JP2002147802A - 加湿装置 - Google Patents

加湿装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加湿効率の向上を図った加湿装置を提供す
る。 【解決手段】 中空糸膜束２の一端側（開口部４３側）
から中空糸膜２１の中空内部２１ａに入り（矢印Ｓ
０）、中空内部２１ａを通って、中空糸膜束２の他端側
（開口部４４側）に至る（矢印Ｓ１）、第１経路を設
け、また、開口部３２から内ケース３に入り（矢印Ｔ
０）、開口部３１から内ケース３と外ケース４との隙間
に入って中空糸膜束２の内部に進入し、中空糸膜２１の
外壁面間を通って、外ケース４に設けられた開口部４１
より装置外部に至る（矢印Ｔ１）、第２経路を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、燃料電池
に供給する気体を加湿するための加湿装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池においては、水素
などの燃料ガス及び酸素などの酸化剤ガス（以下、両者
を反応ガスと称する）を加湿して供給する装置が必要で
ある。
【０００３】このような加湿装置として、例えば、特開
平８−２７３６８７号公報に開示されたような、中空糸
膜を利用したものが知られている。
【０００４】図５を参照して、従来技術に係る加湿装置
について説明する。図５は従来技術に係る加湿装置の模
式的断面図である。
【０００５】図示のように、従来技術に係る加湿装置１
００は、概略、ケース１０１と、このケース１０１内に
充填される中空糸膜束１０２と、から構成される。
【０００６】ケース１０１は、略円筒形状であり、円筒
の一端に開口部１０１ａを備え、他端に開口部１０１ｂ
を備え、更に、側壁面に開口部１０１ｃ，１０１ｄを備
えている。
【０００７】そして、このケース１０１の内部に、中空
糸膜束１０２が充填されており、中空糸膜束１０２の一
端は開口部１０１ａで中空内部のみが開放されるよう
に、中空糸膜の外壁面間及びケース１０１の内壁面間が
封止され、他端も同様に、開口部１０１ｂで中空内部の
みが開放されるように、中空糸膜の外壁面間及びケース
１０１の内壁面間が封止されている。
【０００８】また、中空糸膜束１０２の側面側は、ケー
ス１０１との間に隙間１０３を設けている。
【０００９】このようにして、開口部１０１ａ側から中
空糸膜束１０２の中空糸膜の中空内部に入り（矢印Ｓ
０）、中空内部を通って、中空糸膜束１０２の他端側に
至る（矢印Ｓ１）、第１経路と、開口部１０１ｄからケ
ース１０１内に入り（矢印Ｔ０）、隙間１０３を通っ
て、開口部１０１ｃからケース１０１外部に至る、第２
経路と、を設ける。
【００１０】これにより、例えば、第１経路に反応ガス
を流し、第２経路に水を流すことによって、第２経路内
の水を、中空糸膜の膜を透過させて、第１経路中に拡散
させることで、第１経路中の反応ガスを加湿していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。
【００１２】上述のように、水が中空糸膜の膜を透過す
ることを利用して加湿を行う構成であるため、中空糸膜
に接触する面積が大きいほど加湿作用は促進することに
なる。しかし、上記従来技術では、中空糸膜を円柱状の
束にして、その外周壁面に水を流す構成であったため、
水は軸線に沿って束の外周表面を流れてしまい、束の内
部まで水が十分に浸透されず、束の中心付近の中空糸膜
が有効に機能されずに、加湿効率が低いという欠点があ
った。
【００１３】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、加湿
効率の向上を図った加湿装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、有底筒状の内ケースと、該内ケー
スと同心的に設けられる筒状の外ケースと、該外ケース
と内ケースとの間の環状隙間に充填される中空糸膜束
と、を備えた加湿装置であって、前記中空糸膜束の一端
側から、各中空糸膜の中空内部を通って他端側に至る第
１経路と、前記内ケースの側壁面に設けられた第１開口
部から、中空糸膜束内部の各中空糸膜外壁面間を通って
前記外ケースの側壁面に設けられた第２開口部に至る第
２経路と、を備え、前記第１経路及び第２経路のうちの
いずれか一方に加湿対象気体を流し、他方に水分を含む
流体を流すことを特徴とする。
【００１５】ここで、第１経路の上流側を、中空糸膜束
の一端側としても良いし、他端側としても良い。また、
第２経路の上流側を、内ケースの側壁面に設けられた第
１開口部としても良いし、外ケースの側壁面に設けられ
た第２開口部としても良い。
【００１６】従って、第２経路は、環状隙間の内壁側か
ら外壁側に至るように設けられるため、この経路は、環
状隙間に充填された中空糸膜束の内径側から外径側に至
るまで通ることになる。
【００１７】前記第１開口部を、中空糸膜束の一端付近
に設け、前記第２開口部を、中空糸膜束の他端付近に設
