JP4542029B2

JP4542029B2 - 加湿器

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Publication number: JP4542029B2
Application number: JP2005360111A
Authority: JP
Inventors: 龍也林; 達典岡田; 哲也八木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2025-12-14
Also published as: JP2007163035A

Description

この発明は、与加湿ガスの水分が加湿膜を浸透して被加湿ガスを加湿する加湿器に関する。

従来、燃料電池の加湿器において、一面に与加湿ガスが流れる与加湿ガス流路を有し、他面に被加湿ガスが流れる被加湿ガス流路を有したセパレータと、一面が前記与加湿ガス流路に対面し、他面が前記被加湿ガス流路に対面し、前記セパレータと交互に積層され、水分が浸透する加湿膜とを含む加湿積層体を備え、前記加湿積層体の積層方向の両面が押圧されているとともに、前記セパレータには、前記加湿膜に当接して前記加湿膜を支持するうね部を有する燃料電池の加湿器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３１４９８３号公報

しかしながら、このものの場合、加湿膜が湿潤した時、加湿膜は伸びが発生し、加湿膜はうね部の表面を滑ってしまうので、セパレータ表面の一部に加湿膜が偏り、与加湿ガス流路または被加湿ガス流路の一部を塞いでしまい、湿度交換特性が低下するという問題点があった。

この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、加湿膜が湿潤しても、加湿膜がうね部の表面で滑ることを防ぎ、その結果、加湿膜が偏ることを防ぎ、加湿膜が与加湿ガス流路または被加湿流路を塞ぐことを防ぐことにより、湿度交換特性の低下を防ぐ加湿器を提供するものである。

この発明に係る加湿器は、一面に与加湿ガスが流れる与加湿ガス流路を有し、他面に被加湿ガスが流れる被加湿ガス流路を有したセパレータと、一面が前記与加湿ガス流路に対面し、他面が前記被加湿ガス流路に対面し、前記セパレータと交互に積層され、水分が浸透する加湿膜とを含む加湿積層体を備え、前記加湿積層体は積層方向の両面に押圧されているとともに、前記セパレータには、前記加湿膜に当接して前記加湿膜を支持するうね部を有する加湿器において、前記うね部の先端部には、前記加湿膜の滑りを低減する第１の摩擦部が設けられているものである。

この発明に係る加湿器によれば、加湿膜が湿潤しても、加湿膜がうね部の表面で滑ることを防ぎ、その結果、加湿膜が偏ることを防ぎ、加湿膜が与加湿ガス流路または被加湿流路を塞ぐことを防ぎ、湿度交換特性の低下を防ぐことができる。

以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付してある。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る燃料電池の加湿器１の全体構成図、図２は図１の左側面図、図３は図１の右側面図、図４は図１の第１のセパレータ２または第２のセパレータ３に与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆが形成された面を示す図、図５は図１の第１のセパレータ２または第３のセパレータ４に被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆが形成された面を示す図、図６は図１のセパレータ２の与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆが形成された面および被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆが形成された面を重ね合わせた図、図７は図１の加湿膜５を示す図、図８は図６のア−ア線に沿った矢視断面図である。

図１に示すように、この燃料電池の加湿器１には、与加湿ガス１００から被加湿ガス１０１を加湿させる加湿積層体１６が設けられている。この加湿積層体１６は、水分が浸透する多孔質の加湿膜５と、一方の面に与加湿ガス１００が流れる与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆが形成され他方の面に被加湿ガス１０１が流れる被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆが形成された第１のセパレータ２とを複数積層させたものである。

加湿膜５の一端面は、第１のセパレータ２の与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆが形成された面と対向して接触し、加湿膜５の他端面には、第１のセパレータ２の被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆが形成された面と対向して接触している。加湿膜５を挟んで積層された２つの第１のセパレータ２の両外側面には、加湿膜５が対向して接触している。

さらに、両外側面に設けられた加湿膜５のうち、一方の加湿膜５の外側面には、片面のみ与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆが形成された第２のセパレータ３が対抗して接触し、他方の加湿膜５の外側面には、片面のみ被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆが形成された第３のセパレータ４が対抗して接触している。

