JP2010117094A - Humidifier - Google Patents

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Yohei Hidaka
洋平 日高
Kenji Nagumo
健司 南雲
Takumoto Ikada
拓素 井加田
Toshikatsu Katagiri
敏勝 片桐
Satoshi Iitaka
智 飯高
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a humidifier capable of improving moisture exchange efficiency and enabling suitable humidification. <P>SOLUTION: The humidifier 1 includes a plurality of independent hollow fiber membrane bundles 11 formed by binding a plurality of hollow fiber membranes 12 and a cylindrical case 21 for storing the hollow fiber membrane bundles 11. First fluid is made to flow within the hollow fiber membranes 12, and second fluid different from the first fluid is made to flow outside the hollow fiber membranes 12 within the casing 21. A cross sectional shape of the hollow fiber membrane bundle 11 in the sectionally split direction is a shape including the longitudinal direction X and the short direction Y. At least one portion between the hollow fiber membrane bundle 11 and the adjacent hollow fiber membrane bundle 11 is partitioned by a wall formed in the direction to which the hollow fiber membrane bundle 11 is extended. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池等に供給される空気等の流体を加湿する加湿器に関し、詳しくは、水分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 fluid such as air supplied to a fuel cell or the like, and more particularly to a humidifier having a moisture-permeable hollow fiber membrane.

固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等の燃料電池においては、燃料電池を構成する電解質膜の湿潤状態を確保するべく、水素（燃料ガス）、酸素を含む空気（酸化剤ガス）を加湿する加湿器が必要とされる。このような加湿器は、中空糸膜を束ねてなる中空糸膜束と、中空糸膜束を収容するケースとを備え、例えば、燃料電池に向かう加湿すべき空気（第１流体）が中空糸膜内を、燃料電池のカソードから排出された多湿のカソードオフガス（第２流体）が中空糸膜外を、それぞれ通流する（例えば、特許文献１〜３参照）。   In fuel cells such as polymer electrolyte fuel cells (PEFC), hydrogen (fuel gas) and oxygen-containing air (oxidant gas) are used to ensure the wet state of the electrolyte membrane that constitutes the fuel cell. ) Is required. Such a humidifier includes a hollow fiber membrane bundle formed by bundling hollow fiber membranes and a case for housing the hollow fiber membrane bundle. For example, air to be humidified toward the fuel cell (first fluid) is hollow fiber. The humid cathode offgas (second fluid) discharged from the cathode of the fuel cell passes through the inside of the membrane through the hollow fiber membrane (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

特開平６−１３２０３８号公報JP-A-6-132038 特開平８−２７３６８７号公報JP-A-8-273687 特開２００４−３１１２８７号公報JP 2004-311287 A

ところで、加湿器に使用される中空糸膜の利用効率を高めるために、例えば、中空糸膜束の中心軸線上に、円管状のインナーパイプを挿入し、カソードオフガスをこのインナーパイプの一端部の中空部からインナーパイプの周壁に設けられた複数の孔を介して径方向外向きに流出させ、中空糸膜束の内周面から流入させるようにしたインナーパイプ式の加湿器が考えられている。この加湿器によれば、それまでのインナーパイプを有さない加湿器に比べて飛躍的に膜の利用率（水分交換効率）を高めることが可能となった。   By the way, in order to increase the utilization efficiency of the hollow fiber membrane used in the humidifier, for example, a circular inner pipe is inserted on the central axis of the hollow fiber membrane bundle, and the cathode off gas is supplied to one end of the inner pipe. An inner pipe type humidifier is considered in which a hollow portion is allowed to flow radially outward through a plurality of holes provided in a peripheral wall of the inner pipe and is allowed to flow from the inner peripheral surface of the hollow fiber membrane bundle. . According to this humidifier, it becomes possible to dramatically increase the utilization rate (moisture exchange efficiency) of the membrane as compared with the humidifiers that do not have an inner pipe.

しかし、このようなインナーパイプ式の加湿器では、インナーパイプの他端側が、水分交換に関係のないデッドスペースになるという難点を有している。
また、インナーパイプ式の加湿器は、前記したように水分交換効率の高さから、それ以上の小型化が難しい状況にある。 However, in such an inner pipe type humidifier, the other end side of the inner pipe has a drawback that it becomes a dead space unrelated to moisture exchange.
Further, as described above, the inner pipe type humidifier is in a situation where it is difficult to further reduce the size because of its high water exchange efficiency.

このような状況から、インナーパイプを有さない加湿器において、インナーパイプ式の加湿器と同等の水分交換効率を有する技術の開発が望まれている。   In such a situation, in a humidifier that does not have an inner pipe, it is desired to develop a technique that has a moisture exchange efficiency equivalent to that of an inner pipe humidifier.

ここで、従来のインナーパイプを有さない加湿器において、水分交換効率を向上させるための方策として、カソードオフガスが流れる際の圧損が大きくなるように設定することが考えられる。しかしながら、燃料電池のシステム上、圧損を大きくすることは、補機損失の増大につながってしまい採用することができない。   Here, in the humidifier which does not have the conventional inner pipe, as a measure for improving the moisture exchange efficiency, it is conceivable to set the pressure loss when the cathode off gas flows to be large. However, on the fuel cell system, increasing the pressure loss leads to an increase in auxiliary machinery loss and cannot be employed.

そこで、本発明は、水分交換効率を向上させることができ、好適に加湿可能な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 can improve a moisture exchange efficiency and can humidify suitably.

前記目的を達成するために、本発明は、複数の中空糸膜が束ねられてなる独立した複数の中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収容する筒状のケースと、を備え、第１流体が前記中空糸膜内を通流し、前記第１流体と異なる湿度の第２流体が前記ケース内における前記中空糸膜外を通流する加湿器であって、輪切り方向における前記中空糸膜束の断面形状は、長手方向と短手方向とを有する形状とされており、前記中空糸膜束と、隣り合う前記中空糸膜束との間のうち少なくとも１箇所は、前記中空糸膜束の延在する方向に形成された壁部で仕切られたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention comprises a plurality of independent hollow fiber membrane bundles in which a plurality of hollow fiber membranes are bundled, and a cylindrical case that accommodates the hollow fiber membrane bundles. A humidifier in which one fluid flows through the hollow fiber membrane, and a second fluid having a humidity different from that of the first fluid flows outside the hollow fiber membrane in the case, the hollow fiber membrane in a ring cutting direction The cross-sectional shape of the bundle is a shape having a longitudinal direction and a short direction, and at least one of the hollow fiber membrane bundles and the adjacent hollow fiber membrane bundles is the hollow fiber membrane bundle. It is characterized by being partitioned by a wall portion formed in the extending direction.

ここで、長手方向と短手方向とを有する断面形状には、楕円形状、長円形状、矩形状、角部のない四辺形状、多辺形状等がある。   Here, the cross-sectional shape having the longitudinal direction and the short direction includes an elliptical shape, an oval shape, a rectangular shape, a quadrilateral shape without corners, a multi-sided shape, and the like.

このような加湿器によれば、中空糸膜束の断面形状が長手方向と短手方向とを有しており、このように短手方向を有することによって中空糸膜束の厚みを（長手方向の幅に対して）小さくすることができるので、中空糸膜束の断面内において短手方向に第２流体が均一に流れ易くなる。また、壁部で仕切ることで各独立した中空糸膜束の個々に沿うようにして第２流体が流れるように構成することができるので、例えば、水分交換に供される中空糸膜束を長く形成してこれに沿うように第２流体が流れるように構成したものと実質的に同様の効果が得られるようになる。
したがって、各中空糸膜束に沿わせて第２流体を有効に流すことができ、水分交換効率を向上させることができて、加湿効率の高い加湿器が得られる。 According to such a humidifier, the cross-sectional shape of the hollow fiber membrane bundle has a longitudinal direction and a short direction, and thus the thickness of the hollow fiber membrane bundle is reduced (longitudinal direction) by having the short direction. Therefore, the second fluid can easily flow uniformly in the short direction in the cross section of the hollow fiber membrane bundle. In addition, since the second fluid can flow along the individual hollow fiber membrane bundles by partitioning with the wall portion, for example, the hollow fiber membrane bundles used for moisture exchange are lengthened. An effect substantially the same as that formed so that the second fluid flows so as to follow this can be obtained.
Therefore, the second fluid can be effectively flowed along each hollow fiber membrane bundle, the water exchange efficiency can be improved, and a humidifier with high humidification efficiency can be obtained.

また、本発明は、前記第２流体は、前記中空糸膜束の外周面に対して、前記短手方向に沿って流入する構成とするのがよい。   In the present invention, it is preferable that the second fluid flows along the short direction with respect to the outer peripheral surface of the hollow fiber membrane bundle.

