(57)【要約】【課題】  従来に比べて、気体部分と液体部分の判別が容易であり装置を小型化できる、流体の流れ性状測定方法とその装置の提供。【解決手段】  （１）ガス供給源２から供給されるガスに水溶性の顔料を混合する工程と、試験対象物の可視化モデル３内を流れる顔料混合流体の流れ性状を測定する工程と、を有する流体の流れ性状測定方法。（２）ガスの供給装置２と、試験対象物の、内部流路が外部から観察可能とされた可視化モデル３と、ガス供給装置２から可視化モデル３に供給されるガスに水溶性の顔料を混合する顔料混合装置４と、を有する流体の流れ性状測定装置１。（３）試験対象物は燃料電池である。（４）水溶性の顔料は粉末状態でガスに混合される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給源から供給されるガスに水溶性の顔料を混合する工程と、
試験対象物の可視化モデル内を流れる顔料混合流体の流れ性状を測定する工程と、
を有する流体の流れ性状測定方法。
【請求項２】
前記試験対象物は燃料電池である請求項１記載の流体の流れ性状測定方法。
【請求項３】
前記水溶性の顔料は粉末状態で前記ガスに混合される請求項１記載の流体の流れ性状測定方法。
【請求項４】
ガスの供給装置と、
試験対象物の、内部流路が外部から観察可能とされた可視化モデルと、
前記ガス供給装置から前記可視化モデルに供給されるガスに水溶性の顔料を混合する顔料混合装置と、
を有する流体の流れ性状測定装置。
【請求項５】
前記試験対象物は燃料電池である請求項４記載の流体の流れ性状測定装置。
【請求項６】
前記水溶性の顔料は粉末状態で前記ガスに混合される請求項４記載の流体の流れ性状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流れ性状の測定方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平７−６３６４１号公報は、レーザ光をトレーサに照射し、シャッタを用いて蛍光のみを検出することで、気泡からの散乱光の影響を受けずに液体部分のみ可視化できるようにした、流体の流れ性状測定方法とその装置を開示している。
【０００３】
しかし、特開平７−６３６４１号公報開示の測定方法とその装置にはつぎの問題点がある。
装置が大型化し複雑である。また、気体と液体がともに無色透明の場合、トレーサの存在部位が液体か気体かを判別することが難しい。
【特許文献１】特開平７−６３６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、従来に比べて、気体部分と液体部分の判別が容易であり装置を小型化できる、流体の流れ性状測定方法とその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）  ガス供給源から供給されるガスに水溶性の顔料を混合する工程と、
試験対象物の可視化モデル内を流れる顔料混合流体の流れ性状を測定する工程と、
を有する流体の流れ性状測定方法。
（２）  前記試験対象物は燃料電池である（１）記載の流体の流れ性状測定方法。
（３）  前記水溶性の顔料は粉末状態で前記ガスに混合される（１）記載の流体の流れ性状測定方法。
（４）  ガスの供給装置と、
試験対象物の、内部流路が外部から観察可能とされた可視化モデルと、
前記ガス供給装置から前記可視化モデルに供給されるガスに水溶性の顔料を混合する顔料混合装置と、
を有する流体の流れ性状測定装置。
（５）  前記試験対象物は燃料電池である（４）記載の流体の流れ性状測定装置。
（６）  前記水溶性の顔料は粉末状態で前記ガスに混合される（４）記載の流体の流れ性状測定装置。
【発明の効果】
【０００６】
上記（１）の流体の流れ性状測定方法または上記（４）の流体の流れ性状測定装置では、ガスに水溶性の顔料を混合するので、可視化モデルの内部流路に存在する気体部分と液体部分とで顔料の状態が異なる。そのため、気体部分と液体部分とを容易に判別できる。また、顔料を混合するだけなので、装置が従来に比べて小型化できる。
上記（２）の流体の流れ性状測定方法または上記（５）の流体の流れ性状測定装置では、燃料電池のガス流路に存在する気体部分（反応ガス）と液体部分（生成水）とを容易に判別できる。
上記（３）の流体の流れ性状測定方法または上記（６）の流体の流れ性状測定装置では、水溶性の顔料が粉末状態でガスに混合されるので、顔料は気体中では浮遊し液体には溶解している。そのため、可視化モデルの内部流路に存在する気体部分と液体部分とで顔料の状態が異なり、気体部分と液体部分とを容易に判別できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１〜図３は、本発明実施例の流れ性状測定方法に用いられる装置（流体の流れ性状測定装置）１を示している。測定装置１は、たとえば、燃料電池の可視化モデルの酸化ガス流路または燃料ガス流路を流れる流体の流れ性状を測定する装置である。ただし、測定装置１は、燃料電池の可視化モデル内を流れる流体の流れ性状を測定する装置に限定されるものではない。以下、本発明実施例では、測定装置１が燃料電池の可視化モデルの酸化ガス流路を流れる流体の流れ性状を測定する装置である場合を例にとって説明する。
【０００８】
