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KR20240155548A - Hollow fiber membrane bundle assembly for fuel cell membrane humidifier and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20240155548A
KR20240155548A KR1020230051988A KR20230051988A KR20240155548A KR 20240155548 A KR20240155548 A KR 20240155548A KR 1020230051988 A KR1020230051988 A KR 1020230051988A KR 20230051988 A KR20230051988 A KR 20230051988A KR 20240155548 A KR20240155548 A KR 20240155548A
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KR
South Korea
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hollow fiber
potting
fiber membrane
membrane bundle
holder
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Application number
KR1020230051988A
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Korean (ko)
Inventor
김승현
Original Assignee
김승현
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 김승현 filed Critical 김승현
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체는, 일 방향으로 가지런히 정렬된 다수의 중공사막 다발; 상기 중공사막 다발의 양단에 끼워져 중공사막 다발이 흐트러지지 않도록 고정하는 포팅 홀더; 및 상기 포팅 홀더와 중공사막 다발 사이에 주입 및 경화됨으로써 중공사막 다발의 양단을 기밀하게 포팅(potting)하는 포팅 수지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier according to one embodiment of the present invention is characterized by including: a plurality of hollow fiber membrane bundles neatly aligned in one direction; a potting holder fitted at both ends of the hollow fiber membrane bundles to secure the hollow fiber membrane bundles so that they do not become disordered; and a potting resin that is injected and cured between the potting holder and the hollow fiber membrane bundles to hermetically pott both ends of the hollow fiber membrane bundles.

Description

연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체 및 이의 제조 방법 {Hollow fiber membrane bundle assembly for fuel cell membrane humidifier and manufacturing method thereof}{Hollow fiber membrane bundle assembly for fuel cell membrane humidifier and manufacturing method thereof}

본 발명은 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 막가습기 내부에 카트리지를 구비하지 않고도 습공기의 유량 집중을 효과적으로 분산시켜 중공사막의 손상 방지 및 가습효율이 증대됨은 물론, 막가습기의 전체 부피 및 제조비용이 절감되고, 막가습기의 제조 과정에서 중공사막 다발에서 발생하는 정전기 문제 및 가늘고 얇은 중공사막이 쉽게 손상되는 심각한 문제 등을 해소함과 함께 정해진 형상에 맞게 중공사막 다발을 정렬하는 수작업이 매우 용이하여 막가습기의 품질 관리 및 생산성이 개선된 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier and a manufacturing method thereof, and more specifically, to a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier and a manufacturing method thereof, which effectively disperses the concentration of humid air flow rate without providing a cartridge inside the membrane humidifier, thereby preventing damage to hollow fiber membranes and increasing humidifying efficiency, and also reducing the overall volume and manufacturing cost of the membrane humidifier, and resolving serious problems such as static electricity problems occurring in hollow fiber membrane bundles and easy damage to thin hollow fiber membranes during the manufacturing process of the membrane humidifier, and improving quality control and productivity of the membrane humidifier by making manual work of aligning hollow fiber membrane bundles to a predetermined shape very easy.

일반적으로 연료 전지란 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생산하는 발전(發電)형 전지이다. 연료 전지는 건전지나 축전지 등 일반 화학전지와 달리 수소와 산소가 공급되는 한 계속 전기를 생산할 수 있고, 열손실이 없어 내연기관보다 효율이 2배가량 높다는 장점이 있다. In general, a fuel cell is a power generation cell that produces electricity by combining hydrogen and oxygen. Unlike general chemical cells such as batteries or accumulators, fuel cells can continuously produce electricity as long as hydrogen and oxygen are supplied, and have the advantage of being about twice as efficient as internal combustion engines because there is no heat loss.

또한, 수소와 산소의 결합에 의해 발생하는 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하기 때문에 공해물질 배출이 낮다. 따라서, 연료 전지는 환경 친화적일 뿐만 아니라 에너지 소비 증가에 따른 자원 고갈에 대한 걱정을 줄일 수 있다는 장점을 갖는다. In addition, since the chemical energy generated by the combination of hydrogen and oxygen is directly converted into electrical energy, the emission of pollutants is low. Therefore, fuel cells have the advantage of being not only environmentally friendly, but also reducing concerns about resource depletion due to increased energy consumption.

이러한 연료 전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 크게 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC), 인산형 연료 전지(PAFC), 용융 탄산염형 연료 전지(MCFC), 고체 산화물형 연료 전지(SOFC), 및 알칼리형 연료 전지(AFC) 등으로 분류할 수 있다. 이들 각각의 연료 전지는 근본적으로 동일한 원리에 의해 작동하지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다. 이 가운데서 고분자 전해질형 연료 전지는 다른 연료 전지에 비해 저온에서 동작한다는 점, 및 출력밀도가 커서 소형화가 가능하기 때문에 소규모 거치형 발전장비 뿐만 아니라 수송 시스템에서도 가장 유망한 것으로 알려져 있다.These fuel cells can be broadly classified into polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC), phosphoric acid fuel cells (PAFC), molten carbonate fuel cells (MCFC), solid oxide fuel cells (SOFC), and alkaline fuel cells (AFC) depending on the type of electrolyte used. Each of these fuel cells operates on the fundamentally same principles, but the type of fuel used, operating temperature, catalyst, electrolyte, etc. are different. Among these, polymer electrolyte membrane fuel cells are known to be the most promising for small-scale stationary power generation equipment as well as transportation systems because they operate at lower temperatures than other fuel cells and have a high power density, allowing for miniaturization.

고분자 전해질형 연료 전지의 성능을 향상시키는데 있어서 가장 중요한 요인 중 하나는, 막-전극 접합체(Membrane Electrode Assembly: MEA)의 고분자 전해질 막(Polymer Eletrolyte Membrane 또는 Proton Exchange Membrane: PEM)에 일정량 이상의 수분을 공급함으로써 함수율을 유지하도록 하는 것이다. 고분자 전해질 막이 건조되면 발전 효율이 급격히 저하되기 때문이다. One of the most important factors in improving the performance of polymer electrolyte fuel cells is to maintain the moisture content of the polymer electrolyte membrane (or proton exchange membrane: PEM) of the membrane electrode assembly (MEA) by supplying a certain amount of moisture or more. This is because the power generation efficiency rapidly decreases when the polymer electrolyte membrane dries.

고분자 전해질 막을 가습하는 대표적인 방법으로는, 내압용기에 물을 채운 후 대상 기체를 확산기(diffuser)로 통과시켜 수분을 공급하는 버블러(bubbler) 가습 방식, 연료 전지 반응에 필요한 공급 수분량을 계산하여 솔레노이드 밸브를 통해 가스 유동관에 직접 수분을 공급하는 직접 분사(direct injection) 방식, 및 고분자 분리막을 이용하여 가스의 유동층에 수분을 공급하는 가습 막 방식 등이 있다. 이들 중에서도 배기 가스 중에 포함되는 수증기만을 선택적으로 투과시키는 막을 이용하여 수증기를 고분자 전해질 막에 공급되는 가스에 제공함으로써 고분자 전해질 막을 가습하는 가습 막 방식이 가습기를 경량화 및 소형화할 수 있다는 점에서 유리하다.Representative methods for humidifying a polymer electrolyte membrane include a bubbler humidification method in which water is filled in a pressure vessel and the target gas is passed through a diffuser to supply moisture; a direct injection method in which the amount of moisture required for the fuel cell reaction is calculated and moisture is directly supplied to the gas flow pipe through a solenoid valve; and a humidifying membrane method in which moisture is supplied to a gas fluidized bed using a polymer membrane. Among these, a humidifying membrane method in which only water vapor contained in the exhaust gas is selectively transmitted to provide water vapor to the gas supplied to the polymer electrolyte membrane, thereby humidifying the polymer electrolyte membrane, is advantageous in that the humidifier can be made lighter and smaller.

이러한 가습 막 방식은 대표적으로 평막 가습기 및 중공사막 가습기로 구분된다.This humidifying membrane method is typically divided into flat membrane humidifiers and hollow fiber membrane humidifiers.

먼저, 평막 가습기의 경우 단위 부피 내 교환 표면적이 작아 가습성능에 불리하지만, 평막 사이사이 스페이서를 구성하여 평막의 중간 부분을 강하게 고정하고있어 구조적으로 안정적이다. 또한, 평평한 시트를 쌓아 가습기를 구성함으로 납작한 직육면체로 가습기를 제작할 수 있어 패키징이 용이한 장점이 있다.First, in the case of a flat film humidifier, the exchange surface area per unit volume is small, which is disadvantageous for humidification performance, but spacers are formed between the flat films to strongly fix the middle part of the flat film, making it structurally stable. In addition, since the humidifier can be manufactured as a flat rectangular solid by stacking flat sheets, there is an advantage of easy packaging.

한편, 중공사막 가습기의 경우 단위 체적당 투과 면적이 크고, 접촉 표면적이 넓은 중공사막의 고집적화가 가능하여 소용량으로도 연료 전지의 가습이 충분히 이루어질 수 있고, 저가 소재의 사용이 가능하며, 연료 전지에서 고온으로 배출되는 미반응 가스에 포함된 수분과 열을 회수하여 가습기를 통해 재사용할 수 있다는 이점을 갖는다.Meanwhile, in the case of a hollow fiber membrane humidifier, the penetration area per unit volume is large, and the high integration of a hollow fiber membrane with a large contact surface area is possible, so that sufficient humidification of a fuel cell can be achieved even with a small capacity, low-cost materials can be used, and moisture and heat contained in unreacted gas discharged at high temperature from a fuel cell can be recovered and reused through a humidifier.