このような加湿器によれば、厚みを小さくした中空糸膜束に対し、この厚みの小さい方向に沿って第２流体が流れ込むので、中空糸膜束の断面内において短手方向に第２流体がより均一に流れ易くなる。これによって、さらに加湿効率の高い加湿器が得られる。   According to such a humidifier, the second fluid flows into the hollow fiber membrane bundle having a small thickness along the direction of the small thickness. Therefore, the second fluid in the short direction in the cross section of the hollow fiber membrane bundle. Becomes easier to flow more uniformly. Thereby, a humidifier with higher humidification efficiency can be obtained.

また、本発明は、前記第２流体は、前記外周面に対して流入したのち、前記短手方向に沿って流出する構成とするのがよい。   In the present invention, it is preferable that the second fluid flows out along the short direction after flowing into the outer peripheral surface.

このような加湿器によれば、厚みを小さくした中空糸膜束に対し、この厚みの小さい方向に沿って第２流体が流出するので、中空糸膜束の断面内において短手方向に第２流体がより均一に流れ易くなる。これによって、より一層加湿効率の高い加湿器が得られる。   According to such a humidifier, since the second fluid flows out along the direction of small thickness with respect to the hollow fiber membrane bundle having a small thickness, the second fluid flows in the short direction in the cross section of the hollow fiber membrane bundle. The fluid can flow more uniformly. Thereby, a humidifier with higher humidification efficiency can be obtained.

また、本発明は、前記中空糸膜束に対する前記第２流体の流入と流出とが、前記中空糸膜束を輪切り方向に挟んだ異なる位置で行われる構成とするのがよい。   Further, the present invention is preferably configured such that the inflow and outflow of the second fluid to and from the hollow fiber membrane bundle are performed at different positions sandwiching the hollow fiber membrane bundle in the ring cutting direction.

このような加湿器によれば、第２流体は、中空糸膜束に流入したのち、中空糸膜束を輪切り方向に挟んだ流入側とは反対側の位置において流出することとなり、中空糸膜束内を輪切り方向に横切るようにして好適に流れることとなる。したがって、各中空糸膜の表面を第２流体がより均一に流れ易くなり、より一層加湿効率の高い加湿器が得られる。   According to such a humidifier, the second fluid flows into the hollow fiber membrane bundle, and then flows out at a position opposite to the inflow side sandwiching the hollow fiber membrane bundle in the ring cutting direction. It will flow suitably so as to cross the inside of the bundle in the ring cutting direction. Therefore, the second fluid can flow more uniformly on the surface of each hollow fiber membrane, and a humidifier with higher humidification efficiency can be obtained.

また、本発明の加湿器は、複数の中空糸膜が束ねられてなる独立した複数の中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収容する筒状のケースと、を備え、第１流体が前記中空糸膜内を通流し、前記第１流体と異なる湿度の第２流体が前記ケース内における前記中空糸膜外を通流し、前記第２流体が、前記ケースに設けられた流入部から前記中空糸膜束の外周面に向かって流入する加湿器であって、輪切り方向における前記ケースの内壁の断面形状は、長手方向と短手方向とを有する形状とされており、前記流入部は、前記第２流体が前記短手方向に沿って流入するように形成されていることを特徴とする。   The humidifier of the present invention includes a plurality of independent hollow fiber membrane bundles in which a plurality of hollow fiber membranes are bundled, and a cylindrical case that accommodates the hollow fiber membrane bundle, and the first fluid is Flowing through the hollow fiber membrane, a second fluid having a humidity different from that of the first fluid flows outside the hollow fiber membrane in the case, and the second fluid flows from the inflow portion provided in the case. A humidifier that flows in toward the outer peripheral surface of the hollow fiber membrane bundle, wherein the cross-sectional shape of the inner wall of the case in the ring cutting direction is a shape having a longitudinal direction and a short direction, The second fluid is formed so as to flow in along the short direction.

このような加湿器によれば、輪切り方向におけるケースの内壁の断面形状が、長手方向と短手方向とを有しており、このように短手方向を有することによってこれに収容される中空糸膜束の厚みを小さくすることができるので、中空糸膜束の断面内において短手方向に第２流体が均一に流れ易くなる。
したがって、水分交換効率を向上させることができ、加湿効率の高い加湿器を得ることができる。 According to such a humidifier, the cross-sectional shape of the inner wall of the case in the ring cutting direction has a longitudinal direction and a short direction, and thus the hollow fiber accommodated therein by having the short direction Since the thickness of the membrane bundle can be reduced, the second fluid can easily flow uniformly in the short direction in the cross section of the hollow fiber membrane bundle.
Therefore, moisture exchange efficiency can be improved, and a humidifier with high humidification efficiency can be obtained.

また、本発明は、前記ケースには、前記中空糸膜束に流入した前記第２流体を前記ケース外に流出する流出部が設けられており、前記流出部は、前記第２流体が前記短手方向に沿って流出するように形成されている構成とするのがよい。   Further, according to the present invention, the case is provided with an outflow portion through which the second fluid that has flowed into the hollow fiber membrane bundle flows out of the case, and the outflow portion has the second fluid as the short fluid. It is good to be the structure formed so that it may flow out along a hand direction.

このような加湿器によれば、厚みが小さくされてケース内に収容される中空糸膜束に対し、厚みの小さくされた方向に沿って第２流体が流出することとなるので、中空糸膜束の断面内において短手方向に第２流体がより均一に流れ易くなる。これによって、より一層加湿効率の高い加湿器が得られる。   According to such a humidifier, since the second fluid flows out along the direction of the reduced thickness with respect to the hollow fiber membrane bundle that is reduced in thickness and accommodated in the case, the hollow fiber membrane In the cross section of the bundle, the second fluid can flow more uniformly in the short direction. Thereby, a humidifier with higher humidification efficiency can be obtained.

また、本発明は、前記流入部と前記流出部とは、前記中空糸膜束を輪切り方向に挟む前記ケースの内壁に配置されている構成とするのがよい。   In the present invention, it is preferable that the inflow portion and the outflow portion are arranged on an inner wall of the case that sandwiches the hollow fiber membrane bundle in a ring cutting direction.

このような加湿器によれば、第２流体は、流入部を通じて中空糸膜束に流入したのち、中空糸膜束を輪切り方向に挟んだ流入部とは反対側に配置された流出部から流出することとなり、中空糸膜束内を輪切り方向に横切るようにして好適に流れることとなる。したがって、各中空糸膜の表面を第２流体がより均一に流れ易くなり、より一層加湿効率の高い加湿器が得られる。   According to such a humidifier, the second fluid flows into the hollow fiber membrane bundle through the inflow portion, and then flows out from the outflow portion arranged on the side opposite to the inflow portion sandwiching the hollow fiber membrane bundle in the ring cutting direction. As a result, it flows suitably through the hollow fiber membrane bundle so as to cross the loop direction. Therefore, the second fluid can flow more uniformly on the surface of each hollow fiber membrane, and a humidifier with higher humidification efficiency can be obtained.

本発明によれば、水分交換効率を向上させることができ、好適に加湿可能な加湿器が得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the moisture exchange efficiency can be improved and the humidifier which can be humidified suitably is obtained.

以下、本発明の一実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る加湿器１が組み込まれた燃料電池システム１００について、図１を参照して説明する。燃料電池システム１００は、図示しない燃料電池自動車（移動体）に搭載されており、燃料電池スタック１１０と、水素タンク１２１と、コンプレッサ１３１と、加湿器１とを備えている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
First, a fuel cell system 100 in which a humidifier 1 according to this embodiment is incorporated will be described with reference to FIG. The fuel cell system 100 is mounted on a fuel cell vehicle (mobile body) (not shown), and includes a fuel cell stack 110, a hydrogen tank 121, a compressor 131, and a humidifier 1.

燃料電池スタック１１０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、電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟持するカソード及びアノードとを備えている。各セパレータには、溝や貫通孔からなるアノード流路１１１およびカソード流路１１２が形成されている。   The fuel cell stack 110 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 an electrolyte membrane (solid polymer membrane) and a cathode and an anode that sandwich the membrane. Each separator is formed with an anode channel 111 and a cathode channel 112 made of grooves and through holes.

そして、水素が、水素タンク１２１から、配管１２１ａ、アノード流路１１１を介してアノードに供給され、酸素を含む空気が、外気を吸気するコンプレッサ１３１から、配管１３１ａ、加湿器１、配管１３１ｂ、カソード流路１１２を介してカソードに供給されると、アノードおよびカソードに含まれる触媒（Ｐｔ等）上で電極反応が起こり、燃料電池スタック１１０が発電可能な状態となる。   Then, hydrogen is supplied from the hydrogen tank 121 to the anode via the pipe 121a and the anode flow path 111, and oxygen-containing air is supplied from the compressor 131 that sucks outside air, and the pipe 131a, the humidifier 1, the pipe 131b, and the cathode. When supplied to the cathode via the flow path 112, an electrode reaction occurs on the anode and the catalyst (Pt or the like) contained in the cathode, and the fuel cell stack 110 is in a state capable of generating power.

