電流・電圧プローブ
【課題】燃料電池の電流面分布の測定において、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗を極力小さくし、多数のプローブを使用する場合に、測定位置による誤差を低減することにある。
【解決手段】電流・電圧プローブ１０は、測定対象の測定面上の一点を流れる電流を測定するための電流プローブ８と、電流プローブ８の周辺の平均電圧を測定するための電圧プローブ４と、電流プローブ８と電圧プローブ４を絶縁するためのプローブ導向部３とから構成される。
【解決手段】電流・電圧プローブ１０は、測定対象の測定面上の一点を流れる電流を測定するための電流プローブ８と、電流プローブ８の周辺の平均電圧を測定するための電圧プローブ４と、電流プローブ８と電圧プローブ４を絶縁するためのプローブ導向部３とから構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の構造を有する電流・電圧プローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、ＭＥＡとセパレータとを組み合わせて、燃料（水素）とＡｉｒ（酸素）とをＭＥＡとセパレータとの間に流し込んで、水素と酸素との化学反応を起こさせて、電力を得る発電デバイスである。
【０００３】
ここで、燃料電池では、ＭＥＡとセパレータとの組み合わせ全体で均一に化学反応が進行することが重要になる。
【０００４】
しかし、部分的に、欠陥の程度、燃料（水素）濃度、及びＡｉｒ（酸素）濃度などが異なることにより、ＭＥＡとセパレータとの組み合わせ全体で均一に化学反応が進行しない場合がある。つまり、ＭＥＡとセパレータとの組み合わせの部分毎に、化学反応の程度に差が生じる場合がある。
【０００５】
そのため、燃料電池の最適化を図るため燃料電池電流面分布測定を利用することが考えられる。
【０００６】
燃料電池電流面分布測定は、一般的には、燃料電池表面であるセパレータで、電流センシング部品を接触させて、各センシング点で電流を測定して、全体測定範囲の面分布データを採ることにより行われる。
【０００７】
したがって、燃料電池電流面分布の測定は電流値の精度と電流が発生した点の位置の精度との２つの精度がポイントとなる。
【０００８】
この燃料電池電流面分布の測定方法としては、プローブを複数用いて各点における発生電流を直接測定するか、プローブ付近の平均電圧を測定し、キルヒホッフの法則等を用いて発生電流を算出する方法が考えられる。
【０００９】
しかし、セパレータ自体は導電体であるので、測定に際して様々な問題が出てくる。
【００１０】
ここで、最大の問題は、上記センシング部で取り出した電流は、燃料電池の各点での発生電流そのものではないことである。
【００１１】
なぜなら、測定で採った各点の電流信号はセンシング部の抵抗とセパレータの抵抗とを組み合わせた効果による発生電流再分配の結果だからである。
【００１２】
ところで、このような、燃料電池電流面分布測定を行うためのプローブではないが、四端子測定法のための従来のプローブとして、例えば、特許文献１に開示されたものがある。図２９はこの従来のプローブであるプローブ１００を示している。
【００１３】
ここで、四端子測定法は、一般的には、抵抗体である被測定物に電流を流すための定電流端子と、測定の際における電圧降下状態を検出するための電圧検出端子とを別個にして、計４本のリード線を用いて行われるものである。
【００１４】
上記プローブ１００は、図２９に示すように、先端に電圧測定ピン１０５ａを有するプランジャー１０５ｂをバレル１０５ｃ内にその進退を自在に付勢して保持させてなる電圧プローブ１０５を有している。また、電圧プローブ１０５の周囲には絶縁体１０６が存在しており、この絶縁体１０６の周囲を取り囲むようにして環状の電流測定ピン１０７ａを備えてなる電流プローブ１０７が配置されている。そして、この電流プローブ１０７を軸方向への進退を自在にして保持するスリーブ１０９と電流プローブ１０７との間にはスプリング材１０８が嵌挿されている。
【００１５】
一方、典型的な従来の電流プローブの構造の概要を図１１に示す。図１１はこのような典型的な従来の電流プローブの構造の概要を示す概念図である。この電流プローブはリセプタクル部１１と、コンタクトプローブ部１２を組み合わせた構造をしている。このような従来の電流プローブの構造の例として、たとえば、特許文献２に開示されたものがある。図２８はこの従来のプローブである電流プローブ２００を示している。この電流プローブ２００の構造の概要は、リセプタクル部２０９とコンタクトプローブ部２０３とを組み合わせた構造である。また、上記リセプタクル部２０９と上記コンタクトプローブ部２０３との間には、バネ２０４が上記コンタクトプローブ部２０３の一端に嵌挿されて配置されている。このような典型的な電流プローブのトータルの抵抗値は約２０〜５０ｍΩ程度である。
【特許文献１】特開平７−２４４０７２号公報（平成７年９月１９日公開）
【特許文献２】特開平１０−３０３２５８号公報（平成１０年１１月１３日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来のプローブ１００では、電流プローブ１０７が電圧プローブ１０５の電圧測定ピン１０５ａの周りを取り囲むように配置された環状の電流測定ピン１０７ａで構成されている。言い換えると、電流プローブ１０７が外側、かつ電圧プローブ１０５が中心側に配設されて構成されている。
【００１７】
そうすると、燃料電池電流面分布測定に上記従来のプローブ１００を用いた場合、発生電流を検出する目的で被測定物に環状の電流測定ピン１０７ａを接触させる際に、棒状体の電流プローブの１点接触よりも、接触面積が大きくなるため、プローブとセパレータの表面接触抵抗がかなり大きくなってしまうという問題点がある。
【００１８】
すなわち、このプローブ１００は基本的に、燃料電池電流面分布測定時のような発生電流の測定を目的とするものではなく、電流プローブ１０７から測定対象に電流を供給しつつ電圧プローブ１０５により電圧を測定するために好適となるように構成されたものである。
【００１９】
したがって、このプローブ１００を燃料電池電流面分布測定において、測定点における電流を検出しつつ、該測定点周辺の電圧を同時に測定するという目的で使用すると、多数のプローブを使用して燃料電池電流面分布測定を行う場合に、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗測定を小さくすること及び測定位置による誤差を効果的に低減することが困難であるという問題点がある。
【００２０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料電池電流面分布測定において、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗を極力小さくし、多数のプローブを使用する場合に、測定位置による誤差を低減することができる電流・電圧プローブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記従来の問題点を解決するために、測定点の電流を検出するための棒状の電流プローブと、該電流プローブの周辺の電圧を測定するために該電流プローブを取り囲んで構成される筒状の電圧プローブと、上記電流プローブと上記電圧プローブとの間を絶縁するために配設され、上記電流プローブを進退自在に保持するための筒状のプローブ支持部とを有することを特徴としている。
【００２２】
上記構成によれば、電流プローブは棒状体の１点接触である。したがって、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗を極力小さくすることができる。
【００２３】
また、電流プローブ周辺の平均電圧とその中心の電流という２系統の情報を同時に得ることもできる。このため、電圧プローブの測定電圧を用いて、セパレータ上での電流再分配を考慮して、発生電流を計算することが容易となる。これにより、電流プローブの測定電流を用いた電流再分配に関する補正計算時の電流プローブとセパレータの表面接触抵抗による誤差を回避できる。なぜなら、電圧プローブには、発生電流は流れず、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗の影響を回避できるからである。さらに、電圧プローブの追加により、補正計算時に使われる測定信号が少なくなって、測定回路による誤差の低減もできる。
【００２４】
したがって、燃料電池電流面分布測定において、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗を極力小さくし、多数のプローブを使用する場合に、測定位置による誤差を低減することができる。
【００２５】
また、本発明の電流・電圧プローブは、前記電流プローブの先端が、電圧プローブよりも突出して設けられていると共に、上記電流プローブには、該電流プローブを測定点に当接させたときに、該電流プローブをプローブ支持部の内側で弾性的に没入移動させる電流プローブ用ばねが設けられている構成とすることが好ましい。
【００２６】
上記構成によれば、電流プローブの先端を弾性的に測定点に接触させることができるためセパレータ等の測定対象における表面の損壊等を防止することができる。
【００２７】
また、本発明の電流・電圧プローブは、前記プローブ支持部の後端部が、上記電圧プローブよりも突出して設けられていると共に、上記プローブ支持部には、上記電圧プローブを測定点に当接させたときに、該電圧プローブをプローブ支持部の外側で弾性的に退行移動させる電圧プローブ用ばねが設けられている構成とすることが好ましい。
【００２８】
上記構成によれば、電圧プローブの先端を弾性的に測定点に接触させることができるためセパレータ等の測定対象における表面の損壊等を防止することができる。
【００２９】
また、本発明の電流・電圧プローブは、前記電流プローブが、測定点に接触して電流を検出するための棒状の電流プローブヘッドと、一端側に圧入孔を有し、その圧入孔に上記電流プローブヘッドを圧入してなるストッパーと、該ストッパーの他端側から延出する、上記電流プローブヘッドが検出した電流を外部へ引き出すための棒状の電流引き出し部とを有する構成とすることが好ましい。
【００３０】
上記構成によれば、電流プローブの電流プローブヘッドと電流引き出し部は、一体ではなく、２つの部品からなる２部構成となっている。このように、密接に接合した２部構成の導電体は、接合部の相対移動がなければ、接触抵抗の大きさはμΩレベルとなる。したがって、本発明の電流プローブは、従来の典型的な構造を有する上記電流プローブ２００などと比較して、トータルの抵抗値が安定的に低いため、さらに測定誤差を低減できる。
【００３１】
また、本発明の電流・電圧プローブは、前記電流プローブと前記電圧プローブとが同軸に構成されていることが望ましい。
【００３２】
上記構成によれば、本発明の電流・電圧プローブを構造的に単純化することができ、コストの低減が可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の電流・電圧プローブは、以上のように、測定点の電流を検出するための棒状の電流プローブと、該電流プローブの周辺の電圧を測定するために該電流プローブを取り囲んで構成される筒状の電圧プローブと、上記電流プローブと上記電圧プローブとの間を絶縁するために配設され、上記電流プローブを進退自在に保持するための筒状のプローブ支持部とを有するものである。
【００３４】
それゆえ、燃料電池電流面分布測定において、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗を極力小さくし、多数のプローブを使用する場合に、測定位置による誤差を低減することができる電流・電圧プローブを提供するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の一実施形態について図１ないし図３、図２１及び図２２に基づいて説明すれば、以下の通りである。図１は本発明の一実施形態である電流・電圧プローブ１０の構成を示す断面図である。電流・電圧プローブ１０は測定点の電流を検出するための棒状体である電流プローブ８が電流・電圧プローブ１０の軸中心に配設されている。また、電流プローブ８の周辺には、電圧を測定するために電流プローブ８を取り囲んで構成される筒状体である電圧プローブ４が配設されている。さらに、電流プローブ８と電圧プローブ４との間を絶縁するために、プローブ導向部３が設けられている。このプローブ導向部３は電流プローブ８を進退自在に保持するための筒状体として構成されている。さらに、電流・電圧プローブ１０には電流プローブ８を付勢するための電流プローブばね６、及び電圧プローブ４を付勢するための電圧プローブばね２が、配設されている。また、電圧プローブばね２の一端には電圧を測定するための電圧端子７が設けられている。そして、電流・電圧プローブ１０は電流プローブ８と電圧プローブ４とが同軸に構成されている。
【００３６】
