JPH10172592A - ガスの加湿装置 - Google Patents
ガスの加湿装置Info
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- JPH10172592A JPH10172592A JP8336084A JP33608496A JPH10172592A JP H10172592 A JPH10172592 A JP H10172592A JP 8336084 A JP8336084 A JP 8336084A JP 33608496 A JP33608496 A JP 33608496A JP H10172592 A JPH10172592 A JP H10172592A
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- humidifying
- gas
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】加湿装置内の中央部分で所望の面圧を確保する
ことができ、加湿性能を有効に維持することを可能にす
る。 【解決手段】第１供給板１２、第２供給板１６、第３供
給板１８、第２供給板１６および第４供給板２０が第１
〜第４水透過性膜１４ａ〜１４ｄを介装して積層され、
その両端にエンドプレート２２ａ、２２ｂが配設され
る。第１および第４供給板１２、２０には、第１および
第２圧力室２６、７４が形成され、この第１および第２
圧力室２６、７４に圧力媒体が供給されることによって
加湿部の面圧を有効に維持することができ、加湿性能も
向上する。
ことができ、加湿性能を有効に維持することを可能にす
る。 【解決手段】第１供給板１２、第２供給板１６、第３供
給板１８、第２供給板１６および第４供給板２０が第１
〜第４水透過性膜１４ａ〜１４ｄを介装して積層され、
その両端にエンドプレート２２ａ、２２ｂが配設され
る。第１および第４供給板１２、２０には、第１および
第２圧力室２６、７４が形成され、この第１および第２
圧力室２６、７４に圧力媒体が供給されることによって
加湿部の面圧を有効に維持することができ、加湿性能も
向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水透過性膜の一方
の面に被加湿用のガスを導入するとともに、前記水透過
性膜の他方の面に加湿用の水を導入するガスの加湿装置
に関する。
の面に被加湿用のガスを導入するとともに、前記水透過
性膜の他方の面に加湿用の水を導入するガスの加湿装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、固体高分子電解質膜を挟んでア
ノード側電極とカソード側電極とを対設した燃料電池構
造体を、セパレータによって挟持して複数積層すること
により構成された燃料電池が開発され、種々の用途に実
用化されつつある。
ノード側電極とカソード側電極とを対設した燃料電池構
造体を、セパレータによって挟持して複数積層すること
により構成された燃料電池が開発され、種々の用途に実
用化されつつある。
【０００３】この種の燃料電池は、燃料ガス（水素）を
アノード側電極に供給するとともに、酸化剤ガス（空気
または酸素）をカソード側電極に供給することにより、
前記燃料ガスがイオン化して固体高分子電解質膜内を流
れ、これにより外部に電気エネルギが得られるように構
成されている。
アノード側電極に供給するとともに、酸化剤ガス（空気
または酸素）をカソード側電極に供給することにより、
前記燃料ガスがイオン化して固体高分子電解質膜内を流
れ、これにより外部に電気エネルギが得られるように構
成されている。
【０００４】この場合、上記燃料電池では、有効な発電
機能を発揮させるために、固体高分子電解質膜を適度な
湿潤状態に維持することが必要とされている。このた
め、燃料ガスや酸化剤ガスを予め水により加湿する加湿
装置を用意し、この加湿装置を燃料電池に連結して構成
することにより、前記加湿された燃料ガスや酸化剤ガス
を燃料電池構造体に供給するものが知られている。
機能を発揮させるために、固体高分子電解質膜を適度な
湿潤状態に維持することが必要とされている。このた
め、燃料ガスや酸化剤ガスを予め水により加湿する加湿
装置を用意し、この加湿装置を燃料電池に連結して構成
することにより、前記加湿された燃料ガスや酸化剤ガス
を燃料電池構造体に供給するものが知られている。
【０００５】ところで、加湿装置は、通常、加湿膜の両
面を燃料ガス流路が形成されたセパレータと加湿水流路
が形成されたセパレータとで挟持した第１積層体と、他
の加湿膜の両面を酸化剤ガス流路が形成されたセパレー
タと加湿水流路が形成されたセパレータとで挟持した第
２積層体とを交互に積層し、両端にエンドプレートを設
けてボルトにより一体的に締め付けるように構成されて
いる。
面を燃料ガス流路が形成されたセパレータと加湿水流路
が形成されたセパレータとで挟持した第１積層体と、他
の加湿膜の両面を酸化剤ガス流路が形成されたセパレー
タと加湿水流路が形成されたセパレータとで挟持した第
２積層体とを交互に積層し、両端にエンドプレートを設
けてボルトにより一体的に締め付けるように構成されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
加湿装置では、両端のエンドプレートとボルトの締め付
け力により面圧を確保しようとしているが、構造上、こ
