(57)【要約】【課題】燃料電池用ガス拡散層において、水蒸発量の検知を正確に行うことが可能な技術を提供すること。【解決手段】燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムであって、ガス拡散層の一面に対して水を供給するための水供給部と、水供給部がガス拡散層の一面に対して供給する水の水圧を検出するための水圧検出部と、検出された水圧に基づいて水供給部を制御し、水圧を、ガス拡散層において一面の反対面から水が透過しないように設定される目標水圧となるように調整する水圧調整部と、ガス拡散層の反対面に対して、所定のガスを供給するためのガス供給部と、ガス供給部によって供給されたガスを、ガス拡散層の反対面から排出するためのガス排出部と、少なくとも、ガス拡散層で生じた水蒸気であって、ガスに持ち去さられた水蒸気の量を検知するためのパラメータを検出するパラメータ検出部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムであって、
前記ガス拡散層の一面に対して水を供給するための水供給部と、
前記水供給部が前記ガス拡散層の一面に対して供給する前記水の水圧を検出するための水圧検出部と、
検出された前記水圧に基づいて前記水供給部を制御し、前記水圧を、前記ガス拡散層において前記一面の反対面から前記水が透過しないように設定される目標水圧となるように調整する水圧調整部と、
前記ガス拡散層の反対面に対して、所定のガスを供給するためのガス供給部と、
前記ガス供給部によって供給された前記ガスを、前記ガス拡散層の反対面から排出するためのガス排出部と、
少なくとも、前記ガス拡散層で生じた水蒸気であって、前記ガスに持ち去さられた前記水蒸気の量を検知するためのパラメータを検出するパラメータ検出部と、
を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガスの流量を所定の一定流量に調整する流量調整部をさらに備え、
前記パラメータ検出部は、
前記パラメータとして、
前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスの供給側圧力と、
前記ガス排出部から排出される前記ガスの排出側湿度と、
前記ガス排出部から排出される前記ガスの排出側圧力と、
をそれぞれ検出することを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記パラメータ検出部は、
前記パラメータとして、前記流量調整部によって調整された前記ガス流量を検出することを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスを加湿するための加湿部をさらに備え、
前記パラメータ検出部は、
前記パラメータとして、前記加湿部によって加湿された前記ガスであって、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスの供給側湿度を検出すると共に、
前記パラメータとしての前記供給側圧力として、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスであって、前記加湿部によって加湿された前記ガスの圧力を検出することを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記加湿部を制御して、前記供給側湿度が目標とする目標供給側湿度となるように前記供給側湿度を調整する加湿調整部をさらに備え、
前記パラメータ検出部は、
前記加湿調整部によって前記供給側湿度が前記目標供給側湿度となった場合に、その供給側湿度を、前記パラメータとして検出することを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガス排出部から排出される前記ガスの排出側湿度が、目標とする目標排出側湿度となるように前記ガスの流量を調整する流量調整部をさらに備え、
前記パラメータ検出部は、
前記排出側湿度が前記目標排出側湿度となった場合において、
前記パラメータとして、
前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスの供給側圧力と、
前記ガス排出部から排出される前記ガスの排出側圧力と、
をそれぞれ検出することを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記パラメータ検出部は、
前記パラメータとして、前記流量調整部によって調整された前記ガス流量、および、前記目標排出側湿度となった前記排出側湿度を検出することを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスを加湿するための加湿部と、
前記加湿部を制御して、前記加湿部によって加湿された前記ガスであって、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスの供給側湿度が目標とする目標供給側湿度となるように前記供給側湿度を調整する加湿調整部と、をさらに備え、
前記パラメータ検出部は、
前記加湿調整部によって前記供給側湿度が前記目標供給側湿度となった場合において、
前記パラメータとして、前記供給側湿度を検出すると共に、
前記パラメータとしての前記供給側圧力として、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスであって、前記加湿部によって加湿された前記ガスの圧力を検出することを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガス拡散層に対する前記ガス供給部による前記ガスの供給を停止可能なガス遮断部をさらに備え、
前記水圧調整部は、
前記水供給部に前記ガス拡散層の一面に対して前記目標水圧で前記水を供給させた後、該水の供給を停止させ、
前記ガス遮断部は、
前記水供給部が前記水の供給を停止してから所定時間経過後、前記ガス拡散層の反対面に対する前記ガスの供給を停止させ、
前記水圧調整部は、
前記ガス遮断部が前記ガスの供給停止後、再度、前記水供給部に前記ガス拡散層の一面に対して前記目標水圧となるまで前記水を供給させ、
前記パラメータ検出部は、
前記ガスの供給停止後における前記水供給部による前記水の供給量を前記パラメータとして検出することを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記水圧調整部は、
前記水供給部に前記ガス拡散層の一面に対して前記目標水圧で前記水を供給させた後、該水の供給を停止させ、
前記パラメータ検出部は、
前記水圧調整部が前記水の供給停止した際に前記水圧検出部から第１水圧を検出し、所定時間経過後、前記水圧検出部から第２水圧を検出し、前記第１水圧から前記第２水圧を引いた差圧を前記パラメータとして検出することを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記水供給部によって前記ガス拡散層に供給される前記水、前記ガス供給部によって供給される前記ガス、および、前記ガス排出部によって排出される前記ガスの温度を保つ恒温部を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガス拡散層は、該ガス拡散層の前記一面が重力方向に直交するように配置されており、
前記水供給部は、
