0的内表面和外表面之间的圆柱通道的形式。开口 126被定位在圆柱通道的各端之间的阀244选择性地打开和关闭。阀244可包括圆柱阀元件246，在阀244打开时，该圆柱阀元件246具有与开口 126对准并形成该开口 126的一部分的流道248，如图5d中所示出的。通过如图5d中的弯曲箭头所指示地将阀元件246旋转足以使流道248移动得不再与开口 126对准的量来关闭阀244。
[0145]阀244可保持被关闭，直到液态水在开口66的底部聚集。为了操作阀244，传感器(未示出)可被提供在其中提供有开口 126的侧壁部分60的最低点中。在传感器感测到液态水在该区域中的存在时，该传感器向控制器(未示出)发送将阀244打开达足以通过开口 126将水排出的时间段的信号。阀244可被提供在侧壁部分60中(如图5d所示)或可被定位在水分离器48d的外部。可为开口 112提供类似的布置。
[0146]在一替换实施例中，排水开口126可提供有从水分离腔50中排水的无源控制装置。这样的排水的无源控制装置可包括虹吸管或毛细管(未示出)，其自动允许将多余的水从水分呙腔50中排出。
[0147]在很冷的条件下，在水分离器48内沿着侧壁部分60处可存在液态水的某种冻结，尤其是在排水孔112、126周围的区域中。由于该原因，水分离器48还可包括内部冷却剂流道84(图5)，该内部冷却剂流道84纵向延伸经过侧壁54的在一对冷却剂装置120和122(其在图3中被最佳的看出)之间的侧壁部分60。内部冷却剂流道84紧邻排水孔112、126和内部水通道128地通过。这准许水分离器48被系统冷却回路内的冷却剂主动地加热，以便将沿着侧壁部分60聚集的任何冰融化，并保持排水孔112、126打开。如图3中同样示出的，水分离器48中的冷却剂装置122可通过沿着AMD 10的末端延伸的导管或软管124被连接热交换器32的冷却剂装置88。替换地，水分离器可被电加热以将腔50中的冰融化。图1和图1A中还示意性地示出通过水分离器48的冷却剂通道84。
[0148]取代以上描述的外部导管或软管124，设备10可提供有通过加湿器堆叠12的内部冷却剂通道。例如，密封通道可由加湿器板14中的各对准的开口形成，其中任选地导管被插入这些对准的开口中。
[0149]水分离器48包括第二进气开口 66和第二出气开口 68，两者都与内部水分离腔50流动的连通。第二进气开口66被形成在水分离器48的底壁52内，并且与加湿器堆叠12的第二出气管道30流动的连通并对准。第二出气开口 68被形成在水分离器48的侧壁54中，并提供第二气流通过其朝向车辆的排气口离开AMD 10的出口。因此，在操作中，水分离器48直接从加湿器堆叠12的出气侧接收第二气流，其中第二气流流经第二进气开口 66、流经水分离腔50并最后流经第二出气开口 68以离开AMD 10。
[0150]水分离器48还提供有众多开口，这些开口不与冷凝物从第二气流的移除直接相关，并且这些开口准许水分离器用作供第一气流流动的管道。这些开口包括在侧壁54中的第一出气开口 114、侧壁54中的外部的第二进气开口 16(也见图6)、第一旁通开口 76以及第二旁通开口 78。这些附加开口的功能将在以下解释。
[0151]虽然附图中没有示出，但加湿器堆叠12、热交换器32、隔热板44和水分离器48通过机械装置联结在一起以形成集成的刚性结构。例如，这些组件可按在Vanderwees V12中描述的方式提供有外部的有孔法兰或提供有针对机械紧固件(诸如螺钉)的内部孔。替换地，AMD 10的各组件可通过包括金属、塑料、碳纤维或其组合的皮带保持在一起。
