KR102622265B1 - Cartridge for membrane humidifier - Google Patents
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Abstract
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지는, 중공사막이 내장되는 내부공간을 구비하되 상기 내부공간의 천장면에 개구부가 형성되는 카트리지 하우징과, 상기 개구부를 덮도록 결합되는 메쉬와, 상기 내부공간에 수직으로 세워지되 상기 중공사막의 길이방향과 나란하게 배열되는 하나 이상의 지지판과, 상기 중공사막의 길이방향과 교차하는 방향으로 배열되며 상기 지지판의 상단에 결합되는 다수 개의 리브를 포함하며, 상기 메쉬는 상기 지지판 및 리브와 일체로 결합된다. 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지를 이용하면, 중공사막으로 공급되는 습윤공기가 모든 구역에 걸쳐 균일한 속도로 유동될 수 있고, 제품의 경량화가 가능해진다는 장점이 있다.A cartridge for a membrane humidifier according to the present invention for achieving the above object includes a cartridge housing having an internal space in which a hollow fiber membrane is embedded and an opening formed on the ceiling of the internal space, and a cartridge housing coupled to cover the opening. A mesh, one or more support plates that stand vertically in the internal space and are arranged in parallel with the longitudinal direction of the hollow fiber membrane, and a plurality of ribs arranged in a direction intersecting the longitudinal direction of the hollow fiber membrane and coupled to the top of the support plate It includes, and the mesh is integrally coupled with the support plate and ribs. Using the cartridge for a membrane humidifier according to the present invention has the advantage that moist air supplied to the hollow fiber membrane can flow at a uniform speed throughout all areas, making it possible to reduce the weight of the product.
Description
본 발명은 내부에 중공사막이 삽입되는 막가습기용 카트리지에 관한 것으로서, 더 상세하게는 중공사막으로 공급되는 습윤공기가 모든 구역에 걸쳐 균일한 속도로 유동하도록 구성되는 막가습기용 카트리지에 관한 것이다.The present invention relates to a cartridge for a membrane humidifier in which a hollow fiber membrane is inserted, and more specifically, to a cartridge for a membrane humidifier configured to allow moist air supplied to the hollow fiber membrane to flow at a uniform speed throughout all areas.
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. A fuel cell is a power-generating battery that produces electricity by combining hydrogen and oxygen. Unlike general chemical cells such as batteries or storage batteries, fuel cells have the advantage of being able to continuously produce electricity as long as hydrogen and oxygen are supplied, and have the advantage of being twice as efficient as internal combustion engines because there is no heat loss. Additionally, because the chemical energy generated by the combination of hydrogen and oxygen is directly converted into electrical energy, pollutant emissions are low. Therefore, fuel cells are not only environmentally friendly, but also have the advantage of reducing concerns about resource depletion due to increased energy consumption.
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.Depending on the type of electrolyte used, these fuel cells are largely divided into polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC), phosphoric acid fuel cells (PAFC), molten carbonate fuel cells (MCFC), and solid oxide fuel cells ( SOFC), and alkaline fuel cell (AFC). Each of these fuel cells operates on fundamentally the same principle, but the type of fuel used, operating temperature, catalyst, electrolyte, etc. are different. Among these, polymer electrolyte fuel cells are known to be the most promising not only for small-scale stationary power generation equipment but also for transportation systems because they operate at lower temperatures than other fuel cells and can be miniaturized due to their 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 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 polymer electrolyte fuel cells 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 dries, power generation efficiency rapidly decreases. Methods for humidifying the polymer electrolyte membrane include 1) a bubbler humidification method that supplies moisture by filling a pressure vessel with water and passing the target gas through a diffuser; 2) the amount of moisture supplied for the fuel cell reaction There is a direct injection method that calculates and supplies moisture directly to the gas flow pipe through a solenoid valve, and 3) a humidifying membrane method that supplies moisture to the gas fluidized bed using a polymer separation membrane.
