特許 7478249 燃料電池用加湿器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-23

(45)【発行日】2024-05-02

(54)【発明の名称】燃料電池用加湿器

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/22 20060101AFI20240424BHJP

   B01D 63/02 20060101ALI20240424BHJP

   B01D 69/08 20060101ALI20240424BHJP

   B01D 69/00 20060101ALI20240424BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20240424BHJP

【ＦＩ】

B01D53/22

B01D63/02

B01D69/08

B01D69/00

H01M8/04 N

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022560521

(86)(22)【出願日】2021-06-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-13

(86)【国際出願番号】 KR2021007852

(87)【国際公開番号】W WO2022005089

(87)【国際公開日】2022-01-06

【審査請求日】2022-10-04

(31)【優先権主張番号】10-2020-0081638

(32)【優先日】2020-07-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】518215493

【氏名又は名称】コーロン インダストリーズ インク

(74)【代理人】

【識別番号】100083138

【弁理士】

【氏名又は名称】相田 伸二

(74)【代理人】

【識別番号】100189625

【弁理士】

【氏名又は名称】鄭 元基

(74)【代理人】

【識別番号】100196139

【弁理士】

【氏名又は名称】相田 京子

(72)【発明者】

【氏名】オ ヨンセク

(72)【発明者】

【氏名】イ アレウム

(72)【発明者】

【氏名】イ ジユン

【審査官】相田 元

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２０９４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１１６８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２３５６８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２５５８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４１４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－４９１０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００－７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｈ０１Ｍ ８／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池スタックから排出された湿潤気体を用いて、外部から供給された乾燥気体を加
湿するための加湿モジュールと、
前記加湿モジュールの一端に結合された第１キャップと、
前記加湿モジュールの他端に結合された第２キャップと、を含み、
前記加湿モジュールは、
両端が開放している中間ケースと、
前記中間ケースの一側に形成された第１気体流入口及び第１気体流出口と、
前記中間ケース内に長手方向に収納されている中空糸膜束と、を含み、
前記中空糸膜束は多数の第１中空糸膜及び多数の第２中空糸膜を含み、
前記第１中空糸膜はそれぞれ独立的に第１中空を含み、前記第２中空糸膜はそれぞれ独立的に第２中空を含み、
前記第１中空の中心は前記第１中空糸膜の中心を基準に前記中間ケースの他側に向かって偏心しており、
前記第２中空の中心は前記第２中空糸膜の中心と同じ位置に存在し、
前記第２中空糸膜は前記第１中空糸膜より前記第１気体流入口に近接して配置されていることを特徴とする、燃料電池用加湿器。

【請求項2】

前記第１中空糸膜の最大膜厚と最小膜厚との差は１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用加湿器。

【請求項3】

前記第１中空糸膜の最小膜厚は６０μｍ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用加湿器。

【請求項4】

燃料電池スタックから排出された湿潤気体を用いて、外部から供給された乾燥気体を加湿するための加湿モジュールと、
前記加湿モジュールの一端に結合された第１キャップと、
前記加湿モジュールの他端に結合された第２キャップとを含み、
前記加湿モジュールは、
両端が開放している中間ケースと、
前記中間ケースの一側に形成された第１気体流入口及び第１気体流出口と、
前記中間ケース内に配置されている少なくとも一つのカートリッジ（Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）とを含み、
前記カートリッジは、末端に開口（Ｏｐｅｎｉｎｇ）を有し、中空糸膜束が入っているインナーケース（Ｉｎｎｅｒ Ｃａｓｅ）を含み、
前記インナーケースの一側には第２気体流入口及び第２気体流出口が形成されており、
前記中空糸膜束は多数の第１中空糸膜及び多数の第２中空糸膜を含み、
前記第１中空糸膜はそれぞれ独立的に第１中空を含み、前記第２中空糸膜はそれぞれ独立的に第２中空を含み、
前記第１中空の中心は前記第１中空糸膜の中心を基準に前記インナーケースの他側に向かって偏心しており、
前記第２中空の中心は前記第２中空糸膜の中心と同じ位置に存在し、
前記第２中空糸膜は前記第１中空糸膜より前記第２気体流入口に近接して配置されていることを特徴とする、燃料電池用加湿器。

【請求項5】

前記第１中空糸膜の最大膜厚と最小膜厚との差は１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項４に記載の燃料電池用加湿器。

【請求項6】

前記第１中空糸膜の最小膜厚は６０μｍ以上であることを特徴とする、請求項４に記載の燃料電池用加湿器。

【請求項7】

前記インナーケースの他側には第３気体流入口及び第３気体流出口が形成されており、
前記第２中空糸膜は前記第１中空糸膜より、前記第２気体流入口及び前記第３気体流入口に近接して配置されており、
前記第１中空糸膜は、前記第２気体流入口に近接して配置された前記第２中空糸膜と、前記第３気体流入口に近接して配置された前記第２中空糸膜との間に配置されている、
ことを特徴とする、請求項４に記載の燃料電池用加湿器。

【請求項8】

前記中間ケース内には２個以上のカートリッジが配置されていることを特徴とする、請
求項４に記載の燃料電池用加湿器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は燃料電池に加湿された気体を供給するための燃料電池用加湿器に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池は、乾電池や蓄電池などの一般化学電池と違い、水素及び酸素が供給される限り、ずっと電気を生産することができ、熱損失がなくて内燃機関より効率が２倍ほど高いという利点がある。
また、水素と酸素の結合によって発生する化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換するので、公害物質の排出が少ない。したがって、燃料電池は環境に優しいだけでなく、エネルギー消費増加による資源枯渇に対する心配を減らすことができるという利点がある。

【0003】

このような燃料電池は、使用電解質の種類によって大別して、高分子電解質型燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＰＥＭＦＣ）、リン酸型燃料電池（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＭＣＦＣ）、固体酸化物型燃料電池（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＳＯＦＣ）、及びアルカリ型燃料電池（Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＡＦＣ）などに分類することができる。

【0004】

これらの燃料電池のそれぞれは根本的に同じ原理で作動するが、使用燃料の種類、運転温度、触媒、電解質などが互いに異なる。このうち、高分子電解質型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）は、他の燃料電池に比べて、低温で動作するという点、及び出力密度が高くて小型化が可能であるので、小規模据置型発電装備だけでなく輸送システムにおいても一番有望なものと知られている。

【0005】

高分子電解質型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）の性能を向上させるのにあたって一番重要な要因の一つは、膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）の高分子電解質膜（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ＭｅｍｂｒａｎｅまたはＰｒｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ：ＰＥＭ）に一定量以上の水分を供給することで含水率を維持するようにすることである。高分子電解質膜が乾燥すれば発電効率が急激に低下するからである。

