(57)【要約】【課題】加湿膜の面内、または加湿膜とセパレータとの界面を透過するガス漏れが少ない加湿器およびその製造方法を提供する。【解決手段】加湿器は、水分を透湿する加湿膜および積層方向の少なくとも一方に開口する１つまたは２つの流路を有し、乾燥ガスまたは湿潤ガスの少なくとも一方が流されるガスセパレータを有し、上記加湿膜、上記ガスセパレータ、上記加湿膜、上記ガスセパレータの順、または上記ガスセパレータ、上記加湿膜、上記ガスセパレータの順に繰り返し積層されている加湿器において、上記ガスセパレータは、上記流路を囲繞する枠状部を有し、上記加湿膜は、積層されたときに上記ガスセパレータの上記枠状部に相対する部分が樹脂により充填されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を透湿する加湿膜および積層方向の少なくとも一方に開口する１つまたは２つの流路を有し、乾燥ガスまたは湿潤ガスの少なくとも一方が流されるガスセパレータを有し、上記加湿膜、上記ガスセパレータ、上記加湿膜、上記ガスセパレータの順、または上記ガスセパレータ、上記加湿膜、上記ガスセパレータの順に繰り返し積層されている加湿器において、
上記ガスセパレータは、
上記流路を囲繞する枠状部を有し、
上記加湿膜は、
積層されたときに上記ガスセパレータの上記枠状部に相対する部分が樹脂により充填されていることを特徴とする加湿器。
【請求項２】
上記枠状部が、上記枠状部と相対する部分の加湿膜に樹脂により接着されていることを特徴とする請求項１に記載する加湿器。
【請求項３】
上記樹脂が流動性樹脂の硬化物であることを特徴とする請求項１または２に記載する加湿器。
【請求項４】
上記樹脂が上記湿潤ガスの温度よりも高い融点を有する熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載する加湿器。
【請求項５】
上記樹脂がポリオレフィン系を主成分とするホットメルト樹脂であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載する加湿器。
【請求項６】
上記乾燥ガスは、燃料電池に供給されるガスであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載する加湿器。
【請求項７】
水分を透湿する加湿膜、積層方向の両方向に開口する１つまたは２つの流路を有し、乾燥ガスまたは湿潤ガスの少なくとも一方が流されるガスセパレータ、上記加湿膜および上記ガスセパレータの順に繰り返し積層する加湿器の製造方法において、
積層されて上記加湿膜に接する上記ガスセパレータの枠状部の面の形状に裁断された樹脂シートを上記加湿膜に積層したのち、両面から加圧加熱して上記樹脂シートを溶融して上記加湿膜に樹脂を充填する工程を有することを特徴とする加湿器の製造方法。
【請求項８】
上記ガスセパレータ、上記樹脂が充填された加湿膜、上記ガスセパレータおよび上記樹脂が充填された加湿膜の順に繰り返し積層し、積層方向に挟持するように加圧加熱して上記樹脂を再溶融して上記ガスセパレータを上記加湿膜に接着して積層体を作製する工程を有することを特徴とする請求項７に記載する加湿器の製造方法。
【請求項９】
積層方向の一方に開口する１つの流路を有し、乾燥ガスまたは湿潤ガスが流されるガスセパレータ、水分を透湿する加湿膜および上記ガスセパレータからなる複数の加湿セルを積層する加湿器の製造方法において、
積層されて上記加湿膜に接する上記ガスセパレータの枠状部の面の形状に裁断された樹脂シートを上記加湿膜に積層したのち、両面から加圧加熱して上記樹脂シートを溶融して上記加湿膜に樹脂を充填する工程と、
上記樹脂が充填された加湿膜に両面から上記ガスセパレータを積層し、積層方向に挟持するように加圧加熱して上記樹脂を再溶融して上記ガスセパレータを上記加湿膜に接着して加湿セルを製造する工程と、
を有することを特徴とする加湿器の製造方法。
【請求項１０】
上記樹脂を充填する工程は、上記加湿膜の両面からそれぞれ上記裁断された樹脂シートを積層したのち、積層方向に挟持するように加圧加熱して上記樹脂シートを溶融して上記加湿膜に樹脂を充填することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載する加湿器の製造方法。
【請求項１１】
水分を透湿する加湿膜、積層方向の両方向に開口する２つの流路または１つの流路を有し、乾燥ガスまたは湿潤ガスの少なくとも一方が流されるガスセパレータ、上記加湿膜および上記ガスセパレータの順に繰り返し積層する加湿器の製造方法において、
上記ガスセパレータ、積層されて上記加湿膜に接する上記ガスセパレータの枠状部の面の形状に裁断された樹脂シート、上記加湿膜の順に繰り返し積層したのち、積層方向に挟持するように加圧加熱して上記樹脂シートを溶融して上記加湿膜に樹脂を充填するとともに上記ガスセパレータを上記加湿膜に接着して積層体を作製する工程を有することを特徴とする加湿器の製造方法。
【請求項１２】
上記積層体を作製する工程は、上記ガスセパレータ、上記樹脂シート、上記加湿膜、上記樹脂シートの順に繰り返し積層したのち、積層方向に挟持するように加圧加熱して上記樹脂シートを溶融して上記加湿膜に樹脂を充填するとともに上記ガスセパレータを上記加湿膜に接着して積層体を作製することを特徴とする請求項１１に記載する加湿器の製造方法。
【請求項１３】
１枚毎の上記加湿膜に充填する樹脂シートの厚みの合計は、上記加湿膜の厚み以上であることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか一項に記載する加湿器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、湿潤ガスから水分を透湿する加湿膜を介して伝達される水分により乾燥ガスを加湿する加湿器およびその製造方法に関し、特に、燃料電池の排ガスから加湿膜を介して伝達される水分により未反応ガスを加湿する燃料電池用の加湿器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の加湿器は、乾燥ガスが流される流路溝が加湿膜の片方の面に面するように設けられる一方のセパレータと湿潤ガスが流される流路溝が加湿膜の他方の面に面するように設けられる他方のセパレータとにより加湿膜が挟持された構成になっている。そして、加湿膜の外周部からガス漏れを防止するため、相対する両方のセパレータの外縁部の嵌め合いにより加湿膜を圧縮して、セパレータの外縁部に相対する加湿膜の外縁部の空孔を減少し、加湿膜内を面方向に透過するガスの流れを遮蔽している。
