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公開番号2022094467
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-27
出願番号2020207365
出願日2020-12-15
発明の名称加湿器
出願人トヨタ紡織株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/04119 20160101AFI20220620BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ウェットガス通路とドライガス通路との間でガスの行き来が生じることを抑制しつつ、ウェットガスからドライガスへの水分の移動効率の低下を抑制する。
【解決手段】通路形成部材9は、底板16から水蒸気透過膜10の第1面10aに向けて突出する第1支持リブ及び第1通路リブ18を備える。第1支持リブはウェットガス通路22を形成する。第1通路リブ18は、第1面10aとの間に隙間を生じさせる離間部と、ウェットガス通路22の入口22a及び出口に対応する位置で第1面10aに接する挟持部18bと、を備える。通路形成部材9は、底板16から水蒸気透過膜10の第2面10bに向けて突出する第2支持リブ19及び第2通路リブを備える。第2支持リブ19はドライガス通路を形成する。第2通路リブは、第2面10bとの間に隙間を生じさせる離間部と、ドライガス通路の入口及び出口に対応する位置で第2面10bに接する挟持部と、を備える。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項1】
厚さ方向両側に位置する第1面及び第2面を有する水蒸気透過膜と、その水蒸気透過膜を厚さ方向に挟む通路形成部材とを備えており、前記第1面に接する通路形成部材と同第1面との間にウェットガスを流すウェットガス通路が形成されるとともに、前記第2面に接する通路形成部材と同第2面との間にドライガスを流すドライガス通路が形成され、前記ウェットガス通路を通過するウェットガスに含まれる水分を前記水蒸気透過膜に取り込みつつ、前記ドライガス通路を通過するドライガスに対し前記水蒸気透過膜から水分を付与する加湿器において、
前記第1面に接する前記通路形成部材は、前記第1面と対向する底板と、その底板から突出して前記第1面に接するとともに前記水蒸気透過膜の外縁に沿って延びる第1支持リブと、前記底板から前記第1面に向けて突出する第1通路リブと、を備えており、
前記第1支持リブは、前記底板と前記第1面との間の前記ウェットガス通路を外部と区画するものであり、そのウェットガス通路の入口及び出口を備えており、
前記ウェットガス通路の入口はウェットガス導入路に繋がるとともに、前記ウェットガス通路の出口はウェットガス導出路に繋がっており、
前記第1通路リブは、前記ウェットガス通路の前記入口と前記出口との間で延びるように形成されており、且つ、前記第1面との間に隙間を生じさせる離間部と、前記入口及び前記出口に対応する位置で前記第1面に接する挟持部と、を備えており、
前記第2面に接する前記通路形成部材は、前記第2面と対向する底板と、その底板から突出して前記第2面に接するとともに前記水蒸気透過膜の外縁に沿って延びる第2支持リブと、前記底板から前記第2面に向けて突出する第2通路リブと、を備えており、
前記第2支持リブは、前記底板と前記第2面との間の前記ドライガス通路を外部と区画するものであり、前記ウェットガス通路の入口及び出口から離れた位置に前記ドライガス通路の入口及び出口を備えており、
前記ドライガス通路の入口はドライガス導入路に繋がるとともに、前記ドライガス通路の出口はドライガス導出路に繋がっており、
前記第2通路リブは、前記ドライガス通路の前記入口と前記出口との間で延びるように形成されており、且つ、前記第2面との間に隙間を生じさせる離間部と、前記入口及び前記出口に対応する位置で前記第2面に接する挟持部と、を備えている加湿器。
続きを表示(約 540 文字)【請求項2】
前記第1通路リブは、互いに間隔をおいて平行に設けられている複数の第1通路リブであり、
前記第2通路リブは、互いに間隔をおいて平行に設けられている複数の第1通路リブである請求項1に記載の加湿器。
【請求項3】
前記ウェットガス通路と前記ドライガス通路とは、前記水蒸気透過膜を挟む位置でウェットガスとドライガスとを逆方向に流す水分交換領域と、その水分交換領域を入口と繋ぐ導入領域と、前記水分交換領域を出口と繋ぐ導出領域と、を有しており、
前記ウェットガス通路の水分交換領域と前記ドライガス通路の水分交換領域とが対応して位置し、前記ウェットガス通路の導入領域と前記ドライガス通路の導出領域とが対応して位置し、前記ウェットガス通路の導出領域と前記ドライガス通路の導入領域とが対応して位置しており、
前記第1通路リブの離間部は前記ウェットガス通路の水分交換領域に位置するとともに、第2通路リブの離間部は前記ドライガス通路の水分交換領域に位置し、前記第1通路リブの挟持部は前記ウェットガス通路の導入通路及び導出通路に位置し、前記第2通路リブの挟持部は前記ドライガス通路の導入通路及び導出通路に位置している請求項2に記載の加湿器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、加湿器に関する。
続きを表示(約 2,700 文字)【背景技術】
【0002】
自動車等に搭載される燃料電池は、水素等の燃料ガスと大気等の酸化ガスとの供給を受ける。燃料電池は、それら燃料ガスと酸化ガスとの反応に基づいて発電する。燃料電池の発電時には燃料ガスと酸化ガスとの反応に伴って水が生成される。そうして生成された水は燃料電池から排気とともに流出する。
【0003】
