(57)【要約】【課題】露点計の精度を比較的簡単かつ短時間で検証することができる露点計の精度検証方法及び燃料電池評価装置を提供する。【解決手段】露点計１９，３９の計測値に基づいて求められる流体中の水分量と、流体の気液分離後の水分量とを比較して露点計の精度を検証する。例えば、燃料電池１１に供給される流体の露点を計測する露点計と、燃料電池通過後の流体を気液分離する気液分離器２１，４１と、気液分離器で分離後の凝縮水を貯留する凝縮水タンク２３，４３と、凝縮水タンク内の凝縮水の重量を検出する重量計２６，４６と、露点計の計測値に基づいて求められる流体中の水分量と重量計で計測された水分量とを比較して露点計の精度を検証する露点計精度検証手段２７，４７とを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露点計の計測値に基づいて求められる流体中の水分量と、前記流体の気液分離後の水分量とを比較して前記露点計の精度を検証する露点計の精度検証方法。
【請求項２】
請求項１記載の露点計の精度検証方法であって、
前記露点計の計測値に基づいて求められる流体中の水分量は、一定流量で流れる流体を加湿して液相温及び気相温を一定温度に制御した条件下での、前記露点計の計測値と前記流量と圧力と流体の流通時間とに基づいて求められる露点計の精度検証方法。
【請求項３】
燃料電池に供給される流体の露点を計測する露点計と、前記燃料電池通過後の流体を気液分離する気液分離器と、該気液分離器で分離後の凝縮水を貯留する凝縮水タンクとを有する燃料電池評価装置であって、
前記凝縮水タンク内の凝縮水の重量を検出する重量計と、
前記露点計の計測値に基づいて求められる流体中の水分量と、前記重量計で計測された水分量とを比較して前記露点計の精度を検証する露点計精度検証手段とを設けてなる燃料電池評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露点計の精度検証方法及び燃料電池評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化ガス及び燃料ガスの反応により発電する燃料電池においては、ガスを加湿してから燃料電池に供給するようになっており、このような加湿等のための水分を確保するために、燃料電池の排気ガスから、熱交換器、ヒートパイプ、フィン等の冷却手段を用いて水分の回収を促進する技術がある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３１３３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
燃料電池において、上記のように加湿されたガスの湿度（露点）の条件は、性能を決める重要なファクターであることから、燃料電池の性能を評価する燃料電池評価装置では、燃料電池に供給されるガスの露点を計測する露点計が入口側に設けられている。ところが、燃料電池の性能試験は露点計にとって使用環境条件が厳しく、長時間使用していると露点計の精度にくるいを生じることがある。
【０００４】
このため、定期的に露点計の精度検証を行う必要があった。このような露点計の精度検証は、従来、燃料電池評価装置から露点計を取り外して、校正用の露点計や湿度標準発生器と比較して実施していたが、このような方法では、取り外し、精度確認及び再取り付けが必要で、手間及び時間を要していた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、露点計の精度を比較的簡単かつ短時間で検証することができる露点計の精度検証方法及び燃料電池評価装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の露点計の精度検証方法は、露点計の計測値に基づいて求められる流体中の水分量と、前記流体の気液分離後の水分量とを比較して前記露点計の精度を検証する。
【０００７】
この構成によれば、露点計の計測値に基づいて求められる流体中の水分量と、露点計で計測された流体の気液分離後の水分量（実際の水分量）とを比較して露点計の精度を検証するため、気液分離後の水分量を検出する例えば重量計等を設ければ、露点計を取り外すことなく、露点計の精度を検証することができる。しかも重量は精度良く計測できるため高い検証精度が得られる。
【０００８】
また、前記露点計の計測値に基づいて求められる流体中の水分量は、一定流量で流れる流体を加湿して液相温及び気相温を一定温度に制御した条件下での、前記露点計の計測値と前記流量と圧力と流体の流通時間とに基づいて求められるのが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、露点計の計測値に基づいて求められる流体中の水分量が、一定流量で流れる流体を加湿して液相温及び気相温を一定温度に制御した条件下での、露点計の計測値と流量と圧力と流体の流通時間とに基づいて求められるため、容易な計測によって、水分量を求めることができる。
【００１０】
