(57)【要約】【課題】送風経路の持つ条件を損なうことなく電池用空気，燃焼用空気を始めとする機器に必要な空気を適正に流すために用いる空気流量計を提供することを目的としている。【解決手段】流路中心部に箱型で形成した風速計１５と、風速計１５の上流に位置する上流流路Ａと、風速計１５の下流に位置する下流流路Ｂとを有し、下流流路Ｂの径φｂは上流流路Ａの径φａより大きな流路径で構成し、流路両端部には、管状のホース１７等と接続する継ぎ手１８，１９を形成し、継ぎ手のホース１７等と接続する径を、上流流路Ａの径φａよりさらに小さい径とする。【選択図】図２
2009085696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路中心部に箱型で形成した風速計と、前記風速計の上流に位置する上流流路と、前記風速計の下流に位置する下流流路とを有し、前記下流流路の径は前記上流流路の径より大きな流路径で構成し、流路両端部には、管状のホース・パイプ等と接続する継ぎ手を形成し、前記継ぎ手のホース・パイプ等と接続する径を、上流流路径よりさらに小さい径とした空気流量計。
【請求項２】
前記下流流路の径を、前記下流流路の断面積が前記風速計の断面積に前記上流流路の断面積を加えた断面積以上になる径とした請求項1記載の空気流量計。
【請求項３】
前記上流流路の径で形成された風速計取り付け流路に、その流路径で風速と出力の関係が異なる前記風速計の選択取付けが可能な請求項1記載の空気流量計。
【請求項４】
前記上流流路と前記下流流路の境界から前記風速計の入り口までの距離をゼロとせず、前記上流流路に形成した前記風速計の前面入り口を接触させない構成とした請求項1記載の空気流量計。
【請求項５】
燃料電池へ空気を圧送する電池用空気ブロワの出入口流路いずれかに接続配置した電池用空気流量計とする請求項１〜４いずれか1項に記載の空気流量計。
【請求項６】
改質器へ空気を圧送する燃焼用空気ブロワの出入口流路いずれかに接続配置した燃焼用空気流量計とする請求項１〜４いずれか1項に記載の空気流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素と水素反応させ得られる電気で発電させる燃料電池において、電池用空気・燃焼用空気を搬送し、目的とする反応を正しく行うため、正確な空気の流量計測を行う空気流量計とその流路構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下に、燃料電池システムについて、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
燃料電池には使用する電解質の種類によってリン酸形、溶融炭酸塩形、固体酸化物形、固体高分子形があるが、ここでは固体高分子形の燃料電池を用いた燃料電池システムについて説明を行なう。
【０００４】
図Ｎに示すように、従来の燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行う固体高分子形の燃料電池１０１と、天然ガスなどの原料ガスを水蒸気改質し水素リッチな改質ガスを生成する改質器１０２で主に構成される。
【０００５】
燃料電池１０１には酸化剤ガスとしての電池用空気１０３が電池用空気ブロア１０４により供給されており、改質器１０２で生成された燃料ガス１０５と電池用空気１０３とが電気化学的に反応して発電を行なう。この燃料電池１０１の直流電力１０６はインバータで交流電力に変換後、外部負荷へ供給される。反応で生成した水１０７は器具外に排水される。
【０００６】
燃料電池１０１で発電に使用されなかった水素を含む余剰燃料ガス１０８は、原料ガス１０９とともにバーナ１１０に供給される。余剰燃料ガス１０８および原料ガス１０９は、燃焼用空気ブロワ１１１で加圧供給された燃焼用空気１１２とバーナ１１０で混合燃焼し、改質器１０２に充填した改質用触媒を加熱する。
【０００７】
バーナ１１０に供給されず、改質器１０２に供給された原料ガス１０９は、高温に加熱された改質器１０２の触媒で起こる改質反応により、燃料ガス１０５に転換し、燃料電池１０１に送られ電池用空気１０３とともに反応を持続し発電を行う。
