JP2010127583A - 加湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トレードオフの関係にある圧力損失の抑制及び装置の小型化を同時に好適に実現する。
【解決手段】本発明は、加湿装置１において、中空糸膜２０を長手方向に二つ折りにした中空糸膜束２１と、開口部２３に中空糸膜束２１の両端２１ａ、２１ｂを配置しつつ中空糸膜束２１を填装する内郭ハウジング２２と、内郭ハウジング２２の外側に設けられ内郭ハウジング２２との間で乾燥ガス流路４を形成する外郭ハウジング３と、内郭ハウジング２２の周面に設けられた複数の乾燥ガス流通孔２２ａと、内郭ハウジング２２の開口部２３ａに隣接して設けられた湿潤ガス導入室５と、内郭ハウジング２２の開口部２３ｂに隣接しつつ湿潤ガス導入室５と隔壁７を隔てて設けられた湿潤ガス導出室６と、隔壁７に設けられた一又は複数の湿潤ガス流通孔７ａと、を備えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、加湿装置に関する。

燃料電池に使用される加湿装置には、複数の中空糸膜を束ねた中空糸膜束と、この中空糸膜間に隙間を形成する結束部材とを備えたクロスフロー式の構造を採用したものが知られている（特許文献１参照）。この構造の加湿装置によれば、加湿するガスと加湿されるガスとをスムーズに流通させることで加湿効率を高めることができる。
特開２００６−２８９２９７号公報

この構造の加湿装置では、一般に、加湿量（加湿するガスと加湿されるガスとの間の水分交換量）を低すぎない且つ高すぎない最適加湿量にすることが求められる。スタックのドライアウト及びフラッディングの発生を防止するためである。

しかしながら、上記従来の加湿装置で最適加湿量を実現すべく装置を設計すると、圧力損失が増大してしまう。そこで圧力損失を抑制しようとすると装置が大型化してしまう。すなわち、従来の加湿装置ではこのようなトレードオフの関係にある圧力損失の抑制及び装置の小型化を同時に実現できない問題があった。

本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、トレードオフの関係にある圧力損失の抑制及び装置の小型化を同時に好適に実現する加湿装置を提供することを目的とする。

本発明は、加湿装置において、膜外側を被加湿用の乾燥ガスが流れ膜内側を加湿用の湿潤ガスが流れる中空糸膜を複数本束ねて長手方向に二つ折りにした中空糸膜束と、一端にのみ開口部を有する有天略筒状のハウジングであって開口部に中空糸膜束の両端を配置しつつ中空糸膜束を填装する内郭ハウジングと、内郭ハウジングの外側に設けられ乾燥ガスが流れる乾燥ガス流路を内郭ハウジングとの間で形成する外郭ハウジングと、内郭ハウジングの周面に設けられ乾燥ガス流路に供給された乾燥ガスを内郭ハウジングの内部であって中空糸膜の外側に導く複数の乾燥ガス流通孔と、内郭ハウジングの開口部のうちの中空糸膜束の一端側の開口部に隣接して設けられ中空糸膜束の一端に湿潤ガスを導く湿潤ガス導入室と、内郭ハウジングの開口部のうちの中空糸膜束の他端側の開口部に隣接しつつ湿潤ガス導入室と隔壁を隔てて設けられ中空糸膜の他端から流出する湿潤ガスを導く湿潤ガス導出室と、湿潤ガス導入室と湿潤ガス導出室との間の隔壁に設けられ湿潤ガス導入室と湿潤ガス導出室とを連通する一又は複数の湿潤ガス流通孔と、を備えるようにした。

本発明によれば、外郭ハウジングと内郭ハウジングとの間に形成された乾燥ガス流路が中空糸膜の外側を流れる乾燥ガスのバイパス流路を形成し、湿潤ガス導入室と湿潤ガス導出室との間の隔壁に設けられた湿潤ガス流通孔が中空糸膜の内側を流れる湿潤ガスのバイパス流路を形成しているので、大型化を抑制して、乾燥ガス及び湿潤ガスの圧力損失を抑制することができる。

また、内郭ハウジングの周面に設けられた複数の乾燥ガス流通孔によって乾燥ガスは内郭ハウジングの周面全体から内郭ハウジングの内部に流通するので、中空糸膜内外の水蒸気の濃度差が大きい状態で乾燥ガスと湿潤ガスとが水分交換できる。従って、圧力損失の抑制による加湿量に対する跳ね返りを低減することができる。

