(57)【要約】【課題】チューブが破損することを防止できる加湿装置の提供。【解決手段】乾燥ガスＧ１を内部に導入する乾燥ガス導入部２１を備えたハウジング２０と、ハウジング２０の内側に配置された、水分透過性のある壁をもつチューブ３１の束３０と、を有し、ハウジング２０の乾燥ガス導入部２１に、または、乾燥ガスＧ１の流れ方向でハウジング２０の乾燥ガス導入部２１とチューブ３１の束３０との間に、ハウジング２０の乾燥ガス導入部２１からのガス流れがチューブ３１を直撃することを抑制する直撃抑制構造５０を設けた、加湿装置１０。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを内部に導入するガス導入部を備えたハウジングと、
前記ハウジングの内側に配置された、水分透過性のある壁をもつチューブの束と、
を有し、
前記ハウジングのガス導入部に、または、前記ガスの流れ方向で前記ハウジングのガス導入部と前記チューブの束との間に、前記ハウジングのガス導入部からのガス流れが前記チューブの束を直撃することを抑制する直撃抑制構造を設けた、
加湿装置。
【請求項２】
前記直撃抑制構造は、上流側のガスの流れに対して直交またはほぼ直交する方向に流路軸芯が向けられたガス流路部分をもっている、請求項１記載の加湿装置。
【請求項３】
前記ガス流路部分は、前記ガスの流れ方向で前記ハウジングのガス導入部と前記チューブの束との間に設けられ前記ハウジングのガス導入部の導入開口端に対向する邪魔壁によって形成される、請求項２記載の加湿装置。
【請求項４】
前記ガス流路部分は、前記ハウジングのガス導入部の軸芯をハウジングの内周面の接線方向に向けたことで形成される、請求項２記載の加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池用の加湿装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の加湿装置は、たとえば特開２００１−２０１１２０号公報に開示されている。
上記公報に開示された加湿装置は、ガス導入部から導入されるガスがチューブの束を直撃する（ガスが勢いよくチューブの束に当る）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２０１１２０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示された加湿装置には、つぎの問題点がある。
ガスが勢いよくチューブに当るので、長時間繰り返し衝突すると、チューブが破損するおそれがある。
本発明の目的は、チューブが破損することを防止できる加湿装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）  ガスを内部に導入するガス導入部を備えたハウジングと、
前記ハウジングの内側に配置された、水分透過性のある壁をもつチューブの束と、
を有し、
前記ハウジングのガス導入部に、または、前記ガスの流れ方向で前記ハウジングのガス導入部と前記チューブの束との間に、前記ハウジングのガス導入部からのガス流れが前記チューブの束を直撃することを抑制する直撃抑制構造を設けた、
加湿装置。
（２）  前記直撃抑制構造は、上流側のガスの流れに対して直交またはほぼ直交する方向に流路軸芯が向けられたガス流路部分をもっている、（１）記載の加湿装置。
（３）  前記ガス流路部分は、前記ガスの流れ方向で前記ハウジングのガス導入部と前記チューブの束との間に設けられ前記ハウジングのガス導入部の導入開口端に対向する邪魔壁によって形成される、（２）記載の加湿装置。
（４）  前記ガス流路部分は、前記ハウジングのガス導入部の軸芯をハウジングの内周面の接線方向に向けたことで形成される、（２）記載の加湿装置。
【０００６】
