JP5489969B2 - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、対向して配置された第１と第２の電極を有する平板電極の短絡を検査するための検査装置、および、検査方法に関する。

燃料電池は、平板状の電解質膜の両面に第１と第２の電極が対向して配置されている膜電極接合体を有する。第１の電極に酸化剤ガスとしての空気を流通させ、第２の電極に燃料ガスとしての水素ガスを流通させることで、電気化学的反応により電力が生じる。

膜電極接合体に短絡部位が存在すると、燃料電池の発電効率が低下する等の種々の不具合が生じる。そこで、第１の電極（平板電極ＥＬ１）の隅部に配置された電流供給点Ａと、第２の電極（平板電極ＥＬ２）の隅部に配置された電流供給点Ｂとの間に直流定電流を連続的に供給し、平板電極ＥＬ１上の測定点の電圧値から算出した電圧勾配に基づいて電圧極小点を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の技術では、検出された電圧極小点がショート位置となる。

特開２００３−２１５１９０号公報 特開２００６−２５０５４７号公報 特開２００９−１４３８７号公報

しかしながら、例えば特許文献１のように、平板電極の面内方向に電流を流し、電圧極小点を検出することで短絡を検査する方法では、短絡を正確に検査できない場合があった。例えば、電流供給点付近に短絡部位がある場合、電圧極小点が現れず短絡部位を特定できず、短絡なしとの誤判定が生じる場合がある。また、例えば、平板電極の面内方向の抵抗が一様でない場合、面内方向に電流が一様に流れず短絡部位を正しく特定できない場合がある。このような問題は、燃料電池に用いる平板電極に限らず、対向して配置された第１と第２の電極を有する平板電極の短絡を検査する場合に共通する問題であった。

従って、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、平板電極の短絡の検査を精度良く行うための技術を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することができる。
［形態１］
電解質膜と、前記電解質膜を介して対向して配置された第１と第２の電極とを有する膜電極接合体を含む、平板電極を検査するための検査装置であって、
前記第１の電極の面のうち前記第２の電極と対向する面とは反対の面と接触することで、前記第１の電極と電気的に接続される端子と、
前記第２の電極の面のうち前記第１の電極と対向する面とは反対の面と接触することで、前記第２の電極と電気的に接続される複数のプローブであって、それぞれが互いに絶縁されて設けられている複数のプローブと、
前記複数のプローブと電気的に接続される集電板と、
前記端子と前記集電板との間に所定の電圧を印加するための電源部と、
前記各プローブに対応して設けられ、前記所定の電圧が印加されることで、前記各プローブと前記集電板との間をそれぞれ流れる電流を検出するための複数の電流センサと、
前記各電流センサの各検出値に基づいて前記平板電極の短絡を検査する短絡検査部と、
を備える、検査装置。
この形態によれば、端子及び第１の電極のうち端子と接触している領域の面内方向について、電位の勾配が殆ど無いことから、平板電極のある特定の地点（例えば、隅部）に電流供給点を設け面内方向に電流を流して短絡を検査するよりも精度良く短絡の検査を行うことができる。
［形態２］
電解質膜と、前記電解質膜を介して対向して配置された第１と第２の電極とを有する膜電極接合体を含む、平板電極を検査するための検査方法であって、
（ａ）前記第１の電極の面のうち前記第２の電極と対向する面とは反対の面と接触し、前記第１の電極と電気的に接続する端子と、前記第２の電極の面のうち前記第１の電極と対向する面とは反対の面と接触し前記第２の電極と電気的に接続する複数のプローブと電気的に接続された集電板と、の間に所定の電圧を印加する工程と、
（ｂ）前記電圧の印加により前記各プローブと前記集電板との間を流れる各電流を検出する工程と、
（ｃ）前記検出した各検出値に基づいて前記平板電極の短絡を検査する工程と、を備える、検査方法。
この形態によれば、端子及び第１の電極のうち端子と接触している領域の面内方向について、電位の勾配が殆ど無いことから、平板電極のある特定の地点（例えば、隅部）に電流供給点を設け面内方向に電流を流して短絡を検査するよりも精度良く短絡の検査を行うことができる。

[適用例１]対向して配置された第１と第２の電極を有する平板電極を検査するための検査装置であって、前記第１の電極の面のうち前記第２の電極と対向する面とは反対の面と接触することで、前記第１の電極と電気的に接続される端子と、前記第２の電極の面のうち前記第１の電極と対向する面とは反対の面と接触することで、前記第２の電極と電気的に接続される複数のプローブであって、それぞれが互いに絶縁されて設けられている複数のプローブと、前記複数のプローブと電気的に接続される集電板と、前記端子と前記集電板との間に所定の電圧を印加するための電源部と、前記各プローブに対応して設けられ、前記所定の電圧が印加されることで、前記各プローブと前記集電板との間をそれぞれ流れる電流を検出するための複数の電流センサと、前記各電流センサの各検出値に基づいて前記平板電極の短絡を検査する短絡検査部と、を備える、検査装置。

適用例１の検査装置によれば、端子及び第１の電極のうち端子と接触している領域の面内方向について、電位の勾配が殆ど無いことから、平板電極のある特定の地点（例えば、隅部）に電流供給点を設け面内方向に電流を流して短絡を検査するよりも精度良く短絡の検査を行うことができる。

［適用例２］適用例１に記載の検査装置であって、前記端子は、互いが絶縁されて複数備えられ、前記各端子は、前記平板電極を挟んで前記各プローブに対向して配置され、前記検査装置は、さらに、前記各端子を選択的に前記電源部に接続するためのスイッチを備える、検査装置。
適用例２に記載の検査装置によれば、第１の電極の異なる位置に配置された複数の端子を選択的に電源部に接続できる。これにより、例えば、選択された端子に対向するプローブを流れる電流を検出することで、より精度良く短絡の検査を行うことができる。

［適用例３］適用例１又は適用例２に記載の検査装置であって、前記短絡検査部は、前記第２の電極の前記反対の面のうち、所定値以上の電流を示す検出値を出力した前記電流センサに対応した前記プローブと接触している部位を、前記平板電極の短絡部位として特定する、検査装置。
適用例３の検査装置によれば、所定値以上の電流を示す検出値を出力した電流センサに対応したプローブを特定することで、容易に平板電極の短絡部位を特定することができる。

［適用例４］適用例２に記載の検査装置であって、前記短絡検査部は、前記スイッチを切り換えて前記複数の端子を時分割で前記電源部に接続することで、前記集電板と前記複数の端子のうち前記電源部に接続された給電端子との間に所定の電圧を印加し、前記複数のプローブのうち前記給電端子に対向する対向プローブと、前記集電板との間を流れる電流を検出するための前記電流センサから、前記検出値である特定検出値を前記複数の端子毎に取得し、前記複数の特定検出値のうち所定値以上の電流を示す前記特定検出値を出力した前記電流センサを特定し、前記第２の電極の前記反対の面のうちで、前記特定した前記電流センサに対応した前記対向プローブと接触している部位を、前記平板電極の短絡部位として特定する、検査装置。
適用例４に記載の検査装置によれば、平板電極の積層方向について、平板電極の短絡部位に最も近い対向プローブに流れる電流と、短絡部位から離れた対向プローブに流れる電流の差をより大きくできる。これにより、短絡部位の特定をより精度良く行うことができる。

［適用例５］適用例１乃至適用例４のいずれか１つに記載の検査装置であって、前記複数のプローブは絶縁部材に配置され、それぞれが互いに絶縁されている、検査装置。
適用例５に記載の検査装置によれば、絶縁部材を用いて複数のプローブを互いに絶縁させていることから、各プローブを流れた電流に基づく短絡の検査をより一層精度良く行うことができる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、上述した検査装置だけでなく、短絡を検査するための検査方法としての態様等で実現可能である。さらには、それらの装置や方法を構築するためのコンピュータプログラムとしての態様や、そのようなコンピュータプログラムを記録した記録媒体としての態様など、種々の態様で実現することも可能である。

検査装置１００と平板電極２０を説明するための図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 検査装置１００と平板電極２０とで構成される電気回路の等価回路を示す図である。 検査処理のフローを説明するための図である。 第２実施例の検査装置１００ａを説明するための図である。 図５のＢ−Ｂ断面図である。 第２実施例の検査装置１００ａを用いた検査処理のフローを説明するための図である。 第２実施例の効果を説明するための第１の図である。 第２実施例の効果を説明するための第２の図である。

次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．変形例：

Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の第１実施例における検査装置１００と、検出対象物の平板電極２０を説明するための図である。平板電極２０は、略矩形状の電解質膜１０と、電解質膜１０の両面にそれぞれ配置された略矩形状の第１と第２の触媒層１２、１４と、第１と第２の触媒層１２、１４の面のうち電解質膜１０と接する面とは反対側の面にそれぞれ配置された略矩形状の第１と第２のガス拡散層１６、１８とを有する。平板電極２０は、いわゆるＭＥＧＡ（Membrane-Electrode＆Gas. Diffusion Layer Assembly）２０である。すなわちＭＥＧＡ２０は、第１の触媒層１２と第１のガス拡散層１６とを有する第１の電極１５と、第２の触媒層１４と第２のガス拡散層１８とを有する第２の電極１９とを備える。言い換えれば、ＭＥＧＡ２０は、電解質膜１０を介して対向して配置された第１と第２の電極１５，１９を有する。

