(57)【要約】 【課題】  電流密度分布を計測する計測装置において、計測精度を向上させる技術を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、測定対象の電流密度分布を計測する計測装置を提供する。この計測装置は、測定対象の所定の接触点において、接触によって導通するための複数の電極と、複数の電極に流れる電流を合流させて同一電位とする合流部と、複数の電極の各々に流れる電極電流を計測するセンサと、を備える。この計測装置は、測定対象における所定の接触点間の抵抗値である接触点間抵抗値Ｒｂと、所定の接触点と合流部との間の合成抵抗値である回路抵抗値Ｒｃと、計測された各電極電流と、に応じて測定対象の電流密度分布を計測することを特徴とする。【選択図】  図１
2006234566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の電流密度分布を計測する計測装置であって、
前記測定対象の所定の接触点において、接触によって導通するための複数の電極と、
前記複数の電極に流れる電流を合流させて同一電位とする合流部と、
前記複数の電極の各々に流れる電極電流を計測するセンサと、
を備え、
前記計測装置は、前記測定対象における前記所定の接触点間の抵抗値である接触点間抵抗値Ｒｂと、前記所定の接触点と前記合流部との間の合成抵抗値である回路抵抗値Ｒｃと、前記計測された各電極電流と、に応じて前記測定対象の電流密度分布を計測することを特徴とする、計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の計測装置であって、
前記計測装置は、前記所定の接触点間において想定される前記測定対象の電流出力比の最大値を最大出力比Ｐｒとし、許容される誤差をＥｒとするとき、下記の式を満たすように構成されているとともに、前記複数の電極で計測された各電極電流を前記各電極が接触する接触点で出力された電流とみなすように構成されている、計測装置。
前記許容誤差Ｅｒ＞絶対値（１−（（前記最大出力比Ｐｒ＋１）×前記回路抵抗値Ｒｃ＋前記接触点間抵抗値Ｒｂ）／（２×前記回路抵抗値Ｒｃ＋前記接触点間抵抗値Ｒｂ））
ただし、前記絶対値は、絶対値を返す関数であることを意味する。
【請求項３】
請求項１記載の計測装置であって、
前記回路抵抗値Ｒｃは、前記接触点間抵抗値Ｒｂの５分の１以下となるように構成されており、
前記計測装置は、前記複数の電極で計測された各電極電流を、前記各電極が接触する接触点で出力された電流とみなすように構成されている、計測装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の計測装置であって、
前記回路抵抗値Ｒｃは、前記測定対象の所定の接触点と前記電極との間の接触抵抗と、前記電極と前記合流部との間の接触抵抗と、の合成抵抗であるとみなして前記電流密度分布を計測する、計測装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の計測装置であって、
前記複数の電極および前記合流部は、一体として構成されており、
前記回路抵抗値Ｒｃは、前記測定対象の所定の接触点と前記電極との間の接触抵抗とみなして前記電流密度分布を計測する、計測装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の計測装置であって、
前記複数の電極の各々と前記測定対象との間に液体金属を塗布することによって、前記複数の電極の各々と前記測定対象との間の接触抵抗が小さくなるように構成されている、計測装置。
【請求項７】
請求項６記載の計測装置であって、
前記液体金属は、ガリウムとインジウムとを含む合金である、計測装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の計測装置であって、
前記測定対象は、反応ガス流路を備えた燃料電池の電池電極であり、
