KR20190035257A - 조립형 카트리지 블록 및 이를 포함하는 중공사막 모듈 - Google Patents

조립형 카트리지 블록 및 이를 포함하는 중공사막 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다양한 형태의 카트리지를 제조할 수 있는 조립형 카트리지 블록 및 이를 포함하는 중공사막 모듈에 관한 것으로,
본 발명의 실시예에 따른 조립형 카트리지 블록은,
내부에 복수의 중공사막들이 수용되며, 상부와 하부에 각각 메쉬부가 형성된 바디부; 상기 바디부의 측면에 형성되며, 인접한 조립형 카트리지 블록과 체결되는 체결부를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 중공사막 모듈은,
제1 유체 유입구와 제1 유체 유출구 및 제2 유체 유입구와 제2 유체 유출구를 포함하는 하우징부; 및, 상기 하우징부 내부에 설치되며 복수의 중공사막들이 수용된 복수개의 조립형 카트리지 블록이 상호 체결되어 형성된 카트리지부를 포함한다.

Description

조립형 카트리지 블록 및 이를 포함하는 중공사막 모듈 {Assembly type cartridge block and hollow fiber membrane module comprising thereof}
본 발명은 중공사막 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다양한 형태의 카트리지를 제조할 수 있는 조립형 카트리지 블록 및 이를 포함하는 중공사막 모듈에 관한 것이다.
연료 전지란 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생산하는 발전(發電)형 전지이다. 연료 전지는 건전지나 축전지 등 일반 화학전지와 달리 수소와 산소가 공급되는 한 계속 전기를 생산할 수 있고, 열손실이 없어 내연기관보다 효율이 2배가량 높다는 장점이 있다.
또한, 수소와 산소의 결합에 의해 발생하는 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하기 때문에 공해물질 배출이 낮다. 따라서, 연료 전지는 환경 친화적일 뿐만 아니라 에너지 소비 증가에 따른 자원 고갈에 대한 걱정을 줄일 수 있다는 장점을 갖는다.
이러한 연료 전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 크게 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC), 인산형 연료 전지(PAFC), 용융 탄산염형 연료 전지(MCFC), 고체 산화물형 연료 전지(SOFC), 및 알칼리형 연료 전지(AFC) 등으로 분류할 수 있다.
이들 각각의 연료 전지는 근본적으로 동일한 원리에 의해 작동하지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다. 이 가운데서 고분자 전해질형 연료 전지는 다른 연료 전지에 비해 저온에서 동작한다는 점, 및 출력밀도가 커서 소형화가 가능하기 때문에 소규모 거치형 발전장비뿐만 아니라 수송 시스템에서도 가장 유망한 것으로 알려져 있다.
고분자 전해질형 연료 전지의 성능을 향상시키는데 있어서 가장 중요한 요인 중 하나는, 막-전극 접합체(Membrane Electrode Assembly: MEA)의 고분자 전해질 막(Polymer Electrolyte Membrane 또는 Proton Exchange Membrane: PEM)에 일정량 이상의 수분을 공급함으로써 함수율을 유지하도록 하는 것이다. 고분자 전해질 막이 건조되면 발전 효율이 급격히 저하되기 때문이다.
고분자 전해질 막을 가습하는 방법으로는, 1) 내압용기에 물을 채운 후 대상 기체를 확산기(diffuser)로 통과시켜 수분을 공급하는 버블러(bubbler) 가습 방식, 2) 연료 전지 반응에 필요한 공급 수분량을 계산하여 솔레노이드 밸브를 통해 가스 유동관에 직접 수분을 공급하는 직접 분사(direct injection) 방식, 및 3) 고분자 분리막을 이용하여 가스의 유동층에 수분을 공급하는 가습 막 방식 등이 있다.
이들 중에서도 배기 가스 중에 포함되는 수증기만을 선택적으로 투과시키는 막을 이용하여 수증기를 고분자 전해질 막에 공급되는 가스에 제공함으로써 고분자 전해질 막을 가습하는 가습막 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 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.
