(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用の通気性部材の検査装置であって、
前記通気性部材の一方の面に配置される穴あき平板であって、長さＬａの間隔で正方格子状に仮想線が引かれたときの前記仮想線の交点に当たる位置に設けられた複数の貫通孔を有する穴あき平板と、
前記穴あき平板の前記通気性部材と反対側の面に配置され、中空部を有し、前記中空部の前記貫通孔に面した方向に設けられた開口部と、前記開口部の外縁に設けられ前記貫通孔の最大幅以上の幅を有するフランジと、前記中空部に不活性ガスを供給するガス供給孔とを有する半密閉容器と、
前記ガス供給孔を用いて前記中空部に前記不活性ガスを供給するガス供給部と、
前記中空部に配置される酸素センサと、
を備え、
前記半密閉容器の前記開口部は、半径の大きさが前記長さＬａの√２倍の円形であり、
前記貫通孔は、前記貫通孔の中心を通り、前記仮想線と平行な線及び前記仮想線と４５度の角度で交わる線を対称軸とする線対称である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
【請求項２】
燃料電池用の通気性部材の検査装置であって、
前記通気性部材の一方の面に配置される穴あき平板であって、長さＬａの間隔で正方格子状に仮想線が引かれたときの前記仮想線の交点に当たる位置に設けられた複数の貫通孔を有する穴あき平板と、
前記穴あき平板の前記通気性部材と反対側の面に配置され、中空部を有し、前記中空部の前記貫通孔に面した方向に設けられた開口部と、前記開口部の外縁に設けられ前記貫通孔の最大幅以上の幅を有するフランジと、前記中空部に不活性ガスを供給するガス供給孔とを有する半密閉容器と、
前記ガス供給孔を用いて前記中空部に前記不活性ガスを供給するガス供給部と、
前記中空部に配置される酸素センサと、
を備え、
前記半密閉容器の前記開口部は、各辺の長さが前記長さＬａの整数倍の長方形であり、
前記長方形の各辺は、前記仮想線と平行であり、
前記貫通孔は、前記貫通孔の中心を通り、前記長方形の各辺と平行な線を対称軸とする線対称である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池用の通気性部材の検査装置において、
前記開口部は正方形であり、
前記貫通孔は、さらに、前記貫通孔の中心を通り、前記正方形の対角線と平行な線を対称軸として線対称である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の燃料電池用の通気性部材の検査装置において、
前記貫通孔は、菱形であり、前記菱形の対角線は、前記長方形の各辺と平行である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
【請求項５】
燃料電池用の通気性部材の検査装置であって、
前記通気性部材の一方の面に配置される穴あき平板であって、１辺の長さＬａのハニカム構造の各頂点及び前記ハニカム構造の正六角形の中心に設けられた複数の貫通孔を有する穴あき平板と、
前記穴あき平板の前記通気性部材と反対側の面に配置され、中空部を有し、前記中空部の前記貫通孔に面した方向に設けられた開口部と、前記開口部の外縁に設けられ前記貫通孔の最大幅以上の幅を有するフランジと、前記中空部に不活性ガスを供給するガス供給孔とを有する半密閉容器と、
前記ガス供給孔を用いて前記中空部に前記不活性ガスを供給するガス供給部と、
前記中空部に配置される酸素センサと、
を備え、
前記半密閉容器の前記開口部は、１辺の大きさが前記長さＬａの整数倍の正六角形であり、
前記貫通孔は、前記穴の中心を通り、前記正六角形の各辺と平行な線の全てについて線対称である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料電池用の通気性部材の検査装置において、
前記貫通孔は、丸穴である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
【請求項７】
燃料電池用の通気性部材の検査装置であって、
前記通気性部材の一方の面に配置される穴あき平板であって、１辺の長さＬａのハニカム構造の各頂点及び前記ハニカム構造の正六角形の中心に設けられた複数の丸い貫通孔を有する穴あき平板と、
前記穴あき平板の前記通気性部材と反対側の面に配置され、中空部を有し、前記中空部の前記丸い貫通孔に面した方向に設けられた開口部と、前記開口部の外縁に設けられ前記貫通孔の最大幅以上の幅を有するフランジと、前記中空部に不活性ガスを供給するガス供給孔とを有する半密閉容器と、
