(57)【要約】  中空糸膜の内側に第１ガスを流すと共に外側に第２ガスを流し、第１ガスと第２ガスとの間で水分交換を行う加湿器であって、中空糸膜を複数本束ねた中空糸膜束と、両端が開口し、中空糸膜束を内部に収容する収納ケースと、第１ガスの導入口及び排出口と、第２ガスの導入口及び排出口と、を有し、収納ケースを内部に収容する筐体と、収納ケースの一端側の外周面に形成され、その収納ケースの一端側の外周面と、筐体の内周面と、の間の隙間をシールするシール部材が取り付けられる収納ケースシール溝と、筐体の内周面に形成され、その筐体の内周面と、収納ケースの他端側の外周面と、の間の隙間をシールするシール部材が取り付けられる筐体シール溝と、を備える。
2013137310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸膜の内側に第１ガスを流すと共に外側に第２ガスを流し、第１ガスと第２ガスとの間で水分交換を行う加湿器であって、
前記中空糸膜を複数本束ねた中空糸膜束と、
両端が開口し、前記中空糸膜束を内部に収容する収納ケースと、
第１ガスの導入口及び排出口と、第２ガスの導入口及び排出口と、を有し、前記収納ケースを内部に収容する筐体と、
前記収納ケースの一端側の外周面に形成され、その収納ケースの一端側の外周面と、前記筐体の内周面と、の間の隙間をシールするシール部材が取り付けられる収納ケースシール溝と、
前記筐体の内周面に形成され、その筐体の内周面と、前記収納ケースの他端側の外周面と、の間の隙間をシールするシール部材が取り付けられる筐体シール溝と、
を備える加湿器。
【請求項２】
前記筐体は、
その内壁面から収納ケースに向けて突出し、前記収納ケースシール溝と前記筐体シール溝との間に延在する突条をさらに備える、
請求項１に記載の加湿器。
【請求項３】
前記筐体は、
両端が開口して内部に前記収納ケースを収容する中央体と、
前記中央体の一方の開口を閉じる第１閉塞体と、
前記中央体の他方の開口を閉じる第２閉塞体と、
前記第１閉塞体に形成され、その第１閉塞体の外周面と、前記中央体の内周面と、の間の隙間をシールするシール部材が取り付けられる第１閉塞体シール溝と、
前記第２閉塞体に形成され、その第２閉塞体の外周面と、前記中央体の内周面と、の間の隙間をシールするシール部材が取り付けられる第２閉塞体シール溝と、
をさらに備え、
前記収納ケースシール溝、前記筐体シール溝、前記第１閉塞体シール溝及び前記第２閉塞体シール溝の全長は同一である、
請求項１又は請求項２に記載の加湿器。
【請求項４】
前記収納ケースは、
前記筐体の第２ガス導入口から導入された第２ガスを拡散させる拡散部と、
前記拡散部で拡散した第２ガスが、前記中空糸膜束の内部において前記中空糸膜の内側を流れる第１ガスに対して交差して流れるように、側面の一部から前記中空糸膜束に第２ガスを流入させるガス流入孔と、前記中空糸膜束に流入させた第２ガスを側面の残りの一部から流出させるガス流出孔と、
をさらに備える請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の加湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加湿器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＪＰ２０１０−７１６１８Ａには、従来の加湿器として、中空糸膜の内側に第１ガスを流すと共に外側に第２ガスを流し、第１ガスと第２ガスとの間で水分交換を行うものが開示されている。
【発明の概要】
【０００３】
しかしながら、前述した従来の加湿器は、複数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束を収容する収納ケースの両端部に、収納ケースを収容する筐体との間の隙間をシールするためのシール溝を形成していた。そのため、収納ケースを筐体内に挿入するときに、挿入側のシール溝に設けられたシール部材（Ｏリング）が筐体の内壁面と接触しながら、収納ケースが筐体内に挿入されることになる。その結果、挿入側のシール溝に設けられたシール部材によって、挿入方向とは反対の荷重（以下「挿入荷重」という。）が収納ケースに作用するという問題点があった。
