CN114730897A - 衬垫组件及包括其的燃料电池加湿器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种衬垫组件及包括该衬垫组件的燃料电池加湿器，该衬垫组件可以以提高的生产率制造并且可以显著降低维护成本。根据本发明的实施例的衬垫组件是用于燃料电池加湿器的衬垫组件，该燃料电池加湿器包括中间壳体、紧固到中间壳体的盖以及设置在中间壳体中并且容纳多个中空纤维膜的至少一个盒。衬垫组件包括：封装部，包括主体构件和突出构件，主体构件具有供盒的端部插入的孔，突出构件形成在主体构件的一端并与插入孔中的盒的端部接触，从而防止中间壳体内的流体向盖；边缘部，形成在主体构件的另一端并且设置在由盖的端部以及形成在中间壳体的端部上的凹槽形成的空间中；以及密封部，形成为与盒和封装部接触以防止中间壳体内的流体向盖流动。

Description

衬垫组件及包括其的燃料电池加湿器
技术领域
本发明涉及一种衬垫组件及包括该衬垫组件的燃料电池加湿器，更具体地，涉及一种能够以提高的生产率制造并且能够显著降低维护成本的衬垫组件及包括该衬垫组件的燃料电池加湿器。
背景技术
燃料电池是通过将氢和氧结合来发电的发电型电池。与诸如干电池、蓄电池的普通化学电池不同，燃料电池只要供应氢气和氧气就可以持续地发电，并且没有热损失，因此效率大约是内燃机效率的两倍。
另外，由于氢和氧结合产生的化学能直接转化为电能，所以污染物排放量小。因此，燃料电池具有环境友好并且减少对由于增加的能量消耗引起的资源枯竭的担忧的优点。
基于所使用的电解质的种类，这些燃料电池大致分为：聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、碱性燃料电池(AFC)等。
这些燃料电池中的每一个以相同的原理工作，但所使用的燃料的类型、工作温度、催化剂、电解质等彼此不同。在这些燃料电池中，聚合物电解质燃料电池(PEMFC)与其他燃料电池相比可以在低温下工作，并且由于高输出密度而可以小型化，因此，聚合物电解质燃料电池(PEMFC)被认为不仅在小型固定发电设备中，而且在运输系统中最有前景。
改善聚合物电解质燃料电池(PEMFC)的性能的最重要因素之一是通过向膜电极组件(MEA)的聚合物电解质膜或质子交换膜(PEM)供应超过一定量的水分来保持水分含量。这是因为当聚合物电解质膜变变干时，发电效率迅速降低。
作为对聚合物电解质膜进行加湿的方法有：1)鼓泡机加湿(bubblerhumidification)法，该方法通过将水填充到耐压容器之后使目标气体通过扩散器来供应水分；2)直接注入法，该方法计算燃料电池反应所需的要供应的水分的量，并且通过电磁阀直接向气流管道供应水分；以及3)膜加湿法，该方法使用聚合物分离膜向气体的流化床供应水分。
在这些方法中，在膜加湿法中，使用选择性地仅使废气中包含的水蒸气透过的膜向被供应到聚合物电解质膜的空气供应水蒸气，因此，在对聚合物电解质膜进行加湿的膜加湿法中，可以减小加湿器的重量和尺寸。
当膜加湿法中使用的选择性透过膜形成模块时，优选使用每单位体积具有大渗透面积的中空纤维膜。即，当使用中空纤维膜制造加湿器时，具有大接触表面积的中空纤维膜的高度集成是可能的。因此，燃料电池即使容量小也可以充分被加湿，可以使用低成本的材料，并且可以收集在高温下从燃料电池排出的废气中包含的水分和热量，并且在加湿器中再利用。
图1是示出根据现有技术的燃料电池加湿器的分解透视图。如图1所示，现有技术的燃料电池加湿器100包括：加湿模块110，在所述加湿模块110中在从外部供应的空气与从燃料电池堆(未示出)排出的废气之间发生水分交换；以及盖120，所述盖120耦接到加湿模块110的两端。
其中一个盖120将从外部供应的空气供应到加湿模块110，而另一个盖将被加湿模块110加湿的空气供应到燃料电池堆。
加湿模块110包括具有废气入口111a和废气出口111b的中间壳体111以及位于中间壳体111内的多个中空纤维膜112。中空纤维膜112的束的两端固定到灌封部113。灌封部113通常通过铸造法使诸如液态聚氨酯树脂的液态聚合物固化而形成。
从外部供应的空气沿着中空纤维膜112的中空部流动。通过废气入口111a引入到中间壳体111中的废气在与中空纤维膜112的外表面接触之后通过废气出口111b从中间壳体111排出。当废气与中空纤维膜112的外表面接触时，废气中包含的水分透过中空纤维膜112，并因此，将沿着中空纤维膜112的中空部流动的空气加湿。
