令和2(行ケ)10123審決取消請求事件

令和３年１０月７日判決言渡
令和２年（行ケ）第１０１２３号 審決取消請求事件
口頭弁論終結日 令和３年７月２９日
判 決
原 告 イ ン テ リ ジ ェ ン ト
エナジー リミテッド
同訴訟代理人弁理士 澤 田 俊 夫
宮 田 正 昭
山 田 英 治
佐 々 木 榮 二
被 告 特 許 庁 長 官
同 指 定 代 理 人 長 馬 望
青 木 良 憲
山 田 啓 之
佐 々 木 芳 枝
関 口 哲 生
主 文
１ 特許庁が不服２０１９－４３２５号事件に対して令和２年６
月５日にした審決を取り消す。
２ 訴訟費用は被告の負担とする。
事 実 及 び 理 由
第１ 請求
主文と同旨
第２ 事案の概要
本件は，特許出願拒絶査定に対する不服審判請求を不成立とした審決の取消訴訟
である。争点は，進歩性についての認定判断の誤りの有無である。
１ 特許庁における手続の経緯
(1) 原告は，名称を「燃料電池システム」とする発明について，国際出願日を平
成２６年５月２日とする特許出願（特願２０１６－５１１１３５［パリ条約による
優先権主張外国庁受理 平成２５年５月２日，英国］。以下「本願」といい，本願の
際に添付された明細書をこれに添付された図面と併せて「本願明細書」という。）を
し（甲２，乙１），平成３０年６月１９日に特許請求の範囲の全文を変更する手続補
正をしたが（乙６），同年１１月２７日付けで拒絶査定を受けた（乙７）。そこで，
原告は，平成３１年４月３日，同拒絶査定に対する不服審判の請求（不服２０１９
－４３２５号。以下「本件審判請求」という。）をし（乙８），同日付けで特許請求
の範囲の全文を変更する手続補正（以下「本件補正」という。なお，補正後の請求
項の数は２３）をした（乙９）。
(2) 特許庁は，令和２年６月５日，本件補正は適法にされたものであると認めた
上で，「本件審判の請求は，成り立たない。」との審決（甲１。以下「本件審決」と
いう。）をし，その謄本は，同月２３日に原告に送達された。
２ 本願に係る発明
本件補正後の本願の特許請求の範囲の請求項１に係る発明（以下「本願発明」と
いう。）は，次のとおりである。（乙９）
「燃料電池システムであって，
第１の燃料電池スタックと，
前記第１の燃料電池スタックと直列の，第２の燃料電池スタックと，
前記第１の燃料電池スタックと並列の，第１の整流器と，
前記第１の燃料電池スタックの水和レベルを増加させる再水和間隔を提供するた
めに，定期的に，かつ前記燃料電池システム上の電流需要とは独立して，前記第１
の燃料電池スタックを通る空気流動を調節するように構成される，制御装置と，
を備える，前記燃料電池システム。」
３ 本件審決の理由の要旨
(1) 甲３（特表２００２－５２０７７９号公報。本件審決における「引用例１」）
に記載された発明（以下「引用発明」という。）の認定
「燃料電池システムであって，
燃料電池が直列に電気的に接続された複数の前記燃料電池と，
それぞれの前記燃料電池のアノードとカソードを電気的に結合する電界効果トラ
ンジスタと，
前記燃料電池の負の水和降下現象を防止するために，前記燃料電池の出力電圧が
約０．４Ｖより低くなる場合，かつ前記燃料電池システム上の電流需要とは独立し
て，前記燃料電池への燃料ガスの供給を停止する，短絡制御回路と，
を備える，前記燃料電池システム。」
(2) 甲４（特開２００４－４７４２７号公報。本件審決における「引用例２」）に
記載された事項の認定
「燃料電池本体１７１の出力電圧が低下した状態では，空気供給コンプレッサー
１７６の作動を一旦停止させて，水分の蒸発を止めると共に，電解質膜に生成水を
速やかに浸透させ，水分の蒸発抑制や生成水の電解質膜への浸透によって発電性能
を迅速に回復させること。」
(3) 本願発明と引用発明との対比
本願発明と引用発明は，次の一致点で一致し，相違点１及び２で相違する。
（一致点）
「燃料電池システムであって，
第１の燃料電池スタックと，
前記第１の燃料電池スタックと直列の，第２の燃料電池スタックと，
前記第１の燃料電池スタックと並列の，第１の整流器と，
前記第１の燃料電池スタックの水和レベルを増加させる再水和間隔を提供するた
めに，所定条件で，かつ前記燃料電池システム上の電流需要とは独立して，前記第
１の燃料電池スタックを通る気体流動を調節するように構成される，制御装置と，
を備える，前記燃料電池システム。」
（相違点１）
所定条件に関し，本願発明は，「定期的に」であるのに対し，引用発明は，「燃料
電池の出力電圧が約０．４Ｖより低くなる場合」である点。
（相違点２）
気体流動の調節に関し，本願発明は，気体は空気であるのに対し，引用発明は，
気体は燃料ガスである点。
(4) 相違点についての検討
ア 相違点１について
(ｱ) 機器のメンテナンスには，当該機器の出力がメンテナンスが必要な閾値以上
変化した際に行う方法と，過去のデータに基づいて，当該機器の出力がメンテナン
スが必要な閾値以上変化するであろう使用頻度，使用時間が経過した際に，実際の
出力が閾値以上変化しているか否かに関わらずメンテナンスを行う方法が一般的で
ある。
(ｲ) また，燃料電池において，燃料電池外部の負荷の電流需要とは関係なく，空
気流量を周期的に調節することによって燃料電池セルの保湿レベルを周期的に増加
させることは，甲５（特表２００９－５２８６５７号公報。特に【要約】並びに段
落【０００９】【００１１】【００２９】～【００３１】参照）にもみられるよう
， ，
に周知の事項である。
(ｳ) したがって，引用発明において，制御装置を燃料電池の出力電圧が約０．４
Ｖより低くなる場合に動作させることに換えて定期的に気体流動を調節することは，
当業者が適宜なし得ることである。
イ 相違点２について
(ｱ) 引用発明において，燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低くなる際，短絡
制御部が燃料電池への燃料ガスの供給を停止しても，供給される空気が燃料電池の
乾燥を招くから，これを止めるため，また，残留する燃料ガス・空気による発電を
避けて再水和の効率を上げるため，甲４（引用例２）記載のもののように空気の供
給を停止することは，当業者が容易に考えられることと認められる。
なお，甲３（引用例１）には空気流動の記載はなくても，上記のように甲４（引
用例２）を適用する動機がある。また，甲４（引用例２）には，
「また，本実施の形
態では，燃料電池本体の出力電圧等をモニターしながら，所定の出力特性回復動作
を行う例について説明したが，これに限らず，タイマーなどによって自動的に所定
の出力特性回復動作を行うことも可能であり」
（段落【０１３０】 との記載がある。
）
また，上記ア(ｲ)のように，燃料電池外部の負荷の電流需要とは関係なく，空気流量
を周期的に調節することによって燃料電池セルの保湿レベルを周期的に増加させる
ことは，甲５にみられるように周知の事項である。
(ｲ) そして，本願発明の作用効果も，引用発明及び甲４（引用例２）記載の事項
から当業者が予測できる範囲のものである。
(ｳ) したがって，本願発明は，引用発明及び甲４（引用例２）記載の事項に基づ
いて，当業者が容易に発明をすることができたものである。
第３ 原告主張の取消事由
本件審決には，次のとおり，引用発明を主引用例とする容易想到性の判断に誤り
がある。
１ 引用発明の認定の誤り
(1) 本件審決における引用発明の認定は，少なくとも，
「前記燃料電池の負の水和
降下現象を防止するために」 「前記燃料電池への燃料ガスの供給を停止する，短絡
，
制御回路」という点において，誤っている。
(2) 引用発明において，短絡制御回路が燃料電池への燃料ガスの供給を停止する
のは，燃料電池の負の水和降下現象を防止するためではなく，故障の可能性が高い
燃料電池にそれ以上燃料を供給しても無駄であるからと考えられる。
この点，燃料電池に燃料ガスが供給されなくなると，アノード側でポリマー電解
質膜（ＰＥＭ）に水素イオン（プロトン）が供給されなくなるから，カソード側で
水素イオンと酸素イオン（空気流）とが反応して水が生成されることがなくなり，
水和が抑制される。したがって，燃料ガスの供給の停止は，燃料電池の負の水和降
下現象を防止する方向ではなく，逆に，水和を少なくするように作用する。
(3) 甲３の段落【００２３】の「ある燃料電池が，その出力電圧が約０．４Ｖよ
り低くなるような場合である・・・第１の動作条件においては，短絡制御部１２２
は，燃料電池１０への燃料ガス１０５の供給を停止するような位置にバルブ１０４
をすると同時に，電気的スイッチ１２４を閉鎖電気状態にし，こうすることにより，
負の水和降下現象が発生したときに起こるであろう，燃料電池１０への加熱に関連
した損傷が生じることを実質的に防止するために，アノード５２からカソード５３
への電流を短絡するものである」との記載は，
「電気的スイッチ１２４を閉鎖電気状
態に」するとの原因によって，負の水和降下減少が発生したときに起こるであろう，
「
燃料電池１０への加熱に関連した損傷が生じることを実質的に防止するために，ア
ノード５２からカソード５３への電流を短絡する」との結果が得られることが述べ
られているとみるべきこと等に照らし，短絡制御部１２２が，①燃料電池１０への
燃料ガス１０５の供給を停止するような位置にバルブ１０４をすることと，②電気
的スイッチ１２４を閉鎖電気状態にし，こうすることにより，負の水和降下現象が
発生したときに起こるであろう，燃料電池１０への加熱に関連した損傷が生じるこ
とを実質的に防止するために，アノード５２からカソード５３への電流を短絡する
ものであることが並列的に記載されているもの「負の水和降下現象」
（ という部分は，
専ら上記②の部分に関連するものである。）と理解すべきである。
２ 本願発明と引用発明の一致点及び相違点の認定の誤り
(1) 「第１の整流器」に係る誤り
次のとおり，引用発明の「電界効果トランジスタ」は，本願発明の「第１の整流
器」に相当せず，
「第１の整流器」に係る本件審決の一致点の認定には，誤りがある。
ア(ｱ) 整流器が電流を一方向にだけ流す（整流）作用を有する素子をいうのに対
し，電界効果トランジスタは，ゲート電圧に応じてソース・ドレイン間のオン・オ
フを切り替えるもので，どのように使用するかによって，整流器として動作する場
合もあれば，そうでない場合もある。
この点，電界効果トランジスタのゲートに正の電位を供給すると，それまでＰ型
であった部分の一部がＮ型に変わり，ドレインとソースの間に連続的にＮ型半導体
が構成され，ドレインからソースにも，ソースからドレインにも，どちらの方向に
も電流が流れるのであり，電界効果トランジスタを電流制御素子としてゲート駆動
してオン・オフ制御する場合には，整流器としての機能は予定されていない。
(ｲ) 引用発明では，燃料電池のアノード・カソード間電圧が０．４Ｖを下回ると
きに電界効果トランジスタをオンとするものであるところ，甲３の【図３】に示さ
れる電界効果トランジスタ（ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ）においては，燃料電池１０
のカソード５３に接続されたドレイン端子から燃料電池１０のアノード５２に接続
されたソース端子の間の電圧が０．４Ｖを下回るときにゲートに制御信号を供給し
て電界効果トランジスタをオンにして，ドレイン端子からソース端子へと（同図の
上側から下側の方向に）電流を流す。すなわち，燃料電池１０の出力電圧が下がっ
てきて０．４Ｖになったことを電圧センサが検出して電界効果トランジスタ１２４
のゲートにオン信号を供給してそのドレイン及びソース間をオンにし，燃料電池１
０のカソード５３及びアノード５２の間を短絡させるとき，燃料電池１０の出力電
圧は０．４Ｖで，カソード５３の電位の方がアノード５２の電位に対して０．４Ｖ
だけ高いから，電流はカソード５３から電界効果トランジスタ１２４のドレイン・
ソース間を通じてアノード５２に流れる。
それによって，電界効果トランジスタの電圧がゼロに近づいていき，わずかにマ
イナスになると，ソース端子とドレイン端子との間の寄生ダイオード（ボディーダ
イオード，内部ダイオード）が順方向になり，ソース端子からドレイン端子へと（同
図の下側から上側の方向に）電流が流れる。例えば，直列に接続された他の燃料電
池の出力電圧が上昇したときには，電界効果トランジスタ１２４には，ソースから
ドレインに電流が流れるのである。
このように，引用発明の電界効果トランジスタは，一方向でなく，双方向に電流
を流すものであって，整流器として機能することはない。電界効果トランジスタは，
ゲートがオン駆動されないときには整流器として機能する可能性があるが，引用発
明の構成では，そのような場合は想定されない。甲３には，引用発明の電界効果ト
ランジスタが整流器として用いられることについて，何ら記載も示唆もない。
イ また，引用発明の電界効果トランジスタは，上記のとおり，ドレイン（燃料
電池１０のカソード５３側）からソース（燃料電池１０のアノード５２側）へ流れ
る電流（甲３の【図３】の上側から下側に流れる電流）をオン・オフするのに対し，
本願発明の整流器（ダイオード１０８）では，アノード（燃料電池スタック１０４
のアノード側）からカソード（燃料電池スタック１０４のカソード側）に（本願明
細書の【図１】の下側から上側に）電流が流れる。
このように，引用発明の電界効果トランジスタと本願発明の整流器とでは，流れ
る電流の向きが逆になっており，それらの作用効果は全く異なっている。すなわち，
本願発明では，本願明細書の【図１】の下側から上側に整流器１０６を電流が流れ，
他の燃料電池スタックからの電流を整流器（ダイオード１０８）でバイパスするの
に対し，引用発明では，甲３の【図３】の上側から下側に電界効果トランジスタを
電流が流れ，燃料電池のカソードからアノードに電流をバイパスするものである。
ウ 被告は，本願の特許請求の範囲の請求項１では，「第１の整流器」について，
電流の流れる方向や素子の種類について何ら特定されていないと主張するが，「前
記第１の燃料電池スタックと並列の，第１の整流器」が第１の燃料電池スタックの
カソードからアノードに順方向電流を流す場合には，常時，第１の燃料電池スタッ
クが短絡されて，有効に動作することはないことを考慮すると，第１の整流器が第
１の燃料電池スタックのアノードからカソードに順方向電流を流すことは明らかで
ある。
エ なお，甲３の【図３】では，電界効果トランジスタ１２４のほかにダイオー
ド１２７も燃料電池１０に並列に接続されているが，電界効果トランジスタ１２４
がオンになっているときに，ダイオード１２７は動作しない。すなわち，ダイオー
ド１２７のアノード（同図の下側）がそのカソード（同図の上側）より高くなって
いく場合には，電位が高いダイオード１２７のアノードに接続された電界効果トラ
ンジスタ１２４のソース（同図の下側）から，電位が低いダイオード１２７のカソ
ードに接続された電界効果トランジスタ１２４のドレインに，その電位差に応じて
電流が流れる（図の下側から上側に流れる。。ダイオード１２７は，順方向電圧降
）
下分，ダイオード１２７のアノード（図の下側）がそのカソード（図の上側）より
高くなければ，オンにならないところ，その前に電界効果トランジスタ１２４を介
して電流が流れ，ダイオード１２７の両端電圧はほぼゼロになり，上昇することが
なくなるため，ダイオード１２７がオンになることはない。
(2) 「制御装置」に係る誤り
次のとおり，引用発明の「短絡制御回路」は，本願発明の「制御装置」に相当せ
ず，「制御装置」に係る本件審決の一致点の認定には誤りがある。
ア(ｱ) 前記１のとおり，引用発明の「短絡制御回路」は，
「燃料電池の負の水和降
下現象を防止するため」のものではなく，
「燃料電池スタックの水和レベルを増加さ
せる再水和間隔を提供するため」のものでもない。目的（特定の目的の有無）が相
違する以上，引用発明の「前記燃料電池システム上の電流需要とは独立して，前記
燃料電池への燃料ガスの供給を停止する」と，本願発明の「前記燃料電池システム
上の電流需要とは独立して，前記第１の燃料電池スタックを通る空気流動を調節す
るように構成される」とは，内容を異にするものと推定される。
(ｲ) 上記に関し，「再水和」は，「水和レベルを増加させる」ことであるところ，
本願発明も引用発明も，水蒸気の強制供給による水分供給を想定しておらず，水素
と空気（酸素）との燃料電池反応による発電によって燃料電池のカソード（正極）
に生じる水を利用して再水和を行うものである。
その上で，本願発明は，本願明細書の【図７】及び【図９】に示すように，燃料
電池スタックの水和レベルを増加させる再水和間隔において，空気流動を抑えて，
燃料電池スタック１０４に流れていた電流の一部を，少なくとも発電電流を含むス
タック電流を維持したままで整流器１０８に迂回させ，発電による水分補給を維持
しつつ，内部抵抗による発熱を抑え，もって水和レベルを向上させる。このように，
本願発明は，燃料電池発電により生成する水を用いて水和レベルを上昇させるもの
である。本願発明では，空気の流動を調整するだけで，空気は依然として燃料電池
スタックに供給されて発電化学反応が行われて水が生成され続けるから，再加水が
可能である。
これに対し，
「負の水和降下現象」とは，水和レベルが小さくなることにより発熱
が生じ，その発熱により更に水和レベルが小さくなり，これが繰り返されて相乗的
に水和レベルが小さくなることであるから，引用発明の「負の水和降下現象を防止」
とは，水和レベルが減少することを防止することである。そして，引用発明の構成
においては，
「前記燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低くなる場合，かつ前記燃
料電池システム上の電流需要とは独立して，前記燃料電池への燃料ガスの供給を停
止する」ので，それ以降は，燃料ガスが供給停止され，発電が中止され，水が生成
されず，再加水は不可能であり，水和のレベルは大きくならない。したがって，引
用発明の負の水和降下現象の防止は，水和レベルの減少を抑えることにとどまり，
水和レベルを増大させる再水和とは異なるものである。
以上のように，本願発明の再水和が高分子イオン交換膜の水和レベルを大きくす
るのに対し，引用発明の負の水和降下現象の防止は，水和レベルの減少を抑えるに
とどまり，水和レベルを増大させないもので，両者は全く異なる。したがって，
「燃
料電池スタックの水和レベルを増加させる再水和間隔を提供するため」という点で
本願発明と引用発明が一致しているとの本件審決の判断は誤りである。水和レベル
を上昇させることは，燃料電池（燃料電池スタック）にとって，適切な発電動作に
必須のものであり，上記誤りは看過し得ない。
(ｳ) 被告は，引用発明においては，燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低くな
る場合に，燃料電池内の発熱を抑えていることから，
「燃料ガスによってイオン交換
膜のアノード電極側から水が電池外へ取り去られること」というイオン交換膜の含
水量が減少する原因の一つを取り除くことで，燃料ガスの供給を停止しない場合に
比べ，薄膜電極アセンブリの含水量の減少量が小さくなっていると主張する。しか
し，燃料ガスを供給しない限り，水素ガスと空気との間の燃料電池反応が起こらず，
水が生成されず，再水和が行われないから，燃料ガスの供給の停止によって負の水
和降下現象が緩和されることはあっても改善されることはなく，燃料電池の特性が
改善されることはなく，燃料ガスの供給の停止に意味はない。
また，被告は，引用発明においては，上記のように燃料電池内の発熱を抑えてい
ることから，「電気化学的反応や導電中に生成される高温が原因で起こる水の蒸発」
というイオン交換膜の含水量が減少する原因の一つを取り除くことで，燃料ガスの
供給を停止し，電気的スイッチ１２４を閉鎖電気状態（オン状態）にして短絡させ
ることを行わない場合に比べ，薄膜電極アセンブリの含水量の減少量が小さくなっ
