KR20220102428A - 원통형 막가습기 - Google Patents

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KR20220102428A
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오광헌
강병훈
이양우
채현근
심호창
이상민
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 양측으로 길이가 연장되는 원통형의 케이스몸체와, 상기 케이스몸체의 내부를 관통하여 양단 면으로 개구된 수용부와, 상기 케이스몸체의 일단 면으로 개구되되 상기 수용부로 연결되는 유출구를 포함하는 가습막 케이스; 및 내부 및 외부에 각각 제1유체 및 제2유체가 유동되는 복수의 중공사막을 포함하는 가습막을 포함하되 상기 수용부 상에 배치되는 가습막 조립체;를 포함하며, 상기 수용부의 양단 개구로 제1유체가 출입되되, 상기 유출구의 개구로 제2유체가 출입되고, 상기 유출구의 개구가 상기 수용부의 일단 개구 보다 상기 케이스몸체의 반경방향 외측에 배치되어 유체가 드나드는 유출구의 면적을 확대하여 습교환 효율이 향상될 수 있는 원통형 막가습기에 관한 것이다.

Description

원통형 막가습기{CYLINDRICAL MEMBRANE HUMIDIFIER}
본 발명은 원통형 막가습기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 습한 유체에서 건조한 유체로 수분을 공급하는 원통형 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 막가습기는 박스형 또는 원통형과 같이 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대한 기술로 현재 한국등록특허공보 제10-1996477호("중공사막 카트리지형 가습 모듈 및 그 제조방법", 2019.07.04. 공고) 등이 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, 위 문헌에서는 복수의 중공사막 카트리지(2)가 내부에 구획되어 배치되는 박스형상의 중공사막 카트리지형 가습 모듈(1)과, 복수의 중공사막 카트리지(4)가 내부에 구획되어 배치되는 원통형상의 중공사막 카트리지형 가습모듈(3)이 개시되어 있다. 상기 원통형상의 중공사막 카트리지형 가습모듈(3)은, 복수의 중공사막 카트리지(4)를 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 양면에 결합되어 복수의 중공사막 카트리지(4) 내부로 유체를 공급하는 커버를 포함하며, 커버가 결합되는 양측에 포팅부를 통해 복수의 중공사막 카트리지(4)를 고정하도록 구성된다.
이와 같이 종래 기술에 따른 원통형 막가습기는 하우징의 내부가 구획된 상태에서 중공사막을 넣은 후에 포팅부로 고정하는 것이 일반적이며, 하우징의 내부를 구획하기 위한 공정이 추가됨에 따라 제작성이 저하되는 문제점으로 이어졌다. 이와 더불어 중공사막의 내부 및 외부로 유동되는 유체가 드나드는 입출구 파이프의 위치가 변경되는 경우에 내부 구조를 전체적으로 변경해야 함에 따라 비용 및 시간이 가중되었으며, 입출구 파이프가 연결되는 제1유체의 출입구 및 제2유체의 출입구의 면적에 따라 유량이 제한되는 문제점이 있었다.
JP 1995-000517 U (1995.01.06. 공개) JP 2836791 B2 (1998.12.14. 공고) KR 10-1996477 B1 (2019.07.04. 공고) KR 10-2098641 B1 (2020.04.08. 공고)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 중공사막의 외부로 유동되는 유체가 드나드는 유출구의 면적을 확대하여 습교환 효율이 향상될 수 있는 원통형 막가습기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원통형 막가습기는, 양측으로 길이가 연장되는 원통형의 케이스몸체와, 상기 케이스몸체의 내부를 관통하여 양단 면으로 개구된 수용부와, 상기 케이스몸체의 일단 면으로 개구되되 상기 수용부로 연결되는 유출구를 포함하는 가습막 케이스; 및 내부 및 외부에 각각 제1유체 및 제2유체가 유동되는 복수의 중공사막을 포함하는 가습막을 포함하되 상기 수용부 상에 배치되는 가습막 조립체;를 포함하며, 상기 수용부의 양단 개구로 제1유체가 출입되되, 상기 유출구의 개구로 제2유체가 출입되고, 상기 유출구의 개구가 상기 수용부의 일단 개구 보다 상기 케이스몸체의 반경방향 외측에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 원통형 막가습기는, 상기 유출구가 상기 케이스몸체의 원주방향을 따라 소정길이 연장되며, 상기 케이스몸체의 반경방향으로 소정폭으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 유출구는, 길이방향을 따라 폭이 가변될 수 있다.
또한, 상기 유출구는, 길이방향을 따라 폭이 일정할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 원통형 막가습기는, 상기 유출구는 상기 케이스몸체의 원주방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수의 단위유출구로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 원통형 막가습기는, 상기 케이스몸체의 원주각도(0°~360°)를 기준으로, 상기 단위유출구가 30° 내지 90° 사이로 길이가 형성될 수 있다.
또한, 상기 가습막 케이스는, 케이스몸체의 양측 단부 중 어느 하나 이상의 단부 상에 배치된 유로확대부;를 더 포함하고, 상기 유로확대부는, 상기 케이스몸체의 내경이 단부 면으로 향할수록 확대되어 형성되되, 상기 케이스몸체의 원주방향으로 연장될 수 있다.
