KR20220082530A - 막가습기 - Google Patents

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KR20220082530A
KR20220082530A KR1020200172506A KR20200172506A KR20220082530A KR 20220082530 A KR20220082530 A KR 20220082530A KR 1020200172506 A KR1020200172506 A KR 1020200172506A KR 20200172506 A KR20200172506 A KR 20200172506A KR 20220082530 A KR20220082530 A KR 20220082530A
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protrusion
membrane humidifier
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KR1020200172506A
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오광헌
이상민
이양우
채현근
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한온시스템 주식회사
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    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

본 발명은 내부 및 외부에 각각 제1유체 및 제2유체가 유동되는 복수의 중공사막을 포함하는 가습막; 상기 가습막이 내부에 배치되는 가습막케이스; 및 상기 가습막케이스의 일면에 결합되어 제1유체가 유입 또는 배출되는 출입케이스;를 포함하고, 상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면이 서로 면접하고, 상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면 사이에 실링부재가 개재되어 실링성이 보다 향상되는 막가습기에 관한 것이다.

Description

막가습기{MEMBRANE HUMIDIFIER}
본 발명은 막가습기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 습한 유체에서 건조한 유체로 수분을 공급하는 막가습기에 관한 것이다.
막가습기는 서로 다른 습도를 가진 두 유체 간 수분 교환을 통해 저습의 유체에 수분을 공급하도록 제공되는 장치이다. 이때 상기 막가습기는 복수의 중공사형 막(이하 '중공사막'이라 함.)을 포함하여 중공사막 내부 및 외부에 서로 다른 유체가 유동되어 막을 중심으로 수분이 투과되는 형태가 흔히 사용된다.
이러한 막가습기는 연료전지가 동력원인 수소차 등에서 많이 사용되고 있다. 이때 연료전지는 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시키어 전기에너지를 발생시키는 장치로, 보통의 전지는 전지 내에 미리 채워놓은 화학물질에서 나오는 화학 에너지를 전기 에너지로 전환하지만 연료전지는 연료와 산소를 지속적으로 공급받아 화학반응을 통해 생성된 전기를 공급하는 장치이다. 여기서 연료전지는 함수율이 일정 수준 유지되어야 발전 효율이 높아짐에 따라, 연료전지용 막가습기가 차량 내에 함께 탑재된다.
상술한 바와 같이 차량에 탑재되는 막가습기에 대한 기술로 현재 한국공개특허공보 제10-2019-0138288호("연료전지 막가습기", 2019.12.12. 공개)가 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, 위 문헌의 막가습기(1)는, 미들케이스(2), 상기 미들케이스(2) 내부에 배치되어 복수의 중공사막 카트리지들(3a)로 형성된 중공사막 모듈(3)을 포함할 수 있다. 그리고 상기 미들케이스(2)에는 유동되는 유체와 외부 대기압과의 차이에 의해 변형을 방지하는 압력 버퍼부(4)가 형성될 수 있으며, 상기 미들케이스(2)의 전후방은 한 쌍의 캡 케이스(5)를 통해 밀폐될 수 있다. 여기서, 상기 막가습기(1)는, 제1유체가 유동되는 제1유체 유입구(6a) 및 제1유체 배출구(6b)와, 제2유체가 유동되는 제2유체 유입구(7a) 및 제2유체 배출구(7b)를 포함할 수 있다. 이때 상기 제1유체 유입구(6a) 및 제1유체 배출구(6b)는 한 쌍의 상기 캡 케이스(5) 상에 배치되어 제1유체가 복수의 중공사막 카트리지들(3a) 내부로 유동되도록 하고, 상기 제2유체 유입구(7a) 및 제2유체 배출구(7b)는 상기 미들케이스(2) 상에 배치되어 복수의 중공사막 카트리지들(3a) 외부로 유동될 수 있다. 이처럼 막가습기는 상기 중공사막의 내부에 형성된 제1경로로 제1유체가 유동되고, 상기 중공사막의 외부에 형성된 제2경로로 제2유체가 유동되어 막을 통해 수분이 교환될 수 있다.
하지만 위 문헌의 막가습기(1)에서 도시된 바와 같이 캡 케이스(5)와 미들케이스(2) 간의 결합은 일반적으로 캡 커버 방식으로 결합이 되었으며, 상기 캡 케이스(5)와 한 쌍의 미들케이스(2) 사이에 별도의 접합수단 및 밀폐수단 포함된다 하여도 노후화에 따라 내부 기체가 외부로 유출되는 문제가 발생되었다. 이는 막가습기의 성능 저하와, 별도의 유지보수 비용 및 시간이 발생되는 단점으로 이어졌다.
KR 10-2019-0138288 A (2019.12.12. 공개) JP 2004-006100 A (2004.01.08. 공개) KR 10-2019-0081736 A (2019.07.09. 공개) KR 10-1938340 B1 (2019.01.14. 공고)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가습막 케이스와 입출구 케이스 간의 실링 구조를 통해 유체의 누설을 방지할 수 있는 막가습기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 막가습기는, 내부 및 외부에 각각 제1유체 및 제2유체가 유동되는 복수의 중공사막을 포함하는 가습막; 상기 가습막이 내부에 배치되는 가습막케이스; 및 상기 가습막케이스의 일면에 결합되어 제1유체가 유입 또는 배출되는 출입케이스;를 포함하고, 상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면이 서로 면접하고, 상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면 사이에 실링부재가 개재될 수 있다.
