(57)【要約】【課題】ウェットガスからドライガスへの効率のよい水分の移動を行える水蒸気透過膜の積層体を製造するに当たり、その製造時における作業の手間を抑制できるようにする。【解決手段】積層体１１は、水蒸気透過膜によって形成されて複数段となるように積層されている扁平筒状の筒部１２を備える。更に、積層体１１は、複数段の筒部１２のうちの隣接する筒部１２において、同筒部１２の中心線方向の一方の開口部の外周面同士をそれら外周面との一体形成によって接続する接続部１３を備える。また、積層体１１は、隣接する筒部１２において、同筒部１２の他方の開口部の外周面同士を離間しないよう当接させている当接部９も備える。そして、ウェットガスとドライガスとのうち、一方のガスを流すための第１ガス通路１４が筒部１２の内側に形成されており、且つ、他方のガスを流すための第２ガス通路１５が複数段の筒部１２の外周面同士の間に形成されている。【選択図】図２
2020138173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加湿器を通過するウェットガスから水分を取り込む一方で、前記加湿器を通過するドライガスに対し前記取り込んだ水分を付与する水蒸気透過膜の積層体において、
水蒸気透過膜によって形成されて複数段となるように積層されている扁平筒状の筒部と、
複数段の前記筒部のうちの隣接する筒部において、筒部の中心線方向の一方の開口部の外周面同士をそれら外周面との一体形成によって接続する接続部と、
隣接する前記筒部において、筒部の中心線方向の他方の開口部の外周面同士を離間しないよう当接させている当接部と、を備えており、
前記ウェットガスと前記ドライガスとのうち、一方のガスを流すための第１ガス通路が前記筒部の内側に形成されており、且つ、他方のガスを流すための第２ガス通路が隣合う前記筒部の外周面同士の間に形成されていることを特徴とする水蒸気透過膜の積層体。
【請求項２】
前記筒部には、前記第１ガス通路内に向けて突出する第１突部、及び、前記第２ガス通路内に向けて突出する第２突部が形成されている請求項１に記載の水蒸気透過膜の積層体。
【請求項３】
前記筒部の内側には第１保持部材が設けられており、隣合う前記筒部の外周面同士の間には第２保持部材が設けられている請求項１に記載の水蒸気透過膜の積層体。
【請求項４】
シート状の水蒸気透過膜を予め定められた長さの扁平筒状に形成する第１工程と、
扁平筒状に形成された前記水蒸気透過膜の中心線方向において、同水蒸気透過膜の外周面における短径方向の一方側と他方側との交互に、同水蒸気透過膜の幅方向に延びるスリットを形成する第２工程と、
扁平筒状に形成された前記水蒸気透過膜を前記スリットに対応する部分で同スリットが拡開する方向に折ることにより、前記水蒸気透過膜を用いてウェットガスとドライガスとのうちの一方を流すための第１ガス通路を内部に有する複数段の筒部を形成するとともに、隣合う前記筒部の外周面同士の間にウェットガスとドライガスとのうちの他方を流すための第２ガス通路を形成する第３工程と、
を行うことを特徴とする水蒸気透過膜の積層体の製造方法。
【請求項５】
前記第３工程において、前記水蒸気透過膜を前記スリットに対応する部分で折るとき、扁平筒状の前記水蒸気透過膜にその内側に向けて突出する第１突部と外側に向けて突出する第２突部とが形成される請求項４に記載の水蒸気透過膜の積層体の製造方法。
【請求項６】
前記第３工程において、前記水蒸気透過膜を前記スリットに対応する部分で折るとき、複数段の前記筒部の内部に第１保持部材をスリットから差し込む一方、隣合う前記筒部の外周面同士の間に第２保持部材を差し込む請求項４に記載の水蒸気透過膜の積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水蒸気透過膜の積層体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載される燃料電池においては、水素等の燃料ガスと大気等の酸化ガスとの供給を受け、それら燃料ガスと酸化ガスとの反応に基づく発電が行われる一方、その反応に伴って水が生成される。なお、こうして生成された水は、燃料電池から流出する排気に含まれるようになる。
【０００３】
