(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-28
(54)【発明の名称】燃料電池用加湿器
(51)【国際特許分類】
H01M 8/04119 20160101AFI20231221BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20231221BHJP
H01M 8/0606 20160101ALI20231221BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20231221BHJP
【ＦＩ】
H01M8/04119
H01M8/04 N
H01M8/0606
H01M8/10 101
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023533365
(86)(22)【出願日】2021-12-30
(85)【翻訳文提出日】2023-05-31
(86)【国際出願番号】 KR2021020247
(87)【国際公開番号】W WO2022149794
(87)【国際公開日】2022-07-14
(31)【優先権主張番号】10-2021-0002481
(32)【優先日】2021-01-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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
(74)【代理人】
【識別番号】100199004
【弁理士】
【氏名又は名称】服部 洋
(72)【発明者】
【氏名】ホ ジュンクン
(72)【発明者】
【氏名】アン ウンジョン
(72)【発明者】
【氏名】キム ドウ
【テーマコード（参考）】
5H126
5H127
【Ｆターム（参考）】
5H126BB06
5H127AA06
5H127AB02
5H127AB04
5H127AC07
5H127BA02
5H127BA33
5H127BA53
5H127BA54
5H127BB02
5H127BB18
5H127BB33
5H127BB34
5H127EE17
(57)【要約】
本発明は、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キャップとを含む燃料電池用加湿器であって、前記第１キャップが前記中空糸膜のみと流体連通することができるように、機械的組立によって前記加湿モジュールの一端に気密に結合される（Ａｉｒｔｉｇｈｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）第１パッキング部材を含み、前記加湿モジュールは、前記第１パッキング部材が挿入されるための第１挿入溝を有する第１サブケースを含む、燃料電池用加湿器に関するものである。
【選択図】 図６
【選択図】 図６
【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、を含む燃料電池用加湿器であって、
前記加湿モジュールは、ミッドケース、及び前記ミッドケース内に配置され、複数の中空糸膜を収容する少なくとも一つのカートリッジを含み、
前記カートリッジは、前記中空糸膜を収容しているインナーケース、前記中空糸膜の一端を固定する第１ポット層、及び前記インナーケースの一端及び前記第１ポット層に接するように配置された第１サブケースを含み、
前記燃料電池用加湿器は、前記第１キャップが前記中空糸膜のみと流体連通することができるように、機械的組立によって前記加湿モジュールの一端に気密に結合される（Ａｉｒｔｉｇｈｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）第１パッキング部材をさらに含み、前記第１サブケースは、前記第１パッキング部材が挿入されるための第１挿入溝を含み、
前記第１パッキング部材は、前記ミッドケースと前記インナーケースとの間を密閉する第１パッキング本体、及び前記第１パッキング本体から突出して前記第１挿入溝に挿入される第１突出部材を含むことを特徴とする、燃料電池用加湿器。
【請求項2】
前記第１パッキング部材は、前記第１突出部材から突出した第１パッキング羽を含み、前記第１パッキング羽は前記第１挿入溝に挿入されて前記第１サブケースに密着す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パッキング羽は、前記第１突出部材との間との狭角（Ｉｎｃｌｕｄｅｄ Ａｎｇｌｅ）が鋭角（Ａｃｕｔｅ ａｎｇｌｅ）を成すように、前記第１突出部材に結合された一端から前記第１突出部材から離隔した他端まで斜めに延設されることを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池用加湿器。
【請求項4】
前記第１パッキング部材は、前記第１突出部材から突出した第２パッキング羽を含み、前記第２パッキング羽と前記第１パッキング羽とは前記第１挿入溝に挿入され、互いに離隔した位置で前記第１サブケースに密着することを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池用加湿器。
【請求項5】
前記第１パッキング羽は、前記第１突出部材が前記第１挿入溝に挿入される第１挿入方向に前記第２パッキング羽から離隔し、前記第１パッキング羽が前記第１突出部材から突出した長さは前記第２パッキング羽が前記第１突出部材から突出した長さよりも短いことを特徴とする、請求項４に記載の燃料電池用加湿器。
【請求項6】
前記第２パッキング羽は、前記第１突出部材との間の狭角（Ｉｎｃｌｕｄｅｄ Ａｎｇｌｅ）が鋭角（Ａｃｕｔｅ ａｎｇｌｅ）を成すように、前記第１突出部材に結合された一端から前記第１突出部材から離隔した他端まで斜めに延設され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】
前記第１パッキング部材は、前記第１パッキング本体の内部に位置する第１補強部材を含み、前記第１補強部材は前記第１パッキング本体よりも大きい強度を有するように形成され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8】
前記第１パッキング部材は、前記第１補強部材から突出した第１補強突起を含み、前記第１補強突起は前記第１補強部材から前記第１突出部材側に突出して前記第１突出部材の内部に位置することを特徴とする、請求項７に記載の燃料電池用加湿器。
【請求項9】
前記第１突出部材は、前記第１キャップと前記ミッドケースとの間の外部空間に形成された外部圧力が前記第１パッキング本体を押圧する方向と同じ方向に前記第１挿入溝に挿入され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10】
前記ミッドケースは、前記第１パッキング部材が挿入されるための第１係合溝を含み、前記第１パッキング部材は、前記第１パッキング本体から突出して前記第１係合溝に挿入される第１係合部材を含むことを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用加湿器。
【請求項11】
前記第１パッキング部材は、前記第１係合部材に形成された第１支持溝を含み、前記ミッドケースは、前記第１支持溝に挿入されて前記第１係合部材を支持する第１支持部材を含むことを特徴とする、請求項１０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、加湿された気体を燃料電池に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は違い、水素と酸素が供給される限りは電気を生産し続けることができ、熱損失がないので、内燃機関に比べて効率が２倍程高いという長所がある。
【0003】
また、水素と酸素と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、燃料電池は環境にやさしい他、エネルギー消費の増加による資源枯渇の心配も減らすことができるという長所がある。
【0004】
このような燃料電池は、使用される電解質の種類によって、大きく、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）などに分類できる。
