JP2004340565A - Humidifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加湿装置に関する。 The present invention relates to a humidifier.
特開平5−272787号公報は、タンク内の液体をタンクの気体空間に噴霧するガス噴霧管を備えた、加湿装置を開示している。公報には、内部に気体空間があるタンク部分の外壁を加熱するヒーターは設けられていない。
公報の加湿装置は、ガス噴霧管を有するので、気体空間をタンク内の液体(ミスト)で充満させることができる。そのため、ガス供給管からタンク内に入るガスの温度がタンク内の液体の温度と異なっている場合でも、気体空間の温度はタンク内の液体の温度に近くなる。その結果、気体空間がタンク内の液体の温度に近い温度での飽和状態になり、排出されるガスの湿度制御が、タンク内の液体を気体空間に噴霧しない場合に比べて容易になる。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-272787 discloses a humidifier provided with a gas spray pipe for spraying a liquid in a tank into a gas space of the tank. The publication does not provide a heater for heating the outer wall of a tank portion having a gas space therein.
Since the humidifier of the publication has a gas spray tube, the gas space can be filled with the liquid (mist) in the tank. Therefore, even when the temperature of the gas entering the tank from the gas supply pipe is different from the temperature of the liquid in the tank, the temperature of the gas space becomes close to the temperature of the liquid in the tank. As a result, the gas space becomes saturated at a temperature close to the temperature of the liquid in the tank, and the control of the humidity of the discharged gas becomes easier as compared with the case where the liquid in the tank is not sprayed into the gas space.
しかし、従来の加湿装置には、つぎの問題点がある。
上記公報の加湿装置には、内部に気体空間があるタンク部分の外壁を加熱するヒーターが設けられていないので、タンク内の液体を気体空間に噴霧しても、タンク壁の近くの気体は、タンク壁の温度の影響を受けタンク内の液体の温度と異なるおそれがある。そのため、気体空間の温度をタンク内の液体の温度に近づけるのに限度がある。
Since the humidifier of the above publication is not provided with a heater for heating the outer wall of the tank portion having a gas space therein, even if the liquid in the tank is sprayed into the gas space, the gas near the tank wall is The temperature of the tank may be different from the temperature of the liquid in the tank due to the temperature of the tank wall. Therefore, there is a limit in bringing the temperature of the gas space closer to the temperature of the liquid in the tank.
本発明が解決しようとする問題点は、気体空間の温度をタンク内の液体の温度に近づけるのに限度があることである。
本発明の目的は、タンク内の気体空間の温度をタンク内の液体の温度に従来より近づけることができる加湿装置を提供することにある。
The problem to be solved by the present invention is that there is a limit in bringing the temperature of the gas space closer to the temperature of the liquid in the tank.
An object of the present invention is to provide a humidifier capable of bringing the temperature of a gas space in a tank closer to the temperature of liquid in the tank than before.
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) 内部に液体とその上方に気体空間をもつタンクと、
前記液体の中に一端が挿入されたガス供給管と、
一端が前記液体に連通し他端が前記気体空間にあるガス噴霧管と、
内部に気体空間があるタンク部分の外壁を加熱するヒーターと、
を有する加湿装置。
(2) 前記ガス噴霧管は、前記タンク内に位置する部分を含む、(1)記載の加湿装置。
(3) 前記ヒーターは、内部に気体空間があるタンク部分の外壁の全体に設けられている、(1)記載の加湿装置。
(4) 一端が前記気体空間に連通するガス排出管と、
前記ガス排出管を通るガス中の水滴を除去する水滴除去機構と、
をさらに有する(1)記載の加湿装置。
(5) 前記ガス排出管は上下方向に延びる上下方向延び部を備えており、前記水滴除去機構は前記ガス排出管の上下方向延び部に設けられている(4)記載の加湿装置。
(6) 前記上下方向延び部の一部は前記気体空間内に位置しており、前記水滴除去機構は前記上下方向延び部のうちの前記気体空間内に位置する部分に設けられている、(5)記載の加湿装置。
(7) 前記水滴除去機構は、前記ガス排出管の軸方向にらせん状に設けた板状部材と、前記ガス排出管に設けた水流出穴とを、備えている、(4)記載の加湿装置。
(8) 前記板状部材は、外周端から前記ガス排出管の中央にいくに従ってガス流れ方向上流側に傾斜している、(7)記載の加湿装置。
The present invention that achieves the above object is as follows.