ていると主張する。しかし，発熱量が抑えられるのは，燃料ガスの供給を停止する
からではないから，上記主張は合理的でない。
さらに，被告は，引用発明においては，燃料電池内の発熱が収まることで，それ
までの発電で生じた水や空気中に含まれる水蒸気が薄膜電極アセンブリに水分とし
て保持されるようになって薄膜電極アセンブリの水和レベルが増加するとも主張す
るが，薄膜電極アセンブリの方が，冷却も行う空気より高温であるため，空気中の
水蒸気が薄膜電極アセンブリに凝結することはない。そして，燃料ガスの供給停止
により，発電は行われず，水は生じない。さらに，
「それまでの発電で生じた水」は，
燃料ガスの供給の停止により新たに生じる現象ではない。したがって，被告の上記
主張も合理的でない。
他方で，被告は，本願の実施例について，水素ガスと空気の反応による発電を停
止させている点で引用発明と変わりがないと主張するが，本願の実施例では，空気
流動がゼロになっても，電池を包囲する静的空気から酸素が電池に供給され，さほ
ど高くないレベルであっても，水素と酸素とが反応して水を形成する燃料電池反応
が行われており，発電を停止させていない。この点は，本願明細書の段落【００５
２】で説明されている。
イ 引用発明の「短絡制御回路」は，
「前記燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより
低くなる場合，
・・・前記燃料電池への燃料ガスの供給を停止する」もので，ＦＥＴ
のソース・ドレイン間をオンに制御するものである。これに対し，本願発明の「制
御装置」 「前記第１の燃料電池スタックの水和レベルを増加させる再水和間隔を
は，
提供するために，
・・・前記第１の燃料電池スタックを通る空気流動を調節するよう
に構成される」ものであって，「短絡制御」を行うものではない。
ウ 引用発明の「供給を停止する」動作は，供給の停止・再開を定期的に繰り返
すものではない。甲３の【図４】においては，
「欠陥は重大か？」を判定し，重大な
ときに「燃料電池への水素供給遮断及び当該電池の両端を永久的に短絡」するとさ
れており，本願発明におけるように，繰り返し「流動を調節する」ものではない。
なお，引用発明の「短絡制御回路」が本願発明の「制御装置」の動作に相当する動
作を行うことについて，甲３には何ら記載も示唆もない。
エ 引用発明の「前記燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低くなる場合」は，
「ガス供給を停止する」動作を行う契機となる条件であるのに対し，本願発明の「定
期的に」は，空気流動の調節の態様・動作パラメータとなる条件であり，両者の「所
定条件」は，内容を全く異にする。
３ 相違点１に係る容易想到性の判断の誤り
(1) 前記１のとおり，引用発明の「短絡制御回路」は，
「燃料電池の負の水和降下
現象を防止するため」のものではなく，引用発明において，燃料電池の出力電圧が
約０．４Ｖより低くなる場合に制御装置を動作させるのは，燃料電池セルの保湿レ
ベルを調整するためではない。
したがって，保湿レベルを調整する技術である甲５の技術思想を参照して，
「引用
発明において，制御装置を燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低くなる場合に動
作させることに換えて定期的に気体流動を調節することは当業者が適宜なし得るこ
と」であるとは認められない。
(2) 本願発明の「前記第１の燃料電池スタックの水和レベルを増加させる再水和
間隔を提供するために，定期的に，
・・・前記第１の燃料電池スタックを通る空気流
動を調節する」とは，制御回路が，繰り返し，空気流を低減して「前記第１の燃料
電池スタックの水和レベルを増加させる再水和間隔を提供する」ことであり，定期
的にメンテナンスを行うこととは全く異なる。
仮に，制御回路が繰り返し空気流を低減する動作がメンテナンスの一つであった
としても，また，メンテナンスを行うことが一般的であるとしても，メンテナンス
として制御回路が繰り返し空気流を低減する動作を採用することは，当業者が適宜
なし得ることとは認められない。
(3) したがって，本件審決の相違点１に係る容易想到性の判断には誤りがある。
(4) 被告の主張について
ア 被告は，甲３には，第１の動作条件として，
「約０．４Ｖより低い範囲に低下
する場合」に換えて他のものを用いることができることが示唆されていると主張す
るが，そのような示唆があるからといって，引用発明において，制御装置を上記の
場合に動作させることに換えて，定期的に」
「 気体流動を調節することとすることが，
当業者において適宜なし得ることであるとはいえない。そもそも，そのように置き
換える動機付けはない。また，本願発明は，引用発明，その他の公知技術と作用・
効果が全く異なるものである。
イ 被告は，上記アに関連して，燃料電池の実際の出力電圧の変化にかかわらず，
一定期間ごとに保湿レベルを増加させる制御を行う構成が周知の事項であると主張
し，甲４及び甲５の記載を指摘する。
しかし，甲４は，起動後所定時間が経過した場合に，そのままでは乾燥して復旧
が困難であるから，所定時間経過後，タイマーを用いて出力特性回復動作（負荷電
流を増大，空気供給を抑制）を行うもので，この間は電力供給ができないものであ
り（甲４の段落【０１２８】，定期的に空気流動を調整することについて甲４に記
）
載や示唆はない。この点，甲４の【要約】及び段落【０１３０】は，タイマーに基
づいて空気流量を制御することを開示するものであり，このような動作が定期的に
繰り返されることについて記載や示唆はない。
また，甲５の【要約】及び段落【００２６】によると，加湿時間中は，燃料電池
スタック３１から外部負荷４１に電力は供給されず（電力蓄積部３９から外部負荷
４１に電流が供給される。，燃料電池スタック３１自体は待機状態である。これに
）
対して，本願発明の燃料電池スタック１０４は，再水和間隔に少なくとも発電電流
を外部に供給するのであり，甲５記載の燃料電池システムの発明とは全く異なって
いる。
４ 相違点２に係る容易想到性の判断の誤り
(1) 引用発明において，
「燃料ガスの供給を停止」するのは，燃料電池の再水和の
効率を上げるためではない。「燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低くなる」と，
当該燃料電池と並列接続された電界効果トランジスタがオンになって，当該燃料電
池は燃料電池システムから電気的に取り除かれるから，当該燃料電池の内部抵抗を
小さくするために水和を維持すること自体不要となる。それゆえ，引用発明におい
て，再水和の効率を上げるために空気の供給を停止することは，意味のないことで
ある（なお，燃料電池システムから電気的に取り除かれた燃料電池には，もはや空
気流を供給する必要がないが，そのまま供給し続けても何ら支障は生じない。。
）
(2) したがって，再水和の効率を上げるために，空気の供給を停止することを当
業者が容易に考えられるものとはいえず，本件審決の相違点２に係る容易想到性の
判断には誤りがある。
(3) 被告は，引用発明の目的は，薄膜電極アセンブリの水和損失によって引き起
こされる燃料電池の内部要素への損傷を防ぐことであるから，引用発明において，
薄膜電極アセンブリの乾燥を防ぐために，燃料電池への空気の供給を停止するよう
にする動機は十分認められると主張する。
しかし，本願発明における空気の供給の抑制は，発電を継続して水を供給しつつ，
水の蒸発を抑えて，再加湿を行うものであり，引用発明における燃料ガスの供給の
停止については，燃料ガスによる水の蒸発があるとしても，水和損失を緩和するの
がせいぜいであり，燃料電池の負の水和降下現象を防止するものではなく，まして
や燃料電池の再加湿を行うものではない。水和損失を緩和することと再水和を行う
こととは全く別のことであり，水和損失の緩和という目的のために採用される燃料
ガスの供給の停止に換えて，それと異なる再水和を行うという目的を実現するため
の手段である空気の流動を調整する構成を採用することは，困難である。
さらに，被告は，より早く発電を停止させるために，燃料電池への燃料ガスの供
給を停止するとともに，燃料電池への空気の供給を停止するようにする動機付けが
十分認められると主張するが，燃料電池への空気の供給を停止しても，水素と静止
状態の酸素（静止状態の空気）とが反応して発電が行われ，水が生成されるから，
上記主張は誤っている。
５ 本願発明の格別な効果の看過
(1) 本願発明の構成は，制御回路によって，第１の燃料電池スタックの水和レベ
ルを増加させる再水和間隔を提供するために，定期的に，第１の燃料電池スタック
を通る空気流動を調節することにより，繰り返し，空気流量を減少させ，水和を増
強させて，燃料電池スタックの内部抵抗を減少させて，当該燃料電池スタックが正
常に動作するようにするものである。その一方で，空気流量の調整周期のうちの空
気流量が多い時間では，水和量が減少して燃料電池スタックの内部抵抗が大きくな
り，少なくとも二つの燃料電池スタックからなる燃料電池システム全体を流れる電
流，当該燃料電池スタックのアノードからカソードに流れる電流により，当該燃料
電池スタックのカソード・アノード間に負の電圧が生じようとするけれども，本願
発明の構成によると，上記電流が整流器を介して流れ，内部抵抗が大きな燃料電池
スタックには流れないようになり，当該燃料電池が故障するのを防止する。
このように，本願発明によると，繰り返し，燃料電池スタックの空気流量を増減
調整して，減少空気流のときには水和を増進して燃料電池スタックの内部抵抗を小
さく抑える一方，空気流が比較的大きく，水和が減少して燃料電池スタックの内部
抵抗が大きくなったとしても，整流器により，燃料電池スタックのアノード・カソ
ード間を導通させて，燃料電池スタックに不要な電流が供給されないようにするこ
とができる。このようにして，水和を増強するとともに，燃料電池スタックの内部
抵抗の増大時には燃料電池スタックに並列接続された整流器を介して電流が流れ，
燃料電池スタックには電流が流れないようにして燃料電池スタックの故障を回避す
ることができる。
本願発明には，空気流量を繰り返し増減させる制御回路と簡単な整流器とを用い
るだけで，水和を増強させ，その際に，燃料電池スタックを損傷させることがない
という格別な効果があり，本願発明は，甲３～５のいずれにも記載も示唆もない構
成により，そのような格別な効果を実現するものである。
(2) 上記に関し，燃料電池スタック１０４に流れていた電流が，再水和間隔に，
燃料電池スタック１０４を流れるスタック電流と整流器１０８を流れる迂回電流に
分かれることは，甲３の【図７】及び【図９】の記載から明らかであり，整流器が
順方向に駆動されるようになると，これによって，発電による水分補給を維持しつ
つ，内部抵抗による発熱を抑え，もって，水和レベルを向上させることができるの
である。
(3) したがって，本願発明の効果は，甲３及び４の記載及び周知の事項から予測
できるものではないから，この点においても，本件審決の判断には誤りがある。
第４ 被告の主張
１ 引用発明の認定について
次のとおり，本件審決における引用発明の認定に誤りはない。
(1) 甲３の段落【０００１】【０００５】及び【０００７】の記載から，引用発
，
明の目的は，薄膜電極アセンブリの水和損失によって引き起こされる燃料電池の内
部要素への損傷を防ぐとともに，電池の電気パワー出力を増加させるためにも利用
することができる電気回路を有した燃料電池を提供することと認められる。
その上で，同【０００５】及び【００２３】の記載からして，同【００２３】に
いう「負の水和降下現象」とは，薄膜電極アセンブリの水分が少なくなると，燃料
電池の電気抵抗が増加し，その結果，より多くの熱が発生し，この増加した熱が更
に薄膜電極アセンブリを乾燥させることで，ますます薄膜電極アセンブリの水分が
少なくなり，上記事象が繰り返されることで，継続して薄膜電極アセンブリの水分
が少なくなるという悪循環を繰り返す現象のことを指すものと解される。
(2) 燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低くなる場合に，燃料電池への燃料ガ
スの供給を停止すると，燃料電池の発電が停止し，出力電圧が低下する。燃料電池
の発電が停止すると，それまで発電によって発生していた熱が止まるので，燃料電
池内の熱の発生を抑制することができ，燃料電池内で発生する熱に起因する薄膜電
極アセンブリの水分が継続して少なくなるという悪循環を抑制することができるの
で，負の水和降下現象を防止することになる。
さらに，甲３の段落【００２３】の記載によると，
「燃料電池１０への燃料ガス１
０５の供給を停止する」ことは，燃料電池の負の水和降下減少が発生したときに起
こるであろう，燃料電池への加熱に関連した損傷が生じることを実質的に防止する
ための一連の第１の動作に含まれるものである。そして，同段落の「燃料電池１０
への加熱に関連した損傷が生じることを実質的に防止するために，アノード５２か
らカソード５３への電流を短絡する」という記載からも分かるように，電気的スイ
ッチ１２４を閉鎖電気状態（オン状態）にして短絡させると，出力が低下した燃料
電池の電圧が低下するに従い，燃料電池を流れていた電流が燃料電池を迂回するよ
うに流れるようになり，燃料電池の電圧がゼロになると，燃料電池を流れる電流は
ゼロとなって，電流が，燃料電池内部の増加した状態の電気抵抗を流れなくなるの
で，電気抵抗による熱の発生を抑制することができ，負の水和降下現象を防止する
ことになる。
(3) 上記(2)のように，燃料電池１０への燃料ガス１０５の供給を停止すること
及び電気的スイッチ１２４を閉鎖電気状態（オン状態）にして短絡させることの両
者によって，負の水和降下現象を防止することができるものであるから，甲３には，
短絡制御部が，
「燃料電池の負の水和降下現象を防止するために」，
「燃料電池の出力
電圧が約０．４Ｖより低くなる場合」「燃料電池への燃料ガスの供給を停止する」
，
ことが記載されているといえる。
２ 本願発明と引用発明の一致点及び相違点の認定について
次のとおり，原告の指摘する点のいずれについても，本件審決の認定に誤りはな
い。
(1) 「第１の整流器」について
ア 次のとおり，「第１の整流器」についての本件審決の認定に誤りはない。
(ｱ) 本願発明の第１の整流器について
本願の特許請求の範囲の請求項１では，第１の整流器について，電流の流れる方
向や素子の種類について何ら特定がされていない。この点，本願明細書を参照する
と，本願発明の第１の整流器を流れる電流は，第１の燃料電池スタック１０２のア
ノード側からカソード側（甲３の【図１】の下側から上側）に流れるものである。
(ｲ) 引用発明の電界効果トランジスタについて
ａ 甲３の【図３】には，電界効果トランジスタとして示されている電気的スイ
ッチ１２４が，アノード５２側からカソード５３側（同図の下側から上側）に電流
が流れる寄生ダイオードを有していることが記載されており，電気的スイッチ１２
４を開放電気状態（オフ状態）にしたとき，電界効果トランジスタは，アノード５
２側からカソード５３側に電流を流す整流器として機能することが明らかである。
ｂ(a) また，甲３の段落【００２３】の記載からして，燃料電池の出力電圧が約
０．４Ｖより低くなる場合に電気的スイッチ１２４を閉鎖電気状態（オン状態）に
して電流を短絡したときにおいても，電流は，電界効果トランジスタをアノード５
２側からカソード５３側に流れるものと認められる。
(b) この点，乙１３（特開２００３－１６３０１７号公報）の段落【００４５】，
【００４６】及び【図６】
（第５実施形態）には，電気的に直列に接続された燃料電
池セルスタック１ａに対し，並列に接続されたダイオード３と，継電手段としての
ＭＯＳＦＥＴ１９を備え，ＭＯＳＦＥＴ１９は継電開始信号をゲートが受信すると，
ソース・ドレイン間に電流を流すように動作し，対応する燃料電池セルスタック１
ａを短絡するような電流経路を形成する構成が記載されているところ，同【図６】
で示される電気回路は，甲３の【図３】で示される電気回路と同等の構成である。
そして，乙１３の段落【００４８】【００４９】及び【００５１】の記載による
，
と，乙１３に記載されている電気回路は，燃料電池セルスタック１ａが故障して，
所定の電圧値だけ発電できなくなると，電流は燃料電池セルスタック１ａではなく
ダイオード３のアノード側からカソード側（乙１３の【図６】の下側から上側）へ
流れ，ＭＯＳＦＥＴ１９のソース・ドレイン間を電流が通過するように新たな電流
経路が形成されると，電流はダイオード３から上記電流経路を流れるようになり，
上記電流経路を流れる電流の向きはダイオード３を流れる電流の向きと同じである
ことは明らかであるから，電流は，ＭＯＳＦＥＴ１９のソース・ドレイン間をアノ
ード側からカソード側（同図の下側から上側）へ流れる。
また，乙１３には，上記第５実施形態だけでなく，燃料電池セルスタック１ａと
並列に接続されたダイオード３を備えた第１実施形態も記載されているが（乙１３
の段落【００１６】【００２０】【図１】，上記第１実施形態と上記第５実施形態
， ， ）
は，燃料電池セルスタック１ａに対する迂回路の構成要素が異なるだけであり，上
記第５実施形態のＭＯＳＦＥＴ１９及びダイオード３は，上記第１実施形態のダイ
オード３と同等の機能を備えているから，ＭＯＳＦＥＴ１９を流れる電流は，上記
第１実施形態のダイオード３と同様にアノード側からカソード側へ流れるといえる。
そうすると，乙１３に記載される電気回路と同様に，甲３に記載される電気回路
においても，電界効果トランジスタを閉鎖電気状態（オン状態）にした場合，電流
は，電界効果トランジスタ１２４（ＭＯＳＦＥＴ）のアノード側からカソード側（甲
３の【図３】の下側から上側）へ流れるはずである。
(c) また，燃料電池の電圧が所定の値を下回ったときに，燃料電池に逆電流が流
れないようにするために，当該燃料電池を迂回する経路をＭＯＳＦＥＴで形成して，
電圧が低下した燃料電池以外の燃料電池で継続して電力を供給する燃料電池システ
ムは，周知の技術である（例えば，乙１３の段落【０００３】～【０００５】【０
，
００８】【００４４】～【００５１】及び【図６】
， ，乙１４［特開２００４－３０３
６２１号公報］の段落【０００４】～【０００６】【００２４】～【００２６】【０
， ，
０３０】【００３１】【図１】【図２】及び【図４】。したがって，原告が主張す
， ， ， ）
るように，電界効果トランジスタにおいてソース端子からドレイン端子の方向（甲
３の【図３】の上側から下側）に電流が流れるのではなく，電流は短絡した迂回路
をアノード側からカソード側（同図の下側から上側）に流れていると考えるのが自
然である。
(d) 甲３の段落【００２１】の記載からすると，短絡制御部１２２が故障し，第
１動作条件に対して短絡制御回路１２０を作動させることができないときに，バイ
パス電気回路が短絡制御回路１２０と等価の働きをするものと認められるところ，
バイパス電気回路には，電流をアノード５２側からカソード５３側に流すダイオー
ド１２７が設けられている。このことからも，短絡制御回路１２０に設けられてい
る電界効果トランジスタは，電流をアノード５２側からカソード５３側（甲３の【図
３】の下側から上側）に流す作用を奏するものと認められる。
ｃ したがって，燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低くなる場合において，
引用発明の電界効果トランジスタは，閉鎖電気状態（オン状態），開放電気状態（オ
フ状態）のいずれであっても，電流をアノード５２側からカソード５３側に流す整
流器として機能するものと認められ，その電流の向きは，本願発明の第１の整流器
を流れる電流の向きと同じであるから，引用発明の電界効果トランジスタは，本願
