JP2019186019A - Humidifier for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池用加湿器に関する。 The present invention relates to a humidifier for a fuel cell.
燃料電池用加湿器の一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図１に示されているように、燃料電池用加湿器は、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。燃料電池用加湿器においては、加湿室１５と吸湿室１６とは、積層方向に沿って、水分保持膜１７を介して隣接する部分と、セパレータ１を介して隣接する部分が存在する。
As a type of fuel cell humidifier, one shown in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 1 of Patent Document 1, the fuel cell humidifier is sandwiched between a plurality of separators 1 having gas through
上述した特許文献１に記載されている燃料電池用加湿器においては、加湿室１５と吸湿室１６とが、積層方向に沿ってセパレータ１を介して隣接する部分があるため、その分だけ積層方向の厚みが大きくなり、ひいては燃料電池用加湿器が大型化するおそれがあった。 In the humidifier for a fuel cell described in Patent Document 1 described above, the humidifying chamber 15 and the moisture absorbing chamber 16 are adjacent to each other through the separator 1 along the stacking direction. As a result, the fuel cell humidifier may become large.
本発明は、上述した各問題を解消するためになされたもので、小型化した燃料電池用加湿器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a fuel cell humidifier that is miniaturized.
上記の課題を解決するため、請求項１に係る燃料電池用加湿器は、互いに対向して配設された第１板部および第２板部と、第１板部の一方の辺部と第２板部の一方の辺部とを接続する第３板部と、第３板部に対向して配設され第１板部の一方に対向する他方の辺部と第２板部の一方に対向する他方の辺部とを接続する第４板部と、を含んで構成された筐体と、長手方向に沿って断面波形形状に形成された隔壁部であって、第１板部と第２板部との間の空間に配設され、隔壁部の一方面側の凸部が第１板部に対向して配設され、隔壁部の他方面側の凸部が第２板部に対向して配設され、空間を複数の区画空間に区画する隔壁部と、を備えた燃料電池用加湿器であって、隔壁部は、第１板部に当接する第１当接部と第２板部に当接する第２当接部とを備え、かつ、全面の全部をまたは部分的に水蒸気のみを通す膜状の透湿膜で構成された複数の仕切部から構成され、区画空間は、複数の仕切部のうち隣接する２つの仕切部である隣接仕切部と、隣接仕切部に挟まれた第１板部の一部分または／および第２板部の一部分と、から形成され、区画空間は、燃料電池に導入される乾燥ガスが流れる乾燥ガス流路、または乾燥ガスと比較して湿度の高い燃料電池から導出される湿潤ガスが流れる湿潤ガス流路として使用され、乾燥ガス流路として使用される区画空間である乾燥ガス流路用区画空間は、湿潤ガス流路として使用される区画空間である湿潤ガス流路用区画空間に隣接仕切部を構成する仕切部を介して隣接している。 In order to solve the above-described problem, a fuel cell humidifier according to claim 1 includes a first plate portion and a second plate portion that are disposed to face each other, one side portion of the first plate portion, and a first plate portion. A third plate portion that connects one side of the two plate portions, a second plate portion that is disposed opposite to the third plate portion and faces one of the first plate portions, and one of the second plate portions. A casing that includes a fourth plate that connects the other opposite side, and a partition that is formed in a corrugated shape along the longitudinal direction, the first plate and the first plate The convex portion on the one surface side of the partition wall portion is disposed to face the first plate portion, and the convex portion on the other surface side of the partition wall portion is disposed on the second plate portion. A fuel cell humidifier, comprising: a partition wall section disposed opposite to each other and partitioning the space into a plurality of partition spaces, wherein the partition wall section includes a first contact section that contacts the first plate section and a first partition section. 2nd contact part which contacts 2 plate part And a partition space is composed of two adjacent partitions among the plurality of partition portions. And a part of the first plate part and / or a part of the second plate part sandwiched between the adjacent partition parts, and a dry gas introduced into the fuel cell flows in the partition space. Used as a dry gas flow path, or as a wet gas flow path through which a wet gas derived from a fuel cell having a higher humidity compared to the dry gas flows, and for a dry gas flow path that is a partition space used as a dry gas flow path The partition space is adjacent to a partition space for a wet gas flow channel, which is a partition space used as a wet gas flow channel, via a partition portion that constitutes an adjacent partition portion.
これによれば、乾燥ガス流路（乾燥ガス流路用区画空間）と湿潤ガス流路（湿潤ガス流路用区画空間）とは、比較的厚み方向が薄い隣接仕切部を構成する仕切部を介して隣接させることが可能となる。よって、本発明に係る燃料電池用加湿器は、乾燥ガス流路と湿潤ガス流路とを仕切部を介して交互に隣接させることにより、並設方向（積層方向）の短縮化（小型化）を達成することができる。したがって、小型化した燃料電池用加湿器を提供することができる。 According to this, the dry gas flow path (dry gas flow path partitioning space) and the wet gas flow path (wet gas flow path partitioning space) are the partition portions constituting the adjacent partitioning portion having a relatively thin thickness direction. Can be adjacent to each other. Therefore, the fuel cell humidifier according to the present invention shortens (miniaturizes) the juxtaposed direction (stacking direction) by alternately adjoining the dry gas channel and the wet gas channel via the partitioning portion. Can be achieved. Therefore, a miniaturized fuel cell humidifier can be provided.
＜第１実施形態＞
以下、本発明による燃料電池用加湿器の第１実施形態について説明する。図１に示すように、燃料電池用加湿器１０（以下、単に加湿器１０と称する場合もある。）は、燃料電池２０に導入される乾燥ガスを加湿する装置である。乾燥ガスの加湿は、燃料電池２０の電解質を乾燥から保護するためである。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of a fuel cell humidifier according to the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the fuel cell humidifier 10 (hereinafter sometimes simply referred to as the humidifier 10) is a device that humidifies the dry gas introduced into the
燃料電池２０の空気極の導入口２０ａは、カソードガスが供給されるカソードガス供給管２１が接続され、燃料電池２０の空気極の導出口２０ｂは、カソードオフガスが排出されるカソードオフガス排出管２２が接続されている。カソードガスは、酸化剤ガスであり例えば空気である。カソードガスは、乾燥ガスである。カソードオフガスは、空気極を通過した後、空気極での化学反応によって生成されたガス（水蒸気）や化学反応に未使用の空気などを含む。カソードオフガスは、乾燥ガスと比較して湿度の高い湿潤ガスである。
A cathode
加湿器１０は、カソードガス供給管２１とカソードオフガス排出管２２との間に跨いで設けられている。加湿器１０は、カソードオフガス（湿潤ガス）中の水蒸気をカソードガス（乾燥ガス）に供給することで、カソードガスを加湿する装置である。なお、カソードガス供給管２１には、カソードガスを送出するための送出装置２１ａが設けられている。送出装置２１ａは例えばエアコンプレッサである。
なお、本発明は、燃料極での化学反応にて水が生成するタイプの燃料電池において、燃料電池の燃料極に導入されるアノードガス（乾燥ガス）に、燃料電池の燃料極から導出されるアノードオフガス（湿潤ガス）中の水蒸気を加湿するように構成された加湿器にも適用可能である。
The
In the fuel cell of the type in which water is generated by a chemical reaction at the fuel electrode, the present invention is derived from the fuel electrode of the fuel cell to the anode gas (dry gas) introduced into the fuel electrode of the fuel cell. The present invention is also applicable to a humidifier configured to humidify water vapor in the anode off gas (wet gas).