本発明の燃料電池評価装置は、燃料電池に供給される流体の露点を計測する露点計と、前記燃料電池通過後の流体を気液分離する気液分離器と、該気液分離器で分離後の凝縮水を貯留する凝縮水タンクとを有する燃料電池評価装置であって、前記凝縮水タンク内の凝縮水の重量を検出する重量計と、前記露点計の計測値に基づいて求められる流体中の水分量と、前記重量計で計測された水分量とを比較して前記露点計の精度を検証する露点計精度検証手段とを設けてなる。
【００１１】
この構成によれば、露点計精度検証手段が、露点計の計測値に基づいて求められる流体中の水分量と、露点計で計測された流体の気液分離後の重量計で計測される水分量（実際の水分量）とを比較して露点計の精度を検証するため、露点計を取り外したり再度取り付けたりすることなく、露点計の精度を検証することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の露点計の精度検証方法及び燃料電池評価装置によれば、露点計を取り外したり再度取り付けたりすることなく、その精度を検証できるため、露点計の精度を比較的簡単かつ短時間で検証することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明に係る露点計の精度検証方法及び燃料電池評価装置の一の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、燃料電池評価装置１０の全体構成を示すもので、この燃料電池評価装置１０は、燃料電池１１の発電能力等の種々の性能評価を行うための試験装置である。燃料電池評価装置１０は、アノード側が、一側から燃料ガス（流体）としての水素ガスが水素タンク等の図示略の水素ガス供給源から供給されるとともに他側が燃料電池１１の水素ガス供給口に接続される水素ガス供給流路１２と、燃料電池１１の水素オフガス排出口に接続されて燃料電池１１からの水素オフガスを排出させる水素オフガス流路１３とを有している。
【００１５】
水素ガス供給流路１２には、通過する水素ガスの流量を検出する流量計１５が設けられ、この流量計１５よりも燃料電池１１側に、流れ込む水素ガスを加湿するとともに温度計１６を有していて水素ガスの液相温及び気相温を一定温度に制御可能な加湿器１７が設けられている。また、水素ガス供給流路１２には、この加湿器１７よりも燃料電池１１側に水素ガスを加熱するヒータ１８が設けられ、最も燃料電池１１側に燃料電池１１に供給される水素ガスの露点を計測する露点計１９が設けられている。
【００１６】
水素オフガス流路１３には、燃料電池１１を通過後の水素オフガスを気液分離する気液分離器としての熱交換器２１が最も燃料電池１１側に設けられ、この熱交換器２１の燃料電池１１とは反対側に水素オフガスの圧力を検出する圧力計２２が設けられている。また、水素オフガス流路１３には、この圧力計２２の接続位置よりも燃料電池１１とは反対側に熱交換器２１で気液分離されて生成された凝縮水を貯留する凝縮水タンク２３が設けられ、この凝縮水タンク２３の燃料電池１１とは反対側に水素オフガスの背圧を制御するための背圧弁２４が設けられている。
【００１７】
燃料電池評価装置１０は、カソード側が、一側から酸化ガス（流体）としての空気がエアコンプレッサ等の図示略の空気供給源から供給されるとともに他側が燃料電池１１の空気供給口に接続される空気供給流路３２と、燃料電池１１の空気オフガス排出口に接続されて燃料電池１１からの空気オフガスを排出させる空気オフガス流路３３とを有している。
【００１８】
空気供給流路３２には、通過する空気の流量を検出する流量計３５が設けられ、この流量計３５よりも燃料電池１１側に、流れ込む空気を加湿するとともに温度計３６を有していて空気の液相温及び気相温を一定温度に制御可能な加湿器３７が設けられている。また、空気供給流路３２には、この加湿器３７よりも燃料電池１１側に空気を加熱するヒータ３８が設けられ、最も燃料電池１１側に燃料電池１１に供給される空気の露点を計測する露点計３９が設けられている。
【００１９】
また、空気オフガス流路３３には、燃料電池１１を通過後の空気オフガスを気液分離する気液分離器としての熱交換器４１が最も燃料電池１１側に設けられ、この熱交換器４１の燃料電池１１とは反対側に空気オフガスの圧力を検出する圧力計４２が設けられている。なお、熱交換器２１，４１は一部の構成を共用している。
【００２０】
また、空気オフガス流路３３には、圧力計４２の接続位置よりも燃料電池１１とは反対側に熱交換器４１で気液分離されて生成された凝縮水を貯留する凝縮水タンク４３が設けられ、この凝縮水タンク４３の燃料電池１１とは反対側に空気オフガスの背圧を制御するための背圧弁４４が設けられている。
【００２１】
そして、本実施形態の燃料電池評価装置１０では、まず、アノード側において、凝縮水タンク２３の重量を検出することで凝縮水タンク２３内の凝縮水の重量を検出する重量計２６と、露点計１９の計測値に基づいて求められる水素ガス中の水分量と重量計２６で検出される水素オフガスの気液分離後の水分量（実際の水分量）とを比較して露点計１９の精度を検証する露点計精度検証装置（露点計精度検証手段）２７とが設けられている。
【００２２】
ここで、露点計精度検証装置２７は、水素供給源側を制御することで、流量計１５で計測される水素ガスの流量を一定とし、また、加湿器１７で水素ガスを加湿するとともに液相温及び気相温を一定温度に制御する。露点計精度検証装置２７は、このように一定流量で流れる水素ガスを加湿して液相温及び気相温を一定温度に制御した条件下での、露点計１９の計測値から、この計測値と流量計１５での一定の流量と圧力計２２で検出される圧力と水素ガスの流通時間とに基づいて水素ガス中の水分量を求める。