【０００４】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、収納ケースを筐体内に挿入するときに、収納ケースに作用する挿入荷重を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある態様によれば、中空糸膜の内側に第１ガスを流すと共に外側に第２ガスを流し、第１ガスと第２ガスとの間で水分交換を行う加湿器が提供される。そしてその加湿器が、中空糸膜を複数本束ねた中空糸膜束と、両端が開口し、中空糸膜束を内部に収容する収納ケースと、第１ガスの導入口及び排出口と第２ガスの導入口及び排出口とを有し、収納ケースを内部に収容する筐体と、収納ケースの一端側の外周面に形成され、その収納ケースの一端側の外周面と筐体の内周面との間の隙間をシールするシール部材が取り付けられる収納ケースシール溝と、筐体の内周面に形成され、その筐体の内周面と収納ケースの他端側の外周面との間の隙間をシールするシール部材が取り付けられる筐体シール溝と、を備えることを特徴とする。【０００６】
本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態による加湿器の斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態による加湿器の分解斜視図である。
【図４】図４は、中空糸膜について説明する図である。
【図５】図５は、図２の加湿器のV-V線に沿う断面図である。
【図６】図６は、図２の加湿器のVI-VI線に沿う断面図である。
【図７】図７は、図２の加湿器のVII-VII線に沿う断面図である。
【図８】図８は、中央体内におけるカソードオフガスの流れを示した図である。
【図９】図９は、図８の加湿器のIX-IX線に沿う断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１実施形態による加湿器の効果について説明する図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２実施形態による加湿器の縦断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２実施形態による加湿器の横断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の第２実施形態による加湿器の効果を説明する図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の第１実施形態による加湿器の横断面図である。
【図１４】図１４は、参考形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１実施形態）
燃料電池は電解質膜をアノード電極（燃料極）とカソード電極（酸化剤極）とで挟み、アノード電極に水素を含有するアノードガス（燃料ガス）、カソード電極に酸素を含有するカソードガス（酸化剤ガス）を供給することによって発電する。アノード電極及びカソード電極の両電極において進行する電極反応は以下の通りである。
【０００９】
アノード電極  ：    ２Ｈ2 →４Ｈ+ ＋４ｅ-             …(１)
カソード電極  ：    ４Ｈ+ ＋４ｅ- ＋Ｏ2 →２Ｈ2Ｏ     …(２)
【００１０】
この（１）及び（２）の電極反応によって燃料電池は１ボルト程度の起電力を生じる。
【００１１】
このような燃料電池を自動車用動力源として使用する場合には、要求される電力が大きいため、数百枚の燃料電池を積層した燃料電池スタックとして使用する。そして、燃料電池スタックにアノードガス及びカソードガスを供給する燃料電池システムを構成して、車両駆動用の電力を取り出す。
【００１２】
図１は、燃料電池システム１００の概略構成図である。
【００１３】
燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１０と、カソードガス給排装置２０と、を備える。
【００１４】
燃料電池スタック１０は、複数枚の燃料電池を積層したものであり、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電し、車両の駆動に必要な電力（例えばモータを駆動するために必要な電力）を発電する。
【００１５】
燃料電池スタック１０にアノードガスを供給するアノードガス給排装置及び燃料電池スタック１０を冷却する冷却装置については、本発明の主要部ではないので、理解を容易にするために図示を省略した。
【００１６】
カソードガス給排装置２０は、燃料電池スタック１０にカソードガスを供給するとともに、燃料電池スタック１０から排出されるカソードオフガスを外気に排出する装置である。カソードガス給排装置２０は、カソードガス供給通路３０と、カソードガス排出通路４０と、フィルタ５０と、カソードコンプレッサ６０と、エアフローセンサ７０と、加湿器（ＷＲＤ；Water Recovery Device）８０と、カソード調圧弁９０と、を備える。
