(57)【要約】【課題】折り返し部を有する流路に膜の落ち込みが発生することがなく、しかも、所望の加湿性能を確実に維持することを可能にする。【解決手段】積層体４６は、水透過性膜４０を挟んで対向する第１及び第２セパレータ４２、４４を備える。第１セパレータ４２は、第１反応ガス流路５２を設ける一方、第２セパレータ４４は、第１加湿流体流路５６を有する。第１反応ガス流路５２及び第１加湿流体流路５６は、直線流路部５２ａ、５６ａと、折り返し流路部５２ｂ、５６ｂとを有するとともに、前記折り返し流路部５２ｂ、５６ｂの流路幅は、前記直線流路部５２ａ、５６ａの流路幅よりも幅広に設定される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に電極を設けた電解質膜・電極構造体と、セパレータとを積層し、反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスが供給される固体高分子型燃料電池において、前記固体高分子型燃料電池に供給される少なくとも一方の反応ガスを、加湿流体によって加湿するための水透過性膜を設ける反応ガス用加湿装置であって、
水透過性膜を挟んで対向する第１及び第２セパレータを備え、
前記第１セパレータには、前記水透過性膜の一方の面に沿って前記一方の反応ガスを流す反応ガス流路が形成されるとともに、
前記第２セパレータには、前記水透過性膜の他方の面に沿って前記加湿流体を流す加湿流体流路が形成され、
少なくとも前記反応ガス流路又は前記加湿流体流路は、直線流路部と折り返し流路部とを有し、前記折り返し流路部の流路幅は、前記直線流路部の流路幅よりも幅広に設定されることを特徴とする反応ガス用加湿装置。
【請求項２】
請求項１記載の反応ガス用加湿装置において、前記反応ガス流路は、第１の直線流路部と第１の折り返し流路部とを有する一方、前記加湿流体流路は、第２の直線流路部と第２の折り返し流路部とを有し、
前記第１の直線流路部と前記第２の折り返し流路部、及び前記第２の直線流路部と前記第１の折り返し流路部とは、前記水透過性膜を挟んで互いに積層方向に重なり合う位置に設定されることを特徴とする反応ガス用加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の両側に電極を設けた電解質膜・電極構造体と、セパレータとを積層し、反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスが供給される固体高分子型燃料電池において、前記固体高分子型燃料電池に供給される少なくとも一方の反応ガスを、加湿流体によって加湿するための水透過性膜を設ける反応ガス用加湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
上記の燃料電池では、有効な発電機能を発揮させるために、電解質膜を適度な湿潤状態に維持することが必要とされている。このため、燃料ガスや酸化剤ガスを、予め水を介して加湿する加湿装置を用意し、この加湿装置を燃料電池に連結することにより、前記加湿された燃料ガスや酸化剤ガスを燃料電池に供給する構成が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されている加温・加湿システム装置では、図８に示すように、高分子膜１の両側に、第１セパレータ２と第２セパレータ３とが配置されている。第１セパレータ２には、加温・加湿させたい気体（例えば、水素、酸素又は空気）を導く加温・加湿気体流路溝４が設けられている。第２セパレータ３には、温水となった冷却水を導く冷却水流路溝５が設けられている。
【０００５】
このような構成において、冷却水流路溝５に温水となった冷却水を導くことにより、この温水は、高分子膜１に吸水されている。そして、この吸水された水は、加温・加湿気体流路溝４に導かれた加温・加湿させたい気体（以下、単に気体という）中に蒸発して前記気体を加湿するとともに、前記温水の持つ熱によって前記気体を加温させることができる、としている。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１２４７２２号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の加温・加湿システム装置では、加温・加湿気体流路溝４や冷却水流路溝５の開口幅が大きいと、高分子膜１が前記加温・加湿気体流路溝４内や前記冷却水流路溝５内に落ち込むおそれがある。これにより、加温・加湿気体流路溝４や冷却水流路溝５に大きな圧損が発生するという問題がある。このため、加温・加湿気体流路溝４や冷却水流路溝５の開口幅を大きく設定することができず、加湿性能を向上させることが困難になるという問題がある。
