特開 2024-22042 燃料電池用の加湿装置

(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】P2024022042

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】燃料電池用の加湿装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/22 20060101AFI20240208BHJP

   B01D 63/14 20060101ALI20240208BHJP

   B01D 63/00 20060101ALI20240208BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20240208BHJP

【ＦＩ】

B01D53/22

B01D63/14

B01D63/00 510

H01M8/04 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022125343

(22)【出願日】2022-08-05

(71)【出願人】

【識別番号】000151209

【氏名又は名称】マーレジャパン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】506292974

【氏名又は名称】マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＨＬＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｐｒａｇｓｔｒａｓｓｅ ２６－４６， Ｄ－７０３７６ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】柴田 隆文

(72)【発明者】

【氏名】国分 泰志

(72)【発明者】

【氏名】地野 好征

【テーマコード（参考）】

4D006

5H127

【Ｆターム（参考）】

4D006GA41

4D006HA72

4D006JA04A

4D006JA22A

4D006JA22C

4D006JA25A

4D006JB06

4D006JB07

4D006KA01

4D006KB14

4D006MA03

4D006PB17

4D006PB65

4D006PC80

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB34

5H127BB37

5H127EE17

(57)【要約】

【課題】流体経路を簡素化することができる燃料電池用の加湿装置を提供する。
【解決手段】燃料電池用の加湿装置１は、矩形状の膜状部材４が山折り部４１と谷折り部４２とを交互に有して屈曲されることで直方体状に形成された加湿部本体２を備える。膜状部材４は、水分が通過可能な加湿膜４Ａと、加湿膜４Ａの両面に積層されるとともにそれぞれ流体が通過可能な２つのスペーサ層４Ｂ，４Ｃと、を有する。加湿部本体２には、膜状部材４のうち山折り部４１と谷折り部４２との並設方向に沿った端縁部４３Ａ，４３Ｂに、封止部５が設けられている。封止部５は、２つのスペーサ層４Ｂ，４Ｃのうちいずれか一方を封止する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

矩形状の膜状部材が山折り部と谷折り部とを交互に有して屈曲されることで直方体状に形成された加湿部本体を備え、
前記膜状部材は、水分が通過可能な加湿膜と、該加湿膜の両面に積層されるとともにそれぞれ流体が通過可能な２つのスペーサ層と、を有し、
前記加湿部本体には、前記膜状部材のうち前記山折り部と前記谷折り部との並設方向に沿った端縁部に、前記２つのスペーサ層のうちいずれか一方を封止する封止部が設けられていることを特徴とする、燃料電池用の加湿装置。

【請求項2】

前記封止部が、接着剤により構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用の加湿装置。

【請求項3】

前記２つのスペーサ層において、前記封止部が設けられた前記スペーサ層は、湿潤流体が通過する湿潤層であり、他方の前記スペーサ層は、前記湿潤流体よりも水分が少ない乾燥流体が通過する乾燥層であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の燃料電池用の加湿装置。

【請求項4】

少なくとも１つの前記加湿部本体を収容するケースを備え、
前記ケースには、前記加湿部本体のうち前記封止部が設けられる面を開放するとともに、前記山折り部又は前記谷折り部の頂点部を含む面の少なくとも２箇所を開放するように、複数の開口部が形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の燃料電池用の加湿装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池用の加湿装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、車両等に搭載される燃料電池において、供給される空気等の流体に適切な量の水分（水蒸気を含む。以下においても、流体に含まれる「水分」は、水蒸気を含むものとする）を含ませるために加湿装置を用いることが知られている。このような加湿装置として、プリーツ形状の水蒸気透過膜を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１，２に記載された加湿装置では、水蒸気透過膜の両面に流体供給路が形成されており、これら２つの供給路を通過する流体同士の間で水分が移動するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－３１７４５６号公報

【特許文献2】特開２００７－２８５６００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１，２に記載されたようにプリーツ形状の水蒸気透過膜を備えた加湿装置では、流体は、プリーツの複数の稜線が並ぶ方向に沿って進行し、水蒸気透過膜に導入され、稜線に沿った方向に進行して水蒸気透過膜から導出され、再び稜線が並ぶ方向に沿って逆方向に進行する。即ち、流体が各々の流体供給路を通過するためには、９０°の方向転換を２回含むＵターンが必要となる。このように、流体が通過する経路が複雑であると圧力損失が上昇し、特に乾燥流体を送り込むためのブロアーの性能を向上させる必要があり、流体経路の簡素化が望まれていた。