のボルトを加湿部である第１および第２積層体の中央部
分に設けることができない。これにより、加湿部で所望
の面圧を得ることができず、燃料ガス、酸化剤ガスおよ
び加湿水が、セパレータの各流路を流れずに前記セパレ
ータの導入口から導出口に向かって直接流れるおそれが
ある。従って、加湿部の面積が有効に利用されず、加湿
性能が大幅に低下するという問題が指摘されている。
加湿装置では、両端のエンドプレートとボルトの締め付
け力により面圧を確保しようとしているが、構造上、こ
のボルトを加湿部である第１および第２積層体の中央部
分に設けることができない。これにより、加湿部で所望
の面圧を得ることができず、燃料ガス、酸化剤ガスおよ
び加湿水が、セパレータの各流路を流れずに前記セパレ
ータの導入口から導出口に向かって直接流れるおそれが
ある。従って、加湿部の面積が有効に利用されず、加湿
性能が大幅に低下するという問題が指摘されている。
【０００７】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、加湿装置内の中央部分で所望の面圧を確保するこ
とができ、加湿性能を有効に維持することが可能なガス
の加湿装置を提供することを目的とする。
あり、加湿装置内の中央部分で所望の面圧を確保するこ
とができ、加湿性能を有効に維持することが可能なガス
の加湿装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、被加湿用のガスを導入するためのガス
流路が形成された第１セパレータと加湿用の水を導入す
るための水流路が形成された第２セパレータとが、水透
過性膜の両側に配設されるとともに、前記第１および第
２セパレータの少なくとも一方に近接して設けられた圧
力室に導入される圧力媒体の加圧作用下に、前記第１お
よび第２セパレータと前記水透過性膜とが互いに密着さ
れる。このため、加湿部である第１および第２セパレー
タと水透過性膜との中央部分に所望の面圧を確保するこ
とができ、加湿性能を有効に維持することが可能にな
る。
めに、本発明は、被加湿用のガスを導入するためのガス
流路が形成された第１セパレータと加湿用の水を導入す
るための水流路が形成された第２セパレータとが、水透
過性膜の両側に配設されるとともに、前記第１および第
２セパレータの少なくとも一方に近接して設けられた圧
力室に導入される圧力媒体の加圧作用下に、前記第１お
よび第２セパレータと前記水透過性膜とが互いに密着さ
れる。このため、加湿部である第１および第２セパレー
タと水透過性膜との中央部分に所望の面圧を確保するこ
とができ、加湿性能を有効に維持することが可能にな
る。
【０００９】また、圧力室に供給される圧力媒体の温度
が調整されることにより、加湿装置内の温度分布を均一
化することができ、加湿性能がより一層向上する。
が調整されることにより、加湿装置内の温度分布を均一
化することができ、加湿性能がより一層向上する。
【００１０】さらに、水流路が、加湿用の水を下方から
反重力方向に向かって供給するように構成される。従っ
て、水に含まれている気泡は、水流路内に滞留すること
がなく、速やかに排出される。
反重力方向に向かって供給するように構成される。従っ
て、水に含まれている気泡は、水流路内に滞留すること
がなく、速やかに排出される。
【００１１】さらにまた、被加湿用のガスが、固体高分
子型燃料電池に供給される燃料ガスおよび／または酸化
剤ガスである。これにより、所望の加湿状態に維持され
たガスを燃料電池に確実に供給することが可能になる。
子型燃料電池に供給される燃料ガスおよび／または酸化
剤ガスである。これにより、所望の加湿状態に維持され
たガスを燃料電池に確実に供給することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る加湿装置１０の概略縦断面説明図である。加湿装
置１０は、積層方向（矢印Ｘ方向）に向かって、燃料ガ
ス用の第１供給板（第１セパレータ）１２と、第１水透
過性膜１４ａと、加湿水用の第２供給板（第２セパレー
タ）１６と、第２水透過性膜１４ｂと、酸化剤ガスおよ
び燃料ガス用の第３供給板（第１セパレータ）１８と、
第３水透過性膜１４ｃと、前記第２供給板１６と、第４
水透過性膜１４ｄと、酸化剤ガス用の第４供給板（第１
セパレータ）２０とを一体的に配置しており、その積層
方向両端にエンドプレート２２ａ、２２ｂが設けられ
る。
に係る加湿装置１０の概略縦断面説明図である。加湿装
置１０は、積層方向（矢印Ｘ方向）に向かって、燃料ガ
ス用の第１供給板（第１セパレータ）１２と、第１水透
過性膜１４ａと、加湿水用の第２供給板（第２セパレー
タ）１６と、第２水透過性膜１４ｂと、酸化剤ガスおよ
び燃料ガス用の第３供給板（第１セパレータ）１８と、
第３水透過性膜１４ｃと、前記第２供給板１６と、第４
水透過性膜１４ｄと、酸化剤ガス用の第４供給板（第１
セパレータ）２０とを一体的に配置しており、その積層
方向両端にエンドプレート２２ａ、２２ｂが設けられ
る。
【００１３】図１および図３に示すように、第１供給板
１２は、その一面側の中央部に比較的広範囲にわたって
第１凹部２４を有し、この第１凹部２４は、前記第１供
給板１２がエンドプレート２２ａ、２２ｂ間に組み付け
られる際に第１圧力室２６を構成する（図１参照）。
１２は、その一面側の中央部に比較的広範囲にわたって
第１凹部２４を有し、この第１凹部２４は、前記第１供
