JP4160475B2 - 燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置 - Google Patents

Description

燃料電池の発電性能（以下、「発電特性」という）を評価するための一手法としてセパレータ同士の接触面に存在する電気抵抗（以下、「接触抵抗」という）を測定することが知られており、本発明はセパレータ同士の接触面に存在する電気抵抗を測定する燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置に関するものである。

図９は代表的な燃料電池の概略断面図である。
燃料電池１００は、電解質膜１０２にアノード側電極１０３およびカソード側電極１０４を添わせ、これらの電極１０３，１０４を拡散層１０５，１０６を介してセパレータ１０７，１０８で挟むことでセルモジュール１０１を構成し、セルモジュール１０１を多数個積層したものである。
セパレータ１０７，１０８にはガスや水の通路となる通路用溝１０９を備える。

この燃料電池１００の発電特性を評価する装置として、セルモジュール１０１単体を被測定部材として測定するものや、セパレータ１０７，１０８を被測定部材として測定するものがある。これらの装置について以下にそれぞれ説明する。
先ず、セルモジュール１０１単体を被測定部材として測定するものとしては、単位燃料電池の特性評価装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−２０５７６２公報

図１０は特許文献１の図１の再掲図である。ただし、符合は振り直した。
単位燃料電池の特性評価装置１１０は、油圧昇降装置１１１で荷重検出器１１２を上昇させることにより、セルモジュール１１３の上下の面１１４，１１５を上電極１１６の基板１１６ａと下電極１１７の基板１１７ａとで挟持し、上下の電極１１６，１１７に電流を流して電極１１６，１１７間の電圧を測定することで、セルモジュール１１３の発電特性を評価する。

この単位燃料電池の特性評価装置１１０は、上電極１１６の基板１１６ａおよび下電極１１７の基板１１７ａを大きく形成し、上電極１１６の基板１１６ａおよび下電極１１７の基板１１７ａをセルモジュール１１３の上下の面１１４，１１５の略全域に接触させている。

このため、上電極１１６の基板１１６ａとセルモジュール１１３の上面１１４との間に界面現象により接触抵抗と呼ばれる電圧降下が生じるとともに、下電極１１７の基板１１７ａとセルモジュール１１３の下面１１５との間に界面現象により接触抵抗と呼ばれる電圧降下が生じることが考えられる。
このように、界面現象により電圧降下が生じると、セルモジュール１１３の発電特性を正しく評価することができないことがある。

次に、セパレータを被測定部材として測定するものとしては、次図に示すセパレータの接触抵抗測定装置が知られている。
図１１は従来の燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置を示す概略図である。
燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置１２０は、上下のセパレータ１２１，１２２を重ね合わせ、重ね合わせたセパレータ１２１，１２２の突片１２１ａ．１２２ａをクリップ状の端子１２３，１２４で挟み、この状態のセパレータ１２１，１２２を上下の電極１２５，１２６で挟持し、上下の電極１２５，１２６をインシュレータ１２７，１２８を介して上下の挟持部材１３１，１３２で挟持する。

上下の挟持部材１３１，１３２に所定の押圧力をかけ、電源１３３から電流を流し、第１電圧計１３４で上下の電極１２５，１２６間の電圧Ｖ１を測定するとともに、第２電圧計１３５で上下のセパレータ１２１，１２２間の電圧Ｖ２を測定する。
測定したＶ２から、上下のセパレータ１２１，１２２の接触抵抗を求める。接触抵抗は燃料電池の発電特性に影響を与えるので、測定した接触抵抗に基づいて燃料電池の発電特性を評価する。

燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置１２０によれば、上下のセパレータ１２１，１２２の突片１２１ａ，１２２ａをクリップ状の端子１２３，１２４で挟むことで、上下のセパレータ１２１，１２２に対するクリップ１２３，１２４の接触面積を小さくすることができる。

このように、上下のセパレータ１２１，１２２に対するクリップ状の端子１２３，１２４の接触面積を小さくすることで、セパレータ１２１，１２２とクリップ状の端子１２３，１２４との接触抵抗を抑えて、燃料電池の発電特性をより正確に評価することが可能になる。
しかし、上下のセパレータ１２１，１２２の突片１２１ａ，１２２ａをクリップ状の端子１２３，１２４で挟む作業を、手作業でおこなうために、作業者の負担が大きく、かつ燃料電池の発電特性の評価に手間がかかっていた。

本発明は、燃料電池の発電特性の評価を手間をかけないで簡単におこなうことができ、さらに燃料電池の発電特性を正確に評価することができる燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、セパレータなどの被測定部材を複数枚重ね合わせ、これらの被測定部材を一対の電極で挟持し、この状態で一対の電極に電流を流すことにより被測定部材間の接触抵抗を求める燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置において、前記一対の電極に、前記被測定部材へ出没自在に端子を埋設するとともに、これらの端子を突出側に付勢する弾性部材を設けることで、一対の電極で前記被測定部材を挟持した際に各々の端子を被測定部材に接触可能とし、これらの端子を被測定部材に接触させた状態で、前記一対の端子間の電圧を測定する測定手段を設け、この測定手段で測定した前記電圧に基づいて前記接触抵抗を求める手段を設けたことを特徴とする。

