JP2005197261A - 水冷式燃料電池システム部品の検査と機能検証装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置の提供。
【解決手段】 載置フレームの燃料電池載置台上に燃料電池スタックが載置されて、水素ガス供給装置が該燃料電池スタックの反応に必要な水素ガスを供給し、更に該燃料電池スタックの水素ガス出口より水素ガスを排出する。送風装置が該燃料電池スタックの反応に必要な空気を供給し、更に該燃料電池スタックの空気出口より排出する。液冷装置が該燃料電池スタックの冷却液出口と冷却液入口の間に接続されて燃料電池を冷却する。加湿器が空気供給管線に接続されて該送風装置が燃料電池スタックに送る空気を加湿する。制御装置が検査と機能検証装置の各項の検査及び信号の受け取りを制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は燃料電池装置に係り、特に一種の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置に関する。

燃料電池（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）は電気化学反応により、直接水素ガス含有燃料と空気を利用して電力を発生する装置である。燃料電池は低汚染、高効率、高エネルギー密度等の長所を有するため、近年、各国の研究と推進の対象となっている。各種の燃料電池中、プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）の操作温度は比較的低く、起動が迅速で、体積と重量のエネルギー密度が比較的高いため、最も産業上の利用価値を有している。

業者の研究開発、性能試験、品質管理、製品メンテナンスの過程で、経常的に燃料電池スタックの各関係部品間の管路を接続し電気回路の接続及び試験を行なう必要がある。新製品の推進、燃料電池電力供給システム原理の解説、教育、商品展示等の各種の場合にあって、業者或いは使用者は重複して燃料電池スタック及び各関係部品間の管路接続と電気回路接続の作業を行なわねばならない。

これまで新製品の推進、原理解説、教育、商品展示等の各種の場合に使用できる適切な装置がないために、一般の使用者はこのニューテクノロジー製品の各特徴を真に理解することができなかった。業者による研究開発、性能試験、品質管理、製品メンテナンスの過程でも往々にして使用可能な適切な装置設計がないため、技術者は各関係部品間の管路接続及び電気回路接続、及び試験に多くの時間を費やすこととなった。

更に、全体の燃料電池システムの関係部品は相当に多く、ゆえに燃料電池システム性能に影響しうる原因も相当に多い。研究者或いは使用者が全体の燃料電池システム中のどの部品が要求に符合しない或いは不良品であるかを知るには、往々にして検査証明の作業に多くの時間を費やさねばならない。このような現在存在する問題はいずれも燃料電池の推進及び実際の応用に不利である。

これにより、操作が簡単で簡単に接続でき、且つシステム部品検査と機能検証機能を具備した燃料電池装置を設計する必要がある。

本発明の主要な目的は、燃料電池システム部品の検査と機能検証装置を提供し、本発明の全体部品配置及び簡易な管線及び電気回路接続により、燃料電池電力供給装置の関係部品の検査と機能検証を更に簡易とすることにある。

本発明の別の目的は、燃料電池システムの装置設計を提供し、本発明の補助により、全体の燃料電池電力供給システムの作業原理、電気特性、ガス供給情況を完全に現出させて、業者及び使用者に完全に燃料電池システムの運転情況を把握させられるようにすることにある。

本発明のもう一つの目的は、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置を提供し、水冷式の設計を採用し、実際の応用時の情況に符合するようにし、且つ燃料電池に水冷設計中で高い作業性能を得させることにある。

