JP2008293742A

JP2008293742A - Humidifier for fuel cell

Info

Publication number: JP2008293742A
Application number: JP2007136879A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Hashimoto; 友幸橋本
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2008-12-04

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a humidifier for a fuel cell effectively reducing the possibility that water remains up in a gas path as waterdrops, the possibility that the gas path becoming clogged, and the possibility that unevenness occurs in the gas current. SOLUTION: The humidifier includes a separator 21 which forms at least one of a primary gas path 62 and a secondary gas path 61, which are divided with a moisture holding member 27. In the separator 21, a separator passage wall surface 21f, which forms at least one of the primary gas path 62 or the secondary gas path 61, is made hydrophilic. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は燃料電池用加湿器に関する。 The present invention relates to a humidifier for a fuel cell.

燃料電池に供給される前のフレッシュガスが過剰に乾燥していると、燃料電池の発電性能が充分に得られない。そこで、燃料電池に供給されて発電反応に使用されるガスを加湿する加湿器が開示されている（特許文献１，２）。この加湿器は、燃料電池から排出された後のオフガスが流れるオフガス流路と、燃料電池に供給される前のフレッシュガスが流れるフレッシュガス流路と、オフガス流路およびフレッシュガス流路を仕切る水分保持部材とを備えている。このものによれば、燃料電池から排出された発電反応後のオフガスは、高い湿度をもつ。そこで、湿度が高いオフガスをオフガス流路に流すと共に、湿度が低いフレッシュガスをフレッシュ流路に流す。ここで、湿度が高いオフガスの水分は、オフガス流路において凝縮して凝縮水を生成する。 If the fresh gas before being supplied to the fuel cell is excessively dried, the power generation performance of the fuel cell cannot be obtained sufficiently. Therefore, humidifiers that humidify the gas supplied to the fuel cell and used for the power generation reaction are disclosed (Patent Documents 1 and 2). The humidifier includes an off-gas channel through which off-gas after being discharged from the fuel cell flows, a fresh gas channel through which fresh gas before being supplied to the fuel cell flows, and moisture that separates the off-gas channel and the fresh gas channel. And a holding member. According to this, the off gas after the power generation reaction discharged from the fuel cell has high humidity. Therefore, an off gas having a high humidity is caused to flow through the off gas channel, and a fresh gas having a low humidity is caused to flow through the fresh channel. Here, the moisture of the off-gas having high humidity is condensed in the off-gas flow path to generate condensed water.

凝縮水等の水または水蒸気は水分保持部材に吸収され、水分保持部材を介して、湿度が低いフレッシュガスの側に移行する。これにより燃料電池に供給される前のフレッシュガスが加湿される。この場合、燃料電池の発電が良好に実施される。 Water such as condensed water or water vapor is absorbed by the moisture holding member, and moves to the fresh gas side having a low humidity via the moisture holding member. As a result, the fresh gas before being supplied to the fuel cell is humidified. In this case, the power generation of the fuel cell is favorably performed.

更に、特許文献３には、燃料ガスを加湿する燃料電池の加湿装置が開示されている。このものによれば、複数のセパレータ間において、燃料ガスを流れる燃料ガス流路と水流路とを仕切る水透過層が設けられている。水透過層は、水流路に対面するように設けられた孔径１０^−８〜１０^−７メートルのポーラスフィルムと、燃料ガス流路に対面するようにポーラスフィルムに積層された親水層とからなる。このものによれば、燃料ガス流路と水流路との圧力差を調整することにより、水透過層を透過する水量を調整することができる。
特開２００４−１３９７８４号公報特開２００５−２４３５５３号公報特開平７−１３５０１２号公報 Further, Patent Document 3 discloses a fuel cell humidifier for humidifying fuel gas. According to this, the water permeable layer which partitions the fuel gas flow path and the water flow path through which the fuel gas flows is provided between the plurality of separators. The water permeable layer is composed of a porous film having a pore diameter of 10 ⁻⁸ to 10 ⁻⁷ meters provided so as to face the water flow path and a hydrophilic layer laminated on the porous film so as to face the fuel gas flow path. According to this, the amount of water permeating through the water permeable layer can be adjusted by adjusting the pressure difference between the fuel gas channel and the water channel.
JP 2004-139784 A JP 2005-243553 A JP 7-1335012 A

上記した特許文献に係る加湿器によれば、凝縮水等の水がガス流路において結露して水滴状として滞留し易い。この場合、上記したガス流路が塞がれてしまうおそれがある。この結果、ガス流路におけるガスの流れにムラが発生してしまうおそれがあり、燃料電池の良好な発電性能を得るには好ましくない。 According to the humidifier according to the above-described patent document, water such as condensed water is likely to condense in the gas flow path and stay as water droplets. In this case, there is a possibility that the gas flow path described above is blocked. As a result, the gas flow in the gas flow path may be uneven, which is not preferable for obtaining good power generation performance of the fuel cell.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、水がガス流路において水滴状として滞留するおそれが低減され、ガス流路の流路空間が水滴状の水で塞がれてしまうおそれが低減され、ガスの流れにムラが発生してしまうおそれが低減されるのに有利な燃料電池用加湿器を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and the possibility that water stays in the form of water droplets in the gas flow path is reduced, and the flow path space of the gas flow path may be clogged with water droplets. It is an object of the present invention to provide a humidifier for a fuel cell that is advantageous in that the risk of occurrence of unevenness in the gas flow is reduced.

（１）様相１に係る燃料電池用加湿器は、水分保持部材で仕切られる第１ガス流路および第２ガス流路を有する燃料電池用加湿器において、第１ガス流路および第２ガス流路の少なくとも一方を形成するセパレータのセパレータ流路壁面は、親水化されていることを特徴とするものである。 (1) A fuel cell humidifier according to aspect 1 includes a first gas flow path and a second gas flow in a fuel cell humidifier having a first gas flow path and a second gas flow path partitioned by a moisture retaining member. The separator flow path wall surface of the separator that forms at least one of the paths is hydrophilic.

本様相によれば、セパレータは、第１ガス流路および第２ガス流路の少なくとも一方を形成する。セパレータのうち、第１ガス流路および第２ガス流路のうちの少なくとも一方を形成するセパレータ流路壁面は、親水化されている。親水化とは、水の接触角が小さくなることをいう。水の接触角が小さくなると、水が水滴よりも、薄い水膜として存在し易くなる。故に、第１ガス流路および第２ガス流路において水が水滴状として滞留するおそれが低減される。従って、セパレータのガス流路が塞がれてしまうおそれが低減される。故に、セパレータにおいてガスの流れにムラが発生してしまうおそれが低減される。 According to this aspect, the separator forms at least one of the first gas channel and the second gas channel. Among the separators, the separator channel wall surface forming at least one of the first gas channel and the second gas channel is hydrophilized. Hydrophilization means that the contact angle of water is reduced. When the contact angle of water becomes small, water tends to exist as a thin water film rather than water droplets. Therefore, the possibility that water stays in the form of water droplets in the first gas channel and the second gas channel is reduced. Therefore, the possibility that the gas flow path of the separator is blocked is reduced. Therefore, the possibility of unevenness in the gas flow in the separator is reduced.

親水化としては、例えば、セパレータ流路壁面の表面にポーラス層を形成したり、あるいは、セパレータ流路壁面の表面にスポンジ層を形成したり、あるいは、セパレータ流路壁面の表面に親水性物質を担持させた層を形成したり、あるいは、親水性物質をバインダで結合した層を形成したり、あるいは、表面粗度を粗くした層を形成したりすることにより実現することができる。 Examples of hydrophilization include, for example, forming a porous layer on the surface of the separator channel wall surface, forming a sponge layer on the surface of the separator channel wall surface, or applying a hydrophilic substance to the surface of the separator channel wall surface. This can be realized by forming a supported layer, forming a layer in which a hydrophilic substance is bonded with a binder, or forming a layer having a rough surface roughness.

ポーラス層を形成するにあたり、例えば、溶射材料を溶射することにより形成できる。あるいは、水等の溶媒に溶出可能な溶出物質をセパレータ表面に担持させた後、溶出物質を水等の溶媒に溶解させることによりセパレータ表面をポーラス化できる。表面粗度を粗くした層を形成する手段としては、溶射材料を溶射して溶射層を形成する溶射処理、または、ショット材、グリッド材、砂粒子等の投射材を投射するブラスト処理、または、コロナ放電処理などが例示される。 In forming the porous layer, for example, it can be formed by spraying a thermal spray material. Alternatively, the separator surface can be made porous by supporting an elution substance that can be eluted in a solvent such as water on the separator surface and then dissolving the elution substance in a solvent such as water. As a means for forming a layer having a rough surface roughness, a thermal spraying process for spraying a thermal spray material to form a thermal spray layer, or a blasting process for projecting a projection material such as a shot material, a grid material, and sand particles, or Examples include corona discharge treatment.

親水性物質としては、酸化シリコン（シリカ）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化チタン（チタニア）等の親水性セラミックスの粉末粒子が例示される。更に親水性物質としては、水酸基、カルボキシル基等の親水性の官能基を含むものが例示される。場合によっては、水ガラス、セルロース、デンプン・アクリル酸共重合体、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコール、イオン交換樹脂、吸水性多糖類も親水性物質として例示される。水の接触角としては４０°以下が好ましく、更には３０°以下が好ましい。殊に２０°以下、１０°以下が好ましい。水の接触角が小さい方が、親水性が富み、水は薄い膜となり易い。 Examples of the hydrophilic substance include powder particles of hydrophilic ceramics such as silicon oxide (silica), aluminum oxide (alumina), and titanium oxide (titania). Further, examples of hydrophilic substances include those containing hydrophilic functional groups such as hydroxyl groups and carboxyl groups. In some cases, water glass, cellulose, starch / acrylic acid copolymer, polyacrylate, polyvinyl alcohol, ion exchange resin, and water-absorbing polysaccharide are also exemplified as hydrophilic substances. The contact angle of water is preferably 40 ° or less, and more preferably 30 ° or less. In particular, 20 ° or less and 10 ° or less are preferable. The smaller the water contact angle, the richer the hydrophilicity, and the water tends to be a thin film.