加湿積層体１６の両端面には緩衝材６を介して、矩形形状の加圧板７、８がそれぞれに配置されている。この加圧板７、８には、ねじ棒９が貫通して設けられており、このねじ棒９の一端部にはナット１２と座金１１とバネ１０が設けられ、他端部にはナット１２と座金１１が設けられ、これらにより、加湿積層体１６は内側方向に押圧されている。

図２に示すように、加圧板７の上部には、与加湿ガス入口ポート１３ａが設けられており、ネジ１５により固定されている。また、加圧板７の下部には、被加湿ガス出口ポート１４ｂが設けられており、ネジ１５により固定されている。
図３に示すように、加圧板８の上部には、被加湿ガス入口ポート１４ａが設けられており、ネジ１５により固定されている。また、加圧板８の下部には、与加湿ガス出口ポート１３ｂが設けられており、ネジ１５により固定されている。

図４に示すように、第１のセパレータ２，第２のセパレータ３は矩形形状をなしており、この第１のセパレータ２，第２のセパレータ３の上部の一角には、与加湿ガス入口マニホールド２５ａが形成されている。一方、この与加湿ガス入口マニホールド２５ａの対角線上には、与加湿ガス出口マニホールド２５ｂが形成されている。
与加湿ガス入口マニホールド２５ａと与加湿ガス出口マニホールド２５ｂとの間には、複数の与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆが直線状に設けられ、それぞれの与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆは与加湿ガス入口マニホールド２５ａ側が高く、与加湿ガス出口マニホールド２５ｂ側が低くなるように傾斜がつけられている。
与加湿ガス入口マニホールド２５ａと複数の与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆとの間には、与加湿ガス流路上流の集約連通路２３ａ〜２３ｃが設けられ、与加湿ガス出口マニホールド２５ｂと複数の与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆとの間には、与加湿ガス流路下流の集約連通路２３ｄ〜２３ｆが設けられている。与加湿ガス入口マニホールド２５ａは、最下部の与加湿ガス流路２１ｆより高い位置で集約連通路２３ａ〜２３ｃと接続され、与加湿ガス出口マニホールド２５ｂは、最下部の与加湿ガス流路２１ｆより低い位置で集約連通路２３ｄ〜２３ｆと接続されている。

複数の与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆの各間には、与加湿ガス１００を分離する与加湿ガス流路隔壁のうね部２２ａ〜２２ｅが形成されている。

集約連通路２３ａ〜２３ｃの各間には、この集約連通路２３ａ〜２３ｃを仕切る与加湿ガス流路上流集約連通路隔壁のうね部２４ａ、２４ｂが設けられている。また、集約連通路２３ｄ、〜２３ｆの各間には、この集約連通路２３ｄ〜２３ｆを仕切る与加湿ガス流路下流集約連通路隔壁のうね部２４ｃ、２４ｄが設けられている。
与加湿ガス１００は、与加湿ガス入口マニホールド２５ａから、集約連通路２３ａ〜２３ｃをへて、与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆを通り、集約連通路２３ｄ〜２３ｆをへて、与加湿ガス出口マニホールド２５ｂに流れる。

図５に示すように、第１のセパレータ２、第３のセパレータ４は矩形形状をなしており、この第１のセパレータ２、第３のセパレータ４の上部の一角には、被加湿ガス入口マニホールド２６ａが形成されている。一方、この被加湿ガス入口マニホールド２６ａの対角線上には、被加湿ガス出口マニホールド２６ｂが形成されている。被加湿ガス入口マニホールド２６ａから被加湿ガス出口マニホールド２６ｂに向かって複数の被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆが直線状に設けられている。それぞれの被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆは被加湿ガス入口マニホールド２６ａ側が高く、被加湿ガス出口マニホールド２６ｂ側が低くなるように傾斜がつけられている。

被加湿ガス入口マニホールド２６ａと複数の被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆとの間には、被加湿ガス流路上流の集約連通路２９ａ〜２９ｃが設けられ、被加湿ガス出口マニホールド２６ｂと複数の被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆとの間には、被加湿ガス流路下流の集約連通路２９ｄ〜２９ｆが設けられている。被加湿ガス入口マニホールド２６ａは、最下部の被加湿ガス流路２７ｆより高い位置で集約連通路２９ａ〜２９ｃと接続され、被加湿ガス出口マニホールド２６ｂは、最下部の被加湿ガス流路２７ｆより低い位置で集約連通路２９ｄ〜２９ｆと接続されている。

