DE102020209690A1 - humidifier - Google Patents

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Swen-Juri Bauer
Andreas Grüner
Aleksandar Radlovic
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Befeuchter (1) für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere zum Antreiben eines Fahrzeugs. Der Befeuchter (1) weist ein Gehäuse (3) mit einem Innenraum (4) und einen Membranblock (2) mit vier in Längsrichtung (LR) ausgerichteten Längskanten (5) auf. Der Membranblock (2) ist in dem Innenraum (4) des Gehäuses (3) aufgenommen und zu dem Gehäuse (3) im entlang der Längskanten (5) abgedichtet.Erfindungsgemäß weist der Befeuchter (1) vier längliche und in Längsrichtung (LR) ausgerichtete Dichteinheiten (6) auf, wobei die jeweiligen Dichteinheiten (6) das Gehäuse (3) und den Membranblock (2) im Bereich der Längskanten (5) kraft- und/oder formschlüssig verbinden und den Membranblock (2) zu dem Gehäuse (3) abdichten.The invention relates to a humidifier (1) for a fuel cell system, in particular for driving a vehicle. The humidifier (1) has a housing (3) with an interior (4) and a membrane block (2) with four longitudinal edges (5) aligned in the longitudinal direction (LR). The membrane block (2) is accommodated in the interior (4) of the housing (3) and sealed to the housing (3) along the longitudinal edges (5). According to the invention, the humidifier (1) has four elongated longitudinally (LR) aligned Sealing units (6), the respective sealing units (6) connecting the housing (3) and the membrane block (2) in the area of the longitudinal edges (5) in a non-positive and/or positive manner and connecting the membrane block (2) to the housing (3). seal.

Description

Die Erfindung betrifft einen Befeuchter für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere zum Antreiben eines Fahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a humidifier for a fuel cell system, in particular for driving a vehicle, according to the preamble of claim 1.

Ein gattungsgemäßer Befeuchter umfasst üblicherweise ein Gehäuse und ein Membranblock, der in dem Gehäuse aufgenommen ist. Ein derartiger Befeuchter kann insbesondere für ein Brennstoffzellensystem vorgesehen sein. Das Brennstoffzellensystem kann insbesondere zum Antrieb von Fahrzeugen verwendet werden. Durch den Befeuchter werden zwei Luftströme geführt, die miteinander Feuchte austauschen können. Sowohl die beiden Luftströme als auch der Membranblock an sich werden nach außen abgedichtet. Aus DE 10 2014 006 394 A1 ist bekannt, den Membranblock in dem Gehäuse durch mehrere elastische Dichtungen abzudichten. Nachteiligerweise ist ein derartiges Abdichten sehr aufwändig. Ferner können Toleranzen zwischen dem Gehäuse und dem Membranblock nur geringfügig ausgeglichen werden.A humidifier of this type usually includes a housing and a membrane block which is accommodated in the housing. Such a humidifier can be provided in particular for a fuel cell system. The fuel cell system can be used in particular to drive vehicles. Two streams of air are guided through the humidifier, which can exchange moisture with one another. Both the two air flows and the membrane block itself are sealed off from the outside. Out DE 10 2014 006 394 A1 is known to seal the membrane block in the housing by several elastic seals. A disadvantage is that such sealing is very complex. Furthermore, tolerances between the housing and the membrane block can only be slightly compensated.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Befeuchter der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Insbesondere sollen auch größere Toleranzen zwischen dem Gehäuse und dem Membranblock ausgleichbar sein.The object of the invention is therefore to specify an improved or at least alternative embodiment for a humidifier of the generic type, in which the disadvantages described are overcome. In particular, it should also be possible to compensate for larger tolerances between the housing and the diaphragm block.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this object is achieved by the subject matter of independent claim 1 . Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Ein Befeuchter ist für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere zum Antreiben eines Fahrzeugs, vorgesehen. Der Befeuchter weist ein Gehäuse mit einem Innenraum und einen Membranblock mit vier in Längsrichtung ausgerichteten Längskanten auf. Der Membranblock ist in dem Innenraum des Gehäuses aufgenommen und zu dem Gehäuse zumindest entlang der Längskanten abgedichtet. Erfindungsgemäß weist der Befeuchter vier längliche und in Längsrichtung ausgerichtete Dichteinheiten auf. Die jeweiligen Dichteinheiten verbinden dabei das Gehäuse und den Membranblock an seinen Längskanten kraft- und/oder formschlüssig und dichten den Membranblock zu dem Gehäuse ab. Durch die erfindungsgemäße Dichteinheit können in dem Befeuchter im Vergleich zu bekannten elastischen Dichtungen höhere Toleranzen und Ungenauigkeiten bzw. Formschrägen des Membranblocks und des Gehäuses ausgeglichen werden. Vorteilhafterweise können dadurch die Herstellung vereinfacht und die Herstellungskosten reduziert werden.A humidifier is provided for a fuel cell system, in particular for driving a vehicle. The humidifier has a housing with an interior space and a membrane block with four longitudinally aligned longitudinal edges. The membrane block is accommodated in the interior of the housing and sealed to the housing at least along the longitudinal edges. According to the invention, the humidifier has four elongate sealing units aligned in the longitudinal direction. The respective sealing units connect the housing and the membrane block at its longitudinal edges in a non-positive and/or positive manner and seal the membrane block from the housing. Due to the sealing unit according to the invention, higher tolerances and inaccuracies or drafts of the membrane block and the housing can be compensated for in the humidifier compared to known elastic seals. This advantageously simplifies production and reduces production costs.

Der Membranblock ist in dem Gehäuse aufgenommen, das üblicherweise aus einem hohlzylindrischen Mittelgehäuse und zwei Abschlussdeckeln gebildet ist. Die Längsrichtung des Membranblocks fällt dabei mit der Längsmittelachse des Membranblocks und der Längsmittelachse des hohlzylindrischen Mittelgehäuses zusammen. Die Umfangsrichtung umläuft dann die Längsrichtung. Die Abschlussdeckel sind dann zweckgemäß quer zur Längsrichtung ausgerichtet und schließen das hohlzylindrische Mittelgehäuse des Gehäuses beidseitig ab.The membrane block is accommodated in the housing, which is usually formed from a hollow-cylindrical middle housing and two end covers. The longitudinal direction of the membrane block coincides with the longitudinal center axis of the membrane block and the longitudinal center axis of the hollow-cylindrical center housing. The circumferential direction then runs around the longitudinal direction. The end covers are then appropriately aligned transversely to the longitudinal direction and close the hollow-cylindrical middle housing of the housing on both sides.

Der Membranblock ist zur Feuchtigkeitsübertragung von einem von dem Brennstoffzellensystem abgeführten Abluftstrom zu einem dem Brennstoffzellensystem zuzuführenden Zuluftstrom vorgesehen. Zur Führung des Abluftstroms und des Zuluftstrom durch den Befeuchter sind in dem Innenraum vier Lufträume vorgesehen. Die genannten vier Lifträume sind in der Umfangsrichtung um den Membranblock herum angeordnet und in der Umfangsrichtung durch die jeweiligen Dichteinheiten luftdicht voneinander getrennt. Die Dichteinheiten sind dabei an den Längskanten des Membranblocks angeordnet und dichten den Membranblock über seine gesamte in Längsrichtung definierte Länge zu dem Gehäuse ab.The membrane block is provided for the transfer of moisture from an exhaust air flow discharged from the fuel cell system to an inlet air flow to be supplied to the fuel cell system. Four air spaces are provided in the interior to guide the flow of exhaust air and the flow of incoming air through the humidifier. The above four lift rooms are arranged in the circumferential direction around the diaphragm block and are airtightly separated from each other in the circumferential direction by the respective sealing units. The sealing units are arranged on the longitudinal edges of the membrane block and seal the membrane block over its entire length defined in the longitudinal direction from the housing.

Vorteilhafterweise kann die jeweilige Dichteinheit federnd sein und zwischen dem Gehäuse und dem Membranblock dichtend eingeklemmt sein. Der Begriff „federnd“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die jeweilige Dichteinheit sich ausschließlich elastisch verformt bzw. nur vernachlässigbar gering plastisch verformt.Advantageously, the respective sealing unit can be resilient and can be clamped in a sealing manner between the housing and the diaphragm block. In this context, the term “resilient” means that the respective sealing unit only deforms elastically or only plastically deforms to a negligible extent.

