(57)【要約】【課題】燃料電池スタックの発電試験後から車両へ搭載するまでの期間における取り扱いを容易なものとすると共に電池寿命を延ばすことのできる燃料電池の残電圧放電方法を提供する。【解決手段】燃料電池スタック（燃料電池５０）を組み立てた後、発電試験を行い、その後、燃料電池スタックの正極５２に第１の配線５４を接続すると共に負極５３に第２の配線５５を接続し、それら第１及び第２の配線５４、５５の先端に設けた正極側端子５６と負極側端子５７同士を接触させて、当該燃料電池スタックに残存する残電圧を放電させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックを組み立てた後、発電試験を行い、その後、燃料電池スタックの正極に第１の配線を接続すると共に負極に第２の配線を接続し、それら第１及び第２の配線の先端に設けた端子同士を接触させて、当該燃料電池スタックに残存する残電圧を放電させる
ことを特徴とする燃料電池の残電圧放電方法。
【請求項２】
燃料電池スタック組み立て後の発電試験で残存する残電圧を放電する放電手段を備えた燃料電池の残存電圧放電装置において、
前記放電手段は、
前記燃料電池スタックの正極に接続される第１の配線と、
前記燃料電池スタックの負極に接続される第２の配線と、
前記第１及び第２の配線の先端に接続される端子と、
前記端子同士を接触させ固定する端子固定手段とを備えた
ことを特徴とする燃料電池の残存電圧放電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池の残存電圧放電装置であって、
前記端子固定手段は、ボルトとナットからなる
ことを特徴とする燃料電池の残存電圧放電装置。
【請求項４】
請求項２に記載の燃料電池の残存電圧放電装置であって、
前記端子固定手段は、前記端子を収容するコネクタからなる
ことを特徴とする燃料電池の残存電圧放電装置。
【請求項５】
少なくとも請求項２から請求項４の何れか一つに記載の燃料電池の残存電圧放電装置であって、
前記第１及び第２の配線の何れかに残電圧を表示する残電圧表示手段を設けた
ことを特徴とする燃料電池の残存電圧放電装置。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池の残存電圧放電装置であって、
前記残電圧表示手段は、電圧計またはダイオードである
ことを特徴とする燃料電池の残存電圧放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の残電圧放電方法及び燃料電池の残存電圧放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水素と酸素を高分子電解質膜に供給することにより発電する燃料電池では、発電後に燃料電池スタック内部に微量の反応ガスが残留し、それにより電圧が残存することがある。
【０００３】
かかる残電圧を燃料電池スタックから取り除く技術としては、例えば、燃料電池スタックからの電力を出力する出力回路の正極と負極とを短絡させる短絡回路を設け、燃料電池の点検時に、前記短絡回路に設けた短絡スイッチをオンすることで、燃料電池スタック内部の残電圧を放電する技術が提案されている（例えば、特許文献１など参照。）。
【特許文献１】特開平９−１３９２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、車両搭載後の点検時に初めて燃料電池の残電圧を放電させるものであるから、燃料電池組み立て後の発電試験で残存した残電圧をそのまま残した状態でハンドリングしたり保管したり車両へ組み付ける場合に関しては何ら考慮されていない。そのため、発電試験後から車両搭載までの間に燃料電池内部には残電圧がそのまま残り、感電などの点で取り扱いに相当の注意が必要であると共に電池寿命の短縮にもなる。
【０００５】
そこで、本発明は、燃料電池スタックの発電試験後から被搭載部へ搭載するまでの期間における取り扱いを容易なものとすると共に電池寿命を延ばすことのできる燃料電池の残電圧放電方法及び燃料電池の残存電圧放電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】
【０００６】
本発明に係る燃料電池の残電圧放電方法は、燃料電池スタックを組み立てた後、発電試験を行い、その後、燃料電池スタックの正極に第１の配線を接続すると共に負極に第２の配線を接続し、それら第１及び第２の配線の先端に設けた端子同士を接触させて、当該燃料電池スタックに残存する残電圧を放電させる。
【０００７】
また、本発明に係る燃料電池の残存電圧放電装置は、燃料電池スタック組み立て後の発電試験で残存する残電圧を放電する放電手段を備え、前記放電手段は、燃料電池スタックの正極に接続される第１の配線と、負極に接続される第２の配線と、第１及び第２の配線の先端に接続される端子と、これら端子同士を接触させ固定する端子固定手段とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の燃料電池の残電圧放電方法によれば、燃料電池スタックを組み立てて発電試験を行った後に残存する残電圧を、正極と負極に接続した配線先端の端子同士を接触させる簡単な方法で放電させることができるため、発電試験後から燃料電池を被搭載部へ搭載するまでの期間、安全な状態で車両組立工程へ搬出することができるなど燃料電池の取り扱いが容易なものとなると共に電池寿命を延ばすことができる。
【０００９】
