(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード極に燃料ガス、カソード極に酸化剤ガスをそれぞれ供給してその内部で化学反応させることにより電気を発生する燃料電池と、
前記燃料電池の前記カソード極から排出されたカソードオフガス中の水分を、中空糸膜を介して前記アノード極に向かう燃料ガスに移動させるための第１の加湿器と、
該第１の加湿器を通過したカソードオフガス中の水分を、中空糸膜を介して前記カソード極に向かう酸化剤ガスに移動させるための第２の加湿器と、
前記第１の加湿器と前記アノード極との間であって、前記第１の加湿器で加湿され前記アノード極に向かう燃料ガスの流路上に配設され、前記アノード極に向かう燃料ガスが流れることにより発生する負圧を用いて前記アノード極から排出されたアノードオフガスを燃料ガスに合流させると共に、燃料ガスを減圧することで相対湿度を低減する減圧発生手段と、
を備え、
前記減圧発生手段は、前記第１の加湿器から前記アノード極に向かう燃料ガスの量が増加すると、前記負圧が大きくなって、その前後の差圧が大きくなり、その前後における相対湿度の低減量が大きくなるように構成されている
ことを特徴とする燃料電池の加湿システム。
【請求項２】
前記減圧発生手段がエゼクタであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の加湿システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の加湿システムに関し、さらに詳しくは、燃料電池に供給される燃料ガス及び酸化剤ガスのそれぞれを中空糸膜により加湿する燃料電池の加湿システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気自動車の動力源などとして固体高分子型の燃料電池が注目されている。固体高分子型の燃料電池（ＰＥＦＣ）は、常温でも発電することが可能であり、様々な用途に実用化されつつある。
【０００３】
一般に、燃料電池システムは固体高分子電解質膜を挟んで一方側にカソード極を区画し、他方側にアノード極を区画して構成されており、カソード極に供給される空気中の酸素と、アノード極に供給される燃料ガス中の水素との化学反応によって発生した電力で外部負荷を駆動するシステムである。
このような燃料電池システムにおける発電効率を左右する重要なパラメータの一つとして、固体高分子電解質膜内を移動する水素イオンのイオン導電性があげられる。このイオン導電性が高いと単位時間当たりに固体高分子電解質膜内を移動できる水素イオンの数が増えるので、その分だけ電気化学反応に伴う発電量を多くすることができる。
しかしながら、イオン導電性を高く維持するためには、固体高分子電解質膜を乾燥しないように常に湿らせておく必要があり、そのために燃料電池システムには必ず加湿器が設けられている。
この加湿器としては、超音波加湿器、ノズル噴射加湿器、スチーム加湿器等種々の加湿器があるが、通常、電力消費量が少なくしかも取付けスペースが小さいという理由から中空糸膜を用いた加湿器が使用されている。
【０００４】
このような加湿器を備えた燃料電池の加湿システムとしては、例えば図８に示すものが考えられている。
この燃料電池の加湿システム１００は、アノード極１０１ａに供給される燃料ガス中の水素と、カソード極１０１ｃに供給される酸化剤ガスである空気中の酸素とを反応させて発電する燃料電池１０１と、前記燃料電池１０１のアノード極１０１ａ及びカソード極１０１ｃへそれぞれ供給されるガスを、燃料電池１０１のカソード極１０１ｃから排出されるカソードオフガスとそれぞれ水分交換して加湿する２つの加湿器１０２，１０３と、アノード極１０１ａに燃料ガスを循環しながら供給するエゼクタ１０４と、カソード極１０１ｃに酸化剤ガスである空気を供給するＳ／Ｃ（スーパーチャージャ）１０５とから主要部が構成される（尚、燃料電池１０１は加湿システムの構成に含まれるものとする）。
【０００５】
このように構成される燃料電池の加湿システム１００の作用について説明する。
レギュレータ１０６で一定圧に調整されエゼクタ１０４に供給された水分を含まないか、または低湿潤のガスである燃料ガスは、エゼクタ１０４を通過した後に加湿器１０２に供給される。
