▶ マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-16
(45)【発行日】2023-11-27
(54)【発明の名称】加湿器
(51)【国際特許分類】
H01M 8/04 20160101AFI20231117BHJP
B01D 53/22 20060101ALI20231117BHJP
B01D 63/08 20060101ALI20231117BHJP
【ＦＩ】
H01M8/04 N
B01D53/22
B01D63/08
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2022110918
(22)【出願日】2022-07-11
(65)【公開番号】P2023012443
(43)【公開日】2023-01-25
【審査請求日】2022-07-11
(31)【優先権主張番号】10 2021 207 424.3
(32)【優先日】2021-07-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】506292974
【氏名又は名称】マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ＭＡＨＬＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｐｒａｇｓｔｒａｓｓｅ ２６－４６， Ｄ－７０３７６ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】カイザー スヴェン アレクサンダー
【審査官】笹岡 友陽
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／２６２９１２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１３－５４４１４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－０５７２０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５２９７８７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ８／０４
Ｂ０１Ｄ ５３／２２
Ｂ０１Ｄ ６３／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料電池システムにおいて、湿潤カソード排出空気（Ｋ－ＡＬ）により乾燥カソード供給空気（Ｋ－ＺＬ）を加湿する、加湿器（１）であって、－ 前記加湿器（１）は、ハウジング（２１）と膜スタック（２）とを有し、該膜スタック（２）は、該膜スタック（２）の縦方向（ＬＲ）を横切る方向に積層された複数の膜（７）を有し、
－ 前記膜スタック（２）は、空気が流通可能な２つの第１の側面（４ａ，４ｂ）と、空気が流通可能な２つの第２の側面（５ａ，５ｂ）と、２つの第３の気密側面（６ａ，６ｂ）とを有し、
－ それぞれの前記側面（４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ）は、互いに反対側に位置し、前記第１の側面（４ａ，４ｂ）は、前記縦方向（ＬＲ）を横切る方向に沿い、残りの側面（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ）は、前記縦方向（ＬＲ）と平行に配置され、
－ 前記加湿器（１）は、２つのシールフレーム（１１ａ，１１ｂ）を有するシール部材（３）を有し、それぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）は、それぞれの前記第１の側面（４ａ，４ｂ）に割り当てられ、
－ 前記各シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）は、前記縦方向（ＬＲ）を横切る方向に沿うフレーム状の接触領域（１２）と、該接触領域（１２）から前記縦方向（ＬＲ）に突出する保持縁部（１３）とを有し、
－ それぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）は、少なくとも一定の領域において前記接触領域（１２）でそれぞれの第１の流通面（４ａ，４ｂ）に支持され、前記保持縁部（１３）で前記膜スタック（２）に対面し、
－ それぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）の前記保持縁部（１３）は、前記膜スタック（２）を距離を置いて囲み、それによって、前記保持縁部（１３）と前記膜スタック（２）との間に前記膜スタック（２）の周囲のそれぞれの溝（１４ａ，１４ｂ）を形成しており、
－ それぞれの前記溝（１４ａ，１４ｂ）には接着剤が充填され、それぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）は前記膜スタック（２）に気密に結合されている、
ことを特徴とする、加湿器（１）。
【請求項2】
請求項１記載の加湿器において、－ 前記膜スタック（２）の前記膜（７）は、それぞれの前記第１の側面（４ａ，４ｂ）とそれぞれの前記第２の側面（５ａ，５ｂ）とを接続する、前記膜スタック（２）の接着縁部（１０）で、互いに結合されており、