つぎに、本発明の一実施形態である電流・電圧プローブ１０における電流プローブ８の一例について図３に基づいて説明する。図３は電流・電圧プローブ１０における電流プローブ８の構成を示す概念図である。図３に示すように、電流プローブ８は、測定点に接触して電流を検出するための棒状体である電流プローブヘッド５と、ストッパー３２と、ストッパー３２の他端側から延出し、検出した電流を外部へ引き出すための棒状体である電流引き出し部３３とから構成されている。また電流プローブヘッド５はストッパー３２の一端側に設けられた圧入孔に圧入されている。
【００３７】
ここで、図２は本発明の一実施形態である電流・電圧プローブ１０の各部品を構成する材料の一例を表にしたものである。
【００３８】
上記構成の電流・電圧プローブ１０の使用方法について説明する。
【００３９】
例えば、図２１に示すように、燃料電池のセパレータの表面方向と厚み方向との３Ｄセパレータ抵抗分布測定に使用することができる。
【００４０】
また、多数の電流・電圧プローブ１０の組み合わせは、上記平面板の抵抗分布測定だけではなく、塊状物体、薄い導電性フイルムなどの抵抗分布測定にも使える。
【００４１】
さらに、上記のプローブ間の間隔を小さくすれば、これらの抵抗値を比抵抗として、評価できるようになる。
【００４２】
また、燃料電池電流面分布測定システムに、同じ測定治具で、この３Ｄセパレータ抵抗分布測定の機能を導入することもできる。したがって、燃料電池電流面分布測定システムの機能を増やすこともできる。
【００４３】
また、多数の電流・電圧プローブ１０で、プローブとセパレータとの表面接触抵抗の測定することもできる。したがって、導電体の表面状態（粗さ、表面清潔さなど）の評価の１つの測定手法としても利用できる。図２２は、プローブとセパレータの表面接触抵抗を測定する場合の測定原理の概要を示した概念図である。
【００４４】
ここで、図２２に基づいてプローブとセパレータの表面接触抵抗を測定する場合の測定原理を説明する。
【００４５】
図２２において、左図の測定系を右図の等価回路で置き換える。また、シャント抵抗をＲ１＝Ｒ２＝Ｒとし、シャント抵抗にかかる電圧をそれぞれＶ１１、Ｖ２１とする。このとき、電流Ｉ１、Ｉ２はそれぞれ次式となる。
Ｉ１＝Ｖ１１／Ｒ１＝Ｖ１１／Ｒ、Ｉ２＝Ｖ２１／Ｒ１＝Ｖ２１／Ｒ
よって、プローブとセパレータの表面接触抵抗をＲＣ１、ＲＣ２とすると、
ＲＣ１＝Ｖ１２・Ｒ／Ｖ１１、ＲＣ２＝Ｖ２２・Ｒ／Ｖ２１
となる。
【実施例】
【００４６】
上述した電流・電圧プローブ１０の性能について確認を行ったので、以下に説明する。なお、説明は、電流プローブ８のみ、電圧プローブ４のみ、及び本実施の形態の電流・電圧プローブ１０の順におこなう。
（電流プローブのみを用いた測定の問題点）
まず、電流プローブのみを用いた測定の問題点について、図４〜図１３を用いて詳細に説明する。
【００４７】
ここで、図４に基づいて電流プローブの測定原理について説明する。図４は電流プローブの測定原理を示す概念図である。
【００４８】
電流プローブを用いた測定に当たって問題になるのは、センサー抵抗とプローブ抵抗との和であるセンシング部の抵抗ＲＳ１・ＲＳ２、プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２、及び２プローブ間のセパレータ抵抗ｒ１２である。
【００４９】
ここで、上記センシング部の抵抗ＲＳ１・ＲＳ２が一定値ならば、測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いて、測定電流から発生電流の再計算が可能である。この点について、図４を用いて、以下詳細に説明する。
【００５０】
まず、図４の上図の測定系において、燃料電池の発電ゾーンを電流源と想定する。次に、上記電流源を電流プローブの真下に想定すれば、２つの電流プローブの測定等価回路は図４の下図ようになる。この測定等価回路においては、
Ｒ１＝ＲＳ１＋ＲＣ１
Ｒ２＝ＲＳ２＋ＲＣ２
となっている。
【００５１】
すなわち、図４の上図の測定系を図４の下図の測定等価回路で置き換えることにする。そうすると、測定系の想定発電ゾーン１での発生電流は、
Ｉ１＝ＩＰ１・（１＋Ｒ２／ｒ１２）−ＩＰ２・Ｒ２／ｒ１２ ・・・・・（１）
となる。
【００５２】
一方、測定系の想定発電ゾーン２での発生電流は、
Ｉ２＝ＩＰ２・（１＋Ｒ１／ｒ１２）−ＩＰ１・Ｒ１／ｒ１２ ・・・・・（２）
となる。
【００５３】
もし、ｒ１２＞＞Ｒ１及びｒ１２＞＞Ｒ２ならば、ほぼＩ１＝ＩＰ１、Ｉ２＝ＩＰ２となり、測定電流値は発生電流値として評価できる。
【００５４】
しかし、セパレータ材料は通常カーボン、ＳＵＳ（ステンレス）等の導電体であるので、セパレータ上の２プローブ間のセパレータ抵抗ｒ１２が小さい。よって、測定電流値と発生電流値とには有意な差があることになる。すなわち、測定電流値だけで、燃料電池の発生電流値に基づく燃料電池電流面分布情報を得ることはできないという問題点が生じる。
【００５５】
この問題点について実際に実験して確かめた。図２３はその実験結果を示す図である。この図２３には、Ｒ１＝Ｒ２＝３ｍΩ、ｒ１２＝０．５ｍΩ、及び仮想発生電流値を１０ｍＡピッチで０〜５０ｍＡまで変化させた計算結果が示されている。同図において、ΔＩ１及びΔＩ２は実際に流した仮想発生電流間の差を示している。また、ΔＩｐ１及びΔＩｐ２は上記実際に流した仮想発生電流間の差ΔＩ１及びΔＩ２に対応する測定電流間の差を示している。
【００５６】
このとき、実験結果では、上記測定電流間の差に対する実際に流した仮想発生電流間の差の比は１３となっており、２桁のオーダーとなっている。すなわち、この図に示された結果によれば、セパレータ上の２プローブ間のセパレータ抵抗ｒ１２がセンシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２に比較して小さい場合には、燃料電池電流面分布測定時に測定電流値から発生電流値への再計算が必要であることがわかる。
【００５７】
以上の考察から、もし、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２が一定値ならば、測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いた再計算により、測定電流から発生電流を求めることができるとわかる。
【００５８】
しかし、現実には、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２には、それぞれ、プローブの抵抗と、プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２が含まれるので、そのセンシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２は測定のつど変化してしまう。
【００５９】
そこで、次に、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２の変化による測定結果への影響を分析することにする。
【００６０】
上述のように、上記２プローブの測定等価回路では、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２の中には、プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２が含まれている。上記プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２が測定の都度に変化するのは一般的な現象である。上記プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２をある程度安定化するために様々な手法が試されている。たとえば、接触圧力の増加、接触面積の増加、及び接触面の粗さの調整などである。しかし、これらの手法の中には、燃料電池電流面分布測定においては、使えないものもある。たとえば、圧力が増加すれば、セパレータが割れる恐れが高くなる。また、接触面積の増加を防ぐためには、測定点間の距離を大きくしなければならない。そうすると、測定の位置の精度が低下してしまう。
【００６１】
ここで、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２が変化した場合の測定結果への影響を分析する実験を行った。図２４はその実験結果を示す図である。すなわち、図２４においては、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２を変化させた場合（プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２の変化を想定している。）における理論上の電流の計算値であるＩ１Ｃ・Ｉ２Ｃと、実際の電流の測定値であるＩＰ１・ＩＰ２との関係を表している。なお、実験のために実際に流した電流の測定値（図２４では実際値としている。以下同じ。）はＩ１＝２５ｍＡ、Ｉ２＝５０ｍＡである。
【００６２】
ここでは、２プローブ間のセパレータ抵抗をｒ１２＝０．５ｍΩに固定している。また、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２は３．００ｍΩを中心として上下に０．０２ｍΩ刻みで最大３．１ｍΩ、最小２．９０ｍΩまで変化させた。
【００６３】
上記の結果では、センシング部の抵抗の変化率が３．３％のとき、すなわちセンシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２が中心の抵抗値３．００ｍΩに対して０．１０ｍΩ変化した場合、測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いた再計算によるＩ１の計算誤差ΔＩ１が６０％にも達している。
【００６４】
よって、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２が変化する場合には、測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いた再計算をしても意味がないことがわかる。すなわち、プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２の変化に応じた補正が必要であることがわかる。
【００６５】
上記の理論分析では、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２と２プローブ間のセパレータ抵抗ｒ１２とを適当に設定して計算した結果であって、実際のセパレータの抵抗値と各測定部の抵抗値とに基づいたものではない。そこで、実際のセパレータの抵抗値と各測定部の抵抗値との測定をする実験を行った。図５及び図７〜９はこの測定結果を示す棒グラフである。また、図６にはこの実験の測定方式を示す概念図が示されている。
【００６６】
（１）まず、電流プローブを４９本用いて測定した場合のセンシング部の体抵抗の測定を行った。ここで、体抵抗とは、プローブ抵抗とシャント抵抗とを含むが、電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗は含まない概念である。ここで、シャント抵抗とは電流を測定するための測定回路に直列に入れられる抵抗のことである。また、測定は、測定部分ごとに単独で測定を行った。また、測定方式は四端子測定法を採用した。
【００６７】
図５はこの四端子測定法を用いた実験の測定結果を示した棒グラフである。図５では、横軸は４９本のそれぞれの電流プローブに番号を付し、その番号（プローブＮｏ．）が示されている。また、縦軸はセンシング部の抵抗の値であり、単位はｍΩとしている。この実験により、実験結果の抵抗値は上記測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いた再計算で得られる値とほぼ同じレベルの値であることがわかる。
【００６８】
（２）次に、電流プローブを４９本用いて測定した場合のセンシング部における全抵抗の測定を行った。ここで、全抵抗とは、センシング部の体抵抗と、電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗とを含む概念である。
【００６９】
図７は上記測定方式を用いた実験の測定結果を示した棒グラフである。縦軸と横軸との関係は、上記図５の棒グラフの場合と同様である。この図７に示された結果によれば、図５の場合の体抵抗が平均５．４ｍΩ程度であるのに対し、図７の場合の全抵抗が平均９ｍΩ程度である。そうすると、電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２を含む場合、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２は約２倍弱増加することがわかる。すなわち、全抵抗に対する電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２の寄与がかなり大きいことがわかる。
【００７０】
