(57)【要約】【課題】乾燥ガス質量流量の応答に追従可能な露点温度詐測機能付きの加湿装置を実現する。【解決手段】露点温度計に換えて質量流量計を用いて加湿蒸気量を求め飽和蒸気表から露点温度を算出する。質量流量コントローラ２の乾燥ガス質量流量Ｑｐｖの計測を含めた乾燥ガス質量流量計測制御、加湿ガス圧力計測御御、加湿ガス温度計測制御のフィードバック制御を実行する。加湿ガス露点温度制御と加湿ガス露点温度計測とを別々に処理する。露点温度計測処理は熱式質量流量計６の加湿ガス質量流量Ｑｗｐｖを読み込み、加湿ガス質量流量Ｑｗｐｖから乾燥ガス質量流量Ｑｐｖを減算して加湿蒸量流量Ｑｗを算出する。熱式質量流量計６は測定ガスの比熱で質量流量を求める方式であり加湿蒸量流量Ｑｗは乾燥ガス換算値のため、計算式で補正して真の加湿蒸気量Ｗｐｖを計算し、加湿ガス露点温度Ｒｐｖの算出を行なう。【選択図】      図１
2004353915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス入力端から入力した乾燥ガスをコントローラにより質量流量設定値、圧力設定値、温度設定値および露点温度設定値に一致するように制御して加湿ガスとしてガス出力端から出力する加湿装置において、
飽和蒸気特性を格納する記憶手段と、
ガス入力端側に配置され、乾燥ガス質量流量を計測する第１の質量流量計と、
ガス出力端側に配置され、加湿ガス質量流量を計測する第２の質量流量計と、
ガス出力端側に配置され、加湿ガス圧力を計測する圧力計と、
を備え、上記コントローラは、加湿ガス質量流量と乾燥ガス質量流量との差から加湿蒸気量を算出し、飽和蒸気特性、乾燥ガス質量流量及び加湿ガス圧力に基づいて、上記加湿蒸気量と等しくなる温度を算出し、これを露点温度とすることを特徴とする加湿装置。
【請求項２】
ガス入力端から入力した乾燥ガスをコントローラにより質量流量設定値、圧力設定値、温度設定値および露点温度設定値に一致するように制御して加湿ガスとしてガス出力端から出力する加湿装置において、
ガス入力端側に配置され、乾燥ガス質量流量を計測する第１の質量流量計と、
ガス出力端側に配置され、加湿ガス質量流量を計測する第２の質量流量計と、
ガス出力端側に配置され、加湿ガス圧力を計測する圧力計と、
ガス出力端側に配置され、加湿ガス温度を計測する温度計と、
飽和蒸気特性及び質量流量計の温度特性を格納する記憶手段と、
を備え、上記コントローラは、加湿ガス質量流量と乾燥ガス質量流量と質量流量計の温度特性に基づいて、加湿蒸気量を算出し、飽和蒸気特性、乾燥ガス質量流量及び加湿ガス圧力に基づいて、上記加湿蒸気量と等しくなる温度を算出し、これを露点温度とすることを特徴とする加湿装置。
【請求項３】
ガス入力端から入力した乾燥ガスをコントローラにより質量流量設定値、圧力設定値、温度設定値および露点温度設定値に一致するように制御して加湿ガスとしてガス出力端から出力する加湿装置において、
飽和蒸気特性を格納する記憶手段と、
ガス入力端側に配置され、乾燥ガス質量流量を計測する第１の質量流量計と、
ガス出力端側に配置され、加湿ガス質量流量を計測する第２の質量流量計と、
ガス出力端側に配置され、加湿ガス圧力を計測する圧力計と、
を備え、上記コントローラは、加湿ガス質量流量と乾燥ガス質量流量との差から加湿蒸気量を算出し、飽和蒸気特性、乾燥ガス質量流量、加湿ガス圧力および露点温度設定値に基づいて、露点温度時の蒸気量を算出し、加湿蒸気量と露点温度時の蒸気量との差を偏差とした露点温度のフィードバック制御を行なうことを特徴とする加湿装置。
【請求項４】
ガス入力端から入力した乾燥ガスをコントローラにより質量流量設定値、圧力設定値、温度設定値および露点温度設定値に一致するように制御して加湿ガスとしてガス出力端から出力する加湿装置において、
ガス入力端側に配置され、乾燥ガス質量流量を計測する第１の質量流量計と、
ガス出力端側に配置され、加湿ガス質量流量を計測する第２の質量流量計と、
ガス出力端側に配置され、加湿ガス圧力を計測する圧力計と、
ガス出力端側に配置され、加湿ガス温度を計測する温度計と、
飽和蒸気特性及び質量流量計の温度特性を格納する記憶手段と、
