(57)【要約】  本発明は、加湿器（１）用の加湿ブロック（３）の製造方法及びそのような加湿器（１）に関する。加湿ブロック（３）は、複数の膜（２）と、少なくとも１つの帯状の支持体（２２）とを有する。膜（２）は流れが通過できる空隙（１９）と、当該空隙（１９）を円周方向に囲む透湿性のジャケット（２０）と有する。加湿ブロック（３）の製造を簡素化し、及び／又は加湿器（１）の効率を改善した結果、少なくとも１つの支持体（２２）には、長手方向（４）に平行に延びて互いに隣り合うように配置された複数の膜（２）が装着されるとともに、その後、膜（２）を装着した支持体（２２）が加湿ブロック（３）へと成形される。膜（２）を装着した支持体（２２）を成形する際には、膜（２）が、上記長手方向（４）に交差するように延びる交差方向（２３）と、上記長手方向（４）及び上記交差方向（２３）に交差するように延びる高さ方向（１１）とに互いに隣り合うように配置されるようにする。
2017532521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体（５、８）を加湿するための加湿器（１）用の加湿ブロック（３）の製造方法であって、
上記加湿ブロック（３）は、
流れが通過できる空隙（１９）と、該空隙（１９）を円周方向に囲む透湿性のジャケット（２０）と、を有する複数の膜（２）と、
少なくとも１つの帯状の支持体（２２）と、を有し
上記支持体（２２）の少なくとも１つには上記複数の膜（２）が装着されており、
上記複数の膜（２）を、長手方向（４）が互いに平行となるように、かつ、互いに隣接するように上記支持体（２２）上に配置し、
上記加湿ブロック（３）内の上記複数の膜（２）が、上記長手方向（４）と交差するように延びる交差方向（２３）と、上記長手方向（４）と上記交差方向（２３）とに交差するように延びる高さ方向（１１）とに互いに隣接して配置されるように、上記複数の膜（２）が装着された上記少なくとも１つの支持体（２）を、上記複数の膜（２）と一緒に加湿ブロック（３）へと成形することを特徴とする製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、
上記複数の膜（２）は、上記支持体（２２）に固定されていることを特徴とする製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の製造方法において、
上記複数の膜（２）が装着された上記少なくとも１つの支持体（２２）は、上記長手方向（４）と平行に巻回されることを特徴とする製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の製造方法において、
上記複数の膜（２）を有する上記少なくとも１つの支持体（２２）は、上記長手方向（４）と交差するように折り畳まれることを特徴とする製造方法。
【請求項５】
請求項１〜２のいずれか１つに記載の製造方法において、
少なくとも２つの上記膜（２）が、対応する上記支持体（２２）の支持面（３９, ４０）上に上記交差方向（２３）に隣接して配置されることを特徴とする製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の製造方法において、
上記支持体（２２）には、第１支持面（３９）上と、当該第１支持面（３９）と反対側の第２支持面（４０）上とに、それぞれ少なくとも１つの上記膜（２）が装着されていることを特徴とする製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の製造方法において、
上記長手方向（４）に離間する少なくとも２つの上記支持体（２２）には上記複数の膜（２）が装着されていることを特徴とする製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の製造方法において、
上記少なくとも１つの支持体（２２）に上記複数の膜（２）を装着した後に、少なくとも１つの別の支持体（２２）を上記複数の膜（２）上に配置することを特徴とする製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の製造方法において、
上記複数の膜（２）を装着した上記少なくとも１つの支持体（２２）は、上記加湿ブロック（３）へと成形された後、分離されることを特徴とする製造方法。
【請求項１０】
加湿器（１）用の加湿ブロック（３）であって、
上記加湿ブロック（３）は、請求項１から９のいずれか１つに記載の製造方法にしたがって製造されることを特徴とする加湿器用の加湿ブロック。
【請求項１１】
好ましくは燃料電池システム（１２）において気体（５、８）を加湿するための加湿器（１）であって、請求項１から９のいずれか１つに記載の製造方法にしたがって製造される加湿ブロック（３）を有することを特徴とする加湿器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の加湿器（１）において、
上記加湿器（１）は、複数の膜（２）を装着した上記少なくとも１つの支持体（２２）が周囲に巻きつけられる巻芯（３０）を有し、
上記巻芯（３０）は、巻回部（３２）に面する壁（３１）に、上記巻芯（３０）の流体入口（３４）に流体的に通じる少なくとも１つの孔（３３）を有することを特徴とする加湿器。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の加湿器（１）において、
上記少なくとも１つの支持体（２２）は上記複数の膜（２）を固定するために粘着性を有することを特徴とする加湿器。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の加湿器（１）において、
