JP4516333B2 - humidifier - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池等の機器に供給する気体を加湿する加湿器に関し、詳しくは、水透過性の中空糸膜を有する加湿器に関する。   The present invention relates to a humidifier that humidifies a gas supplied to a device such as a fuel cell, and more particularly to a humidifier having a water-permeable hollow fiber membrane.

固体高分子型燃料電池においては、水素などの燃料ガス、酸素などの酸化剤ガスを加湿して供給する機器が必要である。   In a polymer electrolyte fuel cell, a device for supplying a fuel gas such as hydrogen and an oxidant gas such as oxygen with humidification is required.

このような加湿器として、内ケースと外ケースとを同心的に備え、内ケースと外ケースとの隙間に中空糸膜束を装填した加湿器が提案されている(特許文献1参照)。そして、このような加湿器は、例えば、前記固体高分子型燃料電池と共に車両に搭載される場合もあり、車両の走行等により振動が加わっても、破損しにくい構造を有する加湿器の開発が望まれている。
特開2002−147802号公報(段落番号0024〜0044、図1)
As such a humidifier, a humidifier has been proposed in which an inner case and an outer case are provided concentrically and a hollow fiber membrane bundle is loaded in a gap between the inner case and the outer case (see Patent Document 1). Such a humidifier may be mounted on a vehicle together with the polymer electrolyte fuel cell, for example, and there is a development of a humidifier having a structure that is not easily damaged even if vibration is applied due to running of the vehicle or the like. It is desired.
JP 2002-147802 (paragraph numbers 0024 to 0044, FIG. 1)

そこで、本発明は、破損しにくく耐久性が向上した加湿器を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the humidifier which was hard to be damaged and improved durability.

前記課題を解決するための手段として、発明は、筒状であると共に一端側に内部と外部を連通させる内ケース孔を有する内ケースと、筒状であると共に他端側に内部と外部を連通させる外ケース孔を周方向に複数有し、前記内ケースの外側に同心的に配置する外ケースと、前記内ケースと前記外ケースとの間に装填され、水透過性を有する中空糸膜が複数束ねられ、両端がそれぞれ封止部を介して前記内ケース及び前記外ケースに固定された中空糸膜束と前記内ケースの一端側に結合した第1配管と、前記外ケースの一端側に結合すると共に、前記第1配管と一体的に接合し前記第1配管と一体である第2配管と、前記外ケースの他端側に結合した第3配管と、前記複数の外ケース孔に被さる環状空間を内部に有し、前記外ケースに取り付けられた第4配管と、前記内ケースと前記第1配管との第1結合部に配置され、気密性を高めるため周面が曲面である第1Oリングと、前記外ケースと前記第2配管との第2結合部に配置され、気密性を高めるため周面が曲面である第2Oリングと、前記外ケースと前記第3配管との第3結合部に配置され、気密性を高めるため周面が曲面である第3Oリングと、前記外ケースと前記第4配管との第4結合部に配置され、気密性を高めるため周面が曲面である第4Oリングと、を備え、前記第1配管の内部、前記内ケースの内部、前記内ケース孔、前記内ケースと前記外ケースとの間であって前記中空糸膜の外、前記外ケース孔、及び、前記第4配管の前記環状空間、を含む第X流路と、前記第2配管の内部、前記中空糸膜の中空部、及び、前記第3配管の内部、を含む第Y流路と、を有し、含水量が異なる2つの気体の一方が前記第X流路を流通し、他方が前記第Y流路を流通することで、含水量の低い気体を加湿する加湿器であって、前記第1Oリングと前記第2Oリングとは、同一の輪切り断面上に配置されたこと特徴とする加湿器である。 As means for solving the above-mentioned problems, the present invention has a cylindrical shape and an inner case having an inner case hole that communicates the inside and the outside on one end side, and a tubular shape and the inside and the outside on the other end side. A plurality of outer case holes that communicate with each other in the circumferential direction, an outer case that is concentrically disposed outside the inner case, and a hollow fiber membrane that is loaded between the inner case and the outer case and has water permeability There plurality bundled et al is a hollow fiber membrane bundle having both ends fixed to the inner case and the outer case through the sealing portion, respectively, and a first pipe coupled to one end of the inner casing, the outer casing A second pipe coupled to the first pipe and integrally joined to the first pipe; a third pipe joined to the other end of the outer case; and the plurality of outer cases. It has an annular space that covers the hole inside, and is attached to the outer case. A fourth piping kicked, disposed on a first coupling portion between the first pipe and the inner casing, and the 1O ring is curved peripheral surface to enhance the air tightness, the second pipe and the outer casing The second O-ring is disposed at the second coupling portion, and the second O-ring having a curved surface to enhance the airtightness, and the third coupling portion between the outer case and the third pipe, and the circumferential surface to enhance the airtightness. A first O-ring having a curved surface, and a fourth O-ring arranged at a fourth coupling portion between the outer case and the fourth pipe and having a curved surface to enhance airtightness, Inside the pipe, inside the inner case, the inner case hole, between the inner case and the outer case, outside the hollow fiber membrane, the outer case hole, and the annular space of the fourth pipe X channel including the inside of the second pipe, the hollow portion of the hollow fiber membrane, and Anda second Y flow path including the inside of the third pipe, one of the two gas moisture content different flows through the first X flow path, that the other flowing through the first Y flow path , a humidifier for humidifying a low water content gas, the the first 1O ring and the second 2O ring, a humidifier, wherein it has been located on the same slice section.

このような加湿器によれば、第1配管と第2配管とが一体的に接合してなることより、加湿器の機械的強度が高くなる。また、第1Oリングと第2Oリングを備えたことで気密性は高まり、一方の気体及び他方の気体が加湿器の外部に漏れにくくなる。さらに、第1Oリングと第2Oリングとが、同一の輪切り断面上に配置されているため、加湿器に揺れなどに基づいて外力が加わったときに、第1結合部及び第2結合部に作用する曲げモーメントは小さくなり、その結果、加湿器は破損しにくくなる。したがって、改質器の耐久性が向上する。   According to such a humidifier, since the first pipe and the second pipe are integrally joined, the mechanical strength of the humidifier increases. In addition, since the first O-ring and the second O-ring are provided, the airtightness is increased, and one gas and the other gas are hardly leaked to the outside of the humidifier. Further, since the first O-ring and the second O-ring are arranged on the same cross-section, when the external force is applied to the humidifier based on shaking or the like, it acts on the first coupling portion and the second coupling portion. The bending moment to be reduced is reduced, and as a result, the humidifier is less likely to break. Therefore, the durability of the reformer is improved.

また、前記加湿器において、前記第1配管は、前記内ケースの内側に差し込まれて結合しており、前記第2配管は、前記外ケースの外側に外嵌するように結合しており、前記一方は、前記第X流路を、前記第1配管の内部、前記内ケースの内部、前記内ケース孔、前記内ケースと前記外ケースとの間であって前記中空糸膜の外、前記外ケース孔、前記第4配管の前記環状空間、の順で流通することを特徴とする Further, in the humidifier, the first pipe is inserted and coupled to the inside of the inner case, and the second pipe is coupled to be fitted to the outside of the outer case, serial hand is outside said first X passage, the inside of the first pipe, the interior of the inner casing, the inner casing bore, the hollow fiber membranes be between the outer casing and the inner casing, the outer casing bore, and the annular space, forward characteristic and circulation child of the fourth pipe.