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 장점이 있다.Among these, the humidifying membrane method, which humidifies the polymer electrolyte membrane by providing water vapor to the gas supplied to the polymer electrolyte membrane using a membrane that selectively transmits only the water vapor contained in the exhaust gas, has the advantage of being able to lighten and miniaturize the humidifier.
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.When forming a module, the selectively permeable membrane used in the humidifying membrane method is preferably a hollow fiber membrane with a large permeable area per unit volume. In other words, when manufacturing a humidifier using a hollow fiber membrane, high integration of the hollow fiber membrane with a large contact surface area is possible, so that sufficient humidification of the fuel cell can be achieved even in a small capacity, low-cost materials can be used, and high temperature discharge from the fuel cell is possible. It has the advantage that the moisture and heat contained in the unreacted gas can be recovered and reused through a humidifier.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 연료전지용 막가습기에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a conventional membrane humidifier for fuel cells will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 종래의 연료전지용 막가습기의 분해사시도이고, 도 2는 카트리지로 공급되는 습윤공기의 유속을 도시한다.Figure 1 is an exploded perspective view of a conventional membrane humidifier for fuel cells, and Figure 2 shows the flow rate of moist air supplied to the cartridge.
연료전지용 막가습기는, 습윤공기 유입구(11)와 습윤공기 배출구(12)와 건조공기 유입구(13)와 건조공기 배출구(14)를 구비하는 하우징(10)과, 다수 개의 중공사막(30)이 내장된 중공관 형상으로 형성되되 천장면과 바닥면에 다수 개의 통기공이 형성되어 상기 하우징(10) 내부에 인입되는 카트리지(20)를 기본 구성요소로 구비한다.The membrane humidifier for fuel cells includes a housing (10) having a wet air inlet (11), a wet air outlet (12), a dry air inlet (13), and a dry air outlet (14), and a plurality of hollow fiber membranes (30). The basic component includes a
이때, 상기 중공사막(30) 카트리지(20) 내측면의 길이방향 일측(도 1에서는 전방측)과 상기 중공사막(30) 외측면의 길이방향 일측(도 1에서는 전방측) 사이와, 상기 중공사막(30) 카트리지(20) 내측면의 길이방향 타측(도 1에서는 후방측)과 상기 중공사막(30) 외측면의 길이방향 타측(도 1에서는 후방측) 사이는 포팅부(40)에 의해 밀폐된다.At this time, between one longitudinal side of the inner surface of the
상기 습윤공기 유입구(11)를 통해 하우징(10) 내부로 유입된 습윤공기는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 카트리지(20)의 상면에 형성된 통기공(21)을 통해 카트리지(20) 내부로 유입되어 중공사막(30)과 접촉된 후, 상기 카트리지(20)의 저면에 형성된 통기공을 통해 카트리지(20) 외부로 유출되어 상기 습윤공기 배출구(12)를 통해 하우징(10) 외부로 배출된다. 또한 상기 건조공기 유입구(13)를 통해 하우징(10) 내부로 유입된 건조공기는 종공사막의 전방측 입구로 유입되어 상기 중공사막(30)의 내부를 통과한 후 건조공기 배출구(14)를 통해 외부로 배출된다. 습윤공기가 중공사막(30)의 외측면을 타로 흐르고 건조공기가 중공사막(30)의 내측면을 타고 흐르는 동안 상기 습윤공기 내의 수분은 중공사막(30)을 투과하여 건조공기로 전달된다.The wet air flowing into the
이때, 카트리지(20)로 습윤공기를 공급하는 습윤공기 유입구(11)는 상기 카트리지(20)의 상면 중 어느 일측에 치우치도록 설치되므로, 상기 습윤공기 유입구(11)를 통해 제공되는 습윤공기는 카트리지(20) 전체에 걸쳐 고르게 분배되지 못하고, 도 2에 도시된 바와 같이 카트리지(20)의 어느 일측으로 집중 공급된다는 문제점 즉, 습윤공기의 유량 분배가 고르게 구현되지 못한다는 문제점이 있다.At this time, the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 중공사막으로 공급되는 습윤공기가 모든 구역에 걸쳐 균일한 속도로 유동하도록 구성되는 막가습기용 카트리지를 제공하는데 목적이 있다.The present invention was proposed to solve the above problems, and its purpose is to provide a cartridge for a membrane humidifier configured to allow moist air supplied to a hollow fiber membrane to flow at a uniform speed throughout all areas.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지는, 중공사막이 내장되는 내부공간을 구비하되, 상기 내부공간의 천장면에 개구부가 형성되는 카트리지 하우징; 및 상기 개구부를 덮도록 결합되는 메쉬;를 포함한다.A cartridge for a membrane humidifier according to the present invention for achieving the above object includes: a cartridge housing having an internal space in which a hollow fiber membrane is embedded, and an opening formed in the ceiling of the internal space; and a mesh coupled to cover the opening.
