(57)【要約】【課題】  本発明は加湿システムに関し、ウェットガスの供給とドライガスの供給を圧力の変動を招くことなく切り替え可能にする。【解決手段】  加湿器１０を経由してガス供給口４０とガス吐出口とを接続することによりウェットガスを供給し、加湿器１０をバイパスしてガス供給口４０とガス吐出口とを接続することによりドライガスを供給する。ドライガスの供給時には、ガス放出ライン２６，３４によって加湿器１０をガス放出口に接続することで、加湿器１０の内部に圧力がこもらないようにする。【選択図】      図２Ａ
2006085966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの流通ラインに配置され、前記流通ラインを通過するガスを加湿する加湿システムであって、
前記流通ラインの上流部に接続され、前記流通ラインの上流部から加湿前のガスが導入されるガス供給口と、
前記流通ラインの下流部に接続され、前記流通ラインの下流部へシステム内を通過したガスが吐出されるガス吐出口と、
ガスを液体中に通すことで加湿する加湿器と、
前記ガス供給口と前記加湿器とを接続するガス供給ラインと、
前記加湿器と前記ガス吐出口とを接続するガス取出ラインと、
前記加湿器をバイパスして前記ガス供給口と前記ガス吐出口とを接続するバイパスラインと、
前記ガス吐出口に接続されるラインを前記ガス取出ラインと前記バイパスラインとの間で選択的に切り替える切替手段と、
前記流通ラインの外部に接続されるガス放出口と、
前記バイパスラインが前記ガス吐出口に接続されているときに前記加湿器を前記ガス放出口に接続するガス放出ラインと、
を備えることを特徴とする加湿システム。
【請求項２】
ドライガスとウェットガスを交互に電解質膜に供給することによって前記電解質膜の性能を試験する燃料電池用電解質膜の性能試験装置であって、
請求項１記載の加湿システムを備え、
前記電解質膜は前記ガス吐出口の下流に配置され、前記ガス吐出口から吐出されるガスが前記電解質膜に供給されることを特徴とする燃料電池用電解質膜の性能試験装置。
【請求項３】
前記加湿システムは、前記電解質膜の片方の面にガスを供給する第１の加湿システムと、前記電解質膜の他方の面にガスを供給する第２の加湿システムとからなることを特徴とする請求項２記載の燃料電池用電解質膜の性能試験装置。
【請求項４】
前記バイパスラインが前記ガス吐出口に接続されたときに、前記ガス供給ラインを閉鎖するガス供給ライン開閉手段をさらに備え、
前記ガス放出ラインは、前記バイパスラインが前記ガス吐出口に接続されて前記ガス供給ラインが閉鎖された後、前記加湿器を前記ガス放出口に接続することを特徴とする請求項２又は３記載の燃料電池用電解質膜の性能試験装置。
【請求項５】
前記電解質膜に供給されたガスを排出するガス排出ラインをさらに備え、
前記ガス放出口は前記ガス排出ラインに接続されることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の燃料電池用電解質膜の性能試験装置。
【請求項６】
前記電解質膜とは別の副電解質膜をさらに備え、
前記ガス放出口から放出されたガスは前記副電解質膜に供給されることを特徴とする請求項２又は３記載の燃料電池用電解質膜の性能試験装置。
【請求項７】
前記加湿器をバイパスして前記ガス供給口と前記ガス放出口とを接続する副バイパスラインと、
前記ガス放出口に接続されるラインを前記ガス放出ラインと前記副バイパスラインとの間で選択的に切り替える副切替手段とをさらに備え、
前記切替手段により前記バイパスラインが前記ガス吐出口に接続されたときには、前記副切替手段により前記ガス放出ラインが前記ガス放出口に接続され、前記切替手段により前記ガス取出ラインが前記ガス吐出口に接続されたときには、前記副切替手段により前記副バイパスラインが前記ガス放出口に接続されることを特徴とする請求項６記載の燃料電池用電解質膜の性能試験装置。
【請求項８】