上記加湿器（１）は、上記加湿ブロック（３）を保持するためのホルダー（４１）を有し、
上記ホルダー（４１）は、少なくとも部分的に上記加湿ブロック（３）を取り囲むことを特徴とする加湿器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の加湿器（１）において、
上記ホルダー（４１）は、上記少なくとも１つの支持体（２２）に少なくとも部分的に隣接して配置されることを特徴とする加湿器。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか１つに記載の加湿器（１）において、
上記複数の膜（２）が、第１気体（５）が通過可能な第１流路系（４４）を形成し、
上記複数の膜（２）の間の複数の中間領域が、第２流路系（４５）を形成し、当該第２流路系（４５）は、上記第１流路系（４４）から気密に分離されて第２気体（８）が通過可能であることを特徴とする加湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を加湿する加湿器用の加湿ブロックの製造方法、及びそのような加湿ブロックに関する。さらに、本発明は、そのような加湿ブロックを備える加湿器に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体の供給を必要とする用途は多い。多くの場合、この気体が、一定の湿度、つまり一定割合の水及び／又はその他の液体を有することが必要である。このような所望の湿度を有する気体を利用可能にしたり、気体の湿度を上昇させたりするために、通常、加湿器が使用される。そのような用途の一例として、燃料電池システムがある。燃料電池システムでは、燃料電池のカソードに供給されるカソードガスを、水又は水蒸気で加湿することによって、当該燃料電池システムの動作を最適化し、及び／又は当該燃料電池の損傷を防止する。
【０００３】
特許文献１で提案されている加湿器は、複数の透湿膜を有する加湿ブロックを備える。この加湿ブロックでは、膜の内側を第１気体が、膜の外側を第２気体が通過し、これらの膜の透湿構造によって気体間の水分交換を可能にしている。加湿ブロック内に膜を固定するために、スペーサが設けられている。スペーサは、膜の外側の加湿ブロックを完全に充填するか、膜と膜の間に層状あるいは階層状に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１２０２２３４９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように実現される加湿ブロックの欠点は、具体的には、加湿ブロックの製造が複雑になることである。すなわち、スペーサが層状に構成されるので、加湿ブロックにおいて複数の膜の所望の配置を実現するためには、加湿ブロックを一層ずつ積層しなくてはならない。また、スペーサを充填するにしろ、層状に構成するにしろ、これらの構成によって、特に膜の外側を流れる気体が通過する加湿ブロックの性能は低減する。それに応じて、気体間の水分交換も低減する結果となる。
【０００６】
したがって、本発明は、上述のタイプの加湿ブロックの製造方法、及びそのような加湿ブロックと対応する加湿器について、改良実施形態又は少なくとも異なる実施形態を提供するということを課題とする。そのような実施形態の特徴は、製造が簡易化及び／又は低価格化される点、及び／又は効率化される点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、独立請求項の主題によってこの課題は解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【０００８】
本発明は、加湿ブロックを製造するために、準エンドレスで帯状の支持体を使用するという基本思想に基づく。この支持体に膜を装着した後、成形して加湿ブロックを形成する。こうすることで、具体的には、膜を互いに積層したり、それに対応するスペーサを使用したりする必要がなくなるので、加湿ブロックの製造がより早く、及び／又はより低価格になる。また、このやり方では、加湿ブロックを再現可能に、及び／又は所望の品質で再現可能に製造できる。また、帯状の支持体（支持体は必ずしも膜の全長に沿って延びる必要はない）を使用することで、気体が膜の外側を通過する加湿ブロックの性能が向上する。その結果、加湿ブロックの効率が改善する。
【０００９】
本発明では、加湿ブロックは、少なくとも１つのこのような支持体と、複数の膜とを有する。膜は、流れが通過できる空隙を有し、この空隙はジャケットで囲まれている。つまり、具体的には、膜は管状に構成されている。ここで、水分を交換するために、膜のジャケットには透湿性がある。加湿ブロックを製造するためには、加湿ブロックの支持体の少なくとも１つに複数の膜を装着させる。支持体の装着を行う際は、膜が長手方向に互いに略平行になるように、かつ、互いに隣接するように支持体上に配置されるようにする。その後、膜を有する支持体（つまり、膜を装着した支持体）を加湿ブロックへと成形する。ここで、膜を有する支持体を加湿ブロックへと成形する際は、加湿ブロック内の膜が、交差方向及び高さ方向に、互いに隣り合うように配置する。交差方向とは、上記長手方向と交差するように延びる方向である。高さ方向とは、上記長手方向と上記交差方向とに交差するように延びる方向である。
【００１０】
もちろん、数個のこのような加湿ブロックを、加湿器の加湿器ユニットとして構成することもできる。ここで、このような加湿ブロックの少なくとも１つを、本発明の思想に従い、支持体（膜を装着したもの）を成形することによって製造する。
【００１１】
