JP2001202977A - Humidifier - Google Patents

Humidifier

Info

Publication number
JP2001202977A
JP2001202977A JP2000010971A JP2000010971A JP2001202977A JP 2001202977 A JP2001202977 A JP 2001202977A JP 2000010971 A JP2000010971 A JP 2000010971A JP 2000010971 A JP2000010971 A JP 2000010971A JP 2001202977 A JP2001202977 A JP 2001202977A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hollow fiber
fiber membrane
gas
humidifier
fuel cell
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
Application number
JP2000010971A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Kusano
佳夫 草野
Hiroshi Shimanuki
寛士 島貫
Mikihiro Suzuki
幹浩 鈴木
Toshikatsu Katagiri
敏勝 片桐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2000010971A priority Critical patent/JP2001202977A/en
Priority to US09/764,277 priority patent/US6653012B2/en
Publication of JP2001202977A publication Critical patent/JP2001202977A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Air Humidification (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a humidifier, in which water permeability from a damp gas side to a dry gas side can be increased, and which can be used satisfactorily for humidifying a fuel cell. SOLUTION: In the humidifier, a large number of water permeable hollow fiber membranes arranged along a longitudinal direction of a housing, are housed in a housing, a moisture exchange between gases is performed by feeding the gases having different moisture contents inside and outside of the hollow fiber membrane, respectively, and dry gas having low moisture content is humidified. On the inner hollow fiber membrane, a structure for generating turbulence is provided. ON the inner wall of the hollow fiber membrane, the projections are provided. At a gas inlet to the inside the hollow fiber membrane, a twisting fin is provided. At the gas inlet to the inside the hollow fiber membrane, a step is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、加湿装置に関し、
さらに詳しくは、水透過性の中空糸膜を利用し燃料電池
の加湿に好適に使用することのできる加湿装置に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a humidifying device,
More specifically, the present invention relates to a humidifying device that utilizes a water-permeable hollow fiber membrane and can be suitably used for humidifying a fuel cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池には固体高分子型のものがある
が、近年、電気自動車の動力源などとして注目されてい
る燃料電池においては、燃料電池から排出された湿潤ガ
スであるオフガスの水分を乾燥エアに水分交換する加湿
装置が用いられている。このような燃料電池に用いられ
る加湿装置としては、電力消費量が少ないものが好適で
ある。また、取り付けスペースが小さい、いわばコンパ
クト性が求められる。そのため、加湿装置としては超音
波加湿、スチーム加湿、気化式加湿、ノズル噴射などの
種類があるものの、燃料電池に用いられる加湿装置とし
ては、中空糸膜を用いたものが好適に利用されている。
2. Description of the Related Art There is a solid polymer type fuel cell. In recent years, a fuel cell, which has attracted attention as a power source of an electric vehicle, has a problem that the moisture of an off-gas, which is a humid gas discharged from the fuel cell, is low. A humidifier that exchanges moisture with dry air is used. As a humidifier used for such a fuel cell, a humidifier that consumes less power is suitable. In addition, a small mounting space, that is, compactness is required. Therefore, although there are various types of humidifiers such as ultrasonic humidification, steam humidification, vaporization humidification, and nozzle injection, as a humidification device used for a fuel cell, a device using a hollow fiber membrane is suitably used. .

【0003】従来の中空糸膜を用いた加湿装置として、
たとえば特開平7−71795号公報に開示されたもの
がある。この加湿装置について図8を用いて説明する
と、加湿装置100は、ハウジング101を有してい
る。ハウジング101には、乾燥エアを導入する第一の
流入口102および乾燥エアを排出する第一の流出口1
03が形成されており、ハウジング101の内部に多
数、たとえば5000本の中空糸膜からなる中空糸膜束
104が収納されている。また、ハウジング101の両
端部には、中空糸膜束104の両端部を開口状態で固定
する固定部105,105′が設けられている。固定部
105の外側には、湿潤エアを導入する第二の流入口1
06が形成されており、固定部105′の外側には、中
空糸膜束104によって水分を分離・除去された湿潤エ
アを排出する第二の流出口107が形成されている。さ
らに、固定部105,105′はそれぞれ第二のヘッド
カバー108および第二のヘッドカバー109によって
覆われている。また、第二の流入口106は第一のヘッ
ドカバー108に形成されており、第二の流出口107
は第二のヘッドカバー109に形成されている。
As a humidifier using a conventional hollow fiber membrane,
For example, there is one disclosed in JP-A-7-71795. The humidifier will be described with reference to FIG. 8. The humidifier 100 has a housing 101. The housing 101 has a first inlet 102 for introducing dry air and a first outlet 1 for discharging dry air.
In the housing 101, a large number of hollow fiber membrane bundles 104, for example, 5000 hollow fiber membranes, are housed. At both ends of the housing 101, fixing portions 105 and 105 'for fixing both ends of the hollow fiber membrane bundle 104 in an open state are provided. Outside the fixing portion 105, a second inlet 1 for introducing moist air is provided.
A second outlet 107 is formed outside the fixing portion 105 ′ for discharging wet air from which moisture has been separated and removed by the hollow fiber membrane bundle 104. Further, the fixing portions 105 and 105 'are covered by a second head cover 108 and a second head cover 109, respectively. The second inlet 106 is formed in the first head cover 108, and the second outlet 107
Are formed on the second head cover 109.

【0004】このように構成された中空糸膜を用いた加
湿装置100において、第二の流入口106から湿潤エ
アを供給して中空糸膜束104を構成する各中空糸膜内
を通過させると、湿潤エア中の水分は、中空糸膜の毛管
作用によって分離され、中空糸膜の毛管内を透過して、
中空糸膜の外側に移動する。水分を分離させられた湿潤
エアは、第二の流出口107から排出される。一方、第
一の流入口102からは乾燥エアが供給される。第一の
流入口102から供給された乾燥エアは、中空糸膜束1
04を構成する中空糸膜の外側を通過する。中空糸膜の
外側には、湿潤エアから分離させられた水分が移動して
きており、この水分によって乾燥エアが加湿される。そ
して、加湿エアは第一の流出口103から排出されると
いうものである。
In the humidifying apparatus 100 using the hollow fiber membrane configured as described above, when the moist air is supplied from the second inlet 106 and passes through each hollow fiber membrane constituting the hollow fiber membrane bundle 104. The moisture in the humid air is separated by the capillary action of the hollow fiber membrane and penetrates through the capillary of the hollow fiber membrane,
Move to the outside of the hollow fiber membrane. The wet air from which the water has been separated is discharged from the second outlet 107. On the other hand, dry air is supplied from the first inlet 102. The dry air supplied from the first inlet 102 is the hollow fiber membrane bundle 1
It passes outside the hollow fiber membrane that constitutes 04. Moisture separated from the humid air moves to the outside of the hollow fiber membrane, and the humidifies the dry air. Then, the humidified air is discharged from the first outlet 103.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
加湿装置100は、中空糸膜をまっすぐに整列させたも
のを束ねた構造をもっているため、湿潤エアを、中空糸
膜束を構成する各中空糸膜の内側に通過させると、下流
側に向かうに従い、圧力損失のため流れが層流となり内
壁面に近い湿潤エアは水分が分離されるが、流速の早い
中心部の湿潤エアは水分が分離されずにそのまま中空糸
膜を通りぬけてしまうという問題を生じていた。その結
果、全体として乾燥エア側への水分透過率が低下すると
いう問題があった。
However, since the conventional humidifier 100 has a structure in which hollow fiber membranes are arranged in a straight line, the wet air is supplied to each hollow fiber constituting the hollow fiber membrane bundle. When passing through the inside of the membrane, the flow becomes laminar due to pressure loss and the moisture is separated from the wet air near the inner wall surface as it goes downstream, but the moisture is separated from the wet air in the central part where the flow velocity is fast. Without passing through the hollow fiber membrane as it is. As a result, there is a problem that the moisture permeability to the dry air side is reduced as a whole.

【0006】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れたものであって、湿潤気体側から乾燥気体側への水分
透過率を向上させることができ、燃料電池の加湿に好適
に使用することのできる加湿装置を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can improve the moisture permeability from a wet gas side to a dry gas side, and can be suitably used for humidification of a fuel cell. It is an object of the present invention to provide a humidifying device capable of performing the following.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の請求項1に記載された発明の要旨とするところは、ハ
ウジングの長手方向に沿って配した多数の水透過性の中
空糸膜を前記ハウジング内に収納し、前記中空糸膜の内
側と外側にそれぞれ水分含有量の異なる気体を通流して
前記気体間で水分交換を行い、水分含有量の少ない乾燥
気体を加湿する加湿装置において、前記中空糸膜の内側
に乱流発生構造を設けたことを特徴とするものである。
The gist of the invention described in claim 1 for solving the above-mentioned problem is that a large number of water-permeable hollow fiber membranes arranged along the longitudinal direction of the housing are provided. A humidifying device that is housed in the housing and exchanges moisture between the gases by flowing gases having different moisture contents to the inside and the outside of the hollow fiber membrane, and humidifies a dry gas having a small moisture content. A turbulence generating structure is provided inside the hollow fiber membrane.

【0008】このように、中空糸膜の内側に乱流発生構
造を設けることにより、水分組成が均一な気体が中空糸
膜の内表面を流れるようになる。したがって、流れが層
流である場合に比べて中空糸膜の内側と外側の近傍を通
流する気体間の水分含有量の差を大きくすることがで
き、湿潤気体側から乾燥気体側への水透過率が高くな
る。中空糸膜の内側には、湿潤気体/乾燥気体のいずれ
を通流しても良く、いずれを通流する場合でも流れを乱
流にして水透過率を高くする。なお、発明の実施の形態
で説明する加湿装置は、燃料電池のオフガスである湿潤
気体を中空糸膜の内側に通流するものである。
As described above, by providing the turbulent flow generating structure inside the hollow fiber membrane, a gas having a uniform water composition flows on the inner surface of the hollow fiber membrane. Therefore, the difference in water content between the gas flowing near the inside and the outside of the hollow fiber membrane can be increased as compared with the case where the flow is laminar, and the water flow from the wet gas side to the dry gas side can be increased. The transmittance increases. Any of a wet gas and a dry gas may flow inside the hollow fiber membrane, and the flow of the gas may be turbulent to increase the water permeability regardless of the flow. Note that the humidifier described in the embodiment of the present invention allows a humid gas, which is an off-gas of a fuel cell, to flow inside the hollow fiber membrane.