【０００８】
特に、Ｕ字状やサーペンタイン状等の折り返し部を有する流路形状では、前記折り返し部で圧損が相当に大きくなり易く、所望の加湿性能を維持することができないという問題がある。
【０００９】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、折り返し部を有する流路形状であっても、膜の落ち込みが発生することがなく、しかも所望の加湿性能を確実に維持することが可能な反応ガス用加湿装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、電解質膜の両側に電極を設けた電解質膜・電極構造体と、セパレータとを積層し、反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスが供給される固体高分子型燃料電池において、前記固体高分子型燃料電池に供給される少なくとも一方の反応ガスを、加湿流体によって加湿するための水透過性膜を設ける反応ガス用加湿装置である。
【００１１】
この反応ガス用加湿装置は、水透過性膜を挟んで対向する第１及び第２セパレータを備え、前記第１セパレータには、前記水透過性膜の一方の面に沿って一方の反応ガスを流す反応ガス流路が形成されるとともに、前記第２セパレータには、前記水透過性膜の他方の面に沿って加湿流体を流す加湿流体流路が形成されている。
【００１２】
そして、少なくとも反応ガス流路又は加湿流体流路は、直線流路部と折り返し流路部とを有し、前記折り返し流路部の流路幅は、前記直線流路部の流路幅よりも幅広に設定されている。
【００１３】
また、反応ガス流路は、第１の直線流路部と第１の折り返し流路部とを有する一方、前記加湿流体流路は、第２の直線流路部と第２の折り返し流路部とを有し、前記第１の直線流路部と前記第２の折り返し流路部、及び前記第２の直線流路部と前記第１の折り返し流路部とは、前記水透過性膜を挟んで互いに積層方向に重なり合う位置に設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、折り返し流路部の流路幅が、直線流路部の流路幅よりも幅広に設定されるため、この折り返し流路部の加湿面積が増加し、所望の加湿性能を確実に維持することができる。しかも、折り返し流路部は、直線流路部に比べて流路長が相当に短尺である。従って、折り返し流路部の流路幅を広げても、前記折り返し流路部に水透過性膜が落ち込むことがなく、圧損が増大することを有効に阻止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る反応ガス用加湿装置を組み込む燃料電池システム１０の概略構成説明図であり、図２は、前記燃料電池システム１０の概略斜視図である。
【００１６】
燃料電池システム１０は、例えば、自動車等の車両に搭載されており、固体高分子型燃料電池１２と、平膜型加湿装置１４とを積層方向（矢印Ａ方向）にスタックして構成される。燃料電池１２は、複数の発電セル１６を矢印Ａ方向に積層するとともに、積層方向両端にターミナルプレート１７ａ、１７ｂ及び絶縁プレート１９ａ、１９ｂを介装して第１及び第２エンドプレート１８ａ、１８ｂが配置される。
【００１７】
第２エンドプレート１８ｂには、加湿装置１４が直接積層される。加湿装置１４を構成する第３エンドプレート１８ｃは、第１エンドプレート１８ａに対し、第２エンドプレート１８ｂを介装して複数の締め付けボルト２１により積層方向に締め付けられる（図２参照）。
【００１８】
図１に示すように、発電セル１６は、固体高分子電解質膜２０ａの両側にアノード側電極２０ｂとカソード側電極２０ｃとを配置した電解質膜・電極構造体２０と、前記電解質膜・電極構造体２０を挟持する一対の金属製又はカーボン製セパレータ２２、２４とを備える。
【００１９】
燃料電池１２内には、それぞれ矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガス（以下、空気ともいう）を供給するための酸化剤ガス供給連通孔２６ａ、前記酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔２６ｂ、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔２８ａ、前記冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔２８ｂ、燃料ガス、例えば、水素含有ガス（以下、水素ともいう）を供給するための燃料ガス供給連通孔３０ａ、及び前記燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔３０ｂが設けられる。
