DE102016014895A1

DE102016014895A1 - Befeuchtungseinrichtung, zum Beispiel für eine Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102016014895A1
Application number: DE102016014895.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Desjardins
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2017-07-06
Also published as: US10840521B2; US20170279138A1; US20210075035A1; CN107069063A; CN107069063B

Abstract

Eine Befeuchtungseinrichtung umfasst Hohlhülle und Befeuchterkern. Der Befeuchterkern beinhaltet einen Übertragungsbogen, eine Vielzahl von ersten Kanälen und eine Vielzahl von zweiten Kanälen. Der Übertragungsbogen umfasst ein durchlässiges Material, das eine Vielzahl von Abschnitten und eine Vielzahl von Schichten an Beabstandungsmaterialien aufweist. Die Vielzahl von ersten Kanälen ist konfiguriert, um Luftfluss in eine erste Richtung zu ermöglichen und um Luftfluss in eine zweite Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, zu verhindern. Die Vielzahl von zweiten Kanälen ist konfiguriert, um Luftfluss in die zweite Richtung zu ermöglichen und um Luftfluss in die erste Richtung zu verhindern. Die Befeuchtungseinrichtung umfasst einen Stapel an sich abwechselnden ersten Kanälen und zweiten Kanälen und die ersten Kanäle sind konfiguriert, um Flüssigkeit von Luft, die in mindestens einem der ersten Kanäle fließt, auf Luft, die in mindestens einem der zweiten Kanäle fließt, zu übertragen. Die Befeuchtungseinrichtung ist zur Verwendung in Brennstoffzellenstapel geeignet.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Befeuchtungseinrichtung, z. B. für eine Brennstoffzelle.
Hintergrund
In DE 10 2009 034 095 A1 , EP 1 261 992 B1 und der US-Patentanmeldung 14/663,504, die durch Verweis einbezogen ist, werden Befeuchtungseinrichtungen für Brennstoffzellen beschrieben, die eine Vielzahl von übereinanderliegenden Membranen aufweisen, die Strömungskanäle für den Durchlass von Feuchtigkeit und trockener Luft trennen. Wassermoleküle penetrieren die Membrane von dem feuchten zu dem trockenen Luftfluss, der somit mit Feuchtigkeit angereichert ist. Das Abgas der Brennstoffzelle kann als feuchter eingehender Luftfluss verwendet werden; wobei die Feuchtigkeit des Abgases durch die Membran in einen Frischluftfluss übertragen wird, der dann in den Einlass des Brennstoffzellensystems eingeführt wird, um Strom in einer elektrochemischen Reaktion zu erzeugen.
Kurzdarstellung
Es ist wünschenswert, eine Befeuchtungseinrichtung bereitzustellen, die eine ökonomische Gestaltung aufweist, mit der Feuchtigkeit auf effiziente Weise von einem feuchten zu einem trockenen Gasfluss übertragbar ist, wobei die Gasflüsse voneinander getrennt sind.
Weiter ist es wünschenswert, eine Befeuchtungseinrichtung bereitzustellen, die effizient Feuchtigkeit an den trockenen Gasfluss überträgt, während die Übertragung von Gas an den trockenen Gasfluss begrenzt wird.
In einer Ausführungsform umfasst ein Befeuchterkern eine erste Endplatte, eine zweite Endplatte, mindestens eine Dichtplatte, mindestens eine erste Übertragungsplatte und mindestens eine zweite Übertragungsplatte. Die erste Endplatte weist erste Ausrichtungsmerkmale auf und die zweite Endplatte weist zweite Ausrichtungsmerkmale auf. Die mindestens eine Dichtplatte umfasst ein erstes poröses Medium umspritzt mit einer Elastomerdichtung, die Ausrichtungslöcher aufweist. Die mindestens eine erste Einlassübertragungsplatte umfasst ein zweites poröses Medium umspritzt mit einem Polymerrahmen, der Einlässe und Auslässe aufweist, um einen Fluss an Flüssigkeit oder Gas in eine erste Richtung an einer Seite des porösen Mediums zu ermöglichen. Die mindestens eine zweite Übertragungsplatte umfasst ein zweites poröses Medium umspritzt mit einem Polymerrahmen, aufweisend
Diese und andere Merkmale und Ziele der Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen, die in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gelesen werden sollten, besser verständlich.
