WO2016208878A1 - 중공사막 모듈 - Google Patents

중공사막 모듈 Download PDF

Info

Publication number
WO2016208878A1
WO2016208878A1 PCT/KR2016/005208 KR2016005208W WO2016208878A1 WO 2016208878 A1 WO2016208878 A1 WO 2016208878A1 KR 2016005208 W KR2016005208 W KR 2016005208W WO 2016208878 A1 WO2016208878 A1 WO 2016208878A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hollow fiber
fiber membrane
housing
fluid
cartridge
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/005208
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
오영석
김경주
이진형
Original Assignee
코오롱인더스트리 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코오롱인더스트리 주식회사 filed Critical 코오롱인더스트리 주식회사
Priority to US15/737,456 priority Critical patent/US10668432B2/en
Priority to CN201680036603.4A priority patent/CN107771365B/zh
Priority to EP16814591.0A priority patent/EP3312923B1/en
Publication of WO2016208878A1 publication Critical patent/WO2016208878A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B01D63/04—Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H01M8/04149—Humidifying by diffusion, e.g. making use of membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B01D63/031—Two or more types of hollow fibres within one bundle or within one potting or tube-sheet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H01M8/04141—Humidifying by water containing exhaust gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/08—Flow guidance means within the module or the apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/19—Specific flow restrictors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/20—Specific housing
    • B01D2313/201—Closed housing, vessels or containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/20—Specific housing
    • B01D2313/205—Specific housing characterised by the shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/23—Specific membrane protectors, e.g. sleeves or screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/32—Intermediate chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/44—Cartridge types
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2319/00—Membrane assemblies within one housing
    • B01D2319/04—Elements in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a hollow fiber membrane module, and more particularly, to a hollow fiber membrane module that can maximize the humidification efficiency of the product by increasing the heat or mass transfer efficiency by increasing the time the high temperature and high humidification fluid stays inside the module. .
  • a fuel cell is a power generation type battery which produces electricity by combining hydrogen and oxygen. Unlike general chemical cells such as batteries and accumulators, fuel cells can continue to produce electricity as long as hydrogen and oxygen are supplied. Fuel cells have twice the efficiency of internal combustion engines due to no heat loss. In addition, pollutant emissions are low because chemical energy generated by the combination of hydrogen and oxygen is converted directly into electrical energy. Therefore, the fuel cell is not only environmentally friendly but also has an advantage of reducing anxiety about resource depletion due to increased energy consumption. Such fuel cells are classified into polymer electrolyte fuel cells (PEMFCs), phosphoric acid fuel cells (PAFCs), molten carbonate fuel cells (MCFCs), and solid oxide fuel cells, depending on the type of electrolyte used.
  • PEMFCs polymer electrolyte fuel cells
  • PAFCs phosphoric acid fuel cells
  • MCFCs molten carbonate fuel cells
  • solid oxide fuel cells depending on the type of electrolyte used.
  • SOFC sulfur-semiconductor
  • AFC alkaline fuel cell
  • Each of these fuel cells operates on essentially the same principle, but differs in the type of fuel used, operating temperature, catalyst, electrolyte, and the like.
  • the polymer electrolyte fuel cell is known to be most promising in transport systems as well as small stationary power generation equipment because it can operate at a lower temperature than other fuel cells and can be miniaturized due to its high power density.
  • a method of humidifying a polymer electrolyte membrane includes 1) a bubbler humidification method in which water is supplied to a pressure vessel and a target gas is passed through a diffuser to supply moisture, and 2) the amount of water supplied for a fuel cell reaction is determined.
  • a direct injection method of supplying water directly to the gas flow pipe through the solenoid valve and 3) a humidification method of supplying water to the fluidized bed of gas using a polymer membrane.
  • a humidification membrane system for humidifying a polymer electrolyte membrane by providing water vapor to a gas supplied to the polymer electrolyte membrane by using a membrane that selectively permeates only water vapor contained in the exhaust gas is advantageous in that the humidifier can be reduced in weight and size.
  • the selective permeable membrane used in the humidification membrane system is preferably a hollow fiber membrane having a large permeation area per unit volume when forming a module. That is, when the humidifier is manufactured using the hollow fiber membrane, the high density of the hollow fiber membrane with a large contact surface area is possible, so that the humidification of the fuel cell can be sufficiently performed even with a small capacity, the use of low-cost materials is possible, and the fuel cell is discharged at a high temperature. The moisture and heat contained in the unreacted gas may be recovered and reused through a humidifier.
  • the high temperature and high humidity humidifying fluid has a short time to directly contact the hollow fiber membrane in the module, thereby limiting the efficiency of heat / mass transfer with the low temperature dry humidified fluid. Because of this, there was a problem in that there is a limit in improving the humidification efficiency of the product.
  • An object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module that can maximize the humidification efficiency of the product by increasing the heat / mass transfer efficiency by increasing the contact time between the high temperature and high humidification fluid and low temperature dry humidified fluid.
  • Another object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module that can be expanded to a product of various capacities by integrating a common hollow fiber membrane cartridge into the housing and increasing the utilization efficiency of the hollow fiber membrane cartridge and reducing the manufacturing time and cost by simple porting. have.
  • one end is formed with an inlet through which a high temperature and humid humidifying fluid is introduced, and the other end is formed with a housing formed with an outlet through which the humidifying fluid humidifies the inside, and is inserted along the length direction of the inside of the housing.
  • a potting part for potting the compartment and both ends of the hollow fiber membrane bundle to the housing.
  • the size of the inlet space is characterized in that the same or larger than the size of the outlet space.
  • Both sides of the hollow fiber membrane bundle is preferably fitted with a common hollow fiber membrane cartridge which is ported to the housing together with the hollow fiber membrane bundle.
  • the housing may further include a common bin cartridge which is inserted into the compartment without potting the hollow fiber membrane bundle and ported to the housing at once according to the humidification capacity or the degree of humidification.
  • the common empty cartridge is round, elliptical or polygonal and is closed to prevent fluid from flowing into the compartment.
  • the common hollow fiber membrane cartridge is provided with a fluid passage through which fluid flows easily into the hollow fiber membrane bundle.
  • the hollow fiber membrane bundle of a common hollow fiber membrane cartridge contains 30-60 volume% of hollow fiber membranes with respect to the total volume.
  • the housing may be circular, oval or polygonal in cross-sectional shape.
  • Common hollow fiber membrane cartridges may be circular, oval or polygonal in cross-sectional shape. It is preferable that the ratio of the equivalent diameter and the length of the hollow fiber membrane bundle of the common hollow fiber membrane cartridge is 1: 2 to 1:20.
  • the hollow fiber membrane module according to the present invention, it is possible to maximize the humidification efficiency of the product as the heat / mass transfer efficiency is improved by increasing the residence time in the inlet space where the high temperature and high humidity humidifying fluid flows into the module.
  • the high temperature and high humidification fluid in the inlet space prevents the temperature of the high temperature and high humidification fluid from falling due to heat / material loss caused by the low temperature and dry humidified fluid, and keeps the temperature of the high temperature and high humidification fluid continuously. It is effective.
  • the housing can be manufactured according to the shape and quantity of the common hollow fiber membrane cartridge, and can be expanded to products of various capacities, and the shape, quantity and size ratio of the common hollow fiber membrane cartridge As a result, its use efficiency can be increased.
  • the housing can be manufactured according to the shape and quantity of the common hollow fiber membrane cartridge, and can be expanded to products of various capacities, and the shape, quantity and size ratio of the common hollow fiber membrane cartridge As a result, its use efficiency can be increased.
  • by porting a plurality of common hollow fiber membrane cartridges and hollow fiber membranes at once there is an effect that can reduce the manufacturing time and cost by a simple porting.