を備え、上記コントローラは、上記コントローラで加湿ガス質量流量、乾燥ガス質量流量および質量流量計の温度特性に基づいて加湿蒸気量を算出し、飽和蒸気特性、乾燥ガス質量流量、加湿ガス圧力および露点温度設定値に基づいて、露点温度時の蒸気量を算出し加湿蒸気量と露点温度時の蒸気量との差を偏差とした露点温度のフィードバック制御を行なうことを特徴とする加湿装置。
【請求項５】
ガス入力端から入力した乾燥ガスをコントローラにより質量流量設定値、圧力設定値、温度設定値および露点温度設定値に一致するように制御して加湿ガスとしてガス出力端から出力する加湿装置において、
分岐管と、バブラ方式加湿器と、合流管と、第１の質量流量計と、第２の質量流量計と、流量調節機構と、温度計と、圧力計と、飽和蒸気特性及び質量流量計の温度特性を格納する記憶手段と、
を備え、上記ガス入力端から上記第１の質量流量計を介して上記分岐管の入力部に接続し、上記分岐管の一方の出力部を上記バブラ方式加湿器の入力部に接続し、上記バブラ方式加湿器の出力部を上記合流管の一方の入力部に接続し、上記分岐管の他方の出力部を上記合流管の他方の入力部に接続し、上記分岐管の一方の出力部から上記バブラ方式加湿器に至る間または上記分岐管の他方の出力部から上記合流管に至る間の何れかに上記流量調整機構を挿入し、上記合流管の出力部から上記第２の質量流量計、上記温度計および上記圧力計を介してガス出力端に接続し、上記第１の質量流量計により乾燥ガス質量流量を、上記第２の質量流量計により加湿ガス質量流量を、上記温度計により加湿ガス温度を、上記圧力計により加湿ガス圧力をそれぞれ計測し、上記コントローラで上記加湿ガス質量流量、上記乾燥ガス質量流量および上記質量流量計の温度特性に基づいて、加湿蒸気量を算出し、上記飽和蒸気特性、上記乾燥ガス質量流量、上記加湿ガス圧力および上記露点温度設定値に基付いて、露点温度時の蒸気量を算出し、上記加湿蒸気量と上記露点温度時の蒸気量との差を偏差として上記流量調節機構の流量を制御するよう露点温度のフィードバック制御を行なうことを特徴とする加湿装置。
【請求項６】
ガス入力端から入力した乾燥ガスをコントローラにより質量流量設定値、圧力設定値、温度設定値および露点温度設定値に一致するように制御して加湿ガスとしてガス出力端から出力する加湿装置において、
分岐管と、バブラ方式加湿器と、合流管と、第１の質量流量計と、第２の質量流量計と、第３の質量流量計と、流量調節機構と、温度計と、圧力計と、飽和蒸気特性及び質量流量計の温度特性を格納する記憶手段と、
を備え、上記ガス入力端を上記分岐管の入力部に接続し、上記分岐管の一方の出力部から上記第１の質量流量計を介して上記バブラ方式加湿器の入力部に接続し、上記バブラ方式加湿器の出力部を上記合流管の一方の入力部に接続し、上記分岐管の他方の出力部から上記第２の質量流量計を介して上記合流管の他方の入力部に接続し、上記分岐管の一方の出力部から上記バブラ方式加湿器に至る間または上記分岐管の他方の出力部から上記合流管に至る間の何れかに上記流量調整機構を挿入し、上記合流管の出力部から上記第３の質量流量計、上記温度計および上記圧力計を介してガス出力端に接続し、上記第１の質量流量により第１の質量流量を上記第２の質量流量計に．より第２の質量流一１）量を、前青己第３の寅量流量計により加湿ガス質量流量を、上記温度計により加湿ガス温度を、上記圧力計により加湿ガス圧力をそれぞれ計測し、上記コントローラで上記第１の質量流量と上記第２の質量流量との合計を乾燥ガス質量流量とし、上記加湿ガス質量流量、上記乾燥ガス質量流量および上記質量流量計の温度特性を基に加湿蒸気量を算出し、上記飽和蒸気特性、上記乾燥ガス質量流量、上記加湿ガス圧力および上記露点温度設定値を基に露点温度時の蒸気量を算出し、上記出力端側蒸気量と上記露点温度時の蒸気量との差を偏差として上記流量調節機構の流量を制御する露点温度のフィードバック制御を行なうことを特徴とする加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾燥ガスに蒸気を混合して加湿ガスを得るための加湿装置に係り、特に、燃料電池システム、燃料電池評価装置等の質量流量、圧力、温度および露点温度の制御機能を有する加湿装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、水素を使って水しか出さないクリーンなエネルギー源として燃料電池が注目されている。
