JP2009199887A - 燃料電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スタックの内部におけるフラッディングを抑制するのに有利な燃料電池装置を提供する。
【解決手段】燃料電池装置は、燃料電池が組み込まれていると共にガス入口および冷却媒体入口をもつスタック１と、スタック１に装備されスタック１のガス入口に流入する前で且つ水蒸気を含む反応ガスの露点温度を調整する露点温度調整部４とを備えている。露点温度調整部４は、スタック１の冷却媒体入口に流入する前の冷却媒体が流れる第１冷却媒体通路４１と、スタック１のガス入口に流入する前で且つ水蒸気を含む反応ガスが流れる反応ガス通路４２とを備えている。燃料ガス通路４２は、第１冷却媒体通路４１を流れる冷却媒体と熱交換可能となるように、第１冷却媒体通路４１に沿って配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池装置に関する。

従来、燃料電池が組み込まれていると共に燃料ガス入口、酸化剤ガス入口および冷却媒体入口をもつスタックが設けられている（特許文献１）。このものによれば、燃料ガス入口には燃料ガス供給管が接続されている。酸化剤ガス入口には酸化剤ガス供給管が接続されている。スタックの発電時には、燃料ガス供給管からスタックの燃料ガス入口に燃料ガスが供給されると共に、酸化剤ガス供給管からスタックの酸化剤ガス入口に酸化剤ガスが供給される。

このものによれば、燃料ガス供給管を流れる燃料ガスがスタックに流入される前に、その燃料ガスを保温する燃料ガス保温管が設けられている。更に、酸化剤ガス供給管を流れる酸化剤ガスがスタックに流入される前に、その酸化剤ガスを保温する酸化剤ガス保温管が設けられている。このような保温により、燃料ガスおよび酸化剤ガスの温度を予め昇温させ、凝縮を抑制することにしている。
特開２００５−１８３３０９号公報

ところで上記した技術によれば、燃料ガスおよび酸化剤ガスの温度を昇温させることにより、燃料ガスからの凝縮および酸化剤ガス凝縮からの凝縮を抑制することにしている。この場合には、必要以上に露点温度が上昇したガスがスタックの内部に流入し易くなり、スタックの内部においてフラッディングを誘発させるおそれがある。フラッディングは、スタックの内部の流路を水が狭めたり閉鎖させたりすることをいう。フラッディングが発生すると、スタックの本来の発電性能を得るには好ましくない。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、スタックの内部におけるフラッディングを抑制するのに有利な燃料電池装置を提供することを課題とする。

本発明者は、（１）スタックの冷却媒体入口に流入する前の冷却水等の冷媒流体は、発電運転で高温となったスタックを通過していないので、スタックの冷却媒体出口から流出した冷媒流体（スタックから受熱している）に比較して、温度が相対的に低いこと、更に、（２）温度が相対的に低い冷却媒体と、スタックに流入する前の高温の反応ガスとを熱交換すれば、当該反応ガスに含まれている水蒸気を効果的に凝縮させて水分を低下させると共に、反応ガスの露点温度を低下させ易く、スタックの内部におけるフラッディングを抑制し易いことに着目し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明に係る燃料電池装置は、燃料電池が組み込まれていると共にガス入口および冷却媒体入口をもつスタックと、スタックに装備され前記スタックのガス入口に流入する前で且つ水蒸気を含む反応ガスの露点温度を調整する露点温度調整部とを具備しており、露点温度調整部は、（ｉ）スタックの前記冷却媒体入口に流入する前の冷媒流体が流れる第１冷媒流体通路と、（ｉｉ）スタックの前記ガス入口に流入する前で且つ水蒸気を含む反応ガスが流れ、且つ、第１冷媒流体通路を流れる冷媒流体と熱交換可能となるように第１冷媒流体通路に沿って配設されている反応ガス通路とを具備していることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒流体は、スタックの冷却媒体入口に流入する前において、露点温度調整部の第１冷媒流体通路を流れる。また、水蒸気を含む反応ガスは、スタックのガス入口に流入する前において、露点温度調整部の反応ガス通路を流れる。このとき、露点温度調整部において、第１冷媒流体通路を流れる冷媒流体と、反応ガス通路を流れる反応ガス（当該冷媒流体よりも高温）とは、互いに熱交換する。従って、反応ガス通路を流れる反応ガスは、第１冷媒流体通路の冷媒流体によって冷却される。この結果、露点温度調整部の反応ガス通路を流れる反応ガスの温度は低下する。このため、反応ガスに含まれている水蒸気は、反応ガスがスタックのガス入口に流入する前において、凝縮する。この結果、反応ガスに含まれている過剰の水蒸気は、スタックに流入される直前に、落とされる。従って、反応ガスがガス入口からスタックの内部に流入した直後にフラッディングを引き起こすことが抑制される。

冷却媒体が流れる通路は循環路とされていることが多い。この場合、冷却媒体は循環路を循環するため、スタックの内部に繰り返して流入され、流出される。従って、『冷却媒体入口に流入する前の冷媒流体』とは、『冷却媒体入口に流入する直前の冷媒流体という意味である。

また反応ガスがスタックの内部に繰り返して流入され、流出されることがある。反応ガスに含まれている活物質を有効利用するためである。この場合、『ガス入口に流入する前の反応ガス』とは、『スタックのガス入口に流入する直前の反応ガスという意味である。

ここで、スタックは、燃料電池が組み込まれているものである。燃料電池は、複数の平板状の膜電極接合体、あるいは、複数のチューブ型の膜電極接合体を有することができる。反応ガスは、燃料ガスおよび酸化剤ガスのうちの一方、または、双方を対象とすることができる。冷媒流体としては、冷却水等の冷却液が採用されるが、空気等の冷却気体、気液混合流体でも良い。露点温度調整部は、互いに熱交換できるように第１冷媒流体通路と反応ガス通路とを有しており、反応ガス通路を流れる反応ガスの露点温度を冷却媒体により冷却して調整する機能を有する。一般的には、ガスの露点温度とは、水蒸気を含むガスが冷えるとき、ガスに含みきれなくなった水蒸気が凝縮を開始する温度を意味する。

第１冷媒流体通路では、スタックの冷却媒体入口に流入する前の冷媒流体が流れる。反応ガス通路では、スタックのガス入口に流入する前で且つ過剰の水蒸気を含む反応ガスが流れる。反応ガス通路は、第１冷媒流体通路を流れる冷媒流体と熱交換可能となるように第１冷媒流体通路に沿って配設されている。『沿って配設されている』とは、露点温度調整部において反応ガス通路および第１冷媒流体通路が熱交換可能となるように並走している意味であり、平行に沿って配設されている形態、多少傾斜しつつもほぼ平行に沿って配設されている形態を含む。一般的には、露点温度調整部において反応ガス通路の通路長さの４０％以上（５０％以上、好ましくは６０％以上）が第１冷媒流体通路が延設されている方向に対して並走していることが好ましい。