  • FIG 1 and 2 are perspective views partially disassembled the hollow fiber membrane module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (long sectional view) taken along the arrow line A-A in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view (long sectional view) taken along a line A'-A 'in FIG. 2.
  • FIG. 5 and 6 are cross-sectional views (vertical cross-sectional views) showing a hollow fiber membrane module according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a modification of the common hollow fiber membrane cartridge in the hollow fiber membrane module according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG 8 is a cross-sectional view (vertical cross-sectional view) showing a hollow fiber membrane module according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating the common empty cartridge of FIG. 8.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating the common empty cartridge of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a partially exploded perspective view of the hollow fiber membrane module according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a conventional hollow fiber membrane module.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional hollow fiber membrane module.
  • FIG. 1 and 2 are perspective views partially disassembled the hollow fiber membrane module according to the first embodiment of the present invention.
  • 1 illustrates a hollow fiber membrane module in which one hollow fiber membrane bundle 120 is disposed
  • FIG. 2 illustrates a hollow fiber membrane module in which a plurality of hollow fiber membrane bundles 120 is arranged.
  • the hollow fiber membrane module 100 includes a housing 110, a hollow fiber membrane bundle 120, a partition portion 130, a potting portion 140, 140 ′, and a cover. 150, 150 ′.
  • the housing 110 and the covers 150 and 150 ′ form an outer appearance of the hollow fiber membrane module 100 and may be made of a hard plastic or metal such as polycarbonate.
  • the housing 110 and the cover 150, 150 ′ may have a cross-sectional shape in the width direction of a rectangular shape as shown in FIGS. 1 and 2 or a circular shape as shown in FIG. 10.
  • the rectangle may have a polygonal cross section, such as a rectangle, a square, a trapezoid, a parallelogram, a pentagon, and a hexagon, and may have a rounded corner of the polygon.
  • the circle may also be elliptical.
  • One end of the housing 110 is formed with an inlet 111 through which a humid humidifying fluid flows, and the other end of the housing 110 is formed with an outlet 112 through which the humidifying fluid humidifies the inside.
  • Covers 150 and 150 ′ are assembled at both ends of the housing 110, respectively.
  • Each of the inlet 111 and the outlet 112 formed in the housing 110 may be arranged side by side on one side of the housing 110, or may be disposed in a diagonal direction of the housing 110.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (long sectional view) taken along the arrow A-A line in FIG. 1
  • FIG. 4 is a cross-sectional view (long sectional view) taken along the arrow A'-A 'line in FIG.
  • Hollow fiber membrane bundle 120 is one or a plurality are inserted in the longitudinal direction of the housing 110 in accordance with the capacity of the hollow fiber membrane module 100 is arranged and supported while being supported on the partition 130.
  • the hollow fiber membrane 121 of the hollow fiber membrane bundle 120 selectively passes moisture.
  • the material of the hollow fiber membrane 121 is known, and detailed description thereof will be omitted herein. It is preferable that the hollow fiber membrane bundle 120 contains 30 to 60 volume% of the hollow fiber membrane 121 with respect to the total volume.
  • the hollow fiber membrane bundle may be formed surrounded by a mesh network.
  • the partition 130 is provided inside the housing 110 to support and partition at least one hollow fiber membrane bundle 120.
  • the hollow fiber membrane bundle 120 is inserted and supported in each insertion space of the partition 130.
  • the partition 130 is an outflow in which the humidifying fluid temporarily stays before flowing out through the inlet space (S1) and outlet 112 where the humidifying fluid introduced into the housing 110 temporarily stays through the inlet 111.
  • the space S2 is partitioned on both sides.
  • the size of the inflow space S1 is equal to or larger than the size of the outflow space S2.
  • the hollow fiber membrane module 100 is formed with a compartment, so that the inflow space is secured wider than that of the prior art. It can be heat exchanged to meet, improving heat transfer efficiency and maximizing the humidification efficiency of the product. In addition, it is possible to prevent the temperature of the high temperature and high humidification fluid from dropping due to heat / material loss caused by the low temperature and dry humidified fluid, and to keep the temperature of the high temperature and high humidification fluid continuously.
  • the ratio of the housing longitudinal length L1 of the inflow space S1 and the housing longitudinal length L2 of the outlet space S2 is 6: 4 to 9: 1.
  • the humidifying fluid at high temperature and humidity can extend the time for humidifying the humidified fluid, thereby further improving the humidification efficiency.
  • Partition 130 may be formed integrally with the housing 110 or can be separated and assembled.
  • the wall thickness of the partition 130 may be formed differently for each material, and the thinner the thickness, the better the efficiency.
  • the wall thickness of the partition may be 0.1 mm to 70 mm, 0.2 mm to 40 mm is more preferable in the case of plastic material, 0.2 mm to 50 mm may be more preferable in the case of metal material.
  • the thickness is too thin to withstand the pressure during operation, and if the thickness is thicker, the inflow space where the hot and humid gas stays is not sufficiently secured, so that it is difficult to see the desired effect of improving the humidification efficiency.
  • the potting parts 140 and 140 ′ bond between the hollow fiber membranes 121 while binding the hollow fiber membranes 121 of the hollow fiber membrane bundle 120 at the end (fluid passing side) of the at least one hollow fiber membrane bundle 120. While filling the voids, the housing 110 is hermetically contacted with inner surfaces of both ends of the housing 110.
  • the material of the potting parts 140 and 140 ' is well known and detailed description thereof will be omitted herein.
  • the potting parts 140 and 140 ′ are formed at both ends of the housing 110, so that the hollow fiber membrane bundles 120 are fixed to both ends of the housing 110. As a result, both ends of the housing 110 are blocked by the potting parts 140 and 140 ', and a flow path through which the humidifying fluid passes is formed therein.
  • the plurality of hollow fiber membrane bundles 120 are ported to the housing 110 at once.
  • Covers 150 and 150 ′ are coupled to both ends of the housing 110.
  • One side of the cover 150, 150 ′ is provided with fluid inlets 151 and 151 ′ through which the humidified fluid flows in and out.
  • the pair of fluid inlets 151, 151 ′ may all be disposed in the same direction, and as shown in FIGS. 1 and 2, in the same direction as the inlet 111 and the outlet 112 formed in the housing 110. Can be arranged.
  • the humidified fluid introduced into the fluid inlet 151 of the one side cover 150 is humidified while passing through the internal conduit of the hollow fiber membrane 121 of the hollow fiber membrane bundle 120, and the fluid inlet 151 of the other cover 150 ′. You get out of ').
  • FIG. 5 and 6 are cross-sectional views (vertical cross-sectional view) showing a hollow fiber membrane module according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a hollow fiber membrane cartridge 160, 160 'to the hollow fiber membrane module 200
  • housing 6 shows a shape inserted into the housing 110
  • FIG. 6 illustrates the housing 110 before the common hollow fiber membrane cartridges 160 and 160 ′ are inserted into the hollow fiber membrane module.
  • the hollow fiber membrane module 200 includes a housing 110, a hollow fiber membrane bundle 120, a partition portion 130, a potting portion 240, 240 ′, and a cover. 150 and 150 'and a common hollow fiber membrane cartridge 160 and 160'.
  • the common hollow fiber membrane cartridges 160 and 160 ′ which are simultaneously ported to the housing 110 together with the hollow fiber membrane bundle 120 are inserted at both sides of the hollow fiber membrane bundle 120.
  • the potting parts 240 and 240 ′ bind the hollow fiber membranes 121 of the hollow fiber membrane bundle 120 at ends (fluid passing side) of the plurality of common hollow fiber membrane cartridges 160 and 160 ′, While filling the air gap between the 121, the housing 110 is hermetically contacted to the inner surface of both ends of the housing (110).
  • the material of the potting parts 240 and 240 ' is well known and detailed description thereof will be omitted herein.
  • the potting parts 240 and 240 ′ are formed at both ends of the housing 110, so that the hollow fiber membrane bundles 120 inside the common hollow fiber membrane cartridges 160 and 160 ′ are fixed to the housing 110. . As a result, both ends of the housing 110 are blocked by the potting parts 240 and 240 'so that a flow path through which the humidifying fluid passes is formed.
  • the plurality of common hollow fiber membrane cartridges 160 and 160 ′ and the hollow fiber membrane bundles 120 are ported to the housing 110 at once.
  • the common hollow fiber membrane cartridges 160 and 160 ′ are inserted into both outer sides of the plurality of hollow fiber membrane bundles 120 inserted into the housing 110 along the longitudinal direction of the housing, and one side thereof is supported by the partition 130. do.
  • the common hollow fiber membrane cartridges 160 and 160 ' have a structure in which a plurality of fluid passage portions 162 and 162' are formed on one outer surface of the trunk 161 and 161 'which are open at both sides, and the fluid passage portion 162 is formed.