請求項１の発明は、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、
水素ガス入口、水素ガス出口、空気入口、空気出口、冷却液入口、冷却液出口を具えた燃料電池スタックと、
燃料電池スタックを載置するフレームプラットフォームを具えた載置フレームと、
水素ガス供給管線を通して燃料電池スタックの水素ガス入口に接続され、燃料電池スタックの反応に必要な水素ガスを供給し、燃料電池スタックの水素ガス出口より排出する水素ガス供給装置と、
空気供給管線を通して燃料電池スタックの空気入口に接続され、燃料電池スタックの反応に必要な空気を供給し、燃料電池スタックの空気出口より排出する送風装置と、
該燃料電池スタックの冷却液出口と冷却液入口の間に接続され、燃料電池を冷却する液冷装置と、
該空気供給管線に接続され、該送風装置が燃料電池スタックに送る空気を加湿する加湿器と、
該検査と機能検証装置の各項の測定及び信号の受け取りを制御する制御装置と、
水素ガス供給管線、空気供給管線、燃料電池スタック、制御装置及び負荷の間の管線及び回路の接続を提供し、燃料電池スタックの操作時の各項の電気パラメータ及びガス供給情況を表示する、接続及び表示パネルと、
を具えたことを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、載置フレームのフレームプラットフォームに傾斜する上面を具えた燃料電池載置台が設けられ、燃料電池スタックを載置する時、その水素ガス出口がこの載置台の低い方向に位置することを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、水素ガス供給装置は載置フレームの一側に配置されて管線で該燃料電池スタックの水素ガス入口に接続され、該水素ガス供給装置は少なくとも一つの低圧金属水素ボンベ載置溝を具え、各低圧金属水素ボンベ載置溝が低圧金属水素ボンベを収容可能とされたことを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。
請求項４の発明は、請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、水素ガス供給管線中に、
水素ガス圧力の減圧調節を行なえる水素ガス圧力調節弁と、
水素ガスの圧力を測定及び表示できる水素ガス圧力計と、
該水素ガスの質量流速を測定する水素ガスマスフローコントローラと、
水素ガス流量制御を行ない、前端に水素ガス流量制御つまみが配置された水素ガスフローロタメータと、
を具えたことを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。
請求項５の発明は、請求項４記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、水素ガス供給管線が、緊急時に適時に水素ガスの供給及び電力出力を切断するための緊急切断ボタンを更に具えたことを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。
請求項６の発明は、請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、水素ガス供給管線が燃料電池スタックの水素ガス入口に連通する前に、別に窒素ガス供給源が窒素ガス供給管線及び三方制御弁を通り水素ガス供給管線に連通することを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。
請求項７の発明は、請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、燃料電池スタックの水素ガス出口の管線が更に逆止め弁と電磁制御弁を具え、該逆止め弁が排出される水素ガスが出口方向のみに向けて排出されるよう制御し、電磁制御弁は開放或いは閉合状態により水素ガス端の残余の生成水の排出を制御することを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。
請求項８の発明は、請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、空気供給管線が、
空気圧力の減圧調節を行なえる空気圧力調節弁と、
空気の質量流速を測定できる空気マスフローコントローラと、
空気流量制御を行ない、前端に空気流量制御つまみが設けられた空気フローロタメータと、
を具えたことを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。
請求項９の発明は、請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、送風装置が空気管線を通して送る空気が加湿器を通り燃料電池スタックの空気入口前の管線に送られ、燃料電池スタックの空気出口より該加湿器に接続された管線が断熱スリーブで被覆されたことを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。
請求項１０の発明は、請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、燃料電池スタックの空気入口及び燃料電池スタックの空気出口にそれぞれその温度を測定する温度センサが設けられて空気加湿状態及び加湿器の性能を了解するのに用いられることを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。
請求項１１の発明は、請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、加湿器に加熱部品が設けられ、且つ更に温度コントローラと結合され、温度コントローラにより加湿器の温度が制御され、これにより空気供給管線が燃料電池スタックの空気入口に送る入口空気の加湿効果が調整されることを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。
請求項１２の発明は、請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、電圧測定装置が更に設けられ、それは燃料電池スタック中の各燃料電池ユニットに接続された導線を通して燃料電池スタックの各燃料電池ユニットの電圧情況を測定し、これにより各種操作条件の燃料電池スタックの各電池ユニットに対する影響を観察できることを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。
請求項１３の発明は、請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、液冷装置が熱交換装置、冷却ファン、ファンコントローラ、水箱、ポンプ、温度センサを具え、この温度センサは燃料電池スタックの冷却液出口より送出される冷却液の温度を測定し、該ファンコントローラはこの温度センサの測定した冷却液温度情況により冷却ファンの運転を制御することを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。
請求項１４の発明は、請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、燃料電池スタックの水素ガス出口に逆止め弁及び電磁制御弁が設けられ、該逆止め弁が排出される水素ガスが出口方向にのみ向けて排出されるよう制御し、電磁制御弁は開放或いは閉合状態により水素ガス端の残余の生成水の排出を制御することを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置としている。

