JP6504149B2 - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

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Description

本発明は検査装置及び検査方法に関し、特に燃料電池のセルに関する。
燃料電池の複数のセルの性能を同時に検査する検査装置が知られている（特許文献１）。特許文献１に記載された検査装置では、検査対象のセルの入れ替えに伴う作業性の効率化等のために、複数の中間板が設けられている。検査の際、検査対象のセルは、中間板の間に挿入される。このため、中間板とセルとが積層されることとなる。そして、積層された中間板及びセルを貫通する供給用のマニホールドにより各セルに対し酸化ガスが供給され、積層された中間板及びセルを貫通する排出用のマニホールドにより各セルからの酸化ガスが排出される。
特開２０１４−２２９５７８号公報
マニホールド内には、発電時に生成される水（以下、生成水と呼ぶ。）や加湿水などの水が溜まる。このとき、溜まる水の量は、マニホールド内において一様ではなく、位置によりばらつきがある。このため、検査装置におけるセルの配置位置の違いにより、セル間で、発電性能に差が生じてしまう。
本発明は、上記した事情を背景としてなされたものであり、検査装置におけるセルの配置位置の違いによるセルの発電性能の差を抑制することができる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、導電性の複数の中間板を有し、前記中間板の間に配置される燃料電池のセルの発電性能を検査する検査装置であって、前記セルに設けられた第１の貫通孔と前記中間板に設けられた第２の貫通孔が連通して形成される、前記セル内に酸化ガスを供給するための供給マニホールドを有し、前記供給マニホールドは、前記中間板及び前記セルの積層方向において、一方の端が開口し、他方の端は閉口しており、開口した前記一方の端から酸化ガスが供給され、前記供給マニホールドは、前記積層方向における両端の各前記セルの外側に、下方向に向かう水抜き孔が形成されており、前記水抜き孔のそれぞれは、該水抜き孔の下方において、相互に連結している検査装置である。
この検査装置によれば、セルの両端に、連結した水抜き孔があることにより、供給マニホールド内において水位のばらつきを抑えた水膜を全てのセルに亘って張ることが可能となる。すなわち、供給マニホールド内の位置の違いによる水の溜まり量の差を抑制することができる。よって、検査装置におけるセルの配置位置の違いによるセルの発電性能の差を抑制することができる。
上記の一態様において、前記水抜き孔は、前記積層方向における両端の各前記セルの外側に加え、前記積層方向における両端の各前記セルの内側にも設けられており、前記水抜き孔のそれぞれは、前記複数の中間板のそれぞれに形成されていてもよい。
このようにすることで、水位のばらつきがより抑制される。このため、検査装置におけるセルの配置位置の違いによるセルの発電性能の差をより抑制することができる。
上記の一態様において、前記積層方向の外側に配置されるエンドプレートをさらに有し、前記水抜き孔のうちの少なくとも１つは、前記エンドプレートに形成されていてもよい。
このようにすることで、検査装置の他の構成要素に水抜き孔を形成する場合よりも容易に水抜き孔を設けることができる。
上記の一態様において、閉口した前記他方の端に位置する前記中間板に、前記供給マニホールドを前記積層方向に延長するための横穴が形成されていてもよい。
このようにすることで、供給マニホールドの最も奥側に位置するセル周辺のマニホールドの形状と、他のセルの周辺のマニホールドの形状との差を抑えることができる。このため、水位のばらつきをより抑制することができ、検査装置におけるセルの配置位置の違いによるセルの発電性能の差をより抑制することができる。
上記の一態様において、前記セルに設けられた第３の貫通孔と前記中間板に設けられた第４の貫通孔が連通して形成される、前記セル内から酸化ガスを排出するための排出マニホールドをさらに有し、前記セルに設けられた酸化ガスの流路の開口端であって、前記排出マニホールドに向けて開口した開口端は、前記第３の貫通孔の内周の下側に位置しており、前記排出マニホールドは、前記第４の貫通孔に、下方向に向かう水抜き孔が形成されていてもよい。
このようにすることで、セルから排出マニホールドに排出された水が水抜き孔から排出される。これにより、一旦、セルから排出マニホールドに排出された水が、セル内に戻ることを抑制することができる。このため、セル内に戻る水の量の違いに起因するセルの発電性能の差を抑制することができる。
上記の一態様において、１つの前記セルに対し前記第３の貫通孔は複数設けられており、１つの前記中間板に対し、前記第３の貫通孔の全てを含む大きさの前記第４の貫通孔が１つ設けられていてもよい。
このようにすることで、複数の第３の貫通孔部分のそれぞれから生じた水が、一つの水溜りとして、水抜き孔から排出される。これにより、複数の第３の貫通孔部分から生じたそれぞれの水を均等に排出することができる。
上記の一態様において、前記中間板は、前記第４の貫通孔から流れ出る水を溜めこむタンクをさらに有してもよい。
このようにすることで、流れ出た水はタンクに排出される。このため、簡易な構成により、排出マニホールドからの水の排出を継続することができる。
