(57)【要約】【課題】危険を伴うことなく高温加湿を行うことができ、目標の露点温度を短時間で得る。【解決手段】加湿装置１Ａは、燃料極と空気極との間に固体高分子膜を電解質として用いた固体高分子型燃料電池に用いられる。この加湿装置１Ａは、予熱された所定流量のガスを供給するガス供給手段２、所定流量の蒸気を供給する蒸気供給手段３、ガス供給手段２から供給されるガスと蒸気供給手段３から供給される蒸気とを混合する混合手段６、混合手段６から送り込まれる蒸気が混合されたガスの湿度に基づいて蒸気供給手段３が供給する蒸気の流量を制御する手段を備え、予熱されたガスと蒸気を混合し、混合されたガスの湿度に応じて蒸気の流量を可変して目的の露点温度を得る。【選択図】                図１
2004303442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極と空気極との間に固体高分子膜を電解質として用いた固体高分子型燃料電池の加湿装置において、
予熱された所定流量のガスを供給するガス供給手段と、
所定流量の蒸気を供給する蒸気供給手段と、
前記ガス供給手段から供給されるガスと前記蒸気供給手段から供給される蒸気とを混合する混合手段と、
該混合手段から送り込まれる蒸気が混合されたガスの湿度に基づいて前記蒸気供給手段が供給する蒸気の流量を制御する手段とを備えたことを特徴とする固体高分子型燃料電池の加湿装置。
【請求項２】
燃料極と空気極との間に固体高分子膜を電解質として用いた固体高分子型燃料電池の加湿装置において、
ドライガスを供給するドライガス供給手段と、
ウェットガスを供給するウェットガス供給手段と、
前記ドライガス供給手段から供給されるドライガスを予熱する予熱手段と、
前記ウェットガス供給手段から供給されるウェットガスを加湿する加湿手段と、
前記予熱手段で予熱されたドライガスと前記加湿手段で加湿されたウェットガスとを混合する混合手段と、
該混合手段から送り込まれる混合ガスの湿度に基づいて前記ドライガス供給手段の流量及び前記ウェットガス供給手段の流量を制御する手段とを備えたことを特徴とする固体高分子型燃料電池の加湿装置。
【請求項３】
燃料極と空気極との間に固体高分子膜を電解質として用いた固体高分子型燃料電池の加湿装置において、
所定流量のガスを供給するガス供給手段と、
該ガス供給手段から供給されるガスを所定の分流比でドライガスとウェットガスに分流する分流手段と、
該分流手段で分流されたドライガスを予熱する予熱手段と、
前記分流手段で分流されたウェットガスを加湿する加湿手段と、
前記予熱手段で予熱されたドライガスと前記加湿手段で加湿されたウェットガスとを混合する混合手段と、
該混合手段から送り込まれる混合ガスの湿度に基づいて前記分流手段で分流されるドライガスとウェットガスの分流比を制御する手段とを備えたことを特徴とする固体高分子型燃料電池の加湿装置。
【請求項４】
前記分流手段により分流されたドライガス側と前記混合手段との間に２方弁を設け、前記加湿手段の前段又は後段に背圧を設けた請求項３記載の固体高分子型燃料電池の加湿装置。
【請求項５】
前記２方弁の後段に背圧を設けた請求項４記載の固体高分子型燃料電池の加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料極と空気極との間に固体高分子膜を電解質として用いた固体高分子型燃料電池の加湿装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、水素などの燃料と、空気などの酸化剤を電気化学的に反応させることにより、燃料の持つ化学的エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置である。この種の燃料電池の中でも、電解質に高分子イオン交換膜を用いた固体高分子型燃料電池は、出力密度が高く、作動温度が約７０℃〜９０℃と低いこと、構造が単純で電解質を含めて燃料電池全体を固体で構成できること、高分子膜が差圧に強いことなどの特徴がある。そして、出力密度が高いことは、コンパクトで大きな出力が得られ、低温作動であることは、起動時などの取り扱いが容易になることを意味するので、上述した固体高分子型燃料電池は、例えば自動車用、家庭用、可搬用など様々な分野での利用が可能である。