前記複数の電極の各々と前記測定対象との間の各接触面の間の間隔は、前記反応ガス流路の幅方向のピッチの２倍以下となるように構成されている、計測装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の計測装置であって、
前記センサを前記複数の電極の軸方向に相互にずらすことによって、前記複数の電極間のピッチを前記センサの前記複数の電極の軸に垂直な方向の大きさよりも小さくするように構成されている、計測装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の計測装置であって、
前記測定対象は、反応ガス流路を備えた燃料電池の電池電極であり、
前記複数の電極は、
前記合流部に電流を導く電極ロッドと、
前記測定対象の所定の接触点ににおいて、前記電極ロッドの断面積より広い面積で接触するための接触端子と、
を備え、
前記計測装置は、さらに、前記接触端子の各々を一体として前記測定対象に押しつける圧力板を備えている、計測装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の計測装置であって、さらに、
前記圧力板と、前記接触端子の各々の間に付勢部を備えている、計測装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の計測装置であって、さらに、
前記複数の電極は、接触による導通が可能な中央領域と、前記中央領域を囲む閉じた周辺領域とを備えた接触面を有し、
前記周辺領域は、絶縁されている、計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流密度分布を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池の流路設計評価や故障検知、品質保証といった種々の目的のためにその電極における電流密度分布の計測を行う方法が提案されている。たとえば特許文献１には、反応ガス流路に電位測定線や熱電対を挿入して各部分の抵抗電位降下や温度を計測して電流密度分布を推定する方法が開示されている。一方、特許文献２には、複数の電極をカーボンターミナルを介してセパレータに導通させるとともに、各電極に流れる電流を計測することによってセパレータの電流密度分布を計測する方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２２３５１２号公報
【特許文献２】特開２００４−１５２５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、抵抗電位降下や温度に基づく推定は、電流値を直接計測するものではなく推定に過ぎないため、計測の信頼性が低いという問題がある。一方、複数の電極を用いた計測では、カーボンターミナルやセパレータといった計測対象の内部において複数の電極間に流れる漏洩電流が電流密度分布の計測誤差を生じさせていた。さらに、このような問題は、燃料電池に限られず、広く電流密度分布の計測が求められる場合に共通する問題であった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、電流密度分布を計測する計測装置において、計測精度を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、測定対象の電流密度分布を計測する計測装置を提供する。この計測装置は、
前記測定対象の所定の接触点において、接触によって導通するための複数の電極と、
前記複数の電極に流れる電流を合流させて同一電位とする合流部と、
前記複数の電極の各々に流れる電極電流を計測するセンサと、
を備え、
前記計測装置は、前記測定対象における前記所定の接触点間の抵抗値である接触点間抵抗値Ｒｂと、前記所定の接触点と前記合流部との間の合成抵抗値である回路抵抗値Ｒｃと、前記計測された各電極電流と、に応じて前記測定対象の電流密度分布を計測することを特徴とする。
【０００７】
本発明の計測装置では、接触点間抵抗値Ｒｂと、回路抵抗値Ｒｃと、各電極電流と、に応じて測定対象の電流密度分布が計測されるので、複数の電極間に流れる漏洩電流をも考慮された高い計測精度での計測を実現することができる。
