(57)【要約】【課題】カソードガスの加湿量を更に良好に設定できる加湿装置を提供することを課題とする。【解決手段】本装置は、カソードガス通路２と、オフガス通路４と、加湿器３と、加湿器３の第２通路３２に供給する供給流量Ｖ１を調整する調整要素５とをもつ。加湿器３の第１通路３１に供給される前のカソードガス、または、加湿器３の筐体３０の温度をＴａとする。カソード１０に供給される前のカソードガスの温度をＴ２とする。温度Ｔ２の目標温度をＴ２targetとする。目標温度Ｔ２targetに温度Ｔ２が近づくように調整要素５を制御する調整要素制御手段と、温度Ｔａが低い場合には温度Ｔａが高い場合よりも、目標温度Ｔ２targetを相対的に低く設定する目標温度設定手段とが設けられている。【選択図】図１
2009026642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードガスを燃料電池のカソードに供給するカソードガス通路と、
前記燃料電池の前記カソードから吐出されたオフガスを流すオフガス通路と、
前記カソードガス通路および前記オフガス通路に繋がり、前記燃料電池の前記カソードに供給される前のカソードガスが流れる第１通路と、前記燃料電池の前記カソードから吐出された発電後のオフガスが流れる第２通路と、前記第２通路のオフガスの熱および水分を前記第１通路のカソードガスに移動させる水分保持部材とを有する加湿器と、
前記オフガス通路を流れ且つカソードガスよりも高温および高湿のオフガスについて、前記加湿器の前記第２通路に供給する供給流量を調整可能に前記オフガス通路に設けられた調整要素と、
前記調整要素を制御することにより前記供給流量を調整し、前記加湿器の前記第２通路内のオフガスから前記加湿器の前記水分保持部材への熱および水分の伝達を調整し、前記燃料電池の前記カソードに供給される前であって前記加湿器の前記第１通路で加湿されたカソードガスの温度を制御する制御手段とを具備しており、
前記制御手段は、
前記加湿器の前記第１通路に供給される前のカソードガスの温度、または、前記加湿器の筐体の温度をＴａとし、前記燃料電池のカソードに供給される前であって前記加湿器の前記第１通路で加湿されたカソードガスの温度をＴ２とし、温度Ｔ２の目標温度をＴ２targetとするとき、
温度Ｔ２が目標温度Ｔ２targetに近づくように前記調整要素を制御して前記供給流量を調整する調整要素制御手段と、
温度Ｔａがこれの基準温度以上のとき、温度Ｔａが低い場合には温度Ｔａが高い場合よりも、目標温度Ｔ２targetを相対的に低く設定する温度設定則を有する目標温度設定手段とを具備する燃料電池用加湿装置。
【請求項２】
請求項１において、温度Ｔａは前記加湿器の前記第１通路に供給される前のカソードガスの温度Ｔ１であり、
前記目標温度設定手段は、温度Ｔ１が低い場合には温度Ｔ１が高い場合よりも温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetを相対的に低くし、且つ、温度Ｔ１が高い場合には温度Ｔ１が低い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetを相対的に高く設定する燃料電池用加湿装置。
【請求項３】
請求項１において、温度Ｔａは前記加湿器の前記筐体の温度Ｔ３であり、
前記目標温度設定手段は、温度Ｔ３が低い場合には温度Ｔ３が高い場合よりも温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetを相対的に低くし、且つ、温度Ｔ３が高い場合には温度Ｔ３が低い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetを相対的に高く設定する燃料電池用加湿装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記目標温度設定手段は、温度Ｔａが前記基準温度未満のときには、前記温度設定則に基づいて設定される目標温度Ｔ２targetよりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetを高温に設定する燃料電池用加湿装置。
【請求項５】
カソードガスを燃料電池のカソードに供給するカソードガス通路と、
前記燃料電池の前記カソードから吐出されたオフガスを流すオフガス通路と、
前記カソードガス通路および前記オフガス通路に繋がり、前記燃料電池の前記カソードに供給される前のカソードガスが流れる第１通路と、前記燃料電池の前記カソードから吐出された発電後のオフガスが流れる第２通路と、前記第２通路のオフガスの熱および水分を前記第１通路のカソードガスに移動させる水分保持部材とを有する加湿器と、
前記オフガス通路を流れ且つカソードガスよりも高温および高湿のオフガスについて、前記加湿器の前記第２通路に供給する供給流量を調整可能に前記オフガス通路に設けられた調整要素と、
前記調整要素を制御することにより前記供給流量を調整し、前記加湿器の前記第２通路内のオフガスから前記加湿器の前記水分保持部材への熱および水分の伝達を調整し、前記燃料電池の前記カソードに供給される前であって前記加湿器の前記第１通路で加湿されたカソードガスの温度を制御する制御手段とを具備しており、
前記制御手段は、
前記加湿器の前記第１通路に供給される前のカソードガスの温度、または、前記加湿器の筐体の温度をＴａとし、前記燃料電池のカソードに供給される前であって前記加湿器の前記第１通路で加湿されたカソードガスの温度をＴ２とし、温度Ｔ２の目標温度をＴ２targetとするとき、
温度Ｔ２が目標温度Ｔ２targetに近づくように前記調整要素を制御して前記供給流量を調整する調整要素制御手段と、
温度Ｔａが基準温度範囲内のとき、温度Ｔａが低い場合には温度Ｔａが高い場合よりも、目標温度Ｔ２targetを相対的に低く設定する温度設定則を有する目標温度設定手段とを具備する燃料電池用加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池のカソードに供給される前のカソードガスを加湿する燃料電池用加湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池のカソードに供給される前のカソードガスを加湿する燃料電池用加湿装置が知られている（特許文献１〜６）。このような燃料電池用加湿装置として、燃料電池のスタックと、カソードガスをスタックのカソードに供給するカソードガス通路と、加湿器と、スタックのカソードから吐出されたオフガスを加湿器に供給する供給流量を調整可能なバイパスバルブとを備えているものが知られている。スタックのカソードから吐出された後のオフガスは、発電反応を経ているため、スタックに供給される前のカソードガスと比較されると、高温高湿である。そこで、バイパスバルブの開閉を制御することにより、スタックのカソードから吐出された後の高温および高湿のオフガスを加湿器に供給する流量を可変に調整する。これにより加湿器の水分保持部材への熱および水分の伝達を調整する。この結果、スタックのカソードの入口に供給される直前のカソードガスの加湿量が制御されている。しかし外気温度が変化するとき、あるいは、加湿器の筐体の温度が変化するときには、燃料電池のカソードに供給されるカソードガスの加湿量を良好に設定するには、必ずしも容易ではない。
