KR20220096479A - 연료전지용 가습기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지 스택으로부터 배출된 습윤 기체를 이용하여 외부로부터 공급된 건조 기체를 가습하기 위한 가습 모듈, 및 상기 가습 모듈의 일단에 결합된 제1 캡;을 포함하는 연료전지용 가습기로서, 상기 가습 모듈은 양 말단들이 개방되어 있는 미드-케이스(mid-case), 및 상기 미드-케이스 내에 배치되며 다수의 중공사막들을 포함하는 적어도 하나의 카트리지(Cartridge)를 포함하고, 상기 가습 모듈은 상기 제1 캡이 상기 중공사막들과만 유체연통할 수 있도록 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈의 일단에 기밀하게 결합된(Air tightly coupled) 제1 패킹부; 및 상기 제1 패킹부의 내부에 위치한 제1 강성부;를 포함하며, 상기 제1 패킹부는 상기 카트리지와 상기 미드-케이스 사이에 배치되는 제1 패킹본체, 및 상기 제1 패킹본체로부터 돌출된 제1 패킹플랜지를 포함하고, 상기 제1 강성부는 상기 제1 패킹플랜지의 내부에 위치한 제1 강성플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기에 관한 것이다.

Description

연료전지용 가습기{Humidifier for Fuel Cell}

본 발명은 연료전지에 가습된 기체를 공급하기 위한 연료전지용 가습기에 관한 것이다.

연료전지는 건전지나 축전지 등 일반 화학전지와 달리 수소와 산소가 공급되는 한 계속 전기를 생산할 수 있고, 열손실이 없어 내연기관보다 효율이 2배 가량 높다는 장점이 있다.

또한, 수소와 산소의 결합에 의해 발생하는 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하기 때문에 공해물질 배출이 적다. 따라서, 연료전지는 환경 친화적일 뿐만 아니라 에너지 소비 증가에 따른 자원 고갈에 대한 걱정을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

이러한 연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 크게 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC), 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell: PAFC), 용융 탄산염형 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell: MCFC), 고체 산화물형 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell: SOFC), 및 알칼리형 연료전지(Alkaline Fuel Cell: AFC) 등으로 분류할 수 있다.

이들 각각의 연료전지는 근본적으로 동일한 원리에 의해 작동하지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다. 이 중에서 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC)는 다른 연료전지에 비해 저온에서 동작한다는 점, 및 출력밀도가 커서 소형화가 가능하기 때문에 소규모 거치형 발전장비뿐만 아니라 수송 시스템에서도 가장 유망한 것으로 알려져 있다.

고분자 전해질형 연료전지(PEMFC)의 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) 내압 용기에 물을 채운 후 대상 기체를 확산기(diffuser)로 통과시켜 수분을 공급하는 버블러(bubbler) 가습 방식, 2) 연료전지 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 배가스 중에 포함되는 수증기만을 선택적으로 투과시키는 막을 이용하여 수증기를 고분자 전해질 막에 공급되는 공기에 제공함으로써 고분자 전해질 막을 가습하는 막가습 방식이 가습기를 경량화 및 소형화할 수 있다는 점에서 유리하다.

막가습 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 연료전지의 가습이 충분히 이루어질 수 있고, 저가 소재의 사용이 가능하며, 연료전지에서 고온으로 배출되는 배가스(off-gas)에 포함된 수분과 열을 회수하여 가습기를 통해 재사용할 수 있다는 이점을 갖는다.

도 1은 통상의 연료전지용 가습기의 개략적인 분해 사시도이다.

도 1에 예시된 바와 같이, 통상의 막가습 방식의 가습기(100)는 외부로부터 공급되는 공기와 연료전지 스택(미도시)으로부터 배출되는 배가스 사이의 수분 교환이 일어나는 가습 모듈(110) 및 상기 가습 모듈(110)의 양 단에 결합된 캡들(120)을 포함한다.

상기 캡들(120) 중 하나는 외부로부터 공급되는 공기를 상기 가습 모듈(110)로 전달하고, 다른 하나는 상기 가습 모듈(110)에 의해 가습된 공기를 연료전지 스택으로 전달한다.

상기 가습 모듈(110)은, 배가스 습윤 기체 유입구(off-gas inlet)(111a)와 배가스 습윤 기체 유출구(off-gas outlet)(111b)를 갖는 미드-케이스(mid-case)(111) 및 상기 미드-케이스(111) 내의 복수의 중공사막(112)들을 포함한다. 상기 중공사막(112)들의 다발의 양 말단들은 경질 포팅층(113)에 포팅되어 있다. 상기 경질 포팅층(113)은 일반적으로 캐스팅(casting) 방식을 통해 액상 폴리우레탄 수지와 같은 액상 폴리머를 경화시킴으로써 형성된다.

외부로부터 공급되는 공기는 상기 중공사막(112)들의 중공을 따라 흐른다. 상기 배가스 습윤 기체 유입구(111a)를 통해 상기 미드-케이스(111) 내로 유입된 배가스는 상기 중공사막(112)들의 외표면과 접촉한 후 상기 배가스 습윤 기체 유출구(111b)를 통해 상기 미드-케이스(111)로부터 유출된다. 상기 배가스가 상기 중공사막(112)들의 외표면과 접촉할 때 상기 배가스 내에 함유되어 있던 수분이 상기 중공사막(112)들을 투과함으로써 상기 중공사막(112)들의 중공을 따라 흐르던 공기를 가습한다.

