JP2001216981A - 燃料電池用加湿装置 - Google Patents
燃料電池用加湿装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スタックを通過したオフガスからの水分回収
量の減少を防止して、スタックの効率を良好な状態に維
持させる。 【解決手段】 スタック３へ供給する供給ガスに、スタ
ック３からのオフガス中の水分を受け渡して加湿する加
湿装置２１を設ける。筒状のケーシング内に設けられた
水透過膜からなる複数のチューブ状の中空糸を束ねた加
湿器から加湿装置２１を構成する。スタック３に接続さ
れた冷却水用配管２２を、加湿装置２１の加湿器の外周
の空間へ導き、スタック３を冷却することにより加熱さ
れた冷却水を加熱空間部へ送り込む。冷却水を加湿器の
外周に沿って流すことにより、冷却水によって加湿器を
加熱し、内部を通過するオフガスの温度低下を防ぎ、オ
フガス中の水蒸気の凝縮による水回収量の減少を防止す
る。
量の減少を防止して、スタックの効率を良好な状態に維
持させる。 【解決手段】 スタック３へ供給する供給ガスに、スタ
ック３からのオフガス中の水分を受け渡して加湿する加
湿装置２１を設ける。筒状のケーシング内に設けられた
水透過膜からなる複数のチューブ状の中空糸を束ねた加
湿器から加湿装置２１を構成する。スタック３に接続さ
れた冷却水用配管２２を、加湿装置２１の加湿器の外周
の空間へ導き、スタック３を冷却することにより加熱さ
れた冷却水を加熱空間部へ送り込む。冷却水を加湿器の
外周に沿って流すことにより、冷却水によって加湿器を
加熱し、内部を通過するオフガスの温度低下を防ぎ、オ
フガス中の水蒸気の凝縮による水回収量の減少を防止す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気自動車等の
走行車両のエネルギー源として用いられつつある燃料電
池に設けられる加湿装置に関するものである。
走行車両のエネルギー源として用いられつつある燃料電
池に設けられる加湿装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年より、クリーンなエネルギー源とし
て、固体高分子型の燃料電池を用いた電気自動車等の走
行車両が開発されつつあり、例えば、特開平６−１３２
０３８号に示されるような固体高分子電解質型燃料電池
が知られている。一般に、この種の走行車両に用いられ
る固体高分子型の燃料電池は、水素イオン伝導性の固体
高分子を白金触媒を担持したカーボン電極で挟み込んで
構成される発電素子つまり固体高分子電解質膜−電極接
合体及び各電極面に、それぞれの反応ガスを供給するた
めのガス通路を形成するとともに、発電素子を両側から
支持するガス分離部材とを積層した構造を有している。
て、固体高分子型の燃料電池を用いた電気自動車等の走
行車両が開発されつつあり、例えば、特開平６−１３２
０３８号に示されるような固体高分子電解質型燃料電池
が知られている。一般に、この種の走行車両に用いられ
る固体高分子型の燃料電池は、水素イオン伝導性の固体
高分子を白金触媒を担持したカーボン電極で挟み込んで
構成される発電素子つまり固体高分子電解質膜−電極接
合体及び各電極面に、それぞれの反応ガスを供給するた
めのガス通路を形成するとともに、発電素子を両側から
支持するガス分離部材とを積層した構造を有している。
【０００３】そして、一方の電極に燃料用供給ガスとし
て水素ガスを供給し、他方の電極に酸化剤用供給ガスと
して酸素あるいは空気を供給して、燃料用供給ガスの酸
化還元反応にかかる化学エネルギーを直接電気エネルギ
ーとして抽出するようになっている。つまり、アノード
側で水素ガスがイオン化して固体高分子電解質中を移動
し、電子は、外部負荷を通ってカソード側に移動し、酸
素と反応して水を生成する一連の電気化学反応による電
気エネルギーを取り出すことができるようになってい
る。
て水素ガスを供給し、他方の電極に酸化剤用供給ガスと
して酸素あるいは空気を供給して、燃料用供給ガスの酸
化還元反応にかかる化学エネルギーを直接電気エネルギ
ーとして抽出するようになっている。つまり、アノード
側で水素ガスがイオン化して固体高分子電解質中を移動
し、電子は、外部負荷を通ってカソード側に移動し、酸
素と反応して水を生成する一連の電気化学反応による電
気エネルギーを取り出すことができるようになってい
る。
【０００４】ところで、この燃料電池にあっては、固体
高分子電解質膜が乾燥してしまうと、イオン伝導率が低
下し、エネルギー変換効率が低下してしまう。したがっ
て、良好なイオン伝導を保つために固体高分子電解質膜
に水分を供給する必要がある。このため、この種の燃料
電池には、燃料用供給ガス及び酸化剤用供給ガス等の供
給ガスを加湿して固体高分子電界質膜へ水分を供給し、
良好な反応を維持させる加湿装置が設けられている。
高分子電解質膜が乾燥してしまうと、イオン伝導率が低
下し、エネルギー変換効率が低下してしまう。したがっ
て、良好なイオン伝導を保つために固体高分子電解質膜