【０００３】
そこで、特許文献１によれば、加湿器を通過した後でスタックのカソードに供給される直前のカソードガスの温度と、加湿器で加湿されたカソードガスの加湿量との間には比例関係が存在することに着目している。そして、加湿器を通過した後でスタックのカソードに供給される直前のカソードガスの温度の目標温度を設定し、カソードガスの実際の温度が目標温度に合致するようにバイパスバルブの開閉を制御し、高温高湿のオフガスの熱および水分を加湿器に与えることにしている。
【特許文献１】特開２００６−１５６２０３号公報
【特許文献２】特開２００３−２２３９０９号公報
【特許文献３】特開２００４−０４７１５４号公報
【特許文献４】特開２００４−３４９０６７号公報
【特許文献５】特開２００６−２６１００２号公報
【特許文献６】特開２００６−１５６２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１に係る技術は、加湿器で加湿された後で且つスタックのカソードの入口に供給される直前のカソードガスの温度が、その目標温度となるように、バイパスバルブの開度を制御する。このものによれば、カソードガスの加湿量を良好に設定することができる。
【０００５】
しかしながら上記した技術によれば、外気温度が低いとき等のように変化するとき、あるいは、システムが起動直後で加湿器の筐体の温度が低いとき等のように定常状態とは異なるときには、カソードガスの加湿量を適切にするには、やはり限界がある。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、外気温度が変化するときであっても、あるいは、加湿器の筐体の温度が変化するときであっても、燃料電池のカソードに供給されるカソードガスの加湿量を更に良好に設定できる燃料電池用加湿装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、加湿器を通過した後でスタックのカソードに供給される直前のカソードガスの温度がその目標温度となるように、バイパスバルブを制御する場合であっても、加湿器に導入されるカソードガスの温度Ｔ１が高いときには、あるいは、加湿器の筐体の温度Ｔ３が高いときには、加湿器において熱交換および水交換が良好に行われにくいこと、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが一定の固定値であると、カソードガスを加湿器で良好に加湿できず、加湿器で加湿されたカソードガスの相対湿度が低下するおそれがあることを知見した。そして本発明者は、カソードガスの温度Ｔ１の変動、あるいは、加湿器の筐体の温度Ｔ３の変動を考慮して、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetの値を設定すれば、加湿器で加湿されたカソードガスの相対湿度を高くできることを知見し、実機テストで確認した。本発明はかかる知見に基づいて完成されたものである。
【０００８】
即ち、本発明に係る燃料電池用加湿装置は、カソードガスを燃料電池のカソードに供給するカソードガス通路と、
燃料電池のカソードから吐出されたオフガスを流すオフガス通路と、
カソードガス通路およびオフガス通路に繋がり、燃料電池のカソードに供給される前のカソードガスが流れる第１通路と、燃料電池のカソードから吐出された発電後のオフガスが流れる第２通路と、第２通路のオフガスの熱および水分を第１通路のカソードガスに移動させる水分保持部材とを有する加湿器と、
オフガス通路を流れ且つカソードガスよりも高温および高湿のオフガスについて、加湿器の第２通路に供給する供給流量を調整可能に前記オフガス通路に設けられた調整要素と、
調整要素を制御することにより供給流量を調整し、加湿器の第２通路内のオフガスから加湿器の水分保持部材への熱および水分の伝達を調整し、燃料電池の前記カソードに供給される前であって加湿器の第１通路で加湿されたカソードガスの温度を制御する制御手段とを具備しており、
制御手段は、
加湿器の第１通路に供給される前のカソードガスの温度、または、加湿器の筐体の温度をＴａとし、燃料電池のカソードに供給される前であって加湿器の第１通路で加湿されたカソードガスの温度をＴ２とし、温度Ｔ２の目標温度をＴ２targetとするとき、
温度Ｔ２が目標温度Ｔ２targetに近づくように調整要素を制御して供給流量を調整する調整要素制御手段と、
温度Ｔａがこれの基準温度以上のとき、温度Ｔａが低い場合には温度Ｔａが高い場合よりも、目標温度Ｔ２targetを相対的に低く設定する温度設定則を有する目標温度設定手段とを具備する。
【０００９】
また、本発明に係る燃料電池用加湿装置は、カソードガスを燃料電池のカソードに供給するカソードガス通路と、
燃料電池のカソードから吐出されたオフガスを流すオフガス通路と、
カソードガス通路およびオフガス通路に繋がり、燃料電池のカソードに供給される前のカソードガスが流れる第１通路と、燃料電池のカソードから吐出された発電後のオフガスが流れる第２通路と、第２通路のオフガスの熱および水分を第１通路のカソードガスに移動させる水分保持部材とを有する加湿器と、
オフガス通路を流れ且つカソードガスよりも高温および高湿のオフガスについて、加湿器の第２通路に供給する供給流量を調整可能にオフガス通路に設けられた調整要素と、
調整要素を制御することにより供給流量を調整し、加湿器の第２通路内のオフガスから加湿器の水分保持部材への熱および水分の伝達を調整し、燃料電池のカソードに供給される前であって加湿器の第１通路で加湿されたカソードガスの温度を制御する制御手段とを具備しており、
制御手段は、
加湿器の第１通路に供給される前のカソードガスの温度、または、加湿器の筐体の温度をＴａとし、燃料電池のカソードに供給される前であって加湿器の前記第１通路で加湿されたカソードガスの温度をＴ２とし、温度Ｔ２の目標温度をＴ２targetとするとき、
温度Ｔ２が目標温度Ｔ２targetに近づくように前記調整要素を制御して前記供給流量を調整する調整要素制御手段と、
温度Ｔａが基準温度範囲内のとき、温度Ｔａが低い場合には温度Ｔａが高い場合よりも、目標温度Ｔ２targetを相対的に低く設定する温度設定則を有する目標温度設定手段とを具備する。
【００１０】
ここで、温度Ｔａの実使用範囲において、上記した温度設定則が適用されている。温度Ｔａの基準温度とは、燃料電池システムが定常運転するとき、実際に使用される温度Ｔａの実使用範囲の下限温度を意味する。温度Ｔａの基準温度範囲内とは、燃料電池システムが定常運転するとき、実際に使用される温度Ｔａの実使用範囲を意味する。実使用範囲の下限温度未満の温度領域においては、温度Ｔａが低温過ぎるため、上記した温度設定則が適用されると、加湿器による加湿量が充分ではないおそれがある。
