(57)【要約】【課題】  燃料電池から排出されるガスで燃料電池に供給されるガスをより効果的に加湿する。【解決手段】  本発明の全熱交換器１０は、加湿用プレート１００、全熱交換膜１１０および被加湿用プレート１２０を有する。加湿用プレート１００のリブ１０６の数は被加湿用プレート１２０のリブ１２６の数と同じである。加湿用プレート１００のリブ１０６の１本あたりが全熱交換膜１１０に接触する面積は、被加湿用プレート１２０のリブ１２６の１本あたりが全熱交換膜１１０に接触する面積よりも大きい。すなわち、加湿用プレート１００のリブ１０６が全熱交換膜１１０に接触する総面積は、被加湿用プレート１２０のリブ１２６が全熱交換膜１１０に接触する総面積よりも大きく、加湿側のガス流路の容積は被加湿側のガス流路の容積より小さいので、被加湿ガスを効率的に加湿することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池のアノード又はカソードに供給される供給ガスと、前記供給ガスが前記燃料電池で消費された後、前記燃料電池から排出される排出ガスとの間に全熱交換膜を介在させて前記供給ガスを加湿する全熱交換器であって、
前記排出ガスが前記全熱交換膜と接触する領域の接触面積の方が前記供給ガスが前記全熱交換膜と接触する領域の接触面積よりも小さいことを特徴とする全熱交換器。
【請求項２】
燃料電池のアノード又はカソードに供給される供給ガスと、前記供給ガスが前記燃料電池で消費された後、前記燃料電池から排出される排出ガスとの間に全熱交換膜を介在させて前記供給ガスを加湿する全熱交換器であって、
前記排出ガスが前記全熱交換膜と接触する領域の容積が、前記供給ガスが前記全熱交換膜と接触する領域の容積より小さいことを特徴とする全熱交換器。
【請求項３】
前記全熱交換膜の一方の面と接触する前記排出ガスが流れる加湿流路を形成する複数の加湿側リブと、
前記全熱交換膜の他方の面と接触する前記供給ガスが流れる被加湿流路を形成する複数の被加湿側リブと、
を有し、
前記複数の加湿側リブの前記全熱交換膜上の総面積が、前記複数の被加湿側リブの前記全熱交換膜上の総面積よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の全熱交換器。
【請求項４】
前記加湿側リブの数が前記被加湿側リブの数と等しく、
前記各加湿側リブが前記全熱交換膜と圧着する面積が、前記各加湿側リブが前記全熱交換膜と圧着する面積よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の全熱交換器。
【請求項５】
前記各加湿側リブが前記全熱交換膜と圧着する面積が前記各被加湿側リブが前記全熱交換膜と圧着する面積と等しく、
前記加湿側リブの数が前記被加湿側リブの数よりも多いことを特徴とする請求項３に記載の全熱交換器。
【請求項６】
前記複数の加湿側リブの間隔が前記複数の被加湿側リブの間隔より短いことを特徴とする請求項３に記載の全熱交換器。
【請求項７】
前記加湿流路の前記全熱交換膜と垂直方向の高さが、前記被加湿流路の前記全熱交換膜と垂直方向の高さより小さいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の全熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全熱交換器に関する。より具体的には、本発明は燃料電池から排出されるガスで供給されるガスを加湿する全熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池システムでは、固体高分子膜を良好に湿潤させるために、高露点ガスを供給する必要がある。このため、排ガス中の水分と熱を全熱交換器で回収する燃料電池システムが開発されている。
【０００３】