(1) a tank having a liquid inside and a gas space above it,
A gas supply pipe having one end inserted into the liquid,
A gas spray tube having one end communicating with the liquid and the other end in the gas space;
A heater that heats the outer wall of the tank part with a gas space inside,
Humidifier having a.
(2) The humidifier according to (1), wherein the gas spray tube includes a portion located in the tank.
(3) The humidifier according to (1), wherein the heater is provided on an entire outer wall of a tank portion having a gas space therein.
(4) a gas discharge pipe having one end communicating with the gas space;
A water droplet removal mechanism for removing water droplets in the gas passing through the gas discharge pipe,
The humidifier according to (1), further comprising:
(5) The humidifier according to (4), wherein the gas discharge pipe includes a vertically extending portion extending in a vertical direction, and the water droplet removing mechanism is provided in a vertically extending portion of the gas discharge pipe.
(6) A part of the vertically extending portion is located in the gas space, and the water droplet removing mechanism is provided in a portion of the vertically extending portion located in the gas space, 5) The humidifier according to the above.
(7) The humidifier according to (4), wherein the water droplet removing mechanism includes a plate-shaped member provided spirally in an axial direction of the gas discharge pipe, and a water outflow hole provided in the gas discharge pipe. apparatus.
(8) The humidifier according to (7), wherein the plate-like member is inclined toward the upstream side in the gas flow direction from the outer peripheral end toward the center of the gas discharge pipe.
上記(1)の加湿装置では、内部に気体空間があるタンク部分の外壁を加熱するヒーターが設けられているので、内部に気体空間があるタンク部分の外壁を加熱するヒーターが設けられていない場合(従来)に比べて、タンク壁の近くの気体がタンク壁の温度の影響を受けタンク内の液体の温度と異なるおそれが小になる。
上記(2)の加湿装置では、ガス噴霧管がタンク外に位置する場合に比べて、ガス噴霧管内を流れる液体の温度変化を小にできる。
上記(3)の加湿装置では、内部に気体空間があるタンク部分の一部のみにヒーターが設けられる場合に比べて、タンク壁の近くの気体がタンク壁の温度の影響を受け液体の温度と異なるおそれは小である。
上記(4)または(5)の加湿装置では、水滴除去機構を有するので、ガス排出管を通るガス中の水滴を除去できる。
上記(6)の加湿装置では、水滴除去機構が気体空間内に位置する部分に設けられているので、水滴除去機構によってガス排出管内から除去された水滴を容易にタンク内に戻すことができる。
上記(7)の加湿装置では、らせん状の板状部材を備えているので、板状部材が設けられている部位を水滴混入ガスが流れるとき、水滴混入ガスはらせん状に流れる。そのため、遠心力が発生しガス中の水滴がガス排出管の壁面に付く。
また、水流出穴を備えているので、ガス排出管の壁面に付いた水滴を水流出穴からガス排出管の外に流出させることができる。
上記(8)の加湿装置では、板状部材が傾斜しているので、板状部材が傾斜していない場合やガス流れ方向下流側に傾斜する場合に比べて、ガスを効率よくらせん状に流すことができる。
In the humidifier of the above (1), since the heater for heating the outer wall of the tank portion having the gas space therein is provided, the heater for heating the outer wall of the tank portion having the gas space therein is not provided. As compared with the conventional case, the possibility that the gas near the tank wall is affected by the temperature of the tank wall and differs from the temperature of the liquid in the tank is reduced.
In the humidifier of the above (2), the temperature change of the liquid flowing in the gas spray tube can be made smaller than when the gas spray tube is located outside the tank.
In the humidifier of the above (3), the gas near the tank wall is affected by the temperature of the tank wall and the temperature of the liquid is lower than the case where the heater is provided only in a part of the tank portion having the gas space inside. The likelihood of being different is small.
Since the humidifier of the above (4) or (5) has a water droplet removing mechanism, water droplets in the gas passing through the gas discharge pipe can be removed.
In the humidifier of the above (6), since the water droplet removing mechanism is provided in the portion located in the gas space, the water droplet removed from the gas discharge pipe by the water droplet removing mechanism can be easily returned into the tank.
In the humidifier of the above (7), since the helical plate-like member is provided, when the water-droplet-containing gas flows through the portion where the plate-like member is provided, the water-droplet-containing gas flows helically. Therefore, centrifugal force is generated and water droplets in the gas adhere to the wall surface of the gas discharge pipe.
