專利名稱：加濕器用隔板、加濕器以及具備該加濕器的燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及加濕器用的隔板、加濕器以及具備該加濕器的燃料電池系統(tǒng)，特別是有關隔板的結構。
背景技術：
高分子電解質型燃料電池是通過使富氫的燃料氣體與空氣等的含氧的氧化劑氣體發(fā)生電化學反應而產生電力和熱的裝置。對于在該燃料電池中使用的高分子電解質膜，為了保持電解質(氫離子)的離子傳導性，對燃料氣體和氧化劑氣體(將這些稱為反應氣體)中的至少一種進行加濕而供給是必須的。在通常的燃料電池系統(tǒng)中，將從電池堆排出的高濕度的尾氣或排放冷卻水作為熱源和水源，由全熱交換型加濕器實施反應氣體的加濕。
作為像這樣的加濕器，己知有疊層隔板和水蒸氣透過膜、連結該疊層體而形成的加濕器，上述隔板在一個主面上形成被加濕的反應氣體流通的流路槽，在另一個主面上形成排放冷卻水或尾氣流通的流路
槽(例如，參照專利文獻1或專利文獻2)。
在專利文獻1或專利文獻2公開的加濕器中，在支撐隔板的水蒸氣透過膜的部分、特別是在位于反應氣體流通的流路槽之間的部分，由于反應氣體與尾氣之間的壓力差或排放冷卻水凍結而引起的膨脹等，水蒸氣透過膜偏向于一個隔板側，就會存在水蒸氣透過膜破損的問題。S卩，在使用作為被加濕氣體的反應氣體(二次流體)和作為加濕氣體的尾氣(一次流體)的加濕器的情況下，如果兩氣體之間的壓力差較大則在壓力低的一側就會有水蒸氣透過膜發(fā)生彎曲的情況。此外，在使用作為被加濕氣體的反應氣體(二次流體)和作為加濕流體的排放冷卻水(一次流體)的加濕器的情況下，由于排放冷卻水凍結而引起的膨脹在反應氣體一側會有水蒸氣透過膜發(fā)生彎曲的情況。為此，在支撐水蒸氣透過膜的部分(凸部)和位于反應氣體或排放冷卻水流通的流路槽(凹部)的部分，會產生施加于水蒸氣透過膜的應力差，如果該應力差持續(xù)的局部作用，就會產生水蒸氣透過膜破損的問題。
因此，鑒于水蒸氣透過膜的機械強度較低、容易破損，提出了使用機械強度高的水蒸氣透過膜的加濕裝置的方案(例如，參照專利文獻3)。
此外，還提出了下述方案為了防止機械強度低的水蒸氣透過膜的破損，設置具有網目狀或多個透孔并且能夠抑制水蒸氣透過膜的彎曲的膜引導部件(例如，參照專利文獻4)。
專利文獻1:日本專利特開平9-7621號公報
專利文獻2:日本專利特開2001-23662號公報專利文獻3:日本專利特開2000-348747號公報專利文獻4:日本專利特開2006-210150號公報

發(fā)明內容
但是，加濕器的加濕性能如通式(1)所示。如式(1)所示，每單位時間的能夠從水向氣體移動的水蒸氣量與所使用的水蒸氣透過膜的水蒸氣透過膜系數(shù)、膜面積、水蒸氣透過膜的兩側的水蒸氣差壓成比例。還有，在熱交換型加熱器的情況下，作為加濕領域的水蒸氣差壓的算術平均使用式(2)的對數(shù)平均水蒸氣差壓。
加濕能力(kg/sec)=水蒸氣透過系數(shù)(kg/sec/m2/Pa) x膜面積(m2)x水蒸氣差壓(Pa)……(1)
對數(shù)平均水蒸氣差壓={ (Psatl-Psat3) - (Psat2-Psat4) }/LN{ (Psatl-Psat3) / (Psat2-Psat4) } ...... (2)
在此，
Psatl:由入加濕流體(溫水)的溫度計算的飽和水蒸氣壓Psat2:由出加濕流體(溫水)的溫度計算的飽和水蒸氣壓Psat3:由入被加濕流體(干燥氣體)的露點計算的飽和水蒸氣壓Psat4:由出被加濕流體(加濕氣體)的露點計算的飽和水蒸氣壓綜上可知，在專利文獻4公開的加濕裝置中，對應于在作為膜支撐部件的金屬板上設置的多孔(開口)的開口率，有效的膜面積降低
5等而使得膜支撐部件成為水透過的阻抗，因此每單位面積的加濕能力降低。因此，為了進行補償，就有必要增加膜面積即疊層段數(shù)，這樣就會增加制造成本，因此還有可以進行改善的余地。
本發(fā)明就是鑒于以上的課題而悉心研究的結果，其目的在于提供一種簡單結構的能夠充分地抑制水蒸氣透過膜的破損的加濕器用的隔板、通過具備上述隔板而能夠進行安全運轉、且加濕能力優(yōu)異的加濕器、以及具備該加濕器的燃料電池系統(tǒng)。
為了解決上述現(xiàn)有的課題，本發(fā)明涉及的加濕器用的隔板具備與水蒸氣透過膜相接的主面；由在所述主面上形成的凸凹的凹部構成的流體的流路；和從所述凸凹的凸部的前端開始至少達到一定深度而形成的彈性層。
由此，能夠緩沖并吸收施加于水蒸氣透過膜的外力，并能夠充分抑制水蒸氣透過膜的破損。
本發(fā)明所涉及的隔板，所述彈性層的厚度可以是所述水蒸氣透過
膜的厚度的1.66倍以上。
本發(fā)明所涉及的隔板，可以由所述彈性層和剛性層構成。由此，隔板即使在較薄的情況下，也能夠具有充分的強度。本發(fā)明所涉及的隔板，在所述剛性層的表面突出設置有所述彈性
層構成的壁部，所述壁部構成所述凸凹的凸部，所述壁部之間的空間
構成作為所述凸凹的凹部的流路。
本發(fā)明所涉及的隔板，整個所述凸部可以由所述彈性層構成。本發(fā)明所涉及的隔板，具備設置于一個所述主面的第一彈性層和
設置于另一個所述主面的第二彈性層，所述第一彈性層和所述第二彈
性層通過設置于所述剛性層的貫通孔而連接。
本發(fā)明所涉及的隔板，所述隔板的整體由所述彈性層構成。本發(fā)明所涉及的隔板，所述彈性層優(yōu)選構成為，含有不含硫的氟
橡膠或EPDM。
本發(fā)明所涉及的隔板，所述彈性層的硬度優(yōu)選以由JIS K6200規(guī)定的DUROMETER硬度表示為A標度30 100。
由此，能夠將隔板兼用作流體密封用的密封部件，并且能夠將加濕器制成更加簡單的結構。此外，本發(fā)明所涉及的加濕器具備隔板和水蒸氣透過膜，利用設 置有所述彈性層的隔板的所述主面夾持所述水蒸氣透過膜的方式疊層 并連結所述隔板和水蒸氣透過膜， 一次流體在與所述水蒸氣透過膜相 接的一個主面上的第一流路中流通，二次流體在與所述水蒸氣透過膜 相接的另一個主面上的第二流路中流通，由此，所述一次流體中所含 的水分透過所述水蒸氣透過膜，對所述二次流體進行加濕。
