JP2010276322A - 加湿器 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガス通過孔近傍の通路の通路高さの均一性を高め、ガスの配流均一性を高めることができる加湿器を提供する。
【解決手段】加湿器は、ガス貫通孔11をもつと共に厚み方向に積層される複数のセパレータ1と、積層方向において互いに隣接するセパレータ1で挟まれた水分保持膜と、少なくともガス貫通孔11の外縁に沿って設けられたシール部9とをもつ。セパレータ1は孔用定寸接触部7を備えている。孔用定寸接触部7は、ガス貫通孔11の縁部側に形成され、且つ、セパレータ1の厚み方向において隣接するセパレータ1に向けて突出すると共に積層方向において隣接するセパレータ1に接触し、シール部9の潰れ代を規定できる。
【選択図】図4
【解決手段】加湿器は、ガス貫通孔11をもつと共に厚み方向に積層される複数のセパレータ1と、積層方向において互いに隣接するセパレータ1で挟まれた水分保持膜と、少なくともガス貫通孔11の外縁に沿って設けられたシール部9とをもつ。セパレータ1は孔用定寸接触部7を備えている。孔用定寸接触部7は、ガス貫通孔11の縁部側に形成され、且つ、セパレータ1の厚み方向において隣接するセパレータ1に向けて突出すると共に積層方向において隣接するセパレータ1に接触し、シール部9の潰れ代を規定できる。
【選択図】図4
Description
本発明は燃料電池システム等に使用される加湿器に関する。
燃料電池システムを例にとって説明する。燃料電池システムに供給される前のガスが過剰に乾燥していると、燃料電池の発電性能が充分に得られない。そこで、燃料電池システムに供給される前のガスを加湿させる加湿器が設けられている。
加湿器は、厚み方向に貫通するガス導入孔またはガス導出孔となるガス貫通孔をもつと共に厚み方向に積層される複数のセパレータと、積層方向において互いに隣接するセパレータで挟まれた水分保持膜と、少なくともガス貫通孔の外縁に沿って設けられたシール部とを備えている(特許文献1〜3)。水分保持膜の一方の表面側には、ガス貫通孔を流れるガスを吸湿させる吸湿室が形成されている。水分保持膜の他方の表面側には、ガス貫通孔を流れるガスを加湿させる加湿室が形成されている。
上記した従来の加湿器においては、加湿室とガス貫通孔とを繋ぐ通路、吸湿室とガス貫通孔とを繋ぐ通路については、通路高さの均一性は、加湿室や吸湿室におけるガスの偏流を抑え、加湿室や吸湿室におけるガスの配流性を高めるために極めて重要である。
しかしながら、加湿室とガス貫通孔とを繋ぐ通路、吸湿室とガス貫通孔とを繋ぐ通路については、通路高さの均一性は、必ずしも充分ではなく、ひいては加湿室や吸湿室におけるガスの配流の均一性には改善の余地があった。
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、加湿室とガス貫通孔とを繋ぐ通路、吸湿室とガス貫通孔とを繋ぐ通路について、通路の通路高さの均一性を高め、ガスの配流均一性を高めるのに有利な加湿器を提供することを課題とする。
本発明の加湿器は、(i)厚み方向に貫通するガス導入孔またはガス導出孔となるガス貫通孔をもつと共に厚み方向に積層される複数のセパレータと、(ii)積層方向において互いに隣接するセパレータで挟まれ、ガス貫通孔を流れるガスを吸湿させる吸湿室と、ガス貫通孔を流れるガスを加湿させる加湿室とを仕切る水分保持膜と、(iii)少なくともガス貫通孔の縁部に沿って設けられたシール部とを具備する加湿器であって、(iv)セパレータは、ガス貫通孔の縁部に沿って形成され、且つ、セパレータの積層方向において隣接するセパレータに向けて突出すると共に積層方向において隣接するセパレータに接触してシール部の潰れ代を規定する孔用定寸接触部を備えている。
本発明の加湿器によれば、セパレータは孔用定寸接触部を備えている。孔用定寸接触部は、ガス貫通孔の縁部に沿って形成されており、且つ、セパレータの厚み方向において隣接するセパレータに向けて突出する。そして、セパレータが積層されているときにおいて、孔用定寸接触部は、積層方向において隣接するセパレータに接触する。この結果、積層方向において互いに隣接するセパレータの間隔が高精度に規定される。これによりセパレータにおいて、シール部の厚み方向の潰れ代のばらつきが抑えられる。さらに、加湿室とガス貫通孔とを繋ぐ通路、吸湿室とガス貫通孔とを繋ぐ通路について、通路高さの均一性が高められる。この結果、加湿室や吸湿室におけるガスの偏流が抑えられ、加湿室や吸湿室におけるガスの配流性が高められる。
本発明によれば、ガス貫通孔の縁部に沿って形成されている孔用定寸接触部は、セパレータの積層時において、積層方向において隣接するセパレータに接触する。この結果、積層方向において互いに隣接するセパレータの間隔が高精度に規定される。これによりセパレータにおいてシール部の潰れ代のばらつきが低減される。さらに、加湿室とガス貫通孔とを繋ぐ通路、吸湿室とガス貫通孔とを繋ぐ通路について、通路高さの均一性が高められる。この結果、加湿室や吸湿室におけるガスの偏流が抑えられ、加湿室や吸湿室におけるガスの配流性が高められる。
本発明の一視点によれば、好ましくは、ガス貫通孔の縁部は、加湿室および吸湿室の少なくとも一方に連通する複数の溝通路をもつ溝通路群と、溝通路を形成する複数の溝壁をもつ溝壁群と、溝壁群に載せられたシーリングプレートとを有する。セパレータが積層状態に締結されるときであっても、溝通路の変形がシーリングプレートにより抑制される。
本発明の一視点によれば、好ましくは、ガス貫通孔の縁部は、溝壁群に載せるシーリングプレートを嵌めて位置決めさせる凹部を有する。この場合、シーリングプレートの取付性が向上する。凹部は、積層方向に隣接するセパレータ間に存在する接着材のうち余剰部分を溜める溜め機能を有することが好ましい。凹部は、シーリングプレートをセパレータに接着させる接着材のうち余剰部分を溜める溜め機能を有することが好ましい。
本発明の一視点によれば、好ましくは、ガス導入孔となるガス貫通孔の縁部は、加湿室および吸湿室のうちの一方に連通する複数の導入用の溝通路をもつ導入用の溝通路群と、導入用の溝通路を形成する複数の溝壁をもつ導入用の溝壁群と、導入用の溝壁群に載せられた導入用のシーリングプレートとを有する。更に、好ましくは、ガス導出孔となるガス通過孔の縁部は、加湿室および吸湿室のうち他方に連通する複数の導出用の溝通路をもつ導出用の溝通路群と、導出用の溝通路を形成する複数の溝壁をもつ導出用の溝壁群と、導出用の溝壁群に載せられた導出用のシーリングプレートとを有する。複数のセパレータが積層状態に締結されるときであっても、溝通路の変形がシーリングプレートにより抑制され、通路高さが確保される。
本発明の一視点によれば、好ましくは、孔用定寸接触部の少なくとも一部は、溝壁群を構成する溝壁のうちこれが突出する突出方向の表面に形成されており、シーリングプレートの長手方向において溝通路を隔てて複数個並設されている。この場合、複数個並設されている孔用定寸接触部は、相手のセパレータに互いに独立して個別的に接触でき、接触性が向上する。
本発明の一視点によれば、シーリングプレートは非対象形状とされていることができる。この場合、シーリングプレートの表裏の識別が容易となる。従って、シーリングプレートの一方の表面にバリなどが存在するときであっても、バリが水分保持膜に対向しないように組み付けるのに有利である。
本発明の一視点によれば、セパレータの一方の表面側および他方の表面側にはシーリングプレートが配置されており、セパレータの一方の表面側に配置されているシーリングプレートと、セパレータの他方の表面側に配置されているシーリングプレートとは、互いに相違する形状であることが好ましい。セパレータの一方の表面とセパレータの他方の表面の判別が容易となり、組付過誤が抑えられる。本発明の一視点によれば、導入用のシーリングプレートと導出用のシーリングプレートとは、互いに相違する形状であり、ガス導入およびガス導出の識別が可能とされていることが好ましい。