【0005】

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、流体経路を簡素化することができる燃料電池用の加湿装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池用の加湿装置は、矩形状の膜状部材が山折り部と谷折り部とを交互に有して屈曲されることで直方体状に形成された加湿部本体を備え、前記膜状部材は、水分が通過可能な加湿膜と、該加湿膜の両面に積層されるとともにそれぞれ流体が通過可能な２つのスペーサ層と、を有し、前記加湿部本体には、前記膜状部材のうち前記山折り部と前記谷折り部との並設方向に沿った端縁部に、前記２つのスペーサ層のうちいずれか一方を封止する封止部が設けられていることを特徴とする。

【0007】

この態様によれば、封止部が設けられたスペーサ層では、流体は、直方体状の加湿部本体のうち山折り部または谷折り部の頂点部を含む面に導入され、山折り部又は谷折り部において流れの向きを変え、導入時と同じ面から導出される。一方、封止部が設けられないスペーサ層では、流体は、直方体状の加湿部本体のうち封止部が設けられた一対の面（即ち一対の端縁部のそれぞれを含む面）の一方から流体が供給され、直線状に進行した後、一対の面の他方から導出される。即ち、両面のスペーサ層はそれぞれ流体経路を形成しており、一方の流体経路において流体が方向転換する必要がなく、流体経路を簡素化することができる。

【0008】

前記封止部が、接着剤により構成されていてもよい。この態様によれば、膜状部材によって直方体状の加湿部本体を形成する際に、封止部によって直方体形状を保ちやすくすることができる。また、封止部が、流体を封止する機能と、形状を維持する機能と、の両方を有し、加湿装置の構成を簡素化することができる。

【0009】

前記２つのスペーサ層において、前記封止部が設けられた前記スペーサ層は、湿潤流体が通過する湿潤層であり、他方の前記スペーサ層は、前記湿潤流体よりも水分が少ない乾燥流体が通過する乾燥層であってもよい。この態様によれば、湿潤流体が湿潤層を通過する際に、乾燥流体が乾燥層を通過する際よりも、圧力損失が大きくなる。即ち、湿潤流体を湿潤層に比較的長時間留めることができ、湿潤流体から乾燥流体に水分を移動させやすくすることができる。

【0010】

少なくとも１つの前記加湿部本体を収容するケースを備え、前記ケースには、前記加湿部本体のうち前記一対の端縁を含む面を開放するとともに、前記山折り部又は前記谷折り部の頂点部を含む面の少なくとも２箇所を開放するように、複数の開口部が形成されていてもよい。この態様によれば、ケースによって加湿部本体を保持して変形を抑制しつつ、各々のスペーサ層によって形成される流体経路に流体を導入及び導出させることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係るの燃料電池用の加湿装置によれば、加湿膜の２つのスペーサ層のうちいずれか一方を封止する封止部が設けられていることで、流体経路を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る加湿装置を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る加湿装置の加湿部本体を示す斜視図である。

【図3】図２の拡大図である。

【図4】本発明の実施形態に係る加湿装置の加湿部本体の膜状部材を示す断面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る加湿装置を組み立てる様子を示す斜視図である。

【図6】本発明の変形例１に係る加湿装置を示す斜視図である。

【図7】本発明の変形例２に係る加湿装置を示す斜視図である。

【図8】本発明の変形例３に係る加湿装置を示す斜視図である。

【図9】本発明の変形例４に係る加湿装置を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。本発明の実施形態に係る燃料電池用の加湿装置１は、矩形状の膜状部材４が山折り部４１と谷折り部４２とを交互に有して屈曲されることで直方体状に形成された加湿部本体２を備える。膜状部材４は、水分が通過可能な加湿膜４Ａと、加湿膜４Ａの両面に積層されるとともにそれぞれ流体が通過可能な２つのスペーサ層４Ｂ，４Ｃと、を有る。加湿部本体２には、膜状部材４のうち山折り部４１と谷折り部４２との並設方向に沿った端縁部４３Ａ，４３Ｂに、封止部５が設けられている。封止部５は、２つのスペーサ層４Ｂ，４Ｃのうちいずれか一方を封止する。

【0014】

加湿装置１は、例えば車載された燃料電池において水を電気分解するＦＣスタックに対して送り込まれる空気を加湿するものであって、本実施形態では、図１に示すように、１つの加湿部本体２と、１つの加湿部本体２を収容するケース３と、を備える。図１は、本発明の実施形態に係る加湿装置１を示す斜視図である。エアクリーナによって不純物やゴミ等が除去された空気が、エアコンプレッサによってＦＣスタックに送り込まれ、水分を含んだ空気がＦＣスタックから排出される。加湿装置１は、ＦＣスタックから排出される空気を湿潤流体とし、ＦＣスタックに送り込む空気を乾燥流体（湿潤流体よりも水分が少ない流体）として、湿潤流体から乾燥流体に水分を移動させるものである。

【0015】

図２は、加湿装置１の加湿部本体２を示す斜視図であり、図３は図２の拡大図である。加湿部本体２は、図２，３に示すように、矩形状の膜状部材４が複数の山折り部４１と谷折り部４２とを有し、これらが交互に配置されることで直方体状に形成されている。以下では、山折り部４１と谷折り部４２との並設方向をＸ方向とし、屈曲前の膜状部材４の幅方向に対応する方向をＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向の両方に直交する方向をＺ方向とする。

【0016】

図４は、膜状部材４を示す断面図である。膜状部材４は、図４に示すように、水分が通過可能な加湿膜４Ａと、加湿膜４Ａの両面に積層された２つのスペーサ層４Ｂ，４Ｃと、を有する。スペーサ層４Ｂは湿潤流体が通過する湿潤層であり、膜状部材４においてスペーサ層４Ｂが設けられた側を一面側とする。スペーサ層４Ｃは乾燥流体が通過する乾燥層であり、膜状部材４においてスペーサ層４Ｃが設けられた側を他面側とする。

【0017】

加湿膜４Ａは、水分を含む流体から実質的に水分のみを選択的に透過させる性質を有する膜によって形成される。加湿膜４Ａは、例えばポリテトラフルオロエチレン等の水蒸気透過性材料により形成された膜を積層させたり、水蒸気透過性材料を含浸させた膜を用いたりすることによって形成される。加湿膜４Ａの厚さは、例えば１０～５００μｍ程度であることが好ましい。

【0018】

スペーサ層４Ｂ，４Ｃは、例えば織布や不織布、樹脂製ネット、金属製ネット等の流体（特に気体）の透過性に優れたシート材によって構成され、山折り部４１及び谷折り部４２を含むプリーツ形状を維持するための補強材としても機能する。スペーサ層４Ｂ，４Ｃの厚さは、例えば１００～２０００μｍ程度であることが好ましく、スペーサ層４Ｂ，４Ｃの気孔率は、例えば５０～９５％であることが好ましい。尚、スペーサ層４Ｂとスペーサ層４Ｃとは、同一の材料によって構成されていてもよいし、異なる材料によって構成されていてもよい。

【0019】

山折り部４１は、膜状部材４の一面側に凸となるように１８０°折り返された部分であり、谷折り部４２は、膜状部材４の他面側に凸となるように１８０°折り返された部分である。膜状部材４の一面側（即ちスペーサ層４Ｂ）において、谷折り部４２をＸ方向から挟んで対向する面４４，４５同士が平行となり（即ちいずれもＹＺ平面に沿って延び）、且つ、互いに接触する。膜状部材４の他面側（即ちスペーサ層４Ｃ）において、山折り部４１をＸ方向から挟んで対向する面４６，４７同士が平行となり（即ちいずれもＹＺ平面に沿って延び）、且つ、互いに接触する。プリーツピッチ（隣り合う山折り部４１の頂点部同士の間隔、又は、隣り合う谷折り部４２の頂点部同士の間隔）は、例えば０．５～５ｍｍ程度であることが好ましく、プリーツ高さ（直方体状の加湿部本体２のＺ方向寸法）は、１０～１００ｍｍ程度であることが好ましい。