－ 前記膜スタック（２）の前記接着縁部（１０）には、それぞれの前記第１の側面（４ａ，４ｂ）の、空気が流通できない第１の接着領域（１７）と、それぞれの前記第２の側面（５ａ，５ｂ）の、空気が流通できない第２の接着領域（１８）とが形成されている、
ことを特徴とする、加湿器（１）。
【請求項3】
請求項２記載の加湿器において、それぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）の前記接触領域（１２）は、それぞれの前記第１の側面（４ａ，４ｂ）の前記第１の接着領域（１７）を、前記縦方向（ＬＲ）において、覆う、
ことを特徴とする、加湿器。
【請求項4】
請求項２又は３記載の加湿器において、それぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）の前記保持縁部（１３）は、それぞれの前記第２の側面（５ａ，５ｂ）の前記第２の接着領域（１８）を、前記縦方向（ＬＲ）を横切る方向において、を覆う、ことを特徴とする、加湿器。
【請求項5】
請求項１記載の加湿器において、－ 各場合において、それぞれの前記第１の側面（４ａ，４ｂ）とそれぞれの前記第３の気密側面（６ａ，６ｂ）とを接続する、前記膜スタック（２）の１つの接続縁部（１９）が、前記膜スタック（２）のそれぞれの最後の前記膜（７）のそれぞれの縁部により形成されており、
－ 空気が、前記膜スタック（２）の前記接続縁部（１９）においてそれぞれの前記第１の側面（４ａ，４ｂ）を通って、完全に、流通可能である、
ことを特徴とする、加湿器。
【請求項6】
請求項５記載の加湿器において、それぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）の前記接触領域（１２）は、前記接続縁部（１９）に支持されていない、又は前記縦方向（ＬＲ）において前記膜スタック（２）のそれぞれの最後の前記膜（７）の縁部のみを覆う、
ことを特徴とする、加湿器。
【請求項7】
請求項５又は６記載の加湿器において、前記接続縁部（１９）におけるそれぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）の前記保持縁部（１３）は、それぞれの前記第３の気密側面（６ａ，６ｂ）を、前記縦方向（ＬＲ）を横切る方向において、覆う、
ことを特徴とする、加湿器。
【請求項8】
請求項１記載の加湿器において、－ 前記膜スタック（２）に対面する複数のスペーサカム（１６）が、それぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）の前記保持縁部（１３）に形成されており、
－ それぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）が前記膜スタック（２）を中心に位置付け、且つ、前記溝（１４ａ，１４ｂ）が前記縦方向（ＬＲ）を横切る一定の幅を有するように、それぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）は、複数の前記スペーサカム（１６）とともに前記膜スタック（２）に対して支持されている、
ことを特徴とする、加湿器。
【請求項9】
請求項８記載の加湿器において、それぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）の前記スペーサカム（１６）は、前記接触領域（１２）からの前記縦方向（ＬＲ）への高さが、それぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）の前記保持縁部（１３）よりも小さい、
ことを特徴とする、加湿器。
【請求項10】
請求項１記載の加湿器において、－ それぞれの前記シールフレーム（１１ａ，１１ｂ）は、フレーム状のシール領域（２０）を有し、該シール領域（２０）は、前記膜スタック（２）に対面していない前記接触領域（１２）に固定又は形成されており、
－ 前記シール領域（２０）は、前記加湿器（１）の前記ハウジング（２１）に気密に支持され、それぞれの前記第１の側面（４ａ，４ｂ）を周方向にシールしている、
ことを特徴とする、加湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、請求項１のプリアンブルに記載のように、燃料電池システムにおいて、湿潤カソード排出空気により乾燥カソード供給空気を加湿する加湿器に関する。
【背景技術】
【0002】
燃料電池システムにおける加湿器は、湿潤カソード排出空気を用いて乾燥カソード供給空気を加湿するために使用される。燃料電池システムは、特に車両の駆動に使用できる。この種の加湿器は、通常、ハウジングと、ハウジング内に収容され、互いに距離をおいて積層された複数の膜を有する、膜スタックとを有する。膜スタックの隣接する膜の間にチャネルが形成され、これを通してカソード供給空気とカソード排出空気とが交互に流れる。膜は、空気に対して不透過性であり、水蒸気に対して透過性であり、その結果、カソード供給空気及びカソード排出空気は、膜により分離され、カソード供給空気は、膜を通してカソード排出空気で加湿され得る。ＤＥ１０２０１４００６３９４Ａ１は、例えば、複数のシールにより加湿装置のハウジング内のカソード供給空気とカソード排出空気との気密な分離を開示している。これの欠点は、加湿器が非常に複雑な構造を有することである。