【００１７】
カソードガス供給通路３０は、燃料電池スタック１０に供給するカソードガスが流れる通路である。以下の説明において特に区別する必要があるときは、カソードガス供給通路３０のうち、一端がフィルタ５０に接続され、他端が加湿器８０のカソードガス導入孔１３１に接続される通路を「カソードガス供給通路３０ａ」という。また、カソード供給通路のうち、一端が加湿器８０のカソードガス排出孔１５１に接続され、他端が燃料電池スタック１０のカソードガス入口孔１１に接続される通路を「カソードガス供給通路３０ｂ」という。
【００１８】
カソードガス排出通路４０は、燃料電池スタック１０から排出されるカソードオフガスが流れる通路である。カソードオフガスは、カソードガスと、電極反応によって生じた水蒸気と、の混合ガスである。以下の説明において特に区別する必要があるときは、カソードガス排出通路４０のうち、一端が燃料電池スタック１０のカソードガス出口孔１２に接続され、他端が加湿器８０のカソードオフガス導入孔１１１に接続される通路を「カソードガス排出通路４０ａ」という。また、カソードガス排出通路４０のうち、一端が加湿器８０のカソードオフガス排出孔１１２に接続され、他端が開口端となっている通路を「カソードガス排出通路４０ｂ」という。
【００１９】
フィルタ５０は、カソードガス供給通路３０に取り込むカソードガス中の異物を取り除く。
【００２０】
カソードコンプレッサ６０は、カソードガス供給通路３０ａに設けられる。カソードコンプレッサ６０は、フィルタ５０を介してカソードガスとしての空気（外気）をカソードガス供給通路３０に取り込み、燃料電池スタック１０に供給する。
【００２１】
エアフローセンサ７０は、カソードコンプレッサ６０よりも下流のカソードガス供給通路３０に設けられる。エアフローセンサ７０は、カソードガス供給通路３０ａを流れるカソードガスの流量を検出する。
【００２２】
加湿器８０は、カソードガス供給通路３０及びカソードガス排出通路４０のそれぞれに接続されて、カソードガス排出通路４０を流れるカソードオフガス中の水分を回収し、その回収した水分でカソードガス供給通路３０を流れるカソードガスを加湿する。加湿器８０によって燃料電池スタック１０に供給するカソードガスを加湿することで、燃料電池の電解質膜の乾燥を抑制してプロトン移動抵抗を小さくできるので、燃料電池の出力性能（発電効率）を向上させることができる。加湿器８０の詳細な構成については、図２から図７を参照して後述する。
【００２３】
カソード調圧弁９０は、カソードガス排出通路４０ｂに設けられる。カソード調圧弁９０は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁である。カソード調圧弁９０の開度を調節することで、燃料電池スタック１０に供給されるカソードガスの圧力が所望の圧力に調節される。
【００２４】
次に、図２から図７を参照して、本発明の第１実施形態による加湿器８０の構成について説明する。
【００２５】
図２は、加湿器８０の斜視図である。図３は、加湿器８０の分解斜視図である。
【００２６】
加湿器８０は、筐体１と、中空糸膜モジュール２と、を備える。
【００２７】
筐体１は、中央体１１と、中央体用Ｏリング１２と、第１閉塞体１３と、第１閉塞体用Ｏリング１４と、第２閉塞体１５と、第２閉塞体用Ｏリング１６と、を備える。筐体１は、内部に中空糸膜モジュール２を収容して保護する機能と、中空糸膜モジュール２に供給するカソードガス及びカソードオフガスを筐体１の内部に導入する機能と、中空糸膜モジュール２に供給したカソードガス及びカソードオフガスを筐体１の外部に排出する機能と、有する。以下、前述した筐体１の各構成部品について説明する。
【００２８】
中央体１１は、両端が開口した扁平な金属製のケースであって、内部に中空糸膜モジュール２を収容する。以下の説明においては、中央体両端の開口面と直行する方向を「軸方向」という。また、中央体１１の第２閉塞体側の開口面を正面とし、図中上側を上、図中下側を下、図中手前側を左、図中奥側を右として、上下左右を定義する。
【００２９】
中央体１１の左側壁には、カソードオフガス導入孔１１１が形成される。カソードオフガス導入孔１１１は、カソードガス排出通路４０ａに接続される。カソードオフガス導入孔１１１は、燃料電池スタック１０から排出されてカソードガス排出通路４０ａを流れてきたカソードオフガスを、中央体１１の内部に導入する。