【０００３】
ガソリンエンジンに換わる自動車用および小型自家発電用の燃料電池は、小型化でき、低温（１００℃前後）で稼動できる固体高分子膜形燃料電池が適しており、開発および製品化が進められている。
【０００４】
固体高分子形燃料電池システムの構成を図８に示す。図８において、固体高分子形燃料竃池（以後燃料電池と略す）５０は、固体高分子膜、触媒、拡散層、アノードセパレータ（水素極）およびカソードセパレータ（空気極）で構成されている。
【０００５】
水素極、空気極に供給された水素ガスと空気（酸素）とを内部でイオン化して反応させて水を生成させ、この時の電気エネルギーを取り出して電気負荷を駆動する。燃料電池に供給される水素ガス、空気は質量流量、圧力、温度および湿度（露点温度）を制御して供給する必要がある。
【０００６】
そこで、上記制御機能を有した加湿装置ａ、ｂを備えて乾燥ガス（水素および空気）を所定の質量流量、圧力、温度および露点温度に調節した加湿ガスにしてから燃料電池に供給している。
【０００７】
燃料電池には水素用と空気用との２台の加湿装置が必要であるが、その内部構成は同様であるので以下、１台分の構成で説明する。
【０００８】
ガス入力端に供給された乾燥ガスを質量流量コントローラを介してバブラ方式加湿器に供給する。そして、加湿したガスを、露点温度計等を介して燃料電池に供給する。
【０００９】
また、バブラ方式加湿器は、温度計とヒータとで温度制御されたバブラ水中に微細気泡の乾燥ガスを通過させて加湿する方式の加湿器である。
【００１０】
以上のように構成された加湿装置において、オペレーターズコンソールからの設定信号をコントローラに取り込む。続いて、乾燥ガス質量流量計測制御、加湿ガス圧力計測制御、加湿ガス温度計測制御のフィードバック制御を順次実行する。
【００１１】
そして、露点温度計で加湿ガス露点温度計測と、バブラ方式加湿器の温度制御で代行する加湿ガス露点温度制御とを別々に処理する。
【００１２】
なお、燃料電池にガスを供給するガス供給装置が特許文献１に記載されている。この特許文献１においては、ガス供給部から導入されるガスがヒータ及び冷却器により温度調整し、加熱のみならず冷却できることにより温度制御の追従性と安定性との両立を図っている。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００３−６８３４０号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術における加湿装置には以下の間題がある。
加湿ガスの温度は１００℃前後と高いため、露点温度計測に使用できる加湿ガス露点温度計測のための露点温度計は静電容量式等に限定され、応答が数十秒から数分になってしまい、数秒程度で変動させることのある乾燥ガス質量流量の変動に追従できない。
【００１５】
このため、乾燥ガス質量流量変化等の過渡時には露点温度計測はできず、定常状態でしか露点温度を計測できない。
【００１６】
したがって、露点温度計の計測値をプロセス値としてフィードバック制御を行なうことができず、開ルーブ制御方式で対応せざる得ず、露点温度の高精度制御は困難であった。
【００１７】
さらに、従来の技術においては、バブラ方式加湿器のバブラ水温度をヒータで変化させて露点温度設定変化に対応する方式であるため、その応答が数分から数十分と遅くなってしまい、これもフィードバック制御ができない一因となっていた。
【００１８】
本発明の目的は、乾燥ガス質量流量の応答に追従可能な露点温度詐測機能付きの加湿装置を実現することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するに、本発明は、次のように構成される。
（１）第１の加湿装置として、本発明は、コントローラの内部記億装置に予め飽和蒸気特性を格納しておくと共に、露点温度計に換えて質量流量計を具備して加湿ガス質量流量を計測し、コントローラで加湿ガス質量流量と乾燥ガス質量流量との差から加湿蒸気量を求め、この値と同じになる温度を飽和蒸気特性と乾燥ガス質量流量と加湿ガス圧力を基に算出し、これを露点温度とする。