  • the fluid 162 ′ allows the fluid to easily enter and exit the space between the hollow fiber membranes 121 inside the hollow fiber membrane bundle 120.
  • a portion of the fluid passing portion 162, 162 ' is assembled to be positioned on the potting portion 240, 240' side to facilitate porting into the common hollow fiber membrane cartridge 160, 160 '.
  • a window 164 opened to allow fluid to pass into the cartridge may be formed on sidewalls of the bodies 161 and 161 ′ of the common hollow fiber membrane cartridges 160 and 160 ′ formed along the longitudinal direction of the housing.
  • the window 164 can more efficiently transfer the high temperature and high humidity fluid in the inflow space S1 or the outflow space S2 to the hollow fiber membrane, thereby more effectively preventing the temperature drop and the drying, thereby improving the humidification performance. Can be.
  • the size of the window is preferably formed to be the same size or smaller than the fluid passage portion (162, 162 '). If the size of the window is larger than the fluid passages 162 and 162 ′, the fluid introduced from the inlet may enter the window 164 earlier than the fluid passages 162 and 162 ′ to hinder the overall fluid flow. .
  • the window 164 is preferably positioned so as not to directly face the inlet 111.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a modification of the common hollow fiber membrane cartridge in the hollow fiber membrane module according to a second embodiment of the present invention.
  • the window 164 may be formed in a shape extending in the longitudinal direction of the common hollow fiber membrane cartridge 160 as shown in (a) of FIG. 7, and has a circular shape as shown in (b) of FIG. 7. It may be formed to be arranged in plurality, alternately, formed in the form of a hole extending in the cross direction and the longitudinal direction of the common hollow fiber membrane cartridge 160 is smaller in size as it moves away from the end of the common hollow fiber membrane cartridge 160 ( 7 (c)), the size may be increased (FIG. 7 (d)).
  • Common hollow fiber membrane cartridges 160, 160 The cross-sectional shape is rectangular as shown in Figs. 7A and 7B, but is circular as shown in Figs. 7C and 7D. It may be made of, oval or may be made of a polygon of various forms, the polygon may be made of a rounded corner shape.
  • the ratio of the equivalent diameter and the length of the hollow fiber membrane bundles in the common hollow fiber membrane cartridge is 1: 2 to 1:20.
  • the equivalent diameter is a diameter used to calculate the surface area in contact with a fluid in a circular shape of the same size in the case of polygons, and is a diameter based on a pipe whose basic formula is a circular shape when obtaining a friction, flow velocity, and heat transfer.
  • the substantial diameter can be calculated by known methods depending on the polygon or various shapes.
  • the common hollow fiber membrane cartridges 160 and 160 ′ may be formed of any one of a plastic material or a metal material including a liquid crystal polymer and glass fiber.
  • the plastic material includes glass fiber, it is preferable to include 5 to 50% glass fiber.
  • the glass fiber is less than 5%, the effect of the glass fiber is insignificant. It can be vulnerable.
  • the thermal conductivity is preferably 10 kcal / mh ° C or more.
  • the wall thickness of the common hollow fiber membrane cartridge 160, 160 ′ is different for each material, and the thinner the thickness, the better the efficiency, but the thickness of the cartridge wall surface is preferably 10 mm or less. If it exceeds 10 mm, the heat transfer efficiency can be significantly lowered. In general, 0.2 mm to 3 mm is preferable for plastic materials, and 0.1 mm to 5 mm for metal materials.
  • the housing 110, the hollow fiber membrane bundle 120, the partition 130, and the cover 150, 150 ′ which are the remaining components of the hollow fiber membrane module 200 according to the second embodiment, are the same as those of the first embodiment, Detailed description will be omitted.
  • the humidifying fluid is introduced into the housing 110 along the path P1 through the inlet 111, and then stays in the inlet space S1, and then, through the fluid passage 162 or the window 164, a set of common hollow fiber membrane cartridges. It flows into the inside and moves to the common hollow fiber membrane cartridge 160 'at the other end along the path P2.
  • the humidifying fluid moves along the common hollow fiber membrane cartridges 160 and 160 ′ and exchanges heat with the low-temperature dry humidified fluid flowing along the hollow fiber membrane 121, and then, again, the common hollow fiber membrane cartridge 160 ′.
  • the humidifying fluid dried through the heat exchange is discharged to the outside of the housing 110 through the outlet 112 along the path P3.
  • the hollow fiber membrane module 300 includes a housing 110, a hollow fiber membrane bundle 120, a partition portion 130, a potting portion 340, 340 ′, and a cover. 150, 150 ', common hollow fiber membrane cartridges 160, 160', and common empty cartridges 170, 170 '.
  • the inside of the housing 110 is further provided with a common bin cartridge (170, 170 ') that is inserted into the compartment 130 without the hollow fiber membrane bundle according to the humidification capacity or the degree of humidification and ported to the housing at once. .
  • the common empty cartridges 170, 170 ' are circular, elliptical, or polygonal and are closed to prevent fluid from flowing into the insertion space of the partition 130.
  • the common empty cartridges 170 and 170 'of the third embodiment have a rectangular cylinder shape adapted to the insertion space of the partition 130. As shown in FIG.
  • the internal insertion space of the compartment 130 into which the common bin cartridge 170 is inserted is empty. Since the rest of the configuration of the third embodiment is the same as that of the second embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
  • the hollow fiber membrane module 400 according to the fourth embodiment includes a housing 410, a hollow fiber membrane bundle 420, a partition portion (not shown), a potting portion 440, and a cover 450. 450 'and a common hollow fiber membrane cartridge (not shown). Since the hollow fiber membrane module 400 of the fourth embodiment has a cylindrical shape, and the rest of the configuration is similar to those of the first to third embodiments, detailed description thereof will be omitted.
  • Such a hollow fiber membrane module is integrated by inserting a common hollow fiber membrane cartridge into a housing, thereby producing a housing according to the shape and quantity of a common hollow fiber membrane cartridge, and extending the product to various capacities. And the utilization efficiency of the quantity and the size ratio thereof.
  • simple porting can reduce manufacturing time and cost.
  • the hollow fiber membrane module is a symmetric hollow fiber membrane module having a length of 150 mm of the inflow space and a length of the outlet space (150 mm) with a ratio of 5: 5.
  • the humidification module is a symmetrical humidification module having a ratio of 5: 5 in length (150 mm) and length of outlet space (150 mm).
  • a pot for forming a pot was formed on both ends of the housing, the potting composition was injected into the space between the hollow fiber membrane bundles and the space between the cartridge and the housing, and then cured and sealed. After removing the pot for forming the pot, the end of the cured hollow fiber membrane potting composition is cut to form the potting part so that the end of the hollow fiber membrane bundle is exposed to the potting part cutting part, and then covers both ends of the housing.
  • To cover the hollow fiber membrane module was prepared.
  • the hollow fiber membrane module is an asymmetric hollow fiber membrane module having a ratio of 6: 4 in length (180 mm) and length of outlet space (120 mm).
  • 4,200 polysulfone hollow fiber membranes (outer diameter 900um, inner diameter 800um) are divided into 12 bundles (350 pieces each) in a square shape, and common hollow fiber membrane cartridges are inserted at both ends of each bundle, and the rectangular housing (250mm in width, 150mm in length, And inserted into the insertion space of the partition formed inside the 300 mm long).
  • the pot was formed on both ends of the housing, the potting composition was injected into the space between the bundles of the hollow fiber membranes and the space between the cartridge and the housing, and then cured and sealed. After removing the pot for forming the pot, the end of the cured hollow fiber membrane potting composition is cut to form the potting part so that the end of the hollow fiber membrane bundle is exposed to the potting part cutting part, and then covers both ends of the housing. To cover the hollow fiber membrane module was prepared. At this time, the hollow fiber membrane module is an asymmetric hollow fiber membrane module having a ratio of 8: 2 in length (240 mm) and length of outlet space (60 mm).
  • 50 g / sec of dry air is introduced into the inside and outside of the hollow fiber membrane modules of the hollow fiber membrane modules manufactured in the above-described manufacturing examples and comparative examples, and the outside of the hollow fiber membranes is fixed at a temperature of 70 ° C. and a humidity of 90%.
  • Gas-gas humidification was performed at a temperature of 40 ° C. and a humidity of 10%.
  • the humidification performance was measured in terms of dew point by measuring the temperature and humidity at the point where the air flowing inside the hollow fiber membrane is humidified, and the results are shown in Table 1 together with the number of potting.
  • outlet 120 bundle of hollow fiber membranes
  • Fluid inlet 160, 160' Common hollow fiber membrane cartridge

