JP6154198B2

JP6154198B2 - 発電検査用装置

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Publication number: JP6154198B2
Application number: JP2013110662A
Authority: JP
Inventors: 直利宮本; 勇也吉澤; 基弘筑紫
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2033-05-27
Also published as: JP2014229578A

Description

この発明は、燃料電池の単セルを検査する発電検査用装置に関する。

燃料電池用の単セルを検査するための検査装置が知られている（特許文献１）。この検査装置は、第１エンドプレートの上に集電板を配置し、集電板の上に複数の単セルを配置してスタックを形成し、スタックを加圧シリンダで押圧する。

特開２００８−８４８３９号公報

しかし、従来の検査装置（「発電検査装置」と呼ぶ）は、案内板に沿って単セルを上方に積層していくものであり、単セルの位置決めを適宜しなければならず、単セルの搬入、搬出の容易さを考慮したものではなかった。また、単セルのスタックへの積層時や押圧時に単セルがずれる、という問題もあった。また、単セルの積層体の内部のマニホールドに冷却水を流すため、検査終了毎に行われる締結の解除時に、マニホールドの内部に残留した水分によって単セルが濡れるということが起こり得る。かかる場合、濡れた単セルの水分を拭き取る作業により、全体としての検査時間がかかり、検査コストが増大する、という問題もあった。このように、燃料電池の単セルの発電検査装置においては、検査の短時間化、低コスト化、検査の容易化、使い勝手の向上が望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、燃料電池の単セルの検査を行う発電検査用装置が提供される。この形態の燃料電池の単セルの発電検査を行う発電検査用装置は、複数の中間板であって、前記複数の中間板のうちの隣接する２枚の中間板の間に単セルを挟んで保持する複数の中間板と、前記２枚の中間板のうちの一方に固定され、前記２枚の中間板を繋ぎ、２枚の中間板の間の距離を予め定められた距離以下に規制するリンク機構と、前記複数の中間板による前記単セルの保持および解除を実行する締結装置と、前記単セルに接続され、前記単セルの発電特性を評価する発電評価装置と、を備える。この形態の発電検査用装置によれば、リンク機構は、前記隣接する２枚の中間板の間の距離を予め定められた距離以下に規制するので、中間板と単セルとの位置決めが容易となる。

（２）上記形態の発電検査用装置において、前記リンク機構は、前記２枚の中間板を、２以上の箇所で繋いでいても良い。この形態の発電検査用装置によれば、リンク機構は、前記２枚の中間板を、２以上の箇所で繋いでいるので、中間板間の強度や精度を向上させることが可能となる。

（３）上記形態の発電検査用装置において、前記リンク機構と前記中間板のうちの一方は、前記中間板の積層方向に沿って延びる長穴を有し、前記リンク機構と前記中間板のうちの他方は、前記長穴を通るピンを有していてもよい。この形態の発電検査用装置によれば、中間板を中間板の積層方向に沿ってスライドさせることができるので、中間板と単セルとの位置合わせをより容易にすることができる。

（４）上記形態の発電検査用装置において、前記中間板の各々は、冷却水の入口と、冷却水の出口と、前記入口から前記中間板の内部を通り前記出口に繋がっている冷却水流路と、を有し、冷却水は、前記中間板のみに供給され、前記単セルには供給されなくてもよい。この形態の発電検査用装置によれば、冷却水は、前記中間板のみに供給され、前記単セルには供給されないので、単セルに冷却水が残留することは無く、締結解除時に単セルと中間板との境界から冷却水が漏れることが無い。そのため、この冷却水を拭き取る作業による検査時間の増大、検査コストの増大を抑制できる。

（５）上記形態の発電検査用装置において、さらに、複数の中間板および前記締結装置を貫通するシャフトを備え、前記複数の中間板は、前記シャフトを貫通させる貫通孔を備えても良い。この形態の発電検査用装置によれば、中間板は、シャフトに沿って動くので、締結時および締結の解除時に中間板がずれ難い。

（６）上記形態の発電検査用装置において、前記締結装置は、前記複数の中間板を挟む第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとを有し、前記複数の中間板のうちの一方の最外部の中間板と前記第１のエンドプレートとの間、および他方の最外部の中間板と前記第２のエンドプレートとの間には、それぞれ絶縁板が設けられても良い。この形態の発電検査用装置によれば、締結装置と、最外部の中間板との間の絶縁を維持することができる。

なお、本発明は種々の形態で実現することが可能であり、例えば、発電検査用装置の他、発電検査用装置における単セルの締結方法等の形態で実現することができる。

本実施形態にかかる発電検査用装置の締結前の状態を模式的に示す説明図である。本実施形態にかかる発電検査用装置の締結後の状態を模式的に示す説明図である。本実施形態の中間板を模式的に示す平面図である。本実施形態の中間板近傍を模式的に示す拡大図である。本実施形態における締結解除の工程を模式的に示す説明図である。本実施形態における締結の工程を模式的に示す説明図である。単セルの検査における本実施形態の効果を示す説明図である。中間板の交換を説明する説明図である。中間板の交換を説明する説明図である。本実施形態の変形例を示す説明図である。

