JP2002289229A

JP2002289229A - 加湿器およびその使用方法

Info

Publication number: JP2002289229A
Application number: JP2001083326A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Hayashi; 隆浩林; Kazuhiko Namigata; 和彦波形
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-10-04

Abstract

(57)【要約】【課題】中空糸膜束のケースへの充填が容易で、ガス
交換率が高く、中空糸膜の強度にも優れた加湿器を提供
する。【解決手段】すだれ織の形態である中空糸膜束４を、
フィルム６に重ねられた状態で、パイプ３にロール状に
巻く。そして、パイプ３にロール状に巻かれた状態で、
パイプ３と共にケース２に充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池に供給する燃焼ガスを加湿するための加湿器および
その使用方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、固体高分子型燃料電池（以下、燃
料電池と称する）は、クリーンな発電システムとして注
目されており、活発な開発が行われている。

【０００３】燃料電池においては、水素と酸素の反応に
より電気と水蒸気が発生するが、この反応時に発生した
電気は水分子を伴って移動するため、隔壁（イオン交換
膜）を常に保湿しておく必要がある。

【０００４】この場合、水タンク等から水分を供給する
ことも考えられるが、定置用あるいは車載用ともに屋外
での使用が前提となるため、冬場における凍結の問題が
あり、水タンク等を設けることは適切ではない。

【０００５】そこで、この保湿を行うために、上述のよ
うに燃料電池において反応により発生した水蒸気を有効
に回収して、再び燃料電池に送り込もうという試みが行
われている。

【０００６】そのために、ガス中に含まれる水分を分離
可能な水蒸気透過膜を利用した加湿器が必要となる。

【０００７】このような従来技術に係る加湿器について
図１１を参照して説明する。図１１は従来技術に係る加
湿器を模式的に示す一部破断斜視図である。

【０００８】図示のように、従来技術に係る加湿器１０
０は、概略、ケース１０１と、ケース１０１内に充填さ
れる中空糸膜１０２と、中空糸膜１０２の中空内部のみ
を外部に開放させるためのポッティング部１０３と、か
ら構成される。

【０００９】このような構成により、ケース１０１に設
けられた導入口１０１ａから燃料ガスを導入し、ケース
内部を流して、排出口１０１ｂから排出させる。一方、
中空糸膜１０２の中空内部には、上述した燃料電池にお
ける反応により発生するガス（排ガス）を流す。

【００１０】これにより、排ガスに含まれる水分が中空
糸膜１０２の膜を透過して分離され、燃料ガスが加湿さ
れるというものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。

【００１２】まず、第一に、中空糸膜をケースに充填す
る際の作業性が悪いことと、充填した状態でデッドスペ
ースが生じやすいという問題があった。

【００１３】これは、通常、中空糸膜は図１３（Ａ）に
示すようにハンドル化の状態か、同図（Ｂ）に示すよう
にボビン巻きの状態で供給される。この場合にケースが
円筒形状の場合には比較的充填作業は容易であるが、図
１４に示すようにケースが直方体の場合には充填作業が
困難であり、また、デッドスペースＤが生じやすかっ
た。

【００１４】第二に、ガス交換率が悪いという問題があ
った。

【００１５】これは、図１２に示すように、燃料ガス
は、導入口１０１ａから矢印Ｓ０方向に導入されて、排
出口１０１ｂから矢印Ｓ２方向に排出されるが、ケース
１０１の内部においては、燃料ガスの流体圧力によって
中空糸膜１０２が図のように撓んでしまうために空洞部
を形成してしまう。

【００１６】従って、この空洞部を燃料ガスが図示のよ
うに矢印Ｓ１方向に流れるため、中空糸膜１０２に接す
ることのないまま排出されたり、ガス交換にほとんど寄
与しない（加湿に寄与しない）中空糸膜が増えたりする
ために、ガス交換率が悪くなっていた。

