(57)【要約】本発明は、担体媒体（１２）と、吸着手段とを備える、特に燃料電池に供給される空気のための、燃料電池フィルタ要素（１０）に関し、前記担体媒体（１２）および前記吸着手段は、単層または多層の本体（４０）を形成するように接続され、前記本体は、添加材なしで、すなわち射出成型法またはブロー成形法によってプラスチックマージン（５０）に堅固に直接接合され、前記プラスチックマージン（５０）は、フィルタ要素（１０）を挿入可能なフィルタシステム（１００）のハウジング壁（１１２）への接続のための接続面（５４）を含む。本発明はさらに、そのような燃料電池フィルタ要素（１０）を備える燃料電池フィルタシステム（１００）に関する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体媒体（１２）と、
吸着材とを備える、燃料電池フィルタ要素であって、
前記担体媒体（１２）および前記吸着材は、単層または多層の本体（４０）として結合され、前記本体は、添加材なしで、すなわち射出成型法またはブロー成形法によってプラスチックフレーム（５０）に直接固定されて接合され、
前記プラスチックフレーム（５０）は、フィルタ要素（１０）を挿入可能なフィルタシステム（１００）のハウジング壁（１１２）と接続するための接続面（５４）を含む、
特に燃料電池に供給される空気のための、燃料電池フィルタ要素（１０）。
【請求項２】
前記プラスチックフレーム（５０）は、前記フィルタシステム（１００）の前記ハウジング壁（１１２）の構成要素として実施されている、
請求項１に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項３】
前記プラスチックフレーム（５０）が、接続フランジ（１２０）を含む、
請求項１または２に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項４】
前記プラスチックフレーム（５０）が、外周（５４）、および／または、１つまたは２つの端面（５６）に溶接面および／または接着面を備える、
請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項５】
前記本体（４０）には、特定の流入側に、粒子フィルタ（３０）が設けられ、特に、前記粒子フィルタ（３０）は、折り畳みフィルタ媒体を有する前記粒子フィルタ（３０）である、
請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項６】
前記粒子フィルタ（３０）は、１つまたは複数のウェブ（５２）または支持グリッドによって安定されている、請求項５に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項７】
前記本体（４０）の１つまたは複数の横側縁部が、射出成型によって埋め込まれる前に、封止要素（６０）で封止される、
請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項８】
前記吸着材の粒子（１６）が、接着剤、特に反応性接着剤または熱可塑性接着剤の添加によって固定される、
請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項９】
前記担体媒体（１２）が、前記活性炭および前記接着剤が収容された、フィルタ不織布または連続気泡フォームとして実施される、
請求項１から８のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項１０】
前記担体媒体（１２）が担体層（１４）として実施され、
前記活性炭が、前記担体層（１４）に直接隣接するとともに、片面または両面で前記担体層（１２）に隣接する、活性炭層（１８）を形成する、
請求項１から９のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項１１】
少なくとも２つの前記活性炭層（１８）が互いに隣接している、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項１２】
燃料電池システム用のカソードエアフィルタ（３００）における、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素（１０）の使用方法。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素（１０）を備える燃料電池フィルタシステム（１００）であって、
