DE102005037485A1

DE102005037485A1 - Befeuchter und Verfahren zu dessen Herstellung

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Publication number: DE102005037485A1
Application number: DE102005037485A
Authority: DE
Inventors: Tatsunori Okada; Hajimu Yoshiyasu; Tatsuya Hayashi; Hideo Ichimura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2006-06-01
Also published as: US7404848B2; JP2006156099A; CN100395507C; US20060112827A1; CN1782652A

Abstract

Es werden ein Befeuchter und ein Verfahren zu dessen Herstellung angegeben, wobei die Gasleckage durch innere Oberflächen der Befeuchtungsmembranen (12) oder durch Grenzflächen zwischen den Befeuchtungsmembranen (12) sowie Separatoren (13, 14) reduziert werden kann. Der Befeuchter weist wasserdurchlässige Befeuchtungsmembranen (12) und Gasseparatoren (13, 14) auf, die jeweils einen Kanal oder zwei Kanäle aufweisen, der bzw. die in einer Laminierrichtung auf mindestens einer Seite offen ist bzw. sind und durch den bzw. die mindestens eines von einem trockenen Gas und einem feuchten Gas hindurchgeleitet wird. Eine Befeuchtungsmembran (12), ein Gasseparator (13, 14), eine weitere Befeuchtungsmembran (12) und ein weiterer Gasseparator (13, 14) werden in dieser Reihenfolge wiederholt übereinander laminiert, oder ein Gasseparator (13, 14), eine Befeuchtungsmembran (12) sowie ein weiterer Gasseparator werden in dieser Reihenfolge wiederholt übereinander laminiert. Jeder Gasseparator (13, 14) weist einen den einen Kanal oder die beiden Kanäle umgebenden rahmenförmigen Bereich (22) auf, und derjenige Bereich jeder Befeuchtungsmembran (12), der beim Laminieren dem Rahmenbereich (22) eines entsprechenden Gasseparators zugewandt gegenüberliegt, wird mit einem Harz gefüllt.

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Befeuchter und einem Verfahren zu dessen Herstellung, wobei der Befeuchter in der Lage ist, ein trockenes Gas mit der Feuchtigkeit zu befeuchten, die von einem feuchten Gas durch eine feuchtigkeitsdurchlässige Befeuchtungsmembran übertragen wird; insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Befeuchter und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei der Befeuchter bzw. das Verfahren zum Befeuchten eines unreagierten Gases mit der Feuchtigkeit dient, die von einem Austrittsgas von der Brennstoffzelle durch eine Befeuchtungsmembran übertragen wird.

Ein bekannter Befeuchter ist derart ausgebildet, daß eine Befeuchtungsmembran eingeklemmt ist von einem ersten Separator, der Kanalnuten, die zum Entlangführen eines trockenen Gases an diesen entlang ausgebildet sind, aufweist und der einen Seitenfläche einer Befeuchtungsmembran zugewandt gegenüberliegend angeordnet ist, sowie von einem zweiten Separator, der Kanalnuten, die zum Entlangführen eines feuchten Gases an diesen entlang ausgebildet sind, aufweist sowie der anderen Seitenfläche der Befeuchtungsmembran zugewandt gegenüberliegend angeordnet ist.

Um das Durchblasen der Gase von dem äußeren Randbereich der Befeuchtungsmembran zu verhindern, sind die einander zugewandten Randbereiche der beiden Separatoren in Paßeingriff miteinander angeordnet, um die Befeuchtungsmembran zusammenzudrücken, so daß Poren in dem äußeren Randbereich der Befeuchtungsmembran, die den äußeren Randbereichen der Separatoren zugewandt sind, reduziert sind und dadurch die Gasströme abgeschirmt sind, die die Befeuchtungsmembran in deren Oberflächenrichtungen durchsetzen.

Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen den äußeren Randbereichen der Separatoren und den Bereichen der Befeuchtungsmembran, die den äußeren Randbereichen der Separatoren zugewandt gegenüberliegen, mittels eines Haftmaterials auf Silikonbasis verwendet. Als allgemeine Verfahren zum Aufbringen eines solchen Haftmaterials auf die äußeren Randbereiche der Separatoren, die für eine Massenherstellung geeignet sind, sind ein Spritzbeschichtungsverfahren, ein Verfahren zum Übertragen eines Haftmaterials usw. bekannt (siehe z.B. japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2003-314983).

Es besteht jedoch ein Problem dahingehend, daß selbst die Reduzierung der Poren in der Befeuchtungsmembran durch Kompression von dieser nicht vollständig die Bildung von Gaskanälen in der Befeuchtungsmembran blockieren kann, so daß eine Leckage von Gasen durch diese hindurch möglich ist.

Weiterhin ist bei dem Verfahren zum Aufbringen des Haftmaterials auf die äußeren Randbereiche der Separatoren die Viskosität des Haftmittels hoch, und die Größe einer jeden Pore in der Befeuchtungsmembran ist klein, so daß ein Problem dahingehend entsteht, daß im allgemeinen das Haftmittel nicht vollständig oder in einem zufriedenstellenden Ausmaß in die Poren in der Befeuchtungsmembran eingebracht oder imprägniert werden kann, so daß die Gase durch das Innere der Befeuchtungsmembran in Richtung ihrer Oberfläche hindurchdringen können.

Selbst wenn ein Lösungsmittel mit dem Haftmittel vermischt wird, so daß die Viskosität des Haftmittels verringert werden kann und dadurch das Haftmittel in einem zufriedenstellenden Ausmaß in kleine Poren eingebracht werden kann, kommt es zu einem weiteren Problem, das darin besteht, daß immer noch leere Poren aufgrund eines Verdunstens des Lösungsmittels verbleiben, das nach dem Füllen oder Imprägnieren der Poren mit solchem Haftmittel stattfindet.

Wenn Spalte im Inneren der Befeuchtungsmembran sowie in den Grenzflächen zwischen der Befeuchtungsmembran und den Separatoren vorhanden sind, kommt es zu dem weiteren Problem, daß Wasser oder Feuchtigkeit in der Befeuchtungsmembran aufgrund der Kapillarwirkung nach außen entweicht oder leckt, so daß die Feuchtigkeit in der Befeuchtungsmembran vermindert wird und es dadurch unmöglich wird, das trockene Gas in einem ausreichenden Ausmaß zu befeuchten.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Befeuchters sowie eines Verfahrens für dessen Herstellung, wobei sich die Menge an Durchblasgasen, die eine Befeuchtungsmembran und/oder Grenzflächen zwischen den Befeuchtungsmembranen und Separatoren durchdringen, reduzieren läßt.

Erreicht wird dieses Ziel mit einem erfindungsgemäßen Befeuchter, der folgendes aufweist: eine Vielzahl von feuchtigkeitsdurchlässigen Befeuchtungsmembranen sowie eine Vielzahl von Gasseparatoren, von denen jeder einen Kanal oder zwei Kanäle aufweist, der bzw. die in einer Laminierrichtung auf mindestens einer Seite offen ist bzw. sind und durch den bzw. die mindestens eines von einem trockenen Gas bzw. Trockengas und einem feuchten Gas bzw. Feuchtgas hindurchgeleitet wird, wobei eine Befeuchtungsmembran, ein Gasseparator, eine weitere Befeuchtungsmembran und ein weiterer Gasseparator in dieser Reihenfolge wiederholt übereinander laminiert sind oder ein Gasseparator, eine Befeuchtungsmembran sowie ein weiterer Gasseparator in dieser Reihenfolge wiederholt übereinander laminiert sind.

Jeder der Gasseparatoren weist einen rahmenförmigen Bereich auf, der den einen Kanal oder die beiden Kanäle umgibt; ferner sind diejenigen Bereiche der Befeuchtungsmembranen, die beim Laminieren den Rahmenbereichen der Gasseparatoren zugewandt gegenüberliegend angeordnet sind, mit einem Harz gefüllt.

Gemäß dem Befeuchter der vorliegenden Erfindung, wie er vorstehend beschrieben worden ist, lassen sich folgende Vorteile erzielen. Da das Harz in die äußeren Randbereiche bzw. Umfangsbereiche der Befeuchtungsmembranen eingebracht ist, läßt sich verhindern, daß das trockene Gas und das feuchte Gas die Befeuchtungsmembranen in einer zu deren Oberflächen parallelen Richtung durchdringen, so daß es zu einer Leckage nach außen kommt.

Da die rahmenförmigen Bereiche der Befeuchtungsmembranen, die Trockengas-Separatoren und die Feuchtgas-Separatoren durch das Harz miteinander verbunden sind, läßt sich ferner die Leckage der Gase durch Grenzflächen zwischen den Befeuchtungsmembranen und den Trockengas-Separatoren sowie zwischen den Befeuchtungsmembranen und den Feuchtgas-Separatoren verhindern.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Seitenaufrißansicht eines Befeuchters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

2 eine von oben gesehene Draufsicht auf den Befeuchter des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

3 eine partielle Schnittdarstellung einer Befeuchtungszelle entlang der Linie A-A der 2;

4 eine Draufsicht auf die Befeuchtungszelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

5 eine Draufsicht auf einen Trockengas-Separator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

6 eine Schnittdarstellung des Trockengas-Separators entlang der Linie M-M in 5;

7A eine Schnittdarstellung des Trockengas-Separators entlang der Linie P-P in 5;

7B eine Schnittdarstellung des Trockengas-Separators entlang der Linie N-N in 5;

8 eine Draufsicht auf einen modifizierten Trockengas-Separator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

9 eine Draufsicht auf eine Befeuchtungsmembran gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

10 eine Ansicht zur Erläuterung der Ausführung eines Warmpreßvorgangs zum Füllen eines Harzes in eine ungefüllte Befeuchtungsmembran;

11 eine Ansicht zur Erläuterung des Laminiervorgangs oder Bereitstellungsvorgangs für einen Befeuchtungs-Laminatkörper;

12 eine Ansicht zur Erläuterung des Erscheinungsbilds der Anordnung des Befeuchters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

13 eine Darstellung der Meßergebnisse des Dichtungsvermögens des Befeuchters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie eines Befeuchters gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel;

14 eine Ansicht zur Erläuterung der Ausführung eines Warmpreßvorgangs zum Einbringen eines Harzes in eine ungefüllte Befeuchtungsmembran gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

15 eine Ansicht zur Erläuterung des Laminiervorgangs oder des Bereitstellungsvorgangs für einen Befeuchtungs-Laminatkörper gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

16 eine Draufsicht auf eine Befeuchtungszelle gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

