KR20210007732A - 연료전지용 가습기 - Google Patents

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KR20210007732A
KR20210007732A KR1020190084672A KR20190084672A KR20210007732A KR 20210007732 A KR20210007732 A KR 20210007732A KR 1020190084672 A KR1020190084672 A KR 1020190084672A KR 20190084672 A KR20190084672 A KR 20190084672A KR 20210007732 A KR20210007732 A KR 20210007732A
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humidification
humidifier
membrane cartridge
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KR1020190084672A
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이주용
김현유
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 연료전지용 가습기에 관한 것으로, 일측에는 연료전지 스택으로부터 습윤공기가 공급되는 습윤공기 공급구가 형성되고, 다른 일측에는 습윤공기 배출구가 형성된 하우징, 및 하우징의 내부에 회전 가능하게 마련되며 건조공기가 유동되는 가습막 카트리지를 포함하는 것에 의하여, 가습 효율 및 가습 성능을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

연료전지용 가습기{HUMIDIFIER FOR FUEL CELL}
본 발명은 연료전지용 가습기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 가습 성능 및 가습 효율을 향상시킬 수 있는 연료전지용 가습기에 관한 것이다.
연료전지 시스템은 연속적으로 공급되는 연료의 화학적인 반응으로 전기에너지를 계속적으로 생산해 내는 시스템으로써, 지구환경문제를 해결할 수 있는 대안으로서 지속적인 연구개발이 이루어지고 있다.
연료전지 시스템은 사용되는 전해질의 종류에 따라서 인산형 연료전지(PAFC; phosphoric acid fuel cell), 용융탄산염형연료전지(MCFC; molten carbonate fuel cell), 고체산화물형 연료전지(SOFC; solid oxide fuel cell), 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC; polymer electrolyte membrane fuel cell), 알칼리형 연료전지(AFC; alkaline fuel cell) 및 직접 메탄올 연료전지(DMFC) 등으로 분류될 수 있고, 사용되는 연료의 종류와 함께 작동온도, 출력범위 등에 따라서 이동전원용, 수송용, 분산발전용 등의 다양한 응용분야에 적용될 수 있다.
이중, 고분자 전해질형 연료전지는 내연기관을 대신하도록 개발되고 있는 수소차(수소연료전지 자동차) 분야에 적용되고 있다.
수소차는 수소와 산소의 화학반응을 통해 자체 전기를 생산하고 모터를 구동하여 주행하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 수소차는 수소(H2)가 저장되는 수소탱크(H2 Tank), 수소와 산소(O2)의 산화환원반응을 통해 전기를 생산하는 연료전지 스택, 생성된 물을 배수하기 위한 각종 장치, 연료전지 스택에서 생산된 전기를 저장하는 배터리, 생산된 전기를 변환 및 제어하는 컨트롤러, 구동력을 발생시키는 모터 등을 포함한다.
한편, 연료전지가 정상적으로 동작하기 위해서는 막전극접합체의 전해질막이 일정 습도 이상으로 유지되어야 하므로, 유입가스는 연료전지 스택으로 유입되기 전에 가습기에 의해 가습될 수 있다.
최근에는 연료전지 스택으로부터 배출되는 습윤공기를 이용하여 가습기를 통과하는 유입가스(건조공기)를 가습하는 방식이 제시된 바 있다.
그러나, 기존에는 가습기의 내부로 공급된 습윤공기가 가습기의 내부에서 고르게 분포되기 어려운 문제점이 있고, 습윤공기가 분포되지 않은 미분포 영역(dead zone)이 발생함에 따라, 가습막을 통과하는 건조공기를 충분하게 가습하기 어렵고, 가습 효율이 저하되는 문제점이 있다.
더욱이, 기존에는 가습기의 내부에 습윤공기 분포 편차가 발생함에 따라, 가습막의 유효 가습 면적이 저하(사용 효율이 저하)되고, 가습기의 가습 성능이 저하되는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 가습기의 가습 효율 및 가습 성능을 향상시키기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 가습 효율 및 가습 성능을 향상시킬 수 있는 연료전지용 가습기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 가습기 내에서 습윤공기를 고르게 분포시킬 수 있으며, 습윤공기의 미분포 영역을 최소화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가습막의 유효 가습 면적을 증가시킬 수 있으며, 가습 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가습막의 개수 및 사이즈를 증가시키지 않고도, 가습량을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 가습기는, 일측에는 연료전지 스택으로부터 습윤공기가 공급되는 습윤공기 공급구가 형성되고, 다른 일측에는 습윤공기 배출구가 형성된 하우징, 및 하우징의 내부에 회전 가능하게 마련되며 건조공기가 유동되는 가습막 카트리지를 포함한다.