本発明の採用する技術手段により、燃料電池電力供給装置の性能試験、展示、部品検査、性能検証が更に簡易、確実となり、業者による研究開発、使用者による実際の使用、或いは教育展示等の各種の場合にあっていずれも確実に燃料電池システムの全体の装置、及び各部品の運転が正常であるか否かを掌握できる。且つ本発明の接続及び表示装置により、燃料電池スタックと各関係部品間の管線及び回路の接続を現出でき、燃料電池スタックの操作時の各項の電気パラメータ、ガス供給情況、各項の信号検出情況を表示できる。周知の技術に較べると、本発明は明らかに効果が増されている。

本発明によると、載置フレームの燃料電池載置台上に燃料電池スタックが載置されて、水素ガス供給装置が該燃料電池スタックの反応に必要な水素ガスを供給し、更に該燃料電池スタックの水素ガス出口より水素ガスを排出する。送風装置が該燃料電池スタックの反応に必要な空気を供給し、更に該燃料電池スタックの空気出口より排出する。液冷装置が該燃料電池スタックの冷却液出口と冷却液入口の間に接続されて燃料電池を冷却する。加湿器が空気供給管線に接続されて該送風装置が燃料電池スタックに送る空気を加湿する。制御装置が検査と機能検証装置の各項の検査及び信号の受け取りを制御する。

図１は本発明の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置の立体図である。図示されるように、載置フレーム１中に、制御装置２が配置され、該制御装置２はディスプレイ２１及び必要な入出力装置２２（例えばコントロールキーボード）に接続されている。該ディスプレイ２１は全体の水冷式燃料電池システム部品の検査と機能検証装置の各項の信号検出情況、運転性能、グラフ等をリアルタイムで表示する。

載置フレーム１のフレームプラットフォーム１１上には傾斜する上面を具えた載置台１２が設けられて燃料電池スタック３（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｓｔａｃｋ）を載置し、該燃料電池スタック３が載置台１２上に載置される時、その水素ガス出口３２と空気出口３４は載置台１２の低い方向に位置し、ゆえに燃料電池スタック３が良好な生成水排出機能を具備する。

電子負荷２３が該載置フレーム１中に配置され、燃料電池スタック３の負荷シミュレート装置とされる。

載置フレーム１に液冷装置３７が配置されて燃料電池スタック３の作業時に必要な冷却機能を提供する。

燃料電池スタック３が電気化学反応を行なう時に必要な水素ガス供給源は水素ガス供給装置４とされうる。該水素ガス供給装置４は少なくとも一つの低圧金属水素ボンベ載置溝４１と、それに対応する数量の低圧金属水素ボンベ４２を具えている。該水素ガス供給装置４は載置フレーム１の一側に配置され、それは管線で該燃料電池スタック３に接続され、該燃料電池スタック３の反応に必要な水素ガスを供給する。該水素ガス供給装置４はまたその他の水素ガス源とされて管線で燃料電池スタック３の必要な水素ガスを供給するものとされうる。

該燃料電池スタック３が電気化学反応する時に必要な空気は燃料電池スタック３に管線で接続された接続された送風装置５より供給される。

該載置フレーム１にはまた接続及び表示パネル６が設置され、管線及び電気回路の接続と、燃料電池スタック３の操作時の各項の性能パラタ（例えば電圧、電流、温度）及びガス供給情況（例えば水素ガス、空気の供給情況、及び加湿効果）表示を行なう。該接続及び表示パネル６の配置情況については後述する。