さらに、あらたに管路を設けずに湿潤ガス流通孔のみで湿潤ガスのバイパス流路を形成しているので、装置の小型化を実現できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

なお、以下の説明においては、本発明を燃料電池に使用される加湿装置（燃料電池用加湿装置）に適用した場合について説明する（図１参照）。この加湿装置は、中空糸膜束２１を備えた中空糸タイプの構成を採用したものである。中空糸膜束２１とは、膜外側に被加湿用の乾燥ガス（不図示の燃料電池へ供給する供給ガス）が流れ、膜内側に加湿用の湿潤ガス（不図示の燃料電池から排出された排出ガス）が流れる中空糸膜２０を複数本束ねた膜束である。膜外側を流れる乾燥ガスと膜内側を流れる湿潤ガスとが直交流であることを特徴の一つとしている。

[第１の実施形態]
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

（装置の構成及び作用）
図１は、第１の実施形態に係る加湿装置１を説明する図である。図１に示す加湿装置１は、乾燥ガスと湿潤ガスとを水分交換させる加湿器本体としての中空糸膜モジュール（加湿室）２等を備える。

中空糸膜モジュール２は、複数本の中空糸膜２０を束ねた中空糸膜束２１を長手方向略中央で二つ折りにして両端を揃えたものを内郭ハウジング２２の内部に填装して構成される略筒状のモジュールである。ここで中空糸膜２０とは、壁面にスリット状の超微細孔（水蒸気（気体）を通すが水（液体）を通さない孔）が設けられたストロー状の繊維である。また内郭ハウジング２２とは、一端にのみ開口部２３を有する有天略筒状のハウジング（筐体）である。中空糸膜束２１の両端２１ａ、２１ｂは、それぞれ開口部２３に隣接するポッティング部２４ａ、２４ｂにおいて各中空糸膜２０の膜内のみが外部へ開放されるように及び中空糸膜２０間の中空通路を確保するようにポッティング剤等で接着してシールされている。すなわち、中空糸膜束２１の両端２１ａ、２１ｂは一つの開口部２３に隣接するポッティング部２４（ポッティング部２４ａ、２４ｂを総称して「ポッティング部２４」という。）に集約されて配置されている。

内郭ハウジング２２の外側には、略円筒状の筐体である外郭ハウジング３が設けられている。この外郭ハウジング３には、乾燥ガス供給マニホールド３１が接続されている。このような構成により、乾燥ガス供給マニホールド３１を通って供給された乾燥ガスは外郭ハウジング３内に流入する。

内郭ハウジング２２の周面には、その全体に亘って格子状の円形に配列された多数の貫通孔である乾燥ガス流通孔２２ａが形成されている。この乾燥ガス流通孔２２ａは、内郭ハウジング２２の内部と内郭ハウジング２２の外部とを連通している。このような構成により、外郭ハウジング３内に流入した乾燥ガスの主流成分は、かかる乾燥ガス流通孔２２ａのうちの乾燥ガス供給マニホールド３１の管軸方向の乾燥ガス流通孔２２ａを通って中空糸膜モジュール２の内部に流入する。

内郭ハウジング２２と外郭ハウジング３との間には、乾燥ガスが流れる流路である乾燥ガス流路４が形成されている。乾燥ガス流路４は、内郭ハウジング２２と外郭ハウジング３との間に形成された空間であって軸シール９によって密封された空間である。軸シール９は、内郭ハウジング２２の開口部２３（又はポッティング部２４）の側の外壁において全周に亘って設けられたシール部材である。また、外郭ハウジング３は軸シール９を取り付けるためのボス１１を備えている。このようにして、乾燥ガス流路４を流れるガスが外に漏れないように乾燥ガス流路４を密封する。このような構成により、外郭ハウジング３内に流入した乾燥ガスの主流以外の成分などは、乾燥ガス流路４を流通する。つまり、乾燥ガス流路４とは、外郭ハウジング３内に流入した乾燥ガスが流通する流路である。