前記切替手段及び前記副切替手段として、２つの流入ポートと２つの排出ポートを有し、第１の流入ポートに第１の排出ポートが接続され第２の流入ポートに第２の排出ポートが接続される第１の接続状態と、前記第１の流入ポートに前記第２の排出ポートが接続され前記第２の流入ポートに前記第１の排出ポートが接続される第２の接続状態とを選択的に切り替え可能なライン切替装置を備え、
前記バイパスライン及び前記副バイパスラインとして、前記ガス供給口と前記第１の流入ポートとを接続するドライガスラインを備え、
前記ガス取出ライン及び前記ガス放出ラインとして、前記加湿器と前記第２の流入ポートとを接続するウェットガスラインを備え、
前記第１の排出ポートに前記ガス吐出口が接続され、
前記第２の排出ポートに前記ガス放出口が接続されていることを特徴とする請求項７記載の燃料電池用電解質膜の性能試験装置。
【請求項９】
前記電解質膜の両側には電極が一体的に接合されていることを特徴とする請求項２乃至８の何れか１項に記載の燃料電池用電解質膜の性能試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェットガスの供給とドライガスの供給を切り替え可能な加湿システムに関し、特に、燃料電池用電解質膜の性能試験装置に用いて好適な加湿システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の開発にかかる試験の一つとして、ウェットガスとドライガスとを燃料電池用電解質膜に交互に繰り返し供給することで、電解質膜の耐久性や材質の劣化を調べる電解質膜の性能試験が知られている。電解質膜の性能試験を効率的に行う上では、ドライガスを加湿してウェットガスを生成できるとともに、ウェットガスの供給とドライガスの供給を切り替え可能な加湿システムが必要となる。
【０００３】
上記のような要求を満たす加湿システムとしては、例えば、特許文献１に開示される加湿システムがある。特許文献１に開示される従来の加湿システムは、医療用酸素濃縮気体供給装置に用いられているものであるが、ガスを加湿器を経由して吐出口から取り出す加湿ラインと、加湿器をバイパスして吐出口から取り出すバイパスラインとを有しており、切替弁によってラインを切り替えることでウェットガスの供給とドライガスの供給を交互に切り替えることができる。
【０００４】
図５Ａ及び図５Ｂは、特許文献１に開示される従来の加湿システムを燃料電池用電解質膜の性能試験装置に適用した場合のシステム構成を示す図である。性能試験装置は、燃料電池セル２を備えている。燃料電池セル２は、試験する電解質膜（或いは、電解質膜の両側を電極で挟んだ膜−電極接合体）４の両側をセパレータ６で挟んで構成されている。セパレータ６内には電解質膜４にガスを供給するためのガス流路が形成されている。
【０００５】
図５Ａ及び図５Ｂに示す性能試験装置は、ガスを液体中に通すことで加湿する加湿器（バブラ）１０を備えている。加湿器１０には、加湿器１０内にガスを導入する導入管２４と、加湿器１０から加湿されたガスを取り出す導出管２６が接続されている。導入管２４は、その上流側端部を三方弁１６の排出ポートに接続されている。この三方弁１６の流入ポートには、ドライガスの供給口４０に連通するドライガス供給管２０が接続されている。
【０００６】
導出管２６は、その下流側端部を別の三方弁１８の流入ポートに接続されている。この三方弁１８の排出ポートには、燃料電池セル２のガス流路に連通する試験用ガス供給管２２が接続されている。さらに、導入管２４に接続される三方弁１６のもう一方の排出ポートと、導出管２６に接続される三方弁１８のもう一方の流入ポートとは、バイパス管２８によって接続されている。
【０００７】
このようなシステム構成により、三方弁１６の排出ポートをバイパス管２８側に切り替え、三方弁１８の流入ポートもバイパス管２８側に切り替えることで、図５Ａに示すように、加湿器１０をバイパスしてドライガス供給口４０と燃料電池セル２とを直接接続するラインを構成することができる。この場合は、加湿されていないドライガスを電解質膜４に供給することができる。図５Ａ中、ガスが流通しているラインは太線で示し、各三方弁１６，１８の閉じている側のポートは黒三角で示している（図５Ｂも同様）。
【０００８】