그러나, 중공사막이 적용되는 막가습기의 경우 용량을 키우기 위하여 중공사막의 가닥수를 늘릴 경우 중공사막의 사용 효율이 급격히 낮아지기 때문에, 불필요하게 제품의 크기가 커지는 단점이 있다.However, in the case of a membrane humidifier using a hollow fiber membrane, there is a disadvantage in that the size of the product becomes unnecessarily large because the efficiency of using the hollow fiber membrane decreases rapidly when the number of strands of the hollow fiber membrane is increased to increase the capacity.

특히, 중공 사막이 주입되는 단면이 넓어짐에 따라 중공사막 내부로 흐르는 유체의 입구 효과로 인한 치우침이 발생하며, 중공사막 외부로 흐르는 유체는 두꺼워진 중공사막 다발을 침투하여 전체적으로 균일하게 흐르기 어려운 문제점이 있었다.In particular, as the cross-section into which the hollow fiber membrane is injected widens, there is a problem that the fluid flowing into the hollow fiber membrane is biased due to the inlet effect, and the fluid flowing outside the hollow fiber membrane has difficulty flowing uniformly throughout the entire membrane by penetrating the thickened hollow fiber membrane bundle.

또한, 일반적인 연료전지용 막가습기에 이용되는 가습용 중공사막의 경우 파단인장력은 0.15 내지 0.5kg 정도로 약하기 때문에 중공사막이 습공기의 강한 유량에 의해 발생되는 운동에너지 및 난류에너지 등에 의해 끊어짐으로써 가습 성능이 하락하는 문제점이 있었다. In addition, in the case of humidifying hollow fiber membranes used in general fuel cell membrane humidifiers, the tensile strength at break is weak at about 0.15 to 0.5 kg, so there was a problem that the humidifying performance was reduced when the hollow fiber membrane was broken by kinetic energy and turbulent energy generated by the strong flow rate of humid air.

이러한 문제로 인해 최근에는 별도의 카트리지를 이용하여 상기 카트리지 내부에 중공사막을 빽빽하게 삽입함으로써 습공기 유로로부터 중공사막을 구조적으로 보강하기 위한 시도가 이루어지고 있다.Due to these problems, attempts have recently been made to structurally reinforce the hollow fiber membrane from the wet air path by densely inserting the hollow fiber membrane inside the cartridge using a separate cartridge.

이러한 예로, 대한민국 등록특허 제2447975호(“연료전지용 막가습기”, 이하 선행특허 1이라 함)를 참조하면 습기를 내부로 흡입하는 습기 흡입구(12)와, 건조 공기를 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 구비하고, 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 저감시키기 위한 구조가 개시되어 있다.For example, referring to Korean Patent No. 2447975 (“Membrane Humidifier for Fuel Cell”, hereinafter referred to as “Prior Patent 1”), a first housing (10) having a moisture intake port (12) for sucking moisture into the inside and a dry air outlet port (14) for discharging dry air; a second housing (80) correspondingly coupled to the first housing and having a moisture outlet port for discharging moisture and a dry air intake port for sucking dry air; And a cartridge (40) positioned inside the first housing (10) and the second housing (80); and a structure is disclosed for reducing vibration or external force applied to a hollow fiber membrane by selectively configuring either a first path in which moisture is sucked or discharged inside the cartridge (40) by moving straight from the upper side and then downward and then discharged toward a lower exit, or a second path in which moisture moves straight from the lower side and then upward and then discharged toward an upper exit.

그러나, 상기 선행특허 1의 중공사막 가습기는 좌, 우측으로 분리되는 제1하우징 및 제2하우징 내부에 카트리지를 추가적으로 구비해야 하므로 가습기의 전체 부피 및 제조비용이 증가할 뿐만 아니라, 상기 제1 및 제2하우징의 양단에 각각 구비된 습기의 흡입구 및 배출구를 통해 카트리지를 대각선으로 가로지르는 제1경로 또는 제2경로를 따라 습기의 유선이 형성됨에 따라 습기가 카트리지 표면의 타공을 통과하면서 여전히 난류가 발생될 소지가 있고, 아울러 중공사막 중앙부에 습기의 유량이 집중될 소지가 있어 중공사막의 손상 가능성과 이로 인한 가습성능의 저하가 여전히 의문시되고 있다.However, since the hollow fiber membrane humidifier of the above-mentioned prior art patent 1 must additionally have a cartridge inside the first housing and the second housing that are separated into the left and right, not only does this increase the overall volume and manufacturing cost of the humidifier, but also since a moisture stream is formed along the first path or the second path that diagonally crosses the cartridge through the moisture intake and exhaust ports respectively provided at both ends of the first and second housings, there is still a possibility that turbulence will occur as the moisture passes through the perforations on the surface of the cartridge, and furthermore, there is a possibility that the moisture flow rate will be concentrated in the center of the hollow fiber membrane, so there are still questions about the possibility of damage to the hollow fiber membrane and the resulting deterioration of the humidifying performance.

또한, 중공사막 가습기의 경우 단위 부피 내 교환 표면적이 커 가습성능에 유리하지만, 수백 내지 수천 가닥의 중공사막은 가늘고 얇아 카트리지에 삽입 및 포팅(pottting)하는 과정에서 중공사막이 쉽게 손상되는 특징이 있으며, 아울러 정전기 등으로 인해 정해진 형상에 맞게 정렬하는 수작업이 매우 번거로워 품질 관리에 어려운 측면이 있다.In addition, in the case of a hollow fiber membrane humidifier, the exchange surface area per unit volume is large, which is advantageous for humidifying performance, but the hollow fiber membranes, which are hundreds to thousands of strands, are thin and easily damaged during the process of inserting and potting them into the cartridge. In addition, manual work to align them to a given shape is very cumbersome due to static electricity, etc., making quality control difficult.

이에 따라, 중공사막 막가습기는 카트리지에 수백 내지 수천 가닥의 중공사막을 삽입하기가 어려운 단점이 존재하는데, 이에 대한 대안으로 대한민국 등록특허 제2471030호(“연료전지용 가습기”, 이하 선행특허 2라 함)의 경우 카트리지를 반으로 쪼개어 중공사막 다발을 삽입한 후 나머지 카트리지 반을 조립 후 미드 케이스(하우징)에 삽입하여 하우징과 카트리지 중공사막 다발을 한번에 포팅(pottting)하는 방안이 개시되어 있다.Accordingly, hollow fiber membrane humidifiers have a disadvantage in that it is difficult to insert hundreds to thousands of hollow fiber membrane strands into a cartridge. As an alternative, Korean Patent No. 2471030 (“Humidifier for Fuel Cell”, hereinafter referred to as “prior patent 2”) discloses a method of splitting a cartridge in half, inserting a hollow fiber membrane bundle, assembling the remaining half of the cartridge, and then inserting it into a mid-case (housing) to pot the housing and the cartridge hollow fiber membrane bundle at the same time.

그러나, 상기 선행특허 2의 경우 복수의 카트리지를 이용함으로써 가습기의 전체 부피 및 제조비용이 더욱 증가할 뿐만 아니라, 습기가 상기 복수의 카트리지를 통과하면서 여전히 유량의 저하 및 난류가 발생될 소지가 있어 여전히 가습성능의 저하 우려가 남아 있있다. However, in the case of the above prior art patent 2, not only does the overall volume and manufacturing cost of the humidifier increase by using multiple cartridges, but there is still a possibility that the flow rate may decrease and turbulence may occur as moisture passes through the multiple cartridges, so there is still a concern that the humidifying performance may decrease.

한국 특허등록 제2447975호 (2022.09.22. 등록)Korean Patent Registration No. 2447975 (Registered on September 22, 2022)

한국 특허등록 제2471030호 (2022.11.22. 등록)Korean Patent Registration No. 2471030 (Registered on November 22, 2022)

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 안출된 것으로, 막가습기 내부에 카트리지를 구비하지 않고도 습공기의 유량 집중을 효과적으로 분산시켜 중공사막의 손상 방지 및 가습효율이 증대되고, 막가습기의 전체 부피 및 제조비용이 절감되는 등 소형화된 논카트리지(non-cartridge) 방식의 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier of a miniaturized non-cartridge type, which effectively disperses the concentration of humid air flow without providing a cartridge inside the membrane humidifier, thereby preventing damage to the hollow fiber membrane and increasing humidifying efficiency, and reducing the overall volume and manufacturing cost of the membrane humidifier.

또한, 막가습기의 제조 과정에서 중공사막 다발에서 발생하는 정전기 문제 및 가늘고 얇은 중공사막이 쉽게 손상되는 심각한 문제 등을 해소함은 물론, 정해진 형상에 맞게 중공사막 다발을 정렬하는 수작업이 매우 용이하여 막가습기의 품질 관리 및 생산성이 향상된 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to provide a method for manufacturing a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier, which not only solves the problem of static electricity occurring in a hollow fiber membrane bundle during the manufacturing process of a membrane humidifier and the serious problem of easy damage to thin hollow fiber membranes, but also makes it very easy to manually align the hollow fiber membrane bundle to a predetermined shape, thereby improving the quality control and productivity of the membrane humidifier.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체는 일 실시예에 따라, 일 방향으로 가지런히 정렬된 다수의 중공사막 다발; 상기 중공사막 다발의 양단에 끼워져 중공사막 다발이 흐트러지지 않도록 고정하는 포팅 홀더; 및 상기 포팅 홀더와 중공사막 다발 사이에 주입 및 경화됨으로써 중공사막 다발의 양단을 기밀하게 포팅(potting)하는 포팅 수지;를 포함하여 구성된다.In order to achieve the above-described purpose, according to one embodiment of the present invention, a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier comprises: a plurality of hollow fiber membrane bundles neatly aligned in one direction; a potting holder fitted at both ends of the hollow fiber membrane bundle to fix the hollow fiber membrane bundle so that the hollow fiber membrane bundle does not become disordered; and a potting resin that is injected and cured between the potting holder and the hollow fiber membrane bundle to hermetically pott both ends of the hollow fiber membrane bundle.