Vorteilhafterweise kann die jeweilige Dichteinheit zum Abdichten des Membranblocks an der jeweiligen Längskante durch wenigstens ein separates Dichtelement und eine längliche Nut gebildet sein. Das jeweilige Dichtelement kann dabei einen Dichtbereich und einen Klemmbereich aufweisen und die Nut kann in dem Membranblock ausgebildet sein. Der Dichtbereich des jeweiligen Dichtelements kann an dem Gehäuse anliegen und der Klemmbereich des jeweiligen Dichtelements kann in der Nut des Membranblocks aufgenommen und festgelegt sein. Das jeweilige Dichtelement kann zwischen dem Membranblock und dem Gehäuse eingeklemmt und dadurch der Membranblock zu dem Gehäuse abgedichtet sein.Advantageously, the respective sealing unit for sealing the membrane block at the respective longitudinal edge can be formed by at least one separate sealing element and an elongate groove. The respective sealing element can have a sealing area and a clamping area and the groove can be formed in the diaphragm block. The sealing area of the respective sealing element can rest against the housing and the clamping area of the respective sealing element can be accommodated and fixed in the groove of the diaphragm block. The respective sealing element can be clamped between the membrane block and the housing and the membrane block can thereby be sealed off from the housing.

Der Klemmbereich und der Dichtbereich des jeweiligen Dichtelements sind zweckgemäß in Längsrichtung ausgerichtet und erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Dichtelements bzw. der Dichteinheit bzw. des Membranblocks, so dass an der jeweiligen Längskante der Membranblock über seine gesamte Länge zu dem Gehäuse abgedichtet ist. Der Dichtbereich und der Klemmbereich des jeweiligen Dichtelements können vorteilhafterweise durch separate miteinander lösbar oder unlösbar verbundene Elemente realisiert sein. Die einzelnen Elemente können dabei aus abweichenden Materialien geformt sein. Alternativ kann das jeweilige Dichtelement einstückig aus einem Material realisiert sein.The clamping area and the sealing area of the respective sealing element are appropriately aligned in the longitudinal direction and preferably extend over the entire length of the sealing element or the sealing unit or the membrane block, so that the membrane block is sealed at the respective longitudinal edge over its entire length to the housing. The sealing area and the The clamping area of the respective sealing element can advantageously be realized by separate elements which are connected to one another in a detachable or non-detachable manner. The individual elements can be formed from different materials. Alternatively, the respective sealing element can be realized in one piece from one material.

Vorteilhafterweise kann der Membranblock eine Tragstruktur aufweisen, die Einzelmembranen des Membranblocks trägt. Die Längskanten des Membranblocks können durch ein Formelement der Tragstruktur gebildet sein, wobei das Tragelement der Form des Gehäuses zumindest bereichsweise folgt. Die jeweilige Dichteinheit kann bereichsweise in dem Formelement der Tragstruktur aufgenommen sein und sich an das Gehäuse dichtend abstützen. Die Dichteinheit überbrückt an der jeweiligen Längskante den Abstand zwischen dem Gehäuse und dem Membranblock, der durch Toleranzen und Ungenauigkeiten bzw. Formschrägen des Membranblocks und des Gehäuses entsteht. Da der Membranblock an der Längskante der Form des Gehäuses folgt, ist der Abstand gering und die jeweilige Dichteinheit kann kompakt und materialsparend ausgeführt sein.Advantageously, the membrane block can have a supporting structure that carries individual membranes of the membrane block. The longitudinal edges of the membrane block can be formed by a shaped element of the support structure, with the support element following the shape of the housing at least in regions. The respective sealing unit can be accommodated in regions in the shaped element of the support structure and be supported on the housing in a sealing manner. The sealing unit bridges the distance between the housing and the membrane block on the respective longitudinal edge, which is caused by tolerances and inaccuracies or drafts of the membrane block and the housing. Since the membrane block follows the shape of the housing on the longitudinal edge, the distance is small and the respective sealing unit can be designed to be compact and material-saving.

Vorteilhafterweise kann das Gehäuse bzw. ein hohlzylindrisches Mittelgehäuse des Gehäuses entlang der Längsrichtung in zwei Gehäusehälften aufgeteilt sein. Die beiden Gehäusehälften können dann aneinander angepresst und dadurch die jeweiligen Dichteinheiten zwischen dem Gehäuse und dem Membranblock dichtend eingeklemmt sein. So können die beiden Gehäusehälften beispielweise miteinander verschraubt sein. Alternativ kann der Membranblock in das Gehäuse bzw. ein hohlzylindrisches Mittelgehäuse des Gehäuses eingeschoben und dadurch die jeweiligen Dichteinheiten zwischen dem Gehäuse bzw. dem hohlzylindrischen Mittelgehäuse des Gehäuses und dem Membranblock dichtend eingeklemmt sein.Advantageously, the housing or a hollow-cylindrical central housing of the housing can be divided into two housing halves along the longitudinal direction. The two housing halves can then be pressed against one another and the respective sealing units can thereby be clamped in a sealing manner between the housing and the membrane block. For example, the two housing halves can be screwed together. Alternatively, the membrane block can be pushed into the housing or a hollow-cylindrical middle housing of the housing and the respective sealing units can thereby be tightly clamped between the housing or the hollow-cylindrical middle housing of the housing and the membrane block.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Befeuchters kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Dichteinheit durch eine längliche Schlauchdichtung und eine längliche Festlegnut gebildet ist. Die Schlauchdichtung weist einen länglichen federnden Dichtschlauch und einen länglichen und von dem Dichtschlauch radial nach außen gerichteten Festlegvorsprung auf. Die Festlegnut ist an dem Membranblock ausgebildet. Der Festlegvorsprung der Schlauchdichtung ist dabei in der Festlegnut eingeklemmt und der Dichtschlauch der Schlauchdichtung ist an das Gehäuse dichtend angepresst, so dass der Membranblock zu dem Gehäuse abgedichtet ist. Es versteht sich, dass die Schlauchdichtung - also der Dichtschlauch und der Festlegvorsprung - und die Festlegnut in Längsrichtung ausgerichtet sind und sich über die gesamte Länge des Membranblocks erstrecken. Vorteilhafterweise kann die Schlauchdichtung einteilig geformt sein. Vorteilhafterweise kann die Schlauchdichtung aus einem elastischen Material geformt sein. Vorteilhafterweise kann die Schlauchdichtung mit Teflon beschichtet sein. Vorteilhafterweise kann der Membranblock die oben beschriebene Tragstruktur aufweisen und die Festlegnut in dem Formelement der Tragstruktur ausgebildet sein.In an advantageous embodiment of the humidifier it can be provided that the respective sealing unit is formed by an elongate hose seal and an elongate fixing groove. The tube seal includes an elongated resilient sealing tube and an elongated locking projection extending radially outward from the sealing tube. The fixing groove is formed on the diaphragm block. The fixing projection of the hose seal is clamped in the fixing groove and the sealing hose of the hose seal is pressed against the housing in a sealing manner, so that the membrane block is sealed off from the housing. It goes without saying that the hose seal—that is, the sealing hose and the fixing projection—and the fixing groove are aligned in the longitudinal direction and extend over the entire length of the diaphragm block. Advantageously, the hose seal can be formed in one piece. Advantageously, the hose seal can be formed from an elastic material. Advantageously, the hose seal can be coated with Teflon. Advantageously, the membrane block can have the support structure described above and the fixing groove can be formed in the shaped element of the support structure.