【０００８】
なお、「接触点間抵抗値Ｒｂ」は、測定対象における抵抗値であり、測定対象と電極との間の接触抵抗を含まない。一方、「回路抵抗値Ｒｃ」は、測定対象と電極との間の接触抵抗を含み、電極と合流部とが一体として構成されていない場合には電極と合流部との間の接触抵抗をも含む。
【０００９】
上記計測装置において、前記所定の接触点間において想定される前記測定対象の電流出力比の最大値を最大出力比Ｐｒとし、許容される誤差をＥｒとするとき、下記の式を満たすように構成されているとともに、前記複数の電極で計測された各電極電流を前記各電極が接触する接触点で出力された電流とみなすように構成しても良い。前記許容誤差Ｅｒ＞絶対値（１−（（前記最大出力比Ｐｒ＋１）×前記回路抵抗値Ｒｃ＋前記接触点間抵抗値Ｒｂ）／（２×前記回路抵抗値Ｒｃ＋前記接触点間抵抗値Ｒｂ））
ただし、前記絶対値は、絶対値を返す関数であることを意味する。
【００１０】
こうすれば、複数の電極間に流れる漏洩電流に起因する計測誤差を、予め想定された許容範囲内とすることができるので、計測の信頼性を高めることができる。
【００１１】
このような構成は、「接触点間抵抗値Ｒｂの増加」と「回路抵抗値Ｒｃの減少」の少なくとも一方によって実現することができる。「接触点間抵抗値Ｒｂの増加」は、たとえば接触点を有する測定対象や測定治具の抵抗値の増加あるいは接触点間ピッチの増加によって実現することができる。一方、「回路抵抗値Ｒｃの減少」は、たとえば後述する計測装置の回路の一体化による接触抵抗の排除や、接触面への液体金属の塗布による接触抵抗の低減によって実現することができる。
【００１２】
上記計測装置において、前記回路抵抗値Ｒｃは、前記接触点間抵抗値Ｒｂの５分の１以下となるように構成されており、
前記計測装置は、前記複数の電極で計測された各電極電流を、前記各電極が接触する接触点で出力された電流とみなすような簡易な構成としても良い。
【００１３】
こうすれば、複数の電極間に流れる漏洩電流に起因する計測誤差を、電流密度分布において要求される一般的な精度とすることができるので、簡易に計測の信頼性を高めることができる。
【００１４】
上記計測装置において、前記回路抵抗値Ｒｃは、前記測定対象の所定の接触点と前記電極との間の接触抵抗と、前記電極と前記合流部との間の接触抵抗と、の合成抵抗であるとみなして前記電流密度分布を計測するようにしても良い。
【００１５】
回路抵抗値Ｒｃはその殆どが接触抵抗で占められるので、こうすれば、接触抵抗の和を回路抵抗値Ｒｃとみなすことによって簡易かつ実用的な計測装置を実現することができる。
【００１６】
上記計測装置において、前記複数の電極および前記合流部は、一体として構成されており、
前記回路抵抗値Ｒｃは、前記所定の接触点と前記電極との間の接触抵抗とみなして前記電流密度分布を計測するようにしても良い。
【００１７】
このように、電極と合流部を一体として構成して、電極と合流部との間の接触抵抗を排除することによって回路抵抗値Ｒｃを低減させることができる。
【００１８】
上記計測装置において、前記複数の電極の各々と前記測定対象との間に液体金属を塗布することによって、前記複数の電極の各々と前記測定対象との間の接触抵抗が小さくなるように構成されているようにしても良い。
【００１９】
このように、接触面への液体金属の塗布による接触抵抗の低減によっても回路抵抗値Ｒｃを小さくすることができる。
【００２０】
上記計測装置において、前記液体金属は、ガリウムとインジウムとを含む合金であるようにすることが好ましい。ガリウムとインジウムとを含む合金は、毒性が小さく抵抗値も小さいという点でかかる目的に対して好ましい性質を有しているからである。
【００２１】
上記計測装置において、前記測定対象は、反応ガス流路を備えた燃料電池の電池電極であり、
前記複数の電極の各々と前記測定対象との間の各接触面の間の間隔は、前記反応ガス流路の幅方向のピッチの２倍以下となるように構成されているようにしても良い。
【００２２】
こうすれば、電池電極が反応ガス流路に対する圧力の不均一に起因する電池電極と反応ガス流路の接触抵抗の増大を抑制することができる。
【００２３】