【０００８】
電池用空気ブロワ１０４から供給される電池用空気１０３は発電に必要な所定流量になるよう、電池用空気流量計１１３の出力を検知し、制御部により電池用空気ブロワ１０４の駆動電源を調整していた。
【０００９】
一方燃焼用空気ブロワ１１１から供給される燃焼用空気１１２は、燃焼に必要な所定流量に制御する燃焼用空気流量計１１４を設けていた（特許文献１参照）。
【００１０】
燃料電池システムにおいて、発電効率を高めるには、正確な空気量を供給して、燃料電池１０１、及び改質器１０２の反応を効率的に行なう必要があるため、電池用空気流量計１１３および燃焼用空気流量計１１４は非常に重要な構成要素である。
【００１１】
空気流量計としては、超音波式空気流量計や熱式空気流量計などがあり、燃料電池システムの他、エンジンの吸気流路への適用が提案されている（特許文献２，３参照）。
【００１２】
なお、熱式空気流量計の主要部であるサーマルセンサチップは、流路に沿って中央に設けたヒータと、そのヒータを挟んで両側にそれぞれ配置された温度センサ（サーモバイルを使用することが多い。）からなる。流路の流体に流れがない場合は、両側の温度センサが同様の温度を検知するが、流体に流れが生じると温度分布に変化が生じ、両側の温度センサが検知する温度に差が生じる。その検知温度の差に基づいて流れの方向、および流量を割り出す。
【特許文献１】特開昭５８−１６３１８３号公報
【特許文献２】特開昭５８−７５２３号公報
【特許文献３】特開２００７−５７４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
空気流量計は、一般的に前記熱式流量計，超音波式流量計以外に、容積型流量計（泡式、ドラム式、ダイヤフラム式、歯車式），熱電型流量計（サーミスタ式、熱電対式），差圧計測型流量計（層流管、オリフィス式）等があり、一般的に計測器用として現状主に市場に存在する。
【００１４】
現在市場にある流量計は計測流量でその大きさが異なり、計測流量が少ない場合は流路が小さく構成されているため、圧力損失が大きくなるという課題を有している。
【００１５】
また、現在市販されている流量計は、精密計測機器や設備機械に搭載される高価な空気流量計として市場に出回っている。一般家庭に普及させる燃料電池システムに搭載するため手頃で安価な空気流量計が現在市場に無いのが実態である。
【００１６】
現状燃料電池システムに於いて、理論的に１ｋＷ発電時必要とする空気量は電池用空気１０３で１０〜２０ｋｐａ時５０Ｌ、燃焼用空気１０９で０．３ｋｐａ時２０Ｌ／ｍｉｎである。発電時および停止時に必要とする空気量は、電池用空気３で０ｋｐａ時０Ｌ（停止）、燃焼用空気１１２は１ｋｐａ時１００Ｌ／ｍｉｎで冷却用空気として必要である。従来は使用条件がこのように異なるとそれぞれの空気流量計を必要としていた。
【００１７】
従来の燃焼用空気ブロワ１１１は、ターボファンを回転させ低圧で風量の多い送風機であるが、燃焼用空気１１２は、低圧で高風量を必要とする。
【００１８】
しかし、送風経路に既存の燃焼用流量計１１４を設置すると圧力損失が大きくなり、燃焼用空気ブロワ１１１の能力を損なうため、燃焼用空気流量計１１４を設置せず、燃焼用空気ブロワ１１１の実力で得られたファン回転数と風量の関係式を固定値とし、その固定値を制御部で記憶し所定流量になるよう燃焼用空気ブロワ１１１のファン回転数を調整する場合もあった。
【００１９】
ところが、システムを組み立てた完成後、システムを実際に運転させ、適正な燃焼状態にするため、燃焼用空気ブロワ１１１のファン回転数を、手動で調整していた。そのため、調整するには、非常に長い時間が必要となり、多大な工数と時間が必要な、量産性の悪い調整工程を設けているのが実態であった。
【００２０】
また、このファン回転数の調整は固定された条件での設定である。実際、一般家庭に設置すると、環境（気象・温度・設置高度等）の変化があり、空気の密度も変化する。長期間使用する中で、環境変化に対し、追従ができていないのが現状である。