けるとよい。
【００１８】これにより、第２経路は中空糸膜束の一端
側から他端側に至るまで通ることになる。
【００１９】前記第１開口部は、軸方向に対して異なる
位置に複数設けられると共に、これらの開口部の開口径
は、内ケースの底に向かうにつれて徐々に小さく設定さ
れるとよい。
【００２０】これにより、内ケースの筒内に底に向かっ
て流体を流す場合に、各開口部からバランス良く流体を
中空糸膜束に流入することができる。
【００２１】前記内ケースの外周面と前記中空糸膜束の
内周面との間に隙間を設けるとよい。
【００２２】これにより、内ケースに設けられた第１開
口部から中空糸膜束に向けて流体を流す場合に、中空糸
膜束の内周面に均等に流体を流すことができる。
【００２３】加湿後の気体を、燃料電池に供給するとよ
い。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。
【００２５】図１及び図２を参照して、本発明の第１の
実施の形態に係る加湿装置について説明する。図１は本
発明の第１の実施の形態に係る加湿装置の模式的断面図
であり、図２は中空糸膜の端部を示す斜視図である。
【００２６】本実施の形態に係る加湿装置１は、例えば
固体高分子型燃料電池の反応ガス（上述のように水素等
の燃料ガスや酸素等の酸化剤ガス）を加湿するための装
置であり、図示のように、概略、内ケース３と、この内
ケース３と同心的に設けられる外ケース４と、これらの
ケース間の環状隙間に充填される中空糸膜束２と、から
構成される。
【００２７】内ケース３は、有底筒状の部材で構成され
ており、一端に開口部３２を備え、かつ、側壁面に開口
部（第１開口部）３１を備えている。なお、開口部３１
は単数設けても良いし、複数（周方向あるいは軸方向に
対して複数）設けても良く、必要に応じて設定できる。
なお、通常、複数設けるほど加湿効率を高めることが可
能となる。
【００２８】外ケース４は、筒状の部材で構成されてお
り、両端にそれぞれ開口部４３，４４を備えている。た
だし、図示の例では、一端側で経路が直角に折れ曲がる
ように開口部４４を形成している。そして、側壁面にも
開口部（第２開口部）４１を設けている。
【００２９】また、開口部４１は、中空糸膜束２の側面
と外ケース４との間で隙間４２が設けられるように、外
ケース４の径を大きくした部分の周上の一部に設けられ
ている。これは、第２経路を流れる流体が、隙間４２を
迂回できるようにすることで、開口部４１付近に流れが
集中してしまうことを防止するためである。
【００３０】そして、複数の中空糸膜２１が、内ケース
３と外ケース４との間の環状隙間に充填されて、中空糸
膜束２を形成しており、この中空糸膜束２は、中空の円
筒形状の構造体を形づくっている。
【００３１】ここで、各中空糸膜２１は、中空内部のみ
が、外ケース４の両端の開口部４３，４４に臨んで開放
される構成となっている。すなわち、開口部４３側の端
部においては、各中空糸膜２１の外壁面間及び外ケース
４の内壁面との間が、封止剤により封止されており、ま
た、開口部４４側の端部においては、各中空糸膜２１の
外壁面間，外ケース４の内壁面及び内ケース３の外壁面
との間が、封止剤により封止されて、それぞれ中空内部
のみが開口部に望んで開放されている。
【００３２】そして、上述した内ケース３に設けられる
開口部３１、及び外ケース４に設けられる開口部４１
は、封止剤によって封止された位置よりも内側（軸方向
における内側）に位置するように構成される。
【００３３】このようにして、中空糸膜束２の一端側
（開口部４３側）から中空糸膜２１の中空内部２１ａに
入り（矢印Ｓ０）、中空内部２１ａを通って、中空糸膜
束２の他端側（開口部４４側）に至る（矢印Ｓ１）、第
１経路を設ける。
【００３４】また、開口部３２から内ケース３に入り
（矢印Ｔ０）、開口部３１から内ケース３と外ケース４
との隙間に入って中空糸膜束２の内部に進入し、中空糸
膜２１の外壁面間を通って、外ケース４に設けられた開
口部４１より装置外部に至る（矢印Ｔ１）、第２経路を
設ける。
【００３５】なお、これら第１経路及び第２経路の矢印
に示す順路は経路の説明のためであり、必ずしもこの矢
印に示す方向に流体（加湿対象気体や水分を含む流体）
を流すことを意味するものではない。
【００３６】このような構成により、第１経路及び第２
経路のうちの一方に、加湿対象気体となる反応ガスを流
し、他方に水分を含む流体を流す。ここで、水分を含む
流体には、水そのものの他、湿潤ガス（燃料電池セルか
らの排出ガスを用いることができる）などが含まれる。
【００３７】これにより、水分を含む流体が中空糸膜の
膜壁面に沿って流れる際に、反応ガスの流れる通路へ移
動し、反応ガス中に水分が分散して、ガスは加湿され
る。
【００３８】これは、膜の内部と外部に湿度の異なる気
体（または水分）を流すと、水分は水蒸気分圧の高い方
向から低い方向に流れる性質があり、水分のみが膜を透
過するという性質があるからである。
【００３９】以上のように、本実施の形態では、中空の
円筒形状の構造体を形づくる中空糸膜束２の内壁面から