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des Befeuchters kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Dichteinheit durch einen länglichen Dichtverbund und eine Führungsnut gebildet ist. Der Dichtverbund kann einen länglichen Dichtstreifen und mehrere in Längsrichtung an dem Dichtstreifen verteilte Federn aufweisen. Die Führungsnut kann in dem Membranblock ausgebildet sein. Der Dichtverbund kann dabei mit dem Dichtstreifen an dem Gehäuse anliegen und mit den Federn in der Führungsnut aufgenommen sein. Der Dichtstreifen kann dabei durch die Federn zu dem Gehäuse dichtend angepresst sein und dadurch der Membranblock zu dem Gehäuse abgedichtet sein.In an advantageous further embodiment of the humidifier it can be provided that the respective sealing unit is formed by an elongate sealing compound and a guide groove. The sealing compound can have an elongate sealing strip and a plurality of springs distributed in the longitudinal direction on the sealing strip. The guide groove can be formed in the diaphragm block. The sealing compound can bear against the housing with the sealing strip and can be accommodated with the springs in the guide groove. The sealing strip can be pressed tightly to the housing by the springs and the membrane block can thereby be sealed to the housing.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Dichtverbund zwei längliche von dem Dichtstreifen abstehende Führungsflügel aufweist. Die Führungsflügel können zwischen den Federn und dem Dichtstreifen liegen und in der Führungsnut aufgenommen sein. Die Führungsflügel können dabei zu dem Gehäuse ausgerichtet sein und mit einem nach innen gerichteten Anschlagrand der Führungsnut hintergreifen, so dass der Dichtverbund in der Führungsnut quer zur Längsrichtung verschiebbar festgelegt ist. Dadurch kann der Dichtverbund in dem Membranblock vormontiert und vereinfacht in dem Gehäuse montiert werden.In addition, it can be provided that the sealing compound has two elongate guide wings protruding from the sealing strip. The guide wings can lie between the springs and the sealing strip and be accommodated in the guide groove. The guide wings can be aligned with the housing and engage behind the guide groove with an inwardly directed stop edge, so that the sealing compound is fixed in the guide groove so that it can be displaced transversely to the longitudinal direction. As a result, the sealing compound can be preassembled in the diaphragm block and assembled in the housing in a simplified manner.

Vorteilhafterweise können die Führungsflügel durch eine an dem Dichtstreifen angeordnete Blechschiene und die Federn durch entlang des Dichtstreifens verteilte Druckfeder gebildet sein. Alternativ können die Führungsflügel durch eine an dem Dichtstreifen angeordnete Blechschiene und die Federn durch an der Blechschiene ausgeformte und entlang des Dichtstreifens verteilte Blattfeder gebildet sein. Vorteilhafterweise kann der Dichtstreifen aus einem elastischen Material geformt sein. Vorteilhafterweise kann der Membranblock die oben beschriebene Tragstruktur aufweisen und die Festlegnut in dem Formelement der Tragstruktur ausgebildet sein. Es versteht sich, dass der Dichtverbund - also der Dichtstreifen und ggbfs. die beiden Führungsflügel - und die Führungsnut in Längsrichtung ausgerichtet sind und sich über die gesamte Länge des Membranblocks erstrecken.Advantageously, the guide wings can be formed by a metal rail arranged on the sealing strip and the springs can be formed by compression springs distributed along the sealing strip. Alternatively, the guide wings can be formed by a metal rail arranged on the sealing strip and the springs by leaf springs formed on the metal rail and distributed along the sealing strip. Advantageously, the sealing strip can be formed from an elastic material. Advantageously, the membrane block can have the support structure described above and the fixing groove can be formed in the shaped element of the support structure. It goes without saying that the sealing compound—ie the sealing strip and possibly the two guide wings—and the guide groove are aligned in the longitudinal direction and extend over the entire length of the membrane block.

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des Befeuchters kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Dichteinheit durch zwei längliche gegeneinander federnde Klammerflügel und zwei längliche Klammergriffnuten gebildet ist. Die Klammerflügel sind an dem Gehäuse integral ausgebildet und die Klammergriffnuten sind beidseitig an der jeweiligen Längskante des Membranblocks ausgebildet. Die beiden Klammerflügel greifen den Membranblock an der jeweiligen Längskante um und greifen in die Klammergriffnuten ein. Zwischen den beiden Klammerflügeln und der jeweiligen umgriffenen Längskante des Membranblocks ist zudem eine härtende Dichtmasse eingebracht. Es versteht sich, dass die Klammerflügel und die Klammergriffnuten in Längsrichtung ausgerichtet sind und sich über die gesamte Länge des Membranblocks erstrecken.In an advantageous further embodiment of the humidifier can be provided that the respective sealing unit by two elongated mutually resilient clamp wings and two elongated clamp handle grooves is formed. The clip wings are integrally formed on the housing and the clip grip grooves are formed on both sides of the respective longitudinal edge of the diaphragm block. The two clamp wings grip the membrane block at the respective longitudinal edge and engage in the clamp handle grooves. In addition, a hardening sealing compound is introduced between the two clamp wings and the respective gripped longitudinal edge of the membrane block. It will be appreciated that the clip wings and clip handle grooves are longitudinally aligned and extend the full length of the membrane block.

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des Befeuchters kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Dichteinheit durch zwei längliche Klammer und zwei Aufnahmenuten beidseitig an der jeweiligen Längskante des Membranblocks gebildet ist. Die Klammern können in den zugeordneten Aufnahmenuten des Membranblocks bereichsweise aufgenommen sein. Die jeweiligen Klammern können an dem Gehäuse aufgehen und dadurch kann der Membranblock in dem Gehäuse eingeklemmt sein. Zwischen den beiden der einen Längskante zugeordneten Klammern, dem Gehäuse und dem Membranblock kann zudem eine härtende Dichtmasse eingebracht sein. Die Klammern können aus Metall gebildet sein. Es versteht sich, dass die Klammern und die Aufnahmenuten in Längsrichtung ausgerichtet sind und sich über die gesamte Länge des Membranblocks erstrecken.In an advantageous further embodiment of the humidifier it can be provided that the respective sealing unit is formed by two elongated clamps and two receiving grooves on both sides of the respective longitudinal edge of the membrane block. The clamps can be accommodated in certain areas in the associated receiving grooves of the membrane block. The respective clamps can open on the housing and the membrane block can thereby be clamped in the housing. In addition, a hardening sealing compound can be introduced between the two clamps assigned to one longitudinal edge, the housing and the diaphragm block. The brackets can be formed of metal. It is understood that the clips and the receiving grooves are aligned in the longitudinal direction and extend over the entire length of the membrane block.

Bei der Montage werden die Klammern in die Aufnahmenuten des Membranblocks eingeschoben. Wenn die Klammern die gewünschte Position angenommen haben, wird der zur Montage nötige Druck abgenommen und die Klammern verkeilen sich in den Aufnahmenuten des Membranblocks. Anschließend wird der Membranblock mit den montierten Klammern in das Gehäuse bzw. in ein Mittelgehäuses des Gehäuses eingeführt und in diesem eingeklemmt. Anschließend kann die härtende Dichtmasse zwischen den beiden korrespondierenden Klammern, dem Gehäuse und dem Membranblock eingebracht werden.During assembly, the clamps are pushed into the grooves of the reed valve block. When the clamps have assumed the desired position, the pressure required for assembly is released and the clamps are wedged in the receiving grooves of the reed valve block. The membrane block with the clamps installed is then introduced into the housing or into a central housing of the housing and clamped in this. The hardening sealing compound can then be introduced between the two corresponding clamps, the housing and the membrane block.

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des Befeuchters kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Dichteinheit durch eine härtende Dichtmasse und eine längliche Auffüllnut gebildet ist. Die Längskanten des Membranblocks können dabei durch ein Formelement der Tragstruktur gebildet sein, das zumindest bereichsweise der Form des Gehäuses folgt. Die Auffüllnut kann an dem Formelement gebildet und einseitig durch das Gehäuse geschlossen sein. Die härtende Dichtmasse kann in die Auffüllnut zwischen dem Membranblock und dem Gehäuse eingebracht sein. Parallel zu der Auffüllnut kann in dem Formelement wenigstens ein Überlaufkanal zum Aufnehmen der überschüssigen Dichtmasse ausgebildet sein. Es versteht sich, dass die Auffüllnut und der Überlaufkanal in Längsrichtung ausgerichtet sind und sich über die gesamte Länge des Membranblocks erstrecken.In an advantageous further embodiment of the humidifier it can be provided that the respective sealing unit is formed by a hardening sealing compound and an elongate filling groove. The longitudinal edges of the membrane block can be formed by a shaped element of the support structure, which at least partially follows the shape of the housing. The filling groove can be formed on the shaped element and can be closed on one side by the housing. The hardening sealing compound can be introduced into the filling groove between the membrane block and the housing. At least one overflow channel for receiving the excess sealing compound can be formed parallel to the filling groove in the shaped element. It goes without saying that the filling groove and the overflow channel are aligned in the longitudinal direction and extend over the entire length of the membrane block.

