KR102438754B1

KR102438754B1 - 연료전지용 가습기 포팅장치 및 포팅방법

Info

Publication number: KR102438754B1
Application number: KR1020210029601A
Authority: KR
Inventors: 정달용
Original assignee: (주) 아이솔
Priority date: 2021-03-05
Filing date: 2021-03-05
Publication date: 2022-09-01

Abstract

본 발명은 연료전지차에 사용되는 가습기를 제조하는 포팅장치 및 포팅방법에 관한 것으로, 가습기의 하우징과 내장된 멤브레인 다발 사이에 기밀 마감하기 위한 포팅액이 수용되는 포팅수조와; 상기 포팅수조의 하부에 위치되며, 전자기장을 발생하는 자기유도부와; 상기 자기유도부를 좌우 방향으로 왕복 이동시키는 구동부와; 상기 포팅수조의 내부 바닥에 구비되며, 상기 구동부와 자기유도부의 유기적인 작동에 의해 좌우 방향으로 왕복 작동하면서 상기 포팅액에 일부 침수된 멤브레인 다발을 빗질하여 멤브레인 다발의 사이에 포팅액을 포팅하는 포팅지그를 포함하는 구성으로 복수의 집적된 중공사막(이하 멤브레인)으로 이루어지는 멤브레인 다발, 상기 멤브레인 다발이 내장되는 케이스부, 상기 케이스부가 내장 되는 하우징부에 포팅액을 투입하여 상기 멤브레인 다발 사이와 케이스 멤브레인 사이 하우징부의 내 벽면 등에 전체적으로 기밀이 가능하게 접합하는 포팅 방법으로 전자기장 및 노즐을 활용하여 포팅액 내부에서 발생하는 다이나믹 웨이브(Dynamic wave)를 통해 멤브레인 다발을 빗질하면서 가습기를 포팅하는 연료전지용 가습기 포팅장치를 제공하고, 이 포팅장치를 이용하여 멤브레인 가닥 준비 - 가열 압착 - 멤브레인 뭉치 형성 - 포팅 - 건조 - 절단하는 각 단계를 통해 연료전지용 가습기의 성능 향상과 더불어 가습기 제품의 품질 향상 및 제조 원가를 절감할 수 있으며, 극지방이나 열대지방 등 가혹한 환경에서도 작동 신뢰성이 보장할 수 있는 연료전지용 가습기 포팅방법에 관한 것이다.

Description

연료전지용 가습기 포팅장치 및 포팅방법{Fuel cell humidifier potting device and potting method}

본 발명은 연료전지차에 사용되는 가습기를 제조하는 포팅장치 및 포팅방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 극지방이나 열대지방 등 가혹한 환경에서도 작동 신뢰성이 보장할 수 있는 연료전지용 가습기 포팅장치 및 포팅방법에 관한 것이다.

일반적으로 연료전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)는 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 전극층이 부착된 막전극접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly) 반응기체들을 고르게 분포 시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL: Gas Diffusion Layer) 그리고 반응 기체들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(bipolar plate)을 포함하여 구성으로 차량 구동을 위한 전력공급원으로 가장 많이 연구되고 있다.

상기한 연료전지에서 수소와 산소가 분리판의 유로를 통해 막전극접합체의 전극층인 애노드(anode)와 캐소드(cathode)로 각각 공급되는데, 수소는 애노드로 공급되고, 산소(공기)는 캐소드로 공급된다.

애노드로 공급된 수소는 전극층의 촉매에 의해 수소 이온(proton, H+)과 전자(electron, e-)로 분해되며, 이 중수소 이온만이 선택적으로 양이온교환막인 전해질막을 통과하여 캐소드로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 기체확산층과 분리판을 통해 캐소드로 전달된다.

상기 캐소드에서는 전해질막을 통해 공급된 수소 이온과 분리판을 통해 전달된 전자가 공기공급장치에 의해 캐소드로 공급된 공기 중 산소와 만나서 물을 생성하는 반응을 일으키며, 일어나는 수소 이온의 이동에 기인하여 외부 도선을 통한 전자의 흐름이 발생하며, 이러한 전자의 흐름으로 전류가 생성된다.

한편, 고분자 연료전지의 경우 작동을 위해서는 반드시 수분이 필요하며, 이를 위해 연료전지에 공급되는 공기를 가습기를 이용하여 가습시켜야 하며, 가습기의 타입에는 버블러(bubbler) 타입, 인젝션(injection) 타입, 흡착제 타입 등의 여러 방법이 있다.

