JP6667844B2 - Probe for temperature measurement - Google Patents

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Description

本発明は、温度計測用プローブに関し、特に固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ: Polymer Electrolyte Fuel Cell）の内部の温度を測定する際に好適に用いることができる温度計測用プローブに関する。   The present invention relates to a temperature measurement probe, and more particularly to a temperature measurement probe that can be suitably used when measuring the temperature inside a polymer electrolyte fuel cell (PEFC).

固体高分子型燃料電池の一般的な基本構造を図１に示す。固体高分子型燃料電池（以下、単に「燃料電池」と呼ぶ。）５０は、中央に位置する高分子電解質膜５１の一方の側にカソード側触媒層５２、カソード側ガス拡散層５４が順に積層され、高分子電解質膜５１の他方の側にアノード側触媒層５３、アノード側ガス拡散層５５が順に積層された構造を有している。これらを一体化したものは、一般に、膜／電極接合体（ＭＥＡ: Membrane Electrode Assembly）と呼ばれる。   FIG. 1 shows a general basic structure of a polymer electrolyte fuel cell. In a polymer electrolyte fuel cell (hereinafter simply referred to as “fuel cell”) 50, a cathode-side catalyst layer 52 and a cathode-side gas diffusion layer 54 are sequentially laminated on one side of a polymer electrolyte membrane 51 located at the center. The anode-side catalyst layer 53 and the anode-side gas diffusion layer 55 are sequentially laminated on the other side of the polymer electrolyte membrane 51. An assembly of these is generally called a membrane / electrode assembly (MEA: Membrane Electrode Assembly).

ＭＥＡのカソード側には空気あるいは酸素ガスＯＧを流す流路が形成されたカソード側セパレータ５６が設けられ、ＭＥＡのアノード側には水素ガスＨＧを流す流路が形成されたアノード側セパレータ５７が設けられる。これらカソード側セパレータ５６及びアノード側セパレータ５７はそれぞれカソード電極、アノード電極としての役割も担う。ＭＥＡにカソード側セパレータ５６及びアノード側セパレータ５７を配置したものはセル（単セル）と呼ばれる。   On the cathode side of the MEA, a cathode separator 56 having a flow path for flowing air or oxygen gas OG is provided. On the anode side of the MEA, an anode separator 57 having a flow path for flowing hydrogen gas HG is provided. Can be The cathode-side separator 56 and the anode-side separator 57 also serve as a cathode electrode and an anode electrode, respectively. The MEA in which the cathode separator 56 and the anode separator 57 are arranged is called a cell (single cell).

燃料電池５０において、各セパレータ５６、５７の内部に形成された流路にそれぞれ酸素ガスＯＧと水素ガスＨＧを流すと、以下に示すように、アノード側で水素ガスＨＧがイオン化され、電子を放出する。これが電気として取り出される。また、アノード側で生じた水素イオンは高分子電解質膜５１を通ってカソード側に移動し、カソード側で生成された酸素イオンと反応し、H2Oとなる。
アノード側：H2 → 2H+ + 2e-
カソード側：O2 + 4e- + 4H+ → H2O
この反応で生成したH2Oはカソード側セパレータ５６から排出される。 In the fuel cell 50, when the oxygen gas OG and the hydrogen gas HG flow through the channels formed inside the separators 56 and 57, respectively, the hydrogen gas HG is ionized on the anode side and emits electrons as shown below. I do. This is taken out as electricity. Further, hydrogen ions generated on the anode side move to the cathode side through the polymer electrolyte membrane 51, react with oxygen ions generated on the cathode side, and become H 2 O.
The anode side: H 2 → 2H + + 2e -
Cathode: O 2 + 4e - + 4H + → H 2 O
H 2 O generated by this reaction is discharged from the cathode-side separator 56.

上記のような反応に起因して燃料電池内部で発生する現象を詳しく観測することは、燃料電池の劣化の検出や、使用される各部品の素材や構造の最適化などに有効である。そのため従来より、燃料電池内部で発生する現象を観測するために各種の物理量を測定する装置が提案されている。   Observing the phenomenon that occurs inside the fuel cell due to the above-described reaction in detail is effective for detecting deterioration of the fuel cell and optimizing the material and structure of each component used. Therefore, apparatuses for measuring various physical quantities in order to observe a phenomenon occurring inside the fuel cell have been conventionally proposed.