本発明の一視点によれば、シール部は、セパレータの外縁の全周において配置された外縁シール部分を有しており、セパレータは、セパレータの外縁の全周にわたり、外縁シール部分に沿って形成された外縁用定寸接触部を有していることが好ましい。この場合、セパレータの外縁用定寸接触部は、積層方向において隣接するセパレータに接触する。故に、外縁シール部分の厚み方向の潰れ代のばらつきが外縁用定寸接触部により抑制され、外縁シール部分におけるシール性のばらつきが低減される。
(実施形態1)
以下、本発明の実施形態1について図面を参照して説明する。図1は燃料電池システムに供給させるカソードガス(反応ガス)を加湿させる加湿器を示す。図1に示すように、加湿器は、金属または硬質樹脂(例えばPPS,PPE)等で形成された複数のセパレータ1を積層したセパレータ群1pを積層方向(矢印X方向)に第1端プレート21および第2端プレート22で挟んで形成されている。
以下、本発明の実施形態1について図面を参照して説明する。図1は燃料電池システムに供給させるカソードガス(反応ガス)を加湿させる加湿器を示す。図1に示すように、加湿器は、金属または硬質樹脂(例えばPPS,PPE)等で形成された複数のセパレータ1を積層したセパレータ群1pを積層方向(矢印X方向)に第1端プレート21および第2端プレート22で挟んで形成されている。
一のセパレータ1の一方の表面には加湿室15が形成され、そのセパレータ1の他方の表面には吸湿室16が形成される。故に、加湿室15および吸湿室16は、各セパレータ1において表裏の関係をなす。セパレータ1は、加湿室15に連通する加湿用ガス導入孔11(ガス貫通孔)と、加湿室15に連通する加湿用ガス導出孔12(ガス貫通孔)と、吸湿室16に連通する吸湿用ガス導入孔13(ガス貫通孔)と、吸湿室16に連通する吸湿用ガス導出孔14(ガス貫通孔)とを、セパレータ1の厚み方向に貫通させて形成している。隣接するセパレータ1は水分保持膜17を挟んでいる。水分保持膜17は加湿室15および吸湿室16を仕切る。
図1に示すように、複数のセパレータ1が積層されたセパレータ群1pにおいて、各セパレータ1の加湿用ガス導入孔11は、積層方向(矢印X方向)に重ねられて連通するマニホルド孔11xを形成している。各セパレータ1の加湿用ガス導出孔12は、積層方向(矢印X方向)に重ねられて連通するマニホルド孔12xを形成している。各セパレータ1の吸湿用ガス導入孔13は、積層方向(矢印X方向)に重ねられて連通するマニホルド孔13xを形成している。各セパレータ1の吸湿用ガス導出孔14は、積層方向(矢印X方向)に重ねられて連通するマニホルド孔14xを形成している。
図1に示すように、スタック3の燃料電池は、アノードガスが供給されるアノード30と、カソードガスが供給されるカソード31と、イオン伝導性をもつ電解質32とを有する。第1端プレート21は、外気であるフレッシュガス(カソードガス)が流入するフレッシュガス入口210と、オフガス(カソードオフガス)を流出させるオフガス出口212とをもつ。第2端プレート22は、フレッシュガスがスタックのカソード31に向けて流出するフレッシュガス出口220と、スタック3のカソード31から吐出されたオフガスが流入するオフガス入口212とをもつ。
図2は、セパレータ1の一方の表面に形成されている加湿室15を示す。図2に示すように、セパレータ1はほぼ四角形状をなしており、互いに対向する第1側辺1f,第2側辺1sと、上辺1uと、下辺1dとを有する。図2に示すように、セパレータ1において、加湿用ガス導入孔11および加湿用ガス導出孔12は、加湿室15に連通しつつ、互いに対向する対角隅部に位置してセパレータ1の厚み方向に貫通するように形成されている。加湿室15には、加湿用ガス導入孔11から加湿用ガス導出孔12に向けてガス分配性を高めつつガスを案内する複数の溝壁40が並走された溝壁群40aが形成されている。吸湿用ガス導入孔13は加湿室15に連通しないようにシール部9aでシールされている。吸湿用ガス導出孔14は加湿室15に連通しないようにシール部9bでシールされている。
この結果、外気であるカソードガスのフレッシュガス(スタック3のカソード31から吐出されるオフガスよりも低温低湿)は、下側の加湿用ガス導入孔11から加湿室15に至る。更にフレッシュガスは、加湿室15において後述する水分保持膜17により加湿および加熱されつつ、基本的には矢印A1方向(上向き)に向けて流れ、上側の加湿用ガス導出孔12に導出される。以下、フレッシュガスおよびオフガスをガスとも称する。
図3は、セパレータ1の他方の表面に形成されている吸湿室16を示す。図3に示すように、セパレータ1において、吸湿用ガス導入孔13および吸湿用ガス導出孔14は、吸湿室16に連通しつつ、互いに対向する対角隅部に位置しつつセパレータ1を厚み方向に貫通して形成されている。吸湿室16には、吸湿用ガス導入孔13から吸湿用ガス導出孔14に向けてガス分配性を高めつつ、ガスを案内する複数の溝壁40が並走された溝壁群40aが形成されている。
加湿用ガス導入孔11は、吸湿室16に連通しないようにシール部9cでシールされている。加湿用ガス導出孔12は、吸湿室16に連通しないようにシール部9dでシールされている。この結果、スタック3から吐出されたオフガス(フレッシュガスよりも高温高湿)は、上側の吸湿用ガス導入孔13から吸湿室16に至る。更にオフガスは、吸湿室16において冷却され凝縮水を生成させることにより吸湿されつつ、基本的には矢印B1方向(下向き)に流れ、下側の吸湿用ガス導出孔14に導出される。
さて、図4は、シーリングプレート5が取り付けられる前の加湿用ガス導入孔11付近を拡大して示す。図5は、シーリングプレート5が取り付けられた後の加湿用ガス導入孔11付近を拡大して示す。図4に示すように、加湿用ガス導入孔11のうち加湿室15寄りの縁部には、加湿室15に連通する複数個並設された溝通路42をもつ溝通路群42aが設けられている、更に、溝通路42を形成するように複数個並設された溝壁40をもつ溝壁群40aが設けられている。溝壁40は、セパレータ1の厚み方向に突出している。
ここで、金属または硬質樹脂などの硬質材料で形成されたシーリングプレート5が用意されている。シーリングプレート5は、プレート配置領域6に存在する溝壁群40aの各溝壁40の突出方向の上面40uに載せられる。この結果、プレート配置領域6に存在する複数個の溝通路42のそれぞれの通路高さを規定することができる。図4および図5に示すように、シーリングプレート5は、セパレータ1の第2側辺1sおよび底辺1dに対して傾斜すると共に長手方向に延びる長辺5a,5bと、第2側辺1sに沿って延びる第1短辺5cおよび鋭角部5mをもつ第1端部51と、底辺1dに沿って延びる第2短辺5hおよび鋭角部5mをもつ第2端部52とを有する。
図4に示すように、加湿用ガス導入孔11付近のうち加湿室15寄りの縁部は、シーリングプレート5を嵌め込み得る面を備えるプレート配置領域6をもつ。具体的には、プレート配置領域6は、側面6sおよび載置面6aをもつ。載置面6aは、溝壁群40aの溝壁40のうちシーリングプレート5が嵌め込まれる部位の高さを、後述する断続接触部72すなわち溝壁40の上面40uよりもΔh(図4および図5参照)低くすることにより形成されている。載置面6aは、シーリングプレート5を載置できる。溝壁40の露出面40xは、載置面6aよりも高いものの、上面40u(断続接触部72)よりも低くされている。水分保持膜17が露出面40aにより強圧されることを抑えるためである。
