JP2006336941A - 加湿器とセパレータ - Google Patents
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Abstract
【課題】 セパレータと水交換膜との接触面圧の上昇を抑制することができる加湿器とセパレータを提供する。
【解決手段】 燃料電池に導入される酸化ガスを通過させる被加湿流路1fと、燃料電池から排出された酸化オフガスを通過させる加湿流路1gとが形成された板状部材1と、加湿流路1gを通過する酸化オフガスに含まれる水分を透過して被加湿流路1fを通過する酸化ガスに付加する水交換膜2とを備え、板状部材1と水交換膜2とが交互に積層され、被加湿流路1fと加湿流路1gとが水交換膜2を挟んで並設され、板状部材1は、積層方向に弾性を有する加湿器を採用する。
【選択図】 図1
【解決手段】 燃料電池に導入される酸化ガスを通過させる被加湿流路1fと、燃料電池から排出された酸化オフガスを通過させる加湿流路1gとが形成された板状部材1と、加湿流路1gを通過する酸化オフガスに含まれる水分を透過して被加湿流路1fを通過する酸化ガスに付加する水交換膜2とを備え、板状部材1と水交換膜2とが交互に積層され、被加湿流路1fと加湿流路1gとが水交換膜2を挟んで並設され、板状部材1は、積層方向に弾性を有する加湿器を採用する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、非加湿流体を加湿流体にて加湿する加湿器とセパレータに関する。
近年、燃料ガスと酸化ガス(以下、これらを反応ガスという。)との電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギ源とした燃料電池システムが注目されている。この燃料電池内の電解質膜が所定の湿潤状態に保たれていないと、発電性能が十分に発揮されないことから、燃料電池に供給すべき反応ガスを事前に加湿しておく技術が知られている。例えば、下記特許文献1に記載されている加湿器は、樹脂製のセパレータと水交換膜とが交互に積層されて構成されている。
このセパレータには、燃料電池に導入される酸化ガスを通過させる被加湿流路と、燃料電池から排出された酸化オフガスを通過させる加湿流路とが形成されている。水交換膜は、保湿性、可撓性、およびガスバリア性を有するイオン交換膜によって形成されている。水交換膜を挟んで対向する2つのセパレータの一方に形成された加湿流路と、前記2つのセパレータの他方に形成された被加湿流路とは、水交換膜を挟んで並設されている。
加湿流路を通過する酸化オフガスは、燃料電池において加熱されたうえに加湿されている。一方、被加湿流路を通過する酸化ガスは、常温に近く、かつ乾燥している。酸化オフガスは、加湿流路を通過する過程で水交換膜に接触することによって水交換膜を加熱するとともに加湿し、一方の酸化ガスは、被加湿流路を通過する過程で、水交換膜に接触することによって加熱されるとともに加湿される。
特開2003−187839号公報
上記特許文献1に記載されている加湿器においては、水交換膜が水分を含んで積層方向に膨張したり、乾燥して収縮するので、樹脂製で剛性の高いセパレータと水交換膜との接触面圧の上昇を招いてしまう。
本発明の目的は、セパレータと水交換膜との接触面圧の上昇を抑制することができる加湿器とセパレータを提供することである。
上記の課題を解決するために、次のような構成の加湿器を採用する。すなわち、本発明の加湿器は、一面側から他面側に水分を透過させる水交換膜と、前記一面側に加湿流体を通過させる流路を有する第1のセパレータと、前記他面側に被加湿流体を通過させる流路を有する第2のセパレータと、が積層されてなる加湿器であって、前記第1のセパレータ又は/及び前記第2のセパレータは、前記水交換膜の積層方向に沿う変形に追従可能な弾性を有する。
この構成によれば、水交換膜が積層方向に膨張および収縮しても、その変形に追従して第1及び第2のセパレータも積層方向に弾性変形する。したがって、セパレータと水交換膜との接触面圧の上昇は抑制される。