盖120的内部空间仅与中空纤维膜112的中空部进行流体连通，并且应当与中间壳体111的内部空间完全阻断，否则，由于压力差而发生空气泄漏，因此，供应到燃料电池堆的加湿的空气量减少并且燃料电池的发电效率降低。
通常，如图1所示，多个中空纤维膜112的端部被固定于的灌封部113以及位于灌封部113与中间壳体111之间的树脂层114将盖120的内部空间和中间壳体111的内部空间阻断。与灌封部113类似，树脂层114通常通过铸造法使诸如液态聚氨酯树脂的液态聚合物固化而形成。
然而，由于用于形成树脂层114的铸造工艺需要相对长的工艺时间，因此加湿器100的生产率降低。
另外，由于树脂层114附接到中间壳体111的内壁以及灌封部113，因此，当中空纤维膜112出现问题时，要更换整个加湿110，因此维护成本大幅增加。
此外，燃料电池的重复工作很可能在树脂层114与中间壳体111之间产生间隙。也就是说，随着燃料电池的重复工作和停止，树脂层114的膨胀和收缩交替发生，并且由于中间壳体111与树脂层114之间的热膨胀系数的差异而导致树脂层114与中间壳体111分离的可能性很高。如上所述，当在树脂层114与中间壳体111之间产生间隙时，由于压力差而发生空气泄漏，因此，供应到燃料电池堆的加湿的空气量减少，并且燃料电池的发电效率降低。
为了防止由于树脂层114与中间壳体111之间出现间隙而导致的空气泄漏，可以考虑在树脂层114与中间壳体111之间执行例如施加密封剂的额外的工序和/或在树脂层114与中间壳体111之间安装外部衬垫组件。然而，额外的工艺本身也需要额外的工艺时间，因此加湿器100的生产率降低。
发明内容
技术问题
本发明提供一种衬垫组件及包括该衬垫组件的燃料电池加湿器，该衬垫组件可以防止由于如上所述的现有技术的限制和缺点所引起的问题，可以以提高的生产率来制造，并且可以显著降低维护成本。
除了本发明的上述方面之外，本发明的其他特征和优点将在下文中描述，或者本发明所属领域的技术人员将从这些描述中清楚地理解。
技术手段
根据本发明的一个实施例的衬垫组件被提供用于燃料电池加湿器，该燃料电池加湿器包括中间壳体、紧固到中间壳体的盖以及至少一个盒，所述至少一个盒设置在中间壳体中并且容纳多个中空纤维膜。所述衬垫组件包括：封装部，所述封装部包括主体构件和突出构件，所述主体构件具有供盒的端部插入的孔，所述突出构件形成在主体构件的一端并且与插入到孔中的盒的端部接触，以防止中间壳体中的流体流到盖侧；边缘部，所述边缘部形成在主体构件的另一端并且形成在由中间壳体的端部中形成的凹槽以及盖的端部所形成的空间中；以及密封部，所述密封部形成为与盒和封装部接触以防止中间壳体中的流体流到盖侧。
在根据本发明的一个实施例的衬垫组件中，主体构件可以包括形成为朝向中间壳体侧突出的下主体构件以及朝向盖侧形成为平坦表面形状的上主体构件。
在根据本发明的一个实施例的衬垫组件中，密封部形成为同时与盒的端部以及下主体构件接触。
在根据本发明的一个实施例的衬垫组件中，密封部可以形成为同时与盒的端部以及上主体构件接触。
在根据本发明的一个实施例的衬垫组件中，密封部可以形成为同时与盒的端部以及突出构件接触。
在根据本发明的一个实施例的衬垫组件中，密封部可以形成为同时与下主体构件、上主体构件和突出构件中的至少一个以及盒的端部接触。
在根据本发明的一个实施例的衬垫组件中，主体构件可以包括供两个以上的盒插入的两个以上的孔，两个以上的突出构件可以被设置并且形成为与两个以上的盒的端部接触，并且两个以上的密封部可以被设置并且形成为与两个以上的盒中的每一个和封装部接触。
在根据本发明的一个实施例的衬垫组件中，突出构件可以通过弹力按压盒的端部的同时与盒的端部接触，以气密地密封中间壳体侧的空间和盖侧的空间。
在根据本发明的一个实施例的衬垫组件中，边缘部可以包括在两个方向上突出的边缘翼，并且边缘翼可以设置为填充形成在中间壳体的端部处的凹槽并且将中间壳体的内侧和外侧、中间壳体和盖密封。
在根据本发明的一个实施例的衬垫组件中，封装部和边缘部中的每一个可以具有20邵氏A至70邵氏A的第一硬度，并且可以进一步设置加强构件，该加强构件插入到封装部的至少一部分和边缘部的至少一部分中并且具有高于第一硬度的第二硬度。
根据本发明的一个实施例的燃料电池加湿器包括：中间壳体；盖，所述盖紧固到中间壳体；至少一个盒，所述至少一个盒设置在中间壳体中并且容纳多个中空纤维膜；以及衬垫组件，所述衬垫组件通过机械组装气密地耦接到加湿模块的至少一端，使得盖仅与中空纤维膜进行流体连通。衬垫组件包括：封装部，所述封装部包括主体构件和突出构件，所述主体构件具有供盒的端部插入的孔，所述突出构件形成在主体构件的一端并且与插入孔中的盒的端部接触，以防止中间壳体中的流体流到盖侧；边缘部，所述边缘部形成在主体构件的另一端并且形成在由中间壳体的端部中形成的凹槽以及盖的端部所形成的空间中；以及密封部，所述密封部形成为与盒和封装部接触以防止中间壳体中的流体流到盖侧。
