CN103392097B

CN103392097B - 用于燃料电池系统的增湿器

Info

Publication number: CN103392097B
Application number: CN201280008602.0A
Authority: CN
Inventors: D·范迪维斯; M·哈桑; J·威尔逊; J·库梅罗
Original assignee: Dana Canada Corp
Current assignee: Dana Canada Corp
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2032-01-13
Also published as: JP2014505336A; DE112012000477T5; CN103392097A; WO2012094764A1; CA2823225A1; CA2823225C; JP6037314B2; US8919746B2; KR20140015325A; US20120181712A1

Abstract

燃料电池系统中的用来使水蒸气从第一气体流传递到第二气体流的增湿器包括一叠薄板，该薄板在它们的边缘具有平面的密封表面，它们沿该平面的密封表面被密封在一起。水可渗透的隔膜被布置在叠层中的每一对板之间。每一个板沿其顶部和底部表面限定气体流动通道，沿该板的边缘限定入口和出口，并且流动区域在入口开口和出口开口之间延伸。入口通道和出口通道将入口开口和出口开口与流动区域连接，并且该板的两侧上的平面的密封表面包括桥接部分，该桥接部分延伸过入口通道和出口通道。贯穿流动区域以及入口和出口通道布置诸如肋的支撑结构以支撑隔膜和扩散介质层。支撑结构可以可选地通过腹板连接在一起，并且腹板设置有孔以允许每一个板的顶部和底部之间的流动分布。

Description

用于燃料电池系统的增湿器

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年1月13日提交的美国临时专利申请No.61/432,429和2011年9月6日提交的美国非临时专利申请No.13/225,877的优先权和权益，这些专利申请的内容通过引用并入这里。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统中的用来增湿反应气体的增湿器。

背景技术

燃料电池系统从燃料和氧化剂之间的电化学反应产生电力。许多燃料电池系统使用气态燃料（诸如分子氢）和气态氧化剂（诸如空气中包含的分子氧）。氢气和氧气之间的反应产生水，该水在燃料电池的废气中被排出。

许多燃料电池，并且特别地用于汽车推进的燃料电池，基于质子交换隔膜（PEM）技术。这些燃料电池包含PEM隔膜，该隔膜在大约80℃下操作，并且该隔膜必须保持湿润以便燃料电池的最佳性能和耐用性。这可以通过以下方法被实现：保证反应气体的一种或两种包含足够的湿气以防止隔膜的脱水。例如，已知将增湿器并入到燃料电池系统中以便通过从燃料电池的废气传递水蒸气而增湿反应气体的至少一种。增湿器潜在地可用于许多燃料电池应用（包括静止的和便携式的电力应用），但在车辆应用中特别有用，在车辆应用中重要的是，最大化燃料电池的功率密度和耐用性，同时最小化成本和尺寸。

在典型的现有技术燃料电池增湿器中，由气体扩散层支撑的水可渗透隔膜插在湿和干气体流之间，并且水蒸气从湿气体流跨越水可渗透的隔膜并且通过气体扩散层传递到干气体流中。现有技术的基于隔膜的增湿器包括管状的和平面的构造。平面的构造提供的潜在益处是：高的运行效率，紧凑的尺寸，和低的制造成本。平面的增湿器的技术难题包括：在受控制的流体流动速率下实现隔膜到交换气体的高表面积暴露，意味着紧密组装的并且非常小的且一致重复的电池（板到隔膜）距离是必要的；和结合可靠地密封的隔膜到板以及板到板连接。为了维持紧密组装的电池间隔，板需要非常薄，但也提供有效的流动通道以便交换气体与留有间隙的隔膜和气体扩散层连通。此外，用来将板流动通道和隔膜组装和保持在一起的压缩力和装置必须足够低以避免损坏易碎的隔膜/扩散层介质或引起板-隔膜电池的间隔的可变性。

需要改进燃料电池增湿器的结构，以便以有效且节省成本的方式解决上述难题。

发明内容

根据一个实施例，提供一种增湿器，该增湿器用来使水蒸气从第一气体流传递到第二气体流。该增湿器包括：（a）布置成叠层的多个板，所述板的每一个限定用于所述第一气体流或所述第二气体流的气体流动通道。所述板的每一个包括：（i）顶部、底部和在所述顶部和底部之间测得的厚度；（ii）沿所述板的边缘的入口开口；（iii）沿所述板的边缘的出口开口；（iv）在所述板的中心部分中限定的流动区域，所述流动区域具有沿所述板的顶部的敞开顶部和沿所述板的底部的敞开底部；（v）入口通道，所述入口通道将所述入口开口连接到所述流动区域的敞开顶部和敞开底部；（vi）出口通道，所述出口通道将所述流动区域的敞开顶部和敞开底部连接到所述出口开口；（vii）沿所述板的顶部延伸的平面的顶部密封表面，其中所述顶部密封表面在所述流动区域周围连续地延伸，并且包括延伸过所述入口通道和所述出口通道的桥接部分；（viii）沿所述板的底部延伸的平面的底部密封表面，其中所述底部密封表面在所述流动区域周围连续地延伸，并且包括延伸过所述入口通道和所述出口通道的桥接部分；（ix）多个支撑结构，所述多个支撑结构位于所述流动区域内并且在所述板的顶部和底部之间延伸。多对所述板在所述叠层中被密封在一起，一个板的所述顶部密封表面被密封到相邻的板的所述底部密封表面。所述增湿器还包括：（b）多个水可渗透的隔膜，其中所述隔膜的一个被布置在所述叠层中的每一对相邻的板之间，并且被密封到所述一对相邻的板，并且其中所述支撑结构在所述流动区域内为所述水可渗透的隔膜提供支撑；（c）用于所述第一气体流的一对歧管和用于所述第二气体流的一对歧管，其中所述歧管的第一对与限定用于所述第一气体流的所述气体流动通道的第一多个所述板流动连通，并且其中所述歧管的第二对与限定用于所述第二气体流的所述气体流动通道的第二多个所述板流动连通，其中堆叠所述板并且布置所述歧管使得用于所述第一气体流的所述气体流动通道与用于所述第二气体流的所述气体流动通道贯穿所述叠层交替，并且使得所述水可渗透隔膜的每一个分离用于所述第一气体流的所述气体流动通道的一个与用于所述第二气体流的所述气体流动通道的一个。

根据实施例，所述增湿器还包括多个气体扩散层，其中每一个所述气体扩散层位于所述隔膜的一个和所述板的一个的流动区域之间。

根据实施例，所述气体扩散层布置在所述隔膜的每一个的两侧上。

根据实施例，所述气体扩散层仅布置在所述隔膜的每一个的一侧上，并且所述隔膜的所述一侧是面向用于所述第一气体流的流动区域的那侧，使得每一个所述气体扩散层与所述第一气体流接触。

根据实施例，位于所述板的每一个的流动区域内的所述支撑结构包括多个肋，所述多个肋延伸通过所述入口通道和出口通道之间的所述流动区域。肋可以具有与板的厚度基本上相同的高度。在增湿器包括多个气体扩散层的情况下，肋的高度减小对应于气体扩散层的厚度的量。所述肋间隔开足以支撑所述隔膜的距离。

根据实施例，流动区域具有四个边，入口通道和出口通道布置在流动区域的相对侧，并且其中肋笔直地延伸过入口通道和出口通道之间的流动区域。所述叠层中的相邻的板可以布置成交叉流动构造，相邻的板的肋布置成彼此成90度。

根据实施例，所述板的每一个内的相邻的肋可以通过多个腹板连接在一起，所述腹板的每一个具有顶部表面和底部表面。该腹板可以形成在位于该板的顶部和底部之间的平面中。腹板可以贯穿肋的长度连续地延伸，除了开口被设置在肋的端部，以便允许沿所述腹板的顶部和底部表面的入口通道和出口通道之间的流动连通。

根据实施例，顶部和底部密封表面可以彼此偏移。顶部和底部密封表面可以覆盖用于覆盖入口通道和出口通道的不同区域。

根据实施例，俯冲贯通开口可以在延伸过入口和出口通道的顶部和底部密封表面的部分之间延伸通过板。

根据实施例，所述板的每一个可以设置有至少一个成一体的歧管开口，使得所述歧管的至少一个与所述板成一体地形成。所述板的每一个可以设置有四个成一体的歧管开口，使得第一对歧管和第二对歧管与所述板成一体地形成。

根据实施例，所述板是四个边的并且沿板的周边边缘形成入口开口和出口开口。该板可以是正方形的或矩形的。

根据实施例，所述相邻的肋的每一对通过多个所述腹板被连接，并且其中所述腹板沿所述肋的长度彼此间隔开使得通过板的多个开口被设置在所述相邻的肋的每一对之间。

根据实施例，提供一种用于增湿器的板，该增湿器用来使水蒸气从第一气体流传递到第二气体流。所述板包括：（i）顶部、底部和在所述顶部和底部之间测得的厚度；（ii）沿所述板的边缘的入口开口；（iii）沿所述板的边缘的出口开口；（iv）在所述板的中心部分中限定的流动区域，所述流动区域具有沿所述板的顶部的敞开顶部和沿所述板的底部的敞开底部；（v）入口通道，所述入口通道连接所述入口开口到所述流动区域的敞开顶部和敞开底部；（vi）出口通道，所述出口通道连接所述流动区域的敞开顶部和敞开底部到所述出口开口；（vii）沿所述板的顶部延伸的平面的顶部密封表面，其中所述顶部密封表面在所述流动区域周围连续地延伸，并且包括延伸过所述入口通道和所述出口通道的桥接部分；（viii）沿所述板的底部延伸的平面的底部密封表面，其中所述底部密封表面在所述流动区域周围连续地延伸，并且包括延伸过所述入口通道和所述出口通道的桥接部分；和（ix）多个支撑结构，所述多个支撑结构位于所述流动区域内并且在所述板的顶部和底部之间延伸。