燃料電池システムに適用可能な全熱交換器としては、加湿側のガスと被加湿側のガスとの間に、全熱交換膜を介在させる形態が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１９４０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の全熱交換器は、加湿側のガスが全熱交換膜に接触する面積は、被加湿側のガスが全熱交換膜に接触する面積と等しくなっている。一般に、全熱交換器に供給される被加湿側のガスは加圧された状態を保っているが、排気系はその一端が大気に連通しており、加湿側のガスは加圧状態を保っていないため、被加湿側のガスは加湿側のガスよりも高圧となる。
【０００５】
このため、被加湿側のガスと加湿側のガスとの差圧により全熱交換膜が加湿側のガスの方へ押されて変形し、加湿ガス中の水分回収に支障を来す可能性があった。
【０００６】
また、加湿ガス中の水分回収については改良の余地があった。
【０００７】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池から排出されるガスで燃料電池に供給されるガスをより効果的に加湿することのできる全熱交換器の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、燃料電池のアノード又はカソードに供給される供給ガスと、前記供給ガスが前記燃料電池で消費された後、前記燃料電池から排出される排出ガスとの間に全熱交換膜を介在させて前記供給ガスを加湿する全熱交換器であって、前記排出ガスが前記全熱交換膜と接触する領域の接触面積の方が前記供給ガスが前記全熱交換膜と接触する領域の接触面積よりも小さいことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の態様、燃料電池のアノード又はカソードに供給される供給ガスと、前記供給ガスが前記燃料電池で消費された後、前記燃料電池から排出される排出ガスとの間に全熱交換膜を介在させて前記供給ガスを加湿する全熱交換器であって、前記排出ガスが前記全熱交換膜と接触する領域の容積が、前記供給ガスが前記全熱交換膜と接触する領域の容積より小さいことを特徴とする。
【００１０】
上記いずれの態様によっても、全熱交換器内の排出ガスの流速に対する全熱交換器内の供給ガスの流速の相対速度を遅くすることができ、供給ガスが全熱交換膜と接触する時間をより長くすることができる。これにより、排出ガスから供給ガスへの水分の回収をより効率的に行うことができる。
【００１１】
上記構成において、排出ガスが全熱交換膜と接触する領域の接触面積を供給ガスが全熱交換膜と接触する領域の接触面積よりも大きくするために、前記全熱交換膜の一方の面と接触する前記排出ガスが流れる加湿流路を形成する複数の加湿側リブと、前記全熱交換膜の他方の面と接触する前記供給ガスが流れる被加湿流路を形成する複数の被加湿側リブと、を有し、前記複数の加湿側リブの前記全熱交換膜上の総面積が、前記複数の被加湿側リブの前記全熱交換膜上の総面積よりも大きくてもよい。この場合、前記加湿側リブの数が前記被加湿側リブの数と等しく、前記各加湿側リブが前記全熱交換膜と圧着する面積が、前記各被加湿側リブが前記全熱交換膜と圧着する面積よりも大きくてもよい。また、前記各加湿側リブが前記全熱交換膜と圧着する面積が前記各加湿側リブが前記全熱交換膜と圧着する面積と等しく、前記加湿側リブの数が前記被加湿側リブの数よりも多くてもよい。さらに、  前記複数の加湿側リブの間隔が前記複数の被加湿側リブの間隔より短くてもよい。さらに、前記加湿流路の前記全熱交換膜と垂直方向の高さが、前記被加湿流路の前記全熱交換膜と垂直方向の高さより小さくてもよい。
【００１２】
これによれば、全熱交換膜が加湿側のガスの方へ押されて変形することを抑制することができる。
【００１３】
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の全熱交換器によれば、燃料電池から排出されるガスで燃料電池に供給されるガスをより効果的に加湿することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、実施の形態にかかる全熱交換器１０が適用された固体高分子型燃料電池システム２０の全体構成を示す。固体高分子型燃料電池システム２０は、炭化水素系の燃料ガスを改質して得られる水素ガスと、反応空気とを固体高分子型燃料電池３０に供給し、水素と反応空気に含まれる酸素との電気化学反応を利用して直流の電力を発生する。
