特開 2024-158575 除湿装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158575

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】除湿装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/26 20060101AFI20241031BHJP

   B01D 63/04 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

B01D53/26

B01D63/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073882

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000004385

【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100120846

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 雅也

(72)【発明者】

【氏名】高木 貴行

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 知成

【テーマコード（参考）】

4D006

4D052

【Ｆターム（参考）】

4D006GA41

4D006HA01

4D006MA01

4D006MC61

4D006PA01

4D006PB62

4D006PB66

4D006PC72

4D052AA02

4D052EA02

(57)【要約】

【課題】消費エネルギーを低減できる除湿装置を提供する。
【解決手段】除湿装置１は、ケース１０と、流路部材２０と、複数の中空糸膜３０とを備えている。ケース１０は、内部に内部空間１１を形成する。流路部材２０は、ケース１０の内部空間１１内に延びる流路２３を形成する。複数の中空糸膜３０は、ケース１０の内部空間１１に設けられている。複数の中空糸膜３０の各々の端３１は、ケース１０の外部に連通しており、複数の中空糸膜３０の各々の端３２は、ケース１０の外部に連通している。流路部材２０は、ケース１０の内部空間１１に連通する導出口２１と、ケース１０の外部に連通する導入口２２とを有している。複数の中空糸膜３０の各々の端３２と、流路部材２０の導入口２２とは連通可能になっている。流路部材２０において、導出口２１と導入口２２との間に、流路部材２０の流路２３を絞る絞り部２が設けられている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に空間を形成する部材であるケースと、
少なくとも１つの、前記ケースの空間内に延びる流路を形成する部材である流路部材と、
前記ケースの前記空間に設けられる複数の中空糸膜と、を備え、
前記複数の中空糸膜の各々の一端は、前記ケースの外部に連通しており、
前記複数の中空糸膜の各々の他端は、前記ケースの外部に連通しており、
前記流路部材は、少なくとも１つの、前記ケースの空間に連通する開口である導出口と、少なくとも１つの、前記ケースの外部に連通する開口である導入口と、を有しており、
前記複数の中空糸膜の各々の他端と、前記流路部材の前記導入口とは連通可能になっており、
前記流路部材において、前記導出口と前記導入口との間に、前記流路部材の前記流路を絞る絞り部が設けられている、
除湿装置。

【請求項2】

前記絞り部は、オリフィスである、
請求項１に記載の除湿装置。

【請求項3】

前記ケースの外部の空間である第１の空間と、
前記ケースの外部の空間である第２の空間と、を備え、
前記複数の中空糸膜の各々の一端は、前記第１の空間に連通しており、
前記複数の中空糸膜の各々の他端は、前記第２の空間に連通しており、
前記流路部材の前記導入口は、前記第２の空間に連通している、
請求項１に記載の除湿装置。

【請求項4】

前記ケースに取り付けられており、前記第１の空間を形成する第１のカバーと、
前記ケースに取り付けられており、前記第２の空間を形成する第２のカバーと、を備える、
請求項３に記載の除湿装置。

【請求項5】

前記ケースは、前記ケースの空間を前記第１の空間及び前記第２の空間夫々に開放する２つの開口を有しており、
前記ケースには、前記第１の空間及び前記第２の空間夫々に対して前記ケースの空間を閉じる部材である閉塞部が設けられており、
前記複数の中空糸膜の各々は、前記閉塞部を貫通しており、
前記流路部材は、前記閉塞部を貫通している、
請求項１に記載の除湿装置。

【請求項6】

前記流路部材は、閉じられた端を有しており、
前記導出口は、前記端と前記導入口との間に設けられている、
請求項１に記載の除湿装置。

【請求項7】

前記流路部材の前記端は、前記閉塞部に位置している、
請求項６に記載の除湿装置。

【請求項8】

前記流路部材は、前記ケースの空間内に、端を有しており、
前記導出口は、前記端に設けられている、
請求項１に記載の除湿装置。

【請求項9】

前記ケースは、前記ケースの空間を開放する開放部を有している、
請求項１に記載の除湿装置。

【請求項10】

前記開放部は、前記複数の中空糸膜の延び方向において、前記流路部材の前記導出口に対して前記流路部材の前記導入口の側とは反対の側に設けられている、
請求項９に記載の除湿装置。

【請求項11】

前記第１のカバー部は、前記第１の空間を開放する連通路を有しており、
前記第２のカバー部は、前記第２の空間を開放する連通路を有している、
請求項４に記載の除湿装置。

