(57)【要約】【課題】  加湿装置の応答性を向上させる。【解決手段】  内部に液層部５０Ａ及び気層部５０Ｂが構成された所定の容器５０を備え、液層部５０Ａ及び気層部５０Ｂの順に空気を通過させて加湿する加湿装置５であって、容器５０の内壁の気層部側方及び気層部上方に内壁流路５０Ｃを設け、液層部５０Ａと内壁流路５０Ｃとに連通する外部流路５３を容器５０の外部に設け、外部流路５３を経由させて液層部５０Ａ内の水を内壁流路５０Ｃへと供給することにより、内壁流路５０Ｃに液層部５０Ａ内の水を流通させる。【選択図】      図２
2007053032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液層部及び気層部が構成された所定の容器を備え、前記液層部及び前記気層部の順にガスを通過させて加湿する加湿装置であって、
前記容器の内壁に設けられた内壁流路を備え、前記内壁流路に前記液層部内の液体が流通するように構成されてなる加湿装置。
【請求項２】
前記内壁流路は、前記気層部側方及び／又は前記気層部上方に設けられてなる請求項１に記載の加湿装置。
【請求項３】
前記内壁流路は、前記容器の内壁に埋設されたフッ素樹脂製可撓管である請求項１又は２に記載の加湿装置。
【請求項４】
前記容器の外部に設けられ前記液層部と前記内壁流路とに連通する外部流路を備える請求項１から３の何れか一項に記載の加湿装置。
【請求項５】
前記外部流路を経由させて前記液層部内の液体を前記内壁流路へと供給するポンプを備える請求項４に記載の加湿装置。
【請求項６】
内部に液層部及び気層部が構成された所定の容器を備え、前記液層部及び前記気層部の順にガスを通過させて加湿する加湿装置であって、
前記液層部内の液体の量を変化させることにより前記気層部の容積を変化させる液位可変手段を備える加湿装置。
【請求項７】
前記液位可変手段は、前記容器内に供給されるガスの流量に応じて前記液層部内の液体の量を変化させる請求項６に記載の加湿装置。
【請求項８】
燃料電池と、この燃料電池にガスを供給するためのガス供給手段と、請求項１から７の何れか一項に記載の加湿装置と、を備え、
前記ガス供給手段により前記燃料電池に供給されるガスは、前記加湿装置により加湿される燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加湿装置及び燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、電解質膜を有する燃料電池と、この燃料電池に反応ガス（燃料ガス及び酸化ガス）を供給するためのガス供給手段と、を備えている。燃料電池の電解質膜として固体高分子電解質膜を採用する場合には、イオン導電性を発揮させるために固体高分子電解質膜を飽和加湿する必要がある。このため、燃料電池システムには、燃料電池に供給される反応ガスを加湿するための加湿装置が設けられるのが一般的である。
【０００３】
従来の加湿装置としては、所定の容器内に水を貯留して液層部及び気層部を構成し、液層部及び気層部の順に反応ガスを通過させて反応ガスを加湿するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−６７８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１に記載されているような従来の加湿装置においては、反応ガスの湿度調整（露点調整）のために系全体の温度を変化させようとしても、液層部と比較して気層部の温度変化が遅いため、迅速な湿度調整が困難であるという問題があった。特に、反応ガスの流量が少ない場合や系全体の温度を低下させる降温時においては、応答性が一層低下する（系の温度変化に長時間を要する）ことが明らかとなっている。
【０００５】