このような加湿器によれば、第流路について、第1配管が内ケースに差し込まれて結合したことによって、第1配管から内ケースに至る部分において、前記一方の気体が流通する流通路の断面積は大きくなっている。したがって、前記一方の気体は圧力損失を受けにくくなり、良好に流通することができる。
また、第流路について、第2配管に向かって前記他方の気体を流通させた場合には、第2配管が外ケースに外嵌するように結合したことによって、外ケースから第2配管に至る部分において、前記他方の気体が流通する流通路の断面積は大きくなっている。したがって、前記他方の気体は圧力損失を受けにくくなり、良好に流通することができる。
According to such a humidifier, with respect to the X-th flow path, the first pipe is inserted into the inner case and coupled, whereby the one gas flows in the portion from the first pipe to the inner case. The cross-sectional area of is increased. Therefore, said one gas becomes difficult to receive a pressure loss, and can distribute | circulate favorably.
In addition, when the other gas is circulated toward the second pipe with respect to the Y-th flow path, the second pipe is coupled so as to be fitted to the outer case, so that the second pipe is connected to the second pipe. In the part to reach, the cross-sectional area of the flow passage through which the other gas flows is large. Therefore, the other gas is less susceptible to pressure loss and can be circulated satisfactorily.

また、前記加湿器において、前記第1配管は、前記内ケースの外側に外嵌するように結合しており、前記第2配管は、前記外ケースの外側に外嵌するように結合しており、前記一方は、前記第X流路を、前記第4配管の前記環状空間、前記外ケース孔、前記内ケースと前記外ケースとの間であって前記中空糸膜の外、前記内ケース孔、前記内ケースの内部、前記第1配管の内部、順で流通することを特徴とする。 In the humidifier, the first pipe is coupled so as to be fitted outside the inner case, and the second pipe is coupled so as to be fitted outside the outer case. , before Symbol hand, the second X flow path, the annular space of the fourth pipe, wherein the outer casing bore, outside of the hollow fiber membranes be between the inner casing and the outer casing, the inner case openings, the interior of the inner case, the interior of the first pipe, characterized that you distributed in order.

このような加湿器によれば、第流路について、第1配管が内ケースに外嵌するように結合したことによって、内ケースから第1配管に至る部分において、前記一方の気体が流通する流通路の断面積は大きくなっている。したがって、前記一方の気体は圧力損失を受けにくくなり、良好に流通することができる。
また、第流路について、第2配管に向かって前記他方の気体を流通させた場合には、第2配管が外ケースに外嵌するように結合したことによって、外ケースから第2配管に至る部分において、前記他方の気体が流通する流通路の断面積は大きくなっている。したがって、前記他方の気体は圧力損失を受けにくくなり、良好に流通することができる。
According to such a humidifier, with respect to the Xth flow path, the first gas is circulated in a portion from the inner case to the first pipe by coupling the first pipe so as to be fitted to the inner case. The cross-sectional area of the flow passage is large. Therefore, said one gas becomes difficult to receive a pressure loss, and can distribute | circulate favorably.
In addition, when the other gas is circulated toward the second pipe with respect to the Y-th flow path, the second pipe is coupled so as to be fitted to the outer case, so that the second pipe is connected to the second pipe. In the part to reach, the cross-sectional area of the flow passage through which the other gas flows is large. Therefore, the other gas is less susceptible to pressure loss and can be circulated satisfactorily.

本発明によれば、破損しにくく耐久性が向上した加湿器を提供することができる。
すなわち、加湿器の内部を流通する一方の気体及び他方の気体は外部に漏れにくくなると共に、加湿器は破損しにくくなり、耐久性が向上する。
また、一方の気体及び他方の気体は、圧力損失を受けにくくなり、加湿器の内部を良好に流通することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a humidifier that is not easily damaged and has improved durability.
That is, one of the gas and the other gas flowing in the humidification instrument with hardly leaks to the outside, humidifiers hardly damaged, and durability is improved.
Moreover, one gas and the other gas become difficult to receive a pressure loss, and can distribute | circulate the inside of a humidifier favorably.

次に、本発明の各実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。   Next, each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of each embodiment, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.

<第1実施形態>
第1実施形態に係る加湿器について図1から図4を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係る加湿器を有する燃料電池システムを搭載した燃料電池自動車の構成を示す斜視図である。図2は、図1に示す燃料電池システムの概要を示す模式図である。図3は、図1に示す加湿器の斜視図であり、図4は、同側断面図である。
<First Embodiment>
The humidifier which concerns on 1st Embodiment is demonstrated with reference to FIGS. 1-4. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system having a humidifier according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing an outline of the fuel cell system shown in FIG. 3 is a perspective view of the humidifier shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a sectional side view of the same.

図1に示すように、第1実施形態に係る燃料電池自動車1は、燃料電池システム2を搭載した自動車である。燃料電池システム2は、主として燃料ガスである水素を供給する水素供給機器としての高圧水素タンク3と、酸化剤ガスである空気を供給する空気供給機器としての圧縮機4と、加湿器10Aと、燃料電池スタック5とを備えて構成されている。そして、燃料電池システム2は、高圧水素タンク3から送り出される水素と、加湿器10Aを介することで加湿された空気(以下、加湿空気という)とによって、燃料電池スタック5の内部にて電気化学反応を生じさせ、電力を発生するシステムである。
また、燃料電池システム2は、燃料電池スタック5を冷却する冷却水の熱交換器として、ラジエータ6を備えている。そして、ラジエータ6で冷却された冷却水が、燃料電池スタック5の内部を通過して、再び還流するように、適所に配管が設けられている。
As shown in FIG. 1, the fuel cell vehicle 1 according to the first embodiment is a vehicle equipped with a fuel cell system 2. The fuel cell system 2 includes a high-pressure hydrogen tank 3 as a hydrogen supply device that mainly supplies hydrogen as a fuel gas, a compressor 4 as an air supply device that supplies air as an oxidant gas, a humidifier 10A, The fuel cell stack 5 is provided. Then, the fuel cell system 2 performs an electrochemical reaction inside the fuel cell stack 5 by hydrogen sent out from the high-pressure hydrogen tank 3 and air humidified through the humidifier 10A (hereinafter referred to as humidified air). This is a system that generates electric power.
In addition, the fuel cell system 2 includes a radiator 6 as a heat exchanger for cooling water that cools the fuel cell stack 5. And piping is provided in a suitable place so that the cooling water cooled with the radiator 6 may pass through the inside of the fuel cell stack 5 and recirculate.

以上の燃料電池システム2の構成要素のうち、加湿器10A、燃料電池スタック5は、燃料電池ボックス7内に収納されている。燃料電池ボックス7は、フロアパネル8の下(床下)で、車両の前後に伸びるメインフレームに固定されている。   Among the components of the fuel cell system 2 described above, the humidifier 10 </ b> A and the fuel cell stack 5 are accommodated in the fuel cell box 7. The fuel cell box 7 is fixed to a main frame extending forward and backward of the vehicle under the floor panel 8 (under the floor).

次に、図2を参照して燃料電池システム2の概要を説明する。高圧水素タンク3は、配管を介して、燃料電池スタック5のアノードA側に接続しており、水素を供給可能となっている。圧縮機4は、加湿器10A及び配管を介して、燃料電池スタック5のカソードC側に接続しており、燃料電池自動車1(図1参照)の外部から酸素を含む空気を取り込んで圧縮し、加湿器10Aにて加湿された加湿空気を、カソードC側に供給可能となっている。燃料電池スタック5は、固体高分子膜PEM(Polymer Electrolyte Membrane)を挟持してなる単セルを、複数積層して構成されている。そして、燃料電池スタック5は、水素及び酸素を含む加湿空気によって、電気化学反応を生じさせ発電し、燃料電池スタック5に接続する走行用の電動モータ(図示しない)を駆動させ、燃料電池自動車1(図1参照)を走行可能となっている。   Next, the outline of the fuel cell system 2 will be described with reference to FIG. The high-pressure hydrogen tank 3 is connected to the anode A side of the fuel cell stack 5 through a pipe and can supply hydrogen. The compressor 4 is connected to the cathode C side of the fuel cell stack 5 via a humidifier 10A and a pipe, takes in air containing oxygen from the outside of the fuel cell vehicle 1 (see FIG. 1), and compresses it. Humidified air humidified by the humidifier 10A can be supplied to the cathode C side. The fuel cell stack 5 is configured by laminating a plurality of single cells each sandwiching a polymer electrolyte membrane PEM (Polymer Electrolyte Membrane). The fuel cell stack 5 generates electric power by generating an electrochemical reaction with humidified air containing hydrogen and oxygen, and drives a traveling electric motor (not shown) connected to the fuel cell stack 5, so that the fuel cell vehicle 1 (See FIG. 1).