17 eine Schnittdarstellung einer Befeuchtungszelle gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ausführlich erläutert.
Ausführunsgbeispiel 1
Als erstes wird ein Befeuchter, der gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 erläutert, wobei 1 eine Seitenaufrißansicht des Befeuchters, 2 eine von oben gesehene Draufsicht auf den Befeuchter, 3 eine partielle Schnittdarstellung einer Befeuchtungszelle entlang der Linie A-A in 2, 4 eine Draufsicht auf die Befeuchtungszelle, 5 eine Draufsicht auf einen Trockengas-Separator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, 6 eine Schnittdarstellung des Trockengas-Separators entlang der Linie M-M in 5, 7A eine Schnittdarstellung des Trockengas-Separators entlang der Linie P-P in 5, 7B eine Schnittdarstellung des Trockengas-Separators entlang der Linie N-N in 5 und 9 eine Draufsicht auf eine Befeuchtungsmembran gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigen.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß 4 die Befeuchtungszelle mit auf der Oberseite von dieser angeordneter Befeuchtungsmembran zeigt, und zwar bei Betrachtung von oben nach unten, wobei die Erscheinungsformen eines Kanals für trockenes Gas bzw. Trockengas-Kanals und eines Kanals für feuchtes Gas bzw.
Feuchtgas-Kanals in einem einem Feuchtigkeitsübertragungsbereich entsprechenden Teil in unterbrochenen Linien dargestellt sind.
In der nachfolgenden Beschreibung ist unter einem trockenen Gas ein Gas zu verstehen, das nahezu eine normale Temperatur oder Raumtemperatur hat und eine relative Feuchtigkeit mit einem Wert nahe Null hat. Ferner ist unter einem feuchten Gas ein Gas der gleichen Art wie das trockene Gas zu verstehen, wobei dieses z.B. eine Temperatur von 70 °C oder darüber aufweist und eine relative Feuchtigkeit von 90 % oder mehr hat. Bei einem solchen Gas handelt es sich z.B. um ein Oxidationsgas oder Kathodengas in Form von Luft bei einer Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle oder einer Festpolymer-Brennstoffzelle.
Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, beinhaltet der Befeuchter gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel einen Befeuchtungs-Laminatkörper 2, der aus einer Vielzahl von übereinander laminierten Befeuchtungszellen 1 gebildet ist; eine Einlaß-Halteplatte 3 und eine Auslaß-Halteplatte 4, die zusammenarbeiten, um den Befeuchtungs-Laminatkörper 2 in seiner Laminierrichtung zusammenzuklemmen; ein Trockengas-Eintrittsrohr 5 und ein Feuchtgas-Austrittsrohr 6, die beide an der Einlaß-Halteplatte 3 angebracht sind; ein Trockengas-Austrittsrohr 7 und ein Feuchtgas-Eintrittsrohr 8, die beide an der Auslaß-Halteplatte 4 angebracht sind; sowie Bolzen 9 und Muttern 10, die zum Festziehen des Befeuchtungs-Laminatkörpers 2 sowie der Einlaß- und der Auslaß-Halteplatte 3, 4 gegeneinander dienen, wobei der Befeuchtungs-Laminatkörper 2 durch die Einlaß- und die Auslaß-Halteplatte 3, 4 zusammengeklemmt wird.
Die Einlaß-Halteplatte 3 und die Auslaß-Halteplatte 4 sind in ihrer äußeren Formgebung in der Draufsicht jeweils größer ausgebildet als der Befeuchtungs-Laminatkörper 2, und sie stützen den Befeuchtungs-Laminatkörper 2, indem sie diesen mittels der Bolzen 9 und der Muttern 10 an Stellen außerhalb von dem Befeuchtungs-Laminatkörper 2 zwischen der Einlaß-Halteplatte 3 und der Auslaß-Halteplatte 4 einklemmen. Der Befeuchtungs-Laminatkörper 2 weist im Querschnitt rechtwinklig zu der Laminierrichtung eine rechteckige äußere Formgebung auf, wobei bei dem Ausführungsbeispiel eine lange Seite 32 cm lang ist und eine kurze Seite 15 cm lang ist.
Die Einlaß-Halteplatte 3 und die Auslaß-Halteplatte 4 besitzen jeweils eine äußere Formgebung ähnlich der des Befeuchtungs-Laminatkörpers 2 in der zu seiner Laminierrichtung senkrechten Schnittdarstellung, und ferner weisen die Halteplatten jeweils zwei Öffnungen 11 auf, die sich in deren Dickenrichtung entlang der kurzen Seiten von diesen durch diese hindurch erstrecken. Das Trockengas-Eintrittsrohr 5 bzw. das Feuchtgas-Austrittsrohr 6 sind mit den beiden Öffnungen 11 in der Einlaß-Halteplatte 5 verbunden, um entsprechende Gaspassagen oder Kanäle zu bilden.
Ebenso sind das Trockengas-Austrittsrohr 7 bzw. das Feuchtgas-Eintrittsrohr 8 mit den beiden Öffnungen 11 in der Auslaß-Halteplatte 4 verbunden, um entsprechende Gaspassagen zu bilden. Die Einlaß-Halteplatte 3 und die Auslaß-Halteplatte 4 sind aus rostfreiem Stahl hergestellt und weisen jeweils zwei lange Seiten mit 32 cm, zwei kurze Seiten mit 15 cm sowie eine Dicke von 1 cm auf.
Als nächstes werden die Befeuchtungszellen 1 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Jede Befeuchtungszelle 1 beinhaltet eine Befeuchtungsmembran 12, durch die Feuchtigkeit hindurchdringen kann, sowie einen Trockengas-Separator 13 und einen Feuchtgas-Separator 14, die dazu dienen, die Befeuchtungsmembran 12 von deren gegenüberliegenden Seiten her zwischeneinander einzuklemmen. Eine Befeuchtungsmembran 12, ein Trockengas-Separator 13, eine Befeuchtungsmembran 12 und ein Feuchtgas-Separator 14 sind in dieser Reihenfolge wiederholt übereinander laminiert oder gestapelt, um den Befeuchtungs-Laminatkörper 2 zu bilden.
Die Einlaß-Halteplatte 3 und die Auslaß-Halteplatte 4 sind an den entgegengesetzten Enden in Laminierrichtung des Befeuchtungs-Laminatkörpers 2 auf den Trockengas-Separator 13 bzw. den Feuchtgas-Separator 14 laminiert. Ein Trockengas-Kanal 23 ist durch zwei einander benachbarte Befeuchtungsmembranen 12 und einen dazwischen eingeklemmten Trockengas-Separator 13 gebildet, und ein Feuchtgas-Kanal 48 ist durch zwei einander benachbarte Befeuchtungsmembranen 12 und einen dazwischen eingeklemmten Feuchtgas-Separator 14 gebildet.
Jede Befeuchtungszelle 1 läßt sich durch Teilen ihrer Oberfläche in drei Zonen, wie dies in 4 dargestellt ist, beschreiben. Bei der ersten Zone handelt es sich um Feuchtigkeitsübertragungsbereiche 15, die zum Übertragen von Feuchtigkeit von dem feuchten Gas durch die Befeuchtungsmembranen 12 hindurch auf das trockene Gas dienen. Bei der zweiten Zone handelt es sich um Sammler-/Verteilerbereiche, die zum Transportieren des feuchten Gases und des trockenen Gases in Richtung der Dicke dienen. Bei der dritten Zone handelt es sich um Dichtungsbereiche 17, die zum dichten Einschließen des feuchten Gases und des trockenen Gases dienen, um ein Mischen von diesen miteinander zu verhindern.
Als nächstes wird der Trockengas-Separator 13 unter Bezugnahme auf die 5, 6 und 7 beschrieben. Dabei zeigt 6 eine Schnittdarstellung der Trockengas-Kanäle 23 des Trockengas-Separators 13 entlang der Linie M-M der 5 senkrecht zu der Strömungsrichtung des trockenen Gases. 7A zeigt eine Schnittdarstellung eines Dichtungsbereichs 31 für die obere Oberfläche und eines Dichtungsbereichs 32 für die untere Oberfläche entlang der Linie P-P der 5 in der Strömungsrichtung des trockenen Gases. 7B zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie N-N in 5 parallel zu der Strömungsrichtung entlang des Trockengas-Kanals.
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß der Feuchtgas-Separator 14 in bezug auf den Trockengas-Separator 13 liniensymmetrisch ausgebildet ist, wobei die Mittellinie der kurzen Seiten von diesen als zentrale Symmetrielinie dient, so daß die Komponenten des Feuchtgas-Separators 14 mit den gleichen Bezugszeichen wie die des Trockengas-Separators 13 bezeichnet sind und auf eine weitere Erläuterung von diesen verzichtet wird.
Wie in 5 gezeigt ist, hat der Trockengas-Separator 13 eine rechteckige äußere Formgebung und beinhaltet einen rahmenförmigen Bereich 22 mit einem Paar seitlicher Rahmenbereiche 19a, 19b, die entlang der langen Seiten 18a bzw. 18b angeordnet sind, sowie mit einem Paar stirnseitiger Rahmenbereiche 21a, 21b, die entlang der kurzen Seiten 20a bzw. 20b angeordnet sind. Der rahmenförmige Bereich 22 hat eine Dicke von 2,75 mm.
Ferner sind die zu den langen Seiten 18a, 18b parallelen Trockengas-Kanäle 23 in der Längsmitte des rahmenförmigen Bereichs 22 in dem zentralen Bereich des Trockengas-Separators 13 angeordnet, der von dem rahmenförmigen Bereich 22 umgeben oder umschlossen ist. Ferner sind eine Halterungsstelle A1 und eine Halterungsstelle A2, die über eine der Länge jedes Trockengas-Kanals 23 entsprechende Länge voneinander beabstandet sind, an einer Innenseite des seitlichen Rahmenbereichs 19a festgesetzt, und in ähnlicher Weise sind eine Halterungsstelle A3 und eine Halterungsstelle A4, die über eine der Länge jedes Trockengas-Kanals 23 entsprechende Distanz voneinander beabstandet sind, an einer Innenseite des seitlichen Rahmenbereichs 19b festgesetzt.
Ein Paar Trennwand-Abstützleisten 24a, 24b (vgl. 7B) überbrückt den Bereich zwischen der Halterungsstelle A1 und der Halterungsstelle A3 in zwei Stufen in Laminierrichtung, und in ähnlicher Weise überbrückt ein Paar Trennwand-Abstützleisten 24c, 24d (vgl. 7B) den Bereich zwischen der Halterungsstelle A2 und der Halterungsstelle A4 in zwei Stufen in Laminierrichtung.
Die in Laminierrichtung an der Oberseite angeordneten Trennwand-Abstützleisten 24a, 24c sind mit ihren oberen Oberflächen bündig mit den oberen Oberflächen der seitlichen Rahmenbereiche 19a, 19b und der stirnseitigen Rahmenbereiche 21a, 21b angeordnet, und die in Laminierrichtung an der Unterseite angeordneten Trennwand-Abstützleisten 24b, 24d sind mit ihren unteren Oberflächen bündig mit den unteren Oberflächen der seitlichen Rahmenbereiche 19a, 19b sowie der stirnseitigen Rahmenbereiche 21a, 21b angeordnet. Die Trennwand-Abstützleisten 24a, 24b, 24c, 24d haben in Laminierrichtung jeweils eine Dicke von 1 mm und in ihrer Längsrichtung jeweils eine Breite von 1,5 mm.
Ferner sind Halterungsstellen B1 bis B7 und Halterungsstellen C1 bis C7 (vgl. 6) an den Trennwand-Abstützleisten 24a, 24b an Stellen festgelegt, an denen die Distanz zwischen der Halterungsstelle A1 und der Halterungsstelle A3 gleichmäßig in acht Teile geteilt ist, und Halterungsstellen D1 bis D7 sowie Halterungsstellen E1 bis E7 (nicht gezeigt) sind an den Trennwand-Abstützleisten 24c, 24d an Stellen festgelegt, an denen die Distanz zwischen der Halterungsstelle A2 und der Halterungsstelle A4 gleichmäßig in acht Teile geteilt ist.
Die Trockengas-Kanäle 23 sind durch eine Vielzahl von Trennwänden 25a bis 25g geteilt, bei denen es sich jeweils um einen Hexaeder mit einer der Länge jedes Trockengas-Kanals 23 entsprechenden langen Seite von 20 cm und einer der Höhe jedes Trockengas-Kanals 23 entsprechenden kurzen Seite von 2,75 mm sowie einer Dicke von 1 mm handelt. Jede lange Seite der Trennwand 25a weist vier Ecken auf, die an der Halterungsstelle B1, der Halterungsstelle C1, der Halterungsstelle D1 und der Halterungsstelle E1 abgestützt sind, und die Trennwand 25a unterteilt die Trockengas-Kanäle 23 in Richtung der kurzen Seite des Trockengas-Separators 13.
Parallel zu der Trennwand 25a sind in ähnlicher Weise zusätzliche Trennwände ausgehend von der Trennwand 25b, die mit ihren vier Ecken an der Halterungsstelle B2, der Halterungsstelle C2, der Halterungsstelle D2 und der Halterungsstelle E2 abgestützt ist, bis zu der Trennwand 25g angeordnet, die mit ihren vier Ecken an der Halterungsstelle B7, der Halterungsstelle C7, der Halterungsstelle D7 und der Halterungsstelle E7 abgestützt ist.
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß bei kollektiver Darstellung der sieben Trennwände 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g diese als Trennwände 25 bezeichnet werden. Die Trennwände 25 sind mit ihren oberen langen Endseiten 26a (vgl. 6) an einer Oberseite in Laminierrichtung bündig mit den oberen Oberflächen der seitlichen Rahmenbereiche 19a, 19b sowie der stirnseitigen Rahmenbereiche 21a, 21b angeordnet und mit ihren unteren langen Endseiten 26b (vgl. 6) an einer Unterseite in Laminierrichtung bündig mit den unteren Oberflächen der seitlichen Rahmenbereiche 19a, 19b und der stirnseitigen Rahmenbereiche 21a, 21b angeordnet. Die Trockengas-Kanäle 23 sind durch die Umschließung der Trennwände 25 und der Befeuchtungsmembranen 12 gebildet, die in Laminierrichtung vertikal laminiert sind.
Der Trockengas-Separator 13 weist einen ersten Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28 auf, der an dem einen Längsende von diesem derart vorgesehen ist, daß er sich in Laminierrichtung durch diesen hindurch erstreckt, und ferner weist er einen ersten Trockengas-Austrittssammler/-verteiler 29 auf, der an einer Stelle angeordnet ist, die um 180° punktsymmetrisch zu dem ersten Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28 ist, wobei der zentrale Punkt des Trockengas-Separators 13 in Laminierrichtung im Symmetriezentrum angeordnet ist.