に水分を供給する必要がある。このため、この種の燃料
電池には、燃料用供給ガス及び酸化剤用供給ガス等の供
給ガスを加湿して固体高分子電界質膜へ水分を供給し、
良好な反応を維持させる加湿装置が設けられている。
【０００５】ここで、この加湿装置の構造を図７に示す
ものを例にとって説明する。図において、符号１は、加
湿装置である。この加湿装置１には、スーパーチャージ
ャー２によって加圧された外気が酸化剤用供給ガスとし
て供給ガス用配管５へ送り込まれるようになっており、
この送り込まれた供給ガスは、加湿装置１によって加湿
されて燃料電池（以下スタックという）３へ送り込ま
れ、酸素が酸化剤として用いられ、オフガスとして排気
されるようになっている。
ものを例にとって説明する。図において、符号１は、加
湿装置である。この加湿装置１には、スーパーチャージ
ャー２によって加圧された外気が酸化剤用供給ガスとし
て供給ガス用配管５へ送り込まれるようになっており、
この送り込まれた供給ガスは、加湿装置１によって加湿
されて燃料電池（以下スタックという）３へ送り込ま
れ、酸素が酸化剤として用いられ、オフガスとして排気
されるようになっている。
【０００６】また、スタック３での反応時に発生した水
を含んだオフガスは、スタック３からオフガス用配管６
へ送り出されて、加湿装置１へ送り込まれ、含まれる水
蒸気が加湿装置１にて供給ガスへ受け渡され、その後、
排気されるようになっている。なお、図中符号４は、オ
フガス用配管６に設けられてスタック３の内圧を調整す
る圧力調整弁である。
を含んだオフガスは、スタック３からオフガス用配管６
へ送り出されて、加湿装置１へ送り込まれ、含まれる水
蒸気が加湿装置１にて供給ガスへ受け渡され、その後、
排気されるようになっている。なお、図中符号４は、オ
フガス用配管６に設けられてスタック３の内圧を調整す
る圧力調整弁である。
【０００７】加湿装置１には、その内部に、図８及び図
９に示すような加湿器１１が設けられている。この加湿
器１１は、水蒸気透過膜（水透過膜）からなる複数のチ
ューブ状の多孔質中空糸１２を束ねたもので、両端近傍
における周面に複数の開口部１３が形成された円筒状の
ケーシング１４内に収納され、その両端では、中空糸１
２の外表面同士及び中空糸１２の外表面とケーシング１
４の内周面とが気密されている。
９に示すような加湿器１１が設けられている。この加湿
器１１は、水蒸気透過膜（水透過膜）からなる複数のチ
ューブ状の多孔質中空糸１２を束ねたもので、両端近傍
における周面に複数の開口部１３が形成された円筒状の
ケーシング１４内に収納され、その両端では、中空糸１
２の外表面同士及び中空糸１２の外表面とケーシング１
４の内周面とが気密されている。
【０００８】そして、この加湿器１１には、供給ガス
が、ケーシング１４の一端側の開口部１３から送り込ま
れて中空糸１２間の隙間を通され、他端側の開口部１３
から送り出されるようになっており、また、スタック３
からのオフガスが、他端から中空糸１２内へ送り込ま
れ、一端から送り出されるようになっている。
が、ケーシング１４の一端側の開口部１３から送り込ま
れて中空糸１２間の隙間を通され、他端側の開口部１３
から送り出されるようになっており、また、スタック３
からのオフガスが、他端から中空糸１２内へ送り込ま
れ、一端から送り出されるようになっている。
【０００９】中空糸１２は、図１０に示すように、無数
の毛管部１５を有するもので、中空糸１２内へ送り込ま
れたオフガス中の水蒸気が、毛管部１５内にて凝縮して
外周側へ移動し、供給ガスへ蒸発して受け渡されるよう
になっている。つまり、この加湿器１１にて、オフガス
中の水分が供給ガスへ受け渡され、これにより、供給ガ
スが加湿されるようになっている。
の毛管部１５を有するもので、中空糸１２内へ送り込ま
れたオフガス中の水蒸気が、毛管部１５内にて凝縮して
外周側へ移動し、供給ガスへ蒸発して受け渡されるよう
になっている。つまり、この加湿器１１にて、オフガス
中の水分が供給ガスへ受け渡され、これにより、供給ガ
スが加湿されるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この加湿装
置１では、加湿器１１にて、中空糸１２から供給ガスへ
水分が蒸発して受け渡される際に、図１１に示すよう
に、スタック３が出力アップして中空糸１２での水の透
過量が増加すると、その増加にともなって気化潜熱によ
り温度が低下する。
置１では、加湿器１１にて、中空糸１２から供給ガスへ
水分が蒸発して受け渡される際に、図１１に示すよう
に、スタック３が出力アップして中空糸１２での水の透
過量が増加すると、その増加にともなって気化潜熱によ
り温度が低下する。
【００１１】そして、このように気化潜熱によって温度
低下が生じると、中空糸１２内を通るオフガス中の水蒸
気の凝縮量も、図１２に示すように、スタック３での出
力に応じて増加する。ここで、図１３に示すように、中
空糸１２におけるオフガスに含まれている水分の回収量
は、オフガス中の水蒸気分量に比例して増加する。