所望の大きさの加湿ブロックを実現するために、支持体はそれに対応する大きさ（具体的には、上記長手方向に交差する方向の長さ）を有する。これは、例えば成形前に支持体を所望の長さに切断することによって実現できる。成形後に、加湿ブロックが所望の大きさに到達した時点で、支持体を分離したり、それぞれ切断したりしてもよい。
【００１２】
好ましい変形例では、膜を対応する支持体に固定する。このように膜を固定する際は、例えば、支持体に粘着性を持たせる。つまり、支持体の装着の際、膜は支持体に粘着的に接合される。このために、支持体は対応する粘着層を有し得る。支持体に膜を固定することで、加湿ブロック内の各膜の所定位置、及び／又は、膜を装着した支持体の成形の簡略化が保証される。
【００１３】
少なくとも１つの支持体が帯状に構成されることが好ましい。つまり、支持体を帯として構成してもよい。支持体を粘着構成とする場合は、支持体を粘着帯として実現し得る。
【００１４】
膜を有する支持体を加湿ブロックへと成形する際は、膜が交差方向及び高さ方向に互いに隣り合うように配置される限り、基本的にどのような所望のやり方で成形してもよい。
【００１５】
例えば、ある実施形態では、支持体を膜と一緒に巻いて巻回部を形成する。膜を有する支持体を巻く際は、上記長手方向と平行に巻き重ねることが好ましい。つまり、長手方向と交差するように（具体的には、交差方向に）支持体を膜と一緒に巻く。ここで、巻芯を使用してもよい。巻芯には、少なくとも１つの支持体（膜を装着したもの）が巻きつけられる。
【００１６】
さらに、膜の所望の配置を実現するためには、膜を装着した少なくとも１つの支持体を折り畳んでもよい。つまり、具体的には、膜を有する支持体を交差方向に折り畳む。膜を有する支持体を一度だけ折り畳むことによって、２層の膜が折り畳み方向と交差するように（つまり、具体的には、高さ方向に）配置された加湿ブロックが形成される。
【００１７】
特に好ましい変形例では、膜を有する少なくとも１つの支持体を、長手方向に交差するように交互に折り畳む。つまり、具体的には、膜を有する支持体を、一方向に第１距離を取った後に交差方向に折り畳むとともに、その反対方向に第２距離を取った後に交差方向に折り畳む。ここで、各第１距離及び各第２距離は、あらゆる所望の長さであり得る。変形例では、加湿ブロックを均一に構成するために、これらの距離が等しいことが好ましい。
【００１８】
膜を有する支持体を折り畳む際には、折り畳むことによって生じる折り目が、膜が存在しない領域に配置されることが好ましい。
【００１９】
基本的には、あらゆる所望のやり方で各支持体に膜を装着できる。例えば、全ての膜を支持体の第１支持面に配置してから、この膜を有する支持体を加湿ブロックへと成形してもよい。
【００２０】
また、支持体の第１支持面及び第１支持面と反対側の第２支持面に膜を装着してもよい。ここで、各支持面には、所望の数の膜を配置できる。これらの膜は、互いに所望の距離を置いて配置される。また、第１支持面と第２支持面とに、それぞれ同じ数の膜を配置してもよい。その場合、両支持面において、膜を交互に配置及び／又は等間隔に配置する。
【００２１】
既に説明したように、加湿ブロックは、少なくとも１つの支持体に複数の膜を装着した後に当該支持体を加湿ブロックに成形する限り、あらゆる所望の数の支持体を有することが可能である。
【００２２】
好ましい変形例では、長手方向に離間する２つの支持体が設けられる。これらの支持体には膜が装着されている。特に好適な実施形態では、これら二つの支持体を、膜の端面に位置するように設ける。このようにすれば、各支持体を長手方向に小型化でき、ひいては、膜内を流れる第１気体と膜外を流れる第２気体との間の水分交換が改善される。また、これによって、膜の安定性及び／又は固定性が向上する。
【００２３】
さらに、このような支持体の少なくとも１つに複数の膜を装着し、その後、少なくとも１つの別の支持体を当該複数の膜の上に配置する構成であってもよい。つまり、具体的には、膜は、加湿ブロックへと成形される前に、少なくとも部分的に２つの支持体の間に配置される。このような構成によっても安定性が増し、及び／又は加湿ブロック内での膜の固定性が向上する。
【００２４】
本発明に係るこのような加湿ブロックの特徴は、具体的には、支持体（膜を装着したもの）が、特に折り目又は巻回部に沿って、連続的に構成されていることである。
【００２５】
もちろん、少なくとも１つのこのような支持体を、加湿ブロックに成形した後に分離してもよい。支持体を分離する際は、少なくとも１つの折り目に沿って、又は各巻回部に沿って、支持体を切断する。このような切断は、例えば支持体の対応部分を切ることによって実現する。例えば、支持体を、少なくとも１つの折り目領域で切り離してもよい。
【００２６】
基本的には、膜は各支持面に互いに接触するように配置することもできる。ただし、好ましい変形例では、膜は互いに離間して隣り合うように配置する。そうすることで、膜の外を流れる第２気体が各膜の周囲をより良好に流れることになる。その結果、第１気体と第２気体との間の水分交換が改善されるとともに、加湿ブロックの効率又は対応する加湿器の効率が向上する。
【００２７】
巻芯に巻きつけることで加湿ブロックを実現する場合、巻芯は、複数種の気体のうち少なくとも１種類の気体が巻芯を流れることができるような構成としてもよい。このような構成は、例えば、巻回部に面する巻芯の壁に少なくとも１つの孔を設けて、この孔が巻芯の流体入口に流体的に通じることで実現できる。巻芯の流体入口を、対応する加湿器において、対応する気体用の対応する接続部に接続してもよい。したがって、この気体は当該接続部及び当該流体入口を介して巻芯の内部へ到達するとともに、上述の孔を介して巻回部にも到達して膜の周囲を流動できる。この気体の流れは、流体入口を介して巻芯の内部に到達した対応する気体が、上述の孔のみを介して巻芯から流出するように巻芯が構成される場合に、好適な影響を受ける。
