JP2007207610A - Humidifier for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池の加湿装置に関し、詳細には加湿効率の向上を図る技術に関する。 The present invention relates to a fuel cell humidifier, and more particularly to a technique for improving humidification efficiency.
乾燥した酸化剤ガスを燃料電池から排出された水分を含む排出ガスで加湿して当該燃料電池に供給する水透過型の加湿装置では、ケースの壁に形成されたガス導入孔から導入された水分を含む排出ガスが中空糸膜束内を通ることなく、中空糸膜の複数本を束ねた中空糸膜束と、この中空糸膜束を内部に収容するケースとの間に生じた隙間から直接ガス排出孔へと流れ、乾燥した酸化剤ガスの加湿が十分に行われないという問題がある。 In a water permeable humidifier that humidifies dry oxidant gas with exhaust gas containing moisture discharged from the fuel cell and supplies the humidified gas to the fuel cell, moisture introduced from the gas introduction hole formed in the wall of the case Without passing through the hollow fiber membrane bundle, the exhaust gas containing the hollow fiber membrane bundle in which a plurality of hollow fiber membranes are bundled and directly from the gap formed between the case housing the hollow fiber membrane bundle There is a problem that the oxidant gas that flows to the gas discharge hole and is not sufficiently humidified.
この問題を解決するために、ガス導入孔及びガス排出孔から離れた位置に、封止部材としてケース内壁を厚くした厚壁部を設けたり、Oリングを設けたり、或いは環状の凸状部を設けた技術が提案されている(例えば、特許文献1など参照)。
In order to solve this problem, a thick wall portion with a thickened inner wall of the case as a sealing member, an O-ring, or an annular convex portion is provided at a position away from the gas introduction hole and the gas discharge hole. The provided technique is proposed (for example, refer
特許文献1に記載の技術では、ケースと中空糸膜束間の隙間が封止部材によって封止されることで、隙間を通るガスを防止することができるため、加湿性能を高めることができる。
ところで、特許文献1に記載の加湿装置では、ケース内壁の一部を厚くした厚壁部を設けたり、ケース内壁にOリングを設けたり、ケース内壁に環状の凸状部を設けることは製造上困難である。特に、ケース内壁の一部に内部に突出する厚壁部や環状の凸状部などを設けることは、樹脂を金型内に射出して成型する射出成形技術では、アンダーカット部(金型から離型できない形状部)となることから製造が困難である。
By the way, in the humidifying device described in
また、特許文献1に記載の加湿装置では、ケース内壁に内部に突出するように封止部材を設けているため、加湿するためのスペースがその封止部材の分だけ無駄になり、加湿効率の妨げになる。
Moreover, in the humidification apparatus of
そこで本発明は、上記した実状に鑑みて提案されたものであり、中空糸膜モジュール形状を工夫して加湿効率の向上を図ることのできる燃料電池の加湿装置を提供することを目的とする。 Then, this invention is proposed in view of the above-mentioned actual condition, and it aims at providing the humidification apparatus of the fuel cell which can aim at the improvement of humidification efficiency by devising the shape of a hollow fiber membrane module.
本発明は、複数本の中空糸膜を束ねてなる中空糸膜束を筒状のケースに収容する中空糸膜モジュールを備え、中空糸膜の内部を通る第1流路に酸化剤ガスを流通し、ケースの壁に形成されたガス導入孔から中空糸膜の膜外を通ってケースの壁に形成されたガス排出孔からケース外へと流通する第2流路に排出ガスを流通し、乾燥した酸化剤ガスを燃料電池から排出された水分を含む排出ガスで加湿する燃料電池の加湿装置であり、前記中空糸膜モジュール内に吸湿発熱繊維からなる中実繊維束を設け、その吸湿発熱繊維からなる中実繊維束または前記中空糸膜束の何れかを、前記ケースの内壁に密着させたことを特徴としている。 The present invention includes a hollow fiber membrane module that accommodates a hollow fiber membrane bundle formed by bundling a plurality of hollow fiber membranes in a cylindrical case, and circulates an oxidant gas in a first flow path that passes through the inside of the hollow fiber membrane. And the exhaust gas is circulated from the gas introduction hole formed in the case wall to the second flow path that circulates outside the hollow fiber membrane from the gas discharge hole formed in the case wall to the outside of the case, A humidifier for a fuel cell that humidifies a dry oxidant gas with an exhaust gas containing moisture discharged from the fuel cell, and a solid fiber bundle made of moisture-absorbing heat-generating fibers is provided in the hollow fiber membrane module, and its moisture-absorbing heat generation Either a solid fiber bundle made of fibers or the hollow fiber membrane bundle is in close contact with the inner wall of the case.
