CN104169655A - 加湿器 - Google Patents
加湿器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104169655A CN104169655A CN201380013475.8A CN201380013475A CN104169655A CN 104169655 A CN104169655 A CN 104169655A CN 201380013475 A CN201380013475 A CN 201380013475A CN 104169655 A CN104169655 A CN 104169655A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- case
- central body
- occlusor
- seal groove
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 72
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims abstract description 52
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 33
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 20
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 11
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 118
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 29
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008676 import Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04126—Humidifying
- H01M8/04149—Humidifying by diffusion, e.g. making use of membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/26—Drying gases or vapours
- B01D53/268—Drying gases or vapours by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04126—Humidifying
- H01M8/04141—Humidifying by water containing exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
- F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
- F24F2003/1435—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification comprising semi-permeable membrane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Air Humidification (AREA)
Abstract
一种加湿器，其在中空纤维膜的内侧使第1气体流动，并且在外侧使第2气体流动，在第1气体和第2气体之间进行水分交换，该加湿器具有：中空纤维膜束，其将多根中空纤维膜捆束而成；收容壳体，其两端开口，在内部收容中空纤维膜束；框体，其具有第1气体的导入口及排出口、以及第2气体的导入口及排出口，在内部收容收容壳体；收容壳体密封槽，其形成在收容壳体的一端侧的外周面上，安装有将该收容壳体的一端侧的外周面和所述框体的内周面之间的间隙密封的密封部件；以及框体密封槽，其形成在框体的内周面上，安装有将该框体的内周面和收容壳体的另一端侧的外周面之间的间隙密封的密封部件。
Description
技术领域
本发明涉及一种加湿器。
背景技术
在JP2010－71618A中，作为现有的加湿器而公开了下述技术，即，在中空纤维膜的内侧使第1气体流动，并且在外侧使第2气体流动，在第1气体和第2气体之间进行水分交换。
发明内容
但是，上述现有的加湿器，在对捆束多根中空纤维膜而成的中空纤维膜束进行收容的收容壳体的两端部，形成有用于对与收容收容壳体的框体之间的间隙进行密封的密封槽。因此，在将收容壳体向框体内插入时，一边使设置于插入侧的密封槽中的密封部件(O型圈)与框体的内壁面接触，一边将收容壳体向框体内插入。其结果，存在下述问题，即，由于设置于插入侧的密封槽中的密封部件，而向收容壳体作用与插入方向相反的负载(以下称为“插入负载”)。