【発明の概要】
【0003】
したがって、本発明の目的は、記載された欠点が克服される、一般的なタイプの加湿器のための、改善された、又は少なくとも代替の、実施形態を提供することにある。
【0004】
この課題は、本発明によれば、独立請求項１の主題により解決される。有利な実施形態は、従属請求項、その説明及び図面の主題である。
【0005】
燃料電池システムにおける加湿器は、湿潤カソード排出空気を用いて乾燥カソード供給空気を加湿するために使用される。加湿器は、ハウジングと膜スタックとを有し、膜スタックは、膜スタックの縦方向を横切る方向に互いに積層された複数の膜を有する。膜スタックは、空気が流通可能な２つの第１の側面と、空気が流通可能な２つの第２の側面と、２つの第３の気密な側面とを有する。それぞれの側面は、互いに反対側に位置する。さらに、第１の側面は、縦方向を横切る方向に沿い、残りの側面は、縦方向と平行に配置されている。それぞれの側面は、外側から膜スタックを画定する。加湿器はまた、２つのシールフレームを有するシール部材を有し、それぞれのシールフレームは、それぞれの第１の側面に割り当てられる。本発明によれば、それぞれのシールフレームは、縦方向を横切る方向に沿うフレーム状の接触領域と、その接触領域から縦方向に突出する保持縁部とを有する。それぞれのシールフレームの接触領域は、少なくとも一部の領域において、それぞれの第１の流動面に支持され、その保持縁部は、膜スタックに対面している。それぞれのシールフレームの保持縁部は、膜スタックを距離をおいて囲み、その結果、保持縁部と膜スタックとの間に膜スタックを囲むそれぞれの溝が形成されている。それぞれの溝には接着剤が充填され、それぞれのシールフレームは、膜スタックに気密に結合されている。
【0006】
それぞれのシールフレームは、空気が互いに流通可能な膜スタックのそれぞれの側面を確実にシールするために有利に使用できる。シールフレームは、膜スタックに結合され、従って一体的に結合されている。さらに、空気が流通可能な第１の側面と、空気が流通可能な第２の側面とは、それぞれのシールフレームにより、ハウジング内で、気密に互いに分離され得る。それぞれのシールフレーム又はそれぞれのシールフレームの接触領域は、フレーム状であり、空気が流通可能なそれぞれの第１の側面の縁部を囲む。したがって、空気は、空気が流通可能なそれぞれの第１の側面を通って、すなわち、それぞれのシールフレームを通って、又はそれぞれのシールフレームの接触領域を通って、流通可能である。
【0007】
加湿器では、空気が流通可能な膜スタックの第１の側面は、縦方向を横切る方向に沿っている。縦方向は、膜スタックの膜に平行である。膜スタックは、有利には、ハウジング内に縦方向に押し込むことができる。膜スタックは、有利には、直方体であり得る。膜スタックの最長縁部は、有利には、縦方向に平行であり得る。それぞれの第１の側面の幾何学的表面は、有利には、それぞれの第２の側面の幾何学的表面よりも、及び／又はそれぞれの第３の側面の幾何学的表面よりも、小さくし得る。それぞれの第３の気密な側面は、膜スタックのそれぞれの最後の膜により形成し得る。膜は、空気に対して不透過性であり、水蒸気に対して透過性であるので、第３の側面は気密状態を維持する。
【0008】
本発明に関連して、用語「接着剤」は、特に、結合剤、接着シーラント又は接着剤充填物を意味すると理解される。有利には、溝に充填された接着剤は、フォームレス（formless）及び／又は硬化性であり得る。硬化性接着剤は、例えば、冷却又は架橋により硬化し得る。溝内の接着剤は、有利には、フレーム状及び／又は連続的であり、及び／又は膜スタックを囲み、及び／又は寸法的に安定であり、シールを形成し得る。シールは、有利には、それぞれのシールフレーム及び膜スタックに一体的に結合され得る。シールは、有利には、フレーム状及び／又は連続的及び／又は周方向に沿い及び／又は寸法的に安定であり得る。
【0009】
本発明に関連して、「…の縦方向を覆う」という表現は、２つの重なり合う要素が、縦方向に互いに直接続くか、又は縦方向に互いに直接隣接して配置されることを意味する。そのとき、２つの要素の間に形成される接触面は、縦方向を横切る方向に沿う。同様に、「…の縦方向を横切る方向を覆う」という文言は、縦方向を横切る方向に、２つの重なり合う要素が互いに直接続くか、又は互いに直接隣接して配置されることを意味する。そのとき、２つの要素の間に形成される接触面は、縦方向を横切る方向に沿う。
【0010】
カソード供給空気用の供給空気ダクト及びカソード排出空気用の排出空気ダクトは、有利には、膜スタックの膜の間に形成し得る。供給空気ダクトは、有利には、それぞれの第１の側面に割り当て得る。カソード供給空気は、有利には、供給空気ダクトを介して、一方の第１の側面から他方の第１の側面まで、膜スタックを流通し得る。供給空気ダクトは、有利には、それぞれの第１の側面に割り当て得る。カソード供給空気は、有利には、供給空気ダクトを介して、一方の第１の側面から他方の第１の側面まで、膜スタックを流通し得る。供給空気ダクト及び排出空気ダクトは、有利には、膜スタック内で互いに垂直に並び得る。膜スタックの膜は、有利には、空気に対して不透過性であり、水蒸気に対して透過性であり得る。カソード供給空気及びカソード排出空気は、有利には、混合することなく膜スタックを流通し得る。カソード供給空気は、有利には、膜スタック内のカソード排出空気により、膜を通過して加湿され得る。