本発明の加湿装置によれば、中空糸膜モジュール内に吸湿発熱繊維からなる中実繊維束を設け、その吸湿発熱繊維からなる中実繊維束または中空糸膜束の何れかをケース内壁に密着させているので、ガス導入孔から導入された水分を含む排出ガスが中空糸膜束内を通ることなく直接ガス排出孔へと流れるのを防止でき、中空糸膜束の中心部までガスを通して加湿効率を向上させることができる。 According to the humidifier of the present invention, a solid fiber bundle made of hygroscopic heat generating fibers is provided in the hollow fiber membrane module, and either the solid fiber bundle made of the hygroscopic heat generating fibers or the hollow fiber membrane bundle is in close contact with the inner wall of the case. Therefore, it is possible to prevent the exhaust gas containing moisture introduced from the gas introduction hole from flowing directly to the gas discharge hole without passing through the hollow fiber membrane bundle, and humidify the gas to the center of the hollow fiber membrane bundle. Efficiency can be improved.
吸湿発熱繊維は、繊維が吸湿することにより水和熱を発生し、高い発熱機能を持つ。繊維には、親水基が多数あり、この親水基と水が水和反応を起こすことにより発熱する。なお、吸湿発熱繊維は、乾燥させることにより、元の状態に再生される。 The hygroscopic exothermic fiber generates heat of hydration when the fiber absorbs moisture, and has a high exothermic function. The fiber has a large number of hydrophilic groups, and heat is generated by the hydration reaction between the hydrophilic groups and water. The moisture-absorbing exothermic fiber is regenerated to its original state by drying.
このような特性を有した吸湿発熱繊維からなる中実繊維束を中空糸膜モジュール内に設ければ、水分を吸収する際(凝縮する)に発熱し、その熱で燃料電池へ供給する酸化剤ガスのガス温度を上昇させることができ、加湿効率を高めることができる。また、燃料電池は、低温起動時や長時間放置後の起動直後は、燃料電池スタックの発電量が小さいため、排気ガス側に湿潤空気が来ないが、乾燥した酸化剤ガスが吸湿発熱繊維からなる中実繊維束に含まれる水分を回収するため、乾燥した酸化剤ガスを加湿させることができる。 If a solid fiber bundle composed of moisture-absorbing heat-generating fibers having such characteristics is provided in the hollow fiber membrane module, it generates heat when it absorbs moisture (condenses), and the oxidant that supplies the fuel cell with that heat The gas temperature of gas can be raised and humidification efficiency can be improved. In addition, the fuel cell has a small amount of power generated by the fuel cell stack at low temperature startup or immediately after startup after being left for a long time, so wet air does not come to the exhaust gas side. In order to collect the water contained in the solid fiber bundle, the dried oxidant gas can be humidified.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
「第1実施形態」
図1は第1実施形態における燃料電池の加湿装置の一例を示す構成図、図2は図1のハウジング部分を破断して内部の収容ケースを示した加湿装置の縦断面図、図3(A)は収容ケース内に収容された中空糸膜束の端部形状を示す要部拡大斜視図、図3(B)は中空糸膜の要部拡大斜視図、図4は中空糸膜束が配置される部分まで破断して示す加湿装置の縦断面図である。
“First Embodiment”
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a fuel cell humidifier in the first embodiment. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the humidifier shown in FIG. ) Is an enlarged perspective view of the main part showing the end shape of the hollow fiber membrane bundle housed in the housing case, FIG. 3B is an enlarged perspective view of the main part of the hollow fiber membrane, and FIG. 4 is the arrangement of the hollow fiber membrane bundle. It is a longitudinal cross-sectional view of the humidification apparatus broken and shown to the part to be performed.