또한 일 실시예에 따라, 상기 포팅 홀더는 좌, 우 양단이 개방된 튜브 형상의 몸체를 갖고, 상기 튜브 형상의 가운데 부분은 직경이 축소되어 잘록한 오리피스 형상을 갖는다.In addition, according to one embodiment, the potting holder has a tube-shaped body with left and right ends open, and a central portion of the tube shape has a reduced diameter to have a concave orifice shape.

또한 일 실시예에 따라, 상기 포팅 홀더에는 다수의 포팅 수지 침투홀이 더 형성된다.Additionally, according to one embodiment, a plurality of potting resin penetration holes are further formed in the potting holder.

또한 일 실시예에 따라, 상기 포팅 홀더의 외측 둘레에는 씰링부재의 일부를 끼워 고정하기 위한 씰링부재 고정홈이 더 형성된다.In addition, according to one embodiment, a sealing member fixing groove is further formed on the outer periphery of the potting holder for fitting and fixing a part of the sealing member.

한편, 본 발명 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체의 제조 방법은 일 실시예에 따라, (S210) 적정한 수량의 중공사막 다발을 준비하는 단계; (S220) 중공사막 다발을 가지런히 정렬한 후, 포팅 지그의 수직 방향으로 길쭉한 홈 사이에 층층이 끼워 적층하는 단계; (S230) 포팅 지그에 끼워져 적층된 중공사막 다발의 양단부에 포팅 홀더를 삽입하는 단계; (S240) 상기 포팅 홀더와 중공사막 다발의 양단부를 전체적으로 커버하도록 포팅 갭을 조립하는 단계; (S250) 포팅 캡 내부로 포팅 수지를 주입하여 포팅 홀더 및 중공사막 다발 사이에 포팅 수지를 침투 및 경화하는 단계; 및 (S260) 포팅 캡 제거 후, 상기 포팅 홀더로부터 돌출된 중공사막 다발의 양단부를 잘라 제거하는 단계;를 포함하여 구성된다.Meanwhile, a method for manufacturing a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier according to the present invention comprises, according to one embodiment, (S210) a step of preparing an appropriate number of hollow fiber membrane bundles; (S220) a step of aligning the hollow fiber membrane bundles neatly and then stacking them by inserting them one by one between vertically elongated grooves of a potting jig; (S230) a step of inserting a potting holder into both ends of the hollow fiber membrane bundles stacked by being fitted into the potting jig; (S240) a step of assembling a potting gap so as to entirely cover both ends of the potting holder and the hollow fiber membrane bundle; (S250) a step of injecting a potting resin into the inside of a potting cap so as to penetrate and harden the potting resin between the potting holder and the hollow fiber membrane bundle; and (S260) a step of cutting and removing both ends of the hollow fiber membrane bundle protruding from the potting holder after removing the potting cap.

또한 일 실시예에 따라, 상기 단계 S210 이후에, (S211) 준비된 중공사막 다발을 신축 재질의 원통형 메시에 삽입하여 흐트러지지 않도록 밀집하는 단계;를 더 포함한다.In addition, according to one embodiment, after the step S210, the method further includes the step of (S211) inserting the prepared hollow fiber membrane bundle into a cylindrical mesh of an elastic material and packing it tightly so as not to be disturbed.

또한 일 실시예에 따라, 상기 포팅 지그는 중공사막 다발이 상방에서 끼워질 수 있도록 수직 방향으로 길쭉한 제1 홈이 형성되고, 상기 제1 홈의 양단부에는 중공사막 다발의 양측에서 삽입된 포팅 홀더가 걸림될 수 있도록 제1 홈보다 홈의 간격이 더 확장된 제2 홈이 형성된다.In addition, according to one embodiment, the potting jig is formed with a first groove that is elongated in a vertical direction so that a bundle of hollow fiber membranes can be inserted from above, and second grooves are formed at both ends of the first groove so that a potting holder inserted from both sides of the bundle of hollow fiber membranes can be caught, the groove spacing of which is wider than that of the first groove.

또한 일 실시예에 따라, 상기 제1 홈의 상단부에는 중공사막 다발이 제1 홈의 상방에서 끼워져 적층될 때 걸림되지 않도록 하방으로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 가이드슬로프가 더 형성된다.In addition, according to one embodiment, a guide slope is further formed at the upper end of the first groove, the width of which gradually narrows downwards to prevent the hollow fiber membrane bundle from getting caught when it is inserted and stacked from above the first groove.

상술한 바와 같은 본 발명은, 막가습기 내부에 카트리지를 구비하지 않고도 습공기의 유량 집중을 효과적으로 분산시켜 중공사막의 손상 방지 및 가습효율이 증대되고, 막가습기의 전체 부피 및 제조비용이 절감되는 효과가 있다.As described above, the present invention effectively disperses the concentration of the flow rate of humid air without providing a cartridge inside the membrane humidifier, thereby preventing damage to the hollow fiber membrane and increasing the humidification efficiency, and reducing the overall volume and manufacturing cost of the membrane humidifier.

또한, 막가습기의 제조 과정에서 중공사막 다발에서 발생하는 정전기 문제 및 가늘고 얇은 중공사막이 쉽게 손상되는 심각한 문제 등을 해소함은 물론, 정해진 형상에 맞게 중공사막 다발을 정렬하는 수작업이 매우 용이하여 막가습기의 품질 관리 및 생산성이 향상되는 효과가 있다.In addition, it not only solves the problem of static electricity occurring in the hollow fiber membrane bundle during the manufacturing process of the membrane humidifier and the serious problem of easy damage to the thin hollow fiber membrane, but also improves the quality control and productivity of the membrane humidifier because the manual work of aligning the hollow fiber membrane bundle to a set shape is very easy.

도 1은 본 발명이 적용된 연료전지용 막가습기를 일 실시예에 따라 보인 (a) 사시도, (b) 평면도
도 2는 도 1의 분해 사시도
도 3은 도 1의 (a) A-A선 단면도, (b) B-B선 단면도
도 4는 본 발명 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체를 일 실시예에 따라 보인 (a) 평면도, (b) C-C선 단면도, (c) 포팅 홀더의 사시도
도 5는 본 발명이 적용된 연료전지용 막가습기의 내부 공기 유로를 보인 단면도로서, (a)는 횡단면도, (b)는 종단면도
도 6은 본 발명이 적용된 연료전지용 막가습기 제조 방법을 일 실시예에 따라 보인 플로차트
도 7은 본 발명 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체의 제조 방법을 일 실시예에 따라 보인 플로차트
도 8은 도 7의 공정 흐름도
도 9는 본 발명에 따른 포팅 지그를 일 실시예에 따라 보인 사시도
도 10은 본 발명이 적용된 연료전지용 막가습기를 다른 실시예에 따라 보인 (a) 종단면도, (b) D-D선 단면도
Figure 1 is a perspective view (a) and a plan view (b) showing a membrane humidifier for a fuel cell to which the present invention is applied according to one embodiment.
Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1.
Figure 3 is a cross-sectional view taken along line (a) AA of Figure 1, and a cross-sectional view taken along line (b) BB of Figure 1.
Figure 4 shows (a) a plan view, (b) a cross-sectional view along line CC, and (c) a perspective view of a potting holder, showing a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier according to one embodiment of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view showing the internal air flow path of a membrane humidifier for a fuel cell to which the present invention is applied, (a) is a cross-sectional view, and (b) is a longitudinal cross-sectional view.
Figure 6 is a flow chart showing a method for manufacturing a membrane humidifier for a fuel cell to which the present invention is applied according to one embodiment.
Figure 7 is a flow chart showing a method for manufacturing a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier according to one embodiment of the present invention.
Figure 8 is a process flow diagram of Figure 7.
Figure 9 is a perspective view showing a potting jig according to one embodiment of the present invention.
Figure 10 shows (a) a longitudinal cross-sectional view and (b) a DD line cross-sectional view of a membrane humidifier for a fuel cell to which the present invention is applied according to another embodiment.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 내지 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe particular embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprises" or "has" or "comprising" and the like are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the present specification, but should be understood to not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다.Unless otherwise defined herein, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with their meaning in the context of the relevant technology and should not be interpreted in an idealized or overly formal sense, unless expressly defined otherwise herein.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 막가습기의 구성 및 작동 관계에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operational relationship of a membrane humidifier for a fuel cell according to one embodiment of the present invention will be specifically examined with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명이 적용된 연료전지용 막가습기를 일 실시예에 따라 보인 (a) 사시도, (b) 평면도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 (a) A-A선 단면도, (b) B-B선 단면도이고, 도 4는 본 발명 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체를 일 실시예에 따라 보인 (a) 평면도, (b) C-C선 단면도, (c) 포팅 홀더의 사시도이며, 도 5는 본 발명이 적용된 연료전지용 막가습기의 내부 공기 유로를 보인 단면도로서, (a)는 횡단면도, (b)는 종단면도이다.FIG. 1 is a perspective view (a) and a plan view (b) showing a membrane humidifier for a fuel cell according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view (a) taken along line A-A and (b) taken along line B-B of FIG. 1, FIG. 4 is a plan view (a), a cross-sectional view (b) taken along line C-C, and a perspective view (c) of a potting holder showing a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier according to one embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing an internal air flow path of a membrane humidifier for a fuel cell according to the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view and (b) is a longitudinal cross-sectional view.