図１は、本実施形態にかかる発電検査用装置の締結前の状態を模式的に示す説明図である。発電検査用装置１０は、中間板１００と、第１のエンドプレート１１０と、第２のエンドプレート１２０と、締結装置１１５と、第１のシャフト１３０と、第２のシャフト１３２と、リンク機構１６０と、第１の絶縁板１８０と、第２の絶縁板１９０と、を備える。

中間板１００は、中間板上部１００ａと、中間板本体部１００ｂと、中間板下部１００ｃと、を有している。中間板本体部１００ｂは、中間板上部１００ａと、中間板下部１００ｃと、から取り外し可能である。以後、中間板１００については、部材毎に区別する必要がある場合には、中間板上部１００ａと、中間板本体部１００ｂと、中間板下部１００ｃと区別し、中間板１００を部材毎に区別する必要がない場合には、単に、中間板１００と呼ぶ。中間板１００は、複数あり、鉛直方向と垂直な方向に並べられている。隣接する２枚の中間板１００の間に、単セル２００が挿入される。なお、単セル２００は、膜電極接合体と、ガス拡散層と、セパレータプレートと、を有する。

最外部の中間板１００の外側には、それぞれ、第１の絶縁板１８０を介して第１のエンドプレート１１０が配置され、第２の絶縁板１９０を介して第２のエンドプレート１２０が配置される。なお、本実施形態では、最外部の中間板１００と第１のエンドプレート１１０とは、後述するリンク機構より接続されているが、他の機構により接続されていても良い。他方の最外部の中間板１００と第２のエンドプレート１２０についても同様である。

第２のエンドプレート１２０には、第１のシャフト１３０と、第２のシャフト１３２とが、接続されている。第１のシャフト１３０と、第２のシャフト１３２とは、第２の絶縁板１９０と、複数の中間板１００と、第１の絶縁板１８０と、第１のエンドプレート１１０と、を貫通している。なお、第１のシャフト１３０は、中間板１００の四隅、具体的には、中間板上部１００ａと中間板下部１００ｃとを貫通している。第１のシャフト１３０が中間板１００の四隅を貫通していれば、単セル２００の搬入、搬出時に、第１のシャフト１３０が邪魔にならない。また、第１のシャフト１３０の水平方向の間隔は、単セル２００の水平方向の大きさよりも大きいことが好ましい。なお、第１のシャフト１３０の鉛直方向の間隔は、単セル２００の鉛直方向の大きさ以上であっても、単セル２００の鉛直方向の大きさ未満であっても、どちらでも良い。また、第１のシャフト１３０は、絶縁性を有していることが好ましい。また、第２のシャフト１３２は、２本あり、中間板１００の中間板下部１００ｃを貫通している。第２のシャフト１３２は、単セル２００を下方から支持する。したがって、単セル２００を載置出来るように、２本の第２のシャフト１３２の間隔は、単セル２００の水平方向の大きさよりも小さいことが好ましい。なお、第２のシャフト１３２も絶縁性を有していることが好ましい。

第１のエンドプレート１１０の外側には、中間板１００と、単セル２００とを押圧して締結し、２枚の中間板１００の間に単セル２００を保持するための締結装置１１５が設けられている。本明細書において、中間板１００の間に単セル２００を挟んだ状態で締結装置１１５によって第１のエンドプレート１１０を第２のエンドプレート１２０方向に押圧して保持することを「締結」と呼ぶ。

中間板１００の中間板本体部１００ｂには、リンク機構１６０が接続されている。リンク機構１６０は、一辺が欠けた額縁形状、すなわちカタカナの「コ」の字形状あるいは、アルファベットの「Ｕ」の字形状を有している。本実施形態では、リンク機構１６０は、鉛直方向の長辺１６０ａと、水平方向の２つの短辺１６０ｂとを備える板材である。リンク機構１６０の短辺１６０ｂは、水平方向に延びる長穴１６２を有する。リンク機構１６０については、水平方向に延びる長穴１６２を有していれば、形状は、一辺が欠けた額縁形状でなくても良く、例えば略矩形形状であってもよい。長穴１６２は、隣接する２枚の中間板１００が最も離れるときであっても、その２枚の中間板の間の距離を予め定められた距離以下に規制する。リンク機構１６０の長辺１６０ａは、中間板１００の中間板本体部１００ｂにボルト１７０により取り付けられている。ここで、本実施形態では、リンク機構１６０と中間板１００とは、２箇所で固定されている。このように、リンク機構１６０と中間板１００とは、２以上の箇所で固定されていることが好ましい。リンク機構１６０と中間板１００とが２以上の箇所で固定されていると、２枚の中間板１００の間の結合の強度を高く出来る。中間板１００の中間板本体部１００ｂは、中間板１００の積層方向と垂直、且つ、鉛直方向と垂直なピン１７２を備えている。ピン１７２は、隣接する中間板１００（本実施形態では、図の右側の中間板）に固定されたリンク機構１６０の短辺１６０ｂの長穴１６２を貫通している。なお、ピン１７２と、リンク機構１６０とは固定されていないので、隣接する２つの中間板１００について、左側の中間板１００は、右側の中間板１００及びリンク機構１６０に対して、水平方向に相対的にスライド可能である。