Bevor mindestens eine Ausführungsform der Erfindung detailliert erläutert wird, ist in dieser Hinsicht anzumerken, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Gestaltungsdetails und auf die Anordnungen der Komponenten, die in der Beschreibung dargelegt oder in den Zeichnungen illustriert werden, beschränkt ist. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen annehmen und auf verschiedene Arten in die Praxis umgesetzt und ausgeführt werden. Es ist ebenfalls anzumerken, dass die hierin verwendete Idiomatik und Terminologie sowie die Zusammenfassung lediglich der Beschreibung dienen und nicht als einschränkend betrachtet werden sollten.
Ein Fachmann als solcher wird erkennen, dass die Konzeption, auf der diese Offenbarung basiert, einfach als Basis für die Entwicklung anderer Strukturen, Verfahren und Systeme zum Ausführen der verschiedenen Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Es ist daher wichtig, dass die Ansprüche als solche äquivalenten Konstruktionen einschließend betrachtet werden, soweit sie nicht vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die begleitenden Zeichnungen, die in die Beschreibung eingebunden sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erklärung der Grundsätze der Erfindung.
1 zeigt eine Befeuchtungseinrichtung für eine Brennstoffzelle mit einer in ein Gehäuse eingefügte Kartusche;
2 zeigt eine Befeuchtungseinrichtung für eine Brennstoffzelle;
3a zeigt einen Befeuchterstapel;
3b zeigt eine Explosionsdarstellung des Befeuchterstapels;
4a–e zeigen eine Endplatte des Befeuchterstapels;
5a–d zeigen eine Dichtplatte des Befeuchterstapels;
6a–e zeigen eine Einlassplatte des Befeuchterstapels;
7 zeigt eine Schnittansicht des Befeuchterstapels;
8 zeigt eine Endkappe des Befeuchterstapels;
9a, b zeigen Ausführungsformen, bei denen eine Einlassplatte ein Stützelement beinhaltet;
10a zeigt ein Stützmedium; und
10b zeigt das Stützmedium zwischen zwei Schichten an Übertragungsmedium.
Beschreibung
Beim Beschreiben einer Ausführungsform der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt ist, wird aus Gründen der Klarheit eine spezifische Terminologie verwendet. Jedoch soll die Erfindung nicht auf die ausgewählten spezifischen Begriffe beschränkt sein und es ist anzumerken, dass jeder spezifische Begriff alle technischen Äquivalente beinhaltet, die auf eine ähnliche Weise funktionieren, um einen ähnlichen Zweck zu erreichen.
1 stellt eine Befeuchtungseinrichtung 1 für eine Brennstoffzelle dar, durch die Frischluft angereichert mit Feuchtigkeit in die Brennstoffzelle eingeführt wird, wobei die Frischluft ein Mindestmaß an Feuchtigkeit aufweist. In einem Gehäuse 2 weist die Befeuchtungseinrichtung 1 eine Kartusche 3 auf, um die Feuchtigkeit, die in einem Abgasfluss 7 enthalten ist, auf einen Fluss mit trockener Frischluft 6, der in die Brennstoffzelle eingeführt wird, zu übertragen. Die Kartusche 3 weist eine Stapeleinheit mit einer Vielzahl von wasserdurchlässigen Stoffschichten auf, die übereinander gestapelt sind, wobei jede davon Luftflüsse 6, 7 mit unterschiedlichem Feuchtigkeitsgehalt trennt. Die Stoffschichten trennen die Luftflüsse voneinander und ermöglichen gleichzeitig einen Feuchtigkeitsaustausch zwischen den Luftflüssen 6, 7 und so absorbiert der Fluss an trockener Frischluft 6 Feuchtigkeit von dem Fluss an feuchtem Abgas 7.
Das Gehäuse 2 der Befeuchtungseinrichtung 1 wird mit einem Frischluftkanal 4 bereitgestellt, durch den Umgebungsluft als Frischluftfluss 6 eingeführt wird. Der Frischluftkanal 4 umfasst einen Zuführabschnitt 4a vor der Kartusche 3 und einen Auslassabschnitt 4b nach der Kartusche.
Das Gehäuse 2 wird mit einem Abgaskanal 5 bereitgestellt, der durch einen Winkel von 90 Grad in Bezug auf den Frischluftkanal 4 versetzt ist und durch den Kanalabgase der mit Feuchtigkeit angereicherten Brennstoffzelle als Abgasfluss 7 durch die Kartusche geführt werden. Der Abgaskanal 5 weist einen Zuführabschnitt 5a vor der Kartusche 3 und einen Auslassabschnitt 5b nach der Kartusche auf.