本様相によれば、セパレータは、水分保持部材で仕切られる第１ガス流路および第２ガス流路を形成する。セパレータは金属製でも、セラミックス製でも、樹脂製でも、カーボン製でも良い。第１ガス流路および第２ガス流路のうちの一方は、燃料電池から排出された後のオフガスが流れるオフガス流路とすることができる。且つ、第１ガス流路および第２ガス流路のうちの他方は、燃料電池に供給される前のフレッシュガスが流れるフレッシュガス流路とすることができる。 According to this aspect, the separator forms the first gas flow path and the second gas flow path that are partitioned by the moisture holding member. The separator may be made of metal, ceramic, resin, or carbon. One of the first gas channel and the second gas channel can be an off-gas channel through which off-gas after being discharged from the fuel cell flows. In addition, the other of the first gas channel and the second gas channel can be a fresh gas channel through which fresh gas before being supplied to the fuel cell flows.

本様相によれば、第１ガス流路および第２ガス流路のうち結露が発生し易い側の親水性は、第１ガス流路および第２ガス流路のうち結露が発生しにくい側の親水性よりも高く設定されていることが好ましい。結露による水滴の生成に対処するためである。なお、セパレータとしては、第１ガス流路および第２ガス流路のうちのいずれか一方を形成するものでも良いし、あるいは、第１ガス流路および第２ガス流路のうちの双方を形成するものでも良い。 According to this aspect, the hydrophilicity on the side where condensation is likely to occur in the first gas channel and the second gas channel is the same as the hydrophilicity on the side where condensation is unlikely to occur in the first gas channel and the second gas channel. It is preferable that it is set higher than the hydrophilicity. This is to cope with the generation of water droplets due to condensation. In addition, as a separator, either the 1st gas flow path and the 2nd gas flow path may be formed, or both the 1st gas flow path and the 2nd gas flow path are formed. You can do it.

（２）様相２に係る燃料電池用加湿器によれば、上記した様相において、セパレータ流路壁面は、ポーラス状またはスポンジ状とされて親水化されていることを特徴とする。セパレータ流路壁面がポーラス状またはスポンジ状とされて親水化されているため、セパレータ流路壁面において水が薄い水膜として残り易くなる。故に、ガス流路において水が水滴状として滞留するおそれが低減される。従って、セパレータのガス流路が塞がれてしまうおそれが低減される。故に、セパレータにおいてガスの流れにムラが発生してしまうおそれが低減される。 (2) The fuel cell humidifier according to aspect 2 is characterized in that, in the aspect described above, the separator channel wall surface is made porous or sponge-like and hydrophilic. Since the separator channel wall surface is made porous or sponge-like and hydrophilic, water tends to remain as a thin water film on the separator channel wall surface. Therefore, the possibility that water stays as water droplets in the gas flow path is reduced. Therefore, the possibility that the gas flow path of the separator is blocked is reduced. Therefore, the possibility of unevenness in the gas flow in the separator is reduced.

（３）様相３に係る燃料電池用加湿器によれば、上記した様相において、セパレータは、セパレータ本体を構成する芯材と、第１ガス流路および第２ガス流路のうちの少なくとも一方を形成するように芯材に被覆された親水性をもつ被覆層とを備えていることを特徴とする。芯材の材質としては、金属、樹脂、セラミックス（例えばアルミナなど）、カーボンが例示される。芯材の製法としてはプレス成形、圧縮成形、射出成形などで形成できる。この場合、被覆層は、溶射材料を溶射して形成された溶射層で構成されている形態、親水性をもつ樹脂フィルムを貼り付ける形態が例示される。溶射層は空孔を有すると共に表面粗度が粗いため、被覆層に接触する水は、水滴状になりにくく、薄い水膜状となり易い。 (3) According to the fuel cell humidifier according to aspect 3, in the aspect described above, the separator includes at least one of the core material constituting the separator body, the first gas flow path, and the second gas flow path. And a hydrophilic coating layer coated on the core so as to be formed. Examples of the material of the core material include metals, resins, ceramics (for example, alumina), and carbon. The core material can be formed by press molding, compression molding, injection molding, or the like. In this case, the coating layer is exemplified by a form composed of a thermal spray layer formed by spraying a thermal spray material, and a form in which a hydrophilic resin film is attached. Since the thermal spray layer has pores and has a rough surface roughness, the water in contact with the coating layer is unlikely to form water droplets and tends to form a thin water film.

（４）様相３に係る燃料電池用加湿器によれば、上記した様相において、被覆層は、芯材の少なくとも一部を覆う樹脂製の防錆用の内層と、第１ガス流路および第２ガス流路のうちの少なくとも一方に対面するように内層に被覆された外層とを備えており、外層の表面粗度は芯材の表面粗度よりも粗くされていることを特徴とする。本様相によれば、芯材は内層により防錆されるため、芯材の耐久性が高くなる。外層の表面粗度は芯材の表面粗度よりも粗い。このため、外層においては水は水滴状になりにくく、薄い水膜状となり易い。 (4) According to the fuel cell humidifier according to aspect 3, in the aspect described above, the coating layer includes a resin-made inner layer for rust prevention covering at least a part of the core material, the first gas flow path, and the first gas channel. And an outer layer coated on the inner layer so as to face at least one of the two gas flow paths, and the surface roughness of the outer layer is rougher than the surface roughness of the core material. According to this aspect, since the core material is rust-proofed by the inner layer, the durability of the core material is increased. The surface roughness of the outer layer is rougher than the surface roughness of the core material. For this reason, in the outer layer, water is unlikely to be in the form of water droplets and tends to be in the form of a thin water film.

第１ガス流路および第２ガス流路のうちの一方は、燃料電池から排出された後のオフガスが流れるオフガス流路であり、且つ、第１ガス流路および第２ガス流路のうちの他方は、燃料電池に供給される前のフレッシュガスが流れるフレッシュガス流路である形態が例示される。ここで、オフガス流路およびフレッシュガス流路は、親水性をもつ被覆層に対面していることが好ましい。この場合、オフガス流路に対面する被覆層における親水性は、フレッシュガス流路に対面する被覆層における親水性よりも高く設定されていることが好ましい。湿度が高いオフガスが流れるオフガス流路においては、結露により水滴が生成され易いためである。 One of the first gas channel and the second gas channel is an off-gas channel through which the off-gas after being discharged from the fuel cell flows, and of the first gas channel and the second gas channel The other is exemplified by a fresh gas flow path through which fresh gas before being supplied to the fuel cell flows. Here, it is preferable that the off-gas channel and the fresh gas channel face the coating layer having hydrophilicity. In this case, it is preferable that the hydrophilicity of the coating layer facing the off-gas channel is set higher than the hydrophilicity of the coating layer facing the fresh gas channel. This is because water droplets are likely to be generated due to condensation in the off-gas passage through which off-gas with high humidity flows.

本発明に係る燃料電池用加湿器によれば、水がセパレータのガス流路において水滴状として滞留するおそれが低減される。故に、セパレータのガス流路の流路空間が塞がれてしまうおそれが低減される。よってセパレータのガス流路を流れるガスの流れのムラが抑制され、加湿ムラが低減される。この場合、燃料電池の発電性能を向上させるのに貢献できる。 According to the humidifier for a fuel cell according to the present invention, the possibility that water stays in the form of water droplets in the gas flow path of the separator is reduced. Therefore, the possibility that the flow path space of the gas flow path of the separator is blocked is reduced. Therefore, unevenness in the flow of gas flowing through the gas flow path of the separator is suppressed, and unevenness in humidification is reduced. In this case, it can contribute to improving the power generation performance of the fuel cell.

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図１〜図４を参照しつつ具体的に説明する。図１は概念図を示す。燃料電池システムは、固体高分子型の燃料電池１と、燃料電池１に供給されて発電反応に使用されるガス（酸化剤ガス、一般的には空気等の酸素含有ガス）を加湿する加湿器２とを有する。燃料電池１は、空気（酸化剤ガス）が供給される空気極１０（酸化剤極）と、高分子型の電解質膜１１と、燃料が供給される燃料極１２とを有する。空気極１０は、発電反応前のフレッシュガスが供給されるインポート１０ｉと、発電反応後のオフガスが排出されるアウトポート１０ｏとをもつ。燃料電池１では、発電反応により電気エネルギが取り出されると共に、発電反応に伴い燃料電池１の空気極１０において水が生成される。従って、燃料電池１の空気極１０から排出された発電反応後の空気オフガスであるオフガスについては、温度および湿度（相対湿度）は高い。これに対して、燃料電池１の空気極１０に供給される前の空気、つまり発電反応前のフレッシュガスについては、温度および湿度はオフガスよりも低い。換言すると、燃料電池１の空気極１０から排出された直後のオフガスは、加湿器２に供給される直前のフレッシュガスよりも、温度および湿度が高い。 (Embodiment 1)
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows a conceptual diagram. The fuel cell system includes a polymer electrolyte fuel cell 1 and a humidifier that humidifies a gas (oxidant gas, generally oxygen-containing gas such as air) supplied to the fuel cell 1 and used for a power generation reaction. 2. The fuel cell 1 includes an air electrode 10 (oxidant electrode) to which air (oxidant gas) is supplied, a polymer electrolyte membrane 11, and a fuel electrode 12 to which fuel is supplied. The air electrode 10 has an import 10i to which fresh gas before power generation reaction is supplied and an outport 10o from which off-gas after power generation reaction is discharged. In the fuel cell 1, electric energy is extracted by a power generation reaction, and water is generated in the air electrode 10 of the fuel cell 1 in accordance with the power generation reaction. Therefore, the temperature and humidity (relative humidity) of the off gas that is the air off gas after the power generation reaction discharged from the air electrode 10 of the fuel cell 1 is high. On the other hand, regarding the air before being supplied to the air electrode 10 of the fuel cell 1, that is, the fresh gas before the power generation reaction, the temperature and humidity are lower than the off gas. In other words, the off gas immediately after being discharged from the air electrode 10 of the fuel cell 1 has higher temperature and humidity than the fresh gas immediately before being supplied to the humidifier 2.

本実施形態によれば、加湿器は燃料電池１の空気極１０（酸化剤極）に供給される空気（酸化剤ガス）適用される。このため、便宜上、燃料電池１の空気極１０に供給される前、つまり、発電反応前のガスを『フレッシュガス』と定義する。燃料電池１の空気極１０から排出された発電反応後のガスを『オフガス』と定義する。 According to this embodiment, the humidifier is applied with air (oxidant gas) supplied to the air electrode 10 (oxidant electrode) of the fuel cell 1. For this reason, for convenience, the gas before being supplied to the air electrode 10 of the fuel cell 1, that is, before the power generation reaction is defined as “fresh gas”. The gas after the power generation reaction discharged from the air electrode 10 of the fuel cell 1 is defined as “off gas”.

