JP3918375B2

JP3918375B2 - 燃料電池

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Publication number: JP3918375B2
Application number: JP26979199A
Authority: JP
Inventors: 清仁村田; 仁濱田; 剛高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 1999-09-24
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2019-09-24
Also published as: JP2001093564A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解質膜をガス拡散電極で挟持した電池セルをセパレータを介在させて積層した燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料電池は、各電池セルにおいて、水素を含む燃料ガスをアノード側のガス拡散電極に供給し、酸素を含む酸化ガスをカソード側のガス拡散電極に供給する。そして、両極で起こる電気化学反応を利用して燃料ガスの有する化学エネルギを電池セルごとに直接電気エネルギに変換し、積層した電池セル全体から所用電力を得るようにされている。なお、電気自動車等に搭載されるものとしては、電解質膜に固体高分子電解質膜を用いた固体高分子型燃料電池が一般的である。
【０００３】
このような燃料電池、例えば固体高分子型燃料電池では、各電池セル内においてセル構成部材の接触抵抗が増大すると、起電力生成のための電子の移動が損なわれる。このため、各電池セルでの電気化学反応の進行の緩慢化、延いては燃料電池全体の運転効率低下を招く。従って、接触抵抗の低減を通してこのような不具合を回避するには、各電池セルを適正な力で積層方向に沿って締め付けることが不可欠であり、この締め付け力の調整に種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、特開平９−７３９１４号では、接触抵抗の増大に伴う発電状態の変化に着目し、燃料電池端子の電圧変化又は電流変化に応じて締め付け力を調整する技術が提案されている。
【０００５】
また、特開平１１−７９７５号では、燃料電池の各部位で押圧力を測定し、その測定した押圧力が規定の押圧力となるよう各部位の押圧力を一律に調整する技術が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の各公報で提案された燃料電池では、発電状態変化に応じた締め付け力調整や各部の押圧力の一律化を図ることができる。しかしながら、各公報で提案されているように締め付力や押圧力を調整しても、接触抵抗が十分に小さくならず運転効率が低下することがあった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされ、接触抵抗の均一的な低減を通した運転効率の向上を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
かかる課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１の燃料電池は、
電解質膜をガス拡散電極で挟持した電池セルをセパレータを介在させて積層した燃料電池であって、
前記電池セルの積層方向に沿った押圧力を前記燃料電池の端面の側から及ぼして前記燃料電池を押圧する複数の押圧手段と、
該押圧手段が前記燃料電池に及ぼす前記押圧力を、前記複数の押圧手段ごとに制御する押圧制御手段とを備え、
前記複数の押圧手段は、前記燃料電池の端面における異なる部位を個別に押圧するよう設置され、前記押圧制御手段からの制御を受けて前記押圧力を増減変化させ、
前記押圧制御手段は、前記セル面各部の面圧に応じて前記複数の押圧手段ごとに前記押圧力を制御することで、前記電池セルのセル面における面圧を受ける前記セパレータの変形を矯正する
ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第２の燃料電池は、
電解質膜をガス拡散電極で挟持した電池セルをセパレータを介在させて積層した燃料電池であって、
前記電池セルの積層方向に沿った押圧力を前記燃料電池の端面の側から及ぼして前記燃料電池を押圧する複数の押圧手段と、
該押圧手段が前記燃料電池に及ぼす前記押圧力を、前記複数の押圧手段ごとに制御する押圧制御手段とを備え、
前記複数の押圧手段は、前記燃料電池の端面における異なる部位を個別に押圧するよう設置され、前記押圧制御手段からの制御を受けて前記押圧力を増減変化させ、
前記押圧制御手段は、前記セル面の面圧に応じて前記複数の押圧手段ごとに前記押圧力を制御することで、前記電池セルのセル面における面圧が高い部分では前記押圧力を大きく、前記面圧が低い部分では前記押圧力を小さく調整する
ことを特徴とする。
【００１０】
上記構成を有する本発明の両燃料電池で得られる利点について、以下説明する。
【００１１】
燃料電池の運転に際して燃料ガスが供給されるが、ガス供給に伴いセル面で発生する各部位の面圧は、必ずしもセル面において一様ではなく、面圧の大きい領域と小さい領域が存在する。既述した従来技術では、このように面圧分布が不均一であることを考慮せずにセル面にそのほぼ全面で一様な押圧力を及ぼすことになる。そして、このように一様な押圧力を及ぼしただけでは、面圧の大きい領域と小さい領域とで電池押圧に関与する力が相違し、これに伴い接触抵抗も相違する。よって、従来技術にあっては、電池セルにおいて電気化学反応の進行度合いが異なるので、各電池セル自体においても、その積層体である燃料電池全体としても運転効率の低下を招く。
【００１２】
また、セパレータはセル面に亘って各部位で面圧を受けているが、セパレータの変形程度は各部位の面圧に依存して異なる。このため、セル面にそのほぼ全面で一様な押圧力を及ぼしても、セパレータの変形程度の差は依然として残る。このことも、面圧の大きい領域と小さい領域とでは接触抵抗が相違することの一因である。なお、面圧を受けるセパレータの変形程度は、セパレータの形状的特性や平面度等の加工精度によっても相違する。例えば、セパレータは、力学モデルにおいて両持ち梁となる場合もあり、このような場合には、中央領域と周囲領域ではその変形程度が相違する。あるいは、平面度がいびつなために厚みが薄くなったり厚くなったりすると、厚みの相違により変形程度が異なる場合がある。
【００１３】
これに対し、上記構成の本発明の両燃料電池では、前記燃料電池の端面における異なる部位を個別に押圧するよう設置され前記押圧制御手段からの制御を受けて前記押圧力を増減変化させる複数の押圧手段ごとに、前記セル面の面圧に応じて前記押圧力を制御して、電池セルの積層方向に沿った押圧力をセパレータの変形を矯正するよう調整した上で、或いは、セル面における面圧の高低に応じて調整した上で、この押圧力を燃料電池のセル面に及ぼす。よって、部材の変形程度を均一化したり、セル面各部に対しては電池押圧に関与する力の均等化を図ることができるので、部材変形や不均一な面圧分布に起因して起きる接触抵抗の増大を抑制し、接触抵抗をセル面において均一的に低減できる。この結果、各電池セルのセル面における各領域では電気化学反応をほぼ均一に進行させることができ、これにより運転効率を向上することができる。
【００１４】
この場合、押圧力の調整に当たっては、この面圧をセル面各部位の面圧測定を経て求め、その求めた面圧に基づき押圧力をセル面各部位ごとに調整すればよい。また、ガスの供給圧力と電池セルにおけるガス流路軌跡等を考慮して面圧の分布状況を捉えたり、セパレータ等の形状的特性や力学的な特性から面圧の分布状況を捉えたりし、この捉えた面圧の分布状況に基づき押圧力を調整すればよい。
【００１５】
上記の構成を有する本発明の両燃料電池は、以下の態様を採ることもできる。
即ち、
前記押圧手段を、前記セル面の複数箇所において前記押圧力を及ぼすものとすることができる。
こうすれば、各箇所でそれぞれ調整済みの押圧力を各箇所ごとに燃料電池に及ぼすことができるので、より確実に部材変形程度の均一化や、セル面各部に対する力の均等化を図ることができる。
【００１６】
前記押圧手段を、前記セル面の中央領域に亘って前記押圧力を及ぼす中央押圧部と、前記中央領域を取り囲む複数の周囲領域に亘って前記押圧力を及ぼす複数の周囲押圧部とを有するものとすることができる。
また、前記周囲押圧部を、前記電池セルの外郭形状に倣った前記周囲領域に亘って前記押圧力を及ぼすものとすることができる。
このようにすれば、セル面の中央領域からその周囲の領域にかけて部材変形程度に差が生じたり面圧が変化するような場合に利点がある。即ち、このような場合には、部材変形程度に応じて、あるいは面圧の高低に応じて容易かつより効果的に押圧力を調整してセパレータの変形矯正やセル面各部に対する力の均等化を図ることができるので、接触抵抗の均一的な低減をもたらし好ましい。
【００１７】
前記押圧手段は、前記積層方向に沿った押圧力を可変に発揮できるよう形成された複数の締結ベルト体を備え、
前記押圧制御手段は、前記締結ベルト体の発揮する前記押圧力を調整する手段を備えるものとすることができる。
