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Qカーボングラスセンサーはもうないのですか?

A
現在は販売しておりません。
以前は磁場の影響が比較的少ないセンサーとして使われていましたが、より磁場の影響が少ないセルノックスセンサーが発売されて以来、需要がなくなりました。

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Qアピエゾングリスは接着剤ですか?

A
接着剤ではありません。
低温では硬くなりますが、室温では粘度の高いグリス状の物質ですので接着はできません。スタイキャスト、ワニス、インジウム半田等であれば接着できます。

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Qアピエゾングリスの使い道を教えてください

A

温度測定の誤差を減らすために使います。
平坦に見えるセンサーの表面でもミクロな目で見ると凹凸があります。
このような表面が作る接触面は隙間が多いので熱が伝わりにくくなり、温度測定の誤差を生みます。そこでこの隙間を埋めるようにアピエゾングリスを薄く塗って熱の伝達を助けてやります。

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Q任意波形の周波数とサンプルレートの関係は?

Q取り付けが簡単なパッケージはどれですか?

A
CUパッケージがお勧めです。
このパッケージはドーナツ型で真ん中にネジ止め用の穴(φ2.9)が開いていますのでネジ1本で取り付けできます。ただし105℃以上になるところでは使えません。

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Q燃料ガスへの加湿の必要性

A
イオン交換膜の種類によっては、水分の有無が発電効率に大きな影響を及ぼします。
弊社取扱いのエレクトロケム社製燃料電池セル(MEAにナフィオン膜使用)で、セル温度80℃に対し、燃料の露点を80℃、70℃、60℃と変えることでセル内の相対湿度を変化させた時のI-V測定の比較です。相対湿度が高い程、発電効率がよいことが分かります。
加湿の必要がないイオン交換膜や実用化を見越しての無加湿運転を目的とすれば、加湿する必要はありません。

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Qリード線を延長するワイヤーは何が良いですか?

A
熱を伝えにくい材質がよいので、りん青銅をはじめとする合金ワイヤーが適しています。
これらはには熱の流入を少なくし、温度測定の誤差を減らす効果があります。

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QAWG(アメリカンワイヤーゲージ)と直径(mm)の関係を教えてください

A
AWG (mm) AWG (mm) AWG (mm) AWG (mm) AWG (mm)
30 0.254 31 0.226 32 0.203 33 0.180 34 0.160
35 0.142 36 0.127 37 0.114 38 0.102 39 0.189

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Q被覆のはがし方を教えてください

A
被覆はカッターの刃を立て、こそぐように慎重に削り落としてください。
落としきれていない部分があると半田付け不良の原因になります。

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Qダイオードセンサーが正常かどうかの判別はどのようにしたらよいでしょうか?

A

テスター等でセンサーの抵抗値を測定することで判定が可能です。
詳細は、こちらの資料を参照にしてください。

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Q温度コントローラ(350、336、335型)に内蔵するオプションの入力カードは、後から購入して自分で本体に組み込むことは可能ですか?

A

お客様自身での組み込みは可能です。
ただし、組込作業が原因で発生した故障につきましては、保証期間中の場合でも当社は責任を負いかねます。
手順の詳細は機器のマニュアルをご参照ください。

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Q校正済温度センサを購入しました。カーブデータは、どこで入手できますか?

A

Lake Shore社のホームページよりカーブデータのダウンロードが可能です。
手順につきましては資料をご参照ください。

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QSoftCALとは何ですか?白金抵抗温度センサだけ対応ですか?

A

SoftCALは液体窒素温度(77K)、室温付近(305K)、高温(480K)の3点または液体窒素温度(77K)、室温付近(305K)の2点のみの校正のことで、校正なしのセンサーより正確かつFull CAL(校正済)センサーより安価です。

SoftCalは白金センサにのみ対応しております。

SoftCALはカーブハンドラーから装置へのインストールができないので、お客様自身で装置に手打ちで入れていただく必要があります。

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Q全てのコントローラ、モニタに標準カーブは設定されていますか?