【0005】
これらの各燃料電池は、根本的に同一原理によって作動するが、使用される燃料の種類、運転温度、触媒、電解質などが互いに異なる。特に、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、及び出力密度が大きいため小型化が可能な点から、小規模据置型発電装備の他に輸送システムにおいても最も有望なものと知られている。
【0006】
高分子電解質型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）の性能を向上させる上で最も重要な要素の一つは、膜－電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）の高分子電解質膜（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ又はＰｒｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ：ＰＥＭ）に一定量以上の水分を供給することによって含水率を保たせることである。高分子電解質膜が乾燥すると発電効率が急に低下するためである。
【0007】
高分子電解質膜を加湿する方法には、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）燃料電池反応に必要な供給水分量を計算し、ソレノイド弁を通してガス流動管に水分を直接供給する直接噴射（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。
【0008】
これらの中でも、排ガス中に含まれる水蒸気だけを選択的に透過させる膜を用いて、高分子電解質膜に供給される空気に水蒸気を提供することによって高分子電解質膜を加湿する膜加湿方式が、加湿器を軽量化及び小型化できるという点で有利である。
【0009】
膜加湿方式に用いられる選択的透過膜は、モジュールを形成する場合に単位体積当たりの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と、接触表面積の広い中空糸膜を高集積化できるので、小容量でも燃料電池の加湿が十分となり、低価素材の使用が可能であり、燃料電池から排出される高温の排ガス（ｏｆｆ－ｇａｓ）中の水分と熱を回収し、加湿器を用いて再使用できるという利点がある。
【0010】
図１は、通常の燃料電池用加湿器の概略分解斜視図である。
【0011】
図１に例示するように、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に水分取替が起きる加湿モジュール１１０、及び該加湿モジュール１１０の両端に結合しているギャップ１２０を含む。
【0012】
これらのギャップ１２０のいずれか一方は、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。
【0013】
前記加湿モジュール１１０は、排ガス流入口（ｏｆｆ－ｇａｓ ｉｎｌｅｔ）１１１ａと排ガス流出口（ｏｆｆ－ｇａｓ ｏｕｔｌｅｔ）１１１ｂを有するミッドケース（ｍｉｄ－ｃａｓｅ）１１１、及び該ミッドケース１１１内の複数の中空糸膜１１２を含む。前記中空糸膜１１２の束の両端は、固定層１１３にポットされている。前記固定層１１３は、一般に、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。
【0014】
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。前記排ガス流入口１１１ａから前記ミッドケース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、前記排ガス流出口１１１ｂを通って前記ミッドケース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際、前記排ガス中に含有されている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。
【0015】
前記キャップ１２０の内部空間は前記中空糸膜１１２の中空のみと流体連通するだけで、前記ミッドケース１１１の内部空間とは完全に遮断されていなければならない。そうではなければ、圧力差による空気漏出が発生することにより、燃料電池スタックに供給される加湿空気の量が減少し、燃料電池の発電効率が低下する。
【0016】
一般に、図１に例示するように、前記中空糸膜１１２の末端がポットされている固定層１１３、及び固定層１１３と前記ミッドケース１１１との間の樹脂層１１４が、前記ギャップ１２０の内部空間を前記ミッドケース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も、一般に、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。
【0017】
しかしながら、前記樹脂層１１４の形成のためのキャスティング工程は、相対的に長い工程時間がかかるため、加湿器１００の生産性を低下させる問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
本発明は、上述したような問題を解決するために案出されたもので、キャスティング工程を用いた樹脂層の形成によって加湿器の生産性が低下することを防止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】
【0019】
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。
【0020】
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。前記加湿モジュールは、ミッドケース、及び前記ミッドケース内に配置され、複数の中空糸膜を収容する少なくとも一つのカートリッジを含むことができる。前記カートリッジは、前記中空糸膜を収容しているインナーケース、前記中空糸膜の一端を固定する第１ポット層、及び前記インナーケースの一端及び前記第１ポット層に接するように配置された第１サブケースを含むことができる。
【0021】
本発明による燃料電池用加湿器は、前記第１キャップが前記中空糸膜のみと流体連通することができるように、機械的組立によって前記加湿モジュールの一端に気密に結合される（Ａｉｒｔｉｇｈｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）第１パッキング部材をさらに含むことができる。前記第１サブケースは、前記第１パッキング部材が挿入されるための第１挿入溝を含むことができる。前記第１パッキング部材は、前記ミッドケースと前記インナーケースとの間を密閉する第１パッキング本体、及び前記第１パッキング本体から突出して前記第１挿入溝に挿入される第１突出部材を含むことができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明は、キャップの内部空間とミッドケースの内部空間を密閉させるためのキャスティング工程が省略可能なように具現される。したがって、本発明は、生産のための工程時間の短縮によって生産性を向上させることができる。
【0023】
本発明は第１パッキング部材が第１サブケースに挿入されることによって具現された密閉構造によって乾燥気体及び湿潤気体の両方の漏洩を防止することができるように具現される。よって、本発明は、両方向シーリング構造を具現することができるので、密閉力向上によって加湿性能を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】通常の燃料電池用加湿器の概略分解斜視図である。
【0025】
【図2】本発明に係る燃料電池用加湿器の概略分解斜視図である。
【0026】
【0027】
【0028】
【図5】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。
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下では、本発明に係る燃料電池用加湿器の実施例を、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【0034】