一対の電極に端子を埋設するとともに、これらの端子を被測定部材へ向けて出没自在とする。さらに、一対の電極に弾性部材を設けることで、これらの弾性部材で各々の端子を被測定部材へ向けて突出するように付勢する。
これにより、一対の電極で被測定部材を挟持する際に、各々の端子を被測定部材に接触させることができる。
よって、従来技術のように各々の端子を手作業で被測定部材に接触させる必要がなく、さらに一対の電極で被測定部材を挟持する工程と、各々の端子を被測定部材に接触させる工程を同時におこなうことができる。

さらに、各々の端子を被測定部材に接触させる構成とすることで、これらの端子が被測定部材に接触する接触面積を小さくする。接触面積を小さくすることで、各々の端子が被測定部材に接触した際の面圧を高め、各々の端子を被測定部材に確実に接触させる。
これにより、各々の端子と被測定部材との接触抵抗（電圧降下）がばらつくことを抑えることができる。

請求項２に係る発明において、一対の電極は、導電性材料で基部を形成し、それぞれの基部の表面に金メッキを形成したものであることを特徴とする。

ここで、一対の電極として、通常、銅製の電極を使用するが、銅製の電極は、時間の経過とともに表面が腐食反応し、この腐食反応で端子の表面に、不動態皮膜や緑青などの錆び、すなわち非導電性酸化生成物が発生することが考えられる。
このため、銅製の電極は、時間の経過、すなわち経年的に表面の接触抵抗が変化してしまい、被測定部材間の接触抵抗を正確に測定することは難しい。

そこで、請求項２において、一対の電極の基部を導電性材料で形成し、それぞれの基部の表面に金メッキを形成することにした。金は銅と比較して腐食反応が起こり難く、端子の表面に非導電性酸化生成物が発生することを抑制することができる。
このため、一対の電極の表面に金メッキを形成することで、電極の表面に非導電性酸化生成物が発生し難くして、電極の接触抵抗が経年的に変化することを抑えることにした。これにより、被測定部材間の接触抵抗をより正確に測定することができる。

請求項１に係る発明では、各々の端子を手作業で被測定部材に接触させる必要がなく、さらに一対の電極で被測定部材を挟持する工程と、各々の端子を被測定部材に接触させる工程を同時におこなうことで、燃料電池の発電特性の評価を手間をかけないで簡単におこなうことができるという利点がある。
さらに、端子と被測定部材との間の接触抵抗を抑えて、被測定部材間の接触抵抗を精度よく測定できるようにしたので、燃料電池の発電特性を正確に評価することができるという利点がある。

請求項２に係る発明では、電極の接触抵抗が経年的に変化することを抑えて、被測定部材間の接触抵抗をより正確に測定できるようにしたので、燃料電池の発電特性をより正確に評価することができるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置を示す側面図である。
燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置１０は、ベース１１に基台１２を設け、基台１２の左右側に脚部１３・・・（・・・は複数を示す）を立設し、これらの脚部１３・・・の頂部１４・・・に天井梁部１５を設け、この天井梁部１５の下部に固定部材１６を設け、この固定部材１６の下部にインシュレータ１７を介して上電極１８を取付ボルト１９・・・で取り付け、前記基台１２に脚部１３・・・に沿ってガイドロッド２１・・・を立設し、ガイドロッド２１・・・に昇降部材２２を昇降自在に取り付け、基台１２と昇降部材２２との間にエアシリンダ２３を配置し、このエアシリンダ２３のシリンダ部２４を基台１２に連結するとともに、エアシリンダ２３のピストンロッド２５を昇降部材２２に連結し、昇降部材２２にロードセル２６を設け、昇降部材２２の上部にインシュレータ２７を介して下電極２８を取付ボルト２９・・・で取り付け、下電極２８に一対の位置決めピン３１，３１を立設するとともに、上電極１８に一対の差込孔３２，３２を形成し、一対の差込孔３２，３２に一対の位置決めピン３１，３１の先端部３１ａ，３１ａを差し込み可能に構成したものである。

また、燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置１０は、上電極１８に上端子３５を設けるとともに、下電極２８に下端子３６を設け、上下の電極（一対の電極）１８，２８間に電圧をかける電源３８を設け、この電源をオンにした際に、一対の電極１８，２８間の第１電圧Ｖ１を測定するとともに、上下の端子（一対の端子）３５，３６間の第２電圧（電圧）Ｖ２を測定する測定手段４１を設け、この測定手段４１で測定した第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２に基づいて接触抵抗を求める接触抵抗算出手段（接触抵抗を求める手段）４２を設け、電源３８のオン−オフを制御するとともにロードセル２６からの信号に基づいて切換弁４４を制御する制御部４５を備える。

