JP2008307432A - Humidifier - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a humidifier capable of humidify air by efficient moisture exchange while ensuring the flowability of a gas. <P>SOLUTION: The humidifier 1 is equipped with hollow fiber membrane bundles 31 and a cylindrical outer case 11 which houses the hollow fiber membrane bundles 31 and has a plurality of off-gas outflow ports 11a axially formed in its periphery over a plurality of stages and constituted so that air flows through hollow fiber membranes 32, an off-gas different in moisture content from air flows outside the hollow fiber membranes 32 to flow out to the outside through the off-gas outflow ports 11a while being exchanged with moisture through the hollow fiber membranes 32 to humidify air. A cylindrical spacer part 40 is arranged between the hollow fiber membrane bundles 31 and the outer case 11 so as to be axially arranged corresponding to the off-gas outflow ports 11a and a plurality of slits 43 are formed to the peripheral wall of the spacer part 40 in the periphery of the outer case 11 so as to be inclined with respect to the axial direction of the outer case 11. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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装置に関し、詳しくは、水透過性の中空糸膜を有する加湿装置に関する。   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（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等の燃料電池では、水素等の燃料ガス、酸素等の酸化剤ガスを加湿する加湿装置が必要である。例えば、水透過性を有する中空糸膜をケースに内蔵し、この中空糸膜を介して、燃料電池から排出された多湿（含水量の高い）オフガスと、燃料電池に供給する空気（酸化剤ガス）との間で水分交換し、空気を加湿する加湿装置が知られている（特許文献１参照）。
特開２００４−６０９９号公報（図１１） In a fuel cell such as a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), a humidifier that humidifies a fuel gas such as hydrogen and an oxidant gas such as oxygen is required. For example, a hollow fiber membrane having water permeability is built in the case, and the humid (high water content) off-gas discharged from the fuel cell and the air (oxidant gas) supplied to the fuel cell through this hollow fiber membrane A humidifier that exchanges moisture with the air and humidifies the air is known (see Patent Document 1).
JP 2004-6099 A (FIG. 11)

しかしながら、特許文献１に記載の加湿装置では、中空糸膜の外側を流れるガスが、ケースのガス流出口を通って外部に流出する際に、このガスの流れによって、中空糸膜がガス流出口を塞ぐように、ケースの内周面に張り付いてしまう場合があった。そして、このようにして、ガス流出口の一部が塞がれてしまうと、前記した中空糸膜の外側を流れるガスの加湿装置からの排出性が悪くなった。これにより、加湿装置及び燃料電池を経由するガスの流量が低下し、その結果として、燃料電池システムが良好に作動しない場合があった。
また、ガス流出口が塞がれてしまうと、ケース内において、中空糸膜の外側を流れるガスが受ける圧力損失が乱れてしまい、その結果として、効率的に水分交換できず、好適に加湿されない場合があった。 However, in the humidifier described in Patent Document 1, when the gas flowing outside the hollow fiber membrane flows out through the gas outlet of the case, the gas flows out of the hollow fiber membrane by the gas flow. The case may stick to the inner peripheral surface of the case. If a part of the gas outlet is blocked in this way, the exhaustability of the gas flowing outside the hollow fiber membrane from the humidifier becomes worse. As a result, the flow rate of the gas passing through the humidifier and the fuel cell is reduced, and as a result, the fuel cell system may not operate well.
Further, if the gas outlet is blocked, the pressure loss received by the gas flowing outside the hollow fiber membrane is disturbed in the case, and as a result, water cannot be exchanged efficiently and is not suitably humidified. There was a case.

そこで、本発明は、ガスの流通性を確保しつつ、効率的に水分交換して加湿可能な加湿装置を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the humidification apparatus which can humidify by exchanging water | moisture content efficiently, ensuring the distribution | circulation of gas.

前記課題を解決するための手段として、本発明は、複数の中空糸膜が束ねられてなる中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収容する共に、筒状であって、第２ガス流出口が周方向に複数かつ軸方向に複数段で形成されたケースと、を備え、第１ガスが前記中空糸膜内を流通し、前記第１ガスと含水量の異なる第２ガスが、前記中空糸膜の外側を流通し、前記第２ガス流出口を通って外部に流出すると共に、前記中空糸膜を介して水分交換し、第１ガス及び第２ガスのうち含水量の低いガスを加湿する加湿装置であって、前記中空糸膜束と前記第２ガス流出口との間で、かつ、軸方向において前記第２ガス流出口に対応して配置された筒状のスペーサ部を備え、前記スペーサ部の周壁には、軸方向に対して斜めであり、かつ、周方向に複数のスリットが形成されていることを特徴とする加湿装置である。   As means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a hollow fiber membrane bundle formed by bundling a plurality of hollow fiber membranes, and a cylindrical shape that accommodates the hollow fiber membrane bundle and has a second gas flow. A plurality of outlets in the circumferential direction and in a plurality of stages in the axial direction, the first gas circulates in the hollow fiber membrane, the second gas having a moisture content different from the first gas, Flowing outside the hollow fiber membrane, flowing out through the second gas outlet, and exchanging moisture through the hollow fiber membrane, a gas having a low water content among the first gas and the second gas. A humidifying device for humidifying, comprising a cylindrical spacer portion disposed between the hollow fiber membrane bundle and the second gas outlet and corresponding to the second gas outlet in the axial direction The circumferential wall of the spacer portion is oblique to the axial direction and has a plurality of slips in the circumferential direction. A humidifying device, characterized in that There are formed.

このような加湿装置によれば、第２ガス流出口と中空糸膜束との間に、軸方向において第２ガス流出口に対応して配置された筒状のスペーサ部を備えているので、中空糸膜束を構成する中空糸膜によって、第２ガス流出口が塞がれることを防止できる。すなわち、径方向外側に向かう第２ガスの流れによって、中空糸膜が径方向外側に開き、第２ガス流出口に向かおうとしても、スペーサ部の周方向において隣り合うスリット間の周壁が、径方向外側に開こうとする中空糸膜を支持する、つまり、押える。その結果、中空糸膜によって第２ガス流出口が塞がれることは防止される。   According to such a humidifier, since the cylindrical spacer portion arranged in the axial direction corresponding to the second gas outlet is provided between the second gas outlet and the hollow fiber membrane bundle, The hollow fiber membrane constituting the hollow fiber membrane bundle can prevent the second gas outlet from being blocked. That is, even if the hollow fiber membrane opens radially outward due to the flow of the second gas toward the radially outer side and moves toward the second gas outlet, the peripheral wall between adjacent slits in the circumferential direction of the spacer portion has a diameter of The hollow fiber membrane to be opened outward is supported, that is, pressed. As a result, the second gas outlet is prevented from being blocked by the hollow fiber membrane.

また、スペーサ部の周壁に形成されたスリットは、軸方向に対して斜めであるので、軸方向に沿って配置される中空糸膜の全体がスリットに嵌り込みにくくなり、スリット自体が、中空糸膜によって塞がれることを防止できる。   Further, since the slit formed in the peripheral wall of the spacer portion is oblique to the axial direction, the entire hollow fiber membrane disposed along the axial direction is difficult to fit into the slit, and the slit itself is the hollow fiber. It can be prevented from being blocked by the film.