低下が生じると、中空糸１２内を通るオフガス中の水蒸
気の凝縮量も、図１２に示すように、スタック３での出
力に応じて増加する。ここで、図１３に示すように、中
空糸１２におけるオフガスに含まれている水分の回収量
は、オフガス中の水蒸気分量に比例して増加する。
【００１２】つまり、前述のように、中空糸１２内を通
るオフガス中の水蒸気が凝縮して液化すると、この液化
した水が供給ガスへ受け渡されずに中空糸１２の外部へ
排出されてしまい、中空糸１２における水透過量が減少
し、水回収量が低下してしまい、効率が低下してしまう
という問題があった。なお、図１４に示すものは、スタ
ック３の出力（５ｋｗ、３０ｋｗ、６０ｋｗ）毎におい
てオフガスが凝縮した水分量とオフガス中の水回収量と
の関係を示している。
るオフガス中の水蒸気が凝縮して液化すると、この液化
した水が供給ガスへ受け渡されずに中空糸１２の外部へ
排出されてしまい、中空糸１２における水透過量が減少
し、水回収量が低下してしまい、効率が低下してしまう
という問題があった。なお、図１４に示すものは、スタ
ック３の出力（５ｋｗ、３０ｋｗ、６０ｋｗ）毎におい
てオフガスが凝縮した水分量とオフガス中の水回収量と
の関係を示している。
【００１３】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、スタックから送り出されるオフガスからの水回収
量の減少を防止して、スタックの効率を良好な状態に維
持させることが可能な燃料電池用加湿装置を提供するこ
とを目的としている。
ので、スタックから送り出されるオフガスからの水回収
量の減少を防止して、スタックの効率を良好な状態に維
持させることが可能な燃料電池用加湿装置を提供するこ
とを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の燃料電池用加湿装置は、燃料電池か
ら送り出されるオフガス中の水分を燃料電池への供給ガ
スへ水透過膜により受け渡して加湿する燃料電池用加湿
装置であって、前記燃料電池からのオフガスを加熱する
加熱手段を有することを特徴としている。
に、請求項１記載の燃料電池用加湿装置は、燃料電池か
ら送り出されるオフガス中の水分を燃料電池への供給ガ
スへ水透過膜により受け渡して加湿する燃料電池用加湿
装置であって、前記燃料電池からのオフガスを加熱する
加熱手段を有することを特徴としている。
【００１５】ここで、水透過膜では、オフガス中の水蒸
気が供給ガス中へ蒸発して受け渡されることより、その
気化潜熱によって温度が低下し、この温度低下に伴って
オフガスの温度低下も引き起こし、オフガス中の水蒸気
が液化することとなる。このようにオフガス中の水蒸気
が液化して特に水滴となると、水透過膜によって供給ガ
スへ受け渡されずに加湿装置の外部へ排出される割合が
大きくなる。
気が供給ガス中へ蒸発して受け渡されることより、その
気化潜熱によって温度が低下し、この温度低下に伴って
オフガスの温度低下も引き起こし、オフガス中の水蒸気
が液化することとなる。このようにオフガス中の水蒸気
が液化して特に水滴となると、水透過膜によって供給ガ
スへ受け渡されずに加湿装置の外部へ排出される割合が
大きくなる。
【００１６】しかしながら、請求項１記載の発明は、燃
料電池から送り込まれるオフガスを加熱手段によって加
熱するものであるので、オフガス中の水分が水透過膜に
よって供給ガスへ水蒸気となって受け渡される際の気化
潜熱によるオフガスの温度低下を抑制することができ
る。これにより、オフガスの温度が低下し、オフガス中
の水蒸気が凝縮して液化し、そのまま排出されてしまう
ことによる水回収量の減少を確実に防止することがで
き、これにより、オフガスの水分の供給ガスへの確実か
つ良好な受け渡しを行い、燃料電池での発電効率を確実
に維持させることができる。
料電池から送り込まれるオフガスを加熱手段によって加
熱するものであるので、オフガス中の水分が水透過膜に
よって供給ガスへ水蒸気となって受け渡される際の気化
潜熱によるオフガスの温度低下を抑制することができ
る。これにより、オフガスの温度が低下し、オフガス中
の水蒸気が凝縮して液化し、そのまま排出されてしまう
ことによる水回収量の減少を確実に防止することがで
き、これにより、オフガスの水分の供給ガスへの確実か
つ良好な受け渡しを行い、燃料電池での発電効率を確実
に維持させることができる。
【００１７】請求項２記載の燃料電池用加湿装置は、請
求項１記載の燃料電池用加湿装置において、筒状のケー
シング内に水透過膜からなる複数のチューブ状の中空糸
が束ねられて設けられ、前記オフガス及び前記供給ガス
のいずれか一方のガスが前記中空糸内へ通され、他方の
ガスが前記中空糸間へ通されることにより、オフガス中
の水蒸気を供給ガスへ受け渡す加湿器を有することを特
徴としている。
求項１記載の燃料電池用加湿装置において、筒状のケー
シング内に水透過膜からなる複数のチューブ状の中空糸
が束ねられて設けられ、前記オフガス及び前記供給ガス
のいずれか一方のガスが前記中空糸内へ通され、他方の