Further, since the water outlet hole is provided, water droplets attached to the wall surface of the gas discharge pipe can flow out of the gas discharge pipe from the water outlet hole.
In the humidifier of the above (8), since the plate-like member is inclined, the gas flows efficiently in a spiral manner compared to the case where the plate-like member is not inclined or the case where the plate-like member is inclined downstream in the gas flow direction. be able to.
図1は、本発明実施例1の加湿装置を示しており、図2〜図4は、本発明実施例2の加湿装置を示している。
本発明実施例1と本発明実施例2にわたって共通する部分には、本発明実施例1と本発明実施例2にわたって同じ符号を付してある。
まず、本発明実施例1と本発明実施例2にわたって共通する部分を、たとえば図1を参照して、説明する。
本発明実施例の加湿装置は、たとえば、図示略の燃料電池に送り込まれるガスを加湿する加湿装置である。ただし、本発明実施例の加湿装置は、上記の加湿装置に限定されるものではない。
FIG. 1 shows a humidifying device according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 show a humidifying device according to a second embodiment of the present invention.
Portions common to the first embodiment of the present invention and the second embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals throughout the first and second embodiments of the present invention.
First, portions common to the first embodiment of the present invention and the second embodiment of the present invention will be described with reference to, for example, FIG.
The humidifying device according to the embodiment of the present invention is, for example, a humidifying device for humidifying a gas sent to a fuel cell (not shown). However, the humidifier of the embodiment of the present invention is not limited to the above humidifier.
本発明実施例の加湿装置10は、図1に示すように、内部に液体21とその上方に気体空間22をもつタンク20と、液体21の中に一端が挿入されたガス供給管30と、一端が液体21に連通し他端が気体空間22にあるガス噴霧管40と、内部に気体空間22があるタンク部分(以下、第1のタンク部分という)23の外壁を加熱する第1のヒーター50とを、有する。加湿装置10は、さらに、気体空間22のガスを加湿装置10外に排出するガス排出管60と、内部に液体21があるタンク部分(以下、第2のタンク部分という)24の外壁を加熱する第2のヒーター70と、ガス排出管60の外壁を加熱する第3のヒーター80とを、有する。
As shown in FIG. 1, the
タンク20の側壁20aは、円筒形状である。
ガス供給管30は、液体21中にガスを供給してバブリングさせる。ガス供給管30は、上下方向に延びる上下方向延び部31と、上下方向延び部31の下端部から水平方向に延びる水平方向延び部32とを、有する。
水平方向延び部32は、液体21内に位置する。水平方向延び部32の形状は、円板形状であってもよく、棒状であってもよい。水平方向延び部32の少なくとも上壁には、複数の穴32aが設けられている。ガス供給管30内を通り液体21内に供給されるガスは、液体部21中を上昇する間に泡中に水蒸気を取り込み、気体空間22に達する。
The
The
The
ガス噴霧管40は、タンク20内の液体21を気体空間22全体に均一に噴霧する。ガス噴霧管40は、一部がタンク20外に位置するように設けられていてもよいが、全体がタンク20内に設けられていることが望ましい(図示例では、ガス噴霧管40の一部がタンク20外に位置するように設けられている場合を示している)。
ガス噴霧管40は、ガス噴霧管40の一端にある液体取入口41と、ポンプ42と、ガス噴霧管40の他端にある噴霧部43とを、有する。
液体取入口41は、ガス供給管30の穴32aより下方に設けられている。ただし、液体取入口41は、ガス供給管30の穴32aより上方に設けられていてもよい。
噴霧部43は、円板形状となっている。噴霧部43の直径は、タンク20の側壁20a内径の半分またはほぼ半分である。噴霧部43には、噴霧用穴43aが複数設けられている。
The
The
The
The
第1のヒーター50は、第1のタンク部分23の外壁の全体またはほぼ全体に設けられていることが望ましい。
ガス排出管60を通ったガスは、加湿装置10が図示略の燃料電池に送り込まれるガスを加湿する加湿装置である場合、図示略の燃料電池に送り込まれる。
第2のヒーター70は、第1のヒーター50と一体のヒーターであってもよく、第1のヒーター50と異なるヒーターであってもよい。第2のヒーター70は、第2のタンク部分24の外壁の全体またはほぼ全体に設けられていることが望ましい。
第3のヒーター80は、第1、第2のヒーター50、70の少なくとも一方と一体のヒーターであってもよく、第1、第2のヒーター50、70と異なるヒーターであってもよい。
The
When the
The
The
ここで、本発明実施例1と本発明実施例2に共通する作用を説明する。
噴霧管40と第1のヒーター50が設けられているので、噴霧管だけが設けられ第1のヒーターが設けられていない場合(従来)に比べて、第1のタンク部分23のタンク壁付近に位置する気体がタンク壁から受ける温度の影響を小にでき、気体空間22の温度を液体21の温度に近づけることができる。
ガス噴霧管40の全体がタンク20内に位置して設けられている場合、ガス噴霧管40がタンク20外に位置して設けられる場合より、ガス噴霧管40の温度が液体21の温度に近くなり、ガス噴霧管40を流れる途中で液体の温度が変化することが抑制される。
第1のヒーター50が、第1のタンク部分23の外壁の全体またはほぼ全体に設けられている場合、第1のヒーター50が第1のタンク部分23の外壁の一部のみに設けられる場合より、気体空間22の温度を液体21の温度に近づけることができる。
Here, an operation common to the first embodiment of the present invention and the second embodiment of the present invention will be described.