外壁面側を貫くように第２経路を形成しているため、中
空糸膜束２の内部側に位置する中空糸膜から外部側に位
置する中空糸膜に至るまで加湿作用に寄与し、加湿効率
を向上させることが可能となる。
【００４０】また、特に図１に示すように、開口部３１
を中空糸膜束２の一端側に設け、開口部４１を中空糸膜
束２の他端側に設けることによって、第２経路の軸方向
に対する距離も十分に確保できるため、より加湿効率を
向上させることが可能となる。
【００４１】以上のように、本発明の実施の形態によ
り、加湿効率を向上させることが可能となった。また、
これにより同等の性能で、従来技術よりも装置の小型化
あるいは使用する中空糸膜の本数の削減を図ることが可
能となった。
【００４２】例えば、従来技術のように、中空糸膜束を
円柱形状の構造とした場合であって、円柱構造の外径を
３１ｍｍ，長さを１５０ｍｍとした場合には、中空糸膜
を１０００本必要であったのに対して、本実施の形態の
ように、中空糸膜束を円筒形状の構造とした場合であっ
て、円筒構造の内径を１６ｍｍ，外径を３２ｍｍ，長さ
を１５０ｍｍとした場合には、中空糸膜は７５０本で済
むようになり、しかも加湿性能を約１０％向上させるこ
とができた。
【００４３】ここで、加湿性能とは、水または湿潤ガス
の圧力，流量及び加湿したい乾燥ガスの圧力，流量で加
湿装置を運転した場合の乾燥ガス側の水蒸気透過量で評
価した。
【００４４】また、従来技術の場合と同等の加湿性能を
満足させるためには、円筒構造の内径を１３ｍｍ，外径
を２６ｍｍ，長さを１５０ｍｍとし、中空糸膜を５５０
本使用すれば良いため、装置を約３３％小型化すること
が可能となった。
【００４５】次に、上記実施の形態に基づくより具体的
な実施例をいくつか説明する。
【００４６】（第１実施例）中空糸膜２１は、その素材
としてポリイミド等の高分子材料を用い、外径３ｍｍ以
下（好ましくは０．２〜１ｍｍ）で壁面に複数の数ｎｍ
の微小孔を有するものを用いた。
【００４７】そして、この中空糸膜２１を、例えば１０
０〜１００００本束ねて、内ケース３と外ケース４との
間の環状隙間に充填して、中空糸膜束２を形成した。こ
の中空糸膜束２は上述のように、中空の円筒形状となる
が、その外径は内径の１．２〜３倍程度で、かつ内径よ
り２〜１００ｍｍ程度大きくなるように設計し、（例え
ば内径が１０〜１００ｍｍ、外径が１２〜２００ｍ
ｍ）、また、長さが５０〜５００ｍｍ程度となるように
した。
【００４８】また、中空糸膜束２の両端において、各中
空糸膜２１の外壁面間及び外ケース４の内壁面あるいは
内ケース３の外壁面との間を封止し、かつ、中空糸膜束
２を固定するための封止剤として、エポキシ樹脂やウレ
タン等の接着剤を用いた。
【００４９】そして、内ケース３として、ＰＣ（ポリカ
ーボネート）やＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）等
の硬質樹脂を用いて製作した芯パイプを用いた。
【００５０】この内ケース３に設ける開口部３１の個数
及び位置は、上述のように必要な加湿効率等に応じて適
宜設計すれば良いが、本実施例では中空糸膜束２の一端
側付近に周方向に対して等配に複数個設けた。一方、外
ケース４に設ける開口部４１は中空糸膜束２の他端側付
近に一箇所設けた。
【００５１】このような構成によって、図１に示すよう
に、第１経路に矢印Ｓ０から矢印Ｓ１に向かって反応ガ
スを流し、第２経路に矢印Ｔ０から矢印Ｔ１に向かって
水を流した。
【００５２】これにより、第２経路中を流れる水は、中
空糸膜束２の一端側付近に周方向に対して等配に設けら
れた開口部３１から、中空糸膜束２の他端側付近に設け
られた開口部４１に向かって流れるため、中空糸膜束２
の内部から外部に向かい、かつ、軸方向に十分な距離を
流れる。
【００５３】従って、充填された全ての中空糸膜２１が
それぞれ有効に機能する。なお、隙間４２を設けている
ことから、この隙間４２にしみ出た水は隙間４２を迂回
して開口部４１から容易に排出できるため、開口部４１
付近に流れが集中してしまうことはない。
【００５４】以上のようにして、加湿効率に優れた加湿
装置を実現できた。
【００５５】（第２実施例）本実施例では、上記第１実
施例と同一構造の加湿装置を用いて、第２経路に流す水
を第１実施例の場合とは逆方向、すなわち、開口部４１
側から開口部３１を経て開口部３２側に向けて流すよう
にした。
【００５６】この場合も同様に、加湿効率に優れた加湿
装置を実現できた。
【００５７】（第３実施例）上記第１実施例では加湿媒
体である水分を含む流体として、水の場合を示したが、
本実施例では、湿潤ガスを用いた。
【００５８】ここで、固体高分子型燃料電池では、セル
で発電した後の排出ガスは高い湿度を保持していること
から、この排出ガスを加湿媒体（湿潤ガス）として利用
することが可能である。
【００５９】この場合も同様に、加湿効率に優れた加湿
装置を実現できた。
【００６０】（第４実施例）上記第１実施例では、第１
経路に反応ガスを流し、第２経路に水を流す場合を示し