상기 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 살펴보면, 본 발명이 적용된 연료전지용 막가습기(10)는 크게 본 발명의 중공사막 다발 조립체(100) 및 하우징 조립체(부호없음)를 포함한다.Referring to the above drawings 1 to 5, a configuration according to one embodiment of the present invention will be examined. A membrane humidifier (10) for a fuel cell to which the present invention is applied largely includes a hollow fiber membrane bundle assembly (100) of the present invention and a housing assembly (no symbol).

여기서, 상기 하우징 조립체(부호없음)는 일 실시예에 따라, 메인 하우징(200), 상부 커버 하우징(300), 하부 커버 하우징(400) 및 제1, 제2 씰링부재(510)(520)를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the housing assembly (no symbol) may be configured to include, according to one embodiment, a main housing (200), an upper cover housing (300), a lower cover housing (400), and first and second sealing members (510) (520).

먼저, 도 4를 참조하면 본 발명 중공사막 다발 조립체(100)는, 밀집된 다수의 중공사(F)의 중공(H)이 노출된 상태로 양단이 포팅(potting)된 다수의 중공사막 다발(110)로 이루어진다.First, referring to FIG. 4, the hollow fiber membrane bundle assembly (100) of the present invention is composed of a plurality of hollow fiber membrane bundles (110) in which both ends are potted with the hollow fibers (H) of the densely packed hollow fibers (F) exposed.

일 실시예에 따라, 상기 중공사막 다발 조립체(100)는, 일 방향으로 가지런히 정렬된 다수의 중공사막 다발(110); 상기 중공사막 다발(110)의 양단에 끼워져 중공사막 다발(110)이 흐트러지지 않도록 고정하는 포팅 홀더(120); 및 상기 포팅 홀더(120)와 중공사막 다발(110) 사이에 주입 및 경화됨으로써 중공사막 다발(110)의 양단을 기밀하게 포팅(potting)하는 포팅 수지(130);를 포함한다.According to one embodiment, the hollow fiber membrane bundle assembly (100) includes: a plurality of hollow fiber membrane bundles (110) aligned in one direction; a potting holder (120) fitted at both ends of the hollow fiber membrane bundle (110) to secure the hollow fiber membrane bundle (110) so that the hollow fiber membrane bundle (110) does not become disordered; and a potting resin (130) that is injected and cured between the potting holder (120) and the hollow fiber membrane bundle (110) to hermetically pott both ends of the hollow fiber membrane bundle (110).

또한 일 실시예에 따라, 상기 포팅 홀더(120)는 좌, 우 양단이 개방된 튜브 형상의 몸체(121)를 갖고, 상기 튜브 형상 몸체(121)의 중단부(122)는 직경이 축소되어 잘록한 오리피스 형상을 갖는다. 따라서, 구경이 상대적으로 큰 튜브 형상의 몸체(121)는 중공사막 다발(110)의 삽입을 용이하게 하고, 구경이 상대적으로 작은 상기 오리피스 형상의 중단부(122)에는 중공사막 다발(110)이 끼워져 압입된 상태로 흐트러지지 않도록 고정된다.In addition, according to one embodiment, the potting holder (120) has a tube-shaped body (121) with left and right ends open, and the middle part (122) of the tube-shaped body (121) has a reduced diameter and a concave orifice shape. Therefore, the tube-shaped body (121) with a relatively large diameter facilitates the insertion of the hollow fiber membrane bundle (110), and the hollow fiber membrane bundle (110) is fitted into the middle part (122) of the orifice shape with a relatively small diameter and is fixed so as not to be disturbed while being pressed in.

또한 일 실시예에 따라, 상기 포팅 홀더(120)의 튜브 형상 몸체(121)에는 다수의 포팅 수지 침투홀(121a)이 더 형성된다. 따라서, 액상의 포팅 수지(130)가 상기 포팅 수지 침투홀(121a)을 통해 포팅 홀더(120) 및 중공사막 다발(110) 사이로 침투한 후 식으면서 포팅 수지(130)의 양단부가 수축되고, 이에 의해 고체 상태로 경화된 포팅 수지(130)는 포팅 홀더(120)와 중공사막 다발(110)을 간극없이 기밀하게 결착한다.In addition, according to one embodiment, a plurality of potting resin penetration holes (121a) are further formed in the tube-shaped body (121) of the potting holder (120). Accordingly, the liquid potting resin (130) penetrates between the potting holder (120) and the hollow fiber membrane bundle (110) through the potting resin penetration holes (121a), and then cools, causing both ends of the potting resin (130) to shrink, whereby the potting resin (130) hardened into a solid state hermetically bonds the potting holder (120) and the hollow fiber membrane bundle (110) without a gap.

또한 일 실시예에 따라, 상기 포팅 홀더(120)의 외측 둘레에는 씰링부재 고정홈(123)이 더 형성된다. 상기 씰링부재 고정홈(123)에는 후술하는 제1 및 제2 씰링부재(510)(520)의 중단 일부(511)(521)가 끼워져 결합된다.In addition, according to one embodiment, a sealing member fixing groove (123) is further formed on the outer periphery of the potting holder (120). A portion (511) (521) of the first and second sealing members (510) (520) described below is fitted and joined into the sealing member fixing groove (123).

또한, 메인 하우징(200)은, 전체적으로 납작한 육면체 형상을 갖고, 상면의 가운데 영역이 오목한 그릴 형상으로 개방된 상태로 상기 중공사막 다발 조립체(100)가 상방에서 선택적으로 끼워져 수용될 수 있도록 다수의 연통공(210b)을 갖는 조립홈부(210)가 형성되고, 측면 테두리에는 대각선 방향으로 엇갈리는 위치에 건조공기 흡입구 및 배출구(220)(230)가 각각 일체로 형성됨과 함께 상기 건조공기 흡입구 및 배출구(220)(230)는 조립홈부(210)에 장착된 중공사막 다발 조립체(100)의 양단 중공사(F)의 중공(H)과 각각 건조공기 공급을 위한 건조공기 유로(도 5의 빨간색 화살표)가 연결된다. In addition, the main housing (200) has an overall flat hexahedral shape, and an assembly groove (210) having a plurality of communication holes (210b) is formed so that the hollow fiber membrane bundle assembly (100) can be selectively inserted and received from above while the center area of the upper surface is open in a concave grill shape, and dry air intake and exhaust ports (220)(230) are formed integrally at diagonally staggered positions on the side edges, and the dry air intake and exhaust ports (220)(230) are connected to the hollow (H) of the hollow fibers (F) at both ends of the hollow fiber membrane bundle assembly (100) mounted on the assembly groove (210) and the dry air path (red arrow in FIG. 5) for supplying dry air, respectively.

이때, 상기 메인 하우징(200)은 납작한 육면체 형상을 갖기 때문에, 예를 들어 본 발명 막가습기(10)를 연료전지 스택(미도시) 하부에 배치하거나 특정 사이트에 세워서 구성이 가능하며, 이를 통해 전체 연료전지 시스템 패키지의 컴팩트화에 기여할 수 있다.At this time, since the main housing (200) has a flat hexahedral shape, for example, the membrane humidifier (10) of the present invention can be configured by placing it under a fuel cell stack (not shown) or erecting it at a specific site, thereby contributing to the compactness of the entire fuel cell system package.

또한, 상기 메인 하우징(200)의 건조공기 흡입구(220)와 조립홈부(210) 사이, 및 건조공기 배출구(230)와 조립홈부(210) 사이 연결 구간에는 건조공기 유로(도 5의 빨간색 화살표)의 단면적이 확장되는 일정 길이의 제1 및 제2 버퍼공간부(241)(242)가 각각 형성된다. In addition, between the dry air intake port (220) and the assembly groove (210) of the main housing (200) and between the dry air outlet port (230) and the assembly groove (210), first and second buffer space portions (241) (242) of a certain length are formed, respectively, in the connection section, in which the cross-sectional area of the dry air path (red arrow in FIG. 5) is expanded.

일 실시예에 따라, 상기 제1 및 제2 버퍼 공간부(241)(242)의 길이(L, 도 5a 참조)는 중공사막 다발 조립체(100)의 양단부의 폭(W, 도 5a 참조)과 동일하거나 더 크게 형성된다.According to one embodiment, the length (L, see FIG. 5a) of the first and second buffer spaces (241)(242) is formed to be equal to or greater than the width (W, see FIG. 5a) of both ends of the hollow fiber membrane bundle assembly (100).

그러므로, 도 5a, b를 참조하면 상술한 건조공기 유로(도 5의 빨간색 화살표)의 구성에 따라 건조공기 흡입구(220)로 유입된 건조공기는 제1 버퍼공간부(241)를 거친 후 조립홈부(210)에 조립된 중공사막 다발 조립체(100)의 양단 중공사(F)의 중공(H)을 통과하고, 이후 제2 버퍼공간부(242)로 배출된 건조공기는 건조공기 배출구(230)로 배출된다.Therefore, referring to FIGS. 5a and b, dry air introduced into the dry air intake (220) according to the configuration of the above-described dry air path (red arrow in FIG. 5) passes through the first buffer space (241) and then passes through the hollow fibers (H) of the hollow fibers (F) at both ends of the hollow fiber bundle assembly (100) assembled in the assembly groove (210), and then the dry air discharged to the second buffer space (242) is discharged through the dry air discharge port (230).

