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KR102447975B1 - 연료전지용 막가습기 - Google Patents

연료전지용 막가습기 Download PDF

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KR102447975B1
KR102447975B1 KR1020210177368A KR20210177368A KR102447975B1 KR 102447975 B1 KR102447975 B1 KR 102447975B1 KR 1020210177368 A KR1020210177368 A KR 1020210177368A KR 20210177368 A KR20210177368 A KR 20210177368A KR 102447975 B1 KR102447975 B1 KR 102447975B1
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housing
cartridge
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membrane humidifier
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홍지승
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주식회사 디에스필터
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Abstract

연료전지용 막 가습기가 개시된다. 본 발명의 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기는, 습기를 내부로 흡입하는 습기 흡입구(12)와, 건조공기를 배출하는 건조공기 배출구(14)를 구비한 제1하우징(10)과; 상기 제1하우징과 대응하여 결합되며, 습기를 배출하는 습기 배출구와 건조공기를 흡입하는 건조공기 흡입구를 구비하는 제2 하우징(80);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

연료전지용 막가습기{Membrane Humidifier for Fuel Cells}
본 발명은 연료전지용 막가습기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기계적인 조립 구조를 단순하게 구성하여 유로 구조를 단순화하고 유량 분배용 카트리지 홀을 구성함으로써 중공사막의 데드 스페이스를 최소화활 수 있는 연료전지용 막가습기에 관한 것이다.
연료 전지는 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 높다는 장점이 있다.
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.
수소연료전지 전용으로 사용되는 막 가습기(Membrane Humidifier)의 구성과 기능을 도 1을 참조하면서 간략하게 설명하기로 한다.
도 1은 일반적으로 적용되고 있는 막 가습기 구조와 기능을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 외부로부터 공기(Air) 필터(1)와 에어 컴프레서(2) 및 에어 쿨러(3)를 통해 외부공기가 막 가습기(10)에 투입된다. 이 때 막 가습기(10)는 그 후단에 밸브(4, 6)를 설치하고, 밸브는 각각 스택(Stack)(7)에 연결되거나 공기를 배출하기 위한 배출기(5)를 연결하는 구성이다.
이와 같은 구성의 막 가습기(10)의 기능은 외부의 건조한 공기에 스택에서 배출되는 수분을 활용하여 수분을 공급함으로써 발전기 기능을 하는 스택의 발전 효율을 높이고, 스택 내부의 전해질 고분자 막의 건조를 방지하게 되어 내구성을 확보하는 중요한 역할을 수행한다.
그런데, 이러한 구조의 막 가습기는 그 구성이 복잡하여 부품 제작시 비용이 높아지는 문제점이 있었다.
또, 종래의 막 가습기는 유로가 분산되어 내구성을 높이는 것이 어렵다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 막 가습기는 구성 부품이 외부에 노출되어 있어서 기밀성이 떨어진다는 커다른 문제점이 있다는 것을 발견하였다.
도 2는 종래기술에 의한 중공사막 카트리지형 가습 모듈의 구성을 도시하는 구성도이다.
종래 기술에 의한 중공사막 카트리지형 가습 모듈은, 하우징과, 상기 하우징의 내부에 상기 하우징의 길이방향을 따라 삽입되는 복수의 중공사막 다발의 양단부에 끼워지는 공용 중공사막 카트리지와, 상기 하우징의 내부에 구비되어 상기 복수의 중공사막 다발을 구획하는 구획부와, 상기 복수의 공용 중공사막 카트리지와 상기 중공사막 다발을 하우징에 한꺼번에 포팅하는 포팅부를 포함하는 것으로 구성된다.
그런데, 이러한 구성의 종래의 중공사막 카트리지형 가습 모듈은 공용 카트리지를 하우징의 구획부에 삽입하여 포팅하는 방식을 사용하고 있으며, 하우징 구획부에 각각 중공사막을 조립하는 공정을 거치는 것으로 조립시간이 과다하게 많이 낭비되며 생산성을 저하하게 되는 문제점이 노출되었다.
또, 특허 공개번호 10-2016-0150414(2016년12월30일)의 기술은 중공사막 다발의 양단부를 하우징에 포팅하는 구조를 가지는 것으로, 하우징과 포팅(PU)의 열팽창계수 차이가 크게 발생하여 포팅이 이격되는 문제점이 발생하는 것을 발견하였다.