【００１６】
固体高分子型燃料電池３０は、図２に示すセル３１（単電池）が複数積層してモジュールとして構成されたものである。各セル３１は、高分子イオン交換膜などの固体高分子電解質膜３２と、この固体高分子電解質膜３２の対向面にそれぞれ接合されたアノード３３及びカソード３４と、アノード３３に接して配置されたアノード基材３５と、カソード３４に接して配置されたカソード基材３６とを有する。
【００１７】
アノード３３およびカソード３４は、白金を担持したカーボンを主成分とし、ガスまたは水を拡散可能な拡散経路を有する。これらのアノード３３及びカソード３４内で、後述する電気化学反応が行われる。
【００１８】
アノード基材３５には、アノード３３に接する側に、アノード側ガスとしての水素ガスを流動させるアノード側ガス流路３７が形成される。また、カソード基材３６には、カソード３４に接する側にカソード側ガスとしての空気または酸素ガスを流動させるカソード側ガス流路３８が形成される。
【００１９】
このように構成されたセル３１において、アノード基材３５のアノード側ガス流路２２を経てアノード３３内に導入された水素ガスは、アノード３３内で酸化してプロトン（Ｈ+）となり、このプロトンは、固体高分子電解質膜３２中を移動してカソード３４へ至り、カソード３４内で、カソード基材３６のカソード側ガス流路３８を経て導入された空気中の酸素と電気化学反応して還元され、水に変化する。この電気化学反応に伴い、アノード３３とカソード３４間に直流電力が発生する。
【００２０】
水素ガスは、燃料ガス系統４０から供給される炭化水素系の燃料ガスを水蒸気改質法により改質装置４２で改質することにより得られる。燃料ガス系統４０から供給される燃料ガスの一部は、改質装置４２の熱源の燃料として用いられる。改質装置４２で得られた水素ガスは、バブラ４４により加温及び加湿が施された後、固体高分子型燃料電池３０に供給される。
【００２１】
一方、反応空気は、ブロア５１で取り込まれた後、後述する全熱交換器１０にて熱及び湿度分（水分）が付与される。その後、反応空気はバブラを兼ねるメイン水タンク５２にを通過することにより加温及び加湿が施された後、固体高分子型燃料電池３０の各セル３１におけるカソード基材３６のカソード側ガス流路３８へ適量が供給される。
【００２２】
固体高分子型燃料電池３０の各セル３１は、冷却水により冷却される。この冷却水としては、メイン水タンク５２に貯留された水が利用され、循環ポンプ６２がメイン水タンク５２に貯留された水を固体高分子型燃料電池３０に供給する。
【００２３】
メイン水タンク５２は、各セル３１を冷却した冷却水と、固体高分子型燃料電池３０の各セル３１におけるカソード基材３６を拡散して透過した、カソード３４にて生成された水と、固体高分子電解質膜３２に供給された過剰な加湿水とを集水する。また、メイン水タンク５２は、固体高分子型燃料電池３０のカソード３４から固体高分子電解質膜３２を経てアノード３３へ逆拡散しアノード基材３５を透過した水を集水する。
【００２４】
また、メイン水タンク５２内に貯留された水が不足した場合には、上水系統６０から水が補給される。この場合、上水系統６０から供給される水は、サブ水タンク６３に一旦貯留された後、給水ポンプ６４の作動及び給水電磁弁６５の弁操作により適量がメイン水タンク５２に送られる。
【００２５】
上記固体高分子型燃料電池３０にて反応に供されなかった未使用水素ガスは、改質装置４２供給され熱源の燃料として利用される。
【００２６】
一方、固体高分子型燃料電池３０にて酸素が消費された反応空気は排出空気となり、且つ、固体高分子型燃料電池３０にて発生した水を水蒸気として多量に含む。この排出空気が有する熱量と水分の一部は、全熱交換器１０により回収され反応空気に付与される。全熱交換器１０を通過した排出空気は排気ダクト７４に導かれ、外気に排出される。