【0006】

高分子電解質膜を加湿する方法としては、１）耐圧容器に水を満たした後、対象気体を拡散器（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）に通過させて水分を供給するバブラー（ｂｕｂｂｌｅｒ）加湿方式、２）燃料電池の反応に必要な供給水分量を計算し、ソレノイドバルブを介してガス流動管に直接水分を供給する直接噴射（ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）方式、及び３）高分子分離膜を用いてガスの流動層に水分を供給する加湿膜方式などがある。
これらのうちでも、排ガス中に含まれる水蒸気のみを選択的に透過させる膜を用いて水蒸気を、高分子電解質膜に供給される空気に提供することで、高分子電解質膜を加湿する膜加湿方式は加湿器を軽量化及び小型化することができるという点で有利である。
膜加湿方式に使われる選択的透過膜は、モジュールを形成する場合、単位体積当たり透過面積が大きい中空糸膜が好ましい。すなわち、中空糸膜を用いて加湿器を製造する場合、接触表面積の広い中空糸膜の高集積化が可能であるので、小容量でも燃料電池を十分に加湿させることができ、低価素材の使用が可能であり、燃料電池から高温で排出される排ガス（ｏｆｆ－ｇａｓ）に含まれた水分及び熱を回収して加湿器を介して再使用することができるという利点を有する。

【0007】

図１は通常の燃料電池用加湿器の概略分解斜視図であり、図２は通常の中空糸膜の概略断面図である。
図１に示すように、通常の膜加湿方式の加湿器１００は、外部から供給される空気と燃料電池スタック（図示せず）から排出される排ガスとの間で水分が交換される加湿モジュール１１０と、前記加湿モジュール１１０の両端に結合されたキャップ１２０とを含む。
前記キャップ１２０のうちの一方は外部から供給される空気を前記加湿モジュール１１０に伝達し、他方は前記加湿モジュール１１０によって加湿された空気を燃料電池スタックに伝達する。

【0008】

前記加湿モジュール１１０は、排ガス湿潤気体流入口（ｏｆｆ－ｇａｓ ｉｎｌｅｔ）１１１ａ及び排ガス湿潤気体流出口（ｏｆｆ－ｇａｓ ｏｕｔｌｅｔ）１１１ｂを有する中間ケース（ｍｉｄ－ｃａｓｅ）１１１と、前記中間ケース１１１内の複数の中空糸膜１１２とを含む。前記中空糸膜１１２の束の両端は固定層１１３にポッティングされている。前記固定層１１３は、一般的にキャスティング（ｃａｓｔｉｎｇ）方式で液状ポリウレタン樹脂のような液状ポリマーを硬化させることによって形成される。前記中空糸膜１１２の末端がポッティングされている固定層１１３及び前記固定層１１３と前記中間ケース１１１との間の樹脂層１１４が前記キャップ１２０の内部空間を前記中間ケース１１１の内部空間から遮断する。前記固定層１１３と同様に、前記樹脂層１１４は、一般的にキャスティング方式で液状ポリウレタン樹脂のような液状ポリマーを硬化させることによって形成される。
外部から供給される空気は前記中空糸膜１１２の中空に沿って流れる。前記排ガス湿潤気体流入口１１１ａを通して前記中間ケース１１１内に流入した排ガスは前記中空糸膜１１２の外表面と接触した後、前記排ガス湿潤気体流出口１１１ｂを通して前記中間ケース１１１から流出する。前記排ガスが前記中空糸膜１１２の外表面と接触するとき、前記排ガス内に含有されていた水分が前記中空糸膜１１２を透過することにより、前記中空糸膜１１２の中空に沿って流れている空気を加湿する。

【0009】

ここで、図２に示すように、中空糸膜１１２はそれぞれ中空１１２ａが真中に形成されることによって全体的に膜厚１１２ｂが均一に形成される。膜厚１１２ｂは中空糸膜１１２の内面１１２ｃと中空糸膜１１２の外面１１２ｄとの間の長さを意味する。前記中空糸膜１１２の膜厚１１２ｂがあまりにも大きければ、前記中空糸膜１１２を用いた加湿性能が低下する問題がある。反対に、前記中空糸膜１１２の膜厚１１２ｂがあまりにも小さければ、前記中間ケース１１１内に流入する排ガスの圧力などによって前記中空糸膜１１２が部分的に損傷乃至破損される問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は上述したような問題を解決しようと案出されたものであり、中空糸膜を用いた加湿性能及び中空糸膜の耐久性を共に確保することができる燃料電池用加湿器を提供するためのものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記のような課題を解決するために、本発明は次のような構成を含むことができる。
本発明による燃料電池用加湿器は、燃料電池スタックから排出された湿潤気体を用いて、外部から供給された乾燥気体を加湿するための加湿モジュールと、前記加湿モジュールの一端に結合された第１キャップと、前記加湿モジュールの他端に結合された第２キャップとを含むことができる。

【0012】

本発明による燃料電池用加湿器において、前記加湿モジュールは、両端が開放している中間ケースと、前記中間ケースの一側に形成された第１気体流入口及び第１気体流出口と、前記中間ケース内に長手方向に収納されている中空糸膜束とを含むことができる。前記中空糸膜束は多数の第１中空糸膜を含むことができる。前記第１中空糸膜はそれぞれ独立的に第１中空を含むことができる。前記第１中空の中心は前記第１中空糸膜の中心を基準に前記中間ケースの他側に向かって偏心することができる。

【0013】

本発明による燃料電池用加湿器において、前記加湿モジュールは、両端が開放している中間ケースと、前記中間ケースの一側に形成された第１気体流入口及び第１気体流出口と、前記中間ケース内に配置されている少なくとも一つのカートリッジ（Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）とを含むことができる。前記カートリッジは、末端に開口（Ｏｐｅｎｉｎｇ）を有し、前記中空糸膜束が入っているインナーケース（ＩｎｎｅｒＣａｓｅ）を含むことができる。前記インナーケースの一側には第２気体流入口及び第２気体流出口が形成されることができる。前記中空糸膜束は多数の第１中空糸膜を含むことができる。前記第１中空糸膜はそれぞれ独立的に第１中空を含むことができる。前記第１中空の中心は前記第１中空糸膜の中心を基準に前記インナーケースの他側に向かって偏心することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、次のような効果を図ることができる。
本発明は中空が偏心している中空糸膜を用いて加湿性能及び耐久性の両者を確保することができるように具現される。したがって、本発明は、気体の圧力などによる中空糸膜の損傷乃至破損を減らすことができるだけでなく、向上した加湿性能を有することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】通常の燃料電池用加湿器の概略分解斜視図である。