【００２１】
その結果、燃焼状態が変化し、改質器の温度変化を導き、改質効率を低下させ発電効率を低下させるに至る。また最悪燃焼が維持されない状態に至り、システムの運転を停止する等、不具合な状態を導いていた。
【００２２】
従来、電池用空気１０３の計測には超音波式流量計を搭載し性能的に問題はない。しかし、超音波式流量計は現状市場実績が少なく、高価なものとなっている。また、この流量計を燃焼用空気流量計１１４に用いると圧力損出が高くなり使用できない。
【００２３】
電池用空気１０３を搬送する電池用空気ブロワ１０４は圧力が高く風量が多い、そのため運転時の騒音が高い課題もあった。
【００２４】
更に、今後この燃料電池システムが普及し、長時間使用されると空気経路には埃や異物が侵入し能力を劣化させる課題が予測される。
【００２５】
本発明は、上記課題に鑑み、送風経路の持つ条件を損なうことなく電池用空気，燃焼用空気を適正に流すために用いる空気流量計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】
【００２６】
上記目的を達成するために、本発明は、流路中心部に箱型で形成した風速計と、前記風速計の上流に位置する上流流路と、前記風速計の下流に位置する下流流路とを有し、前記下流流路径は前記上流流路径より大きな流路径で構成し、流路両端部には、管状のホース・パイプ等と接続する継ぎ手を形成させ、前記継ぎ手のホース・パイプ等と接続する径を、上流流路径よりさらに小さい径とした空気流量計とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、流路中心部に箱型で形成した風速計と、前記風速計の上流に位置する上流流路と、前記風速計の下流に位置する下流流路とを有し、前記下流流路径は前記上流流路径より大きな流路径で構成し、流路両端部には、管状のホース・パイプ等と接続する継ぎ手を形成し、前記継ぎ手のホース・パイプ等と接続する径を、上流流路径よりさらに小さい径とすることにより、単純な構成で継手を変えるだけで、それぞれの送風経路の持つ条件を損なうことなく電池用空気流量計，燃焼用空気流量計を形成し容易に装着できものとし、部品の共用化と無駄な工程の排除が行なえ大幅にコスト低減を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
上記目的を達成するために、第１の発明は、流路中心部に箱型で形成した風速計と、風速計の上流に位置する上流流路と、風速計の下流に位置する下流流路とを有し、下流流路径は上流流路径より大きな流路径で構成し、流路両端部には、管状のホース・パイプ等と接続する継ぎ手を形成し、継ぎ手のホース・パイプ等と接続する径を、上流流路径よりさらに小さい径とした空気流量計とするものである。
【００２９】
下流流路径を上流流路径より大きな流路径で構成し、流路両端部に、管状のホース・パイプ等と接続する継ぎ手を形成させ、継ぎ手のホース・パイプ等と接続する径を、上流流路径よりさらに小さい径とすることにより、単純な構成で継手を変えるだけで、それぞれの送風経路の持つ条件を損なうことなく電池用空気流量計，燃焼用空気流量計を形成し容易に装着できものとし、部品の共用化と無駄な工程の排除が行なえ大幅にコスト低減を実現することができる。
【００３０】
また、第２の発明は、第１の発明において、下流流路の径を、下流流路の断面積が風速計の断面積に上流流路の断面積を加えた断面積以上になる径としたものである。
【００３１】
中央にある風速計で風の流れは上下に分流され乱流がおこり出力が乱れやすいが、この構成により、風速計の出力振れ幅を抑えることができ、計算上から求めた最大計測流速が安定的に計測可能となる。
【００３２】
また、第３の発明は、第１の発明において、所定の上流流路の径で形成された風速計取り付け流路に、その流路径で風速と出力の関係が異なる風速計の選択取付けが可能な構成としたものである。
【００３３】
この構成により、特性の異なる風速計を選択取付けすることにより、流路の特性に応じた空気流量計が提供できるとともに、風速計以外の部品の共用化を図ることができ、結果として低価格化、品質向上を達成することができる。