前記燃料電池フィルタ要素（１０）が、前記燃料電池フィルタシステム（１００）内に交換可能に配置されている、燃料電池フィルタシステム。
【請求項１４】
前記プラスチックフレーム（５０）は、前記燃料電池フィルタシステム（１００）のハウジング（１１０）または前記ハウジング壁（１１２）の構成要素として実施される、
請求項１３に記載の燃料電池フィルタシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の前提部分による、特に燃料電池へ供給される空気のための燃料電池フィルタ要素と、燃料電池フィルタ要素を備える燃料電池フィルタシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第７，７５８，６７４号明細書には、燃料電池へ供給される空気のためのフィルタ要素が開示されている。フィルタ要素によって、汚い粒子および化学汚染物質を空気から除去することができる。この目的のために、フィルタ要素は、汚い粒子を分離するフィルタ不織布と、空気中の気体状成分を吸着するための吸着材として作用する活性炭層と、を備える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願の目的は、少ない経費でフィルタ要素を交換可能にするように、吸着材として活性炭を備えるフィルタ要素を簡潔な手段で構成することである。
【０００４】
本願の更なる目的は、少ない経費でフィルタ要素を交換できるように、フィルタシステムを構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的は、本発明の一実施形態による、担体媒体と、吸着材と、を備える、燃料電池フィルタ要素、特に燃料電池に供給される空気のための燃料電池フィルタ要素によって解決される。これに関連して、担体媒体および吸着材は、プラスチックフレーム内に形成された単層または多層の本体と接合される。本発明の別の実施形態によれば、上述の目的は、そのようなフィルタ要素を備えるフィルタシステムによって解決される。
【０００６】
適切な実施形態および本発明の利点は、特許請求の範囲、明細書、および図面からも得られる。
【０００７】
担体媒体と、吸着材と、を備える、特に燃料電池に供給される空気のための燃料電池フィルタ要素であって、担体媒体および吸着材は、プラスチックフレーム内に形成された単層または多層の本体と接合される、燃料電池フィルタ要素が提案される。
【０００８】
本発明によるフィルタ要素は、有利な効果として、吸着によって気体蒸気における汚染物質を化学的にろ過するために用いることができる。フィルタ要素は、例えば、空気中の気体状の汚染物質を吸着することで、燃料電池へ供給される空気を清浄するために用いられる。
【０００９】
フィルタ要素は、一方に担体媒体を備え、もう一方に吸着材として活性炭を備え、例えば、活性炭は、本発明による接着剤の添加によって固定される。これにより、高密度に充填された活性炭層がその構造を維持し、固定されていない活性炭バルク材料と比べて、機械的負荷の下であっても、長い作業期間にわたってであっても、吸着性能を損ねる可能性のある活性炭の粒子の変位および局所圧縮を回避することを実現できる。吸着性能の減損は、例えば、漏出の原因となりうるバルク材料の局所的な空隙によってもたらされる。活性炭粒子が固定されるため、粒径相当の活性炭粒子の固定されていないバルク材と比べて、本発明の実施形態における空気の浸透性は高い。活性炭粒子の固定は、異なるジオメトリのフィルタ要素、または、担体媒体および活性炭の層を生産できるという、さらなる有利な効果を有する。長方形と同様に非長方形の形状が考えられる。活性炭層における活性炭粒子の固定は、接着糸が活性炭粒子の表面へ接着するとともに、様々な活性炭粒子を互いに接続する接着剤の添加によって、活性炭の吸着性能を損なうことなく、達成される。接着剤は、例えば、ポリウレタンまたはシランに基づく、例えば、反応性接着剤であえることが考えられる。例えば、ポリオレフィンに基づいて製造された熱可塑性接着剤であってもよい。
【００１０】