【００２０】
本発明によれば、乾燥ガス質量流量の応答に追従可能な。露点温度計測機能付きの加湿装置を実現できる。
【００２１】
（２）第２の加湿装置として、本発明は、上記第１の加湿装置の各手段を具備すると共に、コントローラの内部記億装置に予め質量流量計の温度特性を格納しておき、コントローラで加湿蒸気量を補正を施すことを付加したことを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、質量流量計の温度影響がなく、乾燥ガス質量流量の応答にも追従可能な露車温度計測機能付きの加湿装置を提供できる。
【００２３】
（３）第３の加湿装置として、本発明は、上記第１の加湿装置の各手段を具備すると共に、コントローラで飽和蒸気特性と乾燥ガス質量流量と加湿ガス圧力と露点温度設定値を基に露点温度時の蒸気量を算出し、加湿蒸気量と露点温度時の蒸気量との差を制御偏差としてフィードバック制御を行なう。
【００２４】
本発明によれば、露点温庫のフィードバック制御可能な加湿装置を提供できる。
【００２５】
（４）第４の加湿手段して、本発明は、上記第１の加湿装置の各手段を具備すると共に、コントローラの内部記億装置に予め質量流量計の温度特性を格納しておき、コントローラで加湿蒸気量を補正を施すことを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、質量流量計の温度影響がなく、露点温度のフィードバック制御可能な加湿装置を提供できる。
【００２７】
（５）第５の加湿装置として、本発明は、上記第２の加湿装置の各手段を具備すると共に、乾燥ガスを分岐管で分岐して一方をバブラ方式加湿器を介し、他方はそのまま合流管に接続すると共に、分岐管とバブラ方式加軍器との間または分岐管と合流管との間の何れかに流量調節機構を挿入して、バブラ方式加湿器への乾燥ガス質量流量を調節できるよう構成する。
【００２８】
本発明によれば、高速に露点温度制御が可能な加湿装置を提供することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施形態を図１及び図２を参照して説明する。
【００３０】
図１は装置構成を示し、図２は制御フローを示している。まず、図１を用いて本発明を実施するための加湿装置の構成例を説明する。
【００３１】
図１において、ガス系として、ガス入力端１に供給された乾燥ガスを熱式質量流量コントローラ２を介してバブラ方式加湿器４に供給する。そして、バブラ方式加湿器４で加湿した加湿ガスを、熱式質量流量計６、温度計５、圧力計８および出カ端９を介して燃料電池５０に供給する。
【００３２】
また、温度計４１ａおよび４４ａ、ヒータ４１ｂ、４３ｂおよび４４ｂ、圧力調節機構５２を図示の通り備えている。ここで、この例においては、熱式質量流量コントローラ１２は熱式の質量流量計２ａと流量調節機構２ｂとで構成している。
【００３３】
また、バブラ方式加湿器４は、温度計４４ａとヒータ４４ｂとで温度制御されたバブラ水中に微細気泡の乾燥ガスを通過させて加湿する方式の加湿器である。また、加湿器４は、操作・制御系として、設定信差号を指示するためのオペレーターズコンソール６０および制御を行なうためのコントローラ１０を備えている。
【００３４】
コントローラ１０の内部記億装置には、表１に示す飽和蒸気特性および表２に示す熱式質量流量計６の温度特性を予め格納している。
【００３５】
【表１】
2004353915.tif 000003
【００３６】
【表２】
2004353915.tif 000004
【００３７】
なお、表２は、乾燥ガスを水素としたときの特性を示しており、乗算係数Ｋｗは次式（１）で算出した値である。
【００３８】
2004353915.tif 000005
なお、ＣＰＨは乾燥ガス（水素）の比熱（ｋＪ／ｋｇ−ｍｏｌ・ｋ）であり、ＣＰＷは蒸気の比熱（ｋＪ／ｋｇ−ｍｏｌ・ｋ）である。
【００３９】
次に、図２を参照して第１の実施形態の制御フローを説明する。