複数の被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆの各間には、被加湿ガス１０１を分離する被加湿ガス流路隔壁のうね部２８ａ〜２８ｅが設けられている。

集約連通路２９ａ〜２９ｃの各間には、この集約連通路２９ａ〜２９ｃを仕切る被加湿ガス流路上流集約連通路隔壁のうね部３０ａ、３０ｂが設けられている。また、集約連通路２９ｄ〜２９ｆの各間には、この集約連通路２９ｄ〜２９ｆを仕切る被加湿ガス流路下流集約連通路隔壁のうね部３０ｃ、３０ｄが設けられている。
被加湿ガス１０１は、被加湿ガス入口マニホールド２６ａから、集約連通路２９ａ〜２９ｃをへて、被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆを通り、集約連通路２９ｄ〜２９ｆをへて、被加湿ガス出口マニホールド２６ｂに流れる。

図７に示すように、多孔質の加湿膜５には、第１のセパレータ２、第２のセパレータ３、第３のセパレータ４の各マニホールド位置と同位置に、与加湿ガス入口マニホールド２５ａ、与加湿ガス出口マニホールド２５ｂ、被加湿ガス入口マニホールド２６ａ、被加湿ガス出口マニホールド２６ｂが設けられ、セパレータの流路に面する中央部５ａの周囲には、不浸透部であるシール部５ｂが形成されている。

加湿膜５は、多孔質であり与加湿ガス１００と被加湿ガス１０１との間に介在させられて水分を透湿することができる膜であり、主に多孔質のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂より成り、加湿膜５の厚さは１００μｍ程度である。また、固体高分子の電解質膜などのイオン交換膜も使用可能である。

シール部５ｂは、熱可塑性樹脂が加熱充填され構成されている。
熱可塑性樹脂の例として、ホットメルトと総称される樹脂が好適に用いられる。代表的なホットメルト樹脂として、ポリエチレンやポリプロピレンに代表されるポリオレフィン系の樹脂またはポリオレフィンとポリ酢酸ビニル等とを共重合して溶融温度や接着性を改善した樹脂が挙げられる。このようなポリオレフィン系の樹脂を用いると一般的な加湿膜材料の耐熱温度である２００℃よりも十分に低い温度で樹脂を流動させることができる。
また、ポリオレフィン系の樹脂は、与加湿ガスの温度である９０℃以下の高湿雰囲気に暴露されても比較的安定な材料であり、好適に用いることができる。
同様に使用できる熱可塑性樹脂としてナイロン１１、ナイロン１２、共重合ナイロン系の樹脂が挙げられる。また、ポリエチレンテレフタラートまたはその共重合体に代表されるポリエステル系の樹脂が挙げられる。この種のポリエステル系樹脂は耐水性に優れているため、水分にさらされる加湿器に好適に用いることができる。また、ポリブチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル系樹脂、無定型ポリアミド樹脂も同様に用いることができる。
その他、ポリビニルホルマール・フェノリック系、ニトリルゴム・フェノリック系、ナイロン・エポキシ系、ニトリルゴム・エポキシ系といったポリマーアロイ型の樹脂のうち無溶剤系のものを用いることができる。
また、充填のための樹脂として未硬化段階では十分な流動性があり、その後、硬化剤との反応または加熱によって硬化せしめることのできる樹脂も同様に用いることができる。例えば、硬化剤を混合したエポキシ樹脂を充填して、その後加熱等の硬化処理を行うことで使用することができる。同様に使用できる樹脂材料として、液状アクリルゴム系樹脂、シリコーン系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。

図８に示すように、第１のセパレータ２、加湿膜５および第２のセパレータ３は積層されている。加湿膜５の上方には与加湿ガス流路２１ｄ〜２１ｆが形成されており、下方には被加湿ガス流路２７ｄ〜２７ｆが形成されている。

各与加湿ガス流路２１ｄ〜２１ｆの近傍には、加湿膜５を支持しているうね部２２ｃ〜２２ｅが設けられており、各被加湿ガス流路２７ｄ〜２７ｆの近傍には、加湿膜を支持しているうね部２８ｃ〜２８ｅが設けられている。また、これらのうね部２２ｃ〜２２ｅのそれぞれの先端部には、摩擦部４０ｂが形成され、うね部２８ｃ〜２８ｅのそれぞれの先端部には、摩擦部４１ｂが形成されている。摩擦部４０ｂ、４１ｂは樹脂から構成されている。