上記計測装置において、前記センサを前記複数の電極の軸方向に相互にずらすことによって、前記複数の電極間のピッチを前記センサの前記複数の電極の軸に垂直な方向の大きさよりも小さくするように構成されているようにしても良い。
【００２４】
こうすれば、センサの大きさを確保してセンシング精度を維持しつつ、測定点の密度を高くすることができる。
【００２５】
上記計測装置において、前記測定対象は、反応ガス流路を備えた燃料電池の電池電極であり、
前記複数の電極は、
前記合流部に電流を導く電極ロッドと、
前記測定対象の所定の接触点ににおいて、前記電極ロッドの断面積より広い面積で接触するための接触端子と、
を備え、
前記計測装置は、さらに、前記接触端子の各々を一体として前記測定対象に押しつける圧力板を備えるようにしても良い。
【００２６】
こうすれば、電池電極が反応ガス流路の山部に対する圧力の不均一に起因する電池電極と反応ガス流路の接触抵抗や集電電極とセパレータとの間の接触抵抗のばらつきを抑制することができる。
【００２７】
上記計測装置において、さらに、
前記圧力板と、前記接触端子の各々の間に付勢部を備えるようにしても良い。
【００２８】
こうすれば、電池電極と反応ガス流路の間や集電電極とセパレータとの間の接触抵抗のばらつきをさらに抑制して、計測精度を高めることができる。
【００２９】
上記計測装置において、さらに、
前記複数の電極は、接触による導通が可能な中央領域と、前記中央領域を囲む閉じた周辺領域とを備えた接触面を有し、
前記周辺領域は、絶縁されているようにしても良い。
【００３０】
こうすれば、接触点間隔を小さくしつつ接触点間抵抗値Ｒｂを増加させることができる。
【００３１】
なお、本発明は、電流分布計測方法や、この電流分布計測装置を搭載した燃料電池などの装置その他の種々の態様で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．本発明の第１実施例における電流分布計測装置の構成：
Ｂ．本発明の第１実施例における計測方法：
Ｃ．本発明の第２実施例における計測方法：
Ｄ．変形例：
【００３３】
Ａ．本発明の第１実施例における電流分布計測装置の構成：
図１は、本発明の第１実施例における電流分布計測装置１００と計測対象の概略構成図である。電流分布計測装置１００は、複数の測定用電極１２０と、電流集合板１１１と、計測治具としてのエンドプレート１０９およびターミナルプレート１０７と、電流集合板１１１とターミナルプレート１０７との間に電気的に接続された抵抗である負荷１１０とを備えている。電流分布計測装置１００は、本実施例では、燃料電池セル２０１が計測対象となっている。
【００３４】
燃料電池セル２０１は、本実施例では、膜電極接合体２０２と、膜電極接合体２０２を両側から挟むカーボン製の２つのセパレータ２０３、２０４と、を備えた固体高分子型燃料電池である。２つのセパレータ２０３、２０４には、膜電極接合体２０２側に反応ガスが流れるガス流路（図示せず）が形成されている。燃料電池セル２０１は、かかる反応ガスの反応によって電力を生成し、２つのセパレータ２０３、２０４を介して外部に出力する。
【００３５】
本実施例では、２つのセパレータ２０３、２０４に挟まれた膜電極接合体２０２の各部分における反応ガスの反応状態を推定するために、セパレータ２０４から出力される電流の分布を計測する。かかる電流分布は、セパレータ２０４の各部分から出力される電流値を測定することによって計測することができる。
【００３６】
図２は、セパレータ２０４の各部分から出力される電流値を測定する複数の測定用電極１２０の拡大図である。測定用電極１２０の各々は、ロッド１２８と、ロッド１２８の両端に接続された２つの集電電極１２４、１２５と、電流センサ１２６と、を備えている。
【００３７】
電流センサ１２６は、本実施例では、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である。電流センサ１２６は、ロッド１２８に流れる電流に応じて変化する磁場に応じた電気信号を出力する。
【００３８】