上下の電極１８，２８は、ステンレス鋼（導電性材料）で基部を形成し、それぞれの基部に金メッキを形成したものである。一対の電極１８，２８をステンレス鋼で形成し、その表面に金メッキを形成した理由については後述する。
上下の電極１８，２８の基部は、ステンレス鋼に限らないで、鉄鋼系や銅系のその他の導電性材料を適用することも可能である。
なお、インシュレータ１７は、例えばアクリル製の絶縁板材が該当するが、これに限るものではなく、その他の絶縁性樹脂などの絶縁板材を適用することも可能である。

エアシリンダ２３には、進出流路４７を介して切換弁４４およびポンプ４９を連通するとともに、後退流路４８を介して切換弁４４およびポンプ４９を連通する。
測定手段４１は、上下の電極１８，２８間の第１電圧Ｖ１を測定する第１電圧計５１を備えるとともに、上下の端子３５，３６間の第２電圧Ｖ２を測定する第２電圧計５２を備え、第１電圧計５１で測定した第１電圧Ｖ１と、第２電圧計５２で測定した第２電圧Ｖ２を接触抵抗算出手段４２に伝えるものである。

この燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置１０によれば、制御部４５から出力した信号で切換弁４４を操作し、後退流路４８をポンプ４９に連通するとともに進出流路４８を開放状態に保つ。
ポンプ４９で取り込んだエアを、後退流路４８を介してエアシリンダ２３のピストンエンド側に流入させることで、エアシリンダ２３のピストンロッド２５を後退させ、昇降部材２２とともに下電極２８を下降させる。

下電極２８を下降させることで、一対の位置決めピン３１，３１の先端部３１ａ，３１ａを、差込孔３２，３２から抜き出して上電極１８の接触下面１８ａから所定間隔離す。
一対の位置決めピン３１，３１に、下セパレータ（被測定部材）５５の位置決め孔５７，５７を嵌め込むとともに、上セパレータ（被測定部材）５４の位置決め孔５６，５６を嵌め込み、上下のセパレータ５４，５５を位置決めピン３１，３１で位置決めした状態で下電極２８の接触上面２８ａに載せる。

制御部４５から出力した信号で切換弁４４を操作し、進出流路４７をポンプ４９に連通するとともに、後退流路４８を開放状態に保つ。ポンプ４９で取り込んだエアを、進出流路４７を介してエアシリンダ２３のヘッドエンド側に流入させることで、エアシリンダ２３のピストンロッド２５を進出させ、昇降部材２２とともに下電極２８を上昇させる。

これにより、一対の位置決めピン３１，３１の先端部３１ａ，３１ａを差込孔３２，３２に差し込むとともに、上下のセパレータ５４，５５を重ね合わせた状態で上下の電極１８，２８で挟持する。
上下のセパレータ５４，５５を電極１８，２８で挟持することにより、ロードセル２６に荷重がかかる。
ここで、ロードセル２６に所定の荷重がかかるように、制御部４５でエアシリンダ２３を操作する。なお、ロードセル２６にかかる所定の荷重については後述する。

この状態で、制御部４５から出力した信号で電源３８をオンにして、上下の電極１８，２８間に所定の電圧をかける。測定手段４１の第１電圧計５１で上下の電極１８，２８間の第１電圧Ｖ１を測定するとともに、第２電圧計５２で上下の端子３５，３６間の第２電圧Ｖ２を測定する。

第１、第２の電圧計５１，５２で測定した第１、第２の電圧Ｖ１，Ｖ２を接触抵抗算出手段４２に伝える。
接触抵抗算出手段４２は、第２電圧Ｖ２に基づいて上下のセパレータ５４，５５間の接触抵抗を求め、求めた接触抵抗に基づいて、上下のセパレータを組み込む燃料電池（図示せず）の発電性能を評価する。
なお、第１電圧計５１で測定した第１電圧Ｖ１は、電源３８が正常であるか否かを判断するデータとして利用する。

図２は本発明に係る燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置を示す要部拡大図である。
上電極１８の接触下面１８ａを上セパレータ５４の接触面５４ａの全域に当接するように構成し、下電極２８の接触上面２８ａを下セパレータ５５の接触面５５ａの全域に当接するように構成する。
これにより、上下の電極１８，２８で上下のセパレータ５４，５５を挟持した際に、上下のセパレータ５４，５５の接触面５４ａ，５５ａ全域に所望の押圧力を均一にかけることが可能になる。

しかし、上電極１８の接触下面１８ａを接触面５４ａの全域に当接し、かつ下電極２８の接触上面２８ａを接触面５５ａの全域に当接するように構成すると、上電極１８の接触下面１８ａや下電極２８の接触上面２８ａが大きくなる。
よって、上下の電極１８，２８を、例えば銅製の電極とした場合、電極の表面が腐食反応して表面に、不動態皮膜や緑青などの錆び、すなわち非導電性酸化生成物が発生することが考えられる。
このため、上下の電極は、経年的に表面の接触抵抗が比較的大きく変化する虞がある。

そこで、上述したように上下の電極１８，２８をステンレス鋼で形成し、その表面に金メッキを形成した。金は銅と比較して腐食反応が起こり難く、上下の電極１８，２８の表面に非導電性酸化生成物が発生することを抑制する。このため、上下の電極１８，２８に金メッキを形成することで、上下の電極１８，２８の表面に非導電性酸化生成物が発生することを抑えることにした。