【００２０】
セパレータ２２の電解質膜・電極構造体２０に向かう面には、燃料ガス供給連通孔３０ａと燃料ガス排出連通孔３０ｂとを連通する燃料ガス流路３２が形成される。セパレータ２２の反対側の面には、冷却媒体供給連通孔２８ａと冷却媒体排出連通孔２８ｂとを連通する冷却媒体流路３４が形成される。
【００２１】
セパレータ２４の電解質膜・電極構造体２０に向かう面には、酸化剤ガス供給連通孔２６ａと酸化剤ガス排出連通孔２６ｂとに連通する酸化剤ガス流路３６が設けられる。セパレータ２４の反対側の面には、セパレータ２２と重なり合って冷却媒体流路３４が一体的に形成される。
【００２２】
図３及び図４に示すように、加湿装置１４は、水透過性膜４０の一方の面４０ａに配設される第１セパレータ４２と、前記水透過性膜４０の他方の面４０ｂに配設される第２セパレータ４４とを備える。第１及び第２セパレータ４２、４４は、水透過性膜４０を介装して交互に矢印Ａ方向に積層されて積層体４６を構成する。第１及び第２セパレータ４２、４４は、金属製プレートを波形状に成形して構成される。なお、この第１及び第２セパレータ４２、４４は、例えば、カーボンプレートに削り加工等を施して構成してもよい。
【００２３】
図３に示すように、積層体４６の矢印Ｂ方向の一端縁部には、互いに矢印Ａ方向に貫通して、反応前の空気（一方の反応ガス）を導入する空気入口連通孔４８ａと、加湿された反応前の空気を燃料電池１２に供給する空気出口連通孔４８ｂとが矢印Ｃ方向に配列して形成される。
【００２４】
積層体４６の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、空気オフガスが供給される空気オフガス入口連通孔５０ａと、反応前の空気を加湿した後の空気オフガスを排出する空気オフガス出口連通孔５０ｂとが矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２５】
第１セパレータ４２は、水透過性膜４０の一方の面４０ａに向かう面４２ａ側に、空気入口連通孔４８ａと空気出口連通孔４８ｂとを連通し、略Ｕ字状に屈曲乃至湾曲する第１反応ガス流路５２を設ける。
【００２６】
図５に示すように、第１反応ガス流路５２は、長辺方向（矢印Ｂ方向）に延在する複数の直線流路部（第１の直線流路部）５２ａと、矢印Ｃ方向に並列される前記直線流路部５２ａ同士を連結して矢印Ｃ方向に延在する複数の折り返し流路部（第１の折り返し流路部）５２ｂとを有する。複数の直線流路部５２ａ及び折り返し流路部５２ｂは、複数の凸部５３同士の間に形成されている。各凸部５３間の距離が設定されることによって、折り返し流路部５２ｂの流路幅ｈ１は、直線流路部５２ａの流路幅ｈ２よりも幅広に設定される。
【００２７】
第１セパレータ４２の面４２ａとは反対の面４２ｂ側には、空気入口連通孔４８ａと空気出口連通孔４８ｂとを連通し、略Ｕ字状の第２反応ガス流路５４が設けられる。図３に示すように、第２反応ガス流路５４は、矢印Ｂ方向に延在する複数の直線流路部（第１の直線流路部）５４ａと、矢印Ｃ方向に並列される前記直線流路部５４ａ同士を連結するとともに、矢印Ｃ方向に延在する複数の折り返し流路部（第１の折り返し流路部）５４ｂとを有する。
【００２８】
直線流路部５４ａ及び折り返し流路部５４ｂは、複数の凸部５５同士の間に形成されており、この凸部５５の間隔が設定されてそれぞれの流路幅の調整が行われる。この第２反応ガス流路５４は、第１反応ガス流路５２と交互に形成され、全体として波形状を有している（図４参照）。
【００２９】
図３に示すように、第２セパレータ４４は、水透過性膜４０の他方の面４０ｂに向かう面４４ａ側に、空気オフガス入口連通孔５０ａと空気オフガス出口連通孔５０ｂとを連通する略Ｕ字状の第１加湿流体流路５６を設ける。
【００３０】
第１加湿流体流路５６は、矢印Ｂ方向（長辺方向）に延在する複数の直線流路部（第２の直線流路部）５６ａと、上下に延在する前記直線流路部５６ａ同士を連結して矢印Ｃ方向に延在する複数の折り返し流路部（第２の折り返し流路部）５６ｂとを有する。折り返し流路部５６ｂの流路幅は、直線流路部５６ａの流路幅よりも幅広に設定される。
【００３１】