【図2】通常の中空糸膜の概略断面図である。

【図3】本発明による燃料電池用加湿器の概略分解斜視図である。

【図4】本発明による燃料電池用加湿器を図３のＩ－Ｉ線について示す概略分解断面図である。

【図5】本発明による燃料電池用加湿器を図３のＩ－Ｉ線について示す概略結合断面図である。

【図6】本発明による燃料電池用加湿器において第１中空糸膜の断面を拡大して示す概略側断面図である。

【図7】本発明による燃料電池用加湿器において第２中空糸膜の断面を拡大して示す概略側断面図である。

【図8】本発明による燃料電池用加湿器においてカートリッジの概略平面図である。

【図9】本発明による燃料電池用加湿器においてカートリッジを図８のII－II線について示す概略側断面図である。

【図10】本発明による燃料電池用加湿器においてカートリッジの概略底面図である。

【図11】本発明による燃料電池用加湿器においてカートリッジを図１０のIII－III線について示す概略側断面図である。

【図12】本発明による燃料電池用加湿器において中間ケースに２個のカートリッジが結合される実施例の概略分解斜視図である。

【図13】本発明による燃料電池用加湿器において中間ケースに３個のカートリッジが結合される実施例の概略分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下では、本発明による燃料電池用加湿器の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。図６及び図７はそれぞれ第１中空糸膜及び第２中空糸膜を図８のII－II線について示す側断面図である。図９及び図１１には中空糸膜が省略されているが、ドット（Ｄｏｔ）でハッチングされた部分に中空糸膜が配置されることができる。
図３～図５を参照すると、本発明による燃料電池用加湿器１は燃料電池スタック（図示せず）から排出された湿潤気体を用いて、外部から供給された乾燥気体を加湿するためのものである。乾燥気体は燃料ガスまたは空気であり得る。乾燥気体は湿潤気体によって加湿された後、前記燃料電池スタックに供給されることができる。本発明による燃料電池用加湿器１は、乾燥気体の加湿のための加湿モジュール２、前記加湿モジュール２の一端に結合された第１キャップ３、及び前記加湿モジュール２の他端に結合された第２キャップ４を含む。
図３～図５を参照すると、前記加湿モジュール２は外部から供給された乾燥気体を加湿するものである。前記加湿モジュール２の一端には前記第１キャップ３が結合されることができる。前記加湿モジュール２の他端には前記第２キャップ４が結合されることができる。前記第１キャップ３は乾燥気体を前記加湿モジュール２に伝達することができる。この場合、前記第２キャップ４は前記加湿モジュール２で湿潤気体によって加湿された乾燥気体を前記燃料電池スタックに伝達することができる。前記第１キャップ３は湿潤気体を前記加湿モジュール２に伝達することもできる。この場合、前記第２キャップ４は前記加湿モジュール２で乾燥気体を加湿した後の湿潤気体を外部に排出することができる。

【0017】

前記加湿モジュール２は、中間ケース２１及び中空糸膜束２２を含む。
前記中間ケース２１は前記中空糸膜束２２を収納するためのものである。前記中空糸膜束２２は前記中間ケース２１の内部に配置されることができる。前記中間ケース２１は両端が開放している。この場合、前記中間ケース２１には収容孔２１１が形成されることができる。前記収容孔２１１は前記中間ケース２１を第１軸方向（Ｘ軸方向）に貫くように形成されることができる。前記第１軸方向（Ｘ軸方向）は前記中間ケース２１の長手方向に平行な軸方向である。

【0018】

前記中間ケース２１の一側２１ａには第１気体流入口２１２及び第１気体流出口２１３が形成されることができる。
前記第１気体流入口２１２は、前記中間ケース２１の内部に湿潤気体または乾燥気体を流入させることができる。前記第１気体流出口２１３は、前記中間ケース２１の内部から湿潤気体または乾燥気体を流出させることができる。前記第１気体流入口２１２と前記第１気体流出口２１３とは前記第１軸方向（Ｘ軸方向）に互いに離隔した位置に配置されることができる。前記第１気体流入口２１２、前記第１気体流出口２１３、及び前記中間ケース２１は一体に形成されることもできる。

【0019】

前記第１気体流入口２１２及び前記第１気体流出口２１３を通して湿潤気体が流動するとき、湿潤気体は前記第１気体流入口２１２を通して前記中間ケース２１の内部に流入した後、前記中空糸膜束２２の外表面と接触することができる。この過程で、湿潤気体に含有されている水分が前記中空糸膜束２２を透過することにより、前記中空糸膜束２２の中空に沿って流れている乾燥気体を加湿することができる。加湿された乾燥気体は前記中空糸膜束２２から流出した後、前記燃料電池スタックに供給されることができる。乾燥気体を加湿した後の湿潤気体は、前記第１気体流出口２１３を通して前記中間ケース２１の外部に流出することができる。前記第１気体流入口２１２は前記燃料電池スタックに連結されることで、湿潤気体を受けることができる。この場合、湿潤気体は前記燃料電池スタックから排出される排ガス（Ｏｆｆ－ｇａｓ）であってもよい。

【0020】

前記第１気体流入口２１２及び前記第１気体流出口２１３を通して乾燥気体が流動するとき、乾燥気体は前記第１気体流入口２１２を通して前記中間ケース２１の内部に流入した後、前記中空糸膜束２２の外表面と接触することができる。この過程で前記中空糸膜束２２の中空に沿って流れる湿潤気体の水分が前記中空糸膜束２２を透過することにより、前記中間ケース２１の内部に流入した乾燥気体を加湿することができる。加湿された乾燥気体は前記第１気体流出口２１３を通して前記中間ケース２１の外部に流出した後、前記燃料電池スタックに供給されることができる。乾燥気体を加湿した後の湿潤気体は前記中空糸膜束２２から流出した後、前記第２キャップ４を通して外部に排出されることができる。前記第１キャップ３は前記燃料電池スタックに連結されることで、湿潤気体を受けることができる。この場合、湿潤気体は前記燃料電池スタックから排出される排ガス（Ｏｆｆ－ｇａｓ）であり得る。

【0021】

前記中空糸膜束２２は前記中間ケース２１の内部に収納されている。前記中空糸膜束２２は多数の中空糸膜を含むことができる。前記中空糸膜束２２は前記中間ケース２１内に長手方向に収納されることができる。
図３～図５を参照すると、前記第１キャップ３は前記加湿モジュール２の一端に結合されたものである。前記第１キャップ３と前記加湿モジュール２との間は樹脂層によって密閉することができる。
図３～図５を参照すると、前記第２キャップ４は前記加湿モジュール２の他端に結合されたものである。前記第２キャップ４は前記第１キャップ３から前記第１軸方向（Ｘ軸方向）に離隔した位置で前記加湿モジュール２の他端に結合されることができる。前記第２キャップ４と前記加湿モジュール２との間は樹脂層によって密閉することができる。
ここで、本発明による燃料電池用加湿器１は前記中空糸膜束２２によって加湿性能を向上させるように次のように具現されることができる。

【0022】

図３～図６を参照すると、前記中空糸膜束２２は第１中空糸膜２２ａを含むことができる。
前記第１中空糸膜２２ａは第１中空２２１ａを含むことができる。前記第１中空２２１ａは前記第１中空糸膜２２ａの長手方向に前記第１中空糸膜２２ａを貫いて形成されることができる。前記第１中空２２１ａの中心Ｃ１１は前記第１中空糸膜２２ａの中心Ｃ１２を基準に偏心している。よって、前記第１中空糸膜２２ａの膜厚は前記第１中空糸膜２２ａの厚さ方向に不均一に形成されることができる。前記第１中空糸膜２２ａの膜厚は前記第１中空２２１ａに向かう前記第１中空糸膜２２ａの内面と前記第１中空糸膜２２ａの外面との間の長さを意味することができる。前記第１中空２２１ａの中心Ｃ１１は前記第１中空糸膜２２ａの内面全体から同じ距離だけ離隔した地点を意味することができる。前記第１中空糸膜２２ａの中心Ｃ１２は前記第１中空糸膜２２ａの外面全体から同じ距離だけ離隔した地点を意味することができる。