図１に示すように、加湿器２は、上下方向に延設された複数の板状をなすセパレータ２１を厚み方向に積層した積層体２２と、積層体２２を厚み方向に挟む第１エンドプレート２３および第２エンドプレート２４とを有する。セパレータ２１は上下方向（重力方向，矢印Ｇ方向）に沿ってのびている縦型のほぼ四角形状をなしている。セパレータ２１の積層方向は横方向とされている。セパレータ２１の基材は樹脂製、カーボン製、金属製（ステンレス鋼等）でも良く、要請される性能及びコストを考慮して選択する。 As shown in FIG. 1, the humidifier 2 includes a laminated body 22 in which a plurality of plate-like separators 21 extending in the vertical direction are laminated in the thickness direction, and a first end plate that sandwiches the laminated body 22 in the thickness direction. 23 and a second end plate 24. The separator 21 has a substantially rectangular shape extending in the vertical direction (gravity direction, arrow G direction). The stacking direction of the separators 21 is the horizontal direction. The base material of the separator 21 may be made of resin, carbon, or metal (stainless steel or the like), and is selected in consideration of required performance and cost.

加湿器２の第１エンドプレート２３の下部２３ｄには、管状のフレッシュガス入口管体３１および管状のオフガス出口管体３２が形成されている。加湿器２の第２エンドプレート２４の上部２４ｕには、管状のオフガス入口管体３６および管体状のフレッシュガス出口管体３７が形成されている。 A tubular fresh gas inlet tube 31 and a tubular off-gas outlet tube 32 are formed in the lower portion 23 d of the first end plate 23 of the humidifier 2. A tubular off-gas inlet tube 36 and a tubular fresh gas outlet tube 37 are formed on the upper portion 24 u of the second end plate 24 of the humidifier 2.

図１に示すように、セパレータ２１は、隅部に形成されたフレッシュガス入口４１と、フレッシュガス入口４１の対角上方に形成されたフレッシュガス出口５１と、フレッシュガス入口４１およびフレッシュガス出口５１を繋ぐようにセパレータ２１の一方の表面流路で形成されたフレッシュガス流路６１とを備えている。 As shown in FIG. 1, the separator 21 includes a fresh gas inlet 41 formed at a corner, a fresh gas outlet 51 formed diagonally above the fresh gas inlet 41, a fresh gas inlet 41, and a fresh gas outlet 51. And a fresh gas channel 61 formed by one surface channel of the separator 21.

更にセパレータ２１は、隅部に形成されたオフガス入口４２と、オフガス入口４２の対角下方に形成されたオフガス出口５２と、オフガス入口４２およびオフガス出口５２を繋ぐようにセパレータ２１の他方の表面流路で形成されたオフガス流路６２とをもつ。 Further, the separator 21 has an off-gas inlet 42 formed at a corner, an off-gas outlet 52 formed diagonally below the off-gas inlet 42, and the other surface flow of the separator 21 so as to connect the off-gas inlet 42 and the off-gas outlet 52. And an off-gas channel 62 formed by a channel.

図１に示すように、複数のセパレータ２１が積層されて加湿器２が形成されているため、各セパレータ２１を厚み方向に貫通するフレッシュガス入口４１は矢印Ｅ１方向に積層されている。従って、フレッシュガスは各フレッシュガス入口４１を矢印Ｅ１方向（セパレータ積層方向）に流れる。また各セパレータ２１を貫通するフレッシュガス出口５１は矢印Ｃ１方向に積層されている。従って、フレッシュガスは各フレッシュガス出口５１を矢印Ｃ１方向（セパレータ積層方向）に流れる。各セパレータ２１を厚み方向に貫通するオフガス入口４２は矢印Ｄ１方向に積層されている。従って、オフガスは各オフガス入口４２を矢印Ｄ１方向（セパレータ積層方向）に流れる。また各セパレータ２１を厚み方向に貫通するオフガス出口５２は矢印Ｆ１方向に積層されている。従って、オフガスは各オフガス出口５２を矢印Ｆ１方向（セパレータ積層方向）に流れる。 As shown in FIG. 1, since the humidifier 2 is formed by laminating a plurality of separators 21, fresh gas inlets 41 penetrating each separator 21 in the thickness direction are laminated in the direction of arrow E1. Accordingly, fresh gas flows through each fresh gas inlet 41 in the direction of arrow E1 (separator stacking direction). Moreover, the fresh gas outlet 51 which penetrates each separator 21 is laminated | stacked on the arrow C1 direction. Accordingly, fresh gas flows through each fresh gas outlet 51 in the direction of arrow C1 (separator stacking direction). Off-gas inlets 42 penetrating each separator 21 in the thickness direction are stacked in the direction of arrow D1. Accordingly, the off gas flows through each off gas inlet 42 in the direction of arrow D1 (separator stacking direction). Moreover, the off-gas outlet 52 which penetrates each separator 21 in the thickness direction is laminated | stacked on the arrow F1 direction. Accordingly, the off gas flows through each off gas outlet 52 in the direction of arrow F1 (separator stacking direction).

更に説明を加える。図２はセパレータ２１の一方の表面を示す。図２に示すように、セパレータ２１は縦形の四角形状をなしており、互いに平行な上辺２１ｕ（上部）および下辺２１ｄ（下部）と，上辺２１ｕおよび下辺２１ｄを繋ぐように重力方向（矢印Ｇ方向）に沿って延びている２つの側辺２１ｓ（側部）とをもつ。セパレータ２１の一方の表面には、燃料電池１から排出されたオフガスがセパレータ２１の表面に沿って下向き（矢印Ｂ１方向）に流れるオフガス流路６２（第１ガス流路）が形成されている。オフガス流路６２には、案内突起６２ｘと共に案内溝６２ｙが多数個形成されている。 Further explanation will be added. FIG. 2 shows one surface of the separator 21. As shown in FIG. 2, the separator 21 has a vertical quadrangular shape, and the direction of gravity (arrow G direction) connects the upper side 21 u (upper part) and the lower side 21 d (lower part) parallel to each other and the upper side 21 u and the lower side 21 d. ) And two side sides 21s (side portions) extending along the side. On one surface of the separator 21, an offgas passage 62 (first gas passage) is formed in which the offgas discharged from the fuel cell 1 flows downward (in the direction of arrow B 1) along the surface of the separator 21. A number of guide grooves 62y are formed in the off-gas channel 62 together with the guide protrusions 62x.

図２に示すように、オフガス流路６２から外方にオフガスが洩れないように、シール部２１ｘがセパレータ２１の外縁に沿って設けられている。更に、オフガス流路６２に連通すると共にオフガス流路６２にオフガスを供給するオフガス入口４２が、セパレータ２１の上辺２１ｕ側の角部に形成されている。オフガス流路６２に連通すると共にオフガス流路６２からオフガスを排出するオフガス出口５２が、セパレータ２１の下辺２１ｄ側の角部に形成されている。 As shown in FIG. 2, a seal portion 21 x is provided along the outer edge of the separator 21 so that off gas does not leak outward from the off gas passage 62. Further, an off-gas inlet 42 that communicates with the off-gas channel 62 and supplies off-gas to the off-gas channel 62 is formed at a corner on the upper side 21 u side of the separator 21. An offgas outlet 52 that communicates with the offgas passage 62 and discharges the offgas from the offgas passage 62 is formed at a corner on the lower side 21 d side of the separator 21.

ここで、図２に示すように、オフガス入口４２およびオフガス出口５２は、三角形状をなしており、互いに対向するようにセパレータ２１の角部に設けられている。更に、フレッシュガス入口４１およびフレッシュガス出口５１は、三角形状をなしており、互いに対向するようにセパレータ２１に設けられている。 Here, as shown in FIG. 2, the off-gas inlet 42 and the off-gas outlet 52 have a triangular shape, and are provided at the corners of the separator 21 so as to face each other. Further, the fresh gas inlet 41 and the fresh gas outlet 51 have a triangular shape and are provided in the separator 21 so as to face each other.

図２に示すように、オフガスがフレッシュガス入口４１に流入しないように、フレッシュガス入口４１にシール部４１ｘが設けられている。更に、オフガスがフレッシュガス出口５１に流入しないように、フレッシュガス出口５１にシール部５１ｘが設けられている。なお、シール部５１ｘ，４１ｘ，２１ｘは、ゴム、軟質樹脂、軟質メタル等のシール材料で形成されている。 As shown in FIG. 2, the fresh gas inlet 41 is provided with a seal portion 41 x so that off gas does not flow into the fresh gas inlet 41. Further, the fresh gas outlet 51 is provided with a seal portion 51 x so that off gas does not flow into the fresh gas outlet 51. The seal portions 51x, 41x, and 21x are formed of a seal material such as rubber, soft resin, or soft metal.

図３はセパレータ２１の他方の表面（一方の表面の裏側）を示す。図３に示すように、セパレータ２１の他方の表面には、燃料電池１に供給される前のフレッシュガスがセパレータ２１の表面に沿って上向き（矢印Ａ１方向）に流れるフレッシュガス流路６１（第２ガス流路）が形成されている。図３に示すように、フレッシュガス流路６１に連通すると共にフレッシュガス流路６１にフレッシュガスを供給するフレッシュガス入口４１が、セパレータ２１の下辺２１ｄの角部に形成されている。フレッシュガス流路６１に連通すると共にフレッシュガス流路６１からフレッシュガスを排出するフレッシュガス出口５１が、セパレータ２１の上辺２１ｕの角部に形成されている。なお、図１および図２に示す矢印Ｂ１方向は、オフガスの基本流れ方向を模式的に示す。図１および図３に示す矢印Ａ１方向は、フレッシュガスの基本流れ方向を模式的に示す。 FIG. 3 shows the other surface of the separator 21 (the back side of one surface). As shown in FIG. 3, the fresh gas flow path 61 (the first gas flow direction) in which fresh gas before being supplied to the fuel cell 1 flows upward (in the direction of arrow A 1) along the surface of the separator 21 is provided on the other surface of the separator 21. 2 gas flow paths) are formed. As shown in FIG. 3, a fresh gas inlet 41 that communicates with the fresh gas passage 61 and supplies fresh gas to the fresh gas passage 61 is formed at the corner of the lower side 21 d of the separator 21. A fresh gas outlet 51 that communicates with the fresh gas flow path 61 and discharges the fresh gas from the fresh gas flow path 61 is formed at the corner of the upper side 21 u of the separator 21. The direction of arrow B1 shown in FIGS. 1 and 2 schematically shows the basic flow direction of off-gas. The arrow A1 direction shown in FIGS. 1 and 3 schematically shows the basic flow direction of fresh gas.

