尤其用于燃料电池的加湿装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种尤其用于燃料电池的加湿装置，具有叠摞单元，它含有多个透水蒸气的薄膜，它们平行且相互间隔地设置，其中所述薄膜在边缘被框架框住。
【背景技术】
[0002]由EP I 261 992 BI已知这种加湿装置。加湿装置附属于燃料电池并且用于，使空气流富含水分，接着输送空气流到燃料电池系统，在燃料电池系统中以电化学反应产生电流。加湿装置具有透水蒸气的薄膜，它夹紧在两个框架部件之间，在其中加入用于输入或排出空气流的通流孔。穿过薄膜水分子从潮湿的空气流挤入到干燥的空气流，空气流以这种方式富含水分并接着输送到燃料电池。
[0003]由US 2001/0046616 Al已知用于燃料电池的加湿装置，该专利同样公开了夹紧在两个框架部件之间的薄膜。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是，给出一种结构上简单构造的加湿装置，通过它使空气流富含水分并且含有多个透水蒸气的薄膜，它们被框架框住。
[0005]这个目的按照本发明通过独立权利要求的特征得以实现。从属权利要求给出适宜的改进方案。
[0006]借助于按照本发明的加湿装置可以使流动空气富含水分。所述加湿装置具有至少一叠摞单元，后者具有多个透水蒸气的薄膜，它们平行且相互间隔地设置。所述薄膜在边缘被框架框住。优选每个薄膜附属于框架或框架部件，其中所述框架或框架部件包括薄膜可以相互叠摞并且形成叠摞单元。
[0007]通过富含水分的空气流实现所需的最少水分含量。所述加湿装置例如用于燃料电池，在其中可以以电化学反应在使用富含水分的、流经的流动空气的条件下产生电流。所述加湿装置的薄膜对于水蒸气是通透的，但是对于空气不通透，由此通过薄膜仅仅产生较高水分的空气流与较低水分的空气流的水交换，空气流作为输入空气输送到燃料电池。所述叠摞单元可以具有更大量的这种分别固定在框架里面的薄膜。所述加湿装置可以容纳在外壳里面、必要时多个叠摞单元里面。
[0008]作为另一使用可能性例如考虑在封闭的空间或者小房间里面、例如在飞机或汽车里面对于富集的呼吸空气使用加湿装置。此外所述加湿装置可以用于废气去湿。
[0009]按照本发明的第一实施例，所述框架由复合薄片形成，它具有两个位于上下的薄片，在其间分别夹紧薄膜边缘。所述下薄片和上薄片在其边缘部位顶靠在薄膜的底面或顶面上并且以这种方式围绕薄膜边缘。所述下和上薄片固定地相互连接，由此产生作用于薄膜上的且固定薄膜的夹紧力。
[0010]这个实施例的优点是，位于上下的两个薄片可以通过不同的方式相互连接，而位于其间的、被夹紧的薄膜不必一定与上或下薄片连接。原则上有利的是，所述薄膜仅仅通过夹紧力固定在上与下薄片之间；无需与薄片中的一个薄片另外连接。由此也省去例如必须在薄膜边缘部位上涂覆粘接剂的必要性，并且省去为此所执行的准备措施，例如腐蚀薄膜边缘部位。
[0011]而所述薄片可以通过不同的方式相互连接。优选所述上和下薄片相互粘接，其中所述连接在薄膜以外实现。作为薄片考虑自粘接的薄片或者其它薄片，在其上涂覆例如粘接剂。所述薄片必要时是叠层薄片。所述薄片的突出边缘例如具有2mm的宽度。突出的边缘径向位于薄膜外棱边以外并且在这里两个薄片相互连接。
[0012]由复合薄片构成框架的另一优点在于相当微小的厚度。这能够以相互间微小的距离构造具有多个薄膜的叠摞单元。