たが、本実施例では第１経路に水あるいは湿潤ガスを流
し、第２経路に反応ガスを流すようにした。なお、各流
体の流す方向は問わない。
【００６１】この場合も同様に、加湿効率に優れた加湿
装置を実現できた。
【００６２】（第５実施例）図３を参照して本発明の第
５実施例に係わる加湿装置について説明する。
【００６３】上記第１実施例では、開口部３１を中空糸
膜束２の一端側付近にのみ設ける場合を示したが、本実
施例では、軸方向の異なる箇所に複数設ける場合につい
て説明する。
【００６４】その他の構成および作用については第１の
実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同
一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６５】図３は本発明の第５実施例に係る加湿装置
の模式的断面図である。
【００６６】図示のように、本実施例に係わる加湿装置
１ａは、内ケース３に設ける開口部を、中空糸膜束２の
一端側付近に設ける開口部３１の他に、軸方向の異なる
位置に複数、図示の例では更に２箇所に、開口部３２，
３３を設けている。
【００６７】そして、これら開口部の開口径は、有底筒
状の内ケース３の底に向かうにつれて、徐々に小さくな
るように設定されている。
【００６８】このように構成することよって、第２経路
に矢印Ｔ０から矢印Ｔ１に向けて水あるいは湿潤ガスを
流す場合に、各開口部から中空糸膜束２の内部に水ある
いは湿潤ガスが流入する際の流入量を、各開口部で調節
することが可能となる。
【００６９】ここで、軸方向の異なる位置に複数の開口
部を設ける場合を考えると、Ｔ１に近い開口部ほど中空
糸膜束２内の流路抵抗は小さいので、仮に同じ大きさの
開口部を複数あけてしまうと、Ｔ１に近い開口部に流れ
が集中してしまい、中空糸膜束２の一部しか有効利用さ
れない。
【００７０】そこで、底部に近い開口部の開口径を小さ
くすることによって、流路抵抗を大きくし、この部分の
流量を制限することによってＴ１から遠い開口部からも
バランス良く中空糸膜束２内に流れ込むようにして、中
空糸膜束２の全部を加湿に有効に利用することができ
る。
【００７１】このように、開口部の開口径を徐々に小さ
くし、かつ、バランスをとることで、加湿性能をベスト
に設定することができる。
【００７２】従って、各中空糸膜２１をより一層有効に
活用することができ、加湿効率を高めることができる。
【００７３】（第６実施例）図４を参照して本発明の第
６実施例に係わる加湿装置について説明する。
【００７４】本実施例では、内ケース３の外周面と、筒
状の中空糸膜束２の内周面との間に隙間３４を設ける場
合について説明する。
【００７５】その他の構成および作用については第１の
実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同
一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７６】図４は本発明の第６実施例に係る加湿装置
の模式的断面図である。
【００７７】図示のように、本実施例に係わる加湿装置
１ｂは、内ケース３の外周面と、筒状の中空糸膜束２の
内周面との間に隙間３４を設けているので、第２経路に
矢印Ｔ０から矢印Ｔ１に向けて水あるいは湿潤ガスを流
す場合に、開口部３１から流出した水あるいは湿潤ガス
は、隙間３４を流れるため、中空糸膜束２の内周面に均
等に水あるいは湿潤ガスをまわすことができる。
【００７８】従って、各中空糸膜２１をより一層有効に
活用することができ、加湿効率を高めることができる。
【００７９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、第２経
路は、環状隙間に充填された中空糸膜束の内径側から外
径側に至るまで通ることになるので、束の内部から外部
に至る中空糸膜を活用でき、加湿効率を向上させること
ができる。
【００８０】第１開口部を、中空糸膜束の一端付近に設
け、第２開口部を、中空糸膜束の他端付近に設ければ、
第２経路は中空糸膜束の一端側から他端側に至るまで通
ることになり、一層中空糸膜を有効に活用できる。
【００８１】第１開口部を、軸方向に対して異なる位置
に複数設けて、これらの開口部の開口径を、内ケースの
底に向かうにつれて徐々に小さく設定すれば、内ケース
の筒内に底に向かって流体を流す場合に、各開口部から
バランス良く流体を中空糸膜束に流入することができ、
中空糸膜をより一層有効に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る加湿装置の模
式的断面図である。
【図２】中空糸膜の端部を示す斜視図である。
【図３】本発明の第５実施例に係る加湿装置の模式的断
面図である。
【図４】本発明の第６実施例に係る加湿装置の模式的断
面図である。
【図５】従来技術に係る加湿装置の模式的断面図であ