【請求項12】

前記流路部材は、前記複数の中空糸膜に囲まれている、
請求項１に記載の除湿装置。

【請求項13】

前記ケースは、筒状に延びており、
前記ケースの延び方向に直交する断面の形状は円形である、
請求項１に記載の除湿装置。

【請求項14】

前記ケースは、筒状に延びており、
前記ケースの延び方向に直交する断面の形状は扁平な形である、
請求項１に記載の除湿装置。

【請求項15】

水電解システムにおいて、生成された気体の除湿のために用いられる、
請求項１に記載の除湿装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、除湿装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、環境負荷の低減のために、エネルギー源が多様化しており、例えば燃料電池等の水素をエネルギー源とする技術の利用が拡大している。また、水素を蓄電に利用するシステムが提案されている。これに伴い、水素ガスを製造する種々の技術の提案がなされている。水素ガスの製造手段としては、環境負荷の小さい水電解システムが注目されている。水の電気分解で得られる水素及び酸素には水分が多く含まれていることから、水電解システムにおいては、生成した水素ガスを圧縮して貯蔵タンクに充填する際等に、生成した水素ガスから水分を除去することが行われている。このような水分の除去のために、冷却や吸湿材によって除湿する除湿装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－０４３１３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

冷却や吸湿材によって除湿する従来の除湿装置は、除湿剤の乾燥のための加熱等、除湿のために電力を必要とする。このため、従来の除湿装置は、省エネルギーを図る水電解システムのエネルギー効率に影響を与える。このため、従来の除湿装置に対しては、消費エネルギーを低減できる構成が求められている。

【0005】

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費エネルギーを低減できる除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】

上記目的を達成するために、本発明に係る除湿装置は、内部に空間を形成する部材であるケースと、少なくとも１つの、前記ケースの空間内に延びる流路を形成する部材である流路部材と、前記ケースの前記空間に設けられる複数の中空糸膜と、を備え、前記複数の中空糸膜の各々の一端は、前記ケースの外部に連通しており、前記複数の中空糸膜の各々の他端は、前記ケースの外部に連通しており、前記流路部材は、少なくとも１つの、前記ケースの空間に連通する開口である導出口と、少なくとも１つの、前記ケースの外部に連通する開口である導入口と、を有しており、前記複数の中空糸膜の各々の他端と、前記流路部材の前記導入口とは連通可能になっており、前記流路部材において、前記導出口と前記導入口との間に、前記流路部材の前記流路を絞る絞り部が設けられている。

【0007】

本発明の一態様に係る除湿装置において、前記絞り部は、オリフィスである。

【0008】

本発明の一態様に係る除湿装置は、前記ケースの外部の空間である第１の空間と、前記ケースの外部の空間である第２の空間と、を備え、前記複数の中空糸膜の各々の一端は、前記第１の空間に連通しており、前記複数の中空糸膜の各々の他端は、前記第２の空間に連通しており、前記流路部材の前記導入口は、前記第２の空間に連通している。

【0009】

本発明の一態様に係る除湿装置は、前記ケースに取り付けられており、前記第１の空間を形成する第１のカバーと、前記ケースに取り付けられており、前記第２の空間を形成する第２のカバーと、を備える。

【0010】

本発明の一態様に係る除湿装置において、前記ケースは、前記ケースの空間を前記第１の空間及び前記第２の空間夫々に開放する２つの開口を有しており、前記ケースには、前記第１の空間及び前記第２の空間夫々に対して前記ケースの空間を閉じる部材である閉塞部が設けられており、前記複数の中空糸膜の各々は、前記閉塞部を貫通しており、前記流路部材は、前記閉塞部を貫通している。

【0011】

本発明の一態様に係る除湿装置において、前記流路部材は、閉じられた端を有しており、前記導出口は、前記端と前記導入口との間に設けられている。

【0012】

本発明の一態様に係る除湿装置において、前記流路部材の前記端は、前記閉塞部に位置している。

【0013】

本発明の一態様に係る除湿装置において、前記流路部材は、前記ケースの空間内に、端を有しており、前記導出口は、前記端に設けられている。

【0014】

本発明の一態様に係る除湿装置において、前記ケースは、前記ケースの空間を開放する開放部を有している。

【0015】

本発明の一態様に係る除湿装置において、前記開放部は、前記複数の中空糸膜の延び方向において、前記流路部材の前記導出口に対して前記流路部材の前記導入口の側とは反対の側に設けられている。

【0016】

本発明の一態様に係る除湿装置において、前記第１のカバー部は、前記第１の空間を開放する連通路を有しており、前記第２のカバー部は、前記第２の空間を開放する連通路を有している。

【0017】

本発明の一態様に係る除湿装置において、前記流路部材は、前記複数の中空糸膜に囲まれている。

【0018】

本発明の一態様に係る除湿装置において、前記ケースは、筒状に延びており、前記ケースの延び方向に直交する断面の形状は円形である。

【0019】

本発明の一態様に係る除湿装置において、前記ケースは、筒状に延びており、前記ケースの延び方向に直交する断面の形状は扁平な形である。

【0020】

本発明の一態様に係る除湿装置は、水電解システムにおいて、生成された気体の除湿のために用いられる。

【発明の効果】

【0021】

本発明に係る除湿装置によれば、消費エネルギーを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１実施形態に係る除湿装置の斜視図である。