こうすれば、締結ベルト体の押圧力調整によりセパレータの変形矯正等を図ることができる。
【００１８】
前記押圧手段を、前記セル面への燃料ガスの供給部周辺領域に前記押圧力を及ぼすガス供給側押圧部と、前記セル面からの燃料ガスの排出部周辺領域に前記押圧力を及ぼすガス排出側押圧部と、前記セル面における前記ガス供給部と前記ガス排出部の間の燃料ガス通過領域に前記押圧力を及ぼすガス通過領域押圧部とを有するものとすることができる。
このようにすれば、燃料ガスの供給部から排出部の領域にかけて面圧が変化するような場合に利点がある。即ち、このような場合には、容易かつより効果的にこの面圧の高低に応じて押圧力を調整してセパレータの変形矯正やセル面各部に対する力の均等化を図ることができると共に、接触抵抗の均一的な低減をもたらし好ましい。
【００１９】
前記押圧手段は、
前記セル面の略全域に亘って前記押圧力を発揮するアクチュエータと、
該アクチュエータにより発揮された前記押圧力を前記セル面に伝達する伝達部材とを備え、
該伝達部材は、前記アクチュエータの押圧力を受けると前記押圧力に対向して前記押圧力の低減作用を果たす低減力を生成するよう構成され、前記セル面の面圧が大きくなる箇所ほど小さな前記低減力を生成するものとすることができる。
こうすれば、アクチュエータの押圧力を伝達部材の低減力で低減調整した上で燃料電池を押圧し、この押圧の際には、セル面の面圧が大きくなる箇所ほど小さな低減力を押圧力に対向させてこの押圧力を低減させる。よって、セル面の面圧が大きくなる箇所では、アクチュエータの押圧力から伝達部材の低減力の分だけ低減させた力（実押圧力）は大きくなり、面圧の小さい箇所ではこの実押圧力は小さくなる。この結果、アクチュエータを押圧力発生のために単純に制御するだけで、面圧の高低に応じた押圧力（実押圧力）を燃料電池に及ぼしてセパレータの変形矯正やセル面各部に対する力の均等化を図ることができる。このため、接触抵抗を均一的に低減して運転効率の向上を図る上で、機器構成並びに制御の簡略化を図ることができる。
【００２０】
また、燃料電池を制御する電池制御手段を備え、
前記押圧制御手段は、前記電池制御手段が前記燃料電池を制御する際に前記電池制御手段から前記燃料電池に出力される運転指令に基づいて、前記面圧に応じた押圧力調整を実行する手段を有するものとすることができる。
こうすれば、燃料電池が運転指令に基づいて運転する際、起き得る構成部材の変形やセル面各部に対する力の不均等を、この運転指令に基づく運転状態となる以前に緩和できる。よって、既に均一に低減された接触抵抗とされた状態で燃料電池を運転できるので、運転効率をより高めることができる。
【００２１】
前記押圧制御手段は、
前記セル面において起きた面圧分布を複数にパターン化し、該パターン化した面圧分布が基準となるパターンの面圧分布に一致するよう、前記パターンに応じた押圧力調整を実行する手段を有するものとすることができる。
こうすれば、押圧力の調整制御を簡略化することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る燃料電池の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は第１実施例の燃料電池１０の概略構成を説明するための概略分解斜視図、図２は燃料電池を構成する電池セル１０１の構造を例示する模式断面図である。図３はこの燃料電池１０の制御系のブロック図、図４は燃料電池の締め付けに用いる圧力発生部材による押圧力の発生の様子を説明する説明図である。
【００２３】
図１に示すように、燃料電池１０は、外枠体１２と、電池セルの積層並びにその位置決めのための位置決め体１４と、電池セル積層体１６と、押圧板１８と、第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３と、頂上板２４とを有する。このうち、電池セル積層体１６を除く外枠体１２等の各部材は、非導電性の材料から形成されている。外枠体１２は、電池セル積層体１６をその外側にて保持するものであり、底板１２ａに側壁板１３ａ〜１３ｄを有する。なお、外枠体１２は、有底の箱体とすることもできる。
【００２４】
ここで、上記の各部材の説明に先立ち、電池セル１０１について説明する。
【００２５】
図２に示すように、電池セル１０１は、電解質膜１０２と、アノード１０３およびカソード１０４と、セパレータ１０５，１０６とから構成されている。アノード１０３およびカソード１０４は、電解質膜１０２を両側から挟んでサンドイッチ構造をなすガス拡散電極である。セパレータ１０５，１０６は、このサンドイッチ構造をさらに両側から挟みつつ、アノード１０３およびカソード１０４との間に、燃料ガスおよび酸化ガスの流路を形成する。アノード１０３とセパレータ１０５との間には燃料ガス流路１０５Ｐが形成されており、カソード１０４とセパレータ１０６との間には酸化ガス流路１０６Ｐが形成されている。なお、セパレータ１０５，１０６は、図２ではそれぞれ片面にのみ流路を形成しているが、実際にはその両面にリブが形成されており、片面はアノード１０３との間で燃料ガス流路１０５Ｐを形成し、他面は隣接する電池セルが備えるカソードとの間で酸化ガス流路を形成する。このように、セパレータ１０５，１０６は、ガス拡散電極との間でガス流路を形成するとともに、隣接する電池セルとの間で燃料ガスと酸化ガスの流れを分離する役割を果たしている。
【００２６】
ここで、電解質膜１０２は、固体高分子材料、例えば、フッ素系樹脂により形成された厚さ１００μｍないし２００μｍのプロトン導電性のイオン交換樹脂であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。本実施例では、ナフィオン膜（デュポン社製）を使用した。電解質膜１０２の表面には、触媒としての白金または白金と他の金属の混合物、あるいはこれら金属の合金が所定の方法によって塗布されている。
【００２７】
アノード１０３およびカソード１０４は、ともに炭素繊維の糸で織成したカーボンクロスにより形成されている。尚、本実施例では、アノード１０３およびカソード１０４をカーボンクロスにより形成したが、炭素繊維からなるカーボンペーパまたはカーボンフエルトにより形成する構成も好適である。
【００２８】
セパレータ１０５，１０６は、ガス不透過の導電性材料、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンにより形成されている。セパレータ１０５，１０６は、その両面にガス流路１０５Ｐ，１０６Ｐを形成する複数のリブを有している。図２では、燃料ガス流路１０５Ｐと酸化ガス流路１０６Ｐとは平行に表されているが、本実施例の燃料電池１０では、燃料ガス流路１０５Ｐと酸化ガス流路１０６Ｐとは互いに直交するように形成した。この各セパレータの表面に形成されたリブの形状は、ガス拡散電極に対して燃料ガスまたは酸化ガスを供給可能な形状であればよい。このように形成された各セパレータは、電池セルごとの集電電極としても機能する。なお、所定数の電池セルごとにガス流路を有しない単なるセパレータを設けることもできる。
【００２９】
燃料電池１０は、電池全体を冷却する冷却水循環機構（図示省略）と、上記のセパレータにおけるガス流路１０５Ｐ，１０６Ｐにそれぞれの燃料ガス（水素リッチガス、酸素含有ガス（空気））を供給する燃料ガス供給装置とを有する。そして、燃料電池１０は、燃料ガスを各電池セル１０１に供給して、各電池セル１０１にて電気化学反応を進行させる。この際の電気化学反応を以下に示す。
【００３０】
Ｈ₂→ ２Ｈ⁺＋２ｅ^- …（１）
（１／２）Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^- → Ｈ₂Ｏ …（２）
Ｈ₂＋（１／２）Ｏ₂→ Ｈ₂Ｏ …（３）
【００３１】
（１）式は燃料電池のアノード側における反応、（２）式は燃料電池のカソード側における反応を表す。そして、燃料電池全体では（３）式に示す反応が各電池セル１０１で進行する。このように、燃料電池１０は、アノード側に水素を含有する燃料ガスの供給を受け、カソード側に酸素を含有する酸化ガスの供給を受けて、上記反応を進行させて起電力を得る。
【００３２】
図１に戻り、上記の電池セル１０１の積層並びにその位置決めのための位置決め体１４は、底面板１４ａに、円柱状の第１位置決めシャフト１４ｂと２方向に面取りされ断面がダイヤ形状とされた第２位置決めシャフト１４ｃを立設して備える。そして、電池セル積層体１６を位置決めした状態で、外枠体１２の各側壁板に取り囲まれるよう外枠体１２に組み込まれる。
【００３３】
上記した電池セル１０１を積層してなる電池セル積層体１６は、電池セル１０１における位置決め孔１６ａ、１６ｂに上記の第１、第２位置決めシャフトを嵌合した状態で、各電池セルを積層して構成されている。
【００３４】
押圧板１８は、電池セル１０１と同様に位置決め孔１８ａ、１８ｂを備える。そして、この押圧板１８は、各位置決め孔に上記の第１、第２位置決めシャフトを嵌合して配設され、電池セル積層体１６をその上面から押圧するために用いられる。
【００３５】