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des Befeuchters kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Dichteinheit durch eine längliche U-förmige Dichtung und einen länglichen Dichtungsvorsprung gebildet ist. Die Dichtung ist in einer länglichen Dichtungsnut des Gehäuses aufgenommen und der Dichtungsvorsprung ist integral an dem Membranblock ausgebildet. Der Dichtungsvorsprung greift in die Dichtungsnut ein und dadurch ist die Dichtung in der Dichtungsnut zwischen dem Dichtungsvorsprung des Membranblocks und dem Gehäuse dichtend eingeklemmt. Die Dichtung kann beispielweise aus einem elastischen Material geformt sein. Es versteht sich, dass die Dichtung, die Dichtungsnut und der Dichtungsvorsprung in Längsrichtung ausgerichtet sind und sich über die gesamte Länge des Membranblocks erstrecken.In an advantageous further embodiment of the humidifier it can be provided that the respective sealing unit is formed by an elongated U-shaped seal and an elongated sealing projection. The seal is received in an elongate seal groove of the housing and the seal boss is integrally formed on the diaphragm block. The sealing projection engages in the sealing groove and as a result the seal is tightly clamped in the sealing groove between the sealing projection of the diaphragm block and the housing. For example, the seal may be formed of an elastic material. It will be appreciated that the seal, seal groove and seal boss are longitudinally aligned and extend the full length of the diaphragm block.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondem auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to identical or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch

  • 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Befeuchters;
  • 2 eine Teilansicht eines Membranblocks in dem erfindungsgemäßen Befeuchter;
  • 3-5 Ansichten des Membranblocks mit Dichteinheiten in einer ersten Ausführungsform;
  • 6 eine Schnittansicht des Befeuchters mit den Dichteinheiten nach 3-5;
  • 7-8 Teilansichten des Membranblocks mit Dichteinheiten in einer zweiten Ausführungsform;
  • 9-11 Schnittansichten des Befeuchters mit den Dichteinheiten nach 7-8;
  • 12 eine Ansicht eines Gehäuses des Befeuchters mit jeweils einem Teil der Dichteinheiten nach einer dritten Ausführungsform;
  • 13 eine Schnittansicht des Befeuchters mit den Dichteinheiten nach 12;
  • 14 eine Teilansicht des Befeuchters mit der Dichteinheit nach einer vierten Ausführungsform;
  • 15 eine Schnittansicht des Befeuchters mit den Dichteinheiten nach 14;
  • 16-17 Schnittansichten des Befeuchters mit den Dichteinheiten nach einer fünften Ausführungsform ohne und mit einer Dichtmasse;
  • 18-19 Ansichten des Befeuchters mit den Dichteinheiten nach einer sechsten Ausführungsform und einem zweiteiligen Gehäuse.
Show it, each schematically
  • 1 a sectional view of a humidifier according to the invention;
  • 2 a partial view of a membrane block in the humidifier according to the invention;
  • 3-5 Views of the membrane block with sealing units in a first embodiment;
  • 6 a sectional view of the humidifier with the sealing units 3-5 ;
  • 7-8 Partial views of the membrane block with sealing units in a second embodiment;
  • 9-11 Sectional views of the humidifier with the sealing units 7-8 ;
  • 12 a view of a housing of the humidifier, each with a part of the sealing units according to a third embodiment;
  • 13 a sectional view of the humidifier with the sealing units 12 ;
  • 14 a partial view of the humidifier with the sealing unit according to a fourth embodiment;
  • 15 a sectional view of the humidifier with the sealing units 14 ;
  • 16-17 Sectional views of the humidifier with the sealing units according to a fifth embodiment, without and with a sealing compound;
  • 18-19 Views of the humidifier with the sealing units according to a sixth embodiment and a two-part housing.

1 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Befeuchters 1 für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere zum Antreiben eines Fahrzeugs. Der Befeuchter 1 weist ein Membranblock 2 und ein Gehäuse 3 mit einem Innenraum 4 auf, in dem der Membranblock 2 aufgenommen ist. Das Gehäuse 3 und der Membranblock 2 sind in Längsrichtung LR ausgerichtet. Der Membranblock 2 ist quaderförmig und weist vier in Längsrichtung LR ausgerichtete Längskanten 5 auf. Die jeweilige Längskante 5 ist dabei in Längsrichtung LR ausgerichtet und verbindet Längsseiten des Membranblocks 2 miteinander. Der Membranblock 2 ist zu dem Gehäuse 3 entlang der Längskanten 5 durch jeweils eine Dichteinheit 6 - hier rein schematisch dargestellt - abgedichtet. Die jeweilige Dichteinheit 6 ist länglich ausgebildet und erstreckt sich in Längsrichtung LR über die gesamte Länge des Membranblocks 2, so dass der Membranblock 2 in Längsrichtung LR über seine gesamte Länge zu dem Gehäuse 3 abgedichtet ist. Dadurch sind in dem Innenraum 4 vier Lufträume 7a-7d in der Umfangsrichtung UR voneinander luftdicht getrennt. 1 shows a sectional view of a humidifier 1 according to the invention for a fuel cell system, in particular for driving a vehicle. The humidifier 1 has a membrane block 2 and a housing 3 with an interior 4 in which the membrane block 2 is accommodated. The housing 3 and the membrane block 2 are aligned in the longitudinal direction LR. The membrane block 2 is cuboid and has four longitudinal edges 5 aligned in the longitudinal direction LR. The respective longitudinal edge 5 is aligned in the longitudinal direction LR and connects longitudinal sides of the membrane block 2 to one another. The diaphragm block 2 is sealed to the housing 3 along the longitudinal edges 5 by a respective sealing unit 6--shown purely schematically here. The respective sealing unit 6 is elongate and extends in the longitudinal direction LR over the entire length of the membrane block 2, so that the membrane block 2 is sealed off from the housing 3 in the longitudinal direction LR over its entire length. As a result, in the interior space 4, four air spaces 7a-7d are airtightly separated from one another in the circumferential direction UR.

In 2 ist eine Teilansicht des Membranblocks 2 in dem Befeuchter 1 gezeigt. Wie hier erkennbar, übertragen in dem Membranblock 2 zwei Luftströme L1 und L2 - hier mit Pfeilen angedeutet - Flüssigkeit bzw. Feuchtigkeit aufeinander. Der Luftraum 7a bzw. 7c ist dabei zum Zulauf des Luftstroms L1 bzw. L2 und der Luftraum 7b bzw. 7d zum Ablauf des Luftstroms L1 bzw. L2 vorgesehen. Die Lufträume 7a-7d sind voneinander - in Umfangsrichtung UR durch die jeweiligen Dichteinheiten 6 - luftdicht getrennt. Der Luftstrom L1 kann beispielweise ein dem Brennstoffzellensystem zuzuführenden Zuluftstrom und der Luftstrom L2 kann ein von dem Brennstoffzellensystem abgeführten Abluftstrom sein. Wie ferner in 2 erkennbar ist, weist der Membranblock 2 eine Tragstruktur 8 auf, die Einzelmembrane 9 des Membranblocks 2 trägt und die Längskanten 5 des Membranblocks 2 bildet.In 2 a partial view of the membrane block 2 in the humidifier 1 is shown. As can be seen here, in the membrane block 2, two air flows L1 and L2—indicated here by arrows—transfer liquid or moisture to one another. The air space 7a or 7c is provided for the inflow of the air flow L1 or L2 and the air space 7b or 7d is provided for the outflow of the air flow L1 or L2. The air spaces 7a-7d are separated from one another in an airtight manner--in the circumferential direction UR by the respective sealing units 6. The air flow L1 can, for example, be an inlet air flow to be supplied to the fuel cell system and the air flow L2 can be an exhaust air flow discharged from the fuel cell system. As also in 2 As can be seen, the membrane block 2 has a supporting structure 8 which carries the individual membranes 9 of the membrane block 2 and forms the longitudinal edges 5 of the membrane block 2 .

In 3 bis 6 sind die Dichteinheiten 6 in einer ersten Ausführungsform I gezeigt. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden im Folgenden die Dichteinheiten 6 in der ersten Ausführungsform I stets als 6-I gekennzeichnet.In 3 until 6 the sealing units 6 are shown in a first embodiment I. To simplify the description, the sealing units 6 in the first embodiment I are always identified as 6-I in the following.