（３）次に、意図的に電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２を変化させて、この変化によるセンシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２の変化を分析する実験を行った。測定方法は上記測定方式を採用し、電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗変化を分析した。
【００７１】
まず、各電流プローブを同時に１回だけ加圧し、その加圧状態を維持したままで、計２回の測定をおこなった。図８はその実験結果を示す棒グラフである。縦軸と横軸との関係は上記の場合と同様である（以下、この説明は省略する。）この実験結果によれば、抵抗値の変化はあまり生じていないことがわかる。
【００７２】
つぎに、各電流プローブを同時に２回だけ加圧し、加圧のたびに測定をする実験を行った。図９はその実験結果を示す棒グラフである。この実験の結果によれば、各電流プローブの抵抗値が若干変化していることがわかる。
【００７３】
以上の図８及び図９の実験結果を比較すると、電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２が、接触のたびに値が変わってしまうことがわかる。
【００７４】
（４）次に、セパレータ抵抗自体についてセパレータの材質を変えて測定する実験を行った。測定方式には四端子測定法を用いた。図１０はこの四端子測定法における測定位置を示す平面図である。また、図２５はこの実験結果を示す図である。さらに、図２５の表中Ｉ−Ｉ’等は図１０における上記測定位置に対応している。ここで、実験に用いられたセパレータの材質について説明する。セパレータＡは縦・横がそれぞれ５０ｍｍ、厚みが５ｍｍのカーボン板である。セパレータＢは縦・横がそれぞれ５０ｍｍ、厚みが２ｍｍのカーボン板である。セパレータＣは縦・横がそれぞれ５０ｍｍ、厚みが０．２ｍｍのＳＵＳ板である。ここで、ＳＵＳ板とはステンレス板のことである。
【００７５】
実験結果の抵抗測定値から、２プローブ間の距離を６ｍｍとして、２プローブ間の距離６ｍｍ当りのセパレータ抵抗を平均計算すると、厚み５ｍｍのカーボン板は０．４２ｍΩ（最大値）、厚み２ｍｍのカーボン板は１．０４ｍΩ（最大値）、及び厚み０．２ｍｍのＳＵＳ板は０．８７６ｍΩ（最大値）となる。
【００７６】
したがって、厚みが２ｍｍのカーボン板について、２プローブ間の距離を６ｍｍとしたときのセンシング部の抵抗（トータルの抵抗）とセパレータ抵抗との比は約６である。
【００７７】
つぎに、上記センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２とセパレータ抵抗ｒ１２との比を６に固定した場合と、０．６に固定した場合とについて実験した。センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２はそれぞれ、３．００ｍΩを中心として上下に０．０２ｍΩ刻みで最大３．１ｍΩから最小２．９０ｍΩまで変化させた。図２６及び図２７はそれぞれ、上記センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２とセパレータ抵抗ｒ１２との比（Ｒ１／ｒ１２）を６に固定した場合と、０．６に固定した場合との実験結果を示す図である。
【００７８】
実験結果より、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２とセパレータ抵抗ｒ１２との比がＲ１／ｒ１２＝６のときと、Ｒ１／ｒ１２＝０．６のときとを比較してみる。そうすると、理論上の計算値と実際に流した電流の実際値との差ΔＩ１のオーダーは、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２とセパレータ抵抗ｒ１２との比がＲ１／ｒ１２＝６のときのほうが、１桁程度大きいことがわかる。
【００７９】
よって、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２とセパレータ抵抗ｒ１２との比が大きくなると、理論上の計算による誤差は大きくなってしまうことがわかる。
【００８０】
以上のことから、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２の低減が測定システムの精度を向上させるための１つの重要ポイントであることがわかる。
【００８１】
しかし、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２の低減には、限界がある。現状は、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２を低減できたとしても、５〜７ｍΩ程度が限界である。
【００８２】
次に、本実施の形態の電流プローブ８を図３に基づいて説明する。
【００８３】
この電流プローブ８は、測定対象に接触させて電流を測定するための接触部を一端に有する棒状体である電流プローブヘッド５と、該電流プローブヘッド５の他端が圧入される圧入孔を一端に有するストッパー３２と、該ストッパー３２における他端の断面の略中央部から延出し、該断面の径よりも短手方向の径が小さい棒状体である電流引き出し部３３とからなる。すなわち、上記電流プローブ８は、電流プローブヘッド５と、ストッパー３２を有する電流引き出し部３３との２つの部品からなる２部形式の構成である。
【００８４】
つぎに、上記電流プローブ８の特徴について説明する。上述のように、電流プローブヘッド５とストッパー３２を有する電流引き出し部３３との２つの部品から構成し、上記電流プローブヘッド５の他端を上記ストッパー３２の一端にある圧入孔に圧入させて、密接させた場合、これらの嵌合部の相対移動がなければ、電流プローブ８とセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２の大きさはμΩレベル程度となる。結果として、上記電流プローブ８の抵抗値はトータルの抵抗値でも、２ｍΩ程度となった。これは、図２９に示すような、従来の典型的な構造を有する電流プローブ２００のトータルの抵抗値が２０〜５０ｍΩ程度であることと比較してかなり低いものとなっている。
【００８５】
ところで、電流面分布測定の実験では、上記電流プローブ８の電流引き出し部３３には導線が半田付けされる。このため、２つの部品からなる２部形式の構成である本実施の形態の電流プローブ８と比較して、従来の電流プローブは、一体成型された電流プローブを電流面分布測定の治具として使用した場合には、交換が不便であるという欠点がある。なぜなら、１つの電流プローブを交換する必要が生じた場合、全プローブを解体して、半田を外さないと、取出せないからである。ここで、上記電流プローブ８の表面には測定のたびに、測定対象の損壊片等がゴミとして付着する。このため、この表面状態の汚染の問題についての対策の１つとして、電流プローブ８を交換することが考えられる。ここで、上記電流プローブ８は上述のように、２部品に分かれているので、交換すべき電流プローブヘッド５だけを取り外すだけで、交換ができる。したがって、材料、作業時間の節約を効率良く行える。
【００８６】
結論として、上記電流プローブ８は、市販の従来の電流プローブよりも、トータルの抵抗値が安定的に低く、かつ電流プローブ８の本体の加工、交換作業などにおいて、材料費、及び人件費の節約ができる。
【００８７】
（５）最後に、上記電流プローブ８を複数使用して電流面分布測定の実験を行った結果について説明する。
【００８８】
図１２は、複数の電流プローブ８で電流面分布測定の実験を行った結果を示す電流値の面分布を表す図である。実際の測定は、複数の定電流源を所定間隔で配置して、燃料電池の発生電流の代わりとして使用した。各定電流源の間隔は１２ｍｍとし、各電流プローブ８の間隔は６ｍｍと設定した。
【００８９】
上記各定電流源の電流供給点（以下、「通電位置」という。）と上記各電流プローブとの間に、厚みが５ｍｍのカーボン板を挟んで測定を行った。また、実験は上記各定電流源のＯＮ／ＯＦＦを制御して行った。その結果、図１２に示すような結果が得られた。
【００９０】
図１２の（ａ）は測定位置と通電位置を示している。大きい黒点は各定電流源の配置位置であり、小さい黒点は、各電流プローブ８の配置位置である。また、縦軸のＡ〜Ｆ及び横軸の１〜７は各点の位置座標を表している。図１２の（ｂ）はすべての定電流源がＯＮされているときの結果であり、図（ｃ）〜（ｋ）は座標２Ｂ〜６Ｆの位置にある各電流源がＯＦＦの時の結果である。同（ｃ）〜（ｋ）により、電流は、０ｍＡ（ＯＦＦ）から１００ｍＡ（ＯＮ）の変化であるにもかかわらず、測定結果の変化は５〜１０ｍＡ程度であることが分かる。この結果は、上記測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いた再計算が必要であることを示している。
【００９１】
次に、上記図１２の測定データから、上記測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いて再計算した結果について説明する。
【００９２】
図１３は上記再計算の結果に基づいて、電流面分布を求めて図示したものである。記号等は上記図１２の場合と同様である。
【００９３】
確かに、再計算の効果が図に現れている。しかし、思いのほか計算誤差が大きいことがわかる。たとえば、図１３の図（ｂ）と図（ｇ）とを対比すると、座標４Ｄの位置では、電流のＯＮ／ＯＦＦの変化はあまり現れていない。この原因は、計算時に使われるデータ（上述のセンシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２とセパレータ抵抗ｒ１２との比）は一定であるのに対し、実際の測定時に、これらの数値が変わって、再計算の結果と電流の実際値との間に誤差が生じるからであると考えられる。
【００９４】
一方、測定回路による誤差も大きい。上記測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いた再計算では、１点に発生する電流の再計算は、すべての点の電流測定値が使われる。各測定部の測定回路誤差は小さくても、再計算の結果のトータル誤差は、各点ともに大きく拡大される。
【００９５】
これは、電流プローブ８だけを使っての電流面分布測定の欠点である。センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２の変化に応じた補正をすることが困難なのである。
（電圧プローブのみを用いた測定の問題点）
（１）つぎに、電圧プローブ４のみを用いた測定の問題点について図１４〜１９を用いて詳細に説明する。
【００９６】
まず、電圧測定方式における電流面分布測定の理論モデル計算について簡単に説明する。セパレータの一部を概念的に直方体部分として取り出して、この直方体部分においてキルヒホッフの法則を応用すれば、電流と電圧の関係が求められる。図１４は、この電圧測定方式の理論モデルを表す概念図である。
【００９７】
図１４で、Ｖ１〜Ｖ５は測定電圧、ｄは２プローブ間の距離、ｈは上記直方体部分のＺ軸方向の高さ、及びρは抵抗率である。また、ＩＺは求めたい発生電流、Ｉ１〜Ｉ４は上記直方体部分の４つの側面から流入及び流出する、上記直方体部分の表面に沿って強制的に流される電流である。したがって、全ての電流がセパレータ表面沿いにしか流れていないことになる。すなわち、電圧プローブには発生電流が流れないことが電圧測定方式の特徴である。
【００９８】
したがって、図１４の理論モデルを使って、発生電流ＩＺを計算すると次式の様になる。
ＩＺ＝（Ｉ３−Ｉ１＋Ｉ４−Ｉ２）
ＩＺ＝ｋ・（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４―４・Ｖ４）
ここで、ｋ＝−ｈ／ρとおいた。
【００９９】
このように、電圧プローブには発生電流が流れないため、電圧プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２の影響がなくなる。よって、電圧測定方式の方が電流測定方式より精度が上がる。
【０１００】
また、電圧プローブとセパレータとの接触圧が必要とされないため、セパレータが割れる恐れがなくなる。
【０１０１】
以上の分析で、電圧測定方式のほうが、より簡単に燃料電池電流面分布の測定ができるという結論が得られる。
【０１０２】
（２）次に、この電圧測定方式による電圧プローブを複数使用して電流面分布測定の実験を行った結果について説明する。
【０１０３】
実験の条件は、上記電流プローブ８の場合と同じである。図１５はこの実験結果から求めた電流値の面分布を示す図である。上記電圧プローブでの計算結果は、上記電流プローブ８による再計算の結果よりも、位置の精度と電流の測定精度とが向上していることがわかる。
【０１０４】
また、電圧測定方式の測定システムと測定治具は、電流プローブ８だけの測定方式よりも、簡単で、製作費用を少なくできるという特徴もある。
【０１０５】