【0009】前記課題を解決するための請求項2に記載
された発明の要旨とするところは、前記乱流発生構造
が、前記中空糸膜の内壁面に突起を設けたことを特徴と
する請求項1に記載の加湿装置である。
According to another aspect of the present invention, there is provided a turbulence generating structure in which a projection is provided on an inner wall surface of the hollow fiber membrane. Item 4. The humidifying device according to item 1.

【0010】このように、中空糸膜の内壁面に突起を設
けて気体を突起と衝突させることにより乱流とすること
ができる。その結果、気体の水分組成が均一となって中
空糸膜の内表面を流れるようになるので湿潤気体側から
乾燥気体側への水透過率が高くなる。
As described above, a turbulent flow can be obtained by providing a projection on the inner wall surface of the hollow fiber membrane and causing the gas to collide with the projection. As a result, the moisture composition of the gas becomes uniform and flows on the inner surface of the hollow fiber membrane, so that the water permeability from the wet gas side to the dry gas side increases.

【0011】前記課題を解決するための請求項3に記載
された発明の要旨とするところは、前記乱流発生構造
が、前記中空糸膜の内側への気体の入口部に捻れフィン
を設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記
載の加湿装置である。
The gist of the invention described in claim 3 for solving the above problem is that the turbulence generating structure is provided with a twist fin at a gas inlet to the inside of the hollow fiber membrane. The humidifying device according to claim 1 or 2, wherein:

【0012】このように、中空糸膜の内側への気体の入
口部に捻れフィンを設けて中空糸膜の内側を通流する気
体を捻れフィンで攪拌することにより乱流とすることが
できる。その結果、気体の水分組成が均一となって中空
糸膜の内表面を流れるようになるので湿潤気体側から乾
燥気体側の水透過率が高くなる。
As described above, the turbulent flow can be formed by providing the twisted fins at the inlet of the gas into the hollow fiber membrane and agitating the gas flowing inside the hollow fiber membrane with the twisted fins. As a result, the moisture composition of the gas becomes uniform and flows on the inner surface of the hollow fiber membrane, so that the water permeability from the wet gas side to the dry gas side increases.

【0013】前記課題を解決するための請求項4に記載
された発明の要旨とするところは、前記乱流発生構造
が、前記中空糸膜の内側への気体の入口部に段差部を設
けたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちのい
ずれか1項に記載の加湿装置である。
According to another aspect of the present invention, there is provided a turbulence generating structure in which a step portion is provided at an inlet portion of a gas into the hollow fiber membrane. The humidifying device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:

【0014】このように、中空糸膜の内側への気体の入
口部に段差部を設けて湿潤気体を衝突させることにより
乱流とすることができる。その結果、中空糸膜の内側を
通流する気体の水分組成が均一となって中空糸膜の内表
面を流れるようになる。したがって、前記と同様、流れ
が層流である場合に比べて中空糸膜の内側と外側の近傍
を通流する気体間の水分含有量の差を大きくすることが
でき、湿潤気体側から乾燥気体側への水透過率が高くな
る。
As described above, a turbulent flow can be obtained by providing a step at the inlet of the gas into the hollow fiber membrane and colliding the wet gas. As a result, the moisture composition of the gas flowing inside the hollow fiber membrane becomes uniform, and the gas flows on the inner surface of the hollow fiber membrane. Therefore, as described above, the difference in water content between the gas flowing near the inside and the outside of the hollow fiber membrane can be increased as compared with the case where the flow is laminar, and the dry gas The water permeability to the side increases.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る加湿装置を、
燃料電池用の加湿装置に適用した実施の形態を、図面を
参照して詳細に説明する。図1は、燃料電池システムの
全体構成図である。図2は、燃料電池の構成を模式化し
た説明図である。図3は、加湿装置の構成を示す斜視図
である。図4は、加湿装置内における気体の流れを示す
断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a humidifier according to the present invention will be described.
An embodiment applied to a humidifier for a fuel cell will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of the fuel cell system. FIG. 2 is an explanatory diagram schematically illustrating the configuration of the fuel cell. FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the humidifier. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a gas flow in the humidifier.

【0016】まず、図1を参照して、本発明の実施の形
態に係る加湿装置が適用される燃料電池システムの全体
構成及び作用について説明する。燃料電池システムFC
Sは、燃料電池1、加湿装置2、気液分離装置3、空気
圧縮機4、燃焼器5、燃料蒸発器6、改質器7、CO除
去器8及び水・メタノール混合液貯蔵タンク(以下「タ
ンク」という)T等から構成される。なお、燃料電池1
は、固体高分子型のものである。
First, the overall configuration and operation of a fuel cell system to which a humidifier according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. Fuel cell system FC
S is a fuel cell 1, a humidifier 2, a gas-liquid separator 3, an air compressor 4, a combustor 5, a fuel evaporator 6, a reformer 7, a CO remover 8, and a water / methanol mixed liquid storage tank (hereinafter referred to as a tank). T). The fuel cell 1
Is a solid polymer type.

【0017】燃料電池1は、酸化剤ガスとしての加湿空
気が酸素極側1aに供給されると共に、燃料ガスとして
の水素リッチガスが水素極側1bに供給され、水素と酸
素とを化学反応させて化学エネルギから電気エネルギを
取り出し、発電を行う。加湿空気は、乾燥気体たる外気
(空気)を圧縮及び加湿することにより発生する。ここ
で、空気(乾燥空気)の圧縮は空気圧縮機4で行い、加
湿は中空糸膜の内側に乱流発生構造を有する中空糸膜モ
ジュールを設けた加湿装置2で行う。ちなみに、加湿装
置2での乾燥空気の加湿は、燃料電池1の酸素極側1a
から排出され水分を多量に含むオフガスと相対的に水分
を少量しか含まない乾燥空気との間で、水分の交換を行
うことによりなされるが、この点は後に詳細に説明す
る。一方、燃料ガスは、原燃料である水とメタノールの
混合液を蒸発、改質及びCO除去を行うことにより発生
する。ここで、原燃料の蒸発は燃料蒸発器6で、改質は
改質器7で、CO除去はCO除去器8で行う。ちなみ
に、燃料蒸発器6にはタンクTに貯蔵された原燃料がポ
ンプPを介して供給され、改質器7には燃料蒸発器6で
蒸発した原燃料ガス(改質用の空気が混合されたもの)
が供給され、CO除去器8には改質器7で改質された燃
料ガスが供給される。なお、改質器7では触媒の存在
下、メタノールの水蒸気改質及び部分酸化が行われる。
また、CO除去器8では触媒の存在下、選択酸化が行わ
れCOがCO2に転換される。CO除去器8は、COの
濃度を可及的に低減するため、No.1CO除去器とN
o.2CO除去器の2つから構成される。また、CO除
去器8には、空気圧縮機4から選択酸化用の空気が供給
される。
In the fuel cell 1, humidified air as an oxidizing gas is supplied to the oxygen electrode side 1a, and a hydrogen-rich gas as a fuel gas is supplied to the hydrogen electrode side 1b to cause a chemical reaction between hydrogen and oxygen. Electric energy is extracted from chemical energy to generate electricity. Humidified air is generated by compressing and humidifying outside air (air) as dry gas. Here, the compression of air (dry air) is performed by the air compressor 4, and the humidification is performed by the humidifier 2 provided with a hollow fiber membrane module having a turbulence generating structure inside the hollow fiber membrane. Incidentally, the humidification of the dry air in the humidifier 2 is performed on the oxygen electrode side 1a of the fuel cell 1.
This is accomplished by exchanging moisture between the off-gas containing a large amount of moisture and the dry air containing a relatively small amount of moisture, which will be described in detail later. On the other hand, fuel gas is generated by evaporating, reforming, and removing CO from a mixture of water and methanol, which are raw fuels. Here, the evaporation of the raw fuel is performed by the fuel evaporator 6, the reforming is performed by the reformer 7, and the CO removal is performed by the CO remover 8. Incidentally, the raw fuel stored in the tank T is supplied to the fuel evaporator 6 via the pump P, and the raw fuel gas (reforming air mixed with the raw fuel gas) evaporated by the fuel evaporator 6 is supplied to the reformer 7. Thing)
And the fuel gas reformed by the reformer 7 is supplied to the CO remover 8. In the reformer 7, steam reforming and partial oxidation of methanol are performed in the presence of a catalyst.
Moreover, the presence of a catalyst in the CO remover 8, the CO is performed selectively oxidized is converted to CO 2. The CO remover 8 reduces the concentration of CO as much as possible. 1CO remover and N
o. It consists of two 2CO removers. Further, air for selective oxidation is supplied to the CO remover 8 from the air compressor 4.

【0018】なお、燃料電池1からは、未利用の水素を
含む水素極側1bのオフガス及び反応生成物である水を
多量に含む酸素極側1aのオフガスが同時に発生する
が、酸素極側1aのオフガスは、前記の通り加湿器2で
空気の加湿用に使用された後、水素極側1bのオフガス
と混合され、気液分離装置3で水分が除去される。そし
て、水分が除去されたオフガス(混合オフガス)は、燃
焼器5で燃焼され燃料蒸発器6の熱源として使用され
る。なお、燃焼器5には、補助燃料(メタノール等)及
び空気が供給され、燃料蒸発器6の熱量不足を補ったり
燃料電池システムFCSの起動時の暖機を行ったりす
る。
The fuel cell 1 simultaneously generates off-gas on the hydrogen electrode side 1b containing unused hydrogen and off-gas on the oxygen electrode side 1a containing a large amount of water as a reaction product. Is used for humidifying the air in the humidifier 2 as described above, and then mixed with the offgas on the hydrogen electrode side 1b, and the moisture is removed by the gas-liquid separator 3. The off-gas from which water has been removed (mixed off-gas) is burned in the combustor 5 and used as a heat source for the fuel evaporator 6. The combustor 5 is supplied with auxiliary fuel (methanol or the like) and air to compensate for the lack of heat in the fuel evaporator 6 or to warm up the fuel cell system FCS when starting up.