また、上記目的を達成するための本発明の一態様は、導電性の複数の中間板を有し、前記中間板の間に配置される燃料電池のセルの発電性能を検査する検査装置を用いた検査方法であって、前記検査装置は、前記セルに設けられた第１の貫通孔と前記中間板に設けられた第２の貫通孔が連通して形成される、前記セル内に酸化ガスを供給するための供給マニホールドを有し、前記供給マニホールドは、前記中間板及び前記セルの積層方向において、一方の端が開口し、他方の端は閉口しており、開口した前記一方の端から酸化ガスが供給され、前記供給マニホールドは、前記積層方向における両端の各前記セルの外側に、下方向に向かう水抜き孔が形成されており、前記水抜き孔のそれぞれは、該水抜き孔の下方において、相互に連結しており、前記セルに発電させ、前記供給マニホールドの内周の下側において、検査対象の全ての前記セルに亘って水膜が張られる状態まで待った上で、前記セルの発電性能を検査する検査方法である。
この検査方法によれば、供給マニホールド内において水位のばらつきを抑えた水膜を全てのセルに亘って張った後に、セルの発電性能が検査される。このため、供給マニホールド内の位置の違いによる水の溜まり量の差を抑制した状態で、検査を行うことができる。したがって、検査装置におけるセルの配置位置の違いによるセルの発電性能の差を抑制することができる。
本発明によれば、検査装置におけるセルの配置位置の違いによるセルの発電性能の差を抑制することができる検査装置及び検査方法を提供することができる。
実施の形態にかかる検査装置の概略構成を示す模式図である。 比較例にかかる検査装置において、検査対象のセルが中間板の間に配置された際の様子を示す模式図である。 実施の形態１にかかる検査装置において、検査対象のセルが中間板の間に配置された際の様子を示す模式図である。 実施の形態にかかる検査装置を用いたセルの発電性能の検査方法の手順の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる中間板の斜視図である。 実施の形態２にかかる検査装置において、検査対象のセルが中間板の間に配置された際の様子を示す模式図である。 実施の形態２にかかる中間板の斜視図である。
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態にかかる検査装置１の概略構成を示す模式図である。なお、図１は、検査装置１に検査対象のセル５０が配置された状態を図示している。検査装置１は、例えば、燃料電池の製造時において、燃料電池を構成する各セル５０の発電性能を検査するために用いられる。なお、セル５０は、例えば、膜電極接合体とガス拡散層とセパレータプレートなどにより構成されている。
検査装置１は、複数の中間板１０と、第１のエンドプレート２１と、第２のエンドプレート２２と、第１の絶縁板３１と第２の絶縁板３２と、第１のターミナル４７と、第２のターミナル４７と、発電評価装置４０とを有し、セル５０の発電性能を検査する。
中間板１０は、矩形の平板状の器具であり、金属などの導電性部材により構成されている。中間板１０は、隣接する他の中間板１０と互いの主面が対向するように並んで配置されている。検査対象の燃料電池のセル５０は、検査の際、隣接する２枚の中間板１０の間に配置される。ここで、図１に示されるように、検査装置１は、同時に複数のセル５０（例えば、２０枚のセル５０）を検査対象とすることができる。したがって、複数の中間板１０及び複数のセル５０は、検査装置１において、水平方向に積層されることとなる。以下、積層により連なる方向を積層方向と呼ぶ。また、積層された複数の中間板１０及び複数のセル５０をまとめて、積層部と呼ぶことがある。積層部は、積層方向の内側に向かって押圧された状態で、図示しない締結部材により締結される。
第１のエンドプレート２１と第２のエンドプレート２２は、並んで配置された中間板１０群の積層方向の外側に配置されている。具体的には、第１のエンドプレート２１と第２のエンドプレート２２は、中間板１０群を第１の絶縁板３１及び第２の絶縁板３２を介して挟むようにして配置されている。言い換えると、第１のエンドプレート２１は、一方の最外部の中間板１０の外側に、第１の絶縁板３１を介して配置され、第２のエンドプレート２２は、他方の最外部の中間板１０の外側に、第２の絶縁板３２を介して配置されている。第１のエンドプレート２１及び第２のエンドプレート２２は、図示しない締結部材に連結されており、積層部を両側から押圧する。
積層された複数の中間板１０及び複数のセル５０の下部には、酸素を含む空気などの酸化ガスを供給するための酸化ガス供給マニホールド６０が形成される。酸化ガス供給マニホールド６０は、中間板１０のそれぞれに設けられた積層方向に貫通する貫通孔（図２、図３の貫通孔１０１）と、セル５０のそれぞれに設けられた積層方向に貫通する貫通孔（図２、図３の貫通孔５０１）とが、連通することにより形成される。本実施の形態では、酸化ガス供給マニホールド６０のための貫通孔は、積層方向に直角な水平方向に複数（例えば、３つ）設けられている。このため、酸化ガス供給マニホールド６０は、複数（例えば、３つ）設けられている。図示しない空気ポンプなどから酸化ガス供給マニホールド６０に供給された酸化ガスは、セル５０に設けられた酸化ガス用の流路に流入する。