まず、オペレーターズコンソール６０からの設定信号をコントローラ１０に取り込む（ステップ１００）。次に、質量流量コントローラ２の乾燥ガス質量流量Ｑｐｖの計測を含めた乾燥ガス質量流量計測制御（ステップ１１０）、加湿ガス圧力計測御御（ステップ１２０）、加湿ガス温度計測制御（ステップ１３０）のフィードバック制御を順次実行する。
【００４０】
続いて、バブラ方式加湿器の温度制御で代行する加湿ガス露点温度制御（ステップ１５０）と以下に説明する加湿ガス露点温度計測（ステップ１４０）とを別々に処理する。
【００４１】
露点温度計測（ステップ１４０）の処理において、まず、熱式質量流量計６の加湿ガス質量流量Ｑｗｐｖを読み込む（ステップ１４０ａ）。次に、加湿ガス質量流量Ｑｗｐｖから乾燥ガス質量流量Ｑｐｖを減算して加湿蒸量流量Ｑｗを算出する（ステップ１４１ｂ）。
【００４２】
ここで、熱式質量流量計６は、測定ガスの比熱で質量流量を求める方式であるので、上記加湿蒸量流量Ｑｗは、乾燥ガス換算（たとえば水素ガス換算）された値となっている。このため、表２の乗算係数Ｋｗを用いて、次式（２）に示す計算式で補正して真の加湿蒸気量Ｗｐｖを計算する（ステップ１４１ｃ）。
【００４３】
2004353915.tif 000006
なお、上記（２）式において、Ｑｗは加湿蒸気流量（ｎｌ／ｍｏｌ）、ａは１モル当たりの容積（２２．４（ｎｌ／ｍｏｌ））、ｂは蒸気重さ（１８（ｇ／ｍｏｌ））である。
【００４４】
続いて、表１の飽和蒸気圧Ｐｗおよび飽和蒸気密度ρｗ（ｋｇ／ｍ３）を用いて、次式（３）から（６）に示す計算式を用いて加湿ガス露点温度Ｒｐｖの算出を行なう（ステップ１４２）。
【００４５】
2004353915.tif 000007
なお、Ｄｗは蒸気分圧、Ｐｗは飽和蒸気圧力（ｋＰａ  ａｂｓ）、Ｐｐｖは加湿ガス圧力（（ｋＰａ  ａｂｓ）、ｔは温度（℃）、Ｑｐｖは乾燥ガス質量流量（ｎｌ／ｍｉｎ）である。
【００４６】
上記式（５）及び（６）において、式（５）の温度ｔを、例えば、１℃単位で変化させて式（６）の飽和蒸気量ＷＲ１００を逐次計算し、加湿蒸気量Ｗｐｖと等しくなる温度ｔを求めて、これを加湿ガス露点温度Ｒｐｖとする。
【００４７】
ここで、熱式質量流量計６を、熱式質量流量コントローラ２と応答時間が同等とすれば、本発明の目的である乾燥ガス質量流量計の応答に追従可能な露点温度計測機能付きの加湿装置を実現することができる。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施形態を、図３及び図４を参照して説明する。
図３は装置構成を、図４は制御フローを示している。
【００４９】
図３において、ガス系として、ガス入力端１に供給された乾燥ガスを熱式質量流量コントローラ２を介して分岐管２０の入力部に接続する。乾燥ガスの一部は、分岐管の一方の出力部から熱式質量流量コントローラ３を介してバブラ方式加湿器４に供給する。
【００５０】
バブラ方式加湿器４で加湿した加湿ガスを、合流管３０の一方の入力部に接続する。乾燥ガスの一部は、分岐管２０の他方の出力部から合流管３０の他方の入力部に接続する。
【００５１】
合流管３０で合流させたガスを、熱式質量流量計６、温度計５、圧力計８及びガス出力端９を介して燃料電池５０に供給する。
【００５２】
また、加湿装置は、温度計４１ａ、４２ａ及び４４ａ、ヒータ４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ及び４４ｂ、圧力調節機構５２を備えている。
【００５３】
ここで、熱式質量流量コントローラ２および３は、熱式の質量流量計２ａおよび３ａと、流量調節機構２ｂおよび３ｂとを備えている。また、バブラ方式加湿器４は、温度計４４ａとヒータ４４ｂとで温度制御されたバブラ水中に微細気泡の乾燥ガスを通過させて加湿するものである。
【００５４】
一方、操作・制御系は、設定信号を指示するためのオペレーターズコンソール６０および制御を行なうためのコントローラ１０を備えている。コントローラ１０の内部記億装置には、上記表１に示す飽和蒸気特性および表２に示す熱式質量流量計６の温度特性を予め格納している。
【００５５】
次に、図４を用いて第２の実施形態の制御フローを説明する。