前記ガス供給孔を用いて前記中空部に前記不活性ガスを供給するガス供給部と、
前記中空部に配置される酸素センサと、
を備え、
前記半密閉容器の前記開口部は、半径の大きさが前記長さＬａの整数倍の円形である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃料電池用の通気性部材の検査装置を用いた燃料電池の検査方法であって、
大気中に置かれた被測定対象物の一方の面に前記穴あき平板を配置する工程と、
前記ガス供給孔から前記中空部に前記不活性ガスを供給しながら前記穴あき平板に前記半密閉容器の前記開口部が当たるように、前記酸素センサが配置された前記半密閉容器を配置する工程と、
前記中空部への前記不活性ガスの供給を停止する工程と、
前記不活性ガスの供給を停止してから前記中空部の酸素濃度が判定濃度に達するまでの時間を測定する工程と、
前記判定濃度に達するまでの時間を用いて、前記被測定対象物の良否を判定する工程と、
を備える、燃料電池の検査方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃料電池用の通気性部材の検査装置を用いた燃料電池の検査方法であって、
大気中に置かれた被測定対象物の一方の面に前記穴あき平板を配置する工程と、
前記ガス供給孔から前記中空部に前記不活性ガスを供給しながら前記穴あき平板に前記半密閉容器の前記開口部が当たるように、前記酸素センサが配置された前記半密閉容器を配置する工程と、
前記中空部への前記不活性ガスの供給を停止する工程と、
前記不活性ガスの供給を停止してから判定時間経過後の酸素濃度を測定する工程と、
前記判定時間経過後の酸素濃度を用いて、前記被測定対象物の良否を判定する工程と、
を備える、燃料電池の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池を検査する装置に関し、特にガス拡散層などの多孔性材料におけるガス透過性を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象のガス拡散層から試験片を作成し、その特性を測定する技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７８８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、試験片の拡散性は測定可能であるが、燃料電池の拡散層としての拡散性の分布の測定は困難であった。
【０００５】
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なされたものであり、拡散性の分布の測定を容易に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なされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。本発明の一形態によれば、燃料電池用の通気性部材の検査装置が提供される。この検査装置は、前記通気性部材の一方の面に配置される穴あき平板であって、長さＬａの間隔で正方格子状に仮想線が引かれたときの前記仮想線の交点に当たる位置に設けられた複数の貫通孔を有する穴あき平板と、前記穴あき平板の前記通気性部材と反対側の面に配置され、中空部を有し、前記中空部の前記貫通孔に面した方向に設けられた開口部と、前記開口部の外縁に設けられ前記貫通孔の最大幅以上の幅を有するフランジと、前記中空部に不活性ガスを供給するガス供給孔とを有する半密閉容器と、前記ガス供給孔を用いて前記中空部に前記不活性ガスを供給するガス供給部と、前記中空部に配置される酸素センサと、を備え、前記半密閉容器の前記開口部は、半径の大きさが前記長さＬａの√２倍の円形であり、前記貫通孔は、前記貫通孔の中心を通り、前記仮想線と平行な線及び前記仮想線と４５度の角度で交わる線を対称軸とする線対称である。この形態によれば、半密閉容器の開口部の内側における貫通孔の総面積をほぼ同じにできる。その結果、非測定物の拡散性の分布の測定を容易に行うことが出来る。
【０００７】
［適用例１］