図5に示すように、複数個の側面6sは、シーリングプレート5の長手方向(矢印E方向)に沿って溝通路42の間隔を隔てて並設されている。載置面6aは、矢印E方向に沿って溝通路42の間隔を隔てて並設されている。図5は、セパレータ1におけるプレート配置領域6にシーリングプレート5を嵌めて取り付けた状態を示す。この場合、シーリングプレート5は、プレート配置領域6において複数の載置面6aに載置されている。
このようにプレート配置領域6における溝壁群40aには、シーリングプレート5が載置されている。このため、複数のセパレータ1が強い締結荷重で積層締結されるときであっても、プレート配置領域6における溝壁群40aを構成する複数の溝壁40における変形が効果的に抑制される。従って、プレート配置領域6において、溝通路群42aの各溝通路42の通路高さは、ばらつかないように確保されている。従って、締結荷重が大きいときであっても、プレート配置領域6において溝通路42の通路高さが良好に確保される。
図4および図5に示すように、加湿用ガス導入孔11のうち加湿室15寄りの縁部は、シーリングプレート5の長手方向(矢印E方向)の端側において、第1凹部61fおよび第2凹部61sをもつ。第1凹部61fおよび第2凹部61sは、溝壁群40aに載せられるシーリングプレート5の端部を嵌めて位置決め性を高める凹部61を形成する。具体的には、第1凹部61fは、セパレータ1の第2側辺1sの側に形成されており、シーリングプレート5の長手方向の第1端部51を嵌めて位置決めさせる。第2凹部61sは、セパレータ1の下辺1dの側に形成されており、シーリングプレート5の長手方向の第2端部52を嵌めて位置決めさせる。第1凹部61fのうち鋭角部61mは、シーリングプレート5の鋭角部5mを対面させるが、応力集中を避けるためアール部を有する。第2凹部61fのうち鋭角部61nは、シーリングプレート5の第2端部52の鋭角部5mを対面させるが、応力集中を避けるためアール部を有する。
本実施形態によれば、図4および図5に示すように、加湿用ガス導入孔11のうち加湿室15寄りの縁部について、ガスを流す部位以外には、孔用定寸接触部7(定寸接触部)が形成されている。具体的には、孔用定寸接触部7は、加湿用ガス導入孔11に沿って連続的に巡らされた連続接触部70と、断続的に設けられた断続接触部72とをもつ。連続接触部70は、セパレータ1の第2側辺1sに沿った第1部位70fと、セパレータ1の底辺1dに沿った第2部位70sとを有する。
図5における拡大部分W5として示すように、断続接触部72は、溝壁群40aを形成する各溝壁40の上面40uで形成されており、且つ、シーリングプレート5の長手方向(矢印E方向)に沿って溝通路42の通路幅を隔てて互いに間欠的に複数個並設されている。複数個並設されている断続接触部72は、加湿用ガス導入孔11の回りにおいて同一高さとされている。なお、セパレータ1を積層させるときに締結具が挿入される締結孔1xが、セパレータ1の隅部に形成されている。断続接触部72は、溝壁群40aを形成する溝壁40のそれぞれの上面40uで形成されており、且つ、シーリングプレート5の長手方向(矢印E方向)に沿って溝通路42の通路幅を隔てて互いに間欠的に複数個並設されている。この結果、複数の断続接触部72のそれぞれは、隣接する相手セパレータ1に独立して且つ個別に接触し易い利点が得られる。なお、セパレータ1を積層させるときに締結具が挿入される締結孔1xが、セパレータ1の隅部に形成されている。
図6は加湿用ガス導出孔12付近を拡大して示す。加湿用ガス導出孔12のうち加湿室15寄りの縁部は、前述した加湿用ガス導入孔11付近(図4および図5参照,ただし方向のみ異なる)と基本的には同じ構造を有する。すなわち、加湿用ガス導出孔12のうち加湿室15寄りの縁部は、加湿室15に連通する複数の溝通路42をもつ溝通路群42aと、溝通路42を形成する複数の溝壁40をもつ溝壁群40aとを有する。そして、シーリングプレート5がプレート配置領域6における溝壁群40aに載せられ、溝通路42の通路高さを規定している。
図6に示すように、加湿用ガス導出孔12付近の縁部に形成されているプレート配置領域6においては、シーリングプレート5を載置できるようにした載置面6aが設けられている。載置面6aは、プレート配置領域6における溝壁群40aを構成する溝壁40で形成されている。図6に示すように、加湿用ガス導出孔12付近の縁部は、溝壁群40aに載せられるシーリングプレート5を嵌めて位置決め性を高める第1凹部61fおよび第2凹部61sをもつ。第1凹部61fは、セパレータ1の第1側辺1f側に形成されており、シーリングプレート5の長手方向の第1端部51を嵌めて位置決めさせる。第2凹部61sは、セパレータ1の上辺1u側に形成されており、シーリングプレート5の長手方向の第2端部52を嵌めて位置決めさせる。
図6に示すように、加湿用ガス導出孔12の回りを1周する孔用定寸接触部7が形成されている。孔用定寸接触部7は、加湿用ガス導出孔12の回りに沿って連続する連続接触部70と、プレート配置領域6における溝壁群40aを形成する溝壁40の上面40uで形成された断続接触部72とをもつ。断続接触部72(上面40u)は、シーリングプレート5が延設されている方向(矢印E方向)において溝通路42の通路幅を隔てて互いに間欠的に複数個並設されている。図6に示すように、連続接触部70は、セパレータ1の第1側辺1fに沿った第1部位70fと、セパレータ1の上辺1uに沿った第2部位70sとを有する。断続接触部72(上面40u)は、加湿用ガス導出孔12の回りにおいて同一高さとされている。断続接触部72の高さは連続接触部70の高さと同一とされている。
図7は吸湿用ガス導出孔14付近を拡大して示す。吸湿用ガス導出孔14のうち吸湿室16寄りの縁部は、前述した加湿用ガス導入孔11付近(図4および図5参照)と基本的には同じ構造を有する。すなわち、図7に示すように、吸湿用ガス導出孔14のうち吸湿室16寄りの縁部は、吸湿室16に連通する複数の溝通路42をもつ溝通路群42aと、溝通路42を形成する複数の溝壁40をもつ溝壁群40aとを有する。そして、シーリングプレート5がプレート配置領域6における溝壁群40aに載せられ、溝通路42の通路高さを規定している。
図7に示すように、吸湿用ガス導出孔14付近の縁部は、プレート配置領域6において、溝壁群40aに載せられるシーリングプレート5を嵌めて位置決め性を高める第1凹部61fおよび第2凹部61sをもつ。第1凹部61fは、セパレータ1の第1側辺1f側に形成されており、シーリングプレート5の長手方向の第1端部51を嵌めて位置決めさせる。第2凹部61sは、セパレータ1の下辺1d側に形成されており、シーリングプレート5の長手方向の第2端部52を嵌めて位置決めさせる。
図7に示すように、吸湿用ガス導出孔14の周りを1周する孔用定寸接触部7が形成されている。孔用定寸接触部7は、吸湿用ガス導出孔14の回りに沿って連続する連続接触部70と、溝壁群40aを形成する複数の溝壁40の上面40uのそれぞれで形成された断続接触部72とをもつ。このように断続接触部72(上面40u)は、シーリングプレート5が延設されている方向(矢印E方向)において、溝通路42を隔てて互いに間欠的に複数個並設されている。連続接触部70は、セパレータ1の第1側辺1fに沿って延びる第1部位70fと、セパレータ1の下辺1dに沿って延びる第2部位70sとを有する。この断続接触部72のそれぞれは、吸湿用ガス導出孔14の回りにおいて同一高さとされている。
図8は吸湿用ガス導入孔13付近を拡大して示す。吸湿用ガス導入孔13のうち吸湿室16寄りの縁部は、前述した加湿用ガス導入孔11付近(図4および図5参照,ただし方向が異なる)と基本的には同じ構造を有する。すなわち、図8に示すように、吸湿用ガス導入孔13の縁部は、プレート配置領域6において、吸湿室16に連通する複数の溝通路42をもつ溝通路群42aと、溝通路42を形成する複数の溝壁40をもつ溝壁群40aとを有する。そして、シーリングプレート5がプレート配置領域6における溝壁群40aに載せられ、溝通路42の通路高さを規定している。