前記第1のセパレータ又は/及び前記第2のセパレータは、一方の面に前記加湿流体を通過させる流路が形成されていると共に、他方の面に前記被加湿流体を通過させる流路が形成されていてもよい。また、前記第1のセパレータは、前記加湿流体を通過させる流路が前記積層方向に貫通形成されており、前記第2のセパレータは、前記被加湿流体を通過させる流路が前記積層方向に貫通形成されていてもよい。
前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータは、ゴム材料であってもよい。かかる構成によれば、射出成形や圧縮成形等によるセパレータの成形が可能となる。ゴム材料としては、例えばエチレンプロピレンゴムまたはシリコン系のゴムの使用が可能である。
前記第1のセパレータ又は/及び前記第2のセパレータのうち少なくとも前記加湿流体と接する部分には、カーボンを含む被膜が形成されていてもよい。かかる構成によれば、セパレータの耐水性および耐酸化性が向上する。さらに、セパレータのうち水交換膜と接触する部分に当該被膜が形成されていれば、セパレータと水交換膜との間の摩擦係数が低下するので、両者間の相対摺動が滑らかになる。
前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータは、波形に成形された金属板であってもよい。かかる構成によれば、波形の金属板が積層方向に弾性を有するので、水交換膜が積層方向に膨張および収縮しても、その変形に追従して波形金属板も積層方向に弾性変形する。したがって、波形金属板と水交換膜との接触面圧の上昇は抑制される。
前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとの間を封止する弾性材を備えていてもよい。かかる構成によれば、波形金属板と水交換膜との間のシール性が向上する。
本発明のセパレータは、少なくとも一方の面に加湿流体又は被加湿流体を通過させる流路を有し、一面側から他面側に水分を透過させる水交換膜の片面又は両面に積層されて加湿器を構成するセパレータであって、前記水交換膜の積層方向に沿う変形に追従可能な弾性を有する。
本発明のセパレータは、一方の面に前記加湿流体を通過させる流路が形成されていると共に、他方の面に前記被加湿流体を通過させる流路が形成されていてもよい。
本発明のセパレータは、前記加湿流体又は前記被加湿流体を通過させる流路が前記積層方向に貫通形成されていてもよい。
本発明のセパレータは、ゴム材料から構成されていてもよい。かかる場合には、少なくとも前記加湿流体と接する部分に、カーボンを含む被膜が形成されていてもよい。
本発明のセパレータは、波形に成形された金属板から構成されていてもよい。
本発明によれば、水交換膜が積層方向に膨張および収縮しても、その変形に追従してセパレータが積層方向に弾性変形するので、セパレータと水交換膜との接触面圧の上昇を抑制することができる。
<第1の実施形態>
本発明の加湿器の第1の実施形態を、図1から図5に示して説明する。本実施形態の加湿器は、酸化ガスと燃料ガスの供給を受けて発電する固体高分子型燃料電池を備えた燃料電池システムの酸化ガス給排系に配設されるものであり、燃料電池に供給される酸化ガス(被加湿流体)を該燃料電池から排出された酸化オフガス(加湿流体)にて加湿するものである。
本発明の加湿器の第1の実施形態を、図1から図5に示して説明する。本実施形態の加湿器は、酸化ガスと燃料ガスの供給を受けて発電する固体高分子型燃料電池を備えた燃料電池システムの酸化ガス給排系に配設されるものであり、燃料電池に供給される酸化ガス(被加湿流体)を該燃料電池から排出された酸化オフガス(加湿流体)にて加湿するものである。
この加湿器は、図1に示すように、複数の板状部材(第1のセパレータ、第2のセパレータ)1と、同じく複数の水交換膜2とを備えている。板状部材1および水交換膜2は、平面視するといずれも長方形状をなしており、両者が交互に積層されている。板状部材1は水交換膜2よりも1枚多く、板状部材1と水交換膜2との積層体3の積層方向の両端(以下、単に「両端」という。)には、いずれも水交換膜2ではなく板状部材1が配置されている。
積層体3の両端に配置された板状部材1のさらに両外側には、積層された板状部材1および水交換膜2を拘束する拘束板4がそれぞれ配置されている。2枚の拘束板4同士は、図示しない締結部材によって連結されている。締結部材は、2枚の拘束板4同士の距離が変化しないように両者を締結している。積層された板状部材1および水交換膜2は、2枚の拘束板4に挟まれることによって積層方向に圧縮され、恒常的に弾性変形している。