更に、図３に示すように、フレッシュガスがオフガス入口４２に流入しないように、オフガス入口４２にはシール部４２ｘが設けられている。オフガス出口５２にオフガスが流入しないように、オフガス出口５２にはシール部５２ｘが設けられている。 Further, as shown in FIG. 3, the off gas inlet 42 is provided with a seal portion 42 x so that fresh gas does not flow into the off gas inlet 42. The off gas outlet 52 is provided with a seal portion 52x so that the off gas does not flow into the off gas outlet 52.

図４に示すように、隣接するセパレータ２１間には、加湿要素として機能できる膜状をなす水分保持部材２７が配置されている。水分保持部材２７は、吸水性を有すると共にガス難透過性を有するイオン交換膜（高分子電解質膜）等の水分保有性をもつ膜で形成されており、水分を保持して湿潤することができる。図４に示すように、水分保持部材２７のうちの一方の表面２７ｃは、フレッシュガス流路６１に対面している。水分保持部材２７のうちの他方の表面２７ａは、オフガス流路６２に対面している。換言すると、オフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１は、水分保持部材２７を介して対面している。 As shown in FIG. 4, a moisture retaining member 27 having a film shape that can function as a humidifying element is disposed between adjacent separators 21. The moisture retaining member 27 is formed of a membrane having moisture retention such as an ion exchange membrane (polymer electrolyte membrane) having water absorption and gas permeability, and can retain and wet moisture. . As shown in FIG. 4, one surface 27 c of the moisture retaining member 27 faces the fresh gas channel 61. The other surface 27 a of the moisture retaining member 27 faces the off gas channel 62. In other words, the off gas channel 62 and the fresh gas channel 61 face each other with the moisture holding member 27 interposed therebetween.

本実施形態によれば、図４に示すように、オフガスおよびフレッシュガスの基本流れが逆となる対向流方式が採用されている。故に、オフガス流路６２においてオフガスは下向き（斜め下向き，矢印Ｂ１方向）に流れる。フレッシュガス流路６１においてフレッシュガスは上向き（斜め上向き，矢印Ａ１方向）に流れる。この場合、オフガス流路６２においてオフガスから生成された凝縮水ＷＡ等の水を水分保持部材２７またはセパレータ２１に沿って重力方向（矢印Ｇ方向）に重力により流下させ易い。故に、水分保持部材２７の全体を均一に吸水させるのに貢献でき、加湿ムラの低減に有利である。 According to this embodiment, as shown in FIG. 4, a counter flow system is employed in which the basic flows of off-gas and fresh gas are reversed. Therefore, the off gas flows downward (obliquely downward, in the direction of arrow B1) in the off gas flow path 62. In the fresh gas channel 61, the fresh gas flows upward (inclined upward, in the direction of arrow A1). In this case, water such as the condensed water WA generated from the off gas in the off gas channel 62 can easily flow down in the direction of gravity (arrow G direction) along the moisture retaining member 27 or the separator 21 by gravity. Therefore, it is possible to contribute to uniformly absorbing the entire moisture retaining member 27, which is advantageous in reducing humidification unevenness.

燃料電池１では、発電反応に伴い水および熱が生成される。燃料電池１から排出されるオフガスは、生成された水および熱を燃料電池１から持ち去る。このため、加湿器２のオフガス流路６２に供給されるオフガスは、加湿器２に供給される前のフレッシュガスよりも、相対的に水分を含むと共に相対的に高温である。燃料電池１の空気極１０から吐出されたオフガスの相対湿度は一般的には８０％以上、９０％以上または９５％以上である。従って、加湿器２のオフガス流路６２を流れるオフガスは、フレッシュガス流路６１を流れるフレッシュガスと熱交換されて冷却される。このとき、オフガスに含まれる水分は、オフガス流路６２において凝縮して凝縮水ＷＡ（図４参照）となる。凝縮水ＷＡは水分保持部材２７に吸水され、水分保持部材２７の水分保持量が増加する。このため、フレッシュガス流路６１を流れるフレッシュガスは、水分保持部材２７により加湿される。このように加湿されたフレッシュガスは、フレッシュガス出口５１から吐出され、燃料電池１の空気極１０に供給され、発電に使用される。 In the fuel cell 1, water and heat are generated along with the power generation reaction. The off-gas discharged from the fuel cell 1 takes away the generated water and heat from the fuel cell 1. For this reason, the off gas supplied to the off gas flow path 62 of the humidifier 2 contains water and is relatively hotter than the fresh gas before being supplied to the humidifier 2. The relative humidity of the off-gas discharged from the air electrode 10 of the fuel cell 1 is generally 80% or more, 90% or more, or 95% or more. Accordingly, the off-gas flowing through the off-gas channel 62 of the humidifier 2 is cooled by exchanging heat with the fresh gas flowing through the fresh gas channel 61. At this time, the moisture contained in the off gas is condensed in the off gas flow path 62 to become condensed water WA (see FIG. 4). The condensed water WA is absorbed by the moisture holding member 27 and the moisture holding amount of the moisture holding member 27 increases. For this reason, the fresh gas flowing through the fresh gas channel 61 is humidified by the moisture holding member 27. The humidified gas is discharged from the fresh gas outlet 51, supplied to the air electrode 10 of the fuel cell 1, and used for power generation.

ところで、加湿器２によれば、オフガスに含まれている水分が凝縮して凝縮水が生成される。この場合、オフガス流路６２においては水が水滴として滞留するおそれがある。この場合、オフガス流路６２の流路空間が水滴状の水で塞がれてしまうおそれがあり、オフガスの流れにムラが発生してしまうおそれがある。フレッシュガス流路６１についても、条件によっては、同様に流路空間が水滴状の水で塞がれるおそれがある。なお、加湿器２のサイズを抑えつつ、セパレータ２１の枚数を増加させているため、オフガス流路６２の流路幅ＤＥ、フレッシュガス流路６１の流路幅ＤＦ（図４参照）は小さく、（例えば５ミリメートル以下、７ミリメートル以下）、従って水滴でガス流路が詰まるおそれがある。 By the way, according to the humidifier 2, the water | moisture content contained in off gas condenses, and condensed water is produced | generated. In this case, water may stay as water droplets in the off gas channel 62. In this case, the channel space of the off-gas channel 62 may be blocked with water droplets, and the flow of off-gas may be uneven. Regarding the fresh gas flow channel 61, depending on the conditions, the flow channel space may be similarly clogged with water droplets. In addition, since the number of the separators 21 is increased while suppressing the size of the humidifier 2, the channel width DE of the off gas channel 62 and the channel width DF (see FIG. 4) of the fresh gas channel 61 are small. (For example, 5 millimeters or less, 7 millimeters or less) Therefore, the gas flow path may be clogged with water droplets.

この点について本実施形態によれば、図２に示すように、セパレータ２１のうちオフガス流路６２を形成するセパレータ流路壁面２１ｆには、親水化された親水層２１０が被覆層として被覆されている。同様に、セパレータ２１のうちフレッシュガス流路６１を形成するセパレータ流路壁面２１ｆには、親水化された親水層２１０が被覆層として被覆されている。ここで、親水層２１０は、例えばイオン交換樹脂等の親水性物質を基材として形成されている。 In this regard, according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the separator channel wall surface 21f forming the off-gas channel 62 in the separator 21 is coated with the hydrophilic layer 210 that is hydrophilized as a coating layer. Yes. Similarly, the separator channel wall surface 21f forming the fresh gas channel 61 in the separator 21 is covered with a hydrophilic hydrophilic layer 210 as a coating layer. Here, the hydrophilic layer 210 is formed using a hydrophilic substance such as an ion exchange resin as a base material.

このように親水層２１０が形成されているため、水の接触角が小さくなり、水が薄い水膜として生成され易くなる。故に、オフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１において水が水滴状として滞留するおそれが低減される。従って、オフガス流路６２の流路幅ＤＥおよびフレッシュガス流路６１の流路幅ＤＦが小さいときであっても、オフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１が水滴で塞がれてしまうおそれが低減される。故に、セパレータ２１においてガスの流れにムラが発生してしまうおそれが低減される。なお、水の接触角α（図４参照）は、平坦面において水の外表面と平坦面とがなす角度として定義される。 Since the hydrophilic layer 210 is formed in this way, the contact angle of water becomes small and water is easily generated as a thin water film. Therefore, the possibility that water stays in the form of water droplets in the off-gas channel 62 and the fresh gas channel 61 is reduced. Therefore, even when the channel width DE of the off-gas channel 62 and the channel width DF of the fresh gas channel 61 are small, there is a possibility that the off-gas channel 62 and the fresh gas channel 61 are blocked by water droplets. Reduced. Therefore, the possibility of unevenness in the gas flow in the separator 21 is reduced. The water contact angle α (see FIG. 4) is defined as an angle formed by the outer surface of the water and the flat surface on the flat surface.

上記したように本実施形態によれば、オフガス流路６２において水が水滴状として滞留するおそれが低減されるため、オフガス流路６２において水が薄い水膜として重力により流下され易くなり、セパレータ２１のオフガス流路６２においてオフガスの流れにムラが発生してしまうおそれが低減される。 As described above, according to the present embodiment, the possibility that water stays in the form of water droplets in the off-gas channel 62 is reduced, so that the water easily flows down as a thin water film in the off-gas channel 62 due to gravity. In this off gas flow path 62, the possibility of unevenness in the flow of off gas is reduced.