加湿器１０は、図２−６に示すように、筐体１１と隔壁部１２とを備えている。
筐体１１は、図２−４に示すように、第１板部である下板部３１、第２板部である上板部３２、第３板部である右側板部３３、第４板部である左側板部３４、第５板部である前側板部３５、および第６板部である後側板部３６を備えている。下板部３１および上板部３２は、互いに対向して距離を置いて配設されている。右側板部３３は、下板部３１の一方の辺部（右辺部）と第２板部３２の一方の辺部（右辺部）とを接続している。左側板部３４は、右側板部３３に対向して距離を置いて配設され下板部３１の一方に対向する他方の辺部（左辺部）と第２板部３２の一方に対向する他方の辺部（左辺部）とを接続している。前側板部３５は、下板部３１、上板部３２、右側板部３３、および左側板部３４の各前辺部に接続されている。後側板部３６は、下板部３１、上板部３２、右側板部３３、および左側板部３４の各後辺部に接続されている。
The
As shown in FIG. 2-4, the
隔壁部１２は、図３、４に示すように、筐体１１内に収納され配設されている。隔壁部１２は、長手方向に沿って断面波形形状に形成された隔壁部である。本実施形態において、波形形状は三角波形状である。波形形状は、三角波形状に限られず、波のように起伏した形の形状であればよく、矩形波形状、正弦波形状、のこぎり波形状などでもよい。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
隔壁部１２は、下板部３１と上板部３２との間の空間Ｓに配設され、隔壁部１２の一方面側（上側）の凸部が下板部３１に対向して配設され、隔壁部１２の他方面側（下側）の凸部が上板部３２に対向して配設され、空間Ｓを複数の区画空間Ｓｐに区画する。
隔壁部１２は、図３−６に示すように、複数の仕切部４０により構成されている。仕切部４０は、下板部３１に当接する第１当接部１２ａと上板部３２に当接する第２当接部１２ｂとを備えている。互いに隣接する第１当接部１２ａと第１当接部１２ａとによって隔壁部１２の折り曲げ部が形成されている。互いに隣接する第２当接部１２ｂと第２当接部１２ｂとによって隔壁部１２の折り曲げ部が形成されている。仕切部４０は、図５、６に示すように、全面の全部をまたは部分的に水蒸気のみを通す膜状の透湿膜５０を備えている。
The
The
仕切部４０は、図５に示すように、開口部４１ａを有する方形状の枠部４１と、開口部４１ａを覆うように設けられかつ水蒸気のみを通す透湿膜部４２と、から構成されている。
枠部４１は、図５、６に示すように、下板部３１に当接する第１当接部１２ａである第１当接辺部４１ｂと、上板部３２に当接する第２当接部１２ｂである第２当接辺部４１ｃとを備えている。さらに、枠部４１は、第１当接辺部４１ｂの一端部（右端部）と第２当接辺部４１ｃの一端部（右端部）とを接続し、右側板部３３の内壁面に当接する第３当接辺部４１ｄと、第１当接辺部４１ｂの他端部（左端部）と第２当接辺部４１ｃの他端部（左端部）とを接続し、左側板部３４の内壁面に当接する第４当接辺部４１ｅと、を備えている。
As shown in FIG. 5, the
As shown in FIGS. 5 and 6, the
仕切部４０は、本実施形態のように連続した一体品でもよく、別体品を連続的に配設するようにしてもよい。
隔壁部１２が本実施形態のように仕切部４０が連続した一体品である場合、枠部４１も透湿膜部４２も連続している。
一方、隔壁部１２が、別体品である仕切部４０を連続的に配設する場合、枠部４１も透湿膜部４２も別体品でありこれらが連続的に配設されている。この場合、各枠部４１と当接する被当接部と枠部４１との間を気密にする（シールする）シール部材を介在させる必要がある。
なお、本実施形態では、枠部４１を透湿膜部４２の一方の面のみ設けるようにしたが、枠部４１を透湿膜部４２の両側面に設けるようにしてもよい。
The
When the
On the other hand, when the
In the present embodiment, the
上述した枠部４１は、樹脂材、金属材で構成することができる。樹脂材は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＬＣＰ（リキッドクリスタルポリマー）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、シリコーンゴム、フッ素ゴム又はＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等である。また、金属材は、例えば、ＳＵＳ、アルミニウム、チタン等である。なお、枠部４１は、樹脂材や金属材以外にも、炭素材、炭素―樹脂複合材等でも構成可能である。
The
上述した透湿膜５０および透湿膜部４２は、例えばイオン交換樹脂膜であり、イオン交換樹脂膜として使用できる材料は、高分子電解質により形成されるものである。従来公知の高分子電解質としては、例えば、高分子骨格の少なくとも一部がフッ素化されたフッ素系高分子体、又は、高分子骨格にフッ素を含まない炭化水素系高分子体であって、イオン交換基を備えたもの等が挙げられる。また、イオン交換基の種類は特に限定されず、用途に応じて任意に選択することができる。本発明においては、例えば、スルホン酸、カルボン酸、ホスホン酸等のイオン交換基のうち少なくとも一種を備えた高分子電解質を用いることができる。
The moisture
区画空間Ｓｐは、図３、４、６に示すように、複数の仕切部４０のうち隣接する２つの仕切部４０である隣接仕切部４３と、隣接仕切部４３に挟まれた下板部３１の一部分または／および上板部３２の一部分と、から形成されている。
区画空間Ｓｐは、燃料電池２０に導入される乾燥ガスが流れる乾燥ガス流路Ｐ１、または乾燥ガスと比較して湿度の高い燃料電池２０から導出される湿潤ガスが流れる湿潤ガス流路Ｐ２として使用される。乾燥ガス流路Ｐ１として使用される区画空間Ｓｐは、乾燥ガス流路用区画空間Ｓｐ１である。湿潤ガス流路Ｐ２として使用される区画空間Ｓｐは、湿潤ガス流路用区画空間Ｓｐ２である。乾燥ガス流路用区画空間Ｓｐ１は、湿潤ガス流路用区画空間Ｓｐ２に隣接仕切部４３を構成する仕切部４０を介して隣接している。
As shown in FIGS. 3, 4, and 6, the partition space Sp includes an
The partition space Sp is used as a dry gas flow path P1 through which a dry gas introduced into the
左側板部３４は、図３に示すように、乾燥ガス導入用マニホールド５１および湿潤ガス導出用マニホールド６２が設けられている。
乾燥ガス導入用マニホールド５１は、本体流路５１ａ、導入口５１ｂおよび複数の導出口５１ｃを備えている。本体流路５１ａは、左側板部３４内または左側板部３４の外壁面に設けられている。導入口５１ｂは、本体流路５１ａの導入部に設けられ、カソードガス供給管２１に接続されている。本体流路５１ａは、左側板部３４の長手方向に沿って延設されている。導出口５１ｃは、本体流路５１ａの途中または他端に設けられている。導出口５１ｃは、対応する乾燥ガス流路用区画空間Ｓｐ１にそれぞれ開口（連通）している。
As shown in FIG. 3, the left
The dry
湿潤ガス導出用マニホールド６２は、本体流路６２ａ、複数の導入口６２ｂおよび導出口６２ｃを備えている。本体流路６２ａは、左側板部３４内または左側板部３４の外壁面に設けられている。導出口６２ｃは、本体流路６２ａの導出部に設けられ、カソードオフガス排出管２２に接続されている。本体流路６２ａは、左側板部３４の長手方向に沿って延設されている。導入口６２ｂは、本体流路６２ａの途中または他端に設けられている。導入口６２ｂは、対応する湿潤ガス流路用区画空間Ｓｐ２に開口（連通）している。
The wet
右側板部３３は、図４に示すように、乾燥ガス導出用マニホールド５２および湿潤ガス導入用マニホールド６１が設けられている。
乾燥ガス導出用マニホールド５２は、本体流路５２ａ、複数の導入口５２ｂおよび導出口５２ｃを備えている。本体流路５２ａは、右側板部３３内または右側板部３３の外壁面に設けられている。導出口５２ｃは、本体流路５２ａの導出部に設けられ、カソードガス供給管２１に接続されている。本体流路５２ａは、右側板部３３の長手方向に沿って延設されている。導入口５２ｂは、本体流路５２ａの途中または他端に設けられている。導入口５２ｂは、対応する乾燥ガス流路用区画空間Ｓｐ１にそれぞれ開口（連通）している。
As shown in FIG. 4, the right
The dry
湿潤ガス導入用マニホールド６１は、本体流路６１ａ、導入口６１ｂおよび複数の導出口６１ｃを備えている。本体流路６１ａは、右側板部３３内または右側板部３３の外壁面に設けられている。導入口６１ｂは、本体流路６１ａの導入部に設けられ、カソードオフガス排出管２２に接続されている。本体流路６１ａは、右側板部３３の長手方向に沿って延設されている。導出口６１ｃは、本体流路６１ａの途中または他端に設けられている。導出口６１ｃは、対応する湿潤ガス流路用区画空間Ｓｐ２に開口（連通）している。
The wet
さらに、左側板部３４は、図３に示すように、隔壁部１２すなわち仕切部４０を位置決めするための波形形状の溝部３４ａが形成されている。さらに、左側板部３４（溝部３４ａ）と隔壁部１２（仕切部４０、第３当接辺部４１ｄ）との間にはシール部材（図示しない）を設けるのが好ましい。また、右側板部３３は、図４に示すように、隔壁部１２すなわち仕切部４０を位置決めするための波形形状の溝部３３ａが形成されている。さらに、右側板部３３（溝部３３ａ）と隔壁部１２（仕切部４０、第４当接辺部４１ｅ）との間にはシール部材（図示しない）を設けるのが好ましい。
Further, as shown in FIG. 3, the left
なお、溝部３３ａ，３４ａを設ける代わりに、右側板部３３および左側板部３４の各内壁面に隔壁部１２を位置決めするための凸部をそれぞれ設けるようにしてもよい。凸部は、上述した隔壁部１２の折り曲げ部（互いに隣接する第１当接部１２ａと第１当接部１２ａとの間隙、または互いに隣接する第２当接部１２ｂと第２当接部１２ｂとの間隙）に当接するように形成されるのが好ましい。
Instead of providing the
また、シール部材には、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。 Further, as the sealing member, for example, a sealing material such as fluorine rubber, silicone rubber, EPDM, NBR, fluorosilicone rubber, butyl rubber, natural rubber, styrene rubber, chloroplane or acrylic rubber, a cushioning material, or a packing material is used. .