る。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ 加湿装置 ２ 中空糸膜束 ２１ 中空糸膜 ２１ａ 中空内部 ３ 内ケース ３１ 開口部（第１開口部） ３２ 開口部 ３３ 開口部 ３４ 隙間 ４ 外ケース ４１ 開口部 ４２ 隙間 ４３，４４ 開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２４Ｆ 6/00 ３０１ Ｆ２４Ｆ 6/00 ３０１ Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｋ // Ｈ０１Ｍ 8/10 8/10 Ｆターム(参考） 3L055 AA10 BA01 DA05 4D006 GA41 HA01 JA25A JA70A JB04 JB06 MA01 MA22 MA33 MB04 MC58X PB65 PC80 4D052 AA10 EA01 5H026 AA06 5H027 AA06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】有底筒状の内ケースと、 該内ケースと同心的に設けられる筒状の外ケースと、 該外ケースと内ケースとの間の環状隙間に充填される中
    空糸膜束と、を備えた加湿装置であって、 前記中空糸膜束の一端側から、各中空糸膜の中空内部を
    通って他端側に至る第１経路と、 前記内ケースの側壁面に設けられた第１開口部から、中
    空糸膜束内部の各中空糸膜外壁面間を通って前記外ケー
    スの側壁面に設けられた第２開口部に至る第２経路と、
    を備え、 前記第１経路及び第２経路のうちのいずれか一方に加湿
    対象気体を流し、他方に水分を含む流体を流すことを特
    徴とする加湿装置。
  2. 【請求項２】前記第１開口部を、中空糸膜束の一端付近
    に設け、 前記第２開口部を、中空糸膜束の他端付近に設けること
    を特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
  3. 【請求項３】前記第１開口部は、軸方向に対して異なる
    位置に複数設けられると共に、これらの開口部の開口径
    は、内ケースの底に向かうにつれて徐々に小さく設定さ
    れることを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
  4. 【請求項４】前記内ケースの外周面と前記中空糸膜束の
    内周面との間に隙間を設けることを特徴とする請求項
    １，２または３に記載の加湿装置。
  5. 【請求項５】加湿後の気体を、燃料電池に供給すること
    を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の加湿
    装置。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006528431A (ja) * 2003-07-21 2006-12-14 インテグリス・インコーポレーテッド リソグラフ投影装置、パージガス供給システムおよびガスパージ
WO2011010636A1 (ja) 2009-07-24 2011-01-27 本田技研工業株式会社 水分交換用中空糸膜モジュール
WO2015047007A1 (ko) * 2013-09-30 2015-04-02 코오롱인더스트리 주식회사 유체교환막 모듈
EP1519437B1 (en) * 2002-05-31 2017-08-16 Ube Industries, Ltd. Fuel cell-use humidifier
JPWO2017065046A1 (ja) * 2015-10-16 2018-08-02 株式会社メトラン 加湿器及び呼吸補助装置
JPWO2022255085A1 (ja) * 2021-06-02 2022-12-08
WO2022255039A1 (ja) 2021-06-02 2022-12-08 Nok株式会社 中空糸膜モジュール及び除加湿装置
WO2022255088A1 (ja) 2021-06-02 2022-12-08 Nok株式会社 中空糸膜モジュール及び除加湿装置

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004022021B4 (de) 2004-05-03 2007-05-16 Daimler Chrysler Ag Feuchtigkeitsaustauschmodul mit einem Bündel von für Feuchtigkeit durchlässigen Hohlfasermembranen
DE102004022539B4 (de) * 2004-05-05 2006-05-24 Daimlerchrysler Ag Feuchtigkeitsaustauschmodul mit einem Bündel von für Feuchtigkeit durchlässigen Hohlfasermembranen
US7380774B2 (en) * 2004-05-17 2008-06-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Humidifier