また、積層された複数の中間板１０及び複数のセル５０の上部には、酸化ガスを排出するための酸化ガス排出マニホールド７０が形成される。酸化ガス排出マニホールド７０は、中間板１０のそれぞれに設けられた積層方向に貫通する貫通孔（図２、図５の貫通孔１０２）と、セル５０のそれぞれに設けられた積層方向に貫通する貫通孔（図２の貫通孔５０２）とが、連通することにより形成される。本実施の形態では、酸化ガス排出マニホールド７０のための貫通孔は、積層方向に直角な水平方向に複数（例えば、３つ）設けられている。このため、酸化ガス排出マニホールド７０は、複数（例えば、３つ）設けられている。セル５０に設けられた上述の酸化ガス用の流路から流出する酸化ガスは、酸化ガス排出マニホールド７０から外部に排出される。すなわち、セル５０の下部からセル５０内に供給された酸化ガスは、セル５０に設けられた流路を通って、セル５０の上部から抜ける。
また、積層された複数の中間板１０及び複数のセル５０の上部には、水素などの燃料ガスを供給するための燃料ガス供給マニホールド８０が形成される。燃料ガス供給マニホールド８０は、中間板１０のそれぞれに設けられた積層方向に貫通する貫通孔と、セル５０のそれぞれに設けられた積層方向に貫通する貫通孔とが、連通することにより形成される。図示しない燃料タンクから燃料ガス供給マニホールド８０に供給された燃料ガスは、セル５０に設けられた燃料ガス用の流路に流入する。
また、積層された複数の中間板１０及び複数のセル５０の下部には、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出マニホールド９０が形成される。燃料ガス排出マニホールド９０は、中間板１０のそれぞれに設けられた積層方向に貫通する貫通孔と、セル５０のそれぞれに設けられた積層方向に貫通する貫通孔とが、連通することにより形成される。セル５０に設けられた上述の燃料ガス用の流路から流出する燃料ガスは、燃料ガス排出マニホールド９０から外部に排出される。
なお、燃料ガス供給マニホールド８０のための貫通孔及び燃料ガス排出マニホールド９０のための貫通孔は、例えば、酸化ガス供給マニホールド６０のための貫通孔及び酸化ガス排出マニホールド７０のための貫通孔よりも水平方向外側に形成されている。
発電評価装置４０は、ケーブル４５により各中間板１０と接続され、ケーブル４６により第１の絶縁板３１の内側の第１のターミナル４７及び第２の絶縁板３２の内側の第２のターミナル４８に接続された測定器である。発電評価装置４０は、両端のターミナル４７、４８及びケーブル４６を介して、セルからの電流が流れる負荷装置として機能するとともに、中間板１０及びケーブル４５を介して、セル５０の電圧を取得して、セル５０の発電検査を実行する。
次に、酸化ガス供給マニホールド６０及び酸化ガス排出マニホールド７０における課題について説明する。図２は、比較例にかかる検査装置において、検査対象のセル５０が中間板１０の間に配置された際の様子を示す模式図である。なお、図２では、積層部について積層方向の断面が図示されている。また、ここでは、酸化ガス供給マニホールド６０及び酸化ガス排出マニホールド７０について説明するため、図２では、燃料ガス供給マニホールド８０及び燃料ガス排出マニホールド９０などについては、図示を省略している。また、図２では、４枚のセル５０が検査対象として図示されているが、セル５０の数が４に限られないことは言うまでもない。以下の説明では、第１のエンドプレート２１側の最外部の中間板１０を中間板１０Ａと呼び、他の中間板１０を中間板１０Ｂと呼んで区別することがある。
まず、酸化ガス供給マニホールド６０に関して説明する。比較例にかかる検査装置においても、上述の通り、セル５０が中間板１０の間に配置された際に、酸化ガス供給マニホールド６０が形成される。すなわち、図２に示すように、セル５０に設けられた貫通孔５０１と、中間板１０Ｂに設けられた貫通孔１０１とが連通することにより、酸化ガス供給マニホールド６０が形成される。より詳細には、セル５０と中間板１０との間にはガスケット１５が設けられており、このガスケット１５を介して、セル５０に設けられた貫通孔５０１と、中間板１０Ｂに設けられた貫通孔１０１とが連通して、酸化ガス供給マニホールド６０をなす。第２のターミナル４８、第２の絶縁板３２及び第２のエンドプレート２２にも貫通孔５０１及び貫通孔１０１に連通する貫通孔が設けられている。具体的には、第２のターミナル４８に貫通孔４８１が設けられ、第２の絶縁板３２に貫通孔３２１が設けられ、第２のエンドプレート２２に貫通孔２２１が設けられている。また、ガスケット１５を介して、貫通孔１０１と、貫通孔４８１と、貫通孔３２１と、貫通孔２２１とが連通している。このため、酸化ガス供給マニホールド６０の第２のエンドプレート２２側の端から酸化ガス供給マニホールド６０に向けて酸化ガスを供給することができる。なお、図２において、ガスケット１５については、図が見づらくなることを防ぐため、符号「１５」の記載を、一部を除き省略している。これに対し、中間板１０Ａは、貫通孔１０１が設けられていない。したがって、酸化ガス供給マニホールド６０は、中間板１０及びセル５０の積層方向において、一方の端が開口し、他方の端は閉口しており、開口した一方の端から酸化ガスが供給される。なお、貫通孔５０１は、セル５０に設けられた酸化ガス用の図示しない流路の下部に位置している。また、貫通孔１０１、２２１、４８１及び３２１は、検査装置１に配置されたセル５０の貫通孔５０１と連通する位置に設けられている。
セル５０の貫通孔５０１の内周の上部には、セル５０に設けられた酸化ガス用の流路の開口端５１１が設けられている。この開口端５１１は、酸化ガス供給マニホールド６０に向けて開口している。すなわち、開口端５１１は、セル５０が検査装置１に配置された際に、酸化ガス供給マニホールド６０の内周の上側に位置している。このため、セル５０の発電時、生成水及び加湿水といった水滴９００が、開口端５１１から酸化ガス供給マニホールド６０に落ちることとなる。なお、図２において、水滴９００については、図が見づらくなることを防ぐため、符号「９００」の記載を、一部を除き省略している。この結果、酸化ガス供給マニホールド６０内には水溜り９０１が発生する。