前記ガス拡散層の下面である前記一面に対して水を供給することを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガスは、酸素と窒素とが所定濃度比で混合されたガスであることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガスは、空気であることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４に記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記パラメータ検出部が検知した前記パラメータに基づいて、前記ガス拡散層を評価するガス拡散層評価部を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システム。
【請求項１６】
燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法であって、
前記ガス拡散層の一面に対して水を供給する工程と、
前記ガス拡散層の一面に対して供給する前記水の水圧を検出すると共に、検出した前記水圧に基づいて、前記水圧を、前記ガス拡散層において前記一面の反対面から前記水が透過しないように設定される目標水圧となるように調整する工程と、
前記ガス拡散層の反対面に対して、所定のガスを供給する工程と、
供給された前記ガスを、前記ガス拡散層の反対面から排出する工程と、
前記ガス拡散層で生じた水蒸気であって、前記ガスに持ち去さられた前記水蒸気の量を検知するためのパラメータを検出する工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法において、
前記ガスの流量を所定の一定流量とする工程と、
前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスを加湿する工程と、
前記パラメータとして、前記一定流量となった前記ガス流量、加湿された前記ガスであって、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスの供給側湿度、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスであって、加湿された前記ガスの供給側圧力、前記ガス拡散層の反対面から排出される前記ガスの排出側湿度、および、前記ガス拡散層の反対面から排出される前記ガスの排出側圧力をそれぞれ検出する工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法において、
前記供給側湿度を、目標とする目標供給側湿度となるように調整する工程を備え、
前記パラメータを検出する工程では、
前記供給側湿度が前記目標供給側湿度となった場合において、該供給側湿度を、前記パラメータとして検出することを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法において、
前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスを加湿する工程と、
前記ガス拡散層の反対面から排出される前記ガスの排出側湿度が目標とする目標排出側湿度となるように前記ガスの流量を調整する工程と、
前記排出側湿度が前記目標排出湿度となった場合において、前記パラメータとして、加湿された前記ガスであって、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスの供給側湿度、調整された前記ガス流量、前記排出側湿度、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスであって、加湿された前記ガスの供給側圧力、前記ガス拡散層の反対面から排出される前記ガスの排出側圧力をそれぞれ検出する工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法。
【請求項２０】
請求項１６ないし請求項１９のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法において、
前記ガス拡散層の一面に対して前記目標水圧で前記水を供給させた後、該水の供給を停止させる工程と、
前記水の供給を停止してから所定時間経過後、前記ガス拡散層の反対面に対する前記ガスの供給を停止させる工程と、
前記ガスの供給停止後、再度、前記ガス拡散層の一面に対して前記目標水圧となるまで前記水を供給させる工程と、
をさらに備え、
前記パラメータを検出する工程では、
前記ガスの供給停止後における前記水の供給量を前記パラメータとして検出することを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法。
【請求項２１】
請求項１６ないし請求項２０のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法において、
前記ガス拡散層の一面に対して前記目標水圧で前記水を供給させた後、該水の供給を停止させる工程と、
前記水の供給停止した際に第１水圧を検出し、所定時間経過後、第２水圧を検出する工程と、
を備え、
前記パラメータを検出する工程では、
前記第１水圧から前記第２水圧を引いた差圧を前記パラメータとして検出することを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法。
【請求項２２】
請求項１６ないし請求項２１のいずれかに記載の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法において、
前記パラメータに基づいて、前記ガス拡散層を評価する工程を備えることを特徴とする燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に用いられるガス拡散層において、水蒸発性の検知に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池用ガス拡散層（以下では、単にガス拡散層とも呼ぶ。）において、排水性は、そのガス拡散層が用いられる燃料電池の性能に大きく影響を及ぼす。そして、ガス拡散層において、排水性能を知るためには、ガス拡散層にガス（例えば、空気）を流した際において、ガス拡散層内で蒸発し、ガスによって持ち去られる水の量（ガス拡散層における水蒸発量）を知る必要があり、そのため、ガス拡散層の性能比較のためには、ガス拡散層における水蒸発量の検知を行うことが望まれる。
【０００３】
ところで、下記特許文献１には、電解質膜と、触媒電極層とからなる膜電極接合体（以下では、ＭＥＡと呼ぶ。ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）において、触媒電極層における水蒸発性の検知を行う技術が開示されている。この技術では、ＭＥＡ平面を重力に対して直交するように配置し、電解質膜上面から水を供給し、重力を利用して電解質膜を透過させて触媒電極層に水を供給し、触媒電極層における水蒸発量の検知を行うようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１３３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記触媒電極層における水蒸発量の検知技術では、重力を利用して、触媒電極層上側（電解質膜側）から触媒電極層に水を供給するようにしているが、これをガス拡散層単体の水蒸発量の検知に応用すると、ガス拡散層において、ガス拡散層の保水力よりも重力の方が強くなり、供給した水がガス拡散層を透過してしまい正確な水蒸発量の検知を行うことができないおそれがあった。なお、上記ガス拡散層は、一部に触媒電極層を有する構成を含む概念である。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池用ガス拡散層において、水蒸発量の検知を正確に行うことが可能な技術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】