일반적으로, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 중공사막(112)들의 말단들이 포팅되어 있는 경질 포팅층(113) 및 상기 경질 포팅층(113)과 상기 미드-케이스(111) 사이의 수지층(114)이 상기 캡들(120)의 내부 공간들을 상기 미드-케이스(111)의 내부 공간으로부터 차단한다. 상기 경질 포팅층(113)과 유사하게, 상기 수지층(114)은 일반적으로 캐스팅 방식을 통해 액상 폴리우레탄 수지와 같은 액상 폴리머를 경화시킴으로써 형성된다.

그러나, 상기 수지층(114) 형성을 위한 캐스팅 공정은 상대적으로 많은 공정 시간을 요구하기 때문에 가습기(100)의 생산성을 저하시키는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 캐스팅 공정을 통한 수지층 형성으로 인해 가습기의 생산성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 연료전지용 가습기를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기는 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.

연료전지 스택으로부터 배출된 습윤 기체를 이용하여 외부로부터 공급된 건조 기체를 가습하기 위한 가습 모듈, 및 상기 가습 모듈의 일단에 결합된 제1 캡, 상기 가습 모듈은 양 말단들이 개방되어 있는 미드-케이스(mid-case), 및 상기 미드-케이스 내에 배치되며 다수의 중공사막들을 포함하는 적어도 하나의 카트리지(Cartridge)를 포함할 수 있다. 상기 가습 모듈은 상기 제1 캡이 상기 중공사막들과만 유체연통할 수 있도록 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈의 일단에 기밀하게 결합된(Air tightly coupled) 제1 패킹부, 및 상기 제1 패킹부의 내부에 위치한 제1 강성부를 포함할 수 있다. 상기 제1 패킹부는 상기 카트리지와 상기 미드-케이스 사이에 배치되는 제1 패킹본체, 및 상기 제1 패킹본체로부터 돌출된 제1 패킹플랜지를 포함하고, 상기 제1 강성부는 상기 제1 패킹플랜지의 내부에 위치한 제1 강성플랜지를 포함할 수 있다.

본 발명은 캡의 내부공간과 미드-케이스의 내부공간을 밀폐시키기 위한 캐스팅 공정을 생략할 수 있으므로, 생산을 위한 공정시간의 단축을 통해 생산성을 증대시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 카트리지와 미드-케이스 사이를 밀폐시키는 구조에 대한 내구성을 강화할 수 있다.

도 1은 통상의 연료전지용 가습기의 개략적인 분해 사시도
도 2는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기의 개략적인 분해 사시도
도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기를 도 2의 I-I 선을 기준으로 나타낸 개략적인 분해 단면도
도 4는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기를 도 2의 I-I 선을 기준으로 나타낸 개략적인 결합 단면도
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기의 제1 패킹부에 대한 개략적인 사시도
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기의 제1 강성부에 대한 개략적인 사시도
도 9는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기의 제1 강성부를 설명하기 위한 비교예를 나타낸 개략적인 단면도
도 10은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기의 제1 패킹부를 도 5의 II-II 선을 기준으로 나타낸 개략적인 단면도
도 11은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기의 제1 패킹부를 도 6의 III-III선을 기준으로 나타낸 개략적인 단면도
도 12는 도 4의 A를 확대하여 나타낸 개략적인 단면도
도 13은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기에 있어서 미드-케이스에 2개의 카트리지가 결합되는 실시예에 대한 개략적인 분해 사시도
도 14는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기에 있어서 미드-케이스에 3개의 카트리지가 결합되는 실시예에 대한 개략적인 분해 사시도

이하에서는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 연료전지 스택으로부터 배출된 습윤 기체를 이용하여 외부로부터 공급된 건조 기체를 가습하기 위한 것이다. 건조 기체는 연료가스 또는 공기일 수 있다.

본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 건조 기체의 가습을 위한 가습 모듈(2), 및 상기 가습 모듈(2)의 일단에 결합된 제1 캡(3)을 포함한다. 상기 가습 모듈(2)은 복수의 중공사막(221)이 결합된 카트리지(Cartridge)(22), 상기 카트리지(22)가 결합된 미드-케이스(Mid-case)(21), 및 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이에 배치되어서 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이를 밀폐시키는 제1 패킹부(23)를 포함한다. 상기 제1 패킹부(23)는 캐스팅(casting) 공정 없이 결합을 통해 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이를 밀폐시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 패킹부(23)는 상기 제1 캡(3)의 내부공간(6)과 상기 미드-케이스(21)의 내부공간(6)을 밀폐시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상대적으로 많은 공정시간이 요구되는 캐스팅 공정을 생략할 수 있으므로, 생산을 위한 공정시간의 단축을 통해 생산성을 증대시킬 수 있다.

이하에서는 상기 가습 모듈(2) 및 상기 제1 캡(3)에 관해 첨부된 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 상기 가습 모듈(2)은 연료전지 스택으로부터 배출된 습윤 기체를 이용하여 외부로부터 공급된 건조 기체를 가습하는 것이다. 상기 가습 모듈(2)의 일단에는 상기 제1 캡(3)이 결합될 수 있다. 상기 가습 모듈(2)의 타단에는 제2 캡(4)이 결합될 수 있다. 상기 제1 캡(3)은 외부로부터 공급되는 건조 기체를 상기 가습 모듈(2)로 전달할 수 있다. 상기 제2 캡(4)은 상기 가습 모듈(2)에 의해 가습된 건조 기체를 상기 연료전지 스택으로 전달할 수 있다. 상기 제2 캡(4)이 외부로부터 공급되는 건조 기체를 상기 가습 모듈(2)로 전달하고, 상기 제1 캡(3)이 상기 가습 모듈(2)에 의해 가습된 건조 기체를 상기 연료전지 스택으로 전달할 수도 있다.

상기 가습 모듈(2)은 상기 카트리지(22), 상기 미드-케이스(21), 상기 제1 패킹부(23), 제1 강성부(24)를 포함한다.