【００３０】
中央体１１の右側壁には、カソードオフガス排出孔１１２が形成される。カソードオフガス排出孔１１２は、カソードガス排出通路４０ｂに接続される。カソードオフガス排出孔１１２は、中央体１１の内部に導入されて中空糸膜モジュール２によって水分が回収されたカソードオフガスを、カソードガス排出通路４０ｂに排出する。
【００３１】
中央体１１の他端部（第２閉塞体側の端部）の内壁面には、中央体シール溝１１３が全周に亘って形成される。中央体シール溝１１３は、中央体１１の内壁面から垂直に突出する２つの環状突起１１３ａ，１１３ｂの間に形成される溝である。
【００３２】
中央体用Ｏリング１２は、中央体シール溝１１３に嵌め込まれる。中央体用Ｏリング１２は、中央体１１の内壁面と、中央体１１の内部に収容される収納ケース２２の外壁面と、の間の隙間をシールする。
【００３３】
第１閉塞体１３は、中央体１１の一方の開口を閉じる金属製の蓋であって、ボルト等によって中央体１１に締結される。第１閉塞体１３は、カソードガス導入孔１３１と、開口部１３２と、を備える。
【００３４】
カソードガス導入孔１３１は、カソードガス供給通路３０ａに接続される。カソードガス導入孔１３１は、コンプレッサから吐出されたカソードガスを第１閉塞体１３の内部に導入する。第１閉塞体１３の内部に導入したカソードガスは、開口部１３２を介して中央体１１の一方の開口から中央体１１の内部に導入する。
【００３５】
開口部１３２は、第１閉塞体１３が中央体１１に締結されたときに、中央体１１の内部に挿入される。開口部１３２の外周面には、第１閉塞体シール溝１３３が全周に亘って形成される。第１閉塞体シール溝１３３は、開口部１３２の外周面から垂直に突出する２つの環状突起１３３ａ，１３３ｂの間に形成される溝である。
【００３６】
第１閉塞体用Ｏリング１４は、第１閉塞体シール溝１３３に嵌め込まれる。第１閉塞体用Ｏリング１４は、第１閉塞体１３の開口部１３２の外周面と、中央体１１の内壁面と、の間の隙間をシールする。
【００３７】
第２閉塞体１５は、中央体１１の他方の開口を閉じる金属製の蓋であって、ボルト等によって中央体１１に締結される。第２閉塞体１５は、カソードガス排出孔１５１と、開口部１５２と、を備える。
【００３８】
カソードガス排出孔１５１は、カソードガス供給通路３０ｂに接続される。カソードガス排出孔１５１は、中空糸膜モジュール２によって加湿されて中央体１１の他方の開口から第２閉塞体１５の内部に排出されたカソードガスを、カソードガス供給通路３０ｂに排出する。カソードガス供給通路３０ｂに排出されたカソードガスは、カソードガス供給通路３０ｂを介して燃料電池スタック１０に供給される。
【００３９】
開口部１５２は、第２閉塞体１５が中央体１１に締結されたときに、中央体１１の内部に挿入される。開口部１５２の外周面には、第２閉塞体シール溝１５３が全周に亘って形成される。第２閉塞体シール溝１５３は、開口部１５２の外周面から垂直に突出する２つの環状突起１５３ａ，１５３ｂの間に形成される溝である。
【００４０】
第２閉塞体用Ｏリング１６は、第２閉塞体シール溝１５３に嵌め込まれる。第２閉塞体用Ｏリング１６は、第２閉塞体１５の開口部１５２の外周面と、中央体１１の内壁面と、の間の隙間をシールする。
【００４１】
中空糸膜モジュール２は、中空糸膜束２１と、収納ケース２２と、収納ケース用Ｏリング２３と、を備える。中空糸膜モジュール２の各構成部品について説明する前に、まず図４を参照して中空糸膜５について説明する。
【００４２】
図４は、中空糸膜５について説明する図である。
【００４３】
図４に示すように、中空糸膜５は、水分透過性を有する中空状の膜であって、その両端面に開口すると共に、その両端面の開口同士を連通する内部流路５１を備える。中空糸膜５は、内部流路５１を流れる内部ガスと中空糸膜５の外周面５３に接触しながら流れる外部ガスとの水蒸気分圧差に応じて、内部ガスと外部ガスとの間で水分の交換を行う。
【００４４】
本実施形態では、内部ガスをカソードガス、外部ガスをカソードオフガスとすることで、カソードオフガス中の水蒸気を中空糸膜５の内部流路５１に透過させ、カソードガスを加湿する。
【００４５】
以下、再び図３を参照して中空糸膜モジュール２の各構成部品について説明する。
【００４６】