板状部材1は、EPM(Ethylene Propylene Methylene Linkage)、EPDM(Ethylene Propylene Diene Methylene Linkage)等のエチレンプロピレンゴム、またはシリコン系のゴムといった、射出成形または圧縮成形可能で耐久性の高い弾性体を材料からなる。板状部材1は、積層方向に圧縮されることにより、拘束板4によって積層方向にもたらされる拘束力とは相反する向きに弾性力を発生し、水交換膜2に圧接している。
板状部材1には、図2から図4に示すように、燃料電池に導入される酸化ガスを給排する酸化ガスマニホールドH11,H12と、燃料電池から排出された酸化オフガスを給排する酸化オフガスマニホールドH21,H22とが、板状部材1の2つの短辺1aに隣接してそれぞれ貫通形成されている。入口側の酸化ガスマニホールドH11および出口側の酸化オフガスマニホールドH22、出口側の酸化ガスマニホールドH12および入口側の酸化オフガスマニホールドH21は、それぞれ短辺1a,1aに沿って並んでいる。
さらに、一方の短辺1aに隣接する入口側の酸化ガスマニホールドH11と他方の短辺1aに隣接する出口側の酸化ガスマニホールドH12とは、板状部材1の対角に配置されている。入口側および出口側の酸化オフガスマニホールドH21,H22も、板状部材1のもうひとつの対角に配置されている。なお、拘束板4にも、不図示の酸化ガスマニホールドおよび酸化オフガスマニホールドが形成されており、これらは各酸化ガスマニホールドH11,H12および各酸化オフガスマニホールドH21,H22にそれぞれ連通している。
積層体3を構成する板状部材1のうち、両端に配置されたものを除く板状部材11の一方の側面11aには、図2に示すように、外周部に設けられた壁1bを残すようにしてほぼ全域に深さの均一な凹所1cが形成されている。凹所1cは、酸化ガスマニホールドH11,H12には連通しているが、酸化オフガスマニホールドH21,H22には連通しておらず、酸化オフガスマニホールドH21,H22との間には、外周部と同様の壁1bが残されている。
凹所1cの中央には、板状部材11の長辺1dと平行に、複数のリブ状壁1eが形成されている。リブ状壁1eの高さは、板状部材11の外周部に設けられた壁1bと同じである。また、一部のリブ状壁1eは他のリブ状壁1eよりも長辺1dの方向に延長され、酸化ガスマニホールドH11,H12に達している。これらリブ状壁1eによって画成された複数の溝が、燃料電池に導入される前の酸化ガスを通過させる被加湿流路1fを形成している。
板状部材11の他方の側面11bの形状は、一方の側面11aの形状とまったく同じである。板状部材11の他方の側面11bにも、図3に示すように、外周部に設けられた壁1bを残すようにしてほぼ全域に深さの均一な凹所1cが形成されている。凹所1cは、酸化オフガスマニホールドH21,H22には連通しているが、酸化ガスマニホールドH11,H12には連通しておらず、酸化ガスマニホールドH11,H12との間には、外周部と同様の壁1bが残されている。
凹所1cの中央には、板状部材11の長辺1dと平行に、複数のリブ状壁1eが形成されている。リブ状壁1eの高さは、板状部材11の外周部に設けられた壁1bと同じである。また、一部のリブ状壁1eは他のリブ状壁1eよりも長辺1dの方向に延長され、酸化オフガスマニホールドH21,H22に達している。これらリブ状壁1eによって画成された複数の溝が、燃料電池から排出された後の酸化オフガスを通過させる加湿流路1gを形成している。
積層体3の両端に配置された2つの板状部材12は、板状部材11のほぼ半分の厚さしかない。板状部材12の一方の側面12aの形状は、図4に示すように、板状部材11の一方の側面11aの形状とまったく同じであって、板状部材12の他方の側面12bは、平坦に形成されている。2つの板状部材12のうち、積層体3の一端に配置された板状部材12においては、一方の側面12aにリブ状壁1eによって画成された複数の溝が、燃料電池に導入される前の酸化ガスを通過させる被加湿流路1fを形成している。