在根据本发明的一个实施例的燃料电池加湿器中，主体构件可以包括形成为朝向中间壳体侧突出的下主体构件和朝向盖侧形成为平坦表面形状的上主体构件。
在根据本发明的一个实施例的燃料电池加湿器中，密封部可以形成为同时与盒的端部以及下主体构件接触。
在根据本发明的一个实施例的燃料电池加湿器中，密封部可以形成为同时与盒的端部以及上主体构件接触。
在根据本发明的一个实施例的燃料电池加湿器中，密封部可以形成为同时与盒的端部和突出构件接触。
在根据本发明的一个实施例的燃料电池加湿器中，密封部可以形成为同时与下主体构件、上主体构件和突出构件中的至少一个以及盒的端部接触。
在根据本发明的一个实施例的燃料电池加湿器中，主体构件可以包括供两个以上的盒插入的两个以上的孔，两个以上的突出构件可以被设置并且形成为与两个以上的盒的端部接触，并且两个以上的密封部可以被设置并且形成为与两个以上的盒中的每一个和封装部接触。
在根据本发明的一个实施例的燃料电池加湿器中，突出构件可以通过弹力按压盒的端部的同时与盒的端部接触，以气密地密封中间壳体侧的空间和盖侧的空间。
在根据本发明的一个实施例的燃料电池加湿器中，边缘部可以包括在两个方向上突出的边缘翼，并且边缘翼可以设置为为填充形成在中间壳体的端部处的凹槽并且将中间壳体的内侧和外侧、中间壳体和盖密封。
在根据本发明的一个实施例的燃料电池加湿器中，封装部和边缘部中的每一个可以具有20邵氏A至70邵氏A的第一硬度，并且可以进一步设置加强构件，加强构件插入到封装部的至少一部分和边缘部的至少一部分中并且具有高于第一硬度的第二硬度。
在根据本发明的一个实施例的燃料电池加湿器中，盒可以包括内部壳体和灌封部，所述内部壳体具有形成在端部并容纳多个中空纤维膜的开口，多个中空纤维膜固定到所述灌封部并且所述灌封部将内部壳体的开口封闭。
在根据本发明的一个实施例的燃料电池加湿器中，灌封部的至少一部分可以位于内部壳体的外侧，并且突出构件可以压接灌封部并且与灌封部紧密接触。
在根据本发明的一个实施例的燃料电池加湿器中，整个灌封部可以位于内部壳体中，并且突出构件可以压接内部壳体并且与内部壳体紧密接触。
有益效果
根据本发明，由于通过衬垫组件的机械组装来防止中间壳体与盖之间的空气泄漏，所以可以省略现有技术的铸造工艺(即，将液态树脂注入模具中并固化的工艺)和额外的密封工艺(即，施加和固化密封剂的工艺)。因此，根据本发明，可以在防止中间壳体与盖之间的空气泄漏的同时通过缩短燃料电池加湿器的生产工艺时间来显著提高生产率。
另外，由于本发明的用于防止中间壳体与盖之间的空气泄露的衬垫组件通过机械组装而安装在加湿模块210上，因此，当加湿模块的特定部分发生异常时，将衬垫组件简单地机械分离，然后可以仅修理或更换相应的部分。因此，根据本发明，可以显著降低燃料电池加湿器的维护成本。
附图说明
图1是示出根据现有技术的燃料电池加湿器的分解透视图。
图2是示出包括根据本发明的第一实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的分解透视图。
图3是示出包括根据本发明的第一实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的分解剖视图。
图4是示出包括根据本发明的第一实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的剖视图。
图5是示出包括根据本发明的第二实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的分解剖视图。
图6是示出包括根据本发明的第三实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的分解剖视图。
图7是示出根据本发明的实施例的衬垫组件的多个应用的剖视图。
图8是示出包括根据本发明的第一实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第二实施例的剖视图。
图9是示出包括根据本发明的第一实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第三实施例的剖视图。
图10是示出包括根据本发明的第四实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第四实施例的分解透视图。
