KR102186188B1 - Hollow Fiber Membrane Humidifier Module - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유입 공기의 유량 변화에도 일정한 가습 성능을 유지할 수 있는 중공사막 가습 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 중공사막 가습 모듈은 유입구와 유출구가 형성된 하우징과, 하우징의 내부에 삽입되는 중공사막 다발과, 중공사막 다발을 지지하는 한편 유입공간과 유출공간을 구획하는 구획부와, 중공사막 다발의 양단부를 하우징에 포팅하는 포팅부를 포함하며, 구획부는 유입구를 통해 유입되는 가습유체의 유량에 따라 이동하여 상기 유입공간과 상기 유출공간의 크기를 변경하게 되어 있다.
본 발명에 따른 중공사막 가습 모듈에 의하면, 유입 유체의 사용 유량에 따라 구획부가 가변적으로 이동하면서 유체와 중공사막의 접촉면적을 변하게 하여, 유입되는 공기 유량에 따라 능동적으로 가습 성능을 제어하여 유입 공기의 유량 변화에도 일정한 가습 성능을 유지할 수 있게 하므로써, 다양한 용량의 연료전지 시스템에 적용이 가능하다는 효과가 있다.The present invention relates to a hollow fiber membrane humidification module capable of maintaining a constant humidification performance even with a change in flow rate of inlet air.
The hollow fiber membrane humidification module according to the present invention includes a housing having an inlet and an outlet, a bundle of hollow fiber membranes inserted into the housing, a partition portion that supports the bundle of hollow fiber membranes and divides the inlet and outlet spaces, and a hollow fiber membrane bundle. And a potting portion for potting both ends of the housing to the housing, and the partition portion is adapted to change the size of the inflow space and the outflow space by moving according to the flow rate of the humidifying fluid introduced through the inlet.
According to the hollow fiber membrane humidification module according to the present invention, by changing the contact area between the fluid and the hollow fiber membrane while variably moving the partition according to the flow rate of the inflow fluid, the humidification performance is actively controlled according to the flow rate of the incoming air, It has the effect that it can be applied to a fuel cell system of various capacities by making it possible to maintain a constant humidification performance even with a change in flow rate.

Description

중공사막 가습 모듈{Hollow Fiber Membrane Humidifier Module}Hollow Fiber Membrane Humidifier Module

본 발명은 중공사막 가습 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유입 공기의 유량 변화에도 일정한 가습 성능을 유지할 수 있는 중공사막 가습 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a hollow fiber membrane humidification module, and more particularly, to a hollow fiber membrane humidification module capable of maintaining a constant humidification performance even with a change in flow rate of inlet air.

연료 전지란 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생산하는 발전(發電)형 전지이다. 연료 전지는 건전지나 축전지 등 일반 화학전지와 달리 수소와 산소가 공급되는 한 계속 전기를 생산할 수 있고, 열손실이 없어 내연기관보다 효율이 2배가량 높다는 장점이 있다. 또한, 수소와 산소의 결합에 의해 발생하는 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하기 때문에 공해물질 배출이 낮다. 따라서, 연료 전지는 환경 친화적일 뿐만 아니라 에너지 소비 증가에 따른 자원 고갈에 대한 걱정을 줄일 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 연료 전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 크게 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC), 인산형 연료 전지(PAFC), 용융 탄산염형 연료 전지(MCFC), 고체 산화물형 연료 전지(SOFC), 및 알칼리형 연료 전지(AFC) 등으로 분류할 수 있다. 이들 각각의 연료 전지는 근본적으로 동일한 원리에 의해 작동하지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다. 이 가운데서 고분자 전해질형 연료 전지는 다른 연료 전지에 비해 저온에서 동작한다는 점, 및 출력밀도가 커서 소형화가 가능하기 때문에 소규모 거치형 발전 장비뿐만 아니라 수송 시스템에서도 가장 유망한 것으로 알려져 있다.A fuel cell is a power generation type cell that generates electricity by combining hydrogen and oxygen. Unlike general chemical cells such as dry cells and storage cells, fuel cells have the advantage of being able to continuously produce electricity as long as hydrogen and oxygen are supplied, and that their efficiency is twice as high as that of an internal combustion engine because there is no heat loss. In addition, since chemical energy generated by the combination of hydrogen and oxygen is directly converted into electrical energy, emission of pollutants is low. Therefore, the fuel cell is not only environmentally friendly, but also has the advantage of reducing the worry of resource depletion due to an increase in energy consumption. Depending on the type of electrolyte used, these fuel cells are largely a polymer electrolyte type fuel cell (PEMFC), a phosphoric acid type fuel cell (PAFC), a molten carbonate type fuel cell (MCFC), and a solid oxide type fuel cell ( SOFC), and alkaline fuel cells (AFC). Each of these fuel cells basically operates on the same principle, but differs in the type of fuel used, operating temperature, catalyst, electrolyte, etc. Among them, the polymer electrolyte fuel cell is known to be the most promising not only for small-scale stationary power generation equipment but also for transportation systems because it operates at a lower temperature than other fuel cells and can be miniaturized due to its high power density.

고분자 전해질형 연료 전지의 성능을 향상시키는데 있어서 가장 중요한 요인 중 하나는, 막-전극 접합체(Membrane Electrode Assembly: MEA)의 고분자 전해질 막(Polymer Eletrolyte Membrane 또는 Proton Exchange Membrane: PEM)에 일정량 이상의 수분을 공급함으로써 함수율을 유지하도록 하는 것이다. 고분자 전해질 막이 건조되면 발전 효율이 급격히 저하되기 때문이다. 고분자 전해질 막을 가습하는 방법으로는, 1) 내압용기에 물을 채운 후 대상 기체를 확산기(diffuser)로 통과시켜 수분을 공급하는 버블러(bubbler) 가습 방식, 2) 연료 전지 반응에 필요한 공급 수분량을 계산하여 솔레노이드 밸브를 통해 가스 유동관에 직접 수분을 공급하는 직접 분사(direct injection) 방식, 및 3) 고분자 분리막을 이용하여 가스의 유동층에 수분을 공급하는 가습 막 방식 등이 있다. 이들 중에서도 배기 가스 중에 포함되는 수증기만을 선택적으로 투과시키는 막을 이용하여 수증기를 고분자 전해질 막에 공급되는 가스에 제공함으로써 고분자 전해질 막을 가습하는 가습 막 방식이 가습기를 경량화 및 소형화할 수 있다는 점에서 유리하다.One of the most important factors in improving the performance of a polymer electrolyte fuel cell is supplying a certain amount of moisture to the polymer electrolyte membrane (Polymer Eletrolyte Membrane or Proton Exchange Membrane: PEM) of the membrane-electrode assembly (MEA). By doing this, the moisture content is maintained. This is because, when the polymer electrolyte membrane is dried, the power generation efficiency rapidly decreases. As a method of humidifying the polymer electrolyte membrane, 1) a bubbler humidification method in which water is filled in an internal pressure vessel and then the target gas is passed through a diffuser to supply moisture, and 2) the amount of water supplied for the fuel cell reaction is determined. There are a direct injection method in which moisture is directly supplied to a gas flow pipe through a solenoid valve by calculation, and a humidification membrane method in which moisture is supplied to a fluidized bed of a gas using a polymer membrane. Among these, the humidification membrane method of humidifying the polymer electrolyte membrane by providing water vapor to the gas supplied to the polymer electrolyte membrane using a membrane that selectively transmits only water vapor contained in the exhaust gas is advantageous in that the humidifier can be made lighter and smaller.