【０００３】
ところで、燃料電池では、電解質に送り込まれるガスの加湿が重要な問題になる。特に、燃料極と空気極との間に固体高分子膜を電解質として用いた固体高分子型燃料電池の場合、電解質の湿度によって出力が大きく変化するので、加湿が非常に重要な要素となる。
【０００４】
そこで、従来、この種の燃料電池の電解質に送り込まれるガスの加湿には、加湿するガスを加湿器内でバブリングさせて温水温度付近の加湿ガスを生成するバブラー加湿方式を採用している。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては以下のものがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２９５９１号公報
【０００６】
図８は上記特許文献１に開示される固体高分子型燃料電池発電装置の概略構成を示す図である。図８に示す固体高分子型燃料電池発電装置５１では、燃料電池５２の燃料極と改質器５３の改質部５４との間にバブリング室５５を設け、改質部５４から得られる改質ガスをこのバブリング室５５の水中を気泡として通過させている。これにより、高温の改質ガスとバブリング室５５内の水との間で熱交換が効率的に行われ、バブリング室５５内の水が加熱されて得られる水蒸気と１００℃近くに下げられた改質ガスとが燃料極に供給される。そして、水蒸気が燃料極を介して燃料電池５２の電解質を加湿する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、燃料電池の膜開発が種々の面から検討され、高温での加湿（例えば１００℃以上の露点温度）の要望がある。また、負荷変動やシステム試験において、湿度を早く応答させる要望がある。
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１の固体高分子型燃料電池発電装置５１でも利用されているバブラー加湿方式では、加湿水温度でガスの露点温度が決まり、加湿水温度の応答性により目的の露点温度に達して安定するまでの時間も決まってくる。従って、バブラー加湿方式では、湿度を高速に可変したくても、温度変化がゆっくりであり、目的の露点温度に達して安定するまで数十分から数時間の時間を必要とし、目的の露点温度を得るのに時間がかかるという問題があった。
具体的には、図９に示すように、バブラー加湿方式の場合、目的の露点温度を６８℃とした場合、６８℃に達するまでに２０００ｓｅｃという時間を要していた。また、バブラー加湿方式により１００℃以上の露点温度を得ようとした場合には、圧力開放時に内部水が突沸するため、危険を伴い使用できないという問題があった。
【０００９】
また、バブラー加湿方式に代わるものとして、ポンプ加湿方式が知られている。このポンプ加湿方式によれば、常圧でガス温度を規制しなければある程度できるが、加圧条件では、圧力変動と水蒸発量変動、水流量変更と温度伝熱遅れ等の物性条件から、安定領域を求めるのに多大な時間がかかるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、危険を伴うことなくガスの高温加湿を行うことができ、目標の露点温度のガスを短時間で得ることができる固体高分子型燃料電池の加湿装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、燃料極と空気極との間に固体高分子膜を電解質として用いた固体高分子型燃料電池の加湿装置において、
予熱された所定流量のガスを供給するガス供給手段と、
所定流量の蒸気を供給する蒸気供給手段と、
前記ガス供給手段から供給されるガスと前記蒸気供給手段から供給される蒸気とを混合する混合手段と、
該混合手段から送り込まれる蒸気が混合されたガスの湿度に基づいて前記蒸気供給手段が供給する蒸気の流量を制御する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、燃料極と空気極との間に固体高分子膜を電解質として用いた固体高分子型燃料電池の加湿装置において、
ドライガスを供給するドライガス供給手段と、
ウェットガスを供給するウェットガス供給手段と、