乾燥ガス流路用区画空間Ｓｐ１および湿潤ガス流路用区画空間Ｓｐ２には、邪魔板７１が設けられている。邪魔板７１は、断面波形の板状に形成されており、下板部３１または上板部３２から立設されている。邪魔板７１は、基部から先端に行くにしたがって全長が短くなるように設定されている。邪魔板７１は、乾燥ガス流路用区画空間Ｓｐ１および湿潤ガス流路用区画空間Ｓｐ２内においてガスが流れる方向にほぼ平行となるように配設されている。邪魔板７１は、乾燥ガス流路用区画空間Ｓｐ１および湿潤ガス流路用区画空間Ｓｐ２内において、流れるガスを拡散させ、ガスが区画空間内にてできる限り均一に流れることとなる。
A
このように構成された第１実施形態の作動について説明する。送出装置２１ａから送出された乾燥ガス（カソードガス）は、カソードガス供給管２１から乾燥ガス導入用マニホールド５１を介して乾燥ガス流路用区画空間Ｓｐ１に投入される。燃料電池２０からの湿潤ガス（カソードオフガス）は、カソードオフガス排出管２２から湿潤ガス導入用マニホールド６１を介して湿潤ガス流路用区画空間Ｓｐ２に投入される。このとき、乾燥ガス流路用区画空間Ｓｐ１は、両側の隣接仕切部４３，４３を介して、両側の湿潤ガス流路用区画空間Ｓｐ２，Ｓｐ２から水蒸気がそれぞれ供給される。これにより、送出装置２１ａから送出された乾燥ガス（カソードガス）は加湿される。
加湿されたカソードガス（乾燥ガス）は、乾燥ガス流路用区画空間Ｓｐ１から乾燥ガス導出用マニホールド５２およびカソードガス供給管２１を介して燃料電池２０に投入される。また、湿潤ガス流路用区画空間Ｓｐ２内のカソードオフガス（湿潤ガス）は、湿潤ガス導出用マニホールド６２およびカソードオフガス排出管２２を介して外部に排出される。
The operation of the first embodiment configured as described above will be described. The dry gas (cathode gas) delivered from the
The humidified cathode gas (dry gas) is fed into the
上述した第１実施形態から明らかなように、加湿器１０（燃料電池用加湿器）は、互いに対向して配設された下板部３１（第１板部）および上板部３２（第２板部）と、下板部３１の一方の辺部と上板部３２の一方の辺部とを接続する右側板部３３（第３板部）と、右側板部３３に対向して配設され下板部３１の一方に対向する他方の辺部と上板部３２の一方に対向する他方の辺部とを接続する左側板部３４（第４板部）と、を含んで構成された筐体１１と、長手方向に沿って断面波形形状に形成された隔壁部１２であって、下板部３１と上板部３２との間の空間Ｓに配設され、隔壁部１２の一方面側の凸部が下板部３１に対向して配設され、隔壁部１２の他方面側の凸部が上板部３２に対向して配設され、空間Ｓを複数の区画空間Ｓｐに区画する隔壁部１２と、を備えた燃料電池用加湿器である。隔壁部１２は、下板部３１に当接する第１当接部１２ａと上板部３２に当接する第２当接部１２ｂとを備え、かつ、全面の全部をまたは部分的に水蒸気のみを通す膜状の透湿膜５０で構成された複数の仕切部４０から構成されている。区画空間Ｓｐは、複数の仕切部４０のうち隣接する２つの仕切部４０である隣接仕切部４３と、隣接仕切部４３に挟まれた下板部３１の一部分または／および上板部３２の一部分と、から形成されている。区画空間Ｓｐは、燃料電池２０に導入される乾燥ガスが流れる乾燥ガス流路Ｐ１、または乾燥ガスと比較して湿度の高い燃料電池２０から導出される湿潤ガスが流れる湿潤ガス流路Ｐ２として使用されている。乾燥ガス流路Ｐ１として使用される区画空間Ｓｐである乾燥ガス流路用区画空間Ｓｐ１は、湿潤ガス流路Ｐ２として使用される区画空間Ｓｐである湿潤ガス流路用区画空間Ｓｐ２に隣接仕切部４３を構成する仕切部４０を介して隣接している。
As is apparent from the first embodiment described above, the humidifier 10 (fuel cell humidifier) includes a lower plate portion 31 (first plate portion) and an upper plate portion 32 (second plate) disposed to face each other. Plate portion), a right side plate portion 33 (third plate portion) that connects one side portion of the
これによれば、乾燥ガス流路Ｐ１（乾燥ガス流路用区画空間Ｓｐ１）と湿潤ガス流路Ｐ２（湿潤ガス流路用区画空間Ｓｐ２）とは、比較的厚み方向が薄い隣接仕切部４３を構成する仕切部４０を介して隣接させることが可能となる。よって、本発明に係る加湿器１０は、乾燥ガス流路Ｐ１と湿潤ガス流路Ｐ２とを仕切部４０を介して交互に隣接させることにより、並設方向（積層方向）の短縮化（小型化）を達成することができる。したがって、小型化した加湿器１０を提供することができる。
According to this, the dry gas flow path P1 (dry gas flow path partition space Sp1) and the wet gas flow path P2 (wet gas flow path partition space Sp2) have the
また加湿器１０において、仕切部４０は、開口部４１ａを有する方形状の枠部４１と、開口部４１ａを覆うように設けられかつ水蒸気のみを通す透湿膜部４２と、から構成され、枠部４１は、下板部３１に当接する第１当接部１２ａである第１当接辺部４１ｂと、上板部３２に当接する第２当接部１２ｂである第２当接辺部４１ｃとを備えている。
これによれば、比較的簡単な構成により隔壁部１２を構成することができ、ひいては、比較的簡単な構成により加湿器１０を構成することができる。
Moreover, in the
According to this, the
また加湿器１０において、乾燥ガス流路Ｐ１および／または湿潤ガス流路Ｐ２は、流れるガスを拡散させる邪魔板７１を備えている。
これによれば、邪魔板７１は乾燥ガス流路Ｐ１および湿潤ガス流路Ｐ２内を流れるガスを流路内に効率よく拡散させることができるため、透湿膜５０を介する加湿効果を向上させることができる。
In the
According to this, since the
＜第２実施形態＞
さらに、本発明による燃料電池用加湿器の第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係る加湿器１１０は、図７−１１に示すように、筐体１１１と隔壁部１１２とを備えている。
筐体１１１は、図７に示すように、第１板部である下板部１３１、第２板部である上板部１３２、第３板部である右側板部１３３、第４板部である左側板部１３４、第５板部である前側板部１３５、および第６板部である後側板部１３６を備えている。下板部１３１および上板部１３２は、互いに対向して距離を置いて配設されている。右側板部１３３は、下板部１３１の一方の辺部（右辺部）と上板部１３２の一方の辺部（右辺部）とを接続している。左側板部１３４は、右側板部１３３に対向して距離を置いて配設され下板部１３１の一方に対向する他方の辺部（左辺部）と上板部１３２の一方に対向する他方の辺部（左辺部）とを接続している。前側板部１３５は、下板部１３１、上板部１３２、右側板部１３３、および左側板部１３４の各前辺部に接続されている。後側板部１３６は、下板部１３１、上板部１３２、右側板部１３３、および左側板部１３４の各後辺部に接続されている。
Second Embodiment
Furthermore, 2nd Embodiment of the humidifier for fuel cells by this invention is described.