このように発電可能な状態の燃料電池スタック１１０と、外部負荷（例えば走行用のモータ）とが電気的に接続され、電流が取り出されると、燃料電池スタック１１０が発電するようになっている。   The fuel cell stack 110 in a state where power can be generated in this way and an external load (for example, a motor for traveling) are electrically connected, and when the current is taken out, the fuel cell stack 110 generates power.

また、アノード流路１１１から排出されたアノードオフガスは、配管１２１ｂを介して、希釈器１３２に排出されるようになっている。一方、カソード流路１１２から排出されたカソードオフガスは、配管１３１ｃ、加湿器１、配管１３２ａを介して、希釈器１３２に排出され、希釈器１３２においてアノードオフガス中の未消費の水素を希釈するようになっている。そして、希釈後のガスは、配管１３２ｂを介して、車外に排出されるようになっている。
なお、カソードオフガスは、カソードにおける電極反応により生成する水蒸気（水分）により多湿である。また、生成した水蒸気の一部は電解質膜をアノード側に透過するので、アノードオフガスも多湿である。 Further, the anode off gas discharged from the anode channel 111 is discharged to the diluter 132 through the pipe 121b. On the other hand, the cathode offgas discharged from the cathode channel 112 is discharged to the diluter 132 via the pipe 131c, the humidifier 1, and the pipe 132a, and the diluter 132 dilutes unconsumed hydrogen in the anode offgas. It has become. The diluted gas is discharged out of the vehicle via the pipe 132b.
The cathode off gas is humid due to water vapor (water) generated by the electrode reaction at the cathode. Moreover, since a part of the generated water vapor passes through the electrolyte membrane to the anode side, the anode off-gas is also humid.

次に、加湿器１の構成について、図２から図７を参照して説明する。ここで、明確に説明するために、図２を基準として、前、後、左、右、上、下を設定する。   Next, the configuration of the humidifier 1 will be described with reference to FIGS. Here, for the sake of clarity, front, rear, left, right, upper, and lower are set with reference to FIG.

加湿器１は、コンプレッサ１３１（図１参照）からカソード流路１１２（図１参照、以下同じ）に向かう加湿すべき空気（第１流体）を、カソード流路１１２から排出された多湿のカソードオフガス（第２流体）で加湿するものであって、その外形は図２に示すように略直方体を呈している。すなわち、カソード流路１１２に向かう空気の湿度とカソードオフガスの湿度とは異なっており、カソードオフガスの湿度の方が高くなっている。   The humidifier 1 is a humid cathode off-gas exhausted from the cathode channel 112 and air to be humidified (first fluid) from the compressor 131 (see FIG. 1) toward the cathode channel 112 (see FIG. 1, the same applies hereinafter). It is humidified with (second fluid), and its outer shape is substantially rectangular parallelepiped as shown in FIG. That is, the humidity of the air toward the cathode flow path 112 is different from the humidity of the cathode offgas, and the humidity of the cathode offgas is higher.

図２に示すように、加湿器１は、独立した複数の中空糸膜束１１と、複数の中空糸膜束１１を収容する四角筒状のケース２１とを備えている。なお、中空糸膜束１１とケース２１との軸方向（前後方向）は一致している。
本実施形態では、ケース２１の内部が、複数の中空糸膜束１１を収容することのできる縦４段、横４列からなる複数（計１６個）の収容室２５（図５（ｂ）参照）に分割されており、後記するようにして、各収容室２５にはカソードオフガスが分配されて流れるようになっている。
また、各収容室２５は、中空糸膜束１１の延在する方向に沿って形成された縦壁２６（壁部）および横壁２５ａ（壁部）で仕切られている。本実施形態では、縦壁２６および横壁２５ａが、各中空糸膜束１１の延在する方向（前後方向）に沿って各中空糸膜束１１を取り囲むように形成されている。なお、縦壁２６および横壁２５ａは、上下方向や左右方向に隣り合う中空糸膜束１１同士の間のうち少なくとも１箇所に設けてもよい。
各収容室２５は、後記する中空糸膜束１１の縦横（外周）に沿うように、中空糸膜束１１の断面形状に対応した長手方向Ｘ（左右方向）と短手方向Ｙ（上下方向、すなわち高さ（中空糸膜束１１の厚み）方向）を有する角部のない四辺形状とされている。したがって、収容室２５は、左右方向の大きさに対して高さ方向の大きさが小さくなっている。
なお、ケース２１は、四角筒状のものに限られることはなく、円形筒状、楕円形筒状、長円形筒状、多辺形筒状であってもよい。また、収容室２５の段数、列数は、前記したものに限らず、適宜設定することができる。 As shown in FIG. 2, the humidifier 1 includes a plurality of independent hollow fiber membrane bundles 11 and a rectangular tubular case 21 that accommodates the plurality of hollow fiber membrane bundles 11. In addition, the axial direction (front-back direction) of the hollow fiber membrane bundle 11 and the case 21 is the same.
In the present embodiment, the inside of the case 21 has a plurality of (16 in total) accommodation chambers 25 (see FIG. 5B) that are composed of four vertical rows and four horizontal rows that can accommodate a plurality of hollow fiber membrane bundles 11. The cathode off-gas is distributed and flows in each storage chamber 25 as will be described later.
Each storage chamber 25 is partitioned by a vertical wall 26 (wall portion) and a horizontal wall 25a (wall portion) formed along the direction in which the hollow fiber membrane bundle 11 extends. In this embodiment, the vertical wall 26 and the horizontal wall 25a are formed so as to surround each hollow fiber membrane bundle 11 along the extending direction (front-rear direction) of each hollow fiber membrane bundle 11. In addition, you may provide the vertical wall 26 and the horizontal wall 25a in at least one place among the hollow fiber membrane bundles 11 adjacent to the up-down direction or the left-right direction.
Each storage chamber 25 has a longitudinal direction X (horizontal direction) and a lateral direction Y (vertical direction, vertical direction, corresponding to the cross-sectional shape of the hollow fiber membrane bundle 11 so as to be along the vertical and horizontal (outer circumference) of the hollow fiber membrane bundle 11 described later. That is, it is a quadrilateral shape without a corner having a height (thickness of the hollow fiber membrane bundle 11). Therefore, the storage chamber 25 is smaller in size in the height direction than in the left-right direction.
Note that the case 21 is not limited to a rectangular cylindrical shape, and may be a circular cylindrical shape, an elliptical cylindrical shape, an oval cylindrical shape, or a polygonal cylindrical shape. Further, the number of stages and the number of rows of the storage chamber 25 are not limited to those described above, and can be set as appropriate.

中空糸膜束１１は、ポリイミド等から形成され、水分透過性を有する中空糸膜１２が、複数本（例えば１０〜１００００本）にて束ねられたものであり、ケース２１内に形成された複数の収容室２５内にそれぞれ収容されるようになっている。
本実施形態では、各中空糸膜束１１（中空糸膜１２）の輪切り方向となる断面形状が、長手方向Ｘ（左右方向、つまり幅方向）と短手方向Ｙ（上下方向、つまり厚み（高さ）方向）とを有した角部のない四辺形状とされており、カソードオフガスが、中空糸膜束１１の外面に対して短手方向Ｙから流入および流出するようになっている。つまり、中空糸膜束１１は、左右方向に対して厚みが小さくされており、これによって、中空糸膜束１１の断面内において厚み方向（短手方向Ｙ）に第２流体が均一に流れ易くなっている。ここで、中空糸膜束１１は、中空糸膜１２を適宜に束ねることで断面形状が角部のない四辺形状となるように形成することが可能である。
なお、各中空糸膜１２は、水分を含むと膨潤し、多少伸張することとなるが、その断面形状は、前記したように、収容室２５の断面形状と対応したものとなっているので、膨潤した際に大きく変形することのないように構成されている。
各中空糸膜束１１の前側および後側は、エポキシ樹脂等から形成されるポッティング部（不図示、封止部）を介して、ケース２１に固定されている。 The hollow fiber membrane bundle 11 is made of polyimide or the like, and is formed by bundling a plurality of hollow fiber membranes 12 having moisture permeability (for example, 10 to 10000). Are accommodated in the respective accommodating chambers 25.
In this embodiment, the cross-sectional shape of each hollow fiber membrane bundle 11 (hollow fiber membrane 12) in the ring cutting direction has a longitudinal direction X (left-right direction, that is, width direction) and a short direction Y (vertical direction, that is, thickness (high) The cathode off gas flows in and out from the short direction Y with respect to the outer surface of the hollow fiber membrane bundle 11. That is, the hollow fiber membrane bundle 11 has a small thickness with respect to the left-right direction, whereby the second fluid can easily flow uniformly in the thickness direction (short direction Y) within the cross section of the hollow fiber membrane bundle 11. It has become. Here, the hollow fiber membrane bundle 11 can be formed such that the hollow fiber membranes 12 are appropriately bundled so that the cross-sectional shape becomes a quadrilateral shape with no corners.
Each hollow fiber membrane 12 swells when it contains moisture and expands somewhat, but its cross-sectional shape corresponds to the cross-sectional shape of the storage chamber 25 as described above. It is configured not to be greatly deformed when swollen.
The front side and the rear side of each hollow fiber membrane bundle 11 are fixed to the case 21 via a potting part (not shown, sealing part) formed of an epoxy resin or the like.