【００２８】
加湿ブロックの安定性の向上及び／又は加湿ブロックの操作性の向上を図るために、加湿ブロックはホルダーを備えていてもよい。ホルダーは、加湿ブロックを外側から保持するように構成されることが好ましい。こうすることで、加湿ブロック内の気体の流れがホルダーによって影響を受けないか、あるいはホルダーの影響が最小限になる。
【００２９】
例えば、ホルダーは加湿ブロックを取り囲むようにする。その際、必ずしも加湿ブロックの全周を取り囲む必要はない。つまり、ホルダーは加湿ブロックの一部のみを取り囲めばよい。
【００３０】
加湿ブロック又は対応する加湿器の動作をさらに向上させるために、少なくとも１つの支持体において、少なくとも部分的にホルダーを隣接して配置することがさらに好ましい。こうすることで、加湿ブロック又は対応する加湿器の動作に与える影響も最小限となる。このために、ホルダーは複数の支柱を有する。これらの支柱は、加湿ブロックの外側に当たるように位置するとともに、加湿ブロックの外側にある支持体上に延びている。
【００３１】
基本的に支持体は、加湿ブロック内又は対応する加湿器内で使用するのに適した材料であれば、あらゆる所望の材料で製造できる。保水力のある材料から支持体を製造してもよい。こうすることで、支持体に接する膜の表面も水分交換に使用できる。また、加湿ブロックの効率、ひいては加湿器の効率が向上する。
【００３２】
対応する加湿器では、膜は、第１気体が流通可能な第１流路系を形成する。一方で、膜と膜との間の空間は、第２流路系を形成する。第２流路系は、第１流路系から気密に区切られており、第２気体が流通可能である。ここで、第１気体が第２気体によって加湿される。また、その逆の場合もある。
【００３３】
第２流路系を実現するために、及び／又は流路系を気密に区切るために、加湿器を相応に構成する。
【００３４】
このような構成は、例えば、加湿ブロックの少なくとも表面を（該当する場合はホルダーも一緒に）エポキシ樹脂で成形することによって達成できる。具体的には、加湿ブロックの複数の表面（加湿ブロックの端面には膜の開口部が配置されている）をエポキシ樹脂で成形する。その後、余分な樹脂を取り除いて膜の開口部を露出して、気体が膜を通過するようにし、また、膜の開口部領域では、膜が気密に分離されるようにする。したがって、各膜は、対応する気体を膜と膜の間の空間に到達させてしまうことなく、この気体を通過させることができる。このようにして、流路系の第１経路を気密に当該システムから分離する。
【００３５】
第１流路系から第２流路系を気密に分離するために、対応するシール材（特に、例えばポリウレタン（ＰＵ）フォームなどの発泡材）をさらに使用してもよい。
【００３６】
加湿器は、好適には、第１気体を第１流路系に（つまり複数の膜に）導入するための第１流入口と、膜を通過する第１気体を加湿ブロックの外に導くための第１流出口とを備える。加えて、加湿器は、第２気体を加湿ブロックに（つまり第２流路系に）導入するための第２流入口と、第２気体を第２流路系の外に導くための第２流出口とを備える。
【００３７】
ここで、これらの流路系及び／又は流入口及び流出口は、第２気体が膜に沿って流れるように実現してもよいし、あるいは膜と交差して流れるように実現してもよい。好ましい変形例では、流入口及び流出口を、加湿器の向かい合う側面に配置する。こうすることで、簡素で、及び／又は場所を取らない加湿器が可能となる。
【００３８】
加湿ブロックの製造方法及びこのような加湿ブロックに加えて、当該加湿ブロックを有する加湿器も本発明の範囲に属するものと理解されたい。
【００３９】
本発明のさらに重要な特徴及び効果は、従属請求項、図面、及び図面を用いてなされる対応する図面の説明から明らかになるであろう。
【００４０】
上述の特徴及び以下にさらに説明する特徴は、示された各々の組み合わせのみで使用できるのではなく、その他の組み合わせや単独でも、本発明の範囲から逸脱することなく使用できるものと理解されたい。
【００４１】
本発明の好ましい例示的実施形態を図面に示すとともに、以下にさらに詳細に説明する。以下の説明では、同じ参照番号は、同一、同様又は機能上同一の構成要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】加湿器の断面を示す図である。
【図２】燃料電池システムを回路図状に極めて簡略化した図である。
【図３】膜の斜視図である。
【図４】加湿ブロックの製造を示す斜視図である。
【図５】加湿ブロックの製造を示す斜視図である。
【図６】加湿ブロックの製造を示す斜視図である。
【図７】加湿ブロックの製造を示す斜視図である。
【図８】加湿ブロックの製造を示す斜視図である。
【図９】ある実施形態に係る加湿器の製造工程を示す断面図である。
【図１０】別の実施形態に係る加湿器の製造工程を示す断面図である。
【図１１】別の実施形態に係る加湿器の製造工程を示す断面図である。
【図１２】別の実施形態に係る加湿器の製造工程を示す断面図である。
【図１３】別の実施形態に係る加湿器の製造工程を示す断面図である。
【図１４】別の実施形態に係る加湿器の製造工程を示す断面図である。
【図１５】別の実施形態に係る加湿器の製造工程を示す断面図である。
【図１６】別の実施形態に係る加湿器の製造工程を示す断面図である。
【図１７】加湿ブロックの斜視図である。
【図１８】加湿ブロックの斜視図である。
【図１９】さらなる実施形態に係る加湿器の正面図である。
【図２０】図１９の断面を示す図である。
【図２１】別の実施形態に係る加湿器の斜視図である。