前述のように内郭ハウジング２２の周面の全体に亘って複数の乾燥ガス流通孔２２ａが形成されている。このような構成により、乾燥ガス流路４を流通する乾燥ガスは乾燥ガス流路４を流通する過程において乾燥ガス流通孔２２ａを通って中空糸膜モジュール２の内部であって中空糸膜２０の外側に流入する。

外郭ハウジング３には、乾燥ガス排出マニホールド３２が接続されている。このような構成により、中空糸膜モジュール２の内部に流入してから乾燥ガス排出マニホールド３２の管軸方向の乾燥ガス流通孔２２ａを通って乾燥ガス流路４に流出した乾燥ガス又は中空糸膜モジュール２の内部に流入しないで乾燥ガス流路４を流路下流側まで流通した乾燥ガスなどは乾燥ガス排出マニホールド３２から外部に排出される。

一方、外郭ハウジング３には、湿潤ガス供給マニホールド３３が接続されている。このような構成により、湿潤ガス供給マニホールド３３を通って供給された湿潤ガスは外郭ハウジング３内に流入する。

湿潤ガス導入室５が、内郭ハウジング２２の開口部２３のうちの中空糸膜束２１の一端２１ａの側の開口部２３ａ（又はポッティング部２４ａ）に隣接して設けられている。この湿潤ガス導入室５は、中空糸膜束２１の一端２１ａに湿潤ガスを導く流路を形成する。この湿潤ガス導入室５の外壁において湿潤ガス供給マニホールド３３の管軸方向にオフセットした位置には、湿潤ガス供給マニホールド３３と湿潤ガス導入室５とを連通する湿潤ガス供給孔５ａが形成されている。このような構成により、湿潤ガス供給マニホールド３３から外郭ハウジング３内に流入した湿潤ガスは、湿潤ガス供給孔５ａを通って湿潤ガス導入室５に導入される。さらに、湿潤ガス導入室５に導入された湿潤ガスは、開口部２３ａを通って中空糸膜モジュール２の内部に流入する。

湿潤ガス導出室６が、内郭ハウジング２２の開口部２３のうちの中空糸膜束２１の他端２１ｂの側の開口部２３ｂ（又はポッティング部２４ｂ）に隣接しつつ湿潤ガス導入室５と隔壁７を隔てて設けられている。この湿潤ガス導出室６は、中空糸膜束２１の他端２１ｂから流出する湿潤ガスを導く流路を形成する。このような構成により、中空糸膜モジュール２の内部において中空糸膜２０の内側を流れた湿潤ガスは、開口部２３ｂを通って湿潤ガス導出室６に流出する。以上のように、湿潤ガスの流れはＵターンフローとなっている。

湿潤ガス導入室５と湿潤ガス導出室６との間に設けられた隔壁７には、湿潤ガス導入室５と湿潤ガス導出室６とを連通する一又は複数の湿潤ガス流通孔７ａ（図１では一つ）が形成されている。このような構成により、湿潤ガス導入室５に導入された湿潤ガスの一部は、この湿潤ガス流通孔７ａを通って湿潤ガス導出室６に流通する。つまり、湿潤ガス流通孔７ａは、湿潤ガス導入室５に供給された湿潤ガスが中空糸膜モジュール２の内部に流入しないで湿潤ガス導出室６へ流通する流路を形成している。

外郭ハウジング３には、湿潤ガス排出マニホールド３４が接続されている。また湿潤ガス導出室６の外壁において湿潤ガス排出マニホールド３４の管軸方向にオフセットした位置には、湿潤ガス導出室６と湿潤ガス排出マニホールド３４とを連通する湿潤ガス排出孔６ａが形成されている。このような構成により、湿潤ガス導出室６に導出された湿潤ガスは、湿潤ガス排出孔６ａを通って湿潤ガス排出マニホールド３４から外部に排出される。

（効果）
以上説明してきた第１の実施形態に係る加湿装置１によれば、以下のような効果がある。

（１．圧力損失の抑制について）
第１の効果は、圧力損失を抑制できることである。以下説明する。

以上説明してきた第１の実施形態に係る加湿装置１によれば、乾燥ガス流路４と湿潤ガス流通孔７ａとが、それぞれ中空糸膜モジュール２の内部を流通する乾燥ガス、湿潤ガスのバイパス流路を形成している。つまり、加湿装置１はＷバイパスの構造になっている。これらバイパス流路を流れるガスは圧力損失を受けないため、各々のガスについて圧力損失を抑制することができる。

