KR20100129285A - 가습막 모듈 - Google Patents

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KR20100129285A
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Abstract

케이스를 단층 구조로 함으로써, 막모듈 전체의 중량을 가볍게 하고, 제작 비용도 염가로 하며, 소형화가 가능한 가습막 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 복수 개의 중공사막에 의해 형성된 중공사막 다발과, 상기 중공사막 다발을 수용하는 케이스와, 상기 중공사막의 중공 내부를 통과하는 제 1 유로와, 상기 중공사막의 외벽면측을 통과하는 제 2 유로를 구비한 가습막 모듈로서, 상기 중공사막 다발의 양단에 있어서, 상기 중공사막 다발과 상기 케이스와의 틈새를 밀봉하는 포팅 부재에 의해, 상기 중공사막 다발과 상기 케이스를 동시에 일체화하는 동시에, 상기 케이스의 양단에 각각 상기 제 1 유로를 구성하기 위한 유입구와 유출구를 설치하고, 상기 양단 부근의 측면에 각각 상기 제 2 유로를 구성하기 위한 입구와 출구를 설치하는 구성으로 하고 있다.

Description

가습막 모듈{HUMIDIFYING MEMBRANE MODULE}
본 발명은, 가습막 모듈에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 중공사형(中空絲型) 분리막을 이용하여 여러 가지의 물질을 여과하는데 유용한 가습막 모듈에 관한 것이다.
또한, 연료 전지용 가습막 모듈로서 특히 유용하다.
종래, 가습막 모듈에 있어서는, 피가습(被加濕) 공기가 중공사막 내를 통과하며, 또한 가습 공기가 중공사막 외를 통과하는 구성으로 되어 있다.
그리고, 상기한 종류의 가습 중공사막 모듈로서는, 일본 공개특허공보 제2004-202478호 또는 일본 공개특허공보 제2005-224719호에 개시되는 바와 같은 연료 전지용 가습 중공사막 모듈의 구조가 알려져 있다.
상기와 같은 종래 공지의 가습 중공사막 모듈을 도 5 및 도 6에 근거하여 설명한다.
또한, 도 6은 도 5의 A-A선을 따른 단면도이다.
도면에 있어서는, 가장 고효율의 수분 공급을 도모하기 위하여, 양단(兩端)이 충전 접착제(400)에 의해 포팅(potting)된 중공사막(100)에 대하여, 단에서 단으로 유입 포트(600)와 유출 포트(700)를 배열하여(원주 방향으로 180도 어긋난 축방향 반대측으로) 가습 공기를 흘리는 바와 같이 모듈 케이스(500)에 배치한다.
그리고, 유입 포트(600)를 통과하여 모듈 케이스(500)의 실내에 유입한 가습 공기가, 중공사막(100)의 길이 방향으로 확산한다.
또한, 이러한 종류의 막모듈은, 모듈 케이스(500)를, 도시하지 않은 외부 케이스 부재 내에 배치하고, 상기 외부 케이스 부재의 내벽면과 모듈 케이스(500)의 외벽면과의 틈새에 시일 부재를 개재(介在)시켜, 틈새를 액밀(液密)하게 시일 하는 구성으로 하고 있었다.
또한, 외부 케이스 부재의 양단에는, 각각 중공사막 내를 유체가 흐르기 위한 유입구와 유출구가 설치되며, 또한 그 양단 근방의 측면에는, 각각 중공사막의 외면을 가로질러 흐르기 위한 입구와 출구가 설치되는 형태로 사용되고 있다.
그러나, 케이스를 모듈 케이스(500)와 외부 케이스 부재의 2층 구조로 하고 있기 때문에, 비용이 높아질 뿐만이 아니라, 막모듈 전체의 중량도 무거우며, 형상도 커지지 않을 수 없었다.
또한, 케이스가 2층 구조가 되어 있기 때문에, 조립 공정수도 많이 걸렸다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 제2004-202478호
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 제2005-224719호
본 발명은, 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 케이스를 단층 구조로 함으로써, 막모듈 전체의 중량을 가볍게 하고, 제작 비용도 염가이며, 소형화가 가능한 가습막 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 복수 개의 중공사막(中空絲膜)에 의해 형성된 중공사막 다발과, 상기 중공사막 다발을 수용하는 케이스와, 상기 중공사막의 중공 내부를 통과하는 제 1 유로와, 상기 중공사막의 외벽면측을 통과하는 제 2 유로를 구비한 가습막 모듈로서, 상기 중공사막 다발의 양단(兩端)에 있어서, 상기 중공사막 다발과 상기 케이스와의 틈새를 밀봉하는 포팅(potting) 부재에 의해, 상기 중공사막 다발과 상기 케이스를 동시에 일체화시키는 동시에, 상기 케이스의 양단에 각각 상기 제 1 유로를 구성하기 위한 유입구와 유출구를 설치하며, 상기 양단 부근의 측면에, 각각 상기 제 2 유로를 구성하기 위한 입구와 출구를 설치한 구성으로 하고 있다.
본 발명은, 이하에 기재한 바와 같은 효과를 얻는다.
청구범위 1 기재의 발명의 가습막 모듈에 따르면, 막모듈 전체의 중량을 가볍게 하고, 제작 비용도 염가이며, 소형화가 가능하다.
또한, 청구범위 2 기재의 발명의 가습막 모듈에 따르면, 열적 영향을 받아도, 포팅 부재와 케이스 내주면(內周面) 사이를 액밀하게 유지할 수 있다.
또한, 청구범위 3 기재의 발명의 가습막 모듈에 따르면, 밀봉 부재의 시공이 용이하고, 포팅 부재와 케이스 내주면 사이의 시일을 보다 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 청구범위 4 기재의 발명의 가습막 모듈에 따르면, 밀봉 부재를 대량으로 취급하는 경우에 바람직하다.
또한, 청구범위 5 기재의 발명의 가습막 모듈에 따르면, 케이스의 조립 분해가 용이하다.
또한, 청구범위 6 기재의 발명의 가습막 모듈에 따르면, 밀봉 부재에 의해, 케이스 본체의 양단 개구부와 제 1 덮개 부재 및 제 2 덮개 부재와의 틈새도 동시에 시일할 수 있기 때문에, 구조를 간소화 할 수 있다.
또한, 청구범위 7 기재의 발명의 가습막 모듈에 따르면, 가습막 모듈의 성능을 높일 수 있다.