The
As shown in FIG. 7, the
隔壁部１１２は、図８−１１に示すように、筐体１１１内に収納され配設されている。隔壁部１１２は、長手方向に沿って断面波形形状に形成された隔壁部である。本第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、波形形状は三角波形状である。
As shown in FIGS. 8-11, the
隔壁部１１２は、下板部１３１と上板部１３２との間の空間ＳＳに配設され、隔壁部１１２の一方面側（上側）の凸部が下板部１３１に対向（当接または接合）して配設され、隔壁部１１２の他方面側（下側）の凸部が上板部１３２に対向（当接または接合）して配設され、空間ＳＳを複数の区画空間ＳＳｐに区画する。
The
隔壁部１１２は、図８−１１に示すように、複数の仕切部１４０により構成されている。
仕切部１４０は、主として図９，１１に示すように、水蒸気のみを通す方形状の透湿膜部１４２と、透湿膜部１４２の第１辺部１４２ａである第１被挟持辺部の両面を挟持する第１挟持部１４３と、第１辺部１４２ａに対向する透湿膜部１４２の第２辺部１４２ｂである第２被挟持辺部の両面を挟持する第２挟持部１４４と、第１辺部１４２ａの一端部と第２辺部１４２ｂの一端部とを接続する透湿膜部１４２の第３辺部１４２ｃ（図１１参照）である第３被挟持辺部の両面を挟持する第３挟持部１４５（図１１参照）と、第１辺部１４２ａの他端部と第２辺部１４２ｂの他端部とを接続する透湿膜部１４２の第４辺部１４２ｄ（図９参照）である第４被挟持辺部の両面を挟持する第４挟持部１４６（図９参照）と、から構成されている。
The
As shown in FIGS. 9 and 11 mainly, the
すなわち、仕切部１４０は、全面の全部をまたは部分的に水蒸気のみを通す膜状の透湿膜１５０で構成されている。透湿膜１５０は、複数の透湿膜部１４２が連続して形成されている。また、仕切部１４０は、第１板部である下板部１３１に当接する第１当接部と第２板部である上板部１３２に当接する第２当接部とを備えている。図９，１１に示すように、前記第１当接部は、透湿膜部１４２の第１辺部１４２ａであり、前記第２当接部は、透湿膜部１４２の第２辺部１４２ｂである。
That is, the
第１挟持部１４３は、図９，１１に示すように、第１被挟持辺部１４２ａの一方の面（下面）が当接する下板部１３１の一部分である第１板部側第１被挟持辺部当接部１４３ａと、第１板部側第１被挟持辺部当接部１４３ａに対向して上板部１３２側に配設されかつ第１被挟持辺部１４２ａの他方の面（上面）が当接する第２板部側第１被挟持辺部当接部１４３ｂと、から構成されている。
As shown in FIGS. 9 and 11, the
第２挟持部１４４は、図９，１１に示すように、第２被挟持辺部１４２ｂの他方の面（上面）が当接する上板部１３２の一部分である第２板部側第２被挟持辺部当接部１４４ｂと、第２板部側第２被挟持辺部当接部１４４ｂに対向して第１板部１３１側に配設されかつ第２被挟持辺部１４２ｂの一方の面（下面）が当接する第１板部側第２被挟持辺部当接部１４４ａと、から構成されている。
As shown in FIGS. 9 and 11, the
第３挟持部１４５は、図１１に示すように、第１板部側第１被挟持辺部当接部１４３ａと第１板部側第２被挟持辺部当接部１４４ａとを接続しかつ第３被挟持辺部１４２ｃの一方の面（下面）に当接する第１板部側第３被挟持辺部当接部１４５ａと、第１板部側第３被挟持辺部当接部１４５ａに対向して上板部１３２側に配設されかつ第３被挟持辺部１４２ｃの他方の面（上面）が当接する第２板部側第３被挟持辺部当接部１４５ｂと、から構成されている。
As shown in FIG. 11, the
第４挟持部１４６は、図９に示すように、第１板部側第１被挟持辺部当接部１４３ａと第１板部側第２被挟持辺部当接部１４４ａとを接続しかつ第４被挟持辺部１４２ｄの一方の面（下面）に当接する第１板部側第４被挟持辺部当接部１４６ａと、第１板部側第４被挟持辺部当接部１４６ａに対向して上板部１３２側に配設されかつ第４被挟持辺部１４２ｄの他方の面（上面）が当接する第２板部側第４被挟持辺部当接部１４６ｂと、から構成されている。
なお、図９，１１において、第１板部側第２被挟持辺部当接部１４４ａと第２板部側第２被挟持辺部当接部１４４ｂとの間に隙間があるが、実際にはこのような隙間はなく、理解しやすくするために隙間を設けた。第１板部側第３被挟持辺部当接部１４５ａと第２板部側第３被挟持辺部当接部１４５ｂとの間の隙間も同様である。
As shown in FIG. 9, the
9 and 11, there is a gap between the first plate portion side second sandwiched side
第１板部側第１被挟持辺部当接部１４３ａ、第１板部側第２被挟持辺部当接部１４４ａ、第１板部側第３被挟持辺部当接部１４５ａ、第１板部側第４被挟持辺部当接部１４６ａおよび下板部１３１は、第１板部１３１側に配設された第１挟持ユニットＵ１を構成する。図１３に示すように、第１挟持ユニットＵ１は、下板部１３１、下板部１３１から立設された一対の三角柱１８１，１８２、および、一対の三角柱１８１，１８２の各先端部に装架されたフレーム１８３を備えている。三角柱１８１（または１８２）は、側面視三角形状の板状部材である。三角柱１８１（または１８２）の根元の下板部１３１には、溝１３１ａが左右方向全幅に亘って形成されている。溝１３１ａが、第１板部側第１被挟持辺部当接部１４３ａである。フレーム１８３は断面三角形状に形成され、その頂部が溝１３２ａに接合するように形成されている。フレーム１８３の頂部が、第１板部側第２被挟持辺部当接部１４４ａである。三角柱１８１の両辺は、第１板部側第３被挟持辺部当接部１４５ａである。三角柱１８２の両辺は、第１板部側第４被挟持辺部当接部１４６ａである。
三角柱１８１には、開口部１５２ｂが設けられ、三角柱１８２には、開口部１５１ｃが設けられている。
First plate part side first sandwiched side
The
第２板部側第１被挟持辺部当接部１４３ｂ、第２板部側第２被挟持辺部当接部１４４ｂ、第２板部側第３被挟持辺部当接部１４５ｂ、第２板部側第４被挟持辺部当接部１４６ｂおよび上板部１３２は、上板部１３２側に配設された第２挟持ユニットＵ２を構成する。第２挟持ユニットＵ２は、上板部１３２、上板部１３２から立設された一対の三角柱１９１，１９２、および、一対の三角柱１９１，１９２の各先端部に装架されたフレーム１９３を備えている。三角柱１９１（または１９２）は、側面視三角形状の板状部材である。三角柱１９１（または１９２）の根元の上板部１３２には、溝１３２ａが左右方向全幅に亘って形成されている。溝１３２ａが、第２板部側第２被挟持辺部当接部１４４ｂである。フレーム１９３は断面三角形状に形成され、その頂部が溝１３１ａに接合するように形成されている。フレーム１９３の頂部が、第２板部側第１被挟持辺部当接部１４３ｂである。三角柱１９１の両辺は、第２板部側第３被挟持辺部当接部１４５ｂである。三角柱１９２の両辺は、第２板部側第４被挟持辺部当接部１４６ｂである。
三角柱１９１には、開口部１６２ｂが設けられ、三角柱１８２には、開口部１６１ｃが設けられている。
Second plate part side first sandwiched side
The
なお、仕切部１４０は、本実施形態のように連続した一体品である。隔壁部１１２が本実施形態のように仕切部１４０が連続した一体品である場合、透湿膜部１４２も連続している。
また、第１挟持ユニットＵ１および第２挟持ユニットＵ２は、上述した枠部４１と同様に、樹脂材、金属材、炭素材、炭素―樹脂複合材等でも構成可能である。また、透湿膜部１４２は、上述した透湿膜５０および透湿膜部４２と同様に、例えばイオン交換樹脂膜で構成することができる。
また、本実施形態においては、第１挟持ユニットＵ１は下板部１３１と一体的に形成されているが、下板部１３１と別体に形成されるようにしてもよい。この場合、第１挟持ユニットＵ１は下板部１３１に代えて薄い板部材を使用すればよい。この薄い板部材に下板部１３１を重ねて配置するようにすればよい。また、第１板部側第３被挟持辺部当接部１４５ａと第１板部側第４被挟持辺部当接部１４６ａのみを連続して連結して波形のフレームを一対形成し、これら波形のフレームの一方側の頂部をフレーム１８３にて連結することにより、第１挟持ユニットを形成するようにしてもよい。第２挟持ユニットＵ２も同様である。
In addition, the
Further, the first clamping unit U1 and the second clamping unit U2 can be formed of a resin material, a metal material, a carbon material, a carbon-resin composite material, or the like, similarly to the
In the present embodiment, the first clamping unit U1 is formed integrally with the