オフガス流路６２に存在する水は、膜状の水分保持部材２７を介してフレッシュガス流路６１に浸透する。このためオフガス流路６２のみならず、フレッシュガス流路６１においても、水が水滴状として滞留するおそれがある。この点本実施形態によれば、フレッシュガスが流れるフレッシュガス流路６１においても親水層２１０が被覆されているため、水が水滴状として滞留するおそれが低減されるため、フレッシュガス流路６１において水が薄い水膜として重力により流下され易くなり、セパレータ２１のフレッシュガス流路６１においてフレッシュガスの流れにムラが発生してしまうおそれが低減される。また、フレッシュガス流路６１において水が水滴状として過剰に滞留するおそれが低減されるため、フレッシュガスが過剰の水を燃料電池１の空気極１０に持ち込むことが低減され、燃料電池１におけるフラッディングの防止に有効である。 Water existing in the off-gas channel 62 permeates the fresh gas channel 61 through the film-like moisture holding member 27. For this reason, not only the off-gas flow path 62 but also the fresh gas flow path 61 may cause water to remain as water droplets. In this regard, according to the present embodiment, since the hydrophilic layer 210 is also coated in the fresh gas channel 61 through which the fresh gas flows, the possibility that water will stay as water droplets is reduced. Water becomes easy to flow down due to gravity as a thin water film, and the possibility of unevenness in the flow of fresh gas in the fresh gas flow path 61 of the separator 21 is reduced. In addition, since the possibility that water is excessively retained in the form of water droplets in the fresh gas channel 61 is reduced, it is possible to reduce the amount of fresh gas brought into the air electrode 10 of the fuel cell 1 and flooding in the fuel cell 1. It is effective for prevention.

なお、本実施例によれば、オフガス流路６２に対面する親水層２１０における水の接触角をα１とし、フレッシュガス流路６２に対面する親水層２１０における水の接触角をα２とするとき、α１＝α２、α１≒α２とされている。換言すると、オフガス流路６２に対面する親水層２１０における親水性と、フレッシュガス流路６２に対面する親水層２１０における親水性とは基本的には同程度とされている。但しこれに限らず、α１＜α２とし、結露が発生し易いオフガス流路６２に対面する親水層２１０における親水性を、フレッシュガス流路６１に対面する親水層２１０における親水性よりも高く設定しても良い。 According to the present embodiment, when the contact angle of water in the hydrophilic layer 210 facing the off-gas channel 62 is α1, and the contact angle of water in the hydrophilic layer 210 facing the fresh gas channel 62 is α2, α1 = α2 and α1≈α2. In other words, the hydrophilicity in the hydrophilic layer 210 facing the off-gas flow path 62 and the hydrophilicity in the hydrophilic layer 210 facing the fresh gas flow path 62 are basically the same level. However, the present invention is not limited thereto, and α1 <α2 is set, and the hydrophilicity in the hydrophilic layer 210 facing the off-gas channel 62 where condensation is likely to occur is set higher than the hydrophilicity in the hydrophilic layer 210 facing the fresh gas channel 61. May be.

本実施形態によれば、オフガスおよびフレッシュガスの基本流れが逆となる対向流方式が採用されている。故に、オフガス流路６２においてオフガスは下向き（斜め下向き，矢印Ｂ１方向）に流れる。フレッシュガス流路６１においてフレッシュガスは上向き（斜め上向き，矢印Ａ１方向）に流れる。しかしこれに限らず、オフガスおよびフレッシュガスの基本流れが同じ向きとなる並行流方式が採用されていても良い。この場合、オフガス流路６２においてオフガスは上向き（斜め上向き）に流れ、フレッシュガス流路６１においてフレッシュガスは上向き（斜め上向き）に流れる。あるいは、オフガス流路６２においてオフガスは下向き（斜め下向き）に流れ、フレッシュガス流路６１においてフレッシュガスは下向き（斜め下向き）に流れる形態でも良い。 According to the present embodiment, a counter flow system is employed in which the basic flows of off-gas and fresh gas are reversed. Therefore, the off gas flows downward (obliquely downward, in the direction of arrow B1) in the off gas flow path 62. In the fresh gas channel 61, the fresh gas flows upward (inclined upward, in the direction of arrow A1). However, the present invention is not limited to this, and a parallel flow method in which the basic flows of off-gas and fresh gas are in the same direction may be employed. In this case, the off gas flows upward (diagonally upward) in the off gas channel 62, and the fresh gas flows upward (diagonally upward) in the fresh gas channel 61. Alternatively, the off gas may flow downward (obliquely downward) in the offgas passage 62 and the fresh gas may flow downward (obliquely downward) in the fresh gas passage 61.

（実施形態２）
図５は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。図５に示すように、本実施形態によれば、セパレータ２１のうちオフガス流路６２を形成するセパレータ流路壁面２１ｆには、親水化された親水層２１０が形成されている。このようにオフガス流路６２を形成するセパレータ流路壁面２１ｆには親水層２１０が形成されているため、水の接触角が小さくなり、水が水滴状となりにくく、薄い水膜として流下し易くなる。故に、オフガス流路６２において水が水滴状として滞留するおそれが低減される。従って、セパレータ２１のオフガス流路６２が塞がれてしまうおそれが低減される。故に、セパレータ２１においてガスの流れにムラが発生してしまうおそれが低減される。但し本実施形態によれば、図５に示すように、フレッシュガス流路６１を形成するセパレータ流路壁面２１ｆの表面には親水層２１０が形成されていない。燃料電池１に供給される前のフレッシュガスは、燃料電池１から排出された発電後のオフガスに比較して湿度が少ないため、水滴量が少ないと推察されるためである。この場合、親水化面積が少なくなるので、コスト低廉化に有利である。 (Embodiment 2)
FIG. 5 shows a second embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. As shown in FIG. 5, according to the present embodiment, a hydrophilic layer 210 that is hydrophilized is formed on the separator channel wall surface 21 f that forms the off-gas channel 62 in the separator 21. Since the hydrophilic layer 210 is formed on the separator channel wall surface 21f forming the off-gas channel 62 in this way, the contact angle of water is reduced, the water is less likely to form water droplets, and it is easy to flow down as a thin water film. . Therefore, the possibility that water stays in the off-gas channel 62 as water droplets is reduced. Therefore, the possibility that the off-gas flow path 62 of the separator 21 is blocked is reduced. Therefore, the possibility of unevenness in the gas flow in the separator 21 is reduced. However, according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, the hydrophilic layer 210 is not formed on the surface of the separator channel wall surface 21 f forming the fresh gas channel 61. This is because the fresh gas before being supplied to the fuel cell 1 has a lower humidity than the off-gas after power generation discharged from the fuel cell 1, so that it is assumed that the amount of water droplets is small. In this case, the hydrophilic area is reduced, which is advantageous for cost reduction.

（実施形態３）
図６は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。図１０に示すように、本実施形態によれば、セパレータ２１のうちオフガス流路６２を形成するセパレータ流路壁面２１ｆに親水層２１０が形成されている。このため前述同様にオフガス流路６２が水滴状の水で塞がれるおそれが低減される。 (Embodiment 3)
FIG. 6 shows a third embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. As shown in FIG. 10, according to the present embodiment, the hydrophilic layer 210 is formed on the separator channel wall surface 21 f that forms the off-gas channel 62 in the separator 21. For this reason, the possibility that the off-gas flow path 62 is blocked with water droplets is reduced as described above.

更に本実施形態によれば、図６に示すように、セパレータ流路壁面２１ｆのうちフレッシュガス流路６１の上流６１ｕ（重力方向の下部分）には、親水層２１０が形成されていない。フレッシュガス流路６１の上流６１ｕを流れるフレッシュガスは、燃料電池１から排出された発電後のオフガスに比較して湿度が遙かに少ないため、結露のおそれが少ないためである。この場合、親水化面積が少なくなるので、コスト低廉化に有利である。但し、セパレータ流路壁面２１ｆのうちフレッシュガス流路６１の下流６１ｄ（重力方向の上部分）には、親水層２１０が形成されている。フレッシュガス流路６１の下流６１ｄを流れるフレッシュガスは、水分保持部材２７によりかなり加湿されているため、条件によっては、凝縮水が生成されるおそれがあるためである。この場合においても、親水化面積が少なくなるので、コスト低廉化に有利である。 Furthermore, according to this embodiment, as shown in FIG. 6, the hydrophilic layer 210 is not formed in the upstream 61u (lower part in the direction of gravity) of the fresh gas channel 61 in the separator channel wall surface 21f. This is because the fresh gas flowing in the upstream 61 u of the fresh gas flow path 61 has a much lower humidity than the off-gas after power generation discharged from the fuel cell 1, so that there is less risk of condensation. In this case, the hydrophilic area is reduced, which is advantageous for cost reduction. However, a hydrophilic layer 210 is formed in the separator channel wall surface 21f on the downstream 61d (upper part in the direction of gravity) of the fresh gas channel 61. This is because the fresh gas flowing downstream 61d of the fresh gas passage 61 is considerably humidified by the moisture retaining member 27, and therefore, condensed water may be generated depending on conditions. Even in this case, the hydrophilic area is reduced, which is advantageous for cost reduction.

（実施形態４）
図７は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。本実施形態によれば、図７に示すように、セパレータ流路壁面２１ｆのうちフレッシュガス流路６１の下流６１ｄ（重力方向の上部分）には親水層２１０が形成されていない。但し、図７に示すように、セパレータ流路壁面２１ｆのうちフレッシュガス流路６１の上流６１ｕ（重力方向の下部分）には親水層２１０が形成されている。オフガス通路６２に存在する水が水分保持部材２７を厚み方向（図７に示す矢印ｔ方向）に浸透してフレッシュガス流路６１の上流６１ｕに移行することがあるためである。 (Embodiment 4)
FIG. 7 shows a fourth embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. According to the present embodiment, as shown in FIG. 7, the hydrophilic layer 210 is not formed on the downstream surface 61 d (upper part in the gravity direction) of the fresh gas channel 61 in the separator channel wall surface 21 f. However, as shown in FIG. 7, the hydrophilic layer 210 is formed in the upstream 61u (lower part in the direction of gravity) of the fresh gas channel 61 in the separator channel wall surface 21f. This is because water existing in the off-gas passage 62 may permeate the moisture retaining member 27 in the thickness direction (the direction of the arrow t shown in FIG. 7) and move to the upstream 61 u of the fresh gas passage 61.