또한, 청구범위 8 기재의 발명의 가습막 모듈에 따르면, 열적 영향을 받아도, 포팅 부재와 케이스 내주면 사이의 시일을 보다 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 청구범위 9 기재의 발명의 가습막 모듈에 따르면, 케이스 본체와 포팅 부재와의 분리를 확실하게 저지할 수 있다.
또한, 청구범위 10 기재의 발명의 가습막 모듈에 따르면, 연료 전지의 가습막 모듈로서 이용하는데 특히 유효하다.
도 1은 본 발명의 가습막 모듈에 사용하는 케이스의 조립 전의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 가습막 모듈의 조립도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따른 단면도이다.
도 4는 도 3의 부분 확대도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 가습막 모듈의 단면도이다.
도 6은 도 5의 A-A선을 따른 단면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여, 도 1 내지 도 4에 근거하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 가습막 모듈에 사용하는 케이스의 조립 전의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 가습막 모듈의 조립도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따른 단면도이다.
도 4는 도 3의 부분 확대도이다.
본 발명의 가습막 모듈은, 도 1 내지 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수 개의 중공사막에 의해 형성된 중공사막 다발(1)과, 상기 중공사막 다발(1)을 수용하는 케이스(2)와, 중공사막의 중공 내부를 통과하는 제 1 유로(3)와, 중공사막의 외벽면측을 통과하는 제 2 유로(4)를 구비하고 있다.
그리고, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 중공사막 다발(1)의 양단은, 포팅 부재(5)에 의해, 중공사막 다발(1)과 케이스(2)와의 틈새가 밀봉되어 있다.
또한, 상기 포팅 부재(5)에 의해, 중공사막 다발(1)과 케이스(2)를 동시에 일체화하고 있다.
또한, 케이스(2)의 양단에는, 각각 제 1 유로(3)를 구성하기 위한, 유입구(31)와 유출구(32)가 설치되어 있다.
또한, 케이스(2)의 양단 부근의 측면에는, 각각 제 2 유로(4)를 구성하기 위한 입구(41)와 출구(42)가 설치되어 있다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 포팅 부재(5)와 케이스(2) 내주면 사이에는, 각각 밀봉 부재(6)를 개재시키고 있다.
이것에 의해, 포팅 부재(5)와 케이스(2) 내주면 사이를 액밀하게 유지할 수 있다.
또한, 상기 밀봉 부재(6)는, 케이스 본체(21)의 양단 개구부와, 제 1 덮개 부재(22) 및 제 2 덮개 부재(23)와의 틈새도 동시에 시일하고 있다.
이 때문에, 하나의 밀봉 부재(6)에 의해, 3개의 부재 사이의 틈새를 동시에 시일할 수 있기 때문에, 구조를 간소화할 수 있다.
상기 밀봉 부재(6)로서는, 액상의 시일제, 또는 고무상(狀) 탄성재로 제조된 패킹을 사용할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 사용되는 케이스(2)는, 중공사막 다발(1)을 수용하는, 양단부 및 양측면에 개구부를 구비한 케이스 본체(21)와, 케이스 본체(11)의 양단 개구부를 폐쇄하고, 제 1 유로(3)를 구성하는 유입구(31) 및 유출구(32)를 각각 설치한 제 1 덮개 부재(22) 및 제 2 덮개 부재(23)와, 케이스 본체(21)의 양측면의 개구부를 폐쇄하고, 제 2 유로(4)를 구성하는 입구(41) 및 출구(42)를 각각 설치한 제 3 덮개 부재(24) 및 제 4 덮개 부재(25)에 의해 구성되어 있다.
케이스 본체(21)의 양측면에 설치한 개구부는, 평탄하고 메시(mesh) 형상으로 되어 있다.
이것에 의해, 중공사막 다발(1)의 손상을 방지하여, 교환 효율을 높일 수 있다.
또한, 밀봉 부재(6)를, 포팅 부재(5)가 설비(execute)된 후, 일정 시간, 오토클레이브(autoclave)에 의해 가열 처리를 실시하고, 포팅 부재(5)를 열수축시킨 후 설치함으로써, 열적 영향을 받아도, 포팅 부재와 케이스 내주면 사이를 액밀하게 유지할 수 있다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 케이스 본체(21)의 양단의 포팅 부재(5)가 설비되는 내주면에, 상기 포팅 부재(5)의 일부가 끼어 들어가는 홈(26)을 설치하고 있다.
이것에 의해, 가습막 모듈이, 열적, 물리적 충격을 받는다고 해도, 케이스 본체(21)와 포팅 부재(5)와의 분리를 확실하게 저지할 수 있다.
본 발명에 따른 가습막 모듈은, 고체 고분자형 연료 전지용의 반응 가스를 가습하여 공급하는 장치에 이용하면 특히 유용하다.
또한, 포팅제로서는, 폴리우레탄, 실리콘, 엑폭시, 나일론 등이 적절하게 선택되어 이용된다.
또한, 중공사막의 재질로서는, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리올레핀 등이 적절하게 선택되어 이용된다.
또한, 케이스의 소재로서는, 알루미늄, 스테인리스 등의 금속, 폴리프로필렌, 불소 수지, 폴리술폰, 아크릴 등의 수지가 적절하게 선택되어 이용된다.
또한, 본 발명은 상술한 고안을 실시하기 위한 최선의 형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고 그 외 여러 가지의 구성을 채용할 수 있는 것은 물론이다.
1 : 중공사막 다발 2 : 케이스
3 : 제 1 유로 4 : 제 2 유로
5 : 포팅 부재 6 : 밀봉 부재
21 : 케이스 본체 22 : 제 1 덮개 부재
23 : 제 2 덮개 부재 24 : 제 3 덮개 부재
25 : 제 4 덮개 부재