【0020】

山折り部４１及び谷折り部４２の頂点部は曲面状に形成され、この曲率半径は、後述するような加工時に用いるブレードの先端形状によって決まる。また、プリーツ状に折られた膜状部材４に対してＸ方向の力を加えるとともにこの力の大きさを制御することにより、この曲率半径を決定してもよい。

【0021】

直方体状の加湿部本体２は、ＸＹ平面に沿った一対の面２１Ａ，２１Ｂと、ＹＺ平面に沿った一対の面２２Ａ，２２Ｂと、ＺＸ平面に沿った一対の面２３Ａ，２３Ｂと、を有する。面２１Ａは、山折り部４１の頂点部を含み且つスペーサ層４Ｂによって形成され、面２１Ｂは、谷折り部４２の頂点部を含み且つスペーサ層４Ｃによって形成されている。一対の面２２Ａ，２２Ｂは、スペーサ層４Ｂによって形成されている。一対の面２３Ａ，２３Ｂは、膜状部材４のうちＸ方向に沿った端縁部４３Ａ，４３Ｂを含んで形成されている。

【0022】

一対の面２３Ａ，２３Ｂに対して、即ち一対の端縁部４３Ａ，４３Ｂに対して、湿潤層であるスペーサ層４Ｂを封止する封止部５が設けられている。封止部５は、例えばオレフィン系の接着剤によって構成されており、図４に示すように、メッシュ状のスペーサ層４Ｂにおいて隙間を埋めるように浸透することにより、流体の通過を規制する。

【0023】

封止部５は、端縁部４３Ａ，４３Ｂにおいて、スペーサ層４ＢをＹ方向外側から覆うように設けられていてもよいし、スペーサ層４Ｂの一部をＹ方向外側に露出させるように、端縁よりも若干内側に配置されていてもよい。即ち、一対の端縁部４３Ａ，４３Ｂに対して封止部５が設けられるとは、端縁に沿って封止部５が設けられる構成だけでなく、端縁よりも若干内側に封止部５が設けられる構成も含むものである。

【0024】

封止部５は、膜状部材４の一面側に設けられたスペーサ層４Ｂのうち、谷折り部４２を挟んで対向する面４４，４５同士を、封止部５が設けられた領域において接着する。このとき、例えば山折り部４１及び谷折り部４２を有する膜状部材４に対してＸ方向の力が加えられることにより、各々の面４４，４５に設けられて封止部５を構成する接着剤同士が圧着されればよい。

【0025】

ケース３は、例えば樹脂によって形成され、ケース本体３Ａと、枠部３Ｂと、を有して全体として四角筒状に形成される。即ち、ケース３は、Ｙ方向の両側に開口部３１，３２を有する。枠部３Ｂは、四角形枠状に形成されて開口部３１を有し、ケース本体３Ａに対して着脱可能に設けられている。

【0026】

開口部３１，３２は、封止部５が設けられた一対の面２３Ａ，２３Ｂが配置される部分であり、面２３Ａ，２３Ｂを開放する。開口部３１，３２は、その内寸（Ｘ方向寸法及びＺ方向寸法）が加湿部本体２の外寸（Ｘ方向寸法及びＺ方向寸法）よりも小さく、加湿部本体２の通過が規制され、ケース３から加湿部本体２が脱落してしまうことが抑制されている。

【0027】

ケース３は、ＸＹ平面に沿った一対の板部３３，３４を有する。板部３３は、山折り部４１の頂点部によって且つスペーサ層４Ｂによって形成された面２１Ａを覆い、板部３４は、谷折り部４２の頂点部によって且つスペーサ層４Ｃによって形成された面２１Ｂを覆う。

【0028】

板部３３には、一対の開口部３３１，３３２が形成されており、開口部３３１，３３２はそれぞれ面２１Ａの一部を開放する。一対の開口部３３１，３３２は、それぞれＹ方向の両端部に形成されており、即ち互いに間隔を開けて配置されている。また、開口部３３２はケース本体３Ａに形成されており、開口部３３１は、ケース本体３Ａに形成された凹部と枠部３Ｂとによって形成される。一方の開口部３３１が流体の導入口となっており、他方の開口部３３２が流体の導出口となっている。これに対し、板部３４には開口部は形成されておらず、面２１Ｂは閉塞される。

