(57)【要約】【課題】  タンク内の気体空間の温度をタンク内の液体の温度に従来より近づけることができる加湿装置の提供。【解決手段】  （１）内部に液体２１とその上方に気体空間２２をもつタンク２０と、液体２１の中に一端が挿入されたガス供給管３０と、一端部が液体２１に連通し他端が気体空間２２にあるガス噴霧管４０と、内部に気体空間２２があるタンク部分２３の外壁を加熱するヒーター５０とを、有する加湿装置１０。（２）ガス噴霧管４０はタンク２０内に位置する部分を含む。（３）ヒーター５０は、内部に気体空間２２があるタンク部分２３の外壁の全体に設けられている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体とその上方に気体空間をもつタンクと、
前記液体の中に一端が挿入されたガス供給管と、
一端が前記液体に連通し他端が前記気体空間にあるガス噴霧管と、
内部に気体空間があるタンク部分の外壁を加熱するヒーターと、
を有する加湿装置。
【請求項２】
前記ガス噴霧管は、前記タンク内に位置する部分を含む、請求項１記載の加湿装置。
【請求項３】
前記ヒーターは、内部に気体空間があるタンク部分の外壁の全体に設けられている、請求項１記載の加湿装置。
【請求項４】
一端が前記気体空間に連通するガス排出管と、
前記ガス排出管を通るガス中の水滴を除去する水滴除去機構と、
をさらに有する請求項１記載の加湿装置。
【請求項５】
前記ガス排出管は上下方向に延びる上下方向延び部を備えており、前記水滴除去機構は前記ガス排出管の上下方向延び部に設けられている請求項４記載の加湿装置。
【請求項６】
前記上下方向延び部の一部は前記気体空間内に位置しており、前記水滴除去機構は前記上下方向延び部のうちの前記気体空間内に位置する部分に設けられている、請求項５記載の加湿装置。
【請求項７】
前記水滴除去機構は、前記ガス排出管の軸方向にらせん状に設けた板状部材と、前記ガス排出管に設けた水流出穴とを、備えている、請求項４記載の加湿装置。
【請求項８】
前記板状部材は、外周端から前記ガス排出管の中央にいくに従ってガス流れ方向上流側に傾斜している、請求項７記載の加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平５−２７２７８７号公報は、タンク内の液体をタンクの気体空間に噴霧するガス噴霧管を備えた、加湿装置を開示している。公報には、内部に気体空間があるタンク部分の外壁を加熱するヒーターは設けられていない。
公報の加湿装置は、ガス噴霧管を有するので、気体空間をタンク内の液体（ミスト）で充満させることができる。そのため、ガス供給管からタンク内に入るガスの温度がタンク内の液体の温度と異なっている場合でも、気体空間の温度はタンク内の液体の温度に近くなる。その結果、気体空間がタンク内の液体の温度に近い温度での飽和状態になり、排出されるガスの湿度制御が、タンク内の液体を気体空間に噴霧しない場合に比べて容易になる。
【０００３】
しかし、従来の加湿装置には、つぎの問題点がある。
上記公報の加湿装置には、内部に気体空間があるタンク部分の外壁を加熱するヒーターが設けられていないので、タンク内の液体を気体空間に噴霧しても、タンク壁の近くの気体は、タンク壁の温度の影響を受けタンク内の液体の温度と異なるおそれがある。そのため、気体空間の温度をタンク内の液体の温度に近づけるのに限度がある。
【特許文献１】特開平５−２７２７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする問題点は、気体空間の温度をタンク内の液体の温度に近づけるのに限度があることである。
本発明の目的は、タンク内の気体空間の温度をタンク内の液体の温度に従来より近づけることができる加湿装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）  内部に液体とその上方に気体空間をもつタンクと、
前記液体の中に一端が挿入されたガス供給管と、
一端が前記液体に連通し他端が前記気体空間にあるガス噴霧管と、
内部に気体空間があるタンク部分の外壁を加熱するヒーターと、
を有する加湿装置。
（２）  前記ガス噴霧管は、前記タンク内に位置する部分を含む、（１）記載の加湿装置。
（３）  前記ヒーターは、内部に気体空間があるタンク部分の外壁の全体に設けられている、（１）記載の加湿装置。
（４）  一端が前記気体空間に連通するガス排出管と、
前記ガス排出管を通るガス中の水滴を除去する水滴除去機構と、