よって、上下の電極１８，２８の接触抵抗が経年的に変化することを抑えることで、上下のセパレータ５４，５５間の接触抵抗をより正確に測定することが可能になる。
なお、金が銅と比較して接触抵抗の経年変化が起こり難い理由は以下の通りである。すなわち、あらゆる環境において、金は銅に比べて不動態域が広いためである。

上電極１８には、接触下面１８ａに開口する収納凹部６１を形成し、この収納凹部６１の周壁に一対のガイド溝６２，６２を形成し、接触下面１８ａと反対側の面１８ｂ側に段部６３を形成する。
この収納凹部６１内に、上端子３５を昇降自在に収納するとともに、上端子３５の一対の突起６４，６４をガイド溝６２，６２内に配置し、段部６３をブロック６５で塞ぐ。
よって、上端子３５を上電極１８に埋設するとともに、埋設した上端子３５を上セパレータ５４に向けて出没自在とすることができる。

上端子３５は、先端部６６を凹凸状に形成し、凹凸状の凸部６６ａ・・・を上セパレータ５４の接触面５４ａに接触可能とし、さらに基端部６７に開口する凹部６７ａを設けたものである。
この凹部６７ａ内に圧縮ばね（弾性部材）６８の下端部を配置するとともに、圧縮ばね６８の上端部をブロック６５に当接する。
これにより、圧縮ばね６８のばね力で上端子３５を突出側、すなわち上セパレータ５４に向けて付勢することにより、凸部６６ａ・・・を上セパレータ５４の接触面５４ａに接触する。

上端子３５の凹部６７ａにはリード線６９の端子６９ａを接合し、接合したリード線６９を圧縮ばね６８内を通してブロック６５まで延ばし、ブロック６５まで延ばしたリード線６９をブロック６５を通して上電極３５の外側に延ばし、延ばしたリード線６９を上電極１８とインシュレータ１７との間に配置する。このリード線６９は、弾性変形可能なワイヤーハーネスである。

下電極２８には、上電極１８と同様に、接触上面２８ａに開口する収納凹部７１を形成し、この収納凹部７１の周壁に一対のガイド溝７２を形成し、接触上面２８ａと反対側の面２８ｂ側に段部７３を形成する。
この収納凹部７１内に、下端子３６を昇降自在に収納するとともに、下端子３６の突起７４をガイド溝７２，７２内に配置し、段部７３をブロック７５で塞ぐ。
よって、下端子３６を下電極２８に埋設するとともに、埋設した下端子３６を下セパレータ５５に向けて出没自在とすることができる。

下端子３６は、上端子３５と同様に、先端部７６を凹凸状に形成し、凹凸状の凸部７６ａ・・・を下セパレータ５５の接触面５５ａに接触可能とし、さらに基端部７７に開口する凹部７７ａを設けたものである。
この凹部７７ａ内に圧縮ばね（弾性部材）７８の上端部を配置するとともに、圧縮ばね７８の下端部をブロック７５に当接する。
これにより、圧縮ばね７８のばね力で下端子３６を突出側、すなわち下セパレータ５５に向けて付勢することにより、凸部７６ａ・・・を下セパレータ５５の接触面５５ａに接触する。

下端子３６の凹部７７ａには、上端子３５と同様に、リード線７９の端子７９ａを接合し、接合したリード線７９を圧縮ばね７８内を通してブロック７５まで延ばし、ブロック７５まで延ばしたリード線７９をブロック７５を通して下電極２８の外側に延ばし、延ばしたリード線７９を下電極２８とインシュレータ２７との間に配置する。このリード線７９は、弾性変形可能なワイヤーハーネスである。
上電極１８側のリード線６９と、下電極２８側のリード線７９とに第２電圧計５２を接続する。

よって、上下の電極１８，２８で上下のセパレータ５４，５５を挟持した際に、上端子３５の凸部６６ａ・・・を圧縮ばね６８のばね力で上セパレータ５４の接触面５４ａに接触させ、下端子３６の凸部７６ａ・・・を圧縮ばね７８のばね力で下セパレータ５５の接触面５５ａに接触させる。

上端子３５の凸部６６ａ・・・を上セパレータ５４の接触面５４ａの略中央に接触させるとともに、下端子３６の凸部７６ａ・・・を下セパレータ５５の接触面５５ａの略中央に接触させることで、いわゆるポイントコンタクトとし、上下の端子３５，３６が上下のセパレータ５４，５５に接触する接触面積を小さくする。

上端子３５が上セパレータ５４に接触する接触面積を小さくすることで、上端子３５が上セパレータ５４に接触した際の面圧を高め、上端子３５を上セパレータ５４に確実に接触させる。これにより、上端子３５と上セパレータ５４との接触抵抗がばらつくことを抑える。
また、下端子３６が下セパレータ５５に接触する接触面積を小さくすることで、下端子３６が下セパレータ５５に接触した際の面圧を高め、下端子３６を下セパレータ５５に確実に接触させる。これにより、下端子３６と下セパレータ５５との接触抵抗がばらつくことを抑える。

上下の端子３５，３６は、ステンレス鋼（導電性材料）で基部を形成し、それぞれの基部に金メッキを形成したものである。
一対の端子３５，３６をステンレス鋼で形成し、その表面に金メッキを形成した理由は、上下の電極１８，２８をステンレス鋼（導電性材料）で形成し、それぞれの表面に金メッキを形成した理由と同じである。

上下の端子３５，３６の基部をステンレス鋼で形成し、それぞれの基部に金メッキを形成することで、一対の端子３５，３６の表面に非導電性酸化生成物が発生し難くして、それぞれの端子３５，３６の接触抵抗が経年的に変化することを抑えることにした。
これにより、上下のセパレータ５４，５５の接触抵抗をより正確に測定することができる。

次に、燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置１０の作用を図３〜図７に基づいて説明する。
図３（ａ），（ｂ）は本発明に係る接触抵抗測定装置にセパレータをセットするために下電極を下降させる例を説明する図である。
（ａ）において、エアシリンダ２３のピストンロッド２５を後退させ、昇降部材２２とともに下電極２８を下降させる。下電極２８を下降させることで、一対の位置決めピン３１，３１の先端部３１ａ，３１ａを、差込孔３２，３２から抜き出して上電極１８の接触下面１８ａから所定間隔離す。

（ｂ）において、上端子３５を圧縮ばね６８のばね力で付勢することにより、上端子３５の凸部６６ａ・・・を上電極１８の接触下面１８ａから下方に突出する。凸部６６ａ・・・が上電極１８の接触下面１８ａから所定量突出すると、一対の突起６４，６４が一対のガイド溝６２，６２のストッパ部８１，８１に当接する。
よって、凸部６６ａ・・・が上電極１８の接触下面１８ａから所定量突出した位置に上端子３５を保持する。

（ｃ）において、下端子３６を圧縮ばね７８のばね力で付勢することにより、下端子３６の凸部７６ａ・・・を下電極２８の接触上面２８ａから上方に突出する。凸部７６ａ・・・が下電極２８の接触上面２８ａから所定量突出すると、一対の突起７４，７４が一対のガイド溝７２，７２のストッパ部８２，８２に当接する。
よって、凸部７６ａ・・・が下電極２８の接触上面２８ａから所定量突出した位置に下端子３６を保持する。

図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る接触抵抗測定装置の下電極にセパレータを載せる例を説明する図である。
（ａ）において、下セパレータ５５を一対の位置決めピン３１，３１の上方に配置した後、下セパレータ５５を矢印Ａの如く下降させ、一対の位置決めピン３１，３１に下セパレータ５５の位置決め孔５７，５７を嵌め込む。

（ｂ）において、下セパレータ５５の接触面５５ａが下端子３６の凸部７６ａ・・・に当接して静止する。
次に、上セパレータ５４を一対の位置決めピン３１，３１の上方に配置した後、上セパレータ５４を矢印Ｂの如く下降させ、一対の位置決めピン３１，３１に上セパレータ５４の位置決め孔５６，５６を嵌め込む。

図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る接触抵抗測定装置の下電極を上昇する例を説明する図である。
（ａ）において、下セパレータ５５に上セパレータ５４を載せた後、図１に示すエアシリンダ２３のピストンロッド２５を進出させ昇降部材２２に押上力Ｆをかけ、昇降部材２２を上昇する。
昇降部材２２と一体にインシュレータ２７、下電極２８および上下のセパレータ５４，５５を矢印Ｃの如く上昇する。

（ｂ）において、上下のセパレータ５４，５５を上昇することで、上セパレータ５４の接触面５４ａが上電極１８の凸部６６ａ・・・に当接する。

図６（ａ），（ｂ）は本発明に係る接触抵抗測定装置でセパレータを挟持する例を説明する図である。
（ａ）において、昇降部材２２（図５参照）と一体にインシュレータ２７および下電極２８を矢印Ｃの如く継続して上昇する。圧縮ばね７８が収縮するとともに、収納凹部７１内のリード線７９が弾性変形して（図６（ｂ）参照）、下端子３６が収納凹部７１に入り込む。
同時に、上端子３５を付勢している圧縮ばね６８が収縮するとともに、収納凹部６１内のリード線６９が弾性変形して（図６（ｂ）参照）、上端子３５が収納凹部６１に入り込む。

（ｂ）において、上下のセパレータ５４，５５を上下の電極１８，２８で挟持することにより、上端子３５の凸部６６ａ・・・が上電極１８の接触下面１８ａと面一になるとともに、下端子３６の凸部７６ａ・・・が下電極２８の接触上面２８ａと面一になる。
この状態で、上下のセパレータ５４，５５を上下の電極１８，２８で挟持するとともに、上端子３５の凸部６６ａ・・・を圧縮ばね６８のばね力で上セパレータ５４の接触面５４ａに押圧し、下端子３６の凸部７６ａ・・・を圧縮ばね７８のばね力で下セパレータ５５の接触面５５ａに押圧する。