燃料電池スタック5のカソードCの下流側は、配管を介して加湿器10Aに接続しており、発電によりカソードCで生成した水分(水蒸気)を含む空気(これをオフガスという)は、加湿器10Aに供給可能となっている。加湿器10Aは、オフガスを利用して空気を加湿可能となっている。詳細には、加湿器10Aは、中空糸膜HF(Hollow Fiber)を有しており、オフガス中の水分(水蒸気)が中空糸膜HFを透過することで、圧縮機4から供給される空気を加湿し、加湿空気に変換可能となっている。そして、加湿器10Aの下流側には、配管及びバルブが適所に設けられており、前記利用後のオフガスを大気中に排出可能となっている。   The downstream side of the cathode C of the fuel cell stack 5 is connected to a humidifier 10A via a pipe, and air containing moisture (water vapor) generated at the cathode C by power generation (this is referred to as off-gas) is supplied to the humidifier 10A. Can be supplied. The humidifier 10A can humidify air using off-gas. Specifically, the humidifier 10 </ b> A has a hollow fiber membrane HF (Hollow Fiber), and moisture (water vapor) in the off-gas passes through the hollow fiber membrane HF, so that air supplied from the compressor 4 is supplied. It can be humidified and converted to humidified air. Then, on the downstream side of the humidifier 10A, pipes and valves are provided at appropriate positions, and the used off-gas can be discharged into the atmosphere.

次に、第1実施形態に係る加湿器10Aについて、図3及び図4を参照して詳細に説明する。
図3及び図4に示すように、第1実施形態に係る加湿器10Aは、外形が略円柱体であって、その軸方向が燃料電池自動車1(図1参照)の走行方向に沿って配置されている。加湿器10Aは、中空糸膜HFを利用した膜型の加湿器であって、主として、筒状の内ケース11と、内ケース11の外側に同心的に配置された外ケース12と、複数の中空糸膜を束ねてなる中空糸膜束13と、フロントキャップ14と、フロントマニホールド15と、リアキャップ16とを備えて構成されている。
ここで、説明の都合上、図3及び図4に示すように、燃料電池自動車1の走行方向に対応して、前方(図中左)及び後方(図中右)を設定する。そして、第1実施形態に係る加湿器10Aには、後方側からオフガスが導入され、前方側から空気が導入される。そして、オフガスは加湿器10A内を前方側に向かって流通し、空気は加湿器10A内を後方側に向かって流通する。なお、第1実施形態において、後方側は特許請求の範囲における一端側に相当する。よって、前方側は他端側となる。
Next, the humidifier 10A according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIG. 3 and FIG.
As shown in FIGS. 3 and 4, the humidifier 10 </ b> A according to the first embodiment has a substantially cylindrical body, and its axial direction is arranged along the traveling direction of the fuel cell vehicle 1 (see FIG. 1). Has been. The humidifier 10A is a membrane-type humidifier using a hollow fiber membrane HF, and mainly includes a cylindrical inner case 11, an outer case 12 concentrically disposed outside the inner case 11, and a plurality of humidifiers. A hollow fiber membrane bundle 13 formed by bundling hollow fiber membranes, a front cap 14, a front manifold 15, and a rear cap 16 are provided.
Here, for convenience of explanation, as shown in FIGS. 3 and 4, the front (left in the figure) and the rear (right in the figure) are set corresponding to the traveling direction of the fuel cell vehicle 1. And in the humidifier 10A according to the first embodiment, off-gas is introduced from the rear side, and air is introduced from the front side. And off gas distribute | circulates the inside of the humidifier 10A toward the front side, and air distribute | circulates the inside of the humidifier 10A toward the back side. In the first embodiment, the rear side corresponds to one end side in claims. Therefore, the front side is the other end side.

内ケース11(インナーケース、インナーパイプとも称される)は、第1実施形態では、前方側に底11aを有する有底円筒体であり、例えばPC(ポリカーボネート)やPPO(ポリフェニレンオキサイド)等の硬質樹脂から形成されている。そして、内ケース11には、その後方側(後記する後封止部13bより前方側)の周面に、内部と外部を連通させる複数の内ケース孔11bが形成されている。また、内ケース11の中空部には、内ケース孔11bより前方側に、外形が円錐状の遮断壁11cが設けられており、後方側より内ケース11の中空部に導入されたオフガスが、遮断壁11cにより遮断されると共に、遮断壁11cの後方側の円錐状の外表面によって加湿器10Aの輪切り断面方向に良好に分散し、内ケース孔11bを通過可能となっている。   In the first embodiment, the inner case 11 (also referred to as an inner case or inner pipe) is a bottomed cylindrical body having a bottom 11a on the front side, and is made of a hard material such as PC (polycarbonate) or PPO (polyphenylene oxide). It is formed from resin. The inner case 11 is formed with a plurality of inner case holes 11b that allow the inside and the outside to communicate with each other on the peripheral surface on the rear side (the front side from the rear sealing portion 13b described later). In addition, the hollow portion of the inner case 11 is provided with a conical blocking wall 11c on the front side of the inner case hole 11b, and the off-gas introduced into the hollow portion of the inner case 11 from the rear side. In addition to being blocked by the blocking wall 11c, the conical outer surface on the rear side of the blocking wall 11c is well dispersed in the direction of the cross section of the humidifier 10A and can pass through the inner case hole 11b.

外ケース12(アウターケース、アウターパイプとも称される)は、両端が開口した筒体であって、内ケース11と同様、PC等の硬質樹脂から形成されている。そして、外ケース12は、内ケース11の外側に同心的に配置しており、内ケース11と外ケース12との間には、環状の空間12a(以下、環状空間)が形成されている。また、外ケース12の前方側(後記する前封止部13aより後方側)に、外ケース12の内部である環状空間12aと外部とを連通させる複数の外ケース孔12b、12b…が、周方向に形成されており、後記するように、中空糸膜束13の隙間を通過したオフガスが、外ケース孔12b、12b…を通過可能となっている。
さらに、内ケース11と外ケース12との相対位置は、これらを接続するスペーサ(図示しない)及び後記する中空糸膜束13等によって、一定に保持されている。
The outer case 12 (also referred to as an outer case or an outer pipe) is a cylindrical body that is open at both ends, and is formed of a hard resin such as a PC, like the inner case 11. The outer case 12 is concentrically disposed outside the inner case 11, and an annular space 12 a (hereinafter, annular space) is formed between the inner case 11 and the outer case 12. Further, on the front side of the outer case 12 (the rear side from the front sealing portion 13a to be described later), a plurality of outer case holes 12b, 12b... It is formed in the direction, and as will be described later, the off-gas that has passed through the gaps of the hollow fiber membrane bundle 13 can pass through the outer case holes 12b, 12b.
Further, the relative positions of the inner case 11 and the outer case 12 are held constant by a spacer (not shown) for connecting them and a hollow fiber membrane bundle 13 described later.

なお、内ケース孔11b、11b…、及び外ケース孔12b、12b…の軸方向(走行方向)における位置は、前封止部13aと後封止部13bとの間であれば、特に限定はないが、内ケース孔11b、11b…は後封止部13bの近傍に、外ケース孔12b、12b…は前封止部13aの近傍に、それぞれ配置することによって、空気及びオフガスが、中空糸膜を隔て対向して流通する部分は長くなり、加湿効率を高めることが可能となる。   The inner case holes 11b, 11b ... and the outer case holes 12b, 12b ... are positioned in the axial direction (traveling direction) between the front sealing part 13a and the rear sealing part 13b. Although the inner case holes 11b, 11b,... Are arranged in the vicinity of the rear sealing portion 13b and the outer case holes 12b, 12b,. The part which circulates across the membrane is longer and the humidification efficiency can be increased.