DE102005028717B4 (de) 2005-03-01 2013-07-25 Carl Freudenberg Kg Befeuchter
KR100667433B1 (ko) * 2005-11-02 2007-01-10 현대자동차주식회사 연료전지시스템용 가습장치
KR100821770B1 (ko) * 2006-09-28 2008-04-14 현대자동차주식회사 연료전지용 하이브리드 가습 장치
KR101278398B1 (ko) * 2007-08-01 2013-06-24 코오롱인더스트리 주식회사 중공사막 및 그 제조방법
EP2507860B1 (en) 2009-12-04 2017-10-18 Kolon Industries, Inc. Humidifier for fuel cell
US8919746B2 (en) 2011-01-13 2014-12-30 Dana Canada Corporation Humidifier for fuel cell systems
US9735438B2 (en) 2011-01-13 2017-08-15 Dana Canada Corporation Humidifier for fuel cell systems
WO2013061170A1 (en) * 2011-10-24 2013-05-02 Tata Motors Limited An air humidification system of a fuel cell stack and method thereof
KR101449115B1 (ko) * 2012-08-22 2014-10-08 현대자동차주식회사 구조물 적용 연료전지용 막 가습기
KR101888634B1 (ko) 2012-09-21 2018-08-14 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습장치
KR101938340B1 (ko) 2012-09-21 2019-01-14 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습장치
KR101868159B1 (ko) 2012-09-21 2018-06-15 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습장치
KR101535026B1 (ko) * 2014-06-12 2015-07-07 현대자동차주식회사 연료전지용 가습장치
DE102014218586A1 (de) * 2014-09-16 2016-03-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Konditionierung eines Gasstromes
CA3226562A1 (en) 2021-08-23 2023-03-02 Parker-Hannifin Corporation Fuel cell humidificaton potting adhesive shroud
CN114388847B (zh) * 2022-01-08 2025-01-03 浙江富铭科技股份有限公司 一种结构优化的车用燃料电池管式膜加湿器

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4007601A (en) * 1975-10-16 1977-02-15 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Tubular sublimator/evaporator heat sink
JPS52130144A (en) * 1976-04-24 1977-11-01 Draegerwerk Ag Withdrawn air moistener for suction device
US4220535A (en) * 1978-08-04 1980-09-02 Monsanto Company Multi-zoned hollow fiber permeator
JPS6456116A (en) * 1987-08-26 1989-03-03 Daikin Ind Ltd Air dehumidifying device
JPH02107317A (ja) * 1988-10-14 1990-04-19 Dainippon Ink & Chem Inc 多孔質中空糸膜型気液接触装置
US5149340A (en) * 1991-03-12 1992-09-22 Marathon Oil Company Process and apparatus for separating impurities from hydrocarbons
JPH08273687A (ja) * 1995-03-30 1996-10-18 Mazda Motor Corp 燃料電池の供給ガス加湿装置