また、セパレータの周囲に設けられているセパレータシール部２２ｆ、２８ｆにも、それぞれ摩擦部４０ｂ、４１ｂが設けられている。

次に、この実施の形態１に係る燃料電池の加湿器１の動作について説明する。
被加湿ガス１０１は、与加湿ガス１００に比べ、低温、低湿度である。
図１に示すように、与加湿ガス１００は、与加湿ガス入口ポート１３ａから入る。次に、加圧板７、緩衝材６のガス導入孔（図示せず）を経由し、与加湿ガス入口マニホールド２５ａに入る。そして次に、与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆへと導かれる。

一方、被加湿ガス１０１は、被加湿ガス入口ポート１４ａから入る。次に、加圧板８、緩衝材のガス導入口（図示せず）を経由し、被加湿ガス入口マニホールド２６ａに入る。そして次に、被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆへと導かれる。
与加湿ガス１００および被加湿ガス１０１の流れは対向流となっている。

このように加湿膜５の両面に与加湿ガス１００と被加湿ガス１０１とが流れると、与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆを流れる与加湿ガス１００の水蒸気が加湿膜５の表面で凝縮し、被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆを流れる被加湿ガス１０１側に浸透し、分圧差で蒸発することで被加湿ガス１０１を加湿し、温度も上昇する。

加湿膜５が湿潤すると、加湿膜５が長手方向に伸びはじめるが、うね部２２ｃ〜２２ｅおよびうね部２８ｃ〜２８ｅの先端部に設けられた摩擦部４０ｂ、４１ｂを用いて、うね部２２ｃ〜２２ｅ、うね部２８ｃ〜２８ｅが加湿膜５を滑らずに保持するので、加湿膜５の滑りが発生しない。

以上説明したように、この実施の形態１に係る燃料電池の加湿器１を用いると、うね部２２ｃ〜２２ｅおよびうね部２８ｃ〜２８ｅの先端部に滑り止めとなる摩擦部が設けられているので、加湿膜５が湿潤しても、加湿膜５の滑りは発生せず、加湿膜５が各セパレータ間の一部に偏ったり、与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆおよび被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆを塞いだりするのを防ぐことができる。その結果、温湿度交換特性の低下を防ぐことができる。

また、第１のセパレータ２の周囲のセパレータシール部２２ｆ、２８ｆにも摩擦部４０ａ、４１ａが設けられているので、加湿膜５が湿潤しても、セパレータシール部２２ｆ、２８ｆが加湿膜５を滑らせずに保持するので、加湿膜５の滑りが発生しない。

また、加湿膜５が湿潤すると、加湿膜５の端部から水分がにじみ出てくるが、シール部５ｂが加湿膜５の端部を密閉しているので、加湿膜５からにじみ出た水分が加湿積層体の外部へ漏れ出すのを防いている。

なお、図９は実施の形態１の他の例を示した図である。うね部２８ｃ〜２８ｅには摩擦部４１ｂが設けられていない。うね部２２ｃ〜２２ｅに摩擦部４０ｂが設けられており、加湿積層体の両側面から積層方向に押圧されているので、摩擦部４０ｂが圧縮されて加湿膜５を押さえ、加湿膜５が滑るのを防止することができる。

実施の形態２．
図１０は実施の形態２に係る燃料電池の加湿器１の要部断面図である。
被加湿ガス流路２７ｄ〜２７ｆ側の第１のセパレータ２のセパレータシール部２８ｆには、溝が形成されている。その溝の中にはパッキン４２が設けられており、加湿膜５とパッキン４２とは当接している。
また、うね部２８ｃ〜２８ｅには、摩擦部４１ｂが設けられていない。
その他の構成は実施の形態１と同様である。

この実施の形態２に係る燃料電池の加湿器１では、セパレータシール部２８ｆには溝が設けられ、その溝の中にパッキン４２が設けられ、加湿積層体１６は積層方向に押圧されているので、パッキン４２と加湿膜５のシール部５ｂとの間で摩擦が発生し、加湿膜５が湿潤しても、加湿膜５の滑りは発生せず、加湿膜５がセパレータ間の一部に偏ったり、与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆまたは被加湿ガス流路２７ａ〜２７ｆを塞いだりするのを防ぐことができる。その結果、温湿度交換特性の低下を防ぐことができる。