本发明就是着眼于上述问题而提出的，其目的在于，在将收容壳体向框体内插入时，减少向收容壳体作用的插入负载。
根据本发明的一个方式，提供一种加湿器，其在中空纤维膜的内侧使第1气体流动，并且在外侧使第2气体流动，在第1气体和第2气体之间进行水分交换。并且，该加湿器的特征在于，具有：中空纤维膜束，其将多根中空纤维膜捆束而成；收容壳体，其两端开口，在内部收容中空纤维膜束；框体，其具有第1气体的导入口及排出口、以及第2气体的导入口及排出口，在内部收容收容壳体；收容壳体密封槽，其形成在收容壳体的一端侧的外周面上，安装有将该收容壳体的一端侧的外周面和所述框体的内周面之间的间隙密封的密封部件；以及框体密封槽，其形成在框体的内周面上，安装有将该框体的内周面和收容壳体的另一端侧的外周面之间的间隙密封的密封部件。
对于本发明的实施方式、本发明的优点，参照附图，在下面进行详细说明。
附图说明
图1是燃料电池系统的概略结构图。
图2是本发明的第1实施方式所涉及的加湿器的斜视图。
图3是本发明的第1实施方式所涉及的加湿器的分解斜视图。
图4是对中空纤维膜进行说明的图。
图5是沿图2的加湿器的V－V线的剖面图。
图6是沿图2的加湿器的VI－VI线的剖面图。
图7是沿图2的加湿器的VII－VII线的剖面图。
图8是表示中央体内的阴极废气的流动的图。
图9是沿图8的加湿器的IX－IX线的剖面图。
图10是对本发明的第1实施方式所涉及的加湿器的效果进行说明的图。
图11是本发明的第2实施方式所涉及的加湿器的纵剖面图。
图12是本发明的第2实施方式所涉及的加湿器的横剖面图。
图13A是对本发明的第2实施方式所涉及的加湿器的效果进行说明的图。
图13B是本发明的第1实施方式所涉及的加湿器的横剖面图。
图14是表示参考方式的图。
具体实施方式
(第1实施方式)
燃料电池是通过利用阳极电极(燃料极)和阴极电极(氧化剂极)夹持电解质膜，向阳极电极供给含有氢气的阳极气体(燃料气体)并向阴极电极供给含有氧气的阴极气体(氧化剂气体)，从而进行发电的。在阳极电极以及阴极电极这两个电极中进行的电极反应如下述所示。
阳极电极：2H2→4H++4e－…(1)
阴极电极：4H++4e－+O2→2H2O…(2)
通过该(1)及(2)的电极反应，燃料电池产生1伏特左右的电动势。
在将这种燃料电池作为汽车用驱动源使用的情况下，由于要求的电力大，所以作为将几百片的燃料电池层叠而成的燃料电池堆使用。并且，构成向燃料电池堆供给阳极气体以及阴极气体的燃料电池系统，取出车辆驱动用的电力。
图1是燃料电池系统100的概略结构图。
燃料电池系统100具有燃料电池堆10以及阴极气体供排装置20。
燃料电池堆10是将多片燃料电池层叠而成的，接受阳极气体以及阴极气体的供给而进行发电，对车辆的驱动所需的电力(例如驱动电动机所需的电力)进行发电。
对于向燃料电池堆10供给阳极气体的阳极气体供排装置以及对燃料电池堆10进行冷却的冷却装置，由于不是本发明的主要部分，所以为了使理解变得容易而省略图示。
阴极气体供排装置20是向燃料电池堆10供给阴极气体，并且将从燃料电池堆10排出的阴极废气向大气排出的装置。阴极气体供排装置20具有阴极气体供给通路30、阴极气体排出通路40、过滤器50、阴极压缩机60、空气流量传感器70、加湿器(WRD：WaterRecovery Device)80、以及阴极调压阀90。
阴极气体供给通路30是向燃料电池堆10供给的阴极气体所流过的通路。在以下的说明中，在需要特别区分时，将阴极气体供给通路30中的一端与过滤器50连接，另一端与加湿器80的阴极气体导入孔131连接的通路称为“阴极气体供给通路30a”。另外，将阴极供给通路中的一端与加湿器80的阴极气体排出孔151连接，另一端与燃料电池堆10的阴极气体入口孔11连接的通路称为“阴极气体供给通路30b”。
阴极气体排出通路40是从燃料电池堆10排出的阴极废气所流过的通路。阴极废气是阴极气体和通过电极反应产生的水蒸气的混合气体。在以下的说明中，在需要特别区分时，将阴极气体排出通路40中的一端与燃料电池堆10的阴极气体出口孔12连接，另一端与加湿器80的阴极废气导入孔111连接的通路称为“阴极气体排出通路40a”。另外，将阴极气体排出通路40中的一端与加湿器80的阴极废气排出孔112连接，另一端成为开口端的通路称为“阴极气体排出通路40b”。
过滤器50将向阴极气体供给通路30引入的阴极气体中的异物去除。
阴极压缩机60设置在阴极气体供给通路30a上。阴极压缩机60经由过滤器50将作为阴极气体的空气(外部气体)引入阴极气体供给通路30，向燃料电池堆10供给。
空气流量传感器70设置在与阴极压缩机60相比下游的阴极气体供给通路30上。空气流量传感器70对流过阴极气体供给通路30a的阴极气体的流量进行检测。
加湿器80与阴极气体供给通路30以及阴极气体排出通路40分别连接，对流过阴极气体排出通路40的阴极废气中的水分进行回收，利用该回收的水分对流过阴极气体供给通路30的阴极气体进行加湿。通过利用加湿器80对向燃料电池堆10供给的阴极气体进行加湿，从而能够抑制燃料电池的电解质膜的干燥，减小质子移动电阻，所以能够提高燃料电池的输出性能(发电效率)。对于加湿器80的详细结构，参照图2至图7，在后面记述。
