KR102406331B1 - Membrane humidifier for fuel cell having bulk-head - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 연료전지용 막가습기는, 개구부가 길이방향 양측을 향하는 중공관 형상으로 형성되되 다수 개의 통기공이 측벽에 구비되는 카트리지 하우징과, 길이방향 양단이 상기 카트리지 하우징의 개구부를 향하도록 상기 카트리지 하우징의 내부에 삽입되는 중공사막과, 상기 중공사막의 길이방향 양단이 외부로 노출되도록 상기 카트리지 하우징의 길이방향 양측 내부공간을 채우는 수지층으로 구성되는 중공사막 카트리지; 상기 중공사막 카트리지가 내부에 설치되되, 상기 통기공과 연통되는 습공기 유입구 및 습공기 유출구와, 상기 중공사막과 연통되는 건조공기 유입구 및 건조공기 유출구가 형성되는 막가습기 하우징; 외측 가장자리가 상기 막가습기 하우징의 길이방향 일측 내측면에 밀착되도록 장착되며, 중심부에 형성된 장착공에 상기 카트리지 하우징의 길이방향 일단이 삽입되는 벌크헤드;를 포함하여 구성된다.The membrane humidifier for fuel cell according to the present invention includes a cartridge housing formed in a hollow tube shape with openings facing both sides in the longitudinal direction and having a plurality of vent holes on the sidewall, and the cartridge housing so that both ends in the longitudinal direction face the opening of the cartridge housing. A hollow fiber membrane cartridge comprising: a hollow fiber membrane inserted into the housing; and a resin layer filling both inner spaces in the longitudinal direction of the cartridge housing so that both longitudinal ends of the hollow fiber membrane are exposed to the outside; a membrane humidifier housing having the hollow fiber membrane cartridge installed therein, a wet air inlet and a wet air outlet communicating with the vent hole, and a dry air inlet and dry air outlet communicating with the hollow fiber membrane; It is configured to include a; the outer edge is mounted so as to be in close contact with the inner surface of one longitudinal side of the membrane humidifier housing, the bulkhead into which the longitudinal end of the cartridge housing is inserted into a mounting hole formed in the center.

Description

벌크헤드를 구비하는 연료전지용 막가습기 {Membrane humidifier for fuel cell having bulk-head}Membrane humidifier for fuel cell having bulk-head

본 발명은 중공사막 카트리지가 내장된 연료전지용 막가습기에 관한 것으로, 더 상세하게는 중공사막 카트리지의 조립 및 탈거가 용이하면서 각 유로의 기밀성이 향상되도록 벌크헤드를 구비하는 연료전지용 막가습기에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane humidifier for fuel cells having a built-in hollow fiber membrane cartridge, and more particularly, to a membrane humidifier for fuel cells having a bulkhead to facilitate assembly and removal of the hollow fiber membrane cartridge and improve airtightness of each flow path. .

연료전지란 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생산하는 발전(發電)형 전지이다. 연료전지는 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, 연료전지는 환경 친화적일 뿐만 아니라 에너지 소비 증가에 따른 자원 고갈에 대한 걱정을 줄일 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 크게 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC), 인산형 연료 전지(PAFC), 용융 탄산염형 연료전지(MCFC), 고체 산화물형 연료전지(SOFC), 및 알칼리형 연료전지(AFC) 등으로 분류할 수 있다. A fuel cell is a power generation type cell that produces electricity by combining hydrogen and oxygen. Unlike general chemical cells such as dry cells and storage batteries, fuel cells can continuously produce electricity as long as hydrogen and oxygen are supplied, and there is no heat loss, so the efficiency is about twice that of an internal combustion engine. In addition, since chemical energy generated by the combination of hydrogen and oxygen is directly converted into electrical energy, the emission of pollutants is low. Accordingly, the fuel cell has the advantage of being environmentally friendly and reducing concerns about resource depletion due to increased energy consumption. These fuel cells are largely classified according to the type of electrolyte used: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC), Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC), Solid Oxide Fuel Cell ( SOFC), and alkaline fuel cell (AFC).

이들 각각의 연료전지는 근본적으로 동일한 원리에 의해 작동하지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다. 이 가운데서 고분자 전해질형 연료전지는 다른 연료전지에 비해 저온에서 동작한다는 점, 및 출력밀도가 커서 소형화가 가능하기 때문에 소규모 거치형 발전 장비뿐만 아니라 수송 시스템에서도 가장 유망한 것으로 알려져 있다.Each of these fuel cells operates on the same principle, but the type of fuel used, operating temperature, catalyst, electrolyte, etc. are different from each other. Among them, the polymer electrolyte fuel cell is known to be the most promising not only in small-scale stationary power generation equipment but also in 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 연료전지의 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 직접분사(direct injection) 방식, 및 3) 고분자 분리막을 이용하여 가스의 유동층에 수분을 공급하는 가습 막 방식 등이 있다. 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). This is to maintain the moisture content. This is because when the polymer electrolyte membrane is dried, the power generation efficiency is rapidly reduced. As a method of humidifying the polymer electrolyte membrane, 1) a bubbler humidification method in which water is supplied by filling a pressure-resistant container with water and passing a target gas through a diffuser, 2) the amount of supplied water required for fuel cell reaction There are a direct injection method in which moisture is directly supplied to a gas flow pipe through a solenoid valve by calculation, and 3) a humidification membrane method in which moisture is supplied to a fluidized bed of gas using a polymer membrane.

이들 중에서도 배기가스 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. 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 연료전지의 가습이 충분히 이루어질 수 있고, 저가 소재의 사용이 가능하며, 연료전지에서 고온으로 배출되는 미반응 가스에 포함된 수분과 열을 회수하여 가습기를 통해 재사용할 수 있다는 이점을 갖는다.Among them, the humidification membrane method for 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 reduced in weight and size. The selective permeable membrane used in the humidification membrane method is preferably a hollow fiber membrane having a large permeation area per unit volume when forming a module. That is, when a humidifier is manufactured using a hollow fiber membrane, the high integration of the hollow fiber membrane with a large 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 temperature. It has the advantage that it can be reused through a humidifier by recovering moisture and heat contained in the unreacted gas.

이와 같이 중공사막을 이용하여 가습을 하도록 구성되는 연료전지용 막가습기는 다양한 형태와 구조로 제안되어 왔는데, 종래의 연료전지용 막가습기는 모두 다량의 중공사막과 막가습기 하우징이 수지층에 의해 일체로 결합되는바, 막가습기 조립이 매우 어려워져 생산성이 저하되고, 사용기간이 오래되어 중공사막이 노후화되는 경우 중공사막만을 교체할 수 없으므로 막가습기 전체를 폐기해야 한다는 문제점이 있었다. 또한, 상기 수지층은 고가의 재료로 이루어지는데, 종래와 같이 막가습기 하우징의 양단 전체를 수지층으로 채우는 경우 제조비용이 매우 높아진다는 단점도 있다.As described above, membrane humidifiers for fuel cells configured to perform humidification using hollow fiber membranes have been proposed in various shapes and structures. As a result, assembling the membrane humidifier is very difficult and productivity is reduced, and when the hollow fiber membrane deteriorates due to a long service period, only the hollow fiber membrane cannot be replaced, so the entire membrane humidifier must be discarded. In addition, the resin layer is made of an expensive material, and there is a disadvantage in that the manufacturing cost is very high when the entire both ends of the membrane humidifier housing are filled with the resin layer as in the prior art.