상기 카트리지(22)는 상기 중공사막(221)을 복수개 포함한다. 상기 중공사막(221)들은 상기 카트리지(22)로 구현되어서 모듈화될 수 있다. 이에 따라, 상기 카트리지(22)를 상기 미드-케이스(21)에 결합하는 공정을 통해, 상기 중공사막(221)들은 상기 미드-케이스(21)의 내부에 설치될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 중공사막(221)들에 대한 설치작업, 분리작업, 및 교체작업의 용이성을 향상시킬 수 있다. 상기 카트리지(22)는 상기 중공사막(221)들을 수용하는 이너 케이스(Inner case)(222)를 포함할 수 있다. 상기 중공사막(221)들은 상기 이너 케이스(222)의 내부에 배치되어서 모듈화될 수 있다. 상기 중공사막(221)들은 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 설폰화 폴리설폰 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에스테르이미드 수지, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로 형성된 고분자막을 포함할 수 있다.

상기 카트리지(22)는 제1 포팅층(223)을 포함할 수 있다. 상기 제1 포팅층(223)은 상기 중공사막(221)들의 일측을 고정하는 것이다. 이 경우, 상기 제1 포팅층(223)은 상기 중공사막(221)들의 중공을 막지 않도록 형성될 수 있다. 상기 제1 포팅층(223)은 캐스팅 공정을 통해 액상 폴리우레탄 수지와 같은 액상 수지를 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 제1 포팅층(223)은 상기 이너 케이스(222)와 상기 중공사막(221)들의 일측을 고정시킬 수 있다.

상기 카트리지(22)는 제2 포팅층(224)을 포함할 수 있다. 상기 제2 포팅층(224)은 상기 중공사막(221)들의 타측을 고정하는 것이다. 이 경우, 상기 제2 포팅층(224)은 상기 중공사막(221)들의 중공을 막지 않도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 건조 기체는 상기 제2 포팅층(224)과 상기 제1 포팅층(223)에 방해됨에 없이 상기 중공사막(221)들의 중공으로 공급되어서 가습된 후에 상기 연료전지 스택으로 공급될 수 있다. 상기 제2 포팅층(224)은 캐스팅 공정을 통해 액상 폴리우레탄 수지와 같은 액상 수지를 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 제2 포팅층(224)은 상기 이너 케이스(222)와 상기 중공사막(221)들의 타측을 고정시킬 수 있다.

상기 카트리지(22)는 상기 제1 패킹부(23)에 형성된 제1 통과공(미도시)에 삽입될 수 있다. 상기 제1 패킹부(23)는 상기 카트리지(22)에 밀착됨으로써 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이를 밀폐할 수 있다. 이 경우, 상기 카트리지(22)의 크기는 상기 제1 통과공보다 작게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 카트리지(22)는 상기 제1 통과공에 억지끼움 방식으로 삽입될 수 있다. 상기 제1 패킹부(23)는 탄성변형(Elastic Deformation)이 가능한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 패킹부(23)는 고무류로 형성될 수 있다. 상기 제1 패킹부(23)는 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이를 밀폐하도록 고리 형태로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않으며, 상기 제1 패킹부(23)가 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이를 밀폐할 수 있으면 다른 형태로 형성될 수 있다.

상기 미드-케이스(21)는 상기 카트리지(22)가 결합된 것이다. 상기 미드-케이스(21)는 내부에 상기 카트리지(22)를 수용하기 위한 수용공(211)을 포함할 수 있다. 상기 수용공(211)은 상기 미드-케이스(21) 내부에 배치될 수 있다. 상기 미드-케이스(21)의 내면과 상기 카트리지(22)의 외면 사이에 공간이 마련되도록, 상기 카트리지(22)는 상기 수용공(211)에 삽입됨으로써 상기 미드-케이스(21)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 미드-케이스(21)는 유입구(212)와 유출구(213)를 포함할 수 있다. 수분이 함유된 습윤 기체는, 상기 유입구(212)를 통해 상기 미드-케이스(21)의 내부로 유입된 후에 상기 중공사막(221)들의 외표면과 접촉할 수 있다. 이 과정에서 습윤 기체에 함유되어 있던 수분이 상기 중공사막(221)들을 투과함으로써, 상기 중공사막(221)들의 중공을 따라 흐르던 건조 기체를 가습할 수 있다. 가습된 건조 기체는 상기 중공사막(221)들로부터 배출된 후에 상기 연료전지 스택으로 공급될 수 있다. 건조 기체를 가습한 이후의 습윤 기체는, 상기 유출구(213)를 통해 상기 미드-케이스(21)의 외부로 유출될 수 있다. 상기 유입구(212)는 상기 연료전지 스택에 연결될 수 있다. 이 경우, 습윤 기체는 상기 연료전지 스택으로부터 배출되는 배가스(Off-gas)일 수 있다.

한편, 상기 카트리지(22)에는 습윤 기체가 유입되기 위한 유입공(미도시), 및 상기 중공사막(221)들의 중공을 따라 흐르던 건조 기체를 가습한 이후의 습윤 기체가 유출되기 위한 유출공(미도시)이 형성될 수 있다. 이 경우, 습윤 기체는 상기 유입구(212)를 통해 상기 미드-케이스(21)의 내면과 상기 카트리지(22)의 외면 사이로 유입되고, 상기 유입공을 통해 상기 카트리지(22)의 내부로 유입되며, 상기 중공사막(221)들의 중공을 따라 흐르던 건조 기체를 가습한 후에 상기 유출공을 통해 상기 미드-케이스(21)의 내면과 상기 카트리지(22)의 외면 사이로 유출되고, 상기 유출구(213)를 통해 상기 미드-케이스(21)의 외부로 유출될 수 있다.