ＭＥＧＡ２０は、その両側をセパレータで挟持されて燃料電池を構成する。本実施例のＭＥＧＡ２０は、第１の電極１５に燃料ガスとして例えば水素ガスを流通させ、第２の電極１９に酸化剤ガスとして例えば空気を流通させて発電を行う固体高分子型燃料電池に用いられる。具体的には、セパレータを介してＭＥＧＡ２０を複数積層した燃料電池スタックを製造し、該燃料電池スタックを車両等の各種移動体に搭載し、移動体の動力源として利用する。なおセパレータは、ガス透過性が低く導電性の良好な材料で形成されており、例えば樹脂に導電材料を混入して成形したものが用いられる。セパレータには、第１の電極１５又は第２の電極に燃料ガス又は酸化剤ガスを供給するための流路（例えば溝流路）が形成されている。

電解質膜１０は、プロトン伝導性を有する固体高分子電解質で形成されている。このような電解質としては、例えばナフィオン（デュポン社の登録商標）を用いることができる。電解質膜１０は、湿潤状態で良好なイオン伝導性を示す。第１と第２の触媒層１２，１４は、触媒を担持した材料で形成されている。このような材料としては、例えば、白金を担持したカーボンブラックと、電解質とを混ぜたペーストを用いることができる。第１と第２のガス拡散層１６，１８は、ガス透過性を有するとともに導電性の良好な材料で形成される。このような材料としては、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロスが用いられる。

検査装置１００は、電源部２２と、端子３２と、複数の短絡測定機構４８と、絶縁部材３０と、集電板５０と、制御部６０とを備える。

平板電極２０は、端子３２とプローブ４０によって一定の力で挟持される。そして、導線２３を介して端子３２と集電板５０に電気的に接続された電源部２２により、端子３２と集電板５０間に所定の電圧が印加される。なお、短絡検査の際には、乾燥した電解質膜１０が用いられる。すなわち、短絡を検査する際には、イオン電導性が低下した状態にある電解質膜１０が用いられる。

端子３２は、平板状であり、外形は略矩形状である。端子３２は、第１の電極１５の面のうち第２の電極１９と対向する面とは反対側の面全域と接して配置されている。端子３２には、導電性を有する部材（例えば、真鋳などの金属）が用いられる。後述する電源部２２から所定の電圧が印加された場合に、端子３２の面内方向において同電位となるように、端子３２には電気抵抗がより低い部材（例えば、銅やアルミニウムや鉄）を用いることが好ましい。また、端子３２の面のうち少なくとも第１の電極１５と接する面には金メッキ等の電気抵抗を低くするための表面処理を行っても良い。

複数の短絡測定機構４８はそれぞれ、プローブ４０と、シャフト４２と、シャフト４２に設置された電流センサ４４とを備える。プローブ４０は、第２の電極１９の面上に一定間隔をあけて複数配置され、第２の電極１９と電気的に接続されている。具体的には、プローブ４０は、第２の電極１９の面上に格子状に配置されている。各プローブ４０には、導電性を有する部材（例えば、真鋳など金属）が用いられる。なお、短絡検査をより精度良く行うために、各プローブは電気抵抗がより低い部材（例えば、銅やアルミニウムや鉄）を用いることが好ましい。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図２に示すように、複数のプローブ４０は互いに絶縁された状態をより確実に維持するために、絶縁部材３０内に配置されている。絶縁部材３０は、例えば合成樹脂や天然樹脂により作成されている。

図１に戻って、短絡測定機構４８の説明を続ける。シャフト４２には、導電性を有する部材（例えば、真鋳などの金属）が用いられている。シャフト４２は、各プローブ４０と集電板５０との間に配置され、後述する各プローブ４０を流れた各電流が各シャフト４２を通って集電板５０に流れる。シャフト４２は、電気抵抗がより低い部材（例えば、銅やアルミニウムや鉄）を用いることが好ましい。こうすることで、各プローブ４０から流れ出た電流を後述する電流センサ４４により検出し、電流センサ４４の検出値に基づく短絡検査をより精度良く行うことができる。

各シャフト４２の途中には電流センサ４４が配置されている。各電流センサ４４には、
磁場の変化を高感度で計測可能なホール素子を利用したセンサを用いている。すなわち、各電流センサ４４は。各シャフト４２に流れる電流に応じて変化する磁場に応じた電流検出値（出力電圧）を電気信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ・・・Ｉｘ（ｘは、電流センサ４４に数に応じて決まる。）として出力する。シャフト４２に流れる電流が大きくなるにつれ、電流検出値（出力電圧）は大きくなる。なお、電流センサ４４は、ホール素子を用いたセンサに限らず、電流値を測定するための各種電流センサを用いることができる。