一方、積層体3の他端に配置された板状部材12においては、一方の側面12aにリブ状壁1eによって画成された複数の溝が、燃料電池から排出された後の酸化オフガスを通過させる加湿流路1gを形成している。
板状部材11の両側面11a,11b、および板状部材12の一方の側面12aの表面には、プラズマCVD法等によってカーボン被膜(図示略)が形成されている。このカーボン被膜は、側面11a,11b,12aの表面全面に形成されていてもよいし、酸化オフガスと接する面のみに形成されていてもよい。また、カーボン被膜は、カーボンが所定量以上含有されていればよい。
積層体3中で隣り合う板状部材11同士は、図5に示すように、一方の側面11aと他方の側面11bとを向かい合わせて配置されており、両板状部材11の間に、水交換膜2が介装されている。一方の板状部材(第2のセパレータ)11の側面11aに形成されたすべての被加湿流路1fは、他方の板状部材(第1のセパレータ)11の側面11bに形成されたすべての加湿流路1gに個々に対応し、水交換膜2を挟んで対向している。つまり、被加湿流路1fと加湿流路1gとは、水交換膜2を挟んで並行に配設されている。
積層体3の一端に配置された板状部材(第2のセパレータ)12と、この板状部材12と隣り合う板状部材(第1のセパレータ)11とは、板状部材12の一方の側面12aと、板状部材11の他方の側面11bとを向かい合わせて配置されており、板状部材11,12間に、水交換膜2が介装されている。板状部材12の側面12aに形成されたすべての被加湿流路1fは、板状部材11の側面11bに形成されたすべての加湿流路1gに個々に対応し、水交換膜2を挟んで対向している。
積層体3の他端に配置された板状部材(第1のセパレータ)12と、この板状部材12と隣り合う板状部材(第2のセパレータ)11とは、板状部材12の一方の側面12aと、板状部材11の一方の側面11aとを向かい合わせて配置されており、板状部材11,12間に、水交換膜2が介装されている。板状部材12の側面12aに形成されたすべての加湿流路1gは、板状部材11の側面11aに形成されたすべての被加湿流路1fに個々に対応し、水交換膜2を挟んで対向している。
上記のように構成された加湿器において、入口側の酸化ガスマニホールドH11に、燃料電池に導入される前の乾燥した酸化ガスが導入されると、各板状部材11の被加湿流路1f、および積層体3の一端に配置された板状部材12の被加湿流路1fに、酸化ガスが流れ込む。一方、入口側の酸化オフガスマニホールドH21に、燃料電池から排出された後の暖まって湿った酸化オフガスが導入されると、各板状部材11の加湿流路1g、および積層体3の他端に配置された板状部材12の加湿流路1gに、酸化オフガスが流れ込む。
被加湿流路1fと加湿流路1gとは、水交換膜2を挟んで並行に配設されているが、被加湿流路1fに流れ込んだ酸化ガスと、加湿流路1gに流れ込んだ酸化オフガスとは、互いに逆方向に流れる。
酸化ガスと酸化オフガスとが、加湿器内で水交換膜2を挟んで流れる過程で、両者は水交換膜2を介して熱交換する。これにより、酸化オフガスは冷却され、酸化ガスは加熱される。また、酸化オフガスに含まれる水分が水交換膜2を通じて加湿流路1gから被加湿流路1fに移動する。これにより、酸化オフガスは除湿され、酸化ガスは加湿される。このとき、水交換膜2は、酸化オフガスに含まれていた水分を含んで膨張し、厚みを増す方向(積層方向)や面積を拡げる方向(面方向)に変形する。
加熱されるとともに加湿された酸化ガスは、出口側の酸化ガスマニホールドH12から流出し、燃料電池に供給される。一方、冷却されるとともに除湿された酸化オフガスは、出口側の酸化オフガスマニホールドH22から流出し、最終的に燃料電池システムの系外に排出される。加湿器に対して酸化ガスや酸化オフガスの供給を停止すると、水交換膜2は徐々に乾燥し、収縮して元の形状に戻る。
上記のように構成された加湿器によれば、板状部材11,12が積層方向に弾性を有しているので、水交換膜2が積層方向に膨張および収縮しても、その変形に追従して板状部材11,12が積層方向に弾性変形する。したがって、板状部材11,12と水交換膜2との接触面圧、すなわち板状部材11,12の壁1bやリブ状壁1eの上縁と水交換膜2の側面との接触面圧の上昇が抑制される。