JPH1028737A (ja) * 1996-07-16 1998-02-03 Metoran:Kk 加湿調整ユニット、人工呼吸器用加湿器及び加湿調整ユニットの製造方法
WO1998008591A1 (en) * 1996-08-26 1998-03-05 Michigan Critical Care Consultants, Inc. Hollow, multi-dimensional array membrane
JPH10157447A (ja) * 1996-11-27 1998-06-16 Calsonic Corp 熱交換器
JP2000015066A (ja) * 1998-07-06 2000-01-18 Asahi Chem Ind Co Ltd 加湿用膜
JP2000084369A (ja) * 1998-09-10 2000-03-28 Dainippon Ink & Chem Inc 中空糸膜型気液ガス交換装置及びそのガス交換方法
JP2000262838A (ja) * 1999-03-15 2000-09-26 Ube Ind Ltd ガス分離膜モジュールおよびガス分離方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6117026A (ja) 1984-07-02 1986-01-25 Satake Eng Co Ltd 穀粒の秤量袋詰装置
US4666469A (en) * 1985-05-29 1987-05-19 The Dow Chemical Company Hollow fiber membrane device with inner wrap
JPS62130321A (ja) 1985-12-02 1987-06-12 Kokoku Rubber Kogyo Kk 圧力検知器
JPS62130321U (ja) * 1986-02-07 1987-08-18
JPH0771795A (ja) * 1993-09-02 1995-03-17 Mitsubishi Rayon Co Ltd 中空糸膜式加湿器
US5525143A (en) * 1994-10-17 1996-06-11 Air Products And Chemicals, Inc. Hollow fiber membrane dryer with internal sweep
JP3660087B2 (ja) * 1996-12-16 2005-06-15 本田技研工業株式会社 ガスの加湿装置
JP2001216986A (ja) * 2000-01-31 2001-08-10 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用加湿システム

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4007601A (en) * 1975-10-16 1977-02-15 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Tubular sublimator/evaporator heat sink
JPS52130144A (en) * 1976-04-24 1977-11-01 Draegerwerk Ag Withdrawn air moistener for suction device
US4220535A (en) * 1978-08-04 1980-09-02 Monsanto Company Multi-zoned hollow fiber permeator
JPS6456116A (en) * 1987-08-26 1989-03-03 Daikin Ind Ltd Air dehumidifying device
JPH02107317A (ja) * 1988-10-14 1990-04-19 Dainippon Ink & Chem Inc 多孔質中空糸膜型気液接触装置
US5149340A (en) * 1991-03-12 1992-09-22 Marathon Oil Company Process and apparatus for separating impurities from hydrocarbons
JPH08273687A (ja) * 1995-03-30 1996-10-18 Mazda Motor Corp 燃料電池の供給ガス加湿装置
JPH1028737A (ja) * 1996-07-16 1998-02-03 Metoran:Kk 加湿調整ユニット、人工呼吸器用加湿器及び加湿調整ユニットの製造方法
WO1998008591A1 (en) * 1996-08-26 1998-03-05 Michigan Critical Care Consultants, Inc. Hollow, multi-dimensional array membrane
JPH10157447A (ja) * 1996-11-27 1998-06-16 Calsonic Corp 熱交換器