Wie ferner in den 5 und 7A gezeigt ist, weist der Trockengas-Separator 13 einen Dichtungsbereich 31 für die obere Oberfläche und einen Dichtungsbereich 32 für die untere Oberfläche auf (vgl. 7A), die in Laminierrichtung in einer oberen und einer unteren Stufe angeordnet sind, so daß sie den ersten Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28 umschließen.
Der Dichtungsbereich 31 für die obere Oberfläche weist einen seitlichen Rahmenbereich 19a und einen stirnseitigen Rahmenbereich 21a, die zum Umschließen des Umgebungsbereichs des ersten Trockengas-Zuführungssammlers/-verteilers 28 in der Nähe der in Laminierrichtung oberen Oberfläche des Trockengas-Separators 13 ausgebildet sind, sowie eine eine obere Oberflächendichtung bildende Platte 33 auf, die den Bereich zwischen dem seitlichen Rahmenbereich 19a und dem stirnseitigen Rahmenbereich 21a überbrückt.
Die eine obere Oberflächendichtung bildende Platte 33 weist eine in Laminierrichtung obere Oberfläche auf, die bündig zu den in Laminierrichtung oberen Oberflächen des seitlichen Rahmenbereichs 19a und des stirnseitigen Rahmenbereichs 21a ist, wobei die Dicke in Laminierrichtung der eine obere Oberflächendichtung bildenden Platte 33 1 mm beträgt.
Auch der Dichtungsbereich 32 für die untere Oberfläche weist einen seitlichen Rahmenbereich 19a und einen stirnseitigen Rahmenbereich 21a, die zum Umschließen des Umgebungsbereichs des ersten Trockengas-Zuführungssammlers/-verteilers 28 in der Nähe der unteren Oberfläche in Laminierrichtung des Trockengas-Separators 13 ausgebildet sind, sowie eine eine untere Oberflächendichtung bildende Platte 34 auf, die den Bereich zwischen dem seitlichen Rahmenbereich 19a und dem stirnseitigen Rahmenbereich 21a überbrückt.
Die eine untere Oberflächendichtung bildende Platte 34 weist eine in Laminierrichtung untere Oberfläche auf, die bündig mit den in Laminierrichtung unteren Oberflächen des seitlichen Rahmenbereichs 19a und des stirnseitigen Rahmenbereichs 21a ist, wobei die Dicke der eine untere Oberflächendichtung bildenden Platte 34 in Laminierrichtung 1 mm beträgt. Die eine obere Oberflächendichtung bildende Platte 33 und die eine untere Oberflächendichtung bildende Platte 34 sind in Positionen angeordnet, in denen sie einander bei Projektion in Laminierrichtung nicht überlappen.
Wie in den 5 und 7B gezeigt ist, beinhaltet der Trockengas-Separator 13 erste Sammelverbindungsnuten 37, die dazu dienen, die einen Enden der Trockengas-Kanäle 23 in Fluidverbindung mit dem ersten Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28 anzuordnen, so daß das in diesem strömende trockene Gas von dem ersten Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28 zu den Trockengas-Kanälen 23 geleitet wird, sowie zweite Sammelverbindungsnuten 38, die dazu dienen, die anderen Enden der Trockengas-Kanäle 23 in Fluidverbindung mit dem ersten Trockengas-Austrittssammler/-verteiler 29 zu bringen, so daß das darin strömende trockene Gas aus den Trockengas-Kanälen 23 heraus in den ersten Trockengas-Austrittssammler/-verteiler 29 geleitet wird.
Halterungsstellen F1 bis F3 und Halterungsstellen G1 bis G3, die eine die Sammelverbindungsnut 37 übergreifende Länge zwischen dem seitlichen Rahmenbereich 19a und dem stirnseitigen Rahmenbereich 21a gleichmäßig in vier Teile teilen, sind für die eine obere Oberflächendichtung bildende Platte 33 bzw. die eine untere Oberflächendichtung bildende Platte 34 festgelegt. Die Sammelverbindungsnut 37 ist durch drei Stützwände 40a, 40b, 40c unterteilt, wobei es sich jeweils um ein Hexaeder mit vier Ecken handelt, die an vier Halterungsstellen abgestützt sind, d.h. an einer Halterungsstelle B2, einer Halterungsstelle C2, einer Halterungsstelle F1 und einer Halterungsstelle G1.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß bei kollektiver Bezugnahme auf die drei Stützwände 40a, 40b, 40c diese allgemein als Stützwand 40 bezeichnet werden. Jede Stützwand 40 weist eine in Laminierrichtung obere Endfläche 41a (vgl. 7A) auf, die bündig mit der in Laminierrichtung oberen Oberfläche des seitlichen Rahmenbereichs 19a angeordnet ist. Ferner weist jede Stützwand 40 eine in Laminierrichtung untere Endfläche 41b (vgl. 7B) auf, die bündig mit der in Laminierrichtung unteren Endfläche des seitlichen Rahmenbereichs 19a angeordnet ist.
Obwohl die sieben Trennwände 25 in dem Trockengas-Kanal 23 angeordnet sind, ist die Breite von jeder der Sammelverbindungsnuten 37, 38 schmaler als die des Trockengas-Kanals 23, so daß die drei Stützwände 40 in jeder Sammelverbindungsnut 37, 38 angeordnet sind. Da ferner die Stützwände 40 mit den Trennwänden 25 verbunden sind, sind die Befeuchtungsmernbranen 20 in stufenloser Weise von dem ersten Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28 bis zu dem ersten Trockengas-Austrittssammler/-verteiler 29 abgestützt.
In ähnlicher Weise sind eine eine zweite obere Oberflächendichtung bildende Platte 36 und eine eine zweite untere Oberflächendichtung bildende Platte 35 um den ersten Trockengas-Austrittssammler/-verteiler 29 herum angeordnet.
Da die drei Stützwände 40 auf diese Weise in jeder Sammelverbindungsnut 37, 38 angeordnet sind, sind die obere Oberflächendichtungen bildenden Platten 33, 36 und die untere Oberflächendichtungen bildenden Platten 34, 35, die jeweils eine Dicke von 1 mm aufweisen und in ihrer mechanischen Festigkeit schwächer sind als die seitlichen Rahmenbereiche 19a, 19b und die stirnseitigen Rahmenbereiche 21a, 21b mit einer Dicke von 2,75 mm, in ihrer mechanischen Festigkeit verstärkt ausgebildet.
Der Trockengas-Separator 13 beinhaltet einen zweiten Feuchtgas-Austrittssammler/-verteiler 43 und einen zweiten Feuchtgas-Zuführungssammler/-verteiler 44, die sich durch die stirnseitigen Rahmenbereiche 21a bzw. 21b erstrecken, wobei der zweite Feuchtgas-Austrittssammler/-verteiler 43 dem ersten Trockengas-Zuführungssammler/ -verteiler 28 entlang der kurzen Seite 20a benachbart angeordnet ist, und der zweite Feuchtgas-Zuführungssammler/-verteiler 44 dem ersten Trockengas-Austrittssammler/-verteiler 29 entlang der kurzen Seite 20b benachbart angeordnet ist.
Der erste Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28, der erste Trockengas-Austrittssammler/-verteiler 29, der zweite Feuchtgas-Austrittssammler/-verteiler 43 und der zweite Feuchtgas-Zuführungssammler/-verteiler 44 sind jeweils in punktsymmetrischen Positionen von 180° angeordnet, wobei der zentrale Punkt des Trockengas-Separators 13 das Symmetriezentrum bildet.
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß diejenigen Bereiche der Befeuchtungsmembranen 12, die dem Trockengas-Kanal 23 und den Sammelverbindungsnuten 37, 38 zugewandt sind, in effektiver Weise zu einem Temperaturaustausch und einem Feuchtigkeitsaustausch beitragen.
Andererseits ist der Feuchtgas-Separator 14 derart ausgebildet, daß bei Anordnung der Feuchtgas-Kanäle 48 (vgl. 3), des ersten Feuchtgas-Zuführungssammlers/-verteilers, des ersten Feuchtgas-Austrittssammlers/-verteilers, des zweiten Trockengas-Zuführungssammlers/-verteilers und des zweiten Trockengas-Austrittssammlers/-verteilers über dem Trockengas-Separator 13 unter Zwischenanordnung der Befeuchtungsmembranen 12 der Feuchtgas-Separator 14 den Trockengas-Kanälen 23, dem zweiten Feuchtgas-Zuführungssammler/-verteiler 44, dem zweiten Feuchtgas-Austrittssammler/-verteiler 43, dem ersten Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28 und dem ersten Trockengas-Austrittssammler/-verteiler 29 überlagert ist. Somit ist der Feuchtgas-Separator 14 ähnlich einem Trockengas-Separator 13 dessen Innenseite in Richtung einer kurzen Seite nach außen gekehrt ist.
Hinsichtlich des Trockengas-Separators 13 handelt es sich bei denjenigen Bereichen, die den Feuchtigkeitsübertragungsbereichen 15 entsprechen, um die Trockengas-Kanäle 23 und die Sammelverbindungsnuten 37, 38, und bei denjenigen Bereichen, die den Sammler-/Verteilerbereichen 16 entsprechen, handelt es sich um den Trockengas- Zuführungssammler/-verteiler 28, den Trockengas-Austrittssammler/-verteiler 29, den Feuchtgas-Zuführungssammler/-verteiler 44 und den Feuchtgas-Austrittssammler/-verteiler 43, und bei den den Dichtungsbereichen 17 entsprechenden Bereichen handelt es sich um die seitlichen Rahmenbereiche 19a, 19b, die stirnseitigen Rahmenbereiche 21a, 21b, den Dichtungsbereich 31 für die obere Oberfläche sowie den Dichtungsbereich 32 für die untere Oberfläche.
Der Trockengas-Separator 13 und die Feuchtgas-Separator 14 sind z.B. aus Polyphenylensulfidharz (PPS-Harz) hergestellt und in einem Harz-Formverfahren gebildet. Genauer gesagt, es wird eine geteilte Metallform bereitgestellt, die in üblicher Weise für den Trockengas-Separator 13 und den Feuchtgas-Separator 14 verwendet werden kann und in Laminierrichtung geteilt ist, und in die Form wird flüssiges PPS-Harz eingegossen oder eingespritzt, und das Formprodukt wird der Form entnommen, indem man diese nach dem Erstarren des Harzes öffnet bzw. trennt. Der Trockengas-Separator 13 und der Feuchtgas-Separator 14 haben jeweils die Formgebung eines Hexaeders mit einer langen Seite von 32 cm, einer kurzen Seite von 15 cm und einer Dicke von 2,75 mm.
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß das Dichtungsvermögen an Grenzschichten zu den Befeuchtungsmembranen 12 durch Ausbilden von V-Nuten 46 in den seitlichen Rahmenbereichen 19a, 19b und den stirnseitigen Rahmenbereichen 21a, 21b verbessert werden kann, wobei diese Nuten den Feuchtgas-Zuführungssammler/-verteiler 44 und den Feuchtgas-Austrittssammler/-verteiler 43 des Trockengas-Separators 13 umgeben, wie dies in 8 gezeigt ist.
Als nächstes werden die Befeuchtungsmembranen 12 unter Bezugnahme auf 9 näher beschrieben.
Bei den Befeuchtungsmembranen 12 handelt es sich um Membranen, die zwischen dem feuchten Gas und dem trockenen Gas angeordnet sind und durch die Feuchtigkeit hindurchdringen kann, wobei diese in erster Linie aus porösem Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt sind und jeweils eine Dicke von ca. 100 μm aufweisen.
Weiterhin sind die Befeuchtungsmembranen 12 mit Durchgangsöffnungen 50 versehen, die an Stellen angeordnet sind, die bei Anordnung der Befeuchtungsmembranen 12 über dem Trockengas-Separator 13 dem ersten Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28, dem ersten Trockengas-Austrittssammler/-verteiler 29, dem zweiten Feuchtgas-Austrittssammler/-verteiler 43 und dem zweiten Feuchtgas-Zuführungssammler/-verteiler 44 überlagert sind. Bei den Durchgangsöffnungen 50 handelt es sich um diejenigen Bereiche der Befeuchtungsmembranen 12, die den Sammler-/Verteilerbereichen 16 entsprechen.
Weiterhin sind die Befeuchtungsmembranen 12 mit harzgefüllten Bereichen 51 versehen, in die das Harz an Stellen gefüllt ist, an denen die Befeuchtungsmembranen 12 bei Überlagerung von diesen auf dem Trockengas-Separator 13 den seitlichen Rahmenbereichen 19a, 19b, den stirnseitigen Rahmenbereichen 21a, 21b, dem Dichtungsbereich 31 für die obere Oberfläche sowie dem Dichtungsbereich 32 für die untere Oberfläche überlagert sind.
Bei den harzgefüllten Bereichen 51 handelt es sich um diejenigen Bereiche der Befeuchtungsmembranen 12, die den Dichtungsbereichen 17 entsprechen, und ein zentraler Bereich jeder Befeuchtungsmembran 12, der von einem entsprechenden harzgefüllten Bereich 51 umgeben ist, entspricht dem Feuchtigkeitsübertragungsbereich 15 jeder Befeuchtungsmembran 12.
Als nächstes werden Materialien für das in die Befeuchtungsmembranen 12 zu füllende Harz beschrieben. Bei den Harzmaterialien, die für diesen Einsatz geeignet sind, sollte es sich um Materialien handeln, die unter dem Einfluß der Umgebung in dem Befeuchter Stabilität haben und insbesondere für einen längeren Zeitraum beständig gegen das feuchte Gas in dem Befeuchter sind. Außerdem müssen die Harzmaterialien in die Befeuchtungsmembranen 12 eingefüllt oder imprägniert werden, und aus diesem Grund sollten sie während der Harzeinfüllarbeiten ausreichend fließfähig sein.
Wenn ein eingefülltes Harz die Befeuchtungsmembranen 12 mit dem Trockengas-Separator 13 und dem Feuchtgas-Separator 14 verbinden kann, lassen sich die Befeuchtungsmembranen 12 in gleichmäßigerer Weise von dem Trockengas-Separator 13 und dem Feuchtgas-Separator 14 abstützen. Ferner können die Befeuchtungsmembranen 12, die Trockengas-Separatoren 13 und die Feuchtgas-Separatoren 14 in integraler Weise miteinander ausgebildet werden. Bei einer derartigen Integration wird die Handhabung des Befeuchtungs-Laminatkörpers 2 einfach, und ferner läßt sich auch eine Leckage der Gase nach außen verhindern.