図３は、本発明の第１実施例における集電電極１２５のセパレータ２０４上における配列状態を示す説明図である。本実施例では、集電電極１２５の間隔は、３ｍｍに設定されている。かかる設定は、集電電極１２５の間隔がセパレータ２０４に形成された流路の幅方向のピッチの２倍以下となるように設定することが好ましい。こうすれば、複数の集電電極１２５による押し付け圧力が各流路に均等に伝わるからである。
【００３９】
図４は、電流分布計測装置１００と計測対象の燃料電池セル２０１とで構成される電気回路の等価回路を示している。この等価回路は、電力を発生させる燃料電池セル２０１と、抵抗Ｒｂと、接触抵抗Ｒｃ１と、配線抵抗Ｒｃ２と、負荷１１０とで構成されている。抵抗Ｒｂは、隣接する集電電極１２５の間におけるセパレータ２０４の内部の抵抗である。接触抵抗Ｒｃ１は、集電電極１２５とセパレータ２０４の接触に起因して生ずる接触抵抗である。配線抵抗Ｒｃ２は、電流分布計測装置１００全体の配線抵抗である。
【００４０】
図５は、説明をわかりやすくするために等価回路の一部を抜き出して示した説明図である。前述のように、本実施例では、膜電極接合体２０２の各部分における反応ガスの反応状態を推定するためにセパレータ２０４の各部分から出力される電流値を計測する。かかる計測は、測定用電極１２０に流れる電流値を測定することによって計測される。具体的には、セパレータ２０４の各部分で発生した電位ｖ１、ｖ２によって出力される電流値ｉ１、ｉ２は、２つの測定用電極１２０に流れる電流値ｉ３、ｉ４に流れる電流値を測定することによって計測される。
【００４１】
ところが、電流値ｉ１、ｉ２は、それぞれ電流値ｉ３、ｉ４に単純に比例する関係にはない。セパレータ２０４の内部にも電流が流れるため、電位ｖ２を発生させた部位からも電流値ｉ３が流れる測定用電極１２０の側に電流が漏洩するからである。かかる漏洩についての定量分析を考慮した計測方法を以下に開示する。
【００４２】
Ｂ．本発明の第１実施例における計測方法：
図５の等価回路の回路方程式は以下のとおりである。ここで、回路方程式を分かりやすくするために接触抵抗Ｒｃ１と配線抵抗Ｒｃ２の合成抵抗を回路抵抗Ｒｃとするとともに、ｖ２＞ｖ１と仮定する。キルヒホッフの法則により以下の式が導出される。
（１）第１式：ｉ１＋ｉ２＝ｉ３＋ｉ４
（２）第２式：ｉ３＝ｉ１＋ｉ５
（３）第３式：ｉ４＝ｉ２−ｉ５
【００４３】
さらに、各部分の電位に着目すると以下の式が導出される。
（１）第４式：ｖ１＝ｖ２−Ｒｂ×ｉ５
（２）第５式：ｖ０＝ｖ１−Ｒｃ×ｉ３
（３）第６式：ｖ０＝ｖ２−Ｒｃ×ｉ４
【００４４】
第１式〜第６式の連立方程式を解くと以下の式が導出される。
（１）第７式：ｉ１＝ｉ３＋Ｒｃ／Ｒｂ（ｉ３−ｉ４）
（２）第８式：ｉ２＝ｉ４＋Ｒｃ／Ｒｂ（−ｉ３＋ｉ４）
ここで、電流ｉ１、ｉ２が測定対象の電流であり、電流ｉ３、ｉ４が電流センサ１２６で計測される電流である。第７式と第８式の第２項がセパレータ２０４の内部で漏洩する電流に相当している。
【００４５】
このように、測定用電極１２０が接触する点を含む各等価回路を計測対象の各要素として捉えると、各等価回路間の関係を確定系として２次元的にモデル化することができる。このようにして構成されたモデルは、一般的に有限要素法を用いた解析ツールで解くことが可能である。
【００４６】
このように、本実施例では、接触点間抵抗値Ｒｂと、回路抵抗値Ｒｃと、各電極電流と、に応じて測定対象の電流密度分布を計測することができるので、複数の電極間に流れる漏洩電流をも考慮された高い計測精度での計測を実現することができる。
【００４７】
Ｃ．本発明の第２実施例における計測方法：
第２実施例における計測方法は、回路抵抗値Ｒｃ／接触点間抵抗値Ｒｂが十分に小さくなるように電流分布計測装置１００のハードウェアを構成するとともに、実測値ｉ３、ｉ４を出力電流値ｉ１、ｉ２とみなすことによって電流分布を計測する。
【００４８】
本計測方法は、第７式と第８式の第２項が電流分布計測装置１００のハードウェア構成によって調整可能である点に発明者が着目して実現させた実用性の高い計測方法である。（１）第７式：ｉ１＝ｉ３＋Ｒｃ／Ｒｂ（ｉ３−ｉ４）
