JP2003157872A - 加湿装置 - Google Patents
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- JP2003157872A JP2003157872A JP2001356612A JP2001356612A JP2003157872A JP 2003157872 A JP2003157872 A JP 2003157872A JP 2001356612 A JP2001356612 A JP 2001356612A JP 2001356612 A JP2001356612 A JP 2001356612A JP 2003157872 A JP2003157872 A JP 2003157872A
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 中空糸膜式の加湿装置において、笛吹音の発
生を防止し、耐久性、信頼性を向上する。 【解決手段】 複数の中空糸膜を備え、該中空糸膜の外
側に第１の流体を流し、該中空糸膜の内側に第２の流体
を流し、該中空糸膜を介して第１の流体と第２の流体と
の間で水分を移動させる加湿装置１において、前記複数
の中空糸膜を収納し、周面の軸線方向一端寄りに前記第
１の流体が流通可能な入口孔１６が設けられたハウジン
グ２と、ハウジング２のほぼ軸中心に配置されて周囲を
前記複数の中空糸膜に包囲され、内部が前記第１の流体
が流通する通路１４に形成され、周面の軸線方向他端寄
りに前記第１の流体が流通可能な出口孔１５が設けられ
たインナーパイプ３と、を備える。前記第１の流体を、
入口孔１６と出口孔１５のうち総開口面積が大きい方か
ら小さい方に向けて流す。
生を防止し、耐久性、信頼性を向上する。 【解決手段】 複数の中空糸膜を備え、該中空糸膜の外
側に第１の流体を流し、該中空糸膜の内側に第２の流体
を流し、該中空糸膜を介して第１の流体と第２の流体と
の間で水分を移動させる加湿装置１において、前記複数
の中空糸膜を収納し、周面の軸線方向一端寄りに前記第
１の流体が流通可能な入口孔１６が設けられたハウジン
グ２と、ハウジング２のほぼ軸中心に配置されて周囲を
前記複数の中空糸膜に包囲され、内部が前記第１の流体
が流通する通路１４に形成され、周面の軸線方向他端寄
りに前記第１の流体が流通可能な出口孔１５が設けられ
たインナーパイプ３と、を備える。前記第１の流体を、
入口孔１６と出口孔１５のうち総開口面積が大きい方か
ら小さい方に向けて流す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、中空糸膜を利用
した加湿装置に関するものである。
した加湿装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池自動車等に搭載される燃料電池
には、固体高分子電解質膜の両側にアノードとカソード
とを備え、アノードに燃料ガス（例えば水素ガス）を供
給し、カソードに酸化剤ガス（例えば酸素あるいは空
気）を供給して、これらガスの酸化還元反応にかかる化
学エネルギを直接電気エネルギとして抽出するようにし
たものがある。
には、固体高分子電解質膜の両側にアノードとカソード
とを備え、アノードに燃料ガス（例えば水素ガス）を供
給し、カソードに酸化剤ガス（例えば酸素あるいは空
気）を供給して、これらガスの酸化還元反応にかかる化
学エネルギを直接電気エネルギとして抽出するようにし
たものがある。
【０００３】この燃料電池では、アノードで水素ガスが
イオン化して固体高分子電解質中を移動し、電子は、外
部負荷を通ってカソードに移動し、酸素と反応して水を
生成する一連の電気化学反応による電気エネルギを取り
出すことができるようになっている。このようにカソー
ド側に水が生じるため、燃料電池から排出される未反応
の空気（以下、空気オフガスという）は水分含量が多
い。
イオン化して固体高分子電解質中を移動し、電子は、外
部負荷を通ってカソードに移動し、酸素と反応して水を
生成する一連の電気化学反応による電気エネルギを取り
出すことができるようになっている。このようにカソー
ド側に水が生じるため、燃料電池から排出される未反応
の空気（以下、空気オフガスという）は水分含量が多
い。
【０００４】ところで、この燃料電池にあっては、固体
高分子電解質膜が乾燥してしまうと、イオン伝導率が低
下し、エネルギ変換効率が低下してしまうので、良好な
イオン伝導を保つために固体高分子電解質膜に水分を供
給する必要がある。このため、この種の燃料電池では、
燃料電池に供給する前に予め燃料ガスあるいは酸化剤ガ
ス若しくはこれら両方を加湿装置で加湿し、加湿された
これらガスを固体高分子電解質膜に供給することによ
り、固体高分子電解質膜に水分を供給している。
高分子電解質膜が乾燥してしまうと、イオン伝導率が低
下し、エネルギ変換効率が低下してしまうので、良好な
イオン伝導を保つために固体高分子電解質膜に水分を供