3 zeigt nun eine Ansicht und 4 zeigt eine Schnittansicht des Membranblocks 2 mit den Dichteinheiten 6-I. 5 zeigt eine Explosionsansicht des Membranblocks 2 mit der Dichteinheit 6-I. 6 zeigt eine Schnittansicht des Befeuchters 1 mit den Dichteinheiten 6-I. Bezugnehmend auf 5 ist die jeweilige Dichteinheit 6-I durch eine längliche separate Schlauchdichtung 10 und eine längliche Festlegnut 11 in dem Membranblock 2 gebildet. Die Schlauchdichtung 10 und die Festlegnut 11 sind in Längsrichtung LR ausgerichtet und erstrecken sich über die gesamte Länge des Membranblocks 2 - siehe hierzu 3 und 4. Die Schlauchdichtung 10 ist einstückig und weist einen länglichen federnden Dichtschlauch 12 und einen länglichen Festlegvorsprung 13 auf. Der Festlegvorsprung 13 ist an dem Dichtschlauch 12 integral ausgebildet und steht radial von diesem nach außen ab. 3 now shows a view and 4 shows a sectional view of the membrane block 2 with the sealing units 6-I. 5 shows an exploded view of the membrane block 2 with the sealing unit 6-I. 6 shows a sectional view of the humidifier 1 with the sealing units 6-I. Referring to 5 the respective sealing unit 6 - I is formed by an elongate separate hose seal 10 and an elongate fixing groove 11 in the membrane block 2 . The hose seal 10 and the fixing groove 11 are aligned in the longitudinal direction LR and extend over the entire length of the membrane block 2 - see here 3 and 4 . The hose seal 10 is in one piece and has an elongate resilient sealing hose 12 and an elongate retaining projection 13 . The fixing projection 13 is integrally formed on the sealing tube 12 and protrudes radially outwards therefrom.

Wie insbesondere in 6 erkennbar ist, sind die Längskanten 5 des Membranblocks 2 durch ein Formelement 24 der Tragstruktur 8 gebildet. Das Formelement 24 der Tragstruktur 8 folgt dabei der Form des Gehäuses 3 bzw. des Mittelgehäuses 3a. Für die Schlauchdichtung 10 ist in dem Formelement 24 der Tragstruktur 8 ein länglicher Aufnahmebereich ausgebildet, in dem auch die Festlegnut 11 öffnet. Der Festlegvorsprung 13 der Schlauchdichtung 10 ist in der Festlegnut 11 eingeklemmt und der Dichtschlauch 12 der Schlauchdichtung 10 ist bereichsweise in dem Aufnahmebereich des Formelements 24 angeordnet. Bezugnehmend auf 6 ist die Schlauchdichtung 10 mit dem Dichtschlauch 12 an das Gehäuse 3 bzw. das Mittelgehäuse 3a angepresst und der Dichtschlauch 12 ist so verformt, dass der Membranblock 2 zu dem Gehäuse 3 bzw. dem Mittelgehäuse 3a abgedichtet ist. Die Dichteinheit 6-I verbindet also den Membranblock 2 und das Gehäuse 3 bzw. das Mittelgehäuse 3a kraftschlüssig und dichtet den Membranblock 2 zu dem Gehäuse 3 bzw. dem Mittelgehäuse 3a ab.As in particular in 6 As can be seen, the longitudinal edges 5 of the membrane block 2 are formed by a shaped element 24 of the support structure 8 . The shaped element 24 of the support structure 8 follows the shape of the housing 3 or the central housing 3a. For the hose seal 10, an elongated receiving area is formed in the shaped element 24 of the supporting structure 8, in which the fixing groove 11 also opens. The fixing projection 13 of the hose seal 10 is clamped in the fixing groove 11 and the sealing hose 12 of the hose seal 10 is arranged in some areas in the receiving area of the shaped element 24 . Referring to 6 the hose seal 10 with the sealing hose 12 is pressed against the housing 3 or the middle housing 3a and the sealing hose 12 is deformed in such a way that the diaphragm block 2 is sealed off from the housing 3 or the middle housing 3a. The sealing unit 6-I thus connects the membrane block 2 and the housing 3 or the middle housing 3a in a non-positive manner and seals the membrane block 2 from the housing 3 or the middle housing 3a.

In 7 bis 11 sind die Dichteinheiten 6 in einer zweiten Ausführungsform II gezeigt. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden im Folgenden die Dichteinheiten 6 in der zweiten Ausführungsform II stets als 6-II gekennzeichnet.In 7 until 11 the sealing units 6 are shown in a second embodiment II. To simplify the description, the sealing units 6 in the second embodiment II are always identified as 6-II below.

7 und 8 zeigen Teilansichten des Membranblocks 2 mit den Dichteinheiten 6-II. Die jeweilige Dichteinheit 6-II ist dabei durch einen länglichen separaten Dichtverbund 14 und eine längliche Führungsnut 15 in dem Membranblock 2 gebildet. Die Führungsnut 15 ist dabei in einem Formelement 24 der Tragstruktur 8 des Membranblocks 2 gebildet, das der Form des Gehäuses 3 bzw. des Mittelgehäuses 3a folgt. Der Dichtverbund 14 und die Führungsnut 15 sind in die Längsrichtung LR ausgerichtet und erstrecken sich über die gesamte Länge des Membranblocks 2. Der Dichtverbund 14 weist dabei einen länglichen elastischen Dichtstreifen 16 und zwei längliche quer zur Längsrichtung LR von dem Dichtstreifen 16 abstehende Führungsflügel 17 auf. Sowohl der Dichtstreifen 16 als auch die Führungsflügel 17 sind in Längsrichtung LR ausgerichtet und der Dichtverband 14 ist quer zur Längsrichtung etwa T-förmig ausgebildet. Zudem weist der Dichtverbund 14 mehrere über die Länge des Dichtstreifens 16 verteilte Federn 18 auf, die von dem Dichtstreifen 16 abgewandt zwischen den beiden Führungsflügeln 17 angeordnet sind. In 7 sind die jeweiligen Federn 18 durch Druckfedern 18a und in 8 sind die jeweiligen Federn 18 als Blattfedern 18b ausgebildet. Im Übrigen stimmt der Dichtverbund 14 in 7 und 8 überein. 7 and 8th show partial views of the membrane block 2 with the sealing units 6-II. The respective sealing unit 6 - II is formed by an elongate, separate sealing compound 14 and an elongate guide groove 15 in the membrane block 2 . The guide groove 15 is formed in a shaped element 24 of the support structure 8 of the membrane block 2, which follows the shape of the housing 3 or the middle housing 3a. The sealing compound 14 and the guide groove 15 are aligned in the longitudinal direction LR and extend over the entire length of the membrane block 2. The sealing compound 14 has an elongate elastic sealing strip 16 and two elongate guide wings 17 protruding from the sealing strip 16 transversely to the longitudinal direction LR. Both the sealing strip 16 and the guide wings 17 are aligned in the longitudinal direction LR and the sealing assembly 14 is approximately T-shaped transversely to the longitudinal direction. In addition, the sealing compound 14 has a plurality of springs 18 distributed over the length of the sealing strip 16 and arranged between the two guide wings 17 facing away from the sealing strip 16 . In 7 the respective springs 18 are replaced by compression springs 18a and in 8th the respective springs 18 are designed as leaf springs 18b. Otherwise, the sealing compound 14 in 7 and 8th match.

9 bis 11 zeigen Schnittansichten des Befeuchters 1 mit der Dichteinheit 6-II nach 7. Wie hier erkennbar ist, ist der Dichtverbund 14 mit den beiden Führungsflügeln 17 quer zur Längsrichtung LR federnd verschiebbar in der Führungsnut 15 aufgenommen. Die Führungsflügel 17 hintergreifen dabei mit einem nach innen gebogenen Anschlagrand 19 der Führungsnut 15, so dass der Dichtverbund 14 in seiner Bewegung aus der Führungsnut 15 begrenzt ist. Die Federn 18 bzw. 18a sind innerhalb der Führungsnut 15 zwischen dem Dichtstreifen 16 und einem Boden der Führungsnut 15 angeordnet, so dass der Dichtverbund 14 zu dem Membranblock 2 hin federt. 9 until 11 show sectional views of the humidifier 1 with the sealing unit 6-II 7 . As can be seen here, the sealing compound 14 with the two guide wings 17 is accommodated in the guide groove 15 in a resiliently displaceable manner transversely to the longitudinal direction LR. The guide wings 17 engage behind the guide groove 15 with an inwardly bent stop edge 19 so that the sealing compound 14 is limited in its movement out of the guide groove 15 . The springs 18 and 18a are arranged inside the guide groove 15 between the sealing strip 16 and a base of the guide groove 15, so that the sealing compound 14 springs towards the diaphragm block 2.

