JP2008307432A

JP2008307432A - 加湿装置

Info

Publication number: JP2008307432A
Application number: JP2007154933A
Authority: JP
Inventors: Toshikatsu Katagiri; 敏勝片桐; Kenji Nagumo; 健司南雲; Yohei Hidaka; 洋平日高
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2008-12-25

Abstract

【課題】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。
【解決手段】複数の中空糸膜３２が束ねられてなる中空糸膜束３１と、中空糸膜束３１を収容する共に、筒状であって、オフガス流出口１１ａが周方向に複数かつ軸方向に複数段で形成された外ケース１１と、を備え、空気が中空糸膜３２内を流通し、空気と含水量の異なるオフガスが、中空糸膜３２の外側を流通し、オフガス流出口１１ａを通って外部に流出すると共に、中空糸膜３２を介して水分交換し、空気を加湿する加湿装置１であって、中空糸膜束３１と外ケース１１との間で、かつ、軸方向においてオフガス流出口１１ａに対応して配置された筒状のスペーサ部４０部を備え、スペーサ部４０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４３が形成されている。
【選択図】図３

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。

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）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

≪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。

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。

＜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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

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。

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。

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。

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。

＜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。

＜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。

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。

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。

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。

＜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。

≪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。

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。

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。

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。

≪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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。本実施形態に係る加湿装置の斜視図である。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。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。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。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。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。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。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。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。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。変形例に係るスペーサの斜視図である。変形例に係る加湿装置の側断面を拡大した図である。変形例に係る加湿装置の輪切り断面図である。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。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。

符号の説明

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）

Claims

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。
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。