【0029】

ケース３は、ＹＺ平面に沿った面にも開口部３５～３８を有しており、スペーサ層４Ｂによって形成された面２２Ａ，２２Ｂが開放されるようになっている。尚、このような開口部３５～３８が形成されず、ＹＺ平面に沿った面２２Ａ，２２Ｂが閉塞される構成としてもよい。

【0030】

ここで、加湿装置１の製造方法の一例について、図５も参照しつつ説明する。図５は、加湿装置１を組み立てる様子を示す斜視図である。まず、平坦な膜状部材４に対してプレヒートすることでスペーサ層４Ｂ，４Ｃに柔軟性を与える。そして、スペーサ層４Ｂ側に対し、塗布機を用いて端縁部４３Ａ，４３Ｂに沿って接着剤を設ける。このとき、スペーサ層４Ｃ側においては、山折り部４１を形成した際に対向する面４６，４７に相当する部分を超音波溶着によって予め固定し、山折り部４１及び谷折り部４２の形成時におけるずれを抑制する。尚、面４６，４７は、超音波溶着によって部分的に固定されればよく、例えば、数か所が点状に固定されてもよいし、これらの面４６，４７のうち端縁に沿った部分が線状又は点状に固定されてもよい。

【0031】

次に、レシプロや歯車等の折り機を用いて山折り部４１及び谷折り部４２を形成し、即ちプリーツ加工を施す。このプリーツ加工時に、塗布された接着剤を圧着させて封止部５を形成する。所定の折り回数だけ加工した後、膜状部材４を切断する。

【0032】

尚、上記の各工程を実施する順序は、上記に限定されず、山折り部４１及び谷折り部４２が形成可能であり封止部５を設けることができれば、他の順序であってもよい。また、スペーサ層４Ｃ側の固定には、接着剤やシール材を用いてもよい。また、スペーサ層４Ｃ側においては、対向する面４６，４７が複数対形成されるが、これらのうち一部の対が固定されなくてもよい。

【0033】

次に、図５に示すように、ケース本体３Ａに対し、開口部３２とは反対側（即ち枠部３Ｂが設けられる側）から加湿部本体２をＹ方向に沿って移動させて挿入する。加湿部本体２の挿入が完了したら、ケース本体３Ａに対して枠部３Ｂを組み付ける。

【0034】

上記のように製造された加湿装置１は、燃料電池に設けられる際、開口部３３１，３３２に湿潤流体の流路部が接続されるとともに、開口部３１，３２に乾燥流体の流路部が接続される。

【0035】

以下、加湿装置１における流体の主たる流れについて説明する。ここで、Ｙ方向において開口部３３１側および面２３Ａ側を入口側とし、開口部３３２側および面２３Ｂ側を出口側とする。まず、開口部３３１から導入された湿潤流体は、面２１Ａからスペーサ層４Ｂに導入され、Ｚ方向に沿って面２１Ｂに向かって進行する。この湿潤流体は、谷折り部４２において加湿膜４Ａに到達し、Ｚ方向への移動が規制され、流れの向きが変わりＹ方向に沿って移動しようとする。このとき、封止部５が設けられていることで、Ｙ方向入口側への移動が規制されており、湿潤流体は出口側に向かって進行する。

【0036】

Ｙ方向出口側に向かって進行する湿潤流体は、出口側の封止部５に到達すると、それ以上出口側に向かうことが規制され、流れの向きが変わりＺ方向に沿って且つ面２１Ａに向かって進行する。面２１Ａに到達した湿潤流体は、開口部３３２から導出される。このように、湿潤流体は、Ｚ方向に進行した後に９０°方向転換してＹ方向に進行し、さらに９０°方向転換してＺ方向に進行することにより、Ｕターンするような流れとなっている。

