(57)【要約】【課題】ガスの流れの悪化の抑制と流路の閉塞の回避により安定した温湿度交換特性を有する加湿器を提供する。【解決手段】加湿器において、加湿積層体は、積層方向が水平になるように配置され、セパレータは、上側の一方の隅に与加湿ガス入口マニホールド、上側の他方の隅に被加湿ガス入口マニホールド、上側の一方の隅に対して対角の位置に与加湿ガス出口マニホールド、上側の他方の隅に対して対角の位置に被加湿ガス出口マニホールド、一方の面に与加湿ガス入口マニホールドと与加湿出口マニホールドとを連通する与加湿ガス流路および他方の面に被加湿ガス入口マニホールドと被加湿ガス出口マニホールドとを連通し、与加湿ガスの流れに対して対向流に被加湿ガスが流される被加湿ガス流路が形成され、与加湿ガス流路の下側側壁は、与加湿ガスの流れる方向に向かって水平に対して下向きに傾斜が付けられている。【選択図】図２
2007010203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に与加湿ガスが流される与加湿ガス流路および他方の面に被加湿ガスが流される被加湿ガス流路が形成されたセパレータと水分が浸透する加湿膜とが複数枚交互に積層された加湿積層体を備え、与加湿ガスから上記加湿膜を浸透する水分により被加湿ガスを加湿する加湿器において、
上記加湿積層体は、積層方向が水平になるように配置され、
上記セパレータは、上側の一方の隅に与加湿ガス入口マニホールド、上側の他方の隅に被加湿ガス入口マニホールド、上記上側の一方の隅に対して対角の位置に与加湿ガス出口マニホールド、上記上側の他方の隅に対して対角の位置に被加湿ガス出口マニホールド、一方の面に上記与加湿ガス入口マニホールドと上記与加湿出口マニホールドとを連通する与加湿ガス流路および他方の面に上記被加湿ガス入口マニホールドと上記被加湿ガス出口マニホールドとを連通し、与加湿ガスの流れに対して対向流に被加湿ガスが流されるように被加湿ガス流路が形成され、
上記与加湿ガス流路の下側側壁は、与加湿ガスの流れる方向に向かって水平に対して下向きに傾斜が付けられていることを特徴とする加湿器。
【請求項２】
上記被加湿ガス流路の下側側壁は、被加湿ガスの流れる方向に向かって水平に対して下向きに傾斜が付けら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】
上記セパレータは、片面に上記与加湿ガス流路が形成された第１の部材と片面に上記被加湿ガス流路が形成された第２の部材とを上記与加湿ガス流路と上記被加湿ガス流路とが加湿膜側に表れるように貼り合わせて構成されてい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】
上記与加湿ガス流路または上記被加湿ガス流路の少なくともいずれか一方が直線状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】
上記与加湿ガス入口マニホールドを流れてきた与加湿ガスを複数の上記与加湿ガス流路に分配する与加湿ガス用の分配連通路または上記被加湿ガス入口マニホールドを流れてきた被加湿ガスを複数の上記被加湿ガス流路に分配する被加湿ガス用の分配連通路の少なくともいずれか一方を有し、
上記与加湿ガス用の分配連通路の下側側壁は、最も下に位置する上記与加湿ガス流路の下側側壁より上方に位置し、
上記被加湿ガス用の分配連通路の下側側壁は、最も下に位置する上記被加湿ガス流路の下側側壁より上方に位置す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】
複数の上記与加湿ガス流路を流れてきた与加湿ガスを上記与加湿ガス出口マニホールドに集約する与加湿ガス用の集約連通路または複数の上記被加湿ガス流路を流れてきた被加湿ガスを上記被加湿ガス出口マニホールドに集約する被加湿ガス用の集約連通路の少なくともいずれか一方を有し、
上記与加湿ガス用の集約連通路の下側側壁は、最も下に位置する上記与加湿ガス流路の下側側壁より下方に位置し、
上記被加湿ガス用の集約連通路の下側側壁は、最も下に位置する上記被加湿ガス流路の下側側壁より下方に位置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載する加湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、与加湿ガスから加湿膜を介して伝達される水分により被加湿ガスを加湿する加湿器に関し、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被加湿ガスを加湿する燃料電池用の加湿器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の加湿器では、加湿膜に面するセパレータの面に温湿度交換が行われる与加湿ガスおよび被加湿ガスが流される与加湿ガス流路および被加湿ガス流路がつづら折り状に上下に蛇行した溝状として形成されている（例えば、特許文献１参照）。
また、第１セパレータおよび第２セパレータに流れるガスは高い位置から低い位置に鉛直方向に流れ、与加湿ガスと被加湿ガスとの流れは平行流である（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】再公表特許ＷＯ００／１４８１９号（図３Ａ）
【特許文献２】特開２００４−４７１５５号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような加湿器では、加湿膜に面するセパレータの面に温湿度交換が行われる与加湿ガスおよび被加湿ガスが流される与加湿ガス流路および被加湿ガス流路がつづら折り状に上下に蛇行した溝状として形成されているため、水蒸気が凝縮し、結露した場合、結露した水が流路に溜まり、ガスの流れが停滞したり、流路を閉塞したりして、下流での温湿度交換特性を著しく低下させるという問題がある。