또한, 상기 유출구는 상기 케이스몸체의 원주방향을 따라 상기 유로확대부와 유로가 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 원통형 막가습기는, 상기 유출구가 배치된 상기 케이스몸체의 일단 면은 개방되고, 상기 유로확대부가 배치된 상기 케이스몸체의 일단 면은 밀폐될 수 있다.
또한, 상기 유로확대부는 한 쌍으로 이루어져 상기 케이스몸체의 양측 단부에 배치되되, 하나의 상기 유로확대부는 상기 케이스몸체의 일단 면으로 개구된 하나의 상기 유출구와 연결되고, 다른 하나의 상기 유로확대부는 상기 케이스몸체의 타측면으로 밀폐될 수 있다.
또한, 상기 유로확대부 및 상기 유출구는 각각 한 쌍으로 이루어져 상기 케이스몸체의 양단에 배치되되, 하나의 상기 유로확대부는 상기 케이스몸체의 일단 면으로 개구된 하나의 상기 유출구와 연결되고, 다른 하나의 상기 유로확대부는 상기 케이스몸체의 타단 면으로 개구된 다른 하나의 상기 유출구와 연결될 수 있다.
또한, 상기 유출구는 한 쌍으로 이루어져, 하나의 상기 유출구가 상기 케이스몸체의 일단 면에 배치되되, 다른 하나의 상기 유출구가 상기 케이스몸체의 타단 면에 배치되고, 상기 가습막 조립체는, 상기 가습막을 내부에 수용하되 양측에 제2유체가 출입되는 유동홀이 형성된 가습막 보호부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 원통형 막가습기는, 상기 케이스몸체의 내면과 상기 가습막 조립체의 외면 사이에 개재되어, 상기 수용부를 양측으로 분할하는 유로전환부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유출구는 한 쌍으로 이루어져, 하나의 유출구는 상기 케이스몸체의 일단 면으로 개구되고, 다른 하나의 유출구는 상기 케이스몸체의 외주 면으로 개구되되, 상기 유동홀이 다른 하나의 유출구보다 상기 케이스몸체의 타단 면에 인접할 수 있다.
상술한 구성에 의한 본 발명에 따른 원통형 막가습기는, 케이스몸체의 원주방향을 따라 연장되는 유출구를 통해 공급 및 배출되는 유체의 유량이 증대될 수 있어 시간당 효율이 보다 높아지는 효과가 있다. 이와 더불어 본 발명에 따른 원통형 막가습기는, 유출구가 케이스몸체의 원주 방향을 따라 폭이 가변되도록 형성되어 여러 장치와의 호환성이 보다 높아지는 장점이 있다.
아울러 본 발명에 따른 원통형 막가습기는, 복수의 단위유출구가 원주방향을 따라 배치되고, 유출구와 연결된 유로확대부와 케이스몸체의 면으로 밀폐된 유로확대부를 통해 유량이 분산될 수 있는 공간을 확보하여 가습막 조립체 내로 유입되는 유체가 전반적으로 균등하도록 제어할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 막가습기를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 원통형 막가습기의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 원통형 막가습기의 분해 사시도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 원통형 막가습기의 측면도.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 원통형 막가습기의 정면도.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 원통형 막가습기의 정면도.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 가습막 조립체의 사시도.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 원통형 막가습기의 측면도.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 원통형 막가습기의 정면도.
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 원통형 막가습기의 측면도.
도 14는 본 발명의 제5실시예에 따른 원통형 막가습기의 평면도.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 원통형 막가습기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 원통형 막가습기에 관한 것으로, 도 2는 원통형 막가습기의 사시도를, 도 3은 출입 케이스를 제거한 원통형 막가습기의 분해 사시도를 각각 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 원통형 막가습기(10)는, 서로 다른 습도를 가진 제1유체(F1) 및 제2유체(F2)가 서로 수분 교환이 가능하도록, 가습막 케이스(100)와, 상기 가습막 케이스(100)에 결합되는 출입케이스(20)를 포함할 수 있다. 이때 상기 출입케이스(20)는 한 쌍으로 이루어져, 제1출입케이스(21) 및 제2출입케이스(22)를 포함할 수 있으며, 상기 제1출입케이스(21) 또는 제2출입케이스(22)에는 제1유체(F1)가 유입 또는 배출될 수 있다. 그리고 상기 제1출입케이스(21) 및 제2출입케이스(22)는 상기 가습막 케이스(100)의 양측 단부 면에 각각 결합될 수 있으며, 상기 제1유체(F1)가 상기 가습막 케이스(100) 내에서 양측방향을 따라 유동될 수 있다. 아울러 상기 제2유체(F2)는 상기 출입케이스(20) 또는 가습막 케이스(100) 상에 형성된 파이프를 통해 상기 가습막 케이스(100)의 내부로 유동될 수 있다. 여기서 상기 가습막 케이스(100) 내부에는 복수의 중공사막이 배치될 수 있으며, 상기 제1유체(F1)는 상기 중공사막 내부로 흐르고, 상기 제2유체(F2)는 상기 중공사막 외부로 유동될 수 있다.
본 발명에 따른 원통형 막가습기(10)는 열교환기(30)를 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 열교환기(30)에는 제3유체(F3)가 드나들어 상기 제1유체(F1) 또는 제2유체(F2)와 열교환할 수 있다. 일 예로 상기 열교환기(30)가 입구 측에 배치된 상기 출입케이스(20) 상에 배치되어 유입되는 제1유체(F1)에 대한 온도 조절이 가능할 수도 있다. 이하, 본 발명에 따른 원통형 막가습기(10)의 구조를 보다 명확히 설명하도록 상기 출입케이스(20) 및 열교환기(30)를 생략하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 상기 가습막 케이스(100)는, 케이스몸체(110), 수용부(120), 유출구(130) 또는 결합부(140)를 포함할 수 있다. 이때 상기 케이스몸체(110)는 양측방향으로 연장된 원통형상으로, 내부가 중공되어 상기 수용부(120)가 형성될 수 있다. 그리고 상기 수용부(120)는 상기 케이스몸체(110)의 양측 길이방향의 단부 면으로 개구될 수 있으며, 상기 수용부(120) 내에서 상기 제1유체(F1) 및 제2유체(F2)가 유동될 수 있다. 아울러 상기 유출구(130)는 한 쌍으로 이루어져 제1유출구(131) 및 제2유출구(132)를 포함할 수 있으며, 상기 수용부(120)의 개구된 양면으로 제1유체(F1)가 유입 및 배출되고, 상기 유출구(130)로는 제2유체(F2)가 유입 및 배출될 수 있다. 이에 따라 상기 케이스몸체(110)의 내부에 형성된 수용부(120) 상에서는 제1유체(F1) 및 제2유체(F2)가 유동될 수 있다. 또한 상기 결합부(140)는 상술한 출입케이스(20)와의 결합을 위한 구성으로, 도시된 바와 같이 슬리브 형태로 플랜지 결합될 수도 있고, 용접이나 나사결합 등의 형태로 결합될 수도 있다. 이때 상기 결합부(140)는 상기 케이스몸체(110)의 일측에 배치된 제1결합부(141)와, 상기 케이스몸체(110)의 타측에 배치된 제2결합부(142)를 포함할 수도 있다.
한 쌍의 상기 유출구(130) 중 적어도 하나의 유출구(130)는 상기 케이스몸체(110)의 양측 단부 면 중 한 면에 배치될 수 있다. 보다 명확히 설명하자면, 상기 제1유출구(131)는 상기 케이스몸체(110)의 일단 면 상에 배치될 수 있으며, 상기 제2유출구(132)는 상기 케이스몸체(110)의 타단 면 또는 원주 면 상에 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 케이스몸체(110)의 일단 면으로 상기 제1유출구(131)와 상기 수용부(120)가 개구될 수 있으며, 상기 제1유출구(131)는 제1단위유출구(130a) 및 제2단위유출구(130b)를 포함하는 복수의 단위유출구로 구성될 수도 있다.
본 발명에 따른 원통형 막가습기(10)는, 상기 가습막 케이스(100)의 케이스몸체(110) 내부에 배치되는 가습막 조립체(200)를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 가습막 조립체(200)는, 가습막(210), 가습막 보호부재(220), 고정부(230), 유동홀(240) 또는 유로전환부(250)를 포함할 수 있다. 이때 상기 가습막(210)은 복수의 중공사막을 포함하여 구성되어 제1유체(F1)가 양측으로 유동될 수 있는 막으로, 중공사막 내부로 제1유체(F1)가 유동되고, 중공사막 사이의 공간으로 제2유체(F2)가 유동되어 수분이 막을 투과하여 습교환할 수 있다. 이때 상기 가습막 보호부재(220)는, 상기 가습막(210)의 외면을 둘러싸는 원통형상으로 구성될 수 있으며, 상기 가습막(210)의 양측방향을 따라 길이가 연장될 수 있다. 그리고 상기 고정부(230)는 상기 가습막(210)의 단부 또는 상기 가습막 보호부재(220)의 단부를 상기 케이스몸체(110)의 내면 상에 고정할 수 있으며, 포팅 방식으로 접합할 수도 있다. 여기서 상기 가습막 조립체(200)는, 상기 유동홀(240)이 상기 가습막 보호부재(220)의 외면과 내면을 관통할 수도 있으며, 상기 유동홀(240)을 따라 제2유체(F2)가 가습막 보호부재(220)의 외부에서 내부로 유입되거나, 제2유체(F2)가 가습막 보호부재(220)의 내부에서 외부로 배출될 수도 있다. 이때 상기 유동홀(240)은 상기 가습막 보호부재(220)의 일측방향에 배치되는 제1유동홀(241)과, 상기 가습막 보호부재(220)의 타측방향에 배치되는 제2유동홀(242)을 포함할 수 있으며, 상기 제1유동홀(241) 및 제2유동홀(242) 상으로 제2유체(F2)가 유입 또는 배출될 수 있다. 또한, 상기 유로전환부(250)는 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 일 예로 링 형상으로 상기 가습막 보호부재(220)의 외면 상에 결합될 수 있다. 그리고 상기 유로전환부(250)는 상기 제1유동홀(241)과 제2유동홀(242) 사이에 배치될 수도 있다. 이에 따라 상기 제1유동홀(241) 및 제2유동홀(242)이 연결된 공간이 상기 유로전환부(250)를 통해 서로 분리될 수 있으며, 상기 유로전환부(250)는 상기 가습막 조립체(200)가 상기 케이스몸체(110)의 일측 면으로 삽입되는 경우에 삽입 깊이를 제어할 수도 있다.