In 9 bis 11 werden abweichende Abstände zwischen dem Gehäuse 3 bzw. dem Mittelgehäuse 3a und dem Membranblock 2 durch die Dichteinheit 6-II ausgeglichen. Das ist durch die federnde Verbindung des Dichtverbunds 14 und des Membranblocks 2 möglich. In 9 ist der Abstand zwischen dem Membranblock 2 und dem Gehäuse 3 bzw. dem Mittelgehäuse 3a minimal und der Dichtverbund 14 ist maximal in die Führungsnut 15 eingefahren. In 11 ist der Abstand zwischen dem Membranblock 2 und dem Gehäuse 3 bzw. dem Mittelgehäuse 3a maximal und der Dichtverbund 14 ist maximal aus der Führungsnut 15 ausgefahren.In 9 until 11 deviating distances between the housing 3 or the middle housing 3a and the membrane block 2 are compensated for by the sealing unit 6-II. This is possible due to the resilient connection between the sealing compound 14 and the membrane block 2 . In 9 the distance between the membrane block 2 and the housing 3 or the middle housing 3a is minimal and the sealing compound 14 is maximally retracted into the guide groove 15. In 11 the distance between the diaphragm block 2 and the housing 3 or the central housing 3a is at its maximum and the sealing compound 14 is extended out of the guide groove 15 to the maximum.

In 12 und 13 sind die Dichteinheiten 6 in einer dritten Ausführungsform III gezeigt. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden im Folgenden die Dichteinheiten 6 in der dritten Ausführungsform III stets als 6-III gekennzeichnet.In 12 and 13 the sealing units 6 are shown in a third embodiment III. To simplify the description, the sealing units 6 in the third embodiment III are always identified as 6-III below.

12 zeigt eine Ansicht des Gehäuses 3 bzw. des Mittelgehäuses 3a des Befeuchters 1 und teilweise die jeweiligen Dichteinheiten 6-III. 13 zeigt eine Schnittansicht des Befeuchters 1 mit den Dichteinheiten 6-III. Die jeweilige Dichteinheit 6-III ist durch zwei längliche federnde Klammerflügel 20 an dem Gehäuse 3 bzw. dem Mittelgehäuse 3a und zwei längliche Klammergriffnuten 21 an dem Membranblock 2 gebildet. Die Klammerflügel 20 und die Klammergriffnuten 21 sind dabei in Längsrichtung LR ausgerichtet und erstrecken sich über die gesamte Länge des Membranblocks 2. Die Klammerflügel 20 greifen in die Klammergriffnuten 21 ein, so dass die Längskante 5 des Membranblocks 2 umgriffen ist. Zwischen den beiden Klammerflügeln 20 und der jeweiligen umgriffenen Längskante 5 ist eine härtende Dichtmasse 27 eingebracht. 12 shows a view of the housing 3 or the middle housing 3a of the humidifier 1 and partially the respective sealing units 6-III. 13 shows a sectional view of the humidifier 1 with the sealing units 6-III. The respective sealing unit 6-III is formed by two elongate resilient clamp wings 20 on the housing 3 or the central housing 3a and two elongate clamp grip grooves 21 on the diaphragm block 2. The clamp wings 20 and the clamp handle grooves 21 are aligned in the longitudinal direction LR and extend over the entire length of the membrane block 2. The clamp wings 20 engage in the clamp handle grooves 21 so that the longitudinal edge 5 of the membrane block 2 is gripped. A hardening sealing compound 27 is introduced between the two clamp wings 20 and the respective longitudinal edge 5 encompassed.

In 14 und 15 sind die Dichteinheiten 6 in einer vierten Ausführungsform IV gezeigt. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden im Folgenden die Dichteinheiten 6 in der vierten Ausführungsform IV stets als 6-IV gekennzeichnet.In 14 and 15 the sealing units 6 are shown in a fourth embodiment IV. To simplify the description, the sealing units 6 in the fourth embodiment IV are always identified as 6-IV in the following.

14 zeigt eine Teilansicht des Befeuchters 1 mit der Dichteinheit 6-IV. 15 zeigt eine Schnittansicht des Befeuchters 1 mit den Dichteinheiten 6-IV. Die jeweilige Dichteinheit 6-IV ist dabei durch zwei längliche Klammern 22 und zwei Aufnahmenuten 23 gebildet. Die Aufnahmenuten 23 sind dabei beidseitig an der jeweiligen Längskante 5 des Membranblocks 2 ausgeformt. Die Klammern 22 sind in den zugeordneten Aufnahmenuten 23 des Membranblocks bereichsweise aufgenommen und gehen an dem Gehäuse 3 bzw. dem Mittelgehäuse 3a auf, so dass der Membranblock 2 in dem Gehäuse 3 bzw. dem Mittelgehäuse 3a eingeklemmt ist. An der jeweiligen Längskante 5 ist zwischen den beiden Klammern 22, dem Gehäuse 3 bzw. dem Mittelgehäuse 3a und dem Membranblock 2 eine härtende Dichtmasse 27 eingebracht. 14 shows a partial view of the humidifier 1 with the sealing unit 6-IV. 15 shows a sectional view of the humidifier 1 with the sealing units 6-IV. The respective sealing unit 6 - IV is formed by two elongated brackets 22 and two receiving grooves 23 . The receiving grooves 23 are formed on both sides of the respective longitudinal edge 5 of the membrane block 2 . The clamps 22 are received in the associated receiving grooves 23 of the membrane block in some areas and open on the housing 3 or the middle housing 3a, so that the membrane block 2 is clamped in the housing 3 or the middle housing 3a. A hardening sealing compound 27 is introduced on the respective longitudinal edge 5 between the two clamps 22 , the housing 3 or the central housing 3a and the diaphragm block 2 .

In 16 und 17 sind die Dichteinheiten 6 in einer fünften Ausführungsform V gezeigt. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden im Folgenden die Dichteinheiten 6 in der fünften Ausführungsform V stets als 6-V gekennzeichnet.In 16 and 17 the sealing units 6 are shown in a fifth embodiment V. To simplify the description, the sealing units 6 in the fifth embodiment V are always identified as 6-V below.

16 und 17 zeigen Schnittansichten des Befeuchters 1 mit den Dichteinheiten 6-V ohne und mit einer Dichtmasse 27. Die jeweilige Dichteinheit 6-V ist dabei durch die Dichtmasse 27 und eine längliche Auffüllnut 25 gebildet. Die Auffüllnut 25 ist dabei in einem Formelement 24 der Tragstruktur 8 gebildet. Das Formelement 24 bzw. die Tragstruktur 8 im Bereich der Längskante 5 folgt der Form des Gehäuses 3 bzw. des Mittelgehäuses 3a. Der noch verbleibende und durch Toleranzen bedingte Abstand zwischen dem Gehäuse 3 bzw. dem Mittelgehäuse 3a und dem Formelement 24 bzw. der Tragstruktur 8 bzw. dem Membranblock 2 wird durch die Dichtmasse 27 ausgeglichen, die in die Auffüllnut 25 eingebracht ist. Durch zwei längliche Überlaufkanäle 26 kann die überschüssigen Dichtmasse 27 aufgenommen werden. 16 and 17 show sectional views of the humidifier 1 with the sealing units 6-V without and with a sealing compound 27. The respective sealing unit 6-V is formed by the sealing compound 27 and an elongated filling groove 25. The filling groove 25 is formed in a shaped element 24 of the support structure 8 . The shaped element 24 or the support structure 8 in the area of the longitudinal edge 5 follows the shape of the housing 3 or the central housing 3a. The still The remaining distance between the housing 3 or the middle housing 3a and the shaped element 24 or the supporting structure 8 or the membrane block 2 caused by tolerances is compensated for by the sealing compound 27 that is introduced into the filling groove 25 . The excess sealing compound 27 can be accommodated by two elongated overflow channels 26 .

In 18 und 19 sind die Dichteinheiten 6 in einer sechsten Ausführungsform VI gezeigt. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden im Folgenden die Dichteinheiten 6 in der sechsten Ausführungsform VI stets als 6-VI gekennzeichnet.In 18 and 19 the sealing units 6 are shown in a sixth embodiment VI. To simplify the description, the sealing units 6 in the sixth embodiment VI are always identified as 6-VI in the following.

