(57)【要約】      （修正有）【課題】水蒸気が含有されているにもかかわらず、ガスのみの流量を計測できる高精度流量計を形成する方法の提供。【解決手段】管体に取り付けられた第１流量計により流量値が検出されるガス供給経路にあって、第１流量計の下流側の管体に、第１流量計よりも測定精度が優れる第２流量計を取り付け、第２流量計の検出出力から水蒸気を含まないガスの流量を演算し、流量の演算結果から第１流量計により検出された流量値を補正し、この補正された流量値を第１流量計の出力値とし、第２流量計に替えて第３流量計を取り付け、第１流量計の出力値から第３流量計により検出された流量値を補正し、この補正された流量値を第３流量計の出力値とし、第１流量計における補正された流量値および第３流量計における補正された流量値はいずれも水蒸気を含まないガスの流量値に相当する値となっているとともに、管体から取り外した第３流量計を高精度流量計として得る。【選択図】図７
2007192683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管体を通してガスが供給され、該管体に取り付けられた第１流量計により該ガスの流量値が検出されるガス供給経路にあって、
該第１流量計の下流側の前記管体に、該第１流量計よりも測定精度が優れる第２流量計を取り付ける行程と、
該第２流量計の検出出力から水蒸気を含まないガスの流量を演算する行程と、
該ガスの流量の演算結果から前記第１流量計により検出された流量値を補正し、この補正された流量値を前記第１流量計の出力値とする行程と、
前記第２流量計に替えて前記管体に第３流量計を取り付ける行程と、
該第１流量計の出力値から前記第３流量計により検出された流量値を補正し、この補正された流量値を前記第３流量計の出力値とする行程とを有し、
前記第１流量計における補正された流量値および前記第３流量計における補正された流量値はいずれも水蒸気を含まないガスの流量値に相当する値となっているとともに、前記管体から取り外した前記第３流量計を高精度流量計として得ることを特徴とする高精度流量計の形成方法。
【請求項２】
管体を通してガスが供給され、該管体に取り付けられた第１流量計と、この第１流量計からの出力によって流量値を検出する検出回路とを有するガス供給経路にあって、
該第１流量計の下流側の前記管体に、該第１流量計よりも測定精度の優れる第２流量計と、この第２流量計の出力から水蒸気を含まないガスの流量を演算するガス流量抽出回路を配置させる行程と、
第１流量計にて、前記ガス流量抽出回路によって演算されたガスの流量値と前記検出回路からの流量値との差分値を算出し、その後、前記検出回路からの流量値から前記差分値を減算させた補正を行い、この補正された流量値を前記第１流量計の出力値とする行程と、
前記第２流量計およびガス流量抽出回路に替えて、前記管体に第３流量計を取り付ける行程と、
該第１流量計の前記出力値から前記第３流量計により検出された流量値を補正し、この補正された流量値を前記第３流量計の出力値とする行程とを有し、
前記第１流量計における補正された流量値および前記第３流量計における補正された流量値はいずれも水蒸気を含まないガスの流量値に相当する値となっているとともに、前記管体から取り外した前記第３流量計を高精度流量計として得ることを特徴とする高精度流量計の形成方法。
【請求項３】
前記ガスの流量の演算は、前記第２流量計によって検出された流量値、圧力、温度、湿度を少なくとも用いて行うことを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の高精度流量計の形成方法。
【請求項４】
第１流量計にはその検出出力を補正する補正回路が備えられ、該第１流量計の検出された流量値の補正は該補正回路によってなされることを特徴とする請求項１に記載の高精度流量計の形成方法。
【請求項５】
第１流量計にはその検出出力を補正する補正回路が備えられ、ガス流量抽出回路によって演算された水蒸気を含まないガスの流量値と前記検出回路からの流量値との差分値を算出し、その後、前記検出回路の流量値から前記差分値を減算させる補正は該補正回路によってなされることを特徴とする請求項２に記載の高精度流量計の形成方法。
【請求項６】
前記差分値はメモリに格納され、検出回路の流量値から前記メモリに格納された該差分値を減算させる補正を行うことを特徴とする請求項２、５のいずれかに記載の高精度流量計の形成方法。
【請求項７】
前記ガス流量抽出回路はマイクロコンピュータで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の高精度流量計の形成方法。
【請求項８】
第２流量計は標準流量計として構成されていることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の高精度流量計の形成方法。