ケース２１は、前記したように、その内部に複数の中空糸膜束１１を収容することが可能な四角筒状の容器であり、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）等の硬質樹脂から一体的に形成されている。
ケース２１に複数形成された収容室２５は、前記したように、中空糸膜束１１の断面形状に対応して中空糸膜束１１と同様に、長手方向Ｘ（左右方向）と短手方向Ｙ（上下方向、すなわち高さ（中空糸膜１１の厚み）方向）を有する角部のない四辺形状とされており、後記するようにして、カソードオフガスが、中空糸膜束１１の前端部の下面側の外面に対して下方向から流入して短手方向Ｙに沿った流れとなるようにされている。また、中空糸膜束１１の延在する方向（前後方向）に沿って流れたカソードオフガスが、中空糸膜束１１の後端部の上面側の外面から上方向に流出して、短手方向Ｙに沿った流れとなるようにされている。 As described above, the case 21 is a rectangular cylindrical container that can accommodate a plurality of hollow fiber membrane bundles 11 therein, and is, for example, a hard resin such as PC (polycarbonate) or PPO (polyphenylene oxide). Is formed integrally.
A plurality of storage chambers 25 formed in the case 21 correspond to the cross-sectional shape of the hollow fiber membrane bundle 11 as described above, similarly to the hollow fiber membrane bundle 11, in the longitudinal direction X (left-right direction) and the short direction Y. (The vertical direction, that is, the height (thickness of the hollow fiber membrane 11) direction) is formed into a quadrilateral shape without corners, and the cathode offgas is applied to the lower surface of the front end portion of the hollow fiber membrane bundle 11 as described later. It flows into the outer surface on the side from below and flows along the lateral direction Y. Further, the cathode off-gas that flows along the extending direction (front-rear direction) of the hollow fiber membrane bundle 11 flows upward from the outer surface on the upper surface side of the rear end portion of the hollow fiber membrane bundle 11, and is short direction The flow is along Y.

各収容室２５を左右方向に仕切る縦壁２６は、図４、図５（ａ）、図６（ａ）に示すように、その前端下部がそれぞれ切り欠かれてなる前端切欠部２６ａを有しており、左右方向に連なる各収容室２５は、この前端切欠部２６ａを介して前端部側が相互に連通するようになっている。また、各収容室２５の前端下部の横壁２５ａ（底壁）は、図９（ａ）に示すように、前端切欠部２６ａの切り欠きの大きさに対応した部分が、一段下方へ低くなるように凹設されており、この凹設された部分と前記前端切欠部２６ａとによって、左右方向の各収容室２５へカソードオフガスを分配する流入側マニホールド２６ｃが形成されている。   As shown in FIGS. 4, 5 (a), and 6 (a), the vertical wall 26 that divides each storage chamber 25 in the left-right direction has a front end cutout portion 26 a in which a front end lower portion is cut out. Each of the storage chambers 25 connected in the left-right direction communicates with each other on the front end side through the front end notch 26a. Further, as shown in FIG. 9A, the horizontal wall 25a (bottom wall) at the lower front end of each storage chamber 25 has a portion corresponding to the size of the cutout of the front end cutout 26a that is lowered downward by one step. An inflow side manifold 26c that distributes the cathode off gas to the respective storage chambers 25 in the left-right direction is formed by the recessed portion and the front end cutout portion 26a.

このように流入側マニホールド２６ｃは、凹設された部分を含んで形成されているので、中空糸膜束１１の前端下面側には、カソードオフガスの通流および流入に好適なスペースが形成されることとなり、これによって、後記するようにして流入側マニホールド２６ｃを流れるアノードオフガスは、中空糸膜束１１の外周面（前端下面）に対して、図６（ｂ）に示すように、下方向（短手方向Ｙ）から好適に流入可能である。
なお、図６（ａ）に示すように、流入側マニホールド２６ｃを構成する流れ方向最上流側に位置する前端切欠部２６ａは、後記するオフガス導入部２３の内空に連通している。
したがって、後記するようにオフガス導入部２３を通じて導入されたカソードオフガスは、流入側マニホールド２６ｃを通じて各収容室２５に分配され、短手方向Ｙに沿った流れで各中空糸膜束１１に下方向から流入し、縦壁２６および横壁２５ａで仕切られた収容室２５内で各独立した中空糸膜束１１の個々に沿うようにして後方側へ流れることとなる。 Thus, since the inflow side manifold 26c is formed to include a recessed portion, a space suitable for the flow and inflow of the cathode off gas is formed on the lower surface side of the front end of the hollow fiber membrane bundle 11. As a result, the anode off gas flowing through the inflow side manifold 26c as described later is directed downward (as shown in FIG. 6B) with respect to the outer peripheral surface (front end lower surface) of the hollow fiber membrane bundle 11. It can flow in suitably from the short direction Y).
As shown in FIG. 6A, the front end notch 26a located on the most upstream side in the flow direction constituting the inflow side manifold 26c communicates with the inner space of the off-gas introduction portion 23 described later.
Therefore, as will be described later, the cathode offgas introduced through the offgas introduction portion 23 is distributed to the respective accommodation chambers 25 through the inflow side manifold 26c, and flows into the respective hollow fiber membrane bundles 11 from below in a flow along the short direction Y. It flows in and flows to the rear side along the individual hollow fiber membrane bundles 11 in the accommodating chamber 25 partitioned by the vertical wall 26 and the horizontal wall 25a.

また、縦壁２６は、図４、図５（ｃ）、図７（ａ）に示すように、その後端上部がそれぞれ切り欠かれてなる後端切欠部２６ｂを有しており、左右方向に連なる各収容室２５は、この後端切欠部２６ｂを介して後端部側が相互に連通するようになっている。また、各収容室２５の後端上部の横壁（天壁）は、図９（ｂ）に示すように、後端切欠部２６ｂの切り欠きの大きさに対応した部分が、一段上方へ高くなるように凹設されており、この凹設された部分と前記後端切欠部２６ｂとによって左右方向の各収容室２５から流出するカソードオフガスを集合する流出側マニホールド２６ｄが形成されている。   Further, as shown in FIGS. 4, 5 (c), and 7 (a), the vertical wall 26 has a rear end cutout portion 26 b in which the rear end upper portion is cut out in the left-right direction. Each of the storage chambers 25 connected to the rear end side communicates with each other through the rear end notch 26b. Further, as shown in FIG. 9B, the horizontal wall (top wall) at the upper rear end of each storage chamber 25 has a portion corresponding to the size of the notch of the rear end notch 26b, which is raised one step upward. An outflow side manifold 26d that collects cathode offgas flowing out from the respective storage chambers 25 in the left-right direction is formed by the recessed portion and the rear end cutout portion 26b.

このように流出側マニホールド２６ｄは、凹設された部分を含んで形成されているので、中空糸膜束１１の後端上面側には、カソードオフガスの通流および流出に好適なスペースが形成されることとなり、これによって、後記するようにして中空糸膜束１１内を流れてきたアノードオフガスは、中空糸膜束１１の外周面（後端上面）から、図７（ｂ）に示すように、上方向（短手方向Ｙ）に好適に流出可能である。つまり、アノードオフガスは、各中空糸膜束１１の短手方向Ｙに沿った流れで各中空糸膜束１１の上方向から流出することとなる。
なお、図７（ａ）に示すように、流出側マニホールド２６ｄを構成する流れ方向最下流側に位置する後端切欠部２６ｂは、後記するオフガス導出部２４の内空に連通している。 Thus, since the outflow side manifold 26d is formed to include a recessed portion, a space suitable for the flow and outflow of the cathode off gas is formed on the upper surface side of the rear end of the hollow fiber membrane bundle 11. As a result, the anode off-gas that has flowed through the hollow fiber membrane bundle 11 as will be described later, from the outer peripheral surface (upper end upper surface) of the hollow fiber membrane bundle 11, as shown in FIG. , Can flow out in the upward direction (short direction Y). That is, the anode off gas flows out from the upper direction of each hollow fiber membrane bundle 11 in a flow along the short direction Y of each hollow fiber membrane bundle 11.
As shown in FIG. 7A, the rear end notch 26b located on the most downstream side in the flow direction constituting the outflow side manifold 26d communicates with the inner space of the off-gas outlet 24 described later.