この実施形態は、固定された活性炭層を有する、開放された担体層−活性炭層を積み重ねた構成を可能にする。このような積み重ねは、媒体層と呼ばれ、担体層と活性炭層とを備え、互いに積み重ねることができる。媒体層における流れの方向は積み重ねの方向であり、すなわち、層の平面に対して直交方向である。好ましい実施形態において、各々が担体層と活性炭層を備える二つの媒体層が、互いに積み重ねられる場合、二つの媒体層の活性炭層は、互いに直接隣接し、これら二つの媒体層は、共に、スタックユニットを形成する。積み重ねられた状態において、二つの異なる活性炭層は、すなわち、上部の担体層および底面の担体層の内側で、互いに直接、接する。フィルタ性能に応じたフィルタ要素全体の所望の厚さを達成するために、そのようなスタックユニットは、任意的に、さらに互いに積み重ねられることができる。
【００１１】
また、例えば、異なる原材料（ココナッツ、石炭、木炭、または合成原料）、異なる活性化度、異なる触媒特性、および異なる含侵率のように、層ごとに異なる活性炭層を、簡単な方法で組み合わせることもできる。このような方法において、目的の気体スペクトルに適用できる。
【００１２】
さらなる適切な実施形態において、活性炭層が縦側および／または横側において封止されているため、側面で当接する担体層とともに、必要に応じて活性炭層の全ての側面で境界部が実現される。縦側および／または横側における封止は、安定性を増すとともに、活性炭層における層間剥離および排気量に関する信頼性を改善する。封止は、プラスチック材または接着剤によって、あるいは代替的に、側面に接着された横側バンドによって実現できる。
【００１３】
本発明によれば、添加材なしで、例えば、射出成型法またはブロー成形法によってプラスチックフレームに直接固定されて接合された単層または多層の本体が提供される。これは、フィルタおよびハウジングが一つの工程で生産でき、埋め込みの工程が生産工程において直接実現できるとともに、フィルタ要素をハウジングへ接着する工程が無くなり、さらに、封止のための横側バンドは、もはや用いられないという有利な効果を有する。また、この方法において、ハウジングとフィルタ要素との間で漏出流が発生しないことも保証することができる。
【００１４】
プラスチックフレームは、フィルタ要素を挿入可能なフィルタシステムのハウジング壁と接続するための接続面を備える。この方法において、組み立てプロセスを大幅に向上させる、ハウジング壁への既定のインターフェースが提供される。接続面を介して、フィルタ要素は、例えばハウジングへ溶接可能である。
【００１５】
有利なこととして、実施形態として、プラスチックフレームは接続フランジを備えることができる。そうすることによって、フィルタ要素をフィルタシステム全体の、特にハウジングの、モジュラー部品として構成することができる。このように、メンテナンスにおけるフィルタ要素の交換性を大幅に向上させることができる。
【００１６】
有利な効果として、プラスチックフレームは、外周および／または１つまたは２つの端面に、溶接面および／または接着面を備えることができる。一方では、フィルタ要素の溶接は、フィルタシステムのハウジングへの恒久的かつ信頼できる接続を可能にする。さらに、このような方法において、非常に信頼性の高い封止作用も可能になる。
【００１７】
有利な効果を有する実施形態として、本体には、特定の流入側に、粒子フィルタが設けられてもよく、特に、粒子フィルタは、折り畳みフィルタ媒体として実施されるとともに、１つまたは複数のウェブまたは支持グリッドによって安定されてもよい。粒子フィルタが、粗い粒子をろ過するために用いられるとともに、活性炭が、ろ過される流体内の化学的に結合した汚染物質のために用いられる。折り畳みフィルタ媒体は、そのボリュームと比較して大きな表面領域を備えるため、フィルタの中でも非常に効率的に用いることができるものである。ウェブまたは支持グリッドは、粒子フィルタの機械的な安定のために用いられる。
【００１８】
便宜的に、１つまたは複数の本体の横側縁部が、射出成型によって埋め込まれる前に、封止要素で封止しても良い。それによって、本体に挿入されたツールがフィルタ材によって汚染の可能性から守られるため、製造プロセスが簡略化される。封止要素は、例えば、接着された横側バンドの形態で実施されることができる。
【００１９】
このように、活性炭層は縦側および／または横側において封止されるため、側面で当接する担体層とともに、必要に応じて活性炭層のすべての側面で境界部が実現される。縦側および／または横側における封止作用は、安定性を増すとともに、活性炭層における層間剥離および排気量に対する信頼性を改善する。
【００２０】
有益な構成として、本体の構成の異なる形状を簡単に実現することを可能にするために、吸着材の粒子は、特に反応性接着剤または熱可塑性接着剤の添加によって固定されることができる。
【００２１】