도 3 내지 도 10을 참고하면, 상기 제1 패킹부(23)는 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이를 밀폐시키는 것이다. 상기 제1 패킹부(23)는 상기 제1 캡(3)이 상기 중공사막(221)들과만 유체연통할 수 있도록 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈(2)의 일단에 기밀하게 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 패킹부(23)는 건조 기체와 습윤 기체가 직접적으로 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제1 패킹부(23)는 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이에 배치되는 제1 패킹본체(230) 및 상기 제1 패킹본체(230)로부터 돌출된 제1 패킹플랜지(231)를 포함할 수 있다.

상기 제1 강성부(24)는 상기 제1 패킹부(23)의 강성을 강화하기 위한 것이다. 상기 제1 강성부(24)는 상기 제1 패킹부(23)의 내부에 위치함으로써, 상기 제1 패킹부의 강성을 강화할 수 있다. 상기 제1 강성부(24)는 상기 제1 패킹플랜지(231) 내부에 위치한 제1 강성플랜지(241)를 포함할 수 있다. 상기 제1 강성플랜지(241)는 상기 제1 패킹플랜지(231)의 내부에 위치함으로써 상기 제1 패킹플랜지(231)의 강성을 강화할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 다음과 같은 작용효과를 도모할 수 있다.

먼저, 도 9와 같이 상기 제1 패킹플랜지(231)의 내부에 위치한 상기 제1 강성플랜지(241)를 구비하고 있지 않은 비교예의 경우, 상기 제1 패킹플랜지(231)의 강성을 강화하기 위해서는 필연적으로 상기 제1 패킹부(23)에서 상기 제1 패킹플랜지(231)의 강성과 무관한 부분에 불필요한 비용이 수반된다. 예컨대, 상기 제1 강성부(24)의 전체적인 두께를 증가시키거나, 상기 제1 강성부(24)의 전체적인 재질을 교체하게 됨에 따라 상기 제1 강성부(24)에 소요되는 비용이 증가할 수 있다.

다음, 본 발명에 따른 실시예의 경우, 도10과 같이 상기 제1 패킹플랜지(231)의 내부에 상기 제1 강성플랜지(241)가 위치함으로써, 상기 제1 강성부(24)의 전체적인 두께를 증가시키거나, 상기 제1 강성부(24)의 전체적인 재질을 교체하지 않고도 상기 제1 패킹플랜지(231)의 강성을 강화할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기는 상기 제1 패킹플랜지(231)의 강성을 강화하기 위해 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

상기 제1 강성부(24)는 상기 제1 패킹본체(230)의 내부에 배치되는 제1 강성본체(242)를 포함할 수 있다. 상기 제1 강성본체(242)에는 상기 제1 강성플랜지(241)가 결합될 수 있다. 상기 제1 강성플랜지(241)는 상기 제1 강성본체(242)로부터 상기 제1 캡(3)을 향하는 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 제1 강성본체(242)와 상기 제1 강성플랜지(241)는 일체로 형성될 수 있다. 상기 제1 강성부(24)는 상기 제1 패킹부(23)의 경도보다 더 높은 경도를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 제1 패킹부(23)는 10 내지 100 Shore A의 제1 경도를 가질 수 있고, 상기 제1 강성부(24)는 상기 제1 경도보다 높은 제2 경도를 가질 수 있다.

도 12를 참고하면, 상기 가습 모듈(2)은 제1 외부씰런트(25) 및 제1 내부씰런트(26)를 포함할 수 있다.

상기 제1 외부씰런트(25)는 상기 제1 패킹부(23)와 상기 제1 캡(3) 사이의 제1 외부공간(5)에서 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22)의 사이를 밀폐시키기 위한 것이다. 상기 제1 외부씰런트(25)는 상기 제1 패킹부(23)에서 상기 제1 외부공간(5)을 향하는 면에 위치할 수 있다.

상기 제1 패킹부(23)는 상기 제1 패킹플랜지(231)와 상기 카트리지(22)의 사이에 배치된 제1 외부홈(233)을 포함할 수 있다. 상기 제1 외부홈(233)의 일측에는 상기 제1 패킹플랜지(231)가 배치될 수 있고, 상기 제1 외부홈(233)의 타측에는 상기 카트리지(22)가 배치될 수 있다. 상기 제1 외부씰런트(25)는 상기 제1 외부홈(233)에 수용되어서 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22)의 사이를 밀폐시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 외부씰런트(25)는 상기 제1 패킹부(23)와 상기 제1 포팅층(223) 사이에 형성된 틈새를 밀폐함으로써 상기 제1 패킹부(23)와 상기 제1 포팅층(223) 사이로 건조 기체와 습윤 기체가 직접적으로 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22) 사이의 밀폐력을 더 강화할 수 있다.

상기 제1 외부씰런트(25)는 상기 카트리지(22)가 상기 제1 통과공에 삽입됨에 따라 상기 제1 포팅층(223)과 상기 제1 패킹부(23) 사이에 형성되는 틈새에 도포된 후 경화될 수 있다. 상기 제1 외부씰런트(25)는 액상 폴리우레탄 수지, 액상 실리콘 수지, 액상 에폭시 수지, 액상 엘라스토머 수지, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된액상 수지로서 상기 제1 패킹부(23)에 도포된 후 상기 제1 패킹부(23)가 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이에 배치되면 경화되어서 상기 제1 외부공간(5)에서 제1 포팅층(223)과 상기 제1 패킹부(23) 사이를 밀폐할 수 있다. 상기 제1 외부씰런트(25)는 상기 제1 패킹부(23)가 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이에 배치된 후 상기 제1 포팅층(223)과 상기 제1 패킹부(23) 사이의 틈새를 메우도록 도포되고 경화됨으로써 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이를 밀폐할 수도 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1 패킹부(23)와 상기 제1 포팅층(223) 사이의 틈새의 형태나 크기에 구애 받지 않고 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22) 사이를 밀폐시킬 수 있다. 따라서, 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22)를 밀폐시키기 위한 작업에 있어서 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22)의 형태에 대한 대응력을 향상시킬 수 있다.