Es ist bevorzugt, daß die Menge des einzufüllenden oder zu imprägnierenden Harzes gleich oder mehr als 100 Vol.-% und weniger als 140 Vol.-% des Porenvolumens in den Befeuchtungsmembranen 12 beträgt, wobei dieser Betrag in weiter bevorzugter Weise gleich oder mehr als 110 Vol.-% und weniger als 120 Vol.-% beträgt. Bei Verwendung dieser Bereiche werden Probleme der Gasleckage und dergleichen besonders begrenzt, und es kommt zu keinem Blockieren der Poren in den Befeuchtungsmembranen 12, die den Feuchtigkeitsübertragungsbereichen 15 entsprechen, wobei eine überschüssige Menge an Harz oder die Möglichkeit des Austritts von überschüssigem Harz zu den äußeren Oberflächen der Befeuchtungszellen 1 beträchtlich reduziert werden kann. Andererseits werden bei Überschreitung des Porenvolumens von 140% Probleme hinsichtlich eines Blockierens der Poren in den Befeuchtungsmembranen 12 durch das Harz und dergleichen ausgeprägt.
Als Harzmaterialien mit den vorstehend geschilderten Eigenschaften oder Leistungsvermögen gibt es zahlreiche Flüssigharze, die in die Befeuchtungsmembranen 12 eingefüllt oder in diese imprägniert werden können. Unter Flüssigharzen sind Harze mit niedriger Viskosität zu verstehen, wie z.B. bis zu dem Ausmaß, in dem diese beim Einfüllen in die Poren der porösen Befeuchtungsmembranen 12 imprägniert werden können. Als solche Kunststoffharze sind thermoplastische Harze, in Wärme aushärtende Harze mit ausreichender Fließfähigkeit zum Einfüllen in die Befeuchtungsmembranen 12 vor dem Erstarren, usw. zu nennen.
Als einzufüllendes oder durch Imprägnieren einzubringendes Harzmaterial können vorzugsweise thermoplastische Harze verwendet werden, die in der Lage sind, die zum Einfüllen oder Imprägnieren erforderliche Fließfähigkeit durch Erwärmung zu erreichen. Die Verwendung eines thermoplastischen Harzes kann zur Verbesserung der Arbeitseffizienz oder der Betriebseffizienz beitragen, da das Harz unmittelbar nach den Einfüllarbeiten durch Abkühlen zum Erstarren gebracht werden kann.
Bei Verwendung eines thermoplastischen Harzes sollte es sich jedoch bei dem verwendeten Harz um ein Material handeln, das nicht fließfähig wird, bevor seine Temperatur die Betriebstemperatur des Befeuchters erreicht. Daher sollte der Schmelzpunkt des einzufüllenden Harzes zumindest höher als eine maximale Temperatur des eine hohe Temperatur aufweisenden feuchten Gases haben. Zum Beispiel beträgt die allgemeine Temperatur des feuchten Gases 90 °C oder weniger, so daß es erforderlich ist, ein Harz zu verwenden, das bei 90 °C nicht fließfähig ist.
Ferner sollte die für die Einfüllarbeiten oder den Einfüllvorgang des thermoplastischen Harzes erforderliche Temperatur niedriger sein als die Warmfestigkeitstemperatur der Befeuchtungsmembranen 12.
In einem Fall, in dem der Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes niedriger ist als die Warmfestigkeitstemperatur der Befeuchtungsmembranen 12 ist es dabei durch erneutes Erwärmen des thermoplastischen Harzes bis zum Schmelzen möglich, den Trockengas-Separator 13 und den Feuchtgas-Separator 14 mit den Befeuchtungsmembranen 12 zu verbinden, um diese in eine integrale Ausbildung zu bringen.
Vorzugsweise werden im allgemeinen als heißschmelzende Harze bezeichnete Harze als Beispiele für thermoplastische Harze mit derartigen Eigenschaften verwendet. Als typische heißschmelzende Harze sind zu nennen: Harze auf Polyolefinbasis, für die Polyethylen, Polypropylen oder dergleichen als repräsentative Beispiele zu nennen sind, oder Harze, die durch Copolymerisierung von Polyolefin und Polyvinylacetat oder dergleichen gebildet sind, um ihre Schmelztemperaturen und Hafteigenschaften zu verbessern.
Unter Verwendung solcher Harze auf Polyolefinbasis ist es möglich, die Harze bei Temperaturen ausreichend unter 200 °C, wobei es sich um die Warmfestigkeits tmperatur von Befeuchtungsmembranmaterialien im allgemeinen handelt, in einem zufriedenstellenden Ausmaß fließfähig zu machen.
Ferner können Harze auf Polyolefinbasis in bevorzugter Weise verwendet werden, da es sich hierbei um Materialien handelt, die selbst dann relativ stabil sind, wenn sie einer Atmosphäre mit hoher Feuchtigkeit bei einer Temperatur ausgesetzt werden, die der Temperatur des feuchten Gases von bis zu 90 °C entspricht.
Als thermoplastische Harze, die in ähnlicher Weise verwendbar sind, sind Nylon 11, Nylon 12 und Harze auf Copolymer-Nylonbasis zu nennen und ferner auch Harze auf Polyesterbasis, wobei repräsentativ für diese Polyethylenterephthalat oder dessen Copolymer zu nennen sind. Da derartige Polyesterharze ausgezeichnete Wasserbeständigkeit haben, sind diese vorzugsweise für Befeuchter einzusetzen, die Feuchtigkeit ausgesetzt sind. Ferner können auch Harze auf Polybutylenbasis, Harze auf Polymethylmethacrylatbasis sowie amorphe Polyamidharze in ähnlicher Weise verwendet werden.
Darüber hinaus können auch lösungsmittelfreie Harze unter Harzen auf der Basis von Polymerlegierung verwendet werden, wie z.B. Harze des Polyvinylformal-Phenol-Typs, des Nitrilgummi-Phenol-Typs, des Nylon-Epoxy-Typs und des Nitrilgummi-Epoxy-Typs usw.
Ferner können als Harze zum Einfüllen in ähnlicher Weise auch solche verwendet werden, die bis zum Erstarren ausreichende Fließfähigkeit haben, jedoch im Anschluß daran aufgrund von Reaktionen mit einem Härter oder aufgrund von Erwärmung zum Erstarren gebracht oder erhärtet werden können. Zum Beispiel ist es möglich, ein Epoxy-Harz gemischt mit einem Härter zu verwenden, indem zuerst das Epoxy-Harz in die Befeuchtungsmembranen eingefüllt wird und dann dieses durch Erwärmen oder dergleichen gehärtet oder zum Erstarren gebracht wird.
Als weitere Harzmaterialien, die in ähnlicher Weise verwendet werden können, sind Harze auf der Basis von flüssigem Acrylgummi, Silikonharze, Phenolharze, Melamin harze, Harze auf der Basis von ungesättigtem Polyester und Polyurethanharze usw. zu nennen. Unter Verwendung von unter Wärme aushärtenden Harzen auf Silikonbasis ist es möglich, jede Befeuchtungszelle 1 derart auszubilden, daß diese hohe Haftfähigkeit an einem benachbarten Trockengas-Separator 13 und einem benachbarten Feuchtgas-Separator 14 aufweist und somit ein ausgezeichnetes Gasdichtungsvermögen besitzt.
Als Verfahren zum Einfüllen eines thermoplastischen Harzes in die Befeuchtungsmembranen 12 können Spritzgießverfahren, Kompressionsformverfahren, diesen beiden Verfahren ähnliche Verfahren und dergleichen verwendet werden. Es ist z.B. ein Verfahren zu nennen, bei dem die Befeuchtungsmembranen 12 in eine Form gesetzt werden und ein fließfähiges Harz in die Befeuchtungsmembranen 12 eingespritzt oder imprägniert wird.
Als ein viel einfacheres Verfahren, mit dem sich die Menge des einzubringenden oder einzuspritzenden Harzes pro Flächeneinheit gleichmäßig gestalten läßt, ist ein Verfahren zum Einspritzen eines Harzes in die Befeuchtungsmembranen 12 zu nennen, bei dem thermoplastische Harz-Flächenkörper sowie die Befeuchtungsmembranen 12 mittels einer Warmpresse übereinander angeordnet werden. Wenn ein solcher Harzeinbring- oder Harzeinspritzvorgang unter reduziertem Druck ausgeführt wird, werden im Inneren des harzgefüllten Bereichs 51 keine Blasen erzeugt, so daß sich ein harzgefüllter Bereich 21 mit einem stark verbesserten Gasabschirmungs- oder Gasabdichtungsvermögen erzielen läßt.
Durch Kühlen im Fall eines thermoplastischen Harzes oder durch Ausführen eines vorbestimmten Erstarrungsverfahrens im Fall eines unter Wärme aushärtenden Harzes kann das Harz auf diese Weise in einen Zustand verbracht werden, in dem dieses für eine Befeuchtungszelle 1 verwendbar ist.
Durch Einbringen oder Einspritzen eines thermoplastischen Harzes in die Befeuchtungsmembranen 12, anschließendes Laminieren der Befeuchtungsmembranen 12, der Trockengas-Separatoren 13 und der Feuchtgas-Separatoren 14 übereinander sowie Erwärmen derselben unter Ausübung von Druck, wird das auf diese Weise einge brachte oder eingespritzte thermoplastische Harz wieder zum Fließen gebracht, so daß die Befeuchtungsmembranen 12, die Trockengas-Separatoren 13 und die Feuchtgas-Separatoren 14 in integraler Weise miteinander ausgebildet werden können.
Wenn die Befeuchtungszellen 1 in einer derartigen Weise integriert ausgebildet sind, sind auch alle Komponenten von den Befeuchtungsmembranen 12 bis zu den Trockengas-Separatoren 13 und den Feuchtgas-Separatoren 14 mittels der Harzschichten in einer einfachen Konstruktion miteinander integriert ausgebildet. Infolgedessen lassen sich die Befeuchtungszellen 1 derart ausbilden, daß diese nicht nur ausgezeichnete Haltestabilität an den Befeuchtungsmembranen 12 aufweisen, sondern auch ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich Gasabdichtungszuverlässigkeit und Handhabbarkeit aufweisen.
Im folgenden wird die Herstellung einer Befeuchtungszelle 1 ausführlicher beschrieben. 10 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung eines Warmpreßvorgangs zum Einfüllen eines Harzes in eine ungefüllte Befeuchtungsmembran 52, und 11 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des Verfahrens zum Herstellen oder Laminieren eines Befeuchtungs-Laminatkörpers.
Als erstes wird die ungefüllte Befeuchtungsmembran 52 durch Ausschneiden eines rechteckigen Flächenkörpers mit einer langen Seite von 32 cm und einer kurzen Seite von 15 cm aus einem porösen Polytetrafluorethylen-(PTFE)-Harzflächenkörper mit einer Dicke von 100 μm gebildet, woraufhin Durchgangsöffnungen 50 in den auf diese Weise zugeschnittenen Flächenkörper eingebracht bzw. perforiert werden.
Dann wird ein Harzflächenkörper 53 durch Ausschneiden eines Flächenkörpers aus einer Heißschmelzfolie mit einer Dicke von 100 μm aus einem Harz auf Polyolefinbasis mit einer derartigen Formgebung gebildet, daß sich dieser Flächenkörper über einem harzgefüllten Bereich 51 der Befeuchtungsmembran 12 anordnen läßt bzw. diesem entspricht.
Wie in 10 gezeigt ist, werden der Harzflächenkörper 53 und die ungefüllte Befeuchtungsmembran 52 dann übereinander gelegt, und der Harzflächenkörper 53 wird mittels eines Eisens von der Seite des Harzflächenkörpers 53 her vorübergehend an der ungefüllten Befeuchtungsmembran 52 angebracht, wobei die Anordnung zwischen ein Paar Flachbetteinrichtungen 55 einer Warmpreßmaschine 54 angeordnet wird und bei einer Temperatur von 150 °C und einem ausgeübten Druck von 100 kPa in einem Vakuumzustand einem Warmpreßvorgang unterzogen wird, so daß eine Befeuchtungsmembran 12 hergestellt wird, bei der der harzgefüllte Bereich 51 mit dem in die ungefüllte Befeuchtungsmembran 52 eingebrachten oder imprägnierten Harz des Harzflächenkörpers 53 gebildet ist.
Das Volumen des eingefüllten Harzes lag dabei bei ca. 110 Vol.-% des Porenvolumens in der Befeuchtungsmembran 12. Die Fließstarttemperatur dieser Harzfolie betrug ca. 120 °C, und ihre Schmelzviskosität bei 150 °C lag bei ca. 40.000 Poise.
Wie in 11 gezeigt ist, werden anschließend ein Trockengas-Separator 13, eine Befeuchtungsmembran 12 mit einem darin ausgebildeten harzgefüllten Bereich 51, ein Feuchtgas-Separator 14 sowie eine Befeuchtungsmembran 12 mit einem darin ausgebildeten harzgefüllten Bereich 51 in dieser Reihenfolge in einer erforderlichen Anzahl von Flächenkörpern übereinander angeordnet und zwischen die Flachbetteinrichtungen 55 der Warmpreßmaschine 54 verbracht sowie bei einer Temperatur von 150 °C und einem ausgeübten Druck von 100 kPa in einem Vakuumzustand einem Warmpreßvorgang unterzogen, so daß das einmal in den harzgefüllten Bereich 51 eingebrachte Harz wieder zum Schmelzen gebracht wird, um den Trockengas-Separator 13 und den Feuchtgas-Separator 14 an den Dichtungsbereichen 17 entsprechenden Stellen auf ihren gegenüberliegenden Seiten mit der Befeuchtungsmembran 12 zu verbinden, so daß ein Befeuchtungs-Laminatkörper 2 hergestellt wird.
Anschließend werden eine Einlaß-Halteplatte 3 und eine Auslaß-Halteplatte 4 an einer in Laminierrichtung des Befeuchtungs-Laminatkörpers 2 gelegenen Oberseite bzw. Unterseite unter Verwendung von Bolzen 9 und Muttern 10 fest angebracht. Die Fertigstellung eines Befeuchters erfolgt letztendlich durch Anbringen eines Trocken gas-Eintrittsrohrs 5 und eines Feuchtgas-Austrittsrohrs 6 an der Einlaß-Halteplatte 3 sowie durch Anbringen eines Trockengas-Austrittsrohrs 7 und eines Feuchtgas-Eintrittsrohrs 8 an der Auslaß-Halteplatte 4.
Der Befeuchter mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion wird in einer Weise angeordnet, wie diese in 12 veranschaulicht ist. Das heißt, der Befeuchter wird horizontal angeordnet, wobei die Lotrechte zu den Befeuchtungsmembranen 12 in Vertikalrichtung orientiert ist, wobei in Übereinstimmung hiermit auch die Trockengas-Separatoren 13 und die Feuchtgas-Separatoren 14 laminiert oder angeordnet sind, so daß sie jeweils in Horizontalrichtung mit den Befeuchtungsmembranen 12 in Berührung sind.