中空糸膜束13は、例えばポリイミド等の高分子材料から形成された中空糸膜が、所定本数(例えば10本〜10000本)にて束ねられたものであり、加湿器10Aの軸方向に沿うようにして環状空間12aに装填されている。また、中空糸膜束13は、その前方側及び後方側において、所定の接着剤が硬化してなる前封止部13a、後封止部13bにより、内ケース11及び外ケース12に固着している。   The hollow fiber membrane bundle 13 is a bundle of hollow fiber membranes formed of a polymer material such as polyimide, for example, with a predetermined number (for example, 10 to 10000), and is along the axial direction of the humidifier 10A. In this way, the annular space 12a is loaded. The hollow fiber membrane bundle 13 is fixed to the inner case 11 and the outer case 12 by a front sealing portion 13a and a rear sealing portion 13b formed by curing a predetermined adhesive on the front side and the rear side. Yes.

中空糸膜束13を構成する中空糸膜は、外径が3mm以下(好ましくは0.2〜1mm)の円筒状であり、その周壁に複数の数nmの微細孔を有しており、水(水蒸気)の透過性を備えている。そして、この中空糸膜に対し、含水量の異なる気体を内部と外部に別々に流通させると、含水量の高い気体から水分は吸い出され、この水分が毛管現象により中空糸膜の周壁を透過し、含水量の低い気体に供給(添加)されることで、含水量の低い気体を加湿可能となっている。また、板状の平膜等でなく、このような中空糸膜を使用したことによって、単位体積当たりの有効膜面積は飛躍的に高くなる。   The hollow fiber membrane constituting the hollow fiber membrane bundle 13 has a cylindrical shape with an outer diameter of 3 mm or less (preferably 0.2 to 1 mm), and has a plurality of fine holes of several nm on its peripheral wall, (Water vapor) permeability. Then, if gases with different moisture contents are separately circulated inside and outside the hollow fiber membrane, moisture is sucked out from the gas with a high moisture content, and this moisture permeates the peripheral wall of the hollow fiber membrane by capillary action. However, by supplying (adding) to a gas having a low water content, the gas having a low water content can be humidified. Further, by using such a hollow fiber membrane instead of a plate-like flat membrane, the effective membrane area per unit volume is dramatically increased.

したがって、第1実施形態において、前記した流路は、内ケース11の後方側の開口から、内ケース11の内部と内ケース孔11b、11b…と中空糸膜束13の隙間と外ケース孔12bとを順に経由する流路に相当する。一方、前記した流路は、前方側から後方側に向かって、中空糸膜束13を構成する中空糸膜の中空部を経由する流路に相当する。 Therefore, in the first embodiment, the above-described Xth flow path is formed from the opening on the rear side of the inner case 11, the gap between the inner case 11, the inner case holes 11 b, 11 b, and the hollow fiber membrane bundle 13 and the outer case. This corresponds to a flow path passing through the holes 12b in order. On the other hand, the Y-th flow path described above corresponds to a flow path that passes through the hollow portion of the hollow fiber membrane constituting the hollow fiber membrane bundle 13 from the front side toward the rear side.

フロントキャップ14は、外ケース12に前方側から外嵌するように蓋をする蓋体である。また、フロントキャップ14は、圧縮機4(図1参照)の下流側に接続しており、圧縮機4から供給される空気を、中空糸膜束13を構成する中空糸膜の中空部に前方側から分散して供給可能となっている。さらに、フロントキャップ14と、外ケース12との間には、Oリング14aが設けられ気密性が高められており、空気が外部に漏れにくくなっている。   The front cap 14 is a lid that covers the outer case 12 so as to be fitted from the front side. Further, the front cap 14 is connected to the downstream side of the compressor 4 (see FIG. 1), and the air supplied from the compressor 4 is moved forward to the hollow portion of the hollow fiber membrane constituting the hollow fiber membrane bundle 13. It can be distributed from the side. Further, an O-ring 14a is provided between the front cap 14 and the outer case 12 to enhance airtightness, and air is less likely to leak to the outside.

フロントマニホールド15は、第1実施形態では、外ケース12の外ケース孔12b、12b…から排出されたオフガスを集合させる配管であり、外ケース12に取り付けられる取付部15aと、マニホールド本体15bを備えている。
取付部15aは、外形がリング状を呈する共に、その径方向内側に環状の環状流通路15a1を有している。そして、取付部15aは、外ケース孔12b、12b…に被さるように外ケース12に取り付けられている。また、取付部15aと外ケース12との間には、Oリング15c、15cが設けられて気密性が高められており、オフガスが外部に漏れにくくなっている。
マニホールド本体15bは、複数のパイプが結合された配管であり、第1実施形態ではその途中位置で二股に分かれており、この二股に分かれた部分が取付部15aに上下方向から結合している。したがって、オフガスは、外ケース孔12b、12b…、環状流通路15a1、マニホールド本体15b内部を経由することで集合し、外部に排出可能となっている。
In the first embodiment, the front manifold 15 is a pipe that collects off-gas discharged from the outer case holes 12b, 12b... Of the outer case 12, and includes a mounting portion 15a attached to the outer case 12 and a manifold body 15b. ing.
Mounting portion 15a is external shape has an annular circular flow passage 15a 1 both in the radial direction inside exhibits a ring. And the attaching part 15a is attached to the outer case 12 so that it may cover outer case hole 12b, 12b .... In addition, O-rings 15c and 15c are provided between the attachment portion 15a and the outer case 12 to enhance airtightness, and off-gas hardly leaks to the outside.
The manifold main body 15b is a pipe in which a plurality of pipes are coupled. In the first embodiment, the manifold main body 15b is divided into two branches at a midway position thereof, and the portion divided into the two branches is coupled to the mounting portion 15a from the vertical direction. Therefore, the off gas gathers through the outer case holes 12b, 12b..., The annular flow passage 15a 1 , and the manifold body 15b, and can be discharged to the outside.

リアキャップ16は、リアキャップ本体16aと、オフガス配管16bと、Oリング16cと、Oリング16dとを備えて構成されている。なお、後記するように、リアキャップ本体16a及びオフガス配管16bは、本実施形態では金属製であり、溶接等によって一体化している。
なお、第1実施形態において、リアキャップ本体16aが特許請求の範囲における第2配管に、オフガス配管16bが第1配管に、Oリング16cが第2Oリングに、Oリング16dが第1Oリングにそれぞれ相当する。
The rear cap 16 includes a rear cap body 16a, an off-gas pipe 16b, an O-ring 16c, and an O-ring 16d. As will be described later, the rear cap body 16a and the off-gas pipe 16b are made of metal in this embodiment, and are integrated by welding or the like.
In the first embodiment, the rear cap body 16a is the second pipe in the claims, the off-gas pipe 16b is the first pipe, the O-ring 16c is the second O-ring, and the O-ring 16d is the first O-ring. Equivalent to.

リアキャップ本体16aは、後方側から外ケース12に蓋をする蓋体であって、外ケース12の外側に外嵌するように結合している。言い換えれば、外ケース12は、リアキャップ本体16aの内側に差し込まれるようにして、リアキャップ本体16aに結合している。そして、リアキャップ本体16aの底部16a1は、中空糸膜束13の後方側端面と所定間隔を隔てており、中空糸膜束13の後方側から流出する加湿空気を集合可能となっている。
したがって、外ケース12からリアキャップ本体16aに至る部分において、加湿空気が流通する流通路の断面積は大きくなっており、加湿空気は圧力損失を受けることなく、中空糸膜束13の中空部からリアキャップ本体16aに流通可能となっている。
The rear cap body 16 a is a lid that covers the outer case 12 from the rear side, and is coupled so as to be fitted on the outer side of the outer case 12. In other words, the outer case 12 is coupled to the rear cap body 16a so as to be inserted into the rear cap body 16a. The bottom portion 16a 1 of the rear cap body 16a is spaced from the rear side end face of the hollow fiber membrane bundle 13 by a predetermined distance so that humid air flowing out from the rear side of the hollow fiber membrane bundle 13 can be gathered.
Therefore, in the portion from the outer case 12 to the rear cap main body 16a, the cross-sectional area of the flow passage through which the humidified air flows is large, and the humidified air is not subjected to pressure loss, and from the hollow portion of the hollow fiber membrane bundle 13 It can be distributed to the rear cap body 16a.