また、高い位置から低い位置に流れる構成であっても、ガスの流れが平行流であるため、温湿度交換特性の低下が起こるという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、ガスの流れの停滞を抑制し、且つ、流路の閉塞を回避し、温湿度交換特性の低下を抑えて、安定した温湿度交換特性を有する加湿器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、一方の面に与加湿ガスが流される与加湿ガス流路および他方の面に被加湿ガスが流される被加湿ガス流路が形成されたセパレータと水分が浸透する加湿膜とが複数枚交互に積層された加湿積層体を備え、与加湿ガスから上記加湿膜を浸透する水分により被加湿ガスを加湿する加湿器において、上記加湿積層体は、積層方向が水平になるように配置され、上記セパレータは、上側の一方の隅に与加湿ガス入口マニホールド、上側の他方の隅に被加湿ガス入口マニホールド、上記上側の一方の隅に対して対角の位置に与加湿ガス出口マニホールド、上記上側の他方の隅に対して対角の位置に被加湿ガス出口マニホールド、一方の面に上記与加湿ガス入口マニホールドと上記与加湿出口マニホールドとを連通する与加湿ガス流路および他方の面に上記被加湿ガス入口マニホールドと上記被加湿ガス出口マニホールドとを連通し、与加湿ガスの流れに対して対向流に被加湿ガスが流されるように被加湿ガス流路が形成され、上記与加湿ガス流路の下側側壁は、与加湿ガスの流れる方向に向かって水平に対して下向きに傾斜が付けられている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係わる加湿器の効果は、与加湿ガス流路を流れる与加湿ガスの流れと被加湿ガス流路を流れる被加湿ガスの流れとが対向流し、与加湿ガス流路の下側側壁に与加湿ガスの流れる方向に向かって水平に対して下向きに傾斜が付けられているので、与加湿ガス流路に流れ込んできた水や結露による水が下側側壁の傾斜に沿って流れ出てゆき、与加湿ガス流路の側壁や底に多くの水滴が付着して与加湿ガスに対する流体抵抗が増えることが抑制できる。
また、与加湿ガス流路に流れ込んできた水や結露による水が与加湿ガス流路に滞留しないので、与加湿ガス流路を閉塞することも防ぐことができる。
【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に係わる加湿器の概観を示す側面図である。図２は、実施の形態１に係わるセパレータの与加湿ガス流路が設けられた面の平面図である。図３は、実施の形態１に係わるセパレータの部分断面図である。図４は、実施の形態１に係わるセパレータの被加湿ガス流路が設けられた面の平面図である。図５は、実施の形態１に係わるセパレータの両面の様子を説明するための図である。図７は、実施の形態１に係わる加湿膜の平面図である。図８は、実施の形態１に係わる加湿器１を与加湿ガス入口ポート側から見た概観図である。図９は、実施の形態１に係わる加湿器１を被加湿ガス入口ポート側から見た概観図である。図１０は、実施の形態１、比較例１乃至６および実施例２での被加湿ガス出口ポートにおける被加湿ガスの露点温度である。
【０００９】
この発明の実施の形態１に係わる加湿器１は、図１に示すように、加湿膜２を介して温湿度交換する加湿積層体３、加湿積層体３の積層方向の両側から加湿積層体３を絶縁性の緩衝材４を介して挟持する側板５、与加湿ガスと被加湿ガスとを給排するポート６ａ〜６ｄを備える。そして、加湿積層体３は、積層方向が水平になるように配置されている。
【００１０】
加湿積層体３は、積層方向の両端に配置された第１の端部用セパレータ７と第２の端部用セパレータ８とを除いて、多孔質の加湿膜２と一方の面に与加湿ガス流路、他方の面に被加湿ガス流路が形成されたセパレータ９とが交互に複数積層され、積層方向の両側に加湿膜２が配置されている。
そして、加湿積層体３の一方の端部では、片面だけに与加湿ガス流路が形成された第１の端部用セパレータ７が与加湿ガス流路を加湿膜２に面するように積層されている。また、加湿積層体３の他方の端部では、片面だけに被加湿ガス流路が形成された第２の端部用セパレータ８が被加湿ガス流路を加湿膜２に面するように積層されている。
【００１１】
なお、加湿積層体３の最小の構成は、セパレータ９が省略されて、加湿膜２を両面から第１の端部用セパレータ７と第２の端部用セパレータ８とにより挟み込んだ構成である。次に大きな構成は、加湿膜２を第１の端部用セパレータ７または第２の端部用セパレータ８の一方で一方の面から、セパレータ９で他方の面から挟み込んだ構成である。さらに、次に大きな構成は、２枚の加湿膜２でセパレータ９を両面から挟み込み、その両側から第１の端部用セパレータ７と第２の端部用セパレータ８とにより挟み込んだ構成である。そして、実施の形態１に係わる加湿器１は、これらの構成のすべてに適用できる。
【００１２】
図２に、図の横方向が水平方向、図の縦方向が鉛直方向になるように、与加湿ガス流路が形成されたセパレータ９の面が図示されている。なお、第１の端部用セパレータ７の与加湿ガス流路が設けられた面も図２に示された平面図と同様であるので、説明は省略する。
セパレータ９は、セパレータ９の左上側の隅に与加湿ガスが供給される与加湿ガス入口マニホールド１１、その与加湿ガス入口マニホールド１１に対して対角でセパレータ９の右下側の隅に与加湿ガスが排出される与加湿ガス出口マニホールド１２、与加湿ガス入口マニホールド１１の下方のセパレータ９の左下側の隅に被加湿ガスを排出する被加湿ガス出口マニホールド１３、与加湿ガス出口マニホールド１２の上方のセパレータ９の右上側の隅に被加湿ガス入口マニホールド１４がそれぞれセパレータ９を厚さ方向に貫通するように設けられている。
【００１３】
与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆは、一方の端に入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃを介して与加湿ガス入口マニホールド１１、他方の端に出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃを介して与加湿ガス出口マニホールド１２に接続されている。与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆは、２本毎にまとめられて入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃに接続されている。また、与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆは、２本毎にまとめられて出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃに接続されている。