図２～図４を参照すると、本発明に係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、燃料ガス又は空気であってもよい。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できる。本発明に係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。
【0035】
図２～図４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が結合することができる。前記加湿モジュール２の他端には前記第２キャップ４が結合することができる。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。
【0036】
前記加湿モジュール２は、ミッドケース（Ｍｉｄ－ｃａｓｅ）２１、及び少なくとも一つのカートリッジ（Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）２２を含む。
【0037】
前記ミッドケース２１は前記カートリッジ２２が結合されたものである。前記カートリッジ２２は前記ミッドケース２１の内部に配置できる。前記ミッドケース２１は両端が開放している。この場合、前記ミッドケース２１には収容孔２１１が形成できる。前記収容孔２１１は前記ミッドケース２１を第１軸方向（Ｘ軸方向）に貫くように形成できる。
【0038】
前記ミッドケース２１には第１気体流入口２１２及び第１気体流出口２１３が形成できる。前記第１気体流入口２１２は前記ミッドケース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は前記ミッドケース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及び前記第１気体流出口２１３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できる。
【0039】
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場合、湿潤気体は前記第１気体流入口２１２を通して前記ミッドケース２１の内部を経て前記カートリッジ２２の内部に供給された後、前記中空糸膜２２１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た水分が前記中空糸膜２２１を透過することで、前記中空糸膜２２１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２２１から流出した後、前記第２キャップ４を通して前記燃料電池スタックに供給できる。乾燥気体を加湿した後の湿潤気体は、前記カートリッジ２２の外部に流出した後、前記ミッドケース２１の内部を経て前記第１気体流出口２１３を通して前記ミッドケース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によって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。
【0040】
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場合、乾燥気体は前記第１気体流入口２１２を通して前記ミッドケース２１の内部を経て前記カートリッジ２２の内部に供給された後、前記カートリッジ２２が有する中空糸膜２２１の外表面に接触することができる。この過程で、前記中空糸膜２２１の中空に沿って流れている湿潤気体の水分が前記中空糸膜２２１を透過することで、前記カートリッジ２２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カートリッジ２２の外部に流出した後、前記ミッドケース２１の内部を経て前記第１気体流出口２１３を通して前記ミッドケース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２２１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によって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。
【0041】
前記第１気体流入口２１２及び前記第１気体流出口２１３は前記ミッドケース２１から突出することができる。前記第１気体流入口２１２及び前記第１気体流出口２１３は前記ミッドケース２１から互いに同じ方向に突出することができる。前記第１気体流入口２１２及び前記第１気体流出口２１３は前記ミッドケース２１から互いに異なる方向に突出することもできる。前記第１気体流入口２１２、前記第１気体流出口２１３、及び前記ミッドケース２１は一体に形成されることもできる。
【0042】
前記カートリッジ２２は前記ミッドケース２１内に配置され、複数の中空糸膜２２１を含む。前記中空糸膜２２１は、前記カートリッジ２２に結合されてモジュール化することができる。これにより、前記カートリッジ２２を前記ミッドケース２１に結合させる工程により、前記中空糸膜２２１は前記ミッドケース２１の内部に設けられることができる。したがって、本発明に係る燃料電池用加湿器１は、前記中空糸膜２２１に対する設置作業、分離作業、及び取替作業の容易性を向上させることができる。
【0043】
前記カートリッジ２２は、インナーケース（Ｉｎｎｅｒ ｃａｓｅ）２２２を含むことができる。
【0044】
前記インナーケース２２２は末端に開口（Ｏｐｅｎｉｎｇ）を有し、前記中空糸膜２２１を収容しているものである。前記中空糸膜２２１は、前記インナーケース２２２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２２１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、又はこれらのうち２以上の混合物で形成された高分子膜を含むことができる。
【0045】
前記カートリッジ２２は第１ポット層２２３を含むことができる。前記第１ポット層２２３は前記中空糸膜２２１の一端を固定するものである。この場合、前記第１ポット層２２３は前記中空糸膜２２１の中空を塞げないように形成できる。前記第１ポット層２２３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できる。前記第１ポット層２２３は前記インナーケース２２２及び前記中空糸膜２２１の一端を固定することができる。
【0046】
前記カートリッジ２２は、第２ポット層２２４を含むことができる。前記第２ポット層２２４は前記中空糸膜２２１の他端を固定するものである。この場合、前記第２ポット層２２４は前記中空糸膜２２１の中空を塞げないように形成できる。よって、乾燥気体または湿潤気体は前記第２ポット層２２４及び前記第１ポット層２２３と干渉せずに前記中空糸膜２２１の中空に供給でき、前記第２ポット層２２４及び前記第１ポット層２２３と干渉せずに前記中空糸膜２２１の中空から流出することができる。前記第２ポット層２２４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できる。前記第２ポット層２２４は前記インナーケース２２２及び前記中空糸膜２２１の他側を固定することができる。
【0047】
前記カートリッジ２２は、第２気体流入口２２５、及び第２気体流出口２２６を含むことができる。
【0048】
前記第２気体流入口２２５は前記インナーケース２２２に形成されたものである。前記第２気体流入口２２５は前記インナーケース２２２の一側に形成できる。例えば、前記インナーケース２２２の一側は上面に相当することができる。前記第２気体流入口２２５は前記インナーケース２２２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２２５は前記インナーケース２２２を貫通して形成できる。前記第２気体流入口２２５は前記インナーケース２２２を貫く単一の貫通孔によって具現できる。図５に示すように、前記第２気体流入口２２５は前記インナーケース２２２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２２５は前記インナーケース２２２の相異なる部分を貫くように形成された複数の流入ウィンドウ２２５ａを含むことができる。前記流入ウィンドウ２２５ａは、前記第１軸方向（Ｘ軸方向）及び第２軸方向（Ｙ軸方向）に沿ってそれぞれ互いに離隔して行列状を成すように配置できる。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。