A

ダイオード、白金、酸化ルテニウム、熱電対につきましては、機器に標準カーブがインストールされております。
校正済センサに比べ確度は落ちますが、安価な未校正センサでも簡単に温度測定ができます。
※ご使用いただけるセンサは機器によって異なります。

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Q電流遮断法によるセル抵抗測定と低抵抗計の測定結果が違うのはなぜ?

A
電流遮断測定機能については、890シリーズの機能説明をご参照ください。
低抵抗計は機種により固定の周波数(1kHzや10kHz)でインピーダンス測定を行う計測器で、電流遮断測定と同じくセルの直列抵抗成分の測定を目的として使用されています。これはセルのRC並列回路成分はより低周波域になるため、高周波域であればほぼ直列抵抗成分であろうという考え方に基づいていますが、セルの周波数特性によっては直列抵抗成分以外を測定している可能性もあるため、電気化学インピーダンス解析(EIS)を実施して、周波数が適切かを確認してから低抵抗計を使用することを推奨します。

注意が必要なのは”低抵抗計は負荷発電中には使用してはいけない”ということです。負荷発電中に低抵抗計を接続して測定していると、低抵抗計から見るとセルと電子負荷装置の並列回路を測定することになるためです。大電流時ほどセルの抵抗も電子負荷装置自身の抵抗も小さくなりますので、並列の抵抗値の足し算となって、低抵抗計では実際のセルの抵抗より低い抵抗値として計測されます。そのため電子負荷装置で行われる電流遮断測定の計測結果とはズレが生じます。
上記の理由から、低抵抗計の使いどころはOCV状態(負荷発電の開始前)のみとなります。となると、負荷発電中に低抵抗計で測定することが間違っているため、負荷発電中にしか測定できない電流遮断測定の結果と比べること自体が間違いであることは自明の理となります。
これら2つの測定結果を比べると、まず低抵抗計の測定結果の方が抵抗が小さい=セルの性能が良いということもあって、ユーザーは低抵抗計の数値を信じてしまいがちなので要注意です。
 
大電流の負荷発電中に低抵抗計が使えないとなると、簡易にセル抵抗を測定できる機種は限られてきます。
東陽テクニカでは、電流遮断測定機能を標準装備し、FRAオプションでEISも実施できるScribner社製890シリーズ(50Aモデル~最大1000Aモデル)を燃料電池評価システムへの搭載機種として提案しています。

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Q任意波形のサンプルレートの単位「S/s」は 何と読むのですか? また、何を意味しているのですか?

A

「S/s」は、sample per second つまり1秒間あたりのサンプル数を意味します。
DAC(Digital to Analog Converter)のサンプルクロックスピードと同じ値です。
サンプルレートを速くすると 任意波形の周波数は高くなり、サンプルレートを遅くすると任意波形の周波数は低くなります。

任意波形のつくり方が解る
ARB-SOFT 説明動画公開中

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Q加湿方式について

A

加湿器にはバブラー式、インジェクション式、シャワー式、分流式など多くの方式があります。
バブラー式は温度を制御した水にガスをくぐらせて加湿する方式で、水の温度を変えて露点を制御します。水温の変化に少し時間がかかりますが、一定露点を保持する安定性や再現性に優れます。加湿器からセルまでのガス圧力を上げる事で露点を100℃以上に上げることも可能です。バブラーの場合、露点精度よく加湿するにはガス流量に応じた水量が必要になります。水量を多く(加湿容器を大きく)すれば大流量に対応できますが、低流量時に遅延が生じたり、水温変化の 応答性が悪くなったりといったデメリットも生じます。

インジェクション式は、乾燥したガスに蒸気を付加する“スチームインジェクション”方式と、水滴を注入後気化させる“リキッドインジェクション”方式があります。露点変化の応答性に優れますが、付加する蒸気(水分)の量の調整が敏感で、少流量のガスへの加湿や低加湿を行う際の精度の調整が難しくなります。

また“スチームインジェクション”方式は100℃以上の露点を制御するのは難しく、“リキッドインジェクション”方式はガスライン中で水滴が気化して急激にガスの体積が変わることにより、ガス圧力が変化する可能性があります。

シャワー式はバブラー式とは逆にガス中に水を噴霧して加湿を行います。
また加湿したガスとドライガスを混合して露点制御の応答性を高める“分流”方式もありますが、各ガスの流量バランス調整が重要になります。

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Q高電流密度になると電流が伸びなくなるのはなぜ?