（実施形態５）
図８は実施形態５を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。本実施形態によれば、図８に示すように、セパレータ２１のうちオフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１の双方を形成するセパレータ流路壁面２１ｆには、ポーラス化されたポーラス層２５５が形成されている。このようにポーラス層２５５が形成されているため、水の接触角が小さくなり、水が水滴状よりも水膜状として生成され易くなる。故に、セパレータ２１のオフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１が塞がれてしまうおそれが低減される。故に、セパレータ２１のオフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１において流れムラが発生してしまうおそれが低減される。但し、場合によっては、結露が生成されにくいフレッシュガス流路６１に対面するセパレータ流路壁面２１ｆには、ポーラス層２５５を形成せずとも良い。更に場合によっては、フレッシュガス流路６１の下流および上流のうちの一方に対面するセパレータ流路壁面２１ｆにはポーラス層２５５を形成するものの、フレッシュガス流路６１の下流６１ｄおよび上流６１ｕのうちの他方に対面するセパレータ流路壁面２１ｆにポーラス層２５５を形成せずとも良い。 (Embodiment 5)
FIG. 8 shows a fifth embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. According to the present embodiment, as shown in FIG. 8, a porous porous layer 255 is formed on the separator channel wall surface 21 f that forms both the off-gas channel 62 and the fresh gas channel 61 in the separator 21. Has been. Since the porous layer 255 is formed in this manner, the contact angle of water becomes small, and water is more easily generated as a water film rather than a water droplet. Therefore, the possibility that the off gas passage 62 and the fresh gas passage 61 of the separator 21 are blocked is reduced. Therefore, the possibility of uneven flow occurring in the off-gas flow path 62 and the fresh gas flow path 61 of the separator 21 is reduced. However, in some cases, the porous layer 255 may not be formed on the separator channel wall surface 21f facing the fresh gas channel 61 where condensation is unlikely to be generated. Further, in some cases, a porous layer 255 is formed on the separator channel wall surface 21f facing one of the downstream side and the upstream side of the fresh gas channel 61, but of the downstream 61d and the upstream 61u of the fresh gas channel 61 The porous layer 255 may not be formed on the separator channel wall surface 21f facing the other side.

（実施形態６）
図９は実施形態６を示す。本実施形態は実施形態５と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。本実施形態によれば、図９に示すように、セパレータ２１のうちオフガス流路６２を形成するセパレータ流路壁面２１ｆに、ポーラス化されたポーラス層２５５Ｂが親水層として被覆されている。セパレータ２１のうちフレッシュガス流路６１を形成するセパレータ流路壁面２１ｆには、ポーラス化されて親水性が高くされたポーラス層２５５Ｃが被覆層として被覆されている。ここで、湿度が高いオフガスに接触するポーラス層２５５Ｂの気孔率は、湿度が低いフレッシュガスに接触するポーラス層２５５Ｃの気孔率よりも高くされている。湿度が高いオフガスに接触するポーラス層２５５Ｂにおける水滴化を効果的に抑え、ガスの流路面積を確保するためである。 (Embodiment 6)
FIG. 9 shows a sixth embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same function and effect as the fifth embodiment. According to this embodiment, as shown in FIG. 9, the porous porous layer 255 B is coated as a hydrophilic layer on the separator flow wall surface 21 f forming the off-gas flow channel 62 in the separator 21. The separator channel wall surface 21f that forms the fresh gas channel 61 of the separator 21 is covered with a porous layer 255C that is made porous and highly hydrophilic. Here, the porosity of the porous layer 255B in contact with the off-gas having a high humidity is set higher than the porosity of the porous layer 255C in contact with the fresh gas having a low humidity. This is because water droplet formation in the porous layer 255B in contact with the off-gas having high humidity is effectively suppressed, and a gas passage area is ensured.

（実施形態７）
図１０は実施形態７を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。本実施形態によれば、図１０に示すように、セパレータ２１Ｄは、ステンレス鋼、炭素鋼等の金属の素材をプレス成形することにより形成された板状をなす芯材２１７と、オフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１を形成するように芯材２１７に膜状に被覆された親水性をもつ被覆層２１８とを備えている。芯材２１７は、素材（例えば炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、チタン合金等の金属）をプレス成形することにより形成されているため、セパレータを切削加工で形成する場合に比較して製造時間を大幅に短縮できる。更にセパレータ２１Ｄの芯の部分に金属を用いるため、セパレータ２１Ｄの剛性および強度が高まる。プレス成形で芯材２１７を形成すれば、加工硬化による芯材２１７の強化も期待できる。 (Embodiment 7)
FIG. 10 shows a seventh embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. According to the present embodiment, as shown in FIG. 10, the separator 21 D includes a plate-shaped core material 217 formed by press-molding a metal material such as stainless steel and carbon steel, and the off-gas flow path 62. In addition, the core material 217 is provided with a hydrophilic coating layer 218 that is coated in a film shape so as to form the fresh gas flow path 61. Since the core material 217 is formed by press-molding a raw material (for example, a metal such as carbon steel, stainless steel, aluminum alloy, titanium alloy, etc.), the manufacturing time is shorter than when the separator is formed by cutting. Can be greatly shortened. Furthermore, since metal is used for the core portion of the separator 21D, the rigidity and strength of the separator 21D are increased. If the core material 217 is formed by press molding, strengthening of the core material 217 by work hardening can be expected.

親水性をもつ被覆層２１８は、粉末状またはワイヤ状の金属製の溶射材料を溶射ガン（溶射手段）により溶射して形成された溶射層で形成されている。溶射層は多数の空孔を含み、ポーラスとされている。更に、被覆層２１８を構成する溶射層の表面粗度は、芯材２１７の表面粗度よりも粗くされている。このような溶射層が形成されているため、被覆層２１８における水の接触角が小さくなり、被覆層２１８に接触する水は、水滴よりも、薄い水膜となり、水膜として流下し易くなる。故に、セパレータ２１のオフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１が塞がれてしまうおそれが低減される。 The coating layer 218 having hydrophilicity is formed of a sprayed layer formed by spraying a powder or wire metal spraying material with a spray gun (spraying means). The sprayed layer includes a large number of pores and is porous. Furthermore, the surface roughness of the thermal spray layer constituting the coating layer 218 is made rougher than the surface roughness of the core material 217. Since such a sprayed layer is formed, the contact angle of water in the coating layer 218 becomes small, and the water in contact with the coating layer 218 becomes a thinner water film than the water droplets and easily flows down as a water film. Therefore, the possibility that the off gas passage 62 and the fresh gas passage 61 of the separator 21 are blocked is reduced.

（実施形態８）
図１１は実施形態８を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の対向流方式、同様の作用効果を有する。本実施形態によれば、図１１に示すように、セパレータ２１Ｅは、ステンレス鋼等の合金の素材をプレス成形することにより形成された板状をなす芯材２１７と、オフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１を形成するように芯材２１７に膜状に被覆された被覆層２１８Ｅとを備えている。芯材２１７は、素材をプレス成形することにより形成されているため、切削加工とは異なり、製造時間を大幅に短縮できる。更にセパレータ２１の芯の部分に金属を用いるため、剛性および強度が高まる。 (Embodiment 8)
FIG. 11 shows an eighth embodiment. This embodiment has basically the same configuration, the same counter flow system, and the same functions and effects as those of the first embodiment. According to the present embodiment, as shown in FIG. 11, the separator 21 E includes a plate-shaped core material 217 formed by press-molding an alloy material such as stainless steel, an off-gas channel 62, and fresh gas. A core layer 217 is provided with a coating layer 218E coated in a film shape so as to form a flow path 61. Since the core material 217 is formed by press-molding the material, unlike the cutting process, the manufacturing time can be greatly reduced. Further, since metal is used for the core portion of the separator 21, rigidity and strength are increased.

図１１に示すように、被覆層２１８Ｅは、芯材２１７の全体に被覆された樹脂膜状の内層２１８ｉと、オフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１に対面するように内層２１８ｉに被覆された樹脂製の外層２１８ｐとで形成されている。内層２１８ｉは芯材２１７の全体に被覆されており、金属製の芯材２１７の防錆効果を高めることができる。外層２１８ｐの表面粗度は内層２１８ｉの表面粗度および芯材２１７の表面粗度よりも粗く設定されている。表面粗度が粗いと、水滴は生成されにくい。従って加湿器２の内部で結露した水分は、外層２１８ｐ上では水滴状態となりにくくなり、薄い水膜状となり易く、水膜として流下し易くなる。故に、加湿器２の内部において水が大きな水滴状として滞留するおそれが低減される。従って、セパレータ２１のオフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１が塞がれてしまうおそれが低減される。故に、セパレータ２１においてガスの流れにムラが発生してしまうおそれが低減される。なお表面粗度を粗くするには例えばショット材、グリッド材、砂粒子等の投射材を投射するブラスト処理、または、コロナ放電処理などが例示される。なお本実施形態によれば、オフガス流路６２に対面する外層２１８ｐの表面粗度は、フレッシュガス流路６１に対面する外層２１８ｐの表面粗度と基本的には同一としても良い。但し、これに限らず、結露が発生し易いオフガス流路６２に対面する外層２１８ｐの表面粗度は、フレッシュガス流路６１に対面する外層２１８ｐの表面粗度よりも粗く設定されていても良い。 As shown in FIG. 11, the coating layer 218 E was coated on the inner layer 218 i so as to face the off-gas channel 62 and the fresh gas channel 61, as well as the resin film-shaped inner layer 218 i coated on the entire core material 217. The outer layer 218p is made of resin. The inner layer 218i is entirely covered with the core material 217, and the rust prevention effect of the metal core material 217 can be enhanced. The surface roughness of the outer layer 218p is set to be greater than the surface roughness of the inner layer 218i and the surface roughness of the core material 217. If the surface roughness is rough, water droplets are hardly generated. Therefore, the moisture condensed inside the humidifier 2 is unlikely to be in a water droplet state on the outer layer 218p, tends to be a thin water film, and easily flows down as a water film. Therefore, the possibility that the water stays in the humidifier 2 as large droplets is reduced. Therefore, the possibility that the off gas passage 62 and the fresh gas passage 61 of the separator 21 are blocked is reduced. Therefore, the possibility of unevenness in the gas flow in the separator 21 is reduced. In order to increase the surface roughness, for example, a blasting process for projecting a projecting material such as a shot material, a grid material, or sand particles, or a corona discharge process is exemplified. According to the present embodiment, the surface roughness of the outer layer 218p facing the off gas channel 62 may be basically the same as the surface roughness of the outer layer 218p facing the fresh gas channel 61. However, the present invention is not limited to this, and the surface roughness of the outer layer 218p facing the off-gas channel 62 where condensation easily occurs may be set to be rougher than the surface roughness of the outer layer 218p facing the fresh gas channel 61. .