이하, 후술되는 내용에서 상기 가습막 케이스(100) 및 가습막 조립체(200)를 포함하는 다양한 실시예에 따른 원통형 막가습기(10)를 보다 상세히 설명한다.
<제1실시예>
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 원통형 막가습기에 관한 것으로, 도 4는 가습막 조립체가 결합된 가습막 케이스의 측면도를, 도 5는 가습막 조립체가 분리된 가습막 케이스의 측면도를 각각 나타낸다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 케이스몸체(110)의 일면에는 상기 수용부(120)와 및 유출구(130)가 개구될 수 있으며, 상기 수용부(120)에는 가습막 조립체(200)가 수납될 수 있다. 이때 상기 수용부(120)가 형성하는 케이스몸체(110)의 내면과 상기 가습막 조립체(200)는 서로 고정될 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하자면, 상기 가습막 조립체(200)의 가습막(210) 및 가습막 보호부재(220)는 상기 수용부(120) 상에 배치되고, 상기 가습막(210) 또는 가습막 보호부재(220)는 상기 고정부(230)를 통해 상기 수용부(120)에 고정될 수 있다. 아울러 상기 가습막(210)은 복수의 중공사막(211)을 포함할 수 있으며, 복수의 중공사막(211)은 각각 내부에 제1유동공간(C1)이 형성되어 상기 제1유체(F1)가 유동될 수 있으며, 복수의 중공사막(211) 사이에는 제2유동공간(C2)이 형성되어 상기 제2유체(F2)가 유동될 수 있다.
상기 수용부(120)는 제1관통홀(121) 및 제2관통홀(122)을 포함할 수 있으며, 상기 가습막(210) 및 가습막 보호부재(220)의 일부는 상기 제1관통홀(121) 상에 다른 일부는 제2관통홀(122) 상에 배치될 수 있다. 그리고 상기 제1관통홀(121) 및 제2관통홀(122)은 각각 제1직경(θ1) 및 제2직경(θ2)으로 형성될 수 있으며, 상기 제1관통홀(121)의 제1직경(θ1)이 상기 제2관통홀(122)의 제2직경(θ2) 보다 작게 형성되고 상기 제1관통홀(121)이 상부에 상기 제2관통홀(122)이 하부에 형성된 반원 형태의 홀일 수도 있다.
상기 유출구(130)는 상기 제1관통홀(121)이 배치된 측으로 개구될 수 있으며, 상기 케이스몸체(110)의 일단 면 중심(O)을 기준으로 상기 유출구(130)가 상기 제1관통홀(121) 보다 반경방향 외측에 배치될 수 있다. 그리고 상기 유출구(130)는 제1단위유출구(130a) 및 제2단위유출구(130b)를 포함하는 복수의 단위유출구(130)로 구성되어, 상기 케이스몸체(110)의 원주 방향을 따라 서로 이격 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 제1단위유출구(130a) 및 제2단위유출구(130b)는 상기 케이스몸체(110)의 원주방향을 따라 각각 제1길이(L1) 및 제2길이(L2)를 가질 수 있으며, 상기 제1단위유출구(130a)는 길이방향 일단이 제1-1폭(W11), 타단이 제1-2폭(W12) 및 양단 중심이 제1-3폭(W13)으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 제2단위유출구(130b) 또한 길이방향 일단이 제2-1폭(W21), 타단이 제2-2폭(W22) 및 양단 중심이 제2-3폭(W23)으로 형성될 수 있다. 여기서 상기 제1길이(L1)와 제2길이(L2)는 서로 동일하거나 상이하도록 형성될 수 있으며, 길이방향에 따른 상기 제1단위유출구(130a)의 폭과 제2단위유출구(130b)의 폭도 서로 동일 또는 상이하도록 형성될 수 있다. 보다 명확하게 설명하자면, 상기 제1-1폭(W11), 제1-2폭(W12) 및 제1-3폭(W13)은 서로 동일하거나 이 중 일부가 다른 수치를 가질 수 있으며, 제2-1폭(W21), 제2-2폭(W22) 및 제2-3폭(W23) 또한 서로 동일하거나 이 중 일부가 다른 수치를 가질 수도 있다.
상기 제1단위유출구(130a) 및 제2단위유출구(130b)는 상기 케이스몸체(110)의 일단 면 중심(O)으로부터의 전체 원주각도(0°~360°)를 기준으로 각각 제1단위각도(θ1) 및 제2단위각도(θ2)로 길이가 연장될 수 있다. 이때 상기 제1단위각도(θ1) 및 제2단위각도(θ2)는 30° 내지 90° 사이로 형성될 수 있으며, 복수의 단위유출구의 단위각도들이 합산되어 360° 미만이 되도록 서로 다른 단위각도를 가질 수도 있다. 또는 복수의 단위유출구가 상기 케이스몸체(110) 상에서 서로 다른 반경위치에 형성되어 360ㅀ 이상으로 구성될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 원통형 막가습기에 관한 것으로, 도 6은 도 4의 A-A`선에 따라 가습막 케이스를 절개한 원통형 막가습기의 정면도를 나타낸다. 도 6을 참조하여 상기 제1유출구(131)가 상기 케이스몸체(110)의 일단 면에 배치되어 제2유체(F2)가 유입되고, 상기 제2유출구(132)가 상기 케이스몸체(110)의 원주 면 상에 배치되어 제2유체(F2)가 되는 것으로 예거하여 설명한다.
도 6에서 도시된 바와 같이, 상기 제1유출구(131)는 제2유체(F2)가 유동되는 홀로 상기 케이스몸체(110)의 일단 면과, 상기 케이스몸체(110)의 내부 수용부(120) 상으로 각각 개구될 수 있다. 그리고 상기 케이스몸체(110) 내로 유입된 유체는 상기 가습막 보호부재(220)의 내부 및 외부를 관통하는 유동홀(240) 상으로 유입될 수 있으며, 보다 명확히는 상기 가습막 보호부재(220)의 일단 측에 배치된 제1유동홀(241)로 유입될 수 있다. 여기서 상기 가습막 보호부재(220)의 일단부는 상기 제1고정부(231)를 통해 상기 케이스몸체(110) 상에 고정될 수 있으며, 상기 케이스몸체(110)의 내면에 직접 고정되거나, 상기 수용부(120)와 유출구(130)를 구획하는 격벽부(111)에 고정될 수도 있다. 그리고 상기 제1유동홀(241)은 상기 제1고정부(231) 보다 타측으로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 가습막 케이스(100)는 유로확대부(160)를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 유로확대부(160)는 상기 케이스몸체(110)의 내부 상에 배치될 수 있으며, 상기 케이스몸체(110)의 내경이 단부로 향할수록 커져 형성될 수 있다. 이때 상기 유로확대부(160)는 한 쌍으로 이루어져, 제1유로확대부(161) 및 제2확대부(162)를 포함할 수도 있다. 여기서 일측에 배치된 제1유로확대부(161)는 상기 제1유출구(131)와 유로가 연결될 수 있됨에 따라, 상기 유출구(131)에서 유입된 제2유체(F2)가 확산되어 상기 가습막 보호부재(220)의 내부로 공급될 수 있다. 그리고 상기 가습막 보호부재(220)의 제1유동홀(241)은 상기 가습막 보호부재(220)의 원주 방향을 따라 복수 개가 배치되되, 양측 방향을 따라 다수의 열로 형성될 수도 있다.
상기 케이스몸체(110)의 내부의 수용부(120)는 가습막 케이스(100), 가습막 조립체(200) 또는 별물로 조립되는 유로전환부(250)를 통해 양측으로 분할될 수 있다. 즉, 상기 유로전환부(250)는 상기 가습막 보호부재(220)와 상기 케이스몸체(110) 사이의 틈이 양측으로 연장되는 경우, 중심 부근을 밀폐하여 상기 유동홀(240)로 제2유체(F2)가 유동할 수 있도록 조절할 수 있다. 이때 상기 유로전환부(150,250)는 도시된 바와 같이 상기 케이스몸체(110)의 내면 상에 고정되어 내측으로 돌출된 형태의 링 형태이거나, 상기 가습막 보호부재(220)의 외면 상에 고정되어 외측으로 돌출된 형태의 링 형태일 수 있다. 또는 상기 가습막 케이스(100) 및 가습막 조립체(200)와 별개로 조립되는 별물일 수도 있다.
상기 케이스몸체(110)의 타단 면은 제2고정부(232)로 밀폐될 수 있으며, 상기 케이스몸체(110)의 타단에도 상기 제2유로확대부(162)가 형성됨에 따라, 배출되는 유체의 유량과 유속을 조절할 수도 있으며, 유체에 의한 유동 저항이 최소화되어 장치의 효율이 향상될 수 있다. 즉, 상기 가습막 보호부재(220)의 내부로 이동된 제2유체(F2)는 상기 제2유동홀(242)을 통해 상기 케이스몸체(110)의 내부로 토출될 수 있고, 상기 제2유로확대부(162)를 통해 확산된 후에 상기 제2유출구(132)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 여기서, 상기 제2유출구(132)가 원주 면에 배치되는 경우에, 상기 제2유출구(132)가 상기 케이스몸체(110)의 타단 면에 더 인접하도록 배치될 수도 있다.
<제2실시예>
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 원통형 막가습기에 관한 것으로, 도 7 및 도 8은 가습막 케이스를 절개한 원통형 막가습기의 정면도를 각각 나타낸다.
도 7을 참조하면, 상기 제1유출구(131)는 상기 케이스몸체(110)의 일단 면에 배치되고, 상기 제2유출구(132)는 상기 케이스몸체(110)의 타단 면에 배치될 수 있다. 그리고 이에 따라 상기 제1유출구(131)에서 유입된 제2유체(F2)는 상기 제1유동홀(241)로 공급되어, 상기 가습막 보호부재(220)의 내부에서 타측으로 이동하여 상기 제2유동홀(242)로 토출될 수 있다. 이때 상기 제1유로확대부(161) 및 제2유로확대부(162)는 상기 제1유출구(131) 및 제2유출구(132)와 각각 연결될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 제1유출구(131)는 상기 케이스몸체(110)의 일단 면에 배치되고, 상기 제2유출구(132)는 상기 케이스몸체(110)의 타단 면에 배치될 수 있으며, 상기 유로확대부(160)가 양단 중 어느 하나의 단부 측에 배치되어 상기 제1유출구(131) 또는 제2유출구(132)와 연결될 수도 있다. 이에 따라 상기 유로확대부(160)가 배치된 측은 유체의 유속이 낮아지도록 제어하고, 배치되지 않은 측은 유체가 상대적으로 높은 유속으로 유동되도록 제어할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 원통형 막가습기에 관한 것으로, 도 9는 가습막 조립체의 사시도를 나타낸다.
도 9-(a)에서 도시된 바와 같이, 상기 제1유동홀(241) 또는 제2유동홀(242)은 복수로 이루어져 상기 가습막 보호부재(220)의 원주방향을 따라 서로 이격 배치되고, 상기 가습막 보호부재(220)의 길이 방향을 따라 서로 이격 배치되는 다수의 열로 형성될 수도 있다. 보다 상세히는, 복수의 상기 제1유동홀(241)은, 가습막 보호부재(220)의 원주방향을 따라 서로 이격 배치되는 제1-1유동홀(241a) 및, 가습막 보호부재(220)의 원주방향을 따라 서로 이격 배치되는 제1-2유동홀(241b)을 포함하고, 상기 제1-1유동홀(241a) 및 제1-2유동홀(241b)은 상기 가습막 보호부재(220)의 길이 방향으로 서로 이격 배치될 수 있다. 이때 다수의 열 방식으로 나열되거나, 서로 지그재그 형태로 배치되는 등 다양한 형태로 가변될 수 있으며, 상기 제2유동홀(242) 또한 이와 같은 제2-1유동홀(242a) 및 제2-2유동홀(242b)을 포함할 수 있다. 이때 상기 제1유동홀(241)은 상기 제1고정부(231)와 유로전환부(250) 사이에 배치되고, 상기 제2유동홀(242)은 상기 제2고정부(232)와 유로전환부(250) 사이에 배치될 수 있다.
도 9-(b)를 참조하면, 상기 제1유동홀(241)은 상기 가습막 보호부재(220)의 길이 방향으로 제1유동폭(Wh1)을, 상기 가습막 보호부재(220)의 원주 방향으로 제1유동길이(Lh1)를 가질 수 있다. 그리고 상기 제2유동홀(242) 또한 상기 가습막 보호부재(220)의 길이 방향으로 제2유동폭(Wh2)을, 상기 가습막 보호부재(220)의 원주 방향으로 제2유동길이(Lh2)을 가질 수 있다. 이때 상기 제1유동홀(241)은 제1유동폭(Wh1) 보다 제1유동길이(Lh1)의 수치가 더 크게 형성될 수 있으며, 상기 제2유동홀(242) 또한 상기 제2유동폭(Wh2) 보다 제2유동길이(Lh2)의 수치가 더 크게 형성될 수도 있다. 그리고 상기 제1유동폭(Wh1)과 제2유동폭(Wh2)는 서로 동일하거 상이하도록, 상기 제1유동길이(Lh1)와 제2유동길이(Lh2) 또한 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
<제3실시예>
도 10 및 도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 원통형 막가습기에 관한 것으로, 도 10는 가습막 조립체가 결합된 가습막 케이스의 측면도를, 도 11은 가습막 조립체가 분리된 가습막 케이스의 측면도를 각각 나타낸다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 유출구(130)는 상술한 바와 같이 상기 케이스몸체(110)의 일단 면의 원주 방향을 따라 복수의 단위유출구로 이루어질 수 있으며, 상기 케이스몸체(110)의 일단 면 중심(O)으로부터의 전체 원주각도(0°~360°)를 기준으로 30° 내지 90°를 가진 제1단위유출구(130a), 제2단위유출구(130b), 제3단위유출구(130c) 및 제4단위유출구(130d)를 포함할 수도 있다. 이때 상기 제1단위유출구(130a), 제2단위유출구(130b), 제3단위유출구(130c) 및 제4단위유출구(130d)는 상기 케이스몸체(110)의 반경 방향으로 소정의 폭(폭이 가변되는 경우에는 평균 폭)을 가지고, 상기 케이스몸체(110)의 원주 방향으로 소정의 길이를 가질 수 있다. 여기서 상기 제1단위유출구(130a), 제2단위유출구(130b), 제3단위유출구(130c) 및 제4단위유출구(130d) 중 일부는 서로 동일한 폭과 길이를 가질 수 있고, 다른 일부와는 서로 상이한 폭과 길이를 가질 수도 있다. 예거하면, 상기 케이스몸체(110)의 상부에 배치된 상기 제1단위유출구(130a) 및 제2단위유출구(130b)는 서로 동일한 폭과 길이를, 상기 케이스몸체(110)의 하부에 배치된 상기 제3단위유출구(130c) 및 제4단위유출구(130d)는 서로 동일한 폭과 길이를 가지되, 상기 제1단위유출구(130a) 및 제2단위유출구(130b)는, 상기 제3단위유출구(130c) 및 제4단위유출구(130d)와 서로 다른 폭과 길이로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 입출구 파이프와 인접한 유출구와 이격된 유출구 간의 개구 체적이 달라져 유량제어가 보다 용이해지는 장점으로 이어진다. 그리고 제1단위유출구(130a), 제2단위유출구(130b), 제3단위유출구(130c) 및 제4단위유출구(130d) 사이사이에는 강성부재가 배치되어 강도를 보강할 수 있음에 따라, 가습막 케이스(100)의 내구성을 보다 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 원통형 막가습기에 관한 것으로, 도 12는 도 10의 B-B`선에 따라 가습막 케이스를 절개한 원통형 막가습기의 정면도를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 상기 가습막 조립체(200)는 양측 방향으로 길이가 형성된 가습막(210)과, 상기 가습막(210)을 상기 가습막 케이스(100)의 케이스몸체(110) 상에 고정하는 고정부(230)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 가습막 조립체(200)는 상기 가습막(210)의 양측 중심부 상에 배치되되 상기 케이스몸체(110)의 양측 중심의 내면과 결합되는 가습막 보호부재(220)를 더 포함할 수도 있다.
상기 제1유동홀(131) 및 제2유동홀(132)은 상기 케이스몸체(110)의 일단 면과 타단 면에 각각 개구되어 상기 케이스몸체(110) 내부로도 개구될 수 있다. 그리고 상기 가습막(210)은 상기 가습막 보호부재(220)와 고정부(230) 사이가 노출될 수 있다. 이에 따라 상기 제1유동홀(131)에서 유입된 유체는 노출된 상기 가습막(210)의 일측으로 공급되고, 상기 가습막 보호부재(220)를 통과하여 노출된 상기 가습막(210)의 타측으로 토출되어 상기 제2유동홀(132)을 따라 배출될 수 있다. 상기 제1유동홀(131) 및 제2유동홀(132) 중 하나 이상은 복수의 단위유동홀로 구성될 수 있으며, 상기 제1유동홀(131)이 복수의 단위유동홀로 구성된 경우에는 보다 유입된 유체가 확산되어 공급되도록 제어될 수 있다.
<제4실시예>
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 원통형 막가습기에 관한 것으로, 도 13은 가습막 조립체가 결합된 가습막 케이스의 측면도를 나타낸다.
도 13-(a)를 참조하면, 상기 가습막 조립체(200)의 가습막(210)은 복수의 중공사막(211)을 포함하고, 복수의 중공사막(211)을 수용하는 복수의 카트리지(212)를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 케이스몸체(110)의 반경 및 원주 방향을 기준으로, 복수의 카트리지(212) 내에는 복수의 중공사막(211)이 서로 이격 배치되고, 복수의 카트리지(212) 또한 서로 이격 배치될 수 있다. 그리고 도 13-(a) 및 도 13-(b)에서 도시된 바와 같이 상기 카트리지(212)는 원통형이나 각형 등 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 복수의 카트리지(212) 사이에 유체가 유동될 수 있는 공간이 확보될 수 있다. 아울러 도시되지는 않았으나 상기 카트리지(212)는 양측 방향으로 향하면서 내측 및 외측이 관통되어 유체가 순환할 수도 있다.
도 13-(c)를 참조하면, 상기 가습막 조립체(200)의 가습막(210)은 복수의 중공사막(211)을 포함하고, 복수의 중공사막(211)을 분할하는 복수의 구획부재(213)를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 구획부재(213)는 상기 가습막 보호부재(220)의 내부를 복수의 영역으로 분할하여, 유체가 각 영역으로 분산되어 유동되도록 조절할 수 있다. 그리고 각 영역에는 복수의 중공사막(211)이 각각 배치될 수 있다.
도 13-(d)를 참조하면, 상기 구획부재(213)는 각 영역을 주 유로로 분할하되 각 영역 사이에 배치되는 보조 유로를 형성할 수 있으며, 상기 구획부재(213)의 일부가 관통되어 주 유로와 보조 유로를 연결하여 유체가 순환되도록 제어할 수도 있다.
<제5실시예>
도 14는 본 발명의 제5실시예에 따른 원통형 막가습기에 관한 것으로, 도 14는 가습막 케이스가 비가시된 가습막 조립체의 평면도를 나타낸다.
도 14-(a) 및 도 14-(b)를 참조하면, 상기 가습막 조립체(200)는 가습막(210)과, 고정부(230)를 포함할 수 있다. 이때 상기 가습막(210)은 상술한 바와 같이 복수의 중공사막(211)으로 구성될 수 있다. 그리고 상기 고정부(230)는 제1고정부(231) 및 제2고정부(232)로 구성되어 상기 제1고정부(231)가 상기 가습막(210)의 일단을 케이스몸체(110)의 내부에 고정하고, 상기 제2고정부(232)가 상기 가습막(210)의 타단을 케이스몸체(110)의 내부에 고정할 수 있다. 이때 상기 가습막 조립체(200)는 복수의 중공사막(211)을 제1중공사막 다발(211a) 및 제2중공사막 다발(211b)을 포함하는 복수의 중공사막 다발로 분할하는 고정밴드(260) 및 고정프레임(270)을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 고정밴드(260)는 탄성재질로 구성되어 복수의 중공사막을 가압하여 일체화할 수 있으며, 상기 고정프레임(270)은 강성재질로 구성되어 나누어진 중공사막 다발이 각각 삽입될 수도 있다. 이때 상기 고정밴드(260) 및 고정프레임(270)은 복수로 이루어져 폭 방향 또는 높이 방향으로 서로 이격 배치됨에 따라 복수의 중공사막(211)을 복수의 중공사막 다발로 분할할 수 있다. 이때 나누어진 복수의 중공사막 다발은 양측 길이방향을 따라 다시 취합되거나 다시 분기될 수도 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.