本発明としては、好ましくは、次の態様のうちの少なくとも一つを採用することができる。

・露点温度調整部の反応ガス通路としては、重力方向に対向するように下側から上側に向けて反応ガスを流す態様が例示される。この場合、露点温度調整部の反応ガス通路において凝縮により生成された凝縮水は、重力方向に沿って流下する。このため凝縮水がスタックの内部に流入することが抑制される。

・スタックは、スタック本体と、スタック本体の端側に設けられたエンドプレートとをもち、露点温度調整部はエンドプレートよりも外側に配置されている態様が例示される。エンドプレートを露点温度調整部を取り付ける固定部として利用することができる。

・スタックは、スタック本体と、スタック本体の端側に設けられたエンドプレートとをもち、露点温度調整部はスタックにおいてエンドプレートよりも内側に配置されている態様が例示される。この場合、エンドプレートを露点温度調整部を取り付ける固定部として利用することができる。露点温度調整部はエンドプレートよりも内側に配置されているため、スタックのサイズの大型化が抑制される。

・露点温度調整部において第１冷媒流体通路を流れる冷媒流体と熱交換した後で且つ反応ガス通路を流れる反応ガスが、スタックに流入する直前に加熱する加熱要素が設けられている態様が例示される。この場合、反応ガスは、露点温度調整部において第１冷媒流体通路を流れる冷媒流体と熱交換して露点温度を低下させ、その後、反応ガスの露点温度以上に加熱要素により加熱される。従って、その反応ガスに保持できる水蒸気量を増加させることができる。このため、スタックの内部におけるフラッディングが一層抑制される。加熱要素としては電気ヒータ、燃焼式ヒータが例示され、更に、スタックから受熱した暖かい冷媒流体が流れる通路が例示される。

・更に、露点温度調整部は、スタックの冷媒媒体出口から流出されスタックから受熱した冷媒流体が流れる第２冷媒流体通路を有している態様が例示される。第１冷媒流体通路を流れる冷媒流体は、スタックから受熱していないか、あるいは、受熱が充分ではない。これに対して、スタックの冷却媒体出口側の第２冷媒流体通路を流れる冷媒流体は、スタックからの受熱量が多い。このため、第１冷媒流体通路を流れる冷媒流体の温度は、第２冷媒流体通路を流れる冷媒流体の温度よりも相対的に低い。また、第２冷媒流体通路を流れる冷媒流体の温度は、第１冷媒流体通路を流れる冷媒流体の温度よりも相対的に高い。この場合、スタックのガス入口に流入する前の反応ガスは、まず、第１冷媒流体通路を流れる冷媒流体と熱交換して冷却され、当該反応ガスの露点温度を低下させ、過剰の水蒸気を凝縮水として生成させる。これにより反応ガスの目標とする露点温度とする。その後、その反応ガスは、第２冷媒流体通路を流れる冷媒流体と熱交換して暖められる。これにより反応ガスの温度は露点温度以上となる。この場合、反応ガスに保持できる水蒸気量を増加させることができる。これにより反応ガスがガス入口からスタックの内部に流入したとき、反応ガスが凝縮水（液相状の水）を生成させることが抑制される。この結果、フラッディングが抑制される。

・冷却媒体の温度が低いと、冷却媒体と熱交換する反応ガスの温度を低下させ易い。従って、反応ガスに含まれる過剰の水蒸気を凝縮させる効率が高い。そこで、スタックの冷却媒体入口に流入する前の冷却媒体の温度を調整可能な冷却媒体温度調整部を設けることができる。

・露点温度調整部において、第１反応ガス通路は第１冷媒流体通路に沿って並走されており、且つ、第１反応ガス通路の熱交換面積をＳ１とし、第１冷媒流体通路の熱交換面積をＳ２とするとき、Ｓ１はＳ２よりも大きく設定されている（Ｓ１＞Ｓ２）態様が例示される。この場合、第１反応ガス通路を流れる反応ガスの熱交換量を増加させ、反応ガスに含まれる過剰の水蒸気を凝縮させ、反応ガスの露点温度を低下させるのに有利である。

・露点温度調整部において、第１反応ガス通路および第１冷媒流体通路は、熱交換量を増加するように絡み合っている構造とされている。この場合、第１反応ガス通路を流れる反応ガスの熱交換面積および熱交換量を増加させ、反応ガスに含まれる水蒸気を凝縮させ、反応ガスの露点温度を低下させるのに有利である。 ・露点温度調整部は、ブロック状またはボックス状とされており、スタックの係合部に係合する単数または複数の被係合部を備えている態様が例示される。係合部および被係合部を介して露点温度調整部をスタックに取り付けることができる。露点温度調整部はスタックに対して着脱可能であることが好ましい。

本発明によれば、反応ガスがスタックの内部に流入する前に、反応ガスに含まれている過剰の水蒸気を低下させることができる。故に、スタックの内部におけるフラッディングを抑制するのに有利な燃料電池装置を提供することができる。

以下、本発明の本発明に係る実施形態を説明する。

（実施形態１）
図１および図２は実施形態１を示す。本実施形態に係る燃料電池装置は、定置用または車両用等として使用されるものであり、複数の燃料電池が組み込まれているスタック１と、スタック１に装備されスタック１に流入する前で且つ水蒸気を含む反応ガスの露点温度を調整する熱交換器として機能する露点温度調整部４とを備えている。

スタック１に組み込まれている燃料電池は、複数の平板状の膜電極接合体、あるいは、複数のチューブ型の膜電極接合体を有することができる。ここで、スタック１は、複数の燃料電池を組み込んだスタック本体１０と、スタック本体１０の端側に設けられた第１エンドプレート３ｆおよび第２エンドプレート３ｓとをもつ。スタック１の第１エンドプレート３ｆは、燃料ガス入口３１（反応ガス入口）と、燃料ガス出口３２（ガス出口）と、酸化剤ガス入口３３（ガス入口）と、酸化剤ガス出口３４（ガス出口）と、冷却水入口３６（冷却媒体入口）と、冷却水出口３７（冷却媒体出口）とをもつ。この場合、配管上便利である。なお、スタック１は発電により電気エネルギの他に熱エネルギを発生させる。

図１に示すように、露点温度調整部４は、スタック１の第１エンドプレート３ｆに図略の取付具により着脱可能に取り付けられたブロック体またはボックス体で形成されている。第１エンドプレート３ｆの投影面積を１００と相対表示すると、露点温度調整部４の投影面積は、第１エンドプレート３ｆの上部において、３０〜６０の範囲内に設定されている。露点温度調整部４は、下面に相当する面４ａ，側面に相当する面４ｂ，面４ｃ，面４ｄ，面４ｅ，上面に相当する面４ｆを有する。図１に示すように、露点温度調整部４は、酸化剤ガス入口３３の組付体５１を位置させるために、Ｌ字形状をなしている。

