【手続補正書】
【提出日】平成17年4月12日(2005.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
水素を含む燃料ガスと空気を用いて発電を行う固体高分子型の燃料電池と、
前記燃料電池への供給空気と前記燃料電池からの排出空気との間の熱交換を行うとともに、前記供給空気の加湿および前記排出空気の除湿を行う湿度交換型熱交換器と、
前記湿度交換型熱交換器より排出される空気に含まれる水蒸気を凝縮して回収する空気側水回収器とを備え、
前記燃料電池、前記湿度交換型熱交換器、及び前記空気側水回収器は、最上部に前記燃料電池が位置し、前記燃料電池の下方に前記湿度交換型熱交換器が位置し、前記湿度交換型熱交換器の下方に前記空気側水回収器が位置することを特徴とする固体高分子型燃料電池システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、上述したこのような従来の固体高分子型燃料電池システムが有する課題を考慮して、高効率で安定した運転を確保することができる固体高分子型燃料電池システムを提供することを目的とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１に記載の本発明に対応）は、少なくとも、
水素を含む燃料ガスと空気を用いて発電を行う固体高分子型の燃料電池と、
前記燃料電池への供給空気と前記燃料電池からの排出空気との間の熱交換を行うとともに、前記供給空気の加湿および前記排出空気の除湿を行う湿度交換型熱交換器と、
前記湿度交換型熱交換器より排出される空気に含まれる水蒸気を凝縮して回収する空気側水回収器とを備え、
前記燃料電池、前記湿度交換型熱交換器、及び前記空気側水回収器は、最上部に前記燃料電池が位置し、前記燃料電池の下方に前記湿度交換型熱交換器が位置し、前記湿度交換型熱交換器の下方に前記空気側水回収器が位置することを特徴とする固体高分子型燃料電池システムである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に関連する発明は、少なくとも、燃料ガスと空気を用いて発電を行う固体高分子型の燃料電池と、原料を水蒸気改質して水素リッチな改質ガスを生成する水素生成装置と、前記燃料電池より排出される燃料ガスに含まれる水蒸気を凝縮して回収する燃料側水回収器と、前記水素生成装置の出口と前記燃料側水回収器の入口を結ぶバイパス管と、起動時には、改質ガスを前記バイパス管へ導き、通常運転時には改質ガスを前記燃料電池へ導く切り替え機構とを、備えたことを特徴とする固体高分子型燃料電池システムである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における固体高分子型燃料電池システムを示す構成図である。水素を含む燃料ガスと空気を用いて発電を行う燃料電池２１には、水素生成装置２２から天然ガスなどの原料が水蒸気改質された水素リッチなガスが供給される。水素生成装置２２には、改質反応に必要な温度まで昇温させるバーナー２３が設置されている。水素生成装置２２の出口には、燃料電池１に供給する燃料ガスを加湿する燃料側加湿器２４が設置されている。また、酸化剤としての空気は、空気供給装置２５から供給され、空気側加湿器２６により加湿される。燃料側加湿器２４および空気側加湿器２６は、燃料電池２１の高分子膜の特性を保つためのものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
次に、本発明に関連する発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図２は、本発明に関連する発明の実施の形態における固体高分子型燃料電池システムを示す構成図である。水素を含む燃料ガスと空気を用いて発電を行う燃料電池４１には、水素生成装置４２から、天然ガスなどの原料が水蒸気改質された水素リッチなガスが供給される。水素生成装置４２には、改質反応に必要な温度まで昇温させるバーナー４３が設置されている。水素生成装置４２の出口には、燃料電池４１に供給する燃料ガスを加湿する燃料側加湿器４４が設置されている。また、酸化剤としての空気は、空気供給装置４５から供給され、空気側加湿器４６により加湿される。燃料側加湿器４４および空気側加湿器４６は、燃料電池４１の高分子膜の特性を保つためのものである。空気側加湿器４６は、燃料電池４１から排出される空気から水蒸気を回収する湿度交換型熱交換器で構成されている。燃料電池４１から排出され空気側加湿器４６で湿度を下げた空気は、空気側水回収器４７で外気により冷却され、さらに除湿される。また、燃料電池４１から排出された燃料ガスは、燃料側水回収器４８で外気により冷却され、凝縮水を生じる。双方から得られた凝縮水は水タンク４９に蓄えられる。回収された水は、燃料側水ポンプ５０により水素生成装置４２および燃料側加湿器４４に送られ、燃料改質および燃料側加湿に利用される。燃料電池４１では電気とともに熱が生じるために、冷却水を送る冷却用ポンプ５１と、発生した熱を外部へ放出する冷却用放熱器５２を備えている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
次に、このような本発明に関連する発明の実施の形態に関する動作を説明する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
起動時は改質に必要な温度に達しないために、充分に水素に変換することができない。このとき一酸化炭素を多く含むため、そのまま燃料電池４１にガスを流すと燃料電池４１の触媒が被毒し、特性を大きく低下させる。したがって、改質ガスを直接燃料側水回収器４８に運ぶように、切り替え弁５３を切り替える。これにより、一酸化炭素による被毒が回避できる。また、切り替えられた改質ガスは、燃料側水回収器４８により、大量に含んだ水分を分離するため、バーナー４３でスムーズに燃焼させることができる。したがって、改質ガスのエネルギーを有効利用でき、効率よく短時間で起動させることができる。
従来例の固体高分子型燃料電池システムでは、起動時に改質ガスをバイパスすると、改質ガスに含まれている水分によって、充分に燃焼することができず、臭気を発生したり、昇温時間が逆に長くなる場合があった。
対して本発明に関連する発明の固体高分子型燃料電池システムによれば、起動時の改質ガスの水蒸気を除湿した後に燃焼させることから、改質ガスのエネルギーを有効利用でき、効率よく短時間でスムーズに起動させることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明は、高効率運転を図ることができる固体高分子型燃料電池システムを提供することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
本発明の実施の形態における固体高分子型燃料電池システムを示す構成図である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
本発明に関連する発明の実施の形態における固体高分子型燃料電池システムを示す構成図である。