燃料電池用の通気性部材の検査装置であって、前記通気性部材の一方の面に配置される穴あき平板であって、長さＬａの間隔で正方格子状に仮想線が引かれたときの前記仮想線の交点に当たる位置に設けられた複数の貫通孔を有する穴あき平板と、前記穴あき平板の前記通気性部材と反対側の面に配置され、中空部を有し、前記中空部の前記貫通孔に面した方向に設けられた開口部と、前記開口部の外縁に設けられ前記貫通孔の最大幅以上の幅を有するフランジと、前記中空部にガスを供給するガス供給孔とを有する半密閉容器と、前記ガス供給孔を用いて前記中空部にガスを供給するガス供給部と、前記中空部に配置されるガスセンサと、を備え、前記半密閉容器の前記開口部は、半径の大きさが前記長さＬａの整数倍の円形であり、前記貫通孔は、前記貫通孔の中心を通り、前記仮想線と平行な線及び前記仮想線と４５度の角度で交わる線を対称軸とする線対称である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
この適用例によれば、半密閉容器の開口部の内側における貫通孔の総面積をほぼ同じにできる。その結果、非測定物の拡散性の分布の測定を容易に行うことが出来る。
【０００８】
［適用例２］
燃料電池用の通気性部材の検査装置であって、前記通気性部材の一方の面に配置される穴あき平板であって、長さＬａの間隔で正方格子状に仮想線が引かれたときの前記仮想線の交点に当たる位置に設けられた複数の貫通孔を有する穴あき平板と、前記穴あき平板の前記通気性部材と反対側の面に配置され、中空部を有し、前記中空部の前記貫通孔に面した方向に設けられた開口部と、前記開口部の外縁に設けられ前記貫通孔の最大幅以上の幅を有するフランジと、前記中空部にガスを供給するガス供給孔とを有する半密閉容器と、前記ガス供給孔を用いて前記中空部にガスを供給するガス供給部と、前記中空部に配置されるガスセンサと、を備え、前記半密閉容器の前記開口部は、各辺の長さが前記長さＬａの整数倍の長方形であり、前記長方形の各辺は、前記仮想線と平行であり、前記貫通孔は、前記貫通孔の中心を通り、前記長方形の各辺と平行な線を対称軸とする線対称である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
この適用例によれば、半密閉容器の開口部の内側における貫通孔の総面積を同じにできる。その結果、非測定物の拡散性の分布の測定を容易に行うことが出来る。
【０００９】
［適用例３］
適用例２に記載の燃料電池用の通気性部材の検査装置において、前記開口部は正方形であり、前記貫通孔は、さらに、前記貫通孔の中心を通り、前記正方形の対角線と平行な線を対称軸として線対称である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
この適用例によれば、開口部は正方形であり、貫通孔の形状を、貫通孔の中心を通り、前記正方形の対角線と平行な線を対称軸として線対称であるので半密閉容器の開口部の内側における貫通孔の総面積を同じにできる。
【００１０】
［適用例４］
適用例２または３に記載の燃料電池用の通気性部材の検査装置において、前記貫通孔は、菱形であり、前記菱形の対角線は、前記長方形の各辺と平行である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
この適用例によれば、貫通孔は、菱形であり、前記菱形の対角線は、前記長方形の各辺と平行であるので、半密閉容器の開口部の内側における貫通孔の総面積を同じにできる。
【００１１】
［適用例５］
燃料電池用の通気性部材の検査装置であって、前記通気性部材の一方の面に配置される穴あき平板であって、１辺の長さＬａのハニカム構造の各頂点及び前記ハニカム構造の正六角形の中心に設けられた複数の貫通孔を有する穴あき平板と、前記穴あき平板の前記通気性部材と反対側の面に配置され、中空部を有し、前記中空部の前記貫通孔に面した方向に設けられた開口部と、前記開口部の外縁に設けられ前記貫通孔の最大幅以上の幅を有するフランジと、前記中空部にガスを供給するガス供給孔とを有する半密閉容器と、前記ガス供給孔を用いて前記中空部にガスを供給するガス供給部と、前記中空部に配置されるガスセンサと、を備え、前記半密閉容器の前記開口部は、１辺の大きさが前記長さＬａの整数倍の正六角形であり、前記貫通孔は、前記穴の中心を通り、前記正六角形の各辺と平行な線の全てについて線対称である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
この適用例によれば、半密閉容器の開口部の内側における貫通孔の総面積を同じにできる。その結果、非測定物の拡散性の分布の測定を容易に行うことが出来る。
【００１２】
［適用例６］
適用例１〜５のいずれか一つの適用例に記載の燃料電池用の通気性部材の検査装置において、前記貫通孔は、丸穴である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