이는, 연료전지용 가습기의 가습 효율 및 가습 성능을 향상시키기 위함이다.
즉, 기존에는 가습기의 내부에 공급된 습윤공기를 가습기의 내부에 고르게 분포시키기 어려운 문제점이 있고, 습윤공기가 분포되지 않은 미분포 영역(dead zone)이 발생함에 따라, 가습막을 통과하는 건조공기를 충분하게 가습하기 어렵고, 가습 효율이 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 하우징의 내부에서 가습막 카트리지가 회전하도록 하는 것에 의하여, 하우징의 내부에서 습윤공기를 전체적으로 고르게 분포시킬 수 있으므로, 습윤공기 분포 편차에 의한 가습막의 유효 가습 면적 저하 및 가습 성능 저하를 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 가습막 카트리지는 습윤공기 공급구를 통해 하우징의 내부로 공급되는 습윤공기에 의해 회전한다.
이와 같이, 하우징의 내부에 공급되는 습윤공기를 이용하여 가습막 카트리지를 회전시키는 것에 의하여, 하우징의 내부에서 습윤공기의 미분포 영역을 최소화할 수 있으므로, 가습 효율 및 가습 성능을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게, 하우징에 대해 가습막 카트리지가 원활하게 회전할 수 있도록, 하우징과 가습막 카트리지의 사이에는 베어링부재가 마련될 수 있다.
가습막 카트리지는 건조공기가 유동 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 가습막 카트리지는, 일측에 유입홀이 형성되고 다른 일측에 배출홀이 형성된 카트리지 케이스, 및 카트리지 케이스를 관통하도록 배치되며 건조공기가 통과하는 가습막을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 가습막 카트리지에 마련되며, 습윤공기 공급구를 통해 하우징의 내부로 공급되는 습윤공기에 의해 가습막 카트리지를 회전시키는 블레이드를 포함할 수 있다.
이와 같이, 가습막 카트리지에 블레이드를 마련하는 것에 의하여, 하우징의 내부로 공급되는 습윤공기가 접촉되는 접촉 면적을 증가시킬 수 있으므로, 가습막 카트리지의 원활한 회전을 보장하고, 가습막 카트리지의 회전 속도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 베어링부재와 가습막 카트리지의 외면 사이에 구비되는 제1실링부재, 및 베어링부재와 하우징의 내면 사이에 구비되는 제2실링부재를 포함할 수 있다.
이와 같이, 베어링부재의 내외면에 제1실링부재 및 제2실링부재를 마련하는 것에 의하여, 베어링부재의 내외면의 간극(가습막 카트리지의 둘레를 둘러싼 포팅재와 베어링부재 사이의 간극, 및 베어링부재와 하우징 사이의 간극)을 밀폐할 수 있으므로, 하우징의 내부에서 응축된 응축수가 외부로 유출되지 않고 하우징의 내부에 저장될 수 있다.
바람직하게, 블레이드는 하우징의 내부에 모여지는 응축수를 퍼 올릴 수 있는 길이를 갖도록 형성된다.
이와 같이, 하우징의 내부에 모여지는 응축수가 블레이드에 의해 퍼 올려지도록 하는 것에 의하여, 가습막 카트리지의 회전시 블레이드에 의해 퍼 올려진 응축수가 가습막 카트리지에 직접 뿌려질 수 있으므로, 가습막 카트리지에 의한 가습 성능 및 가습 효율을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 연료전지용 가습기는, 습윤공기 공급구에 마련되며 습윤공기를 가습막 카트리지에 분사하는 분사노즐을 포함할 수 있다.