由此，本發(fā)明所涉及的加濕器，具有簡單的結構，能夠充分抑制 水蒸氣透過膜的破損，并且，加濕能力優(yōu)異、能夠安全運轉。
此外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)具備使用燃料氣體和氧化劑 氣體進行發(fā)電的燃料電池、在所述燃料氣體和所述氧化劑氣體中的至 少任一個的氣體供給路徑上設置的上述加濕器。
由此，能夠抑制由于在加濕器中的水蒸氣透過膜的差壓、凍結等 的原因引起的物理性的損傷，因此能夠提高燃料電池系統(tǒng)的可靠性。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的加濕器用的隔板、加濕器以及具備該加濕器的燃料 電池系統(tǒng)，利用極為簡單的結構，能夠抑制由于差壓、凍結等的原因 而引起的水蒸氣透過膜的物理性的損傷，并且，與目前的相比較能夠 構成高性能的加濕器。再有，通過將本發(fā)明的加濕器搭載于燃料電池 系統(tǒng)中，相對于差壓、凍結等問題能夠提高燃料電池系統(tǒng)的可靠性。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的加濕器的概略結構的模式圖。
圖2是示意性地表示由圖1所示的加濕器的加濕單元的概略結構 的截面圖。
圖3 (a)是表示構成圖2中的隔板的剛性層的概略結構，并且是 沿著圖2的IIIa-IIIa線的截面圖。
圖3 (b)是圖2中的隔板的正面圖。 圖3 (c)是圖2中的隔板的背面圖。
圖4 (a)是示意性地表示在比較例1的加濕器中的加濕單元疊層 體的概略結構的截面圖。
圖4 (b)是表示由圖4 (a)所示的加濕單元的隔板的概略結構的模式圖。
圖5 (a)是示意性地表示在比較例2的加濕器中的加濕單元疊層
體的概略結構的截面圖。
圖5 (b)是表示由圖5 (a)所示的加濕單元的隔板的概略結構的 模式圖。
圖6是標繪從實施例1的加濕器和比較例2的加濕器排出的氧化 劑氣體的露點和水蒸氣透過系數(shù)的圖表。
圖7是表示使用本實施方式1的加濕器的燃料電池系統(tǒng)的概略結 構的框圖。
圖8是表示在實施例1的加濕器和比較例2的加濕器中的設計條 件的表。
圖9是示意性地表示在支撐水蒸氣透過膜的凸部和凹部上，在產 生水蒸氣透過膜的應力差時的加濕器單元的狀態(tài)的截面圖。
圖IO是表示由圖9所示的曲率半徑R、水蒸氣透過膜的膜厚t和 應力集中的程度(即應力集中系數(shù))的關系的圖表。
圖11是示意性地表示本發(fā)明的實施方式2的加濕器的隔板的概略 結構的正面圖。
圖12是表示本發(fā)明的實施方式3的加濕器中的隔板的概略結構的 模式圖。
圖13是示意性地表示本發(fā)明的實施方式4的加濕器的加濕單元疊 層體的概略結構的截面圖。
圖14是示意性地表示本發(fā)明的實施方式5的加濕器的加濕單元疊 層體的概略結構的截面圖。
圖15是示意性地表示本發(fā)明的實施方式6的加濕器的加濕單元疊 層體的概略結構的截面圖。
圖16是表示使用本實施方式1的加濕器的燃料電池系統(tǒng)的概略結 構的框圖。
圖17是表示構成由圖14所示的加濕單元疊層體的隔板的剛性層 的概略結構的模式圖。
圖18是示意性地表示本發(fā)明的實施方式7的加濕器的加濕單元疊 層體的概略結構的截面圖。
8符號說明
1隔板
la彈性層 lb剛性層
lc彈性層
Id彈性體
2水蒸氣透過膜 3第一流路(冷卻水流路) 4第二流路(氧化劑氣體流路) 5墊圈(流體密封) 6槽
7突起部 11加濕單元
21 二次流體供給用歧管
22二次流體排出用歧管
23 —次流體供給用歧管
24—次流體排出用歧管
31 二次流體供給用配管
32二次流體排出用配管
33 —次流體供給用配管
34—次流體排出用配管
41a第一端板
41b第二端板
50加濕單元疊層體
51加濕單元堆
61 二次流體供給用歧管孔
62二次流體排出用歧管孔
63— 次流體供給用歧管孔
64— 次流體排出用歧管孔 65貫通孔
966第一凹部 67第一凸部 68角部 69凹部 70凸部
71 二次流體供給用歧管孔
73 —次流體供給用歧管孔
81第二凹部
82第二凸部
100加濕器
100a加濕器
100b加濕器
101高分子電解質型燃料電池(PEFC) 102氧化劑氣體供給裝置 103總熱量交換器 104冷卻水供給裝置
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行說明。其中，在所 有的附圖中，在相同或相當部分標注相同符號，省略重復說明。 (實施方式1) 首先，對本發(fā)明的實施方式1的加濕器進行說明。 [加濕器]
圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的加濕器的概略結構的模式圖。 其中，在圖1中，將加濕器中的上下方向作為圖上的上下方向表示。
如圖1所示，本實施方式1的加濕器100具有加濕單元堆51。加 濕單元堆51包括具有板狀的整體形狀的加濕單元11在其厚度方向 上疊層而形成的加濕單元疊層體50、在加濕單元疊層體50的兩端配置 的第一和第二端板41a、 41b、在加濕單元11的疊層方向上連結加濕單 元疊層體50與第一和第二端板41a、 41b的未圖示的連結具。其中， 板狀的加濕單元11與垂直面平行而延伸，加濕單元11的疊層方向為水平方向。
在加濕單元疊層體50的一個側部(以下稱為第一側部)的上部，
以在該加濕單元疊層體50的疊層方向上貫通的方式形成二次流體供給 用歧管21。 二次流體供給用歧管21的一端與在第一端板41a上形成的 貫通孔連通，二次流體供給用配管31與該貫通孔連接。二次流體供給 用歧管21的另一端被第二端板41b封閉。
此外，在加濕單元疊層體50的另一個側部(以下稱為第二側部) 的下部，以在該加濕單元疊層體50的疊層方向貫通的方式形成二次流 體排出用歧管22。 二次流體排出用歧管22的一端與在第二端板41b 上形成的貫通孔連通，二次流體排出用配管34與該貫通孔連接。二次 流體排出用歧管22的另一端被第一端板41 a封閉。