上記目的のために測定される物理量の１つに温度がある。
特許文献１には、セパレータに冷却水の流路を形成した燃料電池において、燃料電池内部の温度を測定し、その温度に応じて冷却水の流量を変化させることが記載されている。
特許文献２には、燃料電池の内部の複数の位置にそれぞれ熱電対を配置して各位置の温度を測定し、その温度変化から求めた熱量に基づき電流密度分布を求めることが記載されている。
特許文献３には、酸素感応物質を先端に塗布したプローブと熱電対を高分子電解質膜のアノード側に固定し、酸素濃度と温度によって変化する酸素感応物質の蛍光寿命を測定することにより、高分子電解質膜の劣化に起因して生じる孔を介してカソード側から流れ込む酸素濃度を測定する装置が記載されている。 Temperature is one of the physical quantities measured for the above purpose.
Patent Literature 1 describes that in a fuel cell in which a cooling water flow path is formed in a separator, the temperature inside the fuel cell is measured, and the flow rate of the cooling water is changed according to the temperature.
Patent Literature 2 describes that thermocouples are arranged at a plurality of positions inside a fuel cell, the temperature at each position is measured, and a current density distribution is obtained based on the amount of heat obtained from the temperature change. .
In Patent Document 3, a probe having a tip coated with an oxygen-sensitive substance and a thermocouple are fixed to the anode side of the polymer electrolyte membrane, and the fluorescence lifetime of the oxygen-sensitive substance, which changes with oxygen concentration and temperature, is measured. An apparatus for measuring the concentration of oxygen flowing from the cathode side through a hole generated due to deterioration of the molecular electrolyte membrane is described.

特開２００３−３６８７４号公報JP 2003-36874 A 特開平０９−２２３５１２号公報JP-A-09-223512 特開２０１３−２１７７３７号公報JP 2013-217737 A 特開２００７−７８４３３号公報JP 2007-78433 A

上記特許文献１−３に記載の発明は、燃料電池内部に熱電対を固定し、該固定位置の温度を測定するものである。
一方、燃料電池の高分子電解質膜における上記反応時に発生する熱の伝達を測定するために、燃料電池の外部から高分子電解質膜に達する孔を形成し、その孔に熱電対を挿入して深さ方向の温度を測定するという方法もある。特許文献４には、燃料電池内部に不所望の電流が流れることを防止するために絶縁性を有するポリイミドでコーティングしたシース熱電対が記載されている。そこで、これを燃料電池に形成した孔に挿入して温度を測定すれば高分子電解質膜の温度を測定することができる。 The inventions described in Patent Documents 1 to 3 fix a thermocouple inside a fuel cell and measure the temperature at the fixed position.
On the other hand, in order to measure the transfer of heat generated during the above reaction in the polymer electrolyte membrane of the fuel cell, a hole reaching the polymer electrolyte membrane from the outside of the fuel cell is formed, and a thermocouple is inserted into the hole to deepen the hole. Another method is to measure the temperature in the vertical direction. Patent Document 4 describes a sheath thermocouple coated with an insulating polyimide to prevent an undesired current from flowing inside a fuel cell. Then, by inserting this into a hole formed in the fuel cell and measuring the temperature, the temperature of the polymer electrolyte membrane can be measured.

シース熱電対は金属の素線を絶縁材で覆い、さらにその外側を金属コーティングすることにより製造される部材である。特許文献４には、外径が0.1mm乃至0.2mmであるシース熱電対に、厚さ1μm乃至10μmでポリイミドをコーティングしたものを用いることが記載されているが、このような細線であるシース熱電対を孔の内部に挿入しようとすると、その先端部が孔の内壁に接触して簡単に折れ曲がってしまう。そのため、シース熱電対の先端部を測定対象部位まで到達させることが難しい。また、孔に挿入できても、その先端部が測定対象部位まで達しているかどうかを確認することができない、という問題もあった。   A sheath thermocouple is a member manufactured by covering a metal wire with an insulating material and coating the outside with a metal. Patent Document 4 discloses that a sheath thermocouple having an outer diameter of 0.1 mm to 0.2 mm coated with a polyimide having a thickness of 1 μm to 10 μm is used. When the pair is inserted into the hole, the tip of the pair comes into contact with the inner wall of the hole and is easily bent. Therefore, it is difficult to reach the tip of the sheath thermocouple to the measurement target site. In addition, even if it can be inserted into the hole, there is also a problem that it is not possible to confirm whether or not the tip has reached the part to be measured.