まず、第１の実施形態と同様に、オペレーターズコンソール６０からの設定信号をコントローラ１０に取り込み（ステップ１００）、質量流量コントローラ２の乾燥ガス質量流量Ｑｐｖの計測を含めた乾燥ガス質量流量計測制御（ステップ１１０）、加湿ガス圧力計測制御（ステップ１２０）、加湿ガス温度計測制御（ステップ１３０）および露点温度計測（ステップ１４０）を行なう。
【００５６】
続いて、以下に説明する加湿ガス露点温度制御（ステップ１５０）を行なう。
まず、上記式（３）から（６）を用いて露点温度時の蒸気量ＷＲ１００を算出する（ステップ１５１）。このとき、上記式（５）の計算式に用いる温度ｔの値を露点温度設定値Ｋｓｖとして計算する。
【００５７】
次に、露点温度計測（ステップ１４０）で求めた加湿蒸気量Ｗｐｖと露点温度時の蒸気量ＷＲ１００との蒸気量偏差△Ｗを計算する（ステップ１５２）。続いて、蒸気量偏差△Ｗをフィードバック制御の偏差として質量流量コントローラ３の質量流量値、すなわちバブラ方式加湿器４への供給ガスを△Ｑｓｖ分だけ変化させてフィードバック制御を行なう（ステップ１５３）。
【００５８】
ここで、蒸気量偏差△Ｗに比例した質量流量コントローラ３の設定値変化分△Ｑｓｖは、次式（７）から式（１０）を計算することで求めることができる。
【００５９】
2004353915.tif 000008
なお、ＤＷＢはバブラ水温度相当の蒸気分圧、ＰＷＢはバブラ水温度相当の飽和蒸気圧力（ｋＰａ  ａｂｓ）、ＰＰＶは加湿ガス圧力（ｋＰａ  ａｂｓ）、ＤＤＢはバブラ水温度相当の乾燥ガス分圧、ＤＤＢｎはノルマライズした乾燥ガス分圧、ＴＢはバブラ水温度（℃）、ΔＱｓｖは質量流量コントローラ３の設定値変化分、ΔＷは蒸気量偏差（ｇ／ｍｉｎ）、ρＷＢはバブラ水温度相当の飽和蒸気密度（ｋｇ／ｍ３）である。
【００６０】
本発明の第２の実施形態によれば、露点温度のフィードバック制御が可能で、かつ高速露点温度制御ができる加湿装置を実現することができる。
【００６１】
次に、図５を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。
第３の実施形態においては、第２の実施形態と同一部は同一符号で示している。この第３の実施形態と第２の実施形態との相違点は、熱式質量流量２の挿入場所が異なるのみで、その他の構成は同一である。
【００６２】
図５に示すように、熱式質量流量コントローラ２をガス入力端１と分岐管２０の入力部との間ではなく、分岐管２０の出力部と合流管３０の入力部との間に挿入したところのみが第２の実施形態と異なっている。
【００６３】
本発明の第３の実施形態においては、乾燥ガス質量流量設定値Ｑｓｖおよび乾燥ガス質量流量Ｑｐｖを、熱式質量流量コントローラ２および３の合計値で扱うことで第２の実施形態と同様の制御が可能であり、露点温度のフィードバック制御が可能で、かつ高速露点温度制御ができる加湿装置を実現することができる。
【００６４】
図６は、本発明とは異なり、露点温度のフィードバック制御が困難な加湿装置の構成例を示す図であり、本発明とを比較するための図である
図６において、ガス系として、ガス入力端１に供給された乾燥ガスを質量流量コントローラ２を介してバブラ方式加湿器４に供給する。バブラ方式加湿器で加湿した加湿ガスを、温度計５、露点温度計７、圧力計８及びガス出力端９を介して燃料電池５０に供給する。
【００６５】
また、温度計４１ａ及び４４ａ、ヒータ４１ｂ、４３ｂ及び４４ｂ、圧力調節機構５２を図示の通り備えている。ここで、質量流量コントローラ２は熱式の質量流量計２ａと流量調節機構２ｂとで構成している。
【００６６】
また、バブラ方式加湿器４は、温度計４４ａとヒータ４４ｂとで温度制御されたバブラ水中に微細気泡の乾燥ガスを通過させて加湿する方式の加湿器である。一方、操作・制御系として、設定信号を指示するためのオペレーターズコンソール６０と、制御を行なうためのコントローラ１０とを備えている。
【００６７】
以上のように構成した図６に示す加湿装置（本発明とは異なる）の制御フローを図７に示す。まず、オペレーターズコンソール６０からの設定信号をコントローラ１０に取り込む（ステップ１００）。続いて、乾燥ガス質量流量計測制御（ステップ１１０）、加湿ガス圧力計測制御（ステップ１２０）、加湿ガス温度計測制御（ステップ１３０）のフィードバック制御を順次実行する。