このようなケース２１の前側には、図２に示すように、前キャップ３１が取り付けられており、ケース２１の後側には、後キャップ３２が取り付けられている。
そして、コンプレッサ１３１（図１参照）からの空気は、後キャップ３２の空気流入部３２ａから後キャップ３２内を通って各中空糸膜１２（図２参照、以下同じ）内に流入し、各中空糸膜１２内を前方に向かって通流した後、前キャップ３１内を通って、前キャップ３１の空気流出部３１ａから外部（配管１３２ｂ、図１参照）に流出するようになっている。 A front cap 31 is attached to the front side of the case 21 as shown in FIG. 2, and a rear cap 32 is attached to the rear side of the case 21.
Then, the air from the compressor 131 (see FIG. 1) flows into the hollow fiber membranes 12 (see FIG. 2; the same applies hereinafter) from the air inflow portion 32a of the rear cap 32 through the rear cap 32. After flowing forward in the thread membrane 12, it passes through the front cap 31 and flows out from the air outflow portion 31a of the front cap 31 to the outside (pipe 132b, see FIG. 1).

一方、燃料電池スタック１１０（図１参照）からのカソードオフガスは、ケース２１の一方の側壁部２２Ａの前側に形成されたオフガス導入部２３を通じて、ケース２１内に導入されるとともに、ケース２１の他方の側壁部２２Ｂに形成されたオフガス導出部２４を通じてケース２１の外部に導出されるようになっている。   On the other hand, the cathode off-gas from the fuel cell stack 110 (see FIG. 1) is introduced into the case 21 through the off-gas introduction part 23 formed on the front side of the one side wall part 22A of the case 21, and the other of the case 21 It is led out of the case 21 through an off-gas lead-out part 24 formed in the side wall part 22B.

オフガス導入部２３（導入口）は、図２、図５（ａ）に示すように、その内側に四角筒状の空間を有しており、導入管２３ａを通じて導入されたカソードオフガスを、前記した各流入側マニホールド２６ｃに向けて分配する導入側のマニホールドの役割をなす。
オフガス導入部２３には、図５（ａ）、図６（ａ）（ｂ）に示すように、流入側マニホールド２６ｃの通流口となる最上流側の前端切欠部２６ａが上下方向に計４つ開口しており、図６（ｂ）に示すように、オフガス導入部２３に導入されたカソードオフガスが各流入側マニホールド２６ｃに分配されるようになっている。
ここで、前記したように、ケース２１内には、左右方向において４つの収容室２５が形成されており、これらの左右方向の４つの収容室２５は、流入側マニホールド２６ｃによって前端部側が相互に連通しているので、前記したオフガス導入部２３を通じて各流入側マニホールド２６ｃに分配されたカソードオフガスは、各流入側マニホールド２６ｃから各収容室２５に分配される。
なお、中空糸膜束１１の前端下面は、横壁２５ａで遮られることなく、各流入側マニホールド２６ｃに対して長手方向の全体が面して（露出して）おり、中空糸膜束１１の短手方向Ｙに沿ってカソードオフガスが流入する流入部を形成している。 As shown in FIG. 2 and FIG. 5A, the off-gas introduction part 23 (introduction port) has a rectangular cylindrical space inside, and the cathode off-gas introduced through the introduction pipe 23a is described above. It plays the role of an inlet side manifold that distributes toward each inflow side manifold 26c.
As shown in FIGS. 5 (a), 6 (a) and 6 (b), the off-gas introduction portion 23 has a front end cutout portion 26a on the most upstream side which serves as a flow port of the inflow side manifold 26c in a total of 4 directions. As shown in FIG. 6B, the cathode offgas introduced into the offgas introduction part 23 is distributed to each inflow side manifold 26c.
Here, as described above, the four accommodating chambers 25 are formed in the left-right direction in the case 21, and these four accommodating chambers 25 in the left-right direction are mutually connected at the front end side by the inflow side manifold 26c. Since they are in communication, the cathode offgas distributed to each inflow side manifold 26 c through the above-described offgas introduction portion 23 is distributed from each inflow side manifold 26 c to each storage chamber 25.
The lower surface of the front end of the hollow fiber membrane bundle 11 is not obstructed by the lateral wall 25a, and the entire longitudinal direction faces (exposes) the respective inflow side manifolds 26c. An inflow portion into which the cathode off gas flows in along the hand direction Y is formed.

一方、オフガス導出部２４（導出口）は、オフガス導入部２３と同様に、図５（ｃ）に示すように、その内側に四角筒状の空間を有しており、流出側マニホールド２６ｄを通じて流出されたカソードオフガスを一つに集合してケース２１の外部へ導出する役割をなす。   On the other hand, as shown in FIG. 5C, the off-gas outlet 24 (outlet) has a rectangular cylindrical space inside as shown in FIG. 5C, and flows out through the outlet-side manifold 26d. The collected cathode off-gas is gathered into one and serves to lead out the case 21.

オフガス導出部２４には、図７（ａ）（ｂ）に示すように、流出側マニホールド２６ｄの通流口となる最下流側の後端切欠部２６ｂが上下方向に計４つ開口しており、図７（ｂ）に示すように、各流出側マニホールド２６ｄを通じて流出されたカソードオフガスが一つに集められるようになっている。
ここで、ケース２１内には、左右方向において４つの収容室２５が形成されており、これらの左右方向の４つの収容室２５は、前記した流出側マニホールド２６ｄによって後端部側が相互に連通しているので、水分交換されて各収容室２５から短手方向Ｙに沿って流出したカソードオフガスは、流出側マニホールド２６ｄを通じてオフガス導出部２４に流出され、これが各流出側マニホールド２６ｄを通じて流出された他のカソードオフガスとオフガスと集合されて、導出管２４ａからケース２１の外部へ導出される。
なお、中空糸膜束１１の後端上面は、横壁２５ａで遮られることなく、各流出側マニホールド２６ｄに対して長手方向の全体が面して（露出して）おり、中空糸膜束１１の短手方向Ｙに沿ってカソードオフガスが流出する流出部を形成している。
つまり、前記した流入部と流出部とは、中空糸膜束１１を輪切り方向に挟むケース２１の内壁となる横壁２５ａ，２５ａに（中空糸膜束１１を輪切り方向に挟み込むように）配置されている。 As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the off-gas outlet 24 has a total of four rearmost notch portions 26b on the most downstream side that serve as the flow ports of the outflow side manifold 26d. As shown in FIG. 7B, the cathode off-gas that has flowed out through each of the outflow side manifolds 26d is collected together.
Here, in the case 21, four storage chambers 25 are formed in the left-right direction, and the rear end side of the four storage chambers 25 in the left-right direction communicates with each other by the above-described outflow side manifold 26d. Therefore, the cathode offgas that has been subjected to moisture exchange and has flowed out from each storage chamber 25 along the short direction Y flows out to the offgas outlet 24 through the outflow side manifold 26d, and the cathode offgas flows out through the outflow side manifold 26d. The cathode off-gas and the off-gas are collected and led out of the case 21 from the lead-out pipe 24a.
The upper surface of the rear end of the hollow fiber membrane bundle 11 is not obstructed by the lateral wall 25a, and the entire longitudinal direction faces (exposes) the respective outflow side manifolds 26d. An outflow portion from which the cathode off gas flows out along the short direction Y is formed.
That is, the inflow portion and the outflow portion described above are arranged on the side walls 25a and 25a that are the inner walls of the case 21 that sandwich the hollow fiber membrane bundle 11 in the ring cutting direction (so that the hollow fiber membrane bundle 11 is sandwiched in the ring cutting direction). Yes.

本実施形態では、オフガス導入部２３とオフガス導出部２４とは、ケース２１の異なる側面（側壁部２２Ａと側壁部２２Ｂ）に形成されているので、各収容室２５内を長手方向に略均等にカソードオフガスが通流するようになり、その結果として好適な水分交換が実現される。
また、流入側マニホールド２６ｃと流出側マニホールド２６ｄとを通じて、中空糸膜束１１に対するカソードオフガスの流入と流出とが、中空糸膜束１１を輪切り方向に挟んだ位置で行われることとなるので、カソードオフガスは、中空糸膜束１１内を輪切り方向に横切るようにして好適に流れることとなる。したがって、本実施形態では、各中空糸膜１２の表面をカソードオフガスが均一に流れ易くなっている。 In the present embodiment, the off-gas introduction part 23 and the off-gas lead-out part 24 are formed on different side surfaces (side wall part 22A and side wall part 22B) of the case 21, so that the interior of each storage chamber 25 is substantially even in the longitudinal direction. Cathode off-gas flows, and as a result, suitable moisture exchange is realized.
In addition, cathode inflow and outflow of the cathode off-gas to the hollow fiber membrane bundle 11 are performed at a position sandwiching the hollow fiber membrane bundle 11 in the ring cutting direction through the inflow side manifold 26c and the outflow side manifold 26d. The off gas preferably flows through the hollow fiber membrane bundle 11 so as to cross the ring cutting direction. Therefore, in the present embodiment, the cathode offgas easily flows uniformly on the surface of each hollow fiber membrane 12.

