JP2007192686A - Precision inspecting method of dew point meter and fuel cell evaluation device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a dew point meter accuracy verification method and a fuel cell evaluation apparatus.
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)。
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。 In a fuel cell, the humidity (dew point) of the gas humidified as described above is an important factor that determines the performance. Therefore, in the fuel cell evaluation apparatus for evaluating the performance of the fuel cell, the humidity is supplied to the fuel cell. A dew point meter that measures the dew point of the gas is provided on the inlet side. However, the performance test of the fuel cell has severe environmental conditions for the dew point meter, and the accuracy of the dew point meter may occur when used for a long time.
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。 For this reason, it was necessary to periodically verify the accuracy of the dew point meter. The accuracy verification of such a dew point meter was conventionally performed by removing the dew point meter from the fuel cell evaluation device and comparing it with a calibration dew point meter or humidity standard generator. The accuracy check and reattachment were necessary, and it took time and effort.
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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a dew point meter accuracy verification method and a fuel cell evaluation apparatus capable of verifying the accuracy of a dew point meter relatively easily and in a short time. Yes.
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。 In order to achieve the above object, the dew point meter accuracy verification method of the present invention compares the amount of water in the fluid determined based on the measured value of the dew point meter and the amount of water after gas-liquid separation of the fluid. To verify the accuracy of the dew point meter.
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。 According to this configuration, the dew point is determined by comparing the amount of water in the fluid determined based on the measured value of the dew point meter with the amount of water after gas-liquid separation of the fluid (actual moisture amount) measured by the dew point meter. In order to verify the accuracy of the meter, for example, by providing a weight meter or the like that detects the amount of water after gas-liquid separation, the accuracy of the dew point meter can be verified without removing the dew point meter. Moreover, since the weight can be measured with high accuracy, high verification accuracy can be obtained.
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。 The amount of water in the fluid determined based on the measured value of the dew point meter is the dew point meter under the condition that the fluid flowing at a constant flow rate is humidified and the liquid phase temperature and the gas phase temperature are controlled to a constant temperature. It is preferable to obtain | require based on the measured value of said, said flow volume, pressure, and the distribution | circulation time of a fluid.
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。 According to this configuration, the amount of water in the fluid obtained based on the measured value of the dew point meter is under the condition that the fluid flowing at a constant flow rate is humidified and the liquid phase temperature and the gas phase temperature are controlled to a constant temperature. Since it is calculated | required based on the measured value of a dew point meter, flow volume, pressure, and the distribution | circulation time of a fluid, a moisture content can be calculated | required by easy measurement.
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。 The fuel cell evaluation apparatus of the present invention includes a dew point meter that measures the dew point of the fluid supplied to the fuel cell, a gas / liquid separator that separates the fluid after passing through the fuel cell, and a gas / liquid separator that separates the fluid. A fuel cell evaluation apparatus having a condensate tank for storing condensate later, a weigh scale for detecting the weight of the condensate in the condensate tank, and a fluid obtained based on the measured value of the dew point meter Dew point meter accuracy verification means for verifying the accuracy of the dew point meter by comparing the amount of water in the water amount with the amount of water measured by the weighing scale is provided.
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。 According to this configuration, the dew point meter accuracy verification means determines the amount of moisture in the fluid obtained based on the measured value of the dew point meter and the moisture measured by the weigh scale after the gas-liquid separation of the fluid measured by the dew point meter. Since the accuracy of the dew point meter is verified by comparing the amount (actual water content), the accuracy of the dew point meter can be verified without removing or reattaching the dew point meter.
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。 According to the dew point meter accuracy verification method and fuel cell evaluation apparatus of the present invention, the accuracy of the dew point meter can be verified relatively easily and in a short time because the accuracy can be verified without removing or reattaching the dew point meter. can do.
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。 Next, an embodiment of a dew point accuracy verification method and a fuel cell evaluation apparatus according to the present invention will be described.
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。
FIG. 1 shows the overall configuration of a fuel
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。
The hydrogen
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。
In the hydrogen off-
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。
In the fuel
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。
The air
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。
In addition, the air off-
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。
The air off-
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。
In the fuel
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。
Here, the dew point
つまり、露点計精度検証装置27は、以下の演算を行う。
That is, the dew point meter
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。
When the flow rate of the hydrogen gas flowing into the
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。
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。
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。
The measured value (that is, the display value) X of the
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。
The dew point meter
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。
As described above, the water content in the hydrogen gas obtained based on the measurement value of the
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。
Also, the dew point under the condition that the moisture content in the hydrogen gas obtained based on the measured value of the
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。
In the above description, the anode side has been described. However, a weight meter that detects the weight of the condensed water in the
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。
Here, since the dew point meter
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。
In the fuel
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。
In this case, since only the weigh scales 26 and 46 need be added to the fuel
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)。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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。 A method of verifying accuracy of a dew point meter according to claim 1,
The amount of water in the fluid determined based on the measured value of the dew point meter is measured by the dew point meter under conditions where the fluid flowing at a constant flow rate is humidified and the liquid phase temperature and the gas phase temperature are controlled to a constant temperature. A method for verifying the accuracy of a dew point meter determined based on the value, the flow rate, the pressure, and the fluid circulation time.
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。
A dew point meter that measures the dew point of the fluid supplied to the fuel cell, a gas / liquid separator that separates the fluid after passing through the fuel cell, and a condensed water that stores the condensed water separated by the gas / liquid separator A fuel cell evaluation device having a tank,
A weigh scale for detecting the weight of the condensed water in the condensed water tank;
Dew point meter accuracy verification means for verifying the accuracy of the dew point meter by comparing the amount of water in the fluid obtained based on the measurement value of the dew point meter and the amount of water measured by the weight meter is provided. Fuel cell evaluation device.
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JP2010080248A (en) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Yokogawa Electric Corp | Fuel cell evaluation device |
JP2010108628A (en) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Espec Corp | Water balance measuring device for fuel cell, fuel cell evaluation test device, and fuel cell system |
CN108169688A (en) * | 2017-12-28 | 2018-06-15 | 上海神力科技有限公司 | Fuel battery test platform humidifies gas and battery pile water balance detection device and method |
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