図１に示すように、露点温度調整部４は、第１冷却水通路４１（第１冷媒流体通路）と、第１冷却水通路４１の流れ方向に沿って配設されている燃料ガス通路４２（反応ガス通路）とをもつ。露点温度調整部４は、伝熱可能な材料、例えば樹脂（例えばポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ））、金属、セラミックスのうちの少なくとも１種で形成できる。露点温度調整部４の第１冷却水通路４１は、スタック１の冷却水入口３６に流入する前（直前）の冷却水が流れる通路である。平板状の膜電極接合体が使用されている場合には、第１冷却水通路４１および燃料ガス通路４２は、スタック１の発電面内方向にほぼ平行に配置されている。なお、『冷却水』の語句を『冷却液』の語句と置換しても良い。

燃料ガス入口３１からスタック１に流入する前（直前）の燃料ガスは、多量の水蒸気を含むことが多い。燃料電池装置が改質器を有する場合には、改質器で水蒸気改質された直後の燃料ガスは温度自体が高いし、且つ、露点温度も高い。また燃料ガスが加湿されている場合には、同様に、燃料ガスは多量の水蒸気を含む。このためスタック１の膜電極接合体に設けられているイオン伝導膜の含水率を高め、イオン伝導膜のイオン伝導性（プロトン伝導性）を高めるのに有利であるものの、スタック１の内部において凝縮水を生成させ易く、スタック１の内部においてフラッディングを発生させ易いといえる。

露点温度調整部４は、反応ガスとして機能する燃料ガスのフラッディングを抑制する機能をもつ。露点温度調整部４の燃料ガス通路４２は、スタック１の燃料ガス入口３１（反応ガス入口）に流入する前（直前）で且つ水蒸気を含む燃料ガスが流れる通路である。燃料ガス通路４２は、第１冷却水通路４１を流れる冷却水と熱交換できるように、第１冷却水通路４１の延設方向に沿ってほぼ平行に延設されている。すなわち、露点温度調整部４において、第１冷却水通路４１および燃料ガス通路４２は、熱交換可能となるように互いに接近しつつ並走している。ここで、図１に示すように、第１冷却水通路４１の通路幅（平均通路幅）をＤ１とすると、第１冷却水通路４１と燃料ガス通路４２との間の間隔Ｌ１（平均間隔）は、Ｄ１の大きさにもよるが、（Ｄ１×７）以内とされていることが好ましい。この場合、（Ｄ１×５）以内、（Ｄ１×３）以内、（Ｄ１×２）以内が例示される。

図１に示すように、露点温度調整部４において、第１冷却水通路４１は、水平方向に沿って延設された第１通路４１ｆと、鉛直方向に沿って延設された第２通路４１ｓとをもつ。燃料ガス通路４２は、水平方向に沿った延設された第１通路４２ｆと、鉛直方向に沿って延設された第２通路４２ｓとをもつ。第１通路４１ｆ，４２ｆ同士は並走している。第２通路４１ｓ，４２ｓ同士は並走している。第１冷却水通路４１および燃料ガス通路４２はＬ字形状とされている。鉛直方向に延びる通路については、第１冷却水通路４１の第２通路４１ｓの通路長さよりも、燃料ガス通路４２の第２通路４２ｓの通路長が長い。このため第２通路４２ｓの凝縮水をスタック１の内部に侵入させにくい。

図１に示すように、スタック１の第１エンドプレート３ｆは、酸化剤ガス入口３３（反応ガス入口）をもつ第１組付部品５１（通路でも良いし、弁でも良い）、酸化剤ガス出口３４をもつ第２組付部品５２（通路でも良いし、弁でも良い）と、第３組付部品５３とを有する。第３組付部品５３はスタック１の下部側に配置されており、スタック１から流出された燃料オフガスを流出させる燃料ガス出口３２（ガス出口）と、スタック１から流出され且つスタック１から受熱済みの冷却水（冷却媒体）を流出させる冷却水出口３７と、冷却水出口３７から流出されスタック１から受熱済みの冷却水が流れる第２冷却水通路５４（第２冷却媒体通路）とを有する。

ここで、露点温度調整部４において、第１冷却水通路４１を流れる冷却水は、スタック１の内部に流入する直前であるため、スタック１から受熱前である。第１冷却水通路４１を流れる冷却水の温度をＴＩとして示す。第２冷却水通路５４を流れる冷却水は、スタック１から受熱された直後である。第２冷却水通路５４を流れる冷却水の冷却水の温度をＴＯとして示す。露点温度調整部４の燃料ガス通路４２を流れる燃料ガス（燃料ガス）の温度をＴＡとして示す。燃料ガスは、一般的に、水蒸気改質する改質部から供給されるため、高温高湿度であり、多量の水蒸気を含むと共に、露点温度も高い。露点温度調整部４において、燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスの温度ＴＡは、第１冷却水通路４１を流れる直前の冷却水の温度ＴＩよりも高い（ＴＡ＞ＴＩ）。さらに、第２冷却水通路５４を流れる直前の冷却水の温度ＴＯは、前述したように、スタック１の発電運転中においては、その冷却水がスタック１から受熱しているため、第１冷却水通路４１を流れる直前の冷却水の温度ＴＩよりも高い（ＴＯ＞ＴＩ）。温度ＴＩは例えば５５〜７５℃未満が例示される。温度ＴＯは例えば５８〜８５℃、６５〜８０℃が例示される。温度ＴＯは一般的には温度ＴＩよりもα℃（例えば３〜１０℃、３〜７℃程度）高い。但しこれに限定されるものではない。

本実施形態によれば、図１から理解できるように、スタック１の冷却水入口３６に流入する前（直前）の冷却水は、露点温度調整部４において、第１冷却水通路４１を矢印ＹＣ方向に沿って流れる。また、スタック１のガス入口３１に流入する前（直前）で且つ水蒸気を含む燃料ガス（反応ガス）は、露点温度調整部４において、燃料ガス通路４２を矢印ＹＡ方向に沿って流れる。このとき、露点温度調整部４において、第１冷却水通路４１を流れる冷却水（スタック１から受熱前であり、スタック１から受熱後の冷却水に比較して相対的に低温）と、燃料ガス通路４２を流れる燃料ガス（燃料ガス）とは、熱交換する。

従って、露点温度調整部４において、燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスは、冷却水によって冷却される。このとき、露点温度調整部４の燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスの温度ＴＡは低下する。このため、燃料ガスに含まれている水蒸気が、スタック１の燃料ガス入口３１に流入する前において、凝縮する。このため、水蒸気を含む燃料ガスの露点温度を、燃料ガス入口３１からスタック１に流入させる直前に、低下させることができる。この結果、燃料ガスがガス入口３１からスタック１の内部に流入した直後において、スタック１の内部においてフラッディングを引き起こすことが抑制される。