상기 내부공간의 바닥판에 다수 개의 배출공이 형성된다.A plurality of discharge holes are formed in the bottom plate of the internal space.
상기 카트리지 하우징은, 상기 내부공간에 수직으로 세워지되 상기 중공사막의 길이방향과 나란하게 배열되는 하나 이상의 지지판을 구비하고, 상기 메쉬는 상기 지지판의 상부에 결합된다.The cartridge housing is provided with one or more support plates that stand vertically in the internal space and are arranged in parallel with the longitudinal direction of the hollow fiber membrane, and the mesh is coupled to the upper part of the support plates.
상기 지지판에는 다수 개의 통기공이 형성된다.A plurality of ventilation holes are formed in the support plate.
상기 카트리지 하우징은, 상기 중공사막의 길이방향과 교차하는 방향으로 배열되며 상기 지지판의 상단에 결합되는 다수 개의 리브를 더 포함하고, 상기 메쉬는 상기 지지판 및 리브와 일체로 결합된다.The cartridge housing further includes a plurality of ribs arranged in a direction intersecting the longitudinal direction of the hollow fiber membrane and coupled to an upper end of the support plate, and the mesh is integrally coupled with the support plate and the ribs.
상기 카트리지 하우징과 메쉬는 이중사출 공정을 통해 일체로 제작된다.The cartridge housing and mesh are manufactured as one piece through a double injection process.
상기 리브의 상단 높이는 상기 메쉬의 상면 높이보다 높게 형성된다.The top height of the rib is formed to be higher than the top height of the mesh.
상기 메쉬는, 습공기 유입구와 가까운 부위의 눈크기가 상기 습공기 유입구와 먼 부위의 눈크기보다 작게 형성된다.The mesh is formed so that the eye size of the area close to the wet air inlet is smaller than the eye size of the area far from the wet air inlet.
상기 메쉬는, 습공기 유입구와 가까운 지점에 위치되는 제1 메쉬부와, 상기 제1 메쉬부보다 상기 습공기 유입구와 먼 지점에 위치되는 제2 메쉬부와, 상기 제2 메쉬부보다 상기 습공기 유입구와 먼 지점에 위치되는 제3 메쉬부로 구성되되, 상기 제2 메쉬부는 상기 제1 메쉬부보다 눈크기가 크고, 상기 제3 메쉬부는 상기 제2 메쉬부보다 눈크기가 크게 형성된다.The mesh includes a first mesh part located at a point closer to the wet air inlet, a second mesh part located at a point farther from the wet air inlet than the first mesh part, and a second mesh part farther from the wet air inlet than the second mesh part. It consists of a third mesh part located at a point, wherein the second mesh part has an eye size larger than that of the first mesh part, and the third mesh part has an eye size larger than that of the second mesh part.
상기 개구부는 상기 내부공간의 천장면과 바닥면에 상호 마주보도록 한 쌍으로 형성되고, 상기 메쉬는 상기 한 쌍의 개구부를 각각 덮도록 한 쌍으로 구비된다.The openings are formed in pairs to face each other on the ceiling and floor of the interior space, and the mesh is provided in pairs to cover each of the pair of openings.