本発明が解決しようとする課題は、燃料電池の外部から内部の測定対象部位に達する孔に挿入して温度を計測する治具であって、孔への挿入が容易であり、またその先端部が測定対象部位に到達していることを確実に把握することができる温度計測用プローブを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a jig for measuring the temperature by inserting the fuel cell from the outside to the inside of the fuel cell to reach the measurement target site. It is an object of the present invention to provide a temperature measurement probe capable of reliably grasping that a target has reached a measurement target portion.

上記課題を解決するために成された本発明は、燃料電池の外部から該燃料電池の内部の測定対象部位に達するように形成された孔に挿入して用いる温度計測用プローブであって、
a) 電気絶縁性及び剛性を有する筒状体と、
b) 導電性を有する先端部を有し、前記筒状体の一端部から該先端部が突出するように該筒状体に内挿されたシース熱電対と、
c) 前記筒状体の両端をそれぞれ封鎖するシール部と
を備えることを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above problems, a temperature measurement probe to be used to be inserted from the outside of the fuel cell into a hole formed so as to reach a measurement target site inside the fuel cell,
a) a tubular body having electrical insulation and rigidity;
b) having a conductive tip, a sheath thermocouple inserted into the tubular body such that the tip protrudes from one end of the tubular body,
c) a sealing portion for closing both ends of the cylindrical body.

前記電気絶縁性及び剛性を有する筒状体としては、例えばガラス製、セラミックス製、あるいは樹脂製のものを用いることができる。   As the cylindrical body having electric insulation and rigidity, for example, a cylindrical body made of glass, ceramics, or resin can be used.

本発明に係る温度計測用プローブは、燃料電池の内部の測定対象部位に達する孔に挿入して用いる。この温度計測用プローブでは、剛性を有する筒状体にシース熱電対を内挿しているため、燃料電池に形成された孔に剛性を有する筒状体を挿入することで、容易にシース熱電対の先端を測定対象部位まで挿入することができる。また、筒状体は絶縁性も有するため、燃料電池内部に不所望の電流が流れることもない。   The temperature measurement probe according to the present invention is used by being inserted into a hole reaching a measurement target portion inside the fuel cell. In this temperature measurement probe, a sheath thermocouple is inserted into a rigid tubular body, so that by inserting the rigid tubular body into a hole formed in the fuel cell, the sheath thermocouple can be easily inserted. The tip can be inserted up to the site to be measured. Further, since the tubular body also has insulating properties, an undesired current does not flow inside the fuel cell.

また、本発明に係る温度計測用プローブでは、燃料電池に設けられた孔の径に応じた外径を有する筒状体を適宜に選択して用いることができる。つまり、孔の径に近い外径を有する筒状体を適宜に用いることができる。このとき、内径が大きい筒状体を用いたとしても、筒状態の両端がシール部により封鎖されているため、測定対象部位やその近傍から筒状体の内部を通じて酸素ガスや水素ガスなどが燃料電池の外部に流れ出す量は極めて少量であり、燃料電池を正常に動作させつつ温度を測定することができる。   In the temperature measuring probe according to the present invention, a cylindrical body having an outer diameter corresponding to the diameter of the hole provided in the fuel cell can be appropriately selected and used. That is, a cylindrical body having an outer diameter close to the diameter of the hole can be appropriately used. At this time, even if a cylindrical body having a large inner diameter is used, since both ends of the cylindrical state are sealed by the seal portions, oxygen gas, hydrogen gas, or the like is supplied from the measurement target site or its vicinity through the inside of the cylindrical body. The amount flowing out of the cell is extremely small, and the temperature can be measured while the fuel cell operates normally.