頂上板２４は、外枠体１２の側壁板１３ａ〜１３ｄに図示しないボルト等にて固定され、押圧板１８の上面に、後述の第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３の装着領域を形成する。また、この頂上板２４は、その下面に、第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３が入り込む環状溝２４ａ〜２４ｃを有する。そして、頂上板２４は、各溝に各圧力発生部材の一部を入れ込んでこれら圧力発生部材を位置ずれしないように保持する。なお、頂上板２４は、後述の第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３の押圧力を受けても変形等しないよう、例えばリブ等により十分な剛性を有するよう構成されている。
【００３６】
第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３は、電池セル積層体１６に積層方向に沿った押圧力をオイルの給排を通して及ぼすよう、密閉状の圧力袋として構成されている。この場合、第１圧力発生部材２１は、電池セル１０１におけるセル面の中央領域に亘って押圧力を及ぼすことができるよう、方形状の圧力袋として形成されている。第２圧力発生部材２２はこの第１圧力発生部材２１を取り囲むよう、第３圧力発生部材２３は第２圧力発生部材２２を取り囲むようそれぞれ環状の圧力袋として形成されている。そして、これら第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３は、電池セル１０１の外郭形状（本実施例では略正方形形状）に倣ったものとされている。したがって、図４に示すように、第１圧力発生部材２１は、セル面の中央方形形状領域ＣＲに亘って押圧力を電池セル積層体１６に及ぼし、第２圧力発生部材２２と第３圧力発生部材２３は、この方形の中央領域を環状に取り囲み電池セル１０１の外郭形状に倣った周囲領域ＳＲ１、ＳＲ２に亘って押圧力を電池セル積層体１６に及ぼす。
【００３７】
第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３は、その一角にオイル給排部２１ａ〜２３ａを有し、このオイル給排部で図３に示すように給排電磁弁２５〜２７に接続されている。この給排電磁弁２５〜２７は、オイルを圧送するオイルポンプ２８と第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３の間に介在し、その切換位置に応じて各圧力発生部材へのオイル給排を行う。第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３は、それぞれの給排電磁弁２５〜２７を経てオイルが供給されると、電池セル積層体１６に及ぼしていた押圧力を増大させ、給排電磁弁２５〜２７を経てオイルがオイルパン２９に排出されると押圧力を減少させる。また、第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３は、給排電磁弁２５〜２７が中立位置（ホールド位置）にある間においては、電池セル積層体１６に及ぼす押圧力を維持する。つまり、第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３は、給排電磁弁２５〜２７の切換制御により押圧力の増減並びに保持を行う。なお、燃料電池１０の運転停止時やオイルポンプ２８の緊急停止時等にあっては、第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３は停止直前で発揮していた押圧力や予め定められた最低限の押圧力を電池セル積層体１６に及ぼし、その押圧力を保持するよう構成されている。
【００３８】
燃料電池１０は、上記した第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３の押圧力を制御する電子制御装置３０を有する。この電子制御装置３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，バックアップＲＡＭ等を中心に論理演算回路として構成されている。そして、電子制御装置３０は、各圧力発生部材に至る管路の圧力を検出する圧力センサ３１〜３３から信号を入力し、次のようにして押圧力制御を実施する。
【００３９】
本実施例では、電池セル１０１のセパレータの力学的特性から、上記したガス供給装置からの燃料ガス供給に基づく面圧を受けてセパレータにはその中央ほど大きな変形が起きることを想定して押圧力制御を行った。即ち、電子制御装置３０は、オイルポンプ２８を所定の定常状態で運転制御すると共に、第１圧力発生部材２１が及ぼす押圧力が最大で、第２圧力発生部材２２、第３圧力発生部材２３の順に押圧力が小さくなるよう給排電磁弁２５〜２７を切換制御する。この給排電磁弁２５〜２７の切換制御の際には、各圧力センサ３１〜３３からの入力信号に基づき第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３が電池セル積層体１６に及ぼしている押圧力を求め、この押圧力を第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３について定められた所定の押圧力範囲内となるよう、給排電磁弁２５〜２７を切換制御する。この場合、各圧力発生部材についての所定押圧力範囲は互いに重なることがないようにされており、第１圧力発生部材２１についてのものが最大とされている。そして、所定押圧力範囲内で第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３の押圧力を増減或いは保持するに当たっては、燃料電池１０の運転状態や燃料ガスの供給圧力等に応じて各圧力発生部材ごとに押圧力を決定し、その決定した押圧力を及ぼすことができるよう各給排電磁弁２５〜２７が切換制御されている。
【００４０】
例を挙げて説明すると、ある燃料ガス供給圧での面圧を受けているとき、第１圧力発生部材２１が押圧力ｆ１を及ぼすよう、第２圧力発生部材２２が押圧力ｆ２を及ぼすよう、第３圧力発生部材２３が押圧力ｆ３を及ぼすように各圧力発生部材を制御していたとする。この時の押圧力ｆ１〜ｆ３は、第１圧力発生部材２１が及ぼす押圧力が最大で第２圧力発生部材２２、第３圧力発生部材２３の順に押圧力が小さくなる関係にあることからｆ１＞ｆ２＞ｆ３となる。この面圧が維持されている間にあっては、押圧力ｆ１〜ｆ３はｆ１＞ｆ２＞ｆ３の関係を持って維持される（ホールドされる）。しかし、面圧が増大すれば或いは変形の程度が大きくなれば、押圧力ｆ１〜ｆ３は、それぞれ増大したｆ１ｕｐ、ｆ２ｕｐ、ｆ３ｕｐに増大制御されるが、制御後の押圧力ｆ１ｕｐ、ｆ２ｕｐ、ｆ３ｕｐは、押圧力維持の場合と同様、ｆ１ｕｐ＞ｆ２ｕｐ＞ｆ３ｕｐの関係にある。面圧減少時や変形低減時は各押圧力が小さくなるのであり、押圧力相互間の大小関係は上記の通りである。
【００４１】
このように第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３の押圧力を制御するので、図４に示すように、その中央ほど外向きに大きな変形が起きるセパレータに対して、変形が大きい箇所には大きな押圧力を、変形が小さな箇所には小さな押圧力をそれぞれ及ぼすことができる。しかも、変形に応じた上記の関係を維持したまま増減制御済みの押圧力を各箇所（中央方形形状領域ＣＲと周囲領域ＳＲ１、ＳＲ２）で電池セル積層体１６に及ぼすことができる。このため、セパレータ等の変形を矯正するよう調整した上で、或いは、面圧の高低に応じて調整した上で、この押圧力を燃料電池１０における各電池セル１０１のセル面に及ぼすことができる。よって、セパレータ等の部材の変形程度を均一化したり、セル面各部に対する力の均等化を図ることができ、部材変形や不均一な面圧分布に起因して起きる接触抵抗の増大を抑制し、接触抵抗をセル面において均一的に低減できる。この結果、各電池セル１０１のセル面における各領域（例えば、図４に示す中央方形形状領域ＣＲと周囲領域ＳＲ１、ＳＲ２）では上記した電気化学反応をほぼ均一に進行させることができ、これにより燃料電池１０の運転効率を向上することができる。加えて、変形程度が大きいセパレータの中央を大きな押圧力で押圧するので、より効果的に変形を矯正できる。
【００４２】
また、セル面を中央方形形状領域ＣＲと周囲領域ＳＲ１、ＳＲ２に分けて各領域を第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３で押圧し、各圧力発生部材の押圧力ｆ１〜ｆ３の関係をｆ１＞ｆ２＞ｆ３としている。よって、既述したようにセパレータの中央ほど大きな変形が起きる特性を持った電池セル積層体１６を有する燃料電池１０では、セパレータの変形の様子に応じて容易かつより効果的に押圧力を調整することができる。
【００４３】
しかも、第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３を電池セル積層体１６（電池セル１０１）の外郭形状に倣った形状の領域で押圧するようにした。よって、図４に示すように、燃料電池１０の正面・背面および各側面の各方向から見た場合、それぞれの方向においてセパレータ等の変形程度の均一化やセル面各部に対する力の均等化を図ることができる。このため、セル面における接触抵抗をより確実に均一的に低減できる。
【００４４】