しかし、上記電圧プローブ４だけの測定では、測定時において、セパレータ表面に沿って強制的に、電流を流すことになる。燃料電池の発展に伴い、上記セパレータ表面に沿って強制的に流される電流のパワーロスの低減が１つの目標とされている。セパレータ内の抵抗値を下げる方法としては、燃料電池に適用できる導電性の良い材料の選択を工夫する方向と、セパレータの厚みを小さくする方向との２方面からアプローチされている。一方、燃料電池の単位面積発電効率が向上して、２Ａ／ｃｍ２以上の燃料電池も実用化されている。これらの燃料電池に対して、電圧プローブで、強制的に電流をセパレータ表面に沿って流すのは、セパレータ内でのパワーロスによって、明らかに不可能である。これは、上記電圧プローブのみによる電圧測定方式での燃料電池電流面分布測定の不利な点である。
【０１０６】
（３）そこで、つぎに上記パワーロスを考慮して、電圧プローブの適用できる範囲を求める計算を行う。この計算においては、上記電圧プローブでの燃料電池電流面分布測定時におけるセパレータの特性（セパレータの厚み、セパレータの比抵抗など）、及び最大測定電流（燃料電池の最大電流密度）を考慮しなければならない。
【０１０７】
測定方法や測定システムなどによる、測定対象物に対する影響をなるべく少なくすることは、測定システム設計の重要な観点の１つである。ここで、電圧プローブでの測定時にセパレータ表面沿いに強制的に流される電流のパワーロスと、燃料電池のトータルパワーとの比を１つ目の判定基準とし、セパレータ内の電圧降下を２つ目の判定基準とする。
【０１０８】
図１６及び図１７は、セパレータ沿いに強制的に流される電流のパワーロスの計算方法を説明するための概念図である。ここで、セパレータの比抵抗をρとし、セパレータ厚みをδ、及び発生電流密度（図１６ではＦＣ発電電流密度と記載している。）をｊとする。ここでセパレータの表面を正方形とし、その一辺をＬとする。図１６に示すように、セパレータ沿いに強制的に流される電流は９０度回転対称性を持っているため、図１７の左図の１／４測定領域で計算すれば足りる。さらに、この１／４測定領域を流される上記強制的に流される電流は線対称性を持っているため結局、図１７の右図の１／８測定領域の計算で足りる。
【０１０９】
図１８の右図で、セパレータ表面のＸ方向の電流ｉｘは次式で与えられる
ｉｘ＝ｘ・ｙ・ｊ／２
次に、微小部分ｄｘのセパレータ抵抗ｒｘは次式で与えられる。
ｒｘ＝ρ・ｄｘ／（ｙ・δ）
そうすると、微小部分ｄｘでのパワーロスｄｗｘは次式で与えられる。
ｄｗｘ＝ｒｘ・ｉｘ２＝ρ・ｊ２・ｘ３ｄｘ／（４・δ）
したがって、全測定領域でのパワーロスＷは次式で与えられる。
Ｗ＝ρ・ｊ２・Ｌ４／（８・δ）
図１８のグラフは、横電流によるセパレータでのパワーロスと測定範囲との関係を表すグラフを示す図である。最大発生電流密度を１Ａ／ｃｍ２とし、セパレータの比抵抗を０．７ｍΩ・ｃｍとする。ここで、セパレータ内のパワーロスを燃料電池トータル発電パワーＷＴ（ＶＯ＝０．８５Ｖ）の２％に収めると、次式が得られる。
Ｌｌｉｍ≦（８・０．２・２０／１・０．７）０．５＝６．７６（ｃｍ）
また、横電流によるセパレータでの電圧降下Ｖは、
Ｖ＝Ｗ／（ｊ・Ｌ２）＝ρ・ｊ・Ｌ２／（８・δ）
となる。
【０１１０】
図１９は、セパレータでの電圧降下と測定範囲との関係を表すグラフを示す図である。最大発生電流密度＝１Ａ／ｃｍ２、セパレータ比抵抗＝０．７ｍΩ・ｃｍとする。また、セパレータ内の電圧降下を燃料電池オープンループ電圧ＶＯ＝０．８５Ｖの２％に収めると、次式が得られる。
Ｌ≦６．２３ｃｍ
したがって、電圧プローブだけでの燃料電池電流面分布測定は、小範囲、局部測定及び単セル式の燃料電池に対しては有効であるが、発生電流が大きいか又は測定領域の面積が大きい場合には適用できないことがわかる。
（電流・電圧プローブでの測定におけるメリット）
（１）つぎに、本発明の一実施形態の電流・電圧プローブ１０の構成について図１に基づいて説明する。図１は上記電流・電圧プローブ１０の構成を示す断面図である。上記電流・電圧プローブ１０は電流プローブ８と、電圧プローブ４と、上記電流プローブ８と電圧プローブ４とを絶縁するための絶縁体であるプローブ導向部３（プローブ支持部）から構成され、これらを一体かつ同軸に構成したものである。これにより、プローブ周辺の平均電圧とその中心の電流を探ることができる。これによって、平面（曲面でも可能）上で、多数のプローブを使うときに、測定位置による誤差を低減させることができる。また、最終的に電流プローブ８と電圧プローブ４とがともにセパレータ表面に接触するので、電流・電圧プローブ１０全体の接触面積が増加し、セパレータに対する圧力も低減できる。したがって、セパレータへの機械的な損傷の恐れがなくなる。
【０１１１】
（２）次に、図２０に基づいて上記電流・電圧プローブ１０の測定原理について説明する。図２０は上記測定原理について説明するための理論モデルを示す概念図である。図２０によれば、電圧プローブの理論モデルと比べて、電流プローブ８によるパラメータＩＭが追加されている。
【０１１２】
この理論モデルは、セパレータ上での電流再分配を考慮しての電流補正計算式である。まず、上記電流・電圧プローブ１０においては、パラメータＩＭが加わったことにより、電圧プローブだけでの測定方式において強制的に流される電流がセパレータに沿った方向に限られてしまうという問題点を解決できる。次に、上記電流・電圧プローブ１０においては、電流プローブ８のみによる測定方法における再計算時の電流プローブ８とセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２とによる誤差を回避できないという問題点も解決できる。さらに、上記電流・電圧プローブ１０においては、電圧プローブの追加で、補正計算時に使われる測定信号が少なくなって、測定回路による誤差の低減も可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の電流・電圧プローブでは、電流プローブが棒状体の１点接触である。したがって、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗を極力小さくすることができる。
【０１１４】
また、本発明の電流・電圧プローブは、プローブ周辺の平均電圧とその中心の電流という２系統の情報を同時に得ることができる。このため、セパレータ上での電流再分配を考慮しての電流補正計算式で発生電流を計算すれば、電流プローブでの補正計算時の電流プローブとセパレータの表面接触抵抗による誤差を回避できる。さらに、電圧プローブの追加により、補正計算時に使われる測定信号が少なくなって、測定回路による誤差の低減もできる。したがって、燃料電池の電流面分布の測定において、多数のプローブを使用する場合に、測定位置による誤差を低減できる。
【０１１５】
ところで、本発明の電流・電圧プローブは各種測定装置に幅広く利用することができる。たとえば、塊状物体、フイルム状導電体などの抵抗分布測定や、セパレータの体抵抗分布測定におけるセパレータの表面方向と厚み方向との３Ｄ測定などにも適用できる。
【０１１６】
さらに、多数の電流・電圧プローブをもちいて、プローブとセパレータの表面接触抵抗の測定も可能なので、たとえば、導電体の表面状態（粗さ、表面清潔さなど）の評価の１つの測定手法にもなる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の電流・電圧プローブの一実施形態を示す断面図である。
【図２】上記電流・電圧プローブに関する構成材料の一例を示す図である。
【図３】上記電流・電圧プローブに関する電流プローブの構成を示す概念図である。
【図４】電流プローブの測定原理を示す概念図である。
【図５】電流プローブに関する実験の測定結果を示した棒グラフである。
【図６】電流プローブに関する実験の測定方式を示す概念図である。
【図７】電流プローブに関する実験の測定結果を示した棒グラフである。
【図８】電流プローブに関する実験の測定結果を示した棒グラフである。
【図９】電流プローブに関する実験の測定結果を示した棒グラフである。
【図１０】電流プローブに関する実験の測定位置を示す平面図である。
【図１１】市販されている典型的な電流プローブの構造の概要を示す概念図である。
【図１２】上記本実施の形態の電流プローブに関する実験の測定結果を示す分布図である。
【図１３】上記電流プローブに関する実験の測定結果を示す分布図である。
【図１４】電圧プローブに関する電圧測定方式の理論を説明するための概念図である。
【図１５】上記電圧プローブに関する実験の測定結果を示す分布図である。
【図１６】上記電圧プローブに関する電流のパワーロスの計算方法を説明するための概念図である。
【図１７】上記電圧プローブに関する電流のパワーロスの計算方法を説明するための概念図である。
【図１８】上記電圧プローブに関する実験の測定結果を示したグラフである。
【図１９】上記電圧プローブに関する実験の測定結果を示したグラフである。
【図２０】上記電流・電圧プローブの測定原理を示す概念図である。
【図２１】上記電流・電圧プローブの他の実施の形態を示す斜視図である。
【図２２】上記電流・電圧プローブのさらに他の実施の形態を示す斜視図である。
【図２３】上記電流プローブに関する実験の測定結果を示した表である。
【図２４】上記電流プローブに関する実験の測定結果を示した表である。
【図２５】上記電流プローブに関する実験の測定結果を示した表である。
【図２６】上記電流プローブに関する実験の測定結果を示した表である。
【図２７】上記電流プローブに関する実験の測定結果を示した表である。
【図２８】従来例の電流プローブを示す断面図である。
【図２９】従来例の電流・電圧プローブを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 押し板
２ 電圧プローブばね（電圧プローブ用ばね）
３ プローブ導向部（プローブ支持部）
４ 電圧プローブ（電圧プローブ）
５ 電流プローブヘッド（電流プローブヘッド）
６ 電流プローブばね（電流プローブ用ばね）
７ 電圧端子
８ 電流プローブ（電流プローブ）
１０ 電流・電圧プローブ（電流・電圧プローブ）
１１ リセプタクル部
１２ コンタクトプローブ部
３２ ストッパー（ストッパー）
３３ 電流引き出し部（電流引き出し部）
ｄ 測定プローブ間距離
ΔＩ１ プローブ１の電流値の測定誤差
δ セパレータ厚み
ｈ 直方体の高さ
Ｉ１ 電流
Ｉ２ 電流
Ｉ３ 電流
Ｉ１Ｃ 電流の理論計算値
Ｉ２Ｃ 電流の理論計算値
ＩＭ 電流プローブ測定電流
ＩＰ１ プローブ１の測定電流
ＩＰ２ プローブ２の測定電流
ＩＺ 発生電流
ｊ 発生電流密度
ＰＩ０ 測定電流
ＰＩ１ 測定電流
ＰＩ２ 測定電流
ＰＩ３ 測定電流
ＰＩ４ 測定電流
ＲＳ１ プローブ１のセンサー抵抗＋プローブ抵抗
ＲＳ２ プローブ２のセンサー抵抗＋プローブ抵抗
ＲＣ１ プローブ１のプローブとセパレータとの表面接触抵抗
ＲＣ２ プローブ２プローブとセパレータとの表面接触抵抗
Ｒ０ 抵抗
Ｒ１ 抵抗
Ｒ２ 抵抗
Ｒ３ 抵抗
Ｒ４ 抵抗
ｒ１２ プローブ間のセパレータ抵抗
ＲＬ 抵抗
ρ 抵抗率
Ｖ０１ 電流
Ｖ１１ 電流
Ｖ１２ 電圧
Ｖ２１ 電流
Ｖ２２ 電圧
Ｖ３１ 電流
Ｖ４１ 電流
ＶＰ１ 測定電圧
ＶＰ２ 測定電圧
ＶＰ３ 測定電圧
ＶＰ４ 測定電圧
ＶＰ５ 測定電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の構造を有する電流・電圧プローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、ＭＥＡとセパレータとを組み合わせて、燃料（水素）とＡｉｒ（酸素）とをＭＥＡとセパレータとの間に流し込んで、水素と酸素との化学反応を起こさせて、電力を得る発電デバイスである。
【０００３】
ここで、燃料電池では、ＭＥＡとセパレータとの組み合わせ全体で均一に化学反応が進行することが重要になる。
【０００４】
しかし、部分的に、欠陥の程度、燃料（水素）濃度、及びＡｉｒ（酸素）濃度などが異なることにより、ＭＥＡとセパレータとの組み合わせ全体で均一に化学反応が進行しない場合がある。つまり、ＭＥＡとセパレータとの組み合わせの部分毎に、化学反応の程度に差が生じる場合がある。
【０００５】
そのため、燃料電池の最適化を図るため燃料電池電流面分布測定を利用することが考えられる。
【０００６】
燃料電池電流面分布測定は、一般的には、燃料電池表面であるセパレータで、電流センシング部品を接触させて、各センシング点で電流を測定して、全体測定範囲の面分布データを採ることにより行われる。
【０００７】
したがって、燃料電池電流面分布の測定は電流値の精度と電流が発生した点の位置の精度との２つの精度がポイントとなる。
【０００８】
この燃料電池電流面分布の測定方法としては、プローブを複数用いて各点における発生電流を直接測定するか、プローブ付近の平均電圧を測定し、キルヒホッフの法則等を用いて発生電流を算出する方法が考えられる。
【０００９】
しかし、セパレータ自体は導電体であるので、測定に際して様々な問題が出てくる。
【００１０】