前記ドライガス供給手段から供給されるドライガスを予熱する予熱手段と、
前記ウェットガス供給手段から供給されるウェットガスを加湿する加湿手段と、
前記予熱手段で予熱されたドライガスと前記加湿手段で加湿されたウェットガスとを混合する混合手段と、
該混合手段から送り込まれる混合ガスの湿度に基づいて前記ドライガス供給手段の流量及び前記ウェットガス供給手段の流量を制御する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、燃料極と空気極との間に固体高分子膜を電解質として用いた固体高分子型燃料電池の加湿装置において、
所定流量のガスを供給するガス供給手段と、
該ガス供給手段から供給されるガスを所定の分流比でドライガスとウェットガスに分流する分流手段と、
該分流手段で分流されたドライガスを予熱する予熱手段と、
前記分流手段で分流されたウェットガスを加湿する加湿手段と、
前記予熱手段で予熱されたドライガスと前記加湿手段で加湿されたウェットガスとを混合する混合手段と、
該混合手段から送り込まれる混合ガスの湿度に基づいて前記分流手段で分流されるドライガスとウェットガスの分流比を制御する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項３記載の固体高分子型燃料電池の加湿装置において、前記分流手段により分流されたドライガス側と前記混合手段との間に２方弁を設け、前記加湿手段の前段又は後段に背圧を設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４記載の固体高分子型燃料電池の加湿装置において、前記２方弁の後段に背圧を設けたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る固体高分子型燃料電池の加湿装置の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明に係る固体高分子型燃料電池の加湿装置の第１実施の形態を示す図、図２は同固体高分子型燃料電池の加湿装置の第２実施の形態を示す図、図３は同固体高分子型燃料電池の加湿装置の第３実施の形態を示す図、図４は同固体高分子型燃料電池の加湿装置の第４実施の形態を示す図である。
【００１８】
まず、本発明に係る加湿装置の第１実施の形態について図１を参照しながら説明する。
【００１９】
図１に示すように、第１実施の形態の加湿装置１（１Ａ）は、ガス供給手段２、蒸気供給手段３、ガス流量制御手段４、蒸気流量制御手段５、混合手段６、温調手段７、温調制御手段８、セパレータ９、再加熱手段１０、再加熱制御手段１１、湿度検出手段１２、流量制御手段１３を備えて概略構成される。
【００２０】
ガス供給手段２は、結露を防止のために予熱された被加湿対象のガスをガス流量制御手段４に供給している。また、蒸気供給手段３は、蒸気を作り出し、この作り出された所定量の蒸気を蒸気流量制御手段５に供給している。
【００２１】
ガス流量制御手段４は、ガス供給手段２から供給されるガスが所定量ずつ混合手段６に供給されるようにガスの流量を制御している。また、蒸気流量制御手段５は、蒸気供給手段３から供給される蒸気の流量を後述する流量制御手段１３からの蒸気量の制御信号によって制御している。
【００２２】
混合手段６は、ガス供給手段２からガス流量制御手段４を介して供給されるガスと、蒸気供給手段３から蒸気流量制御手段５を介して供給される蒸気とを混合し、この蒸気と混合されたガスを温調手段７に送り込んでいる。
【００２３】
温調手段７は、温調制御手段８で温度制御された例えばヒータなどで混合手段６から送り込まれるガスを加熱し、ガスの温度を調整してセパレータに送り込んでいる。
【００２４】
セパレータ９は、温調手段７から送り込まれるガスに含まれる余分な水分を除去し、この余分な水分が除去されたガスを再加熱手段１０に送り込んでいる。
【００２５】
再加熱手段１０は、再加熱制御手段１１で温度制御された例えばヒータなどでセパレータ９から送り込まれるガスを再加熱して更に水分を除去し、乾き蒸気のガスにして不図示の燃料電池に送り出している。
【００２６】