Auch die Einlaß-Halteplatte 3 und die Auslaß-Halteplatte 4 werden derart laminiert oder angeordnet, daß die Einlaß-Halteplatte 3 in Berührung mit einer untersten Befeuchtungszelle 1 angeordnet ist, während die Auslaß-Halteplatte 4 in Berührung mit einer obersten Befeuchtungszelle 1 angeordnet ist.
Als nächstes wird die Art und Weise erläutert, in der Feuchtigkeit von dem feuchten Gas unter Verwendung des Befeuchters gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel auf das trockene Gas übertragen wird, wobei hierfür auf die 5 und 7 Bezug genommen wird. Das trockene Gas wird von dem Trockengas-Eintrittsrohr 5 durch eine erste Öffnung 11 in der Einlaß-Halteplatte 3 zu dem ersten Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28 zugeführt, der in den Trockengas-Separatoren 13 angeordnet ist.
Das auf diese Weise zugeführte trockene Gas wird dazu veranlaßt, durch die Sammelverbindungsnuten 37 in den Trockengas-Separatoren 13 zu den ersten Trockengas-Kanälen 23 zu strömen, und weiterhin wird das trockene Gas aus den Sammelverbindungsnuten 38 zu dem ersten Trockengas-Austrittssammler/-verteiler 29 ausgeleitet. Ferner wird das trockene Gas dazu veranlaßt, von dem ersten Trockengas-Austrittssammler/-verteiler 29 durch eine Öffnung 11 in der Auslaß-Halteplatte 4 zu dem Trockengas-Austrittsrohr 7 zu strömen, wobei das trockene Gas von dort der Brennstoffzelle zugeführt wird.
Das der Brennstoffzelle zugeführte trockene Gas wird durch das aufgrund der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff erzeugte Wasser sowie durch das die Protonen begleitende und durch eine Ionenaustauschmembran übertragene Wasser befeuchtet, so daß es als feuchtes Gas abgegeben wird. Auf diese Weise hat das feuchte Gas eine höhere Feuchtigkeit als das trockene Gas.
Dieses feuchte Gas wird von dem Feuchtgas-Eintrittsrohr 8 durch eine Öffnung 11 in der Auslaß-Halteplatte 4 dem ersten in den Feuchtgas-Separatoren 14 angeordneten Feuchtgas-Zuführungssammler/-verteiler zugeführt. Ferner wird das auf diese Weise zugeführte feuchte Gas dazu veranlaßt, von den Sammelverbindungsnuten 37 in den Feuchtgas-Separatoren 14 durch den Feuchtgas-Kanal 48 zu strömen, und das feuchte Gas wird dann von den Sammelverbindungsnuten 38 zu dem ersten Feuchtgas-Austrittssammler/-verteiler ausgeleitet. Ferner wird das feuchte Gas von dem ersten Feuchtgas-Austrittssammler/-verteiler durch eine Öffnung 11 in der Einlaß-Halteplatte 3 zu dem Feuchtgas-Austrittsrohr 6 geleitet, von wo es nach außen ausgeleitet wird.
Auf diese Weise werden das trockene Gas und das feuchte Gas dazu veranlaßt, in entgegengesetzten Richtungen durch den Trockengas-Kanal 23 und den Feuchtgas-Kanal 48 zu strömen, wobei das Gas in gegenläufigen Richtungen entlang der langen Seiten der Trockengas-Separatoren 13 und der Feuchtgas-Separatoren 14 parallel zu den dazwischen angeordneten Befeuchtungsmembranen 12 strömt. Der Feuchtigkeitstransfer zwischen dem trockenen Gas und dem feuchten Gas, die auf diese Weise strömen, erfolgt von dem feuchten Gas auf das trockene Gas durch die Befeuchtungsmembranen 12 hindurch, so daß die Feuchtigkeit des trockenen Gases erhöht wird.
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß bei der Zufuhr von befeuchteter Luft zu der Brennstoffzelle Wasser mit hoher Temperatur oder das hohe Temperatur und hohe Feuchtigkeit aufweisende Austrittsgas von der Brennstoffzelle der Seite des feuchten Gases zugeführt wird und Luft mit normaler Temperatur der Seite des trockenen Gases zugeführt wird.
Wenn der der Brennstoffzelle zugeführte Brennstoff befeuchtet ist, wird außerdem ein durch einen Reformer verarbeitetes wasserstoffreiches reformiertes Gas oder reiner Wasserstoff der Seite des trockenen Gases zugeführt.
Wenn insgesamt Wärmeaustauschmembranen verwendet werden, dann wird außerdem auch ein Gas mit hoher Feuchtigkeit, wie z.B. von der Brennstoffzelle kommendes Brennstoff-Abgas, usw. verwendet.
Zum Zweck eines Vergleichs mit dem Befeuchter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2003-314983 beschriebener Befeuchter als erstes Vergleichsbeispiel herangezogen. Der Befeuchter gemäß diesem ersten Vergleichsbeispiel hat eine rahmenförmige Konfiguration, bei der ein peripherer Rahmen derart ausgebildet ist, daß ein rahmenförmiger Bereich bzw. Rahmenbereich einen Innenraum bildet, der oben und unten vertikal offen ist, wobei dieser Befeuchter eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist, die derart ausgebildet sind, daß Gase in den Innenraum hinein und aus diesem heraus strömen können.
Befeuchtungsmembranen sind zwischen einem feuchten Gas und einem trockenen Gas angeordnet, um einen Wärmeaustausch auszuführen und gleichzeitig eine Feuchtigkeitspermeation zu ermöglichen. Der Rahmenbereich ist aus PPS-Harz hergestellt, und die Befeuchtungsmembranen bestehen aus PTFE-Harz, wie dies auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Zum Schließen der offenen Oberseite und des offenen Bodens des Innenraums in luftdichter Weise werden ein Rahmenbereich, eine Befeuchtungsmembran, ein Rahmenbereich usw. in dieser Reihenfolge nacheinander übereinander gestapelt oder laminiert, um einen Laminatkörper zu bilden, der gegenüber der Außenseite luftdicht ist.
Zum Beispiel dient von den vier Seiten des Laminatkörpers eine Seite als Feuchtgas-Eintrittsöffnung, eine weitere, dieser einen Seite gegenüberliegende Seite dient als Feuchtgas-Austrittsöffnung, eine weitere Seite dient als Trockengas-Eintrittsöffnung, und noch eine weitere Seite, die der genannten weiteren Seite gegenüberliegt, dient als Trockengas-Austrittsöffnung. Außerdem sind entsprechende externe Zuführungs- und Austrittssammler/-verteiler zur Verbindung mit den jeweiligen Öffnungen angeordnet.
Die Rahmenbereiche und die Befeuchtungsmembranen mit dieser Konstruktion sind abwechselnd übereinandergestapelt oder laminiert, und es sind z.B. zehn Rahmenbereiche und neun Befeuchtungsmembranen in einander abwechselnder Weise übereinander laminiert, so daß Gaspassagen in dem Innenraum in einander kreuzender Weise angeordnet sind, um die Strömung des trockenen Gases und die Strömung des feuchten Gases relativ zueinander senkrecht zu gestalten, um auf diese Weise den Feuchtigkeitstransfer zwischen diesen durch die Befeuchtungsmembranen hindurch zu ermöglichen.
Unter Verwendung der Befeuchter gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel und dem ersten Vergleichsbeispiel werden die Trockengas-Austrittsrohre 7 dicht verschlossen, und trockene Gase werden unter Variation ihrer Druckwerte in die Trockengas-Eintrittsrohre 5 eingeleitet, und die Gasleckagebeträge pro Lage der Befeuchtungsmembranen 12 zu diesem Zeitpunkt wurden gemessen (Ncm³/min/Lage). Die Druckwerte des trockenen Gases wurden auf 1, 1,5, 2, 3, 4, 6 bzw. 7 kPa für das erste Vergleichsbeispiel eingestellt und auf 3, 5, 7 bzw. 10 kPa für das erste Ausführungsbeispiel eingestellt.
Wie in 13 gezeigt ist, beträgt bei dem ersten Vergleichsbeispiel der Leckagebetrag 10 Ncm³/min/Lage bei einem Druck von 1 kPa, während bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Leckagebetrag 0,003 Ncm³/min/Lage bei einem Druck von 7 kPa beträgt, so daß auf diese Weise ein Leckagebetrag von ca. 1/10.000 oder weniger erreicht wird.
Da das Harz in die harzgefüllten Bereiche 51 der Befeuchtungsmembranen 12 eingebracht ist, läßt sich verhindern, daß das trockene Gas und das feuchte Gas die Befeuchtungsmembranen 12 in der zu deren Oberfläche parallelen Richtung durchdringen und es dadurch zu einer Leckage nach außen kommt.
Da außerdem die seitlichen Rahmenbereiche 19a, 19b und die stirnseitigen Rahmenbereiche 21a, 21b der Trockengas-Separatoren 13 und der Feuchtgas-Separatoren 14 mittels des Harzes mit den Befeuchtungsmembranen 12 verbunden sind, läßt sich eine Leckage der Gase durch die Grenzflächen zwischen den Befeuchtungsmembranen 12 und den Trockengas-Separatoren 13 sowie zwischen den Befeuchtungsmembranen 12 und den Feuchtgas-Separatoren 14 verhindern.
Da außerdem die äußeren Formgebungen der harzgefüllten Bereiche 51 der Befeuchtungsmembranen 12 die gleichen sind wie die äußeren Formgebungen der Rahmenbereiche 22 der Trockengas-Separatoren 13 und der Feuchtgas-Separatoren 14, ist in den äußeren peripheren Bereichen der Befeuchtungsmembranen 12 keinerlei Bereich vorhanden, der aus Harz allein gebildet ist, in dem Gaswege oder Gaskanäle in einfacher Weise entstehen können, so daß sich eine Dichtung mit hohem Leistungsvermögen erzielen läßt.
Da außerdem Harzmaterial mit einem größeren Volumen als der Summe der Volumina von allen Poren in den Befeuchtungsmembranen 12 in die Poren eingebracht ist, werden die Gase in den Poren der Befeuchtungsmembranen 12 durch das in diese eingebrachte Harz aus diesen heraus verdrängt, so daß Poren mit darin verbliebenen Gasen eliminiert werden können.
Der erste Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28 ist durch Verbinden des den ersten Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28 umgebenden Dichtungsbereichs 31 für die obere Oberfläche mit einer von oben auflaminierten Befeuchtungsmembran 12 gasmäßig abgedichtet. Darüber hinaus ist der erste Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28 auch durch Verbinden des den ersten Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler umgebenden Dichtungsbereichs 32 für die untere Oberfläche mit einer von unten auflaminierten Befeuchtungsmembran 12 gasmäßig abgedichtet. Auf diese Weise sind keine Stufe und keine Materialunterschiede zwischen den Befeuchtungsmembranen 12 und den Dichtungsbereichen 31, 32 für die obere und die untere Oberfläche vorhanden, so daß ein ausgezeichnetes Dichtungsvermögen erzielt werden kann.
Die Trockengas-Separatoren 13 und die Feuchtgas-Separatoren 14 stehen hinsichtlich der Richtung ihrer kurzen Seite in umgekehrter Relation zueinander, und daher können sie durch einen Harzformvorgang unter Verwendung einer gemeinsamen Form gebildet werden, so daß sich die Herstellungskosten reduzieren lassen, indem die Form für die Trockengas- und Feuchtgas-Separatoren gemeinsam genutzt wird. Darüber hinaus dient die Verwendung der gleichen Teile einer Reduzierung der Handhabungs-Mannstunden oder dergleichen.
Ferner sind in den Sammelverbindungsnuten 37, 38 die Stützwände 40 der Trockengas-Separatoren 13 und die Stützwände 40 der Feuchtgas-Separatoren 14 in einander kreuzender Weise vorgesehen, so daß es möglich ist, die Befeuchtungsmembranen 12 mit einer geringeren Anzahl von Stützwänden 40 in wirksamer Weise abzustützen.
Da das trockene Gas und das feuchte Gas dazu veranlaßt werden, in gegenläufiger Richtung durch die Vielzahl der geraden Kanalnuten zu strömen, die in den Trockengas-Separatoren 13 bzw. den Feuchtgas-Separatoren 14 unter Zwischenanordnung der Befeuchtungsmembranen 12 angeordnet sind, ist es ferner möglich, ein erwärmtes und befeuchtetes trockenes Gas mit einem hohen Taupunkt und einem hohen Druck abzugeben.
Durch Anordnen der Befeuchtungsmembranen 12, der Trockengas-Separatoren 13 und der Feuchtgas-Separatoren 14 in einer vertikal gestapelten oder laminierten Weise dienen Flüssigkeitsschichten aus kondensierter Feuchtigkeit zum Benetzen der Oberflächen der Befeuchtungsmembranen 12, so daß Feuchtigkeit von diesen auf das unmittelbar unter den Befeuchtungsmembranen 12 strömende trockene Gas übertragen wird.
Infolgedessen können die Schwerkraftrichtung, in der sich Feuchtigkeit von oben nach unten bewegt, sowie die Richtung, in der sich Feuchtigkeit durch die Membranen bewegt, miteinander in Übereinstimmung gebracht werden, so daß sich die Feuchtigkeit in einfacher Richtung bewegen läßt und die Befeuchtungseffizienz verbessert werden kann, so daß sich ein trockenes Gas mit einem hohen Taupunkt abgeben läßt.
Da außerdem die Anwendung der Wärme von Kühlwasser nicht in Verbindung damit oder separat berücksichtigt werden muß, läßt sich außerdem ein kostengünstiger Befeuchter schaffen, ohne daß zusätzliche Kosten entstehen.
Obwohl der Befeuchter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet wird, daß das gleiche Gas an den gegenüberliegenden Seiten jedes Separators zugeführt wird, während die Art des Gases für jeden Separator wechselt, kann eine Platte zum Abschirmen einer Gaspermeation an einer zwischengeordneten Stelle in Breitenrichtung jedes Separators angeordnet werden, so daß das trockene Gas und das feuchte Gas an den entgegengesetzten Seiten jedes Separators strömen. In diesem Fall gibt es keinen Einfluß auf das Dichtungsvermögen jedes Separators.