本実施の形態の加湿装置1に接続される燃料電池2は、水素ガスが供給されるアノードと酸素を含有する空気(酸化剤ガス)が供給されるカソードとが電解質・電極触媒複合体(膜電極接合体(MEA:membrane electrode assembly))を挟んで重ね合わせた発電セルを、多段積層したスタック構造をなし、電気化学反応により化学エネルギを電気エネルギへと変換する。
In the
アノードでは、供給される水素が、水素イオンと電子に解離し、水素イオンは電解質を通り、電子は外部回路を通って電力を発生させ、カソードにそれぞれ移動する。カソードでは、供給された空気中の酸素と上記水素イオンおよび上記電子が反応して水が生成されて外部に排出される。 At the anode, the supplied hydrogen dissociates into hydrogen ions and electrons, the hydrogen ions pass through the electrolyte, the electrons pass through an external circuit to generate electric power, and move to the cathode. At the cathode, oxygen in the supplied air reacts with the hydrogen ions and the electrons to generate water, which is discharged to the outside.
燃料電池2の電解質には、高エネルギ密度化、低コスト化、軽量化などを考慮して、例えば固体高分子電解質を用いる。固体高分子電解質は、例えばフッ素樹脂系イオン交換膜など、イオン伝導性の高分子膜からなり、飽和含水することによりイオン伝導性電解質として機能することから、この燃料電池2においては水を供給して供給ガス(酸化剤ガス)を加湿することが必要となる。
For example, a solid polymer electrolyte is used as the electrolyte of the
加湿装置1は、図1に示すように、一般的に燃料電池2のカソードから排出された水蒸気を豊富に含む排出ガス(膨潤空気)と、空気導入部であるコンプレッサ3で加圧・昇温された供給ガス(乾燥した酸化剤ガス)との間で水蒸気を交換するためのものであり、本発明で使用する水透過型の加湿装置は、水透過膜として中空糸膜を用いた中空糸膜モジュール(中空糸膜束とそれを収容するケースのこと)を備えている。
As shown in FIG. 1, the
以上のような構成の水透過膜型の加湿装置1では、例えば水分を含んだ湿潤空気が中空糸膜内に供給されると、中空糸膜内に形成された細孔(毛細管)内に水分が凝縮(毛細管凝縮)及び分離し、中空糸膜の外側に供給される乾燥ガス(乾燥した酸化剤ガス)との水蒸気分圧差により、水分が当該中空糸膜の内側から外側へと透過する。この透過した水分は、中空糸膜束の外側に供給された乾燥ガスと接触し気化することで加湿される。
In the water
水分の透過としては、湿潤空気を中空糸膜の内部に流し、乾燥ガスを中空糸膜の外側に流す場合と、その逆の場合どちらでも、水交換が行われる。 In terms of moisture permeation, water exchange is performed both in the case where wet air is allowed to flow inside the hollow fiber membrane and the dry gas is allowed to flow outside the hollow fiber membrane and vice versa.
水透過膜型の加湿装置1の加湿性能を向上させる手段として、中空糸膜モジュールサイズを大きくすることで向上させることも可能だが、車両用として使用する際は、小型化が要求されるので望ましくない。そこで、本実施の形態では、水透過型の中空糸膜の複数本を両端部でポッティングした中空糸膜束を収納ケースに収納してなる中空糸膜モジュールの形状を工夫することで、加湿性能の向上を図る。
As a means for improving the humidifying performance of the water
加湿装置1は、図1から図4に示すように、中空糸膜束4と、この中空糸膜束4を内部に収容する収容ケース5とからなる中空糸膜モジュール6と、収容ケース5の側面5a(ケース側面5a)に形成されたガス導入孔7Aへと排出ガスを導入させるガス導入パイプ8を有した第1のハウジング9と、ケース側面5aに同様に形成されたガス排出孔7Bを通してケース外へと排出ガスを排出させるガス排出パイプ10を有した第2のハウジング11とからなる。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
中空糸膜束4は、長手方向に亘って貫通する流通路となる第1流路12を内部に形成した断面円形状の細長いストロー形状をなす中空糸膜13からなり、それら中空糸膜13の複数本を束ねて円柱形状とされたものである。この中空糸膜13の内部に形成された第1流路12には、前記したコンプレッサ3で加圧・昇温された乾燥した酸化剤ガスが導入される。