【0011】
膜スタックの膜は、有利には、それぞれの第１の側面とそれぞれの第２の側面とを接続する膜スタックの接着縁部で互いに結合され、従って一体的に結合され得る。膜スタックの接着縁部では、それぞれの第１の側面で空気が流通できない第１の接着領域と、空気が流通できない第２の接着領域とを、それぞれの第２の側面に、形成し得る。膜スタックは、合計４つの接着縁部を有し、これらは縦方向を横切る方向に沿い、且つ互いに平行である。それぞれの接着縁部は、第１の側面のうちの１つと第２の側面のうちの１つとに割り当てられる。そして、それぞれの第１又は第２の側面に、互いに反対側に位置する２つの接着縁部が割り当てられる。そして、それぞれの第１又は第２の側面に、互いに反対側にある２つの第１又は第２の接着領域が割り当てられる。空気は、それぞれの第１及び第２の接着領域を流通できないので、それぞれの第１又は第２の側面の流通可能な幾何学的面積は、２つの第１又は第２の接着領域の面積により小さくなる。
【0012】
有利には、それぞれのシールフレームの接触領域は、それぞれの第１の側面の第１の接着領域の縦方向を覆うようにし得る。特に、それぞれのシールフレームの接触領域は、それぞれの第１の側面の第１の接着領域の縦方向を排他的に覆い得る。換言すれば、それぞれのシールフレームの接触領域は、第１の側面の空気が流通可能な領域が覆われず、空気が依然として流通し得るように、それぞれの第１の側面の縦方向を覆い得る。その結果、それぞれの第１の側面の空気が流通可能な幾何学的領域は、有利には、それぞれのシールフレームにより小さくならない。前記のように、２つの互いに反対側にある第１の接着領域が、それぞれの第１の側面に割り当てられる。その結果、それぞれのシールフレームの接触領域は、２つの第１の接着領域の縦方向を覆うことができ、従って、耐傾斜方法（a tilt-proof manner）でそれぞれの第１の側面に支持される。
【0013】
有利には、それぞれのシールフレームの保持縁部は、それぞれの第２の側面の第２の接着領域の縦方向を横切る方向を覆い得る。特に、それぞれのシールフレームの保持縁部は、それぞれの第２の側面の第２の接着領域の縦方向を横切る方向のみを覆い得る。換言すると、それぞれのシールフレームの保持縁部は、第１の側面の空気が流通可能な領域が覆われず、空気が依然として流通し得るように、それぞれの第１の側面の縦方向を覆い得る。その結果、空気が流通可能なそれぞれの第２の側面の幾何学的領域は、有利には、それぞれのシールフレームにより小さくならない。言うまでもなく、膜スタックと保持縁部との間に形成された溝内の接着剤は、溝内にのみ残り、流通可能なそれぞれの第２の側面の領域は、それゆえ覆われず、それゆえ遮断されない。
【0014】
それぞれの第１の側面とそれぞれの第３の側面とを接続する膜スタックの接続縁部は、有利には、膜スタックのそれぞれの最後の膜のそれぞれの縁部により形成し得る。膜スタックの接続縁部において、空気は、好ましくは完全に、それぞれの第１の側面を通って流通し得る。用語「完全に」は、膜スタックのそれぞれの第１の側面の、空気が流通可能な領域が、それぞれのシールフレームの接触領域により覆われず、且つ小さくならないことを意味する。この目的のために、それぞれのシールフレームは、それぞれの接続縁部に直接隣接して配置することができ、空気が縦方向に流通できるそれぞれの第１の側面を覆わないようにすることができる。膜スタックは合計４つの接続縁部を有し、これらは、縦方向を横切る方向に沿い、互いに平行である。それぞれの接続縁部は、第１の側面のうちの１つ及び第２の側面のうちの１つに割り当てられる。そして、それぞれの第１又は第２の側面には、互いに反対側に位置する２つの接続縁部が割り当てられる。
【0015】
有利には、それぞれのシールフレームの接触領域は、接続縁部に支持されないか、又は膜スタックのそれぞれの最後の膜の縁部の縦方向のみを覆うようにし得る。換言すると、それぞれのシールフレームの接触領域は、それぞれの第１の側面から外側に移動させる。その結果、空気が流通可能なそれぞれの第２の側面の幾何学的領域は、有利には、それぞれのシールフレームにより小さくならない。
【0016】
有利には、接続縁部におけるそれぞれのシールフレームの保持縁部が、それぞれの第３の側面の縦方向を横切る方向を覆うようにし得る。その結果、それぞれの第３の側面と保持縁部との間に溝が形成される。それぞれの第３の側面は空気が流通できないので、結果として膜スタックの、空気が流通可能な幾何学的表面は遮断されない。溝が接着剤で充填され、膜スタックがそれぞれのシールフレームに結合され、それゆえ一体的に結合される場合、それぞれの第１の側面及びそれぞれの第３の側面も、それぞれの接続縁部で互いに気密に分離される。
【0017】
有利には、それぞれのシールフレームが複数のスペーサカムを有するようにし得る。スペーサカムは、それぞれのシールフレームの保持縁部に形成され、膜スタックに対面する。そして、それぞれのシールフレームが膜スタックを中心に位置付け、且つ、溝が縦方向を横切る一定の幅を有するように、それぞれのシールフレームは、複数のスペーサカムとともに膜スタックに対して支持され得る。有利には、スペーサカムは、それぞれの第１の側面の周囲又は膜スタックの周囲に、周方向に均等に分布するように配置し得る。