中空糸膜束２１は、複数本の中空糸膜５を束ねた後に、中空糸膜束２１の両端部の各中空糸膜間の微細な空隙をポッティング材で埋めて、中空糸膜同士を接着させることで一体形成される。中空糸膜束２１の両端部以外は、中空糸膜同士はポッティング材で接着されておらず、各中空糸膜間には微細な空隙が存在したままとなっている。この各中空糸膜間に存在する微細な空隙が、前述した外部ガスが流れる流路（以下「外部流路」という。）５２となる。中空糸膜束２１は、外部流路５２を流れるカソードオフガス中の水蒸気を、各中空糸膜５の内部流路５１に透過させることで、その内部流路５１を流れるカソードガスを加湿する。
【００４７】
収納ケース２２は、両端が開口した扁平な樹脂製のケースであって、中空糸膜束２１の長手方向が軸方向と平行となるように中空糸膜束２１を内部に収容する。
【００４８】
収納ケース２２の一端部（第１閉塞体側の端部）の側壁には、収納ケースシール溝２２１が全周に亘って形成される。収納ケースシール溝２２１は、収納ケース２２の側壁から垂直に突出する２つの環状突起２２１ａ，２２１ｂの間に形成される溝である。
【００４９】
収納ケース用Ｏリング２３は、収納ケースシール溝２２１に嵌め込まれる。収納ケース用Ｏリング２３は、収納ケース２２の側壁と、中央体１１の内壁面と、の間の隙間をシールする。
【００５０】
また、収納ケース２２は、収納ケース２２の側壁の一部（上側壁、右側壁、左側壁）から中空糸膜束２１の外部流路５２にカソードオフガスを流入させるとともに、外部流路５２に流入したカソードオフガスを、収納ケース２２の側壁の残りの一部（下側壁）から流出させる機能を有する。以下、この機能を発揮させるための構成について、図３のほかに図５から図７を参照して説明する。
【００５１】
図５は、図２の加湿器のV-V線に沿う断面図である。図６は、図２の加湿器のVI-VI線に沿う断面図である。図７は、図２の加湿器のVII-VII線に沿う断面図である。図６と図７とは、図７が後述する左側バイパスリブ２２６及び右側バイパスリブ２２８を含む部分の断面図である点で相違する。また、図５から図７において、中空糸膜束２１の図示は省略している。
【００５２】
収納ケース２２の上側壁には、上側ガス流入孔２２２が形成される。
【００５３】
上側ガス流入孔２２２は、上側壁を貫通する孔であって、上側壁のほぼ全面に複数形成される。中央体１１の左側壁に形成されたカソードオフガス導入孔１１１から中央体１１の内部に導入されたカソードオフガスは、主に上側ガス流入孔２２２から中空糸膜束２１の外部流路５２に流入する。
【００５４】
収納ケース２２の下側壁には、ガス排出孔２２３が形成される。
【００５５】
ガス排出孔２２３は、下側壁を貫通する孔であって、下側壁のほぼ全面に複数形成される。中空糸膜束２１の外部流路５２に流入したカソードオフガスは、ガス排出孔２２３から中央体１１の内部に排出される。そして、中央体１１の右側壁に形成されたカソードオフガス排出孔１１２からカソードオフガス排出通路４０ｂに排出される。
【００５６】
収納ケース２２の左側壁には、拡散壁２２４と、左側ガス流入孔２２５と、左側バイパスリブ２２６と、が形成される。
【００５７】
拡散壁２２４は、中空糸膜モジュール２を中央体１１に収容したときに、中央体１１に形成されたカソードオフガス導入孔１１１と対向する位置に形成される。カソードオフガス導入孔１１１から中央体１１の内部に導入されたカソードオフガスは、拡散壁２２４に衝突して拡散する。
【００５８】
左側ガス流入孔２２５は、左側壁を貫通する孔であって、拡散壁２２４の形成部位を除く左側壁のほぼ全面に複数形成される。中央体１１の内部に導入されたカソードオフガスは、上側ガス流入孔２２２のほか、この左側ガス流入孔２２５からも中空糸膜束２１の外部流路５２に流入する。
【００５９】
左側バイパスリブ２２６は、左側壁の外周面下側から垂直に突出し、軸方向に亘って形成される突条である。左側バイパスリブ２２６は、中央体１１の内周面との間に所定の隙間（以下「左側バイパス空間」という。）３１が生じるように形成される。
【００６０】
図７に示すように、左側バイパスリブ２２６の軸方向長さは、中空糸膜モジュール２が中央体１１に収容されたときに、収納ケース２２に形成された内側（第２閉塞体側）の環状突起２２１ｂと、中央体１１の内壁面に形成された内側（第１閉塞体側）の環状突起１１３ｂと、の間に収まるように設定される。左側バイパスリブ２２６の高さは、収納ケース２２の一端部に形成された環状突起２２１ａ，２２１ｂの高さ以下に設定される。本実施形態では、左側バイパスリブ２２６の高さと、環状突起２２１ａ，２２１ｂの高さが同じになるようにしている。
【００６１】
収納ケース２２の右側壁には、右側ガス流入孔２２７と、右側バイパスリブ２２８と、が形成される。
【００６２】