中間板１００の中間板本体部１００ｂは、４つの貫通孔１０１〜１０４と、冷却水流路１０５と、を備えている。４つの貫通孔１０１〜１０４は、単セル２００と接する２つの面を繋いでいる。冷却水流路１０５は、単セル２００と接する面と平行になるように形成されている。なお、同様に、第２のエンドプレート１２０にも４つの貫通孔１２１〜１２４が設けられ、第２の絶縁板１９０にも４つの貫通孔１９１〜１９４が設けられている。中間板１００と単セル２００とが締結されたとき、中間板１００の貫通孔１０１と、第２の絶縁板１９０の貫通孔１９１と、第２のエンドプレートの貫通孔１２１とは、連通して燃料ガス供給マニホールドを形成する。同様に、中間板１００の中間板本体部１００ｂの貫通孔１０２と第２の絶縁板１９０の貫通孔１９２と第２のエンドプレート１２０の貫通孔１２２、中間板本体部１００ｂの貫通孔１０３と第２の絶縁板１９０の貫通孔１９３と第２のエンドプレート１２０の貫通孔１２３、中間板本体部１００ｂの貫通孔１０４と第２の絶縁板１９０の貫通孔１９４と第２のエンドプレート１２０の貫通孔１２４は、それぞれ連通して、酸化ガス供給マニホールド、燃料ガス排出マニホールド、酸化ガス排出マニホールドを形成する。このように、中間板１００の中間板本体部１００ｂを貫通する燃料ガス供給マニホールド、酸化ガス供給マニホールド、燃料ガス排出マニホールド、酸化ガス排出マニホールドを用いて、燃料ガスや酸化ガスを供給、排出するのは、実使用状態の燃料電池の燃料ガスや酸化ガスの供給、排出の方法を模擬するためである。

冷却水流路１０５は、単セル２００を冷却するために設けられている。後述するように、冷却水は、外部の配管を経由して個々の中間板１００の冷却水流路１０５に供給される。この冷却水流路１０５は、単セル２００に設けられる冷却水マニホールドとは接続されていない。中間板１００に冷却水流路１０５が設けられているのは、締結の解除時に冷却水で単セル２００を濡らさない様にするためである。単セル２００の検査終了毎に冷却水流路から冷却水を完全に排除することは難しい。ここで、仮に、冷却水流路の構成が、中間板１００の中間板本体部１００ｂと、単セル２００と、を貫通する構成であると、単セル２００の締結を解除したときに、冷却水流路に残存する冷却水が、単セル２００と中間板１００との隙間から漏れ、単セル２００を濡らす場合がある。単セル２００が濡れた場合には、拭き取り作業により、単セル２００に付着した水分を取り除く必要が生じる。発電検査用装置１０で単セル２００の検査を行う場合、検査者は検査が終了する毎に中間板１００と単セル２００の締結及び締結の解除を行うため、拭き取り作業の発生は、全体として検査時間の増加に繋がる。本実施形態では、冷却水は中間板１００の内部を通るため、検査後に検査者が中間板１００と単セル２００の締結を解除しても、冷却水が漏れることはなく、単セル２００が冷却水によって濡れない。したがって、拭き取り作業が不要であり、検査時間の短縮が可能となる。

図２は、本実施形態にかかる発電検査用装置の締結後の状態を模式的に示す説明図である。図２では、図１では、図面が複雑になるため記載していなかった周辺機器を記載している。発電検査用装置１０は、さらに、燃料タンク３００と、空気ポンプ４００と、ポンプ５００と、ラジエーター５１０と、発電評価装置６００と、を有している。

燃料タンク３００は、燃料ガスを貯蔵し単セル２００に供給するためのタンクであり、燃料ガス供給管３０１により、第２のエンドプレート１２０の貫通孔１２１に接続されている。空気ポンプ４００は空気を取り入れて圧縮し供給するための装置であり、酸化ガス供給管４０２により第２のエンドプレート１２０の貫通孔１２２に接続されている。第２のエンドプレート１２０の貫通孔１２３には燃料ガス排気管３０３が接続され、貫通孔１２４には酸化ガス排気管４０４が接続されている。

ポンプ５００は、中間板１００の冷却水流路１０５に冷却水を供給するためのポンプである。ポンプ５００は、冷却水供給管５０５及び冷却水排出管５０６により、各中間板１００の冷却水流路１０５に接続されている。冷却水供給管５０５上には、冷却水を冷却するためのラジエーター５１０が設けられている。なお、ラジエーター５１０は、冷却水排出管５０６上に設けられていても良い。