상기 제1 외부홈(233)은 반구(半球)로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않으며, 상기 제1 외부씰런트(25)를 수용할 수 있으면 다른 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1 외부홈(233)은 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22)가 만나는 경계를 따라 폐곡선의 형태로 형성될 수 있다.

상기 제1 패킹플랜지(231)는 상기 제1 외부홈(233)에 수용된 상기 제1 외부씰런트(25)의 유동 가능한 거리가 제한되도록 상기 제1 패킹본체(230)로부터 상기 제1 외부공간(5)을 향해 돌출될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 패킹플랜지(231)는 상기 제1 외부홈(233)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 아래와 같은 작용효과를 도모할 수 있다.

첫째, 제1 외부홈(233)이 상기 제1 외부씰런트(25)의 도포 경로를 가이드함에 더하여, 상기 제1 패킹플랜지(231)를 통해 상기 제1 외부씰런트(25)의 도포경로를 가이드함으로써 상기 제1 외부씰런트(25)의 도포 작업에 대한 용이성 및 정확성을 더 향상시킬 수 있다.

둘째, 상기 제1 패킹플랜지(231)가 상기 제1 외부홈(233)에 수용된 상기 제1 외부씰런트(25)의 유동을 제한함으로써 상기 제1 외부씰런트(25)가 경화되기 전까지 도포된 위치를 벗어나게 유동하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 제1 외부씰런트(25) 중에서 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22) 사이를 밀폐시키는 비율이 저하되는 정도를 경감할 수 있다. 따라서, 본 발명에 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1 외부씰런트(25)에 의한 밀폐효율을 증대시킬 수 있다.

상기 제1 내부씰런트(26)는 상기 제1 외부공간(5)의 반대쪽에 배치된 내부공간(6)에서 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22)의 사이를 밀폐시키기 위한 것이다. 상기 제1 내부씰런트(26)는 상기 제1 패킹본체(230)에서 상기 제1 패킹부(23)에서 상기 내부공간(6)을 향하는 면에 배치될 수 있다.

상기 제1 패킹부(23)는 상기 제1 내부씰런트(26)를 수용하기 위한 제1 내부홈(235), 상기 제1 내부홈(235)의 일측에 배치된 제1 내부차단부재(236), 및 상기 제1 내부홈(235)의 타측에 배치된 제1 내부구획부재(237)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내부씰런트(26)는 상기 제1 내부홈(235)에 수용되어서 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22) 사이를 밀폐시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1 외부씰런트(25)가 상기 제1 외부공간(5)에서 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22)의 사이를 밀폐시킴에 더하여 상기 제1 내부씰런트(26)를 통해 상기 내부공간(6)에서 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22)의 사이를 밀폐시킴으로써 씰런트에 의한 이중 밀폐구조를 구현할 수 있다. 따라서, 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22) 사이의 밀폐력을 더 증대시킬 수 있다.

상기 제1 내부차단부재(236)는 상기 내부공간(6) 쪽으로 상기 제1 내부홈(235)보다 더 긴 길이로 돌출될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내부차단부재(236)는 상기 제1 내부홈(235)에 수용된 상기 제1 내부씰런트(26)의 유동 가능한 거리를 제한할 수 있다. 따라서, 상기 제1 내부씰런트(26)가 경화되기 전까지 상기 제1 내부씰런트(26)의 도포경로를 벗어나도록 유동되는 것을 방지함으로써 제1 내부씰런트(26) 중에서 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22) 사이를 밀폐시키는 비율이 저하되는 정도를 경감할 수 있다. 따라서, 본 발명에 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1 내부씰런트(26)에 의한 밀폐효율을 증대시킬 수 있다.

상기 제1 내부씰런트(26)는 상기 카트리지(22)가 상기 제1 통과공에 삽입됨에 따라 상기 제1 포팅층(223)과 상기 제1 패킹부(23) 사이에 형성되는 틈새에 도포된 후 경화될 수 있다. 따라서, 상기 제1 내부씰런트(26)는 상기 내부공간(6)에서 상기 제1 패킹부(23)와 상기 제1 포팅층(223) 사이에 형성된 틈새를 밀폐함으로써 상기 제1 패킹부(23)와 상기 제1 포팅층(223) 사이로 건조 기체와 습윤 기체가 직업적으로 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제1 내부씰런트(26)는 액상 폴리우레탄 수지, 액상 실리콘 수지, 액상 에폭시 수지, 액상 엘라스토머 수지, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 액상 수지로서 상기 제1 패킹부(23)에 도포된 후 상기 제1 패킹부(23)가 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이에 배치되면 경화됨에 따라 상기 카트리지(22)와 상기 제1 패킹부(23) 사이를 밀폐할 수 있다. 상기 제1 내부씰런트(26)는 상기 제1 패킹부(23)가 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이에 배치된 후 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21)의 사이의 틈새를 메우도록 도포되고 경화됨으로써 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이를 밀폐할 수도 있다. 따라서, 상기 제1 내부씰런트(26)는 상기 제1 패킹부(23)와 상기 제1 포팅층(223) 사이의 틈새의 형태나 크기에 구애 받지 않고 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22) 사이를 밀폐시킬 수 있다. 따라서, 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22)를 밀폐시키기 위한 작업에 있어서 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22)의 형태에 대한 대응력을 향상시킬 수 있다.