また、リアキャップ本体16aの下流側には適所に配管が設けられており、加湿空気を下流側の燃料電池スタック5(図1参照)に供給可能となっている。
さらに、Oリング16cが、リアキャップ本体16aと外ケース12との間、つまり、第2配管であるリアキャップ本体16aと外ケース12との結合部(特許請求の範囲における第2結合部に相当)に介装されており、気密性が高められている。したがって、加湿空気は、第2結合部から外部に漏れにくくなっている。
In addition, a pipe is provided at an appropriate position on the downstream side of the rear cap body 16a, and humidified air can be supplied to the downstream fuel cell stack 5 (see FIG. 1).
Further, the O-ring 16c is connected between the rear cap body 16a and the outer case 12, that is, a connecting portion between the rear cap main body 16a as the second pipe and the outer case 12 (corresponding to the second connecting portion in the claims). ) To improve airtightness. Therefore, the humidified air is difficult to leak to the outside from the second coupling portion.

オフガス配管16bは、燃料電池スタック5(図1参照)のカソードCの下流側から排出されるオフガスを、内ケース11の内部に供給する配管である。オフガス配管16bは、先端部が内ケース11の内側に差し込まれて結合している。したがって、オフガス配管16bから、内ケース11に至る部分において、オフガスが流通する流通路の断面積は大きくなっている。よって、オフガスは、オフガス配管16bから内ケース11に至る部分において、圧力損失を受けずに流通可能となっている。   The off-gas pipe 16 b is a pipe that supplies off-gas discharged from the downstream side of the cathode C of the fuel cell stack 5 (see FIG. 1) to the inside of the inner case 11. The off-gas pipe 16b has a distal end portion inserted into the inner case 11 and coupled thereto. Therefore, the cross-sectional area of the flow path through which the off gas flows is large in the portion from the off gas pipe 16b to the inner case 11. Therefore, the off gas can be circulated in the portion from the off gas pipe 16b to the inner case 11 without receiving pressure loss.

また、Oリング16dが、オフガス配管16bと内ケース11との間、つまり、第1配管であるオフガス配管16bと内ケース11との結合部(特許請求の範囲の第1結合部に相当)に介装されており、気密性が高められている。これにより、オフガスは、第1結合部分から、外部に漏れにくくなっている。   Further, the O-ring 16d is provided between the off-gas pipe 16b and the inner case 11, that is, at a joint between the off-gas pipe 16b as the first pipe and the inner case 11 (corresponding to a first joint in the claims). It is interposed and the airtightness is enhanced. As a result, off-gas is less likely to leak out from the first coupling portion.

このようなリアキャップ本体16a及びオフガス配管16bは、例えば、炭素鋼、鉄、ステンレス等の金属から成形されている。また、リアキャップ本体16aとオフガス配管16bとは、溶接によって一体的に接合しており、リアキャップ16自体の機械的強度は高められている。   Such a rear cap main body 16a and off-gas piping 16b are formed from metals, such as carbon steel, iron, stainless steel, for example. Further, the rear cap body 16a and the off-gas pipe 16b are integrally joined by welding, and the mechanical strength of the rear cap 16 itself is increased.

さらに、Oリング16c(第2Oリング)とOリング16d(第1Oリング)とは、同一の輪切り断面P1上に配置している(図示参照)。したがって、燃料電池自動車1(図1参照)の走行によって加湿器10Aが振動したり、加湿器10Aの組立ての際に誤った力が加わったりしても、第1結合部と第2結合部(詳細にはOリング16dとOリング16c)とを支点とする曲げ応力はほとんど発生せず、これら結合部に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。すなわち、Oリング16c及びOリング16dを同一の輪切り断面P1上に配置したことによって、加湿器10Aは破損しにくくなり、耐久性が向上する。   Furthermore, the O-ring 16c (second O-ring) and the O-ring 16d (first O-ring) are arranged on the same ring-shaped cross section P1 (see the drawing). Therefore, even if the humidifier 10A vibrates due to traveling of the fuel cell vehicle 1 (see FIG. 1) or an erroneous force is applied during the assembly of the humidifier 10A, the first coupling portion and the second coupling portion ( Specifically, almost no bending stress is generated with the O-ring 16d and the O-ring 16c) as fulcrums, and the bending moment acting on these joints can be reduced. That is, by disposing the O-ring 16c and the O-ring 16d on the same cross section P1, the humidifier 10A is less likely to be damaged, and durability is improved.

すなわち、Oリング16c及びOリング16dの周面は曲面であるため、Oリング16cとOリング16dとが同一輪切り断面上に配置されず、且つ、リアキャップ本体16aとオフガス配管16bとが一体的に接合していない場合、内ケース11とオフガス配管16bとはOリング16dを節として、外ケース12とリアキャップ本体16aとはOリング16cを節として、別々に曲がってしまうため、各結合部が破損しやすい。
そこで、第1実施形態では、前記したように、リアキャップ本体16aとオフガス配管16bを一体的に接合し、且つ、Oリング16cとOリング16dとを同一の輪切り断面P1上に配置したことによって、リアキャップ本体16aとオフガス配管16bとは別々に曲がりにくくなるため、加湿器10Aは破損しにくくなる。なお、前記したように、内ケース11と外ケースの相対位置は、内ケース11と外ケース12とを接続するスペーサ(図示しない)や、中空糸膜束13、前封止部13a及び後封止部13b等によって、一定に保持されている。
That is, since the peripheral surfaces of the O-ring 16c and the O-ring 16d are curved surfaces, the O-ring 16c and the O-ring 16d are not arranged on the same cross section, and the rear cap body 16a and the off-gas pipe 16b are integrated. In the case where the inner case 11 and the off-gas pipe 16b are not joined to each other, the O-ring 16d is used as a node, and the outer case 12 and the rear cap body 16a are bent separately using the O-ring 16c as a node. Is easy to break.
Therefore, in the first embodiment, as described above, the rear cap main body 16a and the off-gas pipe 16b are integrally joined, and the O-ring 16c and the O-ring 16d are arranged on the same circular section P1. Since the rear cap body 16a and the off-gas pipe 16b are unlikely to be bent separately, the humidifier 10A is less likely to be damaged. As described above, the relative positions of the inner case 11 and the outer case are the spacer (not shown) connecting the inner case 11 and the outer case 12, the hollow fiber membrane bundle 13, the front sealing portion 13a, and the rear sealing. It is held constant by the stopper 13b and the like.

続いて、第1実施形態に係る燃料電池自動車1及び燃料電池システム2の動作について説明する。
図1及び図2に示す高圧水素タンク3から、水素が燃料電池スタック5のアノードA側に供給される。また、圧縮機4の稼動により空気は加湿器10Aに供給され、加湿器10Aによって加湿され、加湿空気として燃料電池スタック5のカソードC側に供給される。燃料電池スタック5は、水素及び加湿空気中の酸素により電気化学反応を生じさせて発電する。この発電による電気エネルギーは、図示しないインバータ等を介して、燃料電池自動車1を走行させる走行用の電動モータ(図示しない)を回転させ、燃料電池自動車1を走行させる。
一方、この発電にともなって、燃料電池スタック5のカソードC側からオフガスが排出され、このオフガスは加湿器10Aに供給される。また、ラジエータ6から供給される冷却水は、燃料電池スタック5を冷却する。
Next, operations of the fuel cell vehicle 1 and the fuel cell system 2 according to the first embodiment will be described.
Hydrogen is supplied to the anode A side of the fuel cell stack 5 from the high-pressure hydrogen tank 3 shown in FIGS. Further, the air is supplied to the humidifier 10 </ b> A by the operation of the compressor 4, is humidified by the humidifier 10 </ b> A, and is supplied to the cathode C side of the fuel cell stack 5 as humidified air. The fuel cell stack 5 generates electricity by causing an electrochemical reaction with hydrogen and oxygen in the humidified air. The electric energy generated by this power generation causes the fuel cell vehicle 1 to travel by rotating a traveling electric motor (not illustrated) that causes the fuel cell vehicle 1 to travel through an inverter (not illustrated).
On the other hand, with this power generation, off gas is discharged from the cathode C side of the fuel cell stack 5, and this off gas is supplied to the humidifier 10A. Further, the cooling water supplied from the radiator 6 cools the fuel cell stack 5.