集電板５０は、端子３２と同様に平板状であり、外形は略矩形状である。集電板５０は、各シャフト４２の一端側と接触し、各シャフト４２を介して各プローブ４０と電気的に接続されている。集電板５０には、導電性を有する部材（例えば、真鋳などの金属）が用いられる。端子３２と同様に、電気抵抗がより低い部材（例えば、銅やアルミニウムや鉄）を用いても良い。

制御部６０は、検査装置１００の種々の制御を行う。制御部６０は、電源部２２によって印加される電圧に関する情報や、各電流センサ４４から出力される電流に関する情報（出力電圧）等の各種信号を受信する。制御部６０は、短絡検査部６２と表示部６４とを有する。

短絡検査部６２は、各電流センサ４４によって検出された各電流検出値に基づいて平板電極２０の短絡を検査する。すなわち、短絡検査部６２は、平板電極２０の短絡の発生の有無の判定、および、短絡部位の特定を行う。なお、短絡検査部６２が行う平板電極２０の短絡検査方法の詳細は後述する。表示部６４は、外部（ユーザー）に対し短絡の発生の有無や短絡部位の位置を報知する。

図３は、検査装置１００と平板電極２０とで構成される電気回路の等価回路を示す図である。この等価回路は、主に内部抵抗Ｒｃ１と、接触抵抗Ｒｃ２と、第１の電極１５及び第２の電極１９の面沿抵抗Ｒｆとで構成されている。電源部２２によって所定の電圧が端子３２と集電板５０間に印加されると、平板電極２０を貫く方向に電流が流れる。言い換えれば、電源部２２から所定の電圧が端子３２と集電板５０間に印加されると、プローブ４０を配置した数と同じ数だけの並列回路とそれらを接続するネットワーク回路が検査装置１００と平板電極２０により形成される。第１と第２の電極１５，１９の面沿抵抗Ｒｆはほぼ均一のため、電源部２２から所定の電圧を印加すると、端子３２から各プローブ４０に向かって並列かつほぼ均等に電流が流れる。平板電極２０の部位のうち、短絡部位では、短絡していない部位よりも内部抵抗Ｒｃ１の値が小さくなるため大きな電流が流れる。すなわち、平板電極２０の短絡部位と電気的に接続されたプローブ４０からは、短絡していない部位と電気的に接続されたプローブ４０よりも大きな電流がシャフト４２に流れ出る。よって、電流センサ４４からの電流値に関する電気信号に基づいて精度良く短絡検査を行うことができる。すなわち、平板電極２０の短絡の発生位置によらず、短絡の発生の有無、及び、短絡部位の特定についての短絡検査を精度良く行うことができる。

図４は、第１実施例の検査装置１００を用いた検査処理のフローを説明するための図である。各工程は、検査装置１００の制御部６０（図１）により実行される。まず、検査装置１００にセットされた検査対象物である平板電極２０に所定の電圧を印加する（ステップＳ１０）。

次に、制御部６０の短絡検査部６２は、各電流センサ４４から電流検出値を取得する（ステップＳ２０）。そして取得した電流検出値がそれぞれ所定値以上の電流を示すかどうかを判断する（ステップＳ３０）。すなわちステップＳ３０では、各電流センサ４４の検出値に基づいて、検査装置１００と平板電極２０により構成された並列回路の各回路のうち、ある電流値以上の電流が流れている回路があるかどうかを判断していることになる。

電流検出値が所定値以上の電流を示す電流センサ４４が無い場合は（ステップＳ３０：ＮＯ）、短絡検査部６２は短絡部位なしと判定する（ステップＳ５０）。この場合、制御部６０は、表示部６４に短絡部位なしの結果を示す表示を行う。

一方、電流検出値が所定値以上の電流を示す電流センサ４４がある場合は（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、短絡検査部６２は、平板電極２０のうち、電流検出値が所定値以上の電流を示す電流センサ４４に対応したプローブ４０（「対応プローブ４０」ともいう。）を特定する。そして、対応プローブ４０が接触している部位（詳細には、平板電極２０の積層方向について、平板電極２０のうち対応プローブ４０と重なる領域）を短絡部位として特定する（ステップＳ４０）。すなわち、平板電極２０の短絡部位では内部抵抗Ｒｃ１（図３）が極めて小さくなるため、所定の電圧を印加した場合、短絡部位が生じていない部位よりも大きな電流が流れる。よって、電流検出値が所定値以上の電流を示す電流センサ４４があるかどうかを判定することで、短絡発生の有無及び短絡部位の特定を行うことができる。なお、短絡部位を特定した場合は、制御部６０は、表示部６４に特定した短絡部位の結果を示す表示を行う。例えば、予め付されたプローブ４０の番号や座標を表示部６４に表示する。