また、セパレータの外縁部とその外縁部に相対する加湿膜の部分との間を、シリコーン系接着剤で接着する方法が採用されている。そして外縁部に接着剤を塗布する比較的量産に向いた一般的な方法として、スプレーによる塗布、接着剤の転写などの方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１４９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、加湿膜を圧縮して空孔を減少しても、加湿膜内の気体の流路を完全に塞ぐことができないために気体が漏れるという問題がある。
また、外縁部に接着剤を塗布する方法では、接着剤の粘度が大きく、加湿膜内の空孔の大きさが小さいため、通常、加湿膜の中まで、完全に接着剤が充填されずに、ガスが加湿膜内を面方向に透過してしまうとうい問題がある。
また、溶剤を混合して粘度を下げて小空孔まで充填出来るようにすると、充填後に起こる溶剤の蒸発により空孔として残ってしまうという問題がある。
また、加湿膜内および加湿膜とセパレータとの界面に隙間があると、水が毛細管現象により外部に抜けていくため、水分が少なくなり、乾燥ガスを充分に湿潤することができないという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、加湿膜の面内、または加湿膜とセパレータとの界面を透過するガス漏れが少ない加湿器およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る加湿器は、水分を透湿する加湿膜および積層方向の少なくとも一方に開口する１つまたは２つの流路を有し、乾燥ガスまたは湿潤ガスの少なくとも一方が流されるガスセパレータを有し、上記加湿膜、上記ガスセパレータ、上記加湿膜、上記ガスセパレータの順、または上記ガスセパレータ、上記加湿膜、上記ガスセパレータの順に繰り返し積層されている加湿器において、上記ガスセパレータは、上記流路を囲繞する枠状部を有し、上記加湿膜は、積層されたときに上記ガスセパレータの上記枠状部に相対する部分が樹脂により充填されている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係わる加湿器の効果は、加湿膜の外縁部に樹脂が充填されているので、乾燥ガス、湿潤ガスが加湿膜の面内を面方向に透過して外部に漏れることが防げる。
さらに、加湿膜と乾燥ガスセパレータおよび湿潤ガスセパレータの枠状部が樹脂により接着されているので、加湿膜と乾燥ガスセパレータ、加湿膜と湿潤ガスセパレータとの界面を伝わってガスが漏れることが防げる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる加湿器の側面図である。図２は、実施の形態１の加湿器の上平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面での加湿セルの部分断面図である。図４は、実施の形態１に係わる加湿セルの平面図である。図５は、実施の形態１に係わる乾燥ガスセパレータの平面図である。図６は、図５のＭ−Ｍ断面における乾燥ガスセパレータの断面図である。図７（ａ）は、図５のＰ−Ｐ断面における乾燥ガスセパレータの断面図である。図７（ｂ）は、図５のＮ−Ｎ断面における乾燥ガスセパレータの断面図である。図９は、実施の形態１に係わる加湿膜の平面図である。なお、図４は、加湿膜が一番上層に置かれた加湿セルを下方に見た平面図である。水分伝達部に相当する部分には、乾燥ガス流路と湿潤ガス流路との様子を点線で表してある。
なお、以下の説明において、乾燥ガスは常温に近く相対湿度が零に近いガスとして説明する。また、湿潤ガスは、例えば７０℃以上の温度、相対湿度が９０％以上であり、乾燥ガスと同一種のガスとして説明する。例えば、固体高分子型燃料電池の酸化剤ガスとしての空気ガスである。
【０００９】
図１と図２に示されているように、実施の形態１の加湿器は、複数の加湿セル１が積層された加湿積層体２、その加湿積層体２を積層方向に挟持する入口保持板３および出口保持板４、入口保持板３に固着された乾燥ガス入力配管５および湿潤ガス出力配管６、出口保持板４に固着された乾燥ガス出力配管７および湿潤ガス入力配管８、加湿積層体２を入口保持板３と出口保持板４とで挟みながら締め付けるボルト９およびナット１０を有する。入力保持板３と出口保持板４は、加湿積層体２より平面外形がひとまわり大きく、入力保持板３と出口保持板４の間を加湿積層体２の外側でボルト９とナット１０を用いて締め込む方法で、加湿積層体２を支持している。加湿積層体２は、積層方向に垂直な断面の外形が長方形であり、長辺の寸法が３２ｃｍ、短辺の寸法が１５ｃｍである。
【００１０】
入口保持板３および出口保持板４は、加湿積層体２の積層方向に垂直な断面の外形と同じ長方形の外形であり、短辺に沿って２つの厚み方向に貫通する穴１１が設けられている。入口保持板３の２つの穴１１に、それぞれ乾燥ガス入力配管５と湿潤ガス出力配管６が接続され、ガス流路が形成されている。また、出口保持板４の２つの穴１１に、それぞれ乾燥ガス出力配管７と湿潤ガス入力配管８が接続され、ガス流路が形成されている。入口保持板３および出口保持板４は、ステンレスからできていて、長辺３２ｃｍ、短辺１５ｃｍ、厚み１ｃｍである。
【００１１】
次に、図３を参照しながら、加湿セル１について説明する。加湿セル１は、水分を透湿することができる加湿膜１２、その加湿膜１２を両側から挟持する乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４を有する。加湿膜１２、乾燥ガスセパレータ１３、加湿膜１２および湿潤ガスセパレータ１４が繰り返し積層されて加湿積層体２が構成される。加湿積層体２の積層方向の両端において、乾燥ガスセパレータ１３または湿潤ガスセパレータ１４に入口保持板３と出口保持板４とが積層されている。隣り合った２枚の加湿膜１２とその加湿膜１２に挟まれた乾燥ガスセパレータ１３とにより乾燥ガス流路２３が形成される。また、隣り合った２枚の加湿膜１２とその加湿膜１２に挟まれた湿潤ガスセパレータ１４とにより湿潤ガス流路４８が形成される。
【００１２】
そして、加湿セル１は、図４に示すように、面を３つの部分に分けて説明することができる。１つ目は、加湿膜１２を介して水分が湿潤ガスから乾燥ガスに伝達される水分伝達部１５である。２つ目は、湿潤ガスと乾燥ガスを厚み方向に輸送するためのマニホールド部１６である。そして、３つ目は、湿潤ガスと乾燥ガスが混ざらないようにするとともに、周囲にもれないようにシールするシール部１７である。