【００２７】
全熱交換器１０により排出ガスの水分を回収することにより、排気ダクト７４を経て外気へ排出される水分が減少し、メイン水タンク５２における加湿量が低減されるので、固体高分子型燃料電池システム２０における水の消費量の低減が図られている。また、排出空気の熱が、全熱交換器１０により反応空気に回収されることから、反応空気の温度が上昇し、固体高分子型燃料電池３０における電気化学反応を効率よく実施できる。
【００２８】
なお、固体高分子型燃料電池３０にて発生した直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２により所定電圧（たとえば２４Ｖ）の直流電力に変換された後、ＤＣ／ＡＣインバータ８１によって交流電力（たとえば１００Ｖ）に変換される。ＤＣ／ＡＣインバータ８１で変換された交流電力は出力端８５へ出力される。また、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ８２で変換された所定電圧の直流電力は、制御装置９０などの電源として利用される。
【００２９】
制御装置９０は、固体高分子型燃料電池システム２０の各種制御を実施する。つまり、制御装置９０は、固体高分子型燃料電池３０、ブロア５１、循環ポンプ６２、給水ポンプ６４、給水電磁弁６５、ＤＣ／ＡＣインバータ８１及びＤＣ／ＤＣコンバータ８２等との間で電気信号を送受信して、これらの各種機器を制御する。
【００３０】
（実施例１）
図３及び図４は、実施例１の全熱交換器１０の正面図及び背面図をそれぞれ示し、図５は、全熱交換器１０の側面図を示す。また、図６は、図３〜図５に示したＡ−Ａ線上の断面図を示す。全熱交換器１０は、加湿用プレート１００、全熱交換膜１１０および被加湿用プレート１２０を有する。
【００３１】
加湿用プレート１００は、固体高分子型燃料電池３０と接続する開口１０２及び排気ダクト７４と接続する開口１０４を有する。加湿用プレート１００の全熱交換膜１１０側の面には、複数のリブ１０６により仕切られた凹状の複数の溝が設けられている。
【００３２】
一方、被加湿用プレート１２０は、ブロア５１と接続する開口１２２及び固体高分子型燃料電池３０と接続する開口１２４を有する。被加湿用プレート１２０の全熱交換膜１１０側の面には、複数のリブ１２６により仕切られた凹状の複数の溝が設けられている。
【００３３】
全熱交換膜１１０は、加湿用プレート１００と被加湿用プレート１２０との間に狭持され、加湿用プレート１００のリブ１０６及び被加湿用プレート１２０のリブ１２６が全熱交換膜１１０に圧着することにより、加湿用プレート１００及び被加湿用プレート１２０に加湿流路１０８及び被加湿流路１２８がそれぞれ形成される。なお、実施例１の全熱交換器１０では、リブ１０６の高さＨ、すなわち、加湿流路１０８の深さは、リブ１２６の高さＨ’、すなわち、被加湿流路１２８の深さと等しくなっている。
【００３４】
加湿流路１０８には、開口１０２から流入した排出空気が流れ込み、排出空気が全熱交換膜１１０と接触することにより、排出空気の熱及び水分の回収が行われる。熱及び水分の回収が行われた排出空気は開口１０４を経由して排気ダクト７４に送られる。
【００３５】
一方、被加湿流路１２８には、開口１２２から流入した反応空気が流れ込み、反応空気が全熱交換膜１１０と接触することにより、反応空気が加温湿される。加温湿された反応空気は開口１２４から空気供給ライン５３に送られる。具体的には、全熱交換器１０により加温湿がされる前の反応空気は、酸素を２１％程度含み、露点は季節により変動するが通常３０℃以下であるが、酸素濃度約１０％、露点６０〜７０℃の排出空気からの熱および水分回収により、加温湿後の反応空気の露点は約５０〜６０℃程度に上昇する。
【００３６】
全熱交換膜１１０には、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）不織布シートの両側に親水性シートをラミネートした構造が例示される。
【００３７】