第２セパレータ４４は、面４４ａとは反対の面４４ｂ側に、空気オフガス入口連通孔５０ａと空気オフガス出口連通孔５０ｂとを連通する略Ｕ字状の第２加湿流体流路５８を設ける。第２加湿流体流路５８は、矢印Ｂ方向に延在する複数の直線流路部（第２の直線流路部）５８ａと、上下に配置される前記直線流路部５８ａ同士を連結して矢印Ｃ方向に延在する複数の折り返し流路部（第２の折り返し流路部）５８ｂとを有する。折り返し流路部５８ｂの流路幅は、直線流路部５８ａの流路幅よりも幅広に設定される。第２加湿流体流路５８は、第１加湿流体流路５６と交互に配設される。
【００３２】
図１に示すように、燃料電池システム１０は、加湿装置１４側に設けられる酸化剤ガス供給系７０と、燃料電池１２側に設けられる燃料ガス供給系７２及び冷却媒体供給系７４とを備える。
【００３３】
酸化剤ガス供給系７０は、第３エンドプレート１８ｃに接続されて加湿装置１４の空気入口連通孔４８ａに空気を供給する空気供給流路７６と、前記加湿装置１４の空気オフガス出口連通孔５０ｂから排出される空気オフガスを、外部に排気するための空気排出流路７８とを備える。空気供給流路７６には、空気を圧縮して供給するためにスーパーチャージャ（又はポンプ）８０が設けられる。
【００３４】
燃料ガス供給系７２は、第１エンドプレート１８ａに接続されて燃料電池１２の燃料ガス供給連通孔３０ａに水素ガスを供給するための水素供給流路８２と、前記燃料電池１２の燃料ガス排出連通孔３０ｂから排出される未使用の水素ガスを含む排ガスを、前記水素供給流路８２の途上に戻して該燃料電池１２に供給するための水素循環流路８４とを備える。
【００３５】
水素供給流路８２には、高圧水素を貯留する水素タンク８６と、前記水素タンク８６から供給される水素ガスの圧力を減圧するレギュレータ８８と、減圧された前記水素ガスを燃料電池１２に供給するとともに、水素循環流路８４から排ガスを吸引して前記燃料電池１２に戻すためのエゼクタ９０とが配設される。
【００３６】
冷却媒体供給系７４は、第１エンドプレート１８ａに接続されて燃料電池１２の冷却媒体供給連通孔２８ａに冷却媒体を供給するための冷却媒体供給流路９２と、前記燃料電池１２の冷却媒体排出連通孔２８ｂから排出される冷却媒体を冷却媒体タンク９４に戻す冷却媒体循環流路９６と、前記冷却媒体タンク９４内の前記冷却媒体を循環させるポンプ９８とを備える。
【００３７】
このように構成される燃料電池システム１０の動作について、以下に説明する。
【００３８】
図１に示すように、水素タンク８６から水素供給流路８２に供給される水素ガスは、レギュレータ８８を介して所定の圧力に減圧された後、エゼクタ９０を通って燃料電池１２の燃料ガス供給連通孔３０ａに供給される。
【００３９】
水素ガスは、各発電セル１６を構成する燃料ガス流路３２に沿って移動し、アノード側電極２０ｂに供給された後、未使用の水素を含む燃料オフガスが、燃料ガス排出連通孔３０ｂに排出される。この燃料オフガスは、水素循環流路８４に排出されてエゼクタ９０の吸引作用下に水素供給流路８２に途上に戻された後、再度、燃料電池１２に燃料ガスとして供給される。
【００４０】
一方、スーパーチャージャ８０を介して、空気供給流路７６に空気が供給される。この空気は、第３エンドプレート１８ｃから加湿装置１４を構成する積層体４６の空気入口連通孔４８ａに供給される。
【００４１】
図３に示すように、加湿装置１４では、第１セパレータ４２の第１及び第２反応ガス流路５２、５４が空気入口連通孔４８ａに連通している。このため、空気入口連通孔４８ａに導入された空気は、略Ｕ字状の第１及び第２反応ガス流路５２、５４に沿って移動する。第１反応ガス流路５２を流れる空気は、水透過性膜４０の一方の面４０ａに接触するとともに、第２反応ガス流路５４に沿って移動する空気は、他の水透過性膜４０の一方の面４０ａに接触する（図４参照）。
【００４２】
加湿装置１４では、燃料電池１２の発電に使用された反応済みの空気である空気オフガスが、空気オフガス入口連通孔５０ａに供給される。この空気オフガスは、第２セパレータ４４の空気オフガス入口連通孔５０ａに連通する第１及び第２加湿流体流路５６、５８に導入される。第１加湿流体流路５６を移動する空気オフガスは、水透過性膜４０の他方の面４０ｂに接触するとともに、第２加湿流体流路５８に沿って移動する空気オフガスは、他の水透過性膜４０の他方の面４０ｂに接触する。
【００４３】