燃料電池は、湿潤状態のもとで発電効率が高くなる性質を有している。このため、燃料電池に流入する燃料ガスや酸化ガスといったガス(ドライガス)に対し、加湿器によって水分を付与することにより、燃料電池内を湿潤状態とすることが行われている。加湿器としては、特許文献1に示されるように、燃料電池から流出した排気(ウェットガス)から水分を取り出し、上記ドライガスに対し水分を付与するものが知られている。
【0004】
特許文献1に示される加湿器は、次のような水蒸気透過膜及び通路形成部材を備えている。水蒸気透過膜は、気体を通過させることなく水分(水蒸気)を通過させることが可能なものである。また、水蒸気透過膜は、厚さ方向両側に位置する第1面と第2面とを有している。通路形成部材は、水蒸気透過膜を厚さ方向に挟むものである。
【0005】
水蒸気透過膜の第1面に接する通路形成部材と同第1面との間には、ウェットガスを流すウェットガス通路が形成されている。この通路形成部材には、ウェットガス通路内で、水蒸気透過膜の第1面に向けて突出する複数の支柱が形成されている。水蒸気透過膜の第2面に接する通路形成部材と同第2面との間には、ドライガスを流すドライガス通路が形成されている。この通路形成部材には、ドライガス通路内で、水蒸気透過膜の第2面に向けて突出する複数の支柱が形成されている。これら支柱は、水蒸気透過膜を支持するためのものである。
【0006】
上記加湿器では、ウェットガス通路をウェットガスが通過する際、そのウェットガスに含まれる水分が水蒸気透過膜に取り込まれる。また、加湿器のドライガス通路をドライガスが通過する際には、そのドライガスに対し水蒸気透過膜から水分が付与される。そして、ドライガスが水分と共に燃料電池に供給されることにより、燃料電池内が湿潤状態とされるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特開2009-26624号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献1の加湿器では、水蒸気透過膜を支持するための支柱が、ウェットガス通路内で水蒸気透過膜の第1面に接するとともに、ドライガス通路内で水蒸気透過膜の第2面に接する。このように水蒸気透過膜の第1面及び第2面に対し支柱が接する分、ウェットガスが第1面に接する面積が小さくなるとともに、ドライガスが第2面に接する面積が小さくなる。その結果、加湿器において、ウェットガスからドライガスへの水分の移動効率が低下する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する加湿器は、厚さ方向両側に位置する第1面及び第2面を有する水蒸気透過膜と、その水蒸気透過膜を厚さ方向に挟む通路形成部材とを備える。第1面に接する通路形成部材と同第1面との間には、ウェットガスを流すウェットガス通路が形成される。第2面に接する通路形成部材と同第2面との間には、ドライガスを流すドライガス通路が形成される。上記加湿器では、ウェットガス通路を通過するウェットガスに含まれる水分を水蒸気透過膜に取り込みつつ、ドライガス通路を通過するドライガスに対し水蒸気透過膜から水分を付与する。第1面に接する通路形成部材は、第1面と対向する底板と、その底板から突出して第1面に接するとともに水蒸気透過膜の外縁に沿って延びる第1支持リブと、底板から第1面に向けて突出する第1通路リブと、を備える。第1支持リブは、底板と第1面との間のウェットガス通路を外部と区画するものであり、そのウェットガス通路の入口及び出口を備える。ウェットガス通路の入口はウェットガス導入路に繋がるとともに、ウェットガス通路の出口はウェットガス導出路に繋がる。第1通路リブは、ウェットガス通路の入口と出口との間で延びるように形成されており、且つ、第1面との間に隙間を生じさせる離間部と、入口及び出口に対応する位置で第1面に接する挟持部と、を備える。第2面に接する前記通路形成部材は、第2面と対向する底板と、その底板から突出して第2面に接するとともに水蒸気透過膜の外縁に沿って延びる第2支持リブと、底板から第2面に向けて突出する第2通路リブと、を備える。第2支持リブは、底板と第2面との間のドライガス通路を外部と区画するものであり、ウェットガス通路の入口及び出口から離れた位置にドライガス通路の入口及び出口を備える。ドライガス通路の入口はドライガス導入路に繋がるとともに、ドライガス通路の出口はドライガス導出路に繋がる。第2通路リブは、ドライガス通路の入口と出口との間で延びるように形成されており、且つ、第2面との間に隙間を生じさせる離間部と、入口及び出口に対応する位置で第2面に接する挟持部と、を備える。
【0010】
上記構成によれば、ウェットガス導入路からウェットガス通路に導入されたウェットガスは、ウェットガス通路を通過した後、ウェットガス導出路に導出される。ウェットガス通路をウェットガスが通過する際には、第1通路リブの離間部と水蒸気透過膜の第1面との間にも、ウェットガスが入り込むことが可能である。このため、第1通路リブの離間部と水蒸気透過膜の第1面との接触により、ウェットガスの第1面に接する面積が小さくなることは抑制される。一方、ドライガス導入路からドライガス通路に導入されたドライガスは、ドライガス通路を通過した後、ドライガス導出路に導出される。ドライガスがドライガス通路を通過する際には、第2通路リブの離間部と水蒸気透過膜の第2面との間にも、ドライガスが入り込むことが可能である。このため、第2通路リブの離間部と水蒸気透過膜の第2面との接触により、ドライガスの第2面に接する面積が小さくなることは抑制される。従って、加湿器において、ウェットガスからドライガスへの水分の移動効率が低下することは抑制される。
(【0011】以降は省略されています)

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