給する必要がある。このため、この種の燃料電池では、
燃料電池に供給する前に予め燃料ガスあるいは酸化剤ガ
ス若しくはこれら両方を加湿装置で加湿し、加湿された
これらガスを固体高分子電解質膜に供給することによ
り、固体高分子電解質膜に水分を供給している。
【０００５】この種の加湿装置としては、例えば、特開
平８−２７３６８７号公報に開示されているように、膜
厚方向に水分の透過を許容する中空糸膜を備えた水透過
型のガス加湿装置が知られている。この中空糸膜は、そ
の内側と外側にそれぞれ水分含量の異なるガスを供給す
ると、水分含量の多いガス中の水分が中空糸膜を透過し
て水分含量の少ないガスへと移動して加湿する。すなわ
ち、水分含量の異なるガスの間で水分交換が行われる。
なお、ここでは説明の都合上、便宜的に、水分含量の多
いガスを１次側ガス、水分含量の少ないガスを２次側ガ
スというものとする。
平８−２７３６８７号公報に開示されているように、膜
厚方向に水分の透過を許容する中空糸膜を備えた水透過
型のガス加湿装置が知られている。この中空糸膜は、そ
の内側と外側にそれぞれ水分含量の異なるガスを供給す
ると、水分含量の多いガス中の水分が中空糸膜を透過し
て水分含量の少ないガスへと移動して加湿する。すなわ
ち、水分含量の異なるガスの間で水分交換が行われる。
なお、ここでは説明の都合上、便宜的に、水分含量の多
いガスを１次側ガス、水分含量の少ないガスを２次側ガ
スというものとする。
【０００６】この中空糸膜を備えたガス加湿装置は、一
般に、多数の中空糸膜を束ねてその両端部に仕切板を設
け、これをハウジング内に収納し、両仕切板の外周面を
ハウジングの内周面に密着させて取り付け、これによ
り、ハウジング内を、中空糸膜の一方の開口端に連なる
２次側ガス入口室と、中空糸膜の他方の開口端に連なる
２次側ガス出口室と、中空糸膜の束の外側に形成される
１次側ガス通路とに区画し、ハウジングの周面の一端側
に１次側ガス通路に連通する１次側ガス入口孔を設け、
ハウジングの周面の他端側に１次側ガス出口孔を設けて
構成されている。
般に、多数の中空糸膜を束ねてその両端部に仕切板を設
け、これをハウジング内に収納し、両仕切板の外周面を
ハウジングの内周面に密着させて取り付け、これによ
り、ハウジング内を、中空糸膜の一方の開口端に連なる
２次側ガス入口室と、中空糸膜の他方の開口端に連なる
２次側ガス出口室と、中空糸膜の束の外側に形成される
１次側ガス通路とに区画し、ハウジングの周面の一端側
に１次側ガス通路に連通する１次側ガス入口孔を設け、
ハウジングの周面の他端側に１次側ガス出口孔を設けて
構成されている。
【０００７】しかしながら、このように構成された従来
の加湿装置においては、１次側ガス入口孔と１次側ガス
出口孔とが両方ともハウジングの周面に設けられている
ため、１次側ガスが中空糸膜の束の中心部に流れにく
く、そのため、束の外側に配置された中空糸膜の周囲に
は１次側ガスが十分に流れるが、束の中心部に配置され
た中空糸膜の周囲には１次側ガスが流れなくなり、加湿
装置の全体としての加湿効率が悪いという欠点があっ
た。
の加湿装置においては、１次側ガス入口孔と１次側ガス
出口孔とが両方ともハウジングの周面に設けられている
ため、１次側ガスが中空糸膜の束の中心部に流れにく
く、そのため、束の外側に配置された中空糸膜の周囲に
は１次側ガスが十分に流れるが、束の中心部に配置され
た中空糸膜の周囲には１次側ガスが流れなくなり、加湿
装置の全体としての加湿効率が悪いという欠点があっ
た。
【０００８】そこで、この問題を解決する加湿装置とし
て図５に示すような構造の加湿装置５０が考えられる。
この加湿装置５０は、ハウジング５１の軸中心にインナ
ーパイプ５２を設け、ハウジング５１とインナーパイプ
５２との間に中空糸膜５３を収納し、中空糸膜５３の両
端部を固めて仕切壁として機能するポッティング部５４
ａ，５４ｂを形成し、一方のポッティング部５４ａより
も軸線方向外側のハウジング５１内を２次側ガス出口室
５６とし、他方のポッティング部５４ｂよりも軸線方向
外側のハウジング５１内を２次側ガス入口室５５とし、
また、ポッティング部５４ｂよりも軸線方向内側のハウ
ジング５１の内周面に環状通路５７を設け、この環状通
路５７に連通する１次側ガス出口孔５８を設け、ポッテ
ィング部５４ａよりも軸線方向内側に位置するインナー
パイプ５２の周面に１次側ガス入口孔５９を設けて構成
される。
て図５に示すような構造の加湿装置５０が考えられる。
この加湿装置５０は、ハウジング５１の軸中心にインナ
ーパイプ５２を設け、ハウジング５１とインナーパイプ
５２との間に中空糸膜５３を収納し、中空糸膜５３の両
端部を固めて仕切壁として機能するポッティング部５４
ａ，５４ｂを形成し、一方のポッティング部５４ａより
も軸線方向外側のハウジング５１内を２次側ガス出口室
５６とし、他方のポッティング部５４ｂよりも軸線方向
外側のハウジング５１内を２次側ガス入口室５５とし、