상기 카트리지 하우징은 상하 대칭 형상으로 형성된다.The cartridge housing is formed in a vertically symmetrical shape.
본 발명에 의한 막가습기용 카트리지를 이용하면, 중공사막으로 공급되는 습윤공기가 모든 구역에 걸쳐 균일한 속도로 유동될 수 있고, 제품의 경량화가 가능해진다는 장점이 있다.Using the cartridge for a membrane humidifier according to the present invention has the advantage that moist air supplied to the hollow fiber membrane can flow at a uniform speed throughout all areas, making it possible to reduce the weight of the product.
도 1은 종래의 연료전지용 막가습기의 분해사시도이다.
도 2는 카트리지로 공급되는 습윤공기의 유속을 도시한다.
도 3은 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지에 포함되는 카트리지 하우징의 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지의 횡방향 단면사시도 및 단면확대도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지의 종방향 단면사시도 및 단면확대도이다.
도 9는 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지 제2 실시예에 포함되는 메쉬의 평면도이다.Figure 1 is an exploded perspective view of a conventional membrane humidifier for fuel cells.
Figure 2 shows the flow rate of moist air supplied to the cartridge.
Figure 3 is a perspective view of a cartridge for a membrane humidifier according to the present invention.
Figure 4 is a perspective view of the cartridge housing included in the cartridge for a membrane humidifier according to the present invention.
Figures 5 and 6 are a horizontal cross-sectional perspective view and an enlarged cross-sectional view of the cartridge for a membrane humidifier according to the present invention.
Figures 7 and 8 are a longitudinal cross-sectional perspective view and an enlarged cross-sectional view of the cartridge for a membrane humidifier according to the present invention.
Figure 9 is a plan view of the mesh included in the second embodiment of the cartridge for a membrane humidifier according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a cartridge for a membrane humidifier according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 3은 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지에 포함되는 카트리지 하우징의 사시도이다.Figure 3 is a perspective view of a cartridge for a membrane humidifier according to the present invention, and Figure 4 is a perspective view of a cartridge housing included in the cartridge for a membrane humidifier according to the present invention.
본 발명에 의한 막가습기용 카트리지(100)는 내부에 중공사막(200)이 인입되어(도 5 내지 도 8 참조) 습윤공기 내의 수분이 건조공기로 전달될 수 있도록 하는 제품으로서, 중공사막(200)이 내장되는 내부공간(112)을 구비하되 상기 내부공간(112)의 천장면에 개구부(114)가 형성되는 카트리지 하우징(110)과, 상기 개구부(114)를 덮도록 결합되는 메쉬(120)를 기본 구성요소로 구비한다.The