Obwohl dem Befeuchter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel feuchtes Gas zugeführt wird, lassen sich ähnliche Dichtungseffekte selbst dann erzielen, wenn Kühlwasser als Kühlmedium für die Brennstoffzelle anstelle des feuchten Gases in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Befeuchtungsmembranen zugeführt wird, wie z.B. im Fall eines Befeuchters, der Festpolymermembranen als Befeuchtungsmembranen verwendet.
Auch im Fall eines Befeuchters, der insgesamt Wärmeaustauschmembranen verwendet, ergeben sich ähnliche Dichtungseffekte, selbst wenn das von der Brennstoffzelle abgegebene Brennstoff-Abgas als feuchtes Gas verwendet wird.
Ausführunsgbeispiel 2
14 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung der Ausführung eines Warmpreßvorgangs zum Einbringen eines Harzes in eine Befeuchtungsmembran gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Verfahrensschritte zum Herstellen des Befeuchters gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind im wesentlichen ähnlich den Verfahrensschritten zum Herstellen des Befeuchters gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, unterscheiden sich jedoch von den Schritten zum Herstellen des Befeuchters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hinsichtlich eines Schrittes zum Einbringen eines Harzes in die Befeuchtungsmembranen.
Aus diesem Grund ist eine Erläuterung der ähnlichen bzw. entsprechenden Schritte, wie diese vorstehend beschrieben worden sind, entbehrlich. Da ferner der gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hergestellte Befeuchter in seiner Konstruktion dem Befeuchter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich ist, werden in der nachfolgenden Beschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Zum Einbringen eines Harzes in den harzgefüllten Bereich 51 einer Befeuchtungsmembran 12 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird als Erstes eine ungefüllte Befeuchtungsmembran 52 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel bereitgestellt.
Dann werden ein Paar Harzflächenkörper 53B aus einer Heißschmelzfolie mit einer Dicke von 55 μm aus einem Harz auf Polyolefinbasis jeweils durch Ausschneiden eines Flächenkörpers mit einer Formgebung gebildet, die mit der des harzgefüllten Bereichs 51 der Befeuchtungsmembran 12 übereinstimmt. Diese Harzflächenkörper 53B sind mit Ausnahme ihrer Dicke den Harzflächenkörpern 53 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich.
Wie in 14 gezeigt, wird das Paar der auf diese Weise gebildeten Flächenkörper 53B über den gegenüberliegenden Seiten der ungefüllten Befeuchtungsmembran 52 angeordnet, wobei die Anordnung dann zwischen ein Paar Flachbetteinrichtungen 55 einer Warmpreßmaschine 54 angeordnet wird. Durch Warmpressen der Harzflächenkörper 53B und der ungefüllten Befeuchtungsmembran 52 unter einem Vakuum bei einer Temperatur von 150 °C und einem ausgeübten Druck von 100 kPa wird dann eine Befeuchtungsmembran 12 hergestellt, bei der ein harzgefüllter Bereich 51 durch Einbringen oder Imprägnieren des Harzes des Harzflächenkörpers 53 in die ungefüllte Befeuchtungsmembran 52 gebildet wird. Das Volumen des eingebrachten Harzes liegt bei ca. 110 Vol.-% des Porenvolumens in der Befeuchtungsmembran 12.
In einem solchen Harzeinbringverfahren werden die dünnen Harzflächenkörper 53B, die jeweils eine halbe Dicke ihrer Gesamtdicke haben, von gegenüberliegenden Seiten her in die ungefüllte Befeuchtungsmembran 52 eingebracht oder imprägniert, so daß das Harzmaterial in einer effektiven Weise in die Poren in der ungefüllten Befeuchtungsmembran 12 eingebracht werden kann.
Ausführungsbeispiel 3
15 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung der Art und Weise der Herstellung eines Befeuchtungs-Laminatkörpers durch Zusammenlaminieren von Befeuchtungszellen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Da ferner ein gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel hergestellter Befeuchter eine ähnliche Konstruktion wie der Befeuchter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufweist, werden in der nachfolgenden Beschreibung wiederum die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Ein Schritt zum Einbringen eines Harzes in ungefüllte Befeuchtungsmembranen 52 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, indem es sich bei dem dritten Ausführungsbeispiel um einen Schritt handelt, in dem ein Harz in ungefüllte Befeuchtungsmembranen 52 eingebracht wird und gleichzeitig Trockengas-Separatoren 13 und Feuchtgas-Separatoren 14 einlaminiert werden, um einen Befeuchtungs-Laminatkörper 2 herzustellen.
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß die ungefüllten Befeuchtungsmembranen 52, die Trockengas-Separatoren 13 und die Feuchtgas-Separatoren 14 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel hergestellt sind und die Harzflächenkörper 53B wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel hergestellt sind.
Der Befeuchtungs-Laminatkörper 2 wird folgendermaßen hergestellt. Wie in 15 gezeigt ist, werden ein Feuchtgas-Separator 14, eine Vielzahl von Sätzen aus Harzflächenkörpern 53B, ungefüllten Befeuchtungsmembranen 52, Harzflächenkörpern 53B, Trockengas-Separatoren 13, Harzflächenkörpern 53B, ungefüllten Befeuchtungsmembranen 52 sowie Harzflächenkörpern 53B in dieser Reihenfolge auf einer Flachbetteinrichtung 55 der Warmpreßmaschine 54 übereinander laminiert, um eine erforderliche Anzahl von Befeuchtungszellen 1 zu schaffen, wobei anschließend ein Warmpreßvorgang unter einem Vakuum bei einer Temperatur von 150 °C und einem ausgeübten Druck von 100 kPa für eine Zeitdauer von 5 Minuten ausgeführt wird, so daß das Harz in die harzgefüllten Bereiche 51 eingebracht wird und gleichzeitig jeder Trockengas-Separator 13 und jeder Feuchtgas-Separator 14 auf gegenüberliegenden Seiten an den Dichtungsbereichen 17 entsprechenden Stellen mit einer entsprechenden Befeuchtungsmembran 12 verbunden werden, um auf diese Weise den Befeuchtungs-Laminatkörper 2 herzustellen.
Bei dem auf diese Weise hergestellten Befeuchtungs-Laminatkörper 2 wird das geschmolzene Harz in die Poren in den Befeuchtungsmembranen 12 eingebracht, und gleichzeitig wird das Harz mit den den Dichtungsbereichen 17 entsprechenden Bereichen der Trockengas-Separatoren 13 und der Feuchtgas-Separatoren 14 in einer derartigen Weise verschmolzen, daß dieser Vorgang winzigen Unregelmäßigkeiten folgt, die in den Separatoren vorhanden sein können.
Infolgedessen besteht keine Gefahr, daß es zu einer Leckage von Gasen aus dem Inneren der Befeuchtungsmembranen 12 sowie aus Grenzflächen zwischen den Befeuchtungsmembranen 12 und den Trockengas-Separatoren 13 und aus den Grenzflächen zwischen den Befeuchtungsmembranen 12 und den Feuchtgas-Separatoren 14 kommt.
Ausführunsbeispiel 4
16 zeigt eine Draufsicht auf eine Befeuchtungszelle gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß es sich bei 16 um eine von oben gesehene Draufsicht auf die Befeuchtungszelle handelt, wobei eine Befeuchtungsmembran als oberste Schicht angeordnet ist.
Die Erscheinungsformen der Trockengas-Kanäle und der Feuchtgas-Kanäle sind durch unterbrochene Linien in einem einem Feuchtigkeitsübertragungsbereich entsprechenden Teil dargestellt. Bei dem Befeuchter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel strömen das trockene Gas und das feuchte Gas in gegenläufigen Strömungen. Bei dem Befeuchter gemäß diesem vierten Ausführungsbeispiel dagegen strömen das trockene Gas und das feuchte Gas in einander kreuzenden Strömungen.
Das trockene Gas wird dazu veranlaßt, von einem in 16 dargestellten Trockengas-Zuführungssammler in bezug auf 16 in Richtung nach rechts durch die Trockengas-Kanäle, die mit dem Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler 28B verbunden sind, zu einem Trockengas-Austrittssammler/-verteiler 29B zu strömen, der mit den Trockengas-Kanälen verbunden ist, und von dort wird das trockene Gas ausgeleitet.
Ferner strömt das feuchte Gas von einem Feuchtgas-Zuführungssammler/-verteiler 44B in bezug auf 16 in Richtung nach unten durch die Feuchtgas-Kanäle, die mit dem Feuchtgas-Zuführungssammler/-verteiler 44B verbunden sind, zu einem mit dem Trockengas-Kanälen verbundenen Feuchtgas-Austrittssammler/-verteiler 43B, und von diesem wird das feuchte Gas ausgeleitet.
Während das trockene und das feuchte Gas durch die Trockengas- bzw. die Feuchtgas-Kanäle strömt, wird jeweils Feuchtigkeit von dem feuchten Gas durch die Befeuchtungsmembranen 12B hindurch auf das trockene Gas übertragen.
Bei den Befeuchtungsmembranen 12B gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind die äußeren Randbereiche der Befeuchtungsmembranen 12B und der harzgefüllten Bereiche 51B, die die jeweiligen Sammler/Verteiler 28B, 29B, 43B und 44B umhüllen, mit Harz gefüllt oder imprägniert, wie dies in 16 gezeigt ist, und ein Befeuchtungs-Laminatkörper wird durch einen Warmpreßvorgang wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gebildet oder laminiert. Infolgedessen sind die Befeuchtungsmembranen 12B mit den Trockengas-Separatoren und den Feuchtgas-Separatoren durch das in die harzgefüllten Bereiche 51B eingebrachte Harz verbunden.
Bei dem Befeuchter des Typs mit sich kreuzender Strömung ist somit das Harz in die harzgefüllten Bereiche 51B der Befeuchtungsmembranen 12B eingebracht, so daß es niemals zu einer Leckage des trockenen Gases und des feuchten Gases in der Richtung parallel zu den Oberflächen der Befeuchtungsmembranen 12B an deren Oberflächen kommt. Da ferner die Grenzflächen zwischen den Befeuchtungsmembranen 12B und den Trockengas-Separatoren sowie die Grenzflächen zwischen den Befeuchtungsmembranen 12B und den Feuchtgas-Separatoren mittels des Harzes miteinander verbunden sind, besteht keine Gefahr einer Leckage von trockenem Gas und feuchtem Gas nach außen, während Feuchtigkeit durch die Grenzflächen übertragen wird.
Ausführungsbeispiel 5
17 zeigt eine Schnittdarstellung einer Befeuchtungszelle gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Befeuchtungszelle 1B gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels in ihren Trockengas-Separatoren 13 und Feuchtgas-Separatoren 14, während die übrige Konstruktion dieses Ausführungsbeispiels ähnlich der des ersten Ausführungsbeispiels ist, so daß gleiche Komponenten oder Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und auf eine ausführliche Beschreibung von diesen verzichtet wird.
Wie in 17 gezeigt ist, weisen ein Trockengas-Separator 13B und ein Feuchtgas-Separator 14B gemäß diesem fünften Ausführungsbeispiel Trockengas-Kanäle 23B bzw. Feuchtgas-Kanäle 48B auf, die jeweils einen geschlossenen Boden auf ihrer einen Seite haben und an ihrer anderen Seite offen sind. Ein Befeuchter gemäß diesem fünften Ausführungsbeispiel wird folgendermaßen hergestellt.
Das heißt, eine Befeuchtungsmembran 12 wird durch Warmpressen eines Harzflächenkörpers 53 auf eine ungefüllte Befeuchtungsmembran 12 gebildet, um ein Harzmaterial des Harzflächenkörpers in die ungefüllte Befeuchtungsmembran 52 einzubringen oder zu imprägnieren, wie dies auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt (siehe
10).
Anschließend werden der Trockengas-Separator 13B und der Feuchtgas-Separator 14B von entgegengesetzten Seiten her auf die Befeuchtungsmembran 12 auflaminiert, wobei die offene Seite jedes Trockengas-Kanals 23B und die offene Seite jedes Feuchtgas-Kanals 46B der Befeuchtungsmembran 12 zugewandt gegenüberliegend angeordnet sind, und anschließend wird die Anordnung zwischen ein Paar Flachbetteinrichtungen 55 einer Warmpreßmaschine 54 verbracht, und im Anschluß daran erfolgt ein Warmpreßvorgang unter einem Vakuum bei einer Temperatur von 150 °C und einem ausgeübten Druck von 100 kPa für eine Zeitdauer von 5 Minuten, so daß das in die harzgefüllten Bereiche einzubringende Harz wieder zum Schmelzen gebracht wird, um den Trockengas-Separator 13B und den Feuchtgas-Separator 14B an den Dichtungsbereichen entsprechenden Stellen mit der Befeuchtungsmembran 12 auf deren gegenüberliegenden Seiten zu verbinden, um auf diese Weise eine Befeuchtungszelle 1B herzustellen. Im Anschluß daran werden eine erforderliche Anzahl von auf diese Weise hergestellten Befeuchtungszellen 1B übereinandergestapelt oder laminiert und mittels Bolzen und Muttern fest angebracht.
Bei einem solchen Befeuchter ist die Befeuchtungsmembran 12 mit dem Trockengas-Separator 13B und dem Feuchtgas-Separator 14B verbunden, so daß die Befeuchtungsmembran 12 weniger anfällig für Faltenwurf bzw. Verformungen wird.
Selbst wenn es bei der Befeuchtungsmembran zu einem Faltenwurf kommt, kann eine solche Falte durch eine einfache visuelle Überprüfung in einfacher Weise festgestellt werden, und infolgedessen läßt sich ein effizienter Laminiervorgang von Befeuchtungsmembranen durchführen, so daß sich ein Befeuchter von hoher Qualität zu niedrigen Kosten herstellen läßt.