그리고, 연료전지 차량의 경우 패키지 면에서 제한이 있기 때문에 상대적으로 부피가 작은 가습기가 적용되고 있으며, 가습기는 패키지 측면뿐만 아니라 특별한 동력을 필요로 하지 않는 큰 이점을 가지고 있다.

특히, 특허문헌 1에 경우 연료전지에 사용되는 가습기에 관한 것으로 극지방이나 열대지방 등 가혹한 환경에서도 작동 신뢰성이 보장되는 연료전지용 가습기로 연료전지에 공급되는 작동기체를 가습하기 위해 복수의 집적된 중공사막으로 이루어지는 중공사막 다발이 내장되는 하우징부, 상기 중공사막들의 끝단부를 상기 하우징부에 고정시키며, 상기 하우징부의 내벽면과 기밀 가능하게 접하는 포팅부 및 상기 포팅부의 분할하는 삽입부재가 포함되는 연료전지용 가습기를 제시하고 있다.

즉, 이러한, 가습기에서 중공사막을 고정하기 위해서는 반드시 중공사막 다발의 양단부에 포팅액을 입히고자 포팅(potting) 작업을 수행해야 한다.

그러나, 가습기의 가습 성능에 있어서 중요한 점은 실제 가습을 수행하는 유효 막의 면적이며, 포팅 물질에 의해 포팅된 막 부분(중공사막의 단부)은 실제 가습에 사용되지 않는 부분이다.

기존에는 도 1에 도시된 바와 같이, 멤브레인이 내장된 하우징을 지그에 장착한 후 지그 사이로 포팅액을 주입하는 것으로 액이 정지된 상태에서 포팅(Potting)을 진행하는 것을 알 수 있다.

한편, 특허문헌 2에 경우 연료전지용 가습기의 막 모듈 제조방법에 관한 것으로, 포팅 물질로 인해 실제 가습에 사용되지 않는 막 부분을 줄여 중공사막의 유효 막 부분을 증가시킬 수 있고, 단면상에서 볼 때 중공사막들을 더욱 균일하게 분포시킬 수 있는 연료전지용 가습기의 막 모듈 제조방법을 제공하는데, 케이스의 단부에 포팅캡을 씌우는 단계, 케이스의 내부에 중공사막을 넣는 단계, 및 포팅캡의 내측으로 포팅 물질을 주입 후 경화시켜 포팅부를 형성함으로써 중공사막들의 단부를 고정하는 단계를 포함하는 연료전지용 가습기의 막 모듈 제조방법을 제안하여 포팅캡을 씌운 상태에서 중공사막들의 쏠림 이동을 방지하면서 포팅캡 내부로 주입된 포팅 물질의 중공사막 길이방향으로의 이동을 제한하기 위한 수단이 구비되도록 하여, 중공사막의 길이방향 기준 가운데 쪽을 향하는 포팅부 내측면을 오목한 형상을 제안하였다.

그러나, 좁은 하우징의 공간에 2300 가닥 이상의 다발로 이루어진 멤브레인 다발이 삽입된 하우징을 포팅지그에 장착을 하고 수지 액을 정량 주입하여 포팅을 할 경우, 정지된 포팅액으로 인해 밀집된 멤브레인 사이 및 하우징에 정교하게 포팅되지 못하므로 품질 저하의 문제점이 있다.

따라서, 가습기 완제품의 품질 저하로 제작 비용이 증가되는 문제점이 있으며, 원가 상승의 원인이 된다.

