KR101396040B1 - 멤브레인 가습기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지 등에 주로 사용되는 멤브레인 가습기의 구조를 개선하여 원가절감, 밀폐력 향상 등의 효과를 득할 수 있도록 한 것이다.
즉, 본 발명은 하우징 내부에 설치되는 고분자관을 하우징의 양측으로 고정하기 위한 에폭시포팅층을 하우징과 고정하기 위해 하우징 양측에 길이방향으로 형성되는 환홈과, 상기 환홈에서 하우징 길이방향과 직교하도록 하우징 내연부로 연통되는 복수개의 스톱핑홀을 형성하여 하우징 외연부에 수나사 훼손이 발생하지 않도록 하고, 상기 하우징 외연부에 형성되는 수나사와 엔드캡 내연부에 형성되는 암나사가 상호 나사조립이 될 수 있도록 하여 패킹의 밀폐력이 극대화 될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 하우징과 엔드캡 고정방식을 암수나사에 의해 나사조립식으로 구성하여 조립성 향상은 물론, 패킹이 강하게 압박이 가능토록 하여 밀폐력을 극대화 할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

멤브레인 가습기{Membrane Humidifiers}

본 발명은 멤브레인 가습기에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 연료전지 등에 주로 사용되는 멤브레인 가습기의 구조를 개선하여 조립성 향상, 원가절감, 밀폐력의 극대화 등 다수의 효과를 득할 수 있도록 한 멤브레인 가습기를 제공코자 하는 것이다.

연료전지는 양극(anode)에 들어간 수소가 백금(Pt) 촉매에 의해서 수소이온(H+)과 전자로 분리되고, 수소이온은 멤브레인을 통해서 음극(cathode)으로 움직이고 전자는 도선을 통해 음극으로 이동해 산소와 반응하여 산소이온을 생성하여 수소이온과 반응하여 물을 생성하게 된다. 이때, 전기를 생성하게 되는데 이러한 것을 연료전지라고 한다. 이렇게 연료전지에서 생성된 전기는 연료전지 자동차에서 모터를 구동하여 자동차가 움직이는 구동원의 하나로 사용하게 된다.

이러한 연료전지에 사용되는 멤브레인 가습기는 원통형 등으로 제작된 하우징 내부에 하우징의 길이 방향에 평행하게 복수의 중공사 고분자관을 내입시켜 그 양측을 에폭시포팅층 등으로 고정하고, 하우징의 양측으로는 물탱크에서 공급되는 물을 하우징 내부로 공급하기 위한 물공급관부와 공기를 중공사 고분자관을 통해 공급하여 하우징 내부의 물과 접촉하면서 가습공기를 배출하기 위한 가습공기배출관부가 각각 형성된 엔드캡을 체결, 하우징 내부가 밀폐될 수 있도록 한다.

이와 같은 기존 멤브레인 가습기의 하우징과 엔드캡 체결수단은 체결부에 걸림턱과 걸림홈을 대응부에 각각 형성하여 끼움결합 후 회전시켜 걸림고정되게 하거나, 스냅링을 사용하여 하우징과 엔드캡을 고정하는 방식으로 제작되고 있다.

이는 사출성형 등의 방법으로 형성된 하우징 단부에 고분자관을 고정하기 위한 에폭시포팅층이 하우징 양측 단부로 노출되면서 하우징에 방사상으로 형성된 복수의 스톱핑홀로 충진, 경화되는 구조로 이루어져 있고, 하우징 내부를 기밀성을 유지하기 위해 하우징 양측 단부와 엔드캡이 결합된 후 엔드캡 내연부 및 하우징 외부에 패킹을 개재시켜 조립할 시에 단순 끼움 후 걸림고정 내지는 스냅링에 의한 이탈방지 기능 정도로 체결이 이루어지므로 패킹의 밀폐력이 저하될 수 밖에 없으며, 조립공수도 복잡하여 조립성도 떨어질 수 밖에 없어서 제조원가를 낮추기에는 한계가 있었던 것이다.

KR 공개특허 특1999-0060926

이에 본 발명에서는 기존 멤브레인 가습기의 하우징과 엔드캡 고정방식이 갖는 제반 문제점을 일소할 수 있는 멤브레인 가습기를 제공코자 하는 것이다.

특히 본 발명은 하우징과 엔드캡의 구성은 보다 간단히 하면서도 패킹의 밀폐력을 극대화 할 수 있도록 하고, 조립작업도 보다 용이하게 하여 생산성 향상 및 제조원가를 절감할 수 있도록 한 멤브레인 가습기를 제공코자 하는 것이다.