이때, 도 1에 도시된 종래의 카트리지(20)와 같이 모든 부위가 플라스틱 사출품으로 제작되면, 습윤공기 유입을 위한 유입구의 크기가 일정 크기 이상으로 크게 제작될 수 밖에 없으므로, 도 2에 도시된 바와 같이 각 부위별 습윤공기 유량 및 유속이 상이하게 나타날 수 밖에 없다.At this time, if all parts are manufactured from plastic injection moldings like the
그러나 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지(100)는 습윤공기가 유입되는 부위가 상면이 상대적으로 눈 크기가 작은 메쉬(120)로 제작되므로, 상기 카트리지 하우징(110)의 상면으로 제공된 습윤공기가 상기 메쉬(120) 전체에 걸쳐 고르게 통과하게 된다는 장점이 있다. 즉, 습윤공기 유입부가 메쉬(120)로 제작되면 습윤공기가 카트리지 내부로 유입되는 속도(더 명확하게는 습윤공기가 메쉬(120)를 통과하는 속도)가 이전에 비해 감소되므로, 도 2에 도시된 바와 같이 카트리지의 우측 상면으로 습윤공기가 집중적으로 공급하도록 구성된다 하더라도 상기 카트리지의 우측 상면으로 공급된 습윤공기가 모두 메쉬(120)의 우측 일부로만 통과하지 못하게 된다. 따라서 상기 메쉬(120)의 우측으로 공급된 습윤공기는 메쉬(120) 전체에 걸쳐 고르게 통과하게 되고, 이에 따라 상기 습윤공기가 모든 중공사막(200)에 균등하게 접촉됨으로써 건조공기와의 습도 조절 성능이 현저히 향상되는 효과를 얻을 수 있게 된다.However, since the
이때, 상기 중공사막(200)을 하향으로 통과한 습윤공기가 원활하게 배출될 수 있도록 상기 내부공간(112)의 바닥판에 다수 개의 배출공(116)이 형성되는데, 이와 같은 배출공(116)은 종래의 막가습기에도 실질적으로 동일하게 적용되고 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.At this time, a plurality of
한편, 상기 메쉬(120)는 플라스틱 사출물에 비해 강도가 낮으므로, 습윤공기 유동압이 큰 경우 상기 메쉬(120)가 하향으로 처지는 현상이 발생될 수 있다. 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지(100)는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상기 내부공간(112)에 수직으로 세워지는 하나 이상의 지지판(130)을 구비함이 바람직하다. 이때 상기 지지판(130)은 중공사막(200) 내부를 흐르는 건조공기의 유동에 방해가 되지 아니하도록 상기 중공사막(200)의 길이방향과 나란하게 배열되며, 상기 메쉬(120)는 상기 지지판(130)의 상부에 고정 결합된다.Meanwhile, since the
이와 같이 상기 메쉬(120)가 지지판(130)의 상부에 결합되면, 상기 메쉬(120)에 하향으로 외력이 인가되더라도 상기 메쉬(120)는 지지판(130)에 의해 지지되어 하향으로 처지지 아니하게 된다는 장점이 있다.In this way, when the
한편, 습공기가 유입되는 부위 전체가 메쉬(120)로 덮여진다 하더라도 메쉬(120)의 좌측과 우측의 습공기 유량에는 미차가 발생될 수 있으므로, 상기 내부공간(112) 내부의 습공기 유량이 모든 구역에 걸쳐 고르게 분산되기 위해서는 상기 내부공간(112)으로 유입된 습공기가 상기 카트리지의 폭방향으로 어느 정도 유동 가능함이 바람직하다. 그러나 본 실시예에 도시된 바와 같이 다수 개의 지지판(130)이 수직으로 세워지면 상기 지지판(130)이 습공기의 유동을 차단하는 역할을 하게 되는 문제가 발생된다.On the other hand, even if the entire area where wet air flows is covered with the
본 발명에 의한 막가습기용 카트르지는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상기 지지판(130)에는 다수 개의 통기공(미도시)이 형성됨이 바람직하다. 이때 상기 통기공이 너무 과도하게 크고 많이 형성되면 상기 지지판(130)의 구조적 강도가 떨어지는 문제가 발생될 수 있으므로, 상기 통기공의 규격이나 갯수는 습공기 유량의 유동압력이나 유속, 분포도 등 여러가지 조건에 따라 적절하게 설정됨이 바람직하다.In order to solve the above problems, the cartridge for a membrane humidifier according to the present invention preferably has a plurality of ventilation holes (not shown) formed in the