Der Frischluftfluss 6 und der Abgasfluss 7 schneiden sich gemäß der Ausrichtung der Kanäle 4 und 5 in einem Winkel von 90 Grad; jedoch sind die Luftflüsse 6 und 7 in der Kartusche 3 durch die wasserdurchlässigen Faserschichten getrennt, die nur einen Wasseraustausch von dem Abgasfluss mit hohem Feuchtigkeitsgehalt 7 zu dem trockenen Frischluftfluss 6 ermöglichen.
Die zwei Gasflüsse können in anderen Winkeln als den in der Zeichnung gezeigten im Wesentlichen 90 Grad angeordnet sein, z. B. als eine Anordnung im Gegenfluss mit einem Winkel zwischen den zwei Gasflüssen von im Wesentlichen 180 Grad, oder anderen vorteilhaften Gestaltungen.
2 stellt eine Brennstoffzellenbefeuchtungseinrichtung 1 dar, die einen Befeuchterstapelkern 200, zwei Einlassendkappen 210a–b und zwei Auslassendkappen 220a–b aufweist. Der Befeuchterstapel beinhaltet zwei Endplatten, mindestens eine Übertragungsplatte und mindestens zwei Dichtplatten. Die Übertragungsplatte beinhaltet erste Einlässe, die ermöglichen, dass ein erster Luftfluss von einer ersten Einlasskappe 210a eintritt und an einer ersten Seite der Übertragung zu einer ersten Auslassendkappe 220a fließt. Die Übertragungsplatte beinhaltet zweite Einlässe, die ermöglichen, dass ein zweiter Luftfluss von einer zweiten Einlassendkappe 210b eintritt und an einer zweiten Seite der Übertragungsplatte zu einer zweiten Auslassendkappe 220b fließt. Die Dichtplatten verhindern, dass der Luftfluss in andere Schichten des Befeuchterstapels entweicht. Die Übertragungsplatte umfasst einen Rahmen und ein poröses Befeuchtermedium. Der erste Luftfluss ist ein Luftfluss, der ”trockene” Luft umfasst und der zweite Luftfluss ist ein Luftfluss, der ”feuchte” Luft umfasst. Feuchtigkeit wird durch das poröse Befeuchtermedium von dem nassen Luftfluss auf den trockenen Luftfluss übertragen. Die Merkmale der Befeuchtungseinrichtung 1 und des Befeuchterstapelkerns 200 werden nachfolgend detaillierter beschrieben.
3a stellt den Befeuchterstapelkern 200 ohne die Endkappen dar. Der Befeuchterkernstapel 200 weist erste Einlässe 300a auf, die ermöglichen, dass Luftfluss in einer ersten Richtung in den Befeuchterstapelkern 200 eintritt. Der Befeuchterkernstapel 200 weist zweite Einlässe 300b auf, die ermöglichen, dass Luftfluss in einer zweiten Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung ist, in den Befeuchterstapelkern 200 eintritt.
3b zeigt eine Explosionsdarstellung des Befeuchterzellstapels. Der Befeuchterstapel beinhaltet eine Bodenendplatte 310a, sich wiederholende Dichtplatten 320, 320a, 320b und Übertragungsplatten 330, 330a. Wie vorstehend beschrieben, beinhalten die Übertragungsplatten 330, 330a erste Einlässe 300a, die Luftfluss entlang einer ersten Seite der Übertragungsplatte in eine erste Richtung ermöglichen. Die Übertragungsplatten 330, 330a beinhalten auch zweite Einlässe 300b, die Luftfluss entlang einer zweiten Seite der Übertragungsplatte 330, 330a in eine zweite Richtung ermöglichen. Die Dichtplatten 320, 320a, 320b verhindern, dass Luftfluss in die erste Richtung einer Platte Luftfluss in die zweite Richtung einer anderen Übertragungsplatte stört.
Die 4a–e zeigen die Endplatten aus verschiedenen Ansichten. 4a zeigt eine äußere Seite der Endplatte 310. Die äußere Seite ist die Seite, die sich an der Außenseite der Befeuchtungseinrichtung befindet und nicht neben einer Dichtplatte oder einer Übertragungsplatte liegt. Die äußere Seite kann wie gezeigt glatt sein oder kann ein Muster aufweisen, das einen korrekten Sitz in einem Fahrzeugfach vereinfacht. 4b zeigt eine Seitenansicht der Endplatte 310. In der dargestellten Ausführungsform weist die Endplatte eine im Wesentlichen einheitliche Dicke auf. Jedoch ist in einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform die Endplatte in einem mittigen Abschnitt dicker, um zusätzliche Stärke und Festigkeit bereitzustellen. 4c ist eine Draufsicht einer Innenseite der Endplatte. 4d ist eine andere Ansicht der Endplatte 310. 4e ist eine Explosionsdarstellung der Endplatte. Die Endplatte beinhaltet Ausrichtungsmerkmale 410, die zu Merkmalen an der Dichtplatte 320 passen und Schnappmerkmale 420, die zur Einlassplatte 330 passen. Die Endplatte beinhaltet auch Schienen 430, um die Anbringung der Endkappen 210a–b, 220a–b an dem Befeuchterstapel zu vereinfachen. Die Endplatte umfasst ein steifes Material wie z. B. Kunststoff oder Metall.