この適用例によれば、貫通孔は、丸穴であるので、貫通孔は、貫通孔の中心を通る線について、線対称形である。
【００１３】
［適用例７］
燃料電池用の通気性部材の検査装置であって、前記通気性部材の一方の面に配置される穴あき平板であって、１辺の長さＬａのハニカム構造の各頂点及び前記ハニカム構造の正六角形の中心に設けられた複数の丸い貫通孔を有する穴あき平板と、前記穴あき平板の前記通気性部材と反対側の面に配置され、中空部を有し、前記中空部の前記丸い貫通孔に面した方向に設けられた開口部と、前記開口部の外縁に設けられ前記貫通孔の最大幅以上の幅を有するフランジと、前記中空部にガスを供給するガス供給孔とを有する半密閉容器と、前記ガス供給孔を用いて前記中空部にガスを供給するガス供給部と、前記中空部に配置されるセンサと、を備え、前記半密閉容器の前記開口部は、半径の大きさが前記長さＬａの整数倍の円形である、燃料電池用の通気性部材の検査装置。
この適用例によれば、半密閉容器の開口部の内側における貫通孔の総面積をほぼ同じにできる。その結果、非測定物の拡散性の分布の測定を容易に行うことが出来る。
【００１４】
［適用例８］
適用例１〜７のいずれか一つの適用例に記載の燃料電池用の通気性部材の検査装置を用いた燃料電池の検査方法であって、大気中に置かれた非測定対象物の一方の面に前記検査装置穴あき平板を配置する工程と、前記ガス供給孔から前記中空部に不活性ガスを供給しながら前記穴あき平板に前記半密閉容器の前記開口部が当たるように、前記センサが配置された前記半密閉容器を配置する工程と、前記中空部への前記不活性ガスの供給を停止する工程と、前記不活性ガスを停止してから前記中空部の酸素濃度が判定濃度に達するまでの時間を測定する工程と、前記判定濃度に達するまでの時間を用いて、前記被測定物の良否を判定する工程と、を備える、燃料電池の検査方法。
この適用例によれば、半密閉容器の配置位置によらず、短時間で、同一条件で被測定物の良否の判定を行うことができる。
【００１５】
［適用例９］
適用例１〜７のいずれか一つの適用例に記載の燃料電池用の通気性部材の検査装置を用いた燃料電池の検査方法であって、大気中に置かれた非測定対象物の一方の面に前記検査装置穴あき平板を配置する工程と、前記ガス供給孔から前記中空部に不活性ガスを供給しながら前記穴あき平板に前記半密閉容器の前記開口部が当たるように、前記センサが配置された前記半密閉容器を配置する工程と、前記中空部への前記不活性ガスの供給を停止する工程と、前記不活性ガスを停止してから判定時間経過後の酸素濃度を測定する工程と、前記判定時間経過後の酸素濃度を用いて、前記被測定物の良否を判定する工程と、を備える、燃料電池の検査方法。
この適用例によれば、半密閉容器の配置位置によらず、短時間で、同一条件で被測定物の良否の判定を行うことができる。
【００１６】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池の通気性部材の検査装置の他、多孔質膜のガス拡散性測定装置、ガス拡散性測定方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】燃料電池のガス拡散層のガス透過性を測定するガス透過性測定装置の概略構成を示す説明図である。
【図１Ｂ】フランジ近傍を拡大して示す説明図である。
【図２Ａ】穴あき平板と、半密閉容器の開口部と、を模式的に示す説明図である。
【図２Ｂ】図２Ａの半密閉容器の開口部の位置を移動させたときの状態を模式的に示す説明図である。
【図３Ａ】第２の実施例の穴あき平板と、半密閉容器の開口部と、を模式的に示す説明図である。
【図３Ｂ】図３Ａの半密閉容器の開口部の位置を移動させたときの状態を模式的に示す説明図である。
【図４Ａ】半密閉容器の開口部の位置を移動させても開口部の内側の貫通孔の総面積が変わらないことを示す説明図である。
【図４Ｂ】開口部の形状が、一辺の長さが長さＬａの正方形である場合を示す説明図である。
【図４Ｃ】図４Ａの半密閉容器の開口部の形状を長方形にした場合を示す説明図である。
【図５】本実施例における測定フローチャートである。
【図６】測定結果の一例を示す説明図である。
【図７】被測定物の良否判定が本実施例と異なる場合を示す測定フローチャートである。
【図８Ａ】第３の実施例の穴あき平板と、半密閉容器の開口部と、を模式的に示す説明図である。
【図８Ｂ】第４の実施例の穴あき平板と、半密閉容器の開口部と、を模式的に示す説明図である。
【図９Ａ】第５の実施例を示す説明図である。
