加湿装置
【課題】 インタークーラを廃止したとしても、中空糸膜の熱収縮によるインナーパイプの破損を防止することができる加湿装置を提供する。
【解決手段】 ハウジング１０には、その中心部にインナーパイプ２０と連結部材３０とが設けられている。また、ハウジング１０には、インナーパイプ２０および連結部材３０の外側に中空糸膜束２Ａが収められている。中空糸膜２の内側に高温の乾燥ガスが導入されて中空糸膜２が熱収縮したときに、インナーパイプ２０と連結部材３０とが互いにスライドし、さらに第１の筒体１１と第２の筒体１２とが互いにスライドすることで、熱収縮を吸収できるようになっている。
【解決手段】 ハウジング１０には、その中心部にインナーパイプ２０と連結部材３０とが設けられている。また、ハウジング１０には、インナーパイプ２０および連結部材３０の外側に中空糸膜束２Ａが収められている。中空糸膜２の内側に高温の乾燥ガスが導入されて中空糸膜２が熱収縮したときに、インナーパイプ２０と連結部材３０とが互いにスライドし、さらに第１の筒体１１と第２の筒体１２とが互いにスライドすることで、熱収縮を吸収できるようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジング内に中空糸膜束が設けられた加湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車などに搭載される燃料電池は、固体高分子電解質膜の一面側に触媒を含むアノード極（水素極）、他面側に触媒を含むカソード極（酸素極）が設けられた膜電極構造体（ＭＥＡ；Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）の両面に導電性のセパレータを備えた単セルが厚み方向に複数枚積層された構造をしている。この燃料電池では、アノード極に燃料ガス（例えば水素ガス）が、カソード極に酸化剤ガス（例えば空気）がそれぞれ供給されると、アノード極では触媒の作用により水素イオンが生成され、この水素イオンは、固体高分子電解質膜を介してカソード極に移動する。また、アノード極では、水素イオンが生成される際に電子が生じて、この電子が外部負荷を介してカソード極に移動する。カソード極に移動した水素イオンと電子は、カソード極の触媒の作用により空気中の酸素と反応して、水が生成される。
【０００３】
この種の燃料電池に設けられる固体高分子電解質膜は、膜が乾燥するとイオン導電性が低下して発電効率が低下するため、燃料電池のカソード極に空気を供給する際に空気を加湿装置を用いて加湿することが行われている。この空気を加湿するための加湿装置としては、以下の特許文献１〜５に記載のものが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１４７８０２号公報（段落００２６〜００２８、図１）
【特許文献２】特開２００２−２９２２３３号公報（段落００１５，００１６、図１）
【特許文献３】特開２００２−２９８８８３号公報（段落００１４、図３）
【特許文献４】特開２００３−１５７８７２号公報（段落００１５，００１６、図１）
【特許文献５】特開２００２−２８９２２８号公報（段落００６５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池システムでは、燃料電池に空気を送り込む際に空気をコンプレッサで圧縮して送り込むことが一般的に行われている。また、空気をコンプレッサで加圧すると空気が高温になるため、コンプレッサと加湿装置との間にインタークーラを接続して、燃料電池の発電に適した温度に冷却することが行われている。燃料電池システムのコストダウンを図るために、インタークーラを廃止して高温の空気がそのまま加湿装置に供給されたり、あるいは、インタークーラを簡単なものとして充分に冷却されない高温の空気が加湿装置に供給されたり、さらにはインタークーラを廃止せずにインタークーラに不具合が生じて冷却されない高温の空気が加湿装置に供給されると、ハウジング内に設けられた中空糸膜が熱収縮して、そのときの熱収縮力によってインナーパイプが破損したり、また場合によってはハウジング内の気密性を保つためのポッティング部が筒状のケースやインナーパイプから剥がれるおそれがあった。
【０００５】
そこで、中空糸膜の熱収縮を防止するための手段として、ハウジング内に中空糸膜を組み込む前に、中空糸膜をアニール処理（中空糸膜の熱収縮を取り除く処理）し、予め熱収縮させた状態の中空糸膜を組み込むことが提案されている（特許文献５参照）。この場合、中空糸膜を十分に熱収縮させるためにアニール処理の温度を高く設定し過ぎると、中空糸膜の熱収縮を減少させることはできるが、同時に水蒸気透過係数が低下して水蒸気透過膜として十分に機能しなくなり、燃料電池に供給する空気を十分に加湿できなくなる。
【０００６】
そこで、特許文献５では、水蒸気透過膜としての機能を損なわない程度に中空糸膜のアニール処理の温度を低めに設定することが提案されている。しかし、特許文献５に記載の設定温度ではインタークーラを搭載しない燃料電池システムなどに適用したときに、中空糸膜の熱収縮力を十分に吸収できずに、使用中に収縮してインナーパイプが破損したり、さらにはポッティング部の剥がれが生じる。
【０００７】
また、特許文献１，３，４に記載の加湿装置は、いずれもインナーパイプが中空糸膜の両端でハウジングに支持される構造であるため、中空糸膜の熱収縮力によってインナーパイプに破損などが発生するおそれがある。また、特許文献２に記載の加湿装置は、インナーパイプの片側がハウジングに支持される構造であるため、インナーパイプの破損は防止できるもののポッティング部が剥がれるおそれがある。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、インタークーラを廃止等したとしても、中空糸膜の熱収縮に伴うインナーパイプの破損などを防止することができる加湿装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数の中空糸膜を束ねた中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収容するハウジングと、前記ハウジング内に設けられて前記各中空糸膜の外側に第１流体を通流させるインナーパイプとが設けられ、前記各中空糸膜の内側の中空部に第２流体が通流されたときに、前記第１流体と前記第２流体との間で水分の受け渡しを行う加湿装置において、前記ハウジング内には、前記インナーパイプとスライド可能に連結される連結部材が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