1; 1B: Befeuchtungszellen
2: Befeuchtungs-Laminatkörper
3: Einlaß-Halteplatte
4: Auslaß-Halteplatte
5: Trockengas-Eintrittsrohr
6: Feuchtgas-Austrittsrohr
7: Trockengas-Austrittsrohr
8: Feuchtgas-Eintrittsrohr
9: Bolzen
10: Muttern
11: Öffnungen
12; 12B: Befeuchtungsmembran
13; 13B: Trockengas-Separator
14; 14B: Feuchtgas-Separator
15: Feuchtigkeitsübertragungsbereiche
16: Sammler-/Verteilerbereiche
17: Dichtungsbereiche
18a, 18b: lange Seiten
19a, 19b: seitliche Rahmenbereiche
20a, 20b: kurze Seiten
21a, 21b: stirnseitige Rahmenbereiche
22: rahmenförmiger Bereich
23; 23B: Trockengas-Kanäle
48; 48B: Feuchtgas-Kanäle
24a–24c: Trennwand-Abstützleisten
25a–25g: Trennwände
26a: obere lange Endseiten der Trennwände
26b: untere lange Endseiten der Trennwände
28; 28B: erster Trockengas-Zuführungssammler/-verteiler
29; 29B: erster Trockengas-Austrittssammler/-verteiler
31: Dichtungsbereich für obere Oberfläche
32: Dichtungsbereich für untere Oberfläche
33: erste obere Oberflächendichtung bildende Platte
34: erste untere Oberflächendichtung bildende Platte
35: zweite untere Oberflächendichtung bildende Platte
36: zweite obere Oberflächendichtung bildende Platte
37, 38: Sammelverbindungsnuten
40a–40c: Stützwände
41a: obere Endfläche der Stützwände
41b: untere Endfläche der Stützwände
43; 43B: zweiter Feuchtgas-Austrittssammler/-verteiler
44; 44B: zweiter Feuchtgas-Zuführungssammler/-verteiler
46: V-Nuten
50: Durchgangsöffnung
51: harzgefüllte Bereiche
52: ungefüllte Befeuchtungsmembran
53; 53B: Harzflächenkörper
54: Warmpreßmaschine
55: Flachbetteinrichtungen