図２は本発明の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置のシステム接続表示図である。その燃料電池スタック３は複数の膜電極アセンブリ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ）により構成され、各膜電極アセンブリはアノード触媒層、プロトン交換膜とカソード触媒層に結合されて燃料電池電気化学反応の基本単位を構成する。膜電極アセンブリ、水素ガス拡散層と双極板が直列に接続されて組み合わされて電池モジュールが構成される。更に、水素ガス双極板と空気双極板の中間の液冷流場が燃料電池スタックの温度制御に供される、前後が導電板を用いて端板に固定され、水冷式燃料電池スタックが構成される。各膜電極アセンブリ間は電気直列接続方式で接続され必要な電圧準位及び電流値を達成した後、更に正極端（＋）及び負極端（−）より直流電力が電子負荷２３に送られる。

該燃料電池スタック３は操作時に空気と水素ガスの供給を必要とする。そのうち、水素ガスの供給は、水素ガス供給装置４が燃料電池スタック３の反応に必要な水素ガスを供給する。該水素ガス供給装置４の低圧金属水素ボンベ４２には低圧金属水素ボンベ或いはその他の水素ガス供給装置が採用され得て、水素ガスを燃料電池スタック３の燃料として供給する。該水素ガス供給装置４の供給する水素ガスは水素ガス供給管線４３を通して該燃料電池スタック３の水素ガス入口３１に供給される。該水素ガス供給管線４３は、緊急切断ボタン４４を具え、緊急情況時に適時に水素ガス供給と電力出力を切断する。該水素ガス供給管線４３はまた水素ガス圧力の減圧調節用の水素ガス圧力調節弁４５（減圧弁）と、水素ガスの圧力を測定及び表示する水素ガス圧力計４６を具えている。

該水素ガス供給管線４３の水素ガス圧力調節弁４５の後ろに、更に水素ガスマスフローコントローラ４７が配置され、それは流量計とコントロールバルブ装置の精密なマシンエレクトロニクスの組合せであり、それは水槽ガスの質量流速を測定できる。水素ガスフローロタメータ４８（Ｇａｓ Ｆｌｏｗ Ｒｏｔａｍｅｔｅｒ）も水素ガス供給管線４３中に配置されて研究者或いは使用者がガス流量状態を観察するのに供され、その前端に水素ガス流量制御つまみ４８１が設けられて水素ガスマスフローコントローラ４７と水素ガスフローロタメータ４８の交叉検証を行なうことができる。

水素ガス供給管線４３が燃料電池スタック３の水素ガス入口３１に連通する前に、別に窒素ガス供給源４９が窒素ガス供給管線４９１、窒素ガス圧力調節器４９２、及び三方制御弁４９３を通り水素ガス供給管線４３に連通し、燃料電池スタック３を操作する前或いは操作完成後に、この窒素ガスの供給により燃料電池スタックの水素ガス供給管線４３内の水素ガス或いは不純物ガスが駆逐され、燃料電池スタック３の性能の安定性が維持される。

前述の水素ガス供給管線４３が燃料電池スタック３に供給する水素ガスは燃料電池スタック３の水素ガス入口３１に供給された後、燃料電池スタック３の内部の水素ガススロットを通りさらに水素ガス出口３２より送出される。水素ガス出口３２の管線中には逆止め弁３２１、電磁制御弁３２２が配置され、そのうち、該逆止め弁３２１は排出される水素ガスを出口方向のみに向けて排出されるように制御し、電磁制御弁３２２は開いた或いは閉じた状態により水素ガス端の残余の生成水の排出を制御する。

水素ガス供給方式には測定要求により開放式或いは密閉式供給が採用される。開放式が採用される時、化学計量比（Ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ｒａｔｉｏ）の更新により、並びに燃料電池スタックの電圧、電流出力により流量或いは固定流量が自動調整される。密閉式が採用される時、実際に水素ガス消耗速度が測定され、理論値と出力パワーにより更に燃料電池スタックの使用効率を研究できる。