従って、第２セパレータ４４の第１加湿流体流路５６に沿って移動する空気オフガス中の水分は、水透過性膜４０を透過し第１反応ガス流路５２に沿って移動する反応前の空気に供給され、この空気が加湿される。さらに、第２反応ガス流路５４に沿って移動する反応前の空気は、第２加湿流体流路５８に沿って移動する空気オフガス中の水分により加湿される。そして、加湿された空気は、第１及び第２反応ガス流路５２、５４に連通する空気出口連通孔４８ｂから燃料電池１２の酸化剤ガス供給連通孔２６ａに供給される。
【００４４】
図１に示すように、加湿された空気は、第２エンドプレート１８ｂから各発電セル１６に供給される。この加湿された空気は、セパレータ２４に形成される酸化剤ガス流路３６を流れることによって、カソード側電極２０ｃに供給される。未使用の空気を含む空気オフガスは、酸化剤ガス排出連通孔２６ｂに排出された後、上記のように、加湿装置１４内で加湿処理に用いられて空気オフガス出口連通孔５０ｂから空気排出流路７８に排出される。
【００４５】
これにより、各発電セル１６では、アノード側電極２０ｂに供給される水素と、カソード側電極２０ｃに供給される空気中の酸素とが反応して発電が行われる。
【００４６】
また、冷却媒体供給系７４では、ポンプ９８の作用下に冷却媒体タンク９４内の冷却媒体が、冷却媒体供給流路９２から燃料電池１２の冷却媒体供給連通孔２８ａに供給される。この冷却媒体は、セパレータ２２、２４間に形成される冷却媒体流路３４を通ることによって各発電セル１６を冷却した後、冷却媒体排出連通孔２８ｂから冷却媒体循環流路９６に排出され、冷却媒体タンク９４に戻される。
【００４７】
この場合、第１の実施形態では、例えば、第１反応ガス流路５２が、図５に示すように、長辺方向である矢印Ｂ方向に延在する複数の直線流路部５２ａと、上下に延在する前記直線流路部５２ａ同士を連結して矢印Ｃ方向に延在する複数の折り返し流路部５２ｂとを有するとともに、前記折り返し流路部５２ｂの流路幅ｈ１は、前記直線流路部５２ａの流路幅ｈ２よりも幅広に設定されている。
【００４８】
このため、折り返し流路部５２ｂの加湿面積が増加し、第１反応ガス流路５２に沿って移動する空気は、特に折り返し流路部５２ｂでの加湿量が有効に増加される。これにより、簡単な構成で、所望の加湿性能を確実に維持することができるという効果が得られる。
【００４９】
しかも、折り返し流路部５２ｂは、直線流路部５２ａに比べて流路長が相当に短尺である。従って、折り返し流路部５２ｂの流路幅ｈ１を広げても、前記折り返し流路部５２ｂに水透過性膜４０が落ち込むことがなく、圧損が増大することを有効に阻止することが可能になる。
【００５０】
さらにまた、第２反応ガス流路５４は、第１反応ガス流路５２と同様に、直線流路部５４ａと幅広な折り返し流路部５４ｂとを有している。このため、折り返し流路部５４ｂでの加湿面積を良好に増大させることができ、所望の加湿性能を維持することが可能になる。
【００５１】
一方、第２セパレータ４４では、第１及び第２加湿流体流路５６、５８が、それぞれ直線流路部５６ａ、５８ａと、幅広な折り返し流路部５６ｂ、５８ｂとを有している。これにより、折り返し流路部５６ｂ、５８ｂでの加湿面積を増大させることができ、所望の加湿性能を維持することが可能になる等、第１及び第２反応ガス流路５２、５４と同様の効果が得られる。
【００５２】
さらに、第１の実施形態では、図６に示すように、水透過性膜４０を挟んで第１反応ガス流路５２と、第１加湿流体流路５６とが積層方向に重ね合わされる際、直線流路部（第１の直線流路部）５２ａと折り返し流路部（第２の折り返し流路部）５６ｂ、及び直線流路部（第２の直線流路部）５６ａと折り返し流路部（第１の折り返し流路部）５２ｂとは、互いに積層方向に重なり合う位置に設定されている。このため、各折り返し流路部５２ｂ、５６ｂが相当に幅広に構成されていても、直線流路部５６ａ、５２ａに直交して配置されるため、水透過性膜４０の落ち込みを一層確実に阻止することができる。
【００５３】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る反応ガス用加湿装置である平膜型加湿装置１００を構成する第１セパレータ１０２の説明図である。なお、第１の実施形態に係る加湿装置１４を構成する第１セパレータ４２と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５４】
第１セパレータ１０２は、一方の面１０２ａに空気入口連通孔４８ａと空気出口連通孔４８ｂとを連通し、略Ｕ字状に屈曲乃至湾曲する第１反応ガス流路１０４を設ける。第１セパレータ１０２の他方の面１０２ｂには、同様に空気入口連通孔４８ａと空気出口連通孔４８ｂとを連通し、略Ｕ字状の第２反応ガス流路１０６が設けられる。
【００５５】