한편, 중공사막을 막가습기 하우징에 결합시키는 수지층은 막가습기 하우징과 열팽창계수가 상이하므로, 수지층 및 막가습기 하우징이 수 회에 걸쳐 가열 및 냉각되었을 때 상기 수지층과 막가습기 하우징 사이가 미세하게 이격될 수 있다. 이와 같이 수지층과 막가습기 하우징 사이가 이격되면, 습공기와 건조공기가 직접 만날 수 있어 정상적인 막가습이 이루어지지 못하게 된다는 문제점도 있다.On the other hand, since the resin layer bonding the hollow fiber membrane to the membrane humidifier housing has a different coefficient of thermal expansion from the membrane humidifier housing, when the resin layer and the membrane humidifier housing are heated and cooled several times, the distance between the resin layer and the membrane humidifier housing is fine. can be spaced apart. As such, when the resin layer and the membrane humidifier housing are spaced apart, there is also a problem that the wet air and the dry air can meet directly, preventing normal membrane humidification.

KRKR 10-2098641 10-2098641 B1B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 수지층이 중공사막 카트리지의 양측만을 채우도록 구성되어 수지층 사용량을 줄일 수 있고, 중공사막 카트리지가 막가습기 하우징에 착탈 가능한 구조로 장착되어 제품의 조립 및 카트리지 교체를 용이하게 할 수 있고, 습공기 유로와 건조공기 유로의 기밀성이 향상되도록 벌크헤드를 구비하는 연료전지용 막가습기를 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and the resin layer is configured to fill only both sides of the hollow fiber membrane cartridge, thereby reducing the amount of resin layer used, and the hollow fiber membrane cartridge is mounted in a detachable structure to the membrane humidifier housing. An object of the present invention is to provide a membrane humidifier for a fuel cell having a bulkhead to facilitate product assembly and cartridge replacement, and to improve airtightness between a wet air flow path and a dry air flow path.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 연료전지용 막가습기는, 개구부가 길이방향 양측을 향하는 중공관 형상으로 형성되되 다수 개의 통기공이 측벽에 구비되는 카트리지 하우징과, 길이방향 양단이 상기 카트리지 하우징의 개구부를 향하도록 상기 카트리지 하우징의 내부에 삽입되는 중공사막과, 상기 중공사막의 길이방향 양단이 외부로 노출되도록 상기 카트리지 하우징의 길이방향 양측 내부공간을 채우는 수지층으로 구성되는 중공사막 카트리지; 상기 중공사막 카트리지가 내부에 설치되되, 상기 통기공과 연통되는 습공기 유입구 및 습공기 유출구와, 상기 중공사막과 연통되는 건조공기 유입구 및 건조공기 유출구가 형성되는 막가습기 하우징; 외측 가장자리가 상기 막가습기 하우징의 길이방향 일측 내측면에 밀착되도록 장착되며, 중심부에 형성된 장착공에 상기 카트리지 하우징의 길이방향 일단이 삽입되는 벌크헤드;를 포함하여 구성된다.The membrane humidifier for fuel cell according to the present invention for achieving the above object includes a cartridge housing formed in a hollow tube shape with openings facing both sides in the longitudinal direction and having a plurality of vent holes on the sidewall, and both ends in the longitudinal direction of the cartridge a hollow fiber membrane cartridge inserted into the cartridge housing to face the opening of the housing, and a resin layer filling the inner spaces of both longitudinal sides of the cartridge housing so that both longitudinal ends of the hollow fiber membrane are exposed to the outside; a membrane humidifier housing having the hollow fiber membrane cartridge installed therein, a wet air inlet and a wet air outlet communicating with the vent hole, and a dry air inlet and dry air outlet communicating with the hollow fiber membrane; The bulkhead is mounted so that the outer edge is closely attached to the inner surface of one longitudinal side of the membrane humidifier housing, and the longitudinal end of the cartridge housing is inserted into a mounting hole formed in the center.

상기 카트리지 하우징의 길이방향 중단을 둘러싸도록 돌출되어 상기 막가습기 하우징의 내측면에 밀착되는 돌출리브를 더 포함하고, 상기 통기공은 상기 돌출리브를 기준으로 상기 카트리지 하우징의 길이방향 일측 측벽과 길이방향 타측 측벽에 각각 형성된다.The cartridge housing further includes a protruding rib that protrudes to surround the longitudinal middle portion of the cartridge housing and is in close contact with the inner surface of the membrane humidifier housing, wherein the vent hole is a longitudinal side wall and longitudinal direction of the cartridge housing with respect to the protruding rib. It is respectively formed on the other side wall.

상기 카트리지 하우징의 길이방향 양단에는 상기 카트리지 하우징의 횡방향으로 돌출되는 걸림턱이 형성되고, 상기 수지층은 상기 걸림턱을 덮도록 상기 카트리지 하우징 내부에 채워진다.At both ends in the longitudinal direction of the cartridge housing, engaging projections protruding in the transverse direction of the cartridge housing are formed, and the resin layer is filled in the cartridge housing to cover the engaging projections.

상기 카트리지 하우징의 길이방향 양측에는 상기 걸림턱으로부터 일정 거리 이격된 지점에 카트리지 플랜지가 형성되며, 상기 카트리지 하우징의 길이방향 일측에 위치하는 카트리지 플랜지는 상기 벌크헤드의 내측면에 밀착된다.Cartridge flanges are formed on both sides of the cartridge housing in the longitudinal direction at points spaced apart from the locking jaws by a predetermined distance, and the cartridge flanges positioned on one side in the longitudinal direction of the cartridge housing are in close contact with the inner surface of the bulkhead.

상기 카트리지 하우징의 측벽 중 상기 걸림턱과 상기 카트리지 플랜지가 형성된 지점 사이에는 상기 수지층이 채워지는 복수 개의 관통공이 형성된다.A plurality of through-holes in which the resin layer is filled are formed between the stopping protrusion and the point where the cartridge flange is formed among the sidewalls of the cartridge housing.

상기 막가습기 하우징은, 상기 막가습기 카트리지가 삽입되는 중공관 형상의 제1 하우징과, 상기 제1 하우징의 길이방향 일측을 덮도록 결합되는 제2 하우징과, 상기 제1 하우징의 길이방향 타측을 덮도록 결합되는 제3 하우징으로 구성된다.The membrane humidifier housing includes a hollow tube-shaped first housing into which the membrane humidifier cartridge is inserted, a second housing coupled to cover one longitudinal side of the first housing, and the other longitudinal side of the first housing. It is composed of a third housing that is coupled so as to

상기 벌크헤드는, 외측면 중 상기 중공사막 카트리지와 인접한 부위로부터 연장되는 헤드 플랜지를 구비하고, 상기 제2 하우징은 상기 헤드 플랜지가 안착되는 안착홈을 구비하며, 상기 제1 하우징은, 상기 헤드 플랜지 중 상기 제1 하우징을 향하는 면과, 상기 제2 하우징 중 상기 제1 하우징을 향하는 면을 덮도록 결합된다.The bulkhead includes a head flange extending from a portion adjacent to the hollow fiber membrane cartridge on an outer surface, the second housing includes a seating groove in which the head flange is seated, and the first housing includes the head flange It is coupled to cover a surface of the second housing that faces the first housing and a surface of the second housing that faces the first housing.