（２）第８式：ｉ２＝ｉ４＋Ｒｃ／Ｒｂ（−ｉ３＋ｉ４）
本方法によれば、簡易な構成で複数の電極間に流れる漏洩電流に起因する計測誤差を、予め想定された許容範囲内とすることができるので、上述の煩雑な解析を回避しつつ計測の信頼性を高めることができる。
【００４９】
たとえば許容誤差Ｅｒを、電流値ｉ５／電流値ｉ２（図５）として定義するとともに、想定される各測定点の電流出力比の最大値を最大出力比Ｐｒとすると、第１式〜第６式の連立方程式を解くことによって以下の第９式を満たすように電流分布計測装置１００のハードウェアを構成すれば良いことが分かる。
第９式：許容誤差Ｅｒ＞絶対値（１−（（最大出力比Ｐｒ＋１）×回路抵抗値Ｒｃ＋接触点間抵抗値Ｒｂ）／（２×回路抵抗値Ｒｃ＋接触点間抵抗値Ｒｂ））。ただし、絶対値は、絶対値を返す関数であることを意味する。
【００５０】
このようなハードウェア構成は、「接触点間抵抗値Ｒｂの増加」と「回路抵抗値Ｒｃの減少」の少なくとも一方によって実現することができる。「接触点間抵抗値Ｒｂの増加」は、たとえば接触点を有する測定対象や測定治具の抵抗値の増加あるいは接触点間ピッチの増加によって実現することができる。一方、「回路抵抗値Ｒｃの減少」は、たとえば後述する計測装置の回路の一体化による接触抵抗の排除や、接触面への液体金属の塗布による接触抵抗の低減によって実現することができる。
【００５１】
具体的には、「回路抵抗値Ｒｃの減少」は、集電電極１２５とセパレータ２０４との間に所定の金属を塗布することによって小さくすることができる。塗布可能な金属としては、インジウムや鉛といった延性金属や、ガリウム・インジウム合金や水銀、ナトリウムといった液体金属とがある。接触抵抗の低減の観点からは、液体金属が好ましく、安全性の観点からはガリウム・インジウム合金のようなガリウムとインジウムとを含む合金が好ましい。「回路抵抗値Ｒｃの減少」は、さらに、複数の測定用電極１２０と電流集合板１１１を一体化することによって一体型測定用電極１２０ａを構成して（図６）、これらの間の接触抵抗を排除することによって回路抵抗値Ｒｃを低減させることもできる。
【００５２】
ハードウェア構成時における回路抵抗値Ｒｃの計測は、たとえば前記回路抵抗値Ｒｃは、集電電極１２５とセパレータ２０４との間の接触抵抗と、測定用電極１２０と電流集合板１１１との間の接触抵抗と、の合成抵抗であるとみなすようにしても良い。回路抵抗値Ｒｃはその殆どが接触抵抗で占められるからである。ただし、測定用電極１２０と電流集合板１１１が一体として構成されている場合には、回路抵抗値Ｒｃは、集電電極１２５とセパレータ２０４との間の接触抵抗とみなすことができる。
【００５３】
一方、「接触点間抵抗値Ｒｂの増加」は、セパレータ２０４を抵抗の大きな材質とする方法やセパレータ２０４と集電電極１２５との間にカーボンプレートのような抵抗値の大きなプレートを測定治具として挟む構成や後述の第４変形例における構成が実現可能である。
【００５４】
なお、さらに、簡易な構成として、回路抵抗値Ｒｃが、接触点間抵抗値Ｒｂの５分の１以下となるようにハードウェアを構成すれば一般的に十分な精度で電流密度分布測定が可能であることを発明者が多数の実測例によって導き出した。
【００５５】
このように、本実施例では、電流分布計測装置１００のハードウェア構成によって漏洩電流を小さくすることができるので、漏洩電流に関する煩雑な解析を排除して簡易に電流密度分布を計測することができるという利点がある。
【００５６】
Ｄ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。
【００５７】
Ｄ−１．上記実施例では、電流センサ１２６が測定用電極１２０の軸方向に同一の位置に配置されているが、たとえば図７に示されるように電流センサ１２６を測定用電極１２０の軸方向に相互にずらすことによって、測定用電極１２０のピッチを電流センサ１２６の測定用電極１２０のに垂直な方向の大きさよりも小さくするように構成しても良い。こうすれば、センサの大きさを確保してセンシング精度を維持しつつ、測定点の密度を高くすることができる。
【００５８】