【図２２】図２１の加湿器の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１によると、加湿器１は複数の膜２を備える。複数の膜２は、加湿ブロック３の中で結合されている。膜２は、長手方向４に互いに平行に配置されるとともに、互いに離間している。膜２は、第１気体５を通過させることが可能であり、透湿性がある。加湿器１は第１流入口６を備える。第１流入口６を介して、第１気体５が加湿器１の内部及び膜２の内部に到達する。これらが第１流路系４４を形成している。膜２を流れる第１気体５は、加湿器１の第１流出口７を通って加湿器１から流出する。加湿器１又は各加湿ブロック３は、さらに、第２気体８を通過させることが可能である。第２気体８は、膜２の周囲を流れる。つまり、膜２と膜２の間の複数の中間領域５９が、第２気体８のための第２流路系４５を形成している。加湿器１は、第２流入口９を備える。第２流入口９を介して、第２気体８が加湿器１の内部に到達する。第２気体８は、加湿器１の第２流出口１０を通って加湿器１から流出する。ここで、第１流入口６及び第１流出口７は、加湿器１の長手方向に対向する加湿器側面６０に配置する。その一方、第２流入口９及び第２流出口１０は、加湿器１の高さ方向１１（長手方向４に交差する方向）に対向する加湿器側面６０に配置する。ここで、第１気体５は、膜２の範囲に従って長手方向４に沿って流れる。その一方、第２気体８は、膜２の周囲を流れるので、長手方向４に交差する方向（具体的には高さ方向１１）に流れる。膜２の透湿構造によって、第１気体５と第２気体８との間の水分交換が可能である。第１気体５が第２気体８から水分を受け取ってもよい。また、第２気体８が第１気体５から水分を受け取ってもよい。
【００４４】
図２は、燃料電池システム１２において使用される加湿器１を示す。燃料電池システム１２は、アノード側１４とカソード側１５とを有する燃料電池１３を備える。燃料電池１３のアノード側１４にはアノードガス１６が供給される。その一方、カソード側１５にはカソードガス１７が供給される。燃料電池１３の動作時には、液体及び／又は気体状の水が生成される。これらは、燃料電池の排ガス１８とともに、燃料電池１３から排出される。燃料電池の水を含む排ガス１８を加湿器１で使用することで、カソードガス１７を加湿する。図示した例では、カソードガス１７が第１気体５として加湿器１の膜２を流れ、燃料電池の排ガス１８が第２気体８として膜２の周囲を流れる。したがって、燃料電池の排ガス１８が、膜２を介して、水又は水蒸気の形態で水分をカソードガス１７へ与える。こうすることで、燃料電池１３の損傷を防止し、及び／又は、燃料電池１３の動作が向上する。
【００４５】
基本的に、カソードガス１７が湿気を帯び過ぎている場合は、加湿器１を、逆に準除湿器として使用できる。このとき、カソードガス１７の過剰な水分が、より水分の少ない燃料電池の排ガス１８へと与えられる。したがって、この場合、第１気体５から（つまりカソードガス１７から）第２気体８へと（つまり燃料電池の排ガス１８へと）水分が移動する。さらに、アノードガス１６を生成するための燃料電池システム１２のリフォーマ（図示せず）の前に加湿器１を使用して、気体（例えば空気）を加湿した上で、当該気体をリフォーマに供給してもよい。
【００４６】
図３は、このような膜２の斜視図を示す。図示した膜２は管状に構成され、対応する気体５、８が流通可能な細長い空隙１９を有する。膜２の透湿特性は、膜２のジャケット２０によって保証されている。ジャケット２０は、空隙１９を囲んでおり、透湿性がある。
【００４７】
膜２は、対向する側にそれぞれ開口部２１を有する。以下、これらを膜開口部２１と呼ぶ。これらの膜開口部２１を通って、対応する気体５、８が膜２へ流入するか、又は膜２から流出する。
【００４８】
図４に示すように、少なくとも１つの帯状の支持体２２を使用して、加湿ブロック３を形成する。図示した例では、２つの帯状の支持体２２を使用しており、これらの支持体２２を長手方向４に離間して配置する。これらの支持体２２は、基本的には交差方向２３にエンドレスである。交差方向２３とは、長手方向４と高さ方向１１とに交差する方向である。図４に示すように、膜２は、長手方向４に互いに平行になるように、かつ、交差方向２３に互いに隣接するように、かつ、交差方向２３に互いに離間するように、支持体２２上に配置される。ここで、支持体２２は、それぞれ同一構造であり、長手方向４の膜開口部２１が支持体２２と面一になるように、長手方向４に離間している。支持体２２は、帯状で粘着性を持つように構成される。したがって、支持体２２は、粘着帯２４又は粘着剤を備える支持体２２であってよい。支持体２２の粘着特性によって、膜２が支持体２２に固定される。また、図４において、膜２は、それぞれ同一構造であり、交差方向２３に等間隔に配置されていることが分かる。
【００４９】
図５は、支持体２２に膜２を装着する際の一例を示す。このためには、装着装置２５を使用する。装着装置２５は、膜２を格納する膜用容器２６と、支持体２２に膜２を装着するローラ２７とを備える。ローラ２７は、その外周面に、膜２と補完的な関係になるように構成された複数の搭載部２８を有する。搭載部２８は、膜用容器２６から膜２を受け入れるとともに、ローラ２７の回転動作に合わせて膜２を支持体２２に配置する。均一で等間隔に搭載部２８を分散させることによって、均一で等間隔に膜２を支持体２２に配置することにつながる。
【００５０】
図６は、装着装置２６の別の構成を示す。この例では、膜用容器２６は、支持体２２に面する側に装着開口部２９を有する。膜２は、この装着開口部２９を通って、膜用容器２６から１つずつ繰り出される。支持体２２に膜２を装着するために、膜用容器２６は支持体２２の上を誘導される。このとき、装着開口部２９によって膜２が支持体２２上に配置される。ここで、装着開口部２９は閉鎖可能に構成してもよい。そうすることで、膜２を支持体２２上に任意の間隔で配置できる。
【００５１】