가습 막 방식에 사용되는 선택적 투과막은 모듈을 형성할 경우 단위 체적당 투과 면적이 큰 중공사막이 바람직하다. 즉, 중공사막을 이용하여 가습기를 제조할 경우 접촉 표면적이 넓은 중공사막의 고집적화가 가능하여 소용량으로도 연료 전지의 가습이 충분히 이루어질 수 있고, 저가 소재의 사용이 가능하며, 연료 전지에서 고온으로 배출되는 미반응 가스에 포함된 수분과 열을 회수하여 가습기를 통해 재사용할 수 있다는 이점을 갖는다. The selective permeable membrane used in the humidification membrane method is preferably a hollow fiber membrane having a large permeable area per unit volume when forming a module. In other words, when manufacturing a humidifier using a hollow fiber membrane, high integration of the hollow fiber membrane with a wide contact surface area is possible, so that the fuel cell can be sufficiently humidified even with a small capacity, and low-cost materials can be used, and the fuel cell discharges at high temperatures. It has the advantage that it can be reused through a humidifier by recovering moisture and heat contained in the unreacted gas.

종래 중공사막 가습 모듈은 시스템의 사용 용량에 따라 제품을 구분하여 사용하였다. 예를 들면, 1kW 시스템-1kW 가습 모듈, 10kW 시스템-10kW 가습 모듈 등으로 제품을 구분하여 사용하였다. 이와 같은 이유로 시스템의 용량에 따라 가습 모듈을 개발하였다. 그런데 연료 전지 시스템의 사용 용량이 다양해 지면서 가습 모듈 한 대로 넓은 범위의 용량을 커버할 수 있는 가습 모듈이 필요하게 되었다.The conventional hollow fiber membrane humidification module was used by classifying products according to the capacity of the system. For example, the products were classified into a 1kW system -1kW humidifying module and a 10kW system -10kW humidifying module. For this reason, a humidification module was developed according to the capacity of the system. However, as the usage capacity of the fuel cell system has been diversified, a humidifying module capable of covering a wide range of capacities with one humidifying module has been required.

한국공개특허 제2011-0109814호(공개일 : 2011.10.06.)Korean Patent Publication No. 2011-0109814 (Publication date: 2011.10.06.) 한국공개특허 제2013-0034404호(공개일 : 2013.04.05.)Korean Patent Publication No. 2013-0034404 (Publication date: 2013.04.05.)

본 발명은 이와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유입되는 유체 유량에 따라 능동적으로 내부구조를 제어하여 유입 유체의 유량 변화에도 일정한 가습 성능을 유지할 수 있게 하므로써 다양한 용량의 연료전지 시스템에 적용이 가능한 중공사막 가습 모듈을 제공하는 데 있다.The present invention has been devised in accordance with such a need, and an object of the present invention is to actively control the internal structure according to the flow rate of the incoming fluid, so that a constant humidification performance can be maintained even when the flow rate of the incoming fluid changes, so that a fuel cell system of various capacities It is to provide a hollow fiber membrane humidification module applicable to

본 발명에 따른 중공사막 가습 모듈은 일단부에는 고온다습한 가습유체가 유입되는 유입구가 형성되고 타단부에는 내부를 가습한 가습유체가 빠져나가는 유출구가 형성된 하우징과, 하우징의 내부에 길이방향을 따라 삽입되는 적어도 하나 이상의 중공사막 다발과, 중공사막 다발을 지지하는 한편 유입구를 통하여 하우징 내부에 유입한 가습유체가 일시적으로 머무르는 유입공간과 유출구를 통하여 유출하기 전에 가습유체가 일시적으로 머무르는 유출공간을 구획하는 구획부와, 중공사막 다발의 양단부를 하우징에 포팅하는 포팅부를 포함하며, 구획부는 유입구를 통해 유입되는 가습유체의 유량에 따라 이동하여 상기 유입공간과 상기 유출공간의 크기를 변경하는 것을 특징으로 한다.In the hollow fiber membrane humidification module according to the present invention, an inlet is formed at one end through which the humidifying fluid of high temperature and humidity flows in, and an outlet is formed at the other end through which the humidifying fluid that has humidified the inside is exited, and At least one hollow fiber membrane bundle to be inserted, while supporting the bundle of hollow fiber membranes, divide the inflow space where the humidifying fluid flowing into the housing through the inlet stays temporarily and the outflow space where the humidification fluid temporarily stays before flowing out through the outlet And a potting part for potting both ends of the hollow fiber membrane bundle to the housing, and the partition part changes the size of the inlet space and the outlet space by moving according to the flow rate of the humidifying fluid flowing through the inlet. do.

가습유체의 유량에 따라 유입공간의 크기는 유출공간의 크기와 동일하거나 그보다 크게 변하게 되어 있다. 유입공간의 하우징 길이방향 길이와 유출공간의 하우징 길이방향 길이의 비율은 5:5 ~ 9:1로 변하게 되어 있는 것이 바람직하다.Depending on the flow rate of the humidifying fluid, the size of the inlet space is equal to or larger than the size of the outlet space. It is preferable that the ratio of the length of the inlet space in the longitudinal direction of the housing to the length in the length of the housing in the outlet space is varied from 5:5 to 9:1.