そして、スペーサ部に周方向に複数で形成されたスリットは第２ガス流路として機能し、第２ガスは、この複数のスリット（第２ガス流路）、周方向に複数の第２ガス流出口を通って、径方向外側に進み、外部に流出する。
また、スリットは軸方向に対して斜めとなりつつ、この斜め方向（略軸方向）で延びているので、第２ガスは、このスリット内を通って、前記斜め方向（略軸方向）にも進む。これにより、ケースに軸方向において複数段で形成された第２ガス流出口のうち、第２ガスの流通方向の下流側（後記する実施形態ではポッティング部３３側）に配置された第２ガス流出口を通っても外部に流出する。すなわち、第２ガスは、スリット内を略軸方向にも進むので、軸方向に複数段で形成された第２ガス流出口のそれぞれを通って、外部に流出する。 A plurality of slits formed in the circumferential direction in the spacer portion function as second gas flow paths, and the second gas flows in the plurality of slits (second gas flow paths) and in the circumferential direction. It goes to the outside in the radial direction through the outlet and flows out to the outside.
Further, since the slit is inclined with respect to the axial direction and extends in the oblique direction (substantially axial direction), the second gas passes through the slit and also proceeds in the oblique direction (substantially axial direction). . As a result, the second gas flow arranged on the downstream side in the flow direction of the second gas (in the embodiment described later, on the potting portion 33 side) among the second gas outlets formed in a plurality of stages in the axial direction on the case. Even if it goes through the exit, it flows out. That is, since the second gas also travels in the substantially axial direction in the slit, it flows out through each of the second gas outlets formed in a plurality of stages in the axial direction.

このようにして、第２ガス流出口が中空糸膜によって塞がれることを防止しつつ、第２ガスがスリット内を径方向及び軸方向に進み、複数の第２ガス流出口のそれぞれを通って外部に流出するので、第２ガスの受ける圧力損失が大きくなることは防止される。これにより、第１ガスと第２ガスとの間で効率的に水分交換し、加湿することができる。   In this way, while preventing the second gas outlet from being blocked by the hollow fiber membrane, the second gas proceeds radially and axially through the slit and passes through each of the plurality of second gas outlets. As a result, the pressure loss received by the second gas is prevented from increasing. Thereby, moisture can be efficiently exchanged and humidified between the first gas and the second gas.

また、前記加湿装置を構成する前記スペーサ部は樹脂製であって、前記スリットは、当該スリットに対応した型部を有する中子を、前記スペーサ部の成形時に回転させながら引き抜くことによって形成されたことが好ましい。   Further, the spacer part constituting the humidifying device is made of resin, and the slit is formed by pulling out a core having a mold part corresponding to the slit while rotating the spacer part during molding. It is preferable.

このような加湿装置によれば、樹脂製のスペーサ部の成形の際に、スリットに対応した型部を有する中子を回転させながら引き抜くことによって、スリットを有するスペーサ部を得ることができる。   According to such a humidifier, the spacer part having the slit can be obtained by pulling out the core having the mold part corresponding to the slit while rotating the resin spacer part.

本発明によれば、ガスの流通性を確保しつつ、効率的に水分交換して加湿可能な加湿装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a humidifier that can efficiently humidify by exchanging moisture while ensuring gas circulation.

以下、本発明の一実施形態について、図１から図９を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る加湿装置が組み込まれた燃料電池システムについて、図１を参照して説明する。図１に示す燃料電池システム１００は、図示しない燃料電池自動車に搭載されている。燃料電池システム１００は、燃料電池スタック５０と、これに酸素を含む空気（酸化剤ガス）を供給するコンプレッサ６１と、燃料電池スタック５０に供給される空気を適宜に加湿するための中空糸膜３２を内蔵する加湿装置１と、燃料電池スタック５０に水素（燃料ガス）を供給する水素タンク６５（水素供給機器）と、を備えている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, a fuel cell system in which a humidifier according to this embodiment is incorporated will be described with reference to FIG. A fuel cell system 100 shown in FIG. 1 is mounted on a fuel cell vehicle (not shown). The fuel cell system 100 includes a fuel cell stack 50, a compressor 61 that supplies air (oxidant gas) containing oxygen thereto, and a hollow fiber membrane 32 for appropriately humidifying the air supplied to the fuel cell stack 50. And a hydrogen tank 65 (hydrogen supply device) for supplying hydrogen (fuel gas) to the fuel cell stack 50.

燃料電池スタック５０は、固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）であり、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly、膜電極接合体）をセパレータ（図示しない）で挟持してなる単セルが複数積層されて構成されている。ＭＥＡは、固体高分子膜５１と、これを挟持するカソード５２及びアノード５３とを備えている。
カソード５２には加湿空気が供給されるようになっている。因みに、加湿空気はコンプレッサ６１からの空気が、加湿装置１によって加湿されたものである。アノード５３には、水素タンク６５から水素が供給されるようになっている。 The fuel cell stack 50 is a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), and a plurality of single cells formed by sandwiching MEA (Membrane Electrode Assembly) with separators (not shown) are stacked. Has been configured. The MEA includes a solid polymer film 51 and a cathode 52 and an anode 53 that sandwich the polymer film 51.
Humidified air is supplied to the cathode 52. Incidentally, the humidified air is obtained by humidifying the air from the compressor 61 by the humidifier 1. Hydrogen is supplied from the hydrogen tank 65 to the anode 53.

そして、水素及び加湿空気が供給されると、カソード５２及びアノード５３に含まれる触媒上で電気化学反応が起こり、燃料電池スタック５０が発電するようになっている。燃料電池スタック５０の出力端子には、燃料電池自動車の走行用の電動モータ（図示しない）が接続されており、この電動モータは燃料電池スタック５０の発電電力によって駆動するようになっている。   When hydrogen and humidified air are supplied, an electrochemical reaction occurs on the catalyst included in the cathode 52 and the anode 53, and the fuel cell stack 50 generates power. An electric motor (not shown) for driving the fuel cell vehicle is connected to the output terminal of the fuel cell stack 50, and this electric motor is driven by the generated power of the fuel cell stack 50.

燃料電池スタック５０のカソード５２の下流側は、配管を介して加湿装置１に接続されており、発電に伴う電気化学反応によってカソード５２で生成した水分（水蒸気）を含む空気（以下、オフガスという）が加湿装置１に供給されるようになっている。そして、加湿装置１における中空糸膜３２を介しての水分交換によって、オフガスの水分量は低下し、この水分量が低下したオフガスは、背圧弁６２を介して、大気中に排出されるようになっている。   The downstream side of the cathode 52 of the fuel cell stack 50 is connected to the humidifier 1 through a pipe, and air containing moisture (water vapor) generated at the cathode 52 by an electrochemical reaction accompanying power generation (hereinafter referred to as off-gas). Is supplied to the humidifying device 1. Then, the moisture amount of the off gas is reduced by the moisture exchange through the hollow fiber membrane 32 in the humidifying device 1, and the off gas having the reduced moisture amount is discharged into the atmosphere via the back pressure valve 62. It has become.