【請求項９】
第３流量計にはその検出出力を補正する補正回路が備えられ、該第３流量計の検出された流量値の補正は該補正回路によってなされることを特徴とする請求項１に記載の高精度流量計の形成方法。
【請求項１０】
第３流量計にはその検出出力を補正する補正回路が備えられ、第１流量計の出力値と前記検出回路からの流量値との差分値を算出し、その後、前記検出回路の流量値から前記差分値を減算させる補正は該補正回路によってなされることを特徴とする請求項２に記載の高精度流量計の形成方法。
【請求項１１】
第３流量計はその物理的および電気回路的構成において第１流量計の物理的および電気回路的構成と同一であることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の高精度流量計の形成方法。
【請求項１２】
管体を通してガスが供給され、該管体に取り付けられた第１流量計により該ガスの流量値が検出されるガス供給経路にあって、
該第１流量計の下流側の前記管体に、該第１流量計よりも測定精度が優れる第２流量計を取り付ける行程と、
該第２流量計の検出出力から水蒸気を含まないガスの流量を演算する行程と、
該ガスの流量の演算結果から前記第１流量計により検出された流量値を補正し、この補正された流量値を前記第１流量計の流量出力値とする行程と、
前記第２流量計に替えて前記管体に燃料電池を取り付ける行程と、
該第１流量計の流量出力値から前記燃料電池により検出された動作出力値を測定し、この測定された流量出力値と動作出力値を前記燃料電池の性能試験結果とする行程とを有し、
前記第１流量計における補正された流量値および前記燃料電池における検出された出力値はいずれも水蒸気を含まないガスの流量値に相当する値として得ることを特徴とする燃料電池試験システムの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高精度流量計の形成方法に係り、水素ガスの流量を形成するのに好適な高精度流量計の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、燃料電池はその空気極（プラス極）に空気が供給され燃料極（マイナス極）に水素が供給されることにより構成される。このような構成からなる燃料電池は空気中の酸素と前記水素を反応させ、この反応から直接電気エネルギーを生成するため極めて変換効率の優れた電池であるとして知られるに至っている。
【０００３】
そして、該燃料電池の燃料極への水素供給のための経路において、該水素の供給量の制御を行うため、たとえば水素ボンベからの配管の途中に流量計が設けられ、この流量計の計測値に基づき実運用を行うのが通常である。
【０００４】
この場合、該燃料電池はその変換効率が高いがゆえに、その被反応物質である水素ガスの流量も正確な値が期され、したがって、前記流量計の計測値において正確な値が要求されることはいうまでもない。
【０００５】
なお、このような燃料電池システムにおける水素供給経路はたとえば下記の特許文献１等に詳述されている。
【特許文献１】特開平７−３７５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上述した流量計による水素ガスの流量計測において、その計測値が正確でなく、その原因が該水素ガスに含まれてしまう水蒸気にあることが見いだされるに至った。
【０００７】
水蒸気を含む水素ガスはその水素のモル質量が水蒸気の１／１０であり、該水素ガスの流量計測にあって水蒸気は十分な誤差要因となり得るからである。
【０００８】
そこで、本出願人は、水蒸気が含有されているにもかかわらず、水蒸気を含まない当該ガスのみの流量を正確に計測することのできる流量計測方法を発明する過程にあって、このように当該ガスのみの流量を正確に計測する方法とは別に、当該ガスのみの流量を正確に計測できる流量計自体を簡易に形成でき、それをたとえば燃料電池システム等の水素ガス供給経路にそのまま適用できないかが検討され、その実現が要望されるに至った。高精度を目的として製作された流量計は一般に価格が高く、それを燃料電池システム等に用いることは該システム自体を高価格にしてしまうからである。
【０００９】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、その目的は、水蒸気が含有されているにもかかわらず、水蒸気を含まないガスのみの流量を計測できる高精度流量計を形成する方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、いわゆる標準流量計に匹敵する程度の高精度流量計を形成する方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、極めて簡単な構成で、かつ、極めて簡単な操作で前記高精度流量計を形成する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１３】