A
まず電子負荷装置の測定の設定として「下限電圧」の設定をしていないことを確認してください。セル保護のために低電圧にならない設定をしていると、その制限により電流密度を上げられなくなる場合があります。

設定制御上の下限が設定されていない場合は次を参考にしてください。
一般的な電子負荷装置には、”低電圧動作特性(最低動作電圧)”という仕様があります。これはその電子負荷装置で”最大電流を測定するために必要な電子負荷装置側の電流端子間電圧”を示すものです。「1.5V@100A」というような表記で記載され、この場合は100Aの測定を行うには電子負荷装置の電流端子間電圧が1.5V以上必要だという意味になります。この限界ラインは0A/0Vからの直線で存在し、同じ装置の場合50Aの測定には0.75V以上が必要ということになります。
当社システムで標準搭載している電子負荷890eシリーズでは燃料電池単セル(max 1.2V前後)の測定をするため「0.1V@50A」というように、かなり低い電圧まで測定できる設計になっています。
注意が必要なのは、4端子測定の場合、セル電圧がこの下限電圧以上あっても電流測定系ではケーブルの抵抗による電圧降下が起こり、計測器側の端子間電圧は下限電圧に到達することがあることです。オームの法則により高電流密度(大電流)になるほど電圧降下は大きくなり、低電圧域での測定は困難になっていきます。
例えばケーブルの抵抗が1mΩあった場合、1A発電時の電圧降下は1mVで殆ど気になりませんが、100Aでは100mV=0.1V低下します。面積の大きいPEFC単セルで1000Aの発電を同じケーブルで行うと1V低下することになるため、起電圧自体が1V程度のPEFCでは現実的に測定不可能という事態になるわけです。
この状況になっていると思われる場合は、電子負荷装置側の端子間電圧をテスター等で測定し、電子負荷装置の下限電圧に到達していないかを確認してください。
このケーブル抵抗による電圧降下を小さくするには、ケーブルを太く・短くして抵抗を小さくするしかありません。しかし、太くするとケーブルが曲がらず取り回しが難しくなり、短くすると融通が利きませんので、ある程度妥協が必要となります。

この電子負荷装置の最小動作電圧(低電圧通電特性)の問題を無視できるタイプとして、「ゼロV対応電子負荷」と呼ばれるモデルを販売しているメーカーもあります。弊社で取り扱っているScribner社製 890ZV型もその一つです。
このゼロV対応電子負荷は、内部に電圧降下分を相殺するための直流電源を搭載したような構造になっており、装置の端子間電圧がゼロVになっても高電流の発電測定が可能となっています。
ここで注意が必要なのは、補助電源によってセル電圧がゼロVになっても大電流が流せてしまうことです。補助電源に頼ってI-V測定を行うと、0V/50Aといった状態まで測定される場合があります。この時の発電電力は”0V×50A=0W”となりますから、明らかに不自然な状態になっていると言えます。ゼロV対応負荷は便利ですが、注意点も把握して使用しましょう。
なお、大容量の電子負荷装置ではゼロV対応のモデルはまずありません。なぜなら最大電流と同じだけの出力を出せる電源を内蔵する必要があるためで、それだけ大容量の電源を電子負荷装置に内蔵することは価格的にナンセンスだからです。
その点で数100A以上の出力の燃料電池単セルの測定がFC評価装置で最も難易度が高く、価格的にも高価になる可能性があります。なぜならスタックセルにすると電圧が稼げるため、電圧降下相殺用の直流電源が不要になる可能性があるからです。