図8に示すように、吸湿用ガス導入孔13付近のプレート配置領域6においては、吸湿用ガス導入孔13付近の縁部は、溝壁群40aに載せられるシーリングプレート5を嵌めて位置決め性を高める第1凹部61fおよび第2凹部61sをもつ。第1凹部61fは、セパレータ1の第2側辺1s側に形成されており、シーリングプレート5の長手方向の第1端部51を嵌めて位置決めさせる。第2凹部61sは、セパレータ1の上辺1u側に形成されており、シーリングプレート5の長手方向の第2端部52を嵌めて位置決めさせる。
図8に示すように、吸湿用ガス導入孔13の周りを1周する孔用定寸接触部7が形成されている。この孔用定寸接触部7は、吸湿用ガス導入孔13の回りに沿って連続する連続接触部70と、プレート配置領域6において溝壁群40aを形成する複数の溝壁40の上面40uのそれぞれで形成された断続接触部72とをもつ。このように断続接触部72は、シーリングプレート5の長手方向(矢印E方向)において、溝通路42を隔てて互いに間欠的に複数個並設されており、相手側のセパレータ1に独立して且つ個別に接触できる。連続接触部70は、セパレータ1の第2側辺1sに沿った第1部位70fと、セパレータ1の上辺1uに沿った第2部位70sとを有する。この断続接触部72(上面40u)は、吸湿用ガス導入孔13の回りにおいて同一高さで形成されている。上記したように本実施形態によれば、導入孔11,13および導出孔12,14には断続接触部72がそれぞれ形成されているが、断続接触部72のそれぞれは同一高さで形成されている。
ところで、本実施形態によれば、シール部9はガスケットでも良いし、塗布した接着材で形成されていても良い。従って、セパレータ1にシール用の接着材を塗布してシール部9を形成するときがある。またシーリングプレート5の固着性を更に高めるため、シーリングプレート5の長手方向の端部に接着材を塗布することがある。このとき、塗布される接着材が余剰となるとき、シーリングプレート5の長手方向の端側に形成されている第1凹部61fおよび/または第2凹部61sに、余剰の接着材を流すことができる。よって第1凹部61fおよび/または第2凹部61sは、接着材溜まり部として機能できる。このため余剰の接着材がセパレータ1の境界面に過剰に存在することが抑えられる。よって、余剰の接着材に起因するシール性の低下が抑制される。余剰の接着材が他所にはみ出して固化するとき、隣接するセパレータ1間に無用の隙間が形成されたり、通路が狭くなるおそれがある。
なお、シーリングプレート5の厚みとしては、加湿器のサイズ等に応じて適宜設定できるもの、0.05〜1.0ミリメートル程度、0.1〜0.5ミリメートル程度にできる。シーリングプレート5の幅寸法D1は加湿器のサイズ等に応じて適宜設定できるもの、3〜15ミリメートルの範囲内にできる。シーリングプレート5はセパレータ1と同一材質としてもよいし、同系材質としてもよい。この場合、両者の硬さが近似するため、損傷が抑えられ、組付性が確保される。なお両者は異材質としてもよい。シーリングプレート5はセパレータ1と同一または同系材料で形成されている場合には、両者の熱膨張および熱収縮を合わせることができ、加湿器が使用時に昇温したり、使用停止により降温したりするときの部品の寸法変化の差が抑制され、両者間における隙間の低減に貢献でき、シール性を高め得る。
セパレータ1間のガス洩れを抑えるシール部9について、更に説明を加える。セパレータ1の一方の表面側については、図2に示すように、セパレータ1の外縁に沿って1周するシール部9p(外縁シール部分)が、セパレータ1の全周にわたり形成されている。シール部9pは、加湿室15、ガス導入孔11、ガス導出孔12、ガス導入孔13、ガス導出孔14の外側を包囲する。更に、図2に示すように、加湿室15と吸湿用ガス導入孔13とを非連通とさせるシール部9aが形成されている。加湿室15と吸湿用ガス導出孔14とを非連通とさせるシール部9bが形成されている。シール部9p,9a,9bは一体的に形成されているため、セパレータ1の一方の表面側におけるシール部9とされている。なお、前述したように、加湿室15と加湿用ガス導入孔11と加湿用ガス導出孔12とは互いに連通しており、ガスを矢印A1方向(図2参照)に通過させ得る。
図3に示すように、セパレータ1の他方の表面側については、シール部9pがセパレータ1の外縁の全周にこれを1周するように形成されている。シール部9pは、セパレータ1の吸湿室16、ガス導入孔11、ガス導出孔12、ガス導入孔13、ガス導出孔14の外側を包囲する。図3に示すように、吸湿室16と加湿用ガス導出孔12とを非連通とさせるシール部9cが形成されている。更に、吸湿室16と加湿用ガス導入孔11とを非連通とさせるシール部9dが形成されている。シール部9p,9c,9dは一体的に枠状に形成されているため、セパレータ1の他方の表面側におけるシール部9とされている。なお、前述したように吸湿室16と吸湿用ガス導入孔13と吸湿用ガス導出孔14とは互いに連通しており、ガスを矢印B1方向(図3参照)に通過させ得る。図2に示すように、加湿用ガス導入孔11のうち加湿室15寄りの溝壁群40aには、具体的には溝壁40の上面40uには、シーリングプレート5が溝通路42を維持させつつ搭載されている。同様に、加湿用ガス導出孔12のうち加湿室15寄りの溝壁群40aには、溝壁40の上面40uには、シーリングプレート5が溝通路42を形成させつつ搭載されている。前記したセパレータ1の両面側に配置されているシール部9については、接着材を塗布して固化させた接着材層でもよいし、あるいは、高分子材料で形成されたガスケットでもよい。
図9〜図12は、複数のセパレータ1がこれの厚み方向に積層されている状態を示す。積層されるときには、セパレータ1と水分保持膜17(加湿膜)とは交互に積層される。水分保持膜17は、水分保持性と水分透過性とガス遮断性とを有しており、炭化フッ素系または炭化水素系の樹脂が例示される。図9は、図5においてシーリングプレート5の長手方向(矢印E方向)に沿って切断した断面を示す。図9に示すように、プレート配置領域6において、溝壁群40aの載置面6aには、複数個の溝通路42を形成させつつシーリングプレート5が搭載されている。シーリングプレート5の固着性を一層高めるため、シーリングプレート5の表面5uにシール部9rを配置させている。シール部9rは、隣接するセパレータ1にシール接触する。なお、シール部9rとしては、シール部9と一体的に成形されていることが好ましいが、別体であっても良い。
図10は図2および図4においてX−X線に沿って切断した断面を示す。図10では、上側に図示されているセパレータ1は積層直前の状態を示す。図11は図2においてXI−XI線に沿って切断した断面を示す。図12は図2においてXII−XII線に沿って切断した断面を示す。 図10に示すように、セパレータ1の一方の表面側には加湿室15が形成されており、セパレータ1の他方の表面側には吸湿室16が形成されている。このようにセパレータ1の表裏に、加湿室15および吸湿室16が形成されている。積層方向(矢印X方向)において、加湿室15および吸湿室16は、水分保持膜17により仕切られている。すなわち、加湿室15および吸湿室16は水分保持膜17の表裏関係をなす。このように水分保持膜17の一方の表面は吸湿室16に対面し、吸湿室16を通過するガス(オフガス)を冷却させると共に、ガスに含まれている水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成させる。このようにオフガスは冷却および吸湿される。生成された凝縮水は、水分保持膜17に吸収され、加湿室15に伝搬される。また、水分保持膜17の一方の表面は加湿室15に対面し、加湿室15を通過するガス(フレッシュガス)を加熱および加湿させる。