[0152]为了允许热胀冷缩以及由加湿器堆叠12中使用的材料的蠕变造成的固定，同时维持该集成结构的足够的压缩和刚度，机械紧固件或皮带可被配备有弹性元件，诸如弹簧、盘型弹簧等。还有可能在皮带内包括弹性组件或区域。弹性元件有助于在AMD 10的使用期内维持加湿器堆叠12上恒定的压缩力，由此在AMD 10的所有层和组件之间提供安全密封，同时维持加湿器堆叠12的压缩以及AMD 10的刚度。
[0153]此外，在热交换器32具有隔热板44或如在以上提到的国际公开N0.W0 2012/104077中描述的聚合物基板的情况下，该板可提供有热交换器32通过其联结到加湿器堆叠12和水分离器的有孔法兰。将领会，这些组件的机械连接进一步降低了组成AMD 10的各组件之间(尤其是热交换器32和加湿器抵达12之间)的热收缩。
[0154]在某些操作条件下，期望第一气流绕开加湿器堆叠12。如图1所示，这导致第一气流直接从热交换器32流到燃料电池堆叠104的阴极102。为了提供进一步的成本和空间节省以及总体系统中的组件数目的降低，旁通也被引入AMD 10中。在这方面，AMD 10进一步包括旁通管线70，该旁通管线70具有与加湿器堆叠12中的第一进气管道24流动连通的第一端72以及与加湿器堆叠12的第一出气管道26流动连通的第二端74。
[0155]此外，如附图中所示出的，旁通管线70的第二端74和第一出气管道26两者都与水分离器48的侧壁54中的第一出气开口 114流动连通。
[0156]因此，根据该布置，第一气流通过第一出气开口114离开AMD 10，而不管该第一气流绕开加湿器堆叠12还是流经加湿器堆叠12的第一气体流道16。由此，朝向燃料电池堆叠104流动的第一气流中的水分含量可根据特定操作条件使用旁通阀80来调整或改变。例如，可期望在燃料电池堆叠104很冷时(例如，在启动时)，使得阴极空气绕开加湿器12，以便避免水在堆叠104中的气体流道中的冷凝。同样，可期望在堆叠关闭期间采样旁通来帮助净化来自堆叠104的水，并避免水在电池堆叠104中冻结。
[0157]第一气体经过旁通管线70的流动由定位在旁通管线70中的旁通阀80控制。阀80可由一个或多个传感器电子地控制，以测量进入AMD 10的第一气流的湿度。旁通阀80可采样各种形式，并准许在第一气流朝向阴极102流动时调整并优化第一气流中的含水量。在其关闭位置中，阀80堵塞旁通管线70，并且在其打开位置中，阀80准许第一气流流经旁通管线，并且显著地规避加湿器堆叠12。此外，在旁通阀80为流量阀的情况下，AMD 10可实现第一气流的经加湿部分和干燥部分的不同混合比，以提供对馈送到燃料电池堆叠104的第一气流的良好控制的加湿。
[0158]图2中示出的阀80包括蝶形阀，该蝶形阀具有在其中央轴上可枢转地安装到阀杆140的可旋转阀元件138，该阀杆140可绕与通过旁通管线70的气流方向垂直的轴旋转。杆140的一端可从阀体突出以啮合驱动机制(未示出)。在图2中，示出了处于关闭位置的阀80，其中阀元件138阻塞了旁通管线70。阀元件138在任一方向旋转90度都将完全地打开旁通管线70以准许第一气流的旁流。将领会，阀80不一定是蝶形阀，而可以是任何类型的阀，诸如球形阀、片状阀、圆柱形阀或滑动阀。
[0159]在图2所示的实施例中，阀80被定位在旁通管线70的第二端74。然而，将领会，阀80的位置可改变。例如，阀80可被定位在旁通管线70的第一端72处或者第一端72和第二端74之间的任何点处。替换地，阀80可被纳入到水分离器48的主体(例如，水分离器48的内部开口 76 或 78)中。
[0160]在旁通阀80打开的情况下，第一气体以加湿器堆叠12的第一出气管道26的方向直接从第一进气管道24流经旁通管70，第一气体通过第一出气开口 114从该第一出气管道26离开AMD 10，并且仅第一气体中的小量气体流经加湿器堆叠12的第一气体流道16。因此，旁通管线70高效地准许第一气体绕开加湿器堆叠12并直接从热交换器32流到燃料电池堆叠104的阴极102而不会被加湿。