区画空間ＳＳｐは、図８−１１に示すように、複数の仕切部１４０のうち隣接する２つの仕切部１４０である隣接仕切部１４７と、隣接仕切部１４７に挟まれた下板部１３１の一部分または／および上板部１３２の一部分と、から形成されている。
区画空間ＳＳｐは、燃料電池２０に導入される乾燥ガスが流れる乾燥ガス流路Ｐ１、または乾燥ガスと比較して湿度の高い燃料電池２０から導出される湿潤ガスが流れる湿潤ガス流路Ｐ２として使用される。乾燥ガス流路Ｐ１として使用される区画空間ＳＳｐは、乾燥ガス流路用区画空間ＳＳｐ１である。湿潤ガス流路Ｐ２として使用される区画空間ＳＳｐは、湿潤ガス流路用区画空間ＳＳｐ２である。乾燥ガス流路用区画空間ＳＳｐ１は、湿潤ガス流路用区画空間ＳＳｐ２に隣接仕切部１４７を構成する仕切部１４０を介して隣接している。
As shown in FIGS. 8-11, the partition space SSp is a part of the
The partition space SSp is used as a dry gas flow path P1 through which a dry gas introduced into the
左側板部１３４は、図８、１２に示すように、乾燥ガス導入用マニホールド１５１および湿潤ガス導入用マニホールド１６１が設けられている。
乾燥ガス導入用マニホールド１５１は、本体流路１５１ａ、導入口１５１ｂおよび複数の導出口１５１ｃを備えている。本体流路１５１ａは、左側板部１３４の内壁面（または左側板部１３４内）に設けられている。導入口１５１ｂは、本体流路１５１ａの導入部に設けられ、カソードガス供給管２１に接続されている。本体流路１５１ａは、左側板部１３４の長手方向に沿って延設されている。導出口１５１ｃは、本体流路１５１ａの途中または他端に連通するように三角柱１８２に設けられている。導出口１５１ｃは、対応する乾燥ガス流路用区画空間ＳＳｐ１にそれぞれ開口（連通）している。
As shown in FIGS. 8 and 12, the left
The dry
湿潤ガス導入用マニホールド１６１は、本体流路１６１ａ、導入口１６１ｂおよび複数の導出口１６１ｃを備えている。本体流路１６１ａは、左側板部１３４の内壁面（または左側板部１３４内）に設けられている。導入口１６１ｂは、本体流路１６１ａの導入部に設けられ、カソードオフガス排出管２２に接続されている。本体流路１６１ａは、左側板部１３４の長手方向に沿って延設されている。導出口１６１ｃは、本体流路１６１ａの途中または他端に連通するように三角柱１９２に設けられている。導出口１６１ｃは、対応する湿潤ガス流路用区画空間ＳＳｐ２に開口（連通）している。
The wet
右側板部１３３は、図１０、１２に示すように、乾燥ガス導出用マニホールド１５２および湿潤ガス導出用マニホールド１６２が設けられている。
乾燥ガス導出用マニホールド１５２は、本体流路１５２ａ、複数の導入口１５２ｂおよび導出口１５２ｃを備えている。本体流路１５２ａは、右側板部１３３の内壁面（または右側板部１３３内）に設けられている。導出口１５２ｃは、本体流路１５２ａの導出部に設けられ、カソードガス供給管２１に接続されている。本体流路１５２ａは、右側板部１３３の長手方向に沿って延設されている。導入口１５２ｂは、本体流路１５２ａの途中または他端に連通するように三角柱１８１に設けられている。導入口１５２ｂは、対応する乾燥ガス流路用区画空間ＳＳｐ１にそれぞれ開口（連通）している。
As shown in FIGS. 10 and 12, the right
The dry
湿潤ガス導出用マニホールド１６２は、本体流路１６２ａ、複数の導入口１６２ｂおよび導出口１６２ｃを備えている。本体流路１６２ａは、右側板部１３３の内壁面（または右側板部１３３内）に設けられている。導出口１６２ｃは、本体流路１６２ａの導出部に設けられ、カソードオフガス排出管２２に接続されている。本体流路１６２ａは、右側板部１３３の長手方向に沿って延設されている。導入口１６２ｂは、本体流路１６２ａの途中または他端に連通するように三角柱１９１に設けられている。導入口１６２ｂは、対応する湿潤ガス流路用区画空間ＳＳｐ２に開口（連通）している。
The wet
乾燥ガス流路用区画空間ＳＳｐ１および湿潤ガス流路用区画空間ＳＳｐ２には、上述した邪魔板７１と同様な邪魔板１７１が設けられている。邪魔板１７１は、断面波形の板状に形成されており、下板部１３１または上板部１３２から立設されている。邪魔板１７１は、基部から先端に行くにしたがって全長が短くなるように設定されている。邪魔板１７１は、乾燥ガス流路用区画空間ＳＳｐ１および湿潤ガス流路用区画空間ＳＳｐ２内においてガスが流れる方向にほぼ平行となるように配設されている。邪魔板１７１は、乾燥ガス流路用区画空間ＳＳｐ１および湿潤ガス流路用区画空間ＳＳｐ２内において、流れるガスを拡散させ、ガスが区画空間内にてできる限り均一に流れることとなる。
A
このように構成された第２実施形態の作動について説明する。送出装置２１ａから送出された乾燥ガス（カソードガス）は、カソードガス供給管２１から乾燥ガス導入用マニホールド１５１を介して乾燥ガス流路用区画空間ＳＳｐ１に投入される。燃料電池２０からの湿潤ガス（カソードオフガス）は、カソードオフガス排出管２２から湿潤ガス導入用マニホールド１６１を介して湿潤ガス流路用区画空間ＳＳｐ２に投入される。このとき、乾燥ガス流路用区画空間ＳＳｐ１は、両側の隣接仕切部１４７，１４７を介して、両側の湿潤ガス流路用区画空間ＳＳｐ２，ＳＳｐ２から水蒸気がそれぞれ供給される。これにより、送出装置２１ａから送出された乾燥ガス（カソードガス）は加湿される。
加湿されたカソードガス（乾燥ガス）は、乾燥ガス流路用区画空間ＳＳｐ１から乾燥ガス導出用マニホールド１５２およびカソードガス供給管２１を介して燃料電池２０に投入される。また、湿潤ガス流路用区画空間ＳＳｐ２内のカソードオフガス（湿潤ガス）は、湿潤ガス導出用マニホールド１６２およびカソードオフガス排出管２２を介して外部に排出される。
The operation of the second embodiment configured as described above will be described. The dry gas (cathode gas) delivered from the
The humidified cathode gas (dry gas) is supplied to the
このように構成された第２実施形態の加湿器１１０の製造方法について図１４を参照して説明する。第１挟持ユニットＵ１と第２挟持ユニットＵ２を上下方向に距離を置いて配置する。次に、第１挟持ユニットＵ１と第２挟持ユニットＵ２の上下方向の空間に透湿膜１５０をローラＲを使って前後方向に沿って搬送する。このとき、透湿膜１５０の先端は引っ張られている。次に、透湿膜１５０を引っ張った状態で、第２挟持ユニットＵ２を第１挟持ユニットＵ１に向けて移動させ、第２挟持ユニットＵ２と第１挟持ユニットＵ１とにより透湿膜１５０を挟む。その後、左右側板部１３４，１３３を左右方向から取り付け、第２挟持ユニットＵ２と第１挟持ユニットＵ１を左右側板部１３４，１３３に例えばねじ止め固定により固定する。その後、前側板部１３５と後側板部１３６とを組み付ける。
The manufacturing method of the
上述した第２実施形態から明らかなように、加湿器１１０（燃料電池用加湿器）は、互いに対向して配設された下板部１３１（第１板部）および上板部１３２（第２板部）と、下板部１３１の一方の辺部と上板部１３２の一方の辺部とを接続する右側板部１３３（第３板部）と、右側板部１３３に対向して配設され下板部１３１の一方に対向する他方の辺部と上板部１３２の一方に対向する他方の辺部とを接続する左側板部１３４（第４板部）と、を含んで構成された筐体１１１と、長手方向に沿って断面波形形状に形成された隔壁部１１２であって、下板部１３１と上板部１３２との間の空間ＳＳに配設され、隔壁部１１２の一方面側の凸部が下板部１３１に対向して配設され、隔壁部１１２の他方面側の凸部が上板部１３２に対向して配設され、空間ＳＳを複数の区画空間ＳＳｐに区画する隔壁部１１２と、を備えた燃料電池用加湿器である。隔壁部１１２は、下板部１３１に当接する透湿膜部１４２の第１辺部１４２ａ（第１当接部）と上板部１３２に当接する透湿膜部１４２の第２辺部１４２ｂ（第２当接部１２ｂ）とを備え、かつ、全面の全部をまたは部分的に水蒸気のみを通す膜状の透湿膜１５０で構成された複数の仕切部１４０から構成されている。区画空間ＳＳｐは、複数の仕切部１４０のうち隣接する２つの仕切部１４０である隣接仕切部１４７と、隣接仕切部１４７に挟まれた下板部１３１の一部分または／および上板部１３２の一部分と、から形成されている。区画空間ＳＳｐは、燃料電池２０に導入される乾燥ガスが流れる乾燥ガス流路Ｐ１、または乾燥ガスと比較して湿度の高い燃料電池２０から導出される湿潤ガスが流れる湿潤ガス流路Ｐ２として使用されている。乾燥ガス流路Ｐ１として使用される区画空間ＳＳｐである乾燥ガス流路用区画空間ＳＳｐ１は、湿潤ガス流路Ｐ２として使用される区画空間ＳＳｐである湿潤ガス流路用区画空間ＳＳｐ２に隣接仕切部１４７を構成する仕切部１４０を介して隣接している。