また、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、特許文献１に示される加湿器を用いて、燃料電池から流出した排気（ウェットガス）に含まれる水分を取り出して同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）に上記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考えられている。こうした加湿器では、上記ウェットガスと上記ドライガスとが通過するようになっており、且つ、それらガスの間での水分の受け渡しを行う水蒸気透過膜の積層体が設けられている。なお、水蒸気透過膜は、気体を透過させることなく、且つ、水分（水蒸気）を透過させることが可能な性質を有している。
【０００４】
同積層体は、四角形のシート状をなす水蒸気透過膜を厚さ方向において四角形のウェットプレートと同じく四角形のドライプレートとで挟み込み、それら水蒸気透過膜、ウェットプレート、及びドライプレートを一組として厚さ方向に複数段重ねることによって直方体状に形成されている。更に、ウェットプレート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おり、ドライガスプレート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。そして、上記積層体においては、ウェットガス通路を流れるウェットガス中の水分が水蒸気透過膜に取り込まれ、取り込まれた水分がドライガス通路を流れるドライガスに対し付与される。
【０００５】
なお、ウェットプレートのウェットガス通路は同プレートの一辺から反対側の一辺に向けて延びるように形成されており、ドライガスプレートのドライガス通路は同プレートの一辺から反対側の一辺に向けて延びるよう形成されている。ちなみに、上記積層体においては、ウェットガスとドライガスとが交差する方向に流れるよう水蒸気透過膜に対しウェットプレート及びドライプレートが配置されている。このため、直方体状の上記積層体においては、ウェットガスが一つの面から流入して同面の反対側の面から流出する一方、ドライガスがそれらの面とは別の面から流入して同別の面と反対側の面から流出するようになる。
【０００６】
従って、上記積層体におけるウェットガスが流入する面及び流出する面、並びに、ドライガスが流入する面及び流出する面がそれぞれ異なるようになる。仮に、ウェットガス側の面のいずれかとドライガス側の面のいずれかとが同一の面となった場合、上記積層体にウェットガス及びドライガスを流すための配管構造が複雑になることは避けられないが、こうした問題の発生は抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４８９１１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に示される積層体では、シート状の水蒸気透過膜におけるウェットガス及びドライガスと水分の受け渡しを行うことができる面積の拡大に限界があり、その面積の拡大だけではウェットガスからドライガスに効率よく水分を移動させることができないおそれがある。また、積層体の製造時、水蒸気透過膜以外にウェットプレート及びドライプレートを用意しておき、且つ、積層体においてウェットガスとドライガスとの流れる方向が交差するよう水蒸気透過膜に対する上記ウェットプレート及び上記ドライプレートの配置を各段毎に調整しなければならず、それらの作業に手間がかかることは否めない。
【０００９】
本発明の目的は、ウェットガスからドライガスへの効率のよい水分の移動を行える水蒸気透過膜の積層体を製造するに当たり、その製造時における作業の手間を抑制できる水蒸気透過膜の積層体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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水蒸気透過膜の積層体は、加湿器を通過するウェットガスから水分を取り込む一方で、加湿器を通過するドライガスに対し上記取り込んだ水分を付与する。同積層体は、水蒸気透過膜によって形成されて複数段となるように積層されている扁平筒状の筒部と、複数段の筒部のうちの隣接する筒部において、筒部の中心線方向の一方の開口部の外周面同士をそれら外周面との一体形成によって接続する接続部と、隣接する筒部において、筒部の中心線方向の他方の開口部の外周面同士を離間しないよう当接させている当接部と、を備える。そして、ウェットガスとドライガスとのうち、一方のガスを流すための第１ガス通路が上記筒部の内側に形成されており、且つ、他方のガスを流すための第２ガス通路が隣合う上記筒部の外周面同士の間に形成されている。