【0018】
それぞれのシールフレームのスペーサカムは、有利には、接触領域から縦方向への高さが、それぞれのシールフレームの保持縁部よりも小さくなるようにし得る。その結果、それぞれのスペーサカムが膜スタックと接触しているものの、溝はそれぞれのスペーサカムの上方で縦方向に接続されたままにし得る。それゆえ、溝に充填された接着剤は、密着したフレーム状のシールを形成でき、膜スタックのシールは、それぞれのシールフレームにより改善され得る。
【0019】
それぞれのシールフレームは、有利には、フレーム状のシール領域を有し、シール領域は、膜スタックに対面していない接触領域に固定又は形成され得る。そして、シール領域は、加湿器のハウジングに気密に支持され、それぞれの第１の側面の周囲全体をシールし得る。その結果、空気が流通可能な膜スタックのそれぞれの第１の側面は、ハウジング内で、空気が流通可能な、膜スタックのそれぞれの第２の側面から分離でき、互いに気密に分離できる。
【0020】
空気が流通可能な２つの第２の側面は、有利には、ハウジング内で互いに気密に分離され得る。有利には、シール部材は、２つのシールプレートを有し得る。それぞれのシールプレートは、空気が流通できないダイヤフラムスタックのそれぞれの第３の側面に対して一方の側が、ハウジングに対して他方の側が、気密的に支持され得る。それぞれのシールプレートは、更に、関連するそれぞれの第３の側面に、一体的に、且つ気密に、例えば接着され得る。
【0021】
本発明の更なる重要な特徴及び利点は、従属請求項、図面及び図面に基づく添付の説明から明らかになるであろう。
【0022】
言うまでもなく、前記の特徴及び以下に説明する特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、各場合に示される組合せだけでなく、他の組み合わせでも、又は別々でも、使用され得る。
【0023】
本発明の好ましい例示的な実施形態は、図面に示され、以下の説明においてより詳細に説明される。ここで、同一の参照番号は、同一の又は類似の又は機能的に同一のコンポーネントを指す。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明に係る加湿器の膜スタックとシール部材とからなる構成を示す図である。
【図3】本発明に係る加湿器の膜スタックを示す図である。
【図4】本発明に係る加湿器の膜スタックを示す部分図である。
【図15】本発明に係る加湿器の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
図１は、本発明に係る加湿器１を示す。加湿器１は、燃料電池システム内の湿潤カソード排出空気Ｋ－ＡＬにより乾燥カソード供給空気Ｋ－ＺＬを加湿するために設けられている。
【0026】
加湿器１は、膜スタック２とシール部材３とを有する。また、加湿器１は、図１５に示すように、ハウジング２１を有し、このハウジングには、膜スタック２と、それに設けられたシール部材３とが収容されている。ハウジング２１は、明確にするためにここでは示されていない。
【0027】
膜スタック２は直方体であり、２つの第１の側面４ａ及び４ｂと、２つの第２の側面５ａ及び５ｂと、２つの第３の側面６ａ及び６ｂとを有する。膜スタック２には縦方向ＬＲが規定されており、第１の側面４ａ及び４ｂは縦方向ＬＲを横切る方向に沿っている。第２の側面５ａ及び５ｂ並びに第３の側面６ａ及び６ｂは、これに対応して縦方向ＬＲと平行である。言うまでもなく、それぞれの側面４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｃは、外側に向かって閉じた膜スタック２の輪郭を形成する。
【0028】
膜スタック２は、複数の膜７（ここでは平坦な膜）を有し、これらの膜は、膜スタック２の縦方向ＬＲを横切る方向に互いに距離を置いて積層されている。その結果、膜スタック２では、第１の側面４ａ及び４ｂ並びに第２の側面５ａ及び５ｂを空気が流通可能であり、その一方で、第３の側面６ａ及び６ｂは空気が流通できない、すなわち気密である。カソード供給空気Ｋ－ＺＬが流通可能な供給空気ダクト８、及びカソード排出空気Ｋ－ＡＬが流通可能な排出空気ダクト９は、個々の膜７の間に形成される。膜スタック２の膜７は気密で水蒸気に対して透過性であるため、カソード供給空気Ｋ－ＺＬ及びカソード排出空気Ｋ－ＡＬは混合せずに膜スタック２を流通するものの、膜スタック２内のカソード供給空気Ｋ－ＺＬはカソード排出空気Ｋ－ＡＬにより膜７を介して加湿される。ここに示す膜スタック２では、乾燥カソード供給空気Ｋ－ＺＬは第１の側面４ａ及び４ｂを流通可能であり、湿潤カソード排出空気Ｋ－ＡＬは第２の側面５ａ及び５ｂを流通可能である。
【0029】