특허 공개번호 10-2016-0076618(2016년07월01일) 특허 공개번호 10-2016-0150414(2016년12월30일) 특허 공개번호 10-2019-0081736(2019년07월09일) 특허 출원번호 10-2018-0065091(2018년06월05일) 특허 출원번호 10-2018-0065092(2018년06월05일)
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 막 가습기의 외각 모듈을 단 2개의 하우징으로 구성함으로써 단순한 조립구조를 갖는 연료전지용 막 가습기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 연료전지를 구성함에 있어 유로 구조를 단순하게 설계하여 공기의 난류발생을 저감시켜 유로 구조를 단순화하하고 성능을 향상시킬 수 있는 연료전지용 막 가습기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 막 가습기 카트리지의 기밀성을 보강하고 모듈 클램핑을 조립하는 구성을 채택함으로써 정비 효율성을 강화할 수 있는 연료전지용 막 가습기를 제공함에 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기는, 습기를 내부로 흡입하는 습기 흡입구(12)와, 건조공기를 배출하는 건조공기 배출구(14)를 구비한 제1하우징(10)과; 상기 제1하우징과 대응하여 결합되며, 습기를 배출하는 습기 배출구와 건조공기를 흡입하는 건조공기 흡입구를 구비하는 제2 하우징(80); 및 상기 제1 하우징(10)과 제2 하우징(80) 내측에 위치해 있는 카트리지(40);를 구비하는 연료전지용 막 가습기로서,
상기 카트리지(40)의 내부에 습기가 흡입 또는 배출되는 유로를 상측에서 직진 후 하방으로 진행한 후 하방 출구를 향해 배출되는 제1경로, 또는 하측에서 직진 후 상방으로 진행한 후 상방 출구를 향하여 배출되는 제2경로 중 어느 하나를 선택적으로 구성함으로써 상기 제1하우징(10) 또는 상기 제2하우징(80)과 상기 카트리지(40) 사이에서 발생하는 난류를 감소시켜 중공사막에 가해지는 진동이나 외력을 저감하는 구조인 것으로 구성함으로써 달성할 수 있다.
이때, 상기 제1하우징(10)은, 그 내부에 상기 습기 흡입구(12)와 건조공기 배출구(14)에 접하는 제1 카트리지 가스킷(20)과 유로를 형성하고 필터링하는 카트리지(40)를 설치하며, 상기 카트리지(40)의 전부와 후부에는 제1포팅부(30)와 제2포팅부(50)를 설치하고, 상기 제2포팅부(50)의 후면에는 제2 카트리지 가스킷(60)을 설치하고, 상기 제2 카트리지 가스킷(60)의 후면에는 메인 카스켓(70)을 설치하며, 상기 제2하우징(80)을 체결하여 단일의 구성을 이루는 것이 바람직하다.
또, 상기 연료전지용 막 가습기는, 동일한 구조를 갖는 제1하우징 또는 제2하우징을 서로 상하로 변경시켜 체결하는 사용하는 것이 바람직하다.
삭제
또, 상기 카트리지(40)는, 그 상단에 습기 흡입구(12)를 설치하고 하단에 습기 배출구(82)를 형성하여 습기가 통과할 수 있는 복수개의 홀(hole)이 형성되며, 상기 홀은 유선 방향에 따라 홀 사이즈를 서로 다르게 형성함으로써 습기의 흐름이 균일하게 분포될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 카트리지(40)는, 폴리카보네이트(PC) 재질로 구성되고, 그 단부를 폴리우레탄(PU) 재질을 사용하여 이종 재질의 접착력을 강화하고 이를 오버 몰딩(Over Molding)하며, 상기 카트리지(40) 단부에는 1개 이상의 측면홀을 구비하고, 상기 홀을 통과하면서 오버 몰딩한 부분의 내측과 외측을 연결하는 기능을 수행하는 것이 바람직하다.
또, 상기 제1하우징(10)과 제2하우징은 클램프를 통해 체결 및 분리할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
삭제
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 막 가습기의 외각 모듈을 단 2개의 하우징으로 구성함으로써 단순한 조립구조를 갖는 연료전지용 막 가습기를 제공하는 효과를 구현할 수 있다.
또, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 연료전지를 구성함에 있어 유로 구조를 단순하게 설계하여 공기의 난류발생을 저감시켜 유로 구조를 단순화하하고 성능을 향상시킬 수 있는 연료전지용 막 가습기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 막 가습기 카트리지의 기밀성을 보강하고 모듈 클램핑을 조립하는 구성을 채택함으로써 정비 효율성을 강화할 수 있는 연료전지용 막 가습기를 제공하는 탁월한 효과를 구현할 수 있다.
도 1은 일반적으로 적용되고 있는 막 가습기 구조와 기능을 설명하기 위해 도시한 블록도,
도 2는 종래기술에 의한 중공사막 카트리지형 가습 모듈의 구성을 도시하는 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 조립된 구조를 도시하는 외부 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 내부 구조를 도시하는 분해 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 결합 구성의 예를 설명하기 위한 예시 구성도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 유로 구조를 단순화하기 위한 유로 구성을 설명하기 위해 도시한 유로 구성 설명도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 유량 분배용 카트리지 홀 구성 및 그 작용을 설명하기 위해 도시한 작용 설명도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 카트리지 포팅 구조 및 작용을 설명하기 위해 도시한 상세 구성도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 모듈을 클램핑 구조를 설명하기 위해 도시한 조립 설명도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하면서 그 구성 및 작용과 효과를 구체적으로 설명하기로 한다 .
(실시 예)
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기는, 습기를 내부로 흡입하는 습기 흡입구(12)와, 건조공기를 배출하는 건조공기 배출구(14)를 구비한 제1하우징(10)과; 상기 제1하우징과 대응하여 결합되며, 습기를 배출하는 습기 배출구와 건조공기를 흡입하는 건조공기 흡입구를 구비하는 제2 하우징(80); 및 상기 제1 하우징(10)과 제2 하우징(80) 내측에 위치해 있는 카트리지(40);를 구비하는 연료전지용 막 가습기에 있어서,
상기 카트리지(40)의 내부에 습기가 흡입 또는 배출되는 유로를 상측에서 직진 후 하방으로 진행한 후 하방 출구를 향해 배출되는 제1경로, 또는 하측에서 직진 후 상방으로 진행한 후 상방 출구를 향하여 배출되는 제2경로 중 어느 하나를 선택적으로 구성함으로써 상기 제1하우징(10) 또는 상기 제2하우징(80)과 상기 카트리지(40) 사이에서 발생하는 난류를 감소시켜 중공사막에 가해지는 진동이나 외력을 저감하는 구조인 것으로 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기(100)의 구성에 대해 도 3을 참조하면서 설명하기로 한다.
이하, 도면과 도면에 기재된 부호를 중심으로 구성과 작용 및 효과를 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 조립된 구조를 도시하는 외부 구성도이다.
부호 10은 제1하우징으로, 습기(wet flow)를 흡입하기 위한 습기 흡입구(12)와, 건조한 공기를 배출하기 위한 건조공기 배출구(14)를 외부로 돌출한 구성이다.
부호 80은 제2하우징으로, 습기를 배출하기 위한 습기배출구(82)와 건조공기를 흡입하기 위한 건조공기 흡입구(84)를 외부로 돌출시켜 형성하였다.
이때, 상기 제1하우징(10)과 제2하우징(80) 내부에는 카트리지 등을 설치하여 유로를 형성하고 필터링을 수행하도록 한다.
상기 제1하우징(10)과 제2하우징(80)은 각각 돌출된 체결부(15,85)를 형성하여 내장된 구성품들을 결합시켜 연료전지용 막 가습기(100)의 기능을 수행하게 된다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 세부 구조를 도 4 내지 도 5를 참조하면서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 내부 구조를 도시하는 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 결합 구성의 예를 설명하기 위한 예시 구성도를 각각 도시한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1하우징(10)은, 그 내부에 상기 습기 흡입구(12)와 건조공기 배출구(14)에 접하는 제1 카트리지 가스킷(20)과 유로를 형성하고 필터링하는 카트리지(40)를 설치하며, 상기 카트리지(40)의 전부와 후부에는 제1포팅부(30)와 제2포팅부(50)를 설치하고, 상기 제2포팅부(50)의 후면에는 제2 카트리지 가스킷(60)을 설치하고, 상기 제2 카트리지 가스킷(60)의 후면에는 메인 카스켓(70)을 설치하며, 상기 제2하우징(80)을 체결하여 단일의 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 제1하우징(10)은, 그 내부에 상기 습기 흡입구(12)와 건조공기 배출구(14)에 접하는 제1 카트리지 가스킷(20)과 유로를 형성하고 필터링하는 카트리지(40)를 설치한다.