さらに、本発明に係る温度計測用プローブの先端部は筒状体から突出し、かつ導電性を有している。従って、例えばマルチメータの両端をシース熱電対の基部と測定対象部位やその隣接層に接続してこれらの間の電気抵抗の値の変化を測定し、その値の変化を確認することにより、温度計測用プローブの先端部が測定対象部位に到達したことを確認することができる。一般に、燃料電池の内部にある高分子電解質膜等の各層は導電性を有する。シース熱電対の基部と測定対象部位にマルチメータを接続してそれらの間の抵抗値を測定しつつ、本発明に係る温度計測用プローブを測定対象部位に達する孔に挿入していくと、最初のうちは温度計測用プローブの先端部と孔の内壁の距離に応じた抵抗値が維持される。上述のとおり、本発明に係る温度計測用プローブでは、孔の径に合った外径の筒状体を用いることができるため、温度計測用プローブを挿入する間、この距離はほぼ一定に保たれ、抵抗値もほぼ一定に保たれる。そして、温度計測用プローブの先端部が測定対象部位に接触する直前（先端部と測定対象部位の間の距離が、先端部と孔の内壁の間の距離よりも短くなった時点）で抵抗値が急激に低下する。従って、この抵抗値の急激な変化を確認することで、温度計測用プローブの先端部が測定対象部位に到達したことを確認することができる。   Further, the tip of the temperature measuring probe according to the present invention protrudes from the cylindrical body and has conductivity. Therefore, for example, by connecting both ends of the multimeter to the base of the sheath thermocouple and the site to be measured or its adjacent layer, the change in the value of the electric resistance between them is measured, and by confirming the change in the value, the temperature is changed. It can be confirmed that the tip of the measurement probe has reached the measurement target site. Generally, each layer such as a polymer electrolyte membrane inside a fuel cell has conductivity. While connecting the multimeter to the base of the sheath thermocouple and the measurement target site and measuring the resistance between them, inserting the temperature measurement probe according to the present invention into the hole reaching the measurement target site, first, Among them, the resistance value corresponding to the distance between the tip of the temperature measuring probe and the inner wall of the hole is maintained. As described above, in the temperature measuring probe according to the present invention, since a cylindrical body having an outer diameter corresponding to the diameter of the hole can be used, this distance is kept substantially constant while the temperature measuring probe is inserted. , The resistance value is also kept substantially constant. Immediately before the tip of the temperature measurement probe comes into contact with the measurement target site (when the distance between the tip and the measurement target site is shorter than the distance between the tip and the inner wall of the hole), the resistance value is measured. Decreases rapidly. Therefore, by confirming the rapid change in the resistance value, it can be confirmed that the tip of the temperature measurement probe has reached the measurement target site.

本発明に係る温度計測用プローブを用いると、燃料電池の内部の測定対象部位に達する孔に容易に挿入することができ、また、その先端部が測定対象部位に到達していることを確実に把握することができる。   The use of the temperature measurement probe according to the present invention makes it possible to easily insert the probe into the hole reaching the measurement target site inside the fuel cell, and to ensure that the tip end reaches the measurement target site. You can figure out.

固体高分子型燃料電池の一般的な基本構造。General basic structure of polymer electrolyte fuel cell. 本発明に係る温度計測用プローブの一実施形態の外観図。FIG. 1 is an external view of one embodiment of a temperature measurement probe according to the present invention. 本実施例の温度計測用プローブを燃料電池の内部に挿入した状態を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating a state where the temperature measurement probe according to the present embodiment is inserted into a fuel cell. 温度計測用プローブの先端部が測定対象部位に到達したことを確認する方法を説明する図及びグラフ。The figure and graph explaining the method of confirming that the front-end | tip part of the probe for temperature measurement reached the measurement target part. 測定対象部位からの距離と温度の関係を説明するグラフ。4 is a graph illustrating a relationship between a distance from a measurement target portion and a temperature.