상기 제1 내부홈(235)은 반구(半球)로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않으며, 상기 제1 내부씰런트(26)를 수용할 수 있으면 다른 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1 내부홈(235)은 상기 제1 패킹부(23)와 상기 제1 포팅층(223)이 만나는 경계를 따라 폐곡선의 형태로 형성될 수 있다.

도 6, 및 도 11을 참고하면, 상기 제1 패킹부(23)는 상기 제1 패킹본체(230)에 결합된 제1 패킹그립부재(232)를 포함할 수 있다.

상기 제1 패킹그립부재(232)는 상기 제1 패킹본체(230)로부터 소정길이만큼 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 제1 패킹그립부재(232)는 상기 제1 패킹본체(230)와 일체로 형성될 수 있다. 이에 따라, 작업자나 작업기계가 상기 제1 패킹그립부재(232)를 통해 용이하게 상기 제1 패킹부(23)를 파지할 수 있으므로, 상기 제1 패킹부(23)를 조립하는 작업에 대한 용이성을 향상시킬 수 있다. 상기 제1 패킹그립부재(232)는 복수개가 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 패킹그립부재(232)는 상기 제1 패킹플랜지(231)의 양측에서 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 상기 제1 패킹그립부재(232)는 전체적으로 사각형의 형상으로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않으며, 작업자나 작업기계가 상기 제1 패킹그립부재(232)를 통해 상기 제1 패킹부(23)를 파지할 수 있으면 다른 형태로 형성될 수 있다. 도시되진 않았지만, 상기 제1 패킹그립부재(232)에는 관통공이 형성될 수 있다. 상기 관통공을 통해, 작업자의 신체일부나 작업기계의 일부가 삽입되어서 상기 제1 패킹그립부재(232)를 더 용이하게 파지할 수도 있다.

도 8 및 도 11을 참고하면, 상기 제1 강성부(24)는 상기 제1 패킹그립부재(232)의 내부에 위치한 제1 강성그립부재(243)를 포함할 수 있다. 상기 제1 강성그립부재(243)는 상기 제1 패킹그립부재(232) 내부에서 상기 제1 패킹그립부재(232)의 강성을 강화하도록 구현될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 강성그립부재(243)에 의해, 상기 제1 패킹부(23) 또는 상기 제1 강성부(24)의 전체적인 두께나 소재를 변경하지 않고도 상기 제1 패킹그립부재(232)의 강성을 강화할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1 패킹그립부재(232)의 강성을 강화하는데 소요되는 비용을 낮출 수 있다.

상기 제1 강성그립부재(243)는 상기 제1 강성본체(242)로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 제1 강성그립부재(243)는 상기 제1 강성본체(242)와 일체로 형성될 수 있다.

상기 제1 패킹그립부재(232)는 상기 제1 외부공간(5) 쪽으로 상기 제1 패킹플랜지(231)보다 더 긴 길이로 돌출될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 작업자나 작업기계가 상기 제1 패킹플랜지(231)에 방해 받지 않고 용이하게 상기 제1 패킹그립부재(232)를 파지할 수 있도록 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 강성그립부재(243) 또한 상기 제1 강성플랜지(241)보다 더 긴 길이로 돌출될 수 있다.

상기 제1 패킹부(23)는 상기 제1 패킹본체(230)로부터 상기 카트리지(22)를 향해 돌출된 제1 외부구획부재(234)를 포함할 수 있다. 상기 제1 외부구획부재(234)는 상기 제1 외부공간(5)에 존재하는 상기 제1 외부씰런트(25)의 손실량을 줄이기 위한 것이다. 상기 제1 외부구획부재(234)가 상기 카트리지(22)를 가압함에 따라, 상기 제1 외부공간(5)에 위치하는 상기 제1 외부씰런트(25)는 상기 내부공간(6)으로 유동하는 것이 제한될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 외부공간(5)이 상기 제1 외부씰런트(25)를 손실하는 양을 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1 외부공간(5)에서 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22) 사이를 밀폐시키는 상기 제1 외부씰런트(25)의 양을 증대시킬 수 있으므로, 상기 제1 외부씰런트(25)에 의한 밀폐효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 외부구획부재(234)는 상기 제1 패킹부(23)가 상기 제1 포팅층(223) 쪽으로 밀착되면, 상기 제1 포팅층(223)을 탄성적으로 압박할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 패킹부(23)와 상기 제1 포팅층(223) 사이의 밀폐력이 더 강화될 수 있다.