상기 제1 카트리지 가스킷(20)은 건조공기 및 습기가 누출되지 않도록 밀폐성이 높고 유연성이 큰 재질로 선택할 수 있다.
상기 카트리지(40)의 전부와 후부에는 제1포팅부(30)와 제2포팅부(50)를 설치한다. 상기 제1포팅부(30)와 제2포팅부(50)는 그 전부와 후부에 제1 카트리지 가스킷(20)과 제2 카트리지 가스킷(60)을 설치한다.
또, 상기 제2 카트리지 가스킷(60)의 후면에는 메인 카스켓(70)을 설치하며, 상기 메인 카스켓(70)은 상기 제2하우징(80)의 내부에 설치되는 구성을 갖는 연료전지용 막 가습기(100)를 구성하게 된다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 큰 공간의 사용을 줄이고 상기 제1하우징(10)과 제2하우징(80)의 내부 공간에 유로를 형성하고 필터링할 수 있는 카트리지 등의 구성품을 내장할 수 있어 간편한 구성의 연료전지용 막 가습기를 구현할 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 다양한 구성 예를 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 결합 구성의 예를 설명하기 위한 예시 구성도를 도시한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연료전지용 막 가습기는, 동일한 구조를 갖는 제1하우징 또는 제2하우징을 서로 상하로 변경시켜 체결하는 사용하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 도 5의 (a)를 참조하면 제1하우징(10)을 제2하우징(80)에 직접 결합하여 카트리지를 내장하는 구성을 제시하고 있으며,
도 5의 (b)를 참조하면, 제1하우징(10)을 2개 직접 결합하되, 결합되는 하우징은 방향을 변경시켜 체결하는 구성을 나타내고 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 다양한 구성으로 막 가습기를 설치할 수 있는 구성을 제공할 수 있게 된다.
다음, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 유로 구조의 단순화가 이루어지는 공정을 도 6 내지 도 7을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 유로 구조를 단순화하기 위한 유로 구성을 설명하기 위해 도시한 유로 구성 설명도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 유량 분배용 카트리지 홀 구성 및 그 작용을 설명하기 위해 도시한 작용 설명도이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 상기 카트리지(40)가 내장된 구성을 알 수 있다. 도 6의 (b)를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 상기 카트리지(40)를 상단부와 하단부로 구성하고, 카트리지 상단부(42)와 카트리지 하단부(44)를 관통하여 유로가 진행되는 것을 알 수 있다.
또, 상기 카트리지(40)는, 그 상단에 습기 흡입구(12)를 설치하고 하단에 습기 배출구(82)를 형성하여 습기가 통과할 수 있는 복수개의 홀(hole)이 형성되며, 상기 홀은 유선 방향에 따라 홀 사이즈를 서로 다르게 형성함으로써 습기의 흐름이 균일하게 분포될 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 상기 카트리지(40)에 형성되는 복수개의 홀(hole)을 구성하고, 그 홀의 크기를 서로 다르게 함으로써 유로가 형성되고 진행되는 과정에서 습기의 흐름을 균일하게 분포할 수 있는 마찰조정구조를 구현하였다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 카트리지 포팅 구조 및 작용을 설명하기 위해 도시한 상세 구성도이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지용 막 가습기의 모듈을 클램핑 구조를 설명하기 위해 도시한 조립 설명도를 각각 나타낸다.