【００１７】このように中空糸膜が撓む原因の一つとし
ては、各中空糸膜はそれぞれ単体でポッティング部１０
３によって支えられているのみのために、強度が弱いこ
とが挙げられる。

【００１８】また、上述のように、図１４に示すように
デッドスペースＤが生じている場合には、この部分を燃
料ガスが流れてしまうために、一層ガス交換率が低下す
る原因となっていた。

【００１９】第三に、中空糸膜の強度が悪いことによ
る、中空糸膜の切れ等の問題があった。

【００２０】これは、上述のように、各中空糸膜はそれ
ぞれ単体でポッティング部１０３によって支えられてい
るのみのために、強度が低く撓みやすいことから、撓ん
だ際の引張力によって切れてしまうというものである。

【００２１】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、中空
糸膜束のケースへの充填が容易で、ガス交換率が高く、
中空糸膜の強度にも優れた加湿器を提供することにあ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の加湿器にあっては、壁面に開口部を有する筒
状のパイプと、該パイプと同心的に設けられ、かつ、壁
面に開口部を有する筒状のケースと、前記パイプとケー
スとの間の環状隙間に充填される中空糸膜の束と、前記
パイプの中空内部から、該パイプに設けられた開口部を
介して前記ケースに設けられた開口部に至る経路、ある
いはその逆の経路である第１経路と、前記中空糸膜の中
空内部を通る第２経路と、を備え、前記第１経路及び第
２経路のうちの一方に、固体高分子型燃料電池に供給す
る燃料ガスを流し、他方に水分を含むガスを流すことに
よって、前記中空糸膜によってガス中に含まれる水分を
分離して、前記燃料ガスを加湿する加湿器であって、前
記中空糸膜の束は、複数本の中空糸膜が並んだ、すだれ
織の形態であると共に、該すだれ織の形態の中空糸膜の
束が、前記パイプにロール状に巻かれた状態で該パイプ
と共に前記ケースに充填されていることを特徴とする。

【００２３】従って、すだれ織の形態の中空糸膜の束を
パイプに巻いた状態でケースに充填するため、中空糸膜
のケースへの充填が容易である。また、中空糸膜はすだ
れ織の形態であるため、一本一本の中空糸膜は撓みにく
いため、空洞部を形成しにくく、更に、第１経路を流れ
るガス（燃料ガスあるいは水分を含むガス）はパイプか
らケース、あるいは、その逆に流れるため、パイプとケ
ースとの間の環状隙間に充填された中空糸膜全体を通る
ため、ガス交換率が良い。更に、中空糸膜はすだれ織の
形態であるため、一本一本の強度が高い。

【００２４】前記織物の形態である中空糸膜の束は、該
束にフィルムが重ねられた状態で前記パイプにロール状
に巻かれているとよい。

【００２５】従って、第１経路を通るガスは、フィルム
によって形成された、中空糸膜の束の層に沿った流路に
従って流れるため、略全ての中空糸膜をガス交換に寄与
させることができ、一層ガス交換率が向上する。

【００２６】また、本発明の加湿器にあっては、固体高
分子型燃料電池に供給する燃料ガスの導入口および排出
口を有するケースと、該ケースの内部に充填される中空
糸膜の束と、前記ケースに設けられた導入口から排出口
に至る第１経路と、前記中空糸膜の中空内部を通る第２
経路と、を備え、前記第１経路及び第２経路のうちの一
方に、固体高分子型燃料電池に供給する燃料ガスを流
し、他方に水分を含むガスを流すことによって、前記中
空糸膜によってガス中に含まれる水分を分離して、前記
燃料ガスを加湿する加湿器であって、前記中空糸膜の束
は、複数本の中空糸膜が並んだ、すだれ織の形態である
と共に、該すだれ織の形態の中空糸膜の束が、前記ケー
スの内部の形状に合うように折り畳まれた状態で該ケー
ス内に充填されていることを特徴とする。