또한, 상부 커버 하우징(300)은, 상기 메인 하우징(200)의 상면에 장착됨에 따라 조립홈부(210)의 개방된 상부를 기밀하게 밀폐하고, 중단부에는 상기 조립홈부(210)에 장착된 중공사막 다발(110)의 배열 방향과 수직하도록 습공기 흡입구(310)가 일체로 구비됨과 함께 상기 습공기 흡입구(310)가 조립홈부(210)의 개방된 상부와 습공기 유로(도 5의 파란색 화살표)가 연결된다.In addition, the upper cover housing (300) is mounted on the upper surface of the main housing (200) to hermetically seal the open upper portion of the assembly groove (210), and a humid air intake port (310) is integrally provided in the middle portion so as to be perpendicular to the arrangement direction of the hollow fiber membrane bundle (110) mounted on the assembly groove (210), and the humid air intake port (310) is connected to the open upper portion of the assembly groove (210) and the humid air path (blue arrow in FIG. 5).

또한, 하부 커버 하우징(400)은, 상기 메인 하우징(200)의 하면에 장착됨에 따라 조립홈부(210)의 하부 연통공(210a)을 기밀하게 밀폐하고, 중단부에는 상기 조립홈부(210)에 장착된 중공사막 다발(110)의 배열 방향과 수직하도록 습공기 배출구(410)가 일체로 구비됨과 함께 상기 습공기 배출구(410)가 조립홈부(210)의 하부 연통공(210a)과 습공기 유로(도 5의 파란색 화살표)가 연결된다.In addition, the lower cover housing (400) is mounted on the lower surface of the main housing (200) to hermetically seal the lower communication hole (210a) of the assembly groove (210), and a humid air discharge port (410) is integrally provided at the middle portion so as to be perpendicular to the arrangement direction of the hollow fiber membrane bundle (110) mounted on the assembly groove (210), and the humid air discharge port (410) is connected to the lower communication hole (210a) of the assembly groove (210) and the humid air path (blue arrow in FIG. 5).

또한, 상기 메인 하우징(200)과 상, 하부 커버 하우징(300)(400)의 사이에는 조립홈부(210) 및 제1 내지 제4 버퍼공간부(241, 242, 243, 244)의 둘레 외곽을 기밀하게 밀폐하기 위한 제1 및 제2 씰링부재(510)(520)가 각각 더 구비된다.In addition, first and second sealing members (510)(520) are further provided between the main housing (200) and the upper and lower cover housings (300)(400) to hermetically seal the assembly groove (210) and the periphery of the first to fourth buffer spaces (241, 242, 243, 244).

또한, 상기 습공기 흡입구(310)와 연통되는 메인 하우징(200)의 일측면과, 습공기 배출구(410)와 연통되는 메인 하우징(200)의 일측면에는 습공기 유로(도 5a, b의 파란색 화살표)의 단면적이 확장되는 제3 및 제4 버퍼공간부(243)(244)가 각각 형성된다.In addition, third and fourth buffer space sections (243)(244) in which the cross-sectional area of the wet air path (blue arrows in FIGS. 5a and b) is expanded are formed on one side of the main housing (200) that is connected to the wet air intake port (310) and on one side of the main housing (200) that is connected to the wet air discharge port (410), respectively.

즉, 상기 제3 및 제4 버퍼공간부(243)(244)에 의해 습공기 흡입구(310)로 공급되는 10 내지 30m/s의 빠른 유속을 가진 습공기가 중공사막 다발(110)에 직접 분사되지 않도록 한다. 이에 따라, 상기 상기 제3 및 제4 버퍼공간부(243)(244)는 습공기의 유속을 저하시켜 상기 습공기와 접촉되는 중공사막 다발(110)의 손상을 방지하며, 그로 인해 중공사막 다발(110)이 단선되지 않도록 완충한다.That is, the wet air having a high velocity of 10 to 30 m/s supplied to the wet air intake (310) by the third and fourth buffer spaces (243)(244) is prevented from being directly sprayed onto the hollow fiber membrane bundle (110). Accordingly, the third and fourth buffer spaces (243)(244) reduce the velocity of the wet air, thereby preventing damage to the hollow fiber membrane bundle (110) that comes into contact with the wet air, and thereby buffering the hollow fiber membrane bundle (110) from being disconnected.

그러므로, 도 5a, b를 참조하면 상술한 습공기 유로(도 5의 파란색 화살표)의 구성에 따라 습공기 흡입구(310)로 유입된 습공기는 제3 버퍼공간부(243)를 거친 후 조립홈부(210)에 조립된 중공사막 다발(110)의 측면으로 분사되고, 이 과정에서 습공기의 습기가 중공사막(F, 도 3 참조)의 중공(H) 내부로 침투된다. 이후, 습기가 제거된 습공기는 조립홈부(210)의 연통공(210a)을 통해 제4 버퍼공간부(244)로 배출된 후 하부 커버 하우징(400)의 습공기 배출구(410)를 통해 막가습기(10) 외부로 최종 배출된다.Therefore, referring to FIGS. 5a and b, the moist air introduced into the moist air intake (310) according to the configuration of the above-described moist air path (blue arrow in FIG. 5) passes through the third buffer space (243) and is sprayed to the side of the hollow fiber membrane bundle (110) assembled in the assembly groove (210), and during this process, the moisture of the moist air penetrates into the hollow space (H) of the hollow fiber membrane (F, see FIG. 3). Thereafter, the moist air from which the moisture has been removed is discharged to the fourth buffer space (244) through the communication hole (210a) of the assembly groove (210) and then finally discharged to the outside of the membrane humidifier (10) through the moist air discharge port (410) of the lower cover housing (400).

즉, 상기 조립홈부(210) 및 연통공(210a)이 중공사막 다발의 하부를 떠받치고 있으므로 종래 기술의 카트리지 방식의 문제점으로 살펴본 바와 같이 중공사막 다발로 분사되는 습공기의 흐름을 방해하거나 불필요한 난류를 발생시키지 않는다. That is, since the assembly groove (210) and the communication hole (210a) support the lower part of the hollow fiber membrane bundle, as seen in the problems of the cartridge method of the prior art, the flow of wet air sprayed into the hollow fiber membrane bundle is not obstructed or unnecessary turbulence is not generated.

또한, 상기 조립홈부(210)의 저면에 전체적으로 균일하게 형성된 연통공(210a)에 의해 습공기 유로가 하방으로 균일하게 분산되므로 상기 습공기의 빠른 유속이 특정 부분에 집중됨에 의한 중공사막(F)의 손상과 단선이 방지될 뿐만 아니라, 습공기가 중공사막 다발(110)에 전체적으로 고르게 분산되므로 막가습기(10)의 가습성능이 향상되는 효과 또한 얻을 수 있다.In addition, since the moist air flow path is uniformly distributed downward by the communication holes (210a) uniformly formed throughout the lower surface of the assembly groove (210), not only is damage and short circuiting of the hollow fiber membrane (F) prevented due to the rapid flow of the moist air being concentrated in a specific part, but also the humidifying performance of the membrane humidifier (10) is improved because the moist air is uniformly distributed throughout the hollow fiber membrane bundle (110).

또한, 도 3을 참조하면 상기 상, 하부 커버 하우징(300)(400)의 내측면 중단에는 중공사막 다발 조립체(100)를 눌러 접촉 지지하기 위한 한쌍의 지지돌기(320)(420)가 각각 형성된다. 따라서, 상기 한쌍의 지지돌기(320)(420)는 중공사막 다발(110)의 중단부를 위, 아래에서 눌러 고정하므로 습공기의 분사에 의해 상기 중공사막 다발(110)이 흔들리거나 단선되는 폐단을 방지한다.In addition, referring to Fig. 3, a pair of support protrusions (320)(420) are formed on the inner side of the upper and lower cover housings (300)(400) respectively to press and support the hollow fiber membrane bundle assembly (100). Accordingly, the pair of support protrusions (320)(420) press and fix the middle portion of the hollow fiber membrane bundle (110) from above and below, thereby preventing the hollow fiber membrane bundle (110) from shaking or breaking due to the spraying of wet air.

도 6은 본 발명이 적용된 연료전지용 막가습기 제조 방법을 일 실시예에 따라 보인 플로차트이고, 도 7은 본 발명 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체의 제조 방법을 일 실시예에 따라 보인 플로차트이며, 도 8은 도 7의 공정 흐름도이고, 도 9는 본 발명에 따른 포팅 지그를 일 실시예에 따라 보인 사시도이다.FIG. 6 is a flow chart showing a method for manufacturing a membrane humidifier for a fuel cell according to one embodiment of the present invention, FIG. 7 is a flow chart showing a method for manufacturing a hollow fiber membrane bundle assembly for a membrane humidifier for a fuel cell according to one embodiment of the present invention, FIG. 8 is a process flow diagram of FIG. 7, and FIG. 9 is a perspective view showing a potting jig according to one embodiment of the present invention.