また、板状部材11の両側面11a,11b、および板状部材12の一方の側面12aの表面に、カーボン被膜が形成されているので、板状部材11,12の表面の耐水性、耐酸化性が向上している。さらに、カーボン被膜によって板状部材11,12と水交換膜2との間の摩擦係数が軽減されているので、水交換膜2が変形しても板状部材11,12に対する摺動が滑らかになり、板状部材11,12と水交換膜2との面圧上昇がより一層抑制されている。
また、ゴム製の板状部材11,12が弾性変形して水交換膜2に密着しているので、両者間において被加湿流路1fや加湿流路1gのシール性が確保される。したがって、簡易な構成でありながら流体漏れに強い構造を実現できる。
<第1の変形例>
本実施形態においては、凹所1cが両側面に形成された板状部材11と、凹所1cが一方の側面にのみ形成された板状部材12とを用いているが、板状部材12を、平滑な面同士貼り合わせて板状部材11と同じ形状とし、板状部材11の代わりに使用してもよい。このようにすれば、板状部材を1種類製作するだけでよく、製造コストの削減が可能である。
本実施形態においては、凹所1cが両側面に形成された板状部材11と、凹所1cが一方の側面にのみ形成された板状部材12とを用いているが、板状部材12を、平滑な面同士貼り合わせて板状部材11と同じ形状とし、板状部材11の代わりに使用してもよい。このようにすれば、板状部材を1種類製作するだけでよく、製造コストの削減が可能である。
<第2の変形例>
本実施形態においては、本発明のセパレータとして、酸化ガスおよび酸化オフガスを通過させる流路が両側面11a,11bに形成された板状部材11について説明したが、セパレータに打ち抜き加工等による貫通孔を形成し、この貫通孔に酸化ガスあるいは酸化オフガスを通過させる流路としての役割を持たせることも可能である。この場合、貫通孔(加湿流路)に酸化オフガスを通過させる第1のセパレータと、該第1のセパレータと同一構成であるが貫通孔(被加湿流路)に酸化ガスを通過させる第2のセパレータとが、水交換膜2を介して交互に積層される。
本実施形態においては、本発明のセパレータとして、酸化ガスおよび酸化オフガスを通過させる流路が両側面11a,11bに形成された板状部材11について説明したが、セパレータに打ち抜き加工等による貫通孔を形成し、この貫通孔に酸化ガスあるいは酸化オフガスを通過させる流路としての役割を持たせることも可能である。この場合、貫通孔(加湿流路)に酸化オフガスを通過させる第1のセパレータと、該第1のセパレータと同一構成であるが貫通孔(被加湿流路)に酸化ガスを通過させる第2のセパレータとが、水交換膜2を介して交互に積層される。
<第2の実施形態>
本発明の加湿器の第2の実施形態を、図6に示して説明する。なお、上記第1の実施形態において既に説明した構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。本実施形態の加湿器は、セパレータとして、横断面が波形に形成された金属板101を備えている。この波形金属板101は、ステンレスやチタン、ニッケル等の水蒸気雰囲気下では表面に不働態の金属酸化膜が形成し易い金属材料からなる。
本発明の加湿器の第2の実施形態を、図6に示して説明する。なお、上記第1の実施形態において既に説明した構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。本実施形態の加湿器は、セパレータとして、横断面が波形に形成された金属板101を備えている。この波形金属板101は、ステンレスやチタン、ニッケル等の水蒸気雰囲気下では表面に不働態の金属酸化膜が形成し易い金属材料からなる。
また、波形金属板101は、波形形状が略等脚台形をなすように、波形の頭頂部11Aが平坦で、この頭頂部11Aの両端が等しい角度をなしている。水交換膜2は、波形金属板101の頭頂部11Aと面接触している。波形金属板101と水交換膜2との積層体103の周囲には、2枚の拘束板4の各辺、および水交換膜2の各辺に接して積層体103の内側を封止するゴム製のシール部材(弾性材)105が配設されている。