上記（１）〜（４）の加湿装置では、ハウジングのガス導入部からのガス流れがチューブの束を直撃することを抑制する直撃抑制構造を設けたので、ハウジングのガス導入部からのガスが勢いよくチューブに当ることを防止できる。そのため、ハウジングのガス導入部からのガスによってチューブが破損することを防止できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、本発明実施例１の加湿装置を示しており、図４、図５は、本発明実施例２の加湿装置を示しており、図６は、本発明実施例３の加湿装置を示しており、図７、図８は、本発明実施例４の加湿装置を示している。
本発明実施例１〜本発明実施例４にわたって共通する部分には、本発明実施例１〜本発明実施例４にわたって共通する符号を付してある。
まず、本発明実施例１〜本発明実施例４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１０は、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。加湿装置１０は、たとえば、燃料電池で生成される水を利用して、吸気したガスを加湿する。
加湿装置１０は、ハウジング２０と、チューブ３１の束３０と、ケース４０と、直撃抑制構造５０とを、有する。
【０００８】
ハウジング２０は、１部材からなっていてもよく、複数部材からなっていてもよい（本発明図示例では、第１のハウジング２０ａと第２のハウジング２０ｂの２部材からなる場合を示している）。以下、本発明実施例では、ハウジング２０が第１のハウジング２０ａと第２のハウジング２０ｂの２部材からなる場合を例にとって説明する。第１のハウジング２０ａと第２のハウジング２０ｂの軸芯は一致している。
ハウジング２０は、乾燥ガスＧ１をハウジング２０の内部に導入するための乾燥ガス導入部２１と、導入した乾燥ガスＧ１をハウジング２０の外部に排出するための乾燥ガス排出部２２と、湿潤ガスＧ２をハウジング２０の内部に導入するための湿潤ガス導入部２３と、導入した湿潤ガスＧ２をハウジング２０の外部に排出するための湿潤ガス排出部２４と、円筒部２５とを、有する。
【０００９】
乾燥ガスＧ１は、吸気した大気である。湿潤ガスＧ２は、乾燥ガスＧ１より湿度が高いガスであり、燃料電池からの水分を含んだ排出ガスである。乾燥ガスＧ１は、チューブ３１間の隙間を通る。湿潤ガスＧ２は、チューブ３１の内側を通る。乾燥ガスＧ１と湿潤ガスＧ２は、チューブ３１の束３０を、対向流となって流れていてもよく、並向流となって流れていてもよい（図示例では、対向流となっている場合を示している）。以下、本発明実施例では、対向流となっている場合を例にとって説明する。
【００１０】
乾燥ガス導入部２１は、第１のハウジング２０ａに形成されている。乾燥ガス導入部２１の導入開口端２１ａは、乾燥ガスＧ１の流れ方向で、乾燥ガス導入部２１の下流側端にある。
乾燥ガス排出部２２は、第２のハウジング２０ｂに形成されている。
湿潤ガス導入部２３は、第２のハウジング２０ｂに形成されている。
湿潤ガス排出部２４は、第１のハウジング２０ａに形成されている。
【００１１】
円筒部２５は、第１の円筒部２５ａと第２の円筒部２５ｂからなる。
第１の円筒部２５ａは、第１のハウジング２０ａに形成されている。第１の円筒部２５ａは、乾燥ガス導入部２１からハウジング２０内に導入された乾燥ガスＧ１が入り込む部分である。乾燥ガス導入部２１から導入された乾燥ガスＧ１は、第１の円筒部２５ａでハウジング周方向に全周にわたって行き渡り、その後、ケース４０の後述の各第１のケース穴４１からケース４０内に入り込んでいく。第２の円筒部２５ｂは、第２のハウジング２０ｂに形成されている。第２の円筒部２５ｂは、第１のケース穴４１からケース４０内に入り込んだ乾燥ガスＧ１がケース４０の後述の各第２のケース穴４２からケース４０の外部に出たときに、乾燥ガスＧ１が入り込む部分である。第２のケース穴４２からケース４０の外部に出た乾燥ガスＧ１は、第２の円筒部２５ｂを通り、その後、乾燥ガス排出部２２からハウジング２０の外部に排出される。
【００１２】
