JP7371532B2

JP7371532B2 - 較正治具

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Publication number: JP7371532B2
Application number: JP2020033076A
Authority: JP
Inventors: 正高橋
Original assignee: NIDEC ADVANCE TECHNOLOGY CORPORATION
Current assignee: NIDEC ADVANCE TECHNOLOGY CORPORATION
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2023-10-31
Anticipated expiration: 2040-02-28
Also published as: JP2021135228A

Description

本発明は、板状物の厚み方向の抵抗値を測定する装置を較正するための較正治具に関する。

従来より、板状形状を有するシート部材の厚み方向の抵抗値を測定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、複数のシートが積層、溶着され、板状形状とされた電池のタブ電極について、そのタブ電極の厚み方向の抵抗値を測定することによって、タブ電極の溶着状態を診断することが記載されている。

特許第６４２８８８７号公報

ところで、一般的な抵抗測定装置の測定精度を較正する場合であれば、予め正確に抵抗値が判っている抵抗器の抵抗値を、その抵抗測定装置で測定することによって、その抵抗測定装置を較正することができる。しかしながら、上述のような板状形状を有する板状物の厚み方向の抵抗値を測定する装置を較正する場合、測定対象となる板状物と同様の板状形状を有し、かつ、厚み方向に正確な抵抗値を有する抵抗体を入手することは容易でない。

本発明の目的は、板状物の厚み方向の抵抗値を測定する装置の較正に適した較正治具を提供することである。

本発明の一例に係る較正治具は、板状物の厚み方向の抵抗値を測定する較正対象装置を較正するための較正治具であって、第一面と第二面とを表裏に有する略板状形状の治具本体と、前記第一面に設けられた第一電極と、前記第二面に設けられた第二電極と、予め設定された基準抵抗値を有する抵抗器とを備え、前記第一電極は、前記抵抗器を介して前記第二電極に電気的に接続されている。

このような構成の較正治具は、板状物の厚み方向の抵抗値を測定する装置の較正に適している。

燃料電池検査装置の構成を概念的に説明するための概念図である。本発明の一実施形態に係る較正治具１の概念的なＩＩ線断面図である。図２に示す較正治具１から第一シート部材５１を取り外した状態での下面図である。図２に示す較正治具１から第二シート部材５２を取り外した状態での上面図である。図２に示す較正治具１を用いた燃料電池検査装置１００の較正方法を説明するための説明図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

図１に示す燃料電池検査装置１００は、燃料電池Ｆの検査を行う検査装置である。燃料電池Ｆは、例えば、電解質膜、触媒、及び拡散層等が積層され、略板状形状を有する板状物である。燃料電池Ｆの表面は、ある程度の柔軟性を有している。

燃料電池検査装置１００は、燃料電池Ｆの厚み方向の抵抗値を測定することによって、燃料電池Ｆを検査する。燃料電池検査装置１００は、板状物の厚み方向の抵抗値を測定する較正対象装置の一例に相当する。

なお、較正対象装置は、板状物の厚み方向の抵抗値を測定するものであればよく、燃料電池検査装置に限らず、検査を行わない装置であってもよい。例えば、特許文献１に記載の溶着状態検出装置であってもよく、その他の装置であってもよい。

燃料電池検査装置１００は、大略的に、個別電極プレート１０１、一括電極プレート１０２、テーブル１０３、位置決めピン１０４、個別電極１０５、一括電極１０６、シャント抵抗１０７、定電圧源１０８、スキャナ１０９、及び制御部１１０を備えている。

個別電極プレート１０１及び一括電極プレート１０２は、例えばプリント配線基板を用いて構成された板状の部材である。個別電極１０５及び一括電極１０６は、例えば金を用いて構成されている。

テーブル１０３の上面には、位置決めピン１０４が立設されている。個別電極プレート１０１には、位置決めピン１０４が貫通する位置決め孔が形成されている。個別電極プレート１０１の位置決め孔に位置決めピン１０４が貫通した状態で位置決めされて、個別電極プレート１０１がテーブル１０３の上面に載置されている。

個別電極プレート１０１の上面には、複数の個別電極１０５が、例えば格子の交点に位置するように形成されている。個別電極１０５は、個別電極プレート１０１の上面から、０．１～１．０ｍｍ程度、突出している。