이와 같이, 습윤공기 공급구에 분사노즐을 마련하고, 습윤공기가 가습막 카트리지(또는 블레이드)의 목적 위치에 집중적으로 분사되도록 하는 것에 의하여, 습윤공기에 의한 풍압을 향상시키고, 가습막 카트리지의 회전 속도를 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 가습 효율 및 가습 성능을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 가습기 내에서 습윤공기를 고르게 분포시킬 수 있으며, 습윤공기의 미분포 영역을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 가습막의 유효 가습 면적을 증가시킬 수 있으며, 가습 성능을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 가습막의 개수 및 사이즈를 증가시키지 않고도, 가습량을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 가습막의 내구성을 향상시키고, 수명을 연장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기가 적용된 연료전지 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 'A'부분의 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기로서, 가습막 카트리지를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기가 적용된 연료전지 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 'A'부분의 확대도이다. 또한, 도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기로서, 가습막 카트리지를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(100)는, 일측에는 연료전지 스택으로부터 습윤공기가 공급되는 습윤공기 공급구(112)가 형성되고, 다른 일측에는 습윤공기 배출구(114)가 형성된 하우징(110), 및 하우징(110)의 내부에 회전 가능하게 마련되며 건조공기가 유동되는 가습막 카트리지(120)를 포함한다.
본 발명에 따른 가습기(100)는 연료전지 스택에 유입되는 유입가스(예를 들어, 공기)를 가습하기 위해 마련된다.
참고로, 연료전지 스택(200)은 연료(예를 들어, 수소)와 산화제(예를 들어, 공기)의 산화환원반응을 통해 전기를 생산할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
일 예로, 연료전지 스택(200)은, 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly)(미도시), 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL:Gas Diffusion Layer)(미도시), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구(미도시), 그리고 반응기체들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(bipolar plate)(미도시)을 포함한다.
보다 구체적으로, 연료전지 스택(200)에서 연료인 수소와 산화제인 공기(산소)가 분리판의 유로를 통해 막전극접합체의 애노드(anode)와 캐소드(cathode)로 각각 공급되는데, 수소는 애노드로 공급되고, 공기는 캐소드로 공급된다.
애노드로 공급된 수소는 전해질막의 양쪽에 구성된 전극층의 촉매에 의해 수소 이온(proton)과 전자(electron)로 분해되며, 이 중 수소 이온만이 선택적으로 양이온교환막인 전해질막을 통과하여 캐소드로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 기체확산층과 분리판을 통해 캐소드로 전달된다.
캐소드에서는 전해질막을 통해 공급된 수소 이온과 분리판을 통해 전달된 전자가 공기공급장치에 의해 캐소드로 공급된 공기 중 산소와 만나서 물을 생성하는 반응을 일으킨다. 이때 일어나는 수소 이온의 이동에 기인하여 외부 도선을 통한 전자의 흐름이 발생하며, 이러한 전자의 흐름으로 전류가 생성된다.
하우징(110)은 내부에 소정의 수용 공간을 갖도록 마련된다.
하우징(110)의 형상 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 하우징(110)의 형상 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 하우징(110)은 내부에 수용 공간을 갖는 원통 형태로 형성될 수 있다.
하우징(110)의 일측에는 건조공기가 공급되는 건조공기 공급구(미도시)가 형성되고, 하우징(110)의 다른 일측에는 건조공기가 배출되는 건조공기 배출구(미도시)가 형성된다.
일 예로, 도 1 기준으로, 하우징(110)의 우측단에는 건조공기가 공급되는 건조공기 공급구(미도시)가 형성되고, 하우징(110)의 좌측단에는 건조공기 배출구(미도시)가 형성된다.
참고로, 건조공기 공급구에 공급된 건조공기는 가습막 카트리지(120)를 통과하는 중에 가습될 수 있으며, 건조공기 배출구를 통해 배출된 가습공기(가습 처리된 건조공기)는 연료전지 스택(200)으로 공급될 수 있다.
또한, 하우징(110)의 일측(예를 들어, 도 1 기준으로 좌측 상단)에는 습윤공기 공급구(112)가 형성되고, 하우징(110)의 다른 일측(예를 들어, 도 1 기준으로 우측 상단)에는 습윤공기 배출구(114)가 형성된다.