【００１１】
ここで、温度Ｔａが温度Ｔ１であるとき、温度Ｔ１の基準温度は、燃料電池システムが定常運転するとき、実際に使用される温度Ｔ１の実使用範囲の下限温度を意味する。温度Ｔａが温度Ｔ３であるとき、温度Ｔ３の基準温度は、燃料電池システムが実際に使用される温度Ｔ３の実使用範囲の下限温度を意味する。定常運転とは、燃料電池システムが異常運転しておらず、定格出力内で安全に発電運転しているときを意味し、負荷の変動に応じて発電量が変動することを許容する。
【００１２】
本発明によれば、温度Ｔａは、加湿器の第１通路に供給される前のカソードガスの温度Ｔ１とすることができる。この場合、目標温度設定手段は、温度Ｔ１が低い場合には温度Ｔ１が高い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetを相対的に低くする。且つ、目標温度設定手段は、温度Ｔ１が高い場合には温度Ｔ１が低い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetを相対的に高くする。
【００１３】
本発明によれば、温度Ｔａは、加湿器の筐体の温度Ｔ３とすることができる。この場合、目標温度設定手段は、温度Ｔ３が低い場合には温度Ｔ３が高い場合よりも温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetを相対的に低くし、且つ、温度Ｔ３が高い場合には温度Ｔ３が低い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetを相対的に高くなるように設定する。
【００１４】
上記した温度設定則は基準温度以上（基準温度範囲内）のときに採用されている。この場合、目標温度設定手段は、温度Ｔａ（温度Ｔ１または温度Ｔ３）がこれの基準温度よりも低いときには、上記した温度設定則に基づかない。即ち、基温度設定則に基づいて設定される目標温度Ｔ２targetよりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetを高温に設定する。これにより外気の温度や筐体の温度が過剰に低いときに適応できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、温度Ｔａ（加湿器の第１通路に供給される前のカソードガス、または、加湿器の筐体の温度）に応じて、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが設定される。このため、外気温度が変化するときであっても、あるいは、加湿器の筐体の温度が変化するときであっても、加湿器で加湿され且つ燃料電池のカソードに供給されるカソードガスの加湿量を良好に設定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施形態１）
図１は実施形態１の燃料電池用加湿装置の概念を示す。本実施形態によれば、燃料電池用加湿装置は、燃料電池のセルが積層されて形成されたスタック１と、カソードガス通路２と、加湿器３と、オフガスが流れるオフガス通路４と、調整要素として機能するバイパスバルブ５と、オフガスが流れる迂回通路６（オフガス通路４の一部を構成）と、制御手段として機能する制御装置７とを備えている。スタック１、カソードガス通路２、加湿器３、オフガス通路４、バイパスバルブ５、迂回通路６、制御装置７は、ハウジング１００の室１０１内に配置されている。ハウジング１００は、外気を導入する開口１０２と、室１０１内の空気を外気に導出する開口１０３とをもつ。ハウジング１００の室１０１には改質器２００が収容されている。改質器２００は、改質部２０１と、改質部２０１を加熱するバーナで形成された燃焼部２０２とをもつ。このためハウジング１００の室１０１内の温度は、外気が零下雰囲気であっても、高くなる。
【００１７】
スタック１を構成するセルは、カソードガス（一般的には空気）が供給されるカソード１０と、アノード流体（水素含有ガスまたは水素ガス）が供給されるアノード１１と、カソード１０およびアノード１１で挟持された高分子系または無機系の電解質膜１２とを備えている。アノード流路１１０からアノード１１にアノードガス（アノード流体，水素ガスまたは水素含有ガス）が供給される。スタック１は、複数のセルを積層して形成されている。なお図１は概念図を示し、カソード１０およびアノード１１を単純化している。
【００１８】
カソードガス通路２は、カソードガスを燃料電池のカソード１０に供給するものであり、搬送駆動源として機能するポンプ２０と、カソードガスを吸引させる吸入口２１とを備えている。ポンプ２０に代えて、ファン、ブロア、コンプレッサとしても良い。カソードガスとしては、酸素ガス、酸素含有ガス、空気が例示される。
【００１９】
加湿器３は、カソードガス通路２の途中およびオフガス通路４の途中に設けられている。加湿器３は、筐体３０と、筐体３０の内部に設けられた第１通路３１と、筐体３０の内部に設けられた第２通路３２と、筐体３０の内部に設けられた膜状をなす水分保持部材３３とを有する。図１は概念図を示し、加湿器３の内部構造を単純化している。加湿器３の第１通路３１はカソードガス通路２に連通しており、スタック１を構成する燃料電池のカソード１０の入口１０ｉに供給される前（発電前）のカソードガスを流す。第２通路３２は、スタック１を構成する燃料電池のカソード１０の出口１０ｐから吐出された発電後のオフガスを流す。前述したようにスタック１は発電反応により熱および水を発生させる。従って、スタック１のカソード１０の出口１０ｐから吐出された発電反応後のオフガスは、スタック１のカソード１０の入口１０ｉに供給される前のカソードガスに比較して、相対的に高温高湿である。
【００２０】
水分保持部材３３は、加湿器３の筐体３０内において第１通路３１と第２通路３２とを仕切るものである。水分保持部材３３は、熱および水分を伝搬可能な膜（例えば高分子系の膜等）を基材として形成されている。第２通路３２を流れるオフガスが水分保持部材３３に接触すると、高温高湿のオフガスの熱および水分を受ける。第１通路３１を流れるカソードガスが水分保持部材３３に接触すると、水分保持部材３３はカソードガスに熱および水分を与える。
【００２１】
調整要素として機能するバイパスバルブ５は、オフガス通路４において加湿器３の第２通路３２の入口３２ｉとスタック１のカソード１０の出口１０ｐとの間に設けられている。バイパスバルブ５は、オフガス通路４および迂回通路６に連通するように設けられている。バイパスバルブ５は、スタック１のカソード１０の出口１０ｐに繋がる第１ポート５ｆと、加湿器３の第２通路３２の入口３２ｉに繋がる第２ポート５ｓと、迂回通路６に繋がる第３ポート５ｔとを備えている。ここで、加湿器３の第２通路３２に供給される供給流量をＶ１とする。加湿器３の第２通路３２を迂回させて迂回通路６に流す迂回流量をＶ２とする。バイパスバルブ５は、開度および／または開閉時期を制御することにより、比率α（α＝Ｖ１／Ｖ２）を調整可能である。迂回通路６の一端６ｅはバイパスバルブ５の第３ポート５ｔに繋がる。迂回通路６の他端６ｆは加湿器３を迂回し、オフガス通路４のうち加湿器３の第２通路３２の出口３２ｐの下流に繋がる。