【００２３】
つまり、露点計精度検証装置２７は、以下の演算を行う。
【００２４】
加湿器１７に流れ込む水素ガスの流量を一定流量Ｑ〔ＮＬ／ｍｉｎ〕とし、この水素ガスを加湿器１７で加湿して液相温及び気相温を一定温度に制御すると、加湿器１７から出る単位時間当たりの水分量が一定となる。また、このように水素ガスを所定の検証時間だけ流し、流し始めから流し終わりまでの時間Ｔ〔ｍｉｎ〕を計測する。さらに、水素ガスが流れている時の露点計１９の計測値Ｘ〔℃〕及び圧力計の計測値Ｐ〔ｋＰａ〕を確認する。
【００２５】
そして、以上に基づいて、以下の計算式から露点計１９の計測値に基づく水分量を計算する。
【数１】
2007192686.tif 000003
【００２６】
上記（１）式において、持ち去り水分量は熱交換器２１で０〔℃〕付近まで水素オフガス温度が冷えたとすれば無視できる。また、飽和蒸気圧は露点の関数として以下のように数式化できる。
【数２】
2007192686.tif 000004
【００２７】
上記した（２）式に、上記した露点計１９の計測値（つまり表示値）Ｘを代入し、飽和蒸気圧を求め、この飽和蒸気圧を（１）式に代入する。これにより、露点計１９の計測値に基づいて求められた水素ガス中の水分量が得られる。
【００２８】
そして、露点計精度検証装置２７は、上記した所定の検証時間の流し始めから流し終わりまでの間に重量計２６で検出された実際の水分量（流し終わりの重量から流し始めの重量を引いた増加分）と、上記した露点計１９の計測値に基づいて求められた水素ガス中の水分量とを比較して、これらの差が予め設定された所定の許容範囲内にあるときには、露点計１９の精度が適正であると判定し、所定の許容範囲から外れると、露点計１９の精度が適正でないと判定してアラームを発生させる。露点計精度検証装置２７は、このような検証を、適宜のタイミングで自動的に行い、あるいは操作者の指示操作で行うことになる。
【００２９】
以上により、露点計１９の計測値に基づいて求められる水素ガス中の水分量と、露点計１９で計測された水素ガスの気液分離後の水分量（実際の水分量）とを比較して露点計１９の精度を検証するため、水分量を検出する重量計２６を設けることで、露点計１９を取り外したり再度取り付けたり等することなく、露点計１９の精度を検証することができる。したがって、露点計１９の精度を比較的簡単かつ短時間で検証することができる。しかも重量は精度良く計測できるため高い検証精度が得られる。
【００３０】
また、露点計１９の計測値に基づいて求められる水素ガス中の水分量が、一定流量で流れる水素ガスを加湿して液相温及び気相温を一定温度に制御した条件下での、露点計１９の計測値Ｘと流量Ｑと圧力Ｐと水素ガスの流通時間Ｔとに基づいて求められるため、容易な計測によって、この水分量を求めることができる。
【００３１】
なお、以上においては、アノード側について説明したが、カソード側にも、アノード側と同様に、凝縮水タンク４３の重量を検出することで凝縮水タンク４３内の凝縮水の重量を検出する重量計４６と、流量計３５で計測される空気の流量を一定とし加湿器３７で空気を加湿するとともに液相温及び気相温を一定温度に制御した条件下での、露点計３９の計測値と流量計３５での一定の流量と圧力計４２で検出される圧力と空気の流通時間とに基づいて割り出される水分量と重量計４６で検出される空気オフガスの気液分離後の水分量とを比較して露点計３９の精度を検証する露点計精度検証装置（露点計精度検証手段）４７とが設けられている。
【００３２】
ここで、露点計精度検証装置４７は、上記アノード側と同様にして検証を行うことになるため、その検証についての説明は略すが、アノード側と同様の効果を奏することになる。
【００３３】
以上の燃料電池評価装置１０においては、露点計精度検証装置２７，４７が自動的に露点計１９，３９の計測値に基づいて求められるガス中の水分量と重量計２６，４６で検出されるガスの気液分離後の水分量とを比較して露点計１９，３９の精度を検証する場合を例にとり説明したが、燃料電池評価装置１０として必要な加湿器１７，３７、露点計１９，３９、熱交換器２１，４１、圧力計２２，４２及び凝縮水タンク２３，４３等に対し、重量計２６，４６のみを追加して、上記した露点計精度検証装置２７，４７と同様の露点計１９，３９の検証を人手により行うことも可能である。
【００３４】
この場合、重量計２６，４６のみを燃料電池評価装置１０に追加すればよいため、低コストで精度確認ができるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態として示した燃料電池評価装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００３６】
１０…燃料電池評価装置、１１…燃料電池、１９，３９…露点計、２１，４１…熱交換器（気液分離器）、２３，４３…凝縮水タンク、２６，４６…重量計、２７，４７…露点計精度検証装置（露点計精度検証手段）。
【図１】
2007192686.tif 000005