附图说明

现在将参考附图仅通过例子的方式描述本发明，其中：

图1是根据第一实施例的增湿器的示意性透视图；

图2A是图1的增湿器的湿板的顶视平面图；

图2B是湿板的底视平面图；

图3A是图1的增湿器的干板的顶视平面图；

图3B是干板的底视平面图；

图4是图2A和2B中示出的湿板的角部的顶视透视图，示出入口开口和通道；

图5是图3A和3B中示出的干板的角部的顶视透视图，示出入口开口和通道；

图6是图1的增湿器的芯的角部的分解透视图；

图7是两个端板之间的图1的增湿器的芯的一部分的分解透视图；

图8是穿过图1的增湿器的芯的一部分的横截面，示出两个湿板和一个干板的若干部分；

图9是根据第二实施例的增湿器的湿板的顶视平面图；

图10是图9的湿板的角部的顶视透视图；

图11是根据第三实施例的增湿器的湿板的顶视透视图；

图12是湿板的底视透视图；

图13是根据第三实施例的增湿器的干板的顶视透视图；

图14是干板的底视透视图；

图15是示出根据第三实施例的增湿器中的板的堆叠的视图；

图16A和16B示出在它们的角部具有卡扣配合元件的板的若干部分；

图17A和17B是示出根据本发明的第四实施例的增湿器的湿板的顶部和底部的平面图；

图18A和18B是示出根据本发明的第四实施例的增湿器的干板的顶部和底部的平面图；

图19示出用于根据本发明的第四实施例的增湿器的改进的肋图案；

图20到22示出根据本发明的增湿器中的流动区域构造的变化；

图23是根据本发明的第五实施例的增湿器的湿板或干板的顶视平面图；

图24是图23的增湿器板的顶部的近视图，示出一个角部；

图25是沿所述板的底部的如图24中示出的相同角部的视图；

图26是根据本发明的第六实施例的增湿器的芯的一部分的透视图；

图27是图26的增湿器芯中的湿增湿器板的底视透视图；并且

图28是图26的板的流动区域中的肋图案的近视图。

具体实施方式

下面是用来使水蒸气从第一气体流传递到第二气体流的增湿器的若干实施例的描述。第一气体流以相对高的水蒸气含量进入增湿器，并且下面有时称为“湿气体流”。第二气体流以相对低的水蒸气含量进入增湿器，并且下面有时称为“干气体流”。

在附图中，将理解，这里描述的增湿器的许多部件不必按比例示出，并且某些尺寸（诸如厚度）为了方便或清楚已经被夸大。

在下面的描述中，增湿器被描述为燃料电池系统的部件，其中第一气体流包括燃料电池阴极的废气，并且第二气体流包括来自燃料电池系统的环境的空气。阴极废气包括已经在燃料电池中反应，并且具有相对低的氧气含量和相对高的水蒸气含量的空气，这是由于燃料电池中的化学反应消耗氧气并且产生水。第二气体流中的空气具有相对低的水含量并且在它进入增湿器之前可以在阴极（或增压）空气冷却器中经受压缩和冷却。这特别适合于汽车燃料电池系统，其中在将阴极空气输送到燃料电池发动机之前，阴极空气优选地被加压到大约1.5到2巴。

将理解，干气体流可以改为包括进入的含氢气的燃料流，在这种情况下，湿气体流将典型地包括阳极废气，该阳极废气的水蒸气含量高于进入的含氢气的气体流。

图1到8中示出的是根据第一实施例的增湿器10。增湿器10由以下部分组成：下面进一步描述的包括叠层板的芯12；和位于芯12外部的两对歧管。在下面的描述中，可互换地使用术语“芯”和“叠层”。

芯12具有总共六个面，湿气体流通过其面的一个进入芯12并且通过相对的面离开芯12。类似地，干气体流通过其面的一个进入芯12并且通过相对的面离开芯12。剩余的两个面在水交换中不被涉及，但用作在一对结构端板72、173之间的增湿器叠层的压缩组件的机械固定表面，如下面进一步描述的且在图7中示出的。

增湿器10的芯12包括贯穿该叠层以交替的顺序堆叠的多个湿板14和多个干板16。湿板14和干板16是平的并且具有四个边。在示出的实施例中，每一个板14、16的所有四个边具有相等的长度，使得板14、16是正方形。将看到，除了密封凹槽71（下面将讨论其功能）的部位，湿板和干板14和16是相同的。在一些实施例中，取决于歧管构造，凹槽71可以沿所有四个边被设置或被完全消除，在这种情况下，湿板和干板将是相同的。板14、16也可以具有矩形构造，该矩形构造包括两个长边和两个短边，在这种情况下，将需要两种不同的板构造。

湿板14被构造用于沿图2A和2B中的箭头的方向的平行于板14的两个边的湿气体流（例如，阴极废气）的流动，并且干板16被构造用于沿图3A和3B中的箭头的方向的平行于板16的两个边的干气体流（例如，空气）的流动。叠层12中的湿板和干板14、16取向成使得相应的湿和干气体流相对彼此以直角流过增湿器10，并且因此增湿器10是交叉流动增湿器。因为湿板和干板14和16基本上彼此相同，因此以下描述将主要集中在湿板14上，应当理解，湿板14的描述也适用于干板16，除非另外声明。而且，在附图中并且在下面的描述中，湿板14和干板16的相同元件由相同的附图标记标识。

为了与潮湿空气的相容性，板14、16由聚合物材料构造。为了实现精确的厚度和所需特征，该板可以通过成型过程被制造，诸如压缩成型，压缩/注射成型、注射成型、片材成型或热成形。

在增湿器10中，湿气体流流过每一个湿板14的顶和底表面，而干气体流流过每一个干板16的顶和底表面。在芯12内，水可渗透的隔膜18被夹在叠层中的相邻的板之间并且被密封在叠层中的相邻的板之间（如图6中所示），以便使湿和干气体流物理地彼此分离并且允许水蒸气从湿气体流传递到干气体流。

隔膜18是极其薄的塑料膜，并且必须被支撑以便适当地起作用。由于这个原因，该叠层中的每一个隔膜18通常在两侧上被气体扩散层20（在图6中被示出）支撑，该气体扩散层在这里有时也称为“扩散介质”。在增湿器10中，气体扩散层20布置在每一个隔膜18的两侧上。每一个气体扩散层20可以包括亲水碳纤维垫，该亲水碳纤维垫显著比隔膜18厚且更刚性，但与板14、16相比，该亲水碳纤维垫是相对薄的且柔性的。气体扩散层20典型地具有大约0.10mm的厚度，而隔膜18可以具有大约小于大约100微米的厚度。

因为进入的干气体流被压缩，因此它典型地具有比湿气体流的压力高的压力。本发明人已经理解，干气体流的较高压力将倾向于推动隔膜18离开干板16的表面，并且因此可能不必在隔膜18和干板16之间提供气体扩散层20。本发明人也已经发现，移除干侧气体扩散层20不削弱增湿器的性能，只要如这里描述的使用适当的流动区域设计适当地支撑湿侧气体扩散层20。因此，气体扩散层20设置在隔膜18的干侧上是可选的，并且在本发明的一些实施例中，气体扩散层20仅仅被布置在每一个隔膜18的湿侧上，即在隔膜18和湿板14之间。

气体流通过板14、16的外部边缘进入和离开芯12，并且水蒸气传递在板的中心部分之间发生（在这里也称为“流动区域”）。为了防止湿和干气体流的混合，湿和干板14、16在流动区域的周边周围被密封在一起。现在在下面讨论板14的构造。

湿板14包括顶部22和相对的底部24，并且具有厚度T（图4-5），该厚度T被限定为板14的顶部22和底部24之间的最大距离。产品设计目标是最大化湿和干气体流之间的隔膜18的有效表面积，同时保持厚度T相对小（在0.75到3mm的典型范围中）以便最小化叠层的总体积和高度。取决于它们的相应通道几何形状和压力降需要，湿板14的厚度T可以不同于干板16的厚度T。应当理解，术语“顶部”和“底部”在这里仅仅为了方便而被使用，并且不应当被解释为限制在这里描述的且要求保护的板或增湿器的取向。

现在在下面参考图2A和2B描述湿板14。

流动区域32被限定在板14的中心部分中。流动区域32限定跨越隔膜18在湿气体流和干气体流之间发生水蒸气的传递的区域，并且因此优选地最大化相对于板14的总面积的流动区域32的面积。在增湿器10中，流动区域32为基本上正方形或矩形形状，并且延伸至靠近板14的周边边缘。流动区域32还包括多个支撑结构，该多个支撑结构为隔膜18和气体扩散层20提供支撑，以便防止隔膜18和气体扩散层20松垂和收缩或阻碍湿气体流流过板14。在增湿器10中，这些支撑结构以支撑肋28的形式，支撑肋贯穿流动区域32的长度纵向延伸。

支撑肋28充分紧密地间隔，从而为隔膜18和气体扩散层20提供支撑。典型的肋间间隔是大约1.0到大约3.0mm，例如，大约1.5mm。肋28是相对薄的，并且具有顶凸面宽度，该顶凸面宽度充分宽以支撑隔膜18和气体扩散层20而不剪断它们，但不宽到在肋凸面到隔膜18和/或气体扩散层20的界面区域中产生用于水蒸气输运的纤细路径，并且足够薄以避免过度收缩用于流体流动的通道开口。肋28也彼此平行以便不会不适当地增加压力降。肋28典型地具有大约0.3到大约1.0mm的宽度，例如，大约0.5mm。因为气体扩散层20也为隔膜18提供支撑，因此较厚气体扩散层的使用允许较宽的肋间隔和较宽的肋28，但增加叠层高度。上面公开的示例性肋厚度和间隔基于大约0.1mm的典型的气体扩散层20厚度。在肋28支撑隔膜18并且可选地支撑气体扩散层20的情况下，流动区域32具有打开的顶部和打开的底部。

延伸穿过流动区域32的支撑肋28的高度与板14的厚度T基本上相同，但典型地略微小于厚度T，这是由于流动区域32和流动区域32的紧邻外部的板14的周围部分在厚度上减小以便形成浅的凹陷，在该浅的凹陷中接收气体扩散层20。可以看到，肩部23被设置在湿板14的顶部22上，这限定减小厚度的区域并且限定气体扩散层20的区域。对应肩部25被设置在板14的底部24上。因此，在示出的实施例（如图8的横截面中示出的）中，板14的流动区域32中的肋28的高度等于板14的厚度T减去气体扩散层20的两倍厚度。

板14、16的总厚度T，以及肋28的高度、宽度和间隔不必在湿板14上与在干板16上相同。例如，这些尺寸可以变化以便调节湿和干气体流中的压力降，并且可以改变以考虑湿和干气体流之间的压力差。而且，在隔膜18的干侧上消除可选的气体扩散层20的实施例中，在干板16中可以消除用于气体扩散层20的凹陷23、25，并且这将影响干板16中的肋28的高度。