그러나, 중공사막을 이용한 가습기의 경우, 그 용량을 높이기 위하여 중공사막을 다수 집적하게 되는데, 이때 중공사막의 외부로 흐르는 기체 흐름이 고집적된 중공사막에 의한 저항으로 가습기 내부 전체에 균일하게 형성되지 못하게 된다.
이를 개선하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 카트리지(11)가 내부에 설치되는 중공사막 모듈이 개발되었다. 복수의 카트리지(11)가 가습기 하우징(10) 내에 장착됨으로써 기체 흐름을 균일하게 할 수 있다. 즉, 중공사막 다발을 개개의 카트리지(11) 내부에 수용하고, 복수개의 카트리지(11)를 가습기 하우징(10) 내에 장착함으로써, 유입된 기체가 카트리지 내부를 흐르도록 하여 기체 흐름이 균일하게 할 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 카트리지 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.
카트리지(11)의 폭 크기가 가습기 하우징(10)의 폭 크기와 비슷한 크기로 형성되어 가습기 하우징(10)의 크기가 변할 때마다, 해당 가습기 하우징(10)의 크기에 맞는 카트리지를 별도로 제작하여야 하는 문제가 있다. 또한, 이렇게 제작된 카트리지는 다른 크기의 가습기 하우징(10)에는 사용할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 이러한 종래의 카트리지는 대량 생산에 적합하지 않다는 문제가 있다.
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본 발명은 다양한 형태의 카트리지를 제조할 수 있는 조립형 카트리지 블록 및 이를 포함하는 중공사막 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 조립형 카트리지 블록은,
내부에 복수의 중공사막들이 수용되며, 유체가 유입되는 메쉬부가 형성된 바디부; 상기 바디부에 형성되며, 인접한 조립형 카트리지 블록과 체결되는 체결부를 포함한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 바디부는 다각 기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 바디부는 밑면이 부채꼴 형상인 부채꼴 기둥 또는 부채꼴 형상의 상부가 원호 형상으로 절단되어 형성된 도넛형 부채꼴 기둥으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 바디부의 양 끝단에는 내부에 수용된 중공사막들을 결속하면서 중공사막들 사이의 공극을 메우는 포팅부가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 중공사막 모듈은,
제1 유체 유입구와 제1 유체 유출구 및 제2 유체 유입구와 제2 유체 유출구를 포함하는 하우징부; 및, 상기 하우징부 내부에 설치되며 복수의 중공사막들이 수용된 복수개의 조립형 카트리지 블록이 상호 체결되어 형성된 카트리지부를 포함한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 조립형 카트리지 블록은, 내부에 복수의 중공사막들이 수용되며, 유체가 유입되는 메쉬부가 형성된 바디부와, 상기 바디부에 형성되며, 인접한 조립형 카트리지 블록과 체결되는 체결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 바디부는 다각 기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 바디부는 밑면이 부채꼴 형상인 부채꼴 기둥 또는 부채꼴 형상의 상부가 원호 형상으로 절단되어 형성된 도넛형 부채꼴 기둥으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 바디부의 양 끝단에는 내부에 수용된 중공사막들을 결속하면서 중공사막들 사이의 공극을 메우는 포팅부가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 카트리지부는 수분 교환없이 유체를 유동시키는 유동막이 수용되거나 또는 유체 불투과성막으로 채워지는 더미 카트리지 블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 상기 하우징부는, 상기 제1 유체 유입구가 형성된 하우징 캡과, 상기 하우징 캡에 형성되며 상기 제1 유체 유입구를 통해 공급된 제1 유체를 상기 카트리지부에 균일하게 공급하기 위한 유체 가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면,
규격화된 조립형 카트리지 블록으로, 하우징부의 크기와 관계없이 하우징부 내부에 카트리지를 설치할 수 있게 되어, 하우징부의 크기와 맞는 카트리지를 별도로 제작할 필요가 없게 된다.
또한, 하우징부의 크기와 관계없이 카트리지를 하우징부에 설치할 수 있게 되므로, 중공사막 모듈용 카트리지를 대량 생산할 수 있게 된다.
또한, 조립형 카트리지 블록 내부에 삽입되는 중공사막이 움직일 수 있는 공간이 상대적으로 좁은 밀집한 형태가 되어, 제조 과정 또는 운용 과정에서 중공사막끼리 엉키어서 손상이 발생할 우려가 감소하게 된다.
