(57)【要約】【課題】シート状絶縁部材の劣化を抑制する。【解決手段】燃料電池に用いられるシート状絶縁部材の絶縁破壊検査装置は、シート状絶縁部材を挟む一対の電極板と、前記一対の電極板の間に電圧を印加する電圧印加部と、を備える。前記一対の電極板のぞれぞれは、前記シート状絶縁部材と対向する位置に設けられる平面形状をした通電部と、前記通電部の前記平面形状の外縁部に設けられる絶縁部と、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に用いられるシート状絶縁部材の絶縁破壊検査装置であって、
シート状絶縁部材を挟む一対の電極板と、
前記一対の電極板の間に電圧を印加する電圧印加部と、
を備え、
前記一対の電極板のぞれぞれは、
前記シート状絶縁部材と対向する位置に設けられる平面形状をした通電部と、
前記通電部の前記平面形状の外縁部に設けられる絶縁部と、
を有している、
絶縁破壊検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の絶縁破壊検査装置において、
前記通電部と前記絶縁部とは段差のない平面を形成している、
絶縁破壊検査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の絶縁破壊検査装置において、
前記一対の電極板の一方の電極には、前記シート状絶縁部材の位置決めをするためのワークガイドが配置されており、
前記一方の電極から前記ワークガイドの頂部までの高さは、前記シート状絶縁部材の厚さの半分以下である、絶縁破壊検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の絶縁破壊検査装置において、
前記ワークガイドは、ピン形状または棒形状である、絶縁破壊検査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の絶縁破壊検査装置において、
前記シート状絶縁部材は膜電極接合体を２枚のガス拡散層で挟んだ部材であり、
前記一対の電極板のうちの、前記２枚のガス拡散層のうちの第１のガス拡散層と接する第１の電極板の第１の通電部の平面方向の大きさは、前記第１のガス拡散層の前記平面方向の大きさと等しく、
前記一対の電極板のうちの、前記２枚のガス拡散層のうちの第２のガス拡散層と接する第２の電極板の第２の通電部の平面方向の大きさは、前記第２のガス拡散層の前記平面方向の大きさと等しい、
絶縁破壊検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁破壊検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
試験対象を一対の電極で挟み、絶縁破壊検査をする検査装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−３４７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置を燃料電池用のシート状絶縁部材、例えば膜電極ガス拡散層接合体の検査に用いる場合、一方の電極が測定対象のシート状絶縁部材より小さいため、シート状絶縁部材に折れスジが生じるおそれがある。これを防止するために、測定対象のシート状絶縁部材より電極を大きくした場合には、電圧の印加により大電流が流れると、電気化学的な反応によりプラズマが発生し、異常放電が発生しやすくなり、異常放電によりシート状絶縁部材が劣化するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【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、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池に用いられるシート状絶縁部材の絶縁破壊検査装置が提供される。この絶縁破壊検査装置は、シート状絶縁部材を挟む一対の電極板と、前記一対の電極板の間に電圧を印加する電圧印加部と、を備える。前記一対の電極板のぞれぞれは、前記シート状絶縁部材と対向する位置に設けられる平面形状をした通電部と、前記通電部の前記平面形状の外縁部に設けられる絶縁部と、を有している。この形態によれば、通電部の平面形状の外縁部に絶縁部を備えるので、異常放電の発生を抑制し、検査対象であるシート状絶縁部材の劣化を抑制できる。
【０００７】