상기 카트리지 플랜지와 상기 벌크헤드의 접촉면 사이에 압입되는 오링과, 상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징과 상기 헤드 플랜지가 만나는 지점에 압입되는 헤드씰을 더 포함한다.It further includes an O-ring press-fitted between the contact surfaces of the cartridge flange and the bulkhead, and a head seal press-fitted at a point where the first housing, the second housing, and the head flange meet.

상기 오링과 헤드씰은 복수 개의 브릿지에 의해 일체로 연결된다.The O-ring and the head seal are integrally connected by a plurality of bridges.

상기 제3 하우징은, 카트리지 하우징과 상기 막가습기 하우징 사이의 공간을 상기 습공기 유입구와 연통시키는 습공기유로와, 상기 중공사막 카트리지의 길이방향 타단을 상기 건조공기 유출구와 연통시키는 건조공기유로를 구비하되, 상기 습공기유로와 건조공기유로는 유로분할판에 의해 분할되며, 상기 카트리지 하우징의 길이방향 타측으로부터 연장되어 상기 건조공기유로를 덮는 연장판을 더 포함한다.The third housing includes a wet air passage for communicating a space between the cartridge housing and the membrane humidifier housing with the wet air inlet, and a dry air passage for communicating the other longitudinal end of the hollow fiber membrane cartridge with the dry air outlet, The wet air flow path and the dry air flow path are divided by a flow path dividing plate, and further includes an extension plate extending from the other side in the longitudinal direction of the cartridge housing to cover the dry air flow path.

상기 카트리지 하우징은, 상기 건조공기유로의 바닥에 모인 응축수를 상기 카트리지 하우징과 상기 막가습기 하우징 사이의 공간으로 배출시키는 바이패스유로를 구비한다.The cartridge housing includes a bypass flow path for discharging the condensed water collected at the bottom of the dry air flow path to a space between the cartridge housing and the membrane humidifier housing.

상기 카트리지 하우징의 길이방향 양단에는 상기 카트리지 하우징의 횡방향으로 돌출되는 걸림턱이 형성되고, 상기 수지층은 상기 걸림턱을 덮도록 상기 카트리지 하우징 내부에 채워지며, 상기 카트리지 하우징의 길이방향 양측에는 상기 걸림턱으로부터 일정 거리 이격된 지점에 카트리지 플랜지가 형성되고, 상기 카트리지 하우징의 길이방향 타측에 위치하는 카트리지 플랜지는 상기 유로분할판의 끝단에 밀착된다.At both ends in the longitudinal direction of the cartridge housing, engaging projections protruding in the transverse direction of the cartridge housing are formed, the resin layer is filled in the cartridge housing to cover the stopping projection, and on both sides of the cartridge housing in the longitudinal direction, the A cartridge flange is formed at a point spaced a predetermined distance from the locking jaw, and the cartridge flange located on the other side in the longitudinal direction of the cartridge housing is in close contact with the end of the flow path dividing plate.

본 발명에 의한 연료전지용 막가습기는, 수지층이 중공사막 카트리지의 양측만을 채우도록 구성되므로 고가의 수지층 사용량을 줄일 수 있고, 중공사막 카트리지가 막가습기 하우징에 착탈 가능한 구조로 장착되므로 제품의 조립 및 카트리지 교체를 용이하게 할 수 있으며, 습공기 유로와 건조공기 유로의 기밀성이 향상된다는 장점이 있다.In the membrane humidifier for fuel cell according to the present invention, since the resin layer is configured to fill only both sides of the hollow fiber membrane cartridge, the amount of expensive resin layer used can be reduced, and the hollow fiber membrane cartridge is mounted in a detachable structure to the membrane humidifier housing, so that the product is assembled And cartridge replacement can be facilitated, and the airtightness of the wet air flow path and the dry air flow path is improved.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 연료전지용 막가습기의 사시도 및 단면사시도이다.
도 3은 본 발명에 포함되는 중공사막 카트리지의 사시도이다.
도 4는 카트리지 하우징의 측면도이다.
도 5는 본 발명에 포함되는 중공사막 카트리지의 단면도이다.
도 6은 벌크헤드와 제1 하우징의 결합구조를 도시하는 분해사시도이다.
도 7은 제1 하우징과 제3 하우징의 결합구조를 도시하는 분해사시도이다.
도 8은 본 발명에 의한 연료전지용 막가습기의 단면도이다.
도 9 및 도 10은 막가습기 하우징의 실링구조를 도시하는 단면도이다.1 and 2 are a perspective view and a cross-sectional perspective view of a membrane humidifier for a fuel cell according to the present invention.
3 is a perspective view of a hollow fiber membrane cartridge included in the present invention.
4 is a side view of the cartridge housing;
5 is a cross-sectional view of the hollow fiber membrane cartridge included in the present invention.
6 is an exploded perspective view illustrating a coupling structure between the bulkhead and the first housing.
7 is an exploded perspective view illustrating a coupling structure of a first housing and a third housing;
8 is a cross-sectional view of a membrane humidifier for a fuel cell according to the present invention.
9 and 10 are cross-sectional views showing the sealing structure of the membrane humidifier housing.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 연료전지용 막가습기의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the membrane humidifier for a fuel cell according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 연료전지용 막가습기의 사시도 및 단면사시도이고, 도 3은 본 발명에 포함되는 중공사막 카트리지의 사시도이며, 도 4는 카트리지 하우징의 측면도이고, 도 5는 본 발명에 포함되는 중공사막 카트리지의 단면도이다.1 and 2 are a perspective view and a cross-sectional perspective view of a membrane humidifier for a fuel cell according to the present invention, Fig. 3 is a perspective view of a hollow fiber membrane cartridge included in the present invention, Fig. 4 is a side view of the cartridge housing, and Fig. 5 is a side view of the present invention It is a cross-sectional view of the hollow fiber membrane cartridge included in the

본 발명에 의한 연료전지용 막가습기는 중공사막(220) 외부를 지나는 습공기의 수분이 중공사막(220) 내부를 지나는 건조공기로 전달되도록 구성되는 가습기의 일종으로서, 중공사막(220)이 막가습기 하우징(100)에 일체로 결합되는 것이 아니라, 막가습기 하우징(100)에 착탈 가능한 구조로 결합되는 중공사막 카트리지(200) 내부에 중공사막(220)이 내장되되, 막가습기 하우징(100)의 길이방향 일측에 벌크헤드(500)가 장착되고, 중공사막 카트리지(200)의 길이방향 일측이 상기 벌크헤드(500)에 삽입되는 구조로 장착된다는 점에 구성상의 특징이 있다.Membrane humidifier for fuel cell according to the present invention is a type of humidifier configured to transfer moisture of wet air passing through the outside of the hollow fiber membrane 220 to dry air passing through the inside of the hollow fiber membrane 220, and the hollow fiber membrane 220 is a membrane humidifier housing The hollow fiber membrane 220 is built inside the hollow fiber membrane cartridge 200 that is not integrally coupled to the membrane humidifier housing 100, but is coupled to the membrane humidifier housing 100 in a detachable structure, in the longitudinal direction of the membrane humidifier housing 100. The bulkhead 500 is mounted on one side, and the longitudinal one side of the hollow fiber membrane cartridge 200 is mounted in a structure to be inserted into the bulkhead 500 has a structural feature.