上記のように、本実施例の検査装置１００は、平板電極２０のうち、第２の電極１９の面上に複数配置されたプローブ４０と第１の電極間に所定の電圧を印加し、各プローブ４０を流れた電流に基づいて短絡を検査するため、プローブ４０を配置した第２の電極１９面上の隅に電流供給点を設ける必要がない。本実施例では、端子３２が第１の電極１５の面全域と接触して配置されることで、端子３２から第１の電極１５に電流が供給される。すなわち、第１の電極１５のうち端子３２と接触している領域は、面内方向について電位の勾配が殆ど無い。よって、本実施例は、第１と第２の電極１５，１９のそれぞれの隅に電流供給点を設けて面内方向に電流を流して電極面内の電圧分布（電圧勾配）に基づいて短絡検査を行うよりも精度良く短絡検査を行うことができる。また、各プローブ４０に流れた電流（電流センサ４４が出力した電流検出値）が所定値以上の電流を示すかどうかに基づき短絡検査行うことで、短絡発生の有無の判定や短絡部位の特定を容易に行うことができる。

また、各プローブ４０は絶縁部材３０によって互いに絶縁されていることから、各プローブ４０を流れた電流に基づく短絡の検査をより一層精度良く行うことができる。特に、１回の検査（図４のステップＳ１０〜Ｓ５０）でより精度良く平板電極２０の短絡検査を行うためには、より密にプローブ４０を平板電極２０の一方の電極面上に配置する必要がある。本実施例の場合、より密にプローブ４０を配置した場合でも各プローブ４０間は絶縁部材３０によって絶縁されることから、隣り合うプローブ４０同士が導通し誤判定が生じる可能性を低減することができる。

Ｂ．第２実施例：
図５及び図６を用いて第２実施例の検査装置１００ａについて説明する。図５は、第２実施例の検査装置１００ａを説明するための図である。図６は、図５のＢ−Ｂ断面図である。第１実施例との違いは、端子３２ａを複数備えた点と、セレクタスイッチ７０を新たに備えた点である。その他の構成については第１実施例と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。

図５に示すように、検査装置１００ａは、第１の電極１５面上に複数の端子３２ａが一定の間隔をあけて配置されている。具体的には、図６に示すように複数の端子３２ａは、第１の電極１５面上に格子状に配置されている。また、各端子３２ａは平板電極２０を挟んで各プローブ４０（図２、図５）に対向している。また、複数の端子３２ａは互いに絶縁された状態をより確実に維持するために、絶縁部材８０内に配置されている。絶縁部材８０は、例えば合成樹脂や天然樹脂により作成されている。さらに、図５に示すように、検査装置１００ａは、各端子３２ａを選択的に電源部２２に接続するためのセレクタスイッチ７０を備える。

図７は、第２実施例の検査装置１００ａを用いた検査処理のフローを説明するための図である。各工程は、検査装置１００ａの制御部６０ａ（図５）により実行される。また、短絡検査は、図５に示すように検査対象物である平板電極２０に複数の端子３２ａと複数のプローブ４０を挟むように配置して行われる。

まず、セレクタスイッチ７０を制御し、複数の端子３２ａの１つを選択する。すなわち、セレクタスイッチ７０によって１つの端子３２ａを電源部２２に接続する。ここで、セレクタスイッチ７０により選択された端子３２ａを給電端子３２ａｐとも呼ぶ。そして給電端子３２ａｐと集電板５０との間に所定の電源を印加する（ステップＳ１０ａ）。次に、短絡検査部６２ａ（図５）は、平板電極２０を挟んで給電端子３２ａｐと対向するプローブ４０（「対向プローブ４０」とも呼ぶ。）と、集電板５０との間を流れる電流の電流検出値（「特定電流検出値」とも呼ぶ。）を、給電端子３２ａｐと集電板５０とをつなぐシャフト４２に配置された電流センサ４４（「特定電流センサ４４ｐ」とも呼ぶ。）から取得する（ステップＳ２０ａ）。

ステップＳ１０ａ，Ｓ２０ａを複数の端子３２ａ全てについて行う。すなわち、制御部６０ａは、複数の端子３２ａの全てについてステップＳ１０ａ，Ｓ２０ａが行われたかどうかを判断し（ステップＳ２５ａ）、全ての端子３２ａについてステップＳ１０ａ，Ｓ２０ａが行われていないと判断した場合は（ステップＳ２５ａ：Ｎｏ）、複数の端子３２ａから給電端子３２ａｐとして選択されていない端子３２ａの１つをセレクタスイッチ７０によって電源部２２に接続する。そして新たな給電端子３２ａｐについてステップＳ１０ａ，Ｓ２０ａを行う。