一方、燃料電池スタック５０のアノード５３の下流側は、パージ弁６６を介して大気に開放されており、アノード５３から排出される未反応の水素を含むアノードオフガスが、大気中に排出されるようになっている。なお、アノード５３とパージ弁６６との間の配管は、循環配管６７によって、アノード５３と水素タンク６５との間の配管に接続されており、アノードオフガス中の不純物の濃度が低い場合、言い換えると、アノードオフガス中の水素濃度が高い場合、パージ弁６６は閉じられ、アノードオフガスが水素供給側に戻されるようになっている。   On the other hand, the downstream side of the anode 53 of the fuel cell stack 50 is opened to the atmosphere via the purge valve 66 so that the anode off-gas containing unreacted hydrogen discharged from the anode 53 is discharged into the atmosphere. It has become. The pipe between the anode 53 and the purge valve 66 is connected to the pipe between the anode 53 and the hydrogen tank 65 by a circulation pipe 67. In other words, in other words, when the concentration of impurities in the anode off-gas is low. When the hydrogen concentration in the anode off gas is high, the purge valve 66 is closed and the anode off gas is returned to the hydrogen supply side.

≪加湿装置の構成≫
次に、加湿装置１の具体的に構成について、図２から図７を参照して説明する。
図２に示すように、加湿装置１は、外形が略円柱体である。そして、コンプレッサ６１からの空気（第１ガス）は、加湿装置１の軸方向における前側からその内部に導入され、加湿空気となって、その後側から排出されるようになっている。カソード５２からの水分量の高いオフガス（第２ガス）は、加湿装置１の後側からその内部に導入され、水分交換によって含水量が低下した後、外ケース１１の前側の周面から排出されるようになっている。 ≪Composition of humidification device≫
Next, a specific configuration of the humidifying device 1 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the humidifier 1 has a substantially cylindrical body. And the air (1st gas) from the compressor 61 is introduce | transduced into the inside from the front side in the axial direction of the humidification apparatus 1, becomes humidified air, and is discharged | emitted from the rear side. The off gas (second gas) having a high water content from the cathode 52 is introduced into the inside from the rear side of the humidifying device 1 and is discharged from the front peripheral surface of the outer case 11 after the water content is reduced by water exchange. It has become so.

図２から図４に示すように、加湿装置１は、略筒状のスペーサ部４０を有する円筒状のケース１０と、ケース１０の中心軸線上に配置された芯部材２１と、ケース１０に内包（収容）されると共に、ケース１０と芯部材２１との間に充填（装填）された中空糸膜束３１と、中空糸膜束３１をケース１０に固定するポッティング部３３、３４（固定部、封止部）と、を備えている。すなわち、芯部材２１は、断面視が環状の中空糸膜束３１の内側であって、ケース１０及び中空糸膜束３１の中心軸線上に配置されている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the humidifier 1 includes a cylindrical case 10 having a substantially cylindrical spacer portion 40, a core member 21 disposed on the central axis of the case 10, and the case 10. The hollow fiber membrane bundle 31 filled (loaded) between the case 10 and the core member 21 and the potting portions 33 and 34 (fixing portions, 34) for fixing the hollow fiber membrane bundle 31 to the case 10 Sealing portion). That is, the core member 21 is disposed inside the hollow fiber membrane bundle 31 whose sectional view is annular and on the central axis of the case 10 and the hollow fiber membrane bundle 31.

＜ケース＞
ケース１０は、外ケース１１と、フロントキャップ１２と、フロントマニホールド１３と、リアキャップ１４とを備えている。 <Case>
The case 10 includes an outer case 11, a front cap 12, a front manifold 13, and a rear cap 14.

外ケース１１は、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る円筒体であって、その前側の周壁に水分交換後のオフガスが流出するオフガス流出口１１ａ（第２ガス流出口）を複数有している。オフガス流出口１１ａは、外ケース１１の周方向に複数で形成されると共に、軸方向（オフガスの流通方向）において複数段（本実施形態では４段）で配置されている。なお、各オフガス流出口１１ａは、周方向に長い長孔となっており、その長さは例えば３０〜４０ｍｍ程度に設計される。   The outer case 11 is a cylindrical body formed of a hard resin such as PC (polycarbonate) or PPO (polyphenylene oxide), and an off-gas outlet 11a (second gas) through which off-gas after moisture exchange flows out to the front peripheral wall. A plurality of outlets). A plurality of off-gas outlets 11a are formed in the circumferential direction of the outer case 11, and are arranged in a plurality of stages (four stages in the present embodiment) in the axial direction (off-gas distribution direction). In addition, each off-gas outflow port 11a is a long hole long in the circumferential direction, and the length is designed to be about 30 to 40 mm, for example.

また、軸方向において複数段で配置されたオフガス流出口１１ａは、ポッティング部３３に近いほど、大きくなることが好ましい。このように、オフガス流出口１１ａが大きくなると、オフガスが受ける圧力損失が小さくなるため、オフガスがポッティング部３３側のオフガス流出口１１ａからも排出されやすくなる。これにより、オフガスがポッティング部３３に近い中空糸膜束３１内にも流れ込みやすくなり、ポッティング部３３に近い中空糸膜束３１の中空糸膜３２を介しても水分交換可能となる。   Further, it is preferable that the off-gas outlets 11 a arranged in a plurality of stages in the axial direction become larger as the position is closer to the potting portion 33. Thus, since the pressure loss which offgas receives when the offgas outflow port 11a becomes large, offgas becomes easy to be discharged | emitted also from the offgas outflow port 11a by the side of the potting part 33. FIG. As a result, the off-gas can easily flow into the hollow fiber membrane bundle 31 close to the potting portion 33, and moisture can be exchanged via the hollow fiber membrane 32 of the hollow fiber membrane bundle 31 close to the potting portion 33.

［スペーサ部］
また、外ケース１１は、その内周面にスペーサ部４０を有している。すなわち、スペーサ部４０は、外ケース１１の内周面に、外ケース１１と一体成形された部分である。スペーサ部４０は、図３から図６に示すように、外ケース１１と中空糸膜束３１との間に配置された略筒体であり、軸方向において、４段で形成されたオフガス流出口１１ａに対応して、つまり、後記するスリット４３が４段のオフガス流出口１１ａと重なるように配置されている。 [Spacer]
The outer case 11 has a spacer portion 40 on its inner peripheral surface. That is, the spacer portion 40 is a portion integrally formed with the outer case 11 on the inner peripheral surface of the outer case 11. As shown in FIGS. 3 to 6, the spacer portion 40 is a substantially cylindrical body arranged between the outer case 11 and the hollow fiber membrane bundle 31, and is an off-gas outlet formed in four stages in the axial direction. Corresponding to 11a, that is, a slit 43 to be described later is arranged so as to overlap the four-stage off-gas outlet 11a.

スペーサ部４０は、後側の環状部４１と、環状部４１の前側に形成された複数の周壁部４２…とを備えている。複数の周壁部４２は、図３、図６に示すように、周方向において、等間隔で配置されており、隣り合う周壁部４２、４２の間が、スリット４３となっている。すなわち、筒状のスペーサ部４０の周壁には、幅広のスリット４３…（長孔）が複数形成されており、複数のスリット４３は、周方向において等間隔で配置されており、オフガスが流れるオフガス流路として機能している。なお、複数の周壁部４２は、オフガス流出口１１ａが完全に塞がれないように設計されている。また、スリット４３の前側は開放された切欠状となっている。   The spacer portion 40 includes a rear annular portion 41 and a plurality of peripheral wall portions 42 formed on the front side of the annular portion 41. As shown in FIGS. 3 and 6, the plurality of peripheral wall portions 42 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and a slit 43 is formed between the adjacent peripheral wall portions 42 and 42. That is, a plurality of wide slits 43 (long holes) are formed on the peripheral wall of the cylindrical spacer portion 40, and the plurality of slits 43 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and the off gas flows through the off gas. It functions as a flow path. The plurality of peripheral wall portions 42 are designed so that the off-gas outlet 11a is not completely blocked. Further, the front side of the slit 43 has an open notch shape.