本発明に係る温度計測用プローブの一実施例について、以下、図面を参照して説明する。   An embodiment of the temperature measuring probe according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図２は、本実施例の温度計測用プローブ１０の外観図である。この温度計測用プローブ１０は、シース熱電対１を、その先端部１aがガラス管２から数mm程度（本実施例では2mm）突出するように内挿し、ガラス管２の両端を樹脂３a、３bでシールしたものである。ガラス管２には、燃料電池に形成された孔（後述）の内径よりもわずかに小さい外径（本実施例では外径0.5mm）を有するものを用いている。シース熱電対１の先端部１aの端面１bは平坦に研磨加工されるとともに導電性を有している。また、シース熱電対１の中心軸と、ガラス管２の中心軸が一致するように、即ち同軸となるように、シース熱電対１とガラス管２が固定されている。ここでいう中心軸の一致とは、その軸位置のずれが外径の約5%以下（即ち、本実施例では約0.03mm以下）であることを意味するものであり、中心軸の位置が完全一致することのみには限定されない。   FIG. 2 is an external view of the temperature measurement probe 10 of the present embodiment. In this temperature measuring probe 10, the sheath thermocouple 1 is inserted so that its tip 1a protrudes from the glass tube 2 by about several mm (in this embodiment, 2 mm), and both ends of the glass tube 2 are made of resin 3a, 3b. It is what was sealed with. The glass tube 2 has an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of a hole (described later) formed in the fuel cell (in this embodiment, the outer diameter is 0.5 mm). The end face 1b of the distal end portion 1a of the sheath thermocouple 1 is polished flat and has conductivity. Further, the sheath thermocouple 1 and the glass tube 2 are fixed so that the center axis of the sheath thermocouple 1 and the center axis of the glass tube 2 are coincident, that is, coaxial. Here, the coincidence of the central axis means that the deviation of the axial position is about 5% or less of the outer diameter (that is, about 0.03 mm or less in this embodiment). It is not limited only to an exact match.

次に、本実施例の温度計測用プローブを用いて固体高分子型燃料電池（以下、単に「燃料電池」と呼ぶ。）内部の温度を測定する方法について、図３を参照して説明する。   Next, a method of measuring the temperature inside the polymer electrolyte fuel cell (hereinafter, simply referred to as “fuel cell”) using the temperature measurement probe of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図３(a)は燃料電池のカソード側に温度計測用プローブを挿入した状態の断面図であり、後述する触媒層付き膜（ＣＣＭ：Catalyst Coated Membrane）２７３のカソード側の温度を測定する一例を示すものである。図３(a)に示す燃料電池はカソード側集電極２５とアノード側集電極２６の間に膜／電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）２７を挟んだ構造を有している。また、カソード側集電極２５とアノード側集電極２６には、それぞれガス流路２９が形成されている。本実施例ではカソード側集電極２５の外側に温度計測用プローブ１０を挿入するための補助プレートとしてインシュレータ２４を配置している。インシュレータ２４の外側にはカソード側エンドプレート２３が、アノード側集電極２６の外側にはアノード側エンドプレート２８が配置され、これらのプレートを締結することにより上記各構成要素が固定されている。また、燃料電池を温めるために、カソード側エンドプレート２３とアノード側エンドプレート２８の外側には、必要に応じてヒータ２２が貼り付けられる。   FIG. 3A is a cross-sectional view showing a state in which a temperature measurement probe is inserted on the cathode side of the fuel cell, and shows an example of measuring the temperature on the cathode side of a catalyst-coated membrane (CCM) 273 described later. It is shown. The fuel cell shown in FIG. 3A has a structure in which a membrane / electrode assembly (MEA: Membrane Electrode Assembly) 27 is interposed between a cathode-side collector 25 and an anode-side collector 26. Further, a gas flow path 29 is formed in each of the cathode-side collector electrode 25 and the anode-side collector electrode 26. In this embodiment, an insulator 24 is arranged outside the cathode-side collector electrode 25 as an auxiliary plate for inserting the temperature measuring probe 10. A cathode-side end plate 23 is disposed outside the insulator 24, and an anode-side end plate 28 is disposed outside the anode-side collector electrode 26. The above-described components are fixed by fastening these plates. Further, a heater 22 is attached to the outside of the cathode-side end plate 23 and the anode-side end plate 28 as needed to warm the fuel cell.

