用于加湿器的流动板制造技术

本发明专利技术涉及一种用于加湿器的流动板(22、32、39a‑39f)，以及一种具有多个流动板(22、32、39a‑39f)和水交换膜(15)的这种加湿器。这种加湿器主要是用于电化学系统中。传统的加湿器具有较低的性能，因为水分交换通常仅在紧邻水交换膜的层之间发生。流动板(22、32、39a‑39f)具有带有多个独立支承元件(27、28、29、33、34、38、40a‑40d、41、43‑52)的流场，其中，支承元件至少部分地垂直于流动板的平坦的表面平面延伸。待加湿的气体或释放水分的气体在流场上流动。在加湿器(1)中，流动板(22、32、39a‑39f)堆叠布置，其中，具有至少一个水交换膜(15)的膜复合物(15、16、17)布置在堆叠部中的每对相邻流动板之间。支承元件改善了加湿器的性能，因此可以减少流动板的数量，从而可以实现更轻的重量且节省空间的设计。

Flow plate for humidifier

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于加湿器的流动板本申请涉及一种用于加湿器的流动板，其优选地用于加湿工艺气体，并且涉及一种包括这种流动板的加湿器，例如是在电化学系统中的。前述电化学系统可以是例如燃料电池系统、电化学压缩机、电解槽或类似物。除了在电化学系统的领域中的应用之外，加湿器也能用于在建筑技术以及车辆中的空气管理的领域中处理空气、即在总结为术语“加热、通风和空气调节”(HVAC)的领域中处理空气。这种加湿器例如用于加湿用于燃料电池的工艺气体，该燃料电池借助分子氢和/或氧气或空气运行用于发电。通常用于操作这种燃料电池的质子交换膜在温度和湿度方面要求尽可能稳定的条件，以便提高耐久性并提高效率。因此，供应到燃料电池的工艺气体通常在加湿器中设定到期望的、稳定的湿度。这种加湿器包括流动板，流动板通常设有通道结构，其中，通道邻近通常呈透水膜的形式的水传递介质。这种组件通常设有多个流动板，在每个流动板之间布置有水传递膜。膜的重要性质在于是它们是不透气的，但允许水传递膜和围绕它们的气体之间的水分交换。例如，可以规定在水传递膜的一侧上将较湿润的气体引导通过相邻的流动板的通道，并且在水传递膜的相对侧上，较干燥的气体通过第二流动板的通道。在这种情况下，在水传递膜的一侧上的较湿润的气体将水分释放至膜，而在膜的相对侧上将水分释放至较干燥的气体。水传递膜占生产所述加湿器的成本的主要部分，因而通常寻求最小化水传递膜的面积，并且因此在任何情况下也最小化流动板的面积。气体通过流动板的通道的高效引导因此至关重要，因为通过穿过膜传递水分的气体的预定湿度必须在尽可能最小化的交换面积上可靠地设置。在这方面，从现有技术、例如德国技术说明书DE202014006480U1已知一种在加湿器的流动板的内部的通道的设计，其对气体的流动施加有利的影响，从而允许与水传递膜的全面的水分交换。本专利技术基于现有技术的背景解决了提出用于加湿器的流动板的问题，该流动板使得能以更高效的方式利用水传递膜交换水分。具体地，应该避免水交换仅发生在靠近膜的层之间。该问题由具有权利要求1的特征的流动板解决。权利要求2至26涉及这种流动板的有利实施例，并且权利要求27至29涉及包括这种流动板的加湿器。因此，本专利技术涉及一种用于加湿器的流动板，该流动板具有带有多个独立支承元件的流场，其中，支承元件至少部分地垂直于流动板的平坦的表面平面延伸。在本文中，流场应理解为意指流动板上这样的区域，其设计成使得在操作期间气体沿着流动板的表面在该区域中流动。与现有技术相反，该流场不被分成彼此界定开的通道，而是相反地使得气体能沿着流动板的表面沿着不同的路径流动，其中，在现有技术中至少部分地由通道壁分开的空间具有多个独立支承元件。这些支承元件可以例如以柱状或棒状从流动板的平坦的表面平面延伸到沿着流动板延伸的空间中，例如在流动板和相邻的水交换膜之间。流动板通常形成为平坦的，使得流动板的平坦的表面平面被限定为平行于流动板的相互垂直布置的两个主要延伸方向的平面，并且在矩形流动板的情况下，这两个主要延伸方向通常平行于板边缘。因此，流场可以封围与流动板平行的几毫米高的空间，所述空间的包封轮廓由支承元件形成。例如，当使用在加湿器的堆叠部中的流动板时，支承元件可以构造成使得它们接触相邻的水交换膜。