空気源の供給に関しては、送風装置５（例えばオイルレス式空気圧縮機）より空気供給管線５１を通して燃料電池スタック３の空気入口３３に供給される。この空気供給管線５１は空気圧力の減圧調節を行なう空気圧力調節弁５２を具えている。圧力計５３は空気の圧力を測定及び表示する。空気マスフローコントローラ５４は空気の質量流速を測定できる。空気フローロタメータ５５もまた該空気供給管線５１中に配置されて研究者或いは使用者が空気流量状態を観察するのに供され、その前端に空気流量制御つまみ５５１が設けられて空気マスフローコントローラ５４と空気フローロタメータ５５の交叉検証を行なうことができる。

空気供給方式には開放式供給が採用され、化学計量比（Ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ｒａｔｉｏ）の更新により、並びに燃料電池スタックの電圧、電流出力により流量或いは固定流量が自動調整され、燃料電池スタックの性能への影響を了解できる。

該空気供給管線５１は加湿器５６を具え、その配置目的は燃料電池スタック３に送られる空気に適当な湿度を保持させて、これにより燃料電池スタック３を正常に操作できるようにすることにある。該加湿器５６を通して空気が燃料電池スタック３の空気入口３３に送られる前の管線が別に断熱スリーブ５７で被覆され、燃料電池スタック３に送られる空気の加湿効果が確保され、且つ該管線中に温度センサ５７１が設けられて送り込まれる空気の温度を測定し、並びに入口空気温度メータ５７２がその入口空気温度情況を表示する。

空気は燃料電池スタック３に送られた後、燃料電池スタック３の燃料出口３４より送出され、更に加湿器５６を通った後に送出され並びに排出される。該燃料電池スタック３の空気出口３４と加湿器５６の間の管線もまた断熱スリーブ５８で被覆され、且つ該管線中に温度センサ５８１が配置されて送出される空気の温度を測定し、並びに出口空気温度メータ５８２がその出口空気温度情況を表示する。該入口空気温度メータ５７２と出口空気温度メータ５８２により、空気の加湿状態及び加湿器の性能を了解できる。

該加湿器５６に加熱部品５６１（例えば加熱片）が配置され並びに温度コントローラ５６２に結合され、該温度コントローラ５６２が加湿器５６の温度を制御して加湿器５６に、それを通過する入口空気に対してその加湿効果を調整させ、これにより気体湿度の燃料電池スタック３性能に対する影響を了解できる。該温度コントローラ５６２は加湿器５６の温度を制御する時、温度センサ５６３により温度情況を測定できる。

該燃料電池スタック３は冷却液入口３５及び冷却液出口３６を具えている。該冷却液入口３６部分に液冷装置３７が配置され、それは、熱交換装置３７１、冷却ファン３７２、ファンコントローラ３７３、温度センサ３７４、水箱３７５、ポンプ３７６を具えている。該温度センサ３７４は燃料電池スタック３の冷却液出口３６より送出される冷却液の温度を測定し、該ファンコントローラ３７３は該温度センサ３７４の測定した冷却液温度情況により冷却ファン３７２の運転を制御する。熱交換装置３７１を通って冷却液が適当に冷却された後、この冷却液は管線を通りポンプ３７６で燃料電池スタック３の冷却液入口３５に送り返される。

また、燃料電池スタック３の冷却液出口３６の送出する冷却液は熱交換装置３７１に進入する前に、適当な管線経路を通り前述の低圧金属水素ボンベ４２を加熱し、これにより該低圧金属水素ボンベ４２の水素放出性能を向上する。低圧金属水素ボンベは水素ガス放出吸熱の特性を有するため、該冷却液を利用することで、降温の効果も達成できる。

本発明中には別に電圧測定装置３８が設けられ、燃料電池スタック３中の各燃料電池ユニットに接続された導線３８１を通して燃料電池スタック３中の各燃料電池ユニットの電圧情況を測定し、これにより各種操作条件の燃料電池スタックの各電池ユニットに対する影響を観察することができる。

