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公開番号2025174133
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-28
出願番号2024080224
出願日2024-05-16
発明の名称加湿システム
出願人株式会社SUBARU
代理人弁理士法人太田特許事務所
主分類H01M 8/04119 20160101AFI20251120BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池の発電効率を向上させることが可能な加湿システムを提供する。
【解決手段】燃料電池のアウトレットガスに含まれる水蒸気を用いて燃料電池へ供給されるインレットガスを加湿する加湿装置と、加湿装置の駆動を制御する制御装置と、を備える、加湿システムであって、制御装置は、燃料電池の稼働状況に関する情報を取得し、取得した燃料電池の稼働状況に関する情報に基づいて、アウトレットガスからインレットガスへ導入する水蒸気の導入量を制御する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池のアウトレットガスに含まれる水蒸気を用いて前記燃料電池へ供給されるインレットガスを加湿する加湿装置と、前記加湿装置の駆動を制御する制御装置と、を備える、加湿システムであって、
前記制御装置は、
前記燃料電池の稼働状況に関する情報を取得し、
取得した前記燃料電池の前記稼働状況に関する情報に基づいて、前記アウトレットガスから前記インレットガスへ導入する水蒸気の導入量を制御する、
加湿システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記加湿システムは、
前記アウトレットガスが通過する第１の配管と、
前記インレットガスが通過し、且つ、前記加湿装置において、前記第１の配管から水蒸気透過膜を介して前記アウトレットガスに含まれる前記水蒸気が導入される、第２の配管と、
前記第１の配管のうち前記加湿装置の入口側と出口側とにそれぞれ設けられ、且つ、前記加湿装置へ供給される前記アウトレットガスの圧力を調節する複数の圧力弁と、
をさらに備え、
前記制御装置は、
前記燃料電池の前記稼働状況に関する情報に基づいて、前記水蒸気の目標導入量を算出し、
前記導入量が算出した前記目標導入量となるよう、前記複数の圧力弁の開度を制御する、
請求項１に記載の加湿システム。
【請求項３】
前記加湿装置は、
前記アウトレットガスに含まれる前記水蒸気を前記インレットガスに透過させる水蒸気透過膜と、
前記水蒸気透過膜の温度を調整可能な温度調節器と、
をさらに備え、
前記制御装置は、
前記燃料電池の前記稼働状況に関する情報に基づいて、前記水蒸気の目標導入量を算出し、
前記導入量が算出した前記目標導入量となるよう、前記温度調節器の駆動を制御する、
請求項１に記載の加湿システム。
【請求項４】
前記加湿装置は、
前記アウトレットガスに含まれる前記水蒸気を貯蔵可能なタンク
をさらに備え、
前記制御装置は、
前記燃料電池の前記稼働状況に関する情報に基づいて、前記水蒸気の目標導入量を算出し、
前記アウトレットガスに含まれる前記水蒸気の量が算出した前記目標導入量を超える場合、前記アウトレットガスに含まれる前記水蒸気の量のうち余剰量を前記タンクに貯蔵すると決定し、
前記インレットガスに含まれる前記水蒸気の量が最適量未満である場合、前記タンクに貯蔵された水を用いて前記インレットガスを加湿すると決定する、
請求項１に記載の加湿システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
車両の要求トルクを予測し、
予測した前記要求トルクに基づいて、前記燃料電池の目標発電量を算出し、
算出した前記目標発電量に基づいて、前記目標導入量を算出する、
請求項２乃至４の何れか一項に記載の加湿システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、加湿システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、車両に駆動力を供給する新たな駆動力源として、環境に対する負荷が相対的に小さい燃料電池が注目されている。
【０００３】
燃料電池においては、一方の電極（燃料極）に対して燃料ガス（水素）を供給すると共に、他方の電極（空気極）に対して酸化剤ガス（酸素）を供給し、これらが化学反応することにより電気エネルギーが得られる。ここで、燃料電池は、電解質膜を湿った状態に保つ必要があるため、加湿装置により加湿される。
【０００４】
例えば特許文献１には、複数の中空糸膜が束ねられてなる中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収容するケースと、を備え、第１ガスが前記中空糸膜内を流通し、前記第１ガスと含水量の異なる第２ガスが、前記中空糸膜の外側を流通し、前記ケースに形成された第２ガス流出口を通って外部に流出すると共に、前記中空糸膜を介して水分交換し、第１ガス及び第２ガスのうち含水量の低いガスを加湿する加湿装置であって、前記中空糸膜束の前記第２ガス流出口近傍部分を外被して絞り、前記第２ガス流出口近傍部分と前記第２ガス流出口とを離間させる環状のメッシュを備えたことを特徴とする加湿装置が開示されている。
【０００５】
また特許文献２には、ガスを加湿するガス加湿装置であって、内部に空間を形成する外殻容器と、前記外殻容器内に配置される膜であって、前記外殻容器内の空間を、一方の面側に形成されて低湿度な被加湿ガスが流れる第１の空間と、他方の面側に形成されて前記被加湿ガスよりも湿度の高い高湿度ガスが流れる第２の空間と、に分けると共に、高湿度ガス側から被加湿ガス側へと水蒸気を透過させる水蒸気透過膜とを備え、前記水蒸気透過膜は、前記第１の空間と前記第２の空間との間の水蒸気分圧差が小さくなる領域ほど、厚さが薄く形成されている加湿装置が開示されている。
【０００６】
また特許文献３には、多数本の中空糸膜からなる中空糸膜束の両端部に中空糸膜を開口状態で固着した管板が形成された中空糸膜エレメントを、少なくとも第１のガス供給口、第１のガス排出口、第２のガス供給口、及び、第２のガス排出口を有する容器内に、中空糸膜の中空側へ通じる空間と中空糸膜の外側へ通じる空間とが隔絶するように装着して構成された燃料電池用加湿装置が開示されている。
【０００７】
また特許文献４には、複数の中空糸膜が束ねられてなる中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収容するケースと、を備え、第１流入部から流入する第１流体が前記中空糸膜内を流通し、前記第１流体と異なる湿度を有し第２流入部から流入する第２流体が前記ケース内であって前記中空糸膜外を流通し、前記中空糸膜束内には、前記第２流体の流れ方向に対向して盛り上がった形状からなり、前記第２流体を通過させると共に、前記第２流入部から流入する前記第２流体が前記中空糸膜外を流通する際に前記中空糸膜に付与される荷重を支持する荷重支持部材が設けられることを特徴とする加湿器が開示されている。
【０００８】
また特許文献５には、内部に中空糸膜の束が配置された中空糸膜モジュールを用いた燃料電池の加湿装置において、前記中空糸膜の束の中央部に、相対的に親水性の高い性状の中空糸膜を配し、前記中空糸膜の束の外周部分に、相対的に親水性の低い性状の中空糸膜を配することを特徴とする燃料電池の加湿装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２００８－２５６２２５号公報
特開２００７－２５５８０８号公報
特開２００４－０５５５３４号公報
特開２０１０－１０７０９８号公報
特開２００９－２１８１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
燃料電池は、燃料電池へ供給される酸化剤ガスが高温及び高湿度であるほど発電効率が良くなる。特許文献１乃至５に開示の技術によれば、燃料電池へ供給される酸化剤ガスを加湿することができる。しかしながら、燃料電池の発電効率を向上させるには改善の余地があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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