【００１３】
次に、図５、図６、図７を参照しながら乾燥ガスセパレータ１３について説明する。図６は、乾燥ガスセパレータ１３の乾燥ガス流路２３の流れ方向に垂直な図５のＭ−Ｍ断面での断面図である。図７（ａ）は、上面シール部３１と下面シール部３２の流れ方向に垂直な図５のＰ−Ｐ断面での断面図である。図７（ｂ）は、流路に沿った流れ方向に平行な図５のＮ−Ｎ断面での断面図である。なお、湿潤ガスセパレータ１４は乾燥ガスセパレータ１３に対して短辺の中心線を中心線として線対称の関係にあるので、同じ番号を付けて説明は省略する。
【００１４】
図５に示すように、乾燥ガスセパレータ１３の外形は、長方形であり、長辺１８ａ、１８ｂに沿った側枠状部１９ａ、１９ｂと、短辺２０ａ、２０ｂに沿った端枠状部２１ａ、２１ｂとからなる枠状部２２が設けられている。枠状部２２の厚さは２．７５ｍｍである。
【００１５】
さらに、枠状部２２に囲まれた乾燥ガスセパレータ１３の中央部分の枠状部２２の長手方向の中央部に長辺１８ａ、１８ｂに平行な乾燥ガス流路２３が設けられている。さらに、側枠状部１９ａの内側の側面に、乾燥ガス流路２３の長さに相当する間隔だけ離間した支持点Ａ１と支持点Ａ２とが決められている。また、側枠状部１９ｂの内側の側面に、乾燥ガス流路２３の長さに相当する間隔だけ離間した支持点Ａ３と支持点Ａ４とが決められている。その支持点Ａ１と支持点Ａ３との間に隔壁支持バー２４ａ、２４ｂ（図７（ｂ））が積層方向に２段に橋架されている。また、その支持点Ａ２と支持点Ａ４との間に隔壁支持バー２４ｃ、２４ｄ（図７（ｂ））が積層方向に２段に橋架されている。積層方向の上段の隔壁支持バー２４ａ、２４ｃの積層方向の上面は、側枠状部１９ａ、１９ｂ、端枠状部２１ａ、２１ｂの積層方向の上面と同一平面上にある。また、積層方向の下段の隔壁支持バー２４ｂ、２４ｄの積層方向の下面は、側枠状部１９ａ、１９ｂ、端枠状部２１ａ、２１ｂの積層方向の下面と同一平面上にある。隔壁支持バー２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄの積層方向の厚みは１ｍｍである。また、隔壁支持バー２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄの長手方向の幅は１．５ｍｍである。
【００１６】
さらに、隔壁支持バー２４ａ、２４ｂには、支持点Ａ１と支持点Ａ３との間を８等分する位置に支持点Ｂ１〜支持点Ｂ７、支持点Ｃ１〜支持点Ｃ７（図６）が決められている。また、隔壁支持バー２４ｃ、２４ｄには、支持点Ａ２と支持点Ａ４との間を８等分する位置に支持点Ｄ１〜支持点Ｄ７、支持点Ｅ１〜支持点Ｅ７（図示しない）が決められている。そして、隔壁２５ａは、乾燥ガス流路２３の長さに相当する長辺が２０ｃｍ、乾燥ガス流路２３の高さに相当する短辺が２．７５ｍｍ、乾燥ガス流路２３を分割する厚みが１ｍｍの直方体である。その長辺の４隅は支持点Ｂ１、支持点Ｃ１、支持点Ｄ１、支持点Ｅ１により支持され、隔壁２５ａは乾燥ガス流路２３を乾燥ガスセパレータ１３の短辺方向に分割している。同様に支持点Ｂ２、支持点Ｃ２、支持点Ｄ２、支持点Ｅ２に４隅が支持された隔壁２５ｂから支持点Ｂ７、支持点Ｃ７、支持点Ｄ７、支持点Ｅ７に４隅が支持された隔壁２５ｇまでが隔壁２５ａに平行に設けられている。なお、７つの隔壁２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｇをまとめて示すときには隔壁２５として表す。積層方向の隔壁２５の上長端面２６ａ（図６）は、側枠状部１９ａ、１９ｂ、端枠状部２１ａ、２１ｂの積層方向の上面と同一平面上にある。また、下長端面２６ｂ（図６）は、側枠状部１９ａ、１９ｂ、端枠状部２１ａ、２１ｂの積層方向の下面と同一平面上にある。そして、乾燥ガス流路２３は、隔壁２５と積層方向の上方下方に積層されている加湿膜１２によって囲まれて形成されている。
【００１７】
さらに、乾燥ガスセパレータ１３は、その長辺方向の端部に積層方向に貫通する第１の乾燥ガス給気マニホールド２８が設けられている。また、乾燥ガスセパレータ１３の中心点を中心として、第１の乾燥ガス給気マニホールド２８に対して１８０度点対称な位置に積層方向に貫通する第１の乾燥ガス排気マニホールド２９が設けられている。
【００１８】
さらに、図５と図７（ａ）に示すように、乾燥ガスセパレータ１３は、第１の乾燥ガス給気マニホールド２８を囲繞する積層方向に上下段の上面シール部３１と下面シール部３２（図７（ａ））が設けられている。上面シール部３１は、乾燥ガスセパレータ１３の積層方向の上面に近い第１の乾燥ガス給気マニホールド２８の周囲を囲む側枠状部１９ａ、端枠状部２１ａおよび側枠状部１９ａと端枠状部２１ａとの間に橋架された上面シール形成板３３からなる。上面シール形成板３３の積層方向の上面は、側枠状部１９ａ、端枠状部２１ａの積層方向の上面と同一平面上にあり、上面シール形成板３３の積層方向の厚みは１ｍｍである。また、下面シール部３２は、乾燥ガスセパレータ１３の積層方向の下面に近い第１の乾燥ガス給気マニホールド２８の周囲を囲む側枠状部１９ａ、端枠状部２１ａおよび側枠状部１９ａと端枠状部２１ａとの間に橋架された下面シール形成板３４からなる。下面シール形成板３４の積層方向の下面は、側枠状部１９ａ、端枠状部２１ａの積層方向の下面と同一平面上にあり、積層方向の厚みは１ｍｍである。上面シール形成板３３と下面シール形成板３４は、積層方向に投影したとき重ならない位置に設けられている。
【００１９】
さらに、図５と図７（ｂ）に示すように、乾燥ガスセパレータ１３は、第１の乾燥ガス給気マニホールド２８と乾燥ガス流路２３の一端部とを連通し、流される乾燥ガスを第１の乾燥ガス給気マニホールド２８から乾燥ガス流路２３に給気する集約連通溝３７と、乾燥ガス流路２３の他の端部と第１の乾燥ガス排気マニホールド２９とを連通し、流される乾燥ガスを乾燥ガス流路２３から第１の乾燥ガス排気マニホールド２９に排気する集約連通溝３８が設けられている。上面シール形成板３３と下面シール形成板３４は、集約連通溝３７を跨って側枠状部１９ａと端枠状部２１ａとの間の長さを４等分する支持点Ｆ１〜支持点Ｆ３、支持点Ｇ１〜支持点Ｇ３がそれぞれ決められている。そして、支持壁４０ａは、直方体であり、４つの支持点Ｂ２、支持点Ｃ２、支持点Ｆ１、支持点Ｇ１により４隅が支持され、集約連通溝３７を分割する。なお、３つの支持壁４０ａ、４０ｂ、４０ｃをまとめて呼ぶときには支持壁４０と呼ぶ。支持壁４０の積層方向の上端面４１ａ（図７（ａ））は、側枠状部１９ａの積層方向の上面と同一平面上にある。また、支持壁４０の積層方向の下端面４１ｂ（図７（ｂ））は、側枠状部１９ａの積層方向の下面と同一平面上にある。