【図2】除湿装置の延び方向に沿う断面における断面図である。

【図3】除湿装置の延び方向に沿う平面によって切断された除湿装置の一方を示す断面斜視図である。

【図4】除湿装置の延び方向に沿う平面によって切断された除湿装置の他方を示す断面斜視図である。

【図5】除湿装置の延び方向に直交する断面における断面図である。

【図6】除湿装置のケース及び流路部の斜視図である。

【図7】除湿装置のケース及び流路部の斜視図である。

【図8】図２の流路部材の導入口の近傍を拡大して示す拡大断面図である。

【図9】除湿装置における流体の流路を概略的に示す図である。

【図10】本発明の第１実施形態に係る除湿装置の変形例の斜視図である。

【図11】図１０の除湿装置の変形例の延び方向に沿う平面によって切断された除湿装置の変形例を示す断面斜視図である。

【図12】本発明の第２実施形態に係る除湿装置の延び方向に沿う平面によって切断された本発明の第２実施形態に係る除湿装置を示す断面斜視図である。

【図13】図１２の流路部材の近傍を拡大して示す拡大断面図である。

【図14】本発明の第２実施形態に係る除湿装置の変形例の延び方向に沿う平面によって切断された除湿装置の変形例を示す断面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面においては、複数の部材について、その全てに符号が付されておらず、複数の構成要素の一部の符号は省略されている場合がある。

【0024】

図１は、本発明の第１実施形態に係る除湿装置１の斜視図であり、図２は、除湿装置１の延び方向に沿う断面における断面図である。また、図３は、除湿装置１の延び方向に沿う平面によって切断された除湿装置１の一方を示す断面斜視図であり、図４は、除湿装置１の延び方向に沿う平面によって切断された除湿装置１の他方を示す断面斜視図である。また、図５は、除湿装置１の延び方向に直交する断面における断面図である。図１～５に示されるように、除湿装置１は、ケース１０と、少なくとも１つの流路部材２０と、複数の中空糸膜３０とを備えている。ケース１０は、内部に空間である内部空間１１を形成する部材である。流路部材２０は、ケース１０の内部空間１１内に延びる流路２３を形成する部材である。複数の中空糸膜３０は、ケース１０の内部空間１１に設けられている。複数の中空糸膜３０の各々の一端である端３１は、ケース１０の外部に連通しており、複数の中空糸膜３０の各々の他端である端３２は、ケース１０の外部に連通している。流路部材２０は、少なくとも１つの、ケース１０の内部空間１１に連通する開口である導出口２１と、少なくとも１つの、ケース１０の外部に連通する開口である導入口２２と、を有している。複数の中空糸膜３０の各々の端３２と、流路部材２０の導入口２２とは連通可能になっている。流路部材２０において、導出口２１と導入口２２との間に、流路部材２０の流路２３を絞る絞り部２が設けられている。以下、除湿装置１の構成について具体的に説明する。なお、図２～５において、複数の中空糸膜３０は全て図示されておらず、一部のみが図示されている。また、図２～５において、中空糸膜３０は概略的に示されている。

【0025】

図６，７は、ケース１０及び流路部材２０の斜視図であり、図６は、ケース１０の延び方向における一方の側から見た斜視図であり、図７は、ケース１０の延び方向における他方の側から見た斜視図である。図１～７に示されるように、ケース１０は、例えば、筒状に延びており、内部に、ケース１０の延び方向に延びる内部空間１１を形成している。図２，５に示されるように、ケース１０は、例えば、円筒状又は略円筒状の形状を有しており、断面が円形又は略円形となっている。なお、ケース１０は、他の形状であってもよい。また、ケース１０は、例えば図２～４，６，７に示されるように、延び方向の両端に開口１２，１３を有している。開口１２，１３は、内部空間１１をケース１０の外部の空間に開放している。図２～４，６に示されるように、除湿装置１において、ケース１０の開口１２は、後述するカバー１７によって画成される空間である第１の空間としての供給空間Ｓ１に内部空間１１を開放するように形成されており、開口１２は、供給空間Ｓ１に内部空間１１を連通させるように形成されている。また、図２～４，７に示されるように、除湿装置１において、ケース１０の開口１３は、後述するカバー１８によって画成される空間である第２の空間としての排出空間Ｓ２に内部空間１１を開放するように形成されており、開口１３は、排出空間Ｓ２に内部空間１１を連通させるように形成されている。

【0026】

また、図１～７に示されるように、ケース１０は、内部空間１１を外部に開放する開放部１４を有している。開放部１４は、例えば、ケース１０の外周面から突出する筒状の部分であり、図２～４に示されるように、内部空間１１をケース１０の外部に連通させる連通路１４ａを有している。除湿装置１において、開放部１４は、例えば、複数の中空糸膜３０の延び方向において、導出口２１に対して、流路部材２０の導入口２２の側とは反対の側に設けられている。具体的には例えば、開放部１４は、ケース１０の延び方向において、導出口２１よりもケース１０の開口１２側に設けられている。開放部１４は、例えば、開口１２の近傍に設けられている。