图11是示出包括根据本发明的第四实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第四实施例的分解剖视图。
图12是示出包括根据本发明的第四实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第四实施例的剖视图。
图13是示出包括根据本发明的第四实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第五实施例的剖视图。
具体实施方式
由于本发明可以进行各种修改并且可以包括多个实施例，因此在详细描述中详细地图示并且描述了具体实施例。然而，这并不旨在将本发明限制为具体实施例，并且应该理解为包括本发明的精神和范围内包括的所有修改、等同物和替代物。
本发明中使用的术语仅用于描述具体实施例，而不旨在限制本发明。除非上下文另有明确规定，否则单数表达包括复数表达。在本发明中，诸如“包括”或“具有”的术语旨在指定存在说明书中描述的特征、数量、步骤、动作、组件、部件或其组合，并且应当理解，术语不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、步骤、动作、组件、部件或其的组合的可能性。在下文中，将参照附图描述根据本发明的实施例的衬垫组件和包括该衬垫组件的燃料电池加湿器。
图2是示出包括根据本发明的第一实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的分解透视图。图3是示出包括根据本发明的第一实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的分解剖视图。图4是示出包括根据本发明的第一实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的剖视图。
参照图2，根据本发明的实施例的燃料电池加湿器200包括加湿模块210，该加湿模块210利用从燃料电池堆排出的废气中的水分来加湿从外部供应的空气。加湿模块210的两端中的每一端耦接到盖220。
盖220中的一个将从外部供应的空气供应到加湿模块210，而另一个将被加湿模块210加湿的空气供应到燃料电池堆。
加湿模块210是在从外部供应的空气与废气之间发生水分交换的装置，并且可以包括中间壳体211和设置于中间壳体211中的至少一个盒212，所述中间壳体211具有废气入口211a和废气出口211b。
中间壳体211和盖220可以各自独立地由刚性塑料或金属形成，并且可以在宽度方向上具有圆形或多边形横截面。圆包括椭圆，多边形包括带有圆角的多边形。例如，刚性塑料可以是聚碳酸酯、聚酰胺(PA)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚丙烯(PP)等。
盒212可以包括多个中空纤维膜212a和用于将中空纤维膜212a彼此固定的灌封部212b。例如，中空纤维膜212a的端部可以固定到灌封部212b。
每个中空纤维膜212a可以包括由聚砜树脂、聚醚砜树脂、磺化聚砜树脂、聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂、聚丙烯腈(PAN)树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酯酰亚胺树脂或以上各项中的至少两种以上的混合物形成的聚合物膜，并且灌封部212b可以通过诸如深灌封或离心灌封的铸造方法使诸如液态聚氨酯树脂的液态树脂固化而形成。
从外部供应的空气沿着中空纤维膜212a的中空部流动。通过废气入口211a引入中间壳体211中的废气与中空纤维膜212a的外表面接触，然后从中间壳体211通过废气出口211b排出。当废气与中空纤维膜212a的外表面接触时，废气中包含的水分透过中空纤维膜212a以加湿沿中空纤维膜212a的中空部流动的空气。
盖220仅与中空纤维膜212a的中空部进行流体连通，并且应与中间壳体211的内部空间S完全阻断。否则，由于压力差而发生空气泄漏，因此，供应到燃料电池堆的加湿空气的量减少并且燃料电池的发电效率降低。
为了解决这个问题，本发明的燃料电池加湿器200还包括衬垫组件230，衬垫组件230通过机械组装气密地耦接到加湿模块210的每一端。