As is apparent from the above-described second embodiment, the humidifier 110 (fuel cell humidifier) includes a lower plate portion 131 (first plate portion) and an upper plate portion 132 (second plate) disposed opposite to each other. Plate portion), a right side plate portion 133 (third plate portion) that connects one side portion of the
これによれば、乾燥ガス流路Ｐ１（乾燥ガス流路用区画空間ＳＳｐ１）と湿潤ガス流路Ｐ２（湿潤ガス流路用区画空間ＳＳｐ２）とは、比較的厚み方向が薄い隣接仕切部１４７を構成する仕切部１４０を介して隣接させることが可能となる。よって、本発明に係る加湿器１１０は、乾燥ガス流路Ｐ１と湿潤ガス流路Ｐ２とを仕切部１４０を介して交互に隣接させることにより、並設方向（積層方向）の短縮化（小型化）を達成することができる。したがって、小型化した加湿器１１０を提供することができる。
According to this, the dry gas flow path P1 (dry gas flow path partition space SSp1) and the wet gas flow path P2 (wet gas flow path partition space SSp2) have the
また、加湿器１１０（燃料電池用加湿器）において、仕切部１４０は、水蒸気のみを通す方形状の透湿膜部１４２と、透湿膜部１４２の第１辺部１４２ａである第１被挟持辺部の両面を挟持する第１挟持部１４３と、第１辺部１４２ａに対向する透湿膜部１４２の第２辺部１４２ｂである第２被挟持辺部の両面を挟持する第２挟持部１４４と、第１辺部１４２ａの一端部と第２辺部１４２ｂの一端部とを接続する透湿膜部１４２の第３辺部１４２ｃである第３被挟持辺部の両面を挟持する第３挟持部１４５と、第１辺部１４２ａの他端部と第２辺部１４２ｂの他端部とを接続する透湿膜部１４２の第４辺部１４２ｄである第４被挟持辺部の両面を挟持する第４挟持部１４６と、から構成されている。第１当接部は、透湿膜部１４２の第１辺部１４２ａであり、第２当接部は、透湿膜部１４２の第２辺部１４２ｂである。第１挟持部１４３は、第１被挟持辺部１４２ａの一方の面が当接する下板部１３１（第１板部）の一部分である第１板部側第１被挟持辺部当接部１４３ａと、第１板部側第１被挟持辺部当接部１４３ａに対向して上板部１３２（第２板部）側に配設されかつ第１被挟持辺部１４２ａの他方の面が当接する第２板部側第１被挟持辺部当接部１４３ｂと、から構成されている。第２挟持部１４４は、第２被挟持辺部１４２ｂの他方の面が当接する上板部１３２の一部分である第２板部側第２被挟持辺部当接部１４４ｂと、第２板部側第２被挟持辺部当接部１４４ｂに対向して下板部１３１側に配設されかつ第２被挟持辺部１４２ｂの一方の面が当接する第１板部側第２被挟持辺部当接部１４４ａと、から構成されている。第３挟持部１４５は、第１板部側第１被挟持辺部当接部１４３ａと第１板部側第２被挟持辺部当接部１４４ａとを接続しかつ第３被挟持辺部１４２ｃの一方の面に当接する第１板部側第３被挟持辺部当接部１４５ａと、第１板部側第３被挟持辺部当接部１４５ａに対向して上板部１３２側に配設されかつ第３被挟持辺部１４２ｃの他方の面が当接する第２板部側第３被挟持辺部当接部１４５ｂと、から構成されている。第４挟持部１４６は、第１板部側第１被挟持辺部当接部１４３ａと第１板部側第２被挟持辺部当接部１４４ａとを接続しかつ第４被挟持辺部１４２ｄの一方の面に当接する第１板部側第４被挟持辺部当接部１４６ａと、第１板部側第４被挟持辺部当接部１４６ａに対向して上板部１３２側に配設されかつ第４被挟持辺部１４２ｄの他方の面が当接する第２板部側第４被挟持辺部当接部１４６ｂと、から構成されている。第１板部側第１被挟持辺部当接部１４３ａ、第１板部側第２被挟持辺部当接部１４４ａ、第１板部側第３被挟持辺部当接部１４５ａ、および第１板部側第４被挟持辺部当接部１４６ａは、下板部１３１側に配設された第１挟持ユニットＵ１を構成する。第２板部側第１被挟持辺部当接部１４３ｂ、第２板部側第２被挟持辺部当接部１４４ｂ、第２板部側第３被挟持辺部当接部１４５ｂ、および第２板部側第４被挟持辺部当接部１４６ｂは、上板部１３２側に配設された第２挟持ユニットＵ２を構成する。
これによれば、透湿膜１５０を第１挟持ユニットＵ１と第２挟持ユニットＵ２とによって挟むことにより容易かつ確実に隔壁部１１２を形成することができる。ひいては、容易かつ確実に加湿器１１０を製造することができる。
In the humidifier 110 (fuel cell humidifier), the
According to this, the
また加湿器１１０において、第１挟持ユニットＵ１は、下板部１３１をさらに含んで構成され、第２挟持ユニットＵ２は、上板部１３２をさらに含んで構成されている。
これによれば、加湿器１１０の部品点数を低減することができる。さらに、透湿膜１５０を第１挟持ユニットＵ１と第２挟持ユニットＵ２とによって挟むことにより隔壁部１１２を形成することができ、さらにこの中間製品に右側板部１３３（第３板部）と左側板部１３４（第４板部）を組み付けることにより筐体１１１を組み立てることができる。このように、加湿器１１０の製造工程を容易にすることが可能となる。
In the
According to this, the number of parts of the
また加湿器１１０において、乾燥ガス流路Ｐ１および／または湿潤ガス流路Ｐ２は、流れるガスを拡散させる邪魔板１７１を備えている。
これによれば、邪魔板１７１は乾燥ガス流路Ｐ１および湿潤ガス流路Ｐ２内を流れるガスを流路内に効率よく拡散させることができるため、透湿膜１５０を介する加湿効果を向上させることができる。
Further, in the
According to this, the
なお、上述した実施形態において、邪魔板７１，１７１は断面波形の板状に形成したが、邪魔板はこの形状に限られず、邪魔板７２〜７５を使用するようにしてもよい。邪魔板７２は、図１５に示すように、板状部材に複数の貫通穴７２ａや複数の半球状の凸部７２ｂを設けて構成されている。邪魔板７３は、図１６に示すように、板状部材に複数の貫通溝７３ａが互いに平行にかつ基部に対して所定角度をなして設けて構成されている。邪魔板７４は、図１７に示すように、板状部材に複数の貫通溝７４ａが互いに平行にかつ基部に対して平行に設けて構成されている。邪魔板７５は、図１８に示すように、板状部材に複数の貫通溝７５ａが互いに平行にかつ基部に対して直交に設けて構成されている。なお、貫通溝は細長い凸部でもよい。
また、本発明に係る燃料電池用加湿器は、車両用燃料電池、家庭用燃料電池、産業用燃料電池などに適用可能である。
In the above-described embodiment, the
The fuel cell humidifier according to the present invention is applicable to a vehicle fuel cell, a household fuel cell, an industrial fuel cell, and the like.
１０，１１０…加湿器（燃料電池用加湿器）、１１，１１１…筐体、１２，１１２…隔壁部、１２ａ，１４２ａ…第１当接部、１２ｂ，１４２ｂ…第２当接部、２０…燃料電池、３１，１３１…下板部（第１板部）、３２，１３２…上板部（第２板部）、３３，１３３…右側板部（第３板部）、３４，１３４…左側板部（第４板部）、４０，１４０…仕切部、４１ａ…開口部、４１…枠部、４２，１４２…透湿膜部、４１ｂ…第１当接辺部、４１ｃ…第２当接辺部、４３，１４７…隣接仕切部、５０，１５０…透湿膜、７１−７５，１７１…邪魔板、１４２ａ…第１辺部，第１被挟持辺部、１４２ｂ…第２辺部，第２被挟持辺部、１４２ｃ…第３辺部，第３被挟持辺部、１４２ｄ…第４辺部，第４被挟持辺部、１４３…第１挟持部、１４３ａ…第１板部側第１被挟持辺部当接部、１４３ｂ…第２板部側第１被挟持辺部当接部、１４４…第２挟持部、１４４ａ…第１板部側第２被挟持辺部当接部、１４４ｂ…第２板部側第２被挟持辺部当接部、１４５…第３挟持部、１４５ａ…第１板部側第３被挟持辺部当接部、１４５ｂ…第２板部側第３被挟持辺部当接部、１４６…第４挟持部、１４６ａ…第１板部側第４被挟持辺部当接部、１４６ｂ…第２板部側第４被挟持辺部当接部、Ｐ１…乾燥ガス流路、Ｐ２…湿潤ガス流路、Ｓ，ＳＳ…空間、Ｓｐ，ＳＳｐ…区画空間、Ｓｐ１，ＳＳｐ１…乾燥ガス流路用区画空間、Ｓｐ２，ＳＳｐ２…湿潤ガス流路用区画空間、Ｕ１…第１挟持ユニット、Ｕ２…第２挟持ユニット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110 ... Humidifier (humidifier for fuel cells), 11, 111 ... Housing, 12, 112 ... Partition part, 12a, 142a ... First contact part, 12b, 142b ... Second contact part, 20 ... Fuel cell, 31, 131 ... Lower