シール部材105は、隣り合う波形金属板101間、または隣り合う拘束板4と水交換膜2との間にそれぞれ配設され、積層方向に連続することで積層体103の周囲の側面を覆う壁を形成している。なお、図示しないが、波形金属板101の波の延在方向に直交する側面に配設されたシール部材105には、酸化ガスマニホールド、および酸化オフガスマニホールドがそれぞれ設けられている。
なお、各マニホールドと、後述する被加湿流路101f、加湿流路101gとの間には、高さの違いが生じるが、この点はゴム製のシール部材105の成形特性を活かし、両者の高さの違いを吸収するとともに、波形金属板101と水交換膜2とのシール性を向上させ、さらには各マニホールド周辺のシール性をも向上させている。
波形金属板101および水交換膜2は、平面視するといずれも長方形状をなしており、両者が交互に積層されている。波形金属板101は水交換膜2よりも1枚多く、積層体103の積層方向の両端には、いずれも水交換膜2ではなく波形金属板101が配置されている。積層体103の両端に配置された波形金属板101のさらに両外側には、積層された波形金属板101および水交換膜2を拘束する拘束板4がそれぞれ配置されている。
積層された波形金属板101および水交換膜2は、2枚の拘束板4に挟まれることによって積層方向に圧縮され、恒常的に弾性変形している。波形金属板101は、積層方向に圧縮されることにより、拘束板4によって積層方向にもたらされる拘束力とは相反する向きに弾性力を発生し、水交換膜2に圧接している。
波形金属板101においては、隣り合う波の谷間に当たる部分が溝となる。これら複数の溝は、波形金属板101の表裏に互い違いに設けられている。波形金属板101の表裏の溝は、燃料電池に導入される前の酸化ガスを通過させる被加湿流路101f、または燃料電池から排出された後の酸化オフガスを通過させる加湿流路101gを形成している。
積層方向に沿って並ぶ各波形金属板101は、表裏の溝と両隣りの水交換膜2とで被加湿流路101fを形成するものと、表裏の溝と両隣りの水交換膜2とで加湿流路101gを形成するものとが、交互に配置されている。なお、水交換膜2と拘束板4との間に挟まれる2枚の波形金属板101については、拘束板4に相対して開口する溝は加湿流路、被加湿流路のいずれの役割も果たさず、酸化ガス、酸化オフガスが流されることはない。
波形金属板101と水交換膜2との積層体103中で隣り合う波形金属板101同士は、一方の側面101aと他方の側面101bとを向かい合わせて配置されており、両波形金属板101の間に、水交換膜2が介装されている。一方の波形金属板(第2のセパレータ)101の側面101aに形成されたすべての被加湿流路101fは、他方の波形金属板(第1のセパレータ)101の側面101bに形成されたすべての加湿流路101gに個々に対応し、水交換膜2を挟んで対向している。つまり、被加湿流路101fと加湿流路101gとは、水交換膜2を挟んで並行に配設されている。
上記のように構成された加湿器において、入口側の酸化ガスマニホールドH11に、燃料電池に導入される前の乾燥した酸化ガスが導入されると、各波形金属板101の被加湿流路101fに酸化ガスが流れ込む。一方、入口側の酸化オフガスマニホールドH21に、燃料電池から排出された後の暖まって湿った酸化オフガスが導入されると、各波形金属板101の加湿流路101gに酸化オフガスが流れ込む。
被加湿流路101fと加湿流路101gとは、水交換膜2を挟んで並行に配設されているが、被加湿流路101fに流れ込んだ酸化ガスと、加湿流路101gに流れ込んだ酸化オフガスとは、互いに逆方向に流れる。
酸化ガスと酸化オフガスとが、加湿器内で水交換膜2を挟んで流れる過程で、両者は水交換膜2を介して熱交換する。これにより、酸化オフガスは冷却され、酸化ガスは加熱される。また、酸化オフガスに含まれる水分が水交換膜2を通じて加湿流路101gから被加湿流路101fに移動する。これにより、酸化オフガスは除湿され、酸化ガスは加湿される。このとき、水交換膜2は、酸化オフガスに含まれていた水分を含んで膨張し、厚みを増す方向(積層方向)や面積を拡げる方向(面方向)に変形する。