在加濕單元疊層體50的第一側部的下部，以在該加濕單元疊層體 50的疊層方向上貫通的方式形成一次流體供給用歧管23。 一次流體供 給用歧管23的一端與在第二端板41b上形成的貫通孔連通， 一次流體 供給用配管33與該貫通孔連接。 一次流體供給用歧管23的另一端被 第一端板41a封閉。
此外，在加濕單元疊層體50的第二側部的上部，以在該加濕單元 疊層體50的疊層方向上貫通的方式形成一次流體排出用歧管24。 一次 流體排出用歧管24的一端與在第一端板41a上形成的貫通孔連通，一 次流體排出用配管34與該貫通孔連接。 一次流體排出用歧管24的另 一端被第二端板41b封閉。
接著，對本實施方式1的加濕器100的加濕單元11進行說明。
圖2是示意性地表示圖1所示的加濕器100的加濕單元疊層體50 的概略結構的截面圖。其中，在圖2中省略了其一部分。
如圖2所示，加濕單元11具有板狀的一對隔板1和片狀的水蒸氣 透過膜2。在水蒸氣透過膜2的周邊部上設置有在厚度方向上貫通的二 次流體供給用歧管孔71、一次流體供給用歧管孔73等的歧管孔。并且， 水蒸氣透過膜2能夠用設置有多個使水蒸氣透過的在厚度方向上貫通 的微小孔的膜(例如，旭化成株式會社生產，商品名Hipore 7025)或 具有水蒸氣透過能力的膜(例如，全氟磺酸樹脂(DuPond公司制造， 商品名Nafion)構成，只要能夠透過水蒸氣就沒有特別限定。
ii于是，以夾持水蒸氣透過膜2的方式配設一對隔板1。隔板1具有 一對第一彈性層la和第二彈性1C、以及板狀的剛性層lb，在剛性層 lb的兩個主面上形成第一彈性層la和第二彈性層lc。在隔板1的一 個主面(第一彈性層la的外面)上設置有用于流通二次流體的第二流 路4，在另一個主面(第二彈性層lc的外面)上設置有用于流通一次 流體的第一流路3。此外，在隔板1的周邊部上設置在厚度方向上貫通 的二次流體供給用歧管孔61、 一次流體供給用歧管孔63等的歧管孔。
通過在這樣形成的加濕單元11的厚度方向上疊層加濕單元11，形 成加濕單元疊層體50。設置于隔板1和水蒸氣透過膜2的二次流體供 給用歧管孔61等歧管孔，在疊層加濕單元11的情況下，在厚度方向 上各個連接，分別形成二次流體供給用歧管21等的歧管。于是，通過 使一次流體在設置于各加濕單元11的第一流路3中流通，且使在二次 流體在第二流路4中流通， 一次流體中所含的水分透過水蒸氣透過膜2 而對二次流體進行加熱。
接著，參照圖3對隔板1的結構進行詳細說明。
圖3 (a)是表示構成圖2中的隔板1的剛性層lb的概略結構，并 且是沿著圖2的Ilia-Ilia線的截面圖。圖3 (b)是圖2中的隔板1的 正面圖。圖3 (c)是圖2中的隔板1的背面圖。其中，在圖3 (a)至 圖3 (c)中，在隔板1的剛性層lb、第一彈性層la或第二彈性層lc 上的上下方向在圖中以上下方向表示。
如圖3 (a)所示，在剛性層lb的周邊部上設置在厚度方向上貫通 的二次流體供給用歧管孔61、 二次流體排出用歧管孔62、 一次流體供 給用歧管孔63和一次流體排出用歧管孔64。并且，在剛性層lb上，
在上述各歧管孔設置的部分以外的部分上設置在厚度方向上貫通的貫 通孔65。在該貫通孔65上，以連接第一彈性層la和第二彈性層lc的 方式埋設有與構成第一彈性層la和第二彈性層lc的彈性層相同的彈 性體ld (參照圖2)。由此，能夠確保剛性層lc的兩個主面與第一彈 性層la和第二彈性層lc的內面的緊密附著性。
如圖3 (b)所示，在第一彈性層la的周邊部上設置在厚度方向上 貫通的二次流體供給用歧管孔61、 二次流體排出用歧管孔62、 一次流 體供給用歧管孔63和一次流體排出用歧管孔64。此外，在第一彈性層la的外面形成第一凹部66。在此，第一凹部66以正面觀察(從厚度
方向進行觀察)具有大致四邊形狀，其角部形成為帶有圓弧的形狀。
此外，在第一凹部66上設置有從其底面向厚度方向突出的多個第一凸 部67。于是，由第一凹部66和第一凸部67構成第一凸凹，第一凹部 66的沒有設置第一凸部67的部分構成第二流路4。再有，第二流路4 的上端部4a從第一凹部66的上端延伸至上方，并且，第二流路4的 下端部4b從第一凹部66的下端延伸至下方。
此外，如圖3 (c)所示，與第一彈性層la相同，在第二彈性層 lc的周邊部上設置在厚度方向上貫通的二次流體供給用歧管孔61、 二 次流體排出用歧管孔62、 一次流體供給用歧管孔63和一次流體排出用 歧管孔64。并且，在第二彈性層lc的外面形成第二凹部81。在此， 第二凹部81從背面觀察(從厚度方向進行觀察)具有大致四邊形狀， 其角部形成為帶有圓弧的形狀。此外，在第二凹部81上設置有從其底 面向厚度方向突出的多個第二凸部82。于是，由第二凹部81和第二凸 部82構成第二凸凹，第二凹部81的沒有設置第二凸部82的部分構成 第一流路3。此外，第一流路3的上端部3a從第二凹部81的上端延伸 至上方，而第一流路3的下端部3b從第二凹部81的下端延伸至下方。
并且，在此，第二流路4雖然在第一凹部66的沒有設置第一凸部 67的部分上構成，但是并不限定于此，如果以二次流體在第一彈性層 la的主面的大致全部區(qū)域流通、由該主面凹下的方式形成，則例如也 可以以多個槽形成。此外，第一流路3也同樣，如果是以一次流體在 第二彈性層lc的主面的大致全部區(qū)域流通、由該主面凹下的方式形成， 則例如也可以以多個槽形成。
下面，針對如此構成的本實施方式1的加濕器100的水蒸氣透過 膜2的厚度與隔板1的第一和第二彈性層la、 lc的厚度的關系進行說 明。
首先，參照圖2和圖9對水蒸氣透過膜2破損的原因進行說明。 圖9是示意性地表示在支撐水蒸氣透過膜2的第一凸部67和第一凹部 66上，在產生施加于水蒸氣透過膜2的應力差時的加濕器單元11的狀 態(tài)的截面圖。其中，在圖9中省略了一部分，并且省略了剖面線。
如圖2和圖9所示，第一彈性層la的厚度T (距離第一彈性層la的與水蒸氣透過膜2相接的表面(第一彈性層la的外面)的深度)為
第一彈性層la的外面和內面之間的距離。