KR 10-2013-0034404 A KR 10-1371905 B1

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 복수의 집적된 중공사막(이하 멤브레인)으로 이루어지는 멤브레인 다발, 상기 멤브레인 다발이 내장되는 케이스부, 상기 케이스부가 내장 되는 하우징부에 포팅액을 투입하여 상기 멤브레인 다발 사이와 케이스 멤브레인 사이 하우징부의 내 벽면 등에 전체적으로 기밀이 가능하게 접합하는 포팅 방법으로 전자기장 및 노즐을 활용하여 포팅액 내부에서 발생하는 다이나믹 웨이브(Dynamic wave)를 통해 멤브레인 다발을 빗질하면서 가습기를 포팅하는 연료전지용 가습기 포팅장치를 제공하고, 이 포팅장치를 이용하여 멤브레인 가닥 준비 - 가열 압착 - 멤브레인 뭉치 형성 - 포팅 - 건조 - 절단하는 각 단계를 통해 연료전지용 가습기의 성능 향상과 더불어 가습기 제품의 품질 향상 및 제조 원가를 절감할 수 있는 연료전지용 가습기 포팅방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가습기의 하우징과 내장된 멤브레인 다발 사이에 기밀 마감하기 위한 포팅액이 수용되는 포팅수조와; 상기 포팅수조의 하부에 위치되며, 전자기장을 발생하는 자기유도부와; 상기 자기유도부를 좌우 방향으로 왕복 이동시키는 구동부와; 상기 포팅수조의 내부 바닥에 구비되며, 상기 구동부와 자기유도부의 유기적인 작동에 의해 좌우 방향으로 왕복 작동하면서 상기 포팅액에 일부 침수된 멤브레인 다발을 빗질하여 멤브레인 다발의 사이에 포팅액을 포팅하는 포팅지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기 포팅장치를 제안한다.

그리고 절단기를 통해 설정된 길이로 멤브레인 가닥을 절단하여 준비하는 준비단계와; 열압착기를 통해 멤브레인 가닥에 포팅하고자 하는 부분을 열압착하는 열압착단계와; 멤브레인 가닥의 열압착부분을 병렬로 뭉쳐 설정 개수의 멤브레인 가닥을 모아 하우징에 관통 설치로 멤브레인 뭉치를 형성하는 뭉치단계와; 포팅장치를 통해 멤브레인 뭉치의 포팅하고자 하는 부분을 포팅액에 담궈 포팅하는 포팅단계와; 건조기를 통해 멤브레인 뭉치의 포팅된 부분을 건조하는 건조단계와; 절단기를 통해 멤브레인 뭉치의 포팅된 부분의 일부를 절단하여 중공사막을 형성하는 절단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기 포팅방법을 제안한다.

여기서, 포팅지그는 상기 자기유도부의 전자기장에 의해 구속되어 상기 자기유도부의 좌우 방향 이동을 따라 좌우 방향으로 이동하는 이동베이스와; 상기 이동베이스의 상부에 연장되는 복수의 지지대와; 상기 지지대의 상단 단부에 각각 형성되어 상기 이동베이스의 좌우 이동시 상기 멤브레인 다발을 향해 포팅액을 분사하는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 다른 포팅지그는 상기 자기유도부의 전자기장에 의해 구속되어 상기 자기유도부의 좌우 방향 이동을 따라 좌우 방향으로 이동하는 이동베이스와; 상기 이동베이스의 상부에 연장되는 복수의 지지대를 포함하여 구성되며, 상기 지지대의 상단 단부에는 상기 이동베이스의 좌우 이동시 상기 멤브레인 다발을 향해 포팅액을 분사하는 노즐부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 전자기장 및 노즐을 활용하여 포팅액 내부에서 발생하는 다이나믹 웨이브(Dynamic wave)를 통해 멤브레인 다발을 빗질하면서 가습기를 포팅하여 성능 향상과 더불어 가습기 제품의 품질 향상 및 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 연료전지용 가습기 포팅장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기 포팅장치의 제1실시예를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기 포팅장치의 제1실시예에 적용되는 포팅지그의 확대 및 작동상태 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기 포팅장치의 제2실시예를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기 포팅장치의 제2실시예에 적용되는 포팅지그의 확대 및 작동상태 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기 포팅장치의 제3실시예를 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기 포팅방법을 나타내는 순서도.
도 8은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기 포팅방법에 적용되는 멤브레인 가열 압착 및 마감 과정을 나타내는 일부 공정도.

본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 구체적인 내용과 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 연료전지용 가습기 포팅장치는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 멤브레인(12) 다발을 내부에 채운 하우징(11)을 포함하는 가습기(10)에 중공사막이 유지될 수 있도록 포팅 작업을 통해 멤브레인(12) 다발과 하우징(11) 사이에 기밀을 형성하는데 제공할 수 있다.

즉, 연료전지용 가습기 포팅장치는 가습기(10)에 포팅 작업을 수행하기 위해 포팅액(PL)이 수용된 포팅수조(100), 상기 포팅수조(100)의 내부에 구비됨과 동시에 상기 포팅액(PL)에 잠수되는 포팅지그(400)를 포함하여 구성되다.