ここで、水溜り９０１は、図２に示されるように、酸化ガス供給マニホールド６０の閉口側に溜まりやすい。これは、次の２つの理由による。第１に、開口端５１１に流入する酸化ガスによるせん断力は、酸化ガス供給マニホールド６０の奥側、すなわち開口側の逆側（さらに言い換えると、閉口側）ほど、弱くなる。このため、奥側のセル５０ほど、セル５０内の酸化ガス用の図示しない流路において水を移動させる力が弱く、水が開口端５１１から滴り落ちやすい。このため、水が酸化ガス供給マニホールド６０の奥側に溜まりやすい。また、第２に、酸化ガス供給マニホールド６０の開口側から酸化ガスが供給されるため、酸化ガス供給マニホールド６０内におけるせん断力により奥側に水が移動する。このため、酸化ガス供給マニホールド６０の奥側に水が溜まりやすい。このように、酸化ガス供給マニホールド６０内に溜まる水の量は、酸化ガス供給マニホールド６０内において一様ではなく、位置によりばらつきがある。
発明者らは、このような水の溜まり方に起因して、セル５０間で、発電性能に差が生じることを見出した。酸化ガス供給マニホールド６０の奥側に水が溜まることにより、酸化ガス供給マニホールド６０の奥側のセル５０ほど、開口端５１１に流入する酸化ガスの加湿度合いが大きくなるため、各セル５０で、加湿度合いに差が生じてしまう。このことが、発電性能に差を生じさせる原因の一因であると考えられる。
また、発明者らは、酸化ガス排出マニホールド７０に起因した発電性能のセル５０間の差異についても見出した。以下、これについて説明する。比較例にかかる検査装置においても、上述の通り、セル５０が中間板１０の間に配置された際に、酸化ガス排出マニホールド７０が形成される。すなわち、図２に示すように、セル５０に設けられた貫通孔５０２と、中間板１０Ｂに設けられた貫通孔１０２とが連通することにより、酸化ガス排出マニホールド７０が形成される。より詳細には、セル５０と中間板１０との間にはガスケット１５が設けられており、このガスケット１５を介して、セル５０に設けられた貫通孔５０２と、中間板１０Ｂに設けられた貫通孔１０２とが連通して、酸化ガス排出マニホールド７０をなす。第２のターミナル４８、第２の絶縁板３２及び第２のエンドプレート２２にも貫通孔５０２及び１０２に連通する貫通孔が設けられている。具体的には、第２のターミナル４８に貫通孔４８２が設けられ、第２の絶縁板３２に貫通孔３２２が設けられ、第２のエンドプレート２２に貫通孔２２２が設けられている。また、ガスケット１５を介して、貫通孔１０２と、貫通孔４８２と、貫通孔３２２と、貫通孔２２２とが連通している。このため、酸化ガス排出マニホールド７０内にセル５０から排出された酸化ガスは、酸化ガス排出マニホールド７０の第２のエンドプレート２２側の端から排出することができる。これに対し、中間板１０Ａは、貫通孔１０２が設けられていない。したがって、酸化ガス排出マニホールド７０は、中間板１０及びセル５０の積層方向において、一方の端が開口し、他方の端は閉口しており、開口した一方の端から酸化ガスが排出される。なお、貫通孔５０２は、セル５０に設けられた酸化ガス用の図示しない流路の上部に位置している。また、貫通孔１０２、３２２、４８２及び２２２は、検査装置１に配置されたセル５０の貫通孔５０２と連通する位置に設けられている。
セル５０の貫通孔５０２の内周の下部には、セル５０に設けられた酸化ガス用の図示しない流路の開口端５１２が設けられている。この開口端５１２は、酸化ガス排出マニホールド７０に向けて開口している。すなわち、開口端５１２は、セル５０が検査装置１に配置された際に、酸化ガス排出マニホールド７０の内周の下側に位置している。
酸化ガスは、酸化ガス供給マニホールド６０側にある開口端５１１から、セル５０の図示しない流路に流入し、酸化ガス排出マニホールド７０側にある開口端５１２から酸化ガス排出マニホールド７０に排出される。したがって、開口端５１２からは、生成水又は加湿水といった水が酸化ガス排出マニホールド７０に排出される。これにより、開口端５１２近辺には、水溜り９０２が発生する。開口端５１２は酸化ガス排出マニホールド７０内の下側にあるため、水溜り９０２の水の一部は、セル５０内に戻ることとなる。ここで、各セル５０の周辺に溜まる水の量が異なることなどに起因して、セル５０内に戻る水の量は、全てのセル５０において必ずしも同じではない。つまり、セル５０ごとに、セル５０内の流路に戻る水の量にばらつきがある。なお、ガスケット１５の位置の差異及びセル５０のセパレータの外形寸法の差異などにより、各セル５０の周辺に溜まる水の量が異なる。戻る水の量にばらつきがあるため、セル５０内の流路に保持される水の量が、セル５０ごとに異なってしまう。このことは、開口端５１１と開口端５１２を基準とした圧力損失における、セル５０間のばらつきを生じさせる。その結果として、セル５０間で、発電性能に差が生じる。
以下、本実施の形態にかかる検査装置１の特徴的な部分について説明する。なお、以下の説明において、上記比較例として挙げた構成と同様の構成については、説明を割愛する。図３は、本実施の形態にかかる検査装置１において、検査対象のセル５０が中間板１０の間に配置された際の様子を示す模式図である。なお、図３では、積層部について積層方向の断面が図示されている。また、ここでは、酸化ガス供給マニホールド６０における上記課題に対する対策について説明するため、図３では、酸化ガス供給マニホールド６０に関する部分に着目した図が示されており、酸化ガス排出マニホールド７０、燃料ガス供給マニホールド８０、及び燃料ガス排出マニホールド９０などについては、図示を省略している。また、図３においても、４枚のセル５０が検査対象として図示されているが、セル５０の数が４に限られないことは言うまでもない。