根据本发明，由于通过衬垫组件230的机械组装防止了中间壳体211与盖220之间的空气泄漏，因此可以省略现有技术中的铸造工艺(即，将液态树脂注入模具中并固化的工艺)和额外的密封工艺(即，施加和固化密封剂的工艺)。因此，根据本发明，可以通过防止中间壳体211与盖220之间的空气泄漏的同时缩短燃料电池加湿器200的生产工艺时间来显著提高生产率。
另外，由于本发明的用于防止中间壳体211与盖220之间的空气泄漏的衬垫组件230通过机械组装安装在加湿模块210上，因此，当加湿模块210的特定部分发生异常时(例如，盒212)，将衬垫组件230与加湿模块210机械分离，然后可以仅修理或更换相应的部分。因此，根据本发明，可以显著降低燃料电池加湿器200的维护成本。
参照图3和图4，根据本发明的第一实施例的衬垫组件230包括封装部231、边缘部232和密封部233。封装部231和边缘部232中的每一个可以由具有20邵氏A至70邵氏A(ShoreA)、优选为30邵氏A至60邵氏A的第一硬度的弹性材料(例如，硅树脂、橡胶等)形成。密封部233可以包括固体密封材料和液体密封材料中的至少一种。固体密封材料可以由诸如硅树脂、丙烯酸橡胶、EPDM或NBR的材料制成，液体密封材料可以由诸如硅树脂或聚氨酯的材料制成。
封装部231具有供盒212的端部(例如，灌封部212b)插入的孔H，并且插设在中间壳体211与盒212之间。封装部231包括主体构件231a和突出构件231b。
主体构件231a具有供盒212的端部(例如，灌封部212b)插入的孔H，孔H具有与盒212的端部的形状相对应的形状。从主体构件231a朝向中间壳体211突出的下主体构件231aa可以具有多边形横截面(例如，梯形形状)，并且朝向盖220形成的上主体构件231ab可以形成为平面形状。在下主体构件231aa与盒灌封部212b之间形成设置密封部233的空间。另外，在下主体构件231aa与边缘部232之间形成供中间壳体211的端部211a嵌合的凹槽G。
突出构件231b形成在主体构件231a的一端，以与插入孔H中的盒灌封部212b接触。突出构件231b可以是从主体构件231a的一端突出的至少一个环形突起。突出构件231b可以在通过弹力按压盒灌封部212b的同时与盒灌封部212b接触，以气密地密封中间壳体211的空间和盖220的空间。因此，突出构件231b可以防止中间壳体211中的流体流入在盖220侧形成的空间中。另外，由于突出构件231b具有弹性，所以突出构件231b可以执行振动吸收功能，因此可以防止由于加湿器200的振动而造成的损坏。
边缘部232形成在主体构件231a的另一端。边缘部232可以插设在由在中间壳体的端部形成的凹槽211b以及盖的端部220a所形成的空间中。边缘部232可以包括在两个方向上突出的边缘翼232a和232b。边缘翼232a和232b可以形成在加湿模块210的纵向方向上。在组装时，边缘翼232a和232b插入到中间壳体的端部的凹槽211b中，并且盖的端部220a按压边缘翼232b，然后通过诸如螺栓B的紧固装置被紧固和组装。在这种情况下，由于边缘翼232a和232b由弹性材料制成，所以边缘翼232a和232b可以在中间壳体的端部处填充凹槽211b的空间的一定部分的同时被插入。具有用于紧固螺栓的紧固孔的紧固片211c和220c可以形成在中间壳体211和盖220的端部侧表面上。边缘翼232a和232b可以通过气密地密封中间壳体端部的凹槽211b来密封中间壳体211的内侧和外侧以及中间壳体211和盖220。
密封部233形成为在盒212与封装部231之间与盒212和封装部231接触。具体地，密封部233形成为同时与盒的灌封部212b和封装部的下主体构件231aa接触(或粘附)。密封部233气密地密封中间壳体211的空间和盖220的空间，以防止中间壳体211中的流体流向盖220。
另外，衬垫组件230可以进一步包括加强构件234。加强构件234可以具有高于第一硬度的第二硬度。例如，加强构件234可以由金属、热塑性树脂或热固性树脂形成。加强构件234可以通过插入衬垫组件230中而形成，并且可以通过在模制衬垫组件230时将金属板插入模具中之后制造加强构件234而形成。加强构件234可以通过插入到封装部231的至少一部分和边缘部232的至少一部分中而形成。加强构件234可以形成在衬垫组件230中容易变形的部分(形成有凹槽G的部分)中。当衬垫组件230被机械组装到加湿模块210时或者当加湿器工作时，硬度高于封装部231和边缘部232的硬度的加强构件234防止主体构件231a的变形，因此可以更可靠地防止空气泄漏。