一方、気層部の温度変化速度を高めるために加熱手段や冷却手段を用いると、気層部内に急な温度勾配が生じるため、気層部内の温度の安定性が損なわれるばかりでなく、過加湿や結露を引き起こして却って応答性に影響を与えるおそれがある。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、加湿装置において応答性を向上させる（迅速な温度変化を実現させる）ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明に係る加湿装置は、内部に液層部及び気層部が構成された所定の容器を備え、液層部及び気層部の順にガスを通過させて加湿する加湿装置であって、容器の内壁に設けられた内壁流路を備え、この内壁流路に液層部内の液体が流通するように構成されてなるものである。
【０００８】
かかる構成によれば、容器の内壁に設けられた内壁流路に液層部内の液体を流通させるので、容器の内壁の温度を液層部の温度に近付けることができる。そして、容器の内壁の温度を気層部に伝達して、気層部の温度を液層部の温度に迅速にかつ安定的に近付けることができる。この結果、加湿装置の応答性を大幅に向上させることができる。
【０００９】
前記加湿装置において、内壁流路は、気層部側方及び／又は気層部上方に設けられることが好ましい。このようにすることにより、容器の内壁の側方及び／又は上方から気層部に温度を伝達することができるので、気層部に温度むらが発生し難く、系全体が安定し易くなる。
【００１０】
また、前記加湿装置において、内壁流路は、容器の内壁に埋設されたフッ素樹脂製可撓管であってもよい。フッ素樹脂は耐熱性・耐寒性を有するため、液層部内の液体の温度変化を充分に許容することができる。また、フッ素樹脂製可撓管の管壁の肉厚を、（内圧及び外圧により管が潰れない程度に）可及的薄くしたり、フッ素樹脂製可撓管を多数本に分割して熱交換面積を増加させたりすると、熱交換効率が高くなるため好ましい。
【００１１】
また、前記加湿装置において、容器の外部に設けられ液層部と内壁流路とに連通する外部流路を備えることもできる。また、この外部流路を経由させて液層部内の液体を内壁流路へと供給するポンプを備えてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る加湿装置は、内部に液層部及び気層部が構成された所定の容器を備え、液層部及び気層部の順にガスを通過させて加湿する加湿装置であって、液層部内の液体の量を変化させることにより気層部の容積を変化させる液位可変手段を備えるものである。
【００１３】
かかる構成を採用すると、例えば液層部内の液体の量を増加させることにより、液層部と比較して温度変化が遅い気層部の容積を低減させる（すなわち温度調整対象の容積を低減させる）ことができる。この結果、気層部の迅速な温度変化を実現させることができ、加湿装置の応答性を向上させることができる。
【００１４】
前記加湿装置において、液位可変手段は、容器内に供給されるガスの流量に応じて液層部内の液体の量を変化させるものであることが好ましい。容器内に供給されるガスの流量が少量である場合には、ガスの流れによる気層部の温度変化がほとんど期待できないため、系全体を所望の温度まで変化させるには長時間を要する。そこで、容器内に供給されるガスの流量が少量である場合に、例えば液層部内の液体の量を増加させて気層部の容積を低減させる（すなわち温度調整対象の容積を低減させる）ことにより、気層部の迅速な温度変化を実現させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、この燃料電池にガスを供給するためのガス供給手段と、前記加湿装置と、を備え、ガス供給手段により燃料電池に供給されるガスは、前記加湿装置により加湿されるものである。
【００１６】
かかる構成によれば、高い応答性を有する加湿装置を備えているため、燃料電池に供給されるガスを適切に加湿することができるので、発電効率を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、加湿装置の応答性を向上させる（迅速な温度変化を実現させる）ことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。本実施形態においては、本発明を燃料電池車両の車載発電システムに適用した例について説明することとする。
【００１９】
＜第１実施形態＞