また、第１の実施形態に係る加湿装置１によれば、内郭ハウジング２２の周面に形成された複数の乾燥ガス流通孔２２ａが乾燥ガスを内郭ハウジング２２の周面全体から分散させて内郭ハウジング２２の内部に流通させることを可能にしている。また、この乾燥ガス流通孔２２ａは格子状の貫通孔であるため、同孔を流通する乾燥ガスの流れを整流（均一化）することができる。また、乾燥ガス流通孔２２ａ付近における乾燥ガスの流速や乾燥ガスの風圧による影響を低減することができる。従って、乾燥ガスについて圧力損失を抑制することができる。

（２．装置の小型化について）
第２の効果は、装置の小型化を実現できることである。

以上説明してきたように第１の実施形態に係る加湿装置１によれば、一つの外郭ハウジング３の内部でＷバイパスの構造を実現できる簡素な構造になっている。特に湿潤ガスのバイパス流路は、湿潤ガス流通孔７ａのみで形成されている。そのため、装置外部に新たな管路等のバイパス部を設けて大型化させることなく装置の小型化を実現できる。

また、第１の実施形態に係る加湿装置１によれば、図１に示すようにポッティング部２４ａ、２４ｂを一箇所に集約した構成にしたこと、乾燥ガス供給マニホールド３１及び湿潤ガス供給マニホールド３３を隣接して設けた構成にしたこと、乾燥ガス排出マニホールド３２及び湿潤ガス排出マニホールド３４を隣接して設けた構成にしたことが、乾燥ガス、湿潤ガスの各々のバイパス流路の距離を短くする点で好適な形状になっている。

さらに、第１の実施形態に係る加湿装置１によれば、軸シール９を用いた密封方法を採用している。このような密封方法にすることにより、ボルト締結用のフランジ、ボスのためのスペースを設ける必要がなく、締結用のボルト点数の削減及び加湿装置１の小型化を実現できる。

（３．加湿効率の向上について）
第３の効果は、加湿効率の向上を実現することである。以下説明する。

図２は、乾燥ガス流通孔２２ａ付近のガスの流れを説明する図である。図２（ａ）は従来のガスの流れを、図２（ｂ）は第１の実施形態に係るガスの流れを示している。

従来の加湿装置では、図２（ａ）のように中空糸膜束２１に直交方向から乾燥ガスがあたると中空糸膜束２１の中央部２１ｃに膜よれが発生する。かかる膜よれが発生した中央部２１ｃから離れるほど中空糸膜２０間の中空通路が狭くなり乾燥ガスが流れにくくなる。従って、中央部２１ｃから離れた位置における加湿効率が低下してしまっていた。一方、第１の実施形態に係る加湿装置１では、上記のように乾燥ガスを内郭ハウジング２２の周面全体から分散させて内郭ハウジング２２の内部に流通させる構成にしている。そのため、図２（ｂ）のように中空糸膜束２１の直交方向以外の方向からも乾燥ガスが中空糸膜束２１にあたり、中空糸膜束２１の中央部２１ｃに膜よれが発生するのを防止することができる。従って、加湿効率を向上することができる。

また従来の加湿装置では、中空糸膜モジュール２の内部を流通する乾燥ガスは流路下流側にいくほど加湿効率が低下していた。流路下流側を流れる乾燥ガスは既に流路上流側で水分交換されているために中空糸膜２０の内外の水蒸気の濃度差が小さくなってしまうからである。一方、第１の実施形態に係る加湿装置１では、上記のように乾燥ガスを内郭ハウジング２２の周面全体から分散して内郭ハウジング２２内に流通させる構成にしている。そのため、乾燥ガスの流路下流側であっても中空糸膜２０内外の水蒸気の濃度差が大きい状態での乾燥ガスと湿潤ガスとの水分交換を可能にしている。従って、加湿効率を向上することができる。

なお、前述したように本実施形態に係る加湿装置１によれば圧力損失が抑制されるが、この圧力損失の抑制に基づく加湿量に対する跳ね返りを低減することができる。つまり、圧力損失の抑制と加湿効率の向上とを同時に実現することができる。