또한, 상대적으로 작은 크기의 조립형 카트리지 블록 내부에 삽입된 중공사막들은 조립형 카트리지 블록에 의해 구조적으로 지지되어 중공사막의 손상 발생 우려가 감소하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 중공사막 모듈이 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈이 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈에 설치되는 조립형 카트리지 블록이 도시된 도면이다.
도 4 내지 도 6는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈의 다양한 형태가 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈의 제조 과정이 도시된 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공사막 모듈이 도시된 도면이다.
도 9은 본 발명의 제3 실시예에 따른 중공사막 모듈이 도시된 도면이다.
도 10는 본 발명의 제3 실시예에 따른 중공사막 모듈의 유체 가이드가 도시된 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 조립형 카트리지 블록 및 이를 포함하는 중공사막 모듈을 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈이 도시된 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈에 설치되는 조립형 카트리지 블록이 도시된 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈은, 하우징부(100)와 카트리지부(200)를 포함한다.
하우징부(100)는 중공사막 모듈의 외형을 이룬다. 하우징부(100)는 하우징 몸체(110)와 하우징 캡(120)들을 포함할 수 있고, 이들이 결합된 일체형일 수도 있다. 하우징 몸체(110)와 하우징 캡(120)들은 폴리카보네이트 등의 경질 플라스틱이나 금속으로 이루어질 수 있다.
또한, 하우징 몸체(110)와 하우징 캡(120)들은 폭 방향 단면 형상이 다각형이거나, 또는 원형일 수 있다. 상기 다각형은 삼각형, 사각형, 정사각형, 사다리꼴, 평행사변형, 오각형, 육각형 등일 수 있으며, 상기 다각형은 모서리가 라운드진 형태일 수도 있다. 또한, 상기 원형은 타원형일 수도 있다.
하우징 몸체(110) 에는 각각 제2 유체가 공급되는 제2 유체 유입구(131)와 제2 유체가 배출되는 제2 유체 유출구(132)가 형성되어 있다.
하우징 캡(120)은 하우징 몸체(110)에 결합된다. 예를 들어, 하우징 캡(120)은 하우징 몸체(110)의 양단에 결합될 수 있다. 각각의 하우징 캡(120)에는 제1 유체 유입구(121) 및 제1 유체 유출구(122)가 형성되어 있다. 일측 하우징 캡(120)의 제1 유체 유입구(121)로 유입된 제1 유체는 카트리지부(200) 내부로 유입되어 중공사막의 내부 관로를 통과하고 카트리지부(200) 외부로 유출된 후, 타측 하우징 캡(120)의 제1 유체 유출구(122)로 빠져나가게 된다.
하우징부(100)의 내부에는 수분을 선택적으로 통과시키는 복수의 중공사막이 수용된 복수의 조립형 카트리지 블록(300)이 상호 체결되어 형성된 카트리지부(200)가 배치된다. 여기서 상기 중공사막의 재질은 공지된 바에 따른 것으로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략한다.
본 발명에서는 규격화된 복수개의 조립형 카트리지 블록(300)이 소정 개수로 상호 체결되어 하나의 카트리지(210)를 형성하고, 이러한 카트리지(210)가 하우징부(100) 내부에 복수개 배치되어 카트리지부(200)를 형성한다.
이하, 도 3을 참조하여, 카트리지부(200)를 형성하는 기본 단위체인 조립형 카트리지 블록(300)에 대해 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 조립형 카트리지 블록(300)은 바디부(310)와 체결부(320)를 포함한다.