また、本発明の燃料電池の残存電圧放電装置によれば、燃料電池スタック組み立て後の発電試験で残存する残電圧を放電する放電手段を備えているので、発電試験後にその放電手段にて残存する残電圧を簡単に放電することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
「燃料電池の全体構成」
図１は燃料電池スタックをケース内に収容した燃料電池の斜視図、図２は燃料電池スタックの全体構成を示す斜視図、図３は燃料電池単セルの拡大断面図である。なお、燃料電池を構成する燃料電池スタック及びケースは、本発明の一例であり、以下に示す実施形態に限定されるものではない。
【００１２】
燃料電池５０は、組み立てられた燃料電池スタック１を例えば正方形状のケース５１内に収容することで構成される。このケース５１には、後述する燃料電池スタック１に設けられた正極５２と負極５３（図１では図示を省略する）とが相対向する側面に突出して設けられている。
【００１３】
燃料電池スタック１は、図２に示すように、燃料ガス（水素ガス）と酸化剤ガス（酸素）の反応により起電力を生じる単位電池としての燃料電池単セル２を所定数だけ積層した積層体３とされ、その積層体３の両端に集電板４、絶縁板５およびエンドプレート６を配置し、該積層体３をタイロッド７で締め付け、そのタイロッド７の端部にナット１４を螺合させることで構成されている。
【００１４】
この燃料電池スタック１では、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷媒（冷却水）をそれぞれ各燃料電池単セル２のセパレータ（図示は省略する）に形成された各流路に流通させるための燃料ガス導入口８、燃料ガス排出口９、酸化剤ガス導入口１０、酸化剤ガス排出口１１、冷媒導入口１２および冷媒排出口１３を、一方のエンドプレート６に形成している。
【００１５】
かかる構成の燃料電池スタック１においては、燃料ガスは、燃料ガス導入口８より導入されてセパレータに形成された燃料ガス流路を流れ、燃料ガス排出口９より排出される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス導入口１０より導入されてセパレータに形成された酸化剤ガス流路を流れ、酸化剤ガス排出口１１より排出される。冷媒は、冷媒導入口１２より導入されてセパレータに形成された冷媒流路を流れ、冷媒排出口１３より排出される。
【００１６】
燃料電池単セル２は、図３に示すように、一面側から燃料ガスが供給され、他面側から酸化剤ガスが供給される膜電極接合体（MEA:membrane electrode assembly）１５と、この膜電極接合体１５の一面に配置されるアノードセパレータ１６と、膜電極接合体１５の他面に配置されるカソードセパレータ１７とから構成され、これらアノードセパレータ１６とカソードセパレータ１７で膜電極接合体１５を挟み込むように積層された構造とされている。
【００１７】
膜電極接合体１５は、例えば水素イオン（プロトン）を通す高分子電解質膜である固体高分子電解質膜１８と、この固体高分子電解質膜１８の一面に設けられるアノード電極１９と、固体高分子電解質膜１８の他面に設けられるカソード電極２０とからなる。アノード電極１９は、固体高分子電解質膜１８側に配置される触媒層２１と、アノードセパレータ１６側に配置されるガス拡散層２２とからなり、カソード電極２０も同様に、固体高分子電解質膜１８側に配置される触媒層２３と、カソードセパレータ１７側に配置されるガス拡散層２４とからなる。
【００１８】
アノードセパレータ１６には、発電に寄与するアクティブ領域（固体高分子電解質膜１８と接する中央部分の領域）に、燃料ガスを流通させるための燃料ガス流路２５が形成されている。一方、カソードセパレータ１７には、アクティブ領域に酸化剤ガスを流通させるための酸化剤ガス流路２６が形成されている。
【００１９】
「燃料電池の残存電圧放電装置」
図４は残存電圧放電装置の全体構成を示す概略構成図、図５は残存電圧放電装置の放電手段部分を示す要部拡大図である。
【００２０】
残存電圧放電装置は、燃料電池スタック組み立て後の発電試験で残存する残電圧を放電する放電手段を備える。放電手段は、燃料電池スタック１の正極５２に接続される第１の配線５４と、燃料電池スタック１の負極５３に接続される第２の配線５５と、第１及び第２の配線５４、５５の先端に接続される正極側端子５６と負極側端子５７と、これら正極側端子５６と負極側端子５７とを接触させ固定する端子固定手段であるボルト５８とナット５９とからなる。
【００２１】
第１の配線５４は、一端が燃料電池スタック１の正極５２に接続され、他端には正極側端子５６が取り付けられている。正極側端子５６は、中心に円形孔が形成されたリング形状の端子とされている。第２の配線５５は、一端が燃料電池スタック１の負極５３に接続され、他端には負極側端子５７が取り付けられている。負極側端子５７は、正極側端子５６と同様、中心に円形孔が形成されたリング形状の端子とされている。
【００２２】
ボルト５８とナット５９は、第１の配線５４に取り付けられた正極側端子５６と第２の配線５５に取り付けられた負極側端子５７を接触させて放電させた後、それらを重ね合わせて締め付けることで正極側端子５６及び負極側端子５７を固定するようになっている。
【００２３】
「燃料電池の残電圧放電方法」
次に、上述のように構成された放電手段を備えた残存電圧放電装置を使用して燃料電池５０の残電圧を放電する方法について説明する。
【００２４】