【０００７】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムでは、
燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムであって、
前記ガス拡散層の一面に対して水を供給するための水供給部と、
前記水供給部が前記ガス拡散層の一面に対して供給する前記水の水圧を検出するための水圧検出部と、
検出された前記水圧に基づいて前記水供給部を制御し、前記水圧を、前記ガス拡散層において前記一面の反対面から前記水が透過しないように設定される目標水圧となるように調整する水圧調整部と、
前記ガス拡散層の反対面に対して、所定のガスを供給するためのガス供給部と、
前記ガス供給部によって供給された前記ガスを、前記ガス拡散層の反対面から排出するためのガス排出部と、
少なくとも、前記ガス拡散層で生じた水蒸気であって、前記ガスに持ち去さられた前記水蒸気の量を検知するためのパラメータを検出するパラメータ検出部と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
上記構成の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムによれば、ガス拡散層に供給する水が、ガス拡散層を透過することを防止することができ、上記パラメータを正確に検出することができる。その結果、ガス拡散層の水蒸発量を正確に検知することが可能となる。
【０００９】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガスの流量を所定の一定流量に調整する流量調整部をさらに備え、
前記パラメータ検出部は、
前記パラメータとして、
前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスの供給側圧力と、
前記ガス排出部から排出される前記ガスの排出側湿度と、
前記ガス排出部から排出される前記ガスの排出側圧力と、
をそれぞれ検出するようにしてもよい。
【００１０】
このようにすれば、ガス拡散層の水蒸発量の検知を容易に行うことができる。
【００１１】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記パラメータ検出部は、
前記パラメータとして、前記流量調整部によって調整された前記ガス流量を検出するようにしてもよい。
【００１２】
このようにすれば、パラメータとして一定流量のガス流量を検出することができ、上記パラメータを正確に検出することができる。その結果、ガス拡散層の水蒸発量を正確に検知することが可能となる。
【００１３】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスを加湿するための加湿部をさらに備え、
前記パラメータ検出部は、
前記パラメータとして、前記加湿部によって加湿された前記ガスであって、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスの供給側湿度を検出すると共に、
前記パラメータとしての前記供給側圧力として、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスであって、前記加湿部によって加湿された前記ガスの圧力を検出するようにしてもよい。
【００１４】
このようにすれば、加湿部によって加湿されたガスがガス拡散層に供給されるので、そのガス拡散層が用いられる燃料電池の運転状況に近い条件で、ガス拡散層の供給側湿度を上記パラメータとして検出することができる。
【００１５】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記加湿部を制御して、前記供給側湿度が目標とする目標供給側湿度となるように前記供給側湿度を調整する加湿調整部をさらに備え、
前記パラメータ検出部は、
前記加湿調整部によって前記供給側湿度が前記目標供給側湿度となった場合に、その供給側湿度を、前記パラメータとして検出するようにしてもよい。
【００１６】
このようにすれば、供給側湿度を目標供給側湿度とすることができ、ガス拡散層の水蒸発量の検知を容易に行うことができる。
【００１７】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガス排出部から排出される前記ガスの排出側湿度が、目標とする目標排出側湿度となるように前記ガスの流量を調整する流量調整部をさらに備え、
前記パラメータ検出部は、
前記排出側湿度が前記目標排出側湿度となった場合において、
前記パラメータとして、
前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスの供給側圧力と、
前記ガス排出部から排出される前記ガスの排出側圧力と、
をそれぞれ検出するようにしてもよい。
【００１８】
このようにすれば、ガス拡散層の水蒸発量の検知を容易に行うことができる。
【００１９】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記パラメータ検出部は、
前記パラメータとして、前記流量調整部によって調整された前記ガス流量、および、前記目標排出側湿度となった前記排出側湿度を検出するようにしてもよい。
【００２０】
このようにすれば、パラメータとして、流量調整部によって調整された前記ガス流量、および、目標排出側湿度となった前記排出側湿度を検出することができ、上記パラメータを正確に検出することができる。その結果、ガス拡散層の水蒸発量を正確に検知することが可能となる。
【００２１】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスを加湿するための加湿部と、
前記加湿部を制御して、前記加湿部によって加湿された前記ガスであって、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスの供給側湿度が目標とする目標供給側湿度となるように前記供給側湿度を調整する加湿調整部と、をさらに備え、
前記パラメータ検出部は、
前記加湿調整部によって前記供給側湿度が前記目標供給側湿度となった場合において、
前記パラメータとして、前記供給側湿度を検出すると共に、
前記パラメータとしての前記供給側圧力として、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスであって、前記加湿部によって加湿された前記ガスの圧力を検出するようにしてもよい。
【００２２】
このようにすれば、加湿部によって加湿されたガスがガス拡散層に供給されるので、そのガス拡散層が用いられる燃料電池の運転状況に近い条件で、ガス拡散層の供給側湿度を上記パラメータとして検出することができる。
【００２３】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガス拡散層に対する前記ガス供給部による前記ガスの供給を停止可能なガス遮断部をさらに備え、
前記水圧調整部は、
前記水供給部に前記ガス拡散層の一面に対して前記目標水圧で前記水を供給させた後、該水の供給を停止させ、
前記ガス遮断部は、
前記水供給部が前記水の供給を停止してから所定時間経過後、前記ガス拡散層の反対面に対する前記ガスの供給を停止させ、
前記水圧調整部は、
前記ガス遮断部が前記ガスの供給停止後、再度、前記水供給部に前記ガス拡散層の一面に対して前記目標水圧となるまで前記水を供給させ、
前記パラメータ検出部は、
前記ガスの供給停止後における前記水供給部による前記水の供給量を前記パラメータとして検出するようにしてもよい。