ここで、最大の問題は、上記センシング部で取り出した電流は、燃料電池の各点での発生電流そのものではないことである。
【００１１】
なぜなら、測定で採った各点の電流信号はセンシング部の抵抗とセパレータの抵抗とを組み合わせた効果による発生電流再分配の結果だからである。
【００１２】
ところで、このような、燃料電池電流面分布測定を行うためのプローブではないが、四端子測定法のための従来のプローブとして、例えば、特許文献１に開示されたものがある。図２９はこの従来のプローブであるプローブ１００を示している。
【００１３】
ここで、四端子測定法は、一般的には、抵抗体である被測定物に電流を流すための定電流端子と、測定の際における電圧降下状態を検出するための電圧検出端子とを別個にして、計４本のリード線を用いて行われるものである。
【００１４】
上記プローブ１００は、図２９に示すように、先端に電圧測定ピン１０５ａを有するプランジャー１０５ｂをバレル１０５ｃ内にその進退を自在に付勢して保持させてなる電圧プローブ１０５を有している。また、電圧プローブ１０５の周囲には絶縁体１０６が存在しており、この絶縁体１０６の周囲を取り囲むようにして環状の電流測定ピン１０７ａを備えてなる電流プローブ１０７が配置されている。そして、この電流プローブ１０７を軸方向への進退を自在にして保持するスリーブ１０９と電流プローブ１０７との間にはスプリング材１０８が嵌挿されている。
【００１５】
一方、典型的な従来の電流プローブの構造の概要を図１１に示す。図１１はこのような典型的な従来の電流プローブの構造の概要を示す概念図である。この電流プローブはリセプタクル部１１と、コンタクトプローブ部１２を組み合わせた構造をしている。このような従来の電流プローブの構造の例として、たとえば、特許文献２に開示されたものがある。図２８はこの従来のプローブである電流プローブ２００を示している。この電流プローブ２００の構造の概要は、リセプタクル部２０９とコンタクトプローブ部２０３とを組み合わせた構造である。また、上記リセプタクル部２０９と上記コンタクトプローブ部２０３との間には、バネ２０４が上記コンタクトプローブ部２０３の一端に嵌挿されて配置されている。このような典型的な電流プローブのトータルの抵抗値は約２０〜５０ｍΩ程度である。
【特許文献１】特開平７−２４４０７２号公報（平成７年９月１９日公開）
【特許文献２】特開平１０−３０３２５８号公報（平成１０年１１月１３日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来のプローブ１００では、電流プローブ１０７が電圧プローブ１０５の電圧測定ピン１０５ａの周りを取り囲むように配置された環状の電流測定ピン１０７ａで構成されている。言い換えると、電流プローブ１０７が外側、かつ電圧プローブ１０５が中心側に配設されて構成されている。
【００１７】
そうすると、燃料電池電流面分布測定に上記従来のプローブ１００を用いた場合、発生電流を検出する目的で被測定物に環状の電流測定ピン１０７ａを接触させる際に、棒状体の電流プローブの１点接触よりも、接触面積が大きくなるため、プローブとセパレータの表面接触抵抗がかなり大きくなってしまうという問題点がある。
【００１８】
すなわち、このプローブ１００は基本的に、燃料電池電流面分布測定時のような発生電流の測定を目的とするものではなく、電流プローブ１０７から測定対象に電流を供給しつつ電圧プローブ１０５により電圧を測定するために好適となるように構成されたものである。
【００１９】
したがって、このプローブ１００を燃料電池電流面分布測定において、測定点における電流を検出しつつ、該測定点周辺の電圧を同時に測定するという目的で使用すると、多数のプローブを使用して燃料電池電流面分布測定を行う場合に、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗測定を小さくすること及び測定位置による誤差を効果的に低減することが困難であるという問題点がある。
【００２０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料電池電流面分布測定において、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗を極力小さくし、多数のプローブを使用する場合に、測定位置による誤差を低減することができる電流・電圧プローブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記従来の問題点を解決するために、測定点の電流を検出するための棒状の電流プローブと、該電流プローブの周辺の電圧を測定するために該電流プローブを取り囲んで構成される筒状の電圧プローブと、上記電流プローブと上記電圧プローブとの間を絶縁するために配設され、上記電流プローブを進退自在に保持するための筒状のプローブ支持部とを有することを特徴としている。
【００２２】
上記構成によれば、電流プローブは棒状体の１点接触である。したがって、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗を極力小さくすることができる。
【００２３】
また、電流プローブ周辺の平均電圧とその中心の電流という２系統の情報を同時に得ることもできる。このため、電圧プローブの測定電圧を用いて、セパレータ上での電流再分配を考慮して、発生電流を計算することが容易となる。これにより、電流プローブの測定電流を用いた電流再分配に関する補正計算時の電流プローブとセパレータの表面接触抵抗による誤差を回避できる。なぜなら、電圧プローブには、発生電流は流れず、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗の影響を回避できるからである。さらに、電圧プローブの追加により、補正計算時に使われる測定信号が少なくなって、測定回路による誤差の低減もできる。
【００２４】
したがって、燃料電池電流面分布測定において、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗を極力小さくし、多数のプローブを使用する場合に、測定位置による誤差を低減することができる。
【００２５】
また、本発明の電流・電圧プローブは、前記電流プローブの先端が、電圧プローブよりも突出して設けられていると共に、上記電流プローブには、該電流プローブを測定点に当接させたときに、該電流プローブをプローブ支持部の内側で弾性的に没入移動させる電流プローブ用ばねが設けられている構成とすることが好ましい。
【００２６】
上記構成によれば、電流プローブの先端を弾性的に測定点に接触させることができるためセパレータ等の測定対象における表面の損壊等を防止することができる。
【００２７】
また、本発明の電流・電圧プローブは、前記プローブ支持部の後端部が、上記電圧プローブよりも突出して設けられていると共に、上記プローブ支持部には、上記電圧プローブを測定点に当接させたときに、該電圧プローブをプローブ支持部の外側で弾性的に退行移動させる電圧プローブ用ばねが設けられている構成とすることが好ましい。
【００２８】
上記構成によれば、電圧プローブの先端を弾性的に測定点に接触させることができるためセパレータ等の測定対象における表面の損壊等を防止することができる。
【００２９】
また、本発明の電流・電圧プローブは、前記電流プローブが、測定点に接触して電流を検出するための棒状の電流プローブヘッドと、一端側に圧入孔を有し、その圧入孔に上記電流プローブヘッドを圧入してなるストッパーと、該ストッパーの他端側から延出する、上記電流プローブヘッドが検出した電流を外部へ引き出すための棒状の電流引き出し部とを有する構成とすることが好ましい。
【００３０】
上記構成によれば、電流プローブの電流プローブヘッドと電流引き出し部は、一体ではなく、２つの部品からなる２部構成となっている。このように、密接に接合した２部構成の導電体は、接合部の相対移動がなければ、接触抵抗の大きさはμΩレベルとなる。したがって、本発明の電流プローブは、従来の典型的な構造を有する上記電流プローブ２００などと比較して、トータルの抵抗値が安定的に低いため、さらに測定誤差を低減できる。
【００３１】
また、本発明の電流・電圧プローブは、前記電流プローブと前記電圧プローブとが同軸に構成されていることが望ましい。
【００３２】
上記構成によれば、本発明の電流・電圧プローブを構造的に単純化することができ、コストの低減が可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の電流・電圧プローブは、以上のように、測定点の電流を検出するための棒状の電流プローブと、該電流プローブの周辺の電圧を測定するために該電流プローブを取り囲んで構成される筒状の電圧プローブと、上記電流プローブと上記電圧プローブとの間を絶縁するために配設され、上記電流プローブを進退自在に保持するための筒状のプローブ支持部とを有するものである。
【００３４】
それゆえ、燃料電池電流面分布測定において、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗を極力小さくし、多数のプローブを使用する場合に、測定位置による誤差を低減することができる電流・電圧プローブを提供するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の一実施形態について図１ないし図３、図２１及び図２２に基づいて説明すれば、以下の通りである。図１は本発明の一実施形態である電流・電圧プローブ１０の構成を示す断面図である。電流・電圧プローブ１０は測定点の電流を検出するための棒状体である電流プローブ８が電流・電圧プローブ１０の軸中心に配設されている。また、電流プローブ８の周辺には、電圧を測定するために電流プローブ８を取り囲んで構成される筒状体である電圧プローブ４が配設されている。さらに、電流プローブ８と電圧プローブ４との間を絶縁するために、プローブ導向部３が設けられている。このプローブ導向部３は電流プローブ８を進退自在に保持するための筒状体として構成されている。さらに、電流・電圧プローブ１０には電流プローブ８を付勢するための電流プローブばね６、及び電圧プローブ４を付勢するための電圧プローブばね２が、配設されている。また、電圧プローブばね２の一端には電圧を測定するための電圧端子７が設けられている。そして、電流・電圧プローブ１０は電流プローブ８と電圧プローブ４とが同軸に構成されている。
【００３６】
つぎに、本発明の一実施形態である電流・電圧プローブ１０における電流プローブ８の一例について図３に基づいて説明する。図３は電流・電圧プローブ１０における電流プローブ８の構成を示す概念図である。図３に示すように、電流プローブ８は、測定点に接触して電流を検出するための棒状体である電流プローブヘッド５と、ストッパー３２と、ストッパー３２の他端側から延出し、検出した電流を外部へ引き出すための棒状体である電流引き出し部３３とから構成されている。また電流プローブヘッド５はストッパー３２の一端側に設けられた圧入孔に圧入されている。
【００３７】
ここで、図２は本発明の一実施形態である電流・電圧プローブ１０の各部品を構成する材料の一例を表にしたものである。
【００３８】
上記構成の電流・電圧プローブ１０の使用方法について説明する。
【００３９】
例えば、図２１に示すように、燃料電池のセパレータの表面方向と厚み方向との３Ｄセパレータ抵抗分布測定に使用することができる。
【００４０】
また、多数の電流・電圧プローブ１０の組み合わせは、上記平面板の抵抗分布測定だけではなく、塊状物体、薄い導電性フイルムなどの抵抗分布測定にも使える。
【００４１】
さらに、上記のプローブ間の間隔を小さくすれば、これらの抵抗値を比抵抗として、評価できるようになる。
【００４２】
また、燃料電池電流面分布測定システムに、同じ測定治具で、この３Ｄセパレータ抵抗分布測定の機能を導入することもできる。したがって、燃料電池電流面分布測定システムの機能を増やすこともできる。
【００４３】
また、多数の電流・電圧プローブ１０で、プローブとセパレータとの表面接触抵抗の測定することもできる。したがって、導電体の表面状態（粗さ、表面清潔さなど）の評価の１つの測定手法としても利用できる。図２２は、プローブとセパレータの表面接触抵抗を測定する場合の測定原理の概要を示した概念図である。
【００４４】
ここで、図２２に基づいてプローブとセパレータの表面接触抵抗を測定する場合の測定原理を説明する。
【００４５】
図２２において、左図の測定系を右図の等価回路で置き換える。また、シャント抵抗をＲ１＝Ｒ２＝Ｒとし、シャント抵抗にかかる電圧をそれぞれＶ１１、Ｖ２１とする。このとき、電流Ｉ１、Ｉ２はそれぞれ次式となる。
Ｉ１＝Ｖ１１／Ｒ１＝Ｖ１１／Ｒ、Ｉ２＝Ｖ２１／Ｒ１＝Ｖ２１／Ｒ
よって、プローブとセパレータの表面接触抵抗をＲＣ１、ＲＣ２とすると、
ＲＣ１＝Ｖ１２・Ｒ／Ｖ１１、ＲＣ２＝Ｖ２２・Ｒ／Ｖ２１
となる。
【実施例】
【００４６】
上述した電流・電圧プローブ１０の性能について確認を行ったので、以下に説明する。なお、説明は、電流プローブ８のみ、電圧プローブ４のみ、及び本実施の形態の電流・電圧プローブ１０の順におこなう。