不同于使用支撑肋，将理解，凹坑、细长凹坑、波状或成角度的不连续肋或其它突起可以被设置作为支撑结构。

湿板14具有入口开口26，该入口开口布置在板14的边缘表面中，在这种情况中，该边缘表面是在板14的一侧上沿板14的外部周边边缘延伸的边缘表面。入口开口26沿这个边缘表面的长度的大部分延伸，终止于板14的角部附近。入口开口26在板14的顶部22打开并且在底部24关闭。

入口通道36连接入口开口26到流动区域32，并且提供从入口开口26到流动区域32的敞开顶部和敞开底部的流动连通。流动区域32的支撑肋28延伸通过入口通道36到达其中设置入口开口26的边缘表面，因此分开入口开口26和入口通道36且为入口开口26和入口通道36提供支撑。湿板14也具有类似构造的出口开口30，该出口开口布置在板14的边缘表面中，该边缘表面沿板14的相对的外部周边边缘延伸，也限定板14的一个边。出口开口30沿这个边缘表面的长度的大部分延伸，终止于板14的角部附近。出口开口30也在板14的顶部22打开并且在底部24关闭。

出口通道38连接出口开口30到流动区域32的敞开顶部和敞开底部，并且提供从出口开口30到流动区域32的流动连通。流动区域32的支撑肋28也延伸通过出口通道38到达其中设置出口开口30的边缘表面，分开出口开口30和出口通道38且为出口开口30和出口通道38提供支撑。

板14的顶部22设置有平面的顶部密封表面34，板14的顶部22沿该顶部密封表面被密封到隔膜18，该隔膜位于板14和相邻的干板16之间；并且干板16沿其相应的底部密封表面44被密封到那个相同隔膜18。平面的顶部密封表面34围绕流动区域32的外部边缘连续地延伸，因此完全包围流动区域32，并且也包围气体扩散层20和肩部23（在适用的情况下）。顶部密封表面34包括：延伸过入口通道36的第一桥接部分40；和延伸过出口通道38的第二桥接部分42。在这些区域中，入口通道36和出口通道38在板14的顶部22处关闭，并且在底部24打开。这些桥接部分40、42允许沿板14的顶部22设置连续的密封，同时允许湿气体流在板14的外部周边边缘表面和中心流动区域32之间流动。

板14的底部24设置有平面的底部密封表面44，板14的底部24沿该底部密封表面被密封到相邻的干板16。平面的底部密封表面44围绕流动区域32的外部边缘连续地延伸，因此完全包围流动区域32，并且也包围气体扩散层20和肩部25（在适用的情况下）。底部密封表面44包括：延伸过入口通道36的第一桥接部分46；和延伸过出口通道38的第二桥接部分48。在这些区域中，入口通道36和出口通道38在板14的底部24处关闭，并且在顶部22打开。这些桥接部分46、48允许沿板14的底部24设置连续的密封，同时允许湿气体流在板14的外部周边边缘表面和中心流动区域32之间流动。

现在在下面参考图3A和3B描述干板16。

流动区域32也被限定在板16的中心部分中。流动区域32包括多个支撑结构，该多个支撑结构为隔膜18和气体扩散层20提供支撑，以便防止隔膜18和气体扩散层20松垂和收缩或阻碍湿气体流流过板16。在增湿器10中，这些支撑结构以支撑肋28的形式，该支撑肋贯穿流动区域32的长度纵向延伸。干板16具有顶部22和底部24。在图3B中示出的干板16的底部24上，入口开口26被设置在板16的边缘表面中，在这种情况中，该边缘表面是在板16的一侧上沿板16的外部周边边缘延伸的边缘表面。入口开口26沿这个边缘表面的长度的大部分延伸，终止于板16的角部附近。入口开口26在板16的底部24打开并且在顶部22关闭。板16还具有入口通道36，该入口通道连接入口开口26到流动区域32。

干板16还具有出口开口30，该出口开口布置在板16的边缘表面中，该边缘表面沿板16的相对的外部周边边缘延伸，也限定板16的一个边。出口开口30沿这个边缘表面的长度的大部分延伸，终止于板16的角部附近。出口开口30也在板16的底部24打开并且在顶部22关闭。板16也具有出口通道38，该出口通道连接出口开口30到流动区域32。

图3A中示出的板16的顶部22设置有平面的顶部密封表面34，板16的顶部22沿该顶部密封表面被密封到隔膜18，该隔膜位于板16和湿板14的相邻底部24之间。平面的顶部密封表面34围绕流动区域32的外部边缘连续地延伸，因此完全包围流动区域32，并且也包围气体扩散层20和肩部23（在适用的情况下）。板16的顶部密封表面34包括：延伸过入口通道36的第一桥接部分46；和延伸过出口通道38的第二桥接部分48。在这些区域中，入口通道36和出口通道38在板16的顶部22处关闭，并且在底部24打开。这些桥接部分46、48允许沿板16的顶部22设置连续的密封，同时允许湿气体流在板16的外部周边边缘表面和中心流动区域32之间流动。

如图3B中所示，板16的底部24设置有平面的底部密封表面44，板16的底部24沿该底部密封表面通过隔膜18被密封到相邻干板16的顶部22。平面的底部密封表面44围绕流动区域32的外部边缘连续地延伸，因此完全包围流动区域32，并且也包围气体扩散层20和肩部25（在适用的情况下）。底部密封表面44包括：延伸过入口通道36的第一桥接部分40；和延伸过出口通道38的第二桥接部分42。在这些区域中，入口通道36和出口通道38在板16的底部24处关闭，并且在顶部22打开。这些桥接部分40、42允许沿板16的底部24设置连续的密封，同时允许湿气体流在板16的外部周边边缘表面和中心流动区域32之间流动。

下面的描述适用于两个板14和16。

顶部和底部密封表面34、44限定板14、16的厚度等于其最大厚度的区域。密封装置被布置在顶部和底部密封表面34、44内，沿该顶部和底部密封表面，相邻的板14、16和隔膜18被密封在一起成为叠层。例如，如图4和5中所示，顶部和底部密封表面34、44可以各设置有浅的凹槽68，该浅的凹槽具有与用于气体扩散层20的凹陷类似的深度。在这个凹槽68内布置预定压缩性的密封材料70。密封材料70可以通过印刷工艺被施加到板14、16，所述印刷工艺诸如丝网印刷、喷墨印刷或模板印刷。替代地，密封材料70可以通过液体注射成型被施加到板14、16。也可以将以未固化的液体或浆料的形式的密封材料70施加到该板（例如，使用机器人），并且随后使密封材料70固化就位。这些施加方法在增湿器的组装之前在密封材料70和板14、16之间提供整体式密封。这些施加方法也允许精确控制密封材料70的厚度，这提供另外益处，现在在下面讨论。

如图4和5中所示，密封材料70可以最初表现为薄的密封条，该薄的密封条比凹槽68窄且高，使得它在凹槽68上方突出。然而，如图8中所示，在芯12的组装期间，相邻的板14、16被压在一起，顶部和底部密封表面34、44中的可压缩的密封材料70通过与相邻的板14、16的顶部和底部密封表面34、44中的可压缩密封材料70的接触被压缩（“接触”意味着相邻的板14、16中的可压缩密封材料70的层可以直接接触，或者可以被隔膜18分开）。可压缩的密封材料70被压缩到以下程度：它扩展到凹槽68中，同时密封到隔膜18和/或相邻的板14、16中的可压缩材料70，并且使得凹槽68的任一侧上的密封表面34、44的部分彼此接触，因此提供“硬停止”，并且限制板的压缩。这种“硬停止”密封特征有助于按以下方式实现一致的重复电池间隔。在板14、16彼此进入接触地接近时，该压缩力倾向于在叠层中的所有板14、16上相等，从而实现一致的压缩距离并且因此实现相等的电池间隔。此外，角部压缩载荷传递点（角部孔64）与周边密封68、70紧密间隔，特别地在桥接部分40、42、46、48的区域中，并且它们自身几乎被相同的密封结构包围，使得相对小的压缩载荷足以实现叠层组装，并且局部弯曲挠度绝对最小化，即使使用相对轻重量的顶部（端部）和底部（端部）固定结构。应当理解，需要精确控制每一层可压缩材料70的厚度以便实现硬停止，同时实现板之间的密封。

虽然密封的上述描述提及板14、16之间的接触，但应当理解，本实施例中的每一对板14、16之间的隔膜18完全覆盖至少有效密封区域（即隔膜18分离湿和干气体流的板14、16的区域），以及密封这些区域的边缘的密封表面34、44的那些部分。例如，在增湿器10中，隔膜18覆盖整个流动区域32以及密封流动区域32的边缘的板14、16的顶部和底部密封表面34、44的那些部分。因此，在这些区域中，板14、16，并且更具体地，密封表面34、44中的弹性体密封材料70被密封到隔膜18的相对侧面，而不是直接密封到彼此。除了上述益处外，这种布置也保证顺从的密封被布置在隔膜的两侧上，因此避免损坏隔膜。如图6中所示，增湿器10的隔膜18延伸贯穿密封表面34、44的全部（包括包围孔64的区域）。在另一方面，气体扩散层20在面积上小于隔膜18，使得气体扩散层20仅仅在肩部23、25内侧的流动区域32上方延伸，并且不重叠顶部和底部密封表面34、44。因此，气体扩散层20不存在于通过隔膜18被密封在一起的板14、16的区域中。

桥接部分40、42、46、48必须充分薄以便避免开口26、30和流动通道36、38中的流动限制，同时在有限厚度的单个板结构内提供充分的桥式支撑。桥接部分的厚度取决于板14、16的厚度，并且典型地取决于板厚度从板厚度的大约10%变化到大约50%，或者从大约0.07mm变化到大约1.5mm。

在板14、16中，第一桥接部分40相对于板14、16的相对侧上的第一桥接部分46向着流动区域32向内偏移，使得在第一桥接部分40、46之间不存在重叠。为了增强通过入口通道36的流动，可以进一步增加偏移的量使得（离开流动区域32面向的）第一桥接部分40的外部边缘与第一桥接部分46的内部边缘间隔开，产生通过该板的间隙54，该间隙被肋28分成一系列小孔。应当理解，第一桥接部分46延伸到设置入口开口26的边缘表面，并且因此形成板14中的入口开口26的封闭的底部和板16中的入口开口26的封闭的顶部。

类似地，在板14、16的相对侧上，第二桥接部分42相对于第二桥接部分48向着流动区域32向内偏移，使得在第二桥接部分42、48之间不存在重叠。为了增强通过出口通道38的流动，可以进一步增加该偏移使得（离开流动区域32面向的）第二桥接部分42的外部边缘与第二桥接部分48的内部边缘间隔开，产生通过该板14的间隙56，该间隙56被肋28分成一系列小孔。