【００１１】
上記構成によれば、水蒸気透過膜の積層体における第１ガス通路と第２ガス通路とが交差する方向に延びるようになるため、それらの通路を通過するウェットガスとドライガスとを交差する方向に流れるようにすることができる。更に、第１ガス通路と第２ガス通路とが水蒸気透過膜によって形成されるため、積層体におけるウェットガス及びドライガスとの水分の受け渡しを行うことができる面積を大きくすることができ、ウェットガスからドライガスに効率よく水分を移動させることができる。また、こうした積層体を次のように製造することが可能となる。
【００１２】
すなわち、シート状の水蒸気透過膜を予め定められた長さの扁平筒状に形成し、扁平筒状に形成された上記水蒸気透過膜の中心線方向において、同水蒸気透過膜の外周面における短径方向の一方側と他方側との交互に、同水蒸気透過膜の幅方向に延びるスリットを形成する。そして、扁平筒状に形成された上記水蒸気透過膜をスリットに対応する部分で同スリットが拡開する方向に折ることにより、水蒸気透過膜を用いて上記第１ガス通路を内部に有する複数段の筒部を形成する。このとき、扁平筒状に形成された上記水蒸気透過膜におけるスリットに対応する部分（折られた部分）が上記接続部となる。更に、隣接する上記筒部における上記折られた部分に対応する開口部と反対側の開口部同士には、それら開口部同士を離間しないよう当接させる当接部が設けられる。その結果、隣合う上記筒部の外周面同士の間に、ウェットガスとドライガスとのうちの他方のガスを流すための上記第２ガス通路が形成される。
【００１３】
以上から分かるように、互いに交差する方向に流れるウェットガスからドライガスへの効率のよい水分の移動を行える水蒸気透過膜の積層体を製造するに当たり、その製造時における作業の手間を抑制することができる。
【００１４】
上記課題を解決する水蒸気透過膜の積層体の製造方法では、次の第１工程、第２工程、及び第３工程が行われる。すなわち、第１工程では、シート状の水蒸気透過膜が予め定められた長さの扁平筒状に形成される。第２工程では、扁平筒状に形成された上記水蒸気透過膜の中心線方向において、同水蒸気透過膜の外周面における短径方向の一方側と他方側との交互に、同水蒸気透過膜の幅方向に延びるスリットが形成される。第３工程では、扁平筒状に形成された上記水蒸気透過膜を上記スリットに対応する部分で同スリットが拡開する方向に折ることにより、上記水蒸気透過膜を用いてウェットガスとドライガスとのうちの一方を流すための第１ガス通路を内部に有する複数段の筒部が形成される。更に、隣合う前記筒部の外周面同士の間に、ウェットガスとドライガスとのうちの他方を流すための第２ガス通路が形成される。
【００１５】
上記方法によれば、製造された水蒸気透過膜の積層体において、第１ガス通路と第２ガス通路とが交差する方向に延びるようになるため、それらの通路を通過するウェットガスとドライガスとが交差する方向に流れる。更に、第１ガス通路と第２ガス通路とが水蒸気透過膜によって形成されるため、積層体におけるウェットガス及びドライガスとの水分の受け渡しを行うことができる面積を大きくすることができ、ウェットガスからドライガスに効率よく水分を移動させることができる。そして、こうした水蒸気透過膜の積層体を手間のかかる作業を行うことなく製造することができる。従って、ウェットガスからドライガスへの効率のよい水分の移動を行える水蒸気透過膜の積層体を製造するに当たり、その製造時における作業の手間を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】燃料電池に対するガスの給排構造を示す略図。