또한, 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지(100)는 메쉬(120)가 더욱 견고하게 고정될 수 있도록, 상기 중공사막(200)의 길이방향과 교차하는 방향으로 배열되어 상기 지지판(130)의 상단에 결합되는 다수 개의 리브(140)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
이때 상기 메쉬(120)는 상기 지지판(130) 및 리브(140)와 일체로 결합므로, 본 실시예에 도시된 바와 같이 다수 개의 지지판(130)과 다수 개의 리브(140)가 직각으로 교차하도록 배열되면 상기 메쉬(120)는 모든 영역이 안정적으로 고정될 수 있다는 장점이 있다.At this time, the
상기 메쉬(120)가 지지판(130) 및 리브(140)에 결합되는 구조에 대해서는 이하 도 5 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.The structure in which the
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지(100)의 횡방향 단면사시도 및 단면확대도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지(100)의 종방향 단면사시도 및 단면확대도이다.Figures 5 and 6 are a horizontal cross-sectional perspective view and an enlarged cross-sectional view of the
본 발명에 포함되는 메쉬(120)는 상기 카트리지 하우징(110)과 별도로 제작된 후 별도의 결합공정을 통해 결합되도록 구성될 수도 있고, 한 번의 이중사출 공정을 통해 상기 카트리지 하우징(110) 일체로 제작될 수도 있는데, 메쉬(120)의 결합력 향상 및 제조공정 단순화를 위해 상기 메쉬(120)는 이중사출 공정을 통해 카트리지 하우징(110)과 일체로 제작됨이 바람직하다.The
이때 상기 리브(140)의 상단 높이 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 메쉬(120)의 상면 높이보다 높게 형성됨이 바람직하다. 이와 같이 상기 리브(140)가 메쉬(120)의 상면보다 상향으로 돌출되도록 구성되면, 상기 카트리지 하우징(110)의 상측으로 다른 물체가 충돌하였을 때 상기 리브(140)가 메쉬(120)를 보호하는 역할을 하게 되므로, 상기 메쉬(120)의 손상 우려를 줄일 수 있다는 장점이 있다.At this time, the height of the top of the
본 실시예에서는 상기 리브(140)가 지지벽과 직각으로 교차하도록 배열되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 리브(140)는 메쉬(120)를 안정적으로 보호하고 고정시킬 수 있다면 어떠한 패턴으로도 배열될 수 있다.In this embodiment, only the case where the
한편, 상기 지지벽이 카트리지 하우징(110)의 선단과 후단 끝까지 연장되도록 형성되면, 상기 카트리지 하우징(110)의 선단과 후단에 각각 결합되는 포팅부(300)와 간섭될 우려가 있으므로, 상기 지지벽은 상기 카트리지 하우징(110)에 결합되는 포팅부(300)와 일정거리 이격되도록 형성됨이 바람직하다.On the other hand, if the support wall is formed to extend to the front and rear ends of the
도 9는 본 발명에 의한 막가습기용 카트리지(100) 제2 실시예에 포함되는 메쉬(120)의 평면도이다.Figure 9 is a plan view of the
본 발명에 의한 막가습기용 카트리지(100)는 카트리지 하우징(110)의 개구부(114)에 메쉬(120)가 결합되어 습공기의 유동량을 카트리지 하우징(110) 전체에 걸쳐 고르게 분산시킨다는 점에 가장 큰 특징이 있는데, 습공기 유입구가 카트리지 하우징(110)의 폭방향 일측으로 치우치게 위치되면 메쉬(120)가 설치된다 하더라도 습공기가 모든 영역에 걸쳐 완벽히 균등하게 분산되지는 못하게 된다. 즉, 카트리지 하우징(110)의 개구부(114)에 메쉬(120)가 결합된다 하더라도 습공기 유입구와 가까워질수록 습공기 유량이 미세하게라도 커지게 되는 현상이 발생된다.The main feature of the
본 발명에 의한 막가습기용 카트리지(100)는 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상기 메쉬(120)는 습공기 유입구와 가까운 부위의 눈크기가 상기 습공기 유입구와 먼 부위의 눈크기보다 작게 형성된다.In order to solve this problem, the