즉, 본 발명에 의한 연료전지용 막가습기는, 개구부가 길이방향 양측을 향하는 중공관 형상으로 형성되되 다수 개의 통기공(212)이 측벽에 구비되는 카트리지 하우징(210)과 길이방향 양단이 상기 카트리지 하우징(210)의 개구부를 향하도록 상기 카트리지 하우징(210)의 내부에 삽입되는 중공사막(220)과 상기 중공사막(220)의 길이방향 양단이 외부로 노출되도록 상기 카트리지 하우징(210)의 길이방향 양측 내부공간을 채우는 수지층(230)으로 구성되는 중공사막 카트리지(200)와, 상기 중공사막 카트리지(200)가 내부에 설치되되 상기 통기공(212)과 연통되는 습공기 유입구(131) 및 습공기 유출구(111)와 상기 중공사막(220)과 연통되는 건조공기 유입구(121) 및 건조공기 유출구(132)가 형성되는 막가습기 하우징(100)과, 외측 가장자리가 상기 막가습기 하우징(100)의 길이방향 일측 내측면에 밀착되도록 장착되며 중심부에 형성된 장착공(510)에 상기 카트리지 하우징(210)의 길이방향 일단이 삽입되는 벌크헤드(500)를 포함하여 구성된다.That is, in the membrane humidifier for fuel cell according to the present invention, the cartridge housing 210 is formed in the shape of a hollow tube with openings facing both sides in the longitudinal direction, and a plurality of vent holes 212 are provided on the side wall, and both ends in the longitudinal direction are the cartridge housing. The hollow fiber membrane 220 inserted into the inside of the cartridge housing 210 to face the opening of the 210 and both longitudinal ends of the hollow fiber membrane 220 are exposed to the outside in the longitudinal direction of both sides of the cartridge housing 210 A hollow fiber membrane cartridge 200 composed of a resin layer 230 filling the inner space, and the hollow fiber membrane cartridge 200 is installed therein and communicates with the vent hole 212. A wet air inlet 131 and a wet air outlet ( 111) and the membrane humidifier housing 100 in which the dry air inlet 121 and the dry air outlet 132 communicating with the hollow fiber membrane 220 are formed, and the outer edge is one side in the longitudinal direction of the membrane humidifier housing 100 It is mounted in close contact with the inner surface and is configured to include a bulkhead 500 into which one end in the longitudinal direction of the cartridge housing 210 is inserted into a mounting hole 510 formed in the center.

이와 같이 중공사막 카트리지(200)가 벌크헤드(500)를 매개체로 막가습기 하우징(100)에 장착되면, 중공사막 카트리지(200)의 조립 및 교체작업이 용이해지고, 중공사막 카트리지(200)의 형상이나 규격이 변경되었을 때 벌크헤드(500)만을 교체하고 막가습기 하우징(100)은 공용으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.As such, when the hollow fiber membrane cartridge 200 is mounted on the membrane humidifier housing 100 using the bulkhead 500 as a medium, assembly and replacement of the hollow fiber membrane cartridge 200 becomes easy, and the shape of the hollow fiber membrane cartridge 200 However, there is an advantage that only the bulkhead 500 is replaced when the standard is changed and the membrane humidifier housing 100 can be used in common.

또한, 본 발명에 의한 연료전지용 막가습기는, 막가습기 하우징(100)의 길이방향 양측 내부공간을 모두 수지층(230)으로 채우는 것이 아니라 카트리지 하우징(210)의 길이방향 양측 내부공간만을 수지층(230)으로 채우도록 구성되므로, 고가의 수지층(230) 사용량을 현저히 줄일 수 있고, 이에 따라 제품의 제조비용을 절감할 수 있다는 장점도 있다.In addition, the membrane humidifier for fuel cell according to the present invention does not fill both internal spaces in the longitudinal direction of the membrane humidifier housing 100 with the resin layer 230, but only the internal spaces on both sides of the cartridge housing 210 in the longitudinal direction with the resin layer ( 230), it is possible to significantly reduce the amount of expensive resin layer 230 used, and accordingly, there is also an advantage that the manufacturing cost of the product can be reduced.

한편, 상기 막가습기 하우징(100)은, 길이방향 양측이 개방된 중공관 형상으로 형성되어 상기 막가습기 카트리지가 삽입되는 제1 하우징(110)과, 상기 제1 하우징(110)의 길이방향 일측(본 실시예에서는 좌측)을 덮도록 결합되는 제2 하우징(120)과, 상기 제1 하우징(110)의 길이방향 타측(본 실시예에서는 우측)을 덮도록 결합되는 제3 하우징(130)으로 구성된다. 건조공기 유입구(121) 및 건조공기 유출구(132)는 제2 하우징(120) 및 제3 하우징(130)에 형성되고, 습공기 유입구(131) 및 습공기 유출구(111)는 각각 제2 하우징(120)과 제1 하우징(110)에 형성된다. On the other hand, the membrane humidifier housing 100 is formed in a hollow tube shape with both sides in the longitudinal direction open, the first housing 110 into which the membrane humidifier cartridge is inserted, and one longitudinal side of the first housing 110 ( Consists of a second housing 120 coupled to cover the left side in this embodiment, and a third housing 130 coupled to cover the other longitudinal side (right side in this embodiment) of the first housing 110 . do. The dry air inlet 121 and the dry air outlet 132 are formed in the second housing 120 and the third housing 130, and the wet air inlet 131 and the wet air outlet 111 are each formed in the second housing 120. and the first housing 110 .

따라서 상기 건조공기 유입구(121)를 통해 제2 하우징(120) 내부로 유입된 건조공기는 중공사막(220) 내부의 유로를 따라 카트리지 하우징(210)을 통과하여 제3 하우징(130) 내부로 전달된 후 건조공기 유출구(132)를 통해 외부로 인출된다(점선화살표 참조). 또한, 습공기 유입구(131)를 통해 제3 하우징(130) 내부로 유입된 습공기는 중공사막 카트리지(200)의 통기공(212)을 통해 중공사막 카트리지(200) 내부로 유입된 후 중공사막(220)의 외표면과 접촉하면서 유동하여 제1 하우징(110)의 습공기 유출구(111)를 통해 유출된다. Therefore, the dry air introduced into the second housing 120 through the dry air inlet 121 passes through the cartridge housing 210 along the flow path inside the hollow fiber membrane 220 and is delivered into the third housing 130 . After drying, it is drawn out through the dry air outlet 132 (refer to the dotted arrow). In addition, the wet air introduced into the third housing 130 through the wet air inlet 131 flows into the hollow fiber membrane cartridge 200 through the vent 212 of the hollow fiber membrane cartridge 200, and then the hollow fiber membrane 220 ) flows while in contact with the outer surface of the first housing 110 and flows out through the wet air outlet 111 of the first housing 110 .