また、加湿膜５の端部のシール部５ｂには、熱可塑性樹脂が加熱充填されているので、加湿膜５の内部を通しての水分の漏れを防ぐことができる。

また、うね部２２ｃ〜２２ｅには摩擦部４０ｂが設けられているので、加湿膜５が湿潤しても、加湿膜５の滑りを防ぐことができる。

また、セパレータシール部２２ｆには、摩擦部４０ａが設けられているので、加湿膜５が湿潤しても加湿膜５の滑りを防ぐことができる。

なお、実施の形態１では、与加湿ガス流路側に摩擦部４０ａ、４０ｂが設けられた構成を示したが、勿論このものに限らず、被加湿ガス流路側に摩擦部４０ａ、４０ｂを設け、被加湿ガス流路面には、図１２に示すように第１のセパレータ２または第２のセパレータ３の外周部にパッキン４２を設けたものであってもよい。

実施の形態３．
図１３は実施の形態３に係る燃料電池の加湿器１の要部断面図である。
シール部５ｂの端部は、セパレータシール部２２ｆ、２８ｆの端部より内側に設けられている。また、加湿膜５の端部のシール部５ｂには、熱硬化性樹脂が加熱充填されている。
被加湿ガス流路２７ｄ〜２７ｆ側の第１のセパレータ２の端部で、シール部５ｂの外側には、溝が形成されている。その溝の内部には、パッキン４２が設けられている。さらにこのパッキン４２は、セパレータシール部２２ｆ、２８ｆの間に挟まれて固定されている。
パッキン４２は図１１に示すように、被加湿ガス流路面の外周部に設けられている。
その他の構成は実施の形態１と同様である。

この実施の形態３に係る燃料電池の加湿器１では、加湿膜５端部のシール部５ｂの外側で、かつ、セパレータシール部２２ｆの内側の第１のセパレータ２に設けられた溝にパッキン４２が設けられ、そのパッキン４２は加湿膜５のシール部５ｂと当接し、積層方向に押圧されているので、パッキン４２はセパレータシール部２２ｆ、２８ｆの間に固定され、加湿膜５が湿潤しても、加湿膜５が滑ることを防ぐことができる。

また、パッキン４２が第１のセパレータ２の端部間に配置され、積層方向に押圧されているので、加湿膜５の端部から水分が漏れ出ても、加湿器１の外へ漏れるのを防ぐことができる。

また、うね部２２ｃ〜２２ｅには摩擦部４０ｂ、うね部２８ｃ〜２８ｅには摩擦部４１ｂが設けられているので、加湿膜５は湿潤しても、加湿膜５が滑るのを防ぐことができる。

また、セパレータシール部２２ｆ、２８ｆには、摩擦部４０ａ、４１ａが設けられているので、加湿膜５は湿潤しても、加湿膜５が滑るのを防ぐことができる。

なお、図１４に示すように、被加湿ガス流路隔壁のうね部２８ｃ〜２８ｅに摩擦部４１ｂが設けなくともよい。与加湿ガス流路隔壁のうね部２２ｃ〜２２ｅに摩擦部４０ｂが設けられており、加湿積層体の両側面から積層方向に押圧されているので、摩擦部４０ｂが圧縮されて加湿膜５を押さえて、加湿膜５の滑りを防ぐことができる。

また、実施の形態３では、パッキン４２を被加湿ガス流路面に設けて説明したが、勿論このものに限らず、図１２に示すように、与加湿ガス流路面に設けたものであってもよい。

実施の形態４．
図１５は実施の形態４に係る燃料電池の加湿器１の要部断面図である。
加湿膜５の端部は、セパレータシール部２２ｆ、２８ｆの端部より内側に設けられている。また、加湿膜５の端部のシール部５ｂには、熱硬化性樹脂が加熱充填されていない。
被加湿ガス流路２７ｄ〜２７ｆ側の第１のセパレータ２の端部で、シール部５ｂの外側には溝が形成されている。その溝の内部にはパッキン４２が設けられている。さらにこのパッキン４２は、セパレータシール部２２ｆ、２８ｆの間に挟まれて固定されている。
その他の構成は実施の形態１と同様である。