（２）上記形態の絶縁破壊検査装置において、前記通電部と前記絶縁部とは段差のない平面を形成していても良い。この形態によれば、通電部とシート状絶縁部の位置がずれても、シート状絶縁部に折れスジが生じにくい。
【０００８】
（３）上記形態の絶縁破壊検査装置において、前記一対の電極板の一方の電極には、前記シート状絶縁部材の位置決めをするためのワークガイドが配置されており、前記一方の電極から前記ワークガイドの頂部までの高さは、前記シート状絶縁部材の厚さの半分以下であってもよい。この形態によれば、検査時の大電流により、プラズマが発生しても、ワークガイドの高さが低いので、ワークガイドと電極板との間から、プラズマを拡散できる。その結果、異常放電を抑制し、シート状絶縁部材の劣化を抑制できる。
【０００９】
（４）上記形態の絶縁破壊検査装置において、前記ワークガイドは、ピン形状または棒形状であってもよい。この形態によれば、検査時の大電流により、プラズマが発生しても、ワークガイドとワークガイドの隙間からプラズマを拡散できる。その結果、異常放電を抑制し、シート状絶縁部材の劣化を抑制できる。
【００１０】
（５）上記形態の絶縁破壊検査装置において、前記シート状絶縁部材は膜電極接合体を２枚のガス拡散層で挟んだ部材であり、前記一対の電極板のうちの、前記２枚のガス拡散層のうちの第１のガス拡散層と接する第１の電極板の第１の通電部の平面方向の大きさは、前記第１のガス拡散層の前記平面方向の大きさと等しく、前記一対の電極板のうちの、前記２枚のガス拡散層のうちの第２のガス拡散層と接する第２の電極板の第２の通電部の平面方向の大きさは、前記第２のガス拡散層の前記平面方向の大きさと等しくても良い。この形態によれば、この形態によれば、第１、第２の通電部は、それぞれ第１、第２のガス拡散層と同じ大きさなので、異常放電や、折れジワの発生を抑制できる。
【００１１】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、絶縁破壊検査装置の他、絶縁破壊検査装置の電極構造、絶縁破壊検査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】
【００１２】
【図１】本実施形態の絶縁破壊検査装置を示す説明図。
【図２】第１の比較例の絶縁破壊検査装置を示す説明図。
【図３】第２の比較例の絶縁破壊検査装置を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本実施形態の絶縁破壊検査装置１０を示す説明図である。絶縁破壊検査装置１０は、例えば、燃料電池に用いられるシート状絶縁部材である膜電極ガス拡散層接合体２０（以下「ＭＥＧＡ２０」とも呼ぶ。）の異物の噛み込み等による絶縁性の低下の有無を検査する装置である。
【００１４】
ＭＥＧＡ２０は、電解質膜２００と、第１の触媒層２１０と、第２の触媒層２１５と、第１のガス拡散層２２０と、第２のガス拡散層２２５とを備える。電解質膜２００は、プロトン伝導性を有する電解質膜であり、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸ポリマのようなフッ素系電解質樹脂（イオン交換樹脂）が用いられる。第１の触媒層２１０と第２の触媒層２１５は、触媒（例えば白金）を担持したカーボンを有している。本実施形態では、第２の触媒層２１５は電解質膜２００の第２面の全領域にわたって塗工されているが、第１の触媒層２１０は電解質膜２００の第１面のうちの一部の領域（発電領域）のみに塗工されている。電解質膜２００と、第１の触媒層２１０と、第２の触媒層２１５とを合わせて「膜電極接合体」とも呼ぶ。第１の触媒層２１０の上には、第１のガス拡散層２２０が配置され、第２の触媒層２１５の上には、第２のガス拡散層２２５が配置されている。第１のガス拡散層２２０及び第２のガス拡散層２２５は、カーボンペーパーで形成されている。ただし、カーボンペーパーの代わりにカーボン不織布で形成されていてもよい。
【００１５】
ＭＥＧＡ２０の電解質膜２００に異物が噛み込むと、その異物がある部分で電解質膜２００が薄くなり、電界強度が大きくなるので、絶縁破壊し易くなる。絶縁破壊検査装置１０は、一対の電極の間にＭＥＧＡ２０を挟んで所定の電圧まで電圧を印加し、ＭＥＧＡ２０が絶縁破壊するか否か、すなわち、ＭＥＧＡ２０の異物の有無を検査する。
【００１６】