給板１２がエンドプレート２２ａ、２２ｂ間に組み付け
られる際に第１圧力室２６を構成する（図１参照）。
【００１４】第１供給板１２の他面側には、図１および
図２に示すように、水平方向に延在する複数の突起２８
を設けることにより、第１水透過性膜１４ａの一方の面
側に鉛直方向に向かって蛇行する燃料ガス流路３０ａが
形成される。第１供給板１２の下部側には、燃料ガス通
路３２ａ、加湿水通路３４ａおよび酸化剤ガス通路３６
ａが形成されるとともに、この第１供給板１２の上部側
には、燃料ガス通路３２ｂ、加湿水通路３４ｂおよび酸
化剤ガス通路３６ｂが形成される。燃料ガス通路３２
ａ、３２ｂは、溝部３７ａ、３７ｂを介して燃料ガス流
路３０ａに連通している。
図２に示すように、水平方向に延在する複数の突起２８
を設けることにより、第１水透過性膜１４ａの一方の面
側に鉛直方向に向かって蛇行する燃料ガス流路３０ａが
形成される。第１供給板１２の下部側には、燃料ガス通
路３２ａ、加湿水通路３４ａおよび酸化剤ガス通路３６
ａが形成されるとともに、この第１供給板１２の上部側
には、燃料ガス通路３２ｂ、加湿水通路３４ｂおよび酸
化剤ガス通路３６ｂが形成される。燃料ガス通路３２
ａ、３２ｂは、溝部３７ａ、３７ｂを介して燃料ガス流
路３０ａに連通している。
【００１５】第１供給板１２の両面には、それぞれの下
部および上部に燃料ガス通路３２ａ、加湿水通路３４
ａ、酸化剤ガス通路３６ａと、燃料ガス通路３２ｂ、加
湿水通路３４ｂ、酸化剤ガス通路３６ｂとを囲繞してシ
ール溝３８ａ、３８ｂが形成される。
部および上部に燃料ガス通路３２ａ、加湿水通路３４
ａ、酸化剤ガス通路３６ａと、燃料ガス通路３２ｂ、加
湿水通路３４ｂ、酸化剤ガス通路３６ｂとを囲繞してシ
ール溝３８ａ、３８ｂが形成される。
【００１６】第１水透過性膜１４ａは、例えばイオン交
換膜で構成されており、その下部側に燃料ガス通路４０
ａ、加湿水通路４２ａおよび酸化剤ガス通路４４ａが貫
通形成される一方、その上部側に燃料ガス通路４０ｂ、
加湿水通路４２ｂおよび酸化剤ガス通路４４ｂが貫通形
成される。第２〜第４水透過性膜１４ｂ〜１４ｄは、第
１水透過性膜１４ａと同様に構成されており、同一の構
成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省
略する。
換膜で構成されており、その下部側に燃料ガス通路４０
ａ、加湿水通路４２ａおよび酸化剤ガス通路４４ａが貫
通形成される一方、その上部側に燃料ガス通路４０ｂ、
加湿水通路４２ｂおよび酸化剤ガス通路４４ｂが貫通形
成される。第２〜第４水透過性膜１４ｂ〜１４ｄは、第
１水透過性膜１４ａと同様に構成されており、同一の構
成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省
略する。
【００１７】第２供給板１６は、両面に水平方向に延在
する複数の突起４６ａ、４６ｂを有し、この突起４６
ａ、４６ｂと第１および第２水透過性膜１４ａ、１４ｂ
の他方の面との間に水流路４８ａ、４８ｂが形成され
る。第２供給板１６の下部側には、燃料ガス通路５０
ａ、加湿水通路５２ａおよび酸化剤ガス通路５４ａが貫
通形成されるとともに、この第２供給板１６の上部側に
は、燃料ガス通路５０ｂ、加湿水通路５２ｂおよび酸化
剤ガス通路５４ｂが貫通形成される。加湿水通路５２
ａ、５２ｂは、第２供給板１６の両面でそれぞれ溝部５
５ａ、５５ｂを介して水流路４８ａ、４８ｂに連通して
いる。第２供給板１６の両面には、その下部側にシール
溝５６ａが形成され、その上部側にシール溝５６ｂが形
成される。
する複数の突起４６ａ、４６ｂを有し、この突起４６
ａ、４６ｂと第１および第２水透過性膜１４ａ、１４ｂ
の他方の面との間に水流路４８ａ、４８ｂが形成され
る。第２供給板１６の下部側には、燃料ガス通路５０
ａ、加湿水通路５２ａおよび酸化剤ガス通路５４ａが貫
通形成されるとともに、この第２供給板１６の上部側に
は、燃料ガス通路５０ｂ、加湿水通路５２ｂおよび酸化
剤ガス通路５４ｂが貫通形成される。加湿水通路５２
ａ、５２ｂは、第２供給板１６の両面でそれぞれ溝部５
５ａ、５５ｂを介して水流路４８ａ、４８ｂに連通して
いる。第２供給板１６の両面には、その下部側にシール
溝５６ａが形成され、その上部側にシール溝５６ｂが形
成される。
【００１８】第３供給板１８は、その両面に水平方向に
延在する複数の突起５８ａ、５８ｂを有する。突起５８
ａと第２水透過性膜１４ｂの一方の面との間に酸化剤ガ
ス流路６０ａが形成され、突起５８ｂと第３水透過性膜
１４ｃの一方の面との間に燃料ガス流路３０ｂが形成さ
れる。第３供給板１８の下部側および上部側には、燃料
ガス通路６２ａ、６２ｂ、加湿水通路６４ａ、６４ｂお
よび酸化剤ガス通路６６ａ、６６ｂが貫通形成される。
酸化剤ガス通路６６ａ、６６ｂは、図示しない溝部を介
して酸化剤ガス流路６０ａに連通するとともに、燃料ガ
ス通路６２ａ、６２ｂは、溝部６７ａ、６７ｂを介して
燃料ガス流路３０ｂに連通する。第３供給板１８の両面
には、その下部側および上部側にシール溝６８ａ、６８
ｂが形成される。
延在する複数の突起５８ａ、５８ｂを有する。突起５８
ａと第２水透過性膜１４ｂの一方の面との間に酸化剤ガ
ス流路６０ａが形成され、突起５８ｂと第３水透過性膜
１４ｃの一方の面との間に燃料ガス流路３０ｂが形成さ
れる。第３供給板１８の下部側および上部側には、燃料
ガス通路６２ａ、６２ｂ、加湿水通路６４ａ、６４ｂお