plate portion (first plate portion), 32, 132 ... Upper plate portion (second plate portion), 33, 133 ... Right side plate portion (third plate portion), 34, 134 ... Left side Plate part (fourth plate part), 40, 140 ... partitioning part, 41a ... opening, 41 ... frame part, 42, 142 ... moisture permeable membrane part, 41b ... first contact side part, 41c ... second contact Side, 43, 147 ... Adjacent partition, 50, 150 ... Moisture permeable membrane, 71-75, 171 ... Baffle plate, 142a ... First side, first sandwiched side, 142b ... Second side, first 2nd sandwiched side portion, 142c ... third side portion, third sandwiched side portion, 142d ... fourth side portion, fourth sandwiched side portion, 143 ... first sandwiched portion, 143a First plate portion side first sandwiched side portion contact portion, 143b ... second plate portion side first sandwiched side portion contact portion, 144 ... second sandwiching portion, 144a ... first plate portion side second sandwiched portion Side part contact part, 144b ... second plate part side second sandwiched side part contact part, 145 ... third grip part, 145a ... first plate part side third sandwiched side part contact part, 145b ... first 2 plate part side 3rd to-be-clamped side part contact part, 146 ... 4th clamping part, 146a ... 1st board part side 4th to-be-clamped side part contact part, 146b ... 2nd board part side 4th to-be-clamped side Part contact part, P1 ... dry gas flow path, P2 ... wet gas flow path, S, SS ... space, Sp, SSp ... partition space, Sp1, SSp1 ... partition space for dry gas flow path, Sp2, SSp2 ... wet gas Channel partition space, U1 ... first clamping unit, U2 ... second clamping unit.
Claims (5)
長手方向に沿って断面波形形状に形成された隔壁部であって、前記第１板部と前記第２板部との間の空間に配設され、前記隔壁部の一方面側の凸部が前記第１板部に対向して配設され、前記隔壁部の他方面側の凸部が前記第２板部に対向して配設され、前記空間を複数の区画空間に区画する隔壁部と、
を備えた燃料電池用加湿器であって、
前記隔壁部は、前記第１板部に当接する第１当接部と前記第２板部に当接する第２当接部とを備え、かつ、全面の全部をまたは部分的に水蒸気のみを通す膜状の透湿膜で構成された複数の仕切部から構成され、
前記区画空間は、前記複数の仕切部のうち隣接する２つの前記仕切部である隣接仕切部と、前記隣接仕切部に挟まれた前記第１板部の一部分または／および前記第２板部の一部分と、から形成され、
前記区画空間は、燃料電池に導入される乾燥ガスが流れる乾燥ガス流路、または前記乾燥ガスと比較して湿度の高い前記燃料電池から導出される湿潤ガスが流れる湿潤ガス流路として使用され、
前記乾燥ガス流路として使用される前記区画空間である乾燥ガス流路用区画空間は、前記湿潤ガス流路として使用される前記区画空間である湿潤ガス流路用区画空間に前記隣接仕切部を構成する前記仕切部を介して隣接している燃料電池用加湿器。 A first plate portion and a second plate portion disposed to face each other; a third plate portion connecting one side portion of the first plate portion and one side portion of the second plate portion; A fourth plate disposed opposite to the third plate portion and connecting the other side portion facing the one side of the first plate portion and the other side portion facing the one side of the second plate portion. A housing configured to include a portion,
A partition part formed in a cross-sectional corrugated shape along the longitudinal direction, the partition part being disposed in a space between the first plate part and the second plate part, and a convex part on one surface side of the partition part A partition portion disposed to face the first plate portion, a convex portion on the other surface side of the partition portion disposed to face the second plate portion, and partitioning the space into a plurality of partition spaces; ,
A fuel cell humidifier comprising:
The partition wall includes a first abutting portion that abuts on the first plate portion and a second abutting portion that abuts on the second plate portion, and allows only the water vapor to pass through all or part of the entire surface. Consists of a plurality of partition parts composed of a membrane-like moisture permeable membrane,
The partition space includes an adjacent partition portion that is two adjacent partition portions of the plurality of partition portions, and a part of the first plate portion sandwiched between the adjacent partition portions and / or the second plate portion. A part and formed from,
The partition space is used as a dry gas flow path through which a dry gas introduced into a fuel cell flows, or a wet gas flow path through which a wet gas derived from the fuel cell having a higher humidity than the dry gas flows.