測定装置１は、図１に示すように、ガスの供給装置２と、試験対象物（燃料電池）の、内部流路３ｄが外部から観察可能とされた可視化モデル３と、ガス供給装置２から可視化モデル３に供給される酸化ガスに水溶性の顔料４ａを混合する顔料混合装置４と、を有する。測定装置１は、さらに、カメラ５と、コンピュータ６と、を有する。
【０００９】
ガス供給装置（ガスボンベ）２は、可視化モデル３に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給する装置である。ガス供給装置２は、可視化モデル３とガス供給配管２ａでつながっている。
【００１０】
可視化モデル３は、図３に示すように、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）３ａと、セパレータ３ｂと、ＭＥＡ３ａとセパレータ３ｂとの間にアノード側、カソード側にそれぞれ設けられる拡散層３ｃと、を備える。
アノード側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子に変換する電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、カソード側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して多端のセルのカソードにくる）から水が生成され、次式にしたがって発電が行われる。
アノード側：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
カソード側：２Ｈ＋＋２ｅ−＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ
【００１１】
内部流路３ｄは、カソード側のセパレータ３ｂの発電領域に形成されており、カソードに酸化ガスを供給する流路（酸化ガス流路）である。内部流路３ｄ内には、図２に示すように、気体部分３ｅと液体部分３ｆとが存在する。気体部分３ｅは酸化ガスの部分であり、液体部分３ｆは、燃料電池の生成水の部分である。
可視化モデル３は、図３に示すように、カソード側のセパレータ３ｂの内部流路３ｄ部分以外の部分３ｈが透明アクリル板で構成され、内部流路３ｄが可視化モデル３の外部から観察可能とされている。
【００１２】
顔料混合装置４は、ガス供給配管２ａを流れる酸化ガスに、顔料４ａを均一に混合させる装置である。顔料混合装置４は、図１に示すように、ガス供給装置２と可視化モデル３の入口部３ｇの間に設けられる。
顔料４ａは、微細な粉末状態（数μｍ）で酸化ガスに混合される。顔料４ａを微細な粉末状態にしたのは、粒が大きいと、ガス供給配管２ａ、内部流路３ｄの壁面に付着したりし、場合によってはガス供給配管２ａ、内部流路３ｄが詰まったりして、ガス供給配管２ａ、内部流路３ｄを流れる流体の流れに影響を及ぼすおそれがあるからである。顔料４ａは、たとえば絵の具の粉からなる。顔料４ａは、ガスとともにガス供給配管２ａと内部流路３ｄを流れ、内部流路３ｄで液体部分３ｆに触れると液体部分３ｆに溶解する。
【００１３】
ここで、本発明実施例の流体の流れ性状測定方法を説明する。
本発明実施例の流体の流れ性状測定方法は、ガス供給装置２から供給される酸化ガスに顔料４ａを混合する工程と、可視化モデル３の内部流路３ｄを流れる顔料混合流体の流れ性状をカメラ５で撮影しコンピュータ６を用いて測定する工程と、を有する。
【００１４】
つぎに、本発明実施例の作用、効果を説明する。
本発明実施例では、酸化ガスに水溶性の微細な粉末状態の顔料４ａを混合するので、図２に示すように、顔料４ａは内部流路３ｄの気体部分３ｅでは浮遊し（漂っており）、液体部分３ｆでは生成水に溶解している。そのため、気体部分３ｅは、顔料４ａが浮遊している状態で観察でき、液体部分３ｆは、全体に均一の着色溶液として視認できる。したがって、気体部分３ｅと液体部分３ｆとで見た目が異なりその識別が容易である。
また、顔料を混合するだけなので、装置１が従来に比べて小型化できる。
さらに、波及効果として、気体部分３ｅに浮遊している微細な顔料４ａをレーザでとらえる（ＬＤＶまたはＰＩＶ技術）ことによりガス流速も同時計測できるため、流速情報も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明実施例の流れ性状測定方法に用いられる装置（流体の流れ性状測定装置）の構成図である。
【図２】本発明実施例の流れ性状測定方法に用いられる装置（流体の流れ性状測定装置）の、カメラで撮像したときの撮像例を示す撮像図である。
【図３】本発明実施例の流れ性状測定方法に用いられる装置（流体の流れ性状測定装置）の、可視化モデルのカソード側の部分断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  流体の流れ性状測定装置
２  ガス供給装置
２ａ  ガス供給配管
３  可視化モデル
３ａ  ＭＥＡ
３ｂ  セパレータ
３ｃ  拡散層
３ｄ  内部流路
３ｅ  気体部分
３ｆ  液体部分
４  顔料混合装置
４ａ  顔料
５  カメラ
６  コンピュータ
【図１】
2006337123.tif 000003
【図２】
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【図３】
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