また、ポッティング部５４ｂよりも軸線方向内側のハウ
ジング５１の内周面に環状通路５７を設け、この環状通
路５７に連通する１次側ガス出口孔５８を設け、ポッテ
ィング部５４ａよりも軸線方向内側に位置するインナー
パイプ５２の周面に１次側ガス入口孔５９を設けて構成
される。
【０００９】このように構成された加湿装置では、１次
側ガス入口孔５９がインナーパイプ５２の周面に設けら
れ、１次側ガス出口孔５８がハウジング５１の周面に設
けられているので、１次側ガスは必ず中空糸膜５３の束
の内側から外側に向かって流れなくてはならなくなり、
したがって、中空糸膜５３の束の径方向全域に１次側ガ
スが流れるようになって、加湿装置５０全体としての加
湿効率を向上させることができる。
側ガス入口孔５９がインナーパイプ５２の周面に設けら
れ、１次側ガス出口孔５８がハウジング５１の周面に設
けられているので、１次側ガスは必ず中空糸膜５３の束
の内側から外側に向かって流れなくてはならなくなり、
したがって、中空糸膜５３の束の径方向全域に１次側ガ
スが流れるようになって、加湿装置５０全体としての加
湿効率を向上させることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す加湿装置５０においては、１次側ガス入口孔５９の
総開口面積が１次側ガス出口孔５８の総開口面積よりも
小さく形成されているため、１次側ガスは１次側ガス入
口孔５９を通過するとハウジング５１内で膨張する。こ
れにより、１次側ガス入口孔５９の近くで中空糸膜５３
が振動し、笛吹音が生じる。また、場合によっては、そ
の振動により中空糸膜５３が破損することもある。そこ
で、この発明は、中空糸膜の振動を防止することがで
き、静粛性、耐久性、信頼性に優れた加湿装置を提供す
るものである。
示す加湿装置５０においては、１次側ガス入口孔５９の
総開口面積が１次側ガス出口孔５８の総開口面積よりも
小さく形成されているため、１次側ガスは１次側ガス入
口孔５９を通過するとハウジング５１内で膨張する。こ
れにより、１次側ガス入口孔５９の近くで中空糸膜５３
が振動し、笛吹音が生じる。また、場合によっては、そ
の振動により中空糸膜５３が破損することもある。そこ
で、この発明は、中空糸膜の振動を防止することがで
き、静粛性、耐久性、信頼性に優れた加湿装置を提供す
るものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、複数の中空糸膜（例え
ば、後述する実施の形態における中空糸膜５）を備え、
該中空糸膜の外側に第１の流体（例えば、後述する実施
の形態における酸化剤オフガス）を流し、該中空糸膜の
内側に第２の流体（例えば、後述する実施の形態におけ
る燃料ガス）を流し、該中空糸膜を介して第１の流体と
第２の流体との間で水分を移動させる加湿装置（例え
ば、後述する実施の形態における加湿装置１）におい
て、前記複数の中空糸膜を収納し、周面の軸線方向一端
寄りに前記第１の流体が流通可能な第１の流通孔（例え
ば、後述する実施の形態における入口孔１６）が設けら
れたハウジング（例えば、後述する実施の形態における
ハウジング２）と、前記ハウジングのほぼ軸中心に配置
されて周囲を前記複数の中空糸膜に包囲され、内部が前
記第１の流体が流通する通路（例えば、後述する実施の
形態における通路１４）に形成され、周面の軸線方向他
端寄りに前記第１の流体が流通可能な第２の流通孔が設
けられたインナーパイプ（例えば、後述する実施の形態
におけるインナーパイプ３）と、を備え、前記第１の流
体を、前記第１の流通孔と前記第２の流通孔のうち総開
口面積が大きい方の流通孔から小さい方の流通孔に向け
て流すことを特徴とする。このように構成することによ
り、第１の流体がハウジング内に流入したときの膨張の
度合いを小さくすることができ、中空糸膜の振動を抑制
することが可能になる。
に、請求項１に記載した発明は、複数の中空糸膜（例え
ば、後述する実施の形態における中空糸膜５）を備え、
該中空糸膜の外側に第１の流体（例えば、後述する実施
の形態における酸化剤オフガス）を流し、該中空糸膜の
内側に第２の流体（例えば、後述する実施の形態におけ
る燃料ガス）を流し、該中空糸膜を介して第１の流体と
第２の流体との間で水分を移動させる加湿装置（例え
ば、後述する実施の形態における加湿装置１）におい
て、前記複数の中空糸膜を収納し、周面の軸線方向一端
寄りに前記第１の流体が流通可能な第１の流通孔（例え
ば、後述する実施の形態における入口孔１６）が設けら
れたハウジング（例えば、後述する実施の形態における
ハウジング２）と、前記ハウジングのほぼ軸中心に配置
されて周囲を前記複数の中空糸膜に包囲され、内部が前
記第１の流体が流通する通路（例えば、後述する実施の
形態における通路１４）に形成され、周面の軸線方向他
端寄りに前記第１の流体が流通可能な第２の流通孔が設
けられたインナーパイプ（例えば、後述する実施の形態
におけるインナーパイプ３）と、を備え、前記第１の流