한편, 상기 카트리지 하우징(210)의 길이방향 중단 외측면에는 상기 막가습기 하우징(100)의 내부공간을 전후로 분할하는 돌출리브(213)가 형성되고, 상기 통기공(212)은 상기 돌출리브(213)를 기준으로 상기 카트리지 하우징(210)의 길이방향 일측 측벽과 길이방향 타측 측벽에 각각 형성된다. 상기 습공기 유입구(131)로 유입된 습공기는 곧바로 습공기 유출구(111)로 배출되는 것이 아니라, 카트리지 하우징(210)의 후방측(본 실시예에서는 우측) 측벽에 형성된 통기공(212)을 통해 카트리지 하우징(210) 내부로 유입되어 전방으로 유동한 후 상기 카트리지 하우징(210)의 전방측(본 실시예에서는 좌측) 측벽에 형성된 통기공(212)을 지나 제1 하우징(110)의 습공기 유출구(111)로 배출된다. On the other hand, a protruding rib 213 dividing the inner space of the membrane humidifier housing 100 back and forth is formed on the outer surface of the cartridge housing 210 in the longitudinal direction, and the vent hole 212 is the protruding rib 213 . ) is formed on one sidewall of the cartridge housing 210 in the longitudinal direction and the other sidewall in the longitudinal direction, respectively. The wet air introduced into the wet air inlet 131 is not discharged directly to the wet air outlet 111, but rather through the vent 212 formed in the rear side (right side in this embodiment) side wall of the cartridge housing 210 through the cartridge housing. (210) After being introduced into the interior and flowing forward, it passes through the vent hole 212 formed on the front side (left side in this embodiment) side wall of the cartridge housing 210 and the wet air outlet 111 of the first housing 110. is emitted as

이와 같이 건조공기가 중공사막(220) 내측면에 접하면서 유동하고 습공기가 중공사막(220) 외측면에 접하면서 유동하게 되면, 상기 습공기 내의 수분이 건조공기로 전달되어 상기 건조공기의 가습이 가능해지는데, 이와 같은 가습원리는 종래의 막가습기와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.As such, when the dry air flows in contact with the inner surface of the hollow fiber membrane 220 and the wet air flows while in contact with the outer surface of the hollow fiber membrane 220, the moisture in the wet air is transferred to the dry air, and humidification of the dry air is possible. However, since the humidification principle is the same as that of the conventional membrane humidifier, a detailed description thereof will be omitted.

이때, 본 실시예에서는 막가습기 하우징(100)이 3개의 하우징 즉, 제1 하우징(110)과 제2 하우징(120)과 제3 하우징(130)으로 구성되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 막가습기 하우징(100)은 2개의 하우징으로 구성되거나 4개 이상의 하우징으로 구성될 수도 있으며, 하나의 하우징 즉, 단일 하우징 구조로 구성될 수도 있다.In this embodiment, only the case where the membrane humidifier housing 100 is composed of three housings, that is, the first housing 110 , the second housing 120 , and the third housing 130 is illustrated, but the membrane humidifier The housing 100 may be composed of two housings, may be composed of four or more housings, or may be composed of one housing, that is, a single housing structure.

한편, 카트리지 하우징(210)에 결합된 수지층(230)이 상기 카트리지 하우징(210)으로부터 쉽게 탈거되지 아니하도록, 상기 카트리지 하우징(210)에는 걸림턱(214)과 카트리지 플랜지(215)가 구비된다는 점에 또 다른 특징이 있다. 상기 걸림턱(214)은 카트리지 하우징(210)의 길이방향 양단 전체에 걸쳐 형성되되 바깥쪽을 향해(더 명확하게는 카트리지 하우징(210)의 횡방향을 따라 돌출되는 방향을 향해) 돌출되며, 상기 카트리지 플랜지(215)는 걸림턱(214)으로부터 일정 거리 이격된 지점에 형성된다.On the other hand, so that the resin layer 230 coupled to the cartridge housing 210 is not easily removed from the cartridge housing 210, the cartridge housing 210 is provided with a locking jaw 214 and a cartridge flange 215. There is another characteristic to the point. The locking protrusion 214 is formed over the entire lengthwise both ends of the cartridge housing 210 and protrudes outward (more specifically, toward the direction in which it projects along the transverse direction of the cartridge housing 210), the The cartridge flange 215 is formed at a point spaced a predetermined distance from the locking jaw 214 .

이때 상기 걸림턱(214)은 수지층(230)에 완전히 묻히도록 장착되는바, 수지층(230)이 카트리지 하우징(210)의 표면에 고착되지 아니하고 박리되더라도 걸림턱(214)이 파손되지 아니하는 한 상기 수지층(230)은 카트리지 하우징(210)에 결합된 상태를 유지할 수 있게 된다는 장점이 있다.At this time, the locking jaw 214 is mounted so as to be completely buried in the resin layer 230, the resin layer 230 does not adhere to the surface of the cartridge housing 210 and is peeled off even if the locking jaw 214 is not damaged. One of the resin layer 230 has the advantage of being able to maintain a state coupled to the cartridge housing (210).

더 나아가, 상기 카트리지 하우징(210)의 측벽 중 상기 걸림턱(214)과 상기 카트리지 플랜지(215)가 형성된 지점 사이에는 상기 수지층(230)이 채워지는 복수 개의 관통공(216)이 형성될 수도 있다. 상기 수지층(230)은 최초 액상의 상태로 카트리지 하우징(210)와 접촉된 후 경화 과정을 거쳐 카트리지 하우징(210)과 일체로 결합되는데, 상기 언급한 바와 같이 카트리지 하우징(210)의 측벽 중 수지층(230)으로 감싸지는 부위에 관통공(216)이 형성되면, 액상 수지층(230)이 카트리지 하우징(210)에 접촉되는 과정에서 관통공(216)을 채우게 되는바 수지층(230)과 카트리지 하우징(210) 간의 결합강도가 매우 높아진다는 효과를 얻을 수 있게 된다.Furthermore, a plurality of through-holes 216 in which the resin layer 230 is filled may be formed between the stopper 214 and the point where the cartridge flange 215 is formed among the sidewalls of the cartridge housing 210 . have. The resin layer 230 is integrally combined with the cartridge housing 210 through a curing process after being in contact with the cartridge housing 210 in a liquid state. When the through-hole 216 is formed in the area covered by the strata 230 , the liquid resin layer 230 fills the through-hole 216 in the process of contacting the cartridge housing 210 with the resin layer 230 and It is possible to obtain the effect that the bonding strength between the cartridge housing 210 is very high.

또한, 상기 카트리지 플랜지(215)는 중공사막 카트리지(200)가 벌크헤드(500)에 삽입되는 거리를 한정하기 위한 구성요소로서, 상기 카트리지 플랜지(215)의 안착구조 및 기능에 대해서는 이하 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.In addition, the cartridge flange 215 is a component for limiting the distance at which the hollow fiber membrane cartridge 200 is inserted into the bulkhead 500. For the seating structure and function of the cartridge flange 215, see FIG. 9 below. It will be described in detail with reference.