図１に戻って、上下のセパレータ５４，５５を上下の電極１８，２８で挟持した際の挟持圧をロードセル２６で検出する。
ロードセル２６で検出した挟持圧を制御部４５に伝え、制御部４５は、挟持圧が所定圧（すなわち、前述した「所定の荷重」）になるように切換弁４４を操作する。

ここで、ロードセル２６にかかる所定の荷重は、上下のセパレータ５４，５５を燃料電池（図示せず）に組み付けた際に、上下のセパレータ５４，５５にかかる押圧力と同じ荷重である。
このように、ロードセル２６にかかる挟持圧が所定の荷重になるように制御することで、上下のセパレータ５４，５５の接触抵抗を、燃料電池に組み付けた状態と同じ条件で測定することが可能になる。

以上説明したように、上下の電極１８，２８で上下のセパレータ５４，５５を挟持する際に、上下の端子３５，３６を上下のセパレータ５４，５５に接触させることが可能になる。
よって、従来技術のように各々の端子を手作業で上下のセパレータに接触させる作業を省くことができる。

さらに、上下の電極１８，２８で上下のセパレータ５４，５５を挟持する工程と、各々の端子３５，３６を上下のセパレータ５４，５５に接触させる工程を同時におこなうことができる。これにより、上述した二工程を手間をかけないで簡単におこなうことができる。

図７は本発明に係る接触抵抗測定装置でセパレータ間の接触抵抗を測定する例を説明する図である。
制御部４５から出力した信号で電源３８をオンにしてリード線８５，８６に電流を流す。電流を流すことにより、上下の電極１８，２８間に所定の電圧がかかり、測定手段４１の第１電圧計５１で上下の電極１８，２８間の第１電圧Ｖ１を測定する。
同時に、第２電圧計５２で上下の端子３５，３６間の第２電圧Ｖ２を測定する。

第１の電圧Ｖ１は、上電極１８と上セパレータ５４との接触抵抗、上下のセパレータ５４，５５の接触抵抗、下セパレータ５５と下電極２８との接触抵抗に影響を受ける。
上下の電極１８，２８は、セパレータ５４，５５との接触面積が大きいので、第１の電圧Ｖ１を精度よく測定するためには、上電極１８と上セパレータ５４との接触抵抗の経年変化を抑えるとともに、下セパレータ５５と下電極２８との接触抵抗の経年変化を抑えることが重要である。
そこで、上下の電極１８，２８に金メッキを形成することで、上下の電極１８，２８の表面に非導電性酸化生成物が発生することを抑え、第１の電圧Ｖ１をより精度よく測定することができる。

また、第１の電圧Ｖ２は、上端子３５の凸部６６ａ・・・と上セパレータ５４との接触抵抗、上下のセパレータの接触抵抗、下セパレータ５５と下端子３６の凸部７６ａ・・・との接触抵抗に影響を受ける。
ここで、上端子３５の凸部６６ａ・・・と上セパレータ５４との接触面積や、下セパレータ５５と下端子３６の凸部７６ａ・・・との接触面積は極めて小さい。

上端子３５の凸部６６ａ・・・が上セパレータ５４に接触する接触面積を小さくすることで、上端子３５が上セパレータ５４に接触した際の面圧を高め、上端子３５を上セパレータ５４に確実に接触させる。これにより、上端子３５と上セパレータ５４との接触抵抗がばらつくことを抑える。
また、下端子３６の凸部７６ａ・・・が下セパレータ５５に接触する接触面積を小さくすることで、下端子３６が下セパレータ５５に接触した際の面圧を高め、下端子３６を下セパレータ５５に確実に接触させる。これにより、下端子３６と下セパレータ５５との接触抵抗がばらつくことを抑える。

加えて、上下の端子３５，３６の基部をステンレス鋼で形成し、それぞれの基部に金メッキを形成することで、一対の端子３５，３６の表面に非導電性酸化生成物が発生し難くして、それぞれの端子３５，３６の接触抵抗が経年的に変化することを抑えることができる。
これにより、上下の端子３５，３６で第２の電圧Ｖ２をより精度よく測定することができる。

第１、第２の電圧計５１，５２で測定した第１、第２の電圧Ｖ１，Ｖ２を接触抵抗算出手段４２に伝える。接触抵抗算出手段４２は、測定した第２電圧Ｖ２に基づいて上下のセパレータ５４，５５間の接触抵抗を求める。

ここで、燃料電池の発電特性は、燃料電池を構成する拡散層とセパレータとの接触抵抗や、セパレータ同士の接触抵抗に影響を受ける。このため、セパレータ同士の接触抵抗を求めることで、燃料電池の特性を評価することが可能になる。
これにより、求めた接触抵抗に基づいて、上下のセパレータを組み込む燃料電池（図示せず）の発電性能を評価する。