JP2000015066A (ja) * 1998-07-06 2000-01-18 Asahi Chem Ind Co Ltd 加湿用膜
JP2000084369A (ja) * 1998-09-10 2000-03-28 Dainippon Ink & Chem Inc 中空糸膜型気液ガス交換装置及びそのガス交換方法
JP2000262838A (ja) * 1999-03-15 2000-09-26 Ube Ind Ltd ガス分離膜モジュールおよびガス分離方法

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1519437B1 (en) * 2002-05-31 2017-08-16 Ube Industries, Ltd. Fuel cell-use humidifier
JP2008160080A (ja) * 2003-07-21 2008-07-10 Entegris Inc リソグラフ投影装置、パージガス供給システムおよびガスパージ
US7879137B2 (en) 2003-07-21 2011-02-01 Entegris, Inc. Lithographic projection apparatus, purge gas supply system and gas purging method
JP2006528431A (ja) * 2003-07-21 2006-12-14 インテグリス・インコーポレーテッド リソグラフ投影装置、パージガス供給システムおよびガスパージ
WO2011010636A1 (ja) 2009-07-24 2011-01-27 本田技研工業株式会社 水分交換用中空糸膜モジュール
US9048469B2 (en) 2009-07-24 2015-06-02 Honda Motor Co., Ltd Hollow-fiber membrane module for moisture exchange
US10158129B2 (en) 2013-09-30 2018-12-18 Kolon Industries, Inc. Fluid exchange membrane module
WO2015047007A1 (ko) * 2013-09-30 2015-04-02 코오롱인더스트리 주식회사 유체교환막 모듈
JPWO2017065046A1 (ja) * 2015-10-16 2018-08-02 株式会社メトラン 加湿器及び呼吸補助装置
JPWO2022255085A1 (ja) * 2021-06-02 2022-12-08
WO2022255085A1 (ja) 2021-06-02 2022-12-08 Nok株式会社 中空糸膜モジュール及び除加湿装置
WO2022255039A1 (ja) 2021-06-02 2022-12-08 Nok株式会社 中空糸膜モジュール及び除加湿装置
WO2022255088A1 (ja) 2021-06-02 2022-12-08 Nok株式会社 中空糸膜モジュール及び除加湿装置
KR20230145399A (ko) 2021-06-02 2023-10-17 엔오케이 가부시키가이샤 중공 사막 모듈 및 제가습 장치
KR20230145389A (ko) 2021-06-02 2023-10-17 엔오케이 가부시키가이샤 중공 사막 모듈 및 제가습 장치
KR20230146057A (ko) 2021-06-02 2023-10-18 엔오케이 가부시키가이샤 중공 사막 모듈 및 제가습 장치
JP7685050B2 (ja) 2021-06-02 2025-05-28 Nok株式会社 中空糸膜モジュール及び除加湿装置
US12533636B2 (en) 2021-06-02 2026-01-27 Nok Corporation Hollow fiber membrane module and dehumidifier/humidifier

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Publication number Publication date
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DE60138214D1 (de) 2009-05-14
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US7040606B2 (en) 2006-05-09
EP1338852A4 (en) 2006-05-31
CA2427994A1 (en) 2003-05-05
WO2002037033A1 (en) 2002-05-10
EP1338852B1 (en) 2009-04-01
CA2427994C (en) 2009-12-29
ATE427460T1 (de) 2009-04-15
AU2002211022A1 (en) 2002-05-15

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