また、与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆは、図３に示すように、加湿膜２に接するセパレータ９の面から所定の深さに掘られた溝である。溝は、底２７、上側側壁２８ａ、下側側壁２８ｂから構成されている。そして、セパレータ９は厚さ方向が水平になるように配置されているので、上側側壁２８ａは下側側壁２８ｂの上方に位置している。
また、下側側壁２８ｂが、例えば図２に示されるような直線状の壁であれば、下側側壁２８ｂは与加湿ガスの流れる方向に向かって水平に対して下向きに傾斜している。
また、入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃの下側側壁２９ａ、出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃの下側側壁３０ａは、与加湿ガスの流れる方向に向かって、水平に対して下向きに傾斜しており、これらの下側側壁２８ｂ、２９ａ、３０ａに結露した水滴は傾斜する方向に向かって流れる。
【００１４】
与加湿ガス入口マニホールド１１の下部１１ａは、最も下に位置する入口側分配連通路２２ｃの下側側壁２９ａより上方に位置するように設けられている。そして、与加湿ガス入口マニホールド１１の壁に結露した水滴は、下部１１ａに集まり、その集まった水滴が最も下に位置する入口側分配連通路２２ｃの下側側壁２９ａに流れ込む。
また、それぞれの入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃの下側側壁２９ａは、それぞれの入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃに連なり、下に位置する方の与加湿ガス流路２１ｂ、２１ｄ、２１ｆの下側側壁２８ｂより上方に位置するように設けられている。そして、それぞれの入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃの側壁と底とに結露した水滴は、それぞれ入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃの下側側壁２９ａに集まり、その下側側壁２９ａは与加湿ガスの流れる方向に向かって水平に対して下向きに傾斜しているので、与加湿ガス流路２１ｂ、２１ｄ、２１ｆに向かって流れる。
【００１５】
それぞれの与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆの下側側壁２８ｂは、その与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆに連なる出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃの下側側壁３０ａより上方に位置するように設けられている。そして、与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆの側壁と底とに結露した水滴は、その与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆの下側側壁２８ｂが与加湿ガスの流れる方向に向かって水平に対して下向きに傾斜しているので、出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃに向かって流れる。
与加湿ガス出口マニホールド１２の下部１２ａは、最も下に位置する出口側集約連通路２３ｃの下側側壁３０ａより下方に位置するように設けられている。そして、出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃの側壁と底とに結露した水滴は、出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃの下側側壁３０ａに集まり、その下側側壁３０ａは与加湿ガスの流れる方向に向かって水平に対して下向きに傾斜しているので、与加湿ガス出口マニホールド１２に向かって流れる。
【００１６】
図４には、図の横方向が水平方向、図の縦方向が鉛直方向になるように、被加湿ガス流路が形成されたセパレータ９の面が図示されている。なお、第２の端部用セパレータ８の被加湿ガス流路が設けられた面も図４に示された平面図と同様であるので、説明は省略する。
セパレータ９は、セパレータ９の左上側の隅に被加湿ガスが供給される被加湿ガス入口マニホールド１４、その被加湿ガス入口マニホールド１４に対して対角でセパレータ９の右下側の隅に被加湿ガスが排出される被加湿ガス出口マニホールド１３、被加湿ガス入口マニホールド１４の下方のセパレータ９の左下側の隅に与加湿ガスを排出する与加湿ガス出口マニホールド１２、被加湿ガス出口マニホールド１３の上方のセパレータ９の右上側の隅に与加湿ガス入口マニホールド１１がそれぞれセパレータ９を厚さ方向に貫通するように設けられている。
【００１７】
被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆは、一方の端に入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃを介して被加湿ガス入口マニホールド１４、他方の端に出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃを介して被加湿ガス出口マニホールド１３に接続されている。被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆは、２本毎にまとめられて入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃに接続されている。また、被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆは、２本毎にまとめられて出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃに接続されている。