【００３４】
また、第４の発明は、第１の発明において、上流流路と下流流路の境界から風速計入り口までの距離をゼロとせず、上流流路に風速計の前面入り口を接触させないものである。
【００３５】
この構成により、計測可能な空気流量を大きくすることが可能であり、流路の特性に応じた空気流量計が提供できる。しかも、上流流路と下流流路の境界から風速計入り口までの距離を変えるだけで良いので、風速計取り付け流路以外の部品の共用化を図ることができ、結果として低価格化、品質向上を達成することができる。
【００３６】
また、第５の発明は、第１〜４の発明のいずれかの空気流量計を、燃料電池へ空気を圧送する電池用空気ブロワの出入口流路いずれかに接続配置した電池用空気流量計としたものである。
【００３７】
この構成により、燃料電池へ適正な量の空気を送ることができ、燃料電池システムにおいて、効率的な発電が行える。
【００３８】
また、第６の発明は、第１〜４の発明のいずれかの空気流量計を、改質器へ空気を圧送する燃焼用空気ブロワの出入口流路いずれかに接続配置した燃焼用空気流量計としたものである。
【００３９】
この構成により、改質器へ適正な量の空気を送ることができ、燃料電池システムにおいて、効率的な発電が行える。
（実施の形態１）
以下に本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムを示す構成図である。本実施の形態における燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行う固体高分子形の燃料電池１と、天然ガスなどの原料ガスを水蒸気改質し水素リッチな改質ガスを生成する改質器２で主に構成される。
【００４０】
燃料電池１には酸化剤ガスとしての電池用空気３が電池用空気ブロワ４により供給されており、改質器２で生成された燃料ガス５と電池用空気３とが電気化学的に反応して発電を行なう。この燃料電池１の直流電力６はインバータで交流電力に変換後、外部負荷へ供給される。反応で生成した水７は器具外に排水される。
【００４１】
燃料電池１で発電に使用されなかった水素を含む余剰燃料ガス８は、バーナ９に供給され、燃焼用空気ブロワ１０で加圧供給された燃焼用空気１１と混合燃焼し改質器２に充填した改質用触媒をバーナ９で加熱し、改質器２に送られてきた原料ガス１２をその触媒の改質反応により水素リッチな改質ガス燃料ガス５に転換する。この反応を持続し発電を行う。
【００４２】
発電に必要な所定流量になるよう、電池用空気ブロワ４から供給される電池用空気３は、電池用空気流量計１３の出力を検知し制御部により電池用空気ブロワ４の所定の動電源に調整し効率の良い電気化学的反応を得る。
【００４３】
一方、燃焼用空気ブロワ１０から供給される燃焼用空気１１は燃焼に必要な所定流量になるよう、燃焼用空気流量計１４の出力を検知し、制御部により燃焼用空気ブロワ１０の燃焼用空気用ファンを所定の回転数に調整する。
【００４４】
電池用空気流量計１３，燃焼用空気流量計１４を搭載し正確な流量の電池用空気３，燃焼用空気１１を供給することで、燃料電池１、および改質器２の最適な反応が行われ発電効率が高い燃料電池システムを提供するものである。
【００４５】
次に電池用空気流量計１３の構成を具体的に図２で説明し、燃焼用空気流量計１４の構成を具体的に図３で説明する。
【００４６】
電池用空気流量計１３および燃焼用空気流量計１４は、同一形状の風速計１５とその風速計取り付け流路１６からなりその両端の継ぎ手をそれぞれの適正な径とし使い分けしている（継ぎ手については詳しく後述する）。
【００４７】
また、図４により、従来例で説明した熱式空気流量計に用いるサーマルセンサチップを搭載した箱状の風速計１５構成図を示す。
【００４８】
風速計１５は、センサ流路２４の内壁中央にサーモバイル２３を配置させ集積回路２５を樹脂でモールドし電源及び出力を信号線２６で制御器と結ぶ風速計１５を搭載し風速計取り付け流路１６の風速を検出する。