또한, 본 발명의 막가습기는, 상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면 중, 하나의 일면에는 상기 실링부재가 수용되는 수용홈이 함몰 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 막가습기는, 상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면 중, 다른 하나의 일면에는 상기 수용홈과 대향하도록 배치된 돌기부가 돌출 형성될 수도 있다.
또한, 상기 돌기부는, 돌출된 단부로 향할수록 직경이 작아질 수도 있다.
또한, 상기 수용홈은, 함몰된 내측 면으로 향할수록 직경이 작아질 수도 있다.
또한, 본 발명의 막가습기는, 상기 돌기부의 직경(D1)이 상기 수용홈의 입구측 직경(D2) 보다 작고 상기 수용홈의 최내측 직경(D3) 보다 크도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 막가습기는, 상기 하나의 일면 대비 돌출된 상기 돌기부의 돌출길이(L1)가, 상기 다른 하나의 일면 대비 함몰된 상기 수용홈의 함몰깊이(L2) 보다 작도록 형성될 수도 있다.
또한, 상기 실링부재는 탄성 재질로 이루어져, 아래의 관계식 1에 따른 실링부재의 압축율(SC)이 20% 내지 50% 사이일 수도 있다.
[관계식 1]
Figure pat00001
(여기에서,
L1 : 돌기부의 돌출길이,
L2 : 수용홈의 함몰깊이,
L3 : 실링부재의 압축 전 직경.)
또한, 상기 실링부재는 탄성 재질로 이루어져, 아래의 관계식 2에 따른 실링부재의 압축율(SC)이 20% 내지 50% 사이일 수도 있다.
[관계식 2]
Figure pat00002
(여기에서,
L2 : 수용홈의 함몰깊이,
L3 : 실링부재의 압축 전 직경.)
또한, 상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면에는 각각, 대향하는 측으로 돌출된 하나 이상의 돌기부와, 상기 돌기부와 대응되는 형상으로 이루어져 상기 돌기부가 삽입되는 하나 이상의 함몰부가 배치될 수도 있다.
또한, 상기 실링부재는, 상기 수용홈 상에 배치되는 내장부와, 일단이 상기 내장부와 연결되어 상기 하나의 일면으로 연장되는 연장부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 실링부재는, 상기 연장부의 타단에 연결되어, 상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면 중, 다른 하나의 일면을 감싸는 절곡부를 더 포함할 수도 있다.
상술한 구성에 의한 본 발명의 막가습기는, 케이스 사이에 배치되는 실링부재를 통해 내부에서 유동되는 유체가 외부로 유출되는 것을 방지함에 따라 보다 신뢰성이 향상되는 장치를 제공할 수 있는 장점이 있다. 이와 더불어 장치의 노후화로 인해 케이스 사이에 간극이 발생되어도 실링부재와 접합면 등을 통해 유체가 누출되는 것을 완화할 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명의 막가습기는, 최내측으로 갈수록 직경이 좁아지는 수용홈을 통해 돌기부가 스토퍼의 기능으로 작용될 수 있어, 케이스 간의 조립성이 보다 향상되는 장점이 있다.
아울러 본 발명의 막가습기는, 하나 이상의 돌기와 함몰부를 통한 보조 실링 구성을 통해 상술한 실링부재와 더불어 실링에 대한 상승 작용으로 이어질 수 있는 장점이 있다.
아울러 본 발명의 막가습기는, 내장부, 연장부 및 절곡부를 포함하는 실링부재를 이용하여 케이스 면과의 접합과 케이스 면 사이에 배치되는 실링부재를 통한 접합 및 수용홈 상에 내장되어 돌기부와의 접합을 통해 실링부재의 압축량 조절과 더불어 기밀성 및 수밀성 또한 향상되는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 막가습기를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 막가습기의 사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 막가습기의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 케이스의 결합 후 단면도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 케이스의 결합 전 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 케이스의 결합 후 단면도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 케이스의 결합 전 단면도.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 케이스의 결합 후 단면도.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 케이스의 결합 전 단면도.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 케이스의 결합 후 단면도.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 케이스의 결합 전 단면도.
도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 케이스의 결합 후 단면도.
도 13은 본 발명의 제6실시예에 따른 케이스의 결합 전 단면도.
도 14는 본 발명의 제6실시예에 따른 케이스의 결합 후 단면도.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 막가습기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
<제1실시예>
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 막가습기에 관한 것으로, 도 2는 막가습기의 사시도를, 도 3은 막가습기의 분해 사시도를 각각 나타낸다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 막가습기(100)는, 가습막케이스(110) 및 출입케이스(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 가습막케이스(110)는 내부에 가습막(110a)이 배치되는 케이스로, 상기 가습막(110a)은 복수의 중공사막을 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 중공사막은 내부가 중공된 막으로 상기 중공사막의 내부와 외부에 서로 다른 습도를 가진 유체가 유동되어 막을 통해 수분이 교환될 수 있다. 이하, 보다 명확한 설명을 위해서 상기 중공사막의 내부에는 제1유체(F1)가 유동되고 상기 중공사막의 외부에는 제2유체(F2)가 유동되는 것으로 예거하여 설명한다.