【0023】

前記第１中空２２１ａの中心Ｃ１１が偏心して前記第１中空糸膜２２ａの膜厚が不均一に形成されることで、前記第１中空糸膜２２ａは膜厚が相対的に厚い部分によって耐久性を強化することができ、膜厚が相対的に薄い部分によって加湿性能を向上させるように具現される。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記第１中空糸膜２２ａを用いて加湿性能及び耐久性の両者を確保することができるように具現される。前記中空糸膜束２２は多数の第１中空糸膜２２ａを含むこともできる。この場合、前記第１中空糸膜２２ａはそれぞれ独立的に前記第１中空２２１ａを含むことができる。本発明による燃料電池用加湿器１は、前記中空糸膜束２２が有する中空糸膜の全部が前記第１中空糸膜２２ａのように膜厚の不均一な構造を有するように具現されることができる。本発明による燃料電池用加湿器１は、前記中空糸膜束２２が有する中空糸膜の一部が前記第１中空糸膜２２ａのように膜厚の不均一な構造を有するように具現されることもできる。

【0024】

前記第１中空２２１ａの中心Ｃ１１は前記第１中空糸膜２２ａの中心Ｃ１２を基準に前記中間ケース２１の他側２１ｂ（図３に図示）に向かって偏心することができる。前記中間ケース２１の他側２１ｂは前記中間ケース２１の一側２１ａの反対側である。前記第１中空２２１ａの中心Ｃ１１が前記第１中空糸膜２２ａの中心Ｃ１２を基準に前記中間ケース２１の他側２１ｂに向かって偏心しているので、膜厚が相対的に厚い前記第１中空糸膜２２ａの一側２２ａ’は前記中間ケース２１の一側２１ａに向かうように配置されることができる。この場合、膜厚が相対的に薄い前記第１中空糸膜２２ａの他側２２ａ”は前記中間ケース２１の他側２１ｂに向かうように配置されることができる。これにより、前記第１中空糸膜２２ａは前記第１気体流入口２１２側にもっと厚い部分が配置されることができる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記第１気体流入口２１２を通して流入する湿潤気体または乾燥気体の圧力などによって前記第１中空糸膜２２ａが損傷乃至破損される危険を減らすことができる。また、前記第１中空糸膜２２ａの他側２２ａ”が前記第１中空糸膜２２ａの一側２２ａ’より薄く形成されるので、前記第１中空糸膜２２ａは前記中間ケース２１の内側にもっと薄い部分が配置されることができる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記中間ケース２１の内側で湿潤気体を用いて加湿性能を向上させることができる。この場合、前記第１気体流入口２１２を通して流入する湿潤気体または乾燥気体の圧力などが前記第１中空糸膜２２ａの他側２２ａ”に直接的に作用しない。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記第１中空糸膜２２ａを用いて加湿性能及び耐久性の両者を確保するように具現されることができる。前記第１中空糸膜２２ａの一側２２ａ’は前記第１中空糸膜２２ａの他側２２ａ”に対して第１方向（ＦＤ矢印方向）に配置されることができる。この場合、前記第１中空２２１ａの中心Ｃ１１は前記第１中空糸膜２２ａの中心Ｃ１２から第２方向（ＳＤ矢印方向）に離隔して配置されることができる。前記第２方向（ＳＤ矢印方向）と前記第１方向（ＦＤ矢印方向）とは互いに反対の方向である。

【0025】

前記第１中空糸膜２２ａの最大膜厚と最小膜厚との差は１０μｍ以上１００μｍ以下になるように具現されることができる。前記第１中空糸膜２２ａの一側２２ａ’は前記第１中空糸膜２２ａにおいて最大厚さを有するように形成された部分とすることができる。前記第１中空糸膜２２ａの他側２２ａ”は前記第１中空糸膜２２ａにおいて最小厚さを有するように形成された部分とすることができる。以下では、前記第１中空糸膜２２ａにおいて最大膜厚を有する部分を前記第１中空糸膜２２ａの第１膜厚Ｔ１１と、前記第１中空糸膜２２ａにおいて最小膜厚を有する部分を前記第１中空糸膜２２ａの第２膜厚Ｔ１２と定義して説明する。

【0026】

前記第１中空糸膜２２ａの第２膜厚Ｔ１２と前記第１中空糸膜２２ａの第１膜厚Ｔ１１との差が１０μｍ未満であれば、膜厚が相対的に厚い部分による耐久性強化及び膜厚が相対的に薄い部分による加湿性能向上を具現しにくい。前記第１中空糸膜２２ａの第２膜厚Ｔ１２と前記第１中空糸膜２２ａの第１膜厚Ｔ１１との差が１００μｍを超えれば、膜厚が相対的に薄い部分の耐久性があまり弱化することによって損傷乃至破損される危険が高い。これを考慮して、前記第１中空糸膜２２ａは、前記第２膜厚Ｔ１２と前記第１膜厚Ｔ１１との差が１０μｍ以上１００μｍ以下になるように具現されることにより、膜厚が相対的に厚い部分による耐久性強化及び膜厚が相対的に薄い部分による加湿性能向上を具現することができる。

【0027】

前記第１中空糸膜の最小膜厚は６０μｍ以上になるように具現されることができる。この場合、前記第１中空糸膜２２ａの第２膜厚Ｔ１２が６０μｍ以上になるように具現されることができる。前記第１中空糸膜２２ａの第２膜厚Ｔ１２が６０μｍ未満であれば、前記第１中空糸膜２２ａは、前記第２膜厚Ｔ１２を有するように形成された部分によって加湿性能をもっと向上させることができるが、前記第２膜厚Ｔ１２を有するように形成された部分の耐久性があまり弱化して損傷乃至破損される危険が高い。これを考慮して、前記第１中空糸膜２２ａは、前記第２膜厚Ｔ１２が６０μｍ以上になるように具現されることにより、前記第２膜厚Ｔ１２を有するように形成された部分によって加湿性能を向上させることができるだけでなく、前記第２膜厚Ｔ１２を有するように形成された部分がめったに損傷乃至破損されない十分な耐久性を有するように具現されることができる。
前記第１中空糸膜２２ａは第１中空糸本体２２２ａを含むことができる。
前記第１中空糸本体２２２ａは前記中間ケース２１の内部に収納されたものである。前記第１中空糸本体２２２ａは前記第１中空糸膜２２ａの全体外観を成す部分に相当することができる。前記第１中空糸本体２２２ａは長手方向に長い円筒形態に形成されることができる。前記第１中空糸本体２２２ａの長手方向は、前記第１中空糸膜２２ａが前記中間ケース２１の内部に収納されたとき、前記第１軸方向（Ｘ軸方向）に平行な方向とすることができる。