【００４９】
その風速計１５は風速計取り付け流路１６の上流流路Ａと下流流路Ｂの境界、下流流路Ｂ側中央に位置させ設置される。風速計取り付け流路１６内において、風速計１５はその上下に空気流路が形成されるように取り付けられている。
【００５０】
そして上流流路Ａの径φａは計測必要最大流量の空気を通過させた時、風速計１５の検出可能最大風速で断面積を求め決定する。（例えば計測必要最大流量が６０Ｌ／ｍｉｎで風速計の検出可能最大風速は４ｍ／ｓであれば「風量＝流路断面積×風速」の理論式から求めると≒φ１８ｍｍとなる。）
このように、上流流路Ａの径φａは計算上から求めた最大計測可能な流速になるものとし、また上流流路Ａの有効長さＬは計測結果の安定性及び再現性を得るため上流流路Ａの径φａの約3倍以上の長さで形成されている。下流流路Ｂは上流流路Ａの径φａより大きな下流流路Ｂの径φｂで構成しその境界に風速計１５が設置される。
【００５１】
上流流路Ａ，下流流路Ｂ、その流路両端部には管状のホース・パイプ等と接続する継ぎ手を形成する。このような条件で形成された風速計取り付け流路１６に、図２に示す電池用空気流量計１３の上流側は、吐出圧力が高い電池用空気ブロワ４（図５のＰ−Ｑ特性参照）がパイプ１７で連結され、下流側は燃料電池１に連結される。
【００５２】
吐出圧が高いことから、パイプ１７の径は上流流路Ａの径より小さくすることが可能である。この場合前述した有効長さＬを確保した上で上流流路Ａの径φａからパイプ１７の径まで絞られ電池用空気入口継手１８が形成されている。電池用空気出口継手１９は下流流路Ｂの径φbからホース径まで絞られ形成されている。
【００５３】
その結果、電池用空気流量計１３は流体が一端開口の小さい入り口（＝電池用空気入口継手１８）から広い空間（＝上流流路Ａ・下流流路Ｂ）に流入し出口（＝電池用空気出口継手１９）で再度開口が絞られることで、サイレンサー効果得られ、電池用空気ブロワ４から発生する音を軽減する機能が得られる。
【００５４】
一方燃焼用空気ブロワ１０（図４のＰ−Ｑ特性参照）は吐出圧の低いターボファン等で構成された低圧な送風機である。そのため送風経路は径の大きいホース２０で連結し圧力損失の少ない配管としている。その経路に設置される図３の燃焼用空気流量計１４は風速計取り付け流路１６に上流流路Ａ有効長さＬを確保し、ホース２０の内径まで広げ燃焼用空気入口継手２１が形成されている。
【００５５】
燃焼用空気出口継手２２は下流流路Ｂの径φbからホース２０の内径まで広げ形成されている。その結果燃焼用空気流量計１４は図６（Ｘ軸：流量，Ｙ軸：圧力損失を示すグラフ）に示すように電池用空気流量計１３に比べ約１／３以下と圧力損出が少ない流路構成を確保している。
【００５６】
このように、同じ風速計取り付け流路１６で両側の継手を変えることで、それぞれの送風経路の持つ条件を損なうことなく空気流量計を装着できる。
【００５７】
このことにより、部品の共用化が図れ、安価な風速計を同じ風速計取り付け流路１６につけ、パイプやホースに付ける継ぎ手を変えるだけで電池用空気流量計１３，燃焼用空気流量計１４を形成すること可能としている。
【００５８】
電池用空気流量計１３は音の発生を抑制する効果をもち、一方燃焼用空気流量計１４は圧力損失が低いためシステムの搭載が可能となり、従来行っていた生産工程での燃焼用空気調整は必要なく、流量計で検出した出力により自動的に所定の風量になる。また環境が変化しても自動的に検出し調整されるので長期間安定した効率の高い発電を供給できるものとなる。
【００５９】
このように単純な構成で部品の共用化および時間を要とした調整工程の排除が行いシステム全体としてのコスト低減が大幅に低減できる。
【００６０】
下流流路Ｂの径φｂは上流流路Ａの径φａより大きく形成し、その境界に箱状の風速計１５が設置される。下流流路Ｂの径φｂは、図７に示す風速計１５で上下に分流される下流有効断面積Ｃ＝下流流路Ｂ断面積−風速計１５段面積で、その下流有効断面積Ｃと上流流路Ａ断面積の比流路比αを１〜３倍の断面積になる径としている。
【００６１】