以下、測定した第２電圧Ｖ２に基づいて上下のセパレータ５４，５５間の接触抵抗を求める理由について説明する。
すなわち、上下のセパレータ５４，５５間の接触抵抗を測定する際に、上電極１８の接触下面１８ａと上セパレータ５４の接触面５４ａとの接触抵抗が大きく、かつ下電極２８の接触上面２８ａと下セパレータ５５の接触面５５ａとの接触抵抗が大きいと、測定誤差の原因になることが考えられる。

そこで、上下の電極１８，２８に加えて上下の端子３５、３６を設けることで、上下の電極１８，２８用のリード線８５，８６の他に上下の端子３５、３６用のリード線６９，７９を設けることにした。
上下の端子３５、３６間の第２電圧Ｖ２を測定することで測定精度を高めることが可能になる。

ところで、上述したように燃料電池の発電特性は、拡散層とセパレータとの接触抵抗や、セパレータ同士の接触抵抗に影響を受ける。
このため、拡散層とセパレータとの接触抵抗を求めることで、燃料電池の特性を評価することも可能である。ここで、燃料電池のなかには、拡散層をカーボンペーパーで構成したものがある。ここで、カーボンペーパーとは、カーボンをペーパー状に形成したものをいう。
以下、燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置１０を用いて上下のセパレータと拡散層間の接触抵抗を求める例について説明する。

図８は本発明に係る燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置を用いて他の接触抵抗を測定する例について説明した図である。
上下のセパレータ５４，５５間に拡散層８８（被測定部材）を挟み込み、前記実施の形態と同様に、上下のセパレータ５４，５５を一対の位置決めピン３１，３１で位置決めした状態で上下の電極１８，２８間に挟持する。

この場合においても、上下の電極１８，２８で上下のセパレータ５４，５５を挟持する際に、上下の端子３５，３６を上下のセパレータ５４，５５に接触させることが可能になる。
よって、前記実施の形態と同様に、各々の端子を手作業で上下のセパレータに接触させる必要がなく、さらに上下の電極１８，２８で上下のセパレータ５４，５５を挟持する工程と、各々の端子３５，３６を上下のセパレータ５４，５５に接触させる工程を同時におこなうことができる。
これにより、上述した二工程を手間をかけないで簡単におこなうことができる。

上下の電極１８，２８で上下のセパレータ５４，５５および拡散層８８を挟持した状態で、制御部４５（図１参照）から出力した信号で電源３８をオンにしてリード線８５，８６に電流を流す。電流を流すことにより、上下の電極１８，２８間に所定の電圧がかかり、測定手段４１の第１電圧計５１で上下の電極１８，２８間の第１電圧Ｖ１を測定する。
同時に、第２電圧計５２で上下の端子３５，３６間の第２電圧Ｖ２を測定する。

測定した第１、第２の電圧Ｖ１，Ｖ２を接触抵抗算出手段４２（図１参照）に伝える。接触抵抗算出手段４２は、測定した第２電圧Ｖ２に基づいて上下のセパレータ５４，５５と拡散層８８間の接触抵抗を求める。
ここで、燃料電池の発電特性は、燃料電池の拡散層を構成する拡散層８８と上下のセパレータ５４，５５との接触抵抗や、上下のセパレータ５４，５５同士の接触抵抗に影響を受ける。

このため、上下のセパレータ５４，５５と拡散層８８間の接触抵抗を求めることで、燃料電池の特性を評価することが可能になる。
このように、燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置１０を用いて上下のセパレータ５４，５５と拡散層８８間の接触抵抗を求める際においても、前記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、前記実施の形態では、被測定部材として上下のセパレータ５４，５５や拡散層８８を用いて例について説明したが、これに限らないで、その他の被測定部材間の接触抵抗を測定することも可能である、
また、前記実施の形態では、図７で求めた上下のセパレータ５４，５５間の接触抵抗に基づいて燃料電池の発電特性を評価する例と、図８で求めた上下のセパレータ５４，５５および拡散層８８間の接触抵抗に基づいて燃料電池の発電特性を評価する例とについて説明したが、これに限らないで、図７で求めた接触抵抗および図８で求めた接触抵抗の両方の接触抵抗に基づいて燃料電池の発電特性を評価することも可能である。

さらに、図７や図８では、上下のセパレータ５４，５５などの単体部品の接触抵抗に基づいて発電特性を評価する例について説明したが、これ限らないで、セルモジュール（すなわち、電解質膜にアノード側電極およびカソード側電極を添わせ、これらの電極を拡散層を介してセパレータで挟んだもの）を上下の電極１８，２８で挟持して、セルモジュールの接触抵抗を求めることで、燃料電池の発電特性を評価することも可能である。

また、前記実施の形態では、上下の端子３５，３６を付勢する弾性部材として圧縮ばね６８，７８を使用した例について説明したが、これに限らないで、例えば、ゴム材などのその他の弾性変形可能な部材を使用することも可能である。