【図２】水蒸気透過膜の積層体を示す側面図。
【図３】水蒸気透過膜の積層体における筒部を示す正面図。
【図４】同積層体の製造方法における第１工程を概略的に示す斜視図。
【図５】同第１工程で形成された扁平筒状のシートを概略的に示す斜視図。
【図６】同シートの折り畳み態様を概略的に示す斜視図。
【図７】同シートの折り畳み態様を概略的に示す側面図。
【図８】水蒸気透過膜の積層体を示す側面図。
【図９】水蒸気透過膜の積層体における筒部を示す正面図。
【図１０】積層体に対する第１保持部材及び第２保持部材の挿入態様を示す側面図。
【図１１】扁平筒状のシートを形成する際の他の例を概略的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、水蒸気透過膜の積層体及びその製造方法の一実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。
図１に示す燃料電池１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おり、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。
【００１８】
燃料電池１のアノード側には、水素を供給する一方で同燃料電池１のアノード側から排気を流出させる燃料側通路２が接続されている。この燃料側通路２の上流端は、水素を溜めるための水素タンク４に繋がっている。そして、燃料電池１のアノード側、より詳しくは膜電極接合体のアノード電極層とそれに隣合うセパレータとの間に、燃料側通路２における燃料電池１よりも上流側（供給側）の部分を介して、水素タンク４からの水素が供給される。
【００１９】
また、燃料電池１のカソード側には、大気を供給する一方で同燃料電池１のカソード側から排気を流出させる大気側通路３が接続されている。この大気側通路３の上流端は大気に開放されている。そして、燃料電池１のカソード側、より詳しくは膜電極接合体のカソード電極層とそれに隣合うセパレータとの間に、大気側通路３における燃料電池１よりも上流側（供給側）の部分を介して、大気が供給される。
【００２０】
燃料電池１においては、アノード側に供給された水素とカソード側に供給された大気中の酸素との反応に基づく発電が行われる一方、その反応に伴って水が生成される。こうして生成された水は、燃料電池１のアノード側から燃料側通路２における燃料電池１よりも下流側（排出側）の部分に流出する排気に含まれるとともに、燃料電池１のカソード側から大気側通路３における燃料電池１よりも下流側（排出側）の部分に流出する排気に含まれるようになる。
【００２１】
ところで、燃料電池１においては、その内部の膜電極接合体を湿潤状態とすることによって発電効率が高くなる性質を有している。このため、燃料側通路２と大気側通路３との少なくとも一方の通路に、燃料電池１から流出した排気（ウェットガス）に含まれる水分を取り出して同燃料電池１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）に上記水分を付与する加湿器を設けることが考えられる。ちなみに、この実施形態では、大気側通路３において燃料電池１よりも上流側（供給側）の部分と下流側（排出側）の部分とに亘るように加湿器５が設けられている。
【００２２】
燃料電池１から大気側通路３における同燃料電池１よりも下流側の部分に流出した排気（大気）は、燃料電池１内で生成された水を水蒸気の状態で含むウェットガスとなっている。そして、上記加湿器５は、上記排気中に含まれている水分（水蒸気）を取り出し、大気側通路３における燃料電池１よりも上流側の部分を流れる乾燥した大気（ドライガス）に対し与えることにより、その大気をウェットガスとする。そして、そのウェットガスとなった大気が燃料電池１のカソード側に供給されることにより、燃料電池１内が湿潤状態とされるようになる。
【００２３】
一方、燃料側通路２において、燃料電池１よりも下流側（排出側）の部分は気液分離器７に繋がっている。この気液分離器７は、燃料電池１から流出した排気（燃料電池１で用いられなかった水素）に含まれる水を同排気から分離する。そして、気液分離器７で水と分離した排気（水素）は、水素通路８を介して燃料側通路２における燃料電池１の上流側の部分に再循環される。