加熱されるとともに加湿された酸化ガスは、出口側の酸化ガスマニホールドH12から流出し、燃料電池に供給される。一方、冷却されるとともに除湿された酸化オフガスは、出口側の酸化オフガスマニホールドH22から流出し、最終的に燃料電池システムの系外に排出される。加湿器に対して酸化ガスや酸化オフガスの供給を停止すると、水交換膜2は徐々に乾燥し、収縮して元の形状に戻る。
上記のように構成された加湿器によれば、波形金属板101が積層方向に弾性を有しているので、水交換膜2が積層方向に膨張および収縮しても、その変形に追従して波形金属板101が積層方向に弾性変形する。したがって、波形金属板101と水交換膜2との接触面圧、すなわち波形金属板101の頭頂部11Aと水交換膜2の側面との接触面圧の上昇が抑制される。
<変形例>
本実施形態においては、波形金属板101が、波の形状が等脚台形をなすように、波の頭頂部11Aが平坦で、この頭頂部11Aの両端が等しい角度をなして角張っているが、波の形状を、角張らせずに滑らかな曲線状にしてもよい。
本実施形態においては、波形金属板101が、波の形状が等脚台形をなすように、波の頭頂部11Aが平坦で、この頭頂部11Aの両端が等しい角度をなして角張っているが、波の形状を、角張らせずに滑らかな曲線状にしてもよい。
1…板状部材(第1のセパレータ、第2のセパレータ)、1f…被加湿流路、1g…加湿流路、2…水交換膜、4…拘束板、11…板状部材(第1のセパレータ、第2のセパレータ)、12…板状部材(第1のセパレータ、第2のセパレータ)、101…金属板(第1のセパレータ、第2のセパレータ)、101f…被加湿流路、101g…加湿流路、105…シール部材(弾性材)
Claims (13)
- 一面側から他面側に水分を透過させる水交換膜と、前記一面側に加湿流体を通過させる流路を有する第1のセパレータと、前記他面側に被加湿流体を通過させる流路を有する第2のセパレータと、が積層されてなる加湿器であって、
前記第1のセパレータ又は/及び前記第2のセパレータは、前記水交換膜の積層方向に沿う変形に追従可能な弾性を有する、加湿器。 - 前記第1のセパレータ又は/及び前記第2のセパレータは、一方の面に前記加湿流体を通過させる流路が形成されていると共に、他方の面に前記被加湿流体を通過させる流路が形成されている、請求項1に記載の加湿器。
- 前記第1のセパレータは、前記加湿流体を通過させる流路が前記積層方向に貫通形成されており、
前記第2のセパレータは、前記被加湿流体を通過させる流路が前記積層方向に貫通形成されている、請求項1に記載の加湿器。 - 前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータは、ゴム材料である、請求項1〜3のいずれかに記載の加湿器。
- 前記第1のセパレータ又は/及び前記第2のセパレータのうち少なくとも前記加湿流体と接する部分には、カーボンを含む被膜が形成されている、請求項4に記載の加湿器。
- 前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータは、波形に成形された金属板である、請求項1〜3のいずれかに記載の加湿器。
- 前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとの間を封止する弾性材を備える、請求項6に記載の加湿器。
- 少なくとも一方の面に加湿流体又は被加湿流体を通過させる流路を有し、一面側から他面側に水分を透過させる水交換膜の片面又は両面に積層されて加湿器を構成するセパレータであって、
前記水交換膜の積層方向に沿う変形に追従可能な弾性を有するセパレータ。 - 一方の面に前記加湿流体を通過させる流路が形成されていると共に、他方の面に前記被加湿流体を通過させる流路が形成されている、請求項8に記載のセパレータ。
- 前記加湿流体又は前記被加湿流体を通過させる流路が前記積層方向に貫通形成されている、請求項8に記載のセパレータ。
- ゴム材料からなる、請求項8〜10のいずれかに記載のセパレータ。
- 少なくとも前記加湿流体と接する部分には、カーボンを含む被膜が形成されている、請求項11に記載のセパレータ。
- 波形に成形された金属板からなる、請求項8〜10のいずれかに記載のセパレータ。
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