一方、三方弁１６の排出ポートを導入管２４側に切り替え、三方弁１８の流入ポートを導出管２６側に切り替えることで、図５Ｂに示すように、加湿器１０を経由してドライガス供給口４０と燃料電池セル２とを接続するラインを構成することができる。この場合は、加湿されたウェットガスを電解質膜４に供給することができる。
【特許文献１】実開平６−２６８９４号公報
【特許文献２】特開２００４−８７１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記のようなシステム構成では、ラインの切り替え時において次のような問題が生じる。加湿器１０をバイパスして電解質膜にドライガスを供給しているとき（図５Ａ）、三方弁１６，１８が閉じられることで加湿器１０の内部は密閉状態となっている。このため、例えば、何等かの原因で加湿器１０のヒータが過剰に作動した場合には、加湿器１０内の圧力は上昇することになる。加湿器１０の内部圧力が高い状態でラインを切り替え、加湿器１０を燃料電池セル２に接続すると（図５Ｂ）、切り替え時に高い圧力が電解質膜４にかかり、電解質膜４の破損を招く虞がある。
【００１０】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ウェットガスの供給とドライガスの供給を圧力の変動を招くことなく切り替え可能な加湿システムを提供することを目的とする。
【００１１】
また、ウェットガスの供給とドライガスの供給を圧力の変動を招くことなく切り替えることで圧力の変動による電解質膜の破損を防止し、電解質膜の性能を正確に試験できるようにした燃料電池用電解質膜の性能試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、ガスの流通ラインに配置され、前記流通ラインを通過するガスを加湿する加湿システムであって、
前記流通ラインの上流部に接続され、前記流通ラインの上流部から加湿前のガスが導入されるガス供給口と、
前記流通ラインの下流部に接続され、前記流通ラインの下流部へシステム内を通過したガスが吐出されるガス吐出口と、
ガスを液体中に通すことで加湿する加湿器と、
前記ガス供給口と前記加湿器とを接続するガス供給ラインと、
前記加湿器と前記ガス吐出口とを接続するガス取出ラインと、
前記加湿器をバイパスして前記ガス供給口と前記ガス吐出口とを接続するバイパスラインと、
前記ガス吐出口に接続されるラインを前記ガス取出ラインと前記バイパスラインとの間で選択的に切り替える切替手段と、
前記流通ラインの外部に接続されるガス放出口と、
前記バイパスラインが前記ガス吐出口に接続されているときに前記加湿器を前記ガス放出口に接続するガス放出ラインと、
を備えることを特徴としている。
【００１３】
第２の発明は、上記の目的を達成するため、ドライガスとウェットガスを交互に電解質膜に供給することによって前記電解質膜の性能を試験する燃料電池用電解質膜の性能試験装置であって、
第１の発明にかかる加湿システムを備え、
前記電解質膜は前記ガス吐出口の下流に配置され、前記ガス吐出口から吐出されるガスが前記電解質膜に供給されることを特徴としている。
【００１４】
第３の発明は、上記第２の発明において、前記加湿システムは、前記電解質膜の片方の面にガスを供給する第１の加湿システムと、前記電解質膜の他方の面にガスを供給する第２の加湿システムとからなることを特徴としている。
【００１５】
第４の発明は、上記第２又は第３の発明において、前記バイパスラインが前記ガス吐出口に接続されたときに、前記ガス供給ラインを閉鎖するガス供給ライン開閉手段をさらに備え、
前記ガス放出ラインは、前記バイパスラインが前記ガス吐出口に接続されて前記ガス供給ラインが閉鎖された後、前記加湿器を前記ガス放出口に接続することを特徴としている。
【００１６】
第５の発明は、上記第２乃至第４の何れか一つの発明において、前記電解質膜に供給されたガスを排出するガス排出ラインをさらに備え、
前記ガス放出口は前記ガス排出ラインに接続されることを特徴としている。
【００１７】
第６の発明は、上記第２又は第３の発明において、前記電解質膜とは別の副電解質膜をさらに備え、
前記ガス放出口から放出されたガスは前記副電解質膜に供給されることを特徴としている。