18 und 19 zeigen teilweise Ansichten des Befeuchters 1 mit den Dichteinheiten 6-VI. Wie hier erkennbar, ist das Gehäuse 3 bzw. das Mittelgehäuse 3a des Gehäuses 3 zweiteilig ausgebildet und weist eine erste Gehäusehälfte 31a und eine zweite Gehäusehälfte 31b auf. In 18 ist der Befeuchter 1 ohne und in 18 mit der Gehäusehälfte 31a gezeigt. Die jeweilige Dichteinheit 6-VI ist dabei durch eine längliche U-förmige Dichtung 28 und einen länglichen Dichtungsvorsprung 29 an dem Membranblock 2 gebildet. Die Dichtung 28 ist in einer länglichen Dichtungsnut 30 des Gehäuses 3 bzw. des Mittelgehäuses 3a aufgenommen und durch den Dichtungsvorsprung 29 an das Gehäuse 3 bzw. das Mittelgehäuse 3a angepresst. Um den Pressdruck zwischen dem Membranblock 2 und dem Gehäuse 3 bzw. dem Mittelgehäuse 3a aufzubauen, können die beiden Gehäusehälften 31a und 31b aneinander angepresst sein. Die beiden gehäusehälften 31a und 31b können miteinander verschraubt sein. 18 and 19 show partial views of the humidifier 1 with the sealing units 6-VI. As can be seen here, the housing 3 or the central housing 3a of the housing 3 is designed in two parts and has a first housing half 31a and a second housing half 31b. In 18 is the humidifier 1 without and in 18 shown with housing half 31a. The respective sealing unit 6 - VI is formed by an elongate U-shaped seal 28 and an elongate sealing projection 29 on the membrane block 2 . The seal 28 is accommodated in an elongate sealing groove 30 of the housing 3 or the middle housing 3a and is pressed against the housing 3 or the middle housing 3a by the sealing projection 29 . In order to build up the pressure between the membrane block 2 and the housing 3 or the middle housing 3a, the two housing halves 31a and 31b can be pressed against one another. The two housing halves 31a and 31b can be screwed together.

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Claims (12)