연료전지 스택(200)에서 배출되는 습윤공기(또는 생성수)는, 연료전지 스택(200)과 하우징(110)의 습윤공기 공급구(112)를 연결하는 연결유로(미도시)를 따라 하우징(110)의 내부로 유입될 수 있으며, 하우징(110)의 내부에서는 다습한 습윤공기를 이용하여 가습막 카트리지(120)를 따라 유동하는 건조공기를 가습시킬 수 있다.
가습막 카트리지(120)는 카트리지 타입으로 형성되어 하우징(110)의 내부에 회전 가능하게 장착되며, 내부를 따라서는 건조공기 유동하도록 구성된다.
가습막 카트리지(120)의 개수 및 배열 형태는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 하우징(110)의 내부에는 2개의 가습막 카트리지(120)가 이격되게 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하우징 내부에 단 하나의 가습막 카트리지를 배치하거나, 3개 이상의 가습막 카트리지를 배치하는 것도 가능하다.
바람직하게, 가습막 카트리지(120)는 습윤공기 공급구(112)를 통해 하우징(110)의 내부로 공급되는 습윤공기(도 5의 WA 참조)에 의해 회전하도록 구성된다.
여기서, 가습막 카트리지(120)가 습윤공기 공급구(112)를 통해 하우징(110)의 내부로 공급되는 습윤공기(WA)에 의해 회전한다 함은, 습윤공기 공급구(112)를 통해 하우징(110)의 내부로 공급되는 습윤공기(WA)에 의한 풍압에 의해 가습막 카트리지(120)가 바람개비 방식으로 하우징(110)의 내부에서 회전하는 것으로 정의된다.
더욱 바람직하게, 습윤공기 공급구(112)의 위치 및 출구 각도는, 하우징(110)의 내부에서 가습막 카트리지(120)가 일 방향으로만 회전하도록 정해질 수 있으며, 습윤공기 공급구(112)의 위치 및 출구 각도에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 가습막 카트리지(120)는 반시계 방향으로만 회전하도록 구성될 수 있는 바, 습윤공기 공급구(112)는 가습막 카트리지(120)의 회전 중심을 기준으로 가습막 카트리지(120)의 좌측단 부위에 습윤공기를 공급하도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 하우징(110)의 내부에 가습막 카트리지(120)를 회전시키는 것에 의하여, 하우징(110)의 내부로 공급된 습윤공기를 하우징(110)의 내부에서 고르게 분포시킬 수 있으므로, 하우징(110)의 내부에서 습윤공기 분포 편차를 최소화할 수 있으며, 가습 성능 및 가습 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 가습막 카트리지(120)를 회전시키는 것에 의하여, 가습막(124)을 따라 유동하는 건조공기를 가습막(124) 내에서 고르게 분산시킬 수 있으므로, 가습막(124)의 사용 효율을 향상시키고, 가습 성능을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
가습막 카트리지(120)는 건조공기가 유동 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 가습막 카트리지(120)의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 도 4를 참조하면, 가습막 카트리지(120)는, 일측에 유입홀(122a)이 형성되고 다른 일측에 배출홀(122b)이 형성된 카트리지 케이스(122), 및 카트리지 케이스(122)를 관통하도록 배치되며 건조공기가 통과하는 가습막(124)을 포함한다.
카트리지 케이스(122)는 내부에 수용공간이 형성된 중공형 부재로 형성되며, 하우징(110)의 내부에 회전 가능하게 장착된다.
도 4를 기준으로, 카트리지 케이스(122)의 좌단 양측면(또는 일측면)에는 제1공간(110a) 상에 배치되는 유입홀(122a)이 형성되고, 카트리지 케이스(122)의 우단 양측면(또는 일측면)에는 제2공간(110b) 상에 배치되는 유입홀(122a)이 형성된다.
습윤공기 공급구(112)를 통해 하우징(110)의 내부에 공급된 습윤공기는 유입홀(122a)을 통해 카트리지 케이스(122)의 내부에 유입되고, 배출홀(122b)에서 배출되는 습윤공기는 습윤공기 배출구(114)를 통해 하우징(110)의 외부로 배출된다.
가습막(124)은 카트리지 케이스(122)의 내부에 구비되며, 내부를 따라서 건조공기가 유동하도록 구성된다.