此外，如圖9所示， 一次流體和二次流體之間的壓力差較大的情 況下(在此，是指二次流體的壓力比一次流體的壓力大)，第一凸部67 的角部68局部的施加壓力P (應力集中)。然后，在本實施方式l的隔 板1上，第一凸部67以彈性體(第一彈性層la)構成，因此第一凸部 67的角部68會發(fā)生彈性變形。此時，角部68的彈性變形量(第一彈 性層la的被壓縮的厚度)AT與角部68的曲率半徑R相同(AT=R… (5))。
然后，如圖9所示，水蒸氣透過膜2的膜厚t或曲率半徑R較小 的情況下，水蒸氣透過膜2會發(fā)生破損。因此，可以知道，隔板1的 第一彈性層la中的第一凸部67的角部68發(fā)生彈性變形時，如果具有 規(guī)定的曲率半徑R，水蒸汽透過膜2就不會發(fā)生破損。
接著，針對水蒸氣透過膜2的厚度和隔板1的第一和第二彈性層 la， lc的厚度關系進行說明。并且，在此，第一彈性層la和第二彈性 層lc具有同樣的結構，因此，僅對第一彈性層la的厚度和水蒸氣透 過膜2的厚度的關系進行說明，省略有關第二彈性層lc的說明。
圖IO是表示由圖9所示的曲率半徑R、水蒸氣透過膜2的膜厚t 和應力集中的程度(即應力集中系數(shù))的關系的圖表。如圖10所示， 應力集中系數(shù)在1.5以下，應力集中系數(shù)的值基本上沒有變化。因此， 如果按照應力集中系數(shù)為1.5以下，換言之，按照曲率半徑R/膜厚t 為0.5以上(RA^O.5…(6))的方式調整水蒸氣透過膜2的膜厚和隔 板l的第一凸部67的角部68的曲率半徑R，則施加于水蒸氣透過膜2 的應力的集中會得到緩和，能夠抑制水蒸氣透過膜2的破損。
但是，構成第一彈性層la的彈性體的一般極限壓縮率(不發(fā)生彈 性破壞的壓縮率)為30%，如果以第一彈性層la的被壓縮的厚度為AT， 則AT/T《0.3…(7)成立。在此，在式(7)中，在第一凸部67 (第 一彈性層la)為最大被壓縮時的厚度T，為T-0.3XAT…(8)。于是， 如上所述，在第一凸部67 (第一彈性層la)被最大壓縮時，為了避免 水蒸氣透過膜2破損，第一凸部67的角部68必須具有規(guī)定的曲率半 徑R。
14因此，將式(5)和式(8)代入式(6)，經整理成為T》1.66Xt… (9)，第一彈性層la的厚度T優(yōu)選為水蒸氣透過膜2的厚度t的1.66 倍以上。
此外，如上所述的第一彈性層la的厚度T雖然優(yōu)選為水蒸氣透過 膜2的厚度t的1.66倍以上，但是第一彈性層la的厚度T二tX 1.66是 為了抑制水蒸氣透過膜的破損的理論下限值，因此從提高可靠性的角 度出發(fā)，第一彈性層la的厚度T更優(yōu)選至少是水蒸氣透過膜厚度t的 2倍以上。
如上所述，在隔板1的與水蒸氣透過膜的2相接的整個主面上， 其表層部以彈性體構成其表層部的第一彈性層la、或者以第二彈性層 lc構成，由此就能夠緩沖并吸收一次流體和二次流體的壓力差以及由 于排放冷卻水的凍結而引起的施加于水蒸氣透過膜2的外力，并能夠 更進一步抑制水蒸氣透過膜2的物理性損傷。
接著，對隔板1的各個構成要素進行如下說明。
在此，構成隔板1的第一和第二彈性層la， lc的彈性體是有機高 分子彈性體，具體來說，由彈性體(elastomer)和/或多孔塑料(plastic foam)構成。作為彈性體(elastomer),可以列舉橡膠或熱塑性彈性體， 作為多孔塑料優(yōu)選開孔發(fā)泡塑料或者軟質的多孔塑料。此外，作為構 成隔板1的第一和第二彈性層la、 lc的彈性體，在燃料電池中使用鉑 催化劑的情況下，從維持催化劑的活性的觀點出發(fā)，優(yōu)選使用不含硫 的氟橡膠或過氧化物交聯(lián)EPDM，并且，從隔板的制造容易或低成本 化的觀點出發(fā)，優(yōu)選使用聚烯烴類熱塑性彈性體(例如，EXXON公司 制造的商品名寸y卜7。k一y)。
此外，作為彈性體(第一和第二彈性層la， lc)的硬度，從維持 第一凸部67、 81的形狀的觀點出發(fā)，優(yōu)選以由JIS K6200規(guī)定的 DUROMETER硬度表示為A標度30以上，從抑制水蒸氣透過膜2的 物理性損傷的觀點出發(fā)，優(yōu)選為以由JIS K6200規(guī)定的DUROMETER 硬度表示為A標度100以下。此外，如果形成為上述結構，通常形成 與配置于隔板周邊部的密封部件的硬度(例如，在O形環(huán)上，以由JIS K6200規(guī)定的DUROMETER硬度表示為A標度60)相同的硬度，因 此，即使不配置密封部件也能夠防止二次流體等泄漏到加濕器的外部，
15能夠以更為簡易的結構且低成本制造加濕器。
作為構成隔板1的剛性層lb的部件，如果能夠保持隔板1的外形， 就可以使用鋁、銅、鐵、不銹鋼等的金屬、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等的 熱固化性樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS樹脂、
AS樹脂、丙烯酸樹脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰胺、聚對苯二甲酸乙
二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚砜等的熱塑性樹脂，并沒有特別的 限定。
通過具有剛性層，能夠制成具有充分強度的隔板。
如上所述，在本實施方式1的加濕器100中，以彈性體(第一彈 性體la或第二彈性體lc)形成構成加濕器100的隔板1的兩主面的從 該主面直到一定深度的部分，由此，利用彈性體緩沖并吸收由一次流 體和二次流體的壓力差、排放冷卻水的凍結等而造成的施加于水蒸氣 透過膜2的壓力，從而能夠防止水蒸氣透過膜2的破損。并且，通過 將隔板1的主面的硬度制成與通常所配置的密封部件的硬度相同，即 使不配置密封部件也能夠防止二次流體等的泄漏，從而能夠以更簡易 的構成、更低的成本制造加濕器。