燃料電池スタック１を組み立てた後は、燃料電池が正常に発電できるか否かを検査する必要があるため、当該燃料電池単体で発電試験を行う。発電試験の終了後は、反応ガス（水素と酸素）が燃料電池スタック１内部から完全には抜けずに残ることがあるため、そのまま放置しておくと正極５２と負極５３に電位が溜まってしまう。そこで、ケース５１の相対向する側面から突出する正極５２に第１の配線５４を接続する。次に、負極５３に第２の配線５５を接続する。そして、第１の配線５４の先端に設けた正極側端子５６と第２の配線５５の先端に設けた負極側端子５７を接触させてショートさせる。
【００２５】
すると、燃料電池スタック１内部に溜まった残電圧が放電され、当該燃料電池スタック１から残電圧が放出される。これら正極側端子５６と負極側端子５７を一端接触させてしまえば、暫くの時間は感電することはないため、これら正極側端子５６と負極側端子５７を重ねた後、ボルト５８とナット５９でこれら端子同士を固定する。これで、燃料電池スタック１内部の残電圧を取り除くことができ、安全な状態を確保することができる。
【００２６】
このように、本実施形態によれば、燃料電池スタック１を組み立てて発電試験を行った後に残存する残電圧を、正極５２と負極５３に接続した配線先端の端子５６、５７同士を接触させる簡単な方法で放電させることができるため、発電試験後から燃料電池を被搭載部（例えば自動車などの車両）へ搭載するまでの期間、安全な状態で車両組立工程へ搬出することができるなど燃料電池の取り扱いが容易なものとなると共に電池寿命を延ばすことができる。
【００２７】
また、本実施形態によれば、端子５６、５７同士を接触させてショートさせるので、燃料電池スタック１自体への放電による破損を防ぐことができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、燃料電池スタック組み立て後の発電試験で残存する残電圧を放電する放電手段を備えているので、発電試験後にその放電手段にて残存する残電圧を簡単に放電することができる。
【００２９】
また、本実施形態によれば、放電手段としてボルト５８とナット５９を使用しているので、装置構成を簡略化することができ、残存電圧放電装置を低コスト化することができる。
【００３０】
「その他の実施形態」
図６は残存電圧放電装置の別の構成例を示す図である。この例では、雄端子（図示は省略する）を絶縁ハウジングに収容した雄コネクタ６０と、雌端子（図示は省略する）を絶縁ハウジングに収容した雌コネクタ６１とを結合させることで、雄雌端子を接触させて燃料電池スタック１内部の残電圧を放電させる。
【００３１】
このように雄雌のコネクタを使用すれば、より安全に燃料電池スタック１内部の残電圧を放電させることが可能となる。
【００３２】
図７は残電圧を表示する残電圧表示手段を設けた残存電圧放電装置の全体構成を示す概略構成図である。
【００３３】
残電圧表示手段としては、例えば抵抗と電圧計またはダイオードなどの残電圧表示部品６２が使用される。ダイオードには、５Ｖ以上で点灯するものを使用する。電圧が５Ｖ未満であれば、人的に安全あるため、ダーオードが点灯しなければ残電圧が５Ｖ未満であることが目視で判る。電圧計を使用した場合は、その表示を見れば、一目で残電圧がどの程度であるかを知ることができ、作業を安全に行うことができる。
【００３４】
図８は放電手段の他の例を示す残存電圧放電装置の全体構成を示す概略構成図である。
【００３５】
この例では、放電手段として、第１の配線５４の先端に設けた正極側端子６６と、第２の配線５５の先端に設けた負極側端子５７を、リレー６３によってオンするようにしたものである。すなわち、リレーボックス６４に取り付けたボタン６５を押すことで、そのリレーボックス６４内に挿入させた正極側端子６６を負極側端子６７に接触させる。
【００３６】
このように、リレー６３を使用してボタン６５を単に押すだけで安全且つ容易に燃料電池スタック１内部の残電圧を放電させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】燃料電池スタックをケース内に収容した燃料電池の斜視図である。
【図２】燃料電池スタックの全体構成を示す斜視図である。
【図３】燃料電池単セルの拡大断面図である。
【図４】残存電圧放電装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図５】残存電圧放電装置の放電手段部分を示す要部拡大図である。
【図６】残存電圧放電装置の別の構成例を示す図である。
【図７】残電圧を表示する残電圧表示手段を設けた残存電圧放電装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図８】放電手段の他の例を示す残存電圧放電装置の全体構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…燃料電池スタック
２…燃料電池単セル
５０…燃料電池
５２…正極
５３…負極
５４…第１の配線（放電手段）
５５…第２の配線（放電手段）
５６…正極側端子（放電手段）
５７…負極側端子（放電手段）
５８…ボルト（端子固定手段）
５９…ナット（端子固定手段）
６０…雄コネクタ（放電手段）
６１…雌コネクタ（放電手段）
６２…残電圧表示部品（残電圧表示手段）
【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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