【００１８】
第７の発明は、上記第６の発明において、前記加湿器をバイパスして前記ガス供給口と前記ガス放出口とを接続する副バイパスラインと、
前記ガス放出口に接続されるラインを前記ガス放出ラインと前記副バイパスラインとの間で選択的に切り替える副切替手段とをさらに備え、
前記切替手段により前記バイパスラインが前記ガス吐出口に接続されたときには、前記副切替手段により前記ガス放出ラインが前記ガス放出口に接続され、前記切替手段により前記ガス取出ラインが前記ガス吐出口に接続されたときには、前記副切替手段により前記副バイパスラインが前記ガス放出口に接続されることを特徴としている。
【００１９】
第８の発明は、上記第７の発明において、前記切替手段及び前記副切替手段として、２つの流入ポートと２つの排出ポートを有し、第１の流入ポートに第１の排出ポートが接続され第２の流入ポートに第２の排出ポートが接続される第１の接続状態と、前記第１の流入ポートに前記第２の排出ポートが接続され前記第２の流入ポートに前記第１の排出ポートが接続される第２の接続状態とを選択的に切り替え可能なライン切替装置を備え、
前記バイパスライン及び前記副バイパスラインとして、前記ガス供給口と前記第１の流入ポートとを接続するドライラインを備え、
前記ガス取出ライン及び前記ガス放出ラインとして、前記加湿器と前記第２の流入ポートとを接続するウェットラインを備え、
前記第１の排出ポートに前記ガス吐出口が接続され、
前記第２の排出ポートに前記ガス放出口が接続されていることを特徴としている。
【００２０】
第９の発明は、上記第２乃至第８の何れか一つの発明において、前記電解質膜の両側には電極が一体的に接合されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
第１の発明によれば、バイパスラインにより加湿器をバイパスしてガス供給口とガス吐出口とが接続されるとき、加湿器はガス放出ラインによってガス放出口に接続される。これにより、加湿器の内部に圧力がこもることはなく。加湿器がガス吐出口に接続されたときに圧力が高い気体が吐出されることは防止される。つまり、ウェットガスの供給とドライガスの供給を圧力の変動を招くことなく切り替えることできる。
【００２２】
第２の発明によれば、電解質膜へのガス供給に第１の発明にかかる加湿システムが用いられることで、電解質膜へのウェットガスの供給とドライガスの供給を圧力の変動を招くことなく切り替えることできる。これにより、圧力の変動による電解質膜の破損は防止され、電解質膜の性能を正確に試験することが可能になる。
【００２３】
第３の発明によれば、電解質膜の両側に条件の異なるガスを供給することができ、多様な条件での電解質膜の性能を試験することができる。
【００２４】
第４の発明によれば、加湿器とガス放出口が接続されるので、加湿器内の圧力をガスの流通ラインや燃料電池内と等しく保つことができる。
【００２５】
第５の発明によれば、加湿器から放出されるウェットガスは電解質膜を通ったガスが流れるガス排出ラインに流れるので、未処理ガスの大気中への放出を防止することができる。
【００２６】
第６の発明によれば、加湿器から放出されるウェットガスを副電解質膜の性能試験に用いることができるので、ウェットガスの無駄をなくすことができる。
【００２７】
第７の発明によれば、加湿器を経由するウェットガスと加湿器をバイパスするバイパスガスを電解質膜と副電解質膜とに交互に供給することができ、同時に２つの電解質膜の性能試験を行うことができる。
【００２８】
第８の発明によれば、ウェットガスとバイパスガスを電解質膜と副電解質膜とに交互に供給することを簡略な装置構成で実現することができる。
【００２９】
第９の発明によれば、膜−電極接合体の性能を試験することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
実施の形態１．
以下、図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１としての燃料電池用電解質膜の性能試験装置のシステム構成を示す図である。図中、図５Ａ及び図５Ｂに示す従来の加湿システムを備えた性能試験装置と同一の部位については同一の符号を付している。