阴极调压阀90设置在阴极气体排出通路40b上。阴极调压阀90是能够连续或者阶段性地调节开度的电磁阀。通过对阴极调压阀90的开度进行调节，从而将向燃料电池堆10供给的阴极气体的压力调节为期望的压力。
下面，参照图2至图7，对本发明的第1实施方式所涉及的加湿器80的结构进行说明。
图2是加湿器80的斜视图。图3是加湿器80的分解斜视图。
加湿器80具有框体1以及中空纤维膜模块2。
框体1具有中央体11、中央体用O型圈12、第1闭塞体13、第1闭塞体用O型圈14、第2闭塞体15、以及第2闭塞体用O型圈16。框体1具有：在内部收容并保护中空纤维膜模块2的功能、将向中空纤维膜模块2供给的阴极气体以及阴极废气向框体1的内部导入的功能、将供给至中空纤维膜模块2的阴极气体以及阴极废气向框体1的外部排出的功能。下面，对上述框体1的各结构部件进行说明。
中央体11是两端开口的扁平金属制壳体，在内部收容中空纤维膜模块2。在以下的说明中，将与中央体两端的开口面垂直的方向称为“轴向”。另外，将中央体11的第2闭塞体侧的开口面作为正面，将图中上侧作为上，将图中下侧作为下，将图中前侧作为左，将图中内侧作为右，由此定义上下左右。
在中央体11的左侧壁上形成阴极废气导入孔111。阴极废气导入孔111与阴极气体排出通路40a连接。阴极废气导入孔111将从燃料电池堆10排出并从阴极气体排出通路40a流过来的阴极废气，导入至中央体11的内部。
在中央体11的右侧壁上形成阴极废气排出孔112。阴极废气排出孔112与阴极气体排出通路40b连接。阴极废气排出孔112将导入至中央体11的内部并由中空纤维膜模块2回收水分后的阴极废气，向阴极气体排出通路40b排出。
在中央体11的另一端部(第2闭塞体侧的端部)的内壁面上，在整周范围上形成中央体密封槽113。中央体密封槽113是在从中央体11的内壁面垂直地凸出的2个环状凸起113a、113b之间形成的槽。
中央体用O型圈12嵌入至中央体密封槽113中。中央体用O型圈12将中央体11的内壁面和收容于中央体11的内部的收容壳体22的外壁面之间的间隙密封。
第1闭塞体13是使中央体11的一侧的开口闭合的金属制的盖，利用螺栓等紧固在中央体11上。第1闭塞体13具有阴极气体导入孔131以及开口部132。
阴极气体导入孔131与阴极气体供给通路30a连接。阴极气体导入孔131将从压缩机喷出的阴极气体向第1闭塞体13的内部导入。导入至第1闭塞体13的内部的阴极气体，经由开口部132从中央体11的一侧的开口向中央体11的内部导入。
开口部132在第1闭塞体13被紧固于中央体11上时，向中央体11的内部插入。在开口部132的外周面上，在整周范围内形成第1闭塞体密封槽133。第1闭塞体密封槽133是在从开口部132的外周面垂直地凸出的2个环状凸起133a、133b之间形成的槽。
第1闭塞体用O型圈14嵌入第1闭塞体密封槽133中。第1闭塞体用O型圈14将第1闭塞体13的开口部132的外周面和中央体11的内壁面之间的间隙密封。
第2闭塞体15是使中央体11的另一侧的开口闭合的金属制的盖，利用螺栓等紧固于中央体11上。第2闭塞体15具有阴极气体排出孔151以及开口部152。
阴极气体排出孔151与阴极气体供给通路30b连接。阴极气体排出孔151将由中空纤维膜模块2加湿并从中央体11的另一侧的开口向第2闭塞体15的内部排出的阴极气体，向阴极气体供给通路30b排出。排出至阴极气体供给通路30b的阴极气体，经由阴极气体供给通路30b向燃料电池堆10供给。
开口部152在第2闭塞体15被紧固于中央体11上时，向中央体11的内部插入。在开口部152的外周面上，在整周范围内形成第2闭塞体密封槽153。第2闭塞体密封槽153是在从开口部152的外周面垂直地凸出的2个环状凸起153a、153b之间形成的槽。
第2闭塞体用O型圈16嵌入第2闭塞体密封槽153中。第2闭塞体用O型圈16将第2闭塞体15的开口部152的外周面和中央体11的内壁面之间的间隙密封。
中空纤维膜模块2具有中空纤维膜束21、收容壳体22、以及收容壳体用O型圈23。在对中空纤维膜模块2的各结构部件进行说明之前，首先参照图4对中空纤维膜5进行说明。
图4是对中空纤维膜5进行说明的图。
如图4所示，中空纤维膜5是具有水分透过性的中空状的膜，在其两端面开口，并且具有将其两端面的开口彼此连通的内部流路51。中空纤维膜5与流过内部流路51的内部气体和一边与中空纤维膜5的外周面53接触一边流动的外部气体的水蒸气分压差相对应，在内部气体和外部气体之间进行水分的交换。
在本实施方式中，通过使内部气体为阴极气体，使外部气体为阴极废气，从而使阴极废气中的水蒸气透过中空纤维膜5的内部流路51，对阴极气体进行加湿。
下面，再次参照图3，对中空纤维膜模块2的各结构部件进行说明。
中空纤维膜束21是通过在对多根中空纤维膜5进行捆束后，利用浇注材料填充中空纤维膜束21的两端部的各中空纤维膜间的微小空隙，使中空纤维膜彼此粘接而一体形成的。除了中空纤维膜束21的两端部以外，中空纤维膜彼此之间不利用浇注材料粘接，而成为在各中空纤维膜之间存在微细的空隙的状态。存在于该各中空纤维膜之间的微细的空隙，成为使上述外部气体流过的流路(以下称为“外部流路”)52。中空纤维膜束21通过使流过外部流路52的阴极废气中的水蒸气，向各中空纤维膜5的内部流路51透过，从而对流过该内部流路51的阴极气体进行加湿。