【0027】

図２～７に示されるように、流路部材２０は、筒状にケース１０の延び方向に延びており、内部に流路部材２０の延び方向に延びる空間である流路２３を形成している。流路部材２０は、例えば、円筒状又は略円筒状の形状を有しており、断面が円形又は略円形となっている。なお、流路部材２０は、他の形状であってもよい。また、流路部材２０は、閉じられた端を有しており、流路部材２０の延び方向の両端の一方の端２０ａは、閉じられた端となっている。一方、流路部材２０の延び方向の両端の他方の端２０ｂには、導入口２２が形成されており、流路２３の端２０ｂは、流路２３を外部に開放している。導入口２２は、例えば図２～４に示されるように、流路部材２０の端２０ｂのほぼ全体を開放する１つの開口を形成している。

【0028】

例えば図２～４に示されるように、流路部材２０は、ケース１０の延び方向における長さと同じ又は略同じ延び方向の長さを有しており、ケース１０の内部空間１１において、開口１２又はその近傍と、開口１３又はその近傍との間を延びている。また、図２～７に示されるように、流路部材２０は、例えば、ケース１０の内部空間１１の中央又は中央近傍を通るように延びている。また、図２～４，６，７に示されるように、流路部材２０の導入口２２が、開口１３側に位置し、また、流路部材２０の端２０ａが、開口１２側に位置するように、流路部材２０は、ケース１０の内部空間１１に配置されている。

【0029】

上述のように、流路部材２０には、流路２３をケース１０の内部空間１１に連通する導出口２１が形成されている。流路部材２０には、例えば、複数の導出口２１が形成されている。導出口２１は、例えば図２～４に示されるように、円弧又は略円弧に沿って延びており、導出口２１の平らに広げた形状は、例えば、細長い矩形又は略矩形、または、細長い楕円又は略楕円形となっている。なお、導出口２１の形状は、これに限られず、種々の形状とすることができる。また、複数の導出口２１は、例えば図２～４に示されるように、一定の範囲において、整列して配置されている。具体的には例えば、流路部材２０の一定の領域において、複数の導出口２１が流路部材２０の延び方向に並べられて列が形成されており、また、この複数の導出口２１の列が、複数、周方向に並べられている。

【0030】

流路部材２０において、複数の導出口２１は、閉じられた端２０ａと導入口２２との間に設けられており、例えば、ケース１０の内部空間１１内の流路部材２０において、開口１３側に設けられている。例えば図２～３に示されるように、複数の導出口２１は、開口１３の近傍に設けられている。

【0031】

図２～４に示されるように、ケース１０の内部空間１１において、ケース１０と流路部材２０との間の環状の空間には、複数の中空糸膜３０が充填されている。各中空糸膜３０は、中空糸膜３０の内部と外部との間で、湿潤な気体中の水分を乾燥した気体側に移動させる膜分離作用を有するようになっており、中空管状に作られている。各中空糸膜３０は、上述のように、一対の端３１，３２を有しており、各中空糸膜３０は、この一対の端３１，３２の間を延びている。複数の中空糸膜３０は、ケース１０の延び方向に沿って延びており、開口１２又はその近傍と、開口１３又はその近傍との間を延びている。また、複数の中空糸膜３０は、流路部材２０を囲むように設けられている。また、複数の中空糸膜３０は、互いに隣接する中空糸膜３０の間を流体が通過できるように、ケース１０の内部空間１１に設けられている。中空糸膜３０の材料には、例えば、孔径制御による毛管凝縮機構により水分を透過する特性を有するポリフェニルスルホン等を好適に用いることができる。

【0032】

図２～４に示されるように、ケース１０には、供給空間Ｓ１及び排出空間Ｓ２夫々に対して、ケース１０の内部空間１１を閉じる部材である閉塞部１５，１６が設けられている。除湿装置１において、各中空糸膜３０は、閉塞部１５，１６夫々を貫通しており、各中空糸膜３０の両方の端３１，３２は夫々、供給空間Ｓ１及び排出空間Ｓ２に位置している又は接している。また、図２～４に示されるように、流路部材２０の導入口２２側の部分は、閉塞部１６を貫通しており、導入口２２は、排出空間Ｓ２に位置している又は接している。また、図２～４に示されるように、流路部材２０の端２０ａ側の部分は、閉塞部１５を貫通しており、端２０ａは、供給空間Ｓ１に位置している又は接している。なお、流路部材２０の端２０ａ側の部分は、閉塞部１５を貫通していなくてもよく、流路部材２０の端２０ａは、閉塞部１５の内部に位置していてもよい。また、流路部材２０は、閉塞部１５まで延びておらず、流路部材２０の端２０ａは、閉塞部１５の内部に位置していなくてもよい。なお、閉塞部１５，１６は、例えばエポキシ樹脂等のポッティング材料が硬化することにより形成される部材である。