体を、前記第１の流通孔と前記第２の流通孔のうち総開
口面積が大きい方の流通孔から小さい方の流通孔に向け
て流すことを特徴とする。このように構成することによ
り、第１の流体がハウジング内に流入したときの膨張の
度合いを小さくすることができ、中空糸膜の振動を抑制
することが可能になる。
【００１２】請求項２に記載した発明は、請求項１に記
載の発明において、前記第１の流通孔の総開口面積が前
記第２の流通孔の総開口面積よりも大きく設定されてい
ることを特徴とする。このように構成することにより、
インナーパイプの第２の流通孔の総開口面積を小さくす
ることが可能になる。
載の発明において、前記第１の流通孔の総開口面積が前
記第２の流通孔の総開口面積よりも大きく設定されてい
ることを特徴とする。このように構成することにより、
インナーパイプの第２の流通孔の総開口面積を小さくす
ることが可能になる。
【００１３】請求項３に記載した発明は、請求項１また
は請求項２に記載の発明において、燃料電池の反応ガス
の加湿に用いられることを特徴とする。このように構成
することにより、燃料電池システムの静粛性、耐久性、
信頼性が向上するとともに、加湿効率が向上して燃料電
池の安定した発電状態を保持することが可能になる。
は請求項２に記載の発明において、燃料電池の反応ガス
の加湿に用いられることを特徴とする。このように構成
することにより、燃料電池システムの静粛性、耐久性、
信頼性が向上するとともに、加湿効率が向上して燃料電
池の安定した発電状態を保持することが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明に係る加湿装置の
一実施の形態を図１から図４の図面を参照して説明す
る。図１は、この発明に係る加湿装置１の縦断面図であ
る。加湿装置１は、円筒状のハウジング２と、ハウジン
グ２の軸中心に配置されたインナーパイプ３と、ハウジ
ング２とインナーパイプ３の間に収納された中空糸膜束
４と、を備えている。
一実施の形態を図１から図４の図面を参照して説明す
る。図１は、この発明に係る加湿装置１の縦断面図であ
る。加湿装置１は、円筒状のハウジング２と、ハウジン
グ２の軸中心に配置されたインナーパイプ３と、ハウジ
ング２とインナーパイプ３の間に収納された中空糸膜束
４と、を備えている。
【００１５】中空糸膜束４は、図２に示すような細長い
中空糸膜５を多数本束ねて構成されている。中空糸膜５
は、例えばペルフルオロスルホン酸ポリマー（登録商標
「ナフィオン」）などからなり、その内側と外側にそれ
ぞれ水分含量の異なる流体を供給すると、水分含量の多
い流体中の水分が中空糸膜を透過して水分含量の少ない
流体へと移動する性質を有する。
中空糸膜５を多数本束ねて構成されている。中空糸膜５
は、例えばペルフルオロスルホン酸ポリマー（登録商標
「ナフィオン」）などからなり、その内側と外側にそれ
ぞれ水分含量の異なる流体を供給すると、水分含量の多
い流体中の水分が中空糸膜を透過して水分含量の少ない
流体へと移動する性質を有する。
【００１６】中空糸膜束４の両端部は樹脂で結束されて
ポッティング部４ａ，４ｂとされており、ポッティング
部４ａ，４ｂにおいて、中空糸膜５の外周面間、中空糸
膜５の外周面とハウジング２の内周面の間、中空糸膜５
の外周面とインナーパイプ３の外周面の間が閉塞されて
いる。そして、ポッティング部４ａよりも軸線方向一端
側のハウジング２内が第１の流体の出口室６とされてい
て、出口室６には第２の流体の排出管７が連結されてい
る。また、ポッティング部４ｂよりも軸線方向他端側の
ハウジング２内が第２の流体の入口室８とされており、
ハウジング２の周面には入口室８に連なる複数の入口孔
９が設けられていて、さらに、ハウジング２の外周に
は、全ての入口孔９に連なる環状入口通路１０を形成す
る環状部材１１が設けられ、環状部材１１に第２の流体
の供給管１２が連結されている。
ポッティング部４ａ，４ｂとされており、ポッティング
部４ａ，４ｂにおいて、中空糸膜５の外周面間、中空糸
膜５の外周面とハウジング２の内周面の間、中空糸膜５
の外周面とインナーパイプ３の外周面の間が閉塞されて
いる。そして、ポッティング部４ａよりも軸線方向一端
側のハウジング２内が第１の流体の出口室６とされてい
て、出口室６には第２の流体の排出管７が連結されてい
る。また、ポッティング部４ｂよりも軸線方向他端側の
ハウジング２内が第２の流体の入口室８とされており、
ハウジング２の周面には入口室８に連なる複数の入口孔
９が設けられていて、さらに、ハウジング２の外周に
は、全ての入口孔９に連なる環状入口通路１０を形成す
る環状部材１１が設けられ、環状部材１１に第２の流体
の供給管１２が連結されている。
【００１７】また、ハウジング２とインナーパイプ３と
ポッティング部４ａとポッティング部４ｂで囲まれた空
間は膜収納室１３となっており、インナーパイプ３はそ
の周囲を膜収納室１３に収納された中空糸膜５によって