此外，作為具有如此結構的隔板1的制造方法，例如也可以如下 所述進行制造使用將多個貫通孔設置于恰當?shù)奈恢玫慕饘侔逍纬蓜?性層lb，在該剛性層lb上對氟橡膠進行錨固成形，由此形成第一彈性 層la和第二彈性層lc而制造；或者，使用聚丙烯形成剛性層lb，使 用聚烯烴類熱塑性彈性體形成第一彈性層la和第二彈性層lc，如上所 述，通過兩種物質成形(doublemolding)而制造。
另外，在此，雖然由一對第一和第二彈性層la、 lc和剛性層lb 構成隔板l，但是并不只限定于此。即，與水蒸氣透過膜2相接的部分 也可以由彈性體構成。特別是構成第一流路3或第二流路4，與水蒸氣 透過膜2相接的第一凸部67是容易發(fā)生水蒸氣透過膜2的損傷的部分， 因此，該第一凸部67的與水蒸氣透過膜相接的部分可以由彈性體構成。 此外，也可以由彈性體構成整個隔板1。
接著，對使用本實施方式1的加濕器的燃料電池系統(tǒng)進行說明。
圖7和圖16是表示使用本實施方式1的加濕器的燃料電池系統(tǒng)的概略結構的框圖。其中，在圖7和圖16中省略了一部分。
如圖7所示，燃料電池系統(tǒng)200具備PEFC101、氧化劑氣體供給 裝置102、總熱量交換器103、加濕器100、冷卻水供給裝置104。此 外，構成燃料電池系統(tǒng)200的各種機器除了加濕器100之外都使用公 知的機器，因此省略對這些公知機器的詳細說明。
以下對一次流體(此處為排放冷卻水)和二次流體(此處為氧化 劑氣體)的流動進行說明，并兼作燃料電池系統(tǒng)200的結構的說明。
氧化劑氣體從氧化劑氣體供給裝置102供給至總熱量交換器103。 并且，來自于PEFCIOI的未反應的氧化劑氣體作為尾氣被供給至總熱 量交換器103。在此，使用全熱交換率為50%的總熱量交換器，在被供 給的氧化劑氣體和尾氣之間進行熱交換，此外，氧化劑氣體被加濕。 然后，被加濕的氧化劑氣體被供給加濕器100，被供給的氧化劑氣體以 如上所述的方式在加濕器100內被進一步加濕。于是，在加濕器100 中被加濕的氧化劑氣體被供給至PEFCIOI。在PEFC101中，氧化劑氣 體與由另外途徑供給的燃料氣體反應而產生電力，未反應的氧化劑氣 體被供給至總熱量交換器103。
另一方面，冷卻水在冷卻水供給裝置104內被冷卻或被加熱至適 當?shù)臏囟龋缓蟊还┙o至PEFC101。被供給至PEFC101的冷卻水與構 成PRFC101的單元堆進行熱交換，然后從PEFC101排出。從PEFC101 排出的冷卻水(以下稱之為排放冷卻水)被供給至加濕器100。被供給 至加濕器100的排放冷卻水與氧化劑氣體進行熱交換，然后被供給至 冷卻水供給裝置104。
此外，在此，雖然是以兩個階段對氧化劑氣體(二次流體)進行 加濕，但是并不只限定于此，僅以本實施方式1的加濕器100對氧化 劑氣體進行加濕也可以，此外，作為對氧化劑氣體進行加濕的一次流 體，可以使用從燃料電池排出的尾氣。此外，也可以由本實施方式1 的加濕器100構成總熱量交換器103。
此外，如圖16所示，將由燃料氣體供給裝置105供給至PEFC101 的燃料氣體供給至適用于總熱量交換器103的本實施方式1的加濕器 的結構也可以。具體來說，由燃料氣體供給裝置105生成的燃料氣體 作為二次流體被供給至總熱量交換器103。另一方面，在PEFC101中未被使用的未使用燃料氣體(以下稱之為排放燃料氣體)作為一次流 體被供給至總熱量交換器103，因此，在總熱量交換器103中燃料氣體
被加濕。然后，被加濕的燃料氣體被供給至PEFC101。此外，進行燃
料氣體與水分交換之后的排放燃料氣體作為燃燒用燃料被供給至燃料
供給裝置105的未圖示的燃燒爐。 (實施方式2)
圖11是示意性地表示本發(fā)明的實施方式2的加濕器中的隔板的概 略結構的正面圖。
如圖11所示，本發(fā)明的實施方式2的隔板1雖然與實施方式1的 隔板1的結構基本相同，但是第一凸部67的結構有所不同。具體來說， 在實施方式l中，第一凸部67被形成為以正面觀察(從隔板l的厚 度方向進行觀察)的形狀大致為圓形(參照圖3 (b))，而在本實施方 式2中，從隔板1的厚度方向進行觀察，則形成為在隔板1的上下方 向延伸的帶狀。此外，隔板1的背面與隔板1的正面的結構相同(第 二凸部82的結構與第一凸部67相同)，因此，在此省略對隔板l的背 面的詳細說明。
即使是使用如上所述構成的本實施方式2的隔板1的加濕器，也 能夠得到與實施方式1的加濕器100相同的作用效果。 (實施方式3)
圖12是表示本發(fā)明的實施方式3的加濕器中的隔板的概略結構的 模式圖。
如圖12所示，本發(fā)明的實施方式3的隔板1雖然與實施方式1的 隔板1的結構基本相同，但是第一凹部66和第一凸部67的結構有所 不同。具體來說，分別在隔板l的上部和下部形成第一凹部66a、 66b。 第一凹部66a、 66b以正面觀察，具有大致四邊形狀，其角部形成為帶 有圓弧的形狀。此外，在第一凹部66a、 66b上分別設置有從其底面向 厚度方向突出的多個第一凸部67a、 67b。于是，以連通第一凹部66a 的下端的一方的側部側與第一凹部66b的上端的另一方的側部側的方 式形成槽狀的流路69。由該第一凹部66a、 66b的不設置第一凸部67a、 67b的部分和流路69構成第二流路4。此外，隔板1的背面與隔板1 的正面結構相同，因此，在此省略了對隔板l背面的詳細的說明。即使是使用如上所述構成的本實施方式3的隔板1的加濕器，也
能夠得到與實施方式1的加濕器ioo相同的作用效果。
(實施方式4)
圖13是示意性地表示本發(fā)明的實施方式4的加濕器的加濕單元疊 層體的概略結構的截面圖。其中，在圖13中省略了其一部分。
如圖13所示，本發(fā)明的實施方式4的加濕器的加濕單元11，與實 施方式1的加濕器100的加濕單元11的結構基本相同，但是在將第一 凹部66的底面形成為剛性層lb的結構的方面不同。即，將第一和第 二彈性層la、 lc突出設置于剛性層lb的表面。然后，該剛性層lb的 表面上的沒有設置第一和第二彈性層la、 lc的部分構成第一凹部66 和第二凹部81的底面。此外，在第一和第二彈性層la、 lb的從剛性 層lb的表面突出的部分中周緣部之外的部分，分別構成第一凸部67 和第二凸部82的壁部。