チューブ３１は、中空糸膜でできたストロー状の筒である。チューブ３１は、水分透過性のある壁をもっている。チューブ３１間の隙間を乾燥ガスＧ１が通り、チューブ３１の内側を湿潤ガスＧ２が流れていく。乾燥ガスＧ１がチューブ３１間の隙間を流れ湿潤ガスＧ２がチューブ３１の内側を流れていく間に、チューブ３１を通じて水分の移動が行われ、乾燥ガスＧ１が加湿される。
チューブ３１の束３０は、１つのモジュールを形成している。チューブ３１の束３０の（モジュールの）軸芯は、第１、第２のハウジング２０ａ、２０ｂの軸芯と一致している。
【００１３】
ケース４０の形状は、円筒形状である。ケース４０の軸芯は、第１、第２のハウジング２０ａ、２０ｂの軸芯と一致している。ケース４０は、ハウジング２０と一体に形成されていてもよく、ハウジング２０と別体に形成されていてもよい。ケース４０は、ハウジング２０の内側に設けられている。ケース４０は、チューブ３１の束３０の側壁を覆っている。ケース４０は、ケース４０の軸方向一端部またはその近傍に形成される第１のケース穴４１と、ケース４０の軸方向他端部またはその近傍に形成される第２のケース穴４２とを、有する。
第１のケース穴４１は、ケース４０の周方向に複数形成されている。ケース４０の内部（チューブ３１の束３０が配置されている部分）は、第１のケース穴４１で第１の円筒部２５ａに連通している。
第２のケース穴４２は、ケース４０の周方向に複数形成されている。ケース４０の内部（チューブ３１の束３０が配置されている部分）は、第２のケース穴４２で第２の円筒部２５ｂに連通している。
【００１４】
直撃抑制構造５０は、乾燥ガス導入部２１からのガス流れがチューブ３１の束３０の側壁を直撃することを抑制する。直撃抑制構造５０は、上流側の乾燥ガスＧ１の流れに対して直交またはほぼ直交する方向に流路軸芯が向けられた、ガス流路部分５１をもっている。ここで、ほぼ直交する方向とは、直交する方向に対して±３０°以内の方向であり、望ましくは±２０°以内の方向であり、さらに望ましくは±１０°以内の方向である。
ガス流路部分５１は、乾燥ガス導入部２１にあってもよく、乾燥ガスＧ１のガス流れ方向で乾燥ガス導入部２１とチューブ３１の束３０との間にあってもよい。
ガス流路部分５１は、上流側の乾燥ガスＧ１の流れに対向する邪魔壁５２によって形成されるか、または、乾燥ガス導入部２１の軸芯を第１の円筒部２５ａの内周面の接線方向に向けることで形成される。邪魔壁５２を設けることで第１のケース穴４１部分に乱流が生じチューブ３１の束３０に悪影響となる場合には、邪魔壁５２に、乾燥ガスＧ１を若干漏らす穴が設けられていてもよい。
【００１５】
つぎに、本発明全実施例に共通する作用を説明する。
ハウジング２０の乾燥ガス導入部２１からのガス流れがチューブ３１の束３０を直撃することを抑制する直撃抑制構造５０が設けられているので、ハウジング２０の乾燥ガス導入部２１からの乾燥ガスＧ１が直接勢いよくチューブ３１に当ることを防止できる。そのため、ハウジング２０の乾燥ガス導入部２１からの乾燥ガスＧ１によってチューブ３１が破損することを防止できる。
【００１６】
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では、図１〜図３に示すように、直撃抑制構造５０のガス流路部分５１が、邪魔壁５２によって形成される場合を示している。邪魔壁５２は、第１の円筒部２５ａ内に設けられ、乾燥ガス導入部２１の導入開口端２１ａに対向している。邪魔壁５２は、第１のケース穴４１のうち乾燥ガス導入部２１の導入開口端２１ａに対向する部位に設けられる第１のケース穴に対向している。
乾燥ガスＧ１は、図２に示すように、ガス流路部分５１を通りハウジング周方向に流路軸芯を向けた後、ハウジング半径方向中心側に流路軸芯を向け、第１のケース穴４１からケース４０内に入っていく。
【００１７】
本発明実施例２では、図４、図５に示すように、直撃抑制構造５０のガス流路部分５１が、邪魔壁５２によって形成される場合を示している。邪魔壁５２は、ケース４０の壁の一部からなる。邪魔壁５２は、乾燥ガス導入部２１の導入開口端２１ａに対向している。