上記したように露点温度調整部４において、第１冷却水通路４１を流れる冷却水と、燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスとは、熱交換する。露点温度調整部４における熱交換が良好に進行すれば、燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスの温度ＴＡは、第１冷却水通路４１を流れる冷却水の温度ＴＩに接近するか等しくなる。この場合、燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスが燃料ガス入口３１からスタック１の燃料極の内部に流入しても、燃料ガスに含まれる水蒸気がスタック１の内部において凝縮によりフラッディングを引き起こすことが抑制される。

本実施形態によれば、図１に示すように、露点温度調整部４の燃料ガス通路４２は、基本的には、重力方向に対向するように下側から上側に向けて燃料ガスを流す。この場合、露点温度調整部４の燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスに含まれている水蒸気が凝縮して凝縮水を生成したとしても、その生成された凝縮水は露点温度調整部４の燃料ガス通路４２を重力方向（基本的には、燃料ガスの流れと反対方向）に沿って流下する。このため生成された凝縮水がスタック１の内部に流入することが抑制される。更に凝縮水が燃料ガス通路４２に過剰に溜まることが抑制される。なお、露点温度調整部４の燃料ガス通路４２の上流には、排水機能をもつ凝縮器が配設されている。凝縮器の底部は排水弁に繋がれている。排水弁が開弁すると、凝縮器に溜まっている水は排水部に排出される。

図２に示すように、露点温度調整部４は、スタック１のセル積層方向（矢印Ｘ方向）において第１エンドプレート３ｆの外面において第１エンドプレート３ｆよりも外側に配置されている。この場合、第１エンドプレート３ｆは、露点温度調整部４を取り付ける固定部として利用されている。図２に示すように、露点温度調整部４は第１エンドプレート３ｆに対して伝熱可能に接触している。このためスタック１が発電運転するとき、スタック１で発生した熱は金属製の第１エンドプレート３ｆを介して露点温度調整部４に伝達され、露点温度調整部４の燃料ガス通路４２を保温させることができる。このためスタック１に流入する前において、燃料ガスの温度が過剰に低下するおそれが低減される。このため、燃料ガスの温度を、その燃料ガスの露点温度以上に高めるのに有利となる。故に、燃料ガスに含むことが可能な水蒸気量（飽和水蒸気量）を増加させることができる（相対湿度を低下させることができる）。従って、燃料ガスに含まれる水蒸気がスタック１の内部において凝縮するおそれを低減させるのに有利である。なお、燃料ガスの温度が過剰に低下すると、燃料ガスに保持できる水蒸気量が過剰に低下するおそれがあり、電解質膜の乾燥を誘発するおそれがある。

（実施形態２）
図３は燃料電池装置の全体を模式的に示す。図３に示すように、燃料電池装置は、改質器と、スタック１と、貯湯系６７と、冷却系６６とを有する。改質器６０は、水蒸気改質を行う改質部６１と、改質部６１を加熱する燃焼部６２とをもつ。スタック１の発電運転の際には、燃焼部６２は、燃焼用空気で燃焼用燃料を燃焼させ、改質器６０を高温に加熱する。改質器６０が高温に加熱されている状態で、改質部に改質用水（液相状の水）および改質用燃料（例えば炭化水素系）が供給される。改質用水は水蒸気となる。これにより改質部６１において水蒸気改質反応が発生し、水素リッチの燃料ガスが生成される。燃料ガスは燃料ガス供給通路６３および第１凝縮器６４を介して燃料ガス入口３１からスタック１の燃料極の内部に流入する。スタック１には酸化剤通路から酸化剤ガス（空気等の酸素含有ガス、他方の反応ガス）が供給される。これによりスタック１の内部で発電反応が発生し、電気エネルギが生成される。スタック１の燃料ガス出口３２から流出された燃料オフガスは、まだ水素を含むことがあるため、排出用凝縮器６５を経て燃焼部６２に供給され、燃焼される。

図３に示すように、冷却系６６は、通路６６ａをもつ冷却水循環路６６ｃと、冷却水循環路６６ｃに設けられ冷却水を貯留する冷却水タンク６６ｄ（貯留部）と、冷却水を移動させるための冷却水ポンプ６６ｅ（冷却水搬送源）と、冷却水循環路６６ｃを流れる冷却水の温度を調整する冷却水温度調整部６６ｗ（冷却媒体温度調整部）と、冷却水循環路６６ｃを流れる冷却水の温度を検知する温度検知部６６ｔとを有する。冷却水温度調整部６６ｗは、放熱可能なラジエータ部６６ｒと、ラジエータ部６６ｒの冷却水を強制的に冷却させる冷却風を生成するファンを備える送風部６６ｖとを有する。

冷却水循環路６６ｃは、スタック１の冷却水入口３６からスタック１の冷却路に冷却水を流入させるための第１冷却水通路４１と、スタック１の冷却水出口３７を介してスタック１から冷却水を流出させるための第２冷却水通路５４とをもつ。冷却系６６には、冷却水循環路６６ｃを流れる冷却水の温度を調整可能な冷却媒体温度調整部としてヒータ６６ｈが設けられている。ヒータ６６ｈは冷却水タンク６６ｄに設けられているが、冷却水循環路６６ｃの何処に設けても良い。なお、ヒータ６６ｈは電気ヒータでも良いし、燃焼ヒータでも良い。前述したように、露点温度調整部４は、第１冷却水通路４１と燃料ガス通路４２とを互いに熱交換可能に有する。

図３に示すように、貯湯系６７は、通路６７ａをもつ循環路６７ｃと、循環路６７ｃに設けられ温水を貯留する貯湯タンク６７ｄ（貯湯部）と、循環路６７ｃに設けられ貯湯ポンプ６７ｅ（貯湯水搬送源）と、貯湯タンク６７ｄの温水温度を検知する温度検知部６７ｔとを有する。冷却水循環路６６ｃと循環路６７ｃとの間に貯湯用熱交換器６８が設けられている。発電しているスタック１から受熱した相対的に高温の冷却水（例えば６５〜８０℃，７０〜７５℃、この温度に限定されない）は、第２冷却水通路５４を介して冷却水循環路６６ｃを流れ、貯湯用熱交換器６８において、貯湯系６７の循環路６７ｃを流れる水と熱交換する。この結果、貯湯系６７の循環路６７ｃを流れる水は加熱され、最終的に貯湯タンク６７ｄに温水として貯留される。貯湯タンク６７ｄの温水は温水吐出部６７ｈを介して適宜利用される。

ここで、冷却系６６の冷却水循環路６６ｃを流れる冷却水の温度が低いと、露点温度調整部４において第１冷却水通路４１の冷却水と熱交換する燃料ガスの温度を低下させ易い。この場合、露点温度調整部４の燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスの露点温度を低下させ易い。つまり、燃料ガスに含まれる過剰の水蒸気を、スタック１に流入させる直前において、凝縮させ易い。