次に、図3及び図4を参照して、第1実施形態に係る加湿器10Aの動作について、詳細に説明する。
圧縮機4(図1参照)から供給される空気は、加湿器10Aの前方側からフロントキャップ14の内部に導入され、中空糸膜束13の前方側から中空糸膜の中空部に侵入し、後方に向かって流れる。
一方、燃料電池スタック5(図1参照)のカソードC側から排出されたオフガスは、後方側から加湿器10Aに導入される。詳細には、オフガスは、燃料電池スタック5のカソードC側の排出口から所定の配管を経由した後、これに接続するオフガス配管16bを経由し、内ケース11に導入される。この内ケース11へのオフガスの導入において、前記したようにオフガス配管16bは内ケース11の内側に差し込まれるようにして結合しているため、オフガス配管16bから内ケース11に至る部分において、オフガスが流通する流通路の断面積は大きくなっており、オフガスは圧力損失を受けることなく、内ケース11の内部に導入される。
Next, with reference to FIG.3 and FIG.4, operation | movement of 10 A of humidifiers which concern on 1st Embodiment is demonstrated in detail.
The air supplied from the compressor 4 (see FIG. 1) is introduced into the front cap 14 from the front side of the humidifier 10A, enters the hollow portion of the hollow fiber membrane from the front side of the hollow fiber membrane bundle 13, It flows backward.
On the other hand, the off gas discharged from the cathode C side of the fuel cell stack 5 (see FIG. 1) is introduced into the humidifier 10A from the rear side. Specifically, the off gas is introduced from the discharge port on the cathode C side of the fuel cell stack 5 through a predetermined pipe and then into the inner case 11 through the off gas pipe 16b connected thereto. In the introduction of the off gas into the inner case 11, the off gas pipe 16b is connected so as to be inserted into the inner case 11 as described above, and therefore, the off gas is separated from the off gas pipe 16b to the inner case 11. The cross-sectional area of the flowing flow passage is large, and the off-gas is introduced into the inner case 11 without receiving pressure loss.

その後、オフガスは、遮断壁11cにより内ケース11の径方向に分散され、内ケース孔11b、11b…を通過した後、環状空間12aであって中空糸膜束13の隙間(中空糸膜の間)に導入され、中空糸膜束の隙間を前方に向かって流れる。   After that, the off-gas is dispersed in the radial direction of the inner case 11 by the blocking wall 11c, passes through the inner case holes 11b, 11b..., And then the gap between the hollow fiber membrane bundles 13 in the annular space 12a (between the hollow fiber membranes). ) And flows forward through the gap of the hollow fiber membrane bundle.

すなわち、加湿器10Aでは、含水量の高い気体であるオフガスが中空糸膜束13の隙間(中空糸膜外)を前方に向かって流れ、一方、含水量の低い気体である供給空気が中空糸膜内を後方に向かって流れる。そうすると、オフガス中の水分(水蒸気)の一部は、中空糸膜の壁を透過し、中空糸膜の中空部を流通する空気に添加され、その結果として空気は加湿される。   That is, in the humidifier 10A, the off-gas that is a gas with a high water content flows forward through the gap (outside the hollow fiber membrane) of the hollow fiber membrane bundle 13, while the supply air that is a gas with a low water content is hollow fiber Flows backward in the membrane. If it does so, a part of the water | moisture content (water vapor | steam) in off gas will permeate | transmit the wall of a hollow fiber membrane, and will be added to the air which distribute | circulates the hollow part of a hollow fiber membrane, As a result, air will be humidified.

次いで、加湿空気は、中空糸膜束13の後方側からリアキャップ本体16a内部に流出する。この流出において、リアキャップ本体16aは外ケース12に外嵌しているため、外ケース12からリアキャップ本体16aに至る部分において、加湿空気が流通する流通路の断面積は大きくなっているため、圧力損失を受けることなく、加湿空気は外ケース12からリアキャップ本体16aに流出する。その後、加湿空気は、所定の配管を経て、燃料電池スタック5(図1参照)のカソードC側に供給される。   Next, the humidified air flows out from the rear side of the hollow fiber membrane bundle 13 into the rear cap body 16a. In this outflow, since the rear cap body 16a is externally fitted to the outer case 12, the cross-sectional area of the flow path through which the humidified air flows is increased in the portion from the outer case 12 to the rear cap body 16a. The humidified air flows out from the outer case 12 to the rear cap body 16a without receiving pressure loss. Thereafter, the humidified air is supplied to the cathode C side of the fuel cell stack 5 (see FIG. 1) through a predetermined pipe.

一方、中空糸膜束13の隙間を前方に向かって通流するオフガスは、外ケース孔12b、12b…を通過して、環状流通路15a1に流出し、マニホールド本体15bの内部を経由し集合した後、燃料電池自動車1(図1参照)の外部に排出される。 Meanwhile, off-gas flowing through the gap between the hollow fiber membrane bundle 13 toward the front, the outer case holes 12b, through the 12b ..., and flows out to the annular flow passage 15a 1, via the interior of the manifold body 15b set After that, it is discharged to the outside of the fuel cell vehicle 1 (see FIG. 1).

<第2実施形態>
続いて、第2実施形態に係る加湿器について、図5を参照して説明する。なお、図5は第2実施形態に係る加湿器の側断面図である。
Second Embodiment
Then, the humidifier which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated with reference to FIG. FIG. 5 is a side sectional view of the humidifier according to the second embodiment.

図5に示すように、第2実施形態に係る加湿器10Bは、第1実施形態に係る加湿器10Aに対して、内ケース21とリアキャップ26が異なる。そして、後方側における内ケース21とリアキャップ26との結合構造が異なる。また、後方側において、リアキャップ26と、内ケース21または外ケース12との結合部(後記する第1結合部及び第2結合部)に配置するOリング26c(第1Oリング)とOリング26d(第2Oリング)とが、同一の輪切り断面P2上に配置されたことを特徴とする。
なお、第2実施形態では、リアキャップ本体26aが特許請求の範囲における第2配管に、オフガス配管26bが第1配管にそれぞれ相当する。また、Oリング26cが特許請求の範囲における第2Oリングに相当し、Oリング26dが第1Oリングにそれぞれ相当する。
As shown in FIG. 5, the humidifier 10B according to the second embodiment differs from the humidifier 10A according to the first embodiment in an inner case 21 and a rear cap 26. And the coupling structure of the inner case 21 and the rear cap 26 on the rear side is different. In addition, on the rear side, an O-ring 26c (first O-ring) and an O-ring 26d arranged in a joint portion (a first joint portion and a second joint portion described later) between the rear cap 26 and the inner case 21 or the outer case 12. The (second O-ring) is arranged on the same circular cross section P2.
In the second embodiment, the rear cap body 26a corresponds to the second pipe in the claims, and the offgas pipe 26b corresponds to the first pipe. The O-ring 26c corresponds to the second O-ring in the claims, and the O-ring 26d corresponds to the first O-ring.