偏移桥接部分40、46和42、48以便消除重叠允许入口和出口开口26、30和入口和出口通道36、38形成为敞开的凹槽。这可以提高板14、16的可制造性，但不是必须的。在本发明的一些实施例中，第一桥接部分40、46可以重叠或者可以彼此直接相对，使得入口通道36沿其长度的至少一部分被板14、16的顶部22和底部24封闭。类似地，第二桥接部分42、48可以重叠或者可以彼此直接相对，使得出口通道38沿其长度的至少一部分被板14、16的顶部22和底部24封闭。

如上所述，支撑肋28贯穿流动区域32延伸以便为隔膜18和气体扩散层20提供支撑。为了最大化流动和水蒸气传递，支撑肋28是很薄的并且必须被横向支撑以便防止它们被推倒（翻倒）或沿它们的长度弯曲。因此，腹板58被布置在相邻的肋28之间以将肋28保持在适当位置。腹板58是非常薄的，并且可以在可制造性的约束内被制造成尽可能薄。腹板典型地具有从大约0.07到大约0.5mm的厚度，并且可以例如具有大约0.11mm的厚度。增湿器10中的腹板58位于一平面中，该平面在板14的顶部22和底部24之间的中间，并且可以例如位于中心平面中，该中心平面位于板14、16的顶部22和底部24之间的中途。在增湿器10中，每一个腹板58平行于肋28延伸过流动区域32，终止于离第一桥接部分40的短的距离处以形成间隙60，该间隙被肋28分成延伸穿过板14的一系列小孔。类似地，每一个腹板58终止于离第二桥接部分42的短的距离处以形成间隙62，该间隙被肋28分成延伸穿过板14的一系列小孔。间隙60和62在这里也称为“俯冲贯通开口”，因为它们延伸通过板14、16并且提供流动区域32的敞开顶部和敞开底部与入口和出口通道36、38之间的流动连通。

间隙60的设置允许湿气体流从入口通道36流到流动区域32中的板14、16的两侧，使得湿气体流的流动在腹板58上方和下方（即，到流动区域32的敞开顶部和敞开底部）基本上相等地被分开。类似地，间隙62的设置允许来自腹板58上方和下方，即来自流动区域32的敞开顶部和敞开底部的流动进入出口通道38。

湿板和干板14、16在它们的角部设置有孔64以接收细长紧固件，该细长紧固件诸如螺栓、杆、螺柱或缆绳，在图7中示出螺栓66和螺母67。图7中也示出，通过交替地堆叠湿板14和干板16（隔膜18和气体扩散层20被布置在每一对相邻的湿板14和干板16之间），芯12可以被组装在一对结构端板72、173之间。一旦形成叠层，就压缩芯12以将板14和16密封到它们的共享的隔膜18的每一侧（如上所述），使得隔膜18被夹在板14和16之间，并且被紧固件（诸如螺栓66和螺母67）维持在压缩中。

由于仅仅沿板14、16的边缘处的密封路径需要刚性，因此应当理解，相对厚的端板72、173可以被更加轻重量的固定装置替代。例如，可以移除端板72、173的中间部分以便提供厚的刚性端部周边框架，该厚的刚性端部周边框架可以包括较小尺寸的肋或桁架状结构。

如图7中所示，堆叠的板14、16中的密封凹槽71对齐而形成连续的凹槽73，该连续的凹槽贯穿芯12的高度延伸。凹槽71与密封凹槽68和其中包含的密封材料70连通，从而向凹槽71的边缘提供连续的密封。如示出的，顶部端板72具有凹槽75，该凹槽75包括与凹槽73对齐的腿部77，和延伸过板72的边缘的细长部分79。虽然未示出，但凹槽75是连续的，细长部分79延伸到板72的其它端部并且另一腿部77（未示出）与形成在芯12的其它端部的凹槽73连通。类似地，底部端板173设置有凹槽81，该凹槽81包括与凹槽73对齐的腿部83，和延伸过板173的边缘的细长部分85。虽然未示出，但凹槽81是连续的，细长部分85延伸到板173的其它端部并且另一腿部83与形成在芯12的其它端部的凹槽73连通。因此，沿包括芯12和端部72、173的组件的至少一个面，存在连续的矩形凹槽，该连续的矩形凹槽用来接收诸如O型环的密封元件以便密封歧管到芯12。

现在参考图16A和16B，为了在组装期间帮助组装和维持板14、16的对齐，板14、16可以设置有凸形和凹形的卡扣配合元件。这些卡扣配合元件可以方便地布置在孔64。例如，如图16A和16B中所示，每一个板14、16的顶部22可以设置有包围孔64的环形突起120，并且每一个板14、16的底部24可以设置有包括孔64的环形凹坑122，该环形凹坑122具有充分的尺寸和深度以便以卡扣配合接收相邻的板14、16的环形突起120。应当理解，卡扣配合元件它们自身不施加充分的叠层压缩载荷，虽然板14、16的各个对可以以这种方式被预先组装（例如，通过使用立桩步骤）。因此，叠层将典型地需要细长紧固件来实现叠层压缩和组装，即使在设置卡扣配合元件的情况下。

如图中所示，可以看到湿板和干板14、16的入口和出口开口沿着芯12的面的四个面。芯12的这些四个面被密封到歧管并且被歧管覆盖，该歧管提供板14、16的入口和出口开口与燃料电池系统的其它部件之间的流动连通。

特别地，如图1中所示，湿气体流入口歧管74覆盖沿其设置湿板14的入口开口26的芯12的面。湿气体流入口歧管74在一个端部被密封到芯12并且在其另一端部被密封到导管（未示出），该导管将歧管74连接到燃料电池阴极的排出端口（未示出）。

湿气体流出口歧管76覆盖沿其布置湿板14的出口开口30的芯12的面，并且该面与沿其布置入口开口26的面直接相对。湿气体流出口歧管76在一个端部被密封到芯12并且在其另一端部被密封到导管（未示出），该导管从燃料电池系统排出阴极废气，或通向燃料电池系统的另一部件，在该另一部件中，阴极废气被回收或者在它从该系统排出之前经受另外处理。

干气体流入口歧管78覆盖沿其布置干板16的入口开口26的芯12的面。干气体流入口歧管78在一个端部被密封到芯12并且在其另一端部被密封到导管（未示出），该导管将歧管74连接到环境空气的源。如上所述，周围空气在它进入增湿器10之前可以首先被压缩和冷却，并且因此歧管78可以连接到导管（未示出），该导管连接到空气压缩机（未示出）的出口或连接到位于压缩机下游的增压空气冷却器（未示出）的出口。

干气体流出口歧管80覆盖沿其布置干板14的出口开口30的芯12的面，并且该面与沿其布置干板16的入口开口26的面直接相对。干气体流出口歧管80在一个端部被密封到芯12并且在其另一端部被密封到导管（未示出），该导管将弄湿的空气运送到燃料电池（未示出），在该燃料电池中，该弄湿的空气与燃料反应。

歧管74、76、78、80可以直接连接到芯12，或者可以连接到外壳（未示出），芯12被封装在该外壳中。

现在在下面参考图9和10描述根据第二实施例的增湿器110。除了下面所述的差异外，增湿器110在所有方面与上述增湿器10相同，并且因此增湿器10的元件的描述同样适用于增湿器110，除非另外声明。而且，在附图中并且在下面的描述中，增湿器10和110的相似元件由相似的附图标记标识。

根据第二实施例的增湿器110包括芯12，该芯由湿板和干板14、16、隔膜18和气体扩散层20构造。除了流动区域32的构造外，用于增湿器110的芯12的湿板和干板14、16在所有方面与增湿器10的湿板和干板14、16相同。在增湿器110中，板14、16的流动区域32被支撑肋28横穿，并且相邻的肋28通过腹板82连接。与基本上覆盖增湿器10中的整个流动区域32的增湿器10的细长腹板58相比，腹板82较短并且沿肋28的长度断续地间隔，在相邻的肋28之间留下另外的间隙84。这些间隙84提供沿每一个板14、16的顶部和底部区域流动的气体之间的另外的连通区域。由腹板82和间隙84覆盖的相应区域是可变的，并且可以看到，腹板82可以缩短且间隙84加大到流动区域32具有网状外观的程度，使得在沿板14、16的顶部和底部区域流动的气体之间存在基本上连续的连通。将理解，类似于上述间隙60、62，间隙84也充当“俯冲贯通”开口。

在示出的增湿器110中，沿横穿流动区域32的每一个肋28的长度布置多个相对短的腹板82。位于肋28的相邻的对之间的腹板82可以沿横穿肋28的方向的方向彼此对齐，虽然这不一定是这种情况。与腹板58一样，腹板82可以各位于一平面中，该平面在板14、16的顶部22和底部24之间的中间，然而，这不是必须的。更确切地说，腹板82的每一个可以与板14、16的顶部22或底部24对齐。

现在在下面参考图11-15描述根据第三实施例的增湿器210。增湿器210是交叉流动增湿器并且除了下面所述的，在所有方面与增湿器10和110相同。因此，增湿器10、110的元件的描述同样适用于增湿器210，除非另外声明。而且，在附图中并且在下面的描述中，增湿器10、110和210的相似元件由相似的附图标记标识。

增湿器210不同于增湿器10之处在于，用于湿和干气体的入口和出口歧管整体地形成为芯12的一部分。这避免提供分离地形成的外部歧管74、76、78、80的需要，该分离地形成的外部歧管必须被密封到该芯。为了提供整体的歧管，组成增湿器210的每一个湿板和干板14、16包括歧管开口，该歧管开口当堆叠板14、16时将形成用于湿和干气体流的相应的入口和出口歧管。现在在下面描述增湿器210的板14、16。

首先，如从图可以看到的，组成增湿器210的湿和干板14、16包括所有与增湿器10的湿和干板14、16相同的元件。此外，每一个板14、16包括沿其四个边的延伸部，在该延伸部中布置四个歧管开口。

例如，图11和12分别示出增湿器210的湿板14的顶部22和底部24。从板14的相对的短边延伸的是一对湿歧管延伸部，即限定湿入口歧管开口88的湿入口歧管延伸部86，和限定湿出口歧管开口92的湿出口歧管延伸部90。湿入口歧管开口88沿其整个长度与湿板14的入口开口26流动连通，并且因此湿入口歧管延伸部86沿其中设置入口开口26的板14的边的基本上整个长度延伸。湿入口歧管延伸部86具有：顶部密封表面94，该顶部密封表面与板14的顶部密封表面34共面；和底部密封表面96，该底部密封表面与板14的底部密封表面44共面。在增湿器210的组装期间，顶部和底部密封表面94、96变成密封到下面讨论的相邻干板16的湿歧管延伸部。

类似地，板14的湿出口歧管开口92沿其整个长度与湿板14的出口开口30流动连通，并且湿出口歧管延伸部90沿其中设置出口开口30的板14的边的基本上整个长度延伸。湿出口歧管延伸部90具有：顶部密封表面98，该顶部密封表面与板14的顶部密封表面34共面；和底部密封表面100，该底部密封表面与板14的底部密封表面44共面。在增湿器210的组装期间，顶部和底部密封表面98、100变成密封到下面讨论的相邻干板16的湿歧管延伸部。

因此，在增湿器210的湿板14中，入口开口26和出口开口30形成在板14的边缘表面中，该边缘表面通向相应的湿入口歧管开口88和湿出口歧管开口92。这与增湿器10的湿板14形成对比，在该增湿器10中，入口和出口开口26、30形成在沿板14的外部周边边缘定位的边缘表面中。

增湿器210的湿板14沿板14的相对的长边也设置有一对干歧管延伸部，即限定干入口歧管开口104的干入口歧管延伸部102，和限定干出口歧管开口108的干出口歧管延伸部106。干入口和出口歧管开口104、108不与湿板14的流动区域32流动连通。更确切地说，在下面讨论的干入口和出口歧管的构造中，干歧管延伸部102、106仅仅充当填充件。干入口歧管延伸部102具有：顶部密封表面112，该顶部密封表面与板14的顶部密封表面34共面；和底部密封表面114，该底部密封表面与板14的底部密封表面44共面。在增湿器210的组装期间，顶部和底部密封表面112、114变成密封到下面讨论的相邻干板16的干歧管延伸部。

干出口歧管延伸部106类似地具有：顶部密封表面116，该顶部密封表面与板14的顶部密封表面34共面；和底部密封表面118，该底部密封表面与板14的底部密封表面44共面。在增湿器210的组装期间，顶部和底部密封表面116、118变成密封到下面讨论的相邻干板16的干歧管延伸部。

歧管延伸部86、90、102和106可以各设置有一个或更多个加强肋99以便在内部工作压力下维持相应的开口88、92、104、108的形状。将理解，如在板14的顶部和底部密封表面34、44的剩余部分中，歧管延伸部分的密封表面34、44可以设置有凹槽68和密封材料70。

图13和14分别示出增湿器210的干板16的顶部22和底部24。干板16也设置有歧管延伸部和开口，除了下述例外，该歧管延伸部和开口具有与湿板14的那些歧管延伸部和开口相同的构造。因此，在附图和以下描述中用相似的附图标记指示包括歧管延伸部的增湿器210的干板16的相似元件。

干板16的每一个包括沿板16的相对的长边延伸的干入口和出口歧管延伸部102、106，该干入口和出口歧管延伸部在板16中限定相应的干入口和出口歧管开口104、108。板16的干入口歧管开口104与入口开口26流动连通，并且干出口歧管开口108与出口开口30流动连通。

当湿和干板14、16被堆叠而形成增湿器210时，湿和干板的湿歧管延伸部86、90变得沿密封表面密封到彼此。湿和干板14、16的湿入口歧管开口88组合而形成延伸贯穿增湿器210的高度的湿入口歧管空间，其中湿板14的所有湿入口开口26与湿入口歧管空间的内部流动连通。类似地，湿和干板14、16的湿出口歧管开口92组合而形成延伸贯穿增湿器210的高度的湿出口歧管空间，其中湿板14的所有湿出口开口30与湿出口歧管空间的内部流动连通。

而且，在增湿器210中，湿和干板14、16的干入口歧管开口104组合而形成延伸贯穿增湿器210的高度的干入口歧管空间，其中干板16的所有干入口开口26与干入口歧管空间的内部流动连通。类似地，湿和干板14、16的干出口歧管开口108组合而形成延伸贯穿增湿器210的高度的干出口歧管空间，其中干板16的所有干出口开口30与干出口歧管空间的内部流动连通。与上述增湿器10的情况一样，增湿器210的芯12将被压缩在端板之间，该端板将在外观上略微不同于上述端板72、173，其中孔将被设置在该端板中，与歧管空间连通，并且配件将被布置在这些开口上方以便连接到燃料电池系统的其它部件。每一个歧管空间的一个或两个端部将通过端板打开。如在上述增湿器10、110中，隔膜18（未示出）和气体扩散层20（未示出）被布置在增湿器210的相邻的湿和干板14、16之间。如上所述，隔膜18至少存在于有效密封区域中，即，在流动区域32中和在在流动区域32的周边周围延伸的顶部和底部密封表面34、44的部分中。隔膜18可以不存在于向外延伸到歧管的区域中的密封表面34、44的部分（例如，顶部和底部密封表面112、114、116、118）之间。在这些区域中，在密封表面之间，并且在布置在相邻的板的密封表面112、114、116、118上的弹性体密封材料70之间存在直接接触。

上面描述的并且在图中示出的所有实施例涉及交叉流动增湿器。在本发明的一些实施例中，可能有利的是提供增湿器，其中湿和干气体流处于逆向流动取向（沿相反的方向流动），或处于并行流动取向（沿相同的方向流动），并且通过改变湿板14或干板16中的取向和/或流动方向可以获得这种构造。

下面参考图17A、17B、18A和18B描述根据本发明的第四实施例的增湿器310，其中湿和干气体流相对彼此处于逆向流动或并行流动取向。

除了下面所述的情况外，增湿器310的元件相同于上述增湿器10、110和/或210的元件。因此，增湿器10、110和210的元件的描述同样适用于增湿器310，除非另外声明，并且增湿器310的相似元件在附图中和在以下描述中由相似的附图标记标识。而且，通过省略对于说明这个实施例的特征来说不必须的细节，略微简化图17A、17B、18A和18B。例如，从附图省略的是浅的凹槽68和可压缩的密封剂70，用来接收扩散层20的肩部23、25和孔64，该板通过该孔连接在一起。应当理解，这些元件可以存在于组成根据第四实施例的增湿器310的板中。

增湿器310包括芯，该芯由交替顺序的一叠湿板314和干板316构造。如在增湿器210中，增湿器310中的用于湿和干气体的入口和出口歧管与芯成一体地形成，每一个板314、316包括湿入口歧管开口88、湿出口歧管开口92、干入口歧管开口104和干出口歧管开口108。为了允许气体流的逆向流动或并行流动，板314、316的每一个端部设置有紧邻干歧管开口的湿歧管开口。在图17A和17B中示出湿板314的顶和底视图，并且在图18A和18B中示出干板316的顶和底视图。

在产生湿和干气体流的逆向流动的示出的实施例中，湿入口歧管开口88与干出口歧管开口108位于板314、316的相同端部，并且湿出口歧管开口92位于邻近干入口歧管开口104的该板的相对端部。为了改变到并行流动，湿或干气体流的流动与图中示出的方向反向。

而且，在图中示出的增湿器310的板314和316中，用于湿气体流的入口和出口歧管开口88、92位于板314、316的直接相对的端部，并且用于干气体流的入口和出口歧管开口104、108类似地位于板314、316的直接相对的端部。不同于这种布置，可以改变该开口的位置使得用于湿气体流的入口和出口歧管开口88、92位于相对彼此对角相对的角部，并且使得用于干气体流的入口和出口歧管开口104、108同样位于对角相对的角部。对角相对的角部处的入口和出口歧管开口的位置可以减小板的角部附近的死区并且可以提供跨越板的更均匀的压力降。

如图17A和17B中所示，用于湿气体流的入口开口26位于通向湿入口歧管开口88的板314的边缘表面中。入口开口26由多个支撑肋28划分，该多个支撑肋划分并且支撑入口开口26，并且从入口开口向着流动区域32向外辐射，并且限定连接入口开口26到流动区域32的入口通道36。类似地，用于湿气体流的出口开口30位于通向湿出口歧管开口92的板314的边缘表面中。出口开口30由多个支撑肋28划分，该多个支撑肋划分并且支撑出口开口30，并且离开出口开口向着流动区域32辐射，从而限定连接出口开口30到流动区域32的出口通道38。这与增湿器10的湿板14中的布置相同，除了入口和出口开口26、30沿开口88和92的弯曲表面布置，并且支撑肋28和通道36、38从其向着流动区域32向外辐射。应当理解，板314、316的开口88、92、104、108不必是圆形的，而是可以具有如由任何特别应用的要求确定的任何合适形状。

如在增湿器10和210中，增湿器310的每一个板314、316中的流动区域32被支撑肋28横穿，从而为隔膜18（未示出）和气体扩散层20（未示出）提供支撑。然而，替代肋28笔直地延伸过流动区域，肋28相对于流体流动的方向成一定角度地延伸过流动区域32，成角度的辐射部分延伸离开邻近板314、316的端部的歧管开口88、92，并且在板314、316的中心部分中具有起伏的波状图案。为了方便的目的，增湿器310的肋28不按比例示出。肋28可以具有与上述增湿器10的肋28类似的厚度和类似的数量。肋28的每一个被示出为在湿歧管开口88、92（图17A、17B）或干歧管开口104、108（图18A、18B）之间连续地延伸。

板314的顶部22设置有平面的顶部密封表面34，板314的顶部22沿该顶部密封表面被密封到位于板314和316之间的隔膜18，并且干板316沿其相应的底部密封表面44被密封到相同的隔膜18。与上述增湿器210的情况一样，隔膜18至少存在于有效密封区域中，即，在流动区域32中和在在流动区域32的周边周围延伸的顶部和底部密封表面34、44的部分中。隔膜18可以不存在于在歧管开口88、92、104、108的外部边缘周围延伸的密封表面34、44的部分之间。平面的顶部密封表面34在流动区域32的外部边缘周围连续地延伸，并且也包围气体扩散层20（未示出）（在适用的情况下）。顶部密封表面34包括：延伸过入口通道36的第一桥接部分40；和延伸过出口通道38的第二桥接部分42。在这些区域中，入口通道36和出口通道38在板314的顶部22处关闭，并且在底部24打开。这些桥接部分40、42允许沿板314的顶部22设置连续的密封，同时允许湿气体流从入口开口和通道26、36跨越流动区域32流到出口通道和开口28、30。将看到，顶部密封表面34完全包围歧管开口88、92、104和108的每一个。因此，干气体流歧管开口104、108被密封以避免与板314的流动区域32流动连通，而湿气体流歧管开口88、92和流动区域之间的流动连通仅通过相应的入口和出口开口26、30被允许。

图17B中示出的湿板314的底部24设置有底部密封表面44，湿板314的底部24沿该底部密封表面通过隔膜18被密封到相邻干板316的顶部22。平面的底部密封表面44在流动区域32的外部边缘周围连续地延伸，并且也包围歧管开口88、92、104、108。底部密封表面44包括：延伸过入口通道36的第一桥接部分46；和延伸过出口通道38的第二桥接部分48。在这些区域中，入口和出口通道36、38在板314的底部24处关闭，并且在顶部22打开。这些桥接部分46、48允许沿板314的底部24布置连续的密封。

在已经描述湿板314的顶部和底部22、24的情况下，图18A和18B中示出的干板316的顶部和底部的详细描述是不必要的。

在板314、316中，第一桥接部分46相对于第一桥接部分40向着流动区域32向内偏移，使得在桥接部分40、46之间不存在重叠，并且可以偏移到一定程度使得通过板314或316形成间隙54，间隙54被肋28分成一系列小孔。类似地，第二桥接部分48可以相对于第二桥接部分42向着流动区域32向内偏移，并且可以偏移到一定程度使得通过板314或316形成间隙56，该间隙56被肋28分成一系列小孔。在从图17A或17B中的开口88、92的一个的边缘延伸，或从图18A或18B中的开口104、108的一个的边缘径向延伸到流动区域32中的径向横截面中，该板将具有与图8中的横截面中示出的板14和16基本上相同的外观。

干板314的流动区域32中的肋28的以下讨论同样适用于湿板316。干板314的流动区域32中示出的波状肋28可以具有与板314的厚度基本上相同的高度，但该高度典型地小于板314的厚度以便容纳气体扩散层20的厚度。为了方便，与增湿器310有关的图中没有示出用来接收气体扩散层20的凹陷。为了为肋28提供横向支撑，可以布置连续的腹板58以便将它们保持在相对彼此的适当位置。腹板58是非常薄的（如上面参考增湿器10描述的），并且贯穿流动区域32在肋28之间延伸，终止于离开桥接部分40和42的短的距离处以形成间隙60和62，或“俯冲贯通开口”，这提供流动区域32的敞开顶部和敞开底部与入口和出口通道36、38之间的流动连通。

不同于具有连续的腹板58，板314可以设置有如图9和10中所示的腹板82，腹板82是较短的并且沿肋28的长度断续地间隔，在相邻的肋28之间留下另外的间隙84。这些间隙84提供沿板314的顶部和底部区域流动的气体之间的另外的连通区域，并且也充当“俯冲贯通”开口。

与上述交叉流动实施例中的情况一样，应当理解，湿板314的肋28与相邻干板316的肋28形成十字形图案。如通过对比湿和干板314、316的肋图案可以看到的，当板314、316在歧管开口88、92、104、108对齐的情况下以交替顺序堆叠时，可以看到，湿板314中的歧管开口88、92附近的肋28的辐射的基本上直的部分将与干板316中的歧管开口104、108附近的肋28的基本上直的部分形成十字形的交叉线的图案。而且，可以看到，湿板314的流动区域32的中心部分中的起伏的波状图案以大约90度与干板316的流动区域32中的图案“异相”，因此形成十字形布置。肋28的十字形是合意的，以便为肋28、隔膜18和扩散层20提供支撑，并且防止相邻的板中的肋28的交错，该交错可以潜在地引起隔膜18和扩散层20的损坏。

也应当理解，可以通过完全消除肋28之间的腹板54或82（至少在肋28具有起伏的波形的流动区域32的部分内）而修改根据第三实施例的增湿器310。在这种情况中，通过在板314的顶部部分中提供第一波形图案（类似于图17A中示出的图案），并且在板314的底部部分中提供第二异相波形图案（类似于图18A中示出的图案），在每一个板内形成十字形图案。因此，肋28的上部部分将十字交叉肋28的下部部分，形成如图19中所示的图案，图19是湿或干增湿器板314或316的流动区域32的部分平面图。在图19中，板的上部部分中的肋以实线被示出并且由附图标记28a标识，并且板的下部部分中的肋以虚线被示出并且由附图标记28b标识。

应当理解，有无数可能性来改变气体流的方向以便提供气体的交叉流动，并行流动或逆向流动。而且，在有或没有成一体的歧管开口的情况下，存在肋的无数可能布置，以及入口和出口开口的无数可能布置。上面已经详细描述许多这些变型，并且下面更简要地描述少数另外例子。

图20示出一种变型，其中湿或干增湿器板的流动区域32可以用于这里描述的任何实施例。上述实施例的每一个具有多个细长的连续支撑肋28。然而，在本发明的所有实施例中，连续支撑肋28的使用不是必须的。例如，如图20中所示，该肋可以被多排间隔开的微凸280部分地或完全地取代。微凹280可以由如上所述的腹板58连接，该腹板在图20中被示出为位于一平面中，该平面近似位于微凸280的顶部和底部之间的中间。腹板58可以是连续的或可以被规则地或不规则地间隔的穿孔（诸如图20中示出的穿孔282）中断。微凸280在图21中被示出为以数排规则地间隔并且具有块体形状，但应当理解，微凸280的间隔和形状可以变化，只要它们为隔膜18和扩散层20提供支撑。

图21示出另一变型，其中湿或干板的流动区域32设置有由连续的腹板58连接的微凸。与图20的微凸280相比，图21的流动区域32设置有从腹板58的平面向上延伸的间隔的微凸284和从腹板58的平面向下延伸的间隔的微凸286。对于图20的关于腹板构造和微凸间隔和形状的评论也适用于图21。

图22示出用于湿或干增湿器板的流动区域的构造的又一变型。图22的变型类似于图20的变型，其中流动区域32包括多排间隔开的微凸280。图22中的腹板58具有扩张金属网的外观，并且具有多个规则地间隔的开口282以提供该板的顶部和底部之间的流动连通。包括腹板58的网被示出为连接到每一个微凸280的侧部，因此将多排微凸280连接在一起。应当理解，网状腹板58的使用不限于这个实施例，而是可以用于流动区域32设置有连续的肋的上述实施例。

现在在下面参考图23到25描述根据本发明的第五实施例的增湿器410。增湿器410类似于增湿器310之处在于，湿和干气体流为相对彼此逆向流动或并行流动取向。

除了下面所述的情况外，增湿器410的元件相同于上述增湿器10、110、210和310的元件。因此，增湿器10、110、210和310的元件的描述同样适用于增湿器410，除非另外声明，并且增湿器410的相似元件在附图中和在以下描述中由相似的附图标记标识。而且，通过省略对于说明这个实施例的特征来说不必要的细节，略微简化图23到25。例如，从该图省略的是浅的凹槽68和可压缩密封剂70，和用于接收扩散层20的肩部23、25。应当理解，这些元件可以存在于组成根据第五实施例的增湿器的板中。

增湿器410包括芯，该芯由交替顺序的一叠湿板和干板构造。图23到25示出增湿器410的湿板415，图23和24示出湿板415的底部24，并且图25示出湿板415的顶部24。

如在逆向流动/并行流动增湿器210和310中，增湿器410中的用于湿和干气体的入口和出口歧管与芯成一体地形成，每一个湿板415包括湿入口歧管开口88，湿出口歧管开口92，干入口歧管开口104和干出口歧管开口108。为了允许气体流的逆向流动或并行流动，板415的每一个端部设置有紧邻干歧管开口的湿歧管开口。板415的歧管开口是基本上三角形的。湿板415被构造用于湿和干气体流的逆向流动，并且因此干入口歧管开口104和湿入口歧管开口88位于板415的相对的端部，干出口歧管开口108和湿出口歧管开口92也一样。

在板415中，用于湿气体流的入口和出口歧管开口88、92位于板415的对角地相对的端部，并且干入口和出口歧管开口104、108也对角地布置。板415在结构上类似于图17A中示出的湿板314。例如，板415具有用于湿气体流的入口开口26，该入口开口位于通向湿入口歧管开口88的板415的边缘表面中。入口开口26被多个支撑肋28划分，该多个支撑肋离开开口88向着流动区域32向外延伸。沿其形成入口开口26的边缘表面相对于板415的边是对角的，并且划分入口开口26的支撑肋28也从开口26的边缘对角地延伸。类似地，用于湿气体流的出口开口30位于通向湿出口歧管开口92的板415的对角地延伸的边缘表面中。出口开口30被多个支撑肋28划分，该多个支撑肋离开开口92向着流动区域32向外延伸。

如在板314中，板415的流动区域32被支撑肋28横穿，从而为隔膜18（未示出）和气体扩散层20（未示出）提供支撑。在流动区域32中，邻近湿入口和出口歧管开口88、92的肋28的部分是直的并且基本上彼此平行，对角地延伸过板415。在板415的中心部分中，肋28具有起伏的波状外观。从图可以看到，板415的多个肋28连续地延伸过整个流动区域（包括直的对角的端部部分和起伏的中间部分）。这些较长的肋在图中由附图标记28c标记。在每一对较长的肋28c之间是较短的肋，该较短的肋仅具有起伏的中间部分，而没有直的端部部分。这些较短的肋在图中由附图标记28d标记。由于包括较短的肋28d，因此可以看到，形成在较长的肋28c的直的端部部分之间的每一个通道与形成在流动区域32的中心部分中的肋28c、28d的波状部分之间的一对相邻的通道流动连通。换句话说，直的通道对流动区域中的波状通道的比率是大约1:2。应当理解，该比率可以替代地为小于或大于1:2，并且可以例如是1:1，如在图17和18的实施例中。

板415的顶部22（其一部分在图25中被示出）设置有平面的顶部密封表面34，板415的顶部22沿该顶部密封表面被密封到相邻的干板。平面的顶部密封表面34在流动区域32的外部边缘周围连续地延伸，并且包括：延伸过入口通道36的第一桥接部分40；和延伸过出口通道38的第二桥接部分42。在这些区域中，入口通道36和出口通道38在板415的顶部22处关闭，并且在底部24打开。这些桥接部分40、42允许沿板415的顶部22设置连续的密封，同时允许湿气体流从入口开口26和入口通道36跨越流动区域32流到出口通道38和出口开口30。与前面描述的实施例的情况一样，顶部密封表面34完全包围歧管开口88、92、104和108的每一个。因此，干气体流歧管开口104、108被密封以避免与板415的流动区域32流动连通，而湿气体流歧管开口88、92和流动区域32之间的流动连通仅通过相应的入口和出口开口26、30被允许。