상기 출입케이스(120)는 제1유체(F1)가 유입 또는 배출되는 케이스로 상기 출입케이스(120)가 입구케이스(120a) 및 출구케이스(120b)를 포함하여 한 쌍으로 구성될 수도 있다. 이때 상기 가습막케이스(110)는 양측이 개방될 수 있으며, 상기 가습막케이스(110)의 일측에는 상기 입구케이스(120a)가 결합되고, 상기 가습막케이스(110)의 타측에는 상기 출구케이스(120b)가 결합될 수 있다. 이때 상기 입구케이스(120a) 및 출구케이스(120b)에는 각각 제1유체(F1)가 유입 및 배출되는 제1유체 유입구(P1) 및 제1유체 배출구(P2)가 배치될 수도 있다. 아울러 상기 가습막케이스(110) 또는 상기 출입케이스(120)에는 제2유체(F2)가 유입되는 제2유체 유입구(P3) 및 제2유체 배출구(P4)가 배치될 수도 있다.
상기 가습막케이스(110) 및 출입케이스(120) 사이에는 실링부재(130)가 배치될 수 있으며, 이를 보다 명확히 설명하자면 다음과 같다. 상기 가습막케이스(110)는 상기 가습막(110a)이 내측에 배치되도록 내부에 삽입공간(C1)이 형성되어 양측 방향으로 개구될 수 있다. 그리고 상기 출입케이스(120) 내부에도 제1유체가 유동될 수 있도록 상기 가습막케이스(110)의 삽입공간(C1)과 연통되는 유동공간(C2)이 형성될 수 있다. 이때 상기 출입케이스(120)가 상기 입구케이스(120a) 및 출구케이스(120b)로 구성된 경우, 상기 입구케이스(120a) 및 출구케이스(120b)는 각각 상기 가습막케이스(110)의 삽입공간(C1)의 양측과 연결되는 유입공간(C21) 및 유출공간(C22)을 포함할 수 있다. 그리고 상기 가습막케이스(110) 및 출입케이스(120)는 상기 삽입공간(C1) 및 유동공간(C2)을 형성하는 케이스몸체를 가질 수 있으며, 상기 가습막케이스(110)의 일면과 상기 출입케이스(120)의 일면은 서로 대향할 수 있다. 아울러 상기 실링부재(130)는 서로 대향하는 상기 가습막케이스(110)의 일면과 상기 출입케이스(120)의 일면 사이에 개재될 수 있다. 여기서 상기 출입케이스(120)가 입구케이스(120a) 및 출구케이스(120b)가 모두 포함한 경우, 상기 입구케이스(120a)의 일면은 상기 가습막케이스(110)의 일면과 결합되어 그 사이에 제1실링부재(130a)가 개재될 수 있고, 상기 출구케이스(120b)의 일면은 상기 가습막케이스(110)의 타면과 결합되어 그 사이에 제2실링부재(130b)가 개재될 수도 있다.
또한, 상기 입구케이스(120a) 상에는 유입되는 제1유체(F1)에 대한 열 관리가 가능하도록 열교환기(140)가 배치될 수도 있으며, 상기 열교환기(140)에는 제3유체(F3)가 유동될 수도 있다. 즉, 상기 열교환기(140)에는 상기 제3유체(F3)가 유동되도록 제3유체 유입구(P5) 및 제3유체 배출구(P6)가 배치될 수 있으며, 상기 입구케이스(120a)의 유입공간(C21) 상에 배치될 수도 있다. 이에 따라 상기 막가습기(100)는 유입되는 상기 제1유체(F1)에 대해 상기 제3유체(F3)와의 열교환을 통해 온도를 제어할 수 있다.