Ｄ−２．上記実施例では、電流集合板１１１が複数の測定用電極１２０を測定対象としての燃料電池セル２０１（図１）に押し当てているが、たとえば図８に示されるように集電電極１２５の各々を一体として測定対象に押しつける圧力板１３０を備えるようにしても良い。こうすれば、複数の測定用電極１２０の長さの製造公差に起因して生ずる測定用電極１２０毎の押し当て圧力のバラツキを抑制することができる。
【００５９】
なお、圧力板１３０は、電流集合板１１１ａよりも面圧方向の十分に剛性を大きくするように構成されていればよく、圧力板１３０を導電体で構成する場合には、集電電極１２５間の短絡防止のため集電電極１２５との間に絶縁体１３０ｎを装備すれば良い。
【００６０】
また、たとえば図９に示されるように圧力板１３０と集電電極１２５との間に付勢のためのバネ１２５ｓを備えるようにしても良い。こうすれば、電池電極と反応ガス流路の間の接触抵抗のばらつきをさらに抑制して、計測精度を高めることができる。
【００６１】
Ｄ−３．上記実施例では、集電電極１２５の接触面の前面が導通可能に構成されているが、たとえば図１０に示されるように構成しても良い。図１０は、集電電極１２５の接触面を示す説明図である。接触面は、絶縁のためのエナメル被膜が施された絶縁領域１２５ｎ（ハッチングが施された領域）と導通可能な導通領域１２５ｃとを有している。導通領域１２５ｃには、液体金属が塗布されている。絶縁領域１２５ｎは、導通領域１２５ｃの周囲を取り囲んだ閉じた領域として構成されている。
【００６２】
この構成では、図１１に示されるような経路の漏洩電流を防止することができるので、押しつけ圧力の均一化のために接触点間隔を小さくしつつ、図１２に示されるような接触点間抵抗値Ｒｂを増加させることができる。
【００６３】
Ｄ−４．上記実施例では、燃料電池セル２０１の単セルが出力する電流密度分布を一方から計測しているが、たとえば図１３に示されるように測定用電極１２０を燃料電池のスタックの中間に挟むようにして構成しても良い。なお、本発明は、電流分布計測方法や、この電流分布計測装置を搭載した燃料電池などの装置その他の種々の態様で実現することができる。
【００６４】
Ｄ−５．上記実施例では、燃料電池の電流密度分布を計測しているが、燃料電池に限らず他の計測対象についても本発明は適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１実施例における電流分布計測装置１００と計測対象の概略構成図。
【図２】セパレータ２０４の各部分から出力される電流値を測定する複数の測定用電極１２０の拡大図。
【図３】本発明の第１実施例における集電電極１２５のセパレータ２０４上における配列状態を示す説明図。
【図４】電流分布計測装置１００と計測対象の燃料電池セル２０１とで構成される電気回路の等価回路。
【図５】等価回路の一部を示す説明図。
【図６】複数の測定用電極１２０に電流集合板１１１が一体化された一体型測定用電極１２０ａを示す説明図。
【図７】第１変形例における複数の測定用電極１２０を示す説明図。
【図８】第２変形例における電流分布計測装置１００と計測対象の概略構成図。
【図９】第３変形例における電流分布計測装置１００と計測対象の概略構成図。
【図１０】第４変形例における電流分布計測装置１００と計測対象の概略構成図。
【図１１】第４変形例で抑制される漏洩電流を示す説明図。
【図１２】第４変形例で漏洩電流が抑制された様子を示す説明図。
【図１３】第５変形例における電流分布計測装置１００と計測対象の概略構成図。
【符号の説明】
【００６６】
１００…電流分布計測装置
１０７…ターミナルプレート
１０９…エンドプレート
１１０…負荷
１１１、１１１ａ…電流集合板
１２０…測定用電極
１２４、１２５…集電電極
１２５ｓ…バネ
１２６…電流センサ
１２８…ロッド
１３０…圧力板
１３０ａ…絶縁体
２０１…燃料電池セル
２０２…膜電極接合体
２０３、２０４…セパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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