【００２７】従って、すだれ織の形態の中空糸膜の束
が、ケースの内部の形状に合うように折り畳まれた状態
で該ケース内に充填するため、充填が容易であり、か
つ、デッドスペースも生じにくい。また、デッドスペー
スが生じにくく、中空糸膜はすだれ織の形態であるた
め、一本一本の中空糸膜は撓みにくい。従って、空洞部
を形成しにくいため、ガス交換率が良い。更に、中空糸
膜はすだれ織の形態であるため、一本一本の強度が高
い。

【００２８】前記すだれ織の形態である中空糸膜の束が
幾重にも折り畳まれることで形成される、中空糸膜の束
の層と層との間に、ガスの流れを規制する整流板を介装
するとよい。

【００２９】これにより、ガスは整流板に沿って流れる
ため、略全ての中空糸膜をガス交換に寄与させることが
でき、一層ガス交換率が向上する。

【００３０】前記中空糸膜の束は、複数本の中空糸膜の
束を単位として編み込まれた、すだれ織りの形態である
とよい。

【００３１】これにより、中空糸膜の強度を高めること
ができる。

【００３２】前記中空糸膜は、イミド系の素材で構成さ
れるとよい。

【００３３】また、本発明の加湿器の使用方法にあって
は、固体高分子型燃料電池から排出される排ガスを、上
記の加湿器に導入し、該排ガス中に含まれる水分を分離
することにより燃料ガスを加湿することを特徴とする。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００３５】（第１の実施の形態）図１〜図５を参照し
て、本発明の第１の実施の形態に係る加湿器について説
明する。

【００３６】図１は本発明の第１の実施の形態に係る加
湿器を模式的に示す一部破断斜視図である。図２は中空
糸膜の束の充填前の形態を示す平面図である。図３は図
１中Ｐ部の拡大図である。図４は図１中ＡＡ断面図であ
る。図５は中空糸膜束を充填する際の工程を説明する斜
視図である。

【００３７】本実施の形態に係る加湿器１は、概略、筒
状のパイプ３と、このパイプ３に同心的に設けられる筒
状のケース２と、これらパイプ３とケース２の間の環状
隙間に充填される中空糸膜束４と、ケース２の両端部分
において、中空糸膜の中空内部のみが開放されるよう
に、中空糸膜の外壁間とケース２の内壁面との間を密封
接着するポッティング部５と、を備える。

【００３８】ケース２には、ケース内部と外部とを導通
するための開口部２１が設けられている。

【００３９】パイプ３には、管内と管外（中空糸膜束４
の充填部）とを導通する開口部３１と、管内の通路を遮
断する遮断部３２が設けられている。

【００４０】次に、中空糸膜束４について更に詳しく説
明する。

【００４１】中空糸膜束４は、図２に示すように、充填
前の形態は、すだれ織の形態となっている。このよう
に、すだれ織の形態とされた中空糸膜束については、本
願出願人が既に出願して公開された特開平９−１０３６
５７号公開公報に開示されているので、詳細説明は省略
し、簡単に説明する。

【００４２】なお、このような中空糸膜束を製造する装
置に関しても、本願出願人が既に出願して公開された特
開平９−１３７３３７号公開公報に開示されている。

【００４３】図２に示すように、一本（複数でも可）の
中空糸膜４１を、複数の横糸が配列されるように図のよ
うに折り曲げた状態とする。そして、２本の糸４２，４
３により、中空糸膜４１の各横糸を挟み込むように編
む。

【００４４】これにより、横糸と横糸の間には交差部４
６が形成される。ここで、糸４２，４３の両端をそれぞ
れ接合する（接合部４４，４５）。

【００４５】このようにして、複数本の中空糸膜が並ん
だ、すだれ膜の形態である中空糸膜束４が形成される。

【００４６】なお、図中Ｃ１，Ｃ２はポッティング部５
が形成された後に、カットされる部分である。従って、
ポッティング部５の端面においては、中空糸膜４１の中
空内部が外部に開放されることになる。