그리고, 상기 포팅수조(100)의 하부에는 전자기장을 발생하는 자기유도부(200)와, 이 자기유도부(200)를 좌우 방향으로 왕복 이동시키는 구동부(300)를 더 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 5에 의하면, 포팅수조(100)는 가습기(10)의 하우징(11)과 내장된 멤브레인(12) 다발 사이에 기밀 마감하기 위한 포팅액(PL)이 수용된다.

여기서, 가습기(10)를 포팅하기 위해 가습기(10)의 하우징(11)을 포팅수조(100)의 상부에 수직으로 설치 구비하여 멤브레인(12) 다발의 단부가 포팅액(PL)의 수면에 위에 위치된 상태에서 수직 이동을 통해 멤브레인(12) 다발을 포팅액(PL)에 소정의 깊이로 잠기게 하여 하우징(11)이 멤브레인(12) 다발의 사이에 포팅한 후 고형화로 기밀을 유지할 수 있다.

다만, 기존에는 멤브레인(12) 다발을 포팅액(PL)에 소정의 깊이로 잠기게 할 때 표면장력에 의해 멤브레인(12)과 멤브레인(12) 사이에 포팅액(PL)이 습동되지 않아 완전한 기밀성을 유지할 수 없다.

따라서, 멤브레인(12) 다발을 포팅액(PL)에 소정의 깊이로 잠기게 한 상태에서 멤브레인(12) 다발의 단부를 빗질 하듯이 쓸어내어 멤브레인(12) 다발 사이 간격을 임시적으로 벌려 멤브레인(12) 다발이 사이에 포팅액(PL)을 용이하게 침입시킬 수 있다.

상기와 같이, 멤브레인(12) 다발 사이에 포팅액(PL)이 습동할 수 있도록 포팅수조(100)에 수용된 포팅액(PL)에 잠수하여 좌우로 왕복 이동하면서 멤브레인(12) 다발을 빗질 하는 포팅지그(400)와, 포팅수조(100)의 하측 외부에 자기유도부(200)를 구비하여 전자기장으로 포팅지그(400)를 구속하고, 구동부(300)의 구동을 통해 자기유도부(200)를 좌우 왕복 이동시켜 자기유도부(200)에 구속된 포팅지그(400)를 좌우로 왕복 이동시킬 수 있다.

이에 따라, 자기유도부(200)는 상기 포팅수조(100)의 하부에 위치되며, 전자기장을 발생하여 자성 또는 금속성으로 이루어진 포팅지그(400)를 전자기장으로 구속한다.

즉, 자기유도부(200)에 전자기장이 발생하면, 전자기장에 의해 포팅수조(100)의 바닥(110)을 사이에 두고 자기유도부(200)에 포팅지그(400)가 구속되어 자기유도부(200)의 좌우 이동과 함께 포팅지그(400) 역시 좌우 이동하게 되고, 자기유도부(200)에 전자기장이 해제되면 전자기장에 의핸 포팅지그(400)의 구속을 해제할 수 있다.

이때, 구동부(300)는 유압 또는 공압으로 스트로크 하는 실린더 또는 솔레노이드 등 왕복 작동이 가능한 장치로 제공하여 상기 자기유도부(200)를 좌우 방향으로 왕복 이동시킬 수 있다.

여기서, 포팅지그(400)는 상기 포팅수조(100)의 내부 바닥(110)에 구비되어 포팅액(PL)에 잠수한 상태에서 좌우로 이동이 가능하다.

상기 구동부(300)와 자기유도부(200)의 유기적인 작동에 의해 좌우 방향으로 왕복 작동하면서 상기 포팅액(PL)에 일부 침수된 멤브레인(12) 다발을 빗질하여 멤브레인(12) 다발의 사이에 포팅액(PL)을 포팅할 수 있다.

한편, 포팅지그(400)의 구조는 다음에 두 가지 실시예로 설명한다.

<제1실시예>

도 2 및 도 3에 의하면, 상기 포팅지그(400)는 이동베이스(410), 지지대(420) 및 노즐(450)을 포함하는 구성될 수 있다.

이동베이스(410)는 상기 자기유도부(200)의 전자기장에 의해 구속되어 상기 자기유도부(200)의 좌우 방향 이동을 따라 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 소정의 넓이를 갖는 패널로 금속 재질로 이루어지거나 자석이 내장될 수 있다.