【００３１】
本実施形態の性能試験装置は、燃料電池セル２に備えられる電解質膜４の性能を試験する装置である。なお、電解質膜４は、その両側に電極が一体的に備えられた膜−電極接合体（ＭＥＡ）であってもよい。電解質膜４の両側は各セパレータ６に形成されたガス流路に面しており、各ガス流路には試験用ガスを供給するための加湿システム１００Ａ，１００Ｂが接続されている。２つの加湿システム１００Ａ，１００Ｂの構成は同一であるので、以下では図中の左側の加湿システム１００Ａについて構成及び動作を説明する。
【００３２】
加湿システム１００Ａは、ガスを液体中に通すことで加湿する加湿器（バブラ）１０を備えている。加湿器１０には、加湿器１０内にガスを導入する導入管２４と、加湿器１０から加湿されたガスを取り出す導出管２６が接続されている。導入管２４は、その上流側端部を第１の三方弁１２の一方の排出ポートに接続されている。第１三方弁１２の流入ポートには、ドライガスの供給口４０に連通するドライガス供給管２０が接続されている。
【００３３】
導出管２６は、その下流側端部を第２の三方弁１４の流入ポートに接続されている。第２三方弁１４の一方の排出ポートには、燃料電池セル２のガス流路に連通する試験用ガス供給管２２が接続されている。試験用ガス供給管２２の途中には、第１三方弁１２のもう一方の排出ポートから延びるバイパス管３２が接続されている。試験用ガス供給管２２のバイパス管３２が接続された部位の下流には、圧力計４２と露点計４４が備えられている。
【００３４】
また、第２三方弁１８の他方の排出ポートには、ガス放出管３４が接続されている。ガス放出管３４の先端（ガス放出口）は、燃料電池セル２内を通ったガスが排出される試験用ガス排出管３０に接続されている。試験用ガス排出管３０のガス放出管３４が接続された部位の下流には、圧力調整弁４６が備えられている。
【００３５】
上記のようなシステム構成により、本実施形態の性能試験装置は、２つの三方弁１２，１４のポートを連動して切り替えることで、電解質膜４に供給するガスをドライガスとウェットガスとの間で交互に切り替えることができる。図２Ａは、電解質膜４にドライガスを供給する場合のラインの切り替え状態を示す図であり、図２Ｂは、電解質膜４にウェットガスを供給する場合のラインの切り替え状態を示す図である、各図中、ガスが流通しているラインは太線で示しており、各三方弁１２，１４の閉じている側のポートは黒三角で示している。
【００３６】
まず、電解質膜４にドライガスを供給する場合には、図２Ａに示すように、第１三方弁１２の排出ポートをバイパス管３２側に切り替え、第２三方弁１８の排出ポートをガス放出管３４側に切り替える。これにより、加湿器１０をバイパスしてドライガス供給口４０と燃料電池セル２とを直接接続するラインが構成され、ドライガス供給口４０から供給されるドライガスはそのまま電解質膜４に供給される。このとき、導出管２６がガス放出管３４を介して試験用ガス排出管３０に接続されることで、加湿器１０の内部圧力は常に試験用ガス排出管３０内の圧力と同一圧力になる。試験用ガス排出管３０は燃料電池セル２内のガス流路を介して試験用ガス供給管２２に連通しているので、加湿器１０の内部圧力は試験用ガス供給管２２内の圧力と同一圧力に保持されることになる。
【００３７】
一方、電解質膜４にウェットガスを供給する場合には、図２Ｂに示すように、第１三方弁１２の排出ポートを導入管２４側に切り替え、第２三方弁１８の排出ポートを試験用ガス供給管２２側に切り替える。これにより、加湿器１０を経由してドライガス供給口４０と燃料電池セル２とを接続するラインが構成され、加湿器１０で加湿されたウェットガスが電解質膜４に供給される。このとき、電解質膜４には試験用ガス供給管２２を介して加湿器１０の内部圧力が作用するが、前述のように、加湿器１０の内部圧力は試験用ガス供給管２２内の圧力と同一圧力に保持されているので、ラインの切り替えによって電解質膜４に高い圧力が作用することはない。
【００３８】
