加湿器
【課題】コンパクト化に貢献できる加湿器を提供する。
【解決手段】中央セパレータ２０のカソードガス流入孔３１に連通する第１マニホルドポート３１Ｅ、中央セパレータ２０のカソードガス流出孔３２に連通する第２マニホルドポート３２Ｅ、中央セパレータ２０のカソードオフガス流入孔３３に連通する第３マニホルドポート３３Ｅ、中央セパレータ２０のカソードオフガス流出孔３４に連通する第４マニホルドポート３４Ｅの４個のマニホルドポートが設けられている。４個のマニホルドポート３１Ｅ〜３４Ｅは、第１エンドセパレータ２１および第２エンドセパレータ２２のうちのいずれか一方に形成されている。
【解決手段】中央セパレータ２０のカソードガス流入孔３１に連通する第１マニホルドポート３１Ｅ、中央セパレータ２０のカソードガス流出孔３２に連通する第２マニホルドポート３２Ｅ、中央セパレータ２０のカソードオフガス流入孔３３に連通する第３マニホルドポート３３Ｅ、中央セパレータ２０のカソードオフガス流出孔３４に連通する第４マニホルドポート３４Ｅの４個のマニホルドポートが設けられている。４個のマニホルドポート３１Ｅ〜３４Ｅは、第１エンドセパレータ２１および第２エンドセパレータ２２のうちのいずれか一方に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加湿室および吸湿室を仕切る中央セパレータをもつ加湿器に関する。
【背景技術】
【０００２】
加湿器は、隣設する中央セパレータで水分保持膜を挟むように複数個の中央セパレータを厚み方向に積層させて形成された積層体と、積層体の積層方向の一端に配置された第１エンドセパレータと、積層体の積層方向の他端に配置された第２エンドセパレータとを有する（特許文献１）。中央セパレータは、カソードガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードガス流入孔と、カソードガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードガス流出孔と、カソードオフガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードオフガス流入孔と、カソードオフガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードオフガス流出孔とを備える。
【０００３】
カソードガス流入孔に連通する第１マニホルドポート、カソードガス流出孔に連通する第２マニホルドポート、カソードオフガス流入孔に連通する第３マニホルドポート、カソードオフガス流出孔に連通する第４マニホルドポートの４個のマニホルドポートのうち２個が、第１エンドセパレータに形成されている。また、４個のマニホルドポートのうち２個が、第２エンドセパレータに形成されている。
【０００４】
特許文献２は、スタックおよび加湿器を隣設させた構造の燃料電池加湿システムが提供されている。このものではコンパクト化を図り得るものの、加湿器は中空糸膜タイプであり、加湿室および吸湿室を仕切る中央セパレータを有するタイプではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６９３５５号公報
【特許文献２】特開２００１−２１６９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、４個のマニホルドポートを第１エンドセパレータおよび第２エンドセパレータのうちのいずれか一方にまとめて形成させることにより、コンパクト化に貢献できる加湿器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る加湿器は、（ｉ）カソードガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードガス流入孔と、カソードガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードガス流出孔と、カソードガス流入孔およびカソードガス流出孔を連通させるように一方の表面に形成され加湿室を形成する第１表面通路と、カソードオフガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードオフガス流入孔と、カソードオフガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードオフガス流出孔と、カソードオフガス流入孔およびカソードオフガス流出孔を連通させるように他方の表面に形成され吸湿室を形成する第２表面通路とを備える中央セパレータを有し、隣設する中央セパレータで水分保持膜を挟むように複数個の中央セパレータを厚み方向に積層させて形成された積層体と、
（ｉｉ）積層体の積層方向の一端に配置された第１エンドセパレータと、
（ｉｉｉ）積層体の積層方向の他端に配置された第２エンドセパレータと、
を具備する加湿器において、
中央セパレータのカソードガス流入孔に連通する第１マニホルドポート、中央セパレータのカソードガス流出孔に連通する第２マニホルドポート、中央セパレータのカソードオフガス流入孔に連通する第３マニホルドポート、中央セパレータのカソードオフガス流出孔に連通する第４マニホルドポートの４個のマニホルドポートが、第２エンドセパレータに形成されている。故に、４個のマニホルドポートに繋がる配管を、第２エンドセパレータに集中させて配管させることができる。従って、第１エンドセパレータにマニホルドポートを別途形成せずとも良い。このため、加湿器のコンパクト化、加湿器に繋がる配管系のコンパクト化に貢献できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、カソードガス流入孔に連通する第１マニホルドポート、カソードガス流出孔に連通する第２マニホルドポート、カソードオフガス流入孔に連通する第３マニホルドポート、カソードオフガス流出孔に連通する第４マニホルドポートの４個のマニホルドポートが、第２エンドセパレータに形成されている。このため４個のマニホルドポートに繋がる配管を、第２エンドセパレータに集中させることができる。従って、第１エンドセパレータにマニホルドポートを別途形成せずとも良い。従って、加湿器のコンパクト化、加湿器に繋がる配管系のコンパクト化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】加湿器を分解した状態を示す斜視図である。
【図２】加湿器を分解した状態を異なる方向から示す斜視図である。
【図３】中央セパレータの一方の表面を示す正面図である。
【図４】中央セパレータの他方の表面を示す正面図である。
【図５】第１エンドセパレータの一方の表面を示す正面図である。
【図６】第１エンドセパレータの他方の表面を示す正面図である。
【図７】中央セパレータを成形している成形型装置の概念を示す断面図である。
【図８】中央セパレータを成形している異なる方向で切断した成形型装置の概念を示す断面図である。
【図９】第１エンドセパレータを成形している成形型装置の概念を示す断面図である。
【図１０】第１エンドセパレータを成形している異なる方向で切断した成形型装置の概念を示す断面図である。
【図１１】第２エンドセパレータのうち中央セパレータに対面する側の表面を示す斜視図である。
【図１２】第２エンドセパレータのうち中央セパレータに背面する側を示す斜視図である。
【図１３】スタックに加湿器が取り付けられている状態を断面にして示す断面図である。
【図１４】実施形態２に係り、中央セパレータを成形している成形型装置の概念を示す断面図である。
【図１５】実施形態２に係り、中央セパレータを成形している異なる方向で切断した成形型装置の概念を示す断面図である。
【図１６】実施形態２に係り、第１エンドセパレータを成形している成形型装置の概念を示す断面図である。
【図１７】実施形態２に係り、第１エンドセパレータを成形している異なる方向で切断した成形型装置の概念を示す断面図である。
【図１８】実施形態３に係り、スタックに加湿器が組み付けられている状態を示す斜視図である。
【図１９】実施形態４に係り、第２エンドセパレータのうち中央セパレータに対面する側の表面を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一視点によれば、好ましくは、第２エンドセパレータは第１エンドセパレータよりも燃料電池の近くに配置されており、４個のマニホルドポートは第２エンドセパレータに形成されている。４個のマニホルドポートは第１エンドセパレータに形成されていない。
【００１１】
本発明の一視点によれば、好ましくは、４個のマニホルドポートのうち、吸湿されたカソードオフガスを外部に流出させる第４マニホルドポートに対して、加湿前のカソードガス（一般的には外気）を流入させる第１マニホルドポートが他のマニホルドポートよりも近づいて配置されている。この場合、第４マニホルドポートを過剰に暖めることが抑制され、第４マニホルドポートから外部に流出されるカソードオフガスの過剰高温化が抑制され、第４マニホルドポートから流出されるカソードオフガスが保持する水蒸気量を抑えることができる。
【００１２】
本発明の一視点によれば、好ましくは、４個のマニホルドポートのうち、加湿されたカソードガスを燃料電池のカソードに向けて流出させる第２マニホルドポートに対して、燃料電池のカソードから吐出されたカソードオフガスを流入させる第３マニホルドポートが他のマニホルドポートよりも近づいて配置されている。この場合、高温高湿のカソードオフガスが流入する第３マニホルドポートの過剰低温化が抑制される。よって、第３マニホルドポートから燃料電池のカソードに向けて吐出されるカソードガスの過剰低温化が抑制される。故に加湿器で加湿されたカソードガスが燃料電池のカソードの入口に流入するとき、カソードガスの冷却に起因する凝縮水の生成が抑制される。ひいては燃料電池のカソードの入口におけるフラッディングが抑制される。
【００１３】
本発明の一視点によれば、好ましくは、第１エンドセパレータは、積層体のカソードガス流入孔に対面しつつ積層体のカソードガス流入孔の終端を閉鎖させる第１閉鎖壁と、積層体のカソードガス流出孔に対面しつつ積層体のカソードガス流出孔の終端を閉鎖させる第２閉鎖壁と、積層体のカソードオフガス流入孔に対面しつつ積層体のカソードオフガス流入孔の終端を閉鎖させる第３閉鎖壁と、積層体のカソードオフガス流出孔に対面しつつ積層体のカソードオフガス流出孔の終端を閉鎖させる第４閉鎖壁とをもつ。カソードガスおよびカソードオフガスが中央セパレータの積層方向に洩れることが抑えられる。
【００１４】
本発明の一視点によれば、好ましくは、第１エンドセパレータの厚みは中央セパレータの厚みと同じであり、第２エンドセパレータの厚みよりも薄く設定されている。この場合、第１エンドセパレータおよび中央セパレータを共通の成形型装置で成形することを期待できる。
【００１５】
（実施形態１）
図１〜図１３は実施形態１の概念を示す。積層体装置は、燃料電池システムに使用されるカソードガスを加湿させる加湿器１を構成する。図１は加湿器１の分解斜視図を示す。加湿器１は温度湿度交換型であり、スタックから排出された高温高湿のカソードオフガスを利用することにより、燃料電池のスタックのカソードに供給させる前のカソードガスを加湿加熱させる。図１に示されるように、加湿器１（積層体装置）は、同種および同サイズの複数個の中央セパレータ２０をこれの厚み方向に積層させて形成された積層体２と、積層体２の積層方向（矢印Ａ１、Ｂ１方向）の一端（例えば、スタックから遠ざかる側）に配置された第１エンドセパレータ２１と、積層体２の積層方向（矢印Ａ１、Ｂ１方向）の他端（例えば、スタックに近い側）に配置された第２エンドセパレータ２２とを有する。隣設する中央セパレータ２０は水分保持膜４１（膜）を挟持する。水分保持膜４１は、隣接する中央セパレータ２０間の空間を加湿室２３ａと吸湿室２３ｃとに仕切る。水分保持膜４１は、互いに背向するように加湿面４１ａおよび吸湿面４１ｃを有する。加湿面４１ａは、加湿用の第１表面通路３６および加湿室２３ａに対面する。吸湿面４１ｃは、吸湿用の第２表面通路３７および吸湿室２３ｃに対面する。
【００１６】
図３は中央セパレータ２０の一方の表面を示す。図４は中央セパレータ２０の他方の表面（裏面）を示す。中央セパレータ２０は成形材料（例えば樹脂）を型成形して形成されている。型成形は射出成形または圧縮成形が挙げられる。図３及び図４に示されるように、中央セパレータ２０は縦方向に延びる長方形状をなしており、縦方向に延びる側面２０ａ，２０ｂと、横方向に延びる上面２０ｕと、横方向に延びる下面２０ｄとをもつ。中央セパレータ２０のサイズはＬ１（幅）×Ｌ２（高さ）とされている（Ｌ２＞Ｌ１）。
【００１７】
図３及び図４に示されるように、中央セパレータ２０は、カソードガス（第１ガス，第１流体）が流れるように中央セパレータ２０の厚み方向に貫通するカソードガス流入孔３１と、カソードガス（第１ガス）が流れるように中央セパレータ２０の厚み方向に貫通するカソードガス流出孔３２と、カソードガス流入孔３１およびカソードガス流出孔３２を矢印Ｕ方向およびこれと逆方向に連通させるように一方の表面に形成された第１表面通路３６と、カソードオフガス（第２ガス，第２流体）が流れるように中央セパレータ２０の厚み方向に貫通するカソードオフガス流入孔３３と、カソードオフガス（第２ガス）が流れるように中央セパレータ２０の厚み方向に貫通するカソードオフガス流出孔３４と、カソードオフガス流入孔３３およびカソードオフガス流出孔３４を矢印Ｄ方向およびこれと逆方向に連通させるように他方の表面（裏面）に形成された第２表面通路３７とを備えている。第１表面通路３６は複数個の溝突起３６０を有する。第２表面通路３７は複数個の溝突起３７０を有する。
【００１８】
ここで、図３に示されるように、中央セパレータ２０の一方の表面において、カソードガス流入孔３１およびカソードガス流出孔３２は、加湿室２３ａを形成する第１表面通路３６を介して矢印Ｕ方向に連通する。第１表面通路３６の全周には、中央セパレータ２０の厚み方向に隆起する隆起シール部４０が形成されている。隆起シール部４０により、あるいは、隆起シール部４０に装備される図略のシール部材により、中央セパレータ２０の全周がシールされ、第１表面通路３６（加湿室２３ａ）を流れるガスが中央セパレータ２０の外方に洩れないようにされる。なお、図３に示す中央セパレータ２０の一方の表面において、カソードオフガス流入孔３３およびカソードオフガス流出孔３４は、加湿室２３ａを形成する第１表面通路３６を介して連通していない。従って、カソードオフガス流入孔３３のガスは、第１表面通路３６（加湿室２３ａ）を介してカソードオフガス流出孔３４に向けて流れることができない。