この実施の形態４に係る燃料電池の加湿器１では、加湿膜５端部の外側で、セパレータシール部２２ｆ、２８ｆの間に挟まれてパッキン４２が固定されているので、加湿膜５が湿潤した場合であっても、加湿膜５が滑ることを防ぐことができる。

また、パッキン４２とセパレータシール部２２ｆ、２８ｆが加湿膜５の端部から漏れ出てくる水分を封止するので、加湿器１から水分が漏れ出すことを防ぐことができる。

また、うね部２２ｃ〜２２ｅには摩擦部４０ｂが設けられ、２８ｃ〜２８ｅには摩擦部４１ｂが設けられているので、加湿膜５が湿潤しても、加湿膜５が滑ることを防ぐことができる。

また、セパレータシール部２２ｆ、２８ｆには、摩擦部４０ａ、４１ａが設けられているので、加湿膜５が湿潤しても、加湿膜５が滑ることを防ぐことができる。

なお、上記実施の形態４では、図１６に示すように、被加湿ガス流路隔壁のうね部２８ｃ〜２８ｅに摩擦部４１ｂが設けなくともよい。与加湿ガス流路隔壁のうね部２２ｃ〜２２ｅに摩擦部４０ｂが設けられており、加湿積層体の両側面から押圧されているので、摩擦部４０ｂが圧縮されて加湿膜５を押さえて、ずれを防止できる。

また、上記各実施の形態では、うね部２８ｃ〜２８ｅに配置された摩擦部４１ｂが無い構成を示したが、勿論このものに限らず、摩擦部４１ｂを設け、うね部２２ｃ〜２２ｅに摩擦部４０ｂを配置しない構成としたものであってもよい。

また、上記各実施の形態では、摩擦部４０ｂ、４１ｂが各うね部および各セパレータシール部に配置されたものについて説明したが、勿論このものに限らず、摩擦部は各セパレータの与加湿ガス１００または被加湿ガス１０１が流れる凹部の溝および各マニホールド部以外で加湿膜５と接する凸部に配置されたものであってもよい。

また、上記実施の形態３および実施の形態４では、被加湿ガス流路２７ｃ〜２７ｆ面に溝を設け、その溝にパッキン４２を配置した第１のセパレータ２を用いて説明したが、勿論このものに限らず、与加湿ガス流路２１ｃ〜２１ｆ面に溝を設け、その溝にパッキン４２を配置した第１のセパレータ２を用いたものであってもよい。

また、上記各実施の形態において、摩擦部４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂの樹脂には、ＥＰＤＭ系、シリコーン系、オレフィン系等の絶縁性のゴム系材料が用いられる。また、樹脂の形成方法としては、例えばクリーン印刷法が用いられ、厚み１０μｍから２００μｍで形成される。
また、オレフィン系のゴム系材料としては、例えば、図１７に示される特性を有する１液性加熱硬化型のＴＢ１１５２やＴＢ１１５３（スリーボンド社の登録商標）が用いられ、形成後約１００℃で１０〜３０分程度の硬化処理を行う。

また、上記実施の形態３および実施の形態４において、パッキン４２には、ＥＰＤＭ系、シリコーン系等のゴム系材料を用いている。

また、実施の形態１ないし実施の形態４の要部断面図の説明において、第１のセパレータ２を用いて説明したが、勿論このものに限らず、与加湿ガス流路面については第２のセパレータ３を、被加湿ガス流路面については第３のセパレータ４を用いてもよい。

また、上記実施の形態３ないし実施の形態４において、加湿膜５にイオン交換膜を用いてもよく、その場合膜の透気度を示すガーレー数が１０，００００（ＳＥＣ）以上である場合、加湿膜５の内部を通してのリークは無いため、加湿膜５の端部のシール部５ｂへの樹脂含浸は不要である。

また、上記実施の形態１ないし実施の形態４では、燃料電池の加湿器として説明したが、この発明は勿論このものに限定されず、例えば、空調用の加湿器にも適用できる。

また、上記実施の形態１ないし実施の形態４では、不浸透部は樹脂を含浸させたものとして説明したが、勿論このものに限らず、例えば、フッ素系、シリコーン系等の樹脂をコーティングした撥水処理がなされたものであってもよい。