なお、乾燥ガス流路２３には隔壁２５が７個配置されているが、集約連通溝３７、３８の幅が乾燥ガス流路２３に比べて狭いので、集約連通溝３７、３８には３個の支持壁４０が配置されている。また、支持壁４０は、隔壁２５に連結されているので、加湿膜１２が段差なく第１の乾燥ガス給気マニホールド２８から第１の乾燥ガス排気マニホールド２９に至るまで支持されている。
【００２０】
さらに、第１の乾燥ガス排気マニホールド２９の周囲にも、同様に第２の上面シール形成板３６と第２の下面シール形成板３５が設けられている。
このように集約連通溝３７、３８に、それぞれ３つの支持壁４０が設けられているので、厚さ２．７５ｍｍの側枠状部１９ａ、１９ｂおよび端枠状部２１ａ、２１ｂに比べて強度的に弱い厚さ１ｍｍの上面シール形成板３３、３６および下面シール形成板３４、３５が補強されている。
【００２１】
さらに、乾燥ガスセパレータ１３は、短辺２０ａに沿って第１の乾燥ガス給気マニホールド２８に隣接して第２の湿潤ガス排気マニホールド４３、短辺２０ｂに沿って第１の乾燥ガス排気マニホールド２９に隣接して第２の湿潤ガス給気マニホールド４４が端枠状部２１ａ、２１ｂを貫通するように設けられている。
この第１の乾燥ガス給気マニホールド２８、第１の乾燥ガス排気マニホールド２９、第２の湿潤ガス排気マニホールド４３および第２の湿潤ガス給気マニホールド４４は、乾燥ガスセパレータ１３の中心点を中心として、１８０度点対称の位置にそれぞれに設けられている。
なお、乾燥ガス流路２３および集約連通溝３７、３８に面した加湿膜１２の部分が温度交換および湿度交換に有効に寄与する。
【００２２】
一方、湿潤ガスセパレータ１４は、湿潤ガス流路４８（図３）、第１の湿潤ガス給気マニホールド、第１の湿潤ガス排気マニホールド、第２の乾燥ガス給気マニホールドおよび第２の乾燥ガス排気マニホールドが、乾燥ガスセパレータ１３に加湿膜１２を介して重ねられたとき、乾燥ガス流路２３、第２の湿潤ガス給気マニホールド４４、第２の湿潤ガス排気マニホールド４３、第１の乾燥ガス給気マニホールド２８および第１の乾燥ガス排気マニホールド２９に重畳されるように設けられている。そして、湿潤ガスセパレータ１４は、乾燥ガスセパレータ１３を短辺方向に裏返したものと同様になる。
【００２３】
乾燥ガスセパレータ１３に関し、水分伝達部１５に相当する部分は、乾燥ガス流路２３、集約連通溝３７、３８である。また、マニホールド部１６に相当する部分は、乾燥ガス給気マニホールド２８、乾燥ガス排気マニホールド２９、湿潤ガス給気マニホールド４４、湿潤ガス排気マニホールド４３である。また、シール部１７に相当する部分は、側枠状部１９ａ、１９ｂ、端枠状部２１ａ、２１ｂ、上面シール部３１、下面シール部３２である。
【００２４】
乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４の材質は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂で、樹脂成形法により成形されている。例えば、乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４に共通の積層方向に分割できる割り金型を用意し、その金型中に液状のＰＰＳ樹脂を注入し、固化後金型を分割して成形物を取り出す。乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４の形状は、長辺が３２ｃｍ、短辺が１５ｃｍ、厚さが２．７５ｍｍの直方体である。
なお、図８に示すように、乾燥ガスセパレータ１３の湿潤ガス給気マニホールド４４や湿潤ガス排気マニホールド４３を囲繞する側枠状部１９ａ、１９ｂや端枠状部２１ａ、２１ｂの部分にＶ溝４６を形成することにより、加湿膜１２との境界層のシール性を向上することができる。
【００２５】
次に、加湿膜１２について図９を参照して説明する。
加湿膜１２は、湿潤ガスと乾燥ガスとの間に介在させられて水分を透湿することができる膜で、主に多孔質のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂より成り、加湿膜１２の厚さは１００μｍ程度である。
【００２６】
また、加湿膜１２は、乾燥ガスセパレータ１３と重ねたとき、第１の乾燥ガス給気マニホールド２８、第１の乾燥ガス排気マニホールド２９、第２の湿潤ガス排気マニホールド４３および第２の湿潤ガス給気マニホールド４４に重畳される位置に貫通孔５０が設けられている。この貫通孔５０が加湿膜１２に関し、マニホールド部１６に相当する部分である。
さらに、加湿膜１２は、乾燥ガスセパレータ１３と重ねたとき、側枠状部１９ａ、１９ｂ、端枠状部２１ａ、２１ｂ、上面シール部３１、下面シール部３２に重畳される位置に樹脂が充填されている樹脂充填部５１が設けられている。この樹脂充填部５１が加湿膜１２に関し、シール部１７に相当する部分である。そして、樹脂充填部５１に囲繞されている加湿膜１２の中央部が加湿膜１２に関し、水分伝達部１５に相当する部分である。
【００２７】
次に、加湿膜１２に充填する樹脂材料について説明する。この用途で用いることができる樹脂材料は、加湿器内の環境下で安定性を有し、特に、加湿器内の湿潤ガスに対して長期間耐える材料である必要がある。また、加湿膜１２内部に充填する必要があるために、充填作業時には流動性が必要である。
充填する樹脂が加湿膜１２を乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４に接着することができれば、加湿膜１２がより均一に乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４により支持されるうえに、加湿膜１２、乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４を一体化することができる。このように一体化することで、加湿積層体２の取り扱いが容易になり、またガスが外部に漏れないようにすることが出来る。
【００２８】
充填する樹脂の量としては、加湿膜１２中の空孔容積の１００体積％以上および１４０体積％未満であり、その中でも１１０体積％以上、１２０体積％以下が望ましい。この範囲であれば、ガスリーク等の問題が特に少ない。また、余剰樹脂が水分伝達部１５に相当する加湿膜１２内の空孔が樹脂で閉塞されることがなく、または加湿セル１の外側面に滲み出して問題になることが少ない。空孔体積の１４０体積％を超えると樹脂の滲みだし量が多くなり、水分伝達部１５に相当する加湿膜１２内の空孔が樹脂で閉塞されるなどの問題が顕著になる。