예를 들어 상기 메쉬(120)는 도 9에 도시된 바와 같이, 습공기 유입구와 가까운 지점에 위치되는 제1 메쉬부(121)와, 상기 제1 메쉬부(121)보다 상기 습공기 유입구와 먼 지점에 위치되는 제2 메쉬부(122)와, 상기 제2 메쉬부(122)보다 상기 습공기 유입구와 먼 지점에 위치되는 제3 메쉬부(123)로 구성되되, 상기 제2 메쉬부(122)는 상기 제1 메쉬부(121)보다 눈크기가 크고, 상기 제3 메쉬부(123)는 상기 제2 메쉬부(122)보다 눈크기가 크게 형성될 수 있다.For example, as shown in FIG. 9, the
이와 같이 메쉬(120)부의 눈 크기가 부위별로 상이하게 형성되면, 눈 크기가 작은 제1 메쉬부(121)를 습공기 유입구와 가장 가깝게 위치시키고, 눈 크기가 큰 제3 메쉬부(123)를 습공기 유입구와 가장 멀게 위치시킴으로써, 상기 카트리지 하우징(110) 내부로 유입되는 습공기 유량을 보다 균등하게 분산시킬 수 있게 된다.In this way, when the eye size of the
본 실시예에서는 상기 메쉬(120)의 눈 크기가 구역별로 상이하게 제작되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 메쉬(120)의 눈 크기는 폭방향 일측으로 갈수록 점진적으로 커지는 형상으로 형성될 수도 있다.In this embodiment, only the case where the eye size of the
한편, 본 실시예에서는 상기 카트리지 하우징(110)의 천장면에만 개구부(114)가 형성되고 상기 개구부(114)에 메쉬(120)가 결합되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 개구부(114)는 카트리지 하우징(110)의 천장면과 바닥면에 한 쌍으로 형성되고, 상기 메쉬(120) 역시 상기 한 쌍의 개구부(114)를 각각 덮도록 한 쌍으로 구비될 수도 있다. 이때 상기 한 쌍의 개구부(114)는 습공기의 수직 하방 유동이 원활하게 이루어질 수 있도록 상호 마주보는 위치에 형성됨이 바람직하다.Meanwhile, in this embodiment, only the case where the
이와 같이 상기 개구부(114) 및 메쉬(120)가 카트리지 하우징(110)의 바닥면에도 구비되면, 카트리지 하우징(110)의 내부공간(112)에 있던 습공기가 카트리지 하우징(110)의 외부로 배출되는 과정에서 다시 한 번 균등하게 분산되는바, 습도 조절 효율이 더욱 향상될 수 있다는 장점이 있다.In this way, when the
또한, 상기 언급한 바와 같이 상기 개구부(114) 및 메쉬(120)가 카트리지 하우징(110)의 상측과 하측에 각각 형성되는 경우, 상기 카트리지 하우징(110)은 상하 대칭을 이루는 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같이 상기 카트리지 하우징(110)은 상하 대칭을 이루도록 형성되면, 상기 메쉬(120)에 먼지 등과 같은 이물질이 끼었을 때 상기 카트리지 하우징(110)을 뒤집어 장착하여 상기 메쉬(120)를 역세시킴으로써, 상기 메쉬(120)를 세척시키는 효과를 얻을 수 있다.In addition, as mentioned above, when the
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.Above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments and should be interpreted in accordance with the appended claims. Additionally, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
100 : 막가습기용 카트리지 110 : 카트리지 하우징
112 : 내부공간 114 : 개구부
116 : 배출공 120 : 메쉬
121 : 제1 메쉬부 122 : 제2 메쉬부
123 : 제3 메쉬부 130 : 지지판
140 : 리브 200 : 중공사막
300 : 포팅부100: cartridge for membrane humidifier 110: cartridge housing
112: internal space 114: opening
116: discharge hole 120: mesh
121: first mesh part 122: second mesh part
123: Third mesh part 130: Support plate
140: rib 200: hollow fiber membrane
300: Porting part
Claims (11)
상기 개구부를 덮도록 결합되는 메쉬;를 포함하고,
상기 카트리지 하우징은, 상기 내부공간에 수직으로 세워지되 상기 중공사막의 길이방향과 나란하게 배열되는 하나 이상의 지지판을 구비하고,
상기 메쉬는 상기 지지판의 상부에 결합되는 것을 특징으로 하는 막가습기용 카트리지.