接下来，将参照图5至图7描述根据本发明的多个实施例的衬垫组件。图5是示出包括根据本发明的第二实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的分解剖视图，图6是示出包括根据本发明的第三实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的分解剖视图，图7是示出根据本发明的实施例的衬垫组件的多个应用的剖视图。
参照图5至图7，根据本发明的多个实施例的衬垫组件中的每一个包括封装部231、边缘部232和密封部233。在图5至图7中，仅密封部233的位置不同，其余结构基本相同，因此将省略重复的描述。
在图5的实施例中，密封部233形成为同时与盒的灌封部212b以及封装部的上主体构件231ab接触。
在图6的实施例中，密封部233形成为同时与盒的灌封部212b以及封装部的突出构件231b接触。在这种情况下，可以形成两个以上的突出构件231b，并且在两个以上的突出构件231b之间形成密封部233。
图7示出了密封部233形成为与封装部的下主体构件231aa、上主体构件231ab和突出构件231b中的至少一个接触。
在上述实施例中，密封部233气密地密封中间壳体211的空间和盖220的空间，以防止中间壳体211中的流体流向盖220侧，因此，形成有密封部233的每个区域可以实现第一密封区域。
另外，在上述实施例中，突出构件231b按压盒灌封部212b的同时与盒灌封部212b接触，以气密地密封中间壳体211的空间和盖220的空间，因此，形成有突出构件231b的区域可以实现第二密封区域。
另外，在上述实施例中，边缘翼232a和232b气密地密封中间壳体的端部的凹槽211b以密封中间壳体211的内部和外部以及中间壳体211和盖220，形成有边缘翼232a和232b的区域可以实现第三密封区域。
如上所述，在实施例中，由于密封区域形成为双倍三重，因此可以可靠地防止中间壳体211与盖220之间的空气泄漏。
接下来，将参照图8描述包括根据本发明的第一实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第二实施例。图8是示出包括根据本发明的第一实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第二实施例的剖视图。
如图8所示，在根据本发明的第二实施例的燃料电池加湿器200a中，除了(i)中间壳体211的内部空间被分隔件211c划分为第一空间S1和第二空间2，以及(ii)盒212进一步包括内部壳体212c之外，燃料电池加湿器200a与燃料电池加湿器200基本上相同。
内部壳体212c在每个端部具有开口，并且中空纤维膜212a被包含在内部壳体212c中。中空纤维膜212a的端部灌封于其中的灌封部212b将内部壳体212c的开口封闭。
如图8所示，灌封部212b的至少一部分可以位于内部壳体212c的外侧，并且衬垫组件230的突出构件231b可以与灌封部212b紧密接触。
内部壳体212c包括：布置为网状的多个孔(以下称为“第一网孔”)MH1，用于与第一空间s1进行流体连通；以及布置为网状的多个孔(以下称为“第二网孔”)MH2，用于与第二空间S2进行流体连通。
通过废气入口211a引入到中间壳体211的第一空间S1中的废气通过第一网孔MH1流入内部壳体212c中，并且与中空纤维膜212a的外表面接触。随后，被去除水分的废气通过第二网孔MH2被引入第二空间S2中，然后从中间壳体211通过废气出口211c排出。
在包括内部壳体212c的盒212中，可以容易地组装到中间壳体211并且容易地更换中间壳体211。
接下来，将参照图9描述包括根据本发明的第一实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第三实施例。图9是示出包括根据本发明的第一实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第三实施例的剖视图。
如图9所示，在根据本发明的第三实施例的燃料电池加湿器200b中，除了整个灌封部212b位于内部壳体212c中并且衬垫组件230的突出构件231b与内部壳体212c紧密接触而不是灌封部212b之外，燃料电池加湿器200b与根据上述第二实施例的燃料电池加湿器200a基本上相同。
图4、图8和图9示出了包括根据第一实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器200、200a和200b，但是本发明的实施例不限于此，根据图5至图7的多个实施例的衬垫组件也可以应用于第一实施例至第三实施例的燃料电池加湿器。