図３は図１中の接続及び表示パネル６の各関係部品の好ましい実施例の配置図である。該接続及び表示パネル６は、燃料電池スタック及び水素ガス供給管線の接続及び表示エリア６１、アノードガス（水素ガス）供給管線表示エリア６２、カソードガス（空気）供給管線表示エリア６３、電気負荷接続及び表示エリア６４、及び補助表示エリア６５に区画されている。

該燃料電池スタック及び水素ガス供給管線の接続及び表示エリア６１は水素ガス入口３１、水素ガス出口３２、空気入口３３、空気出口３４、冷却液入口３５、冷却液出口３６等接続ユニットが包含される。図１及び図２に〆される対応部品に対応するため、各接続ユニットは同じ部品の参照番号を以て表示されている。

温度表示器３７４が燃料電池スタック３の図のエリア中に配置されて、該燃料電池スタック３の操作温度を表示するのに用いられ、別の温度表示器５６３が燃料電池スタック３の図の上方に配置され、加湿器５６の表面温度を表示するのに用いられる。

該アノードガス（水素ガス）供給管線表示エリア６２中には水素ガス圧力調節弁４５、水素ガス圧力計４６、水素ガスフローロタメータ４８、水素ガス流量制御つまみ４８１が包含される。該カソードガス（空気）供給管線表示エリア６３中には、空気圧力調節弁５２、空気圧力計５３、空気フローロタメータ５５、空気流量制御つまみ５５１、入口空気温度メータ５７２、出口空気温度メータ５８２が包含される。アノードガス供給管線表示エリア６２とカソードガス供給管線表示エリア６３の間には緊急ボタン７が設けられ、緊急情況時にこの緊急ボタン７が押されることで、水素ガスの供給切断及び電力出力切断を含む全体システムが運転停止する。

電気負荷接続及び表示エリア６４には負荷切り換えスイッチ２４、電圧メータ２５、電流メータ２６、ＡＣ電源切り換えスイッチ２７、ＡＣ電源ソケット２８、ランプシート２９が包含される。該負荷切り換えスイッチ２４は研究／教育機能を切り換えるのに使用される。本発明中には別にＤＣ／ＡＣ変換器が配置されて燃料電池スタックの発生する直流電源を交流電源に変換し、ＡＣ電源切り換えスイッチ２７により電力をＡＣ電源ソケット２８或いはランプシート２９に出力する。

補助表示エリア６５は実際の応用の違いにより弾性的に使用され、例えば該補助表示エリア６５中に全体の燃料電池供給システムの管線図及び電気回路図が描かれるか、或いはその他の表示の補助表示エリアとされうる。

前述の制御装置２はパーソナルコンピュータ或いは特別設計の制御回路が採用されて、信号受信インタフェースを通して本発明の検査と機能検証装置中の各関係信号を受け取り、及び信号出力インタフェースを通して各関係部品の動作を制御する。例えば図２に〆される本発明のシステム接続表示図中、温度センサ３７４、５６３、５７１、５８１、電圧測定装置３８、水素ガス圧力計４６、水素ガスマスフローコントローラ４７、空気マスフローコントローラ５４等の部品の発生する信号はいずれも信号受信インタフェースを通して該制御装置２に伝送される。該制御装置２は各関係信号を受け取った後、信号出力インタフェースを通して各関係部品の動作を制御し、例えば、該制御装置２は信号出力インタフェースを通して図２中に示される電磁制御弁３２２、水素ガスマスフローコントローラ４７、空気マスフローコントローラ５４等の部品の動作を制御する。