シール部材３は、２つのシールフレーム１１ａ及び１１ｂを有し、それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂは、それぞれの第１の側面４ａ又は４ｂに割り当てられている。それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂは、縦方向ＬＲを横切る方向に沿うフレーム状の接触領域１２と、接触領域１２から膜スタック２に向かって縦方向ＬＲに突出する保持縁部１３とを有する。保持縁部１３は、接触領域１２を外側で囲んでいる。それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂの接触領域１２は、それぞれの第１の側面４ａ又は４ｂに支持されている。各場合において、保持縁部１３と膜スタック２との間に周方向の溝１４ａ又は１４ｂが形成されるように、それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂの保持縁部１３は、膜スタック２を距離を置いて囲んでいる。それぞれの溝１４ａ又は１４ｂには接着剤が充填され、それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂは膜スタックに気密に結合されている。接着剤は成形されておらず、硬化後に周りを囲むフレーム状シール１５ａ又は１５ｂを形成し、これはそれぞれの溝１４ａ又は１４ｂに配置され、膜スタック２及びそれぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂに一体的に結合される。
【0030】
また、それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂは、フレーム状のシール領域２０を有している。シール領域２０は、接触領域１２に形成され、膜スタック２又は保持縁部１３に対面していない。膜スタック２がハウジング２１内に配置される場合（図１５参照）、シール領域２０は、ハウジングに気密に支持され、空気が流通可能なハウジング２１内の残りの側面からそれぞれの第１の側面４ａ又は４ｂをシールする。
【0031】
図２は、本発明に係る加湿器１の分解図である。図２では、シールフレーム１１ａは膜スタック２から分離され、シールフレーム１１ｂは示されていない。２つのシールフレーム１１ａ及び１１ｂは互いに同一であるので、以下の説明は２つのシールフレーム１１ａ及び１１ｂに当てはまる。それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂは、それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂの保持縁部１３に形成された複数のスペーサカム１６を有する。スペーサカム１６は、膜スタック２に対面し、膜スタック２と接している。その結果、それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂは、膜スタック２を中心に位置付け、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂは、縦方向ＬＲを横切る方向に一定の幅を有する。また、スペーサカム１６は、（接触領域１２から縦方向ＬＲに測った）高さが保持縁部１３よりも小さい。その結果、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂ内の接着剤により形成されたシール１５ａ又は１５ｂは、全周にわたって連続している。
【0032】
図３は、本発明に係る加湿器１の膜スタック２を示す図である。図３において、膜スタック２の個々の膜７は、合計４つの接着縁部１０で互いに結合されていることが特に明確に分かる。それぞれの接着縁部１０は、それぞれの第１の側面４ａ又は４ｂとそれぞれの第２の側面５ａ又は５ｂとの間に形成される。それぞれの接着縁部１０には、空気が流通できない第１の接着領域１７と、空気が流通できない第２の接着領域１８とが、個々の膜７の接着剤の結合により形成されている。第１の接着領域１７は、それぞれの第１の側面４ａ又は４ｂに割り当てられ、第２の接着領域１８は、それぞれの第２の側面５ａ又は５ｂに割り当てられている。
【0033】
反対側にある２つの第１の接着領域１７は、それぞれの第１の側面４ａ又は４ｂに配置されている。反対側にある２つの第２の接着領域１８は、それぞれの第２の側面５ａ又は５ｂに配置されている。空気は、接着領域１７及び１８を流通できず、それらはそれぞれの第１の側面４ａ及び４ｂ並びにそれぞれの第２の側面５ａ及び５ｂの幾何学的流通可能領域を小さくしている。
【0034】
さらに、４つの接続縁部１９が、それぞれの第１の側面４ａ又は４ｂとそれぞれの第３の側面６ａ又は６ｂとの間の膜スタック２に形成されている。それぞれの接続縁部１９は、膜スタック２のそれぞれの最後の膜７の縁部により形成されている。したがって、それぞれの接続縁部１９では、それぞれの第１の側面４ａ又は４ｂの、空気が流通可能な幾何学的表面は小さくならない。それぞれの接続縁部１９は、縦方向ＬＲを横切る方向に沿っている。それぞれの第１の側面４ａ又は４ｂには、互いに反対側に位置する２つの接続縁部１９が割り当てられている。
【0035】
図４は、接着縁部１０における、本発明に係る加湿器１の膜スタック２の部分図である。図４では、それぞれの接着縁部１０におけるそれぞれの第１の接着領域１７及びそれぞれの第２の接着領域１８が、特によく示されている。また、それぞれの接続縁部１９は、膜スタック２の最後の膜７の縁部により形成されていることが分かる。
【0036】