右側ガス流入孔２２７は、右側壁を貫通する孔であって、右側壁のほぼ全面に複数形成される。中央体１１の内部に導入されたカソードオフガスは、上側ガス流入孔２２２のほか、この右側ガス流入孔２２７からも中空糸膜束２１の外部流路５２に流入する。
【００６３】
右側バイパスリブ２２８は、右側壁の外周面下側から垂直に突出し、軸方向に亘って形成される突条である。右側バイパスリブ２２８は、中央体１１の内周面との間に所定の隙間（以下「右側バイパス空間」という。）３２が生じるように形成される。
【００６４】
図７に示すように、右側バイパスリブ２２８の軸方向長さは、中空糸膜モジュール２が中央体１１に収容されたときに、収納ケース２２に形成された内側の環状突起２２１ｂと、中央体１１の内壁面に形成された内側の環状突起１１３ｂと、の間に収まるように設定される。右側バイパスリブ２２８の高さは、収納ケース２２の一端部に形成された環状突起２２１ａ，２２１ｂの高さ以下に設定される。本実施形態では、右側バイパスリブ２２８の高さと、環状突起２２１ａ，２２１ｂの高さが同じになるようにしている。
【００６５】
次に、図８及び図９を参照して、中央体１１内におけるカソードオフガスの流れについて説明する。
【００６６】
図８は、中央体内におけるカソードオフガスの流れを示した図である。図９は、図８のIX-IX線に沿う断面図である。図８及び図９の矢印は、カソードオフガスの流れを示すものであり、図９においては中空糸膜束２１の一部分のみを図示している。
【００６７】
図８及び図９に示すように、中央体１１に中空糸膜モジュール２を収容したとき、中央体１１と収納ケース２２との間には、所定の隙間が生じるようになっている。
【００６８】
中央体１１のカソードオフガス導入孔１１１から中央体１１の内部（中央体１１と収納ケース２２との間の隙間）に導入されたカソードオフガスは、左側壁の拡散壁２２４に衝突して拡散し、その一部が中央体１１と収納ケース２２の左側壁、上側壁及び右側壁との間の各隙間３３，３４，３５を流れて収納ケース２２の左側ガス流入孔２２５、上側ガス流入孔２２２及び右側ガス流入孔２２７から中空糸膜束２１の外部流路５２に流入する。
【００６９】
一方で、残りの一部は、左側バイパス空間３１及び右側バイパス空間３２を通って中央体１１と収納ケース２２の下側壁との間の隙間３６へと流れ込み、中空糸膜束２１の外部流路５２に流入することなくカソードオフガス排出孔１１２から排出される。
【００７０】
左側バイパス空間３１及び右側バイパス空間３２を流れるカソードオフガスの流量は、左側バイパスリブ２２６及び右側バイパスリブ２２８の高さを調整することで制御することができる。言い換えれば、収納ケース２２の各ガス流入孔２２２，２２５，２２７から中空糸膜束２１の外部流路５２に流入するカソードオフガスの流量や、外部流路５２に流入した後のカソードオフガスの流れ方向、流速などを、左側バイパスリブ２２６及び右側バイパスリブ２２８の高さを調整することで制御することができる。
【００７１】
本実施形態では、図８及び図９に示すように、収納ケース２２の各ガス流入孔２２２，２２５，２２７から中空糸膜束２１の外部流路５２に流入したカソードオフガスが、上面壁の全面から均一に、かつ、上側壁から下側壁に向かって等しい流速で垂直に流れるようにしている。
【００７２】
収納ケースの上側壁から下側壁に向かって中空糸膜束２１の外部流路５２を流れてきたカソードオフガスは、下側壁のガス排出孔２２３から中央体１１と収納ケース２２の下側壁との間の隙間３６に排出され、左側バイパス空間３１及び右側バイパス空間３２を通ってきたカソードオフガスと共にカソードオフガス排出孔１１２から排出される。
【００７３】
次に本実施形態による加湿器８０の効果について説明する。なお、発明の理解を容易にするために、図１４に示した参考形態と比較しつつ説明する。参考形態において、本実施形態による加湿器８０と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００７４】
図１０は、本実施形態による加湿器８０の効果について説明する図であり、中央体１１に中空糸膜モジュール２を収容するときの様子を示した模式図である。
【００７５】
図１０に示すように、本実施形態では、中央体１１内に導入されたカソードオフガスが第１閉塞体１３内に漏れないようにするための収納ケース用Ｏリング２３については、収納ケース２２の一端部に設けられた収納ケースシール溝２２１に嵌め込むようにしている。そして、中央体１１内に導入されたカソードオフガスが第２閉塞体１５内に漏れないようにするための中央体用Ｏリング１２については、中央体１１の他端部に設けられた中央体シール溝１１３に嵌め込むようにしている。