Since the
When the entire
When the
ガス噴霧管40の噴霧部43の直径がタンク20の内径の半分またはほぼ半分となっているので、噴霧部43は、ガス通路を塞ぐことなく気体空間22全体に均一に噴霧できる。
第1のヒーター50が第2のヒーター70と異なる場合、液体21の比熱と気体空間22内の気体の比熱との違いに対応でき、第1のヒーター50と第2のヒーター70とが一体のヒーターである場合に比べて、気体空間22の温度を液体21の温度に近づけることができる。
Since the diameter of the spraying
When the
つぎに、本発明各実施例に特有な部分を説明する。
[本発明実施例1]
本発明実施例1の構成は、図1に示すように、本発明実施例1と本発明実施例2にわたって共通する部分の構成と同じであり、本発明実施例1では、本発明実施例1と本発明実施例2にわたって共通する部分の作用・効果を得ることができる。
Next, parts unique to each embodiment of the present invention will be described.
[Example 1 of the present invention]
As shown in FIG. 1, the configuration of the first embodiment of the present invention is the same as the configuration of a portion common to the first embodiment of the present invention and the second embodiment of the present invention. Thus, the operation and effect of the portion common to the second embodiment of the present invention can be obtained.
[本発明実施例2]
本発明実施例2では、図2〜図4に示すように、ガス排出管60を通るガス中の水滴を除去する水滴除去機構90がさらに設けられている場合を示している。
ガス排出管60は、図2に示すように、一端で気体空間22に連通している。ガス排出管60は、上下方向に延びる上下方向延び部61と、上下方向延び部61の下流側端から上下方向延び部61とは異なる方向(たとえば水平方向)に延びる下流側延び部62とを、有する。
上下方向延び部61は、タンク20の上壁に接続されている。上下方向延び部61の上流側端部とその近傍は、タンク20の気体空間22内に入り込んでいる(以下、上下方向延び部61のうち、気体空間22内に入り込んでいる部分を入り込み部63という)。入り込み部63の上流側端部は、上流側端に近づくにつれて開口が大となっている。
[Example 2 of the present invention]
In the second embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 2 to 4, a case is shown in which a water
The
The vertically extending
水滴除去機構90は、ガス排出管60を通るガス中の水滴を除去する。水滴除去機構90は、ガス噴霧管40から噴霧された水滴がそのままガス排出管60内を流れることを防止する。
水滴除去機構90は、ガス排出管60に設けられる。水滴除去機構90は、ガス排出管60の上下方向延び部61に設けられていてもよく、ガス排出管60の下流側延び部62に設けられていてもよい。また、水滴除去機構90は、上下方向延び部61に設けられる場合、入り込み部63に設けられていてもよく、入り込み部63以外の部分に設けられていてもよい(本発明図示例では、水滴除去機構90が上下方向延び部61の入り込み部63に設けられている場合を示している)。以下、本発明実施例2では、水滴除去機構90が上下方向延び部61の入り込み部63に設けられている場合を例にとって説明する。
The water
The water
水滴除去機構90は、図3に示すように、入り込み部63の軸方向にらせん状に連続して設けられた板状部材91と、入り込み部63に設けた水流出穴92とを、備えている。
板状部材91は、外周端で、入り込み部63の内壁面に取付けられている。板状部材91は、入り込み部63の軸芯を通るどの断面でも、外周端から入り込み部63の中央にいくに従ってガス流れ方向上流側(下方)に傾斜している。
水流出穴92は、入り込み部63を貫通している。水流出穴92は、板状部材91の外周端の直下に設けられている。水流出穴92は、図4に示すように、らせん上に複数設けられている。
As shown in FIG. 3, the water
The plate-
The
本発明実施例2では、水滴除去機構90が設けられているので、ガス排出管60を通るガス中の水滴を除去できる。