상기 도 6 내지 9를 참조하여 본 발명이 적용된 연료전지용 막가습기의 제조 방법을 일 실시예에 따라 살펴보면 다음과 같다.Referring to the above drawings 6 to 9, a method for manufacturing a membrane humidifier for a fuel cell to which the present invention is applied will be described according to one embodiment.

본 발명이 적용된 연료전지용 막가습기의 제조 방법은, 크게 제1 단계(S100): 메인 하우징(200), 상부 커버 하우징(300) 및 하부 커버 하우징(400)을 성형하는 단계; 제2 단계(S200): 중공사막 다발 조립체(100)를 제조하는 단계; 및 제3 단계(S300): 메인 하우징(200)에 중공사막 다발 조립체(100)를 장착한 후, 상기 메인 하우징(200)의 상, 하면에 상, 하부 커버 하우징(300)(400)을 각각 조립하여 밀폐 마감하는 단계;로 구성될 수 있다.The method for manufacturing a membrane humidifier for a fuel cell to which the present invention is applied may be largely composed of a first step (S100): a step of forming a main housing (200), an upper cover housing (300), and a lower cover housing (400); a second step (S200): a step of manufacturing a hollow fiber membrane bundle assembly (100); and a third step (S300): a step of mounting the hollow fiber membrane bundle assembly (100) on the main housing (200), and then assembling upper and lower cover housings (300) (400) on the upper and lower surfaces of the main housing (200), respectively, to seal the main housing.

여기서, 상기 제1 단계(S100): 메인 하우징(200), 상부 커버 하우징(300) 및 하부 커버 하우징(400)을 성형하는 단계는, 메인 하우징이 내부에 중공사막 다발 조립체(100)가 끼워져 기밀하게 조립될 조립홈부(210) 및 연통공(210a)을 갖도록 특정 합성수지를 성형하는 공정일 수 있다. 이러한 성형 공정은 플라스틱 사출, 압출 또는 기타 이와 유사한 플라스틱 가공 공정일 수 있다.Here, the first step (S100): the step of forming the main housing (200), the upper cover housing (300), and the lower cover housing (400) may be a process of forming a specific synthetic resin so that the main housing has an assembly groove (210) and a communication hole (210a) in which a hollow fiber membrane bundle assembly (100) is fitted and assembled hermetically. This forming process may be a plastic injection molding, extrusion, or other similar plastic processing process.

또한, 상기 제3 단계(S300)은 상기 제1 단계에서 성형된 메인 하우징(200), 상부 커버 하우징(300) 및 하부 커버 하우징(400)을 서로 끼워 맞춰 조립하는 공정일 수 있다. 이 과정에서 상기 메인 하우징(200), 상부 커버 하우징(300) 및 하부 커버 하우징(400) 사이에는 제1 및 제2 씰링부재(510)(520)가 개재됨으로써 상기 메인 하우징(200), 상부 커버 하우징(300) 및 하부 커버 하우징(400) 간의 밀폐력을 형성한다.In addition, the third step (S300) may be a process of assembling the main housing (200), the upper cover housing (300), and the lower cover housing (400) formed in the first step by fitting them together. In this process, first and second sealing members (510) (520) are interposed between the main housing (200), the upper cover housing (300), and the lower cover housing (400), thereby forming a sealing force between the main housing (200), the upper cover housing (300), and the lower cover housing (400).

한편, 일 실시예에 따라 상기 제2 단계(S200), 즉 본 발명 연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체의 제조 방법은 하기의 세부 단계들로 구성될 수 있다.Meanwhile, according to one embodiment, the second step (S200), i.e., the method for manufacturing a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier of the present invention, may be composed of the following detailed steps.

단계 (S210): 적정한 수량의 중공사막 다발(110)을 준비한다.Step (S210): Prepare an appropriate number of hollow fiber bundles (110).

일 실시예에 따라, 본 단계의 중공사막(F)은 예컨대 PES(Polyethersulphone, 폴리에테르설폰), PEI(Polyetherimide, 폴리에테르이미드), PS(Polystylen, 폴리스티렌) 등 어느 하나의 고분자 재질의 중공사막(F)을 이용할 수 있으며, 상기 중공사막의 제조 과정에서 일정한 온도와 습도로 건조하는 과정이 수반된다. 이후, 상기 건조된 중공사막(F)을 특정 수량으로 분할한 뒤 한쪽 끝단부를 묶어서 건조용 틀(미도시)에 걸어 건조한다.According to one embodiment, the hollow fiber membrane (F) of the present step may be a hollow fiber membrane (F) made of any one polymer material, such as PES (Polyethersulphone), PEI (Polyetherimide), or PS (Polystyrene), and the manufacturing process of the hollow fiber membrane involves a drying process at a certain temperature and humidity. Thereafter, the dried hollow fiber membrane (F) is divided into a specific quantity, one end is tied together, and then hung on a drying frame (not shown) for drying.

이후, 한쪽 단부가 묶여 건조된 중공사막 다발(110)을 막가습기(10) 내부에 적절한 패킹밀도로 조립될 수 있는 수량과 길이의 중공사막 다발(110)로 분할한다. 이때, 일 실시예에 따라 상기 중공사막 다발(110)의 길이는 추후 포팅 수지(130)의 커팅을 위한 편측 여유 길이를 20내지 150mm를 주어 중공사막(F)을 재단한다.Thereafter, the hollow fiber membrane bundle (110) with one end tied and dried is divided into hollow fiber membrane bundles (110) of a quantity and length that can be assembled with an appropriate packing density inside a membrane humidifier (10). At this time, according to one embodiment, the length of the hollow fiber membrane bundle (110) is cut to give a one-sided allowance of 20 to 150 mm for cutting the potting resin (130) later, and the hollow fiber membrane (F) is cut.

단계 (S211): 상기 단계 (S210)에서 준비된 중공사막 다발(110)을 신축 재질의 원통형 메시(600, 도 8 참조)에 삽입하여 흐트러지지 않도록 밀집한다. 참고로, 본 단계는 현장의 공정 설계에 따라 선택적으로 실시될 수 있다.Step (S211): The hollow fiber membrane bundle (110) prepared in the above step (S210) is inserted into a cylindrical mesh (600, see Fig. 8) made of an elastic material and packed tightly so as not to be disturbed. For reference, this step may be selectively performed according to the process design of the site.

이때, 상기 원통형 메시(600)는 중공사막 다발(110)을 밀집된 형태로 모아주기 위한 기능을 하는 도구로서, 일 실시예에 따라 상기 원통형 메시(600)는 벌린 상태로 중공사막 다발(110)의 삽입이 용이하도록 신축성 있는 소수성 재질의 플라스틱 필름이 이용될 수 있다.At this time, the cylindrical mesh (600) is a tool that functions to gather the hollow fiber membrane bundles (110) into a dense form. According to one embodiment, the cylindrical mesh (600) may be made of a plastic film made of an elastic hydrophobic material so that the hollow fiber membrane bundles (110) can be easily inserted in an open state.

단계 (S220): 중공사막 다발(110)을 가지런히 정렬한 후, 포팅 지그(700)의 수직 방향으로 길쭉한 제1 홈(701, 도 9 참조) 사이에 층층이 끼워 적층한다.Step (S220): After neatly aligning the hollow fiber bundles (110), they are laminated by inserting them in layers between the vertically elongated first grooves (701, see FIG. 9) of the potting jig (700).

본 단계에서는 일 실시예에 따라, 상술한 바와 같이 준비된 중공사막 다발(110)을 U자형 제1 홈(701)을 가진 포팅 지그(700)에 상방에서 하방으로 중공사막 다발(110)을 끼워 층층이 적층 및 정렬한다. 이때, 상기 중공사막 다발(110)은 원통형 메시(600)에 끼워져 밀집된 상태이므로 이 상태 그대로 손으로 만져 중공사막 다발(110)을 납작한 형태로 만든 후 상기 포팅 지그(700)의 제1 홈(701)에 끼워 층층이 적층한다.In this step, according to one embodiment, the hollow fiber membrane bundle (110) prepared as described above is inserted from top to bottom into a potting jig (700) having a U-shaped first groove (701) and is stacked and aligned layer by layer. At this time, the hollow fiber membrane bundle (110) is inserted into a cylindrical mesh (600) and is densely packed, so it is touched by hand in this state to make the hollow fiber membrane bundle (110) into a flat shape, and then it is inserted into the first groove (701) of the potting jig (700) and is stacked layer by layer.

여기서, 도 9를 참조하면 상기 포팅 지그(700)는 중공사막 다발(110)이 상방에서 끼워질 수 있도록 수직 방향으로 길쭉한 제1 홈(701)이 형성되고, 상기 제1 홈(701)의 양단부에는 후속하는 단계 (S230)에서 중공사막 다발(110)의 양측에서 삽입될 포팅 홀더(120)가 걸림될 수 있도록 상기 제1 홈(701)보다 홈의 간격이 더 확장된 제2 홈(702)이 형성된다.Here, referring to FIG. 9, the potting jig (700) is formed with a first groove (701) that is elongated in a vertical direction so that a hollow fiber membrane bundle (110) can be inserted from above, and a second groove (702) is formed at both ends of the first groove (701) so that a potting holder (120) to be inserted from both sides of the hollow fiber membrane bundle (110) in a subsequent step (S230) can be caught, the groove spacing of which is wider than that of the first groove (701).