【００２４】
次に、上記加湿器５について詳しく説明する。
図２は、加湿器５（図１）を通過するウェットガスとドライガスとの間での水分の受け渡しを行うため、同加湿器５の内部に設けられる水蒸気透過膜の積層体１１を示している。この積層体１１は、シート状の水蒸気透過膜を折り畳むことによって直方体状に形成されている。なお、積層体１１を形成する水蒸気透過膜は、気体を透過させることなく、且つ、水分（水蒸気）を透過させることが可能な性質を有している。
【００２５】
積層体１１は、シート状の水蒸気透過膜によって形成されて複数段となるように積層されている扁平筒状の筒部１２を備えている。更に、積層体１１は、複数段の筒部１２のうちの隣接する筒部１２において、同筒部１２の中心線方向の一方の開口部の外周面同士を、それら外周面との一体形成によって接続する接続部１３を備えている。また、積層体１１は、隣接する筒部１２において、同筒部１２の中心線方向の他方の開口部の外周面同士を離間しないよう当接させている当接部９も備えている。なお、当接部９に関しては、隣接する筒部１２における他方の開口部の外周面同士を接着することによって実現することが考えられる。
【００２６】
積層体１１における各筒部１２の内側には、ウェットガスとドライガスとのうちの一方のガス（この例ではウェットガス）を流すための第１ガス通路１４が形成されている。また、隣合う上記筒部１２の外周面同士の間には、ウェットガスとドライガスとのうちの他方のガス（この例ではドライガス）を流すための第２ガス通路１５が形成されている。従って、積層体１１においては、第１ガス通路１４と第２ガス通路１５とが交差する方向に延びるようになる。更に、直方体状の上記積層体１１は、ウェットガスを一つの面から流入させて同面の反対側の面から流出させる複数の第１ガス通路１４を有するとともに、ドライガスをそれらの面とは別の面から流入させて同別の面と反対側の面から流出させる複数の第２ガス通路１５を有するものとなる。
【００２７】
図３は、筒部１２をその開口部から見た状態を示している。図３から分かるように、扁平筒状の筒部１２において、その内部には第１ガス通路１４内に向けて突出する第１突部１６が形成されている。この第１突部１６は、筒部１２の短径方向において互いに対向するように突出するものであって、筒部１２の長径方向（幅方向：図３の左右方向）に間隔をおいて複数形成されている。更に、第１突部１６は、筒部１２の中心線方向（図３の紙面と直交する方向）に、所定の長さを有して延びるようにも形成されている。
【００２８】
図２に示すように、筒部１２の外周面には、第２ガス通路１５内に向けて突出する第２突部１７が形成されている。この第２突部１７は、隣合う筒部１２の外周面同士の間において互いに対向するように突出するものであって、筒部１２の中心線方向（図２の左右方向）に間隔をおいて複数形成されている。更に、第２突部１７は、筒部１２の長径方向（幅方向：図２の紙面と直交する方向）に、所定の長さを有して延びるようにも形成されている。
【００２９】
上述したように形成されている積層体１１は、枠体１８内に収容されて同枠体１８によって保持される。このとき、積層体１１において、各筒部１２が同筒部１２の重なる方向に押圧されるが、筒部１２の内部における第１ガス通路１４のガス流通面積が縮小することは、第１突部１６によって抑制されるようになる。更に、このときに、隣合う筒部１２の外周面同士の間の第２ガス通路１５のガス流通面積が縮小することについては、第２突部１７によって抑制されるようになる。
【００３０】
積層体１１を保持した枠体１８は、加湿器５内にセットされる。このように枠体１８がセットされると、図１に示す大気側通路３における燃料電池１よりも下流側（排出側）の部分に対し、積層体１１における各筒部１２の内側の第１ガス通路１４が連通するようになる。また、大気側通路３における燃料電池１よりも上流側（供給側）の部分が、積層体１１における隣合う筒部１２の外周面同士の間の第２ガス通路１５に対し連通するようにもなる。
【００３１】