通過形成上述的結構，在維持實施方式1的作用效果的基礎上， 還能夠減小第一或第二彈性層la、 lc的體積，在以昂貴的彈性體構成 第一和第二彈性層la、 lc時，能夠實現(xiàn)隔板1的低成本化，進而能夠 實現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)的低成本化。 (實施方式5)
圖14是示意性地表示本發(fā)明的實施方式5的加濕器的加濕單元疊 層體的概略結構的截面圖。圖17是表示構成圖14所示的加濕單元疊 層體50的隔板1的剛性層lb的概略結構的模式圖。其中，在圖14中
省略了其一部分。
如圖14和圖17所示，本發(fā)明的實施方式5的加濕器的加濕單元 11，與實施方式1的加濕器100的加濕單元11的結構基本相同，但在 以下方面有所不同。即，在剛性層lb的主面上，從正面觀察，形成大 致四邊形的凹部69，在剛性層lb的該凹部69的底面設置有向厚度方 向突出的多個凸部70 (參照圖17)。在凸部70上設置有在厚度方向貫 通的貫通孔65。
此外，以從凸部70的主面(表面)和剛性層lb的主面的周邊部 (沒有設置凹部69的部分)突出的方式設置第一和第二彈性層la、 lc。 然后，剛性層lb的凹部69構成第一凹部66或第二凹部81，凸部70
19和從該凸部70的表面突出設置的第一和第二彈性層la、 1C分別構成 第一凸部67和第二凸部82的壁部。其中，第一和第二彈性層la、 lc 的厚度T構成為水蒸氣透過膜2的厚度t的1.66倍以上(在此，為1.67倍)。
通過形成上述的結構，在維持實施方式1的作用效果的基礎上， 能夠進一步減小第一或第二彈性層la、 lc的體積，在以昂貴的彈性體 構成第一和第二彈性層la、 lc時，能夠實現(xiàn)隔板1的低成本化，進而 能夠實現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)的低成本化。
此外，剛性層lb作為芯材發(fā)揮功能，能夠長時期穩(wěn)定并保持第一 凸部67或第二凸部82的形狀，所以能夠抑制由于第一凸部67或第二 凸部82的形狀崩潰而引起的第二流路4或第一流路3的堵塞等的問題。 (實施方式6)
圖15是示意性地表示本發(fā)明的實施方式6的加濕器的加濕單元疊 層體的概略結構的截面圖。其中，在圖15中省略了其一部分。
如圖15所示，本發(fā)明的實施方式6的加濕器的加濕單元11，與實 施方式1的加濕器100的加濕單元11的構成基本相同，但在下述方面 有所不同不將貫通孔65設置于剛性層lb，而且由剛性層lb構成第 一凹部66或第二凹部81的底面，第一凸部67和第二凸部82從剛性 層lb的主面突出設置。此外，本實施方式6的加濕器11的隔板1能 夠使用相同的烯烴類的材料，通過兩種物質成形而制造剛性層lb和第 一和第二彈性層la、 lc (例如，使用聚烯烴形成剛性層lb，使用聚烯 烴類熱塑性彈性體形成第一彈性層la和第二彈性層lc)。
通過形成上述的結構，在維持實施方式1的作用效果的基礎上， 能夠進一步減小第一或第二彈性層la、 lc的體積，在以昂貴的彈性體 構成第一和第二彈性層la、 lc時，能夠實現(xiàn)隔板1的低成本化，進而 能夠實現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)的低成本化。 (實施方式7)
圖18是示意性地表示本發(fā)明的實施方式7的加濕器的加濕單元疊 層體的概略結構的截面圖。其中，在圖18中省略了其一部分。
如圖18所示，本發(fā)明的實施方式7的加濕器的加濕單元11，與實 施方式6的加濕器100的加濕單元11的結構基本相同，但在下述方面有所不同在剛性層lb的主面設置剛性層lb向厚度方向突出的多個 突起部7，并且以覆蓋該突起部7的方式形成第一和第二彈性層la、lc。
通過形成上述結構，在維持實施方式1的作用效果的基礎上，能
夠減小第一或第二彈性層la、 lc的體積，在以昂貴的彈性體構成第一 和第二彈性層la、 lc時，能夠實現(xiàn)隔板1的低成本化，進而能夠實現(xiàn) 燃料電池系統(tǒng)的低成本化。
此外，剛性層lb作為芯材起作用，能夠在長時期穩(wěn)定并保持第一 凸部67或第二凸部82的形狀，因此能夠抑制由于第一凸部67或第二 凸部82的形狀崩潰而引起的第二流路4或第一流路3的堵塞等問題。
此外，雖然在上述實施方式1 4、 6中，是通過彈性體形成第一 凸部67或第二凸部82的結構，該第一凸部67或第二凸部82形成隔 板1的流通一次流體或二次流體的第一流路3或第二流路4，但并不限 于此，如實施方式5或7所示的，利用彈性體形成距離第一凸部67或 第二凸部82的與水蒸氣透過膜2相接的表面的規(guī)定范圍(水蒸氣透過 膜2的厚度t的1.66倍以上)，形成作為第一凸部67或第二凸部82的 芯材的剛性層lb的結構也可以。此外，在上述實施方式1 7中，隔 板l的主面的周邊部構成為由彈性體形成，但并不只限定于此，例如， 隔板1的主面的周邊部也可構成為由剛性層lb形成。
以下，與實施例一起說明本實施方式1的加濕器100的性能評價 試驗。此外，在以下說明中，使用冷卻水作為一次流體，使用氧化劑 氣體作為二次流體。 (實施例1)
實施例1的加濕器作成為本實施方式1的加濕器100的結構。 隔板1是使用加入了玻璃填料的聚丙烯(PRIME POLYMER公司， 商品名R350G)和聚烯烴類熱塑性彈性體(EXXON公司制商品名廿 y卜7。k一y 8260硬度為A標度60)，以兩種物質成形而制作。此時， 構成隔板l的第一流路(以下，稱為冷卻水流路)3和第二流路(以下， 稱為氧化劑氣體流路)4的第一凹部66的長邊方向的長度為100mm、 短邊方向的寬度尺寸為50mm (有效加濕面積為0.03m2)、深度尺寸為 為lmm。作為水蒸氣透過膜2，使用全氟磺酸膜(DuPond公司生產，商品 名Nafionl17)，在規(guī)定位置形成氧化劑氣體供給用歧管孔71等的歧管 孔。
僅疊層必要數(shù)目的如上所述制作的隔板1和水蒸氣透過膜2，制作 加濕單元疊層體51，以連結板夾持該加濕單元疊層體51的兩端，進行 連結，制作加濕器100。 (比較例1)