【００６８】
そして、露点温度計７で加湿ガス露点温度計測（ステップ１４０）と、バブラ方式加湿器の温度制御で代行する加湿ガス露点温度制御（ステップ１５０）とを別々に処理する。
【００６９】
図６及び図７に示した例では、本発明とは異なり、乾燥ガス質量流量の応答に追従することが困難である。
【００７０】
なお、以上説明した本発明の各実施形態において、乾燥ガス質量流量の計測制御機器を熱式質量流量コントローラ２および３と、熱式質量流量計６とで構成したが、熱式だけでなく全ての質量流量コントローラおよび質量流量計に適用することができる。
【００７１】
また、質量流量コントローラ２および３は、質量流量計と流量調節機構とを一体で構成した機器であるが、質量流量計と流量調節機構とを分けて構成しても良い。
【００７２】
また、質量流量計６は、体積流量計と温圧補正とを組み合わせて質量流量に換算する方式で構成しても良い。
【００７３】
また、コントローラ１０の演算の一例として表１および表２と式（１）から式（１０）を用いて演算する方法を説明したが、機器の構成と処理内容が同一であればこれら表１、表２、式（１）〜（１０）以外のものでも適用可能である。
【００７４】
また、上記実施形態においては、燃料電池用の加湿装置として説明したが、乾燥ガスを質量流量、圧力、温度および露点温度を制御して加湿ガスを得るための全ての加湿装置に適用可能である。
【００７５】
また、上記実施形態においては、バブラ方式加湿器を用いた構成としたが、加湿に必要な水を直接蒸気に気化させる方式の加湿器や小型ボイラ等を用いても良い。
【００７６】
さらに、乾燥ガスは、完全な乾燥ガス（蒸気が零）だけではなく、予め蒸気の混入割合が明示されているガスについても適用可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明した本発明を用いれば、乾燥ガス質量流量の応答に追従可能な露点温度計測ができ、かつ高速の露点温度制御が可能な加湿装置を実現することがきる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の装置構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の制御フローを示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の装置構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の制御フローを示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の装置構成を示す図である。
【図６】本発明とは異なる装置構成例を示す図である。
【図７】図６に示した装置の制御フローを示す図である。
【図８】燃料電池システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１              ガス入力端
２、３          質量流量コントローラ
２ａ、３ａ、６  質量流量計
２ｂ、３ｂ      流量調節機構
４              バブラ方式加湿器
５              温度計
７              露点温度計
８              圧力計
９              ガス出力端
１０            コントローラ
２０            分岐管
３０            合流管
５０            燃料電池
【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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【図７】
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【図８】
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