用于隔离流体的设备的空心纤维模块及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于隔离流体的设备、尤其是空气湿润器、尤其是用于燃料电池装置的空气湿润器的空心纤维模块，其具有多个空心纤维，所述空心纤维的壁由部分通透的结构构成，所述空心纤维并排延伸并且在所述空心纤维之间布置至少一个扁平的流体可透过的间隔介质，该间隔介质具有自保持其扁平状态的结构。
[0002]另外，本发明涉及一种用于制造用于隔离流体的设备、尤其是空气湿润器、尤其是用于燃料电池装置的空气湿润器的空心纤维模块、尤其是根据本发明的空心纤维模块的方法，其中壁由部分通透结构构成的多个空心纤维并排布置并且在所述空心纤维之间布置至少一个扁平的流体可透过的间隔介质，该间隔介质具有自保持其其扁平状态的结构。
【背景技术】
[0003]从US 20090115078 Al中公知了空心纤维的一种装置，该装置尤其良好地适用于燃料电池的湿润器。该空心纤维装置由水蒸汽可透过的空心纤维制成。在此，第一空气流可以被引导到空心纤维中，并且第二空气流可以在空心纤维之外引导。这些空心纤维借助于设备彼此保持一定间隔。该设备具有由无纺材料制成的平坦轨道的形式，该轨道被布置为垂直于第二空气流。由无纺材料制成的轨道由合成纤维制成，该合成纤维彼此连接得使得通向阻力是小的。反之，该设备也可以由开孔泡沫、尤其是聚氨酯泡沫制成。在空心纤维装置中，与由无纺材料制成的轨道处于相同侧的空心纤维可以彼此贴合。
[0004]本发明所基于的任务在于，构造一种空心纤维模块以及一种用于制造空心纤维模块的方法，其中每个空心纤维都可以与其相邻空心纤维保持一定间隔。
【发明内容】
[0005]根据本发明，该任务通过如下方式来解决:至少一个间隔介质将两个相邻空心纤维中的至少一个空心纤维至少在朝向相应另一空心纤维的侧至少部分周界地包围。
[0006]因此根据本发明，所有相邻空心纤维都用至少一个间隔介质保持一定间隔。有利地可以为所有空心纤维设置几乎相同的间隔。通过这种方式，可以实现空心纤维模块中的空心纤维处的均匀密度。因此，可以实现对空心纤维模块的均匀流经和加载荷。因此还可以避免:在引入流体时，低纤维密度的区域优先被流体流经。因此可以防止:在那时空心纤维模块的具有较高纤维密度的区域较低程度地被流体流经，并且空心纤维的在那里存在的纤维面未被使用。此外，因此可以避免:尤其是在横向于空心纤维的纵轴的强烈流体流的情况下，这些空心纤维未被均匀和可靠地彼此隔离并使空心纤维束紧凑化。可替代地，相邻空心纤维之间的间隔可以改变。通过这种方式可以改变空心纤维模块中的流动分布。
[0007]要隔离的流体可以有利地是气态流体。气态流体可以具有低粘性。气态流体有利地可以是用水蒸汽饱和化的空气。通过这种方式，可以在将用水蒸汽饱和化的具有高水含量的空气引导通过空心纤维模块时防止:在强烈空气流的情况下促进空心纤维的粘合。因此，可以提高空心纤维模块尤其是在用于空气湿润器、尤其是燃料电池装置的空气湿润器的情况下的可靠性。
[0008]通过两个相邻空心纤维中的至少一个至少部分周界地被至少一个间隔介质包围，所述至少一个间隔介质可以扁平地防止所述相邻空心纤维可能过于彼此接近或者甚至彼此接触。因此，也可以防止相邻空心纤维的最小接触。所述至少一个间隔介质可以有利地延伸到空心纤维的对于隔离的有效整个长度上。所述至少一个间隔介质有利地可以至少延伸到所述两个相邻空心纤维中的至少一个的周界的四分之一上。通过这种方式，可以用单个间隔介质将空心纤维相对于两个相邻空心纤维保持一定间隔。所述至少一个间隔介质优选地可以至少延伸到所述两个相邻空心纤维中的至少一个的周界的一半上。通过这种方式，可以将具有所述至少一个间隔介质的空心纤维的这两个相邻空心纤维在共同的平面内布置在该空心纤维的相对周界侧上。因此，可以进一步减少空心纤维的空间需求。