よび酸化剤ガス通路６６ａ、６６ｂが貫通形成される。
酸化剤ガス通路６６ａ、６６ｂは、図示しない溝部を介
して酸化剤ガス流路６０ａに連通するとともに、燃料ガ
ス通路６２ａ、６２ｂは、溝部６７ａ、６７ｂを介して
燃料ガス流路３０ｂに連通する。第３供給板１８の両面
には、その下部側および上部側にシール溝６８ａ、６８
ｂが形成される。
【００１９】図１に示すように、第３水透過性膜１４ｃ
と第４水透過性膜１４ｄとの間に第２供給板１６が配置
される。第２供給板１６の両面と第３および第４水透過
性膜１４ｃ、１４ｄの他方の面との間には、水流路４８
ｃ、４８ｄが形成される。
と第４水透過性膜１４ｄとの間に第２供給板１６が配置
される。第２供給板１６の両面と第３および第４水透過
性膜１４ｃ、１４ｄの他方の面との間には、水流路４８
ｃ、４８ｄが形成される。
【００２０】第４供給板２０は、その一面に水平方向に
延在する複数の突起７０を設けることにより、この突起
７０と第４水透過性膜１４ｄの一方の面との間に酸化剤
ガス流路６０ｂが形成される。第４供給板２０の他方の
面には、比較的広範囲にわたって第２凹部７２が設けら
れ、この第２凹部７２には、前記第４供給板２０がエン
ドプレート２２ｂに対応して配置される際、第２圧力室
７４を構成する。
延在する複数の突起７０を設けることにより、この突起
７０と第４水透過性膜１４ｄの一方の面との間に酸化剤
ガス流路６０ｂが形成される。第４供給板２０の他方の
面には、比較的広範囲にわたって第２凹部７２が設けら
れ、この第２凹部７２には、前記第４供給板２０がエン
ドプレート２２ｂに対応して配置される際、第２圧力室
７４を構成する。
【００２１】第４供給板２０の下部側および上部側に
は、燃料ガス通路７６ａ、７６ｂ、加湿水通路７８ａ、
７８ｂおよび酸化剤ガス通路８０ａ、８０ｂが形成さ
れ、この酸化剤ガス通路８０ａ、８０ｂは、図示しない
溝部を介して酸化剤ガス流路６０ｂに連通する。第４供
給板２０の両面には、その下部側および上部側にシール
溝８２ａ、８２ｂが形成される。
は、燃料ガス通路７６ａ、７６ｂ、加湿水通路７８ａ、
７８ｂおよび酸化剤ガス通路８０ａ、８０ｂが形成さ
れ、この酸化剤ガス通路８０ａ、８０ｂは、図示しない
溝部を介して酸化剤ガス流路６０ｂに連通する。第４供
給板２０の両面には、その下部側および上部側にシール
溝８２ａ、８２ｂが形成される。
【００２２】図１に示すように、第１〜第４水透過性膜
１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよび１４ｄと、第１〜第４供
給板１２、１６、１８および２０とは、所定の配置状態
でエンドプレート２２ａ、２２ｂを介して挟持され、こ
のエンドプレート２２ａ、２２ｂが締付けボルト８４と
ナット８６とを介して一体的に締め付けられる。シール
溝３８ａ、３８ｂ、５６ａ、５６ｂ、６８ａ、６８ｂお
よび８２ａ、８２ｂには、それぞれシールリング８８が
介装されており、各部材の間に所望のシール状態を維持
している。
１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよび１４ｄと、第１〜第４供
給板１２、１６、１８および２０とは、所定の配置状態
でエンドプレート２２ａ、２２ｂを介して挟持され、こ
のエンドプレート２２ａ、２２ｂが締付けボルト８４と
ナット８６とを介して一体的に締め付けられる。シール
溝３８ａ、３８ｂ、５６ａ、５６ｂ、６８ａ、６８ｂお
よび８２ａ、８２ｂには、それぞれシールリング８８が
介装されており、各部材の間に所望のシール状態を維持
している。
【００２３】エンドプレート２２ａは、燃料ガスである
水素を燃料ガス通路３２ａ等に導入するための燃料ガス
導入口９０と、酸化剤ガス通路３６ａに酸化剤ガスであ
る空気（または酸素）を導入するための酸化剤ガス導入
口９２とを、その下部側に設けている。エンドプレート
２２ａの上部側には、加湿された水素を燃料ガス通路３
２ｂから図示しない燃料電池に送り出すための燃料ガス
導出口９４と、加湿後の空気を酸化剤ガス通路３６ｂか
ら前記図示しない燃料電池に送り出すための酸化剤ガス
導出口９６とが設けられる。エンドプレート２２ａに
は、さらに第１圧力室２６に連通する圧力媒体導入口９
８および圧力媒体導出口１００が形成される。
水素を燃料ガス通路３２ａ等に導入するための燃料ガス
導入口９０と、酸化剤ガス通路３６ａに酸化剤ガスであ
る空気（または酸素）を導入するための酸化剤ガス導入
口９２とを、その下部側に設けている。エンドプレート
２２ａの上部側には、加湿された水素を燃料ガス通路３
２ｂから図示しない燃料電池に送り出すための燃料ガス
導出口９４と、加湿後の空気を酸化剤ガス通路３６ｂか
ら前記図示しない燃料電池に送り出すための酸化剤ガス
導出口９６とが設けられる。エンドプレート２２ａに
は、さらに第１圧力室２６に連通する圧力媒体導入口９
８および圧力媒体導出口１００が形成される。
【００２４】エンドプレート２２ｂの下部側には、加湿
水通路７８ａに連通する加湿水導入口１０２が設けら
れ、その上部側には、加湿水通路７８ｂに連通する加湿
水導出口１０４が設けられる。エンドプレート２２ｂの
略中央部下方に第２圧力室７４に連通する圧力媒体導入
口１０６が設けられ、その略中央部上方に前記第２圧力
室７４に連通する圧力媒体導出口１０８が形成される。
水通路７８ａに連通する加湿水導入口１０２が設けら
れ、その上部側には、加湿水通路７８ｂに連通する加湿