加湿用プレート１００のリブ１０６の数と被加湿用プレート１２０のリブ１２６の数は同じであるが、加湿用プレート１００のリブ１０６の１本あたりが全熱交換膜１１０に接触する面積は、被加湿用プレート１２０のリブ１２６の１本あたりが全熱交換膜１１０に接触する面積よりも大きくなっている。すなわち、加湿用プレート１００の複数のリブ１０６が全熱交換膜１１０に接触する総面積は、被加湿用プレート１２０の複数のリブ１２６が全熱交換膜１１０に接触する総面積よりも大きくなっている。言い換えると、加湿流路１０８内で排出空気が全熱交換膜１１０と接触する領域の接触面積の方が被加湿流路１２８内で反応空気が全熱交換膜１１０と接触する領域の接触面積よりも小さい。このような構成により、加湿流路１０８内で排出空気が全熱交換膜１１０と接触する領域の接触面積が被加湿流路１２８内で反応空気が全熱交換膜１１０と接触する領域の接触面積と等しい場合に比べると、加湿流路１０８を流れる排出空気の流速に対する被加湿流路１２８を流れる反応空気の流速の相対速度が遅くなる。
【００３８】
このため、全熱交換器１０における排出空気から反応空気への熱及び水分の回収がより効率よく行うことができ、固体高分子型燃料電池システム２０のエネルギー効率を高めることができる。
【００３９】
また、加湿流路１０８の断面積が小さくすることにより、加湿流路１０８内の排出空気の圧力を増加させることができ、排出空気より高圧な反応空気によって全熱交換膜１１０が加湿流路１０８側にしなって変形することが防止される。
【００４０】
なお、リブ１０６の高さＨを、リブ１２６の高さＨ’よりも低くすることにより、被加湿流路１２８を流れる反応空気の流速を、加湿流路１０８を流れる排出空気の流速に対して相対的により遅くすることができ、全熱交換器１０における排出空気から反応空気への熱及び水分の回収をさらに効率よく行うことができる。また、加湿流路１０８の断面積がより小さくなるので、加湿流路１０８内の排出空気の圧力をより増加させることができ、全熱交換膜１１０の変形防止効果を向上させることができる。
【００４１】
（実施例２）
図７は、実施例２の全熱交換器１０の断面図を示す。実施例２の全熱交換器１０は、実施例１と基本的な構成は同様である。実施例２の全熱交換器１０では、加湿用プレート１００のリブ１０６の１本あたりが全熱交換膜１１０に接触する面積と、被加湿用プレート１２０のリブ１２６の１本あたりが全熱交換膜１１０に接触する面積とは等しいが、加湿用プレート１００のリブ１０６の数は被加湿用プレート１２０のリブ１２６の数より多くなっている。このような構成によっても、加湿流路１０８内で排出空気が全熱交換膜１１０と接触する領域の接触面積の方が被加湿流路１２８内で反応空気が全熱交換膜１１０と接触する領域の接触面積よりも小さくなるので、排出空気から反応空気への熱及び水分の回収がより効率よく行うことができ、また、全熱交換膜１１０の変形を防止することができる。
【００４２】
（実施例３）
図８は、実施例３の全熱交換器１０に用いられる加湿用プレート１００のリブ１０６の構造を示す斜視図を示す。また、図９は、実施例３の全熱交換器１０に用いられる被加湿用プレート１２０のリブ１２６の構造を示す斜視図を示す。実施例３の全熱交換器１０では、リブ１０６及びリブ１２６が円柱状である。このため、加湿流路１０８及び被加湿流路１２８は、実施例１又は２のような溝状ではなく、点在するリブ１０６及びリブ１２６によりそれぞれ排除される領域となる。
【００４３】
加湿用プレート１００のリブ１０６の配置及び数は、被加湿用プレート１２０のリブ１２６と同様であるが、加湿用プレート１００の各リブ１０６を形成する円柱の底面積は、被加湿用プレート１２０の各リブ１２６を形成する円柱の底面積よりも大きくなっている。
【００４４】
このような構成によっても、加湿流路１０８内で排出空気が全熱交換膜１１０と接触する領域の接触面積の方が被加湿流路１２８内で反応空気が全熱交換膜１１０と接触する領域の接触面積よりも大きくなるので、全熱交換器１０における熱及び水分の回収をより効率よく行うことができ、また、全熱交換膜１１０の変形を防止することができる。
【００４５】
（実施例４）