次に、加湿器１の作用効果について、図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８を参照して説明する。
燃料電池スタック１１０（図１参照）から排出されたカソードオフガスは、導入管２３ａを通じてオフガス導入部２３に流入し、オフガス導入部２３に各前端切欠部２６ａが開口した４つの流入側マニホールド２６ｃに分配される。 Next, the effect of the humidifier 1 is demonstrated with reference to FIG.6 (b), FIG.7 (b), and FIG.
The cathode offgas discharged from the fuel cell stack 110 (see FIG. 1) flows into the offgas introduction portion 23 through the introduction pipe 23a, and is distributed to the four inflow side manifolds 26c in which the front end notch portions 26a are opened in the offgas introduction portion 23. Is done.

流入側マニホールド２６ｃは、それぞれ、左右方向に配置された収容室２５に対して連通しているので、各流入側マニホールド２６ｃに分配されたカソードオフガスは、各収容室２５の前端部にそれぞれ流れ、各収容室２５の前端部において流入側マニホールド２６ｃに露出している中空糸膜束１１の前端下面側から中空糸膜束１１の短手方向Ｙに沿って厚みの小さい方向に流入する（図６（ｂ）、図８参照）。ここで、中空糸膜束１１に対して短手方向Ｙに沿ってカソードオフガスが流入することとなるので、図８に示すように、中空糸膜束１１の下面全体を通じて流入したカソードオフガスは、中空糸膜束１１の流入方向奥側（中空糸膜束１１の上側の領域Ｋ１）に行き渡り易い。したがって、中空糸膜束１１の前端上側の領域Ｋ１（水分交換の行われ難いデッドスペース）においても水分交換が好適に行われることとなり、中空糸膜束１１の水分交換効率が高まるようになる。   Since each of the inflow side manifolds 26c communicates with the storage chambers 25 arranged in the left-right direction, the cathode off-gas distributed to each of the inflow side manifolds 26c flows to the front end of each of the storage chambers 25, From the lower surface side of the front end of the hollow fiber membrane bundle 11 exposed to the inflow side manifold 26c at the front end portion of each storage chamber 25, it flows in the direction of decreasing thickness along the short direction Y of the hollow fiber membrane bundle 11 (FIG. 6). (B), see FIG. Here, since the cathode offgas flows along the short direction Y with respect to the hollow fiber membrane bundle 11, as shown in FIG. 8, the cathode offgas flowing through the entire lower surface of the hollow fiber membrane bundle 11 is It is easy to reach the back side in the inflow direction of the hollow fiber membrane bundle 11 (region K1 on the upper side of the hollow fiber membrane bundle 11). Therefore, the water exchange is suitably performed also in the region K1 (the dead space in which moisture exchange is difficult to be performed) on the front end side of the hollow fiber membrane bundle 11, and the moisture exchange efficiency of the hollow fiber membrane bundle 11 is increased.

このようにして中空糸膜束１１内に流入したカソードオフガスは、収容室２５内を後部側へ向けて中空糸膜束１１の延在する方向に沿って流れ、その過程で、中空糸膜束１１内における水分交換が行われる。   The cathode off gas flowing into the hollow fiber membrane bundle 11 in this way flows along the direction in which the hollow fiber membrane bundle 11 extends in the housing chamber 25 toward the rear side, and in the process, the hollow fiber membrane bundle Moisture exchange in 11 is performed.

そして、収容室２５内の後部側に流れたカソードオフガスは、中空糸膜束１１の後端上面側から短手方向Ｙに沿って流出側マニホールド２６ｄに向けて流出する。この場合、図８に示すように、中空糸膜束１１内を流れるカソードオフガスは、短手方向Ｙの全体に行き渡るようにしつつ収容室２５内の後部側に流れることとなるので、中空糸膜束１１の後端部における下側の領域Ｋ２に対してもカソードオフガスが行き渡るようになる。したがって、中空糸膜束１１の後端下側の領域Ｋ２（水分交換の行われ難いデッドスペース）においても水分交換が好適に行われることとなり、中空糸膜束１１の水分交換効率が高まるようになる。   Then, the cathode off-gas that has flowed to the rear side in the storage chamber 25 flows out from the upper surface side of the rear end of the hollow fiber membrane bundle 11 toward the outflow side manifold 26d along the short direction Y. In this case, as shown in FIG. 8, the cathode off-gas flowing in the hollow fiber membrane bundle 11 flows to the rear side in the accommodating chamber 25 while spreading throughout the short direction Y. Cathode off-gas reaches the lower region K2 at the rear end of the bundle 11 as well. Therefore, the water exchange is suitably performed also in the region K2 below the rear end of the hollow fiber membrane bundle 11 (dead space where water exchange is difficult to be performed), so that the water exchange efficiency of the hollow fiber membrane bundle 11 is increased. Become.

そして、オフガス導出部２４に集められたカソードオフガスは、導出管２４ａからケース２１の外部に導出される。   The cathode offgas collected in the offgas deriving unit 24 is led out of the case 21 from the leadout pipe 24a.

以上説明した本実施形態の加湿器によれば、中空糸膜束１１は、中空糸膜束１１（中空糸膜１２）の輪切り方向となる断面形状が、長手方向Ｘと短手方向Ｙとを有しており、このように短手方向Ｙを有することによって中空糸膜束１１の厚みを小さくすることができるので、中空糸膜束１１の断面内において短手方向Ｙにカソードオフガスが均一に流れ易くなる。また、縦壁２６と横壁２５ａとで収容室２５を仕切ることで各独立した中空糸膜束１１の個々に沿うようにしてカソードオフガスが流れるようになっているので、例えば、水分交換に供される中空糸膜束１１を長く形成してこれに沿うようにカソードオフガスが流れるように構成したものと実質的に同様の効果が得られるようになる。
したがって、各中空糸膜束１１に沿わせてカソードオフガスを有効に流すことができ、水分交換効率を向上させることができて、加湿効率の高い加湿器１が得られる。 According to the humidifier of the present embodiment described above, the hollow fiber membrane bundle 11 has a cross-sectional shape that is a ring cutting direction of the hollow fiber membrane bundle 11 (hollow fiber membrane 12) having a longitudinal direction X and a short direction Y. Since the thickness of the hollow fiber membrane bundle 11 can be reduced by having the short direction Y in this way, the cathode offgas is uniformly distributed in the short direction Y within the cross section of the hollow fiber membrane bundle 11. It becomes easy to flow. Further, since the storage chamber 25 is partitioned by the vertical wall 26 and the horizontal wall 25a, the cathode off-gas flows along each of the independent hollow fiber membrane bundles 11, so that, for example, it is used for moisture exchange. The hollow fiber membrane bundle 11 is formed long and substantially the same effect as that obtained by flowing the cathode off-gas along the hollow fiber membrane bundle 11 can be obtained.
Therefore, the cathode off-gas can be effectively flowed along each hollow fiber membrane bundle 11, the water exchange efficiency can be improved, and the humidifier 1 having high humidification efficiency can be obtained.

ところで、仮に、中空糸膜束１１を独立した複数の中空糸膜束１１とせずに、一つの大きな中空糸膜束として形成し、これを単に延在方向の流路規制板等で仕切った場合には、中空糸膜束の断面方向にカソードオフガスが均等に流れず、全体の中空糸膜に沿わせてカソードオフガスを有効に流すことができない。したがって、水分交換率が低下する難点がある。
これに対して本実施形態の加湿器１では、前記したように、独立した複数の中空糸膜束１１を備え、各中空糸膜束１１が短手方向Ｙを有することによって中空糸膜束１１の厚みを小さくすることができるので、中空糸膜束１１の断面内において短手方向Ｙにカソードオフガスが均一に流れ易くなり、各中空糸膜束１１に沿わせてカソードオフガスが有効に流れる。これによって、水分交換効率を向上させることができ、加湿効率の高い加湿器１が得られる。 By the way, if the hollow fiber membrane bundle 11 is not formed as a plurality of independent hollow fiber membrane bundles 11 but formed as one large hollow fiber membrane bundle, and this is simply partitioned by a flow path regulating plate or the like in the extending direction Therefore, the cathode offgas does not flow evenly in the cross-sectional direction of the hollow fiber membrane bundle, and the cathode offgas cannot flow effectively along the entire hollow fiber membrane. Therefore, there exists a difficulty that a water exchange rate falls.
On the other hand, in the humidifier 1 of the present embodiment, as described above, the hollow fiber membrane bundle 11 includes a plurality of independent hollow fiber membrane bundles 11 and each hollow fiber membrane bundle 11 has a short direction Y. Therefore, the cathode off gas can easily flow uniformly in the short direction Y in the cross section of the hollow fiber membrane bundle 11, and the cathode off gas effectively flows along each hollow fiber membrane bundle 11. Thereby, moisture exchange efficiency can be improved and the humidifier 1 with high humidification efficiency is obtained.