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 중공사막 모듈에 관한 것으로서, 일단부에는 고온다습한 가습유체가 유입되는 유입구가 형성되고 타단부에는 내부를 가습한 가습유체가 빠져나가는 유출구가 형성된 하우징과, 하우징의 내부에 길이방향을 따라 삽입되는 적어도 하나 이상의 중공사막 다발과, 중공사막 다발을 지지하는 한편 유입구를 통하여 하우징 내부에 유입한 가습유체가 일시적으로 머무르는 유입공간과 유출구를 통하여 유출하기 전에 가습유체가 일시적으로 머무르는 유출공간을 구획하는 구획부와, 중공사막 다발의 양단부를 하우징에 포팅하는 포팅부를 포함한다. 본 발명에 따른 중공사막 모듈에 의하면, 모듈 내부에 고온다습한 가습유체가 유입하여 머무르는 유입공간에서의 체류시간을 증대시켜 열/물질 전달효율이 향상됨에 따라 제품의 가습효율을 극대화할 수 있으며, 유입공간에서의 고온다습한 가습유체가 머물면서 저온건조한 피가습 유체에 의한 열/물질 손실로 인해 고온다습한 가습유체의 온도가 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

Description

중공사막 모듈
본 발명은 중공사막 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모듈 내부에 고온 다습한 가습유체가 머무르는 시간을 길게 하여 열 또는 물질 전달효율을 높여 제품의 가습효율을 극대화시킬 수 있는 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 발전 장비뿐만 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 Eletrolyte 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 가습 막 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.
다만, 종래의 중공사막 모듈의 경우 고온 다습한 가습 유체가 모듈 내에서 중공사막과 직접적으로 접촉할 수 있는 시간이 짧기 때문에 저온 건조한 피가습 유체와의 열/물질 전달 효율을 높이는 데 제한이 있었고, 이로 인하여 제품의 가습효율 향상에도 한계가 있다는 문제점이 있었다.
또한, 종래 중공사막 모듈에서는 용량을 높이기 위하여 중공사막 번들을 분할하거나 단위 모듈을 카트리지화하여 대용량화 하는 기술이 이용되고 있다. 하지만 이러한 기술은 카트리지 개별모듈의 제조시간이 너무 길어 제조비용이 높아지게 되거나, 번들을 분할할 경우 작업성의 불리함으로 품질의 편차가 높아지게 되는 단점이 있다.
[선행기술문헌]
한국공개특허 제2011-0109814호(공개일 : 2011.10.06.)
한국공개특허 제2013-0034404호(공개일 : 2013.04.05.)
본 발명의 목적은 고온 다습한 가습유체와 저온 건조한 피가습 유체 간의 접촉시간 증대로 열/물질전달 효율을 높임에 따라 제품의 가습 효율을 극대화할 수 있는 중공사막 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 공용 중공사막 카트리지를 하우징에 삽입하여 일체화함으로써 다양한 용량의 제품으로 확장할 수 있고 중공사막 카트리지의 이용효율을 높이고 간단한 포팅으로 제조시간과 비용을 줄이는 중공사막 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 중공사막 모듈은 일단부에는 고온다습한 가습유체가 유입되는 유입구가 형성되고 타단부에는 내부를 가습한 가습유체가 빠져나가는 유출구가 형성된 하우징과, 하우징의 내부에 길이방향을 따라 삽입되는 적어도 하나 이상의 중공사막 다발과, 중공사막 다발을 지지하는 한편 유입구를 통하여 하우징 내부에 유입한 가습유체가 일시적으로 머무르는 유입공간과 유출구를 통하여 유출하기 전에 가습유체가 일시적으로 머무르는 유출공간을 구획하는 구획부와, 중공사막 다발의 양단부를 하우징에 포팅하는 포팅부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
유입공간의 크기는 유출공간의 크기와 동일하거나 그보다 크게 되어 있는 것을 특징으로 한다.
중공사막 다발의 양측에는 상기 중공사막 다발과 함께 한꺼번에 상기 하우징에 포팅되는 공용 중공사막 카트리지가 끼워지는 것이 바람직하다.
하우징의 내부에는 가습 용량 또는 가습도에 따라 중공사막 다발 없이 구획부 내에 끼워져 하우징에 한꺼번에 포팅되는 공용 빈통 카트리지를 추가로 구비할 수도 있다.
공용 빈통 카트리지는 원형이나 타원형 또는 다각형으로서, 구획부의 삽입공간 내부로 유체가 흐르지 못하게 하도록 폐쇄되어 있다.
공용 중공사막 카트리지에는 유체가 중공사막 다발 내부로 쉽게 유입되게 하는 유체 통과부가 형성된다.
공용 중공사막 카트리지의 중공사막 다발은 그 전체 부피에 대해 중공사막을 30~60부피%를 포함하는 것이 바람직하다
하우징은 횡단면 형상이 원형이나 타원형 또는 다각형으로 이루어질 수 있다.
공용 중공사막 카트리지는 횡단면 형상이 원형이나 타원형 또는 다각형으로이루어질 수 있다. 공용 중공사막 카트리지의 중공사막 다발의 상당직경(equivalent diameter)과 길이의 비율은 1:2 ~ 1:20인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 중공사막 모듈에 의하면, 모듈 내부에 고온다습한 가습유체가 유입하여 머무르는 유입공간에서의 체류시간을 증대시켜 열/물질 전달효율이 향상됨에 따라 제품의 가습효율을 극대화할 수 있으며, 유입공간에서의 고온다습한 가습유체가 머물면서 저온건조한 피가습 유체에 의한 열/물질 손실로 인해 고온다습한 가습유체의 온도가 떨어지는 것을 막아주고, 고온다습한 가습유체의 온도를 계속해서 높게 유지하는 효과가 있다.
또한, 공용 중공사막 카트리지를 하우징에 삽입하여 일체화함으로써, 공용 중공사막 카트리지의 형태 및 수량에 따라 하우징을 제작하여 다양한 용량의 제품으로 확장할 수 있고, 공용 중공사막 카트리지의 형태 및 수량과 그 크기 비율에 따라 그 이용효율을 높일 수 있다. 또한 복수의 공용 중공사막 카트리지 및 중공사막을 한꺼번에 포팅함으로써, 간단한 포팅으로 제조시간과 비용을 줄일 수 있다는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 중공사막 모듈을 일부 분해한 사시도이다.
도 3는 도 1에서 화살표 A-A선에 따른 단면도(종단면도)이다.
도 4는 도 2에서 화살표 A'-A'선에 따른 단면도(종단면도)이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 중공사막 모듈을 나타내는 단면도(종단면도)이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 중공사막 모듈에서 공용 중공사막 카트리지를 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 중공사막 모듈을 나타내는 단면도(종단면도)이다.
도 9는 도 8의 공용 빈통 카트리지를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 중공사막 모듈을 일부 분해한 사시도이다.
도 11은 종래 중공사막 모듈의 종단면도이다.
도 12는 종래 중공사막 모듈의 횡단면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 중공사막 모듈을 일부 분해한 사시도이다. 도 1는 하나의 중공사막 다발(120)이 배치된 중공사막 모듈을 나타내며, 도 2는 복수개의 중공사막 다발(120)이 배열된 중공사막 모듈을 나타낸다.
도시한 바와 같이 제1실시예에 의한 중공사막 모듈(100)은 하우징(110)과, 중공사막 다발(120)과, 구획부(130)와, 포팅부(140)(140')와, 커버(150)(150')를 포함한다.
하우징(110)과 커버(150)(150')들은 중공사막 모듈(100)의 외형을 이루며, 폴리카보네이트 등의 경질 플라스틱이나 금속으로 이루어질 수 있다. 또한, 하우징(110)과 커버(150)(150')들은 폭 방향 단면 형상이 도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이 각형이거나, 또는 도 10에서 도시된 바와 같이 원형일 수 있다. 각형은 그 단면이 사각형, 정사각형, 사다리꼴형, 평행사변형, 오각형, 육각형 등 다각형일 수 있으며, 다각형의 모서리가 라운드진 형태일 수도 있다. 또한, 원형은 타원형일 수도 있다.
하우징(110)의 일단부에는 고온다습한 가습유체가 유입되는 유입구(111)가 형성되고, 하우징(110)의 타단부에는 내부를 가습한 가습유체가 빠져나가는 유출구(112)가 형성되어 있다. 커버(150)(150')는 하우징(110)의 양단에 각각 조립된다.
하우징(110)에 형성되는 유입구(111) 및 유출구(112)는 각각이 하우징(110)의 일측에 나란하게 배치될 수도 있으나, 하우징(110)의 대각선 방향에 배치될 수도 있다.
도 3은 도 1에서 화살표 A-A선에 따른 단면도(종단면도)이며, 도 4는 도 2에서 화살표 A'-A'선에 따른 단면도(종단면도)이다.
중공사막 다발(120)은 중공사막 모듈(100)의 용량에 따라 하나 또는 복수개가 하우징(110)의 내부에 길이방향을 따라 삽입되고 구획부(130)에 지지되면서 배열되어 설치된다.
중공사막 다발(120)의 중공사막(121)은 수분을 선택적으로 통과시킨다. 중공사막(121)의 재질은 공지된 바에 따른 것으로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략한다. 중공사막 다발(120)은 그 전체 부피에 대해 중공사막(121)을 30 내지 60 부피%를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 중공사막 다발은 메쉬망으로 둘러싸여 형성될 수 있다.