図１０は、実施例４の全熱交換器１０に用いられる加湿用プレート１００のリブ１０６の構造を示す斜視図を示す。被加湿用プレート１２０の構成は、図９と同様である。実施例４では、加湿用プレート１００の各リブ１０６を形成する円柱の底面積は、被加湿用プレート１２０の各リブ１２６を形成する円柱の底面積と等しいが、加湿用プレート１００のリブ１０６の数は、被加湿用プレート１２０のリブ１２６の数よりも多い。
【００４６】
このような構成によっても、加湿流路１０８内で排出空気が全熱交換膜１１０と接触する領域の接触面積の方が被加湿流路１２８内で反応空気が全熱交換膜１１０と接触する領域の接触面積よりも大きくなるので、全熱交換器１０における熱及び水分の回収をより効率よく行うことができ、また、全熱交換膜１１０の変形を防止することができる。
【００４７】
（実施例５）
図１１は、実施例５の全熱交換器１０の斜視図を示す。図１２は、実施例５の全熱交換器１０における図１１のＢ−Ｂ線上の断面図を示す。実施例５の全熱交換器１０は、加湿用プレート１００と被加湿用プレート１２０の間に全熱交換膜１１０を狭持した積層構造となっている。実施例１と同様に、各加湿用プレート１００にはリブ１０６が形成され、加湿用プレート１００と全熱交換膜１１０との間に加湿流路１０８が設けられている。また、被加湿用プレート１２０にはリブ１２６が形成され、被加湿用プレート１２０と全熱交換膜１１０との間に被加湿流路１２８が設けられている。
【００４８】
実施例５の全熱交換器１０の積層構造の端部にあたる加湿用プレート１００ａと、被加湿用プレート１２０ｃでは、片方の面において全熱交換膜１１０と圧着し、片方の面において熱および水分の回収が行われる。これに対し、積層構造の中間部分の加湿用プレート１００ｂ，１００ｃ及び被加湿用プレート１２０ａ，１２０ｂでは、その両面において全熱交換膜１１０と圧着し、両面で熱および水分の回収が行われる。これにより、熱および水分の回収をより効率的に行うことができる。
【００４９】
実施例５の全熱交換器１０の各加湿用プレート１００のリブ１０６の数と各被加湿用プレート１２０のリブ１２６の数は同じであるが、各加湿用プレート１００のリブ１０６の１本あたりが全熱交換膜１１０に接触する面積は、各被加湿用プレート１２０のリブ１２６の１本あたりが全熱交換膜１１０に接触する面積よりも大きくなっている。すなわち、各加湿用プレート１００のリブ１０６が全熱交換膜１１０に接触する総面積は、各被加湿用プレート１２０のリブ１２６が全熱交換膜１１０に接触する総面積よりも大きくなっている。これにより、加湿流路１０８を流れる排出空気の流速に対する被加湿流路１２８を流れる反応空気の流速の相対速度をより遅くすることができる。
【００５０】
このため、全熱交換器１０における排出空気から反応空気への熱及び水分の回収がより効率よく行うことができ、固体高分子型燃料電池システム２０のエネルギー効率を高めることができる。
【００５１】
また、加湿流路１０８の断面積を小さくすることにより、加湿流路１０８内の排出空気の圧力を増加させることができ、排出空気より高圧な反応空気によって全熱交換膜１１０が加湿流路１０８側にしなって変形することが防止される。
【００５２】
図１３は、実施例５の各加湿用プレート１００のマニホールド１０１の構造を示す。加湿用プレート１００のマニホールド１０１には、固体高分子型燃料電池３０側の排出空気ライン７２が貫通している。排出空気ライン７２の下部には、開口部１０３が設けられており、開口部１０３から排出空気ライン７２を流れる排出空気が吐出する。マニホールド１０１の上部に各加湿流路１０８に至る流路１０５が設けられており、マニホールド１０１の底面から流路１０５の底面の高さＧまで、マニホールド１０１内に排出空気に含まれる水１０７が滞留する。このように、各加湿用プレート１００のマニホールド１０１を貫通する排出空気ライン７２をマニホールド１０１に貯留した水１０７中に存在させることにより、各加湿用プレート１００に供給される排出空気に含まれる水分量を均一にすることができ、全熱交換器１０を加湿用プレート１００、全熱交換膜１１０及び被加湿用プレート１２０からなる積層構造とした場合の排出空気から反応空気への熱及び水分の回収をより効率的に行うことができる。