Die 5a–d zeigen die Dichtplatte 320. Die Dichtplatte 320 umfasst ein poröses Befeuchtermedium umspritzt mit einer thermoplastischen Elastomerdichtung 321. Die Dichtplatte 320 funktioniert als Übertragungsmedium und dichtet zwischen den Übertragungsplatten 330, 330a ab. 5a zeigt eine Draufsicht der Dichtplatte 320. 5b zeigt eine Seitenansicht der Dichtplatte 320. 5c ist eine andere Ansicht der Dichtplatte 320. 5d ist eine Explosionsschnittdarstellung der Dichtplatte. Die thermoplastische Elastomerdichtung 321 beinhaltet eine Vielzahl von Ausrichtungslöchern 510. Ausrichtungslöcher 510 in der Dichtung agieren als Paarungsmerkmal für die Einlassplatten 330 und Endplatten 310. Ausrichtungslöcher 510 stellen auch einen ordentlichen Zusammenbau sicher, während sie außerdem dabei helfen, das Medium während des Umspritzverfahrens auszurichten und zu sichern. Das poröse Befeuchtermedium umfasst ein Medium, das Feuchtigkeit von einer nassen Seite des Mediums zu einer trockenen Seite des Mediums ist umgeben von der Elastomerdichtung 321 überträgt. In einer Ausführungsform umfasst die poröse Befeuchtungseinrichtung ein eng gewebtes Cellulosematerial, das Feuchtigkeit absorbiert und anschwillt, wodurch ein ”abgedichteter” Zustand erzeugt wird. In einer anderen Ausführungsform umfasst das poröse Befeuchtermedium ein geschichtetes Medium mit einer Schicht aus einem nicht gewebten Polyesterelastomer eingefügt zwischen zwei Schichten aus nicht gewebter Cellulose. Es kann ein beliebiges geeignetes Medium verwendet werden. Das wichtige Merkmal des Mediums ist, dass Medium die Übertragung von 70% der Luft zwischen dem trockenen Luftfluss und dem nassen Luftfluss blockiert, das Medium eine ausreichende Übertragung von Feuchtigkeit ermöglicht und das Medium einen höheren Schmelzpunkt als die thermische Kunststoffelastomerabdichtung aufweist.
In der in 5a–d dargestellten Ausführungsform ist die Oberseite der Dichtplatte im Wesentlichen identisch mit einer Unterseite der Dichtplatte. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass ein einfacherer Zusammenbau des Befeuchterstapels ermöglicht wird. In einer alternativen Ausführungsform enthält die Unterseite der Dichtplatte ein anderes Muster an Ausrichtungslöchern als die Oberseite.