【００２４】
このようにすれば、水蒸発量としての水供給量を正確に検出することができる。その結果、ガス拡散層の水蒸発量を正確に検知することが可能となる。
【００２５】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記水圧調整部は、
前記水供給部に前記ガス拡散層の一面に対して前記目標水圧で前記水を供給させた後、該水の供給を停止させ、
前記パラメータ検出部は、
前記水圧調整部が前記水の供給停止した際に前記水圧検出部から第１水圧を検出し、所定時間経過後、前記水圧検出部から第２水圧を検出し、前記第１水圧から前記第２水圧を引いた差圧を前記パラメータとして検出するようにしてもよい。
【００２６】
このようにすれば、水蒸発量としての水供給量を容易に検出することができる。
【００２７】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記水供給部によって前記ガス拡散層に供給される前記水、前記ガス供給部によって供給される前記ガス、および、前記ガス排出部によって排出される前記ガスの温度を保つ恒温部を備えるようにしてもよい。
【００２８】
このようにすれば、上記パラメータを正確に検出することができる。
【００２９】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガス拡散層は、該ガス拡散層の前記一面が重力方向に直交するように配置されており、
前記水供給部は、
前記ガス拡散層の下面である前記一面に対して水を供給するようにしてもよい。
【００３０】
このようにすれば、ガス拡散層において、供給される水がガス拡散層を透過することを抑制することができる。
【００３１】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガスは、酸素と窒素とが所定濃度比で混合されたガスであることが好ましい。
【００３２】
このようにすれば、ガス拡散層が用いられる燃料電池の実際の運転状況に合致した条件で、上記ガス拡散層の水蒸発量の検知を行うことが可能である。
【００３３】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記ガスは、空気であることが好ましい。
【００３４】
このようにすれば、ガス拡散層が用いられる燃料電池の実際の運転状況に合致した条件で、上記ガス拡散層の水蒸発量の検知を行うことが可能である。
【００３５】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムにおいて、
前記パラメータ検出部が検知した前記パラメータに基づいて、前記ガス拡散層を評価するガス拡散層評価部を備えるようにしてもよい。
【００３６】
このようにすれば、ガス拡散層の格付けなどの評価を自動で行うことができる。
【００３７】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法では、
燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法であって、
前記ガス拡散層の一面に対して水を供給する工程と、
前記ガス拡散層の一面に対して供給する前記水の水圧を検出すると共に、検出した前記水圧に基づいて、前記水圧を、前記ガス拡散層において前記一面の反対面から前記水が透過しないように設定される目標水圧となるように調整する工程と、
前記ガス拡散層の反対面に対して、所定のガスを供給する工程と、
供給された前記ガスを、前記ガス拡散層の反対面から排出する工程と、
前記ガス拡散層で生じた水蒸気であって、前記ガスに持ち去さられた前記水蒸気の量を検知するためのパラメータを検出する工程と、
を備えることを要旨とする。
【００３８】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法によれば、ガス拡散層に供給する水が、ガス拡散層を透過することを防止することができ、上記パラメータを正確に検出することができる。その結果、ガス拡散層の水蒸発量を正確に検知することが可能となる。
【００３９】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法では、
前記ガスの流量を所定の一定流量とする工程と、
前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスを加湿する工程と、
前記パラメータとして、前記一定流量となった前記ガス流量、加湿された前記ガスであって、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスの供給側湿度、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスであって、加湿された前記ガスの供給側圧力、前記ガス拡散層の反対面から排出される前記ガスの排出側湿度、および、前記ガス拡散層の反対面から排出される前記ガスの排出側圧力をそれぞれ検出する工程と、
を備えるようにしてもよい。
【００４０】
このようにすれば、ガス拡散層の水蒸発量の検知を容易に行うことができる。
【００４１】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法では、
前記供給側湿度を、目標とする目標供給側湿度となるように調整する工程を備え、
前記パラメータを検出する工程では、
前記供給側湿度が前記目標供給側湿度となった場合において、該供給側湿度を、前記パラメータとして検出するようにしてもよい。
【００４２】
このようにすれば、供給側湿度を目標供給側湿度とすることができ、ガス拡散層の水蒸発量の検知を容易に行うことができる。
【００４３】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法では、
前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスを加湿する工程と、
前記ガス拡散層の反対面から排出される前記ガスの排出側湿度が目標とする目標排出側湿度となるように前記ガスの流量を調整する工程と、
前記排出側湿度が前記目標排出湿度となった場合において、前記パラメータとして、加湿された前記ガスであって、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスの供給側湿度、調整された前記ガス流量、前記排出側湿度、前記ガス拡散層の反対面に供給される前記ガスであって、加湿された前記ガスの供給側圧力、前記ガス拡散層の反対面から排出される前記ガスの排出側圧力をそれぞれ検出する工程と、
を備えるようにしてもよい。
【００４４】
このようにすれば、ガス拡散層の水蒸発量の検知を容易に行うことができる。
【００４５】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法では、
前記ガス拡散層の一面に対して前記目標水圧で前記水を供給させた後、該水の供給を停止させる工程と、
前記水の供給を停止してから所定時間経過後、前記ガス拡散層の反対面に対する前記ガスの供給を停止させる工程と、
前記ガスの供給停止後、再度、前記ガス拡散層の一面に対して前記目標水圧となるまで前記水を供給させる工程と、
をさらに備え、
前記パラメータを検出する工程では、
前記ガスの供給停止後における前記水の供給量を前記パラメータとして検出するようにしてもよい。
【００４６】
このようにすれば、水蒸発量としての水供給量を正確に検出することができる。その結果、ガス拡散層の水蒸発量を正確に検知することが可能となる。
【００４７】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法では、