또한, 상기 카트리지(40)는, 폴리카보네이트(PC) 재질로 구성되고, 그 단부를 폴리우레탄(PU) 재질을 사용하여 이종 재질의 접착력을 강화하고 이를 오버 몰딩(Over Molding)하며, 상기 카트리지(40) 단부에는 1개 이상의 측면홀을 구비하고, 상기 홀을 통과하면서 오버 몰딩한 부분의 내측과 외측을 연결하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 오버 몰딩(over molding)이란, 둘 이상의 성형 플라스틱 또는 엘라스토머 부품을 하나의 완성 된 제품으로 결합하는 프로세스이다. 오버 몰딩 공정에서, 베이스 층 부분이 먼저 몰딩 된 다음, 추가의 플라스틱 층(들)이 원래 부분 위로 몰딩된다.
이와 같은 구성으로 함으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 막 가습기의 외각 모듈을 단 2개의 하우징으로 구성함으로써 단순한 조립구조를 갖는 연료전지용 막 가습기를 제공하는 효과를 구현할 수 있다.
또, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 연료전지를 구성함에 있어 유로 구조를 단순하게 설계하여 공기의 난류발생을 저감시켜 유로 구조를 단순화하하고 성능을 향상시킬 수 있는 연료전지용 막 가습기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 상기 제1하우징(10)과 제2하우징은 클램프를 통해 체결 및 분리할 수 있도록 구성하여 막 가습기 카트리지의 기밀성을 보강하고 모듈 클램핑을 조립하는 구성을 채택함으로써 정비 효율성을 강화할 수 있는 연료전지용 막 가습기를 제공하는 탁월한 효과를 구현할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명을 그 일실시예를 들어 설명하였지만 해당 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 그 기술적인 사상이 동일한 범위 내에서 다양한 수정, 변형, 및 부가가 가능할 것이며 이러한 변형 예들은 모두 본원의 권리범위에 포함되는 것으로 간주하여야 할 것이다.
10: 제1하우징
12: 습기 흡입구
14: 건조공기 배출구
20: 제1 카트리지 가스킷
30, 50: 제1포팅부, 제2포팅부
40: 카트리지
60: 제2 카트리지 가스킷
70: 메인 가스킷
80: 제2하우징
82: 습기 배출구
84: 건조공기 흡입구
100: 연료전지용 막 가습기

Claims (7)

  1. 습기를 내부로 흡입하는 습기 흡입구(12)와, 건조공기를 배출하는 건조공기 배출구(14)를 구비한 제1하우징(10)과; 상기 제1하우징과 대응하여 결합되며, 습기를 배출하는 습기 배출구와 건조공기를 흡입하는 건조공기 흡입구를 구비하는 제2 하우징(80); 및 상기 제1 하우징(10)과 제2 하우징(80) 내측에 위치해 있는 카트리지(40);를 구비하는 연료전지용 막 가습기에 있어서,
    상기 카트리지(40)의 내부에 습기가 흡입 또는 배출되는 유로를 상측에서 직진 후 하방으로 진행한 후 하방 출구를 향해 배출되는 제1경로, 또는 하측에서 직진 후 상방으로 진행한 후 상방 출구를 향하여 배출되는 제2경로 중 어느 하나를 선택적으로 구성함으로써 상기 제1하우징(10) 또는 상기 제2하우징(80)과 상기 카트리지(40) 사이에서 발생하는 난류를 감소시켜 중공사막에 가해지는 진동이나 외력을 저감하는 구조인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막 가습기(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1하우징(10)은, 그 내부에 상기 습기 흡입구(12)와 건조공기 배출구(14)에 접하는 제1 카트리지 가스킷(20)과 유로를 형성하고 필터링하는 카트리지(40)를 설치하며, 상기 카트리지(40)의 전부와 후부에는 제1포팅부(30)와 제2포팅부(50)를 설치하고, 상기 제2포팅부(50)의 후면에는 제2 카트리지 가스킷(60)을 설치하고, 상기 제2 카트리지 가스킷(60)의 후면에는 메인 카스켓(70)을 설치하며, 상기 제2하우징(80)을 체결하여 단일의 구성을 이루는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막 가습기(100).
  3. 제1항에 있어서, 상기 연료전지용 막 가습기는, 동일한 구조를 갖는 제1하우징 또는 제2하우징을 서로 상하로 변경시켜 체결하는 사용하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막 가습기(100).