【0049】
前記第２気体流出口２２６は前記インナーケース２２２に形成されたものである。前記第２気体流出口２２６は前記インナーケース２２２の一側に形成できる。前記第２気体流出口２２６は前記インナーケース２２２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２２６は前記インナーケース２２２を貫いて形成できる。前記第２気体流出口２２６は前記インナーケース２２２を貫く一つの貫通孔によって具現できる。図５に示すように、前記第２気体流出口２２６は前記インナーケース２２２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２２６は、前記インナーケース２２２の相異なる部分を貫くように形成された複数の流出ウィンドウ２２６ａを含むことができる。前記流出ウィンドウ２２６ａ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できる。前記第２気体流出口２２６及び前記第２気体流入口２２５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できる。
【0050】
前記第２気体流出口２２６及び前記第２気体流入口２２５を通して湿潤気体が流動する場合、湿潤気体は前記第１気体流入口２１２を通して前記ミッドケース２１の内面と前記インナーケース２２２の外面との間に供給され、前記第２気体流入口２２５を通して前記インナーケース２２２の内部に供給されて前記中空糸膜２２１の外表面に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た水分が前記中空糸膜２２１を透過することで、前記中空糸膜２２１の中空に沿って流れ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２２１から流出した後、前記第２キャップ４を通して前記燃料電池スタックに供給できる。乾燥気体を加湿した後の湿潤気体は前記第２気体流出口２２６を通して前記インナーケース２２２の外面と前記ミッドケース２１の内面との間に流出し、前記第１気体流出口２１３を通して前記ミッドケース２１の外部に流出することができる。
【0051】
前記第２気体流出口２２６及び前記第２気体流入口２２５を通して乾燥気体が流動する場合、乾燥気体は前記第１気体流入口２１２を通して前記ミッドケース２１の内面と前記インナーケース２２２の外面との間に供給され、前記第２気体流入口２２５を通して前記インナーケース２２２の内部に供給されて前記中空糸膜２２１の外表面に接触することができる。この過程で、前記中空糸膜２２１の中空に沿って流れていた湿潤気体の水分が前記中空糸膜２２１を透過することで、前記インナーケース２２２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２気体流出口２２６を通して前記インナーケース２２２の外面と前記ミッドケース２１の内面との間に流出し、前記第１気体流出口２１３を通して前記ミッドケース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２２１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できる。
【0052】
図２～図４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は、外部から供給される乾燥気体または湿潤気体を前記加湿モジュール２に伝達することができる。
【0053】
図２～図４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、前記加湿モジュール２から伝達された乾燥気体または湿潤気体を外部に流出させることができる。前記加湿モジュール２から加湿された乾燥気体が伝達された場合、前記第２キャップ４は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もできる。
【0054】
図２～図７を参照すると、本発明による燃料電池用加湿器１は、キャスティング（Ｃａｓｔｉｎｇ）工程なしに、機械的組立によって前記ミッドケース２１と前記カートリッジ２２との間を密閉させるように具現できる。この場合、本発明による燃料電池用加湿器１は、第１パッキング部材２３を含むことができる。
【0055】
前記第１パッキング部材２３は、機械的組立によって前記加湿モジュール２の一端に気密に結合（Ａｉｒｔｉｇｈｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）できる。よって、前記第１パッキング部材２３は、前記第１キャップ３が前記中空糸膜２２１のみと流体連通するようにすることができる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、相対的に多くの工程時間を要求するキャスティング工程を省略することができるので、生産のための工程時間の短縮によって生産性を向上させることができる。この場合、前記第１パッキング部材２３は、第１外部空間ＯＳ１と第１内部空間ＩＳ１とが流体連通しないように密閉することができる。前記第１外部空間ＯＳ１は前記カートリッジ２２と前記第１キャップ３との間に位置するものである。前記中空糸膜２２１の内部に流入する乾燥気体または前記中空糸膜２２１の内部から流出した乾燥気体が前記第１外部空間ＯＳ１で流動することができる。前記中空糸膜２２１の内部に流入する湿潤気体または前記中空糸膜２２１の内部から流出した湿潤気体が前記第１外部空間ＯＳ１で流動することもできる。前記第１内部空間ＩＳ１は前記カートリッジ２２と前記ミッドケース２１との間に位置するものである。前記第１気体流入口２１２に流入した湿潤気体または前記第２気体流出口２２６から流出した湿潤気体が前記第１内部空間ＩＳ１で流動することができる。前記第１気体流入口２１２に流入した乾燥気体または前記第２気体流出口２２６から流出した乾燥気体が前記第１内部空間ＩＳ１で流動することもできる。前記第１パッキング部材２３は弾性変形（Ｅｌａｓｔｉｃ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）可能な素材から形成できる。例えば、前記第１パッキング部材２３はゴム類から形成できる。前記第１パッキング部材２３は、前記カートリッジ２２と前記ミッドケース２１との間を密閉するように、リング形に形成できる。
【0056】
前記第１パッキング部材２３を含む場合、前記カートリッジ２２は第１サブケース２２７を含むことができる。
【0057】
前記第１サブケース２２７は、前記インナーケース２２２の一端及び前記第１ポット層２２３に接するように配置されたものである。前記第１サブケース２２７は前記第１ポット層２２３に結合できる。前記第１サブケース２２７は前記第１ポット層２２３の周囲を取り囲むように配置できる。よって、前記第１ポット層２２３は前記第１サブケース２２７の内側に配置できる。前記第１サブケース２２７はリング形に形成できる。前記第１サブケース２２７は、前記第１パッキング部材２３よりも大きい強度を有する材質から形成できる。例えば、前記第１サブケース２２７は、金属、プラスチックなどから形成できる。前記第１サブケース２２７は第１挿入溝２２７１を含むことができる。前記第１挿入溝２２７１は前記第１キャップ３側に向かう前記第１サブケース２２７の一面に形成できる。前記第１挿入溝２２７１は前記第１サブケース２２７に沿ってリング形に形成できる。
【0058】
前記第１パッキング部材２３は、第１パッキング本体２３１、及び第１突出部材２３２を含むことができる。
【0059】
前記第１パッキング本体２３１は前記ミッドケース２１と前記インナーケース２２２との間を密閉するものである。前記第１パッキング本体２３１は、前記第１外部空間ＯＳ１と前記第１内部空間ＩＳ１とが流体連通しないように遮断することができる。前記第１パッキング本体２３１により、前記ミッドケース２１と前記インナーケース２２２との間を通して湿潤気体と乾燥気体とが互いに混合されることを防止することができる。