また、第2実施形態では、加湿器10Bの前方側からオフガスを導入する点が異なる。そして、第2実施形態において、前記した流路は、外ケース孔12b、12b…から、中空糸膜束13の隙間と、内ケース孔21b、21b…と、内ケース21の内部とを順に経由し、内ケース21の後方側開口に至る流路に相当する。一方、前記した流路は、前方側から後方側に向かって、中空糸膜束13を構成する中空糸膜の中空部を経由する流路に相当する。 Further, the second embodiment is different in that off-gas is introduced from the front side of the humidifier 10B. And in 2nd Embodiment, the above-mentioned Xth flow path is the outer case hole 12b, 12b ... from the clearance gap of the hollow fiber membrane bundle 13, inner case hole 21b, 21b ..., and the inside of the inner case 21. It corresponds to the flow path that goes through in order and reaches the rear side opening of the inner case 21. On the other hand, the Y-th flow path described above corresponds to a flow path that passes through the hollow portion of the hollow fiber membrane constituting the hollow fiber membrane bundle 13 from the front side toward the rear side.

内ケース21は、第1実施形態と同様に、外ケース12と同じ長さであり、底21a、内ケース孔21b、21b…を有している。そして、中空糸膜束13の後方側端面は、前方にずれており、第1実施形態に対し、後方側において、オフガス配管26bが内ケース21に外嵌して結合可能となっている。また、中空糸膜束13の後方側端面の前方へのずれに対応して、後封止部13b、内ケース孔21b、21b…、遮断壁21cも前方側にずれている。   Like the first embodiment, the inner case 21 has the same length as the outer case 12, and has a bottom 21a, inner case holes 21b, 21b,. And the rear side end surface of the hollow fiber membrane bundle 13 has shifted | deviated ahead, and the off gas piping 26b can be externally fitted and combined with the inner case 21 in the back side with respect to 1st Embodiment. Further, the rear sealing portion 13b, the inner case holes 21b, 21b,... And the blocking wall 21c are also displaced forward in response to the forward displacement of the rear end face of the hollow fiber membrane bundle 13.

リアキャップ26は、リアキャップ本体26a(第2配管)及びオフガス配管26b(第1配管)と、Oリング26c(第2Oリング)と、Oリング26d(第1Oリング)とを備えて構成されている。リアキャップ本体26a及びオフガス配管26bは、第1実施形態と同様に金属製であり、溶接等によって一体的に接合している。また、オフガス配管26bには、内ケース21を通過したオフガスが、後方側(第1実施形態に対して逆向き)に向かって流通する。   The rear cap 26 includes a rear cap body 26a (second piping), an off-gas piping 26b (first piping), an O-ring 26c (second O-ring), and an O-ring 26d (first O-ring). Yes. The rear cap body 26a and the off-gas pipe 26b are made of metal as in the first embodiment, and are integrally joined by welding or the like. In addition, the off gas that has passed through the inner case 21 flows through the off gas pipe 26b toward the rear side (opposite direction with respect to the first embodiment).

そして、加湿器10Cの後方側において、リアキャップ本体26a(第2配管)は、外ケース12の外側に外嵌するように結合している。この結合部(第2結合部)、より詳細には、リアキャップ本体26aと外ケース12との間には、Oリング26cが介装して設けられており、気密性が高められている。
また、オフガス配管26b(第1配管)は、内ケース21の外側に外嵌するように結合している。この結合部(第1結合部)、より詳細には、オフガス配管26bと内ケース21との間には、Oリング26dが介装して設けられており、気密性が高められている。
And the rear cap main body 26a (2nd piping) is couple | bonded so that the outer side of the outer case 12 may be fitted by the back side of 10 C of humidifiers. More specifically, an O-ring 26c is interposed between the coupling portion (second coupling portion), more specifically, between the rear cap body 26a and the outer case 12, thereby improving airtightness.
Further, the off-gas pipe 26 b (first pipe) is coupled so as to be fitted on the outside of the inner case 21. An O-ring 26d is provided between the coupling portion (first coupling portion), more specifically, between the off-gas pipe 26b and the inner case 21, thereby improving airtightness.

Oリング26c(第2Oリング)と、Oリング26d(第1Oリング)とは、同一の輪切り断面P2上に配置している。したがって、第1実施形態と同様に、燃料電池自動車1(図1参照)の走行によって加湿器10Bが振動したり、加湿器10Bに誤った力が加わっても、第1結合部及び第2結合部(Oリング26cとOリング26d)を支点とする応力はほとんど発生せず、これら結合部に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。よって、加湿器10Bの機械的耐久性は高くなり、破損しにくくなる。   The O-ring 26c (second O-ring) and the O-ring 26d (first O-ring) are arranged on the same circular cross section P2. Therefore, as in the first embodiment, even if the humidifier 10B vibrates due to traveling of the fuel cell vehicle 1 (see FIG. 1) or an erroneous force is applied to the humidifier 10B, the first coupling portion and the second coupling are performed. Almost no stress occurs at the parts (O-ring 26c and O-ring 26d), and the bending moment acting on these joints can be reduced. Therefore, the mechanical durability of the humidifier 10B is increased and is not easily damaged.

次に、加湿器10BのOリング26cとOリング26dとが、前後方向にずれて配置して場合について、簡単に説明する。図6に示す加湿器10Cでは、加湿器10Bに対し、Oリング26cに対応するOリング36cと、Oリング26dに対応するOリング36dとが前後方向にずれている。すなわち、Oリング36cの属する輪切り断面P3と、Oリング36dの属する輪切り断面P4とが前後方向にずれている。このような加湿器10Cでは、車両の振動等により外力が加わると、加湿器10Cが破損してしまうおそれがある。   Next, the case where the O-ring 26c and the O-ring 26d of the humidifier 10B are displaced in the front-rear direction will be briefly described. In the humidifier 10C shown in FIG. 6, the O-ring 36c corresponding to the O-ring 26c and the O-ring 36d corresponding to the O-ring 26d are shifted in the front-rear direction with respect to the humidifier 10B. That is, the ring section P3 to which the O-ring 36c belongs and the ring section P4 to which the O-ring 36d belongs are shifted in the front-rear direction. In such a humidifier 10C, when an external force is applied due to vehicle vibration or the like, the humidifier 10C may be damaged.

さらに説明すると、この場合において、加湿器10Cに外力が加わると、Oリング36cとOリング36dとがそれぞれ節となって、加湿器10Cが撓む。ここで、Oリング36cとOリング36dとが前後にずれているため、リアキャップ本体36aと外ケース12との結合部と、オフガス配管36bと内ケース31との結合部とが、それぞれ大きく変位する。そのため、これら結合部に過大な応力が発生し、その結果、加湿器10Cが破損するおそれがある。   More specifically, in this case, when an external force is applied to the humidifier 10C, the O-ring 36c and the O-ring 36d become nodes, and the humidifier 10C bends. Here, since the O-ring 36c and the O-ring 36d are displaced forward and backward, the coupling portion between the rear cap body 36a and the outer case 12 and the coupling portion between the off-gas pipe 36b and the inner case 31 are greatly displaced. To do. Therefore, an excessive stress is generated in these joint portions, and as a result, the humidifier 10C may be damaged.

以上、本発明の好適な各実施形態について一例を説明したが、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。   As mentioned above, although an example was demonstrated about each preferred embodiment of this invention, this invention is not limited to each said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably.

前記した第1実施形態では、中空糸膜の内部に含水量の低い気体である空気を流通させ、外部(中空糸膜束13の隙間)に含水量の高い気体であるオフガスを流通させる場合について説明したが、逆の場合であってもよい。   In the first embodiment described above, air that is a gas having a low water content is circulated inside the hollow fiber membrane, and an off gas that is a gas having a high water content is circulated to the outside (the gap between the hollow fiber membrane bundles 13). Although described, the reverse case may be used.