をさらに有する（１）記載の加湿装置。
（５）  前記ガス排出管は上下方向に延びる上下方向延び部を備えており、前記水滴除去機構は前記ガス排出管の上下方向延び部に設けられている（４）記載の加湿装置。
（６）  前記上下方向延び部の一部は前記気体空間内に位置しており、前記水滴除去機構は前記上下方向延び部のうちの前記気体空間内に位置する部分に設けられている、（５）記載の加湿装置。
（７）  前記水滴除去機構は、前記ガス排出管の軸方向にらせん状に設けた板状部材と、前記ガス排出管に設けた水流出穴とを、備えている、（４）記載の加湿装置。
（８）  前記板状部材は、外周端から前記ガス排出管の中央にいくに従ってガス流れ方向上流側に傾斜している、（７）記載の加湿装置。
【発明の効果】
【０００６】
上記（１）の加湿装置では、内部に気体空間があるタンク部分の外壁を加熱するヒーターが設けられているので、内部に気体空間があるタンク部分の外壁を加熱するヒーターが設けられていない場合（従来）に比べて、タンク壁の近くの気体がタンク壁の温度の影響を受けタンク内の液体の温度と異なるおそれが小になる。
上記（２）の加湿装置では、ガス噴霧管がタンク外に位置する場合に比べて、ガス噴霧管内を流れる液体の温度変化を小にできる。
上記（３）の加湿装置では、内部に気体空間があるタンク部分の一部のみにヒーターが設けられる場合に比べて、タンク壁の近くの気体がタンク壁の温度の影響を受け液体の温度と異なるおそれは小である。
上記（４）または（５）の加湿装置では、水滴除去機構を有するので、ガス排出管を通るガス中の水滴を除去できる。
上記（６）の加湿装置では、水滴除去機構が気体空間内に位置する部分に設けられているので、水滴除去機構によってガス排出管内から除去された水滴を容易にタンク内に戻すことができる。
上記（７）の加湿装置では、らせん状の板状部材を備えているので、板状部材が設けられている部位を水滴混入ガスが流れるとき、水滴混入ガスはらせん状に流れる。そのため、遠心力が発生しガス中の水滴がガス排出管の壁面に付く。
また、水流出穴を備えているので、ガス排出管の壁面に付いた水滴を水流出穴からガス排出管の外に流出させることができる。
上記（８）の加湿装置では、板状部材が傾斜しているので、板状部材が傾斜していない場合やガス流れ方向下流側に傾斜する場合に比べて、ガスを効率よくらせん状に流すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明実施例１の加湿装置を示しており、図２〜図４は、本発明実施例２の加湿装置を示している。
本発明実施例１と本発明実施例２にわたって共通する部分には、本発明実施例１と本発明実施例２にわたって同じ符号を付してある。
まず、本発明実施例１と本発明実施例２にわたって共通する部分を、たとえば図１を参照して、説明する。
本発明実施例の加湿装置は、たとえば、図示略の燃料電池に送り込まれるガスを加湿する加湿装置である。ただし、本発明実施例の加湿装置は、上記の加湿装置に限定されるものではない。
【０００８】
本発明実施例の加湿装置１０は、図１に示すように、内部に液体２１とその上方に気体空間２２をもつタンク２０と、液体２１の中に一端が挿入されたガス供給管３０と、一端が液体２１に連通し他端が気体空間２２にあるガス噴霧管４０と、内部に気体空間２２があるタンク部分（以下、第１のタンク部分という）２３の外壁を加熱する第１のヒーター５０とを、有する。加湿装置１０は、さらに、気体空間２２のガスを加湿装置１０外に排出するガス排出管６０と、内部に液体２１があるタンク部分（以下、第２のタンク部分という）２４の外壁を加熱する第２のヒーター７０と、ガス排出管６０の外壁を加熱する第３のヒーター８０とを、有する。
【０００９】
タンク２０の側壁２０ａは、円筒形状である。
ガス供給管３０は、液体２１中にガスを供給してバブリングさせる。ガス供給管３０は、上下方向に延びる上下方向延び部３１と、上下方向延び部３１の下端部から水平方向に延びる水平方向延び部３２とを、有する。
水平方向延び部３２は、液体２１内に位置する。水平方向延び部３２の形状は、円板形状であってもよく、棒状であってもよい。水平方向延び部３２の少なくとも上壁には、複数の穴３２ａが設けられている。ガス供給管３０内を通り液体２１内に供給されるガスは、液体部２１中を上昇する間に泡中に水蒸気を取り込み、気体空間２２に達する。
【００１０】