水導出口１０４が設けられる。エンドプレート２２ｂの
略中央部下方に第２圧力室７４に連通する圧力媒体導入
口１０６が設けられ、その略中央部上方に前記第２圧力
室７４に連通する圧力媒体導出口１０８が形成される。
【００２５】図４に示すように、加湿装置１０は、圧力
媒体導入口９８、１０６と圧力媒体導出口１００、１０
８とに連通して第１および第２圧力室２６、７４に圧力
媒体を循環供給するための循環系１１０を備える。
媒体導入口９８、１０６と圧力媒体導出口１００、１０
８とに連通して第１および第２圧力室２６、７４に圧力
媒体を循環供給するための循環系１１０を備える。
【００２６】循環系１１０は、圧力媒体として、例えば
圧力水を貯留する水タンク１１２を有し、この水タンク
１１２と加湿装置１０とを連通する循環路１１４には、
水循環用ポンプ１１６と、圧力水の温度調整を行う温度
制御手段を構成するヒータ１１８と、圧力調整レギュレ
ータ１２０と、流量制御バルブ１２２とが配設される。
ヒータ１１８および流量制御バルブ１２２は、ＣＰＵ１
２４を介して駆動制御されており、このＣＰＵ１２４に
は、加湿装置１０内に配置された図示しない温度検出セ
ンサからの温度信号が入力される。
圧力水を貯留する水タンク１１２を有し、この水タンク
１１２と加湿装置１０とを連通する循環路１１４には、
水循環用ポンプ１１６と、圧力水の温度調整を行う温度
制御手段を構成するヒータ１１８と、圧力調整レギュレ
ータ１２０と、流量制御バルブ１２２とが配設される。
ヒータ１１８および流量制御バルブ１２２は、ＣＰＵ１
２４を介して駆動制御されており、このＣＰＵ１２４に
は、加湿装置１０内に配置された図示しない温度検出セ
ンサからの温度信号が入力される。
【００２７】このように構成される加湿装置１０の動作
について、以下に説明する。
について、以下に説明する。
【００２８】先ず、図１に示すように、燃料ガス（水
素）がエンドプレート２２ａの燃料ガス導入口９０に供
給される。燃料ガスは、図２に示すように、第１供給板
１２の燃料ガス通路３２ａから第３供給板１８の燃料ガ
ス通路６２ａに導入され、この第１供給板１２と第１水
透過性膜１４ａの一方の面との間、および前記第３供給
板１８と第３水透過性膜１４ｃとの一方の面との間に形
成された燃料ガス流路３０ａ、３０ｂに沿って反重力方
向に蛇行しながら移動する。
素）がエンドプレート２２ａの燃料ガス導入口９０に供
給される。燃料ガスは、図２に示すように、第１供給板
１２の燃料ガス通路３２ａから第３供給板１８の燃料ガ
ス通路６２ａに導入され、この第１供給板１２と第１水
透過性膜１４ａの一方の面との間、および前記第３供給
板１８と第３水透過性膜１４ｃとの一方の面との間に形
成された燃料ガス流路３０ａ、３０ｂに沿って反重力方
向に蛇行しながら移動する。
【００２９】一方、酸化剤ガス（空気または酸素）がエ
ンドプレート２２ａの酸化剤ガス導入口９２に供給され
ると、この酸化剤ガスは第１供給板１２の酸化剤ガス通
路３６ａから第４供給板２０の酸化剤ガス通路８０ａに
導入される。酸化剤ガスは、第３供給板１８と第２水透
過性膜１４ｂの一方の面との間に形成された酸化剤ガス
流路６０ａ、および第４供給板２０と第４水透過性膜１
４ｄの一方の面との間に形成された酸化剤ガス流路６０
ｂに導入され、反重力方向に蛇行しながら移動する。
ンドプレート２２ａの酸化剤ガス導入口９２に供給され
ると、この酸化剤ガスは第１供給板１２の酸化剤ガス通
路３６ａから第４供給板２０の酸化剤ガス通路８０ａに
導入される。酸化剤ガスは、第３供給板１８と第２水透
過性膜１４ｂの一方の面との間に形成された酸化剤ガス
流路６０ａ、および第４供給板２０と第４水透過性膜１
４ｄの一方の面との間に形成された酸化剤ガス流路６０
ｂに導入され、反重力方向に蛇行しながら移動する。
【００３０】また、エンドプレート２２ｂの加湿水導入
口１０２に加湿水が供給されると、この加湿水は、第４
供給板２０の加湿水通路７８ａから第２供給板１６の加
湿水通路５２ａに導入される。この加湿水は、２板の第
２供給板１６と第１〜第４水透過性膜１４ａ〜１４ｄの
他方の面との間に形成された水流路４８ａ〜４８ｄに沿
って反重力方向に蛇行しながら移動する。
口１０２に加湿水が供給されると、この加湿水は、第４
供給板２０の加湿水通路７８ａから第２供給板１６の加
湿水通路５２ａに導入される。この加湿水は、２板の第
２供給板１６と第１〜第４水透過性膜１４ａ〜１４ｄの
他方の面との間に形成された水流路４８ａ〜４８ｄに沿
って反重力方向に蛇行しながら移動する。
【００３１】これにより、第１〜第４水透過性膜１４ａ
〜１４ｄの一方の面に反重力方向に沿って移動する燃料
ガスおよび酸化剤ガスは、前記第１〜第４水透過性膜１
４ａ〜１４ｄの他方の面に沿って反重力方向に移動する
加湿水を介して加湿される。次いで、加湿された燃料ガ
スおよび酸化剤ガスは、エンドプレート２２ａの燃料ガ
ス導出口９４および酸化剤ガス導出口９６から図示しな
い燃料電池内に供給される。
〜１４ｄの一方の面に反重力方向に沿って移動する燃料
ガスおよび酸化剤ガスは、前記第１〜第４水透過性膜１
４ａ〜１４ｄの他方の面に沿って反重力方向に移動する
加湿水を介して加湿される。次いで、加湿された燃料ガ
スおよび酸化剤ガスは、エンドプレート２２ａの燃料ガ
ス導出口９４および酸化剤ガス導出口９６から図示しな
い燃料電池内に供給される。
【００３２】この場合、本実施形態では、第１および第