次に、他の実施例のついて説明する。なお、以下の説明に際し、第１実施例と同一の部材或いは同一の機能を果たす部材については第１実施例で用いた符号を用いてその説明を省略し、異なる部材と構成について説明することとする。
【００４５】
図５は第２実施例の燃料電池１０Ａの全体構成を表すブロック図、図６は圧力発生部材３５を説明するためにその平面図と中央縦・横断面図を表した説明図、図７はこの圧力発生部材３５による押圧力の発生の様子を説明する説明図である。
【００４６】
第２実施例の燃料電池１０Ａにあっても、図５に示すように、外枠体１２の内部において、位置決め体１４の底面板１４ａと押圧板１８との間に電池セル積層体１６を位置決めして備える。そして、燃料電池１０Ａでは、押圧板１８と頂上板２４Ａとの間に、単一の圧力発生部材３５を有する。なお、頂上板２４Ａは、既述した頂上板２４と同様にリブ等により高剛性とされており、圧力発生部材３５を保持するための下面の溝形状が頂上板２４と異なる。
【００４７】
図６に示すように、圧力発生部材３５は、第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３と同様、電池セル積層体１６に積層方向に沿った押圧力をオイルの給排を通して及ぼすよう、密閉状の圧力袋として構成されている。圧力発生部材３５は、図示しないセパレータと略同一の面積で方形とされているので、この圧力発生部材３５だけで、セル面のほぼ全域に押圧力を及ぼすことができる。また、圧力発生部材３５は、中空部３５ａを区画する底部を厚肉底辺部３５ｂとし、この厚肉底辺部３５ｂは、中央ほど肉厚が薄く周辺に近づくほど肉厚が厚くなるようにされている。圧力発生部材３５は、ゴムやエラストマー等の弾性部材で形成されている。よって、中空部３５ａにオイルが入り込んで厚肉底辺部３５ｂにこれを圧縮するよう力（圧縮力）が掛かると、厚肉底辺部３５ｂは、この力を受けて圧縮変形し、変形を復元させる反発力を上記の圧縮力と逆向きに生じる。この場合の反発力の大きさは、圧縮力の大きさと肉厚に依存して定まり、圧縮力が同じであれば、肉厚が薄い中央ほど小さく、肉厚が厚くなる周辺に近づくほど大きくなる。
【００４８】
圧力発生部材３５にオイルを供給して電池セル積層体１６を押圧する場合を考えると、オイル供給により中空部３５ａでは各部位に同じ大きさで上記の圧縮力が発生する。その一方、厚肉底辺部３５ｂは、肉厚に応じて既述したように反発力を発生させるので、圧力発生部材３５としては、図７に示すように、圧縮力から反発力を相殺した大きさの押圧力を厚肉底辺部３５ｂの各部位において発生させる。この場合、圧力発生部材３５へのオイル給排制御、即ち給排電磁弁２５の切換制御は、第１実施例と同様、圧力センサ３１の検出信号に基づいて電子制御装置３０で実行される。
【００４９】
この第２実施例の燃料電池１０Ａによれば、オイル給排を通して圧力発生部材３５に発生させた力（上記の圧縮力）を、圧力発生部材３５における肉厚に応じた反発力で調整して燃料電池１０Ａの押圧力とする。この際の押圧力は、セパレータ中央、即ちセル面中央ほど大きな押圧力とされ、セル面周辺に近づくほど小さな押圧力とされ、この関係は、圧力発生部材３５が発生させる力の大きさを増減させても維持される。このため、単一の圧力発生部材３５により電池セル積層体１６を押圧する構成を採る第２実施例にあっても、既述した第１実施例と同様に部材の変形程度の均一化やセル面各部に対する力の均等化を図ることができる。よって、この第２実施例によっても、中央ほど外向きに大きな変形が起きたり大きな面圧を受けるような特性を有する燃料電池を押圧するに際しては、第１実施例と同様の効果（運転効率の向上、効果的な変形矯正等）を奏することができる。そして、この第２実施例では、単一の圧力発生部材３５にオイル給排するための制御を行えばよいことから、部材数低減による機器構成の簡略化に加え、制御の簡略化をも図ることができる。
【００５０】
次に、第３実施例について説明する。この第３実施例では、燃料ガスの流れを考慮して押圧力を調整する点に特徴がある。図８は第３実施例の圧力発生部材と押圧力の発生の様子を説明する説明図である。
【００５１】
まず、セル面における燃料ガスの流れについて説明する。燃料ガスは、電池セル積層体１６の周縁近傍にセル積層方向に沿って形成された供給開口１６ｃからセル面に供給される。その後、燃料ガスは、セパレータに形成されたガス流路１０５Ｐ（図２参照）に導かれつつセル面に沿って流れ、上記した電気化学反応に供される。そして、余剰の燃料ガスは、供給開口１６ｃと対向して形成された排出開口１６ｄから排出される。セル面に沿った燃料ガスの流れは、ガス流路の経路に沿ったものとなるが、供給開口１６ｃと排出開口１６ｄか対向していることから、燃料ガスが供給されてから排出されまでの燃料ガスの流れは、図８に一点鎖線で示す主流軌跡ＧＲと表すことができる。
【００５２】
第３実施例では、この主流軌跡ＧＲに沿って、その上流側から、上流圧力発生部材３６、中流圧力発生部材３７、下流圧力発生部材３８を有する。これら各圧力発生部材は、セル面をほぼ３等分するよう、平面視において長方形状をなしている。そして、各圧力発生部材は、第１ないし第３の圧力発生部材２１〜２３と同様に密閉状の圧力袋とされ、オイル給排によりて電池セル積層体１６に押圧力を及ぼすよう構成されている。つまり、上流圧力発生部材３６は、主流軌跡ＧＲの上流側であって燃料ガスの供給開口１６ｃの周辺領域に亘って押圧力ｆｕを及ぼし、中流圧力発生部材３７は、主流軌跡ＧＲの中流領域に亘って押圧力ｆｍを及ぼす。また、下流圧力発生部材３８は、主流軌跡ＧＲの下流側であって燃料ガスの排出開口１６ｄの周辺領域に亘って押圧力ｆｄを及ぼす。この場合、上流、中流、下流の各圧力発生部材へのオイル給排は、既述した実施例と同様に電子制御装置による給排電磁弁の切換制御を介して行われ、それぞれの圧力発生部材が及ぼす押圧力ｆｕ、ｆｍ、ｆｄは増減制御可能とされている。
【００５３】
次に、この第３実施例における電池セル積層体１６の押圧の様子について説明する。
【００５４】
上記したように、燃料ガスが供給開口１６ｃから排出開口１６ｄに向けた主流軌跡ＧＲで流れる間に、燃料ガスは既述した電気化学反応に供されて消費される。よって、主流軌跡ＧＲの上流では、ガス消費が少ない分、ガス供給圧に基づく面圧は大きく、中流・下流に行くにしたがってこの面圧は小さくなる。このため、電池セル１０１の積層効率の向上等のためにセパレータを薄くしたような場合には、上記した面圧の相違により、面圧によるセパレータの変形は、主流軌跡ＧＲの上流で大きく、中流・下流に行くにしたがって小さくなる。なお、セパレータの剛性を面圧による変形が起きないよう高めた場合でも、主流軌跡ＧＲの流域によってガス供給圧に基づく面圧は上記のように変化することに変わりはない。
【００５５】
このようなことから、第３実施例では、主流軌跡ＧＲの流域に応じて押圧力を制御するようにした。即ち、図８に示すように、上流圧力発生部材３６が及ぼす押圧力ｆｕが最大で、中流圧力発生部材３７、下流圧力発生部材３８の順に押圧力ｆｍ、ｆｄが順に小さくなるよう、各圧力発生部材へのオイル給排を制御した。この給排制御の際にも、圧力発生部材ごとの押圧力ｆｕ、ｆｍ、ｆｄを、各圧力発生部材に至る管路の圧力センサ（図示省略）からの入力信号に基づいて、それぞれの圧力発生部材について定められた所定の押圧力範囲内となるようにした。この第３実施例でも、第１実施例と同様に、各圧力発生部材についての所定押圧力範囲は互いに重なることがないようにされており、上流圧力発生部材３６についてのものが最大とされている。そして、各所定押圧力範囲内で押圧力を増減或いは保持するに当たっても、燃料電池の運転状態や燃料ガスの供給圧力変化等に応じて各圧力発生部材ごとに押圧力ｆｕ、ｆｍ、ｆｄを決定し、その決定した押圧力を及ぼすことができるようにした。
【００５６】
つまり、ある供給圧で燃料ガスが供給されているときに、ｆｕ＞ｆｍ＞ｆｄの関係を持って各圧力発生部材がそれぞれの押圧力ｆｕ、ｆｍ、ｆｄを及ぼすように各圧力発生部材を制御する。そして、この供給圧が維持されている間にあっては、各押圧力ｆｕ、ｆｍ、ｆｄは維持される（ホールドされる）。しかし、ガス供給圧が増減すれば、押圧力ｆｕ、ｆｍ、ｆｄは、ｆｕ＞ｆｍ＞ｆｄの関係を持ったまま、供給圧増減に応じてそれぞれ増減制御される。
【００５７】
このように上流、中流、下流の各圧力発生部材の押圧力を制御するので、図８に示すように、ガス供給圧に基づく面圧が大きい箇所には大きな押圧力を、この面圧が小さな箇所には小さな押圧力をそれぞれ及ぼすことができる。しかも、面圧に応じた上記の関係を維持したまま増減制御済みの押圧力を各箇所（主流軌跡ＧＲの上流域、中流域、下流域）で電池セル積層体１６に及ぼすことができる。このため、面圧の高低に応じて押圧力を調整した上で、この調整済み押圧力を燃料電池１０における各電池セル１０１のセル面に及ぼすことができる。この場合、面圧の高低はセパレータの変形の大小に関与することから、上記の各圧力発生部材の押圧力調整により、セパレータに対して、変形が大きい箇所には大きな押圧力を、変形が小さな箇所には小さな押圧力をそれぞれ及ぼすことができることにもなる。これらのことから、図８に示す第３実施例によっても、セル面各部に対する力の均等化や部材の変形程度の均一化を図りつつ燃料電池を押圧できるので、既述した第１実施例と同様の効果（運転効率の向上、効果的な変形矯正等）を奏することができる。
【００５８】