また中央にある風速計１５で風の流れは上下に分流され乱流がおこり出力が乱れやすい。図８（Ｘ軸：流路比α、Ｙ軸：風速計出力振れ幅を示すグラフ）に示すように、流路比αが高い程風速計１５の出力振れ幅が小さく、計算上から求めた最大計測流速が安定的に計測可能となる。
【００６２】
同じ風速計取り付け流路１６で両側の継手を変え電池用空気流量計１３，燃焼用空気流量計１４を構成した場合の計測範囲は同じである。（例えばφ１８の上流流路Ａで計測範囲は１０〜６０Ｌ／ｍｉｎ）１ｋＷ発電時必要とする空気量は電池用空気３で１０〜２０ｋｐａ時５０Ｌ／ｍｉｎ、燃焼用空気１１で０．５ｋｐａ時２０Ｌ／ｍｉｎである。
【００６３】
３００Ｗ発電時必要とする空気量は電池用空気３で５ｋｐａ時１５Ｌ／ｍｉｎ、燃焼用空気１１で０．１ｋｐａ時７Ｌ／ｍｉｎである。よって燃焼用空気の３００Ｗ時の流量計測が同じ風速計取り付け流路１６では困難である。
【００６４】
この特性比較を図９（Ｘ軸：風速計出力電圧、Ｙ軸：風量を示すグラフ）に示すように、風速計取り付け流路１６をφ１８mmで風速計１５の最大計測可能風速４ｍ／sの場合計測範囲は７〜５０Ｌ／ｍｉｎである、これを電池用空気流量計１３とする。
【００６５】
同じ流路（風速計取り付け流路１６をφ１８mm）で風速計１５の最大計測可能風速３ｍ／sにすると計測範囲は０〜３５Ｌ／ｍｉｎとなり燃焼用空気流量計１４に適するようになる。このように同じ風速計取り付け流路１６で風速計１５を変えることにより電池用空気流量計１３，燃焼用空気流量計１４を構成し、部品の共用化を図りこれら流量計の生産性が向上し、コストの低減の効果が図れる。
【００６６】
次の手段として所定の風速と出力の関係を有す風速計１５を風速計取り付け流路１６に設置し、電池用空気流量計１３，燃焼用空気流量計１４各々が必要とする計測範囲になるよう上流流路Ａの径φａを変え対応する。
【００６７】
図１０に流路径と風速の関係を各風量の線図で示してみた。例えば風速計１５の計測可能風速４ｍ／sの場合φ１８では計測範囲は１０〜６０Ｌ／ｍｉｎである、これを電池用空気流量計１３とする。φ１４では計測範囲は７〜４０Ｌ／ｍｉｎとなり燃焼用空気流量計１４に適するようになる。
【００６８】
このように上流流路Ａの径を変え、計測範囲を変え、それぞれの経路の必要とする検出を行える事を可能とする。但し、燃焼用空気流量計１４は圧力損失が上昇するため燃焼用空気ブロワ１０の能力を見た上で決定する。
【００６９】
このことにより、単純な手段で外観を変えることなく大半の部品の共用化を図りこれら流量計の生産性を向上し、コストの低減の効果が図れる。
【００７０】
更に次の手段として電池用空気流量計１３，燃焼用空気流量計１４各々が必要とする計測範囲になるよう上流流路Ａと下流流路Ｂの境界から風速計１５入り口までの距離を変え対応する。上流流路Ａから風速計１５までの距離Ｍと最大計測風量の関係を図１１（Ｘ軸：距離Ｍ，Ｙ軸：計測可能風量を示すグラフ）に示す。（風速計１５の計測可能風速４ｍ／sの場合）距離Ｍが０の場合計測可能風量は３５Ｌ／ｍｉｎで距離Ｍを８ｍｍまでにすると計測可能風量７０Ｌ／ｍｉｎと変化する。
【００７１】
この特性を利用し電池用空気流量計１３，燃焼用空気流量計１４の各々の計測範囲を変え計測余裕をもたせることができる。例えば電池用空気流量計１３は距離を８ｍｍとし１０〜７０Ｌ／ｍｉｎの計測が可能となる。燃焼用空気流量計１４は距離を２ｍｍとし７〜５０Ｌ／ｍｉｎの計測を可能となる。流路の特性変化を利用し各々が必要な計測範囲に余裕をもたせ部品の共用化を図りこれら流量計の生産性向上し、コストの低減の効果が図れる。
【００７２】
次に耐ほこり性を向上させる目的から上流流路Ａと下流流路Ｂの境界から風速計１５入り口までの距離Ｍを０ｍｍとしないことを特徴とする。その背景は上流流路Ａと風速計１５を接触させると下流流路Ｂが分断され風速計１５前方によどみの空間ができる。この空間にゴミや埃が来た場合、この空間から移動することなく徐々に時間をかけゴミや埃が堆積して行く。
【００７３】