收容壳体22是两端开口的扁平的树脂制的壳体，以中空纤维膜束21的长度方向与轴向平行的方式，在内部收容中空纤维膜束21。
在收容壳体22的一端部(第1闭塞体侧的端部)的侧壁，在整周范围内形成收容壳体密封槽221。收容壳体密封槽221是在从收容壳体22的侧壁垂直地凸出的2个环状凸起221a、221b之间形成的槽。
收容壳体用O型圈23嵌入收容壳体密封槽221中。收容壳体用O型圈23将收容壳体22的侧壁和中央体11的内壁面之间的间隙密封。
另外，收容壳体22具有下述功能，即，从收容壳体22的侧壁的一部分(上侧壁、右侧壁、左侧壁)向中空纤维膜束21的外部流路52流入阴极废气，并且使流入至外部流路52的阴极废气，从收容壳体22的侧壁的其余的一部分(下侧壁)流出。下面，参照图3以及图5至图7，对用于发挥该功能的结构进行说明。
图5是沿图2的加湿器的V－V线的剖面图。图6是沿图2的加湿器的VI－VI线的剖面图。图7是沿图2的加湿器的VII－VII线的剖面图。图6与图7不同点在于，图7是包含后述的左侧旁通肋部226以及右侧旁通肋部228在内的部分的剖面图。另外，在图5至图7中，省略了中空纤维膜束21的图示。
在收容壳体22的上侧壁形成有上侧气体流入孔222。
上侧气体流入孔222是贯穿上侧壁的孔，在上侧壁的大致整个面上形成多个。从形成于中央体11的左侧壁上的阴极废气导入孔111向中央体11的内部导入的阴极废气，主要从上侧气体流入孔222向中空纤维膜束21的外部流路52流入。
在收容壳体22的下侧壁形成有气体排出孔223。
气体排出孔223是贯穿下侧壁的孔，在下侧壁的大致整个面上形成多个。流入至中空纤维膜束21的外部流路52的阴极废气，从气体排出孔223向中央体11的内部排出。然后，从形成于中央体11的右侧壁上的阴极废气排出孔112向阴极废气排出通路40b排出。
在收容壳体22的左侧壁上形成有扩散壁224、左侧气体流入孔225、左侧旁通肋部226。
扩散壁224形成于在将中空纤维膜模块2收容于中央体11中时，与在中央体11上形成的阴极废气导入孔111相对的位置处。从阴极废气导入孔111向中央体11的内部导入的阴极废气，与扩散壁224碰撞而扩散。
左侧气体流入孔225是贯穿左侧壁的孔，在除了扩散壁224的形成部位以外的左侧壁的大致整个面上形成多个。导入至中央体11的内部的阴极废气，除了上侧气体流入孔222之外，还从该左侧气体流入孔225向中空纤维膜束21的外部流路52流入。
左侧旁通肋部226是从左侧壁的外周面下侧垂直地凸出，在轴向范围内形成的凸条。左侧旁通肋部226形成为，在其与中央体11的内周面之间产生规定的间隙(以下称为“左侧旁通空间”)31。
如图7所示，左侧旁通肋部226的轴向长度设定为，在将中空纤维膜模块2收容于中央体11中时，落在形成于收容壳体22上的内侧(第2闭塞体侧)的环状凸起221b和形成于中央体11的内壁面上的内侧(第1闭塞体侧)的环状凸起113b之间。左侧旁通肋部226的高度设定为，小于或等于在收容壳体22的一端部处形成的环状凸起221a、221b的高度。在本实施方式中，左侧旁通肋部226的高度和环状凸起221a、221b的高度相同。
在收容壳体22的右侧壁上形成有右侧气体流入孔227以及右侧旁通肋部228。
右侧气体流入孔227是贯穿右侧壁的孔，在右侧壁的大致整个面上形成多个。导入至中央体11的内部的阴极废气，除了上侧气体流入孔222之外，还从该右侧气体流入孔227向中空纤维膜束21的外部流路52流入。
右侧旁通肋部228是从右侧壁的外周面下侧垂直地凸出，在轴向范围内形成的凸条。右侧旁通肋部228形成为，在与中央体11的内周面之间产生规定的间隙(以下称为“右侧旁通空间”)32。
如图7所示，右侧旁通肋部228的轴向长度设定为，在将中空纤维膜模块2收容于中央体11中时，落在形成于收容壳体22上的内侧的环状凸起221b和形成于中央体11的内壁面的内侧的环状凸起113b之间。右侧旁通肋部228的高度设定为，小于或等于在收容壳体22的一端部处形成的环状凸起221a、221b的高度。在本实施方式中，右侧旁通肋部228的高度和环状凸起221a、221b的高度相同。
下面，参照图8及图9，对中央体11内的阴极废气的流动进行说明。
图8是表示中央体内的阴极废气的流动的图。图9是沿图8的IX－IX线的剖面图。图8及图9的箭头表示阴极废气的流动，在图9中，仅图示出中空纤维膜束21的一部分。
如图8及图9所示，在中央体11中收容中空纤维膜模块2时，在中央体11和收容壳体22之间产生规定的间隙。
从中央体11的阴极废气导入孔111导入至中央体11的内部(中央体11和收容壳体22之间的间隙)的阴极废气，与左侧壁的扩散壁224碰撞而扩散，其一部分流过中央体11和收容壳体22的左侧壁、上侧壁以及右侧壁之间的各间隙33、34、35，从收容壳体22的左侧气体流入孔225、上侧气体流入孔222以及右侧气体流入孔227向中空纤维膜束21的外部流路52流入。