そして、複数のスリット４３を介して、径方向におけるスペーサ部４０の内外は連通しており、外ケース１１内を前方に向かって進んできたオフガスは、スリット４３、オフガス流出口１１ａを順に介して、フロントマニホールド１３内に流出するようになっている。すなわち、オフガスは、複数のスリット４３、オフガス流出口１１ａを通って、加湿装置１の輪切り断面方向において、放射状に流れ、外部に流出するようになっている。   The inside and outside of the spacer portion 40 in the radial direction communicate with each other through the plurality of slits 43, and the off gas that has traveled forward in the outer case 11 passes through the slit 43 and the off gas outlet 11 a in this order. , And flows out into the front manifold 13. That is, the off gas flows radially through the plurality of slits 43 and the off gas outlet 11a in the direction of the cross section of the humidifier 1, and flows out to the outside.

また、スリット４３は、軸方向に対して斜めに形成されており、長孔状のスリット４３の長手方向と、軸方向（中空糸膜３２の長手方向）とは、ずれており、スリット４３の中心線と軸方向とのなす角度θは、３０°以上で６０°以下に設定されている（図７参照）。これにより、径方向外側に向かうオフガスによって、中空糸膜３２が径方向外側に開いたとしても、中空糸膜３２の全体がスリット４３に嵌まり込むことはなく、スリット４３内が塞がることは防止されている。   In addition, the slit 43 is formed obliquely with respect to the axial direction, and the longitudinal direction of the long hole-shaped slit 43 is deviated from the axial direction (longitudinal direction of the hollow fiber membrane 32). The angle θ formed by the center line and the axial direction is set to 30 ° or more and 60 ° or less (see FIG. 7). As a result, even if the hollow fiber membrane 32 opens radially outward due to the off-gas going outward in the radial direction, the entire hollow fiber membrane 32 does not fit into the slit 43 and the slit 43 is prevented from being blocked. Has been.

さらに、このように径方向外側に向かうオフガスの流れによって、中空糸膜３２が径方向外側に撓んだとしても、スペーサ部４０の複数の周壁部４２…が、この径方向外側に撓んだ中空糸膜３２がオフガス流出口１１ａを塞がないように、径方向内側に向かって支持する、つまり、押えるようになっている。   Furthermore, even if the hollow fiber membrane 32 is bent radially outward by the flow of the off gas going radially outward in this way, the plurality of peripheral wall portions 42 of the spacer portion 40 are bent outward in the radial direction. The hollow fiber membrane 32 is supported, that is, pressed inward in the radial direction so as not to block the off-gas outlet 11a.

さらにまた、スリット４３は、このように軸方向に対して斜めになりつつ、この斜め方向において、スリット４３は、径方向視で、４段で形成されたオフガス流出口１１ａよりも長くなるように延びている。これにより、オフガスが、前記斜め方向に形成されたスリット４３内を、斜め方向にも進むようになっている。したがって、オフガスが、スリット４３内を流れつつ、前方に向かって流れるようになっている。よって、オフガスが、外ケース１１の前側に形成されたオフガス流出口１１ａからも、フロントマニホールド１３（外部）内に流出するようになっている。   Furthermore, the slit 43 is inclined with respect to the axial direction in this way, and in this oblique direction, the slit 43 is longer than the off-gas outlet 11a formed in four stages in the radial direction. It extends. As a result, the off-gas proceeds in the diagonal direction through the slit 43 formed in the diagonal direction. Accordingly, the off-gas flows forward while flowing in the slit 43. Therefore, the off gas flows out into the front manifold 13 (outside) also from the off gas outlet 11 a formed on the front side of the outer case 11.

また、図７に示すように、スリット４３の軸方向における幅Ｗ１、スリット４３の深さＤ１（周壁部４２の厚さ）は、加湿装置１の導入されるオフガスの流量や、中空糸膜３２の剛性等に依存し、スリット４３を跨ぐ中空糸膜３２が、径方向外側に向かうオフガスの流れによって撓んだとしても、撓んだ中空糸膜３２がスリット４３を塞がないように設定される。
具体的には、スリット４３の幅Ｗ１は２４ｍｍ以下、深さＤ１は２ｍｍ以下であると共に、式（１）を満たすように設計されることが好ましい。
Ｗ１／Ｄ１≦１２ …（１） Moreover, as shown in FIG. 7, the width W1 in the axial direction of the slit 43 and the depth D1 (thickness of the peripheral wall portion 42) of the slit 43 are the flow rate of the off gas introduced into the humidifier 1 and the hollow fiber membrane 32. The hollow fiber membrane 32 straddling the slit 43 is set so that the deflected hollow fiber membrane 32 does not block the slit 43 even if the hollow fiber membrane 32 straddling the slit 43 is bent by the flow of off-gas toward the radially outer side. The
Specifically, the width W1 of the slit 43 is preferably 24 mm or less, the depth D1 is 2 mm or less, and is preferably designed to satisfy the formula (1).
W1 / D1 ≦ 12 (1)

周壁部４２の軸方向における幅Ｗ２は、径方向外側に開いた中空糸膜３２を径方向内側に向かって支持する周壁部４２によって、中空糸膜３２の外周面が損傷（切断等を含む）を防止しつつ、オフガスが良好に流通可能な幅に設定される。例えば、周壁部４２の軸方向における幅Ｗ２は、５ｍｍ以上で１０ｍｍ以下に設定されることが好ましい。   The width W2 in the axial direction of the peripheral wall portion 42 is such that the outer peripheral surface of the hollow fiber membrane 32 is damaged (including cutting or the like) by the peripheral wall portion 42 that supports the hollow fiber membrane 32 opened radially outward toward the radially inner side. The width is set such that off-gas can be circulated satisfactorily. For example, the width W2 in the axial direction of the peripheral wall portion 42 is preferably set to 5 mm or more and 10 mm or less.

フロントキャップ１２は、外ケース１１の前側開口に蓋をするように、外ケース１１に取り付けられている。そして、フロントキャップ１２内にコンプレッサ６１から空気が導入され、次いで、この空気が各中空糸膜３２内に導入されるようになっている。   The front cap 12 is attached to the outer case 11 so as to cover the front opening of the outer case 11. Then, air is introduced from the compressor 61 into the front cap 12, and then this air is introduced into each hollow fiber membrane 32.

フロントマニホールド１３は、複数のオフガス流出口１１ａから外部に流出したオフガスを集合させるためのカバーである。フロントマニホールド１３は、その内部にリング状の中空部を有しており、周方向かつ多段で形成されたオフガス流出口１１ａを覆うように外ケース１１に取り付けられている。そして、水分交換後のオフガスは、オフガス流出口１１ａから、前記リング状の中空部を介して、外部に排出されるようになっている。   The front manifold 13 is a cover for collecting off gas that has flowed to the outside from the plurality of off gas outlets 11a. The front manifold 13 has a ring-shaped hollow portion therein, and is attached to the outer case 11 so as to cover the off-gas outlet 11a formed in a circumferential direction and in multiple stages. The off gas after the moisture exchange is discharged from the off gas outlet 11a to the outside through the ring-shaped hollow portion.