구획부는 가습유체의 유량에 따라 안내 레일을 타고 이동하게 되어 있다. 구획부는 가습유체의 유량에 따라 이동하는 한편 스프링의 탄성력에 따라 복원하게 되어 있는 것이 바람직하다. 구획부는 가습유체의 유량에 따라 제어되는 이송기구에 의해 이동하게 되어 있을 수도 있다. 이송기구는 이송축을 구동하는 제어모터의 제어에 따라 구획부를 이송하게 되어 있다. 이송기구는 이송와이어가 감기고 풀리는 롤을 제어함에 따라 구획부를 이송하게 되어 있을 수도 있다.The compartment is moved along the guide rail according to the flow rate of the humidifying fluid. It is preferable that the partition portion moves according to the flow rate of the humidifying fluid and is restored according to the elastic force of the spring. The compartment may be moved by a transfer mechanism controlled according to the flow rate of the humidifying fluid. The transfer mechanism transfers the division part under the control of a control motor that drives the transfer shaft. The conveying mechanism may be adapted to convey the division part by controlling the roll to which the conveying wire is wound and unwound.

중공사막 다발은 하나로 되어 있다. 중공사막 다발은 복수개로 되어 있을 수도 있다. 중공사막 다발은 그 전체 부피에 대해 중공사막을 30~60부피%를 포함하는 것이 바람직하다. 중공사막 다발은 횡단면 형상이 원형이나 타원형 또는 다각형으로 이루어질 수 있다. The hollow fiber membrane bundle is one. There may be a plurality of hollow fiber membrane bundles. It is preferable that the hollow fiber membrane bundle contains 30 to 60% by volume of the hollow fiber membrane with respect to the total volume. The hollow fiber membrane bundle may have a circular, oval, or polygonal cross-sectional shape.

하우징은 횡단면 형상이 원형이나 타원형 또는 다각형으로 이루어질 수 있다.The housing may have a circular, elliptical or polygonal cross-sectional shape.

본 발명에 따른 중공사막 가습 모듈에 의하면, 유입 유체의 사용 유량에 따라 구획부가 가변적으로 이동하면서 유체와 중공사막의 접촉면적을 변하게 하여, 유입되는 유체 유량에 따라 능동적으로 구획부의 위치를 제어하여 유입 유체의 유량 변화에도 일정한 가습 성능을 유지할 수 있게 하므로써, 다양한 용량의 연료전지 시스템에 적용이 가능하다는 효과가 있다.According to the hollow fiber membrane humidification module according to the present invention, the partition part is variably moved according to the flow rate of the inflow fluid, and the contact area between the fluid and the hollow fiber membrane is changed, and the position of the partition part is actively controlled according to the flow rate of the flowing fluid. It has an effect that it can be applied to fuel cell systems of various capacities by allowing constant humidification performance to be maintained even with changes in fluid flow rate.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 중공사막 가습 모듈을 일부 분해한 사시도이다.
도 2a는 도 1a에서 화살표 A-A선에 따른 단면도(종단면도)이다.
도 2b는 도 1b에서 화살표 A'-A'선에 따른 단면도(종단면도)이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 중공사막 가습 모듈을 나타내는 단면도(종단면도)이다.
도 4은 본 발명의 제3실시예에 따른 중공사막 가습 모듈을 나타내는 단면도(종단면도)이다.
도 5은 본 발명의 제4실시예에 따른 중공사막 가습 모듈을 나타내는 단면도(종단면도)이다.
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 중공사막 가습 모듈을 나타내는 단면도(종단면도)이다.
도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 중공사막 가습 모듈을 나타내는 단면도(종단면도)이다.
도 8는 종래 중공사막 가습 모듈의 종단면도이다.1A and 1B are partially exploded perspective views of a hollow fiber membrane humidification module according to a first embodiment of the present invention.
2A is a cross-sectional view (a vertical cross-sectional view) taken along line AA in FIG. 1A.
2B is a cross-sectional view (longitudinal cross-sectional view) taken along the line A'-A' in FIG. 1B.
3 is a cross-sectional view (vertical cross-sectional view) showing a hollow fiber membrane humidification module according to a second embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view (vertical cross-sectional view) showing a hollow fiber membrane humidification module according to a third embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view (vertical cross-sectional view) showing a hollow fiber membrane humidification module according to a fourth embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view (vertical cross-sectional view) showing a hollow fiber membrane humidification module according to a fifth embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view (vertical cross-sectional view) showing a hollow fiber membrane humidification module according to a sixth embodiment of the present invention.
8 is a longitudinal sectional view of a conventional hollow fiber membrane humidification module.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 중공사막 가습 모듈(100)을 일부 분해한 사시도이다. 도 1a는 하나의 중공사막 다발(120)이 배치된 중공사막 가습 모듈을 나타내며, 도 1b는 복수개의 중공사막 다발(120)이 배열된 중공사막 가습 모듈을 나타낸다. 도시한 바와 같이 제1실시예에 의한 중공사막 가습기 모듈(100)은 하우징(110)과, 중공사막 다발(120)과, 구획부(130)와, 포팅부(140)(140')와, 커버(150)(150')를 포함한다.1A and 1B are partially exploded perspective views of a hollow fiber membrane humidification module 100 according to a first embodiment of the present invention. 1A shows a hollow fiber membrane humidification module in which one hollow fiber membrane bundle 120 is disposed, and FIG. 1B shows a hollow fiber membrane humidification module in which a plurality of hollow fiber membrane bundles 120 are arranged. As shown, the hollow fiber membrane humidifier module 100 according to the first embodiment includes a housing 110, a hollow fiber membrane bundle 120, a partition 130, a potting part 140, 140', Includes covers 150 and 150'.

하우징(110)과 커버(150)(150')들은 가습기 모듈(100)의 외형을 이루며, 폴리카보네이트 등의 경질 플라스틱이나 금속으로 이루어질 수 있다. 또한, 하우징(110)과 커버(150)(150')들은 폭 방향 단면 형상이 도 1a 및 도 1b에서 도시된 바와 같이 각형이거나, 또는 도 7에서 도시된 바와 같이 원형일 수 있다. 각형은 사각형, 정사각형, 사다리꼴형, 평행사변형, 오각형, 육각형 등일 수 있으며, 각형은 모서리가 라운드진 형태일 수도 있다. 또한, 원형은 타원형일 수도 있다. The housing 110 and the covers 150 and 150 ′ form the shape of the humidifier module 100 and may be made of hard plastic or metal such as polycarbonate. In addition, the housing 110 and the covers 150 and 150 ′ may have a cross-sectional shape in a width direction as shown in FIGS. 1A and 1B, or may be circular as shown in FIG. 7. The square may be a square, a square, a trapezoid, a parallelogram, a pentagon, a hexagon, and the like, and the square may have a rounded corner. Also, the circle may be an ellipse.