発電評価装置６００は、ケーブル６０１により各中間板１００と接続されている。発電評価装置６００は、中間板１００及びケーブル６０１を介して単セル２００の電圧や電流等の発電特性を取得して、単セル２００の発電検査を実行する。なお、中間板１００に単セル２００の電圧や電流をモニタするためのセルモニタを備え、セルモニタと発電評価装置６００とをケーブル６０１により接続する構成であってもよい。発電評価装置６００は、単セル２００の発生させる電圧、電流の発電特性だけでなく、単セル２００のインピーダンスや、発電時の単セル２００の温度等を取得して評価しても良い。

ピン１７２と、リンク機構１６０の長穴１６２と、の相対位置を説明する。図１に示す状態では、ピン１７２は、長穴１６２の長辺１６０ａから最も遠い位置にある。図２に示す状態では、ピン１７２は、長穴１６２の長辺１６０ａに近い位置にある。このように、隣接する２枚の中間板１００の間隔は、長穴１６２の長手方向の長さにより規定される。その結果、図１に示す締結が解除された状態となったときにおける隣接する２枚の中間板１００の間隔を長穴１６２の長手方向の長さとすることができる。

なお、図２において、長穴１６２中のピン１７２より長辺側（図面右側）には若干の隙間がある。この理由は以下の通りである。本実施形態の発電検査用装置１０のメンテナンスにおいて、中間板１００が交換される。このとき、２枚の中間板１００の間に単セル２００を配置しない状態で、２枚の中間板１００の間隔を、図２に示す状態よりもさらに縮める。この場合、図２における長穴１６２中のピン１７２の位置は、相対的に右方に移動する。長穴１６２中のピン１７２より長辺側の隙間は、このピン１７２の移動代である。なお、中間板１００の交換については、後述する。

図３は、本実施形態の中間板を模式的に示す平面図である。中間板１００は、上述したように、２つの中間板上部１００ａと、中間板本体部１００ｂと、２つの中間板下部１００ｃと、を有している。２つの中間板上部１００ａと、中間板本体部１００ｂと、２つの中間板下部１００ｃは、それぞれの部材に分解可能である。２つの中間板上部１００ａは、それぞれ貫通孔１０８を備えている。中間板本体部１００ｂは、単セル２００と重なる位置に４つの貫通孔１０１〜１０４を有している。２つの中間板下部１００ｃは、それぞれ貫通孔１０８と、貫通孔１０９と、を有している。

中間板１００と単セル２００とが締結されると、上述したように、４つの貫通孔１０１〜１０４は、それぞれ燃料ガス供給マニホールド、酸化ガス供給マニホールド、燃料ガス排出マニホールド、酸化ガス排出マニホールドを形成する。したがって、４つの貫通孔１０１〜１０４は、単セル２００の燃料ガス供給マニホールド、酸化ガス供給マニホールド、燃料ガス排出マニホールド、酸化ガス排出マニホールドの位置に合わせて形成されていることが好ましい。

中間板上部１００ａと、中間板下部１００ｃとに設けられた貫通孔１０８は、第１のシャフト１３０（図１、２）を通すための貫通孔である。中間板上部１００ａの２つの貫通孔１０８の間隔Ｗ１は、単セル２００の水平方向の大きさＷ２よりも大きいことが好ましい。また、中間板下部１００ｃの２つの貫通孔１０８の間隔についても同様である。中間板下部１００ｃに設けられた２つの貫通孔１０９は、第２のシャフト１３２を貫通させるための貫通孔である。２つの貫通孔１０９の間隔Ｗ３は、単セル２００の水平方向の大きさＷ２よりも小さいことが好ましい。

中間板本体部１００ｂは、冷却水流路１０５を備える。なお、冷却水流路１０５は、４つの貫通孔１０１〜１０４および貫通孔１０８、１０９と重ならないように、形成されている。なお、本実施形態では、中間板上部１００ａと中間板本体部１００ｂとの間のシール、および、中間板下部１００ｃと中間板本体部１００ｂとの間のシールの観点から、中間板本体部１００ｂの上部に冷却水流路１０５の入口１０５ａを備え、下部に冷却水流路１０５の出口１０５ｂを備え、冷却水流路１０５中間板本体部１００ｂのみが冷却水流路１０５を備える構成とした。ただし、中間板上部１００ａと中間板本体部１００ｂとの間のシール、および、中間板下部１００ｃと中間板本体部１００ｂとの間のシールを十分にとることにより、中間板上部１００ａと中間板下部１００ｃに、それぞれ冷却水流路１０５の入口、出口を設ける構成であってもよい。また、中間板本体部１００ｂは、左右にピン１７２を備える。このピンは、上述したリンク機構１６０の長穴１６２を貫通する。