[0013]按照本发明的另一方面，分别框住薄膜的框架由缝线形成，它缝纫到薄膜的边缘部位里面。通过缝纫在缝线与薄膜边缘部位之间实现形状锁合的连接。
[0014]由在边缘部位与薄膜缝纫的缝线构成框架的优点是，能够在边缘部位实现不同的造型。此外为了加工框架无需附加的粘接剂。在加工框架时还避免不可继续使用的多余框架材料。最后利用缝纫也可以在环绕的框架内部与边缘部位间隔地加入缝纫缝，例如为了使薄膜中的缺口镶边和稳定，穿过缺口例如导引管或类似部件。
[0015]原则上可以在薄膜边缘部位产生不同类型的缝纫缝，例如考虑锯齿缝、具有包边的缝等。可以有利地在边缘部位使用相当大量的缝线材料，用于在其边缘部位达到所期望的薄膜稳定性。
[0016]此外有利的是，所述框架的厚度相当微小，由此在叠摞单元中薄膜可以以相应微小的间隔相互设置。
[0017]在边缘部位中缝纫的另一优点在于，在薄膜的边缘部位中无需涂覆粘接剂并且相应地也无需预处理、例如通过腐蚀等。
[0018]另一优点在于，不产生或只产生微少的突出于薄膜边缘部位的框架，由此不会由于加工框架在薄膜平面中加大叠摞单元或者至少不显著加大。
[0019]按照适宜的实施例，所述缝线由热塑材料制成，并且在缝纫到薄膜边缘部位里面以后通过输入热量并且在压力下热塑地变形。通过热塑变形过程在边缘部位实现类似薄片的表面，此外封闭缝纫微孔，它们通过缝纫在薄膜边缘部位中产生。
[0020]按照另一适宜的实施例，一个附加线或附加带敷设在薄膜边缘部位上并且被缝线缝绕。通过这种方式增加在薄膜边缘部位用于形成框架的材料量并且改善边缘部位的稳定性。可以在边缘部位的一面上或者在两面上设置一个或多个附加线。所述附加线或附加带适宜地同样由热塑材料制成，由此在通过热塑缝线缝纫以后可以产生热塑变形，它也包括附加线或附加带。
[0021]热塑变形可以伴随挤压缝线或者可能存在的附加线或附加带。通过这种方式产生光滑的框架表面，此外使厚度一致。
[0022]必要时多个直接位于上下的薄膜分别固定在框架里面，其中中间的、位于中间的薄膜形成功能薄膜并且外部的薄膜分别形成覆盖膜。由多个位于上下的薄膜组成的组合分别固定在从属的框架或框架部件里面。在由具有下和上薄片的复合薄片构成框架的情况下，在其间固定夹紧薄膜组合的边缘部位，排除通过薄膜外棱边的错误气流以及排除在薄膜组合的薄膜之间的错误气流。同样适用于具有由缝线形成的框架的加湿装置结构，其中缝线缝纟刃边缘部位包括位于上下的薄膜。
[0023]有利地使每个薄膜或每个薄膜组合在叠摞单元中分别被框架或框架部件框住。位于上下的框架和薄膜通过间隔部件相互分开，它在框架部位可以由环绕的粘接剂带构成，它一方面使相邻框架相互连接，另一方面承担密封垫的功能，并且流体密封地封闭在相邻薄膜之间的流体空间。此外可以在间隔的薄膜之间设有塑料间隔部件。作为塑料间隔部件也可以使用粘接带。
[0024]所述叠摞单元适宜地安装在加湿装置的外壳里面。必要时可以在外壳里面安装多个叠摞单元，它们分别包括多个框架和薄膜。
【附图说明】
[0025]其它优点和适宜的实施例由其它权利要求、附图描述和附图给出。附图示出:
图1用于燃料电池的加湿装置俯视图，具有外壳，在其中容纳叠摞单元，后者具有多个上下叠摞的透水蒸气的薄膜，
图2薄膜俯视图，它被框架框住，
图3薄膜剖面图，具有侧面的框架，
图4叠摞单元，具有两个位于上下的薄膜，
图5具有框架的薄膜的另一实施例，
图6具有框架的薄膜的剖面图，
图7叠摞单元，具有两个上下放