【００１９】
図４に示されるように、中央セパレータ２０の他方の表面において、カソードオフガス流入孔３３およびカソードオフガス流出孔３４は、吸湿室２３ｃを形成する第２表面通路３７を介して矢印Ｄ方向およびこれと逆方向に連通する。第２表面通路３７の全周には、中央セパレータ２０の厚み方向に隆起する隆起シール部４０が形成されている。隆起シール部４０により、あるいは、隆起シール部４０に装備される図略のシール部材により、中央セパレータ２０の全周がシールされ、第２表面通路３７を流れるガスが中央セパレータ２０の外方に洩れないようにされる。なお、図４に示す中央セパレータ２０の他方の表面において、カソードガス流入孔３１およびカソードガス流出孔３２は、吸湿室２３ｃを形成する第２表面通路３７を介して連通していない。従って、カソードガス流入孔３１のガスは、第２表面通路３７（吸湿室２３ｃ）を介してカソードガス流出孔３２に向けて流れることができない。なお、隆起シール部４０でシールしている部分を破線ＭＡで示す。
【００２０】
カソードガスはスタックのカソードに供給される前のガスであり、加湿器１に供給される前の状態では相対的に低温低湿である。カソードオフガスはスタックのカソードから排出されたガスであり、スタックから温度および湿度を加えられているため、カソードから排出された直後では相対的に高温高湿である。
【００２１】
なお、図３および図４に示されるように、中央セパレータ２０において、カソードガス流入孔３１およびカソードガス流出孔３２は、中央セパレータ２０において互いに対向する上下の隅部に形成されている。カソードオフガス流入孔３３およびカソードオフガス流出孔３４は、カソードガス流入孔３１およびカソードガス流出孔３２に隣設されるように、中央セパレータ２０の隅部において互いに対向するように上下に形成されている。
【００２２】
本実施形態によれば、図３および図４に示されるように、中央セパレータ２０において、カソードガス流入孔３１は中央セパレータ２０の下部に形成され、カソードガス流出孔３２は中央セパレータ２０の上部に形成されている。これにより相対的に低温低湿のカソードガスは、カソードガス流入孔３１から加湿室２３ａおよび第１表面通路３６に流れて水分保持膜４１の加湿面４１ａにより加湿および加熱され、加湿室２３ａおよび第１表面通路３６において斜め上向き（図３に示す矢印Ｕ方向）に流れてカソードガス流出孔３２からスタックのカソードに向けて流れる。
【００２３】
図３および図４に示されるように、カソードオフガス流入孔３３は中央セパレータ２０の上部に形成され、カソードオフガス流出孔３４は中央セパレータ２０の下部に形成されている。燃料電池のスタックのカソードから排出された直後の高温高湿のカソードオフガスは、カソードオフガス流入孔３３から吸湿室２３ｃおよび第２表面通路３７に流れ、第２表面通路３７において斜め下向き（図４に示す矢印Ｄ方向）に流れ、カソードオフガス流出孔３４から外部に向けて吐出される。この場合、高温高湿のカソードオフガスは、水分保持膜４１間の吸湿面４１ｃに接触し、吸湿面４１ｃに水分および熱を与えるため、吸湿および吸熱される。
【００２４】
図５および図６は、第１エンドセパレータ２１を示す。第１エンドセパレータ２１は縦方向に延びる長方形状をなしており、中央セパレータ２０の外輪郭と同一または酷似した外輪郭をもつように型成形された型成形エンドプレートである。第１エンドセパレータ２１は、縦方向に延びる側面２１ａ，２１ｂと、横方向に延びる上面２１ｕと、横方向に延びる下面２１ｄとをもつ。型成形エンドプレートは、中央セパレータ２０を成形する同一または同種の成形型装置を用いて型成形されたものであり、中央セパレータ２０と同一の成形材料で形成されている。故に、第１エンドセパレータ２１のサイズはＬ１（幅）×Ｌ２（高さ）とされており、中央セパレータ２０と同一のサイズ及び厚みを有する。
【００２５】
図５および図６に示されるように、型成形エンドプレート（第１エンドセパレータ２１）は、型成形エンドプレートのうちの一方の表面に形成された第１整合通路３６２と、型成形エンドプレートのうちの他方の表面に形成された第２整合通路３７２と、第１閉鎖壁５１と、第２閉鎖壁５２と、第３閉鎖壁５３と、第４閉鎖壁５４とをもつ。第１整合通路３６２は、中央セパレータ２０の第１表面通路３６と整合するように同一または酷似する構造をもち、複数個の溝突起３６３を形成している。第２整合通路３７２は、中央セパレータ２０の第２表面通路３７と整合するように同一または酷似する構造をもち、複数個の溝突起３７３を形成している。図５および図６に示されるように、第１閉鎖壁５１および第２閉鎖壁５２は、第１エンドセパレータ２１において互いに対角する隅部に上下に形成されている。第３閉鎖壁５３および第４閉鎖壁５４は、第１エンドセパレータ２１において互いに対角する隅部に上下に形成されている。
【００２６】
図１に示されるように、複数の中央セパレータ２０が積層されて積層体２が形成される。このとき図１から理解できるように、各中央セパレータ２０のカソードガス流入孔３１が積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）に積層される。各中央セパレータ２０のカソードガス流出孔３２が積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）に積層される。各中央セパレータ２０のカソードオフガス流入孔３３が積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）に積層される。各中央セパレータ２０のカソードオフガス流出孔３４が積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）に積層される。
【００２７】
ここで、図１から理解できるように、第１エンドセパレータ２１の第１閉鎖壁５１は、積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）の外端に位置する中央セパレータ２０ｍのカソードガス流入孔３１に対面しつつ、カソードガス流入孔３１の積層方向の終端３１ｙを閉鎖させる。第１エンドセパレータ２１の第２閉鎖壁５２は、積層方向の外端に位置する中央セパレータ２０ｍのカソードガス流出孔３２に対面しつつ、カソードガス流出孔３２の積層方向の終端３２ｙを閉鎖させる。第１エンドセパレータ２１の第３閉鎖壁５３は、積層方向の外端に位置する中央セパレータ２０ｍのカソードオフガス流入孔３３に対面しつつ、カソードオフガス流入孔３３の終端３３ｙを閉鎖させる。図１から理解できるように、第１エンドセパレータ２１の第４閉鎖壁５４は、中央セパレータ２０ｍのカソードオフガス流出孔３４に対面しつつ、カソードオフガス流出孔３４の積層方向の終端３４ｙを閉鎖させる。
【００２８】
図６に示されるように、第１エンドセパレータ２１である型成形エンドプレートにおいて、第３閉鎖壁５３は第３連通凹部５３０を形成する。第４閉鎖壁５４は第４連通凹部５４０を形成する。図６に示されるように、第３連通凹部５３０および第４連通凹部５４０は、第１エンドセパレータ２１の第２整合通路３７２（吸湿室２３ｃ）に連通する。この結果、カソードオフガスは、第３閉鎖壁５３に衝突すると、第３連通凹部５３０から第４連通凹部５４０に向けて矢印Ｄ方向に吸湿室２３ｃ内を移動することができる。図５及び図６に示されるように、第１閉鎖壁５１および第２閉鎖壁５２には、連通凹部が形成されていないため、第１閉鎖壁５１と第２閉鎖壁５２との間において矢印Ｕ方向（図５参照）にガスが移動されない。従って図５に示されるように、第３閉鎖壁５３および第４閉鎖壁５４の厚みｔ３，ｔ４は、第１閉鎖壁５１および第２閉鎖壁５２の厚みｔ１，ｔ４よりも薄くされている。
【００２９】
図１および図２から理解できるように、第３閉鎖壁５３で形成されている第３連通凹部５３０は、積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）の外端に位置する中央セパレータ２０ｍのカソードオフガス流入孔３３の終端３３ｙに対面してこれに連通する。第４閉鎖壁５４で形成されている第４連通凹部５４０は、積層方向の外端に位置する中央セパレータ２０ｍのカソードオフガス流出孔３４の終端３４ｙに対面してこれに連通する。
【００３０】
次に、第２エンドセパレータ２２について説明を図１，図１１，図１２を参照して加える。第２エンドセパレータ２２は、中央セパレータ２０の外輪郭と同一または酷似した外輪郭をもつと共に、型成形された第３表面通路３８を有する。第３表面通路３８は複数個の溝突起３８０を有する。第２エンドセパレータ２２は、縦方向に延びる側面２２ａ，２２ｂと、横方向に延びる上面２２ｕと、横方向に延びる下面２２ｄとをもつ。第２エンドセパレータ２２のサイズは、第１エンドセパレータ２１および中央セパレータ２０と同様に、Ｌ１×Ｌ２とされている。第２エンドセパレータ２２の厚みは中央セパレータ２０、第１エンドセパレータ２１よりも厚いため、中央セパレータ２０および第１エンドセパレータ２１よりも高い剛性とされている。この場合、厚肉の第２エンドセパレータ２２の背面２２ｋ側がスタックに取り付けられる場合には、加湿器１をスタックに取り付ける取り付性が高められる。
【００３１】
第２エンドセパレータ２１のマニホルドポートには、『Ｅ』の符号を付して説明する。図１に示されるように、第２エンドセパレータ２２は、カソードガス（第１ガス）が流れるように且つ中央セパレータ２０のカソードガス流入孔３１に対面するように形成された第１マニホルドポート３１Ｅと、カソードガス（第１ガス）が流れるように且つ中央セパレータ２０のカソードガス流出孔３２に対面するように形成された第２マニホルドポート３２Ｅと、カソードオフガス（第２ガス，第２流体）が流れるように且つ中央セパレータ２０のカソードオフガス流入孔３３に対面するように形成された第３マニホルドポート３３Ｅと、カソードオフガス（第２ガス）が流れるように且つ中央セパレータ２０の第４マニホルドポート３４に対面するように形成された第４マニホルドポート３４Ｅとを有する。
【００３２】
図１に示されるように、第２エンドセパレータ２２の側面２２ａには、第１マニホルドポート３１Ｅに連通する第１連通流入孔３１０が形成されており、且つ、側面２２ａには、第３マニホルドポート３３Ｅに連通する第２連通流入孔３３０が形成されている。第１連通流入孔３１０および第２連通流入孔３３０は、短径および長径を有する長孔状とされている。長径により流路断面積が確保され、単位時間あたりのガス流量が確保されている。第２エンドセパレータ２２の上面２２ｕには、第２マニホルドポート３２Ｅに連通する第１連通流出孔３２０が形成されている。第２エンドセパレータ２２の下面２２ｄには、第４マニホルドポート３４Ｅに連通する第２連通流出孔３４０が形成されている。第１連通流出孔３２０および第２連通流出孔３４０は、短径および長径を有する長孔状とされている。短径は第２エンドセパレータ２２の厚みに対応するように長径よりも短くされている。長径により流路断面積が確保され、単位時間あたりのガス流量が確保されている。
【００３３】
なお、第２エンドセパレータ２２において、第１マニホルドポート３１Ｅおよび第１連通流入孔３１０、第２マニホルドポート３２Ｅおよび第１連通流出孔３２０、第３マニホルドポート３３Ｅおよび第２連通流入孔３３０、第４マニホルドポート３４Ｅおよび第２連通流出孔３４０は、第２エンドセパレータ２２を成形させるときに型成形で同時に形成しても良いし、あるいは、後処理として切削加工で形成しても良い。
【００３４】
図１に示すように、第１エンドセパレータ２１の隅部には貫通状の連結孔２１ｈが形成されている。第２エンドセパレータ２２の隅部には、雄螺子をもつ連結孔２２ｈが形成されている。エンドプレート２０の隅部には貫通状の連結孔２０ｈが形成されている。連結具１００を連結孔２１ｈ，２０ｈに挿入し、連結具１００の先端部の雄螺子１００ｈを連結孔２２ｈの雌螺子部に螺子込む。これにより第２エンドセパレータ２２，中央セパレータ２０，第１エンドセパレータ２１，補強プレート２９０が積層状態に一体的に組み付けられる。これにより加湿器１が組み付けられている。この状態では、中央セパレータ２０間には水分保持膜４１が挟まれている。なお、第２エンドセパレータ２２，中央セパレータ２０，第１エンドセパレータ２１，補強プレート２９０の境界面には、必要に応じて、接着材料またシール材料を介在させることも好ましい。
【００３５】
次に、加湿器１の使用時について説明を加える。スタックのカソードから、発電反応後のカソードオフガスが排出される。カソードオフガスは発電反応を経ているため、スタックに供給される前のカソードガスに比較すると、高温高湿である。まず、カソードオフガスは、加湿器１の第２エンドセパレータ２２の第２連通流入孔３３０から第３マニホルドポート３３Ｅに流入し、更に、中央セパレータ２０のカソードオフガス流入孔３３に流れ、更に、積層体２の積層方向に沿って矢印Ａ１方向に沿ってカソードオフガス流入孔３３を第１エンドセパレータ２１の第３閉鎖壁５３に向けて流れる。更にカソードオフガスは、積層体２の各中央セパレータ２０のカソードオフガス流入孔３３から中央セパレータ２０の吸湿室２３ｃに至り、第２表面通路３７を下向き（矢印Ｄ方向）に流れる。このとき高温高湿のカソードオフガスは吸湿室２３ｃに至ると、水分保持膜４１を介して加湿室２３ａのカソードガスと熱交換するため、冷却されて凝縮水を生成させる。凝縮水は水分保持膜４１の吸湿面４１ｃに吸収されて保持され、加湿面４１ａに移動する。この結果、図１から理解できるように、熱交換されて冷却されたカソードオフガスは、中央セパレータ２０の下部のカソードオフガス流出孔３４に至り、中央セパレータ２０のカソードオフガス流出孔３４を積層方向（矢印Ａ２方向，カソードオフガス流入孔３３の流れである矢印Ａ１方向と反対方向）に沿って第２エンドセパレータ２２に向けて流れ、更に、第２エンドセパレータ２２の第４マニホルドポート３４Ｅに流れ、その後、第２エンドセパレータ２２の第２連通流出孔３４０から外部に排出される。このときカソードオフガスは冷却され且つ吸湿されている。
【００３６】