以上の本発明の実施例から分かるように、本発明の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置の検査と機能検証装置は全体部品の配置、簡易な管線接続、簡易な電気回路接続、関係部品のパネル表示、及び制御装置の制御により、燃料電池電力供給装置の機能の検査及び検証を更に簡易とし、研究者或いは業者が全体の燃料電池システムの各関係部品の機能検査時に極めて便利である。ゆえに本発明は確実に産業上の利用価値を有し、且つ本発明の出願前に同じ或いは類似の発明或いは製品は公開されておらず、ゆえに本発明は特許の要件を具えている。なお、以上の実施例は本発明の範囲を限定するものではなく、以上の実施例の説明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。

本発明の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置の立体図である。 本発明の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置のシステム接続表示図である。 図１中の接続及び表示パネル６の各関係部品の好ましい実施例の配置図である。

符号の説明

１ 載置フレーム
１１ フレームプラットフォーム
１２ 燃料電池載置台
２ 制御装置
２１ ディスプレイ
２２ 入出力装置
２３ 電子負荷
２４ 負荷切り換えスイッチ
２５ 電流メータ
２６ 電流メータ
２７ ＡＣ電源切り換えスイッチ
２８ ＡＣ電源ソケット
２９ ランプシート
３ 燃料電池スタック
３１ 水素ガス入口
３２ 水素ガス出口
３２１ 逆止め弁
３２２ 電磁制御弁
３３ 空気入口
３４ 空気出口
３５ 冷却液入口
３６ 冷却液出口
３７ 液冷装置
３７１ 熱交換装置
３７２ 冷却ファン
３７３ ファンコントローラ
３７４ 温度センサ
３７５ 水箱
３７６ ポンプ
３８ 電圧測定装置
３８１ 導線
４ 水素ガス供給装置
４１ 低圧金属水素ボンベ載置溝
４２ 低圧金属水素ボンベ
４３ 水素ガス供給管線
４４ 緊急切断ボタン
４５ 水素ガス圧力調節弁
４６ 水素ガス圧力計
４７ 水素ガスマスフローコントローラ
４８ 水素ガスフローロタメータ
４８１ 水素ガス流量制御つまみ
４９ 窒素ガス供給源
４９１ 窒素ガス供給管線
４９２ 窒素ガス圧力調節器
４９３ 三方制御弁
５ 送風装置
５１ 空気供給管線
５２ 空気圧力調節弁
５３ 空気圧力計
５４ 空気マスフローコントローラ
５５ 空気フローロタメータ
５５１ 空気流量制御つまみ
５６ 加湿器
５６１ 加熱部品
５６２ 温度コントローラ
５６３ 温度センサ
５７ 断熱スリーブ
５７１ 温度センサ
５７２ 入口空気温度メータ
５８ 断熱スリーブ
５８１ 温度センサ
５８２ 出口空気温度メータ
６ 接続及び表示パネル
６１ 燃料電池スタック及び水素ガス供給管線の接続及び表示エリア
６２ アノードガス（水素ガス）供給管線表示エリア
６３ カソードガス（空気）供給管線表示エリア
６４ 電気負荷接続及び表示エリア
６５ 補助表示エリア
７ 緊急ボタン

Claims (14)