支持体２２に膜２を装着した後、膜２が装着された支持体２２を成形して加湿ブロック３を形成する。加湿ブロック３では、膜２が、交差方向２３及び高さ方向１１に互いに隣接して配置されている。
【００５２】
図７及び図８は、膜２を有する支持体２２を上述のように成形するための一例を示す。このために、図７に示す巻芯３０を使用する。巻芯３０の周囲に、図８に示すように、膜２を有する支持体２２を巻回する。ここで、長手方向４に対して平行に延びる巻回軸６１を中心として、長手方向４に平行に巻回する。したがって、図示した例では、膜２を有する支持体２２は、巻芯３０の周囲に高さ方向１１に巻き重ねられている。加湿ブロック３を所望の大きさにするために、支持体２２の交差方向２３の寸法を対応させる必要がある。したがって、成形前に（つまり、ここでは巻回前に）支持体を所望の寸法に切断してもよい。もしくは、加湿ブロック３が所望の大きさになってから支持体２２を分離もしくは切断することも可能である。
【００５３】
図７に示すように、巻芯３０は断面が矩形状である。ここで、巻芯３０の長手方向４の寸法は、膜２の寸法に一致させている。したがって、巻芯３０に巻きつけたあとの膜２又は加湿ブロック３は、長手方向４において巻芯３０と面一である。図７にさらに示すように、巻芯３０は５つの壁部３１（又は壁３１と略記）を有する。ここで、２つの壁３１が交差方向２３に対向するように配置され、別の２つの壁３１は高さ方向１１に対向するように配置される。長手方向４には壁３１は１つしかない。高さ方向１１に対向する壁３１は巻回部３２に面しており、均等に配置された複数の孔３３をそれぞれが有する。ここで、孔３３は巻芯３０の内部と通じている。長手方向４の壁３１が欠落したところを、巻芯３０の流体入口３４とする。流体入口３４は、孔３３と流体的に通じている。流体入口３４は、流体的に加湿器１の第２流入口９に通じていてもよい。これは、図８に示すように、第２気体８を流体入口３４と孔３３から加湿ブロック３へ導入し、膜２の周囲を流通させるためである。長手方向４に流体入口３４と対向するように配置された巻芯３０の壁３１は、第２気体８が全て孔３３を通って流れるようにするためのものである。
【００５４】
図９及び図１０は、膜２を有する支持体２２の成形のさらなる例を示す。ここで、図９は、図４の交差方向２３の断面図である。図から、膜２が、支持体２２上において交差方向２３に等間隔に配置されていることが分かる。支持体２２（膜２が装着されたもの）を成形する際は、曲線矢印３５で示すように、支持体２２（膜２が装着されたもの）を交互に折り畳む。図示した例では、交差方向２３に交互に折り畳んでいる。つまり、支持体２２（膜２が装着されたもの）は、矢印３５及び図１０に示すように、交差方向２３に往復しながら折り畳まれる。こうすることで、支持体２２の折り目３６が交差方向２３に離間して生じる。ここで、支持体２２は一定距離で折り畳まれるため、折り目３６は交差方向２３に略同一の距離を有する。このようにして、加湿ブロック３の交差方向２３の構造を均一にできる。ここでは、折り目３６は、支持体２２の膜２が存在しない領域に配置される。
【００５５】
図１１及び図１２は、さらなる例示的な実施形態を示しており、膜２が、支持体２２の一定領域のみに交差方向２３に装着されている。つまり、支持体２２は、交差方向２３に、膜２が装着された第１領域３７を有し、その一方で、交差方向２３に延びる隣接する第２領域３８には膜２が装着されていない。ここで、各第１領域３７及び／又は各第２領域３８は、交差方向２３にどのような所望の長さを有していてもよい。膜２を装着した支持体２２を矢印３５にしたがって折り畳むことで、後で形成される折り目３６は第２領域３８に配置されることになる。その結果形成される加湿器３を図１２に示す。
【００５６】
図９から図１２では、膜２は各支持体２２の第１支持面３９上に配置されている。
【００５７】
図１３及び図１４は、さらなる変形例を示しており、支持体２２の第１支持面３９と第１支持面３９と反対側の第２支持面４０との両方に、膜２が装着されている。図１３に示す例において、第１支持面３９では、膜２は第１領域３７に装着されおり、第１領域３７に相隣接する第２領域３８には膜２は装着されていない。これに対し、第２支持面４０では、第１領域３７には膜２は装着されておらず、第２領域３８に膜２が装着されている。図示した例では、各第１領域３７と各第２領域３８とは、それぞれ交差方向２３に同じ長さを有するとともに、同じ数の膜２が装着されている。ここでは、膜２が装着された支持体２２を、図１４に示すように、後で形成される折り目３６が相隣接する第１領域３７と第２領域３８との間に配置されるように折り畳む。こうすることで、具体的には、膜２の数がより高密度になる。
【００５８】
図１５及び図１６にさらなる例を示す。ここでは、支持体２２に配置された膜２上に、高さ方向１１に別の支持体２２が配置されていることが分かる。つまり、膜２は、互いに向い合せの位置にある２つの支持体２２によって高さ方向１１に囲まれている。こうすることで、具体的には、膜２の安定性が増す。これらの支持体２２（膜２が装着されたもの）を折り畳むことで、図１６に示す加湿ブロック３が形成される。
【００５９】
図９〜図１６に示す変形例において、各加湿ブロック３が有する膜２は、交差方向２３及び高さ方向１１に隣接している。
【００６０】
折り畳んで実現するこのような加湿ブロック３を図１７に示す。図示した加湿ブロック３は、長手方向４に離間する２つの支持体２２を有し、膜２は長手方向４に支持体２２を超えて突出している。加湿ブロック３は、全体に直方体形状であり、交差方向２３よりも長手方向４の方が大きく、かつ高さ方向１１よりも交差方向２３の方が大きく構成されている。ここでは、支持体２２を分離することが可能であろう。そのような分離は、具体的には、外側の折り目３６の領域で行われ得るであろう。