以上のように、本実施形態の性能試験装置によれば、電解質膜４へのウェットガスの供給とドライガスの供給を圧力の変動を招くことなく切り替えることできるので、圧力の変動による電解質膜４の破損を防止して電解質膜４の性能を正確に試験することができる。なお、本実施形態の性能試験装置によって可能な性能試験としては、電解質膜４の耐久性試験や劣化試験などが挙げられる。例えば、耐久性試験の場合には、ウェットガスとドライガスを交互に所定時間ずつ交互に繰り返し供給し、電解質膜４が破壊されるまでの時間（若しくはサイクル数）を計測することによって、電解質膜４の耐久性を試験することができる。
【００３９】
また、本実施形態の性能試験装置によれば、加湿器１０の内部圧力と燃料電池セル２内の圧力は常に同一圧力に保持されるので、電解質膜４にドライガスを供給している状態で圧力調整弁５によりライン圧力を調整したり、加湿器１０の内部温度を調整したりしても、ライン切り替え時に圧力の変動が生じることはない。したがって、ライン切り替え時の圧力変動を危惧することなく、必要に応じて圧力や温度を調整することができる。
【００４０】
また、本実施形態の性能試験装置によれば、電解質膜４の両面に対応して２つの加湿システム１００Ａ，１００Ｂを備えることで、電解質膜４の両側に条件の異なるガスを供給することができるという利点もある。例えば、一方の加湿システム１００Ａでは空気を供給し、他方の加湿システム１００Ｂでは水素を供給することもできる。これにより、多様な条件での電解質膜４の性能を試験することができる。
【００４１】
上記の実施の形態では、ドライガス供給口４０が第１の発明の「ガス供給口」に相当し、試験用ガス供給管２２の下流端（燃料電池セル２との接続部）が第１の発明の「ガス吐出口」に相当している。また、ドライガス供給管２０と導入管２４からなるラインが第１の発明の「ガス供給ライン」に相当し、導出管２６と試験用ガス供給管２２からなるラインが第１の発明の「ガス取出ライン」に相当している。また、ドライガス供給管２０、バイパス管３２及び試験用ガス供給管２２からなるラインが第１の発明の「バイパスライン」に相当し、２つの三方弁１２，１４が第１の発明の「切替手段」に相当している。また、ガス放出管３４の下流端（試験用ガス排出管３０との接続部）が第１の発明の「ガス放出口」に相当し、導出管２６とガス放出管３４からなるラインが第１の発明の「ガス放出ライン」に相当している。
【００４２】
実施の形態２．
以下、図３、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図３は、本発明の実施の形態２としての燃料電池用電解質膜の性能試験装置のシステム構成を示す図である。図中、図１に示す実施の形態１の性能試験装置と同一の部位については同一の符号を付している。
【００４３】
本実施形態の性能試験装置は、同時に二つの燃料電池セル２Ａ，２Ｂについて電解質膜４Ａ，４Ｂの性能を試験することができるようになっている。以下では、燃料電池セル２Ａを主燃料電池セル、電解質膜４Ａを主電解質膜と呼び、燃料電池セル２Ｂを副燃料電池セル、電解質膜４Ｂを副電解質膜と呼ぶ。なお、電解質膜４Ａ，４Ｂは、その両側に電極が一体的に備えられた膜−電極接合体（ＭＥＡ）であってもよい。各電解質膜４Ａ，４Ｂの両側はそれぞれセパレータ６Ａ，６Ｂに形成されたガス流路に面しており、各ガス流路には試験用ガスを供給するための加湿システム２００Ａ，２００Ｂが接続されている。一方の加湿システム２００Ａは、主電解質膜４Ａの一方の面と、副電解質膜４Ｂの一方の面に試験用ガスを同時に供給するためのシステムであり、他方の加湿システム２００Ｂは、主電解質膜４Ａの他方の面と、副電解質膜４Ｂの他方の面に同時に試験用ガスを供給するためのシステムである。２つの加湿システム２００Ａ，２００Ｂの構成は同一であるので、以下では図中の左側の加湿システム２００Ａについて構成及び動作を説明する。
【００４４】