実施の形態１に係る燃料電池の加湿器の全体構成図である。図１の与加湿ガスの入口ポート側から視た側面図である。図１の被加湿ガスの入口ポート側から視た側面図である。図１の第１のセパレータまたは第２のセパレータに与加湿ガス流路を形成した面を示す図である。図１の第１のセパレータまたは第３のセパレータに被加湿ガス流路を形成した面を示す図である。図４および図５を重ねて示した図である。図１の加湿膜を示した図である。図６のアーア線に沿って視た矢視断面図である。実施の形態１の燃料電池の加湿器の他の例を示す要部断面図である。実施の形態２に係る燃料電池の加湿器の要部断面図である。図１０の第１のセパレータまたは第３のセパレータに被加湿ガス流路を形成した面を示す図である。図１０の第１のセパレータまたは第２のセパレータに与加湿ガス流路を形成した面を示す図である。実施の形態３に係る燃料電池の加湿器の要部断面図である。実施の形態３に係る燃料電池の加湿器の他の例を示す要部断面図である。実施の形態４に係る燃料電池の加湿器の要部断面図である。実施の形態４に係る燃料電池の加湿器の他の例を示す要部断面図である。実施の形態１ないし実施の形態４に用いる樹脂の特性を示す図である。

符号の説明

１加湿器、２第１のセパレータ、３第２のセパレータ、４第３のセパレータ、５加湿膜、５ｂシール部、６緩衝材、７、８加圧板、９ネジ棒、１０スプリング、１１座金、１２ナット、１３ａ与加湿ガス入口ポート、１３ｂ与加湿ガス出口ポート、１４ａ被加湿ガス入口ポート、１４ｂ被加湿ガス出口ポート、１５ネジ、１６加湿積層体、２１ａ〜２１ｆ与加湿ガス流路、２２ａ〜２２ｅうね部、２２ｆセパレータシール部、２３ａ〜２３ｃ集約連通路、２３ｄ〜２３ｆ集約連通路、２４ａ、２４ｂうね部、２４ｃ、２４ｄうね部、２５ａ与加湿ガス入口マニホールド、２５ｂ与加湿ガス出口マニホールド、２６ａ被加湿ガス入口マニホールド、２６ｂ被加湿ガス出口マニホールド、２７ａ〜２７ｆ被加湿ガス流路、２８ａ〜２８ｅうね部、２８ｆセパレータシール部、２９ａ〜２９ｃ集約連通路、２９ｄ〜２９ｆ集約連通路、３０ａ、３０ｂうね部、３０ｃ、３０ｄうね部、４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂ摩擦部、４２パッキン、１００与加湿ガス、１０１被加湿ガス。

Claims

一面に与加湿ガスが流れる与加湿ガス流路を有し、他面に被加湿ガスが流れる被加湿ガス流路を有したセパレータと、一面が前記与加湿ガス流路に対面し、他面が前記被加湿ガス流路に対面し、前記セパレータと交互に積層され、水分が浸透する加湿膜とを含む加湿積層体を備え、
前記加湿積層体は積層方向の両面に押圧されているとともに、
前記セパレータには、前記加湿膜に当接して前記加湿膜を支持するうね部を有する加湿器において、
前記うね部の先端部には、前記加湿膜の滑りを低減する第１の摩擦部が設けられていることを特徴とする加湿器。
前記セパレータの前記加湿膜と接している外周部には、前記加湿膜の滑りを低減する第２の摩擦部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の加湿器。
前記加湿膜の外周部には、前記加湿膜から水分が浸透し漏れ出るのを低減する不浸透部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加湿器。
前記セパレータの外周部には、前記加湿膜と当接することにより前記加湿膜の滑りを低減する第１のパッキンが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の加湿器。
前記加湿膜の外周は前記セパレータの外周より内側にあり、
前記加湿膜の外周で、前記セパレータの外周部には、前記加湿膜と当接することにより前記加湿膜の滑りを低減する第２のパッキンが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の加湿器。
前記第１の摩擦部は、弾性のある樹脂であることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の加湿器。
前記第２の摩擦部は、弾性のある樹脂であることを特徴とする請求項２ないし請求項６の何れか１項に記載の加湿器。
前記不浸透部は、樹脂を含浸させたものであることを特徴とする請求項２ないし請求項７の何れか１項に記載の加湿器。