이하 후술되는 내용에서는 보다 명확한 설명을 위해, 도 2에서의 상측 방향을 상(上)방향(D1)으로 정의하고, 그 반대방향을 하(下)방향(D2)으로 정의하며, 이들을 상하방향(D12)으로 정의한다. 또한, 상기 입구케이스(120a)에서 상기 출구케이스(120b)로 향하는 방향(도 2에서 좌측 윗방향)을 전(前)방향(D3)으로 정의하고, 그 반대방향을 후(後)방향(D4)으로 정의하며, 이들을 전후방향(D34)로 정의한다. 아울러, 도 3에서 좌쪽 아랫방향을 좌(左)방향(D5)으로 정의하고, 그 반대방향을 우(右)방향(D6)으로 정의하며, 이들을 전후방향(D56)으로 정의한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 막가습기에 관한 것으로, 도 4는 가습막케이스 및 출입케이스의 결합 후 단면도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 상기 가습막케이스(110)는 삽입공간(C1)을 형성하는 제1케이스몸체(111) 및 상기 제1케이스몸체(111)의 전후방향 단부면(도면 상에서는 좌우 측)인 제1접합면(112)을 포함하고, 상기 출입케이스(120)는 유동공간(C2)을 형성하는 제2케이스몸체(121) 및 상기 제1접합면(112)과 대향하는 상기 제2케이스몸체(121)의 전후방향 단부면인 제2접합면(122)을 포함할 수 있다. 그리고 상기 가습막케이스(110)는 상기 제1접합면(112) 상에 형성되어 단부측으로 돌출되는 돌기부(113)를 더 포함할 수 있고, 상기 출입케이스(120)는 상기 돌기부(113)와 대향하도록 배치되는 수용홈(123)을 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 가습막케이스(110) 및 출입케이스(120)가 상기 돌기부(113)와 수용홈(123)을 각각 포함되는 것으로 도시하고 있으나, 상기 가습막케이스(110) 상에 수용홈이 형성되고 상기 출입케이스(120) 상에 돌기부가 형성되는 등 다양한 형태로 변형될 수 있으므로, 돌출되는 구성은 상기 가습막케이스(110)로 함몰되는 구성은 상기 출입케이스(120)에 위치하는 것으로 정의한 것은 보다 명확한 설명을 위해 도시 및 설명된 것일 뿐, 배치되는 측에 대해서는 한정하지는 아니한다.
상기 돌기부(113)는 상기 수용홈(123)에 삽입될 수 있으며, 상기 돌기부(113) 및 수용홈(123)이 형성되지 않은 상기 제1접합면(112) 및 제2접합면(122)은 서로 면접하여 밀폐될 수 있다. 그리고 상기 돌기부(113)는 상기 제1접합면(112)을 기준으로 전후방향으로 돌출길이(L1)를 가질 수 있으며, 상기 수용홈(123)은 상기 제2접합면(122)을 기준으로 전후방향으로 함몰깊이(L2)를 가질 수 있다. 이때 상기 수용홈(123) 상에 상기 실링부재(130)가 수용될 수 있으며, 상기 돌기부(113)의 돌출길이(L1)가 상기 수용홈(123)의 함몰깊이(L2) 보다 작게 형성되어 그 잔여된 공간 상에 상기 실링부재(130)가 압축되어 배치될 수 있다. 이때 상기 실링부재의 압축 전 직경(L3)은 상기 함몰깊이(L2)와 돌출길이(L1)와의 차(L2-L1)만큼 압축될 수 있으며, 상기 실링부재(130)는 아래 관계식 1과 같은 압축률(SC)을 가질 수 있다.
[관계식 1]
Figure pat00003
(여기에서,
L1 : 돌기부의 돌출길이,
L2 : 수용홈의 함몰깊이,
L3 : 실링부재의 압축 전 직경.)
본 발명의 제1실시예에 따른 막가습기(100)는 상기 실링부재(130)의 압축률(SC)이 20% 내지 50% 사이로 구성될 수 있으며, 상기 가습막케이스(110) 및 출입케이스(120)가 노후화 등으로 인하여 벌어지더라도 압축된 상기 실링부재(130)가 팽창되어 간극으로 유체가 유출되는 것을 방지할 수 있다. 이때 상기 실링부재(130)는 탄성을 가진 가스켓 등의 재질로 구성될 수 있으며, 서로 접한 상기 가습막케이스(110) 및 출입케이스(120)는 볼팅수단, 용접기 또는 접착제 등의 별도의 접합수단을 통해 결합 고정될 수도 있다.
상기 돌기부(113)는 상기 제1접합면(112)의 중심부 측에 배치되어, 상기 돌기부(113)의 상측에는 제1-1접합면(112a)이 형성되고, 상기 돌기부(113)의 하측에는 제1-2접합면(112b)이 형성될 수 있다. 아울러 상기 수용홈(123) 또한 상기 제2접합면(122)의 중심부 측에 배치되어, 상기 수용홈(123)의 상측에는 제2-1접합면(122a)이 형성되고, 상기 수용홈(123)의 하측에는 제2-2접합면(122b)이 형성될 수 있다. 이때 상기 제1-1접합면(112a)은 상기 제2-1접합면(122a)과 접할 수 있으며, 상기 제1-2접합면(112b)은 상기 제2-2접합면(122b)과 접하여 상술한 접합수단을 통해 서로 결합될 수 있다. 그리고 상기 돌기부(113)는 대향하는 측으로 향할수록 상하 좌우 측 직경이 작아지도록 형성될 수 있으며, 상기 수용홈(123)은 'ㄷ'자 형상으로 함몰되어, 상기 돌기부(113)와 수용홈(123) 상하좌우 측에는 빈 공간이 형성될 수 있다. 이에 상기 실링부재(130)가 압축되면 빈 공간 상으로 일부 삽입되어 실링성이 보다 향상될 수도 있다.