なお、ゼロV対応電子負荷装置と同じようにゼロVまで測定できる計測器として、電子負荷装置ではなくバイポーラ電源を搭載しているメーカーもあります。
バイポーラ電源の場合、制御の主体は電源になりますので、燃料電池に電源から電流/電圧を流し、FCは無理矢理その”場”に馴染むように動作する、という構図になります。バイポーラ電源は正負跨いで電流・電圧を印加できるため、FC自身の性能を超えてしまう場合があります。ゼロVラインを跨いだI-V曲線(一部メーカーでは”過負荷試験”と呼ばれています)などがその例で、こういう状態では通常の発電反応では起き得ない反応現象が起こっていますから、故意でなければ要注意となります。

自分の使用している電子負荷装置(または機能的に類する機器)の仕様をよく把握して測定することをお奨めします。

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Q燃料ガスの“露点”と“相対湿度”の違い

A

PEFCの発電評価では、試験条件としてセルの加湿状態の管理が重要であるため、供給ガスへの加湿水分量の規定が重要になります。
よく「相対湿度〇%で負荷発電」と言った記述がありますが、相対湿度から水分量を算出するには、その時のガスの温度が何度だったかの情報が必要になります。”25℃で相対湿度100%”と”80℃で相対湿度100%”では加湿水分量として非常に大きな違いがあります。そのため、相対湿度を0~100%まで制御したいと言っても、対象環境のガス温度が指定されなければ加湿水分量が決まらないわけです。

東陽テクニカのFC評価装置では、加湿水分量は「露点」で制御します。“露点”はそのガスに含まれた水分が飽和して結露を始める温度で、温度による飽和水蒸気量は飽和水蒸気圧曲線などで確認することができます。“相対湿度”はあるガス温度での飽和水蒸気量に対する実際に含まれている水蒸気量の比です。
露点はガス温度に依存せず加湿量を規定できますが、相対湿度は「加湿露点/セル温度」の関係から算出されます。
例えば露点80℃の加湿ガスが80℃のセルに入れば相対湿度100%、露点60℃の加湿ガスが80℃のセルに入れば相対湿度42%という形になります。
ちなみに、100℃以上で相対湿度100%、または露点100℃以上を達成するには、露点も100℃以上にする必要があり、セルや配管をそれに応じた温度まで昇温する必要があり、加湿器の水温も100℃以上にするために加圧が必要になります。

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QAWG方式とDDS方式は 何が違うのですか? DDS方式の場合に注意する点は?

A

どちらも DAC(Digital to Analog Converter)を用いて デジタル的に波形を生成する方式ですが、DDS方式は 本来サイン波を出力させるための方式です。 波形発生器は、目的の周波数に設定できてこそ有効なツールになりますが、AWG方式とDDS方式では目的の周波数を発生させる方法が以下のように異なります。

サンプルレート 波形の周波数の変え方 出力波形
AWG方式
(Tabor製品)
ユーザ
可変
サンプルレートをユーザ可変
(波形データ長の設定によっても
 周波数を変えられる)
作成した波形データを常に全て忠実に出力。
DDS方式
(多くの他社製品)
固定
  • 周波数を高くする場合
    波形データを間引いて(欠落)出力
  • 周波数を低くする場合
    波形データの同一個所を重複出力
作成した波形データ通りに出力されるわけではない。

AWG方式は、サンプルレートをユーザが可変して周波数を設定するので 作成した波形データを常に全て忠実に出力します。

一方DDS方式は、サンプルレートが固定の為 設定周波数が高い場合は波形データを間引いて(欠落)出力させ、又、低い場合は 波形データの同一個所を重複出力させるので、設定した波形データ通りに出力されるわけではありません。

DDS方式は、波形1周期を位相360°に換算して 間引(欠落)や重複ポイントを算出するので、サイン波の場合は問題ありませんが、サイン波以外の波形、特に比較的高い周波数のパルスやパルス列、任意波形を出力させたい場合は好ましくありません。
また、連続(繰返し)出力させると、間引(欠落)や重複ポイントが 毎周期 同じ箇所とは限らないので、出力波形が毎周期異なってジッターとなる為 注意が必要です。

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