하우징(110)의 일단부에는 고온다습한 가습유체가 유입되는 유입구(111)가 형성되고, 하우징(110)의 타단부에는 내부를 가습한 가습유체가 빠져나가는 유출구(112)가 형성되어 있다. 커버(150)(150')는 하우징(110)의 양단에 각각 조립된다.One end of the housing 110 is formed with an inlet 111 through which the humidifying fluid of high temperature and high humidity is introduced, and the other end of the housing 110 is formed with an outlet 112 through which the humidifying fluid that has humidified the inside exits. The covers 150 and 150 ′ are respectively assembled at both ends of the housing 110.

하우징(110)에 형성되는 유입구(111) 및 유출구(112)는 각각이 하우징(110)의 일측에 나란하게 배치될 수도 있으나, 하우징(110)의 대각선 방향에 배치될 수도 있다. Each of the inlet 111 and the outlet 112 formed in the housing 110 may be disposed parallel to one side of the housing 110, but may be disposed in a diagonal direction of the housing 110.

도 2a는 도 1a에서 화살표 A-A선에 따른 단면도(종단면도)이며, 도 2b는 도 1b에서 화살표 A'-A'선에 따른 단면도(종단면도)이다.FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 1A, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line A'-A' in FIG. 1B.

중공사막 다발(120)은 가습 모듈(100)의 용량에 따라 하나 또는 복수개가 하우징(110)의 내부에 길이방향을 따라 삽입되고 구획부(130)에 지지되면서 배열되어 설치된다. 중공사막 다발(120)의 중공사막(121)은 수분을 선택적으로 통과시킨다. 중공사막(121)의 재질은 공지된 바에 따른 것으로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략한다. 중공사막 다발(120)은 그 전체 부피에 대해 중공사막(121)을 30 내지 60 부피%를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 중공사막 다발(120)은 메쉬망으로 둘러싸여 형성될 수 있다. 중공사막 다발(120)은 횡단면 형상이 원형이나 타원형 또는 다각형으로 이루어질 수 있다. One or more hollow fiber membrane bundles 120 are inserted into the housing 110 along the longitudinal direction and are arranged and installed while being supported by the partition unit 130 according to the capacity of the humidification module 100. The hollow fiber membrane 121 of the hollow fiber membrane bundle 120 selectively passes moisture. The material of the hollow fiber membrane 121 is well known and a detailed description thereof will be omitted herein. The hollow fiber membrane bundle 120 preferably contains 30 to 60% by volume of the hollow fiber membrane 121 with respect to the total volume. In addition, the hollow fiber membrane bundle 120 may be formed surrounded by a mesh net. The hollow fiber membrane bundle 120 may have a circular, oval, or polygonal cross-sectional shape.

구획부(130)는 하우징(110)의 내부에 구비되어 적어도 하나 이상의 중공사막 다발(120)을 지지하고 구획한다. 구획부(130)의 각 삽입공간에는 중공사막 다발(160)이 삽입되어 지지되고 배치된다. 또한, 구획부(130)는 유입구(111)를 통하여 하우징(110) 내부에 유입한 가습유체가 일시적으로 머무르는 유입공간(S1)과 유출구(112)를 통하여 유출하기 전에 가습유체가 일시적으로 머무르는 유출공간(S2)을 양측으로 구획한다. The partition unit 130 is provided inside the housing 110 to support and partition at least one or more hollow fiber membrane bundles 120. In each insertion space of the partition unit 130, a bundle of hollow fiber membranes 160 is inserted, supported, and disposed. In addition, the partition unit 130 is an inlet space (S1) in which the humidifying fluid flowing into the housing 110 through the inlet 111 temporarily stays and an outflow in which the humidifying fluid temporarily stays before flowing out through the outlet 112 The space S2 is divided into both sides.

구획부(130)는 유입구(111)를 통해 유입되는 가습유체의 유량에 따라 이동하여 상기 유입공간(S1)과 상기 유출공간(S2)의 크기를 변경하게 되어 있다. 가습유체의 유량에 따라 유입공간(S1)의 크기는 유출공간(S2)의 크기와 동일하거나 그보다 크게 변하게 되어 있다. 이에 따라 유입공간(S1)의 하우징 길이방향 길이(L1)와 유출공간(S2)의 하우징 길이방향 길이(L2)의 비율은 5:5 ~ 9:1로 변하게 되어 있다. 즉, 구획부(120)의 기본 위치는 길이 비율 5:5이며, 이 기본 위치에서 유량의 변화에 따라 6:4, 7:3, 8:2, 9:1의 위치로 변할 수 있는 것이다.The partition unit 130 is moved according to the flow rate of the humidifying fluid introduced through the inlet 111 to change the size of the inlet space S1 and the outlet space S2. According to the flow rate of the humidifying fluid, the size of the inflow space S1 is equal to or larger than the size of the outflow space S2. Accordingly, the ratio of the length L1 of the inlet space S1 in the housing length direction and the length L2 in the length direction of the housing of the outlet space S2 is changed from 5:5 to 9:1. That is, the basic position of the partition unit 120 is a length ratio of 5:5, and may be changed to a position of 6:4, 7:3, 8:2, and 9:1 according to a change in flow rate at this basic position.

구획부(130)의 벽면 두께는 소재별로 다르게 형성될 수 있으며 두께를 얇게 할수록 효율성이 좋다. 일반적으로 구획부의 벽면 두께는 0.1mm ~70 mm일 수 있으며, 플라스틱 소재일 경우 0.1mm ~ 70 mm가 더욱 바람직하고, 금속 소재일 경우에는 0.2 mm ~ 50 mm가 더욱 바람직할 수 있다. 만약 상기 벽면 두께 범위를 벗어나면, 그 두께가 너무 얇아 운전시 압력을 견디기 어려우며, 더 두꺼우면 가습 유체가 머무르는 공간이 충분히 확보되지 않는다.The wall thickness of the partition 130 may be formed differently for each material, and the thinner the thickness, the better the efficiency. In general, the wall thickness of the partition may be 0.1mm to 70 mm, in the case of a plastic material, 0.1mm to 70 mm is more preferable, and in the case of a metal material, 0.2 mm to 50 mm may be more preferable. If the wall thickness is out of the range, it is difficult to withstand the pressure during operation because the thickness is too thin, and if it is thicker, a space for the humidifying fluid to stay is not sufficiently secured.

연료전지 시스템의 용량에 따라 유입되는 가습유체의 유량이 결정되며, 동일 가습 모듈의 경우 가습 유체의 유량이 많아지면 가습 성능이 저하된다. 이와 같은 본 발명의 가습기 모듈(100)에서는 유입되는 가습 유체의 사용 유량에 따라 구획부(130)가 가변적으로 이동하면서 가습 유체와 중공사막(120)의 접촉면적을 변하게 되므로, 유입되는 공기 유량에 따라 능동적으로 가습 성능을 제어하여 유입 공기의 유량 변화에도 일정한 가습 성능을 유지할 수 있게 된다. The flow rate of the inflow humidification fluid is determined according to the capacity of the fuel cell system. In the case of the same humidification module, the humidification performance decreases as the flow rate of the humidification fluid increases. In such a humidifier module 100 of the present invention, the contact area between the humidifying fluid and the hollow fiber membrane 120 is changed while the partition 130 is variably moved according to the use flow rate of the introduced humidifying fluid. Accordingly, by actively controlling the humidification performance, it is possible to maintain a constant humidification performance even when the flow rate of the inlet air changes.

따라서 본 발명의 가습기 모듈과 같이 구획부(130)가 가변적으로 이동할 수 있게 된 구성은, 다양한 용량의 연료전지 시스템에서 가습 성능을 일정하게 유지할 수 있으므로 효율적인 가습성능으로 다양한 용량의 시스템에 적용이 가능하게 된다.Therefore, the configuration in which the partition unit 130 can variably move like the humidifier module of the present invention can maintain constant humidification performance in a fuel cell system of various capacities, and thus can be applied to systems of various capacities with efficient humidification performance. Is done.

포팅부(140)(140')는 중공사막 다발(120)의 단부(유체통과부 측)에서 중공사막 다발(120)의 중공사막(121)들을 결속하면서 중공사막(121)들 사이의 공극을 메우는 한편, 하우징(110)의 양단부의 내측면에 접하여 하우징(110)을 기밀시킨다. 포팅부(140)(140')의 재질은 공지된 바에 따른 것으로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략한다.The potting part 140, 140' binds the hollow fiber membranes 121 of the hollow fiber membrane bundle 120 at the end of the hollow fiber membrane bundle 120 (the side of the fluid passage), while closing the voids between the hollow fiber membranes 121 While filling, the housing 110 is sealed by contacting the inner surfaces of both ends of the housing 110. The material of the potting parts 140 and 140 ′ is well known, and detailed descriptions thereof will be omitted herein.

포팅부(140)(140')는 하우징(110)의 양단 내부 각각에 형성됨으로써 중공사막 다발(120)은 양단부가 하우징(110)에 고정된다. 이로써 하우징(110)은 양단이 포팅부(140)(140')에 의해 막히어 그 내부에는 가습유체가 통과하는 유로가 형성된다. 본 발명에서 복수의 중공사막 다발(120)은 하우징(110)에 한꺼번에 포팅된다. The potting parts 140 and 140 ′ are formed inside each of the both ends of the housing 110, so that both ends of the hollow fiber membrane bundle 120 are fixed to the housing 110. Accordingly, both ends of the housing 110 are blocked by the potting portions 140 and 140 ′, and a flow path through which the humidifying fluid passes is formed therein. In the present invention, a plurality of hollow fiber membrane bundles 120 are ported to the housing 110 at once.

커버(150)(150')는 하우징(110)의 각 양단에 결합된다. 커버(150)(150') 일측에는 피가습유체가 출입하는 유체 출입구(151)(151')가 형성되어 있다. 한쌍의 유체 출입구(151)(151')는 모두 동일한 방향에 배치될 수 있으며, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 하우징(110)에 형성된 유입구(111) 및 유출구(112)와 동일한 방향에 배치될 수 있다. 유체가 유출입하는 구성들이 이와 같이 모두 동일한 방향에 배치되면, 중공사막 모듈(100)이 연료전지 시스템에 배치될 때 공간적인 이점을 가져 연료전지 시스템을 소형화하기 용이하다. 일측 커버(150)의 유체 출입구(151)로 유입된 피가습 유체는 중공사막 다발(120)의 중공사막(121)의 내부 관로를 통과하며 가습되고, 타측 커버(150')의 유체 출입구(151')로 빠져나가게 된다.
The covers 150 and 150 ′ are coupled to both ends of the housing 110. At one side of the covers 150 and 150 ′, fluid entrances 151 and 151 ′ through which the fluid to be humidified enters and exits are formed. The pair of fluid entrances 151 and 151' may all be arranged in the same direction, and are in the same direction as the inlet 111 and the outlet 112 formed in the housing 110 as shown in FIGS. 1A and 1B. Can be placed. If the components in which the fluid flows in and out are arranged in the same direction as described above, when the hollow fiber membrane module 100 is disposed in the fuel cell system, it is easy to miniaturize the fuel cell system due to a spatial advantage. The humidified fluid flowing into the fluid inlet 151 of one cover 150 is humidified while passing through the inner conduit of the hollow fiber membrane 121 of the hollow fiber membrane bundle 120, and the fluid inlet 151 of the other cover 150'').

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 중공사막 가습 모듈(200)을 나타내는 단면도(종단면도)로서, 구획부(130)가 가습유체의 유량에 따라 이동하는 한편 스프링(260)의 탄성력에 따라 복원하게 되어 있다. 스프링(260)은 유출공간(S2)에 설치되며 중공사막 다발(120)의 사이 공간에 복수개가 설치된다. 스프링(260)의 일단은 구획부(130)에 고정되고 스프링(260)의 타단은 포팅부(140')에 고정된다. 스프링(260)은 안내봉(261)에 끼워져 안내된다. 제2실시예에 따른 중공사막 가습 모듈(200)의 나머지 구성은 제1실시예와 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.3 is a cross-sectional view (longitudinal cross-sectional view) showing a hollow fiber membrane humidification module 200 according to a second embodiment of the present invention, in which the partition 130 moves according to the flow rate of the humidifying fluid, while the elastic force of the spring 260 It is supposed to be restored accordingly. The spring 260 is installed in the outlet space (S2), and a plurality of springs 260 are installed in the space between the hollow fiber membrane bundles 120. One end of the spring 260 is fixed to the partition unit 130 and the other end of the spring 260 is fixed to the potting unit 140'. The spring 260 is guided by being inserted into the guide rod 261. The remaining configuration of the hollow fiber membrane humidification module 200 according to the second embodiment is the same as or similar to the first embodiment, so a detailed description thereof will be omitted.

도 4은 본 발명의 제3실시예에 따른 중공사막 가습 모듈(300)을 나타내는 단면도(종단면도)로서, 구획부(330)가 가습유체의 유량에 따라 안내 레일(360)을 타고 이동하게 되어 있다. 안내 레일(360)은 유출공간(S2)에 설치되며 하우징(110)의 내면에 길이방향을 따라 구비된다. 안내 레일(360)의 일측단(하우징의 중간)에는 구획부(330)의 기본위치(길이비율 5:5)에서 유입 공간측으로 벗어나지 않도록 스토퍼(361)가 구비된다. 구획부(330)에는 안내 레일(360)에 끼워져 슬라이딩하도록 슬라이딩 홈이 형성된다. 제3실시예에 따른 중공사막 가습 모듈(300)의 나머지 구성은 제1실시예와 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.4 is a cross-sectional view (longitudinal cross-sectional view) showing a hollow fiber membrane humidification module 300 according to a third embodiment of the present invention, in which the partition unit 330 moves along the guide rail 360 according to the flow rate of the humidifying fluid. have. The guide rail 360 is installed in the outlet space S2 and is provided on the inner surface of the housing 110 along the longitudinal direction. A stopper 361 is provided at one end (middle of the housing) of the guide rail 360 so as not to deviate from the basic position (length ratio 5:5) of the partition unit 330 toward the inflow space. A sliding groove is formed in the partition 330 so as to be inserted into the guide rail 360 and slide. The remaining configuration of the hollow fiber membrane humidification module 300 according to the third embodiment is the same as or similar to that of the first embodiment, and thus a detailed description thereof will be omitted.

도 5은 본 발명의 제4실시예에 따른 중공사막 가습 모듈(400)을 나타내는 단면도(종단면도)로서, 구획부(130)가 가습유체의 유량에 따라 제어되는 이송기구(460)에 의해 이동하게 되어 있으며, 이송기구(460)는 이송축(461)을 구동하는 제어모터(462)의 제어에 따라 구획부(130)를 이송하게 되어 있다. 이송기구(460)는 도시하지 않는 안내봉을 구비하고 있으며, 이송축(461)의 끝단부는 구획부(130)에 회전가능하게 연결된다. 제어 모터(462)는 유입공간(S1)에 유입되는 가습 유체의 유량을 감지함에 따라 제어된다. 제4실시예에 따른 중공사막 가습 모듈(400)의 나머지 구성은 제1실시예와 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.5 is a cross-sectional view (longitudinal cross-sectional view) showing a hollow fiber membrane humidification module 400 according to a fourth embodiment of the present invention, in which the partition unit 130 is moved by a transfer mechanism 460 controlled according to the flow rate of the humidifying fluid The transfer mechanism 460 is configured to transfer the partition unit 130 under the control of the control motor 462 that drives the transfer shaft 461. The transfer mechanism 460 is provided with a guide bar (not shown), and an end portion of the transfer shaft 461 is rotatably connected to the partition unit 130. The control motor 462 is controlled by sensing the flow rate of the humidification fluid flowing into the inflow space S1. The remaining configuration of the hollow fiber membrane humidification module 400 according to the fourth embodiment is the same as or similar to the first embodiment, so a detailed description thereof will be omitted.

도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 중공사막 가습 모듈(500)을 나타내는 단면도(종단면도)로서, 구획부(130)가 가습유체의 유량에 따라 제어되는 이송기구(560)에 의해 이동하게 되어 있으며, 이송기구(560)는 이송와이어(561, 561')가 감기고 풀리는 롤(562, 562')을 제어함에 따라 구획부(130)를 이송하게 되어 있다. 이송와이어(561, 561')와 롤(562, 562')은 구획부(130)의 양측에 각각 설치되어, 롤(562, 562')이 정방향 및 역방향으로 회동함에 따라 이송와이어(561, 561')를 통해 구획부(130)를 이송하게 된다. 이송와이어(561, 561')의 일단부는 구획부(130)에 고정되어 있고, 이송와이어(561, 561')의 타단부는 롤(562, 562')에 감기고 풀리게 되어 있다. 롤(562, 562')은 유입공간(S1)에 유입되는 가습 유체의 유량을 감지함에 따라 제어된다. 제5실시예에 따른 중공사막 가습 모듈(500)의 나머지 구성은 제1실시예와 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.6 is a cross-sectional view (longitudinal cross-sectional view) showing a hollow fiber membrane humidification module 500 according to a fifth embodiment of the present invention, in which the partition unit 130 is moved by a transfer mechanism 560 controlled according to the flow rate of the humidifying fluid The transfer mechanism 560 is configured to transfer the partition unit 130 as the transfer wires 561 and 561 ′ are wound and unwound rolls 562 and 562 ′. The transfer wires 561 and 561' and the rolls 562 and 562' are installed on both sides of the partition unit 130, respectively, and as the rolls 562 and 562' rotate in the forward and reverse directions, the transfer wires 561 and 561 ') through the partition unit 130 is transferred. One end of the conveying wires 561 and 561' is fixed to the partition 130, and the other end of the conveying wires 561 and 561' is wound and unwound on the rolls 562 and 562'. The rolls 562 and 562' are controlled by sensing the flow rate of the humidification fluid flowing into the inflow space S1. The remaining configuration of the hollow fiber membrane humidification module 500 according to the fifth embodiment is the same as or similar to the first embodiment, so a detailed description thereof will be omitted.

도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 중공사막 가습 모듈을 일부 분해한 사시도이다. 도시한 바와 같이 제6실시예에 의한 중공사막 모듈(600)은 하우징(610)과, 중공사막 다발(620)와, 구획부(도시안됨)와, 포팅부(640)와, 커버(650)(650')를 포함한다. 제6실시예의 중공사막 가습 모듈(600)의 형태는 원통형이며, 나머지 구성은 제1실시예와 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
7 is a partially exploded perspective view of a hollow fiber membrane humidification module according to a sixth embodiment of the present invention. As shown, the hollow fiber membrane module 600 according to the sixth embodiment includes a housing 610, a hollow fiber membrane bundle 620, a partition (not shown), a potting part 640, and a cover 650. (650'). The shape of the hollow fiber membrane humidification module 600 of the sixth embodiment is cylindrical, and the rest of the configuration is similar to that of the first embodiment, so a detailed description will be omitted.

이하에서는 본 발명의 제2실시예(도 3) 및 제3실시예(도 4)에 따라 중공사막 가습 모듈을 제조한 제조 실시예1 및 제조 실시예2와, 도 8의 종래 중공사막 가습 모듈의 제조 비교예 및 실험예를 통해 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 제조 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, manufacturing examples 1 and 2 in which the hollow fiber membrane humidification module was manufactured according to the second embodiment (FIG. 3) and the third embodiment (FIG. 4) of the present invention, and the conventional hollow fiber membrane humidification module of FIG. It will be described in more detail the configuration and effects of the present invention through the manufacturing comparative examples and experimental examples. The manufacturing examples are merely illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

[제조 실시예: 중공사막 가습 모듈의 제조][Production Example: Preparation of a hollow fiber membrane humidification module]

(제조 실시예 1 - 도 3) (Production Example 1-Fig. 3)

폴리설폰 중공사막(121, 외경 900um, 내경 800um) 4,200개를 12개(각각 350개)의 다발(120)로 나눈 카트리지 12개를 각형 하우징(가로 250mm, 세로 150mm, 길이 300mm) 내부에 배치시키고 포팅하여 하우징(110) 양단에 포팅부(140. 140')를 형성한 후, 상기 하우징(110)의 양단부에 커버를 씌워 중공사막 가습 모듈(200)을 제조하였다. 이때, 중공사막 가습 모듈(200)은 구획부(130)에 의해 유입공간(S1)과 유출공간(S2)로 나누어지고, 구획부(130)가 가습유체의 유량에 따라 이동하는 한편 스프링(260)의 탄성력에 따라 복원하게 제조하였다.12 cartridges divided into 12 bundles (120) of 4,200 polysulfone hollow fiber membranes (121, outer diameter 900um, inner diameter 800um) were placed inside a rectangular housing (250mm wide, 150mm long, 300mm long). After potting to form potting portions (140. 140') at both ends of the housing 110, a hollow fiber membrane humidification module 200 was manufactured by covering both ends of the housing 110 with covers. At this time, the hollow fiber membrane humidification module 200 is divided into an inlet space (S1) and an outlet space (S2) by a partition unit 130, and while the partition unit 130 moves according to the flow rate of the humidifying fluid, the spring 260 It was manufactured to restore according to the elastic force of ).

(제조 실시예 2 - 도 4) (Production Example 2-Fig. 4)

폴리설폰 중공사막(121, 외경 900um, 내경 800um) 4,200개를 12개(각각 350개)의 다발(120)로 나눈 카트리지 12개를 각형 하우징(가로 250mm, 세로 150mm, 길이 300mm) 내부에 배치시키고 포팅하여 하우징(110) 양단에 포팅부(140. 140')를 형성한 후, 상기 하우징(110)의 양단부에 커버를 씌워 중공사막 가습 모듈(300)을 제조하였다. 이때, 중공사막 가습 모듈(300)은 구획부(330)에 의해 유입공간(S1)과 유출공간(S2)로 나누어지고, 구획부(330)가 가습유체의 유량에 따라 안내 레일(360)을 타고 이동하게 제조하였다.12 cartridges divided into 12 bundles (120) of 4,200 polysulfone hollow fiber membranes (121, outer diameter 900um, inner diameter 800um) were placed inside a rectangular housing (250mm wide, 150mm long, 300mm long). After potting to form potting portions 140. 140' at both ends of the housing 110, a hollow fiber membrane humidification module 300 was manufactured by covering both ends of the housing 110 with covers. At this time, the hollow fiber membrane humidification module 300 is divided into an inlet space (S1) and an outlet space (S2) by a partition unit 330, and the partition unit 330 moves the guide rail 360 according to the flow rate of the humidifying fluid. It was prepared to ride and move.

(제조 비교예) (Production Comparative Example)

도 8에 도시한 바와 같이, 폴리설폰 중공사막(721, 외경 900um, 내경 800um) 4,200개를 하나의 다발 카트리지(720)로 하여 각형 하우징(가로 250mm, 세로 150mm, 길이 300mm) 내부에 배치시키고 하우징(710) 양단에 포팅부(740, 740')를 형성한 후, 상기 하우징(710)의 양단부에 커버를 씌워 중공사막 가습 모듈(700)을 제조하였다. 이때, 중공사막 가습 모듈(700) 내부는 구획부가 없이 하나의 공간이 되게 제조하였다.As shown in Fig. 8, 4,200 polysulfone hollow fiber membranes 721 (outer diameter 900um, inner diameter 800um) as one bundle cartridge 720 are placed inside a rectangular housing (250mm wide, 150mm long, 300mm long), and the housing (710) After forming the potting portions 740 and 740' at both ends, a cover was placed on both ends of the housing 710 to manufacture a hollow fiber membrane humidification module 700. At this time, the inside of the hollow fiber membrane humidification module 700 was manufactured to be a single space without a partition.

[실험예: 제조된 중공사막 가습 모듈의 성능 측정][Experimental Example: Performance measurement of the manufactured hollow fiber membrane humidification module]

상기 제조 실시예 및 제조 비교예에서 제조된 중공사막 가습 모듈의 중공사막 내부와 외부에 각각 50g/sec의 건조공기를 유입하고 중공사막 외부는 온도 70℃, 습도 90% 로 고정하고, 중공사막 내부는 온도 40℃, 습도 10%로 고정하여 기체-기체 가습을 실시하였다. 이때, 유입되는 공기의 유량은 600slpm, 800slpm, 1000slpm, 1200slpm 및 1500slpm으로 나누어서 실험하였다. 제조 실시예 1 및 제2실시예 2에서 유량에 따른 구획부의 위치(L1:L2)는 600slpm 일 때 5:5이고, 800slpm 일 때 6:4이며, 1000slpm일 때 7:3이고, 1200slpm일 때 8:2이며, 1500slpm 일 때 9:1 이다. 50g/sec of dry air was introduced into each of the inside and outside of the hollow fiber membrane of the hollow fiber membrane humidification module prepared in the above Production Example and Production Comparative Example, and the outside of the hollow fiber membrane was fixed at 70°C and 90% humidity, and the inside of the hollow fiber membrane Was fixed at a temperature of 40° C. and a humidity of 10% to perform gas-gas humidification. At this time, the flow rate of the incoming air was divided into 600 slpm, 800 slpm, 1000 slpm, 1200 slpm and 1500 slpm, and the experiment was performed. In Manufacturing Example 1 and Example 2, the position of the partition according to the flow rate (L1:L2) was 5:5 at 600 slpm, 6:4 at 800 slpm, 7:3 at 1000 slpm, and 1200 slpm It is 8:2, and 9:1 at 1500 slpm.

가습 성능은 상기 중공사막 내부를 흐르는 공기가 가습되어 나오는 지점의 온도와 습도를 측정하여 노점(Dew Point)으로 환산하여 측정하였고, 그 결과를 포팅 횟수와 함께 하기 표 1에 나타내었다.Humidification performance was measured by measuring the temperature and humidity at the point where the air flowing inside the hollow fiber membrane is humidified and converted into a dew point, and the results are shown in Table 1 below together with the number of potting.

구분division 제조 비교예Manufacturing Comparative Example 제조 실시예1Manufacturing Example 1 제조 실시예2 Manufacturing Example 2 모듈 형태Module form 구획부 없음No compartment 스프링 타입
구획부Spring type
Division 안내레일 타입
구획부Guide rail type
Division 가습성능
평가조건Humidification performance
Evaluation condition 600~1500slpm
유량별 평가600~1500slpm
Evaluation by flow rate 600~1500slpm
유량별 평가600~1500slpm
Evaluation by flow rate 600~1500slpm
유량별 평가600~1500slpm
Evaluation by flow rate 가습성능(℃)Humidification performance (℃) 600slpm일 때 58℃에서
1500slpm일 때
53℃로 변화At 58℃ at 600slpm
At 1500slpm
Change to 53℃ 58℃ 유지58℃ maintenance 58℃ 유지58℃ maintenance

상기 표 1을 참조하면, 제조 비교예에서는 유량이 증가함에 따라 가습성능이 저하하지만, 제조 실시예1 및 제조 실시예2에서는 유량이 증가하더라도 가습성능이 일정하게 유지됨을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that in Preparation Comparative Example, the humidification performance decreases as the flow rate increases, but in Preparation Example 1 and Preparation Example 2, even if the flow rate increases, the humidification performance remains constant.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It belongs to the scope of rights of

100, 200, 300, 400, 500, 600: 중공사막 가습 모듈
110: 하우징 111: 유입구
112: 유출구 120: 중공사막 다발
121 : 중공사막 130, 330, : 구획부
140, 140': 포팅부 150, 150': 커버
260 : 스프링 360 : 안내레일
460, 560 : 이송기구
S1 : 유입공간 S2 : 유출공간100, 200, 300, 400, 500, 600: Hollow fiber membrane humidification module
110: housing 111: inlet
112: outlet 120: bundle of hollow fiber membranes
121: hollow fiber membrane 130, 330,: division
140, 140': potting part 150, 150': cover
260: spring 360: guide rail
460, 560: transfer mechanism
S1: Inflow space S2: Outflow space

Claims (12)

일단부에는 고온다습한 가습유체가 유입되는 유입구가 형성되고 타단부에는 내부를 가습한 가습유체가 빠져나가는 유출구가 형성된 하우징과,
상기 하우징의 내부에 길이방향을 따라 삽입되는 적어도 하나 이상의 중공사막 다발과,
상기 중공사막 다발을 지지하는 한편 상기 유입구를 통하여 상기 하우징 내부에 유입한 가습유체가 일시적으로 머무르는 유입공간과 상기 유출구를 통하여 유출하기 전에 가습유체가 일시적으로 머무르는 유출공간을 구획하는 구획부와,
상기 중공사막 다발의 양단부를 상기 하우징에 포팅하는 포팅부와,
상기 유출공간 내에 설치되며, 일단이 상기 구획부에 고정되고 타단이 상기 포팅부에 고정된 스프링을 포함하며,
상기 구획부는 상기 유입구를 통해 유입되는 가습유체의 유량 및 상기 스프링의 탄성력에 따라 이동하여 상기 유입공간과 상기 유출공간의 크기를 변경하는 것을 특징으로 하는 중공사막 가습 모듈.A housing having an inlet through which the humidification fluid of high temperature and humidity flows in at one end and an outlet through which the humidification fluid that has humidified the inside is exited at the other end;
At least one or more hollow fiber membrane bundles inserted along the longitudinal direction inside the housing,
A partition portion for supporting the hollow fiber membrane bundle and partitioning an inflow space in which the humidifying fluid flowing into the housing through the inlet temporarily stays and an outlet space in which the humidifying fluid temporarily stays before flowing out through the outlet,
A potting part for potting both ends of the hollow fiber membrane bundle to the housing,
It is installed in the outlet space, and one end is fixed to the partition portion and the other end includes a spring fixed to the potting portion,
The partition unit is a hollow fiber membrane humidification module, characterized in that to change the size of the inlet space and the outlet space by moving according to the flow rate of the humidifying fluid introduced through the inlet and the elastic force of the spring. 청구항 1에 있어서,
상기 가습유체의 유량에 따라 상기 유입공간의 크기는 상기 유출공간의 크기와 동일하거나 그보다 크게 변하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 가습 모듈.The method according to claim 1,
A hollow fiber membrane humidification module, characterized in that the size of the inflow space is changed to be equal to or larger than the size of the outflow space according to the flow rate of the humidifying fluid. 청구항 1에 있어서,
상기 유입공간의 상기 하우징 길이방향 길이와 상기 유출공간의 상기 하우징 길이방향 길이의 비율은 5:5 ~ 9:1로 변하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 가습 모듈.The method according to claim 1,
A hollow fiber membrane humidification module, characterized in that the ratio of the lengthwise length of the housing of the inflow space and the lengthwise length of the housing of the outlet space is varied from 5:5 to 9:1. 청구항 1에 있어서,
안내봉을 더 포함하고,
상기 스프링은 상기 안내봉에 끼워져 안내되는 것을 특징으로 하는 중공사막 가습 모듈.The method according to claim 1,
It further includes a guide rod,
The spring is a hollow fiber membrane humidification module, characterized in that guided by being inserted into the guide rod. 청구항 1에 있어서,
상기 구획부는 안내 레일을 타고 이동하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 가습 모듈.The method according to claim 1,
The partition unit is a hollow fiber membrane humidification module, characterized in that to move along a guide rail. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 중공사막 다발은 하나 또는 복수개로 되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 가습 모듈.The method according to claim 1,
The hollow fiber membrane humidification module, characterized in that one or a plurality of the hollow fiber membrane bundle. 청구항 1에 있어서,
상기 중공사막 다발은 그 전체 부피에 대해 중공사막을 30~60부피%를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 가습 모듈.The method according to claim 1,
The hollow fiber membrane bundle is a hollow fiber membrane humidification module, characterized in that it contains 30 to 60% by volume of the hollow fiber membrane with respect to the total volume. 청구항 1에 있어서,
상기 중공사막 다발은 횡단면 형상이 원형이나 타원형 또는 다각형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 가습 모듈.The method according to claim 1,
The hollow fiber membrane humidification module, characterized in that the cross-sectional shape of the hollow fiber membrane bundle is made of a circular, oval, or polygonal shape. 청구항 1에 있어서,
하우징은 횡단면 형상이 원형이나 타원형 또는 다각형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 가습 모듈.The method according to claim 1,
The housing is a hollow fiber membrane humidification module, characterized in that the cross-sectional shape is made of a circular, oval, or polygonal.
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