【0028】

前記第１中空２２１ａは前記第１中空糸本体２２２ａの長手方向に前記第１中空糸本体２２２ａを貫いて形成されることができる。乾燥気体は前記第１中空２２１ａに沿って流れながら、前記第１中空糸本体２２２ａの外部の湿潤気体によって加湿されることができる。湿潤気体が前記第１中空２２１ａに沿って流れながら前記第１中空糸本体２２２ａの外部の乾燥気体を加湿することもできる。前記第１中空２２１ａは長手方向に長い円筒形態に形成されることができる。前記第１中空２２１ａの長手方向は、前記第１中空糸膜２２ａが前記中間ケース２１の内部に収納されたとき、前記第１軸方向（Ｘ軸方向）に平行な方向とすることができる。

【0029】

前記第１中空２２１ａの中心Ｃ１１は前記第１中空糸本体２２２ａの中心から離隔して偏心した位置に配置されることができる。前記第１中空糸本体２２２ａの中心は前記第１中空糸膜２２ａの中心Ｃ１２と同じ位置に存在することができる。このように、前記第１中空糸膜２２ａは前記第１中空２２１ａが偏心した位置に形成されることにより、膜厚が不均一に具現されることができる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記第１中空２２１ａを偏心した位置に形成する作業のみで膜厚を不均一に具現することができるので、膜厚が不均一な第１中空糸膜２２ａの製造の容易性を向上させることができる。
前記第１中空２２１ａの中心Ｃ１１は前記第１中空糸本体２２２ａの中心から前記第２方向（ＳＤ矢印方向）に離隔して配置されることができる。よって、前記第１中空２２１ａは前記第２方向（ＳＤ矢印方向）に偏心した位置に形成されることができる。この場合、前記第１中空２２１ａは前記中間ケース２１の他側２１ｂに向かって偏心した位置に形成されることができる。よって、前記第１中空糸膜２２ａは、最大膜厚を有するように形成された一側２２ａ’が前記中間ケース２１の一側２１ａに向かうように配置されることができる。前記第１中空糸膜２２ａは、最小膜厚を有するように形成された他側２２ａ”が前記中間ケース２１の他側２１ｂに向かうように配置されることができる。

【0030】

図３～図７を参照すると、前記中空糸膜束２２は第２中空糸膜２２ｂを含むことができる。
前記第２中空糸膜２２ｂは第２中空２２１ｂを含むことができる。前記第２中空２２１ｂは前記第２中空糸膜２２ｂの長手方向に前記第２中空糸膜２２ｂを貫いて形成されることができる。前記第２中空２２１ｂの中心Ｃ２１は前記第２中空糸膜２２ｂの中心Ｃ２２と同じ位置に存在することができる。よって、前記第２中空糸膜２２ｂの膜厚は前記第２中空糸膜２２ｂの厚さ方向に均一に形成されることができる。前記第２中空糸膜２２ｂの膜厚は前記第２中空２２１ｂに向かう前記第２中空糸膜２２ｂの内面と前記第２中空糸膜２２ｂの外面との間の長さを意味することができる。前記第２中空糸膜２２ｂの膜厚が均一になるように形成されるので、前記第２中空糸膜２２ｂは全体的に均一な耐久性及び均一な加湿性能を有するように具現される。前記第２中空２２１ｂの中心Ｃ２１は前記第２中空糸膜２２ｂの内面全体から同じ距離だけ離隔した地点を意味することができる。前記第２中空糸膜２２ｂの中心Ｃ２２は前記第２中空糸膜２２ｂの外面全体から同じ距離だけ離隔した地点を意味することができる。前記中空糸膜束２２は多数の第２中空糸膜２２ｂを含むこともできる。この場合、前記第２中空糸膜２２ｂはそれぞれ独立的に前記第２中空２２１ｂを含むことができる。

【0031】

前記第２中空糸膜２２ｂは前記第１中空糸膜２２ａよりは前記中間ケース２１の一側２１ａに隣接して配置されることができる。よって、前記第２中空糸膜２２ｂは前記第１中空糸膜２２ａよりは前記第１気体流入口２１２側にもっと近くに配置されることができる。この場合、前記第２中空糸膜２２ｂは前記第１中空糸膜２２ａと前記第１気体流入口２１２との間に配置されることができる。よって、本発明による燃料電池用加湿器１は次のような作用効果を図ることができる。

【0032】

まず、前記中空糸膜束２２の全部が前記第１中空糸膜２２ａのように膜厚の不均一な構造を有するように具現された場合、前記第１気体流入口２１２に隣接した領域で前記第１中空糸膜２２ａは膜厚が相対的に厚い部分が前記第１気体流入口２１２側に向かうように配置されなければならない。膜厚が相対的に薄い部分が前記第１気体流入口２１２側に向かうように配置されれば、前記第１気体流入口２１２を通して流入する湿潤気体または乾燥気体の圧力などによって前記第１中空糸膜２２ａが損傷乃至破損される危険が高いからである。よって、前記第１気体流入口２１２に隣接した領域では前記第１中空糸膜２２ａの配置方向を正確に整列しなければならないので、前記中間ケース２１の内部に前記中空糸膜束２２を収納させる作業にかかる時間が増加することがある。

【0033】

次に、前記中空糸膜束２２の一部が前記第１中空糸膜２２ａのように膜厚の不均一な構造を有するように具現されるとともに一部が前記第２中空糸膜２２ｂのように膜厚の均一な構造を有するように具現された場合、前記第１気体流入口２１２に隣接した領域には前記第２中空糸膜２２ｂが配置されるとともに前記第１気体流入口２１２から離れた領域には前記第１中空糸膜２２ａが配置されることができる。よって、前記第２中空糸膜２２ｂは全体的に均一な耐久性を有するように具現されるので、配置方向に関係なく前記中間ケース２１の内部に収納されることができる。また、前記第１中空糸膜２２ａは前記第１気体流入口２１２から離れた領域に配置されるので、前記第１気体流入口２１２を通して流入する湿潤気体または乾燥気体の圧力などに直接的に影響されない。よって、前記第１中空糸膜２２ａも配置方向に関係なく前記中間ケース２１の内部に収納されることができる。よって、前記第２中空糸膜２２ｂ及び前記第１中空糸膜２２ａの全部の配置方向を正確に整列しなくてもよいので、前記中間ケース２１の内部に前記中空糸膜束２２を収納させる作業にかかる時間を減らすことができるだけでなく、前記中間ケース２１の内部に前記中空糸膜束２２を収納させる作業の容易性を向上させることができる。