リアキャップ１４は、外ケース１１の後側開口に蓋をするように、外ケース１１に取り付けられている。そして、中空糸膜３２から流出した加湿空気は、リアキャップ１４内を介して、外部に流出するようになっている。   The rear cap 14 is attached to the outer case 11 so as to cover the rear opening of the outer case 11. The humidified air that has flowed out of the hollow fiber membrane 32 flows out to the outside through the inside of the rear cap 14.

＜芯部材＞
芯部材２１は、その後側にオフガスが導入される円柱状の中空部２１ａを有している。そして、中空部２１ａを取り囲む周壁には、中空部２１ａに導入されたオフガスが、その外部の中空糸膜束３１（詳しくは、中空糸膜３２の間）に流出するように、複数のオフガス流入口２１ｂ（第２ガス流入口）が形成されている。 <Core member>
The core member 21 has a cylindrical hollow portion 21a into which off-gas is introduced on the rear side. A plurality of off-gas flows are formed on the peripheral wall surrounding the hollow portion 21a so that the off-gas introduced into the hollow portion 21a flows out to the outer hollow fiber membrane bundle 31 (specifically, between the hollow fiber membranes 32). An inlet 21b (second gas inlet) is formed.

＜中空糸膜束＞
中空糸膜束３１は、ポリイミド等から形成された中空糸膜３２が、所定本数（例えば１０〜１００００本）にて束ねられたものである。そして、中空糸膜束３１は、外ケース１１の軸方向に沿って、外ケース１１と芯部材２１との間に装填されると共に、前側のポッティング部３３及び後側のポッティング部３４を介して、外ケース１１及び芯部材２１に固定されている。すなわち、加湿装置１は、その軸方向において、ポッティング部３３、３４の間に水分交換を行う水分交換部を有している。 <Hollow fiber membrane bundle>
The hollow fiber membrane bundle 31 is a bundle of hollow fiber membranes 32 made of polyimide or the like in a predetermined number (for example, 10 to 10,000). The hollow fiber membrane bundle 31 is loaded between the outer case 11 and the core member 21 along the axial direction of the outer case 11, and via the front potting portion 33 and the rear potting portion 34. The outer case 11 and the core member 21 are fixed. That is, the humidifier 1 has a moisture exchange part that exchanges moisture between the potting parts 33 and 34 in the axial direction.

また、中空糸膜３２の前側開口（第１ガス流入口）は、フロントキャップ１２内と連通しており、フロントキャップ１２内から中空糸膜３２内に、空気が流入するようになっている。一方、中空糸膜３２の後側開口（第１ガス流出口）は、リアキャップ１４内と連通しており、中空糸膜３２内からリアキャップ１４内に加湿空気が流出するようになっている。   Further, the front opening (first gas inlet) of the hollow fiber membrane 32 communicates with the inside of the front cap 12 so that air flows into the hollow fiber membrane 32 from the front cap 12. On the other hand, the rear opening (first gas outlet) of the hollow fiber membrane 32 communicates with the inside of the rear cap 14 so that humid air flows out from the hollow fiber membrane 32 into the rear cap 14. .

中空糸膜３２は、外径が３ｍｍ以下（好ましくは０．２〜１ｍｍ）の極細の円筒状であり、その周壁に複数の数ｎｍの微細孔を有しており、水（水蒸気）の透過性を有している。そして、含水量の低い空気（第１ガス）が中空糸膜３２の内部を、含水量の高いオフガス（第２ガス）が中空糸膜３２の外部を、それぞれ流通することで、含水量の高いオフガスから水分が吸い出され、この水分が毛細管現象により中空糸膜３２の周壁を透過し、含水量の低い空気に供給（添加）されることで、空気が加湿され、加湿空気となる。このように板状の平膜等でなく、中空糸膜３２を使用したことで、単位体積当たりの有効膜面積は飛躍的に大きくなる。   The hollow fiber membrane 32 has an extremely thin 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, and is permeable to water (water vapor). It has sex. Then, air having a low water content (first gas) flows through the inside of the hollow fiber membrane 32, and an off-gas (second gas) having a high water content flows through the outside of the hollow fiber membrane 32, so that the water content is high. Moisture is sucked out from the off-gas, and this moisture permeates through the peripheral wall of the hollow fiber membrane 32 by capillary action and is supplied (added) to air having a low water content, whereby the air is humidified and becomes humidified air. Thus, the use of the hollow fiber membrane 32 instead of the plate-like flat membrane or the like dramatically increases the effective membrane area per unit volume.

また、中空糸膜３２は細く、さらに、コンプレッサ６１での圧縮により、オフガスよりも高圧の空気が中空糸膜３２内を通るので、中空糸膜３２自体が潰れないようになっている。   Further, the hollow fiber membrane 32 is thin, and further, air compressed at a higher pressure than off gas passes through the hollow fiber membrane 32 due to compression by the compressor 61, so that the hollow fiber membrane 32 itself is not crushed.

＜ポッティング部＞
ポッティング部３３、３４は、中空糸膜束３１を外ケース１１に固定すると共に、中空糸膜束３１を外ケース１１内に封止する部分である。このようなポッティング部３３、３４は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から形成される。 <Potting part>
The potting portions 33 and 34 are portions for fixing the hollow fiber membrane bundle 31 to the outer case 11 and sealing the hollow fiber membrane bundle 31 in the outer case 11. Such potting parts 33 and 34 are formed from thermosetting resins, such as an epoxy resin, for example.

≪加湿装置の効果≫
このような加湿装置１によれば、主に次の効果を得ることができる。
オフガス流出口１１ａと中空糸膜束３１との間に、軸方向においてオフガス流出口１１ａに対応して、筒状のスペーサ部４０が配置されているので、中空糸膜束３１の中空糸膜３２によって、オフガス流出口１１ａが塞がれることは防止される。すなわち、径方向外側に向かうオフガスの流れによって、中空糸膜３２が径方向外側に開こうとしても、スペーサ部４０の周壁部４２が中空糸膜を支持するので、オフガス流出口１１ａが塞がれることはない。 ≪Effect of humidification device≫
According to such a humidifier 1, the following effects can be mainly obtained.
Since the cylindrical spacer portion 40 is disposed between the off-gas outlet 11a and the hollow fiber membrane bundle 31 corresponding to the off-gas outlet 11a in the axial direction, the hollow fiber membrane 32 of the hollow fiber membrane bundle 31 is disposed. Therefore, the off gas outlet 11a is prevented from being blocked. That is, even if the hollow fiber membrane 32 tries to open radially outward due to the flow of the off gas toward the radially outer side, the peripheral wall portion 42 of the spacer portion 40 supports the hollow fiber membrane, so that the off gas outlet 11a is blocked. There is nothing.

また、スリット４３は、軸方向に対して斜めであり、中空糸膜３２の長手方向とずれているので、中空糸膜３２の全体がスリット４３に嵌り込みにくくなり、スリット４３自体が中空糸膜３２で塞がれることは防止される。
そして、オフガスは、周方向に複数で形成されたスリット４３、周方向に複数のオフガス流出口１１ａを通って、径方向外側に進み、外部に流出することができる。 In addition, the slit 43 is oblique to the axial direction and deviates from the longitudinal direction of the hollow fiber membrane 32. Therefore, the entire hollow fiber membrane 32 is difficult to fit into the slit 43, and the slit 43 itself is the hollow fiber membrane. Blocking with 32 is prevented.
Then, the off gas passes through a plurality of slits 43 formed in the circumferential direction and a plurality of off gas outlets 11a in the circumferential direction, and can flow out to the outside in the radial direction.

また、スリット４３は軸方向に対して斜めとなりつつ、この斜め方向（略軸方向）で延びているので、オフガスは、スリット４３内を通って、前方にも進み、前側のオフガス流出口１１ａからも流出することができる。   Further, since the slit 43 is inclined with respect to the axial direction and extends in this oblique direction (substantially in the axial direction), the off gas travels forward through the slit 43 and from the front off gas outlet 11a. Can also be spilled.

このようにして、燃料電池スタック５０から加湿装置１内に導入されるオフガスは、その流量が低下することなく、スリット４３内を軸方向及び／又は径方向に進み、複数のオフガス流出口１１ａからフロントマニホールド１３内に排出される。すなわち、オフガスの流通性を確保しつつ、コンプレッサ６１からの空気を効率的に加湿することができる。   In this way, the off gas introduced from the fuel cell stack 50 into the humidifier 1 proceeds in the slit 43 in the axial direction and / or the radial direction without decreasing its flow rate, and passes through the plurality of off gas outlets 11a. It is discharged into the front manifold 13. That is, the air from the compressor 61 can be efficiently humidified while ensuring the off-gas flowability.

≪外ケースの一製造方法≫
次に、図８から図１１を参照して、射出成形法により、スペーサ部４０を有する外ケース１１の一製造方法を説明する。
図８に示すように、外型７０内に中子７２を配置する。そうすると、外型７０と中子７２との間に、スペーサ部４０を有する外ケース１１の形状に対応した隙間Ｇが形成されるようになっている。外型７０は、外ケース１１の周方向において、ここでは４分割された４つの外型片７１から構成されており、各外型片７１の内面には、オフガス流出口１１ａを形成すべき箇所に、凸部７１ａが形成されている。また、中子７２の外周面には、スリット４３の形状に対応した凸条７２ａ（型部）が形成されている（図１１参照）。すなわち、凸条７２ａは中子７２の外周面に周方向で複数であると共に、各凸条７２ａは軸方向に対して斜めに形成されている。 ≪One manufacturing method for outer case≫
Next, with reference to FIGS. 8 to 11, a method for manufacturing the outer case 11 having the spacer portion 40 will be described by an injection molding method.
As shown in FIG. 8, the core 72 is disposed in the outer mold 70. As a result, a gap G corresponding to the shape of the outer case 11 having the spacer portion 40 is formed between the outer mold 70 and the core 72. The outer mold 70 is composed of four outer mold pieces 71 divided in this case in the circumferential direction of the outer case 11, and a location where the off-gas outlet 11 a is to be formed on the inner surface of each outer mold piece 71. Further, a convex portion 71a is formed. Further, on the outer peripheral surface of the core 72, a ridge 72a (mold part) corresponding to the shape of the slit 43 is formed (see FIG. 11). That is, there are a plurality of ridges 72a in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the core 72, and each ridge 72a is formed obliquely with respect to the axial direction.

そして、図９に示すように、スプルー（図示しない）を介して、隙間Ｇに熱可塑性樹脂等の樹脂を射出する。樹脂の硬化後、図１０に示すように、４つの外型片７１を外した後、図１１に示すように、中子７２を回転させながら引き抜く。中子７２の回転方向及び回転角度は、軸方向に対してのスリット４３及び凸条７２ａの傾斜方向及び傾斜程度に関係し、本実施形態では、左回転させながら中子７２を引き抜く。なお、中子７２を引き抜いた後、外型片７１を外してもよい。
中子７２を引き抜いた後、スペーサ部４０が一体成形された外ケース１１を得ることができる。 Then, as shown in FIG. 9, a resin such as a thermoplastic resin is injected into the gap G through a sprue (not shown). After the resin is cured, after removing the four outer mold pieces 71 as shown in FIG. 10, the core 72 is pulled out while rotating as shown in FIG. The rotation direction and rotation angle of the core 72 are related to the inclination direction and the inclination degree of the slit 43 and the ridge 72a with respect to the axial direction, and in this embodiment, the core 72 is pulled out while being rotated counterclockwise. The outer mold piece 71 may be removed after the core 72 is pulled out.
After the core 72 is pulled out, the outer case 11 in which the spacer portion 40 is integrally formed can be obtained.

以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は前記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、例えば以下のような変更をすることができる。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

前記した実施形態では、スペーサ部４０が外ケース１１と一体成形された構成を例示したが、図１２から図１４に示すように、スペーサ４０Ａと、外ケース１１とが別部品である構成でもよい。
スペーサ４０Ａは、外ケース１１と中空糸膜束３１との間に配置された略筒状の樹脂成形品であり、後側の環状部４１Ａと、環状部４１Ａの前側に一体成形された複数の周壁部４２Ａ…とを備えている。そして、周方向において等間隔で配置された周壁部４２Ａ、４２Ａの間が、オフガスが流れるスリット４３Ａとなっている。 In the above-described embodiment, the configuration in which the spacer portion 40 is integrally formed with the outer case 11 is illustrated. However, as illustrated in FIGS. 12 to 14, the spacer 40A and the outer case 11 may be separate components. .
The spacer 40A is a substantially cylindrical resin molded product disposed between the outer case 11 and the hollow fiber membrane bundle 31, and includes a rear annular part 41A and a plurality of integrally molded parts on the front side of the annular part 41A. A peripheral wall portion 42A is provided. And between the surrounding wall parts 42A and 42A arrange | positioned at equal intervals in the circumferential direction is the slit 43A through which off-gas flows.

環状部４１Ａの外径は、複数の周壁部４２Ａによって構成される筒状体の外径よりも大きく設計されている（図１２、図１３参照）。そして、環状部４１Ａの外周面には、径方向外側に突出した係止爪（図示しない）が周方向に複数で形成されており、この係止爪が外ケース１１の内周面に形成された係止穴に係止することにより、スペーサ４０Ａが外ケース１１に位置決めされつつ、取り付けられるようになっている。   The outer diameter of the annular portion 41A is designed to be larger than the outer diameter of the cylindrical body constituted by the plurality of peripheral wall portions 42A (see FIGS. 12 and 13). A plurality of engaging claws (not shown) projecting radially outward are formed on the outer peripheral surface of the annular portion 41A in the circumferential direction, and the engaging claws are formed on the inner peripheral surface of the outer case 11. The spacer 40 </ b> A is attached to the outer case 11 while being positioned by being locked in the locking holes.

また、環状部４１Ａを含むスペーサ４０Ａには、軸方向に１本のスリット（図示しない）が形成されており、このスリットの幅が狭まることでスペーサ４０Ａが縮径し、スペーサ４０Ａが外ケース１１内に取り付けられるようになっている。なお、前方に向かうオフガスの流れが、環状部４１Ａで阻害されないように、前記係止爪以外の環状部に、軸方向で溝等を形成してもよい。また、環状部４１Ａはポッティング部３３側（オフガスの下流側）に配置されてもよい。   The spacer 40A including the annular portion 41A is formed with one slit (not shown) in the axial direction. The width of the slit is reduced, so that the spacer 40A is reduced in diameter, and the spacer 40A is formed in the outer case 11. It is designed to be installed inside. In addition, you may form a groove | channel etc. in an axial direction in cyclic | annular parts other than the said latching claw so that the flow of the off gas which goes ahead may not be inhibited by the cyclic | annular part 41A. Further, the annular portion 41A may be arranged on the potting portion 33 side (downstream side of the off gas).

また、複数の周壁部４２Ａによって構成される筒状体の外径は、外ケース１１の内径よりも小さく、スペーサＡ４０と外ケース１１との間には、輪切り方向断面視において、リング状の空間Ｓが形成されている（図１４参照）。すなわち、周壁部４２Ａ…と、外ケース１１とは離れており、径方向視において、オフガス流出口１１ａと周壁部４２Ａとが重なっていたとしても、実際にはオフガス流出口１１ａは塞がっておらず（図１４参照）、スリット４３Ａから径方向外側に流出したオフガスは、リング状の空間Ｓを介して、複数のオフガス流出口１１ａに流れ込むようになっている。   Further, the outer diameter of the cylindrical body constituted by the plurality of peripheral wall portions 42A is smaller than the inner diameter of the outer case 11, and a ring-shaped space is formed between the spacer A40 and the outer case 11 in a sectional view in the ring direction. S is formed (see FIG. 14). That is, the peripheral wall portion 42A and the outer case 11 are separated from each other, and even when the offgas outlet 11a and the peripheral wall portion 42A overlap each other in the radial direction, the offgas outlet 11a is not actually closed. (Refer to FIG. 14) The off-gas that has flowed radially outward from the slit 43 </ b> A flows into the plurality of off-gas outlets 11 a through the ring-shaped space S.

次に、図１５、図１６を参照して、スペーサ４０Ａの一製造方法を説明する。
図１５（ａ）、図１６に示すように、第１外型８１及び第２外型８２を組み合わせて構成される有底円筒状の外型８０内に、中子８３を配置する。そうすると、外型８０と中子８３との間に、スペーサ４０Ａの形状に対応した隙間Ｇが形成されるようになっている。また、中子８３の外周面には、スリット４３Ａを形成すべき箇所に、スリット４３Ａの形状に対応した凸条８３ａ（型部）が形成されている。すなわち、凸条８３ａは中子８３の外周面に周方向で複数であると共に、各凸条８３ａは軸方向に対して斜めに形成されている。 Next, with reference to FIGS. 15 and 16, a method for manufacturing the spacer 40 </ b> A will be described.
As shown in FIGS. 15A and 16, a core 83 is disposed in a bottomed cylindrical outer mold 80 configured by combining a first outer mold 81 and a second outer mold 82. As a result, a gap G corresponding to the shape of the spacer 40 </ b> A is formed between the outer mold 80 and the core 83. Further, on the outer peripheral surface of the core 83, protrusions 83a (mold parts) corresponding to the shape of the slits 43A are formed at locations where the slits 43A are to be formed. That is, there are a plurality of ridges 83a in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the core 83, and each ridge 83a is formed obliquely with respect to the axial direction.

そして、第１外型８１のスプルー８１ａを介して、隙間Ｇに熱可塑性樹脂等の樹脂を射出する。
樹脂の硬化後、図１５（ｂ）に示すように、第１外型８１と第２外型８２とを上下に分割し、中子８３を回転させながら引き抜く。中子８３の回転方向及び回転角度は、軸方向に対してのスリット４３Ａ及び凸条８３ａの傾斜方向及び傾斜程度に関係し、本実施形態では、左回転させながら中子８３を引き抜く。
中子８３を引き抜いた後、図１５（ｃ）に示すように、環状部４１Ａと複数の周壁部４２Ａが一体で形成され、隣り合う周壁部４２Ａ間にスリット４３Ａとが形成されたスペーサ４０Ａを得ることができる。 Then, a resin such as a thermoplastic resin is injected into the gap G through the sprue 81 a of the first outer mold 81.
After the resin is cured, as shown in FIG. 15B, the first outer mold 81 and the second outer mold 82 are divided into upper and lower parts, and the core 83 is pulled out while rotating. The rotation direction and rotation angle of the core 83 are related to the inclination direction and degree of inclination of the slit 43A and the ridge 83a with respect to the axial direction. In this embodiment, the core 83 is pulled out while being rotated counterclockwise.
After the core 83 is pulled out, as shown in FIG. 15 (c), a spacer 40A in which an annular portion 41A and a plurality of peripheral wall portions 42A are integrally formed and a slit 43A is formed between adjacent peripheral wall portions 42A. Obtainable.

前記した実施形態では、軸方向におけるスペーサ部４０の長さは、複数段のオフガス流出口１１ａの軸方向における長さよりもやや長い程度である構成を例示したが（図３、図７参照）、例えば、スペーサ部４０と外ケース１１との長さが略同一の構成、つまり、スペーサ部４０の環状部４１が後側に延びた構成であってもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the length of the spacer portion 40 in the axial direction is slightly longer than the length in the axial direction of the plurality of off-gas outlets 11a is illustrated (see FIGS. 3 and 7). For example, the spacer portion 40 and the outer case 11 may have substantially the same length, that is, the annular portion 41 of the spacer portion 40 may extend to the rear side.

また、複数の周壁部４２によって構成される仮想的な筒体の内径が、中空糸膜束３１の外径よりも小さく、各周壁部４２が中空糸膜束３１を径方向内側に押す構成としてもよい。
このような構成にすれば、中空糸膜束３１の輪切り断面において、中空糸膜３２の密度（充填率）が、径方向外側で高くなり、径方向内側で低くなる。すなわち、中空糸膜束３１内におけるオフガスの流路断面積は、径方向内側に向かうにつれて大きくなる。そうすると、オフガスが芯部材２１に近い径方向内側部分を流れやすくなるので、オフガスが前側のポッティング部３３の近傍まで直進しやすくなる。これにより、中空糸膜３２の前側部分を介しても水分交換することができる。 Moreover, the internal diameter of the virtual cylinder comprised by the some surrounding wall part 42 is smaller than the outer diameter of the hollow fiber membrane bundle 31, and each surrounding wall part 42 pushes the hollow fiber membrane bundle 31 to radial inside. Also good.
With such a configuration, in the circular cross section of the hollow fiber membrane bundle 31, the density (filling rate) of the hollow fiber membranes 32 increases on the radially outer side and decreases on the radially inner side. That is, the cross-sectional area of the off-gas channel in the hollow fiber membrane bundle 31 increases toward the inner side in the radial direction. As a result, the off-gas easily flows in the radially inner portion near the core member 21, so that the off-gas easily goes straight to the vicinity of the front potting portion 33. Thereby, moisture can be exchanged also through the front portion of the hollow fiber membrane 32.

前記した実施形態では、中空糸膜束３１が外ケース１１と芯部材２１との間に充填された加湿装置１に本発明を適用したが、これに限定されず、芯部材２１を備えず、外ケース１１の後側にオフガス流入口が形成された加湿装置であってもよい。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the humidifying device 1 in which the hollow fiber membrane bundle 31 is filled between the outer case 11 and the core member 21, but is not limited thereto, and the core member 21 is not provided. A humidifier in which an off-gas inlet is formed on the rear side of the outer case 11 may be used.