次に、第４実施例について説明する。第４実施例は、押圧力発生のためにベルト体を設けた点に特徴がある。図９は第４実施例の構成を説明するための概略斜視図、図１０は図９の１０−１０線拡大断面図である。
【００５９】
図９に示すように、電池セル積層体１６には、無端状とされた３個のベルト４１〜４３が装着されている。各ベルトは、伸張された状態で電池セル積層体１６に掛け回し装着されているので、伸張に基づく押圧力を、それぞれのベルト装着箇所で電池セル積層体１６に及ぼしている。この各ベルトは、図１０に示すように、オイル給排が可能な中空形状部４４を有し、電池セル積層体１６の押圧板１８と接触する範囲に亘っては、この中空形状部４４とされている。そして、各ベルトの中空形状部４４が上記した押圧板１８と頂上板２４との間に位置するようにして、燃料電池スタックとされている。
【００６０】
各ベルト４１〜４３の中空形状部４４には、既述した実施例と同様に電子制御装置による給排電磁弁の切換制御を介してオイル給排が行われるようにされている。このため、各ベルトの中空形状部４４へのオイル給排により、それぞれの中空形状部４４にて、上記の伸張に基づく押圧力とは別の押圧力（中空部押圧力）をベルト装着箇所にて電池セル積層体１６に及ぼすことができる。そして、各ベルトごとの中空部押圧力を増減制御することもできる。なお、ベルトの全長に亘って中空形状部４４とすることもできる。
【００６１】
図示するように、ベルト４１〜４３を第３実施例で説明した燃料ガスの主流軌跡ＧＲの上流域、中流域、下流域に装着したので、各ベルトの中空部押圧力を第３実施例と同様に制御することができる。このため、この第４実施例によっても、ガス供給圧に基づく面圧が大きい箇所には大きな押圧力を、この面圧が小さな箇所には小さな押圧力をそれぞれ及ぼすことができ、既述した効果（運転効率の向上、効果的な変形矯正等）を奏することができる。
【００６２】
また、この第４実施例では、ベルト４１〜４３により、伸張に基づく押圧力を電池セル積層体１６に及ぼすことができるので、電池セル積層体１６の押圧に最低限必要とされる押圧力をこの伸張に基づく押圧力で賄うことができる。このため、燃料電池１０の運転停止時やオイルポンプ２８の緊急停止時等における押圧力保持が容易となる。
【００６３】
次に、第５実施例について説明する。第５実施例は、押圧力発生のためにベルト体の構成に特徴がある。図１１は第５実施例のベルト体を概略的に表した説明図、図１２はこのベルト体の要部の構成を説明するための説明図である。
【００６４】
第５実施例では、電池セル積層体１６の押圧用に、押圧板１８の側に掛け渡された上部ベルト４５と、電池セル積層体１６を底面板１４ａの側から囲む下部部材４６と、上部ベルト４５の両端部と下部部材４６に係合配置された押圧力発生機器５０とを有する。
【００６５】
押圧力発生機器５０は、図中矢印で示すように、下部部材４６に対して下方に移動することで上部ベルト４５を両端部で引っ張り、この引っ張り力により電池セル積層体１６の押圧力を生じるよう構成されている。その具体的な構成としては、図１２（ａ）に示すように、上部ベルト４５の端部金具４５ａに油圧ピストン５１を配設してピストンを下部部材４６の上端に押し当て、この油圧ピストン５１へのオイル給排によりピストンを進退させる。そして、ピストンの進退により、下部部材４６に対する上部ベルト４５端部の位置を変えて上部ベルト４５に引っ張り力を発生させる。この場合、ピストンの進退制御により引っ張り力の大きさを制御する。
【００６６】
また、図１２（ｂ）に示すように、端部金具４５ａにモータ５２を配設し、このモータシャフト先端の雄ネジ部５２ａを下部部材４６の上端に設けた雌ネジ部４６ａに螺合させる。そして、モータを正逆回転させて雌ネジ部４６ａのネジ範囲において雄ネジ部５２ａを上下動させる。この雄ネジ部５２ａの上下動により、下部部材４６に対する上部ベルト４５端部の位置が変わるので、上部ベルト４５には引っ張り力が作用する。この場合、モータの正逆回転制御により引っ張り力の大きさを制御する。
【００６７】
この第５実施例では、上部ベルト４５と下部部材４６と押圧力発生機器５０とを有するベルト体を、第４実施例におけるベルト４１〜４３に替えて電池セル積層体１６に装着する。こうして装着された各ベルト体は、油圧ピストン５１の進退制御やモータ５２の正逆回転制御によりその大きさが調整された引っ張り力を発生させ、電池セル積層体１６にこの引っ張り力に応じた大きさの押圧力を及ぼす。しかも、第４実施例と同様に、燃料ガスの主流軌跡ＧＲの上流域、中流域、下流域ごとにその面圧に応じた大きさの押圧力を及ぼすことができ、既述した効果（運転効率の向上、効果的な変形矯正等）を奏することができる。
【００６８】
また、図１２（ａ）に示す構成のものでは、モータが停止すると、上部ベルト４５と下部部材４６の位置関係は維持されるので、そのときの押圧力は保持される。よって、燃料電池１０の緊急停止によりモータ停止が起きた場合の押圧力保持に特別の制御が不要となる。
【００６９】
次に、第６実施例について説明する。第６実施例は、燃料電池の運転状態に応じて押圧力を随時調整する点に特徴がある。図１３は第６実施例の燃料電池１０Ｂの概略構成を説明するためのブロック図、図１４は圧力発生部材の配置の様子を説明するための説明図、図１５はこの燃料電池１０Ｂが実施する押圧力調整処理のフローチャート、図１６は押圧力調整処理の処理内容を説明するためのグラフである。
【００７０】
図１３、図１４に示すように、燃料電池１０Ｂは、電池セル積層体１６の押圧のために、９個の圧力発生部材２１Ｂｉ（ｉは添え字を表し、ｉ＝１〜９）を有する。これら圧力発生部材２１Ｂｉは、既述した実施例の圧力発生部材と同様にオイル給排により押圧力を及ぼす圧力袋として構成され、押圧板１８と頂上板２４Ｂとの間に配設されている。圧力発生部材２１Ｂ１は、電池セル１０１のセル面中央に位置し、他の第１圧力発生部材より大きな面積に亘って押圧力を及ぼすようにされている。残りの圧力発生部材２１Ｂ２〜２１Ｂ９は、同一形状とされ、正方形状のセル面の各コーナー部とコーナー間中央箇所で押圧力を及ぼすようにされている。これら各圧力発生部材２１Ｂｉへのオイル給排は、既述した実施例と同様に電子制御装置３０Ｂによる給排電磁弁２５Ｂｉの切換制御を介して行われ、それぞれの圧力発生部材２１Ｂｉが及ぼす押圧力は圧力発生部材ごとに増減制御可能とされている。
【００７１】
この他、燃料電池１０Ｂは、各圧力発生部材２１Ｂｉが及ぼす押圧力を受けるセル面の面圧を検出するため、面圧センサ５５Ｂｉを有する。面圧センサ５５Ｂｉは、電池セル積層体１６の底面側に当たる底面板１４ａと外枠体１２の底板１２ａとの間に配置され、上記した圧力発生部材２１Ｂｉに対向して設置されている。この面圧センサ５５Ｂｉの検出信号（面圧信号）は、電子制御装置３０Ｂに入力され、後述する押圧力調整処理に用いられる。なお、面圧センサ５５Ｂｉは、ピエゾ素子等から構成される圧力センサである。
【００７２】
また、この燃料電池１０Ｂでは、その運転状態を検出するための図示しないセンサ（運転状態検出センサ）と燃料電池の運転温度を検出する図示しない温度センサを有し、その出力は電子制御装置３０Ｂに入力されて押圧力調整処理に用いられる。なお、この運転状態検出センサとしては、種々のものを採用でき、燃料電池１０Ｂが車両の動力源として搭載されたような場合には、アクセルペダルの操作状況を検出するセンサ（スロットルセンサ）や、水素ガス或いは空気の供給装置におけるバルブ開度を検出するバルブセンサやコンプレッサの運転状態を検出するセンサ（回転数センサ）等を挙げることができる。
【００７３】
次に、この第６実施例における電池セル積層体１６の押圧の様子について、図１５のフローチャートに基づき説明する。
【００７４】
図１５に示す押圧力調整処理は、所定時間ごとに繰り返し実行されるものであり、まず、温度センサや面圧センサ５５Ｂｉ、スロットルセンサをスキャンし、燃料電池の運転温度Ｔｐと、セル面各部位（面圧センサ５５Ｂｉの下方個所）の面圧Ｐｇｉと、運転状態（スロットル開度Ｓ）を読み込む（ステップＳ１００）。その後、前回の押圧力調整処理時のスロットル開度Ｓと今回読み込んだスロットル開度Ｓとから燃料電池１０Ｂの運転状態変化率（スロットル開度変化率）ΔＳを算出する（ステップＳ１１０）。
【００７５】
次に、面圧マップをＲＯＭから読み込む（ステップＳ１２０）。この面圧マップは、図１６に示すように、面圧（設定面圧）ＰＰｇｉと燃料電池の運転温度Ｔｐとスロットル開度変化率ΔＳとの関係を示すものであり、運転温度Ｔｐとスロットル開度変化率ΔＳにより、この運転温度Ｔｐとスロットル開度変化率ΔＳに対応して求められる設定面圧ＰＰｇｉが定まることになる。
【００７６】
燃料電池の運転温度Ｔｐは、上記した各電池セルでの電気化学反応に伴う発熱状況により変化するので、燃料電池の運転状態を表す指標となり、運転温度Ｔｐが高いほど多くの燃料ガスが供給されていることになる。そして、運転温度Ｔｐが高ければ多量の燃料ガス供給によりセル面の面圧は上昇すると予想できるので、設定面圧ＰＰｇｉは、運転温度Ｔｐが高いほど大きくなるように設定されている。また、スロットル開度変化率ΔＳが大きければ、電池セルでの電気化学反応をより活発に進行させることが必要となるので、設定面圧ＰＰｇｉは、スロットル開度変化率ΔＳが大きいほど大きくなるように設定されている。なお、スロットル開度変化率ΔＳは正負の符号を持つので、スロットル開度が増大側に変化した場合のスロットル開度変化率ΔＳと減少側に変化した場合のスロットル開度変化率ΔＳは区別される。