そこで本実施形態によれば、冷却水温度調整部６６ｗおよび／またはヒータ６６ｈは、スタック１の冷却水入口３６に流入する前の冷却水の温度を調整可能な温度調整部として機能することができる。この場合、送風部６６ｖの単位時間（例えば１分間）あたりの送風量を制御させることにより、ラジエータ部６６ｒの冷却水を強制的に冷却させる冷却風の送風量を制御させ、ラジエータ部６６ｒからの放熱量を制御させる。あるいは、ヒータ６６ｈの発熱量を制御させる。

すなわち、スタック１の内部においてフラッディングが発生するおそれがあるとき、あるいは、スタック１の内部においてフラッディングが発生していると、制御部７が判定するときには、制御部７は、スタック１の冷却水入口３６に流入する前の冷却水の温度を低下させる方向に、制御則１として、冷却水温度調整部６６ｗおよび／またはヒータ６６ｈを制御する指令を冷却水温度調整部６６ｗおよび／またはヒータ６６ｈに出力する。すなわち、ラジエータ部６６ｒの冷却水を強制的に冷却させる冷却風の送風量を増加させ、ラジエータ部６６ｒからの放熱量を増加させる。あるいは、ヒータ６６ｈの発熱量を低下させるか、オフとさせる。

これにより冷却系６６を流れる冷却水の温度が低下する。ひいては、露点温度調整部４の第１冷却水通路４１を流れる冷却水の温度が低下する。この結果、露点温度調整部４において燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスが、冷却水により効果的に冷却される。このため、露点温度調整部４において燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスの露点温度を低下させると共に、燃料ガスに含まれている過剰の水蒸気を凝縮させ易くなる。結果として、スタック１の内部におけるフラッディングが抑制される。

なお、スタック１の発電電圧を検知する電圧検知部１ｅ（フラッディング検知部）が設けられている。電圧検知部１ｅの信号は制御部７に入力される。フラッディングが生じるときには、スタック１の発電電圧が低下する。このため、電圧検知部１ｅからの電圧信号に基づいて（電圧がしきい値よりも低下すると）、制御部７はフラッディングが発生していることを判定することができる。

また本実施形態によれば、スタック１の内部においてフラッディングが発生するおそれがあるとき、あるいは、スタック１の内部においてフラッディングが発生していると、制御部７が判定するときには、次の制御を制御則２として実施できる。すなわち、貯湯系６７の貯湯ポンプ６７ｅの単位時間あたりの回転数（駆動能力）を増加させることにより、貯湯用熱交換器６８における単位時間当たりの熱交換量を増加させ、ひいては冷却系６６を流れる冷却水の温度を低下させる方向に調整することもできる。制御則１，２は併せて実施しても良いし、単独で実施しても良い。なお図３は実施形態１に適用しても良い。

露点温度調整部４の燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスに含まれている過剰の水蒸気が凝縮した場合には、その凝縮水は重力により自然流下して凝縮器６４に溜まる。排水弁７０が開弁すると、凝縮器６４内は排水される。

（実施形態３）
図４は実施形態３を示す。本実施形態は上記実施形態と基本的に同様の構成、同様の作用効果を有する。露点温度調整部４は、スタック１の第１エンドプレート３ｆに固定されており、面４ａ〜面４ｆを有するブロック体またはボックス体で形成されている。下側の面４ａおよび上側の面４ｆには、被係合部として機能する半円切欠状の凹部４７が形成されている。スタック１の第１エンドプレート３ｆには雌螺子部３０が複数形成されている。各雌螺子部３０には、係合部として機能する取付ボルト４８の雄螺子部４８ａが螺着されて締結されている。取付ボルト４８は、一端側に雄螺子部４８ａをもつ軸部４８ｂと、軸部４８ｂの他端側に設けられ軸部４８ｂよりも径大な頭部４８ｃとを備えている。取付ボルト４８の軸部４８ｂを露点温度調整部４の半円切欠状の凹部４７に機械的に係合させつつ、取付ボルト４８の軸部４８ｂの雄螺子部４８ａをエンドプレート３の雌螺子部３０に螺合させる。そして、取付ボルト４８の頭部４８ｃの当接面４８ｄを露点温度調整部４の被当接面に当接させつつ加圧させる。これにより露点温度調整部４はスタック１のエンドプレート３に着脱可能に取り付けられている。なお図４および図５は実施形態１，２に適用しても良い。

（実施形態４）
図６（Ａ）（Ｂ）は実施形態４を示す。本実施形態は上記実施形態と基本的に同様の構成、同様の作用効果を有する。図６（Ａ）に示すように、露点温度調整部４は、スタック１のエンドプレート３に固定されており、面４ａ〜面４ｆを有するブロック体またはボックス体で形成されている。露点温度調整部４には、被係合部として機能できる挿入孔４９が形成されている。図６（Ｂ）に示すように、スタック１のエンドプレート３には雌螺子部３０が複数形成されている。各雌螺子部３０には係合部としての取付ボルト４８の雄螺子部４８ａが螺着されて締結されている。取付ボルト４８は、一端側に雄螺子部４８ａをもつ軸部４８ｂと、軸部４８ｂの他端側に設けられ軸部４８ｂよりも径大な頭部４８ｃとを備えている。取付ボルト４８の軸部４８ｂを露点温度調整部４の挿入孔４９に挿入させる。その状態で、取付ボルト４８の雄螺子部４８ａをエンドプレート３の雌螺子部３０に螺合させる。このとき取付ボルト４８の頭部４８ｃの当接面４８ｄを露点温度調整部４の被当接面に当接させ、露点温度調整部４はスタック１のエンドプレート３に着脱可能に取り付けられている。なお図６（Ａ）（Ｂ）は実施形態１，２に適用しても良い。

（実施形態５）
図７は実施形態５を示す。本実施形態は上記実施形態と基本的に同様の構成、同様の作用効果を有する。図７に示すように、露点温度調整部４は、第１冷却水通路４１と燃料ガス通路４２とを有する。第１冷却水通路４１は、横方向に沿って延設された第１通路４１ｆと、鉛直方向に沿って延設された第２通路４１ｓとをもつ。燃料ガス通路４２は、横方向に沿った延設された第１通路４２ｆと、鉛直方向に沿って延設された第２通路４２ｓとをもつ。第１通路４１ｆ，４２ｆ同士は並走している。第２通路４１ｓ，４２ｓ同士は並走している。

第１冷却水通路４１の第１通路４１ｆ、燃料ガス通路４２の第１通路４２ｆは、これの上流に向かうにつれて下降するように傾斜している。このため燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスに含まれる水蒸気が凝縮した凝縮水蒸気を、重力を利用して矢印Ｂ１方向（排水方向）に排出させるのに有利となる。なお燃料ガス通路４２の第１通路４２ｆの上流には、排水弁７０Ｂをもつ凝縮器６４が設けられている。排水弁７０Ｂは、凝縮器６４の水位応答式の弁であり、弁口７０ａと、弁口７０ａを開閉する弁体７０ｂと、弁体７０ｂが弁口７０ａを閉鎖する方向に付勢するバネで形成された付勢部７０ｃとを備えている。凝縮器６４内に溜まった凝縮水の水位が増加して所定水位となり、付勢部７０ｃの付勢力に打ち勝つと、付勢部７０ｃが弾性収縮して排水弁７０Ｂが自動的に開放し、凝縮器６４内の水が排水部７１に排出される。ここで、凝縮器６４内に溜まった凝縮水の水位が低下すると、付勢部７０ｃの付勢力が水位に打ち勝つため、排水弁７０Ｂが自動的に閉鎖する。なお図７は実施形態１〜４に適用しても良い。