The hollow fiber membrane bundle 4 is composed of a
収容ケース5は、ほぼ円柱状とされた中空糸膜束4を内部に収容する両端を開放した円筒体として形成されている。中空糸膜束4と収容ケース5は、その長手方向の両端部にポッティング剤(接着剤)14が塗布されることにより固定されている。ポッティング剤14は、中空糸膜13と収容ケース5との接合だけでなく、束ねられた中空糸膜13同士を接合させてポッティング部15を形成する。
The
収容ケース5には、ガス導入パイプ8から導入された排出ガスをその内部の中空糸膜束4の内部へと供給するためのガス導入孔7Aが形成されている。ガス導入孔7Aは、例えばガス導入パイプ8と同様円形孔として形成され、ケース側面5aに所定間隔を置いて複数形成されている。同様に、ガス排出孔7Bもガス排出パイプ10と同じく円形孔として形成され、ケース側面5aに複数所定間隔を置いて形成されている。なお、これらガス導入孔7A及びガス排出孔7Bは、何れも収容ケース5の周方向全体に形成されている。
The
また、ケース側面5aには、第1のハウジング9及び第2のハウジング11と該収容ケース5との間をシールする円環状のシール部材16が設けられている。シール部材16は、ガス導入孔7A及びガス排出孔7Bの外側の位置と、これらガス導入孔7Aとガス排出孔7Bとの間にそれぞれ設けられ、後述するハウジング9の内壁に密着するように設けられている。
The
また、本実施の形態では、中空糸膜束4の長手方向の略中央部分かつ半径方向の略中心部に、前記した特性を有した吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17が中空糸膜束4によって保持されている。従って、当該部位の中空糸膜13が外側に広がり、ケース内壁5bに隙間無く密着する。中空糸膜13とケース内壁5bとが隙間無く密着した部位は、ガス導入パイプ8から収容ケース5内に導入された排出ガスが当該収容ケース5と中空糸膜束4との隙間からガス排出パイプ10へと直接流れてしまうのを防止するので、排ガスが中空糸膜束4の内部(中心部)へと入り込む事ができる。
Further, in the present embodiment, a
吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17には、例えばウールやシリカゲルなどが使用される。これらウールやシリカゲルは、吸着熱を上げるため、繊維に親水性化合物をナノレベルで結合し、分子構造そのものを変化させ、吸湿及び発熱効果を高めている。
For example, wool or silica gel is used for the
また、ガス導入孔7A近傍の中空糸膜束4とケース内壁5b間には、排出ガスを中空糸膜束4の内部(中心部)へと流すための隙間S1が設けられている。同様に、ガス排出孔7B近傍の中空糸膜束4とケース内壁5b間には、中空糸膜束4の内部を流れた排出ガスをガス排出パイプ10へと排出させるための隙間S2が設けられている。
Further, a gap S <b> 1 is provided between the hollow fiber membrane bundle 4 near the gas introduction hole 7 </ b> A and the case
前記中空糸膜束4と前記収容ケース5からなる中空糸膜モジュール6においては、ガス導入孔7Aからその収容ケース5の内部に収容された中空糸膜13の膜外を通ってガス排出孔7Bからケース外へと流通するガス流路としての第2流路が形成される。
In the hollow
第1のハウジング9は、収容ケース5の中央部分から酸化剤ガスの流れ後方部分を覆うように当該収容ケース5の外周囲に配置される円筒体として形成されている。この第1のハウジング9には、燃料電池2から排出された水分を含む排出ガス(湿潤空気)を収容ケース5に形成されたガス導入孔7Aへと導入させるための円筒形状をなすガス導入パイプ8が設けられている。
The
第2のハウジング11は、酸化剤ガスの流れ前方部分から収容ケース5の中央部分を覆うように当該収容ケース5の外周囲に配置される円筒体として形成されている。この第2のハウジング11には、中空糸膜束4の内部を流れた排出ガスをケース外へと排出させるためのガス排出パイプ10が設けられている。
The
このように構成された加湿装置1では、コンプレッサ2で加圧・昇温された乾燥した酸化剤ガスは、中空糸膜モジュール6の各中空糸膜13に形成された第1流路12をそれぞれ流れる。この一方、燃料電池2のカソードから排出された水分を含む排出ガス(膨潤空気)は、第1のハウジング9に設けられたガス導入パイプ8内に導入される。ガス導入パイプ8に導入された排出ガスは、ケース側面5aに形成された各ガス導入孔7Aから中空糸膜束4へと供給される。
In the