図３に示されるように、本実施の形態においても、検査装置１は、セル５０が中間板１０の間に配置された際に各貫通孔が連通して形成される、セル５０内に酸化ガスを供給するための酸化ガス供給マニホールド６０を有する。ただし、本実施の形態の酸化ガス供給マニホールド６０は、積層方向における両端の各セル５０の外側に、下方向に向かう水抜き孔１５０が形成されている。なお、図３に示した構成例では、積層方向における両端の各セル５０の外側に加え、積層方向における両端の各セル５０の内側にも水抜き孔１５０が設けられている。すなわち、図３に沿って説明すると、最外部の２つの水抜き孔１５０以外にも、それらの内側に３つの水抜き孔１５０が設けられている。具体的には、図３の構成例では、中間板１０は水抜き孔を形成するのに十分な厚みを有しており、水抜き孔１５０のそれぞれは、複数の中間板１０のそれぞれに形成されている。つまり、検査対象のセル５０の両隣にある中間板１０のそれぞれに、水抜き孔１５０が形成されている。より詳細には、水抜き孔１５０は、中間板１０において、酸化ガス供給マニホールド６０から下方向に孔が延びるように形成されている。また、水抜き孔１５０のそれぞれは、水抜き孔１５０の下方において、相互に連結している。具体的には、各水抜き孔１５０は、配管１５１に接続されており、配管１５１により相互に連結している。また、配管１５１には、エアオペバルブ等のバルブ１５２を介して排水管１５３が接続されている。したがって、酸化ガス供給マニホールド６０内の水は、水抜き孔１５０、配管１５１、バルブ１５２を介して、排水管１５３から排出可能となっている。バルブ１５２を閉めると、水抜き孔１５０及び配管１５１に水を溜めることができる。また、バルブ１５２を開くことにより、排水することができる。
水抜き孔１５０が存在することにより、酸化ガス供給マニホールド６０の内側の下部に存在する水は、水抜き孔１５０に引き込まれる。また、水抜き孔１５０が、酸化ガス供給マニホールド６０の開口側及び閉口側に設けられており、これらが連結されているため、酸化ガス供給マニホールド６０の内側の下部に存在する水は、積層方向において偏ることなく水抜き孔１５０に誘導される。このため、酸化ガス供給マニホールド６０の内周の下側において、検査対象の全てのセル５０に亘る一様な水膜９５０を張ることができる。開口端５１１からの水は、滴下後、水膜９５０と一体になるため（すなわち、誘引・導水作用により、滴下した水は水膜９５０に吸収されるため）、検査中、酸化ガス供給マニホールド６０内に溜まる水の量を、位置によらず一様とすることができる。このため、位置に応じて、水の溜まり方に偏りがあることに起因する発電性能への影響を低減することができる。すなわち、検査装置１におけるセル５０の配置位置の違いによるセル５０の発電性能の差を抑制することができる。
また、本実施の形態では、上述の通り、水抜き孔１５０は、複数の中間板１０のそれぞれに形成されている。このため、水位のばらつきがより抑制される。したがって、検査装置１におけるセル５０の配置位置の違いによるセル５０の発電性能の差をより抑制することができる。
また、本実施の形態では、図３に示されるように、酸化ガス供給マニホールド６０の閉口した側の端に位置する中間板である中間板１０Ａに、マニホールドを積層方向に延長するための横穴１１０が形成されている。したがって、横穴１１０の下端の上下方向の位置は、貫通孔１０１の下面の上下方向の位置と略同じである。したがって、横穴１１０においても、貫通孔１０１部分と同様に水を張ることができる。このように、横穴１１０があることにより、酸化ガス供給マニホールド６０の最奥に存在するセル５０（図３において中間板１０Ａの右隣にあるセル５０）の両側の構成に対称性をもたせることができ、水膜を張る上での形状の差異をセル５０間で抑制することができる。言い換えると、酸化ガス供給マニホールド６０の最も奥側に位置するセル５０周辺のマニホールドの形状と、他のセル５０の周辺のマニホールドの形状との差を抑えることができる。このため、水位のばらつきをより抑制することができ、検査装置１におけるセル５０の配置位置の違いによるセル５０の発電性能の差をより抑制することができる。なお、このように中間板１０Ａに横穴１１０が設けられ、かつ、中間板１０Ａに水抜き孔１５０が設けられることが好ましいが、必ずしも中間板１０Ａに横穴１１０及び水抜き孔１５０が設けられなくてもよい。また、中間板１０Ａにも貫通孔１０１及び水抜き孔１５０が設けられ、第１のターミナル４７により、酸化ガス供給マニホールド６０の閉口した側の端部が構成されてもよい。
なお、水膜９５０は、例えば、検査前の準備段階の発電により生じた水が、酸化ガス供給マニホールド６０に溜まることにより、張ることができる。したがって、例えば、図４に示すような手順で、検査が行われればよい。図４は、検査装置１を用いたセル５０の発電性能の検査方法の手順の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップ１０（Ｓ１０）において、水膜９５０を張るための発電を行う。すなわち、セル５０に酸化ガス及び燃料ガスを供給してセル５０に発電させる。