【0019】次に、図2を参照して、燃料電池システム
FCSの中核をなす燃料電池の構成及び作用について説
明する。この図2における燃料電池1は、その構成を模
式化して1枚の単セルとして表現してある(実際には燃
料電池1は、単セルを200枚程度積層した積層体とし
て構成される)。図2に示すように、燃料電池1は、電
解質膜13を挟んで水素極側1bと酸素極側1aとに分
けられ、それぞれの側に白金系の触媒を含んだ電極が設
けられており、水素極14及び酸素極12を形成してい
る。そして、水素極側ガス通路15には原燃料から発生
した水素リッチな燃料ガスが通流され、酸素極側ガス通
路11には酸化剤ガスとして加湿装置2で加湿された加
湿空気が通流される。電解質膜13としては固体高分子
膜、例えばプロトン交換膜であるパーフロロカーボンス
ルホン酸膜を電解質として用いたものが知られている。
この電解質膜13は、固体高分子中にプロトン交換基を
多数持ち、飽和含水することにより常温で20Ω-プロ
トン以下の低い比抵抗を示し、プロトン導伝性電解質と
して機能する。従って、触媒の存在下、水素極14で水
素がイオン化して生成したプロトンは、容易に電解質膜
13中を移動して酸素極12に到達する。そして、酸素
極12に到達したプロトンは、触媒の存在下、加湿空気
中の酸素から生成した酸素イオンと直ちに反応して水を
生成する。生成した水は、加湿空気と共に湿潤気体たる
オフガスとして燃料電池1の酸素極側1aの出口から排
出される。なお、水素極14では水素がイオン化する際
に電子e-が生成するが、この生成した電子e-はモータ
等の外部負荷Mを経由して酸素極12に達する。このよ
うに加湿した加湿空気を酸化剤ガスとして燃料電池1に
供給するのは、電解質膜13が乾燥すると電解質膜13
におけるプロトン導伝性が低くなって発電効率が低下す
るからである。従って、固体高分子型の燃料電池1を使
用する燃料電池システムFCSにおいては、加湿が重要
な意義を有する。ちなみに、燃料ガス側の加湿は、原燃
料である水とメタノール混合液に燃料ガスの加湿に必要
な水分量が最初から添加されているので不要であるが、
原燃料中に加湿に必要な水分量が添加されていない場合
には本発明の加湿装置2が適用できる。
Next, with reference to FIG. 2, the configuration and operation of the fuel cell which is the core of the fuel cell system FCS will be described. The configuration of the fuel cell 1 in FIG. 2 is schematically represented as one single cell (actually, the fuel cell 1 is configured as a stacked body in which about 200 single cells are stacked). As shown in FIG. 2, the fuel cell 1 is divided into a hydrogen electrode side 1b and an oxygen electrode side 1a with an electrolyte membrane 13 interposed therebetween, and each side is provided with an electrode containing a platinum-based catalyst, A hydrogen electrode 14 and an oxygen electrode 12 are formed. Then, a hydrogen-rich fuel gas generated from the raw fuel flows through the hydrogen electrode side gas passage 15, and humidified air humidified by the humidifier 2 as an oxidant gas flows through the oxygen electrode side gas passage 11. . As the electrolyte membrane 13, a solid polymer membrane, for example, a membrane using a perfluorocarbon sulfonic acid membrane as a proton exchange membrane as an electrolyte is known.
The electrolyte membrane 13 has a large number of proton exchange groups in the solid polymer, exhibits a low specific resistance of 20Ω-proton or less at room temperature by being saturated with water, and functions as a proton conductive electrolyte. Therefore, in the presence of the catalyst, protons generated by ionization of hydrogen at the hydrogen electrode 14 easily move through the electrolyte membrane 13 and reach the oxygen electrode 12. The protons that have reached the oxygen electrode 12 immediately react with oxygen ions generated from oxygen in the humidified air in the presence of a catalyst to generate water. The generated water is discharged together with the humidified air from the outlet on the oxygen electrode side 1a of the fuel cell 1 as an off-gas as a humid gas. At the hydrogen electrode 14, electrons e are generated when hydrogen is ionized, and the generated electrons e reach the oxygen electrode 12 via an external load M such as a motor. The humidified air thus humidified is supplied to the fuel cell 1 as an oxidizing gas when the electrolyte membrane 13 dries.
The reason for this is that the proton conductivity in the above becomes low and the power generation efficiency decreases. Therefore, in the fuel cell system FCS using the polymer electrolyte fuel cell 1, humidification has an important significance. By the way, the humidification on the fuel gas side is not necessary because the amount of water necessary for humidification of the fuel gas is added from the beginning to the raw fuel water / methanol mixture,
When the amount of water required for humidification is not added to the raw fuel, the humidifier 2 of the present invention can be applied.

【0020】続いて、図3及び図4を参照して本発明の
一実施の形態である加湿装置2の構成及び作用を説明す
る。加湿装置2は、図3(a)に示すように、略円柱形
をした中空糸膜モジュール21を並列に2本有すると共
に、箱型をした一端側分配器22及び他端側分配器23
を有し、全体として直方体形状に構成されている。2本
の中空糸膜モジュール21,21は、一端側分配器22
及び他端側分配器23により水平に所定の間隔をおいて
配置されて固定されている。また、2本の中空糸膜モジ
ュール21,21のそれぞれは、一端側分配器22を介
して乾燥空気の供給及びオフガスの排出が、他端側分配
器23を介して加湿されてなる加湿空気の排出及びオフ
ガスの供給が行えるようになっている。
Next, the configuration and operation of the humidifier 2 according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3 (a), the humidifier 2 has two hollow fiber membrane modules 21 each having a substantially columnar shape in parallel, and has a box-shaped one-side distributor 22 and a other-side distributor 23.
And is configured in a rectangular parallelepiped shape as a whole. The two hollow fiber membrane modules 21 and 21 are connected to one end distributor 22.
And the other end side distributor 23 horizontally disposes and is fixed at a predetermined interval. Further, each of the two hollow fiber membrane modules 21 and 21 supplies the dry air and discharges the off gas through the one end distributor 22, and the humidified air that is humidified through the other end distributor 23. Discharge and off-gas supply can be performed.

【0021】中空糸膜モジュール21は、図3(b)に
示すように、ハウジング21a、及びこのハウジング2
1aに収容される中空糸膜束21bを含んで構成され
る。ハウジング21aは、両端が開放された中空円筒形
状をしている。このハウジング21aには、その両端部
近傍に開口部がそれぞれ複数個(円周方向に8個程度ず
つ)設けてある。一方、ハウジング21aに収納される
中空糸膜束21bは、図3(c)に示す中空通路を有す
る中空糸膜HFを数千本束ねたものであり、ハウジング
21aの両端面(開口部よりも端側)に中空糸膜HFの
中空通路を確保しつつお互いが散らばらないように接着
剤で固定してある。この中空糸膜束21bをハウジング
21aに接着してある部分21g,21hをポッティン
グ部というが、このポッティング部21g,21hによ
り中空糸膜HFの内側である中空通路を通流するオフガ
スと中空糸膜HFの外側を通流する乾燥空気(加湿空
気)が混合しないようになっている。なお、この中空糸
膜モジュール21は、ハウジング21aの一端側の端面
がオフガス流出口21doutとして使用され、他端側の
端面がオフガス流入口21dinとして使用される。ま
た、ハウジング21aの一端側の円周方向の開口部が乾
燥空気流入口21cinとして使用され、他端側の円周方
向の開口部が加湿空気流出口21coutとして使用され
る。ちなみに、このような中空糸膜モジュール21は、
ハウジング21aに所定数の中空糸膜HF・HF・・の
束を挿通し、両端面近傍を接着剤で充分接着固定した
後、ハウジング21aの両端に沿って中空糸膜HF・H
F・・の束を切断除去することにより作成される。な
お、中空糸膜HFの内側に設けられる乱流発生構造の詳
細については後述する。
As shown in FIG. 3B, the hollow fiber membrane module 21 includes a housing 21a and a housing 2a.
1a includes a hollow fiber membrane bundle 21b. The housing 21a has a hollow cylindrical shape with both ends opened. The housing 21a is provided with a plurality of openings (approximately eight in the circumferential direction) near both ends thereof. On the other hand, the hollow fiber membrane bundle 21b housed in the housing 21a is formed by bundling thousands of hollow fiber membranes HF having a hollow passage shown in FIG. At the end), a hollow passage for the hollow fiber membrane HF is secured and an adhesive is used to prevent the hollow fiber membrane HF from being scattered. The portions 21g and 21h where the hollow fiber membrane bundle 21b is adhered to the housing 21a are called potting portions. The potting portions 21g and 21h allow the off-gas and the hollow fiber membrane to flow through the hollow passage inside the hollow fiber membrane HF. Dry air (humidified air) flowing outside the HF is not mixed. In the hollow fiber membrane module 21, one end face of the housing 21a is used as an off gas outlet 21d out , and the other end face is used as an off gas inlet 21d in . A circumferential opening at one end of the housing 21a is used as a dry air inlet 21c in , and a circumferential opening at the other end is used as a humidifying air outlet 21c out . By the way, such a hollow fiber membrane module 21
A bundle of a predetermined number of hollow fiber membranes HF, HF,... Is inserted into the housing 21a, the vicinity of both end faces is sufficiently adhered and fixed with an adhesive, and then the hollow fiber membranes HF, H
It is created by cutting and removing the bundle of F. The details of the turbulence generation structure provided inside the hollow fiber membrane HF will be described later.

【0022】一端側分配器22は、前記したように他端
側分配器23と共に、2本の中空糸膜モジュール21,
21を所定の位置関係で固定するが、この一端側分配器
22は、オフガス出口22a及び乾燥空気入口22bを
有する。オフガス出口22aと各中空糸膜モジュール2
1のオフガス流出口21doutは、一端側分配器22の
内部に配した内部流路22a'により連結されている
(図4(a),(b)参照)。同様に、乾燥空気入口22bと
各中空糸膜モジュール21の乾燥空気流入口21c
inは、一端側分配器22の内部に配した内部流路22
b'により連結されている(図4(a),(c)参照)。
The one end side distributor 22 is connected to the other end as described above.
Along with the side distributor 23, two hollow fiber membrane modules 21,
21 is fixed in a predetermined positional relationship.
22 is an off gas outlet 22a and a dry air inlet 22b.
Have. Off gas outlet 22a and each hollow fiber membrane module 2
1 off-gas outlet 21doutIs the one-side distributor 22
Connected by an internal flow path 22a 'disposed inside
(See FIGS. 4A and 4B). Similarly, the dry air inlet 22b and
Dry air inlet 21c of each hollow fiber membrane module 21
inIs an internal flow path 22 disposed inside the one end side distributor 22.
b '(see FIGS. 4 (a) and 4 (c)).