（４．１乃至３の効果のまとめ）
以上、第１から第３の効果として説明してように、本実施形態に係る加湿装置１は、圧力損失の抑制、装置の小型化及び加湿効率の向上を同時に実現することができる。

図３は、第１の実施形態に係る加湿装置１による効果を説明する図である。図３（ａ）は従来の加湿装置における装置のサイズと加湿量、圧力損失量との関係を、図３（ｂ）は第１の実施形態に係る加湿装置１における装置のサイズと加湿量、圧力損失量との関係を示している。

グラフＢ１、Ｂ２は、それぞれ従来の加湿装置、第１の実施形態に係る加湿装置１における装置のサイズと圧力損失量との関係を示している。前述の第１の効果（圧力損失の抑制）により、グラフＢ２の方が装置のサイズの大小に関わらずグラフＢ１よりも圧力損失量が小さくなっている。なお、グラフＡは、従来の加湿装置及び第１の実施形態に係る加湿装置１における装置のサイズと加湿量との関係を示している。

従来の加湿装置では、例えば最適加湿量Ｘを実現すべく装置を設計すると、圧力損失量が圧損許容値Ｙよりも大きいＹ１となる（図３（ａ）参照）。また、圧損許容値Ｙになるようにすると装置が大型化してしまうと共に加湿量が最適加湿量Ｘよりも大きいＸ１となっていた。一方、第１の実施形態に係る加湿装置１では、加湿量及び圧力損失量のバランスを調整することで最適加湿量Ｘと圧損許容値Ｙを同時に実現することができる（図３（ｂ）参照）。すなわち、トレードオフの関係にある圧力損失の抑制及び装置の小型化を同時に実現するとともに最適加湿量を実現することができる。

なお、加湿量及び圧力損失量のバランスは、乾燥ガス流路４の空間容積や湿潤ガス流通孔７ａの孔径を適宜変更することにより調整可能である。

（５．その他について）
その他の効果としては、湿潤ガス供給孔５ａ及び湿潤ガス排出孔６ａがそれぞれ湿潤ガス供給マニホールド３３、湿潤ガス排出マニホールド３４の管軸方向にオフセットした位置にあるため、湿潤ガス導入室５から中空糸膜モジュール２の内部を通って湿潤ガス導出室６に流通する湿潤ガスの流れと湿潤ガス導入室５から湿潤ガス流通孔７ａを通って湿潤ガス導出室６に流通する湿潤ガスの流れとのいずれか一方の流れに偏らせないようにすることができることが挙げられる。

また、乾燥ガス用のバイパス流路（乾燥ガス流路４）と湿潤ガス用のバイパス流路（湿潤ガス流通孔７ａ）が共に外郭ハウジング３の内部にあるため、両バイパス流路における水の凝縮を防止できることも挙げられる。

[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係る加湿装置１は、図４（ｂ）に示すように、乾燥ガス排出マニホールド３２と外郭ハウジング３との接続部３ａにリブ３ｂを設けた点が第１の実施形態に係る加湿装置１（図１）と異なる。

（装置の構成、作用及び効果）
図４は、第２の実施形態に係る加湿装置１を説明する図である。図４（ａ）は、加湿装置１の全体を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）の領域Ａを拡大した図を示している。なお、以下では図１と同様の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。

図４（ｂ）に示すリブ３ｂは、外郭ハウジング３の内壁面において乾燥ガス排出マニホールド３２と外郭ハウジング３との接続部３ａに設けられ、外郭ハウジング３の内側に向かって突出させた凸状の部材である。このリブ３ｂは、乾燥ガス排出マニホールド３２の管径と同等又は同等以上の大きさの径の円筒型形状で構成されている。

このような構成により、第２の実施形態に係る加湿装置１では、乾燥ガス流路４を通ってきた乾燥ガスがそのまま乾燥ガス排出マニホールド３２から排出されるのをリブ３ｂによって防止することができる。また、リブ３ｂによって乾燥ガス排出マニホールド３２に流通できない乾燥ガスをリブ３ｂよりも乾燥ガス流路４の流路上流側の乾燥ガス流通孔２２ａから内郭ハウジング２２の内部に流通させるようにすることができる。そのため、乾燥ガス流路４を流れる乾燥ガスの流量を調整したり、乾燥ガスを乾燥ガス流通孔２２ａから内郭ハウジング２２の内部に均一に分配させて流通させたりすることができる。すなわち、このリブ３ｂは、乾燥ガス流路４における乾燥ガスの流れを制御する乾燥ガス流制御手段を実現している。