일 예로, 가습막(124)은 내부를 따라 건조공기가 유동 가능한 튜브 형태의 중공사막(Hollow fiber membrane)으로 형성되며, 카트리지 케이스(122)의 내부에서 가습막(124)의 일단(입구단) 및 타단(출구단)은 포팅재에 의해 고정된다.
참고로, 가습막(124)은 중곡사막으로 형성되므로, 카트리지 케이스(122)의 내부에 공급된 수분(예를 들어, 습윤공기의 수분)은 가습막(124)의 외부에서 내부로 투과하여 건조공기에 전달될 수 있으나, 건조공기는 가습막(124)의 내부에서 가습막(124)의 외부로 투과될 수 없다.
바람직하게, 하우징(110)에 대해 가습막 카트리지(120)가 원활하게 회전할 수 있도록, 하우징(110)과 가습막 카트리지(120)의 사이에는 베어링부재(140)가 마련된다.
베어링부재(140)로서는 통상의 볼베어링, 롤러베어링 등이 사용될 수 있으며, 베어링부재(140)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 하우징(110)의 내부에는 3개의 베어링부재(140)가 마련될 수 있으며, 3개의 베어링부재(140)에 의해 가습막 카트리지(120)의 일단 및 타단과 중앙부가 회전 가능하게 지지될 수 있다.
참고로, 가습막 카트리지(120)와 베어링부재(140)의 사이에는 포팅재(미도시)가 충전되거나 가스켓부재가 장착될 수 있으며, 가습막 카트리지(120)는 포팅재(또는 가스켓부재)를 매개로 베어링부재(140)에 지지될 수 있다.
또한, 가습막 카트리지(120)의 중앙부를 회전 가능하게 지지하는 베어링부재(140)는, 하우징(110)의 내부 공간을 습윤공기 공급구(112)와 연통되는 제1공간(미도시)과, 습윤공기 배출구(114)와 연통되는 제2공간(미도시)으로 구획할 수 있다.
따라서, 습윤공기 공급구(112)로 공급된 습윤공기는 제1공간에 먼저 채워진 후 유입홀(122a)을 통해 카트리지 케이스(122)의 내부에 유입되고, 배출홀(122b)에서 배출된 습윤공기는 제2공간에 채워진 후 습윤공기 배출구(114)를 통해 배출된다.
또한, 연료전지용 가습기(100)는, 가습막 카트리지(120)에 마련되며, 습윤공기 공급구(112)를 통해 하우징(110)의 내부로 공급되는 습윤공기(WA)에 의해 가습막 카트리지(120)를 회전시키는 블레이드(130)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 가습막 카트리지(120)에 블레이드(130)를 마련하는 것에 의하여, 하우징(110)의 내부로 공급되는 습윤공기(WA)가 접촉되는 접촉 면적을 증가시킬 수 있으므로, 가습막 카트리지(120)의 원활한 회전을 보장하고, 가습막 카트리지(120)의 회전 속도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
블레이드(130)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 형태 및 구조로 형성될 수 있으며, 블레이드(130)의 형태 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 블레이드(130)는 대략 삼각형 판 형상을 갖도록 카트리지 케이스(122)의 외면에 돌출되게 형성될 수 있다. 바람직하게, 블레이드(130)는 카트리지 케이스(122)의 둘레(회전 방향을 따른 둘레)를 따라 이격되게 복수개가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 블레이드를 사각형, 원형, 또는 여타 다른 형태로 형성하는 것도 가능하다. 다르게는 블레이드를 휘어진 곡면 또는 물결 무늬 형태 등으로 형성하는 것도 가능하다.
또한, 연료전지용 가습기(100)는, 베어링부재(140)와 가습막 카트리지(120)의 외면 사이에 구비되는 제1실링부재(150), 및 베어링부재(140)와 하우징(110)의 내면 사이에 구비되는 제2실링부재(160)를 포함할 수 있다.
베어링부재(140)의 내외면에 제1실링부재(150) 및 제2실링부재(160)를 마련하는 것에 의하여, 베어링부재(140)의 내외면의 간극(가습막 카트리지(120)의 둘레를 둘러싼 포팅재와 베어링부재(140) 사이의 간극, 및 베어링부재(140)와 하우징(110) 사이의 간극)을 밀폐할 수 있으므로, 하우징(110)의 내부에서 응축된 응축수가 외부 유출없이 하우징(110)의 내부에 저장될 수 있다.