본 발명에서 제공하는 멤브레인 가습기는 하우징 내부에 복수의 고분자관이 설치되어 하우징 양측에서 에폭시포팅층에 의해 고정되고, 상기 하우징 양측에 결합된 엔드캡에는 각각 물공급관부와 물배출관부가 형성되며, 상기 하우징 양측에는 공기공급관부와 가습공기배출관부를 가진 엔드캡이 패킹과 함께 하우징에 결합된 멤브레인 가습기에 있어서;

상기 하우징 양측 외연부에 형성되는 수나사와;

상기 수나사와 나사결합될 수 있도록 엔드캡 내연부에 형성되는 암나사와;

상기 하우징 양측에 길이방향으로 형성되는 환홈과;

상기 환홈과 하우징 내연부를 연통시키는 복수개의 스톱핑홀과,

상기 스톱핑홀과 환홈에 에폭시포팅층이 충진, 경화되어 하우징에 에폭시포팅층이 이탈 불가하게 고정될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공하는 멤브레인 가습기는 하우징과 엔드캡 고정방식을 에폭시포팅층에 의해 방해받지 않도록 암수나사에 의한 나사조립식으로 구성하여 조립성 향상은 물론, 원가절감, 패킹이 강하게 압박이 가능토록 하여 밀폐력을 극대화 할 수 있는 등 다수의 효과를 제공할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 멤브레인 가습기의 바람직한 일 실시예를 보인 사시도
도 2는 본 발명에서 제공하는 멤브레인 가습기의 바람직한 일 실시예를 보인 단면 구성도
도 3은 본 발명에서 제공하는 멤브레인 가습기의 요부 확대 단면도
도 4는 본 발명에서 제공하는 멤브레인 가습기의 작용상태도

본 발명에서 제공하는 멤브레인 가습기는 하우징과 엔드캡 고정방식을 암수나사에 의해 나사조립식으로 구성하여 조립성 향상, 원가절감은 물론, 패킹이 강하게 압박이 가능토록 하여 밀폐력을 극대화 할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이를 위해 본 발명은 하우징 내부에 설치되는 고분자관을 하우징의 양측으로 고정하기 위한 에폭시포팅층을 하우징과 고정하기 위해 하우징의 길이방향으로 형성되는 환홈과, 상기 환홈에서 하우징 길이방향과 직교하도록 하우징 내연부로 연통되는 복수개의 스톱핑홀을 형성하여 하우징 외연부에 수나사 훼손이 발생하지 않도록 하고, 상기 하우징 외연부에 형성되는 수나사와 엔드캡 내연부에 형성되는 암나사가 상호 나사조립이 될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 하우징과 엔드캡의 나사조립 방식에 의해 전후로 개재되는 패킹의 밀폐력이 극대화 될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 멤브레인 가습기(1)의 바람직한 일 실시예를 보인 사시도이며, 도 2는 이의 단면 구성도를 나타낸 것이다.

본 발명의 멤브레인 가습기(1)는 합성수지재를 사출성형하여 원통형 등의 관체로 이루어지는 하우징(2)과, 상기 하우징(2) 내부에 길이방향으로 복수개 설치되는 고분자관(3), 상기 고분자관(3)을 하우징(2) 양측에서 고정하기 위한 에폭시포팅층(4), 그리고 상기 하우징(2)의 양측에서 나사조립토록 한 엔드캡(5,6)로 크게 구성된다.

상기 엔드캡(5,6) 중 일측 엔드캡(5)에는 공기를 하우징(2) 내부에 설치된 고분자관(3)으로 공급하기 위한 공기공급관부(7)가 형성되고, 물탱크에서 공급되는 물을 하우징(2) 내부로 공급하기 위한 물공급관부(8)가 엔드캡(5)의 일측방에 형성된다.

그리고 하우징(2)의 반대측에 결합된 엔드캡(6)에는 물배출관부(9)가 형성되고, 고분자관(3)을 통해 공급된 공기가 하우징(2) 내부의 물과 접촉하면서 가습공기를 생성시켜 이를 배출하기 위한 가습공기배출관부(10)가 엔드캡(6) 단부에 각각 형성된다.

상기 하우징(2)과 양측 엔드캡(5,6)의 조립을 위해 하우징(2)의 양측 외연부에 수나사(11)가 형성되며, 상기 수나사(11)에 나사결합되는 암나사(12)가 엔드캡(5,6)의 내연부 대응면에 각각 형성된다.

그리고 하우징(2)의 양측 단부와 엔드캡(5,6) 내연부가 접하는 부위에 패킹(13)을 결합하며, 또한 하우징(2) 양측 외연부에 형성된 플랜지(14)와 엔드캡(5,6)이 조립 시 연접하는 부위에도 패킹(15)을 각각 결합토록 한다.

도 3은 본 발명에서 제공하는 멤브레인 가습기(1)의 바람직한 일 실시예를 보인 요부 확대 단면도이다.

즉, 본 발명의 하우징(2) 양측에 형성되는 고분자관(3) 고정용 에폭시포팅층(4)은 하우징(2)과 이탈하지 않고 정위치에서 고정된 상태를 유지할 수 있어야 한다.

이를 위해 하우징(2)의 양측 길이방향으로 환홈(16)을 형성하고, 상기 환홈(16)에서 하우징(2) 길이방향과 직교하도록 하우징(2) 내연부로 연통되는 복수개의 스톱핑홀(17)을 형성한다. 상기 환홈(16)의 깊이(D)는 스톱핑홀(17)을 형성할 수 있는 치수 보다는 약간 더 깊게 하면 된다. 그리고 환홈(16)의 폭(W)은 하우징(2)의 두께(T) 보다는 작은 치수로 형성된다. 즉, 하우징(2) 두께(T) 내부에 환홈(16)의 폭(W)이 수용되는 것이다.