ガスが前記中空糸間へ通されることにより、オフガス中
の水蒸気を供給ガスへ受け渡す加湿器を有することを特
徴としている。
【００１８】つまり、燃料電池から加湿器へ送り込まれ
るオフガスが加熱手段によって加熱されることにより、
加湿器内における供給ガスへの水分の受け渡し時の気化
潜熱によるオフガスの温度低下が抑制され、これによ
り、オフガスの温度が低下し、オフガス中の水蒸気が凝
縮して液化し、そのまま加湿器の外部へ排出されてしま
うことによる水回収量の減少を確実に防止することがで
き、これにより、加湿器内におけるオフガスの水分の供
給ガスへの確実かつ良好な受け渡しを行い、燃料電池で
の発電効率を確実に維持させることができる。
るオフガスが加熱手段によって加熱されることにより、
加湿器内における供給ガスへの水分の受け渡し時の気化
潜熱によるオフガスの温度低下が抑制され、これによ
り、オフガスの温度が低下し、オフガス中の水蒸気が凝
縮して液化し、そのまま加湿器の外部へ排出されてしま
うことによる水回収量の減少を確実に防止することがで
き、これにより、加湿器内におけるオフガスの水分の供
給ガスへの確実かつ良好な受け渡しを行い、燃料電池で
の発電効率を確実に維持させることができる。
【００１９】請求項３記載の燃料電池用加湿装置は、請
求項２記載の燃料電池用加湿装置において、前記加熱手
段が、前記燃料電池を冷却することにより加熱された冷
却水を、前記加湿器の外周面に沿って流して接触させる
ことにより、前記加湿器内へ送り込まれるオフガスを加
熱することを特徴としている。
求項２記載の燃料電池用加湿装置において、前記加熱手
段が、前記燃料電池を冷却することにより加熱された冷
却水を、前記加湿器の外周面に沿って流して接触させる
ことにより、前記加湿器内へ送り込まれるオフガスを加
熱することを特徴としている。
【００２０】すなわち、燃料電池を冷却することにより
加熱された冷却水を加湿器の外周面に沿って流して接触
させるものであるので、加湿器を加熱して、オフガスの
温度低下を抑制し、供給ガスへの水分の受け渡しを確実
にかつ良好に行わせて、燃料電池での発電効率を確実に
維持させることができる。しかも、燃料電池の冷却水を
用いるものであるので、オフガスを加熱させるために別
途のエネルギーを不要とすることができ、経済的であ
る。
加熱された冷却水を加湿器の外周面に沿って流して接触
させるものであるので、加湿器を加熱して、オフガスの
温度低下を抑制し、供給ガスへの水分の受け渡しを確実
にかつ良好に行わせて、燃料電池での発電効率を確実に
維持させることができる。しかも、燃料電池の冷却水を
用いるものであるので、オフガスを加熱させるために別
途のエネルギーを不要とすることができ、経済的であ
る。
【００２１】請求項４記載の燃料電池用加湿装置は、請
求項２または請求項３記載の燃料電池用加湿装置におい
て、前記加熱手段が、前記燃料電池を冷却することによ
り加熱された冷却水を、前記オフガスを前記加湿器へ導
く配管に沿って流して接触させることにより、前記加湿
器内へ送り込まれるオフガスを加熱することを特徴とし
ている。
求項２または請求項３記載の燃料電池用加湿装置におい
て、前記加熱手段が、前記燃料電池を冷却することによ
り加熱された冷却水を、前記オフガスを前記加湿器へ導
く配管に沿って流して接触させることにより、前記加湿
器内へ送り込まれるオフガスを加熱することを特徴とし
ている。
【００２２】これにより、燃料電池を冷却することによ
り加熱された冷却水を、加湿器へオフガスを導く配管に
沿って流して接触させることにより、オフガスを加熱し
てオフガスの温度低下を抑制し、供給ガスへの水分の受
け渡しを確実にかつ良好に行わせて、燃料電池での発電
効率を確実に維持させることができる。
り加熱された冷却水を、加湿器へオフガスを導く配管に
沿って流して接触させることにより、オフガスを加熱し
てオフガスの温度低下を抑制し、供給ガスへの水分の受
け渡しを確実にかつ良好に行わせて、燃料電池での発電
効率を確実に維持させることができる。
【００２３】請求項５記載の燃料電池用加湿装置は、請
求項２記載の燃料電池用加湿装置において、前記加熱手
段が、前記加湿器の外周面に巻回されて電力の供給によ
り発熱するヒータからなり、該ヒータの熱によって前記
加湿器内へ送り込まれるオフガスを加熱することを特徴
としている。
求項２記載の燃料電池用加湿装置において、前記加熱手
段が、前記加湿器の外周面に巻回されて電力の供給によ
り発熱するヒータからなり、該ヒータの熱によって前記
加湿器内へ送り込まれるオフガスを加熱することを特徴
としている。
【００２４】このように、加湿器の外周面に巻回された
ヒータへ電力を供給して発熱させることにより、極めて
容易に加湿器を加熱して、オフガスの温度低下を抑制
し、供給ガスへの水分の受け渡しを確実にかつ良好に行
わせて、燃料電池での発電効率を確実に維持させること
ができる。
ヒータへ電力を供給して発熱させることにより、極めて
容易に加湿器を加熱して、オフガスの温度低下を抑制
し、供給ガスへの水分の受け渡しを確実にかつ良好に行