これに対して、スタックのカソードに向かうカソードガス（外気）は、図略のポンプが作動すると、加湿器１の第２エンドセパレータ２２の第１連通流入孔３１０から第２エンドセパレータ２２のカソードガス流入孔３１Ｅに流入し、更に、中央セパレータ２０のカソードガス流入孔３１に流れる。更に、カソードガスは、積層体２の積層方向に沿って矢印Ｂ１方向にカソードガス流入孔３１を第１エンドセパレータ２１の第１閉鎖壁５１に向けて流れる。更にカソードガスは中央セパレータ２０のカソードガス流入孔３１から中央セパレータ２０の加湿室２３ａにおいて第１表面通路３６を上向き（矢印Ｕ方向）に流れる。これにより加湿室２３ａのカソードガスは、水分保持膜４１の加湿面４１ａに接触して加湿されると共に、吸湿室２３ｃのカソードオフガスと熱交換して加熱される。このように加湿加熱されたカソードガスは、中央セパレータ２０のカソードガス流出孔３２に至り、更に積層方向（矢印Ｂ２方向，カソードガス流入孔３１の流れである矢印Ｂ１方向と反対方向）に沿って流れ、第２エンドセパレータ２２の第２マニホルドポート３２Ｅに流れ、第２エンドセパレータ２２の第２連通流入孔３２０からスタックのカソードに向けて吐出され、スタックでの発電に使用される。
【００３７】
上記したようにカソードガスおよびカソードオフガスが加湿器１の内部を流れるとき、図１及び図２に示されるように、第１エンドセパレータ２１には第１閉鎖壁５１、第２閉鎖壁５２、第３閉鎖壁５３、第４閉鎖壁５４が形成されているため、カソードガスおよびカソードオフガスがセパレータ積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）に抜けることが防止され、ひいては加湿器１の外方に排出されることが防止される。
【００３８】
第１エンドセパレータ２１の内面側を構成する吸湿室２３ｃ（第２整合通路３７２）では、図１および図２から理解できるように、第３閉鎖壁５３の内面に第３連通凹部５３０が形成され、第４閉鎖壁５４の内面に第３連通凹部５３０が形成されている。従って、矢印Ａ１方向（図１参照）に流れたカソードオフガスは、第１エンドセパレータ２１の第３閉鎖壁５３に衝突し、その後、第１閉鎖壁５３の内面の第３連通凹部５３０から吸湿室２３ｃに流入し、更に、矢印Ｄ方向に流れ、第４連通凹部５４０に流れる。第４連通凹部５４０に至ったカソードオフガス（第２ガス）は、終端３４ｙからカソードオフガス流出孔３４を第２エンドセパレータ２２に向けて矢印Ａ２方向に流れる。このように第１エンドセパレータ２１の内面に第３連通凹部５３０および第４連通凹部５４０が形成されているため、第１エンドセパレータ２１の内面側も、ガス（カソードオフガス）が流れる通路として有効利用できる。
【００３９】
さて、中央セパレータ２０および第１エンドセパレータ２１の製造について説明を加える。図７および図８は、加湿器１の中央セパレータ２０を型成形するため成形型装置６の概念を示す。成形型装置６は、中央セパレータ２０の一方の表面を型成形させるための第１成形型面６１０をもつ第１成形型６１と、中央セパレータ２０の他方の表面を型成形させるための第２成形型面６２０をもつ第２成形型６２とを有する。
【００４０】
中央セパレータ２０が射出成形で型成形されるときには、図７、図８に示されるように、第１成形型６１の複数個の取付孔６１ｐには第１凸型部７１ｘ、第２凸型部７２ｘ、第３凸型部７３ｘ、第４凸型部７４ｘが脱着可能にそれぞれ嵌合される。この状態で、第１成形型６１の背面６１ｒ側に第１保持部６３が固定具６３ｗにより保持されて組み付けられる。図７，図８に示されているように、凸型部７１ｘ〜７４ｘの軸長寸法ＬＡは同一である。中央セパレータ２０が成形型装置６で成形される場合には、第１凸型部７１ｘおよび第２凸型部７２ｘの組が成形型装置６のキャビティ６０に進入する進入量と、第３凸型部７３ｘおよび第４凸型部７４ｘの組が成形型装置６のキャビティ６０に進入する進入量とは、互いに同一となるように設定されている。この状態で、第１成形型６１と第２成形型６２とで形成されるキャビティ６０に、注入口６ｋから、流動性をもつ成形材料（樹脂材料）が射出されて固化され、中央セパレータ２０が型成形される。成形されると、第１成形型６１および第２成形型６２が互いに離型され、中央セパレータ２０が取り出される。
【００４１】
第１凸型部７１ｘは、中央セパレータ２０を厚み方向に貫通するカソードガス流入孔３１を成形させる。第２凸型部７２ｘは、中央セパレータ２０を厚み方向に貫通させるカソードガス流出孔３２を成形させる。第３凸型部７３ｘは、中央セパレータ２０を厚み方向に貫通させるカソードオフガス流入孔３３を成形させる。第４凸型部７４ｘは、中央セパレータ２０を厚み方向に貫通させるカソードオフガス流出孔３４を成形させる。
【００４２】
次に、中央セパレータ２０に酷似する形状をもつ第１エンドセパレータ２１が射出成形で型成形される場合について説明する。この場合、図９及び図１０の概念図に示されるように、第１成形型６１から第１凸型部７１ｘ、第２凸型部７２ｘ、第３凸型部７３ｘ、第４凸型部７４ｘが取り外される。そして図９および図１０に示されるように、第１凸型部７１ｙ、第２凸型部７２ｙ、第３凸型部７３ｙ、第４凸型部７４ｙが第１成形型６１の取付孔６１ｐに嵌合される。この状態で、第１成形型６１の背面６１ｒ側に第１保持部６３が固定具６３ｗにより保持されて組み付けられる。図９，図１０に示されているように、第１エンドセパレータ２１０が成形型装置６で成形される場合には、第１凸型部７１ｘおよび第２凸型部７２ｘの組が成形型装置６のキャビティ６０に進入する進入量α１は、第３凸型部７３ｘおよび第４凸型部７４ｘの組が成形型装置６のキャビティ６０に進入する進入量α３とは、互いに異なるように設定されている（α３＞α１）。この状態で、第１成形型６１と第２成形型６２とが型締めされたキャビティ６０に注入口６ｋから成形材料が射出され、第１エンドセパレータ２１が型成形され、第１エンドセパレータ２１が取り出される。
【００４３】
第１凸型部７１ｙは、カソードガス流入孔３１を成形する代わりに、第１閉鎖壁５１を成形させるための第１キャビティ部分５１ｃを形成する。第１キャビティ部分５１ｃに成形材料が注入固化されて第１閉鎖壁５１が形成される。第２凸型部７２ｙは、カソードガス流出孔３２を成形する代わりに、第２閉鎖壁５２を成形させる第２キャビティ部分５２ｃを形成する。第２キャビティ部分５２ｃに成形材料が注入固化されて第２閉鎖壁５２が形成される。第３凸型部７３ｙは、カソードオフガス流入孔３３を成形する代わりに、第３閉鎖壁５３を成形させる第３キャビティ部分５３ｃを形成する。第３キャビティ部分５３ｃに成形材料が注入固化されて第３閉鎖壁５３が形成される。第４凸型部７４ｙは、カソードオフガス流出孔３４を成形する代わりに、第４閉鎖壁５４を成形させる第４キャビティ部分５４ｃを形成する。第４キャビティ部分５４ｃに成形材料が注入固化されて第４閉鎖壁５４が形成される。ここで、第３閉鎖壁５３は薄肉状であり、第３連通凹部５３０を形成している。第４閉鎖壁５４は薄肉状であり、第４連通凹部５４０を形成している。第１閉鎖壁５１および第２閉鎖壁５２は厚肉状であり、連通凹部を形成していない。
【００４４】
本実施形態によれば、加湿器１は、多数個の中央セパレータ２０および単数の第１エンドセパレータ２１（型成形エンドプレート）を備える。この場合、多数個の中央セパレータ２０および単数の第１エンドセパレータ２１（型成形エンドプレート）に共通する成形型装置６で成形される。このため多数個の中央セパレータ２０を成形させるための成形型装置６を設ければ、単数の第１エンドセパレータ２１を成形するための成形型装置を新設せずとも良い。よって、成形コストのかなりを占める成形型コストが低廉化し、成形コストが低廉化される。これにより加湿器１のコストを低廉できる。
【００４５】
本実施形態によれば、図１に示されるように、第１マニホルドポート３１Ｅ、第２マニホルドポート３２Ｅ、第３マニホルドポート３３Ｅおよび第４マニホルドポート３４Ｅの全部を、第２エンドセパレータ２２に集中させて形成している。このため上記した第１マニホルドポート３１Ｅ等を第１エンドセパレータ２１に形成せずとも良い。よって、第１エンドセパレータ２１の構造をできるだけ薄肉で且つ単純にでき、中央セパレータ２０の厚み、形状および構造に近づけることができる。よって、成形型装置６を共通させる中央セパレータ２０の厚み、形状および構造に近づけることができる。従って、前述したように、中央セパレータ２０を成形するための成形型装置６を有効利用して、第１エンドセパレータ２１を型成形することができる。
【００４６】
更に、第２エンドセパレータ２２は前記したように４個のマニホルドポート３１Ｅ〜３４Ｅを有するため、第１エンドセパレータ２１よりも厚肉となり、高剛性を発揮できる。よって、第２エンドセパレータ２２の背面２２ｋ（図１２参照）をスタック側に近づけてスタック側に組み付けられるようにすれば、４個のマニホルドポート、すなわち、第１マニホルドポート３１Ｅ、第２マニホルドポート３２Ｅ、第３マニホルドポート３３Ｅおよび第４マニホルドポート３４Ｅとスタックとを接続させる配管通路の距離をできるだけ短縮させることができる。よって配管コストおよび配管流路抵抗を低減できる。
【００４７】
図１３はスタック８に加湿器１を組み付けたときの要部の概念図を示す。図１３に示されているように、第１エンドセパレータ２１の外側には補強プレート２９０が取り付けられている。スタック８は発電反応により昇温される。熱源となり得るスタック８からの伝熱で、第２エンドセパレータ２２は昇温され易い。熱源となり得るスタックから、第１エンドセパレータ２１は、積層方向において遠ざかっている。このため第２エンドセパレータ２１は、スタック８に近い第２エンドセパレータ２２よりも外気により冷却され易い。故に、第１エンドセパレータ２１のうち中央セパレータ２０に対向する内面側の室を吸湿室２３ｃにすれば、高温高湿のカソードオフガスを吸湿室２３ｃに流すことができる。この場合、高温高湿のカソードオフガスを吸湿室２３ｃにおいて効果的に冷却できるため、カソードオフガスを凝縮させて形成される凝縮水の生成量を増加できる。ひいては、水分保持膜４１に保持する水分量を増加できる利点が得られる。かかる事情を考慮し、加湿器１において第１エンドセパレータ２１の内面で形成される室を、加湿室２３ａではなく、ガスの冷却により凝縮水を生成させる吸湿室２３ｃとして設定している。
【００４８】
更に、前述したように、４つのマニホルドポート、すなわち、第１マニホルドポート３１Ｅ、第２マニホルドポート３２Ｅ、第３マニホルドポート３３Ｅおよび第４マニホルドポート３４Ｅの全部を、第２エンドセパレータ２２に集中させて形成している本実施形態によれば、反対側の第１エンドセパレータ２１の厚みを第２エンドセパレータ２２の厚みよりも薄くできる。このため、第１エンドセパレータ２１の内面で形成される吸湿室２３ｃのカソードオフガスを効果的に冷却できる。よって、第１エンドセパレータ２１の内面における凝縮水の生成効率を高めることができる。
【００４９】
本実施形態によれば、図１に示されるように、４個のマニホルドポート３１Ｅ，３２Ｅ，３３Ｅ，３４Ｅが第２エンドセパレータ２２にまとめて形成されている。このため４個のマニホルドポート３１Ｅ，３２Ｅ，３３Ｅ，３４Ｅに繋がる配管を、第２エンドセパレータ２２に集中させることができる。従って、第１エンドセパレータ２１にマニホルドポート、マニホルドポートに繋がる配管を別途設けずとも良い。従って、加湿器１のコンパクト化に貢献できる。
【００５０】
また加湿器１の加湿能力を高めるためには、第２エンドセパレータ２２の第３表面通路３８の流路長さを確保することが好ましい。このため第２エンドセパレータ２２は縦長の長方形状をなしており、４個のマニホルドポート３１Ｅ，３２Ｅ，３３Ｅ，３４Ｅは、第２エンドセパレータ２２の隅部にそれぞれ形成されている。
【００５１】
４個のマニホルドポート３１Ｅ，３２Ｅ，３３Ｅ，３４Ｅの配置にあたり、次の事項が考慮されている。すなわち、カソードガスは、加湿器１の内部において加湿加熱された後に、第２エンドセパレータ２２の第２マニホルドポート３２Ｅからスタックのカソードに供給される。このとき、何らかの事情により、万一、第２エンドセパレータ２２の第２マニホルドポート３２Ｅが低温化されると、加湿室２３ａで加湿加熱されたカソードガスが第２エンドセパレータ２２の第２マニホルドポート３２Ｅにおいて冷却されて液相の凝縮水を生成させる。この場合、凝縮水を含むカソードガスがスタックのカソードに供給されるおそれがある。この場合、スタックの入口においてフラッディングが発生し易く、スタックの発電性能が充分に発揮されないおそれがある。
【００５２】
そこで本実施形態は、スタックのカソードから排出された直後の高温高湿の暖かいカソードオフガスが、第２エンドセパレータ２２の第３マニホルドポート３３Ｅを流れることに着目した。そして図１に示されるように、第２エンドセパレータ２２の上部において、暖かいカソードオフガスが流れる第３マニホルドポート３３Ｅを第２マニホルドポート３２Ｅに距離ＬＣで接近させるように、つまり、他のマニホルドポートよりも第２マニホルドポート３２Ｅに接近させるように隣設させている。この場合、スタックから排出された直後の暖かいカソードオフガスがスタックのカソードから第３マニホルドポート３３Ｅに供給されるため、第２エンドセパレータ２２において第３マニホルドポート３３Ｅは昇温されやすい。従って、昇温される第３マニホルドポート３３Ｅから第２マニホルドポート３２Ｅに伝熱され易い。よって、第２エンドセパレータ２２において第２マニホルドポート３２Ｅの過剰の低温化が抑制され、スタックのフラッディングの抑制に有利である。
【００５３】
ところで、カソードオフガスは、加湿器１の内部において冷却されて凝縮水を生成させることにより吸湿されて乾燥度を進行させ、最終的には、加湿器１の第２エンドセパレータ２２の第４マニホルドポート３４Ｅから加湿器１の外部に排出される。この場合、第４マニホルドポート３４Ｅから外部に排出されるカソードオフガスが保持する水蒸気量をできるだけ低下させることが好ましい。このため、第２エンドセパレータ２２において第４マニホルドポート３４Ｅがあまり昇温されないことが好ましい。この点本実施形態は、第２エンドセパレータ２２において、外気であるカソードガスが加湿器１の内部に流入するにあたり、第１マニホルドポート３１Ｅから流入されることに着目した。そして第２中央セパレータ２２において、新鮮な外気が供給される第１マニホルドポート３１Ｅを他のマニホルドポートよりも第４マニホルドポート３４Ｅに近づけるように隣設させている。これにより第４マニホルドポート３４Ｅの過剰昇温化が抑制される。この結果、第４マニホルドポート３４Ｅから外部に排出されるカソードオフガスが保持する水蒸気量をできるだけ低下させることができる。
【００５４】
（実施形態２）