（電流プローブのみを用いた測定の問題点）
まず、電流プローブのみを用いた測定の問題点について、図４〜図１３を用いて詳細に説明する。
【００４７】
ここで、図４に基づいて電流プローブの測定原理について説明する。図４は電流プローブの測定原理を示す概念図である。
【００４８】
電流プローブを用いた測定に当たって問題になるのは、センサー抵抗とプローブ抵抗との和であるセンシング部の抵抗ＲＳ１・ＲＳ２、プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２、及び２プローブ間のセパレータ抵抗ｒ１２である。
【００４９】
ここで、上記センシング部の抵抗ＲＳ１・ＲＳ２が一定値ならば、測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いて、測定電流から発生電流の再計算が可能である。この点について、図４を用いて、以下詳細に説明する。
【００５０】
まず、図４の上図の測定系において、燃料電池の発電ゾーンを電流源と想定する。次に、上記電流源を電流プローブの真下に想定すれば、２つの電流プローブの測定等価回路は図４の下図ようになる。この測定等価回路においては、
Ｒ１＝ＲＳ１＋ＲＣ１
Ｒ２＝ＲＳ２＋ＲＣ２
となっている。
【００５１】
すなわち、図４の上図の測定系を図４の下図の測定等価回路で置き換えることにする。そうすると、測定系の想定発電ゾーン１での発生電流は、
Ｉ１＝ＩＰ１・（１＋Ｒ２／ｒ１２）−ＩＰ２・Ｒ２／ｒ１２ ・・・・・（１）
となる。
【００５２】
一方、測定系の想定発電ゾーン２での発生電流は、
Ｉ２＝ＩＰ２・（１＋Ｒ１／ｒ１２）−ＩＰ１・Ｒ１／ｒ１２ ・・・・・（２）
となる。
【００５３】
もし、ｒ１２＞＞Ｒ１及びｒ１２＞＞Ｒ２ならば、ほぼＩ１＝ＩＰ１、Ｉ２＝ＩＰ２となり、測定電流値は発生電流値として評価できる。
【００５４】
しかし、セパレータ材料は通常カーボン、ＳＵＳ（ステンレス）等の導電体であるので、セパレータ上の２プローブ間のセパレータ抵抗ｒ１２が小さい。よって、測定電流値と発生電流値とには有意な差があることになる。すなわち、測定電流値だけで、燃料電池の発生電流値に基づく燃料電池電流面分布情報を得ることはできないという問題点が生じる。
【００５５】
この問題点について実際に実験して確かめた。図２３はその実験結果を示す図である。この図２３には、Ｒ１＝Ｒ２＝３ｍΩ、ｒ１２＝０．５ｍΩ、及び仮想発生電流値を１０ｍＡピッチで０〜５０ｍＡまで変化させた計算結果が示されている。同図において、ΔＩ１及びΔＩ２は実際に流した仮想発生電流間の差を示している。また、ΔＩｐ１及びΔＩｐ２は上記実際に流した仮想発生電流間の差ΔＩ１及びΔＩ２に対応する測定電流間の差を示している。
【００５６】
このとき、実験結果では、上記測定電流間の差に対する実際に流した仮想発生電流間の差の比は１３となっており、２桁のオーダーとなっている。すなわち、この図に示された結果によれば、セパレータ上の２プローブ間のセパレータ抵抗ｒ１２がセンシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２に比較して小さい場合には、燃料電池電流面分布測定時に測定電流値から発生電流値への再計算が必要であることがわかる。
【００５７】
以上の考察から、もし、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２が一定値ならば、測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いた再計算により、測定電流から発生電流を求めることができるとわかる。
【００５８】
しかし、現実には、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２には、それぞれ、プローブの抵抗と、プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２が含まれるので、そのセンシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２は測定のつど変化してしまう。
【００５９】
そこで、次に、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２の変化による測定結果への影響を分析することにする。
【００６０】
上述のように、上記２プローブの測定等価回路では、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２の中には、プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２が含まれている。上記プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２が測定の都度に変化するのは一般的な現象である。上記プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２をある程度安定化するために様々な手法が試されている。たとえば、接触圧力の増加、接触面積の増加、及び接触面の粗さの調整などである。しかし、これらの手法の中には、燃料電池電流面分布測定においては、使えないものもある。たとえば、圧力が増加すれば、セパレータが割れる恐れが高くなる。また、接触面積の増加を防ぐためには、測定点間の距離を大きくしなければならない。そうすると、測定の位置の精度が低下してしまう。
【００６１】
ここで、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２が変化した場合の測定結果への影響を分析する実験を行った。図２４はその実験結果を示す図である。すなわち、図２４においては、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２を変化させた場合（プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２の変化を想定している。）における理論上の電流の計算値であるＩ１Ｃ・Ｉ２Ｃと、実際の電流の測定値であるＩＰ１・ＩＰ２との関係を表している。なお、実験のために実際に流した電流の測定値（図２４では実際値としている。以下同じ。）はＩ１＝２５ｍＡ、Ｉ２＝５０ｍＡである。
【００６２】
ここでは、２プローブ間のセパレータ抵抗をｒ１２＝０．５ｍΩに固定している。また、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２は３．００ｍΩを中心として上下に０．０２ｍΩ刻みで最大３．１ｍΩ、最小２．９０ｍΩまで変化させた。
【００６３】
上記の結果では、センシング部の抵抗の変化率が３．３％のとき、すなわちセンシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２が中心の抵抗値３．００ｍΩに対して０．１０ｍΩ変化した場合、測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いた再計算によるＩ１の計算誤差ΔＩ１が６０％にも達している。
【００６４】
よって、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２が変化する場合には、測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いた再計算をしても意味がないことがわかる。すなわち、プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２の変化に応じた補正が必要であることがわかる。
【００６５】
上記の理論分析では、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２と２プローブ間のセパレータ抵抗ｒ１２とを適当に設定して計算した結果であって、実際のセパレータの抵抗値と各測定部の抵抗値とに基づいたものではない。そこで、実際のセパレータの抵抗値と各測定部の抵抗値との測定をする実験を行った。図５及び図７〜９はこの測定結果を示す棒グラフである。また、図６にはこの実験の測定方式を示す概念図が示されている。
【００６６】
（１）まず、電流プローブを４９本用いて測定した場合のセンシング部の体抵抗の測定を行った。ここで、体抵抗とは、プローブ抵抗とシャント抵抗とを含むが、電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗は含まない概念である。ここで、シャント抵抗とは電流を測定するための測定回路に直列に入れられる抵抗のことである。また、測定は、測定部分ごとに単独で測定を行った。また、測定方式は四端子測定法を採用した。
【００６７】
図５はこの四端子測定法を用いた実験の測定結果を示した棒グラフである。図５では、横軸は４９本のそれぞれの電流プローブに番号を付し、その番号（プローブＮｏ．）が示されている。また、縦軸はセンシング部の抵抗の値であり、単位はｍΩとしている。この実験により、実験結果の抵抗値は上記測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いた再計算で得られる値とほぼ同じレベルの値であることがわかる。
【００６８】
（２）次に、電流プローブを４９本用いて測定した場合のセンシング部における全抵抗の測定を行った。ここで、全抵抗とは、センシング部の体抵抗と、電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗とを含む概念である。
【００６９】
図７は上記測定方式を用いた実験の測定結果を示した棒グラフである。縦軸と横軸との関係は、上記図５の棒グラフの場合と同様である。この図７に示された結果によれば、図５の場合の体抵抗が平均５．４ｍΩ程度であるのに対し、図７の場合の全抵抗が平均９ｍΩ程度である。そうすると、電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２を含む場合、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２は約２倍弱増加することがわかる。すなわち、全抵抗に対する電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２の寄与がかなり大きいことがわかる。
【００７０】
（３）次に、意図的に電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２を変化させて、この変化によるセンシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２の変化を分析する実験を行った。測定方法は上記測定方式を採用し、電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗変化を分析した。
【００７１】
まず、各電流プローブを同時に１回だけ加圧し、その加圧状態を維持したままで、計２回の測定をおこなった。図８はその実験結果を示す棒グラフである。縦軸と横軸との関係は上記の場合と同様である（以下、この説明は省略する。）この実験結果によれば、抵抗値の変化はあまり生じていないことがわかる。
【００７２】
つぎに、各電流プローブを同時に２回だけ加圧し、加圧のたびに測定をする実験を行った。図９はその実験結果を示す棒グラフである。この実験の結果によれば、各電流プローブの抵抗値が若干変化していることがわかる。
【００７３】
以上の図８及び図９の実験結果を比較すると、電流プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２が、接触のたびに値が変わってしまうことがわかる。
【００７４】
（４）次に、セパレータ抵抗自体についてセパレータの材質を変えて測定する実験を行った。測定方式には四端子測定法を用いた。図１０はこの四端子測定法における測定位置を示す平面図である。また、図２５はこの実験結果を示す図である。さらに、図２５の表中Ｉ−Ｉ’等は図１０における上記測定位置に対応している。ここで、実験に用いられたセパレータの材質について説明する。セパレータＡは縦・横がそれぞれ５０ｍｍ、厚みが５ｍｍのカーボン板である。セパレータＢは縦・横がそれぞれ５０ｍｍ、厚みが２ｍｍのカーボン板である。セパレータＣは縦・横がそれぞれ５０ｍｍ、厚みが０．２ｍｍのＳＵＳ板である。ここで、ＳＵＳ板とはステンレス板のことである。
【００７５】
実験結果の抵抗測定値から、２プローブ間の距離を６ｍｍとして、２プローブ間の距離６ｍｍ当りのセパレータ抵抗を平均計算すると、厚み５ｍｍのカーボン板は０．４２ｍΩ（最大値）、厚み２ｍｍのカーボン板は１．０４ｍΩ（最大値）、及び厚み０．２ｍｍのＳＵＳ板は０．８７６ｍΩ（最大値）となる。
【００７６】
したがって、厚みが２ｍｍのカーボン板について、２プローブ間の距離を６ｍｍとしたときのセンシング部の抵抗（トータルの抵抗）とセパレータ抵抗との比は約６である。
【００７７】