1. 水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、
   水素ガス入口、水素ガス出口、空気入口、空気出口、冷却液入口、冷却液出口を具えた燃料電池スタックと、
   燃料電池スタックを載置するフレームプラットフォームを具えた載置フレームと、
   水素ガス供給管線を通して燃料電池スタックの水素ガス入口に接続され、燃料電池スタックの反応に必要な水素ガスを供給し、燃料電池スタックの水素ガス出口より排出する水素ガス供給装置と、
   空気供給管線を通して燃料電池スタックの空気入口に接続され、燃料電池スタックの反応に必要な空気を供給し、燃料電池スタックの空気出口より排出する送風装置と、
   該燃料電池スタックの冷却液出口と冷却液入口の間に接続され、燃料電池を冷却する液冷装置と、
   該空気供給管線に接続され、該送風装置が燃料電池スタックに送る空気を加湿する加湿器と、
   該検査と機能検証装置の各項の測定及び信号の受け取りを制御する制御装置と、
   水素ガス供給管線、空気供給管線、燃料電池スタック、制御装置及び負荷の間の管線及び回路の接続を提供し、燃料電池スタックの操作時の各項の電気パラメータ及びガス供給情況を表示する、接続及び表示パネルと、
   を具えたことを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
2. 請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、載置フレームのフレームプラットフォームに傾斜する上面を具えた燃料電池載置台が設けられ、燃料電池スタックを載置する時、その水素ガス出口がこの載置台の低い方向に位置することを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
3. 請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、水素ガス供給装置は載置フレームの一側に配置されて管線で該燃料電池スタックの水素ガス入口に接続され、該水素ガス供給装置は少なくとも一つの低圧金属水素ボンベ載置溝を具え、各低圧金属水素ボンベ載置溝が低圧金属水素ボンベを収容可能とされたことを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
4. 請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、水素ガス供給管線中に、
   水素ガス圧力の減圧調節を行なえる水素ガス圧力調節弁と、
   水素ガスの圧力を測定及び表示できる水素ガス圧力計と、
   該水素ガスの質量流速を測定する水素ガスマスフローコントローラと、
   水素ガス流量制御を行ない、前端に水素ガス流量制御つまみが配置された水素ガスフローロタメータと、
   を具えたことを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
5. 請求項４記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、水素ガス供給管線が、緊急時に適時に水素ガスの供給及び電力出力を切断するための緊急切断ボタンを更に具えたことを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
6. 請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、水素ガス供給管線が燃料電池スタックの水素ガス入口に連通する前に、別に窒素ガス供給源が窒素ガス供給管線及び三方制御弁を通り水素ガス供給管線に連通することを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
7. 請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、燃料電池スタックの水素ガス出口の管線が更に逆止め弁と電磁制御弁を具え、該逆止め弁が排出される水素ガスが出口方向のみに向けて排出されるよう制御し、電磁制御弁は開放或いは閉合状態により水素ガス端の残余の生成水の排出を制御することを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
8. 請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、空気供給管線が、 空気圧力の減圧調節を行なえる空気圧力調節弁と、
   空気の質量流速を測定できる空気マスフローコントローラと、
   空気流量制御を行ない、前端に空気流量制御つまみが設けられた空気フローロタメータと、
   を具えたことを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
9. 請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、送風装置が空気管線を通して送る空気が加湿器を通り燃料電池スタックの空気入口前の管線に送られ、燃料電池スタックの空気出口より該加湿器に接続された管線が断熱スリーブで被覆されたことを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
10. 請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、燃料電池スタックの空気入口及び燃料電池スタックの空気出口にそれぞれその温度を測定する温度センサが設けられて空気加湿状態及び加湿器の性能を了解するのに用いられることを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
11. 請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、加湿器に加熱部品が設けられ、且つ更に温度コントローラと結合され、温度コントローラにより加湿器の温度が制御され、これにより空気供給管線が燃料電池スタックの空気入口に送る入口空気の加湿効果が調整されることを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
12. 請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、電圧測定装置が更に設けられ、それは燃料電池スタック中の各燃料電池ユニットに接続された導線を通して燃料電池スタックの各燃料電池ユニットの電圧情況を測定し、これにより各種操作条件の燃料電池スタックの各電池ユニットに対する影響を観察できることを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
13. 請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、液冷装置が熱交換装置、冷却ファン、ファンコントローラ、水箱、ポンプ、温度センサを具え、この温度センサは燃料電池スタックの冷却液出口より送出される冷却液の温度を測定し、該ファンコントローラはこの温度センサの測定した冷却液温度情況により冷却ファンの運転を制御することを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
14. 請求項１記載の水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置において、燃料電池スタックの水素ガス出口に逆止め弁及び電磁制御弁が設けられ、該逆止め弁が排出される水素ガスが出口方向にのみ向けて排出されるよう制御し、電磁制御弁は開放或いは閉合状態により水素ガス端の残余の生成水の排出を制御することを特徴とする、水冷式燃料電池部品の検査と機能検証装置。
    

Images