前記した実施形態では、中空糸膜３２内を通る第１ガス（空気）が第２ガス（オフガス）よりも含水量が低い場合を例示したが、第１ガスの含水量が第２ガスよりも高い場合であってもよい。すなわち、コンプレッサ６１からの空気が中空糸膜３２外を通る構成であってもよい。
また、前記した実施形態では、中空糸膜３２外のオフガス（第２ガス）の向きと、中空糸膜内の空気（第１ガス）の向きとが、逆である場合を例示したが、これに限定されず、同じ向きであってもよい。 In the above-described embodiment, the case where the first gas (air) passing through the hollow fiber membrane 32 has a lower water content than the second gas (off gas) is exemplified. However, the water content of the first gas is lower than that of the second gas. It may be high. In other words, the configuration may be such that the air from the compressor 61 passes outside the hollow fiber membrane 32.
Further, in the above-described embodiment, the case where the direction of the off gas (second gas) outside the hollow fiber membrane 32 and the direction of the air (first gas) inside the hollow fiber membrane are opposite is illustrated. It is not limited to, It may be the same direction.

本実施形態に係る加湿装置が組み込まれた燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system with which the humidification apparatus which concerns on this embodiment was integrated. 本実施形態に係る加湿装置の斜視図である。It is a perspective view of the humidification device concerning this embodiment. 本実施形態に係るスペーサ部を抜き出して示す斜視図である。It is a perspective view which extracts and shows the spacer part which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る加湿装置の側断面図であり、図２のＸ１−Ｘ１線断面である。It is a sectional side view of the humidifier which concerns on this embodiment, and is a X1-X1 line cross section of FIG. 本実施形態に係る加湿装置の側断面を拡大した図である。It is the figure which expanded the side cross section of the humidification apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る加湿装置の輪切り断面図であり、図２のＸ２−Ｘ２線断面である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the humidifier according to the present embodiment, taken along the line X2-X2 of FIG. 本実施形態に係るスペーサ部を周方向に展開した図である。It is the figure which expand | deployed the spacer part which concerns on this embodiment in the circumferential direction. 本実施形態に係るスペーサ部を有する外ケースの一製造方法を示す輪切り断面図であり、外型内に中子を配置した段階を示す。It is a ring section showing a manufacturing method of the outer case which has a spacer part concerning this embodiment, and shows the stage which has arranged a core in an outer model. 本実施形態に係るスペーサ部を有する外ケースの一製造方法を示す輪切り断面図であり、外型と中子との隙間に樹脂を射出した段階を示す。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of an outer case having a spacer portion according to the present embodiment, and shows a stage in which resin is injected into a gap between the outer mold and the core. 本実施形態に係るスペーサ部を有する外ケースの一製造方法を示す輪切り断面図であり、外型を外した段階を示す。It is a ring section showing a manufacturing method of an outer case which has a spacer part concerning this embodiment, and shows the stage which removed an outer model. 本実施形態に係るスペーサ部を有する外ケースの一製造方法を示す斜視図であり、中子を回転させながら引き抜いている段階を示す。It is a perspective view which shows one manufacturing method of the outer case which has the spacer part which concerns on this embodiment, and shows the step which is drawing out, rotating a core. 変形例に係るスペーサの斜視図である。It is a perspective view of the spacer concerning a modification. 変形例に係る加湿装置の側断面を拡大した図である。It is the figure which expanded the side cross section of the humidification apparatus which concerns on a modification. 変形例に係る加湿装置の輪切り断面図である。It is a cross-sectional view of a humidifier according to a modification. 変形例に係るスペーサの一製造方法を段階的に示す斜視図であり、（ａ）は外型内に中子を配置した段階、（ｂ）は外型を上下に分割した後、中子を引き抜いている段階、（ｃ）は中子を取り出した段階を示す。It is the perspective view which shows one manufacturing method of the spacer which concerns on a modification in steps, (a) is the step which has arrange | positioned the core in an outer mold | type, (b) The drawing stage (c) shows the stage where the core is taken out. 変形例に係るスペーサの一製造方法において、外型内に中子を配置し、外型と中子のとの隙間に、スペーサを形成する樹脂を射出した状態を示す側断面図である。In the manufacturing method of the spacer which concerns on a modification, a core is arrange | positioned in an outer mold | type, It is a sectional side view which shows the state which inject | poured resin which forms a spacer in the clearance gap between an outer mold | type and a core.

符号の説明Explanation of symbols

１ 加湿装置
１０ ケース
１１ 外ケース
１１ａ オフガス流出口（第２ガス流出口）
３１ 中空糸膜束
３２ 中空糸膜
４０ スペーサ部
４１ 環状部
４２ 周壁部
４３ スリット
７２ 中子
７２ａ 凸条（型部） 1 Humidifier 10 Case 11 Outer Case 11a Off-gas outlet (second gas outlet)
31 hollow fiber membrane bundle 32 hollow fiber membrane 40 spacer part 41 annular part 42 peripheral wall part 43 slit 72 core 72a ridge (mold part)

Claims (2)

複数の中空糸膜が束ねられてなる中空糸膜束と、
前記中空糸膜束を収容する共に、筒状であって、第２ガス流出口が周方向に複数かつ軸方向に複数段で形成されたケースと、
を備え、
第１ガスが前記中空糸膜内を流通し、
前記第１ガスと含水量の異なる第２ガスが、前記中空糸膜の外側を流通し、前記第２ガス流出口を通って外部に流出すると共に、
前記中空糸膜を介して水分交換し、第１ガス及び第２ガスのうち含水量の低いガスを加湿する加湿装置であって、
前記中空糸膜束と前記第２ガス流出口との間で、かつ、軸方向において前記第２ガス流出口に対応して配置された筒状のスペーサ部を備え、
前記スペーサ部の周壁には、軸方向に対して斜めであり、かつ、周方向に複数のスリットが形成されている
ことを特徴とする加湿装置。 A hollow fiber membrane bundle formed by bundling a plurality of hollow fiber membranes;
A case in which the hollow fiber membrane bundle is accommodated and is cylindrical, and a plurality of second gas outlets are formed in the circumferential direction and in a plurality of stages in the axial direction;
With
A first gas flows through the hollow fiber membrane;
A second gas having a moisture content different from that of the first gas flows outside the hollow fiber membrane, flows out to the outside through the second gas outlet,
A humidifier that exchanges moisture through the hollow fiber membrane and humidifies a gas having a low water content among the first gas and the second gas,
A cylindrical spacer portion disposed between the hollow fiber membrane bundle and the second gas outlet and disposed in the axial direction corresponding to the second gas outlet;
The humidifying device, wherein the peripheral wall of the spacer portion is inclined with respect to the axial direction, and a plurality of slits are formed in the circumferential direction. 前記スペーサ部は樹脂製であって、
前記スリットは、当該スリットに対応した型部を有する中子を、前記スペーサ部の成形時に回転させながら引き抜くことによって形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。 The spacer portion is made of resin,
The humidifier according to claim 1, wherein the slit is formed by pulling out a core having a mold part corresponding to the slit while rotating the spacer part.

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