一括電極プレート１０２は、個別電極プレート１０１の上方に対向配置されている。一括電極プレート１０２の下面には、複数の個別電極１０５が配置された領域全体を覆うように面状に拡がる一括電極１０６が形成されている。

燃料電池Ｆを検査する際は、破線で示すように、燃料電池Ｆに形成された位置決め穴に位置決めピン１０４を挿入し、位置決めした状態で個別電極プレート１０１の上に燃料電池Ｆが載置される。これにより、燃料電池Ｆの下面に複数の個別電極１０５が接触する。燃料電池Ｆの上面には、一括電極１０６が当接される。

各個別電極１０５は、シャント抵抗１０７を介してグラウンドに接続されている。シャント抵抗１０７の抵抗値Ｒｓは、例えば０．１Ω程度の低抵抗とされている。定電圧源１０８は、一括電極１０６に対して予め設定された測定用電圧Ｖを印加する。

これにより、各個別電極１０５の接触位置における燃料電池Ｆの厚み方向の抵抗値Ｒｆに応じた電流が、各シャント抵抗１０７に流れる。

制御部１１０は、例えば、所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の不揮発性の記憶装置、及びこれらの周辺回路等を備えたマイクロコンピュータを用いて構成されている。

スキャナ１０９は、例えば半導体スイッチング素子等の切替回路と、アナログデジタルコンバータ等の電圧測定回路とを備えている。スキャナ１０９は、制御部１１０からの制御信号に応じて、各シャント抵抗１０７で生じた電圧Ｖｓを測定し、電圧Ｖｓを示す信号を制御部１１０へ送信する。

制御部１１０は、各電圧Ｖｓに基づいて、下記の式（１）を用いて、各個別電極１０５の接触位置での燃料電池Ｆの厚み方向の抵抗値Ｒｆを算出することができる。
抵抗値Ｒｆ ≒ Ｖ／（Ｖｓ／Ｒｓ）・・・（１）

制御部１１０は、このようにして得られた燃料電池Ｆの各部の抵抗値Ｒｆに基づいて、燃料電池Ｆの良否を判定することができる。

図２に示す較正治具１は、大略的に、治具本体２、第一電極３１、第二電極３２、抵抗器４、第一シート部材５１、第二シート部材５２、及びジャンパ線６を備えている。

治具本体２は、第一基板２１、保持部材２３、第二基板２２、及び一対の枠体７を備えている。第一基板２１、保持部材２３、及び第二基板２２は、この順に積層されている。図２における、第一基板２１の下面が第一面Ｆ１、第二基板２２の上面が第二面Ｆ２となっている。即ち、第一面Ｆ１と第二面Ｆ２とは、治具本体２の表裏の面である。

保持部材２３は、例えばガラスエポキシ基板を用いて構成されている。保持部材２３の図２における下面には、複数の抵抗器４を収容する凹部２３１が形成されている。保持部材２３の両面に第一基板２１及び第二基板２２がそれぞれ取り付けられることによって、保持部材２３は、保持部材２３の厚さに相当する所定距離、第一基板２１と第二基板２２とを、離間させて平行に保持するようになっている。

図３、図４を参照して、保持部材２３の両側には、一対の枠体７が連結されている。一対の枠体７は、複数のピン７２によって保持部材２３に固定されている。ピン７２を抜き取ることによって、保持部材２３から一対の枠体７を取り外し可能にされている。即ち、枠体７は、保持部材２３に対して脱着可能にされている。

図３を参照して、第一基板２１の第一面Ｆ１には、複数の第一電極３１が、燃料電池検査装置１００における個別電極１０５の配置と対応するように形成されている。第一電極３１は、第一面Ｆ１から、０．１～１．０ｍｍ程度、突出している。抵抗器４は、各第一電極３１と対応して設けられている。各抵抗器４は、第一基板２１の第一面Ｆ１とは反対側の面に実装されている。

各第一電極３１と各抵抗器４の一方の端子とは、例えば、第一基板２１を貫通するスルーホール２１１と、図略の配線パターン等とを介して電気的に接続されている。各抵抗器４の他方の端子は、例えば図略の配線パターン等によって、ジャンパ線６の一端と電気的に接続されている。