さらなる有益な実施形態によれば、担体媒体は、活性炭および接着剤が収容された、フィルタ不織布、または、例えばポリウレタンフォームのような連続気泡フォームとして実施される。フィルタ要素を生産するために、まず担体媒体の連続気泡フォームに接着剤が導入され、その後、活性炭が導入される実施形態が考えられる。まず活性炭への接着剤を適用し、その後、活性炭−接着剤混合物を担体媒体の連続気泡フォームへ導入する実施形態も可能である。
【００２２】
有利な効果を有する実施形態において、担体媒体が担体層として設計されるとともに、活性炭が活性炭層を形成することができ、活性炭層は、担体層に直接隣接するとともに片面または両面で担体層に隣接する。担体媒体は活性炭の担体であるか、または、担体媒体は少なくとも活性炭層に隣接する。担体媒体は、担体層として実施されるか、または必要に応じて、清浄される気体流体の粒子状汚染物質の機械的なろ過を引き継ぐ層として実施される。このような場合において、担体媒体は、例えば、汚い粒子を分離することのできる担体不織布またはフィルタ不織布を形成する。フィルタ不織布は、ガラス繊維で充填された、または充填されていない熱可塑性の材料、例えばポリエステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、またはポリプロピレンから構成される。
【００２３】
担体媒体の担体層としての実施形態において、活性炭は、担体層に直接隣接する活性炭層を形成し、好ましくは、接着手段によって担体層へ接続される。すなわち、担体層は、少なくとも一つの側において活性炭層を区切り、同時に活性炭層へ接続される。
【００２４】
また、活性炭層は、担体層によって、二つの側面でそれぞれ区切られてもよく、中間に位置する活性炭層と二つの担体層とは媒体層を形成する。また、適切には、活性炭層は、二つの担体層へ接着される。したがって、媒体層またはスタックユニットは、二つの担体層と中間に位置する活性炭層から構成され、必要に応じていくつかのスタックユニットが、互いに積み重ねられてもよい。
【００２５】
異なる数の層またはスタックユニットを用いることによって、比較的最小限の縦幅および横幅のフィルタ要素で、必要に応じて非常に高い高さを実現することができる。非常に高い高さは、長い抵抗時間を伴うとともに、吸着の効力を改善し、活性炭フィルタのサービス寿命を延ばす。
【００２６】
さらなる適切な実施形態において、少なくとも二つの活性炭層が、すなわち、互いに隣接してもよい。
【００２７】
有利な効果を有する実施形態として、フィルタ要素の特定の使用方法は、燃料電池システムのためのカソードエアフィルタ内における使用であってもよい。
【００２８】
本発明は、さらに、燃料電池フィルタ要素を備える燃料電池フィルタシステムの態様に関し、燃料電池フィルタ要素は燃料電池フィルタシステム内に交換可能に配置される。このようなフィルタシステムの著しく有利な効果は、フィルタ要素の安全で安定した組み立てができる点だけでなく、メンテナンスにおいてフィルタ要素を非常に少ない費用で交換できる点にある。
【００２９】
さらなる発展的な実施形態において、フィルタ要素のプラスチックフレームは、ハウジングの構成要素またはフィルタシステムのハウジング壁として実施され、それにより、フィルタシステム全体の材料、重量、および費用に関し減じることが可能である。
【００３０】
さらなる有利な効果は以下の図面の説明から得られる。図面には、本発明の実施形態が図示されている。図面、明細書、および特許請求の範囲は、無数の特徴の組み合わせを含む。当業者は、特徴を個別に適切に考慮するとともに、他の適切な組み合わせに組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態による、互いに積み重ねられた二つの媒体層を有し、それぞれの媒体層が二つの担体層とその中間に位置する活性炭層から構成された、吸着材として活性炭を含む燃料電池フィルタ要素の本体の例示的な形態を示す略図である。
【図２】本発明の更なる実施形態による異なる担体層と活性炭層とを備える燃料電池フィルタ要素の本体の例示的な形態を示す略図である。
【図３】本発明の実施形態による、フィルタシステムのハウジングにおけるプラスチック材へ埋め込まれた燃料電池フィルタ要素の例示的な形態を示す略図である。
【図４】本発明の実施形態による、フィルタシステムのハウジングにおける封止要素によって封止された、プラスチック材に埋め込まれた燃料電池フィルタ要素の例示的な形態を示す略図である。
【図５】本発明の別の実施形態による、フィルタシステムのハウジングにおける接続フランジを有する、プラスチック射出成型によって埋め込まれた、燃料電池フィルタ要素の例示的な形態を示す略図である。
【図６】本発明のさらなる実施形態による、ウェブによって安定させられた粒子フィルタを有する、プラスチック射出成型によって埋め込まれた、燃料電池フィルタ要素の例示的な形態を示す略図である。
【図６】本発明のさらなる実施形態による、ウェブによって安定させられた粒子フィルタを有する、プラスチック射出成型によって埋め込まれた、燃料電池フィルタ要素の例示的な形態を示す略図である。
【図７】本発明のさらなる実施形態による、その外周でフィルタシステムのハウジングへ接続され、プラスチック射出成型によって埋め込まれた、燃料電池フィルタ要素の例示的な形態を示す略図である。
【図８】本発明の実施形態による、フィルタシステムのハウジングへ端面で接続された、燃料電池フィルタ要素の例示的な形態を示す略図である。
【図９】本発明のさらなる実施形態による、フィルタシステムのハウジングへ接続フランジによって接続された、燃料電池フィルタ要素を有する燃料電池フィルタシステムの例示的な形態を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図面中、同一又は同様の構成要素は、同一の符号によって識別される。図面は単なる例を示すものであり、限定するものとして理解されるべきではない。
【００３３】
図１において、燃料電池フィルタ要素１０（以下の図面では単にフィルタ要素１０）の本体４０の略図が図示されるとともに、本発明の実施形態によれば、フィルタ要素１０の本体４０は、活性炭を吸着材として備える。フィルタ要素１０は、互いに積み重ねられた二つの媒体層２０を有し、二つの媒体層２０は、それぞれ担体層１４を形成する担体媒体１２と、二つの担体層の中間に配された活性炭層１８を備える。フィルタ要素１０は、気体媒体のろ過のために使用され、フィルタ要素１０を用いることで、機体的かつ化学的に浄化を行うことができる。フィルタ要素１０を用いることで、汚い粒子と気体状の化学物質は、例えば燃料電池へ供給される空気から除去される。
【００３４】
フィルタ要素１０は、互いに並行して延在する二つの担体層１４と中間に位置する活性炭層１８とによって、または、他の媒体の組み合わせによって、互いに積み重ねられた少なくとも二つの媒体層２０を備える。担体層１４は、粒子の分離のために使用されるフィルタ不織布をそれぞれ形成する。活性炭層１８は、気体流に乗った揮発性成分の吸着のための吸着材として作用する。流れの方向は担体層１４または活性炭層１８の平面へ直交するように実現される。代替的に、担体層１４は活性炭および接着剤が収容された連続気泡フォームとして実施されてもよい。
【００３５】
担体層１４のフィルタ不織布は、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ガラス繊維で充填された、または充填されていないポリプロピレン、ＡＢＳ、または熱可塑性の材料、を備える。活性炭層１８内の活性炭は、接着または固定するための手段によって補強されるため、個々の活性炭粒子は、活性炭層内を自由に動くことができないが、層の内部の固定された位置にあると仮定される。例えば、ポリウレタンに基づく反応性接着剤、あるいは、例えば、ポリオレフィンに基づく熱可塑性接着剤が、接着剤として考えうる。接着剤は、活性炭粒子の表面へ接着し、それによって接着接続をもたらす接着糸を備える。
【００３６】
活性炭層１８は、媒体層２０のそれぞれの構成要素であるとともに、活性炭層１８の二つの側面に位置する担体層１４の両方へ同様に固定される。端面において、すなわち、縦側および横側において、活性炭層１８は、活性炭層に更なる安定性と層間剥離および排気量に対する信頼作用ともたらす封止を備えてもよい。
【００３７】
互いに積み重ねられた個々の媒体層２０は、互いに固定されずに積層されてもよく、あるいは、接着剤によって互いに固定されてもよい。任意的に、フィルタ要素１０は、二つより多い媒体層２０を備えてもよい。
【００３８】
図２において、互いに積み重ねられた複数の媒体層２０を備えるフィルタ要素１０の更なる実施形態が説明される。各媒体層２０は、担体層１４と、活性炭層１８とを備える。活性炭粒子を固定するために、活性炭層１８へ接着剤が導入される。活性炭層１８は、ともに媒体層２０を形成する活性炭層１８に対応する担体層１４へ接着剤によって固定される。
【００３９】
図２によれば、活性炭層１８が互いに面するように、二つの媒体層２０がそれぞれ互いに積み重ねられる。このようにして、二つの媒体層２０のスタックユニットは、上部の担体媒体１４および下部の担体媒体１４の間に直接隣接する活性炭層１８が配置され、上部および下部の担体媒体１４よって区切られる。図２による実施形態において、二つの媒体層２０を有するこのような二つのスタックユニットのそれぞれが、互いに積み重ねられる。しかしながら、原理的には、二つより多くのスタックユニットを互いに積み重ねることができる。
【００４０】
図２による実施形態において、活性炭層１８は、その端面、すなわち横側および縦側において封止を備えてもよい。
【００４１】
有利な効果として、直接互いに当接する活性炭層１８は、互いに接着されることなく、しかしながら代わりに、直接隣接する担体層１４をのみを用いて接着接続が実現される。
【００４２】
互いに直接当接するスタックユニットの担体層１４は、任意的に、例えば接着によって、互いに接続されてもよい。
【００４３】
図３は、本発明の実施形態による、燃料電池フィルタシステム１００（以下の図面では単にフィルタシステム１００と呼称）のハウジング１１０内のプラスチック材に埋め込まれたフィルタ要素１０を図示する。フィルタ要素１０は、本体４０と三つの媒体層２０と粒子フィルタ３０とを備え、各媒体層２０は、例えば図１で説明したように二つの担体層１４と中間に位置する活性炭層１８とを備えてもよく、粒子フィルタ３０は、フィルタシステム１００の一部として使用されるプラスチックフレーム５０を有するハウジング１１０に埋め込まれている。この場合、媒体層２０は、その端面でハウジング壁１１２へ、射出成型によって直接埋め込まれる。粒子フィルタ３０は、特に、山部と谷部３２を有する蛇腹状の横断面を有する折り畳みフィルタ媒体を備える。ハウジング１１０は、例えば、射出成型によって製造されてもよく、この方法によってフィルタ要素１０は、ハウジング１１０へ直接、固定接続される。代替的に、ブロー成型が使用されてもよく、図面において図示したものとは対照的に、清浄な空気との接続部へ移行する部分の横断面は、適切な方法で丸みを帯びて実施される。
【００４４】
図４において、本発明の更なる実施形態によるフィルタシステム１００のハウジング１１０内のプラスチック材に埋め込まれるとともに封止要素６０で封止されたフィルタ要素１０が説明される。この場合、フィルタ要素１０の配置は、図３とよく似た配置で示されるが、粒子フィルタ３０を有する本体４０の媒体層２０が、その端面において、封止材６０によって、例えば横側バンドによって覆われている。このような方法によれば、粒子フィルタ３０を有する媒体層２０は、パッケージとして準備され、製造中にツールへ挿入される際に、より簡単に取り扱うことができるとともに、汚染の可能性からツールを守ることできる。また、ハウジング１１０のハウジング壁１１２のプラスチックフレーム５０と比較して、粒子フィルタ３０を有する媒体層２０の間の封止作用が、確実になるよう実施されてもよい。
【００４５】
図５は、本発明の別の実施形態による、フィルタシステム１００のハウジング１１０内にプラスチック射出成型によって埋め込まれるとともに、接続フランジを有するフィルタ要素１０が説明される。この実施形態においても、本体４０は射出成型によってフィルタシステム１００のハウジング１１０のハウジング壁１１２へ直接埋め込まれている。しかしながら、プラスチックフレーム５０は、フィルタシステム１００のハウジング全体の一部のみを示しており、プラスチックフレーム５０は、ハウジング全体へ接続フランジで接合されることができる。この方法によって、フィルタ要素１０をメンテナンスにおいて交換することができる。
【００４６】
図６において、本発明の更なる実施形態による、プラスチック射出成型によって埋め込まれるとともに、ウェブ５２によって安定させられた粒子フィルタ３０を有するフィルタ要素１０が説明される。粒子フィルタ３０を有する三つの媒体層２０を備えるフィルタ要素１０の本体４０は、射出成型によってプラスチックフレーム５０に埋め込まれる。ウェブ５２は、粒子フィルタ３０の谷部３２に設けられてもよい。また、ウェブ５２は、例えば谷部３２に固定されたプラスチックウェブを備えるとともに、プラスチックフレーム５０に射出成型によって埋め込まれてもよい。この方法によれば、フィルタシステム１００の動作中に、高い流量率によって機械的な負荷がある場合であっても、フィルタ要素１０の全体が、機械的にしっかりと固定される。プラスチックフレーム５０は、その外面に、フィルタシステム１００のハウジング１１０と接続するための接続面５４を備える。接続面５４は、例えば、溶接面として実施されてもよい。