加湿システム２００Ａは、ガスを液体中に通すことで加湿する加湿器（バブラ）１０を備えている。加湿器１０には、加湿器１０内にガスを導入する導入管５２と、加湿器１０から加湿されたガスを取り出す導出管５４が接続されている。導入管５２は、その上流側端部をドライガスの供給口４０に連通するドライガス供給管５０に接続され、導出管５４は、その下流側端部をセレクターバルブ７０の一つの流入ポートに接続されている。なお、導入管５２と導出管５４のそれぞれの途中には三方弁７２，７４が設けられ、２つの三方弁７２，７４の間には非常用バイパス管６６が接続されている。この非常用バイパス管６６は加湿器１０のメンテナンス時等の非常時に使用されるものであり、通常時は導入管５２と導出管５４を通ってガスが流れるようになっている。
【００４５】
セレクターバルブ７０は、２つの流入ポートと２つの排出ポートを有しており、ポート間の接続状態を選択的に切り替えることができる。一つの流入ポートには前述のように導出管５４が接続されており、もう一つの流入ポートにはドライガス供給管５０から分岐するバイパス管５６が接続されている。ドライガス供給管５０は導入管５２とバイパス管５６とに分岐しており、導入管５２とバイパス管５６のそれぞれにマスフロー計４８が備えられている。セレクターバルブ７０の一つの排出ポートには、主燃料電池セル２Ａのガス流路に連通する試験用ガス供給管６０が接続されている。もう一つの排出ポートには、副燃料電池セル２Ｂのガス流路に連通する試験用ガス供給管５８が接続されている。各試験用ガス供給管５８，６０には、圧力計４２と露点計４４が備えられている。セレクターバルブ７０は、導出管５４を試験用ガス供給管６０に接続してバイパス管５６を試験用ガス供給管５８に接続する第１の接続状態と、導出管５４を試験用ガス供給管５８に接続してバイパス管５６を試験用ガス供給管６０に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替えることができる。
【００４６】
また、各燃料電池セル２Ａ，２Ｂのガス流路の出口には、燃料電池セル２Ａ，２Ｂ内を通ったガスが排出される試験用ガス排出管６４，６２が接続されている。２つの試験用ガス排出管６４，６２は途中で集合しており、その集合部の下流には、圧力調整弁４６が備えられている。
【００４７】
上記のようなシステム構成により、本実施形態の性能試験装置は、セレクターバルブ７０を切り替えることで、主電解質膜４Ａに供給するガスをドライガスとウェットガスとの間で交互に切り替えることができ、同時に副電解質膜４Ａに供給するガスをウェットガスとドライガスとの間で交互に切り替えることができる。図４Ａは、主電解質膜４にウェットガスを供給する場合のラインの切り替え状態を示す図であり、図４Ｂは、主電解質膜４にドライガスを供給する場合のラインの切り替え状態を示す図である、各図中、ウェットガスが流通しているラインは太線で示しており、ドライガスが流通しているラインは点線で示している。
【００４８】
まず、主電解質膜４にウェットガスを供給する場合には、図４Ａに示すように、セレクターバルブ７０を第１の接続状態に切り替える。これにより、加湿器１０を経由してドライガス供給口４０と主燃料電池セル２Ａとを接続するラインが構成され、加湿器１０で加湿されたウェットガスが主電解質膜４Ａに供給される。これと同時に、加湿器１０をバイパスしてドライガス供給口４０と副燃料電池セル２Ｂとを直接接続するラインが構成され、ドライガス供給口４０から供給されるドライガスがそのまま副電解質膜４Ｂに供給される。
【００４９】
一方、主電解質膜４にドライガスを供給する場合には、図４Ｂに示すように、セレクターバルブ７０を第２の接続状態に切り替える。これにより、加湿器１０をバイパスしてドライガス供給口４０と主燃料電池セル２Ａとを直接接続するラインが構成され、ドライガス供給口４０から供給されるドライガスがそのまま主電解質膜４Ａに供給される。これと同時に、加湿器１０を経由してドライガス供給口４０と副燃料電池セル２Ｂとを接続するラインが構成され、加湿器１０で加湿されたウェットガスが副電解質膜４Ｂに供給される。
【００５０】