加湿器１０２に供給された燃料ガス(低湿潤ガス)は、加湿器１０２内の加湿モジュールを通る間に、燃料電池１０１のカソード極１０１ｃから排出されるカソードオフガス(高湿潤ガス)により加湿された後、アノード極１０１ａに供給される。燃料電池１０１のアノード極１０１ａに送られた燃料ガス中の水素は、Ｓ／Ｃ(スーパーチャージャ)１０５から燃料電池１０１に供給される空気中の酸素と反応し発電する。燃料電池１０１で反応に使用されなかった燃料ガスはアノードオフガスとなり、後工程（例えば触媒燃焼器）へと供給される。尚、アノードオフガスの一部は、エゼクタ１０４にて吸引され、再び燃料ガスとして循環される。
【０００６】
一方、Ｓ／Ｃ（スーパーチャージャ）１０５により大気中の低湿潤ガスである空気が吸引・加圧され、加湿器１０３に供給される。
加湿器１０３に供給された空気(低湿潤ガス)は、加湿器１０３内の加湿モジュールを通る間に、加湿器１０２から排出されるカソードオフガス(高湿潤ガス)により加湿された後、燃料電池１０１のカソード極１０１ｃに供給される。燃料電池１０１で燃料ガス中の水素との反応に使用されなかった空気は高湿潤ガスであるカソードオフガスとなり、最初に加湿器１０２に供給される。加湿器１０２に供給されたカソードオフガスは、加湿器１０２内の加湿モジュールを通る間に、エゼクタ１０４から加湿器１０２に供給される燃料ガスに水分を与えて加湿し、加湿器１０２から排出される。加湿器１０２から排出されたカソードオフガスは、次に加湿器１０３へと供給され、加湿器１０３内の加湿モジュールを通る間に、Ｓ／Ｃ(ス−パーチャージャ)１０５から加湿器１０３に供給される空気に水分を与えて加湿する。加湿器１０３から排出されたカソードオフガスは後工程（例えば触媒燃焼器）へと供給される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の燃料電池の加湿システムでは、以下のような問題が発生していた。
（１）燃料電池１０１へ供給する燃料ガスは、相対湿度が一定であることが要求される。しかし、燃料電池１０１の出力が大きくなると、燃料電池における化学反応が発熱反応であるため出力に比例して反応熱が大きくなるので、燃料電池１０１から排出されるオフガスの温度がどうしても上昇してしまう。そのために、燃料電池１０１へ供給する燃料ガスを加湿する加湿器１０２では、過飽和の水分を含んだ（水蒸気分圧の高い）高温のカソードオフガスで燃料ガスを加湿することになり、図９に示すように、燃料電池１０１の要求する目標露点範囲に対して燃料ガスを過加湿（露点が高くなる）状態にしてしまう。その結果、カソードオフガスで燃料ガスを加湿し続けると、固体高分子電解質膜間に形成された隙間に水が溜まりガス流路が目詰まりする、いわゆるフラッディング現象を起こす虞があった。
（２）一方、燃料電池ヘ供給する空気を加湿する加湿器１０３では、カソードオフガスが加湿器１０２で燃料ガスを過加湿してしまうため、燃料電池１０１へ供給する酸化剤ガスである空気を加湿するための水分量が不足して、図９に示すように、燃料電池１０１の要求する目標露点範囲に対して空気の露点が低くなってしまう。その結果、燃料電池１０１の固体高分子電解質膜が乾燥状態になるので安定した発電ができなくなる虞があった。
【０００８】
尚、本発明者は、燃料ガスの過加湿を避けるために加湿器１０２内の中空糸膜の長さ、本数を変えてみたが、図９に示す燃料電池１０１の出力に対する露点との関係は、上下方向に平行移動するだけで直線の傾きを水平方向に寝かせることができなかっただけでなく、燃料電池１０１が高出力になると今度は充分な加湿量が得られないという新たな問題が発生した。
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであって、燃料電池の出力が大きくなっても、燃料電池へ供給する燃料ガスの加湿量と燃料電池へ供給する酸化剤ガスの加湿量とを適切にバランスさせることができる燃料電池の加湿システムを提供することを目的とする。
【００１０】
