(57)【要約】【課題】低露点加湿から高露点加湿をも実現して所望の露点ガスを作り出す。【解決手段】加湿器４は、容器内の水温が加湿温度制御手段５の制御によって５〜１０℃程度に下げられ、この中にウェットガス供給手段３からのウェットガスを吹き込み、加湿温度制御手段５による加湿と温度調整がなされ、水温とほぼ同等の１００％加湿ガスを発生する。この１００％加湿ガスは、混合手段６において、ドライガス供給手段２からのドライガスと混合され、所望の露点ガスとして排出される。【選択図】図１
2008249278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライガスを供給するドライガス供給手段と、
ウェットガスを供給するウェットガス供給手段と、
容器内の一定量の水に対し、前記前記ウェットガス供給手段からのウェットガスを吹き込んで加湿する加湿器と、
前記容器内の水温を一定温度に制御する加湿温度制御手段と、
前記ドライガス供給手段からのドライガスと、前記加湿器の加湿によって得られる加湿ガスとを混合する混合手段と、
前記ドライガス供給手段から前記混合手段に供給されるドライガスの流量を制御するドライ側流量制御手段と、
前記ウェットガス供給手段から前記加湿器に供給されるウェットガスの流量を制御するウェット側流量制御手段とを具備したことを特徴とする加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低露点加湿から高露点加湿をも実現して所望の露点ガスを作り出すことができるウェット／ドライ方式の加湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば燃料電池の電解質に送り込まれるガスや各種電気炉の雰囲気ガスを低露点で加湿する場合、任意の露点温度を持つ低露点ガスを如何に作り出すかが問題となる。
【０００３】
ここで、上述した低露点ガスを作り出す方式としては、例えば触媒燃焼法やガス温トラップ方式が従来より知られている。触媒燃焼法は、触媒を使用して、水素／酸素を燃焼し、水分を作り出す方式である。また、ガス温トラップ方式は、水の飽和水蒸気圧がガス温度から決まることを利用し、このガス温度を制御する方式である。尚、下記特許文献１には、雰囲気ガスの低露点加湿方法が開示されている。
【特許文献１】特開平６−１０８１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した低露点ガスを作り出す方式として、触媒燃焼法を用いた場合には、水素の爆発範囲４％以上を考えると、水素ガスの濃度を余り上げることができなかった。しかも、混合ガスのコストが高いため、運転コストが嵩み、商業用等のようなガス量が多い系統には不向きであった。
【０００５】
また、ガス温トラップ方式は、過加湿しておいたガスを冷却して水分を制御する方式であり、氷が生成しない温度範囲では精密に湿度を制御することはできるが、水が凍る温度（安全を見て５℃位）以下の低露点には使用することができないという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、低露点加湿から高露点加湿をも実現して所望の露点ガスを作り出すことができるウェット／ドライ方式の加湿装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載された加湿装置は、ドライガスを供給するドライガス供給手段と、
ウェットガスを供給するウェットガス供給手段と、
容器内の一定量の水に対し、前記前記ウェットガス供給手段からのウェットガスを吹き込んで加湿する加湿器と、
前記容器内の水温を一定温度に制御する加湿温度制御手段と、
前記ドライガス供給手段からのドライガスと、前記加湿器の加湿によって得られる加湿ガスとを混合する混合手段と、
前記ドライガス供給手段から前記混合手段に供給されるドライガスの流量を制御するドライ側流量制御手段と、
前記ウェットガス供給手段から前記加湿器に供給されるウェットガスの流量を制御するウェット側流量制御手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る加湿装置によれば、低露点加湿から高露点加湿をも実現して所望の露点ガスを作り出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は本発明に係る低加湿装置の概略構成を示すブロック図、図２は本発明に係る加湿装置の加湿器の一例を示す正面図、図３は図２のＡ−Ａ線側断面図である。
【００１０】
本発明に係る加湿装置１は、ウェット／ドライ方式によるガス混合法である。このガス混合法において、ウェットガスが保持できる水の量は、その温度とガス流量・圧力で決まるので、１００％に加湿された状態のウェットガスにキャリアガスを混合することで所望の湿度を持った露点ガスを作り出している。