前記本発明によれば、中空糸膜が熱収縮したときにインナーパイプが中空糸膜の収縮方向にスライド動作することで、中空糸膜のアニール処理によって吸収できない分の熱収縮を吸収できるようになる。
【００１１】
また、前記ハウジングは、軸方向に分割された第１の筒体と第２の筒体とを有し、前記第１の筒体と前記第２の筒体とが少なくとも前記ハウジングの長さが縮む方向にスライド可能に連結されている構成を追加してもよい。
【００１２】
この構成の場合も、中空糸膜が熱収縮したときに第１の筒体と第２の筒体とが互いに中空糸膜の収縮方向にスライド動作することで、中空糸膜のアニール処理によって吸収できなかった分の熱収縮を吸収できるようになる。
【００１３】
また、この場合、前記第１の筒体の外周面と前記第２の筒体の内周面とが互いに対面する位置に環状のシール部材が設けられ、前記シール部材と対応する前記第１の筒体の内周面に補強部材が設けられていることが好ましい。
【００１４】
これにより、シール部材による径中心方向への圧縮力によって第１の筒体が変形するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、インタークーラを搭載しない燃料電池システム、または簡単な機構のインタークーラを搭載する燃料電池システムなどに搭載することができ、しかも中空糸膜の熱収縮による、インナーパイプの破損やポッティング部の剥がれを防止することができる。請求項２に記載の発明によれば、より確実にインナーパイプの破損やポッティング部の剥がれを防止することができる。請求項３に記載の発明によれば、第１の筒体と第２の筒体の連結部分のシール性が損なわれるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本実施形態の加湿装置を示す断面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図、図４は、図１のＣ−Ｃ断面図、図５は、燃料電池システムの一例を示す全体構成図、図６は、中空糸膜の動作説明図であり、（ａ）は動作前、（ｂ）は動作後である。なお、図１は、説明の便宜上、中空糸膜どうしの間隔を実際よりも広げて図示している。
【００１７】
図１に示すように、この加湿装置１は、複数の中空糸膜２を束ねた中空糸膜束２Ａが収められるハウジング１０と、インナーパイプ２０と、連結部材３０とを有している。
【００１８】
ハウジング１０は、合成樹脂などで形成された第１の筒体１１と第２の筒体１２とを有し、その中央部において、第１の筒体１１が内側に、第２の筒体１２が外側にそれぞれ位置するように軸方向にスライド可能に連結されている。具体的には、第１の筒体１１の先端部１１ａと、第２の筒体１２の先端部１２ａには、それぞれ段差部が形成されて、第１の筒体１１の内周面１１ｂと第２の筒体１２の内周面１２ｂとが互いに略同一面となるように両者が連結されている。
【００１９】
第２の筒体１２の先端部１２ａには、その内周面１２ｂに周方向に沿って凹部１２ｃが形成され、この凹部１２ｃ内に環状のシール部材として機能するＯ（オー）リング１３（図２参照）が設けられている。このＯリング１３を設けることにより、第１の筒体１１の先端部１１ａと第２の筒体１２の先端部１２ａとの連結摺動部分のシール性が確保されている。また、第２の筒体１２の基端側の周面には、図４に示すように、複数（本実施形態では８個）の開口部１２ｄが周方向に沿って穿設されている。なお、この開口部１２ｄの形状や個数については適宜変更可能である。
【００２０】
第１の筒体１１の先端部１１ａには、その内周面１１ｂに周方向に沿って所定幅寸法の凹状部１１ｃが形成されており、この凹状部１１ｃ内に金属などの板材をリング状（図２参照）に形成した補強部材１４が嵌め込まれている。この補強部材１４は、その表面が第１の筒体１１の内周面１１ｂと同一面となるように、さらにＯリング１３と対応する位置に設けられている。
【００２１】
図１に示すように、インナーパイプ２０は、両端に開口２０ａ，２０ｂを有する管形状であり、その周面に複数の貫通孔２０ｃがメッシュ状に形成されている（図１および図３参照）。また、インナーパイプ２０は、ハウジング１０の長手方向（軸方向）の寸法よりも十分に短い寸法で形成され、ハウジング１０内の中心部に一端側から軸方向に延びるように設置されている。
【００２２】
図１と図２に示すように、連結部材３０は、ハウジング１０内の中心部に前記インナーパイプ２０とは反対側の他端側から延びるように設置されている。また、連結部材３０は、その基端部から先部に向けて前記インナーパイプ２０と同じ径となるように形成され、先端にインナーパイプ２０の管内に挿入される連結部３１が形成されている。この連結部３１は、その先端が先細りとなる円錐形状であり、これにより組付け時に連結部材３０をインナーパイプ２０の開口２０ｂに挿入し易くなり、またインナーパイプ２０の開口２０ａ側から流体が導入されたときにこの流体を貫通孔２０ｃ側に振り向けることが容易になり、流体の流れを円滑にできる。
【００２３】
なお、前記インナーパイプ２０および連結部材３０は、それぞれ同じ種類の合成樹脂材料などで形成されている。
【００２４】
図１に示すように、複数の中空糸膜２を束ねた中空糸膜束２Ａは、ハウジング１０の内側と、インナーパイプ２０の外周側および連結部材３０の外周側との間の環状の空間内に収容される。また、中空糸膜束２Ａの両端部には、接着材により中空糸膜２同士やハウジング１０などと接着されるポッティング部１５，１６が設けられて、各中空糸膜２の外周面間、中空糸膜２の外周面とハウジング１０の内周面との間、中空糸膜２の外周面とインナーパイプ２０の端部の外周面との間、中空糸膜２の外周面と連結部材３０の端部の外周面との間が、それぞれ閉塞されるようになっている。
【００２５】
図５に示すように、本実施形態の加湿装置１は、自動車などの燃料電池システム４０に適用することができる。この燃料電池システム４０は、燃料電池ＦＣ、空気供給装置４１、水素供給装置４２などを備えている。
【００２６】
燃料電池ＦＣは、固体高分子型の燃料電池であり、前記背景技術で説明したものと同様に、固体高分子電解質膜ｍの一面側に触媒を含むアノード極（水素極）ｐ１、他面側に触媒を含むカソード極（酸素極）ｐ２が重ねられた膜電極構造体（ＭＥＡ）の両面を導電性のセパレータ（図示せず）で挟んで構成された単セルが厚み方向に複数枚積層された構造をしている。
【００２７】
空気供給装置４１は、インタークーラを廃止した構成であり、前記加湿装置１と、スーパーチャージャ（Ｓ／Ｃ）４３とを有している。スーパーチャージャ４３は、機械式過給器であり、大気圧の空気を吸引して加圧するものである。この加圧した空気は、加湿装置１で加湿されて、燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２に供給されるようになっている。