包囲されている。インナーパイプ３は、ハウジング２の
他端側から挿入され、先端をポッティング部４ａまで延
ばしており、インナーパイプ３の内部は第１の流体が流
通する通路１４になっている。通路１４はインナーパイ
プ３の先端側で閉塞されており、インナーパイプ３の周
面においてポッティング部４ｂに近い部位には通路１４
と膜収納室１３とを連通する第２の流体の出口孔（第２
の流通孔）１５が複数設けられている。また、ハウジン
グ２の周面であってポッティング部４ａに近い部位に
は、膜収納室１３に連なる複数の入口孔（第１の流通
孔）１６が設けられていて、さらに、ハウジング２の外
周には、全ての入口孔１６に連なる環状入口通路１７を
形成する環状部材１８が設けられ、環状部材１８に第１
の流体の供給管１９が連結されている。ここで、第１の
流体の出口孔１５の開口面積を合計した総開口面積は、
第１の流体の入口孔１６の開口面積を合計した総開口面
積よりも小さく設定されている。
ポッティング部４ａとポッティング部４ｂで囲まれた空
間は膜収納室１３となっており、インナーパイプ３はそ
の周囲を膜収納室１３に収納された中空糸膜５によって
包囲されている。インナーパイプ３は、ハウジング２の
他端側から挿入され、先端をポッティング部４ａまで延
ばしており、インナーパイプ３の内部は第１の流体が流
通する通路１４になっている。通路１４はインナーパイ
プ３の先端側で閉塞されており、インナーパイプ３の周
面においてポッティング部４ｂに近い部位には通路１４
と膜収納室１３とを連通する第２の流体の出口孔（第２
の流通孔）１５が複数設けられている。また、ハウジン
グ２の周面であってポッティング部４ａに近い部位に
は、膜収納室１３に連なる複数の入口孔（第１の流通
孔）１６が設けられていて、さらに、ハウジング２の外
周には、全ての入口孔１６に連なる環状入口通路１７を
形成する環状部材１８が設けられ、環状部材１８に第１
の流体の供給管１９が連結されている。ここで、第１の
流体の出口孔１５の開口面積を合計した総開口面積は、
第１の流体の入口孔１６の開口面積を合計した総開口面
積よりも小さく設定されている。
【００１８】次に、この加湿装置１の作用を、燃料電池
の反応ガスを加湿するときに用いる場合を例にとって説
明する。前述したように、燃料電池では、燃料電池から
排出される酸化剤ガス、すなわち酸化剤オフガスの水分
含量が多いので、この酸化剤オフガスで燃料ガスを加湿
する場合があり、この場合には、酸化剤ガス（第１の流
体）を１次側ガスとして加湿装置１の供給管１９から供
給し、燃料ガス（第２の流体）を２次側ガスとして加湿
装置１の供給管１２に供給する。
の反応ガスを加湿するときに用いる場合を例にとって説
明する。前述したように、燃料電池では、燃料電池から
排出される酸化剤ガス、すなわち酸化剤オフガスの水分
含量が多いので、この酸化剤オフガスで燃料ガスを加湿
する場合があり、この場合には、酸化剤ガス（第１の流
体）を１次側ガスとして加湿装置１の供給管１９から供
給し、燃料ガス（第２の流体）を２次側ガスとして加湿
装置１の供給管１２に供給する。
【００１９】このように各ガスを加湿装置１に供給する
と、供給管１２から供給された燃料ガスは環状入口通路
１０の全周に行き渡り、環状入口通路１０から各入口孔
９を通って入口室８に流入し、さらに、入口室８から各
中空糸膜５の内部を通って出口室６に流出し、排出管７
に流出する。
と、供給管１２から供給された燃料ガスは環状入口通路
１０の全周に行き渡り、環状入口通路１０から各入口孔
９を通って入口室８に流入し、さらに、入口室８から各
中空糸膜５の内部を通って出口室６に流出し、排出管７
に流出する。
【００２０】一方、供給管１９から供給された酸化剤オ
フガスは環状入口通路１７の全周に行き渡り、環状入口
通路１７から各入口孔１６を通って膜収納室１３に流入
し、中空糸膜束４の各中空糸膜５の外側を通ってポッテ
ィング部４ｂに向かって流れ、各出口孔１５を通ってイ
ンナーパイプ３の通路１４へと流出する。ここで、酸化
剤オフガスに含まれる水分が中空糸膜５を透過して中空
糸膜５の内側を流れる燃料ガスに移動し、燃料ガスが加
湿される。
フガスは環状入口通路１７の全周に行き渡り、環状入口
通路１７から各入口孔１６を通って膜収納室１３に流入
し、中空糸膜束４の各中空糸膜５の外側を通ってポッテ
ィング部４ｂに向かって流れ、各出口孔１５を通ってイ
ンナーパイプ３の通路１４へと流出する。ここで、酸化
剤オフガスに含まれる水分が中空糸膜５を透過して中空
糸膜５の内側を流れる燃料ガスに移動し、燃料ガスが加
湿される。
【００２１】この場合、酸化剤オフガスが入口孔１６か
ら出口孔１５に流れるためには、酸化剤オフガスは必ず
中空糸膜束４の内部を径方向外側から内側に向かって流
れなくてはならないので、中空糸膜束４の径方向いずれ
に位置する中空糸膜５についても、その外側を満遍なく
酸化剤オフガスが流れることとなる。したがって、全て
の中空糸膜５を加湿に寄与させることができ、加湿装置