４供給板１２、２０の一面側に第１および第２凹部２
４、７２が形成されることにより、この第１および第４
供給板１２、２０とエンドプレート２２ａ、２２ｂとの
間に第１および第２圧力室２６、７４が設けられる。そ
して、図４に示すように、ポンプ１１６の作用下に、水
タンク１１２から循環路１１４に沿って圧力水が圧力媒
体導入口９８、１０６を介して第１および第２圧力室２
６、７４に導入される。
４供給板１２、２０の一面側に第１および第２凹部２
４、７２が形成されることにより、この第１および第４
供給板１２、２０とエンドプレート２２ａ、２２ｂとの
間に第１および第２圧力室２６、７４が設けられる。そ
して、図４に示すように、ポンプ１１６の作用下に、水
タンク１１２から循環路１１４に沿って圧力水が圧力媒
体導入口９８、１０６を介して第１および第２圧力室２
６、７４に導入される。
【００３３】このため、第１供給板１２、第２供給板１
６、第３供給板１８、第２供給板１６および第４供給板
２０は、第１〜第４水透過性膜１４ａ〜１４ｄを介装し
た状態で積層方向（図１中、矢印Ｘ方向）に加圧され、
互いに密着状態を維持することができる。従って、締付
けボルト８４とナット８６とによりエンドプレート２２
ａ、２２ｂの周縁部のみを締め付け固定するものに比
べ、加湿部である加湿装置１０の中央部分に所望の面圧
を確実に付与することが可能になる。
６、第３供給板１８、第２供給板１６および第４供給板
２０は、第１〜第４水透過性膜１４ａ〜１４ｄを介装し
た状態で積層方向（図１中、矢印Ｘ方向）に加圧され、
互いに密着状態を維持することができる。従って、締付
けボルト８４とナット８６とによりエンドプレート２２
ａ、２２ｂの周縁部のみを締め付け固定するものに比
べ、加湿部である加湿装置１０の中央部分に所望の面圧
を確実に付与することが可能になる。
【００３４】これにより、例えば、第１供給板１２と第
１水透過性膜１４ａとが中央部分で互いに離間すること
がなく、燃料ガスが燃料ガス流路３０ａに沿って蛇行す
ることなく燃料ガス通路３２ｂに直接排出されることを
阻止することが可能になる。すなわち、燃料ガスは、燃
料ガス流路３０ａに沿って確実に流れることができ、こ
の燃料ガスに加湿水を十分に付与し得る等、ガス加湿性
能を有効に向上させるという効果がある。
１水透過性膜１４ａとが中央部分で互いに離間すること
がなく、燃料ガスが燃料ガス流路３０ａに沿って蛇行す
ることなく燃料ガス通路３２ｂに直接排出されることを
阻止することが可能になる。すなわち、燃料ガスは、燃
料ガス流路３０ａに沿って確実に流れることができ、こ
の燃料ガスに加湿水を十分に付与し得る等、ガス加湿性
能を有効に向上させるという効果がある。
【００３５】さらに、第１の実施形態では、加湿装置１
０内の温度が図示しないセンサにより検出され、その温
度信号がＣＰＵ１２４に送られている。このため、ＣＰ
Ｕ１２４は、ヒータ１１８および流量制御バルブ１２２
を制御することにより、加湿装置１０内の温度分布を均
一化することができる。従って、特に加湿装置１０の両
端での温度低下を抑制することが可能になり、ガス加湿
性能がより一層向上するという利点が得られる。
０内の温度が図示しないセンサにより検出され、その温
度信号がＣＰＵ１２４に送られている。このため、ＣＰ
Ｕ１２４は、ヒータ１１８および流量制御バルブ１２２
を制御することにより、加湿装置１０内の温度分布を均
一化することができる。従って、特に加湿装置１０の両
端での温度低下を抑制することが可能になり、ガス加湿
性能がより一層向上するという利点が得られる。
【００３６】さらにまた、加湿装置１０では、加湿水が
エンドプレート２２ｂの下部側に設けられた加湿水導入
口１０２から導入され、反重力方向に移動してこのエン
ドプレート２２ｂの上部側に設けられた加湿水導出口１
０４から排出される。このため、水流路４８ａ〜４８ｄ
内にエアが混入することがなく、第１〜第４水透過性膜
１４ａ〜１４ｄと加湿水との接触面積が有効に増加し、
前記第１〜第４水透過性膜１４ａ〜１４ｄの加湿機能が
向上するという効果がある。
エンドプレート２２ｂの下部側に設けられた加湿水導入
口１０２から導入され、反重力方向に移動してこのエン
ドプレート２２ｂの上部側に設けられた加湿水導出口１
０４から排出される。このため、水流路４８ａ〜４８ｄ
内にエアが混入することがなく、第１〜第４水透過性膜
１４ａ〜１４ｄと加湿水との接触面積が有効に増加し、
前記第１〜第４水透過性膜１４ａ〜１４ｄの加湿機能が
向上するという効果がある。
【００３７】なお、燃料ガスおよび酸化剤ガスは、エン
ドプレート２２ａの下部側から反重力方向に導入されて
このエンドプレート２２ａの上部側から図示しない燃料
電池に送られるように構成されているが、これとは逆に
重力方向に導入される構成であってもよい。
ドプレート２２ａの下部側から反重力方向に導入されて
このエンドプレート２２ａの上部側から図示しない燃料
電池に送られるように構成されているが、これとは逆に
重力方向に導入される構成であってもよい。
【００３８】図５は、本発明の第２の実施形態に係る加
湿装置１６０の概略縦断面説明図である。なお、第１の
実施形態に係る加湿装置１０と同一の構成要素には同一
の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
湿装置１６０の概略縦断面説明図である。なお、第１の
実施形態に係る加湿装置１０と同一の構成要素には同一