【００４７】
図７は、本発明の更なる実施形態による、フィルタシステム１００のハウジング１１０内にプラスチック射出成型によって、フィルタ要素１０の外周で接合されたフィルタ要素１０を図示する。この場合、フィルタ要素１０は、例えば図６において説明されたようにプラスチックフレーム５０の外周によって溶接され、プラスチックフレーム５０の外周は、フィルタシステム１００のハウジング１１０への接続面５４として溶接および／または接着面の形式で実施されてもよい。したがって、プラスチックフレーム５０の外周は、ハウジング１１０と固定され接続される。接合技術として、従来のプラスチック溶接方法が使用されてもよい。代替的に、フィルタ要素１０も接着されてもよい。
【００４８】
図８において、本発明の別の実施形態における、フィルタシステム１００のハウジング１１０内にプラスチック射出成型によって埋め込まれ、端面によって接合されたフィルタ要素１０が説明される。この実施形態において、フィルタ要素１０のプラスチックフレーム５０は、ハウジング１１０と端面５６によって接続される。ここでも、従来のプラスチック溶接方法が使用されてもよい。
【００４９】
図９は、本発明の更なる実施形態による、プラスチック射出成型によって埋め込まれるとともに、フィルタシステム１００のハウジング１１０へ接続フランジ１２０で接続されたフィルタ要素１０を有する、フィルタシステム１００を図示する。フィルタシステム１００のハウジング１１０は、ここでは、二つのハウジング壁１１２および１１４を備える。フィルタ要素１０は、図７に示されるように、ハウジング壁上部１１４に固定接合される。代替的に、フィルタ要素１０のプラスチックフレーム５０が、ハウジング要素１１０またはハウジング壁１１４であってもよい。媒体層２０を有する追加の単層の本体４０が、ハウジング底部１１２へ追加で接合されてもよい。両方のハウジング壁が接続フランジ１２０によって接続されるため、フィルタ要素１０は、それぞれ、メンテナンスにおいて簡単に取り換えることができる。ハウジング壁上部１１４と同様にハウジング壁底部１１２は、別々に交換されることができる。フィルタシステム１００は、入り口１３０および出口１３２を備え、それによって流れの方向があらかじめ決定される。フィルタシステム１００は、この構成において、例えば、燃料電池システムのカソードエアフィルタ３００として使用してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年1月21日(2019.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体媒体（１２）と、
吸着材とを備える、燃料電池フィルタ要素であって、
前記担体媒体（１２）および前記吸着材は、単層または多層の本体（４０）として結合され、前記本体は、添加材なしで、すなわち射出成型法またはブロー成形法によってプラスチックフレーム（５０）に直接固定されて接合され、
前記プラスチックフレーム（５０）は、フィルタ要素（１０）を挿入可能なフィルタシステム（１００）のハウジング壁（１１２）と接続するための接続面（５４）を含む、
特に燃料電池に供給される空気のための、燃料電池フィルタ要素（１０）。
【請求項２】
前記プラスチックフレーム（５０）は、前記フィルタシステム（１００）の前記ハウジング壁（１１２）の構成要素として実施されている、
請求項１に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項３】
前記プラスチックフレーム（５０）が、接続フランジ（１２０）を含む、
請求項１または２に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項４】
前記プラスチックフレーム（５０）が、外周（５４）、および／または、１つまたは２つの端面（５６）に溶接面および／または接着面を備える、
請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項５】
前記本体（４０）には、特定の流入側に、粒子フィルタ（３０）が設けられ、特に、前記粒子フィルタ（３０）は、折り畳みフィルタ媒体を有する前記粒子フィルタ（３０）である、
請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項６】