【0034】

前記第２中空糸膜２２ｂは、一側２２ｂ’が前記第１気体流入口２１２に向かうように配置されることができる。前記第２中空糸膜２２ｂの一側２２ｂ’は第１膜厚Ｔ２１（図７に図示）を有するように形成されることができる。前記第２中空糸膜２２ｂの第１膜厚Ｔ２１は前記第２中空糸膜２２ｂの一側２２ｂ’において内面と外面との間の長さを意味することができる。前記第２中空糸膜２２ｂの他側２２ｂ”は第２膜厚Ｔ２２（図７に図示）を有するように形成されることができる。前記第２中空糸膜２２ｂの第２膜厚Ｔ２２は前記第２中空糸膜２２ｂの他側２２ｂ”において内面と外面との間の長さを意味することができる。前記第２中空糸膜２２ｂの他側２２ｂ”と前記第２中空糸膜２２ｂの一側２２ｂ’とは互いに反対側に配置されることができる。前記第２中空糸膜２２ｂの第１膜厚Ｔ２１と前記第２中空糸膜２２ｂの第２膜厚Ｔ２２とは同じに形成されることができる。
前記第２中空糸膜２２ｂは第２中空糸本体２２２ｂを含むことができる。
前記第２中空糸本体２２２ｂは前記中間ケース２１の内部に収納されたものである。前記第２中空糸本体２２２ｂは前記第２中空糸膜２２ｂの全体外観を成す部分に相当することができる。前記第２中空糸本体２２２ｂは長手方向に長い円筒形態に形成されることができる。前記第２中空糸本体２２２ｂの長手方向は、前記第２中空糸膜２２ｂが前記中間ケース２１の内部に収納されたとき、前記第１軸方向（Ｘ軸方向）に平行な方向とすることができる。

【0035】

前記第２中空２２１ｂは前記第２中空糸本体２２２ｂの長手方向に前記第２中空糸本体２２２ｂを貫いて形成されることができる。乾燥気体は前記第２中空２２１ｂに沿って流れながら前記第２中空糸本体２２２ｂの外部の湿潤気体によって加湿されることができる。湿潤気体が前記第２中空２２１ｂに沿って流れながら前記第２中空糸本体２２２ｂの外部の乾燥気体を加湿させることもできる。前記第２中空２２１ｂは長手方向に長い円筒形態に形成されることができる。前記第２中空２２１ｂの長手方向は、前記第２中空糸膜２２ｂが前記中間ケース２１の内部に収納されたとき、前記第１軸方向（Ｘ軸方向）に平行な方向とすることができる。
前記第２中空２２１ｂの中心Ｃ２１及び前記第２中空糸本体２２２ｂの中心は互いに同じ位置に存在することができる。前記第２中空糸本体２２２ｂの中心は前記第２中空糸膜２２ｂの外面全体から同じ距離だけ離隔した地点を意味することができる。このように、前記第２中空２２１ｂの中心Ｃ２１及び前記第２中空糸本体２２２ｂの中心が互いに同じ位置に存在することにより、前記第２中空糸膜２２ｂは膜厚が均一に具現されることができる。

【0036】

ここで、前記中空糸膜束２２は前記中間ケース２１の内部に直接収納されることもでき、前記加湿モジュール２が有する少なくとも一つのカートリッジ（Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）２３を通して前記中間ケース２１の内部に収納されることもできる。
図３～図９を参照すると、前記カートリッジ２３は前記中間ケース２１内に配置されることができる。前記中空糸膜束２２は前記カートリッジ２３に結合されてモジュール化することができる。よって、前記カートリッジ２３を前記中間ケース２１に結合する工程により、前記中空糸膜束２２は前記中間ケース２１の内部に収納されることができる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記中空糸膜束２２に対する設置作業、分離作業、及び交替作業の容易性を向上させることができる。
前記カートリッジ２３はインナーケース２３１を含むことができる。
前記インナーケース２３１は末端に開口（Ｏｐｅｎｉｎｇ）を有し、前記中空糸膜束２２が収納されているものである。前記中空糸膜束２２は前記インナーケース２３１の内部に配置されてモジュール化することができる。前記中空糸膜束２２は、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、スルホン化ポリスルホン樹脂、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、またはこれらのうちで２種以上の混合物から形成された高分子膜を含むことができる。
前記カートリッジ２３は固定層２３２、２３３を含むことができる。

【0037】

前記固定層２３２、２３３には前記中空糸膜束２２の末端部がポッティングされており、前記インナーケース２３１の開口を閉鎖させるものである。前記中空糸膜束２２の一端が前記固定層２３２によって固定され、前記中空糸膜束２２の他端が前記固定層２３３によって固定されることができる。前記中空糸膜束２２の一端及び他端は、前記第１軸方向（Ｘ軸方向）を基準に互いに反対側に配置される端部を意味する。前記固定層２３２、２３３は、キャスティング工程によって液状ポリウレタン樹脂のような液状樹脂を硬化させることによって形成されることができる。前記固定層２３２、２３３は前記中空糸膜束２２の末端部と前記インナーケース２３１とを固定させることもできる。
前記固定層２３２、２３３は前記中空糸膜束２２の中空を塞げないように形成されることができる。よって、外部から供給された乾燥気体または湿潤気体は前記固定層２３２、２３３によって妨げられずに前記中空糸膜束２２の中空に供給されることができ、前記固定層２３２、２３３によって妨げられずに前記中空糸膜束２２の中空から流出することができる。

【0038】

前記カートリッジ２３は、第２気体流入口２３４及び第２気体流出口２３５を含むことができる。
前記第２気体流入口２３４は前記インナーケース２３１に形成されたものである。前記第２気体流入口２３４は前記インナーケース２３１の一側に形成されることができる。前記インナーケース２３１の一側と前記中間ケース２１の一側２１ａは互いに異なる方向に向かうように配置されることができる。前記インナーケース２３１の一側と前記中間ケース２１の一側２１ａとは同じ方向に向かうように配置されることもできる。前記第２気体流入口２３４は前記インナーケース２３１の内部に湿潤気体または乾燥気体を流入させることができる。前記第２気体流入口２３４は前記インナーケース２３１を貫いて形成されることができる。図８に示すように、前記第２気体流入口２３４は前記インナーケース２３１を貫く複数の貫通孔によって具現されることもできる。この場合、前記第２気体流入口２３４は前記インナーケース２３１の相異なる部分を貫くように形成された複数のウィンドウ２３４ａを含むことができる。前記ウィンドウ２３４ａは前記第１軸方向（Ｘ軸方向）及び第２軸方向（Ｙ軸方向）のそれぞれに沿って互いに離隔して行列状を成すように配置されることができる。前記第２軸方向（Ｙ軸方向）は前記第１軸方向（Ｘ軸方向）に対して垂直な軸方向である。図示されていないが、前記第２気体流入口２３４は前記インナーケース２３１を貫く単一の貫通孔によって具現されることもできる。

【0039】

前記第２気体流出口２３５は前記インナーケース２３１に形成されたものである。前記第２気体流出口２３５は前記インナーケース２３１の一側に形成されることができる。前記第２気体流出口２３５は前記インナーケース２３１の内部から湿潤気体または乾燥気体を流出させることができる。前記第２気体流出口２３５は前記インナーケース２３１を貫いて形成されることができる。図８に示すように、前記第２気体流出口２３５は前記インナーケース２３１を貫く複数の貫通孔によって具現されることもできる。この場合、前記第２気体流出口２３５は前記インナーケース２３１の相異なる部分を貫くように形成された複数のウィンドウ２３５ａを含むことができる。前記ウィンドウ２３５ａは前記第１軸方向（Ｘ軸方向）及び前記第２軸方向（Ｙ軸方向）のそれぞれに沿って互いに離隔して行列状を成すように配置されることができる。図示されていないが、前記第２気体流出口２３５は前記インナーケース２３１を貫く単一の貫通孔によって具現されることもできる。

【0040】

前記第２気体流出口２３５と前記第２気体流入口２３４とは前記第１軸方向（Ｘ軸方向）に沿って互いに離隔した位置に配置されることができる。よって、湿潤気体は前記第１気体流入口２１２を通して前記中間ケース２１の内面と前記カートリッジ２３の外面との間に供給され、前記第２気体流入口２３４を通して前記インナーケース２３１の内部に供給されて前記中空糸膜束２２の外表面と接触し、前記中空糸膜束２２の中空に沿って流れた乾燥気体を加湿させた後、前記第２気体流出口２３５を通して前記中間ケース２１の内面と前記カートリッジ２３の外面との間に流出し、前記第１気体流出口２１３を通して前記中間ケース２１の外部に流出することができる。一方、乾燥気体が前記第１気体流入口２１２を通して前記中間ケース２１の内面と前記カートリッジ２３の外面との間に供給され、前記第２気体流入口２３４を通して前記インナーケース２３１の内部に供給されて前記中空糸膜束２２の外表面と接触し、前記中空糸膜束２２の中空に沿って流れた湿潤気体によって加湿された後、前記第２気体流出口２３５を通して前記中間ケース２１の内面と前記カートリッジ２３の外面との間に流出し、前記第１気体流出口２１３を通して前記中間ケース２１の外部に流出することもできる。

【0041】

前記加湿モジュール２は複数のパッキング部材２４、２４’を含むことができる。
前記パッキング部材２４、２４’は、乾燥気体と湿潤気体とが直接的に混合されることを防止するように、前記カートリッジ２３と前記中間ケース２１との間を密閉させるものである。前記パッキング部材２４、２４’は前記カートリッジ２３と前記中間ケース２１との間に挿入されることができる。この場合、前記カートリッジ２３は前記パッキング部材２４、２４’に形成された通孔２４ａ、２４ａ’に挿入されることができる。前記パッキング部材２４、２４’のそれぞれは前記第１軸方向（Ｘ軸方向）を基準に前記カートリッジ２３の両端に配置されることができる。図示されていないが、前記パッキング部材２４、２４’の代わりに、前記カートリッジ２３の両側には樹脂層が形成されることもできる。前記樹脂層は、キャスティング方式で液状ポリウレタン樹脂のような液状ポリマーを硬化させることによって形成されることができる。前記第１キャップ３と前記カートリッジ２３との間の空間は、前記パッキング部材２４または樹脂層によって前記カートリッジ２３と前記中間ケース２１との間の空間に対して密閉されることができる。前記第２キャップ４と前記カートリッジ２３との間の空間は前記パッキング部材２４’または樹脂層によって前記カートリッジ２３と前記中間ケース２１との間の空間に対して密閉されることができる。

【0042】

ここで、前記インナーケース２３１の内部には前記第１中空糸膜２２ａが配置されることができる。前記第１中空２２１ａの中心Ｃ１１は前記第１中空糸膜２２ａの中心Ｃ１２を基準に前記インナーケース２３１の他側に偏心することができる。この場合、前記第１中空糸膜２２ａの一側２２ａ’は前記インナーケース２３１の一側に向かうように配置されることができる。よって、前記第１中空糸膜２２ａは、膜厚が相対的に厚い部分が前記インナーケース２３１の一側に向かい、膜厚が相対的に薄い部分が前記インナーケース２３１の他側に向かうように配置されることができる。前記インナーケース２３１の内部には多数の第１中空糸膜２２ａが配置されることもできる。

【0043】

ここで、前記インナーケース２３１の内部には前記第２中空糸膜２２ｂが配置されることができる。前記第２中空２２１ｂの中心Ｃ２１は前記第２中空糸膜２２ｂの中心Ｃ２２と同じ位置に存在することができる。前記インナーケース２３１の内部には多数の第２中空糸膜２２ｂが配置されることもできる。
前記第２中空糸膜２２ｂは前記第１中空糸膜２２ａよりは前記インナーケース２３１の一側に隣接して配置されることができる。よって、前記第２中空糸膜２２ｂは前記第１中空糸膜２２ａよりは前記第２気体流入口２３４側にもっと近くに配置されることができる。この場合、前記第２中空糸膜２２ｂは前記第１中空糸膜２２ａに対して前記第１方向（ＦＤ矢印方向）に配置され、前記第１中空糸膜２２ａは前記第２中空糸膜２２ｂに対して前記第２方向（ＳＤ矢印方向）に配置されることができる。よって、本発明による燃料電池用加湿器１は次のような作用効果を図ることができる。

【0044】

まず、前記中空糸膜束２２の全部が前記第１中空糸膜２２ａのように膜厚の不均一な構造を有するように具現された場合、前記第２気体流入口２３４に隣接した第１領域２３１ａ（図９に図示）で前記第１中空糸膜２２ａは膜厚が相対的に厚い部分が前記第２気体流入口２３４側に向かうように配置されなければならない。膜厚が相対的に薄い部分が前記第２気体流入口２３４側に向かうように配置されれば、前記第２気体流入口２３４を通して流入する湿潤気体または乾燥気体の圧力などによって前記第１中空糸膜２２ａが損傷乃至破損される危険が高いからである。よって、前記第２気体流入口２３４に隣接した第１領域２３１ａでは前記第１中空糸膜２２ａの配置方向を正確に整列しなければならないので、前記インナーケース２３１の内部に前記中空糸膜束２２を配置する作業にかかる時間が増加することがある。

【0045】

次に、前記中空糸膜束２２の一部が前記第１中空糸膜２２ａのように膜厚の不均一な構造を有するように具現されるとともに一部が前記第２中空糸膜２２ｂのように膜厚の均一な構造を有するように具現された場合、前記第２気体流入口２３４に隣接した第１領域２３１ａには前記第２中空糸膜２２ｂが配置されるとともに前記第２気体流入口２３４から離れた第２領域２３１ｂ（図９に図示）には前記第１中空糸膜２２ａが配置されることができる。よって、前記第２中空糸膜２２ｂは全体的に均一な耐久性を有するように具現されるので、配置方向に関係なく前記インナーケース２３１の内部に結合されることができる。また、前記第１中空糸膜２２ａは前記第２気体流入口２３４から離れた第２領域２３１ｂに配置されるので、前記第２気体流入口２３４を通して流入する湿潤気体または乾燥気体の圧力などに直接的に影響されない。よって、前記第１中空糸膜２２ａも配置方向に関係なく前記インナーケース２３１の内部に配置されることができる。よって、前記第２中空糸膜２２ｂ及び前記第１中空糸膜２２ａのいずれも配置方向を正確に整列しなくてもよいので、前記インナーケース２３１の内部に前記中空糸膜束２２を配置する作業にかかる時間を減らすことができることだけでなく、前記インナーケース２３１の内部に前記中空糸膜束２２を配置する作業の容易性を向上させることができる。