中空糸膜束4に供給された排出ガスは、当該中空糸膜束4の外側からその内部へと流れた後、同じくケース側面5aに形成された各ガス排出孔7Bから排出され、最終的に第2のハウジング11に設けられたガス排出パイプ10よりケース外へと排出される。この水分を含む排出ガスが中空糸膜束4の内部を流れると、各中空糸膜13内に形成された毛管(第1流路12)内に水分が凝縮(毛細管凝縮)、分離し、乾燥した酸化剤ガスとの水蒸気分圧差により、当該水分が中空糸膜13の外側から内側へ透過する。この透過した水分が乾燥した酸化剤ガスと接触、気化することで、各中空糸膜13の内部を流れる酸化剤ガスが加湿される。加湿された酸化剤ガスは、中空糸膜モジュール6の排出側より燃料電池2に供給される。
The exhaust gas supplied to the hollow fiber membrane bundle 4 flows from the outside of the hollow fiber membrane bundle 4 to the inside thereof, and is then discharged from each
なお、上記した第1実施形態では、中空糸膜13の内部(第1流路12)に乾燥した酸化剤ガスを流し、中空糸膜13の外側に水分を含んだ排出ガスを流したが、これとは逆に、中空糸膜13の内部に燃料電池2から排出された水分を含んだ排出ガスを流し、中空糸膜13の外側に乾燥した酸化剤ガスを流すようにしてもよい。
In the first embodiment described above, a dry oxidant gas is allowed to flow inside the hollow fiber membrane 13 (first flow path 12), and an exhaust gas containing moisture is allowed to flow outside the
本実施の形態の加湿装置によれば、中空糸膜束4の長手方向の略中央部分かつ半径方向の略中心部に吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17が中空糸膜束4によって保持することで、その部位の中空糸膜13をケース内壁5bに隙間無く密着させているので、水分を含んだ排出ガスがガス導入孔7Aから直接ガス排出孔7Bへと流れるのを防止でき、中空糸膜束4の中心部までガスを通して加湿効率を向上させることができる。
According to the humidifying device of the present embodiment, the hollow fiber membrane bundle 4 holds the
これに対して、図8に示す従来構造の加湿装置では、中空糸膜束4の外側と収容ケース5のケース内壁5bとの間に隙間S3が生じる。中空糸膜束4の抵抗は大きいため、中空糸膜束4の中心付近までガスが流れ難く、中空糸膜束4の外側と収容ケース5のケース内壁5bの間に生じた隙間S3から直接ガス排出孔7Bへと流れ、乾燥した酸化剤ガスの加湿が十分に行われないという問題がある。
On the other hand, in the humidifier having the conventional structure shown in FIG. 8, a gap S3 is generated between the outside of the hollow fiber membrane bundle 4 and the case
また、本実施の形態の加湿装置によれば、吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17は水分を吸収すると発熱することからその熱で燃料電池2へ供給する酸化剤ガスのガス温度を上昇させることができ、加湿効率を高めることができる。さらに、透過し切れない水分が吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17に吸収され発熱することで、全体に酸化剤ガス温度が上昇し、凝縮水の過剰発生を防止して、ガスの流れが阻害されず均一になるので中空糸膜への水蒸気透過性を向上させることができる。
Further, according to the humidifier of the present embodiment, the
また、燃料電池2は、低温起動時や長時間放置後の起動直後は、燃料電池スタックの発電量が小さいため、排気ガス側に湿潤空気が来ないが、乾燥した酸化剤ガスが吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17に含まれる水分を回収するため、乾燥した酸化剤ガスを加湿させることができる。したがって、低温起動時などにおいても燃料電池システムを起動することが可能となる。
In addition, the
「第2実施形態」
図5は第2実施形態の加湿装置の縦断面図である。
“Second Embodiment”
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the humidifying device of the second embodiment.