全ての端子３２ａについてステップＳ１０ａ，Ｓ２０ａが行われたと判断した場合は（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、取得した複数の特定電流検出値がそれぞれ所定値以上の電流を示すかどうかを判断する（ステップＳ３０ａ）。所定値以上の電流を示す特定電流センサ４４ｐが無い場合は（ステップＳ３０ａ：ＮＯ）、短絡検査部６２ａは短絡部位なしと判定する（ステップＳ５０ａ）。この場合、制御部６０ａは、表示部６４に短絡部位なしの結果を示す表示を行う。

一方、所定値以上の電流を示す特定電流センサ４４ｐがある場合は（ステップＳ３０ａ：ＹＥＳ）、短絡検査部６２ａは、平板電極２０のうち、所定値以上の電流を示す特定電流センサ４４ｐに対応した対向プローブ４０が接触している部位（詳細には、平板電極２０の積層方向について、平板電極２０のうち対応プローブ４０と重なる領域）を短絡部位として特定する（ステップＳ４０ａ）。

なお、上記に説明した検査方法について、１つずつの給電端子３２ａｐについてステップＳ１０ａ〜ステップＳ５０ａの工程を行っても良い。すなわち、１つの給電端子３２ａｐについてステップＳ１０ａ〜ステップＳ５０ａの工程を行った後に、他の端子３２ａを給電端子３２ａｐとしステップ１０ａ〜ステップＳ５０ａの工程を行っても良い。

次に、第２実施例の効果について説明する。図８は、第２実施例の効果を説明するための第１の図である。図８（Ａ）は、第１実施例の検査装置１００を示す図であり、図８（Ｂ）は、第２実施例の検査装置１００ａを示す図である。図８（Ａ），（Ｂ）に示す平板電極２０のうち、丸印を付した部位は短絡部位９０である。また、図８（Ａ），（Ｂ）に示すプローブ４０や、図８（Ｂ）に示す端子３２ａは、短絡部位９０と同一平面上に位置しているものとする。以下では、短絡部位９０から離れた位置に配置されたプローブ４０ｋを通る電流について説明する。

図８（Ａ）に示すように、第１実施例の検査装置１００では、電源部２２によって端子３２と集電板５０との間に所定の電圧が印加された場合、複数のプローブ４０のうちプローブ４０ｋに向かう電流は、端子３２のうち短絡部位９０の直近位置から短絡部位９０を通過し、第２のガス拡散層１８を面内方向（面沿方向）に流れプローブ４０ｋに到達する。また、プローブ４０ｋを通過した電流は、プローブ４０ｋに対応して配置された電流センサ４４ｋにより検出される。

第２実施例の検査装置１００ａでは、図８（Ｂ）に示すように、例えばプローブ４０ｋに対向して配置された端子３２ａｋを電源部２２に接続し、端子３２ａｋと集電板５０との間に所定の電圧を印加したとする。この場合、プローブ４０ｋに向かう電流は、第１のガス拡散層１６を面内方向（面沿方向）に流れ、短絡部位９０を通過し、第２のガス拡散層１８を面内方向（面沿方向）に流れプローブ４０ｋに到達する。また、プローブ４０ｋを通過した電流は、プローブ４０ｋに対応して配置された電流センサ４４ｋにより検出される。

一般に、第１のガス拡散層１６や第２のガス拡散層１８の面沿抵抗Ｒｆ（図３）は、端子３２，３２ａやシャフト４２や集電板５０の抵抗に比べはるかに大きい。よって、第１のガス拡散層１６や第２のガス拡散層１８の面沿方向を流れる電流の道筋が長い程、端子３２，端子３２ａｋからプローブ４０ｋまでに至る電路の抵抗は大きくなる。すなわち、同じ電圧を印加した場合に、図８（Ｂ）の電流センサ４４ｋによって検出される電流値は、図８（Ａ）の電流センサ４４ｋによって検出される電流値はよりも小さくできる。

図９は、第２実施例の効果を説明するための第２の図である。図９（Ａ）は、第１実施例の検査装置１００を示す図であり、図９（Ｂ）は、第２実施例の検査装置１００ａを示す図である。図９（Ａ），（Ｂ）に示す平板電極２０のうち、丸印を付した部位は短絡部位９０である。また、図９（Ａ），（Ｂ）に示すプローブ４０や、図９（Ｂ）に示す端子３２ａは、短絡部位９０と同一平面上に位置しているものとする。以下では、短絡部位９０から最も近い位置に配置されたプローブ４０ｈ（すなわち、短絡部位９０に対向して配置されたプローブ４０ｈ）を通る電流について説明する。