【図９Ｂ】図９Ａの開口部の位置を移動させた状態を示す説明図である。
【図１０】第６の実施例の穴あき平板と、半密閉容器の開口部と、を模式的に示す説明図である。
【図１１】第７の実施例の穴あき平板と、半密閉容器の開口部と、を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１の実施例］
図１Ａは、燃料電池のガス拡散層のガス透過性を測定するガス透過性測定装置の概略構成を示す説明図である。ガス透過性測定装置１０は、穴あき平板１００と、半密閉容器２００（「遮蔽容器２００」とも呼ぶ。）と、酸素センサ２５０と、ガス供給管３００と、ガスポンプ３１０と、ガスタンク３２０と、台座４００と、を備える。被測定対象（多孔質材料）であるガス拡散層２０は、台座４００の上に配置される。台座４００は、台座４００の下からガス拡散層２０に対して空気が供給されるように形成されている。穴あき平板１００は、多数の貫通孔１１０を有する平板であり、ガス拡散層２０の上に配置される。貫通孔１１０の形状、配置については、後述する。
【００１９】
半密閉容器２００は、内部に中空部２１０を有し、穴あき平板１００側に開口部２２０と、頂部にガス供給孔２４０と、を有している。開口部２２０の形状については、後述する。開口部２２０の外縁には、フランジ２３０が設けられている。図１Ａにおいては、開口部２２０を明示するために、フランジ２３０と、穴あき平板１００とが離間して図示しているが、ガスの透過性の測定時には、フランジ２３０が、穴あき平板１００と接するように、半密閉容器２００が配置される。穴あき平板１００との密着度を高めるために、フランジ２３０の穴あき平板１００側は、シリコンゴムなどの密着性の高い材料で構成されていることが好ましい。中空部２１０には、酸素センサ２５０が配置される。酸素センサ２５０は、中空部２１０内の酸素濃度を測定する。
【００２０】
図１Ｂは、フランジ近傍を拡大して示す説明図である。フランジ２３０の幅は、貫通孔１１０の最大幅よりも大きいことが好ましい。フランジ２３０の幅が狭いと、貫通孔２３０を介して半密閉容器２００の外部と中空部２１０とが繋がる虞があるが、フランジ２３０の幅が貫通孔１１０の最大幅よりも大きいと、図１Ｂに示すように、半密閉容器２００の外部と中空部２１０とは、繋がらない。
【００２１】
半密閉容器２００の頂部のガス供給孔２４０には、ガス供給管３００が接続されている。ガス供給管３００には、ガスポンプ３１０と、ガスタンク３２０が接続されている。ガスタンク３２０には、窒素などの不活性ガスが貯蔵されている。
【００２２】
図２Ａは、穴あき平板と、半密閉容器の開口部と、を模式的に示す説明図である。穴あき平板１００には、長さＬａの間隔で碁盤状に仮想線１２０、１２５が引かれたときの仮想線１２０、１２５の交点に当たる位置に貫通孔１１０が設けられている。具体的には、左右方向のピッチが長さＬａ、上下方向のピッチが長さＬａで貫通孔１１０が形成されている。貫通孔１１０は、直径Ｒｂの円形をしている。貫通孔１１０は、貫通孔１１０の中心を通り、仮想線１２０、１２５と平行な直線について線対称であり、仮想線１２０、１２５と４５度を為す２つの仮想線１３０、１３５について線対称であれば、円形でなくてもよい。開口部２２０の形状は、半径が（√２）×Ｌａの円である。なお、図２Ａでは、開口部２２０の周りのフランジ２３０の図示を省略している。図２Ａにおいて、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の内側には、５個の貫通孔１１０と、貫通孔１１０の一部が４個含まれている。
【００２３】
図２Ｂは、図２Ａの半密閉容器の開口部の位置を移動させたときの状態を模式的に示す説明図である。開口部２２０の内側には、４個の貫通孔１１０と貫通孔の一部が８個含まれている。図２Ａと、図２Ｂの開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積は、必ずしも一致しないが、ほぼ同じ面積にすることができる。
【００２４】
このように穴あき平板１００の貫通孔１１０の位置と、半密閉容器２００の開口部の形状を決定すれば、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積をほぼ同じにできるので、半密閉容器２００の配置位置によらず、ガス拡散層２０の測定条件を同じに出来るので、複数のサンプルの評価を容易に比較できる。また、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積はほぼ同じであるので、ガス拡散層２０のガス透過性に分布を容易に測定することができる。
【００２５】
［第２の実施例］
図３Ａは、第２の実施例の穴あき平板と、半密閉容器の開口部と、を模式的に示す説明図である。第２の実施例は、開口部２２０の形状が異なる以外は、第１の実施例と同じ構成を有している。すなわち、穴あき平板１００には、長さＬａの間隔で碁盤状に仮想線１２０、１２５が引かれたときの仮想線１２０、１２５の交点に当たる位置に貫通孔１１０が設けられている。具体的には、左右方向のピッチが長さＬａ、上下方向のピッチが長さＬａで貫通孔１１０が形成されている。貫通孔１１０は、直径Ｒｂの円形をしている。開口部２２０の形状は、一辺の長さが長さＬｂ（Ｌｂ＝２×Ｌａ）の正方形である。ここで、開口部２２０の正方形の各辺は、それぞれ、仮想線１２０、１２５と平行である。また、貫通孔１１０は、貫通孔１１０の中心を通り、仮想線１２０、１２５と平行な線、及び、開口部２２０の正方形の対角線と平行な仮想線１３０、１３５について線対称である。図３Ａにおける、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積は、π×（Ｒｂ／２）2の、円が１個と、半円が４個と、１／４の大きさの円が４個で、合計π×Ｒｂ2となる。
【００２６】
図３Ｂは、図３Ａの半密閉容器の開口部の位置を移動させたときの状態を模式的に示す説明図である。同様に、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積を算出すると、円が４個で、合計π×Ｒｂ2となる。
【００２７】
図４Ａは、半密閉容器の開口部の位置を移動させても開口部の内側の貫通孔の総面積が変わらないことを示す説明図である。開口部２２０が位置Ｐ１から位置Ｐ２に移動したとする。図４Ａの部分Ｓ１ａ〜Ｓ７ａは、位置Ｐ１における開口部２２０の内側にあるが、位置Ｐ２における開口部２２０の外側にある。したがって、これらの部分の面積が開口部の枠内の貫通孔１１０の総面積から減少する。一方、部分Ｓ１ｂ〜Ｓ７ｂは、開口部２２０の外側にあるが、開口部２２０の内側にある。したがって、これらの部分の面積が開口部の枠内の貫通孔１１０の総面積に加わる。ここで、部分Ｓ１ａの面積と、部分Ｓ１ｂの面積は同じ大きさである。部分Ｓ２ａと部分Ｓ２ｂ、部分Ｓ３ａと部分Ｓ３ｂ、・・・、部分Ｓ６ａと部分Ｓ６ｂ、部分Ｓ７ａと、部分Ｓ７ｂについても同様である。したがって、開口部２２０の位置が変わっても、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積は変わらない。
【００２８】
図４Ｂは、開口部の形状が、一辺の長さが長さＬａの正方形である場合を示す説明図である。図４Ａと比較すると、減少する部分Ｓ２ａ、Ｓ６ａが無く、増加する部分Ｓ２ｂ、Ｓ６ｂが無いので、図４Ａに示す例と同様に、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積は変わらない。図４Ａ、３Ｂの結果から、一般的に、左右方向のピッチが長さＬａ、上下方向のピッチが長さＬａで貫通孔１１０が形成されている場合、半密閉容器２００の開口部は、長さｎ×Ｌａ（ｎは１以上の整数）の正方形であればよい。
【００２９】
図４Ｃは、図４Ａの半密閉容器の開口部の形状を長方形にした場合を示す説明図である。この例では、半密閉容器２００の開口部は、長さＬｂ（＝Ｌａ）とＬｃ（＝２×Ｌａ）の長方形である。この場合、図４Ａと比較すると、部分Ｓ２ａと部分Ｓ２ｂが存在しないだけである。したがって、図４Ａに示す例と同様に、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積は変わらない。なお、一般的にいえば、半密閉容器２００の開口部は、長さｎ×Ｌａ（ｎは１以上の整数）と長さｍ×Ｌａ（ｍは１以上の整数）の長方形であればよい。
【００３０】
このように穴あき平板１００の貫通孔１１０の位置と、半密閉容器２００の開口部の形状を決定すれば、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積は変わらないので、半密閉容器２００の配置位置によらず、ガス拡散層２０の測定条件を同じに出来るので、複数のサンプルの評価を容易に比較できる。また、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積は変わらないので、ガス拡散層２０のガス透過性に分布を容易に測定することができる。