【0060】
前記第１突出部材２３２は前記第１パッキング本体２３１から突出したものである。前記第１突出部材２３２は第１挿入方向（ＩＤ１矢印方向）に前記第１パッキング本体２３１から突出することができる。前記第１挿入方向（ＩＤ１矢印方向）は前記第１キャップ３から前記カートリッジ２２に向かう方向である。前記第１パッキング部材２３が機械的組立によって前記加湿モジュール２の一端に気密に結合されると、前記第１突出部材２３２は前記第１挿入溝２２７１に挿入できる。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パッキング部材２３が前記第１サブケース２２７に挿入されて具現された密閉構造によって前記第１パッキング部材２３と前記カートリッジ２２との間を堅固に密閉するように具現される。また、本発明による燃料電池用加湿器１によれば、湿潤気体及び乾燥気体は前記第１突出部材２３２と前記第１サブケース２２７の内面との間を通過するときにのみ前記第１内部空間ＩＳ１と前記第１外部空間ＯＳ１との間に流動して漏洩することができる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記第１パッキング部材２３が前記第１サブケース２２７に挿入されて具現された密閉構造により、乾燥気体及び湿潤気体が漏洩するために流動しなければならない距離を増やすことができるので、乾燥気体及び湿潤気体の漏洩を防止する防止力を強化することができる。また、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記第１パッキング部材２３が前記第１サブケース２２７に挿入されて具現された密閉構造により、乾燥気体及び湿潤気体の両方の漏洩を防止することができる。このような両方向性構造により、本発明による燃料電池用加湿器１は、乾燥気体から湿潤気体の方向、かつ湿潤気体から乾燥気体の方向の両方向シーリングを具現することができる。一方、前記第１突出部材２３２は、円柱状、直方体状などの多様な形態に形成できる。
【0061】
前記第１突出部材２３２が前記第１挿入溝２２７１に挿入される第１挿入方向（ＩＤ１矢印方向）は、前記第１外部空間ＯＳ１に形成された外部圧力が前記第１パッキング本体２３１を押圧する方向と同じ方向に具現できる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、湿潤気体を用いて乾燥気体を加湿する過程で前記第１外部空間ＯＳ１に形成された外部圧力によって前記第１突出部材２３２が前記第１挿入溝２２７１にもっと強く挿入されて前記第１サブケース２２７にもっと強く密着す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、湿潤気体を用いて乾燥気体を加湿する過程で前記第１外部空間ＯＳ１に形成された外部圧力を用いて前記第１パッキング部材２３による密閉力をもっと強化することができる。
【0062】
前記第１パッキング部材２３は、第１パッキング羽２３３を含むことができる。
【0063】
前記第１パッキング羽２３３は前記第１突出部材２３２から突出したものである。前記第１突出部材２３２が前記第１挿入溝２２７１に挿入されると、前記第１パッキング羽２３３は前記第１挿入溝２２７１に挿入されて前記第１サブケース２２７に密着することができる。よって、前記第１パッキング部材２３は前記第１パッキング羽２３３を用いて密閉力を具現することができる。
【0064】
前記第１パッキング羽２３３は前記第１突出部材２３２よりも容易に弾性変形することができるように具現できる。このために、前記第１パッキング羽２３３は前記第１突出部材２３２よりも小さい断面積をもって延びることによって形成できる。前記第１パッキング羽２３３は、前記第１突出部材２３２から外側に突出するのに伴って断面積が次第に減少する形態に形成されることもできる。
【0065】
前記第１パッキング羽２３３と前記第１突出部材２３２との間の狭角（Ｉｎｃｌｕｄｅｄ Ａｎｇｌｅ）２３３ａ（図７参照）が鋭角（Ａｃｕｔｅ ａｎｇｌｅ）を成すように、前記第１パッキング羽２３３は前記第１突出部材２３２に結合された一端から前記第１突出部材２３２から離隔した他端まで斜めに延設できる。よって、前記第１パッキング羽２３３は前記第１挿入溝２２７１に挿入される過程で前記狭角２３３ａが減少する方向に円滑に弾性変形した後、前記第１挿入溝２２７１に挿入された状態で復元力によって前記第１サブケース２２７の内壁に密着することができる。よって、前記第１パッキング羽２３３は前記第１挿入溝２２７１に円滑に挿入できるだけでなく、前記第１挿入溝２２７１に挿入された後、前記第１サブケース２２７の内壁に密着して密閉力を具現することができる。
【0066】
一方、前記第１パッキング羽２３３を用いて密閉力を具現するので、前記第１突出部材２３２の断面積は前記第１挿入溝２２７１の断面積よりも小さく具現できる。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突出部材２３２が前記第１挿入溝２２７１に円滑に挿入できるだけでなく、前記第１パッキング羽２３３も弾性変形によって前記第１挿入溝２２７１に円滑に挿入できるので、前記第１パッキング部材２３の機械的組立の容易性を向上させることができる。前記第１突出部材２３２の断面積と前記第１挿入溝２２７１の断面積とは前記第１挿入方向（ＩＤ１矢印方向）に対して垂直な軸方向を基準とするものである。
【0067】
前記第１パッキング部材２３は、第２パッキング羽２３４を含むことができる。
【0068】
前記第２パッキング羽２３４は前記第１突出部材２３２から突出したものである。前記第１突出部材２３２が前記第１挿入溝２２７１に挿入されると、前記第２パッキング羽２３４は前記第１挿入溝２２７１に挿入されて前記第１サブケース２２７に密着することができる。よって、前記第１パッキング部材２３は前記第２パッキング羽２３４によって密閉力を具現することができる。この場合、前記第２パッキング羽２３４と前記第１パッキング羽２３３とは前記第１挿入溝２２７１に挿入され、互いに離隔した位置で前記第１サブケース２２７に密着することができる。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パッキング羽２３４及び前記第１パッキング羽２３３によって互いに異なる位置で密閉力を具現することができるので、密閉力を一層強化することができる。
【0069】
前記第２パッキング羽２３４は前記第１突出部材２３２よりも容易に弾性変形することができるように具現できる。このために、前記第２パッキング羽２３４は前記第１突出部材２３２よりも小さい断面積をもって延設できる。前記第２パッキング羽２３４は前記第１突出部材２３２から外側に突出するのに伴って断面積が次第に減少する形態に形成されることもできる。
【0070】
前記第２パッキング羽２３４と前記第１突出部材２３２との間の狭角２３４ａ（図７参照）が鋭角（Ａｃｕｔｅ ａｎｇｌｅ）を成すように、前記第２パッキング羽２３４は前記第１突出部材２３２に結合された一端から前記第１突出部材２３２から離隔した他端まで斜めに延設できる。よって、前記第２パッキング羽２３４は、前記第１挿入溝２２７１に挿入される過程で、前記狭角２３４ａが減少する方向に円滑に弾性変形した後、前記第１挿入溝２２７１に挿入された状態で復元力によって前記第１サブケース２２７の内壁に密着することができる。よって、前記第２パッキング羽２３４は前記第１挿入溝２２７１に円滑に挿入できるだけでなく、前記第１挿入溝２２７１に挿入された後、前記第１サブケース２２７の内壁に密着して密閉力を具現することができる。
【0071】
前記第２パッキング羽２３４は前記第１パッキング羽２３３から第１分離方向（ＳＤ１矢印方向）に離隔した位置で前記第１突出部材２３２から突出することができる。前記第１分離方向（ＳＤ１矢印方向）と前記第１挿入方向（ＩＤ１矢印方向）とは同一軸方向に対して互いに反対の方向である。この場合、前記第１パッキング羽２３３は前記第１挿入方向（ＩＤ１矢印方向）に前記第２パッキング羽２３４から離隔することができる。
【0072】