【００２９】
上述の性能を有する樹脂材料としては加湿膜１２に充填することができる流動性樹脂が挙げられる。流動性樹脂とは、充填するとき、多孔体である加湿膜１２の空孔に含浸することができる程度に粘度が小さい樹脂を意味する。流動性樹脂としては熱可塑性樹脂または硬化前に加湿膜１２に充填するのに十分な流動性がある熱硬化性樹脂などが挙げられる。
充填する樹脂材料として好ましくは加熱によって充填に必要な流動性が得られる熱可塑性樹脂を用いることが出来る。熱可塑性樹脂を使用すると充填作業後に冷却することで直ちに硬化できるので作業効率が高くなる。
ただし、熱可塑性樹脂を用いる場合には、加湿器の運転温度では流動しない材料である必要がある。従って、少なくとも充填する樹脂の融点は高温の湿潤ガスの最高温度よりも高くなければならない。例えば、一般的な湿潤ガスの温度は９０℃以下であり、９０℃で流動しない樹脂を用いる必要がある。
また、熱可塑性樹脂の充填作業に要する温度が加湿膜１２の耐熱温度より低くなければならない。
なお、熱可塑性樹脂の融点が加湿膜１２の耐熱温度より低い場合には、加熱によって熱可塑性樹脂を再溶融させることで乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４を加湿膜１２に接着して一体化することができる。
【００３０】
このような特性を持つ熱可塑性樹脂の例として、ホットメルトと総称される樹脂が好適に用いられる。代表的なホットメルト樹脂として、ポリエチレンやポリプロピレンに代表されるポリオレフィン系の樹脂またはポリオレフィンとポリ酢酸ビニル等とを共重合して溶融温度や接着性を改善した樹脂が挙げられる。このようなポリオレフィン系の樹脂を用いると一般的な加湿膜材料の耐熱温度である２００℃よりも十分に低い温度で樹脂を流動させることが出来る。
また、ポリオレフィン系の樹脂は、湿潤ガスの温度である９０℃以下の高湿雰囲気に暴露されても比較的安定な材料であり、好適に用いることが出来る。
【００３１】
同様に使用できる熱可塑性樹脂としてナイロン１１、ナイロン１２、共重合ナイロン系の樹脂が挙げられる。また、ポリエチレンテレフタレートまたはその共重合体に代表されるポリエステル系の樹脂が挙げられる。この種のポリエステル系樹脂は耐水性に優れるため、水分にさらされる加湿器に好適に用いることが出来る。また、ポリブチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル系樹脂、無定型ポリアミド樹脂も同様に用いることが出来る。
その他、ポリビニルホルマール・フェノリック系、ニトリルゴム・フェノリック系、ナイロン・エポキシ系、ニトリルゴム・エポキシ系といったポリマーアロイ型の樹脂のうち無溶剤系のものを用いることが出来る。
【００３２】
また、充填のための樹脂として未硬化段階では十分な流動性があり、その後、硬化剤との反応または加熱によって硬化せしめることの出来る樹脂も同様に用いることが出来る。例えば、硬化剤を混合したエポキシ樹脂を充填し、その後加熱等の硬化処理を行うことで使用することが出来る。同様に使用できる樹脂材料として、液状アクリルゴム系樹脂、シリコーン系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。また、硬化型シリコーン系樹脂を用いると、乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４との接着性が高く、ガスシール性に優れた加湿セル１を作製し得る。
【００３３】
熱可塑性樹脂を加湿膜１２に充填する方法としては、射出成形あるいはそれに類似する方法、圧縮成型あるいはそれに類似する方法等などを用いることが出来る。例えば、加湿膜１２を型に入れて、流動性のある樹脂を圧入する方法が挙げられる。また、もっと簡便且つ面積当たりの充填量を均一に出来る方法として、所定厚みの熱可塑性樹脂シートと加湿膜１２とを重ねてホットプレスで圧入する方法が挙げられる。これらの樹脂充填作業を減圧下で行えば、樹脂充填部５１の内部に気泡等ができないので、よりガス遮断性の高い樹脂充填部５１が得られる。このように充填された樹脂は、熱可塑性樹脂であれば冷却することで、熱硬化性樹脂であれば所定の硬化処理を行うことで加湿セル１用として使用できる状態になる。
加湿膜１２に熱可塑性樹脂を充填し、その後に加湿膜１２と乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４とを積層して加圧しながら昇温することで、充填した熱可塑性樹脂を再流動させ、乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４と加湿膜１２とを一体化することが出来る。このような方法で一体化された加湿セル１は樹脂層で加湿膜１２から乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４までが単純な構造で一体化されて、加湿膜１２の保持安定性のみならず、ガスシール信頼性および取り扱い性に優れた加湿セル１を得ることができる。
【００３４】
次に、より具体的に加湿セル１の製造について説明する。図１０は、未充填加湿膜５２に樹脂を充填するホットプレスの様子を説明するための図である。図１１は、加湿積層体を積層する様子を説明するための図である。
まず、厚み１００μｍの多孔質のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂シートから長辺が３２ｃｍ、短辺が１５ｃｍの長方形になるように切り出し、さらに貫通孔５０を設けて未充填加湿膜５２を用意する。
次に、厚み１００μｍのポリオレフィン系のホットメルトフィルムから加湿膜１２の樹脂充填部５１に重畳する形状になるように切り出し、樹脂シート５３を用意する。
そして、図１０に示すように、この樹脂シート５３と未充填加湿膜５２とを重ね合わせて、樹脂シート５３側からアイロンにより樹脂シート５３を未充填加湿膜５２に仮留めし、それをホットプレス機５４の平盤５５の間にセットし、その後真空状態にして温度１５０℃、加圧１００ｋＰａでホットプレスすることで樹脂シート５３の樹脂を未充填加湿膜５２内部に充填して樹脂充填部５１が設けられた加湿膜１２を作製した。充填した樹脂の体積は、加湿膜１２内空孔体積の約１１０体積％である。この樹脂フィルムの流動開始温度は約１２０℃であり、１５０℃における溶融粘度は約４００００ｐｏｉｓであった。