圖4 (a)是示意性地表示在比較例1的加濕器100a中的加濕單元 疊層體50的概略結構的截面圖。圖4 (b)是表示由圖4 (a)所示的 加濕單元11的隔板1的概略結構的模式圖。其中，在圖4 (a)中省略
了一部分。
在比較例1中所使用的隔板1的基本結構與實施例1的隔板1相 同，但在以下方面有所不同。
如圖4 (b)所示，在比較例1中使用的隔板1設置為用于在其 主面的周邊部配置墊圈(流體密封)5的槽6包圍冷卻水流路3 (或氧 化劑氣體流路4)、氧化劑氣體供給用岐管孔61等的岐管孔。此外，如 圖4 (a)所示，比較例1的隔板1不構成第一彈性層la和第二彈性層 lc，僅以加入玻璃填料的聚丙烯(即，僅為剛性層lb)制成。
水蒸氣透過膜2使用與實施例1相同的物質。此外，墊圈5使用 切成適當形狀的過氧化物交聯(lián)EPDM。
然后，僅疊層必要數(shù)目的將墊圈5配置到槽6而制成的隔板1和 水蒸氣透過膜2，從而制作加濕單元疊層體51，以連結板夾持該加濕 單元疊層體51的兩端，進行連結，從而制作加濕器100a。 (比較例2)
圖5 (a)是示意性地表示在比較例2的加濕器100b中的加濕單元 疊層體50的概略結構的截面圖。圖5 (b)是表示圖5 (a)所示的加 濕單元11的隔板1的概略結構的模式圖。其中，在圖5 (a)中省略了
-■音卩
比較例2的加濕器100b構成為具有作為日本專利文獻3公開的 膜支撐部的圖5 (a)和圖5 (b)所示的膜保護部材7。此外，在比較 例2中，為了容易進行與實施例1或者比較例1的對比，比較例2的隔板1雖然其基本結構與比較例1的隔板1相同，但是在以下方面不 同。
如圖5 (a)所示，比較例2的隔板1制成為兩主面的周邊部從 第一凸部67的上端面的位置向厚度方向僅突出膜保護部材7的厚度尺 寸，以使得膜保護部材7配置于氧化劑氣體流路4 (或冷卻水流路3)。
在此，膜保護部材7是使用60目的聚丙烯網狀物(開口率60%)， 并以能夠正好容納于第一凹部66的方式切斷而使用。此外，水蒸氣透 過膜2使用與實施例1和比較例2相同的物質。
然后，將墊圈5配置于隔板1的槽6，將膜保護部材7配置于第一 凹部66，僅以必要數(shù)目疊層配置它們的隔板1和水蒸氣透過膜2，從 而制作加濕單元疊層體51，以連結板夾持該加濕單元疊層體51的兩 端，進行連結，從而制作加濕器100b。
接著，使用這些加濕器，進行性能評價試驗。
在性能評價試驗1中使用以一對隔板1夾持水蒸氣透過膜2并進 行疊層的(將這稱之為單段)實施例1的加濕器100和單段的比較例2 的加濕器100b進行。作為試驗方法，在冷卻水流路3中以3.3m/sec的 流量流通7(TC的冷卻水，此外，在氧化劑氣體流路4中以30m/sec的 流量流通露點換算溫度(將氣體中的全水分量換算成露點的溫度)為 l(TC以下的干燥空氣(氧化劑氣體)，從而測定從各個加濕器排出的氧 化劑氣體的水蒸氣量(露點)。然后，從測定的露點和上述的式l和式 2計算出水蒸氣透過系數(shù)，與氧化劑氣體的流速一起進行標繪。其結果 示于圖6。
如圖6所示，實施例1的加濕器100的水蒸氣透過系數(shù)的近似曲 線如式(3)所示，而另一方面，比較例2的加濕器100b的水蒸氣透 過系數(shù)的近似曲線如式(4)所示。
y=1.43xlO-7Ln (x) +2.86xl0-7 …(3) y=1.08xl0-7Ln (x) +2.25xl0-7 …(4) 在此，y為水蒸氣透過系數(shù)，x為氧化劑氣體的流速。 由此，可以了解在比較例2的加濕器100b中，根據(jù)膜保護部材 7的開口率，水蒸氣透過膜2的實質上的膜面積下降，水蒸氣透過膜2
23的每單位面積的加濕性能大約下降了 20%。
接著，試驗該性能的差異對實際的燃料電池系統(tǒng)會產生什么影響。 [性能評價試驗2]
在性能評價試驗2中，構筑圖7所示的燃料電池系統(tǒng)200，使用的 PEFC101輸出電力為4.8kW。
于是，在以如此構成的燃料電池系統(tǒng)200中，為了使PEFC101獲 得上述輸出，在燃料氣體利用率75%、氧化劑氣體利用率50%的剩余 反應氣體條件中，以63。C加濕到飽和狀態(tài)為止的燃料氣體必須為 59.4L/min，同樣以63T加濕到飽和狀態(tài)為止的氧化劑氣體必須為 212.2L/min。此外，以5.8L/min向PEFC101的單元堆提供保持在60°C 的冷卻水，并在單元堆內進行熱交換，然后作為71.5。C的排放冷卻水 排出。
接著，對為了在加濕器中對氧化劑氣體進行加濕而必要的加濕器 的設計進行說明。
圖8是表示在實施例1的加濕器100和比較例2的加濕器100b中 的設計條件的表。
如上所述，氧化劑氣體雖然由總熱量交換器103進行加濕，但是， 此時，氧化劑氣體被加熱、加濕到露點成為58°C。為了將該己被加濕 的氧化劑氣體進一步加濕到露點為63°C，如圖8所示，加濕器的加濕 能力有必要為12.50g/min。
因此，根據(jù)在圖6所示的實施例1的加濕器100和比較例2的加 濕器100b中的水蒸氣透過系數(shù)的近似曲線(式(3)和式(4))計算 出各個水蒸氣透過系數(shù)，從而計算出加濕器的加濕能力。其結果，如 圖8所示，了解到實施例1的加濕器100，在層疊6段(水蒸氣透過膜 2被層疊6個的狀態(tài))加濕單元11之后加濕能力變成13.71g/min，從 而能夠將氧化劑氣體加濕到露點成為63。C為止。另一方面，在比較例 2的加濕器100b中，如圖8的比較例2-l所示，即使層疊6段加濕單 元11也得不到必要的加濕能力，而必須疊層8段。這是因為通過增加 疊層段數(shù)來降低空氣(氧化劑氣體)的流速而需要疊層更多的加濕面 積。
然后，將這3種類型的加濕器(由圖8所示的加濕器)搭載到上
24述燃料電池系統(tǒng)中進行運行，測定從各個加濕器排出的氧化劑氣體的
露點，都在根據(jù)各個加濕器的加濕能力計算出的設計值的土o.5t:的范
圍之內，與設計值完全一致。
如上所述，在實施例1的加濕器100中，加濕單元11的疊層段數(shù) 在少于比較例2的加濕器100b的狀態(tài)下，顯示了較高的加濕性能。為