湿度検出手段１２は、再加熱手段１０から送り出される乾き蒸気のガスの湿度を検出し、その検出信号を流量制御手段１３に出力している。
【００２７】
流量制御手段１３は、湿度検出手段１２からの検出信号による湿度と、例えば予め設定入力された設定湿度（目標の露点温度）とを比較し、この比較結果に基づいて設定湿度を得るのに必要な蒸気量を算出し、この算出された蒸気量を制御信号として蒸気流量制御手段５に出力している。
【００２８】
上記構成による第１実施の形態の加湿装置１Ａでは、ガス流量制御手段４により流量制御されたガス供給手段２からのガスと、蒸気流量制御手段５により流量制御された蒸気供給手段３からの蒸気とを混合手段６で混合する。この混合されたガスは、温調手段７により温度調整されてセパレータ９に送り込まれ、セパレータ９によって余分な水分が除去される。余分な水分が除去されたガスは、再加熱手段１０により再加熱され、さらに余分な水分が除去されて乾き蒸気のガスが不図示の燃料電池に送り出される。その際、湿度検出手段１２により乾き蒸気を含むガスの湿度が検出され、この検出された湿度に基づいて流量制御手段１３が設定湿度（目標の露点温度）を得るのに必要な蒸気量を算出する。そして、流量制御手段１３は、算出した蒸気量の制御信号を蒸気流量制御手段５に出力する。蒸気流量制御手段５は、流量制御手段１３からの制御信号によって蒸気供給手段３が供給する蒸気の流量を制御する。以上の動作を繰り返すことにより、再加熱手段１０から送り出されるガスの湿度が設定温度（露点温度）に制御される。
【００２９】
この第１実施の形態の加湿装置１Ａによれば、直接蒸気量を制御するので、バブラー加湿方式に比べ、数十倍〜数百倍の応答時間で目標の湿度（露点温度）まで早く変化させることができる。しかも、ガスに蒸気を混合する方式なので、バブラー加湿方式のような突沸現象による危険を伴うことなく、また不確定物性の排除ができ、安定した加湿を実現することができる。加えて、高温化せずに（飽和蒸気温度＋２０℃）で安定した加湿ガスを供給できる。
【００３０】
なお、上述した第１実施の形態の加湿装置１Ａでは、余分な水分があまり出ないので、図１における温調手段７、温調制御手段８、セパレータ９、再加熱手段１０、再加熱制御手段１１を削除し、構成を簡略化し、コスト低減を図った構成とすることもできる。
【００３１】
次に、本発明に係る加湿装置の第２実施の形態について図２を参照しながら説明する。
【００３２】
図２に示すように、第２実施の形態の加湿装置１（１Ｂ）は、ドライガス供給手段２１、ウェットガス供給手段２２、予熱手段２３、加湿手段２４、混合手段２５、湿度検出手段２６、流量制御手段２７を備えて概略構成される。
【００３３】
ドライガス供給手段２１は、流量制御可能なドライガスを予熱手段２３に供給している。また、ウェットガス供給手段２２は、流量制御可能なウェットガスを加湿手段２４に供給している。
【００３４】
予熱手段２３は、結露を防止するため、ドライガス供給手段２１から供給されるドライガスを予熱して混合手段２５に送り込んでいる。加湿手段２４は、例えばバブラー加湿器を用いることができる。この加湿手段２４では、ウェットガス供給手段２２から供給されるウェットガスをバブラー水温付近の露点温度に加湿して混合手段２５に送り込んでいる。
【００３５】
混合手段２５は、予熱手段２３で予熱されたドライガスと、加湿手段２４で加湿されたウェットガスとを混合して不図示の燃料電池に送り出している。
【００３６】
湿度検出手段２６は、混合手段２５から送り出されるガスの湿度を検出し、その検出信号を流量制御手段２７に出力している。
【００３７】
流量制御手段２７は、湿度検出手段２６からの検出信号による湿度と、例えば予め設定入力された設定湿度（目標の露点温度）とを比較し、この比較結果に基づいて設定湿度を得るのに必要なドライガスの流量とウェットガスの流量を算出している。そして、この算出されたドライガスの流量となるようにドライガス供給手段２１が供給するドライガスの流量を制御している。また、算出されたウェットガスの流量となるようにウェットガス供給手段２２が供給するウェットガスの流量を制御している。
【００３８】