（１）本発明による高精度流量計の形成方法は、たとえば、管体を通してガスが供給され、該管体に取り付けられた第１流量計により該ガスの流量値が検出されるガス供給経路にあって、
該第１流量計の下流側の前記管体に、該第１流量計よりも測定精度が優れる第２流量計を取り付ける行程と、
該第２流量計の検出出力から水蒸気を含まないガスの流量を演算する行程と、
該ガスの流量の演算結果から前記第１流量計により検出された流量値を補正し、この補正された流量値を前記第１流量計の出力値とする行程と、
前記第２流量計に替えて前記管体に第３流量計を取り付ける行程と、
該第１流量計の出力値から前記第３流量計により検出された流量値を補正し、この補正された流量値を前記第３流量計の出力値とする行程とを有し、
前記第１流量計における補正された流量値および前記第３流量計における補正された流量値はいずれも水蒸気を含まないガスの流量値に相当する値となっているとともに、前記管体から取り外した前記第３流量計を高精度流量計として得ることを特徴とする。
【００１４】
（２）本発明による高精度流量計の形成方法は、たとえば、管体を通してガスが供給され、該管体に取り付けられた第１流量計と、この第１流量計からの出力によって流量値を検出する検出回路とを有するガス供給経路にあって、
該第１流量計の下流側の前記管体に、該第１流量計よりも測定精度の優れる第２流量計と、この第２流量計の出力から水蒸気を含まないガスの流量を演算するガス流量抽出回路を配置させる行程と、
第１流量計にて、前記ガス流量抽出回路によって演算されたガスの流量値と前記検出回路からの流量値との差分値を算出し、その後、前記検出回路からの流量値から前記差分値を減算させた補正を行い、この補正された流量値を前記第１流量計の出力値とする行程と、
前記第２流量計およびガス流量抽出回路に替えて、前記管体に第３流量計を取り付ける行程と、
該第１流量計の前記出力値から前記第３流量計により検出された流量値を補正し、この補正された流量値を前記第３流量計の出力値とする行程とを有し、
前記第１流量計における補正された流量値および前記第３流量計における補正された流量値はいずれも水蒸気を含まないガスの流量値に相当する値となっているとともに、前記管体から取り外した前記第３流量計を高精度流量計として得ることを特徴とする。
【００１５】
（３）本発明による高精度流量計の形成方法は、たとえば、（１）、（２）のいずれかの構成を前提とし、前記ガスの流量の演算は、前記第２流量計によって検出された流量値、圧力、温度、湿度を少なくとも用いて行うことを特徴とする。
【００１６】
（４）本発明による高精度流量計の形成方法は、たとえば、（１）の構成を前提とし、第１流量計にはその検出出力を補正する補正回路が備えられ、該第１流量計の検出された流量値の補正は該補正回路によってなされることを特徴とする。
【００１７】
（５）本発明による高精度流量計の形成方法は、たとえば、（２）の構成を前提とし、第１流量計にはその検出出力を補正する補正回路が備えられ、ガス流量抽出回路によって演算された水蒸気を含まぬガスの流量値と前記検出回路からの流量値との差分値を算出し、その後、前記検出回路の流量値から前記差分値を減算させる補正は該補正回路によってなされることを特徴とする。
【００１８】
（６）本発明による高精度流量計の形成方法は、たとえば、（２）、（５）のいずれかの構成を前提とし、前記差分値はメモリに格納され、検出回路の流量値から前記メモリに格納された該差分値を減算させる補正を行うことを特徴とする。
【００１９】
（７）本発明による高精度流量計の形成方法は、たとえば、（２）の構成を前提とし、前記ガス流量抽出回路はマイクロコンピュータで構成されていることを特徴とする。
【００２０】
（８）本発明による高精度流量計の形成方法は、たとえば、（１）、（２）のいずれかの構成を前提とし、第２流量計は標準流量計として構成されていることを特徴とする。
【００２１】
（９）本発明による高精度流量計の形成方法は、たとえば、（１）の構成を前提とし、第３流量計にはその検出出力を補正する補正回路が備えられ、該第３流量計の検出された流量値の補正は該補正回路によってなされることを特徴とする。
【００２２】
（１０）本発明による高精度流量計の形成方法は、たとえば、（２）の構成を前提とし、第３流量計にはその検出出力を補正する補正回路が備えられ、第１流量計の出力値と前記検出回路からの流量値との差分値を算出し、その後、前記検出回路の流量値から前記差分値を減算させる補正は該補正回路によってなされることを特徴とする。
【００２３】
（１１）本発明による高精度流量計の形成方法は、たとえば、（１）、（２）のいずれかの構成を前提とし、第３流量計はその物理的および電気回路的構成において第１流量計の物理的および電気回路的構成と同一であることを特徴とする。