発明の第１の整流器と同等の作用効果を奏するものと認められる。
ｄ 加えて，本願明細書の段落【００１２】及び【００９６】の記載から，本願
発明の第１の整流器は，電界効果トランジスタ，ＭＯＳＦＥＴなどの能動的に制御
されたスイッチを含むものと認められる。同【０１０５】の記載において，本願発
明の第１の整流器については，いわゆる従来のダイオードよりも電界効果トランジ
スタ，ＭＯＳＦＥＴなどの能動的に制御されたスイッチの方が好ましいことが示唆
されている。したがって，このことからも，引用発明の電界効果トランジスタは，
本願発明の第１の整流器に相当するといえる。
イ 仮に，引用発明の電界効果トランジスタが本願発明の第１の整流器に相当す
るという対比が誤りであるとしても，甲３には，電流をアノード５２側からカソー
ド５３側にのみ流すダイオード１２７が記載されており（甲３の段落【００２１】
及び【図３】，
） このダイオード１２７が，本願発明の第１の整流器に相当するから，
上記誤りは結論に影響するものではない。
(2) 「制御装置」について
次のとおり，「制御装置」についての本件審決の認定に誤りはない。
ア(ｱ) 一般に，燃料電池において，イオン交換膜の含水量が減少する原因として，
①燃料ガスによってイオン交換膜のアノード電極側から水が電池外へ取り去られる
こと，②空気（酸化剤ガス）によってイオン交換膜のカソード側から水が電池外へ
取り去られること及び③電気化学的反応や導電中に生成される高温が原因で起こる
水の蒸発によることが知られている（乙１０［特開平１１－４５７３３号公報］の
段落【０００５】～【０００８】，乙１１［特表２００４－５１６６１２号公報］の
段落【０００４】参照。。
）
引用発明においては，燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低くなる場合に，燃
料電池への燃料ガスの供給を停止することから，上記①の原因を取り除くことで，
燃料ガスの供給を停止しない場合に比べて，薄膜電極アセンブリの含水量の減少量
が小さくなる。
また，前記１(2)のように，燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低くなる場合に，
燃料電池への燃料ガスの供給を停止し，電気的スイッチ１２４を閉鎖電気状態（オ
ン状態）にして短絡させると，燃料電池内の熱の発生を抑制することができ，負の
水和降下現象を防止する。すなわち，引用発明においては，燃料電池の出力電圧が
約０．４Ｖより低くなる場合に，燃料電池内の発熱を抑え，上記③の原因を取り除
くことで，燃料ガスの供給を停止し，電気的スイッチ１２４を閉鎖電気状態（オン
状態）にして短絡させることを行わない場合に比べて，薄膜電極アセンブリの含水
量の減少量が小さくなる。また，燃料電池内の発熱が収まることで，それまでの発
電で生じた水や空気中に含まれる水蒸気が薄膜電極アセンブリに水分として保持さ
れるようになり，薄膜電極アセンブリの水和レベルが増加することは明らかである。
(ｲ) 本願発明について，本願明細書からは，具体的にどのようなメカニズムによ
り水和レベルが増加しているか明確に把握することはできないが，実施例（本件明
細書の段落【００４６】 【００５５】
～ 及び【図３】 を参照すると，
） 本願発明では，
再水和間隔は，時間ｔ１で開始するものであり，時間ｔ１で，第２の燃料電池スタ
ックへの空気流動３０２をアクティブ値からゼロまで減少させ，空気流動３０２の
除去後に，第２の燃料電池スタックの出力電圧３０６は，徐々に減少し，時間ｔ２
でゼロに達する。そして，時間ｔ２において，出力電圧３０６がゼロに達したとき，
第２の燃料電池スタックを通る電流３０８は減少し始め，時間ｔ３において，電流
３０８は最小値に達し，その後，一定のままである。第２の整流器を通る迂回電流
３１０については，時間ｔ２で増加し始め，時間ｔ３で最大値まで増加している。
すなわち，本願発明も，再水和間隔が継続している間（時間ｔ１以降），燃料電池
スタックを通る空気流動をゼロにすることで，燃料電池の出力電圧が低下し，それ
に伴い，燃料電池を通る電流は減少してその後一定となり，それとともに，負荷を
通る残りの電流は燃料電池を迂回している。
そうすると，本願の実施例で実行される制御と甲３の燃料電池の出力電圧が約０．
４Ｖより低くなる場合において実行される制御は，燃料電池に対して，空気流動を
ゼロに減少するか，燃料ガスの供給をゼロにするかにおいては異なるものの，どち
らにおいても，水素ガスと空気との反応による発電を停止させていることには変わ
りがなく，それ以外の制御については，同様の制御を行っている。それゆえ，本願
発明が，上記実施例で実行される制御によって，第１の燃料電池スタックの水和レ
ベルを増加させるのであれば，引用発明も同様に，燃料電池の出力電圧が約０．４
Ｖより低くなる場合において実行される制御によって，燃料電池の水和レベルを増
加させるということができる。
(ｳ) したがって，負の水和降下現象を防止すると，その結果として，薄膜電極ア
センブリの水和レベルが増加することは明らかであるから，「負の水和降下現象を
防止する」とは，薄膜電極アセンブリの水和レベルを増加させるともいうことがで
き，引用発明の「前記燃料電池の負の水和降下現象を防止するために」は，本願発
明の「前記第１の燃料電池スタックの水和レベルを増加させる再水和間隔を提供す
るために」に相当するから，引用発明の「短絡制御回路」の目的と本願発明の「制
御装置」の目的が異なるものとは認められない。
イ 引用発明の「燃料ガスの供給」と本願発明の「空気流動」とは，ともに「気
体流動」という上位概念で共通し，引用発明における「（燃料ガスの供給を）停止す
る」は，その作用に照らすと，（空気流動を）調節する」に含まれる。この点，本
「
願明細書の段落【００１０】には，
「第１の燃料電池スタックを通る空気流動の量を
ゼロまで減少させ」ることが記載されており，本願発明の「流動を調整する」は，
供給を停止する動作も含むものである。また，甲３の段落【００２３】の記載によ
ると，引用発明も燃料ガスの供給を停止した後再開するものであるが，「定期的に」
空気流動を調節する点については相違点１として認定しており，本件審決の判断に
誤りはない。
ウ 引用発明が，
「燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低くなる場合」という出
力電圧の値を契機として燃料電池への燃料ガスの供給を停止するものである一方，
本願発明は，
「定期的に」という一定時間の経過を契機として第１の燃料電池スタッ
クを通る空気流動を調節するものである。これらは，制御を行う契機となるパラメ
ータ（電圧値と経過時間）においては異なるものの，当該パラメータがある閾値に
到達した時点，すなわち「所定条件」を満たした時点で制御を行う点で一致する。
そして，所定条件の具体的な条件の違いについては，相違点１として認定しており，
本件審決の判断に誤りはない。
エ 本願発明の制御装置が短絡制御を行わないという点は，本願の特許請求の範
囲の請求項１に記載されておらず，上記の点に係る原告の主張は，特許請求の範囲
の記載に基づくものではない。また，引用発明の「短絡制御回路」は，実行する制
御内容については異なるものの，本願発明の「第１の燃料電池スタックの水和レベ
ルを増加させる再水和間隔を提供するために」に相当する「燃料電池の負の水和降
下現象を防止するために」制御を実行するという点において，本願発明の制御装置
に相当するものであって，実行する制御内容については相違点２として認定してお
り，本件審決の判断に誤りはない。
３ 相違点１に係る容易想到性について
(1) 一般に，
「メンテナンス」とは，機械などにおいては，正常な状態が維持され
るようにすることを意味する語として用いられる。英語のメンテナンス
（maintenance）は，
「維持」「持続」「保守」「保全」などの意味をもつ語であり，
， ， ，
特に，機械や建物，コンピュータシステムなどの設備について，故障や不具合が生
じることなく正常な状態が維持されるように点検したり手入れをしたりすることを
指すことが多い（乙１２）。そして，機器のメンテナンスには，当該機器の出力がメ
ンテナンスが必要な閾値以上変化した際に行う方法と，過去のデータに基づいて，
当該機器の出力がメンテナンスが必要な閾値以上変化するであろう使用頻度，使用
時間が経過した際に，実際の出力が閾値以上変化しているか否かにかかわらず行う
方法が一般的である。
(2) 燃料電池の技術分野において，燃料電池の電解質膜の保湿レベルを適切に保
ち正常な状態を維持することは，技術常識である（例えば，甲４の段落【０００４】，
甲５の段落【０００３】，乙１０の段落【０００５】 。
）
そして，そのための技術のうち，燃料電池に供給する気体流量を調節することに
よって燃料電池セルの保湿レベルを調節する技術に関して，燃料電池の出力電圧が
ある閾値以上変化した場合に保湿レベルを増加させる制御を行う構成は，周知の事
項である（例えば，甲４の段落【００９４】及び【００９５】。また，燃料電池の
）
実際の出力電圧の変化に関わらず，一定期間ごとに（「繰り返し」になることは明ら
かである。，保湿レベルを増加させる制御を行う構成も，周知の事項である（例え
）
ば，甲４の段落【０１３０】，甲５の段落【００３０】及び【００３１】。
）
さらに，上記二つの周知の事項における保湿レベルを増加させる制御を行う条件
（契機）が互いに置換可能であることも，当業者にとって明らかである（例えば，
甲４の段落【０１３０】。
）
(3) 甲３の段落【０００５】には，薄膜電極アセンブリの水分が少なくなること
で燃料電池内部に損傷が生じることが従来の技術の問題点として示されており，前
記１のとおり，引用発明は，薄膜電極アセンブリの水分が少なくなるという負の水
和降下現象を防止することを目的として，燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低
くなる場合に，燃料電池への燃料ガスの供給を停止する技術である。ここで，薄膜
電極アセンブリの水分が少なくなるという負の水和降下現象を防止すること，すな
わち，薄膜電極アセンブリの水分を減らさないようにすることは，電解質膜の保湿
レベルを適切に保つことであるといえる。したがって，上記(2)の技術常識を踏まえ
ると，引用発明は，薄膜電極アセンブリの水分を減らさないようにすることに加え，
薄膜電極アセンブリの水分を適切な量に調整することの動機付けを十分に備えてい
ると認められる。
また，甲３の段落【００２４】には，第１の動作条件として，
「約０．４Ｖより低
い範囲に低下する場合」に換えて他のものを用いることができることが示唆されて
いる。
(4) 以上によると，引用発明において，周知の事項を考慮して，制御装置を「約
０．４Ｖより低い範囲に低下する場合」に動作させることに換えて，一定期間ごと，
すなわち，
「定期的に」気体流動を調節することとすることは，当業者が適宜なし得
ることである。
４ 相違点２に係る容易想到性について
(1) 甲４には，
「燃料電池本体１７１の出力電圧が低下した状態では，空気供給コ
ンプレッサー１７６の作動を一旦停止させて，水分の蒸発を止めると共に，電解質
膜に生成水を速やかに浸透させ，水分の蒸発抑制や生成水の電解質膜への浸透によ
って発電性能を迅速に回復させること。」が記載されている。
(2) 甲３の段落【００１８】に記載されているように，引用発明はカソード側に
空気が供給される構成を備えるものであるところ，燃料電池に空気を供給すると電
解質膜の水分が低下して乾燥を招くことは，技術常識である（例えば，甲４の段落
【０００５】，乙１０の段落【０００５】～【０００８】。
）
(3) 前記１のように，引用発明の目的は，薄膜電極アセンブリの水和損失によっ
て引き起こされる燃料電池の内部要素への損傷を防ぐことであるから，引用発明に
は，薄膜電極アセンブリの乾燥を防ぐために，燃料電池への空気の供給を停止する
ようにする動機付けが十分に認められる。
また，引用発明は，燃料電池への燃料ガスの供給を停止することで発電を停止さ
せ，負の水和降下現象を防止するものと考えられることから，より早く発電を停止
させるために，燃料電池への燃料ガスの供給を停止するとともに，燃料電池への空
気の供給を停止するようにする動機付けも十分に認められる。
(4) したがって，引用発明において，甲４に記載されたように空気の供給を停止
するようにすることは，当業者が容易に考えられることである。
５ 本願発明の効果について
(1) 前記３(2)のとおり，燃料電池に供給する気体流量を調節することによって
燃料電池セルの保湿レベルを調節する技術において，燃料電池の実際の出力電圧の
変化に関わらず，一定期間ごとに（繰り返し），保湿レベルを増加させる制御を行う
構成は，周知の事項である。原告が主張するとみられる本願発明の効果のうち，繰
り返し，燃料電池スタックの空気流量を増減調整して，減少空気流のときに，水和
を増進して燃料電池スタックの内部抵抗を小さく抑えるという効果は，上記周知の
事項から得られる効果である。
(2) 原告が主張するとみられる本願発明の効果のうち，空気流が比較的大きく，
水和が減少して燃料電池スタックの内部抵抗が大きくなったとしても，整流器によ
り，燃料電池スタックのアノード・カソード間を導通させて，燃料電池スタックに
不要な電流が供給されないようにして，燃料電池スタックの故障を回避することが
できるという効果は，引用発明が「それぞれの前記燃料電池のアノードとカソード
を電気的に結合する電界効果トランジスタ」を備えることによって，燃料電池の出
力電圧が約０．４Ｖより低くなる場合に，電界効果トランジスタをオン動作させて，
燃料電池のアノード・カソード間を短絡させて，負荷への電流が燃料電池を迂回す
るようにさせることにより得られる効果である。
(3) なお，
「前記燃料電池システム上の電流需要とは独立して，前記第１の燃料電
池スタックを通る空気流動を調節する」構成による効果は，本願明細書の段落【０
０３９】を参照すると，燃料電池システム上の外部電気負荷の急激な又は過渡の変
化の影響を受けることなく制御を実行することができることであると推測されるが，
引用発明も，燃料電池システム上の電流需要と独立して制御を行うものであり，上
記効果は，引用発明の構成から得られる効果である。
(4) したがって，本願発明の効果は，甲３及び４の記載並びに周知の事項から予
測できる効果であって格別のものではない。
第５ 当裁判所の判断
１ 本願発明について
(1) 本願明細書の記載
本願明細書（甲２，乙２）には，発明の詳細な説明として，以下の記載がある。
【技術分野】
【０００１】
本開示は，燃料電池システム，より具体的には，水素が燃料電池のアノード側に
供給され，酸素が燃料電池のカソード側に供給され，水副産物が燃料電池のカソー
ド側で産生され，そこから除去される，プロトン交換膜型燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような燃料電池は，合わせて膜／電極接合体（ＭＥＡ）を備える，２つの多
孔質電極によって挟持された，プロトン交換膜（ＰＥＭ）を備える。ＭＥＡ自体は，
従来，
（ｉ）ＭＥＡのカソード面に隣接する第１の面を有する，カソード拡散構造（カ
ソードガス拡散層など）と，
（ｉｉ）ＭＥＡのアノード面に隣接する第１の面を有す
る，アノード拡散構造（アノードガス拡散層など）との間に挟持される。アノード
拡散構造の第２の面は，電流収集のための，及びアノード拡散構造の第２の面に水
素を分散するための，アノード流体流動フィールド板と接触する。カソード拡散構
造の第２の面は，電流収集のための，カソード拡散構造の第２の面に酸素を分散す
るための，及びＭＥＡから過剰な水を抽出するための，カソード流体流動フィール
ド板と接触する。アノード及びカソード流体流動フィールド板は従来，それぞれが，
反応性ガス（例えば，水素及び酸素）の送達，ならびに排出ガス（例えば，未使用
の酸素及び水蒸気）の除去のための個々の拡散構造に隣接する表面中に，流体流動
チャネルを有する，剛性，導電性材料を備える。
【０００３】
そのような燃料電池の動作において重要な考慮事項は，ＭＥＡ内の水の管理であ
る。ＰＥＭ燃料電池の動作中，水素と酸素との間の反応からの生成水は，ＭＥＡの
触媒部位において形成される。この水は，酸素がＭＥＡのカソード面に輸送される
のと同時に，カソード拡散構造を介してＭＥＡから排出されなければならない。し
かしながら，電池の内部電気抵抗が，許容限度内にとどまることを確実にするため
に，ＭＥＡが好適に水和された状態のままであることも重要である。ＭＥＡ加湿の
制御ができないと，ホットスポット，ならびに潜在的な電池の故障及び／または不
十分な電池の性能を引き起こす。
【０００４】
水素と酸素との間の燃料電池電気化学反応中の主要な機能は，ＰＥＭを介したプ
ロトン移動過程である。プロトン交換過程は，ソリッドステートＰＥＭが十分に水
和されたときのみ生じる。不十分な水が存在すると，膜の水抵抗特徴は，プロトン
移動過程を制限し，電池の内部抵抗の増加をもたらす。ＰＥＭの過飽和によって，
過剰な水がＭＥＡの電極部分に「あふれ」 いわゆる三相反応界面へのガスの到達を
，
制限する可能性がある。これらの事象の両方が，燃料電池の全体的な性能に悪影響
を及ぼす。
【０００５】
水は，燃料電池反応の一部としてカソードにおいて産生されるが，全ＭＥＡにわ
たって水分平衡を維持することが不可欠である。乾燥空気が電池に導入される場合，
吸気ポート周囲の範囲が他の場所よりも乾燥しているように，膜にわたった不平衡
の水分散の生成の傾向がある。最終的に，これは，膜に機械的に圧力をかけ，不均
一な電流分布をもたらし得，それらの両方が，早期故障をもたらす。これに対応す
るために，空気流を，その燃料電池の活性部分への送達前に予め加湿することが既
知である。これは，システムの複雑さを増大させ，多くの場合，一部の燃料電池用
途に対して非実用的であり得る。
【０００６】
開放カソード燃料電池において，カソード流体流動フィールド板は，周囲空気に
開放されており，通常，ファンなどの低圧空気源によって補助され，それは，スタ
ック冷却及び酸素供給の二重機能を提供する。これは，非常に単純な燃料電池シス
テムが設計され，通常は加圧カソード及び加湿サブシステムを利用する燃料電池ス
タックと関連する，大きい寄生損失（すなわち，燃料電池サポートシステムの電力
消耗）を回避することが可能である。しかしながら，空気流動の二重の目的（酸素
送達及び空冷の両方に対する）は，空気流動要件における矛盾をもたらす可能性が
ある。カソード電極にわたって非常に高い化学量論的空気流動が冷却のために必要
とされ，周囲条件及びスタック温度に応じて，これは，低い膜の含水量（低い性能
をもたらす） または極端な場合には，
， 経時的な燃料電池スタックからの継続的な水
の純損失をもたらす可能性があり，それは，最終的には，スタックの機能停止をも
たらす。これは，スタック電力出力（電流密度）の設定レベルに対して，燃料電池
ポリマー膜の含水量と，空気流動による水の除去速度との間で，平衡が達成される
ためである。より低い電流，高い空気流動，及びより高温のスタックは，膜の含水
量を低下させる傾向があり，逆に，より高い電流，より低い空気流動，より低温の
スタックは，膜の含水量を増加させる。
【０００７】
国際公開第ＷＯ２００７／０９９３６０号は，燃料電池の水和レベルを増加させ
るために，再水和間隔中に，燃料電池アセンブリの外部の独立した電流需要に加え
て，またはその代わりに，燃料電池スタックから引き出される電流を定期的及び一
時的に増加させるための，スタック電力制御装置を有する，電気化学燃料電池アセ
ンブリを開示する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によると，
第１の燃料電池スタックと，
第１の燃料電池スタックと直列の，第２の燃料電池スタックと，