또한, 상기 제1 홈(701)의 상단부에는 중공사막 다발(110)이 제1 홈(701)의 상방에서 끼워져 적층될 때 걸림되지 않도록 하방으로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 가이드슬로프(703)가 형성된다.In addition, a guide slope (703) whose width gradually narrows downward is formed at the upper part of the first groove (701) to prevent the hollow fiber membrane bundle (110) from getting caught when it is inserted and stacked from the upper part of the first groove (701).

단계 (S230): 상기 포팅 지그(700)에 끼워져 적층된 중공사막 다발(110)의 양단부에 포팅 홀더(120)를 삽입한다.Step (S230): A potting holder (120) is inserted into both ends of a hollow fiber membrane bundle (110) that is laminated and fitted into the potting jig (700).

본 단계에서 바람직하게는, 상기 중공사막 다발(110)의 양단부를 벌어지지 않도록 끈 등을 이용하여 묶은 후 포팅 홀더(120)를 삽입하면 상기 포팅 홀더(120)의 삽입 작업이 보다 용이해 질 수 있다.At this stage, preferably, by tying the two ends of the hollow fiber bundle (110) with a string or the like so that they do not come apart and then inserting the potting holder (120), the insertion operation of the potting holder (120) can become easier.

단계 (S240): 상기 포팅 홀더(120)와 중공사막 다발(110)의 양단부를 전체적으로 커버하도록 포팅 갭(800)을 조립한다.Step (S240): Assemble the potting gap (800) to completely cover both ends of the potting holder (120) and the hollow fiber membrane bundle (110).

본 단계에서는 포팅 지그(700)의 제1 홈(701)의 형상에 따라 납작하게 적층된 중공사막 다발의 양단에 포팅 수지 주입을 위한 포팅 캡을 삽입하여 끼운다.In this step, potting caps for injecting potting resin are inserted and fitted into both ends of the flatly laminated hollow fiber membrane bundle according to the shape of the first groove (701) of the potting jig (700).

단계 (S241): 본 단계에서는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 포팅 갭(800)을 고정용 블록(900)으로 강하게 눌러 밀착함으로써 포팅 캡(800)과 포팅 홀더(120) 사이의 기밀을 유지한다. 참고로, 본 단계는 현장의 공정 설계에 따라 선택적으로 실시될 수 있다.Step (S241): In this step, as shown in Fig. 8, the potting gap (800) is strongly pressed and sealed with a fixing block (900) to maintain the airtightness between the potting cap (800) and the potting holder (120). For reference, this step may be selectively performed depending on the process design at the site.

단계 (S250): 포팅 캡(800) 내부로 액상의 포팅 수지(130)를 주입하여 포팅 홀더(120) 및 중공사막 다발(110) 사이에 포팅 수지(130)를 침투 및 경화한다.Step (S250): Liquid potting resin (130) is injected into the potting cap (800) to penetrate and harden the potting resin (130) between the potting holder (120) and the hollow fiber membrane bundle (110).

본 단계에서 일 실시예에 따라, 상기 포팅 수지(130)는 에폭시 수지 또는 폴리우레탄 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 포팅 수지(130)는 원심력을 이용한 원심성형 또는 중력을 이용한 디핑성형 중 하나에 의해 포팅 홀더(120) 및 중공사막 다발(110) 사이에 침투 및 경화된다. 추가적으로, 상기 포팅 수지(130)는 별도의 디스펜서(미도시)에서 수지 재료의 혼합간 기포를 모두 제거한 후에 포팅 캡(800)에 주입함이 바람직하다.In this step, according to one embodiment, the potting resin (130) may include at least one of an epoxy resin or a polyurethane resin. In addition, the potting resin (130) is penetrated and hardened between the potting holder (120) and the hollow fiber membrane bundle (110) by either centrifugal forming using centrifugal force or dipping forming using gravity. Additionally, it is preferable that the potting resin (130) be injected into the potting cap (800) after removing all air bubbles during mixing of the resin material in a separate dispenser (not shown).

따라서, 상기와 같이 포팅 캡(800) 내부 형상에 맞게 성형된 포팅 수지(130)는 중공사막(F) 사이사이에 침투하여 채워지며, 상기 포팅 수지(130)가 경화되면 중공사막 다발(110)의 양단 둘레가 기밀하게 포팅(potting)이 완료된다.Accordingly, the potting resin (130) molded to fit the internal shape of the potting cap (800) as described above penetrates and fills the spaces between the hollow fiber membranes (F), and when the potting resin (130) hardens, the potting is completed so that the circumference of both ends of the hollow fiber membrane bundle (110) is airtight.

단계 (S260): 포팅 캡(800) 제거 후, 상기 포팅 홀더(120)로부터 돌출된 중공사막 다발(110)의 양단부를 잘라 제거한다.Step (S260): After removing the potting cap (800), both ends of the hollow fiber membrane bundle (110) protruding from the potting holder (120) are cut and removed.

본 단계에서는 일 실시예에 따라, 회전날 또는 작두형날 등의 커팅기(미도시를 이용하여 상기 포팅이 완료된 포팅 수지(130)를 설정된 길이에 맞게 절단함으로써 중공사막 다발(110)의 양단부에 중공사막(F)의 중공(H)이 개방되도록 한다.In this step, according to one embodiment, a cutting machine (not shown) such as a rotary blade or a cutting blade is used to cut the potting resin (130) on which potting is completed to a set length, thereby opening up the hollow fiber membrane (F) at both ends of the hollow fiber membrane bundle (110) (H).

따라서, 상기와 같이 제조된 본 발명 중공사막 다발 조립체(100)는 전체적으로 납작하고 평평한 형상을 가짐에 따라 중공사막 다발(110)의 중심부까지 습공기의 도달경로가 단축되어 습공기의 도달이 용이해지고, 이에 따라 막가습기(10)의 가습성능이 향상된다.Accordingly, since the hollow fiber membrane bundle assembly (100) of the present invention manufactured as described above has an overall flat shape, the path for humid air to reach the center of the hollow fiber membrane bundle (110) is shortened, making it easier for humid air to reach the center, and thus improving the humidifying performance of the membrane humidifier (10).

도 10은 본 발명이 적용된 연료전지용 막가습기를 다른 실시예에 따라 보인 (a) 종단면도, (b) D-D선 단면도이다.FIG. 10 is a (a) longitudinal cross-sectional view and (b) D-D line cross-sectional view showing a membrane humidifier for a fuel cell to which the present invention is applied according to another embodiment.

한편, 도 10을 참조하면 본 발명이 적용된 연료전지용 막가습기는 다른 실시예에 따라 메인 하우징(200), 커버 하우징(300) 및 씰링부재(500)의 3개의 컴포넌트로 구성가능하며, 이에 따라 앞서 살펴본 일 실시예 대비 부품 수 절감과 더불어 조립 양산 측면에서 더 컴팩트한 구성을 가질 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 10, the membrane humidifier for a fuel cell to which the present invention is applied can be configured with three components of a main housing (200), a cover housing (300), and a sealing member (500) according to another embodiment, and thus, compared to the previously described embodiment, the number of parts can be reduced and a more compact configuration can be achieved in terms of assembly mass production.

이하 일 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴보면, 다른 실시예에 따른 조립홈부(210)는 메인 하우징(200) 및 커버 하우징(300)의 내부에 각각 대향되게 형성된 연통돌기(215) 간의 틈새 공간부(210, 도 10b 참조)일 수 있다.Looking at the differences from the following embodiment, the assembly home portion (210) according to another embodiment may be a gap space portion (210, see FIG. 10b) between the communicating protrusions (215) formed opposingly in the interior of the main housing (200) and the cover housing (300).

상기 연통돌기(215)는 도 10b에서 도시된 바와 같이 메인 하우징(200) 및 커버 하우징(300)의 내부에 중공사막 다발(110)의 길이 방향과 수직하게 형성된다. 이때, 상기 연통돌기(215)는 중공사막 다발(110)의 길이 방향을 따라 일정 간격마다 형성되는데, 연통돌기(215) 간의 사이 공간부(215a)를 통해 중공사막 다발(110)의 상방으로 습공기가 공급된 후, 이어서 중공사막 다발(110)의 평면을 수직하게 가로지르도록 하향 분사된다. (도 10a 참조)The above-mentioned communication protrusions (215) are formed perpendicularly to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle (110) inside the main housing (200) and the cover housing (300) as shown in Fig. 10b. At this time, the communication protrusions (215) are formed at regular intervals along the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle (110), and wet air is supplied upward of the hollow fiber membrane bundle (110) through the interspace (215a) between the communication protrusions (215), and then is sprayed downward so as to vertically cross the plane of the hollow fiber membrane bundle (110). (See Fig. 10a)

이 과정에서 습공기는 건조공기가 흐르고 있는 중공사막 다발(110)과 균일하게 접촉되면서 상기 습공기에 포함된 습기가 중공사막(F)의 중공(H) 내부로 침투된다. In this process, the wet air comes into uniform contact with the hollow fiber membrane bundle (110) through which the dry air flows, and the moisture contained in the wet air permeates into the hollow fiber membrane (F) (H).

또한, 상기 메인 하우징(200) 및 커버 하우징(300)의 사이에는 단일의 씰링부재(500)가 더 구비된다.Additionally, a single sealing member (500) is further provided between the main housing (200) and the cover housing (300).

따라서, 상기한 구성의 습공기 유로에 따라 습공기 흡입구(310)로 공급된 습공기는 제3 버퍼공간부 및 왼쪽 상단의 측면홀(213)을 통해 연통돌기(215)의 사이 공간부(215a, 도 10b 참조)로 공급된 후, 조립홈부(210)에 장착된 중공사막 다발(110)의 길이 방향을 수직하게 가로지르도록 직교하는 방향으로 하향 분사되고, 이후 오른쪽 하단의 측면홀(214) 및 제4 버퍼공간부(244)를 거쳐 최종적으로 습공기 배출구(410)로 빠져나가게 된다. Accordingly, the moist air supplied to the moist air intake (310) according to the moist air path of the above-described configuration is supplied to the space between the communicating projections (215) (215a, see FIG. 10b) through the third buffer space and the side hole (213) on the upper left, and then is sprayed downward in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane bundle (110) mounted on the assembly groove (210), and then passes through the side hole (214) on the lower right and the fourth buffer space (244) and finally escapes to the moist air outlet (410).

이 과정에서 상기 습공기 유로로 공급된 습공기는 상기 납작하고 얇게 형성된 중공사막 다발 조립체(100)의 평면상에서 전체적으로 균일하게 분사되면서 연속적인 수직 기류를 형성하므로 습기의 침투력 및 신뢰성, 나아가 가습성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.In this process, the moist air supplied to the above-mentioned moist air path is uniformly sprayed on the entire plane of the flat and thin hollow fiber membrane bundle assembly (100) to form a continuous vertical airflow, thereby obtaining the effect of improving moisture penetration ability and reliability, and further, humidifying performance.

아울러 본 발명은 단지 앞서 기술된 일 실시예에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경할 때에도 동일한 효과를 창출할 수 있는 것이므로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 구성의 부가 및 삭제, 변형이 가능한 것임을 명시하는 바이다.In addition, the present invention is not limited to only the above-described embodiment, and the same effect can be created even when the detailed configuration, number, and arrangement structure of the device are changed. Therefore, it is stated that those with ordinary skill in the art can add, delete, and modify various configurations within the scope of the technical idea of the present invention.

10 : 연료전지용 막가습기
100 : (본 발명의) 중공사막 다발 조립체
110 : 중공사막 다발
120 : 포팅 홀더
121 : (포팅 홀더의 튜브 형상) 몸체
121a: 포팅 수지 침투홀
122 : (포팅 홀더의 오리피스 형상) 중단부
130 : 포팅 수지
200 : 메인 하우징
210 : 조립홈부
210a: 연통공
213, 214 : 측면홀
215 : 연통돌기
215a: (연통돌기의) 사이 공간부
220 : 건조공기 흡입구
230 : 건조공기 배출구
241, 242, 243, 244: 제1, 제2, 제3, 제4 버퍼공간부
300 : 상부 커버 하우징
310 : 습공기 흡입구
320, 420 : 지지돌기
400 : 하부 커버 하우징
410 : 습공기 배출구
500: 씰링부재
510, 520: 제1, 제2 씰링부재
600 : 원통형 메시
700 : 포팅 지그
800 : 포팅 캡
900 : 고정용 블록
F : 중공사막
H : (중공사막의) 중공
10: Membrane humidifier for fuel cell
100: (The present invention) hollow fiber membrane bundle assembly
110: Hollow Desert Bundle
120 : Potting Holder
121: (Tube shape of potting holder) Body
121a: Potting resin penetration hole
122: (Orifice shape of potting holder) Interruption
130 : Potting Resin
200 : Main Housing
210 : Assembly Home Section
210a: chimney
213, 214: Side hole
215 : chimney protrusion
215a: (Interspace between the connecting projections)
220 : Dry air intake
230 : Dry air exhaust port
241, 242, 243, 244: 1st, 2nd, 3rd, 4th buffer space
300 : Top cover housing
310 : Wet air intake
320, 420 : Supporting protrusion
400 : Lower cover housing
410 : Wet air exhaust port
500: Sealing member
510, 520: 1st and 2nd sealing members
600 : Cylindrical mesh
700 : Potting Jig
800 : Porting Cap
900 : Fixed block
F: Hollow Desert
H: (of the hollow desert) hollow

Claims (8)

일 방향으로 가지런히 정렬된 다수의 중공사막 다발;
상기 중공사막 다발의 양단에 끼워져 중공사막 다발이 흐트러지지 않도록 고정하는 포팅 홀더; 및
상기 포팅 홀더와 중공사막 다발 사이에 주입 및 경화됨으로써 중공사막 다발의 양단을 기밀하게 포팅(potting)하는 포팅 수지;를 포함하는,
연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체.
A large number of hollow fiber bundles neatly aligned in one direction;
A potting holder fitted at both ends of the above hollow fiber bundle to secure the hollow fiber bundle so that it does not become loose; and
A potting resin, which is injected and cured between the potting holder and the hollow fiber membrane bundle to hermetically pott both ends of the hollow fiber membrane bundle;
Hollow fiber membrane bundle assembly for fuel cell membrane humidifier.
제 1 항에 있어서,
상기 포팅 홀더는 좌, 우 양단이 개방된 튜브 형상의 몸체를 갖고, 상기 튜브 형상의 가운데 부분은 직경이 축소되어 잘록한 오리피스 형상을 갖는 것을 특징으로 하는,
연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체.
In paragraph 1,
The above potting holder has a tube-shaped body with both left and right ends open, and the center part of the tube shape has a reduced diameter and a concave orifice shape.
Hollow fiber membrane bundle assembly for fuel cell membrane humidifier.
제 1 항에 있어서,
상기 포팅 홀더에는 다수의 포팅 수지 침투홀이 더 형성되는,
연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체.
In paragraph 1,
The above potting holder further has a number of potting resin penetration holes formed therein.
Hollow fiber membrane bundle assembly for fuel cell membrane humidifier.
제 1 항에 있어서,
상기 포팅 홀더의 외측 둘레에는 씰링부재의 일부를 끼워 고정하기 위한 씰링부재 고정홈이 더 형성되는,
연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체.
In paragraph 1,
A sealing member fixing groove is further formed on the outer periphery of the above potting holder to fit and fix a part of the sealing member.
Hollow fiber membrane bundle assembly for fuel cell membrane humidifier.
(S210) 적정한 수량의 중공사막 다발을 준비하는 단계;
(S220) 중공사막 다발을 가지런히 정렬한 후, 포팅 지그의 수직 방향으로 길쭉한 홈 사이에 층층이 끼워 적층하는 단계;
(S230) 포팅 지그에 끼워져 적층된 중공사막 다발의 양단부에 포팅 홀더를 삽입하는 단계;
(S240) 상기 포팅 홀더와 중공사막 다발의 양단부를 전체적으로 커버하도록 포팅 갭을 조립하는 단계;
(S250) 포팅 캡 내부로 포팅 수지를 주입하여 포팅 홀더 및 중공사막 다발 사이에 포팅 수지를 침투 및 경화하는 단계; 및
(S260) 포팅 캡 제거 후, 상기 포팅 홀더로부터 돌출된 중공사막 다발의 양단부를 잘라 제거하는 단계;를 포함하는,
연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체의 제조 방법.
(S210) A step of preparing an appropriate number of hollow fiber bundles;
(S220) A step of aligning the hollow fiber bundles neatly and then laminating them by inserting them one by one between the vertically elongated grooves of the potting jig;
(S230) A step of inserting a potting holder into both ends of a hollow fiber membrane bundle that is laminated and fitted into a potting jig;
(S240) A step of assembling a potting gap to completely cover both ends of the potting holder and the hollow fiber membrane bundle;
(S250) A step of injecting potting resin into the potting cap to penetrate and harden the potting resin between the potting holder and the hollow fiber membrane bundle; and
(S260) A step of cutting and removing both ends of the hollow fiber membrane bundle protruding from the potting holder after removing the potting cap;
A method for manufacturing a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier.
제 5 항에 있어서,
상기 단계 S210 이후에,
(S211) 준비된 중공사막 다발을 신축 재질의 원통형 메시에 삽입하여 흐트러지지 않도록 밀집하는 단계;를 더 포함하는,
연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체의 제조 방법.
In paragraph 5,
After the above step S210,
(S211) A step of inserting the prepared hollow fiber bundle into a cylindrical mesh of an elastic material and packing it tightly so that it does not become loose; further comprising;
A method for manufacturing a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier.
제 5 항에 있어서,
상기 포팅 지그는 중공사막 다발이 상방에서 끼워질 수 있도록 수직 방향으로 길쭉한 제1 홈이 형성되고, 상기 제1 홈의 양단부에는 중공사막 다발의 양측에서 삽입된 포팅 홀더가 걸림될 수 있도록 제1 홈보다 홈의 간격이 더 확장된 제2 홈이 형성되는,
연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체의 제조 방법.
In paragraph 5,
The above potting jig has a first groove that is elongated in a vertical direction so that a bundle of hollow fiber membranes can be inserted from above, and a second groove that has a wider groove spacing than the first groove is formed at both ends of the first groove so that a potting holder inserted from both sides of the bundle of hollow fiber membranes can be caught.
A method for manufacturing a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier.
제 7 항에 있어서,
상기 제1 홈의 상단부에는 중공사막 다발이 제1 홈의 상방에서 끼워져 적층될 때 걸림되지 않도록 하방으로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 가이드슬로프가 더 형성되는,
연료전지 막가습기용 중공사막 다발 조립체의 제조 방법.
In paragraph 7,
At the upper part of the first groove, a guide slope is formed whose width gradually narrows downwards to prevent the hollow fiber bundle from getting caught when it is inserted and stacked from the upper part of the first groove.
A method for manufacturing a hollow fiber membrane bundle assembly for a fuel cell membrane humidifier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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