Claims (10)

  1. 복수 개의 중공사막(中空絲膜)에 의해 형성된 중공사막 다발(1)과, 상기 중공사막 다발(1)을 수용하는 케이스(2)와, 상기 중공사막의 중공 내부를 통과하는 제 1 유로(3)와, 상기 중공사막의 외벽면측을 통과하는 제 2 유로(4)를 구비한 가습막 모듈로서, 상기 중공사막 다발(1)의 양단(兩端)에 있어서, 상기 중공사막 다발(1)과 상기 케이스(2)와의 틈새를 밀봉하는 포팅 부재(5; potting member)에 의해, 상기 중공사막 다발(1)과 상기 케이스(2)를 동시에 일체화하는 동시에, 상기 케이스(2)의 양단에 각각 상기 제 1 유로(3)를 구성하기 위한 유입구(31)와 유출구(32)를 설치하며, 상기 양단 부근의 측면에 각각 상기 제 2 유로(4)를 구성하기 위한 입구(41)와 출구(42)를 설치한 것을 특징으로 하는 가습막 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포팅 부재(5)와 상기 케이스(2) 내주면(內周面) 사이에, 각각 밀봉 부재(6)를 개재(介在)시킨 것을 특징으로 하는 가습막 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재(6)로서, 액상 시일제를 사용한 것을 특징으로 하는 가습막 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재(6)로서, 고무상(狀) 탄성재로 제조된 패킹을 사용한 것을 특징으로 하는 가습막 모듈.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스(2)가, 상기 중공사막 다발(1)을 수용하는, 양단부 및 양측면에 개구부를 구비한 케이스 본체(21)와, 상기 케이스 본체(21)의 양단 개구부를 폐쇄하고 상기 제 1 유로(3)를 구성하는 상기 유입구(31) 및 유출구(32)를 각각 설치한 제 1 덮개 부재(22) 및 제 2 덮개 부재(23)와, 상기 케이스 본체(21)의 양측면의 개구부를 폐쇄하고 상기 제 2 유로(4)를 구성하는 상기 입구(41) 및 상기 출구(42)를 각각 설치한 제 3 덮개 부재(24) 및 제 4 덮개 부재(25)에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가습막 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    밀봉 부재(6)가, 상기 케이스 본체(21)의 양단 개구부와, 상기 제 1 덮개 부재(22) 및 상기 제 2 덮개 부재(23)와의 틈새도 동시에 시일(seal)하고 있는 것을 특징으로 하는 가습막 모듈.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 케이스 본체(21)의 양측면에 설치한 개구부가, 평탄하고 메시(mesh) 형상인 것을 특징으로 하는 가습막 모듈.
  8. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재(6)가, 상기 포팅 부재(5)를 설비(execute)하고, 일정 시간 오토클레이브(autoclave) 처리를 실시한 후 설치되는 것을 특징으로 하는 가습막 모듈.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스 본체(21)의 상기 포팅 부재(5)가 설비되는 내주면에, 상기 포팅 부재(5)의 일부가 끼어 들어가는 홈(26)을 설치한 것을 특징으로 하는 가습막 모듈.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    연료 전지용으로 이용되는 것을 특징으로 하는 가습막 모듈.
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