（実施形態９）
図１２は実施形態９を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。本実施形態によれば、親水性をもつ被覆層２１８Ｆは、微粉末状の酸化シリコン（シリカ）で形成された親水性粒子をバインダ（無機バインダまたは有機バインダ）で結合して形成された膜状の親水層で形成されている。親水層は多数の空孔を含み、ポーラスとされている。このような二酸化珪素（シリカ）を基材とする親水層が形成されているため、セパレータ流路壁面２１ｆの表面と水との接触角が小さくなり、水が水滴よりも水膜として重力により流下し易くなる。なお本実施形態によれば、オフガス流路６２に対面する被覆層２１８Ｆにおける親水性粒子の配合比率は、フレッシュガス流路６１に対面する被覆層２１８Ｆにおける親水性粒子の配合比率と基本的には同一とされている。但し、これに限らず、結露が発生し易いオフガス流路６２に対面する被覆層２１８Ｆにおける親水性粒子の配合比率は、フレッシュガス流路６１に対面する被覆層２１８Ｆにおける親水性粒子の配合比率よりも多く設定されていても良い。 (Embodiment 9)
FIG. 12 shows a ninth embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. According to the present embodiment, the coating layer 218F having hydrophilicity is a film formed by bonding hydrophilic particles formed of fine powdered silicon oxide (silica) with a binder (inorganic binder or organic binder). The hydrophilic layer is formed. The hydrophilic layer includes a large number of pores and is porous. Since a hydrophilic layer based on such silicon dioxide (silica) is formed, the contact angle between the surface of the separator channel wall surface 21f and water is reduced, and water flows down by gravity as a water film rather than a water droplet. It becomes easy to do. According to the present embodiment, the blending ratio of the hydrophilic particles in the coating layer 218F facing the off-gas flow path 62 is basically the blending ratio of the hydrophilic particles in the coating layer 218F facing the fresh gas flow path 61. Identical. However, the mixing ratio of the hydrophilic particles in the coating layer 218F facing the off-gas channel 62 where condensation is likely to occur is not limited to this, and the mixing ratio of the hydrophilic particles in the coating layer 218F facing the fresh gas channel 61 is Many may be set.

（実施形態１０）
図１３は実施形態１０を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。本実施形態によれば、図１３に示すように、セパレータ２１Ｈは水平方向（矢印Ｘ方向）に沿っている。複数のセパレータ２１Ｈを高さ方向（重力Ｇ方向）に沿って積層した加湿器２が形成されている。水分保持部材２７の上方にオフガス流路６２が形成され、水分保持部材２７の下方にフレッシュガス流路６１が形成されている。オフガス流路６２を流れる水分が覆いオフガスから凝縮した凝縮水ＷＡが重力により落下すると、水分保持部材２７に吸水される。但しこれに限らず、図示しないものの、水分保持部材２７の下方にオフガス流路６２が形成され、水分保持部材２７の上方にフレッシュガス流路６１が形成されていても良い。 (Embodiment 10)
FIG. 13 shows a tenth embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. According to this embodiment, as shown in FIG. 13, the separator 21H is along the horizontal direction (arrow X direction). A humidifier 2 is formed by laminating a plurality of separators 21H along the height direction (the direction of gravity G). An off gas channel 62 is formed above the moisture holding member 27, and a fresh gas channel 61 is formed below the moisture holding member 27. When the water flowing through the off-gas channel 62 is covered and the condensed water WA condensed from the off-gas falls due to gravity, the water holding member 27 absorbs the water. However, the present invention is not limited thereto, but although not shown, the off-gas channel 62 may be formed below the moisture holding member 27 and the fresh gas channel 61 may be formed above the moisture holding member 27.

上記したようにセパレータ２１Ｈは、ステンレス鋼等の合金で形成された板状をなす芯材２１７と、オフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１を形成するように芯材２１７の表面に膜状に被覆された親水性をもつ被覆層２１８Ｃとを備えている。親水性をもつ被覆層２１８Ｈは、粉末状またはワイヤ状の金属製の溶射材料を溶射ガンにより溶射して形成された膜状の溶射層で形成されている。溶射層は多数の空孔を含み、ポーラスとされている。このような溶射層が形成されているため、水の接触角が小さくなる。故に、オフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１において水が大きな水滴状として滞留するおそれが低減される。従って、セパレータ２１のオフガス流路６２およびフレッシュガスガス流路が塞がれてしまうおそれが低減される。故に、セパレータ２１においてガスの流れにムラが発生してしまうおそれが低減される。 As described above, the separator 21H is formed in a film shape on the surface of the core material 217 so as to form the plate-shaped core material 217 formed of an alloy such as stainless steel, and the off-gas channel 62 and the fresh gas channel 61. And a coated layer 218C having hydrophilicity. The coating layer 218H having hydrophilicity is formed of a film-like sprayed layer formed by spraying a powder or wire-like metal thermal spray material with a thermal spray gun. The sprayed layer includes a large number of pores and is porous. Since such a sprayed layer is formed, the contact angle of water becomes small. Therefore, the possibility that water stays in the form of large water droplets in the off gas channel 62 and the fresh gas channel 61 is reduced. Therefore, the possibility that the off gas channel 62 and the fresh gas gas channel of the separator 21 are blocked is reduced. Therefore, the possibility of unevenness in the gas flow in the separator 21 is reduced.

（実施形態１１）
図１４は実施形態１１を示す。本実施形態は実施形態５と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。本実施形態によれば、図１４に示すように、セパレータ２１Ｇは重力方向（矢印Ｇ方向）に対して所定角度θ１（例えば１０〜８０°の範囲内の角度）傾斜している。水分保持部材２７の上方にオフガス流路６２が形成され、水分保持部材２７の下方にフレッシュガス流路６１が形成されている。但し、これに限らず、図示しないものの、水分保持部材２７の下方にオフガス流路６２が形成され、水分保持部材２７の上方にフレッシュガス流路６１が形成されていても良い。 (Embodiment 11)
FIG. 14 shows an eleventh embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same function and effect as the fifth embodiment. According to the present embodiment, as shown in FIG. 14, the separator 21 G is inclined at a predetermined angle θ 1 (for example, an angle in the range of 10 to 80 °) with respect to the gravity direction (the direction of arrow G). An off gas channel 62 is formed above the moisture holding member 27, and a fresh gas channel 61 is formed below the moisture holding member 27. However, the present invention is not limited to this, but although not shown, the off-gas channel 62 may be formed below the moisture holding member 27 and the fresh gas channel 61 may be formed above the moisture holding member 27.

（実施形態１２）
図１５は実施形態１２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。本実施形態によれば、図１５に示すように、セパレータ２１のうち、オフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１の双方を形成するセパレータ流路壁面２１ｆには、ポーラス層として、高い気孔率、高い含水性および高い吸水性をもつ軟質の軟質スポンジ層２５８（被覆層）が接着剤等により被覆されている。軟質スポンジ層２５８は水を含有するため、親水性を高めることができる。このため、軟質スポンジ層２５８に接触する水は、水滴状よりも、水膜状として生成され易くなる。故に、セパレータ２１のオフガス流路６２およびフレッシュガス流路６１が塞がれてしまうおそれが低減される。 Embodiment 12
FIG. 15 shows a twelfth embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. According to the present embodiment, as shown in FIG. 15, the separator channel wall surface 21 f that forms both the off-gas channel 62 and the fresh gas channel 61 in the separator 21 has a high porosity as a porous layer. A soft soft sponge layer 258 (coating layer) having high water content and high water absorption is coated with an adhesive or the like. Since the soft sponge layer 258 contains water, hydrophilicity can be enhanced. For this reason, the water in contact with the soft sponge layer 258 is more easily generated as a water film rather than a water droplet. Therefore, the possibility that the off gas passage 62 and the fresh gas passage 61 of the separator 21 are blocked is reduced.

軟質スポンジ層２５８は高い気孔率、高い含水性および吸水性をもつため、フレッシュガス流路６１に対面する軟質スポンジ層２５８によっても、フレッシュガスを加湿させることができ、フレッシュガスに対する加湿効果を高めることができる。更に、ガス圧を高く調整すれば、軟質の軟質スポンジ層２５８をこれの厚み方向に圧縮させ、軟質スポンジ層２５８に含水されている液相としての水を軟質スポンジ層２５８から吐出させ得、フレッシュガスの加湿量を調整できることも期待できる。 Since the soft sponge layer 258 has high porosity, high water content and water absorption, the soft gas can also be humidified by the soft sponge layer 258 facing the fresh gas flow path 61, and the humidification effect on the fresh gas is enhanced. be able to. Further, if the gas pressure is adjusted to be high, the soft soft sponge layer 258 can be compressed in the thickness direction, and water as a liquid phase contained in the soft sponge layer 258 can be discharged from the soft sponge layer 258. It can also be expected that the humidification amount of the gas can be adjusted.

（実施形態１３）
図１６は実施形態１３を示す。本実施形態は実施形態１２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。本実施形態によれば、図１６に示すように、湿度が低いフレッシュガスが流れるフレッシュガス流路６１に対面するセパレータ流路壁面２１ｆにのみ、軟質スポンジ層２５８が接着剤等により被覆されている。オフガス流路６２に対面するセパレータ流路壁面２１ｆには、軟質スポンジ層２５８が被覆されていない。前述したように軟質スポンジ層２５８は水を含有するため、親水性を高めることができる。このため、軟質スポンジ層２５８に接触する水は、水滴状よりも、水膜状として生成され易くなる。故に、セパレータ２１のフレッシュガス流路６１が水滴で塞がれてしまうおそれが低減される。 (Embodiment 13)
FIG. 16 shows a thirteenth embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same function and effect as those of the twelfth embodiment. According to the present embodiment, as shown in FIG. 16, the soft sponge layer 258 is covered with an adhesive or the like only on the separator channel wall surface 21f facing the fresh gas channel 61 through which fresh gas with low humidity flows. . The separator sponge wall surface 21 f facing the off gas passage 62 is not covered with the soft sponge layer 258. As described above, since the soft sponge layer 258 contains water, hydrophilicity can be enhanced. For this reason, the water in contact with the soft sponge layer 258 is more easily generated as a water film rather than a water droplet. Therefore, the possibility that the fresh gas flow path 61 of the separator 21 is blocked by water droplets is reduced.