【００２２】
前述したように、スタック１のカソード１０の出口１０ｐから吐出された後のオフガスと、加湿器３の第１通路３１の入口３１ｉに導入される前のカソードガスとを比較すると、オフガスはカソードガスに比較して相対的に高温および高湿である。ここでいうオフガスが相対的に高温および高湿は、加湿器３の第１通路３１の入口３１ｉに導入される前のカソードガスよりも相対的に、高温および高湿であるという意味である。
【００２３】
ここで、加湿器３の第１通路３１の入口３１ｉに供給される前のカソードガスの温度、または、加湿器３の筐体３０の温度をＴａとする。加湿器３の第１通路３１の入口３１ｉに供給される前のカソードガス（ハウジング１００の室１０１内のカソードガスである空気）の温度をＴ１とする。加湿器３の第１通路３１の出口３１ｐから吐出され且つ燃料電池のカソード１０の入口１０ｉに供給される前のカソードガスの温度をＴ２とする。加湿器３の筐体３０の温度をＴ３とする。スタック１の温度をＴｓとする。
【００２４】
ここで、燃料電池システムが定常運転されており、ポンプ２０の回転数が定常回転数領域であるときには、Ｔｓ＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ１の関係とされている。なお、燃料電池システムの定常運転時には、オフガスの温度はスタック１の温度とほぼ同じであり、例えば７０〜８０℃程度であり、温度Ｔ１は例えば１０〜４５℃程度、２５〜４０℃程度であり、加湿器３の筐体３０の温度Ｔ３は例えば３０〜５５℃程度、３５〜５０℃程度である。オフガスの相対湿度は例えば７０〜１００％ＲＨ程度である。
【００２５】
図１に示すように、温度Ｔ１を検知するための第１温度センサ８１が加湿器３の内部において第１通路３１の入口３１ｉ側に設けられている。温度Ｔ２を検知するための第２温度センサ８２が加湿器３の内部において第１通路３１の出口３１ｐ側に設けられている。温度Ｔ３を検知するための第３温度センサ８３が加湿器３の筐体３０に設けられている。但し、第２温度センサ８２はスタック１の外部または内部において、スタック１のカソード１０の入口１０ｉ側に設けられていても良い。
【００２６】
図２に示すように、制御装置７は、入力処理回路７０と、出力処理回路７１と、ＣＰＵ７２と、メモリ７３（記憶要素）とを備えている。第１温度センサ８１の信号、第２温度センサ８２の信号、第３温度センサ８３の信号は、入力処理回路７０を介してＣＰＵ７２に入力される。ＣＰＵ７２は出力処理回路７１を介してバイパスバルブ５およびポンプ２０を制御する制御信号を出力する。第１温度センサ８１は加湿器３の内部において第１通路３１の入口３１ｉ側に設けられている。第２温度センサ８２は加湿器３の内部において第１通路３１の出口３１ｐ側に設けられている。但し、第１温度センサ８１は加湿器３の内部において第１通路３１の入口３１ｉに近い部位に設けられていてもよい。第２温度センサ８２は加湿器３の内部において第１通路３１の出口３１ｐに近い部位に設けられていても良い。また第１温度センサ８１は加湿器３の外部において第１通路３１の入口３１ｉ側に設けられていてもよい。第２温度センサ８２は加湿器３の外部において第１通路３１の出口３１ｐ側に設けられていても良い。
【００２７】
制御装置７は、バイパスバルブ５における比率αを制御する指令を出力する。このように比率αが調整されると、スタック１のカソード１０の出口１０ｐから吐出された高温および高湿のオフガスの供給流量Ｖ１および迂回流量Ｖ２が制御され、よって、オフガスと加湿器３の水分保持部材３３との接触度合（熱交換量および水分交換量）が調整される。故に、高温高湿のオフガスから加湿器３の水分保持部材３３へ向かう熱および水分の伝搬量が調整される。これにより制御装置７は、スタック１のカソード１０の入口１０ｉに供給される前のカソードガスの温度Ｔ２を制御することができる。温度Ｔ２は、加湿器３で加湿されスタック１のカソード１０の入口１０ｉに供給される直前のカソードガスの温度である。このようにスタック１のカソード１０の入口１０ｉに供給される直前の温度Ｔ２を基準として制御することは、温度Ｔ１，温度Ｔ３を基準として加湿器３の加湿量を制御する場合よりも、スタック１の発電を応答性よく制御することができる。このように本実施形態によれば、スタック１のカソード１０の入口１０ｉに供給される直前のカソードガスの温度Ｔ２に基づいて、加湿器３の加湿能力が調整される。
【００２８】
ここで、本発明者は、温度Ｔ１（または温度Ｔ３）と加湿器３の加湿量との間に関係があることを見出し、両者の間において図３に示すような山形を示す加湿特性があることを、近年知見した。図３は、温度Ｔ１（または温度Ｔ３）と加湿器３の加湿量との関係を模式的に示す概念図である（本出願時に未公知）。スタック１の発電能力を良好に維持するためには、加湿器３の加湿量（水蒸気量）は、所定値よりも高いことが好ましい。図３に示す特性によれば、温度Ｔ１（または温度Ｔ３）がこれの実使用範囲ＸＡ（＝基準温度範囲）よりも過剰に高くなると、加湿器３における加湿能力が低下する傾向がある。その理由としては、温度Ｔ１（または温度Ｔ３）がこれの実使用範囲ＸＡよりも高くなると、カソードガスの温度、または、加湿器３の筐体３０の温度が上昇しており、ひいては、加湿器３の筐体３０の温度と、スタック１のカソード１０から吐出されたオフガス（一般的には筐体３０の温度よりも高い）との温度差が少ない。このため、カソードオフガス側からカソードガス側への熱移動量および水移動量が少なくなり、カソードガスの加湿量が低下する。
【００２９】
同様に、温度Ｔ１（または温度Ｔ３）がこれの実使用範囲ＸＡ（＝基準温度範囲内）よりも低くなると、加湿器３における加湿能力が低下する傾向がある。その理由としては、温度Ｔ１（または温度Ｔ３）が低くなると、カソードガスに保持できる水蒸気の絶対量が低下するため、加湿能力が低下するためである。即ち、実使用範囲ＸＡ（＝基準温度範囲）よりも低温の低温領域では、加湿器３内で凝縮が発生したり、凝縮の頻度が増加する可能性がある。
【００３０】
図３に示す実使用範囲ＸＡは、燃料電池システムが定常運転で使用されるときにおける温度Ｔ１（または温度Ｔ３）の温度範囲を意味し、基準温度範囲内に相当する。実使用範囲ＸＡの最高温度はＴmaxとして示される。一般的には、Ｔmaxは、Ｔ２targetの上限値に相当する。仮にハウジング１００の外方の外気温度がかなり低いときであっても（例えば零下５℃）、ハウジング１００の室１０１内の空気は、ハウジング１００内において熱源として機能する改質器２００、制御装置７、更には各種機器（バルブ、ポンプ２０等）により暖められている。このため、外気温度がかなり低いときであっても、吸入口２１からカソードガス通路２内に吸引されるカソードガスは暖められており、結果として、カソードガスの温度Ｔ１は約５〜５５℃の範囲に納まるのが一般的である。従って、温度Ｔ１（温度Ｔ３）の実使用範囲ＸＡは、例えば、５〜５５℃程度、１０〜５３℃程度、１５〜６０℃程度である。但し、これに限定されるものではなく、燃料電池システムの仕様等に応じて多少異なる。本実施形態の燃料電池システムは、実使用範囲ＸＡの範囲内において定常運転されるように設定されている。