另一方面，其余的一部分通过左侧旁通空间31以及右侧旁通空间32，向中央体11和收容壳体22的下侧壁之间的间隙36流入，不向中空纤维膜束21的外部流路52流入而从阴极废气排出孔112排出。
流过左侧旁通空间31以及右侧旁通空间32的阴极废气的流量，能够通过对左侧旁通肋部226以及右侧旁通肋部228的高度进行调整而控制。换言之，能够通过对左侧旁通肋部226以及右侧旁通肋部228的高度进行调整，从而对从收容壳体22的各气体流入孔222、225、227向中空纤维膜束21的外部流路52流入的阴极废气的流量、向外部流路52流入后的阴极废气的流动方向、流速等进行控制。
在本实施方式中，如图8及图9所示，使得从收容壳体22的各气体流入孔222、225、227向中空纤维膜束21的外部流路52流入的阴极废气，从上面壁的整个面均匀且以相等的流速垂直地从上侧壁流向下侧壁。
从收容壳体的上侧壁朝向下侧壁流过中空纤维膜束21的外部流路52的阴极废气，从下侧壁的气体排出孔223向中央体11和收容壳体22的下侧壁之间的间隙36排出，与通过左侧旁通空间31以及右侧旁通空间32而来的阴极废气一起从阴极废气排出孔112排出。
下面，对本实施方式所涉及的加湿器80的效果进行说明。此外，为了使发明的理解变得容易，与图14所示的参考方式进行比较并说明。在参考方式中，对于具有与本实施方式所涉及的加湿器80相同的功能的部分，标注相同的标号，适当省略重复的说明。
图10是对本实施方式所涉及的加湿器80的效果进行说明的图，是表示在中央体11中收容中空纤维膜模块2时的情况的示意图。
如图10所示，在本实施方式中，用于使得导入至中央体11内的阴极废气不向第1闭塞体13内泄漏的收容壳体用O型圈23，嵌入至在收容壳体22的一端部处设置的收容壳体密封槽221中。另外，用于使得导入至中央体11内的阴极废气不向第2闭塞体15内泄漏的中央体用O型圈12，嵌入至在中央体11的另一端部处设置的中央体密封槽113中。
另一方面，如图14所示，在参考方式中，使具有相同的功能的O型圈23、12，嵌入至设置于收容壳体22的两端部处的密封槽221、221中。
在这种参考方式的情况下，在将中空纤维膜模块2向中央体11插入时，一边使插入侧的O型圈12与中央体11的内壁面接触，一边使中空纤维膜模块2向中央体11中插入。因此，由于插入侧的O型圈12，而向收容壳体22作用与插入方向相反的负载(以下称为“插入负载”)。
与此相对，在本实施方式中，如图10所示，在收容壳体22的插入侧没有在收容壳体22中嵌入O型圈，因此，在将中空纤维膜模块2向中央体11中插入时，不会向收容壳体22作用插入负载。因此，与参考方式相比，向收容壳体22施加的应力减小，因此，能够在收容壳体22的侧壁上形成更多的气体流入孔222、225、227以及气体排出孔223(以下统称为“气体孔”)。即，能够增加在收容壳体22的侧壁上形成的气体孔整体的开口面积。其结果，能够使向中空纤维膜束21的外部流路52流入的阴极废气的流量增大，因此，能够提高加湿器80的水分交换效率。
另外，由于能够增加在收容壳体22的侧壁上形成的气体孔整体的开口面积，所以能在收容壳体22的左侧壁上形成使阴极废气扩散的扩散壁224。即，即使不在左侧壁的整体上形成左侧气体流入孔225，也能够得到期望的水分交换效率。由此，能够实现框体1乃至加湿器80的小型化、轻量化，并且能够减少成本。
另外，在本实施方式中，由于各O型圈12、14、16、23填埋与中央体11的内壁面的间隙，所以将中央体密封槽113、第1闭塞体密封槽133、第2闭塞体密封槽153以及收容壳体密封槽221的全长全部设为相同，能够使各O型圈的直径全部通用。由此，能够实现O型圈的通用，能够减少成本。
(第2实施方式)
下面，对本发明的第2实施方式进行说明。在本实施方式中，在中央体11上设置用于形成第1旁通空间31以及第2旁通空间32的旁通肋部，这一点与第1实施方式不同。下面，以该不同点为中心进行说明。此外，对于在以下所示的各实施方式中实现与上述第1实施方式相同的功能的部分，使用相同的标号，适当省略重复的说明。
图11是本实施方式所涉及的加湿器80的纵剖面图，与第1实施方式的图5对应。图12是本实施方式所涉及的加湿器80的横剖面图，与第1实施方式的图7对应。
如图11及图12所示，在本实施方式中，不是在收容壳体22上形成旁通肋部，而是在中央体11的左侧壁的内面上形成左侧旁通肋部226，在右侧壁的内面上形成右侧旁通肋部228。
如上述所示，通过在中央体11上设置左侧旁通肋部226以及右侧旁通肋部228，从而除了得到与第1实施方式相同的效果之外，还能够得到以下的效果。
图13A是对本实施方式所涉及的加湿器80的效果进行说明的图，表示本实施方式所涉及的加湿器80的横剖面图。为了进行比较，而在图13B中示出第1实施方式所涉及的加湿器80的横剖面图。
如图13B所示的第1实施方式所示，在收容壳体22上设置左侧旁通肋部226以及右侧旁通肋部228的情况下，由于利用收容壳体用O型圈23对中央体11内进行密封的关系，因此必须将左侧旁通肋部226以及右侧旁通肋部228的高度设定为小于或等于形成于收容壳体22的一端部的环状凸起221a、221b的高度。环状凸起221a、221b的高度，与形成在中央体11的另一端部的内壁面上的环状凸起113a、113b的高度相同。