【００２８】
水素供給装置４２は、燃料ガスとしての水素を燃料電池ＦＣのアノード極ｐ１に供給するものである。水素供給装置４２と燃料電池ＦＣとの間には、エゼクタ４４が設けられており、このエゼクタ４４により水素供給装置４２から供給される水素を再循環して使用するようになっている。これにより、燃料消費の無駄を省くことができる。
【００２９】
このように構成された燃料電池システム４０では、アノード極ｐ１に水素、カソード極ｐ２に空気（酸素）を供給すると発電可能となり、発電電流を取り出せるようになる。取り出した発電電流は、走行モータやコンプレッサ（スーパーチャージャ）４３のモータなどの負荷４５に供給される。また、燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２では、酸素と、固体高分子電解質膜ｍを介して移動した水素イオンと、負荷４５を経由してきた電子とが触媒の作用により反応して水が生成される。このときの生成水は、未反応の空気とともに燃料電池ＦＣからオフガス（湿潤ガス）となって排出される。このオフガスは、加湿装置１に送られて、スーパーチャージャ４３によって加圧されて乾燥ガス（空気）との間において水分の受け渡しが行われる。水分を受け取って加湿されたガスは、燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２に送られる。なお、加湿装置１から排出されたオフガスは、系外に排出される。
【００３０】
次に、加湿装置１内での作用について詳述する。ここでは、第１流体を、燃料電池ＦＣ（図５参照）から排出されたオフガス（湿潤ガス）ｆａとし、第２流体を、スーパーチャージャ４３（図５参照）を介して供給された乾燥した空気（乾燥ガス）ｆｂとして説明する。
【００３１】
図１に示すように、オフガスｆａは、ハウジング１０の右端からインナーパイプ２０の内側に導入され、複数の貫通孔２０ｃを介して各中空糸膜２の外側に送られる。さらに、オフガスｆａは、各中空糸膜２の間を図示右側から左側へと流れて、第２の筒体１２に形成された開口部１２ｄからハウジング１０の外部へと排出される。一方、乾燥ガスｆｂは、ハウジング１０の左端から各中空糸膜２の内側の中空部を通るように導入され、中空糸膜２の内側を図示左側から右側へと流れて、ハウジング１０の右端から排出される。各中空糸膜２には無数の毛管部が形成されているため、中空糸膜２の外側に導入されたオフガスｆａに含まれる水蒸気が毛管部内で凝縮し、中空糸膜２の内側へと移動することで、水分が乾燥ガスｆｂへ渡されるようになっている。このような仕組みによって、加湿装置１において、オフガスｆａ中の水分が乾燥ガスｆｂへ供給され、乾燥ガスｆｂが加湿ガス（加湿空気）となって排出されるようになっている。
【００３２】
ところで、中空糸膜２は、加熱されると熱収縮する特性があるため、ハウジング１０に収める前にアニール処理する必要がある。このアニール処理の温度を高く設定し過ぎると水蒸気透過係数が低下して加湿性能が損なわれるため、加湿性能が損なわれない程度に処理温度を低く設定した状態でアニール処理が行われる。しかし、この温度でのアニール処理だけでは、使用中の中空糸膜２の熱収縮を完全に防止することができず、このため使用中に熱収縮してインナーパイプ２０が破損するなどのおそれがあった。
【００３３】
そこで、本実施形態では、インナーパイプ２０と連結部材３０とが、さらにハウジング１０の第１の筒体１１と第２の筒体１２とが、それぞれスライド可能に連結される構造とした。この場合、中空糸膜２の熱収縮を考慮して、図６（ａ）に示すように、インナーパイプ２０と連結部材３０との間に所定のクリアランスＣＬ１を設定し、ハウジング１０の第１の筒体１１と第２の筒体１２との間に所定のクリアランスＣＬ２を設定するようにした。クリアランスＣＬ１とクリアランスＣＬ２は、例えば同一寸法に設定され、中空糸膜２の熱収縮率に基づいて決められる。
【００３４】
図６（ｂ）に示すように、加湿装置１に設けられた各中空糸膜２の内側にアニール処理よりも高い温度の乾燥ガスｆｂが導入されて、各中空糸膜２が破線で示す状態から実線で示す状態へと熱収縮すると、インナーパイプ２０と連結部材３０とが、さらに第１の筒体１１と第２の筒体１２とが、それぞれ互いに接近する方向へスライド移動する。これにより、中空糸膜２の熱収縮によるインナーパイプ２０などに作用する応力を吸収することができ、インナーパイプ２０が破損したり、さらにはポッティング部１５（図１参照）がインナーパイプ２０や第１の筒体１１から、またポッティング部１６（図１参照）が連結部材３０や第２の筒体１２から、それぞれ剥がれるのを防止することができる。
【００３５】
また、ハウジング１０をスライド構造とした関係上、Ｏリング１３を設けて第１の筒体１１と第２の筒体１２との連結部のシール性を確保している。しかし、このＯリング１３を設けたときに第１の筒体を補強していないと、図７に示すように、径中心方向への圧縮力Ｆが第１の筒体１１の先端部１１ａに作用するため、第１の筒体１１の先端部１１ａが変形し、第１の筒体１１の先端部１１ａの外周面と第２の筒体１２の先端部１２ａの内周面との間に隙間１７が発生して、この隙間１７を介して中空糸膜２の外側に導入されたオフガスｆａがハウジング１０の外部に漏れ出るおそれがある。
【００３６】
そこで、本実施形態の加湿装置１では、Ｏリング１３の内側に位置する第１の筒体１１の先端部１１ａに、リング状の補強部材１４をＯリング１３に対応する位置に設けることで、第１の筒体１１の変形によるシール性の低下を防止することできるようになっている。また、図１に示すように、補強部材１４の表面と第１の筒体１１の内周面１１ｂとが略同一面となるように補強部材１４を第１の筒体１１に嵌め込むことで、オフガスｆａの流れに乱れが生じるのを防止でき、オフガスｆａを効率よく流すことができる。
【００３７】
次に、インナーパイプ２０と連結部材３０とのスライド構造の変形例について説明する。図８〜図１２は、それぞれ第１〜第５の変形例を示している。なお、図８〜図１１での変形例におけるインナーパイプ２０および連結部材３０Ａ〜３０Ｄの基本的な形状は、図１に示すインナーパイプ２０と連結部材３０の形状と同じである。
【００３８】
図８（ａ）に示す第１の変形例は、連結部材３０Ａの連結部３１の周面に凸条のガイド部３１ａが複数形成され、インナーパイプ２０の内周面に凹条のガイド溝２０ｄが複数形成されたものである。ガイド部３１ａは、図８（ｂ）に示すように、９０度間隔で突出形成され、またガイド溝２０ｄは、ガイド部３１ａに対応する位置に９０度間隔で形成されている。この変形例では、それぞれのガイド部３１ａが各ガイド溝２０ｄに案内されながら、インナーパイプ２０と連結部材３０Ａとが互いに接近する方向へスライド可能となっている。