（実施形態６）
図８は実施形態を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的に同様の構成、同様の作用効果を有する。図８に示すように、露点温度調整部４Ｂにおいて、第１冷却水通路４１と燃料ガス通路４２との間には、熱伝導性が良好な材料で形成された熱伝導促進部４３が埋設状態または露出状態で配置されている。熱伝導促進部４３の材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鉄合金、亜鉛合金、チタン合金のうちのいずれか少なくとも１種で形成できる。この場合、露点温度調整部４Ｂの燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスは、熱伝導促進部４３を介して冷却水によって効率よく冷却される。

このとき、露点温度調整部４Ｂの燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスの温度ＴＩは効果的に低下する。このため、燃料ガスがスタック１の燃料ガス入口３１に流入する前において、燃料ガスに含まれている水蒸気が凝縮する。このため、水蒸気を含む燃料ガスの露点温度を、スタック１の内部に流入する直前に、低下させることができる。この結果、燃料ガスがガス入口からスタック１の内部に流入した直後において、スタック１の内部においてフラッディングを引き起こすことが抑制される。なお図８は実施形態１〜５に適用しても良い。

（実施形態７）
図９は実施形態７を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的に同様の構成、同様の作用効果を有する。図９に示すように、露点温度調整部４Ｃは、第１冷却水通路４１を形成する第１中空管４１１と、燃料ガス通路４２を形成する第２中空管４２１と、第１中空管４１１と第２中空管４２１とを熱伝達可能に繋ぐように、第１中空管４１１と第２中空管４２１との間に配置された熱伝導性が良好な材料で形成された熱伝導促進部４３Ｃとを備えている。

本実施形態においても、露点温度調整部４Ｃにおいて、スタック１のガス入口３１に流入する前の燃料ガスに含まれている過剰の水蒸気が、第１冷却水通路４１の冷却水により効果的に冷却される。このため燃料ガスがスタック１のガス入口に流入する直前において、燃料ガスに含まれている過剰の水蒸気は凝縮する。このため、水蒸気を含む燃料ガスの露点温度を低下させることができる。この結果、燃料ガスが燃料ガス入口３１からスタック１の内部に流入した直後において、スタック１の内部においてフラッディングを引き起こすことが抑制される。

（実施形態８）
図１０は実施形態８を示す。本実施形態は実施形態１と基本的に同様の構成、同様の作用効果を有する。図１０に示すように、露点温度調整部４において、第１冷却水通路４１の通路幅をＤ１とすると、第１冷却水通路４１と燃料ガス通路４２との間に間隔Ｌは、Ｄ１よりも小さく設定されている（Ｌ＜Ｄ１）。これにより第１冷却水通路４１を流れる冷却水と燃料ガス通路４２を流れる燃料ガス（燃料ガス）との熱交換を良好に行うことができる。

（実施形態９）
図１１は実施形態９を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的に同様の構成、同様の作用効果を有する。図１１に示すように、露点温度調整部４の燃料ガス通路４２において、燃料ガス入口３１の直前に加熱要素４ｈが設けられている。すなわち、露点温度調整部４において第１冷却水通路４１を流れる冷却水と熱交換した燃料ガスは、露点温度調整部４の燃料ガス通路４２を流れるとき、スタック１に流入する直前に、加熱要素４ｈにより加熱される。

この場合、燃料ガスは、露点温度調整部４において第１冷却水通路４１を流れる冷媒流体と熱交換して冷却された後（すなわち、燃料ガスの露点温度を低下させた後）、反応ガスの露点温度以上に加熱要素４ｈにより反応ガスを加熱して昇温させることができる。従って、その燃料ガスに保持できる水蒸気量を増加させることができる。このためスタック１の内部におけるフラッディングが一層抑制される。加熱要素４ｈとしては電気ヒータが例示される。前述したように燃料ガス入口３１の直前に加熱要素４ｈが設けられている。このため、スタック１に流入する燃料ガスを迅速に応答性良く加熱させることができる。加熱要素４ｈは、露点温度調整部４の燃料ガス通路４２において、燃料ガス入口３１の直前に設けられている。このため加熱要素４ｈの加熱量は、燃料ガスの昇温に早期に応答することができる。なお、加熱要素４ｈは常時オフ、または、弱モードとしておく、フラッディングが発生するおそれが高いとき、あるいは、フラッディングが発生しているとき、加熱要素４ｈをオンとする指令、または、強モードとする指令を、制御部７は加熱要素４ｈに出力することができる。フラッディングの有無は、例えば、スタック１の電圧検知部１ｅからの信号により制御部７で認識される。加熱要素４ｈは第１冷却水通路４１から離間するように第１冷却水通路４１と反対側に設けることができる。

（実施形態１０）
図１２は実施形態１０を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的に同様の構成、同様の作用効果を有する。図１２に示すように、露点温度調整部４Ｆにおいて、燃料ガス通路４２は、これの上流から下流に向かうにつれて、第１通路４２ｆと第２通路４２ｓと第３通路４２ｔとをもつ。第１通路４２ｆは横方向に沿っている。第２通路４２ｓは斜め方向に沿っている。第３通路４２ｔは鉛直方向に沿っている。図１２に示すように、スタック１に流入される前の冷却水が流れる第１冷却水通路４１は、これの上流から下流に向かうにつれて、第１通路４１ｆと第２通路４１ｓと第３通路４１ｔとをもつ。第１通路４１ｆは横方向に沿っている。第２通路４１ｓは斜め方向に沿っている。第３通路４１ｔは鉛直方向に沿っている。

第２冷却水通路５４は、スタック１の冷却水出口３７から流出され且つスタック１から受熱された後の冷却水を流す。第２冷却水通路５４は、これの上流から下流に向かうにつれて、第１通路５４ｆと第２通路５４ｓと第３通路５４ｔとをもつ。第１通路５４ｆは鉛直方向に沿っている。第２通路５４ｓは斜め方向に沿っている。第３通路５４ｔは横方向に沿っている。

図１２に示すように、露点温度調整部４Ｆにおいて、燃料ガス通路４２の第１通路４２ｆは、第１冷却水通路４１の第１通路４１ｆに接近しているものの、第２冷却水通路５４の第１通路５４ｆに距離Ｍ１で離間している。また、燃料ガス通路４２の第２通路４２ｓは、第２冷却水通路５４の第２通路５４ｓに接近しているものの、第１冷却水通路４１の第２通路４１ｓには距離Ｍ２で離間している。