つぎに、上記センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２とセパレータ抵抗ｒ１２との比を６に固定した場合と、０．６に固定した場合とについて実験した。センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２はそれぞれ、３．００ｍΩを中心として上下に０．０２ｍΩ刻みで最大３．１ｍΩから最小２．９０ｍΩまで変化させた。図２６及び図２７はそれぞれ、上記センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２とセパレータ抵抗ｒ１２との比（Ｒ１／ｒ１２）を６に固定した場合と、０．６に固定した場合との実験結果を示す図である。
【００７８】
実験結果より、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２とセパレータ抵抗ｒ１２との比がＲ１／ｒ１２＝６のときと、Ｒ１／ｒ１２＝０．６のときとを比較してみる。そうすると、理論上の計算値と実際に流した電流の実際値との差ΔＩ１のオーダーは、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２とセパレータ抵抗ｒ１２との比がＲ１／ｒ１２＝６のときのほうが、１桁程度大きいことがわかる。
【００７９】
よって、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２とセパレータ抵抗ｒ１２との比が大きくなると、理論上の計算による誤差は大きくなってしまうことがわかる。
【００８０】
以上のことから、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２の低減が測定システムの精度を向上させるための１つの重要ポイントであることがわかる。
【００８１】
しかし、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２の低減には、限界がある。現状は、センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２を低減できたとしても、５〜７ｍΩ程度が限界である。
【００８２】
次に、本実施の形態の電流プローブ８を図３に基づいて説明する。
【００８３】
この電流プローブ８は、測定対象に接触させて電流を測定するための接触部を一端に有する棒状体である電流プローブヘッド５と、該電流プローブヘッド５の他端が圧入される圧入孔を一端に有するストッパー３２と、該ストッパー３２における他端の断面の略中央部から延出し、該断面の径よりも短手方向の径が小さい棒状体である電流引き出し部３３とからなる。すなわち、上記電流プローブ８は、電流プローブヘッド５と、ストッパー３２を有する電流引き出し部３３との２つの部品からなる２部形式の構成である。
【００８４】
つぎに、上記電流プローブ８の特徴について説明する。上述のように、電流プローブヘッド５とストッパー３２を有する電流引き出し部３３との２つの部品から構成し、上記電流プローブヘッド５の他端を上記ストッパー３２の一端にある圧入孔に圧入させて、密接させた場合、これらの嵌合部の相対移動がなければ、電流プローブ８とセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２の大きさはμΩレベル程度となる。結果として、上記電流プローブ８の抵抗値はトータルの抵抗値でも、２ｍΩ程度となった。これは、図２９に示すような、従来の典型的な構造を有する電流プローブ２００のトータルの抵抗値が２０〜５０ｍΩ程度であることと比較してかなり低いものとなっている。
【００８５】
ところで、電流面分布測定の実験では、上記電流プローブ８の電流引き出し部３３には導線が半田付けされる。このため、２つの部品からなる２部形式の構成である本実施の形態の電流プローブ８と比較して、従来の電流プローブは、一体成型された電流プローブを電流面分布測定の治具として使用した場合には、交換が不便であるという欠点がある。なぜなら、１つの電流プローブを交換する必要が生じた場合、全プローブを解体して、半田を外さないと、取出せないからである。ここで、上記電流プローブ８の表面には測定のたびに、測定対象の損壊片等がゴミとして付着する。このため、この表面状態の汚染の問題についての対策の１つとして、電流プローブ８を交換することが考えられる。ここで、上記電流プローブ８は上述のように、２部品に分かれているので、交換すべき電流プローブヘッド５だけを取り外すだけで、交換ができる。したがって、材料、作業時間の節約を効率良く行える。
【００８６】
結論として、上記電流プローブ８は、市販の従来の電流プローブよりも、トータルの抵抗値が安定的に低く、かつ電流プローブ８の本体の加工、交換作業などにおいて、材料費、及び人件費の節約ができる。
【００８７】
（５）最後に、上記電流プローブ８を複数使用して電流面分布測定の実験を行った結果について説明する。
【００８８】
図１２は、複数の電流プローブ８で電流面分布測定の実験を行った結果を示す電流値の面分布を表す図である。実際の測定は、複数の定電流源を所定間隔で配置して、燃料電池の発生電流の代わりとして使用した。各定電流源の間隔は１２ｍｍとし、各電流プローブ８の間隔は６ｍｍと設定した。
【００８９】
上記各定電流源の電流供給点（以下、「通電位置」という。）と上記各電流プローブとの間に、厚みが５ｍｍのカーボン板を挟んで測定を行った。また、実験は上記各定電流源のＯＮ／ＯＦＦを制御して行った。その結果、図１２に示すような結果が得られた。
【００９０】
図１２の（ａ）は測定位置と通電位置を示している。大きい黒点は各定電流源の配置位置であり、小さい黒点は、各電流プローブ８の配置位置である。また、縦軸のＡ〜Ｆ及び横軸の１〜７は各点の位置座標を表している。図１２の（ｂ）はすべての定電流源がＯＮされているときの結果であり、図（ｃ）〜（ｋ）は座標２Ｂ〜６Ｆの位置にある各電流源がＯＦＦの時の結果である。同（ｃ）〜（ｋ）により、電流は、０ｍＡ（ＯＦＦ）から１００ｍＡ（ＯＮ）の変化であるにもかかわらず、測定結果の変化は５〜１０ｍＡ程度であることが分かる。この結果は、上記測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いた再計算が必要であることを示している。
【００９１】
次に、上記図１２の測定データから、上記測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いて再計算した結果について説明する。
【００９２】
図１３は上記再計算の結果に基づいて、電流面分布を求めて図示したものである。記号等は上記図１２の場合と同様である。
【００９３】
確かに、再計算の効果が図に現れている。しかし、思いのほか計算誤差が大きいことがわかる。たとえば、図１３の図（ｂ）と図（ｇ）とを対比すると、座標４Ｄの位置では、電流のＯＮ／ＯＦＦの変化はあまり現れていない。この原因は、計算時に使われるデータ（上述のセンシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２とセパレータ抵抗ｒ１２との比）は一定であるのに対し、実際の測定時に、これらの数値が変わって、再計算の結果と電流の実際値との間に誤差が生じるからであると考えられる。
【００９４】
一方、測定回路による誤差も大きい。上記測定系の測定等価回路からキルヒホッフの法則を用いた再計算では、１点に発生する電流の再計算は、すべての点の電流測定値が使われる。各測定部の測定回路誤差は小さくても、再計算の結果のトータル誤差は、各点ともに大きく拡大される。
【００９５】
これは、電流プローブ８だけを使っての電流面分布測定の欠点である。センシング部の抵抗Ｒ１・Ｒ２の変化に応じた補正をすることが困難なのである。
（電圧プローブのみを用いた測定の問題点）
（１）つぎに、電圧プローブ４のみを用いた測定の問題点について図１４〜１９を用いて詳細に説明する。
【００９６】
まず、電圧測定方式における電流面分布測定の理論モデル計算について簡単に説明する。セパレータの一部を概念的に直方体部分として取り出して、この直方体部分においてキルヒホッフの法則を応用すれば、電流と電圧の関係が求められる。図１４は、この電圧測定方式の理論モデルを表す概念図である。
【００９７】
図１４で、Ｖ１〜Ｖ５は測定電圧、ｄは２プローブ間の距離、ｈは上記直方体部分のＺ軸方向の高さ、及びρは抵抗率である。また、ＩＺは求めたい発生電流、Ｉ１〜Ｉ４は上記直方体部分の４つの側面から流入及び流出する、上記直方体部分の表面に沿って強制的に流される電流である。したがって、全ての電流がセパレータ表面沿いにしか流れていないことになる。すなわち、電圧プローブには発生電流が流れないことが電圧測定方式の特徴である。
【００９８】
したがって、図１４の理論モデルを使って、発生電流ＩＺを計算すると次式の様になる。
ＩＺ＝（Ｉ３−Ｉ１＋Ｉ４−Ｉ２）
ＩＺ＝ｋ・（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４―４・Ｖ４）
ここで、ｋ＝−ｈ／ρとおいた。
【００９９】
このように、電圧プローブには発生電流が流れないため、電圧プローブとセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２の影響がなくなる。よって、電圧測定方式の方が電流測定方式より精度が上がる。
【０１００】
また、電圧プローブとセパレータとの接触圧が必要とされないため、セパレータが割れる恐れがなくなる。
【０１０１】
以上の分析で、電圧測定方式のほうが、より簡単に燃料電池電流面分布の測定ができるという結論が得られる。
【０１０２】
（２）次に、この電圧測定方式による電圧プローブを複数使用して電流面分布測定の実験を行った結果について説明する。
【０１０３】
実験の条件は、上記電流プローブ８の場合と同じである。図１５はこの実験結果から求めた電流値の面分布を示す図である。上記電圧プローブでの計算結果は、上記電流プローブ８による再計算の結果よりも、位置の精度と電流の測定精度とが向上していることがわかる。
【０１０４】
また、電圧測定方式の測定システムと測定治具は、電流プローブ８だけの測定方式よりも、簡単で、製作費用を少なくできるという特徴もある。
【０１０５】
しかし、上記電圧プローブ４だけの測定では、測定時において、セパレータ表面に沿って強制的に、電流を流すことになる。燃料電池の発展に伴い、上記セパレータ表面に沿って強制的に流される電流のパワーロスの低減が１つの目標とされている。セパレータ内の抵抗値を下げる方法としては、燃料電池に適用できる導電性の良い材料の選択を工夫する方向と、セパレータの厚みを小さくする方向との２方面からアプローチされている。一方、燃料電池の単位面積発電効率が向上して、２Ａ／ｃｍ２以上の燃料電池も実用化されている。これらの燃料電池に対して、電圧プローブで、強制的に電流をセパレータ表面に沿って流すのは、セパレータ内でのパワーロスによって、明らかに不可能である。これは、上記電圧プローブのみによる電圧測定方式での燃料電池電流面分布測定の不利な点である。
【０１０６】
（３）そこで、つぎに上記パワーロスを考慮して、電圧プローブの適用できる範囲を求める計算を行う。この計算においては、上記電圧プローブでの燃料電池電流面分布測定時におけるセパレータの特性（セパレータの厚み、セパレータの比抵抗など）、及び最大測定電流（燃料電池の最大電流密度）を考慮しなければならない。
【０１０７】
測定方法や測定システムなどによる、測定対象物に対する影響をなるべく少なくすることは、測定システム設計の重要な観点の１つである。ここで、電圧プローブでの測定時にセパレータ表面沿いに強制的に流される電流のパワーロスと、燃料電池のトータルパワーとの比を１つ目の判定基準とし、セパレータ内の電圧降下を２つ目の判定基準とする。
【０１０８】
図１６及び図１７は、セパレータ沿いに強制的に流される電流のパワーロスの計算方法を説明するための概念図である。ここで、セパレータの比抵抗をρとし、セパレータ厚みをδ、及び発生電流密度（図１６ではＦＣ発電電流密度と記載している。）をｊとする。ここでセパレータの表面を正方形とし、その一辺をＬとする。図１６に示すように、セパレータ沿いに強制的に流される電流は９０度回転対称性を持っているため、図１７の左図の１／４測定領域で計算すれば足りる。さらに、この１／４測定領域を流される上記強制的に流される電流は線対称性を持っているため結局、図１７の右図の１／８測定領域の計算で足りる。
【０１０９】
図１８の右図で、セパレータ表面のＸ方向の電流ｉｘは次式で与えられる
ｉｘ＝ｘ・ｙ・ｊ／２
次に、微小部分ｄｘのセパレータ抵抗ｒｘは次式で与えられる。
ｒｘ＝ρ・ｄｘ／（ｙ・δ）
そうすると、微小部分ｄｘでのパワーロスｄｗｘは次式で与えられる。
ｄｗｘ＝ｒｘ・ｉｘ２＝ρ・ｊ２・ｘ３ｄｘ／（４・δ）
したがって、全測定領域でのパワーロスＷは次式で与えられる。
Ｗ＝ρ・ｊ２・Ｌ４／（８・δ）
図１８のグラフは、横電流によるセパレータでのパワーロスと測定範囲との関係を表すグラフを示す図である。最大発生電流密度を１Ａ／ｃｍ２とし、セパレータの比抵抗を０．７ｍΩ・ｃｍとする。ここで、セパレータ内のパワーロスを燃料電池トータル発電パワーＷＴ（ＶＯ＝０．８５Ｖ）の２％に収めると、次式が得られる。