图23和24中示出的湿板415的底部24设置有底部密封表面44，湿板415的底部24沿该底部密封表面被密封到相邻干板415的顶部22。平面的底部密封表面44在流动区域32的外部边缘周围连续地延伸，并且也包围歧管开口88、92、104、108。底部密封表面44包括：延伸过入口通道36的第一桥接部分46；和延伸过出口通道38的第二桥接部分48。在这些区域中，入口和出口通道36、38在板415的底部24处关闭，并且在顶部22打开。这些桥接部分46、48允许沿板415的底部24布置连续的密封。

板415的底部24上的第一桥接部分46相对于板415的顶部22上的第一桥接部分40向着流动区域32向内偏移，使得在桥接部分40、46之间不存在重叠，并且可以增加偏移使得通过板415形成间隙54，间隙54被肋28分成一系列小孔。板415的底部24上的第二桥接部分48可以类似地相对于板415的顶部22上的第二桥接部分42偏移，并且可以偏移到一定程度使得通过板415形成间隙56，该间隙56被肋28分成一系列小孔。间隙54、56是俯冲贯通开口，这是由于它们提供板415的顶部22和底部24之间的流动连通。从开口88、92的边缘延伸的穿过一叠板415的横截面将具有与图8中示出的外观基本上相同的外观。

为了为肋28提供横向支撑，可以布置连续的腹板58以便将它们保持在相对彼此的适当位置。图23到25的实施例中的腹板58贯穿流动区域32延伸，并且终止于离开桥接部分40、42的短的距离处以形成间隙60、62，该间隙被肋28c分成一系列小孔。间隙60、62是俯冲贯通开口，这是由于它们提供板415的顶部22和底部24之间的流动连通。类似于图8中示出的腹板58，板415中的腹板58形成在位于板415的顶部和底部22、24之间的平面中。

不同于连续的腹板58，板415可以设置有如上面描述的且在图9和10中示出的断续地间隔的腹板82。在又一替代构造中，将理解，可以完全消除腹板54，至少在肋28具有起伏的波形的流动区域32的中心部分内。如上面参考图19描述的，通过在流动区域32的上部部分中提供波形肋28a（该波形肋与流动区域32的底部部分中的波形肋28b异相），在板415的流动区域32的中心部分中可以设置十字交叉肋图案。这种十字交叉图案为肋28提供刚性并且允许贯穿流动区域的中心部分消除腹板54。

也可以通过上面参考图20到22描述的任何替代流动区域构造修改根据第五实施例的增湿器410。

因为板415没有对称平面，因此增湿器410的干板具有略微不同于湿板415的外观。在这点上，干板的底部是湿板415的底部的镜像，但歧管开口88和108的位置颠倒，并且歧管开口92和104的位置颠倒。湿和干板之间的相同的关系适用于该板的顶部。因为从湿板415容易地获得干板的外观，因此不包括干板的分离的图。

下面参考图26到28描述根据本发明的第六实施例的增湿器510。增湿器510是逆向流动或并行流动增湿器。除了如下面所述，增湿器510的元件相同于上述增湿器的元件。因此，增湿器10、110、210、310和410的元件的描述同样适用于增湿器510，除非另外声明，并且增湿器510的相似元件在附图中和在以下描述中由相似的附图标记标识。而且，图26到28省略不必要的细节，该不必要的细节包括浅的凹槽68、可压缩密封剂70和肩部23、25。应当理解，这些元件可以存在于组成增湿器510的板中。

增湿器510包括芯512，该芯由交替顺序的一叠湿板和干板构造。湿和干板是相同的，并且被构造用于湿和干气体流的逆向流动或并行流动。为了以下讨论的目的，湿板和干板由附图标记515标识，并且干板由附图标记515’标识。

增湿器510中的用于湿和干气体的入口和出口歧管与芯512成一体地形成，每一个板515或515’包括用于湿和干气体流的总共六个歧管开口。在芯512中，用于干气体流和湿气体流的每一个的入口歧管或出口歧管是“分流”歧管。更具体地，存在用于干气体流的两个分离的入口或出口歧管和用于湿气体流的两个分离的入口或出口歧管。芯512在图26中被任意地示出为具有分流湿气体流入口歧管74，该分流湿气体流入口歧管包括两个分离的湿气体流入口歧管74a、74b（包括板515、515’的湿入口歧管开口88a、88b），该两个分离的湿气体流入口歧管位于芯512的一个端部处的相对的角部上，在居中定位的干气体流出口歧管80（包括板515、515’的干出口歧管开口108）的相对侧上。在芯512的相对端部处是湿气体流出口歧管76（包括板515、515’的湿出口歧管开口92），该湿气体流出口歧管位于分流干气体流入口歧管78之间，包括两个分离的干气体流入口歧管78a、78b（包括板515、515′的干出口歧管开口104a、104b）。歧管的这种布置是有利的，这是由于它消除了流动区域内的停滞点，即，跨越该板的流体的流动相对缓慢的区域。

应当理解，用于湿和/或干气体流的入口和出口歧管的位置可以颠倒，使得用于干和/或湿气体流的出口歧管是分流歧管。也应当理解，可以修改板515、515’使得它们具有大于六个歧管，例如，如果所有歧管被布置作为分流歧管，且/或如果分流歧管具有多于两个部分。

板515中的湿和干气体歧管的对称布置允许该板515用作增湿器510的湿和干板。湿板515的顶部22在图26中被示出为在芯512的顶部上，并且湿板515的底部24在图27中被孤立地示出。干板515’相同于绕其长轴线旋转180度，并且随后端部到端部翻转的湿板515。

板515具有用于湿气体流的一对入口开口26，每一个入口开口位于板415的边缘表面中，该边缘表面通向湿入口歧管开口88a、88b的一个。每一个入口开口26被多个支撑肋28划分，该多个支撑肋离开开口88向着流动区域32向外延伸。沿其形成入口开口26的边缘表面相对于板515的边是对角的，并且划分入口开口26的支撑肋28也从开口26的边缘对角地延伸。

用于湿气体流的出口开口30位于通向湿出口歧管开口92的板515的边缘表面中，该边缘表面平行于板515的较短的边。出口开口30被多个支撑肋28划分，该多个支撑肋离开开口92向着流动区域32向外延伸。

板515的流动区域32被支撑肋28横穿，从而为隔膜18（未示出）和气体扩散层20（未示出）提供支撑。肋28在结构上类似于图19中示出的十字交叉肋，其中顶层肋28a布置在流动区域32的上部部分中，并且底层肋28b布置在流动区域32的下部部分中，并且其中肋28之间的腹板被消除。然而，顶层肋和底层肋28a和28b是直的，并且以大约90度彼此十字交叉，因此形成贯穿整个流动区域的交叉线的图案。这种图案不仅为隔膜18和气体扩散层20提供支撑，而且增强湿和干气体流的流动中的湍流，因此改善跨越隔膜18的水的传递。

除了上述差异外，增湿器510类似于上面描述的其它逆向流动/并行流动增湿器。

板515的顶部22设置有平面的顶部密封表面34，板515的顶部22沿该顶部密封表面被密封到在结构上与板515相同的相邻的干板。平面的顶部密封表面34在流动区域32的外部边缘周围连续地延伸，并且包括：延伸过每一个入口通道36的第一桥接部分40；和延伸过出口通道38的第二桥接部分42。在这些区域中，入口通道36和出口通道38在板515的顶部22处关闭，并且在底部24打开。这些桥接部分40、42允许沿板515的顶部设置连续的密封，同时允许湿气体流从入口开口和通道26、36跨越流动区域32流到出口通道和开口28、30。将看到，顶部密封表面34完全包围歧管开口88a、88b、92、104a、104b和108的每一个。因此，干气体流歧管开口104a、104b、108被密封以避免与板515的流动区域32流动连通，而湿气体流歧管开口88a、88b、92和流动区域32之间的流动连通仅通过相应的入口和出口开口26、30被允许。

图27中示出的板515的底部设置有底部密封表面44，湿板515的底部24沿该底部密封表面被密封到相邻干板515的顶部22。平面的底部密封表面44在流动区域32的外部边缘周围连续地延伸，并且也包围歧管开口88a、88b、92、104a、104b、108。底部密封表面44包括：延伸过每一个入口通道36的第一桥接部分46；和延伸过出口通道38的第二桥接部分48。在这些区域中，入口和出口通道36、38在板515的底部24处关闭，并且在顶部22打开。这些桥接部分46、48允许沿板515的底部24布置连续的密封。

板515的底部24上的第一桥接部分46相对于板515的顶部22上的第一桥接部分40向着流动区域32向内偏移，使得在桥接部分40、46之间不存在重叠，并且可以增加偏移使得通过板515形成间隙54，间隙54被肋28分成一系列小孔。板415的底部24上的第二桥接部分48可以类似地相对于板415的顶部22上的第二桥接部分42偏移，并且可以偏移到一定程度使得通过板415形成间隙56，该间隙56被肋28分成一系列小孔。间隙54、56是俯冲贯通开口，这是由于它们提供板415的顶部22和底部24之间的流动连通。

虽然已经参考某些优选实施例描述了本发明，但本发明不限于此。更确切地说，本发明包括可能落在以下权利要求的范围内的所有实施例。

Claims

1.一种用来使水蒸气从第一气体流传递到第二气体流的增湿器，所述增湿器包括：

(a)布置成叠层的多个板，所述多个板中的每一个板限定用于所述第一气体流或所述第二气体流的气体流动通道，其中所述多个板中的每一个板包括：

(i)顶部、底部以及在所述顶部和底部之间测得的厚度；

(ii)沿所述板的边缘的入口开口；

(iii)沿所述板的边缘的出口开口；

(iv)在所述板的中心部分中限定的流动区域，所述流动区域具有沿所述板的顶部的敞开顶部和沿所述板的底部的敞开底部；

(v)入口通道，所述入口通道将所述入口开口连接到所述流动区域的敞开顶部和敞开底部；

(vi)出口通道，所述出口通道将所述流动区域的敞开顶部和敞开底部连接到所述出口开口；

(vii)沿所述板的顶部延伸的平面的顶部密封表面，其中所述顶部密封表面在所述流动区域周围连续地延伸，并且包括延伸过所述入口通道和所述出口通道的桥接部分；

(viii)沿所述板的底部延伸的平面的底部密封表面，其中所述底部密封表面在所述流动区域周围连续地延伸，并且包括延伸过所述入口通道和所述出口通道的桥接部分；

(ix)多个支撑结构，所述多个支撑结构位于所述流动区域内并且在所述板的顶部和底部之间延伸；

其中多对所述板在所述叠层中被密封在一起，一个板的所述顶部密封表面被密封到相邻板的所述底部密封表面；

(b)多个水可渗透的隔膜，其中所述隔膜中的一个隔膜被布置在所述叠层中的每一对相邻的板之间，并且被密封到所述每一对相邻的板，并且其中所述支撑结构在所述流动区域内为所述水可渗透的隔膜提供支撑；