도 12를 참고하면, 상기 미드-케이스(21)는 상기 제1 패킹부(23)의 일단 중 적어도 일부가 삽입되어 지지되는 지지홈(214)을 포함할 수 있다. 상기 제1 패킹부(23)는 상기 지지홈(214)에 삽입된 상태에서 상기 미드-케이스(21)의 일단 중 적어도 일부를 삽입시키기 위한 제1 걸림홈(238)을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 5와 같이 상기 제1 패킹부(23)의 에지부의 돌출부가 상기 지지홈(214)에 삽입됨과 아울러, 상기 지지홈(214)의 일측에 배치된 내측 돌출부(inner projection)(215)와 상기 지지홈(214)의 타측에 배치된 외측 돌출부(outer projection)(216) 중 상기 내측 돌출부(215)가 상기 지지홈(214)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 지지홈(214)과 상기 제1 걸림홈(238)을 이용한 걸림 구조를 통해 상기 제1 패킹부(23)를 조립하는 작업의 용이성을 향상시킬 수 있다. 상기 미드-케이스(21)는 상기 제1 패킹부(23)의 외측면을 지지하기 위한 지지부재(217)를 포함할 수 있다. 상기 지지부재(217)는 상기 외측 돌출부(216) 중에서 상기 제1 패킹부(23)의 외측면과 접촉하는 부분에 배치될 수 있다. 상기 제1 패킹부(23)가 압력을 받아 상기 제1 패킹부(23)의 외측면이 상기 지지부재(217)에 의해 지지되면, 상기 제1 패킹부(23)가 상기 미드-케이스(21) 쪽으로 압축되어서 상기 미드-케이스(21)에 밀착 될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1 패킹부(23)를 이용하여 밀폐력을 강화하는 작업의 안정성을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 가습 모듈(2)은 상기 제1 패킹부(23)에 결합되는 제1 가압날개(27)를 포함할 수 있다. 상기 제1 가압날개(27)는 상기 제1 패킹부(23)로부터 상기 카트리지(22)를 향해 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 제1 가압날개(27)는 상기 카트리지(22)에 의해 가압됨에 따라 탄성적으로 압축될 수 있다. 상기 제1 가압날개(27)는 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22) 사이에 배치됨으로써, 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22) 사이에 형성된 틈새로 기체 또는 액체가 유동하는 것이 제한될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1 외부씰런트(25)와 상기 제1 내부씰런트(26)에 더하여 상기 제1 가압날개(27)가 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22) 사이를 밀폐함으로써 상기 제1 패킹부(23)와 상기 카트리지(22) 사이의 밀폐력을 더 강화할 수 있다.

상기 제1 가압날개(27)는 탄성변형(Elastic Deformation)이 가능한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 가압날개(27)는 고무류로 형성될 수 있다.

도 13을 참고하면, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 미드-케이스(21)에 상기 카트리지(22)가 복수개 결합되도록 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 미드-케이스(21)에는 상기 카트리지들(22, 22')의 사이에 배치된 격벽부재(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 카트리지들(22, 22')은 상기 격벽부재들의 사이에 배치되어서 개별적으로 탈부착 가능하게 상기 미드-케이스(21)에 결합될 수 있다.

상기 미드-케이스(21)에 상기 카트리지(22)가 복수개 결합되도록 구현된 경우, 상기 제1 패킹부(23)는 제1 서브패킹부재(239)를 포함할 수 있다.

상기 제1 서브패킹부재(239)는 상기 카트리지들(22, 22')의 사이에 배치되어서 상기 카트리지들(22, 22')의 사이를 밀폐시키는 것이다. 상기 제1 서브패킹부재(239)는 상기 카트리지들(22, 22')의 사이를 통해 건조 기체와 습윤 기체가 직접적으로 혼합되는 것을 방지할 수 있다.

상기 제1 서브패킹부재(239)는 건조 기체와 습윤 기체 중에서 적어도 하나의 압력에 의해 상기 카트리지들(22, 22')에 밀착될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 카트리지들(22, 22')의 사이를 통해 건조 기체와 습윤 기체가 직접적으로 혼합되는 것을 방지하기 위한 밀폐력을 추가적인 구성없이 구현할 수 있으므로, 상기 카트리지들(22, 22')의 사이에 대한 밀폐력을 강화하기 위한 비용을 낮출 수 있다. 제1 서브패킹부재(239)는 탄성변형(Elastic Deformation)이 가능한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 서브패킹부재(239)는 고무류로 형성될 수 있다.

도 2 내지 도 8을 참고하면, 상기 제2 캡(4)은 상기 가습 모듈(2)의 타단에 결합된 것이다. 상기 제2 캡(4)과 상기 카트리지(22) 사이의 공간은 제2 패킹부(28)에 의해 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이의 공간에 대해 밀폐될 수 있다.

상기 미드-케이스(21)에 상기 카트리지(22)가 복수개 결합된 경우, 상기 제2 패킹부(28)는 제2 서브패킹부재(281)를 포함할 수 있다. 상기 제2 서브패킹부재(281)는 상기 제1 서브패킹부재(239)와 대략 일치하게 구현되므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도시되지 않았지만, 상기 제2 패킹부(28)는 제2 패킹본체, 제2 패킹플랜지, 제2 패킹그립부재, 제2 외부홈, 제2 외부구획부재, 제2 내부홈, 제2 내부차단부재, 제2내부구획부재, 및 제2 걸림홈을 포함할 수 있다. 상기 제2 패킹본체, 상기 제2 패킹플랜지, 상기 제2 패킹그립부재, 상기 제2 외부홈, 상기 제2 외부구획부재, 상기 제2 내부홈, 상기 제2 내부차단부재, 상기 제2내부구획부재, 및 상기 제2 걸림홈은 상기 제1 패킹본체(230), 상기 제1 패킹플랜지(231), 상기 제1 패킹그립부재(232), 상기 제1 외부홈(233), 상기 제1 외부구획부재(234), 상기 제1 내부홈(235), 상기 제1 내부차단부재(236), 상기 제1 내부구획부재(237), 상기 제1 걸림홈(238), 및 상기 제1 서브패킹부재(239) 각각과 대략 일치하게 구현되므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 13에는 상기 미드-케이스(21)에 2개의 카트리지(22)가 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며 도 14에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 미드-케이스(21)에 3개의 카트리지들(21, 21', 21")이 결합되도록 구현될 수도 있다. 이를 위해, 상기 제1 패킹부(23)는 2개의 제1 서브패킹부재(239)를 포함하고, 상기 제2 패킹부(28)는 2개의 제2 서브패킹부재(281)를 포함할 수 있다. 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 미드-케이스(21)에 4개 이상의 카트리지(22)들이 결합되도록 구현될 수도 있다. 이 경우, 상기 미드-케이스(21)에 결합된 카트리지(22)의 개수가 증가하는 만큼 상기 제1 서브패킹부재(239) 및 제2 서브패킹부재(281) 각각의 개수가 증가할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