도 6은 벌크헤드(500)와 제1 하우징(110)의 결합구조를 도시하는 분해사시 도이고, 도 7은 제1 하우징(110)과 제3 하우징(130)의 결합구조를 도시하는 분해사시도이며, 도 8은 본 발명에 의한 연료전지용 막가습기의 단면도이고, 도 9 및 도 10은 막가습기 하우징(100)의 실링구조를 도시하는 단면도이다.6 is an exploded perspective view showing the coupling structure of the bulkhead 500 and the first housing 110 , and FIG. 7 is an exploded perspective view showing the coupling structure of the first housing 110 and the third housing 130 . 8 is a cross-sectional view of the membrane humidifier for fuel cell according to the present invention, and FIGS. 9 and 10 are cross-sectional views showing the sealing structure of the membrane humidifier housing 100 .

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 벌크헤드(500)의 외측면 중 상기 중공사막 카트리지(200)와 인접한 부위에는 직각으로 연장되는 헤드플랜지(520)가 형성되며, 상기 헤드플랜지(520)는 제1 하우징(110)과 제2 하우징(120) 사이에 압착되어 고정된다.As shown in FIG. 6 , a head flange 520 extending at a right angle is formed on an outer surface of the bulkhead 500 adjacent to the hollow fiber membrane cartridge 200 , and the head flange 520 is the first It is pressed and fixed between the first housing 110 and the second housing 120 .

이때, 상기 카트리지 하우징(210)의 카트리지 플랜지(215)는 도 9에 도시된 바와 같이 벌크헤드(500)의 표면(본 실시예에서는 우측표면)에 밀착되는데, 상기 카트리지 플랜지(215)와 상기 벌크헤드(500)의 접촉면 사이로 공기가 유출되는 현상을 방지할 수 있도록 상기 카트리지 플랜지(215)와 벌크헤드(500)의 접촉면 사이에는 오링(300)이 압입된다.At this time, the cartridge flange 215 of the cartridge housing 210 is in close contact with the surface (the right surface in this embodiment) of the bulkhead 500 as shown in FIG. 9, the cartridge flange 215 and the bulk An O-ring 300 is press-fitted between the contact surfaces of the cartridge flange 215 and the bulkhead 500 to prevent air from leaking between the contact surfaces of the head 500 .

한편, 상기 제2 하우징(120)은 상기 헤드플랜지(520)가 안착되는 안착홈을 구비하는바, 상기 헤드플랜지(520)는 제2 하우징(120)에 결합될 때 상기 헤드플랜지(520)가 안착홈에 완전히 묻히는 구조로 결합된다. 또한 상기 제1 하우징(110)은, 상기 헤드플랜지(520) 중 상기 제1 하우징(110)을 향하는 면(본 실시예에서는 우측면)과, 상기 제2 하우징(120) 중 상기 제1 하우징(110)을 향하는 면(본 실시예에서는 우측면)을 덮도록 결합되는데, 상기 제1 하우징(110)과 상기 제2 하우징(120)과 상기 헤드플랜지(520)가 만나는 지점에도 공기의 유출을 방지하기 위한 헤드씰(400)이 압입되는 구조로 장착될 수 있다.On the other hand, the second housing 120 is provided with a seating groove in which the head flange 520 is seated, the head flange 520 is coupled to the second housing 120 when the head flange 520 is It is combined in a structure that is completely buried in the seating groove. In addition, the first housing 110 includes a side of the head flange 520 that faces the first housing 110 (a right side in this embodiment), and the first housing 110 of the second housing 120 . ) to cover the surface (the right side in this embodiment) facing, the first housing 110, the second housing 120, and the head flange 520 at the meeting point to prevent the outflow of air The head seal 400 may be mounted in a press-fit structure.

이때, 오링(300)과 헤드씰(400)이 각각 별도의 구성요소로 제작되어 설치되면, 오링(300)의 설치와 헤드씰(400)의 설치를 각각 개별적으로 수행해야 하는바 제품 조립에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 오링(300)을 설치하는 동안 헤드씰(400)의 위치가 변동되고 헤드씰(400)을 설치하는 동안 오링(300)의 위치가 변동되어 조립 불량 문제가 발생될 수 있다. 따라서 상기 오링(300)과 헤드씰(400)은 본 실시예에 도시된 바와 같이 복수 개의 브릿지(410)에 의해 일체로 연결됨이 바람직하다.At this time, when the O-ring 300 and the head seal 400 are manufactured and installed as separate components, the installation of the O-ring 300 and the installation of the head seal 400 must be performed individually, which is a lot of work in assembling the product. Not only does it take time, but the position of the head seal 400 is changed while the O-ring 300 is installed, and the position of the O-ring 300 is changed while the head seal 400 is installed, which may cause an assembly defect problem. . Therefore, it is preferable that the O-ring 300 and the head seal 400 are integrally connected by a plurality of bridges 410 as shown in this embodiment.

상기 제3 하우징(130)에는 2개의 공기 출입구 즉, 습공기 유입구(131)와 건조공기 유출구(132)가 형성되는데, 습공기 유입구(131)를 지나는 습공기와 건조공기 유출구(132)를 지나는 건조공기가 상호 접촉되지 아니하도록, 유로분할판(135)에 의해 분할되는 습공기유로(133)와 건조공기유로(134)를 구비한다. 이때 상기 습공기유로(133)는, 카트리지 하우징(210)과 상기 막가습기 하우징(100) 사이의 공간을 상기 습공기 유입구(131)와 연통시키도록 구성된다. 또한 건조공기유로(134)는, 상기 중공사막 카트리지(200)의 길이방향 타단을 상기 건조공기 유출구(132)와 연통시키도록 구성된다.In the third housing 130, two air inlets, that is, a wet air inlet 131 and a dry air outlet 132 are formed. The wet air passing through the wet air inlet 131 and the dry air passing through the dry air outlet 132 are provided in the third housing 130. A wet air flow path 133 and a dry air flow path 134 divided by the flow path dividing plate 135 are provided so as not to contact each other. At this time, the wet air flow path 133 is configured to communicate the space between the cartridge housing 210 and the membrane humidifier housing 100 with the wet air inlet 131 . In addition, the dry air flow path 134 is configured to communicate the other longitudinal end of the hollow fiber membrane cartridge 200 with the dry air outlet 132 .

또한, 중공사막(220) 내부를 통과한 건조공기가 습공기유로(133)로 유입되지 아니하도록, 상기 카트리지 하우징(210)의 길이방향 타측에는 중공사막(220)의 직경방향으로 연장되어 상기 건조공기유로(134)를 덮는 연장판(240)이 구비된다. 상기 연장판(240)은 습공기유로(133)와 건조공기유로(134)를 분할하는 유로분할판(135)의 끝단에 밀착되도록 결합되는바, 중공사막(220)을 통과한 건조공기와 습공기유로(133)로 유입된 습공기는 직접적으로 접촉되지 아니하게 된다.In addition, the other side in the longitudinal direction of the cartridge housing 210 is extended in the radial direction of the hollow fiber membrane 220 so that the dry air passing through the hollow fiber membrane 220 does not flow into the wet air flow path 133 , so that the dry air An extension plate 240 covering the flow path 134 is provided. The extension plate 240 is coupled to the end of the flow path dividing plate 135 that divides the wet air flow path 133 and the dry air flow path 134 so as to be in close contact with the dry air and wet air flow paths that have passed through the hollow fiber membrane 220 . The wet air introduced to (133) does not come into direct contact.