【００３９】
図９（ａ）に示す第２の変形例は、連結部材３０Ｂの先端にインナーパイプ２０の端部が挿入される環状のガイド凹部３２（図９（ｂ）参照）が形成されたものである。この変形例では、インナーパイプ２０がガイド凹部３２に案内されながら、インナーパイプ２０と連結部材３０Ｂとが互いに接近する方向へスライド移動可能となる。
【００４０】
図１０に示す第３の変形例は、連結部材３０Ｃの先端に形成された連結部３１の周面に、基端側に向けて拡径するテーパー３３が形成されている。このようにテーパー３３を形成することで、インナーパイプ２０内を連結部材３０Ｃの連結部３１がスライドしたときに、連結部３１がインナーパイプ２０に圧入されて、インナーパイプ２０と連結部材３０Ｃとの間での抜けを防止できるようになっている。
【００４１】
図１１（ａ）に示す第４の変形例は、連結部材３０Ｄの連結部３１の周面にＯリング３４（図１１（ｂ）参照）が介装されたものである。このようにＯリング３４を設けることにより、インナーパイプ２０と連結部材３０Ｄとの間でのスライド動作を円滑に行うことができる。つまり、インナーパイプ２０と連結部材３０Ｄとの樹脂どうしのかじりにより、スライド機構が働かなくなるのを防止できる。
【００４２】
また、前記した各変形例では、インナーパイプ２０の両端が開放した構造について説明したが、このような形状に限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、インナーパイプ２０Ａの片側が閉塞されて、その内側の端部に円錐形状の突起部２１が設けられ、連結部材３０Ｅの先端にインナーパイプ２０Ａがスライド可能に案内される案内凹部３５が設けられたものでもよい。このように、インナーパイプ２０Ａの片側を閉塞することで、インナーパイプ２０Ａに導入されたオフガス（第１流体）がインナーパイプ２０Ａに形成された貫通孔２０ｃから確実に排出されるようになり、オフガス（第１流体）が各中空糸膜２（図１参照）の外側に効率的に導入されるようになる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の加湿装置１は、インタークーラを搭載しない燃料電池システム４０に適用することができるので、燃料電池システム４０のコストダウンを図ることができる。ただし、必ずしもインタークーラを廃止した燃料電池システム４０に搭載する必要はなく、コストダウンを図るために簡易なインタークーラを搭載した燃料電池システムに搭載して、冷却が充分でない空気を加湿装置１に導入するようにしてもよい。また、インタークーラを搭載する燃料電池システムにおいて、インタークーラに不具合が生じて冷却されない空気が加湿装置１に導入されたとしても不具合を生じない加湿装置１となるように構成してもよい。
【００４４】
なお、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変更できる。例えば、中空糸膜２の外側を通る第１流体ｆａを乾燥ガスとし、中空糸膜２の内側を通る第２流体ｆｂをオフガスとしてもよい。また、第２流体ｆｂが流れる方向は、インナーパイプ２０の開口２０ａからハウジング１０の開口部１２ｄに向けて流れる場合を例に挙げて説明したが、第２流体ｆｂがハウジング１０の開口部１２ｄから導入されて、インナーパイプ２０の開口２０ａから排出されるように設定してもよい。また、スライド機構は、インナーパイプ２０と連結部材３０との間でのみ設けるようにしてもよい。また、インナーパイプ２０と連結部材３０とが、また第１の筒体１１と第２の筒体１２とが、伸びる方向へスライド可能となるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態の加湿装置を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】燃料電池システムの一例を示す全体構成図である。
【図６】中空糸膜の動作説明図であり、（ａ）は動作前、（ｂ）は動作後である。
【図７】補強部材が設けられていない場合に生じる不具合を説明するための作用図である。
【図８】（ａ）は、インナーパイプと連結部材とのスライド機構の第１の変形例を示す分解図、（ｂ）は、Ｄ−Ｄ断面図である。
【図９】（ａ）は、インナーパイプと連結部材とのスライド機構の第２の変形例を示す分解図、（ｂ）は、Ｅ−Ｅ断面図である。
【図１０】インナーパイプと連結部材とのスライド機構の第３の変形例を示す分解図である。
【図１１】（ａ）は、インナーパイプと連結部材とのスライド機構の第４の変形例を示す分解図、（ｂ）は、Ｆ−Ｆ断面図である。
【図１２】インナーパイプと連結部材とのスライド機構の第５の変形例を示す分解図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 加湿装置
２ 中空糸膜
２Ａ 中空糸膜束
１０ ハウジング
１１ 第１の筒体
１１ａ 先端部
１１ｂ 内周面
１２ 第２の筒体
１２ａ 先端部
１２ｂ 内周面
１２ｄ 開口部
１３ Ｏリング（シール部材）
１４ 補強部材
１５，１６ ポッティング部
２０ インナーパイプ
２０ａ，２０ｂ 開口
３０ 連結部材
３１ 連結部
４０ 燃料電池システム
４１ 空気供給装置
４２ 水素供給装置
４３ スーパーチャージャ
ｆａ オフガス（第１流体）
ｆｂ 乾燥ガス（第２流体）
ＦＣ 燃料電池
ＣＬ１，ＣＬ２ クリアランス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジング内に中空糸膜束が設けられた加湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車などに搭載される燃料電池は、固体高分子電解質膜の一面側に触媒を含むアノード極（水素極）、他面側に触媒を含むカソード極（酸素極）が設けられた膜電極構造体（ＭＥＡ；Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）の両面に導電性のセパレータを備えた単セルが厚み方向に複数枚積層された構造をしている。この燃料電池では、アノード極に燃料ガス（例えば水素ガス）が、カソード極に酸化剤ガス（例えば空気）がそれぞれ供給されると、アノード極では触媒の作用により水素イオンが生成され、この水素イオンは、固体高分子電解質膜を介してカソード極に移動する。また、アノード極では、水素イオンが生成される際に電子が生じて、この電子が外部負荷を介してカソード極に移動する。カソード極に移動した水素イオンと電子は、カソード極の触媒の作用により空気中の酸素と反応して、水が生成される。