図10に示すように、シーリングプレート5をプレート配置領域6の溝壁40に載置させて橋架させたとき、シーリングプレート5の上面である表面5uは、孔用定寸接触部7(上面40u)および後述する外縁用定寸接触部8よりも厚み方向に突出しないように、寸法関係は設定されている。このため複数のセパレータ1を水分保持膜17と共に矢印X方向に積層したときであっても、シーリングプレート5が孔用定寸接触部7の表面から突出することが抑えられ、セパレータ1の積層誤差が抑えられる。セパレータ1が積層されるとき、溝壁40の露出面40xが水分保持膜17を強圧しないよう、露出面40xおよび上面40uの寸法関係は設定されている。
図10に示すように、孔用定寸接触部7の連続接触部70は、一枚のセパレータ1の表裏に互いに背向するように形成されている。孔用定寸接触部7の断続接触部72は、一枚のセパレータ1の表裏に互いに背向するように形成されている。外縁用定寸接触部8は、一枚のセパレータ1の表裏に互いに背向するように形成されている。なお、ガス導入孔11、ガス導出孔12、ガス導入孔13、ガス導出孔14に係る孔用定寸接触部7について、図10に示す構造が採用されている。
以上の説明から理解できるように本実施形態によれば、図10および図12に示すように、ガス導入孔11の縁部、ガス導出孔12の縁部、ガス導入孔13の縁部、ガス導出孔14の縁部は、それぞれ、孔用定寸接触部7をもつ。そして複数のセパレータ1が積層されているとき、セパレータ1の孔用定寸接触部7の表面は、セパレータ1積層時において、積層方向(矢印X方向)において隣接するセパレータ1に対向して直接的に接触する。具体的には、図10に示すように、孔用定寸接触部7の一部をなす断続接触部72は、積層方向(矢印X方向)において隣接するセパレータ1に対向して直接的に接触する。これにより複数のセパレータ1を積層させるときの締結荷重を、孔用定寸接触部7の一部をなす断続接触部72で受圧することができる。この場合、上記したように断続接触部72は、シーリングプレート5の長手方向(矢印E方向)に沿って溝通路42の通路幅を隔てて断続的に複数個並設されている。このため、断続接触部72のそれぞれは、隣接する相手側のセパレータ1に個別に且つ独立して接触し易い利点が得られる。この結果、締結荷重の受圧性を高めることができる。
更に、図12に示すように、孔用定寸接触部7の一部をなす連続接触部70は、積層方向(矢印X方向)において隣接するセパレータ1に対向して直接的に接触する。これにより複数のセパレータ1を積層させるときの締結荷重を孔用定寸接触部7の一部をなす連続接触部70で受圧することができる。これにより本実施形態によれば、セパレータ1に形成されているガス導入孔11、ガス導出孔12、ガス導入孔13、ガス導出孔14のそれぞれについて、シール部9の潰れ代が規定され、シール部9のシール性のばらつきが抑えられる。更に、ガス導入孔11、ガス導出孔12のうち加湿室15寄りの部位について、更に、ガス導入孔13およびガス導出孔14のうちの吸湿室16寄りの部位について、プレート配置領域6における溝通路42に連通する溝通路群42aの通路高さが確保されると共に、当該通路高さのばらつきが抑えられる。更に本実施形態によれば、加湿室15の通路高さ寸法、吸湿室16の通路高さ寸法が更に良好に維持される。更に、セパレータ1で挟まれるシール部9の潰れ代が更に良好に維持され、シール部9の厚みのばらつきが一層低減され、シール部9によるシール性のばらつきが一層低減される。この結果、セパレータ1の積層時において、ガス導入孔11、ガス導出孔12、ガス導入孔13、ガス導出孔14のそれぞれについて、周囲のシール性が一層良好に維持される。このような本実施形態によれば、加湿室15および吸湿室16におけるガス配流性の均一化が向上できる。殊に、図2および図3に示すように、シール部9に隣接するように、孔用定寸接触部7(連続接触部70,断続接触部72)が形成されているため、シール性のばらつき低減に貢献できる。
本実施形態によれば、ガス導入孔11およびガス導出孔12のうち加湿室15寄りの部位について、更に、ガス導入孔13およびガス導出孔14のうち吸湿室16寄りの部位について、プレート配置領域6における溝通路42の通路高さを規定している。このためセパレータ1の積層時において、積層方向(矢印X方向)に締結荷重が加えられているときであっても、セパレータ1に形成されているガス導入孔11、ガス導出孔12、ガス導入孔13、ガス導出孔14のそれぞれについて、溝通路42に連通する溝通路群42aの通路高さが確保されると共に、当該通路高さのばらつきが抑えられる。このような本実施形態によれば、セパレータ1の材質として金属ではなく、樹脂を採用したとしても、シール性は良好に確保される。樹脂を採用すれば、軽量化、加工工程の簡素化に有利である。樹脂は硬質樹脂が好ましい。
更に本実施形態によれば、外縁用定寸接触部8が形成されている。すなわち、図2に示すように、セパレータ1のうち加湿室15の全周には、これを1周するように、外縁用定寸接触部8が角リング状にセパレータ1の外縁に沿って形成されている。外縁用定寸接触部8は、セパレータ1の厚み方向において、隣接するセパレータ1に向けて突出する。図2に示すように、この外縁用定寸接触部8は、セパレータ1の上辺1uに沿った上辺接触部8huと、下辺1dに沿った下辺接触部8hdと、第1側辺1fに沿った側辺接触部8hfと、第2側辺1sに沿った側辺接触部8hsとをもつ。
更に図3に示すように、セパレータ1のうち吸湿室16の全周には、これを1周するように、外縁用定寸接触部8がセパレータ1の外縁に沿って形成されている。外縁用定寸接触部8は、セパレータ1の厚み方向において隣接するセパレータ1に向けて、孔用定寸接触部7と同一方向に突出する。図3に示すように、この外縁用定寸接触部8は、セパレータ1の上辺1uに沿った上辺接触部8ruと、下辺1dに沿った下辺接触部8rdと、第1側辺1fに沿った側辺接触部8rfと、第2側辺1sに沿った側辺接触部8rsとをもつ。
図10〜図12に示すように、複数のセパレータ1が積層されているとき、外縁用定寸接触部8は相手のセパレータ1に直接的に接触する。すなわち、積層方向(矢印X方向)において互いに隣接するセパレータ1の外縁用定寸接触部8の表面同士は、互いに対向して直接的に接触する。これにより複数のセパレータ1が積層状態で締結されているとき、セパレータ1の締結荷重は、孔用定寸接触部7および外縁用定寸接触部8で受圧される。このため、受圧面積が増加され、加湿室15の通路高さ寸法、吸湿室16の通路高さ寸法が更に一層良好に維持される。更に、厚み方向に隣接する2枚のセパレータ1で挟まれるシール部9の厚み方向の潰れ代は、更に一層良好に維持される。よってシール部9の厚みのばらつきが一層低減され、シール部9によるシール性のばらつきが一層低減される。この結果、セパレータ1に形成されている加湿用ガス導入孔11、加湿用ガス導出孔12、吸湿用ガス導入孔13、吸湿用ガス導出孔14のそれぞれについて、周囲のシール性が一層良好に維持される。
更に本実施形態によれば、前述したように、シーリングプレート5がセパレータ1のプレート配置領域6における溝壁群40aに載せられている。この結果、ガス導入孔11、ガス導出孔12、ガス導入孔13、ガス導出孔14のそれぞれの付近について、溝通路42の通路高さを規定している。このため複数のセパレータ1が積層されているときにおいて、積層方向(矢印X方向)に強い締結荷重が加えられているときであっても、セパレータ1に形成されているガス導入孔11、ガス導出孔12、ガス導入孔13、ガス導出孔14のそれぞれについて、溝通路42に連通する溝通路群42aの通路高さが確保されると共に、当該通路高さのばらつきが抑えられる。