【００１１】
本例のウェット／ドライ方式の加湿装置１は、図１に示すように、ドライガス供給手段２、ウェットガス供給手段３、加湿器４、加湿温度制御手段５、混合手段６、ドライ側流量計７、ドライ側流量制御手段８、ウェット側流量計９、ウェット側流量制御手段１０を備えて概略構成される。
【００１２】
ドライガス供給手段２は、配管を介して混合手段６に接続される２種類の供給手段として、水素ガスベースのドライガスを混合手段６に供給する供給手段２ａと、空気のドライガスを混合手段６に供給する供給手段２ｂとから構成される。
【００１３】
ウェットガス供給手段３は、配管を介して加湿器４に接続される２種類の供給手段として、水素ガスベースのウェットガスを加湿器４に供給する供給手段３ａと、空気のウェットガスを加湿器４に供給する供給手段３ｂとから構成される。
【００１４】
加湿器４は、図２及び図３に示すように、本体をなす容器１１が内管と外管とからなる二重構造の円筒形状をなしている。容器１１内には、一定量の水が貯留されており、容器１１底面の給水・排水接続口１２に接続される配管を介して容器１１に対する給水又は排水が行われる。容器１１の底面には、ガス導入口（不図示）が設けられ、このガス導入口から配管を介してウェットガス供給手段３（３ａ，３ｂ）からのウェットガスが容器１１内に吹き込まれる。また、容器１１の下部には、容器１１内の水を加熱するためのヒータ（不図示）が挿入されるヒータ挿入穴１３と、加湿のためのバブラー（不図示）が挿入されるバブラー挿入口１４とが設けられる。さらに。容器１１の上半部外周には循環用配管１５が螺旋状に巻き付けられ、容器１１の上面にも循環用配管１６が設けられ、各々の出入口が後述する恒温槽（加湿温度制御手段５）に接続されている。また、容器１１内の下半部には、螺旋状の容器内循環用配管１７が設けられ、その出入口が後述する恒温槽（加湿温度制御手段５）に接続されている。
【００１５】
この加湿器４では、ウェットガス供給手段３からのウェットガスが配管を介してガス導入口（不図示）から容器１１内に吹き込まれ、加湿温度制御手段５の制御により加湿と温度調整を行い、バブラー挿入口１４に挿入されるバブラー（不図示）により加湿し、容器１１内の水温とほぼ同等の１００％加湿ガスを発生する。そして、この発生した１００％加湿ガスは、容器１１の上面に設けられるガス導出口（不図示）から配管を介して混合手段６に供給される。
【００１６】
加湿温度制御手段５は、精密循環恒温槽を含む構成であり、恒温槽内の一定温度の流体（水）をポンプにより所定流量で循環用配管１５，１６や容器内循環用配管１７に循環させている。また、加湿温度制御手段５は、加湿器４の容器１１内の水温に応じて、加湿器４のヒータ挿入穴１３に挿入されたヒータ（不図示）の駆動を制御している。そして、この加湿温度制御手段５では、循環用配管１５，１６や容器内循環用配管１７を循環する流体（水）の流量やヒータ（不図示）の温度を制御することにより、混合手段６から所望の露点ガスが得られるように、加湿器４の容器１１内の水温を一定温度（例えば５〜１０℃）に制御している。
【００１７】
混合手段６は、加湿器４のガス導出口１８から供給される１００％加湿ガスと、ドライガス供給手段２から供給されるドライガスとを混合し、この混合された露点ガスを排出口（不図示）から排出している。
【００１８】
ドライ側流量計７は、ドライガス供給手段２の各々の供給手段２ａ，２ｂと混合手段６との間の配管に設けられ、各々の供給手段２ａ，２ｂから混合手段６に供給されるドライガスの流量を測定し、この測定した各々の流量値をドライ側流量制御手段８に出力している。
【００１９】
ドライ側流量制御手段８は、ドライ側流量計７が測定した各々の流量値に基づき、ドライガス供給手段２の各々の供給手段２ａ，２ｂから配管を介して混合手段６に供給されるドライガスの各々の流量を個別に所望の流量に制御している。
【００２０】
ウェット側流量計９は、ウェットガス供給手段３の各々の供給手段３ａ，３ｂと加湿器４との間の配管に設けられ、各々の供給手段３ａ，３ｂから加湿器４に供給されるウェットガスの流量を測定し、この測定した各々の流量値をウェット側流量制御手段１０に出力している。
【００２１】
ウェット側流量制御手段１０は、ウェット側流量計９が測定した各々の流量値に基づき、ウェットガス供給手段３の各々の供給手段３ａ，３ｂから配管を介して加湿器４に供給されるウェットガスの各々の流量を個別に所望の流量に制御している。
【００２２】
