WO2022149794A1 - 연료전지용 가습기 - Google Patents

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WO2022149794A1
WO2022149794A1 PCT/KR2021/020247 KR2021020247W WO2022149794A1 WO 2022149794 A1 WO2022149794 A1 WO 2022149794A1 KR 2021020247 W KR2021020247 W KR 2021020247W WO 2022149794 A1 WO2022149794 A1 WO 2022149794A1
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packing
case
protruding
wing
fuel cell
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PCT/KR2021/020247
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French (fr)
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허중근
안웅전
김도우
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코오롱인더스트리 주식회사
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
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    • H01M8/04126—Humidifying
    • H01M8/04141—Humidifying by water containing exhaust gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a humidifier for a fuel cell for supplying humidified gas to the fuel cell.
  • fuel cells can continuously produce electricity as long as hydrogen and oxygen are supplied, and there is no heat loss, so the efficiency is about twice that of an internal combustion engine.
  • the fuel cell has the advantage of being environmentally friendly and reducing concerns about resource depletion due to increased energy consumption.
  • PEMFC Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell
  • PAFC Phosphoric Acid Fuel Cell
  • MCFC Molten Carbonate Fuel Cell
  • SOFC Solid Oxide Fuel Cell
  • AFC Alkaline Fuel Cell
  • PEMFC polymer electrolyte fuel cell
  • PEMFC polymer electrolyte fuel cell
  • MEA membrane-electrode assembly
  • a bubbler humidification method in which water is supplied by passing a target gas through a diffuser after filling a pressure-resistant container with water, 2) the amount of supplied water required for fuel cell reaction
  • a direct injection method in which moisture is calculated and directly supplying moisture to a gas flow pipe through a solenoid valve
  • 3) a humidification membrane method in which moisture is supplied to a fluidized bed of gas using a polymer membrane.
  • the membrane humidification method of humidifying the polymer electrolyte membrane by providing water vapor to the air supplied to the polymer electrolyte membrane using a membrane that selectively transmits 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 membrane humidification method is preferably a hollow fiber membrane having a large permeation area per unit volume when forming a module. That is, when a humidifier is manufactured using a hollow fiber membrane, high integration of the hollow fiber membrane with a large contact surface area is possible, so that the fuel cell can be sufficiently humidified even with a small capacity, low-cost materials can be used, and the fuel cell discharges at high temperature. It has the advantage that it can be reused through a humidifier by recovering moisture and heat contained in the off-gas.
  • FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a conventional fuel cell humidifier.
  • the humidifier 100 of a conventional membrane humidification method has a humidification module 110 in which moisture exchange occurs between air supplied from the outside and exhaust gas discharged from a fuel cell stack (not shown) and the humidification. It includes caps 120 coupled to both ends of the module 110 .
  • One of the caps 120 transfers air supplied from the outside to the humidification module 110 , and the other transfers the air humidified by the humidification module 110 to the fuel cell stack.
  • the humidification module 110 is a mid-case having an off-gas inlet 111a and an off-gas outlet 111b, and the mid-case 111 and the mid-case ( It includes a plurality of hollow fiber membranes 112 in 111). Both ends of the bundle of the hollow fiber membranes 112 are potted in the fixing layer 113 .
  • the fixing layer 113 is generally formed by curing a liquid polymer such as a liquid polyurethane resin through a casting method.
  • the inner spaces of the caps 120 only communicate with the hollows of the hollow fiber membranes 112 and must be completely blocked from the inner space of the mid-case 111 . Otherwise, air leakage occurs due to the pressure difference, and the amount of humidified air supplied to the fuel cell stack is reduced and the power generation efficiency of the fuel cell is deteriorated.
  • the resin layer 114 is generally formed by curing a liquid polymer such as a liquid polyurethane resin through a casting method.
  • the present invention has been devised to solve the above-described problems, and to provide a humidifier for a fuel cell capable of preventing a decrease in productivity of the humidifier due to the formation of a resin layer through a casting process.
  • the present invention may include the following configuration.
  • a humidifier for a fuel cell includes a humidification module for humidifying dry gas supplied from the outside using the wet gas discharged from the fuel cell stack; a first cap coupled to one end of the humidifying module; and a second cap coupled to the other end of the humidifying module.
  • the humidification module may include a mid-case, and at least one cartridge disposed in the mid-case and accommodating a plurality of hollow fiber membranes.
  • the cartridge may include an inner case containing the hollow fiber membranes, a first potting layer for fixing one end of the hollow fiber membranes, and a first sub-case disposed in contact with one end of the inner case and the first potting layer.
  • the humidifier for fuel cell according to the present invention further includes a first packing member that is airtightly coupled to one end of the humidification module through mechanical assembly so that the first cap can communicate with only the hollow fiber membranes in fluid communication.
  • the first sub-case may include a first insertion groove into which the first packing member is inserted.
  • the first packing member may include a first packing body blocking between the mid-case and the inner case, and a first protruding member protruding from the first packing body and inserted into the first insertion groove.
  • the present invention is implemented so that the casting process for sealing the inner space of the cap and the inner space of the mid-case can be omitted. Accordingly, the present invention can increase productivity by shortening the process time for production.
  • the present invention is implemented such that the first packing member is inserted into the first sub-case to prevent leakage of both the dry gas and the wet gas through the sealed structure implemented. Therefore, since the present invention can implement a double-direction sealing structure, it is possible to increase the humidification performance by improving the sealing force.
  • FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a conventional fuel cell humidifier
  • FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of a humidifier for a fuel cell according to the present invention
  • FIG. 3 is a schematic exploded cross-sectional view showing the humidifier for a fuel cell according to the present invention along the line I-I of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the fuel cell humidifier according to the present invention taken along line I-I of FIG. 2;
  • FIG. 5 is a schematic plan view of a cartridge in the humidifier for a fuel cell according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged portion A of FIG. 4 ;
  • FIG. 7 is a schematic exploded cross-sectional view showing a state in which the first packing member is disassembled from the humidifying module on the line I-I of FIG. 2 in the humidifier for fuel cell according to the present invention
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged portion B of FIG. 4 ;
  • FIG. 9 is a schematic exploded cross-sectional view showing a state in which the second packing member is disassembled from the humidifying module on the line I-I of FIG. 2 in the humidifier for a fuel cell according to the present invention
  • the humidifier 1 for a fuel cell is for humidifying the dry gas supplied from the outside using the wet gas discharged from the fuel cell stack (not shown).
  • the drying gas may be fuel gas or air.
  • the dry gas may be supplied to the fuel cell stack after being humidified by the wet gas.
  • a fuel cell humidifier (1) according to the present invention includes a humidifying module (2) for humidifying dry gas, a first cap (3) coupled to one end of the humidifying module (2), and the other end of the humidifying module (2). and a second cap (4) coupled to the .
  • the humidification module 2 humidifies the dry gas supplied from the outside.
  • the first cap 3 may be coupled to one end of the humidification module 2 .
  • the second cap 4 may be coupled to the other end of the humidification module 2 .
  • the first cap 3 may deliver the drying gas to the humidification module 2 .
  • the second cap 4 may deliver the dry gas humidified by the wet gas in the humidification module 2 to the fuel cell stack.
  • the first cap 3 may deliver the humidification gas to the humidification module 2 .
  • the second cap 4 may discharge the wet gas after humidifying the dry gas in the humidification module 2 to the outside.
  • the humidification module 2 includes a mid-case 21 , and at least one cartridge 22 .
  • the mid-case 21 is to which the cartridge 22 is coupled.
  • the cartridge 22 may be disposed inside the mid-case 21 . Both ends of the mid-case 21 are open.
  • a receiving hole 211 may be formed in the mid-case 21 .
  • the receiving hole 211 may be formed to penetrate the mid-case 21 in a first axial direction (X-axis direction).
  • a first gas inlet 212 and a first gas outlet 213 may be formed in the mid-case 21 .
  • the first gas inlet 212 may introduce a wet gas or a dry gas into the mid-case 21 .
  • the first gas outlet 213 may discharge a wet gas or a dry gas from the inside of the mid-case 21 .
  • the first gas inlet 212 and the first gas outlet 213 may be disposed at positions spaced apart from each other in the first axial direction (X-axis direction).
  • the wetting gas passes through the first gas inlet 212 and the interior of the mid-case 21 .
  • the wetting gas After being supplied to the inside of the cartridge 22 may be in contact with the outer surface of the hollow fiber membrane (221).
  • moisture contained in the wet gas penetrates the hollow fiber membranes 221 , thereby humidifying the dry gas flowing along the hollows of the hollow fiber membranes 221 .
  • the humidified dry gas flows out of the hollow fiber membranes 221 , it may be supplied to the fuel cell stack through the second cap 4 .
  • the wet gas flows out of the cartridge 22 and then passes through the inside of the mid-case 21 and the first gas outlet 213 through the mid-case 21 . may leak out of the
  • the first gas inlet 212 may be connected to the fuel cell stack to receive the wet gas. In this case, the wet gas may be off-gas discharged from the fuel cell stack.
  • the drying gas passes through the inside of the mid-case 21 through the first gas inlet 212 .
  • the cartridge 22 may contact the outer surface of the hollow fiber membranes 221 having. In this process, moisture of the wet gas flowing along the hollows of the hollow fiber membranes 221 penetrates the hollow fiber membranes 221 , thereby humidifying the dry gas introduced into the cartridge 22 .
  • the humidified dry gas flows out of the cartridge 22 , it passes through the inside of the mid-case 21 , and then flows out of the mid-case 21 through the first gas outlet 213 . may be supplied to the fuel cell stack.
  • the wet gas after humidifying the dry gas may be discharged to the outside through the second cap 4 after flowing out from the hollow fiber membranes 221 .
  • the first cap 3 may be connected to the fuel cell stack to receive the wet gas.
  • the wet gas may be off-gas discharged from the fuel cell stack.
  • the first gas inlet 212 and the first gas outlet 213 may protrude from the mid-case 21 .
  • the first gas inlet 212 and the first gas outlet 213 may protrude from the mid-case 21 in the same direction.
  • the first gas inlet 212 and the first gas outlet 213 may protrude in different directions from the mid-case 21 .
  • the first gas inlet 212 , the first gas outlet 213 , and the mid-case 21 may be integrally formed.
  • the cartridge 22 is disposed in the mid-case 21 , and includes a plurality of hollow fiber membranes 221 .
  • the hollow fiber membranes 221 may be modularized by being coupled to the cartridge 22 . Accordingly, through the process of coupling the cartridge 22 to the mid-case 21 , the hollow fiber membranes 221 may be installed inside the mid-case 21 . Accordingly, the fuel cell humidifier 1 according to the present invention can improve the ease of installation, separation, and replacement of the hollow fiber membranes 221 .
  • the cartridge 22 may include an inner case 222 .
  • the inner case 222 has an opening at the end, and the hollow fiber membranes 221 are contained therein.
  • the hollow fiber membranes 221 may be modularized by being disposed inside the inner case 222 .
  • the hollow fiber membranes 221 include polysulfone resin, polyethersulfone resin, sulfonated polysulfone resin, polyvinylidene fluoride (PVDF) resin, polyacrylonitrile (PAN) resin, polyimide resin, polyamideimide resin, It may include a polymer film formed of a polyester imide resin, or a mixture of two or more thereof.
  • the cartridge 22 may include a first potting layer 223 .
  • the first potting layer 223 fixes one end of the hollow fiber membranes 221 .
  • the first potting layer 223 may be formed so as not to block the hollows of the hollow fiber membranes 221 .
  • the first potting layer 223 may be formed by curing a liquid resin such as a liquid polyurethane resin through a casting process.
  • the first potting layer 223 may fix one end of the inner case 210 and the hollow fiber membranes 221 .
  • the cartridge 22 may include a second potting layer 224 .
  • the second potting layer 224 fixes the other ends of the hollow fiber membranes 221 .
  • the second potting layer 224 may be formed so as not to block the hollowness of the hollow fiber membranes 221 . Accordingly, the dry gas or the wet gas may be supplied into the hollows of the hollow fiber membranes 221 without interfering with the second potting layer 224 and the first potting layer 223, and the second potting layer ( 224 ) and the first potting layer 223 may flow out of the hollow of the hollow fiber membranes 221 .
  • the second potting layer 224 may be formed by curing a liquid resin such as a liquid polyurethane resin through a casting process. The second potting layer 224 may fix the inner case 210 and the other side of the hollow fiber membranes 221 .
  • the cartridge 22 may include a second gas inlet 225 and a second gas outlet 226 .
  • the second gas inlet 225 is formed in the inner case 222 .
  • the second gas inlet 225 may be formed on one side of the inner case 222 .
  • one side of the inner case 222 may correspond to an upper surface.
  • the second gas inlet 225 may introduce a wet gas or a dry gas into the inner case 222 .
  • the second gas inlet 225 may be formed through the inner case 222 .
  • the second gas inlet 225 may be implemented as a single through hole penetrating the inner case 222 . As shown in FIG. 5 , the second gas inlet 225 may be implemented as a plurality of through holes penetrating the inner case 222 .
  • the second gas inlet 225 may include a plurality of inlet windows 225a formed to pass through different portions of the inner case 222 .
  • the inflow windows 225a may be spaced apart from each other in each of the first axial direction (X-axis direction) and the second axial direction (Y-axis direction) to form a matrix.
  • the second axial direction (Y-axis direction) is an axial direction perpendicular to the first axial direction (X-axis direction).
  • the second gas outlet 226 is formed in the inner case 222 .
  • the second gas outlet 226 may be formed on one side of the inner case 222 .
  • the second gas outlet 226 may discharge a wet gas or a dry gas from the inside of the inner case 222 .
  • the second gas outlet 226 may be formed through the inner case 222 .
  • the second gas outlet 226 may be implemented as a single through-hole penetrating the inner case 222 . 5 , the second gas outlet 226 may be implemented as a plurality of through holes penetrating the inner case 222 .
  • the second gas outlet 226 may include a plurality of outlet windows 226a formed to pass through different portions of the inner case 222 .
  • the outflow windows 226a may be spaced apart from each other in each of the first axial direction (X-axis direction) and the second axial direction (Y-axis direction) to form a matrix.
  • the second gas outlet 226 and the second gas inlet 225 may be disposed at positions spaced apart from each other in the first axial direction (X-axis direction).
  • the wetting gas flows through the second gas outlet 226 and the second gas inlet 225 , the wetting gas flows through the first gas inlet 212 to the inner surface of the mid-case 21 and the It may be supplied between the outer surfaces of the inner case 222 and may be supplied into the inner case 222 through the second gas inlet 225 to contact the outer surfaces of the hollow fiber membranes 221 .
  • moisture contained in the wet gas penetrates the hollow fiber membranes 221 , thereby humidifying the dry gas flowing along the hollows of the hollow fiber membranes 221 .
  • the humidified dry gas flows out of the hollow fiber membranes 221 , it may be supplied to the fuel cell stack through the second cap 4 .
  • the wet gas after humidifying the dry gas flows out between the outer surface of the inner case 222 and the inner surface of the mid-case 21 through the second gas outlet 226 and the first gas outlet 213 ) through the mid-case 21 may be discharged to the outside.
  • the drying gas flows through the second gas outlet 226 and the second gas inlet 225 , the drying gas flows through the first gas inlet 212 to the inner surface of the mid-case 21 and the It may be supplied between the outer surfaces of the inner case 222 and may be supplied into the inner case 222 through the second gas inlet 225 to contact the outer surfaces of the hollow fiber membranes 221 .
  • moisture of the wet gas flowing along the hollows of the hollow fiber membranes 221 penetrates the hollow fiber membranes 221 , thereby humidifying the dry gas flowing into the inner case 222 .
  • the humidified dry gas flows out between the outer surface of the inner case 222 and the inner surface of the mid-case 21 through the second gas outlet 226, and through the first gas outlet 213, the mid - After flowing out of the case 21, it may be supplied to the fuel cell stack.
  • the wet gas after humidifying the dry gas may be discharged to the outside through the second cap 4 after flowing out from the hollow fiber membranes 221 .
  • the first cap 3 is coupled to one end of the humidification module 2 .
  • the first cap 3 may deliver dry gas or wet gas supplied from the outside to the humidification module 2 .
  • the second cap 4 is coupled to the other end of the humidification module 2 .
  • the second cap 4 may drain the dry gas or wet gas delivered from the humidification module 2 to the outside.
  • the second cap 4 may deliver the humidified dry gas to the fuel cell stack.
  • the fuel cell humidifier 1 according to the present invention is implemented to seal between the mid-case 21 and the cartridge 22 through mechanical assembly without a casting process.
  • the fuel cell humidifier 1 according to the present invention may include a first packing member 23 .
  • the first packing member 23 may be airtightly coupled to one end of the humidification module 2 through mechanical assembly. Accordingly, the first packing member 23 may allow the first cap 3 to be in fluid communication with only the hollow fiber membranes 221 . Therefore, in the fuel cell humidifier 1 according to the present invention, the casting process, which requires a relatively long process time, can be omitted, and thus productivity can be increased by shortening the process time for production. In this case, the first packing member 23 may seal so that the first external space OS1 and the first internal space IS1 are not in fluid communication. The first external space OS1 is located between the cartridge 22 and the first cap 3 .
  • the dry gas flowing into the hollow fiber membranes 221 or the dry gas flowing out from the inside of the hollow fiber membranes 221 may flow in the first external space OS1 .
  • the wet gas flowing into the hollow fiber membranes 221 or the wet gas flowing out from the inside of the hollow fiber membranes 221 may flow in the first external space OS1 .
  • the first inner space IS1 is located between the cartridge 22 and the mid-case 21 .
  • the wet gas introduced into the first gas inlet 212 or the wet gas flowing out from the second gas outlet 226 may flow in the first internal space IS1 .
  • the dry gas introduced into the first gas inlet 212 or the dry gas discharged from the second gas outlet 226 may flow in the first internal space IS1 .
  • the first packing member 23 may be formed of a material capable of elastic deformation.
  • the first packing member 23 may be formed of rubber.
  • the first packing member 23 may be formed in a ring shape to seal between the cartridge 22 and the mid-case 21 .
  • the cartridge 22 may include a first sub-case 227 .
  • the first sub-case 227 is disposed to contact one end of the inner case 222 and the first potting layer 223 .
  • the first sub-case 227 may be coupled to the first potting layer 223 .
  • the first sub-case 227 may be disposed to surround the circumference of the first potting layer 223 . Accordingly, the first potting layer 223 may be disposed inside the first sub-case 227 .
  • the first sub-case 227 may be formed in a ring shape.
  • the first sub-case 227 may be formed of a material having greater strength than the first packing member 23 .
  • the first sub-case 227 may be formed of metal, plastic, or the like.
  • the first sub-case 227 may include a first insertion groove 2271 .
  • the first insertion groove 2271 may be formed on one surface of the first sub-case 227 facing toward the first cap 3 .
  • the first insertion groove 2271 may be formed in a ring shape along the first sub-case 227 .
  • the first packing member 23 may include a first packing body 231 and a first protruding member 232 .
  • the first packing body 231 blocks between the mid-case 21 and the inner case 222 .
  • the first packing body 231 may prevent the first external space OS1 and the first internal space IS1 from being in fluid communication. Mixing of the wet gas and the dry gas with each other through the mid-case 21 and the inner case 222 can be prevented by the first packing body 231 .
  • the first protruding member 232 protrudes from the first packing body 231 .
  • the first protruding member 232 may protrude from the first packing body 231 in a first insertion direction (ID1 arrow direction).
  • the first insertion direction (ID1 arrow direction) is a direction from the first cap 3 toward the cartridge 22 .
  • the first protruding member 232 may be inserted into the first insertion groove 2271 . Accordingly, in the fuel cell humidifier 1 according to the present invention, the first packing member 23 and the first packing member 23 and It is implemented so as to tightly seal between the cartridges (22).
  • the wet gas and the drying gas must pass between the first protruding member 232 and the inner surface of the first sub-case 227 to the first inner space. It may flow and leak between the IS1 and the first external space OS1. Therefore, in the fuel cell humidifier 1 according to the present invention, the dry gas and the wet gas flow through the sealed structure implemented by inserting the first packing member 23 into the first sub-case 227 to leak. Since it is possible to increase the distance to be carried out, it is possible to strengthen the preventive power of preventing leakage of the dry gas and the wet gas.
  • the first packing member 23 is inserted into the first sub-case 227 to prevent leakage of both the dry gas and the wet gas through the sealed structure implemented. can be prevented Due to this bidirectional structure, the humidifier 1 for fuel cell according to the present invention can implement double-directional sealing from dry gas to wet gas direction and from wet gas to dry gas direction.
  • the first protruding member 232 may be formed in various shapes such as a cylindrical shape and a rectangular parallelepiped shape.
  • the external pressure formed in the first external space OS1 is applied to the first packing body ( 231) may be implemented in the same direction as the pressing direction. Accordingly, in the fuel cell humidifier 1 according to the present invention, the first protruding member 232 is formed by using the external pressure formed in the first external space OS1 in the process of humidifying the dry gas using the wet gas. It is more strongly inserted into the first insertion groove 2271 so as to be more strongly attached to the first sub-case 227 . Therefore, the humidifier 1 for fuel cell according to the present invention uses the external pressure formed in the first external space OS1 in the process of humidifying the dry gas using the wet gas through the first packing member 23. The sealing force can be further strengthened.
  • the first packing member 23 may include a first packing wing 233 .
  • the first packing wing 233 protrudes from the first protruding member 232 .
  • the first packing wing 233 is inserted into the first insertion groove 2271 to make the first sub-case 227 . can be adhered to.
  • the first packing member 23 may implement a sealing force using the first packing wings 233 .
  • the first packing wing 233 may be implemented to be elastically deformable more easily than the first protruding member 232 . To this end, the first packing wings 233 may be formed to extend while forming a smaller cross-sectional area than that of the first protruding member 232 . The first packing wing 233 may be formed in a shape in which a cross-sectional area is gradually reduced while protruding outward from the first protruding member 232 .
  • the included angle 233a (shown in FIG. 7) between the first packing wing 233 and the first protruding member 232 forms an acute angle
  • the first packing wing 233 may be formed to extend obliquely from one end coupled to the first protruding member 232 to the other end spaced apart from the first protruding member 232 . Accordingly, after the first packing wing 233 is smoothly elastically deformed in a direction in which the included angle 233a is reduced in the process of being inserted into the first insertion groove 2271, the first insertion groove 2271 It may be in close contact with the inner wall of the first sub-case 227 using a restoring force in the inserted state.
  • the first packing wing 233 can be smoothly inserted into the first insertion groove 2271 as well as after being inserted into the first insertion groove 2271 of the first sub-case 227 . Since it is closely attached to the inner wall, sealing force can be realized.
  • the cross-sectional area of the first protruding member 232 may be smaller than that of the first insertion groove 2271 . Accordingly, in the fuel cell humidifier 1 according to the present invention, the first protruding member 232 can be smoothly inserted into the first insertion groove 2271 as well as the first packing wing 233 is elastically deformed. Since it can be smoothly inserted into the first insertion groove 2271 through the , it is possible to improve the easiness of mechanical assembly of the first packing member 23 .
  • the cross-sectional area of the first protruding member 232 and the cross-sectional area of the first insertion groove 2271 are based on an axial direction perpendicular to the first insertion direction (ID1 arrow direction), respectively.
  • the first packing member 23 may include a second packing wing 234 .
  • the second packing wings 234 protrude from the first protruding member 232 .
  • the first packing member 23 may implement a sealing force using the second packing wings 234 .
  • the second packing wing 234 and the first packing wing 233 may be inserted into the first insertion groove 2271 to be in close contact with the first sub-case 227 at positions spaced apart from each other. have. Therefore, the fuel cell humidifier 1 according to the present invention can implement sealing force at different positions by using the second packing blade 234 and the first packing blade 233, so that the sealing force can be further strengthened.
  • the second packing wing 234 may be implemented to be elastically deformable more easily than the first protruding member 232 . To this end, the second packing wings 234 may be formed to extend while forming a smaller cross-sectional area than that of the first protruding member 232 . The second packing wings 234 may be formed in a shape in which a cross-sectional area is gradually reduced while protruding outward from the first protruding member 232 .
  • the included angle 234a (shown in FIG. 7 ) between the second packing wing 234 and the first protruding member 232 forms an acute angle
  • the second packing wing 234 is the first It may be formed to extend obliquely from one end coupled to the protruding member 232 to the other end spaced apart from the first protruding member 232 . Accordingly, after the second packing wing 234 is smoothly elastically deformed in a direction in which the included angle 234a is reduced in the process of being inserted into the first insertion groove 2271, the first insertion groove 2271 It may be in close contact with the inner wall of the first sub-case 227 using a restoring force in the inserted state.
  • the second packing wing 234 can be smoothly inserted into the first insertion groove 2271 as well as after being inserted into the first insertion groove 2271 of the first sub-case 227 . Since it is closely attached to the inner wall, sealing force can be realized.
  • the second packing wing 234 may protrude from the first protruding member 232 at a position spaced apart from the first packing wing 233 in a first separation direction (SD1 arrow direction).
  • the first separation direction (SD1 arrow direction) and the first insertion direction (ID1 arrow direction) are opposite to each other on the same axial direction.
  • the first packing wing 233 may be spaced apart from the second packing wing 234 in the first insertion direction (ID1 arrow direction).
  • the length of the second packing wing 234 protruding from the first protruding member 232 may be longer than the length of the first packing wing 233 protruding from the first protruding member 232 . have. That is, the second packing wing 234 may protrude from the first protruding member 232 with a longer length than that of the first packing wing 233 . Accordingly, since the second packing wing 234 can be more strongly adhered to the inner wall of the first sub-case 227 than the first packing wing 233, the first packing wing 233 A stronger sealing force can be realized.
  • the length of the first packing wing 233 protruding from the first protruding member 232 is shorter than the length of the second packing wing 234 protruding from the first protruding member 232 .
  • the first packing wing 233 may protrude from the first protruding member 232 with a shorter length than that of the second packing wing 234 .
  • the second packing wing 234 is more mechanical than that of the second packing wing 234 .
  • the assembling property can be further improved.
  • the first packing member 23 is implemented in a structure in which the mechanical assembly is further strengthened, the first packing wing 233 and the sealing force is further reinforced, the second packing wing 234 is combined. While it is possible to improve the easiness of mechanical assembly of the one end of (2), the sealing force for one end of the humidification module (2) can be strengthened. In this case, since the first packing wing 233 is spaced apart from the second packing wing 234 toward the first insertion direction (ID1 arrow direction), when the first packing member 23 is mechanically assembled, the 2 The first packing wing 233 is inserted into the first insertion groove 2271 rather than the packing wing 234 . Accordingly, the first packing member 23 may further improve the easiness of mechanical assembly of one end of the humidification module 2 .
  • the first packing member 23 may include a first reinforcing member 235 .
  • the first reinforcing member 235 may be disposed inside the first packing body 231 .
  • the first reinforcing member 235 may be formed to have greater strength than the first packing body 231 . Accordingly, the first reinforcing member 235 may prevent the first packing body 231 from being excessively deformed due to the external pressure formed in the first external space OS1 .
  • the first reinforcing member 235 may be formed of metal, plastic, or the like.
  • the first reinforcing member 235 may be implemented to be disposed inside the first packing body 231 through insert molding.
  • the first reinforcing member 235 may be formed in a ring shape.
  • the first packing member 23 may include a first reinforcing protrusion 236 .
  • the first reinforcing protrusion 236 protrudes from the first reinforcing member 235 .
  • the first reinforcing protrusion 236 may protrude from the first reinforcing member 235 toward the first protruding member 232 to be positioned inside the first protruding member 232 . Accordingly, the first reinforcing protrusion 236 is a pressing force applied while the first protruding member 232 is inserted into the first insertion groove 2271 , and an external pressure formed in the first external space OS1 . It is possible to prevent the first protruding member 232 from being excessively deformed.
  • the first reinforcing protrusion 236 may be formed to have greater strength than the first protruding member 232 .
  • the first reinforcing protrusion 236 may be formed of metal, plastic, or the like.
  • the first reinforcing protrusion 236 may be implemented to be disposed inside the first protruding member 232 through insert molding.
  • the first reinforcing protrusion 236 may be formed in a ring shape.
  • the first reinforcing protrusion 236 and the first reinforcing member 235 may be integrally formed.
  • the first packing member 23 may include a first locking member 237 .
  • the first locking member 237 protrudes from the first packing body 231 .
  • the first locking member 237 may protrude from the first packing body 231 in the first insertion direction (ID1 arrow direction).
  • the first locking member 237 may be disposed on the opposite side of the first protruding member 232 with the first packing body 231 interposed therebetween.
  • the first packing body 231 may be positioned between the first locking member 237 and the first protruding member 232 .
  • the mid-case 21 may include a first locking groove 214 (shown in FIG. 6 ).
  • the first locking groove 214 may be formed on an outer wall of the mid-case 21 surrounding the cartridge 22 .
  • the first engaging member 237 When the first packing member 23 is coupled to one end of the humidifying module 2 through mechanical assembly, the first engaging member 237 may be inserted into the first engaging groove 214 . Accordingly, when the pressure of the first external space OS1 acts toward the first insertion direction (ID1 arrow direction), the first packing member 23 has a locking structure by the first locking member 237 . By being supported on the mid-case 21 using a , the cartridge 22 and the mid-case 21 may be firmly maintained in a closed state.
  • the first locking member 237 and the first locking groove 214 may each be formed in a ring shape.
  • the first locking member 237 and the first packing body 231 may be integrally formed.
  • the first packing member 23 may include a first support groove 238 .
  • the first support groove 238 is formed in the first locking member 237 .
  • the first support groove 238 may be formed on one surface of the first locking member 237 in contact with the mid-case 21 .
  • the mid-case 21 may include a first support member 215 .
  • the first packing member 23 is coupled to one end of the humidification module 2 through mechanical assembly, the first support member 215 is inserted into the first support groove 238 and the first locking member (237) can be supported. Accordingly, even if the pressure of the first external space OS1 acts toward the first insertion direction (ID1 arrow direction), the first packing member 23 is connected to the cartridge 22 and the mid-case 21 . It can be maintained more firmly with the gap between the The first support member 215 may protrude from one surface of the mid-case 21 in contact with the first locking member 237 .
  • the first 1 cap 3 when the first cap 3 is coupled to one end of the humidification module 2 in a state in which the first packing member 23 is coupled to one end of the humidification module 2 through mechanical assembly, the first 1 cap 3 may press the first packing body 231 toward the mid-case 21 . Accordingly, even if the pressure of the first external space OS1 acts toward the first insertion direction (ID1 arrow direction), the first packing member 23 uses the pressing force by the first cap 3 to The cartridge 22 and the mid-case 21 may be more firmly maintained in a closed state.
  • the humidifier 1 for a fuel cell according to the present invention may include a second packing member 24 .
  • the second packing member 24 may be airtightly coupled to the other end of the humidification module 2 through mechanical assembly. Accordingly, the second packing member 24 may allow the second cap 4 to be in fluid communication with only the hollow fiber membranes 221 . Therefore, in the fuel cell humidifier 1 according to the present invention, the casting process, which requires a relatively long process time, can be omitted, and thus productivity can be increased by shortening the process time for production. In this case, the second packing member 24 may seal so that the second external space OS2 and the second internal space IS2 are not in fluid communication.
  • the second external space OS2 is located between the cartridge 22 and the second cap 4 . Dry gas or wet gas may flow in the second external space OS2 .
  • the second inner space IS2 is located between the cartridge 22 and the mid-case 21 .
  • a wet gas or a dry gas may flow.
  • the second inner space IS2 and the first inner space IS1 may be spatially separated by a partition wall (not shown).
  • the second packing member 24 may be formed of an elastically deformable material.
  • the second packing member 24 may be formed of rubber.
  • the second packing member 24 may be formed in a ring shape to seal between the cartridge 22 and the mid-case 21 .
  • the cartridge 22 may include a second sub-case 228 .
  • the second sub-case 228 is disposed to contact the other end of the inner case 222 and the second potting layer 224 .
  • the second sub-case 228 may be coupled to the second potting layer 224 .
  • the second sub-case 228 may be disposed to surround the circumference of the second potting layer 224 . Accordingly, the second potting layer 224 may be disposed inside the second sub-case 228 .
  • the second sub-case 228 may be formed in a ring shape.
  • the second sub-case 228 may be formed of a material having greater strength than the second packing member 24 .
  • the second sub-case 228 may be formed of metal, plastic, or the like.
  • the second sub-case 228 may include a second insertion groove 2281 .
  • the second insertion groove 2281 may be formed on one surface of the second sub-case 228 toward the second cap 4 .
  • the second insertion groove 2281 may be formed in a ring shape along the second sub-case 228 .
  • the second packing member 24 may include a second packing body 241 and a second protruding member 242 .
  • the second packing body 241 blocks the mid-case 21 and the inner case 222 .
  • the second packing body 241 may prevent the second external space OS2 and the second internal space IS2 from being in fluid communication. Mixing of the wet gas and the dry gas with each other through the mid-case 21 and the inner case 222 can be prevented by the second packing body 241 .
  • the second protruding member 242 protrudes from the second packing body 241 .
  • the second protruding member 242 may protrude from the second packing body 241 in a second insertion direction (ID2 arrow direction).
  • the second insertion direction (ID2 arrow direction) is a direction from the second cap 4 toward the cartridge 22 .
  • the second protruding member 242 may be inserted into the second insertion groove 2281 . Accordingly, in the fuel cell humidifier 1 according to the present invention, the second packing member 24 and the second packing member 24 and It is implemented so as to tightly seal between the cartridges (22).
  • the wet gas or the dry gas must pass between the second protruding member 242 and the inner surface of the second sub-case 228 in the second inner space. It may flow and leak between the IS2 and the second external space OS2. Accordingly, in the fuel cell humidifier 1 according to the present invention, the dry gas and the wet gas flow through the sealed structure implemented by inserting the second packing member 24 into the second sub-case 228 to leak. Since it is possible to increase the distance to be carried out, it is possible to strengthen the preventive power of preventing leakage of the dry gas and the wet gas.
  • the second packing member 24 is inserted into the second sub-case 228 to prevent leakage of both the dry gas and the wet gas through the sealed structure implemented. can be prevented Due to this bidirectional structure, the humidifier 1 for fuel cell according to the present invention can implement double-directional sealing from dry gas to wet gas direction and from wet gas to dry gas direction.
  • the second protruding member 242 may be formed in various shapes, such as a cylindrical shape and a rectangular parallelepiped shape.
  • the external pressure formed in the second external space OS2 is the second packing body ( 241) may be implemented in the same direction as the pressing direction. Accordingly, in the fuel cell humidifier 1 according to the present invention, the second protruding member 242 is formed by using the external pressure formed in the second external space OS2 in the process of humidifying the dry gas using the wet gas. It is more strongly inserted into the second insertion groove 2281 so as to be more strongly attached to the second sub-case 228 . Therefore, the humidifier 1 for fuel cell according to the present invention uses the external pressure formed in the second external space OS2 in the process of humidifying the dry gas using the wet gas through the second packing member 24. The sealing force can be further strengthened.
  • the second packing member 24 may include a third packing wing 243 .
  • the third packing wing 243 protrudes from the second protruding member 242 .
  • the second protruding member 242 is inserted into the second insertion groove 2281
  • the third packing wing 243 is inserted into the second insertion groove 2281 to the second sub-case 228 . can be adhered to.
  • the second packing member 24 may implement a sealing force using the third packing wing 243 .
  • the third packing wing 243 may be implemented to be elastically deformable more easily than the second protruding member 242 . To this end, the third packing wing 243 may be formed to extend while forming a smaller cross-sectional area than that of the second protruding member 242 . The third packing wing 243 may be formed in a shape in which a cross-sectional area is gradually reduced while protruding outward from the second protruding member 242 .
  • the included angle 243a (shown in FIG. 9 ) between the third packing wing 243 and the second protruding member 242 forms an acute angle
  • the third packing wing 243 is the second It may be formed to extend obliquely from one end coupled to the protruding member 242 to the other end spaced apart from the second protruding member 242 . Accordingly, after the third packing wing 243 is smoothly elastically deformed in a direction in which the included angle 243a is reduced in the process of being inserted into the second insertion groove 2281, the second insertion groove 2281 It may be in close contact with the inner wall of the second sub-case 228 using a restoring force in the inserted state. Accordingly, the third packing wing 243 can be smoothly inserted into the second insertion groove 2281 as well as the second sub-case 228 after being inserted into the second insertion groove 2281 . Since it is closely attached to the inner wall, sealing force can be realized.
  • the cross-sectional area of the second protruding member 242 may be smaller than that of the second insertion groove 2281 . Accordingly, in the fuel cell humidifier 1 according to the present invention, the second protruding member 242 can be smoothly inserted into the second insertion groove 2281 as well as the third packing wing 243 is elastically deformed. Since it can be smoothly inserted into the second insertion groove 2281 through the , it is possible to improve the easiness of mechanical assembly of the second packing member 24 .
  • a cross-sectional area of the second protruding member 242 and a cross-sectional area of the second insertion groove 2281 are based on an axial direction perpendicular to the second insertion direction (ID2 arrow direction), respectively.
  • the second packing member 24 may include a fourth packing wing 244 .
  • the fourth packing wing 244 protrudes from the second protruding member 242 .
  • the second packing member 24 may implement a sealing force by using the fourth packing wing 244 .
  • the fourth packing wing 244 and the third packing wing 243 may be inserted into the second insertion groove 2281 to be in close contact with the second sub-case 228 at positions spaced apart from each other. have. Therefore, the humidifier 1 for fuel cell according to the present invention can implement sealing force at different positions using the fourth packing wing 244 and the third packing wing 243, so that the sealing force can be further strengthened.
  • the fourth packing wing 244 may be implemented to be elastically deformable more easily than the second protruding member 242 . To this end, the fourth packing wing 244 may be formed to extend while forming a smaller cross-sectional area than that of the second protruding member 242 . The fourth packing wing 244 may be formed in a shape in which a cross-sectional area is gradually reduced while protruding outward from the second protruding member 242 .
  • the fourth packing wing 244 is the second It may be formed to extend obliquely from one end coupled to the protruding member 242 to the other end spaced apart from the second protruding member 242 . Accordingly, after the fourth packing wing 244 is smoothly elastically deformed in the direction in which the included angle 244a is reduced in the process of being inserted into the second insertion groove 2281, the second insertion groove 2281 It may be in close contact with the inner wall of the second sub-case 228 using a restoring force in the inserted state.
  • the fourth packing wing 244 can be smoothly inserted into the second insertion groove 2281 as well as after being inserted into the second insertion groove 2281 of the second sub-case 228 . Since it is closely attached to the inner wall, sealing force can be realized.
  • the fourth packing wing 244 may protrude from the second protruding member 242 at a position spaced apart from the third packing wing 243 in a second separation direction (SD2 arrow direction).
  • the second separation direction (SD2 arrow direction) and the second insertion direction (ID2 arrow direction) are opposite to each other on the same axial direction.
  • the third packing wing 243 may be spaced apart from the fourth packing wing 244 in the second insertion direction (ID2 arrow direction).
  • the length of the fourth packing wing 244 protruding from the second protruding member 242 may be longer than the length of the third packing wing 243 protruding from the second protruding member 242. have. That is, the fourth packing wing 244 may protrude from the second protruding member 242 with a longer length than that of the third packing wing 243 . Accordingly, since the fourth packing wing 244 can be more strongly adhered to the inner wall of the second sub-case 228 compared to the third packing wing 243, the third packing wing 243 A stronger sealing force can be realized.
  • the length of the third packing wing 243 protruding from the second protruding member 242 is shorter than the length of the fourth packing wing 244 protruding from the second protruding member 242 .
  • the third packing wing 243 may protrude from the second protruding member 242 with a shorter length than that of the fourth packing wing 244 . Accordingly, since the third packing wing 243 can be more smoothly inserted into the second insertion groove 2281 than the fourth packing wing 244 , it is mechanically compared to the fourth packing wing 244 . The assembling property can be further improved.
  • the second packing member 24 is implemented in a structure in which a third packing wing 243 in which mechanical assembly is further strengthened and a fourth packing wing 244 in which the sealing force is further reinforced are combined, so that the humidification module While the easiness of mechanical assembly of the other end of (2) can be improved, the sealing force of the other end of the humidification module 2 can be strengthened.
  • the third packing wing 243 is spaced apart from the fourth packing wing 244 toward the second insertion direction (ID2 arrow direction)
  • the second packing member 24 is mechanically assembled, the first The third packing wing 243 is inserted into the second insertion groove 2281 first than the 4 packing wing 244 . Accordingly, the second packing member 24 can further improve the easiness of mechanical assembly with respect to the other end of the humidification module 2 .
  • the second packing member 24 may include a second reinforcing member 245 .
  • the second reinforcing member 245 may be disposed inside the second packing body 241 .
  • the second reinforcing member 245 may be formed to have greater strength than the second packing body 241 . Accordingly, the second reinforcing member 245 can prevent the second packing body 241 from being excessively deformed due to the external pressure formed in the second external space OS2.
  • the second reinforcing member 245 may be formed of metal, plastic, or the like.
  • the second reinforcing member 245 may be implemented to be disposed inside the second packing body 241 through insert molding.
  • the second reinforcing member 245 may be formed in a ring shape.
  • the second packing member 24 may include a second reinforcing protrusion 246 .
  • the second reinforcing protrusion 246 protrudes from the second reinforcing member 245 .
  • the second reinforcing protrusion 246 may protrude from the second reinforcing member 245 toward the second protruding member 242 to be positioned inside the second protruding member 242 . Accordingly, the second reinforcing protrusion 246 is a pressing force applied while the second protruding member 242 is inserted into the second insertion groove 2281, and the external pressure formed in the second external space OS2. It is possible to prevent the second protrusion member 242 from being excessively deformed.
  • the second reinforcing protrusion 246 may be formed to have greater strength than that of the second protruding member 242 .
  • the second reinforcing protrusion 246 may be formed of metal, plastic, or the like.
  • the second reinforcing protrusion 246 may be implemented to be disposed inside the second protruding member 242 through insert molding.
  • the second reinforcing protrusion 246 may be formed in a ring shape.
  • the second reinforcing protrusion 246 and the second reinforcing member 245 may be integrally formed.
  • the second packing member 24 may include a second locking member 247 .
  • the second locking member 247 protrudes from the second packing body 241 .
  • the second locking member 247 may protrude from the second packing body 241 in the second insertion direction (ID2 arrow direction).
  • the second locking member 247 may be disposed on the opposite side of the first protruding member 232 with the second packing body 241 interposed therebetween.
  • the second packing body 241 may be positioned between the second locking member 247 and the second protruding member 242 .
  • the mid-case 21 may include a second locking groove 216 (shown in FIG. 8 ).
  • the second locking groove 216 may be formed on the outer wall of the mid-case 21 surrounding the cartridge 22 .
  • the second locking member 247 When the second packing member 24 is coupled to the other end of the humidification module 2 through mechanical assembly, the second locking member 247 may be inserted into the second locking groove 216 . Accordingly, when the pressure of the second external space OS2 acts toward the second insertion direction (ID2 arrow direction), the second packing member 24 has a locking structure by the second locking member 247 . By being supported on the mid-case 21 using a , the cartridge 22 and the mid-case 21 may be firmly maintained in a closed state.
  • the second locking member 247 and the second locking groove 216 may each be formed in a ring shape.
  • the second locking member 247 and the second packing body 241 may be integrally formed.
  • the second packing member 24 may include a second support groove 248 .
  • the second support groove 248 is formed in the second locking member 247 .
  • the second support groove 248 may be formed on one surface of the second locking member 247 in contact with the mid-case 21 .
  • the mid-case 21 may include a second support member 217 .
  • the second packing member 24 is coupled to the other end of the humidification module 2 through mechanical assembly, the second support member 217 is inserted into the second support groove 248 and the second locking member (247) can be supported. Accordingly, even if the pressure of the second external space OS2 acts toward the second insertion direction (ID2 arrow direction), the second packing member 24 is connected to the cartridge 22 and the mid-case 21 . It can be maintained more firmly with the gap between the The second support member 217 may protrude from one surface of the mid-case 21 in contact with the second locking member 247 .
  • the first 2 cap 4 may press the second packing body 241 toward the mid-case 21 . Accordingly, even when the pressure of the second external space OS2 acts toward the second insertion direction (ID2 arrow direction), the second packing member 24 uses the pressing force by the second cap 4 to The cartridge 22 and the mid-case 21 may be more firmly maintained in a closed state.

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Abstract

본 발명은 연료전지 스택으로부터 배출된 습윤 기체를 이용하여 외부로부터 공급된 건조 기체를 가습하기 위한 가습 모듈; 상기 가습 모듈의 일단에 결합된 제1 캡; 및 상기 가습 모듈의 타단에 결합된 제2 캡;을 포함하는 연료전지용 가습기로, 상기 제1 캡이 중공사막들과만 유체 연통할 수 있도록 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈의 일단에 기밀하게 결합되는(Air tightly coupled) 제1 패킹부재를 포함하고, 상기 가습 모듈은 상기 제1 패킹부재가 삽입되기 위한 제1 삽입홈을 갖는 제1 서브-케이스를 포함하는 연료전지용 가습기에 관한 것이다.

Description

연료전지용 가습기
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 유입구(off-gas inlet)(111a)와 배가스 유출구(off-gas outlet)(111b)를 갖는 미드-케이스(mid-case)(111) 및 상기 미드-케이스(111) 내의 복수의 중공사막들(112)을 포함한다. 상기 중공사막들(112)의 다발의 양 말단들은 고정층(113)에 포팅되어 있다. 상기 고정층(113)은 일반적으로 캐스팅(casting) 방식을 통해 액상 폴리우레탄 수지와 같은 액상 폴리머를 경화시킴으로써 형성된다.
외부로부터 공급되는 공기는 상기 중공사막들(112)의 중공을 따라 흐른다. 상기 배가스 유입구(111a)를 통해 상기 미드-케이스(111) 내로 유입된 배가스는 상기 중공사막들(112)의 외표면과 접촉한 후 상기 배가스 유출구(111b)를 통해 상기 미드-케이스(111)로부터 유출된다. 상기 배가스가 상기 중공사막들(112)의 외표면과 접촉할 때 상기 배가스 내에 함유되어 있던 수분이 상기 중공사막들(112)을 투과함으로써 상기 중공사막들(112)의 중공을 따라 흐르던 공기를 가습한다.
상기 캡들(120)의 내부 공간들은 상기 중공사막들(112)의 중공들과만 유체연통할 뿐, 상기 미드-케이스(111)의 내부 공간과는 완벽히 차단되어 있어야만 한다. 그렇지 않다면, 압력 차이에 의한 공기 누출이 발생하여 연료전지 스택으로 공급되는 가습 공기의 양이 줄어들고 연료전지의 발전 효율이 저하된다.
일반적으로, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 중공사막들(112)의 말단들이 포팅되어 있는 고정층(113) 및 상기 고정층(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 고정층(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 발명은 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지용 가습기는 연료전지 스택으로부터 배출된 습윤 기체를 이용하여 외부로부터 공급된 건조 기체를 가습하기 위한 가습 모듈; 상기 가습 모듈의 일단에 결합된 제1 캡; 및 상기 가습 모듈의 타단에 결합된 제2 캡;을 포함할 수 있다. 상기 가습 모듈은 미드-케이스, 및 상기 미드-케이스 내에 배치되며 복수의 중공사막들을 수용하는 적어도 하나의 카트리지를 포함할 수 있다. 상기 카트리지는 상기 중공사막들이 들어있는 이너 케이스, 상기 중공사막들의 일단을 고정하는 제1 포팅층, 및 상기 이너 케이스의 일단과 상기 제1 포팅층에 접하도록 배치된 제1 서브-케이스를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지용 가습기는 상기 제1 캡이 상기 중공사막들과만 유체 연통할 수 있도록, 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈의 일단에 기밀하게 결합되는(Air tightly coupled) 제1 패킹부재를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 서브-케이스는 상기 제1 패킹부재가 삽입되기 위한 제1 삽입홈을 포함할 수 있다. 상기 제1 패킹부재는 상기 미드-케이스와 상기 이너 케이스의 사이를 막는 제1 패킹본체, 및 상기 제1 패킹본체로부터 돌출되어서 상기 제1 삽입홈에 삽입되는 제1 돌출부재를 포함할 수 있다.
본 발명은 캡의 내부공간과 미드-케이스의 내부공간을 밀폐시키기 위한 캐스팅 공정을 생략할 수 있도록 구현된다. 따라서, 본 발명은 생산을 위한 공정시간의 단축을 통해 생산성을 증대시킬 수 있다.
본 발명은 제1 패킹부재가 제1 서브-케이스에 삽입되어 구현된 밀폐구조를 통해 건조 기체와 습윤 기체 모두에 대한 누설을 방지할 수 있도록 구현된다. 따라서, 본 발명은 이중방향 실링 구조를 구현할 수 있으므로, 밀폐력 향상을 통해 가습성능을 증대시킬 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 5는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기에 있어서 카트리지의 개략적인 평면도
도 6은 도 4의 A 부분을 확대하여 나타낸 개략적인 단면도
도 7은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기에 있어서 도 2의 I-I 선을 기준으로 제1 패킹부재가 가습 모듈로부터 분해된 모습을 나타낸 개략적인 분해 단면도
도 8은 도 4의 B 부분을 확대하여 나타낸 개략적인 단면도
도 9는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기에 있어서 도 2의 I-I 선을 기준으로 제2 패킹부재가 가습 모듈로부터 분해된 모습을 나타낸 개략적인 분해 단면도
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 스택(미도시)으로부터 배출된 습윤 기체를 이용하여 외부로부터 공급된 건조 기체를 가습하기 위한 것이다. 건조 기체는 연료가스 또는 공기일 수 있다. 건조 기체는 습윤 기체에 의해 가습된 후에 상기 연료전지 스택으로 공급될 수 있다. 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 건조 기체의 가습을 위한 가습 모듈(2), 상기 가습 모듈(2)의 일단에 결합된 제1 캡(3), 및 상기 가습 모듈(2)의 타단에 결합된 제2 캡(4)을 포함한다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 상기 가습 모듈(2)은 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 상기 제2 캡(4)이 결합될 수 있다. 상기 제1 캡(3)은 건조 기체를 상기 가습 모듈(2)로 전달할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 캡(4)은 상기 가습 모듈(2)에서 습윤 기체에 의해 가습된 건조 기체를 상기 연료전지 스택으로 전달할 수 있다. 상기 제1 캡(3)은 습윤 기체를 상기 가습 모듈(2)로 전달할 수도 있다. 이 경우, 상기 제2 캡(4)은 상기 가습 모듈(2)에서 건조 기체를 가습한 이후의 습윤 기체를 외부로 배출할 수 있다.
상기 가습 모듈(2)은 미드-케이스(Mid-case)(21), 및 적어도 하나의 카트리지(Cartridge)(22)를 포함한다.
상기 미드-케이스(21)는 상기 카트리지(22)가 결합된 것이다. 상기 카트리지(22)는 상기 미드-케이스(21)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 미드-케이스(21)는 양 말단들이 개방되어 있다. 이 경우, 상기 미드-케이스(21)에는 수용공(211)이 형성될 수 있다. 상기 수용공(211)은 상기 미드-케이스(21)를 제1 축 방향(X축 방향)으로 관통하도록 형성될 수 있다.
상기 미드-케이스(21)에는 제1 기체 유입구(212) 및 제1 기체 유출구(213)가 형성될 수 있다. 상기 제1 기체 유입구(212)는 상기 미드-케이스(21)의 내부로 습윤 기체 또는 건조 기체를 유입시킬 수 있다. 상기 제1 기체 유출구(213)는 상기 미드-케이스(21)의 내부로부터 습윤 기체 또는 건조 기체를 유출시킬 수 있다. 상기 제1 기체 유입구(212)와 상기 제1 기체 유출구(213)는 상기 제1 축 방향(X축 방향)을 따라 서로 이격된 위치에 배치될 수 있다.
상기 제1 기체 유입구(212)와 상기 제1 기체 유출구(213)를 통해 습윤 기체가 유동하는 경우, 습윤 기체는 상기 제1 기체 유입구(212)를 통해 상기 미드-케이스(21)의 내부를 거쳐 상기 카트리지(22)의 내부로 공급된 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 유출된 후에 상기 제2 캡(4)을 통해 상기 연료전지 스택으로 공급될 수 있다. 건조 기체를 가습한 이후의 습윤 기체는, 상기 카트리지(22)의 외부로 유출된 후에 상기 미드-케이스(21)의 내부를 거쳐 상기 제1 기체 유출구(213)를 통해 상기 미드-케이스(21)의 외부로 유출될 수 있다. 상기 제1 기체 유입구(212)는 상기 연료전지 스택에 연결되어서 습윤 기체를 공급받을 수 있다. 이 경우, 습윤 기체는 상기 연료전지 스택으로부터 배출되는 배가스(Off-gas)일 수 있다.
상기 제1 기체 유입구(212)와 상기 제1 기체 유출구(213)를 통해 건조 기체가 유동하는 경우, 건조 기체는 상기 제1 기체 유입구(212)를 통해 상기 미드-케이스(21)의 내부를 거쳐 상기 카트리지(22)의 내부로 공급된 후에 상기 카트리지(22)가 갖는 중공사막(221)들의 외표면에 접촉할 수 있다. 이 과정에서 상기 중공사막(221)들의 중공을 따라 흐르던 습윤 기체의 수분이 상기 중공사막(221)들을 투과함으로써, 상기 카트리지(22)의 내부로 유입된 건조 기체를 가습할 수 있다. 가습된 건조 기체는 상기 카트리지(22)의 외부로 유출된 후에 상기 미드-케이스(21)의 내부를 거쳐 상기 제1 기체 유출구(213)를 통해 상기 미드-케이스(21)의 외부로 유출된 후에 상기 연료전지 스택으로 공급될 수 있다. 건조 기체를 가습한 이후의 습윤 기체는, 상기 중공사막(221)들로부터 유출된 후에 상기 제2 캡(4)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 상기 제1 캡(3)은 상기 연료전지 스택에 연결되어서 습윤 기체를 공급받을 수 있다. 이 경우, 습윤 기체는 상기 연료전지 스택으로부터 배출되는 배가스(Off-gas)일 수 있다.
상기 제1 기체 유입구(212)와 상기 제1 기체 유출구(213)는 상기 미드-케이스(21)로부터 돌출될 수 있다. 상기 제1 기체 유입구(212)와 상기 제1 기체 유출구(213)는 상기 미드-케이스(21)에서 서로 동일한 방향으로 돌출될 수 있다. 상기 제1 기체 유입구(212)와 상기 제1 기체 유출구(213)는 상기 미드-케이스(21)에서 서로 상이한 방향으로 돌출될 수도 있다. 상기 제1 기체 유입구(212), 상기 제1 기체 유출구(213), 및 상기 미드-케이스(21)는 일체로 형성될 수도 있다.
상기 카트리지(22)는 상기 미드-케이스(21) 내에 배치되며, 복수의 중공사막(221)들을 포함한다. 상기 중공사막(221)들은 상기 카트리지(22)에 결합되어서 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 이너 케이스(Inner case)(222)를 포함할 수 있다.
상기 이너 케이스(222)는 말단에 개구(Opening)를 가지며, 상기 중공사막(221)들이 들어있는 것이다. 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 일단을 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(210)와 상기 중공사막(221)들의 일단을 고정할 수 있다.
상기 카트리지(22)는 제2 포팅층(224)을 포함할 수 있다. 상기 제2 포팅층(224)은 상기 중공사막(221)들의 타단을 고정하는 것이다. 이 경우, 상기 제2 포팅층(224)은 상기 중공사막(221)들의 중공을 막지 않도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 건조 기체 또는 습윤 기체는 상기 제2 포팅층(224)과 상기 제1 포팅층(223)에 방해됨에 없이 상기 중공사막(221)들의 중공으로 공급될 수 있고, 상기 제2 포팅층(224)과 상기 제1 포팅층(223)에 방해됨에 없이 상기 중공사막(221)들의 중공으로부터 유출될 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(210)와 상기 중공사막(221)들의 타측을 고정할 수 있다.
상기 카트리지(22)는 제2 기체 유입구(225), 및 제2 기체 유출구(226)를 포함할 수 있다.
상기 제2 기체 유입구(225)는 상기 이너 케이스(222)에 형성된 것이다. 상기 제2 기체 유입구(225)는 상기 이너 케이스(222)의 일측에 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 이너 케이스(222)의 일측은 상면(上面)에 해당할 수 있다. 상기 제2 기체 유입구(225)는 상기 이너 케이스(222)의 내부로 습윤 기체 또는 건조 기체를 유입시킬 수 있다. 상기 제2 기체 유입구(225)는 상기 이너 케이스(222)를 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제2 기체 유입구(225)는 상기 이너 케이스(222)를 관통하는 하나의 관통공으로 구현될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 기체 유입구(225)는 상기 이너 케이스(222)를 관통하는 복수개의 관통공으로 구현될 수도 있다. 이 경우, 상기 제2 기체 유입구(225)는 상기 이너 케이스(222)의 서로 다른 부분을 관통하도록 형성된 복수개의 유입 윈도우(225a)를 포함할 수 있다. 상기 유입 윈도우(225a)들은 상기 제1 축 방향(X축 방향)과 제2 축 방향(Y축 방향) 각각을 따라 서로 이격되어서 행렬 형태를 이루도록 배치될 수 있다. 상기 제2 축 방향(Y축 방향)은 상기 제1 축 방향(X축 방향)에 대해 수직한 축 방향이다.
상기 제2 기체 유출구(226)는 상기 이너 케이스(222)에 형성된 것이다. 상기 제2 기체 유출구(226)는 상기 이너 케이스(222)의 일측에 형성될 수 있다. 상기 제2 기체 유출구(226)는 상기 이너 케이스(222)의 내부로부터 습윤 기체 또는 건조 기체를 유출시킬 수 있다. 상기 제2 기체 유출구(226)는 상기 이너 케이스(222)를 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제2 기체 유출구(226)는 상기 이너 케이스(222)를 관통하는 하나의 관통공으로 구현될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 기체 유출구(226)는 상기 이너 케이스(222)를 관통하는 복수개의 관통공으로 구현될 수도 있다. 이 경우, 상기 제2 기체 유출구(226)는 상기 이너 케이스(222)의 서로 다른 부분을 관통하도록 형성된 복수개의 유출 윈도우(226a)를 포함할 수 있다. 상기 유출 윈도우(226a)들은 상기 제1 축 방향(X축 방향)과 상기 제2 축 방향(Y축 방향) 각각을 따라 서로 이격되어서 행렬 형태를 이루도록 배치될 수 있다. 상기 제2 기체 유출구(226)와 상기 제2 기체 유입구(225)는 상기 제1 축 방향(X축 방향)을 따라 서로 이격된 위치에 배치될 수 있다.
상기 제2 기체 유출구(226)와 상기 제2 기체 유입구(225)를 통해 습윤 기체가 유동하는 경우, 습윤 기체는 상기 제1 기체 유입구(212)를 통해 상기 미드-케이스(21)의 내면과 상기 이너 케이스(222)의 외면 사이로 공급되고, 상기 제2 기체 유입구(225)를 통해 상기 이너 케이스(222)의 내부로 공급되어서 상기 중공사막(221)들의 외표면에 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 유출된 후에 상기 제2 캡(4)을 통해 상기 연료전지 스택으로 공급될 수 있다. 건조 기체를 가습한 이후의 습윤 기체는, 상기 제2 기체 유출구(226)를 통해 상기 이너 케이스(222)의 외면과 상기 미드-케이스(21)의 내면 사이로 유출되고, 상기 제1 기체 유출구(213)를 통해 상기 미드-케이스(21)의 외부로 유출될 수 있다.
상기 제2 기체 유출구(226)와 상기 제2 기체 유입구(225)를 통해 건조 기체가 유동하는 경우, 건조 기체는 상기 제1 기체 유입구(212)를 통해 상기 미드-케이스(21)의 내면과 상기 이너 케이스(222)의 외면 사이로 공급되고, 상기 제2 기체 유입구(225)를 통해 상기 이너 케이스(222)의 내부로 공급되어서 상기 중공사막(221)들의 외표면에 접촉할 수 있다. 이 과정에서 상기 중공사막(221)들의 중공을 따라 흐르던 습윤 기체의 수분이 상기 중공사막(221)들을 투과함으로써, 상기 이너 케이스(222)의 내부로 유입된 건조 기체를 가습할 수 있다. 가습된 건조 기체는, 상기 제2 기체 유출구(226)를 통해 상기 이너 케이스(222)의 외면과 상기 미드-케이스(21)의 내면 사이로 유출되고, 상기 제1 기체 유출구(213)를 통해 상기 미드-케이스(21)의 외부로 유출된 후에 상기 연료전지 스택으로 공급될 수 있다. 건조 기체를 가습한 이후의 습윤 기체는, 상기 중공사막(221)들로부터 유출된 후에 상기 제2 캡(4)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 상기 제1 캡(3)은 상기 가습 모듈(2)의 일단에 결합된 것이다. 상기 제1 캡(3)은 외부로부터 공급되는 건조 기체 또는 습윤 기체를 상기 가습 모듈(2)로 전달할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 상기 제2 캡(4)은 상기 가습 모듈(2)의 타단에 결합된 것이다. 상기 제2 캡(4)은 상기 가습 모듈(2)로부터 전달된 건조 기체 또는 습윤 기체를 외부로 유출시킬 수 있다. 상기 가습 모듈(2)로부터 가습된 건조 기체가 전달된 경우, 상기 제2 캡(4)은 가습된 건조 기체를 상기 연료전지 스택으로 전달할 수도 있다.
도 2 내지 도 7을 참고하면, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 캐스팅(Casting) 공정 없이 기계적 조립을 통해 상기 미드-케이스(21)와 상기 카트리지(22) 사이를 밀폐시키도록 구현될 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 제1 패킹부재(23)를 포함할 수 있다.
상기 제1 패킹부재(23)는 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈(2)의 일단에 기밀하게 결합(Air tightly coupled)될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 패킹부재(23)는 상기 제1 캡(3)이 상기 중공사막(221)들과만 유체 연통하도록 할 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. 이 경우, 상기 제1 패킹부재(23)는 제1 외부공간(OS1)과 제1 내부공간(IS1)이 유체 연통되지 않도록 밀폐할 수 있다. 상기 제1 외부공간(OS1)은 상기 카트리지(22)와 상기 제1 캡(3) 사이에 위치한 것이다. 상기 중공사막(221)들의 내부로 유입되는 건조 기체 또는 상기 중공사막(221)들의 내부로부터 유출된 건조 기체가 상기 제1 외부공간(OS1)에서 유동할 수 있다. 상기 중공사막(221)들의 내부로 유입되는 습윤 기체 또는 상기 중공사막(221)들의 내부로부터 유출된 습윤 기체가 상기 제1 외부공간(OS1)에서 유동할 수도 있다. 상기 제1 내부공간(IS1)은 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이에 위치한 것이다. 상기 제1 기체 유입구(212)로 유입된 습윤 기체 또는 상기 제2 기체 유출구(226)로부터 유출된 습윤 기체가 상기 제1 내부공간(IS1)에서 유동할 수 있다. 상기 제1 기체 유입구(212)로 유입된 건조 기체 또는 상기 제2 기체 유출구(226)로부터 유출된 건조 기체가 상기 제1 내부공간(IS1)에서 유동할 수도 있다. 상기 제1 패킹부재(23)는 탄성변형(Elastic Deformation)이 가능한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 패킹부재(23)는 고무류로 형성될 수 있다. 상기 제1 패킹부재(23)는 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이를 밀폐하도록 고리 형태로 형성될 수 있다.
상기 제1 패킹부재(23)를 포함하는 경우, 상기 카트리지(22)는 제1 서브-케이스(227)를 포함할 수 있다.
상기 제1 서브-케이스(227)는 상기 이너 케이스(222)의 일단과 상기 제1 포팅층(223)에 접하도록 배치된 것이다. 상기 제1 서브-케이스(227)는 상기 제1 포팅층(223)에 결합될 수 있다. 상기 제1 서브-케이스(227)는 상기 제1 포팅층(223)의 둘레를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 포팅층(223)은 상기 제1 서브-케이스(227)의 내측에 배치될 수 있다. 상기 제1 서브-케이스(227)는 고리 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1 서브-케이스(227)는 상기 제1 패킹부재(23)에 비해 더 큰 강도를 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 서브-케이스(227)는 금속, 플라스틱 등으로 형성될 수 있다. 상기 제1 서브-케이스(227)는 제1 삽입홈(2271)을 포함할 수 있다. 상기 제1 삽입홈(2271)은 상기 제1 캡(3) 쪽으로 향하는 상기 제1 서브-케이스(227)의 일면에 형성될 수 있다. 상기 제1 삽입홈(2271)은 상기 제1 서브-케이스(227)를 따라 고리 형태로 형성될 수 있다.
상기 제1 패킹부재(23)는 제1 패킹본체(231), 및 제1 돌출부재(232)를 포함할 수 있다.
상기 제1 패킹본체(231)는 상기 미드-케이스(21)와 상기 이너 케이스(222)의 사이를 막는 것이다. 상기 제1 패킹본체(231)는 상기 제1 외부공간(OS1)과 상기 제1 내부공간(IS1)이 유체 연통되지 않도록 막을 수 있다. 상기 제1 패킹본체(231)에 의해, 상기 미드-케이스(21)와 상기 이너 케이스(222)의 사이를 통해 습윤 기체와 건조 기체가 서로 혼합되는 것이 방지될 수 있다.
상기 제1 돌출부재(232)는 상기 제1 패킹본체(231)로부터 돌출된 것이다. 상기 제1 돌출부재(232)는 제1 삽입방향(ID1 화살표 방향)으로 상기 제1 패킹본체(231)로부터 돌출될 수 있다. 상기 제1 삽입방향(ID1 화살표 방향)은 상기 제1 캡(3)에서 상기 카트리지(22)를 향하는 방향이다. 상기 제1 패킹부재(23)가 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈(2)의 일단에 기밀하게 결합되면, 상기 제1 돌출부재(232)는 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1 패킹부재(23)가 상기 제1 서브-케이스(227)에 삽입되어 구현된 밀폐구조를 통해 상기 제1 패킹부재(23)와 상기 카트리지(22) 사이를 견고하게 밀폐할 수 있도록 구현된다. 또한, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)에 따르면, 습윤 기체와 건조 기체는 상기 제1 돌출부재(232)와 상기 제1 서브-케이스(227)의 내면 사이를 통과하여야만 상기 제1 내부공간(IS1)과 상기 제1 외부공간(OS1) 간에 유동하여 누설될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1 패킹부재(23)가 상기 제1 서브-케이스(227)에 삽입되어 구현된 밀폐구조를 통해 건조 기체와 습윤 기체가 누설되기 위해 유동하여야 하는 거리를 늘릴 수 있으므로, 건조 기체와 습윤 기체의 누설을 방지하는 방지력을 강화할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1 패킹부재(23)가 상기 제1 서브-케이스(227)에 삽입되어 구현된 밀폐구조를 통해 건조 기체와 습윤 기체 모두에 대한 누설을 방지할 수 있다. 이러한 양방향성 구조로 인해, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 건조기체에서 습윤기체 방향 및 습윤기체에서 건조기체 방향으로의 이중방향 실링을 구현할 수 있다. 한편, 상기 제1 돌출부재(232)는 원통 형태, 직방체 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
상기 제1 돌출부재(232)가 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입되는 제1 삽입방향(ID1 화살표 방향)은, 상기 제1 외부공간(OS1)에 형성된 외부압력이 상기 제1 패킹본체(231)를 가압하는 방향과 동일한 방향으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 습윤 기체를 이용하여 건조 기체를 가습하는 과정에서 상기 제1 외부공간(OS1)에 형성된 외부압력을 이용하여 상기 제1 돌출부재(232)가 상기 제1 삽입홈(2271)에 더 강하게 삽입되어서 상기 제1 서브-케이스(227)에 더 강하게 밀착되도록 구현된다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 습윤 기체를 이용하여 건조 기체를 가습하는 과정에서 상기 제1 외부공간(OS1)에 형성된 외부압력을 이용하여 상기 제1 패킹부재(23)를 통한 밀폐력을 더 강화할 수 있다.
상기 제1 패킹부재(23)는 제1 패킹날개(233)를 포함할 수 있다.
상기 제1 패킹날개(233)는 상기 제1 돌출부재(232)로부터 돌출된 것이다. 상기 제1 돌출부재(232)가 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입되면, 상기 제1 패킹날개(233)는 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입되어서 상기 제1 서브-케이스(227)에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 패킹부재(23)는 상기 제1 패킹날개(233)를 이용하여 밀폐력을 구현할 수 있다.
상기 제1 패킹날개(233)는 상기 제1 돌출부재(232)에 비해 더 용이하게 탄성변형이 가능하도록 구현될 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 패킹날개(233)는 상기 제1 돌출부재(232)에 비해 더 작은 단면적을 이루며 연장되어 형성될 수 있다. 상기 제1 패킹날개(233)는 상기 제1 돌출부재(232)로부터 외측으로 돌출되면서 단면적이 점차적으로 감소하는 형태로 형성될 수도 있다.
상기 제1 패킹날개(233)와 상기 제1 돌출부재(232) 사이의 끼인각(Included Angle)(233a, 도 7에 도시됨)이 예각(Acute angle)을 이루도록, 상기 제1 패킹날개(233)는 상기 제1 돌출부재(232)에 결합된 일단으로부터 상기 제1 돌출부재(232)로부터 이격된 타단까지 경사지게 연장되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 패킹날개(233)는 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입되는 과정에서 상기 끼인각(233a)이 감소되는 방향으로 원활하게 탄성변형된 후에, 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입된 상태에서 복원력을 이용하여 상기 제1 서브-케이스(227)의 내벽에 밀착될 수 있다. 따라서, 상기 제1 패킹날개(233)는 상기 제1 삽입홈(2271)에 원활하게 삽입될 수 있을 뿐만 아니라 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입된 후에 상기 제1 서브-케이스(227)의 내벽에 밀착되어서 밀폐력을 구현할 수 있다.
한편, 상기 제1 패킹날개(233)를 이용하여 밀폐력을 구현하므로, 상기 제1 돌출부재(232)의 단면적은 상기 제1 삽입홈(2271)의 단면적에 비해 더 작게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1 돌출부재(232)가 상기 제1 삽입홈(2271)에 원활하게 삽입될 수 있을 뿐만 아니라 상기 제1 패킹날개(233) 또한 탄성변형을 통해 상기 제1 삽입홈(2271)에 원활하게 삽입될 수 있으므로, 상기 제1 패킹부재(23)의 기계적 조립에 대한 용이성을 향상시킬 수 있다. 상기 제1 돌출부재(232)의 단면적과 상기 제1 삽입홈(2271)의 단면적은 각각 상기 제1 삽입방향(ID1 화살표 방향)에 대해 수직한 축 방향을 기준으로 하는 것이다.
상기 제1 패킹부재(23)는 제2 패킹날개(234)를 포함할 수 있다.
상기 제2 패킹날개(234)는 상기 제1 돌출부재(232)로부터 돌출된 것이다. 상기 제1 돌출부재(232)가 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입되면, 상기 제2 패킹날개(234)는 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입되어서 상기 제1 서브-케이스(227)에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 패킹부재(23)는 상기 제2 패킹날개(234)를 이용하여 밀폐력을 구현할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 패킹날개(234)와 상기 제1 패킹날개(233)는 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입되어서 서로 이격된 위치에서 상기 제1 서브-케이스(227)에 밀착될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제2 패킹날개(234)와 상기 제1 패킹날개(233)를 이용하여 서로 다른 위치에서 밀폐력을 구현할 수 있으므로, 밀폐력을 더 강화할 수 있다.
상기 제2 패킹날개(234)는 상기 제1 돌출부재(232)에 비해 더 용이하게 탄성변형이 가능하도록 구현될 수 있다. 이를 위해, 상기 제2 패킹날개(234)는 상기 제1 돌출부재(232)에 비해 더 작은 단면적을 이루며 연장되어 형성될 수 있다. 상기 제2 패킹날개(234)는 상기 제1 돌출부재(232)로부터 외측으로 돌출되면서 단면적이 점차적으로 감소하는 형태로 형성될 수도 있다.
상기 제2 패킹날개(234)와 상기 제1 돌출부재(232) 사이의 끼인각(234a, 도 7에 도시됨)이 예각(Acute angle)을 이루도록, 상기 제2 패킹날개(234)는 상기 제1 돌출부재(232)에 결합된 일단으로부터 상기 제1 돌출부재(232)로부터 이격된 타단까지 경사지게 연장되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 패킹날개(234)는 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입되는 과정에서 상기 끼인각(234a)이 감소되는 방향으로 원활하게 탄성변형된 후에, 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입된 상태에서 복원력을 이용하여 상기 제1 서브-케이스(227)의 내벽에 밀착될 수 있다. 따라서, 상기 제2 패킹날개(234)는 상기 제1 삽입홈(2271)에 원활하게 삽입될 수 있을 뿐만 아니라 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입된 후에 상기 제1 서브-케이스(227)의 내벽에 밀착되어서 밀폐력을 구현할 수 있다.
상기 제2 패킹날개(234)는 상기 제1 패킹날개(233)로부터 제1 분리방향(SD1 화살표 방향)으로 이격된 위치에서 상기 제1 돌출부재(232)로부터 돌출될 수 있다. 상기 제1 분리방향(SD1 화살표 방향)과 상기 제1 삽입방향(ID1 화살표 방향)은 동일한 축 방향 상에서 서로 반대되는 방향이다. 이 경우, 상기 제1 패킹날개(233)는 상기 제1 삽입방향(ID1 화살표 방향)으로 상기 제2 패킹날개(234)로부터 이격될 수 있다.
상기 제2 패킹날개(234)가 상기 제1 돌출부재(232)로부터 돌출된 길이는 상기 제1 패킹날개(233)가 상기 제1 돌출부재(232)로부터 돌출된 길이에 비해 더 길게 구현될 수 있다. 즉, 상기 제2 패킹날개(234)는 상기 제1 패킹날개(233)에 비해 더 긴 길이로 상기 제1 돌출부재(232)로부터 돌출될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 패킹날개(234)는 상기 제1 패킹날개(233)에 비해 상기 제1 서브-케이스(227)의 내벽에 더 강하게 밀착될 수 있으므로, 상기 제1 패킹날개(233)에 비해 더 강한 밀폐력을 구현할 수 있다. 한편, 상기 제1 패킹날개(233)가 상기 제1 돌출부재(232)로부터 돌출된 길이는 상기 제2 패킹날개(234)가 상기 제1 돌출부재(232)로부터 돌출된 길이에 비해 더 짧게 구현될 수 있다. 즉, 상기 제1 패킹날개(233)는 상기 제2 패킹날개(234)에 비해 더 짧은 길이로 상기 제1 돌출부재(232)로부터 돌출될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 패킹날개(233)는 상기 제2 패킹날개(234)에 비해 상기 제1 삽입홈(2271)에 더 원활하게 삽입될 수 있으므로, 상기 제2 패킹날개(234)에 비해 기계적 조립성을 더 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 패킹부재(23)는 기계적 조립성이 더 강화된 제1 패킹날개(233)와 밀폐력이 더 강화된 제2 패킹날개(234)를 조합한 구조로 구현됨으로써, 상기 가습 모듈(2)의 일단에 대한 기계적 조립의 용이성을 향상시킬 수 있으면서도 상기 가습 모듈(2)의 일단에 대한 밀폐력을 강화할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 패킹날개(233)가 상기 제2 패킹날개(234)로부터 상기 제1 삽입방향(ID1 화살표 방향) 쪽으로 이격되므로, 상기 제1 패킹부재(23)가 기계적 조립될 때 상기 제2 패킹날개(234) 보다 상기 제1 패킹날개(233)가 먼저 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입된다. 따라서, 상기 제1 패킹부재(23)는 상기 가습 모듈(2)의 일단에 대한 기계적 조립의 용이성을 더 향상시킬 수 있다.
상기 제1 패킹부재(23)는 제1 보강부재(235)를 포함할 수 있다.
상기 제1 보강부재(235)는 상기 제1 패킹본체(231)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 제1 보강부재(235)는 상기 제1 패킹본체(231)에 비해 더 큰 강도를 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 보강부재(235)는 상기 제1 외부공간(OS1)에 형성된 외부압력으로 인해 상기 제1 패킹본체(231)가 과다하게 변형되는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 보강부재(235)는 금속, 플라스틱 등으로 형성될 수 있다. 상기 제1 보강부재(235)는 인서트 성형을 통해 상기 제1 패킹본체(231)의 내부에 배치되도록 구현될 수 있다. 상기 제1 보강부재(235)는 고리 형태로 형성될 수 있다.
상기 제1 패킹부재(23)는 제1 보강돌기(236)를 포함할 수 있다.
상기 제1 보강돌기(236)는 상기 제1 보강부재(235)로부터 돌출된 것이다. 상기 제1 보강돌기(236)는 상기 제1 보강부재(235)로부터 상기 제1 돌출부재(232) 쪽으로 돌출되어서 상기 제1 돌출부재(232)의 내부에 위치할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 보강돌기(236)는 상기 제1 돌출부재(232)가 상기 제1 삽입홈(2271)에 삽입되는 과정에서 작용하는 가압력, 상기 제1 외부공간(OS1)에 형성된 외부압력 등으로 인해 상기 제1 돌출부재(232)가 과다하게 변형되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제1 보강돌기(236)는 상기 제1 돌출부재(232)에 비해 더 큰 강도를 갖도록 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 보강돌기(236)는 금속, 플라스틱 등으로 형성될 수 있다. 상기 제1 보강돌기(236)는 인서트 성형을 통해 상기 제1 돌출부재(232)의 내부에 배치되도록 구현될 수 있다. 상기 제1 보강돌기(236)는 고리 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1 보강돌기(236)와 상기 제1 보강부재(235)는 일체로 형성될 수도 있다.
상기 제1 패킹부재(23)는 제1 걸림부재(237)를 포함할 수 있다.
상기 제1 걸림부재(237)는 상기 제1 패킹본체(231)로부터 돌출된 것이다. 상기 제1 걸림부재(237)는 상기 제1 패킹본체(231)로부터 상기 제1 삽입방향(ID1 화살표 방향)으로 돌출될 수 있다. 상기 제1 걸림부재(237)는 상기 제1 패킹본체(231)를 사이에 두고 상기 제1 돌출부재(232)의 반대편에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 패킹본체(231)는 상기 제1 걸림부재(237)와 상기 제1 돌출부재(232)의 사이에 위치할 수 있다. 상기 제1 패킹부재(23)가 상기 제1 걸림부재(237)를 포함하는 경우, 상기 미드-케이스(21)는 제1 걸림홈(214, 도 6에 도시됨)을 포함할 수 있다. 상기 제1 걸림홈(214)은 상기 카트리지(22)를 둘러싸는 상기 미드-케이스(21)의 외벽에 형성될 수 있다. 상기 제1 패킹부재(23)가 상기 가습 모듈(2)의 일단에 기계적 조립을 통해 결합되면, 상기 제1 걸림부재(237)는 상기 제1 걸림홈(214)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 외부공간(OS1)의 압력이 상기 제1 삽입방향(ID1 화살표 방향) 쪽으로 작용하는 경우, 상기 제1 패킹부재(23)는 상기 제1 걸림부재(237)에 의한 걸림 구조를 이용하여 상기 미드-케이스(21)에 지지됨으로써 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21)의 사이를 막은 상태로 견고하게 유지될 수 있다. 상기 제1 걸림부재(237)와 상기 제1 걸림홈(214)은 각각 고리 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1 걸림부재(237)와 상기 제1 패킹본체(231)는 일체로 형성될 수도 있다.
상기 제1 패킹부재(23)는 제1 지지홈(238)을 포함할 수 있다.
상기 제1 지지홈(238)은 상기 제1 걸림부재(237)에 형성된 것이다. 상기 미드-케이스(21)에 접촉된 제1 걸림부재(237)의 일면에 상기 제1 지지홈(238)이 형성될 수 있다. 상기 제1 패킹부재(23)가 상기 제1 지지홈(238)을 포함하는 경우, 상기 미드-케이스(21)는 제1 지지부재(215)를 포함할 수 있다. 상기 제1 패킹부재(23)가 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈(2)의 일단에 결합되면, 상기 제1 지지부재(215)는 상기 제1 지지홈(238)에 삽입되어서 상기 제1 걸림부재(237)를 지지할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 외부공간(OS1)의 압력이 상기 제1 삽입방향(ID1 화살표 방향) 쪽으로 작용하더라도, 상기 제1 패킹부재(23)는 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21)의 사이를 막은 상태로 더 견고하게 유지될 수 있다. 상기 제1 지지부재(215)는 상기 제1 걸림부재(237)에 접촉된 미드-케이스(21)의 일면으로부터 돌출될 수 있다.
한편, 상기 제1 패킹부재(23)가 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈(2)의 일단에 결합된 상태에서 상기 제1 캡(3)이 상기 가습 모듈(2)의 일단에 결합되면, 상기 제1 캡(3)은 상기 제1 패킹본체(231)를 상기 미드-케이스(21) 쪽으로 가압할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 외부공간(OS1)의 압력이 상기 제1 삽입방향(ID1 화살표 방향) 쪽으로 작용하더라도, 상기 제1 패킹부재(23)는 상기 제1 캡(3)에 의한 가압력을 이용하여 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21)의 사이를 막은 상태로 더 견고하게 유지될 수 있다.
도 2 내지 도 9를 참고하면, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 제2 패킹부재(24)를 포함할 수 있다.
상기 제2 패킹부재(24)는 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈(2)의 타단에 기밀하게 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 패킹부재(24)는 상기 제2 캡(4)이 상기 중공사막(221)들과만 유체 연통하도록 할 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. 이 경우, 상기 제2 패킹부재(24)는 제2 외부공간(OS2)과 제2 내부공간(IS2)이 유체 연통되지 않도록 밀폐할 수 있다. 상기 제2 외부공간(OS2)은 상기 카트리지(22)와 상기 제2 캡(4) 사이에 위치한 것이다. 상기 제2 외부공간(OS2)에서는 건조 기체 또는 습윤 기체가 유동할 수 있다. 상기 제2 내부공간(IS2)은 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이에 위치한 것이다. 상기 제2 내부공간(IS2)에서는 습윤 기체 또는 건조 기체가 유동할 수 있다. 상기 제2 내부공간(IS2)과 상기 제1 내부공간(IS1)은 격벽(미도시)에 의해 공간적으로 분리될 수 있다. 상기 제2 패킹부재(24)는 탄성변형이 가능한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 패킹부재(24)는 고무류로 형성될 수 있다. 상기 제2 패킹부재(24)는 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21) 사이를 밀폐하도록 고리 형태로 형성될 수 있다.
상기 제2 패킹부재(24)를 포함하는 경우, 상기 카트리지(22)는 제2 서브-케이스(228)를 포함할 수 있다.
상기 제2 서브-케이스(228)는 상기 이너 케이스(222)의 타단과 상기 제2 포팅층(224)에 접하도록 배치된 것이다. 상기 제2 서브-케이스(228)는 상기 제2 포팅층(224)에 결합될 수 있다. 상기 제2 서브-케이스(228)는 상기 제2 포팅층(224)의 둘레를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 포팅층(224)은 상기 제2 서브-케이스(228)의 내측에 배치될 수 있다. 상기 제2 서브-케이스(228)는 고리 형태로 형성될 수 있다. 상기 제2 서브-케이스(228)는 상기 제2 패킹부재(24)에 비해 더 큰 강도를 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 서브-케이스(228)는 금속, 플라스틱 등으로 형성될 수 있다. 상기 제2 서브-케이스(228)는 제2 삽입홈(2281)을 포함할 수 있다. 상기 제2 삽입홈(2281)은 상기 제2 캡(4) 쪽으로 향하는 상기 제2 서브-케이스(228)의 일면에 형성될 수 있다. 상기 제2 삽입홈(2281)은 상기 제2 서브-케이스(228)를 따라 고리 형태로 형성될 수 있다.
상기 제2 패킹부재(24)는 제2 패킹본체(241), 및 제2 돌출부재(242)를 포함할 수 있다.
상기 제2 패킹본체(241)는 상기 미드-케이스(21)와 상기 이너 케이스(222)의 사이를 막는 것이다. 상기 제2 패킹본체(241)는 상기 제2 외부공간(OS2)과 상기 제2 내부공간(IS2)이 유체 연통되지 않도록 막을 수 있다. 상기 제2 패킹본체(241)에 의해, 상기 미드-케이스(21)와 상기 이너 케이스(222)의 사이를 통해 습윤 기체와 건조 기체가 서로 혼합되는 것이 방지될 수 있다.
상기 제2 돌출부재(242)는 상기 제2 패킹본체(241)로부터 돌출된 것이다. 상기 제2 돌출부재(242)는 제2 삽입방향(ID2 화살표 방향)으로 상기 제2 패킹본체(241)로부터 돌출될 수 있다. 상기 제2 삽입방향(ID2 화살표 방향)은 상기 제2 캡(4)에서 상기 카트리지(22)를 향하는 방향이다. 상기 제2 패킹부재(24)가 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈(2)의 타단에 기밀하게 결합되면, 상기 제2 돌출부재(242)는 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제2 패킹부재(24)가 상기 제2 서브-케이스(228)에 삽입되어 구현된 밀폐구조를 통해 상기 제2 패킹부재(24)와 상기 카트리지(22) 사이를 견고하게 밀폐할 수 있도록 구현된다. 또한, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)에 따르면, 습윤 기체 또는 건조 기체는 상기 제2 돌출부재(242)와 상기 제2 서브-케이스(228)의 내면 사이를 통과하여야만 상기 제2 내부공간(IS2)과 제2 외부공간(OS2) 간에 유동하여 누설될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제2 패킹부재(24)가 상기 제2 서브-케이스(228)에 삽입되어 구현된 밀폐구조를 통해 건조 기체와 습윤 기체가 누설되기 위해 유동하여야 하는 거리를 늘릴 수 있으므로, 건조 기체와 습윤 기체의 누설을 방지하는 방지력을 강화할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제2 패킹부재(24)가 상기 제2 서브-케이스(228)에 삽입되어 구현된 밀폐구조를 통해 건조 기체와 습윤 기체 모두에 대한 누설을 방지할 수 있다. 이러한 양방향성 구조로 인해, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 건조기체에서 습윤기체 방향 및 습윤기체에서 건조기체 방향으로의 이중방향 실링을 구현할 수 있다. 한편, 상기 제2 돌출부재(242)는 원통 형태, 직방체 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
상기 제2 돌출부재(242)가 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입되는 제2 삽입방향(ID2 화살표 방향)은, 상기 제2 외부공간(OS2)에 형성된 외부압력이 상기 제2 패킹본체(241)를 가압하는 방향과 동일한 방향으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 습윤 기체를 이용하여 건조 기체를 가습하는 과정에서 상기 제2 외부공간(OS2)에 형성된 외부압력을 이용하여 상기 제2 돌출부재(242)가 상기 제2 삽입홈(2281)에 더 강하게 삽입되어서 상기 제2 서브-케이스(228)에 더 강하게 밀착되도록 구현된다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 습윤 기체를 이용하여 건조 기체를 가습하는 과정에서 상기 제2 외부공간(OS2)에 형성된 외부압력을 이용하여 상기 제2 패킹부재(24)를 통한 밀폐력을 더 강화할 수 있다.
상기 제2 패킹부재(24)는 제3 패킹날개(243)를 포함할 수 있다.
상기 제3 패킹날개(243)는 상기 제2 돌출부재(242)로부터 돌출된 것이다. 상기 제2 돌출부재(242)가 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입되면, 상기 제3 패킹날개(243)는 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입되어서 상기 제2 서브-케이스(228)에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 패킹부재(24)는 상기 제3 패킹날개(243)를 이용하여 밀폐력을 구현할 수 있다.
상기 제3 패킹날개(243)는 상기 제2 돌출부재(242)에 비해 더 용이하게 탄성변형이 가능하도록 구현될 수 있다. 이를 위해, 상기 제3 패킹날개(243)는 상기 제2 돌출부재(242)에 비해 더 작은 단면적을 이루며 연장되어 형성될 수 있다. 상기 제3 패킹날개(243)는 상기 제2 돌출부재(242)로부터 외측으로 돌출되면서 단면적이 점차적으로 감소하는 형태로 형성될 수도 있다.
상기 제3 패킹날개(243)와 상기 제2 돌출부재(242) 사이의 끼인각(243a, 도 9에 도시됨)이 예각(Acute angle)을 이루도록, 상기 제3 패킹날개(243)는 상기 제2 돌출부재(242)에 결합된 일단으로부터 상기 제2 돌출부재(242)로부터 이격된 타단까지 경사지게 연장되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 패킹날개(243)는 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입되는 과정에서 상기 끼인각(243a)이 감소되는 방향으로 원활하게 탄성변형된 후에, 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입된 상태에서 복원력을 이용하여 상기 제2 서브-케이스(228)의 내벽에 밀착될 수 있다. 따라서, 상기 제3 패킹날개(243)는 상기 제2 삽입홈(2281)에 원활하게 삽입될 수 있을 뿐만 아니라 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입된 후에 상기 제2 서브-케이스(228)의 내벽에 밀착되어서 밀폐력을 구현할 수 있다.
한편, 상기 제3 패킹날개(243)를 이용하여 밀폐력을 구현하므로, 상기 제2 돌출부재(242)의 단면적은 상기 제2 삽입홈(2281)의 단면적에 비해 더 작게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제2 돌출부재(242)가 상기 제2 삽입홈(2281)에 원활하게 삽입될 수 있을 뿐만 아니라 상기 제3 패킹날개(243) 또한 탄성변형을 통해 상기 제2 삽입홈(2281)에 원활하게 삽입될 수 있으므로, 상기 제2 패킹부재(24)의 기계적 조립에 대한 용이성을 향상시킬 수 있다. 상기 제2 돌출부재(242)의 단면적과 상기 제2 삽입홈(2281)의 단면적은 각각 상기 제2 삽입방향(ID2 화살표 방향)에 대해 수직한 축 방향을 기준으로 하는 것이다.
상기 제2 패킹부재(24)는 제4 패킹날개(244)를 포함할 수 있다.
상기 제4 패킹날개(244)는 상기 제2 돌출부재(242)로부터 돌출된 것이다. 상기 제2 돌출부재(242)가 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입되면, 상기 제4 패킹날개(244)는 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입되어서 상기 제2 서브-케이스(228)에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 패킹부재(24)는 상기 제4 패킹날개(244)를 이용하여 밀폐력을 구현할 수 있다. 이 경우, 상기 제4 패킹날개(244)와 상기 제3 패킹날개(243)는 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입되어서 서로 이격된 위치에서 상기 제2 서브-케이스(228)에 밀착될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제4 패킹날개(244)와 상기 제3 패킹날개(243)를 이용하여 서로 다른 위치에서 밀폐력을 구현할 수 있으므로, 밀폐력을 더 강화할 수 있다.
상기 제4 패킹날개(244)는 상기 제2 돌출부재(242)에 비해 더 용이하게 탄성변형이 가능하도록 구현될 수 있다. 이를 위해, 상기 제4 패킹날개(244)는 상기 제2 돌출부재(242)에 비해 더 작은 단면적을 이루며 연장되어 형성될 수 있다. 상기 제4 패킹날개(244)는 상기 제2 돌출부재(242)로부터 외측으로 돌출되면서 단면적이 점차적으로 감소하는 형태로 형성될 수도 있다.
상기 제4 패킹날개(244)와 상기 제2 돌출부재(242) 사이의 끼인각(244a, 도 9에 도시됨)이 예각(Acute angle)을 이루도록, 상기 제4 패킹날개(244)는 상기 제2 돌출부재(242)에 결합된 일단으로부터 상기 제2 돌출부재(242)로부터 이격된 타단까지 경사지게 연장되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제4 패킹날개(244)는 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입되는 과정에서 상기 끼인각(244a)이 감소되는 방향으로 원활하게 탄성변형된 후에, 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입된 상태에서 복원력을 이용하여 상기 제2 서브-케이스(228)의 내벽에 밀착될 수 있다. 따라서, 상기 제4 패킹날개(244)는 상기 제2 삽입홈(2281)에 원활하게 삽입될 수 있을 뿐만 아니라 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입된 후에 상기 제2 서브-케이스(228)의 내벽에 밀착되어서 밀폐력을 구현할 수 있다.
상기 제4 패킹날개(244)는 상기 제3 패킹날개(243)로부터 제2 분리방향(SD2 화살표 방향)으로 이격된 위치에서 상기 제2 돌출부재(242)로부터 돌출될 수 있다. 상기 제2 분리방향(SD2 화살표 방향)과 상기 제2 삽입방향(ID2 화살표 방향)은 동일한 축 방향 상에서 서로 반대되는 방향이다. 이 경우, 상기 제3 패킹날개(243)는 상기 제2 삽입방향(ID2 화살표 방향)으로 상기 제4 패킹날개(244)로부터 이격될 수 있다.
상기 제4 패킹날개(244)가 상기 제2 돌출부재(242)로부터 돌출된 길이는 상기 제3 패킹날개(243)가 상기 제2 돌출부재(242)로부터 돌출된 길이에 비해 더 길게 구현될 수 있다. 즉, 상기 제4 패킹날개(244)는 상기 제3 패킹날개(243)에 비해 더 긴 길이로 상기 제2 돌출부재(242)로부터 돌출될 수 있다. 이에 따라, 상기 제4 패킹날개(244)는 상기 제3 패킹날개(243)에 비해 상기 제2 서브-케이스(228)의 내벽에 더 강하게 밀착될 수 있으므로, 상기 제3 패킹날개(243)에 비해 더 강한 밀폐력을 구현할 수 있다. 한편, 상기 제3 패킹날개(243)가 상기 제2 돌출부재(242)로부터 돌출된 길이는 상기 제4 패킹날개(244)가 상기 제2 돌출부재(242)로부터 돌출된 길이에 비해 더 짧게 구현될 수 있다. 즉, 상기 제3 패킹날개(243)는 상기 제4 패킹날개(244)에 비해 더 짧은 길이로 상기 제2 돌출부재(242)로부터 돌출될 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 패킹날개(243)는 상기 제4 패킹날개(244)에 비해 상기 제2 삽입홈(2281)에 더 원활하게 삽입될 수 있으므로, 상기 제4 패킹날개(244)에 비해 기계적 조립성을 더 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 제2 패킹부재(24)는 기계적 조립성이 더 강화된 제3 패킹날개(243)와 밀폐력이 더 강화된 제4 패킹날개(244)를 조합한 구조로 구현됨으로써, 상기 가습 모듈(2)의 타단에 대한 기계적 조립의 용이성을 향상시킬 수 있으면서도 상기 가습 모듈(2)의 타단에 대한 밀폐력을 강화할 수 있다. 이 경우, 상기 제3 패킹날개(243)가 상기 제4 패킹날개(244)로부터 상기 제2 삽입방향(ID2 화살표 방향) 쪽으로 이격되므로, 상기 제2 패킹부재(24)가 기계적 조립될 때 상기 제4 패킹날개(244) 보다 상기 제3 패킹날개(243)가 먼저 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입된다. 따라서, 상기 제2 패킹부재(24)는 상기 가습 모듈(2)의 타단에 대한 기계적 조립의 용이성을 더 향상시킬 수 있다.
상기 제2 패킹부재(24)는 제2 보강부재(245)를 포함할 수 있다.
상기 제2 보강부재(245)는 상기 제2 패킹본체(241)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 제2 보강부재(245)는 상기 제2 패킹본체(241)에 비해 더 큰 강도를 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 보강부재(245)는 상기 제2 외부공간(OS2)에 형성된 외부압력으로 인해 상기 제2 패킹본체(241)가 과다하게 변형되는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 보강부재(245)는 금속, 플라스틱 등으로 형성될 수 있다. 상기 제2 보강부재(245)는 인서트 성형을 통해 상기 제2 패킹본체(241)의 내부에 배치되도록 구현될 수 있다. 상기 제2 보강부재(245)는 고리 형태로 형성될 수 있다.
상기 제2 패킹부재(24)는 제2 보강돌기(246)를 포함할 수 있다.
상기 제2 보강돌기(246)는 상기 제2 보강부재(245)로부터 돌출된 것이다. 상기 제2 보강돌기(246)는 상기 제2 보강부재(245)로부터 상기 제2 돌출부재(242) 쪽으로 돌출되어서 상기 제2 돌출부재(242)의 내부에 위치할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 보강돌기(246)는 상기 제2 돌출부재(242)가 상기 제2 삽입홈(2281)에 삽입되는 과정에서 작용하는 가압력, 상기 제2 외부공간(OS2)에 형성된 외부압력 등으로 인해 상기 제2 돌출부재(242)가 과다하게 변형되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제2 보강돌기(246)는 상기 제2 돌출부재(242)에 비해 더 큰 강도를 갖도록 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 보강돌기(246)는 금속, 플라스틱 등으로 형성될 수 있다. 상기 제2 보강돌기(246)는 인서트 성형을 통해 상기 제2 돌출부재(242)의 내부에 배치되도록 구현될 수 있다. 상기 제2 보강돌기(246)는 고리 형태로 형성될 수 있다. 상기 제2 보강돌기(246)와 상기 제2 보강부재(245)는 일체로 형성될 수도 있다.
상기 제2 패킹부재(24)는 제2 걸림부재(247)를 포함할 수 있다.
상기 제2 걸림부재(247)는 상기 제2 패킹본체(241)로부터 돌출된 것이다. 상기 제2 걸림부재(247)는 상기 제2 패킹본체(241)로부터 상기 제2 삽입방향(ID2 화살표 방향)으로 돌출될 수 있다. 상기 제2 걸림부재(247)는 상기 제2 패킹본체(241)를 사이에 두고 상기 제1 돌출부재(232)의 반대편에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 패킹본체(241)는 상기 제2 걸림부재(247)와 상기 제2 돌출부재(242)의 사이에 위치할 수 있다. 상기 제2 패킹부재(24)가 상기 제2 걸림부재(247)를 포함하는 경우, 상기 미드-케이스(21)는 제2 걸림홈(216, 도 8에 도시됨)을 포함할 수 있다. 상기 제2 걸림홈(216)은 상기 카트리지(22)를 둘러싸는 상기 미드-케이스(21)의 외벽에 형성될 수 있다. 상기 제2 패킹부재(24)가 상기 가습 모듈(2)의 타단에 기계적 조립을 통해 결합되면, 상기 제2 걸림부재(247)는 상기 제2 걸림홈(216)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 외부공간(OS2)의 압력이 상기 제2 삽입방향(ID2 화살표 방향) 쪽으로 작용하는 경우, 상기 제2 패킹부재(24)는 상기 제2 걸림부재(247)에 의한 걸림 구조를 이용하여 상기 미드-케이스(21)에 지지됨으로써 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21)의 사이를 막은 상태로 견고하게 유지될 수 있다. 상기 제2 걸림부재(247)와 상기 제2 걸림홈(216)은 각각 고리 형태로 형성될 수 있다. 상기 제2 걸림부재(247)와 상기 제2 패킹본체(241)는 일체로 형성될 수도 있다.
상기 제2 패킹부재(24)는 제2 지지홈(248)을 포함할 수 있다.
상기 제2 지지홈(248)은 상기 제2 걸림부재(247)에 형성된 것이다. 상기 미드-케이스(21)에 접촉된 제2 걸림부재(247)의 일면에 상기 제2 지지홈(248)이 형성될 수 있다. 상기 제2 패킹부재(24)가 상기 제2 지지홈(248)을 포함하는 경우, 상기 미드-케이스(21)는 제2 지지부재(217)를 포함할 수 있다. 상기 제2 패킹부재(24)가 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈(2)의 타단에 결합되면, 상기 제2 지지부재(217)는 상기 제2 지지홈(248)에 삽입되어서 상기 제2 걸림부재(247)를 지지할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 외부공간(OS2)의 압력이 상기 제2 삽입방향(ID2 화살표 방향) 쪽으로 작용하더라도, 상기 제2 패킹부재(24)는 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21)의 사이를 막은 상태로 더 견고하게 유지될 수 있다. 상기 제2 지지부재(217)는 상기 제2 걸림부재(247)에 접촉된 미드-케이스(21)의 일면으로부터 돌출될 수 있다.
한편, 상기 제2 패킹부재(24)가 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈(2)의 타단에 결합된 상태에서 상기 제2 캡(4)이 상기 가습 모듈(2)의 타단에 결합되면, 상기 제2 캡(4)은 상기 제2 패킹본체(241)를 상기 미드-케이스(21) 쪽으로 가압할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 외부공간(OS2)의 압력이 상기 제2 삽입방향(ID2 화살표 방향) 쪽으로 작용하더라도, 상기 제2 패킹부재(24)는 상기 제2 캡(4)에 의한 가압력을 이용하여 상기 카트리지(22)와 상기 미드-케이스(21)의 사이를 막은 상태로 더 견고하게 유지될 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.

Claims (11)

  1. 연료전지 스택으로부터 배출된 습윤 기체를 이용하여 외부로부터 공급된 건조 기체를 가습하기 위한 가습 모듈;
    상기 가습 모듈의 일단에 결합된 제1 캡; 및
    상기 가습 모듈의 타단에 결합된 제2 캡;을 포함하는 연료전지용 가습기로,
    상기 가습 모듈은 미드-케이스, 및 상기 미드-케이스 내에 배치되며 복수의 중공사막들을 수용하는 적어도 하나의 카트리지를 포함하고,
    상기 카트리지는 상기 중공사막들이 들어있는 이너 케이스, 상기 중공사막들의 일단을 고정하는 제1 포팅층, 및 상기 이너 케이스의 일단과 상기 제1 포팅층에 접하도록 배치된 제1 서브-케이스를 포함하며,
    상기 연료전지용 가습기는 상기 제1 캡이 상기 중공사막들과만 유체 연통할 수 있도록, 기계적 조립을 통해 상기 가습 모듈의 일단에 기밀하게 결합되는(Air tightly coupled) 제1 패킹부재를 더 포함하고,
    상기 제1 서브-케이스는 상기 제1 패킹부재가 삽입되기 위한 제1 삽입홈을 포함하며,
    상기 제1 패킹부재는 상기 미드-케이스와 상기 이너 케이스의 사이를 막는 제1 패킹본체, 및 상기 제1 패킹본체로부터 돌출되어서 상기 제1 삽입홈에 삽입되는 제1 돌출부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 패킹부재는 상기 제1 돌출부재부터 돌출된 제1 패킹날개를 포함하고,
    상기 제1 패킹날개는 상기 제1 삽입홈에 삽입되어서 상기 제1 서브-케이스에 밀착되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 패킹날개는 상기 제1 돌출부재 사이와의 끼인각(Included Angle)이 예각(Acute Angle)을 이루도록 상기 제1 돌출부재에 결합된 일단으로부터 상기 제1 돌출부재로부터 이격된 타단까지 경사지게 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 패킹부재는 상기 제1 돌출부재로부터 돌출된 제2 패킹날개를 포함하고,
    상기 제2 패킹날개와 상기 제1 패킹날개는 상기 제1 삽입홈에 삽입되어서 서로 이격된 위치에서 상기 제1 서브-케이스에 밀착되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 패킹날개는 상기 제1 돌출부재가 상기 제1 삽입홈에 삽입되는 제1 삽입방향으로 상기 제2 패킹날개로부터 이격되고,
    상기 제1 패킹날개가 상기 제1 돌출부재로부터 돌출된 길이는 상기 제2 패킹날개가 상기 제1 돌출부재로부터 돌출된 길이에 비해 더 짧은 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 패킹날개는 상기 제1 돌출부재 사이와의 끼인각(Included Angle)이 예각(Acute Angle)을 이루도록 상기 제1 돌출부재에 결합된 일단으로부터 상기 제1 돌출부재로부터 이격된 타단까지 경사지게 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 패킹부재는 상기 제1 패킹본체의 내부에 위치한 제1 보강부재를 포함하고,
    상기 제1 보강부재는 상기 제1 패킹본체에 비해 더 큰 강도를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 패킹부재는 상기 제1 보강부재로부터 돌출된 제1 보강돌기를 포함하고,
    상기 제1 보강돌기는 상기 제1 보강부재로부터 상기 제1 돌출부재 쪽으로 돌출되어서 상기 제1 돌출부재의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 돌출부재는 상기 제1 캡과 상기 미드-케이스 사이의 외부공간에 형성된 외부압력이 상기 제1 패킹본체를 가압하는 방향과 동일한 방향으로 상기 제1 삽입홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 미드-케이스는 상기 제1 패킹부재가 삽입되기 위한 제1 걸림홈을 포함하고,
    상기 제1 패킹부재는 상기 제1 패킹본체로부터 돌출되어 상기 제1 걸림홈에 삽입되는 제1 걸림부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 패킹부재는 상기 제1 걸림부재에 형성된 제1 지지홈을 포함하고,
    상기 미드-케이스는 상기 제1 지지홈에 삽입되어서 상기 제1 걸림부재를 지지하는 제1 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
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