図４は、本実施形態の中間板近傍を模式的に示す拡大図である。図４の左図は、締結の解除時を示す。図４の左図の状態で単セル２００の交換が行われる。図４の右図は、単セル２００が無い状態で、隣接する中間板１００ｄ、１００ｅを接触させた状態を示す。なお、図４の右図の状態は、中間板１００を交換する際の準備段階の状態を示す。中間板１００の交換については後述する。

図４の左図に示す締結の解除時では、中間板１００ｄが左方向に移動し、ピン１７２が長穴１６２中を左方向に移動する。ピン１７２が長穴１６２の左側端部に達すると、ピン１７２は、長穴１６２中を移動できないので、リンク機構１６０およびリンク機構１６０が固定された中間板１００ｅを左に移動させる。この状態で中間板１００ｄの第２の面１００ｄｙと中間板１００ｅの第１の面１００ｅｘとの間隔は最大となる。

図４の右図に示す中間板の交換準備段階では、中間板１００ｄが右方向に移動し、ピン１７２が長穴１６２中を左方向に移動する。（ａ）中間板１００ｄの第２の面１００ｄｙが中間板１００ｅの第１の面１００ｅｘに接触するか、（ｂ）ピン１７２が、長穴１６２の右端部に達すると、中間板１００ｄは、右方向に移動できなくなる。なお、上記（ａ）、（ｂ）のいずれか先に起きるかは、リンク機構１６０の長穴１６２の長手方向の長さＬ１とピン１７２の位置に依存する。リンク機構１６０の長穴１６２の長手方向の長さＬ１が短いと、中間板１００ｄの第２の面１００ｄｙが、中間板１００ｅの第１の面１００ｅｘに接触する前に、ピン１７２が、長穴１６２の右端部に達する場合があり得る。したがって、中間板１００ｄの第２の面１００ｄｙと中間板１００ｅの第１の面１００ｅｘとの締結の解除時の間隔をＳｐ１、ピン１７２の直径をｒ１とした場合に、リンク機構１６０の長穴１６２の長手方向の長さＬ１の大きさは、以下の式（１）を満たすことが好ましい。
Ｌ１≧Ｓｐ１−ｒ１ …（１）
なお、Ｓｐ１は、単セル２００の厚さＴ１よりも大きいことが好ましい。

図５は、本実施形態における締結解除の工程を模式的に示す説明図である。図５の一番上の図が締結時の状態を示している。なお、図５では、図が細かく、見難くなるため、図１に記載した部材のうちの一部の部材の記載を省略している。また、図５では、単セル２００を７枚、中間板１００を８枚、リンク機構１６０を８枚記載している。隣接する２枚の中間板１００の間をそれぞれ位置Ｐ１〜Ｐ７とする。位置Ｐ１〜Ｐ７には、単セル２００が配置される。８枚の中間板１００を区別するために、中間板１００をそれぞれ１００ｄ〜１００ｋと呼ぶ。ただし、中間板１００ｄ〜１００ｋを区別する必要がない場合には、単に中間板１００とも呼ぶ。また、８枚のリンク機構１６０を区別するために、リンク機構１６０をそれぞれ１６０ｄ〜１６０ｋと呼ぶ。ただし、リンク機構１６０ｄ〜１６０ｋを区別する必要がない場合には、単にリンク機構１６０とも呼ぶ。なお、リンク機構１６０ｅ〜１６０ｊについては、図面が混み合って見難くなるため、図示の都合上、図面中の符号の記載を省略している。図５では、リンク機構１６０が締結時には、位置Ｐ１〜Ｐ７における２枚の中間板１００の間隔の大きさは、単セル２００の厚さＴ１と等しい。

図５（Ｂ）は、締結時の状態（図５（Ａ））から締結装置１１５を少し解除側（左側）に移動させた状態を示す。締結装置１１５を左側に移動させると、第１のエンドプレート１１０が左に移動する。第１のエンドプレート１１０には、中間板１００と同様にピン１７２が設けられている。したがって、ピン１７２も左に移動する。ピン１７２は、リンク機構１６０の長穴１６２を貫通している。ピン１７２が長穴１６２の左端に達すると、ピン１７２は、リンク機構１６０ｄを左に移動させる。その結果、リンク機構１６０ｄが固定されている中間板１００ｄも左方に移動し、位置Ｐ１における２枚の中間板１００ｄと１００ｅの間隔が広がる。なお、他の位置Ｐ２〜Ｐ７における２枚の中間板１００の間隔は、単セル２００の厚さと同じである。図５（Ｂ）に示す状態からさらに締結装置１１５による押圧が解除されていくと、締結装置１１５に、次に近い位置Ｐ２における２枚の中間板１００の間隔が広がる。以後、順番に位置Ｐ３、Ｐ４・・・と、締結装置１１５に次に近い位置から順番に２枚の中間板１００の間隔が広がっていく。