C1 : 제1유동공간 C2 : 제2유동공간
10 : 원통형 막가습기
20 : 출입케이스
21 : 제1출입케이스 22 : 제2출입케이스
30 : 열교환기
100 : 가습막 케이스
110 : 케이스몸체 111,112 : 격벽부
120 : 수용부
121 : 제1관통홀 122 : 제2관통홀
130 : 유출구
130a : 제1단위유출구 130b : 제2단위유출구
130c : 제3단위유출구 130d : 제4단위유출구
131 : 제1유출구 132 : 제2유출구
140 : 결합부
141 : 제1결합부 142 : 제2결합부
150 : 유로전환부 160 : 유로확대부
161 : 제1유로확대부 162 : 제2유로확대부
200 : 가습막 조립체
210 : 가습막 211 : 중공사막
211a : 제1중공사막 다발 211b : 제2중공사막 다발
212 : 카트리지 213 : 구획부재
220 : 가습막 보호부재
230 : 고정부
231 : 제1고정부 232 : 제2고정부
240 : 유동홀
241 : 제1유동홀
241a : 제1-1유동홀 241b : 제1-2유동홀
242 : 제2유동홀
242a : 제2-1유동홀 242b : 제2-2유동홀
250 : 유로전환부
260 : 고정밴드 270 : 고정프레임

Claims (14)

  1. 양측으로 길이가 연장되는 원통형의 케이스몸체와, 상기 케이스몸체의 내부를 관통하여 양단 면으로 개구된 수용부와, 상기 케이스몸체의 일단 면으로 개구되되 상기 수용부로 연결되는 유출구를 포함하는 가습막 케이스; 및
    내부 및 외부에 각각 제1유체 및 제2유체가 유동되는 복수의 중공사막을 포함하는 가습막을 포함하되 상기 수용부 상에 배치되는 가습막 조립체;
    를 포함하며,
    상기 수용부의 양단 개구로 제1유체가 출입되되, 상기 유출구의 개구로 제2유체가 출입되고,
    상기 유출구의 개구가 상기 수용부의 일단 개구 보다 상기 케이스몸체의 반경방향 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유출구가 상기 케이스몸체의 원주방향을 따라 소정길이 연장되며,
    상기 케이스몸체의 반경방향으로 소정폭으로 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유출구는,
    길이방향을 따라 폭이 가변되는 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유출구는,
    길이방향을 따라 폭이 일정한 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유출구는 상기 케이스몸체의 원주방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수의 단위유출구로 구성된 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 케이스몸체의 원주각도(0°~360°)를 기준으로,
    상기 단위유출구가 30° 내지 90° 사이로 길이가 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가습막 케이스는,
    케이스몸체의 양측 단부 중 어느 하나 이상의 단부 상에 배치된 유로확대부;
    를 더 포함하고,
    상기 유로확대부는,
    상기 케이스몸체의 내경이 단부 면으로 향할수록 확대되어 형성되되,
    상기 케이스몸체의 원주방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유출구는 상기 케이스몸체의 원주방향을 따라 상기 유로확대부와 유로가 연결된 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유출구가 배치된 상기 케이스몸체의 일단 면은 개방되고,
    상기 유로확대부가 배치된 상기 케이스몸체의 일단 면은 밀폐된 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 유로확대부는 한 쌍으로 이루어져 상기 케이스몸체의 양측 단부에 배치되되,
    하나의 상기 유로확대부는 상기 케이스몸체의 일단 면으로 개구된 하나의 상기 유출구와 연결되고,
    다른 하나의 상기 유로확대부는 상기 케이스몸체의 타측면으로 밀폐된 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 유로확대부 및 상기 유출구는 각각 한 쌍으로 이루어져 상기 케이스몸체의 양단에 배치되되,
    하나의 상기 유로확대부는 상기 케이스몸체의 일단 면으로 개구된 하나의 상기 유출구와 연결되고,
    다른 하나의 상기 유로확대부는 상기 케이스몸체의 타단 면으로 개구된 다른 하나의 상기 유출구와 연결된 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 유출구는 한 쌍으로 이루어져,
    하나의 상기 유출구가 상기 케이스몸체의 일단 면에 배치되되,
    다른 하나의 상기 유출구가 상기 케이스몸체의 타단 면에 배치되고,
    상기 가습막 조립체는,
    상기 가습막을 내부에 수용하되 양측에 제2유체가 출입되는 유동홀이 형성된 가습막 보호부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 케이스몸체의 내면과 상기 가습막 조립체의 외면 사이에 개재되어, 상기 수용부를 양측으로 분할하는 유로전환부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 유출구는 한 쌍으로 이루어져,
    하나의 유출구는 상기 케이스몸체의 일단 면으로 개구되고,
    다른 하나의 유출구는 상기 케이스몸체의 외주 면으로 개구되되,
    상기 유동홀이 다른 하나의 유출구보다 상기 케이스몸체의 타단 면에 인접한 것을 특징으로 하는 원통형 막가습기.
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