前記課題を解決するためになされた請求項１に係る燃料電池の加湿システムは、アノード極に燃料ガス、カソード極に酸化剤ガスをそれぞれ供給してその内部で化学反応させることにより電気を発生する燃料電池と、前記燃料電池の前記カソード極から排出されたカソードオフガス中の水分を、中空糸膜を介して前記アノード極に向かう燃料ガスに移動させるための第１の加湿器と、該第１の加湿器を通過したカソードオフガス中の水分を、中空糸膜を介して前記カソード極に向かう酸化剤ガスに移動させるための第２の加湿器と、前記第１の加湿器と前記アノード極との間であって、前記第１の加湿器で加湿され前記アノード極に向かう燃料ガスの流路上に配設され、前記アノード極に向かう燃料ガスが流れることにより発生する負圧を用いて前記アノード極から排出されたアノードオフガスを燃料ガスに合流させると共に、燃料ガスを減圧することで相対湿度を低減する減圧発生手段と、を備え、前記減圧発生手段は、前記第１の加湿器から前記アノード極に向かう燃料ガスの量が増加すると、前記負圧が大きくなって、その前後の差圧が大きくなり、その前後における相対湿度の低減量が大きくなるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１に記載の発明によると、第１の加湿器を減圧発生手段の上流に備えたことにより、
（１）第１の加湿器を減圧発生手段の下流に設けていた従来の構成では、過加湿された燃料ガスが燃料電池に供給されてしまっていたが、今回加湿器の下流側に減圧発生手段を設けたので、減圧発生手段により加湿器を出た燃料ガスが減圧され、それに伴い相対湿度が低減される。減圧発生手段の相対湿度の低減効果は、燃料電池の出力が大きい方が大きいので、燃料電池の出力の大小に関係なく全域に亘って略一定な相対湿度の燃料ガスを燃料電池に供給することができる。
（２）従って、従来のように過加湿された燃料ガスが燃料電池に供給されることがなくなるので、第１の加湿器下流に設けられた第２の加湿器にも充分水分が行くようになる。その結果、燃料電池の出力が大きくなっても、燃料電池へ供給する燃料ガスの加湿量と燃料電池へ供給する酸化剤ガスの加湿量とのアンバランスを起こすことがない。
【００１２】
また、このように配置したことにより、
（３）第１の加湿器の燃料ガス入口側に作用する圧力を、従来のように減圧発生手段の下流側に設けられていたときよりも高く維持できるので、従来のように、燃料電池の出力が小から大に変化した際の圧力の増加変動を回避できる。従って従来よりも中空糸膜の寿命が長くなる。
（４）さらに、減圧発生手段が燃料ガスを循環させる循環ラインの長さが短くなるので従来よりも循環ラインの圧損が小さくなると共に、その位置関係から従来よりも高圧で燃料ガスを加湿できるため加湿量が少なくてよくなる。これにより第１の加湿器を小型化することができる。
【００１３】
請求項２に係る燃料電池の冷却システムは、前記減圧発生手段がエゼクタであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の加湿システムである。
【００１４】
請求項２に記載の発明によると、燃料ガスと燃料電池のアノード極から排出されたアノードオフガスとを合流させる減圧発生手段としてエゼクタを設けたことにより、エゼクタの主流として燃料ガスを流すことで負圧が発生し、燃料電池のアノード極から排出されたオフガスを吸引して循環させることができる。エゼクタは、真空ポンプのように回転・摺動等可動部分が無いので電力を消費しないで済むと共に構造が簡単なので保守・点検が容易になる。
尚、ここで言うエゼクタの主流とは、エゼクタ内での加湿器側から燃料電池へ向かう流れ（負圧を発生させるための流れ）を意味する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１から図７を参照しながら具体的に説明する。
最初に本発明に係る燃料電池の加湿システムについて説明する。
尚、図１は、本発明に係る燃料電池の加湿システム全体の構成図である。
【００１６】
この燃料電池の加湿システムは、アノード極１ａに供給される燃料ガス中の水素とカソード極１ｃに供給される酸化剤ガスである空気中の酸素とを反応させて発電する燃料電池１と、前記燃料電池１のアノード極１ａ及びカソード極１ｃへそれぞれ供給されるガスを燃料電池１のカソード極１ｃから排出されるカソードオフガスとの間でそれぞれ水分交換して加湿する２つの加湿器（２，３）と、アノード極１ａに燃料ガスを循環しながら供給する減圧発生手段であるエゼクタ４と、カソード極１ｃに酸化剤ガスである空気を供給するＳ／Ｃ（スーパーチャージャ）５とから主要部が構成される（燃料電池１は加湿システムの構成に含まれるものとする）。
【００１７】
固体高分子型の燃料電池１は、燃料ガス中の水素と空気中の酸素とを反応させて発電する。反応式で示すと、下記の通りとなる。（１）式は、アノード極１ａにおける反応を、（２）式は、カソード極１ｃにおける反応を示し、電池全体としては、（３）式に示す反応が進行する。このように、燃料電池１は、電池反応の進行に伴ってカソード極１ｃで生成水が生じる。通常、生成水は、カソード極１ｃに供給されている空気中に気化し、未反応の空気と共に燃料電池１から排出される。