以上のように、本実施形態の性能試験装置によれば、加湿器１０を経由するウェットガスと加湿器１０をバイパスするバイパスガスを主電解質膜４Ａと副電解質膜４Ｂとに交互に供給することができ、同時に２つの電解質膜４Ａ，４Ｂの性能試験を行うことができる。これにより、電解質膜４Ａ，４Ｂの性能試験にかかる時間及びコストを大幅に削減することができる。しかも、加湿器１０には定常的にガスが流れているので、加湿器１０に圧力がこもることはなく、ラインの切り替え時に圧力の変動が生じることはない。したがって、実施の形態１と同様、圧力の変動による電解質膜４の破損を防止して電解質膜４の性能を正確に試験することができる。
【００５１】
上記の実施の形態では、ドライガス供給口４０が第１の発明の「ガス供給口」に相当し、セレクターバルブ７０の２つの排出ポートが第１の発明の「ガス吐出口」と「ガス放出口」に相当している。また、セレクターバルブ７０が第１の発明の「切替手段」、第７の発明の「副切替手段」及び第８の発明の「ライン切替装置」に相当している。また、ドライガス供給管５０とバイパス管５６からなるラインが第１の発明の「バイパスライン」、第７の発明の「副バイパスライン」及び第８の発明の「ドライガスライン」に相当し、導出管５４が第１の発明の「ガス取出ライン」、第１の発明の「ガス放出ライン」及び第８の発明の「ウェットガスライン」に相当している。
【００５２】
その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００５３】
実施の形態１では、電解質膜４にドライガスを供給する間、ガス放出管３４を介して加湿器１０を試験用ガス排出管３０に接続しているが、少なくとも加湿器１０の内部に圧力がこもらないようになっていればよい。例えば、ガス放出管３４を大気に開放するようにしてもよい。ただし、その場合にはガス放出管３４にリリーフ弁を備え、加湿器１０の内部圧力が所定値以上になった場合にのみ加湿器１０の内部とシステム外部が連通するようにするのが好ましい。
【００５４】
また、実施の形態１では、２つの加湿システム１００Ａ．１００Ｂを備えて電解質膜４の両面に異なるガスを供給できるようにしているが、一方の加湿システム１００Ａのみ備え、電解質膜４の両面に同一のガスを供給するようにしてもよい。実施の形態２についても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１としての燃料電池用電解質膜の性能試験装置のシステム構成を示す図である。
【図２Ａ】図１の性能試験装置において、電解質膜にドライガスを供給する場合のラインの切り替え状態を示す図である。
【図２Ｂ】図１の性能試験装置において、電解質膜にウェットガスを供給する場合のラインの切り替え状態を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２としての燃料電池用電解質膜の性能試験装置のシステム構成を示す図である。
【図４Ａ】図３の性能試験装置において、主電解質膜にウェットガスを供給する場合のラインの切り替え状態を示す図である。
【図４Ｂ】図３の性能試験装置において、主電解質膜にドライガスを供給する場合のラインの切り替え状態を示す図である。
【図５Ａ】従来の加湿システムを備えた性能試験装置において、電解質膜にドライガスを供給する場合のラインの切り替え状態を示す図である。
【図５Ｂ】従来の加湿システムを備えた性能試験装置において、電解質膜にウェットガスを供給する場合のラインの切り替え状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
２，２Ａ，２Ｂ  燃料電池セル
４，４Ａ，４Ｂ  電解質膜
６，６Ａ，６Ｂ  セパレータ
１０  加湿器（バブラ）
１２，１４  三方弁
２０  ドライガス供給管
２２  試験用ガス供給管
２４  導入管
２６  導出管
３０  試験用ガス排出管
３２  バイパス管
３４  ガス放出管
４０  ドライガス供給口
５０  ドライガス供給管
５２  導入管
５４  導出管
５６  バイパス管
５８，６０  試験用ガス供給管
７０  セレクターバルブ
１００Ａ，１００Ｂ，２００Ａ，２００Ｂ  加湿システム
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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