【0037】

開口部３１から導入された乾燥流体は、面２３Ａからスペーサ層４Ｃに導入され、Ｙ方向に沿って面２３Ｂに向かって進行する。このとき、面２１Ｂが板部３４によって塞がれていることで、面２１Ｂから乾燥流体が流出しないようになっている。面２３Ｂに到達した乾燥流体は、開口部３２から導出される。このように、乾燥流体は、Ｙ方向に沿って直線的に進行する流れとなっている。

【0038】

上記のように湿潤流体がスペーサ層４Ｂを通過し、乾燥流体がスペーサ層４Ｃを通過することにより、スペーサ層４Ｂ，４Ｃの間に設けられた加湿膜４Ａにおいて、湿潤流体から乾燥流体に水分が移動する。

【0039】

このように、本発明の実施形態に係る加湿装置１によれば、封止部５が設けられないスペーサ層４Ｃによって形成される流体経路において、乾燥流体が方向転換する必要がなく、流体経路を簡素化することができる。

【0040】

また、封止部５が接着剤により構成されていることで、膜状部材４によって直方体状の加湿部本体２を形成する際に、封止部５によって直方体形状を保ちやすくすることができる。また、封止部５が、流体を封止する機能と、形状を維持する機能と、の両方を有し、加湿装置１の構成を簡素化することができる。

【0041】

また、封止部５が湿潤層としてのスペーサ層４Ｂを封止することで、湿潤流体がスペーサ層４Ｂを通過する際に、乾燥流体が乾燥層としてのスペーサ層４Ｃを通過する際よりも、圧力損失が大きくなる。即ち、湿潤流体をスペーサ層４Ｂに比較的長時間留めることができ、湿潤流体から乾燥流体に水分を移動させやすくすることができる。

【0042】

また、加湿装置１が、開口部３１，３２，３３１，３３２を有するケース３を備えることで、ケース３によって加湿部本体２を保持して変形を抑制しつつ、各々のスペーサ層４Ｂ，４Ｃによって形成される流体経路に流体を導入及び導出させることができるとともに、意図しない領域から流体が流出することを抑制することができる。

【0043】

また、ケース３が直方体状となっていることで、加湿装置１の全体をカセット状とすることができ、カセットを挿入する等によって燃料電池に対して配置することができ、加湿装置１の設置が容易となる。また、後述するように複数の加湿装置１を組み合わせる際に、複数の加湿装置１をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいずれにも並べて配置しやすく、配置を容易とするとともに自由度を向上させることができる。

【0044】

尚、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、上記の本発明の実施形態では、１つの加湿装置１が単独で使用されるものとしたが、図６～８に示す変形例１～３のように、複数の加湿装置１が組み合わされて使用されてもよい。

【0045】

図６に示す変形例１では、２つの加湿装置１がＸ方向に並べられている。２つの加湿装置１は、いずれも、湿潤流体が開口部３３１から導入されるとともに開口部３３２から導出され、乾燥流体が開口部３１から導入されるとともに開口部３２から導出される。これにより、導入及び導出可能な湿潤流体及び乾燥流体の量が、前記実施形態の２倍となっている。

【0046】

図７に示す変形例２では、２つの加湿装置１がＹ方向に並べられている。２つの加湿装置１は、いずれも、湿潤流体が開口部３３１から導入されるとともに開口部３３２から導出される。一方の加湿装置１の開口部３２と他方の加湿装置１の開口部３１とが接続されている。これにより、一方の加湿装置１において開口部３１から導入されて開口部３２から導出された乾燥流体は、他方の加湿装置１の開口部３１から導入されて開口部３２から導出される。従って、乾燥流体がスペーサ層４Ｃ内を進行する距離が、前記実施形態の２倍となっており、乾燥流体に水分を移動させやすくなっている。

【0047】

図８に示す変形例３では、２つの加湿装置１がＺ方向に並べられている。このとき、２つの加湿装置１は、板部３４同士が向かい合う配置となっている。即ち、図８における上側に配置された加湿装置１では、開口部３３１，３３２が上側を向き、下側に配置された加湿装置１では、開口部３３１，３３２が下側を向いている。２つの加湿装置１は、いずれも、湿潤流体が開口部３３１から導入されるとともに開口部３３２から導出され、乾燥流体が開口部３１から導入されるとともに開口部３２から導出される。これにより、導入及び導出可能な湿潤流体及び乾燥流体の量が、前記実施形態の２倍となっている。