【００２４】
（１２）本発明による燃料電池試験システムの形成方法は、たとえば、管体を通してガスが供給され、該管体に取り付けられた第１流量計により該ガスの流量値が検出されるガス供給経路にあって、
該第１流量計の下流側の前記管体に、該第１流量計よりも測定精度が優れる第２流量計を取り付ける行程と、
該第２流量計の検出出力から水蒸気を含まないガスの流量を演算する行程と、
該ガスの流量の演算結果から前記第１流量計により検出された流量値を補正し、この補正された流量値を前記第１流量計の流量出力値とする行程と、
前記第２流量計に替えて前記管体に燃料電池を取り付ける行程と、
該第１流量計の流量出力値から前記燃料電池により検出された動作出力値を測定し、この測定された流量出力値と動作出力値を前記燃料電池の性能試験結果とする行程とを有し、
前記第１流量計における補正された流量値および前記燃料電池における検出された出力値はいずれも水蒸気を含まぬガスの流量値に相当する値として得ることを特徴とする。
【００２５】
なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明による高精度流量計の形成方法の実施例を図面を用いて説明をする。
【００２７】
図１は、本発明による高精度流量計の形成方法の一実施例を適用させた構成図で、たとえば、燃料電池試験（評価）システムを示した構成図である。
【００２８】
まず、水素ガスボンベ１があり、この水素ガスボンベ１内の水素ガスは管体２の途中に配置された汎用流量計Ｆ、加湿源３、および本発明による純ガス流量抽出回路を搭載した標準流量計ＳＦを通して図示しない燃料電池側に供給されるようになっている。ここでの「純ガス流量」とは「水蒸気を含まぬガスの流量」の意味である。なお、前記標準流量計ＳＦは燃料電池の設置個所に設置するようにしてもよい。
【００２９】
ここで、前記流量計Ｆは管体２に常時設置されたものとして構成されるものである。これに対し、前記標準流量計ＳＦはこの発明を適用させる際において管体２に取り付けられるようになっている。すなわち、該標準流量計ＳＦは、この発明を適用させた後には管体２から取り外されるようになっており、燃料電池システム系にあってはその構成要素の一つとして構成しないものとなっている。
【００３０】
この標準流量計ＳＦは、前記流量計Ｆと比較して、流量値を極めて正確に測定できるように構成されたものとなっており、併せて流体の圧力、温度、湿度を検出し、水蒸気を含まぬガス流量を抽出する機能を備えることから、その構成は該流量計Ｆよりも複雑で、かつ、価格も該流量計Ｆよりも高価となっている。したがって、燃料電池試験システムにおいて、その水素ガスの計測を精度よく行うため、該標準流量計ＳＦを該燃料電池試験システムに組み込んだままとして用いることは極めて好都合であるが、該燃料電池試験システムとして高価格となってしまうことが免れないことから、上述したように、この発明を適用させた後には管体２から取り外すように構成したものとなっている。なお、この標準流量計ＳＦはその名が示す通りある規定以上の精度を有するものとして構成されるのが通常であるが、この発明の適用にあって該標準流量計ＳＦは前記流量計Ｆよりも測定精度がよいものであれば、これを適用できる。後の説明が明らかとなるように、この燃料電池試験システムにおいて純水素ガス（水蒸気を含まないガス）の正確な流量測定は該標準流量計ＳＦの精度にそのまま依存するからである。
【００３１】
また、前記加湿源３は、燃料電池において、水素と酸素を反応させる電池部分（セルスタック）は湿潤環境下で安定動作するものであり、その必要のために設けられている。しかし、他の実施例として該加湿源３は必ずしも前記管体２の途中に備えられたものでなくてもよい。この加湿源３が存在しない場合であっても、水素ガスボンベ１からの水素ガスには配管途中で水蒸気が含まれる可能性があり、それにも関わらず、本発明は該水蒸気を除いた純水素ガスの流量を精度よく計測しようとするものであるからである。それは、たとえ、該加湿源３が存在しない場合であっても、水素ガスボンベ１から該標準流量計ＳＦに至るまでの管体２内には完全に除去することが叶うことのない水蒸気が存在するからである。
【００３２】