図１４〜図１７は実施形態２の概念を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１４および図１５に示されるように、第１凸型部７１はスペーサ７１ｐをもつ。第２凸型部７２はスペーサ７２ｐをもつ。第３凸型部７３はスペーサ７３ｐをもつ。第４凸型部７４はスペーサ７４ｐをもつ。図１４及び図１５に示されるように、中央セパレータ２０を成形型装置６で型成形させるときには、スペーサ７１ｐ〜７４ｐを備える凸型部７１〜７４が第１成形型６１の取付孔６１ｐに嵌合されて取り付けられている。これにより中央セパレータ２０を厚み方向に貫通するカソードガス流入孔３１、カソードガス流出孔３２、カソードオフガス流入孔３３およびカソードオフガス流出孔３４が形成される。
【００５５】
図１６及び図１７は、第１エンドセパレータ２１を型成形させる状態を示す。図１６及び図１７に示されるように、スペーサ７１ｐ〜７４ｐを分離させた凸型部７１〜７４が第１成形型６１の取付孔６１ｐに取り付けられる。これにより第１閉鎖壁５１、第２閉鎖壁５２、第３閉鎖壁５３、第４閉鎖壁５４が第１エンドセパレータ２１に形成される。第３閉鎖壁５３は薄肉状であり、第３連通凹部５３０を形成している。第４閉鎖壁５４は薄肉状であり、第４連通凹部５４０を形成している。第１閉鎖壁５１および第２閉鎖壁５２は、厚肉状であり、連通凹部を形成していない。
【００５６】
以上説明したように本実施形態においても、４個のマニホルドポート３１Ｅ〜３４Ｅが第２エンドセパレータ２２にまとめて形成されている。このため４個のマニホルドポート３１Ｅ〜３４Ｅに繋がる配管を、第２エンドセパレータ２２に集中させることができる。従って、第１エンドセパレータ２１にマニホルドポート、マニホルドポートに繋がる配管を別途形成せずとも良い。従って、加湿器１のコンパクト化に貢献できる。更に、前述同様に、一つの加湿器１において、多数の中央セパレータ２０および単数の第１エンドセパレータ２１（型成形エンドプレート）は、共通する成形型装置６で成形されているため、成形コストのかなりを占める成形型コストが低廉化し、成形コストが低廉化され、ひいては加湿器１のコストを低減できる。
【００５７】
（実施形態３）
図１８は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１８は、加湿器１を組み付けた燃料電池のスタック８の外観を示す。図１８に示されるように、スタック８は、ＭＥＡを挟む複数の中央セパレータ２０７をスタック積層方向（矢印Ｘ方向）に積層した積層体２Ｓと、積層体２Ｓの積層方向の両端に配置されたエンドセパレータ２０３とをもつ。更に、加湿器１に近づく側にスタック８のセパレータ積層方向（矢印Ｘ方向）の一端側に形成された第１エンドプレート２１Ｓと、加湿器１から遠ざかる側にスタック８のセパレータ積層方向（矢印Ｘ方向）の他端側に形成された第２エンドプレート２２Ｓと、第１エンドプレート２１Ｓと第２エンドプレート２２Ｓとを接続して拘束させる第１テンション部材２８および第２テンション部材２９とが設けられている。第１テンション部材２８および第２テンション部材２９は、矢印Ｘ方向および矢印Ｈ方向（スタック８高さ方向）に交差する矢印Ｙ方向である左右方向においてスタック８を挟むように設けられている。
【００５８】
第１エンドプレート２１Ｓはほぼ四角形状であり、スタック８から遠ざかるように延設されたフランジ部２１５ｕ，２１５ｄをもつ。第２エンドプレート２２Ｓはほぼ四角形状であり、スタック８の積層体２Ｓから遠ざかるように延設されたフランジ部２２５をもつ。
【００５９】
スタック８のうち第１エンドプレート２１Ｓ側には、取付部材３９０を介して加湿器１が一体的に組み付けられている。取付部材３９０の取付具３９２はスタック８の第１エンドプレート２１Ｓよりも外側の補強プレート２９０の側面２９２に固定されている。取付部材３９０の別の取付具３９１はスタック８の第１エンドプレート２１Ｓに固定されている。
【００６０】
加湿器１は、複数の中央セパレータ２０をこれの厚み方向（矢印Ｘ方向）に積層して形成されている積層体２と、積層体２の積層方向の一端側に設けられた第１エンドセパレータ２１と、積層体２の積層方向の一端側に設けられた第２エンドセパレータ２２とをもつ。加湿器１の第２エンドセパレータ２２は、スタック８の第１エンドプレート２１Ｓに対向している。なお、加湿器１の中央セパレータ２０の積層方向とスタック８の中央セパレータ２０７の積層方向とは同一方向である。
【００６１】
図１８に示されるように、加湿器１の上方に配置された第１弁装置９１と、加湿器１の下方に配置された第２弁装置９２とが設けられている。第１弁装置９１の全部あるいはほとんど全部が、上部のフランジ部２１５ｕの下方の第１搭載空間２１６に配置されている。第２弁装置９２の全部あるいはほとんど全部が、下部のフランジ部２１５ｄの上方の第２搭載空間２１７に配置されている。このため一方向（矢印Ｈ方向，高さ方向）におけるスタック８の全体のスペースを小さくすることができる。
【００６２】
図１８に示されるように、第１弁装置９１および第２弁装置９２は、加湿器１とスタック８とを接続させるように、スタック８を構成する第１エンドプレート２１Ｓの上部および下部に対面して設けられている。第１弁装置９１は、これの開閉を行う第１駆動部９１ｍ（例えばモータ，流体圧シリンダ）を備えている。第１弁装置９１は、スタック８の第１エンドプレート２１Ｓの上部のフランジ部２１５ｕに覆われて保護されている。第１弁装置９１が開弁するとき、加湿器１で加湿された発電反応前のカソードガスは、加湿器１の第２エンドセパレータ２２の上面２２ｕに形成されている第１連通流出孔３２０を介してスタック８のカソードの入口８ｉに供給される。
【００６３】
第２弁装置９２は、スタック８の第１エンドプレート２１Ｓの端面と加湿器１の第２エンドセパレータ２２の下面２２ｄとの双方に取り付けられている。第２弁装置９２は、これの開閉を行うように且つ、第１駆動部９１ｍと独立して駆動するように、第２駆動部９２ｍ（例えばモータ，流体圧シリンダ）を備えている。第２弁装置９２は、スタック８の第１エンドプレート２１Ｓの下部のフランジ部２１５ｄに覆われて保護されている。第２弁装置９２は接続管９３および接続ボックス９４を介して加湿器１の第２エンドセパレータ２２の第２連通流入孔３３０に接続されている。従って、第２弁装置９２が開弁しているとき、スタック８のカソードの出口から吐出された発電反応後の相対的に高温高湿のカソードオフガスは、第２弁装置９２、接続管９３および接続ボックス９４を介して矢印Ｒ１，Ｒ２方向に流れ、加湿器１の第２エンドセパレータ２２の第２連通流入孔３３０に供給される。
【００６４】
本実施形態においても、中央セパレータ２０と第１エンドセパレータ２１（型成形エンドプレート）は、共通する成形型装置で成形されるため、成形コストのかなりを占める成形型コストが低廉化し、成形コストが低廉化される。
【００６５】
（実施形態４）
図１９は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態１〜３と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１９は第２エンドセパレータ２２を示す。第３表面通路３８は吸湿室２３ｃとされている。第２エンドセパレータ２２において側面２２ａの下部には、第４マニホルドポート３４Ｅに連通する第４連通流入孔３４０が形成されており、且つ、側面２２ａの上部には、第２マニホルドポート３２Ｅに連通する第２連通流入孔３２０が形成されている。第２エンドセパレータ２２の上面２２ｕには、第３マニホルドポート３３Ｅに連通する第３連通流出孔３３０が形成されている。第２エンドセパレータ２２の下面２２ｄには、第１マニホルドポート３１Ｅに連通する第１連通流出孔３１０が形成されている。
【００６６】
（その他）
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。カソードガスおよびカソードオフガスの流れは、図１に限定されるものではない。第２エンドセパレータ２２において、第１マニホルドポート３１Ｅ、第２マニホルドポート３２Ｅ、第３マニホルドポート３３Ｅ、第４マニホルドポート３４Ｅは、図１に示す位置に限らず、他の場所に形成されていても良い。第１マニホルドポート３１Ｅおよび第４マニホルドポート３４Ｅは第２中央セパレータ２２の下面２２ｄ側に形成されているが、これに限らず、上面２２ｕ側に互いに隣設されていても良い。第３マニホルドポート３３Ｅおよび第２マニホルドポート３２Ｅは第２中央セパレータ２２の上面２２ｕ側に形成されているが、これに限らず、下面２２ｄ側に形成されていても良い。
【００６７】
上記した実施形態では、第３閉鎖壁５３は薄肉状であり、第３連通凹部５３０を形成している。第４閉鎖壁５４は薄肉状であり、第４連通凹部５４０を形成している。これに限らず、第１閉鎖壁５１は薄肉状であり連通凹部を形成していると共に、第２閉鎖壁５２は薄肉状であり連通凹部を形成していても良い。この場合、第３閉鎖壁５４および第４閉鎖壁５４は厚肉状であり、連通凹部を形成していない。
【００６８】
図１３では、第１エンドセパレータ２１は吸湿室２３ｃを形成しているが、これに代えて、加湿室２３ａを形成しても良い。第２エンドセパレータ２２の第３表面通路３８は加湿室２３ａを形成しているが、これに代えて、吸湿室２３ｃを形成しても良い。
【００６９】
また上記した実施形態によれば、第１エンドセパレータ２１は吸湿室２３ｃを形成しているが、これに限らず、ガスが流れないようにしても良い。この場合、第３閉鎖壁５３および第４閉鎖壁５４は連通凹部５３０，５４０を形成せずとも良いため、第３閉鎖壁５３および第４閉鎖壁５４はガス閉鎖機能を発揮すれば足りる。連結具１００を廃止し、接着剤のみで組み付けることにしても良い。
【００７０】
上記した実施形態によれば、型成形エンドプレートが第１エンドセパレータ２１のみであるが、その他に第２エンドセパレータ２２に適用してもよい。このように型成形エンドプレートが第１エンドセパレータ２１および第２エンドセパレータ２２のうちの双方である場合には、流路配管を第１エンドセパレータ２１および第２エンドセパレータ２２のうちのいずれか一方に装備できる。図７および図８に示すように第１凸型部７１ｘ、第２凸型部７２ｘ、第３凸型部７３ｘ、第４凸型部７４ｘの先端部が第２成形型６２に面接触しているが、これに限らず、第２成形型６２に凹部を形成し、当該先端部を凹部にインロー嵌合させても良い。図９，図１０、図１６、図１７において、この凹部を塞ぐときには、凹部に嵌合材を嵌合させればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は燃料電池システムに使用される加湿器に利用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１は加湿器、２は積層体、２０は中央セパレータ、２１は第１エンドセパレータ、２２は第２エンドセパレータ、２３ａは加湿室、２３ｃは吸湿室、３１はカソードガス流入孔、３２はカソードガス流出孔、３３はカソードオフガス流入孔、３４はカソードオフガス流出孔、３１０は第１連続流入孔、３２０は第１連続流出孔、３３０は第２連続流入孔、３４０は第２連続流出孔、３１Ｅは第１マニホルドポート、３２Ｅは第２マニホルドポート、３３Ｅは第１マニホルドポート、３４Ｅは第２マニホルドポート、３６は第１表面通路、３７は第２表面通路、４１は水分保持膜、４１ａは加湿面、４１ｃは吸湿面、５１は第１閉鎖壁、５２は第２閉鎖壁、５３は第３閉鎖壁、５４は第４閉鎖壁、５３０は連通凹部、５４０は連通凹部、６は成形型装置、６０はキャビティ、６１は第１成形型、６１０は第１成形型面、６２は第２成形型、６２０は第２成形型面、６３は保持部、７１は第１凸型部、７２は第２凸型部、７３は第３凸型部、７４は第４凸型部、８はスタック、１００は連結具を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は加湿室および吸湿室を仕切る中央セパレータをもつ加湿器に関する。
【背景技術】
【０００２】
加湿器は、隣設する中央セパレータで水分保持膜を挟むように複数個の中央セパレータを厚み方向に積層させて形成された積層体と、積層体の積層方向の一端に配置された第１エンドセパレータと、積層体の積層方向の他端に配置された第２エンドセパレータとを有する（特許文献１）。中央セパレータは、カソードガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードガス流入孔と、カソードガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードガス流出孔と、カソードオフガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードオフガス流入孔と、カソードオフガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードオフガス流出孔とを備える。
【０００３】
カソードガス流入孔に連通する第１マニホルドポート、カソードガス流出孔に連通する第２マニホルドポート、カソードオフガス流入孔に連通する第３マニホルドポート、カソードオフガス流出孔に連通する第４マニホルドポートの４個のマニホルドポートのうち２個が、第１エンドセパレータに形成されている。また、４個のマニホルドポートのうち２個が、第２エンドセパレータに形成されている。
【０００４】
特許文献２は、スタックおよび加湿器を隣設させた構造の燃料電池加湿システムが提供されている。このものではコンパクト化を図り得るものの、加湿器は中空糸膜タイプであり、加湿室および吸湿室を仕切る中央セパレータを有するタイプではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６９３５５号公報
【特許文献２】特開２００１−２１６９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、４個のマニホルドポートを第１エンドセパレータおよび第２エンドセパレータのうちのいずれか一方にまとめて形成させることにより、コンパクト化に貢献できる加湿器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る加湿器は、（ｉ）カソードガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードガス流入孔と、カソードガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードガス流出孔と、カソードガス流入孔およびカソードガス流出孔を連通させるように一方の表面に形成され加湿室を形成する第１表面通路と、カソードオフガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードオフガス流入孔と、カソードオフガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードオフガス流出孔と、カソードオフガス流入孔およびカソードオフガス流出孔を連通させるように他方の表面に形成され吸湿室を形成する第２表面通路とを備える中央セパレータを有し、隣設する中央セパレータで水分保持膜を挟むように複数個の中央セパレータを厚み方向に積層させて形成された積層体と、