【0033】

このように、閉塞部１５，１６によって、ケース１０の内部空間１１は、供給空間Ｓ１及び排出空間Ｓ２夫々に対して閉じられている。一方、各中空糸膜３０の端３１，３２は、供給空間Ｓ１及び排出空間Ｓ２夫々に連通しており、各中空糸膜３０の内部は、両端において、供給空間Ｓ１及び排出空間Ｓ２夫々に連通している。また、流路部材２０の導入口２２は、排出空間Ｓ２に連通しており、流路部材２０の流路２３は、導入口２２を介して排出空間Ｓ２に連通している。一方、流路部材２０の流路２３は、供給空間Ｓ１に連通していない。

【0034】

各中空糸膜３０は、閉塞部１５，１６夫々を貫通しており、各中空糸膜３０は、閉塞部１５，１６によってケース１０に固定されている。これにより、複数の中空糸膜３０が、ケース１０の内部空間１１に固定されている。また、流路部材２０は、閉塞部１５を貫通しており又は閉塞部１５に埋まっており、また、閉塞部１６を貫通しており、流路部材２０は、閉塞部１５，１６によってケース１０に固定されている。

【0035】

図１～４に示されるように、除湿装置１は、カバー１７，１８を有している。カバー１７は、ケース１０と共に供給空間Ｓ１を画成する部材である。カバー１７は、除湿装置１において、ケース１０の開口１２を囲んで、ケース１０に取り付けられており、供給空間Ｓ１を覆っている。また、カバー１８は、ケース１０と共に供給空間Ｓ１を画成する部材である。カバー１８は、除湿装置１において、ケース１０の開口１３を囲んで、ケース１０に取り付けられており、排出空間Ｓ２を覆っている。また、カバー１７は、供給空間Ｓ１を外部に開放する連通部１７ａを有している。連通部１７ａは、例えば、カバー１７の外側面から突出する筒状の部分であり、図１，３に示されるように、供給空間Ｓ１をカバー１７の外部の空間に連通させる連通路１７ｂを有している。同様に、カバー１８は、排出空間Ｓ２を外部に開放する連通部１８ａを有している。連通部１８ａは、例えば、カバー１８の外側面から突出する筒状の部分であり、図１，４に示されるように、排出空間Ｓ２をカバー１８の外部の空間に連通させる連通路１８ｂを有している。

【0036】

図８は、図２の流路部材２０の導入口２２の近傍を拡大して示す拡大断面図である。図２～４，７，８に示されるように、流路部材２０の流路２３を絞る絞り部２は、例えば、オリフィス２である。図２～４，７，８に示されるように、オリフィス２は、例えば、流路部材２０の端２０ｂに取り付けられており、導入口２２から流路２３内に入り込んでいる。オリフィス２は、図８に示されるように、貫通孔である絞り孔２ａを有している。絞り孔２ａは、流路２３の断面積よりも小さい断面積を有するように形成されている。また、絞り孔２ａは、流路２３に沿って延びている。なお、流路２３の断面積は、流路２３の延び方向に直交する断面における流路２３の面積であり、また、絞り孔２ａの断面積は、絞り孔２ａの延び方向に直交する断面における絞り孔２ａの面積である。また、オリフィス２は、例えば図８に示されるように、流路２３内に入り込む部分である本体部２ｂと、本体部２ｂから外周側に飛び出している部分であるフランジ部２ｃを有している。フランジ部２ｃは、流路部材２０の端２０ｂに接触するようになっている。

【0037】

オリフィス２は、図８に示されるように、流路部材２０の導入口２２において、流路２３を絞っており、導入口２２から流路２３内に入る流体は、オリフィス２によって膨張され、オリフィス２を通った気体の圧力は低下する。オリフィス２の絞り孔２ａの断面積は、オリフィス２通過前の流体の圧力に対するオリフィス２通過後の流体の圧力が所定の比率となるように設定されている。なお、オリフィス２の絞り孔２ａの断面積は、上述の圧力低下となるような値に限定されず、種々の値を取り得る。また、オリフィス２は、複数の絞り孔２ａを有していてもよい。

【0038】

また、オリフィス２は、流路部材２０の導入口２２に設けられるものに限られず、導出口２１と導入口２２との間の他の位置に設けられてもよい。また、絞り部２は、オリフィス２に限られない。例えば、絞り孔２ａを有する絞り部２が、流路部材２０の流路２３に直接、一体的に形成されていてもよい。この場合、流路部材２０に複数の導入口２２を設けてもよい。

【0039】

除湿装置１は、上述のような構成を有しており、供給空間Ｓ１は、カバー１７の連通部１７ａを介して除湿装置１の外部と連通しており、また、端３１において中空糸膜３０の内部と連通している。排出空間Ｓ２は、端３２において中空糸膜３０の内部と連通しており、また、導入口２２において流路部材２０の流路２３に連通している。これにより、中空糸膜３０と流路部材２０とは、排出空間Ｓ２を介して連通している。また、排出空間Ｓ２は、カバー１８の連通路１８ａを介して除湿装置１の外部と連通している。また、流路部材２０の流路２３は、導出口２１を介してケース１０の内部空間１１に連通している。また、ケース１０の内部空間１１は、開放部１４を介して、除湿装置１の外部と連通している。