前記粒子フィルタ（３０）は、１つまたは複数のウェブ（５２）または支持グリッドによって安定されている、請求項５に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項７】
前記本体（４０）の１つまたは複数の横側縁部が、射出成型によって埋め込まれる前に、封止要素（６０）で封止される、
請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項８】
前記吸着材の粒子（１６）が、接着剤、特に反応性接着剤または熱可塑性接着剤の添加によって固定される、
請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項９】
前記担体媒体（１２）が、前記活性炭および前記接着剤が収容された、フィルタ不織布または連続気泡フォームとして実施される、
請求項１から８のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項１０】
前記担体媒体（１２）が担体層（１４）として実施され、
前記活性炭が、前記担体層（１４）に直接隣接するとともに、片面または両面で前記担体層（１４）に隣接する、活性炭層（１８）を形成する、
請求項１から９のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項１１】
少なくとも２つの前記活性炭層（１８）が互いに隣接している、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素。
【請求項１２】
燃料電池システム用のカソードエアフィルタ（３００）における、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素（１０）の使用方法。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の燃料電池フィルタ要素（１０）を備える燃料電池フィルタシステム（１００）であって、
前記燃料電池フィルタ要素（１０）が、前記燃料電池フィルタシステム（１００）内に交換可能に配置されている、燃料電池フィルタシステム。
【請求項１４】
前記プラスチックフレーム（５０）は、前記燃料電池フィルタシステム（１００）のハウジング（１１０）または前記ハウジング壁（１１２）の構成要素として実施される、
請求項１３に記載の燃料電池フィルタシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態による、互いに積み重ねられた二つの媒体層を有し、それぞれの媒体層が二つの担体層とその中間に位置する活性炭層から構成される、吸着材として活性炭を含む燃料電池フィルタ要素の本体の例示的な形態を示す略図である。
【図２】本発明の更なる実施形態による異なる担体層と活性炭層とを備える燃料電池フィルタ要素の本体の例示的な形態を示す略図である。
【図３】本発明の実施形態による、フィルタシステムのハウジングにおけるプラスチック材へ埋め込まれた燃料電池フィルタ要素の例示的な形態を示す略図である。
【図４】本発明の実施形態による、フィルタシステムのハウジングにおける封止要素によって封止された、プラスチック材に埋め込まれた燃料電池フィルタ要素の例示的な形態を示す略図である。
【図５】本発明の別の実施形態による、フィルタシステムのハウジングにおける接続フランジを有する、プラスチック射出成型によって埋め込まれた、燃料電池フィルタ要素の例示的な形態を示す略図である。
【図６】本発明のさらなる実施形態による、ウェブによって安定させられた粒子フィルタを有する、プラスチック射出成型によって埋め込まれた、燃料電池フィルタ要素の例示的な形態を示す略図である。
【図７】本発明のさらなる実施形態による、その外周でフィルタシステムのハウジングへ接続され、プラスチック射出成型によって埋め込まれた、燃料電池フィルタ要素の例示的な形態を示す略図である。
【図８】本発明の実施形態による、フィルタシステムのハウジングへ端面で接続された、燃料電池フィルタ要素の例示的な形態を示す略図である。
【図９】本発明のさらなる実施形態による、フィルタシステムのハウジングへ接続フランジによって接続された、燃料電池フィルタ要素を有する燃料電池フィルタシステムの例示的な形態を示す略図である。
【国際調査報告】
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