まず、図１を用いて、本発明の第１実施形態に係る燃料電池システム１の構成の概要について説明する。燃料電池システム１は、図１に示すように、燃料電池２を中心として構成され、燃料電池２に燃料ガスとしての水素ガスを供給するため水素供給源３、燃料電池２に酸化ガスとしての空気を供給するためのコンプレッサ４、空気に所要の水分を加える加湿装置５、システム全体を統合制御する図示されていない制御装置等を備えて構成されている。
【００２０】
燃料電池２は、単電池（燃料電池セル）を所要数積層した燃料電池スタックを備えている。燃料電池２には、発電された電力を蓄える図示されていない蓄電池や、発電された電力及び／又は蓄電池に蓄えられた電力によって駆動する図示されていないモータ等が接続されている。水素供給源３としては、例えば高圧水素タンクを採用することができ、いわゆる燃料改質器や水素吸蔵合金等を採用することもできる。
【００２１】
燃料電池２の水素供給口には水素供給用配管２１が接続されており、この水素供給用配管２１を介して燃料ガスとしての水素ガスが水素供給源３から供給される。水素供給用配管２１には、水素供給源３から水素を供給し又は供給を停止する遮断弁、燃料電池２への水素ガスの供給圧力を減圧して調整する水素調圧弁、燃料電池２の水素供給口と水素供給用配管２１間を開閉する遮断弁等が設けられている。なお、各種弁については図示を省略している。
【００２２】
燃料電池２の水素排出口には水素循環用配管２４が接続されており、燃料電池２で消費されなかった水素ガスは、水素オフガスとして水素循環用配管２４に排出されて水素供給用配管２１に戻される。水素循環用配管２４には、燃料電池２と水素循環用配管２４とを連通させ又は遮断する遮断弁、水素オフガスから水分を回収する気液分離器２４ａ、水素オフガスを加圧する水素ポンプ２４ｂ、逆止弁２４ｃ等が設けられている。水素オフガスは、水素供給用配管２１で水素ガスと合流し、燃料電池２に供給されて再利用される。また、水素循環用配管２４は、パージ弁及びパージ用配管２７を介して空気排出用配管２５に接続される。なお、遮断弁及びパージ弁については図示を省略している。
【００２３】
燃料電池２の空気供給口には空気供給用配管２２が接続されており、この空気供給用配管２２を介して酸化ガスとしての空気（外気）が供給される。空気供給用配管２２には、空気を加圧するコンプレッサ４、空気に所要の水分を加える加湿装置５、空気から微粒子を除去するエアフィルタ６等が設けられている。コンプレッサ４は、燃料電池２に空気（酸化ガス）を供給するためのものであり、本発明におけるガス供給手段の一実施形態である。また、燃料電池２の空気排出口には空気排出用配管２５が接続されており、この空気排出用配管２５を介して空気オフガスが外部に放出される。
【００２４】
燃料電池２の冷却水供給口には冷却水供給用配管２３が接続されており、この冷却水供給用配管２３を介して燃料電池２に冷却水が供給される。また、燃料電池２の冷却水排出口には冷却水排出用配管２６が接続されており、この冷却水排出用配管２６を介して燃料電池２から冷却水が外部に排出される。冷却水排出用配管２６と冷却水供給用配管２３とは冷却ファン２６ａを有するラジエータ２６ｂを介して接続されている。冷却水供給用配管２３には、燃料電池２に供給される冷却水の温度を検出する温度センサや冷却水を加圧して循環させるポンプ２３ａ等が設けられている。
【００２５】
次に、図２を用いて、本実施形態に係る燃料電池システム１の加湿装置５の構成について説明する。
【００２６】
加湿装置５は、図２に示すように、所定量の水を収容する容器５０、容器５０の液層部５０Ａにおいて水を循環させるための第１循環流路５１、液層部５０Ａの温度を調整する水温調整装置５２、液層部５０Ａ内の水を容器５０の内壁流路５０Ｃに流動させるための第２循環流路５３、第２循環流路５３内における水の流れを生成するポンプ５４等を備えて構成されている。
【００２７】