（ｉｉ）積層体の積層方向の一端に配置された第１エンドセパレータと、
（ｉｉｉ）積層体の積層方向の他端に配置された第２エンドセパレータと、
を具備する加湿器において、
中央セパレータのカソードガス流入孔に連通する第１マニホルドポート、中央セパレータのカソードガス流出孔に連通する第２マニホルドポート、中央セパレータのカソードオフガス流入孔に連通する第３マニホルドポート、中央セパレータのカソードオフガス流出孔に連通する第４マニホルドポートの４個のマニホルドポートが、第２エンドセパレータに形成されている。故に、４個のマニホルドポートに繋がる配管を、第２エンドセパレータに集中させて配管させることができる。従って、第１エンドセパレータにマニホルドポートを別途形成せずとも良い。このため、加湿器のコンパクト化、加湿器に繋がる配管系のコンパクト化に貢献できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、カソードガス流入孔に連通する第１マニホルドポート、カソードガス流出孔に連通する第２マニホルドポート、カソードオフガス流入孔に連通する第３マニホルドポート、カソードオフガス流出孔に連通する第４マニホルドポートの４個のマニホルドポートが、第２エンドセパレータに形成されている。このため４個のマニホルドポートに繋がる配管を、第２エンドセパレータに集中させることができる。従って、第１エンドセパレータにマニホルドポートを別途形成せずとも良い。従って、加湿器のコンパクト化、加湿器に繋がる配管系のコンパクト化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】加湿器を分解した状態を示す斜視図である。
【図２】加湿器を分解した状態を異なる方向から示す斜視図である。
【図３】中央セパレータの一方の表面を示す正面図である。
【図４】中央セパレータの他方の表面を示す正面図である。
【図５】第１エンドセパレータの一方の表面を示す正面図である。
【図６】第１エンドセパレータの他方の表面を示す正面図である。
【図７】中央セパレータを成形している成形型装置の概念を示す断面図である。
【図８】中央セパレータを成形している異なる方向で切断した成形型装置の概念を示す断面図である。
【図９】第１エンドセパレータを成形している成形型装置の概念を示す断面図である。
【図１０】第１エンドセパレータを成形している異なる方向で切断した成形型装置の概念を示す断面図である。
【図１１】第２エンドセパレータのうち中央セパレータに対面する側の表面を示す斜視図である。
【図１２】第２エンドセパレータのうち中央セパレータに背面する側を示す斜視図である。
【図１３】スタックに加湿器が取り付けられている状態を断面にして示す断面図である。
【図１４】実施形態２に係り、中央セパレータを成形している成形型装置の概念を示す断面図である。
【図１５】実施形態２に係り、中央セパレータを成形している異なる方向で切断した成形型装置の概念を示す断面図である。
【図１６】実施形態２に係り、第１エンドセパレータを成形している成形型装置の概念を示す断面図である。
【図１７】実施形態２に係り、第１エンドセパレータを成形している異なる方向で切断した成形型装置の概念を示す断面図である。
【図１８】実施形態３に係り、スタックに加湿器が組み付けられている状態を示す斜視図である。
【図１９】実施形態４に係り、第２エンドセパレータのうち中央セパレータに対面する側の表面を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一視点によれば、好ましくは、第２エンドセパレータは第１エンドセパレータよりも燃料電池の近くに配置されており、４個のマニホルドポートは第２エンドセパレータに形成されている。４個のマニホルドポートは第１エンドセパレータに形成されていない。
【００１１】
本発明の一視点によれば、好ましくは、４個のマニホルドポートのうち、吸湿されたカソードオフガスを外部に流出させる第４マニホルドポートに対して、加湿前のカソードガス（一般的には外気）を流入させる第１マニホルドポートが他のマニホルドポートよりも近づいて配置されている。この場合、第４マニホルドポートを過剰に暖めることが抑制され、第４マニホルドポートから外部に流出されるカソードオフガスの過剰高温化が抑制され、第４マニホルドポートから流出されるカソードオフガスが保持する水蒸気量を抑えることができる。
【００１２】
本発明の一視点によれば、好ましくは、４個のマニホルドポートのうち、加湿されたカソードガスを燃料電池のカソードに向けて流出させる第２マニホルドポートに対して、燃料電池のカソードから吐出されたカソードオフガスを流入させる第３マニホルドポートが他のマニホルドポートよりも近づいて配置されている。この場合、高温高湿のカソードオフガスが流入する第３マニホルドポートの過剰低温化が抑制される。よって、第３マニホルドポートから燃料電池のカソードに向けて吐出されるカソードガスの過剰低温化が抑制される。故に加湿器で加湿されたカソードガスが燃料電池のカソードの入口に流入するとき、カソードガスの冷却に起因する凝縮水の生成が抑制される。ひいては燃料電池のカソードの入口におけるフラッディングが抑制される。
【００１３】
本発明の一視点によれば、好ましくは、第１エンドセパレータは、積層体のカソードガス流入孔に対面しつつ積層体のカソードガス流入孔の終端を閉鎖させる第１閉鎖壁と、積層体のカソードガス流出孔に対面しつつ積層体のカソードガス流出孔の終端を閉鎖させる第２閉鎖壁と、積層体のカソードオフガス流入孔に対面しつつ積層体のカソードオフガス流入孔の終端を閉鎖させる第３閉鎖壁と、積層体のカソードオフガス流出孔に対面しつつ積層体のカソードオフガス流出孔の終端を閉鎖させる第４閉鎖壁とをもつ。カソードガスおよびカソードオフガスが中央セパレータの積層方向に洩れることが抑えられる。
【００１４】
本発明の一視点によれば、好ましくは、第１エンドセパレータの厚みは中央セパレータの厚みと同じであり、第２エンドセパレータの厚みよりも薄く設定されている。この場合、第１エンドセパレータおよび中央セパレータを共通の成形型装置で成形することを期待できる。
【００１５】
（実施形態１）
図１〜図１３は実施形態１の概念を示す。積層体装置は、燃料電池システムに使用されるカソードガスを加湿させる加湿器１を構成する。図１は加湿器１の分解斜視図を示す。加湿器１は温度湿度交換型であり、スタックから排出された高温高湿のカソードオフガスを利用することにより、燃料電池のスタックのカソードに供給させる前のカソードガスを加湿加熱させる。図１に示されるように、加湿器１（積層体装置）は、同種および同サイズの複数個の中央セパレータ２０をこれの厚み方向に積層させて形成された積層体２と、積層体２の積層方向（矢印Ａ１、Ｂ１方向）の一端（例えば、スタックから遠ざかる側）に配置された第１エンドセパレータ２１と、積層体２の積層方向（矢印Ａ１、Ｂ１方向）の他端（例えば、スタックに近い側）に配置された第２エンドセパレータ２２とを有する。隣設する中央セパレータ２０は水分保持膜４１（膜）を挟持する。水分保持膜４１は、隣接する中央セパレータ２０間の空間を加湿室２３ａと吸湿室２３ｃとに仕切る。水分保持膜４１は、互いに背向するように加湿面４１ａおよび吸湿面４１ｃを有する。加湿面４１ａは、加湿用の第１表面通路３６および加湿室２３ａに対面する。吸湿面４１ｃは、吸湿用の第２表面通路３７および吸湿室２３ｃに対面する。
【００１６】
図３は中央セパレータ２０の一方の表面を示す。図４は中央セパレータ２０の他方の表面（裏面）を示す。中央セパレータ２０は成形材料（例えば樹脂）を型成形して形成されている。型成形は射出成形または圧縮成形が挙げられる。図３及び図４に示されるように、中央セパレータ２０は縦方向に延びる長方形状をなしており、縦方向に延びる側面２０ａ，２０ｂと、横方向に延びる上面２０ｕと、横方向に延びる下面２０ｄとをもつ。中央セパレータ２０のサイズはＬ１（幅）×Ｌ２（高さ）とされている（Ｌ２＞Ｌ１）。
【００１７】
図３及び図４に示されるように、中央セパレータ２０は、カソードガス（第１ガス，第１流体）が流れるように中央セパレータ２０の厚み方向に貫通するカソードガス流入孔３１と、カソードガス（第１ガス）が流れるように中央セパレータ２０の厚み方向に貫通するカソードガス流出孔３２と、カソードガス流入孔３１およびカソードガス流出孔３２を矢印Ｕ方向およびこれと逆方向に連通させるように一方の表面に形成された第１表面通路３６と、カソードオフガス（第２ガス，第２流体）が流れるように中央セパレータ２０の厚み方向に貫通するカソードオフガス流入孔３３と、カソードオフガス（第２ガス）が流れるように中央セパレータ２０の厚み方向に貫通するカソードオフガス流出孔３４と、カソードオフガス流入孔３３およびカソードオフガス流出孔３４を矢印Ｄ方向およびこれと逆方向に連通させるように他方の表面（裏面）に形成された第２表面通路３７とを備えている。第１表面通路３６は複数個の溝突起３６０を有する。第２表面通路３７は複数個の溝突起３７０を有する。
【００１８】
ここで、図３に示されるように、中央セパレータ２０の一方の表面において、カソードガス流入孔３１およびカソードガス流出孔３２は、加湿室２３ａを形成する第１表面通路３６を介して矢印Ｕ方向に連通する。第１表面通路３６の全周には、中央セパレータ２０の厚み方向に隆起する隆起シール部４０が形成されている。隆起シール部４０により、あるいは、隆起シール部４０に装備される図略のシール部材により、中央セパレータ２０の全周がシールされ、第１表面通路３６（加湿室２３ａ）を流れるガスが中央セパレータ２０の外方に洩れないようにされる。なお、図３に示す中央セパレータ２０の一方の表面において、カソードオフガス流入孔３３およびカソードオフガス流出孔３４は、加湿室２３ａを形成する第１表面通路３６を介して連通していない。従って、カソードオフガス流入孔３３のガスは、第１表面通路３６（加湿室２３ａ）を介してカソードオフガス流出孔３４に向けて流れることができない。
【００１９】
図４に示されるように、中央セパレータ２０の他方の表面において、カソードオフガス流入孔３３およびカソードオフガス流出孔３４は、吸湿室２３ｃを形成する第２表面通路３７を介して矢印Ｄ方向およびこれと逆方向に連通する。第２表面通路３７の全周には、中央セパレータ２０の厚み方向に隆起する隆起シール部４０が形成されている。隆起シール部４０により、あるいは、隆起シール部４０に装備される図略のシール部材により、中央セパレータ２０の全周がシールされ、第２表面通路３７を流れるガスが中央セパレータ２０の外方に洩れないようにされる。なお、図４に示す中央セパレータ２０の他方の表面において、カソードガス流入孔３１およびカソードガス流出孔３２は、吸湿室２３ｃを形成する第２表面通路３７を介して連通していない。従って、カソードガス流入孔３１のガスは、第２表面通路３７（吸湿室２３ｃ）を介してカソードガス流出孔３２に向けて流れることができない。なお、隆起シール部４０でシールしている部分を破線ＭＡで示す。
【００２０】
カソードガスはスタックのカソードに供給される前のガスであり、加湿器１に供給される前の状態では相対的に低温低湿である。カソードオフガスはスタックのカソードから排出されたガスであり、スタックから温度および湿度を加えられているため、カソードから排出された直後では相対的に高温高湿である。
【００２１】
なお、図３および図４に示されるように、中央セパレータ２０において、カソードガス流入孔３１およびカソードガス流出孔３２は、中央セパレータ２０において互いに対向する上下の隅部に形成されている。カソードオフガス流入孔３３およびカソードオフガス流出孔３４は、カソードガス流入孔３１およびカソードガス流出孔３２に隣設されるように、中央セパレータ２０の隅部において互いに対向するように上下に形成されている。
【００２２】
本実施形態によれば、図３および図４に示されるように、中央セパレータ２０において、カソードガス流入孔３１は中央セパレータ２０の下部に形成され、カソードガス流出孔３２は中央セパレータ２０の上部に形成されている。これにより相対的に低温低湿のカソードガスは、カソードガス流入孔３１から加湿室２３ａおよび第１表面通路３６に流れて水分保持膜４１の加湿面４１ａにより加湿および加熱され、加湿室２３ａおよび第１表面通路３６において斜め上向き（図３に示す矢印Ｕ方向）に流れてカソードガス流出孔３２からスタックのカソードに向けて流れる。
【００２３】
図３および図４に示されるように、カソードオフガス流入孔３３は中央セパレータ２０の上部に形成され、カソードオフガス流出孔３４は中央セパレータ２０の下部に形成されている。燃料電池のスタックのカソードから排出された直後の高温高湿のカソードオフガスは、カソードオフガス流入孔３３から吸湿室２３ｃおよび第２表面通路３７に流れ、第２表面通路３７において斜め下向き（図４に示す矢印Ｄ方向）に流れ、カソードオフガス流出孔３４から外部に向けて吐出される。この場合、高温高湿のカソードオフガスは、水分保持膜４１間の吸湿面４１ｃに接触し、吸湿面４１ｃに水分および熱を与えるため、吸湿および吸熱される。
【００２４】
図５および図６は、第１エンドセパレータ２１を示す。第１エンドセパレータ２１は縦方向に延びる長方形状をなしており、中央セパレータ２０の外輪郭と同一または酷似した外輪郭をもつように型成形された型成形エンドプレートである。第１エンドセパレータ２１は、縦方向に延びる側面２１ａ，２１ｂと、横方向に延びる上面２１ｕと、横方向に延びる下面２１ｄとをもつ。型成形エンドプレートは、中央セパレータ２０を成形する同一または同種の成形型装置を用いて型成形されたものであり、中央セパレータ２０と同一の成形材料で形成されている。故に、第１エンドセパレータ２１のサイズはＬ１（幅）×Ｌ２（高さ）とされており、中央セパレータ２０と同一のサイズ及び厚みを有する。
【００２５】