図５（Ｃ）は、締結解除状態を示す。この状態では、位置Ｐ１〜Ｐ７の全ての場所で、２枚の中間板１００の間隔が広がっている。なお、図５（Ｃ）に示す状態で、単セル２００が交換される。この状態は、隣接する２枚の中間板１００の間隔は、リンク機構１６０により規制された大きさと等しいリンク機構１６０を用いると、単セル２００交換時の中間板１００の位置決めが容易となる。

図６は、本実施形態における締結の工程を模式的に示す説明図である。締結解除状態から締結状態に遷移するとき、２枚の中間板１００の間隔は、締結装置１１５に近い位置（Ｐ１）から順次、単セル２００の厚さに狭まっていく。図６（Ａ）の状態は、図５（Ｄ）の状態と同じ締結解除時の状態である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の締結解除時の状態から締結装置１１５を少し締結側に移動させた状態を示す。この状態では、位置Ｐ１における２枚の中間板１００ｄと１００ｅの間隔が狭まっている。なお、他の位置Ｐ２〜Ｐ７における２枚の中間板１００の間隔は、解除状態における間隔と同じままである。

図６（Ｃ）は、締結状態を示し、図５（Ａ）と同じ状態である。すなわち、位置Ｐ１〜Ｐ７における２枚の中間板１００の間隔の大きさは、単セル２００の厚さと等しい。なお、図６（Ｃ）の状態で、単セル２００が検査される。

検査者は、締結解除状態（例えば図５（Ｃ））において、単セル２００を２枚の中間板１００の間に搬入し、搬出する。本実施形態のリンク機構を備えない場合、２枚の中間板１００の間隔の調整や中間板１００の位置決めは、検査者が手動で行う必要がある。中間板１００には、約８０℃の冷却水が流れており、中間板１００の温度は比較的高い。したがって、検査者が単セルの搬入、搬出の都度、２枚の中間板１００の間隔の調整や中間板１００の位置決めを手動で行うのは、大変な作業であった。また、単セル２００の搬入、搬出の都度、中間板１００からの冷却水の排出や、中間板１００への冷却水の供給を行うことも考えられる。この場合には、中間板１００の温度の影響を避けることが出来るが、中間板１００に対する冷却水の排出、供給の作業が必要となり、検査効率は悪くなる。本実施形態では、リンク機構を備えているため、締結装置１１５を締結解除の方向に移動させるだけで、２枚の中間板１００の間隔を一定の間隔に広げることが出来る。すなわち、２枚の中間板１００の間隔を一定の間隔に広げるのに、検査者の手作業による調整は不要となる。また、中間板１００に対する冷却水の排出作業、供給作業が不要となるため、検査効率の低下を抑制できる。

図７は、単セルの検査における本実施形態の効果を示す説明図である。従来の中間板無しの場合、単セルの脱着、ケーブル６０１（図２）の単セル２００への脱着、冷却水の温度調整、マニホールドからの冷却水の抜き取り、単セル２００に付着した水の拭き取りに時間が取られていた。すなわち、従来の中間板無しの場合、単セル２００を上に積んでいくため、単セルを１枚ずつしか積んでいけなかった。そのため、単セル２００の積層に時間がかかった。これに対し、本実施形態では、リンク機構１６０を用いて、隣接する２枚の中間板１００の間隔を一定の間隔に規制するため、単セル２００を挿入、搬出するときの中間板１００の位置決めが容易である。また、締結解除状態では、２枚の中間板１００の間に単セル２００を一度に搬入し、あるいは２枚の中間板１００の間から単セル２００を一度に搬出できる。したがって、単セル２００の搬入、搬出時間を大幅に短縮できる。

また、従来の中間板無しの場合、ケーブル６０１を単セル２００に直接接続する。一方、本実施形態では、ケーブル６０１を中間板１００に接続し、中間板１００経由で単セル２００を発電評価装置６００に接続する。本実施形態では、ケーブル６０１を中間板１００し、検査対象である単セル２００と直接接続しないので、検査対象である単セル２００を交換したときであっても、ケーブル６０１をつなぎ直す必要が無い。また、従来の中間板無しの場合、各単セル２００を切り分けて検査することが難しい。これに対し、本実施形態では、２つの単セル２００は、中間板１００により分離されている。したがって、隣接する中間板１００に接続された２本のケーブル６０１の電圧や電流の差分を取ることにより、各単セル２００を切り分けて検査することが可能となる。

また、従来の中間板無しの場合、検査終了後、検査者は、冷却水をマニホールドから抜いた後、単セル２００の締結を解除する。しかし、マニホールド内部には、多少の冷却水が残留する。したかって、この多少の冷却水が漏れて単セル２００を濡らすため、検査後に濡れた単セル２００の拭き取り作業が必要となる。しかし、本実施形態では、冷却水は中間板１００の内部の冷却水流路１０５を通るため、単セル２００と中間板１００の締結を解除しても、冷却水が漏れて単セルを濡らすことはなく、検査後に濡れた単セル２００の拭き取り作業が不要となる。また、冷却水を中間板１００から抜く必要もないので、検査時の単セル２００の温度調整が短時間で出来、調整も容易である。