の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３９】加湿装置１６０は、エンドプレート２２
ａ、２２ｂと第１および第４供給板１２、２０との間に
加圧板１６２、１６４を介装している。加圧板１６２、
１６４の一面側は平坦状に構成されており、それぞれの
他面側に比較的大きな凹部１６６、１６８が形成され
る。凹部１６６、１６８は、加圧板１６２、１６４がエ
ンドプレート２２ａ、２２ｂ間に維持される際、第１お
よび第２圧力室１７０、１７２を構成する。
ａ、２２ｂと第１および第４供給板１２、２０との間に
加圧板１６２、１６４を介装している。加圧板１６２、
１６４の一面側は平坦状に構成されており、それぞれの
他面側に比較的大きな凹部１６６、１６８が形成され
る。凹部１６６、１６８は、加圧板１６２、１６４がエ
ンドプレート２２ａ、２２ｂ間に維持される際、第１お
よび第２圧力室１７０、１７２を構成する。
【００４０】加圧板１６２、１６４の下部側および上部
側には、図示しないがそれぞれ加湿水通路、燃料ガス通
路および酸化剤ガス通路が設けられるとともに、シール
リング８８を嵌合するためのシール溝１７４、１７６が
両面のそれぞれの下部側および上部側に形成されてい
る。
側には、図示しないがそれぞれ加湿水通路、燃料ガス通
路および酸化剤ガス通路が設けられるとともに、シール
リング８８を嵌合するためのシール溝１７４、１７６が
両面のそれぞれの下部側および上部側に形成されてい
る。
【００４１】このように構成される加湿装置１６０で
は、エンドプレート２２ａ、２２ｂの圧力媒体導入口９
８、１０６に圧力水が導入されると、この圧力水は、加
圧板１６２、１６４と前記エンドプレート２２ａ、２２
ｂとの間に形成された第１および第２圧力室１７０、１
７２に供給される。これにより、加湿部である加湿装置
１６０の中央部分は、第１および第２圧力室１７０、１
７２に供給された圧力水を介して積層方向に加圧され、
所定の面圧を確保することができる。従って、加湿装置
１６０は、第１の実施形態に係る加湿装置１０と同様の
効果が得られる。
は、エンドプレート２２ａ、２２ｂの圧力媒体導入口９
８、１０６に圧力水が導入されると、この圧力水は、加
圧板１６２、１６４と前記エンドプレート２２ａ、２２
ｂとの間に形成された第１および第２圧力室１７０、１
７２に供給される。これにより、加湿部である加湿装置
１６０の中央部分は、第１および第２圧力室１７０、１
７２に供給された圧力水を介して積層方向に加圧され、
所定の面圧を確保することができる。従って、加湿装置
１６０は、第１の実施形態に係る加湿装置１０と同様の
効果が得られる。
【００４２】なお、第１および第２の実施形態では、圧
力媒体として圧力水を用いているが、これに限定される
ものではなく、油や空気等の種々の媒体を使用すること
が可能である。また、加湿装置１０、１６０の両側に第
１および第２圧力室２６、１７０および７４、１７２を
設けているが、これに代替し、あるいはこれに付加して
前記加湿装置１０、１６０の中間部分、すなわち第２お
よび第３水透過性膜１４ｂ、１４ｃの間に圧力室を設け
ることもできる。
力媒体として圧力水を用いているが、これに限定される
ものではなく、油や空気等の種々の媒体を使用すること
が可能である。また、加湿装置１０、１６０の両側に第
１および第２圧力室２６、１７０および７４、１７２を
設けているが、これに代替し、あるいはこれに付加して
前記加湿装置１０、１６０の中間部分、すなわち第２お
よび第３水透過性膜１４ｂ、１４ｃの間に圧力室を設け
ることもできる。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明に係るガスの加湿装
置では、ガス流路が形成された第１セパレータと水流路
が形成された第２セパレータとが、水透過性膜の両側に
配置されるとともに、圧力室に導入される圧力媒体の加
圧作用下に前記第１および第２セパレータと前記水透過
性膜とが互いに密着される。これにより、第１および第
２セパレータと水透過性膜とは、全体として所望の面圧
を確保することができ、特に加湿部である中央部分を確
実に密着して加湿性能を有効に向上させることが可能に
なる。
置では、ガス流路が形成された第１セパレータと水流路
が形成された第２セパレータとが、水透過性膜の両側に
配置されるとともに、圧力室に導入される圧力媒体の加
圧作用下に前記第１および第２セパレータと前記水透過
性膜とが互いに密着される。これにより、第１および第
２セパレータと水透過性膜とは、全体として所望の面圧
を確保することができ、特に加湿部である中央部分を確
実に密着して加湿性能を有効に向上させることが可能に
なる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る加湿装置の概略
縦断面説明図である。
縦断面説明図である。
【図２】前記第１の実施形態に係る加湿装置の一部分解
斜視説明図である。
斜視説明図である。
【図３】前記第１の実施形態に係る加湿装置を構成する
第１供給板の正面説明図である。
第１供給板の正面説明図である。
【図４】前記第１の実施形態に係る加湿装置に圧力水を
供給するための循環系の概略説明図である。
供給するための循環系の概略説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る加湿装置の概略
縦断面説明図である。