わせて、燃料電池での発電効率を確実に維持させること
ができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の燃料
電池用加湿装置を、図面を参照して説明する。なお、前
述した従来技術と同一構造部分には、同一符号を付して
説明を省略する。図１において、符号２１は、本実施の
形態の燃料電池用加湿装置である。この加湿装置２１に
は、冷却水用配管２２が接続されている。この冷却水用
配管２２は、スタック３に接続されており、ポンプ２３
によってスタック３内へ冷却水を循環させるようになっ
ている。
電池用加湿装置を、図面を参照して説明する。なお、前
述した従来技術と同一構造部分には、同一符号を付して
説明を省略する。図１において、符号２１は、本実施の
形態の燃料電池用加湿装置である。この加湿装置２１に
は、冷却水用配管２２が接続されている。この冷却水用
配管２２は、スタック３に接続されており、ポンプ２３
によってスタック３内へ冷却水を循環させるようになっ
ている。
【００２６】図２に示すように、加湿装置２１には、加
湿器１１を囲う加熱空間部２４が形成されており、この
加熱空間部２４に、前記冷却水用配管２２が接続されて
いる。これにより、スタック３の冷却後、冷却水用配管
２２へ送り出された高温の冷却水が、加湿装置２１の加
湿器１１を囲うように形成された加熱空間部２４内へ送
り込まれ、その後、この加熱空間部２４からポンプ２３
が設けられた冷却水用配管２２へ送り出され、ポンプ２
３によって加圧されて再びスタック３へ送り込まれ、こ
のスタック３を冷却するようになっている。
湿器１１を囲う加熱空間部２４が形成されており、この
加熱空間部２４に、前記冷却水用配管２２が接続されて
いる。これにより、スタック３の冷却後、冷却水用配管
２２へ送り出された高温の冷却水が、加湿装置２１の加
湿器１１を囲うように形成された加熱空間部２４内へ送
り込まれ、その後、この加熱空間部２４からポンプ２３
が設けられた冷却水用配管２２へ送り出され、ポンプ２
３によって加圧されて再びスタック３へ送り込まれ、こ
のスタック３を冷却するようになっている。
【００２７】これにより、この加湿装置２１では、スタ
ック３の熱によって加熱された冷却水によって加湿器１
１がそれぞれ加熱されることとなる。
ック３の熱によって加熱された冷却水によって加湿器１
１がそれぞれ加熱されることとなる。
【００２８】そして、この加湿装置２１によれば、スタ
ックを冷却することにより加熱された冷却水を加湿器１
１の外周に形成された加熱空間部２４へ送り込んで、加
湿器１１の外周面に沿って流して接触させるものである
ので、加熱された高温の冷却水によって加湿器１１を加
熱することができる。
ックを冷却することにより加熱された冷却水を加湿器１
１の外周に形成された加熱空間部２４へ送り込んで、加
湿器１１の外周面に沿って流して接触させるものである
ので、加熱された高温の冷却水によって加湿器１１を加
熱することができる。
【００２９】これにより、オフガス中の水分が中空糸１
２の水透過膜によって供給ガスへ水蒸気となって受け渡
される際の気化潜熱によるオフガスの温度低下を抑制す
ることができ、オフガスの温度が低下し、オフガス中の
水蒸気が凝縮して液化し、そのまま排出されてしまうこ
とによる水回収量の減少を確実に防止することができ
る。
２の水透過膜によって供給ガスへ水蒸気となって受け渡
される際の気化潜熱によるオフガスの温度低下を抑制す
ることができ、オフガスの温度が低下し、オフガス中の
水蒸気が凝縮して液化し、そのまま排出されてしまうこ
とによる水回収量の減少を確実に防止することができ
る。
【００３０】したがって、オフガスの水分の供給ガスへ
の確実かつ良好な受け渡しを行い、スタック３での発電
効率を確実に維持させることができる。しかも、スタッ
ク３の冷却水を用いるものであるので、オフガスを加熱
させるために別途のエネルギーを不要とすることがで
き、経済的である。
の確実かつ良好な受け渡しを行い、スタック３での発電
効率を確実に維持させることができる。しかも、スタッ
ク３の冷却水を用いるものであるので、オフガスを加熱
させるために別途のエネルギーを不要とすることがで
き、経済的である。
【００３１】また、上記の例では、加湿装置２１を構成
する加湿器１１の外周面にスタック３にて加熱された冷
却水を接触させて加湿器１１内を通るオフガスの温度低
下を抑えるようにしたが、図３に示すように、スタック
３から送り出されるオフガスを加湿装置１１へ導くオフ
ガス用配管６を冷却水によって加熱して、内部を流れる
オフガスの温度低下を抑制するようにしても良い。つま
り、この加湿装置２１では、図４に示すように、オフガ
ス用配管６の外周側が円筒管２６によって覆われ、オフ
ガス用配管６の外周と円筒管２６の内周との間へスタッ
ク３からの冷却水が導かれる構造となっている。
する加湿器１１の外周面にスタック３にて加熱された冷
却水を接触させて加湿器１１内を通るオフガスの温度低
下を抑えるようにしたが、図３に示すように、スタック
３から送り出されるオフガスを加湿装置１１へ導くオフ