ガス噴霧管４０は、タンク２０内の液体２１を気体空間２２全体に均一に噴霧する。ガス噴霧管４０は、一部がタンク２０外に位置するように設けられていてもよいが、全体がタンク２０内に設けられていることが望ましい（図示例では、ガス噴霧管４０の一部がタンク２０外に位置するように設けられている場合を示している）。
ガス噴霧管４０は、ガス噴霧管４０の一端にある液体取入口４１と、ポンプ４２と、ガス噴霧管４０の他端にある噴霧部４３とを、有する。
液体取入口４１は、ガス供給管３０の穴３２ａより下方に設けられている。ただし、液体取入口４１は、ガス供給管３０の穴３２ａより上方に設けられていてもよい。
噴霧部４３は、円板形状となっている。噴霧部４３の直径は、タンク２０の側壁２０ａ内径の半分またはほぼ半分である。噴霧部４３には、噴霧用穴４３ａが複数設けられている。
【００１１】
第１のヒーター５０は、第１のタンク部分２３の外壁の全体またはほぼ全体に設けられていることが望ましい。
ガス排出管６０を通ったガスは、加湿装置１０が図示略の燃料電池に送り込まれるガスを加湿する加湿装置である場合、図示略の燃料電池に送り込まれる。
第２のヒーター７０は、第１のヒーター５０と一体のヒーターであってもよく、第１のヒーター５０と異なるヒーターであってもよい。第２のヒーター７０は、第２のタンク部分２４の外壁の全体またはほぼ全体に設けられていることが望ましい。
第３のヒーター８０は、第１、第２のヒーター５０、７０の少なくとも一方と一体のヒーターであってもよく、第１、第２のヒーター５０、７０と異なるヒーターであってもよい。
【００１２】
ここで、本発明実施例１と本発明実施例２に共通する作用を説明する。
噴霧管４０と第１のヒーター５０が設けられているので、噴霧管だけが設けられ第１のヒーターが設けられていない場合（従来）に比べて、第１のタンク部分２３のタンク壁付近に位置する気体がタンク壁から受ける温度の影響を小にでき、気体空間２２の温度を液体２１の温度に近づけることができる。
ガス噴霧管４０の全体がタンク２０内に位置して設けられている場合、ガス噴霧管４０がタンク２０外に位置して設けられる場合より、ガス噴霧管４０の温度が液体２１の温度に近くなり、ガス噴霧管４０を流れる途中で液体の温度が変化することが抑制される。
第１のヒーター５０が、第１のタンク部分２３の外壁の全体またはほぼ全体に設けられている場合、第１のヒーター５０が第１のタンク部分２３の外壁の一部のみに設けられる場合より、気体空間２２の温度を液体２１の温度に近づけることができる。
【００１３】
ガス噴霧管４０の噴霧部４３の直径がタンク２０の内径の半分またはほぼ半分となっているので、噴霧部４３は、ガス通路を塞ぐことなく気体空間２２全体に均一に噴霧できる。
第１のヒーター５０が第２のヒーター７０と異なる場合、液体２１の比熱と気体空間２２内の気体の比熱との違いに対応でき、第１のヒーター５０と第２のヒーター７０とが一体のヒーターである場合に比べて、気体空間２２の温度を液体２１の温度に近づけることができる。
【００１４】
つぎに、本発明各実施例に特有な部分を説明する。
[本発明実施例１]
本発明実施例１の構成は、図１に示すように、本発明実施例１と本発明実施例２にわたって共通する部分の構成と同じであり、本発明実施例１では、本発明実施例１と本発明実施例２にわたって共通する部分の作用・効果を得ることができる。
【００１５】
[本発明実施例２]
本発明実施例２では、図２〜図４に示すように、ガス排出管６０を通るガス中の水滴を除去する水滴除去機構９０がさらに設けられている場合を示している。
ガス排出管６０は、図２に示すように、一端で気体空間２２に連通している。ガス排出管６０は、上下方向に延びる上下方向延び部６１と、上下方向延び部６１の下流側端から上下方向延び部６１とは異なる方向（たとえば水平方向）に延びる下流側延び部６２とを、有する。
上下方向延び部６１は、タンク２０の上壁に接続されている。上下方向延び部６１の上流側端部とその近傍は、タンク２０の気体空間２２内に入り込んでいる（以下、上下方向延び部６１のうち、気体空間２２内に入り込んでいる部分を入り込み部６３という）。入り込み部６３の上流側端部は、上流側端に近づくにつれて開口が大となっている。
【００１６】
水滴除去機構９０は、ガス排出管６０を通るガス中の水滴を除去する。水滴除去機構９０は、ガス噴霧管４０から噴霧された水滴がそのままガス排出管６０内を流れることを防止する。