上記構成による第２実施の形態の加湿装置１Ｂでは、ガス流量制御手段２７により流量制御されたドライガス供給手段２１からのドライガスを予熱手段２３で予熱して混合手段２５に送り込む。また、同様にガス流量制御手段２７により流量制御されたウェットガス供給手段２２からのウェットガスを加湿手段２４で加湿して混合手段２５に送り込む。混合手段２５では、予熱手段２３からのドライガスと、加湿手段２４からのウェットガスを混合する。この混合されたガスは、不図示の燃料電池に送り出される。その際、湿度検出手段２６により混合ガスの湿度が検出され、この検出された湿度に基づいて流量制御手段２７が設定湿度（目標の露点温度）を得るのに必要なドライガスの流量とウェットガスの流量を算出する。そして、流量制御手段２７は、この算出した流量になるべく、ドライガス供給手段２１が供給するドライガスの流量と、ウェットガス供給手段２２が供給するウェットガスの流量を制御する。以上の動作を繰り返すことにより、混合手段２５から送り出される混合ガスの湿度が設定温度（露点温度）に制御される。
【００３９】
この第２実施の形態の加湿装置１Ｂによれば、第１実施の形態と同様、バブラー加湿方式に比べ、数十倍〜数百倍の応答時間で目標の湿度（露点温度）まで早く変化させることができる。また、ドライガスとウェットガスの両方の流量を制御するので、目的の湿度（露点温度）のガスを目的の量だけ作り出すことができる。
【００４０】
次に、本発明に係る加湿装置の第３実施の形態について図３を参照しながら説明する。
【００４１】
図３に示すように、第３実施の形態の加湿装置１（１Ｃ）は、ガス供給手段３１、分流手段３２、予熱手段３３、加湿手段３４、混合手段３５、湿度検出手段３６、流量制御手段３７を備えて概略構成される。
【００４２】
ガス供給手段３１は、加湿対象となる所定流量のガスを分流手段３２に供給している。分流手段３２は、３方分流弁からなり、ガス供給手段３１から供給されるガスを所定の分流比でドライガスとウェットガスに分流し、ドライガスを予熱手段３３に送り込み、ウェットガスを加湿手段３４に送り込んでいる。
【００４３】
予熱手段３３は、分流手段３２で分流されて送り込まれるドライガスを予熱して混合手段３５に送り込んでいる。加湿手段３４は、分流手段３２で分流されて送り込まれるウェットガスを加湿して混合手段３５に送り込んでいる。
【００４４】
混合手段３５は、予熱手段３３で予熱されたドライガスと、加湿手段３４で加湿されたウェットガスとを混合して不図示の燃料電池に送り出している。
【００４５】
湿度検出手段３６は、混合手段３５から送り出されるガスの湿度を検出し、その検出信号を流量制御手段３７に出力している。
【００４６】
流量制御手段３７は、湿度検出手段３６からの検出信号による湿度と、例えば予め設定入力された設定湿度（目標の露点温度）とを比較し、この比較結果に基づいて設定湿度を得るのに必要なドライガスの流量とウェットガスの流量を算出している。そして、この算出されたドライガス流量とウェットガスの流量となるべく、分流手段３２におけるドライガスとウェットガスの分流比を制御している。
【００４７】
上記構成による第３実施の形態の加湿装置では、ガス供給手段３１から分流手段３２にガスが供給されると、供給されたガスが所定の分流比でドライガスとウェットガスに分流される。分流されたドライガスは、予熱手段３３で予熱されて混合手段３５に送り込まれる。また、分流されたウェットガスは、加湿手段３４で加湿されて混合手段３５に送り込まれる。混合手段３５では、予熱手段３３からのドライガスと、加湿手段３４からのウェットガスを混合する。この混合されたガスは、不図示の燃料電池に送り出される。その際、湿度検出手段３６により混合ガスの湿度が検出され、この検出された湿度に基づいて流量制御手段３７が設定湿度（目標の露点温度）を得るのに必要なドライガスの流量とウェットガスの流量を算出する。そして、流量制御手段３７は、この算出した流量になるべく、分流手段３２におけるドライガスとウェットガスの分流比を制御する。以上の動作を繰り返すことにより、混合手段３５から送り出される混合ガスの湿度が設定湿度（目標の露点温度）に制御される。
【００４８】