第1実施形態では、吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17が、中空糸膜束4の長手方向の略中央部分かつ半径方向の略中心部に中空糸膜束4によって保持されているが、第2実施形態では、吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17が、中空糸膜束4の半径方向の略中心部に、中空糸膜束4の一端(酸化剤ガス導入側)から他端(酸化剤ガス排出側)に亘って中空糸膜束4によって長手方向全体で保持されることで、中空糸膜13をケース内壁5bに隙間無く密着させている。
In the first embodiment, the
本実施形態の加湿装置によれば、吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17が中空糸膜束4の半径方向の略中心部に、かつ中空糸膜束4の一端から他端に亘って中空糸膜束4によって長手方向全体で保持されているので、中空糸膜13がその長手方向の広い範囲で外側に広がり、中空糸膜束4とケース内壁5bとが隙間無く密着し、中空糸膜束4の中心部までガスを通して加湿効率を向上させることができる。
According to the humidifying device of this embodiment, the
なお、本実施形態の加湿装置によるその他の効果は、第1実施形態の加湿装置と同じであるため、その説明は省略する。 In addition, since the other effect by the humidification apparatus of this embodiment is the same as the humidification apparatus of 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted.
「第3実施形態」
図6は第3実施形態の加湿装置の縦断面図である。
“Third Embodiment”
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the humidifying device of the third embodiment.
第3実施形態では、吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17を、中空糸膜束4と収容ケース5との間に設け、その吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17をケース内壁5bに隙間無く密着させている。具体的には、中空糸膜束4の長手方向の略中央部分に、かつ当該中空糸膜束4の周囲全体に巻き付けるように吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17を設け、その吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17を収容ケース5のケース内壁5bに隙間無く密着させている。
In the third embodiment, a
本実施形態の加湿装置によれば、中空糸膜束4の周囲に巻き付けられた吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17が直接ケース内壁5bに密着しているため、水分を含んだ排出ガスが、中空糸膜束内を通らずに直接ガス排出孔7Bへと流れることを防止する事ができ、中空糸膜束4の中心部までガスを通して加湿効率を向上させることができる。
According to the humidifier of this embodiment, since the
なお、本実施形態の加湿装置によるその他の効果は、第1実施形態の加湿装置と同じであるため、その説明は省略する。 In addition, since the other effect by the humidification apparatus of this embodiment is the same as the humidification apparatus of 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted.
「第4実施形態」
図7は第4実施形態の加湿装置の縦断面図である。
“Fourth Embodiment”
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the humidifying device of the fourth embodiment.
本実施形態では、吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17を、収容ケース5の底部であってケース内壁5bと中空糸膜束4との間に設け、その吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17をケース内壁5bに隙間無く密着させている。具体的には、中空糸膜束4の長手方向略中央部分であって、ガス排出パイプ10が設けられる側の収容ケース5の底部に、中空糸膜束4とケース内壁5bとにそれぞれ密着するように隙間無く吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17を設けている。
In the present embodiment, a
本実施形態の加湿装置によれば、収容ケース5の底部に吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17を設けたことで、収容ケース5の底部側において水分を含んだ排出ガスが、中空糸膜束内を通らずに直接ガス排出孔7Bへと流れることを防止できると共に、この吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17に押されて中空糸膜束4が外側に広がりケース内壁5bと隙間無く密着することで収容ケース内全体において、水分を含んだ排出ガスが、中空糸膜束内を通らずに直接ガス排出孔7Bへと流れることを防止することができる。
According to the humidifying device of the present embodiment, by providing the
また、本実施形態の加湿装置によれば、透過し切れない水蒸気や燃料電池システム停止後に凝縮する水蒸気が、収容ケース5の底部に溜まるが、その底部に溜まる水分を吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17が吸収することができる。収容ケース5の底部に恐縮水が溜まったままであると、低温時には凍結して加湿効率が低下する可能性があるが、吸湿発熱繊維からなる中実繊維束17がその底部に溜まる凝縮水を吸収するのでそのような不具合を回避することができる。
Further, according to the humidifier of the present embodiment, water vapor that cannot be completely permeated or water vapor that condenses after the fuel cell system is stopped accumulates at the bottom of the
1…加湿装置
2…燃料電池
3…コンプレッサ
4…中空糸膜束
5…収容ケース
5a…ケース側面
5b…ケース内壁
6…中空糸膜モジュール
7A…ガス導入孔
7B…ガス排出孔
8…ガス導入パイプ
9…第1のハウジング
10…ガス排出パイプ
11…第2のハウジング
12…第1流路(中空糸膜内部の流路)
13…中空糸膜
14…ポッティング剤
15…ポッティング部
17…吸湿発熱繊維からなる中実繊維束
DESCRIPTION OF
13 ...