【0048】

また、上記の本発明の実施形態では、１つのケース３に１つの加湿部本体２が収容されるものとしたが、１つのケースに複数の加湿部本体が収容されてもよく、例えば図９に示す変形例４の加湿装置１Ｂのように、１つのケース３０に２つの加湿部本体２が収容されてもよい。変形例４では、２つの加湿部本体２がＺ方向に並ぶとともに、面２１Ｂ同士が向かい合う配置となっている。即ち、２つの加湿部本体２の加湿膜４Ａ同士によってＺ方向から挟み込まれた領域において、スペーサ層４Ｃによって乾燥流体の流体経路が形成されている。また、ケース３０には、Ｙ方向の両側に開口部３１０，３２０が形成され、Ｚ方向の両側に、開口部３３１，３３２が形成されている。

【0049】

変形例４では、変形例３と同様に、２つの加湿部本体２に対し、湿潤流体が開口部３３１から導入されるとともに開口部３３２から導出され、乾燥流体が開口部３１０から導入されるとともに開口部３２０から導出される。これにより、導入及び導出可能な湿潤流体及び乾燥流体の量が、前記実施形態の２倍となっている。

【0050】

また、上記のような変形例１～４のような構成は、適宜に組み合わされていてもよい。即ち、複数の加湿装置を、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち２又は３方向に並べてもよいし、１つのケースに複数の加湿部本体が収容された加湿装置を、各方向に複数並べてもよい。

【0051】

また、上記の本発明の実施形態では、封止部５が接着剤により構成されているものとしたが、封止部が接着する機能を有しておらず、封止部以外に、各スペーサ層４Ｂ，４Ｃのうち対向する面同士を接着する部材を設けてもよい。このような封止部の材料としては、加硫ゴムやシリコーン系、ポリウレタン系等の柔軟性のある材料、柔軟性のあるゴム状のパッキン部材等が例示され、ＦＣスタックに有害な揮発性ガスを発生しないものが好ましい。柔軟性のあるゴム状のパッキン部材を用いる場合、膜状部材４が圧縮されることにより、前記実施形態同様に、スペーサ部材の繊維の周囲にパッキン部材が回りこんで封止が可能である。また、例えばケースのみによってプリーツ状の加湿部本体の形状を維持可能な場合には、山折り部又は谷折り部を挟んで対向する面同士が接着されていなくてもよい。

【0052】

また、上記の本発明の実施形態では、封止部５が湿潤層としてのスペーサ層４Ｂを封止するものとしたが、乾燥層を封止するように封止部を設けてもよい。即ち、湿潤流体が直線的に進行する流れとなり、乾燥流体がＵターンするような流れとなっていてもよい。

【0053】

また、上記の本発明の実施形態では、ケース３が板部３３に２つの開口部３３１，３３２を有し、山折り部４１の頂点部によって形成された面２１Ａの２箇所が開放されているものとしたが、この面は、３箇所以上が開放されていてもよい。即ち、流体が導入又は導出される部分が２箇所以上形成されていてもよい。

【0054】

また、上記の本発明の実施形態では、加湿装置１が複数の開口部を有するケース３を備えるものとしたが、加湿装置は、ケースに代えて加湿部本体２を保持する部材を備えていてもよいし、ケースを備えずに直接的に燃料電池に設けられていてもよい。例えば、各スペーサ層に対し、流体の出入口とならない領域に、流体の通過を規制する部材やコーティング等を設けることにより、流体が所定の位置において導入及び導出されるようにしてもよい。

【0055】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に係る燃料電池用の加湿装置に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。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てもよい。例えば、上記実施形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

【符号の説明】

【0056】

１，１Ｂ…加湿装置、２…加湿部本体、２１Ａ，２１Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ…面、３…ケース、３１，３２，３３１，３３２…開口部、４…膜状部材、４１…山折り部、４２…谷折り部、４３Ａ，４３Ｂ…端縁部、４４，４５…対向する面、４Ａ…加湿膜、４Ｂ…スペーサ層（湿潤層）、４Ｃ…スペーサ層（乾燥層）、５…封止部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】