また、被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆは、図３に示すように、加湿膜２に接するセパレータ９の面から所定の深さに掘られた溝である。溝は、底３６、上側側壁３７ａ、下側側壁３７ｂから構成されている。そして、セパレータ９は厚さ方向が水平になるように配置されているので、上側側壁３７ａは下側側壁３７ｂの上方に位置している。
また、下側側壁３７ｂが、例えば図４に示されるような直線状の壁であれば、下側側壁３７ｂは被加湿ガスの流れる方向に向かって水平に対して下向きに傾斜している。
また、入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃの下側側壁３８ａ、出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃの下側側壁３９ａは、与加湿ガスの流れる方向に向かって、水平に対して下向きに傾斜しており、これらの下側側壁３７ｂ、３８ａ、３９ａに結露した水滴は傾斜する方向に向かって流れる。
【００１８】
被加湿ガス入口マニホールド１４の下部１４ａは、最も下に位置する入口側分配連通路３２ｃの下側側壁３８ａより上方に位置するように設けられている。そして、被加湿ガス入口マニホールド１４の壁に結露した水滴は、下部１４ａに集まり、その集まった水滴が最も下に位置する入口側分配連通路３２ｃの下側側壁３８ａに流れ込む。
また、それぞれの入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃの下側側壁３８ａは、それぞれの入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃに連なり、下に位置する方の被加湿ガス流路３１ｂ、３１ｄ、３１ｆの下側側壁３７ｂより上方に位置するように設けられている。そして、それぞれの入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃの側壁と底とに結露した水滴は、それぞれ入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃの下側側壁３８ａに集まり、その下側側壁３８ａはガスの流れる方向に向かって水平に対して下向きに傾斜しているので、被加湿ガス流路３１ｂ、３１ｄ、３１ｆに向かって流れる。
【００１９】
それぞれの被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆの下側側壁３７ｂは、その被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆに連なる出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃの下側側壁３９ａより上方に位置するように設けられている。そして、被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆの側壁と底とに結露した水滴は、その被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆの下側側壁３７ｂが被加湿ガスの流れる方向に向かって水平に対して下向きに傾斜しているので、出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃに向かって流れる。
被加湿ガス出口マニホールド１３の下部１３ａは、最も下に位置する出口側集約連通路３３ｃの下側側壁３９ａより下方に位置するように設けられている。そして、出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃの側壁と底とに結露した水滴は、出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃの下側側壁３９ａに集まり、その下側側壁３９ａは被加湿ガスの流れる方向に向かって水平に対して下向きに傾斜しているので、被加湿ガス出口マニホールド１３に向かって流れる。
【００２０】
セパレータ９、第１の端部用セパレータ７および第２の端部用セパレータ８（以下、まとめて説明するときはセパレータと称す。）は、樹脂板を機械加工にて加工して製作される。少量であれば機械加工が安価である。しかし、大量生産の場合は、金型を用いた圧縮成形や射出成形などの樹脂の成形加工が安価である。
セパレータに用いる樹脂材料としては、例えば、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂などの熱硬化系樹脂や、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルフィド）系樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）系樹脂などの熱可塑系樹脂が用いられる。
【００２１】
図５は、図２と同様に、セパレータ９の与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆを形成した面の平面図であるが、被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆとの関係を示すために、破線で裏面に形成されている被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆを示している。そして、与加湿ガスは図５の左手から右手へ、被加湿ガスは右手から左手に対向流に流れている。
【００２２】