図５および図６に示されるように、型成形エンドプレート（第１エンドセパレータ２１）は、型成形エンドプレートのうちの一方の表面に形成された第１整合通路３６２と、型成形エンドプレートのうちの他方の表面に形成された第２整合通路３７２と、第１閉鎖壁５１と、第２閉鎖壁５２と、第３閉鎖壁５３と、第４閉鎖壁５４とをもつ。第１整合通路３６２は、中央セパレータ２０の第１表面通路３６と整合するように同一または酷似する構造をもち、複数個の溝突起３６３を形成している。第２整合通路３７２は、中央セパレータ２０の第２表面通路３７と整合するように同一または酷似する構造をもち、複数個の溝突起３７３を形成している。図５および図６に示されるように、第１閉鎖壁５１および第２閉鎖壁５２は、第１エンドセパレータ２１において互いに対角する隅部に上下に形成されている。第３閉鎖壁５３および第４閉鎖壁５４は、第１エンドセパレータ２１において互いに対角する隅部に上下に形成されている。
【００２６】
図１に示されるように、複数の中央セパレータ２０が積層されて積層体２が形成される。このとき図１から理解できるように、各中央セパレータ２０のカソードガス流入孔３１が積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）に積層される。各中央セパレータ２０のカソードガス流出孔３２が積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）に積層される。各中央セパレータ２０のカソードオフガス流入孔３３が積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）に積層される。各中央セパレータ２０のカソードオフガス流出孔３４が積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）に積層される。
【００２７】
ここで、図１から理解できるように、第１エンドセパレータ２１の第１閉鎖壁５１は、積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）の外端に位置する中央セパレータ２０ｍのカソードガス流入孔３１に対面しつつ、カソードガス流入孔３１の積層方向の終端３１ｙを閉鎖させる。第１エンドセパレータ２１の第２閉鎖壁５２は、積層方向の外端に位置する中央セパレータ２０ｍのカソードガス流出孔３２に対面しつつ、カソードガス流出孔３２の積層方向の終端３２ｙを閉鎖させる。第１エンドセパレータ２１の第３閉鎖壁５３は、積層方向の外端に位置する中央セパレータ２０ｍのカソードオフガス流入孔３３に対面しつつ、カソードオフガス流入孔３３の終端３３ｙを閉鎖させる。図１から理解できるように、第１エンドセパレータ２１の第４閉鎖壁５４は、中央セパレータ２０ｍのカソードオフガス流出孔３４に対面しつつ、カソードオフガス流出孔３４の積層方向の終端３４ｙを閉鎖させる。
【００２８】
図６に示されるように、第１エンドセパレータ２１である型成形エンドプレートにおいて、第３閉鎖壁５３は第３連通凹部５３０を形成する。第４閉鎖壁５４は第４連通凹部５４０を形成する。図６に示されるように、第３連通凹部５３０および第４連通凹部５４０は、第１エンドセパレータ２１の第２整合通路３７２（吸湿室２３ｃ）に連通する。この結果、カソードオフガスは、第３閉鎖壁５３に衝突すると、第３連通凹部５３０から第４連通凹部５４０に向けて矢印Ｄ方向に吸湿室２３ｃ内を移動することができる。図５及び図６に示されるように、第１閉鎖壁５１および第２閉鎖壁５２には、連通凹部が形成されていないため、第１閉鎖壁５１と第２閉鎖壁５２との間において矢印Ｕ方向（図５参照）にガスが移動されない。従って図５に示されるように、第３閉鎖壁５３および第４閉鎖壁５４の厚みｔ３，ｔ４は、第１閉鎖壁５１および第２閉鎖壁５２の厚みｔ１，ｔ４よりも薄くされている。
【００２９】
図１および図２から理解できるように、第３閉鎖壁５３で形成されている第３連通凹部５３０は、積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）の外端に位置する中央セパレータ２０ｍのカソードオフガス流入孔３３の終端３３ｙに対面してこれに連通する。第４閉鎖壁５４で形成されている第４連通凹部５４０は、積層方向の外端に位置する中央セパレータ２０ｍのカソードオフガス流出孔３４の終端３４ｙに対面してこれに連通する。
【００３０】
次に、第２エンドセパレータ２２について説明を図１，図１１，図１２を参照して加える。第２エンドセパレータ２２は、中央セパレータ２０の外輪郭と同一または酷似した外輪郭をもつと共に、型成形された第３表面通路３８を有する。第３表面通路３８は複数個の溝突起３８０を有する。第２エンドセパレータ２２は、縦方向に延びる側面２２ａ，２２ｂと、横方向に延びる上面２２ｕと、横方向に延びる下面２２ｄとをもつ。第２エンドセパレータ２２のサイズは、第１エンドセパレータ２１および中央セパレータ２０と同様に、Ｌ１×Ｌ２とされている。第２エンドセパレータ２２の厚みは中央セパレータ２０、第１エンドセパレータ２１よりも厚いため、中央セパレータ２０および第１エンドセパレータ２１よりも高い剛性とされている。この場合、厚肉の第２エンドセパレータ２２の背面２２ｋ側がスタックに取り付けられる場合には、加湿器１をスタックに取り付ける取り付性が高められる。
【００３１】
第２エンドセパレータ２１のマニホルドポートには、『Ｅ』の符号を付して説明する。図１に示されるように、第２エンドセパレータ２２は、カソードガス（第１ガス）が流れるように且つ中央セパレータ２０のカソードガス流入孔３１に対面するように形成された第１マニホルドポート３１Ｅと、カソードガス（第１ガス）が流れるように且つ中央セパレータ２０のカソードガス流出孔３２に対面するように形成された第２マニホルドポート３２Ｅと、カソードオフガス（第２ガス，第２流体）が流れるように且つ中央セパレータ２０のカソードオフガス流入孔３３に対面するように形成された第３マニホルドポート３３Ｅと、カソードオフガス（第２ガス）が流れるように且つ中央セパレータ２０の第４マニホルドポート３４に対面するように形成された第４マニホルドポート３４Ｅとを有する。
【００３２】
図１に示されるように、第２エンドセパレータ２２の側面２２ａには、第１マニホルドポート３１Ｅに連通する第１連通流入孔３１０が形成されており、且つ、側面２２ａには、第３マニホルドポート３３Ｅに連通する第２連通流入孔３３０が形成されている。第１連通流入孔３１０および第２連通流入孔３３０は、短径および長径を有する長孔状とされている。長径により流路断面積が確保され、単位時間あたりのガス流量が確保されている。第２エンドセパレータ２２の上面２２ｕには、第２マニホルドポート３２Ｅに連通する第１連通流出孔３２０が形成されている。第２エンドセパレータ２２の下面２２ｄには、第４マニホルドポート３４Ｅに連通する第２連通流出孔３４０が形成されている。第１連通流出孔３２０および第２連通流出孔３４０は、短径および長径を有する長孔状とされている。短径は第２エンドセパレータ２２の厚みに対応するように長径よりも短くされている。長径により流路断面積が確保され、単位時間あたりのガス流量が確保されている。
【００３３】
なお、第２エンドセパレータ２２において、第１マニホルドポート３１Ｅおよび第１連通流入孔３１０、第２マニホルドポート３２Ｅおよび第１連通流出孔３２０、第３マニホルドポート３３Ｅおよび第２連通流入孔３３０、第４マニホルドポート３４Ｅおよび第２連通流出孔３４０は、第２エンドセパレータ２２を成形させるときに型成形で同時に形成しても良いし、あるいは、後処理として切削加工で形成しても良い。
【００３４】
図１に示すように、第１エンドセパレータ２１の隅部には貫通状の連結孔２１ｈが形成されている。第２エンドセパレータ２２の隅部には、雄螺子をもつ連結孔２２ｈが形成されている。エンドプレート２０の隅部には貫通状の連結孔２０ｈが形成されている。連結具１００を連結孔２１ｈ，２０ｈに挿入し、連結具１００の先端部の雄螺子１００ｈを連結孔２２ｈの雌螺子部に螺子込む。これにより第２エンドセパレータ２２，中央セパレータ２０，第１エンドセパレータ２１，補強プレート２９０が積層状態に一体的に組み付けられる。これにより加湿器１が組み付けられている。この状態では、中央セパレータ２０間には水分保持膜４１が挟まれている。なお、第２エンドセパレータ２２，中央セパレータ２０，第１エンドセパレータ２１，補強プレート２９０の境界面には、必要に応じて、接着材料またシール材料を介在させることも好ましい。
【００３５】
次に、加湿器１の使用時について説明を加える。スタックのカソードから、発電反応後のカソードオフガスが排出される。カソードオフガスは発電反応を経ているため、スタックに供給される前のカソードガスに比較すると、高温高湿である。まず、カソードオフガスは、加湿器１の第２エンドセパレータ２２の第２連通流入孔３３０から第３マニホルドポート３３Ｅに流入し、更に、中央セパレータ２０のカソードオフガス流入孔３３に流れ、更に、積層体２の積層方向に沿って矢印Ａ１方向に沿ってカソードオフガス流入孔３３を第１エンドセパレータ２１の第３閉鎖壁５３に向けて流れる。更にカソードオフガスは、積層体２の各中央セパレータ２０のカソードオフガス流入孔３３から中央セパレータ２０の吸湿室２３ｃに至り、第２表面通路３７を下向き（矢印Ｄ方向）に流れる。このとき高温高湿のカソードオフガスは吸湿室２３ｃに至ると、水分保持膜４１を介して加湿室２３ａのカソードガスと熱交換するため、冷却されて凝縮水を生成させる。凝縮水は水分保持膜４１の吸湿面４１ｃに吸収されて保持され、加湿面４１ａに移動する。この結果、図１から理解できるように、熱交換されて冷却されたカソードオフガスは、中央セパレータ２０の下部のカソードオフガス流出孔３４に至り、中央セパレータ２０のカソードオフガス流出孔３４を積層方向（矢印Ａ２方向，カソードオフガス流入孔３３の流れである矢印Ａ１方向と反対方向）に沿って第２エンドセパレータ２２に向けて流れ、更に、第２エンドセパレータ２２の第４マニホルドポート３４Ｅに流れ、その後、第２エンドセパレータ２２の第２連通流出孔３４０から外部に排出される。このときカソードオフガスは冷却され且つ吸湿されている。
【００３６】
これに対して、スタックのカソードに向かうカソードガス（外気）は、図略のポンプが作動すると、加湿器１の第２エンドセパレータ２２の第１連通流入孔３１０から第２エンドセパレータ２２のカソードガス流入孔３１Ｅに流入し、更に、中央セパレータ２０のカソードガス流入孔３１に流れる。更に、カソードガスは、積層体２の積層方向に沿って矢印Ｂ１方向にカソードガス流入孔３１を第１エンドセパレータ２１の第１閉鎖壁５１に向けて流れる。更にカソードガスは中央セパレータ２０のカソードガス流入孔３１から中央セパレータ２０の加湿室２３ａにおいて第１表面通路３６を上向き（矢印Ｕ方向）に流れる。これにより加湿室２３ａのカソードガスは、水分保持膜４１の加湿面４１ａに接触して加湿されると共に、吸湿室２３ｃのカソードオフガスと熱交換して加熱される。このように加湿加熱されたカソードガスは、中央セパレータ２０のカソードガス流出孔３２に至り、更に積層方向（矢印Ｂ２方向，カソードガス流入孔３１の流れである矢印Ｂ１方向と反対方向）に沿って流れ、第２エンドセパレータ２２の第２マニホルドポート３２Ｅに流れ、第２エンドセパレータ２２の第２連通流入孔３２０からスタックのカソードに向けて吐出され、スタックでの発電に使用される。
【００３７】
上記したようにカソードガスおよびカソードオフガスが加湿器１の内部を流れるとき、図１及び図２に示されるように、第１エンドセパレータ２１には第１閉鎖壁５１、第２閉鎖壁５２、第３閉鎖壁５３、第４閉鎖壁５４が形成されているため、カソードガスおよびカソードオフガスがセパレータ積層方向（矢印Ａ１，Ｂ１方向）に抜けることが防止され、ひいては加湿器１の外方に排出されることが防止される。
【００３８】
第１エンドセパレータ２１の内面側を構成する吸湿室２３ｃ（第２整合通路３７２）では、図１および図２から理解できるように、第３閉鎖壁５３の内面に第３連通凹部５３０が形成され、第４閉鎖壁５４の内面に第３連通凹部５３０が形成されている。従って、矢印Ａ１方向（図１参照）に流れたカソードオフガスは、第１エンドセパレータ２１の第３閉鎖壁５３に衝突し、その後、第１閉鎖壁５３の内面の第３連通凹部５３０から吸湿室２３ｃに流入し、更に、矢印Ｄ方向に流れ、第４連通凹部５４０に流れる。第４連通凹部５４０に至ったカソードオフガス（第２ガス）は、終端３４ｙからカソードオフガス流出孔３４を第２エンドセパレータ２２に向けて矢印Ａ２方向に流れる。このように第１エンドセパレータ２１の内面に第３連通凹部５３０および第４連通凹部５４０が形成されているため、第１エンドセパレータ２１の内面側も、ガス（カソードオフガス）が流れる通路として有効利用できる。
【００３９】
さて、中央セパレータ２０および第１エンドセパレータ２１の製造について説明を加える。図７および図８は、加湿器１の中央セパレータ２０を型成形するため成形型装置６の概念を示す。成形型装置６は、中央セパレータ２０の一方の表面を型成形させるための第１成形型面６１０をもつ第１成形型６１と、中央セパレータ２０の他方の表面を型成形させるための第２成形型面６２０をもつ第２成形型６２とを有する。
【００４０】
中央セパレータ２０が射出成形で型成形されるときには、図７、図８に示されるように、第１成形型６１の複数個の取付孔６１ｐには第１凸型部７１ｘ、第２凸型部７２ｘ、第３凸型部７３ｘ、第４凸型部７４ｘが脱着可能にそれぞれ嵌合される。この状態で、第１成形型６１の背面６１ｒ側に第１保持部６３が固定具６３ｗにより保持されて組み付けられる。図７，図８に示されているように、凸型部７１ｘ〜７４ｘの軸長寸法ＬＡは同一である。中央セパレータ２０が成形型装置６で成形される場合には、第１凸型部７１ｘおよび第２凸型部７２ｘの組が成形型装置６のキャビティ６０に進入する進入量と、第３凸型部７３ｘおよび第４凸型部７４ｘの組が成形型装置６のキャビティ６０に進入する進入量とは、互いに同一となるように設定されている。この状態で、第１成形型６１と第２成形型６２とで形成されるキャビティ６０に、注入口６ｋから、流動性をもつ成形材料（樹脂材料）が射出されて固化され、中央セパレータ２０が型成形される。成形されると、第１成形型６１および第２成形型６２が互いに離型され、中央セパレータ２０が取り出される。
【００４１】
第１凸型部７１ｘは、中央セパレータ２０を厚み方向に貫通するカソードガス流入孔３１を成形させる。第２凸型部７２ｘは、中央セパレータ２０を厚み方向に貫通させるカソードガス流出孔３２を成形させる。第３凸型部７３ｘは、中央セパレータ２０を厚み方向に貫通させるカソードオフガス流入孔３３を成形させる。第４凸型部７４ｘは、中央セパレータ２０を厚み方向に貫通させるカソードオフガス流出孔３４を成形させる。
【００４２】