【0040】

このように、図９に概略的に示すように、除湿装置１には、除湿装置１の外部から、カバー１７の連通部１７ａ、供給空間Ｓ１、中空糸膜３０、排出空間Ｓ２、流路部材２０、ケース１０の内部空間１１、及び開放部１４を通って、除湿装置１の外部に至る流路である除湿流路Ｆ１が形成されている。また、除湿装置１には、除湿装置１の外部から、カバー１７の連通部１７ａ、供給空間Ｓ１、中空糸膜３０、排出空間Ｓ２、及びカバー１８の連通部１８ａを通って、除湿装置１の外部に至る流路である排出流路Ｆ２が形成されている。

【0041】

次いで、除湿装置１の作用について説明する。除湿装置１は、例えば、水を電気分解して水素及び酸素を生成する水電解システムにおいて、水を電気分解して生成された水素ガス及び酸素ガスを除湿するために用いられる。以下、除湿装置１の作用について、水素ガスの除湿を例に説明する。水電解システムの電解タンクにおいて、水の電気分解によって生成された水素ガスは、除湿装置１に供給される。この水の電気分解によって生成される水素ガスは、水分を含む混合ガスであり、また、高圧のガスである。この混合ガスに含まれる水分のうち、液体の水分は、水素分離器等によって分離され、水蒸気を含む水素ガス（以下、「湿り水素ガス」という。）が除湿装置１に供給される。除湿装置１に供給される湿り水素ガスの圧力は、例えば、０．９ＭＰａ程度である。湿り水素ガスは、カバー１７の連通路１７ａを介して供給空間Ｓ１に供給される。

【0042】

供給空間Ｓ１に供給された湿り水素ガスは、複数の中空糸膜３０を通って、排出空間Ｓ２に流入する。排出空間Ｓ２に流入した湿り水素ガスの一部は、導入口２２から流路部材２０の流路２３内に流入し、上述の除湿流路Ｆ１を流れる。導入口２２から流路２３に流入した湿り水素ガスは、オリフィス２の絞り孔２ａを通って体積膨張され、減圧される。このため、絞り孔２ａを出た湿り水素ガスの圧力は、オリフィス２に入る前の湿り水素ガスの圧力よりも低くなる。この減圧によって、オリフィス２を通過した湿り水素ガスに含まれる水蒸気の分圧も低下する。つまり、オリフィス２を通過した湿り水素ガスの単位体積当たりの水蒸気量は低下する。例えば、オリフィス２によって、湿り水素ガスの圧力を大気圧程度まで減圧すると、湿り水素ガスに含まれる水蒸気の分圧は大幅に低減される。つまり、オリフィス２を通過した湿り水素ガスの単位体積当たりの水蒸気量は、オリフィス２を通過する前の湿り水素ガスの単位体積当たりの水蒸気量よりも大幅に低減される。

【0043】

オリフィス２によって減圧された湿り水素ガス（以下、「減圧湿り水素ガス」という。）は、流路２３を流れ、導出口２１からケース１０の内部空間１１に流出する。導出口２１からケース１０の内部空間１１に流出した減圧湿り水素ガスは、内部空間１１全体に広がり、互いに隣接する中空糸膜３０の間の空間に入り込み、各中空糸膜３０に接触する。中空糸膜３０は、上述のように、内部と外部との間で、湿潤な気体中の水分を乾燥した気体側に移動させる膜分離作用を有する。各中空糸膜３０の内部を通る気体は、水の電気分解によって生成された湿り水素ガスであり、一方、各中空糸膜３０の外部で中空糸膜３０に接触する減圧湿り水素ガスは、湿り水素ガスに対して水蒸気量が少ない乾燥した気体である。このため、各中空糸膜３０の内部を通る湿り水素ガスから、各中空糸膜３０の外部の減圧湿り水素ガスに水分が移動する。このようにして、ケース１０の内部空間１１に流入した減圧湿り水素ガスによって、各中空糸膜３０内を流れる湿り水素ガスが除湿される。

【0044】

ケース１０には、内部空間１１を外部に開放する開放部１４が設けられており、内部空間１１に充填された減圧湿り水素ガスは、開放部１４を介して内部空間１１の外に流れ出ることができる。これにより、中空糸膜３０の内部を通る湿り水素ガスから水分を吸収した減圧湿り水素ガスを、内部空間１１の外に排出することができる。