【0023】一方、他端側分配器23も、オフガス入口
23a及び加湿空気出口23bを有する。オフガ入口2
3aと各中空糸膜モジュール21のオフガス流入口21
inは、他端側分配器23の内部に配した内部流路23
a'により連結されている(図4(a)参照)。同様に、加
湿空気出口23bと各中空糸膜モジュール21の加湿空
気流出口21coutは、他端側分配器23の内部に配し
た内部流路23b'により連結されている(図4(a)参
照)。
On the other hand, the other end distributor 23 also has an off gas inlet 23a and a humidified air outlet 23b. Ohuga entrance 2
3a and the off-gas inlet 21 of each hollow fiber membrane module 21
d in is the internal flow path 23 disposed inside the other end side distributor 23.
a '(see FIG. 4A). Similarly, the humidified air outlet 23b and the humidified air outlet 21c out of each hollow fiber membrane module 21 are connected by an internal flow path 23b 'disposed inside the other end distributor 23 (FIG. 4 (a)). reference).

【0024】前記中空糸膜モジュール21に使用される
中空糸膜HFは、図3(c)に示すように内径が300
マイクロメートルから700マイクロメートル程度の細
い円筒形の中空糸である。中空糸膜HFが細いために中
空糸膜モジュール当りの膜充填密度が大きくかつ高圧に
耐えるという特徴がある。この中空糸膜HFによる水分
の分離原理は、湿潤気体であるオフガスを中空糸膜HF
の内側に通流すると中空糸膜HFの毛管中で蒸気圧が低
下するので毛管中で水蒸気の凝縮が起こり凝縮水とな
る。この凝縮水が毛管現象により吸い出されて中空糸膜
の外側に通流する乾燥気体側に透過するという中空糸膜
HFの毛管作用を利用したものである。
The hollow fiber membrane HF used in the hollow fiber membrane module 21 has an inner diameter of 300 as shown in FIG.
It is a thin cylindrical hollow fiber having a diameter of about micrometer to 700 micrometers. Since the hollow fiber membrane HF is thin, the membrane packing density per hollow fiber membrane module is large and the hollow fiber membrane HF can withstand high pressure. The principle of separation of water by the hollow fiber membrane HF is that the off-gas, which is a wet gas, is supplied to the hollow fiber membrane HF.
When flowing through the inside of the tube, the vapor pressure is reduced in the capillary of the hollow fiber membrane HF, so that water vapor is condensed in the capillary and becomes condensed water. This utilizes the capillary action of the hollow fiber membrane HF, in which the condensed water is sucked out by capillary action and permeates to the dry gas side flowing outside the hollow fiber membrane.

【0025】次に、図3及び図4を参照して加湿装置2
の作用を説明する。湿潤気体たるオフガスは、他端側分
配器23のオフガス入口23aから加湿装置2に入り、
内部流路23a'を経由して中空糸膜モジュール21の
オフガス流入口21dinに達する。オフガスは、ここか
ら分岐して中空糸膜束21bを構成する各中空糸膜HF
・HF・・の内側を通流する。この際オフガスは、含有
する水分を中空糸膜HFの外側を通流する乾燥空気に与
える。中空糸膜HFの内側を通流したオフガスは、オフ
ガス流出口21doutから中空糸膜HFを抜け出る。各
中空糸膜HF・HF・・を抜け出たオフガスは、合流し
て内部流路22a'を通ってオフガス出口22aに達
し、後段の気液分装置3に向かう。なお、前記の通り他
端側分配器23の内部流路23a'は、2本ある中空糸
膜モジュール21,21のそれぞれに連結されているの
で、オフガスは、各中空糸膜モジュール21に分配され
る。この点、一端側分配器22の内部流路22a'も同
じであるので、説明を省略する。
Next, referring to FIG. 3 and FIG.
The operation of will be described. The off-gas as a humid gas enters the humidifier 2 through an off-gas inlet 23a of the other end distributor 23,
The gas reaches the off-gas inlet 21d in of the hollow fiber membrane module 21 via the internal flow path 23a '. The off-gas is branched from the hollow fiber membranes HF constituting the hollow fiber membrane bundle 21b.
・ It flows through the inside of HF. At this time, the off-gas gives contained moisture to dry air flowing outside the hollow fiber membrane HF. The off gas flowing inside the hollow fiber membrane HF exits the hollow fiber membrane HF from the off gas outlet 21d out . The off-gas that has escaped from each of the hollow fiber membranes HF, HF,... Merges and reaches the off-gas outlet 22 a through the internal flow path 22 a ′, and goes to the gas-liquid separation device 3 at the subsequent stage. As described above, since the internal flow path 23a 'of the other end side distributor 23 is connected to each of the two hollow fiber membrane modules 21 and 21, the off-gas is distributed to each hollow fiber membrane module 21. You. In this regard, the internal flow path 22a 'of the one end distributor 22 is the same, and therefore, the description is omitted.

【0026】一方、乾燥気体たる乾燥空気は、一端側分
配器22の乾燥空気入口22bから加湿装置2に入り、
内部流路22b'を経由して中空糸膜モジュール21の
乾燥空気流入口21cinに達する。乾燥空気は、ここか
らハウジング21aの内側全体に行き渡って中空糸膜H
Fの外側を通流する。この際乾燥空気は、オフガスから
水分の供給を受けて加湿され加湿空気になる。加湿空気
は、加湿空気流出口21coutからハウジング21aを
抜け出し、内部流路23b'を通って加湿空気出口23
bに達し、後段の気液分離装置3に向かう。なお、前記
の通り一端側分配器22の内部流路22b'は、2本あ
る中空糸膜モジュール21,21のそれぞれに連結され
ているので、乾燥空気は、各中空糸膜モジュール21に
分配される。この点、他端側分配器23の内部流路23
b'も同じであるので、説明を省略する。
On the other hand, the dry air as the dry gas enters the humidifier 2 through the dry air inlet 22b of the one end distributor 22.
It reached the drying air inlet 21c in the hollow fiber membrane module 21 via the internal flow path 22b '. The dry air spreads over the entire inside of the housing 21a from here, and the hollow fiber membrane H
Flow outside of F. At this time, the dry air is supplied with moisture from the off gas and humidified to become humidified air. The humidified air exits the housing 21a through the humidified air outlet 21c out , passes through the internal flow path 23b ', and passes through the humidified air outlet 23c.
and reaches the gas-liquid separation device 3 at the subsequent stage. As described above, since the internal flow path 22b 'of the one end side distributor 22 is connected to each of the two hollow fiber membrane modules 21 and 21, the dry air is distributed to each hollow fiber membrane module 21. You. In this regard, the internal flow path 23 of the other end side distributor 23
Since b ′ is the same, the description is omitted.

【0027】このように中空糸膜モジュール21をパッ
ケージングすることにより、取り扱いの容易さを確保し
つつ省スペース化を図ることができる。
By packaging the hollow fiber membrane module 21 in this manner, it is possible to save space while ensuring easy handling.

【0028】次に、本発明に係る加湿装置2に使用され
る水透過性の中空糸膜HFの内側に設けられる乱流発生
構造の実施の形態について図5(a)乃至図5(c)を
参照して説明する。中空糸膜HFの内側に設けられる乱
流発生構造の第一実施の形態について図5(a)を参照
して説明する。第一実施の形態の乱流発生構造は、湿潤
気体であるオフガスをその内側に通流する円筒の中空糸
膜31の内壁面に沿って突起31aを適宜間隔で全面に
設けたものである。突起31aの断面形状は、図5
(a)では半円であるが、矩形でも角錐でも中空糸膜3
1の中心側に向かって突出するものであれば何でも良
い。突起31aを内壁面に設けるには、紫外線硬化樹脂
を塗布した微粒子を中空糸膜31内に送り込み、紫外線
を照射して中空糸膜31の内壁面に固定するという方法
を適用することができる。前記紫外線硬化樹脂として
は、水や溶媒に溶解しない樹脂、例えば共栄社化学株式
会社製の無着色タイプの紫外線硬化型オリゴマーが使用
される。
Next, an embodiment of a turbulence generating structure provided inside the water-permeable hollow fiber membrane HF used in the humidifier 2 according to the present invention is shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c). This will be described with reference to FIG. A first embodiment of the turbulence generating structure provided inside the hollow fiber membrane HF will be described with reference to FIG. In the turbulent flow generation structure of the first embodiment, projections 31a are provided on the entire surface at appropriate intervals along the inner wall surface of a cylindrical hollow fiber membrane 31 through which an off-gas as a wet gas flows. The sectional shape of the protrusion 31a is shown in FIG.
The hollow fiber membrane 3 is a semicircle in FIG.
Anything may be used as long as it protrudes toward the center side of 1. In order to provide the projection 31a on the inner wall surface, a method of sending fine particles coated with an ultraviolet curable resin into the hollow fiber membrane 31 and irradiating ultraviolet rays to fix the fine particles to the inner wall surface of the hollow fiber membrane 31 can be applied. As the UV-curable resin, a resin that does not dissolve in water or a solvent, for example, a non-colored UV-curable oligomer manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. is used.

【0029】このように中空糸膜31の内壁面に突起3
1aを設けることにより、内壁面側を流れる湿潤気体で
あるオフガスが突起31aと衝突して中心側を流れるオ
フガスと好適に混合・攪拌されるので乱流とすることが
できる。その結果、オフガス中の水分組成が均一となっ
て中空糸膜31の内表面を流れるようになるので、突起
がない場合と比較してオフガス側から乾燥空気側への水
透過率が高くなる。なお、図5(a)ではオフガスを乾
燥空気の流れに対して向流に流しているが並流に流して
もよい。
As described above, the protrusions 3 are formed on the inner wall surface of the hollow fiber membrane 31.
By providing 1a, the off gas, which is the wet gas flowing on the inner wall surface side, collides with the projection 31a and is appropriately mixed and stirred with the off gas flowing on the center side, so that turbulent flow can be achieved. As a result, the water composition in the off-gas becomes uniform and flows on the inner surface of the hollow fiber membrane 31, so that the water permeability from the off-gas side to the dry air side is higher than in the case where there is no protrusion. In FIG. 5A, the off-gas flows in a countercurrent to the flow of the dry air, but may flow in a parallel flow.