바디부(310) 내부에는 복수의 중공사막들이 수용되며, 바디부(310)의 상부와 하부에는 각각 메쉬부(311)가 형성된다. 복수의 조립형 카트리지 블록(300)이 조립되어 형성된 카트리지부(200)의 형상은, 하우징부(100)의 형상과 무관하게 형성될 수 있으나, 하우징부(100)의 내부의 형상과 대응되도록 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도 2와 같이 하우징부(100)의 형상이 직육면체 형상인 경우, 복수의 조립형 카트리지 블록(300)이 조립되어 형성된 카트리지부(200)의 형상도 이와 대응되는 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 하우징부(100)의 단면 형상이 사다리꼴, 평행사변형, 오각형, 육각형 등인 경우, 카트리지부(200)의 형상은 이와 대응되는 다각 기둥 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 카트리지부(200)의 단면 형상이 다각형인 경우, 바디부(310)의 형상은 삼각 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4와 같이 카트리지부(200)가 사각 기둥 형상인 경우, 복수개의 삼각 기둥 형상 조립형 카트리지 블록이 결합되어 카트리지부(200) 형상과 대응하는 사각 기둥 형상을 구현할 수 있다.
또한, 예를 들어, 도 5와 같이 카트리지부(200)의 형상이 원통 형상인 경우, 복수개의 조립형 카트리지 블록이 결합되어 원통 형상의 카트리지부(200)가 되도록, 바디부(310)의 형상은 바디부(310)의 밑면이 부채꼴 형상인 부채꼴 기둥으로 형성된다.
또한, 예를 들어, 도 6과 같이 하우징부(100)의 형상이 원통 형상이고, 복수개의 조립형 카트리지 블록이 결합된 카트리지부(200)가 단면이 도넛 형상인 중공형 원통 형상인 경우, 바디부(310)의 형상은 부채꼴 형상의 상부가 원호 형상으로 절단되어 형성된 도넛형 부채꼴 기둥으로 형성된다.
바디부(310)는 복수개의 조립형 카트리지 블록(300)이 체결된 카트리지(210, 도 2 참조) 또는 카트리지부(200, 도 5 및 도 6 참조)가 하우징부(100)에 삽입되었을 때, 카트리지(210) 또는 카트리지부(200)가 하우징부(100)으로부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지 후크(312)를 포함할 수 있다. 이탈방지 후크(312)는 바디부(310)의 모든 면 중 적어도 어느 하나의 면에 소정 길이로 돌출된 돌기 형태로 이루어질 수 있다.
메쉬부(311)는 바디부(310)의 소정 영역에 형성된다. 예를 들어, 메쉬부(311)는 도 3과 같이 바디부(310)의 상부와 하부에 형성되거나, 또는 상부 또는 하부에만 형성되거나, 또는 바디부(310)의 둘레를 따라 전체면에 형성될 수 있다. 메쉬부(311)는 후술하는 제2 유체 유입구(131)에서 유입된 다습한 제2 유체를 조립형 카트리지 블록(300) 내부로 유입하여 조립형 카트리지 블록(300) 내부에서 제1 유체 유입구(121)에서 유입된 건조한 제1 유체와 수분 교환이 일어나도록 한다. 한편, 제2 유체가 건조한 유체이고, 제1 유체가 다습한 유체일 수도 있다. 메쉬부(311)는 유입된 제2 유체의 일부가 조립형 카트리지 블록(300) 내부에 배치된 중공사막에 직접 충돌하는 것을 방지하여 중공사막이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
체결부(320)는 바디부(310)의 임의의 일면에 형성되며, 인접한 조립형 카트리지 블록과 상호 체결되도록 한다. 체결부(320)는 두 개의 단위체를 체결할 수 있는 모든 수단이 가능하다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 바디부(310)의 일측에는 체결돌기(322, 도 7 참조)가 형성되고, 타측에는 체결홈(321)이 형성되어, 인접한 조립형 카트리지 블록의 체결돌기(322)가 체결홈(321)에 끼워지도록 하는 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 바디부(310)의 일측에는 직선 형상의 체결돌기가 형성되고, 타측에는 직선 형상의 체결홈(체결 슬라이드)이 형성되어, 인접한 조립형 카트리지 블록이 슬라이딩 방식으로 끼워지도록 구현될 수도 있다.