保持部材２３の図２における上面には、第二基板２２が取り付けられている。図４を参照して、第二基板２２の第二面Ｆ２には、複数の第二電極３２が形成されている。第二電極３２は、第二面Ｆ２から、０．１～１．０ｍｍ程度、突出している。第二電極３２は、図略の配線パターン等によってジャンパ線６の他端と電気的に接続されている。なお、第二電極３２は一つであってもよい。

図２、図３における、一対の枠体７の下面には、位置決めピン１０４を受け入れる位置決め穴７１が形成されている。位置決め穴７１は、枠体７を貫通していてもよく、貫通していなくてもよい。

第一基板２１の第一面Ｆ１には、複数の第一電極３１を覆うように第一シート部材５１が貼付されている。第二基板２２の第二面Ｆ２には、複数の第二電極３２を覆うように第二シート部材５２が貼付されている。

第一シート部材５１及び第二シート部材５２は、例えば異方導電性ゴムで構成されている。異方導電性ゴムは、弾性を有し、かつ厚み方向にのみ導電性を有する部材の一例に相当する。第一シート部材５１及び第二シート部材５２の厚み方向の抵抗値は、例えば０．１Ω～５Ω程度とされている。

抵抗器４は、予め設定された既知の基準抵抗値Ｒｒｅｆを有している。基準抵抗値Ｒｒｅｆは、例えば４．７ｋΩ程度とされている。

燃料電池検査装置１００を較正する際は、図１に示す燃料電池Ｆの代わりに、図５に示すように、較正治具１が燃料電池検査装置１００に取り付けられる。図５では、シャント抵抗１０７、定電圧源１０８、スキャナ１０９、及び制御部１１０の記載を省略している。

較正治具１が燃料電池検査装置１００に取り付けられる際、位置決め穴７１に位置決めピン１０４が挿入され、較正治具１の取り付け位置が位置決めされる。その結果、複数の個別電極１０５と、複数の第一電極３１とが、第一シート部材５１を間に挟んでそれぞれ対向配置される。また、一括電極１０６と、複数の第二電極３２とが、第二シート部材５２を間に挟んで対向配置される。

燃料電池検査装置１００の本来の検査対象である燃料電池Ｆは、ある程度の柔軟性を有しているので、複数の個別電極１０５の高さに多少のばらつきがあったとしても、何ら問題ない。一方、第一基板２１は燃料電池Ｆのような柔軟性を有していないので、第一シート部材５１が無かった場合には、複数の個別電極１０５、及び複数の第一電極３１の高さにばらつきが有ると、第一電極３１との接触が不十分な個別電極１０５が生じるおそれがある。

しかしながら、較正治具１は、第一シート部材５１が弾性及び導電性を有しているので、複数の個別電極１０５及び複数の第一電極３１の高さにばらつきが有った場合であっても、そのばらつきが第一シート部材５１によって吸収される。その結果、個別電極１０５と第一電極３１との間で接触不良が生じるおそれが低減される。

第二シート部材５２も弾性及び導電性を有しているので、第一シート部材５１の場合と同様に、第二電極３２と一括電極１０６との間で接触不良が生じるおそれが低減される。

なお、第一電極３１は、必ずしも第一面Ｆ１から突出していなくてもよく、第二電極３２は、必ずしも第二面Ｆ２から突出していなくてもよい。しかしながら、第一電極３１が第一面Ｆ１から突出していると、第一電極３１と第一シート部材５１との接触の確実性が向上する点でより好ましい。第二電極３２が第二面Ｆ２から突出していると、第二電極３２と第二シート部材５２との接触の確実性が向上する点でより好ましい。

なお、較正治具１は、第一シート部材５１及び第二シート部材５２を備えることが好ましいが、必ずしも第一シート部材５１及び第二シート部材５２を備えていなくてもよい。

較正を行う際は、図５に示すように、複数の個別電極１０５を第一シート部材５１に接触させ、一括電極１０６を第二シート部材５２に接触させた状態で、制御部１１０によって、各個別電極１０５に対応する抵抗値Ｒｆを測定させる。