【0030】中空糸膜HFの内側に設けられる乱流発生
構造の第二実施の形態について図5(b)を参照して説
明する。第二実施の形態の乱流発生構造は、円筒の中空
糸膜41の湿潤気体であるオフガスの入口部に捻れフィ
ン41aを圧入して設けたものである。捻れフィン41
aの形状は1つ1つが矩形の板を180度捻った形状を
している。捻り方向は、図5(b)では一方向にのみ捻
ったフィンを示しているが、オフガスが左に捻られる左
エレメントと右に捻られる右エレメントを組み合わせて
各々が90度となるように連結したフィンを設けてもよ
い。捻れフィン41aの材質は、ステンレス、チタン等
金属製のフィンが使用されるが樹脂製、セラミックス製
のものも使用できる。
A second embodiment of the turbulence generating structure provided inside the hollow fiber membrane HF will be described with reference to FIG. In the turbulent flow generation structure of the second embodiment, the twist fins 41a are press-fitted into the cylindrical hollow fiber membrane 41 at the inlet of the off-gas, which is the wet gas. Twist fin 41
Each of the shapes a has a shape obtained by twisting a rectangular plate by 180 degrees. The twisting direction is shown in FIG. 5B as a fin twisted in only one direction, but the off-gas is combined so that the left element twisted to the left and the right element twisted to the right are connected at 90 degrees. Fins may be provided. As the material of the torsion fin 41a, a metal fin such as stainless steel or titanium is used, but a resin fin or a ceramic fin can also be used.

【0031】このように、中空糸膜41の湿潤気体であ
るオフガスの入口部に捻れフィン41aを設けてオフガ
スを捻れフィン41aで攪拌することにより乱流とする
ことができる。その結果、オフガス中の水分組成が均一
となって中空糸膜の内表面を流れるようになるので捻れ
フィン41aがない場合と比較してオフガス側から乾燥
空気側への水透過率が高くなる。なお、図5(a)では
オフガスを乾燥空気の流れに対して向流に流しているが
並流に流してもよい。但しこの場合には、捻れフィン4
1aを設ける位置は図5(b)とは反対側の位置とな
る。
As described above, the turbulent flow can be obtained by providing the twisted fin 41a at the inlet of the off-gas, which is the wet gas of the hollow fiber membrane 41, and stirring the off-gas by the twisted fin 41a. As a result, the water composition in the off-gas becomes uniform and flows on the inner surface of the hollow fiber membrane, so that the water permeability from the off-gas side to the dry air side is higher than in the case where there is no twist fin 41a. In FIG. 5A, the off-gas flows in a countercurrent to the flow of the dry air, but may flow in a parallel flow. However, in this case, the twist fin 4
The position where 1a is provided is a position on the opposite side of FIG.

【0032】中空糸膜HFの内側に設けられる乱流発生
構造の第三実施の形態について図5(c)を参照して説
明する。第三実施の形態の乱流発生構造は、湿潤気体で
あるオフガスが導入される円筒の中空糸膜51の入口部
の内壁面の1部を潰して、内壁面に段差部51aを設け
たものである。図5(c)では、片側に段差部51aを
設けているが中空糸膜51の軸に対して非対称となるよ
うに両側に設けてもよい。
A third embodiment of the turbulence generating structure provided inside the hollow fiber membrane HF will be described with reference to FIG. The turbulent flow generation structure according to the third embodiment has a structure in which a part of an inner wall surface of an inlet portion of a cylindrical hollow fiber membrane 51 into which an off-gas as a wet gas is introduced is crushed, and a step portion 51a is provided on the inner wall surface. It is. In FIG. 5C, the step portion 51a is provided on one side, but may be provided on both sides so as to be asymmetric with respect to the axis of the hollow fiber membrane 51.

【0033】このように内壁面に段差部51aを設けた
ことにより、オフガスが入口部の段差部51aに衝突し
て撹乱されるので乱流とすることができる。その結果、
オフガス中の水分組成が均一となって中空糸膜51の内
表面を流れるようになるのでオフガス側から乾燥空気側
への水透過率が高くなる。なお、図5(c)ではオフガ
スを乾燥空気の流れに対して向流に流しているが並流に
流してもよい。
Since the step 51a is provided on the inner wall surface, the off-gas collides with the step 51a at the inlet and is disturbed, so that a turbulent flow can be obtained. as a result,
Since the water composition in the off-gas becomes uniform and flows on the inner surface of the hollow fiber membrane 51, the water permeability from the off-gas side to the dry air side increases. In FIG. 5C, the off-gas flows countercurrent to the flow of the dry air, but may flow in parallel.

【0034】このように中空糸膜の内側に乱流発生構造
である突起、捻れフィンや段差部を設けることにより、
中空糸膜内にオフガスを導入したときに乱流が発生しや
すくなる。その結果、オフガス中の水分組成が均一とな
って中空糸膜の内表面を流れるようになるので、オフガ
ス側から乾燥空気側への水透過率が高くなる。また、中
空糸膜の内側に、これらの乱流発生構造を組み合わせて
設けることにより、さらにオフガス中の水分組成が均一
となるので、乱流発生構造を単独で設けたときよりもオ
フガス側から乾燥空気側への水透過率が高くなる。
By providing the turbulent flow generating structure with the projections, twisted fins and step portions inside the hollow fiber membrane,
When an off-gas is introduced into the hollow fiber membrane, turbulence tends to occur. As a result, the water composition in the off-gas becomes uniform and flows on the inner surface of the hollow fiber membrane, so that the water permeability from the off-gas side to the dry air side increases. Further, by providing a combination of these turbulence generating structures inside the hollow fiber membrane, the water composition in the off-gas becomes more uniform, so that drying is performed from the off-gas side more than when the turbulence generating structure is provided alone. The water permeability to the air side increases.

【0035】なお、本発明者は、本発明をするにあた
り、従来問題となっていた以下の問題を解決するのに適
した中空糸膜モジュールの製造方法も見出したのでここ
に紹介する。上述した発明は、中空糸膜がまっすぐに整
列して束ねた構造を持っている中空糸膜モジュールに適
用されるが、実際上は、中空糸膜モジュールを製造する
際に中空糸膜自身が非常に細く長いため、中空糸膜同士
が絡みあったり中空糸膜自身の捻れ等により乱れが生じ
易く、その結果、中空糸膜束の外側を通過する乾燥空気
が膜全体に行き渡らずオフガス側から乾燥空気側への水
透過率の低下や乾燥空気の流路が一部閉塞状態となり圧
力損失が増大するという問題があった。そのため、中空
糸膜をまっすぐに整列できる中空糸膜モジュールの製造
方法が望まれていた。
In the present invention, the present inventor has also found a method of manufacturing a hollow fiber membrane module suitable for solving the following problems which have been problems in the prior art, and introduces the method. The invention described above is applied to a hollow fiber membrane module having a structure in which the hollow fiber membranes are straightly aligned and bundled, but in practice, the hollow fiber membrane itself is very Thin and long, the hollow fiber membranes are likely to be entangled with each other or turbulent due to twisting of the hollow fiber membrane itself. As a result, dry air passing outside the hollow fiber membrane bundle does not reach the entire membrane and is dried from the off-gas side. There has been a problem that the water permeability to the air side is reduced and the flow path of the dry air is partially closed, so that the pressure loss increases. Therefore, a method of manufacturing a hollow fiber membrane module that can align hollow fiber membranes straight has been desired.

【0036】以下、実際に中空糸膜モジュールを製造す
るときに、中空糸膜をまっすぐに整列できる中空糸膜モ
ジュールの製造方法について図6および図7を参照して
説明する。中空糸膜をまっすぐに整列できる中空糸膜モ
ジュールの第一の製造方法は、太さの異なる中空糸膜を
組み合わせる製造方法である。製造方法の第一工程は、
図6に示すように、一番太い中空糸膜61を芯にして、
該中空糸膜61の周りを囲むように他の細い中空糸膜6
2を配設したものを1ユニット60とする。例えば細い
中空糸膜の数で20本から30本に対して直径比で2倍
の中空糸膜を1本混ぜるように構成する。製造方法の第
二工程は、中空糸膜モジュールのハウジング内に前記ユ
ニット60を複数ユニット装填する。
Hereinafter, a method of manufacturing a hollow fiber membrane module that can align hollow fiber membranes straight when actually manufacturing a hollow fiber membrane module will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. The first method for manufacturing a hollow fiber membrane module that can arrange hollow fiber membranes straight is a method for combining hollow fiber membranes having different thicknesses. The first step of the manufacturing method is
As shown in FIG. 6, with the thickest hollow fiber membrane 61 as the core,
Another thin hollow fiber membrane 6 surrounding the hollow fiber membrane 61
The one provided with 2 is referred to as 1 unit 60. For example, one hollow fiber membrane having a diameter ratio twice as large as 20 to 30 thin hollow fiber membranes is mixed. In the second step of the manufacturing method, a plurality of units 60 are loaded in the housing of the hollow fiber membrane module.

【0037】このように構成することにより、一番太い
中空糸膜61は、細い中空糸膜62に比較して曲がりに
くいので芯がねの役割をし、中空糸膜モジュール内の他
の中空糸膜62の乱れが抑制される。その結果、中空糸
膜モジュール内の中空糸膜61,62をまっすぐに整列
でき、中空糸膜束の外側を通流する乾燥空気が中空糸膜
束全体に行き渡るようになるので、オフガス側から乾燥
空気側への水透過率が向上し、かつ、乾燥空気の流路の
圧力損失も低減される。
With this configuration, the thickest hollow fiber membrane 61 is less likely to bend than the thinner hollow fiber membrane 62, and thus plays the role of a core. The disturbance of the film 62 is suppressed. As a result, the hollow fiber membranes 61 and 62 in the hollow fiber membrane module can be aligned straight, and the dry air flowing outside the hollow fiber membrane bundle spreads over the entire hollow fiber membrane bundle. The water permeability to the air side is improved, and the pressure loss in the flow path of the dry air is also reduced.