また、隣り合う中空糸膜束１１の間には縦壁２６が設けられているので、隣り合う中空糸膜束１１を縦壁２６によって好適に保持することができる。したがって、加湿器１が図示しない移動体の移動によって揺れ等を生じ、これが加湿器１に伝わっても、中空糸膜束１１が振動するのを縦壁２６によって好適に抑制することができる。これによって、好適な加湿を実現することができる。   Further, since the vertical wall 26 is provided between the adjacent hollow fiber membrane bundles 11, the adjacent hollow fiber membrane bundles 11 can be suitably held by the vertical wall 26. Therefore, even if the humidifier 1 is shaken by the movement of a moving body (not shown) and is transmitted to the humidifier 1, the vertical wall 26 can suitably suppress the vibration of the hollow fiber membrane bundle 11. Thereby, suitable humidification can be realized.

また、カソードオフガスは、中空糸膜束１１の外周面に対して下方向から流入して短手方向Ｙに沿って流入するので、厚みを小さくした中空糸膜束１１に対し、この厚みの小さい方向に沿ってカソードオフガスが流れ込むこととなり、中空糸膜束１１の断面内において短手方向Ｙにカソードオフガスがより均一に流れ易くなる。これによって、さらに加湿効率の高い加湿器１が得られる。   Further, the cathode off-gas flows from the lower side to the outer peripheral surface of the hollow fiber membrane bundle 11 and flows along the short direction Y, so that the thickness of the hollow fiber membrane bundle 11 having a small thickness is small. The cathode off gas flows in along the direction, and the cathode off gas can easily flow more uniformly in the short direction Y in the cross section of the hollow fiber membrane bundle 11. Thereby, the humidifier 1 with higher humidification efficiency is obtained.

また、カソードオフガスは、中空糸膜束１１に対して流入したのち、短手方向Ｙに沿って流出するので、厚みを小さくした中空糸膜束１１に対し、この厚みの小さい方向に沿ってカソードオフガスが流出することとなり、中空糸膜束１１の断面内において短手方向Ｙにカソードオフガスがより均一に流れ易くなる。これによって、より一層加湿効率の高い加湿器１が得られる。   Further, since the cathode off-gas flows into the hollow fiber membrane bundle 11 and then flows out along the short direction Y, the cathode off-gas flows along the small thickness direction with respect to the hollow fiber membrane bundle 11 having a reduced thickness. The off gas flows out, and the cathode off gas is more likely to flow more uniformly in the short direction Y within the cross section of the hollow fiber membrane bundle 11. Thereby, the humidifier 1 with higher humidification efficiency is obtained.

また、中空糸膜束１１に対するカソードオフガスの流入と流出とが、中空糸膜束１１を輪切り方向に挟んだ位置で行われる（流入部と流出部とが、中空糸膜束１１を輪切り方向に挟むケース２１の横壁２５ａ，２５ａに配置されている）ので、カソードオフガスは、中空糸膜束１１に流入したのち、中空糸膜束１１を輪切り方向に挟んだ流入側とは反対側の位置において流出することとなり、中空糸膜束１１内を輪切り方向に横切るようにして好適に流れることとなる。したがって、各中空糸膜１２の表面をカソードオフガスがより均一に流れ易くなり、より一層加湿効率の高い加湿器１が得られる。   In addition, the cathode off-gas flows into and out of the hollow fiber membrane bundle 11 at a position sandwiching the hollow fiber membrane bundle 11 in the ring cutting direction (the inflow portion and the outflow portion move the hollow fiber membrane bundle 11 in the ring cutting direction. The cathode offgas flows into the hollow fiber membrane bundle 11 and then at a position opposite to the inflow side sandwiching the hollow fiber membrane bundle 11 in the ring cutting direction. It will flow out, and will flow suitably through the hollow fiber membrane bundle 11 so as to cross the ring cutting direction. Therefore, the cathode off-gas can flow more uniformly on the surface of each hollow fiber membrane 12, and the humidifier 1 with higher humidification efficiency can be obtained.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば次のように変更することができる。
前記した各実施形態では、空気が中空糸膜１２内を通流し、カソードオフガスが中空糸膜１２外を通流する構成を例示したが、空気が中空糸膜１２外を通流し、湿度の高いカソードオフガスが中空糸膜１２内を通流する構成でもよい。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, For example, it can change as follows in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
In each of the above-described embodiments, the configuration in which air flows through the hollow fiber membrane 12 and the cathode off gas flows outside the hollow fiber membrane 12 is exemplified. However, the air flows outside the hollow fiber membrane 12 and has high humidity. The cathode off gas may flow through the hollow fiber membrane 12.

また、空気およびカソードオフガスの通流方向が、逆向きである構成を例示したが、同方向でもよい。
さらに、カソードオフガスが、加湿器１の側壁部２２Ａから流入し、加湿器１の側壁部２２Ｂから流出する構成を例示したが、カソードオフガスの流入・流出方向はこれに限定されず、例えば、上方から流入し、上方に向かって流出する構成でもよいし、前後方向から流入・流出する構成でもよい。
また、カソードオフガスが、収容室２５の前端部において、短手方向Ｙの下方から中空糸膜束１１に流入し、収容室２５の後端部において、中空糸膜束１１から短手方向Ｙの上方に流出するように構成したが、流入・流出方向はこれに限定されず、例えば、これとは逆に、収容室２５の前端部において、短手方向Ｙの上方から中空糸膜束１１に流入し、収容室２５の後端部において、中空糸膜束１１から短手方向Ｙの下方に流出するように構成してもよい。
さらにまた、第１流体が空気、第２流体がカソードオフガスである構成、つまり、第１流体および第２流体がガスである構成を例示したが、例えば、第２流体が水（液体）である構成でもよい。 In addition, although the configuration in which the air and cathode off gas flow directions are opposite is illustrated, the same direction may be used.
Furthermore, the cathode off gas is illustrated as flowing in from the side wall portion 22A of the humidifier 1 and flowing out from the side wall portion 22B of the humidifier 1, but the inflow / outflow direction of the cathode off gas is not limited thereto. It may be configured to flow in from above and flow out upward, or to flow in and out from the front-rear direction.
Further, the cathode off gas flows into the hollow fiber membrane bundle 11 from below the short direction Y at the front end portion of the storage chamber 25, and from the hollow fiber membrane bundle 11 in the short direction Y at the rear end portion of the storage chamber 25. Although it is configured to flow out upward, the inflow / outflow direction is not limited to this. For example, on the contrary, at the front end of the storage chamber 25, the hollow fiber membrane bundle 11 extends from above in the short direction Y. You may comprise so that it may flow in and may flow out in the transversal direction Y from the hollow fiber membrane bundle 11 in the rear-end part of the storage chamber 25. FIG.
Furthermore, the configuration in which the first fluid is air and the second fluid is cathode off-gas, that is, the configuration in which the first fluid and the second fluid are gases is exemplified. For example, the second fluid is water (liquid). It may be configured.

また、中空糸膜束１１および収容室２５は、輪切り方向の断面形状が、角部のない四辺形状としたが、これに限定されず、長手方向Ｘと短手方向Ｙとを有する楕円形状、長円形状、矩形状や、多辺形状としてもよい。   Further, the hollow fiber membrane bundle 11 and the storage chamber 25 have a cross-sectional shape in the ring cutting direction having a quadrilateral shape without corners, but are not limited thereto, and an elliptical shape having a longitudinal direction X and a lateral direction Y, An oval shape, a rectangular shape, or a multi-sided shape may be used.

また、ケース２１内の左右方向に縦壁２６を設けて、４つの独立した収容室２５を設けたが、これに限られず、縦壁２６を設けずに、これら４つの収容室２５を１つの大きな長手方向Ｘと短手方向Ｙとを有する扁平な収容室として形成し、この収容室全体に収容される大きな中空糸膜束１１’（不図示）を配置して構成してもよい。
この場合にも、短手方向Ｙに流入したカソードオフガスが、中空糸膜束１１の断面全体に行き渡るようにして流れることとなり、短手方向Ｙにおける、水分交換の行われ難いデッドスペースを低減することができるようになる。したがって、水分交換効率を向上させることができる。これによって、好適な加湿を実現することができる。 Further, the vertical wall 26 is provided in the left-right direction in the case 21 and the four independent storage chambers 25 are provided. However, the present invention is not limited to this, and the four storage chambers 25 are arranged as one without using the vertical wall 26. It may be configured as a flat accommodation chamber having a large longitudinal direction X and a short direction Y, and a large hollow fiber membrane bundle 11 ′ (not shown) accommodated in the entire accommodation chamber.
Also in this case, the cathode off-gas that has flowed in the short direction Y flows over the entire cross section of the hollow fiber membrane bundle 11, and the dead space in the short direction Y where moisture exchange is difficult to be performed is reduced. Will be able to. Therefore, the moisture exchange efficiency can be improved. Thereby, suitable humidification can be realized.