[0009]所述至少一个间隔介质具有自保持其扁平状态的结构。这意味着，间隔介质也可以在没有空心纤维的情况下保持其扁平状态。在此，间隔介质仍然是可变形的、尤其是可伸长和/或可弯曲的。空心纤维和间隔介质因此可以彼此分开地预先制造。不需要以任何方式将空心纤维用至少一并形成所述至少一个间隔介质的另一种材料来加工、尤其是纺织、机器编织、针织、刺绣、编制、编织、缝纫或其他类型的纺织方式进行加工。也不需要空心纤维具有支承和/或成形功能，以便维持所述至少一个间隔介质的扁平状态。通过这种方式，可以减少对空心纤维的机械和/或几何要求。另外，因此可以简化空心纤维和/或间隔介质的制造。此外，可以简化空心纤维关于所述至少一个间隔介质的布置。
[0010]在特别有利的第一实施方式中，所述至少一个扁平间隔介质可以是波浪形或锯齿状形状的垫，并且空心纤维可以交替地布置在垫的相对侧的波谷或波纹谷底上。因此，空心纤维可以分别布置在波谷或波纹谷底中并且由此部分周界地被所述至少一个间隔介质包围。通过这种方式，可以在垫的一侧的两个相邻空心纤维之间在垫的相对侧上布置各一个空心纤维，该空心纤维位于那里的相应波谷或波纹谷底中。因此，处于相应同一侧的两个相邻空心纤维可以被处于相对垫侧的空心纤维以及包围其的垫片段彼此隔离。
[0011]垫有利地可以在置入空心纤维以前就已经被置于波浪形或锯齿状形状。垫有利地可以被压印。借助于压印，可以简单地实现波谷或波纹谷底。波浪形状或波纹形状也可以通过折叠垫来实现。可替代地，垫可以首先通过以一定方式置入空心纤维而被置于波浪形或锯齿状形状。
[0012]波浪或波纹的间隔、其宽度和/或其深度有利地可以在垫的伸展上是均匀的。通过这种方式，空心纤维可以沿着垫均匀地布置。波谷或波纹度谷底的深度有利地可以对应于空心纤维的外直径。通过这种方式，空心纤维可以分别在大范围上、至少在其周界的一半上被所述至少一个间隔介质包围。因此，空心纤维可以以节省空间的方式在共同的平面内布置交替地在垫的相对的侧上。通过这种方式，可以简单地实现由空心纤维构成的平坦的层，所述空心纤维在垫的相对的侧上放置在波谷或波纹谷底中。
[0013]波浪间隔或波纹间隔有利地可以为3mm至6_、优选大致4_。波浪高度或波纹高度有利地可以为2.5mm至4.5_、优选大致3.5_。
[0014]波谷或波纹谷底在其谷底的走向有利地对应于空心纤维的轮廓，使得空心纤维可以分别扁平地紧贴到波谷或波纹谷底中。
[0015]垫有利地可以由无纺、所谓非纺材料、尤其是无纺织物制成。在使用空心纤维模块来与低粘性流体进行隔离时，无纺垫材料可以通过其堵塞作用导致流体流的均匀化。通过这种方式，可以减少、优选避免死区和未被利用的过滤面。垫也可以由织物类、尤其是纺织、针织、刺绣、编织、缝纫或机器编织的材料制成。
[0016]垫有利地可以对流体具有大的通透性，使得可以减小在流经垫时出现的压力损失。
[0017]垫的材料有利地可以是挠性的、尤其是弹性的，使得其形状可以简单地与空心纤维和/或与以后的空心纤维模块的形状相匹配。此外，可以用挠性材料来简单地补偿空心纤维模块中的可能的、尤其是运行造成的振动，以便防止对空心纤维模块的干扰或损坏。
[0018]在另一有利的实施方式中，空心纤维可以借助于至少一个固定装置、尤其是至少一个横向于波浪或波纹延伸的固定装置条固定在垫上。利用所述至少一个固定装置，空心纤维可以被保持在其在波谷或波纹谷底中的位置处。因此，可以简单地预先安装具有空心纤维的垫。具有固定的空心纤维的多个垫可以简单地被组装成空心纤维束。空心纤维束可以简单地置入到模块壳体中。利用所述至少一个固定装置，还可以防止:空心纤维在空心纤维模块的运行中可能移动到波谷中或从波谷中移动出。
[0019]所述至少一个固定装置有利地可以具有至少一个横向于波浪或波纹延伸的固定装置条，所述固定装置条横向于垫的一侧的所有空心纤维延伸。通过这种方式，可以利用单个固定装置条来一并固定垫的一侧的所有空心纤维。所述至少一个固定装置条可以是与垫伸展成比例地窄的，使得其覆盖空心纤维和垫的相应低有效性的流体可透过面。
[0020]所述至少一个固定装置有利地可以借助于粘结剂、尤其是热粘胶或硅树脂或线缝来实现。该线缝尤其是可以横向于垫的一侧的所有空心纤维延伸。粘结剂可以被简单地涂敷。
[0021]在另一有利的实施方式中，由具有空心纤维的垫构成的多个层可以分层布置。通过这种方式，可以简单地实现多层空心纤维束。相应层可以彼此分开地制造。预先制造的层可以根据空心纤维模块的所需的大小被相应地组装。