絶縁破壊検査装置１０は、一対の電極１１０、１２０と、絶縁材ブロック１１５、１２５と、ワークガイド１３０と、電圧印加部１５０と、を備える。第１の電極１１０は、第１のガス拡散層２２０に対向するように配置され、第２の電極１２０は、第２のガス拡散層２２５に対向するように配置される。
【００１７】
図１（Ｂ）は、第１の電極１１０の平面形状を示している。第１の電極１１０（「第１の電極板１１０」とも呼ぶ。）は、検査対象であるＭＥＧＡ２０に接する第１の通電部１１０ａと、第１の通電部１１０ａの周囲を枠状に囲む絶縁部である絶縁材ブロック１１５とを備える。絶縁材ブロック１１５は、額縁形状をしている。絶縁材ブロック１１５の額縁形状の内側の大きさ、形状は、測定対象であるＭＥＧＡ２０の第１のガス拡散層２２０の表面がなす平面の方向（「平面方向」と呼ぶ。）の大きさ、形状とほぼ同じである。第１のガス拡散層２２０と第１の通電部１１０ａとは、ほぼ同じ大きさ、形状であるので、異常放電や、折れスジの発生を抑制できる。第１の通電部１１０ａと、絶縁材ブロック１１５とは、段差のない平面を構成していることが好ましい。
【００１８】
図１（Ｃ）は、第２の電極１２０の平面形状を示している。第２の電極１２０（「第２の電極板１２０」とも呼ぶ。）は、検査対象であるＭＥＧＡ２０に接する第２の通電部１２０ａと、第２の通電部１２０ａの周囲を枠状に囲む絶縁部である絶縁材ブロック１２５とを備える。絶縁材ブロック１２５は、額縁形状をしている。絶縁材ブロック１２５の額縁形状の内側の大きさ、形状は、測定対象であるＭＥＧＡ２０の第２のガス拡散層２２５の表面がなす平面の方向（「平面方向」と呼ぶ。）の大きさ、形状とほぼ同じである。第２のガス拡散層２２５と第２の通電部１２０ａとは、ほぼ同じ大きさ、形状であるので、異常放電や、折れスジの発生を抑制できる。第２の通電部１２０ａと、絶縁材ブロック１２５とは、段差のない平面を構成していることが好ましい。
【００１９】
電圧印加部１５０は、第１の電極１１０と、第２の電極１２０との間に所定の電圧を印加する。このとき、所定の速度で電圧を上げていくことが好ましい。
【００２０】
絶縁材ブロック１２５のＭＥＧＡ２０側には、ワークガイド１３０が配置されている。ワークガイド１３０は、絶縁性の部材で形成されている。ワークガイド１３０は、第２の電極１２０の上にＭＥＧＡ２０を配置するときに、ＭＥＧＡ２０の位置がずれないように位置決めを行うガイドである。ワークガイド１３０は、ＭＥＧＡ２０を位置ずれなく配置できれば、その形状は、自由である。本実施形態では、額縁形状をなす絶縁材ブロック１２５の各辺の略中央の第２の通電部１２０ａ寄りに、ピン形状、または棒形状のワークガイド１３０が配置されている。第２の電極１２０（絶縁材ブロック１２５）からワークガイド１３０の頂部までの高さは、ＭＥＧＡ２０の厚さの半分以下であることが好ましい。後述するプラズマが発生しても、ワークガイド１３０と、第１の電極１１０（絶縁材ブロック１１５）との隙間からプラズマを拡散できる。また、本実施形態では、ワークガイド１３０の形状を、ピン形状、棒形状としているので、プラズマが発生しても、２つのワークガイド１３０の隙間からプラズマを拡散できる。その結果、異常放電を抑制できる。
【００２１】
図２は、第１の比較例の絶縁破壊検査装置１０ｘを示す説明図である。図２（Ａ）の絶縁破壊検査装置１０ｘは、第１の電極１１０が絶縁材ブロック１１５を備えておらず、第２の電極１２０が絶縁材ブロック１２５を備えていない。絶縁破壊検査装置１０ｘでは、第１の電極１１０は、第１のガス拡散層２２０よりも大きい。そのため、第１の電極１１０の外縁部と、ＭＥＧＡ２０の電解質膜２００の外縁部との間で異常放電が生じ、ＭＥＧＡ２０の電解質膜２００を劣化させるおそれがある。また、第１の電極１１０で生じたジュール熱が電解質膜２００の外縁部に伝わり、電解質膜２００を劣化させるおそれがある。これに対し、本実施形態では、図１に示すように、第１の電極１１０の外縁部に絶縁材ブロック１１５を備えているため、第１の電極１１０の外縁部と、ＭＥＧＡ２０の電解質膜２００の外縁部との間で異常放電が発生し難く、熱も伝わりにくい。
【００２２】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の絶縁破壊検査装置１０ｘにおけるプラズマの発生を示す説明図である。大電流が流れると、原子は電離してプラズマを生じる。プラズマはプラスの電荷を有する粒子（一部の電子が乖離した原子）とマイナスの電荷を有する電子とを含んでいる。そのため、電流が流れやすく、プラズマが存在すると、ＭＥＧＡ２０の電解質膜２００の外縁部との間で異常放電が発生し易い。図１に示す本実施形態では、第２の電極１２０からワークガイド１３０の頂部までの高さを、図２（Ｂ）に示すよりも低くしている。その結果、ワークガイド１３０と第１の電極１１０との間からプラズマを拡散できるので、第１の電極１１０の外縁部と、ＭＥＧＡ２０の電解質膜２００の外縁部との間の異常放電を抑制出来る。また、図１（Ｃ）に示すように、ワークガイド１３０を絶縁材ブロック１２５の各辺に１個ずつ配置すれば、２つのワークガイド１３０の隙間からプラズマを拡散でき、異常放電を抑制できる。
【００２３】
図３は、第２の比較例の絶縁破壊検査装置１０ｙを示す説明図である。この絶縁破壊検査装置１０ｙは、第１の電極１１０の大きさ、形状を、ＭＥＧＡ２０の第１のガス拡散層２２０とほぼ同じ大きさ、形状とした装置である。絶縁破壊検査装置１０ｙでは、第１の電極１１０が第１のガス拡散層２２０とほぼ同じ大きさ、形状であるため、第１の電極１１０と、ワークガイド１３０との隙間からプラズマを拡散できる。しかし、ＭＥＧＡ２０の配置位置が少しずれた場合、第１の電極１１０と、ＭＥＧＡ２０の第１のガス拡散層２２０とは、完全に重ならない。その結果、第１のガス拡散層２２０が、第１の電極からはみ出る境界において、折れスジが発生しやすい。本実施形態では、図１に示すように、第１の電極１１０（通電部１１０ａ）の外縁部に絶縁材ブロック１１５を備えるので、プラズマの発生を抑制できるとともに、折れスジの発生を抑制できる。
【００２４】
以上、本実施形態によれば、第１の電極１１０（通電部１１０ａ）の外縁部に絶縁材ブロック１１５を備えるので、プラズマの発生を抑制できる。その結果、異常放電を抑制し、劣化を抑制できる。また、ＭＥＧＡ２０の第１のガス拡散層２２０に折れスジが発生することを抑制出来る。
【００２５】
また、第２の電極１２０からワークガイド１３０の頂部までの高さを低く、例えば、ＭＥＧＡの厚さの半分以下とすれば、仮にプラズマが生じても、第１の電極１１０とワークガイド１３０との隙間から、プラズマを拡散できるので、異常放電を抑制し、劣化を抑制できる。また、ワークガイド１３０の形状を、ピン形状または棒形状とすれば、図１（Ｃ）に示すように、絶縁材ブロック１２５の各辺に１個ずつワークガイド１３０を配置でき、２つのワークガイド１３０の隙間からプラズマを拡散できるので、異常放電を抑制できる。
【００２６】
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。
【００２７】
変形例１：
上記説明では、第１の通電部１１０ａと第１の絶縁ブロック１１５との間に段差が無いとしたが、段差はあってもよい。絶縁ブロック１１５があれば、プラズマの発生を抑制出来る。ただし、第１の通電部１１０ａと第１の絶縁ブロック１１５との間に段差が無いとさらに折れスジの発生を抑制出来る点で好ましい。
【００２８】
変形例２：
上記説明では、第２の電極１２０からワークガイド１３０の頂部までの高さは、ＭＥＧＡ２０の厚さの半分以下としたが、それよりも高くても良い。絶縁ブロック１１５があれば、プラズマの発生を抑制出来るからである。ただし、第２の電極１２０からワークガイド１３０の頂部までの高さを、ＭＥＧＡ２０の厚さの半分以下とすれば、仮にプラズマが発生しても、プラズマを拡散できる点で好ましい。
【００２９】
変形例３：
上記説明では、ワークガイド１３０は、ピン形状、棒形状であるとしたが、第２の通電部１２０ａを囲う額縁形状であってもよい。ただし、ワークガイド１３０を、ピン形状、棒形状とすれば、２つのワークガイド１３０の隙間からプラズマを拡散できる点で好ましい。
【符号の説明】
【００３０】
１０、１０ｘ、１０ｙ…絶縁破壊検査装置
２０…膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）
１１０…第１の電極（第１の電極板）
１１０ａ…第１の通電部
１１５…絶縁材ブロック
１２０…第２の電極（第２の電極板）
１２０ａ…第２の通電部
１２５…絶縁ブロック
１３０…ワークガイド
１５０…電圧印加部
２００…電解質膜
２１０…第１の触媒層
２１５…第２の触媒層
２２０…第１のガス拡散層
２２５…第２のガス拡散層
【図１】
2016110815.tif 000003
【図２】
2016110815.tif 000004
【図３】
2016110815.tif 000005