１の加湿効率が向上し、加湿装置１の小型化が可能にな
る。その結果、燃料電池を安定した発電状態に保持する
ことができるとともに、燃料電池システムの小型化を図
ることができる。これは、搭載スペースに限りがある燃
料電池自動車に搭載する場合に、極めて有利である。
ら出口孔１５に流れるためには、酸化剤オフガスは必ず
中空糸膜束４の内部を径方向外側から内側に向かって流
れなくてはならないので、中空糸膜束４の径方向いずれ
に位置する中空糸膜５についても、その外側を満遍なく
酸化剤オフガスが流れることとなる。したがって、全て
の中空糸膜５を加湿に寄与させることができ、加湿装置
１の加湿効率が向上し、加湿装置１の小型化が可能にな
る。その結果、燃料電池を安定した発電状態に保持する
ことができるとともに、燃料電池システムの小型化を図
ることができる。これは、搭載スペースに限りがある燃
料電池自動車に搭載する場合に、極めて有利である。
【００２２】また、出口孔１５の総開口面積が入口孔１
６の総開口面積よりも小さく設定されているので、酸化
剤オフガスが入口孔１６から膜収納室１３内に流入した
ときのガスの膨張の度合いを小さくすることができ、中
空糸膜５の振動を抑制することができる。その結果、笛
吹音の発生を防止することができるとともに、中空糸膜
５の破損を防止することができる。これにより、燃料電
池システムの静粛性、耐久性、信頼性が向上する。さら
に、インナーパイプ３の出口孔１５の開口面積を小さく
設定することができるので、出口孔１５の開口面積を大
きくする場合に比べると、ハウジング２に対して外径の
小さいインナーパイプ３を製造し易い。
６の総開口面積よりも小さく設定されているので、酸化
剤オフガスが入口孔１６から膜収納室１３内に流入した
ときのガスの膨張の度合いを小さくすることができ、中
空糸膜５の振動を抑制することができる。その結果、笛
吹音の発生を防止することができるとともに、中空糸膜
５の破損を防止することができる。これにより、燃料電
池システムの静粛性、耐久性、信頼性が向上する。さら
に、インナーパイプ３の出口孔１５の開口面積を小さく
設定することができるので、出口孔１５の開口面積を大
きくする場合に比べると、ハウジング２に対して外径の
小さいインナーパイプ３を製造し易い。
【００２３】なお、図３は、前述した実施の形態におけ
る加湿装置１と、図５に示す加湿装置５０とで、笛吹音
の音量を比較した一実験結果である。この実験結果か
ら、図５に示す加湿装置５０では、酸化剤オフガスの流
量増大（孔通過速度の増大）に伴って音量が大きくなっ
ていくのに対して、この発明の加湿装置１では酸化剤オ
フガスの流量を増大しても音量を極めて低レベルに保持
することができることがわかる。また、図４は、前述し
た実施の形態における加湿装置１と、図５に示す加湿装
置５０とで、中空糸膜５の損傷の発生量を比較した一実
験結果である。この実験結果から、図５に示す加湿装置
５０では、酸化剤オフガスの流量が少ない時から中空糸
膜５の損傷が発生し、酸化剤オフガスの流量増大に伴っ
て、振動に起因すると考えられる損傷の発生量が増大し
ていくのに対して、この発明の加湿装置１では酸化剤オ
フガスの流量が相当に大きくならない限り、中空糸膜５
の損傷が発生しないことがわかる。
る加湿装置１と、図５に示す加湿装置５０とで、笛吹音
の音量を比較した一実験結果である。この実験結果か
ら、図５に示す加湿装置５０では、酸化剤オフガスの流
量増大（孔通過速度の増大）に伴って音量が大きくなっ
ていくのに対して、この発明の加湿装置１では酸化剤オ
フガスの流量を増大しても音量を極めて低レベルに保持
することができることがわかる。また、図４は、前述し
た実施の形態における加湿装置１と、図５に示す加湿装
置５０とで、中空糸膜５の損傷の発生量を比較した一実
験結果である。この実験結果から、図５に示す加湿装置
５０では、酸化剤オフガスの流量が少ない時から中空糸
膜５の損傷が発生し、酸化剤オフガスの流量増大に伴っ
て、振動に起因すると考えられる損傷の発生量が増大し
ていくのに対して、この発明の加湿装置１では酸化剤オ
フガスの流量が相当に大きくならない限り、中空糸膜５
の損傷が発生しないことがわかる。
【００２４】〔他の実施の形態〕尚、この発明は前述し
た実施の形態に限られるものではない。例えば、前述し
た実施の形態では、第１の流体（１次側ガス）をハウジ
ングに設けた流通孔（入口孔１６）からインナーパイプ
に設けた流通孔（出口孔１５）に向かって流すようにし
ているが、これと逆方向に、すなわちインナーパイプに
設けた流通孔からハウジングに設けた流通孔に第１の流
体を流すようにしてもよく、ただし、その場合には、イ
ンナーパイプに設けた流通孔の総開口面積をハウジング
に設けた流通孔の総開口面積よりも大きく設定する。
た実施の形態に限られるものではない。例えば、前述し
た実施の形態では、第１の流体（１次側ガス）をハウジ
ングに設けた流通孔（入口孔１６）からインナーパイプ