以上のように、第２の実施形態に係る加湿装置１によれば、乾燥ガス流路４を通ってきた乾燥ガスがそのまま乾燥ガス排出マニホールド３２から排出されるのを防止しているので、第１の実施形態に係る加湿装置１（図１）よりも加湿効率を高めることができる。

なお、第２の実施形態では、リブ３ｂを乾燥ガス排出マニホールド３２と外郭ハウジング３との接続部３ａに設けた例を示したが、図４（ａ）に示す湿潤ガス排出マニホールド３４と外郭ハウジング３との接続部３ｃに設けてもよい。また、このリブ３ｂの高さ（突き出し長さ）を変更することで加湿装置１における加湿量及び圧力損失のバランスを調整することができる。

[第３の実施形態]
続いて、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態に係る加湿装置１は、図５に示すように、乾燥ガス流通孔２２ａの孔径が乾燥ガス流路４の流路上流側から流路下流側に向かうほど小さくなる点が第１の実施形態に係る加湿装置１（図１）と異なる。

（装置の構成、作用及び効果）
図５は、第２の実施形態に係る加湿装置１を説明する図である。なお、以下では図１と同様の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。

図５に示す乾燥ガス流通孔２２ａは、乾燥ガス流路４の流路上流側から流路下流側に向かうほど、その孔径が小さくなるよう構成されている。つまり、配設位置に応じて乾燥ガス流通孔２２ａの孔径を変えている。

このような構成にするのは、内郭ハウジング２２の内部において例えば乾燥ガスの流路上流側２５ａにおける中空糸膜２０の外側の圧力と流路下流側２５ｂにおける中空糸膜２０の外側の圧力との間に生じる圧力差を調整するためである。なお、このような圧力差は、中空糸膜２０の外側を流通する乾燥ガスの圧力損失により生じるものである。

すなわち、乾燥ガス流通孔２２ａの孔径を乾燥ガス流路４の流路上流側から流路下流側に向かうほど小さくすることにより、乾燥ガス流通孔２２ａの内外の圧力差を均一に保てるようにしている。そのため、第１の実施形態に係る加湿装置１（図１）よりも乾燥ガスを内郭ハウジング２２の周面全体からより均一に分散させて内郭ハウジング２２の内部に流通させることができる。

以上のように、第３の実施形態に係る加湿装置１によれば、乾燥ガス流通孔２２ａの孔径が乾燥ガス流路４の流路上流側から流路下流側に向かうほど小さくなるようにしているので、第１の実施形態に係る加湿装置１（図１）よりも加湿効率を高めることができる。

[第４の実施形態]
続いて、本発明の第４の実施形態について説明する。前述の第１の実施形態乃至第３の実施形態では、中空糸膜束２１を長手方向略中央で二つ折りにして内郭ハウジング２２に填装する形態について説明してきた。ここでは、図６のように、中空糸膜束２１を二つ折りにすることなく内郭ハウジング２２に填装する形態について説明する。

（装置の構成及び作用）
図６は、第４の実施形態に係る加湿装置１を説明する図である。なお、以下では図１と同様の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。

中空糸膜モジュール２は、複数本の中空糸膜２０を束ねた中空糸膜束２１を内郭ハウジング２２の内部に直線状に填装して構成されるモジュールである。ここでの内郭ハウジング２２とは、両端に開口部２３ａ、２３ｂが形成された略筒状のハウジング（筐体）である。中空糸膜束２１の一端２１ａは、開口部２３ａに隣接するポッティング部２４ａにおいて各中空糸膜２０の膜内のみが外部へ開放されるように及び中空糸膜２０間の中空通路を確保するようにポッティング剤等で接着してシールされている。同様にして、中空糸膜束２１の他端２１ｂは、開口部２３ｂに隣接するポッティング部２４ｂにおいてシールされている。