The partition space for the dry gas flow path, which is the partition space used as the dry gas flow path, has the adjacent partition portion in the partition space for the wet gas flow path, which is the partition space used as the wet gas flow path. A humidifier for a fuel cell that is adjacent via the partitioning portion.
前記枠部は、前記第１板部に当接する前記第１当接部である第１当接辺部と、前記第２板部に当接する前記第２当接部である第２当接辺部とを備えている請求項１記載の燃料電池用加湿器。 The partition is composed of a rectangular frame having an opening, and a moisture permeable membrane that is provided so as to cover the opening and allows only water vapor to pass through.
The frame portion includes a first contact side portion that is the first contact portion that contacts the first plate portion, and a second contact side that is the second contact portion that contacts the second plate portion. The fuel cell humidifier according to claim 1, further comprising:
水蒸気のみを通す方形状の透湿膜部と、
前記透湿膜部の第１辺部である第１被挟持辺部の両面を挟持する第１挟持部と、
前記第１辺部に対向する前記透湿膜部の第２辺部である第２被挟持辺部の両面を挟持する第２挟持部と、
前記第１辺部の一端部と前記第２辺部の一端部とを接続する前記透湿膜部の第３辺部である第３被挟持辺部の両面を挟持する第３挟持部と、
前記第１辺部の他端部と前記第２辺部の他端部とを接続する前記透湿膜部の第４辺部である第４被挟持辺部の両面を挟持する第４挟持部と、
から構成され、
前記第１当接部は、前記透湿膜部の前記第１辺部であり、
前記第２当接部は、前記透湿膜部の前記第２辺部であり、
前記第１挟持部は、前記第１被挟持辺部の一方の面が当接する前記第１板部の一部分である第１板部側第１被挟持辺部当接部と、前記第１板部側第１被挟持辺部当接部に対向して第２板部側に配設されかつ前記第１被挟持辺部の他方の面が当接する第２板部側第１被挟持辺部当接部と、から構成され、
前記第２挟持部は、前記第２被挟持辺部の他方の面が当接する前記第２板部の一部分である第２板部側第２被挟持辺部当接部と、前記第２板部側第２被挟持辺部当接部に対向して第１板部側に配設されかつ前記第２被挟持辺部の一方の面が当接する第１板部側第２被挟持辺部当接部と、から構成され、
前記第３挟持部は、前記第１板部側第１被挟持辺部当接部と前記第１板部側第２被挟持辺部当接部とを接続しかつ前記第３被挟持辺部の一方の面に当接する第１板部側第３被挟持辺部当接部と、前記第１板部側第３被挟持辺部当接部に対向して第２板部側に配設されかつ前記第３被挟持辺部の他方の面が当接する第２板部側第３被挟持辺部当接部と、から構成され、
前記第４挟持部は、前記第１板部側第１被挟持辺部当接部と前記第１板部側第２被挟持辺部当接部とを接続しかつ前記第４被挟持辺部の一方の面に当接する第１板部側第４被挟持辺部当接部と、前記第１板部側第４被挟持辺部当接部に対向して第２板部側に配設されかつ前記第４被挟持辺部の他方の面が当接する第２板部側第４被挟持辺部当接部と、から構成され、
前記第１板部側第１被挟持辺部当接部、前記第１板部側第２被挟持辺部当接部、前記第１板部側第３被挟持辺部当接部、および前記第１板部側第４被挟持辺部当接部は、前記第１板部側に配設された第１挟持ユニットを構成し、
前記第２板部側第１被挟持辺部当接部、前記第２板部側第２被挟持辺部当接部、前記第２板部側第３被挟持辺部当接部、および前記第２板部側第４被挟持辺部当接部は、前記第２板部側に配設された第２挟持ユニットを構成する請求項１記載の燃料電池用加湿器。 The partition is
A square-shaped moisture-permeable membrane that allows only water vapor to pass through;
A first sandwiching part for sandwiching both surfaces of a first sandwiched side part that is the first side part of the moisture permeable membrane part;
A second sandwiching part for sandwiching both surfaces of a second sandwiched side part that is the second side part of the moisture permeable membrane part facing the first side part;
A third sandwiching part for sandwiching both surfaces of a third sandwiched side part that is the third side part of the moisture permeable membrane part that connects one end part of the first side part and one end part of the second side part;
The 4th clamping part which clamps both surfaces of the 4th to-be-clamped edge part which is the 4th edge part of the said moisture-permeable film part which connects the other end part of the said 1st edge part, and the other edge part of the said 2nd edge part When,
Consisting of
The first contact portion is the first side portion of the moisture permeable membrane portion,
The second contact portion is the second side portion of the moisture permeable membrane portion,
The first sandwiching portion includes a first plate portion side first sandwiched side portion contact portion which is a part of the first plate portion with which one surface of the first sandwiched side portion contacts, and the first plate The second plate part side first sandwiched side part disposed on the second plate part side facing the part side first sandwiched side part contact part and in contact with the other surface of the first sandwiched side part A contact portion, and
The second clamping part includes a second plate part side second sandwiched side part contact part that is a part of the second plate part with which the other surface of the second sandwiched side part comes into contact, and the second plate First plate portion side second sandwiched side portion disposed on the first plate portion side facing the portion side second sandwiched side portion abutting portion and one surface of the second sandwiched side portion contacts. A contact portion, and
The third sandwiching part connects the first plate part side first sandwiched side part contact part and the first plate part side second sandwiched side part contact part, and the third sandwiched side part 1st plate part side 3rd sandwiched edge part contact part which contact | abuts one side of this, and the 2nd plate part side facing the said 1st plate part side 3rd sandwiched edge part contact part And the second plate portion side third sandwiched side portion abutting portion with which the other surface of the third sandwiched side portion abuts,
The fourth sandwiching part connects the first plate part side first sandwiched side part contact part and the first plate part side second sandwiched side part contact part, and the fourth sandwiched side part 1st plate part side 4th to-be-clamped side part contact part which contact | abuts one side of this, and the 2nd board part side facing the said 1st plate part side 4th to-be-clamped side part contact part And the second plate portion side fourth sandwiched side portion abutting portion with which the other surface of the fourth sandwiched side portion abuts, and
The first plate portion side first sandwiched side portion contact portion, the first plate portion side second sandwiched side portion contact portion, the first plate portion side third sandwiched side portion contact portion, and the The first plate portion side fourth sandwiched side portion contact portion constitutes a first sandwiching unit disposed on the first plate portion side,
The second plate portion side first sandwiched side portion contact portion, the second plate portion side second sandwiched side portion contact portion, the second plate portion side third sandwiched side portion contact portion, and the 2. The humidifier for a fuel cell according to claim 1, wherein the second plate portion side fourth sandwiched side portion contact portion constitutes a second sandwiching unit disposed on the second plate portion side.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018075199A JP2019186019A (en) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | Humidifier for fuel cell |
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| Country | Link |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004356001A (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Asahi Kasei Corp | Gas permeation device |
| JP2009238449A (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Wet heat exchanger |
-
2018
- 2018-04-10 JP JP2018075199A patent/JP2019186019A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2009238449A (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Wet heat exchanger |
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