Claims (5)
前記中空糸膜の内部を通る第1流路に、乾燥した酸化剤ガスまたは燃料電池から排出される水分を含む排出ガスのいずれかを流通し、
前記中空糸膜モジュールの側面に形成されたガス導入孔から前記中空糸膜の膜外を通って前記中空糸膜モジュールの側面に形成されたガス排出孔から前記中空糸膜モジュール外へと流通する第2流路に、前記酸化剤ガスまたは前記排出ガスのいずれか他方を流通し、
前記酸化剤ガスを前記排出ガスで加湿する燃料電池の加湿装置であって、
前記中空糸膜モジュールの内部に吸湿発熱繊維から成る中実繊維束を設け、該中実繊維束または前記中空糸膜束の何れかを、前記ケースの内壁に密着させた
ことを特徴とする燃料電池の加湿装置。 A hollow fiber membrane module containing a hollow fiber membrane bundle formed by bundling a plurality of hollow fiber membranes in a cylindrical case,
In the first flow path passing through the inside of the hollow fiber membrane, either a dry oxidant gas or an exhaust gas containing moisture discharged from the fuel cell is circulated,
From the gas introduction hole formed on the side surface of the hollow fiber membrane module, passes outside the membrane of the hollow fiber membrane, and flows from the gas discharge hole formed on the side surface of the hollow fiber membrane module to the outside of the hollow fiber membrane module. In the second flow path, the other one of the oxidant gas and the exhaust gas is circulated,
A fuel cell humidifier for humidifying the oxidant gas with the exhaust gas,
A fuel comprising: a solid fiber bundle made of hygroscopic heat-generating fibers provided in the hollow fiber membrane module; and either the solid fiber bundle or the hollow fiber membrane bundle being in close contact with the inner wall of the case Battery humidifier.
前記吸湿発熱繊維から成る中実繊維束を、前記中空糸膜モジュールの内部であって前記中空糸膜モジュールの長手方向略中央部分に設けた
ことを特徴とする燃料電池の加湿装置。 A fuel cell humidifier according to claim 1,
A humidifying device for a fuel cell, characterized in that a solid fiber bundle made of the moisture-absorbing heat-generating fibers is provided inside the hollow fiber membrane module and at a substantially central portion in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane module.
前記吸湿発熱繊維から成る中実繊維束を、前記中空糸膜モジュールの内部であって前記中空糸膜モジュールの長手方向の一端から他端に亘って設けた
ことを特徴とする燃料電池の加湿装置。 A fuel cell humidifier according to claim 1,
A humidifier for a fuel cell, characterized in that a solid fiber bundle composed of the moisture-absorbing heat-generating fibers is provided from one end to the other end in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane module inside the hollow fiber membrane module. .
前記吸湿発熱繊維から成る中実繊維束を、前記中空糸膜束と前記ケースとの間に設けた
ことを特徴とする燃料電池の加湿装置。 A fuel cell humidifier according to claim 1,
A humidifying device for a fuel cell, wherein a solid fiber bundle made of the moisture-absorbing heat-generating fibers is provided between the hollow fiber membrane bundle and the case.
前記吸湿発熱繊維から成る中実繊維束を、前記中空糸膜モジュールの底部に設けた
ことを特徴とする燃料電池の加湿装置。 A humidifying device for a fuel cell according to claim 4,
A humidifier for a fuel cell, characterized in that a solid fiber bundle made of the moisture-absorbing heat-generating fibers is provided at the bottom of the hollow fiber membrane module.
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2006
- 2006-02-02 JP JP2006025920A patent/JP2007207610A/en active Pending
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