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-      ------------------（１）
２Ｈ+＋（１／２）Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ-------（２）
Ｈ2＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ----------------（３）
尚、固体高分子型の燃料電池１は、電解質層として、固体高分子膜（例えばパーフルオロスルホン酸膜、製品名：Ｎａｆｉｏｎ）を用い、この固体高分子膜を挟持する一対のガス拡散電極と、ガス拡散電極をさらに外側から挟持して燃料ガスと空気とを分離するセパレータとを有する単セルを複数積層した構造を備えている。
【００１８】
２つの加湿器は、第１の加湿器である燃料ガス用加湿器２及び第２の加湿器である空気用加湿器３から構成され、どちらも水透過型の中空糸膜を利用した加湿器である。加湿の原理は、中空糸膜を挟んで通流されるガス中の水蒸気分圧の差を利用している。尚、中空糸膜としては、水蒸気以外のガス分子も透過する多孔性膜を使用している。また、イオン水和作用による水透過膜を選定して使用しても良い。
また、２つの加湿器は、どちらも複数の中空糸膜を束ねた中空糸膜束を、例えば円筒形のハウジング内に収容し、中空糸膜の内側と外側とにそれぞれ水分含有量の異なる流体を通流させて水分交換を行うようにしたものである。
【００１９】
減圧発生手段であるエゼクタ４は、燃料ガス用加湿器２と燃料電池１との間に設けられる。エゼクタ４は、アノード極１ａに供給される燃料ガスを循環するための真空ポンプの１種であり、ノズル、ディフューザ、吸引室等から主要部が構成される。
エゼクタ４では、その主流に燃料ガスを流すことで負圧が発生し、燃料電池１のアノード極１ａから排出されたアノードオフガスを吸引し、再び燃料ガスとして循環させることができる。燃料ガスを循環することで燃料ガスの利用効率を高めることができる。尚、ここでいうエゼクタ４の主流とは、エゼクタ４内での加湿器２側から燃料電池１へ向かう流れ（負圧を発生させるための流れ）を意味する。
エゼクタ４は、真空ポンプのように回転・摺動等可動部分が無いので電力を消費しないで済み、かつ構造が簡単なので保守・点検が容易である。
尚、減圧発生手段として本実施の形態ではエゼクタ４を使用しているがエゼクタ４の代わりに真空ポンプも使用できる。
【００２０】
Ｓ／Ｃ（スーパーチャージャ）５は、機械式過給機であり、大気圧の空気を吸引して加圧し、燃料電池１のカソード極１ｃに供給するためのものである。
Ｓ／Ｃ（スーパーチャージャ）５の替わりにリショルム型の容積型圧縮機を使用することもできる。
【００２１】
次に、本発明に係る図１に示した燃料電池の加湿システムに適用されるエゼクタの特性について図２から図５を参照して説明する。
【００２２】
最初に、燃料電池１の出力に対するエゼクタ４の差圧特性を図２に示す。
この図からもわかるように、燃料電池１に大きな出力が要求される場合は、燃料ガス量が増えるので、エゼクタ４の主流の上流圧力とエゼクタ４の下流圧力との差圧が大きくなるが、燃料電池１の出力が小さくなると、燃料ガス量が少なくなるので差圧も小さくなる（ここで、エゼクタの主流とは、エゼクタ４内での加湿器２側から燃料電池１へ向かう流れ（負圧を発生させるための流れ）を意味する）。
【００２３】
次に、エゼクタ４の差圧に対する相対湿度の低減量との関係を図３に示す。
図からも判るように、圧力が高い領域でのエゼクタ４による相対湿度の低減量は大きいが、圧力が低い流域になると、圧力に対する相対湿度の変化量が少なくなるため、差圧に対する相対湿度の低減量は少なくなる。
すなわち、エゼクタ４の主流前後における燃料ガスの組成及び温度が一定であれば、エゼクタ４における圧損が大きくなればなるほど（燃料電池１の出力が大きくなればなるほど）エゼクタ下流の燃料ガス中の水蒸気分圧が小さくなる結果、飽和水蒸気圧に対する水蒸気分圧が小さくなるので相対湿度の低減量が大きくなる。
また、エゼクタ４の主流の上流圧力が低い圧力になればなるほど（燃料電池１の出力が小さくなればなるほど）エゼクタ４の主流前後における相対湿度の低減量が小さくなる。すなわち、エゼクタ４の主流前後で水蒸気分圧の差が出ないので燃料ガスの相対湿度の低減量が小さくなる。
【００２４】