前記流量計Ｆは、たとえばマスフローメータ（熱式流量計）からなり、該加湿源や、高精度流量計、又は燃料電池の取り外し時に起因する湿り気が流量計Ｆへの逆流を防ぐ機構を備えていれば、その測定精度は前記標準流量計ＳＦの測定精度よりも高いものを用いる必要のないものとなっている。この流量計Ｆにおいて、たとえば管体２内に配置される該熱式流量計の検出電極からの出力は、検出回路４に入力され、この検出回路４によって前記流量計Ｆに流れる水素ガスの流量が算出されるようになっている。ここで、この流量計Ｆによって算出された水素ガスの流量値は、水素ガスボンベ１内の水蒸気を含まない純水素ガスの流量値ではなく、該水素ガスボンベ１から流量計Ｆにまで至る管体内に存在する水蒸気の影響を受けた流量値となっている。燃料電池システムの制御においては、水蒸気を含まない純水素ガスのみの流量値に基づいて行うのが極めて好都合であることから、前記検出回路４によって算出された流量値を、その後において、補正回路５によって補正されるように構成されている。なお、この実施例では、前記検出回路４および補正回路５からなる回路を純ガス流量検出回路６と称する。この純ガス流量検出回路６は前記検出回路４からの出力を得るのが目的でなく、該出力を補正して純ガスの流量値を出力させるのが目的だからである。
【００３３】
該補正回路５はたとえば第１メモリ７、第１演算回路８、第２メモリ９、および第２演算回路１０とから構成されている。そして、第１メモリ７には標準流量計ＳＦからの出力によって純水素ガスの流量値を演算する後述の純ガス流量抽出回路１４からの出力値（流量値）が格納されるようになっており、この格納された流量値に相当する情報は、第１演算回路８に入力されるようになっている。
【００３４】
一方、第１演算回路８には前記検出回路４からの検出された流量値に相当する情報も入力されており、この情報の流量値と前記第１メモリ７に格納されている情報の流量値との差分値がこの第１演算回路８によって演算されるようになっている。そして、この差分値は第２メモリ９に出力されて格納されるようになっている。その後において、前記検出回路４からの流量値は第２演算回路１０に入力されるようになり、この第２演算回路１０によって、該流量値から第２メモリ９に格納された前記差分値を減算させ、この減算させた値を前記補正回路５の出力として、すなわち純ガス流量検出回路６の出力として、出力させるようになっている。これにより、前記補正回路５によって補正された流量値は、水蒸気を含まない純水素ガスのみの流量値となり、その値は、表示装置１１に表示されるように構成されている。
【００３５】
なお、後述の純ガス流量抽出回路１４からの出力値を前記純ガス流量検出回路６の第１メモリ７に格納した後は、その純ガス流量抽出回路１４および標準流量計ＳＦはいずれも必要としなくなるものであり、図３に示すように、これら純ガス流量抽出回路１４および標準流量計ＳＦを取り除いた構成として燃料電池試験システムを構成する。この時点で、流量計Ｆは前記標準流量計ＳＦの計測精度に準拠した計測精度を備えたものとして校正されたからである。
【００３６】
次に、前記標準流量計ＳＦと純ガス流量抽出回路の各構成について以下説明をする。前記標準流量計ＳＦはそれが取り付けられた管体２内の水素ガス（水蒸気を含む）の流量Ｑを検出回路１３によって検出するようになっている。この場合、標準流量計ＳＦには、被計測流体の圧力Ｐ、温度Ｔ、および絶対湿度ｈａを検出するセンサを備えてなり、これらセンサの圧力Ｐ、温度Ｔ、および絶対湿度ｈａに相当する出力値は前記純水素ガス（水蒸気を含まない）流量Ｑｇｖｎを算出する際のパラメータとなる。
【００３７】
そして、前記検出器１３からの出力、すなわち、前記流量Ｑ、前記圧力Ｐ、温度Ｔ、および絶対湿度ｈａに相当する出力値は、それぞれ、純ガス流量抽出回路１４に入力されるようになっている。
【００３８】
純ガス流量抽出回路１４は、たとえばマイクロコンピュータから構成され、図２に示すステップで順次演算がなされるようになっている。以下、ステップ順に該純ガス流量抽出回路１４の動作を説明する。
【００３９】
ステップＳＴ１：湿りガスのモル分率Ｘｖを求める。ここで、湿りガスは水蒸気を含む水素ガスをいう。
【００４０】
湿りガスのモル分率Ｘｖは次式（１）に基づいて算出される。
【００４１】
Ｘｖ＝（ｈａ・Ｒｕ・Ｔ）／（Ｐ・Ｎｖａｐ）  ……（１）
ここで、Ｎｖａｐは水蒸気のモル質量（＝０．０１８０１５０ｋｇ／ｍｏｌ）、Ｒｕは普遍気体定数（＝８．３１４５１Ｊ／（Ｋ・ｍｏｌ））、Ｐはガス圧力（Ｐａ［ａｂｓ］）、Ｔはガス温度（Ｋ）、ｈａは絶対湿度（ｋｇ／ｍ３）である。
【００４２】
ガス圧力Ｐ、ガス温度Ｔ、絶対湿度ｈａはそれぞれ標準流量計ＳＦに設けられたセンサからの出力から算出されるものである。
【００４３】
ステップＳＴ２：湿りガス中の純ガスのモル質量Ｎｇａｓを求める。まず、ステップＳＴ１で得られたモル分率Ｘｖより、湿りガスのモル質量Ｎは次式（２）に示すように分解できる。
【００４４】
Ｎ＝Ｎｄｒｙ×（１−Ｘｖ）＋Ｎｖａｐ・Ｘｖ  ……（２）
ここで、Ｎｄｒｙは乾燥ガスのモル質量（ｋｇ／ｍｏｌ）である。この乾燥ガスは不純物を含まない水素ガスであることから、既定値として定まっている値である。
【００４５】
そして、純ガスのみのモル質量Ｎｇａｓは次式（３）に基づいて算出される。
【００４６】
Ｎｇａｓ＝Ｎｄｒｙ×（１−Ｘｖ）  ……（３）
ステップＳＴ３：純ガスの実際の密度値ρｇａｓを求める。この密度値ρｇａｓは次式（４）に基づいて算出される。
【００４７】
ρｇａｓ＝（Ｎｇａｓ・Ｐ）／（Ｒｕ・Ｚ・Ｔ）  ……（４）
ここで、Ｚは圧縮係数である。
【００４８】
ステップＳＴ４：純ガスの質量流量値Ｑｇｍを求める。この質量流量値Ｑｇｍは次式（５）に基づいて算出される。
【００４９】
Ｑｇｍ＝ρｇａｓ×Ｑ  ……（５）
ここで、Ｑは容積流量値（Ｌ／ｍｉｎ）であり、前記標準流量計ＳＦから得られる流量値である。
【００５０】
ステップＳＴ５：純ガスのノルマル容積流量値Ｑｇｖｎを求める。このノルマル容積流量値Ｑｇｖｎは次式（６）に基づいて算出される。
【００５１】
Ｑｇｖｎ＝Ｑｇｍ／ρｇｎ  ……（６）
ここで、ρｇｎはガスの標準（ノルマル）条件時の密度（ｇ／Ｌ）であり、既定値として定まっている。
【００５２】
このようにして得られたノルマル容積流量値Ｑｇｖｎは純ガス流量抽出回路１４の出力として得られ、上述したように、流量計Ｆの純ガス流量検出回路６に組み込まれた第１メモリ７に格納されるようになっている。なお、この実施例では、前記純ガス流量抽出回路１４をマイクロコンピュータが行う演算回路として示したものであるが、これに限定されることはなく、専用のデジタル回路として構成してもよいことはいうまでもない。また、流量計Ｆの構造が、該補正回路５を非搭載な簡易なものであった場合、直接その流量出力値Ｑｍ（Ｆ）を校正値Ｑｇｍに合わせて調整してもよいこともいうまでもない。
【００５３】
これにより、流量計Ｆは水蒸気の影響が排除されたガスのみの流量値が出力されるようになる。そして該流量計Ｆは適時標準流量計ＳＦにより水蒸気を含まぬガス流量値での校正を実施することが可能であるため、いわゆる純ガスのみの流量を極めて精度よく計測することができるようになる。
【００５４】
さらに、前記標準流量計ＳＦのように前記流量計Ｆよりも計測精度の良好な他の流量計ＳＦの使用は一時的なもの（流量計Ｆの出力値を補正する際の使用）であり、その後は管体２から取り外され、管体２に常備されている流量計Ｆによって精度よい計測を行うようにしていることから、この計測にあって高価な流量計を用いる必要のないものとなる。
【００５５】
上述した場合、純ガス流量抽出回路１４からの出力（流量値）を演算を用いて求めるのに、標準流量計ＳＦから得られるガス圧力Ｐ、ガス温度Ｔ、および絶対湿度ｈａのみを考慮に入れたものである。これは標準流量計ＳＦに純水素ガスのみの流量を正確に算出させるためである。すなわち、加湿源３を通過後のガス圧力Ｐ、ガス温度Ｔ、および絶対湿度ｈａの変化に関わらず、標準流量計ＳＦは水蒸気を含まぬガスの流量値のみを抽出できるので、流量計Ｆからの検出出力に対し補正を施し、これを純水素ガスの流量値とするものである。経験則上、流量計Ｆの上流側に加湿源が無い、若しくは安定した加湿源を有する場合には、水蒸気が流量計Ｆに及ぼす誤差補正量の変化は緩やかであるとともに、その変化量も極めて小さいことに基づくものである。
【００５６】
さらに流量計Ｆに圧力、温度、湿度を測定できる能力を附加した場合、流量計Ｆの上流側に不安定な加湿源が存在しても対応可能な流量計となる。この実施例の態様として、たとえば流量計Ｆにより測定されるガス圧力、ガス温度、および絶対湿度をそれぞれの設定された範囲でグループ分けさせ、それぞれのグループ毎に標準流量計ＳＦから得られる純ガス流量抽出回路１４からの各流量値を前記第１メモリ７に格納させておく。その後、標準流量計ＳＦを管体２から取り外し、流量計Ｆにより流量を測定する場合、流量計Ｆにより最初に得られた流量値Ｑｍ（Ｆ）を、同時に測定されたガス圧力、ガス温度、および絶対湿度から上述したグループの内より近似のグループを選択し、この選択されたグループにおいて測定流量値Ｑｍ（Ｆ）に対応する流量値を選択し、この選択された流量値で前記第１演算回路８および第２演算回路１０による演算を行うように構成してもよいことはいうまでもない。換言すれば、前記第１メモリ７には標準流量計ＳＦにより測定された各流量値がマップ化されて格納されている。すなわち、各流量値は、同時に流量計Ｆで測定されたガス圧力、ガス温度、および絶対湿度の各区分に応じて格納される。その後、標準流量計ＳＦが取り外されて、流量計Ｆによる測定が行われる際には、測定されたガス圧力、ガス温度、および絶対湿度に応じて該区分に格納されている各流量値により補正が行われるようになっている。このように構成した場合、流量計Ｆに流入するガス圧力、ガス温度、および絶対湿度が変化しても、これに応じた適切な流量値を算出できるようになる。
【００５７】
さらに、実施例の他の態様として、上述した各態様から、ガス圧力、ガス温度、および絶対湿度のうち、一つあるいは二つを度外しし、残りの二つあるいは一つによって純ガス流量抽出回路からの出力を演算するように構成し、この場合、上述した各態様を適用させるようにしてもよいことはいうまでもない。
【００５８】
また、上述した実施例では、燃料電池試験システムに配置される標準流量計ＳＦは容積流量計であるとして説明をしたものである。しかし、容積流量計に限定されることはなく、質量流量計であっても同様に適用できることはいうまでもない。この場合の図１に対応する構成図は図４に示すようになる。図１の場合と比較して異なる部分は、加湿源３の下流側に配置される標準流量計ＳＦが質量流量計であること、そして、純ガス流量抽出回路１４の構成が若干異なるにすぎないものとなっている。すなわち、純ガス流量抽出回路１４は、図５に示すフローチャートのように動作し、前述した図２と対応した図となっている。図２の場合には、ステップＳＴ４にて純ガスの質量流量値Ｑｇｍを算出し、さらにこの質量流量値Ｑｇｍからノルマル容積流量値Ｑｇｖｎを算出するようにしているが、図４の場合には、標準流量計ＳＦから質量流量Ｑｍとアクチャル密度ρを得ることでアクチャル容積流量Ｑが求まり、以下同様の処理を行うようになっている。
【００５９】
このように構成した場合において、図１の場合と同様に、第１演算回路８では、流量計Ｆで検出された流量値と標準流量計ＳＦ側の純ガス流量抽出回路１４からの流量値との差分値が演算され、第２演算回路１０では、流量計Ｆで検出された流量値に前記差分値を減算する演算がされるようになる。
【００６０】
図７は、前記燃料電池試験システムにおいてそれに常備されている流量計Ｆの計測精度を上述した実施例を適用させて向上させた後に、この燃料電池試験システムをそのまま用いて該流量計Ｆと同程度の計測精度を有する流量計Ｆ’を得る方法の実施例を示した構成図である。
【００６１】
この実施例を用いて計測精度を向上させた流量計Ｆ’は、当該燃料電池試験システムから取り外し、その後において、他の同様の燃料電池試験システムにて、あるいは、このような燃料電池試験システムに限られない水素ガス供給経路にて、常備される流量計として使用することができる。
【００６２】
図７は、たとえば図３に示した燃料電池試験システムにおいてそれに常備される流量計Ｆがすでに標準流量計ＳＦでの校正により計測精度の向上が図れたものとなっており、その燃料電池試験システムに流量計Ｆ’を管体２に配備させた状態を示した図である。流量計Ｆ’の配備個所は、たとえば前記流量計Ｆの計測精度の向上を図らんとして用いた標準流量計ＳＦの配備個所を用いている。該標準流量計ＳＦは管体２に一時的に設置させる目的で取り付けられるものであり、その取り付け個所における管体２においてもそれを容易にするための構成となっており、この構成はそのまま流量計Ｆ’を配備させるに好適な形態となっているからである。
【００６３】
そして、前記流量計Ｆ’の構成は、この実施例では、燃料電池システムに常備されている流量計Ｆと全く同様の構成となっている。すなわち、流量計Ｆにおいても検出回路４’および補正回路５’を備えたものとして構成され、機械的構成および電気回路的構成のいずれも同様になっている。この場合、他の実施例として流量計Ｆに対して流量計Ｆ’の構成に若干の相違を有して構成してもよいことはいうまでもないが、本実施例のように標準流量計ＳＦを除いた前記流量計Ｆおよび流量計Ｆ’を同一の構成とすることにより、それら流量計Ｆと流量計Ｆ’の用途を区別する必要がなくなり、また、製造においても別個の行程で形成する煩雑さを回避することができる。
【００６４】
したがって、流量計Ｆ’は、それがたとえば熱式流量計の場合、管体２内に配置される電極に接続される検出回路４’を備え、この検出回路４’は前記電極が検知する情報に基づいて管体２内の水素ガスの流量を検出するようになる。この場合、該検出回路４’は水素ガスに水蒸気が含まれている場合には流量計Ｆ’にも流量計Ｆと同様に高価な水蒸気の検出回路は搭載されていないが、第１メモリ７’に流量計Ｆと同様に水蒸気を含まぬガスのみのいわゆる純ガス流量値を収納できる機能を備えている。従って、流量計Ｆ’を管体２に配備させ、後述のように流量計Ｆ側から情報（純水素ガスの流量値に相当する情報）が入力される前までは、この実施例の場合、前記第１メモリ７’にはたとえば他の情報が入力されていないものとなっている。しかし、他の実施例として、たとえ他の情報が予め格納されていたとしても、流量計Ｆ側から情報が入力された場合にその新しい情報に書き換えられるように構成することによって、このようにしてもよいことはいうまでもない。
【００６５】
第１演算回路８’では、第１メモリ７’に格納されている情報と前記検出回路４’からの出力情報との差分値が演算され、これにより求められた差分値の情報は第２メモリ９’に格納されるようになっている。そして、第２メモリ９’に格納された該差分値の情報は第２演算回路１０’に入力されるようになっている。第２演算回路１０’には前記検出回路４’からの出力も入力されており、該第２演算回路１０’では、前記検出回路４’の出力値から前記差分値を減算させる演算がなされ、その演算結果は表示装置１１’に表示されるようになっている。
【００６６】
さらに通信機能が備えられている流量計Ｆ’では、それを管体２に配備させた後に、流量計Ｆ側の補正回路５からの出力を流量計Ｆ’側の第１メモリ７’に格納できるように、互いを結線させる。流量計Ｆの補正回路５からの出力は、水蒸気を含まない純水素ガスの流量値であり、この流量値を流量計Ｆ’側の第１メモリ７’に記憶させることにより、流量計Ｆ’側の補正回路５’では、水蒸気によって影響される流量（前記差分値に相当）を算出し、以降、検出回路４’からの出力値からこの流量を減算する演算がなされるようになる。この演算によって得られる値は水蒸気を含まない純水素ガスの流量値であって表示装置１１’に表示されるようになる。
【００６７】
このことから、このように形成された流量計Ｆ’は、以下のような特性を有し、上述の燃料電池システムから取り外して、他の同様の燃料電池試験システムにおいて、あるいは、このような燃料電池システムに限られない水素ガス供給経路において用いることができるようになる。
【００６８】
流量計Ｆ’は、再現性能を有するならば、水蒸気の影響による流量を除外させた流量値で校正されることから、被計測流体に水蒸気が含有されているにもかかわらず、校正時とほぼ同条件であれば、純ガスのみの流量を計測できる高精度流量計を形成することができる。そして、流量計Ｆ’の校正は、いわゆる標準流量計のような高精度流量計の出力値を基準として行われることから、標準流量計とトレーサブルな高精度流量計を形成することができる。流量計Ｆ’の校正は、該補正回路５’が非搭載の簡易な構造の場合には、直接その流量出力値を校正値に合わせて調整するのはもちろんだが、さらに、流量計Ｆ’に上述した補正回路５’が備わっておれば、この補正回路５’に適切な情報を格納させるだけでよいことから、極めて簡単な操作で高精度流量計を形成することができる。
【００６９】
図８は、たとえば図１で示された校正法により、図３に示した燃料電池試験システムが、それに常備された流量計Ｆがすでに標準流量計ＳＦでの校正により計測精度の向上をすでに図られたものとなっており、その燃料電池試験システムに燃料電池２０を設置させた場合を示す燃料電池試験システムの構成図である。この場合の燃料電池２０の出力は、流量計Ｆの示す水蒸気が含まれない水素の流量値に対応する値として得ることができるため、燃料電池２０の出力の測定を正確に行うことができる燃料電池試験システムを得ることができる。
【００７０】
また、上述した各実施例では、水素ガス供給経路として燃料電子システムを例に挙げて説明したものである。しかし、燃料電池試験システムに限定されることはなく、他のシステムにおける水素ガス供給経路において本発明が適用できるとはいうまでもない。他の水素ガス供給経路においても、水蒸気を含まない純水素ガスのみの流量を精度よく計測したいという要望があるからである。
【００７１】
上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明による高精度流量計の形成方法の一実施例を示す図であって、高精度流量計校正システム、又は燃料電池試験システムに適用される一行程を示す説明図である。
【図２】図１に示す純ガス流量抽出回路の動作の一実施例を示すフローチャートである。
【図３】本発明による高精度流量計の形成方法の一実施例を示す図であって、図７または図８に続く行程を示す説明図である。
【図４】本発明による高精度流量計の形成方法の他の実施例を示す図であって、高精度流量計校正システム、又は燃料電池試験システムに適用される一行程を示す説明図である。
【図５】図４に示す純ガス流量抽出回路の動作の一実施例を示すフローチャートである。
【図６】本発明による高精度流量計の形成方法の他の実施例を示す図であって、図７または図８に続く行程を示す説明図である。
【図７】本発明による高精度流量計の形成方法の一実施例を示す図であって、高精度流量計の形成を示す説明図である。
【図８】本発明による高精度流量計の形成方法と同様の方法で、燃料電池試験の一実施例を示す図であって、燃料電池の性能試験を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７３】
Ｆ……流量計（管体２に常備：第１流量計）、ＳＦ……標準流量計（管体に対して取り外し可能：第２流量計）、Ｆ’……流量計（第３流量計）、１……水素ガスボンベ、２……管体、３……加湿源、４、４’、１３……検出回路、５、５’……補正回路、６……純ガス流量検出回路、７、７’……第１メモリ、８、８’……第１演算回路、９、９’……第２メモリ、１０、１０’……第２演算回路、１１、１１’……表示装置、１４……純ガス流量抽出回路。
【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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