内郭ハウジング２２と外郭ハウジング３との間には、乾燥ガスの流路である乾燥ガス流路４が形成されている。ここでの乾燥ガス流路４は、内郭ハウジング２２と外郭ハウジング３との間に形成された空間であって軸シール９ａ、９ｂによって密封された空間である。軸シール９ａ、９ｂは、それぞれ内郭ハウジング２２の開口部２３ａ（又はポッティング部２４ａ）の側の外壁、開口部２３ｂ（又はポッティング部２４ｂ）の側の外壁において全周に亘って設けられたシール部材である。また、外郭ハウジング３は軸シール９ａ、９ｂを取り付けるためのボス１１ａ、１１ｂを備えている。

また、第４の実施形態に係る加湿装置１は、前述の第１乃至第３の実施形態と同様に、湿潤ガス導入室５及び湿潤ガス導出室６を備えている。ここで前述の第１乃至第３の実施形態では、湿潤ガス導入室５と湿潤ガス導出室６とは隔壁７（図１参照）を隔てて設けられていた。一方、第４の実施形態では、湿潤ガス導入室５と湿潤ガス導出室６との間に隔壁７は設けられてはいない。

第４の実施形態では、湿潤ガス導入室５と湿潤ガス導出室６とを連通する湿潤ガス流通管８が設けられている。この湿潤ガス流通管８は、中空糸膜モジュール２の中心部において湿潤ガス導入室５と湿潤ガス導出室６とを連通するよう設けられた例えば中空糸形状の配管である。この湿潤ガス流通管８が、第１乃至第３の実施形態に係る湿潤ガス流通孔７ａと同様の機能を果たす。つまり、湿潤ガス流通管８は、湿潤ガス導入室５に供給された湿潤ガスが湿潤ガス導出室６に直接流通する流路を形成している。

（効果）
以上説明してきた第４の実施形態に係る加湿装置１によれば、前述した第１の実施形態に係る効果に加えて、例えば湿潤ガス流通管８の管径を変更することで加湿量及び圧力損失のバランスを調整できることが効果として挙げられる。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一つを示したものであり、本発明の技術的範囲を上記各実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記説明においては、中空糸膜２０の外側に乾燥ガスを流通させ、中空糸膜２０の内側に湿潤ガスを流通させる構成を採用したが、この場合には限らない。中空糸膜２０の外側に湿潤ガスを流通させ、中空糸膜２０の内側に乾燥ガスを流通させる構成でもよい。

また、例えば、上記説明においては、中空糸膜モジュール２は図１のように略筒状の形状を採用しているが、この場合には限らない。その他の一般的に用いられる円筒形状、長円形状を採用してもよい。なお、中空糸膜モジュール２として他の形状を採用する場合であっても軸シール９の取り付け構造など仕様の大幅な変更はない。また、いずれの形状を採用するかは搭載スペースの制約によるものであり、いずれの形状を採用した場合であっても加湿装置１の上部に他の構成物品を締結させる等スペースを有効活用することができる。

また、例えば、上記説明においては、乾燥ガス流通孔２２ａの形状は円形状である場合を例に説明したが、この場合には限らない。格子状に設けた四角形状、三角形状、長円形状又はこれらの組み合わせであってもよい。

第１の実施形態に係る加湿装置を説明する図である 乾燥ガス流通孔付近のガスの流れを説明する図である。 第１の実施形態に係る加湿装置による効果を説明する図である。 第２の実施形態に係る加湿装置を説明する図である。 第３の実施形態に係る加湿装置を説明する図である。 第４の実施形態に係る加湿装置を説明する図である。

符号の説明

１ 加湿装置
２ 中空糸膜モジュール
３ 外郭ハウジング
３ｂ リブ
４ 乾燥ガス流路
５ 湿潤ガス導入室
６ 湿潤ガス導出室
７ 隔壁
７ａ 湿潤ガス流通孔
８ 湿潤ガス流通管
９ 軸シール（シール部材）
２０ 中空糸膜
２１ 中空糸膜束
２２ 内郭ハウジング
２２ａ 乾燥ガス流通孔
２３、２３ａ、２３ｂ 開口部
２４、２４ａ、２４ｂ ポッティング部
３１ 乾燥ガス供給マニホールド（乾燥ガス供給管）
３２ 乾燥ガス排出マニホールド（乾燥ガス排出管）
３３ 湿潤ガス供給マニホールド（湿潤ガス供給管）
３４ 湿潤ガス排出マニホールド（湿潤ガス排出管）

Claims (6)