因此，无法将左侧旁通肋部226以及右侧旁通肋部228和中央体11的内壁面的间隙、即左侧旁通空间31以及右侧旁通空间32的尺寸减小过多，需要大于或等于一定程度。
与此相对，如图13A所示的本实施方式所示，通过在中央体11上设置左侧旁通肋部226以及右侧旁通肋部228，从而能够将左侧旁通肋部226以及右侧旁通肋部228的高度设定为，大于或等于形成于中央体11的另一端部的内壁面上的环状凸起113a、113b的高度。环状凸起113a、113b的高度设定为，与环状凸起221a、221b的高度相同。
因此，根据本实施方式，与第1实施方式相比，能够进一步减小右侧旁通空间31以及左侧旁通空间32。由此，能够使从左侧气体流入孔225、上侧气体流入孔222以及右侧气体流入孔227分别向中空纤维膜束21的外部流路52流入的阴极废气的流量的调整幅度变宽，进一步提高加湿器80的水分交换效率。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，并不是为了将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构。
例如，在本实施方式中，在中空纤维膜束21的内部流路51中流过阴极气体，在外部流路52中流过阴极废气，但也可以在内部流路51中流过阴极废气，在外部流路52中流过阴极废气。
本申请基于2012年3月13日向日本特许厅申请的特愿2012－56377号要求优先权，通过参照而在本说明书中引入该申请的所有内容。
Claims (4)
1.一种加湿器，其在中空纤维膜的内侧使第1气体流动，并且在外侧使第2气体流动，在第1气体和第2气体之间进行水分交换，
该加湿器具有：
中空纤维膜束，其将多根所述中空纤维膜捆束而成；
收容壳体，其两端开口，在内部收容所述中空纤维膜束；
框体，其具有第1气体的导入口及排出口、以及第2气体的导入口及排出口，在内部收容所述收容壳体；
收容壳体密封槽，其形成在所述收容壳体的一端侧的外周面上，安装有将该收容壳体的一端侧的外周面和所述框体的内周面之间的间隙密封的密封部件；以及
框体密封槽，其形成在所述框体的内周面上，安装有将该框体的内周面和所述收容壳体的另一端侧的外周面之间的间隙密封的密封部件。
2.根据权利要求1所述的加湿器，
所述框体还具有凸条，该凸条从所述框体的内壁面朝向收容壳体凸出，在所述收容壳体密封槽和所述框体密封槽之间延伸。
3.根据权利要求1或2所述的加湿器，
所述框体还具有：
中央体，其两端开口，在内部收容所述收容壳体；
第1闭塞体，其使所述中央体的一侧的开口闭合；
第2闭塞体，其使所述中央体的另一侧的开口闭合；
第1闭塞体密封槽，其形成在所述第1闭塞体上，安装有将该第1闭塞体的外周面和所述中央体的内周面之间的间隙密封的密封部件；以及
第2闭塞体密封槽，其形成在所述第2闭塞体上，安装有将该第2闭塞体的外周面和所述中央体的内周面之间的间隙密封的密封部件，
所述收容壳体密封槽、所述框体密封槽、所述第1闭塞体密封槽以及所述第2闭塞体密封槽的全长相同。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的加湿器，
所述收容壳体还具有：
扩散部，其使从所述框体的第2气体导入口导入的第2气体扩散；以及
使第2气体从侧面的一部分向所述中空纤维膜束流入的气体流入孔、和使流入至所述中空纤维膜束的第2气体从侧面的其余的一部分流出的气体流出孔，它们使得在所述扩散部扩散的第2气体，在所述中空纤维膜束的内部，与流过所述中空纤维膜的内侧的第1气体相交叉地流动。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012-056377 | 2012-03-13 | ||
| JP2012056377 | 2012-03-13 | ||
| PCT/JP2013/056998 WO2013137310A1 (ja) | 2012-03-13 | 2013-03-13 | 加湿器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104169655A true CN104169655A (zh) | 2014-11-26 |
Family
ID=49161215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201380013475.8A Pending CN104169655A (zh) | 2012-03-13 | 2013-03-13 | 加湿器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150050572A1 (zh) |
| EP (1) | EP2827073A4 (zh) |
| JP (1) | JP5787028B2 (zh) |
| CN (1) | CN104169655A (zh) |
| CA (1) | CA2867099A1 (zh) |