前記した第1実施形態では、加湿器10Aは、燃料電池システム2を構成し、燃料電池スタック5に供給する空気を加湿するとしたが、加湿器10Aの用途は何ら限定されない。また、加湿する対象も空気に限定されず、その他に燃料ガス(水素)を加湿してもよい。さらに、燃料電池システム2は、燃料電池自動車1に限らず、家庭用電源に適用してもよい。   In the first embodiment described above, the humidifier 10A configures the fuel cell system 2 and humidifies the air supplied to the fuel cell stack 5, but the use of the humidifier 10A is not limited at all. Further, the object to be humidified is not limited to air, and fuel gas (hydrogen) may be humidified. Furthermore, the fuel cell system 2 may be applied not only to the fuel cell vehicle 1 but also to a household power source.

第1実施形態に係る加湿器を有する燃料電池システムを搭載した燃料電池自動車の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the fuel cell vehicle carrying the fuel cell system which has a humidifier which concerns on 1st Embodiment. 図1に示す燃料電池システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the fuel cell system shown in FIG. 図1に示す加湿器の斜視図である。It is a perspective view of the humidifier shown in FIG. 図1に示す加湿器の側断面図である。It is a sectional side view of the humidifier shown in FIG. 第2実施形態に係る加湿器の側断面図である。It is a sectional side view of the humidifier which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る改質器に対し、Oリングが前後にずれた加湿器の側断面図である。It is a sectional side view of a humidifier with an O-ring shifted back and forth with respect to the reformer according to the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池自動車
2 燃料電池システム
3 高圧水素タンク
4 圧縮機
5 燃料電池スタック
7 燃料電池ボックス
10A、10B 加湿器
11、21 内ケース
11b、21 内ケース孔
12 外ケース
12b 外ケース孔
13 中空糸膜束
14 フロントキャップ
15 フロントマニホールド
16、26 リアキャップ
16a、26a リアキャップ本体(第2配管)
16b、26b オフガス配管(第1配管)
16c、26c Oリング(第2Oリング)
16d、26d Oリング(第1Oリング)
PEM 固体高分子膜
HF 中空糸膜
P1、P2 輪切り断面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell vehicle 2 Fuel cell system 3 High pressure hydrogen tank 4 Compressor 5 Fuel cell stack 7 Fuel cell box 10A, 10B Humidifier 11, 21 Inner case 11b, 21 Inner case hole 12 Outer case 12b Outer case hole 13 Hollow fiber membrane Bundle 14 Front cap 15 Front manifold 16, 26 Rear cap 16a, 26a Rear cap body (second pipe)
16b, 26b Off-gas piping (first piping)
16c, 26c O-ring (second O-ring)
16d, 26d O-ring (first O-ring)
PEM solid polymer membrane HF hollow fiber membrane P1, P2

Claims (3)

筒状であると共に一端側に内部と外部を連通させる内ケース孔を有する内ケースと、
筒状であると共に他端側に内部と外部を連通させる外ケース孔を周方向に複数有し、前記内ケースの外側に同心的に配置する外ケースと、
前記内ケースと前記外ケースとの間に装填され、水透過性を有する中空糸膜が複数束ねられ、両端がそれぞれ封止部を介して前記内ケース及び前記外ケースに固定された中空糸膜束と
前記内ケースの一端側に結合した第1配管と、
前記外ケースの一端側に結合すると共に、前記第1配管と一体的に接合し前記第1配管と一体である第2配管と、
前記外ケースの他端側に結合した第3配管と、
前記複数の外ケース孔に被さる環状空間を内部に有し、前記外ケースに取り付けられた第4配管と、
前記内ケースと前記第1配管との第1結合部に配置され、気密性を高めるため周面が曲面である第1Oリングと、
前記外ケースと前記第2配管との第2結合部に配置され、気密性を高めるため周面が曲面である第2Oリングと、
前記外ケースと前記第3配管との第3結合部に配置され、気密性を高めるため周面が曲面である第3Oリングと、
前記外ケースと前記第4配管との第4結合部に配置され、気密性を高めるため周面が曲面である第4Oリングと、
を備え、
前記第1配管の内部、前記内ケースの内部、前記内ケース孔、前記内ケースと前記外ケースとの間であって前記中空糸膜の外、前記外ケース孔、及び、前記第4配管の前記環状空間、を含む第X流路と、
前記第2配管の内部、前記中空糸膜の中空部、及び、前記第3配管の内部、を含む第Y流路と、
を有し、
含水量が異なる2つの気体の一方が前記第X流路を流通し、他方が前記第Y流路を流通することで、含水量の低い気体を加湿する加湿器であって、
前記第1Oリングと前記第2Oリングとは、同一の輪切り断面上に配置されたこと特徴とする加湿器。
An inner case that is cylindrical and has an inner case hole that communicates the inside and the outside on one end side ,
An outer case that is cylindrical and has a plurality of outer case holes in the circumferential direction that communicate the inside and the outside on the other end side, and is disposed concentrically on the outside of the inner case;
Loaded between the outer casing and the inner casing, the hollow fiber membranes having a water permeability more bundled et al is a hollow fiber having both ends fixed to the inner case and the outer case through the sealed portion, respectively Membrane bundles ,
A first pipe coupled to one end of the inner case;
A second pipe coupled to one end side of the outer case and integrally joined to the first pipe and integral with the first pipe ;
A third pipe coupled to the other end of the outer case;
An annular space covering the plurality of outer case holes, and a fourth pipe attached to the outer case;
A first O-ring that is disposed in a first coupling portion between the inner case and the first pipe, and whose peripheral surface is a curved surface in order to improve airtightness;
A second O-ring that is disposed at a second coupling portion between the outer case and the second pipe and has a curved surface to enhance airtightness;
A third O-ring which is disposed in a third coupling portion between the outer case and the third pipe, and whose peripheral surface is a curved surface in order to improve airtightness;
A fourth O-ring that is disposed in a fourth coupling portion between the outer case and the fourth pipe, and whose peripheral surface is a curved surface in order to improve hermeticity;
With
The first pipe, the inner case, the inner case hole, between the inner case and the outer case, outside the hollow fiber membrane, the outer case hole, and the fourth pipe. An X-th flow path including the annular space;
A Y channel including the inside of the second pipe, the hollow portion of the hollow fiber membrane, and the inside of the third pipe;
Have
A humidifier that humidifies a gas having a low water content by circulating one of the two gases having different water contents through the Xth channel and the other through the Y channel ,
The humidifier according to claim 1, wherein the first O-ring and the second O-ring are arranged on the same cross-section.
前記第1配管は、前記内ケースの内側に差し込まれて結合しており、
前記第2配管は、前記外ケースの外側に外嵌するように結合しており、
記一方は、前記第X流路を、前記第1配管の内部、前記内ケースの内部、前記内ケース孔、前記内ケースと前記外ケースとの間であって前記中空糸膜の外、前記外ケース孔、前記第4配管の前記環状空間、の順で流通する
とを特徴とする請求項1に記載の加湿器。
The first pipe is inserted and coupled to the inner side of the inner case;
The second pipe is coupled so as to be fitted on the outside of the outer case,
Prior Symbol hand, outside of said first X passage, the inside of the first pipe, the interior of the inner casing, the inner casing bore, the hollow fiber membranes be between the outer casing and the inner casing Circulate in the order of the outer case hole and the annular space of the fourth pipe
Humidifier according to claim 1, wherein the this.
前記第1配管は、前記内ケースの外側に外嵌するように結合しており、
前記第2配管は、前記外ケースの外側に外嵌するように結合しており、
記一方は、前記第X流路を、前記第4配管の前記環状空間、前記外ケース孔、前記内ケースと前記外ケースとの間であって前記中空糸膜の外、前記内ケース孔、前記内ケースの内部、前記第1配管の内部、順で流通する
とを特徴とする請求項1に記載の加湿器。
The first pipe is coupled so as to be fitted on the outside of the inner case,
The second pipe is coupled so as to be fitted on the outside of the outer case,
Prior Symbol hand, the second X flow path, the annular space of the fourth pipe, wherein the outer casing bore, outside of the hollow fiber membranes be between the inner casing and the outer casing, the inner casing A hole, the inside of the inner case, and the inside of the first pipe are circulated in this order.
Humidifier according to claim 1, wherein the this.
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