【００７７】
面圧マップはこのような関係を持って予め定められたものであり、設定面圧ＰＰｇｉは、運転温度Ｔｐおよびスロットル開度変化率ΔＳの増減に対応して増減する。この面圧マップの読込により、運転温度Ｔｐとスロットル開度変化率ΔＳに対応した設定面圧ＰＰｇｉの最大値Ｐｍａｘと最小値Ｐｍｉｎが定まる。この設定面圧ＰＰｇｉは、各圧力発生部材２１Ｂｉによる押圧力の調整目標となり、各圧力発生部材２１Ｂｉへは、それぞれの設定面圧ＰＰｇｉに応じた押圧力が得られるようオイル給排がなされる。そして、この面圧マップは、圧力発生部材２１Ｂｉの各押圧箇所、即ち面圧センサ５５Ｂｉの設置個所ごとに予め定められており、それぞれＲＯＭに記憶されている。よって、ステップＳ１２０の処理では、各面圧センサ５５Ｂｉごとの面圧マップが読み込まれる。この場合、第１実施例で説明したように、セル面の中央領域（面圧センサ５５Ｂ１による押圧箇所）ではその調整目標押圧力（即ち、設定面圧ＰＰｇｉ）が最大となるように各面圧マップを定めることができる。また、第３実施例で説明したように、燃料ガスの主流軌跡ＧＲに沿って上流側ほど調整目標押圧力が大きくなるように各面圧マップを定めることもできる。
【００７８】
この面圧マップの読込に続いては、ステップＳ１００で読込済みの各面圧センサ５５Ｂｉからの面圧Ｐｇｉを、各押圧箇所ごとの押圧力マップＭｉにおける設定面圧ＰＰｇｉの最小値ＰｍｉｎＭｉおよび最大値ＰｍａｘＭｉと順次比較する（ステップＳ１２５，１３５）。つまり、このステップＳ１２５とステップＳ１３５で、各面圧センサ５５Ｂｉからの面圧Ｐｇｉが各押圧箇所ごとの最大値ＰｍａｘＭｉと最小値ＰｍｉｎＭｉとの間に属するかを判定する。
【００７９】
ステップＳ１２５で否定判定すれば、そのときの面圧Ｐｇｉは、各押圧箇所ごとの面圧マップＭｉの最小値ＰｍｉｎＭｉ以下であることになる。よって、運転温度Ｔｐ並びにスロットル開度変化率ΔＳに応じた面圧Ｐｇｉに対応できるよう押圧力を増大すべく、圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を増大処理する（ステップＳ１４０）。即ち、圧力発生部材２１Ｂｉにオイルが供給されるよう給排電磁弁制御を行い、圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を増大する。この場合、押圧力増大処理は、上記した９個の圧力発生部材２１Ｂｉのうち、面圧Ｐｇｉが最小値ＰｍｉｎＭｉ以下とされた圧力発生部材２１Ｂｉについて行われる。例えば、圧力発生部材２１Ｂ１に対応した面圧センサ５５Ｂ１からの面圧Ｐｇ１が最小値ＰｍｉｎＭ１より小さく、他の圧力発生部材２１Ｂｉではその面圧Ｐｇｉが最小値ＰｍｉｎＭｉより大きければ、圧力発生部材２１Ｂ１についてのみ押圧力増大処理が実行される。こうして押圧力増大処理を行った後は、既述したステップＳ１００に移行する。
【００８０】
ステップＳ１２５の肯定判定に続くステップＳ１３５で否定判定すれば、そのときの面圧Ｐｇｉは、各押圧箇所ごとの面圧マップＭｉの最大値ＰｍａｘＭｉ以上であることになる。よって、運転温度Ｔｐ並びにスロットル開度変化率ΔＳに応じた面圧Ｐｇｉに対応できるよう押圧力を低減すべく、圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を低減処理する（ステップＳ１５０）。即ち、圧力発生部材２１Ｂｉからオイルが排出されるよう給排電磁弁制御を行い、圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を低減する。この場合にあっても、押圧力低減処理は、上記した９個の圧力発生部材２１Ｂｉのうち、面圧Ｐｇｉが最大値ＰｍａｘＭｉ以上とされた圧力発生部材２１Ｂｉについて行われる。こうして押圧力低減処理を行った後は、既述したステップＳ１００に移行する。
【００８１】
このように各圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を増大或いは低減処理する際（ステップＳ１４０、１５０）、押圧力が面圧マップＭｉの最小値ＰｍｉｎＭｉから最大値ＰｍａｘＭｉの間の所定値（例えば、中間値）に対応したものとなるように増大したり低減することができる。また、面圧センサ５５Ｂｉから得られた面圧Ｐｇｉに所定の補正係数を乗じたものに対応した押圧力となるように、押圧力を増大したり低減することもできる。
【００８２】
一方、ステップＳ１３５で肯定判定した場合は、面圧Ｐｇｉは最小値ＰｍｉｎＭｉから最大値ＰｍａｘＭｉの間にあり適正であるので、圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を保持処理する（ステップＳ１６０）。即ち、圧力発生部材２１Ｂｉに対してオイル給排が行われないよう給排電磁弁制御を行い、圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を保持する。この場合にあっても、押圧力保持処理は、上記した９個の圧力発生部材２１Ｂｉのうち、面圧Ｐｇｉが最小値ＰｍｉｎＭｉから最大値ＰｍａｘＭｉの間にあるとされた圧力発生部材２１Ｂｉについて行われる。こうして押圧力保持処理を行った後は、既述したステップＳ１００に移行する。
【００８３】
以上説明したようにこの第６実施例の燃料電池１０Ｂによれば、この燃料電池搭載車両を運転者がスロットル開度に応じて加減速走行させる際、次の利点がある。即ち、燃料電池１０Ｂの各押圧部位の押圧力を、スロットル開度に応じた燃料電池の運転状態となる以前において、当該運転状態に対応した押圧力となるよう、スロットル開度変化率ΔＳに基づいて押圧力を予め増減或いは保持する。よって、燃料電池１０Ｂがスロットル開度に基づいて運転する際、起き得るセパレータの変形やセル面各部に対する力の不均等を、このスロットル開度に基づく運転状態となる以前に緩和できる。このため、既に均一に低減された接触抵抗とされた状態で燃料電池１０Ｂを運転できるので、運転効率をより高めることができる。しかも、このように押圧力を制御する際に、燃料電池の運転温度Ｔｐの高低をも考慮したので、押圧力を燃料電池の運転状態に応じてよりきめ細かく制御できる。よって、燃料電池１０Ｂの運転効率をより一層高めることができる。また、押圧力制御詳しくは増減或制御いは保持制御を、それぞれの圧力発生部材２１Ｂｉにおいて個別に実施するようにしたので、セパレータの変形やセル面各部に対する力の均等化をより確実に緩和でき、運転効率向上の点で有益である。
【００８４】
次に、第７実施例について説明する。第７実施例は、燃料電池のセパレータや押圧板１８に生じた面圧分布の様子に応じて押圧力を随時調整する点に特徴がある。図１７は第７実施例の燃料電池１０Ｃの概略構成を説明するためのブロック図、図１８は圧力発生部材と歪ゲージの配置の様子を説明するための説明図、図１９はこの燃料電池１０Ｃが実施する押圧力モード調整処理のフローチャート、図２０は押圧力モード調整処理の処理内容を説明するための説明図である。
【００８５】
図１７、図１８に示すように、燃料電池１０Ｃは、上記の燃料電池１０Ｂと同様に９個の圧力発生部材２１Ｂｉを有する。そして、この燃料電池１０Ｃでは、押圧板１８を押圧上板１８ｃと押圧下板１８ｄとを接合して構成し、この押圧板１８に歪ゲージ５６Ｃｊ（ｊは添え字を表し、ｊ＝１〜５）を有する。歪ゲージ５６Ｃｊは、押圧上板１８ｃの上下面に設置されて対をなし、設置個所における押圧板１８の変形（即ちセル面各部位の変形）に応じた電気信号を電子制御装置３０Ｃに出力する。この歪ゲージ５６Ｃｊは、図１８に示すように、セル面中央とセル面各コーナーに位置するよう配設されている。圧力発生部材２１Ｂｉの配置の様子は燃料電池１０Ｂと同じである。また、燃料電池１０Ｃでは、上記の各歪ゲージ５６Ｃｊと対応させて、底面板１４ａの側に面圧センサ５５Ｂｊを有する。
【００８６】
次に、この第７実施例における電池セル積層体１６の押圧の様子について、図１９のフローチャートに基づき説明する。
【００８７】
図１９に示す押圧力モード調整処理も、所定時間ごとに繰り返し実行されるものであり、まず、歪ゲージ５６Ｃｊをスキャンし、セル面各部位についての歪ゲージ信号Ｈｊを入力する（ステップＳ２００）。その後、この各歪ゲージ信号Ｈｊから、押圧板１８やセパレータの変形モードを算定する（ステップＳ２１０）。この場合、セパレータ等の各部位の変形はその部分に受ける面圧の高低に依存することになるので、上記の変形モードはセル面における面圧分布のモードともなる。
【００８８】
今、押圧板１８やセパレータの各部位の変形程度が同じであれば、歪ゲージ信号Ｈｊは略同一となる。よって、ステップＳ２１０では、図２０に示す基準モードが算定される。また、各歪ゲージ信号Ｈｊが相違する場合は、セル面中央の歪ゲージ５６Ｃ１からの歪ゲージ信号Ｈ１と他の箇所での各歪ゲージ５６Ｃ２〜５６Ｃ５からの歪ゲージ信号Ｈ２〜Ｈ６との比較により、次のようにモードを算定する。歪ゲージ信号Ｈ１が最も大きく他の歪ゲージ信号Ｈ２〜Ｈ６が略同一であるときは、図２０に示す凸状モードが、その反対に歪ゲージ信号Ｈ１が最も小さいときは、凹状モードが算定される。そして、各歪ゲージ信号Ｈｊが不規則に高低変化しているために図２０に示すように波状となる場合には、異常モードとして算定する。