그리고, 지지대(420)는 상기 이동베이스(410)의 상부에 길이 방향을 따라 동일 간격 또는 일정 간격으로 복수 개를 배치할 수 있다.

이때, 상기 지지대(420)의 상단 단부에 노즐(450)이 각각 형성될 수 있다.

여기서, 노즐(450)은 상기 이동베이스(410)의 좌우 이동시 상기 멤브레인(12) 다발을 향해 포팅액(PL)을 분사할 수 있다.

상기 노즐(450)은 지지대(420)의 단부 형성되는 유도하판(451), 상기 유도하판(451)의 상부에 이격되는 유도상판(453)으로 이루어져 유도하판(451) 및 유도상판(453)의 조합으로 내경이 넓은 입구(455)와 상대적으로 내경이 좁은 출구(456)를 갖는 통로(457)를 형성할 수 있다.

즉, 이동베이스(410)의 좌우 이동을 통해 통로(457)를 따라 베르누이 법칙으로 포팅액(PL)이 입구(455)에서 출구(456)로 상기 멤브레인(12) 다발로 포팅액(PL)을 배출할 수 있다.

제1실시예 구성의 작동 구조를 살펴보면, 다음과 같다.

구동부(300)의 스트로크를 통해 자기유도부(200)를 좌우 방향으로 이동시키고 자기유도부(200)에는 제공되는 전기에 의해 전자기장을 발생하여 포팅수조(100)의 내부에 구비된 포팅지그(400)를 구속한다.

즉, 구동부(300), 자기유도부(200), 포팅지그(400)의 유기적인 결합관계를 통해 포팅수조(100)의 포팅액(PL)에 포팅지그(400)가 잠수한 상태에서 좌우로 왕복이동하여 노즐(450)의 출구(456) 부분이 멤브레인(12) 다발을 빗질하면서 포팅액(PL)이 베르누이 법칙에 의해 통로(457)를 따라 멤브레인(12)의 사이에 포팅액(PL)을 분사하여 멤브레인(12)과 하우징(11) 사이 기밀을 정교하게 유지할 수 있다.

<제2실시예>

도 4 및 도 5에 의하면, 포팅지그(400)는 이동베이스(410), 지지대(420) 및 노즐부(430)를 포함하여 구성될 수 있다.

이동베이스(410)는 상기 자기유도부(200)의 전자기장에 의해 구속되어 상기 자기유도부(200)의 좌우 방향 이동을 따라 좌우 방향으로 이동할 수 있다.

여기서, 이동베이스(410)는 상기 자기유도부(200)의 전자기장에 의해 구속되어 상기 자기유도부(200)의 좌우 방향 이동을 따라 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 소정의 넓이를 갖는 패널로 금속 재질로 이루어지거나 자석이 내장될 수 있다.

이때, 상기 지지대(420)의 상단 단부에 노즐부(430)가 각각 형성될 수 있다.

여기서, 노즐부(430)는 상기 이동베이스(410)의 좌우 이동시 상기 멤브레인(12) 다발을 향해 포팅액(PL)을 분사할 수 있다.

이때, 노즐부(430)는 도 5에 도시와 같이, 회전롤러(440)와 노즐(450)을 포함하여 구성된다.

회전롤러(440)는 상기 지지대(420)의 단부에 수평으로 회전 구비된다.

노즐(450)은 상기 회전롤러(440)의 외주면에 방사 방향으로 돌출 형성되어 상기 이동베이스(410)의 좌우 이동시 상기 회전롤러(440)와 함께 회전하면서 상기 멤브레인(12) 다발을 향해 포팅액(PL)을 분사할 수 있다.

한편, 노즐(450)은 상기 지지대(420)의 단부 또는 회전롤러(440)에 형성되는 유도하판(451)과, 상기 유도하판(451)의 상부에 이격되는 유도상판(453)으로 이루어진다.

노즐(450)에는 포팅액(PL)이 유입되는 입구(455)와 상기 멤브레인(12) 다발로 포팅액(PL)을 배출하는 출구(456)를 포함하는 통로(457)가 형성될 수 있다.

제2실시예 구성의 작동 구조를 살펴보면, 다음과 같다.

이때, 이동베이스(410)의 좌우 왕복 이동을 통해 유체 저항에 의해 바람개비 방식으로 회전롤러(440)가 회전함에 따라 회전롤러(440)와 함께 노즐(450)이 함께 회전하면서 베르누이 법칙에 의해 포팅액(PL)이 통로(457)를 따라 입구(455)에서 출구(456)로 배출하면서 포팅액(PL)을 멤브레인(12) 다발에 정교하게 포팅할 수 있다.