【００３１】
図４は、制御装置７のＣＰＵ７２が実行するフローチャートを示す。フローチャートはこれに限定されるものではない。図４に示すように、ＣＰＵ７２は第１温度センサ８１の検知温度を読み込み（ステップＳ２）、これをＴ１とする。ＣＰＵ７２は、温度Ｔ１に基づいて温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetを下記のマップから決定する（ステップＳ４）。ステップＳ４は、メモリ７３に格納されているマップと共に目標温度設定手段を構成する。次に、ＣＰＵ７２は、第２温度センサ８２の検知温度を読み込み、これをＴ２とする（ステップＳ６）。ＣＰＵ７２は、検知された温度Ｔ２と目標温度Ｔ２targetとを比較する。Ｔ２がＴ２targetよりも高いとき（ステップＳ８のＹＥＳ）には、制御装置７はバイパスバルブ５を制御し、供給流量Ｖ１を減少させると共に迂回流量Ｖ２を増加させる（ステップＳ１０）。供給流量Ｖ１が減少すると、高温高湿のオフガスと加湿器３の水分保持部材３３とが接触する程度が減少する。従って加湿器３の温度は相対的に低下する傾向が得られ、ひいては温度Ｔ２が低下して目標温度Ｔ２targetに近づく。
【００３２】
これに対してＴ２がＴ２targetよりも低いときには（ステップＳ１２のＹＥＳ）、制御装置７はバイパスバルブ５の開度および／または開閉時期を制御し、供給流量Ｖ１を増加させると共に迂回流量Ｖ２を減少させる（ステップＳ１４）。供給流量Ｖ１が増加すると、高温高湿のオフガスと加湿器３の水分保持部材３３とが接触する程度が増加する。従って加湿器３の温度および湿度は相対的に高くなり、ひいては温度Ｔ２が高くなり目標温度Ｔ２targetに近づく。待機し、一定時間経過したらステップＳ２に戻る（ステップＳ１６）。ステップＳ８〜ステップＳ１４は、調整要素制御手段として機能する。
【００３３】
上記したような本実施形態によれば、スタック１のカソード１０の入口１０ｉに供給される直前のカソードガスの温度Ｔ２は、目標温度Ｔ２targetを基準として、目標温度Ｔ２targetプラスτ１〜目標温度Ｔ２targetマイマスτ２の温度領域に維持される。τ１、τ２は例えば０．１〜５℃程度である。即ち、スタック１のカソード１０の入口１０ｉに供給される直前のカソードガスの温度Ｔ２は、目標温度Ｔ２target付近に維持される。
【００３４】
更に本発明者は、温度Ｔａが基準温度以上のとき（温度Ｔａが基準温度範囲内のとき）、スタック１のカソード１０に導入される前のカソードガスの温度Ｔ１の変動が温度Ｔ２に与える影響についても着目した。そこで本実施形態によれば、温度Ｔ１に応じて、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetの数値が調整されている。即ち、図５はメモリ７３に格納されているマップの内容を示す。温度Ｔ１の領域は複数段階に区分けされている。温度Ｔ１が基準温度以上であり過剰の低温領域でないとき、温度の温度Ｔ１について、Ｔ１１＜Ｔ１２＜Ｔ１３＜Ｔ１４＜Ｔ１５の順に高温となる。温度領域Ｔ１１、温度領域Ｔ１２、温度領域Ｔ１３、温度領域Ｔ１４、温度領域Ｔ１５の順に、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetのデータがマップとして格納されている。図５の数字は、温度Ｔ１が最も高い温度領域Ｔ１５のときにおける目標温度Ｔ２targetを１００とするとき、各目標温度Ｔ２targetの相対表示を示す。相対表示の数値が大きい方が高温となる。
【００３５】
このデータによれば、温度Ｔ１が基準温度範囲内のとき、温度Ｔ１が低い場合には高い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に低くなるような温度設定則が採用されている。換言すると、温度Ｔ１が低い温度から高い温度に移行するにつれて、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に次第に高くなるような温度設定則が採用されている。その理由としては、温度Ｔ１が基準温度範囲内のとき、Ｔ２target＞Ｔ１の関係において、Ｔ２target−Ｔ１＝ΔＴとすると、ΔＴの大きさが加湿器３の加湿量に影響を与えるためである。
【００３６】
ここで、ΔＴの大きさが適切であれば、加湿器３の第１通路３１の入口３１ｉに供給される前のカソードガスに対して、加湿器３からの熱移動量および水分移動量が適切となる。また、ΔＴが微小または実質的に０であるときには、加湿器３の第１通路３１の入口３１ｉに供給される前のカソードガスに対して、加湿器３からの熱移動量および水分移動量が少なく、結果として、加湿器３の第１通路３１の出口３１ｐから吐出されたカソードガスの加湿量（水蒸気量）が少ないといえる。逆に、ΔＴが大きいときには、加湿器３の第１通路３１の入口３１ｉに供給される前のカソードガスに対して、加湿器３からの熱移動量および水分移動量が多くなり、結果として、加湿器３の第１通路３１の出口３１ｐから吐出されたカソードガスの加湿量（水蒸気量）が多いといえる。
【００３７】
以上説明したように本実施形態によれば、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetは、温度Ｔ１の変化に応じて設定される。このため外気温度が変化するときであっても、加湿器３で加湿され且つスタック１のカソード１０に供給されるカソードガスの加湿量を更に良好に設定できる。
【００３８】
（実施形態２）
図６は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、作用効果を有するため、図１〜図４を準用する。本実施形態は、図３に示す実使用範囲ＸＡの下限である基準温度Ｔｃ１よりもかなり低い低温領域においても使用される場合を考慮している。
【００３９】
図６は、メモリ７３に格納されているマップを示す。図６の数字は、温度Ｔ１が最も高い温度領域Ｔ１５のときにおける目標温度Ｔ２targetを１００とするとき、目標温度Ｔ２targetの相対表示を示す。
【００４０】
上記した温度設定則のみによれば（温度Ｔ１が実使用範囲ＸＡ（＝基準温度範囲）において基準温度Ｔｃ１以上の場合）、温度Ｔ１が低い場合には高い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に低くなる。しかしながら、この温度Ｔ１が基準温度Ｔｃ１未満の低温領域では、目標温度Ｔ２targetが相対的に低目となるため、加湿器３の加湿能力は低下し、スタック１の発電性能が低下する。
【００４１】