燃料電池１の出力に対するエゼクタ４の主流の上流圧力との関係を図４に示す。
この図からも判るように、燃料電池１に要求される出力に比例して多くの燃料ガスを流すことが必要となるため、燃料電池１の出力が大きくなるに従ってエゼクタ４の主流の上流圧力が高くなる。
【００２５】
次に、燃料電池１の出力に対する燃料電池１に供給する燃料ガスの露点の変化を図５に示す。この図からも判るように、エゼクタ４の主流の上流圧力における燃料ガスの露点は、燃料電池１の出力が大きくなるほど高くなる。
しかし、燃料電池１の出力が大きくなるとエゼクタ４の主流の上流圧力が上昇する（図４参照）。エゼクタ４の主流の上流圧力が高くなるとエゼクタ４の差圧に対する相対湿度の低減量（落ち込み）が大きくなる（図３参照）。
（１）従ってエゼクタ４の下流における燃料ガスの露点は、燃料電池１の出力が大きくなっても相対湿度の低減量が大きくなるため、図５に示すように、エゼクタ４の主流の上流における露点を示す右上がりの直線の傾斜が水平方向に寝てくる。
（２）その結果、燃料電池１の出力の大小に関係無く全領域に亘ってエゼクタ４の下流における燃料ガスの露点は略一定となる。
これにより燃料電池１のアノード極１ａへ供給する燃料ガスは、燃料電池１の出力の大小に関係無く相対湿度が略一定のガスが供給できるようになる。
【００２６】
このような特性を有するエゼクタ４を備えた本発明に係る燃料電池の加湿システムの作用について図１を参照して説明する。
燃料電池１の運転状況に応じて、高圧の水素源よりレギュレータ６により圧力を調整された燃料ガスは、第１の加湿器である燃料ガス用加湿器２に供給される。
燃料ガス用加湿器２に供給された燃料ガス(水分を含まない、または低湿潤のガス)は、燃料ガス用加湿器２内の加湿モジュール内を通る間に、燃料電池１のカソード極１ｃから排出されるカソードオフガス(高湿潤ガス)により加湿された後、エゼクタ４に供給される。
エゼクタ４に供給された燃料ガスは、エゼクタ４の内部を通流する間に燃料電池１の運転に適した相対湿度に低減された後、燃料電池１のアノード極１ａに供給される。燃料電池１のアノード極１ａに送られた燃料ガス中の水素は、Ｓ／Ｃ(スーパーチャージャ)５から燃料電池１に供給される空気中の酸素と反応し発電する。燃料電池１で反応に使用されなかった燃料ガスはアノードオフガスとなり、後工程（例えば触媒燃焼器）へと供給される。尚、アノードオフガスの一部は、エゼクタ４に吸引され、再び燃料ガスとして循環される。
【００２７】
一方、Ｓ／Ｃ（スーパーチャージャ）５により大気中の低湿潤ガスである空気が吸引・加圧され、空気用加湿器３に供給される。
空気用加湿器３に供給された空気(低湿潤ガス)は、空気用加湿器３内の加湿モジュールを通る間に、燃料ガス用加湿器２から排出されるカソードオフガス(高湿潤ガス)により加湿された後、カソード極１ｃに供給される。燃料電池１で燃料ガス中の水素との反応に使用されなかった空気は高湿潤ガスであるカソードオフガスとなり、燃料ガス用加湿器２に供給される。燃料ガス用加湿器２に供給されたカソードオフガスは、燃料ガス用加湿器２内の加湿モジュールを通る間に、燃料電池１の運転状況に応じてレギュレータ６により圧力を調整されて燃料ガス用加湿器２に供給される燃料ガスに水分を与えて加湿し、燃料ガス用加湿器２から排出される。燃料ガス用加湿器２から排出されたカソードオフガスは、さらに空気用加湿器３へと供給され、空気用加湿器３内の加湿モジュールを通る間に、Ｓ／Ｃ(ス−パーチャージャ)５から空気用加湿器３に供給される空気に水分を与えて加湿する。空気用加湿器３から排出されたカソードオフガスは後工程（例えば触媒燃焼器）へと供給される。
【００２８】
このような構成と作用を有する本発明に係る燃料電池の加湿システムを実際に適用したときの燃料電池へ供給される燃料ガスの露点及び空気の露点の実測データを図６に示す。この図からも判るように、燃料電池の出力によらず燃料ガス及び空気の露点は、どちらも目標とする６０℃から７０℃の範囲内に設定できた。尚、目標値はあくまで一例である。
【００２９】
また、燃料電池へ供給する燃料ガスの相対湿度を一定にしたときの燃料ガスの圧力と必要加湿量との関係を図７に示す。この図からも判るように、エゼクタ４の主流の上流側に加湿器を設けて加湿した方がエゼクタの下流側に加湿器を設けて加湿したときよりも必要加湿量が小さくて済む（但し、温度・ガス組成比一定の場合）ので加湿器の小型化が図れる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の構成と作用からなる本発明によれば、以下の効果を奏する。