ガス用配管６を冷却水によって加熱して、内部を流れる
オフガスの温度低下を抑制するようにしても良い。つま
り、この加湿装置２１では、図４に示すように、オフガ
ス用配管６の外周側が円筒管２６によって覆われ、オフ
ガス用配管６の外周と円筒管２６の内周との間へスタッ
ク３からの冷却水が導かれる構造となっている。
【００３２】そして、この構造の加湿装置２１によれ
ば、スタック３を冷却することにより加熱された冷却水
を、加湿器１１へオフガスを導くオフガス用配管６に沿
って流して接触させて加熱して、オフガスの温度低下を
抑制し、供給ガスへの水分の受け渡しを確実にかつ良好
に行わせて、上記と同様に、スタック３での発電効率を
確実に維持させることができる。また、このオフガス用
配管６を加熱させる構造を、前述した加湿器１１を加熱
させる構造に組み合わせることにより、オフガスをさら
に良好に加熱することができる。
ば、スタック３を冷却することにより加熱された冷却水
を、加湿器１１へオフガスを導くオフガス用配管６に沿
って流して接触させて加熱して、オフガスの温度低下を
抑制し、供給ガスへの水分の受け渡しを確実にかつ良好
に行わせて、上記と同様に、スタック３での発電効率を
確実に維持させることができる。また、このオフガス用
配管６を加熱させる構造を、前述した加湿器１１を加熱
させる構造に組み合わせることにより、オフガスをさら
に良好に加熱することができる。
【００３３】図５に示すものは、冷却水を用いずにオフ
ガスの温度低下を抑制する構造の加湿装置２１である。
この加湿装置２１には、電源３１からの電力により発熱
するヒータ３２が設けられている。
ガスの温度低下を抑制する構造の加湿装置２１である。
この加湿装置２１には、電源３１からの電力により発熱
するヒータ３２が設けられている。
【００３４】つまり、図６に示すように、加湿装置２１
を構成する加湿器１１には、その外周に、それぞれヒー
タ３２が巻回されている。そして、この加湿装置２１に
よれば、電源３１からヒータ３２へ電力が供給される
と、これらヒータ３２の発熱によって加湿器１１がそれ
ぞれ加熱されされるようになっている。
を構成する加湿器１１には、その外周に、それぞれヒー
タ３２が巻回されている。そして、この加湿装置２１に
よれば、電源３１からヒータ３２へ電力が供給される
と、これらヒータ３２の発熱によって加湿器１１がそれ
ぞれ加熱されされるようになっている。
【００３５】つまり、この構造の加湿装置２１によれ
ば、加湿器１１の外周面に巻回されたヒータ３２へ電力
を供給して発熱させることにより、極めて容易に加湿器
１１を加熱して、上記と同様に、オフガスの温度低下を
抑制し、供給ガスへの水分の受け渡しを確実にかつ良好
に行わせて、スタック３での発電効率を確実に維持させ
ることができる。
ば、加湿器１１の外周面に巻回されたヒータ３２へ電力
を供給して発熱させることにより、極めて容易に加湿器
１１を加熱して、上記と同様に、オフガスの温度低下を
抑制し、供給ガスへの水分の受け渡しを確実にかつ良好
に行わせて、スタック３での発電効率を確実に維持させ
ることができる。
【００３６】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の燃料電
池用加湿装置によれば、下記の効果を得ることができ
る。請求項１記載の燃料電池用加湿装置によれば、燃料
電池から送り込まれるオフガスを加熱手段によって加熱
するものであるので、オフガス中の水分が水透過膜によ
って供給ガスへ水蒸気となって受け渡される際の気化潜
熱によるオフガスの温度低下を抑制することができる。
これにより、オフガスの温度が低下し、オフガス中の水
蒸気が凝縮して液化し、そのまま排出されてしまうこと
による水回収量の減少を確実に防止させることができ、
これにより、オフガスの水分の供給ガスへの確実かつ良
好な受け渡しを行い、燃料電池での発電効率を確実に維
持させることができる。
池用加湿装置によれば、下記の効果を得ることができ
る。請求項１記載の燃料電池用加湿装置によれば、燃料
電池から送り込まれるオフガスを加熱手段によって加熱
するものであるので、オフガス中の水分が水透過膜によ
って供給ガスへ水蒸気となって受け渡される際の気化潜
熱によるオフガスの温度低下を抑制することができる。
これにより、オフガスの温度が低下し、オフガス中の水
蒸気が凝縮して液化し、そのまま排出されてしまうこと
による水回収量の減少を確実に防止させることができ、
これにより、オフガスの水分の供給ガスへの確実かつ良
好な受け渡しを行い、燃料電池での発電効率を確実に維
持させることができる。
【００３７】請求項２記載の燃料電池用加湿装置によれ
ば、燃料電池から加湿器へ送り込まれるオフガスが加熱
手段によって加熱されることにより、加湿器内における
供給ガスへの水分の受け渡し時の気化潜熱によるオフガ
スの温度低下が防止され、これにより、オフガスの温度
が低下し、オフガス中の水蒸気が凝縮して液化し、その
まま加湿器の外部へ排出されてしまうことによる水回収
量の減少を確実に防止することができ、これにより、加