このため、(a)ガスが加湿用ガス導入孔11から加湿室15に導入されるとき、(b)ガスが加湿室15から加湿用ガス導出孔12に導出されるとき、(c)ガスが吸湿用ガス導入孔13から吸湿室16に導入されるとき、および、(d)ガスが吸湿室16から吸湿用ガス導出孔14に導出されるときのそれぞれについて、ガスの配流のばらつきが低減される。この結果、加湿室15におけるガスの加湿、吸湿室16におけるガスの吸湿のばらつきを一層低減させることができ、加湿器の加湿性能および吸湿性能を高めることができる。
ところで本実施形態によれば、セパレータ1A〜1Cを積層させる場合については、複数例が考えられる。図11から理解できるようにシール部9が接着材の塗布で形成されている場合には、一例としては、まず、接着材層で形成されるシール部9hを一のセパレータ1Aに塗布する。次に、接着材層で形成されるシール部9hに水分保持膜17hを載せる。次に、接着材層で形成されるシール部9iを水分保持膜17hの表面に塗布する。次にシール部9iに別のセパレータ1Bを載せる。次に、接着材層で形成されるシール部9jをセパレータ1Bに塗布する。次に、シール部9jに水分保持膜17iを載せる。次に、接着材層で形成されるシール部9kを水分保持膜17iの表面に塗布する。次に別のセパレータ1Cをシール部9kに載せる。このような手順を繰り返してセパレータ1を積層できる。
別例としては、図11から理解できるように、水分保持膜17hの両面に接着材を塗布してシール部9h,9iを形成しておく。更に、水分保持膜17iの両面に接着材層を塗布してシール部9j,9kを形成しておく。水分保持膜17cの両面に接着材を塗布して形成されるシール部9m,9nを形成しておく。そして、水分保持膜17hを有するシール部9h,9iをセパレータ1Aに載せる。セパレータ1A上のシール部9h,9iに、セパレータ1Bを載せる。水分保持膜17iを有するシール部9j,9kをセパレータ1Bに載せる。次に、シール部9j,9kにセパレータCを載せる。水分保持膜17jを有するシール部9m,9nをセパレータ1Cに載せる。このような手順を繰り返してセパレータ1を積層できる。
別例としては、図11から理解できるように、水分保持膜17hの両面に接着材を塗布して形成されたシール部9h,9iを、セパレータ1Aに載せてサブ組付体としておく。水分保持膜17iの両面に接着材を塗布して形成されたシール部9j,9kを、セパレータ1Bに載せてサブ組付体としておく。また、水分保持膜17jの両面に接着材を塗布して形成されたシール部9m,nを、セパレータ1Cに載せてサブ組付体としておく。このように形成したサブ組付体を積層させる。このような手順を繰り返してセパレータ1を積層できる。積層形態としてこれらに限定されるものではないことは、もちろんである。
さて、シーリングプレート5の製造過程は特に限定されない。従って、金属板や樹脂板等の硬板を打ち抜きしてシーリングプレート5を形成させる場合もある。この場合、図13に示すように、シーリングプレート5は、互いに対向する表面5u,5wをもち、且つ、表面5uから表面5wに向けて打抜可動型を移動させて金属等の板を矢印V方向に打ち抜いて形成することができる。このとき、図13に示すように、シーリングプレート5の縁には、打ち抜き方向(矢印V方向)に突出するバリ5kが発生するおそれがある。シーリングプレート5の組付時には、バリ5kが突出していない側の表面5uが水分保持膜17に対向するように組み付けられることが好ましい。これにより水分保持膜17の保護性を更に高めることができる。このとき、図10に示すように、シーリングプレート5がプレート配置領域6に配置されているとき、バリ5kを有しない表面5uが水分保持膜17に対向する。水分保持膜17の保護性を高め得る。そして、バリ5kが突出するおそれがある側の表面5wがセパレータ1の載置面6aに載置される。バリ5kが適度な形状であれば、セパレータ1に対する食い込み性および一体保持性を期待できる。本実施形態によれば、ガス導入孔11、ガス導出孔12、ガス導入孔13、ガス導出孔14の付近に設けられるシーリングプレート5は共通部品であるため、部品点数の削減に貢献でき、コスト低減に貢献できる。
前述したように、複数のセパレータ1を積層締結させるときの締結荷重を孔用定寸接触部7および外縁用定寸接触部8で受圧させることができる。このため、受圧面積が増加され、セパレータ群1pの積層厚みのばらつきを低減でき、締結部品の許容長さや傾き吸収などの量を少なくできる。
更に、図14に示すように、セパレータ1を樹脂成形したり、プレス成形で形成するなどのようにセパレータ1の製造過程によっては、あるいは、セパレータ1の薄肉化を図ったときには、組付前のセパレータ1が反っていることがある。この場合であっても、積層方向に加えられる締結荷重FAにより、セパレータ1を矯正させつつ、積層されている複数のセパレータ1の反りを抑えることができる。この場合、孔用定寸接触部7を相手のセパレータ1を接触させた状態で、同様に、外縁用定寸接触部8を相手のセパレータ1に接触させた状態で、セパレータ1の歪みを矯正させつつ、複数のセパレータ1を積層締結でき、シール不良を一層抑えることができる。
(実施形態2)
図15および図16は実施形態2を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を奏する。以下、相違する部分を中心として説明する。図15および図16は、複数のセパレータ1をこれの厚み方向に積層した状態を示す。シール部9は、高分子材料を基材とするガスケットで形成されている。組付時には、シール突起92をもつガスケットで形成されるシール部9を水分保持膜17の両面に被着させて一体化させて膜組付体17Hを用意する。そして、セパレータ1および膜組付体17Hを交互に積層させることができる。セパレータ1が積層されると、シール突起92は圧潰されてシール性を更に高める。
図15および図16は実施形態2を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を奏する。以下、相違する部分を中心として説明する。図15および図16は、複数のセパレータ1をこれの厚み方向に積層した状態を示す。シール部9は、高分子材料を基材とするガスケットで形成されている。組付時には、シール突起92をもつガスケットで形成されるシール部9を水分保持膜17の両面に被着させて一体化させて膜組付体17Hを用意する。そして、セパレータ1および膜組付体17Hを交互に積層させることができる。セパレータ1が積層されると、シール突起92は圧潰されてシール性を更に高める。
図16から理解できるように、セパレータ1において、ガス導出孔12の回りには、実施形態1と同様に、孔用定寸接触部7が形成されている。ガス導入孔11、ガス導出孔12、ガス導入孔13、ガス導出孔14のそれぞれの回りには、実施形態1と同様に、孔用定寸接触部7が形成されている。孔用定寸接触部7は、セパレータ1の厚み方向において互いに対向するように突出しており、隣接するセパレータ1に向けて突出している。複数のセパレータ1がこれの厚み方向に積層されたとき、セパレータ1の孔用定寸接触部7は、相手のセパレータ1に直接的に接触する。具体的には、隣接するセパレータ1の孔用定寸接触部7同士は、セパレータ1の積層時において、互いに対向して直接的に接触し、締結荷重を受圧する。