바디부(310)의 양 끝단에는 내부에 수용된 중공사막들을 결속하면서 중공사막들 사이의 공극을 메우는 포팅부(미도시)가 형성될 수 있다. 한편, 이와는 달리 조립형 카트리지 블록(300)에 포팅부를 형성하지 않고, 복수개의 조립형 카트리지 블록(300)이 체결된 카트리지(210) 또는 카트리지부(200)의 양 끝단에 일괄적으로 포팅부를 형성할 수도 있다. 또한, 바디부(310)의 양 끝단에 포팅부가 형성되고, 복수개의 조립형 카트리지 블록(300)이 체결된 카트리지(210) 또는 카트리지부(200)의 양 끝단에 추가로 포팅부를 형성할 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 각각의 조립형 카트리지 블록(300) 내부에 복수의 중공사막을 삽입한 다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 인접한 조립형 카트리지 블록(300)을 체결하여, 하나의 카트리지(210) 또는 카트리지부(200)를 형성한다. 물론, 카트리지(210) 또는 카트리지부(200)를 형성한 다음, 각각의 조립형 카트리지 블록(300) 내부에 복수의 중공사막을 삽입할 수도 있다.
체결된 복수의 카트리지(210) 또는 카트리지부(200)를 하우징부(100) 내부에 삽입하고, 하우징부(100) 양단에 하우징 캡(120)을 결합하여 중공사막 모듈을 제조할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 제1 실시예에 의하면, 규격화된 조립형 카트리지 블록으로, 하우징부(100)의 크기와 관계없이 하우징부(100) 내부에 카트리지를 설치할 수 있다. 따라서, 하우징부(100)의 크기와 맞는 카트리지를 별도로 제작할 필요가 없게 된다. 또한, 하우징부(100)의 크기와 관계없이 카트리지를 하우징부(100)에 설치할 수 있게 되므로, 중공사막 모듈용 카트리지를 대량 생산할 수 있게 된다.
한편, 종래의 카트리지는 상대적으로 큰 크기로 제조되어, 종래의 카트리지 내부에 삽입되는 중공사막은 상대적으로 움직일 수 있는 공간이 넓어서 제조 과정 또는 운용 과정에서 중공사막끼리 엉키어서 손상이 발생할 우려가 크다.
그러나, 본 발명의 규격화된 조립형 카트리지 블록은 상대적으로 작은 크기를 갖게 되고, 이에 따라 조립형 카트리지 블록 내부에 삽입되는 중공사막이 움직일 수 있는 공간이 상대적으로 좁아져서 밀집한 형태가 된다. 따라서, 제조 과정 또는 운용 과정에서 중공사막끼리 엉키어서 손상이 발생할 우려가 감소하게 된다. 또한, 상대적으로 작은 크기의 조립형 카트리지 블록 내부에 삽입된 중공사막들은 조립형 카트리지 블록에 의해 구조적으로 지지되어 중공사막의 손상 발생 우려가 감소하게 된다.
다음으로, 도 8을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공사막 모듈을 설명한다. 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공사막 모듈이 도시된 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공사막 모듈은, 하우징부(100)와 카트리지부(200)를 포함한다. 제2 실시예의 중공사막 모듈은, 카트리지부(200)에 더미 카트리지 블록(400)이 포함되는 점에서 제1 실시예와 상이할 뿐, 다른 구성은 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
더미 카트리지 블록(400)은 바디부(310)와 체결부(320)를 포함하며, 이는 전술한 제1 실시예의 조립형 카트리지 블록(300)과 유사하다. 다만, 더미 카트리지 블록(400)의 바디부(310) 내부에는 수분 교환을 수행하는 중공사막이 수용되지 않고, 수분 교환없이 단순히 유체를 유동시키는 유동막이 수용되거나, 또는 유체 불투과성막으로 채워진다.
이러한 더미 카트리지 블록(400)은 수분 교환이 일어나지 않으므로, 가습 효율 향상에는 영향을 끼치지 못한다. 다만, 하우징부(100)의 크기가 원하는 가습 효율을 위한 크기보다 큰 경우, 더미 카트리지 블록(400)을 적정수로 삽입하여 원하는 가습 효율을 내도록 할 수 있다.