図５は、シール部材３とともに膜スタック２を示す、膜スタック２の接着縁部１０を横切る断面図である。図５では、シールフレーム１１ａが示されており、シールフレーム１１ｂは示されていない。２つのシールフレーム１１ａ及び１１ｂは互いに同一であるので、以下の説明は２つのシールフレーム１１ａ及び１１ｂに当てはまる。それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂの接触領域１２は、それぞれの第１の側面４ａ又は４ｂの第１の接着領域１７の縦方向ＬＲのみを覆っている。それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂの保持縁部１３は、それぞれの第２の側面５ａ又は５ｂの第２の接着領域１８の縦方向ＬＲを横切る方向のみを覆っている。換言すると、それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂの接触領域１２及び保持縁部１３は、それぞれの第１の側面４ａ又は４ｂ及びそれぞれの第２の側面５ａ又は５ｂの、空気が流通可能ないかなる領域も覆っていない。その結果、それぞれの第１の側面４ａ又は４ｂ及びそれぞれの第２の側面５ａ又は５ｂにおける膜スタック２を通る流れは、シールフレーム１１ａ又は１１ｂにより悪影響を受けない。
【0037】
図６は、シール部材３とともに膜スタック２を示す、膜スタック２の接続縁部１９を横切る断面図である。図６では、シールフレーム１１ａが示されており、シールフレーム１１ｂは示されていない。２つのシールフレーム１１ａ及び１１ｂは互いに同一であるので、以下の説明は２つのシールフレーム１１ａ及び１１ｂに当てはまる。それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂの接触領域１２は、それぞれ第１の側面４ａ又は４ｂの縦方向ＬＲを覆っていない。その結果、それぞれの第１の側面４ａ又は４ｂにおいて膜スタック２を通る流れは、シールフレーム１１ａ又は１１ｂにより悪影響を受けない。しかし、それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂの保持縁部１３は、それぞれの第３の側面５ａ又は５ｂの縦方向ＬＲを横切る方向を部分的に覆っている。空気は、それぞれの第３の側面６ａ及び６ｂを流通できないので、膜スタック２を通る流れは、同様に、悪影響を受けない。
【0038】
図７～１０は、シール部材３とともに膜スタック２を示す、接着縁部１０を横切る異なる断面図である。図７～１０では、シールフレーム１１ａが示されており、シールフレーム１１ｂは示されていない。２つのシールフレーム１１ａ及び１１ｂは互いに同一であるので、図７～１０の説明は２つのシールフレーム１１ａ及び１１ｂに当てはまる。
【0039】
図７は、シール部材３とともに膜スタック２を示す、膜スタック２の接着縁部１０を横切る断面図である。ここで、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂを通る切断面は、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂにおいてスペーサカム１６外を通っている。溝１４ａ又は１４ｂはまた、接着剤なしで示され、それに対応して、硬化した接着剤から形成されるそれぞれのシール１５ａ又は１５ｂなしで示されている。
【0040】
図８は、シール部材３とともに膜スタック２を示す、膜スタック２の接着縁部１０を横切る断面図である。ここで、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂを通る切断面は、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂにおいてスペーサカム１６外を通っている。溝１４ａ又は１４ｂはまた、接着剤とともに示され、それに対応して、硬化した接着剤から形成されたそれぞれのシール１５ａ又は１５ｂとともに示されている。
【0041】
図９は、シール部材３とともに膜スタック２を示す、膜スタック２の接着縁部１０を横切る断面図である。ここで、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂを通る切断面は、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂにおいてスペーサカム１６の１つを通っている。溝１４ａ又は１４ｂはまた、接着剤なしで示され、それに対応して、硬化した接着剤から形成されるそれぞれのシール１５ａ又は１５ｂなしで示されている。
【0042】
図１０は、シール部材３とともに膜スタック２を示す、膜スタック２の接着縁部１０を横切る断面図である。ここで、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂを通る切断面は、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂにあるスペーサカム１６の１つを通っている。溝１４ａ又は１４ｂはまた、接着剤とともに示され、それに対応して、硬化した接着剤から形成されたそれぞれのシール１５ａ又は１５ｂとともに示されている。
【0043】