次に、ステップ２０（Ｓ２０）において、酸化ガス供給マニホールド６０の内周の下側において、検査対象の全てのセル５０に亘って水膜９５０が張られる状態まで待った上で、セル５０の発電性能を検査するための発電を行う。
このようにすることにより、検査装置１におけるセル５０の配置位置の違いによるセル５０の発電性能の差を抑制した状態で、各セル５０の発電性能を評価することができる。なお、ステップ１０及びステップ２０では、バルブ１５２は閉めておく必要がある。水膜９５０を維持するため、及び、酸化ガス供給マニホールド６０に供給された酸化ガスが漏れ出すことを防ぐためである。ただし、水膜９５０の水位が、上がりすぎた場合には、バルブ１５２を開いて、水位を下げてもよい。例えば、酸化ガス供給マニホールド６０内に水位計を設け、水位が所定の範囲内に収まるよう、バルブ１５２の開閉が操作されてもよい。
次に、酸化ガス排出マニホールド７０における上記課題に対する対策について説明する。図５は、本実施の形態にかかる中間板１０の斜視図である。なお、ここでは、酸化ガス排出マニホールド７０における上記課題に対する対策について説明するため、図５では、酸化ガス排出マニホールド７０に関する部分に着目した図が示されており、その他の部分については、図示を省略している。
本実施の形態においても、検査装置１は、セル５０が中間板１０の間に配置された際に各貫通孔が連通して形成される、セル５０内から酸化ガスを排出するための酸化ガス排出マニホールド７０を有する。この酸化ガス排出マニホールド７０は、上記比較例と同様、貫通孔５０２と、貫通孔１０２とが連通することにより、形成される。本実施の形態にかかる酸化ガス排出マニホールド７０は、図５に示すように、貫通孔１０２に、下方向に向かう水抜き孔１６０が形成されている。図５に示した例では、各中間板１０は、３つの貫通孔１０２を有しており、それぞれの貫通孔１０２が、セル５０に設けられた貫通孔５０２と１対１で連通している。水抜き孔１６０は、３つの貫通孔１０２のそれぞれに対し設けられている。
これらの水抜き孔１６０は、それぞれ、中間板内配管１６１に接続されている。また、中間板内配管１６１は、排水用貫通孔１６２と接続している。排水用貫通孔１６２は、積層方向に中間板１０を貫通する孔であり、他の中間板１０における排水用貫通孔１６２及びセル５０に設けられた貫通孔と連通することにより貫通マニホールド１６３を形成する。より具体的には、貫通マニホールド１６３は、ガスケット１６４を介して、排水用貫通孔１６２及びセル５０の貫通孔が連通することにより形成される。貫通マニホールド１６３は、積層方向に延びており、積層方向に連なる各中間板１０の中間板内配管１６１を連結する。なお、中間板１０が冷却水を流すための図示しない冷却水流路を有しており、検査時にこの冷却水流路に冷却水を流すことでセル５０内に冷却水を流すことを省略する場合、セル５０に設けられた図示しない冷却水マニホールドの位置に対応する中間板１０の位置に、貫通マニホールド１６３を設けてもよい。すなわち、セル５０に設けられた冷却水マニホールドを用いて貫通マニホールド１６３が構成されてもよい。
貫通マニホールド１６３には、エアオペバルブ等のバルブ１６５を介して排水管１６６が接続されている。したがって、酸化ガス排出マニホールド７０内の水は、水抜き孔１６０、中間板内配管１６１、貫通マニホールド１６３、バルブ１６５を介して、排水管１６６から排出可能となっている。なお、バルブ１６５を閉めることにより、セル５０内の膜を透過した燃料ガスが外部に拡散することを防ぐことができる。また、排水管１６６の途中に、気液分離器を設け、ガスと水とを分離できるようにしてもよい。
このように、本実施の形態では、酸化ガス排出マニホールド７０に下方向に向かう水抜き孔１６０が形成されている。このため、セル５０の開口端５１２から噴き出した水は、水抜き孔１６０より排出される。これにより、一旦、酸化ガス排出マニホールド７０に排出された水が、セル５０内に戻ることを抑制することができる。したがって、セル５０内の流路に保持される水の量のセル５０ごとのばらつきを抑制することができる。このため、セル５０内に戻る水の量の違いに起因するセル５０間の発電性能の差を抑制することができる。
なお、中間板１０Ａを含む全ての中間板１０が図５に示すように構成されることが好ましいが、中間板１０のうち、中間板１０Ｂのみが図５に示すように構成されてもよい。中間板１０Ａが図５に示すように構成される場合、中間板１０Ａは、酸化ガス排出マニホールド７０用に、上記横穴１１０と同様の横穴が設けられることにより、図５に示す構成が実現されてもよいし、中間板１０Ｂと同様に貫通孔１０２が設けられることにより、図５に示す構成が実現されてもよい。
実施の形態２
次に、実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１と同様な点については、説明を省略する。本実施の形態は、酸化ガス供給マニホールド６０における課題に対する他の構成例を示す。実施の形態１では、酸化ガス供給マニホールド６０における課題に対する構成例として図３を示したが、この課題に対する構成例としては、検査装置１が、連結した水抜き孔を、検査対象のセル群の両端に有すればよい。このため、図６に示すように、水抜き孔１５０のうちの少なくとも１つが、積層方向の外側に配置されるエンドプレートである第２のエンドプレート２２に形成されてもよい。