図３(b)は、図３(a)の破線で囲まれた領域の拡大図である。図３(a)に図示したＭＥＡ２７は、高分子電解質膜と触媒層（いずれも図示略）を重ねた構造を有するＣＣＭ２７３のカソード側にカソード側ガス拡散層２７１を、アノード側にアノード側ガス拡散層２７３をそれぞれ配置した構成を有している。カソード側集電極２５とカソード側ガス拡散層２７１には、それぞれ温度計測用プローブ１０を挿入するため孔が形成されている。カソード側集電極２５に形成される孔の径は温度計測用プローブ１０のガラス管２の外径よりもわずかに大きく（言い換えると、カソード側集電極２５に形成されている孔の内径よりもわずかに小さい外径のガラス管２を使用する）、この孔に温度計測用プローブ１０を挿入した状態で、該プローブ１０の外周とカソード側集電極２５の間の空間をできるだけ小さくして燃料電池内部からのガス漏れが極めて少なくなるように設計されている。   FIG. 3B is an enlarged view of a region surrounded by a broken line in FIG. The MEA 27 shown in FIG. 3A has a cathode-side gas diffusion layer 271 on the cathode side of a CCM 273 having a structure in which a polymer electrolyte membrane and a catalyst layer (both not shown) are stacked, and an anode-side gas diffusion layer on the anode side. It has a configuration in which the layers 273 are arranged. Holes for inserting the temperature measurement probe 10 are formed in the cathode-side collector electrode 25 and the cathode-side gas diffusion layer 271 respectively. The diameter of the hole formed in the cathode-side collector 25 is slightly larger than the outer diameter of the glass tube 2 of the temperature measuring probe 10 (in other words, smaller than the inner diameter of the hole formed in the cathode-side collector 25). The temperature measuring probe 10 is inserted into this hole, and the space between the outer periphery of the probe 10 and the cathode-side collector electrode 25 is made as small as possible to reduce the inside of the fuel cell. Designed to minimize gas leakage from

カソード側ガス拡散層２７１に形成される孔は、温度計測用プローブ１０の先端部（シース熱電対１のガラス管２から突出した先端部１aよりもわずかに大きい。また、カソード側集電極２５に形成される孔の中心軸とカソード側ガス拡散層２７１に形成される孔の中心軸が一致している。本実施例の温度計測用プローブ１０は、上述のとおりガラス管２シース熱電対１が同軸であるため、温度計測用プローブ１０の挿入時にガラス管２をカソード側集電極２５の孔に併せて差し込んでいくと、シース熱電対１の先端部１aがカソード側ガス拡散層２７１に形成された孔に確実に挿入される。   The hole formed in the cathode-side gas diffusion layer 271 is slightly larger than the tip of the temperature measuring probe 10 (the tip 1 a protruding from the glass tube 2 of the sheath thermocouple 1. The center axis of the hole formed is coincident with the center axis of the hole formed in the cathode-side gas diffusion layer 271. As described above, the temperature measurement probe 10 of the present embodiment has a glass tube 2 sheath thermocouple 1 When the glass tube 2 is inserted along with the hole of the cathode-side collector electrode 25 when the temperature measurement probe 10 is inserted, the distal end portion 1 a of the sheath thermocouple 1 is formed on the cathode-side gas diffusion layer 271 because the temperature measurement probe 10 is inserted. Inserted securely into the hole.

温度計測用プローブ１０をカソード側集電極２５の孔に差し込んだ状態で、シース熱電対１の先端部１aの位置を視認することは不可能である。そこで、本実施例では、図４(a)に示すように、マルチメータ３２を温度計測用プローブ１０の基部と、カソード側ガス拡散層２７１に接続して、温度計測用プローブ１０、ＣＣＭ２７３、カソード側ガス拡散層２７１、及びマルチメータ３２から構成される回路の抵抗値を測定する。   With the temperature measurement probe 10 inserted into the hole of the cathode-side collector electrode 25, it is impossible to visually recognize the position of the distal end 1a of the sheath thermocouple 1. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4A, the multimeter 32 is connected to the base of the temperature measurement probe 10 and the cathode-side gas diffusion layer 271, and the temperature measurement probe 10, the CCM 273, the cathode A resistance value of a circuit including the side gas diffusion layer 271 and the multimeter 32 is measured.

上述のとおり、温度計測用プローブ１０の先端（シース熱電対１の先端部１a）は導電性を有している。このため、シース熱電対１の先端部１aとＣＣＭ２７３の距離が小さいほど前記回路の電気抵抗値は小さくなり、該距離が所定値を超えると電気抵抗値は急激に大きくなる。   As described above, the tip of the temperature measurement probe 10 (the tip 1a of the sheath thermocouple 1) has conductivity. For this reason, the smaller the distance between the distal end portion 1a of the sheath thermocouple 1 and the CCM 273, the smaller the electric resistance of the circuit becomes, and when the distance exceeds a predetermined value, the electric resistance rapidly increases.