Die 6a–e zeigen die Übertragungsplatte 330. Übertragungsplatte 330 umfasst ein poröses Befeuchtermedium umspritzt mit einem thermoplastischen Polymerrahmen. 6a zeigt eine Draufsicht der Übertragungsplatte. 6b zeigt eine Seitenansicht der Übertragungsplatte. 6c zeigt eine Unteransicht der Übertragungsplatte. 6d ist eine andere Ansicht der Dichtplatte. 6e ist eine Explosionsschnittdarstellung der Übertragungsplatte. Der thermoplastische Polymerrahmen 331 beinhaltet eine Vielzahl von Ausrichtungsmerkmalen 610. Die Ausrichtungsmerkmale 610 sind auf die Ausrichtungslöcher 510 ausgerichtet, um sicherzustellen, dass Dichtplatte 320 ordentlich ausgerichtet und orientiert ist. Die sich wiederholende Platte weist abwechselnde Einlässe 300b und Auslässe 620a auf, die Fluss des Mediums an beiden Seiten ermöglichen, um bei Stapelung mehrere sich abwechselnde Strömungskanäle zu erzeugen. Schnappmerkmale 630 sind konfiguriert, um zu ermöglichen, dass die Platten gestapelt und aneinander befestigt werden, wobei Spannung gehalten wird, die für die strukturelle Integrität erforderlich ist. Abhängig von der tatsächlichen Position der Übertragungsplatte im Befeuchterstapel 200 sind die Schnappmerkmale 630 mit benachbarter Übertragungsplatte 330 oder mit einer benachbarten Endplatte 310 (siehe z. B. 7) verbunden. Das poröse Befeuchtermedium umfasst ein Medium, das Feuchtigkeit von einer nassen Seite des Mediums zu einer trockenen Seite des Mediums überträgt. In einer Ausführungsform umfasst die poröse Befeuchtungseinrichtung ein eng gewebtes Cellulosematerial, das Feuchtigkeit absorbiert und anschwillt, wodurch ein ”abgedichteter” Zustand erzeugt wird. In einer anderen Ausführungsform umfasst das poröse Befeuchtermedium ein geschichtetes Medium mit einer Schicht aus einem nicht gewebten Polyesterelastomer eingefügt zwischen zwei Schichten aus nicht gewebter Cellulose. Es kann ein beliebiges geeignetes Medium verwendet werden. Das wichtige Merkmal des Mediums ist, dass Medium die Übertragung von 70% der Luft zwischen dem trockenen Luftfluss und dem nassen Luftfluss blockiert, das Medium eine ausreichende Übertragung von Feuchtigkeit ermöglicht und das Medium einen höheren Schmelzpunkt als thermischer Kunststoffpolymerrahmen aufweist.
7 ist eine Explosionsschnittdarstellung eines beispielhaften Befeuchterstapels. Wie vorstehend beschrieben, ermöglichen die ersten Einlässe 300a Luftfluss in eine erste Richtung 700a entlang erster Kanäle, die in dem Befeuchterstapel durch die Dichtplatten und die Übertragungsplatten gebildet sind, zu ersten Auslässen. Die zweiten Einlässe 300b ermöglichen Luftfluss in eine zweite Richtung 700b entlang zweiter Kanäle, die in dem Befeuchterstapel durch die Dichtplatten und die Übertragungsplatten gebildet werden, zu zweiten Auslässen. Die Dichtplatten dichten die Rahmen der Übertragungsplatten ab, wodurch verhindert wird, dass Luft oder Flüssigkeit mit Ausnahme von den Auslässen aus dem Befeuchterstapel entweicht. Weiter verhindert die Dichtungsmaßnahme, dass Luftfluss in die erste Richtung Kanäle mit Luftfluss in die zweite Richtung durchquert.
8 zeigt eine Endkappe 800 des Befeuchterstapels und wie die Endkappe auf den Befeuchterstapel passt. Die Endkappe 800 beinhaltet eine Öffnung 810, einen Anschluss 820 und Kanten 830. Die Öffnung ist größenbemessen, dass sie auf eine Seite des Befeuchterstapels passt und die Schiene 430 in Eingriff nimmt. Die Endkappe ist durch eine geeignete Technik wie z. B. ein Schweißverfahren mit dem Befeuchterstapel verbunden. Das Schweißverfahren kann u. a. Heizelementschweißen, Vibrationsschweißen, Ultraschallschweißen und Warmgasschweißen beinhalten. Die Endplatte umfasst ein geeignetes Material wie z. B. ein Polymer, Kunststoff oder Metall. Die Kanten stellen zusätzliche Steifheit und strukturelle Integrität bereit. In einer anderen Ausführungsform sind die Kanten weggelassen, da die Endkappe 800 eine ausreichende Stärke und Steifheit ohne Kanten aufweist. Die Endkappe 800 ist als Einlassendkappe 210a, b geeignet und der Anschluss agiert als Einlass. Die Endkappe ist auch als Auslassendkappe 220a, b geeignet und der Anschluss agiert als Auslass.
9a zeigt eine Ausführungsform, in der die Übertragungsplatte 330 Rippen 900 beinhaltet. Die Rippen sind in den Rahmen der Übertragungsplatte in eine Richtung des beabsichtigten Luftflusses gegossen und stellen eine Stütze für das Übertragungsmedium bereit. 9b zeigt eine Übertragungsplatte mit einem alternativen Rippenmuster, das den Fließweg der Luft anpasst. Es könnten alternative Rippenmuster verwendet werden, um Fließwege und -längen anzupassen. In der gezeigten Ausführungsform sind die Rippen 900 mit mehreren Wellenformen und/oder in einem Wellenmuster gestaltet, um effizientesten Einfluss auf Fließeigenschaften bereitzustellen und/oder um turbulenten Fluss zu erreichen, der möglicherweise Übertragungsleistung verbessert.