상기 스톱핑홀(17)은 하우징(2)을 사출성형할 시에 형성하거나, 스톱핑홀(17) 성형을 위해 금형 구조가 복잡해지고, 사출성형시 동시에 형성하기 어려울 경우에는 하우징(2)을 사출성형 후 별도의 드릴링 작업을 통해 형성할 수도 있는 것이다.

이러한 에폭시포팅층(4)과 하우징(2) 고정을 위한 환홈(16)과 스톱핑홀(17)은 하우징(2) 외연부에 형성된 수나사(11)의 변형 등을 방지코자 하는데 목적이 있는 것으로서, 스톱핑홀(17)이 하우징(2)의 두께(T)를 관통할 경우 기 성형된 수나사(11)의 나사산 부위에 에폭시포팅층(4)을 충진, 경화시킬 때 에폭시가 누출되어 수나사(11)의 나사산 일부가 훼손되어 나사조립이 불가하거나 큰 장애를 유발할 수 있으나, 본 발명은 상기 스톱핑홀(17)이 하우징(2)의 내연부에서 외측 중간쯤에 환형으로 형성된 환홈(16) 까지만 관통이 되므로 에폭시를 충진하여 에폭시포팅층(4)을 경화, 성형 시 수나사(11) 부위로 전혀 에폭시가 누출이 되지 않게 되어 수나사(11)의 훼손을 원천적으로 봉쇄할 수 있게 되는 것이다.

도 4는 본 발명에서 제공하는 멤브레인 가습기(1)의 작용상태도를 보인 것이다.

즉, 본 발명은 엔드캡(5) 일측으로 형성된 물공급관부(8)를 통해 하우징(2) 내부로 물을 공급하고, 엔드캡(5)에 형성된 공기공급관부(7)를 통해 공기를 공급하면 하우징(2) 내부에서 에폭시포팅층(4)에 의해 고정된 다수개의 고분자관(3)을 통해 공기가 공급되면서 하우징(2) 내부의 물과 접촉하면서 가습공기를 생성하여 엔드캡(6)의 가습공기배출관부(10)를 통해 배출하게 되며, 공기와 접촉하지 못한 물은 엔드캡(6) 일측에 형성된 물배출관부(9)를 통해 배출된다.

이러한 멤브레인 가습기(1)의 가습공기 생성 작용은 일반적으로 알려진 것이며, 본 발명은 상기 물과 공기의 혼합에 의해 가습공기를 생성하는 과정 중 발생할 수 있는 하우징(2)과 엔드캡(5,6) 연결부를 통해 물이 누수되는 것을 방지하기 위한 패킹(13,15)이 보다 견고한 상태로 연결부를 압박, 실링하면서 확실한 밀폐력을 보장받을 수 있는 것이다.

이는 하우징(2)과 엔드캡(5,6)을 수나사(11) 및 암나사(12)를 이용하여 나사조립이 가능토록 함으로서, 나사조임에 따라 실링기능을 하는 패킹(13,15)이 압박되면서 밀폐력 향상을 높이게 되며, 상기 수나사(11)가 형성되는 하우징(2)의 양측으로는 에폭시포팅층(4)이 형성되는 과정에서 수나사(11)에 에폭시가 흘러 들어가 나사산을 훼손하는 것을 환홈(16)을 통해 원천적으로 차단하게 되고, 에폭시는 복수개의 스톱핑홀(17)을 통해 환홈(16)으로 충진되어 하우징(2)에 에폭시포팅층(4)이 이탈없이 고정되도록 하여, 하우징(2) 내연부에서 고분자관(3) 고정상태를 안정적으로 유지하게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

1: 멤브레인 가습기 2: 하우징 3: 고분자관 4: 에폭시포팅층 5,6: 엔드캡 7: 공기공급관부 8: 물공급관부 9: 물배출관부 10: 가습공기배출관부 11: 수나사 12: 암나사 13: 패킹 14: 플랜지 15: 패킹 16: 환홈 17: 스톱핑홀

Claims (1)

1. 하우징 내부에 복수의 고분자관이 설치되어 하우징 양측에서 에폭시포팅층에 의해 고정되고, 상기 하우징 양측에 결합된 엔드캡에는 각각 물공급관부와 물배출관부가 형성되며, 상기 하우징 양측에는 공기공급관부와 가습공기배출관부를 가진 엔드캡이 패킹과 함께 하우징에 결합된 멤브레인 가습기에 있어서;
   상기 하우징 양측 외연부에 형성되는 수나사와;
   상기 수나사와 나사결합될 수 있도록 엔드캡 내연부에 형성되는 암나사와;
   상기 하우징 양측에 길이방향으로 형성되는 환홈과;
   상기 환홈과 하우징 내연부를 연통시키는 복수개의 스톱핑홀과;
   상기 스톱핑홀과 환홈에 에폭시포팅층이 충진, 경화되어 하우징에 에폭시포팅층이 이탈 불가하게 고정될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 멤브레인 가습기.
   

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