このようにセパレータ９として、両面にそれぞれ与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆと被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆが形成された一枚ものの例について説明してきたが、図６に示すように、片面に与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆが形成された第１の部材４０と片面に被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆが形成された第２の部材４１とを与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆと被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆとが加湿膜２側に表れるようにして貼り合わせたものであっても同様にセパレータ９として適用することができる。
【００２３】
加湿膜２は、図７に示すように、加湿積層体３としてセパレータと積層されたときセパレータの各マニホールドと重なる位置に、与加湿ガス入口マニホールド１１、与加湿ガス出口マニホールド１２、被加湿ガス入口マニホールド１４、被加湿ガス出口マニホールド１３が設けられ、セパレータの与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆおよび被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆに面する中央部１６ａの周囲にシール部１６ｂが形成されている。
加湿膜２は、与加湿ガスと被加湿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多孔質の膜で、主に多孔質のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂よりなり、加湿膜２の厚さは１００μｍ程度である。なお、固体高分子の電解質膜も使用可能である。
【００２４】
シール部１６ｂには、熱可塑性樹脂が加熱充填されている。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、与加湿ガスの温度である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。
【００２５】
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、水分に曝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。
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。
【００２６】
与加湿ガスが供給される側に配置される緩衝材４は、加湿積層体３と重ね合わせたときに与加湿ガス入口マニホールド１１と被加湿ガス出口マニホールド１３に相対する位置に図示しないガス入出孔が設けられている。また、被加湿ガスが供給される側に配置される緩衝材４は、加湿積層体３と重ね合わせたときに被加湿ガス入口マニホールド１４と与加湿ガス出口マニホールド１２に相対する位置に図示しないガス入出孔が設けられている。
【００２７】
側板５は、加湿積層体３の積層方向に垂直な断面より一回り大きな矩形であり、その４隅に図示しないねじ穴が設けられている。また、与加湿ガスが供給される側に配置される側板５ａは、加湿積層体３と重ね合わせたときに与加湿ガス入口マニホールド１１と被加湿ガス出口マニホールド１３に相対する位置に図示しないガス入出孔が設けられている。また、被加湿ガスが供給される側に配置される側板５ｂは、加湿積層体３と重ね合わせたときに被加湿ガス入口マニホールド１４と与加湿ガス出口マニホールド１２に相対する位置に図示しないガス入出孔が設けられている。
そして、与加湿ガスが供給される側に配置される側板５ａには、図８に示すように、与加湿ガス入口ポート６ａと被加湿ガス出口ポート６ｄとが与加湿ガス入口マニホールド１１と被加湿ガス出口マニホールド１３とにそれぞれ相対する位置に設けられたガス入出孔に連なるように位置決めされてねじ１７により取り付けられている。
また、被加湿ガスが供給される側に配置される側板５ｂには、図９に示すように、被加湿ガス入口ポート６ｃと与加湿ガス出口ポート６ｂとが被加湿ガス入口マニホールド１４と与加湿ガス出口マニホールド１２とにそれぞれ相対する位置に設けられたガス入出孔に連なるように位置決めされてねじ１７により取り付けられている。
【００２８】
加湿器１は、図１に示すように、マニホールドの位置がそれぞれ合うようにして、加湿積層体３を両側からそれぞれ緩衝材４、側板５ａ、５ｂの順に積層し、両側の側板５ａ、５ｂのねじ穴を貫通するねじ棒１８の両端からスプリングばね１９ａ、座金１９ｂ、ナット１９ｃにより締め付けて、それらを挟持することにより組み立てられる。組立てた後、高温炉にて約１００℃で１時間熱処理を行い、加湿膜２のシール部１６ｂとセパレータと融着させ、シールを行う。
【００２９】
次に、実施の形態１に係わる加湿器１における温湿度交換について説明する。
加湿器１には、高温、高湿度の与加湿ガスと与加湿ガスに比べて低温、低湿度の被加湿ガスとが供給される。
与加湿ガスは、図１に太い実線で示されるように、与加湿ガス入口ポート６ａから供給され、側板５ａおよび緩衝材４のガス入出孔を通過し、セパレータおよび加湿膜２の与加湿ガス入口マニホールド１１に流れ込み、セパレータに形成された与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆへと導かれる。
【００３０】
一方、被加湿ガスは、図１に太い点線で示されるように、被加湿ガス入口ポート６ｃから供給され、側板５ｂおよび緩衝材４のガス入出孔を通過し、セパレータおよび加湿膜２の被加湿ガス入口マニホールド１４に流れ込み、セパレータに形成された被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆへと導かれる。
そして、与加湿ガスと被加湿ガスとの流れは、図７に示すように、対向流となっている。
【００３１】