| WO (1) | WO2013137310A1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111527634A (zh) * | 2017-12-29 | 2020-08-11 | 可隆工业株式会社 | 能够控制流体流动方向的燃料电池膜加湿器 |
| CN114730896A (zh) * | 2019-11-29 | 2022-07-08 | 可隆工业株式会社 | 燃料电池加湿器筒体和燃料电池加湿器 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101993237B1 (ko) | 2013-09-30 | 2019-06-26 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 유체교환막 모듈 |
| KR101673667B1 (ko) * | 2014-07-31 | 2016-11-07 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 막 가습기의 중공사막 밀집도 분배 장치 |
| KR20210020311A (ko) | 2019-08-14 | 2021-02-24 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 가습기 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006142176A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Nok Corp | 分離装置及びシール |
| CN100435914C (zh) * | 2003-08-25 | 2008-11-26 | 帕尔公司 | 过滤装置和可更换滤筒 |
| CN101534934A (zh) * | 2006-11-13 | 2009-09-16 | 丰田自动车株式会社 | 中空纤维膜组件、燃料电池系统 |
| JP2009289580A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池の加湿装置 |
| JP2010129484A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| CN101959582A (zh) * | 2008-03-05 | 2011-01-26 | Nok株式会社 | 加湿膜组件 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4720458B2 (ja) * | 2005-11-25 | 2011-07-13 | 日産自動車株式会社 | 加湿装置 |
| JP2008133989A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Kojima Press Co Ltd | 加湿装置 |
| JP5151853B2 (ja) | 2008-09-22 | 2013-02-27 | 日産自動車株式会社 | 加湿装置 |
| JP2011141082A (ja) * | 2010-01-07 | 2011-07-21 | Honda Motor Co Ltd | 加湿器 |
-
2013
- 2013-03-13 US US14/383,625 patent/US20150050572A1/en not_active Abandoned
- 2013-03-13 CN CN201380013475.8A patent/CN104169655A/zh active Pending
- 2013-03-13 CA CA2867099A patent/CA2867099A1/en not_active Abandoned
- 2013-03-13 EP EP13761056.4A patent/EP2827073A4/en not_active Withdrawn
- 2013-03-13 JP JP2014504956A patent/JP5787028B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2013-03-13 WO PCT/JP2013/056998 patent/WO2013137310A1/ja active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100435914C (zh) * | 2003-08-25 | 2008-11-26 | 帕尔公司 | 过滤装置和可更换滤筒 |
| JP2006142176A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Nok Corp | 分離装置及びシール |
| CN101534934A (zh) * | 2006-11-13 | 2009-09-16 | 丰田自动车株式会社 | 中空纤维膜组件、燃料电池系统 |