ここで、複数の個別電極１０５と、複数の第一電極３１とが、第一シート部材５１を間に挟んでそれぞれ対向配置されており、かつ第一シート部材５１は、厚み方向にのみ導電性を有する。その結果、各個別電極１０５に対応する抵抗値Ｒｆとして、各抵抗器４の基準抵抗値Ｒｒｅｆに、第一シート部材５１及び第二シート部材５２の厚み方向の抵抗値が加算された抵抗値Ｒｃが測定されることになる。

従って、各個別電極１０５に対応して測定された抵抗値Ｒｆと抵抗値Ｒｃとの差を相殺するように、各個別電極１０５に対応する補正値を生成し、これを上述の記憶装置に記憶させておく。燃料電池Ｆの検査を行う際は、各個別電極１０５に対応して測定された抵抗値Ｒｆを、記憶装置に記憶された補正値で補正すればよい。このようにして、燃料電池検査装置１００を較正することができる。

この場合、第一シート部材５１が厚み方向にのみ導電性を有するので、ある個別電極１０５と一括電極１０６との間に流れる電流は、複数の抵抗器４に分流することがなく、一つの抵抗器４を流れる。そのため、抵抗値Ｒｃをそのまま用いて燃料電池検査装置１００を較正することができるので、燃料電池検査装置１００を較正することが容易である。

なお、第一シート部材５１は、厚み方向にのみ導電性を有するものに限られず、面方向にも導電性を有していてもよい。第一シート部材５１が面方向にも導電性を有している場合、各個別電極１０５と一括電極１０６との間に流れる電流は、複数の抵抗器４に分流する。そのため、各個別電極１０５に対応して測定される抵抗値Ｒｆは、複数の抵抗器４及び電流経路となる第一シート部材５１、第二シート部材５２の合成抵抗となる。この場合、個別電極１０５の位置によって、測定される抵抗値Ｒｆが異なる。従って、個別電極１０５毎に異なる補正値を生成、記憶しておき、個別電極１０５毎に異なる補正値を用いて測定値を補正するようにしてもよい。

また、保持部材２３が、複数の抵抗器４を収容する凹部２３１が形成された板材である例を示したが、保持部材は板材に限らない。保持部材は、例えば第一基板２１と第二基板２２とを平行に所定距離離間させて保持する支柱等のスペーサであってもよい。

また、複数の抵抗器４が、抵抗アレーとして一素子に集積されていてもよい。

また、保持部材２３に対して脱着可能に連結された枠体７に位置決め穴７１が設けられる例を示したが、較正治具１は、枠体７を備えず、保持部材２３に位置決め穴７１が形成されていてもよい。あるいは、較正治具１は、位置決め穴７１を備えなくてもよい。

しかしながら、枠体７に位置決め穴７１を設けることによって、枠体７を変更するだけで位置決め位置を移動することが可能となる。

較正治具１を、較正対象装置の測定対象となる板状物の代わりに用いて較正対象装置を較正することができるので、上述のような構成の較正治具１は、板状物の厚み方向の抵抗値を測定する装置の較正に適している。

すなわち、本発明の一例に係る較正治具は、板状物の厚み方向の抵抗値を測定する較正対象装置を較正するための較正治具であって、第一面と第二面とを表裏に有する略板状形状の治具本体と、前記第一面に設けられた第一電極と、前記第二面に設けられた第二電極と、予め設定された基準抵抗値を有する抵抗器とを備え、前記第一電極は、前記抵抗器を介して前記第二電極に電気的に接続されている。

この構成によれば、略板状形状の治具本体の、一方の面に第一電極が設けられ、他方の面に第二電極が設けられ、第一電極は、抵抗器を介して第二電極に電気的に接続されている。これにより、較正対象装置の測定対象である板状物の代わりに較正治具の抵抗値を測定することによって、既知の基準抵抗値を測定することができる。従って、較正治具を測定することにより得られた抵抗値と、基準抵抗値とに基づいて較正対象装置を較正することができる。このような較正治具は、板状物の厚み方向の抵抗値を測定する装置の較正に適している。

また、前記第一面には、略シート状であって、導電性と弾性とを有する第一シート部材が貼付され、前記第二面には、略シート状であって、導電性と弾性とを有する第二シート部材が貼付されていることが好ましい。