乾燥ガスＧ１は、ガス流路部分５１を通りハウジング周方向に流路軸芯を向けた後、ハウジング半径方向中心側に流路軸芯を向け、第１のケース穴４１からケース４０内に入っていく。
【００１８】
本発明実施例３では、図６に示すように、直撃抑制構造５０のガス流路部分５１が、邪魔壁５２によって形成される場合を示している。第１のケース穴４１のハウジング軸方向位置が、乾燥ガス導入部２１の導入開口端２１ａのハウジング軸方向位置と、異なっている（オフセットしている）。邪魔壁５２は、ケース４０の壁のうち、乾燥ガス導入部２１の導入開口端２１ａに対向する部位の壁からなる。
乾燥ガスＧ１は、ガス流路部分５１を通りハウジング軸方向に流路軸心を向けた後、ハウジング半径方向中心側に流路軸芯を向け、第１のケース穴４１からケース４０内に入っていく。
【００１９】
本発明実施例４では、図７に示すように、直撃抑制構造５０のガス流路部分５１が、乾燥ガス導入部２１の軸芯をハウジング２０の内周面の接線方向に向けることで形成される場合を示している。
乾燥ガスＧ１は、乾燥ガス導入部２１を通った後、第１の円筒部２５ａ内をハウジング周方向に勢いよく流れ、その後、ガス流路部分５１を通りハウジング半径方向中心側に流路軸芯を向け第１のケース穴４１からケース４０内に入っていく。
なお、本発明実施例４において、図８に示すように、乾燥ガス導入部２１を通った乾燥ガスＧ１が直撃する部位にケース４０が位置する場合には、本発明実施例２と同様にケース４０のうち乾燥ガスＧ１が直撃する部分に邪魔壁５２が設けられる。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１〜請求項４記載の加湿装置によれば、ハウジングのガス導入部からのガス流れがチューブの束を直撃することを抑制する直撃抑制構造を設けたので、ハウジングのガス導入部からのガスが勢いよくチューブに当ることを防止できる。そのため、ハウジングのガス導入部からのガスによってチューブが破損することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例１の加湿装置の、ハウジングとチューブの束とケースと直撃抑制構造の、断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明実施例１の、第１のケース穴と直撃抑制構造との大小関係を示す拡大断面図である。
【図４】本発明実施例２の加湿装置の、ハウジングとチューブの束とケースと直撃抑制構造の、直撃抑制構造部位での断面図である。
【図５】本発明実施例２の、乾燥ガス導入部の導入開口端と直撃抑制構造との大小関係を示す拡大断面図である。
【図６】本発明実施例３の加湿装置の、ハウジングとチューブの束とケースと直撃抑制構造の、断面図である。
【図７】本発明実施例４の加湿装置の、ハウジングとチューブの束とケースと直撃抑制構造の、直撃抑制構造部位での断面図である。
【図８】本発明実施例４の、乾燥ガス導入部を通った乾燥ガスがケースに直撃する場合の、乾燥ガス導入部の導入開口端と直撃抑制構造との大小関係を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  加湿装置
２０  ハウジング
２０ａ  第１のハウジング
２０ｂ  第２のハウジング
２１  乾燥ガス導入部
２２  乾燥ガス排出部
２３  湿潤ガス導入部
２４  湿潤ガス排出部
２５  円筒部
２５ａ  第１の円筒部
２５ｂ  第２の円筒部
３０  チューブの束
３１  チューブ
４０  ケース
４１  第１のケース穴
４２  第２のケース穴
５０  直撃抑制構造
５１  ガス流路部分
５２  邪魔壁
Ｇ１  乾燥ガス
Ｇ２  湿潤ガス
【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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