容器５０内の空間には、図２に示すように、燃料電池２に供給される空気を加湿するための水が収容されることにより、液層部５０Ａ及び気層部５０Ｂが設けられており、容器５０の上流側（液層部５０Ａ側）及び下流側（気層部５０Ｂ側）には、各々、空気供給用配管２２が接続されている。上流側の空気供給用配管２２を介して容器５０内に供給した空気を、液層部５０Ａ及び気層部５０Ｂの順に通過させることにより、この空気を加湿することができ、この加湿した空気を下流側の空気供給用配管２２から排出することができるようになっている。容器５０内に収容される水の量（液層部５０Ａの容積）は、燃料電池システム１の規模等に応じて適宜設定される。
【００２８】
また、容器５０の側方及び上方には、図２に示すように、液層部５０Ａ内の水を流通させるための内壁流路５０Ｃが設けられている。内壁流路５０Ｃは、容器５０の側方及び上方の壁の面（以下、「外方面」という）と、この外方面に対して若干の間隔をおいて設けられた内側の壁の面（以下、「内方面」という）と、これら外方面と内方面との間に螺旋状に設けられた図示されていない突状と、から構成されている。第２循環流路５３を介して内壁流路５０Ｃに供給された水が、突条に沿って上方から下方へと螺旋状に流れることにより、内壁流路５０Ｃ全体に水が行き渡るようになっている。
【００２９】
第１循環流路５１は、図２に示すように、容器５０内に設けられた液層部５０Ａの上部と下部とを連通接続する流路であり、液層部５０Ａの下部の水を上部へと循環させるものである。第１循環流路５１には、制御装置により駆動制御される図示されていないポンプが設けられており、かかるポンプにより液層部５０Ａの下部から上部への水の流れを生成している。水温調整装置５２は、第１循環流路５１内の水を加温・冷却することにより、液層部５０Ａの温度を調整するものである。
【００３０】
第２循環流路５３は、図２に示すように、容器５０の外部に設けられ液層部５０Ａと内壁流路５０Ｃとに連通する外部流路である。ポンプ５４は、第２循環流路５３を経由させて液層部５０Ａ内の水を内壁流路５０Ｃへと供給するものである。ポンプ５４の動作は、制御装置により制御される。具体的には、制御装置は、燃料電池２に係る種々の物理量（燃料電池２の温度、使用時間、発電量等）に基づいて、燃料電池２で要求される空気の湿度（要求湿度）を算出する。そして、制御装置は、この要求湿度を得るために液層部５０Ａから内壁流路５０Ｃに供給する水量を算出し、この算出した水量を供給するようにポンプ５４を制御する。また、制御装置は、燃料電池２への空気供給量に基づいて、液層部５０Ａから内壁流路５０Ｃに供給する水量を設定し、この設定した水量を供給するようにポンプ５４を制御する。
【００３１】
以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１の加湿装置５においては、容器５０の内壁に設けられた内壁流路５０Ｃに液層部５０Ａ内の水を流通させるので、容器５０の内壁の温度を液層部５０Ａの温度に近付けることができる。そして、容器５０の内壁の温度を気層部５０Ｂに伝達して、気層部５０Ｂの温度を液層部５０Ａの温度に迅速にかつ安定的に近付けることができる。この結果、加湿装置５の応答性を大幅に向上させることができる。また、内壁流路５０Ｃは、気層部５０Ｂの側方及び上方に設けられているので、容器５０の内壁の側方及び上方から気層部５０Ｂに温度を伝達することができるので、気層部５０Ｂに温度むらが発生し難く、系全体が安定し易くなる。
【００３２】
また、以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１は、高い応答性を有する加湿装置５を備えているため、燃料電池２に供給される空気（酸化ガス）を適切に加湿することができるので、発電効率を高めることが可能となる。
【００３３】
＜第２実施形態＞
次に、図３を用いて、本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。本実施形態に係る燃料電池システムは、第１実施形態に係る燃料電池システム１の加湿装置の構成を変更したものであり、その他の構成については第１実施形態と実質的に同一である。このため、変更した構成（加湿装置７）を中心に説明することとし、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