そこで、図６に示すように、温度Ｔ１が基準温度Ｔｃ１未満の温度領域Ｔ１０（＝低温領域）においては、筐体３０からの放熱が大きいため、これを考慮し、温度Ｔ１がこれの基準温度Ｔｃ１の直上の温度領域（Ｔ１１）のときよりも、目標温度Ｔ２targetは高温側（相対表示で９８）に設定されている。温度Ｔ１が実使用範囲ＸＡの基準温度Ｔｃ１未満のとき（低温領域）には、加湿器３からの放熱量が大きく、加湿器３が昇温しにくく、水蒸気が生成されにくい。なお、基準温度Ｔｃ１としては、スタック１等に応じて適宜設定され、例えば５℃である。この場合、温度領域Ｔ１０は、上記した温度設定則に基づかない低温領域であり、例えば、温度Ｔ１が零下１０℃〜５℃未満の温度範囲に相当する。このような温度領域Ｔ１０では、加湿器３の筐体３０の温度が低下し、カソードガスに含まれる気相状の水蒸気が凝縮して液相状の水となり易く、水蒸気をスタック１のカソード１０の入口１０ｉに導入させにくい事情、即ち、加湿させにくい事情がある。
【００４２】
従って、マップ（図６参照）に示すように、温度Ｔ１がこれの基準温度Ｔｃ１よりも低い温度領域Ｔ１０（＝低温領域）のときには、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetは、上記した温度設定則の場合よりも高温側に設定されている。即ち、基準温度Ｔｃ１の直上の温度領域（Ｔ１１）のときよりも、高温側に設定されている。なお、基準温度Ｔｃ１として５℃を設定したが、これに限らず、加湿器３の種類等、スタック１の種類、改質装置２００の設置場所などの事情に応じて１０℃でも、０℃、零下５℃、零下１０℃でも良い。なお温度領域Ｔ１０の下限温度としては、零下２０℃、零下３０℃が例示される。
【００４３】
（実施形態３）
図７は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態２と基本的には同様の構成、作用効果を有しており、図１〜図４を準用する。本実施形態も、低温領域で使用される場合を考慮する。図７は、メモリ７３に格納されているマップの内容を示す。図７の数字は、スタック１の電流値が高い場合における温度Ｔ１が最も高い温度領域Ｔ１５のときにおける目標温度Ｔ２targetを１００とするとき、目標温度Ｔ２targetの相対表示を示す。
【００４４】
このマップによれば、図７に示すように、温度Ｔ１がこれの基準温度Ｔｃ１よりも低い温度領域Ｔ１０（＝低温領域）のとき、温度Ｔ１が基準温度Ｔｃ１の直上の温度領域Ｔ１１のときよりも、目標温度Ｔ２targetは高温側（相対表示で９８または１００）に設定されている。その理由としては、温度Ｔ１が基準温度Ｔｃ１よりも低い温度領域Ｔ１０（低温領域）のときには、加湿器３からの放熱量が大きく、加湿器３が昇温しにくいためである。上記した基準温度Ｔｃ１としては、加湿器３、スタック１等に応じて適宜設定され、例えば５℃である。
【００４５】
このような低温領域では、カソードガスに含まれる気相状の水蒸気が凝縮して液相状の水となり易く、気相状の水蒸気をスタック１のカソード１０の入口１０ｉに導入させにくい事情がある。従って、マップ（図７参照）に示すように、温度Ｔ１がこれの基準温度Ｔｃ１よりも低い温度領域Ｔ１０（＝低温領域）のときには、温度Ｔ１が基準温度Ｔｃ１の直上の温度領域（Ｔ１１）のときより、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetは高温側に設定されている。
【００４６】
更に本実施形態によれば、スタック１の電流値Ｉを検知する電流センサが設けられている。図７に示すように、温度Ｔ１およびスタック１の電流値Ｉ（Ｉ１＜Ｉ２）の双方に応じて、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetのデータがマップに格納されている。図７に示すように、マップに格納されているデータによれば、基準温度範囲内において、温度Ｔ１が低い場合には温度Ｔ１が高い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に低くなるように設定されている。換言すると、温度Ｔ１が低い温度から高い温度に移行するにつれて、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に高くなるように設定されている。またスタック１で発電される電流値Ｉが低いＩ１の場合には、温度Ｔ１が同一であっても、電流値Ｉが高いＩ２の場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に低くなるように設定されている。
【００４７】
換言すると、スタック１の電流値Ｉが高い場合には、温度Ｔ１が同一であっても、電流値Ｉが低い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に高くなるように設定されている。その理由としては、スタック１で発電される電流値Ｉが高いときには、発電量が大きいため、燃料電池のカソード１０の入口１０ｉに供給されるカソードガスの流量が増加しており、加湿量が多めに必要とされるためである。なお基準温度Ｔｃ１として５℃を設定したが、これに限らず、加湿器３の種類等、改質装置の設置場所などの事情に応じて１０℃でも、０℃、零下５℃、零下１０℃でも良い。
【００４８】
（実施形態４）
図８は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態３と基本的には同様の構成、作用効果を有しており、図１〜図４を準用する。本実施形態は、温度Ｔ１が基準温度未満Ｔｃ１未満の低温領域で使用される場合を考慮する。図８は、メモリ７３に格納されているマップの内容を示す。図８の数字は、スタック１の電流値が最も高いＩ３の場合における温度Ｔ１が最も高い温度領域Ｔ１５のときにおける目標温度Ｔ２targetを１００とするとき、目標温度Ｔ２targetの相対表示を示す。図８に示すように、スタック１の電流値Ｉの段階が増加されている（Ｉ３＞Ｉ２＞Ｉ１）。そして、温度Ｔ１およびスタック１の電流値Ｉの双方に応じて、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetのデータがマップに格納されている。
【００４９】
（実施形態５）
図９は実施形態５を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、作用効果を有するため、図１〜図４を準用する。本実施形態ら係る燃料電池システムは、上記した実使用範囲ＸＡにおいて発電運転する。更に本実施形態は、温度Ｔ１ではなく、加湿器３の筐体３０の温度Ｔ３が、スタック１のカソード１０に供給される直前の温度Ｔ２に与える影響について着目している。そこで本実施形態によれば、温度Ｔ３が基準温度Ｔｃ２以上のとき、温度Ｔ３に応じて目標温度Ｔ２targetが調整されている。
【００５０】