1 : 연료전지용 가습기 2 : 가습 모듈
3 : 제1 캡 4 : 제2 캡
5 : 제1 외부공간 6 : 내부공간
21 : 미드-케이스 22 : 카트리지
23 : 제1 패킹부재 24 : 제1 강성부
25 : 제1 외부씰런트 26 : 제1 내부씰런트
27 : 제1 가압날개 28 : 제2 패킹부재
211 : 내부공간 212 : 유입구
213 : 유출구 214 : 지지홈
215 : 내측 돌출부 216 : 외측 돌출부
217 : 지지부재 221 : 중공사막
222 : 이너 케이스 223 : 제1 포팅층
224 : 제2 포팅층 230 : 제1 패킹본체
231 : 제1 패킹플랜지 232 : 제1 패킹그립부재
233 : 제1 외부홈 234 : 제1 외부구획부재
235 : 제1 내부홈 236 : 제1 내부차단부재
237 : 제1 내부구획부재 238 : 제1 걸림홈
239 : 제1 서브패킹부재 241 : 제1 강성플랜지
242 : 제1 강성본체 243 : 제1 강성그립부재
281 : 제2 서브패킹부재

Claims (12)

1. 연료전지 스택으로부터 배출된 습윤 기체를 이용하여 외부로부터 공급된 건조 기체를 가습하기 위한 가습 모듈, 및 상기 가습 모듈의 일단에 결합된 제1 캡;을 포함하는 연료전지용 가습기로서,
   상기 가습 모듈은 양 말단들이 개방되어 있는 미드-케이스(mid-case), 및 상기 미드-케이스 내에 배치되며 다수의 중공사막들을 포함하는 적어도 하나의 카트리지(Cartridge)를 포함하고,
   상기 가습 모듈은,
   상기 제1 캡이 상기 중공사막들과만 유체연통할 수 있도록 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈의 일단에 기밀하게 결합된(Air tightly coupled) 제1 패킹부; 및
   상기 제1 패킹부의 내부에 위치한 제1 강성부;를 포함하며,
   상기 제1 패킹부는 상기 카트리지와 상기 미드-케이스 사이에 배치되는 제1 패킹본체, 및 상기 제1 패킹본체로부터 돌출된 제1 패킹플랜지를 포함하고, 상기 제1 강성부는 상기 제1 패킹플랜지의 내부에 위치한 제1 강성플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 강성부는 상기 제1 패킹부의 경도보다 높은 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 가습 모듈은 상기 제1 패킹부와 상기 제1 캡 사이의 제1 외부공간에서 상기 제1 패킹부와 상기 카트리지의 사이를 밀폐시키기 위한 제1 외부씰런트를 포함하고,
   상기 제1 패킹부는 상기 제1 패킹플랜지와 상기 카트리지 사이에 배치된 제1 외부홈을 포함하며,
   상기 제1 외부씰런트는 상기 제1 외부홈에 수용되어서 상기 제1 패킹부와 상기 카트리지 사이를 밀폐시키는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 패킹플랜지는 상기 제1 외부홈에 수용된 제1 외부씰런트의 유동 가능한 거리가 제한되도록 상기 제1 패킹본체로부터 상기 제1 외부공간을 향해 돌출된 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 가습 모듈은 상기 제1 패킹부를 기준으로 하여 상기 제1 외부공간의 반대 쪽에 배치된 내부공간에서 상기 제1 패킹부와 상기 카트리지의 사이를 밀폐시키기 위한 제1 내부씰런트를 포함하고,
   상기 제1 패킹부는 상기 제1 내부씰런트를 수용하기 위한 제1 내부홈, 상기 제1 내부홈의 일측에 배치된 제1 내부차단부재, 및 상기 제1 내부홈의 타측에 배치된 제1 내부구획부재를 포함하며,
   상기 제1 내부씰런트는 상기 제1 내부홈에 수용되어서 상기 제1 패킹부와 상기 카트리지 사이를 밀폐시키는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 내부차단부재는 상기 내부공간 쪽으로 상기 제1 내부홈보다 더 긴 길이로 돌출되어서 상기 제1 내부씰런트의 유동 가능한 거리를 제한하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 패킹부는 상기 제1 패킹본체에 결합된 제1 패킹그립부재를 포함하고,
   상기 제1 강성부는 상기 제1 패킹그립부재의 내부에 위치한 제1 강성그립부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 패킹그립부재는 상기 제1 패킹부와 상기 제1 캡 사이의 제1 외부공간 쪽으로 상기 제1 패킹플랜지보다 더 긴 길이로 돌출된 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
9. 제3항에 있어서,
   상기 제1 패킹부는 상기 제1 패킹본체로부터 상기 카트리지를 향해 돌출된 제1 외부구획부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
10. 제1항에 있어서,
    상기 미드-케이스는 상기 제1 패킹부의 일단 중 적어도 일부가 삽입되는 지지홈을 포함하고,
    상기 제1 패킹부는 상기 미드-케이스의 일단 중 적어도 일부를 삽입시키기 위한 제1 걸림홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
11. 제1항에 있어서,
    상기 미드-케이스는 상기 제1 패킹부의 외측면을 지지하기 위한 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 패킹부는 상기 카트리지에 의해 가압되는 제1 가압날개를 포함하고,
    상기 제1 가압날개는 상기 제1 패킹본체로부터 상기 카트리지 쪽으로 돌출되되, 상기 카트리지에 의해 가압됨에 따라 탄성적으로 압축되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.

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