本実施形態に係る加湿装置７は、図３に示すように、所定量の水を収容する容器７０、容器７０の液層部７０Ａにおいて水を循環させるための第１循環流路７１、液層部７０Ａの温度を調整する水温調整装置７２、液層部７０Ａ内の水を容器７０の内壁流路７０Ｃに流動させるための第２循環流路７３、第２循環流路７３内における水の流れを生成するポンプ７４等を備えて構成されている。
【００３５】
容器７０内の空間には、図３に示すように、燃料電池２に供給される空気を加湿するための水が収容されることにより、液層部７０Ａ及び気層部７０Ｂが設けられており、容器７０の上流側（液層部７０Ａ側）及び下流側（気層部７０Ｂ側）には、各々、空気供給用配管２２が接続されている。上流側の空気供給用配管２２を介して容器７０内に供給した空気を、液層部７０Ａ及び気層部７０Ｂの順に通過させることにより、この空気を加湿することができ、この加湿した空気を下流側の空気供給用配管２２から排出することができるようになっている。
【００３６】
また、容器７０の側方及び上方には、図３に示すように、液層部７０Ａ内の水を流通させるための内壁流路７０Ｃが設けられている。本実施形態においては、内壁流路７０Ｃとして、容器７０の内壁に螺旋状に埋設されたフッ素樹脂製可撓管を採用している。フッ素樹脂は耐熱性・耐寒性を有するため、液層部７０Ａ内の水の温度変化を充分に許容することができる。また、本実施形態においては、図３に示すように、内壁流路７０Ｃであるフッ素樹脂製可撓管の管壁の肉厚を、内圧及び外圧により管が潰れない程度に可及的薄くするとともに、フッ素樹脂製可撓管を多数本に分割して熱交換面積を増加させている。
【００３７】
第１循環流路７１は、図３に示すように、容器７０内に設けられた液層部７０Ａの上部と下部とを連通接続する流路であり、液層部７０Ａの下部の水を上部へと循環させるものである。第１循環流路７１には、制御装置により駆動制御される図示されていないポンプが設けられており、かかるポンプにより液層部７０Ａの下部から上部への水の流れを生成している。水温調整装置７２は、第１循環流路７１内の水を加温・冷却することにより、液層部７０Ａの温度を調整するものである。第２循環流路７３は、図３に示すように、容器７０の外部に設けられ液層部７０Ａと内壁流路７０Ｃとに連通する外部流路である。ポンプ７４は、第２循環流路７３を経由させて液層部７０Ａ内の水を内壁流路７０Ｃへと供給するものである。ポンプ７４の動作は、制御装置により制御される。
【００３８】
以上説明した実施形態に係る燃料電池システムの加湿装置７においては、容器７０の内壁に設けられた内壁流路７０Ｃに液層部７０Ａ内の水を流通させるので、容器７０の内壁の温度を液層部７０Ａの温度に近付けることができる。そして、容器７０の内壁の温度を気層部７０Ｂに伝達して、気層部７０Ｂの温度を液層部７０Ａの温度に迅速にかつ安定的に近付けることができる。この結果、加湿装置７の応答性を大幅に向上させることができる。また、内壁流路７０Ｃは、気層部７０Ｂの側方及び上方に設けられているので、容器７０の内壁の側方及び上方から気層部７０Ｂに温度を伝達することができるので、気層部７０Ｂに温度むらが発生し難く、系全体が安定し易くなる。
【００３９】
また、以上説明した実施形態に係る燃料電池システムの加湿装置７においては、内壁流路７０Ｃとして耐熱性・耐寒性を有するフッ素樹脂製可撓管を採用しているため、液層部７０Ａ内の水の温度変化を充分に許容することができる。また、内壁流路７０Ｃ（フッ素樹脂製可撓管）の管壁の肉厚を可及的薄くするとともに、内壁流路７０Ｃを多数本に分割して熱交換面積を増加させているので、熱交換効率を向上させることができる。
【００４０】
また、以上説明した実施形態に係る燃料電池システムは、高い応答性を有する加湿装置７を備えているため、燃料電池２に供給される空気（酸化ガス）を適切に加湿することができるので、発電効率を高めることが可能となる。
【００４１】
＜第３実施形態＞