【0038】中空糸膜をまっすぐに整列できる中空糸膜
モジュールの第二の製造方法は、製造工程に静電気を利
用する方法である。製造工程に静電気を利用する中空糸
膜モジュールの製造方法について図7を参照して説明す
る。 <第一工程> 複数の中空糸膜71の片側を固定部71
aに接着する(図7(a)参照)。 <第二工程> 固定部71aを上にして中空糸膜71を
鉛直方向に吊るす(図7(b)参照)。このように鉛直
方向に吊るすことにより一本一本の中空糸膜71のたる
みが生じ難くなる。 <第三工程> 中空糸膜71に静電気を帯電させる(図
7(c)参照)。帯電させるのに使用する機器としては
例えば理科の実験で使用されるベルト式発電機が使用で
きる。静電気を帯電させることにより中空糸膜同士は同
じ電荷(正電荷)を帯びるので、互いに反発する結果、
中空糸膜同士の絡みおよび中空糸膜自身のたるみが解消
される。 <第四工程> 中空糸膜71の帯びている電荷(正電
荷)と反対の電荷(負電荷)の静電気電極をコロナ放電
が起こらない距離に近づける(図7(d)参照)。ここ
で静電気電極71bの面積は、中空糸膜を接着・固定す
る固定部71aの径の4倍以上の面積が必要である。 <第五工程> このようにして中空糸膜71の帯びてい
る電荷(正電荷)と反対の電荷(負電荷)の静電気電極
71bを所定の距離となるように近づけることにより、
静電引力により中空糸膜71を空間に固定することがで
きる(図7(e)参照)。 <第六工程> 次に導電性のある中空の筒71c(例え
ば金属製の筒)を固定部71aの上側からかぶせて静電
気の反発力で広がった中空糸膜71の束を中空の筒71
cの中に収納する(図7(e)および図7(f)参
照)。このようにすることにより静電シールド効果によ
り中空の筒71c内部に収納された中空糸膜71の静電
気の帯電は解消されるので、中空糸膜の束は整列された
ままの状態で筒の中に好適に収納できる。 <第七工程> 中空糸膜71のもう一方の側を固定部7
1dに接着し(図7(g)参照)、前記固定部71dを
中空の筒71cの中に収納する(図7(h)参照)。中
空糸膜モジュールの製造終了。このように中空糸膜モジ
ュールを製造することにより中空糸膜を整然と整列させ
ることができ、しかも膜充填密度の高い中空糸膜モジュ
ールを製造することができる。その結果、中空糸膜束の
外側を通過する乾燥空気が膜全体に行き渡るので、オフ
ガス側から乾燥空気側への水透過率が向上し、かつ、乾
燥空気の流路の圧力損失も低減される。
A second method for manufacturing a hollow fiber membrane module in which hollow fiber membranes can be aligned straight is a method that utilizes static electricity in the manufacturing process. A method for manufacturing a hollow fiber membrane module using static electricity in the manufacturing process will be described with reference to FIG. <First Step> One side of the plurality of hollow fiber membranes 71 is fixed to the fixing portion 71.
a (see FIG. 7A). <Second Step> The hollow fiber membrane 71 is suspended vertically with the fixing part 71a facing upward (see FIG. 7B). Hanging in the vertical direction in this manner makes it difficult for the hollow fiber membranes 71 to sag one by one. <Third Step> The hollow fiber membrane 71 is charged with static electricity (see FIG. 7C). As a device used for charging, for example, a belt-type generator used in science experiments can be used. By charging the static electricity, the hollow fiber membranes have the same charge (positive charge).
Entanglement of the hollow fiber membranes and slack of the hollow fiber membrane itself are eliminated. <Fourth Step> The electrostatic electrode of the opposite charge (negative charge) to the charge (positive charge) of the hollow fiber membrane 71 is brought close to a distance where corona discharge does not occur (see FIG. 7D). Here, the area of the electrostatic electrode 71b needs to be at least four times the diameter of the fixing portion 71a for adhering and fixing the hollow fiber membrane. <Fifth Step> In this way, by bringing the electrostatic electrode 71b of the opposite charge (negative charge) to the charge (positive charge) of the hollow fiber membrane 71 close to a predetermined distance,
The hollow fiber membrane 71 can be fixed in the space by electrostatic attraction (see FIG. 7E). <Sixth Step> Next, a bundle of hollow fiber membranes 71 spread by the repulsion of static electricity by covering a conductive hollow cylinder 71c (for example, a metal cylinder) from above the fixing portion 71a is used.
c (see FIGS. 7 (e) and 7 (f)). By doing so, the electrostatic charge of the hollow fiber membrane 71 housed inside the hollow cylinder 71c is eliminated by the electrostatic shielding effect, so that the bundle of hollow fiber membranes is kept aligned in the cylinder. Can be suitably stored. <Seventh Step> The other side of the hollow fiber membrane 71 is
1d (see FIG. 7 (g)), and the fixing portion 71d is housed in a hollow cylinder 71c (see FIG. 7 (h)). Manufacturing of hollow fiber membrane module completed. By manufacturing the hollow fiber membrane module in this manner, the hollow fiber membranes can be arranged neatly and a hollow fiber membrane module having a high membrane packing density can be manufactured. As a result, the dry air passing outside the hollow fiber membrane bundle is distributed throughout the membrane, so that the water permeability from the off-gas side to the dry air side is improved, and the pressure loss in the dry air flow path is also reduced. .

【0039】中空糸膜をまっすぐに整列できる中空糸膜
モジュールの第三の製造方法は、中空糸膜モジュール内
の中空糸膜HFの充填率を30%から40%に設定する
製造方法である(図3参照)。中空糸膜モジュール21
内の中空糸膜HFの充填率を30%から40%に設定す
る理由は、中空糸膜モジュール21内の中空糸膜HFの
充填率が30%以下の場合は、一本一本の中空糸膜間の
隙間が大きくなって中空糸膜がたるみを生じやすくな
る。一方、中空糸膜モジュール21内の中空糸膜HFの
充填率が40%を超える場合は、一本一本の中空糸膜間
の隙間が狭くなりいったん絡まった中空糸膜が入れ替わ
って整列する余裕が消失してしまうからである。このよ
うに、中空糸膜モジュール21内の中空糸膜の充填率を
30%から40%に設定することにより中空糸膜HFの
整列効果が得られる。その結果、中空糸膜モジュール2
1内の中空糸膜をまっすぐに整列でき、中空糸膜束の外
側を通過する乾燥空気が膜全体に行き渡るので、オフガ
ス側から乾燥空気側への水透過率が向上し、かつ、乾燥
空気の流路の圧力損失も低減される。
A third method of manufacturing a hollow fiber membrane module capable of aligning the hollow fiber membranes straight is a method of setting the filling rate of the hollow fiber membrane HF in the hollow fiber membrane module to 30% to 40% ( (See FIG. 3). Hollow fiber membrane module 21
The reason for setting the filling rate of the hollow fiber membranes HF in the inside of the hollow fiber membrane module 21 from 30% to 40% is that when the filling rate of the hollow fiber membranes HF in the hollow fiber membrane module 21 is 30% or less, each hollow fiber The gap between the membranes becomes large, and the hollow fiber membrane easily becomes slack. On the other hand, when the filling rate of the hollow fiber membranes HF in the hollow fiber membrane module 21 exceeds 40%, the gap between the hollow fiber membranes becomes narrower, and the once entangled hollow fiber membranes are replaced and aligned. Is lost. As described above, by setting the filling rate of the hollow fiber membranes in the hollow fiber membrane module 21 from 30% to 40%, an alignment effect of the hollow fiber membranes HF can be obtained. As a result, the hollow fiber membrane module 2
1, since the dry air passing through the outside of the hollow fiber membrane bundle spreads over the entire membrane, the water permeability from the off gas side to the dry air side is improved, and the dry air The pressure loss in the flow path is also reduced.

【0040】以上、実際に中空糸膜モジュールを製造す
るときに、中空糸膜をまっすぐに整列できる中空糸膜膜
モジュールの製造方法について説明したが、以上述べた
これらの方法は適宜組み合わせて行うこともできる。な
お、上述した中空糸膜モジュールの製造方法は、中空糸
膜モジュールだけに限らず他の膜を使った膜モジュール
を製造する場合にも適用できる。
The method of manufacturing a hollow fiber membrane module capable of aligning hollow fiber membranes straight when actually manufacturing a hollow fiber membrane module has been described above. However, these methods described above may be appropriately combined. Can also. The above-described method for manufacturing a hollow fiber membrane module is not limited to the hollow fiber membrane module, and can be applied to a case where a membrane module using another membrane is manufactured.

【0041】以上、本発明は、上記説明した実施の形態
に限定されることなく幅広く変更実施することができ
る。例えば、加湿装置は、燃料電池ばかりでなく他の用
途にも適用することができる。また、中空糸膜の外側に
湿潤気体であるオフガスを通流し、その内側に乾燥気体
である乾燥空気(加湿空気)を通流してもよい。さらに
実施の形態ではオフガスと乾燥空気は向流に流してある
が並流に流しても良い。
As described above, the present invention can be widely modified without being limited to the above-described embodiment. For example, the humidifier can be applied not only to fuel cells but also to other uses. Alternatively, off-gas, which is a wet gas, may flow outside the hollow fiber membrane, and dry air (humidified air), which is a dry gas, may flow inside. Further, in the embodiment, the off-gas and the dry air are caused to flow in countercurrent, but they may flow in parallel.