次に、中央セパレータ２０に酷似する形状をもつ第１エンドセパレータ２１が射出成形で型成形される場合について説明する。この場合、図９及び図１０の概念図に示されるように、第１成形型６１から第１凸型部７１ｘ、第２凸型部７２ｘ、第３凸型部７３ｘ、第４凸型部７４ｘが取り外される。そして図９および図１０に示されるように、第１凸型部７１ｙ、第２凸型部７２ｙ、第３凸型部７３ｙ、第４凸型部７４ｙが第１成形型６１の取付孔６１ｐに嵌合される。この状態で、第１成形型６１の背面６１ｒ側に第１保持部６３が固定具６３ｗにより保持されて組み付けられる。図９，図１０に示されているように、第１エンドセパレータ２１０が成形型装置６で成形される場合には、第１凸型部７１ｘおよび第２凸型部７２ｘの組が成形型装置６のキャビティ６０に進入する進入量α１は、第３凸型部７３ｘおよび第４凸型部７４ｘの組が成形型装置６のキャビティ６０に進入する進入量α３とは、互いに異なるように設定されている（α３＞α１）。この状態で、第１成形型６１と第２成形型６２とが型締めされたキャビティ６０に注入口６ｋから成形材料が射出され、第１エンドセパレータ２１が型成形され、第１エンドセパレータ２１が取り出される。
【００４３】
第１凸型部７１ｙは、カソードガス流入孔３１を成形する代わりに、第１閉鎖壁５１を成形させるための第１キャビティ部分５１ｃを形成する。第１キャビティ部分５１ｃに成形材料が注入固化されて第１閉鎖壁５１が形成される。第２凸型部７２ｙは、カソードガス流出孔３２を成形する代わりに、第２閉鎖壁５２を成形させる第２キャビティ部分５２ｃを形成する。第２キャビティ部分５２ｃに成形材料が注入固化されて第２閉鎖壁５２が形成される。第３凸型部７３ｙは、カソードオフガス流入孔３３を成形する代わりに、第３閉鎖壁５３を成形させる第３キャビティ部分５３ｃを形成する。第３キャビティ部分５３ｃに成形材料が注入固化されて第３閉鎖壁５３が形成される。第４凸型部７４ｙは、カソードオフガス流出孔３４を成形する代わりに、第４閉鎖壁５４を成形させる第４キャビティ部分５４ｃを形成する。第４キャビティ部分５４ｃに成形材料が注入固化されて第４閉鎖壁５４が形成される。ここで、第３閉鎖壁５３は薄肉状であり、第３連通凹部５３０を形成している。第４閉鎖壁５４は薄肉状であり、第４連通凹部５４０を形成している。第１閉鎖壁５１および第２閉鎖壁５２は厚肉状であり、連通凹部を形成していない。
【００４４】
本実施形態によれば、加湿器１は、多数個の中央セパレータ２０および単数の第１エンドセパレータ２１（型成形エンドプレート）を備える。この場合、多数個の中央セパレータ２０および単数の第１エンドセパレータ２１（型成形エンドプレート）に共通する成形型装置６で成形される。このため多数個の中央セパレータ２０を成形させるための成形型装置６を設ければ、単数の第１エンドセパレータ２１を成形するための成形型装置を新設せずとも良い。よって、成形コストのかなりを占める成形型コストが低廉化し、成形コストが低廉化される。これにより加湿器１のコストを低廉できる。
【００４５】
本実施形態によれば、図１に示されるように、第１マニホルドポート３１Ｅ、第２マニホルドポート３２Ｅ、第３マニホルドポート３３Ｅおよび第４マニホルドポート３４Ｅの全部を、第２エンドセパレータ２２に集中させて形成している。このため上記した第１マニホルドポート３１Ｅ等を第１エンドセパレータ２１に形成せずとも良い。よって、第１エンドセパレータ２１の構造をできるだけ薄肉で且つ単純にでき、中央セパレータ２０の厚み、形状および構造に近づけることができる。よって、成形型装置６を共通させる中央セパレータ２０の厚み、形状および構造に近づけることができる。従って、前述したように、中央セパレータ２０を成形するための成形型装置６を有効利用して、第１エンドセパレータ２１を型成形することができる。
【００４６】
更に、第２エンドセパレータ２２は前記したように４個のマニホルドポート３１Ｅ〜３４Ｅを有するため、第１エンドセパレータ２１よりも厚肉となり、高剛性を発揮できる。よって、第２エンドセパレータ２２の背面２２ｋ（図１２参照）をスタック側に近づけてスタック側に組み付けられるようにすれば、４個のマニホルドポート、すなわち、第１マニホルドポート３１Ｅ、第２マニホルドポート３２Ｅ、第３マニホルドポート３３Ｅおよび第４マニホルドポート３４Ｅとスタックとを接続させる配管通路の距離をできるだけ短縮させることができる。よって配管コストおよび配管流路抵抗を低減できる。
【００４７】
図１３はスタック８に加湿器１を組み付けたときの要部の概念図を示す。図１３に示されているように、第１エンドセパレータ２１の外側には補強プレート２９０が取り付けられている。スタック８は発電反応により昇温される。熱源となり得るスタック８からの伝熱で、第２エンドセパレータ２２は昇温され易い。熱源となり得るスタックから、第１エンドセパレータ２１は、積層方向において遠ざかっている。このため第２エンドセパレータ２１は、スタック８に近い第２エンドセパレータ２２よりも外気により冷却され易い。故に、第１エンドセパレータ２１のうち中央セパレータ２０に対向する内面側の室を吸湿室２３ｃにすれば、高温高湿のカソードオフガスを吸湿室２３ｃに流すことができる。この場合、高温高湿のカソードオフガスを吸湿室２３ｃにおいて効果的に冷却できるため、カソードオフガスを凝縮させて形成される凝縮水の生成量を増加できる。ひいては、水分保持膜４１に保持する水分量を増加できる利点が得られる。かかる事情を考慮し、加湿器１において第１エンドセパレータ２１の内面で形成される室を、加湿室２３ａではなく、ガスの冷却により凝縮水を生成させる吸湿室２３ｃとして設定している。
【００４８】
更に、前述したように、４つのマニホルドポート、すなわち、第１マニホルドポート３１Ｅ、第２マニホルドポート３２Ｅ、第３マニホルドポート３３Ｅおよび第４マニホルドポート３４Ｅの全部を、第２エンドセパレータ２２に集中させて形成している本実施形態によれば、反対側の第１エンドセパレータ２１の厚みを第２エンドセパレータ２２の厚みよりも薄くできる。このため、第１エンドセパレータ２１の内面で形成される吸湿室２３ｃのカソードオフガスを効果的に冷却できる。よって、第１エンドセパレータ２１の内面における凝縮水の生成効率を高めることができる。
【００４９】
本実施形態によれば、図１に示されるように、４個のマニホルドポート３１Ｅ，３２Ｅ，３３Ｅ，３４Ｅが第２エンドセパレータ２２にまとめて形成されている。このため４個のマニホルドポート３１Ｅ，３２Ｅ，３３Ｅ，３４Ｅに繋がる配管を、第２エンドセパレータ２２に集中させることができる。従って、第１エンドセパレータ２１にマニホルドポート、マニホルドポートに繋がる配管を別途設けずとも良い。従って、加湿器１のコンパクト化に貢献できる。
【００５０】
また加湿器１の加湿能力を高めるためには、第２エンドセパレータ２２の第３表面通路３８の流路長さを確保することが好ましい。このため第２エンドセパレータ２２は縦長の長方形状をなしており、４個のマニホルドポート３１Ｅ，３２Ｅ，３３Ｅ，３４Ｅは、第２エンドセパレータ２２の隅部にそれぞれ形成されている。
【００５１】
４個のマニホルドポート３１Ｅ，３２Ｅ，３３Ｅ，３４Ｅの配置にあたり、次の事項が考慮されている。すなわち、カソードガスは、加湿器１の内部において加湿加熱された後に、第２エンドセパレータ２２の第２マニホルドポート３２Ｅからスタックのカソードに供給される。このとき、何らかの事情により、万一、第２エンドセパレータ２２の第２マニホルドポート３２Ｅが低温化されると、加湿室２３ａで加湿加熱されたカソードガスが第２エンドセパレータ２２の第２マニホルドポート３２Ｅにおいて冷却されて液相の凝縮水を生成させる。この場合、凝縮水を含むカソードガスがスタックのカソードに供給されるおそれがある。この場合、スタックの入口においてフラッディングが発生し易く、スタックの発電性能が充分に発揮されないおそれがある。
【００５２】
そこで本実施形態は、スタックのカソードから排出された直後の高温高湿の暖かいカソードオフガスが、第２エンドセパレータ２２の第３マニホルドポート３３Ｅを流れることに着目した。そして図１に示されるように、第２エンドセパレータ２２の上部において、暖かいカソードオフガスが流れる第３マニホルドポート３３Ｅを第２マニホルドポート３２Ｅに距離ＬＣで接近させるように、つまり、他のマニホルドポートよりも第２マニホルドポート３２Ｅに接近させるように隣設させている。この場合、スタックから排出された直後の暖かいカソードオフガスがスタックのカソードから第３マニホルドポート３３Ｅに供給されるため、第２エンドセパレータ２２において第３マニホルドポート３３Ｅは昇温されやすい。従って、昇温される第３マニホルドポート３３Ｅから第２マニホルドポート３２Ｅに伝熱され易い。よって、第２エンドセパレータ２２において第２マニホルドポート３２Ｅの過剰の低温化が抑制され、スタックのフラッディングの抑制に有利である。
【００５３】
ところで、カソードオフガスは、加湿器１の内部において冷却されて凝縮水を生成させることにより吸湿されて乾燥度を進行させ、最終的には、加湿器１の第２エンドセパレータ２２の第４マニホルドポート３４Ｅから加湿器１の外部に排出される。この場合、第４マニホルドポート３４Ｅから外部に排出されるカソードオフガスが保持する水蒸気量をできるだけ低下させることが好ましい。このため、第２エンドセパレータ２２において第４マニホルドポート３４Ｅがあまり昇温されないことが好ましい。この点本実施形態は、第２エンドセパレータ２２において、外気であるカソードガスが加湿器１の内部に流入するにあたり、第１マニホルドポート３１Ｅから流入されることに着目した。そして第２中央セパレータ２２において、新鮮な外気が供給される第１マニホルドポート３１Ｅを他のマニホルドポートよりも第４マニホルドポート３４Ｅに近づけるように隣設させている。これにより第４マニホルドポート３４Ｅの過剰昇温化が抑制される。この結果、第４マニホルドポート３４Ｅから外部に排出されるカソードオフガスが保持する水蒸気量をできるだけ低下させることができる。
【００５４】
（実施形態２）
図１４〜図１７は実施形態２の概念を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１４および図１５に示されるように、第１凸型部７１はスペーサ７１ｐをもつ。第２凸型部７２はスペーサ７２ｐをもつ。第３凸型部７３はスペーサ７３ｐをもつ。第４凸型部７４はスペーサ７４ｐをもつ。図１４及び図１５に示されるように、中央セパレータ２０を成形型装置６で型成形させるときには、スペーサ７１ｐ〜７４ｐを備える凸型部７１〜７４が第１成形型６１の取付孔６１ｐに嵌合されて取り付けられている。これにより中央セパレータ２０を厚み方向に貫通するカソードガス流入孔３１、カソードガス流出孔３２、カソードオフガス流入孔３３およびカソードオフガス流出孔３４が形成される。
【００５５】
図１６及び図１７は、第１エンドセパレータ２１を型成形させる状態を示す。図１６及び図１７に示されるように、スペーサ７１ｐ〜７４ｐを分離させた凸型部７１〜７４が第１成形型６１の取付孔６１ｐに取り付けられる。これにより第１閉鎖壁５１、第２閉鎖壁５２、第３閉鎖壁５３、第４閉鎖壁５４が第１エンドセパレータ２１に形成される。第３閉鎖壁５３は薄肉状であり、第３連通凹部５３０を形成している。第４閉鎖壁５４は薄肉状であり、第４連通凹部５４０を形成している。第１閉鎖壁５１および第２閉鎖壁５２は、厚肉状であり、連通凹部を形成していない。
【００５６】
以上説明したように本実施形態においても、４個のマニホルドポート３１Ｅ〜３４Ｅが第２エンドセパレータ２２にまとめて形成されている。このため４個のマニホルドポート３１Ｅ〜３４Ｅに繋がる配管を、第２エンドセパレータ２２に集中させることができる。従って、第１エンドセパレータ２１にマニホルドポート、マニホルドポートに繋がる配管を別途形成せずとも良い。従って、加湿器１のコンパクト化に貢献できる。更に、前述同様に、一つの加湿器１において、多数の中央セパレータ２０および単数の第１エンドセパレータ２１（型成形エンドプレート）は、共通する成形型装置６で成形されているため、成形コストのかなりを占める成形型コストが低廉化し、成形コストが低廉化され、ひいては加湿器１のコストを低減できる。
【００５７】
（実施形態３）
図１８は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１８は、加湿器１を組み付けた燃料電池のスタック８の外観を示す。図１８に示されるように、スタック８は、ＭＥＡを挟む複数の中央セパレータ２０７をスタック積層方向（矢印Ｘ方向）に積層した積層体２Ｓと、積層体２Ｓの積層方向の両端に配置されたエンドセパレータ２０３とをもつ。更に、加湿器１に近づく側にスタック８のセパレータ積層方向（矢印Ｘ方向）の一端側に形成された第１エンドプレート２１Ｓと、加湿器１から遠ざかる側にスタック８のセパレータ積層方向（矢印Ｘ方向）の他端側に形成された第２エンドプレート２２Ｓと、第１エンドプレート２１Ｓと第２エンドプレート２２Ｓとを接続して拘束させる第１テンション部材２８および第２テンション部材２９とが設けられている。第１テンション部材２８および第２テンション部材２９は、矢印Ｘ方向および矢印Ｈ方向（スタック８高さ方向）に交差する矢印Ｙ方向である左右方向においてスタック８を挟むように設けられている。
【００５８】
第１エンドプレート２１Ｓはほぼ四角形状であり、スタック８から遠ざかるように延設されたフランジ部２１５ｕ，２１５ｄをもつ。第２エンドプレート２２Ｓはほぼ四角形状であり、スタック８の積層体２Ｓから遠ざかるように延設されたフランジ部２２５をもつ。
【００５９】
スタック８のうち第１エンドプレート２１Ｓ側には、取付部材３９０を介して加湿器１が一体的に組み付けられている。取付部材３９０の取付具３９２はスタック８の第１エンドプレート２１Ｓよりも外側の補強プレート２９０の側面２９２に固定されている。取付部材３９０の別の取付具３９１はスタック８の第１エンドプレート２１Ｓに固定されている。
【００６０】
加湿器１は、複数の中央セパレータ２０をこれの厚み方向（矢印Ｘ方向）に積層して形成されている積層体２と、積層体２の積層方向の一端側に設けられた第１エンドセパレータ２１と、積層体２の積層方向の一端側に設けられた第２エンドセパレータ２２とをもつ。加湿器１の第２エンドセパレータ２２は、スタック８の第１エンドプレート２１Ｓに対向している。なお、加湿器１の中央セパレータ２０の積層方向とスタック８の中央セパレータ２０７の積層方向とは同一方向である。
【００６１】
