施形態のエージング装置の冷媒供給手段の構成を模式的に示す図。
【図１１】本発明の第４実施形態のエージング装置の全体構成を概略的に示す図。
【図１２】第４実施形態のエージング装置に備えた水素ガス供給手段の構成を模式的に示す図。
【図１３】第４実施形態のエージング装置に備えた空気供給手段の構成を模式的に示す図。
【図１４】第４実施形態のエージング装置に備えた冷媒供給手段の構成を模式的に示す図。
【図１５】第４実施形態のエージング装置に備えた電気配線構造を模式的に示す図。
【図１６】本発明の第５実施形態のエージング装置の空気供給手段の構成を模式的に示す図。
【図１７】本発明の第６実施形態のエージング装置の冷媒供給手段の構成を模式的に示す図。
【符号の説明】
【０１２２】
２，２’…エージング装置、４…スタック設置台（電池設置手段）、１０，１０’…水素ガス供給手段（アノードガス供給手段）、１５…水素ガスの循環流路、２０，２０’，５０，５０’…空気供給手段、２２，５２…加湿器、２４…加湿器のタンク，３０，３０’，６０，６０’…冷媒供給手段、４０…電気負荷、５２ａ…中空水透過膜部材、１００…燃料電池スタック（燃料電池）、１０１…固体高分子電解質膜。
【図１】
2005302360.tif 000003
【図２】
2005302360.tif 000004
【図３】
2005302360.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005302360.tif 000009
【図８】
2005302360.tif 000010
【図９】
2005302360.tif 000011
【図１０】
2005302360.tif 000012
【図１１】
2005302360.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2005302360.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2005302360.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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