この結果、セパレータ1に形成されているガス導入孔11およびガス導出孔12のうち加湿室15に繋がれる部位、さらには、ガス導入孔13およびガス導出孔14のうち吸湿室16に繋がれる部位について、溝通路42に連通する溝通路群42aの通路高さが確保されると共に、当該通路高さのばらつきが抑えられる。更に、加湿室15の通路高さ寸法、吸湿室16の通路高さ寸法が更に良好に維持される。更に、前記した実施形態1と同様に、セパレータ1で挟まれるシール部9の潰れ代が更に良好に維持され、シール部9の厚みのばらつきが一層低減され、シール部9によるシール性のばらつきが一層低減される。この結果、セパレータ1に形成されているガス導入孔11、ガス導出孔12、ガス導入孔13、ガス導出孔14のそれぞれについて、周囲のシール性が一層良好に維持される。
この結果、本実施形態においても、加湿室15の通路高さ寸法、吸湿室16の通路高さ寸法が維持され、加湿室15および吸湿室16におけるガス配流性が更に向上できる。更に、セパレータ1で挟まれるシール部9の厚み方向における潰れ代が所定値に維持され、シール部9の各部位における厚みのばらつきが低減され、シール部9によるシール性のばらつきが低減される。この結果、セパレータ1に形成されている加湿用ガス導入孔11、加湿用ガス導出孔12、吸湿用ガス導入孔13、吸湿用ガス導出孔14のそれぞれについて、周囲のシール性のばらつきが抑制され、ガス配流性が更に向上できる。
更には、図15および図16に示すように、複数のセパレータ1が積層されているとき、セパレータ1の外縁用定寸接触部8は、相手のセパレータ1に直接的に接触して締結荷重を受圧する。具体的には、互いに隣接するセパレータ1の外縁用定寸接触部8同士は、積層方向(矢印X方向)において、互いに対向して直接的に接触して締結荷重を受圧する。これにより加湿室15の通路高さ寸法、吸湿室16の通路高さ寸法が更に一層良好に維持される。更に、セパレータ1で挟まれるシール部9の潰れ代が更に一層良好に維持され、シール部9の厚みのばらつきが一層低減され、シール部9によるシール性のばらつきが一層低減される。この結果、セパレータ1に形成されているガス導入孔11、ガス導出孔12、ガス導入孔13、ガス導出孔14のそれぞれについて、周囲のシール性が一層良好に維持される。
(実施形態3)
図17および図18は実施形態3を示す。本実施形態は、実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を奏する。以下、相違する部分を中心として説明する。図17に示すように、加湿用ガス導入孔11付近の縁部は、シーリングプレート5の長手方向(矢印E方向)の端側に第1凹部61fおよび第2凹部61sをもつ。第1凹部61fおよび第2凹部61sは、溝壁群40aに載せられるシーリングプレート5の端部を嵌めて位置決め性を高める凹部である。具体的には、第1凹部61fは、セパレータ1の第2側辺1sの側に形成されており、シーリングプレート5の長手方向の第1端部51を嵌めて位置決めさせる。第2凹部61sは、セパレータ1の下辺1dの側に形成されており、シーリングプレート5の長手方向の第2端部52を嵌めて位置決めさせる。
図17および図18は実施形態3を示す。本実施形態は、実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を奏する。以下、相違する部分を中心として説明する。図17に示すように、加湿用ガス導入孔11付近の縁部は、シーリングプレート5の長手方向(矢印E方向)の端側に第1凹部61fおよび第2凹部61sをもつ。第1凹部61fおよび第2凹部61sは、溝壁群40aに載せられるシーリングプレート5の端部を嵌めて位置決め性を高める凹部である。具体的には、第1凹部61fは、セパレータ1の第2側辺1sの側に形成されており、シーリングプレート5の長手方向の第1端部51を嵌めて位置決めさせる。第2凹部61sは、セパレータ1の下辺1dの側に形成されており、シーリングプレート5の長手方向の第2端部52を嵌めて位置決めさせる。
更に、第1凹部61fおよび第2凹部61sは、余剰の接着材を溜める機能を有する。このため、余剰の接着材がセパレータ1同士の境界面にはみ出すことが抑制される。よってセパレータ1同士の積層を良好に実行でき、セパレータ1の積層精度を高めることができる。
図18(a)(b)(c)において示すハッチング領域は、シーリングプレート5を載置させる第2凹部61sの底面を示す。白抜き領域は、シーリングプレート5の取り付け性を高めるため接着材を使用するときにおいて、余剰の接着材を溜める空間部位61yを示す。第1凹部61fについても、同様に、接着材を溜める構造とされている。
(実施形態4)
図19は実施形態4を示す。本実施形態は、実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を奏する。以下、相違する部分を中心として説明する。シーリングプレート5はこれの平面視において非対象形状とされている。すなわち、第1端部51は第2端部52と異なる形状とされる。このようにすれば、シーリングプレート5の表裏、つまり表面5u,5wの識別が容易となる。従って、シーリングプレート5のバリ5kが表面5w側に突出するときであっても、表面5uを水分保持膜17に対面させることが容易にできる。よってバリ5kが水分保持膜17に対向することが抑制され、水分保持膜17の保護性が高められる。
図19は実施形態4を示す。本実施形態は、実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を奏する。以下、相違する部分を中心として説明する。シーリングプレート5はこれの平面視において非対象形状とされている。すなわち、第1端部51は第2端部52と異なる形状とされる。このようにすれば、シーリングプレート5の表裏、つまり表面5u,5wの識別が容易となる。従って、シーリングプレート5のバリ5kが表面5w側に突出するときであっても、表面5uを水分保持膜17に対面させることが容易にできる。よってバリ5kが水分保持膜17に対向することが抑制され、水分保持膜17の保護性が高められる。
(実施形態5)
図20および図21は実施形態5を示す。本実施形態は、実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を奏する。以下、相違する部分を中心として説明する。図20から理解できるように、セパレータ1の外縁には、外縁用定寸接触部8がシール部9pの外側にこれを1周するように形成されている。隣接するセパレータ1の外縁用定寸接触部8同士は、互いに接近するように積層方向(矢印X方向)において突出している。従って、複数のセパレータ1が矢印X方向に積層されるとき、隣接するセパレータ1の外縁用定寸接触部8同士が対向しつ優先的に且つ直接的に接触し、締結荷重を受け止める。
図20および図21は実施形態5を示す。本実施形態は、実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を奏する。以下、相違する部分を中心として説明する。図20から理解できるように、セパレータ1の外縁には、外縁用定寸接触部8がシール部9pの外側にこれを1周するように形成されている。隣接するセパレータ1の外縁用定寸接触部8同士は、互いに接近するように積層方向(矢印X方向)において突出している。従って、複数のセパレータ1が矢印X方向に積層されるとき、隣接するセパレータ1の外縁用定寸接触部8同士が対向しつ優先的に且つ直接的に接触し、締結荷重を受け止める。