水滴除去機構９０は、ガス排出管６０に設けられる。水滴除去機構９０は、ガス排出管６０の上下方向延び部６１に設けられていてもよく、ガス排出管６０の下流側延び部６２に設けられていてもよい。また、水滴除去機構９０は、上下方向延び部６１に設けられる場合、入り込み部６３に設けられていてもよく、入り込み部６３以外の部分に設けられていてもよい（本発明図示例では、水滴除去機構９０が上下方向延び部６１の入り込み部６３に設けられている場合を示している）。以下、本発明実施例２では、水滴除去機構９０が上下方向延び部６１の入り込み部６３に設けられている場合を例にとって説明する。
【００１７】
水滴除去機構９０は、図３に示すように、入り込み部６３の軸方向にらせん状に連続して設けられた板状部材９１と、入り込み部６３に設けた水流出穴９２とを、備えている。
板状部材９１は、外周端で、入り込み部６３の内壁面に取付けられている。板状部材９１は、入り込み部６３の軸芯を通るどの断面でも、外周端から入り込み部６３の中央にいくに従ってガス流れ方向上流側（下方）に傾斜している。
水流出穴９２は、入り込み部６３を貫通している。水流出穴９２は、板状部材９１の外周端の直下に設けられている。水流出穴９２は、図４に示すように、らせん上に複数設けられている。
【００１８】
本発明実施例２では、水滴除去機構９０が設けられているので、ガス排出管６０を通るガス中の水滴を除去できる。
また、水滴除去機構９０が入り込み部６３に設けられているので、水流出穴９２を通って入り込み部６３から出た水はタンク２０内に戻る。そのため、水滴除去機構９０によってガス排出管６０から除去された水滴を容易にタンク２０内に戻すことができる。ここで、本発明実施例２では、水滴除去機構９０が入り込み部６３に設けられる場合を例にとって説明したが、水滴除去機構９０が入り込み部６３以外の部分に設けられる場合、ガス排出管６０を二重管構造とし水流出穴９２から出た水滴を内外管の間を通してタンク２０内に戻すようにしてもよい。
【００１９】
水滴除去機構９０がらせん状の板状部材９１を備えているので、板状部材９１が設けられている部位を水滴混入ガスが流れるとき、水滴混入ガスはらせん状に流れる。そのため、遠心力が発生しガス中の水滴が径方向外側に移動し入り込み部６３の内壁面に付く。また、水滴除去機構９０が水流出穴９２を備えているので、入り込み部６３の内壁面に付いた水滴を水流出穴９２から入り込み部６３の外に流出させることができる。
また、板状部材９１が外周端から入り込み部６３の中央にいくに従ってガス流れ方向上流側（下方）に傾斜しているので、板状部材９１が傾斜していない場合やガス流れ方向下流側（上方）に傾斜する場合に比べて、水滴混入ガスが入り込み部６３の内壁面に伝って流れやすくなる。その結果、水滴混入ガスを効率よくらせん状に流すことができる。そのため、発生する遠心力が増し、水滴が入り込み部６３の内壁面におしやられ、水除去効果が大である。
【００２０】
水滴除去機構９０が板状部材９１を備えているので、板状部材９１が邪魔板として働く。そのため、ガス噴霧管４０によって噴霧された水滴が板状部材９１の下面に当りガス排出管６０内に入りにくくなる。
【００２１】
加湿装置１０が図示略の燃料電池に送り込まれるガスを加湿する加湿装置である場合、水滴除去機構９０を有しているので、燃料電池に水滴が流れ込むことを防止できる。また、図示略の燃料電池の直前に配置される図示略の露点計に水滴が付着することを防止できる。露点計に水滴が付着することを防止できるので、露点計が誤作動を起こし湿度制御できなくなることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明実施例１の加湿装置の断面図である。
【図２】本発明実施例２の加湿装置の断面図である。
【図３】本発明実施例２の加湿装置の、水滴除去機構とその近傍を示す拡大断面図である。
【図４】図３のＡ視図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  加湿装置
２０  タンク
２１  液体
２２  気体空間
３０  ガス供給管
３２ａ  穴
４０  ガス噴霧管
４１  液体取入口
４２  ポンプ
４３  噴霧部
４３ａ  噴霧用穴
５０  第１のヒーター
６０  ガス排出管
６１  ガス排出管の上下方向延び部
６２  ガス排出管の下流側延び部
６３  入り込み部
７０  第２のヒーター
８０  第３のヒーター
９０  水滴除去機構
９１  板状部材
９２  水流出穴
【図１】
2004340565.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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