このように加湿膜２の両面に与加湿ガスと被加湿ガスとが流れるとき、与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆを流れる与加湿ガスの水蒸気が加湿膜２の表面で水に凝縮し、その水が加湿膜２を被加湿ガスが流れる被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆ側に浸透し、分圧差で蒸発することで被加湿ガスを加湿する。また、与加湿ガスから加湿膜２を介して熱が被加湿ガスに伝達し、被加湿ガスの温度も上昇する。
【００３２】
与加湿ガスの水蒸気が加湿膜２の表面で凝縮される水が多かったり、結露したりした場合、従来のように与加湿ガスが水平に流される構造では、与加湿ガス流路の側壁や加湿膜２に多くの水が付着しているため、与加湿ガスが流れるときの流体抵抗が大きくなり、与加湿ガスの流れが停滞する。また、水滴が与加湿ガス流路を閉塞することも起こる。
一方、この実施の形態１に係わる加湿器１では、与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆの下側側壁２８ｂが与加湿ガスの流れる方向に向かって下向きの傾斜が付けられているため、上流から流れ込んできた水や凝縮した水が下側側壁２８ｂの傾斜に沿って出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃに流れ出していくので、与加湿ガスの流れを悪くしたり、閉塞したりすることが抑制される。
【００３３】
また、与加湿ガス入口マニホールド１１の下部１１ａは、最も下に位置する入口側分配連通路２２ｃの下側側壁２９ａより上方に位置するように設けられているので、与加湿ガス入口マニホールド１１で凝縮した水は、最も下に位置する入口側分配連通路２２ｃの下側側壁２９ａに流れ出し、与加湿ガス入口マニホールド１１内に滞留しない。したがって、与加湿ガス入口マニホールド内に水が滞留しないので、与加湿ガスの流れが悪くならない。
【００３４】
また、各入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃの下側側壁２９ａは、与加湿ガスの流れる方向に向かって下向きに傾斜が付けられているため、与加湿ガス入口マニホールド１１から流れ込んできた水や入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃ内で凝縮した水が下側側壁２９ａを伝わって与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆに向かって流れていくので、各入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃ内に水が滞留することがない。
また、各入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃの下側側壁２９ａは、それぞれ入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃに連なる与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆの下側に位置する与加湿ガス流路２１ｂ、２１ｄ、２１ｆの下側側壁２８ｂより上方に位置しているので、与加湿ガス入口マニホールド１１から流れ込んできた水や入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃ内で凝縮した水が与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆにスムーズに流れていく。
【００３５】
また、各出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃの下側側壁３０ａは、与加湿ガスの流れる方向に向かって下向きに傾斜が付けられているため、与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆから流れ込んできた水や出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃ内で凝縮した水が下側側壁３０ａを伝わって与加湿ガス出口マニホールド１２に向かって流れていくので、各出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃ内に水が滞留することがない。
また、各出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃの下側側壁３０ａは、それぞれ出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃに連なる与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆの下側に位置する与加湿ガス流路２１ｂ、２１ｄ、２１ｆの下側側壁２８ｂより下方に位置しているので、与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆの下側側壁２８ｂを伝わって流れてきた水が各出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃにスムーズに流れていく。
このように、与加湿ガスが流される与加湿ガス入口マニホールド１１、入口側分配連通路２２ａ〜２２ｃ、与加湿ガス流路２１ａ〜２１ｆおよび出口側集約連通路２３ａ〜２３ｃに凝縮した水が滞留しないので、与加湿ガスの流れを閉塞することがなく、温湿度交換特性の低下を抑制することができる。
【００３６】
また、被加湿ガス側でも、加湿膜２を浸透してきた水が多い場合や加湿された被加湿ガスの水蒸気が結露した場合、従来のように被加湿ガスが水平に流される構造では、被加湿ガス流路の側壁や加湿膜２に多くの水が付着しているため、被加湿ガスに対する流体抵抗が大きくなり、被加湿ガスの流れが悪くなる。また、水滴が被加湿ガス流路を閉塞することも起こる。
一方、この実施の形態１に係わる加湿器１では、被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆの下側側壁３７ｂに被加湿ガスの流れる方向に向かって下向きに傾斜が付けられているため、凝縮した水が傾斜に沿って被加湿ガスの流れの出口側へ流れだしていくので、被加湿ガスの流れを悪くしたり、閉塞したりすることが抑制される。