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 카트리지(40)는, 그 상단에 습기 흡입구(12)를 설치하고 하단에 습기 배출구(82)를 형성하여 습기가 통과할 수 있는 복수개의 홀(hole)이 형성되며, 상기 홀은 유선 방향에 따라 홀 사이즈를 서로 다르게 형성함으로써 습기의 흐름이 균일하게 분포될 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막 가습기(100).
  6. 제1항에 있어서, 상기 카트리지(40)는, 폴리카보네이트(PC) 재질로 구성되고, 그 단부를 폴리우레탄(PU) 재질을 사용하여 이종 재질의 접착력을 강화하고 이 오버 몰딩(Over Molding)처리하며, 상기 카트리지(40) 단부에는 1개 이상의 측면홀을 구비하고, 상기 홀을 통과하면서 오버 몰딩한 부분의 내측과 외측을 연결하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막 가습기(100).
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1하우징(10)과 제2하우징은 클램프를 통해 체결 및 분리할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막 가습기(100).

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023113210A1 (ko) * 2021-12-13 2023-06-22 주식회사 디에스필터 연료전지용 막가습기
KR102576913B1 (ko) 2023-04-20 2023-09-08 김승현 연료전지용 막가습기 및 이의 제조 방법
KR20240155548A (ko) 2023-04-20 2024-10-29 김승현 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체 및 이의 제조 방법
WO2025058395A1 (ko) * 2023-09-12 2025-03-20 코오롱인더스트리 주식회사 카트리지형 연료전지용 막가습기

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130034404A (ko) * 2011-09-28 2013-04-05 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습기
KR20160076618A (ko) 2014-12-23 2016-07-01 코오롱인더스트리 주식회사 중공사막 카트리지형 가습 모듈 및 그 제조방법
KR20160150414A (ko) 2015-06-22 2016-12-30 코오롱인더스트리 주식회사 중공사막 모듈
KR20180065091A (ko) 2016-12-07 2018-06-18 박지훈 치과용 임플란트
KR20180065092A (ko) 2016-12-07 2018-06-18 엘지디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 구동 방법
KR20190081736A (ko) 2017-12-29 2019-07-09 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지 막가습기
KR20210144114A (ko) * 2020-05-21 2021-11-30 주식회사 케이퓨얼셀 가습효율이 개선된 연료전지용 막가습기

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2867913A (en) * 1956-05-24 1959-01-13 Andrew J Faucher Apparatus for drying and humidifying materials
US6653012B2 (en) * 2000-01-19 2003-11-25 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Humidifier
JP4477730B2 (ja) * 2000-01-19 2010-06-09 本田技研工業株式会社 加湿装置
US6554261B2 (en) * 2000-01-19 2003-04-29 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Humidifier
CA2337309C (en) * 2000-03-02 2010-05-11 Fisher & Paykel Limited Filter
JP3765531B2 (ja) * 2001-03-30 2006-04-12 本田技研工業株式会社 加湿モジュール
US20040265653A1 (en) * 2003-06-30 2004-12-30 Felix Buechi Method and apparatus for humidification of the membrane of a fuel cell
JP4441387B2 (ja) * 2004-11-08 2010-03-31 本田技研工業株式会社 加湿装置
US7938386B2 (en) * 2006-03-13 2011-05-10 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell air humidifier
JP4939280B2 (ja) * 2007-03-30 2012-05-23 本田技研工業株式会社 加湿装置
JP4386099B2 (ja) * 2007-06-07 2009-12-16 トヨタ自動車株式会社 加湿器及び燃料電池システム
KR101665718B1 (ko) * 2010-08-17 2016-10-12 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습기
KR101337904B1 (ko) * 2011-09-14 2013-12-09 기아자동차주식회사 연료전지용 막 가습기
JP5382154B2 (ja) * 2012-02-10 2014-01-08 ダイキン工業株式会社 換気装置
KR20140099752A (ko) * 2013-02-04 2014-08-13 코오롱인더스트리 주식회사 중공사막 및 이를 포함하는 중공사막 모듈