図７～１０で特によく分かるように、それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂは、空気が流通可能なそれぞれの第１の側面４ａ又は４ｂ及びそれぞれの第２の側面５ａ又は５ｂのいかなる領域も覆っていない。これは、膜スタック２を通る流れに影響を及ぼさない。前記のように、それぞれのスペーサカム１６は、（接触領域１２から縦方向ＬＲに測った）高さが、それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂの保持縁部１３よりも小さい。その結果、溝１４ａ又は１４ｂに形成されたシール１５ａ又は１５ｂは、フレーム状で且つ連続している。
【0044】
図１１～１４は、シール部材３とともに膜スタック２を示す、接続縁部１９を横切る異なる断面図である。図１１～１４では、シールフレーム１１ａが示されており、シールフレーム１１ｂは示されていない。２つのシールフレーム１１ａ及び１１ｂは同一であるので、図１１～１４の説明は、２つのシールフレーム１１ａ、１１ｂに当てはまる。
【0045】
図１１は、シール部材３とともに膜スタック２を示す、膜スタック２の接続縁部１９を横切る断面図である。ここで、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂを通る切断面は、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂにおいてスペーサカム１６外を通っている。溝１４ａ又は１４ｂはまた、接着剤なしで示されており、それに対応して、硬化した接着剤から形成されるそれぞれのシール１５ａ又は１５ｂなしで示されている。
【0046】
図１２は、シール部材３とともに膜スタック２を示す、膜スタック２の接続縁部１９を横切る断面図である。ここで、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂを通る切断面は、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂにおいてスペーサカム１６外を通っている。溝１４ａ又は１４ｂはまた、接着剤とともに示され、それに対応して、硬化した接着剤から形成されたそれぞれのシール１５ａ又は１５ｂとともに示されている。
【0047】
図１３は、シール部材３とともに膜スタック２を示す、膜スタック２の接続縁部１９を横切る断面図である。ここで、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂを通る切断面は、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂにおいてスペーサカム１６の１つを通っている。溝１４ａ又は１４ｂはまた、接着剤なしで示され、それに対応して、硬化した接着剤から形成されるそれぞれのシール１５ａ又は１５ｂなしで示されている。
【0048】
図１４は、シール部材３とともに膜スタック２を示す、膜スタック２の接続縁部１９を横切る断面図である。ここで、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂを通る切断面は、それぞれの溝１４ａ又は１４ｂにおいてスペーサカム１６を通っている。溝１４ａ又は１４ｂはまた、接着剤とともに示され、それに対応して、硬化した接着剤から形成されたそれぞれのシール１５ａ又は１５ｂとともに示されている。
【0049】
図１１～１４で特によく分かるように、それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂは、空気が流通可能なそれぞれの第１の側面４ａ又は４ｂのいかなる領域も覆っていない。これは、それぞれの第１の側面４ａ又は４ｂにおいて、膜スタック２を通る流れに影響を及ぼさない。空気は、それぞれの第３の側面６ａ及び６ｂを流通できないので、それぞれの第３の側面６ａ又は６ｂを保持縁部１３で覆っても、膜スタック２を通る流れに影響を及ぼさない。図７～１０に示すように、それぞれのスペーサカム１６は、縦方向ＬＲにおいて、それぞれのシールフレーム１１ａ又は１１ｂの保持縁部１３よりも小さく形成されている。その結果、溝１４ａ又は１４ｂに形成されたシール１５ａ又は１５ｂは、フレーム状で且つ連続している。
【0050】
図１５は、本発明に係る加湿器１の分解図である。前記のように、加湿器はハウジング２１を有し、シール部材３を有する膜スタック２が、ハウジング２１内に収容されている。ハウジング２１は、ポット状のハウジング本体２２と、ハウジング本体２２とは別体のカバー２３とを有している。カバー２３は、ハウジング本体２２又はハウジング本体２２内の組立開口部２２の縦方向ＬＲを横切る方向を閉じる。シール部材３を有する膜スタック２は、組立開口部２２ａを介して縦方向ＬＲに沿ってハウジング本体２２内に押し込むことができる。
【0051】
ハウジング２１、すなわちハウジング本体２２及びカバー２３には、合計４つの空気孔２４ａ，２４ｂ及び２５ａ，２５ｂが形成されている。空気が流通可能な側面４ａ及び４ｂは、空気孔２４ａ及び２４ｂと、空気が流通可能な側面５ａ及び５ｂとを介して、空気孔２５ａ及び２５ｂを通って、外部につながることができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