接下来，将参照图10至图12描述包括根据本发明的第四实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第四实施例。图10是示出包括根据本发明的第四实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第四实施例的分解透视图，图11是示出包括根据本发明的第四实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第四实施例的分解剖视图，图12是示出包括根据本发明的第四实施例的衬垫组件的燃料电池加湿器的第四实施例的剖视图。
参照图10至图12，在应用了根据本发明的第四实施例的衬垫组件330的根据第四实施例的燃料电池加湿器300中，除了(i)加湿模块210包括两个以上的盒212，(ii)封装部231的主体构件231a包括供盒212插入的两个以上的孔H，(iii)设置形成在主体构件231a的一端以与盒灌封部212b接触的两个以上的突出构件231b，以及(iv)设置形成为在盒212与封装部231之间与盒212和封装部231接触的两个以上的密封部233之外，燃料电池加湿器300与根据上述第二实施例的燃料电池加湿器200a基本上相同。
各自包括内部壳体212c的多个盒212以规则的间隔安装在中间壳体211中。因此，废气被均匀地分布到存在于中间壳体211中的所有的中空纤维膜212a，并且可以仅选择性地更换发生问题的特定盒212，从而可以进一步降低燃料电池加湿器300的维护成本。
图13示意性地示出了应用了根据本发明的第四实施例的衬垫组件330的燃料电池加湿器的第五实施例所涉及的燃料电池加湿器300a的剖视图。
如图13所示，在根据本发明的第五实施例的燃料电池加湿器300a中，除了每个盒212的整个灌封部212b位于对应的内部壳体212c中并且衬垫组件330的突出构件231b与内部壳体212c紧密接触而不是灌封部212b之外，燃料电池加湿器300a与根据上述的第四实施例的燃料电池加湿器300基本上相同。
在上文中，描述了本发明的实施例，但是本领域普通技术人员可以在不背离权利要求中描述的本发明的精神的范围内，通过添加、修改、删除部件来对本发明进行各种修改和改变，并且这些也被包括在本发明的范围内。
[主要部件的详细说明]
200,200a,200b,300,300a：燃料电池加湿器
210：加湿模块 211：中间壳体
211a：废气入口 211b：废气出口
211c：分隔件 212：盒
212a：中空纤维膜 212b：灌封部
212c：内部壳体 220：盖
230,330：衬垫组件
231：封装部 231a：主体构件
231b：突出构件 232：边缘部
233：密封部 234：加强构件

Claims (23)

1.一种用于燃料电池加湿器的衬垫组件，所述燃料电池加湿器包括中间壳体、紧固到所述中间壳体的盖以及至少一个盒，所述至少一个盒设置在所述中间壳体中并且容纳多个中空纤维膜，所述衬垫组件包括：
封装部，所述封装部包括主体构件和突出构件，所述主体构件具有供所述盒的端部插入的孔，所述突出构件形成在所述主体构件的一端处并且与插入所述孔中的所述盒的所述端部接触，以防止所述中间壳体中的流体流到盖侧；
边缘部，所述边缘部形成在所述主体构件的另一端处并且形成在由所述中间壳体的所述端部中形成的凹槽和所述盖的端部所形成的空间中；以及
密封部，所述密封部形成为与所述盒和所述封装部接触，以防止所述中间壳体中的所述流体流到所述盖侧。
2.根据权利要求1所述的衬垫组件，其中，所述主体构件包括形成为朝向中间壳体侧突出的下主体构件和朝向所述盖侧形成为平坦表面形状的上主体构件。
3.根据权利要求2所述的衬垫组件，其中，所述密封部形成为同时与所述盒的所述端部和所述下主体构件接触。
4.根据权利要求2所述的衬垫组件，其中，所述密封部形成为同时与所述盒的所述端部和所述上主体构件接触。
5.根据权利要求2所述的衬垫组件，其中，所述密封部形成为同时与所述盒的所述端部和所述突出构件接触。
6.根据权利要求2所述的衬垫组件，其中，所述密封部形成为同时与所述下主体构件、所述上主体构件以及所述突出构件中的至少一个和所述盒的所述端部接触。
7.根据权利要求1所述的衬垫组件，其中，所述主体构件包括供两个以上的盒插入的两个以上的孔，
设置两个以上的突出构件，并且所述两个以上的突出构件形成为与所述两个以上的盒的端部接触，并且