以上、本実施形態によれば、従来の中間板無しの場合に必要であった、単セルの脱着、ケーブル６０１（図２）の単セル２００への脱着、冷却水の温度調整、マニホールドからの冷却水の抜き取り、単セル２００に付着した水の拭き取りの時間を削減または、大幅に短縮することが出来る。またリンク機構１６０を用いて、２枚の中間板１００の間隔を一定の間隔にすることができる。すなわち、本実施形態の発電検査用装置によれば、検査の準備のための時間、あるいは、検査後の後処理の時間を削減し、全体としての検査時間を短縮できる。

次に、発電検査用装置１０のメンテナンスについて説明する。図８、図９は、中間板の交換を説明する説明図である。なお、メンテナンスでは、単セル２００の測定は行われないので、図８、図９には、単セル２００は、図示されていない。このメンテナンスでは、中間板１００ｈが中間板１００ｍに交換されるとする。まず、締結解除状態で、交換対象の中間板１００ｈに固定されているリンク機構１６０ｈが取り外される。図８（Ａ）は、締結解除状態（例えば図５（Ｃ））からリンク機構１６０ｈが取り外された状態を示す。リンク機構１６０ｈが取り外された後、締結装置１１５は、右側に移動される。図８（Ｂ）は、締結装置１１５が右側に移動された状態を示す。図５（Ａ）、あるいは、図６（Ｃ）と比較すると、図８（Ｂ）では、単セル２００が無く、その分、２つの中間板１００の間隔は狭まっている。なお、メンテナンスでは、単セル２００が取り外された状態で行われるため、本実施形態では、図８（Ａ）に示すようにリンク機構１６０ｈが取り外された後、図８（Ｂ）に示されるように締結装置１１５が右側に移動される。ただし、先に締結装置１１５を右側に移動させた後、リンク機構１６０ｈが取り外されてもよい。

図８（Ｃ）では、中間板１００ｇと第１のエンドプレート１１０との間隔が広がらないように、中間板１００ｇと第１のエンドプレート１１０とが、ストップ板１６５により固定される。本実施形態では、中間板１００ｇを固定するボルト１７０を用いてストップ板１６５が固定されるように構成したが、中間板１００ｇと第１のエンドプレート１１０との間隔が広がらないように固定できれば、ストップ板１６５はどこに取り付けられても良い。また、ストップ板１６５の長さについては、中間板１００ｇと第１のエンドプレート１１０との間隔が広がらないように固定できれば、いくらであっても良い。例えば、ストップ板１６５の長さは、図８（Ｃ）に示したストップ板１６５’のように、中間板１００ｇから第１のエンドプレート１１０までの長さＬ２よりも長くてもよい。この場合、図８（Ｃ）のストップ板１６５のように、ストップ板１６５’の端部が中間板１００に固定され、第１のエンドプレート１１０には、ストップ板１６５’の中間部が固定されてもよい。なお、図８（Ｃ）では、説明の都合上、ストップ板１６５、１６５’と長さの異なる２つのストップ板が図示されているが、実際にはいずれか一方のストップ板が用いられる。

図９（Ａ）では、中間板１００ｇと第１のエンドプレート１１０までが、締結装置１１５により左方に移動され、中間体１００ｈが中間体１００ｍに交換される。本実施形態では、ストップ板１６５により、中間板１００ｇから第１のエンドプレート１１０までの積層方向の長さが最も短くなる状態で固定されているため、中間板１００ｇと１００ｈとの間に十分なスペースを確保することが可能となる。その結果、中間板１００ｈから中間体１００ｍへの交換が容易となる。

中間板の交換後は、図９（Ｂ）に示すように、中間板１００ｇが中間板１００ｍに接触するまで、中間板１００ｇから第１のエンドプレート１１０までが、締結装置１１５により右側に移動される。次いで、図９（Ｃ）に示すように、ストップ板１６５が取り外され、リンク機構１６０ｈが取り付けられる。

以上、本実施形態によれば、上述したように、中間板１００ｈを１００ｍに容易に交換できる。

変形例：
なお、上記実施形態では、ストップ板１６５により、中間板１００ｇから第１のエンドプレート１１０までの積層方向の長さが最も短くなる状態で固定しているが、中間板１００ｉから第２のエンドプレート１２０までについても、同様にストップ板を用いて固定しても良い。

なお、上記実施形態では、２枚の中間板をつなぐリンク機構１６０に対して、締結装置１１５から遠い方の中間板１００に対してリンク機構１６０が固定され、締結装置１１５に近い方の中間板１００とリンク機構１６０については、固定されず、ピン１７２と長穴１６２によりスライド可能に構成されていたが、逆に、締結装置１１５から近い方の中間板１００に対してリンク機構１６０が固定され、締結装置１１５から遠い方の中間板１００とリンク機構１６０については、固定されず、ピン１７２と長穴１６２によりスライド可能に構成されていてもよい。