このため、直方体状の上記積層体１１においては、ウェットガスが一つの面から流入して同面の反対側の面から流出する一方、ドライガスがそれらの面とは別の面から流入して同別の面と反対側の面から流出するようになる。仮に、積層体１１におけるウェットガス側の面のいずれかとドライガス側の面のいずれかとが同一の面となった場合、上記積層体１１にウェットガス及びドライガスを流すための加湿器５の配管構造が複雑になることは避けられないが、こうした問題の発生は抑制される。
【００３２】
なお、加湿器５においては、積層体１１の第１ガス通路１４を通過するウェットガスに含まれている水分（水蒸気）が同積層体１１に取り込まれ、取り込まれた水分が積層体１１の第２ガス通路１５を通過するドライガスに対し付与される。その結果、第２ガス通路１５を通過したガスがウェットガスとなり、そのウェットガスが燃料電池１のカソード側に供給されることによって同燃料電池１内が湿潤状態とされる。
【００３３】
次に、上記積層体１１の製造方法について、第１工程、第２工程、及び第３工程に分けて順に説明する。
［第１工程］
図４に示すように、この工程では、シート状の水蒸気透過膜が予め定められた長さの扁平筒状に形成される。詳しくは、シート状の水蒸気透過膜を巻き付けて形成されている原反ロール材２１から所定長さの水蒸気透過膜のシート２２を引き出しつつ、そのシート２２を幅方向（図４の左右方向）に巻いて同シート２２の幅方向両端部を幅方向の中央部で厚さ方向（図４の上下方向）に重ねる。更に、それら両端部を接着等によって接合することにより、上記シート２２を扁平筒状に形成する。この扁平筒状のシート２２は、所定長さ分、形成されたとき、上記原反ロール材２１から切り離される。
【００３４】
［第２工程］
図５に示すように、この工程では、扁平筒状に形成された上記水蒸気透過膜のシート２２の中心線方向において、同シート２２の外周面における短径方向（図５の上下方向）の一方側と他方側との交互に、同シート２２の幅方向に延びるスリット２３が形成される。すなわち、扁平筒状のシート２２における短径方向両側のうちの一方側に同シート２２の中心線方向について一定の間隔をおいて上記スリット２３が形成されるとともに、それらスリット２３の中間であって上記シート２２における短径方向両側のうちの他方側の部分にもそれぞれ上記スリット２３が形成される。
【００３５】
［第３工程］
図６及び図７に示すように、この工程では、扁平筒状に形成された上記シート２２を上記スリット２３に対応する部分で同スリット２３（図５）が拡開する方向に折ることにより、上記シート２２を用いて第１ガス通路１４を内部に有する複数段の筒部１２が形成される。更に、上記シート２２を上述したようにスリット２３（図５）に対応する部分で折るとき、扁平筒状の上記シート２２、すなわち図２及び図３に示す筒部１２にはその内側に向けて突出する第１突部１６と外側に向けて突出する第２突部１７とが形成される。こうした第１突部１６及び第２突部１７の形成としては、例えば上記スリット２３（図５）を拡開することによって生じる開口部から加圧機器を差し込み、その加圧機器による加圧を通じて実現することが考えられる。
【００３６】
上記シート２２を上述したようにスリット２３に対応する部分で折るとき、隣接する筒部１２の開口部付近の外周面同士、すなわち図６に二点鎖線で示す部分同士及び破線で示す部分同士が接着等によって接合される。そして、このように接合された部分が図２に示す当接部９となる。一方、図２に示す筒部１２の開口部のうち、上記当接部９側の開口部と反対側の開口部には、隣接する筒部１２の上記開口部の外周面同士を接続する接続部１３が形成される。その結果、上記接続部１３と上記当接部９との間であって、且つ、隣接する筒部１２の外周面同士の間に、第２ガス通路１５が形成されるようになる。
【００３７】
次に、本実施形態における水蒸気透過膜の積層体１１及びその製造方法の作用効果について説明する。