设置两个以上的密封部，并且所述两个以上的密封部形成为与所述两个以上的盒中的每一个和所述封装部接触。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的衬垫组件，其中，所述突出构件在通过弹力按压所述盒的所述端部的同时与所述盒的所述端部接触，以气密地密封中间壳体侧的空间和所述盖侧的空间。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的衬垫组件，其中，所述边缘部包括在两个方向上突出的边缘翼，并且
所述边缘翼设置为填充形成在所述中间壳体的端部处的凹槽并且将所述中间壳体的内侧和外侧、所述中间壳体以及所述盖密封。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的衬垫组件，其中，所述封装部和所述边缘部中的每一个具有20邵氏A至70邵氏A的第一硬度，并且
进一步设置有加强构件，所述加强构件插入到所述封装部的至少一部分和所述边缘部的至少一部分中并且具有高于所述第一硬度的第二硬度。
11.一种燃料电池加湿器，包括：
中间壳体；
盖，所述盖紧固到所述中间壳体；
至少一个盒，所述至少一个盒设置在所述中间壳体中并且容纳多个中空纤维膜；以及
衬垫组件，所述衬垫组件通过机械组装气密地耦接到加湿模块的至少一端，使得所述盖仅与所述中空纤维膜进行流体连通，
所述衬垫组件包括：
封装部，所述封装部包括主体构件和突出构件，所述主体构件具有供所述盒的端部插入的孔，所述突出构件形成在所述主体构件的一端处并且与插入所述孔中的所述盒的所述端部接触，以防止所述中间壳体中的流体流到盖侧；
边缘部，所述边缘部形成在所述主体构件的另一端处并且形成在由在所述中间壳体的端部以及所述盖的端部中形成的凹槽所形成的空间中；以及
密封部，所述密封部形成为与所述盒和所述封装部接触，以防止所述中间壳体中的所述流体流到所述盖侧。
12.根据权利要求11所述的燃料电池加湿器，其中，所述主体构件包括形成为朝向中间壳体侧突出的下主体构件和朝向所述盖侧形成为平坦表面形状的上主体构件。
13.根据权利要求12所述的燃料电池加湿器，其中，所述密封部形成为同时与所述盒的所述端部和所述下主体构件接触。
14.根据权利要求12所述的燃料电池加湿器，其中，所述密封部形成为同时与所述盒的所述端部和所述上主体构件接触。
15.根据权利要求12所述的燃料电池加湿器，其中，所述密封部形成为同时与所述盒的所述端部和所述突出构件接触。
16.根据权利要求12所述的燃料电池加湿器，所述密封部形成为同时与所述下主体构件、所述上主体构件以及所述突出构件中的至少一个和所述盒的所述端部接触。
17.根据权利要求11所述的燃料电池加湿器，其中，所述主体构件包括供两个以上的盒插入的两个以上的孔，
设置两个以上的突出构件，并且所述两个以上的突出构件形成为与所述两个以上的盒的端部接触，并且
设置两个以上的密封部，并且所述两个以上的密封部形成为与所述两个以上的盒中的每一个和所述封装部接触。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的燃料电池加湿器，其中，所述突出构件在通过弹力按压所述盒的所述端部的同时与所述盒的所述端部接触，以气密地密封中间壳体侧的空间和所述盖侧的空间。
19.根据权利要求11至17中任一项所述的燃料电池加湿器，其中，所述边缘部包括在两个方向上突出的边缘翼，并且
所述边缘翼设置为填充形成在所述中间壳体的端部处的凹槽并且将所述中间壳体的内侧和外侧、所述中间壳体以及所述盖密封。
20.根据权利要求11至17中任一项所述的燃料电池加湿器，其中，所述封装部和所述边缘部中的每一个具有20邵氏A至70邵氏A的第一硬度，并且
进一步设置有加强构件，所述加强构件插入到所述封装部的至少一部分和所述边缘部的至少一部分中并且具有高于所述第一硬度的第二硬度。
21.根据权利要求11至17中任一项所述的燃料电池加湿器，其中，所述盒包括内部壳体和灌封部，所述内部壳体具有形成在端部处并容纳所述多个中空纤维膜的开口，所述多个中空纤维膜固定到所述灌封部并且所述灌封部将所述内部壳体的所述开口封闭。
22.根据权利要求11至21中任一项所述的燃料电池加湿器，其中，所述灌封部的至少一部分位于所述内部壳体的外侧，并且
所述突出构件压接到所述灌封部并且与所述灌封部紧密接触。
23.根据权利要求11至21中任一项所述的燃料电池加湿器，其中，整个所述灌封部位于所述内部壳体内，并且
所述突出构件压接到所述内部壳体并且与所述内部壳体紧密接触。
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