前記ガス拡散層の一面に対して前記目標水圧で前記水を供給させた後、該水の供給を停止させる工程と、
前記水の供給停止した際に第１水圧を検出し、所定時間経過後、第２水圧を検出する工程と、
を備え、
前記パラメータを検出する工程では、
前記第１水圧から前記第２水圧を引いた差圧を前記パラメータとして検出するようにしてもよい。
【００４８】
このようにすれば、水蒸発量としての水供給量を容易に検出することができる。
【００４９】
上記燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法では、
前記パラメータに基づいて、前記ガス拡散層を評価する工程を備えるようにしてもよい。
【００５０】
このようにすれば、ガス拡散層１１０の格付けなどの評価を行うことができる。
【００５１】
なお、本発明は、上記した燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知システムなどの装置発明の態様や、燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性検知方法などの方法発明としての態様に限ることなく、それら装置や方法を構築するためのコンピュータプログラムとしての態様や、そのようなコンピュータプログラムを記録した記録媒体としての態様や、上記コンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など、種々の態様で実現することも可能である。
【００５２】
また、本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、上記装置の動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．水蒸発性検知システム１０００の構成：
Ａ２．ガス拡散層ホルダ１００の構成：
Ａ３．水蒸発性検知処理：
Ｂ．第２実施例：
Ｂ１．水蒸発性検知処理：
Ｃ．第３実施例：
Ｃ１．水蒸発性検知処理：
Ｄ．変形例：
【００５４】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．水蒸発性検知システム１０００の構成：
図１は、本発明の第１実施例としての水蒸発性検知システム１０００の概略構成を示すブロック図である。水蒸発性検知システム１０００は、燃料電池用ガス拡散層の水蒸発性を検知するためのシステムであり、主に、エアタンク１０と、エア遮断弁２０と、マスフローコントローラ３０と、加湿器４０と、供給側湿度センサ５０Ａと、供給側圧力センサ６０Ａと、排出側湿度センサ５０Ｂと、排出側圧力センサ６０Ｂと、水タンク７０と、水ポンプ８０と、水圧センサ９０と、ガス拡散層ホルダ１００と、恒温槽２００と、制御回路４００とを備えている。
【００５５】
エアタンク１０は、高圧の空気が貯蔵されるタンクであり、エア遮断弁２０と接続されている。エア遮断弁２０は、エア供給流路２５と接続され、エア供給流路２５は、ガス拡散層ホルダ１００とも接続されている。エア遮断弁２０が開弁されると、エアタンク１０に貯蔵される空気がガス拡散層ホルダ１００へ供給される。
【００５６】
エア供給流路２５において、エア遮断弁２０に近い順番に、マスフローコントローラ３０、加湿器４０、供給側湿度センサ５０Ａ、および、供給側圧力センサ６０Ａが配置されている。
【００５７】
マスフローコントローラ３０は、後述する制御回路４００からの指示に基づいて、エアタンク１０から供給される空気流量（以下では、空気流量Ｑｒとも呼ぶ。）を調整可能な装置である。
【００５８】
加湿器４０は、後述する制御回路４００からの指示に基づいて、エアタンク１０から供給される空気を加湿し、その空気の加湿割合を可変調整可能な装置である。加湿器４０は、エアタンク１０から供給される空気を加湿せずにそのまま通過させることも可能である。
【００５９】
供給側湿度センサ５０Ａは、制御回路４００からの指示に基づいて、加湿器４０で加湿された後のエア供給流路２５を流れる空気の湿度（以下では、供給側湿度Ｈｉとも呼ぶ。）を検出するためのセンサである。供給側圧力センサ６０Ａは、制御回路４００からの指示に基づいて、加湿器４０で加湿された後のエア供給流路２５を流れる空気の圧力（以下では、供給側圧力Ｐｉとも呼ぶ。）を検出するためのセンサである。
【００６０】
また、ガス拡散層ホルダ１００には、一端が水蒸発性検知システム１０００の外部に開放されたエア排出流路４５が接続される。このエア排出流路４５は、ガス拡散層ホルダ１００から排出される空気を排出するための流路である。このエア排出流路４５において、ガス拡散層ホルダ１００に近い順番に、排出側圧力センサ６０Ｂ、および、排出側湿度センサ５０Ｂが配置されている。
【００６１】
排出側湿度センサ５０Ｂは、制御回路４００からの指示に基づいて、ガス拡散層ホルダ１００から排出される空気の湿度（以下では、排出側湿度Ｈｏとも呼ぶ。）を検出するためのセンサである。排出側圧力センサ６０Ｂは、制御回路４００からの指示に基づいて、ガス拡散層ホルダ１００から排出される空気の圧力（以下では、排出側圧力Ｐｏとも呼ぶ。）を検出するためのセンサである。
【００６２】
水タンク７０は、水が貯蔵されるタンクであり、水供給流路３５を介してガス拡散層ホルダ１００と接続されている。水供給流路３５において、水タンク７０に近い順番に、水ポンプ８０、水圧センサ９０が配置されている。
【００６３】
水ポンプ８０は、水タンク７０の水を水供給流路３５を介してガス拡散層ホルダ１００に供給するためのポンプである。この水ポンプ８０は、例えば、定量性に優れるシリンジポンプを用いることが好ましい。なお、以下では、水ポンプ８０の回転数を回転数ｒとも呼ぶ。また、水ポンプ８０にシリンジポンプを使用した場合は、回転数をストロークとみなす。
【００６４】
水圧センサ９０は、制御回路４００からの指示に基づいて、ガス拡散層ホルダ１００に供給される水の水圧（以下では、水圧Ｐｈとも呼ぶ。）を検出するためのセンサである。
【００６５】
エア供給流路２５の一部、エア排出流路４５の一部、水供給流路３５、水タンク７０、水ポンプ８０、および、ガス拡散層ホルダ１００は、恒温槽２００の内部に配置されている。なお、供給側湿度センサ５０Ａ、供給側圧力センサ６０Ａは、恒温槽２００内部に配置されたエア供給流路２５を流れる空気の湿度、圧力をそれぞれ検出し、排出側湿度センサ５０Ｂ、排出側圧力センサ６０Ｂは、恒温槽２００内部に配置されたエア排出流路４５を流れる空気の湿度、圧力をそれぞれ検出する。この恒温槽２００内部の温度（以下では、恒温層温度Ｋとも呼ぶ。）は、例えば、ガス拡散層１１０が用いられる燃料電池の運転温度の範囲内の任意の温度に設定される。
【００６６】
制御回路４００は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するＣＰＵ（図示せず）と、ＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭ（図示せず）と、同じくＣＰＵで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ（図示せず）と、各種信号を入出力する入出力ポート（図示せず）等を備え、エア遮断弁２０、マスフローコントローラ３０、加湿器４０、水ポンプ８０、恒温槽２００などを制御し、すなわち、水蒸発性検知システム１０００全体の制御を行う。また、制御回路４００は、水圧調整部４１０、流量制御部４２０、加湿調整部４３０、および、パラメータ取得部４４０としても機能し、後述する水蒸発性検知処理を実行する。
【００６７】
Ａ２．ガス拡散層ホルダ１００の構成：