Ｌｌｉｍ≦（８・０．２・２０／１・０．７）０．５＝６．７６（ｃｍ）
また、横電流によるセパレータでの電圧降下Ｖは、
Ｖ＝Ｗ／（ｊ・Ｌ２）＝ρ・ｊ・Ｌ２／（８・δ）
となる。
【０１１０】
図１９は、セパレータでの電圧降下と測定範囲との関係を表すグラフを示す図である。最大発生電流密度＝１Ａ／ｃｍ２、セパレータ比抵抗＝０．７ｍΩ・ｃｍとする。また、セパレータ内の電圧降下を燃料電池オープンループ電圧ＶＯ＝０．８５Ｖの２％に収めると、次式が得られる。
Ｌ≦６．２３ｃｍ
したがって、電圧プローブだけでの燃料電池電流面分布測定は、小範囲、局部測定及び単セル式の燃料電池に対しては有効であるが、発生電流が大きいか又は測定領域の面積が大きい場合には適用できないことがわかる。
（電流・電圧プローブでの測定におけるメリット）
（１）つぎに、本発明の一実施形態の電流・電圧プローブ１０の構成について図１に基づいて説明する。図１は上記電流・電圧プローブ１０の構成を示す断面図である。上記電流・電圧プローブ１０は電流プローブ８と、電圧プローブ４と、上記電流プローブ８と電圧プローブ４とを絶縁するための絶縁体であるプローブ導向部３（プローブ支持部）から構成され、これらを一体かつ同軸に構成したものである。これにより、プローブ周辺の平均電圧とその中心の電流を探ることができる。これによって、平面（曲面でも可能）上で、多数のプローブを使うときに、測定位置による誤差を低減させることができる。また、最終的に電流プローブ８と電圧プローブ４とがともにセパレータ表面に接触するので、電流・電圧プローブ１０全体の接触面積が増加し、セパレータに対する圧力も低減できる。したがって、セパレータへの機械的な損傷の恐れがなくなる。
【０１１１】
（２）次に、図２０に基づいて上記電流・電圧プローブ１０の測定原理について説明する。図２０は上記測定原理について説明するための理論モデルを示す概念図である。図２０によれば、電圧プローブの理論モデルと比べて、電流プローブ８によるパラメータＩＭが追加されている。
【０１１２】
この理論モデルは、セパレータ上での電流再分配を考慮しての電流補正計算式である。まず、上記電流・電圧プローブ１０においては、パラメータＩＭが加わったことにより、電圧プローブだけでの測定方式において強制的に流される電流がセパレータに沿った方向に限られてしまうという問題点を解決できる。次に、上記電流・電圧プローブ１０においては、電流プローブ８のみによる測定方法における再計算時の電流プローブ８とセパレータとの表面接触抵抗ＲＣ１・ＲＣ２とによる誤差を回避できないという問題点も解決できる。さらに、上記電流・電圧プローブ１０においては、電圧プローブの追加で、補正計算時に使われる測定信号が少なくなって、測定回路による誤差の低減も可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の電流・電圧プローブでは、電流プローブが棒状体の１点接触である。したがって、電流プローブとセパレータの表面接触抵抗を極力小さくすることができる。
【０１１４】
また、本発明の電流・電圧プローブは、プローブ周辺の平均電圧とその中心の電流という２系統の情報を同時に得ることができる。このため、セパレータ上での電流再分配を考慮しての電流補正計算式で発生電流を計算すれば、電流プローブでの補正計算時の電流プローブとセパレータの表面接触抵抗による誤差を回避できる。さらに、電圧プローブの追加により、補正計算時に使われる測定信号が少なくなって、測定回路による誤差の低減もできる。したがって、燃料電池の電流面分布の測定において、多数のプローブを使用する場合に、測定位置による誤差を低減できる。
【０１１５】
ところで、本発明の電流・電圧プローブは各種測定装置に幅広く利用することができる。たとえば、塊状物体、フイルム状導電体などの抵抗分布測定や、セパレータの体抵抗分布測定におけるセパレータの表面方向と厚み方向との３Ｄ測定などにも適用できる。
【０１１６】
さらに、多数の電流・電圧プローブをもちいて、プローブとセパレータの表面接触抵抗の測定も可能なので、たとえば、導電体の表面状態（粗さ、表面清潔さなど）の評価の１つの測定手法にもなる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の電流・電圧プローブの一実施形態を示す断面図である。
【図２】上記電流・電圧プローブに関する構成材料の一例を示す図である。
【図３】上記電流・電圧プローブに関する電流プローブの構成を示す概念図である。
【図４】電流プローブの測定原理を示す概念図である。
【図５】電流プローブに関する実験の測定結果を示した棒グラフである。
【図６】電流プローブに関する実験の測定方式を示す概念図である。
【図７】電流プローブに関する実験の測定結果を示した棒グラフである。
【図８】電流プローブに関する実験の測定結果を示した棒グラフである。
【図９】電流プローブに関する実験の測定結果を示した棒グラフである。
【図１０】電流プローブに関する実験の測定位置を示す平面図である。
【図１１】市販されている典型的な電流プローブの構造の概要を示す概念図である。
【図１２】上記本実施の形態の電流プローブに関する実験の測定結果を示す分布図である。
【図１３】上記電流プローブに関する実験の測定結果を示す分布図である。
【図１４】電圧プローブに関する電圧測定方式の理論を説明するための概念図である。
【図１５】上記電圧プローブに関する実験の測定結果を示す分布図である。
【図１６】上記電圧プローブに関する電流のパワーロスの計算方法を説明するための概念図である。
【図１７】上記電圧プローブに関する電流のパワーロスの計算方法を説明するための概念図である。
【図１８】上記電圧プローブに関する実験の測定結果を示したグラフである。
【図１９】上記電圧プローブに関する実験の測定結果を示したグラフである。
【図２０】上記電流・電圧プローブの測定原理を示す概念図である。
【図２１】上記電流・電圧プローブの他の実施の形態を示す斜視図である。
【図２２】上記電流・電圧プローブのさらに他の実施の形態を示す斜視図である。
【図２３】上記電流プローブに関する実験の測定結果を示した表である。
【図２４】上記電流プローブに関する実験の測定結果を示した表である。
【図２５】上記電流プローブに関する実験の測定結果を示した表である。
【図２６】上記電流プローブに関する実験の測定結果を示した表である。
【図２７】上記電流プローブに関する実験の測定結果を示した表である。
【図２８】従来例の電流プローブを示す断面図である。
【図２９】従来例の電流・電圧プローブを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 押し板
２ 電圧プローブばね（電圧プローブ用ばね）
３ プローブ導向部（プローブ支持部）
４ 電圧プローブ（電圧プローブ）
５ 電流プローブヘッド（電流プローブヘッド）
６ 電流プローブばね（電流プローブ用ばね）
７ 電圧端子
８ 電流プローブ（電流プローブ）
１０ 電流・電圧プローブ（電流・電圧プローブ）
１１ リセプタクル部
１２ コンタクトプローブ部
３２ ストッパー（ストッパー）
３３ 電流引き出し部（電流引き出し部）
ｄ 測定プローブ間距離
ΔＩ１ プローブ１の電流値の測定誤差
δ セパレータ厚み
ｈ 直方体の高さ
Ｉ１ 電流
Ｉ２ 電流
Ｉ３ 電流
Ｉ１Ｃ 電流の理論計算値
Ｉ２Ｃ 電流の理論計算値
ＩＭ 電流プローブ測定電流
ＩＰ１ プローブ１の測定電流
ＩＰ２ プローブ２の測定電流
ＩＺ 発生電流
ｊ 発生電流密度
ＰＩ０ 測定電流
ＰＩ１ 測定電流
ＰＩ２ 測定電流
ＰＩ３ 測定電流
ＰＩ４ 測定電流
ＲＳ１ プローブ１のセンサー抵抗＋プローブ抵抗
ＲＳ２ プローブ２のセンサー抵抗＋プローブ抵抗
ＲＣ１ プローブ１のプローブとセパレータとの表面接触抵抗
ＲＣ２ プローブ２プローブとセパレータとの表面接触抵抗
Ｒ０ 抵抗
Ｒ１ 抵抗
Ｒ２ 抵抗
Ｒ３ 抵抗
Ｒ４ 抵抗
ｒ１２ プローブ間のセパレータ抵抗
ＲＬ 抵抗
ρ 抵抗率
Ｖ０１ 電流
Ｖ１１ 電流
Ｖ１２ 電圧
Ｖ２１ 電流
Ｖ２２ 電圧
Ｖ３１ 電流
Ｖ４１ 電流
ＶＰ１ 測定電圧
ＶＰ２ 測定電圧
ＶＰ３ 測定電圧
ＶＰ４ 測定電圧
ＶＰ５ 測定電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定点の電流を検出するための棒状の電流プローブと、
該電流プローブの周辺の電圧を測定するために該電流プローブを取り囲んで構成される筒状の電圧プローブと、
上記電流プローブと上記電圧プローブとの間を絶縁するために配設され、上記電流プローブを進退自在に保持するための筒状のプローブ支持部とを有することを特徴とする電流・電圧プローブ。
【請求項２】
前記電流プローブの先端は、電圧プローブよりも突出して設けられていると共に、
上記電流プローブには、該電流プローブを測定点に当接させたときに、該電流プローブをプローブ支持部の内側で弾性的に没入移動させる電流プローブ用ばねが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電流・電圧プローブ。
【請求項３】
前記プローブ支持部の後端部は、上記電圧プローブよりも突出して設けられていると共に、
上記プローブ支持部には、上記電圧プローブを測定点に当接させたときに、該電圧プローブをプローブ支持部の外側で弾性的に退行移動させる電圧プローブ用ばねが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電流・電圧プローブ。
【請求項４】
前記電流プローブは、
測定点に接触して電流を検出するための棒状の電流プローブヘッドと、
一端側に圧入孔を有し、その圧入孔に上記電流プローブヘッドを圧入してなるストッパーと、
該ストッパーの他端側から延出する、上記電流プローブヘッドが検出した電流を外部へ引き出すための棒状の電流引き出し部とを有することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の電流・電圧プローブ。
【請求項５】
前記電流プローブと前記電圧プローブとが同軸に構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電流・電圧プローブ。
【請求項１】
測定点の電流を検出するための棒状の電流プローブと、
該電流プローブの周辺の電圧を測定するために該電流プローブを取り囲んで構成される筒状の電圧プローブと、
上記電流プローブと上記電圧プローブとの間を絶縁するために配設され、上記電流プローブを進退自在に保持するための筒状のプローブ支持部とを有することを特徴とする電流・電圧プローブ。
【請求項２】
前記電流プローブの先端は、電圧プローブよりも突出して設けられていると共に、
上記電流プローブには、該電流プローブを測定点に当接させたときに、該電流プローブをプローブ支持部の内側で弾性的に没入移動させる電流プローブ用ばねが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電流・電圧プローブ。
【請求項３】
前記プローブ支持部の後端部は、上記電圧プローブよりも突出して設けられていると共に、
上記プローブ支持部には、上記電圧プローブを測定点に当接させたときに、該電圧プローブをプローブ支持部の外側で弾性的に退行移動させる電圧プローブ用ばねが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電流・電圧プローブ。
【請求項４】
前記電流プローブは、
測定点に接触して電流を検出するための棒状の電流プローブヘッドと、
一端側に圧入孔を有し、その圧入孔に上記電流プローブヘッドを圧入してなるストッパーと、
該ストッパーの他端側から延出する、上記電流プローブヘッドが検出した電流を外部へ引き出すための棒状の電流引き出し部とを有することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の電流・電圧プローブ。
【請求項５】
前記電流プローブと前記電圧プローブとが同軸に構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電流・電圧プローブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図１３】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図１３】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−３０９７９８（Ｐ２００７−３０９７９８Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３９４２９（Ｐ２００６−１３９４２９）
【出願日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
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