【0042】ここで、乾燥空気とオフガスを向流または
並流で流したときのそれぞれの長所について説明する。
乾燥空気とオフガスを向流で流したときの長所として
は、中空糸膜内の温度濃度差を均一化することができる
ので、水透過率が向上することが挙げられる。また、気
体の入口と出口が対向することになるので、ガス配管の
レイアウト性が向上する。さらには、中空糸膜による熱
交換率が良くなるので、ガスの冷却性能が向上する、し
かも、熱交換率が高いので、乾燥空気の出口の温度をオ
フガスの出口温度に合わせやすいため、温度調節が容易
となる。従って、燃料電池へ供給する空気の湿度を管理
しやすくなる。一方、乾燥空気とオフガスを並流として
流したときの長所としては、乾燥空気とオフガスが入口
部分で湿度濃度差が高いので、加湿効率が向上するた
め、中空糸膜自体の全長を短縮できるので、装置を小型
化できるので、中空糸を整列させて束ねることが容易と
なり、これらのことにより、コストの低減に寄与する。
さらには、乾燥空気の熱交換率が低くなるので、高出力
時に燃料電池に供給するガス温度を高めに設定すること
ができる。従って、燃料電池の効率を向上させることが
できる。
Here, the respective advantages when the dry air and the off-gas are caused to flow in countercurrent or cocurrent are described.
An advantage of flowing dry air and off-gas in countercurrent is that the difference in temperature concentration in the hollow fiber membrane can be made uniform, so that the water permeability is improved. Further, since the gas inlet and the outlet are opposed to each other, the layout of the gas pipe is improved. Furthermore, since the heat exchange rate by the hollow fiber membrane is improved, the cooling performance of the gas is improved, and since the heat exchange rate is high, it is easy to adjust the temperature of the outlet of the dry air to the temperature of the off gas, so that the temperature is controlled Becomes easier. Therefore, it becomes easy to control the humidity of the air supplied to the fuel cell. On the other hand, the advantage of flowing dry air and off-gas as co-current is that the dry air and off-gas have a high difference in humidity concentration at the inlet portion, so that the humidification efficiency is improved and the overall length of the hollow fiber membrane itself can be shortened. Since the apparatus can be downsized, it is easy to align and bundle the hollow fibers, which contributes to cost reduction.
Further, since the heat exchange rate of the dry air decreases, the temperature of the gas supplied to the fuel cell at the time of high output can be set higher. Therefore, the efficiency of the fuel cell can be improved.

【0043】最後に、加湿装置が有する温度調節機能に
ついて補足する。例えば、スーパーチャージャなどの空
気圧縮機で圧縮された乾燥空気は、おおよそ30℃(燃
料電池のアイドリング時)〜120℃(燃料電池の最高
出力時)の間で温度が変化する。一方、燃料電池は温度
調節下約80℃で運転され、80℃+α程度のオフガス
が排出される。このオフガスと空気圧縮機で圧縮された
乾燥空気を加湿装置に通流すれば、中空糸膜において水
分移動と共に熱移動も起こり、乾燥空気はオフガスに近
い温度(つまり燃料電池の運転温度に近い安定した温
度)の加湿空気になって燃料電池に供給される。即ち、
乾燥空気は、燃料電池のアイドリング時などの低出力時
には加湿装置により加湿及び加温されて燃料電池に供給
され、燃料電池の最高出力時などの高出力時には加湿装
置により加湿及び冷却され、安定した温度範囲の加湿空
気として燃料電池に供給される。従って、加湿装置が有
する温度調節機能により燃料電池を好適な温度条件で運
転することができ、燃料電池の発電効率が高くなる。ま
た、空気圧縮機の吐出側にインタークーラが取り付けら
れる場合は、空気圧縮機で圧縮された乾燥空気は冷却
(又は加温)され、おおよそ50℃(燃料電池のアイド
リング時)〜60℃(燃料電池の最高出力時)の間で温
度が変化する。このインタークーラを通過した乾燥空気
をオフガス(80℃+α)が通流する加湿装置に通流す
れば、乾燥空気は、中空糸膜において加湿及び温度調節
(加温)されオフガスに近い温度、つまり燃料電池の運
転温度に近い安定した温度範囲の加湿空気になって燃料
電池に供給される。従って、インタークーラが取り付け
られた場合も、加湿装置が有する温度調節機能により燃
料電池を好適な温度条件で運転することができ、燃料電
池の発電効率が高くなる。
Finally, a supplementary explanation will be given on the temperature control function of the humidifier. For example, the temperature of dry air compressed by an air compressor such as a supercharger changes between approximately 30 ° C. (when the fuel cell is idling) and 120 ° C. (when the fuel cell is at maximum output). On the other hand, the fuel cell is operated at about 80 ° C. under temperature control, and off-gas of about 80 ° C. + α is discharged. When this off-gas and the dry air compressed by the air compressor are passed through a humidifier, heat transfer occurs together with moisture in the hollow fiber membrane, and the dry air reaches a temperature close to the off-gas (that is, a stable temperature close to the operating temperature of the fuel cell). Humidified air at a temperature equal to the temperature of the fuel cell). That is,
Dry air is humidified and heated by the humidifier at the time of low output such as idling of the fuel cell and supplied to the fuel cell, and humidified and cooled by the humidifier at high output such as the maximum output of the fuel cell, and is stable. It is supplied to the fuel cell as humidified air in a temperature range. Therefore, the fuel cell can be operated under suitable temperature conditions by the temperature control function of the humidifier, and the power generation efficiency of the fuel cell increases. Further, when an intercooler is attached to the discharge side of the air compressor, the dry air compressed by the air compressor is cooled (or heated) to approximately 50 ° C. (during fuel cell idling) to 60 ° C. (fuel (When the battery is at its maximum output). If the dry air that has passed through the intercooler is passed through a humidifier through which off-gas (80 ° C. + α) flows, the dry air is humidified and temperature-adjusted (heated) in the hollow fiber membrane, and has a temperature close to the off-gas, Humidified air in a stable temperature range close to the operating temperature of the fuel cell is supplied to the fuel cell. Therefore, even when the intercooler is attached, the fuel cell can be operated under suitable temperature conditions by the temperature control function of the humidifier, and the power generation efficiency of the fuel cell is increased.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上の構成と作用から明らかなように、 (1)本発明のうちの請求項1に係る発明によれば、中
空糸膜の内側に乱流発生構造を設けることにより、水分
組成が均一な気体が中空糸膜の内表面を流れるようにな
るので、中空糸膜の内側と外側の近傍を通流する気体間
の水分含有量の差を大きくすることができ、水分含有量
の多い湿潤気体側から水分含有量の少ない乾燥気体側へ
の水透過率が高くなる。 (2)請求項2に係る発明によれば、中空糸膜の内壁面
に突起を設けて湿潤気体を突起と衝突させることにより
乱流とすることができる。その結果、気体の水分組成が
均一となって中空糸膜の内表面を流れるようになるの
で、前記したように水分含有量の多い湿潤気体側から水
分含有量の少ない乾燥気体側への水透過率が高くなる。 (3)請求項3に係る発明によれば、中空糸膜の内側へ
の気体の入口部に捻れフィンを設けて湿潤気体を捻れフ
ィンで攪拌することにより乱流とすることができる。そ
の結果、湿潤気体の水分組成が均一となって中空糸膜の
内表面を流れるようになるので、前記したように水分含
有量の多い湿潤気体側から水分含有量の少ない乾燥気体
側の水透過率が高くなる。 (4)請求項4に係る発明によれば、中空糸膜の内側へ
の気体の入口部に段差部を設けて湿潤気体を段差部に衝
突させることにより乱流とすることができる。その結
果、中空糸膜の内側を通流する体の水分組成が均一とな
って中空糸膜の内表面を流れるようになるので、前記し
たように水分含有量の多い湿潤気体側から水分含有量の
少ない乾燥気体側への水透過率が高くなる。
As is apparent from the above configuration and operation, (1) According to the first aspect of the present invention, by providing the turbulent flow generating structure inside the hollow fiber membrane, the water content is reduced. Since a gas having a uniform composition flows on the inner surface of the hollow fiber membrane, the difference in water content between the gases flowing near the inside and outside of the hollow fiber membrane can be increased, and the water content can be increased. The water permeability from the wet gas side with much moisture to the dry gas side with little moisture content increases. (2) According to the second aspect of the invention, a turbulent flow can be obtained by providing a projection on the inner wall surface of the hollow fiber membrane and causing the wet gas to collide with the projection. As a result, since the water composition of the gas becomes uniform and flows on the inner surface of the hollow fiber membrane, the water permeates from the wet gas side having a high water content to the dry gas side having a low water content as described above. Rate is higher. (3) According to the third aspect of the present invention, a turbulent flow can be obtained by providing a twisted fin at the gas inlet to the inside of the hollow fiber membrane and stirring the wet gas with the twisted fin. As a result, since the water composition of the wet gas becomes uniform and flows on the inner surface of the hollow fiber membrane, as described above, water permeation from the wet gas side having a high water content to the dry gas side having a low water content is performed. Rate is higher. (4) According to the fourth aspect of the present invention, a turbulent flow can be obtained by providing a step at the gas inlet into the hollow fiber membrane and causing the wet gas to collide with the step. As a result, the water composition of the body flowing inside the hollow fiber membrane becomes uniform and flows on the inner surface of the hollow fiber membrane. The water permeability to the dry gas side with less moisture increases.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る加湿装置が適用される燃料電池シ
ステムの全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a fuel cell system to which a humidifier according to the present invention is applied.

【図2】本発明に係る加湿装置により加湿される燃料電
池の構成を模式化した説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically illustrating a configuration of a fuel cell humidified by a humidifier according to the present invention.

【図3】(a)本発明に係る加湿装置の構成を示す斜視
図である。 (b)中空糸膜モジュールの斜視図である。 (c)中空糸膜の拡大図である。
FIG. 3A is a perspective view illustrating a configuration of a humidifier according to the present invention. (B) It is a perspective view of a hollow fiber membrane module. (C) It is an enlarged view of a hollow fiber membrane.

【図4】(a)本発明に係る加湿装置内における気体の
流れを示す断面図である。 (b)図4(a)のX−X断面図である。 (c)図4(a)のY−Y断面図である。
FIG. 4A is a cross-sectional view showing a gas flow in a humidifier according to the present invention. (B) It is XX sectional drawing of Fig.4 (a). (C) It is YY sectional drawing of FIG.4 (a).

【図5】(a)本発明に係る加湿装置で使用される中空
糸膜の内側に設けられる乱流発生構造の第一実施の形態
を示す断面図である。 (b)本発明に係る加湿装置で使用される中空糸膜の内
側に設けられる乱流発生構造の第二実施の形態を示す断
面図である。 (c)本発明に係る加湿装置で使用される中空糸膜の内
側に設けられる乱流発生構造の第三実施の形態を示す断
面図である。
FIG. 5 (a) is a cross-sectional view showing a first embodiment of a turbulent flow generation structure provided inside a hollow fiber membrane used in a humidifier according to the present invention. (B) It is sectional drawing which shows 2nd Embodiment of the turbulence generation structure provided inside the hollow fiber membrane used by the humidifier which concerns on this invention. (C) It is sectional drawing which shows 3rd Embodiment of the turbulence generation structure provided inside the hollow fiber membrane used by the humidifier which concerns on this invention.