次に、図４及び図５を用いて、本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。本実施形態に係る燃料電池システムは、第１実施形態に係る燃料電池システム１の加湿装置の構成を変更したものであり、その他の構成については第１実施形態と実質的に同一である。このため、変更した構成（加湿装置８）を中心に説明することとし、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
本実施形態に係る加湿装置８は、図４に示すように、所定量の水を収容する第１容器８０、第１容器８０の液層部８０Ａにおいて水を循環させるための循環流路８１、液層部８０Ａの温度を調整する水温調整装置８２、連通管８３を介して給排水を行うことにより第１容器８０の液層部８０Ａの水位を変化させるための第２容器８４等を備えて構成されている。
【００４３】
第１容器８０内の空間には、図４に示すように、燃料電池２に供給される空気を加湿するための水が収容されることにより、液層部８０Ａ及び気層部８０Ｂが設けられており、第１容器８０の上流側（液層部８０Ａ側）及び下流側（気層部８０Ｂ側）には、各々、空気供給用配管２２が接続されている。上流側の空気供給用配管２２を介して第１容器８０内に供給した空気を、液層部８０Ａ及び気層部８０Ｂの順に通過させることにより、この空気を加湿することができ、この加湿した空気を下流側の空気供給用配管２２から排出することができるようになっている。
【００４４】
循環流路８１は、図４に示すように、第１容器８０内に設けられた液層部８０Ａの上部と下部とを連通接続する流路であり、液層部８０Ａの下部の水を上部へと循環させるものである。循環流路８１には、制御装置により駆動制御される図示されていないポンプが設けられており、かかるポンプにより液層部８０Ａの下部から上部への水の流れを生成している。水温調整装置８２は、循環流路８１内の水を加温・冷却することにより、液層部８０Ａの温度を調整するものである。
【００４５】
第２容器８４内の空間には、図４に示すように、第１容器８０に供給される水が収容されている。第２容器８４には給水管８５と排水管８６とが設けられている。給水管８５を介して所定量の水を第２容器８４に供給すると、第２容器８４の水位が上昇すると同時に、連通管８３を介して第２容器８４から第１容器８０に水が供給され、第１容器８０内の液層部８０Ａの水位が上昇する。一方、排水管８６を介して所定量の水を第２容器８４から排出すると、第２容器８４の水位が低下すると同時に、連通管８３を介して第１容器８０から水が排出され、第１容器８０内の液層部８０Ａの水位が低下する。
【００４６】
第２容器８４への水の供給量及び第２容器８４からの水の排出量は、制御装置により制御される。制御装置は、これら水の供給量及び排出量を制御して第１容器８０の液層部８０Ａ内の水量（液層部８０Ａの水位）を変化させることにより、気層部８０Ｂの容積を変化させる。すなわち、第２容器８４、連通管８３及び制御装置は、本発明における液位可変手段の一実施形態を構成する。制御装置は、燃料電池２への空気供給量（第１容器８０への空気供給量）に応じて、第１容器８０の液層部８０Ａ内の水量（液層部８０Ａの水位）を変化させる。具体的には、制御装置は、燃料電池２への空気供給量が少量である場合に、液層部８０Ａの水位を上昇させて気層部８０Ｂの容積を低減させる。
【００４７】
続いて、図５を用いて、本実施形態に係る燃料電池システムにおける加湿装置８の水位可変制御について説明する。なお、本実施形態においては、燃料電池２への空気供給量の最大値を１００Ｌ／ｓとし、この最大値に基づいて加湿装置８の第１容器８０の大きさを決定している。
【００４８】
本実施形態においては、燃料電池２への空気供給量（単位時間当たりに燃料電池２に供給される空気の体積）の変動に対応させて、加湿装置８の液層部８０Ａ内の水量（液層部８０Ａの水位）を変動させている。例えば、燃料電池２への空気供給量（加湿装置８の第１容器８０への空気供給量）を最大値（１００Ｌ／ｓ）から「８０Ｌ／ｓ」へと変動させた場合には、制御装置は、図５に示すように、液層部８０Ａ内の水量を「約１０Ｌ」だけ増加させる。なお、燃料電池２への空気供給量が最大値に近い「９０Ｌ／ｓ」を超える領域においては、液層部８０Ａの水位を上げると液層部８０Ａ表面の水が空気供給用配管２２を介して燃料電池２に供給されるおそれがあるため、制御装置は、図５に示すように液層部８０Ａ内の水量を変化させず、水位を一定としている。