図２は、ガス拡散層ホルダ１００の概略断面構成を示す説明図である。ガス拡散層ホルダ１００は、水蒸発性を検知するためのガス拡散層１１０と、略コの字状のガス拡散層下部ホルダ１２０と、略コの字状のガス拡散層上部ホルダ１３０と、Ｏリング１５０とから構成される。ガス拡散層下部ホルダ１２０は、水供給流路３５と接続され、ガス拡散層上部ホルダ１３０は、エア供給流路２５及びエア排出流路４５と接続される。
【００６８】
ガス拡散層１１０は、多孔質な導電部材（例えば、チタンなど）で形成される。ガス拡散層１１０は、撥水層を備えており、ガス拡散層ホルダ１００において、水流路１６０側が撥水層となるように配置される。なお、この「撥水層」とは、例えば、その層に対して、所定圧（例えば、数ｋＰａ程度。）以下の水圧をかけた場合であっても、水が層内に透過、または、拡散しない層をいう。また、ガス拡散層１１０は、一部に触媒電極層を有する構成を含む概念である。
【００６９】
ガス拡散層ホルダ１００は、ガス拡散層１１０を、図２に示すように、ガス拡散層下部ホルダ１２０と、ガス拡散層上部ホルダ１３０とによって挟持した状態で、所定のボルト（図示せず）及びナット（図示せず）により締結されている。この場合、図２に示すように、ガス拡散層ホルダ１００において、内部に中空部分が形成される。この中空部分において、ガス拡散層１１０より下側部分（ガス拡散層下部ホルダ１２０側の部分）は、水供給流路３５から供給される水が流れる水流路１６０として機能し、ガス拡散層１１０より上側部分（ガス拡散層上部ホルダ１３０側の部分）は、エア供給流路２５から供給される空気が流れる空気流路１７０として機能する。また、ガス拡散層下部ホルダ１２０、ガス拡散層上部ホルダ１３０の内側には、それぞれ流路形成リブ１２０Ａ、流路形成リブ１３０Ａが設けられており、これら流路形成リブ１２０Ａ，１３０Ａは、それぞれ、水流路１６０、空気流路１７０を形成する。この場合、流路形成リブ１２０Ａ，１３０Ａは、例えば、サーペンタイン形状の流路を形成するようにしてもよい。流路形成リブ１２０Ａ，１３０Ａが形成する流路形状は、ガス拡散層１１０が用いられる燃料電池（セパレータ）に対応するように形成されることが望ましい。
【００７０】
また、ガス拡散層ホルダ１００において、ガス拡散層１１０がガス拡散層下部ホルダ１２０及びガス拡散層上部ホルダ１３０に挟持されている部分は、ガス拡散層上部ホルダ１３０側に設けられるＯリング１５０によって押圧され、上記中空部分（水流路１６０及び空気流路１７０）の機密性が維持される。
【００７１】
ガス拡散層ホルダ１００において、図２に示すように、ガス拡散層１１０の平面が重力方向と直交するように設置される。また、ガス拡散層ホルダ１００において、エア供給流路２５から供給された空気は、空気流路１７０およびガス拡散層１１０を通り、エア排出流路４５に排出される。さらに、ガス拡散層ホルダ１００において、水供給流路３５から供給された水は、水流路１６０に充填され、制御回路４００によって調圧されて、ガス拡散層１１０の撥水層側に徐々に供給される。従って、水圧センサ９０によって検出される水圧Ｐｈは、ガス拡散層１１０が水流路１６０の水から受ける圧力とほぼ等しい。ガス拡散層１１０に供給された水は、ガス拡散層１１０内を拡散しつつ水蒸気となり、エア供給流路２５から供給された空気によって持ち去れ、エア排出流路４５から空気と共に排出される。
【００７２】
Ａ３．水蒸発性検知処理：
図３は、ガス拡散層１１０の水蒸発性検知処理のフローチャートである。図４は、水圧Ｐｈの時間的変化と水ポンプ８０の回転数変化を示す図である。本実施例の水蒸発性検知システム１０００が行う、ガス拡散層１１０の水蒸発性を検知するための水蒸発性検知処理について、図３、図４を用いて以下に説明する。
【００７３】
水圧調整部４１０は、水ポンプ８０を駆動し（ステップＳ１０）、回転数ｒを一定（回転数ｒａ（図４参照））に保つ。そして、水圧調整部４１０は、水圧センサ９０から水圧Ｐｈを検出（取得）し、水圧Ｐｈが予め定められる目標水圧Ｐａとなると（この時の時刻をＴ１とする（図４参照））、水ポンプ８０の回転数ｒを調整し、水圧Ｐｈを目標水圧Ｐａに保つフィードバック制御を行う（ステップＳ２０）。
【００７４】
続いて、流量制御部４２０は、エア遮断弁２０を開弁する（ステップＳ３０）。この時の時刻をＴ２とする（図４参照）。また、加湿調整部４３０は、加湿器４０を駆動する（ステップＳ４０）。
【００７５】
そして、流量制御部４２０は、マスフローコントローラ３０を制御して、エアタンク１０から供給される空気流量Ｑｒが予め定めされる目標流量Ｑａとなるように調整する（ステップＳ５０）。
【００７６】
なお、ガス拡散層ホルダ１００において、時刻Ｔｂ後に空気がガス拡散層１１０に供給されると、ガス拡散層１１０内で生じた水蒸気が空気によって持ち去られ、水圧Ｐｈが低下する。そこで、水圧調整部４１０は、水圧Ｐｈが所定圧Ｐａａまで低下すると（時刻Ｔ３（図４参照））、水圧Ｐｈが目標水圧Ｐａとなるように水ポンプ８０の回転数ｒを回転数ｒａに上昇させ、水圧Ｐｈを目標水圧Ｐａに維持する（時刻Ｔ４（参照））。水圧調整部４１０は、この処理を継続して行う。
【００７７】
次に、加湿調整部４３０は、供給側湿度センサ５０Ａから供給側湿度Ｈｉを検出（取得）しつつ、加湿器４０をフィードバック制御し、供給側湿度Ｈｉが予め定められる目標湿度Ｈａとなるように調整する（ステップＳ６０）。
【００７８】
続いて、パラメータ取得部４４０は、恒温槽２００、マスフローコントローラ３０、供給側湿度センサ５０Ａ、供給側圧力センサ６０Ａ、排出側湿度センサ５０Ｂ、および、排出側圧力センサ６０Ｂから、それぞれ、恒温層温度Ｋ、空気流量Ｑｒ、供給側湿度Ｈｉ、供給側圧力Ｐｉ、排出側湿度Ｈｏ、および、排出側圧力Ｐｏを、パラメータとして検出（取得）する（ステップＳ７０）。
【００７９】
パラメータ取得部４４０は、検出（取得）したパラメータから、所定の算出式よりガス拡散層１１０に供給された水が、ガス拡散層１１０において蒸発し、空気によって外部に持ち去られた水の量（：ガス拡散層１１０における水蒸発量。以下では、水蒸発量Ｇ１とも呼ぶ。）を検知する（ステップＳ８０）。
【００８０】
以上のように、本実施例の水蒸発性検知システム１０００では、水蒸発性検知処理（図３）において、ガス拡散層ホルダ１００のガス拡散層１１０に供給する水の水圧を目標水圧Ｐａに維持しつつ、ガス拡散層１１０の表面、または、内部に空気を供給するようにしている。このようにすれば、ガス拡散層１１０に供給する水が、ガス拡散層１１０を透過することを防止することができ、上記パラメータを正確に検出することができる。その結果、ガス拡散層１１０の水蒸発量Ｇ１を正確に検知することが可能となる。
【００８１】
また、本実施例の水蒸発性検知システム１０００では、水蒸発性検知処理（図３）において、供給側湿度Ｈｉ、空気流量Ｑｒをそれぞれ目標値となるように調整して、上記パラメータを検出するようにしている。このようにすれば、ガス拡散層１１０の水蒸発量Ｇ１の検知を容易に行うことができる。
【００８２】
さらに、本実施例の水蒸発性検知システム１０００では、ガス拡散層ホルダ１００において、ガス拡散層１１０の平面が重力方向と直交するように設置される（図２参照）。このようにすれば、ガス拡散層１１０において、水は、重力方向とは逆向きに供給されるので、ガス拡散層１１０を透過することを抑制することができる。
【００８３】
なお、水ポンプ８０は、請求項における水供給部に該当し、水圧センサ９０は、請求項における水圧検出部に該当し、水圧調整部４１０は、請求項における水圧調整部に該当し、エア供給流路２５は、請求項におけるガス供給部に該当し、エア遮断弁２０は、請求項におけるガス遮断部に該当し、エア排出流路４５は、請求項におけるガス排出部に該当し、マスフローコントローラ３０および流量制御部４２０は、請求項における流量調整部に該当し、加湿調整部４３０は、請求項における加湿調整部に該当し、パラメータ取得部４４０、供給側湿度センサ５０Ａ、供給側圧力センサ６０Ａ、排出側湿度センサ５０Ｂ、および、排出側圧力センサ６０Ｂは、請求項におけるパラメータ検出部に該当する。