【００７６】
一方、図１４に示すように、参考形態では、同様の機能を有するＯリング２３，１２を、収納ケース２２の両端部に設けられたシール溝２２１，２２１に嵌め込むようにしている。
【００７７】
このような参考形態の場合、中空糸膜モジュール２を中央体１１に挿入するときに、挿入側のＯリング１２が中央体１１の内壁面と接触しながら、中空糸膜モジュール２が中央体１１に挿入されていく。そのため、挿入側のＯリング１２によって、挿入方向とは反対の荷重（以下「挿入荷重」という。）が収納ケース２２に作用する。
【００７８】
これに対して本実施形態では、図１０に示すように、収納ケース２２の挿入側には、収納ケース２２にＯリングが嵌め込まれていないので、中空糸膜モジュール２を中央体１１に挿入するときに、収納ケース２２に挿入荷重が作用することがない。そのため、収納ケース２２にかかる応力が参考形態よりも低減するので、収納ケース２２の側壁に、より多くのガス流入孔２２２，２２５，２２７及びガス排出孔２２３（以下、まとめて「ガス孔」という。）を形成することができる。つまり、収納ケース２２の側壁に形成されたガス孔全体の開口面積を増やすことができる。その結果、中空糸膜束２１の外部流路５２に流入するカソードオフガスの流量を増大させることができるので、加湿器８０の水分交換効率を向上させることができる。
【００７９】
また、収納ケース２２の側壁に形成されたガス孔全体の開口面積を増やすことができるので、収納ケース２２の左側壁にカソードオフガスを拡散させる拡散壁２２４を形成することができる。つまり、左側壁の全体に左側ガス流入孔２２５を形成しなくても、所望の水分交換効率を得ることができる。これにより、筐体１、ひいては加湿器８０の小型化、軽量化を図ることができると共に、コストを削減することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、各Ｏリング１２，１４，１６，２３が中央体１１の内壁面との隙間を埋めるものであるため、中央体シール溝１１３、第１閉塞体シール溝１３３、第２閉塞体シール溝１５３及び収納ケースシール溝２２１の全長を全て同じにし、各Ｏリングの径を全て共通にすることができる。これにより、Ｏリングの共用化を図ることができ、コストを削減することができる。
【００８１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、中央体１１に第１バイパス空間３１及び第２バイパス空間３２を形成するためのバイパスリブを設けた点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
【００８２】
図１１は、本実施形態による加湿器８０の縦断面図であり、第１実施形態の図５に対応するものである。図１２は、本実施形態による加湿器８０の横断面図であり、第１実施形態の図７に対応するものである。
【００８３】
図１１及び図１２に示すように、本実施形態では、収納ケース２２にバイパスリブを形成せずに、中央体１１の左側壁の内面に左側バイパスリブ２２６を形成し、右側壁の内面に右側バイパスリブ２２８を形成した。
【００８４】
このように中央体１１に左側バイパスリブ２２６及び右側バイパスリブ２２８を設けることによって、第１実施形態と同様の効果が得られるほか、以下の効果を得ることができる。
【００８５】
図１３Ａは、本実施形態による加湿器８０の効果を説明する図であり、本実施形態による加湿器８０の横断面図を示す。比較のため、図１３Ｂに、第１実施形態による加湿器８０の横断面図を示した。
【００８６】
図１３Ｂに示す第１実施形態のように、収納ケース２２に左側バイパスリブ２２６及び右側バイパスリブ２２８を設ける場合、収納ケース用Ｏリング２３で中央体１１内を密封する関係上、左側バイパスリブ２２６及び右側バイパスリブ２２８の高さを収納ケース２２の一端部に形成した環状突起２２１ａ，２２１ｂの高さ以下に設定する必要がある。環状突起２２１ａ，２２１ｂの高さは、中央体１１の他端部の内壁面に形成した環状突起１１３ａ，１１３ｂの高さと同じである。
【００８７】
そのため、左側バイパスリブ２２６及び右側バイパスリブ２２８と中央体１１の内壁面との隙間である左側バイパス空間３１及び右側バイパス空間３２の大きさを、一定以上小さくすることができなかった。
【００８８】
これに対し、図１３Ａに示す本実施形態のように、中央体１１に左側バイパスリブ２２６及び右側バイパスリブ２２８を設けることで、左側バイパスリブ２２６及び右側バイパスリブ２２８の高さを中央体１１の他端部の内壁面に形成した環状突起１１３ａ，１１３ｂの高さ以上に設定することができる。環状突起１１３ａ，１１３ｂの高さは、環状突起２２１ａ，２２１ｂの高さと同じに設定されるものである。
【００８９】
したがって、本実施形態によれば、第１実施形態と比較して右側バイパス空間３１及び左側バイパス空間３２をより小さくすることができる。これにより、左側ガス流入孔２２５、上側ガス流入孔２２２及び右側ガス流入孔２２７のそれぞれから中空糸膜束２１の外部流路５２に流入するカソードオフガスの流量の調整幅が拡がり、加湿器８０の水分交換効率をより一層向上させることができる。
【００９０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００９１】
例えば、本実施形態では中空糸膜束２１の内部流路５１にカソードガスを流し、外部流路５２にカソードオフガスを流したが、内部流路５１にカソードオフガスを流し、外部流路５２にカソードオフガスを流しても良い。
【００９２】
本願は、２０１２年３月１３日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−５６３７７号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
2013137310.tif 000003
【図２】
2013137310.tif 000004
【図３】
2013137310.tif 000005
【図４】
2013137310.tif 000006
【図５】
2013137310.tif 000007
【図６】
2013137310.tif 000008
【図７】
2013137310.tif 000009
【図８】
2013137310.tif 000010
【図９】
2013137310.tif 000011
【図１０】
2013137310.tif 000012
【図１１】
2013137310.tif 000013
【図１２】
2013137310.tif 000014
【図１３Ａ】
2013137310.tif 000015
【図１３Ｂ】
2013137310.tif 000016
【図１４】
2013137310.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月12日(2013.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸膜の内側に第１ガスを流すと共に外側に第２ガスを流し、第１ガスと第２ガスとの間で水分交換を行う加湿器であって、
前記中空糸膜を複数本束ねた中空糸膜束と、
両端が開口し、前記中空糸膜束を内部に収容する収納ケースと、
前記第１ガスの導入口及び排出口と、前記第２ガスの導入口及び排出口と、を有し、前記収納ケースが挿入され、その収納ケースを内部に収容する筐体と、
を備え、
前記収納ケースを前記筐体に挿入する方向とは反対側となる前記収納ケースの一端側と、前記筐体と、の隙間をシールする第１シール部を前記収納ケースに形成し、
前記収納ケースを前記筐体に挿入する方向側となる前記収納ケースの他端側と、前記筐体と、の隙間をシールする第２シール部を前記筐体に形成する、
加湿器。
【請求項２】
前記筐体は、
その内壁面から収納ケースに向けて突出し、前記第１シール部と前記第２シール部との間に延在する突条をさらに備える、
請求項１に記載の加湿器。
【請求項３】
前記筐体は、
両端が開口して内部に前記収納ケースが挿入される中央体と、
前記中央体の一方の開口を閉じる第１閉塞体と、
前記中央体の他方の開口を閉じる第２閉塞体と、
前記第１閉塞体に形成され、その第１閉塞体の外周面と、前記中央体の内周面と、の間の隙間をシールする第３シール部と、
前記第２閉塞体に形成され、その第２閉塞体の外周面と、前記中央体の内周面と、の間の隙間をシールする第４シール部と、
をさらに備え、
前記第１シール部、前記第２シール部、前記第３シール部及び前記第４シール部の全長は同一である、
請求項１又は請求項２に記載の加湿器。
【請求項４】
前記収納ケースは、
その側壁に複数のガス孔を有し、前記筐体の第２ガス導入口と対向する部位の側壁には、前記ガス孔の無いガス拡散部を有する、
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の加湿器。
【国際調査報告】
2013137310.tif 000018
2013137310.tif 000019
2013137310.tif 000020
2013137310.tif 000021