【００３５】
次に、図１１に示すように、乾燥ガスセパレータ１３、樹脂充填部５１が形成された加湿膜１２、湿潤ガスセパレータ１４、樹脂充填部５１が形成された加湿膜１２の順に必要な枚数重ね合わせ、これらをホットプレス機５４の平盤５５の間にセットし、その後真空状態にして温度１５０℃、加圧１００ｋＰａで５分間ホットプレスすることで、樹脂充填部５１に充填されている樹脂が再溶融して、加湿膜１２に乾燥ガスセパレータ１３と湿潤ガスセパレータ１４が両側からシール部１７に対応する位置で接着された加湿積層体２が作製される。
【００３６】
次に、加湿積層体２の積層方向の上下に入口保持板３と出口保持板４とをそれぞれボルト９とナット１０とを用いて固定する。最後に、入口保持板３に乾燥ガス入力配管５および湿潤ガス出力配管６、出口保持板４に乾燥ガス出力配管７および湿潤ガス入力配管８を取り付けて加湿器を完成する。
【００３７】
このような構成の加湿器を図１２に示すように配置する。すなわち、加湿膜１２の法線が鉛直方向に向くように水平に配置し、それに伴って乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４も水平に加湿膜１２に接するように積層されている。
また、入口保持板３が一番下層の加湿セル１に接するように積層され、出口保持板４が一番上層の加湿セル１に接するように積層されている。
【００３８】
次に、図５、図７を参照して、この実施の形態１に係わる加湿器を用いて湿潤ガスから乾燥ガスに水分を伝達する様子を説明する。乾燥ガスは、乾燥ガス入力配管５から供給され、入口保持板３の穴１１を経由し、乾燥ガスセパレータ１３に設けられた第１の乾燥ガス給気マニホールド２８へ流される。さらに、乾燥ガスは、乾燥ガスセパレータ１３の集約連通溝３７を通って第１の乾燥ガス流路２３へ流され、集約連通溝３８から第１の乾燥ガス排気マニホールド２９に導かれる。そして、第１の乾燥ガス排気マニホールド２９から出口保持板４の穴１１を経由して乾燥ガス出力配管７へ流される。この乾燥ガスは燃料電池に供給される。
【００３９】
燃料電池に供給された乾燥ガスは、水素と酸素の反応に伴う水およびプロトン伴ってイオン交換膜で伝達された水により湿潤され、湿潤ガスとして排出される。このように湿潤ガスは乾燥ガスに比べて湿度が高い。
【００４０】
この湿潤ガスは、湿潤ガス入力配管８から供給され、出口保持板４の穴１１を経由し、湿潤ガスセパレータ１４に設けられた第１の湿潤ガス給気マニホールドへ引き込まれる。さらに、湿潤ガスは、湿潤ガスセパレータ１４の集約連通溝３７から湿潤ガス流路４８で流され、集約連通溝３８から第１の湿潤ガス排気マニホールドに導かれる。そして、第１の湿潤ガス排気マニホールドから入口保持板３の穴１１を経由して湿潤ガス出力配管６へ導かれ外部に排出される。
そして、乾燥ガスと湿潤ガスは、加湿膜１２を挿んで、乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４の長辺に平行に向流して乾燥ガス流路２３と湿潤ガス流路４８を流される。このように流された乾燥ガスと湿潤ガスとの間で加湿膜１２を介して、湿潤ガスから乾燥ガスに水分伝達が行われ、乾燥ガスの湿度が上昇する。
【００４１】
なお、燃料電池に供給する空気を加湿するとき、湿潤ガス側に高温水または高温高湿の燃料電池の排ガスを供給し、乾燥ガス側に常温の空気を供給する。
また、燃料電池に供給する燃料を加湿するとき、乾燥ガス側に改質器で改質された水素リッチな改質ガスまたは純水素ガスを供給する。
また、全熱交換膜を用いる場合は、燃料電池から出る燃料オフガスなどの高湿度ガスを用いる。
【００４２】
この実施の形態１の加湿器と比較するために、特開２００３−３１４９８３号公報に記載の加湿器を比較例１として準備した。この比較例１の加湿器は、枠状部が上下方向開放の内部空間を形成するように周枠が巡らされた枠型形状であり、内部空間にガスが出入りする流入口と流出口とが形成されている。加湿膜は、湿潤ガスと乾燥ガスとの間に介在され、熱交換を行うと同時に水分を透湿する膜である。枠状部はＰＰＳ樹脂から作られ、また、加湿膜は実施の形態１と同様にＰＴＦＥ樹脂からできている。この内部空間の上下が気密に塞がれるように枠状部と加湿膜と枠状部の順に、順次積み重ねられ、外部に対して気密な積層体が形成されている。
積層体の４つの側面のうち、一方の側面側を、例えば湿潤ガス入口、その側面側に対向する他方の側面側を湿潤ガス出口とし、更に別の一方の側面側を乾燥ガス入口、その側面側に対向する他方の側面側を乾燥ガス出口とし、各々相応する給排気用外部マニホールドが配置されている。このように構成された枠状部と加湿膜とを、例えば、１０個の枠状部と９枚の加湿膜とを、交互に積み重ね、内部空間を通るガス流路が交差するようにして乾燥ガスと湿潤ガスとの流れが直交流になるようにし、加湿膜を介した水分の伝達が行われる。
【００４３】
上述の実施の形態１の加湿器と比較例１の加湿器との乾燥ガス出力配管７を封止し、乾燥ガス入力配管５に乾燥ガスを圧力を変えて入力し、そのときの加湿膜１２の１層当たりの漏れ量（Ｎｃｃ／ｍｉｎ／層）を計測した。圧力は、比較例１に対して１、１．５、２、３、４、６、７（ｋＰａ）、実施の形態１に対して３、５、７、１０（ｋＰａ）とした。図１３に示すように、比較例１では圧力１（ｋＰａ）でも漏れ量１０（Ｎｃｃ／ｍｉｎ／層）を示すのに対し、実施の形態１では圧力７（ｋＰａ）で漏れ量０．００３（Ｎｃｃ／ｍｉｎ／層）を示し、約１万分の１以下の漏れ量を達成している。
【００４４】
このように、加湿膜１２の樹脂充填部５１に樹脂が充填されているので、乾燥ガス、湿潤ガスが加湿膜１２膜内を面方向に透過して外部に漏れることが防げる。
さらに、加湿膜１２に乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４の側枠状部１９ａ、１９ｂや端枠状部２１ａ、２１ｂが樹脂により接着されているので、加湿膜１２と乾燥ガスセパレータ１３、加湿膜１２と湿潤ガスセパレータ１４との界面を伝わってガスが漏れることが防げる。
【００４５】
また、加湿膜１２の樹脂充填部５１の外形が乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４の枠状部２２の外形と同じであるので、加湿膜１２の外周にパスができやすい樹脂だけの部分がなく、高性能なシールが実現される。
【００４６】
また、加湿膜１２のすべての空孔の容積の和より多い体積の樹脂を充填するので、加湿膜１２の空孔のガスが充填される樹脂により外部に押し出され、ガスが残った空孔を無くすことができる。