【０００３】
この種の燃料電池に設けられる固体高分子電解質膜は、膜が乾燥するとイオン導電性が低下して発電効率が低下するため、燃料電池のカソード極に空気を供給する際に空気を加湿装置を用いて加湿することが行われている。この空気を加湿するための加湿装置としては、以下の特許文献１〜５に記載のものが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１４７８０２号公報（段落００２６〜００２８、図１）
【特許文献２】特開２００２−２９２２３３号公報（段落００１５，００１６、図１）
【特許文献３】特開２００２−２９８８８３号公報（段落００１４、図３）
【特許文献４】特開２００３−１５７８７２号公報（段落００１５，００１６、図１）
【特許文献５】特開２００２−２８９２２８号公報（段落００６５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池システムでは、燃料電池に空気を送り込む際に空気をコンプレッサで圧縮して送り込むことが一般的に行われている。また、空気をコンプレッサで加圧すると空気が高温になるため、コンプレッサと加湿装置との間にインタークーラを接続して、燃料電池の発電に適した温度に冷却することが行われている。燃料電池システムのコストダウンを図るために、インタークーラを廃止して高温の空気がそのまま加湿装置に供給されたり、あるいは、インタークーラを簡単なものとして充分に冷却されない高温の空気が加湿装置に供給されたり、さらにはインタークーラを廃止せずにインタークーラに不具合が生じて冷却されない高温の空気が加湿装置に供給されると、ハウジング内に設けられた中空糸膜が熱収縮して、そのときの熱収縮力によってインナーパイプが破損したり、また場合によってはハウジング内の気密性を保つためのポッティング部が筒状のケースやインナーパイプから剥がれるおそれがあった。
【０００５】
そこで、中空糸膜の熱収縮を防止するための手段として、ハウジング内に中空糸膜を組み込む前に、中空糸膜をアニール処理（中空糸膜の熱収縮を取り除く処理）し、予め熱収縮させた状態の中空糸膜を組み込むことが提案されている（特許文献５参照）。この場合、中空糸膜を十分に熱収縮させるためにアニール処理の温度を高く設定し過ぎると、中空糸膜の熱収縮を減少させることはできるが、同時に水蒸気透過係数が低下して水蒸気透過膜として十分に機能しなくなり、燃料電池に供給する空気を十分に加湿できなくなる。
【０００６】
そこで、特許文献５では、水蒸気透過膜としての機能を損なわない程度に中空糸膜のアニール処理の温度を低めに設定することが提案されている。しかし、特許文献５に記載の設定温度ではインタークーラを搭載しない燃料電池システムなどに適用したときに、中空糸膜の熱収縮力を十分に吸収できずに、使用中に収縮してインナーパイプが破損したり、さらにはポッティング部の剥がれが生じる。
【０００７】
また、特許文献１，３，４に記載の加湿装置は、いずれもインナーパイプが中空糸膜の両端でハウジングに支持される構造であるため、中空糸膜の熱収縮力によってインナーパイプに破損などが発生するおそれがある。また、特許文献２に記載の加湿装置は、インナーパイプの片側がハウジングに支持される構造であるため、インナーパイプの破損は防止できるもののポッティング部が剥がれるおそれがある。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、インタークーラを廃止等したとしても、中空糸膜の熱収縮に伴うインナーパイプの破損などを防止することができる加湿装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数の中空糸膜を束ねた中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収容するハウジングと、前記ハウジング内に設けられて前記各中空糸膜の外側に第１流体を通流させるインナーパイプとが設けられ、前記各中空糸膜の内側の中空部に第２流体が通流されたときに、前記第１流体と前記第２流体との間で水分の受け渡しを行う加湿装置において、前記ハウジング内には、前記インナーパイプとスライド可能に連結される連結部材が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
前記本発明によれば、中空糸膜が熱収縮したときにインナーパイプが中空糸膜の収縮方向にスライド動作することで、中空糸膜のアニール処理によって吸収できない分の熱収縮を吸収できるようになる。
【００１１】
また、前記ハウジングは、軸方向に分割された第１の筒体と第２の筒体とを有し、前記第１の筒体と前記第２の筒体とが少なくとも前記ハウジングの長さが縮む方向にスライド可能に連結されている構成を追加してもよい。
【００１２】
この構成の場合も、中空糸膜が熱収縮したときに第１の筒体と第２の筒体とが互いに中空糸膜の収縮方向にスライド動作することで、中空糸膜のアニール処理によって吸収できなかった分の熱収縮を吸収できるようになる。
【００１３】
また、この場合、前記第１の筒体の外周面と前記第２の筒体の内周面とが互いに対面する位置に環状のシール部材が設けられ、前記シール部材と対応する前記第１の筒体の内周面に補強部材が設けられていることが好ましい。
【００１４】
これにより、シール部材による径中心方向への圧縮力によって第１の筒体が変形するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、インタークーラを搭載しない燃料電池システム、または簡単な機構のインタークーラを搭載する燃料電池システムなどに搭載することができ、しかも中空糸膜の熱収縮による、インナーパイプの破損やポッティング部の剥がれを防止することができる。請求項２に記載の発明によれば、より確実にインナーパイプの破損やポッティング部の剥がれを防止することができる。請求項３に記載の発明によれば、第１の筒体と第２の筒体の連結部分のシール性が損なわれるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本実施形態の加湿装置を示す断面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図、図４は、図１のＣ−Ｃ断面図、図５は、燃料電池システムの一例を示す全体構成図、図６は、中空糸膜の動作説明図であり、（ａ）は動作前、（ｂ）は動作後である。なお、図１は、説明の便宜上、中空糸膜どうしの間隔を実際よりも広げて図示している。