<제2실시예>
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 막가습기에 관한 것으로, 도 5는 가습막케이스 및 출입케이스의 결합 전 단면도를, 도 6은 가습막케이스 및 출입케이스의 결합 후 단면도를 각각 나타낸다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 막가습기(200)는, 삽입공간(C1) 및 유동공간(C2)이 서로 연통되도록 결합되는 가습막케이스(210) 및 출입케이스(220)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 가습막케이스(210)는 내측에 상기 삽입공간(C1)이 형성되는 제1케이스몸체(211) 및 상기 제1케이스몸체(211)의 전후방향 단부면인 제1접합면(212)을 포함하고, 상기 출입케이스(220)는 내측에 상기 유동공간(C2)이 형성되는 제2케이스몸체(221) 및 상기 제1접합면(212)과 대향하는 상기 제2케이스몸체(221)의 단부면인 제2접합면(222)을 포함할 수 있다.
상기 가습막케이스(210)는 상기 제1접합면(212) 상에 형성되어 단부측으로 돌출되는 돌기부(213)를 더 포함할 수 있고, 상기 출입케이스(220)는 상기 돌기부(213)와 대향하도록 배치되는 수용홈(223)을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 돌기부(213)는 상기 수용홈(223) 상에 삽입될 수 있으며, 상기 수용홈(223)은 입구측에서 최내측으로 깊어질수록 직경이 작아지도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 돌기부(213)의 직경(D1)이 상기 수용홈(223)의 입구측 직경(D2) 보다 작고 상기 수용홈(223)의 출구측 직경(D3) 보다 크게 형성되어, 경사진 상기 수용홈(223)의 내벽 상에 상기 돌기부(213)의 단부가 접할 수 있다. 이때 상기 돌기부(213) 및 상기 수용홈(223)이 접하는 지점에서 상기 돌기부(213)의 직경(D1)과 상기 수용홈(223)의 직경이 대응할 수 있다.
상기 수용홈(223)에는 실링부재(230)가 수용될 수 있으며, 상기 돌기부(213)가 삽입되어 상기 실링부재(230)를 일부 압축하도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 돌기부(213)의 단부가 상기 수용홈(223)의 경사진 내벽에 접하면 상기 제1접합면(212) 및 제2접합면(222)이 서로 면접할 수 있다. 여기서 상기 돌기부(213)를 기준으로 상기 제1접합면(212)은 제1-1접합면(212a) 및 제1-2접합면(212b)으로 구분되고, 상기 수용홈(223)을 기준으로 상기 제2접합면(222)은 제2-1접합면(222a) 및 제2-2접합면(222b)으로 구분될 수 있다. 그리고 상기 제1-1접합면(212a)은 상기 제2-1접합면(222a)과 면접하고, 상기 제1-2접합면(212b)은 상기 제2-2접합면(222b)과 면접할 수 있다.
<제3실시예>
도 7 및 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 막가습기에 관한 것으로, 도 7은 가습막케이스 및 출입케이스의 결합 전 단면도를, 도 8은 가습막케이스 및 출입케이스의 결합 후 단면도를 각각 나타낸다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 막가습기(300)는, 삽입공간(C1) 및 유동공간(C2)이 서로 연통되도록 결합되는 가습막케이스(310) 및 출입케이스(320)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 가습막케이스(310)는 내측에 상기 삽입공간(C1)이 형성되는 제1케이스몸체(311) 및 상기 제1케이스몸체(311)의 전후방향 단부면인 제1접합면(312)을 포함하고, 상기 출입케이스(320)는 내측에 상기 유동공간(C2)이 형성되는 제2케이스몸체(321) 및 상기 제1접합면(312)과 대향하는 상기 제2케이스몸체(321)의 단부면인 제2접합면(322)을 포함할 수 있다. 아울러 상기 출입케이스(320)는 실링부재(330)가 수용되는 수용홈(323)이 함몰 형성될 수 있다.
상기 가습막케이스(310)는 상기 제1접합면(312) 상에 형성되어 단부측으로 돌출되는 하나 이상의 돌기부(313)를 포함할 수 있으며, 상기 출입케이스(320)는 상기 가습막케이스(310)의 돌기부(313)와 대응하는 형상으로 함몰된 하나 이상의 함몰부(324)를 포함할 수도 있다. 이때 상기 출입케이스(320)는, 수용홈(323)이 상기 제2접합면(322)의 상하방향 중심부 측에 배치되고, 상기 함몰부(324)가 제1함몰부(324a) 및 제2함몰부(324b)를 포함하여 복수로 이루어져 상기 제2접합면(322)의 상측 또는 하측에 배치될 수도 있다. 보다 상세히는 상기 제2접합면(322)은 상기 수용홈(330)을 기준으로 상측이 제2-1접합면(322a)으로 하측이 제2-2접합면(322b)으로 구분될 수 있으며, 하나 이상의 함몰부(324)가 상기 제2-1접합면(322a) 및 제2-2접합면(322b)에 각각 배치될 수 있다. 그리고 상기 가습막케이스(310)의 돌기부(313)가 제1돌기부(313a) 및 제2돌기부(313b)를 포함하여 복수로 구성되어 복수의 상기 함몰부(324) 상에 각각 결합될 수도 있다.
상기 출입케이스(320)의 수용홈(323)은 상기 가습막케이스(310)의 제1접합면(312)과 대향할 수 있으며, 상기 실링부재(330)는 서로 대향하는 상기 제1접합면(312) 및 수용홈(323)을 통해 압축될 수도 있다. 이때 상기 실링부재(330)는 아래 관계식 2를 통해 압축률(SC)이 산출될 수 있다.
[관계식 2]
Figure pat00004
(여기에서,
L2 : 수용홈의 함몰깊이,
L3 : 실링부재의 압축 전 직경.)
여기서, 상기 실링부재(330)의 압축률(SC)이 20% 내지 50% 사이로 구성되도록, 상기 수용홈(323)의 함몰깊이(L2)와 실링부재(330)의 압축 전 직경(L3)이 결정될 수도 있다.
<제4실시예>
도 9 및 도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 막가습기에 관한 것으로, 도 9는 가습막케이스 및 출입케이스의 결합 전 단면도를, 도 10은 가습막케이스 및 출입케이스의 결합 후 단면도를 각각 나타낸다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 막가습기(400)는, 삽입공간(C1) 및 유동공간(C2)이 서로 연통되도록 결합되는 가습막케이스(410) 및 출입케이스(420)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 가습막케이스(410)는 내측에 상기 삽입공간(C1)이 형성되는 제1케이스몸체(411) 및 상기 제1케이스몸체(411)의 전후방향 단부면인 제1접합면(412)을 포함하고, 상기 출입케이스(420)는 내측에 상기 유동공간(C2)이 형성되는 제2케이스몸체(421) 및 상기 제1접합면(412)과 대향하는 상기 제2케이스몸체(421)의 단부면인 제2접합면(422)을 포함할 수 있다. 아울러 상기 출입케이스(420)는 실링부재(430)가 수용되는 수용홈(423)이 함몰 형성될 수 있다.
이때 상기 제2접합면(422)은 상기 수용홈(423)을 기준으로 상측이 제2-1접합면(422a)으로 하측이 제2-2접합면(422b)으로 구분될 수 있으며, 상기 제1접합면(412)의 상부는 상기 제2-1접합면(422a)과 면접하고, 상기 제1접합면(412)의 하부는 상기 제2-2접합면(422b)과 면접할 수 있다. 그리고 상기 실링부재(430)는 상기 수용홈(423)과 대향하는 위치의 제1접합면(412)으로 가압되어 압축될 수 있으며, 상기 실링부재(440)는 아래 관계식 3을 통해 산출되는 압축률(SC)을 가질 수 있다.
[관계식 3]
Figure pat00005
(여기에서,
L2 : 수용홈의 함몰깊이,
L3 : 실링부재의 압축 전 직경.)
여기서, 상기 실링부재(430)의 압축률(SC)이 20% 내지 50% 사이로 구성되도록, 상기 수용홈(423)의 함몰깊이(L2)와 실링부재(430)의 압축 전 직경(L3)이 결정될 수도 있다. 여기서 상기 수용홈(423)의 형상은 다양하게 형성될 수 있으며, 일 예로 'ㄷ'자 형상으로 함몰될 수도 있다.
<제5실시예>
도 11 및 도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 막가습기에 관한 것으로, 도 11은 가습막케이스 및 출입케이스의 결합 전 단면도를, 도 12는 가습막케이스 및 출입케이스의 결합 후 단면도를 각각 나타낸다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 막가습기(500)는, 삽입공간(C1) 및 유동공간(C2)이 서로 연통되도록 결합되는 가습막케이스(510) 및 출입케이스(520)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 가습막케이스(510)는 내측에 상기 삽입공간(C1)이 형성되는 제1케이스몸체(511) 및 상기 제1케이스몸체(511)의 전후방향 단부면인 제1접합면(512)을 포함하고, 상기 출입케이스(520)는 내측에 상기 유동공간(C2)이 형성되는 제2케이스몸체(521) 및 상기 제1접합면(512)과 대향하는 상기 제2케이스몸체(521)의 단부면인 제2접합면(522)을 포함할 수 있다.
상기 가습막케이스(510)는 상기 제1접합면(512) 상에 형성되어 단부측으로 돌출되는 돌기부(513)를 더 포함할 수 있고, 상기 출입케이스(520)는 상기 돌기부(513)와 대향하도록 배치되는 수용홈(523)을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 돌기부(513)는 상기 수용홈(523) 상에 삽입될 수 있으며, 상기 수용홈(523)의 내부 체적은 상기 돌기부(513)의 체적보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 제5실시예에 따른 막가습기(500)는, 실링부재(530)를 더 포함할 수 있으며, 상기 실링부재(530)는 내장부(531), 연장부(532)가 서로 연결된 형태로 구성될 수 있다. 이때 상기 내장부(531)는 상기 수용홈(523)의 내부 상에 배치될 수 있으며, 상기 돌기부(513)의 외면과 상기 수용홈(523)의 내면 사이를 실링할 수 있다. 그리고 상기 연장부(532)는 일단이 상기 내장부(531)와 연결되어 상측 또는 하측으로 연장된 형태일 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하자면, 상기 제1접합면(512)은 상기 돌기부(513)를 중심으로 상측이 제1-1접합면(512a)으로 하측이 제1-2접합면(512b)으로 구분되되, 상기 제2접합면(522)은 상기 수용홈(523)을 중심으로 상측이 제2-1접합면(522a)으로 하측이 제2-2접합면(522b)으로 구분될 수 있다. 그리고 상기 연장부(532)는 상기 제2-1접합면(522a) 또는 제2-2접합면(522b)으로 연장된 형태일 수 있다. 일 예로 상기 연장부(532)가 상기 제2-2접합면(522b)에 배치된 경우, 상기 제1-1접합면(512a)과 제2-1접합면(522a)이 서로 접한 상태에서 상기 제1-2접합면(512b)과 제2-2접합면(522b) 사이는 서로 이격될 수 있으며, 상기 연장부(532)가 상기 제1-2접합면(512b)과 상기 제2-2접합면(522b) 사이에 개재될 수 있다. 그리고 상기 실링부재(530)는 상기 연장부(532)의 타단에서 휘어져 상기 제1케이스몸체(511)를 감싸도록 형성되는 절곡부(533)를 더 포함할 수도 있다. 여기에서 상기 연장부(532)의 압축 전 전후방향의 폭은 상기 제1-2접합면(512b)과 제2-2접합면(522b) 사이의 이격 거리 보다 크게 형성되어 일부 압축될 수 있으며, 압축된 이후의 폭이 압축 전 대비 20% ~ 50% 가량 감소될 수도 있다.
<제6실시예>
도 13 및 도 14는 본 발명의 제6실시예에 따른 막가습기에 관한 것으로, 도 13은 가습막케이스 및 출입케이스의 결합 전 단면도를, 도 14는 가습막케이스 및 출입케이스의 결합 후 단면도를 각각 나타낸다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 제6실시예에 따른 막가습기(600)는, 삽입공간(C1) 및 유동공간(C2)이 서로 연통되도록 결합되는 가습막케이스(610) 및 출입케이스(620)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 가습막케이스(610)는 내측에 상기 삽입공간(C1)이 형성되는 제1케이스몸체(611) 및 상기 제1케이스몸체(611)의 전후방향 단부면인 제1접합면(612)을 포함하고, 상기 출입케이스(620)는 내측에 상기 유동공간(C2)이 형성되는 제2케이스몸체(621) 및 상기 제1접합면(612)과 대향하는 상기 제2케이스몸체(621)의 단부면인 제2접합면(622)을 포함할 수 있다.
상기 가습막케이스(610)는 상기 제1접합면(612) 상에 형성되어 단부측으로 돌출되는 돌기부(613)를 더 포함할 수 있고, 상기 출입케이스(620)는 상기 돌기부(613)와 대향하도록 배치되는 수용홈(623)을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 돌기부(513)는 상기 수용홈(623) 상에 삽입될 수 있으며, 상기 수용홈(623)의 내부 체적은 상기 돌기부(613)의 체적보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 제6실시예에 따른 막가습기(600)는, 실링부재(630)를 더 포함할 수 있으며, 상기 실링부재(630)는 내장부(631), 연장부(632) 및 절곡부(633)가 서로 연결된 형태로 구성될 수 있다. 이때 상기 내장부(631)는 상기 수용홈(623) 상에 배치되고, 상기 연장부(632)는 상기 수용홈(623)을 통해 상하측으로 구분된 제2-1접합면(622a) 또는 제2-2접합면(622b)으로 연장될 수 있다. 아울러 상기 절곡부(633)는 상기 제1케이스몸체(611)로 휘어져 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 실링부재(630)의 내장부(631)는 절개홈(631a)을 더 포함할 수 있으며, 상기 수용홈(623)의 최내측에는 상기 절개홈(631a)과 대응하는 형상의 돌기가 돌출될 수도 있다. 이에 따라 상기 실링부재(630)의 내장부(631)가 상기 수용홈(623) 상에 삽입되면, 상기 절개홈(631a)을 통해 위치가 고정될 수 있으며, 상기 절개홈(631a)과의 결합구조를 통해 실링성 또한 보다 향상될 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
C : 삽입홈
C1 : 삽입공간 C2 : 유동공간
C21 : 유입공간 C22 : 유출공간
F1 : 제1유체 F2 : 제2유체
F3 : 제3유체
P1 : 제1유체 유입구 P2 : 제1유체 배출구
P3 : 제2유체 유입구 P4 : 제2유체 배출구
P5 : 제3유체 유입구 P6 : 제3유체 배출구
100 : 막가습기(제1실시예)
110 : 가습막케이스 110a : 가습막
111 : 제1케이스몸체 112 : 제1접합면
112a : 제1-1접합면 112b : 제1-2접합면
113 : 돌기부
120 : 출입케이스
120a : 입구케이스 120b : 출구케이스
121 : 제2케이스몸체 122 : 제2접합면
122a : 제2-1접합면 122b : 제2-2접합면
123 : 수용홈
130 : 실링부재
130a : 제1실링부재 130b : 제2실링부재
140 : 열교환기
200 : 막가습기(제2실시예)
210 : 가습막케이스
211 : 제1케이스몸체 212 : 제1접합면
212a : 제1-1접합면 212b : 제1-2접합면
213 : 돌기부
220 : 출입케이스
221 : 제2케이스몸체 222 : 제2접합면
222a : 제2-1접합면 222b : 제2-2접합면
223 : 수용홈
230 : 실링부재
300 : 막가습기(제3실시예)
310 : 가습막케이스
311 : 제1케이스몸체 312 : 제1접합면
313 : 돌기부
313a : 제1돌기부 313b : 제2돌기부
320 : 출입케이스
321 : 제2케이스몸체 322 : 제2접합면
322a : 제2-1접합면 322b : 제2-2접합면
323 : 수용홈 324 : 함몰부
324a : 제1함몰부 324b : 제2함몰부
330 : 실링부재
400 : 막가습기(제4실시예)
410 : 가습막케이스
411 : 제1케이스몸체 412 : 제1접합면
420 : 출입케이스
421 : 제2케이스몸체 422 : 제2접합면
422a : 제2-1접합면 422b : 제2-2접합면
423 : 수용홈
430 : 실링부재
500 : 막가습기(제5실시예)
510 : 가습막케이스
511 : 제1케이스몸체 512 : 제1접합면
512a : 제1-1접합면 512b : 제1-2접합면
513 : 돌기부
520 : 출입케이스
521 : 제2케이스몸체 522 : 제2접합면
522a : 제2-1접합면 522b : 제2-2접합면
523 : 수용홈
530 : 실링부재
531 : 내장부 532 : 연장부
533 : 절곡부
600 : 막가습기(제6실시예)
610 : 가습막케이스
611 : 제1케이스몸체 612 : 제1접합면
612a : 제1-1접합면 612b : 제1-2접합면