10a zeigt ein Beabstandungsmaterial. 10b zeigt eine Ausführungsform, bei der das Beabstandungsmaterial bereitgestellt wird, um das Übertragungsmedium zwischen jeder Schicht an Übertragungsplatte und Dichtplatte zu schichten. Das Beabstandungsmaterial ist eine äußerst poröse thermoplastische Spinnpolymerstruktur, die dem Übertragungsmedium eine Stütze bereitstellt, während außerdem ein turbulenter Fließweg bereitgestellt wird, um dabei zu helfen, die variierenden Flussströme über das Übertragungsmedium mit mechanischer Trennung der Feuchtigkeit von der Luft und auf die Medienoberfläche zu verteilen. Z. B. kann das Beabstandungsmaterial ein Kunststoffmaterial oder ein Elastomer sein.
Ein Vorteil des offenbarten Systems ist, dass sich wiederholende Einlassmuster und Dichtplatten die Erzeugung vieler Befeuchterstapelgrößen ermöglichen, um mehrere Anwendungen zu bedienen, abhängig von der Menge an Medium, die für die Anwendung benötigt wird. Die Komponenten, die den Kern bilden, bleiben gleich und werden einfach so oft wie nötig wiederholt. Für jede Befeuchterstapelgröße wird eine neue Endkappe in einer geeigneten Größe bereitgestellt. Die Mindeststapelgröße umfasst zwei Endplatten und eine Übertragungsplatte. Es werden Übertragungsplatten und Dichtplatten hinzugefügt, um einen Befeuchterstapel bereitzustellen, der dazu in der Lage ist, eine erforderliche Menge an Feuchtigkeit von der nassen Luft auf die trockene Luft zu übertragen. Weiter können die Abmessungen der Platten variiert werden, um dem Befeuchterstapel zu ermöglichen, in ein Kraftfahrzeug zu passen.
Die vielen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der detaillierten Patentschrift ersichtlich. Somit sollen die angehängten Ansprüche all solche Merkmale und Vorteile der Erfindung abdecken, die in den wahren Geist und Umfang der Erfindung fallen. Da einem Fachmann problemlos zahlreiche Modifikationen und Variationen in den Sinn kommen, wird weiter nicht gewünscht, die Erfindung genau auf die dargestellte und beschriebene Gestaltung und Bedienung zu beschränken. Entsprechend können alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente im Umfang der Erfindung enthalten sein.
Obwohl diese Erfindung durch Bezug auf spezifische Ausführungsformen dargestellt worden ist, ist für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die eindeutig in den Umfang der Erfindung fallen. Die Erfindung soll breit im Sinn und Umfang der angehängten Ansprüche geschützt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009034095 A1 [0002]
EP 1261992 B1 [0002]

Claims

Befeuchtungseinrichtung, umfassend: einen Befeuchterkern (200), umfassend: eine erste Endplatte (310a), umfassend erste Ausrichtungsmerkmale (410); eine zweite Endplatte (310b), umfassend zweite Ausrichtungsmerkmale (410); mindestens eine Dichtplatte (320, 320a, 320b), umfassend ein erstes poröses Medium umspritzt mit einer Elastomerdichtung (321) und die Elastomerdichtung (321) beinhaltet Ausrichtungslöcher (510); mindestens eine erste Einlassübertragungsplatte (330), umfassend ein zweites poröses Medium umspritzt mit einem Polymerrahmen (331), der Einlässe (300b) und Auslässe (620a) aufweist, um einen Fluss an Flüssigkeit oder Gas in eine erste Richtung (700a) an einer Seite des porösen Mediums zu ermöglichen, wobei der Polymerrahmen (331) erste Paarungsmerkmale (610) beinhaltet, um sich mit den ersten Ausrichtungsmerkmalen (410), den Ausrichtungslöchern (510) oder den zweiten Ausrichtungsmerkmalen (410) zu paaren; und mindestens eine zweite Einlassübertragungsplatte (330a), umfassend das zweite poröse Medium umspritzt mit einem Polymerrahmen (331), der Einlässe (300b) und Auslässe (620a) aufweist, um einen Fluss an Flüssigkeit oder Gas in eine zweite Richtung (700b) an einer Seite des porösen Mediums zu ermöglichen, wobei der Polymerrahmen (331) zweite Paarungsmerkmale (610) beinhaltet, um sich mit den ersten Ausrichtungsmerkmalen (610), den Ausrichtungslöchern (510) oder den zweiten Ausrichtungsmerkmalen (410) zu paaren; wobei die Ausrichtungslöcher (510) in der mindestens einen Dichtplatte (320) als Paarungsmerkmal mit mindestens einem von den ersten Ausrichtungsmerkmalen (410), den zweiten Ausrichtungsmerkmalen (410), den ersten Paarungsmerkmalen (610) und den zweiten Paarungsmerkmalen (610) agieren; wobei der Befeuchterkern (200) einen Stapel der ersten Endplatte (310a), eine erste Dichtplatte (320), die auf die erste Endplatte (310a) gestapelt ist, eine erste Einlassübertragungsplatte (330), die auf die erste Dichtplatte (320) gestapelt ist und wobei die ersten Ausrichtungsmerkmale (410) die erste Einlassübertragungsplatte (330) ausrichten, um einen Fluss an Gas oder Flüssigkeit in die erste Richtung (700a) zu ermöglichen, eine zweite Dichtplatte (320a), die auf die erste Einlassübertragungsplatte (330) gestapelt ist, eine zweite Einlassübertragungsplatte (330a), die auf die zweite Dichtplatte (320a) gestapelt ist und wobei die zweiten Ausrichtungsmerkmale (410) die zweite Einlassübertragungsplatte (330a) orientieren, um einen Fluss an Gas oder Flüssigkeit in die zweite Richtung (700b) im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung zu ermöglichen, eine dritte Dichtplatte (320b), die auf die zweite Einlassübertragungsplatte (330a) gestapelt ist, und die zweite Endplatte (310b), die auf die dritte Dichtplatte (320b) gestapelt ist, umfasst.
Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einlassübertragungsplatte (330) einen Fluss an nasser Luft empfängt, die zweite Einlassübertragungsplatte (330a) einen Fluss an trockener Luft empfängt und das erste poröse Medium und das zweite poröse Medium Feuchtigkeit von der nassen Luft zu der trockenen Luft übertragen.
Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einlassübertragungsplatte (330) einen Fluss an trockener Luft empfängt, die zweite Einlassübertragungsplatte (330a) einen Fluss an nasser Luft empfängt und das erste poröse Medium und das zweite poröse Medium Feuchtigkeit von der nassen Luft zu der trockenen Luft übertragen.
Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter ein Stützmedium umfasst, das zwischen der ersten Dichtplatte (320) und der ersten Einlassübertragungsplatte (330), zwischen der ersten Einlassübertragungsplatte (330) und der zweiten Dichtplatte (320a), zwischen der zweiten Dichtplatte (320a) und der zweiten Einlassübertragungsplatte (330a) und zwischen der zweiten Einlassübertragungsplatte (330a) und der dritten Dichtplatte (320b) bereitgestellt wird.
Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützmedium ein poröses thermoplastisches Spinnpolymer umfasst, das konfiguriert ist, um einen turbulenten Fließweg bereitzustellen, um dabei zu helfen, den Fluss an Flüssigkeit oder Gas zu verteilen.
Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einlassübertragungsplatte (330) eine Vielzahl von Medienstützstrukturen (900) umfasst, die in den Polymerrahmen (331) gegossen sind.
Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Medienstützstrukturen (900) eine Vielzahl von Rippen (900) umfasst, die in der ersten Richtung orientiert sind.
Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Rippen (900) ein Muster aufweist, das konfiguriert ist, um einen turbulenten Fließweg bereitzustellen, um dabei zu helfen, den Fluss an Flüssigkeit oder Gas zu verteilen, insbesondere eine nicht lineare Gestaltung mit einer oder mehreren Biegungen oder Kurven und/oder einer Wellenform aufweisend.
Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerdichtung (321) eine thermoplastische Elastomerdichtung (321) umfasst, die konfiguriert ist, um zwischen der ersten Einlassplatte und der zweiten Einlassplatte abzudichten.
Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungslöcher (510) so angeordnet sind, dass die mindestens eine erste Einlassübertragungsplatte (330) nur orientiert sein kann, um einen Flüssigkeiten- oder Gasfluss in die erste Richtung (700a) zu ermöglichen und die mindestens eine zweite Übertragungsplatte nur orientiert sein kann, um zu ermöglichen, dass Flüssigkeit oder Gas in die zweite Richtung (700b) fließt.
Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (331) ein thermoplastisches Polymer umfasst, das Schnappmerkmale (630) aufweist, die konfiguriert sind, um den Rahmen (331) mit einem anderen Rahmen (331) einer benachbarten Platte, Einlassübertragungsplatte (330, 330a) oder einer der Endplatten (310a, 310b) zu paaren.
Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter Folgendes umfasst: mindestens eine Einlasskappe (210a, b), die einen Einlassendanschluss aufweist; und mindestens eine Auslasskappe (220a, b), die einen Auslassendanschluss aufweist, wobei die Einlassendkappe (210a, b) und die Auslassendkappe (220a, b) an Befeuchterkern (200) angebracht sind.
Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einlassendkappe (210a, b) durch Schweißverfahren, insbesondere Heizelementschweißen, Vibrationsschweißen, Ultraschallschweißen und/oder Warmgasschweißen an dem Befeuchterkern (200) angebracht ist.
Befeuchtungseinrichtung, umfassend: einen Befeuchterkern (200), der sich in dem Raum der Hohlhülle befindet, wobei der Befeuchterkern (200) folgendes umfasst: eine erste Endplatte (310a), umfassend erste Ausrichtungsmerkmale (410); eine zweite Endplatte (310b), umfassend zweite Ausrichtungsmerkmale (410); eine Vielzahl von Dichtplatten (320, 320a, 320b), wobei jede Dichtplatte (320, 320a, 320b) ein erstes poröses Medium umspritzt mit einer Elastomerdichtung (321) und Ausrichtungslöcher (510) umfasst; mindestens zwei erste Einlassübertragungsplatten (330), umfassend ein zweites poröses Medium umspritzt mit einem Polymerrahmen (331), der Einlässe (300b) und Auslässe (620a) aufweist, um einen Fluss an Flüssigkeit oder Gas in eine erste Richtung (700a) an einer Seite des porösen Mediums zu ermöglichen, wobei der Polymerrahmen (331) erste Paarungsmerkmale (610) beinhaltet, um sich mit den ersten Ausrichtungsmerkmalen (410), den Ausrichtungslöchern (510) oder den zweiten Ausrichtungsmerkmalen (410) zu paaren; und mindestens zwei zweite Einlassübertragungsplatten (330a), umfassend das zweite poröse Medium umspritzt mit einem Polymerrahmen (331), der Einlässe (300b) und Auslässe (620a) aufweist, um einen Fluss an Flüssigkeit oder Gas in eine zweite Richtung (700b) an einer Seite des porösen Mediums zu ermöglichen, wobei der Polymerrahmen (331) zweite Paarungsmerkmale (610) beinhaltet, um sich mit den ersten Ausrichtungsmerkmalen (410), den Ausrichtungslöchern (510) oder den zweiten Ausrichtungsmerkmalen (410) zu paaren; wobei die Ausrichtungslöcher (510) in der mindestens einen Dichtplatte (320, 320a, 320b) als Paarungsmerkmal mit mindestens einem von den ersten Ausrichtungsmerkmalen (410), den zweiten Ausrichtungsmerkmalen (410), den ersten oder zweiten Paarungsmerkmalen (610) agieren; wobei der Befeuchterkern (200) einen Stapel der ersten Endplatte (310a), eine erste Dichtplatte (320), die auf die erste Endplatte (310a) gestapelt ist, eine erste Einlassübertragungsplatte (330), die auf die erste Dichtplatte (320) gestapelt ist und wobei die ersten Ausrichtungsmerkmale (410) die erste Einlassübertragungsplatte (330) ausrichten, um einen Fluss an Gas oder Flüssigkeit in die erste Richtung (700a) zu ermöglichen, eine zweite Dichtplatte (320a), die auf die erste Einlassübertragungsplatte (330) gestapelt ist, eine zweite Einlassübertragungsplatte (330a), die auf die zweite Dichtplatte (320a) gestapelt ist und wobei die zweiten Ausrichtungsmerkmale (410) die zweite Einlassübertragungsplatte (330a) orientieren, um einen Fluss an Gas oder Flüssigkeit in die zweite Richtung (700b) senkrecht zur ersten Richtung (700a) zu ermöglichen, eine dritte Dichtplatte (320b), die auf die zweite Einlassübertragungsplatte (330a) gestapelt ist, eine andere Einlassübertragungsplatte (330, 330a), die auf die dritte Dichtplatte (320b) gestapelt ist, eine vierte Dichtplatte, die auf die andere Einlassübertragungsplatte gestapelt ist, eine andere Übertragungsplatte, die auf die vierte Dichtplatte gestapelt ist, eine fünfte Dichtplatte, die auf die andere zweite Übertragungsplatte gestapelt ist, und die zweite Endplatte, die auf die fünfte Dichtplatte gestapelt ist, umfasst.