【００１７】
図１に示すように、この加湿装置１は、複数の中空糸膜２を束ねた中空糸膜束２Ａが収められるハウジング１０と、インナーパイプ２０と、連結部材３０とを有している。
【００１８】
ハウジング１０は、合成樹脂などで形成された第１の筒体１１と第２の筒体１２とを有し、その中央部において、第１の筒体１１が内側に、第２の筒体１２が外側にそれぞれ位置するように軸方向にスライド可能に連結されている。具体的には、第１の筒体１１の先端部１１ａと、第２の筒体１２の先端部１２ａには、それぞれ段差部が形成されて、第１の筒体１１の内周面１１ｂと第２の筒体１２の内周面１２ｂとが互いに略同一面となるように両者が連結されている。
【００１９】
第２の筒体１２の先端部１２ａには、その内周面１２ｂに周方向に沿って凹部１２ｃが形成され、この凹部１２ｃ内に環状のシール部材として機能するＯ（オー）リング１３（図２参照）が設けられている。このＯリング１３を設けることにより、第１の筒体１１の先端部１１ａと第２の筒体１２の先端部１２ａとの連結摺動部分のシール性が確保されている。また、第２の筒体１２の基端側の周面には、図４に示すように、複数（本実施形態では８個）の開口部１２ｄが周方向に沿って穿設されている。なお、この開口部１２ｄの形状や個数については適宜変更可能である。
【００２０】
第１の筒体１１の先端部１１ａには、その内周面１１ｂに周方向に沿って所定幅寸法の凹状部１１ｃが形成されており、この凹状部１１ｃ内に金属などの板材をリング状（図２参照）に形成した補強部材１４が嵌め込まれている。この補強部材１４は、その表面が第１の筒体１１の内周面１１ｂと同一面となるように、さらにＯリング１３と対応する位置に設けられている。
【００２１】
図１に示すように、インナーパイプ２０は、両端に開口２０ａ，２０ｂを有する管形状であり、その周面に複数の貫通孔２０ｃがメッシュ状に形成されている（図１および図３参照）。また、インナーパイプ２０は、ハウジング１０の長手方向（軸方向）の寸法よりも十分に短い寸法で形成され、ハウジング１０内の中心部に一端側から軸方向に延びるように設置されている。
【００２２】
図１と図２に示すように、連結部材３０は、ハウジング１０内の中心部に前記インナーパイプ２０とは反対側の他端側から延びるように設置されている。また、連結部材３０は、その基端部から先部に向けて前記インナーパイプ２０と同じ径となるように形成され、先端にインナーパイプ２０の管内に挿入される連結部３１が形成されている。この連結部３１は、その先端が先細りとなる円錐形状であり、これにより組付け時に連結部材３０をインナーパイプ２０の開口２０ｂに挿入し易くなり、またインナーパイプ２０の開口２０ａ側から流体が導入されたときにこの流体を貫通孔２０ｃ側に振り向けることが容易になり、流体の流れを円滑にできる。
【００２３】
なお、前記インナーパイプ２０および連結部材３０は、それぞれ同じ種類の合成樹脂材料などで形成されている。
【００２４】
図１に示すように、複数の中空糸膜２を束ねた中空糸膜束２Ａは、ハウジング１０の内側と、インナーパイプ２０の外周側および連結部材３０の外周側との間の環状の空間内に収容される。また、中空糸膜束２Ａの両端部には、接着材により中空糸膜２同士やハウジング１０などと接着されるポッティング部１５，１６が設けられて、各中空糸膜２の外周面間、中空糸膜２の外周面とハウジング１０の内周面との間、中空糸膜２の外周面とインナーパイプ２０の端部の外周面との間、中空糸膜２の外周面と連結部材３０の端部の外周面との間が、それぞれ閉塞されるようになっている。
【００２５】
図５に示すように、本実施形態の加湿装置１は、自動車などの燃料電池システム４０に適用することができる。この燃料電池システム４０は、燃料電池ＦＣ、空気供給装置４１、水素供給装置４２などを備えている。
【００２６】
燃料電池ＦＣは、固体高分子型の燃料電池であり、前記背景技術で説明したものと同様に、固体高分子電解質膜ｍの一面側に触媒を含むアノード極（水素極）ｐ１、他面側に触媒を含むカソード極（酸素極）ｐ２が重ねられた膜電極構造体（ＭＥＡ）の両面を導電性のセパレータ（図示せず）で挟んで構成された単セルが厚み方向に複数枚積層された構造をしている。
【００２７】
空気供給装置４１は、インタークーラを廃止した構成であり、前記加湿装置１と、スーパーチャージャ（Ｓ／Ｃ）４３とを有している。スーパーチャージャ４３は、機械式過給器であり、大気圧の空気を吸引して加圧するものである。この加圧した空気は、加湿装置１で加湿されて、燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２に供給されるようになっている。
【００２８】
水素供給装置４２は、燃料ガスとしての水素を燃料電池ＦＣのアノード極ｐ１に供給するものである。水素供給装置４２と燃料電池ＦＣとの間には、エゼクタ４４が設けられており、このエゼクタ４４により水素供給装置４２から供給される水素を再循環して使用するようになっている。これにより、燃料消費の無駄を省くことができる。
【００２９】
このように構成された燃料電池システム４０では、アノード極ｐ１に水素、カソード極ｐ２に空気（酸素）を供給すると発電可能となり、発電電流を取り出せるようになる。取り出した発電電流は、走行モータやコンプレッサ（スーパーチャージャ）４３のモータなどの負荷４５に供給される。また、燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２では、酸素と、固体高分子電解質膜ｍを介して移動した水素イオンと、負荷４５を経由してきた電子とが触媒の作用により反応して水が生成される。このときの生成水は、未反応の空気とともに燃料電池ＦＣからオフガス（湿潤ガス）となって排出される。このオフガスは、加湿装置１に送られて、スーパーチャージャ４３によって加圧されて乾燥ガス（空気）との間において水分の受け渡しが行われる。水分を受け取って加湿されたガスは、燃料電池ＦＣのカソード極ｐ２に送られる。なお、加湿装置１から排出されたオフガスは、系外に排出される。
【００３０】
次に、加湿装置１内での作用について詳述する。ここでは、第１流体を、燃料電池ＦＣ（図５参照）から排出されたオフガス（湿潤ガス）ｆａとし、第２流体を、スーパーチャージャ４３（図５参照）を介して供給された乾燥した空気（乾燥ガス）ｆｂとして説明する。
【００３１】