前記した実施形態では、加湿器１が空気とカソードオフガスとの間で水分交換し、燃料電池スタック１１０に向かう空気を加湿する構成を例示したが、その他に例えば、水素とアノードオフガスとの間で水分交換し、燃料電池スタック１１０に向かう水素を加湿する構成でもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the humidifier 1 exchanges moisture between the air and the cathode off gas and humidifies the air toward the fuel cell stack 110 is exemplified. However, for example, between the hydrogen and the anode off gas, A configuration may be adopted in which moisture is exchanged and the hydrogen toward the fuel cell stack 110 is humidified.

本実施形態の加湿器が適用される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 humidifier of this embodiment is applied. 本実施形態に係る加湿器の一部分解斜視図である。It is a partial exploded perspective view of the humidifier which concerns on this embodiment. 同じく加湿器の一部分解平面図である。It is a partially exploded plan view of the humidifier. 同じく加湿器の側断面図（図３のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。It is a side sectional view (sectional view which meets an AA line of Drawing 3) of a humidifier similarly. 同じく加湿器の輪切り断面図であり、（ａ）は図３のａ−ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図３のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は図３のｃ−ｃ線に沿う断面図である。Similarly, it is a cross-sectional view of the humidifier, (a) is a cross-sectional view taken along the line aa in FIG. 3, (b) is a cross-sectional view taken along the line bb in FIG. 3, (c) is c in FIG. It is sectional drawing which follows the -c line. 加湿器の要部を示す斜視図であり、（ａ）はオフガス導入部に開口する流入路を示した一部切断部分斜視図（中空糸膜束は省略）、（ｂ）は同じくオフガス導入部から流入路への流れを示した一部切断部分斜視図、（ｃ）は要部拡大正面図である。It is a perspective view which shows the principal part of a humidifier, (a) is a partial cutaway part perspective view which showed the inflow path opened to an offgas introduction part (a hollow fiber membrane bundle is abbreviate | omitted), (b) is also an offgas introduction part FIG. 3C is a partially cutaway perspective view showing the flow from the inlet to the inflow passage, and FIG. 加湿器の要部を示す斜視図であり、（ａ）はオフガス導出部に開口する流出路を示した一部切断部分斜視図（中空糸膜束は省略）、（ｂ）は同じくオフガス導出部から流出路への流れを示した一部切断部分斜視図、（ｃ）は要部拡大背面図である。It is a perspective view which shows the principal part of a humidifier, (a) is a partial cutaway part perspective view which showed the outflow path opened to an offgas extraction part (a hollow fiber membrane bundle is abbreviate | omitted), (b) is also an offgas extraction part FIG. 4C is a partially cutaway perspective view showing the flow from the outlet to the outflow passage, and FIG. １つの収容室内におけるカソードオフガスの流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of the cathode off gas in one storage chamber. 加湿器の要部を示す斜視図であり、（ａ）は流入側を示した一部切断部分斜視図（中空糸膜束は省略）、（ｂ）は流出側を示した一部切断部分斜視図（中空糸膜束は省略）である。It is a perspective view which shows the principal part of a humidifier, (a) is the partial cutaway part perspective view which showed the inflow side (a hollow fiber membrane bundle is abbreviate | omitted), (b) is the partial cutaway part perspective view which showed the outflow side. It is a figure (a hollow fiber membrane bundle is omitted).

符号の説明Explanation of symbols

１ 加湿器
１１ 中空糸膜束
１２ 中空糸膜
２３ オフガス導入部
２４ オフガス導出部
２５ 収容部
２６ 仕切り壁
２６ａ 前端切欠部
２６ｂ 後端切欠部
２６ｃ 流入側マニホールド
２６ｄ 流出側マニホールド
２１ ケース
Ｘ 長手方向
Ｙ 短手方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Humidifier 11 Hollow fiber membrane bundle 12 Hollow fiber membrane 23 Off gas introduction part 24 Off gas derivation part 25 Storage part 26 Partition wall 26a Front end notch part 26b Rear end notch part 26c Inflow side manifold 26d Outflow side manifold 21 Case X Longitudinal direction Y Short Hand direction

Claims (7)

複数の中空糸膜が束ねられてなる独立した複数の中空糸膜束と、
前記中空糸膜束を収容する筒状のケースと、を備え、
第１流体が前記中空糸膜内を通流し、前記第１流体と異なる湿度の第２流体が前記ケース内における前記中空糸膜外を通流する加湿器であって、
輪切り方向における前記中空糸膜束の断面形状は、長手方向と短手方向とを有する形状とされており、
前記中空糸膜束と、隣り合う前記中空糸膜束との間のうち少なくとも１箇所は、前記中空糸膜束の延在する方向に形成された壁部で仕切られたことを特徴とする加湿器。 A plurality of independent hollow fiber membrane bundles formed by bundling a plurality of hollow fiber membranes;
A cylindrical case that accommodates the hollow fiber membrane bundle,
A humidifier in which a first fluid flows through the hollow fiber membrane and a second fluid having a humidity different from that of the first fluid flows outside the hollow fiber membrane in the case;
The cross-sectional shape of the hollow fiber membrane bundle in the ring cutting direction is a shape having a longitudinal direction and a short direction,
At least one portion between the hollow fiber membrane bundle and the adjacent hollow fiber membrane bundle is partitioned by a wall portion formed in the extending direction of the hollow fiber membrane bundle. vessel. 前記第２流体は、前記中空糸膜束の外周面に対して、前記短手方向に沿って流入することを特徴とする請求項１に記載の加湿器。   2. The humidifier according to claim 1, wherein the second fluid flows along the lateral direction with respect to an outer peripheral surface of the hollow fiber membrane bundle. 前記第２流体は、前記外周面に対して流入したのち、前記短手方向に沿って流出することを特徴とする請求項２に記載の加湿器。   The humidifier according to claim 2, wherein the second fluid flows into the outer peripheral surface and then flows out along the short direction. 前記中空糸膜束に対する前記第２流体の流入と流出とは、前記中空糸膜束を輪切り方向に挟んだ異なる位置で行われることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の加湿器。   The humidifier according to claim 2 or 3, wherein the inflow and outflow of the second fluid to and from the hollow fiber membrane bundle are performed at different positions sandwiching the hollow fiber membrane bundle in a ring cutting direction. . 複数の中空糸膜が束ねられてなる独立した複数の中空糸膜束と、
前記中空糸膜束を収容する筒状のケースと、を備え、
第１流体が前記中空糸膜内を通流し、前記第１流体と異なる湿度の第２流体が前記ケース内における前記中空糸膜外を通流し、
前記第２流体が、前記ケースに設けられた流入部から前記中空糸膜束の外周面に向かって流入する加湿器であって、
輪切り方向における前記ケースの内壁の断面形状は、長手方向と短手方向とを有する形状とされており、
前記流入部は、前記第２流体が前記短手方向に沿って流入するように形成されていることを特徴とする加湿器。 A plurality of independent hollow fiber membrane bundles formed by bundling a plurality of hollow fiber membranes;
A cylindrical case that accommodates the hollow fiber membrane bundle,
A first fluid flows through the hollow fiber membrane, a second fluid having a humidity different from that of the first fluid flows outside the hollow fiber membrane in the case,
The second fluid is a humidifier that flows from an inflow portion provided in the case toward an outer peripheral surface of the hollow fiber membrane bundle,
The cross-sectional shape of the inner wall of the case in the ring cutting direction is a shape having a longitudinal direction and a short direction,
The humidifier, wherein the inflow portion is formed so that the second fluid flows in along the short direction. 前記ケースには、前記中空糸膜束に流入した前記第２流体を前記ケース外に流出する流出部が設けられており、前記流出部は、前記第２流体が前記短手方向に沿って流出するように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の加湿器。   The case is provided with an outflow part through which the second fluid that has flowed into the hollow fiber membrane bundle flows out of the case, and the outflow part flows out of the second fluid along the short direction. The humidifier according to claim 5, wherein the humidifier is formed as described above. 前記流入部と前記流出部とは、前記中空糸膜束を輪切り方向に挟む前記ケースの内壁に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の加湿器。
The humidifier according to claim 6, wherein the inflow portion and the outflow portion are disposed on an inner wall of the case that sandwiches the hollow fiber membrane bundle in a ring cutting direction.
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