| CN101959582A (zh) * | 2008-03-05 | 2011-01-26 | Nok株式会社 | 加湿膜组件 |
| JP2009289580A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池の加湿装置 |
| JP2010129484A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111527634A (zh) * | 2017-12-29 | 2020-08-11 | 可隆工业株式会社 | 能够控制流体流动方向的燃料电池膜加湿器 |
| CN111527634B (zh) * | 2017-12-29 | 2023-05-16 | 可隆工业株式会社 | 能够控制流体流动方向的燃料电池膜加湿器 |
| CN114730896A (zh) * | 2019-11-29 | 2022-07-08 | 可隆工业株式会社 | 燃料电池加湿器筒体和燃料电池加湿器 |
| CN114730896B (zh) * | 2019-11-29 | 2024-07-09 | 可隆工业株式会社 | 燃料电池加湿器筒体和燃料电池加湿器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20150050572A1 (en) | 2015-02-19 |
| CA2867099A1 (en) | 2013-09-19 |
| JP5787028B2 (ja) | 2015-09-30 |
| EP2827073A1 (en) | 2015-01-21 |
| JPWO2013137310A1 (ja) | 2015-08-03 |
| EP2827073A4 (en) | 2015-04-15 |
| WO2013137310A1 (ja) | 2013-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7482076B2 (en) | Fuel cell stack humidification method incorporating an accumulation device | |
| CN104169655A (zh) | 加湿器 | |
| CN104246379A (zh) | 加湿器 | |
| US10170779B2 (en) | Humidifier for fuel cell | |
| CN101964425B (zh) | 燃料电池堆 | |
| JP2009512169A (ja) | 一体形流体管理方式の燃料電池 | |
| US11335926B2 (en) | Humidifier for fuel cell | |
| CN106532085A (zh) | 用于控制用于燃料电池的膜加湿器的加湿量的设备和方法 | |
| KR20210011204A (ko) | 연료전지용 가습기 | |
| US6805988B2 (en) | Humidifying apparatus for fuel cell | |
| CA3151905C (en) | Humidifier for fuel cell | |
| US20150280258A1 (en) | Cathode gas recirculation method and system for fuel cells | |
| CN104040769B (zh) | 具有结合的气体流动阀和减压孔的气体发生器 | |
| US20080003469A1 (en) | Fuel Cell System and Controlling Method Thereof | |
| CN104170140A (zh) | 燃料电池系统 | |
| WO2016035465A1 (ja) | 燃料電池システム及びその制御方法 | |
| KR20210142497A (ko) | 연료전지용 가습기 | |
| JP2008010306A (ja) | 燃料電池システム | |
| CN216354323U (zh) | 一种具有气水分离功能的供料组件 | |
| CN209487619U (zh) | 歧管组件、空气供应系统及燃料电池车辆 | |
| CN101740791B (zh) | 具有壳体通道件的燃料电池流场板 | |
| KR101925417B1 (ko) | 유체의 지지 및 분배구조를 갖는 연료전지 모듈 | |
| CN117897835A (zh) | 燃料电池膜加湿器 | |
| KR20030018078A (ko) | 연료전지 스택의 수소 가습 구조 | |
| KR20240008434A (ko) | 고압 수소탱크용 밸브 어셈블리 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141126 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |