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公開番号2024057873
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2022164845
出願日2022-10-13
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 20160101AFI20240418BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】加湿効率を維持しつつ加湿器を小型化することができる加湿器を提供する。
【解決手段】加湿器は、厚さ方向に交互に積層される膜フレーム19と通路フレーム20とを備える。膜フレーム19は、水蒸気透過膜26が取り付けられた保持部27を備える。保持部27は、水蒸気透過膜26における厚さ方向の一方側の面を膜フレーム19の厚さ方向の一方側に露出させるとともに、水蒸気透過膜26における厚さ方向の他方側の面を膜フレーム19の厚さ方向の他方側に露出させるものとされる。通路フレーム20には、その通路フレーム20を厚さ方向に貫通する通路部32が形成されている。通路部32は、通路フレーム20における厚さ方向両側に位置する膜フレーム19の水蒸気透過膜26で挟まれることにより、それら水蒸気透過膜26に接する通路を形成し、その通路をウエットガス通路もしくはドライガス通路とする。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
水蒸気透過膜における厚さ方向の一方側にドライガス通路が形成されるとともに、前記水蒸気透過膜における厚さ方向の他方側にウエットガス通路が形成され、前記ウエットガス通路を流れるウエットガスに含まれた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流れ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、
厚さ方向に交互に積層される膜フレームと通路フレームとを備え、
前記膜フレームは、前記水蒸気透過膜が取り付けられた保持部を備え、
前記保持部は、前記水蒸気透過膜における厚さ方向の一方側の面を前記膜フレームの厚さ方向の一方側に露出させるとともに、前記水蒸気透過膜における厚さ方向の他方側の面を前記膜フレームの厚さ方向の他方側に露出させるものであり、
前記通路フレームには、その通路フレームを厚さ方向に貫通する通路部が形成されており、
前記通路部は、前記通路フレームにおける厚さ方向両側に位置する前記膜フレームの前記水蒸気透過膜で挟まれることにより、それら水蒸気透過膜に接する通路を形成し、その通路を前記ウエットガス通路もしくは前記ドライガス通路とするものである加湿器。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記膜フレームは、長方形状に形成されており、
前記保持部は、前記膜フレームの長辺方向の中央部に位置しており、
前記膜フレームにおける第１の対角線の両端部にはそれぞれ、前記膜フレームを厚さ方向に貫通する第１ガス孔が形成されており、
前記膜フレームにおける前記第１の対角線と交差する第２の対角線の両端部にはそれぞれ、前記膜フレームを厚さ方向に貫通する第２ガス孔が形成されており、
前記通路フレームは、長方形状に形成されており、
前記通路部は、前記通路フレームの対角線に沿って延びており、
前記通路フレームにおける前記通路部と交差する対角線の両端部にはそれぞれ、前記通路フレームを厚さ方向に貫通するガス孔が形成されており、
前記膜フレームにおける厚さ方向の一方側に位置する前記通路フレームの前記通路部は、前記膜フレームの前記第１ガス孔と繋がるものであり、
前記膜フレームにおける厚さ方向の他方側に位置する前記通路フレームの前記通路部は、前記膜フレームの前記第２ガス孔と繋がるものである請求項１に記載の加湿器。
【請求項３】
前記水蒸気透過膜は、前記保持部における厚さ方向の一方側の面に取り付けられるものであり、
前記保持部は、取付部と貫通部とを備え、
前記取付部は、前記水蒸気透過膜が取り付けられるものであり、
前記貫通部は、前記取付部を厚さ方向に貫通することにより、前記水蒸気透過膜を前記保持部における厚さ方向の他方側に露出させるものである請求項１に記載の加湿器。
【請求項４】
前記膜フレームは、長方形状に形成されており、
前記保持部は、前記膜フレームの長辺方向の中央部に位置するものであって、取付部と貫通部とを備え、
前記取付部は、その厚さ方向の一方側の面に前記水蒸気透過膜が取り付けられるものであり、
前記貫通部は、前記取付部を厚さ方向に貫通することにより、前記水蒸気透過膜を前記保持部における厚さ方向の他方側に露出させるものであり、
前記膜フレームにおける第１の対角線の両端部にはそれぞれ、前記膜フレームを厚さ方向に貫通する第１ガス孔が形成されており、
前記膜フレームにおける前記第１の対角線と交差する第２の対角線の両端部にはそれぞれ、前記膜フレームを厚さ方向に貫通する第２ガス孔が形成されており、
前記通路フレームは、長方形状に形成されており、
前記通路部は、前記通路フレームの対角線に沿って延びており、
前記通路フレームにおける前記通路部と交差する対角線の両端部にはそれぞれ、前記通路フレームを厚さ方向に貫通するガス孔が形成されており、
前記膜フレームにおける厚さ方向の一方側に位置する前記通路フレームの前記通路部は、前記膜フレームの前記第１ガス孔と繋がるものであり、
前記膜フレームにおける厚さ方向の他方側に位置する前記通路フレームの前記通路部は、前記膜フレームの前記第２ガス孔と繋がるものである請求項１に記載の加湿器。
【請求項５】
前記貫通部は、前記膜フレームの長辺方向に延びる複数のスリットである請求項４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 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示される加湿器は、水蒸気透過膜を用いてウエットガスに含まれる水分をドライガスに付与するものである。上記加湿器は、厚さ方向に交互に積層された水蒸気透過膜とセパレータ板とを備えている。このため、上記加湿器では、水蒸気透過膜がセパレータ板によって厚さ方向の両側から挟まれるとともに、セパレータ板が水蒸気透過膜によって厚さ方向の両側から挟まれている。
【０００３】
セパレータ板における厚さ方向の一方側の面には、その面と接する水蒸気透過膜との間にドライガスを流すためのドライガス通路が形成されている。上記セパレータ板における厚さ方向の他方側の面には、その面と接する水蒸気透過膜との間にドライガスを流すためのドライガス通路が形成されている。これにより、所定の水蒸気透過膜における厚さ方向の一方側の面にドライガス通路が接するとともに、水蒸気透過膜における厚さ方向の他方側の面にウエットガス通路が接する。
【０００４】
上記加湿器では、水蒸気透過膜の厚さ方向の一方側に形成されたウエットガス通路に含まれる水分を水蒸気透過膜に取り込みつつ、水蒸気透過膜の厚さ方向の他方側に形成されたドライガス通路を流れるドライガスに対し上記水蒸気透過膜から水分を付与する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００９－１２１７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記加湿器におけるセパレータ板は、隣合う二つの水蒸気透過膜を仕切るとともに、ドライガス通路及びウエットガス通路を形成するという機能を有している。これらの機能をセパレータ板に持たせようとすると、セパレータ板が厚くなることは避けられない。このため、加湿器が水蒸気透過膜とセパレータ板との積層方向に大きくなり、そのことが加湿器を小型化するうえでの妨げとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、水蒸気透過膜における厚さ方向の一方側にドライガス通路が形成されるとともに、水蒸気透過膜における厚さ方向の他方側にウエットガス通路が形成される。そして、ウエットガス通路を流れるウエットガスに含まれた水分を水蒸気透過膜に取り込みつつ、ドライガス通路を流れるドライガスに対し水蒸気透過膜から水分を付与する。上記加湿器は、厚さ方向に交互に積層される膜フレームと通路フレームとを備える。膜フレームは、水蒸気透過膜が取り付けられた保持部を備える。保持部は、水蒸気透過膜における厚さ方向の一方側の面を膜フレームの厚さ方向の一方側に露出させるとともに、水蒸気透過膜における厚さ方向の他方側の面を膜フレームの厚さ方向の他方側に露出させるものとされる。通路フレームには、その通路フレームを厚さ方向に貫通する通路部が形成されている。通路部は、通路フレームにおける厚さ方向両側に位置する膜フレームの水蒸気透過膜で挟まれることにより、それら水蒸気透過膜に接する通路を形成し、その通路をウエットガス通路もしくはドライガス通路とする。
【０００８】
上記構成によれば、通路フレームが膜フレームの厚さ方向の両側に配置される。そして、膜フレームの厚さ方向の一方側に位置する通路フレームの通路部によって形成される通路がウエットガス通路とされるとともに、膜フレームの厚さ方向の他方側に位置する通路フレームの通路部によって形成される通路がドライガス通路とされる。上記ウエットガス通路は、そのウエットガス通路を形成する通路フレームを厚さ方向両側から挟む膜フレームの水蒸気透過膜に対しそれぞれ接している。また、ドライガス通路は、そのドライガス通路を形成する通路フレームを厚さ方向両側から挟む膜フレームの水蒸気透過膜に対しそれぞれ接している。これらのことから、ウエットガス通路を流れるウエットガスに含まれた水分が、水蒸気透過膜を介して、ドライガス通路を流れるドライガスに効率よく付与される。また、通路フレームの通路部によって形成される通路が上記通路フレームの厚さ方向の両側に位置する膜フレームの水蒸気透過膜に対しそれぞれ接するという構造を採用することにより、通路フレームを薄くすることができる。このため、加湿器による加湿効率を維持しつつ加湿器を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
加湿器が適用される燃料電池及びその周辺の構造を示す略図である。
図１の加湿器を示す斜視図である。
図１の加湿器の膜フレーム及び通路フレームを示す分解斜視図である。
図３の膜フレームを示す平面図である。
図３の膜フレームを示す底面図である。
図３の膜フレームの水蒸気透過膜、並びに、通路フレームのドライガス通路及びウエットガス通路を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、加湿器の一実施形態について、図１～図６を参照して説明する。
図１に示す燃料電池１１は、セパレータによって隔てられた複数層の膜電極接合体を備えている。燃料電池１１は、燃料ガス（この例では水素）及び酸化ガス（この例では大気）の供給を受け、それら水素と大気中の酸素との反応に基づいて発電を行う。
（【００１１】以降は省略されています）

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