【００４９】
一方、燃料電池２への空気供給量を変動させて少量（例えば１０Ｌ／ｓ）にした場合には、液層部８０Ａの温度変化速度に対して、気層部８０Ｂの温度変化速度が低くなるため、加湿装置８の系全体の温度変化に長時間を要し、迅速な湿度調整が妨げられる。このため、制御装置は、図５に示すように、液層部８０Ａ内の水量を「約９０Ｌ」増加させて、液層部８０Ａと比較して温度変化が遅い気層部８０Ｂの容積を低減させる。これにより、気層部８０Ｂの迅速な温度変化を実現させ、加湿装置８の応答性を向上させる。同様に、制御装置は、燃料電池２への空気供給量の変動量に応じ、図５のグラフに基づいて、液層部８０Ａ内の水量を変動させる。
【００５０】
以上説明した実施形態に係る燃料電池システムの加湿装置８においては、燃料電池２への空気供給量（第１容器８０内への空気供給量）が少量である場合に、液位可変手段により、液層部８０Ａ内の水量を増加させることができる。この結果、液層部８０Ａと比較して温度変化が遅い気層部８０Ｂの容積を低減させる（すなわち温度調整対象の容積を低減させる）ことができるので、気層部８０Ｂの迅速な温度変化を実現させることができ、加湿装置８の応答性を向上させることができる。
【００５１】
また、以上説明した実施形態に係る燃料電池システムは、高い応答性を有する加湿装置８を備えているため、燃料電池２に供給される空気（酸化ガス）を適切に加湿することができるので、発電効率を高めることが可能となる。
【００５２】
なお、以上の各実施形態においては、燃料電池システムの空気供給用配管に加湿装置を設けて空気（酸化ガス）を加湿した例を示したが、水素供給用配管に本発明に係る加湿装置を設けて水素ガスを加湿することもできる。また、以上の各実施形態においては、加湿装置の容器内に設けられた液層部の温度を水温調整装置により調整した例を示したが、容器にヒータ等を設けて液層部の温度を調整することもできる。
【００５３】
また、第１及び第２実施形態においては、加湿装置を構成する容器の外部に第２循環流路を設けた例を示したが、必ずしも容器の外部に第２循環流路を設ける必要はなく、容器の内部に第２循環流路を設けることもできる。
【００５４】
また、以上の実施形態においては、燃料電池車両に搭載される燃料電池システムに本発明を適用した例について説明したが、燃料電池車両以外の各種構造体（ロボット、船舶、航空機等）に搭載される燃料電池システムについても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】図１に示した燃料電池システムの加湿装置の構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムの加湿装置の構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムの加湿装置の構成図である。
【図５】図４に示した加湿装置における水位可変制御を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１…燃料電池システム、２…燃料電池、４…コンプレッサ（ガス供給手段）、５…加湿装置、７…加湿装置、８…加湿装置、５０…容器、５０Ａ…液層部、５０Ｂ…気層部、５０Ｃ…内壁流路、５３…第２循環流路（外部流路）、５４…ポンプ、７０…容器、７０Ａ…液層部、７０Ｂ…気層部、７０Ｃ…内壁流路、７３…第２循環流路（外部流路）、７４…ポンプ、８０…第１容器、８０Ａ…液層部、８０Ｂ…気層部、８３…連通管（液位可変手段の一部）、８４…第２容器（液位可変手段の一部）
【図１】
2007053032.tif 000003
【図２】
2007053032.tif 000004
【図３】
2007053032.tif 000005
【図４】
2007053032.tif 000006
【図５】
2007053032.tif 000007