【００８４】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例の水蒸発性検知システム１０００Ａは、第１実施例の水蒸発性検知システム１０００と同様の構成を有し、詳しい説明は省略する。しかし、本実施例の水蒸発性検知システム１０００Ａは、第１実施例の水蒸発性検知システム１０００とは異なる水蒸発性検知処理を実行する。
【００８５】
Ｂ１．水蒸発性検知処理：
図５は、本実施例の水蒸発性検知システム１０００Ａが行う水蒸発性検知処理のフローチャートである。ステップＳ１０〜ステップＳ４０までの処理は、第１実施例の水蒸発性検知システム１０００が行う水蒸発性検知処理（図３）と同様であるので、説明は省略する。
【００８６】
ステップＳ４０の処理において、加湿調整部４３０が加湿器４０を駆動後、加湿調整部４３０は、供給側湿度センサ５０Ａから供給側湿度Ｈｉを検出（取得）しつつ、加湿器４０をフィードバック制御し、供給側湿度Ｈｉが予め定められる目標湿度Ｈａとなるように調整する。また、流量制御部４２０は、排出側湿度センサ５０Ｂから排出側湿度Ｈｏを検出（取得）しつつ、マスフローコントローラ３０をフィードバック制御して、空気流量Ｑｒを調整することにより、排出側湿度Ｈｏが予め定められる目標湿度Ｈｂとなるように調整する（ステップＳ１００）。
【００８７】
なお、ガス拡散層ホルダ１００において、空気がガス拡散層１１０に供給されると、ガス拡散層１１０内で生じた水蒸気が空気によって持ち去られ、水圧Ｐｈが低下する。そこで、水圧調整部４１０は、水圧Ｐｈが所定圧Ｐａａまで低下すると（時刻Ｔ３（図４参照））、水圧Ｐｈが目標水圧Ｐａとなるように水ポンプ８０の回転数ｒを回転数ｒａに上昇させ、水圧Ｐｈを目標水圧Ｐａに維持する（時刻Ｔ４（参照））。水圧調整部４１０は、この処理を継続して行う。
【００８８】
そして、パラメータ取得部４４０は、恒温槽２００、マスフローコントローラ３０、供給側湿度センサ５０Ａ、供給側圧力センサ６０Ａ、排出側湿度センサ５０Ｂ、および、排出側圧力センサ６０Ｂから、それぞれ、恒温層温度Ｋ、空気流量Ｑｒ、供給側湿度Ｈｉ、供給側圧力Ｐｉ、排出側湿度Ｈｏ、および、排出側圧力Ｐｏを、ガス拡散層１１０の水蒸発性検知のためのパラメータとして検出（取得）する（ステップＳ１１０）。
【００８９】
パラメータ取得部４４０は、検出（取得）したパラメータから、所定の算出式よりガス拡散層１１０の水蒸発量Ｇ１を検知する（ステップＳ１２０）。
【００９０】
以上のように、本実施例の水蒸発性検知システム１０００Ａでは、水蒸発性検知処理（図５）において、ガス拡散層ホルダ１００のガス拡散層１１０に供給する水の水圧を目標水圧Ｐａに維持しつつ、ガス拡散層１１０の表面、または、内部に空気を供給するようにしている。このようにすれば、ガス拡散層１１０に供給する水が、ガス拡散層１１０を透過することを防止することができ、上記パラメータを正確に検出することができる。その結果、ガス拡散層１１０の水蒸発量Ｇ１を正確に検知することが可能となる。
【００９１】
また、本実施例の水蒸発性検知システム１０００Ａでは、水蒸発性検知処理（図５）において、供給側湿度Ｈｉ、排出側湿度Ｈｏをそれぞれ目標値となるように調整して、上記パラメータを検出（取得）するようにしている。このようにすれば、ガス拡散層１１０の水蒸発量Ｇ１の検知を容易に行うことができる。
【００９２】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例の水蒸発性検知システム１０００Ｂは、第１実施例の水蒸発性検知システム１０００と同様の構成を有し、詳しい説明は省略する。しかし、本実施例の水蒸発性検知システム１０００Ｂは、第１実施例の水蒸発性検知システム１０００とは異なる水蒸発性検知処理を実行する。
【００９３】
Ｃ１．水蒸発性検知処理：
図６は、本実施例の水蒸発性検知システム１０００Ｂが行う水蒸発性検知処理のフローチャートである。ステップＳ１０〜ステップＳ４０までの処理は、第１実施例の水蒸発性検知システム１０００が行う水蒸発性検知処理（図３）と同様であるので、説明は省略する。なお、ステップＳ４０の処理において、加湿調整部４３０は、加湿器４０を駆動するが、供給側湿度Ｈｉが予め定められる目標湿度Ｈａとなるように調整する。
【００９４】
その後、水圧調整部４１０は、水ポンプ８０の駆動を停止させる（ステップＳ２００）。なお、この場合、空気は、ガス拡散層１１０に供給されている。
【００９５】
次に、流量制御部４２０は、所定時間ｔ待機（ステップＳ２１０：Ｎｏ）し、所定時間ｔを経過すると（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、エア遮断弁２０を閉弁させる（ステップＳ２２０）。この所定時間ｔは、ガス拡散層１１０の水蒸発量の検知条件として適宜に設定される。
【００９６】
水圧調整部４１０は、水ポンプ８０を再度駆動し、水圧センサ９０から水圧Ｐｈを検出（取得）しつつ、水ポンプ８０の回転数ｒをフィードバック制御して、水圧Ｐｈを目標水圧Ｐａに戻す（ステップＳ２３０）。
【００９７】
そして、パラメータ取得部４４０は、ステップＳ２３０の処理で、水圧調整部４１０が水ポンプ８０を制御して再び水圧Ｐｈを目標水圧Ｐａとした際に、ガス拡散層１１０に対して水ポンプ８０に供給させた水の量（以下では、水供給量Ｇ２とも呼ぶ。）を、水蒸発量Ｇ１として検出（取得）する（ステップＳ２４０）。パラメータ取得部４４０は、この水供給量Ｇ２を水ポンプ８０の回転数ｒから検出する。
【００９８】
以上のように、本実施例の水蒸発性検知システム１０００Ｂでは、水蒸発性検知処理（図６）において、ガス拡散層ホルダ１００のガス拡散層１１０に供給する水の水圧を目標水圧Ｐａとした後、ガス拡散層１１０に空気を供給した状態で、水の供給を停止し、所定時間ｔ後に再度、ガス拡散層１１０に供給する水の水圧を目標水圧Ｐａとなるように調整し、水蒸発量Ｇ１としての水供給量Ｇ２を検出するようにしている。このようにすれば、ガス拡散層１１０に供給する水が、ガス拡散層１１０を透過することを防止することができ、水蒸発量Ｇ１としての水供給量Ｇ２を正確に検出することができる。その結果、ガス拡散層１１０の水蒸発量Ｇ１を正確に行うことが可能となる。なお、本実施例の水蒸発性検知システム１０００Ｂでは、空気供給停止後に、水ポンプ８０を駆動し、ガス拡散層１１０において蒸発した水量を補ったが、空気供給を続けながら水ポンプ８０を継続して駆動し、ガス拡散層１１０に水の供給を継続するようにしてもよい。この場合、その間のガス拡散層１１０に対する水補給量を水ポンプ８０の稼働状況から算出する事ができる。なお、この水ポンプ８０には、シリンジポンプを用いることが好ましい。なぜなら、水ポンプ８０にシリンジポンプを用いた場合には、ガス拡散層１１０に供給した正確な水供給量を算出することが可能となるからである。
【００９９】
Ｄ．変形例：
なお、本発明では、上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【０１００】
Ｄ１．変形例１：
上記第１〜第３実施例のいずれかの水蒸発性検知システムでは、水蒸発性検知処理において、加湿器４０によってガス拡散層１１０に供給する空気を加湿するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。上記水蒸発性検知システムは、空気を加湿器４０で加湿せず、乾燥した空気をガス拡散層１１０に供給するようにしてもよい。このようにしても上記実施例の効果を奏することができる。