図21に示すように、セパレータ1が積層締結されているときであっても、隣接するセパレータ1に係る溝壁40同士の間隔LAを、水分保持膜17の厚みt1よりも大きく設定させている。この場合、加湿室15の溝壁40(吸湿室16の溝壁40)と水分保持膜17の表面との間に隙間LEを形成するようにできる。あるいは、水分保持膜17が湿潤して面方向に膨張するときであっても、溝壁40と水分保持膜17とが接触するとしても、単に弱接触するようにできる。このため水分保持膜17の損傷が回避される。このような作用効果を得るため、セパレータ1には段差LCが形成されている。このため複数のセパレータ1を積層させるときの締結荷重を大きくするときであっても、溝壁40で水分保持膜17が強圧されることが抑えられる。よって水分保持膜17の保護性を高めることができる。上記したようにセパレータ4の溝壁41同士は水分保持膜17を厚み方向に強圧させない構造が採用されている。このため水分保持膜17の損傷を抑え得るばかりか、隣接するセパレータ1の外縁用定寸接触部8同士が接触できるような構造が採用されている。もし、セパレータ4の溝壁41同士が水分保持膜17を厚み方向に強圧させるときには、隣接するセパレータ1の外縁用定寸接触部8同士が接触できないおそれがある。
(実施形態6)
本実施形態は、実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を奏する。以下、相違する部分を中心として説明する。セパレータ1の一方の表面側および他方の表面側には、シーリングプレートが配置されている。セパレータの一方の表面側に配置されているシーリングプレートは、図4に示す形態されている。これに対して、セパレータの他方の表面側に配置されているシーリングプレートは、図19に示す形態とされている。従って、セパレータの一方の表面側のシーリングプレートと、セパレータの他方の表面側のシーリングプレートとは、互いに相違する形状である。従って、セパレータの表裏が視認可能とされており、過誤組み付けの防止に有利である。
本実施形態は、実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を奏する。以下、相違する部分を中心として説明する。セパレータ1の一方の表面側および他方の表面側には、シーリングプレートが配置されている。セパレータの一方の表面側に配置されているシーリングプレートは、図4に示す形態されている。これに対して、セパレータの他方の表面側に配置されているシーリングプレートは、図19に示す形態とされている。従って、セパレータの一方の表面側のシーリングプレートと、セパレータの他方の表面側のシーリングプレートとは、互いに相違する形状である。従って、セパレータの表裏が視認可能とされており、過誤組み付けの防止に有利である。
(その他)上記した実施形態では、オフガスは吸湿室16において下向きに流れ、フレッシュガスは加湿室15において上向きに流れるが、これに限らず、逆でもよい。加湿室15および吸湿室16の全体にわたり、溝壁群40aが形成されているが、溝壁群40aはガス通過孔の近傍にのみ設けられていることにしてもよい。シーリングプレート5は打ち抜きに限らず、樹脂の射出成形または圧縮成形でもよい。セパレータ1に形成されているガス導入孔11、ガス導出孔12、ガス導入孔13、ガス導出孔14のそれぞれの溝壁群40aには、シーリングプレート5が配置されているが、これに限らず、場合によっては、溝通路群42aを形成する溝壁群40aが形成されていれば、溝壁群40aに載せるシーリングプレート5を廃止することもできる。
前記した実施形態1では、図10に示すように、孔用定寸接触部7の連続接触部70は、一枚のセパレータ1の表裏に互いに背向するように形成されているが、これに限らず、要するに相手のセパレータ1に接触すれば良い。孔用定寸接触部7の断続接触部72は、一枚のセパレータ1の表裏に互いに背向するように形成されているが、これに限らず、要するに相手のセパレータ1に接触すれば良い。外縁用定寸接触部8は、一枚のセパレータ1の表裏に互いに背向するように形成されているが、これに限らず、要するに相手のセパレータ1に接触すれば良い。
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
本発明は例えば定置用、車両用、電気機器用、電子機器用、可搬用の燃料電池システム等に使用される加湿器に適用できる。
図中、1はセパレータ、11は加湿用ガス道入孔(ガス通過孔)、12は加湿用ガス道入孔(ガス通過孔)、13は吸湿用ガス道入孔(ガス通過孔)、14は吸湿用ガス道出孔(ガス通過孔)、15は加湿室、16は吸湿室、17は水分保持膜、40は溝壁、40aは溝壁群、42は溝通路、42aは溝通路群、3はスタック、5はシーリングプレート、6はプレート配置領域、6aは載置面、6sは側面、61は凹部、61fは接着材溜め機能をもつ第1凹部、61sは接着材溜め機能をもつ第2凹部、7は孔用定寸接触部、70は接続接触部、72は断続接触部、8は外縁用定寸接触部、9はシール部、9pはシール部(外縁シール部分)を示す。
Claims (7)
- 厚み方向に貫通するガス導入孔またはガス導出孔となるガス貫通孔をもつと共に厚み方向に積層される複数のセパレータと、
積層方向において互いに隣接する前記セパレータで挟まれ、前記ガス貫通孔を流れるガスを吸湿させる吸湿室と、前記ガス貫通孔を流れるガスを加湿させる加湿室とを仕切る水分保持膜と、
少なくとも前記ガス貫通孔の縁部に沿って設けられたシール部とを具備する加湿器であって、
前記セパレータは、
前記ガス貫通孔の縁部に沿って形成され、且つ、前記セパレータの積層方向において隣接する前記セパレータに向けて突出すると共に積層方向において隣接する前記セパレータに接触して前記シール部の潰れ代を規定する孔用定寸接触部を備えている加湿器。 - 請求項1において、前記ガス貫通孔の縁部は、前記加湿室および前記吸湿室の少なく一方に連通する複数の溝通路をもつ溝通路群と、前記溝通路を形成するように前記セパレータの厚み方向において突出する複数の溝壁をもつ溝壁群と、前記溝壁群に載せられたシーリングプレートとを有する加湿器。
- 請求項2において、前記孔用定寸接触部の少なくとも一部は、前記溝壁群を構成する前記溝壁のうちこれが突出する突出方向の表面に形成されており、且つ、前記シーリングプレートの長手方向において前記溝通路を隔てて複数個並設されている加湿器。
- 請求項2または3において、前記ガス貫通孔の縁部は、前記溝壁群に載せる前記シーリングプレートの長手方向の端部を嵌めて位置決めさせる凹部を有する加湿器。
- 請求項4において、前記凹部は、前記積層方向に隣接するパレータ間に存在する接着材のうち余剰部分を溜める機能を有する加湿器。
- 請求項2〜5のうちの一項において、前記シーリングプレートはこれの平面視において非対象形状とされている加湿器。
- 請求項1〜6のうちの一項において、前記シール部は、前記セパレータの外縁の全周において配置された外縁シール部分を有しており、前記セパレータは、前記セパレータの外縁の全周において、前記外縁シール部分に沿って形成された外縁用定寸接触部を有しており、前記セパレータの前記外縁用定寸接触部は、積層方向において隣接する前記セパレータに接触する加湿器。
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DE102013220838B4 (de) | 2012-10-17 | 2021-12-09 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Plattenartige wasserdampfübertragungseinheit mit integralen sammelleitungen und brennstoffzellensystem |
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-
2009
- 2009-06-01 JP JP2009131951A patent/JP2010276322A/ja active Pending
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