다음으로, 도 9를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 중공사막 모듈을 설명한다. 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 중공사막 모듈이 도시된 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 중공사막 모듈은, 하우징부(100)와 카트리지부(200)를 포함한다. 제3 실시예의 중공사막 모듈은, 제1 유체 유입구(121)가 형성된 하우징 캡(120)에 유체 가이드(500)가 형성되는 점에서 제1 실시예와 상이할 뿐, 다른 구성은 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제1 유체는 제1 유체 유입구(121)를 통하여 하우징부(100) 및 카트리지부(200) 내로 공급된다. 이때, 카트리지부(200)의 배치 구조상, 제1 유체 유입구(121) 근처에 있는 카트리지에는 제1 유체의 공급이 원활하고, 제1 유체 유입구(121)에서 멀어질수록 제1 유체의 공급이 나빠진다.
이에, 본 실시예에서는 카트리지부(200) 전체 영역에 균일하게 제1 유체를 공급하기 위해 제1 유체 유입구(121)가 형성된 하우징 캡(120)에 유체 가이드(500: 510, 520)가 형성된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 유체 가이드(500)는 하우징 캡(120)과 연결 형성되는 지지대(510)와 지지대와 연결 형성된 가이드 플레이트(520)를 포함한다. 가이드 플레이트(520)는 원하는 가습 효율에 따라 적정 크기로 형성될 수 있다. 가이드 플레이트(520)에 의해 발생하는 제1 유체의 유동 저항을 최소화하기 위해, 가이드 플레이트(520)는 원뿔 또는 다각뿔 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 제1 유체 유입구(121)로 유입된 제1 유체는 가이드 플레이트(520)와 충돌한 후, 가이드 플레이트(520)에 의해 가이드되어 지지대(510)와 지지대 사이의 공간으로 유동하여 카트리지부(200)로 유입된다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 지지대(510)는 가이드 플레이트(520)의 외주면에서 연장된 방향으로 형성될 수 있으며, 이때 지지대(510)의 폭은 가이드 플레이트(520) 외주면에서 멀어질수록 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제1 유체 유입구(121)에서 멀어질수록 유입되는 제1 유체의 유동 저항이 작아지므로 카트리지부(200) 전체 영역에 균일하게 제1 유체를 공급할 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 하우징부 200 : 카트리지부
210 : 카트리지 300 : 조립형 카트리지 블록
310 : 바디부 320 : 체결부

Claims (11)

  1. 내부에 복수의 중공사막들이 수용되며, 유체가 유입되는 각각 메쉬부가 형성된 바디부;
    상기 바디부에 형성되며, 인접한 조립형 카트리지 블록과 체결되는 체결부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립형 카트리지 블록.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바디부는 다각 기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조립형 카트리지 블록.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 바디부는 다각 기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조립형 카트리지 블록.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 바디부의 양 끝단에는 내부에 수용된 중공사막들을 결속하면서 중공사막들 사이의 공극을 메우는 포팅부가 형성된 것을 특징으로 하는 조립형 카트리지 블록.
  5. 제1 유체 유입구와 제1 유체 유출구 및 제2 유체 유입구와 제2 유체 유출구를 포함하는 하우징부; 및,
    상기 하우징부 내부에 설치되며 복수의 중공사막들이 수용된 복수개의 조립형 카트리지 블록이 상호 체결되어 형성된 카트리지부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 조립형 카트리지 블록은,
    내부에 복수의 중공사막들이 수용되며, 유체가 유입되는 메쉬부가 형성된 바디부와,
    상기 바디부에 형성되며, 인접한 조립형 카트리지 블록과 체결되는 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 바디부는 다각 기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 바디부는 밑면이 부채꼴 형상인 부채꼴 기둥 또는 부채꼴 형상의 상부가 원호 형상으로 절단되어 형성된 도넛형 부채꼴 기둥으로 형성되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 바디부의 양 끝단에는 내부에 수용된 중공사막들을 결속하면서 중공사막들 사이의 공극을 메우는 포팅부가 형성된 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 카트리지부는, 수분 교환없이 유체를 유동시키는 유동막이 수용되거나 또는 유체 불투과성막으로 채워지는 더미 카트리지 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  11. 청구항 5에 있어서, 상기 하우징부는,
    상기 제1 유체 유입구가 형성된 하우징 캡과,
    상기 하우징 캡에 형성되며 상기 제1 유체 유입구를 통해 공급된 제1 유체를 상기 카트리지부에 균일하게 공급하기 위한 유체 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
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