この第３実施の形態の加湿装置１Ｃによれば、第１実施の形態と同様、従来のバブラー加湿方式に比べ、数十倍〜数百倍の応答時間で目標の湿度（露点温度）まで早く変化させることができる。また、供給されるガスを一旦ドライガスとウェットガスに分け、その分流比を制御して再度混合するので、目的の湿度（露点温度）のガスを目的の量だけ作り出すことができる。
【００４９】
次に、本発明に係る加湿装置の第４実施の形態について図４を参照しながら説明する。なお、図４において第３実施の形態の加湿装置１Ｃと同一の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００５０】
この第４実施の形態の加湿装置１（１Ｄ）は、上述した第３実施の形態の加湿装置１Ｃの変形例である。図４に示すように、第４実施の形態の加湿装置１Ｄは、第３実施の形態の加湿装置１Ｃに２方弁３８を用いたものである。
【００５１】
この２方弁３８を用いた方式では、ドライガスとウェットガスを分流する際、２方弁３８の圧力が大きく、ドライガス側にガスが流れない不具合が生ずる。この問題を解消するため、本例の加湿装置１Ｄでは、ウェットガス側に背圧（抵抗）４０を入れる構成としている。
【００５２】
具体的には、図４に示すように、背圧４０をウェットガス側の加湿手段の前段（図４の実線で示す背圧４０Ａ）か、後段（図４の一点鎖線で示す背圧４０Ｂ）に入れる。２方弁３８で流量制御するとき、２方弁３８の前後に差圧が必要であり、加湿手段の前後に背圧４０（４０Ａ又は４０Ｂ）を掛けることにより差圧が充分に取れ、２方弁３８にもガスが流れることで、２方弁３８でも流量制御することができる。
【００５３】
なお、この背圧コントルールが無い場合、２方弁３８の抵抗が加湿手段側の圧力損失以上になると、２方弁３８にガスが流れなくなり、ある範囲での湿度制御にしか対応できなくなる。
【００５４】
また、図４に示すように、２方弁３８の後段に背圧４０（４０Ｃ）を設ける構成としても良い。この構成によれば、２方弁３８の能力を最大限に発揮させることができる。すなわち、常に２方弁３８の前後差圧が一定になり、微少流量まで制御でき、低加湿条件を作ることができる。さらに、図４に示すように、加湿手段の後段に背圧４０（４０Ｂ）を設ける構成とした場合には、燃料電池の運転圧力と加湿手段の圧力差の部分に減圧による低加湿化（ＪＩＳ  湿度校正法の「倍圧法」に相当）も実現できる。
【００５５】
このように、本例の加湿装置によれば、危険を伴うことなく安定した高温加湿を行うことができ、１００℃以上の露点温度を得ることができる。
【００５６】
また、供給されるガスの量は、例えば数十ｃｃから数千ｌと広範囲であるので、上述した第１乃至第４実施の形態の加湿装置１Ａ〜１Ｄは、供給されるガスの流量やコストによって使い分けることができる。例えば供給されるガスの流量が多い場合には第１又は第２実施の形態の加湿装置１Ａ，１Ｃを用い、ガスの流量が比較的少ない場合には第３又は第４実施の形態の加湿装置１Ｃ，１Ｄを用いる。これにより、加湿されるガスの露点温度の可変範囲を広げることができる。
【００５７】
ここで、図５乃至図７は本発明による湿度装置（第１実施の形態）を採用した場合の特性を示している。図５はガス流量一定で蒸気流量を増加した場合の経過時間に対する露点の変化を示す図、図６はガス流量一定で蒸気流量を減少した場合の経過時間に対する露点の変化を示す図、図７は露点の安定性を示す図である。
【００５８】
図５を見ても明らかなように、露点上昇時には約１５ｓｅｃで露点１０７℃に達し、その露点１０７℃を維持していることが判る。また、露点を１１０℃から９８℃に下降させる場合においても、図６に示すように、約２０ｓｅｃで目的の露点９８℃に下降させることができる。このことから、本例の湿度装置によれば、安定して目的の露点まで変化させることができる。さらに、図７に示すように、本例の湿度装置によれば、目的の露点（約１１２℃）に変化させた場合、長時間にわたってその露点温度を維持することができることが判る。
【００５９】
ところで、図２の加湿装置１Ｂに図１の加湿装置１Ａを組み合わせた構成とすることもできる。この場合、図２の加湿装置１Ｂにおいて、ウエットガス供給手段２２に供給されるウェットガスとして、図１の加湿装置１Ａの再加熱手段１０から送り出されるガスを供給する。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、危険を伴うことなく１００℃以上の安定した露点温度の高温加湿を行うことができる。