【００５３】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【００５４】
たとえば、上述の実施例５の形態では、実施例２のように、各加湿用プレート１００のリブ１０６の１本あたりが全熱交換膜１１０に接触する面積と、各被加湿用プレート１２０のリブ１２６の１本あたりが全熱交換膜１１０に接触する面積とを等しくし、各加湿用プレート１００のリブ１０６の数を各被加湿用プレート１２０のリブ１２６の数より多くしてもよい。また、実施例３のように、各加湿用プレート１００及び各被加湿用プレート１２０の同位置に同数の円柱状のリブ１０６及びリブ１２６をそれぞれ設け、各リブ１０６の底面積を各リブ１２６の底面積よりも大きくしてもよく、実施例４のように、各加湿用プレート１００の各リブ１０６を形成する円柱の底面積は、各被加湿用プレート１２０の各リブ１２６を形成する円柱の底面積と等しくし、各加湿用プレート１００のリブ１０６の数を、各被加湿用プレート１２０のリブ１２６の数よりも多くしてもよい。
【００５５】
また、上記各実施例においては、加湿用プレート及び被加湿用プレートに設けられたリブが全熱交換膜と面接触することにより、全熱交換膜が保持されているが、全熱交換膜を保持する形態はこれに限られない。たとえば、リブを球状あるいは円柱状に形成し、リブと全熱交換膜とを点接触あるいは線接触させることにより、全熱交換膜を保持してもよい。この場合には、加湿用プレートに設けるリブの数を被加湿用プレートに設けるリブの数より多くしたり、加湿用プレートに設けるリブのサイズを被加湿用プレートに設けるリブのサイズより大きくすることにより、加湿流路の容積を被加湿流路の容積より大きくすることができる。これによっても、上記実施例と同様に、加湿流路内の排出空気の圧力を増加させることができ、排出空気より高圧な反応空気によって全熱交換膜が加湿流路側にしなって変形することが防止される。
【００５６】
また、上記実施例の説明においては、全熱交換器１０によって排出空気から反応空気に熱及び水分を回収しているが、全熱交換器１０を水素ガス供給系に設ける構成も可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施の形態にかかる全熱交換器が適用された燃料電池システムの全体構成を示す図である。
【図２】固体高分子型燃料電池のセルの構成を示す図である。
【図３】実施例１の全熱交換器の正面図である。
【図４】実施例１の全熱交換器の背面図である。
【図５】実施例１の全熱交換器の側面図である。
【図６】実施例１の全熱交換器の断面図である。
【図７】実施例２の全熱交換器の断面図である。
【図８】実施例３の全熱交換器に用いられる加湿用プレートのリブの構造を示す斜視図である。
【図９】実施例３の全熱交換器に用いられる被加湿用プレートのリブの構造を示す斜視図である。
【図１０】実施例４の全熱交換器に用いられる加湿用プレートのリブの構造を示す斜視図である。
【図１１】実施例５の全熱交換器の斜視図を示す図である。
【図１２】実施例５の全熱交換器における図１１のＢ−Ｂ線上の断面図を示す図である。
【図１３】実施例５の各加湿用プレートのマニホールドの構造を示す。
【符号の説明】
【００５８】
１０  全熱交換器、２０  固体高分子型燃料電池システム、３０  固体高分子型燃料電池、３１  セル、３２  固体高分子電解質膜、３３  アノード、３４  カソード、３５  アノード基材、３６  カソード基材、３７  アノード側ガス流路、３８  カソード側ガス流路、９０  制御装置、１００  加湿用プレート、１０６  リブ、１０８  加湿流路、１２０  加湿用プレート、１２６  リブ、１２８  被加湿流路。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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