[发明专利]过滤器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于净化燃料电池吸入空气的过滤器装置。

背景技术

燃料电池尤其是PEM燃料电池要求吸入空气中不含有腐蚀性元素，以获得最佳功效和长期耐用性。腐蚀性元素是微粒和气态颗粒。来自设置在上游的系统部件如空气输送设备的可蚀性颗粒(inscribed particles)或磨损性颗粒或者腐蚀性气体可在燃料电池内积聚，并可损坏多个部分如气体通路、空气扩散层、催化剂或膜电极组件的最佳功能。腐蚀性元素可造成这些部件被过早地损耗。为了防止颗粒被夹带进入燃料电池，利用过滤器对燃料电池的吸入空气进行净化。然而，可用的设计空间有限，对于紧凑的燃料电池而言尤其如此。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设计紧凑且制造廉价的用于净化燃料电池吸入空气的过滤器装置。

通过权利要求1的特征实现上述目的。从属权利要求涉及有利的实施方式。

为了实现上述目的，一种用于净化燃料电池吸入空气区域的过滤器装置包括由至少两层第一过滤器介质和至少另外一层第二过滤器介质组成的至少一个过滤器，其中，第二过滤器介质嵌入在第一过滤器介质之间，所述第一过滤器介质连结到彼此相对的边部；以及包括壳体，该壳体包括至少一个顶部构件和一个底部构件，其中，顶部构件和底部构件分别具有凸缘，所述过滤器的边部设置在凸缘之间。

在燃料电池的情况下，特别是对于例如PEM燃料电池和DMFC燃料电池，吸入空气必需经过过滤。手机用燃料电池尤其具有紧凑的设计，在一些情况下，过滤器只能设置在难以到达的部位中。本发明的过滤器由于其设计而能特别容易地被安装。根据本发明，所述过滤器可设置在空气输送设备区域中——换句话说，在空气输送设备的上游和/或下游，所述空气输送设备可被设计成泵或压缩机。所述过滤器装置优选地位于空气加湿器的上游。需要空气加湿器对燃料电池的吸入空气加湿，以防止膜变干，膜变干会导致电压下降。

第一过滤器介质的边部通过力锁合(friction locking)连接和/或形锁合(form fitting)连接和/或整体粘合连接进行固定。可省去对第一过滤器介质的单独连接，尤其是当安装在壳体中的过滤器不被设计成可更换的情况下。过滤器和壳体共同形成预装配单元，从而更换过滤器是可能的——尤其是在力锁合连接和/或形锁合连接和/或整体粘合连接的情况下。设置在凸缘之间的边部同时对壳体进行密封。这里有利地，所述过滤器装置是其过滤器层牢固地连结在壳体上的单一部件。这使得装配特别简单，因为只需要连接空气导管即可。同时，该过滤器装置重量轻，所以无须另外地固定所述壳体。

所述凸缘可以力锁合和/或形锁合的方式联接在一起。可通过使用简单的工具廉价地建立起力锁合连接和/或形锁合连接，并无需组装助手/援助。这种连接可被无破坏地释放，从而简化了过滤器的更换。

所述凸缘和边部可以整体粘合的方式粘合在一起。在整体粘合连接的情况下，由于力的作用而防止了凸缘被无意地释放。整体粘合、尤其是通过胶粘剂的整体粘合连接可被设计成气密的。这时通过更换内部封装有过滤器的壳体来更换过滤器，这特别是在难以到达的部位的情况下非常有利。

所述凸缘和边部可被焊接在一起。焊接对于凸缘的形状或外形无特殊要求，且公差要求低。

所述顶部构件和底部构件可被设计成注射成型件或车削加工件。顶部构件和底部构件均由廉价的塑料如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)制成。注射成型是一种简单且廉价的生产工艺。顶部构件和底部构件也可被设计成深长型件。

所述过滤器可在壳体中安装成使得在顶部构件与过滤器和/或在底部构件与过滤器之间形成有空气空间。空气空间促使空气流分配，从而形成面对过滤器的均匀的来流。另外，特别有利地，所述空气空间具有吸声作用，从而使空气输送设备发出的噪声可被减弱。过滤器装置因此同时形成了用于抑制声音的装置。如果在空气空间中设置有多孔介质如非织造物，或者如果在空气空间中设有利用通路相互连接的多个腔室，则可进一步改善对声音的抑制。