図６は、実施の形態２にかかる検査装置１において、検査対象のセル５０が中間板１０の間に配置された際の様子を示す模式図である。なお、図６では、積層部について積層方向の断面が図示されている。また、ここでは、酸化ガス供給マニホールド６０における上記課題に対する対策について説明するため、図６では、酸化ガス供給マニホールド６０に関する部分に着目した図が示されており、酸化ガス排出マニホールド７０、燃料ガス供給マニホールド８０、及び燃料ガス排出マニホールド９０などについては、図示を省略している。また、図６においても、４枚のセル５０が検査対象として図示されているが、セル５０の数が４に限られないことは言うまでもない。
図６に示されるように、本実施の形態では、酸化ガス排出マニホールド７０の閉口側の端部を構成する中間板１０Ａと第２のエンドプレート２２に、下方向に向かう水抜き孔１５０が設けられており、中間板１０Ｂには水抜き孔１５０を設けていない。また、本実施の形態においても、水抜き孔１５０のそれぞれは、水抜き孔１５０の下方において、相互に連結している。具体的には、各水抜き孔１５０は、配管１５１に接続されており、配管１５１により相互に連結している。また、配管１５１には、バルブ１５２を介して排水管１５３が接続されている。
このように、本実施の形態においても、水抜き孔１５０が、酸化ガス供給マニホールド６０の開口側及び閉口側に設けられており、これらが連結されているため、検査対象の全てのセル５０に亘る一様な水膜９５０を張ることができる。このため、検査装置１におけるセル５０の配置位置の違いによるセル５０の発電性能の差を抑制することができる。
また、本実施の形態では、水抜き孔１５０の一部を、中間板１０よりも加工が容易な部材であるエンドプレートに設けることにより、全ての水抜き孔１５０を中間板１０に設けるよりも容易に、水抜き孔１５０を設けることができる。すなわち、より簡単に、セル５０の発電性能の差を抑制することができる。
なお、本実施の形態においても、中間板１０Ａには横穴１１０が設けられている。このため、実施の形態１と同様、水膜を張る上での形状の差異をセル５０間で抑制することができる。したがって、水位のばらつきをより抑制することができ、検査装置１におけるセル５０の配置位置の違いによるセル５０の発電性能の差をより抑制することができる。なお、このように中間板１０Ａに横穴１１０が設けられ、かつ、中間板１０Ａに水抜き孔１５０が設けられることが好ましいが、必ずしも中間板１０Ａに横穴１１０及び水抜き孔１５０が設けられなくてもよい。この場合、最奥の中間板１０Ａの隣の一つの中間板１０Ｂに水抜き孔１５０が設けられればよい。また、中間板１０Ａにも貫通孔１０１及び水抜き孔１５０が設けられ、第１のターミナル４７により、酸化ガス供給マニホールド６０の閉口した側の端部が構成されてもよい。また、中間板１０Ａに貫通孔１０１を設け、第１のターミナル４７及び第１の絶縁板３１にも貫通孔を設け、第１のエンドプレート２１により、酸化ガス供給マニホールド６０の閉口した側の端部を構成し、第１のエンドプレート２１に水抜き孔１５０を設けてもよい。すなわち、水抜き孔１５０を第１のエンドプレート２１及び第２のエンドプレート２２のみに設けてもよい。
実施の形態３
次に、実施の形態３について説明する。なお、実施の形態１と同様な点については、説明を省略する。本実施の形態は、酸化ガス排出マニホールド７０における課題に対する他の構成例を示す。実施の形態１では、酸化ガス排出マニホールド７０における課題に対する構成例として図５を示したが、この課題に対する構成例としては、例えば、図７に示すように中間板１０が構成されてもよい。
本実施の形態では、１つのセル５０に対し設けられた複数の貫通孔５０２（例えば３つの貫通孔５０２）の全てを含む大きさの１つの貫通孔１０２が、１つの中間板１０に設けられている。すなわち、セル５０の貫通孔５０２のそれぞれに対応する酸化ガス排出マニホールド７０は、中間板１０の貫通孔１０２において連通している。なお、セル５０においては、剛性を確保するために、１つの大きな貫通孔５０２ではなく、所定の間隔をあけて並んだ複数の貫通孔５０２が設けられている。また、複数の貫通孔５０２は、積層方向と直角な水平方向に並んで設けられている。
また、本実施の形態においても、酸化ガス排出マニホールド７０は、図７に示すように、中間板１０の貫通孔１０２に、下方向に向かう水抜き孔１６０が形成されている。より具体的には、貫通孔１０２は、積層方向と直角な水平方向の両端に、それぞれ水抜き孔１６０が設けられている。これらの水抜き孔１６０は、それぞれ、中間板内配管１６７に接続されている。また、中間板１０は、貫通孔１０２の水抜き孔１６０から流れ出る水を溜めこむタンク１６８を有している。例えば、中間板１０は、図７に示すように、積層方向と直角な水平方向の両端に、それぞれタンク１６８が設けられている。中間板内配管１６７は、タンク１６８に接続している。このため、水抜き孔１６０から流れ出た水はタンク１６８に排出される。したがって、実施の形態１のように貫通マニホールドを構成せずとも、簡易な構成により、水の排出を継続することができる。例えば、負荷電流が低い検査を行う場合などのように、セル５０から排出される水が少ない場合には、タンク１６８への排水により検査が可能である。
上述の通り、本実施の形態では、セル５０の貫通孔５０２のそれぞれに対応する酸化ガス排出マニホールド７０は、中間板１０の貫通孔１０２において連通している。このため、複数の貫通孔５０２の開口端５１２のそれぞれから生じた水が連結し、一つの水溜りとして水抜き孔１６０から排出される。これにより、複数の貫通孔５０２の開口端５１２のそれぞれから生じた水を均等に排出することができる。すなわち、セル５０の各開口端５１２からの水の排出を平準化することができる。