【００４７】
また、第１の乾燥ガス給気マニホールド２８は、上方から積層された加湿膜１２と第１の乾燥ガス給気マニホールド２８を囲繞する上面シール部３１とが接着されることによりガスシールされる。さらに、第１の乾燥ガス給気マニホールド２８は、下方から積層された加湿膜１２と第１の乾燥ガス給気マニホールド２８を囲繞する下面シール部３２とが接着されることによりガスシールされる。従って加湿膜１２と上面シール部３１および下面シール部３２との間に段差や材料の差が無く、良好なシール性が得られる。
【００４８】
また、乾燥ガスセパレータ１３と湿潤ガスセパレータ１４とが短辺方向に対して裏返しの関係にあり、共通の金型を用いて樹脂成形することができるので、金型を共通に使用して、コストを安くすることができる。また、同じ部品になるので、管理工数などが少なくてすむ。
また、集約連通溝３７、３８においては、乾燥ガスセパレータ１３の支持壁４０と湿潤ガスセパレータ１４の支持壁４０とが交差し、より少ない支持壁４０で加湿膜１２を効果的に支持できる。
【００４９】
また、乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４にそれぞれ設けられた直線状の複数の流路溝内を加湿膜１２を介在させて乾燥ガスおよび湿潤ガスが向流（カウンターフロー）するように流されるので、高い露点であるとともに高い圧力の加熱加湿された乾燥ガスを出力することができる。
【００５０】
また、加湿膜１２、乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４を上下方向に積層して設置することにより、凝縮した水分の液膜が加湿膜１２の表面を濡らし、加湿膜１２直下を流れる乾燥ガスに水分が伝わり、水分を上から下に移動させる重力の方向と水分が膜を介して移動する方向とが一致させられているので、水分が移動しやすく、湿度効率を改善することができ、高い露点の乾燥ガスを出力することができる。
【００５１】
また、冷却水の熱利用を併用しなくてもよいので、余分なコストが掛からず安価な加湿器を提供することができる。
【００５２】
なお、実施の形態１の加湿器では、１つのセパレータの表裏で同じガスが供給され、セパレータ毎にガスの種類を変える構造になっているが、セパレータの厚み方向の中間にガスの透過を遮る板を設けて、セパレータの表裏に乾燥ガスと湿潤ガスとを流通させてもシール性に影響を与えるものではない。
【００５３】
また、実施形態１の加湿器には、湿潤ガスを供給しているが、加湿膜の性質に応じて例えば、固体高分子膜を用いる加湿器の場合は、湿潤ガスの替わりに燃料電池の冷却水としての冷却水を流しても同様にシール効果がある。
また、全熱交換膜を用いる加湿器の場合は、燃料電池から排出される燃料オフガスを湿潤ガスとして流しても同様にシール効果がある。
【００５４】
実施の形態２．
図１４は、この発明の実施の形態２に係わる加湿膜に樹脂を充填するホットプレスの様子を説明するための図である。
実施の形態２に係わる加湿器を製造する工程は、実施の形態１に係わる加湿器を製造する工程と、加湿膜に樹脂を充填する工程が異なり、その他の工程は同様であるので同様な工程に関する説明は省略する。また、製造された加湿器は実施の形態１として説明したものと同様であるので、説明において同じ符号を付記する。
【００５５】
まず、実施の形態２に係わる加湿膜１２の樹脂充填部５１に樹脂を充填するために、実施の形態１と同様に未充填加湿膜５２を用意する。
次に、厚み５５μｍのポリオレフィン系のホットメルトフィルムから加湿膜１２の樹脂充填部５１と合同な形状に切り出し、樹脂シート５３Ｂを用意する。この樹脂シート５３Ｂは、実施の形態１に係わる樹脂シート５３と厚みだけが異なっている。
そして、図１４に示すように、この樹脂シート５３Ｂを未充填加湿膜５２の両面から重ね合わせてホットプレス機５４の平盤５５の間にセットし、その後真空状態にして温度１５０℃、加圧１００ｋＰａでホットプレスすることで樹脂シート５３Ｂの樹脂を未充填加湿膜５２内部に充填して樹脂充填部５１が設けられた加湿膜１２を作製した。充填した樹脂の体積は、加湿膜１２内空孔体積の約１１０体積％である。
【００５６】
このような樹脂の充填方法は、厚みが半分の樹脂シート５３Ｂを未充填加湿膜５２の両面から充填するので、樹脂を空孔に効率的に充填することが可能となる。
【００５７】
実施の形態３．
図１５は、この発明の実施の形態３に係わる加湿セルを積層して加湿積層体を作製する様子を説明するための図である。なお、製造された加湿器は、実施の形態１として説明したものと同様であるので、説明において同じ符号を付記する。
実施の形態３に係わる未充填加湿膜５２に樹脂を充填する工程は、実施の形態１、２と異なり、未充填加湿膜５２へ樹脂を充填すると同時に乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４を積層して加湿積層体２を作製する工程である。なお、未充填加湿膜５２、乾燥ガスセパレータ１３、湿潤ガスセパレータ１４は実施の形態１と同様に準備したものである。また、樹脂シート５３Ｂは実施の形態２と同様に準備したものである。
【００５８】
加湿積層体２は、図１５に示すように、ホットプレス機５４の平盤５５の上に湿潤ガスセパレータ１４、樹脂シート５３Ｂ、未充填加湿膜５２、樹脂シート５３Ｂ、乾燥ガスセパレータ１３、樹脂シート５３Ｂ、未充填加湿膜５２、樹脂シート５３Ｂの順に必要な加湿セル１の数になるように重ね、その後真空状態にして温度１５０℃、加圧１００ｋＰａで５分間ホットプレスすることで、樹脂充填部５１に樹脂が充填されるとともに、加湿膜１２に乾燥ガスセパレータ１３と湿潤ガスセパレータ１４が両側からシール部１７に相当する位置で接着されて加湿積層体２が作製される。
【００５９】
このような加湿積層体２は、溶融した樹脂が加湿膜１２の空孔に充填されるとともに、乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４のシール部１７に相当する部分の微小な凹凸に沿った形に樹脂が融着されるため、加湿膜１２内および加湿膜１２と乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４の界面いずれからもガスが漏れることはない。
【００６０】
実施の形態４．
図１６は、この発明の実施の形態４に係わる加湿セルの平面図である。なお、図１６は、加湿膜が一番上層に置かれた加湿セルを下方に見た平面図である。水分伝達部に相当する部分には、乾燥ガス流路と湿潤ガス流路の様子を点線で表してある。