（１）上記積層体１１は、シート状の水蒸気透過膜を折り畳むことにより、次のような構造を有するようになる。すなわち、上記積層体１１は、扁平筒状をなす複数段の筒部１２を備える。更に、積層体１１は、複数段の筒部１２のうちの隣接する筒部１２において、同筒部１２の一方の開口部の外周面同士を、それら外周面との一体形成によって接続する接続部１３を備える。また、積層体１１は、隣接する筒部１２における他方の開口部の外周面同士を離間しないよう当接させている当接部９も備える。従って、上記積層体１１において、複数段の筒部１２の内部にそれぞれ形成される第１ガス通路１４と、隣合う筒部１２の外周面同士の間にそれぞれ形成される第２ガス通路１５とが、交差する方向に延びるようになる。その結果、第１ガス通路１４を通過するウェットガスと、第２ガス通路１５を通過するドライガスとを、交差する方向に流れるようにすることができる。更に、第１ガス通路１４と第２ガス通路１５とが水蒸気透過膜によって形成されるため、積層体１１におけるウェットガス及びドライガスとの水分の受け渡しを行うことができる面積を大きくすることができ、ウェットガスからドライガスに効率よく水分を移動させることができる。また、上述した製造方法を用いて上記積層体１１を製造することが可能となる。この製造方法を用いることにより、ウェットガスとドライガスとが交差する方向に流れる積層体１１を手間のかかる作業を行うことなく製造することができる。従って、互いに交差する方向に流れるウェットガスからドライガスへの効率のよい水分の移動を行える水蒸気透過膜の積層体１１を製造するに当たり、その製造時における作業の手間を抑制することができる。
【００３８】
（２）上記積層体１１では、枠体１８に保持されたとき、複数段の筒部１２が同筒部１２の重なる方向についてつぶれることにより、筒部１２の内部における第１ガス通路１４のガス流通面積が縮小することを、同筒部１２の内側に向かって突出する第１突部１６によって抑制することができる。更に、隣合う筒部１２の外周面同士の間の第２ガス通路１５のガス流通面積が縮小することについては、筒部１２の外側に向かって突出する第２突部１７によって抑制することができる。
【００３９】
（３）上記積層体１１の製造方法では、製造された水蒸気透過膜の積層体１１において、第１ガス通路１４と第２ガス通路１５とが交差する方向に延びるようになる。このため、上記積層体１１における第１ガス通路１４を通過するウェットガスと第２ガス通路１５を通過するドライガスとが、交差する方向に流れる。更に、第１ガス通路１４と第２ガス通路１５とが水蒸気透過膜によって形成されるため、積層体１１におけるウェットガス及びドライガスとの水分の受け渡しを行うことができる面積を大きくすることができ、ウェットガスからドライガスに効率よく水分を移動させることができる。そして、こうした水蒸気透過膜の積層体１１を手間のかかる作業を行うことなく製造することができる。従って、ウェットガスからドライガスへの効率のよい水分の移動を行える水蒸気透過膜の積層体１１を製造するに当たり、その製造時における作業の手間を抑制することができる。
【００４０】
（４）積層体１１における第１突部１６及び第２突部１７を備えた構造を、第３工程でスリット２３を利用して容易に実現することができる。詳しくは、上記スリット２３から加圧機器を差し込んで上記第１突部及び第２突部を加圧により形成するなどして、上記第１突部１６及び上記第２突部１７を積層体１１に対し容易に形成することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第１突部１６は、筒部１２の中心線方向に所定の長さを有して延びるように形成されているが、こうしたことは必須ではない。
【００４２】
・第２突部１７は、筒部１２の長径方向に所定の長さを有して延びるように形成されているが、こうしたことは必須ではない。
・積層体１１に第１突部１６及び第２突部１７（図２及び図３）を形成する代わりに、図８及び図９に示すように第１保持部材３１及び第２保持部材３２を設けるようにしてもよい。上記第１保持部材３１は、筒部１２の中心線方向（図９の紙面と直交する方向）に所定の長さを有して延びる棒状に形成されており、積層体１１における各筒部１２の内側にそれぞれ設けられる。また、上記第２保持部材３２は、筒部１２の長径方向（図８の紙面と直交する方向）に所定の長さを有して延びる棒状に形成されており、積層体１１における隣合う筒部１２の外周面同士の間にそれぞれ設けられる。
【００４３】