従って、露点温度調整部４Ｆにおいて、燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスは、まず、第１冷却水通路４１の第１通路４１ｆを流れる冷却水と熱交換して冷却されるため、反応ガスに含まれる水蒸気が凝縮すると共に、反応ガスの露点温度が低下する。その後、露点温度が低下した燃料ガスは、第２冷却水通路５４の第２通路５４ｓを流れる冷却水と熱交換して暖められる。

これにより燃料ガス通路４２を流れる燃料ガスは、まず、第１冷却水通路４１を流れる冷却水で優先的に冷却されて過剰の水蒸気を結露させて落とすと共に露点温度を低下させ、その後、第２冷却水通路５４を流れる冷却水（冷媒出口から流出され且つスタック１から受熱された後の冷却水）で暖められる。この結果、スタック１に流入される直前において、燃料ガスをその露点温度よりも高い温度に昇温させることができる。従って燃料ガスに含むことが可能な水蒸気量を増加させることができる。このため当該燃料ガスがスタック１の内部に流入したとしても、フラッディングを発生させることが抑制される。

（実施形態１１）
図１３は実施形態１１を示す。本実施形態は上記した図１２に示す実施形態と基本的に同様の構成、同様の作用効果を有する。図１３に示すように、露点温度調整部４Ｆにおいて、燃料ガス通路４２の第１通路４２ｆは、第１冷却水通路４１の第１通路４１ｆに熱伝導部材４１ｍを介して熱伝導可能に接近しているものの、第２冷却水通路５４の第１通路５４ｆに対して距離Ｍ１で且つ断熱部５４ｖを介して離間している。また図１３に示すように、燃料ガス通路４２の第２通路４２ｓは、第２冷却水通路５４の第２通路５４ｓに熱伝導部材４１ｎを介して熱伝導可能に接近しているものの、第１冷却水通路４１の第２通路４１ｓに対して距離Ｍ２で且つ断熱部５４ｗを介して離間している。ここで、断熱部５４ｖ，５４ｗは、露点温度調整部４Ｆの母材よりも断熱性が高い断熱空間または断熱材で形成できる。熱伝導部材４１ｍ，４１ｎは、露点温度調整部４Ｆの母材よりも熱伝導性が良好な金属で形成できる。

（実施形態１２）
図１４は実施形態１２を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的に同様の構成、同様の作用効果を有する。図１４に示すように、露点温度調整部４Ｇは、第１冷却水通路４１を形成する第１中空管４１１と、燃料ガス通路４２を形成する第２中空管４２１とを備えている。第１中空管４１１は重力方向に対向するように下側から上側に向かうように上下方向に沿って配設されている。第２中空管４２１は重力方向に対向するように下側から上側に向かうように、且つ、第１中空管４１１に対して螺旋状に巻回されている。これにより熱交換面積を増加させている。よって第１冷却水通路４１を流れる冷却水と燃料ガス通路４２を流れる燃料ガス（燃料ガス）との熱交換を良好に行うことができる。なお、燃料ガスに含まれている水蒸気が凝縮したとしても、その凝縮水は第２中空管４２１に沿って重力方向下方に流下する。

（実施形態１３）
図１５は実施形態１３を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的に同様の構成、同様の作用効果を有する。図１５に示すように、露点温度調整部４Ｈは、第１冷却水通路４１と酸化剤ガス通路８２とを並走している。酸化剤ガス通路８２を流れる酸化剤ガスは、水蒸気リッチであり、温度も比較的高い。

（実施形態１４）
図１６は実施形態１４を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的に同様の構成、同様の作用効果を有する。図１６（スタック１の平面図）に示すように、スタック１は、セル１０１（燃料電池）をこれの厚み方向に積層して形成されたスタック本体１０と、スタック本体１０のセル積層方向の両端側に設けられた第１エンドプレート３ｆおよび第２エンドプレート３ｓと、第１エンドプレート３ｆと第２エンドプレート３ｓとを連結する板状のテンション部材３ｘとをもつ。第１エンドプレート３ｆには、スタック１に流入される直前の酸化剤ガスを加湿するための加湿器２００が露点温度調整部４と共に、高さ位置をずらして設けられている。

図１６に示すように、セル１０１は膜電極接合体１０２を有する。膜電極接合体１０２は、固体高分子型（炭化フッ素系または炭化水素系）の電解質膜１０３と、電解質膜１０３を挟む燃料極１０４および酸化剤極１０５とを有する。図１６に示すように、スタック本体１０と第１エンドプレート３ｆとの間には、板状の電気絶縁体１２０、電気エネルギ取り出し用の板状の端子部１２１とが設けられている。スタック本体１０と第２エンドプレート３ｓとの間には、板状の加圧体１３０、板状の電気絶縁体１３１、電気エネルギ取り出し用の板状の端子部１３２とが設けられている。加圧体１３０と第２エンドプレート３ｓとの間には、発電性能を高めるために、スタック本体１０のセル１０１と同士を密着させるための付勢部材１３５が配置されている。付勢部材１３５はコイルバネとされている。露点温度調整部４は、加湿器２００と反対側に配置されるように、スタック１の第１エンドプレート３ｆの外壁面の外側に突き出すように取り付けられ、固定されている。露点温度調整部４は、スタック１のセル積層方向（矢印Ｘ方向）において、第１エンドプレート３ｆの外壁面の外側に取り付けられている。従って第１エンドプレート３ｆを有効利用している。

（実施形態１５）
図１７は実施形態１５を示す。本実施形態は実施形態１と基本的に同様の構成、同様の作用効果を有する。図１７に示すように、露点温度調整部４は、付勢部材１３５に干渉しないように、スタック１に取り付けられて固定されており、セル積層方向（矢印Ｘ方向）において第２エンドプレート３ｓと加圧体１３０との間に位置しており、すなわち、第２エンドプレート３ｓの内側に配置されている。このため露点温度調整部４の取り付けにあたり、第２エンドプレート３ｓと加圧体１３０との間の空間１３８（付勢部材１３５を配置するため空間）を有効利用できる。故に、スタック１全体の小型化、省スペース化に貢献できる。

（その他）
本発明は上記した実施形態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することができる。すなわち、複数の実施形態を併合させても良い。冷却媒体として冷却水が採用されているが、これに限らず、冷却用の気体（冷却空気）、気液混合流体でも良い。露点温度調整部４において、第１冷却水通路４１は、横方向に沿って延設された第１通路４１ｆと、鉛直方向に沿って延設された第２通路４１ｓとをもつ。燃料ガス通路４２は、水平方向に沿った延設された第１通路４２ｆと、鉛直方向に沿って延設された第２通路４２ｓとをもつ。これに限らず、露点温度調整部４において第１冷却水通路４１および燃料ガス通路４２の双方は、鉛直方向に沿って延設されていても良い。露点温度調整部４、第１エンドプレート３ｆの上部に設定されているが、下部としても良い。