부가적으로 자기유도부(200)의 전자기장에 의해 포팅액(PL)의 수면에는 형성되는 다이나믹웨이브(DW)에 의해 물결침에 따라 포팅액(PL)의 수면보다 상대적으로 더 높이 멤브레인에 포팅 처리할 수 있다.

<제3실시예>

도 6에 의하면, 포팅수조(100)의 하부 바깥쪽에 진동장치(500)를 구성하고 제1실시예 및 제2실시예와는 달리 포팅수조(100)의 내부에 피팅지그(400)를 필요로 하지 않고, 진동장치(500)의 진동만으로 다이나믹웨이브(DW)를 형성하여 포팅액(PL)을 수면보다 상대적으로 높을 물결을 쳐 멤브레인(12) 가닥 사이사이에 용이하게 포팅 처리할 수 있다.

이때, 포팅수조(100)의 상단에 하우징(11)을 관통하여 멤브레인을 삽입 설치하여 포팅수조(100)의 포팅액(PL)을 정량의 30%~50% 정도 투입하고, 하부에 진동장치(500)를 통해 포팅수조(100) 및 하우징(11)을 진동시키면서, 나머지 포팅액의 잔량을 투입하고, 포팅액이 추가된 상태에서 약 3~10분 정도 추가로 진동하여 포팅을 진행하는 공정을 수행할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 연료전지용 가습기 포팅장치를 이용하는 포팅방법에 대하여 설명한다.

본 발명은 멤브레인 롤 공급장치(공급기), 멤브레인 가닥 피딩장치(피팅기), 멤브레인 가열압착장치(열압착기), 멤브레인 절단장치(절단기), 길이 감지장치(센서), 멤브레인 수량 카운팅 장치(카운터), 멤브레인 적재장치(트레이)로 구성될 수 있다.

상기한 구성을 이용하여 절단 - 열압착 - 뭉치 - 포팅 - 건조 - 절단 순으로 수행할 수 있다.

도 7 및 도 8에 의하면, 절단기를 통해 설정된 길이로 멤브레인 가닥을 절단하여 준비하는 준비단계(S100)를 수행한다.

이때, 멤브레인 가닥에서 포팅하고자 하는 포팅길이(L1)를 미리 설정하고, 멤브레인 가닥의 전체 길이를 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, 열압착기(20)를 통해 멤브레인 가닥에 포팅하고자 하는 부분의 일 부분에 포팅액이 관입되지 않는 열압착길이(L2)만큼 열압착하는 열압착단계(S200)를 수행한다.

멤브레인 가닥의 열압착부분(12a)을 병렬로 뭉쳐 설정 개수의 멤브레인 가닥을 모아 하우징(11)에 관통 설치로 멤브레인 뭉치를 형성하는 뭉치단계(S300)를 수행한다.

다음으로, 포팅장치를 통해 멤브레인 뭉치의 포팅하고자 하는 부분을 포팅액에 담궈 포팅하는 포팅단계(S500)를 수행한다.

이때, 제1실시 내지 제3실시에 적용되는 포팅장치를 이용하여 포팅단계(S500)를 수행하는 것이 바람직하다.

건조기를 통해 멤브레인 뭉치의 포팅된 부분을 건조하는 건조단계(S600)와; 절단기를 통해 멤브레인 뭉치의 포팅된 부분의 일부를 절단하여 중공사막을 형성하는 절단단계(S700)를 순차적으로 수행한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 전자기장 및 노즐을 활용하여 포팅액 내부에서 발생하는 다이나믹 웨이브(Dynamic wave)를 통해 멤브레인(12) 다발을 빗질하면서 가습기를 포팅하여 성능 향상과 더불어 가습기 제품의 품질 향상 및 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 물탱크 상판테두리의 보강구조는 이에 한정되지 않는다. 그리고 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다", 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능하다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 가습기 11: 하우징
12: 멤브레인 100: 포팅수조
200: 자기유도부 300: 구동부
400: 포팅지그 410: 이동베이스
420: 지지대 430: 노즐부
440: 회전롤러 450: 노즐
451: 유도하판 453: 유도상판
455: 입구 456: 출구
457: 통로 500: 진동장치
PL: 포팅액 DW: 다이나믹웨이브