なお、中間板１０Ａを含む全ての中間板１０Ａが図７に示すように構成されることが好ましいが、中間板１０のうち、中間板１０Ｂのみが図７に示すように構成されてもよい。中間板１０Ａが図７に示すように構成される場合、中間板１０Ａは、酸化ガス排出マニホールド７０用に、上記横穴１１０と同様の横穴が設けられることにより、図７に示す構成が実現されてもよいし、中間板１０Ｂと同様に貫通孔１０２が設けられることにより、図７に示す構成が実現されてもよい。
また、本実施の形態では、中間板１０は、１つの大きな貫通孔１０２とタンク１６８の両方が設けられているが、１つの大きな貫通孔１０２とタンク１６８のうちいずれか一方のみを、実施の形態１で示した構成に適用してもよい。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記の実施の形態では、酸化ガス供給マニホールド６０における課題に対する構成と、酸化ガス排出マニホールド７０における課題に対する構成との両方を含む検査装置１について説明したが、いずれか一方の構成のみを備える検査装置が構成されてもよい。
１ 検査装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ 中間板
２１ 第１のエンドプレート
２２ 第２のエンドプレート
３１ 第１の絶縁板
３２ 第２の絶縁板
４０ 発電評価装置
４７ 第１のターミナル
４８ 第２のターミナル
５０ セル
６０ 酸化ガス供給マニホールド
７０ 酸化ガス排出マニホールド
８０ 燃料ガス供給マニホールド
９０ 燃料ガス排出マニホールド
１０１、１０２、２２１、２２２、３２１、３２２、４８１、４８２、５０１、５０２ 貫通孔
１１０ 横穴
１５０、１６０ 水抜き孔
１６２ 排水用貫通孔
１６３ 貫通マニホールド
１６８ タンク
５１１、５１２ 開口端
９５０ 水膜

Claims (8)

  1. 導電性の複数の中間板を有し、前記中間板の間に配置される燃料電池のセルの発電性能を検査する検査装置であって、
    前記セルに設けられた第１の貫通孔と前記中間板に設けられた第２の貫通孔が連通して形成される、前記セル内に酸化ガスを供給するための供給マニホールドを有し、
    前記供給マニホールドは、前記中間板及び前記セルの積層方向において、一方の端が開口し、他方の端は閉口しており、開口した前記一方の端から酸化ガスが供給され、
    前記供給マニホールドは、前記積層方向における両端の各前記セルの外側に、下方向に向かう水抜き孔が形成されており、
    前記水抜き孔のそれぞれは、該水抜き孔の下方において、相互に連結している
    検査装置。
  2. 前記水抜き孔は、前記積層方向における両端の各前記セルの外側に加え、前記積層方向における両端の各前記セルの内側にも設けられており、
    前記水抜き孔のそれぞれは、前記複数の中間板のそれぞれに形成されている
    請求項１に記載の検査装置。
  3. 前記積層方向の外側に配置されるエンドプレートをさらに有し、
    前記水抜き孔のうちの少なくとも１つは、前記エンドプレートに形成されている
    請求項１に記載の検査装置。
  4. 閉口した前記他方の端に位置する前記中間板に、前記供給マニホールドを前記積層方向に延長するための横穴が形成されている
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査装置。
  5. 前記セルに設けられた第３の貫通孔と前記中間板に設けられた第４の貫通孔が連通して形成される、前記セル内から酸化ガスを排出するための排出マニホールドをさらに有し、
    前記セルに設けられた酸化ガスの流路の開口端であって、前記排出マニホールドに向けて開口した開口端は、前記第３の貫通孔の内周の下側に位置しており、
    前記排出マニホールドは、前記第４の貫通孔に、下方向に向かう水抜き孔が形成されている
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検査装置。
  6. １つの前記セルに対し前記第３の貫通孔は複数設けられており、
    １つの前記中間板に対し、前記第３の貫通孔の全てを含む大きさの前記第４の貫通孔が１つ設けられている
    請求項５に記載の検査装置。
  7. 前記中間板は、前記第４の貫通孔から流れ出る水を溜めこむタンクをさらに有する
    請求項５又は６に記載の検査装置。
  8. 導電性の複数の中間板を有し、前記中間板の間に配置される燃料電池のセルの発電性能を検査する検査装置を用いた検査方法であって、
    前記検査装置は、前記セルに設けられた第１の貫通孔と前記中間板に設けられた第２の貫通孔が連通して形成される、前記セル内に酸化ガスを供給するための供給マニホールドを有し、
    前記供給マニホールドは、前記中間板及び前記セルの積層方向において、一方の端が開口し、他方の端は閉口しており、開口した前記一方の端から酸化ガスが供給され、
    前記供給マニホールドは、前記積層方向における両端の各前記セルの外側に、下方向に向かう水抜き孔が形成されており、
    前記水抜き孔のそれぞれは、該水抜き孔の下方において、相互に連結しており、
    前記セルに発電させ、
    前記供給マニホールドの内周の下側において、検査対象の全ての前記セルに亘って水膜が張られる状態まで待った上で、前記セルの発電性能を検査する
    検査方法。
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