前記第２パッキング羽２３４が前記第１突出部材２３２から突出した長さは前記第１パッキング羽２３３が前記第１突出部材２３２から突出した長さよりも長く具現できる。すなわち、前記第２パッキング羽２３４は前記第１パッキング羽２３３よりも長く前記第１突出部材２３２から突出することができる。よって、前記第２パッキング羽２３４は前記第１パッキング羽２３３よりも前記第１サブケース２２７の内壁に強く密着することができるので、前記第１パッキング羽２３３よりも強い密閉力を具現することができる。一方、前記第１パッキング羽２３３が前記第１突出部材２３２から突出した長さは前記第２パッキング羽２３４が前記第１突出部材２３２から突出した長さよりも短く具現できる。すなわち、前記第１パッキング羽２３３は前記第２パッキング羽２３４よりも短く前記第１突出部材２３２から突出することができる。よって、前記第１パッキング羽２３３は前記第２パッキング羽２３４よりも前記第１挿入溝２２７１に円滑に挿入できるので、前記第２パッキング羽２３４に比べて機械的組立性をもっと向上させることができる。
【0073】
このように、前記第１パッキング部材２３は、機械的組立性がより強化した第１パッキング羽２３３と密閉力がもっと強化した第２パッキング羽２３４とを組み合せた構造として具現されることにより、前記加湿モジュール２の一端に対する機械的組立の容易性を向上させることができるとともに、前記加湿モジュール２の一端に対する密閉力を強化することができる。この場合、前記第１パッキング羽２３３が前記第２パッキング羽２３４から前記第１挿入方向（ＩＤ１矢印方向）に離隔するので、前記第１パッキング部材２３が機械的に組み立てられるとき、前記第２パッキング羽２３４よりも前記第１パッキング羽２３３が先に前記第１挿入溝２２７１に挿入される。よって、前記第１パッキング部材２３は前記加湿モジュール２の一端に対する機械的組立の容易性をもっと向上させることができる。
【0074】
前記第１パッキング部材２３は、第１補強部材２３５を含むことができる。
【0075】
前記第１補強部材２３５は前記第１パッキング本体２３１の内部に配置できる。前記第１補強部材２３５は前記第１パッキング本体２３１よりも大きい強度を有するように形成できる。よって、前記第１補強部材２３５は、前記第１外部空間ＯＳ１に形成された外部圧力により、前記第１パッキング本体２３１があまりに変形することを防止することができる。例えば、前記第１補強部材２３５は、金属、プラスチックなどから形成できる。前記第１補強部材２３５は、インサート成形によって、前記第１パッキング本体２３１の内部に配置されるように具現できる。前記第１補強部材２３５はリング形に形成できる。
【0076】
前記第１パッキング部材２３は、第１補強突起２３６を含むことができる。
【0077】
前記第１補強突起２３６は前記第１補強部材２３５から突出したものである。前記第１補強突起２３６は前記第１補強部材２３５から前記第１突出部材２３２側に突出して前記第１突出部材２３２の内部に位置することができる。よって、前記第１補強突起２３６は、前記第１突出部材２３２が前記第１挿入溝２２７１に挿入される過程で作用する押圧力、前記第１外部空間ＯＳ１に形成された外部圧力などによって前記第１突出部材２３２があまりに変形することを防止することができる。前記第１補強突起２３６は前記第１突出部材２３２よりも大きい強度を有するように形成できる。例えば、前記第１補強突起２３６は、金属、プラスチックなどから形成できる。前記第１補強突起２３６は、インサート成形によって、前記第１突出部材２３２の内部に配置されるように具現できる。前記第１補強突起２３６はリング形に形成できる。前記第１補強突起２３６と前記第１補強部材２３５とは一体に形成されることもできる。
【0078】
前記第１パッキング部材２３は、第１係合部材２３７を含むことができる。
【0079】
前記第１係合部材２３７は前記第１パッキング本体２３１から突出したものである。前記第１係合部材２３７は前記第１パッキング本体２３１から前記第１挿入方向（ＩＤ１矢印方向）に突出することができる。前記第１係合部材２３７は、前記第１パッキング本体２３１を間に挟んで、前記第１突出部材２３２の反対側に配置できる。この場合、前記第１パッキング本体２３１は前記第１係合部材２３７と前記第１突出部材２３２との間に位置することができる。前記第１パッキング部材２３が前記第１係合部材２３７を含む場合、前記ミッドケース２１は第１係合溝２１４（図６参照）を含むことができる。前記第１係合溝２１４は、前記カートリッジ２２を取り囲む前記ミッドケース２１の外壁に形成できる。前記第１パッキング部材２３が前記加湿モジュール２の一端に機械的組立によって結合されると、前記第１係合部材２３７は前記第１係合溝２１４に挿入できる。よって、前記第１外部空間ＯＳ１の圧力が前記第１挿入方向（ＩＤ１矢印方向）に作用する場合、前記第１パッキング部材２３は前記第１係合部材２３７による係合構造によって前記ミッドケース２１に支持されることで、前記カートリッジ２２と前記ミッドケース２１との間を密閉した状態で堅固に維持できる。前記第１係合部材２３７及び前記第１係合溝２１４はそれぞれリング形に形成できる。前記第１係合部材２３７と前記第１パッキング本体２３１とは一体に形成されることもできる。
【0080】
前記第１パッキング部材２３は、第１支持溝２３８を含むことができる。
【0081】
前記第１支持溝２３８は前記第１係合部材２３７に形成されたものである。前記ミッドケース２１に接触する第１係合部材２３７の一面に前記第１支持溝２３８が形成できる。前記第１パッキング部材２３が前記第１支持溝２３８を含む場合、前記ミッドケース２１は第１支持部材２１５を含むことができる。前記第１パッキング部材２３が機械的組立によって前記加湿モジュール２の一端に結合されると、前記第１支持部材２１５は前記第１支持溝２３８に挿入されて前記第１係合部材２３７を支持することができる。よって、前記第１外部空間ＯＳ１の圧力が前記第１挿入方向（ＩＤ１矢印方向）に作用しても、前記第１パッキング部材２３は前記カートリッジ２２と前記ミッドケース２１との間を密閉した状態でより堅固に維持できる。前記第１支持部材２１５は前記第１係合部材２３７に接触したミッドケース２１の一面から突出することができる。
【0082】
一方、前記第１パッキング部材２３が機械的組立によって前記加湿モジュール２の一端に結合された状態で前記第１キャップ３が前記加湿モジュール２の一端に結合されると、前記第１キャップ３は前記第１パッキング本体２３１を前記ミッドケース２１側に押圧することができる。よって、前記第１外部空間ＯＳ１の圧力が前記第１挿入方向（ＩＤ１矢印方向）に作用しても、前記第１パッキング部材２３は前記第１キャップ３による押圧力によって前記カートリッジ２２と前記ミッドケース２１との間を密閉した状態でより堅固に維持できる。
【0083】
【0084】
前記第２パッキング部材２４は機械的組立によって前記加湿モジュール２の他端に気密に結合できる。よって、前記第２パッキング部材２４は前記第２キャップ４が前記中空糸膜２２１のみと流体連通するようにすることができる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、相対的に多くの工程時間が要求されるキャスティング工程を省略することができるので、生産のための工程時間の短縮によって生産性を向上させることができる。この場合、前記第２パッキング部材２４は、第２外部空間ＯＳ２と第２内部空間ＩＳ２とが流体連通しないように密閉することができる。前記第２外部空間ＯＳ２は前記カートリッジ２２と前記第２キャップ４との間に位置するものである。前記第２外部空間ＯＳ２では乾燥気体または湿潤気体が流動することができる。前記第２内部空間ＩＳ２は前記カートリッジ２２と前記ミッドケース２１との間に位置するものである。前記第２内部空間ＩＳ２では湿潤気体または乾燥気体が流動することができる。前記第２内部空間ＩＳ２と前記第１内部空間ＩＳ１とは隔壁（図示せず）によって空間的に分離できる。前記第２パッキング部材２４は弾性変形可能な材質から形成できる。例えば、前記第２パッキング部材２４はゴム類から形成できる。前記第２パッキング部材２４は前記カートリッジ２２と前記ミッドケース２１との間を密閉するようにリング形に形成できる。
【0085】
前記第２パッキング部材２４を含む場合、前記カートリッジ２２は第２サブケース２２８を含むことができる。
【0086】