【００３７】
また、被加湿ガス入口マニホールド１４の下部１４ａは、最も下に位置する入口側分配連通路３２ｃの下側側壁３８ａより上方に位置するように設けられているので、被加湿ガス入口マニホールド１４で凝縮した水は、入口側分配連通路３２ｃの下側側壁３８ａに流れ出し、被加湿ガス入口マニホールド１４内に滞留しない。
【００３８】
また、各入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃの下側側壁３８ａは、被加湿ガスの流れる方向に向かって下向きに傾斜が付けられているため、被加湿ガス入口マニホールド１４から流れ込んできた水や入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃ内で凝縮した水が下側側壁３８ａを伝わって被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆに向かって流れていくので、各入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃ内に水が滞留することがない。
また、各入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃの下側側壁３８ａは、それぞれ入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃに連なる被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆの下側に位置する被加湿ガス流路３１ｂ、３１ｄ、３１ｆの下側側壁３７ｂより上方に位置しているので、被加湿ガス入口マニホールド１４から流れ込んできた水や入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃ内で凝縮した水が被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆにスムーズに流れていく。
【００３９】
また、各出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃの下側側壁３９ａは、被加湿ガスの流れる方向に向かって下向きに傾斜が付けられているため、被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆから流れ込んできた水や出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃ内で凝縮した水が下側側壁３９ａを伝わって被加湿ガス出口マニホールド１３に向かって流れていくので、各出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃ内に水が滞留することがない。
また、各出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃの下側側壁３９ａは、それぞれ出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃに連なる被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆの下側に位置する被加湿ガス流路３１ｂ、３１ｄ、３１ｆの下側側壁３７ｂより下方に位置しているので、被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆの下側側壁３７ｂを伝わって流れてきた水が各出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃにスムーズに流れていく。
このように、被加湿ガスが流される被加湿ガス入口マニホールド１４、入口側分配連通路３２ａ〜３２ｃ、被加湿ガス流路３１ａ〜３１ｆおよび出口側集約連通路３３ａ〜３３ｃに凝縮した水が滞留しないので、被加湿ガスの流れを閉塞することがなく、温湿度交換特性の低下を抑制することができる。
【００４０】
次に、温湿度交換特性を評価するために、与加湿ガス入口ポートでの与加湿ガスの露点温度を７０℃一定として被加湿ガス出口ポートでの被加湿ガスの露点温度を計測した。このとき、６つの比較例を用意して同様に被加湿ガスの露点温度を計測した。また、与加湿ガスが流される与加湿ガス流路の下側側壁が与加湿ガスの流れる方向に水平から下向きに傾斜が付けられており、被加湿ガスが流される被加湿ガス流路の下側側壁が水平に位置しているとともに、与加湿ガス流路を流れる与加湿ガスの流れと被加湿ガス流路を流れる被加湿ガス流路の流れが対向流である実施例２を用意して同様に被加湿ガスの露点温度を計測した。
（比較例１）
与加湿ガスが流される与加湿ガス流路と被加湿ガスが流される被加湿ガス流路のいずれの下側側壁が水平に位置しているとともに、与加湿ガス流路を流れる与加湿ガスの流れと被加湿ガス流路を流れる被加湿ガス流路の流れが対向流である。
（比較例２）
与加湿ガスが流される与加湿ガス流路と被加湿ガスが流される被加湿ガス流路の下側側壁がいずれもそれぞれのガスの流れる方向に向いて水平から下向きに傾斜が付けられているとともに、与加湿ガス流路を流れる与加湿ガスの流れと被加湿ガス流路を流れる被加湿ガス流路の流れが平行流である。
（比較例３）
与加湿ガスが流される与加湿ガス流路と被加湿ガスが流される被加湿ガス流路のいずれの下側側壁が水平に位置しているとともに、与加湿ガス流路を流れる与加湿ガスの流れと被加湿ガス流路を流れる被加湿ガス流路の流れが平行流である。
（比較例４）
与加湿ガスが流される与加湿ガス流路と被加湿ガスが流される被加湿ガス流路が鉛直に位置しているとともに、与加湿ガス流路を流れる与加湿ガスの流れと被加湿ガス流路を流れる被加湿ガス流路の流れが平行流である。そして、与加湿ガスと被加湿ガスはともに上から下に流される。
（比較例５）
与加湿ガスが流される与加湿ガス流路と被加湿ガスが流される被加湿ガス流路が鉛直に位置しているとともに、与加湿ガス流路を流れる与加湿ガスの流れと被加湿ガス流路を流れる被加湿ガス流路の流れが対向流である。そして、被加湿ガスは下から上に流される。