１．請求項１に記載の発明によれば、減圧発生手段主流の上流に第１の加湿器を備えたことにより、
（１）第１の加湿器を減圧発生手段の下流に設けていた従来の構成では、過加湿された燃料ガスが燃料電池に供給されてしまっていたが、今回加湿器の下流側に減圧発生手段を設けたので、減圧発生手段により加湿器を出た燃料ガスが減圧され、それに伴い相対湿度が低減される。減圧発生手段の相対湿度の低減効果は、燃料電池の出力が大きい方が大きいので、燃料電池の出力の大小に関係なく全域に亘って略一定な相対湿度の燃料ガスを燃料電池に供給することができる。
（２）従って、従来のように過加湿された燃料ガスが燃料電池に供給されることがなくなるので、第１の加湿器下流に設けられた第２の加湿器にも充分水分が行くようになる。その結果、燃料電池の出力が大きくなっても、燃料電池へ供給する燃料ガスの加湿量と燃料電池へ供給する酸化剤ガスの加湿量とのアンバランスを起こすことがない。
また、このように配置したことにより、
（３）第１の加湿器の燃料ガス入口側に作用する圧力を、従来のように減圧発生手段の下流側に設けられていたときよりも高く維持できるので、従来のように、燃料電池の出力が小から大に変化した際の圧力の増加変動を回避できる。従って従来よりも中空糸膜の寿命が長くなる。
（４）さらに、減圧発生手段が燃料ガスを循環させる循環ラインの長さが短くなるので従来よりも循環ラインの圧損が小さくなると共に、その位置関係から従来よりも高圧で燃料ガスを加湿できるため加湿量が少なくてよくなる。これにより第１の加湿器を小型化することができる。
２．請求項２に記載の発明によれば、燃料ガスと燃料電池のアノード極から排出されたオフガスとを合流させる減圧発生手段としてエゼクタを設けたことにより、エゼクタの主流として燃料ガスを流すことで負圧が発生し、燃料電池のアノード極から排出されたオフガスを吸引して循環させることができる。また、エゼクタは、真空ポンプのように回転・摺動等可動部分が無いので電力を消費しないで済むと共に構造が簡単なので保守・点検が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池の加湿システムの全体構成図である。
【図２】燃料電池の出力に対するエゼクタの差圧特性を示す図である。
【図３】エゼクタにおける差圧と相対湿度の低減量との関係を示す図である。
【図４】燃料電池の出力に対するエゼクタの主流の上流圧力との関係を示す図である。
【図５】燃料電池の出力に対するエゼクタでの相対湿度の低減効果によりエゼクタの主流の上流側の燃料ガスの露点がエゼクタの下流側の燃料ガスの露点に近づくことを示す図である。
【図６】本発明に係る燃料電池の加湿システムを実際に適用したときの燃料電池へ供給される燃料ガスの露点及び空気の露点を示す図である。
【図７】燃料電池へ供給する燃料ガスの相対湿度を一定としたときに、エゼクタの主流の上流側で加湿した場合とエゼクタの下流側で加湿した場合の必要加湿量の差を示す図である。
【図８】従来の燃料電池の加湿システムの全体構成図である。
【図９】従来の燃料電池の加湿システムを適用した場合の燃料ガスの露点及び空気の露点を示す図である。
【符号の説明】
１                        燃料電池
１ａ                      アノード極
１ｃ                      カソード極
２                        燃料ガス用加湿器（第１の加湿器）
３                        空気用加湿器（第２の加湿器）
４                        エゼクタ（減圧発生手段）
５                        Ｓ／Ｃ（スーパーチャージャ）
６                        レギュレ―タ
【図１】
0004806139.tif 000002
【図２】
0004806139.tif 000003
【図３】
0004806139.tif 000004
【図４】
0004806139.tif 000005
【図５】
0004806139.tif 000006
【図６】
0004806139.tif 000007
【図７】
0004806139.tif 000008
【図８】
0004806139.tif 000009
【図９】
0004806139.tif 000010