第１反応ガス流路１０４は、長辺方向（矢印Ｂ方向）に延在する複数の直線流路部１０４ａと、鉛直方向（矢印Ｃ方向）に延在する複数の折り返し流路部１０４ｂとを有する。直線流路部１０４ａ及び折り返し流路部１０４ｂは、各凸部１０８間に連続して形成される。各凸部１０８は、鉛直方向（矢印Ｃ方向）に延在する部分の幅ｔ１が、水平方向（矢印Ｂ方向）に延在する部分の幅ｔ２よりも小さく設定される。これにより、折り返し流路部１０４ｂの流路幅ｈ１は、直線流路部１０４ａの流路幅ｈ２よりも幅広に設定される。
【００５６】
第２反応ガス流路１０６は、上記の第１反応ガス流路１０４と同様に、長尺方向に延在する複数の直線流路部１０６ａと、矢印Ｃ方向に延在する複数の折り返し流路部１０６ｂとを有し、これらが、各凸部１１０間に連続して形成される。
【００５７】
各凸部１１０は、矢印Ｃ方向に延在する部位の幅ｔ１が、矢印Ｂ方向に延在する部位の幅ｔ２よりも小さく設定される。これによって、折り返し流路部１０６ｂの流路幅ｈ１は、直線流路部１０４ａの流路幅ｈ２よりも幅広に設定される。
【００５８】
このように構成される第２の実施形態では、折り返し流路部１０４ｂ、１０６ｂの流路幅ｈ１が、直線流路部１０４ａ、１０６ａの流路幅ｈ２よりも幅広に設定されている。このため、加湿面積が有効に拡大して所望の加湿性能を確実に維持することができる等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
なお、第１及び第２の実施形態では、反応前の空気を空気オフガスで加湿する構成を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、反応前の空気を燃料オフガス（反応後の燃料ガス）で加湿する構成、反応前の燃料ガスを空気オフガスで加湿する構成、反応前の燃料ガスを燃料オフガスで加湿する構成、又は反応前の空気あるいは燃料ガスを純水である燃料電池冷却用冷却水で加湿する構成等を採用してもよい。さらに、流路形状は、略Ｕ字状に限定されず、例えば、サーペンタイン等種々の形状が採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る反応ガス用加湿装置を組み込む燃料電池システムの概略構成説明図である。
【図２】前記燃料電池システムの概略斜視説明図である。
【図３】前記加湿装置の一部分解斜視説明図である。
【図４】前記加湿装置の一部断面説明図である。
【図５】前記加湿装置を構成する第１セパレータの説明図である。
【図６】前記加湿装置に設けられる第１反応ガス流路と第１加湿流体流路との説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る反応ガス用加湿装置を構成する第１セパレータの説明図である。
【図８】特許文献１の加温・加湿システム装置の概略説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…燃料電池システム              １２…燃料電池
１４、１００…加湿装置              １６…発電セル
１８ａ〜１８ｃ…エンドプレート      ２０ａ…固体高分子電解質膜
２０ｂ…アノード側電極              ２０ｃ…カソード側電極
２２、２４、４２、４４、１０２…セパレータ
２６ａ…酸化剤ガス供給連通孔        ２６ｂ…酸化剤ガス排出連通孔
２８ａ…冷却媒体供給連通孔          ２８ｂ…冷却媒体排出連通孔
３０ａ…燃料ガス供給連通孔          ３０ｂ…燃料ガス排出連通孔
３２…燃料ガス流路                  ３４…冷却媒体流路
３６…酸化剤ガス流路                ４０…水透過性膜
４６…積層体                        ４８ａ…空気入口連通孔
４８ｂ…空気出口連通孔              ５０ａ…空気オフガス入口連通孔
５０ｂ…空気オフガス出口連通孔
５２、５４、１０４、１０６…反応ガス流路
５２ａ、５４ａ、５６ａ、５８ａ、１０４ａ、１０６ａ…直線流路部
５２ｂ、５４ｂ、５６ｂ、５８ｂ、１０４ｂ、１０６ｂ…折り返し流路部
５６、５８…加湿流体流路            ７０…酸化剤ガス供給系
７２…燃料ガス供給系                ７４…冷却媒体供給系
【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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