前記第２サブケース２２８は前記インナーケース２２２の他端及び前記第２ポット層２２４に接するように配置されたものである。前記第２サブケース２２８は前記第２ポット層２２４に結合できる。前記第２サブケース２２８は前記第２ポット層２２４の周囲を取り囲むように配置できる。よって、前記第２ポット層２２４は前記第２サブケース２２８の内側に配置できる。前記第２サブケース２２８はリング形に形成できる。前記第２サブケース２２８は前記第２パッキング部材２４よりも大きい強度を有する材質から形成できる。例えば、前記第２サブケース２２８は金属、プラスチックなどから形成できる。前記第２サブケース２２８は第２挿入溝２２８１を含むことができる。前記第２挿入溝２２８１は前記第２キャップ４側に向かう前記第２サブケース２２８の一面に形成できる。前記第２挿入溝２２８１は前記第２サブケース２２８に沿ってリング形に形成できる。
【0087】
前記第２パッキング部材２４は、第２パッキング本体２４１、及び第２突出部材２４２を含むことができる。
【0088】
前記第２パッキング本体２４１は前記ミッドケース２１と前記インナーケース２２２との間を密閉するものである。前記第２パッキング本体２４１は前記第２外部空間ＯＳ２と前記第２内部空間ＩＳ２とが流体連通しないように遮断することができる。前記第２パッキング本体２４１により、前記ミッドケース２１と前記インナーケース２２２との間を通して湿潤気体と乾燥気体とが互いに混合されることを防止することができる。
【0089】
前記第２突出部材２４２は前記第２パッキング本体２４１から突出したものである。前記第２突出部材２４２は第２挿入方向（ＩＤ２矢印方向）に前記第２パッキング本体２４１から突出することができる。前記第２挿入方向（ＩＤ２矢印方向）は前記第２キャップ４から前記カートリッジ２２に向かう方向である。前記第２パッキング部材２４が機械的組立によって前記加湿モジュール２の他端に気密に結合されると、前記第２突出部材２４２は前記第２挿入溝２２８１に挿入できる。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パッキング部材２４が前記第２サブケース２２８に挿入されて具現された密閉構造によって前記第２パッキング部材２４と前記カートリッジ２２との間を堅固に密閉するように具現される。また、本発明による燃料電池用加湿器１によれば、湿潤気体または乾燥気体は前記第２突出部材２４２と前記第２サブケース２２８の内面との間を通過するときにのみ前記第２内部空間ＩＳ２と第２外部空間ＯＳ２との間に流動して漏洩することができる。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パッキング部材２４が前記第２サブケース２２８に挿入されて具現された密閉構造により、乾燥気体及び湿潤気体が漏洩するために流動しなければならない距離を増やすことができるので、乾燥気体及び湿潤気体の漏洩を防止する防止力を強化することができる。また、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記第２パッキング部材２４が前記第２サブケース２２８に挿入されて具現された密閉構造により、乾燥気体及び湿潤気体の両方の漏洩を防止することができる。このような両方向性構造により、本発明による燃料電池用加湿器１は、乾燥気体から湿潤気体方向、かつ湿潤気体から乾燥気体の方向の両方向シーリングを具現することができる。一方、前記第２突出部材２４２は、円柱状、直方体状などの多様な形態に形成できる。
【0090】
前記第２突出部材２４２が前記第２挿入溝２２８１に挿入される第２挿入方向（ＩＤ２矢印方向）は、前記第２外部空間ＯＳ２に形成された外部圧力が前記第２パッキング本体２４１を押圧する方向と同じ方向に具現できる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、湿潤気体を用いて乾燥気体を加湿する過程で前記第２外部空間ＯＳ２に形成された外部圧力により、前記第２突出部材２４２が前記第２挿入溝２２８１にもっと強く挿入されて前記第２サブケース２２８にもっと強く密着す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、湿潤気体を用いて乾燥気体を加湿する過程で前記第２外部空間ＯＳ２に形成された外部圧力によって前記第２パッキング部材２４による密閉力をもっと強化することができる。
【0091】
前記第２パッキング部材２４は、第３パッキング羽２４３を含むことができる。
【0092】
前記第３パッキング羽２４３は前記第２突出部材２４２から突出したものである。前記第２突出部材２４２が前記第２挿入溝２２８１に挿入されると、前記第３パッキング羽２４３は前記第２挿入溝２２８１に挿入されて前記第２サブケース２２８に密着することができる。よって、前記第２パッキング部材２４は前記第３パッキング羽２４３を用いて密閉力を具現することができる。
【0093】
前記第３パッキング羽２４３は前記第２突出部材２４２よりも容易に弾性変形するように具現できる。このために、前記第３パッキング羽２４３は前記第２突出部材２４２よりも小さい断面積をもって延設できる。前記第３パッキング羽２４３は前記第２突出部材２４２から外側に突出するのに伴って断面積が次第に減少する形態に形成されることもできる。
【0094】
前記第３パッキング羽２４３と前記第２突出部材２４２との間の狭角２４３ａ（図９参照）が鋭角（Ａｃｕｔｅ ａｎｇｌｅ）を成すように、前記第３パッキング羽２４３は前記第２突出部材２４２に結合された一端から前記第２突出部材２４２から離隔した他端まで斜めに延設できる。よって、前記第３パッキング羽２４３は、前記第２挿入溝２２８１に挿入される過程で前記狭角２４３ａが減少する方向に円滑に弾性変形した後、前記第２挿入溝２２８１に挿入された状態で復元力によって前記第２サブケース２２８の内壁に密着することができる。よって、前記第３パッキング羽２４３は前記第２挿入溝２２８１に円滑に挿入できるだけでなく、前記第２挿入溝２２８１に挿入された後、前記第２サブケース２２８の内壁に密着して密閉力を具現することができる。
【0095】
一方、前記第３パッキング羽２４３を用いて密閉力を具現するので、前記第２突出部材２４２の断面積は前記第２挿入溝２２８１の断面積よりも小さく具現できる。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突出部材２４２が前記第２挿入溝２２８１に円滑に挿入できるだけでなく、前記第３パッキング羽２４３も弾性変形によって前記第２挿入溝２２８１に円滑に挿入できるので、前記第２パッキング部材２４の機械的組立の容易性を向上させることができる。前記第２突出部材２４２の断面積及び前記第２挿入溝２２８１の断面積はそれぞれ前記第２挿入方向（ＩＤ２矢印方向）に対して垂直な軸方向を基準とするものである。
【0096】
前記第２パッキング部材２４は、第４パッキング羽２４４を含むことができる。
【0097】
前記第４パッキング羽２４４は前記第２突出部材２４２から突出したものである。前記第２突出部材２４２が前記第２挿入溝２２８１に挿入されると、前記第４パッキング羽２４４は前記第２挿入溝２２８１に挿入されて前記第２サブケース２２８に密着することができる。よって、前記第２パッキング部材２４は前記第４パッキング羽２４４を用いて密閉力を具現することができる。この場合、前記第４パッキング羽２４４と前記第３パッキング羽２４３とは前記第２挿入溝２２８１に挿入されて互いに離隔した位置で前記第２サブケース２２８に密着することができる。したがって、本発明による燃料電池用加湿器１は、前記第４パッキング羽２４４及び前記第３パッキング羽２４３を用いて互いに異なる位置で密閉力を具現することができるので、密閉力を一層強化することができる。
【0098】
前記第４パッキング羽２４４は前記第２突出部材２４２よりも容易に弾性変形するように具現できる。このために、前記第４パッキング羽２４４は前記第２突出部材２４２よりも小さい断面積をもって延設できる。前記第４パッキング羽２４４は前記第２突出部材２４２から外側に突出するのに伴って断面積が次第に減少する形態に形成されることもできる。
【0099】