即ち、図９はメモリ７３に格納されているマップの内容を示す。温度Ｔ３の領域は複数段階に区分けされている。温度Ｔ３に応じて設定される温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetのデータがマップに格納されている。図９の数字は、温度Ｔ３が最も高い温度領域Ｔ３５のときにおける目標温度Ｔ２targetを１００とするとき、目標温度Ｔ２targetの相対表示を示す。このデータによれば、基準温度範囲内において、温度Ｔ３が低い場合には高い場合よりも、温度Ｔ３の目標温度Ｔ２targetが相対的に低くなるように設定されている。換言すると、温度Ｔ３が低い温度から高い温度に移行するにつれて、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に高くなるように設定されている。Ｔ２target＞Ｔ３の関係において、Ｔ２target−Ｔ３＝ΔＴとすると、ΔＴの大きさが加湿器３の加湿量に影響を与えるためである。なおΔＴが微小であるときには、加湿器３の第１通路３１の入口３１ｉに供給される前のカソードガスに対して、加湿器３からの熱移動量および水分移動量が少なく、結果として、加湿器３の第１通路３１の出口３１ｐから吐出されたカソードガスの加湿量（水蒸気量）が少ないといえる。
【００５１】
以上説明したように本実施形態によれば、目標温度Ｔ２targetは筐体３０の温度Ｔ３の変位に応じて設定される。このため加湿器３の筐体３０の温度が変化するときであっても、加湿器３で加湿され且つスタック１のカソード１０に供給されるカソードガスの加湿量を更に良好に設定できる。
【００５２】
（実施形態６）
図１０は実施形態６を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、作用効果を有しており、図１〜図４を準用する。本実施形態は、前記した実使用範囲ＸＡよりも低温の低温領域で使用される場合を考慮する。図１０は、メモリ７３に格納されているマップの内容を示す。図１０の数字は、温度Ｔ１が最も高い温度領域Ｔ３５のときにおける目標温度Ｔ２targetを１００とするとき、目標温度Ｔ２targetの相対表示を示す。
【００５３】
このマップによれば、図１０に示すように、加湿器３の筐体３０の基準温度Ｔｃ２よりも温度Ｔ３が低い温度領域Ｔ３０（＝低温領域）のときには、温度Ｔ３が基準温度Ｔｃ２の直上の温度領域Ｔ３１のときよりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetは高温側（相対表示で９８）に設定されている。その理由としては、温度Ｔ３が基準温度Ｔｃ２よりも低いとき（低温領域）には、加湿器３の筐体３０の温度が低下し、水は、液相としての水として存在し易いためである。基準温度Ｔｃ２としては、スタック１等に応じて適宜設定され、例えば５℃にできる。
【００５４】
上記したように筐体３０の温度が低温である場合には、カソードガスに含まれる気相状の水蒸気が凝縮して液相または固相の水となり易いため、気相状の水蒸気をスタック１のカソード１０の入口１０ｉに導入させにくい事情がある。従って、マップに示すように、温度Ｔ３が基準温度Ｔｃ２よりも低い温度領域Ｔ３０（＝低温領域）のときには、温度Ｔ３が基準温度Ｔｃ２の直上の温度領域Ｔ３１のときよりも、目標温度Ｔ２targetは高温側に設定されている。これにより加湿器３の第２通路３２に供給されるオフガスの供給流量Ｖ１が増加し、オフガスから熱および水分が加湿器３に良好に与えられる。なお温度Ｔ３の基準温度Ｔｃ２として５℃を設定したが、これに限らず、加湿器３の種類等、改質装置の設置場所などの事情に応じて３℃でも、０℃、零下５℃、零下１０℃でも良い。
【００５５】
（実施形態７）
図１１は実施形態７を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、作用効果を有しており、低温領域で使用される場合を考慮する。図１１は、メモリ７３に格納されているマップを示す。図１１の数字は、スタック１の電流値が高い場合における温度Ｔ１が最も高い温度領域のときにおける目標温度Ｔ２targetを１００とするとき、目標温度Ｔ２targetの相対表示を示す。
【００５６】
このマップによれば、図１１に示すように、温度Ｔ３が基準温度Ｔｃ２よりも低い温度領域Ｔ３０（＝低温領域）のとき、温度Ｔ３が基準温度Ｔｃ２の直上の温度領域Ｔ３１のときよりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetは高温側に設定されている。温度Ｔ３がこれの基準温度Ｔｃ２よりも低いとき（低温領域）は、加湿器３の温度が低下する。このような場合には、カソードガスに含まれる気相状の水蒸気が凝縮して液相または固相の水となり易く、気相状の水蒸気をスタック１のカソード１０の入口１０ｉに導入させにくい事情がある。従って、マップ（図１１参照）に示すように、温度Ｔ３が基準温度Ｔｃ２よりも低い温度領域Ｔ３０（＝低温領域）のときには、温度Ｔ３が基準温度Ｔｃの直上の温度領域Ｔ３１のときよりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetは高温に設定されている。温度Ｔｃ２としては、スタック１等に応じて適宜設定され、例えば５℃にできる。
【００５７】
更に、図１１に示すように、温度Ｔ３およびスタック１の電流値Ｉ（Ｉ３＞Ｉ２＞Ｉ１）の双方に応じて、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetのデータがマップに格納されている。図１１に示すように、マップに格納されているデータによれば、スタック１で発電される電流値Ｉが低いＩ１の場合には、温度Ｔ３が同一であっても、電流値Ｉが高いＩ２の場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に低くなるように設定されている。
【００５８】
換言すると、スタック１の電流値Ｉが高い場合には、温度Ｔ３が同一であっても、電流値Ｉが低い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に高くなるように設定されている。その理由としては、スタック１で発電される電流値Ｉが高いときには、発電量が大きいため、燃料電池のカソード１０の入口１０ｉに供給されるカソードガスの流量が増加しており、加湿量が多めに必要とされるためである。
【００５９】
（実施形態８）
図１２は実施形態８を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、作用効果を有する。図１２に示すように、温度Ｔ３およびスタック１の電流値Ｉの双方に応じて、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetのデータがマップに格納されている。Ｉ１＜Ｉ２＜Ｉ３とされている。図１２に示すように、温度Ｔ３が基準温度Ｔｃ２以上のときにおいて（筐体３０の温度低下が過剰でないとき）、温度Ｔ３が低い場合には温度Ｔ３が高い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に低くなるように設定されている。またスタック１で発電される電流値Ｉが高い場合には、温度Ｔ３が同一であっても、電流値Ｉが低い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に高くなるように設定されている。