613 : 돌기부
620 : 출입케이스
621 : 제2케이스몸체 622 : 제2접합면
622a : 제2-1접합면 622b : 제2-2접합면
623 : 수용홈
630 : 실링부재
631 : 내장부 631a : 절개홈
632 : 연장부 633 : 절곡부

Claims (12)

  1. 내부 및 외부에 각각 제1유체 및 제2유체가 유동되는 복수의 중공사막을 포함하는 가습막;
    상기 가습막이 내부에 배치되는 가습막케이스; 및
    상기 가습막케이스의 일면에 결합되어 제1유체가 유입 또는 배출되는 출입케이스;
    를 포함하고,
    상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면이 서로 면접하고,
    상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면 사이에 실링부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 막가습기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면 중,
    하나의 일면에는 상기 실링부재가 수용되는 수용홈이 함몰 형성되는 것을 특징으로 하는 막가습기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면 중,
    다른 하나의 일면에는 상기 수용홈과 대향하도록 배치된 돌기부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 막가습기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 돌기부는,
    돌출된 단부로 향할수록 직경이 작아지는 것을 특징으로 하는 막가습기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 수용홈은,
    함몰된 내측 면으로 향할수록 직경이 작아지는 것을 특징으로 하는 막가습기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 돌기부의 직경(D1)이 상기 수용홈의 입구측 직경(D2) 보다 작고 상기 수용홈의 최내측 직경(D3) 보다 큰 것을 특징으로 하는 막가습기.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 하나의 일면 대비 돌출된 상기 돌기부의 돌출길이(L1)가,
    상기 다른 하나의 일면 대비 함몰된 상기 수용홈의 함몰깊이(L2) 보다 작은 것을 특징으로 하는 막가습기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 실링부재는 탄성 재질로 이루어져,
    아래의 관계식 1에 따른 실링부재의 압축율(SC)이 20% 내지 50% 사이인 것을 특징으로 하는 막가습기.
    [관계식 1]
    Figure pat00006

    (여기에서,
    L1 : 돌기부의 돌출길이,
    L2 : 수용홈의 함몰깊이,
    L3 : 실링부재의 압축 전 직경.)
  9. 제2항에 있어서,
    상기 실링부재는 탄성 재질로 이루어져,
    아래의 관계식 2에 따른 실링부재의 압축율(SC)이 20% 내지 50% 사이인 것을 특징으로 하는 막가습기.
    [관계식 2]
    Figure pat00007

    (여기에서,
    L2 : 수용홈의 함몰깊이,
    L3 : 실링부재의 압축 전 직경.)
  10. 제2항에 있어서,
    상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면에는 각각,
    대향하는 측으로 돌출된 하나 이상의 돌기부와,
    상기 돌기부와 대응되는 형상으로 이루어져 상기 돌기부가 삽입되는 하나 이상의 함몰부가 배치된 것을 특징으로 하는 막가습기.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 실링부재는,
    상기 수용홈 상에 배치되는 내장부와, 일단이 상기 내장부와 연결되어 상기 하나의 일면으로 연장되는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 막가습기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 실링부재는,
    상기 연장부의 타단에 연결되어,
    상기 가습막케이스의 일면 및 상기 출입케이스의 일면 중, 다른 하나의 일면을 감싸는 절곡부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막가습기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004006100A (ja) 2002-05-31 2004-01-08 Nok Corp 燃料電池の加湿装置
KR101938340B1 (ko) 2012-09-21 2019-01-14 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습장치
KR20190081736A (ko) 2017-12-29 2019-07-09 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지 막가습기
KR20190138288A (ko) 2018-06-04 2019-12-12 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지 막가습기

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