【図6】本発明に係る加湿装置で使用される中空糸膜を
まっすぐに整列して収納できる中空糸膜モジュールの第
一の製造方法を説明するための図である。
FIG. 6 is a view for explaining a first method of manufacturing a hollow fiber membrane module capable of storing a hollow fiber membrane used in the humidifier according to the present invention in a straight line.

【図7】本発明に係る加湿装置で使用される中空糸膜を
まっすぐに整列して収納できる中空糸膜モジュールの第
二の製造方法を説明するための図である。
FIG. 7 is a view for explaining a second method for manufacturing a hollow fiber membrane module capable of storing a hollow fiber membrane used in the humidifier according to the present invention in a straight line.

【図8】従来の中空糸膜を用いた加湿装置を示す断面図
である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a humidifier using a conventional hollow fiber membrane.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 加湿装置(燃料電池用加湿装置) 21 中空糸膜モジュール 21a ハウジング 21b 中空糸膜束 21cin 乾燥空気流入口 21cout 加湿空気流出口 21din オフガス流入口 21dout オフガス流出口 22 一端側分配器 22a オフガス出口 22a’ 内部流路 22b 乾燥空気入口 22b’ 内部流路 23 他端側分配器 23a オフガス入口 23a’ 内部流路 23b 加湿空気出口 23b’ 内部流路 31a 突起 41a 捻れフィン 51a 段差部 HF,31,41,51, 中空糸膜2 Humidifier (humidifier for fuel cell) 21 Hollow fiber membrane module 21a Housing 21b Hollow fiber membrane bundle 21c in dry air inlet 21c out humidifier air outlet 21d in off gas inlet 21d out off gas outlet 22 one end distributor 22a Off gas outlet 22a 'Internal flow path 22b Dry air inlet 22b' Internal flow path 23 Other end side distributor 23a Off gas inlet 23a 'Internal flow path 23b Humidified air outlet 23b' Internal flow path 31a Projection 41a Twisted fin 51a Step HF, 31 , 41, 51, hollow fiber membrane

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) 3L055 AA10 BA01 DA05 4D006 GA41 HA02 JA02A JA02Z JA30A JA70A MA01 MB02 MB04 PB65 PC80 5H026 AA06 5H027 AA06 BA08 Continued on the front page (72) Inventor Mikihiro Suzuki 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Pref. Inside of Honda R & D Co., Ltd. (72) Inventor Toshikatsu Katagiri 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Co., Ltd. Honda R & D F term (reference) 3L055 AA10 BA01 DA05 4D006 GA41 HA02 JA02A JA02Z JA30A JA70A MA01 MB02 MB04 PB65 PC80 5H026 AA06 5H027 AA06 BA08

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハウジングの長手方向に沿って配した多
数の水透過性の中空糸膜を前記ハウジング内に収納し、
前記中空糸膜の内側と外側にそれぞれ水分含有量の異な
る気体を通流して前記気体間で水分交換を行い、水分含
有量の少ない乾燥気体を加湿する加湿装置において、前
記中空糸膜の内側に乱流発生構造を設けたことを特徴と
する加湿装置。
1. A plurality of water-permeable hollow fiber membranes arranged along a longitudinal direction of a housing are housed in the housing,
In a humidifier for humidifying a dry gas having a small moisture content, a gas having a different moisture content flows through the inside and the outside of the hollow fiber membrane to exchange moisture between the gases, and the inside of the hollow fiber membrane is humidified. A humidifier comprising a turbulence generating structure.
【請求項2】 前記乱流発生構造が、前記中空糸膜の内
壁面に突起を設けたことを特徴とする請求項1に記載の
加湿装置。
2. The humidifier according to claim 1, wherein the turbulence generating structure has a projection on an inner wall surface of the hollow fiber membrane.
【請求項3】 前記乱流発生構造が、前記中空糸膜の内
側への気体の入口部に捻れフィンを設けたことを特徴と
する請求項1または請求項2に記載の加湿装置。
3. The humidifier according to claim 1, wherein the turbulence generating structure includes a twist fin at a gas inlet into the hollow fiber membrane.
【請求項4】 前記乱流発生構造が、前記中空糸膜の内
側への気体の入口部に段差部を設けたことを特徴とする
請求項1乃至請求項3のうちのいずれか1項に記載の加
湿装置。
4. The turbulent flow generating structure according to claim 1, wherein a step portion is provided at a gas inlet to the inside of the hollow fiber membrane. The humidifying device as described.
JP2000010971A 2000-01-19 2000-01-19 Humidifier Pending JP2001202977A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000010971A JP2001202977A (en) 2000-01-19 2000-01-19 Humidifier
US09/764,277 US6653012B2 (en) 2000-01-19 2001-01-19 Humidifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000010971A JP2001202977A (en) 2000-01-19 2000-01-19 Humidifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001202977A true JP2001202977A (en) 2001-07-27

Family

ID=18538905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000010971A Pending JP2001202977A (en) 2000-01-19 2000-01-19 Humidifier

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001202977A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6659433B2 (en) 2000-08-31 2003-12-09 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Humidifier
WO2008059707A1 (en) * 2006-11-13 2008-05-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hollow fiber membrane module and fuel cell system
JP2008269867A (en) * 2007-04-18 2008-11-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Humidifier for fuel cell
CN102648547A (en) * 2009-12-04 2012-08-22 可隆工业株式会社 Humidifier for fuel cell
WO2014192887A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 久光製薬株式会社 System for producing microneedle pharmaceutical preparation, and air-conditioning method
WO2019132606A1 (en) * 2017-12-29 2019-07-04 코오롱인더스트리 주식회사 Fuel cell membrane humidifier capable of controlling flow direction of fluid
KR20190085716A (en) * 2018-01-11 2019-07-19 코오롱인더스트리 주식회사 Hollow fiber cartridge capable of controlling flow direction of fluid and fuel cell membrane humidifier comprising it
KR20210032654A (en) * 2019-09-17 2021-03-25 한양대학교 산학협력단 Air conditioning system and controlling method thereof
US11130148B2 (en) 2013-05-29 2021-09-28 Hisamitsu Pharmaceutical Co., Inc. System for manufacturing microneedle preparation, and air-conditioning method

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6659433B2 (en) 2000-08-31 2003-12-09 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Humidifier
WO2008059707A1 (en) * 2006-11-13 2008-05-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hollow fiber membrane module and fuel cell system
JP2008119615A (en) * 2006-11-13 2008-05-29 Toyota Motor Corp Hollow fiber membrane module and fuel cell system
US8308943B2 (en) 2006-11-13 2012-11-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hollow fiber membrane module and fuel cell system
JP2008269867A (en) * 2007-04-18 2008-11-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Humidifier for fuel cell
CN102648547A (en) * 2009-12-04 2012-08-22 可隆工业株式会社 Humidifier for fuel cell
US11130148B2 (en) 2013-05-29 2021-09-28 Hisamitsu Pharmaceutical Co., Inc. System for manufacturing microneedle preparation, and air-conditioning method
WO2014192887A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 久光製薬株式会社 System for producing microneedle pharmaceutical preparation, and air-conditioning method
JPWO2014192887A1 (en) * 2013-05-29 2017-02-23 久光製薬株式会社 Microneedle formulation manufacturing system and air conditioning method
WO2019132606A1 (en) * 2017-12-29 2019-07-04 코오롱인더스트리 주식회사 Fuel cell membrane humidifier capable of controlling flow direction of fluid
CN111527634A (en) * 2017-12-29 2020-08-11 可隆工业株式会社 Fuel cell membrane humidifier capable of controlling fluid flow direction
US11469428B2 (en) 2017-12-29 2022-10-11 Kolon Industries, Inc. Fuel cell membrane humidifier capable of controlling flow direction of fluid
CN111527634B (en) * 2017-12-29 2023-05-16 可隆工业株式会社 Fuel cell membrane humidifier capable of controlling fluid flow direction
KR102248995B1 (en) 2018-01-11 2021-05-06 코오롱인더스트리 주식회사 Hollow fiber cartridge capable of controlling flow direction of fluid and fuel cell membrane humidifier comprising it
KR20190085716A (en) * 2018-01-11 2019-07-19 코오롱인더스트리 주식회사 Hollow fiber cartridge capable of controlling flow direction of fluid and fuel cell membrane humidifier comprising it
KR20210032654A (en) * 2019-09-17 2021-03-25 한양대학교 산학협력단 Air conditioning system and controlling method thereof
KR102369029B1 (en) * 2019-09-17 2022-02-28 한양대학교 산학협력단 Air conditioning system and controlling method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6653012B2 (en) Humidifier
JP3927344B2 (en) Humidifier
JP2001202975A (en) Humidifier for fuel cell
US6416895B1 (en) Solid polymer fuel cell system and method for humidifying and adjusting the temperature of a reactant stream
US6106964A (en) Solid polymer fuel cell system and method for humidifying and adjusting the temperature of a reactant stream
US6554261B2 (en) Humidifier
US7749661B2 (en) High performance, compact and low pressure drop spiral-wound fuel cell humidifier design
JP2001202977A (en) Humidifier
JP2007323982A (en) Fuel cell system
JP4806139B2 (en) Fuel cell humidification system
JP4559693B2 (en) Humidifier for fuel cell
JP4441387B2 (en) Humidifier
US7875400B2 (en) Method and apparatus for internal hydration of a fuel cell system
JP4477730B2 (en) Humidifier
JP2001202976A (en) Humidifier
JP2001201122A (en) Humidifying apparatus
JP4621370B2 (en) Fuel cell stack structure
JP3430402B2 (en) Humidifier for fuel cells
JP2001201121A (en) Humidifying apparatus
JP2002358988A (en) Hollow fiber module
JP2002075423A (en) Humidifier for fuel cell
JP4996005B2 (en) Humidifier for fuel cell
JP4510361B2 (en) Humidifier
JP2002075418A (en) Humidifying device for fuel cell
JP2002298895A (en) Hollow fiber membrane type humidifier