【００３１】
図５は、本実施例における測定フローチャートである。ステップＳ１００では、測定装置（ガス透過性測定装置１０）に被測定対象であるガス拡散層（多孔質材料）を配置する。具体的には、図１に示すように、台座４００の上にガス拡散層２０を配置し、ガス拡散層２０の上に穴あき平板１００を配置する。次いで、半密閉容器２００を穴あき平板１００の上に配置する。このとき、ガスタンク３２０から半密閉容器２００の中空部２１０にガスポンプ３１０及びガス供給管３００を用いて、窒素を供給する。なお、この窒素には、酸素が含まれていないことが好ましい。半密閉容器２００が穴あき平板１００の上に配置されたとき、中空部は窒素１００％となる。
【００３２】
ステップＳ１１０では、ガスポンプ３１０を停止し、中空部２１０への窒素の供給を停止する。窒素の供給が停止されると、中空部２１０には、中空部２１０と、外気との酸素分圧の差により、ガス拡散層２０及び穴あき平板１００の貫通孔１１０を通って空気中の酸素が移動してくる。
【００３３】
ステップＳ１２０では、酸素センサ２５０を用いて、ガスポンプ３１０を停止した時から酸素濃度が基準濃度Ｃｓになるまでの時間Ｔｍを測定する。ステップＳ１３０では、時間Ｔｍが、判定時間Ｔａ以上、Ｔｂ以下の間にあるか否かを判断する。時間Ｔｍが判定時間Ｔａ以上、Ｔｂ以下の間にあれば、ステップＳ１４０で、このガス拡散層２０は、良品であると判断され、なければ、ステップＳ１５０で、このガス拡散層２０は、不良品であると判断される。なお、一点だけでなく、半密閉容器２００の配置位置を変えて複数の位置で時間Ｔｍを測定し、時間Ｔｍの分布を測定し、ガス拡散層の良否を判定してもよい。
【００３４】
本実施例によれば、半密閉容器２００の配置位置によらず、短時間で、同一条件で被測定物であるガス拡散層２０の良否の判定を行うことができる。また、ガス拡散層のガス拡散性の面内分布を容易に測定することも出来る。
【００３５】
図６は、測定結果の一例を示す説明図である。ここでは、ガスポンプ３１０を停止した時からの経過時間とそのときの酸素濃度とをプロットしている。ガス拡散層２０のガス透過抵抗が小さいと、すなわち、ガス拡散層の孔が大きいと、酸素濃度は短時間で上昇する。一方、ガス拡散層２０のガス透過抵抗が大きいと、すなわち、ガス拡散層の孔が小さいと、酸素濃度はなかなか上昇しない。本実施例では、ガスポンプ３１０を停止した時から酸素濃度が基準濃度Ｃｓに達するまでの時間Ｔｍが、Ｔａ≦Ｔｍ≦Ｔｂを満たしたとき良品と判定したが、図６から分かるように、ガスポンプ３１０を停止した時から基準時間Ｔｓを経過したときの酸素濃度Ｃｍが、判定濃度Ｃａ以上Ｃｂ以下、すなわち、Ｃａ≦Ｃｍ≦Ｃｂを満たす場合に良品と判定してもよい。
【００３６】
図７は、被測定物の良否判定が本実施例と異なる場合を示す測定フローチャートである。図５に示すフローチャートとは、ステップＳ１２５、Ｓ１３５が異なっている。すなわち、図５のステップＳ１２０では、ガスポンプ３１０を停止した時から酸素濃度が基準濃度Ｃｓになるまでの時間Ｔｍを測定しているが、図７のステップＳ１２５では、ガスポンプ３１０を停止した時から基準時間Ｔｓを経過したときの酸素濃度Ｃｍを測定している。また、図５のステップＳ１３０では、酸素濃度が基準濃度Ｃｓに達するまでの時間Ｔｍが、Ｔａ≦Ｔｍ≦Ｔｂを満たすか否かにより良否を判定しているが、図７のステップＳ１３５では、ガスポンプ３１０を停止した時から基準時間Ｔｓを経過したときの酸素濃度Ｃｍが、Ｃａ≦Ｃｍ≦Ｃｂを満たすか否かにより良否を判定している。このように、ガスポンプ３１０を停止した時から酸素濃度が基準濃度Ｃｓに達するまでの時間Ｔｍ、ガスポンプ３１０を停止した時から基準時間Ｔｓを経過したときの酸素濃度Ｃｍのいずれを用いてガス拡散層の良否判定をしてもよい。
【００３７】
［第３の実施例］
図８Ａは、第３の実施例の穴あき平板と、半密閉容器の開口部と、を模式的に示す説明図である。第２の実施例では、貫通孔１１０の形状が円形であったが、第３の実施例では、貫通孔１１０の形状が菱形であり、菱形の対角線は、開口部２２０の正方形の各辺とそれぞれ平行である。菱形は、２つの対角線について、対称形である。２つの対角線の長さをＬｄ、Ｌｅとすると、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積を算出すると、２×Ｌｄ×Ｌｅとなる。
【００３８】
［第４の実施例］
図８Ｂは、第４の実施例の穴あき平板と、半密閉容器の開口部と、を模式的に示す説明図である。第２の実施例では、貫通孔１１０の形状が円形であったが、第４の実施例では、貫通孔１１０の形状が長方形である。長方形の各辺は、開口部２２０の正方形の各辺とそれぞれ平行である。長方形は、長方形の中心を通り、各辺と平行な線について線対称である。長方形の２つの辺の長さをＬｆ、Ｌｇとすると、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積を算出すると、４×Ｌｆ×Ｌｇとなる。
【００３９】
［第５の実施例］
図９Ａは、第５の実施例を示す説明図である。第５の実施例は、第１〜４の実施例と貫通孔１１０の位置が異なっている。第１〜４の実施例では、長さＬａの間隔で碁盤状に仮想線１２０、１２５が引かれたときの仮想線１２０、１２５の交点に当たる位置に貫通孔１１０が設けられているのに対し、第５の実施例では、一辺の長さＬａの六角形をハニカム構造に並べたときの、六角形の頂点及び中心に相当する位置に貫通孔１１０が形成されている。隣接する貫通孔１１０の中心の間隔は、長さＬａである。また、第２〜４の実施例では、開口部２２０が正方形であったが、一辺の長さＬａの正六角形である。この六角形の各辺は、ハニカム構造の六角形の各辺とそれぞれ平行である。貫通孔１１０の直径をＲｂとしてこの開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積を算出すると、円が１個と、１／３の円が６個で合計（３／４）×π×Ｒｂ2となる。
【００４０】
図９Ｂは、図９Ａの開口部の位置を移動させた状態を示す説明図である。同様に、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積を算出すると、円が２個と、半円が２個で、合計π×Ｒｂ2となる。このように、図９Ａに示す位置に開口部２２０を配置した場合と、図９Ｂに示す位置に開口部２２０を配置した場合とで、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積は変わらない。開口部２２０の位置が、図９Ａ、図９Ｂに示す位置と異なる場合も同様である。なお、第１の実施例と同様に、開口部２２０の正六角形の一辺の長さは、隣接する貫通孔１１０の中心の間隔の長さＬａの整数倍であってもよい。
【００４１】
［第６の実施例］
図１０は、第６の実施例の穴あき平板と、半密閉容器の開口部と、を模式的に示す説明図である。第５の実施例では、貫通孔１１０が直径の長さＲｂの円形であったが、第６の実施例では、貫通孔１１０を一辺の長さがＲｃの正六角形にしている。そして、貫通孔１１０の正六角形の各辺は、開口部２２０の正六角形の各辺とそれぞれ平行である。貫通孔１１０を正六角形にしても、開口部２２０の配置位置によらず、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積は変わらない。なお、貫通孔１１０の正六角形は、貫通孔１１０の中心を通り、各辺に平行な線について線対称である。また、開口部２２０の正六角形の各辺の長さは、隣接する２つの貫通孔１１０の正六角形の間隔の長さＬａの整数倍であってもよい。
【００４２】
［第７の実施例］
図１１は、第７の実施例の穴あき平板と、半密閉容器の開口部と、を模式的に示す説明図である。第５の実施例では、開口部２２０の形状を、一辺の長さＬａの正六角形としたが、第７の実施例では、開口部２２０の形状を半径の長さＬａの円としている。この場合、開口部２２０の内側の貫通孔１１０の総面積をほぼ同じにすることができる。なお、開口部２２０の円の半径は、隣接する２つの貫通孔１１０の正六角形の間隔の長さＬａの整数倍であってもよい。
【００４３】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４４】
１０…ガス透過性測定装置
２０…ガス拡散層
１００…穴開き平板
１１０…貫通孔
１２０…仮想線
２００…半密閉容器（遮蔽容器）
２１０…中空部
２２０…開口部
２３０…フランジ
２４０…ガス供給孔
２５０…酸素センサ
３００…ガス供給管
３１０…ガスポンプ
３２０…ガスタンク
４００…台座
Ｃａ、Ｃｂ…判定濃度
Ｃｍ…酸素濃度
Ｃｓ…基準濃度
Ｌａ〜Ｌｆ…長さ
Ｐ１、Ｐ２…位置
Ｒｂ…直径
Ｓ１ａ〜Ｓ７ａ、Ｓ１ｂ〜Ｓ７ｂ…部分
Ｔａ、Ｔｂ…判定時間
Ｔｍ…時間
Ｔｓ…基準時間
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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