A cartridge housing having an internal space in which a hollow fiber membrane is embedded, wherein an opening is formed on the ceiling of the internal space; and
Includes a mesh coupled to cover the opening,
The cartridge housing includes one or more support plates that stand vertically in the interior space and are arranged in parallel with the longitudinal direction of the hollow fiber membrane,
A cartridge for a membrane humidifier, characterized in that the mesh is coupled to the upper part of the support plate.
상기 내부공간의 바닥판에 다수 개의 배출공이 형성되는 것을 특징으로 하는 막가습기용 카트리지.In claim 1,
A cartridge for a membrane humidifier, characterized in that a plurality of discharge holes are formed in the bottom plate of the internal space.
상기 지지판에는 다수 개의 통기공이 형성되는 것을 특징으로 하는 막가습기용 카트리지.In claim 1,
A cartridge for a membrane humidifier, characterized in that a plurality of ventilation holes are formed in the support plate.
상기 카트리지 하우징은, 상기 중공사막의 길이방향과 교차하는 방향으로 배열되며 상기 지지판의 상단에 결합되는 다수 개의 리브를 더 포함하고,
상기 메쉬는 상기 지지판 및 리브와 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 막가습기용 카트리지.In claim 1,
The cartridge housing further includes a plurality of ribs arranged in a direction intersecting the longitudinal direction of the hollow fiber membrane and coupled to the upper end of the support plate,
A cartridge for a membrane humidifier, characterized in that the mesh is integrally combined with the support plate and ribs.
상기 카트리지 하우징과 메쉬는 이중사출 공정을 통해 일체로 제작되는 것을 특징으로 하는 막가습기용 카트리지.In claim 5,
A cartridge for a membrane humidifier, characterized in that the cartridge housing and mesh are manufactured as one piece through a double injection process.
상기 리브의 상단 높이는 상기 메쉬의 상면 높이보다 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 막가습기용 카트리지.In claim 5,
A cartridge for a membrane humidifier, characterized in that the upper height of the rib is formed higher than the upper surface height of the mesh.
상기 메쉬는, 습공기 유입구와 가까운 부위의 눈크기가 상기 습공기 유입구와 먼 부위의 눈크기보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 막가습기용 카트리지.In claim 1,
The mesh is a cartridge for a membrane humidifier, characterized in that the size of the eyes in the area close to the wet air inlet is smaller than the size of the eyes in the area far from the wet air inlet.
상기 메쉬는, 습공기 유입구와 가까운 지점에 위치되는 제1 메쉬부와, 상기 제1 메쉬부보다 상기 습공기 유입구와 먼 지점에 위치되는 제2 메쉬부와, 상기 제2 메쉬부보다 상기 습공기 유입구와 먼 지점에 위치되는 제3 메쉬부로 구성되되,
상기 제2 메쉬부는 상기 제1 메쉬부보다 눈크기가 크고, 상기 제3 메쉬부는 상기 제2 메쉬부보다 눈크기가 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 막가습기용 카트리지.In claim 8,
The mesh includes a first mesh part located at a point closer to the wet air inlet, a second mesh part located at a point farther from the wet air inlet than the first mesh part, and a second mesh part farther from the wet air inlet than the second mesh part. It consists of a third mesh part located at a point,
A cartridge for a membrane humidifier, wherein the second mesh part has an eye size larger than that of the first mesh part, and the third mesh part has an eye size larger than that of the second mesh part.
상기 개구부는 상기 내부공간의 천장면과 바닥면에 상호 마주보도록 한 쌍으로 형성되고,
상기 메쉬는 상기 한 쌍의 개구부를 각각 덮도록 한 쌍으로 구비되는 것을 특징으로 하는 막가습기용 카트리지.In claim 8,
The openings are formed in pairs to face each other on the ceiling and floor of the interior space,
A cartridge for a membrane humidifier, characterized in that the mesh is provided in pairs to cover each of the pair of openings.
상기 카트리지 하우징은 상하 대칭 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 막가습기용 카트리지.In claim 10,
A cartridge for a membrane humidifier, characterized in that the cartridge housing is formed in a vertically symmetrical shape.
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