1. 膜外側を被加湿用の乾燥ガスが流れ、膜内側を加湿用の湿潤ガスが流れる中空糸膜を複数本束ねて、長手方向に二つ折りにした中空糸膜束と、
   一端にのみ開口部を有する筒状のハウジングであって、前記開口部に前記中空糸膜束の両端を配置しつつ前記中空糸膜束を填装する内郭ハウジングと、
   前記内郭ハウジングの外側に設けられ、前記乾燥ガスが流れる乾燥ガス流路を前記内郭ハウジングとの間で形成する外郭ハウジングと、
   前記内郭ハウジングの周面に設けられ、前記乾燥ガス流路に供給された乾燥ガスを前記内郭ハウジングの内部であって前記中空糸膜の外側に導く複数の乾燥ガス流通孔と、
   前記内郭ハウジングの開口部のうちの前記中空糸膜束の一端側の開口部に隣接して設けられ、前記中空糸膜束の一端に前記湿潤ガスを導く湿潤ガス導入室と、
   前記内郭ハウジングの開口部のうちの前記中空糸膜束の他端側の開口部に隣接しつつ前記湿潤ガス導入室と隔壁を隔てて設けられ、前記中空糸膜の他端から流出する湿潤ガスを導く湿潤ガス導出室と、
   前記湿潤ガス導入室と前記湿潤ガス導出室との間の隔壁に設けられ、前記湿潤ガス導入室と前記湿潤ガス導出室と、を連通する一又は複数の湿潤ガス流通孔と、
   を備えたことを特徴とする加湿装置。
2. 前記外郭ハウジングには、前記乾燥ガスを排出する乾燥ガス排出管が接続されており、且つ、前記前記乾燥ガス流路を通ってきた乾燥ガスがそのまま前記乾燥ガス排出管から排出されるのを防止するリブが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。
3. 前記内郭ハウジングの周面に設けられた乾燥ガス流通孔は、前記乾燥ガス流路の流路上流側から流路下流側に向かうほど孔径が小さくなるよう構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の加湿装置。
4. 前記外郭ハウジングには、前記湿潤ガスを前記湿潤ガス導入室に供給する湿潤ガス供給管及び前記湿潤ガスを前記湿潤ガス導出室から排出する湿潤ガス排出管が接続されており、
   前記湿潤ガス導入室の外壁において前記湿潤ガス供給管の管軸方向にオフセットした位置に設けられ、前記湿潤ガス供給管と、前記湿潤ガス導入室と、を連通する湿潤ガス供給孔と、
   前記湿潤ガス導出室の外壁において前記湿潤ガス排出管の管軸方向にオフセットした位置に設けられ、前記湿潤ガス導出室と、前記湿潤ガス排出管と、を連通する湿潤ガス排出孔と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加湿装置。
5. 前記内郭ハウジングの前記開口部の側の外壁の全周に亘って、前記乾燥ガスが前記乾燥ガス流路の外部に流通するのを防止するシール部材が設けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の加湿装置。
6. 膜外側を被加湿用の乾燥ガスが流れ、膜内側を加湿用の湿潤ガスが流れる中空糸膜を複数本束ねた中空糸膜束と、
   少なくとも一つの開口部を有し、前記中空糸膜束を填装する略筒状の内郭ハウジングと、
   前記内郭ハウジングの外側に設けられ、前記乾燥ガスが流れる乾燥ガス流路を前記内郭ハウジングとの間で形成する外郭ハウジングと、
   前記内郭ハウジングの周面に設けられ、前記乾燥ガス流路に供給された乾燥ガスを前記内郭ハウジングの内部であって前期中空糸膜の外側に導く複数の乾燥ガス流通孔と、
   前記外郭ハウジングの内部において前記内郭ハウジングが有する開口部に隣接して設けられ、前記中空糸膜束の一端に前記湿潤ガスを導く湿潤ガス導入室と、
   前記外郭ハウジングの内部において前記開口部と同一又は異なる開口部に隣接して設けられ、前記中空糸膜束の他端から流出する湿潤ガスを導く湿潤ガス導出室と、
   前記湿潤ガス導入室と前記湿潤ガス導出室との間に設けられ、前記湿潤ガスが前記湿潤ガス導入室から前記湿潤ガス導出室に直接的に流通する湿潤ガス流路と、
   を備えたことを特徴とする加湿装置。

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