Claims

Befeuchter, der folgendes aufweist: eine Vielzahl feuchtigkeitsdurchlässiger Befeuchtungsmembranen (12; 12B); und eine Vielzahl von Gasseparatoren (13, 14; 13B, 14B), bei denen jeweils ein oder zwei Kanäle auf mindestens einer Seite in einer Laminierrichtung offen ist bzw. sind, durch den bzw. die mindestens eines von einem trockenen Gas und einem feuchten Gas hindurchgeleitet wird; dadurch gekennzeichnet, daß eine Befeuchtungsmembran (12; 12B), ein Gasseparator (13, 14; 13B, 14B), eine weitere Befeuchtungsmembran (12; 12B) sowie ein weiterer Gasseparator (13, 14; 13B, 14B) in dieser Reihenfolge wiederholt übereinander laminiert sind oder ein Gasseparator (13, 14; 13B, 14B), eine Befeuchtungsmembran (12; 12B), ein weiterer Gasseparator (13, 14; 13B, 14B) in dieser Reihenfolge wiederholt übereinander laminiert sind; daß jeder der Gasseparatoren (13, 14; 13B, 14B) einen den einen oder die zwei Kanäle umgebenden rahmenförmigen Bereich (22) aufweist; und daß diejenigen Bereiche der Befeuchtungsmembranen (12; 12B), die beim Laminieren den rahmenförmigen Bereichen (22) der Gasseparatoren (13, 14; 13B, 14B) zugewandt gegenüberliegend angeordnet sind, mit einem Harz gefüllt sind.
Befeuchter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der rahmenförmigen Bereiche (22) durch ein Harz mit demjenigen Bereich einer entsprechenden Befeuchtungsmembran (12; 12B) verbunden ist, der dem rahmenförmigen Bereich (22) zugewandt gegenüberliegend angeordnet ist.
Befeuchter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Harz um ein erstarrtes Flüssigharz handelt.
Befeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Harz um ein thermoplastisches Harz mit einem höheren Schmelzpunkt als der Temperatur des feuchten Gases handelt.
Befeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Harz um ein heißschmelzendes Harz handelt, das aus einem Harz auf Polyolefinbasis als Hauptkomponente besteht.
Befeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das trockene Gas ein Gas ist, das einer Brennstoffzelle zugeführt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Befeuchters, der eine Vielzahl feuchtigkeitsdurchlässiger Befeuchtungsmembranen (12; 12B) und eine Vielzahl von Gasseparatoren (13, 14) aufweist, von denen jeder einen rahmenförmigen Bereich (22) und einen oder zwei Kanäle aufweist, der bzw. die in einer Laminierrichtung auf gegenüberliegenden Seiten offen ist bzw. sind und durch den bzw. die mindestens eines von einem trockenen Gas und einem feuchten Gas hindurchgeleitet wird, wobei eine Befeuchtungsmembran (12; 12B), ein Gasseparator (13, 14), eine weitere Befeuchtungsmembran (12; 12B) sowie ein weiterer Gasseparator (13, 14) in dieser Reihenfolge wiederholt übereinander laminiert werden, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch folgende Schritte: – Schneiden eines Harzflächenkörpers (53; 53B) in eine Formgebung von derjenigen Oberfläche des rahmenförmigen Bereichs (22) von jedem der laminierten Gasseparatoren (13, 14), die mit einer entsprechenden Befeuchtungsmembran (12; 12B) in Berührung ist; – Auflaminieren des zugeschnittenen Harzflächenkörpers (53; 53B) auf die entsprechende Befeuchtungsmembran (12; 12B); und – unter Druck erfolgendes Erwärmen des Harzflächenkörpers (53; 53B) von gegenüberliegenden Seiten von diesem her, um den Harzflächenkörper (53; 53B) zum Schmelzen zu bringen und dadurch ein in diesem vorhandenes Harz in die Befeuchtungsmembranen (12; 12B) einzubringen.
Verfahren zum Herstellen eines Befeuchters nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte: – wiederholtes Laminieren von einem Gasseparator (13, 14), einer Befeuchtungsmembran (12; 12B) mit dem in diese eingebrachten Harz, einem weiteren Gasseparator (13, 14) und einer weiteren Befeuchtungsmembran (12; 12B) mit dem in diese eingebrachten Harz übereinander in dieser Reihenfolge; und – unter Druck erfolgendes Erwärmen der Gasseparatoren (13, 14) und der Befeuchtungsmembranen (12; 12B) in in Laminierrichtung zusammengeklemmter Weise, um dadurch das Harz wieder zum Schmelzen zu bringen und die Gasseparatoren (13, 14) mit den Befeuchtungsmembranen (12; 12B) zu verbinden und dadurch einen Laminatkörper (2) herzustellen.
Verfahren zum Herstellen eines Befeuchters, der eine Vielzahl von übereinander laminierten Befeuchtungszellen (1; 1B) aufweist, von denen jede eine wasserdurchlässige Befeuchtungsmembran (12; 12B) sowie ein auf gegenüberliegende Seiten der Befeuchtungsmembran (12; 12B) auflaminiertes Paar von Gasseparatoren (13, 14) aufweist, wobei jeder Gasseparator (13, 14) einen rahmenförmigen Bereich (22) und einen auf einer Seite in Laminierrichtung offenen Kanal aufweist, durch den ein trockenes Gas oder ein feuchtes Gas hindurchgeleitet wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch folgende Schritte: – Schneiden eines Harzflächenkörpers (53; 53B) in eine Formgebung von derjenigen Oberfläche des rahmenförmigen Bereichs (22) jedes laminierten Gasseparators (13, 14), die mit einer entsprechenden Befeuchtungsmembran (12; 12B) in Berührung steht; – Auflaminieren des zugeschnittenen Harzflächenkörpers (53; 53B) auf die entsprechende Befeuchtungsmembran (12; 12B); – unter Druck erfolgendes Erwärmen des Harzflächenkörpers (53; 53B) von dessen gegenüberliegenden Seiten her, um dadurch den Harzflächenkörper (53; 53B) zum Schmelzen zu bringen und ein in diesem vorhandenes Harz in die Befeuchtungsmembranen (12; 12B) einzubringen; – Laminieren eines Paares der Gasseparatoren (13, 14) auf gegenüberliegende Seiten einer entsprechenden Befeuchtungsmembran (12; 12B) mit dem in diese eingebrachten Harz; und – unter Druck erfolgendes Erwärmen der Gasseparatoren (13, 14) und der entsprechenden Befeuchtungsmembran (12; 12B) in in Laminierrichtung zusammengeklemmter Weise, um dadurch das Harz wieder zum Schmelzen zu bringen und somit die Gasseparatoren (13, 14) mit der entsprechenden Befeuchtungsmembran (12; 12B) zu verbinden, um auf diese Weise eine jeweilige Befeuchtungszelle (1; 1B) herzustellen.
Verfahren zum Herstellen eines Befeuchters nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Einbringen des Harzes ein Paar zugeschnittene Harzflächenkörper (53; 53B) von gegenüberliegenden Seiten her auf die entsprechende Befeuchtungsmembran (12; 12B) auflaminiert werden und in Laminierrichtung in zusammengeklemmter Weise unter Druck erwärmt werden, um die Harzflächenkörper (53; 53B) zum Schmelzen zu bringen und dadurch das in diesen vorhandene Harz in die entsprechende Befeuchtungsmembran (12; 12B) einzubringen.
Verfahren zum Herstellen eines Befeuchters, der eine Vielzahl feuchtigkeitsdurchlässiger Befeuchtungsmembranen (12; 12B) sowie eine Vielzahl von Gasseparatoren (13, 14; 13B, 14B) aufweist, von denen jeder einen rahmenförmigen Bereich (22) und zwei Kanäle oder einen Kanal aufweist, die bzw. der in Laminierrichtung auf gegenüberliegenden Seiten offen sind bzw. ist und durch die bzw. den mindestens eines von einem trockenen Gas und einem feuchten Gas hindurchgeleitet wird, wobei eine Befeuchtungsmembran (12; 12B), ein Gasseparator (13, 14; 13B, 14B), eine weitere Befeuchtungsmembran (12; 12B) und ein weiterer Gasseparator (13, 14; 13B, 14B) in dieser Reihenfolge wiederholt übereinander laminiert werden, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch folgende Schritte: – wiederholtes Übereinander-Laminieren von einem Gasseparator (13, 14; 13B, 14B), einem Harzflächenkörper (53; 53B), der auf eine Formgebung von derjenigen Oberfläche des rahmenförmigen Bereichs (22) jedes laminierten Gasseparators (13, 14; 13B, 14B) zugeschnitten ist, die mit einer entsprechenden Befeuchtungsmembran (12; 12B) in Berührung ist, sowie von einer Befeuchtungsmembran (12; 12B) in dieser Reihenfolge; und – unter Druck erfolgendes Erwärmen der Gasseparatoren (13, 14; 13B, 14B), der Harzflächenkörper (53; 53B) und der Befeuchtungsmembranen (12; 12B) in in Laminierrichtung zusammengeklemmter Weise, um dadurch die Harzflächenkörper (53; 53B) zum Schmelzen zu bringen und die Gasseparatoren (13, 14; 13B, 14B) mit den Befeuchtungsmembranen (12; 12B) zu verbinden und auf diese Weise eine Laminatkörper (2) herzustellen.
Verfahren zum Herstellen eines Befeuchters nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt zum Bilden des Laminatkörpers ein Gasseparator (13, 14; 13B, 14B), ein Harzflächenkörper (53; 53B), eine Befeuchtungsmembran (12; 12B) sowie ein weiterer Harzflächenkörper (53; 53B) in dieser Reihenfolge wiederholt übereinander laminiert werden und in in Laminierrichtung zusammengeklemmter Weise unter Druck erwärmt werden, um die Harzflächenkörper (53; 53B) zum Schmelzen zu bringen und dadurch das in diesen vorhandene Harz in die Befeuchtungsmembranen (12; 12B) einzubringen, um auf diese Weise die Gasseparatoren (13, 14; 13B, 14B) mit den Befeuchtungsmembranen (12; 12B) zu verbinden und dadurch den Laminatkörper herzustellen.
Verfahren zum Herstellen eines Befeuchters nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gesamtdicke der Harzflächenkörper (53; 53B), deren Harz in die jeweiligen Befeuchtungsmembranen (12; 12B) eingebracht wird, größer gewählt wird als die Dicke einer jeden Befeuchtungsmembran (12; 12B).