第１の燃料電池スタックと並列の，第１の整流器と，
第１の燃料電池スタックの水和レベルを増加させる再水和間隔を提供するため
に，燃料電池システム上の電流需要とは独立して，第１の燃料電池スタックを通る
空気流動を調節するように構成される，制御装置と，
を備える，燃料電池システムが提供される。
【０００９】
そのような燃料電池システムは，第１の整流器が第１の燃料電池スタックに対す
る迂回経路を提供するため，再水和間隔中に燃料電池スタックが燃料電池システム
から分離されることを必要としない場合がある。燃料電池システムは，第１の燃料
電池スタックがより良好に，かつより一貫して調整されることを可能にすることが
でき，それは，その性能及び寿命を改善することができる。また，第１の燃料電池
スタックの信頼性は増すことができ，故障の数は低減され得る。
【００１０】
制御装置は，定期的に第１の燃料電池スタックを通る空気流動を調節するように
構成されてもよい。制御装置は，アクティブ値から，第１の燃料電池スタックを通
る空気流動の量を定期的に減少させ，次いで，所定の期間後，第１の燃料電池スタ
ックを通る空気流動の量を増加させ，アクティブ値に戻すように構成されてもよい。
制御装置は，定期的に第１の燃料電池スタックを通る空気流動の量をゼロまで減少
させ，次いで，所定の期間後，ゼロから，第１の燃料電池スタックを通る空気流動
の量を増加させるように構成されてもよい。
【００１１】
制御装置は，燃料電池システムの測定されたパラメータに応答して，第１の燃料
電池スタックを通る空気流動を調節するように構成されてもよい。
【００１２】
第１の整流器は，アクティブダイオードであってもよい。そのようなアクティブ
ダイオードは，再水和間隔が提供され得る効率性を改善することができる。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本明細書に開示される実施例は，第１の燃料電池スタックの水和レベルを増加さ
せる再水和間隔を提供するために，第２の燃料電池スタックと直列である第１の燃
料電池スタックを通る空気流動を調節するための，制御装置を含む，燃料電池シス
テムに関する。本システムはまた，その空気流動が十分に低減されたとき，第１の
燃料電池スタックを自動的に迂回し，それにより外部負荷から第１の燃料電池スタ
ックを外す必要性を回避し，燃料電池システムからの電力出力が維持されることを
可能にするために，第１の燃料電池スタックと並列の整流器も含む。
【００３６】
燃料電池スタックへの空気流動は，より高いスタック及びシステム効率性を達成
するために，膜の含水量及び水除去速度の平衡（燃料電池スタックの既存の動作条
件によって決定されるような）を一時的に乱すために，定期的に調節され得る。そ
の手順は，短期間，燃料電池カソードにおいて過剰な水を産生し，続いてより高い
性能でスタックを動作させると同時に，より低い含水量との平衡が徐々に再構築さ
れることを伴う。その過程は，必要に応じてある特定の間隔の頻度で反復され得る。
【００３７】
過剰な水が産生されるこれらの短期間は，本明細書において「再水和間隔」また
は「ファンパルス」と称され，それらの表現は，そうでなければ燃料電池上の外部
電気負荷及び温度などのその環境動作条件に基づき有効であるレベルを超えて，水
和レベルを合目的的に増加させるために，燃料電池アセンブリがその動作環境を能
動的に制御する期間を示すことを目的とする。これらの再水和間隔は，燃料電池ス
タックの性能及び／または寿命を改善することができる。
【００３８】
図１は，互いに直列の第１の燃料電池スタック１０２及び第２の燃料電池スタッ
ク１０４を含む，燃料電池システム１００を示す。外部負荷１１２は，燃料電池ス
タック１０２，１０４の直列配列にわたって接続される。
【００３９】
制御装置１１０は，第１及び第２の燃料電池スタック１０２，１０４を制御する
ことが可能であるものとして，図１に概略的に示される。本実施例では，制御装置
は，燃料電池スタック１０２，１０４の水和レベルを増加させる再水和間隔を提供
するために，燃料電池システム１００上の電流需要とは独立して，第１及び第２の
燃料電池スタック１０２，１０４を通る空気流動を調節するように構成される。こ
の文脈において，表現「独立」は，燃料電池システム１００上の外部電気負荷１１
２の急激なまたは過渡の変化からの独立性を示すことを目的とする。
【００４０】
空気流動のそのような調整はまた，ファンパルシングまたはカソードスロットと
称されてもよく，燃料電池スタック１０２，１０４の水和レベルの増加に加えて，
スタック１０２，１０４中の燃料電池のカソード側を洗浄することができる。
【００４１】
燃料電池システムはまた，第１の燃料電池スタック１０２と並列に接続される，
第１の整流器１０６と，第２の燃料電池スタック１０４と並列に接続される，第２
の整流器１０８とを含む。すなわち，第１の整流器１０６の第１の端子は，第１の
燃料電池スタック１０２の第１の端子に接続され，第１の整流器１０６の第２の端
子は，第１の燃料電池スタック１０２の第２の端子に接続される。また，第２の整
流器１０８の第１の端子は，第２の燃料電池スタック１０４の第１の端子に接続さ
れ，第２の整流器１０８の第２の端子は，第２の燃料電池スタック１０６（当裁判
所注：「１０４」の誤記と解される。）の第２の端子に接続される。以下に記載され
るように，第１及び第２の整流器１０６，１０８は，関連した燃料電池スタック１
０２，１０４の水和間隔中に，迂回経路を提供する。
【００４４】
図２ａは，第１の燃料電池スタック２０２’の再水和間隔の図１の燃料電池シス
テムを示す。この再水和間隔中，第２の燃料電池スタック２０４’は，正常に動作
することができる。再水和間隔は，例えば，空気流動をゼロまで減少させることに
よって，第１の燃料電池スタック２０２’を通る空気流動を調節する，制御装置（図
２ａには図示されず）によって提供される。したがって，第１の燃料電池スタック
２０２’によって生成される電圧は，ゼロまで降下し，電流は，第１の燃料電池ス
タック２０２’の代わりに第１の整流器２０６’を通って流動し，それにより第１
の燃料電池スタック２０２’を迂回する。対照的に，第２の整流器２０８’は，関
連した第２の燃料電池スタック２０４’が出力電圧を生成している際に，逆方向バ
イアスされる。有意な量の電流を伝導していない部品は，図２ａ中，破線で示され
る。
【００４５】
図２ｂは，第２の燃料電池スタック２０４’’の再水和間隔中の，図１の燃料電池
システムを示す。再水和間隔は，図２ａに関連して上記で考察されるものと同じ方
法で，第２の燃料電池スタック２０４’’を通る空気流動を調節する，制御装置（図
２ｂには図示されない）によって提供される。
【００４６】
図３は，図２ｂに示されるような，第２の燃料電池スタックの再水和間隔中の，
図１のシステムに対する種々の電流及び電圧波形の図表を示す。再水和間隔は，時
間ｔ１で開始する。
【００４７】
図表３０２は，第２の燃料電池スタックへの空気流動を示す。空気流動は，図１
の制御装置によって調節される。空気流動３０２は，初期値で開始し，それは，再
水和間隔の間の「アクティブ値」と称されてもよい。アクティブ値は，電気負荷の
要件に従って自動的に設定及び調節され得る。
【００４８】
時間ｔ１後，第２の燃料電池スタックへの空気流動３０２は，アクティブ値から
ゼロまで減少する。本実施例では，空気流動３０２の段階的変化が適用されるが，
他の実施例では，空気流動３０２のより漸進的な減少が使用されてもよい。時間ｔ
１における空気流動３０２の変化は，空気流動がどのように調節され得るかの一実
施例として，
「ファン付き」から「非ファン付き」への動作モードの変化によるもの
であってもよい。
【００５０】
空気流動３０２が再水和間隔の終了後にアクティブ値戻ることが理解されるが，
これは，図３には示されない。
【００５１】
第２の燃料電池スタックへの空気流動３０２の除去後に，第２の燃料電池スタッ
クの出力電圧は，図表３０６によって示されるように，徐々に減少し，時間ｔ２で
ゼロに達する。この時間の間，第１の燃料電池スタックの電圧は，図表３０４に示
されるように，時間ｔ１とｔ２との間で一定のままである。それは，第２の燃料電
池スタックへの空気流動の変化による影響を受けない。
【００５２】
第２の燃料電池スタックを通る電流は，図表３０８に示されるように，ｔ２まで
一定のままである。ｔ２において，第２の燃料電池スタックの出力電圧３０６がゼ
ロに達したとき，第２の燃料電池スタックを通る電流３０８は，減少し始める。ｔ
３において，第２の燃料電池スタック通る電流３０８は，その最小値に達し，次い
で再水和間隔の継続時間にわたって，その最小値で一定のままである。本実施例で
は，燃料電池スタックが，非ファン付き動作モードであるファンパルス中，電池を
包囲する静的空気から，より低いレベルの水素及び酸素を電気に変換することがな
お可能であるため，第２の燃料電池スタックを通る電流の最小値はゼロではない。
【００５３】
図表３１０は，第２の燃料電池スタックと並列である，第２の整流器を通る迂回
電流を示す。迂回電流３１０が時間ｔ３でゼロから最大値まで増加することが，時
間ｔ２とｔ３との間で見られる。迂回電流の増加は，２つの電流３０８，３１０の
合計が一定になるように，第２の燃料電池スタックを通る電流３０８の減少と逆関
係にある。これは，図表３１４からわかり，それは，負荷を通る電流が，再水和間
隔の前及び間の両方において一定値であることを示す。
【００５４】
しかしながら，負荷における電圧は，図表３１２に示されるように，再水和間隔
に減少する。第２の燃料電池スタックの出力電圧の減少（図表３０６に示されるよ
うな）は，負荷３１２における対応する電圧の減少を引き起こす。本実施例では，
第１及び第２の燃料電池スタックは，同数の燃料電池を有し，それらが完全に動作
しているとき，同じ出力電圧を生成する。したがって，負荷３１２にわたる電圧は，
再水和間隔中に５０％減少する。
【００５５】
図３は，単一の燃料電池スタック（第２の燃料電池スタック）に対する再水和間
隔を示す。同じ燃料電池システム中の他の燃料電池スタックに対して同様に再水和
間隔を提供するために，同じ制御装置が使用され得ることが理解されるであろう。
例えば，制御装置は，燃料電池システム中の第１及び第２の燃料電池スタックを通
る空気流動を交互に調節するように構成される。いくつかの実施例では，第１及び
第２の燃料電池スタックの再水和間隔が重複しないように，第１及び第２の燃料電
池スタックが調節されることが有利であり得る。このようにして，燃料電池システ
ムの負荷に供給される電流は，実質的に一定に保たれ得る。
【００６６】
燃料電池スタックへの空気流動は，燃料電池システムの測定されたパラメータ，
例えば，スタックの「健康」または状態を代表するパラメータに応答して，再水和
間隔を提供するように調節され得る。そのようなパラメータは，スタック電圧及び
スタック電流を含むことができ，それらは，分極情報，したがってスタックの「健
康」を提供する。一実施例では，再水和間隔は，測定されたパラメータのうちの１
つ以上が閾値に達すると開始され得る。
【００６７】
あるいは，または加えて，再水和動作は，固定した定期ベースで自動的に実行さ
れ得る。再水和動作が行われない通常モードと，定期的及び一時的再水和動作が実
施される再水和モードとの間で，燃料電池システム１００を切り替えるために，さ
らなる制御アルゴリズムが使用されてもよいことが理解されるであろう。再水和動
作の周期性は，平均温度，湿度，電圧プロファイル，電流プロファイル，及び電力
需要など，いくつかの測定可能なスタック動作パラメータに従って制御されてもよ
い。再水和間隔のデューティサイクルは，平均温度，湿度，電圧プロファイル，電
流プロファイル，及び電力需要など，いくつかの測定可能なスタック動作パラメー
タに従って制御されてもよい。
【００９５】
図６は，本明細書に開示されるような，再水和間隔の提供を試験するために使用
した燃料電池システムを概略的に示す。図７は，関連した試験結果を示す。第１及
び第２の燃料電池スタック６０２，６０４に対して，７２個の電池スタックを含有
する燃料電池モジュールを使用した。
【００９６】
迂回能力を提供するために，第２の燃料電池スタック６０４にわたって並列にア
クティブダイオード６０８を取り付けた。そのようなアクティブダイオード６０８
はまた，理想ダイオードとも称され得る。アクティブダイオード６０８は，例示を
簡単にするために，図６の従来のダイオードとして示される。しかしながら，アク
ティブダイオードは，整流器として挙動するために駆動される，電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ），任意にＭＯＳＦＥＴなどの能動的に制御されたスイッチによって，
具体化され得ることが理解されるであろう。
【００９７】
負荷ユニット６１２を一定の負荷に設定し，第２の燃料電池スタックをファンパ
ルス動作モードにし，その間，第２の燃料電池スタック６０４を通る空気流動を，
それが定期的に，再水和間隔を開始するために減少し，再水和間隔を終了するため
に増加するように調節した。図６の左側の図面は，再水和間隔間の電流流路を示す。
図６の右側の図面は，第２の燃料電池スタック６０４の電位が０Ｖまで低下した時
点の，再水和間隔中の電流流路を示す。この時点で，アクティブダイオード６０８
は，
「ハードオン」に駆動され，それは，２５ｍＶのみがアクティブダイオードにわ
たって降下されるように制御されるＦＥＴを伴い得る。
【００９８】
図８に示されるように，両方の電流経路を通る電流を例示するために，０Ａ～３
０Ａの負荷電流（それは，迂回電流及びスタック電流の合計である）に対して，試
験を繰り返した。
【００９９】
図７は，図６の燃料電池システムに対するオシロスコープ図を示す。具体的には，
以下の値が示され，それらの全ては，図６で識別される：第２のスタック電位７２
０（Ｖｓｔ２）
；迂回電流７２２（Ｉｂｙｐａｓｓ）
；第２のスタック電流７２４（Ｉ
ｓｔ２）；及び負荷電流７２６（Ｉｌｏａｄ）。
【０１００】
本実施例では，再水和間隔に対して，第２の燃料電池スタックのカソードにわた
る空気流を停止するために，ファンがスプールダウンされ，ルーバーが使用される
が，他の実施例では，これらの機構のうちの１つのみが使用されてもよい。いった
んスタック電位７２０がゼロボルトまで低下すると，電流は，スタックを通るより
も迂回路を通って伝導し始める。スタックは，再水和間隔中に約１０／１１Ａを提
供し続け，それは，スタック周囲の空気量及び／またはスタックの状態によるもの
であり得る。しかしながら，スタック電圧がマイナスになっていないため，それは
なお安全な領域で動作しており，スタックはなおうまく調整されている。
【０１０２】
図９は，図６の概略図に示されるものと同様であるが，アクティブダイオードの
代わりに従来のシリコンダイオード（またはＦＥＴのボディダイオード）を使用す
るシステムに対する，オシロスコープ図を示す。そのような部品を用いて燃料電池
スタックを迂回させることは，スタックが結局，電池に損傷効果をもたらす可能性
がある分極曲線の未知の領域に入る可能性があることを実証している。当該技術分
野において既知の通り，燃料電池に対する分極曲線は，電池電圧を電流の関数とし
て特徴付ける。
【０１０３】
図７と同じ方法で，図９は，以下の値を示す：第２のスタック電位９２０（Ｖｓ
ｔ２）
；迂回電流９２２（Ｉｂｙｐａｓｓ）
；第２のスタック電流９２４（Ｉｓｔ２）
；
及び負荷電流９２６（Ｉｌｏａｄ）。
【０１０５】
図７と図９との比較は，
（スイッチまたは理想ダイオードよりも）従来のダイオー
ドを使用することによって，それが，より多くの電流が再水和間隔中にスタックを
通って流動し，電流を強制的にスタックに通すことによって，スタックにわたる電
位が負になり，その分極図上の減少領域にスタックを配置させる可能性があり，そ
れは，長期間の健康に対して有害であるため，不利であることを示す。また，図９
は，迂回ダイオードが伝導し始めるのにかかる時間が，１秒を超えて長く，アクテ
ィブダイオードに対して必要とされるものよりも長いファンパルスをもたらすこと
を示す。より短いファンパルスは，スタックがより長く通常の動作モードで機能す
ることを可能にし，それによりシステム全体の効率性を改善することが理解される
であろう。したがって，いくつかの用途において，アクティブダイオードまたはス
イッチの使用は，特に有利であり得る。
【図１】
【図２Ａ】 【図２Ｂ】
【図３】
【図６】
【図７】
【図９】
(2) 本願発明の概要
前記第２の２で認定した本願の特許請求の範囲の請求項１の記載及び前記(1)で
認定した本願明細書の記載からすると，本願発明について，次のとおり認められる。
ア 背景技術等
(ｱ) 本願発明は，プロトン交換膜型燃料電池（ＰＥＭ燃料電池）に関するもので
あるところ，ＰＥＭ燃料電池の動作においては，膜／電極接合体（ＭＥＡ）内の水
の管理が重要な考慮事項であって，その動作中，水素と酸素との間の反応からの生
成水をＭＥＡから排出しなければならない一方で，電池の内部電気抵抗が許容限度
内にとどまることを確実にするために，ＭＥＡが好適に水和された状態のままであ
ることも重要である。（本願明細書の段落【０００１】～【０００５】）
(ｲ) 水は，燃料電池反応の一部としてカソードにおいて産生されるが，全ＭＥＡ
にわたって水分平衡を維持することが不可欠であるところ，乾燥空気が電池に導入
される場合には，不平衡の水分散の生成の傾向があって早期故障につながり得る。
これに対応するため，空気流を予め加湿することが既知であるが，システムの複雑
さを増大させ，燃料電池用途によっては非実用的である。（同【０００５】）
(ｳ) 開放カソード燃料電池においては，カソード流体流動フィールド板が周囲空
気に開放されており，通常，ファンなどの低圧空気源によって補助され，スタック
冷却及び酸素供給の二重機能が提供される。この場合には，非常に単純な燃料電池
システムが設計され，大きい寄生損失を回避することが可能であるが，空気流動の
二重の目的は，空気流動要件における矛盾をもたらす可能性がある。冷却のために
は，カソード電極にわたって非常に高い化学量論的空気流動が必要とされるが，周
囲条件及びスタック温度に応じて，膜の含水量の低下や，経時的な燃料電池スタッ
クからの継続的な水の純損失，最終的にはスタックの機能停止をもたらし得る。よ
り低い電流，高い空気流動，及びより高温のスタックは，膜の含水量を低下させる
傾向があり，逆に，より高い電流，より低い空気流動，より低温のスタックは，膜
の含水量を増加させる。（同【０００６】）
(ｴ) 燃料電池の水和レベルを増加させるために，燃料電池スタックから引き出さ
れる電流を定期的及び一時的に増加させるための制御装置を有する電気化学燃料電
池アセンブリも開示されている。（同【０００７】）
イ 課題を解決するための手段及び本願発明の効果
(ｱ) 本願発明は，①第１の燃料電池スタックと，②第１の燃料電池スタックと直
列の，第２の燃料電池スタックと，③第１の燃料電池スタックと並列の，第１の整
流器と，④第１の燃料電池スタックの水和レベルを増加させる再水和間隔を提供す
るために，定期的に，かつ燃料電池システム上の電流需要とは独立して，第１の燃
料電池スタックを通る空気流動を調節するように構成される制御装置とを備える，
燃料電池システムを提供する。（同【０００９】【００１０】
， ，特許請求の範囲の請
求項１）
(ｲ) 上記(ｱ)の燃料電池システムによると，第１の整流器が第１の燃料電池スタ
ックに対する迂回経路を提供するため，再水和間隔中に燃料電池スタックが燃料電
池システムから分離されることを必要としない場合がある。燃料電池システムは，
第１の燃料電池スタックがより良好に，かつ，より一貫して調整されることを可能