縦断面説明図である。
１０、１６０…加湿装置 １２、１６、１
８、２０…供給板 １４ａ〜１４ｄ…水透過性膜 ２２ａ、２２ｂ…
エンドプレート ２４、７２、１６６、１６８…凹部 ２６、７４、１７
０、１７２…圧力室 ３０ａ、３０ｂ…燃料ガス流路 ４８ａ〜４８ｄ…
水流路 ６０ａ、６０ｂ…酸化剤ガス流路 １１０…循環系 １１４…循環路 １１６…ポンプ １１８…ヒータ １２０…圧力調整
レギュレータ １２２…流量制御バルブ １２４…ＣＰＵ １６２、１６４…加圧板
８、２０…供給板 １４ａ〜１４ｄ…水透過性膜 ２２ａ、２２ｂ…
エンドプレート ２４、７２、１６６、１６８…凹部 ２６、７４、１７
０、１７２…圧力室 ３０ａ、３０ｂ…燃料ガス流路 ４８ａ〜４８ｄ…
水流路 ６０ａ、６０ｂ…酸化剤ガス流路 １１０…循環系 １１４…循環路 １１６…ポンプ １１８…ヒータ １２０…圧力調整
レギュレータ １２２…流量制御バルブ １２４…ＣＰＵ １６２、１６４…加圧板
Claims (5)
- 【請求項１】水透過性膜の一方の面に被加湿用のガスを
導入するためのガス流路が形成された第１セパレータ
と、 前記水透過性膜の他方の面に加湿用の水を導入するため
の水流路が形成された第２セパレータと、 前記第１および第２セパレータと前記水透過性膜とを互
いに積層方向に密着させるために、内部に圧力媒体を導
入して前記積層方向に加圧力を発生させる圧力室と、 を備えることを特徴とするガスの加湿装置。 - 【請求項２】請求項１記載の加湿装置において、前記圧
力室は、前記第１および第２セパレータの少なくとも一
方に近接して設けられることを特徴とするガスの加湿装
置。 - 【請求項３】請求項１記載の加湿装置において、前記圧
力室に供給される前記圧力媒体の温度を調整するための
温度制御手段を備えることを特徴とするガスの加湿装
置。 - 【請求項４】請求項１記載の加湿装置において、前記水
流路は、前記加湿用の水を下方から反重力方向に向かっ
て供給するように構成されることを特徴とするガスの加
湿装置。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の加
湿装置において、前記被加湿用のガスは、固体高分子型
燃料電池に供給される燃料ガスおよび／または酸化剤ガ
スであることを特徴とするガスの加湿装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33608496A JP3660087B2 (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | ガスの加湿装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33608496A JP3660087B2 (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | ガスの加湿装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10172592A true JPH10172592A (ja) | 1998-06-26 |
| JP3660087B2 JP3660087B2 (ja) | 2005-06-15 |
Family
ID=18295539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33608496A Expired - Fee Related JP3660087B2 (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | ガスの加湿装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3660087B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP1298750A1 (de) * | 2001-09-27 | 2003-04-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennstoffzellenblock mit Befeuchtungszellen |
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| JP2008243418A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池用加湿器 |
| JPWO2008072657A1 (ja) * | 2006-12-14 | 2010-04-02 | パナソニック株式会社 | 加湿器用のセパレータ、加湿器、及びそれを備える燃料電池システム |
| JP2021158054A (ja) * | 2020-03-30 | 2021-10-07 | 株式会社アイシン | 加湿器 |
| WO2022107552A1 (ja) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | 株式会社アイシン | 加湿器 |
-
1996
- 1996-12-16 JP JP33608496A patent/JP3660087B2/ja not_active Expired - Fee Related
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