図９（Ａ）に示すように、第１実施例の検査装置１００では、電源部２２によって端子３２と集電板５０との間に所定の電圧が印加された場合、端子３２のうち短絡部位９０の直近位置から短絡部位９０を通過し、プローブ４０ｈに到達する。また、プローブ４０ｈを通過した電流は、プローブ４０ｈに対応して配置された電流センサ４４ｈにより検出される。すなわち、第１実施例の検査装置１００では、プローブ４０ｈに流れる電流は、平板電極２０を積層方向に進むことになる。

第２実施例の検査装置１００ａでは、図９（Ｂ）に示すように、短絡部位９０から最も近い位置に配置されたプローブ４０ｈに対向して配置された端子３２ａｈを電源部２２に接続し、端子３２ａｈと集電板５０との間に所定の電圧を印加したとする。この場合、プローブ４０ｈに流れる電流は、図９（Ａ）に示す電路と同様の電路を流れる。よって、第１のガス拡散層１６や第２のガス拡散層１８を面内方向（面沿方向）に電流が流れず、電流センサ４４ｈによって検出された電流値は、第１実施例の電流センサ４４ｈによって検出された電流値と同程度の大きさとなる。

以上のように、第２実施例の検査装置１００ａを用いた短絡検査では、端子３２ａを時分割で給電端子３２ａｐとして設定し、各給電端子３２ａｐに対向する各プローブ４０（対向プローブ４０）に対応する各電流センサ４４によって検出された電流検出値が所定値以上の電流かどうかを判断する（図７のステップＳ３０ａ）。よって、短絡部位９０の直近にある対向プローブ４０を流れる電流の電流値と、それ以外の対向プローブ４０を流れる電流の電流値との差は、第１実施例よりも大きくできる。よって、第１実施例に比べ、より精度良く平板電極２０の短絡部位を検査できる。

Ｃ．変形例：
なお、上記実施例における構成要素の中の、特許請求の範囲の独立項に記載した要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、本発明の上記実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｃ−１．第１変形例：
上記実施例では、検査装置１００，１００ａは絶縁部材３０を備えていたが、絶縁部材３０を備えていなくても良い。すなわち、各プローブ４０は互いに隙間を空けて配置されていても良い。また、上記第２実施例では、検査装置１００ａは絶縁部材８０を備えていたが、絶縁部材を備えていなくても良い。すなわち、各端子３２ａは互いに隙間を空けて配置されていても良い。このようにしても、各プローブ４０を流れる電流に基づいて短絡検査を精度良く行うことができる。また、こうすることで検査装置１００，１００ａの部品点数を低減させることができる。

Ｃ−２．第２変形例：
上記実施例では、検査装置１００，１００ａで検査を行う検査対象物はＭＥＧＡ２０を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、第１と第２のガス拡散層１６、１８を有さない膜電極接合体（電解質膜１０と、第１と第２の触媒層１２，１４）を検査対象物としても良いし、各種平板電極を検査対象物としても良い。また、例えば、外部からの反応ガスを第１の触媒層１２や第２の触媒層１４に流通させるためのセパレータをＭＥＧＡ２０の両側に配置した検査対象物について短絡検査を行っても良い。また、例えば、電解質膜１０と、その両側に配置された第１と第２の触媒層１２，１４と、第１と第２の触媒層１２，１４の両側に配置された第１と第２のガス拡散層１６，１８及び第１と第２のセパレータの少なくともいずれか一方と、を備える燃料電池を検査対象物としても良い。なお、セパレータについても、第１と第２の電極１５，１９と同様に、端子３２，３２ａよりも大きな面沿方向の抵抗を有する。よって、セパレータで挟持した検査対象物においても、第１実施例よりも第２実施例の検査装置１００ａを用いた短絡検査の方が、より精度良く短絡部位９０を検査できる。

Ｃ−３．第３変形例：
上記実施例では、所定値以上の電流を示す電流検出値の有無により短絡検査を行っていたが、各電流センサ４４の電流検出値の大小を比較することで短絡検査を行っても良い。例えば、各電流センサ４４のうち最も高い電流検出値を示す電流センサ４４と接する部位を短絡発生部位として判定しても良い。

Ｃ−４．第４変形例：
上記実施例では、端子３２と集電板５０間に所定の電圧を印加し、各電流センサ４４の電流検出値に基づいて短絡検査を行ったが（図１、図４）、これに限定されるものではない。同じ数のプローブ４０を用いてより精度良く短絡検査を行うために、平板電極２０の面全域を各プローブ４０によって検査できるようにしても良い。例えば、第１実施例において、所定の電圧を印加し、短絡発生の有無の判定及び短絡部位の特定を行った後に（図４のステップＳ１０〜Ｓ５０）、各プローブ４０の平板電極２０に対する位置をずらして再度（複数回）ステップＳ１０〜Ｓ５０を行っても良い。