구획부(130)는 하우징(110)의 내부에 구비되어 적어도 하나 이상의 중공사막 다발(120)을 지지하고 구획한다. 구획부(130)의 각 삽입공간에는 중공사막 다발(120)이 삽입되어 지지되고 배치된다. 또한, 구획부(130)는 유입구(111)를 통하여 하우징(110) 내부에 유입한 가습유체가 일시적으로 머무르는 유입공간(S1)과 유출구(112)를 통하여 유출하기 전에 가습유체가 일시적으로 머무르는 유출공간(S2)을 양측으로 구획한다. 유입공간(S1)의 크기는 유출공간(S2)의 크기와 동일하거나 보다 크게 되어 있다.
이와 같은 중공사막 모듈(100)은 종래 기술과 달리 구획부의 형성으로 유입공간이 종래보다 넓게 확보되기 때문에 고온다습한 가습유체가 유입공간(S1)에 장시간 체류하여 퍼징된 후 저온건조한 피가습 유체와 만나서 열교환될 수 있어 열전달 효율이 향상되며 제품의 가습효율을 극대화 할 수 있다. 또한, 저온건조한 피가습유체에 의한 열/물질 손실로 인해 고온다습한 가습유체의 온도가 떨어지는 것을 막아주고, 고온다습한 가습유체의 온도를 계속해서 높게 유지할 수 있다.
더욱 바람직하게는 유입공간(S1)의 하우징 길이방향 길이(L1)와 유출공간(S2)의 하우징 길이방향 길이(L2)의 비율은 6:4 ~ 9:1인 것이 바람직하다.
유입공간의 공간이 유출공간의 크기보다 크게 하여 비대칭으로 형성되는 경우 고온다습한 가습유체가 피가습 유체를 가습할 수 있는 시간을 연장할 수 있어 더욱 가습효율이 향상될 수 있다.
구획부(130)는 하우징(110)과 일체로 형성되거나 분리하여 조립이 가능한 형태로 되어 있을 수 있다. 구획부(130)의 벽면 두께는 소재별로 다르게 형성될 수 있으며 두께를 얇게 할수록 효율성이 좋다. 일반적으로 구획부의 벽면 두께는 0.1mm ~70 mm일 수 있으며, 플라스틱 소재일 경우 0.2mm ~ 40 mm가 더욱 바람직하고, 금속 소재일 경우에는 0.2 mm ~ 50 mm가 더욱 바람직할 수 있다.
만약 상기 벽면 두께 범위를 벗어나면, 그 두께가 너무 얇아 운전시 압력을 견디기 어려우며, 더 두꺼우면 고온다습한 기체가 머무르는 유입공간이 충분히 확보되지 않아 원하는 가습효율의 향상효과를 보기 어렵다.
포팅부(140)(140')는 적어도 하나 이상의 중공사막 다발(120)의 단부(유체통과부 측)에서 중공사막 다발(120)의 중공사막(121)들을 결속하면서 중공사막(121)들 사이의 공극을 메우는 한편, 하우징(110)의 양단부의 내측면에 접하여 하우징(110)을 기밀시킨다. 포팅부(140)(140')의 재질은 공지된 바에 따른 것으로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략한다.
포팅부(140)(140')는 하우징(110)의 양단 내부 각각에 형성됨으로써 중공사막 다발(120)은 양단부가 하우징(110)에 고정된다. 이로써 하우징(110)은 양단이 포팅부(140)(140')에 의해 막히어 그 내부에는 가습유체가 통과하는 유로가 형성된다. 본 발명에서 복수의 중공사막 다발(120)은 하우징(110)에 한꺼번에 포팅된다.
커버(150)(150')는 하우징(110)의 각 양단에 결합된다. 커버(150)(150') 일측에는 피가습유체가 출입하는 유체 출입구(151)(151')가 형성되어 있다. 한쌍의 유체 출입구(151)(151')는 모두 동일한 방향에 배치될 수 있으며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(110)에 형성된 유입구(111) 및 유출구(112)와 동일한 방향에 배치될 수 있다. 유체가 유출입하는 구성들이 이와 같이 모두 동일한 방향에 배치되면, 중공사막 모듈(100)이 연료전지 시스템에 배치될 때 공간적인 이점을 가져 연료전지 시스템을 소형화하기 용이하다. 일측 커버(150)의 유체 출입구(151)로 유입된 피가습 유체는 중공사막 다발(120)의 중공사막(121)의 내부 관로를 통과하며 가습되고, 타측 커버(150')의 유체 출입구(151')로 빠져나가게 된다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 중공사막 모듈을 나타내는 단면도(종단면도)로서, 도 5는 중공사막 모듈(200)에 공용 중공사막 카트리지(160)(160')가 하우징(110)에 삽입된 형태를 나타내며, 도 6은 중공사막 모듈에 공용 중공사막 카트리지(160)(160')가 삽입되기 전의 하우징(110)을 나타낸다.
도시한 바와 같이 제2실시예에 의한 중공사막 모듈(200)은 하우징(110)과, 중공사막 다발(120)과, 구획부(130)와, 포팅부(240)(240')와, 커버(150)(150')와, 공용 중공사막 카트리지(160)(160')를 포함한다. 제2실시예에서는 중공사막 다발(120)의 양측에는 중공사막 다발(120)과 함께 한꺼번에 하우징(110)에 포팅되는 공용 중공사막 카트리지(160)(160')가 끼워진다.
포팅부(240)(240')는 복수의 공용 중공사막 카트리지(160)(160')의 단부(유체통과부 측)에서 중공사막 다발(120)의 중공사막(121)들을 결속하면서 중공사막(121)들 사이의 공극을 메우는 한편, 하우징(110)의 양단부의 내측면에 접하여 하우징(110)을 기밀시킨다. 포팅부(240)(240')의 재질은 공지된 바에 따른 것으로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략한다.
포팅부(240)(240')는 하우징(110)의 양단 내부 각각에 형성됨으로써 공용 중공사막 카트리지(160)(160') 내부의 중공사막 다발(120)은 양단부가 하우징(110)에 고정된다. 이로써 하우징(110)은 양단이 포팅부(240)(240')에 의해 막히어 그 내부에는 가습유체가 통과하는 유로가 형성된다. 본 발명에서 복수의 공용 중공사막 카트리지(160)(160') 및 중공사막 다발(120)은 하우징(110)에 한꺼번에 포팅된다.
공용 중공사막 카트리지(160)(160')는 하우징(110)의 내부에 하우징의 길이방향을 따라 삽입되는 복수의 중공사막 다발(120)의 양측 외부에 끼워져 일측은 구획부(130)에 의해 지지된다. 공용 중공사막 카트리지(160)(160')는 양측이 트인 몸통(161)(161')의 일단부 외면에 다수의 유체통과부(162)(162')가 형성된 구조이며, 유체통과부(162)(162')를 통해 유체가 중공사막 다발(120) 내부의 중공사막(121)의 사이 공간에 쉽게 출입하게 한다. 또한 유체통과부(162)(162')의 일부는 포팅부(240)(240') 측에 위치되도록 조립하여 공용 중공사막 카트리지(160)(160') 내부로 포팅을 용이하게 한다.
하우징의 길이 방향을 따라 형성된 공용 중공사막 카트리지(160)(160')의 몸통(161)(161') 측벽에는 유체가 카트리지 내부로 통과할 수 있도록 개구된 윈도우(164)가 형성될 수 있다.
윈도우(164)는 유입 공간(S1) 또는 유출 공간(S2) 내에서 고온 다습한 유체가 중공사막에 더 원활히 전달될 수 있으므로, 온도저하 및 건조를 더 효과적으로 방지할 수 있어, 가습 성능이 향상될 수 있다.
또한 윈도우의 크기는 유체통과부(162)(162')와 동일한 크기 또는 그보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 윈도우의 크기가 유체통과부(162)(162')보다 클 경우 유입구에서 유입된 유체가 유체통과부(162)(162')보다 윈도우(164)로 먼저 유입되어 전체적인 유체 흐름을 방해할 수 있다.
그리고 유입구(111)로 유입된 고온 다습한 유체가 직접적으로 중공사막에 닿게 되면 중공사막이 손상될 수 있으므로, 윈도우(164)는 유입구(111)와 직접적으로 마주하지 않도록 위치되는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 중공사막 모듈에서 공용 중공사막 카트리지를 변형예를 나타내는 사시도이다.
또한 윈도우(164)는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 공용 중공사막 카트리지(160)의 길이방향으로 연장된 형태로 형성될 수 있고, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 원형으로 형성되어 복수개가 교대로 배열될 수 있으며, 공용 중공사막 카트리지(160)의 길이방향과 교차 방향으로 연장된 홀 형태로 형성되어 공용 중공사막 카트리지(160)의 끝단에서 멀어질수록 크기가 작아지거나(도 7의 (c)), 크기가 커질 수 있다(도 7의 (d)).
공용 중공사막 카트리지(160)(160') 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 횡단면 형상이 사각형으로 되어 있으나, 도 7의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 원형으로 이루어질 수 있으며, 타원형 또는 다양한 형태의 다각형으로 이루어질 수 있고, 다각형은 모서리가 라운드진 형상으로 이루어질 수 있다.
공용 중공사막 카트리지 내의 중공사막 다발의 상당직경(equivalent diameter)과 길이의 비율은 1:2 ~ 1:20인 것이 바람직하다. 상당직경은 다각형 등의 경우 유체가 접하는 표면적을 같은 크기의 원형 모양으로 바꿔서 계산하기 위한 직경으로서, 유동의 마찰이나 유속, 열전달 같은 것을 구할 때 기본식이 원형인 관을 기준으로 하는 직경이다. 상당직경은 다각형 또는 다양한 형상에 따라 공지의 방법으로 계산될 수 있다.
공용 중공사막 카트리지(160)(160')는 상기 카트리지는 액정 고분자, 유리섬유를 포함하는 플라스틱 소재 또는 금속 소재 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 플라스틱 소재가 유리섬유를 포함하는 경우에는 5 ~ 50 %의 유리섬유를 포함하는 것이 바람직한데, 유리섬유가 5 % 미만인 경우에는 유리섬유에 의한 효과가 미미하며, 50 %를 초과하는 경우에는 강도가 취약해질 수 있다. 금속 소재의 경우 열전도율이 10 kcal/mh℃ 이상인 것이 바람직하다.
공용 중공사막 카트리지(160)(160')의 벽면 두께는 소재별로 다르며 두께를 얇게 할수록 효율성이 좋은데, 카트리지 벽면의 두께는 10 mm 이하인 것이 바람직하다. 10 mm를 초과하는 경우에는 열전달 효율이 현저하게 낮아질 수 있다. 일반적으로 플라스틱 소재일 경우 0.2mm ~ 3mm가 바람직하고, 금속 소재일 경우에는 0.1mm ~ 5mm가 바람직하다.
제2실시예에 의한 중공사막 모듈(200)의 나머지 구성인 하우징(110)과 중공사막 다발(120)과 구획부(130)와 커버(150)(150')는 제1실시예와 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
가습유체는 유입구(111)를 통하여 경로 P1을 따라 하우징(110) 내부로 유입된 후 유입공간(S1)에 머무르다가, 유체통과부(162) 또는 윈도우(164)를 통해 일단의 공용 중공사막 카트리지(160) 내부로 유입되어 경로 P2를 따라 타단의 공용 중공사막 카트리지(160')까지 이동한다. 가습유체는 공용 중공사막 카트리지(160)(160')를 따라 이동하면서 중공사막(121) 내부를 따라 흐르는 저온건조한 피가습 유체와 만나서 열교환을 한 후, 다시 타단의 공용 중공사막 카트리지(160')의 유체통과부(162') 또는 윈도우(164')를 통해 유출 공간(S2)으로 나온다. 열교환을 통해 건조된 가습유체는 경로 P3을 따라 유출구(112)를 통해 하우징(110) 외부로 배출된다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 중공사막 모듈을 나타내는 단면도(종단면도)이고, 도 9는 도 8의 공용 빈통 카트리지를 나타내는 사시도이다. 도시한 바와 같이 제3실시예에 의한 중공사막 모듈(300)은 하우징(110)과, 중공사막 다발(120)과, 구획부(130)와, 포팅부(340)(340')와, 커버(150)(150')과, 공용 중공사막 카트리지(160)(160')와, 공용 빈통 카트리지(170)(170')를 포함한다. 제2실시예에서는 하우징(110)의 내부에는 가습 용량 또는 가습도에 따라 중공사막 다발 없이 구획부(130) 내에 끼워져 하우징에 한꺼번에 포팅되는 공용 빈통 카트리지(170)(170')가 추가로 구비된다.
공용 빈통 카트리지(170)(170')는 원형이나 타원형 또는 다각형으로서, 구획부(130)의 삽입공간 내부로 유체가 흐르지 못하게 하도록 폐쇄되어 있다. 제3실시예의 공용 빈통 카트리지(170)(170')는 구획부(130)의 삽입공간에 맞추어진 사각통 형상으로 되어 있다. 공용 빈통 카트리지(170)가 삽입된 구획부(130)의 내부 삽입공간은 비어 있다. 제3실시예의 나머지 구성은 제2실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 중공사막 모듈을 일부 분해한 사시도이다. 도시한 바와 같이 제4실시예에 의한 중공사막 모듈(400)은 하우징(410)과, 중공사막 다발(420)와, 구획부(도시안됨)와, 포팅부(440)와, 커버(450)(450')와 공용 중공사막 카트리지(도시안됨)을 포함한다. 제4실시예의 중공사막 모듈(400)의 형태는 원통형이며, 나머지 구성은 제1실시예 내지 제3실시예와 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
이와 같은 중공사막 모듈은, 공용의 중공사막 카트리지를 하우징에 삽입하여 일체화함으로써, 공용 중공사막 카트리지의 형태 및 수량에 따라 하우징을 제작하여 다양한 용량의 제품으로 확장할 수 있고, 공용 중공사막 카트리지의 형태 및 수량과 그 크기 비율에 그 이용효율을 높일 수 있다. 또한 다수의 공용 중공사막 카트리지를 한번에 포팅함으로써, 간단한 포팅으로 제조시간과 비용을 줄일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따라 중공사막 모듈을 제조한 제조 실시예와, 제조 비교예 및 실험예를 통해 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 제조 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[제조 실시예: 중공사막 모듈의 제조]
(제조 실시예1)
폴리설폰 중공사막(외경 900um, 내경 800um) 4,200개를 각형 하우징(가로 250mm, 세로 150mm, 길이 300mm)에 배치한 후, 상기 하우징 양단에 포팅부 형성용 캡을 씌우고, 상기 중공사막 다발의 사이 공간 및 상기 중공사막 다발과 상기 하우징 사이 공간에 포팅용 조성물을 주입한 후, 경화시켜 실(seal)하였다. 상기 포팅부 형성용 캡을 제거한 후, 상기 경화된 중공사막 포팅용 조성물의 끝단을 절단하여 상기 중공사막 다발의 끝단이 상기 포팅부 절단부에 드러나도록 하여 포팅부를 형성한 후, 상기 하우징의 양단부에 커버를 씌워 중공사막 모듈을 제조하였다. 이때, 중공사막 모듈은 유입공간의 길이(150mm)와 유출공간의 길이(150mm)로, 그 비가 5:5인 대칭형 중공사막 모듈이다.
(제조 실시예 2)
폴리설폰 중공사막(외경 900um, 내경 800um) 4,200개를 12개(각각 350개)의 다발로 나눈 카트리지 12개를 각형 하우징(가로 250mm, 세로 150mm, 길이 300mm) 내부에 배치시키고 포팅하여 하우징 양단에 포팅부를 형성한 후, 상기 하우징의 양단부에 커버를 씌워 가습 모듈을 제조하였다. 이때, 가습 모듈은 유입공간의 길이(150mm)와 유출공간의 길이(150mm)로 그 비가 5:5인 대칭형 가습 모듈이다.
(제조 실시예 3)
폴리설폰 중공사막(외경 900um, 내경 800um) 4,200개를 12개의 다발(각각 350개)로 분할하고 각 다발의 양단에 공용 중공사막 카트리지를 삽입하고, 각형 하우징(가로 250mm, 세로 150mm, 길이 300mm) 내부에 형성된 구획부의 삽입공간에 삽입하여 배치시켰다.
상기 하우징 양단에 포팅부 형성용 캡을 씌우고, 상기 중공사막 다발의 사이 공간, 및 카트리지와 상기 하우징 사이 공간에 포팅용 조성물을 주입한 후, 경화시켜 실(seal)하였다. 상기 포팅부 형성용 캡을 제거한 후, 상기 경화된 중공사막 포팅용 조성물의 끝단을 절단하여 상기 중공사막 다발의 끝단이 상기 포팅부 절단부에 드러나도록 하여 포팅부를 형성한 후, 상기 하우징의 양단부에 커버를 씌워 중공사막 모듈을 제조하였다. 이때, 중공사막 모듈은 유입공간의 길이(180mm)와 유출공간의 길이(120mm)로 그 비가 6:4인 비대칭형 중공사막 모듈이다.
(제조 실시예 4)
폴리설폰 중공사막(외경 900um, 내경 800um) 4,200개를 사각 형상인 12개의 다발(각각 350개)로 분할하고 각 다발의 양단에 공용 중공사막 카트리지를 삽입하고, 각형 하우징(가로 250mm, 세로 150mm, 길이 300mm) 내부에 형성된 구획부의 삽입공간에 삽입하여 배치시켰다.
상기 하우징 양단에 포팅부 형성용 캡을 씌우고, 상기 중공사막 다발의 사이 공간, 및 상기 카트리지와 상기 하우징 사이 공간에 포팅용 조성물을 주입한 후, 경화시켜 실(seal)하였다. 상기 포팅부 형성용 캡을 제거한 후, 상기 경화된 중공사막 포팅용 조성물의 끝단을 절단하여 상기 중공사막 다발의 끝단이 상기 포팅부 절단부에 드러나도록 하여 포팅부를 형성한 후, 상기 하우징의 양단부에 커버를 씌워 중공사막 모듈을 제조하였다. 이때, 중공사막 모듈은 유입공간의 길이(240mm)와 유출공간의 길이(60mm)로 그 비가 8:2인 비대칭형 중공사막 모듈이다.
(비교예 1)
도 11및 도 12에 도시한 바와 같이, 폴리설폰 중공사막(외경 900um, 내경 800um) 4,200개를 하나의 카트리지로 하여 각형 하우징(가로 250mm, 세로 150mm, 길이 300mm) 내부에 배치시키면서, 카트리지 1개에 대해 1번 포팅하여 하우징 양단에 포팅부를 형성한 후, 상기 하우징의 양단부에 커버를 씌워 가습 모듈을 제조하였다.
[실험예: 제조된 중공사막 모듈의 성능 측정]
상기 제조 실시예 및 제조 비교예에서 제조된 중공사막 모듈의 중공사막 내부와 외부에 각각 50g/sec의 건조공기를 유입하고 중공사막 외부는 온도 70℃, 습도 90% 로 고정하고, 중공사막 내부는 온도 40℃, 습도 10%로 고정하여 기체-기체 가습을 실시하였다.
가습 성능은 상기 중공사막 내부를 흐르는 공기가 가습되어 나오는 지점의 온도와 습도를 측정하여 노점(Dew Point)으로 환산하여 측정하였고, 그 결과를 포팅 횟수와 함께 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
구분 제조 실시예 1 제조 실시예 2 제조 실시예 3 제조 실시예 4 비교예1
구획부 위치 5:5 5:5 6:4 8:2 -
가습성능 (℃) 57.5 58.3 59.3 60.0 56.5
상기 표 1을 참조하면, 제조 실시예 1 내지 제조 실시예 4에서 제조된 중공사막 모듈은 비교예 1에 비해 가습 성능이 더 우수함을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
[부호의 설명]
100, 200: 중공사막 모듈
110: 하우징 111: 유입구
112: 유출구 120: 중공사막 다발
121 : 중공사막 130: 구획부
140, 140': 포팅부 150, 150': 커버
151, 151': 유체 출입구 160, 160': 공용 중공사막 카트리지
161, 161': 몸통 162, 162' : 유체통과부
170: 공용 빈통 카트리지
S1 : 유입공간 S2 : 유출공간