【0046】

図９には前記第１領域２３１ａと前記第２領域２３１ｂとがほぼ一致する大きさを有するように具現されるものとして示されているが、これに限定されず、前記第１領域２３１ａと前記第２領域２３１ｂとは互いに異なる大きさを有するように具現されることもできる。例えば、前記第２気体流入口２３４を通して流入する湿潤気体または乾燥気体の圧力が高い場合、前記第１領域２３１ａは前記第２領域２３１ｂより大きく具現されることができる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記第１領域２３１ａに配置された第２中空糸膜２２ｂの個数が増えるので、前記第２気体流入口２３４を通して流入する湿潤気体または乾燥気体の圧力による前記中空糸膜束２２の損傷乃至破損が減少するように具現される。例えば、前記第２気体流入口２３４を通して流入する湿潤気体または乾燥気体の圧力が低い場合、前記第１領域２３１ａは前記第２領域２３１ｂより小さく具現されることができる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記第１領域２３１ａに配置された第２中空糸膜２２ｂの個数が減少するとともに前記第２領域２３１ｂに配置された第１中空糸膜２２ａの個数が増加することができる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記第２気体流入口２３４を通して流入する湿潤気体または乾燥気体の圧力による前記中空糸膜束２２の損傷乃至破損を減らすことができるだけでなく向上した加湿性能を有するように具現されることができる。

【0047】

図３～図１２を参照すると、前記カートリッジ２３は、第３気体流入口２３６及び第３気体流出口２３７を含むことができる。
前記第３気体流入口２３６は前記インナーケース２３１に形成されたものである。前記第３気体流入口２３６は前記インナーケース２３１の他側に形成されることができる。前記第３気体流入口２３６と前記第２気体流出口２３５とは互いに対向するように配置されることができる。前記第３気体流入口２３６は前記インナーケース２３１の内部に湿潤気体または乾燥気体を流入させることができる。前記第３気体流入口２３６は前記インナーケース２３１を貫いて形成されることができる。図１０に示すように、前記第３気体流入口２３６は前記インナーケース２３１を貫く複数の貫通孔によって具現されることもできる。この場合、前記第３気体流入口２３６は前記インナーケース２３１の互いに異なる部分を貫くように形成された複数のウィンドウ２３６ａを含むことができる。前記ウィンドウ２３６ａは前記第１軸方向（Ｘ軸方向）及び第２軸方向（Ｙ軸方向）のそれぞれに沿って互いに離隔して行列状を成すように配置されることができる。前記第２軸方向（Ｙ軸方向）は前記第１軸方向（Ｘ軸方向）に垂直な軸方向である。図示されていないが、前記第３気体流入口２３６は前記インナーケース２３１を貫く単一の貫通孔によって具現されることもできる。

【0048】

前記第３気体流出口２３７は前記インナーケース２３１に形成されたものである。前記第３気体流出口２３７は前記インナーケース２３１の他側に形成されることができる。前記第３気体流出口２３７と前記第２気体流入口２３４とは互いに対向するように配置されることができる。前記第３気体流出口２３７は前記インナーケース２３１の内部から湿潤気体または乾燥気体を流出させることができる。前記第３気体流出口２３７は前記インナーケース２３１を貫いて形成されることができる。図１０に示すように、前記第３気体流出口２３７は前記インナーケース２３１を貫く複数の貫通孔によって具現されることもできる。この場合、前記第３気体流出口２３７は前記インナーケース２３１の互いに異なる部分を貫くように形成された複数のウィンドウ２３７ａを含むことができる。前記ウィンドウ２３７ａは前記第１軸方向（Ｘ軸方向）及び前記第２軸方向（Ｙ軸方向）のそれぞれに沿って互いに離隔して行列状を成すように配置されることができる。図示されていないが、前記第３気体流出口２３７は前記インナーケース２３１を貫く単一の貫通孔によって具現されることもできる。前記第３気体流出口２３７と前記第３気体流入口２３６とは前記第１軸方向（Ｘ軸方向）に沿って互いに離隔した位置に配置されることができる。

【0049】

前記第２中空糸膜２２ｂは前記第１中空糸膜２２ａよりは前記インナーケース２３１の一側及び他側に燐接して配置されることができる。よって、前記第２中空糸膜２２ｂは前記第１中空糸膜２２ａよりは前記第２気体流入口２３４側及び前記第３気体流入口２３６側にもっと近くに配置されることができる。この場合、前記第１中空糸膜２２ａは、前記インナーケース２３１の一側に燐接して配置された第２中空糸膜２２ｂと前記インナーケース２３１の他側に燐接して配置された第２中空糸膜２２ｂとの間に配置されることができる。よって、前記第２気体流入口２３４に隣接した第１領域２３１ａ及び前記第３気体流入口２３６に隣接した第３領域２３１ｃ（図１１に図示）のそれぞれには前記第２中空糸膜２２ｂが配置されるとともに前記第２気体流入口２３４及び前記第３気体流入口２３６のそれぞれから離れた第２領域２３１ｂには前記第１中空糸膜２２ａが配置されることができる。よって、前記第１中空糸膜２２ａは、前記第２気体流入口２３４及び前記第３気体流入口２３６のそれぞれを通して流入する湿潤気体または乾燥気体の圧力などに直接的に影響されない位置に配置されることができる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記第２気体流入口２３４及び前記第３気体流入口２３６のそれぞれを通して流入する湿潤気体または乾燥気体の圧力による前記中空糸膜束２２の損傷乃至破損を減らすことができるだけでなく向上した加湿性能を有するように具現されることができる。図１１には前記第１領域２３１ａ、前記第２領域２３１ｂ、及び前記第３領域２３１ｃがほぼ一致する大きさを有するように具現されるものとして示されているが、これに限定されず、前記第２領域２３１ｂは前記第１領域２３１ａの大きさ及び前記第３領域２３１ｃの大きさのそれぞれと異なる大きさを有するように具現されることもできる。

【0050】

図１２及び図１３を参照すると、本発明による燃料電池用加湿器１において、前記中間ケース２１内には２個以上のカートリッジ２３が配置されることもできる。図１２に示すように、前記中間ケース２１内には２個のカートリッジ２３、２３’が配置されることができる。図１３に示すように、前記中間ケース２１内には３個のカートリッジ２３、２３’、２３”が配置されることもできる。図示されていないが、前記中間ケース２１内には４個以上のカートリッジ２３が配置されることもできる。
以上で説明した本発明は前述した実施例及び添付図面に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内でさまざまな置換、変形及び変更が可能であるというのは本発明が属する当該技術分野で通常の知識を有する者に明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】