湿器内におけるオフガスの水分の供給ガスへの確実かつ
良好な受け渡しを行い、燃料電池での発電効率を確実に
維持させることができる。
ば、燃料電池から加湿器へ送り込まれるオフガスが加熱
手段によって加熱されることにより、加湿器内における
供給ガスへの水分の受け渡し時の気化潜熱によるオフガ
スの温度低下が防止され、これにより、オフガスの温度
が低下し、オフガス中の水蒸気が凝縮して液化し、その
まま加湿器の外部へ排出されてしまうことによる水回収
量の減少を確実に防止することができ、これにより、加
湿器内におけるオフガスの水分の供給ガスへの確実かつ
良好な受け渡しを行い、燃料電池での発電効率を確実に
維持させることができる。
【００３８】請求項３記載の燃料電池用加湿装置によれ
ば、燃料電池を冷却することにより加熱された冷却水を
加湿器の外周面に沿って流して接触させるものであるの
で、加湿器を加熱して、オフガスの温度低下を抑制し、
供給ガスへの水分の受け渡しを確実にかつ良好に行わせ
て、燃料電池での発電効率を確実に維持させることがで
きる。しかも、燃料電池の冷却水を用いるものであるの
で、オフガスを加熱させるために別途のエネルギーを不
要とすることができ、経済的である。
ば、燃料電池を冷却することにより加熱された冷却水を
加湿器の外周面に沿って流して接触させるものであるの
で、加湿器を加熱して、オフガスの温度低下を抑制し、
供給ガスへの水分の受け渡しを確実にかつ良好に行わせ
て、燃料電池での発電効率を確実に維持させることがで
きる。しかも、燃料電池の冷却水を用いるものであるの
で、オフガスを加熱させるために別途のエネルギーを不
要とすることができ、経済的である。
【００３９】請求項４記載の燃料電池用加湿装置によれ
ば、燃料電池を冷却することにより加熱された冷却水
を、加湿器へオフガスを導く配管に沿って流して接触さ
せることにより、オフガスを加熱してオフガスの温度低
下を抑制し、供給ガスへの水分の受け渡しを確実にかつ
良好に行わせて、燃料電池での発電効率を確実に維持さ
せることができる。
ば、燃料電池を冷却することにより加熱された冷却水
を、加湿器へオフガスを導く配管に沿って流して接触さ
せることにより、オフガスを加熱してオフガスの温度低
下を抑制し、供給ガスへの水分の受け渡しを確実にかつ
良好に行わせて、燃料電池での発電効率を確実に維持さ
せることができる。
【００４０】請求項５記載の燃料電池用加湿装置によれ
ば、加湿器の外周面に巻回されたヒータへ電力を供給し
て発熱させることにより、極めて容易に加湿器を加熱し
て、オフガスの温度低下を抑制し、供給ガスへの水分の
受け渡しを確実にかつ良好に行わせて、燃料電池での発
電効率を確実に維持させることができる。
ば、加湿器の外周面に巻回されたヒータへ電力を供給し
て発熱させることにより、極めて容易に加湿器を加熱し
て、オフガスの温度低下を抑制し、供給ガスへの水分の
受け渡しを確実にかつ良好に行わせて、燃料電池での発
電効率を確実に維持させることができる。
【図１】 本発明の実施の形態の燃料電池用加湿装置の
構成及び構造を説明する燃料電池の概略配管図である。
構成及び構造を説明する燃料電池の概略配管図である。
【図２】 本発明の実施の形態の燃料電池用加湿装置の
構成及び構造を説明する加湿装置の概略側面図である。
構成及び構造を説明する加湿装置の概略側面図である。
【図３】 本発明の他の実施の形態の燃料電池用加湿装
置の構成及び構造を説明する燃料電池の概略配管図であ
る。
置の構成及び構造を説明する燃料電池の概略配管図であ
る。
【図４】 本発明の他の実施の形態の燃料電池用加湿装
置の構成及び構造を説明する加湿装置に繋がる配管の断
面図である。
置の構成及び構造を説明する加湿装置に繋がる配管の断
面図である。
【図５】 本発明の他の実施の形態の燃料電池用加湿装
置の構成及び構造を説明する燃料電池の概略配管図であ
る。
置の構成及び構造を説明する燃料電池の概略配管図であ
る。
【図６】 本発明の他の実施の形態の燃料電池用加湿装
置の構成及び構造を説明する加湿装置の概略側面図であ
る。
置の構成及び構造を説明する加湿装置の概略側面図であ
る。
【図７】 加湿装置が設けられた燃料電池を説明する燃
料電池の概略配管図である。
料電池の概略配管図である。
【図８】 加湿装置を構成する加湿器の構成及び構造を
説明する加湿器の斜視図である。
説明する加湿器の斜視図である。
【図９】 加湿装置を構成する加湿器の構成及び構造を
説明する加湿器の断面図である。
説明する加湿器の断面図である。
【図１０】 加湿器を構成する水透過膜の構造を説明す
る水透過膜の断面図である。
る水透過膜の断面図である。
【図１１】 加湿装置における燃料電池の出力とオフガ
スの温度との関係を示すグラフ図である。
スの温度との関係を示すグラフ図である。
【図１２】 加湿装置における燃料電池の出力とオフガ
ス中の水分の凝縮量との関係を示すグラフ図である。
ス中の水分の凝縮量との関係を示すグラフ図である。
【図１３】 オフガス中の水蒸気分量と加湿装置におけ
る水回収量との関係を示すグラフ図である。