【００６１】
図１８では、ホルダー４１が設けられている。ホルダー４１は、加湿ブロック３を外側から取り囲んで安定させ、及び／又は、より扱いやすくする。このために、ホルダー４１は複数の支柱４２を有する。支柱４２は、互いに交差するように配置された枠組みのように構成する。ここで、高さ方向１１及び交差方向２３に配置する支柱４２は、支持体２２上の外側を延びる。一方で、長手方向４に延びる支柱４２は、加湿ブロック３の長手方向４に延びる縁４３に沿って延びる。
【００６２】
図１９では、エポキシ樹脂板４６を、加湿ブロック３の長手方向４に位置する各端面に設けることで、第２流路系４５から第１流路系４４を気密に区切っている。ここで、各エポキシ樹脂板４６は、エポキシ樹脂をホルダー４１上に成形することで実現してもよい。その後、膜２の膜開口部２１を露出する。
【００６３】
図２０は、符号４７で示す線の１つに沿った図１９の加湿器１の断面図である。ここで、膜２と膜２の間の中間領域５９がエポキシ樹脂板４６で埋められていることが分かる。一方で、各膜２の膜開口部２１は開放されている。したがって、第１気体５は、膜２と膜２の間の中間領域５９内に入ることなく、膜２に流入するか、もしくは膜２から流出する。したがって、膜２によって形成される第１流路系４４と、膜２と膜２との間に形成される第２流路系４５とは、気密に分離される。
【００６４】
図２１は、加湿ブロック３を囲む筐体４８を有する加湿器１を示す。筐体４８は、本体部４９と、長手方向４に対向する位置にある２つの接続部５０（その一方を取り外した状態で図示している）とを有する。本体部４９は、互いに接続可能な２つの筐体構成部材５１を有する。これら２つの筐体構成部材５１は、高さ方向１１に対向する位置に配置されるとともに、互いに接続可能である。このように、加湿ブロック３は筐体４８から取り外したり、筐体４８内に配置したりできるため、交換可能である。筐体構成部材５１は、それぞれ複数の外側リブ５２を有する。この外側リブ５２によって、筐体構成部材５１、ひいては筐体４８が安定する。本体部４９は、各接続部５０に面する側にデテント構造５３を有する。このデテント構造５３は、接続部５０の対応するデテント孔５４に係合して、接続部５０を本体部４９に取り外し可能に接続する。
【００６５】
図２１に示す加湿器１は、特に流入口６，９及び流出口７，１０が接続部５０（つまり、長手方向４に対向する位置にある加湿器側面６０）に設けられている点において、図１に示す加湿器１とは異なる。つまり、各接続部５０は、第１流路系４４用の流体接続部と、第２流路系４５用の流体接続部とを有する。図示した例では、第１流入口６及び第２流入口９が一方の接続部５０に形成され、第１流出口７及び第２流出口１０が反対側の接続部５０に形成されている。また、第１流入口６と第１流出口７とは同一形状である。第２流入口９と第２流出口１０も同一形状であるが、第１流入口６と第１流出口７とは異なる形状である。これは、加湿器１を接続する際の混同を避けるためである。全体として、可能な限りコンパクトで、場所を取らず、取扱いが簡単な加湿器１を実現できる。
【００６６】
第２流入口９及び第２流出口１０を流体的に第２流路系４５に接続するために、本体部４９は、各接続部５０に面する側に、２つの流体接続部５５，５６を有する。これらの流体接続部５５，５６は、高さ方向１１に互いに離間するとともに、互いに流体的に分離されている。第１流体接続部５５と第２流体接続部５６との間を流体的により良好に分離するために、流体接続部５５を、この場合ではＰＵフォーム５７’の形態を有するシール材５７でさらに囲んで封止する。ここで、シール材５７で囲んだ流体接続部５５を第１流入口６又は第１流出口７に接続する一方で、もう一方の流体接続部５６を第２流入口９又は第２流出口１０に接続する。
【００６７】
図２１において、第２流入口９と第２流出口１０とは、接続部５０の側面部において、高さ方向１１に対向する位置に配置されていることがさらに分かる。したがって、第２流入口９及び第２流出口１０を流れる第２気体８が、可能な限り効率よく加湿ブロック３を通り抜けることができる。
【００６８】
図２２は、図２１に示す加湿器１の断面図である。図から、装置３の縁４３上に延びるホルダー４１の支柱４２がＬ字型をしているので、支柱４２が、縁４３の領域において、高さ方向１１と交差方向２３とに延びる加湿ブロック３の側部を囲んでいることが分かる。また、筐体４８内において、支柱４２は、長手方向４に支柱４２と平行に延びるガイドトラック５８に当接して高さ方向１１に保持されている。したがって、第１流路系４４を第２流路系４５からより気密性高く分離することができる。
【図１】
2017532521.tif 000003
【図２】
2017532521.tif 000004
【図３】
2017532521.tif 000005
【図４】
2017532521.tif 000006
【図５】
2017532521.tif 000007
【図６】
2017532521.tif 000008
【図７】
2017532521.tif 000009
【図８】
2017532521.tif 000010
【図９】
2017532521.tif 000011
【図１０】
2017532521.tif 000012
【図１１】
2017532521.tif 000013
【図１２】
2017532521.tif 000014
【図１３】
2017532521.tif 000015
【図１４】
2017532521.tif 000016
【図１５】
2017532521.tif 000017
【図１６】
2017532521.tif 000018
【図１７】
2017532521.tif 000019
【図１８】
2017532521.tif 000020
【図１９】