한편, 중공사막(220)을 사이에 두고 습공기와 건조공기가 간접적으로 접촉하면서 습기를 주고받게 되면, 중공사막(220) 내부에 습기가 맺혀 아래로 떨어지게 되고, 이에 따라 건조공기유로(134)의 바닥에 응축수가 모일 수 있다. 건조공기유로(134)의 바닥에 모인 응축수의 유량이 일정 수준 이상으로 증가하게 되면, 습공기와 건조공기 간의 습도 교환이 정상적으로 이루어지지 못할 뿐만 아니라, 막가습기가 손상될 우려도 발생하게 된다.On the other hand, when moist air and dry air are indirectly contacted and exchanged with moisture with the hollow fiber membrane 220 interposed therebetween, moisture is condensed inside the hollow fiber membrane 220 and falls down, and accordingly, the dry air flow path 134 Condensate may collect on the floor. When the flow rate of the condensed water collected at the bottom of the dry air flow path 134 increases to a certain level or more, the humidity exchange between the wet air and the dry air is not normally performed, and there is also a risk of damage to the membrane humidifier.

따라서 본 발명에 의한 연료전지용 막가습기는, 상기 건조공기유로(134)의 바닥에 모인 응축수를 상기 카트리지 하우징(210)과 상기 막가습기 하우징(100) 사이의 공간으로 배출시키는 바이패스유로를 구비할 수 있다. 상기 바이패스유로는 일측단이 건조공기유로(134)의 바닥 부근에 위치하고 타측단이 카트리지 하우징(210)의 상측에 위치하게 된다. Therefore, the membrane humidifier for fuel cell according to the present invention has a bypass flow path for discharging the condensed water collected at the bottom of the dry air flow path 134 to the space between the cartridge housing 210 and the membrane humidifier housing 100. can One end of the bypass flow path is located near the bottom of the dry air flow path 134 and the other end is located above the cartridge housing 210 .

이때, 건조공기유로(134)의 내부 압력이 습공기유로(133)의 내부 압력보다 높으므로, 건조공기유로(134)의 바닥에 모여 있던 응축수는 바이패스유로를 타고 올로가 카트리지 하우징(210)과 막가습기 하우징(100) 사이의 공간으로 분출된다. 한편, 본 발명에 적용되는 바이패스유로는 별도의 금속관으로 제작되는 것이 아니라 카트리지 하우징(210)과 일체로 사출되는바, 별도의 제작비용이나 조립비용이 소요되지 아니한다는 장점이 있다.At this time, since the internal pressure of the dry air flow path 134 is higher than the internal pressure of the wet air flow path 133 , the condensed water collected at the bottom of the dry air flow path 134 rides the bypass flow path and flows through the cartridge housing 210 and It is ejected into the space between the membrane humidifier housings 100 . On the other hand, the bypass flow path applied to the present invention is not manufactured as a separate metal tube, but is injected integrally with the cartridge housing 210 , so there is an advantage that no separate manufacturing cost or assembly cost is required.

한편, 카트리지 하우징(210)의 길이방향 타측(본 실시예에서는 우측)은 별도의 벌크헤드(500)를 매개체로 제3 하우징(130)에 장착되는 것이 아니라 직접 제3 하우징(130)에 장착된다. 즉, 카트리지 하우징(210)의 길이방향 타측에 위치하는 카트리지 플랜지(215)는 도 10에 도시된 바와 같이 유로분할판(135)의 끝단에 밀착되며, 카트리지 플랜지(215)와 유로분할판(135) 간의 접촉부위가 밀폐될 수 있도록 상기 카트리지 플랜지(215)와 유로분할판(135) 사이에는 오링(300)이 구비될 수 있다. 마찬가지로, 제1 하우징(110)과 제3 하우징(130)의 접촉 부위에는 헤드씰(400)이 구비될 수 있으며, 상기 헤드씰(400)은 조립공정의 편의성을 위해 상기 오링(300)과 연결되어 일체로 제작될 수도 있다.On the other hand, the other longitudinal side (the right side in this embodiment) of the cartridge housing 210 is directly mounted on the third housing 130 rather than mounted on the third housing 130 through a separate bulkhead 500 as a medium. . That is, the cartridge flange 215 located on the other longitudinal side of the cartridge housing 210 is in close contact with the end of the flow path dividing plate 135 as shown in FIG. 10 , and the cartridge flange 215 and the flow path dividing plate 135 . ), an O-ring 300 may be provided between the cartridge flange 215 and the flow path dividing plate 135 so that the contact portion between them can be sealed. Similarly, a head seal 400 may be provided at a contact portion between the first housing 110 and the third housing 130 , and the head seal 400 is connected to the O-ring 300 for convenience of the assembly process. It can also be made integrally.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described in detail using preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

100 : 막가습기 하우징 110 : 제1 하우징
111 : 습공기 유출구 120 : 제2 하우징
121 : 건조공기 유입구 122 : 안착홈
130 : 제3 하우징 131 : 습공기 유입구
132 : 건조공기 유출구 133 : 습공기유로
134 : 건조공기유로 135 : 유로분할판
200 : 중공사막 카트리지 210 : 카트리지 하우징
212 : 통기공 213 : 돌출리브
214 : 걸림턱 215 : 카트리지 플랜지
216 : 관통공 220 : 중공사막
230 : 수지층 240 : 연장판
300 : 오링 400 : 헤드씰
410 : 브릿지 500 : 벌크헤드
510 : 장착공 520 : 헤드플랜지100: membrane humidifier housing 110: first housing
111: wet air outlet 120: second housing
121: dry air inlet 122: seating groove
130: third housing 131: wet air inlet
132: dry air outlet 133: wet air flow path
134: dry air flow path 135: flow path dividing plate
200: hollow fiber membrane cartridge 210: cartridge housing
212: ventilation hole 213: protruding rib
214: jamming jaw 215: cartridge flange
216: through hole 220: hollow fiber membrane
230: resin layer 240: extension plate
300: O-ring 400: head seal
410: bridge 500: bulkhead
510: mounting hole 520: head flange

Claims (12)