【0045】

上述のように、流路部材２０は、内部空間１１の中央又は略中央に設けられており、複数の中空糸膜３０に囲まれている。また、流路部材２０の導出口２１は、ケース１０の開口１３の近傍に設けられており、また、開放部１４は、ケース１０の開口１２の近傍に設けられている。これにより、流路部材２０の導出口２１から内部空間１１に流入した流体を、ケース１０の開口１３の近傍から開口１２の近傍に向かって流すことができ、内部空間１１の延び方向に一方の端から他方の端に向かって内部空間１１全体に流体を流すことができる。このため、複数の中空糸膜３０全体に、減圧湿り水素ガスが接触するようにできる。また、減圧湿り水素ガスが内部空間１１内に滞留することを抑制することができ、水分を吸収した減圧湿り水素ガスの開放部１４からの排出の効率を良くすることができる。

【0046】

一方、内部空間１１において除湿された湿り水素ガスは、各中空糸膜３０から排出空間Ｓ２に排出され、流路部材２０に流入する湿り水素ガスを除いて、カバー１８の連通部１８ａから除湿装置１の外部に排出される。除湿装置１において除湿された水素ガスは、例えば、高圧にされてタンクに貯蔵される。このため、タンクに貯蔵するために、除湿装置１から排出された水素ガスが数十ＭＰａの高圧に圧縮されたとしても、除湿装置１から排出された水素ガスから水滴が発生することを防ぐことができる。また、除湿装置１から排出された水素ガスを更に、従来の除湿装置を用いて除湿してもよい。この場合、高圧タンクに貯蔵される水素ガスの水蒸気をより低減することができる。また、従来の除湿装置を用いて除湿しても、補助的な使用であるため、従来の除湿装置の消費エネルギーを低減することができ、システム全体の消費エネルギーを低減することができる。なお、除湿装置１から排出される除湿された湿り水素ガスの利用方法は、上述のものに限られない。

【0047】

また、開放部１４からの排出された水分を吸収した減圧湿り水素ガスは、例えば、水電解システムの電解タンクに戻される。また、開放部１４からの排出された水分を吸収した減圧湿り水素ガスは、例えば、水電解システムの補器等の電源として用いられる燃料電池に供給される。なお、除湿装置１から排出される水分を吸収した減圧湿り水素ガスの利用方法は、上述のものに限られない。

【0048】

上述のように、除湿装置１は、従来の除湿装置のように、除湿機能の再生のためのエネルギーを必要とせず、消費エネルギーを低減することができる。また、除湿装置１が使用されるシステムにおけるエネルギー効率を向上させることができる。また、除湿装置１は、流路部材２０を用いて、除湿のためにケース１０の内部空間１１に減圧湿り水素ガスを供給するため、内部空間１１全体に減圧湿り水素ガスを滑らかに流すことができ、効率よく湿り水素ガスの除湿を行うことができる。

【0049】

なお、流路部材２０において導出口２１が開口１３のより近傍に設けられているほど、ケース１０の内部空間１１全体に減圧湿り水素ガスを供給しやすくなるが、オリフィス２によって適切に湿り水素ガスの減圧がなされるように、流路部材２０は、オリフィス２から導出口２１まで、所定の長さを有している。また、排出空間Ｓ２から所定の量、例えば５～２０％の湿り水素ガスが流路部材２０に流入するように、例えば、排出空間Ｓ２内の湿り水素ガスの圧力及びオリフィス２の絞り孔２ａの断面積が設定されている。

【0050】

このように、本発明の第１実施形態に係る除湿装置１によれば、消費エネルギーを低減することができる。

【0051】

次いで、本発明の第１実施形態に係る除湿装置１の変形例について説明する。図１０は、除湿装置１の変形例の斜視図であり、図１１は、除湿装置１の変形例の延び方向に沿う平面によって切断された除湿装置１の変形例を示す断面斜視図である。なお、図１１において、複数の中空糸膜３０の図示が省略されている。図１０，１１に示されるように、変形例に係る除湿装置１は、上述の除湿装置１に対して、主としてケースの形状が異なる。図１０，１１に示されるように、変形例に係る除湿装置１は、扁平な形状のケース１０を有している。ケース１０の延び方向に直交する断面の形状は、扁平な円形又は扁平な略円形である。ケース１０の延び方向に直交する断面の形状は、矩形又は略矩形であってもよく、ケース１０の内部空間１１が、ケース１０の延び方向に直交する方向に扁平に広がった形状である。変形例に係る除湿装置１によれば、複数の中空糸膜３０全体に、減圧湿り水素ガスがより接触するようにできる。また、流路部材２０の数を容易に増やすことができる。ケース１０内の流路部材２０の数を増やすことにより、流路部材２０から排出される減圧湿り水素ガスの内部空間１１における流れをより意図した流れに調整することができる。

【0052】

次いで、本発明の第２実施形態に係る除湿装置３について説明する。図１２は、除湿装置３の延び方向に沿う平面によって切断された除湿装置３を示す断面斜視図である。図１２に示されるように、本実施形態に係る除湿装置３は、流路部材の形態が、上述の除湿装置１と異なる。以下、除湿装置３の構成について、上述の除湿装置１と同一の構成又は同様の機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成について説明する。なお、図１２において、複数の中空糸膜３０は全て図示されておらず、一部のみが図示されている。また、図１２において、中空糸膜３０は概略的に示されている。