【００４７】このように構成された中空糸膜束４（ただ
し、上記Ｃ１，Ｃ２でカットされる前の状態）は、図５
に示すように、フィルム６に重ねられた状態で、パイプ
３にロール状に巻かれる。

【００４８】そして、このようにパイプ３にロール状に
巻かれた状態で、パイプ３と共にケース２に充填され
る。

【００４９】従って、中空糸膜束４の充填作業は、一本
一本がばらばらの場合に比べて非常に簡単である。

【００５０】ここで、上記フィルムは、燃料ガスを透過
させない性質を有する素材で構成されている。

【００５１】次に、加湿動作について説明する。

【００５２】まず、燃料電池に供給するための燃料ガス
を、パイプ３の管内に図中矢印Ｋ０方向に流す。する
と、この燃料ガスは管内を流れ（矢印Ｋ１）、開口部３
１よりパイプ３の外部に排出され、中空糸膜束４の充填
部を通ってケース２に設けられた開口部２１より外部へ
と排出され、燃料電池に供給される。

【００５３】なお、パイプ３内部には遮断部３２が設け
られているため、燃料ガスの全てが開口部３１よりパイ
プ３の外部に排出される。

【００５４】一方、中空糸膜４１の中空内部に、水分を
含むガス（具体的には、燃料電池における反応後の排ガ
ス）を流入させて（図中矢印Ｌ０）、中空内部を流し
（矢印Ｌ１）、そのまま外部へと排出させる（矢印Ｌ
２）。

【００５５】これにより、図３の拡大図に示すように、
中空糸膜４１の中空内部を通るガスに含まれる水分は膜
を透過し（矢印Ｍ）、中空糸膜４１の外部へと排出され
る。

【００５６】従って、この部分を通る燃料ガスが加湿さ
れる。

【００５７】次に、図４を参照して、燃料ガスの流路に
関して更に詳しく説明する。

【００５８】上述のように、すだれ膜の形態である中空
糸膜束４は、フィルム６を重ねた状態で巻かれているた
め、図４に示すように、幾重にも巻かれた中空糸膜束４
は、各層と層との間にフィルム６が介装された状態とな
る。

【００５９】このフィルム６は燃料ガスを透過しない素
材で構成されているため、パイプ３に設けられた開口部
３１から排出された燃料ガスは図４に示すように、中空
糸膜束４の層に沿って渦を巻くような流路に沿って流
れ、ケース２に設けられた開口部２１から排出される。

【００６０】従って、燃料ガスは、全ての中空糸膜４１
に接することになるため、全ての中空糸膜４１がガス交
換に寄与（つまり加湿に寄与）することになり、非常に
ガス交換率に優れている。

【００６１】なお、ここではパイプ３の管内側からケー
ス２外部側に燃料ガスを流す場合を説明したが、その反
対の経路、すなわち、ケース２に設けられた開口部２１
から中空糸膜束４の充填部を通り、パイプ３に設けられ
た開口部３１を介してパイプ３の管内に至るように燃料
ガスを流してから、燃料電池にこの燃料ガスを供給して
も同様の機能を発揮することは言うまでもない。

【００６２】以上のように、本実施の形態に係る加湿器
１においては、中空糸膜束４をすだれ織の形態として、
パイプ３に巻いてケース２に充填するようにしたので、
充填作業性に優れる。

【００６３】また、中空糸膜束４をすだれ織の形態とし
たことから、強度が高いため撓みが少ないため切れ中空
糸膜４１の切れを防止でき、空洞部を形成しにくくする
ことができることから、ガス交換率の低下を防止でき
る。なお、フィルム６を介装させたことで、より一層中
空糸膜４１のゆれ（撓み）を抑制できるため、より一層
強度を高めることができる。

【００６４】また、全ての中空糸膜４１をガス交換（加
湿）に寄与させることができることから、ガス交換率に
優れ、加湿効率を向上させることができる。

【００６５】（第２の実施の形態）図６には、第２の実
施の形態が示されている。上記第１の実施の形態では、
中空糸膜束にフィルムを重ねて巻いた構成を示したが、
本実施の形態ではフィルムを設けない構成を示す。

【００６６】その他の構成および作用については第１の
実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同
一の符号を付して、その説明は省略する。

【００６７】図６は本発明の第２の実施の形態に係る加
湿装置の模式的断面図であり、上記第１の実施の形態に
おける図４に相当する図面である。

【００６８】上記実施の形態では、中空糸膜束４にフィ
ルム６を重ねて巻くことで、中空糸膜束４の層と層との
間にフィルム６を介装させて、燃料ガスの流路を形成さ
せる構成を示した。

【００６９】これに対し、本実施の形態では、中空糸膜
束４のみをパイプ３に巻きつける構成とした。

【００７０】このように構成する場合でも、図６に示す
ように、ケース２の内周との間に十分な隙間を形成すれ
ば、パイプ３の管内から開口部３１を通って中空糸膜束
４の充填部に排出された燃料ガスは放射状に流れて、そ
の後、ケース２に設けられた開口部２１より排出される
ため、ほとんど全ての中空糸膜４１をガス交換（加湿）
に寄与させることが可能となる。

【００７１】本実施の形態では、ガス交換率（加湿効
率）は、上記第１の実施の形態に比べて劣るものの、従
来技術に比べれば向上しており、また、上記第１の実施
の形態に比べてフィルムを必要としない分だけ構成を簡
略化できる。

【００７２】（第３の実施の形態）図７〜図１０には第
３の実施の形態が示されている。

【００７３】図７は本発明の第３の実施の形態に係る加
湿器に用いられる中空糸膜束の充填前の状態を示す斜視
図である。図８は中空糸膜束をケースに充填する様子を
示す斜視図である。図９および図１０は本発明の第３の
実施の形態に係る加湿器の模式的縦断面図である。

【００７４】本実施の形態においても、上記第１の実施
の形態で図２を参照して説明したように、中空糸膜束４
ａは、複数本の中空糸膜が並んだ、すだれ織の形態であ
る。

【００７５】そして、本実施の形態では、充填前の中空
糸膜束４ａは、図７に示すように、幾重にも折り畳んだ
状態で供給・保管される。

【００７６】ここで、中空糸膜束４ａは、ケース２ａの
内部の形状に合うような形状となるように折り畳まれ
る。

【００７７】すなわち、本実施の形態ではケース２ａが
図８に示すように直方体形状であり、その内部形状に合
うような形状かつ大きさとなるように、中空糸膜束４ａ
は折り畳まれている。

【００７８】従って、この折り畳んだ状態の中空糸膜束
４ａを、ケース２ａ内に簡単に充填することができ、し
かも、折り畳んだ状態の中空糸膜束４ａはケース２ａの
内部形状及び大きさに合っているため、デッドスペース
の発生を抑制することができる。

【００７９】次に、加湿動作について説明する。

【００８０】燃料電池に供給するための燃料ガスは、図
９あるいは図１０に示すように、ケース２ａに設けられ
た導入口２２ａから導入され（矢印Ｋ’０）、中空糸膜
束４ａが充填された部分を通って（矢印Ｋ’１）、ケー
ス２ａに設けられた排出口２３ａから排出され（矢印
Ｋ’２）、燃料電池に供給される。

【００８１】一方、中空糸膜４１ａの中空内部に、水分
を含むガス（具体的には、燃料電池における反応後の排
ガス）を流入させて（図中矢印Ｌ’０）、中空内部を流
し、そのまま外部へと排出させる（矢印Ｌ’２）。

【００８２】なお、水分が膜を透過して、燃料ガスを加
湿するしくみについては上記第１の実施の形態で図３を
参照して説明したものと同一であるので、その説明は省
略する。

【００８３】次に、燃料ガスの流路に関して更に詳しく
説明する。

【００８４】上述のように、すだれ織の形態である中空
糸膜束４ａは、本実施の形態では幾重にも折り畳まれた
状態であるが、各層の間に整流板を介在させることで、
燃料ガスの流路を規制することが可能である。

【００８５】図９に示す例では、中空糸膜束４ａの各層
の間に介在させる整流板７１の一端側はポッティング部
５により固定され、他端はポッティング部５から離れた
位置に設けられて、流路を形成している。

【００８６】また、ポッティング部５により固定される
側は、交互に反対側となるように構成されている。

【００８７】従って、燃料ガスは図９中矢印に示すよう
に流れるため、全ての中空糸膜４１ａに接することにな
り、全ての中空糸膜４１ａをガス交換（加湿）に寄与さ
せることが可能となる。

【００８８】また、図１０に示す例では、中空糸膜束４
ａの各層の間に介在させる整流板７２の両端はポッティ
ング部５から離れた位置に設けられて、流路を形成して
いる。

【００８９】従って、燃料ガスは図１０中矢印に示すよ
うに流れるため、全ての中空糸膜４１ａに接することに
なり、全ての中空糸膜４１ａをガス交換（加湿）に寄与
させることが可能となる。

【００９０】このように、いずれの場合にも全ての中空
糸膜をガス交換（加湿）に寄与させることが可能である
ことから、ガス交換率（加湿効率）を向上させることが
可能である。

【００９１】なお、整流板を設けない構成とした場合で
あっても、デッドスペースの発生を抑制できることと、
中空糸膜の強度を高めて撓みを防止できることから、従
来技術に比べるとガス交換率（加湿効率）を向上させる
ことが可能である。

【００９２】以上のように、本実施の形態に係る加湿装
置においては、中空糸膜束４ａをすだれ織の形態とし
て、折り畳んだ状態でそのままケースに充填すれば良い
ことから、充填作業性に優れる。

【００９３】また、中空糸膜束４ａをすだれ織の形態と
したことから、強度が高いため撓みが少ないため切れ中
空糸膜４１ａの切れを防止でき、空洞部を形成しにくく
することができることから、ガス交換率の低下を防止で
きる。

【００９４】また、ガス交換率を向上できることから、
加湿効率を向上させることができる。

【００９５】（第４の実施の形態）上述のように、すだ
れ織の形態である中空糸膜束４は、図２を参照して説明
したように、中空糸膜４１の各横糸が一本ごとに、２本
の糸４２，４３により編み込まれている。

【００９６】従って、隣接する横糸間には、全て交差部
４６が形成されている。

【００９７】この場合に、使用する中空糸膜の強度によ
っては、強度不足により織っている際や、外力によって
切断するおそれもある。また、中空糸膜束４を製作する
時間がかかりすぎて生産性が低いという問題もあり得
る。

【００９８】そこで、本実施の形態では、特に図示はし
ないが、複数本の中空糸膜の束が単位となるように、す
なわち、言い換えれば、横糸を複数本まとめて２本の糸
４２，４３により編み込むように構成する。

【００９９】従って、交差部４６は、複数本おきに設け
られることになる。

【０１００】例えば、１０本を単位として織ることで、
生産時間を約１０分の１にすることができると共に、強
度の向上を図ることができる。

【０１０１】（その他）次に、加湿器として製品化する
上での具体例をいくつか説明する。

【０１０２】まず、中空糸膜の素材については、イミド
系の素材で構成すると好適である。これにより、水蒸気
透過係数を高くすることができ、耐熱性も高くすること
ができる。

【０１０３】中空糸膜をケースにそのまま挿入してポッ
ティング液によりポッティング部の形成を行う場合に
は、次のような問題が考えられる。

【０１０４】すなわち、加湿対象である燃料ガスをケー
ス内に導く場合に、中空糸膜の側面に直接ガスが当たる
ため、膜が切れやすくなってしまう。また、中空糸膜束
をケースに挿入する際に、中空糸膜束がばらけて、入れ
ずらくなり、強引に挿入すると、中空糸膜を切ったり、
傷つけたりするおそれがある。

【０１０５】そこで、特に図示はしないが、樹脂系で弾
性のあるメッシュ状のネットを中空糸膜束４，４ａの外
周に巻いた状態で、ケース２，２ａに挿入し、その後、
このネットごとポッティング形成を行うことで中空糸膜
を保護することで、上記のような問題を解消できる。

【０１０６】また、燃料電池に適用するために耐熱性
（通常、１４０℃以上の環境となる）を維持するために
は、中空糸膜以外の他の構成についても考慮しなければ
ならず、この点について説明する。

【０１０７】ケース２，２ａとポッティング部５は耐熱
性が必要であり、具体的には、ケース２，２ａの素材と
して、変性ＰＰＯ・ポリサルホンを使用し、ポッティン
グ部５を形成するためのポッティング剤としてエポキシ
系・シリコーン系を使用する。

【０１０８】そして、ケース２，２ａには、切削加工前
にアニール処理を行う。

【０１０９】また、中空糸膜についても、加熱処理を施
すことで耐熱性を向上させることが可能（加熱による収
縮を防止可能）となり、例えばオーブンにて１００℃で
２時間加熱する。

【０１１０】このようにして、使用環境化において必要
な耐熱性を備えるようになる。

【０１１１】次にポッティング部について更に詳しく説
明する。

【０１１２】ポッティング部を形成するためのポッティ
ング剤は、一般的にはウレタン系接着剤やエポキシ系接
着剤が使用される。

【０１１３】ウレタン系接着剤の場合には、硬化時の発
熱は低いものの耐熱性が低いため、上記のように、燃料
電池用には不適切である。一方、エポキシ系接着剤は、
上述のように耐熱性が高いものの硬化時の発熱が高いた
め、中空糸膜に悪影響を与えやすく、特に、界面の膜切
れが起こりやすい。

【０１１４】そこで、エポキシ系接着剤のように耐熱性
が高いものの、硬化時の発熱が高いものを使用する場合
には、接着剤の量を減らす手法が通常行われるが、この
場合には接着性の低下の原因となるため、その対策も必
要となる。

【０１１５】そこで、エポキシ系接着剤のように耐熱性
が高い接着剤で一次封入をして第１ポッティング部（外
部側）を設け、更に、発熱の低い軟性のある接着剤で２
次封入をして第２ポッティング部（内部側）を設けるよ
うにすると好適である。

【０１１６】このように多段ポッティングとすることに
よって、ポッティングが硬化する際に生じる発熱を抑え
ることができ、特に、中空糸膜との界面側の発熱を抑え
ることで中空糸膜の切れ等を防止できる。

【０１１７】また、十分な接着力を維持できると共に、
使用環境に耐えることのできる耐熱性も満足できる。

【０１１８】また、上述した各実施の形態においては、
中空糸膜の膜外を通る経路（第１経路）に燃料ガスを流
し、中空糸膜の中空内部を通る経路（第２経路）に水分
を含むガスを流す場合を例に説明したが、この逆、つま
り、第１経路に水分を含むガスを流し、第２経路に燃料
ガスを流すようにしても良い。

【０１１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、中空糸
膜束のケースへの充填を容易に行うことができ、ガス交
換率を向上でき、加湿効率を向上できる。また、中空糸
膜の強度にも優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る加湿器を模式
的に示す一部破断斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る中空糸膜の束の充填
前の形態を示す平面図である。

【図３】図１中Ｐ部の拡大図である。

【図４】図１中ＡＡ断面図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る中空糸膜束を充填す
る際の工程を説明する斜視図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る加湿装置の模
式的断面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る加湿器に用い
られる中空糸膜束の充填前の状態を示す斜視図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係る中空糸膜束を
ケースに充填する様子を示す斜視図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係る加湿器の模式
的縦断面図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る加湿器の模
式的縦断面図である。

【図１１】従来技術に係る加湿器を模式的に示す一部破
断斜視図である。

【図１２】従来技術に係る加湿器の問題点を説明する模
式的断面図である。

【図１３】従来技術に係る中空糸膜の供給形態を示す斜
視図である。

【図１４】従来技術に係る加湿器の問題点を説明する模
式的斜視図である。

【符号の説明】

１加湿器２，２ａケース２１開口部２２ａ導入口２３ａ排出口３パイプ３１開口部３２遮断部４，４ａ中空糸膜束４１，４１ａ中空糸膜４２，４３糸４４，４５接合部４６交差部５ポッティング部６フィルム７１，７２整流板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２４Ｆ 6/00 Ｆ２４Ｆ 6/00 ＺＨ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｆターム(参考） 3L055 AA10 BA03 4D006 GA41 HA08 HA09 HA62 HA72 JA04C PB17 PB65 PC80 5H026 AA06 5H027 AA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】壁面に開口部を有する筒状のパイプと、該パイプと同心的に設けられ、かつ、壁面に開口部を有
する筒状のケースと、前記パイプとケースとの間の環状隙間に充填される中空
糸膜の束と、前記パイプの中空内部から、該パイプに設けられた開口
部を介して前記ケースに設けられた開口部に至る経路、
あるいはその逆の経路である第１経路と、前記中空糸膜の中空内部を通る第２経路と、を備え、前記第１経路及び第２経路のうちの一方に、固体高分子
型燃料電池に供給する燃料ガスを流し、他方に水分を含
むガスを流すことによって、前記中空糸膜によってガス
中に含まれる水分を分離して、前記燃料ガスを加湿する
加湿器であって、前記中空糸膜の束は、複数本の中空糸膜が並んだ、すだ
れ織の形態であると共に、該すだれ織の形態の中空糸膜の束が、前記パイプにロー
ル状に巻かれた状態で該パイプと共に前記ケースに充填
されていることを特徴とする加湿器。
【請求項２】前記織物の形態である中空糸膜の束は、該
束にフィルムが重ねられた状態で前記パイプにロール状
に巻かれていることを特徴とする請求項１に記載の加湿
器。
【請求項３】固体高分子型燃料電池に供給する燃料ガス
の導入口および排出口を有するケースと、該ケースの内部に充填される中空糸膜の束と、前記ケースに設けられた導入口から排出口に至る第１経
路と、前記中空糸膜の中空内部を通る第２経路と、を備え、前記第１経路及び第２経路のうちの一方に、固体高分子
型燃料電池に供給する燃料ガスを流し、他方に水分を含
むガスを流すことによって、前記中空糸膜によってガス
中に含まれる水分を分離して、前記燃料ガスを加湿する
加湿器であって、前記中空糸膜の束は、複数本の中空糸膜が並んだ、すだ
れ織の形態であると共に、該すだれ織の形態の中空糸膜の束が、前記ケースの内部
の形状に合うように折り畳まれた状態で該ケース内に充
填されていることを特徴とする加湿器。
【請求項４】前記すだれ織の形態である中空糸膜の束が
幾重にも折り畳まれることで形成される、中空糸膜の束
の層と層との間に、ガスの流れを規制する整流板を介装
することを特徴とする請求項３に記載の加湿器。
【請求項５】前記中空糸膜の束は、複数本の中空糸膜の
束を単位として編み込まれた、すだれ織りの形態である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の
加湿器。
【請求項６】前記中空糸膜は、イミド系の素材で構成さ
れることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記
載の加湿器。
【請求項７】固体高分子型燃料電池から排出される排ガ
スを、請求項１〜６のいずれか一つに記載の加湿器に導
入し、該排ガス中に含まれる水分を分離することにより
燃料ガスを加湿することを特徴とする加湿器の使用方
法。