Claims (12)

  1. 일단부에는 고온다습한 가습유체가 유입되는 유입구가 형성되고 타단부에는 내부를 가습한 가습유체가 빠져나가는 유출구가 형성된 하우징과,
    상기 하우징의 내부에 길이방향을 따라 삽입되는 적어도 하나 이상의 중공사막 다발과,
    상기 중공사막 다발을 지지하는 한편 상기 유입구를 통하여 상기 하우징 내부에 유입한 가습유체가 일시적으로 머무르는 유입공간과 상기 유출구를 통하여 유출하기 전에 가습유체가 일시적으로 머무르는 유출공간을 구획하는 구획부와,
    상기 중공사막 다발의 양단부를 상기 하우징에 포팅하는 포팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입공간의 크기는 상기 유출공간의 크기와 동일하거나 그보다 크게 되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 중공사막 다발의 양측에는 상기 중공사막 다발과 함께 한꺼번에 상기 하우징에 포팅되는 공용 중공사막 카트리지가 끼워지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 하우징의 내부에는 가습 용량 또는 가습도에 따라 중공사막 다발 없이 상기 구획부 내에 끼워져 상기 하우징에 한꺼번에 포팅되는 공용 빈통 카트리지를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 공용 빈통 카트리지는 원형이나 타원형 또는 다각형으로서, 상기 구획부의 삽입공간 내부로 유체가 흐르지 못하게 하도록 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 공용 중공사막 카트리지에는 유체가 상기 중공사막 다발 내부로 쉽게 유입되게 하는 유체 통과부가 형성되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 공용 중공사막 카트리지의 상기 중공사막 다발은 그 전체 부피에 대해 중공사막을 30~60부피%를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 공용 중공사막 카트리지는 횡단면 형상이 원형이나 타원형 또는 다각형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 공용 중공사막 카트리지의 중공사막 다발의 상당직경(equivalent diameter)과 길이의 비율은 1:2 ~ 1:20인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 카트리지 벽면의 두께는 10 mm 이하인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  11. 청구항 3에 있어서,
    상기 하우징의 길이 방향을 따라 형성된 공용 중공사막 카트리지의 몸통 측벽에는 고온다습한 가습유체가 카트리지 내부로 통과할 수 있도록 개구된 윈도우가 형성되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 공용 중공사막 카트리지에는 유체가 상기 중공사막 다발 내부로 쉽게 유입되게 하는 유체 통과부가 형성되며,
    상기 윈도우는 상기 유체통과부와 동일한 크기 또는 그보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
PCT/KR2016/005208 2015-06-22 2016-05-17 중공사막 모듈 WO2016208878A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/737,456 US10668432B2 (en) 2015-06-22 2016-05-17 Hollow fiber membrane module
CN201680036603.4A CN107771365B (zh) 2015-06-22 2016-05-17 中空纤维膜组件
EP16814591.0A EP3312923B1 (en) 2015-06-22 2016-05-17 Hollow fiber membrane module

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150088370A KR102098641B1 (ko) 2015-06-22 2015-06-22 중공사막 모듈
KR10-2015-0088370 2015-06-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016208878A1 true WO2016208878A1 (ko) 2016-12-29

Family

ID=57586395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/005208 WO2016208878A1 (ko) 2015-06-22 2016-05-17 중공사막 모듈

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10668432B2 (ko)
EP (1) EP3312923B1 (ko)
KR (1) KR102098641B1 (ko)
CN (1) CN107771365B (ko)
WO (1) WO2016208878A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111148565A (zh) * 2017-09-26 2020-05-12 可隆工业株式会社 组装型盒块及包括该组装型盒块的中空纤维膜模组
US20210151780A1 (en) * 2018-06-04 2021-05-20 Kolon Industries, Inc. Membrane humidifier for fuel cell

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101980284B1 (ko) * 2017-02-13 2019-05-20 한국에너지기술연구원 덕트배관에 설치되는 멤브레인을 이용한 제습시스템
WO2018147554A1 (ko) * 2017-02-13 2018-08-16 한국에너지기술연구원 건물 덕트 내부에 설치되는 멤브레인을 이용한 제습시스템
KR102563432B1 (ko) * 2018-04-18 2023-08-03 현대자동차 주식회사 연료전지용 가습기
WO2020075482A1 (ja) * 2018-10-12 2020-04-16 住友電工ファインポリマー株式会社 中空糸膜モジュール
JP7326757B2 (ja) * 2019-02-01 2023-08-16 株式会社アイシン 加湿装置
WO2020213990A1 (ko) * 2019-04-17 2020-10-22 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습기 및 그것을 위한 패킹 부재
KR20200122211A (ko) * 2019-04-17 2020-10-27 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습기 및 그것을 위한 패킹 부재
KR20220011273A (ko) 2020-07-21 2022-01-28 현대자동차주식회사 연료전지용 가습기
JP2023545489A (ja) * 2020-11-04 2023-10-30 コーロン インダストリーズ インク 燃料電池用加湿器のカートリッジ及び燃料電池用加湿器
WO2022139169A1 (ko) * 2020-12-23 2022-06-30 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습시스템
EP4273975A1 (en) * 2020-12-29 2023-11-08 Kolon Industries, Inc. Humidifier for fuel cell
KR20220094500A (ko) 2020-12-29 2022-07-06 한온시스템 주식회사 원통형 막가습기
KR20220102428A (ko) 2021-01-13 2022-07-20 한온시스템 주식회사 원통형 막가습기
KR20220111477A (ko) 2021-02-02 2022-08-09 한온시스템 주식회사 원통형 막가습기
KR102566489B1 (ko) * 2021-08-17 2023-08-10 한양대학교 산학협력단 기체분리막 제습 시스템
KR102521818B1 (ko) 2021-11-19 2023-04-17 주식회사 케이퓨얼셀 중공사막 카트리지, 연료전지용 막가습기 및 그 제조방법
KR20230073671A (ko) 2021-11-19 2023-05-26 주식회사 케이퓨얼셀 연료전지용 막가습기 및 그 제조방법
KR20230073686A (ko) 2021-11-19 2023-05-26 주식회사 케이퓨얼셀 복수 개의 중공사막 카트리지를 구비하는 연료전지용 막가습기
KR102406331B1 (ko) 2021-11-19 2022-06-10 주식회사 케이퓨얼셀 벌크헤드를 구비하는 연료전지용 막가습기
KR102447975B1 (ko) * 2021-12-13 2022-09-27 주식회사 디에스필터 연료전지용 막가습기
KR20240106727A (ko) * 2022-12-29 2024-07-08 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 막가습기

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002298895A (ja) * 2001-03-30 2002-10-11 Honda Motor Co Ltd 中空糸膜式加湿器
KR20080029285A (ko) * 2006-09-28 2008-04-03 현대자동차주식회사 연료전지용 하이브리드 가습 장치
JP4111086B2 (ja) * 2003-07-17 2008-07-02 Ｎｏｋ株式会社 中空糸膜モジュール及び燃料電池の加湿装置
KR20120102988A (ko) * 2011-03-09 2012-09-19 현대자동차주식회사 연료전지용 막 가습기
KR20130029306A (ko) * 2011-09-14 2013-03-22 현대자동차주식회사 연료전지용 막 가습기

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4239729A (en) * 1978-06-06 1980-12-16 Terumo Corporation Oxygenator
US5002590A (en) * 1989-09-19 1991-03-26 Bend Research, Inc. Countercurrent dehydration by hollow fibers
US5264171A (en) * 1991-12-31 1993-11-23 Hoechst Celanese Corporation Method of making spiral-wound hollow fiber membrane fabric cartridges and modules having flow-directing baffles
JPH111086A (ja) 1997-06-12 1999-01-06 Kousui:Kk アルバム台紙およびアルバム
US5938922A (en) * 1997-08-19 1999-08-17 Celgard Llc Contactor for degassing liquids
JP2003065566A (ja) * 2001-08-24 2003-03-05 Honda Motor Co Ltd ガス加湿器およびガス加湿システム
JP4027756B2 (ja) 2002-09-03 2007-12-26 Ａｇｃエンジニアリング株式会社 燃料電池用気体加湿システムにおける高分子膜の加湿方法及びその燃料電池用気体加湿システム
US20060230935A1 (en) * 2004-03-23 2006-10-19 Keith Michael Method and system for producing inert gas from combustion by-products
JP2007046801A (ja) 2005-08-05 2007-02-22 Nissan Motor Co Ltd 加湿装置
JP2007294347A (ja) 2006-04-27 2007-11-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池システム
JP2007323982A (ja) * 2006-06-01 2007-12-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池システム
JP2008010306A (ja) 2006-06-29 2008-01-17 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP5354248B2 (ja) 2008-03-05 2013-11-27 Ｎｏｋ株式会社 加湿膜モジュール
JP2010107069A (ja) 2008-10-28 2010-05-13 Honda Motor Co Ltd 加湿器
JP2010117094A (ja) 2008-11-13 2010-05-27 Honda Motor Co Ltd 加湿器
KR101185326B1 (ko) 2010-03-31 2012-09-26 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습기
KR101675742B1 (ko) 2011-09-28 2016-11-15 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습기
KR101938340B1 (ko) 2012-09-21 2019-01-14 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습장치
KR102068135B1 (ko) 2013-04-18 2020-01-20 코오롱인더스트리 주식회사 중공사막 모듈
KR101459907B1 (ko) 2013-05-20 2014-11-07 현대자동차주식회사 연료전지 막가습기
US9339768B2 (en) * 2013-08-23 2016-05-17 3M Innovative Properties Company Multi-cartridge membrane contactors, modules, systems, and related methods
KR101535026B1 (ko) * 2014-06-12 2015-07-07 현대자동차주식회사 연료전지용 가습장치
KR101996477B1 (ko) * 2014-12-23 2019-07-04 코오롱인더스트리 주식회사 중공사막 카트리지형 가습 모듈 및 그 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002298895A (ja) * 2001-03-30 2002-10-11 Honda Motor Co Ltd 中空糸膜式加湿器
JP4111086B2 (ja) * 2003-07-17 2008-07-02 Ｎｏｋ株式会社 中空糸膜モジュール及び燃料電池の加湿装置
KR20080029285A (ko) * 2006-09-28 2008-04-03 현대자동차주식회사 연료전지용 하이브리드 가습 장치
KR20120102988A (ko) * 2011-03-09 2012-09-19 현대자동차주식회사 연료전지용 막 가습기
KR20130029306A (ko) * 2011-09-14 2013-03-22 현대자동차주식회사 연료전지용 막 가습기

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3312923A4 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111148565A (zh) * 2017-09-26 2020-05-12 可隆工业株式会社 组装型盒块及包括该组装型盒块的中空纤维膜模组
EP3689443A4 (en) * 2017-09-26 2021-06-02 Kolon Industries, Inc. COMPOSITE CARTRIDGE BLOCK AND HOLLOW FIBER MEMBRANE MODULE WITH IT
JP2021120156A (ja) * 2017-09-26 2021-08-19 コーロン インダストリーズ インク 組立型カートリッジブロック及びこれを含む中空糸膜モジュール
JP7175343B2 (ja) 2017-09-26 2022-11-18 コーロン インダストリーズ インク 組立型カートリッジブロック及びこれを含む中空糸膜モジュール
US11607648B2 (en) 2017-09-26 2023-03-21 Kolon Industries, Inc. Assembly-type cartridge block and hollow-fiber membrane module comprising same
US20210151780A1 (en) * 2018-06-04 2021-05-20 Kolon Industries, Inc. Membrane humidifier for fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
KR102098641B1 (ko) 2020-04-08
CN107771365B (zh) 2021-01-26
CN107771365A (zh) 2018-03-06
EP3312923A4 (en) 2019-02-20
US20190015787A1 (en) 2019-01-17
US10668432B2 (en) 2020-06-02
EP3312923A1 (en) 2018-04-25
EP3312923B1 (en) 2023-03-01
KR20160150414A (ko) 2016-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016208878A1 (ko) 중공사막 모듈
WO2016105021A1 (ko) 중공사막 카트리지형 가습 모듈 및 그 제조방법
WO2014171677A1 (en) Hollow fiber module
WO2019235800A1 (ko) 연료전지 막가습기
WO2014119976A1 (ko) 중공사막 및 이를 포함하는 중공사막 모듈
WO2015147511A1 (ko) 중공사막 모듈
WO2019066371A1 (ko) 조립형 카트리지 블록 및 이를 포함하는 중공사막 모듈
WO2020138854A1 (ko) 연료전지용 막가습기
WO2022196963A1 (ko) 연료전지용 가습기의 카트리지 및 연료전지용 가습기
WO2019132606A1 (ko) 유체의 흐름 방향 제어가 가능한 연료전지 막가습기
KR102068135B1 (ko) 중공사막 모듈
WO2015102374A1 (ko) 유체교환막 모듈
US9054353B2 (en) Supply assembly for coupling to a fuel cell device and fuel cell system having the supply assembly
WO2022149819A1 (ko) 연료전지 막가습기
WO2022097870A1 (ko) 연료전지용 가습기의 카트리지 및 연료전지용 가습기
WO2022005089A1 (ko) 연료전지용 가습기
WO2015102377A1 (ko) 유체교환막 모듈
WO2022245001A1 (ko) 연료전지용 가습기의 카트리지 및 연료전지용 가습기
WO2022164140A1 (ko) 연료전지 막가습기 및 이를 포함하는 연료전지 시스템
WO2023239058A1 (ko) 연료전지용 가습기의 미드-케이스 및 연료전지용 가습기
WO2022145791A1 (ko) 연료전지 막가습기
WO2023243862A1 (ko) 연료전지용 가습기의 패킹부 및 연료전지용 가습기
WO2023033343A1 (ko) 연료전지 막가습기
WO2022164067A1 (ko) 연료전지 막가습기 및 이를 포함하는 연료전지 시스템
WO2024136389A1 (ko) 연료전지용 가습기의 카트리지 및 연료전지용 가습기

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16814591

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016814591

Country of ref document: EP