일 예로, 제1실링부재(150) 및 제2실링부재(160)로서는 고무 또는 우레탄과 같은 탄성 재질의 실링부재가 사용될 수 있다.
바람직하게, 도 6을 참조하면, 블레이드(130)는 하우징(110)의 내부에 모여지는 응축수(SC)를 퍼 올릴 수 있는 길이를 갖도록 형성된다.
여기서, 블레이드(130)가 하우징(110)의 내부에 모여지는 응축수(SC)를 퍼 올릴 수 있는 길이를 갖도록 형성된다 함은, 블레이드(130)가 하우징(110)의 내면에 최대한 인접하게 배치될 정도의 길이를 갖는 것으로 정의된다.
이와 같이, 하우징(110)의 내부에 모여지는 응축수(SC)가 블레이드(130)에 의해 퍼 올려지도록 하는 것에 의하여, 가습막 카트리지(120)의 회전시 블레이드(130)에 의해 퍼 올려진 응축수(SC)가 가습막 카트리지(120)에 직접 뿌려질 수 있으므로, 가습막 카트리지(120)에 의한 가습 성능 및 가습 효율을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 연료전지용 가습기(100)는, 습윤공기 공급구(112)에 마련되며 습윤공기를 가습막 카트리지(120)에 분사하는 분사노즐(113)을 포함할 수 있다.
분사노즐(113)로서는 습윤공기 공급구(112)를 따라 공급되는 습윤공기를 가습막 카트리지(120)(또는 블레이드)에 분사할 수 있는 다양한 종류의 노즐이 사용될 수 있으며, 분사노즐(113)의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 습윤공기 공급구(112)에 분사노즐(113)을 마련하고, 습윤공기가 가습막 카트리지(120)(또는 블레이드)의 목적 위치에 집중적으로 분사되도록 하는 것에 의하여, 습윤공기에 의한 풍압을 향상시키고, 가습막 카트리지(120)의 회전 속도를 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 가습기
110 : 하우징
112 : 습윤공기 공급구
113 : 분사노즐
114 : 습윤공기 배출구
120 : 가습막 카트리지
122 : 카트리지 케이스
124 : 가습막
122a : 유입홀
122b : 배출홀
130 : 블레이드
140 : 베어링부재
150 : 제1실링부재
160 : 제2실링부재
200 : 연료전지 스택

Claims (8)

  1. 일측에는 연료전지 스택으로부터 습윤공기가 공급되는 습윤공기 공급구가 형성되고, 다른 일측에는 습윤공기 배출구가 형성된 하우징; 및
    상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 마련되며, 건조공기가 유동되는 가습막 카트리지;
    를 포함하는 연료전지용 가습기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가습막 카트리지는 상기 습윤공기 공급구를 통해 상기 하우징의 내부로 공급되는 상기 습윤공기에 의해 회전하는 연료전지용 가습기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가습막 카트리지에 마련되며, 상기 습윤공기 공급구를 통해 상기 하우징의 내부로 공급되는 상기 습윤공기에 의해 상기 가습막 카트리지를 회전시키는 블레이드를 포함하는 연료전지용 가습기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하우징에 대해 상기 가습막 카트리지를 회전 가능하게 지지하는 베어링부재를 포함하는 연료전지용 가습기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 베어링부재와 상기 가습막 카트리지의 외면 사이에 구비되는 제1실링부재; 및
    상기 베어링부재와 상기 하우징의 내면 사이에 구비되는 제2실링부재;
    를 포함하는 연료전지용 가습기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 블레이드는 상기 하우징의 내부에 모여지는 응축수를 퍼 올릴 수 있는 길이를 갖도록 형성되는 연료전지용 가습기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 습윤공기 공급구에 마련되며, 상기 습윤공기를 상기 가습막 카트리지에 분사하는 분사노즐을 포함하는 연료전지용 가습기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가습막 카트리지는,
    일측에 유입홀이 형성되고, 다른 일측에 배출홀이 형성된 카트리지 케이스; 및
    상기 카트리지 케이스를 관통하도록 배치되며, 건조공기가 통과하는 가습막;
    을 포함하는 연료전지용 가습기.
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