Claims

가습기(10)의 하우징(11)과 내장된 멤브레인(12) 다발 사이에 기밀 마감하기 위한 포팅액(PL)이 수용되는 포팅수조(100)와;
상기 포팅수조(100)의 하부에 위치되며, 전자기장을 발생하는 자기유도부(200)와;
상기 자기유도부(200)를 좌우 방향으로 왕복 이동시키는 구동부(300)와;
상기 포팅수조(100)의 내부 바닥(110)에 구비되며, 상기 구동부(300)와 자기유도부(200)의 유기적인 작동에 의해 좌우 방향으로 왕복 작동하면서 상기 포팅액(PL)에 일부 침수된 멤브레인(12) 다발을 빗질하여 멤브레인(12) 다발의 사이에 포팅액(PL)을 포팅하는 포팅지그(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기 포팅장치.
청구항 1에 있어서,
상기 포팅지그(400)는,
상기 자기유도부(200)의 전자기장에 의해 구속되어 상기 자기유도부(200)의 좌우 방향 이동을 따라 좌우 방향으로 이동하는 이동베이스(410)와;
상기 이동베이스(410)의 상부에 연장되는 복수의 지지대(420)와;
상기 지지대(420)의 상단 단부에 각각 형성되어 상기 이동베이스(410)의 좌우 이동시 상기 멤브레인(12) 다발을 향해 포팅액(PL)을 분사하는 노즐(450)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기 포팅장치.
청구항 1에 있어서,
상기 포팅지그(400)는,
상기 자기유도부(200)의 전자기장에 의해 구속되어 상기 자기유도부(200)의 좌우 방향 이동을 따라 좌우 방향으로 이동하는 이동베이스(410)와;
상기 이동베이스(410)의 상부에 연장되는 복수의 지지대(420)를 포함하여 구성되며,
상기 지지대(420)의 상단 단부에는,
상기 이동베이스(410)의 좌우 이동시 상기 멤브레인(12) 다발을 향해 포팅액(PL)을 분사하는 노즐부(430)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기 포팅장치.
청구항 3에 있어서,
상기 노즐부(430)는,
상기 지지대(420)의 단부에 수평으로 회전 구비되는 회전롤러(440)와;
상기 회전롤러(440)의 외주면에 방사 방향으로 돌출 형성되어 상기 이동베이스(410)의 좌우 이동시 상기 회전롤러(440)와 함께 회전하면서 상기 멤브레인(12) 다발을 향해 포팅액(PL)을 분사하는 노즐(450)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기 포팅장치.
청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
상기 노즐(450)은,
상기 지지대(420)의 단부 또는 회전롤러(440)에 형성되는 유도하판(451)과;
상기 유도하판(451)의 상부에 이격되는 유도상판(453)으로 이루어져
포팅액(PL)이 유입되는 입구(455)와 상기 멤브레인(12) 다발로 포팅액(PL)을 배출하는 출구(456)를 포함하는 통로(457)를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기 포팅장치.
청구항 1에 있어서,
상기 포팅수조(100)의 하부에는,
포팅액(PL)을 수면보다 상대적으로 높을 물결을 쳐 멤브레인(12) 가닥 사이에 포팅 처리할 수 있도록 진동만으로 다이나믹웨이브(DW)를 형성하는 진동장치(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기 포팅장치.
청구항 1 또는 청구항 6에 의해 구성된 연료전지용 가습기 포팅장치를 이용한 포팅방법에 있어서,
절단기를 통해 설정된 길이로 멤브레인 가닥을 절단하여 준비하는 준비단계(S100)와;
열압착기를 통해 멤브레인 가닥에 포팅하고자 하는 부분을 열압착하는 열압착단계(S200)와;
멤브레인 가닥의 열압착부분을 병렬로 뭉쳐 설정 개수의 멤브레인 가닥을 모아 하우징(11)에 관통 설치로 멤브레인 뭉치를 형성하는 뭉치단계(S300)와;
포팅장치를 통해 멤브레인 뭉치의 포팅하고자 하는 부분을 포팅액에 담궈 포팅하는 포팅단계(S500)와;
건조기를 통해 멤브레인 뭉치의 포팅된 부분을 건조하는 건조단계(S600)와;
절단기를 통해 멤브레인 뭉치의 포팅된 부분의 일부를 절단하여 중공사막을 형성하는 절단단계(S700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기 포팅방법.