【0053】

図１２，１３に示されるように、除湿装置３は、流路部材２０ではなく、流路部材２５を有している。なお、図１３は、図１２の流路部材２５の近傍を拡大して示す拡大断面図である。図１３において、複数の中空糸膜３０の図示は省略されている。流路部材２５は、ケース１０の内部空間１１内に、端２０ｂに対をなす端２５ａを有しており、導出口２６は、端２５ａに設けられている。つまり、流路部材２５は、上述の流路部材２０とは異なり、端２０ｂに対をなす端２５ａは閉じられておらず、また、流路部材２５は、閉鎖部１５まで延びておらず、内部空間１１の途中で終端している。また、流路部材２５は、導出口２６を１つのみ有している。なお、流路部材２５の端２５ａに対をなす端は、上述の流路部材２０と同様の端２０ｂとなっており、導入口２２を有しており、流路部材２０と同様にオリフィス２が取り付けられている。

【0054】

図１２，１３に示されるように、流路部材２５は、内部空間１１において、閉塞部１６側に導出口２６を有しており、例えば、閉塞部１６の近傍に導出口２６を有している。但し、オリフィス２によって適切に湿り水素ガスの減圧がなされるように、流路部材２５は、端２０ｂから所定の長さを有している。また、流路部材２５は、例えば図１２，１３に示されるように、筒状にケース１０の延び方向に延びており、内部に流路部材２０の延び方向に延びる空間である流路２７を形成している。流路部材２５は、例えば、円筒状又は略円筒状の形状を有しており、断面が円形又は略円形となっている。また、流路部材２５は、例えば図１２，１３に示されるように、流路２７が先細となるような形状となっている。なお、流路２７は先細となっていなくてもよい。

【0055】

除湿装置３は、上述のように、流路部材２０とは異なる流路部材２５を有しており、減圧湿り水素ガスは、流路部材２５の導出口２６から内部空間１１に流出される。除湿装置３は、上述の除湿装置１と同様に作用する。また、流路部材２５は、流路部材２０よりも短く、ケース１０内に流路部材２５の数を増やすことがより容易である。ケース１０内の流路部材２５の数を増やすことにより、流路部材２５から排出される減圧湿り水素ガスの内部空間１１における流れをより意図した流れに調整することができる。

【0056】

このように、本発明の第２実施形態に係る除湿装置３によれば、消費エネルギーを低減することができる。

【0057】

次いで、本発明の第２実施形態に係る除湿装置３の変形例について説明する。図１４は、除湿装置３の変形例の延び方向に沿う平面によって切断された除湿装置３の変形例を示す断面斜視図である。なお、図１４において、複数の中空糸膜３０の図示が省略されている。図１４に示されるように、除湿装置３のケース１０は、除湿装置１の変形例と同様に、扁平な形状のケース１０としてもよい。例えば、ケース１０の延び方向に直交する断面の形状は、扁平な円形又は扁平な略円形である。ケース１０の延び方向に直交する断面の形状は、矩形又は略矩形であってもよく、ケース１０の内部空間１１が、ケース１０の延び方向に直交する方向に扁平に広がった形状である。変形例に係る除湿装置３によれば、複数の中空糸膜３０全体に、減圧湿り水素ガスがより接触するようにできる。また、ケース１０内の流路部材２５の数を増やすことをより容易にすることができる。このため、流路部材２５から排出される減圧湿り水素ガスの内部空間１１における流れをより意図した流れに調整することをできる。

【0058】

以上、上記実施形態を通じて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に様々な変更又は改良を加えることができることが当業者には明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0059】

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、上述の実施形態は、本発明が利用される利用対象を限定するものではなく、本発明はあらゆるものをその利用対象として含み得る。上記実施形態が備える各構成要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。例えば、本発明は、製造上の公差等の実施において発生する差を含むものである。また、技術的に矛盾しない範囲において、異なる実施形態で示した構成要素同士を部分的に置換し又は組み合わせることができる。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0060】

１，３ 除湿装置、２ 絞り部、２ａ 絞り孔、２ｂ 本体部、２ｃ フランジ部、１０ ケース、１１ 内部空間、１２，１３ 開口、１４ 開放部、１４ａ 連通路、１５，１６ 閉塞部、１７，１８ カバー、１７ａ，１８ａ 連通部、１７ｂ，１８ｂ 連通路、２０，２５ 流路部材、２０ａ，２０ｂ，２５ａ 端、２１，２６ 導出口、２２ 導入口、２３，２７ 流路、３０ 中空糸膜、３１，３２ 端、Ｆ１ 除湿流路、Ｆ２ 排出流路、Ｓ１ 供給空間、Ｓ２ 排出空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】