上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
［付記項１］燃料電池が組み込まれていると共にガス入口および冷却媒体入口をもつスタックと、前記スタックに装備され前記スタックの前記ガス入口に流入する前で且つ水蒸気を含む反応ガスの温度を調整する温度調整用熱交換器とを具備していることを特徴とする燃料電池装置。
［付記項２］付記項１において、前記熱交換器は、前記スタックの前記冷却媒体入口に流入する前の冷却媒体が流れる第１冷却媒体通路と、前記スタックの前記ガス入口に流入する前で且つ水蒸気を含む反応ガスが流れ、且つ、前記第１冷却水通路を流れる冷却媒体と熱交換可能となるように前記第１冷却媒体通路に沿って配設されている反応ガス通路とを具備していることを特徴とする燃料電池装置。この場合、冷却媒体と反応ガスとを良好に熱交換できる。
［付記項３］燃料電池が組み込まれていると共にガス入口をもつスタックと、前記スタックに装備され前記スタックの前記ガス入口に流入する前で且つ水蒸気を含む反応ガスを流す反応ガス通路と、反応ガスを流れる反応ガスを加熱させる温度調整器とを具備しており、前記反応ガス通路を流れる反応ガスに対して、前記スタックに流入する直前に加熱する加熱要素が設けられていることを特徴とする燃料電池装置。反応ガスに保持できる水蒸気量を、スタックに流入される直前に増加させることができる。
［付記項４］燃料電池が組み込まれていると共にガス入口をもつスタックと、前記スタックに装備され前記スタックの前記ガス入口に流入する前で且つ水蒸気を含む反応ガスを流す反応ガス通路と、反応ガス通路を流れる反応ガスを加熱させる温度調整器とを具備しており、前記反応ガス通路を流れる反応ガスに対して、前記スタックに流入する前（直前）に、冷却させて反応ガスの露点温度を低下させ、その後、加熱要素で加熱させて昇温させることを特徴とする燃料電池装置。反応ガスがスタックに流入する前（直前）において、反応ガスに保持できる水蒸気量を増加させることができ、フラッディングが抑制される。

本発明は例えば定置用、車両用、可搬用、電気機器用、電子機器用の燃料電池システムに適用することができる。

スタックの端面を模式的に示す側面図である。 スタックの正面を模式的に示す正面図である。 燃料電池装置のシステム図である。 エンドプレートに取り付けられている露点温度調整部を示す図である。 エンドプレートに露点温度調整部を取り付けている状態を示す断面図である。 （Ａ）はエンドプレートに取り付けられている露点温度調整部を示す図であり、（Ｂ）はエンドプレートに露点温度調整部を取り付けている状態を示す断面図である。 実施形態５に係り、スタックの端面を模式的に示す側面図である。 実施形態６に係り、スタックの端面を模式的に示す側面図である。 実施形態７に係り、スタックの端面を模式的に示す側面図である。 実施形態８に係り、スタックの端面を模式的に示す側面図である。 実施形態９に係り、スタックの端面を模式的に示す側面図である。 実施形態１０に係り、スタックの端面を模式的に示す側面図である。 実施形態１１に係り、スタックの端面を模式的に示す側面図である。 実施形態１２に係り、スタックの端面を模式的に示す側面図である。 実施形態１３に係り、スタックの端面を模式的に示す側面図である。 実施形態１４に係り、スタックの平面を模式的に示す平面図である。 実施形態１５に係り、スタックの平面を模式的に示す平面図である。

符号の説明

図中、１はスタック、１０はスタック本体、１０１はセル、３ｆはエンドプレート、３１は燃料ガス入口（ガス入口）、３２は燃料ガス出口（反応ガス出口）、３６は冷却水入口（冷却媒体入口）、３７は冷却水出口（冷却媒体出口）、４は露点温度調整部、４ｈは加熱要素、４１は第１冷却水通路（第１冷却媒体通路）、４２は燃料ガス通路（反応ガス通路）、４３は熱伝導促進部、４７は凹部（被係合部）、４８は取付ボルト（係合部）、５４は第２冷却水通路（第２冷却媒体通路）、６０は改質器、６６は冷却系、６６ｅは冷却水ポンプ、６６ｈはヒータ（冷却媒体温度調整部）、６６ｅは冷却水温度調整部（冷却媒体温度調整部）、６７は貯湯系、６７ｅは貯湯ポンプ、７は制御部を示す。

Claims (6)

1. 燃料電池が組み込まれていると共にガス入口および冷却媒体入口をもつスタックと、
   前記スタックに装備され前記スタックの前記ガス入口に流入する前で且つ水蒸気を含む反応ガスの露点温度を調整する露点温度調整部とを具備しており、
   前記露点温度調整部は、
   前記スタックの前記冷却媒体入口に流入する前の冷媒流体が流れる第１冷媒流体通路と、
   前記スタックの前記ガス入口に流入する前で且つ水蒸気を含む反応ガスが流れ、且つ、前記第１冷媒流体通路を流れる冷媒流体と熱交換可能となるように前記第１冷媒流体通路に沿って配設されている反応ガス通路とを具備していることを特徴とする燃料電池装置。
2. 請求項１において、前記露点温度調整部の前記反応ガス通路は、重力方向に対向するように下側から上側に向けて反応ガスを流すことを特徴とする燃料電池装置。
3. 請求項１または２において、前記スタックは、前記スタック本体と、前記スタック本体の端側に設けられたエンドプレートとをもち、前記露点温度調整部は前記エンドプレートよりも外側に配置されていることを特徴とする燃料電池装置。
4. 請求項１または２において、前記スタックは、前記スタック本体と、前記スタック本体の端側に設けられたエンドプレートとをもち、前記露点温度調整部は前記スタックにおいて前記エンドプレートよりも内側に配置されていることを特徴とする燃料電池装置。
5. 請求項１〜４のうちの一項において、前記露点温度調整部において前記第１冷媒流体通路を流れる冷媒流体と熱交換し且つ前記反応ガス通路を流れる反応ガスを、前記スタックに流入する直前に加熱する加熱要素が設けられており、
   前記反応ガスは、前記第１冷媒流体通路を流れる冷媒流体と熱交換して露点温度を低下させた後、前記反応ガスの露点温度以上に前記加熱要素により加熱されることを特徴とする燃料電池装置。
6. 請求項１〜４のうちの一項において、更に、前記スタックの冷媒媒体出口から流出され前記スタックから受熱した冷媒流体が流れる第２冷媒流体通路が設けられており、
   前記スタックのガス入口に流入する前で且つ前記反応ガス通路を流れる反応ガスは、前記第１冷媒流体通路を流れる冷媒流体と熱交換して露点温度を低下させた後、前記第２冷媒流体通路を流れる冷媒流体と熱交換して露点温度以上に加熱されることを特徴とする燃料電池装置。

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