図１８に示されるように、加湿器１の上方に配置された第１弁装置９１と、加湿器１の下方に配置された第２弁装置９２とが設けられている。第１弁装置９１の全部あるいはほとんど全部が、上部のフランジ部２１５ｕの下方の第１搭載空間２１６に配置されている。第２弁装置９２の全部あるいはほとんど全部が、下部のフランジ部２１５ｄの上方の第２搭載空間２１７に配置されている。このため一方向（矢印Ｈ方向，高さ方向）におけるスタック８の全体のスペースを小さくすることができる。
【００６２】
図１８に示されるように、第１弁装置９１および第２弁装置９２は、加湿器１とスタック８とを接続させるように、スタック８を構成する第１エンドプレート２１Ｓの上部および下部に対面して設けられている。第１弁装置９１は、これの開閉を行う第１駆動部９１ｍ（例えばモータ，流体圧シリンダ）を備えている。第１弁装置９１は、スタック８の第１エンドプレート２１Ｓの上部のフランジ部２１５ｕに覆われて保護されている。第１弁装置９１が開弁するとき、加湿器１で加湿された発電反応前のカソードガスは、加湿器１の第２エンドセパレータ２２の上面２２ｕに形成されている第１連通流出孔３２０を介してスタック８のカソードの入口８ｉに供給される。
【００６３】
第２弁装置９２は、スタック８の第１エンドプレート２１Ｓの端面と加湿器１の第２エンドセパレータ２２の下面２２ｄとの双方に取り付けられている。第２弁装置９２は、これの開閉を行うように且つ、第１駆動部９１ｍと独立して駆動するように、第２駆動部９２ｍ（例えばモータ，流体圧シリンダ）を備えている。第２弁装置９２は、スタック８の第１エンドプレート２１Ｓの下部のフランジ部２１５ｄに覆われて保護されている。第２弁装置９２は接続管９３および接続ボックス９４を介して加湿器１の第２エンドセパレータ２２の第２連通流入孔３３０に接続されている。従って、第２弁装置９２が開弁しているとき、スタック８のカソードの出口から吐出された発電反応後の相対的に高温高湿のカソードオフガスは、第２弁装置９２、接続管９３および接続ボックス９４を介して矢印Ｒ１，Ｒ２方向に流れ、加湿器１の第２エンドセパレータ２２の第２連通流入孔３３０に供給される。
【００６４】
本実施形態においても、中央セパレータ２０と第１エンドセパレータ２１（型成形エンドプレート）は、共通する成形型装置で成形されるため、成形コストのかなりを占める成形型コストが低廉化し、成形コストが低廉化される。
【００６５】
（実施形態４）
図１９は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態１〜３と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１９は第２エンドセパレータ２２を示す。第３表面通路３８は吸湿室２３ｃとされている。第２エンドセパレータ２２において側面２２ａの下部には、第４マニホルドポート３４Ｅに連通する第４連通流入孔３４０が形成されており、且つ、側面２２ａの上部には、第２マニホルドポート３２Ｅに連通する第２連通流入孔３２０が形成されている。第２エンドセパレータ２２の上面２２ｕには、第３マニホルドポート３３Ｅに連通する第３連通流出孔３３０が形成されている。第２エンドセパレータ２２の下面２２ｄには、第１マニホルドポート３１Ｅに連通する第１連通流出孔３１０が形成されている。
【００６６】
（その他）
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。カソードガスおよびカソードオフガスの流れは、図１に限定されるものではない。第２エンドセパレータ２２において、第１マニホルドポート３１Ｅ、第２マニホルドポート３２Ｅ、第３マニホルドポート３３Ｅ、第４マニホルドポート３４Ｅは、図１に示す位置に限らず、他の場所に形成されていても良い。第１マニホルドポート３１Ｅおよび第４マニホルドポート３４Ｅは第２中央セパレータ２２の下面２２ｄ側に形成されているが、これに限らず、上面２２ｕ側に互いに隣設されていても良い。第３マニホルドポート３３Ｅおよび第２マニホルドポート３２Ｅは第２中央セパレータ２２の上面２２ｕ側に形成されているが、これに限らず、下面２２ｄ側に形成されていても良い。
【００６７】
上記した実施形態では、第３閉鎖壁５３は薄肉状であり、第３連通凹部５３０を形成している。第４閉鎖壁５４は薄肉状であり、第４連通凹部５４０を形成している。これに限らず、第１閉鎖壁５１は薄肉状であり連通凹部を形成していると共に、第２閉鎖壁５２は薄肉状であり連通凹部を形成していても良い。この場合、第３閉鎖壁５４および第４閉鎖壁５４は厚肉状であり、連通凹部を形成していない。
【００６８】
図１３では、第１エンドセパレータ２１は吸湿室２３ｃを形成しているが、これに代えて、加湿室２３ａを形成しても良い。第２エンドセパレータ２２の第３表面通路３８は加湿室２３ａを形成しているが、これに代えて、吸湿室２３ｃを形成しても良い。
【００６９】
また上記した実施形態によれば、第１エンドセパレータ２１は吸湿室２３ｃを形成しているが、これに限らず、ガスが流れないようにしても良い。この場合、第３閉鎖壁５３および第４閉鎖壁５４は連通凹部５３０，５４０を形成せずとも良いため、第３閉鎖壁５３および第４閉鎖壁５４はガス閉鎖機能を発揮すれば足りる。連結具１００を廃止し、接着剤のみで組み付けることにしても良い。
【００７０】
上記した実施形態によれば、型成形エンドプレートが第１エンドセパレータ２１のみであるが、その他に第２エンドセパレータ２２に適用してもよい。このように型成形エンドプレートが第１エンドセパレータ２１および第２エンドセパレータ２２のうちの双方である場合には、流路配管を第１エンドセパレータ２１および第２エンドセパレータ２２のうちのいずれか一方に装備できる。図７および図８に示すように第１凸型部７１ｘ、第２凸型部７２ｘ、第３凸型部７３ｘ、第４凸型部７４ｘの先端部が第２成形型６２に面接触しているが、これに限らず、第２成形型６２に凹部を形成し、当該先端部を凹部にインロー嵌合させても良い。図９，図１０、図１６、図１７において、この凹部を塞ぐときには、凹部に嵌合材を嵌合させればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は燃料電池システムに使用される加湿器に利用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１は加湿器、２は積層体、２０は中央セパレータ、２１は第１エンドセパレータ、２２は第２エンドセパレータ、２３ａは加湿室、２３ｃは吸湿室、３１はカソードガス流入孔、３２はカソードガス流出孔、３３はカソードオフガス流入孔、３４はカソードオフガス流出孔、３１０は第１連続流入孔、３２０は第１連続流出孔、３３０は第２連続流入孔、３４０は第２連続流出孔、３１Ｅは第１マニホルドポート、３２Ｅは第２マニホルドポート、３３Ｅは第１マニホルドポート、３４Ｅは第２マニホルドポート、３６は第１表面通路、３７は第２表面通路、４１は水分保持膜、４１ａは加湿面、４１ｃは吸湿面、５１は第１閉鎖壁、５２は第２閉鎖壁、５３は第３閉鎖壁、５４は第４閉鎖壁、５３０は連通凹部、５４０は連通凹部、６は成形型装置、６０はキャビティ、６１は第１成形型、６１０は第１成形型面、６２は第２成形型、６２０は第２成形型面、６３は保持部、７１は第１凸型部、７２は第２凸型部、７３は第３凸型部、７４は第４凸型部、８はスタック、１００は連結具を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）カソードガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードガス流入孔と、カソードガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードガス流出孔と、前記カソードガス流入孔および前記カソードガス流出孔を連通させるように一方の表面に形成され加湿室を形成する第１表面通路と、カソードオフガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードオフガス流入孔と、カソードオフガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードオフガス流出孔と、前記カソードオフガス流入孔および前記カソードオフガス流出孔を連通させるように他方の表面に形成され吸湿室を形成する第２表面通路とを備える中央セパレータを有し、隣設する前記中央セパレータで水分保持膜を挟むように複数個の前記中央セパレータを厚み方向に積層させて形成された積層体と、
（ｉｉ）前記積層体の積層方向の一端に配置された第１エンドセパレータと、
（ｉｉｉ）前記積層体の積層方向の他端に配置された第２エンドセパレータと、
を具備する加湿器において、
前記中央セパレータの前記カソードガス流入孔に連通する第１マニホルドポート、前記中央セパレータの前記カソードガス流出孔に連通する第２マニホルドポート、前記中央セパレータの前記カソードオフガス流入孔に連通する第３マニホルドポート、前記中央セパレータの前記カソードオフガス流出孔に連通する第４マニホルドポートの４個のマニホルドポートが、前記第２エンドセパレータに形成されている加湿器。
【請求項２】
請求項１において、前記第２エンドセパレータは前記第１エンドセパレータよりも燃料電池の近くに配置されている加湿器。
【請求項３】
請求項１または２において、前記４個のマニホルドポートのうち、吸湿されたカソードオフガスを外部に流出させる前記第４マニホルドポートに対して、加湿前のカソードガスを流入させる前記第１マニホルドポートが他のマニホルドポートよりも近づいて配置されている加湿器。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記４個のマニホルドポートのうち、加湿されたカソードガスを燃料電池のカソードに向けて流出させる前記第２マニホルドポートに対して、燃料電池のカソードから吐出されたカソードオフガスを流入させる前記第３マニホルドポートが他のマニホルドポートよりも近づいて配置されている加湿器。
【請求項５】
請求項1〜４のうちの一項において、前記第１エンドセパレータは、前記積層体の前記カソードガス流入孔に対面しつつ前記積層体の前記カソードガス流入孔の終端を閉鎖させる第１閉鎖壁と、前記積層体の前記カソードガス流出孔に対面しつつ前記積層体の前記カソードガス流出孔の終端を閉鎖させる第２閉鎖壁と、前記積層体の前記カソードオフガス流入孔に対面しつつ前記積層体の前記カソードオフガス流入孔の終端を閉鎖させる第３閉鎖壁と、前記積層体の前記カソードオフガス流出孔に対面しつつ前記積層体の前記カソードオフガス流出孔の終端を閉鎖させる第４閉鎖壁とをもつ加湿器。
【請求項６】
請求項１〜５のうちの一項において、前記第１エンドセパレータの厚みは前記中央中央セパレータの厚みと同じであり、前記第２エンドセパレータの厚みよりも薄く設定されている加湿器。
【請求項１】
（ｉ）カソードガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードガス流入孔と、カソードガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードガス流出孔と、前記カソードガス流入孔および前記カソードガス流出孔を連通させるように一方の表面に形成され加湿室を形成する第１表面通路と、カソードオフガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードオフガス流入孔と、カソードオフガスが流れるように厚み方向に貫通するカソードオフガス流出孔と、前記カソードオフガス流入孔および前記カソードオフガス流出孔を連通させるように他方の表面に形成され吸湿室を形成する第２表面通路とを備える中央セパレータを有し、隣設する前記中央セパレータで水分保持膜を挟むように複数個の前記中央セパレータを厚み方向に積層させて形成された積層体と、
（ｉｉ）前記積層体の積層方向の一端に配置された第１エンドセパレータと、
（ｉｉｉ）前記積層体の積層方向の他端に配置された第２エンドセパレータと、
を具備する加湿器において、
前記中央セパレータの前記カソードガス流入孔に連通する第１マニホルドポート、前記中央セパレータの前記カソードガス流出孔に連通する第２マニホルドポート、前記中央セパレータの前記カソードオフガス流入孔に連通する第３マニホルドポート、前記中央セパレータの前記カソードオフガス流出孔に連通する第４マニホルドポートの４個のマニホルドポートが、前記第２エンドセパレータに形成されている加湿器。
【請求項２】
請求項１において、前記第２エンドセパレータは前記第１エンドセパレータよりも燃料電池の近くに配置されている加湿器。
【請求項３】
請求項１または２において、前記４個のマニホルドポートのうち、吸湿されたカソードオフガスを外部に流出させる前記第４マニホルドポートに対して、加湿前のカソードガスを流入させる前記第１マニホルドポートが他のマニホルドポートよりも近づいて配置されている加湿器。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記４個のマニホルドポートのうち、加湿されたカソードガスを燃料電池のカソードに向けて流出させる前記第２マニホルドポートに対して、燃料電池のカソードから吐出されたカソードオフガスを流入させる前記第３マニホルドポートが他のマニホルドポートよりも近づいて配置されている加湿器。
【請求項５】
請求項1〜４のうちの一項において、前記第１エンドセパレータは、前記積層体の前記カソードガス流入孔に対面しつつ前記積層体の前記カソードガス流入孔の終端を閉鎖させる第１閉鎖壁と、前記積層体の前記カソードガス流出孔に対面しつつ前記積層体の前記カソードガス流出孔の終端を閉鎖させる第２閉鎖壁と、前記積層体の前記カソードオフガス流入孔に対面しつつ前記積層体の前記カソードオフガス流入孔の終端を閉鎖させる第３閉鎖壁と、前記積層体の前記カソードオフガス流出孔に対面しつつ前記積層体の前記カソードオフガス流出孔の終端を閉鎖させる第４閉鎖壁とをもつ加湿器。
【請求項６】
請求項１〜５のうちの一項において、前記第１エンドセパレータの厚みは前記中央中央セパレータの厚みと同じであり、前記第２エンドセパレータの厚みよりも薄く設定されている加湿器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−６０６３８（Ｐ２０１１−６０６３８Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１０２２５（Ｐ２００９−２１０２２５）
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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