Befeuchter (1) für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere zum Antreiben eines Fahrzeugs, - wobei der Befeuchter (1) ein Gehäuse (3) mit einem Innenraum (4) und einen Membranblock (2) mit vier in Längsrichtung (LR) ausgerichteten Längskanten (5) aufweist, - wobei der Membranblock (2) in dem Innenraum (4) des Gehäuses (3) aufgenommen und zu dem Gehäuse (3) entlang der Längskanten (5) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Befeuchter (1) vier längliche und in Längsrichtung (LR) ausgerichtete Dichteinheiten (6) aufweist, wobei die jeweiligen Dichteinheiten (6) das Gehäuse (3) und den Membranblock (2) im Bereich der Längskanten (5) kraft- und/oder formschlüssig verbinden und den Membranblock (2) zu dem Gehäuse (3) abdichten.Humidifier (1) for a fuel cell system, in particular for driving a vehicle, - the humidifier (1) having a housing (3) with an interior (4) and a membrane block (2) with four longitudinal edges (5) aligned in the longitudinal direction (LR) - wherein the membrane block (2) is accommodated in the interior (4) of the housing (3) and sealed to the housing (3) along the longitudinal edges (5), characterized in that the humidifier (1) has four oblong and in Sealing units (6) aligned in the longitudinal direction (LR), the respective sealing units (6) connecting the housing (3) and the membrane block (2) in the area of the longitudinal edges (5) in a non-positive and/or positive manner and closing the membrane block (2). seal the housing (3). Befeuchter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass die jeweilige Dichteinheit (6) zum Abdichten des Membranblocks (2) im Bereich der jeweiligen Längskante (5) durch wenigstens ein Dichtelement und eine längliche Nut gebildet ist, - dass das jeweilige Dichtelement einen Dichtbereich und einen Klemmbereich aufweist und die Nut in dem Membranblock (2) ausgebildet ist, - dass der Dichtbereich des jeweiligen Dichtelements an dem Gehäuse (3) anliegt und der Klemmbereich des jeweiligen Dichtelements in der Nut des Membranblocks (2) aufgenommen ist, und - dass das jeweilige Dichtelement zwischen dem Membranblock (2) und dem Gehäuse (3) eingeklemmt und dadurch der Membranblock (2) zu dem Gehäuse (3) abgedichtet ist.humidifier after claim 1 , characterized in that - that the respective sealing unit (6) for sealing the membrane block (2) in the region of the respective longitudinal edge (5) is formed by at least one sealing element and an elongate groove, - that the respective sealing element has a sealing region and a clamping region and the groove is formed in the diaphragm block (2), - that the sealing area of the respective sealing element rests against the housing (3) and the clamping area of the respective sealing element is accommodated in the groove of the diaphragm block (2), and - that the respective sealing element is between the Diaphragm block (2) and the housing (3) clamped and thereby the diaphragm block (2) is sealed to the housing (3). Befeuchter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass der Membranblock (2) eine Tragstruktur (8) aufweist, die Einzelmembranen (9) des Membranblocks (2) trägt, - dass die Längskanten (5) des Membranblocks (2) durch ein Formelement (24) der Tragstruktur (8) gebildet sind, das der Form des Gehäuses (3) zumindest bereichsweise folgt, und - dass die jeweilige Dichteinheit (6) bereichsweise in dem Formelement (24) der Tragstruktur (8) aufgenommen ist und sich an das Gehäuse (3) dichtend abstützt.humidifier after claim 1 or 2 , characterized in that - that the membrane block (2) has a supporting structure (8) which carries the individual membranes (9) of the membrane block (2), - that the longitudinal edges (5) of the membrane block (2) are formed by a shaped element (24) of the supporting structure (8) that follows the shape of the housing (3) at least in some areas, and - that the respective sealing unit (6) is accommodated in some areas in the shaped element (24) of the support structure (8) and seals against the housing (3). supports. Befeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, - dass das Gehäuse (3) entlang der Längsrichtung (LR) in zwei Gehäusehälften (31a, 31 b) aufgeteilt ist, wobei die beiden Gehäusehälften (31 a, 31b) aneinander angepresst und dadurch die jeweiligen Dichteinheiten (6) zwischen dem Gehäuse (3) und dem Membranblock (2) dichtend eingeklemmt sind, oder - dass der Membranblock (2) in ein hohlzylindrisches Mittelgehäuse (3a) des Gehäuses (3) eingeschoben und dadurch die jeweiligen Dichteinheiten (6) zwischen dem Mittelgehäuse (3a) und somit dem Gehäuse (3) und dem Membranblock (2) dichtend eingeklemmt sind.humidifier after one of Claims 1 until 3 , characterized in that the housing (3) is divided into two housing halves (31a, 31b) along the longitudinal direction (LR), the two housing halves (31a, 31b) being pressed against one another and the respective sealing units (6) thereby being held between the housing (3) and the membrane block (2) are clamped in a sealed manner, or - that the membrane block (2) is pushed into a hollow-cylindrical central housing (3a) of the housing (3) and the respective sealing units (6) are thereby secured between the central housing (3a) and thus the housing (3) and the diaphragm block (2) are tightly clamped. Befeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die jeweilige Dichteinheit (6) durch eine längliche Schlauchdichtung (10) und eine längliche Festlegnut (11) gebildet ist, - dass die Schlauchdichtung (10) einen länglichen federnden Dichtschlauch (12) und einen länglichen und von dem Dichtschlauch (12) radial nach außen gerichteten Festlegvorsprung (13) aufweist, - dass die Festlegnut (11) an dem Membranblock (2) ausgebildet ist, und - dass der Festlegvorsprung (13) der Schlauchdichtung (10) in der Festlegnut (11) eingeklemmt ist und der Dichtschlauch (12) der Schlauchdichtung (10) an das Gehäuse (3) dichtend angepresst ist.humidifier after one of Claims 1 until 4 , characterized in that - that the respective sealing unit (6) is formed by an elongate hose seal (10) and an elongate fixing groove (11), - that the hose seal (10) has an elongate resilient sealing hose (12) and an elongate and from the sealing hose (12) has a radially outwardly directed fixing projection (13), - that the fixing groove (11) is formed on the membrane block (2), and - that the fixing projection (13) of the hose seal (10) is clamped in the fixing groove (11). and the sealing hose (12) of the hose seal (10) is pressed against the housing (3) in a sealing manner. Befeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die jeweilige Dichteinheit (6) durch einen länglichen separaten Dichtverbund (14) und eine Führungsnut (15) gebildet ist, - dass der Dichtverbund (14) einen länglichen Dichtstreifen (16) und mehrere in Längsrichtung (LR) an dem Dichtstreifen (16) verteilte Federn (18) aufweist, - dass die Führungsnut (15) in dem Membranblock (2) ausgebildet ist, - dass der Dichtverbund (14) mit dem Dichtstreifen (16) an dem Gehäuse (3) anliegt und mit den Federn (18) in der Führungsnut (15) aufgenommen ist, und - dass der Dichtstreifen (16) durch die Federn (18) an das Gehäuse (3) angepresst und dadurch der Membranblock (2) zu dem Gehäuse (3) abgedichtet ist.humidifier after one of Claims 1 until 4 , characterized in that - that the respective sealing unit (6) is formed by an elongate separate sealing compound (14) and a guide groove (15), - that the sealing compound (14) has an elongate sealing strip (16) and several in the longitudinal direction (LR). has springs (18) distributed over the sealing strip (16), - the guide groove (15) is formed in the diaphragm block (2), - the sealing compound (14) rests with the sealing strip (16) on the housing (3) and with the springs (18) are accommodated in the guide groove (15), and - that the sealing strip (16) is pressed against the housing (3) by the springs (18) and the diaphragm block (2) is thereby sealed off from the housing (3). . Befeuchter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, - dass der Dichtverbund (14) zwei längliche von dem Dichtstreifen (16) abstehende Führungsflügel (17) aufweist, die zwischen den Federn (18) und dem Dichtstreifen (16) liegen und in der Führungsnut (15) aufgenommen sind, und - dass die Führungsflügel (17) zu dem Gehäuse (3) ausgerichtet sind und mit einem nach innen gerichteten Anschlagrand (19) der Führungsnut (15) hintergreifen, so dass der Dichtverbund (14) in der Führungsnut verschiebbar festgelegt ist.humidifier after claim 6 , characterized in that - the sealing compound (14) has two elongate guide wings (17) protruding from the sealing strip (16), which lie between the springs (18) and the sealing strip (16) and are accommodated in the guide groove (15), and - that the guide wings (17) are aligned with the housing (3) and engage behind the guide groove (15) with an inwardly directed stop edge (19), so that the sealing compound (14) is slidably fixed in the guide groove. Befeuchter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, - dass die Führungsflügel (17) durch eine an dem Dichtstreifen (16) angeordnete Blechschiene und die Federn (18) durch Druckfedern (18a) gebildet sind, oder - dass die Führungsflügel (17) durch eine an dem Dichtstreifen (16) angeordnete Blechschiene und die Federn (18) durch Blattfedern (18b) gebildet sind, die an der Blechschiene ausgeformt sind.humidifier after claim 7 , characterized in that - that the guide wings (17) by a on the sheet metal rail arranged on the sealing strip (16) and the springs (18) are formed by compression springs (18a), or - that the guide wings (17) are formed by a sheet metal rail arranged on the sealing strip (16) and the springs (18) are formed by leaf springs (18b). are, which are formed on the metal rail. Befeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die jeweilige Dichteinheit (6) durch zwei längliche gegeneinander federnde Klammerflügel (20) und zwei längliche Klammergriffnuten (21) gebildet ist, - dass die Klammerflügel (20) an dem Gehäuse (3) integral ausgebildet und die Klammergriffnuten (21) beidseitig an der jeweiligen Längskante (5) des Membranblocks (2) ausgeformt sind, - dass die beiden Klammerflügel (20) den Membranblock (2) an der jeweiligen Längskante (5) umgreifen und in die Klammergriffnuten (21) eingreifen, und - dass zwischen den beiden Klammerflügeln (20) und der jeweiligen umgriffenen Längskante (5) des Membranblocks (2) eine härtende Dichtmasse (27) eingebracht ist.humidifier after one of Claims 1 until 4 , characterized in that - that the respective sealing unit (6) is formed by two elongate clip wings (20) which are resilient against one another and two elongate clip grip grooves (21), - that the clip wings (20) are integrally formed on the housing (3) and the clip grip grooves ( 21) are formed on both sides on the respective longitudinal edge (5) of the membrane block (2), - that the two clamp wings (20) encompass the membrane block (2) at the respective longitudinal edge (5) and engage in the clamp handle grooves (21), and - that between the two clamp wings (20) and the respective embraced longitudinal edge (5) of the membrane block (2) a hardening sealing compound (27) is introduced. Befeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die jeweilige Dichteinheit (6) durch zwei längliche Klammer (22) und zwei beidseitig an der jeweiligen Längskante (5) des Membranblocks (2) ausgeformte Aufnahmenuten (23) gebildet ist, - dass die Klammern (22) in den zugeordneten Aufnahmenuten (23) des Membranblocks (2) bereichsweise aufgenommen sind, - dass die jeweiligen Klammern (22) an dem Gehäuse (3) aufgehen und dadurch der Membranblock (2) in dem Gehäuse (3) eingeklemmt ist, und - dass zwischen den beiden der einen Längskante (5) zugeordneten Klammern (22), dem Gehäuse (3) und dem Membranblock (2) eine härtende Dichtmasse (27) eingebracht ist.humidifier after one of Claims 1 until 4 , characterized in that - that the respective sealing unit (6) is formed by two elongated clamps (22) and two receiving grooves (23) formed on both sides of the respective longitudinal edge (5) of the membrane block (2), - that the clamps (22) are in the associated receiving grooves (23) of the membrane block (2) are accommodated in areas, - that the respective clamps (22) on the housing (3) open and the membrane block (2) is thereby clamped in the housing (3), and - that between a hardening sealing compound (27) is introduced into the two clamps (22) associated with one longitudinal edge (5), the housing (3) and the membrane block (2). Befeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die jeweilige Dichteinheit (6) durch eine härtende Dichtmasse (27) und eine längliche Auffüllnut (25) gebildet ist, - dass die Längskanten (5) des Membranblocks (2) durch ein Formelement (24) der Tragstruktur (8) gebildet sind, das zumindest bereichsweise der Form des Gehäuses (3) folgt, - dass die Auffüllnut (25) an dem Formelement (24) gebildet und einseitig durch das Gehäuse (3) geschlossen ist, - dass die härtende Dichtmasse (27) in die Auffüllnut (25) zwischen dem Membranblock (2) und dem Gehäuse (3) eingebracht ist, und - dass in dem Formelement (24) parallel zu der Auffüllnut (25) wenigstens ein Überlaufkanal (26) zum Aufnehmen der überschüssigen Dichtmasse (27) ausgebildet ist.humidifier after one of Claims 1 until 4 , characterized in that - that the respective sealing unit (6) is formed by a hardening sealing compound (27) and an elongate filling groove (25), - that the longitudinal edges (5) of the membrane block (2) by a shaped element (24) of the supporting structure ( 8) are formed, which at least partially follows the shape of the housing (3), - that the filling groove (25) is formed on the shaped element (24) and is closed on one side by the housing (3), - that the hardening sealing compound (27) is introduced into the filling groove (25) between the membrane block (2) and the housing (3), and - that in the shaped element (24) parallel to the filling groove (25) there is at least one overflow channel (26) for receiving the excess sealing compound (27 ) is trained. Befeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die jeweilige Dichteinheit (6) durch eine längliche U-förmige Dichtung (28) und einen länglichen Dichtungsvorsprung (29) gebildet ist, - dass die Dichtung (28) in einer länglichen Dichtungsnut (30) des Gehäuses (3) aufgenommen ist und der Dichtungsvorsprung (29) integral an dem Membranblock (29) ausgebildet ist, und - dass der Dichtungsvorsprung (29) in die Dichtungsnut (30) eingreift und dadurch die Dichtung (28) in der Dichtungsnut (30) zwischen dem Dichtungsvorsprung (29) des Membranblocks (2) und dem Gehäuse (3) dichtend eingeklemmt ist.humidifier after one of Claims 1 until 4 , characterized in that - that the respective sealing unit (6) is formed by an elongate U-shaped seal (28) and an elongate sealing projection (29), - that the seal (28) is located in an elongate sealing groove (30) of the housing (3 ) is received and the sealing projection (29) is integrally formed on the membrane block (29), and - that the sealing projection (29) engages in the sealing groove (30) and thereby the seal (28) in the sealing groove (30) between the sealing projection (29) of the membrane block (2) and the housing (3) is tightly clamped.
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