因为支承元件是独立的，所以沿着流动板的部分气流可以分别在两侧上穿过支承元件。大体上，在流动板处形成气流条件，该气流条件使得气流关于最大生产量的优化分布，其中，由于多个支承元件层流的形成至少部分地受阻碍或完全被避免。这导致直接沿着流动板的表面在各个区域中流动的气体与在与其平行的、进一步远离流动板的各个区域中、例如在水传递膜上流动的气体的良好交换。因此，离开水传递膜进入流动的气体中或者在气体除湿的情况下是反向的、改善的水分输送是可能的。还可以规定，支承元件垂直于平坦的表面平面是弹性的。由于支承元件的弹性屈服，因此制造公差可以有效地补偿，使得例如所有或大多数支承元件可以弹性地承载抵靠相邻的水交换膜，并且例如轻微的尺寸过大不会导致水交换膜的任何损坏。此外，支承元件的弹性使得能在运行期间吸收压力波动(压力冲击)，从而在此也不会导致水交换膜的损坏。支承元件在垂直于流动板的平坦的表面平面的方向上的弹性可以通过材料弹性和/或通过尺寸弹性来实现，即通过支承元件因此本身可压缩或作为整体可变形。另一有利的实施例可规定，支承元件各自具有平行于流动板的平坦的表面平面的特定宽度B和同样平行于流动板的平坦的表面平面的特定长度L，其中：L≤10·B，优选L≤3·B，特别优选L≤B，并且其中，宽度B和长度L优选各自在最靠近流动板的支承元件的端部处确定，即，例如在支承元件的连接到支承板的平坦的表面平面的端部处。因此，例如通过具有例如圆形、椭圆形、正方形或矩形横截面形式的柱状或杆状的支承元件可以有效地实现本专利技术。然而，对于支承元件还可能具有肋部部分的形式，肋部部分具有更长或更短的长度并具有相应的更小的宽度。借助于这种支承元件，其长度例如是它们宽度的十倍的量级，气流也可以至少分批地在流动板上或沿着流动板的特定路径中受引导。另一有利的实施例可以规定，支承元件各自具有垂直于流动板的平坦的表面平面的特定高度H，其中H≤6·L，优选H≤3·L，特别优选H≤L。在该参数选项的情况下，可以例如提供相对细(长)的柱状形式的支承元件。相应地，每单位面积的大量支承元件可以布置在流动板上，使得气体在流动板上的完全的混合流动与相应地利用水交换膜的良好的水分交换成为可能。此处，当在加湿器中使用时，流动板和相邻的水交换膜之间的空间通常相对较窄，因为流动板和相邻的水交换膜之间的距离应选择为较小。例如，可以规定，支承元件各自具有特定高度H，该高度H垂直于流动板的平坦的表面平面，其中，H≤3.0mm，优选H≤1.0mm，特别优选H≤0.5mm。在加湿器的组装状态下，支承元件可以全部或部分地，即所有支承元件或它们中的一部分接触相邻的水交换膜或保持水交换膜的支承介质。被支承元件的直接承载抵靠水交换膜的端部覆盖的膜的区域需要特别注意，因为在该区域中通过的气体只能与水交换膜有限地程度地接触。通常，在覆盖的区域中，在水交换膜上设有支承件，该支承件也可以是支承介质的一部分或与其相同，并且由于它们布置在水交换膜和支承元件之间，使得甚至在该区域中也能与水交换膜进行水分交换。这种支承介质可以是例如(石墨)纤维纸、多层(石墨)纤维织物、非织造织物或其它织物或由天然和/或合成纤维制成的多层织物。用于水交换膜的支承介质通常是透气的。水传递介质，也可以称为水传递膜或水交换膜例如可以是多孔介质、涂覆或浸渍的织物膜层叠物离子浸渍膜、离聚物膜或膜片。支承元件的长度可有利地小于5mm、更优选小于2mm、特别优选小于1mm。支承元件在平行于流动板的平坦的表面平面的纵向方向上越短，则可以形成的用于气体沿着流动的固定通道的数量越少，由此气流可以更自由地扩散和混合。通过将支承元件的尺寸在平行于平坦的表面平面的方向上的尺寸保持得较短，由平行布置的水交换膜处的支承元件覆盖的面积也减小，并且仅在减少的程度上可用于与气体交换水分。通过保持支承元件的长度和宽度尽可能短，在加湿器中使用的情况下，流动板的每单位面积的水分交换性能因此增加。在这方面下，也可以规定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于加湿器(1)的流动板(22、32、39a‑39f)，所述流动板(22、32、39a‑39f)具有带有多个独立的支承元件(27、28、29、33、34、38、40a‑40d、41、43‑52)的流场，其中，所述支承元件至少部分地垂直于所述流动板的平坦的表面平面延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.23 DE 202016105311.01.