図１０は、本実施形態の変形例を示す説明図である。上記実施形態では、１枚の中間板１００に１つのリンク機構１６０が固定され、もう１つのリンク機構１６０とは、ピンによりスライド可能に接続されていた。中間板１００について、２つのリンク機構１６０が固定される中間板１００Ｓと、２つのリンク機構１６０がピンによりスライド可能に接続される中間板１００Ｔと、を備え、中間板１００Ｓと１００Ｔとが交互に配置されていても良い。この場合、リンク機構１６０の短辺１６０ｂが干渉しないように、リンク機構１６０は、中間板１００の積層方向と垂直な方向にシフト配置されていてもよい。

本実施形態では、中間板１００にピン１７２を備え、リンク機構１６０の長穴１６２を備える構成であったが、長穴１６２は、中間板１００の積層方向に沿って延びる凹部であっても良い。また、中間板１００に中間板１００の積層方向に沿って延びる凹部を備え、リンク機構１６０にピンを備える構成であってもよい。

本実施形態では、中間板１００を水平方向に並べる発電検査用装置を例にとり説明したが、中間板１００の積層方向は、水平方向でなくてもよい。例えば、中間板１００の積層方向は、水平方向に対して斜め方向であってもよく、垂直方向であってもよい。

以上、いくつかの実施形態に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

１０…発電検査用装置
１００、１００ｄ〜１００ｉ、１００ｍ…中間板
１００ａ…中間板上部
１００ｂ…中間板本体部
１００ｃ…中間板下部
１００ｄｙ…第２の面
１００ｅｘ…第１の面
１０１、１０２、１０３、１０４…貫通孔
１０５…冷却水流路
１０５ａ…入口
１０５ｂ…出口
１０８、１０９…貫通孔
１１０…第１のエンドプレート
１１５…締結装置
１２０…第２のエンドプレート
１２１、１２２、１２３、１２４…貫通孔
１３０…第１のシャフト
１３２…第２のシャフト
１６０…リンク機構
１６０ａ…長辺
１６０ｂ…短辺
１６０ｄ〜１６０ｉ…リンク機構
１６２…長穴
１６５…ストップ板
１７０…ボルト
１７２…ピン
１８０…第１の絶縁板
１９０…第２の絶縁板
１９１、１９２、１９３、１７４…貫通孔
２００…単セル
３００…燃料タンク
３０１…燃料ガス供給管
３０３…燃料ガス排気管
４００…空気ポンプ
４０２…酸化ガス供給管
４０４…酸化ガス排気管
５００…ポンプ
５０５…冷却水供給管
５０６…冷却水排出管
５１０…ラジエーター
６００…発電評価装置
６０１…ケーブル
Ｐ１〜Ｐ７…位置
Ｓｐ１…締結の解除時の中間板の間隔
Ｔ１…単セル２００の厚さ
Ｗ１、Ｗ３…間隔
Ｗ２…単セル２００の水平方向の大きさ

Claims

燃料電池の単セルの発電検査を行う発電検査用装置であって、
複数の中間板であって、前記複数の中間板のうちの隣接する２枚の中間板の間に単セルを挟んで保持する複数の中間板と、
前記２枚の中間板のうちの一方に固定され、前記２枚の中間板を繋ぎ、２枚の中間板の間の距離を予め定められた距離以下に規制するリンク機構と、
前記複数の中間板による前記単セルの保持および解除を実行する締結装置と、
前記単セルに接続され、前記単セルの発電特性を評価する発電評価装置と、
を備える、発電検査用装置。
請求項１に記載の発電検査用装置において、
前記リンク機構は、前記一方の中間板に、２以上の箇所で固定されている、発電検査用装置。
請求項１または２に記載の発電検査用装置において、
前記リンク機構と前記中間板と、のうちの一方は、前記中間板の積層方向に沿って延びる長穴を有し、
前記リンク機構と前記中間板と、のうちの他方は、前記長穴を通るピンを有する、
発電検査用装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の発電検査用装置において、
前記中間板の各々は、冷却水の入口と、冷却水の出口と、前記入口から前記中間板の内部を通り前記出口に繋がっている冷却水流路と、を有し、
冷却水は、前記中間板のみに供給され、前記単セルには供給されない、発電検査用装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の発電検査用装置において、さらに、
前記複数の中間板を貫通するシャフトを備え、
前記複数の中間板は、前記シャフトを貫通させる貫通孔を備える、発電検査用装置。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の発電検査用装置において、
前記締結装置は、前記複数の中間板を挟む第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとを有し、
前記複数の中間板のうちの一方の最外部の中間板と前記第１のエンドプレートとの間、および他方の最外部の中間板と前記第２のエンドプレートとの間には、それぞれ絶縁板が設けられている、発電検査用装置。