さらに、前記実施の形態では、上端子３５の凸部６６ａ・・・を上セパレータ５４の接触面５４ａの略中央に接触させ、下端子３６の凸部７６ａ・・・を下セパレータ５５の接触面５５ａの略中央に接触させた例について説明したが、これに限らないで、上下の端子３５，３６を接触させる部位を任意に選択することができる。
また、前記実施の形態では、上下の端子３５，３６をそれぞれ１個づつ設けた例について説明したが、これに限らないで、上下の端子３５，３６を２個以上の複数個備えることも可能である。

さらに、前記実施の形態では、上端子３５に凸部６６ａ・・・を複数個（一例として、３個）形成し、かつ下端子３６に凸部７６ａ・・・を複数個（一例として、３個）形成した例について説明したが、これに限らないで、上下の端子３５，３６の凸部６６ａ，７６ａの個数は任意に決めることが可能である。

また、前記実施の形態では、上端子３５の凸部６６ａを先細状に形成し、かつ下端子３６の凸部７６ａを先細状に形成した例について説明したが、これに限らないで、上下の端子３５，３６の凸部６６ａ，７６ａの形状を任意に決めることができる。
要は、上下の端子３５，３６が上下のセパレータ５４，５５に接触する際の接触面積を小さくすることで、上下の端子３５，３６が上下のセパレータ５４，５５に接触した際の面圧を高め、上下の端子３５，３６を上下のセパレータ５４，５５に確実に接触させ、上下の端子３５，３６と上下のセパレータ５４，５５との接触抵抗がばらつくことを抑えるようにすればよい。
加えて、上下の端子３５，３６の形状（例えば、突起６４，７４も含む）は、図２に示す実施の形態に限定するものではなく、その他の形状に変更することは可能である。

また、前記実施の形態では、上下の電極１８，２８をステンレス鋼で形成し、その表面に金メッキを形成して例について説明したが、これに限らないで、上下の電極１８，２８をステンレス鋼以外の導電性材料で形成し、その表面に金メッキを形成してもよい。
さらに、前記実施の形態では、上下の端子３５，３６をステンレス鋼で形成し、その表面に金メッキを形成した例について説明したが、これに限らないで、これらの端子３５，３６をステンレス鋼以外の導電性材料で形成し、その表面に金メッキを形成してもよい。

さらに、前記実施の形態では、エアシリンダ２３で昇降部材２２および下電極２８を昇降させる例について説明したが、これに限らないで、油圧シリンダや電動モータなどのその他の手段を用いて昇降部材２２および下電極２８を昇降させるように構成しても同様の効果を得ることができる。

また、前記実施の形態では、上下のセパレータ５４，５５間の接触抵抗を求めす際に、第２電圧Ｖ２とともに第１電圧Ｖ１を測定し、第１電圧Ｖ１を電源３８が正常であるか否かを判断するデータとして利用する例について説明したが、第２電圧Ｖ２のみを測定して上下のセパレータ５４，５５間の接触抵抗を求めても同様の効果を得ることができる。

本発明の燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置は、燃料電池の発電特性を評価するための装置に好適である。

本発明に係る燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置を示す側面図である。 本発明に係る燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置を示す要部拡大図である。 本発明に係る接触抵抗測定装置にセパレータをセットするために下電極を下降させる例を説明する図である。 本発明に係る接触抵抗測定装置の下電極にセパレータを載せる例を説明する図である。 本発明に係る接触抵抗測定装置の下電極を上昇する例を説明する図である。 本発明に係る接触抵抗測定装置でセパレータを挟持する例を説明する図である。 本発明に係る接触抵抗測定装置でセパレータ間の接触抵抗を測定する例を説明する図である。 本発明に係る燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置を用いて他の接触抵抗を測定する例について説明した図である。 代表的な燃料電池の概略断面図である。 特許文献１の図１の再掲図である。 従来の燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置を示す概略図である。

符号の説明

１０…燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置、１８…上電極（一対の電極の一方）、２８…下電極（一対の電極の他方）、３５…上端子（端子）、３６…下端子（端子）、４１…測定手段、４２…接触抵抗算出手段（接触抵抗を求める手段）、５４…上セパレータ（被測定部材）、５５…下セパレータ（被測定部材）、６８，７８…圧縮ばね（弾性部材）、８８…拡散層（被測定部材）、Ｖ１…第１電圧、Ｖ２…第２電圧（電圧）。

Claims (2)

1. セパレータなどの被測定部材を複数枚重ね合わせ、これらの被測定部材を一対の電極で挟持し、この状態で一対の電極に電流を流すことにより被測定部材間の接触抵抗を求める燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置において、
   前記一対の電極に、前記被測定部材へ出没自在に端子を埋設するとともに、これらの端子を突出側に付勢する弾性部材を設けることで、一対の電極で前記被測定部材を挟持した際に各々の端子を被測定部材に接触可能とし、
   これらの端子を被測定部材に接触させた状態で、前記一対の端子間の電圧を測定する測定手段を設け、
   この測定手段で測定した前記電圧に基づいて前記接触抵抗を求める手段を設けたことを特徴とする燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置。
2. 前記一対の電極は、導電性材料で基部を形成し、それぞれの基部の表面に金メッキを形成したものであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用セパレータの接触抵抗測定装置。
   

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