此，使用搭載了實施例1的加濕器100的燃料電池系統(tǒng)就能夠更加省
空間、降低成本。
接著，進行用于確認各個加濕器的機械耐久性的試驗。其中，在
以下的實驗中，使用實施例1的加濕器100、比較例1的加濕器100a、 和比較例2的加濕器100b，以及疊層10段單元11并連結而得到的裝 置。
在性能評價試驗3中，進行以下的試驗。 (試驗l)重復差壓試驗
在重復差壓試驗中，首先，將各個加濕器的冷卻水流路3和氧化 劑氣體流路4與大氣相連通，接著，將氧化劑氣體流路4從與大氣相 連通保持一分鐘0.5kPa，其后，將氧化劑氣體流路4與大氣相連通， 將上述循環(huán)作為一個循環(huán)。于是，將500個循環(huán)作為1個過程，在1 個過程結束的時候以兩流路之間的差壓為0.5kPa測定在冷卻水流路3 和氧化劑氣體流路4之間是否有發(fā)生泄漏(交叉泄漏)發(fā)生。氧化劑 氣體如果是在2cc/min以下的泄漏量則1個過程為合格，合格的加濕器 再做下一次的過程試驗，重復IO個過程的這樣的試驗從而判定是否最 終合格。
(試驗2)重復凍結試驗
在重復凍結試驗中，首先，密閉各個加濕器的氧化劑氣體流路4， 并且，水封冷卻水流路3，并保持在恒溫槽內。于是，以-l(TC冷卻加 濕器6小時從而凍結其內部，其后，在+l(TC下將加濕器恒溫6小時， 融解凍結水，將上述循環(huán)作為一個循環(huán)。將20個循環(huán)作為1個過程， 在1個過程結束時以差壓0.5kPa測定冷卻水流路3和氧化劑氣體流路 4的兩流路間的泄漏(交叉泄漏)。氧化劑氣體如果是在2cc/min以下 的泄漏量則1個過程為合格，合格的加濕器再進行下一次的過程試驗，重復IO個過程的這樣的試驗從而判定是否最終合格。
重復差壓試驗的結果顯示實施例1的加濕器100和比較例2的加
濕器100b為最終合格，即，在冷卻水流路3和氧化劑氣體流路4之間 沒有發(fā)生交叉泄漏。另一方面，在比較例1的加濕器100a中在第4個 過程時發(fā)生了交叉泄漏。
此外，重復凍結試驗的結果表明實施例1的加濕器100和比較例2 加濕器100b為最終合格，g卩，在冷卻水流路3和氧化劑氣體流路4之 間沒有發(fā)生交叉泄漏。另一方面，在比較例1的加濕器100a中在第6 個過程時發(fā)生了交叉泄漏。
此外，關于比較例1的加濕器100a，為了進行試驗不合格時的原 因解析而進行了分析，確認在隔板1的冷卻水流路3 (第一凹部66)、 霍氧化劑氣體流路4 (第二凹部81)上設置的第一凸部67、或第二凸 部82與水蒸氣透過膜2相接觸時發(fā)現(xiàn)了針孔。另一方面，關于實施例 1的加濕器100以及比較例2的加濕器100b，確認了即使通過在最終 合格的時候的分解檢查也沒有發(fā)現(xiàn)在水蒸氣透過膜2上有損傷的痕跡， 因而確認了本實施例1的加濕器100具有與現(xiàn)有例子的加濕器相同的 機械耐久性能。
產業(yè)上利用的可能性
根據(jù)本發(fā)明的加濕器用隔板、加濕器和具備該加濕器的燃料電池 系統(tǒng)，通過極其簡單的結構就能夠防止由于差壓、凍結以及其他原因 而引起的物理損傷，并且與現(xiàn)有的相比較能夠構成高性能的加濕器， 因此其有用。
權利要求
1. 一種加濕器用隔板，其特征在于，具備與水蒸氣透過膜相接的主面、由在所述主面形成的凸凹的凹部構成的流體的流路、從所述凸凹的凸部的前端開始至少達到一定深度而形成的彈性層。
2. 如權利要求l所述的加濕器用隔板，其特征在于， 所述彈性層的厚度是所述水蒸氣透過膜的厚度的1.66倍以上。
3. 如權利要求1所述的加濕器用隔板，其特征在于， 所述加濕器用隔板由所述彈性層和剛性層構成。
4. 如權利要求3所述的加濕器用隔板，其特征在于， 由所述彈性層構成的壁部突出設置于所述剛性層的表面，所述壁部構成所述凸凹的凸部，所述壁部之間的空間構成所述凸凹的凹部。
5. 如權利要求l所述的加濕器用隔板，其特征在于， 所述凸部整體由所述彈性層構成。
6. 如權利要求3所述的加濕器用隔板，其特征在于， 具備設置于一個所述主面的第一彈性層和設置于另一個所述主面的第二彈性層，所述第一彈性層和所述第二彈性層通過設置于所述剛 性層的貫通孔而連接。
7. 如權利要求l所述的加濕器用隔板，其特征在于， 所述隔板的整體由所述彈性層構成。
8. 如權利要求1所述的加濕器用隔板，其特征在于， 所述彈性層構成為含有不含硫的氟橡膠或EPDM。
9. 如權利要求l所述的加濕器用隔板，其特征在于，所述彈性層的硬度以由JIS K6200規(guī)定的DUROMETER硬度表示 為A標度30 100。
10. —種加濕器，其特征在于， 具備權利要求1 7中任一項所述的隔板、和 水蒸氣透過膜，利用設置有所述彈性層的隔板的所述主面夾持所述水蒸氣透過 膜，所述隔板和所述水蒸氣透過膜疊層、連結， 一次流體在與所述水 蒸氣透過膜相接的一個主面上的第一流路中流通，二次流體在與所述 水蒸氣透過膜相接的另一個主面上的第二流路中流通，由此所述一次 流體中所含的水分透過所述水蒸氣透過膜，對所述二次流體進行加濕。
11. 一種燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 具備使用燃料氣體和氧化劑氣體進行發(fā)電的燃料電池；和 在所述燃料氣體和所述氧化劑氣體中的至少任意一個的氣體供自 通路上設置的權利要求IO所述的加濕器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加濕器用隔板，其特征在于具備與水蒸氣透過膜(2)相接的主面、由在該主面上形成的凸凹的凹部(66、81)構成的流體流路(3、4)、從所述凸凹的凸部(67、82)的前端開始至少達到一定深度而形成的彈性層(1a、1c)。
文檔編號H01M8/04GK101506591SQ200780030598
公開日2009年8月12日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權日2006年12月14日
發(fā)明者小林晉, 波多野進 申請人:松下電器產業(yè)株式會社