【０１０１】
Ｄ２．変形例２：
上記第１実施例の水蒸発性検知システム１０００では、水蒸発性検知処理（図３）のステップＳ７０の処理において、空気流量Ｑｒ、供給側湿度Ｈｉを新たに検出するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、水蒸発性検知システム１０００では、空気流量Ｑｒ、供給側湿度Ｈｉを、それぞれ目標流量Ｑａ、目標湿度Ｈａに調整するようにしているが、ステップＳ７０の処理において、この際の目標流量Ｑａ、目標湿度Ｈａを、それぞれ、空気流量Ｑｒ、供給側湿度Ｈｉとして検出するようにしてもよい。このようにしても上記実施例の効果を奏することができる。
【０１０２】
上記第２実施例の水蒸発性検知システム１０００Ａでは、水蒸発性検知処理（図４）のステップＳ１１０の処理において、供給側湿度Ｈｉ、排出側湿度Ｈｏ、および、空気流量Ｑｒを新たに検出するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、水蒸発性検知システム１０００Ａでは、供給側湿度Ｈｉ、排出側湿度Ｈｏを、それぞれ、目標湿度Ｈａ、目標湿度Ｈｂに調整するようにしているが、ステップＳ１１０の処理において、この際の目標湿度Ｈａ、目標湿度Ｈｂを、それぞれ、供給側湿度Ｈｉ、排出側湿度Ｈｏとして検出するようにしてもよい。また、この際に、排出側湿度Ｈｏを目標湿度Ｈｂとなるように調整した空気流量Ｑｒを、ステップＳ１１０の処理において検出するようにしてもよい。このようにしても上記実施例の効果を奏することができる。
【０１０３】
Ｄ３．変形例３：
上記実施例の水蒸発性検知システムでは、ガス拡散層ホルダ１００において、ガス拡散層１１０の平面が重力方向と直交するように設置されている（図２参照）が、本発明は、これに限られるものではない。例えば、ガス拡散層ホルダ１００において、ガス拡散層１１０の平面が重力方向に水平となるように設置するようにしてもよいし、ガス拡散層１１０の平面が重力方向に傾斜するように設置するようにしてもよい。この場合、ガス拡散層１１０は、撥水層の撥水性が強いものを用いることが好ましい。
【０１０４】
Ｄ４．変形例４：
上記第３実施例の水蒸発性検知システム１０００Ｂでは、水蒸発性検知処理（図６）において、ステップＳ２３０の処理で、再度水ポンプ８０で、水を供給し、その水供給量Ｇ２を水蒸発量Ｇ１として検出するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。水蒸発性検知システム１０００Ｂは、例えば、水蒸発性検知処理（図６）において、ステップＳ２００の処理で、水ポンプ８０を停止させた際に、水圧センサ９０から第１水圧Ｐｊ１を検出し、所定時間ｔ経過後（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、エア遮断弁２０を閉弁し（ステップＳ２２０）、空気の供給を停止させる際に、水圧センサ９０から第２水圧Ｐｊ２を検出する。そして、水蒸発性検知システム１０００Ｂは、第１水圧Ｐｊ１から第２水圧Ｐｊ２を引いた差圧Ｐｊｊから、水供給量Ｇ２を推算し、それを水蒸発量Ｇ１として検出するようにしてもよい。この場合、差圧Ｐｊｊと水供給量Ｇ２との関係を表わすテーブルを予め実験により求めておく。このようにすれば、水蒸発性検知処理（図６）において、ステップＳ２３０の処理を行わずに、水蒸発量Ｇ１を検出することができ、水蒸発性検知処理を簡略化できる。
【０１０５】
Ｄ５．変形例５：
上記第１〜第３のいずれかの水蒸発性検知システムでは、水蒸発性検知処理において、供給側湿度Ｈｉを目標湿度Ｈａとなるように、加湿器４０をフィードバック制御するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。水蒸発性検知システムは、加湿器４０をフィードバック制御することなく、加湿器４０に対して、大まかに設定した湿度で加湿させ、供給側湿度Ｈｉを成り行きの湿度となるようにしてもよい。このようにすれば、供給側湿度センサ５０Ａから供給側湿度Ｈｉを検出しつつ、加湿器４０をフィードバック制御しなくてよいので、制御回路４００の負担を軽減することができる。
【０１０６】
Ｄ６．変形例５：
上記実施例の水蒸発性検知システムでは、ガス拡散層ホルダ１００のガス拡散層１１０に供給するガスとして空気を用いているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、ガス拡散層１１０に供給するガスとして、空気の代わりに、酸素と窒素からなるガスであって、これらの混合比が所定割合となる混合ガスを用いるようにしてもよい。このようにすれば、ガス拡散層１１０が用いられる燃料電池の実際の運転状況に合致した条件で、上述の水蒸発性検知処理を行うことが可能である。
【０１０７】
Ｄ７．変形例６：
上記第３実施例の水蒸発性検知システム１０００Ｂでは、水蒸発性検知処理（図６）において、水供給量Ｇ２の検出を水ポンプ８０から検知するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、水蒸発性検知システム１０００Ｂは、水ポンプ８０によって供給される水の供給量を検出可能な流量メータを備え、水供給量Ｇ２をその流量メータから検出するようにしてもよい。このようにしても上記実施例の効果を奏することができる。
【０１０８】
Ｄ８．変形例７：
上記実施例の水蒸発性検知システムにおいて、制御回路４００は、水蒸発性検知処理で検知した水蒸発量Ｇ１（水供給量Ｇ２）に基づいて、ガス拡散層１１０の格付け（レベル分け）したりするなど、ガス拡散層１１０に対する評価を行うガス拡散層評価部４５０（図示せず）を備えるようにしてもよい。このようにすれば、ガス拡散層１１０の格付けなどの評価を自動で行うことができる。なお、ガス拡散層評価部４５０は、請求項におけるガス拡散層評価部に該当する。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の第１実施例としての水蒸発性検知システム１０００の概略構成を示すブロック図である。
【図２】ガス拡散層ホルダ１００の概略断面構成を示す説明図である。
【図３】ガス拡散層１１０の水蒸発性検知処理のフローチャートである。
【図４】水圧Ｐｈの時間的変化と水ポンプ８０の回転数変化を示す図である。
【図５】第２実施例の水蒸発性検知システム１０００Ａが行う水蒸発性検知処理のフローチャートである。
【図６】第３実施例の水蒸発性検知システム１０００Ｂが行う水蒸発性検知処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１０】
１０…エアタンク
２０…エア遮断弁
２５…エア供給流路
３０…マスフローコントローラ
３５…水供給流路
４０…加湿器
４５…エア排出流路
５０Ａ…供給側湿度センサ
５０Ｂ…排出側湿度センサ
６０Ａ…供給側圧力センサ
６０Ｂ…排出側圧力センサ
７０…水タンク
８０…水ポンプ
９０…水圧センサ
１００…ガス拡散層ホルダ
１１０…ガス拡散層
１２０…ガス拡散層下部ホルダ
１２０Ａ…流路形成リブ
１３０…ガス拡散層上部ホルダ
１３０Ａ…流路形成リブ
１５０…Ｏリング
１６０…水流路
１７０…空気流路
２００…恒温槽
４００…制御回路
４１０…水調整部
４２０…流量制御部
４３０…加湿調整部
４４０…パラメータ検出部
４５０…ガス拡散層評価部
１０００，１０００Ａ，１０００Ｂ…水蒸発性検知システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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