(c)用于所述第一气体流的入口歧管和出口歧管以及用于所述第二气体流的入口歧管和出口歧管，其中用于所述第一气体流的所述入口歧管和所述出口歧管与限定用于所述第一气体流的气体流动通道的所述多个板中的每一个板流动连通，并且其中用于所述第二气体流的所述入口歧管和所述出口歧管与限定用于所述第二气体流的气体流动通道的所述多个板中的每一个板流动连通，

其中堆叠所述板并且布置所述歧管，使得用于所述第一气体流的所述气体流动通道与用于所述第二气体流的所述气体流动通道贯穿所述叠层交替布置，并且使得所述水可渗透的隔膜中的每一个水可渗透的隔膜分离用于所述第一气体流的所述气体流动通道中的一个与用于所述第二气体流的所述气体流动通道中的一个；并且

其中，所述板的、包括桥接部分的顶部密封表面和底部密封表面设置有可压缩的密封材料。

2.根据权利要求1所述的增湿器，还包括多个气体扩散层，其中每一个所述气体扩散层位于所述隔膜中的一个隔膜和所述板中的一个板的流动区域之间。

3.根据权利要求2所述的增湿器，其中，所述气体扩散层仅被布置在所述隔膜中的每一个隔膜的一侧上，并且其中所述隔膜的所述一侧是面向用于所述第一气体流的流动区域的那侧，使得每一个所述气体扩散层与所述第一气体流接触。

4.根据权利要求1到3中的任一项所述的增湿器，其中，位于所述板中的每一个板的流动区域内的所述支撑结构包括多个肋，所述多个肋在所述入口通道和出口通道之间延伸通过所述流动区域，其中所述肋间隔开足以支撑所述隔膜的距离，并且其中相邻的板的所述肋彼此形成十字交叉图案。

5.根据权利要求1所述的增湿器，其中，位于所述板中的每一个板的流动区域内的所述支撑结构包括多个肋，所述多个肋在所述入口通道和出口通道之间延伸通过所述流动区域，所述增湿器还包括多个气体扩散层，其中每一个所述气体扩散层位于所述隔膜中的一个隔膜和所述板中的一个板的流动区域之间，并且在沿所述板的顶部或底部布置所述气体扩散层中的一个气体扩散层的情况下，所述肋的高度减小对应于所述气体扩散层的厚度的量。

6.根据权利要求4所述的增湿器，其中，所述板中的每一个板内的每一对相邻的肋通过多个断续地间隔开的腹板连接在一起，所述腹板中的每一个腹板具有顶部表面和底部表面，其中断续间隔在所述每一对相邻的肋之间提供通过所述板的多个开口。

7.根据权利要求1所述的增湿器，其中，所述顶部密封表面和底部密封表面彼此偏移，使得在延伸过所述入口通道和出口通道的所述顶部密封表面和底部密封表面的部分之间通过所述板设置俯冲贯通开口，所述俯冲贯通开口提供所述入口通道和出口通道与所述流动区域的敞开顶部和敞开底部之间的流动连通。

8.根据权利要求1所述的增湿器，其中，用于所述第一气体流和第二气体流的所述入口歧管和出口歧管与所述板成一体地形成，所述板中的每一个板设置有成一体的歧管开口，所述歧管开口被封闭在所述板的外部周边边缘内，并且其中每一个所述板中的所述歧管开口中的两个歧管开口与由该板限定的气体流动通道流动连通。

9.根据权利要求8所述的增湿器，其中，所述板中的每一个板具有四个所述成一体的歧管开口，四个所述成一体的歧管开口包括用于所述第一气体流的入口歧管开口和出口歧管开口以及用于所述第二气体流的入口歧管开口和出口歧管开口。

10.根据权利要求8所述的增湿器，其中，所述板中的每一个板具有六个所述成一体的歧管开口，其中所述歧管开口中的两个歧管开口是用于所述第一气体流的入口开口或出口开口，并且所述歧管开口中的两个歧管开口是用于所述第二气体流的入口开口或出口开口。

11.根据权利要求8所述的增湿器，其中，所述板中的每一个板具有四个角部，所述歧管开口中的一个歧管开口位于每一个所述板的角部中的一个角部处，其中位于所述板中的每一个板的流动区域内的所述支撑结构包括多个肋，所述多个肋的端部部分从第一对歧管开口或第二对歧管开口沿径向延伸。

12.根据权利要求11所述的增湿器，其中，所述多个肋具有呈起伏的波状图案的形式的中心部分，并且其中所述板的一个板中的所述起伏的波状图案与所述板的相邻板中的所述起伏的波状图案异相，使得所述两个板中的所述肋的中心部分彼此形成十字交叉图案。

13.根据权利要求12所述的增湿器，其中，每一个所述板中的所述肋的端部部分是直的并且相对于所述板的至少两个边对角地延伸，并且其中相邻的板中的所述肋的端部部分彼此形成十字交叉图案。

14.根据权利要求12所述的增湿器，其中，所述板中的每一个板具有由所述肋的中心部分形成的所述起伏的波状图案中的两个起伏的波状图案，第一起伏的波状图案沿每一个板的顶部，并且第二起伏的波状图案沿每一个所述板的底部，并且其中所述第一起伏的波状图案和第二起伏的波状图案彼此异相，使得所述板的每一个板内的所述第一起伏的波状图案和第二起伏的波状图案形成十字交叉图案。

15.根据权利要求1到3中的任一项所述的增湿器，其中，位于所述板的每一个板的流动区域内的所述支撑结构包括延伸通过所述流动区域的多个肋，其中所述多个肋包括沿每一个所述板的顶部延伸的顶层肋和沿每一个所述板的底部延伸的底层肋，其中所述顶层肋与所述底层肋交叉。

16.根据权利要求15所述的增湿器，其中，每一个所述板中的所述顶层肋和底层肋在一平面中彼此接触，所述平面位于所述板的顶部和底部之间的大约中间位置。

17.根据权利要求16所述的增湿器，其中，所述顶层肋和底层肋在所述平面中连接在一起。

18.根据权利要求15所述的增湿器，其中，所述顶层肋和底层肋是基本上直的，其中每一个所述层中的肋基本上彼此平行，并且其中所述顶层肋和底层肋在所述流动区域中形成交叉线的图案。

19.根据权利要求15所述的增湿器，其中，所述顶层肋和底层肋相对于所述第一气体流和第二气体流的流动方向成角度。

20.根据权利要求15所述的增湿器，其中，每一个所述板的所述顶层肋和底层肋相对于所述板的至少两个边是对角的。

21.根据权利要求11所述的增湿器，其中，所述肋间隔开足以支撑所述隔膜的距离，并且其中相邻的板的所述肋彼此形成十字交叉图案。

22.根据权利要求1到3中的任一项所述的增湿器，其中，位于所述板的每一个板的流动区域内的所述支撑结构包括多个间隔开的微凸，所述多个间隔开的微凸在所述入口通道和出口通道之间延伸通过所述流动区域。

23.根据权利要求22所述的增湿器，其中，所述微凸成排地布置并且通过多个腹板连接在一起，所述腹板中的每一个腹板具有顶部表面和底部表面。

24.根据权利要求1所述的增湿器，其中，所述板具有用于接收细长紧固件的孔，并且其中所述孔设置有卡扣配合元件。

25.根据权利要求1所述的增湿器，其中，每一个所述板的、包括所述桥接部分的顶部密封表面和底部密封表面的每一个设置有凹槽，所述可压缩密封材料位于所述凹槽中。

26.根据权利要求25所述的增湿器，其中，所述可压缩的密封材料被压缩到充分的程度，使得一个板的顶部密封表面上的所述可压缩的密封材料被密封到相邻的板的底部密封表面上的所述可压缩的密封材料，并且使得所述顶部密封表面和所述底部密封表面的、接近所述凹槽的部分彼此接触。

27.根据权利要求26所述的增湿器，其中，一个板的所述顶部密封表面上的所述可压缩的密封材料通过所述隔膜被密封到相邻的板的所述底部密封表面上的所述可压缩的密封材料。

28.根据权利要求1所述的增湿器，其中，所述板具有用于接收细长紧固件的孔，并且其中所述孔延伸通过所述顶部密封表面和底部密封表面并且定位成紧邻所述可压缩的密封材料。

29.根据权利要求1所述的增湿器，其中，所述可压缩的密封材料通过印刷工艺、通过液体注射成型或以未固化的液体或浆料的形式被施加，所述未固化的液体或浆料在其被施加到所述板之后固化就位。

30.根据权利要求29所述的增湿器，其中，所述印刷工艺是丝网印刷、喷墨印刷或模板印刷。

31.一种用于增湿器的板，所述增湿器用来使水蒸气从第一气体流传递到第二气体流，所述板包括：

(i)顶部、底部以及在所述顶部和底部之间测得的厚度；

(ii)沿所述板的边缘的入口开口；

(iii)沿所述板的边缘的出口开口；

(viii)沿所述板的底部延伸的平面的底部密封表面，其中所述底部密封表面在所述流动区域周围连续地延伸，并且包括延伸过所述入口通道和所述出口通道的桥接部分；和

(ix)多个支撑结构，所述多个支撑结构位于所述流动区域内并且在所述板的顶部和底部之间延伸；并且

其中所述板的、包括所述桥接部分的顶部密封表面和底部密封表面设置有可压缩的密封材料；

其中，所述板的、包括所述桥接部分的顶部密封表面和底部密封表面分别设置有凹槽，所述可压缩密封材料位于所述凹槽中；并且

其中所述可压缩密封材料呈细的密封条的形式，所述细的密封条比所述凹槽窄且高，使得其在未压缩的状态中突出超过所述凹槽以及所述顶部密封表面和底部密封表面，而在压缩的状态中与所述顶部密封表面和底部密封表面共面。