다수 개의 통기공이 측벽에 구비되는 카트리지 하우징과, 상기 카트리지 하우징의 내부에 삽입되는 중공사막과, 상기 카트리지 하우징의 내부공간에 형성되는 수지층을 포함하는 중공사막 카트리지;
상기 중공사막 카트리지가 내부에 형성되고 습공기 유입구, 습공기 유출구, 건조공기 유입구 및 건조공기 유출구가 형성되는 막가습기 하우징; 및
상기 카트리지 하우징이 삽입되는 장착공이 형성된 벌크헤드;를 포함하며,
상기 막가습기 하우징은, 상기 막가습기 카트리지가 삽입되는 제1 하우징과, 상기 제1 하우징의 일측에 형성되는 제2 하우징과, 상기 제1 하우징의 타측에 형성되는 제3 하우징을 포함하며,
상기 제3 하우징은, 상기 카트리지 하우징과 상기 막가습기 하우징 사이의 공간을 상기 습공기 유입구와 연통시키는 습공기유로와, 상기 중공사막 카트리지와 상기 건조공기 유출구를 연통시키는 건조공기유로가 형성되며, 상기 습공기유로와 건조공기유로는 유로분할판에 의해 분할되며,
상기 카트리지 하우징에 형성되어 상기 건조공기유로를 덮는 연장판을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.a hollow fiber membrane cartridge comprising a cartridge housing having a plurality of vents on the side wall, a hollow fiber membrane inserted into the cartridge housing, and a resin layer formed in the inner space of the cartridge housing;
a membrane humidifier housing in which the hollow fiber membrane cartridge is formed and in which a wet air inlet, a wet air outlet, a dry air inlet and a dry air outlet are formed; and
and a bulkhead having a mounting hole into which the cartridge housing is inserted.
The membrane humidifier housing includes a first housing into which the membrane humidifier cartridge is inserted, a second housing formed on one side of the first housing, and a third housing formed on the other side of the first housing,
The third housing includes a wet air flow path for communicating a space between the cartridge housing and the membrane humidifier housing with the wet air inlet, and a dry air flow path for communicating the hollow fiber membrane cartridge with the dry air outlet, and the wet air flow path and the dry air flow path are divided by the flow path dividing plate,
and an extension plate formed on the cartridge housing and covering the dry air flow path. 청구항 1에 있어서,
상기 카트리지 하우징의 길이방향 중단을 둘러싸도록 돌출되어 상기 막가습기 하우징의 내측면에 밀착되는 돌출리브를 더 포함하고,
상기 통기공은 상기 돌출리브를 기준으로 상기 카트리지 하우징의 길이방향 일측 측벽과 길이방향 타측 측벽에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.The method according to claim 1,
Further comprising a protruding rib that protrudes to surround the longitudinal middle portion of the cartridge housing and is in close contact with the inner surface of the membrane humidifier housing,
The membrane humidifier for fuel cell, characterized in that the vent hole is formed in each of the longitudinal side sidewall and the other longitudinal sidewall of the cartridge housing based on the protruding rib. 청구항 1에 있어서,
상기 카트리지 하우징의 길이방향 양단에는 상기 카트리지 하우징의 횡방향으로 돌출되는 걸림턱이 형성되고,
상기 수지층은 상기 걸림턱을 덮도록 상기 카트리지 하우징 내부에 채워지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.The method according to claim 1,
At both ends in the longitudinal direction of the cartridge housing, engaging projections protruding in the transverse direction of the cartridge housing are formed,
The fuel cell membrane humidifier, characterized in that the resin layer is filled in the cartridge housing so as to cover the clasp. 청구항 3에 있어서,
상기 카트리지 하우징의 길이방향 양측에는 상기 걸림턱으로부터 일정 거리 이격된 지점에 카트리지 플랜지가 형성되며,
상기 카트리지 하우징의 길이방향 일측에 위치하는 카트리지 플랜지는 상기 벌크헤드의 내측면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.4. The method according to claim 3,
Cartridge flanges are formed on both sides of the cartridge housing in the longitudinal direction at a point spaced a certain distance from the locking jaw,
A cartridge flange positioned on one side in the longitudinal direction of the cartridge housing is a membrane humidifier for a fuel cell, characterized in that it is in close contact with the inner surface of the bulkhead. 청구항 4에 있어서,
상기 카트리지 하우징의 측벽 중 상기 걸림턱과 상기 카트리지 플랜지가 형성된 지점 사이에는 상기 수지층이 채워지는 복수 개의 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.5. The method according to claim 4,
A membrane humidifier for fuel cell, characterized in that a plurality of through-holes filled with the resin layer are formed between the stopping protrusion and the point where the cartridge flange is formed among the sidewalls of the cartridge housing. 청구항 1에 있어서,
상기 벌크헤드는, 외측면 중 상기 중공사막 카트리지와 인접한 부위로부터 연장되는 헤드 플랜지를 구비하고,
상기 제2 하우징은 상기 헤드 플랜지가 안착되는 안착홈을 구비하며,
상기 제1 하우징은, 상기 헤드 플랜지 중 상기 제1 하우징을 향하는 면과, 상기 제2 하우징 중 상기 제1 하우징을 향하는 면을 덮도록 결합되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.The method according to claim 1,
The bulkhead includes a head flange extending from an outer surface adjacent to the hollow fiber membrane cartridge,
The second housing has a seating groove in which the head flange is seated,
The first housing is coupled to cover a surface of the head flange facing the first housing and a surface of the second housing facing the first housing. 청구항 6에 있어서,
상기 카트리지 플랜지와 상기 벌크헤드의 접촉면 사이에 압입되는 오링과,
상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징과 상기 헤드 플랜지가 만나는 지점에 압입되는 헤드씰을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.7. The method of claim 6,
an O-ring press-fitted between the cartridge flange and the contact surface of the bulkhead;
The fuel cell membrane humidifier further comprising a head seal press-fitted to a point where the first housing, the second housing, and the head flange meet. 청구항 7에 있어서,
상기 오링과 헤드씰은 복수 개의 브릿지에 의해 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.8. The method of claim 7,
The O-ring and the head seal are integrally connected by a plurality of bridges. 청구항 1에 있어서,
상기 카트리지 하우징은, 상기 건조공기유로의 바닥에 모인 응축수를 상기 카트리지 하우징과 상기 막가습기 하우징 사이의 공간으로 배출시키는 바이패스유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.The method according to claim 1,
and the cartridge housing includes a bypass flow path for discharging condensed water collected at the bottom of the dry air flow path to a space between the cartridge housing and the membrane humidifier housing. 청구항 1에 있어서,
상기 카트리지 하우징의 길이방향 양단에는 상기 카트리지 하우징의 횡방향으로 돌출되는 걸림턱이 형성되고,
상기 수지층은 상기 걸림턱을 덮도록 상기 카트리지 하우징 내부에 채워지며,
상기 카트리지 하우징의 길이방향 양측에는 상기 걸림턱으로부터 일정 거리 이격된 지점에 카트리지 플랜지가 형성되고,
상기 카트리지 하우징의 길이방향 타측에 위치하는 카트리지 플랜지는 상기 유로분할판의 끝단에 밀착되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.The method according to claim 1,
At both ends in the longitudinal direction of the cartridge housing, engaging projections protruding in the transverse direction of the cartridge housing are formed,
The resin layer is filled inside the cartridge housing so as to cover the locking jaw,
Cartridge flanges are formed on both sides of the cartridge housing in the longitudinal direction at a point spaced a predetermined distance from the engaging jaw,
The cartridge flange positioned on the other side in the longitudinal direction of the cartridge housing is in close contact with the end of the flow path dividing plate. 삭제delete 삭제delete
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