上記構成による加湿装置１では、加湿温度制御手段５の制御によって加湿器４の容器内の水温が５〜１０℃程度に下げられ、この温度状態でウェットガス供給手段３からのウェットガスを加湿器４の容器１１内に吹き込み、加湿温度制御手段５の制御により加湿と温度調整を行う。これにより、加湿器４からは、水温とほぼ同等の１００％加湿ガスが得られる。そして、この１００％加湿ガスは、混合手段６において、ドライガス供給手段２からのドライガスと混合され、所望の露点ガスが混合手段６から排出される。
【００２３】
尚、高露点ガスを作り出す場合には、加湿器４の水温を高くし、加湿器４の容器１１内に吹き込むウェットガスの流量を増加する。
【００２４】
ここで、本例の加湿装置１による実験結果の一例を下記表１及び表２に示す。尚、加湿器４は、加湿温度制御手段５により１０．０℃±０．５℃の温度で制御されているものとしている。
【００２５】
【表１】
2008249278.tif 000003
【００２６】
【表２】
2008249278.tif 000004
【００２７】
上記表１は、水素ベースのドライガスと水素ベースのウェットガスとの総流量が５０ｍｌになるようにガス流量を制御した場合と、空気のドライガスと空気のウェットガスとの総流量が５０ｍｌになるようにガス流量を制御した場合のそれぞれの露点温度を示している。そして、水素ベースのドライガスと水素ベースのウェットガスとの総流量が５０ｍｌになるようにガス流量を制御した場合には、露点温度−５９．６〜９．０℃の範囲で露点ガスを作り出すことができる。また、空気のドライガスと空気のウェットガスとの総流量が５０ｍｌになるようにガス流量を制御した場合には、露点温度−６０．０〜９．０℃の範囲で露点ガスを作り出すことができる。
【００２８】
また、下記表２は、水素ベースのドライガスと水素ベースのウェットガスとの総流量が２００ｍｌになるようにガス流量を制御した場合と、空気のドライガスと空気のウェットガスとの総流量が２００ｍｌになるようにガス流量を制御した場合のそれぞれの露点温度を示している。そして、水素ベースのドライガスと水素ベースのウェットガスとの総流量が２００ｍｌになるようにガス流量を制御した場合には、露点温度−６０．０〜９．４℃の範囲で露点ガスを作り出すことができる。また、空気のドライガスと空気のウェットガスとの総流量が２００ｍｌになるようにガス流量を制御した場合には、露点温度−６０．０〜９．２℃の範囲で露点ガスを作り出すことができる。
【００２９】
このように、本例のウェット／ドライのガス混合方式の加湿装置１によれば、低露点加湿から高露点加湿をも実現して所望の露点ガスを作り出すことができる。この所望の露点ガスを作り出すにあたっては、ガス（ウェットガス、ドライガス）の流量と加湿器４の水温とから到達露点温度が容易に計算でき、所望とする露点温度となるように、ドライ側流量制御手段８及びウェット側流量制御手段１０によってガスの流量が制御されるとともに、加湿温度制御手段５によって加湿器４の水温が制御される。
【００３０】
そして、本例の加湿装置１は、例えば燃料電池の電解質に送り込まれるガスや各種電気炉の雰囲気ガスを低露点で加湿する場合に好適に用いることができる。特に、熱処理雰囲気ガスにおいて、露点を注目し、ガス流量についてさほど厳密性が要求されない場合には、より低露点が作り出し易い。
【００３１】
ところで、図１に示す構成では、ドライガス供給手段２とウェットガス供給手段３とがそれぞれ水素ガスベースの供給手段２ａ，３ａと空気の供給手段２ｂ，３ｂとの２種類で構成しているが、流量・露点範囲によっては何れか１種類のみでも構成することができる。その場合、ドライ側流量計７及びウェット側流量計９も１台で済む。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る加湿装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る加湿装置の加湿器の一例を示す正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線側断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  加湿装置
２（２ａ，２ｂ）  ドライガス供給手段
３（３ａ，３ｂ）  ウェットガス供給手段
４  加湿器
５  加湿温度制御手段
６  混合手段
７（７ａ，７ｂ）  ドライ側流量計
８  ドライ側流量制御手段
９（９ａ，９ｂ）  ウェット側流量計
１０  ウェット側流量制御手段
１１  容器
１２  給水・排水接続口
１３  ヒータ挿入穴
１４  バブラー挿入口
１５，１６  循環用配管
１７  容器内循環用配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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