【００８９】
上記のステップＳ２１０に続いては、算定したモードが異常モードであるか否かを判定し（ステップＳ２１５）、肯定判定すれば「異常発生」の旨をランプ、ブザー等で報知し（ステップＳ２２０）、一旦本ルーチンを抜ける。なお、異常報知と併せて、各圧力発生部材２１Ｂｉは押圧力を保持するように制御するようにすることもできる。こうすれば、不用意に押圧力を増減してしまうようなことがない。
【００９０】
一方、ステップＳ２１５での否定判定に続いては、これ以降の押圧力調整に備えて、各面圧センサ５５Ｂｊから面圧Ｐｇｊを読み込むと共に、この面圧センサ５５Ｂｊ設置個所について予め定められた適正面圧ＰＴｇｊ（例えば、第６実施例で説明した最小値から最大値までの面圧）をＲＯＭから読み込む（ステップＳ２３０）。続いて、ステップＳ２１０で算定した面圧モードが図２０に示す基準モードに合致するか否かを判定する（ステップＳ２３５）。
【００９１】
このステップＳ２３５で基準モードに合致すると肯定判定した場合は、基準モード保持処理を行い（ステップＳ２４０）、一旦本ルーチンを抜ける。この基準モード保持処理は、面圧Ｐｇｊが適正面圧ＰＴｇｊに合致する状態、例えば面圧Ｐｇｊが適正面圧ＰＴｇｊ±Δｐの範囲に入る状態としつつ各圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を均等に増減制御或いは保持制御することである。例えば、面圧Ｐｇｊが適正面圧ＰＴｇｊに合致していれば、各圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を保持したり、面圧Ｐｇｊが適正面圧ＰＴｇｊから逸脱しない範囲で、各圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を均等に増減制御する。その一方、ある面圧Ｐｇｊ（例えば、面圧センサ５５Ｂ２の面圧Ｐｇ２）が適正面圧ＰＴｇｊ（ＰＴｇ２）と離れていれば、この面圧Ｐｇ２がＰＴｇ２に合致するまで、各圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を均等に増減制御する。
【００９２】
ステップＳ２３５で基準モードに合致しないと否定判定した場合は、算定モード（凸状モード、凹状モード）を基準モードに推移させる基準モード推移処理を行い（ステップＳ２５０）、一旦本ルーチンを抜ける。この基準モード推移処理は、上記したように面圧Ｐｇｊが適正面圧ＰＴｇｊに合致する状態とすると共に、算定モード（凸状モード、凹状モード）を基準モードに推移させるよう各圧力発生部材２１Ｂｉごとに押圧力を増減制御或いは保持制御することである。例えば、算定モードが凸状モードであれば、セル面中央の圧力発生部材２１Ｂ１で最も大きな押圧力を及ぼすことで、この凸状モードを基準モードに推移させることができる。したがって、圧力発生部材２１Ｂ１については押圧力を増大制御し、他の圧力発生部材２１Ｂｉについては、面圧Ｐｇｊと適正面圧ＰＴｇｊの合致の状況に応じて押圧力を均等に増減制御或いは保持制御する。具体的には、圧力発生部材２１Ｂ１以外の各圧力発生部材２１Ｂｉを均等に押圧力増大制御しつつ、圧力発生部材２１Ｂ１については他のものより大きく押圧力を増大する。或いは、圧力発生部材２１Ｂ１についてのみ押圧力増大制御し、他の圧力発生部材２１Ｂｉは押圧力を保持する。そして、このような制御に際しても、面圧Ｐｇｊが適正面圧ＰＴｇｊに合致する範囲で押圧力の増大程度を調整する。
【００９３】
また、算定モードが凹状モードであれば、セル面中央の圧力発生部材２１Ｂ１以外の圧力発生部材２１Ｂｉで大きな押圧力を均等に及ぼすことで、この凹状モードを基準モードに推移させることができる。したがって、圧力発生部材２１Ｂ１以外の圧力発生部材２１Ｂｉについては押圧力を均等に増大制御し、圧力発生部材２１Ｂ１については面圧Ｐｇｊと適正面圧ＰＴｇｊの合致の状況に応じて押圧力を増減制御或いは保持制御する。具体的には、圧力発生部材２１Ｂ１以外の各圧力発生部材２１Ｂｉを均等に押圧力増大制御しつつ、圧力発生部材２１Ｂ１については他のものより小さく押圧力を増大したり押圧力を保持する。そして、このような制御に際しても、面圧Ｐｇｊが適正面圧ＰＴｇｊに合致する範囲で押圧力の増大程度を調整する。
【００９４】
以上説明したようにこの第７実施例の燃料電池１０Ｃでは、セル面における面圧分布を面圧を受けるセパレータ等の変形の様子として捉え、この面圧分布をセル面各部位の歪ゲージ信号Ｈｊに基づいてモード化する（ステップＳ２１０）。そして、その算定モードに応じて圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を制御し（ステップＳ２３０〜２５０）、この押圧力制御により算定モードが基準モードとなるようにする。この基準モードはセル面各部位に対して均等に力がかかった状態のモード、換言すればセパレータや押圧板１８がセル面でほぼ均一に変形した状態もモードである。よって、この基準モードに即して電池セル積層体１６の各電池セル１０１がそのセル面に亘って押圧されれば、セパレータ等の変形やセル面各部に対する力の不均等は緩和される。よって、上記したように算定モードが基準モードとなる圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を制御することで、接触抵抗が均一に低減された状態で燃料電池１０Ｃを運転できる。この結果、第７実施例の燃料電池１０Ｃによっても、燃料電池の運転効率を高めることができる。しかも、効率向上のために各圧力発生部材２１Ｂｉの押圧力を制御するに当たり、算定モードが基準モードとなるようにしたので、圧力発生部材２１Ｂ１だけの押圧力増大や、圧力発生部材２１Ｂ１以外の圧力発生部材２１Ｂｉの均等な押圧力増大を図るだけでよい。このため、押圧力制御の簡略化を図ることができる。
【００９５】
また、この燃料電池１０Ｃでは、算定したモードがセル面各部位の歪ゲージ信号Ｈｊが不規則な異常モードである場合には、「異常発生」の旨をランプ等で報知するようにした（ステップＳ２２０）。歪ゲージ信号Ｈｊが不規則な場合は不用意なセパレータ等の変形が起きているともいえ、このような場合は接触抵抗が大きくなったりセル面各部位で大きく相違する事態が起きている虞がある。したがって、異常報知をすることで運転停止を促して、接触抵抗が大きいままで燃料電池の運転を不用意に継続させるようなことを防止できる。また、不用意な運転継続による電解質膜損傷等の不具合を防止することもできる。
【００９６】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例や実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の燃料電池１０の概略構成を説明するための概略分解斜視図である。
【図２】燃料電池を構成する電池セル１０１の構造を例示する模式断面図である。
【図３】この燃料電池１０の制御系のブロック図である。
【図４】燃料電池の締め付けに用いる圧力発生部材による押圧力の発生の様子を説明する説明図である。
【図５】第２実施例の燃料電池１０Ａの全体構成を表すブロック図である。
【図６】燃料電池１０Ａの有する圧力発生部材３５を説明するためにその平面図と中央縦・横断面図を表した説明図である。
【図７】この圧力発生部材３５による押圧力の発生の様子を説明する説明図である。
【図８】第３実施例の圧力発生部材と押圧力の発生の様子を説明する説明図である。
【図９】第４実施例の構成を説明するための概略斜視図である。
【図１０】図９の１０−１０線拡大断面図である。
【図１１】第５実施例のベルト体を概略的に表した説明図である。
【図１２】このベルト体の要部の構成を説明するための説明図である。
【図１３】第６実施例の燃料電池１０Ｂの概略構成を説明するためのブロック図である。
【図１４】燃料電池１０Ｂにおける圧力発生部材の配置の様子を説明するための説明図である。
【図１５】この燃料電池１０Ｂが実施する押圧力調整処理のフローチャートである。
【図１６】押圧力調整処理の処理内容を説明するためのグラフである。
【図１７】第７実施例の燃料電池１０Ｃの概略構成を説明するためのブロック図である。
【図１８】この燃料電池１０Ｃにおける圧力発生部材と歪ゲージの配置の様子を説明するための説明図である。
【図１９】燃料電池１０Ｃが実施する押圧力モード調整処理のフローチャートである。
【図２０】押圧力モード調整処理の処理内容を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ〜１０Ｃ…燃料電池
１２…外枠体
１２ａ…底板
１３ａ〜１３ｄ…側壁板
１４…位置決め体
１４ａ…底面板
１４ｂ…シャフト
１４ｃ…シャフト
１６…電池セル積層体
１６ａ，１６ｂ…位置決め孔
１６ｃ…供給開口
１６ｄ…排出開口
１８…押圧板
１８ａ，１８ｂ…位置決め孔
１８ｃ…押圧上板
１８ｄ…押圧下板
２１〜２３…第１〜第３圧力発生部材
２１Ｂ１〜２１Ｂ９…圧力発生部材
２１Ｂｉ…圧力発生部材
２１ａ〜２３ａ…オイル給排部
２４…頂上板
２４Ａ…頂上板
２４Ｂ…頂上板
２４ａ〜２４ｃ…環状溝
２５〜２７…給排電磁弁
２５Ｂｉ…給排電磁弁
２８…オイルポンプ
２９…オイルパン
３０…電子制御装置