これを防止するため上流流路Ａと下流流路Ｂの境界から風速計１５入り口までの距離Ｍを１ｍｍ以上離す。これで風速計１５前方によどみがなくなりゴミや埃等は下流流路Ｂ下部に移動し風の流れに乗り流路外に噴出される。（ここで述べるゴミ・埃は大気環境基準で示された大気に含まれる３０〜２０ミクロン以下のものをいう。大きなゴミは流量計前方でフィルター除去されている事が前提である。）
この構成により長期間計測範囲が常に安定した電池用空気流量計１３，燃焼用空気流量計１４を提供することを可能としている。
【００７４】
以上説明したところから明らかなように、本発明は、単純な構成で継手を変えるだけで、それぞれの送風経路の持つ条件を損なうことなく電池・燃焼用空気流量計を形成し容易に装着できものとし、部品の共用化と無駄な工程の排除が行なえ大幅にコスト低減を実現する。燃焼用空気調整は自動的行い、発生する音を軽減しシステムの低騒音化を図り長期使用下でも安定した効率の高い発電を供給できるものである。
また、一部寸法の考慮より精度の良い計測範囲の広い、ゴミや埃に強く長期間計測範囲が常に安定する電池用空気流量計１３，燃焼用空気流量計１４とした燃料電池用空気流量計の提供を可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の空気流量計は、燃料電池システムを始め、適正な空気流量を必要とする各種機器に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施形態における空気流量計を搭載した燃料電池システムの構成図
【図２】同空気流量計を電池用空気流量計に適用した場合の構成図
【図３】同空気流量計を燃焼用空気流量計に適用した場合の構成図
【図４】同空気流量計の風速計の構成図
【図５】同空気流量計に接続する電池用空気ブロワ，燃焼用空気ブロワの流量Ｑと圧力Ｐの関係を示す特性図
【図６】同空気流量計の流量と圧力損失を示した特性図
【図７】同空気流量計の風速計取り付け流路の断面図
【図８】同空気流量計の流路比αと風速計出力振れ幅の関係を示した特性図
【図９】同空気流量計において同一流路で最大計測風速を変えた時の風速計出力−風速の関係を示した特性図
【図１０】同空気流量計の流路の径と風速の関係を複数の風量で示した特性図
【図１１】同空気流量計の上流流路と下流流路の境界から風速計入り口までの距離Ｍと計測可能流量の関係を示す特性図
【図１２】従来の空気流量計を備えた燃料電池システムの構成図
【符号の説明】
【００７７】
１    燃料電池
２    改質器
３    電池用空気
４    電池用空気ブロワ
５    燃料ガス
６    直流電力
７    水
８    余剰燃料ガス
９    バーナ
１０    燃焼用空気ブロワ
１１    燃焼用空気
１２    原料ガス
１３    電池用空気流量計
１４    燃焼用空気流量計
１５    風速計
１６    風速計取り付け流路
１７    パイプ
１８    電池用空気入口継手
１９    電池用空気出口継手
２０    ホース
２１    燃焼用空気入口継手
２２    燃焼用空気出口継手
２３    サーモバイル
２４    センサ流路
２５    集積回路
２６    信号線
Ａ    上流流路
Ｂ    下流流路
Ｃ    下流有効断面積
α    流路比
Ｌ    上流流路Ａ有効長さ
Ｍ    距離
φａ    上流流路Ａの径
φｂ    下流流路Ｂの径
【図１】
2009085696.tif 000003
【図２】
2009085696.tif 000004
【図３】
2009085696.tif 000005
【図４】
2009085696.tif 000006
【図５】
2009085696.tif 000007
【図６】
2009085696.tif 000008
【図７】
2009085696.tif 000009
【図８】
2009085696.tif 000010
【図９】
2009085696.tif 000011
【図１０】
2009085696.tif 000012
【図１１】
2009085696.tif 000013
【図１２】
2009085696.tif 000014