図４(b)に、本実施例におけるシース熱電対１の先端部１aとＣＣＭ２７３の距離（横軸）と電気抵抗値（縦軸）の関係を示す。本実施例では、測定対象部位であるＣＣＭ２７３が膜でありシース熱電対１を差し込みすぎると膜が破れたり孔があいたりする可能性がある。そこで、図４(b)に示すように、マルチメータ３２で測定される抵抗値がＲ２から低下し、（Ｒ１＋Ｒ２）／２を下回った時点で、シース熱電対１の先端部１aがＣＣＭ２７３に到達した（ＣＣＭ２７３からの距離０）と判断する。図４(b)には、距離がマイナスのときの抵抗値Ｒ１も示しているが、実際には抵抗値がＲ１になるところまで温度計測用プローブ１０を差し込むことはない。なお、測定対象部位が十分な硬さを有する部材である場合には、抵抗値がＲ１まで低下した時点で、シース熱電対１の先端部１aが測定対象部位に到達したと判断するようにしてもよい。また、測定対象部位であるＣＣＭ２７３が膜でありマルチメータ３２を接続することが難しいため、その隣接層であるカソード側ガス拡散層２７１にマルチメータを接続したが、当然、測定対象部位自体にマルチメータを接続してもよい。   FIG. 4B shows the relationship between the distance (horizontal axis) between the distal end portion 1a of the sheath thermocouple 1 and the CCM 273 and the electric resistance value (vertical axis) in this embodiment. In the present embodiment, the CCM 273, which is the measurement target site, is a film, and if the sheath thermocouple 1 is inserted too much, the film may be broken or a hole may be formed. Therefore, as shown in FIG. 4B, when the resistance value measured by the multimeter 32 decreases from R2 and falls below (R1 + R2) / 2, the tip 1a of the sheath thermocouple 1 reaches the CCM 273. (Distance 0 from CCM 273). FIG. 4B also shows the resistance value R1 when the distance is negative, but the temperature measurement probe 10 is not actually inserted until the resistance value becomes R1. When the measurement target portion is a member having sufficient hardness, when the resistance value decreases to R1, it is determined that the distal end 1a of the sheath thermocouple 1 has reached the measurement target portion. Is also good. Further, since the CCM 273 as the measurement target portion is a film and it is difficult to connect the multimeter 32, the multimeter was connected to the cathode-side gas diffusion layer 271 as an adjacent layer. A meter may be connected.

図５に、ＣＣＭ２７３からシース熱電対１の先端部１aまでの距離とＣＣＭ２７３の温度の関係を示す。ＣＣＭ２７３からの距離が０（即ち先端部１aがＣＣＭに接している）のときに測定される温度がＣＣＭ２７３の正確な温度であるが、ＣＣＭ２７３から先端部１aまでの距離が大きくなるにつれて測定される温度が低下する。   FIG. 5 shows the relationship between the distance from the CCM 273 to the tip 1a of the sheath thermocouple 1 and the temperature of the CCM 273. The temperature measured when the distance from the CCM 273 is 0 (that is, the tip 1a is in contact with the CCM) is the exact temperature of the CCM 273, but is measured as the distance from the CCM 273 to the tip 1a increases. The temperature drops.

従来の温度計測方法では、熱電対の先端がＣＣＭ２７３に達しているかを確認する方法がなく、ＣＣＭ２７３に達していない状態で温度を測定してしまう可能性があり、実際の温度よりも低い測定結果になってしまう場合があった。これに対し、本実施例の温度計測用プローブ１０を用い、該プローブ１０の先端とカソード側ガス拡散層２７１の間の抵抗値を測定し、プローブ１０の先端がＣＣＭ２７３に達していることを確認することができるため、ＣＣＭ２７３の正確な温度を測定することができる。また、本実施例の温度計測用プローブ１０は、シース熱電対１の先端部１aの端面１bが平坦に研磨加工されている。そのため、該端面１bとＣＣＭ２７３の間の距離が一定になるとともに、該端面１bとＣＣＭ２７３の接触面積を広くすることができるため、ばらつきのない正確な温度計測を行うことができる。   In the conventional temperature measurement method, there is no method for confirming whether the tip of the thermocouple has reached the CCM 273, and there is a possibility that the temperature is measured without reaching the CCM 273, and the measurement result is lower than the actual temperature. There were times when it became. On the other hand, the resistance value between the tip of the probe 10 and the cathode-side gas diffusion layer 271 was measured using the temperature measurement probe 10 of the present embodiment, and it was confirmed that the tip of the probe 10 reached the CCM 273. Therefore, the accurate temperature of the CCM 273 can be measured. Further, in the temperature measuring probe 10 of the present embodiment, the end face 1b of the distal end portion 1a of the sheath thermocouple 1 is polished flat. Therefore, the distance between the end face 1b and the CCM 273 is constant, and the contact area between the end face 1b and the CCM 273 can be increased, so that accurate temperature measurement without variation can be performed.