３０Ｂ…電子制御装置
３０Ｃ…電子制御装置
３１〜３３…圧力センサ
３５…圧力発生部材
３５ａ…中空部
３５ｂ…厚肉底辺部
３６…上流圧力発生部材
３７…中流圧力発生部材
３８…下流圧力発生部材
４１〜４３…ベルト
４４…中空形状部
４５…上部ベルト
４５ａ…端部金具
４６…下部部材
４６ａ…雌ネジ部
５０…押圧力発生機器
５１…油圧ピストン
５２…モータ
５２ａ…雄ネジ部
５５Ｂ１…面圧センサ
５５Ｂ２…面圧センサ
５５Ｂｉ…面圧センサ
５５Ｂｊ…面圧センサ
５６Ｃ１〜５６Ｃ５…歪ゲージ
５６Ｃｊ…歪ゲージ
１０１…電池セル
１０２…電解質膜
１０３…アノード
１０４…カソード
１０５，１０６…セパレータ
１０５Ｐ，１０６Ｐ…ガス流路
１０５Ｐ…燃料ガス流路
１０６Ｐ…酸化ガス流路
ＣＲ…中央方形形状領域
ＧＲ…主流軌跡
ＳＲ１，ＳＲ２…周囲領域

Claims

電解質膜をガス拡散電極で挟持した電池セルをセパレータを介在させて積層した燃料電池であって、
前記電池セルの積層方向に沿った押圧力を前記燃料電池の端面の側から及ぼして前記燃料電池を押圧する複数の押圧手段と、
該押圧手段が前記燃料電池に及ぼす前記押圧力を、前記複数の押圧手段ごとに制御する押圧制御手段とを備え、
前記複数の押圧手段は、前記燃料電池の端面における異なる部位を個別に押圧するよう設置され、前記押圧制御手段からの制御を受けて前記押圧力を増減変化させ、
前記押圧制御手段は、前記セル面各部の面圧に応じて前記複数の押圧手段ごとに前記押圧力を制御することで、前記電池セルのセル面における面圧を受ける前記セパレータの変形を矯正する
ことを特徴とする燃料電池。
電解質膜をガス拡散電極で挟持した電池セルをセパレータを介在させて積層した燃料電池であって、
前記電池セルの積層方向に沿った押圧力を前記燃料電池の端面の側から及ぼして前記燃料電池を押圧する複数の押圧手段と、
該押圧手段が前記燃料電池に及ぼす前記押圧力を、前記複数の押圧手段ごとに制御する押圧制御手段とを備え、
前記複数の押圧手段は、前記燃料電池の端面における異なる部位を個別に押圧するよう設置され、前記押圧制御手段からの制御を受けて前記押圧力を増減変化させ、
前記押圧制御手段は、前記セル面の面圧に応じて前記複数の押圧手段ごとに前記押圧力を制御することで、前記電池セルのセル面における面圧が高い部分では前記押圧力を大きく、前記面圧が低い部分では前記押圧力を小さく調整する
ことを特徴とする燃料電池。
請求項１又は請求項２記載の燃料電池であって、
前記押圧手段は、前記セル面の中央領域に亘って前記押圧力を及ぼす中央押圧部と、前記中央領域を取り囲む複数の周囲領域に亘って前記押圧力を及ぼす複数の周囲押圧部とを有する、燃料電池。
請求項３記載の燃料電池であって、
前記周囲押圧部は、前記電池セルの外郭形状に倣った前記周囲領域に亘って前記押圧力を及ぼす、燃料電池。
請求項１又は請求項２記載の燃料電池であって、
前記押圧手段は、前記セル面への燃料ガスの供給部周辺領域に前記押圧力を及ぼすガス供給側押圧部と、前記セル面からの燃料ガスの排出部周辺領域に前記押圧力を及ぼすガス排出側押圧部と、前記セル面における前記ガス供給部と前記ガス排出部の間の燃料ガス通過領域に前記押圧力を及ぼすガス通過領域押圧部とを有する、燃料電池。
電解質膜をガス拡散電極で挟持した電池セルをセパレータを介在させて積層した燃料電池であって、
前記電池セルの積層方向に沿った押圧力で前記燃料電池を押圧する押圧手段と、
該押圧手段が前記燃料電池に及ぼす前記押圧力を制御する押圧制御手段とを備え、
前記押圧手段は、前記積層方向に沿った押圧力を可変に発揮できるよう形成された複数の締結ベルト体を備え、該複数の締結ベルト体により前記セル面の複数箇所において前記押圧力を及ぼし、
前記押圧制御手段は、前記電池セルのセル面における面圧を受ける前記セパレータの変形が矯正されるように前記セル面各部の面圧に応じて前記押圧力を調整する手段として、前記締結ベルト体の発揮する前記押圧力を調整する手段を備える、燃料電池。
電解質膜をガス拡散電極で挟持した電池セルをセパレータを介在させて積層した燃料電池であって、
前記電池セルの積層方向に沿った押圧力で前記燃料電池を押圧する押圧手段と、
該押圧手段が前記燃料電池に及ぼす前記押圧力を制御する押圧制御手段とを備え、
前記押圧手段は、前記積層方向に沿った押圧力を可変に発揮できるよう形成された複数の締結ベルト体を備え、該複数の締結ベルト体により前記セル面の複数箇所において前記押圧力を及ぼし、
前記押圧制御手段は、前記電池セルのセル面における面圧が高い部分では前記押圧力が大きく前記面圧が低い部分では前記押圧力が小さくなるように前記セル面の面圧に応じて前記押圧力を調整する手段として、前記締結ベルト体の発揮する前記押圧力を調整する手段を備える、燃料電池。
電解質膜をガス拡散電極で挟持した電池セルをセパレータを介在させて積層した燃料電池であって、
前記電池セルの積層方向に沿った押圧力で前記燃料電池を押圧する押圧手段と、
該押圧手段が前記燃料電池に及ぼす前記押圧力を制御する押圧制御手段とを備え、
前記押圧制御手段は、前記電池セルのセル面における面圧を受ける前記セパレータの変形が矯正されるように、前記セル面各部の面圧に応じて前記押圧力を調整する手段を有し、
前記押圧手段は、
前記セル面の略全域に亘って前記押圧力を発揮するアクチュエータと、
該アクチュエータにより発揮された前記押圧力を前記セル面に伝達する伝達部材とを備え、
該伝達部材は、前記アクチュエータの押圧力を受けると前記押圧力に対向して前記押圧力の低減作用を果たす低減力を生成するよう構成され、前記セル面の面圧が大きくなる箇所ほど小さな前記低減力を生成する、燃料電池。
電解質膜をガス拡散電極で挟持した電池セルをセパレータを介在させて積層した燃料電池であって、
前記電池セルの積層方向に沿った押圧力で前記燃料電池を押圧する押圧手段と、
該押圧手段が前記燃料電池に及ぼす前記押圧力を制御する押圧制御手段とを備え、
前記押圧制御手段は、前記電池セルのセル面における面圧が高い部分では前記押圧力が大きく前記面圧が低い部分では前記押圧力が小さくなるように、前記セル面の面圧に応じて前記押圧力を調整する手段を有し、
前記押圧手段は、
前記セル面の略全域に亘って前記押圧力を発揮するアクチュエータと、
該アクチュエータにより発揮された前記押圧力を前記セル面に伝達する伝達部材とを備え、
該伝達部材は、前記アクチュエータの押圧力を受けると前記押圧力に対向して前記押圧力の低減作用を果たす低減力を生成するよう構成され、前記セル面の面圧が大きくなる箇所ほど小さな前記低減力を生成する、燃料電池。
電解質膜をガス拡散電極で挟持した電池セルをセパレータを介在させて積層した燃料電池であって、
前記電池セルの積層方向に沿った押圧力で前記燃料電池を押圧する押圧手段と、
該押圧手段が前記燃料電池に及ぼす前記押圧力を制御する押圧制御手段と、
燃料電池を制御する電池制御手段とを備え、
前記押圧制御手段は、前記電池セルのセル面における面圧を受ける前記セパレータの変形が矯正されるように、前記セル面各部の面圧に応じて前記押圧力を調整するに当たり、前記電池制御手段が前記燃料電池を制御する際に前記電池制御手段から前記燃料電池に出力される運転指令に基づいて、前記面圧に応じた押圧力調整を実行する手段を有する、燃料電池。
電解質膜をガス拡散電極で挟持した電池セルをセパレータを介在させて積層した燃料電池であって、
前記電池セルの積層方向に沿った押圧力で前記燃料電池を押圧する押圧手段と、
該押圧手段が前記燃料電池に及ぼす前記押圧力を制御する押圧制御手段と、
燃料電池を制御する電池制御手段とを備え、
前記押圧制御手段は、前記電池セルのセル面における面圧が高い部分では前記押圧力が大きく前記面圧が低い部分では前記押圧力が小さくなるように、前記セル面の面圧に応じて前記押圧力を調整するに当たり、前記電池制御手段が前記燃料電池を制御する際に前記電池制御手段から前記燃料電池に出力される運転指令に基づいて、前記面圧に応じた押圧力調整を実行する手段を有する、燃料電池。
電解質膜をガス拡散電極で挟持した電池セルをセパレータを介在させて積層した燃料電池であって、
前記電池セルの積層方向に沿った押圧力で前記燃料電池を押圧する押圧手段と、
該押圧手段が前記燃料電池に及ぼす前記押圧力を制御する押圧制御手段とを備え、
前記押圧制御手段は、前記電池セルのセル面における面圧を受ける前記セパレータの変形が矯正されるように、前記セル面各部の面圧に応じて前記押圧力を調整するに当たり、前記セル面において起きた面圧分布を複数にパターン化し、該パターン化した面圧分布が基準となるパターンの面圧分布に一致するよう、前記パターンに応じた押圧力調整を実行する手段を有する、燃料電池。
電解質膜をガス拡散電極で挟持した電池セルをセパレータを介在させて積層した燃料電池であって、
前記電池セルの積層方向に沿った押圧力で前記燃料電池を押圧する押圧手段と、
該押圧手段が前記燃料電池に及ぼす前記押圧力を制御する押圧制御手段とを備え、
前記押圧制御手段は、前記電池セルのセル面における面圧が高い部分では前記押圧力が大きく前記面圧が低い部分では前記押圧力が小さくなるように、前記セル面の面圧に応じて前記押圧力を調整するに当たり、前記セル面において起きた面圧分布を複数にパターン化し、該パターン化した面圧分布が基準となるパターンの面圧分布に一致するよう、前記パターンに応じた押圧力調整を実行する手段を有する、燃料電池。