更に、燃料電池１に供給されるフレッシュガスが過剰に乾燥しているとき、フレッシュガス流路６１のフレッシュガスの圧力を高くすれば、殊に瞬間的に高くすれば、軟質の軟質スポンジ層２５８を厚み方向に圧縮できる。故に、軟質スポンジ層２５８に含水されている水を軟質スポンジ層２５８からフレッシュガス流路６１内に吐出させ得、乾燥しているフレッシュガスに対する加湿効果を調整することができる。なお、オフガス流路６２の流路幅ＤＥは、水滴による詰まりを抑えるため、フレッシュガス流路６１の流路幅ＤＦよりも大きく設定されている。図１６に示すように、オフガス流路６２においてオフガスは上向き（斜め上向き）に流れ、フレッシュガス流路６１においてフレッシュガスは上向き（斜め上向き）に流れる並行流方式とされている。 Further, when the fresh gas supplied to the fuel cell 1 is excessively dried, if the pressure of the fresh gas in the fresh gas passage 61 is increased, particularly if it is increased instantaneously, the soft soft sponge layer 258 is formed. Can be compressed in the thickness direction. Therefore, the water contained in the soft sponge layer 258 can be discharged from the soft sponge layer 258 into the fresh gas channel 61, and the humidification effect on the dry fresh gas can be adjusted. The channel width DE of the off gas channel 62 is set larger than the channel width DF of the fresh gas channel 61 in order to suppress clogging due to water droplets. As shown in FIG. 16, a parallel flow system is employed in which off-gas flows upward (diagonally upward) in the off-gas passage 62 and fresh gas flows upward (obliquely upward) in the fresh gas passage 61.

（他の例）
上記した各実施形態の多くについては、セパレータ２１は上下方向に沿っている加湿器２に適用されているが、これに限らず、セパレータ２１が上下方向に対して所定角度傾斜させた加湿器でも良いし、水平方向に沿ったセパレータ２１を重力方向に積層させた加湿器としても良い。上記した各実施形態によれば、加湿器２は、燃料電池１の空気極１０に供給される空気（酸素剤ガス）を加湿するタイプであるが、これに限らず、燃料電池１の燃料極１２に供給される燃料ガスを加湿するタイプに適用しても良い。オフガス流路６２においてオフガスは下向き（斜め下向き）に流れ、フレッシュガス流路６１においてフレッシュガスは下向き（斜め下向き）に流れる方式としても良い。セパレータ２１は四角形状とされているが、これに限らず、三角形状、五角形状、六角形状等でも良い。燃料電池１の燃料極に供給される燃料ガスに加湿器が適用しても良い。この場合、燃料電池１の燃料極に供給される前、つまり、発電反応前のガスを『フレッシュガス』と定義しても良い。燃料電池１の燃料極から排出された発電反応後のガスを『オフガス』と定義しても良い。 (Other examples)
In many of the embodiments described above, the separator 21 is applied to the humidifier 2 along the vertical direction. However, the present invention is not limited to this, and a humidifier in which the separator 21 is inclined at a predetermined angle with respect to the vertical direction. It is good also as a humidifier which laminated | stacked the separator 21 along a horizontal direction on the gravitational direction. According to each embodiment described above, the humidifier 2 is a type that humidifies the air (oxygen agent gas) supplied to the air electrode 10 of the fuel cell 1, but is not limited thereto, and the fuel electrode of the fuel cell 1 is not limited thereto. You may apply to the type which humidifies the fuel gas supplied to 12. FIG. Off gas may flow downward (obliquely downward) in the offgas passage 62, and fresh gas may flow downward (obliquely downward) in the fresh gas passage 61. The separator 21 has a quadrangular shape, but is not limited thereto, and may be a triangular shape, a pentagonal shape, a hexagonal shape, or the like. A humidifier may be applied to the fuel gas supplied to the fuel electrode of the fuel cell 1. In this case, the gas before being supplied to the fuel electrode of the fuel cell 1, that is, before the power generation reaction may be defined as “fresh gas”. The gas after the power generation reaction discharged from the fuel electrode of the fuel cell 1 may be defined as “off gas”.

本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。各実施形態に特有の構造および機能は、それが採用されていない実施形態においても適用することができる。セパレータ２１としては、一方の表面にオフガス流路６２を形成し、他方の表面にフレッシュガス流路６１を形成するタイプでも良い。あるいは、オフガス流路６２を形成するセパレータと、フレッシュガス流路６１を形成するセパレータとを組み付けるタイプでも良い。 The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist. The structure and function specific to each embodiment can be applied to an embodiment in which it is not adopted. The separator 21 may be of a type in which the off gas channel 62 is formed on one surface and the fresh gas channel 61 is formed on the other surface. Alternatively, a type in which a separator that forms the off-gas channel 62 and a separator that forms the fresh gas channel 61 are assembled may be used.

本発明は例えば、車両用、定置用、携帯用、電気機器用、電子機器用等の燃料電池システムに使用される加湿器に使用できる。 The present invention can be used for, for example, a humidifier used in a fuel cell system for vehicles, stationary, portable, electric equipment, electronic equipment, and the like.

実施形態１に係り、加湿器の使用状態を示す斜視図である。It is a perspective view which concerns on Embodiment 1 and shows the use condition of a humidifier. 実施形態１に係り、セパレータの一方の表面を模式的に示す正面図である。FIG. 4 is a front view schematically showing one surface of the separator according to the first embodiment. 実施形態１に係り、セパレータの他方の表面を模式的に示す正面図である。FIG. 4 is a front view schematically showing the other surface of the separator according to the first embodiment. 実施形態１に係り、セパレータで形成されているオフガス流路およびフレッシュガス流路を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an off-gas channel and a fresh gas channel formed of a separator according to the first embodiment. 実施形態２に係り、セパレータで形成されているオフガス流路およびフレッシュガス流路を模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an off-gas channel and a fresh gas channel formed of a separator according to the second embodiment. 実施形態３に係り、セパレータで形成されているオフガス流路およびフレッシュガス流路を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which concerns on Embodiment 3 and shows typically the off gas flow path and fresh gas flow path which are formed with the separator. 実施形態４に係り、セパレータで形成されているオフガス流路およびフレッシュガス流路を模式的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing an off-gas channel and a fresh gas channel formed of a separator according to the fourth embodiment. 実施形態５に係り、セパレータで形成されているオフガス流路およびフレッシュガス流路を模式的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing an off-gas channel and a fresh gas channel formed of a separator according to the fifth embodiment. 実施形態６に係り、セパレータで形成されているオフガス流路およびフレッシュガス流路を模式的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing an off-gas channel and a fresh gas channel formed of a separator according to the sixth embodiment. 実施形態７に係り、セパレータを模式的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a separator according to Embodiment 7. 実施形態８に係り、セパレータを模式的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a separator according to an eighth embodiment. 実施形態９に係り、セパレータを模式的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a separator according to Embodiment 9. 実施形態１０に係り、水平タイプのセパレータで形成されているオフガス流路およびフレッシュガス流路を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which concerns on Embodiment 10 and shows typically the off gas flow path and fresh gas flow path which are formed with the horizontal type separator. 実施形態１１に係り、傾斜タイプのセパレータで形成されているオフガス流路およびフレッシュガス流路を模式的に示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing an off-gas channel and a fresh gas channel formed of an inclined separator according to the eleventh embodiment. 実施形態１２に係り、セパレータで形成されているオフガス流路およびフレッシュガス流路を模式的に示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing an off-gas channel and a fresh gas channel formed of a separator according to the twelfth embodiment. 実施形態１３に係り、セパレータで形成されているオフガス流路およびフレッシュガス流路を模式的に示す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing an off-gas channel and a fresh gas channel formed of a separator according to the thirteenth embodiment.

Explanation of symbols

１は燃料電池、１０は空気極、２は加湿器、２１はセパレータ、２１ｆはセパレータ流路壁面、２２は積層体、２５５はポーラス層、２５８は軟質スポンジ層、２７は水分保持部材、６１はフレッシュガス流路、６２はオフガス流路を示す。 1 is a fuel cell, 10 is an air electrode, 2 is a humidifier, 21 is a separator, 21f is a separator channel wall surface, 22 is a laminate, 255 is a porous layer, 258 is a soft sponge layer, 27 is a moisture retaining member, 61 is A fresh gas flow path 62 is an off-gas flow path.

Claims

In a fuel cell humidifier having a first gas channel and a second gas channel partitioned by a moisture retaining member, a separator channel of a separator forming at least one of the first gas channel and the second gas channel A humidifier for a fuel cell, wherein the wall surface is hydrophilized.

2. The humidifier for a fuel cell according to claim 1, wherein the separator channel wall surface is made porous or sponge-like and hydrophilic.

3. The hydrophilicity on the side where condensation is likely to occur in the first gas channel and the second gas channel according to claim 1 or 2, wherein dew condensation occurs in the first gas channel and the second gas channel. A humidifier for a fuel cell, wherein the humidifier is set to be higher than the hydrophilicity on the side where it hardly occurs.

4. The fuel cell humidifier according to claim 1, wherein the hydrophilization is realized by a sprayed layer formed by spraying a thermal spray material.

5. The separator according to claim 1, wherein the separator forms a core material forming the separator body, and at least one of the first gas flow path and the second gas flow path. A humidifier for a fuel cell comprising a hydrophilic coating layer coated on a core material.

6. The coating layer according to claim 5, wherein the coating layer faces the inner layer for rust prevention covering at least a part of the core material, and at least one of the first gas channel and the second gas channel. And an outer layer coated with an inner layer, wherein the surface roughness of the outer layer is made rougher than the surface roughness of the core material.

In one of Claims 1-6, one of the said 1st gas flow path and the said 2nd gas flow path is an off-gas flow path through which the off-gas after discharged | emitted from the said fuel cell flows, and The fuel cell humidifier is characterized in that the other of the first gas channel and the second gas channel is a fresh gas channel through which fresh gas before being supplied to the fuel cell flows.