に設けた流通孔（出口孔１５）に向かって流すようにし
ているが、これと逆方向に、すなわちインナーパイプに
設けた流通孔からハウジングに設けた流通孔に第１の流
体を流すようにしてもよく、ただし、その場合には、イ
ンナーパイプに設けた流通孔の総開口面積をハウジング
に設けた流通孔の総開口面積よりも大きく設定する。
【００２５】また、前述した実施の形態は、第１の流体
を水分含量の多い流体とし、第２の流体を水分含量の少
ない流体として、第１の流体で第２の流体を加湿するよ
うにしているが、この逆の場合、すなわち、第１の流体
を水分含量の少ない流体とし、第２の流体を水分含量の
多い流体として、第２の流体で第１の流体を加湿する場
合も、本発明は成立する。
を水分含量の多い流体とし、第２の流体を水分含量の少
ない流体として、第１の流体で第２の流体を加湿するよ
うにしているが、この逆の場合、すなわち、第１の流体
を水分含量の少ない流体とし、第２の流体を水分含量の
多い流体として、第２の流体で第１の流体を加湿する場
合も、本発明は成立する。
【００２６】さらに、前述した実施の形態では、第１の
流体と第２の流体を逆方向に流す対向流としているが、
第１の流体と第２の流体を同方向に流しても本発明は成
立する。
流体と第２の流体を逆方向に流す対向流としているが、
第１の流体と第２の流体を同方向に流しても本発明は成
立する。
【００２７】
【発明の効果】以上説明するように、請求項１に記載し
た発明によれば、中空糸膜の振動を抑制することができ
るので、笛吹音の発生を防止することができて静粛性が
向上し、中空糸膜の破損を防止することができて信頼性
が向上するという優れた効果が奏される。請求項２に記
載した発明によれば、インナーパイプの第２の流通孔の
総開口面積を小さくすることが可能になるので、インナ
ーパイプに第２の流通孔を加工し易くなる。請求項３に
記載した発明によれば、燃料電池システムの静粛性、耐
久性、信頼性が向上するとともに、加湿効率が向上して
燃料電池の安定した発電状態を保持することができると
いう効果がある。
た発明によれば、中空糸膜の振動を抑制することができ
るので、笛吹音の発生を防止することができて静粛性が
向上し、中空糸膜の破損を防止することができて信頼性
が向上するという優れた効果が奏される。請求項２に記
載した発明によれば、インナーパイプの第２の流通孔の
総開口面積を小さくすることが可能になるので、インナ
ーパイプに第２の流通孔を加工し易くなる。請求項３に
記載した発明によれば、燃料電池システムの静粛性、耐
久性、信頼性が向上するとともに、加湿効率が向上して
燃料電池の安定した発電状態を保持することができると
いう効果がある。
【図１】 この発明に係る加湿装置の一実施の形態にお
ける縦断面図である。
ける縦断面図である。
【図２】 １本の中空糸膜の斜視図である。
【図３】 本発明の加湿装置と比較例とで笛吹音の音量
を比較した一実験結果を示す図である。
を比較した一実験結果を示す図である。
【図４】 本発明の加湿装置と比較例とで中空糸膜の損
傷発生量を比較した一実験結果を示す図である。
傷発生量を比較した一実験結果を示す図である。
【図５】 比較例の加湿装置の縦断面図である。
１ 加湿装置
２ ハウジング
３ インナーパイプ
５ 中空糸膜
１６ 入口孔（第１の流通孔）
１４ 通路
１５ 出口孔（第２の流通孔）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 片野 剛司
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） 4D006 GA41 HA02 HA06 HA18 HA19
HA95 JA13Z JA15Z JA19Z
MA01 MB03 MC28X MC74X
PA05 PB17 PB65 PC80
5H026 AA06 CX06 EE18
5H027 AA06
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の中空糸膜を備え、該中空糸膜の外
側に第１の流体を流し、該中空糸膜の内側に第２の流体
を流し、該中空糸膜を介して第１の流体と第２の流体と
の間で水分を移動させる加湿装置において、 前記複数の中空糸膜を収納し、周面の軸線方向一端寄り
に前記第１の流体が流通可能な第１の流通孔が設けられ
たハウジングと、 前記ハウジングのほぼ軸中心に配置されて周囲を前記複
数の中空糸膜に包囲され、内部が前記第１の流体が流通
する通路に形成され、周面の軸線方向他端寄りに前記第
１の流体が流通可能な第２の流通孔が設けられたインナ
ーパイプと、 を備え、前記第１の流体を、前記第１の流通孔と前記第
２の流通孔のうち総開口面積が大きい方の流通孔から小
さい方の流通孔に向けて流すことを特徴とする加湿装
置。 - 【請求項２】 前記第１の流通孔の総開口面積が前記第