KR102002386B1 (ko) * 2013-04-18 2019-07-23 코오롱인더스트리 주식회사 중공사막 모듈
DE102014201248A1 (de) * 2014-01-23 2015-07-23 Volkswagen Ag Feuchtetauscher und Brennstoffzellenanordnung mit einem solchen
KR101673667B1 (ko) * 2014-07-31 2016-11-07 현대자동차주식회사 연료전지용 막 가습기의 중공사막 밀집도 분배 장치
KR101724898B1 (ko) * 2015-09-11 2017-04-07 현대자동차주식회사 연료전지용 막가습기
KR101755891B1 (ko) * 2015-11-20 2017-07-07 현대자동차주식회사 연료전지용 가습기
US12066202B2 (en) * 2017-07-25 2024-08-20 Condair Ltd. Field replaceable fluid element methods and systems for fluidic processors
KR102751268B1 (ko) * 2018-11-14 2025-01-09 현대자동차주식회사 연료전지용 가습기
DE102019217301A1 (de) * 2018-11-16 2020-06-04 Mahle International Gmbh Befeuchtungsmodul zum Befeuchten eines Fluids
WO2020138854A1 (ko) * 2018-12-28 2020-07-02 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 막가습기
US11831047B2 (en) * 2019-03-07 2023-11-28 Kolon Industries, Inc. Membrane humidifier for fuel cell, and fuel cell system comprising same
CN112072139A (zh) * 2019-05-25 2020-12-11 深圳伊腾迪新能源有限公司 膜管、膜管制备方法、及新型的燃料电池加湿器
KR20220011273A (ko) * 2020-07-21 2022-01-28 현대자동차주식회사 연료전지용 가습기
CN114730898A (zh) * 2020-09-14 2022-07-08 可隆工业株式会社 燃料电池膜加湿器和具有该燃料电池膜加湿器的燃料电池系统
KR20230009223A (ko) * 2021-07-08 2023-01-17 현대자동차주식회사 수소전기차의 가습 시스템 및 방법
KR20230018241A (ko) * 2021-07-29 2023-02-07 현대자동차주식회사 수소 오프 가스 배출 시 공기 유량 보상 제어 방법 및 장치
KR20230081084A (ko) * 2021-11-30 2023-06-07 현대자동차주식회사 오픈 캐소드 타입 연료전지 시스템 및 이를 이용한 비행장치
US20230178765A1 (en) * 2021-12-06 2023-06-08 Cummins Inc. Fuel cell stack humidification system
KR102447975B1 (ko) * 2021-12-13 2022-09-27 주식회사 디에스필터 연료전지용 막가습기
DE102021133474A1 (de) * 2021-12-16 2023-06-22 Joma-Polytec Gmbh Befeuchter
US11677084B1 (en) * 2022-05-17 2023-06-13 Shenzhen Extender Co., Ltd. Shell reinforcing structure for fuel cell humidifier

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130034404A (ko) * 2011-09-28 2013-04-05 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습기
KR20160076618A (ko) 2014-12-23 2016-07-01 코오롱인더스트리 주식회사 중공사막 카트리지형 가습 모듈 및 그 제조방법
KR20160150414A (ko) 2015-06-22 2016-12-30 코오롱인더스트리 주식회사 중공사막 모듈
KR20180065091A (ko) 2016-12-07 2018-06-18 박지훈 치과용 임플란트
KR20180065092A (ko) 2016-12-07 2018-06-18 엘지디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 구동 방법
KR20190081736A (ko) 2017-12-29 2019-07-09 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지 막가습기
KR20210144114A (ko) * 2020-05-21 2021-11-30 주식회사 케이퓨얼셀 가습효율이 개선된 연료전지용 막가습기

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023113210A1 (ko) * 2021-12-13 2023-06-22 주식회사 디에스필터 연료전지용 막가습기
US12107303B1 (en) * 2021-12-13 2024-10-01 Ds Filter Co., Ltd. Membrane humidifier for fuel cells
KR102576913B1 (ko) 2023-04-20 2023-09-08 김승현 연료전지용 막가습기 및 이의 제조 방법
KR20240155548A (ko) 2023-04-20 2024-10-29 김승현 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체 및 이의 제조 방법
WO2025058395A1 (ko) * 2023-09-12 2025-03-20 코오롱인더스트리 주식회사 카트리지형 연료전지용 막가습기

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