（比較例６）
与加湿ガスが流される与加湿ガス流路と被加湿ガスが流される被加湿ガス流路が鉛直に位置しているとともに、与加湿ガス流路を流れる与加湿ガスの流れと被加湿ガス流路を流れる被加湿ガス流路の流れが対向流である。そして、与加湿ガスは下から上に流される。
【００４１】
図１０から分かるように、与加湿ガス流路および被加湿ガス流路の下側側壁にそれぞれのガスが流れる方向に向いて水平から下向きに傾斜が付けられていると、被加湿ガス出口ポートでの被加湿ガスの露点温度が高く、温湿度交換特性が良い。
また、それぞれのガス流路の下側側壁に傾斜が付けられている場合、与加湿ガスの流れと被加湿ガスの流れが平行流に比べ、対向流のほうが被加湿ガス出口ポートでの被加湿ガスの露点温度が高く、温湿度交換特性が良い。
また、一方のガス流路の下側側壁にそのガスが流れる方向に向いて水平から下向きに傾斜が付けられていても、被加湿ガス出口ポートでの被加湿ガスの露点温度が高く、温湿度交換特性が良い。
【００４２】
また、下側側壁が平面からできており、うねりがないので、下側側壁の傾斜に沿って溜まることなく水が流れていく。
【００４３】
実施の形態２．
図１１は、実施の形態２に係わるセパレータの与加湿ガス流路が設けられた面の平面図である。図１２は、実施の形態２に係わるセパレータの被加湿ガス流路が設けられた面の平面図である。
この発明の実施の形態２に係わる加湿器は、実施の形態１に係わる加湿器１とセパレータ９Ｂが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態２に係わるセパレータ９Ｂは、実施の形態１に係わるセパレータ９と分配連通路２２Ｂａ、３２Ｂａと集約連通路２３Ｂｃ、３３Ｂｃが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
【００４４】
実施の形態１に係わる分配連通路２２ａ、３２ａでは、その上側側壁にガスが流れる方向に向かって水平に対して傾斜が付けられており、ガスが下向きに流れていく。一方、実施の形態２に係わる分配連通路２２Ｂａ、３２Ｂａでは、図１１、図１２に示すように、その上側側壁２９ｂ、３８ｂが水平に位置しており、ガスが水平に流れていく。このようにしても、ガスの流れを妨げるような水滴の滞留や閉塞を起こさずにすむことができる。
【００４５】
また、実施の形態１に係わる集約連通路２３ｃ、３３ｃでは、その下側側壁にガスが流れる方向に向かって水平に対して傾斜が付けられており、ガスが下向きに流れていく。一方、実施の形態２に係わる集約連通路２３Ｂｃ、３３Ｂｃでは、図１１、図１２に示すように、その下側側壁３０ａ、３９ａが水平に位置しており、ガスが水平に流れていく。このようにしても、ガスの流れを妨げるような水滴の滞留や閉塞を起こさずにすむことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる加湿器の概観を示す側面図である。
【図２】実施の形態１に係わるセパレータの与加湿ガス流路が設けられた面の平面図である。
【図３】実施の形態１に係わるセパレータの部分断面図である。
【図４】実施の形態１に係わるセパレータの被加湿ガス流路が設けられた面の平面図である。
【図５】実施の形態１に係わるセパレータの両面の様子を説明するための図である。
【図６】実施の形態１に係わる他のセパレータの断面図である。
【図７】実施の形態１に係わる加湿膜の平面図である。
【図８】実施の形態１に係わる加湿器１を与加湿ガス入口ポート側から見た概観図である。
【図９】実施の形態１に係わる加湿器１を被加湿ガス入口ポート側から見た概観図である。
【図１０】実施の形態１、比較例１乃至６および実施例２での被加湿ガス出口ポートにおける被加湿ガスの露点温度である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係わるセパレータの与加湿ガス流路が設けられた面の平面図である。
【図１２】実施の形態２に係わるセパレータの被加湿ガス流路が設けられた面の平面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  加湿器、２  加湿膜、３  加湿積層体、４  緩衝材、５  側板、６ａ  与加湿ガス入口ポート、６ｂ  与加湿ガス出口ポート、６ｃ  被加湿ガス入口ポート、６ｄ  被加湿ガス出口ポート、７、８  端部用セパレータ、９、９Ｂ  セパレータ、１１  与加湿ガス入口マニホールド、１２  与加湿ガス出口マニホールド、１３  被加湿ガス出口マニホールド、１４  被加湿ガス入口マニホールド、１６ａ  （加湿膜の）中央部、１６ｂ  （加湿膜の）シール部、１７  ねじ、１８  ねじ棒、１９ａ  スプリングばね、１９ｂ  座金、１９ｃ  ナット、２１ａ〜２１ｆ  与加湿ガス流路、２２ａ〜２２ｃ、３２ａ〜３２ｃ  入口側分配連通路、２３ａ〜２３ｃ、３３ａ〜３３ｃ  出口側集約連通路、２７、３６  底、２８ａ  （与加湿ガス流路の）上側側壁、２８ｂ  （与加湿ガス流路の）下側側壁、２９ａ、３８ａ  （入口側分配連通路の）下側側壁、２９ｂ、３８ｂ  （入口側分配連通路の）上側側壁、３０ａ、３９ａ  （出口側集約連通路の）下側側壁、３１ａ〜３１ｆ  被加湿ガス流路、３７ａ  （被加湿ガス流路の）上側側壁、３７ｂ  （被加湿ガス流路の）下側側壁、４０  第１の部材、４１  第２の部材。
【図１】
2007010203.tif 000003
【図２】
2007010203.tif 000004
【図３】
2007010203.tif 000005
【図４】
2007010203.tif 000006
【図５】
2007010203.tif 000007
【図６】
2007010203.tif 000008
【図７】
2007010203.tif 000009
【図８】
2007010203.tif 000010
【図９】
2007010203.tif 000011
【図１０】
2007010203.tif 000012
【図１１】
2007010203.tif 000013
【図１２】
2007010203.tif 000014