図１に示すように、オフガスｆａは、ハウジング１０の右端からインナーパイプ２０の内側に導入され、複数の貫通孔２０ｃを介して各中空糸膜２の外側に送られる。さらに、オフガスｆａは、各中空糸膜２の間を図示右側から左側へと流れて、第２の筒体１２に形成された開口部１２ｄからハウジング１０の外部へと排出される。一方、乾燥ガスｆｂは、ハウジング１０の左端から各中空糸膜２の内側の中空部を通るように導入され、中空糸膜２の内側を図示左側から右側へと流れて、ハウジング１０の右端から排出される。各中空糸膜２には無数の毛管部が形成されているため、中空糸膜２の外側に導入されたオフガスｆａに含まれる水蒸気が毛管部内で凝縮し、中空糸膜２の内側へと移動することで、水分が乾燥ガスｆｂへ渡されるようになっている。このような仕組みによって、加湿装置１において、オフガスｆａ中の水分が乾燥ガスｆｂへ供給され、乾燥ガスｆｂが加湿ガス（加湿空気）となって排出されるようになっている。
【００３２】
ところで、中空糸膜２は、加熱されると熱収縮する特性があるため、ハウジング１０に収める前にアニール処理する必要がある。このアニール処理の温度を高く設定し過ぎると水蒸気透過係数が低下して加湿性能が損なわれるため、加湿性能が損なわれない程度に処理温度を低く設定した状態でアニール処理が行われる。しかし、この温度でのアニール処理だけでは、使用中の中空糸膜２の熱収縮を完全に防止することができず、このため使用中に熱収縮してインナーパイプ２０が破損するなどのおそれがあった。
【００３３】
そこで、本実施形態では、インナーパイプ２０と連結部材３０とが、さらにハウジング１０の第１の筒体１１と第２の筒体１２とが、それぞれスライド可能に連結される構造とした。この場合、中空糸膜２の熱収縮を考慮して、図６（ａ）に示すように、インナーパイプ２０と連結部材３０との間に所定のクリアランスＣＬ１を設定し、ハウジング１０の第１の筒体１１と第２の筒体１２との間に所定のクリアランスＣＬ２を設定するようにした。クリアランスＣＬ１とクリアランスＣＬ２は、例えば同一寸法に設定され、中空糸膜２の熱収縮率に基づいて決められる。
【００３４】
図６（ｂ）に示すように、加湿装置１に設けられた各中空糸膜２の内側にアニール処理よりも高い温度の乾燥ガスｆｂが導入されて、各中空糸膜２が破線で示す状態から実線で示す状態へと熱収縮すると、インナーパイプ２０と連結部材３０とが、さらに第１の筒体１１と第２の筒体１２とが、それぞれ互いに接近する方向へスライド移動する。これにより、中空糸膜２の熱収縮によるインナーパイプ２０などに作用する応力を吸収することができ、インナーパイプ２０が破損したり、さらにはポッティング部１５（図１参照）がインナーパイプ２０や第１の筒体１１から、またポッティング部１６（図１参照）が連結部材３０や第２の筒体１２から、それぞれ剥がれるのを防止することができる。
【００３５】
また、ハウジング１０をスライド構造とした関係上、Ｏリング１３を設けて第１の筒体１１と第２の筒体１２との連結部のシール性を確保している。しかし、このＯリング１３を設けたときに第１の筒体を補強していないと、図７に示すように、径中心方向への圧縮力Ｆが第１の筒体１１の先端部１１ａに作用するため、第１の筒体１１の先端部１１ａが変形し、第１の筒体１１の先端部１１ａの外周面と第２の筒体１２の先端部１２ａの内周面との間に隙間１７が発生して、この隙間１７を介して中空糸膜２の外側に導入されたオフガスｆａがハウジング１０の外部に漏れ出るおそれがある。
【００３６】
そこで、本実施形態の加湿装置１では、Ｏリング１３の内側に位置する第１の筒体１１の先端部１１ａに、リング状の補強部材１４をＯリング１３に対応する位置に設けることで、第１の筒体１１の変形によるシール性の低下を防止することできるようになっている。また、図１に示すように、補強部材１４の表面と第１の筒体１１の内周面１１ｂとが略同一面となるように補強部材１４を第１の筒体１１に嵌め込むことで、オフガスｆａの流れに乱れが生じるのを防止でき、オフガスｆａを効率よく流すことができる。
【００３７】
次に、インナーパイプ２０と連結部材３０とのスライド構造の変形例について説明する。図８〜図１２は、それぞれ第１〜第５の変形例を示している。なお、図８〜図１１での変形例におけるインナーパイプ２０および連結部材３０Ａ〜３０Ｄの基本的な形状は、図１に示すインナーパイプ２０と連結部材３０の形状と同じである。
【００３８】
図８（ａ）に示す第１の変形例は、連結部材３０Ａの連結部３１の周面に凸条のガイド部３１ａが複数形成され、インナーパイプ２０の内周面に凹条のガイド溝２０ｄが複数形成されたものである。ガイド部３１ａは、図８（ｂ）に示すように、９０度間隔で突出形成され、またガイド溝２０ｄは、ガイド部３１ａに対応する位置に９０度間隔で形成されている。この変形例では、それぞれのガイド部３１ａが各ガイド溝２０ｄに案内されながら、インナーパイプ２０と連結部材３０Ａとが互いに接近する方向へスライド可能となっている。
【００３９】
図９（ａ）に示す第２の変形例は、連結部材３０Ｂの先端にインナーパイプ２０の端部が挿入される環状のガイド凹部３２（図９（ｂ）参照）が形成されたものである。この変形例では、インナーパイプ２０がガイド凹部３２に案内されながら、インナーパイプ２０と連結部材３０Ｂとが互いに接近する方向へスライド移動可能となる。
【００４０】
図１０に示す第３の変形例は、連結部材３０Ｃの先端に形成された連結部３１の周面に、基端側に向けて拡径するテーパー３３が形成されている。このようにテーパー３３を形成することで、インナーパイプ２０内を連結部材３０Ｃの連結部３１がスライドしたときに、連結部３１がインナーパイプ２０に圧入されて、インナーパイプ２０と連結部材３０Ｃとの間での抜けを防止できるようになっている。
【００４１】
図１１（ａ）に示す第４の変形例は、連結部材３０Ｄの連結部３１の周面にＯリング３４（図１１（ｂ）参照）が介装されたものである。このようにＯリング３４を設けることにより、インナーパイプ２０と連結部材３０Ｄとの間でのスライド動作を円滑に行うことができる。つまり、インナーパイプ２０と連結部材３０Ｄとの樹脂どうしのかじりにより、スライド機構が働かなくなるのを防止できる。
【００４２】
また、前記した各変形例では、インナーパイプ２０の両端が開放した構造について説明したが、このような形状に限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、インナーパイプ２０Ａの片側が閉塞されて、その内側の端部に円錐形状の突起部２１が設けられ、連結部材３０Ｅの先端にインナーパイプ２０Ａがスライド可能に案内される案内凹部３５が設けられたものでもよい。このように、インナーパイプ２０Ａの片側を閉塞することで、インナーパイプ２０Ａに導入されたオフガス（第１流体）がインナーパイプ２０Ａに形成された貫通孔２０ｃから確実に排出されるようになり、オフガス（第１流体）が各中空糸膜２（図１参照）の外側に効率的に導入されるようになる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の加湿装置１は、インタークーラを搭載しない燃料電池システム４０に適用することができるので、燃料電池システム４０のコストダウンを図ることができる。ただし、必ずしもインタークーラを廃止した燃料電池システム４０に搭載する必要はなく、コストダウンを図るために簡易なインタークーラを搭載した燃料電池システムに搭載して、冷却が充分でない空気を加湿装置１に導入するようにしてもよい。また、インタークーラを搭載する燃料電池システムにおいて、インタークーラに不具合が生じて冷却されない空気が加湿装置１に導入されたとしても不具合を生じない加湿装置１となるように構成してもよい。