１０…電解質膜
１２…第１の触媒層
１４…第２の触媒層
１５…第１の電極
１６…第１のガス拡散層
１８…第２のガス拡散層
１９…第２の電極
２０…平板電極
２２…電源部
２３…導線
３０…絶縁部材
３２…端子
３２ａ…端子
３２ａｐ…給電端子
４０…プローブ
４２…シャフト
４４…電流センサ
４８…短絡測定機構
５０…集電板
６０…制御部
６０ａ…制御部
６２…短絡検査部
６２ａ…短絡検査部
６４…表示部
９０…短絡部位
１００…検査装置
１００ａ…検査装置
Ｒｃ１…内部抵抗
Ｒｃ２…接触抵抗

Claims (7)

1. 電解質膜と、前記電解質膜を介して対向して配置された第１と第２の電極とを有する膜電極接合体を含む、平板電極を検査するための検査装置であって、
   前記第１の電極の面のうち前記第２の電極と対向する面とは反対の面と接触することで、前記第１の電極と電気的に接続される端子と、
   前記第２の電極の面のうち前記第１の電極と対向する面とは反対の面と接触することで、前記第２の電極と電気的に接続される複数のプローブであって、それぞれが互いに絶縁されて設けられている複数のプローブと、
   前記複数のプローブと電気的に接続される集電板と、
   前記端子と前記集電板との間に所定の電圧を印加するための電源部と、
   前記各プローブに対応して設けられ、前記所定の電圧が印加されることで、前記各プローブと前記集電板との間をそれぞれ流れる電流を検出するための複数の電流センサと、
   前記各電流センサの各検出値に基づいて前記平板電極の短絡を検査する短絡検査部と、
   を備える、検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記端子は、互いが絶縁されて複数備えられ、
   前記各端子は、前記平板電極を挟んで前記各プローブに対向して配置され、
   前記検査装置は、さらに、
   前記各端子を選択的に前記電源部に接続するためのスイッチを備える、検査装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の検査装置であって、
   前記短絡検査部は、
   前記第２の電極の前記反対の面のうち、所定値以上の電流を示す検出値を出力した前記電流センサに対応した前記プローブと接触している部位を、前記平板電極の短絡部位として特定する、検査装置。
4. 請求項２に記載の検査装置であって、
   前記短絡検査部は、
   前記スイッチを切り換えて前記複数の端子を時分割で前記電源部に接続することで、前記集電板と前記複数の端子のうち前記電源部に接続された給電端子との間に所定の電圧を印加し、前記複数のプローブのうち前記給電端子に対向する対向プローブと、前記集電板との間を流れる電流を検出するための前記電流センサから、前記検出値である特定検出値を前記複数の端子毎に取得し、
   前記複数の特定検出値のうち所定値以上の電流を示す前記特定検出値を出力した前記電流センサを特定し、
   前記第２の電極の前記反対の面のうちで、前記特定した前記電流センサに対応した前記対向プローブと接触している部位を、前記平板電極の短絡部位として特定する、検査装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の検査装置であって、
   前記複数のプローブは絶縁部材に配置され、それぞれが互いに絶縁されている、検査装置。
6. 電解質膜と、前記電解質膜を介して対向して配置された第１と第２の電極とを有する膜電極接合体を含む、平板電極を検査するための検査方法であって、
   （ａ）前記第１の電極の面のうち前記第２の電極と対向する面とは反対の面と接触し、前記第１の電極と電気的に接続する端子と、前記第２の電極の面のうち前記第１の電極と対向する面とは反対の面と接触し前記第２の電極と電気的に接続する複数のプローブと電気的に接続された集電板と、の間に所定の電圧を印加する工程と、
   （ｂ）前記電圧の印加により前記各プローブと前記集電板との間を流れる各電流を検出する工程と、
   （ｃ）前記検出した各検出値に基づいて前記平板電極の短絡を検査する工程と、を備える、検査方法。
7. 請求項６に記載の検査方法であって、
   前記端子は複数備えられ、前記各端子は前記平板電極を挟んで前記複数のプローブに対向して配置され、
   前記工程（ａ）は、
   （ａ１）前記複数の端子のうちの１つである給電端子と、前記集電板との間に所定の電圧を印加する工程と、
   （ａ２）前記工程（ａ１）を前記複数の端子について行う工程と、を含み、
   前記工程（ｂ）は、
   （ｂ１）前記工程（ａ１）を行っている際に、前記複数のプローブのうち前記給電端子に対向する対向プローブと前記集電板との間を流れる電流である特定電流を検出する工程と、
   （ｂ２）前記工程（ｂ１）を前記複数のプローブについて行う工程と、を含み、
   前記工程（ｃ）は、
   （ｃ１）前記工程（ｂ）により得られる前記複数の特定電流の検出値である複数の特定検出値に基づいて、前記平板電極の短絡を検査する工程を含む、検査方法。

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