にし，その性能及び寿命を改善することができるとともに，第１の燃料電池スタッ
クの信頼性を増し，故障の数は低減され得る。（同【０００８】～【０００９】）
２ 引用発明について
(1) 平成１４年７月９日に公表された甲３は，発明の名称を「改良された燃料電
池及びその制御方法」とする特許出願に係るもので，甲３には，次の記載がある。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，改良された燃料電池及び該電池を制御するための方法に関し，より詳
しくは，一方で燃料電池が故障した際にその内部要素への損傷を防ぎ，他方で電池
の電気パワー出力を増加させるためにも利用することができる電気回路を有した燃
料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は，通常周囲の空気から供給される酸素と水素が反応し，電気と水を生
成する電気化学装置である。
・・・燃料電池は種々の大きさの積層体に組み上げるこ
とができるので，広範囲の電気パワー出力レベルを提供するための電力システムが
開発されており，・・・数多くの産業部門へ採用することができる。
【０００３】
・・・ポリマー電解質膜（ＰＥＭ）燃料電池の場合，信頼性はこれまではあまり
大きな関心事ではなく，発電容量のワット当りの設置コストの方がむしろ関心事で
あった。最近になって，ワット当りのＰＥＭ燃料電池コストを更に下げるために，
電力出力を高めることに，より多くの注意が向けられてきた。
・・・非常に複雑な平
衡なシステムとなった結果，小さい容量の適用には容易にはスケールダウンできな
い。したがって，設置コスト，効率，信頼性，保守に要する出費は全て，小さい発
電への適用では不都合に作用する。
【０００４】
単体ＰＥＭ燃料電池は，負荷が掛けられた状態で，約０．４５～約０．７Ｖの有
効電圧を発生することがよく知られている。実際のＰＥＭ燃料電池プラントは，複
数のセルを積層し，それらが電気的に直列に接続されるように従来は組立てられて
きた。さらに，補助的な加湿が陽子交換薄膜（電解質）に施されると，ＰＥＭ燃料
電池は，より高いパワー出力レベルで動作し得ることが分かっている。
・・・近年に
おける研究の中心は，稼動中，補助加湿なくして，パワー出力が増加的に改善され
た薄膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）を開発することであった。自己加湿されたときに
ＭＥＡを動作させるようにすることが好ましい。なぜならば，関連したコストと共
に衡平制御の複雑さを減少するからである。しかしながら，自己加湿は燃料電池を
低い電流密度で動作させる結果となり，したがって次にこれは，所定のパワー量を
発生させるためには，より多くのアセンブリを必要とする結果となる。
【０００５】
各種設計によるＰＥＭ燃料電池・ ・は，
・ その有用性を損なう欠点も有していた。
例えば，ＰＥＭ燃料電池電力装置は典型的には，相互に電気的に直列に接続される
こと（スタック構造）により出力電圧を増加させるための多数の個別燃料電池を有
するものである。この構成では，スタック内の燃料電池の一つがもし故障すれば，
もはや電圧と電力を提供することができない。そのようなＰＥＭ燃料電池電力装置
のより一般的な故障の一つは，ある薄膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）の水和が，同一
燃料電池スタック内の他のＭＥＡより，より少なくなったところで起こる。この薄
膜水和の損失は，有効に動作する燃料電池の電気抵抗を増加し，したがって，より
多くの無駄な熱を発生させることになる。次に，この増加した熱は，薄膜電極アセ
ンブリを乾燥させることになる。この状態は負の水和悪循環を形成することになる。
燃料電池の継続的な過熱は，最終的には有効であった燃料電池の極性を反転させ，
その結果，スタック内の残りの燃料電池からの電力をここで消費するようになる。
もしこの状態が調整されないと，故障した燃料電池によって発生した過度の熱は，
薄膜電極アセンブリを貫通させ，水素が漏洩するようになる。もしこの貫通が発生
した場合には，燃料電池スタックは完全に分解され，修理されなければならない。
採用される燃料電池スタックの設計にもよるが，この修理又は交換は，コストが嵩
み，そしてその作業には時間が掛かるものである。
【０００６】
さらに，設計者は，自己加湿型ＰＥＭ燃料電池内の電流密度を増強できると共に，
同時にこれらの装置の衡平的要件を増やすことのないものを長い間望んでいた。
【０００７】
したがって，従来技術の設計及び実例に関連して分かった問題点に注目すると共
に，それら個々に関連した欠点を防ぐための，改良された燃料電池が本明細書に記
載されている。
【０００８】
【発明の概要】
本発明の一態様は，燃料電池に電気的に接続され，所定の動作条件のもとでは，
燃料電池のアノードとカソードの間の電流を短絡する制御装置を有する燃料電池を
提供することである。
【０００９】
本発明の他の態様は，燃料電池に電気的に接続され，燃料電池のアノードとカソ
ードの間の電流を短絡する制御装置を有し，該制御装置は，第１の条件のとき，所
定の電圧及び電流を検出したことに応じて，一方で不良燃料電池セルへの燃料ガス
の供給を停止すると共に，他方で同時に前記不良燃料セルのアノードとカソードの
間の電流を短絡し，よってその不良燃料電池のための電流側路を設ける燃料電池を
提供することである。
【００１０】
本発明の他の態様は，燃料電池に電気的に接続され，所定の動作条件の間，燃料
電池のアノードとカソードの間の電流を短絡する制御装置を有し，第２の条件のと
き，燃料電池はデューティ及び動作サイクルを有し，そして，前記制御装置は，燃
料電池のデューティサイクルの間，アノードとカソードの間の電流を周期的に短絡
し，その結果，燃料電池の電力出力を増加させる燃料電池を提供することである。
【００１３】
【好適実施例の説明】
本発明のこれら及び他の特徴を，以下詳細に説明する。
【００１４】
本発明の改良されたポリマー電解質薄膜（ＰＥＭ）燃料電池は，図２を参照する
ことにより最も良く理解され，これは，参照番号１０によって示されている。
・・・
【００１８】
更に詳しく図２に示されている通り，本発明のＰＥＭ燃料電池１０は更に，電流
コレクタ６０のそれぞれと，それらの間に挟まれたＭＥＡ５０に対して所定の力を
与えるための個別力付与アセンブリ７０を有する。この点に関し，個別力付与アセ
ンブリは，水素供給フレーム１１のそれぞれのキャビティを部分的に覆うカソード
カバー７１を有する。
・・・カソードカバーのそれぞれは，水素供給フレーム１１に
よって画定された各キャビティ２１～２４のうちの一つに，それぞれ入れ込まれる
か，さもなければ，合致結合又は係合する。カソードカバーが好ましい状態で入れ
込まれると，カソードカバーによって画定される個別の開口７５は，薄膜電極アセ
ンブリ５０のカソード側に空気を循環させる通路７６を画定する。各電流コレクタ
６０を関連したＭＥＡに対して良好な抵抗電気接触を維持するために十分な所定の
力を出させるために，留め具２６が，各カソードカバーを通して，そしてカソード
カバーによって挟まれた水素供給フレームを通して受け入れられる。・・・
【００１９】
・・・ＰＥＭ燃料電池１０は，
・・・サブラックという方法により，複数の他の燃
料電池（図３）に直列に電気的に接続されるようになっている。
・・・サブラック９
０の・・・背面壁上には，第１バルブ１０２及び第２バルブ１０３が設けられてお
り，
・・・第１バルブ１０２は，水素源１０５（図３参照）と流体移動可能に接続さ
れる。
・・・燃料電池１０は，図３に示すように第３バルブ１０４を有し，このバル
ブ１０４は，水素源１０５と第１バルブ１０２との間に流量計測可能な状態に設け
られている。サブラック９０はまた，空気供給装置（図示せず）を有し，これは，
周囲空気を燃料電池１０内を所定のパターンで移動させる。・・・
【００２０】
図３を参照すると，複数の燃料電池１０が示されており，これらは，所定の電圧
及び電流出力を有する電気を発生するために，直列に電気的に接続されている。短
絡制御回路１２０が示されている。短絡制御回路１２０は，燃料電池の一つのアノ
ード５２とカソード５３とを電気的に結合する電気通路１２１を有する。この電気
回路は図３に示される燃料電池のそれぞれに設けられるか，さもなければ関連して
いると理解すべきである。すなわち，個別の短絡制御回路１２０が，直列に接続さ
れた燃料電池のそれぞれのアノードとカソードとを個別に電気的に結合するもので
ある。しかしながら，図３では，簡略化のために，これら回路のうちの一つのみが
示されている。短絡回路のそれぞれは，参照番号１２２で一般的に示されている単
一の短絡制御部に電気的に接続されている。上に記した通り，短絡制御部は，一つ
だけの短絡制御回路に接続されているものとして図示されている。しかしながら，
短絡制御部は，実際には，直列に接続された燃料電池のそれぞれに対応して，多数
の短絡制御回路に接続されても良い。上に記した通り，図３は本発明を図示するた
めに極めて簡略化して示したものである。
【００２１】
短絡制御部１２２は，一組の電圧センサー１２３を含む多数の個別部品からなっ
ており，その電圧センサー１２３は，各燃料電池１０のアノード５２とカソード５
３の電圧を検知するために，アノード５２とカソード５３に電気的に接続されてい
る。さらに，短絡制御部は，ここでは従来技術の設計による電界効果トランジスタ
として示されている，電気的なスイッチ１２４に電気的に接続されている。
・・・本
願のための好ましい制御部１２２は，
・・・プログラム可能なマイクロコントローラ
チップである。このチップは，図４に示すようなプログラムロジックを実行するの
に利用され且つプログラムされるものであり，また，以下に詳細に説明する通り，
短絡制御回路を，燃料電池１０の第１及び第２動作条件に反応させる。短絡制御部
１２２は更に，燃料ガス１０５の供給に対して流量測定可能（“燃料ガス遮断制御”
と図面内に記載）に設けられたバルブ１０４に対して制御可能に電気的に接続され
ている。短絡制御回路１２０は更に，各燃料電池のアノード５２とカソード５３を
電気的に結合するバイパス電気回路１２６を有する。このバイパス電気回路はダイ
オード１２７からなる。電流センサー１２８は更に，燃料電池１０に，そこを流れ
る電流を検出するために電気的に接続されている。電流センサーは短絡制御部１２
２と一体的に構成されている。上に記した通り，短絡制御回路１２０は，図４に詳
しく記載され，その図に参照番号１３０として示されているプログラムロジックに
よって制御される。バイパス電気回路は，短絡制御部１２２が故障したとき，燃料
電池１０のアノードとカソードの間の電流を短絡するように動作する。
【００２２】
図３の検討により最も良く理解される通り，燃料電池１０は，所定電流及び電圧
出力の電気パワーを発生するアノード５２とカソード５３を有する。短絡制御部１
２２は燃料電池１０に電気的に接続され，所定動作条件のもとで，燃料電池のアノ
ードとカソードの間の電流を短絡するように動作する。前に述べた通り，短絡制御
部１２２は電圧センサー１２３と電流センサー１２８を有し，これらは，燃料電池
１０の電圧出力及び電流出力に対して，電圧検出及び電流検出可能に設けられると
共に，更に，燃料電池１０のアノード５２とカソード５３と電気的に接続されてい
る。さらに，短絡制御部１２２は更に，ここでは電界効果トランジスタとして図示
されている電気的スイッチを有する。電界効果トランジスタ１２４は状態として，
開放電気状態と閉鎖電気状態とを有する。以下において更に詳しく説明する通り，
短絡制御部１２２は，電圧センサー１２３及び電流センサー１２８の手段により，
燃料電池１０の所定電圧及び電流を検出すると，燃料ガスの供給に関して，バルブ
１０４を所定の燃料計測関係となるように調節する。さらに，短絡制御部１２２は，
燃料電池１０それぞれの所定特性パラメータに基づいて，電界効果トランジスタを
“開放”又は“閉鎖”の電気状態に設定する。
【００２３】
この点に関し，ある燃料電池が，その出力電圧が約０．４Ｖより低くなるような
場合である，所定の特性，パラメータ及び期待値を下回って動作している第１の動
作条件においては，短絡制御部１２２は，燃料電池１０への燃料ガス１０５の供給
を停止するような位置にバルブ１０４をすると同時に，電気的スイッチ１２４を閉
鎖電気状態にし，こうすることにより，負の水和降下現象が発生したときに起こる
であろう，燃料電池１０への加熱に関連した損傷が生じることを実質的に防止する
ために，アノード５２からカソード５３への電流を短絡するものである。このこと
は，本明細書において既に述べた通りである。さらに，電気的スイッチ１２４がそ
の後に開放状態にされれば，短絡制御部１２２は，バルブ１０４を，燃料電池に燃
料ガスの供給をほぼ連続的に行う状態にするように動作する。
【００２４】
ここで説明した第１及び第２の動作条件においては，個別の及び直列に電気的に
接続された燃料電池１０の所定の特性パラメータは，燃料電池１０の選択された電
流及び電圧出力からなる。これらの所定閾値特性パラメータは，限定的なものでは
ないが，実験を含む種々の方法によって決定してもよく，その例として，動作履歴
又は電気的な負荷によって決定することができる。さらに，第１の動作条件におけ
る所定特性パラメータには，例えば，所定期間を経て燃料電池の特性パラメータが
単に又は概して低下するようなもの，約０．４Ｖより低い範囲に低下する場合，ま
たは，当該燃料電池と直列に接続されている他の燃料電池１０の動作特性に対して
相対的に特性が低下又は劣化するようなものを含めることができる。可能性のある
パラメータのリストは，必ずしも全てを含む必要はなく，そしてその他の多くの物
理的な特性パラメータを監視することもできる。こうすることにより，選択された
燃料電池が故障しそうになっていること，そしてその欠陥が重大である場合には，
修理又は交換のためにスタックから取り外すべきであること，または，他方で，燃
料電池１０が選択された所定の特性パラメータに回復できるか否かを決定するため
に，短絡を増加させることを示唆するものである。このことは，図４を参照するこ
とによって最も良く示されている。
【００２５】
第２の動作条件においては，短絡回路１２０は，燃料電池２０の結果としての電
気パワー出力を増加させるように作動する。上で述べた通り，燃料電池１０は，燃
料電池１０の選択された電流及び電圧出力を含む所定の特性パラメータを有する。
第２の動作条件においては，特性パラメータが単純に低下し，且つ最低閾値以下に
は低下していない場合，上で説明した通り，短絡回路１２０は，個々のそしてグル
ープとしての燃料電池１０が所定の特性パラメータにまで回復させるためのものと
して用いられている。例えば，選択的又はグループとしての燃料電池１０は，時間
の経過で，その電圧及び電流出力が低下し始めるかも知れない。この低下は短絡制
御部１２２によって検出されるので，短絡制御部１２２は，特性が劣化した燃料電
池１０のアノードとカソードの間の電流を，その燃料電池の所定特性パラメータを
回復させるのに有効な個々に区別される速度で，直列に反復して短絡するように動
作する。他の実施例では，特性パラメータが単に低下するような場合，短絡制御部
１２２は，当該燃料電池の低下する特性パラメータを，その他の燃料電池の特性パ
ラメータと比較し，その電気的特性を改善するように，参照することにより，個々
の燃料電池１０のデューティサイクルを調節することが有効的である。理解される
通り，用語“デューティサイクル”は，ここでは，装置を動作させる時に占める“オ
ンタイム”期間の１動作サイクルの全時間に対する比（パルス繰返し期間に対する
パルス継続時間の比）を意味する。用語デューティサイクルを定義するもう一つの
方法は，断続的に動作する装置においては，動作時間の全作動時間に対する比であ
る。このデューティサイクルは，全動作サイクル時間の百分率として表わされる。
本発明においては，したがって，短絡制御部１２２は，選択した燃料電池に関して，
その燃料電池が選択された所定の特性パラメータ以上に回復又は維持するように，
短絡の持続時間と動作サイクル時間の双方を調節するように動作する。
【００２６】
上に記した通り，我々発明者は，第２の動作条件において，燃料電池の特性強化
が，燃料電池１０のアノード５２とカソード５３の間の電流を調節的に繰返して直
列に短絡することによって達成し得ることを発見した。この点，第２の動作条件に
おいては，図４に参照番号１３０で示されるプログラムロジックが，燃料電池１０
のそれぞれに電気的に個別に接続され且つ関連する各電気的スイッチ１２４を，個
別に調節的に且つ周期的に開放又は閉鎖するために，短絡制御部１２２によって利
用される。これらの電気的スイッチ１２４は，要求される所定の電圧及び電流出力
を得るために，任意のグループ又はパターンで，または如何なる方法において，個
別に且つ直列的に活性化しても良い。この点に関し，好ましい動作サイクル時間は
約０．０１秒から約４分であると決められた。この周期的な短絡が実行された場合，
燃料電池１０の電圧出力は少なくとも約５％増加することが分かった。さらに，短
絡制御回路１２０は，動作サイクルの約２０％以下の期間，電流を短絡するように
動作する。
【００２７】
第２の動作条件の間，短絡制御部１２２は，バルブ１０４を，燃料電池１０への
燃料ガス１０５の実質的に連続的な供給を許容する状態に維持する。この繰返し且
つ周期的な短絡は，燃料電池のそれぞれを“条件付け”されたものと推測され，即
ち，そのような短絡は，ＭＥＡ５０に利用し得る水の量を増加し，これに応じてＭ
ＥＡの特性を向上させるものと思われる。短絡はまた，ＭＥＡ上に設けられた拡散
層から過剰な水を蒸発させるのに十分な熱消費の短時間増加をもたらすものと考え
られる。この水の蒸発は，外気空気からより多くの酸素を，ＭＥＡのカソード側に
利用可能なものとする。原因が何であれ，短絡が，ＭＥＡの陽子伝導性を高めるも
のと思われる。陽子伝導性のこの増加は，時間の経過によりゆっくりと消失する燃
料電池のパワー出力の瞬間的な増加をもたらす。燃料電池１０の電気パワー出力の
全体増加は，個々の燃料電池１０及びグループの燃料電池１０を調節的に順次，且
つ周期的な短絡によって制御されるので，全体が直列に接続された燃料電池のグル
ープの，全体的パワー発生能力を増加させる結果となる。上に記した通り，それぞ
れの短絡制御回路１２０は，直列に接続された各燃料電池１０と個別に作動的に接
続されており，単一の燃料電池及びグループとしての燃料電池のために動作可能と
することができる。これに加えて，それぞれの燃料電池のデューティ及び動作サイ
クルは，個々の燃料電池の特性によりそれの特性を向上させること，または，任意
グループの燃料電池又は個々の燃料電池の低下した特性を，ケース毎に違うが，安
定させる目的で，如何なる数の異なる組み合わせ及びそれぞれ個別の期間に調節す
ることができる。
【００２８】
【作用】
本発明の，上に説明した実施例の動作は以下の説明で容易に明らかになるであろ
う。ここで，その動作を簡単に説明する。
【００２９】
最も広い意味では，本発明は，アノード５２とカソード５３とを有すると共に，
任意の電流及び電圧出力を有する電気パワーを発生する燃料電池１０に関する。燃
料電池１０は制御部１２２を有し，該制御部１２２は燃料電池に電気的に接続され
ており，燃料電池のアノードとカソードの間の電流を短絡する。既に記した通り，
制御部１２２は電圧センサー１２３と電流センサー１２８を有し，これらは，燃料
電池１０の電気パワー出力に対して電圧及び電流検出可能な状態に設けられている。
制御部１２２は更に，開放及び閉鎖電気状態を有する電気的なスイッチを有する。
制御部１２２は，第１の動作条件において，電圧及び電流センサーによって燃料電
池１０の任意電気パワー出力を検出することに基づき，バルブ１０４を，燃料ガス