【００６１】
請求項１の加湿装置によれば、直接蒸気量を制御するので、バブラー加湿方式に比べ、数十倍〜数百倍の応答時間で目標の湿度（露点温度）まで早く変化させることができる。しかも、ガスに蒸気を混合する方式なので、バブラー加湿方式のような突沸現象による危険を伴うことなく、また不確定物性の排除ができ、安定した加湿を実現することができる。しかも、高温化せずに（飽和蒸気温度＋２０℃）で安定した加湿ガスを供給できる。
【００６２】
請求項２の加湿装置によれば、バブラー加湿方式に比べ、数十倍〜数百倍の応答時間で目標の湿度（露点温度）まで早く変化させることができる。また、ドライガスとウェットガスの両方の流量を制御するので、目的の湿度（露点温度）のガスを目的の量だけ作り出すことができる。
【００６３】
請求項３の加湿装置によれば、バブラー加湿方式に比べ、数十倍〜数百倍の応答時間で目標の湿度（露点温度）まで早く変化させることができる。また、供給されるガスを一旦ドライガスとウェットガスに分け、その分流比を制御して再度混合するので、目的の湿度（露点温度）のガスを目的の量だけ作り出すことができる。
【００６４】
請求項４の加湿装置によれば、背圧をウェットガス側の加湿手段の前段又は後段に設ける構成なので、加湿手段の前後での差圧が充分に取れ、２方弁にもガスが流れることで、２方弁でも流量制御することができる。また、背圧を加湿手段の後段に入れる構成とした場合には、燃料電池の運転圧力と加湿手段の圧力差の部分に減圧による低加湿化も実現できる。
【００６５】
請求項５の加湿装置によれば、２方弁の後段に背圧を設ける構成なので、２方弁の能力を最大限に発揮でき、常に２方弁の前後差圧が一定になり、微少流量まで制御でき、低加湿条件を作ることができる。
【００６６】
そして、供給されるガスの流量やコストによって各請求項の湿度装置を使い分ければ、加湿されるガスの露点温度の可変範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体高分子型燃料電池の加湿装置の第１実施の形態を示す図である。
【図２】本発明に係る固体高分子型燃料電池の加湿装置の第２実施の形態を示す図である。
【図３】本発明に係る固体高分子型燃料電池の加湿装置の第３実施の形態を示す図である。
【図４】本発明に係る固体高分子型燃料電池の加湿装置の第４実施の形態を示す図である。
【図５】本発明に係る固定高分子型燃料電池の加湿装置において、ガス流量一定で蒸気流量を増加した場合の経過時間に対する露点の変化を示す図である。
【図６】本発明に係る固定高分子型燃料電池の加湿装置において、ガス流量一定で蒸気流量を減少した場合の経過時間に対する露点の変化を示す図である。
【図７】本発明に係る固定高分子型燃料電池の加湿装置において、露点の安定性を示す図である。
【図８】従来の固体高分子型燃料電池の加湿装置の一例を示す図である。
【図９】バブラー加湿方式において、露点上昇時の経過時間に対する露点の変化を示す図である。
【符号の説明】
１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）…加湿装置、２…ガス供給手段、３…蒸気供給手段、４…ガス流量制御手段、５…蒸気流量制御手段、６…混合手段、７…温調手段、８…温調制御手段、９…セパレータ、１０…再加熱手段、１１…再加熱制御手段、１２…湿度検出手段、１３…流量制御手段、２１…ドライガス供給手段、２２…ウェットガス供給手段、２３…予熱手段、２４…加湿手段、２５…混合手段、２６…湿度検出手段、２７…流量制御手段、３１…ガス供給手段、３２…分流手段、３３…予熱手段、３４…加湿手段、３５…混合手段、３６…湿度検出手段、３７…流量制御手段、３８…２方弁、４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）…背圧。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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