[0161]在旁通阀80被关闭的情况下，第一气体进入第一进气管道24、流经其被第二气体加湿的气体流道16、进入第一出气管道26并随后通过第一出气开口 114离开AMD 10。
[0162]在图1到图5中示出的实施例中，旁通管线70被提供在AMD10的水分离器48侧上加湿器堆叠12的第二端22处。由于水分离器48用作端板，它完全覆盖加湿器堆叠12的第二端
22。因此，旁通管线70的第一端72通过水分离器48的第一旁通开口 76以及形成在盖子64中的开口 130与加湿器抵达12的第一进气管24流动连通，并且旁通管线70的第二端74类似地通过水分离器48的第二旁通开口 78和盖子64中的开口 132与第一出气管26流动连通，其还与水分离器48的侧壁54中的第一出气开口 114流动连通。由此，旁通开口 76、78提供通过水分离器48的主体的通道，并被隔离与水分离器48的水分离腔50流动连通。
[0163]不是在AMD10的水分离器48侧处提供旁通管线70，将领会，旁通管线70可改为被提供在AMD的热交换器32侧。现在以下参考图7的分解图描述根据本发明的第二实施例的集成空气管理设备(AMD)200，其中相同的组件用相同的参考标记标识。
[0164]在图7中示出的AMD 200中，加湿器堆叠12与以上描述的AMD 10中的加湿器堆叠相同。旁通管线70和旁通阀80也与以上描述的那些相同，只是它们被定位在AMD 200的相对端处。在图7的实施例中，在旁通阀打开的情况下，旁通管线70的第一端72直接从热交换器32的第一出气开口 40中接收第一气流，其中第一出气开口 40在热交换器32的两侧上都打开，并可包括与多个所述第一气体流道连通的管道。该流通过旁通管线70—直到第二端74，其中旁通管线70与加湿器堆叠12中的第一出气管道26流动连通。在热交换器32和隔热板44基本上覆盖加湿器堆叠12的整个第一端20的情况下，热交换器32和隔热板44两者分别提供有通道134和136，以准许旁通管线70和第一出气管道26之间的流动连通。将领会，热交换器32的通道134不与热交换器32的至少一个第一气体流道或至少一个冷却剂流道连通。一旦第一气体流道通过加湿器堆叠12的第一出气管道26，该第一气体就以燃料电池堆叠104的阴极102的方向通过第一出气开口 114离开AMD 10。
[0165]将领会，旁通管线70可被集成在水分离器48的结构中，例如被集成在水分离器48的加厚侧壁54或盖子64中，被集成在热交换器32的加厚端板中，或被集成在热交换器32和加湿器堆叠12之间的隔热板44中，该板包括气流和集成旁通阀80的通路。现在以下参考图9到图11描述可具有集成旁通管线70的AMD 10的各组件的各示例，其中相同的参考元件由相同的参考标记标识。
[0166]图9示出可被密封到根据本发明的AMD的任一端的端板150的一实施例，从而要么以图7的旁通管线的方式被密封到热交换器的远极面，要么取代图4中示出的水分离器48的盖子64而包括水分离器48的盖子。端板150包括较低表面，该较低表面包括开口 130、132。开口 130被定位在旁通管线70的第一端72，而开口 132被定位在旁通管线70的第二端74。旁通阀80被定位在第一端72和第二端74之间的旁通管线70中，并可任选地包括蝶形阀，该蝶形阀包括可枢转地安装到阀杆140的可旋转阀元件138，阀杆140的至少一端可从端板150的表面突出。
[0167]在端板150取代水分离器48的盖子64的情况下，开口130被定位成使得与水分离器48的开口 76流动连通，并且开口 132将被定位成使得与