【００４４】
なお、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変更できる。例えば、中空糸膜２の外側を通る第１流体ｆａを乾燥ガスとし、中空糸膜２の内側を通る第２流体ｆｂをオフガスとしてもよい。また、第２流体ｆｂが流れる方向は、インナーパイプ２０の開口２０ａからハウジング１０の開口部１２ｄに向けて流れる場合を例に挙げて説明したが、第２流体ｆｂがハウジング１０の開口部１２ｄから導入されて、インナーパイプ２０の開口２０ａから排出されるように設定してもよい。また、スライド機構は、インナーパイプ２０と連結部材３０との間でのみ設けるようにしてもよい。また、インナーパイプ２０と連結部材３０とが、また第１の筒体１１と第２の筒体１２とが、伸びる方向へスライド可能となるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態の加湿装置を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】燃料電池システムの一例を示す全体構成図である。
【図６】中空糸膜の動作説明図であり、（ａ）は動作前、（ｂ）は動作後である。
【図７】補強部材が設けられていない場合に生じる不具合を説明するための作用図である。
【図８】（ａ）は、インナーパイプと連結部材とのスライド機構の第１の変形例を示す分解図、（ｂ）は、Ｄ−Ｄ断面図である。
【図９】（ａ）は、インナーパイプと連結部材とのスライド機構の第２の変形例を示す分解図、（ｂ）は、Ｅ−Ｅ断面図である。
【図１０】インナーパイプと連結部材とのスライド機構の第３の変形例を示す分解図である。
【図１１】（ａ）は、インナーパイプと連結部材とのスライド機構の第４の変形例を示す分解図、（ｂ）は、Ｆ−Ｆ断面図である。
【図１２】インナーパイプと連結部材とのスライド機構の第５の変形例を示す分解図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 加湿装置
２ 中空糸膜
２Ａ 中空糸膜束
１０ ハウジング
１１ 第１の筒体
１１ａ 先端部
１１ｂ 内周面
１２ 第２の筒体
１２ａ 先端部
１２ｂ 内周面
１２ｄ 開口部
１３ Ｏリング（シール部材）
１４ 補強部材
１５，１６ ポッティング部
２０ インナーパイプ
２０ａ，２０ｂ 開口
３０ 連結部材
３１ 連結部
４０ 燃料電池システム
４１ 空気供給装置
４２ 水素供給装置
４３ スーパーチャージャ
ｆａ オフガス（第１流体）
ｆｂ 乾燥ガス（第２流体）
ＦＣ 燃料電池
ＣＬ１，ＣＬ２ クリアランス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の中空糸膜を束ねた中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収容するハウジングと、前記ハウジング内に設けられて前記各中空糸膜の外側に第１流体を通流させるインナーパイプとが設けられ、前記各中空糸膜の内側の中空部に第２流体が通流されたときに、前記第１流体と前記第２流体との間で水分の受け渡しを行う加湿装置において、
前記ハウジング内には、前記インナーパイプとスライド可能に連結される連結部材が設けられていることを特徴とする加湿装置。
【請求項２】
前記ハウジングは、軸方向に分割された第１の筒体と第２の筒体とを有し、前記第１の筒体と前記第２の筒体とが少なくとも前記ハウジングの長さが縮む方向にスライド可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
【請求項３】
前記第１の筒体の外周面と前記第２の筒体の内周面とが互いに対面する位置に環状のシール部材が設けられ、前記シール部材と対応する前記第１の筒体の内周面に補強部材が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の加湿装置。
【請求項１】
複数の中空糸膜を束ねた中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収容するハウジングと、前記ハウジング内に設けられて前記各中空糸膜の外側に第１流体を通流させるインナーパイプとが設けられ、前記各中空糸膜の内側の中空部に第２流体が通流されたときに、前記第１流体と前記第２流体との間で水分の受け渡しを行う加湿装置において、
前記ハウジング内には、前記インナーパイプとスライド可能に連結される連結部材が設けられていることを特徴とする加湿装置。
【請求項２】
前記ハウジングは、軸方向に分割された第１の筒体と第２の筒体とを有し、前記第１の筒体と前記第２の筒体とが少なくとも前記ハウジングの長さが縮む方向にスライド可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
【請求項３】
前記第１の筒体の外周面と前記第２の筒体の内周面とが互いに対面する位置に環状のシール部材が設けられ、前記シール部材と対応する前記第１の筒体の内周面に補強部材が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の加湿装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−６４１８９（Ｐ２００６−６４１８９Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４３５４８（Ｐ２００４−２４３５４８）
【出願日】平成１６年８月２４日（２００４．８．２４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２４日（２００４．８．２４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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