一种用于加湿器(1)的流动板(22、32、39a-39f)，所述流动板(22、32、39a-39f)具有带有多个独立的支承元件(27、28、29、33、34、38、40a-40d、41、43-52)的流场，其中，所述支承元件至少部分地垂直于所述流动板的平坦的表面平面延伸。2.根据权利要求1所述的流动板，其特征在于，所述支承元件(27、28、29、33、34、38、40a-40d、41、43-52)垂直于所述平坦的表面平面是弹性的。3.根据前述两个权利要求中一项所述的流动板，其特征在于，所述支承元件(27、28、29、33、34、38、40a-40d、41、43-52)各自具有平行于所述流动板(22、32、39a-39f)的所述平坦的表面平面的特定宽度B和平行于所述流动板的所述平坦的表面平面的特定长度L，其中：L≤10·B，优选L≤3·B，特别优选L≤B，并且其中，所述宽度B和所述长度L各自优选地在所述支承元件的面向所述流动板的端部处确定。4.根据权利要求3所述的流动板，其特征在于，所述支承元件(27、28、29、33、34、38、40a-40d、41、43-52)各自具有垂直于所述流动板(22、32、39a-39f)的所述平坦的表面平面的特定高度H，其中：H≤6·L，优选H≤3·L，特别优选H≤L。5.根据前述权利要求中任一项所述的流动板，其特征在于，所述支承元件(27、28、29、33、34、38、40a-40d、41、43-52)各自具有垂直于所述流动板(22、32、39a-39f)的所述平坦的表面平面的特定高度H，其中：H≤3.0mm，优选H≤1.0mm，特别优选H≤0.5mm。6.根据权利要求3至5中任一项所述的流动板，其特征在于，L≤5.0mm，优选L≤2.0mm，特别优选L≤1.0mm。7.根据权利要求3至6中任一项所述的流动板，其特征在于，对于平行于所述流动板(22、32、39a-39f)的所述平坦的表面平面的相邻的支承元件(27、28、29、33、34、38、40a-40d、41、43-52)的特定最大距离dmax，以下适用：dmax≤6·L，优选dmax≤3·L，特别优选dmax≤L。8.根据前述权利要求中任一项所述的流动板，其特征在于，所述支承元件(27、28、29、33、34、38、40a-40d、41、43-52)至少部分地形成为杆形。9.根据前述权利要求中任一项所述的流动板，其特征在于，所述支承元件(27、28、29、33、34、38、40a-40d、41、43-52)的远离所述流动板(22、32、39a-39f)的端部是钩状的。10.根据权利要求9所述的流动板，其特征在于，所述支承元件(27、28、29、33、34、38、40a-40d、41、43-52)的钩状端部关于垂直于所述平坦的表面平面定向的铅垂线方向以超过90度、优选地以超过105度、特别优选地以超过120度朝向所述流动板(22、32、39a-39f)弯曲。11.根据前述权利要求中任一项所述的流动板，其特征在于，所述支承元件(27、28、29、33、34、38、40a-40d、41、43-52)布置为距彼此处于周期性的距离。12.根据权利要求11所述的流动板，其特征在于，所述支承元件(27、28、29、33、34、38、40a-40d、41、43-52)平行于所述流动板(22、32、39a-39f)的所述平坦的表面平面、沿着第一方向(30、35)以及沿着第二方向(31、36)布置为距彼此处于周期性的距离。13.根据权利要求12所述的流动板，其特征在于，沿着所述第一方向(30、35)确定的相邻的所述支承元件(27、28、29、33、34、38、40a-40d、41、43-52)之间的第一距离与沿着所述第二个方向(31、36)确定的相邻的所述支承元件之间的第二距离不同。14.根据权利要求12或13所述的流...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·斯派德尔，R·格洛克，W·邦茨，T·斯托尔，
申请(专利权)人：莱茵兹密封垫有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE