KR102741342B1

KR102741342B1 - Humidifier for Fuel Cell

Info

Publication number: KR102741342B1
Application number: KR1020190156903A
Authority: KR
Inventors: 김도우; 양형모; 김인호
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2024-12-10
Anticipated expiration: 2039-11-29
Also published as: KR20210067368A

Abstract

본 발명은 연료전지 스택으로 공급될 전지용 기체를 습윤용 기체를 이용하여 가습하기 위한 가습모듈; 및 상기 가습모듈의 일단에 결합된 제1캡을 포함하고, 상기 가습모듈은 복수의 중공사막이 결합된 카트리지, 상기 카트리지가 결합된 미드케이스, 상기 제1캡과 상기 카트리지의 사이에 위치한 전지용 기체의 유압을 이용하여 상기 카트리지와 상기 미드케이스 사이를 밀폐시키는 제1패킹부재를 포함하며, 상기 제1캡은 상기 제1패킹부재를 상기 미드케이스 쪽으로 압박하는 제1압박부재를 포함하는 연료전지용 가습기에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell humidifier, comprising: a humidifying module for humidifying a fuel cell gas to be supplied to a fuel cell stack using a humidifying gas; and a first cap coupled to one end of the humidifying module, wherein the humidifying module comprises a cartridge having a plurality of hollow fiber membranes coupled thereto, a mid-case having the cartridge coupled thereto, a first packing member for sealing between the cartridge and the mid-case using hydraulic pressure of the fuel cell gas positioned between the first cap and the cartridge, and the first cap comprises a first pressing member for pressing the first packing member toward the mid-case.

Description

Humidifier for Fuel Cell

본 발명은 연료전지에 가습된 공기를 공급하기 위한 연료전지용 가습기에 관한 것이다.The present invention relates to a humidifier for a fuel cell for supplying humidified air to a fuel cell.

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.Unlike conventional chemical cells such as batteries or accumulators, fuel cells can continuously produce electricity as long as hydrogen and oxygen are supplied, and they 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 적다. 따라서, 연료전지는 환경 친화적일 뿐만 아니라 에너지 소비 증가에 따른 자원 고갈에 대한 걱정을 줄일 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the chemical energy generated by the combination of hydrogen and oxygen is directly converted into electrical energy, it produces less pollutant emissions. Therefore, fuel cells are not only environmentally friendly, but also have the advantage of reducing concerns about resource depletion due to increased energy consumption.

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.Depending on the type of electrolyte used, 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).

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.Each of these fuel cells operates on the fundamentally same principles, but the types of fuel used, operating temperatures, catalysts, electrolytes, etc. are different. Among these, polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) 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 miniaturization.

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.One of the most important factors in improving the performance of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) 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 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. Methods for humidifying a polymer electrolyte membrane include 1) 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; 2) 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 3) a humidification membrane method in which moisture is supplied to a gas fluidized bed using a polymer membrane.

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.Among these, a membrane humidification method that humidifies a 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 it can make the humidifier lightweight and compact.

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.The selectively permeable membrane used in the membrane humidification method is preferably a hollow fiber membrane with a large permeation area per unit volume when forming a module. That is, when a humidifier is manufactured using a hollow fiber membrane, the high integration of the hollow fiber membrane with a large contact surface area is possible, so that sufficient humidification of the fuel cell can be achieved even with a small capacity, low-cost materials can be used, and moisture and heat contained in the off-gas discharged at a high temperature from the fuel cell can be recovered and reused through the humidifier.

도 1은 통상의 연료전지용 가습기의 개략적인 분해 사시도이다.Figure 1 is a schematic exploded perspective view of a typical fuel cell humidifier.

도 1에 예시된 바와 같이, 통상의 막가습 방식의 가습기(100)는 외부로부터 공급되는 공기와 연료전지 스택(미도시)으로부터 배출되는 배가스 사이의 수분 교환이 일어나는 가습모듈(110) 및 상기 가습모듈(110)의 양 단에 결합된 캡들(120)을 포함한다.As illustrated in Fig. 1, a conventional membrane humidifier (100) includes a humidifying 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 caps (120) connected to both ends of the humidifying module (110).

상기 캡들(120) 중 하나는 외부로부터 공급되는 공기를 상기 가습모듈(110)로 전달하고, 다른 하나는 상기 가습모듈(110)에 의해 가습된 공기를 연료전지 스택으로 전달한다.One of the above caps (120) delivers air supplied from the outside to the humidifying module (110), and the other delivers air humidified by the humidifying module (110) to the fuel cell stack.

상기 가습모듈(110)은, 배가스 유입구(off-gas inlet)(111a)와 배가스 배출구(off-gas outlet)(111b)를 갖는 미드케이스(mid-case)(111) 및 상기 미드케이스(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.The above humidifying module (110) includes a mid-case (111) having an off-gas inlet (111a) and an off-gas outlet (111b), and a plurality of hollow fiber membranes (112) within the mid-case (111). Both ends of a bundle of the hollow fiber membranes (112) are potted in a fixed layer (113). The fixed layer (113) is generally formed by curing a liquid polymer, such as a liquid polyurethane resin, through a casting method.

외부로부터 공급되는 공기는 상기 중공사막들(112)의 중공을 따라 흐른다. 상기 배가스 유입구(111a)를 통해 상기 미드케이스(111) 내로 유입된 배가스는 상기 중공사막들(112)의 외표면과 접촉한 후 상기 배가스 배출구(111b)를 통해 상기 미드케이스(111)로부터 배출된다. 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.Air supplied from the outside flows along the hollow of the hollow fiber membranes (112). The exhaust gas introduced into the mid-case (111) through the exhaust gas inlet (111a) comes into contact with the outer surface of the hollow fiber membranes (112) and is then discharged from the mid-case (111) through the exhaust gas outlet (111b). When the exhaust gas comes into contact with the outer surface of the hollow fiber membranes (112), moisture contained in the exhaust gas permeates the hollow fiber membranes (112), thereby humidifying the air flowing along the hollow of the hollow fiber membranes (112).

상기 캡들(120)의 내부 공간들은 상기 중공사막들(112)의 중공들과만 유체연통할 뿐, 상기 미드케이스(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.The internal spaces of the above caps (120) should be in fluid communication only with the hollow spaces of the above hollow fiber membranes (112) and should be completely sealed off from the internal space of the mid-case (111). Otherwise, air leakage due to pressure difference occurs, reducing the amount of humidified air supplied to the fuel cell stack and lowering the power generation efficiency of the fuel cell.

일반적으로, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 중공사막들(112)의 말단들이 포팅되어 있는 고정층(113) 및 상기 고정층(113)과 상기 미드케이스(111) 사이의 수지층(114)이 상기 캡들(120)의 내부 공간들을 상기 미드케이스(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.Typically, as illustrated in Fig. 1, the fixed layer (113) in which the ends of the hollow fiber membranes (112) are potted and the resin layer (114) between the fixed layer (113) and the mid-case (111) block the internal spaces of the caps (120) from the internal space of the mid-case (111). Similar to the fixed layer (113), the resin layer (114) is generally formed by curing a liquid polymer, such as a liquid polyurethane resin, through a casting method.

그러나, 상기 수지층(114) 형성을 위한 캐스팅 공정은 상대적으로 많은 공정 시간을 요구하기 때문에 가습기(100)의 생산성을 저하시키는 문제가 있다.However, the casting process for forming the resin layer (114) requires a relatively long process time, which reduces the productivity of the humidifier (100).

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.The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a fuel cell humidifier capable of preventing a decrease in the productivity of the humidifier due to the formation of a resin layer through a casting process.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.To solve the above-mentioned problems, the present invention may include the following configuration.

본 발명에 따른 연료전지용 가습기는 연료전지 스택으로 공급될 전지용 기체를 습윤용 기체를 이용하여 가습하기 위한 가습모듈; 및 상기 가습모듈의 일단에 결합된 제1캡을 포함할 수 있다. 상기 가습모듈은 복수의 중공사막이 결합된 카트리지, 상기 카트리지가 결합된 미드케이스, 상기 카트리지와 상기 미드케이스 사이에 배치되어서 상기 카트리지와 상기 미드케이스 사이를 밀폐시키는 제1패킹부재를 포함할 수 있다. 상기 제1패킹부재는 상기 제1캡과 상기 카트리지의 사이에 위치한 전지용 기체를 수용하는 제1외측홈, 상기 제1외측홈에 수용된 전지용 기체의 압력에 따라 상기 카트리지 쪽으로 압축되어서 상기 카트리지에 밀착되는 제1외측부재, 상기 제1외측홈과 상기 미드케이스의 사이에 배치된 제1외측돌기, 및 상기 제1외측돌기로부터 상기 미드케이스 쪽으로 연장된 연장부재를 포함할 수 있다. 상기 제1캡은 상기 연장부재를 상기 미드케이스 쪽으로 압박하는 제1압박부재를 포함할 수 있다.A humidifier for a fuel cell according to the present invention may include a humidifying module for humidifying a cell gas to be supplied to a fuel cell stack using a humidifying gas; and a first cap coupled to one end of the humidifying module. The humidifying module may include a cartridge in which a plurality of hollow fiber membranes are coupled, a mid-case in which the cartridge is coupled, and a first packing member disposed between the cartridge and the mid-case to seal the space between the cartridge and the mid-case. The first packing member may include a first outer groove for receiving a cell gas located between the first cap and the cartridge, a first outer member compressed toward the cartridge according to the pressure of the cell gas received in the first outer groove and brought into close contact with the cartridge, a first outer protrusion disposed between the first outer groove and the mid-case, and an extension member extending from the first outer protrusion toward the mid-case. The above first cap may include a first compression member that urges the extension member toward the mid-case.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.According to the present invention, the following effects can be achieved.

본 발명은 캡의 내부공간과 미드케이스의 내부공간을 밀폐시키기 위한 캐스팅 공정을 생략할 수 있도록 구현된다. 따라서, 본 발명은 생산을 위한 공정시간의 단축을 통해 생산성을 증대시킬 수 있다.The present invention is implemented so that the casting process for sealing the internal space of the cap and the internal space of the mid-case can be omitted. Accordingly, the present invention can increase productivity by shortening the process time for production.

본 발명은 연료전지 스택으로 공급될 전지용 기체의 압력을 이용하여 밀폐력을 강화할 수 있다. 따라서, 본 발명은 추가적인 구성없이 밀폐력을 강화할 수 있으므로, 밀폐력을 강화하기 위한 비용을 낮출 수 있다.The present invention can strengthen the sealing force by utilizing the pressure of the battery gas to be supplied to the fuel cell stack. Therefore, the present invention can strengthen the sealing force without additional configuration, and thus the cost for strengthening the sealing force can be reduced.

본 발명은 제1캡이 가습모듈에 결합됨에 따라 제1패킹부재를 미드케이스 쪽으로 압박하도록 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 제1패킹부재가 카트리지와 미드케이스의 사이를 밀폐시킨 상태로 유지되기 위한 고정력을 강화할 수 있다.The present invention can be implemented so that the first packing member is pressed toward the mid-case as the first cap is coupled to the humidifying module. Accordingly, the present invention can strengthen the fixing force for maintaining the first packing member in a sealed state between the cartridge and the mid-case.

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 도 4의 A 부분을 확대하여 나타낸 개략적인 단면도
도 6 및 도 7은 도 2의 I-I 선을 기준으로 제1패킹부재를 확대하여 나타낸 개략적인 단면도
도 8은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기에 있어서 도 4의 A 부분을 확대하여 나타낸 개략적인 단면도
도 9는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기에 있어서 미드케이스에 2개의 카트리지가 결합되는 실시예에 대한 개략적인 분해 사시도
도 10은 도 9의 Ⅱ-Ⅱ 선을 기준으로 제1패킹부재를 확대하여 나타낸 개략적인 단면도
도 11 내지 도 13은 도 9의 Ⅱ-Ⅱ 선을 기준으로 제1패킹부재와 제2패킹부재가 미드케이스와 카트리지들에 결합된 모습을 확대하여 나타낸 개략적인 단면도
도 14는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기에 있어서 미드케이스에 3개의 카트리지가 결합되는 실시예에 대한 개략적인 분해 사시도Figure 1 is a schematic exploded perspective view of a typical fuel cell humidifier.
Figure 2 is a schematic exploded perspective view of a fuel cell humidifier according to the present invention.
Figure 3 is a schematic exploded cross-sectional view showing a fuel cell humidifier according to the present invention along line II of Figure 2.
Figure 4 is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell humidifier according to the present invention along line II of Figure 2.
Figure 5 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged view of part A of Figure 4.
Figures 6 and 7 are schematic cross-sectional views showing the first packing member in enlargement along line II of Figure 2.
Figure 8 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged portion of part A of Figure 4 in a fuel cell humidifier according to the present invention.
Figure 9 is a schematic exploded perspective view of an embodiment in which two cartridges are combined in a mid-case in a fuel cell humidifier according to the present invention.
Fig. 10 is a schematic cross-sectional view showing the first packing member in an enlarged manner based on the line II-II of Fig. 9.
Figures 11 to 13 are schematic cross-sectional views showing enlarged views of the first packing member and the second packing member combined with the mid-case and cartridges based on the line II-II of Figure 9.
Figure 14 is a schematic exploded perspective view of an embodiment in which three cartridges are combined in a mid-case in a fuel cell humidifier according to the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a humidifier for a fuel cell according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 연료전지 스택(미도시)으로 공급될 전지용 기체를 가습하기 위한 것이다. 상기 연료전지 스택으로 공급될 전지용 기체는 연료가스 또는 공기일 수 있다. Referring to FIGS. 2 to 4, a fuel cell humidifier (1) according to the present invention is for humidifying a cell gas to be supplied to a fuel cell stack (not shown). The cell gas to be supplied to the fuel cell stack may be fuel gas or air.

본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 전지용 기체의 가습을 위한 가습모듈(2), 및 상기 가습모듈(2)의 일단에 결합된 제1캡(3)을 포함한다. 상기 가습모듈(2)은 복수의 중공사막(211)이 결합된 카트리지(21), 상기 카트리지(21)가 결합된 미드케이스(22), 및 상기 카트리지(21)와 상기 미드케이스(22) 사이에 배치되어서 상기 카트리지(21)와 상기 미드케이스(22) 사이를 밀폐시키는 제1패킹부재(23)를 포함한다. 상기 제1패킹부재(23)는 캐스팅(casting) 공정 없이 결합을 통해 상기 카트리지(21)와 상기 미드케이스(22) 사이를 밀폐시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제1패킹부재(23)는 상기 제1캡(3)의 내부공간과 상기 미드케이스(22)의 내부공간을 밀폐시킬 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.A humidifier (1) for a fuel cell according to the present invention includes a humidifying module (2) for humidifying a gas for a fuel cell, and a first cap (3) coupled to one end of the humidifying module (2). The humidifying module (2) includes a cartridge (21) having a plurality of hollow fiber membranes (211) coupled thereto, a mid-case (22) to which the cartridge (21) is coupled, and a first packing member (23) disposed between the cartridge (21) and the mid-case (22) to seal the space between the cartridge (21) and the mid-case (22). The first packing member (23) can seal the space between the cartridge (21) and the mid-case (22) through bonding without a casting process. Accordingly, the first packing member (23) can seal the internal space of the first cap (3) and the internal space of the mid-case (22). Accordingly, the humidifier (1) for a fuel cell according to the present invention can omit the casting process that requires a relatively long process time, thereby increasing productivity by shortening the process time for production.

이하에서는 상기 가습모듈(2) 및 상기 제1캡(3)에 관해 첨부된 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.Below, the humidifying module (2) and the first cap (3) are described in detail with reference to the attached drawings.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 상기 가습모듈(2)은 상기 연료전지 스택으로 공급될 전지용 기체를 가습하는 것이다. 상기 가습모듈(2)의 일단에는 상기 제1캡(3)이 결합될 수 있다. 상기 가습모듈(2)의 타단에는 제2캡(4)이 결합될 수 있다. 상기 제1캡(3)은 외부로부터 공급되는 전지용 기체를 상기 가습모듈(2)로 전달할 수 있다. 상기 제2캡(4)은 상기 가습모듈(2)에 의해 가습된 전지용 기체를 상기 연료전지 스택으로 전달할 수 있다. 상기 제2캡(4)이 외부로부터 공급되는 전지용 기체를 상기 가습모듈(2)로 전달하고, 상기 제1캡(3)이 상기 가습모듈(2)에 의해 가습된 전지용 기체를 상기 연료전지 스택으로 전달할 수도 있다.Referring to FIGS. 2 to 4, the humidifying module (2) humidifies the battery gas to be supplied to the fuel cell stack. The first cap (3) may be coupled to one end of the humidifying module (2). The second cap (4) may be coupled to the other end of the humidifying module (2). The first cap (3) may transfer the battery gas supplied from the outside to the humidifying module (2). The second cap (4) may transfer the battery gas humidified by the humidifying module (2) to the fuel cell stack. The second cap (4) may transfer the battery gas supplied from the outside to the humidifying module (2), and the first cap (3) may transfer the battery gas humidified by the humidifying module (2) to the fuel cell stack.

상기 가습모듈(2)은 상기 카트리지(21), 상기 미드케이스(22), 및 상기 제1패킹부재(23)를 포함한다.The above humidifying module (2) includes the cartridge (21), the mid-case (22), and the first packing member (23).

상기 카트리지(21)는 상기 중공사막(211)을 복수개 포함한다. 상기 중공사막(211)들은 상기 카트리지(21)로 구현되어서 모듈화될 수 있다. 이에 따라, 상기 카트리지(21)를 상기 미드케이스(22)에 결합하는 공정을 통해, 상기 중공사막(211)들은 상기 미드케이스(22)의 내부에 설치될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 중공사막(211)들에 대한 설치작업, 분리작업, 및 교체작업의 용이성을 향상시킬 수 있다. 상기 카트리지(21)는 상기 중공사막(211)들을 수용하는 이너케이스(210)를 포함할 수 있다. 상기 중공사막(211)들은 상기 이너케이스(210)의 내부에 배치되어서 모듈화될 수 있다. 상기 중공사막(211)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.The cartridge (21) includes a plurality of the hollow fiber membranes (211). The hollow fiber membranes (211) can be implemented as the cartridge (21) and thus modularized. Accordingly, through a process of combining the cartridge (21) to the mid-case (22), the hollow fiber membranes (211) can be installed inside the mid-case (22). Therefore, the fuel cell humidifier (1) according to the present invention can improve the ease of installation, separation, and replacement of the hollow fiber membranes (211). The cartridge (21) can include an inner case (210) that accommodates the hollow fiber membranes (211). The hollow fiber membranes (211) can be modularized by being arranged inside the inner case (210). The above hollow fiber membranes (211) may include polymer membranes formed from polysulfone resin, polyethersulfone resin, sulfonated polysulfone resin, polyvinylidene fluoride (PVDF) resin, polyacrylonitrile (PAN) resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyesterimide resin, or a mixture of two or more thereof.

상기 카트리지(21)는 제1포팅부(212)를 포함할 수 있다. 상기 제1포팅부(212)는 상기 중공사막(211)들의 일측을 고정하는 것이다. 이 경우, 상기 제1포팅부(212)는 상기 중공사막(211)들의 중공을 막지 않도록 형성될 수 있다. 상기 제1포팅부(212)는 캐스팅 공정을 통해 액상 폴리우레탄 수지와 같은 액상 수지를 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 제1포팅부(212)는 상기 이너케이스(210)와 상기 중공사막(211)들의 일측을 고정시킬 수 있다.The cartridge (21) may include a first potting portion (212). The first potting portion (212) is for fixing one side of the hollow fiber membranes (211). In this case, the first potting portion (212) may be formed so as not to block the hollow space of the hollow fiber membranes (211). The first potting portion (212) may be formed by hardening a liquid resin, such as a liquid polyurethane resin, through a casting process. The first potting portion (212) may fix the inner case (210) and one side of the hollow fiber membranes (211).

상기 카트리지(21)는 제2포팅부(213)를 포함할 수 있다. 상기 제2포팅부(213)는 상기 중공사막(211)들의 타측을 고정하는 것이다. 이 경우, 상기 제1포팅부(212)는 상기 중공사막(211)들의 중공을 막지 않도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 연료전지 스택에 공급될 전지용 기체는 상기 제2포팅부(213)와 상기 제1포팅부(212)에 방해됨에 없이 상기 중공사막(211)들의 중공으로 공급되어서 가습된 후에 상기 연료전지 스택으로 공급될 수 있다. 상기 제2포팅부(213)는 캐스팅 공정을 통해 액상 폴리우레탄 수지와 같은 액상 수지를 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 제2포팅부(213)는 상기 이너케이스(210)와 상기 중공사막(211)들의 타측을 고정시킬 수 있다.The cartridge (21) may include a second potting portion (213). The second potting portion (213) is for fixing the other side of the hollow fiber membranes (211). In this case, the first potting portion (212) may be formed so as not to block the hollow portions of the hollow fiber membranes (211). Accordingly, the fuel cell gas to be supplied to the fuel cell stack may be supplied to the hollow portions of the hollow fiber membranes (211) without being obstructed by the second potting portion (213) and the first potting portion (212), and may be humidified and then supplied to the fuel cell stack. The second potting portion (213) may be formed by hardening a liquid resin, such as a liquid polyurethane resin, through a casting process. The second potting portion (213) may fix the other side of the inner case (210) and the hollow fiber membranes (211).

상기 미드케이스(22)는 상기 카트리지(21)가 결합된 것이다. 상기 미드케이스(22)의 내면과 상기 카트리지(21)의 외면 사이에 공간이 마련되도록, 상기 카트리지(21)는 상기 미드케이스(22)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 미드케이스(22)는 유입구(221)와 배출구(222)를 포함할 수 있다. 수분이 함유된 습윤용 기체는, 상기 유입구(221)를 통해 상기 미드케이스(22)의 내부로 공급된 후에 상기 중공사막(211)들의 외표면과 접촉할 수 있다. 이 과정에서 습윤용 기체에 함유되어 있던 수분이 상기 중공사막(211)들을 투과함으로써, 상기 중공사막(211)들의 중공을 따라 흐르던 전지용 기체를 가습할 수 있다. 가습된 전지용 기체는 상기 중공사막(211)들로부터 배출된 후에 상기 연료전지 스택으로 공급될 수 있다. 전지용 기체를 가습한 이후의 습윤용 기체는, 상기 배출구(222)를 통해 상기 미드케이스(22)의 외부로 배출될 수 있다. 상기 유입구(221)는 상기 연료전지 스택에 연결될 수 있다. 이 경우, 습윤용 기체는 상기 연료전지 스택으로부터 배출되는 배가스(Off-gas)일 수 있다. The above-described mid-case (22) is a combination of the cartridge (21). The cartridge (21) may be placed inside the mid-case (22) so that a space is provided between the inner surface of the mid-case (22) and the outer surface of the cartridge (21). The mid-case (22) may include an inlet (221) and an outlet (222). A wetting gas containing moisture may be supplied into the interior of the mid-case (22) through the inlet (221) and then come into contact with the outer surface of the hollow fiber membranes (211). In this process, moisture contained in the wetting gas may permeate the hollow fiber membranes (211), thereby humidifying the battery gas flowing along the hollow fiber membranes (211). The humidified battery gas may be supplied to the fuel cell stack after being discharged from the hollow fiber membranes (211). The humidifying gas after humidifying the fuel cell gas can be discharged to the outside of the mid-case (22) through the discharge port (222). The inlet port (221) can be connected to the fuel cell stack. In this case, the humidifying gas can be an off-gas discharged from the fuel cell stack.

한편, 상기 카트리지(22)에는 습윤용 기체가 유입되기 위한 유입공(미도시), 및 상기 중공사막(211)들의 중공을 따라 흐르던 전지용 기체를 가습한 이후의 습윤용 기체가 배출되기 위한 배출공(미도시)이 형성될 수 있다. 이 경우, 습윤용 기체는 상기 유입구(221)를 통해 상기 미드케이스(22)의 내면과 상기 카트리지(21)의 외면 사이로 공급되고, 상기 유입공을 통해 상기 카트리지(22)의 내부로 공급되며, 상기 중공사막(211)들의 중공을 따라 흐르던 전지용 기체를 가습한 후에 상기 배출공을 통해 상기 미드케이스(22)의 내면과 상기 카트리지(21)의 외면 사이로 배출되고, 상기 배출구(222)를 통해 상기 미드케이스(22)의 외부로 배출될 수 있다.Meanwhile, the cartridge (22) may be formed with an inlet (not shown) for introducing a wetting gas, and an outlet (not shown) for discharging the wetting gas after humidifying the battery gas flowing along the hollow fiber membranes (211). In this case, the wetting gas is supplied between the inner surface of the mid-case (22) and the outer surface of the cartridge (21) through the inlet (221), supplied into the interior of the cartridge (22) through the inlet, and after humidifying the battery gas flowing along the hollow fiber membranes (211), discharged between the inner surface of the mid-case (22) and the outer surface of the cartridge (21) through the outlet, and may be discharged to the outside of the mid-case (22) through the outlet (222).

도 2 내지 도 6을 참고하면, 상기 제1패킹부재(23)는 상기 카트리지(21)와 상기 미드케이스(22) 사이를 밀폐시키는 것이다. 상기 제1패킹부재(23)는 상기 연료전지 스택에 공급될 전지용 기체와 상기 미드케이스(22)의 내부로 공급된 습윤용 기체가 직접적으로 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제1패킹부재(23)는 상기 카트리지(21)와 상기 미드케이스(22) 사이에 삽입될 수 있다. 이 경우, 상기 카트리지(21)는 상기 제1패킹부재(23)에 형성된 제1통과공(23a)에 삽입될 수 있다. 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1패킹부재(23)를 복수개 포함할 수 있다. 상기 제1패킹부재들(23, 23')은 각각 상기 카트리지(21)의 양측에 배치될 수 있다. 상기 제1패킹부재들(23, 23')은 위치만 다를 뿐 서로 동일한 구조로 구현되므로, 상기 카트리지(21)의 일측에 배치된 제1패킹부재(23)를 기준으로 하여 설명한다. 이로부터 상기 카트리지(21)의 타측에 배치된 제1패킹부재(23')의 구조 등을 이해하는 것은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이다.Referring to FIGS. 2 to 6, the first packing member (23) seals between the cartridge (21) and the mid-case (22). The first packing member (23) can prevent the fuel cell gas to be supplied to the fuel cell stack and the humidifying gas supplied into the interior of the mid-case (22) from being directly mixed. The first packing member (23) can be inserted between the cartridge (21) and the mid-case (22). In this case, the cartridge (21) can be inserted into the first passage hole (23a) formed in the first packing member (23). The fuel cell humidifier (1) according to the present invention can include a plurality of first packing members (23). The first packing members (23, 23') can be respectively arranged on both sides of the cartridge (21). Since the above first packing members (23, 23') are implemented with the same structure with only different positions, the description will be based on the first packing member (23) arranged on one side of the cartridge (21). From this, it is obvious to those skilled in the art to which the present invention belongs to understand the structure of the first packing member (23') arranged on the other side of the cartridge (21).

상기 제1패킹부재(23)는 전지용 기체의 압력을 이용하여 상기 카트리지(21)에 밀착될 수 있다. 가습공정이 이루어지는 과정에서 전지용 기체와 습윤용 기체 모두가 상당한 크기의 압력으로 유동하므로, 전지용 기체는 상기 제1패킹부재(23)를 상기 카트리지(21) 쪽으로 압축시키기에 충분한 압력을 갖는다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 가습공정이 이루어지는 과정에서 전지용 기체의 압력을 이용하여 상기 제1패킹부재(23)를 상기 카트리지(21)에 밀착시킬 수 있도록 구현된다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 전지용 기체와 습윤용 기체가 직접적으로 혼합되는 것을 방지하기 위한 밀폐력을 추가적인 구성없이 구현할 수 있으므로, 밀폐력을 강화하기 위한 비용을 낮출 수 있다. 상기 제1패킹부재(23)는 탄성변형(Elastic Deformation)이 가능한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1패킹부재(23)는 고무류로 형성될 수 있다. 상기 제1패킹부재(23)는 상기 카트리지(21)와 상기 미드케이스(22) 사이를 밀폐하도록 고리 형태로 형성될 수 있다. The first packing member (23) can be pressed against the cartridge (21) using the pressure of the battery gas. Since both the battery gas and the humidifying gas flow at a considerable pressure during the humidifying process, the battery gas has sufficient pressure to compress the first packing member (23) toward the cartridge (21). Accordingly, the fuel cell humidifier (1) according to the present invention is implemented so that the first packing member (23) can be pressed against the cartridge (21) using the pressure of the battery gas during the humidifying process. Accordingly, the fuel cell humidifier (1) according to the present invention can implement a sealing force to prevent the battery gas and the humidifying gas from being directly mixed without an additional configuration, and thus the cost for reinforcing the sealing force can be reduced. The first packing member (23) can be formed of a material capable of elastic deformation. For example, 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 (21) and the mid-case (22).

상기 제1패킹부재(23)는 제1패킹본체(230)를 포함할 수 있다. 상기 제1패킹본체(230)는 상기 제1패킹부재(23)의 전체적인 외관을 이루는 것이다. 상기 제1패킹본체(230)가 상기 카트리지(21)와 상기 미드케이스(22) 사이에 삽입되면, 상기 제1패킹본체(230)의 제1외측면(230a)은 상기 제1캡(3) 쪽을 향하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제1패킹본체(230)의 제1내측면(230b)은 상기 미드케이스(22)의 내부 쪽을 향하도록 배치될 수 있다. 상기 제1내측면(230b)과 상기 제1외측면(230a)은 서로 반대되는 방향 쪽을 향하도록 배치될 수 있다.The first packing member (23) may include a first packing body (230). The first packing body (230) forms the overall appearance of the first packing member (23). When the first packing body (230) is inserted between the cartridge (21) and the mid-case (22), the first outer side (230a) of the first packing body (230) may be arranged to face the first cap (3). In this case, the first inner side (230b) of the first packing body (230) may be arranged to face the inside of the mid-case (22). The first inner side (230b) and the first outer side (230a) may be arranged to face opposite directions.

상기 제1패킹부재(23)는 제1외측홈(231), 및 제1외측부재(232)를 포함할 수 있다.The above first packing member (23) may include a first outer groove (231) and a first outer member (232).

상기 제1외측홈(231)은 전지용 기체를 수용하는 것이다. 상기 제1외측홈(231)은 상기 제1외측면(230a)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1외측홈(231)은 상기 제1캡(3) 쪽을 향하도록 배치되므로, 상기 제1캡(3)과 상기 카트리지(21)의 사이에 위치한 전지용 기체를 수용할 수 있다.The first outer groove (231) is for accommodating a battery gas. The first outer groove (231) may be formed on the first outer surface (230a). Accordingly, the first outer groove (231) is arranged to face the first cap (3), so that it can accommodate a battery gas located between the first cap (3) and the cartridge (21).

상기 제1외측부재(232)는 상기 제1외측홈(231)과 상기 카트리지(21)의 사이에서 상기 카트리지(21)에 접촉된 것이다. 상기 제1외측홈(231)에 수용된 전지용 기체의 압력에 따라, 상기 제1외측부재(232)는 상기 카트리지(21) 쪽으로 압축되어서 상기 카트리지(21)에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1외측홈(231)에 수용된 전지용 기체의 압력을 이용하여 상기 제1패킹부재(23)와 상기 카트리지(21)의 사이에 대한 밀폐력을 강화할 수 있다.The first outer member (232) is in contact with the cartridge (21) between the first outer groove (231) and the cartridge (21). Depending on the pressure of the battery gas accommodated in the first outer groove (231), the first outer member (232) may be compressed toward the cartridge (21) and may be in close contact with the cartridge (21). Accordingly, the fuel cell humidifier (1) according to the present invention may strengthen the sealing force between the first packing member (23) and the cartridge (21) by utilizing the pressure of the battery gas accommodated in the first outer groove (231).

상기 제1패킹부재(23)는 제1외측돌기(233)를 포함할 수 있다. 상기 제1외측돌기(233)는 상기 제1외측홈(231)과 상기 미드케이스(22)의 사이에서 상기 미드케이스(22)에 접촉된 것이다. 상기 제1외측홈(231)에 수용된 전지용 기체의 압력에 따라, 상기 제1외측돌기(233)는 상기 미드케이스(22) 쪽으로 압축되어서 상기 미드케이스(22)에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제1외측홈(231)에 수용된 전지용 기체의 압력을 이용하여 상기 제1패킹부재(23)와 상기 미드케이스(22)의 사이에 대한 밀폐력을 강화할 수 있다.The first packing member (23) may include a first outer protrusion (233). The first outer protrusion (233) is in contact with the mid-case (22) between the first outer groove (231) and the mid-case (22). Depending on the pressure of the battery gas accommodated in the first outer groove (231), the first outer protrusion (233) may be compressed toward the mid-case (22) and may be in close contact with the mid-case (22). Accordingly, the fuel cell humidifier (1) according to the present invention may strengthen the sealing force between the first packing member (23) and the mid-case (22) by utilizing the pressure of the battery gas accommodated in the first outer groove (231).

상기 제1패킹부재(23)가 상기 제1외측부재(232)와 상기 제1외측돌기(233)를 모두 포함하는 경우, 상기 제1외측홈(231)은 제1축방향(X축 방향)을 기준으로 하여 상기 제1외측부재(232)와 상기 제1외측돌기(233)의 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1외측홈(231)에 수용된 전지용 기체의 압력은 상기 제1외측부재(232)와 상기 제1외측돌기(233) 사이의 간격을 증가시키는 방향으로 작용할 수 있다. 따라서, 상기 제1외측홈(231)에 수용된 전지용 기체의 압력을 이용하여, 상기 제1외측부재(232)가 상기 카트리지(21)에 밀착됨과 아울러 상기 제1외측돌기(233)가 상기 미드케이스(22)에 밀착될 수 있다. 상기 제1외측부재(232), 상기 제1외측돌기(233), 및 상기 제1패킹본체(230)는 일체로 형성될 수도 있다.When the first packing member (23) includes both the first outer member (232) and the first outer protrusion (233), the first outer groove (231) may be arranged between the first outer member (232) and the first outer protrusion (233) with respect to the first axial direction (X-axis direction). Accordingly, the pressure of the battery gas accommodated in the first outer groove (231) may act in a direction that increases the gap between the first outer member (232) and the first outer protrusion (233). Therefore, by utilizing the pressure of the battery gas accommodated in the first outer groove (231), the first outer member (232) may be brought into close contact with the cartridge (21) and the first outer protrusion (233) may be brought into close contact with the mid-case (22). The above first outer member (232), the first outer protrusion (233), and the first packing body (230) may be formed integrally.

상기 제1패킹부재(23)는 연장부재(234)를 포함할 수 있다. 상기 연장부재(234)는 상기 미드케이스(22) 쪽으로 연장된 것이다. 상기 연장부재(234)는 상기 제1외측돌기(233)로부터 상기 미드케이스(22) 쪽으로 연장될 수 있다. 상기 연장부재(234)는 상기 미드케이스(22)에 지지될 수 있다. 상기 제1캡(3)이 상기 가습모듈(2)의 일단에 결합되면, 상기 제1캡(3)은 상기 연장부재(234)를 상기 미드케이스(22) 쪽으로 압박할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 연장부재(234)에 대한 압박력을 이용하여 상기 제1캡(3)과 상기 미드케이스(22) 사이에 대한 밀폐력을 강화할 수 있다. 상기 연장부재(234)는 상기 제1패킹본체(230)로부터 상기 미드케이스(22) 쪽으로 연장될 수도 있다.The first packing member (23) may include an extension member (234). The extension member (234) extends toward the mid-case (22). The extension member (234) may extend from the first outer protrusion (233) toward the mid-case (22). The extension member (234) may be supported by the mid-case (22). When the first cap (3) is coupled to one end of the humidifying module (2), the first cap (3) may press the extension member (234) toward the mid-case (22). Accordingly, the fuel cell humidifier (1) according to the present invention may strengthen the sealing force between the first cap (3) and the mid-case (22) by utilizing the pressing force on the extension member (234). The above extension member (234) may extend from the first packing body (230) toward the mid-case (22).

상기 제1패킹부재(23)는 걸림홈(234a), 및 걸림부재(235)를 포함할 수 있다.The above first packing member (23) may include a catch groove (234a) and a catch member (235).

상기 걸림홈(234a)은 상기 연장부재(234)에 형성된 것이다. 상기 걸림홈(234a)은 상기 제1외측돌기(233)와 상기 걸림부재(235)의 사이에 배치될 수 있다. 상기 걸림홈(234a)에는 상기 미드케이스(22)가 삽입될 수 있다.The above-mentioned catch groove (234a) is formed in the above-mentioned extension member (234). The above-mentioned catch groove (234a) can be arranged between the first outer protrusion (233) and the above-mentioned catch member (235). The above-mentioned mid-case (22) can be inserted into the above-mentioned catch groove (234a).

상기 걸림부재(235)는 상기 연장부재(234)에 결합된 것이다. 상기 연장부재(234)는 상기 걸림부재(235)와 상기 제1외측돌기(233)를 연결할 수 있다. 상기 걸림부재(235)는 상기 걸림홈(234a)에 삽입된 미드케이스(22)의 외측에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 걸림부재(235)와 상기 제1외측돌기(233)의 사이에 상기 미드케이스(22)가 배치될 수 있다. 상기 걸림부재(235)와 상기 제1패킹본체(230)의 사이에도 상기 미드케이스(22)가 배치될 수 있다. 상기 연장부재(234), 상기 걸림부재(235), 상기 제1외측돌기(233), 및 상기 제1패킹본체(230)는 일체로 형성될 수도 있다. The above-described catch member (235) is coupled to the above-described extension member (234). The above-described extension member (234) can connect the above-described catch member (235) and the first outer protrusion (233). The above-described catch member (235) can be arranged on the outer side of the mid-case (22) inserted into the above-described catch groove (234a). In this case, the above-described mid-case (22) can be arranged between the above-described catch member (235) and the first outer protrusion (233). The above-described mid-case (22) can also be arranged between the above-described catch member (235) and the first packing body (230). The above-described extension member (234), the above-described catch member (235), the first outer protrusion (233), and the above-described first packing body (230) can be formed integrally.

이와 같이 상기 제1패킹부재(23)가 상기 미드케이스(22)에 걸림 방식으로 결합되므로, 전지용 기체의 압력을 이용하여 밀폐력을 강화하는 과정에서 상기 제1패킹부재(23)가 상기 미드케이스(22)의 내부로 삽입되는 깊이가 제한될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 전지용 기체의 압력을 이용하여 밀폐력을 강화하는 작업의 안정성을 향상시킬 수 있다.Since the first packing member (23) is connected to the mid-case (22) in a hooking manner in this way, the depth at which the first packing member (23) is inserted into the interior of the mid-case (22) can be limited in the process of strengthening the sealing force by using the pressure of the battery gas. Accordingly, the fuel cell humidifier (1) according to the present invention can improve the stability of the work of strengthening the sealing force by using the pressure of the battery gas.

도 7을 참고하면, 상기 제1패킹부재(23)는 제1보강부재(236)를 포함할 수 있다. 상기 제1보강부재(236)는 상기 제1패킹본체(230)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 제1보강부재(236)는 상기 제1패킹본체(230)에 비해 더 큰 강성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1보강부재(236)는 금속, 플라스틱 등으로 형성될 수 있다. 상기 제1보강부재(236)는 인서트 성형을 통해 상기 제1패킹본체(230)의 내부에 배치되도록 구현될 수 있다.Referring to FIG. 7, the first packing member (23) may include a first reinforcing member (236). The first reinforcing member (236) may be arranged inside the first packing body (230). The first reinforcing member (236) may be formed of a material having greater rigidity than the first packing body (230). For example, the first reinforcing member (236) may be formed of metal, plastic, or the like. The first reinforcing member (236) may be implemented to be arranged inside the first packing body (230) through insert molding.

도 2 내지 도 8을 참고하면, 상기 제1패킹부재(23)는 억지 끼워맞춤(Interference Fit)을 통해 압축을 이용하여 상기 카트리지(21)에 밀착되도록 구현될 수 있다.Referring to FIGS. 2 to 8, the first packing member (23) can be implemented to be tightly fitted to the cartridge (21) by using compression through interference fit.

이를 위해, 상기 카트리지(21)는 제1서포트(214)를 포함할 수 있다. 상기 제1서포트(214)는 상기 제1포팅부(212)에 결합될 수 있다. 상기 제1서포트(214)는 상기 제1포팅부(212)의 둘레를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1포팅부(212)는 상기 제1서포트(214)의 내측에 배치될 수 있다. 상기 제1서포트(214)는 고리 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1서포트(214)는 상기 제1포팅부(212)의 외측으로 돌출되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1패킹부재(23)가 상기 미드케이스(22)와 상기 카트리지(21)의 사이에 삽입되는 과정에서, 상기 미드케이스(22)와 상기 제1서포트(214)의 사이에 배치된 상기 제1패킹부재(23)의 부분은 억지 끼워맞춤됨에 따라 압축될 수 있다. 따라서, 상기 제1패킹부재(23)를 이용한 밀폐력이 더 강화될 수 있다.To this end, the cartridge (21) may include a first support (214). The first support (214) may be coupled to the first potting portion (212). The first support (214) may be arranged to surround the periphery of the first potting portion (212). Accordingly, the first potting portion (212) may be arranged on the inner side of the first support (214). The first support (214) may be formed in a ring shape. The first support (214) may be arranged to protrude outwardly from the first potting portion (212). Accordingly, in the process of inserting the first packing member (23) between the mid-case (22) and the cartridge (21), the portion of the first packing member (23) arranged between the mid-case (22) and the first support (214) can be compressed as a result of the forceful fit. Accordingly, the sealing force using the first packing member (23) can be further strengthened.

상기 제1서포트(214)는 제2축방향(Y축 방향)으로의 이동이 제한되도록 후크(Hook) 결합을 통해 상기 이너케이스(210)에 지지될 수 있다. 상기 제2축방향(Y축 방향)은 상기 제1축방향(X축 방향)에 대해 수직한 축 방향으로, 상기 제1캡(3)과 상기 제2캡(4)이 서로 이격된 방향에 대해 평행한 축 방향이다. 상기 제1서포트(214)가 상기 이너케이스(210)에 결합된 상태에서 캐스팅 공정을 통해 상기 제1포팅부(212)가 형성됨으로써, 상기 제1서포트(214)는 상기 제1포팅부(212)에 결합되도록 구현될 수 있다. 그 후에 상기 제1패킹부재(23)가 상기 카트리지(21)와 상기 미드케이스(22)의 사이에 삽입될 수 있다. 상기 제1서포트(214)는 상기 제1패킹부재(23)에 비해 더 큰 강성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1서포트(214)는 금속, 플라스틱 등으로 형성될 수 있다.The first support (214) may be supported on the inner case (210) by a hook connection so that movement in the second axial direction (Y-axis direction) is limited. The second axial direction (Y-axis direction) is an axial direction that is perpendicular to the first axial direction (X-axis direction) and is an axial direction that is parallel to the direction in which the first cap (3) and the second cap (4) are spaced from each other. The first support (214) may be implemented to be coupled to the first potting portion (212) by forming the first potting portion (212) through a casting process while the first support (214) is coupled to the inner case (210). Thereafter, the first packing member (23) may be inserted between the cartridge (21) and the mid-case (22). The first support (214) may be formed of a material having greater rigidity than the first packing member (23). For example, the first support (214) may be formed of metal, plastic, or the like.

상기 제1서포트(214)는 상기 제2축방향(Y축 방향)을 기준으로 하여 상기 제1패킹부재(23)에 비해 더 짧은 길이로 구현될 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1외측부재(232)와 상기 제1포팅부(212)의 사이에는 상기 제1서포트(214)가 존재하지 않고, 상기 제1패킹본체(230)와 상기 제1포팅부(212)의 사이에만 상기 제1서포트(214)가 존재하도록 구현될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1외측부재(232)는 상기 제1외측홈(231)에 수용된 전지용 기체의 압력에 따라 압축되어서 상기 제1포팅부(212)에 밀착될 수 있다. 상기 제1패킹본체(230)는 상기 미드케이스(22)와 상기 제1서포트(214) 사이에 억지 끼워맞춤됨에 따라 압축되어서 상기 제1서포트(214)에 밀착될 수 있다.The first support (214) may be implemented with a shorter length than the first packing member (23) based on the second axis direction (Y-axis direction). For example, as illustrated in FIG. 5, the first support (214) may not exist between the first outer member (232) and the first potting portion (212), and may be implemented such that the first support (214) exists only between the first packing body (230) and the first potting portion (212). Accordingly, the first outer member (232) may be compressed according to the pressure of the battery gas accommodated in the first outer groove (231) and may be brought into close contact with the first potting portion (212). The above first packing body (230) can be compressed and pressed against the first support (214) by being forcibly fitted between the mid-case (22) and the first support (214).

상기 제1서포트(214)는 상기 제2축방향(Y축 방향)을 기준으로 하여 상기 제1패킹부재(23)와 동일한 길이로 구현되거나 상기 제1패킹부재(23)에 비해 더 긴 길이로 구현될 수도 있다. 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제1외측부재(232)와 상기 제1포팅부(212)의 사이에 상기 제1서포트(214)가 존재함과 아울러 상기 제1패킹본체(230)와 상기 제1포팅부(212)의 사이에도 상기 제1서포트(214)가 존재하도록 구현될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1외측부재(232)와 상기 제1패킹본체(230)는 상기 미드케이스(22)와 상기 제1서포트(214) 사이에 억지 끼워맞춤됨에 따라 압축되어서 상기 제1서포트(214)에 밀착될 수 있다. 이 경우, 상기 제1외측부재(232)는 상기 제1서포트(214)에 의한 압축과 상기 제1외측홈(231)에 수용된 전기용 기체의 압력 모두를 이용하여 상기 카트리지(21)에 밀착될 수 있다.The first support (214) may be implemented with the same length as the first packing member (23) based on the second axis direction (Y-axis direction), or may be implemented with a longer length than the first packing member (23). For example, as illustrated in FIG. 8, the first support (214) may be implemented so that it exists between the first outer member (232) and the first potting part (212), and also so that the first support (214) exists between the first packing body (230) and the first potting part (212). Accordingly, the first outer member (232) and the first packing body (230) may be compressed and brought into close contact with the first support (214) by being forcibly fitted between the mid-case (22) and the first support (214). In this case, the first outer member (232) can be pressed against the cartridge (21) by using both the compression by the first support (214) and the pressure of the electric gas received in the first outer groove (231).

상기 제1서포트(214)가 상기 제1외측부재(232)와 상기 제1패킹본체(230) 모두에 접촉되도록 구현된 경우, 상기 제1서포트(214)는 캐스팅 공정을 통해 상기 제1포팅부(212)를 형성하는 과정에서 포팅캡(Potting Cap)으로 사용될 수 있다. 이 경우, 도 8에 점선으로 도시된 바와 같이 상기 제1서포트(214)가 상기 이너케이스(210)에 결합되어서 포팅캡으로 구현된 상태에서 캐스팅 공정을 통해 상기 제1포팅부(212)를 형성한 후에, 상기 중공사막(211)들의 중공이 개방되도록 상기 제1서포트(214)의 일부분(CP)과 상기 제1포팅부(212)의 일부분을 절단(Cutting)하는 절단공정을 거쳐 상기 카트리지(21)로 제조될 수 있다. 따라서, 별도의 포팅캡을 사용하는 비교예와 대비할 때, 상기 제1서포트(214)를 포팅캡으로 사용하는 실시예는 포팅캡을 조립하는 공정, 포킹캡을 제거하는 공정 등을 생략할 수 있다. 따라서, 상기 제1서포트(214)를 포팅캡으로 사용하는 실시예는 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 제조시간 단축을 통해 생산성을 증대시킬 수 있다.If the first support (214) is implemented so as to be in contact with both the first outer member (232) and the first packing body (230), the first support (214) can be used as a potting cap in the process of forming the first potting portion (212) through a casting process. In this case, as shown in the dotted line in FIG. 8, after the first support (214) is combined with the inner case (210) and implemented as a potting cap and the first potting portion (212) is formed through a casting process, a cutting process is performed in which a part (CP) of the first support (214) and a part of the first potting portion (212) are cut so that the hollow fiber membranes (211) are opened, so that the cartridge (21) can be manufactured. Therefore, compared to the comparative example using a separate potting cap, the embodiment using the first support (214) as a potting cap can omit the process of assembling the potting cap, the process of removing the poking cap, etc. Therefore, the embodiment using the first support (214) as a potting cap can reduce manufacturing costs and increase productivity by shortening the manufacturing time.

상기 카트리지(21)는 제2서포트(215, 도 3과 도 4에 도시됨)를 포함할 수 있다. 상기 제2서포트(215)는 상기 제2포팅부(213)에 결합될 수 있다. 상기 제2서포트(215)와 상기 제1서포트(214)는 위치만 다를 뿐 서로 동일한 구조로 구현되므로, 상기 제1서포트(214)에 대한 설명으로부터 상기 제2서포트(215)의 구조 등을 이해하는 것은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이다. 이에, 상기 제2서포트(215)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The cartridge (21) may include a second support (215, as shown in FIGS. 3 and 4). The second support (215) may be coupled to the second porting portion (213). Since the second support (215) and the first support (214) are implemented with the same structure with only different positions, it is obvious to those skilled in the art to which the present invention pertains to understand the structure of the second support (215) from the description of the first support (214). Accordingly, a detailed description of the second support (215) is omitted.

도 2 내지 도 9를 참고하면, 상기 제1캡(3)은 상기 가습모듈(2)의 일단에 결합된 것이다. 상기 제1캡(3)과 상기 카트리지(21) 사이의 공간은, 상기 제1패킹부재(23)에 의해 상기 카트리지(21)와 상기 미드케이스(22) 사이의 공간에 대해 밀폐될 수 있다. Referring to FIGS. 2 to 9, the first cap (3) is coupled to one end of the humidifying module (2). The space between the first cap (3) and the cartridge (21) can be sealed with respect to the space between the cartridge (21) and the mid-case (22) by the first packing member (23).

상기 제1캡(3)은 제1압박부재(31)를 포함할 수 있다. 상기 제1캡(3)이 상기 가습모듈(2)의 일단에 결합되면, 상기 제1압박부재(31)는 상기 연장부재(234)를 상기 미드케이스(22) 쪽으로 압박할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1압박부재(31)는 상기 제1패킹부재(23)가 상기 카트리지(21)와 상기 미드케이스(22)의 사이를 밀폐시킨 상태로 유지되기 위한 고정력을 더 강화할 수 있다. 상기 제1압박부재(31)는 고리 형태로 형성될 수 있다.The first cap (3) may include a first pressure member (31). When the first cap (3) is coupled to one end of the humidifying module (2), the first pressure member (31) may press the extension member (234) toward the mid-case (22). Accordingly, the first pressure member (31) may further strengthen the fixing force for maintaining the first packing member (23) in a sealed state between the cartridge (21) and the mid-case (22). The first pressure member (31) may be formed in a ring shape.

상기 제1캡(3)은 제1압박돌기(32, 도 8에 도시됨)를 포함할 수 있다. 상기 제1압박돌기(32)는 상기 제1압박부재(31)로부터 돌출된 것이다. 상기 제1캡(3)이 상기 가습모듈(2)의 일단에 결합되면, 상기 제1압박돌기(32)는 상기 연장부재(234)를 상기 미드케이스 쪽으로 압축시켜서 상기 연장부재(234)를 상기 미드케이스(22)에 밀착시킬 수 있다. 따라서, 상기 제1압박돌기(32)는 상기 제1캡(3)과 상기 미드케이스(22)의 사이에 대한 밀폐력을 더 강화할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1패킹부재(23)에 대한 고정력을 더 강화할 수 있다. 상기 제1압박돌기(32)는 상기 제1압박부재(31)로부터 돌출될수록 크기가 감소되게 형성될 수 있다. 상기 제1압박돌기(32)는 고리 형태로 형성될 수 있다.The first cap (3) may include a first pressure projection (32, illustrated in FIG. 8). The first pressure projection (32) protrudes from the first pressure member (31). When the first cap (3) is coupled to one end of the humidifying module (2), the first pressure projection (32) may compress the extension member (234) toward the mid-case to close the extension member (234) to the mid-case (22). Accordingly, the first pressure projection (32) may further strengthen the sealing force between the first cap (3) and the mid-case (22), as well as further strengthen the fixing force to the first packing member (23). The first pressure projection (32) may be formed to decrease in size as it protrudes from the first pressure member (31). The above first pressure projection (32) can be formed in a ring shape.

상기 제1캡(3)은 제1지지부재(33, 도 8에 도시됨)를 포함할 수 있다. 상기 제1지지부재(33)는 상기 제1외측홈(231)에 삽입되어서 상기 제1패킹본체(230)를 지지할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1지지부재(33)는 상기 제1패킹부재(23)의 이동을 제한함으로써, 진동과 흔들린 등으로 인해 상기 제1패킹부재(23)가 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제1지지부재(33)는 상기 제1패킹본체(230)를 압축시킬 수 있는 길이로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제1지지부재(33)는 상기 제1패킹본체(230)의 압축을 통해 상기 제1외측홈(231)이 전지용 유체를 수용하기에 충분한 크기로 유지되도록 할 수 있다. 또한, 상기 제1지지부재(33)는 상기 제1패팅본체(230)의 압축을 통해 상기 제1패킹부재(23)가 상기 카트리지(21)에 밀착되는 밀착력을 더 강화할 수 있다. 상기 제1지지부재(33)는 고리 형태로 형성될 수 있다.The first cap (3) may include a first support member (33, illustrated in FIG. 8). The first support member (33) may be inserted into the first outer groove (231) to support the first packing body (230). Accordingly, the first support member (33) may limit the movement of the first packing body (23), thereby preventing the first packing body (23) from being detached due to vibration or shaking. The first support member (33) may be formed to a length capable of compressing the first packing body (230). In this case, the first support member (33) may ensure that the first outer groove (231) is maintained at a size sufficient to accommodate the battery fluid through the compression of the first packing body (230). In addition, the first support member (33) can further strengthen the adhesion force of the first packing member (23) to the cartridge (21) through compression of the first packing body (230). The first support member (33) can be formed in a ring shape.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 상기 제2캡(4)은 상기 가습모듈(2)의 타단에 결합된 것이다. 상기 제2캡(4)과 상기 카트리지(21) 사이의 공간은, 상기 제1패킹부재(23')에 의해 상기 카트리지(21)와 상기 미드케이스(22) 사이의 공간에 대해 밀폐될 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 제2캡(4)은 제2압박부재, 제2압박돌기, 및 제2지지부재를 포함할 수 있다. 상기 제2압박부재, 상기 제2압박돌기, 및 상기 제2지지부재는 상술한 제1압박부재(31), 상기 제1압박돌기(32), 및 상기 제1지지부재(33) 각각과 대략 일치하게 구현되므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Referring to FIGS. 2 to 4, the second cap (4) is coupled to the other end of the humidifying module (2). The space between the second cap (4) and the cartridge (21) can be sealed with respect to the space between the cartridge (21) and the mid-case (22) by the first packing member (23'). Although not shown, the second cap (4) may include a second pressing member, a second pressing protrusion, and a second supporting member. The second pressing member, the second pressing protrusion, and the second supporting member are implemented to be approximately identical to the first pressing member (31), the first pressing protrusion (32), and the first supporting member (33) described above, respectively, and therefore, a detailed description thereof will be omitted.

도 9 내지 도 13을 참고하면, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 미드케이스(22)에 상기 카트리지(21)가 복수개 결합되도록 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 미드케이스(22)에는 상기 카트리지들(21, 21')의 사이에 배치된 격벽부재(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 카트리지들(21, 21')은 상기 격벽부재들의 사이에 배치되어서 개별적으로 탈부착 가능하게 상기 미드케이스(22)에 결합될 수 있다. 한편, 도 11 내지 도 13에 도시된 카트리지들(21, 21')은 각각 복수개의 중공사막들과 이너케이스를 포함하는 것이나, 중공사막들과 이너케이스가 생략되고 제1포팅부만 표현된 것이다.Referring to FIGS. 9 to 13, the fuel cell humidifier (1) according to the present invention may be implemented so that a plurality of cartridges (21) are coupled to the mid-case (22). In this case, the mid-case (22) may include a partition member (not shown) arranged between the cartridges (21, 21'). The cartridges (21, 21') may be individually and detachably coupled to the mid-case (22) by being arranged between the partition members. Meanwhile, the cartridges (21, 21') illustrated in FIGS. 11 to 13 each include a plurality of hollow fiber membranes and an inner case, but the hollow fiber membranes and the inner case are omitted and only the first potting portion is expressed.

상기 미드케이스(22)에 상기 카트리지(21)가 복수개 결합되도록 구현된 경우, 상기 가습모듈(2)은 제2패킹부재(24)를 포함할 수 있다.When the above cartridges (21) are implemented to be combined in multiple numbers in the above mid-case (22), the humidifying module (2) may include a second packing member (24).

상기 제2패킹부재(24)는 상기 카트리지들(21, 21')의 사이에 배치되어서 상기 카트리지들(21, 21')의 사이를 밀폐시키는 것이다. 상기 제2패킹부재(24)는 상기 카트리지들(21, 21')의 사이를 통해 전지용 기체와 습윤용 기체가 직접적으로 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제2패킹부재(24)를 복수개 포함할 수 있다. 상기 제2패킹부재들(24, 24')은 각각 상기 카트리지들(21, 21')의 양측에 배치될 수 있다. 상기 제2패킹부재들(24, 24')은 위치만 다를 뿐 서로 동일한 구조로 구현되므로, 상기 카트리지들(21, 21')의 일측에 배치된 제2패킹부재(24)를 기준으로 하여 설명한다. 이로부터 상기 카트리지들(21, 21')의 타측에 배치된 제2패킹부재(24')의 구조 등을 이해하는 것은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이다.The second packing member (24) is arranged between the cartridges (21, 21') to seal the space between the cartridges (21, 21'). The second packing member (24) can prevent the battery gas and the humidifying gas from being directly mixed through the space between the cartridges (21, 21'). The fuel cell humidifier (1) according to the present invention may include a plurality of second packing members (24). The second packing members (24, 24') may be arranged on both sides of the cartridges (21, 21'), respectively. Since the second packing members (24, 24') are implemented with the same structure with only different positions, the description will be based on the second packing member (24) arranged on one side of the cartridges (21, 21'). From this, it is obvious to those skilled in the art to which the present invention pertains to understand the structure of the second packing member (24') arranged on the other side of the cartridges (21, 21').

상기 제2패킹부재(24)는 전지용 기체의 압력을 이용하여 상기 카트리지들(21, 21')에 밀착될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 카트리지들(21, 21')의 사이를 통해 전지용 기체와 습윤용 기체가 직접적으로 혼합되는 것을 방지하기 위한 밀폐력을 추가적인 구성없이 구현할 수 있으므로, 밀폐력을 강화하기 위한 비용을 낮출 수 있다. 상기 제2패킹부재(24)는 탄성변형(Elastic Deformation)이 가능한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제2패킹부재(24)는 고무류로 형성될 수 있다.The second packing member (24) can be pressed against the cartridges (21, 21') by using the pressure of the battery gas. Therefore, the fuel cell humidifier (1) according to the present invention can implement a sealing force for preventing the battery gas and the humidifying gas from being directly mixed between the cartridges (21, 21') without an additional configuration, so that the cost for reinforcing the sealing force can be reduced. The second packing member (24) can be formed of a material capable of elastic deformation. For example, the second packing member (24) can be formed of rubber.

상기 제2패킹부재(24)는 제2패킹본체(240)를 포함할 수 있다. 상기 제2패킹본체(240)는 상기 제2패킹부재(24)의 전체적인 외관을 이루는 것이다. 상기 제2패킹본체(240)가 상기 카트리지들(21, 21') 사이에 삽입되면, 상기 제2패킹본체(240)의 제2외측면(240a)은 상기 제1캡(3) 쪽을 향하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제2패킹본체(240)의 제2내측면(240b)은 상기 미드케이스(22)의 내부 쪽을 향하도록 배치될 수 있다. 상기 미드케이스(22)의 내부에 격벽부재가 구비된 경우, 상기 제2내측면(240b)은 상기 격벽부재 쪽을 향하도록 배치될 수 있다. 상기 제2내측면(240b)과 상기 제2외측면(240a)은 서로 반대되는 방향 쪽을 향하도록 배치될 수 있다.The second packing member (24) may include a second packing body (240). The second packing body (240) forms the overall appearance of the second packing member (24). When the second packing body (240) is inserted between the cartridges (21, 21'), the second outer side (240a) of the second packing body (240) may be arranged to face the first cap (3). In this case, the second inner side (240b) of the second packing body (240) may be arranged to face the inside of the mid-case (22). When a partition member is provided inside the mid-case (22), the second inner side (240b) may be arranged to face the partition member. The second inner side (240b) and the second outer side (240a) can be arranged to face opposite directions.

상기 제2패킹부재(24)는 제2외측홈(241), 및 복수의 제2외측부재들(242, 242')을 포함할 수 있다.The above second packing member (24) may include a second outer groove (241) and a plurality of second outer members (242, 242').

상기 제2외측홈(241)은 전지용 기체를 수용하는 것이다. 상기 제2외측홈(241)은 상기 제2외측면(240a)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2외측홈(241)은 상기 제1캡(3) 쪽을 향하도록 배치되므로, 상기 제1캡(3)과 상기 카트리지(21)의 사이에 위치한 전지용 기체를 수용할 수 있다.The second outer groove (241) is for accommodating a battery gas. The second outer groove (241) may be formed on the second outer surface (240a). Accordingly, the second outer groove (241) is arranged to face the first cap (3), so that it can accommodate a battery gas located between the first cap (3) and the cartridge (21).

상기 제2외측부재들(242, 242')은 상기 제2외측홈(241)과 상기 카트리지들(21, 21')의 사이에서 상기 카트리지들(21, 21')에 접촉된 것이다. 상기 제2외측홈(241)에 수용된 전지용 기체의 압력에 따라, 상기 제2외측부재들(242, 242')은 상기 카트리지들(21, 21')들 쪽으로 압축되어서 상기 카트리지들(21, 21') 각각에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 제2외측홈(241)에 수용된 전지용 기체의 압력을 이용하여 상기 제2패킹부재(24)와 상기 카트리지들(21, 21')의 사이에 대한 밀폐력을 강화할 수 있다. 상기 제2외측홈(241)은 상기 제2외측부재들(242, 242')의 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2외측홈(241)에 수용된 전지용 기체의 압력은 상기 제2외측부재들(242, 242') 사이의 간격을 증가시키는 방향으로 작용할 수 있다. 상기 제2외측부재들(242, 242'), 및 상기 제2패킹본체(240)는 일체로 형성될 수도 있다.The second outer members (242, 242') are in contact with the cartridges (21, 21') between the second outer groove (241) and the cartridges (21, 21'). Depending on the pressure of the battery gas accommodated in the second outer groove (241), the second outer members (242, 242') can be compressed toward the cartridges (21, 21') and come into close contact with each of the cartridges (21, 21'). Accordingly, the fuel cell humidifier (1) according to the present invention can strengthen the sealing force between the second packing member (24) and the cartridges (21, 21') by utilizing the pressure of the battery gas accommodated in the second outer groove (241). The second outer groove (241) may be arranged between the second outer members (242, 242'). Accordingly, the pressure of the battery gas accommodated in the second outer groove (241) may act in a direction of increasing the gap between the second outer members (242, 242'). The second outer members (242, 242') and the second packing body (240) may be formed integrally.

도 13을 참고하면, 상기 제2패킹부재(24)는 제2보강부재(243)를 포함할 수 있다. 상기 제2보강부재(243)는 상기 제2패킹본체(240)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 제2보강부재(243)는 상기 제2패킹본체(240)에 비해 더 큰 강성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제2보강부재(243)는 금속, 플라스틱 등으로 형성될 수 있다. 상기 제2보강부재(243)는 인서트 성형을 통해 상기 제2패킹본체(240)의 내부에 배치되도록 구현될 수 있다.Referring to FIG. 13, the second packing member (24) may include a second reinforcing member (243). The second reinforcing member (243) may be arranged inside the second packing body (240). The second reinforcing member (243) may be formed of a material having greater rigidity than the second packing body (240). For example, the second reinforcing member (243) may be formed of metal, plastic, or the like. The second reinforcing member (243) may be implemented to be arranged inside the second packing body (240) through insert molding.

도 11 내지 도 13을 참고하면, 상기 카트리지들(21, 21')은 상기 제1서포트들(214, 214')을 포함할 수 있다. 상기 제1서포트들(214, 214')은 상기 카트리지들(21, 21')의 둘레를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2패킹부재(24)가 상기 카트리지들(21, 21')의 사이에 삽입되는 과정에서, 상기 제1서포트들(214, 214')의 사이에 배치된 상기 제2패킹부재(24)의 부분은 억지 끼워맞춤됨에 따라 압출될 수 있다. 따라서, 상기 제2패킹부재(24)를 이용한 밀폐력이 더 강화될 수 있다. 상기 제1서포트들(214, 214')은 각각 상기 제2패킹부재(24)에 비해 더 큰 강성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1서포트들(214, 214')은 금속, 플라스틱 등으로 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 11 to 13, the cartridges (21, 21') may include the first supports (214, 214'). The first supports (214, 214') may be arranged to surround the periphery of the cartridges (21, 21'). Accordingly, in the process of inserting the second packing member (24) between the cartridges (21, 21'), the portion of the second packing member (24) arranged between the first supports (214, 214') may be extruded as a force-fit. Accordingly, the sealing force using the second packing member (24) may be further strengthened. The first supports (214, 214') may each be formed of a material having greater rigidity than the second packing member (24). For example, the first supports (214, 214') may be formed of metal, plastic, or the like.

상기 제1서포트들(214, 214')은 상기 제2축방향(Y축 방향)을 기준으로 하여 상기 제2패킹부재(24)에 비해 더 짧은 길이로 구현될 수 있다. 예컨대, 도 11과 도 12에 도시된 바와 같이 상기 제2외측부재들(242, 242')과 상기 제1포팅부들(212, 212')의 사이에는 상기 제1서포트들(214, 214')이 존재하지 않고, 상기 제2패킹본체(240)와 상기 제1포팅부들(212, 212')의 사이에만 상기 제1서포트들(214, 214')이 존재하도록 구현될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2외측부재들(242, 242')은 상기 제2외측홈(241)에 수용된 전지용 기체의 압력에 따라 압축되어서 상기 제1포팅부들(212, 212')에 밀착될 수 있다. 상기 제2패킹본체(240)는 상기 제1서포트들(214, 214') 사이에 억지 끼워맞춤됨에 따라 압축되어서 상기 제1서포트들(214, 214')에 밀착될 수 있다.The first supports (214, 214') may be implemented with a shorter length than the second packing members (24) based on the second axial direction (Y-axis direction). For example, as illustrated in FIGS. 11 and 12, the first supports (214, 214') may not exist between the second outer members (242, 242') and the first potting parts (212, 212'), and may be implemented so that the first supports (214, 214') exist only between the second packing body (240) and the first potting parts (212, 212'). Accordingly, the second outer members (242, 242') can be compressed according to the pressure of the battery gas accommodated in the second outer groove (241) and can be closely attached to the first potting parts (212, 212'). The second packing body (240) can be compressed and closely attached to the first supports (214, 214') by being forcibly fitted between the first supports (214, 214').

상기 제1서포트들(214, 214')은 상기 제2축방향(Y축 방향)을 기준으로 하여 상기 제2패킹부재(24)와 동일한 길이로 구현되거나 상기 제2패킹부재(24)에 비해 더 긴 길이로 구현될 수도 있다. 예컨대, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 제2외측부재들(242, 242')과 상기 제1포팅부들(212, 212')의 사이에 상기 제1서포트들(214, 214')이 존재함과 아울러 상기 제2패킹본체(240)와 상기 제1포팅부들(212, 212')의 사이에도 상기 제1서포트들(214, 214')이 존재하도록 구현될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2외측부재들(242, 242')과 상기 제2패킹본체(240)는 상기 제1서포트들(214, 214') 사이에 억지 끼워맞춤됨에 따라 압축되어서 상기 제1서포트들(214, 214')에 밀착될 수 있다. 이 경우, 상기 제2외측부재들(242, 242')은 상기 제1서포트들(214, 214')에 의한 압축과 상기 제2외측홈(241)에 수용된 전기용 기체의 압력 모두를 이용하여 상기 카트리지들(21, 21')에 밀착될 수 있다.The first supports (214, 214') may be implemented with the same length as the second packing member (24) based on the second axial direction (Y-axis direction) or may be implemented with a longer length than the second packing member (24). For example, as illustrated in FIG. 13, the first supports (214, 214') may be implemented so that they exist between the second outer members (242, 242') and the first potting parts (212, 212'), and also so that the first supports (214, 214') exist between the second packing body (240) and the first potting parts (212, 212'). Accordingly, the second outer members (242, 242') and the second packing body (240) can be compressed and pressed against the first supports (214, 214') by being forcibly fitted between the first supports (214, 214'). In this case, the second outer members (242, 242') can be pressed against the cartridges (21, 21') by utilizing both the compression by the first supports (214, 214') and the pressure of the electric gas accommodated in the second outer groove (241).

도 9, 도 11 내지 도 13에는 상기 미드케이스(22)에 2개의 카트리지(21)가 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며 도 14에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 미드케이스(22)에 3개의 카트리지들(21, 21', 21")이 결합되도록 구현될 수도 있다. 이 경우, 상기 가습모듈(2)의 일측에 2개의 제2패킹부재(24)가 구비됨과 아울러 상기 가습모듈(2)의 타측에 2개의 제2패킹부재(24')가 구비될 수 있다. 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(1)는 상기 미드케이스(22)에 4개 이상의 카트리지(21)들이 결합되도록 구현될 수도 있다. 이 경우, 상기 미드케이스(22)에 결합된 카트리지(21)의 개수가 증가하는 만큼 상기 제2패킹부재들(24, 24')의 개수가 증가할 수 있다.In FIGS. 9, 11 to 13, two cartridges (21) are shown to be coupled to the mid-case (22), but this is not limited thereto, and as shown in FIG. 14, the fuel cell humidifier (1) according to the present invention may be implemented so that three cartridges (21, 21', 21") are coupled to the mid-case (22). In this case, two second packing members (24) may be provided on one side of the humidifying module (2), and two second packing members (24') may be provided on the other side of the humidifying module (2). Although not shown, the fuel cell humidifier (1) according to the present invention may be implemented so that four or more cartridges (21) are coupled to the mid-case (22). In this case, as the number of cartridges (21) coupled to the mid-case (22) increases, the number of cartridges (21) coupled to the mid-case (22) increases. The number of second packing members (24, 24') can be increased.

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.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the attached drawings, and it will be apparent to those skilled in the art that various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope that does not depart from the technical spirit of the present invention.

1 : 연료전지용 가습기 2 : 가습모듈
3 : 제1캡 4 : 제2캡
21 : 카트리지 22 : 미드케이스
23 : 제1패킹부재 24 : 제2패킹부재1: Humidifier for fuel cell 2: Humidifier module
3: 1st cap 4: 2nd cap
21: Cartridge 22: Mid-case
23: 1st packing member 24: 2nd packing member

Claims

A humidifying module for humidifying the battery gas to be supplied to the fuel cell stack using a humidifying gas; and
Including a first cap coupled to one end of the above humidifying module,
The above humidifying module includes a cartridge in which a plurality of hollow fiber membranes are combined, a mid-case in which the cartridges are combined, and a first packing member arranged between the cartridge and the mid-case to seal the space between the cartridge and the mid-case.
The first packing member includes a first outer groove for accommodating a battery gas located between the first cap and the cartridge, a first outer member compressed toward the cartridge according to the pressure of the battery gas accommodated in the first outer groove and brought into close contact with the cartridge, a first outer protrusion arranged between the first outer groove and the mid-case, and an extension member extending from the first outer protrusion toward the mid-case.
The above first cap includes a first pressing member that presses the extension member toward the mid-case,
The first outer groove is arranged between the first outer member and the first outer protrusion,
A humidifier for a fuel cell, characterized in that the first outer groove is arranged so as to face the first cap.

In the first paragraph,
The above first cap includes a first pressure projection protruding from the first pressure member,
A fuel cell humidifier, characterized in that the first compression projection compresses the extension member toward the mid-case to bring the extension member into close contact with the mid-case.

In the first paragraph,
The above first packing member includes a first packing body in which the first outer groove is formed,
A fuel cell humidifier, characterized in that the first cap includes a first support member that is inserted into the first outer groove and supports the first packing body.

In the first paragraph,
The above cartridge includes a first potting portion that fixes one side of the hollow fiber membranes, and a first support coupled to the first potting portion,
The above first packing member includes a first packing body in which the first outer groove is formed,
The above first packing body is compressed and adhered to the first support by being forcefully fitted (Interference Fit) between the mid-case and the first support,
A fuel cell humidifier, characterized in that the first outer member is compressed according to the pressure of the battery gas accommodated in the first outer groove and comes into close contact with the first potting portion.

In the first paragraph,
The above cartridge includes a first potting portion that fixes one side of the hollow fiber membranes, and a first support coupled to the first potting portion,
The above first packing member includes a first packing body in which the first outer groove is formed,
A fuel cell humidifier, characterized in that the first packing body and the first outer member are compressed and adhered to the first support by being forcibly fitted between the mid-case and the first support.

In clause 4 or 5,
A fuel cell humidifier, characterized in that the first support is formed of a material having greater rigidity than the first packing member.

In the first paragraph,
The first packing member includes a first packing body in which the first outer groove is formed, and a first reinforcing member arranged inside the first packing body.
A fuel cell humidifier, characterized in that the first reinforcing member is formed of a material having greater rigidity than the first packing body.

In the first paragraph,
In the above mid-case, a plurality of the above cartridges are combined,
A fuel cell humidifier, characterized in that the humidifying module includes a second packing member that is arranged between the cartridges to seal the space between the cartridges.

In Article 8,
The second packing member includes a second outer groove for accommodating a battery gas positioned between the first cap and the cartridges, a second packing body in which the second outer groove is formed, and a plurality of second outer members that are compressed toward the cartridges according to the pressure of the battery gas accommodated in the second outer groove and come into close contact with each of the cartridges.
The above cartridges each include a first potting portion that fixes one side of the hollow fiber membranes, and a first support coupled to the first potting portion,
The above second outer members are compressed toward the first potting parts according to the pressure of the battery gas accommodated in the second outer groove and are in close contact with each of the first potting parts.
A fuel cell humidifier, characterized in that the second packing body is compressed and adheres closely to the first supports by being forcibly fitted between the first supports.

In Article 8,
The second packing member includes a second outer groove for accommodating a battery gas positioned between the first cap and the cartridges, a second packing body in which the second outer groove is formed, and a plurality of second outer members that are compressed toward the cartridges according to the pressure of the battery gas accommodated in the second outer groove and come into close contact with each of the cartridges.
The above cartridges each include a first potting portion that fixes one side of the hollow fiber membranes, and a first support coupled to the first potting portion,
A fuel cell humidifier, characterized in that the second outer members and the second packing body are compressed and adhered to the first supports by being forcibly fitted between the first supports.