この構成によれば、第一電極と較正対象装置との間、及び第二電極と較正対象装置との間で接触不良が生じるおそれが低減される。

また、前記第一電極は、複数設けられ、前記抵抗器は、前記複数の第一電極に対応して複数設けられ、前記第一シート部材は、厚み方向にのみ導電性を有することが好ましい。

この構成によれば、較正対象装置による抵抗測定用の電流が、複数の抵抗器に分流するおそれが低減されるので、較正対象装置を較正する際に較正対象装置によって測定される抵抗値を安定させることができる。その結果、較正対象装置を較正することが容易になる。

また、前記第一電極は前記第一面から突出し、前記第二電極は前記第二面から突出していることが好ましい。

この構成によれば、第一電極及び第二電極と、較正対象装置との接触の確実性を向上させることができる。

また、前記治具本体は、前記第一面を有する第一基板と、前記第二面を有する第二基板と、前記第一基板と前記第二基板とを平行に所定距離離間させて保持する保持部材とを備え、前記抵抗器は前記第一基板の前記第一面とは反対側の面に実装されていることが好ましい。

この構成によれば、保持部材によって、第一面を有する第一基板と第二面を有する第二基板とが平行に所定距離離間して保持されるので、治具本体を、第一面と第二面とを表裏に有する略板状形状にすることが容易である。

また、前記保持部材は、前記抵抗器を収容する凹部が形成された板状部材であり、前記保持部材の厚さは前記所定距離に等しいことが好ましい。

保持部材を、厚さが所定距離の板状部材とすれば、第一基板と第二基板とを平行に所定距離離間させて保持することが容易である。

また、前記保持部材に対して脱着可能に連結された枠体をさらに備え、前記枠体には、前記較正対象装置に設けられた位置決めピンを受け入れる位置決め穴が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、脱着可能な枠体に位置決め穴が設けられているので、枠体を変更するだけで位置決め位置を移動することが可能となる。

１較正治具
２治具本体
４抵抗器
６ジャンパ線
７枠体
２１第一基板
２２第二基板
２３保持部材
３１第一電極
３２第二電極
５１第一シート部材
５２第二シート部材
７１位置決め穴
７２ピン
１００燃料電池検査装置
１０１個別電極プレート
１０２一括電極プレート
１０３テーブル
１０４位置決めピン
１０５個別電極
１０６一括電極
１０７シャント抵抗
１０８定電圧源
１０９スキャナ
１１０制御部
２１１スルーホール
２３１凹部
Ｆ燃料電池（板状物）
Ｆ１第一面
Ｆ２第二面
Ｒｃ，Ｒｆ，Ｒｓ抵抗値
Ｒｒｅｆ基準抵抗値
Ｖ測定用電圧
Ｖｓ電圧

Claims

板状物の厚み方向の抵抗値を測定する較正対象装置を較正するための較正治具であって、
第一面と第二面とを表裏に有する略板状形状の治具本体と、
前記第一面に設けられた第一電極と、
前記第二面に設けられた第二電極と、
予め設定された基準抵抗値を有する抵抗器とを備え、
前記第一電極は、前記抵抗器を介して前記第二電極に電気的に接続されている較正治具。
前記第一面には、略シート状であって、導電性と弾性とを有する第一シート部材が貼付され、
前記第二面には、略シート状であって、導電性と弾性とを有する第二シート部材が貼付されている請求項１に記載の較正治具。
前記第一電極は、複数設けられ、
前記抵抗器は、前記複数の第一電極に対応して複数設けられ、
前記第一シート部材は、厚み方向にのみ導電性を有する請求項２に記載の較正治具。
前記第一電極は前記第一面から突出し、
前記第二電極は前記第二面から突出している請求項１～３のいずれか１項に記載の較正治具。
前記治具本体は、
前記第一面を有する第一基板と、
前記第二面を有する第二基板と、
前記第一基板と前記第二基板とを平行に所定距離離間させて保持する保持部材とを備え、
前記抵抗器は前記第一基板の前記第一面とは反対側の面に実装されている請求項１～４のいずれか１項に記載の較正治具。
前記保持部材は、前記抵抗器を収容する凹部が形成された板状部材であり、
前記保持部材の厚さは前記所定距離に等しい請求項５に記載の較正治具。
前記保持部材に対して脱着可能に連結された枠体をさらに備え、
前記枠体には、前記較正対象装置に設けられた位置決めピンを受け入れる位置決め穴が設けられている請求項６に記載の較正治具。