また、水滴除去機構90が入り込み部63に設けられているので、水流出穴92を通って入り込み部63から出た水はタンク20内に戻る。そのため、水滴除去機構90によってガス排出管60から除去された水滴を容易にタンク20内に戻すことができる。ここで、本発明実施例2では、水滴除去機構90が入り込み部63に設けられる場合を例にとって説明したが、水滴除去機構90が入り込み部63以外の部分に設けられる場合、ガス排出管60を二重管構造とし水流出穴92から出た水滴を内外管の間を通してタンク20内に戻すようにしてもよい。
In the second embodiment of the present invention, since the water
Further, since the water
水滴除去機構90がらせん状の板状部材91を備えているので、板状部材91が設けられている部位を水滴混入ガスが流れるとき、水滴混入ガスはらせん状に流れる。そのため、遠心力が発生しガス中の水滴が径方向外側に移動し入り込み部63の内壁面に付く。また、水滴除去機構90が水流出穴92を備えているので、入り込み部63の内壁面に付いた水滴を水流出穴92から入り込み部63の外に流出させることができる。
また、板状部材91が外周端から入り込み部63の中央にいくに従ってガス流れ方向上流側(下方)に傾斜しているので、板状部材91が傾斜していない場合やガス流れ方向下流側(上方)に傾斜する場合に比べて、水滴混入ガスが入り込み部63の内壁面に伝って流れやすくなる。その結果、水滴混入ガスを効率よくらせん状に流すことができる。そのため、発生する遠心力が増し、水滴が入り込み部63の内壁面におしやられ、水除去効果が大である。
Since the water
In addition, since the plate-
水滴除去機構90が板状部材91を備えているので、板状部材91が邪魔板として働く。そのため、ガス噴霧管40によって噴霧された水滴が板状部材91の下面に当りガス排出管60内に入りにくくなる。
Since the water
加湿装置10が図示略の燃料電池に送り込まれるガスを加湿する加湿装置である場合、水滴除去機構90を有しているので、燃料電池に水滴が流れ込むことを防止できる。また、図示略の燃料電池の直前に配置される図示略の露点計に水滴が付着することを防止できる。露点計に水滴が付着することを防止できるので、露点計が誤作動を起こし湿度制御できなくなることを防止できる。
When the
10 加湿装置
20 タンク
21 液体
22 気体空間
30 ガス供給管
32a 穴
40 ガス噴霧管
41 液体取入口
42 ポンプ
43 噴霧部
43a 噴霧用穴
50 第1のヒーター
60 ガス排出管
61 ガス排出管の上下方向延び部
62 ガス排出管の下流側延び部
63 入り込み部
70 第2のヒーター
80 第3のヒーター
90 水滴除去機構
91 板状部材
92 水流出穴
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記液体の中に一端が挿入されたガス供給管と、
一端が前記液体に連通し他端が前記気体空間にあるガス噴霧管と、
内部に気体空間があるタンク部分の外壁を加熱するヒーターと、
を有する加湿装置。 A tank with a liquid inside and a gas space above it,
A gas supply pipe having one end inserted into the liquid,
A gas spray tube having one end communicating with the liquid and the other end in the gas space;
A heater that heats the outer wall of the tank part with a gas space inside,
Humidifier having a.
前記ガス排出管を通るガス中の水滴を除去する水滴除去機構と、
をさらに有する請求項1記載の加湿装置。 A gas discharge pipe having one end communicating with the gas space,
A water droplet removal mechanism for removing water droplets in the gas passing through the gas discharge pipe,
The humidifier according to claim 1, further comprising:
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- 2004-02-17 JP JP2004039255A patent/JP2004340565A/en active Pending
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