2017532521.tif 000021
【図２０】
2017532521.tif 000022
【図２１】
2017532521.tif 000023
【図２２】
2017532521.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月20日(2016.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体（５、８）を加湿するための加湿器（１）用の加湿ブロック（３）の製造方法であって、
上記加湿ブロック（３）は、
流れが通過できる空隙（１９）と、当該空隙（１９）を円周方向に囲む透湿性のジャケット（２０）と、を有する複数の膜（２）と、
少なくとも１つの帯状の支持体（２２）と、を有し
上記支持体（２２）の少なくとも１つには上記複数の膜（２）が装着されており、
上記複数の膜（２）を、長手方向（４）が互いに平行となるように、かつ、互いに隣接するように上記支持体（２２）上に配置し、
上記加湿ブロック（３）内の上記複数の膜（２）が、上記長手方向（４）と交差するように延びる交差方向（２３）と、上記長手方向（４）と上記交差方向（２３）とに交差するように延びる高さ方向（１１）とに互いに隣接して配置されるように、上記複数の膜（２）が装着された上記少なくとも１つの支持体（２）を、上記複数の膜（２）と一緒に加湿ブロック（３）へと成形し、
上記複数の膜（２）を有する上記少なくとも１つの支持体（２２）は、上記長手方向（４）に交差するように折り畳まれ、
上記支持体（２２）は、上記交差方向（２３）に、上記複数の膜（２）が装着された第１領域（３７）を有する一方で、上記交差方向（２３）に伸びる隣接する第２領域（３８）には上記複数の膜（２）は装着されておらず、
上記支持体（２２）は、後で形成される折り目（３６）が上記第２領域（３８）に配置されるように折り曲げられることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、
上記複数の膜（２）は、上記支持体（２２）に固定されていることを特徴とする製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の製造方法において、
少なくとも２つの上記膜（２）が、対応する上記支持体（２２）の支持面（３９, ４０）上に上記交差方向（２３）に隣接して配置されることを特徴とする製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の製造方法において、
上記支持体（２２）には、第１支持面（３９）上と、当該第１支持面（３９）と反対側の第２支持面（４０）上とに、それぞれ少なくとも１つの上記膜（２）が装着されていることを特徴とする製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の製造方法において、
上記長手方向（４）に離間する少なくとも２つの上記支持体（２２）には上記複数の膜（２）が装着されていることを特徴とする製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の製造方法において、
上記少なくとも１つの支持体（２２）に上記複数の膜（２）を装着した後に、少なくとも１つの別の支持体（２２）を上記複数の膜（２）上に配置することを特徴とする製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の製造方法において、
上記複数の膜（２）を装着した上記少なくとも１つの支持体（２２）は、上記加湿ブロック（３）へと成形された後、分離されることを特徴とする製造方法。
【請求項８】
加湿器（１）用の加湿ブロック（３）であって、
当該加湿ブロック（３）は、請求項１〜７のいずれか１つに記載の製造方法にしたがって製造されることを特徴とする加湿器用の加湿ブロック。
【請求項９】
好ましくは燃料電池システム（１２）において気体（５、８）を加湿するための加湿器（１）であって、請求項１〜７のいずれか１つに記載の製造方法にしたがって製造される加湿ブロック（３）を有することを特徴とする加湿器。
【請求項１０】
請求項９に記載の加湿器（１）において、
上記少なくとも１つの支持体（２２）は上記複数の膜（２）を固定するために粘着性を有することを特徴とする加湿器。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の加湿器（１）において、
上記加湿器（１）は、上記加湿ブロック（３）を保持するためのホルダー（４１）を有し、
上記ホルダー（４１）は、少なくとも部分的に上記加湿ブロック（３）を取り囲むことを特徴とする加湿器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の加湿器（１）において、
上記ホルダー（４１）は、上記少なくとも１つの支持体（２２）に少なくとも部分的に隣接して配置されることを特徴とする加湿器。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれか１つに記載の加湿器（１）において、
上記複数の膜（２）が、第１気体（５）が通過可能な第１流路系（４４）を形成し、
上記複数の膜（２）の間の複数の中間領域が、第２流路系（４５）を形成し、当該第２流路系（４５）は、上記第１流路系（４４）から気密に分離されて第２気体（８）が通過可能であることを特徴とする加湿器。
【国際調査報告】
2017532521.tif 000025
2017532521.tif 000026
2017532521.tif 000027
2017532521.tif 000028
2017532521.tif 000029
2017532521.tif 000030