(57)【要約】【課題】高い加湿性能を備えた加湿装置を提供する。【解決手段】雰囲気ガスは加湿容器１への導入路１６を介してノズル１２に導入され、噴出孔１２ａから温水１１中に噴出される。噴出により生じた気泡は温水１１の上部の空間１８で飽和水蒸気と混合され、拡散される。空間１８のガスは加湿容器１の排出路１７を通ってノズル２２に到達する。ノズル２２に到達したガスは、噴出孔２２ａから温水２１中に噴出され、噴出により生じた気泡は温水２１の上部の空間２８で飽和水蒸気と混合され、拡散される。空間２８のガスは、加湿ガスとして排出路２６を介して供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水中にガスを噴出することにより加湿ガスを生成する加湿装置において、
温水を溜める第１の容器と、
温水を溜める第２の容器と、
ガスを前記第１の容器に溜められた温水中に噴出する第１の噴出手段と、
前記第１の噴出手段から噴出され前記第１の容器内の温水を経由したガスを、前記第２の容器に溜められた温水中に噴出することで、前記加湿ガスを生成する第２の噴出手段と、
を備えることを特徴とする加湿装置。
【請求項２】
前記第１の容器内の温水を経由したガスの温度を、加湿ガスの目標温度よりも高温となるように制御する温度制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
【請求項３】
温水中にガスを噴出することにより加湿ガスを生成する加湿装置において、
温水を溜める容器と、
ガスを前記容器に溜められた温水中に噴出する噴出手段と、
前記噴出手段から噴出され前記容器内の温水を経由したガスを、再度前記噴出手段に戻す循環手段と、
を備えることを特徴とする加湿装置。
【請求項４】
前記循環手段は、前記噴出手段へのガス経路に取り付けられたエジェクタを具備することを特徴とする請求項３に記載の加湿装置。
【請求項５】
前記循環手段は、前記噴出手段から噴出され前記容器内の温水を経由したガスを、前記噴出手段に向けて送り込むポンプを具備することを特徴とする請求項３に記載の加湿装置。
【請求項６】
温水中にガスを噴出することにより加湿ガスを生成する加湿方法において、
ガスを第１の容器に溜められた温水中に噴出するステップと、
前記第１の噴出手段から噴出され前記第１の容器内の温水を経由したガスを、第２の容器に溜められた温水中に噴出することで、前記加湿ガスを生成するステップと、
を備えることを特徴とする加湿方法。
【請求項７】
前記第１の容器内の温水を経由したガスの温度を、加湿ガスの目標温度よりも高温となるように制御するステップを備えることを特徴とする請求項６に記載の加湿方法。
【請求項８】
温水中にガスを噴出することにより加湿ガスを生成する加湿方法において、
ガスを容器に溜められた温水中に噴出するステップと、
前記噴出するステップにより噴出され前記容器内の温水を経由したガスを循環させるステップと、
前記ガスを循環させるステップにより循環されたガスを、再度前記温水中に噴出するステップと、
を備えることを特徴とする加湿方法。
【請求項９】
前記循環させるステップでは、ガス経路に取り付けられたエジェクタを用いてガスを循環させることを特徴とする請求項８に記載の加湿方法。
【請求項１０】
前記循環させるステップでは、ポンプを用いてガスを循環させることを特徴とする請求項８に記載の加湿方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水中にガスを噴出することにより加湿ガスを生成する加湿装置、および加湿方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加湿容器に溜めた温水中に、多数のノズルを設けたノズルヘッダーから雰囲気ガスを噴出することにより、雰囲気ガスを加湿する加湿装置が知られている。このような加湿室装置では、噴出された雰囲気ガスを温水中で飽和させることで、雰囲気ガスを充分に加湿するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１２６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
燃料ガスと酸化ガスを供給することで発電を行わせる燃料電池が知られている。このような燃料電池では、供給されるガスの露点あるいは湿度を高精度に制御する必要があり、正確な露点ないしは湿度の加湿ガスを安定して供給できる加湿装置が望まれている。しかし、従来の加湿装置ではこのような要求を満たすだけの加湿性能が得られないという問題がある。
【０００４】
従来の加湿装置では、雰囲気ガスがノズルを通過するノズル流速が小さな領域では、加湿効率が低下し、雰囲気ガスの露点を安定させることができない。また、雰囲気ガスの流量が小さい領域では、温水中及び恩師上部の空間における雰囲気ガスの攪拌性が低いため、雰囲気ガスを飽和させることが困難となる。このため、ガス流量が小さい領域では充分な加湿性能を得ることができないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、高い加湿性能を備えた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】
【０００６】
本発明の加湿装置は、温水中にガスを噴出することにより加湿ガスを生成する加湿装置において、温水を溜める第１の容器と、温水を溜める第２の容器と、ガスを前記第１の容器に溜められた温水中に噴出する第１の噴出手段と、前記第１の噴出手段から噴出され前記第１の容器内の温水を経由したガスを、前記第２の容器に溜められた温水中に噴出することで、前記加湿ガスを生成する第２の噴出手段と、を備えることを特徴とする。
この加湿装置によれば、第１の容器内の温水を経由したガスを、再度、第２の容器に溜められた温水中に噴出するので、低流量の領域から高い加湿性能を得ることができる。
【０００７】
前記第１の容器内の温水を経由したガスの温度を、加湿ガスの目標温度よりも高温となるように制御する温度制御手段を備えてもよい。
【０００８】
本発明の加湿装置は、温水中にガスを噴出することにより加湿ガスを生成する加湿装置において、温水を溜める容器と、ガスを前記容器に溜められた温水中に噴出する噴出手段と、前記噴出手段から噴出され前記容器内の温水を経由したガスを、再度前記噴出手段に戻す循環手段と、を備えることを特徴とする。
この加湿装置によれば、噴出手段から噴出され容器内の温水を経由したガスを、再度噴出手段に戻すので、低流量の領域から安定した加湿性能を得ることができる。また、装置の小型化を図ることができる。
【０００９】
前記循環手段は、前記噴出手段へのガス経路に取り付けられたエジェクタを具備してもよい。
【００１０】
前記循環手段は、前記噴出手段から噴出され前記容器内の温水を経由したガスを、前記噴出手段に向けて送り込むポンプを具備してもよい。
【００１１】
本発明の加湿方法は、温水中にガスを噴出することにより加湿ガスを生成する加湿方法において、ガスを第１の容器に溜められた温水中に噴出するステップと、前記第１の噴出手段から噴出され前記第１の容器内の温水を経由したガスを、第２の容器に溜められた温水中に噴出することで、前記加湿ガスを生成するステップと、を備えることを特徴とする。
この加湿方法によれば、第１の容器内の温水を経由したガスを、再度、第２の容器に溜められた温水中に噴出するので、低流量の領域から安定した加湿性能を得ることができる。
【００１２】
前記第１の容器内の温水を経由したガスの温度を、加湿ガスの目標温度よりも高温となるように制御するステップを備えてもよい。
【００１３】
本発明の加湿方法は、温水中にガスを噴出することにより加湿ガスを生成する加湿方法において、ガスを容器に溜められた温水中に噴出するステップと、前記噴出するステップにより噴出され前記容器内の温水を経由したガスを循環させるステップと、前記ガスを循環させるステップにより循環されたガスを、再度前記温水中に噴出するステップと、を備えることを特徴とする。
この加湿方法によれば、噴出手段から噴出され容器内の温水を経由したガスを、再度噴出手段に戻すので、充分な加湿性能を得ることができる。また、この加湿方法を実施するための装置の小型化を図ることができる。
【００１４】
前記循環させるステップでは、ガス経路に取り付けられたエジェクタを用いてガスを循環させてもよい。
【００１５】
前記循環させるステップでは、ポンプを用いてガスを循環させてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の加湿装置によれば、第１の容器内の温水を経由したガスを、再度、第２の容器に溜められた温水中に噴出するので、低流量の領域から高い加湿性能を得ることができる。
【００１７】
本発明の加湿装置によれば、噴出手段から噴出され容器内の温水を経由したガスを、再度噴出手段に戻すので、低流量の領域から安定した加湿性能を得ることができる。また、装置の小型化を図ることができる。
【００１８】
本発明の加湿方法によれば、第１の容器内の温水を経由したガスを、再度、第２の容器に溜められた温水中に噴出するので、低流量の領域から安定した加湿性能を得ることができる。
【００１９】
本発明の加湿方法によれば、噴出手段から噴出され容器内の温水を経由したガスを、再度噴出手段に戻すので、充分な加湿性能を得ることができる。また、この加湿方法を実施するための装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明による加湿装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２１】
以下、図１および図２を参照して、実施例１の加湿装置について説明する。
【００２２】
図１は本実施例の加湿装置の構成を示す図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施例の加湿装置は、温水１１が溜められる１段目の加湿容器１と、温水２１が溜められる２段目の加湿容器２と、を備える。
【００２４】
加湿容器１には、雰囲気ガスを温水１１中に噴出するための多数の噴出孔１２ａが形成されたノズル１２と、温水１１を加温するためのヒータ１３と、温水１１の温度を計測するための熱電対１４と、が取り付けられている。また、加湿容器２には、雰囲気ガスを温水２１中に噴出するための多数の噴出孔２２ａが形成されたノズル２２と、温水２１を加温するためのヒータ２３と、温水２１の温度を計測するための熱電対２４と、が取り付けられている。
【００２５】
また、加湿容器２の排出路２６には、排出路２６を通るガスの温度を計測するための熱電対２７が取り付けられている。さらに、加湿容器１および加湿容器２の周囲には、加湿容器１および加湿容器２の周辺温度を所定の温度に保つためのヒータ３が設けられている。
【００２６】
図２は本実施例の加湿装置における温度制御系の構成を示すブロック図である。
【００２７】
図２に示すように、本実施例の加湿装置には、熱電対１４の計測結果に基づいてヒータ１３を、熱電対２４の計測結果に基づいてヒータ２３を、熱電対２７の計測結果に基づいてヒータ３を、それぞれ制御する演算制御部５が設けられている。
【００２８】
次に、本実施例の加湿装置の動作について説明する。
【００２９】
本実施例の加湿装置では、演算制御部５は、熱電対２７からの信号に基づいて、排出路２６を通るガスの温度を算出し、その温度が目標とする露点温度以上となるようにヒータ３を制御する。また、演算制御部５は熱電対１４からの信号に基づいて、加湿容器１内の温水１１の温度を算出し、その温度が所定の設定温度となるようにヒータ１３を制御する。さらに、演算制御部５は熱電対２４からの信号に基づいて、加湿容器２内の温水２１の温度を算出し、その温度が所定の設定温度となるようにヒータ２３を制御する。
【００３０】
このような温度制御の下、雰囲気ガスは加湿容器１への導入路１６を介してノズル１２に導入され、噴出孔１２ａから温水１１中に噴出される。噴出により生じた気泡は温水１１の上部の空間１８で飽和水蒸気と混合され、拡散される。空間１８のガスは加湿容器１の排出路１７を通ってノズル２２に到達する。
【００３１】
次に、ノズル２２に到達したガスは、噴出孔２２ａから温水２１中に噴出され、噴出により生じた気泡は温水２１の上部の空間２８で飽和水蒸気と混合され、拡散される。空間２８のガスは、加湿ガスとして排出路２６を介して供給される。上記のように、排出路２６を通過するガスの温度が露点温度以上に制御されているため、目標値通りの露点を有する加湿ガスが排出路２６を介して供給されることになる。
【００３２】
このように、本実施例の加湿装置によれば、２段階にわたるバブリングによる加湿を行っているので、低流量領域から安定した加湿性能を発揮することができる。
【００３３】
また、加湿容器１を経由したガスの温度を、加湿ガスの目標温度よりも高温となるように制御することで、安定して目標の露点を有する加湿ガスを得ることが可能となる。例えば、演算制御部５によるヒータ１３の動作制御により、空間１８のガスの温度が目標の露点よりも高い温度となるように、温水１１の温度を設定すればよい。
【００３４】
なお、上記実施例では、２段階での加湿を実行する例を示したが、さらに安定した加湿性能を得るために、３段階以上での加湿を行ってもよい。
【実施例２】
【００３５】
以下、図３を参照して、実施例２の加湿装置について説明する。
【００３６】
図３は本実施例の加湿装置の構成を示す図である。
【００３７】
図３に示すように、本実施例の加湿装置は、温水４１が溜められる加湿容器４と、雰囲気ガスを温水４１中に噴出するための多数の噴出孔４２ａが形成されたノズル４２と、温水４１を加温するためのヒータ４３と、温水４１の温度を計測するための熱電対４４と、加湿容器４から排出されたガスをノズル４２に戻す循環路４５と、循環路４５を経由したガスおよび加湿容器４への導入路４６を通過するガスを混合するエジェクタ４７と、を備える。
【００３８】
また、加湿容器４の周囲には、加湿容器４の周辺温度を所定の温度に保つためのヒータ３Ａが設けられている。
【００３９】
次に、本実施例の加湿装置の動作について説明する。
【００４０】
本実施例の加湿装置では、加湿容器４の排出路４８を介して供給される加湿ガスの露点が目標値となるように、ヒータ３Ａによって加湿容器４の周辺温度が所定温度に保持される。また、熱電対４４からの信号に基づいて温水４１の温度が所定の設定温度になるよう、ヒータ４３が制御されている。
【００４１】
このような温度制御の下、導入路４６を通過した雰囲気ガスはエジェクタ４７を経由してノズル４２に導入され、噴出孔４２ａから温水４１中に噴出される。噴出により生じた気泡は温水４１の上部の空間４９で飽和水蒸気と混合され、拡散される。空間４９のガスの一部は加湿容器４の排出路４８を介して排出される。
【００４２】
また、空間４９のガスの一部は、エジェクタ４７の機能により吸引される。吸引されたガスは循環路４５を介してエジェクタ４７の導入路４７ａより導入され、導入路４６を経由した新たな雰囲気ガスと混合される。この混合ガスは再度、ノズル４２に到達し、温水４１中に噴出される。
【００４３】
このように、本実施例の加湿装置では、加湿容器４にて加湿されたガスを循環させ、新たに導入される雰囲気ガスとともに再び加湿している。循環されるガスは目標値に近い露点を有するため、空間４９のガスの露点を確実に制御することができ、所望の露点の加湿ガスを安定して供給することができる。また、循環による加湿により加湿効率が向上するため、装置全体の小型化を図ることができる。
【実施例３】
【００４４】
以下、図４を参照して、実施例３の加湿装置について説明する。
【００４５】
図４は本実施例の加湿装置の構成を示す図である。図４において、実施例２の加湿装置と同一構成要素には、同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４６】
図４に示すように、本実施例の加湿装置は、実施例２の加湿装置におけるエジェクタ４７に代えて、循環路４５に取り付けられたポンプ６を備える。ポンプ６は加湿容器４から排出されたガスを循環路４５を介して強制的に循環させる。ポンプ６により押し出されたガスは、導入路４６を経由した新たな雰囲気ガスと混合される。この混合ガスは再度、ノズル４２に導入され、噴出口４２ａから、温水４１中に噴出される。
【００４７】
このように、本実施例の加湿装置では、実施例２の加湿装置と同様、加湿容器４にて加湿されたガスを循環させ、新たに導入される雰囲気ガスとともに再び加湿している。循環されるガスは目標値に近い露点を有するため、空間４９のガスの露点を確実に制御することができ、所望の露点の加湿ガスを安定して供給することができる。また、循環による加湿により加湿効率が向上するため、装置全体の小型化を図ることができる。
【００４８】
また、本実施例の加湿装置では、ポンプ６を用いてガスを強制循環させているため、導入される雰囲気ガスの流量と無関係に、所望の量のガス、ないしは所望の比率のガスを循環させることができる。このため、低流量領域でも安定した加湿性能を発揮することができる。
【００４９】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、燃料電池に供給するガスを加湿する場合に限定されることなく、温水中にガスを噴出することにより加湿ガスを生成する加湿装置および加湿方法に対し、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１の加湿装置の構成を示す図。
【図２】実施例１の加湿装置における温度制御系の構成を示すブロック図。
【図３】実施例２の加湿装置の構成を示す図。
【図４】実施例３の加湿装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００５１】
１      加湿容器（第１の容器）
２      加湿容器（第２の容器）
４      加湿容器（容器）
５      演算制御部（温度制御手段）
６      ポンプ（循環手段）
１１，２１，４１  温水
１２    ノズル（第１の噴出手段）
１３    ヒータ（温度制御手段）
１４    熱電対（温度制御手段）
２２    ノズル（第２の噴出手段）
４２    ノズル（噴出手段）
４５    循環路（循環手段）
４７    エジェクタ（循環手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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