【００６０】
（実施形態９）
図１３は実施形態９を示す。本実施形態は実施形態８と基本的には同様の構成、作用効果を有する。図１３は、メモリ７３に格納されているマップの軸を示す。図１３に示すように、このマップは、温度Ｔ１に関する軸と、温度Ｔ３に関する軸と、電流値Ｉに関する軸との三次元座標をもつ。このマップによれば、温度Ｔ３が同一であれば、温度Ｔ１が低い場合には高い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に低くなるように設定されている。また、温度Ｔ１が同一であれば、温度Ｔ３が低い場合には高い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に低くなるように設定されている。更に、温度Ｔ１および温度Ｔ３が同一であっても、スタック１で発電される電流値Ｉが低い場合には、電流値Ｉが高い場合よりも、温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが相対的に低くなるように設定されている。
【００６１】
（実施形態１０）
図１４は実施形態１０を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、作用効果を有する。バイパスバルブ５Ｂは、オフガスが流れるオフガス通路の一部となり得る迂回通路６に設けられており、迂回通路６を開閉するものであり、実施例１に係るバイパスバルブ５と同様の機能を奏する。バイパスバルブ５Ｂは、全開放と全閉鎖とを切り替える開閉バルブ賭しても良い。この場合、開タイミングと閉タイミングとでＴ２targetに幅を持たせることもできる。またバイパスバルブ５Ｂは、デューティ比により流量を可変的に制御することも可能である。
【００６２】
（その他）
上記した実施形態によれば、マップにより温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetを設定することにしている。しかしながらマップに限らず、温度Ｔ１、温度Ｔ２および電流値Ｉのうちの少なくとも一つをパラメータとする演算式に基づいて、目標温度Ｔ２targetを求めることにしても良い。この場合にもマップにおける目標温度Ｔ２targetと同値または近似値となるように設定する。
【００６３】
加湿器は、中空糸膜を多数有する構造でも良い。この場合、中空糸膜の中空室は、第１通路および第２通路のうちのいずれか一方とされている。中空糸膜の外方空間は、第１通路および第２通路のうちのいずれか他方とされている。中空糸膜は水分保持部材とされる。迂回通路６の他端６ｆはオフガス通路４のうち加湿器３の下流に繋がるが、これに限らず、迂回通路６の他端６ｆをオフガス通路４につなげること無く、そのまま外気に放出させても良い。カソードガスとして空気が採用されているが、酸素ガスでも良いし、酸素含有ガスでも良い。その他、本発明は上記した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。ある実施形態に特有の構造および機能は、他の実施形態についても適用できる。従って複数の実施形態に特有の構造および機能を併有させることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は例えば定置用、車両用、電気機器用、電子機器用、携帯用の燃料電池システムに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】加湿装置を搭載する燃料電池システムの概念図である。
【図２】加湿装置の制御装置のブロック図である。
【図３】温度Ｔ２と加湿装置の加湿量との関係を示すグラフである。
【図４】加湿装置の制御装置が実行するフローチャートである。
【図５】温度Ｔ１に応じて温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが補正されている内容を示すマップである。
【図６】温度Ｔ１に応じて温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが補正されている内容を示すマップである。
【図７】温度Ｔ１および電流値Ｉに応じて温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが補正されている内容を示すマップである。
【図８】温度Ｔ１および電流値Ｉに応じて温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが補正されている内容を示すマップである。
【図９】温度Ｔ３に応じて温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが補正されている内容を示すマップである。
【図１０】温度Ｔ３に応じて温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが補正されている内容を示すマップである。
【図１１】温度Ｔ３および電流値Ｉに応じて温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが補正されている内容を示すマップである。
【図１２】温度Ｔ３および電流値Ｉに応じて温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが補正されている内容を示すマップである。
【図１３】温度Ｔ１、温度Ｔ２および電流値Ｉに応じて温度Ｔ２の目標温度Ｔ２targetが補正されている内容を示すマップである。
【図１４】加湿装置を搭載する燃料電池システムの概念図である。
【符号の説明】
【００６６】
１はスタック、１０はカソード、１１はアノード、２はカソードガス通路、２０はポンプ、２１は吸入口、３は加湿器、３０は筐体、３１は第１通路、３２は第２通路、３３は水分保持部材、４はオフガス通路、５はバイパスバルブ（調整要素）、６は迂回通路、７は制御装置（制御手段）、８１は第１温度センサ、８２は第２温度センサ、８３は第３温度センサを示す。
【図１】
2009026642.tif 000003
【図２】
2009026642.tif 000004
【図３】
2009026642.tif 000005
【図４】
2009026642.tif 000006
【図５】
2009026642.tif 000007
【図６】
2009026642.tif 000008
【図７】
2009026642.tif 000009
【図８】
2009026642.tif 000010
【図９】
2009026642.tif 000011
【図１０】
2009026642.tif 000012
【図１１】
2009026642.tif 000013
【図１２】
2009026642.tif 000014
【図１３】
2009026642.tif 000015
【図１４】
2009026642.tif 000016