前記第４パッキング羽２４４と前記第２突出部材２４２との間の狭角２４４ａ（図９参照）が鋭角（Ａｃｕｔｅ ａｎｇｌｅ）を成すように、前記第４パッキング羽２４４は前記第２突出部材２４２に結合された一端から前記第２突出部材２４２から離隔した他端まで斜めに延設できる。よって、前記第４パッキング羽２４４は、前記第２挿入溝２２８１に挿入される過程で前記狭角２４４ａが減少する方向に円滑に弾性変形した後、前記第２挿入溝２２８１に挿入された状態で復元力によって前記第２サブケース２２８の内壁に密着することができる。よって、前記第４パッキング羽２４４は前記第２挿入溝２２８１に円滑に挿入できるだけでなく、前記第２挿入溝２２８１に挿入された後、前記第２サブケース２２８の内壁に密着して密閉力を具現することができる。
【0100】
前記第４パッキング羽２４４は前記第３パッキング羽２４３から第２分離方向（ＳＤ２矢印方向）に離隔した位置で前記第２突出部材２４２から突出することができる。前記第２分離方向（ＳＤ２矢印方向）と前記第２挿入方向（ＩＤ２矢印方向）とは同一軸方向に対して互いに反対の方向である。この場合、前記第３パッキング羽２４３は前記第２挿入方向（ＩＤ２矢印方向）に前記第４パッキング羽２４４から離隔することができる。
【0101】
前記第４パッキング羽２４４が前記第２突出部材２４２から突出した長さは前記第３パッキング羽２４３が前記第２突出部材２４２から突出した長さよりも長く具現できる。すなわち、前記第４パッキング羽２４４は前記第３パッキング羽２４３よりも長く前記第２突出部材２４２から突出することができる。よって、前記第４パッキング羽２４４は前記第３パッキング羽２４３よりも前記第２サブケース２２８の内壁にもっと強く密着することができるので、前記第３パッキング羽２４３よりも強い密閉力を具現することができる。一方、前記第３パッキング羽２４３が前記第２突出部材２４２から突出した長さは前記第４パッキング羽２４４が前記第２突出部材２４２から突出した長さよりも短く具現できる。すなわち、前記第３パッキング羽２４３は前記第４パッキング羽２４４よりも短く前記第２突出部材２４２から突出することができる。よって、前記第３パッキング羽２４３は前記第４パッキング羽２４４よりも前記第２挿入溝２２８１にもっと円滑に挿入できるので、前記第４パッキング羽２４４よりも機械的組立性を向上させることができる。
【0102】
このように、前記第２パッキング部材２４は機械的組立性がより強化した第３パッキング羽２４３と密閉力がもっと強化した第４パッキング羽２４４とを組み合せた構造に具現されることで、前記加湿モジュール２の他端の機械的組立の容易性を向上させるとともに、前記加湿モジュール２の他端の密閉力を強化することができる。この場合、前記第３パッキング羽２４３が前記第４パッキング羽２４４から前記第２挿入方向（ＩＤ２矢印方向）に離隔するので、前記第２パッキング部材２４が機械的に組み立てられるとき、前記第４パッキング羽２４４よりも前記第３パッキング羽２４３が先に前記第２挿入溝２２８１に挿入される。よって、前記第２パッキング部材２４は、前記加湿モジュール２の他端の機械的組立の容易性を一層向上させることができる。
【0103】
前記第２パッキング部材２４は、第２補強部材２４５を含むことができる。
【0104】
前記第２補強部材２４５は前記第２パッキング本体２４１の内部に配置できる。前記第２補強部材２４５は前記第２パッキング本体２４１よりも大きい強度を有するように形成できる。よって、前記第２補強部材２４５は、前記第２外部空間ＯＳ２に形成された外部圧力によって前記第２パッキング本体２４１があまりに変形することを防止することができる。例えば、前記第２補強部材２４５は、金属、プラスチックなどから形成できる。前記第２補強部材２４５は、インサート成形によって、前記第２パッキング本体２４１の内部に配置されるように具現できる。前記第２補強部材２４５はリング形に形成できる。
【0105】
前記第２パッキング部材２４は、第２補強突起２４６を含むことができる。
【0106】
前記第２補強突起２４６は前記第２補強部材２４５から突出したものである。前記第２補強突起２４６は前記第２補強部材２４５から前記第２突出部材２４２側に突出して前記第２突出部材２４２の内部に位置することができる。よって、前記第２補強突起２４６は、前記第２突出部材２４２が前記第２挿入溝２２８１に挿入される過程で作用する押圧力、及び前記第２外部空間ＯＳ２に形成された外部圧力などによって前記第２突出部材２４２があまりに変形することを防止することができる。前記第２補強突起２４６は前記第２突出部材２４２よりも大きい強度を有するように形成できる。例えば、前記第２補強突起２４６は、金属、プラスチックなどから形成できる。前記第２補強突起２４６は、インサート成形によって、前記第２突出部材２４２の内部に配置されるように具現できる。前記第２補強突起２４６はリング形に形成できる。前記第２補強突起２４６と前記第２補強部材２４５とは一体に形成されることもできる。
【0107】
前記第２パッキング部材２４は、第２係合部材２４７を含むことができる。
【0108】
前記第２係合部材２４７は前記第２パッキング本体２４１から突出したものである。前記第２係合部材２４７は前記第２パッキング本体２４１から前記第２挿入方向（ＩＤ２矢印方向）に突出することができる。前記第２係合部材２４７は前記第２パッキング本体２４１を間に挟んで前記 第２突出部材２４２の反対側に配置できる。この場合、前記第２パッキング本体２４１は前記第２係合部材２４７と前記第２突出部材２４２との間に位置することができる。前記第２パッキング部材２４が前記第２係合部材２４７を含む場合、前記ミッドケース２１は第２係合溝２１６（図８参照）を含むことができる。前記第２係合溝２１６は前記カートリッジ２２を取り囲む前記ミッドケース２１の外壁に形成できる。前記第２パッキング部材２４が前記加湿モジュール２の他端に機械的組立によって結合されると、前記第２係合部材２４７は前記第２係合溝２１６に挿入できる。よって、前記第２外部空間ＯＳ２の圧力が前記第２挿入方向（ＩＤ２矢印方向）に作用する場合、前記第２パッキング部材２４は前記第２係合部材２４７による係合構造を用いて前記ミッドケース２１に支持されることで、前記カートリッジ２２と前記ミッドケース２１との間を密閉した状態で堅固に維持できる。前記第２係合部材２４７及び前記第２係合溝２１６はそれぞれリング形に形成できる。前記第２係合部材２４７と前記第２パッキング本体２４１とは一体に形成されることもできる。
【0109】
前記第２パッキング部材２４は、第２支持溝２４８を含むことができる。
【0110】
前記第２支持溝２４８は前記第２係合部材２４７に形成されたものである。前記ミッドケース２１に接触した第２係合部材２４７の一面に前記第２支持溝２４８が形成できる。前記第２パッキング部材２４が前記第２支持溝２４８を含む場合、前記ミッドケース２１は第２支持部材２１７を含むことができる。前記第２パッキング部材２４が機械的組立によって前記加湿モジュール２の他端に結合されると、前記第２支持部材２１７は前記第２支持溝２４８に挿入されて前記第２係合部材２４７を支持することができる。よって、前記第２外部空間ＯＳ２の圧力が前記第２挿入方向（ＩＤ２矢印方向）に作用しても、前記第２パッキング部材２４は前記カートリッジ２２と前記ミッドケース２１との間を密閉した状態でもっと堅固に維持できる。前記第２支持部材２１７は前記第２係合部材２４７に接触したミッドケース２１の一面から突出することができる。
【0111】
一方、前記第２パッキング部材２４が機械的組立によって前記加湿モジュール２の他端に結合された状態で前記第２キャップ４が前記加湿モジュール２の他端に結合されると、前記第２キャップ４は前記第２パッキング本体２４１を前記ミッドケース２１側に押圧することができる。よって、前記第２外部空間ＯＳ２の圧力が前記第２挿入方向（ＩＤ２矢印方向）に作用しても、前記第２パッキング部材２４は前記第２キャップ４による押圧力によって前記カートリッジ２２と前記ミッドケース２１との間を密閉した状態でもっと堅固に維持できる。
【0112】
以上で説明した本発明は、前述した実施例及び添付の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様々な置換、変形及び変更が可能であるということが、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって明らかであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】