本実施例は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜に変更することができる。
上記実施例に挙げた温度計測用プローブのガラス管２の径等の値は一例に過ぎず、測定対象物や測定対象部位、該対象物に形成される孔の大きさを考慮して適宜に変更することができる。また、上記実施例では円筒状のガラス管２を用いたが、この部材に必要な特性は電気絶縁性と剛性であり、これらの要件を満たす材料（例えばセラミックスや樹脂）からなる筒状体を用いることができる。また、筒状体は必ずしも円筒状である必要はなく、孔の断面形状に合わせて多角形状や楕円形状等、適宜に断面形状を有する筒状体を用いることができる。 This embodiment is merely an example, and can be appropriately modified in accordance with the gist of the present invention.
The values of the diameter and the like of the glass tube 2 of the temperature measurement probe described in the above embodiment are merely examples, and may be appropriately determined in consideration of the measurement object, the measurement target site, and the size of the hole formed in the object. Can be changed. In the above embodiment, the cylindrical glass tube 2 is used. However, the characteristics required for this member are electrical insulation and rigidity, and a cylindrical body made of a material (for example, ceramic or resin) satisfying these requirements is used. Can be used. Further, the cylindrical body does not necessarily need to be cylindrical, and a cylindrical body having an appropriate cross-sectional shape such as a polygonal shape or an elliptical shape according to the cross-sectional shape of the hole can be used.

１…シース熱電対
２…ガラス管
３a…樹脂
１０…温度計測用プローブ
２２…ヒータ
２３…カソード側エンドプレート
２４…インシュレータ
２５…カソード側集電極
２６…アノード側集電極
２８…アノード側エンドプレート
２７１…カソード側ガス拡散層
２７３…触媒層付き膜
３２…マルチメータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sheath thermocouple 2 ... Glass tube 3a ... Resin 10 ... Temperature measurement probe 22 ... Heater 23 ... Cathode-side end plate 24 ... Insulator 25 ... Cathode-side collecting electrode 26 ... Anode-side collecting electrode 28 ... Anode-side end plate 271 ... Cathode-side gas diffusion layer 273: membrane with catalyst layer 32: multimeter

Claims (4)

燃料電池の外部から該燃料電池の内部の測定対象部位に達するように形成された孔に挿入して用いる温度計測用プローブであって、
a) 電気絶縁性及び剛性を有する筒状体と、
b) 導電性を有する先端部を有し、前記筒状体の一端部から該先端部が突出するように該筒状体に内挿されたシース熱電対と、
c) 前記筒状体の両端をそれぞれ封鎖するシール部と
を備えることを特徴とする温度計測用プローブ。 A temperature measurement probe used by being inserted into a hole formed so as to reach a measurement target portion inside the fuel cell from outside the fuel cell,
a) a tubular body having electrical insulation and rigidity;
b) having a conductive tip, a sheath thermocouple inserted into the tubular body such that the tip protrudes from one end of the tubular body,
c) a sealing portion for closing both ends of the cylindrical body, respectively. 前記筒状体と前記シース熱電対が同軸に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度計測用プローブ。   The temperature measurement probe according to claim 1, wherein the tubular body and the sheath thermocouple are formed coaxially. 前記先端部の端面が平坦であることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度計測用プローブ   The temperature measurement probe according to claim 1, wherein an end surface of the tip is flat. 請求項１から３のいずれかに記載の温度計測用プローブと、前記測定対象部位と前記先端部の距離に応じて変化する抵抗値を測定する抵抗測定部を備えることを特徴とする温度計測システム。   A temperature measurement system comprising: the temperature measurement probe according to any one of claims 1 to 3; and a resistance measurement unit configured to measure a resistance value that changes according to a distance between the measurement target portion and the distal end portion. .
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