る水回収量との関係を示すグラフ図である。
【図１４】 スタッドの出力に応じたオフガスの水蒸気
が凝縮した水分量と加湿装置における水回収量との関係
を示すグラフ図である。
が凝縮した水分量と加湿装置における水回収量との関係
を示すグラフ図である。
３ スタック（燃料電池） ６ オフガス用配管（配管） １１ 加湿器 １２ 中空糸 １４ ケーシング ２１ 燃料電池用加湿装置 ２４ 加熱空間部（加熱手段） ３２ ヒータ（加熱手段）
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 幹浩 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 片桐 敏勝 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3D035 AA03 BA01 5H026 AA06 5H027 AA06 CC06
Claims (5)
- 【請求項１】 燃料電池から送り出されるオフガス中の
水分を燃料電池へ送り込まれる供給ガスへ水透過膜によ
って受け渡して加湿する燃料電池用加湿装置であって、 前記燃料電池からのオフガスを加熱する加熱手段を有す
ることを特徴とする燃料電池用加湿装置。 - 【請求項２】 筒状のケーシング内に水透過膜からなる
複数のチューブ状の中空糸が束ねられて設けられ、前記
オフガス及び前記供給ガスのいずれか一方のガスが前記
中空糸内へ通され、他方のガスが前記中空糸間へ通され
ることにより、オフガス中の水蒸気を供給ガスへ受け渡
す加湿器を有することを特徴とする請求項１記載の燃料
電池用加湿装置。 - 【請求項３】 前記加熱手段は、前記燃料電池を冷却す
ることにより加熱された冷却水を、前記加湿器の外周面
に沿って流して接触させることにより、前記加湿器内へ
送り込まれるオフガスを加熱することを特徴とする請求
項２記載の燃料電池用加湿装置。 - 【請求項４】 前記加熱手段は、前記燃料電池を冷却す
ることにより加熱された冷却水を、前記オフガスを前記
加湿器へ導く配管に沿って流して接触させることによ
り、前記加湿器内へ送り込まれるオフガスを加熱するこ
とを特徴とする請求項２または請求項３記載の燃料電池
用加湿装置。 - 【請求項５】 前記加熱手段は、前記加湿器の外周面に
巻回されて電力の供給により発熱するヒータからなり、
該ヒータの熱によって前記加湿器内へ送り込まれるオフ
ガスを加熱することを特徴とする請求項２記載の燃料電
池用加湿装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000023220A JP3725387B2 (ja) | 2000-01-31 | 2000-01-31 | 燃料電池用加湿装置 |
| DE10102358A DE10102358B4 (de) | 2000-01-19 | 2001-01-19 | Befeuchter für eine Brennstoffzelle |
| US09/764,430 US6554261B2 (en) | 2000-01-19 | 2001-01-19 | Humidifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000023220A JP3725387B2 (ja) | 2000-01-31 | 2000-01-31 | 燃料電池用加湿装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001216981A true JP2001216981A (ja) | 2001-08-10 |
| JP3725387B2 JP3725387B2 (ja) | 2005-12-07 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000023220A Expired - Fee Related JP3725387B2 (ja) | 2000-01-19 | 2000-01-31 | 燃料電池用加湿装置 |
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Cited By (10)
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|---|---|---|---|---|
| KR20030054925A (ko) * | 2001-12-26 | 2003-07-02 | 현대자동차주식회사 | 가습관을 이용한 연료전지 시스템 |
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-
2000
- 2000-01-31 JP JP2000023220A patent/JP3725387B2/ja not_active Expired - Fee Related
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