２の流通孔の総開口面積よりも大きく設定されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。 - 【請求項３】 燃料電池の反応ガスの加湿に用いられる
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001356612A JP2003157872A (ja) | 2001-11-21 | 2001-11-21 | 加湿装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001356612A JP2003157872A (ja) | 2001-11-21 | 2001-11-21 | 加湿装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003157872A true JP2003157872A (ja) | 2003-05-30 |
Family
ID=19168104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001356612A Withdrawn JP2003157872A (ja) | 2001-11-21 | 2001-11-21 | 加湿装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003157872A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004107490A1 (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-09 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | 加湿装置 |
| JP2005265196A (ja) * | 2004-03-16 | 2005-09-29 | Honda Motor Co Ltd | 加湿器 |
| US7264233B2 (en) | 2004-05-25 | 2007-09-04 | Honda Motor Co., Ltd. | Humidifier |
| WO2014046450A1 (en) * | 2012-09-21 | 2014-03-27 | Kolon Industries, Inc. | Hollow fiber membrane module |
| CN118009439A (zh) * | 2024-04-07 | 2024-05-10 | 山西八建集团有限公司 | 一种供热通风与空调工程用加湿装置 |
-
2001
- 2001-11-21 JP JP2001356612A patent/JP2003157872A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004107490A1 (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-09 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | 加湿装置 |
| US7717404B2 (en) | 2003-05-30 | 2010-05-18 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Humidifier |
| JP2005265196A (ja) * | 2004-03-16 | 2005-09-29 | Honda Motor Co Ltd | 加湿器 |
| JP4516333B2 (ja) * | 2004-03-16 | 2010-08-04 | 本田技研工業株式会社 | 加湿器 |
| US7264233B2 (en) | 2004-05-25 | 2007-09-04 | Honda Motor Co., Ltd. | Humidifier |
| WO2014046450A1 (en) * | 2012-09-21 | 2014-03-27 | Kolon Industries, Inc. | Hollow fiber membrane module |
| JP2015530242A (ja) * | 2012-09-21 | 2015-10-15 | コーロン インダストリーズ インク | 中空糸膜モジュール（ｈｏｌｌｏｗｆｉｂｅｒｍｅｍｂｒａｎｅｍｏｄｕｌｅ） |
| US9413018B2 (en) | 2012-09-21 | 2016-08-09 | Kolon Industries, Inc. | Hollow fiber membrane module |
| CN118009439A (zh) * | 2024-04-07 | 2024-05-10 | 山西八建集团有限公司 | 一种供热通风与空调工程用加湿装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050201 |