１０５の供給に対して所定量の阻止関係となるようにする。この第１の動作条件に
おいては，電気的スイッチは，燃料電池１０の所定特性パラメータ如何によって，
開放電気状態又は閉鎖電気状態の何れかに設定されれば良い。上に記した通り，第
１の動作条件においては，特性パラメータが一致しない場合，制御部１２２はこれ
に応じて電気的スイッチを閉鎖する。この閉鎖されたスイッチは，燃料電池のアノ
ードとカソードの間の電流を短絡する。これとほぼ同時に，制御部１２２は，この
状態にあるときは，バルブ１０４を燃料電池への燃料ガスの供給を停止するように
する。既に記した通り，燃料電池１０の電圧出力が約０．４Ｖより低いときは，電
気的スイッチは閉鎖位置となり，アノードとカソードの間の電圧を短絡し，また同
時に，バルブを燃料ガスの供給を停止するようにする。本願で既に説明した通り，
負の水和降下は過度の熱を生じ，これはＭＥＡへ損傷を与えることになる。第１の
動作条件において，短絡制御回路１２０は，電流を短絡し，これによりこの損傷を
防ぐように動作する。勿論，第１の動作条件の引き金となる特性パラメータには，
特性パラメータの低下，または他の燃料電池によって達成されている特性パラメー
タとの比較による特性パラメータの低下が含まれる。ここに挙げられていない更に
他のパラメータを用いることもできる。
【００３０】
短絡制御回路１２０は，既に説明した通り，ダイオード１２７からなる受動バイ
パス電気回路１２６を有する。燃料電池が故障したことに伴って短絡制御回路１２
１が故障した場合，バイパス電気回路は，短絡制御回路を，上に述べた損傷が起こ
らないようにさせる。選択されたダイオード１２７は，燃料電池１０がパワーを発
生しているときは，通常は逆バイアスとなっており，通常の動作条件のもとでは，
短絡制御回路１２１に何ら影響を与えない。しかしながら，燃料電池１０が故障し，
電圧出力が０に近づき，または負になると，ダイオード１２７は順方向バイアスと
なる。電圧は燃料電池１０に代わってダイオード１２７を通って流れることになる。
負電圧の最大値は，選択されるダイオードの形式によって異なる。型番８５ＣＮＱ
０１５として商業的に入手可能なショットキーバリアダイオードが好ましい。これ
らのダイオードは，約０．３Ｖで大きな電流を流すことができる。この電圧制限は，
燃料電池の最大正負電圧を制限するものであり，これにより，過熱及びこれに伴う
損傷を防止することができる。
【図２】
【図３】
【図４】
(2) 上記(1)によると，甲３には，前記第２の３(1)のように本件審決が認定した，
次の引用発明が記載されていると認められる。
「燃料電池システムであって，
燃料電池が直列に電気的に接続された複数の前記燃料電池と，
それぞれの前記燃料電池のアノードとカソードを電気的に結合する電界効果トラ
ンジスタと，
前記燃料電池の負の水和降下現象を防止するために，前記燃料電池の出力電圧が
約０．４Ｖより低くなる場合，かつ前記燃料電池システム上の電流需要とは独立し
て，前記燃料電池への燃料ガスの供給を停止する，短絡制御回路と，
を備える，前記燃料電池システム。」
(3) 引用発明における「負の水和降下現象」の防止について
ア 原告は，引用発明について，少なくとも，
「前記燃料電池の負の水和降下現象
を防止するために」 前記燃料電池への燃料ガスの供給を停止する，
「
， 短絡制御回路」
という認定をすることは誤っていると主張し，その根拠として，引用発明において，
短絡制御回路が燃料電池への燃料ガスの供給を停止するのは，燃料電池の負の水和
降下現象を防止するためではなく，燃料ガスの供給の停止は，むしろ水和を少なく
するように作用するなどと主張する。
イ(ｱ) 「負の水和降下現象」について，甲３の段落【００２３】には，
「負の水和
降下現象が発生したときに起こるであろう，燃料電池１０への加熱に関連した損傷
が生じることを実質的に防止する」との記載があるが，そこにいう「負の水和降下
現象」の意味内容は，同段落の記載のみからは必ずしも明確ではなく，これを確定
し得るような技術常識等も見当たらない。
(ｲ) そこで，甲３の他の箇所の記載を参照するに，
「負の水和」との文言を含む記
載として，他に，段落【０００５】及び【００２９】がある。
このうち，段落【０００５】には，
「この状態は負の水和悪循環を形成することに
なる。」との記載があるところ，同記載の直前には，相互に電気的に直列に接続され
ること（スタック構造）により多数の個別燃料電池を有する典型的なＰＥＭ燃料電
池電力装置の構成において，①ある薄膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）の水和が同一燃
料電池スタック内の他のＭＥＡより少なくなったときに，そのような薄膜水和の損
失が，有効に動作する燃料電池の電気抵抗を増加し，より多くの無駄な熱を発生さ
せることとなり，そのように増加した熱が，薄膜電極アセンブリを乾燥させること
になることが説明されており，また，上記「この状態は負の水和悪循環を形成する
ことになる。」との記載の直後には，②燃料電池の継続的な過熱が，最終的には有効
であった燃料電池の極性を反転させ，スタック内の残りの燃料電池からの電力をそ
こで消費するようになり，その状態が調整されないと，故障した燃料電池によって
発生した過度の熱が薄膜電極アセンブリを貫通させ，水素が漏洩するようになる（こ
の貫通が発生した場合には，燃料電池スタックは完全に分解され，修理されなけれ
ばならない。）ことが説明されている。
他方，段落【００２９】には，
「本願で既に説明した通り，負の水和降下は過度の
熱を生じ，これはＭＥＡへ損傷を与えることになる」との記載があるが，同記載か
らすると，同段落における「負の水和降下」は，同段落より前に既に説明されてい
る概念をいうものである。
(ｳ) 上記(ｱ)及び(ｲ)の点に加え，燃料電池が故障した際にその内部要素への損傷
を防ぐという引用発明の主たる目的の一つ（甲３の段落【０００１】 も考慮すると，
）
引用発明にいう「負の水和降下現象」とは，上記(ｲ)の①（又は同①及び②からＭＥ
Ａの貫通の発生を除いた部分）をいうものと解するのが相当である（なお，上記の
内部要素への損傷を防ぐという目的や甲３の段落【００２９】の記載のほか，同①
の後に「この状態は」負の水和悪循環を「形成する」として同②が説明されている
ことを考慮すると，少なくとも，
「負の水和悪循環」については，同①及び②の両者
の状態を含むものとみるのが合理的であるといえる。。
）
そして，燃料ガスの供給を停止すると，燃料電池における発電が終息し，燃料電
池内における熱の発生が抑制されるというべきであるから，そのような効果を持つ
燃料ガスの供給の停止は，上記の「負の水和降下現象」の防止に資するものという
ことができる。
ウ したがって，引用発明の認定の誤りをいう原告の主張は採用できない。燃料
ガスの供給の停止によって，燃料電池のカソード側での水の生成が止まることや，
甲３の段落【００２３】の解釈についての原告の主張は，上記イの判断を左右しな
い。また，上記イの認定と異なり，
「負の水和降下現象」の防止について，水和の回
復を問題とする原告の主張は，その前提を誤るものであって採用できない。
３ 甲４，５，乙１０，１１，１３及び１４の記載事項
(1) 甲４の記載事項
平成１６年２月１２日に公開された甲４は，発明の名称を「燃料電池装置及び燃
料電池の制御方法」とする特許出願に係るもので，甲４には，次の記載がある。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電解質を燃料電極と酸素電極で挟んで水素などの燃料を供給すると共に
空気を供給して所要の起電力を発生させる燃料電池装置及このような燃料電池の制
御方法に関する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
燃料電池の１つの形式として，電解質膜等に対する湿度を保つための加湿装置を
持たないタイプの燃料電池（以下，“自己加湿型の燃料電池”と呼ぶ。）がある。こ
のような自己加湿型の燃料電池は，酸素側電極で生成される水分が電解質膜を湿潤
させ，イオン交換を促進するように構成されている。燃料電池において，その水分
の蒸発制御は燃料電池の発電性能そのものを制御することになり，出力電圧は発熱
に直接影響し，出力電流は生成水に直接影響する。従って，自己加湿型の燃料電池
は，出力電流に直接影響される生成水をバランス良く電解質膜を湿潤させるように
利用しながら，過剰な生成水が発生して酸素の供給路が閉ざされないように運転す
る必要がある。
【０００５】
ところが，特に，上述の如き自己加湿型の燃料電池においては，運転中に負荷電
流を低下させた場合や空気の供給量を増大させた場合では，電解質膜の水分が低下
して乾燥化する。この乾燥化した燃料電池では電解質膜でのイオン交換特性が低下
してしまい，当該燃料電池の出力そのものが大きく低下してしまう。また，運転中
の負荷電流が低下してしまう場合に限らず，例えば燃料電池を長時間放置した場合
にも，放置後の再始動時には電解質膜は乾燥化した状態にあり，その再始動後にお
いては再度電解質膜を湿潤させることが容易ではなく，所要の定格出力が得られる
ように元の性能まで回復するまでには何日というような長時間が必要とされていた。
特に，このような電解質膜の乾燥化の問題は，空気の圧送を行わない大気開放型の
燃料電池で顕著であり，運転後に放置するだけで乾燥化の問題が発生し，出力特性
が短時間で低下すると言う問題がある。
【０００６】
そこで，本発明は，上述の技術的な課題に鑑み，運転時や起動時の出力低下の問
題を未然に防止できる燃料電池装置及び燃料電池の制御方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池装置は，酸素電極と，燃料電極と，前記酸素電極と前記燃料電
極に挟持される電解質とからなる発電体を有する燃料電池において，燃料電池の出
力電圧が第一の所定値以下になったときに，前記酸素電極と前記燃料電極を電気的
に接続して電流を流すバイパス回路を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば，バイパス回路を設けていることから，例えば，出力特性が酸素
電極の乾燥化に起因して低下した場合，バイパス回路を作動させて燃料電池にかか
る負荷電流をその出力状態に応じて可変に制御して，生成水の発生を意図的に多く
させることができる。ここで生成された水は酸素電極の乾燥化を抑制すると共に適
正な湿潤状態を形成できる。本発明の一つの実施形態においては，第一の所定値は，
発電体１つあたり，例えば０．０１Ｖ以上，０．８Ｖ以下の範囲とされ，例えば通
常の起電力の１％～９５％に設定される。また，通常の起電力から低下した割合で，
第一の所定値を設定しても良い。
【００１０】
前記燃料電池は，前記燃料電極に燃料が供給されている際に，前記酸素電極に空
気が供給されることで電解質にはプロトンの伝導が発生する。この発生するプロト
ン伝導の量は当該燃料電池に接続される負荷電流に応じて変動し，この負荷電流の
値が小さい場合，出力電圧が高くなり発熱は小さくなるが，逆に負荷電流が大きい
場合，プロトン伝導の量が多くなって生成水の発生量が増加する。これは酸素電極
における反応が活発化するためである。例えば，出力特性が酸素電極の乾燥化に起
因して低下した場合，負荷制御部を作動させて燃料電池にかかる負荷電流をその出
力状態に応じて可変に制御して，生成水の発生を意図的に多くさせることができる。
ここで生成された水は酸素電極の乾燥化を抑制すると共に適正な湿潤状態を形成で
きる。
【００１３】
本発明の燃料電池装置は，電解質を燃料電極と酸素電極で挟んで燃料を前記燃料
電極に供給すると共に空気を前記酸素電極に供給することで起電力を発生させる燃
料電池と，前記燃料電池の酸素電極に供給される空気の供給量を該燃料電池の出力
又は内部抵抗の状態に応じて可変とさせる空気供給制御部とを有することを特徴と
する。
【００１４】
前記燃料電池は，前記燃料電極に燃料が供給されている際に，前記酸素電極に空
気が供給されることで電解質にはプロトンの伝導が発生する。この発生するプロト
ン伝導の量は当該燃料電池に接続される負荷電流に応じて変動し，負荷電流が大き
い場合，プロトン伝導の量が多くなって生成水の発生量が増加することになる。燃
料電池の酸素電極に供給される空気の供給量は，例えば運転時において理想的には
生成水の発生量と空気の供給量に依存する水分の蒸発量とが定常的に平衡化して運
転されるものとされるが，空気供給制御部によって空気の供給量を変化させ，例え
ば，燃料電池表面の水分の蒸発量を抑制するように制御することで，酸素電極の乾
燥化を抑制すると共に適正な湿潤状態を提供できることになる。
【００１５】
また，本発明の燃料電池の制御方法は，燃料電池の出力特性又は内部抵抗の特性
を監視する手順と，前記燃料電池の出力特性又は内部抵抗の特性が変化した場合に
該燃料電池に供給される空気の供給量を常時に比べて小さくなるように制御する手
順とを有することを特徴とする。
【００１６】
前記燃料電池の出力特性又は内部抵抗の特性が変化した場合に該燃料電池に供給
される空気の供給量を常時に比べて小さくなるように制御することで，燃料電池の
酸素電極の乾燥化を抑制すると共に適正な湿潤状態を提供できることになるが，そ
の必要性を燃料電池の出力特性又は内部抵抗の特性から直接監視することで発電に
支障が生じた場合でも迅速な対応が可能である。なお，本明細書においては，起電
力の測定は出力電流と燃料電池の内部抵抗，又はそれに類するパラメータを測定す
ることにより計算することも含まれる。
【発明の実施の形態】
【００８６】
［第５の実施の形態］
次に，本発明の燃料電池装置のより詳細な実施の形態について，図１３から図１
５を参照しながら説明する。先ず，本実施の形態の燃料電池装置は，図１３に示す
ように，例えば複数のＭＥＡの如き発電体を積層した構造の燃料電池本体１７１を
有し，更に負荷の制御を行うための制御ユニット１７３と，燃料電池本体１７１に
接続して該燃料電池本体１７１にかかる負荷の値を可変とする負荷制御部として，
スイッチング素子１７８及び抵抗素子１７７からなる低抵抗化回路部と，ダイオー
ド１７９及びフローティングバッテリー１８０からなる電源補償回路部とを有して
いる。この負荷制御部を介して燃料電池本体１７１には当該燃料電池本体１７１で
発生した起電力が供給される負荷装置１７５が接続され，更に燃料電池本体１７１
には燃料流体を供給するための水素供給装置１７２が接続されている。また，燃料
電池本体１７１には，空気を供給すると共に余分な水分を蒸発させるための空気供
給制御部として空気供給コンプレッサー１７６が接続される。・・・
【００８８】
空気供給コンプレッサー１７６は，空気供給制御部として機能する装置であって，
例えばファン，ポンプなどの気圧に変化を生じさせる機構からなり，燃料電池本体
１７１の酸素側電極の表面に空気中に含まれる酸素を供給すると共に，その酸素側
電極の表面に発生する水分を空気を送ることで蒸発させていくための装置であ
る。
・・・空気供給コンプレッサー１７６は，空気導入管１８２を介して燃料電池本
体１７１に接続し，この空気導入管１８２の流出口付近には燃料電池本体１７１の
酸素側電極が配設される。酸素側電極が仮に水で覆われてしまった場合では，それ
以上の酸素の取り込みが不能となり，発電特性が低下していくことになるが，空気
供給コンプレッサー１７６を設けることで不要な水分が蒸発されて除去される。こ
のため水分が酸素側電極で過剰になって出力低下を招くような問題は未然に防止さ
れる。また，燃料電池本体１７１では起動時や長時間の運転時に逆に燃料電池本体
１７１が乾燥化してしまい，その結果，電解質膜におけるイオン交換の効率が低下
するおそれがあるが，本実施の形態の燃料電池装置では，一時的に燃料電池本体１
７１を送風停止状態にすることができるため，燃料電池本体１７１の乾燥状態を解
決することも可能である。・・・
【００９０】
図１３において，制御ユニット１７３は，燃料電池本体１７１の出力又は内部抵
抗の状態をモニターしながら，次に説明する空気供給コンプレッサー１７６及び負
荷制御部の低抵抗化回路部と電源補償回路部を制御するための装置である。燃料電
池本体１７１の出力又は内部抵抗の状態は，燃料電池即ちＭＥＡの出力端子からの
信号化された情報によって監視される。図１３の装置では，燃料電池本体１７１の
出力又は内部抵抗の状態をモニターする方法を用いているが，これに限定されず，
各電極や電解質膜の湿潤度を直接モニターするようにすることも可能であり，温度
や気圧センサーなどを用いたり或いは出力センサーと併用したりすることも可能で
ある。なお，制御ユニット１７３は，空気供給コンプレッサー１７６の運転状況を
直接モニターすることも可能である。
【００９１】
発電機能を回復させるために空気供給コンプレッサー１７６の作動を制御する場
合においては，燃料電池本体１７１に電流を流して水を生成させる。すなわち，空
気供給コンプレッサー１７６の作動を停止させることで水分の蒸発を止めることが
でき，同時に，電解質膜に生成水を速やかに浸透させることができる。この空気供
給コンプレッサー１７６の送風停止は，比較的に短い期間で良く，発電性能を迅速
に回復させることができる。・・・
【００９２】
このような空気供給コンプレッサー１７６の送風動作の制御に加えて，本実施の
形態の燃料電池装置は，燃料電池本体１７１にかかる負荷電流の値を可変とする負
荷制御部として，スイッチング素子１７８及び抵抗素子１７７からなる低抵抗化回
路部と，ダイオード１７９及びフローティングバッテリー１８０からなる電源補償
回路部とを有している。低抵抗化回路部を構成するスイッチング素子１７８と抵抗
素子１７７は，前述の制御ユニット１７３からの信号に応じて作動する回路であり，
例えばスイッチング素子１７８としては本実施形態におけるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌ
ａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの半導体素子
や，更にはリレーなどを使用しても良い。抵抗素子１７７は，負荷装置１７５と比
べて極めて小さな抵抗値を有し，電流が流れた場合に両端で発生する電位差は小さ
い値にされる。燃料電池本体１７１の出力端子のプラス端子とマイナス端子の間に
スイッチング素子１７８と抵抗素子１７７が直列に接続され，スイッチング素子１
７８のゲート電極がオン側に制御されれば，スイッチング素子１７８が導通状態と
なって，燃料電池本体１７１の出力端子にかかる負荷電流が増加する。
【００９４】
図１４は図１３の燃料電池装置の動作を説明するためのタイムチャートの一例で
あり，燃料電池の負荷電流一定時の出力電圧を乾燥状態のパラメータとして検出に
使用した例である。横軸は時間ｔであり，縦軸は負荷電流一定時のセル電圧Ｖｃｅ
ｌｌを示している。セル電圧Ｖｃｅｌｌが燃料電池本体１７１の出力電圧Ｖｏｕｔ
に対応する。この燃料電池装置は，その燃料電池本体１７１の出力電圧低下が顕著
になった場合に，制御ユニット１７３がその出力電圧低下を検知し，ある値（例え
ば図１２のＶｔｈ）以下と判断される場合には，制御ユニット１７３からの信号に
よって空気供給コンプレッサー１７６が送風停止状態に制御される。
【００９５】
発電性能を回復させる際には，先ず，空気供給コンプレッサー１７６からの空気
供給を制御する。例えば，燃料電池本体１７１の出力電圧が低下した状態では，空
気供給コンプレッサー１７６の作動を一旦停止させて空気の供給を停止させる制御
を行うことができる。このような空気供給コンプレッサー１７６の一旦停止によっ
て，水分の蒸発を止めることができると共に，電解質膜に生成水を速やかに浸透さ
せることができ，これら水分の蒸発抑制や生成水の電解質膜への浸透によって発電
性能を迅速に回復させることができる。
【００９６】
また，低抵抗化回路部の低抵抗化への遷移によって，燃料電池本体１７１はその
出力端子間が低抵抗化若しくは短絡したかの如き状態に変化し，燃料電池本体１７
１には大きな過電流が流れることになる。この燃料電池本体１７１を流れる過電流
によって，酸素側電極においては活発に酸素原子が水素原子と結合して生成水が一
時的に多量に発生し，出力低下が乾燥化による場合では電解質膜を速やかに湿潤状
態に戻すために出力を瞬時に回復させることが可能である。
【００９７】
燃料電池本体１７１への空気供給を停止した際には，出力端子の電位差即ちセル
電圧Ｖｃｅｌｌも急激に小さくなることから，図１４に示すように比較的に短い時
間で所要の電圧（例えば図１２の電圧Ｖｓ）を下回り，制御ユニット１７３はその
出力電圧が所要の電圧よりも低下したことを検知して，通常の空気供給制御に遷移
させる。すると，空気供給制御部は通常の状態に戻り，酸素側電極に空気を供給す
る。その結果，セル電圧Ｖｃｅｌｌ即ち出力電圧Ｖｏｕｔも反転して急激に高くな
る。燃料電池本体１７１の出力電圧Ｖｏｕｔが再び高くなることで，フローティン
グバッテリー１８０の電圧Ｖｂを超えることとなり，燃料電池本体１７１から再び
負荷装置１７５に対して電力の供給が行われる。この段階では，燃料電池本体１７
１への空気供給を停止した際に生成水が多量に発生し，電解質膜が速やかに湿潤状
態になることから，出力を瞬時に回復させることができる。
【０１２９】
なお，上述の実施の形態では，燃料電池本体に過電流を流すために一対の出力端
子の間を電気回路で短絡させたり或いは低抵抗化させるように構成しているが，必
ずしも出力端子の抵抗値を操作する方法に限定されず，ＭＥＡ自体や集電体などに
燃料側電極と酸素側電極の間を短絡又は低抵抗化する手段を形成しても良く，また，
その短絡又は低抵抗化する手段は単数に限らず複数設けるようにしても良い。また，
電解質膜で均一な機能回復処理を図るために，燃料電池本体に過電流を流すための
専用の配線を施すことも可能である。
【０１３０】
また，本実施の形態では，燃料電池本体の出力電圧等をモニターしながら，所定
の出力特性回復動作を行う例について説明したが，これに限らず，タイマーなどに
よって自動的に所定の出力特性回復動作を行うことも可能であり，特に起動時など
ではタイマーを用いても良好な結果が得られることになる。また，燃料電池本体が
複数の発電体からなる場合では，全部の発電体に一度に過電流処理を行うようにす
ることも可能であるが，過電流を印加させる発電体を時間的にずらすようにして順
番に処理するようにすることも可能である。
【図１３】
【図１４】
(2) 甲５の記載事項
平成２１年８月６日に公表された甲５は，発明の名称を「燃料電池の加湿」とす
る特許出願に係るもので，甲５には，次の記載がある。
【要約】
【課題】従来技術が抱える欠点の少なくとも一部を克服する，又は，少なくとも
緩和するための，改良された燃料電池及び制御方式を提供することである。
【解決手段】加湿時間中に，装置内の燃料電池セルスタックからの電流出力やセ
ルスタックへのエアフローのような１以上の動作パラメータを，燃料電池に対する
燃料電池外部の負荷の電流需要とは関係なく，周期的に調節することによって燃料
電池セルの保湿レベルを周期的に増加させる燃料電池を提供する。加湿時間中，外
部負荷への電流供給は維持される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，燃料電池に関する。特に，水素ガスが燃料電池の陽極に供給され，酸
化剤が燃料電池の陰極に供給され，そして，燃料電池の陰極において，生成水が生
じ，排水される，陽子交換膜型燃料電池に関する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の他の態様によると，本発明は，電気化学燃料電池を提供するものであっ
て，この電気化学燃料電池は，
燃料電池セルスタックとスタック制御部と維持手段とを含んでおり，
前記燃料電池セルスタックは，所定数の燃料電池セルと，電気的な出力部とを含
み，
前記燃料電池セルは，膜電極接合体と，前記膜電極接合体に燃料及び酸化剤を供
給するための流体フロープレートとを有し，
前記出力部は，前記燃料電池セルスタックからの出力電流を供給するためのもの
であり，
前記スタック制御部は，燃料電池に対する電流需要とは関係なく，周期的に前記
燃料電池セルスタックに流すエアフローを調節することによって，前記燃料電池セ
ルの保湿レベルを増加させる加湿時間を設け，
前記維持手段は，前記加湿時間中，燃料電池外部の負荷の電流需要を支える。
【００１１】
本発明の他の態様によると，本発明は，電気化学燃料電池の動作方法を提供する
ものであって，この電気化学燃料電池の動作方法は，
燃料電池セルスタックを有する電気化学燃料電池の動作方法であり，
前記燃料電池セルスタックは，所定数の燃料電池セルと，電気的な出力部とを含
み，
前記燃料電池セルは，膜電極接合体と，前記膜電極接合体に燃料及び酸化剤を供
給するための流体フロープレートとを有し，
前記出力部は，前記燃料電池セルスタックからの出力電流を供給するためのもの
であり，
燃料電池に対する電流需要とは関係なく，周期的に前記燃料電池セルスタックに
流すエアフローを調節することによって，前記燃料電池セルの保湿レベルを増加さ
せる加湿時間を設けるとともに，
前記加湿時間中，燃料電池外部の負荷の電流需要を支えるステップとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
上述したように，一般的な見地から，スタック電力制御部３８は，内部負荷３６
を用いて，加湿時間中に，燃料電池外部の独立した電流需要に加えて，又は，この
電流需要に代わって，周期的かつ一時的に燃料電池スタックからの出力電流を増加
させる。必要であれば，スイッチング時の大きな過渡電流を避けるために，パワー
コントロールデバイスを用いて，制御に基づくスイッチングにより内部負荷３６を
接続してもよい。
【００３０】
また，加湿時間は，燃料電池セルスタック３１の陰極に流すエアフローを周期的
に弱めることによって設けることもできる。すなわち，電力制御部３８によって，
加湿時間中に冷却用ファン３４への供給電力を低下させればよい。好ましくは，加
湿時間中に冷却用ファンのスイッチを切るのがよい。
【００３１】
すなわち，一般的な見地から，スタック電力制御部３８は，燃料電池セルスタッ
クに対する電流需要とは関係なく，周期的に燃料電池セルスタック３１に流すエア
フローを調節することによって，燃料電池セルの保湿レベルを増加させる加湿時間
を設ける。ここでいう「関係なく」という表現は，燃料電池３０の外部負荷４１の
急な変化，又は一時的な変化とは無関係であることを示すものである。
【図３】
(3) 乙１０の記載事項
平成１１年２月１６日に公開された乙１０は，発明の名称を「固体高分子型燃料
電池」とする特許出願に係るもので，乙１０の【発明の詳細な説明】には，次の記
載がある。
【０００５】イオン交換膜１は，水を含むことによって有用なプロトン導電性を
示す。したがって，固体高分子型燃料電池が実用性能を発揮するためには，膜は常
に水を含んだ状態，すなわち含水していることが必要である。しかし，固体高分子
型燃料電池には，イオン交換膜１の含水量が変動する要因が以下のようにいくつか
存在する。
【０００６】
（１）アノード電極２からカソード電極３へイオン交換膜１中を移動
するＨ＋（プロトン）は，いくらかの水分子（Ｈ２Ｏ）を伴って移動する。
（２）カソード電極３では，酸素の還元により水が生成する。
（３）上記（１）（２）の水の一部（Ｈ２Ｏ）は，カソード電極３からアノード電
，
極２へ拡散する。
（４）燃料ガスによってイオン交換膜１のアノード電極２側から水が電池外へ取
り去られる。
（５）酸化剤ガスによってイオン交換膜１のカソード電極３側から水が電池外へ
取り去られる。
【０００７】この中で（１）と（２）は電池の反応速度に依存し，膜のカソード
電極３側の含水量が増す要因である。
（３）は（１）十（２）の一部であるから，膜
のアノード電極２側の含水量は減る傾向にある。
【０００８】
（４）（５）は共に膜の含水量が減る要因である。含水量が増す要因
，
もあるものの，実際の電池では流量にもよるが，
（４）および（５）の影響が大きく，
膜は短時間で乾燥し，結果として電池の特性は低下する。このような現象を解決す
るために，何等かの方法で予め燃料ガス，あるいは燃料ガスと酸化剤ガスの両方に
水分を含ませて，すなわち加湿を行い，電極を通してイオン交換膜１に水分を供給
する手段が既に採用されている。
(4) 乙１１の記載事項
平成１６年６月３日に公表された乙１１は，発明の名称を「冷媒分配構造付きＰ
ＥＭ燃料電池スタック」とする特許出願に係るもので，乙１１には，次の記載があ
る。
【発明の詳細な説明】
【０００４】
カソードにおいて，生産水は電気化学反応で形成される。但し，それがカソード
通路に入ると，特にカソードガス入口において，ＭＥＡから，かなりの水分が除去
される。この水分の除去は，電気化学的反応や導電中に生成される高温が原因で起
こる水の蒸発によって生じる。この影響は，水をアノードからカソードに輸送する
水素－水化合物，例えばヒドロニウムイオンＨ（Ｈ２Ｏ）＋の電気浸透輸送によって
より強くなる。ＭＥＡが乾燥すると，プロトン伝導性の低下，ゆえにセル電圧，す
なわち燃料電池効率が低下する。
(5) 乙１３の記載事項
平成１５年６月６日に公開された乙１３は，発明の名称を「燃料電池発電システ
ム」とする特許出願に係るもので，乙１３には，次の記載がある。
【発明の詳細な説明】
【従来の技術】
【０００３】この燃料電池発電システムにおいて，燃料電池セルスタックの一部
が故障して発電しなくなった場合，他の燃料電池セルスタックが発生する電力によ
り，故障した燃料電池セルスタックに逆方向電流が流れてしまうことがある。
【０００４】通常，燃料電池セルスタックは，水素極の水素と，酸素極の酸素と
の触媒反応によって酸素極が正極，水素極が負極となるような電気エネルギーを発
生するとともに水を生成しているのであるが，一部の燃料電池セルスタックが故障
して発電を行えなくなると，他の燃料電池セルスタックが発電した電圧が故障した
燃料電池セルスタックに印加され，逆電流が流れることがある。
【０００５】燃料電池セルスタックに，逆に電流が流れ込むと，その電流により
生成した水の電気分解が開始され，水素電極に酸素ガスを，酸素電極に水素ガスを
発生してしまい，電極が酸化され，劣化することがある。さらには，流れ込む電流
が過大となれば，燃料電池セルスタックの内部で水素ガスと酸素ガスが混合して爆
発が起こる危険性がある。
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】そこで，本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり，その目的
は，一部の燃料電池セルスタックに欠陥が生じても，残りの燃料電池セルスタック
で継続運転することにより，安定的に電力を供給することのできる燃料電池発電シ
ステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）本発明における燃料電池発電システムの第
１の実施の形態を図１を参照して以下に説明する。燃料電池発電システムは，燃料
電池単位セルとしての燃料電池セルスタック１ａが，複数直列に接続された燃料電
池発電部１と，個々の燃料電池セルスタック１ａに並列となるとともに，燃料電池
セルスタック１ａの負極側から正極側方向に流れる電流を制限する複数の電流制限
手段としてのダイオード３と，燃料電池発電部１の出力電圧を検知する検知手段と
して電圧検知器６と，燃料電池発電部１の出力電圧を昇圧するとともに交流電力に
変換する複数の電圧変換手段としてのプッシュプル型スイッチング電源７と，検知
手段の検知値に応じて複数のプッシュプル型スイッチング電源７間の電気的な接続
を直列又は並列に切替自在に形成された接続切替手段としての切替器５と，を備え
ている。
【００２０】次に，この燃料電池発電システムの動作を説明する。燃料電池セル
スタック１ａがそれぞれ所定の電圧を出力して，正常に発電している場合，すなわ
ち正常運転時では，切替器５において複数のプッシュプル型スイッチング電源７が
全て直列に接続されている。ここで，例えば，１つの燃料電池セルスタック１ａが
故障して，燃料電池発電部１が，所定の第１しきい値以上の電圧を発電できなくな
った場合，切替器５において，プッシュプル型スイッチング電源７の接続を１つだ
け並列接続になるように切り替える。その際，正常に発電している燃料電池セルス
タック１ａから故障した燃料電池セルスタック１ａに流れる電流は，ダイオード３
をバイパスするように流れる。
【００４４】
（第５実施形態）本発明に係わる第５の実施の形態について図６を参
照して以下に説明する。本実施の形態では，第１の実施の形態と同じものには同じ
符号を付すとともに，切替器５より右側，すなわち２次側は同じ構成である。
【００４５】図６に示すように，本例においては，電気的に直列に接続された燃
料電池セルスタック１ａに対し，それぞれ電気的に並列となるよう接続された電流
制限手段としてのダイオード３と，継電手段としてのＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏ
ｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓ
ｉｓｔｏｒ）１９に流れる電流を検知する検知手段としての電流検知器８を接続し
ている。ダイオード３とＭＯＳＦＥＴ１９は，ダイオード３のアノードにＭＯＳＦ
ＥＴ１９のソースが，ダイオード３のカソードにＭＯＳＦＥＴ１９のドレインが，
接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１９のゲートは，切替器５の継電開始信号を受信で
きるよう電気的に切替器５と接続されている。
【００４６】ＭＯＳＦＥＴ１９は，切替器５がプッシュプル型スイッチング電源
７を切り替える際に切替器５から送出される継電開始信号をゲートが受信すると，
ソース・ドレイン間に電流を流すように動作し，対応する燃料電池セルスタック１
ａを短絡するような電流経路を形成する。
【００４７】本実施の形態における動作としては，燃料電池セルスタック１ａが
全て正常の場合には，プッシュプル型スイッチング電源７が全て直列となるよう切
替器５で電気的に接続されている。
【００４８】ここで，例えば，１つの燃料電池セルスタック１ａが故障して，所
定の電圧値だけ発電できなくなると，電流はダイオード３を通過する。その電流を
電流検知器８が検知し，検知したことを示す検知信号を切替器５に出力する。
【００４９】切替器５は，電流検知器８から検知信号を受信すると，プッシュプ
ル型スイッチング電源７の接続を一部並列に切り替えて，低下した電圧分を補う。
この際，切替器５は，故障した燃料電池セルスタック１ａに並列に接続されたＭＯ
ＳＦＥＴ１９に継電開始信号を送出する。この継電開始信号を受信したＭＯＳＦＥ
Ｔ１９は，ソース・ドレイン間を電流が通過するよう，新たな電流経路を形成する。
これにより，故障した燃料電池セルスタック１ａに流れる電流は，ＭＯＳＦＥＴ１
９をバイパスするようにして流れる。
【００５０】なお，本実施の形態においては，図７に示すように，継電手段とし
て常開型の電磁リレー２１を用いてもよい。この電磁リレー２１は，切替器５から
の継電開始信号を受信すると，電磁石により可動鉄片を移動させ，接点を閉めるこ
とにより，継電を行うようになっている。また，継電手段として，他にも半導体リ
レーや，フォトＭＯＳリレー等を用いることもできる。
【００５１】上記のように，ダイオード３に流れる電流を検知する電流検知器８
を備えて，燃料電池セルスタック１ａの故障を検知することができるので，安定し
て電力供給を行うことができるとともに，ダイオード３とＭＯＳＦＥＴ１９により，
故障した燃料電池セルスタック１ａにかかる逆電流が阻止されるので，安全な燃料
電池発電システムとなる。
【図１】 【図６】
(6) 乙１４の記載事項
平成１６年１０月２８日に公開された乙１４は，発明の名称を「燃料電池保護回
路および燃料電池」とする特許出願に係るもので，乙１４には，次の記載がある。
【発明の詳細な説明】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように，燃料電池スタックは，基本単位であるセルを電気的に直列に接続し
たものである（図２０（ａ）参照）。正常な発電を行っている状態では，スタック全
体の電圧は，１セルあたりの電圧にセルの段数をかけたものとほぼ等しくなる。図
２０は７段のスタックの例を示しており，１セルあたりの電圧をＶとすると，スタ
ックの電圧は正常時で７Ｖである（図２０（ｂ）参照）。
【０００５】
しかしながら，例えば一時的な燃料不足等の原因によって，燃料電池スタックの
電気的に直列に接続された一部のセルで発電不良が生じると，この発電不良の生じ
た異常なセルは他の正常なセルに対して抵抗として作用するため，全体の電圧は６
Ｖ－ＩＲとなる（図２０（ｃ）参照）。燃料不足等の原因が瞬時に解消されて異常な
セルが正常なセルに復帰する場合もあるが，そうでないときは，異常セルでは電極
間の電位差が正常時の逆になる（転極する）ため，ＭＥＡ（膜・電極接合体）が破
損してしまい，このように極性が転極することで一度破損したセルは，他の正常な
セルに対して負荷になりつづけ，結果的にスタック全体の起電力を低下させること
が避けられないという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は，上記従来のもののもつ問題点を排除して，異常が起きたセルの
電極に対してバイパス経路を形成することで，スタックの電流をバイパスさせて異
常セルを転極から保護することができ，それによりＭＥＡ（膜・電極接合体）の破
損を防ぐことのできる燃料電池保護回路および燃料電池を提供することにある。
【発明の実施の形態】
【００２４】
図１，図２には詳細に図示してないが，検出手段２０は，単セルＣのセル電極間
または直列セル回路Ｂの両端電極間の電位差が，あらかじめ設定したしきい値を下
回ったとき，発電不良（電位差不良）であることを検出するものである。また，検
出手段２０は少なくとも，単セルＣが転極（セル電極の極性が反転）したとき，発
電不良（電位差不良）であることを検出するものである。そのため，検出手段２０
は，少なくとも転極による発電不良（電位差不良）検出機能を有し，好ましくは電
位差がしきい値を下回ることによる発電不良（電位差不良）検出機能を有する。
【００２５】
また，図１には詳細に図示してないが，バイパス手段３０は，検出手段２０が電
位差不良を検出したとき，その単セルＣのセル電極間または直列セル回路Ｂの両端
電極間を短絡させるものである。そのため，バイパス手段３０は，単セルＣのセル
電極間または直列セル回路Ｂの両端電極間に並列に接続されたスイッチング回路を
備え，正常時はこのスイッチング回路を開いておき，異常（電位差不良）時にこの
スイッチング回路を閉じる機能を有する。
【００２６】
また，図２には詳細に図示してないが，バイパス手段３０は，検出手段２０が電
位差不良を検出したとき，その単セルＣまたは直列セル回路Ｂを燃料電池スタック
から電気的に切り離すものである。そのため，バイパス手段３０は，単セルＣのセ
ル電極または直列セル回路Ｂの両端電極に直列に接続された第１スイッチング回路
と，単セルＣまたは直列セル回路Ｂと第１スイッチング回路との直列回路の両端間
に並列に接続された第２スイッチング回路とを備え，正常時は第１スイッチング回
路を閉じておくとともに第２スイッチング回路を開いておき，異常（電位差不良）
時に第１スイッチング回路を開くとともに第２スイッチング回路を閉じる機能を有
する。
【００３０】
図４は，燃料電池保護回路１０の第２の例を示す回路図であり，この場合の単セ
ルＣは，一方の電極が燃料電池スタックの接地電極（ＧＮＤ）となっている。その
ため，この燃料電池保護回路１２において，バイパス手段３０は，単セルＣのセル
電極間に並列に接続されたパワーＦＥＴスイッチ素子（この場合はＮチャネル）３
１を備えるが，図３に示す燃料電池保護回路１１のような切り換え用レベル変換ド
ライバ３２は不要であり，それだけ燃料電池保護回路１１よりも簡単な構成である。
検出手段２０はコンパレータＩＣ２１で構成され，また，システムコントローラ４
０は制御用マイクロコントローラ４１で構成される。
【００３１】
この燃料電池保護回路１１は，単セルＣが転極すると，コンパレータＩＣ２１が
それを検出して，制御用マイクロコントローラ４１のＩＮへロジックレベルの検出
出力を伝える。制御用マイクロコントローラ４１は，コンパレータＩＣ２１からＩ
Ｎへの検出出力を受けて，ＯＵＴの出力レベルをハイ（Ｈｉｇｈ）からロー（Ｌｏ
ｗ）へ切り換える。このＯＵＴの出力レベルの切り換えによって，パワーＦＥＴス
イッチ素子３１が低インピーダンスでオン（導通）することで単セルＣのセル電極
間を短絡し，燃料電池スタックの電流をパワーＦＥＴスイッチ素子３１を通してバ
イパスさせる。
【図１】 【図２】
【図４】
４ 本願発明と引用発明の一致点及び相違点について
(1) 本件審決は，本願発明と引用発明を対比して，前記第２の３(3)記載の一致点
を認定したところ，原告は，本件審決における引用発明の認定の誤りを述べるとと
もに，特に「第１の整流器」及び「制御装置」の２点に関する一致点の認定におい
て，本件審決の認定には誤りがある旨を主張するので，検討する。
(2) 本願発明の「第１の整流器」と引用発明の「電界効果トランジスタ」の対比
ア(ｱ) 本願発明の第１の整流器について，本願の特許請求の範囲の請求項１には，
「第１の燃料電池スタックと並列の」ものであるというほかにこれを特定する記載
がない。
そうすると，本願発明の第１の整流器については，第１の燃料電池スタックと並
列に接続される，電流を一方向のみに流す作用を有する素子（このような素子とし
ては，単純なダイオードのほか，ＭＯＳＦＥＴなどの能動的に制御された素子が用
いられることが技術常識であるというべきである。本願明細書の段落【００１２】，
【００９６】等参照）という特定がされているにとどまり，第１の燃料電池スタッ
クと並列に接続される場合にどちらの方向に電流を流すものとして第１の整流器が
接続されるかについては，特定されていないというほかない。
(ｲ) これに対し，原告は，第１の整流器が第１の燃料電池スタックのカソードか
らアノードに順方向電流を流す場合には，常時，第１の燃料電池スタックが短絡さ
れて，有効に動作することはないから，第１の整流器が第１の燃料電池スタックの
アノードからカソードに順方向電流を流すことは明らかであると主張するが，上記
(ｱ)で指摘したように，整流器としてＭＯＳＦＥＴなどの能動的に制御された素子
が用いられ得ることは，技術常識であるというべきであり，本願明細書の段落【０
０１２】，
【００９６】及び【０１０５】等にもこれに沿う記載があるところである。
そうすると，常時，第１の燃料電池スタックが短絡されるということはできない
から，それを前提とする原告の上記主張は採用できない。
イ 引用発明の「電界効果トランジスタ」は，甲３における「第１の条件」にお
いて，
「不良燃料セルのアノードとカソードの間の電流を短絡し，よってその不良燃
料電池のための電流側路を設ける」もの（甲３の段落【０００９】）であり，甲３の
【図３】において，電気的なスイッチ１２４（ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ）として示
されているもので，開放電気状態と閉鎖電気状態とを有する（同【００２０】～【０
０２２】。そして，引用発明においては，燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低
）
くなるような場合に，電界効果トランジスタが閉鎖電気状態とされる（同【００２
３】。
）
この点，電界効果トランジスタが閉鎖電気状態とされた場合，ドレインからソー
ス，ソースからドレインのいずれの方向にも電流が流れ得ることは，技術常識であ
るから，直ちに引用発明の電界効果トランジスタが整流器に相当するものとはいえ
ない。
そこで，上記のように，引用発明の電界効果トランジスタが閉鎖電気状態とされ
た場合の電流の流れについて検討すると，燃料電池の出力電圧が約０．４Ｖより低
くなるような状態となって電界効果トランジスタが閉鎖電気状態とされた時点では，
燃料電池のアノード，カソード間の電位差により，電界効果トランジスタでは，カ
ソード５３側からアノード５２側へ電流が流れ，その後，燃料電池の電位差が低下
することによって，アノード５２側からカソード５３側へ電流が流れるに至るもの
と解するのが相当である。そうすると，甲３において，好適実施例として記載され
ている【図３】の構成においても，電界効果トランジスタを流れる電流は一方向に
限定されているものではない。
ウ 以上によると，本願発明における第１の整流器が飽くまで一方向にのみ電流
を流すものであるのに対し，引用発明における電界効果トランジスタは，双方向に
電流を流すものであるから，引用発明の電界効果トランジスタが本願発明の第１の
整流器に相当するとはいえず，この点において，本件審決には誤りがある。
エ(ｱ) これに対し，被告は，引用発明においては，電界効果トランジスタが閉鎖
電気状態とされた場合であっても，電流は電界効果トランジスタをアノード５２側
からカソード５３側に流れると主張し，その根拠として，甲３の段落【００２３】
の記載を指摘する。
しかし，上記イのように，電界効果トランジスタが閉鎖電気状態とされた時点で
は，カソード５３側からアノード５２側へ電流が流れるとしても，その後，アノー
ド５２側からカソード５３側へ電流が流れるに至るのであって，同段落の記載はそ
のような理解と矛盾するものとはいえない。甲３の段落【０００１】【０００５】
， ，
【０００８】及び【０００９】の記載や，
【図４】
（上記各段落の記載内容に照らし，
引用発明に係る甲３の「第１の条件」の際の動作は，同図の「欠陥は重大か？」に
対する答えが肯定（Ｙ）の場合の動作，すなわち同図の「燃料電池への水素供給遮
断及び燃料電池の両端を永久的に短絡」という動作に当たるものと認められる。 を
）
踏まえると，段落【００２３】は，引用発明において電界効果トランジスタが閉鎖
電気状態とされた場合に最終的に至る，引用発明の構成においてより重要な電流の
流れについてのみ記載したものと理解することができ，そこに至るまでに一旦電流
が反対方向に流れることを否定するものとは解されない。
したがって，甲３の段落【００２３】の記載は被告の上記主張の根拠とはならず，
乙１３（前記３(5)）の記載や，燃料電池を迂回する経路をＭＯＳＦＥＴで形成する
ことに係る周知技術（乙１３［前記３(5)］，乙１４［同(6)］参照）など，その他被
告の主張する点は，いずれも上記認定判断を左右する事情ではない。
なお，被告は，本件第１回口頭弁論期日における技術説明会のための資料におい
て，甲３の【図３】における電界効果トランジスタについて，ドレインとソースの
表記が逆である旨を指摘するが（乙１５の１０頁），上記認定判断のとおり，同図の
記載と段落【００２３】の記載が直ちに矛盾しているとはいえず，相当とはいえな
い。
(ｲ) 被告は，引用発明の「電界効果トランジスタ」が本願発明の「第１の整流器」
に相当するとの判断が誤りであるとしても，甲３の「ダイオード１２７」が本願発
明の「第１の整流器」に相当するから上記誤りは結論に影響するものではないとも
主張する。
しかし，甲３における「ダイオード１２７」により構成されるバイパス電気回路
１２６は，
「電界効果トランジスタ」である電気的なスイッチ１２４の制御に係る短
絡制御部１２２が故障したときに機能するもので（甲３の段落【００２１】 【００
，
２２】【００３０】【図３】，
， ， ）「電界効果トランジスタ」が所定の動作をしないとき
に限り動作するものとみられるのであって，甲３に記載された発明においては，
「ダ
イオード１２７」ではなく，短絡制御部１２２により制御される「電界効果トラン
ジスタ」が，その技術思想のより核心的な部分を占めるものといえる。そして，本
願の出願審査から本件審決に至るまでの過程においても，本願発明の「第１の整流
器」については，専ら甲３の「電界効果トランジスタ」（電気的なスイッチ１２４）
のみが指摘され，引用発明についても「電界効果トランジスタ」に係る点のみが認
定されたところである（甲１［本件審決］，乙４～８，弁論の全趣旨）。それにもか
かわらず，本件訴訟に至って初めて，
「電界効果トランジスタ」に係る主張が認めら
れない場合に被告が上記のような「ダイオード１２７」に基づく主張をすることは，
許されないというべきである。
(3) 本願発明の「制御装置」と引用発明の「短絡制御回路」の対比
ア(ｱ) 本願発明の制御装置は，「燃料電池スタックの水和レベルを増加させる再
水和間隔を提供するために」「燃料電池スタックを通る空気流動を調節するように
，
構成される」ものである。
(ｲ) 本願発明の特許請求の範囲の請求項１の文言や本願発明が燃料電池に係るも
のであることのほか，前記１(2)の本願発明の概要からして，上記のうち「燃料電池
スタックの水和レベルを増加させる再水和間隔を提供するために」については，燃
料電池の良好な動作のために，膜／電極接合体（ＭＥＡ）が好適に水和された状態
とすべく，ＭＥＡ内の水分量を積極的に増加させるという目的をいうものと解され
る。この点，本願明細書の段落【００３６】及び【００３７】には，「再水和間隔」
が，燃料電池カソードにおいて過剰な水を産生して燃料電池における膜の水分量を
増加させる短い期間であって，燃料電池上の外部電気負荷及び温度などのその環境
動作条件に基づき有効であるレベルを超えて，水和レベルを増加させるために，燃
料電池アセンブリがその動作環境を能動的に制御する期間である旨が記載されてい
るところである。
そして，
「燃料電池スタックを通る空気流動を調節する」については，上記目的の
ために，膜の含水量の低下等をもたらし得る空気流動を調節することをいうものと
解される。
イ 引用発明の短絡制御回路は，「燃料電池の負の水和降下現象を防止するため
に」「燃料電池への燃料ガスの供給を停止する」ものであるところ，このうち「負
，
の水和降下現象」の意味内容については，前記２(3)イで検討したとおりである。そ
して，その意味内容を踏まえると，
「負の水和降下現象を防止する」とは，基本的に，
ＭＥＡにおける水和の損失が，熱の発生につながり，それが薄膜電極アセンブリの
乾燥につながるといった状態を停止させる，又は抑制することをいうものと解され
る。
そして，
「燃料電池への燃料ガスの供給を停止する」については，上記目的のため
に，燃料電池の発熱につながる燃料ガスの供給を停止することをいうものと解され
る。
ウ(ｱ) 上記ア及びイによると，本願発明の「制御装置」と引用発明の「短絡制御
回路」は，ＭＥＡ内の水分量を積極的に増加させることを目的とするか，ＭＥＡに
おける水和の損失等を停止させる，又は抑制することを目的とするにとどまるかと
いった点において異なるとともに，燃料電池のカソード側で水分の低下につながり
得る空気流動を調節するか，アノード側で熱の発生につながる燃料ガスの供給を停
止するかといった点においても異なっている。
(ｲ) もっとも，上記のうち後者の点については，本件審決は，
「空気流動を調節す
る」ことと「燃料ガスの供給を停止する」ことを「気体流動を調節する」とした上
で，相違点２を認定しており，その認定判断に誤りがあるとはいえない。
エ 他方で，本願発明の制御装置と引用発明の短絡制御回路について，
「所定条件
で，かつ前記燃料電池システム上の電流需要とは独立して」 気体流動を調節するよ
，
うに構成される「制御装置」であるという点で一致するとした本件審決の判断に誤
りがあるとは認められない。
オ 以上によると，本願発明の制御装置と引用発明の短絡制御回路が，
「水和レベ
ルを増加させる再水和間隔を提供するために」という点で一致しているとした点に
おいて，本件審決には誤りがある。
カ 原告は，本願発明の制御装置が短絡制御を行うものではない旨を主張するが，
短絡制御の点は一致点として認定されておらず，原告の上記主張は当を得ないもの
である。また，原告は，引用発明における燃料ガスの供給の停止が「流動を調節す
る」に当たらないと主張するが，甲３の段落【００２３】には，燃料電池１０への
燃料ガス１０５の供給を停止するような位置にバルブ１０４をすると同時に，電気
的スイッチ１２４を閉鎖電気状態にする旨の記載がある一方，本願明細書の段落【０
０１０】には空気流動をゼロまで減少させることについて記載があり，これらの記
載も踏まえると，両者は，対象となる気体以外の点で実質的に相違するものとは認
められず，いずれも気体流動の調整を行うとの概念の範囲で一致するものといえる。
さらに，原告は，
「所定条件」の内容が本願発明と引用発明とで全く異なる旨を主張
するが，本件審決が認定した相違点１及び２のほか，前記ウ(ｱ)で指摘した本願発明
の制御装置と引用発明の短絡制御回路の目的の相違があることに加え，別途，それ
らの動作に係る所定条件に関して相違点を認定すべきものとは認められない。
キ(ｱ) 被告は，燃料電池においてイオン交換膜の含水量が減少する一般的な原因
について主張した上で，引用発明においても，薄膜電極アセンブリの水和レベルが
増加することは明らかであると主張する。
しかし，被告の上記の主張のうち，単に薄膜電極アセンブリの含水量の減少量が
小さくなることをいうにすぎないもの（含水量の積極的な増加を意図した制御を行
っているものではない。）は，前記ウ(ｱ)の判断を左右するものではない。この点，
被告は，燃料電池内の発熱が収まることで，それまでの発電で生じた水や空気中に
含まれる水蒸気によって水和レベルが増加することも主張するが，当該主張を裏付
ける証拠や，そのような技術常識を直ちに認めるに足りる証拠は見当たらない。
(ｲ) 被告は，本願発明における水和レベルの増加のメカニズムが明確でなく，本
願の実施例で実行される制御で水和レベルが増加するのであれば，引用発明でも同
様であるという旨を主張するが，本願発明における「燃料電池スタックの水和レベ
ルを増加させる再水和間隔を提供するために」の意味内容については，前記ア(ｲ)で
認定判断したとおりであって，そのメカニズムが明確か否かという点は，直ちに本
願発明と引用発明の一致点及び相違点の判断に影響を与えるものではない。
(4) まとめ
ア 以上によると，本願発明と引用発明は，次の一致点で一致し，本件審決が認
定した相違点１及び２のほか，次の相違点３及び４で相違するというべきである。
（一致点）
「燃料電池システムであって，
第１の燃料電池スタックと，
前記第１の燃料電池スタックと直列の，第２の燃料電池スタックと，
前記第１の燃料電池スタックと並列の，第１の電子部品と，
前記第１の燃料電池スタックの水和状態を調整するために，所定条件で，かつ前
記燃料電池システム上の電流需要とは独立して，前記第１の燃料電池スタックを通
る気体流動を調節するように構成される，制御装置と，
を備える，前記燃料電池システム。」
（相違点１）
所定条件に関し，本願発明は，「定期的に」であるのに対し，引用発明は，「燃料
電池の出力電圧が約０．４Ｖより低くなる場合」である点。
（相違点２）
気体流動の調節に関し，本願発明は，気体は空気であるのに対し，引用発明は，
気体は燃料ガスである点。
（相違点３）
第１の電子部品に関し，本願発明は，電子部品は整流器であるのに対し，引用発
明は，電子部品は電界効果トランジスタである点。
（相違点４）
燃料電池スタックの水和状態を調整するために関し，本願発明は，水和レベルを
増加させる再水和間隔を提供するためであるのに対し，引用発明は，負の水和降下
現象を防止するためである点。
イ その上で，後記５の点も踏まえると，少なくとも相違点４の看過は，本件審
決の取消事由に当たるというべきである。
５ 容易想到性の判断について
(1) 相違点１，２及び４は，いずれも本願発明の「制御装置」又は引用発明の「短
絡制御回路」に関するもので，技術的構成として相互に関連するものといえるから，
以下，一括して検討する。
(2)ア 前記４(3)イからすると，引用発明が「燃料電池の出力電圧が０．４Ｖよ
り低くなる場合」に「燃料ガス」を調節する目的は，主として熱の発生を抑えるこ
とで「負の水和降下現象を防止する」ためであり，これは，甲３にいう「第１の動
作条件」（甲３の段落【００２４】）に係るものである。
他方で，甲３には，
「第２の動作条件」として，燃料電池の特性パラメータを回復
させる構成が記載されている（甲３の段落【００２５】～【００２７】 。
）
このように，二つの条件に係る構成があることに加え，甲３の段落【０００１】，
【０００９】【００２３】【００２９】及び【００３０】の記載並びに【図４】に
， ，
照らし，上記「第１の動作条件」が，基本的に，「燃料電池が故障した際」（同【０
００１】【図４】にいう「欠陥は重大」である場合である。
。 ）に係るものとみられる
ことからすると，相違点１，２及び４に係る引用発明の構成は，燃料電池の故障を
示すものとみ得る状態を具体的に検知し，負の水和降下現象を防止するために，燃
料ガスの供給を停止して熱の発生を抑えるためのものと解するのが相当である。
イ 上記のような燃料電池の故障を示すものとみ得る状態を具体的に検知したと
の引用発明に係る「燃料電池の出力電圧が０．４Ｖより低くなる場合」の動作につ
いて，実際の出力が閾値以上に変化しているか否かにかかわらず，これを「定期的
に」行うことを想到することが，当業者において容易であるとはいい難いというべ
きである。甲３に，引用発明に係る燃料ガスの供給の停止を定期的に行うこととす
る動機付けや示唆があるとは認められない。甲３の段落【００２４】には，第１の
動作条件について，約０．
「 ４Ｖより低い範囲に低下する場合」以外の記載があるが，
そこで挙げられている他の特性パラメータも，燃料電池の故障を示すものとみ得る
状態の検知の範疇に止まるものである。燃料電池の保湿レベルを周期的に増加させ
ることに係る周知の事項（甲４［前記３(1)］，甲５［前記３(2)］）を参照しても，
上記判断は左右されない。
上記判断に反する被告の主張は，いずれも採用することができない。
ウ また，引用発明が，上記アのように，主として熱の発生を抑えることを目的
としたものであることを考慮すると，
「気体流動を調節する」ことについて，引用発
明から，燃料電池の乾燥につながり得る一方で冷却効果をも有する空気の流動（本
願明細書の段落【０００６】参照）を停止することを，当業者が容易に想到し得た
ということも困難である。甲３に，空気の流動を調節することの動機付けや示唆が
あるとは認められない。
上記判断に反する被告の主張は，いずれも採用することができない。
(3) 以上によると，相違点１，２及び４に係る本願発明の構成が引用発明に基づ
いて容易に想到できたものとは認められないから，相違点１及び２について容易想
到と判断した点において，本件審決には誤りがあるというべきである。
６ まとめ
以上によると，取消事由に係る原告の主張の取消事由のうち，引用発明の認定の
誤りは，理由がないが，一致点及び相違点の認定並びに容易想到性の判断の誤りは，
その余の点について判断するまでもなく，いずれも理由がある。
第６ 結論
よって，原告の請求は理由があるから，本件審決を取り消すこととして，主文の
とおり判決する。
知的財産高等裁判所第２部
裁判長裁判官
本 多 知 成
裁判官
中 島 朋 宏
裁判官
勝 又 来 未 子