実施の形態１の加湿器では、乾燥ガスと湿潤ガスとが向流に流されている。一方、実施の形態４の加湿器では、乾燥ガスと湿潤ガスとが直交流に流されている。
乾燥ガスは、図１６に示す乾燥ガス給気マニホールド２８Ｂから図１６の右手方向に乾燥ガス給気マニホールド２８Ｂにつながった乾燥ガス流路を流され、その乾燥ガス流路につながった乾燥ガス排気マニホールド２９Ｂから排出される。また、湿潤ガスは、湿潤ガス給気マニホールド４４Ｂから図１６の下方向に湿潤ガス給気マニホールド４４Ｂにつながった湿潤ガス流路を流され、その湿潤ガス流路につながった湿潤ガス排気マニホールド４３Ｂから排出される。そして、それぞれの流路を流される間で加湿膜１２Ｂを介して水分が湿潤ガスから乾燥ガスに伝達される。
【００６１】
実施の形態４に係わる加湿膜１２Ｂでは、図１６に示すように、加湿膜１２Ｂの外縁部および各マニホールド２８Ｂ、２９Ｂ、４３Ｂ、４４Ｂを囲繞する部分からなる樹脂充填部５１Ｂが樹脂により充填されている。また、加湿積層体を実施の形態１と同様にホットプレスにより積層しているので、加湿膜１２Ｂと乾燥ガスセパレータおよび湿潤ガスセパレータとが、樹脂充填部５１Ｂに充填されている樹脂により接着されている。
【００６２】
このように直交流の加湿器においても、加湿膜１２Ｂの樹脂充填部５１Ｂに樹脂が充填されているので、加湿膜１２Ｂの面内で面方向に乾燥ガスおよび湿潤ガスが漏れることがない。また、加湿膜１２Ｂと乾燥ガスセパレータとの界面および加湿膜１２Ｂと湿潤ガスセパレータとの界面が樹脂により接着されているので、界面を伝わって乾燥ガスおよび湿潤ガスが漏れることがない。
【００６３】
実施の形態５．
図１７は、この発明の実施の形態５に係わる加湿セルの断面図である。
実施の形態５に係わる加湿セル１Ｂは、実施の形態１に係わる乾燥ガスセパレータ１３および湿潤ガスセパレータ１４と異なっている。その他は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明を省略する。
実施の形態５に係わる乾燥ガスセパレータ１３Ｂと湿潤ガスセパレータ１４Ｂは、図１７に示すように、それぞれ片面に底を有し、他面が開口している乾燥ガス流路２３Ｂと湿潤ガス流路４８Ｂが設けられている。
実施の形態５に係わる加湿器は、次のようにして製作される。加湿膜１２は、実施の形態１と同様に未充填加湿膜５２に樹脂シート５３をホットプレスにより樹脂を充填して用意されている。そして、乾燥ガス流路２３Ｂの開口と湿潤ガス流路４８Ｂの開口とが加湿膜１２に面するように加湿膜１２の両面から積層し、ホットプレス機５４の平盤５５の間に配置し、その後真空状態にして温度１５０℃、加圧１００ｋＰａで５分間ホットプレスすることで、樹脂充填部５１に充填されている樹脂が再溶融して、加湿膜１２に乾燥ガスセパレータ１３Ｂと湿潤ガスセパレータ１４Ｂが両側からシール部１７に対応する位置で接着された加湿セル１Ｂが作製される。それから、加湿セル１Ｂを必要個数積層してボルト９とナット１０で固定する。
【００６４】
このような加湿器では、加湿膜１２が乾燥ガスセパレータ１３Ｂおよび湿潤ガスセパレータ１４Ｂに接着されているので、加湿膜１２に皺が寄りにくくなる。
また、皺が寄っても簡単な目視で判別することができるので、効率的な積層が可能とり、低コストで高品質な加湿器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる加湿器の側面図である。
【図２】実施の形態１の加湿器の上平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面での加湿セルの部分断面図である。
【図４】実施の形態１に係わる加湿セルの平面図である。
【図５】実施の形態１に係わる乾燥ガスセパレータの平面図である。
【図６】図５のＭ−Ｍ断面における乾燥ガスセパレータの断面図である。
【図７】（ａ）は図５のＰ−Ｐ断面における乾燥ガスセパレータの断面図、（ｂ）は図５のＮ−Ｎ断面における乾燥ガスセパレータの断面図である。
【図８】実施の形態１に係わる別の乾燥ガスセパレータの平面図である。
【図９】実施の形態１に係わる加湿膜の平面図である。
【図１０】未充填加湿膜に樹脂を充填するホットプレスの様子を説明するための図である。
【図１１】加湿積層体を積層する様子を説明するための図である。
【図１２】実施の形態１に係わる加湿器の設置の様子を示す図である。
【図１３】実施の形態１に係わる加湿器と比較例１の加湿器のシール性の測定結果である。
【図１４】実施の形態２に係わる未充填加湿膜に樹脂を充填するホットプレスの様子を説明するための図である。
【図１５】実施の形態３に係わる加湿積層体を積層する様子を説明するための図である。
【図１６】実施の形態４に係わる加湿セルの平面図である。
【図１７】実施の形態５に係わる加湿セルの断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１、１Ｂ  加湿セル、２、２Ｂ  加湿積層体、３  入口保持板、４  出口保持板、５  乾燥ガス入力配管、６  湿潤ガス出力配管、７  乾燥ガス出力配管、８  湿潤ガス入力配管、９  ボルト、１０  ナット、１１  穴、１２、１２Ｂ  加湿膜、１３、１３Ｂ  乾燥ガスセパレータ、１４、１４Ｂ  湿潤ガスセパレータ、１５  水分伝達部、１６  マニホールド部、１７  シール部、１８ａ、１８ｂ  長辺、１９ａ、１９ｂ  側枠状部、２０ａ、２０ｂ  短辺、２１ａ、２１ｂ  端枠状部、２２  枠状部、２３、２３Ｂ  乾燥ガス流路、２４ａ〜２４ｄ  隔壁支持バー、２５、２５ａ〜２５ｇ  隔壁、２６ａ  上長端面、２６ｂ  下長端面、２８  乾燥ガス給気マニホールド、２９  乾燥ガス排気マニホールド、３１  上面シール部、３２  下面シール部、３３、３６  上面シール形成板、３４、３５  下面シール形成板、３７、３８  集約連通溝、４０、４０ａ〜４０ｃ  支持壁、４１ａ  上端面、４１ｂ  下端面、４３  湿潤ガス排気マニホールド、４４  湿潤ガス給気マニホールド、４６  Ｖ溝、４８、４８Ｂ  湿潤ガス流路、５０  貫通孔、５１  樹脂充填部、５２  未充填加湿膜、５３、５３Ｂ  樹脂シート、５４  ホットプレス機、５５  平盤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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