この場合も、上記実施形態の（２）と同様の効果が得られる。すなわち、積層体１１が枠体１８に保持されたとき、複数段の筒部１２が同筒部１２の重なる方向についてつぶれることにより、筒部１２の内部における第１ガス通路１４のガス流通面積が縮小することを、第１保持部材３１によって抑制することができる。更に、隣合う筒部１２の外周面同士の間の第２ガス通路１５のガス流通面積が縮小することについては、第２保持部材３２によって抑制することができる。
【００４４】
・上記第１保持部材３１及び上記第２保持部材３２が設けられる積層体１１を製造する際には、第３工程において次のような作業が行われる。すなわち、図１０に示すように、扁平筒状のシート２２をスリット２３（図５）に対応する部分で折るとき、複数段の筒部１２の内部に第１保持部材３１をスリット２３から差し込む一方、隣合う筒部１２の外周面同士の間に第２保持部材３２を差し込む。
【００４５】
こうした積層体１１の製造方法によれば、第１保持部材３１によって第１ガス通路１４のガス流通面積の縮小が抑制され、且つ、第２保持部材３２によって第２ガス通路１５のガス流通面積の縮小が抑制される。また、こうしたことを抑制できる構造、すなわち積層体１１における第１保持部材３１及び第２保持部材３２を備えた構造を、第３工程でスリット２３（図５）から筒部１２の内部に第１保持部材３１を差し込むとともに、隣合う上記筒部１２の外周面同士の間に第２保持部材３２を差し込むことにより、容易に実現することができる。
【００４６】
・当接部９に関しては、必ずしも隣接する筒部１２における開口部の外周面同士を接着することによって実現されるものである必要はない。例えば、積層体１１を枠体１８内に収容されて同枠体１８によって保持された状態としたとき、隣合う筒部１２における当接部９側の開口部の外周面同士が筒部１２の重なる方向に押圧されることにより、上記開口部の外周面同士を離間しないよう当接させる上記当接部９が実現されていてもよい。
【００４７】
・第１工程において、水蒸気透過膜のシート２２を扁平筒状に形成する際、図１１に示すようにシート２２を扁平筒状とすることも可能である。すなわち、シート２２を幅方向（図１１の左右方向）に巻くことによって筒状とし、シート２２の幅方向の両端部を筒状となったシート２２の幅方向の一方の端部（図１１の左端部）で厚さ方向に重ね合わせる。そして、筒状となったシート２２の幅方向の一方の端部を厚さ方向に接合するとともに、他方の端部を同じく厚さ方向に接合することにより、シート２２を扁平筒状に形成する。
【００４８】
・積層体１１に第１突部１６を形成することや第１保持部材３１を設けることについては必須ではない。
・積層体１１に第２突部１７を形成することや第２保持部材３２を設けることについては必須ではない。
【００４９】
・積層体１１において、第１ガス通路１４にドライガスを流すとともに、第２ガス通路１５にウェットガスを流すようにしてもよい。
・加湿器５を燃料側通路２に設けるようにしてもよい。この場合、燃料側通路２における燃料電池１よりも下流に流出する排気がウェットガスとなる一方、燃料側通路２における燃料電池１よりも上流側の部分から同燃料電池１に流入する水素がドライガスとなり、上記加湿器５によって上記ウェットガスから上記ドライガスへの水分の受け渡しが行われる。
【符号の説明】
【００５０】
１…燃料電池、２…燃料側通路、４…水素タンク、３…大気側通路、５…加湿器、７…気液分離器、８…水素通路、９…当接部、１１…積層体、１２…筒部、１３…接続部、１４…第１ガス通路、１５…第２ガス通路、１６…第１突部、１７…第２突部、１８…枠体、２１…原反ロール材、２２…シート、２３…スリット、３１…第１保持部材、３２…第２保持部材。
【図１】
2020138173.tif 000003
【図２】
2020138173.tif 000004
【図３】
2020138173.tif 000005
【図４】
2020138173.tif 000006
【図５】
2020138173.tif 000007
【図６】
2020138173.tif 000008
【図７】
2020138173.tif 000009
【図８】
2020138173.tif 000010
【図９】
2020138173.tif 000011
【図１０】
2020138173.tif 000012
【図１１】
2020138173.tif 000013