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(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】2024-02-28
(54)【発明の名称】燃料電池膜加湿器
(51)【国際特許分類】
H01M 8/04 20160101AFI20240220BHJP
H01M 8/04119 20160101ALI20240220BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20240220BHJP
【ＦＩ】
H01M8/04 N
H01M8/04119
H01M8/10 101
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023547312
(86)(22)【出願日】2022-03-07
(85)【翻訳文提出日】2023-08-03
(86)【国際出願番号】 KR2022003222
(87)【国際公開番号】W WO2022191556
(87)【国際公開日】2022-09-15
(31)【優先権主張番号】10-2021-0032466
(32)【優先日】2021-03-12
(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】キム ドウ
(72)【発明者】
【氏名】アン ウンジョン
(72)【発明者】
【氏名】キム キョンジュ
【テーマコード（参考）】
5H126
5H127
【Ｆターム（参考）】
5H126BB06
5H127AA06
5H127AC05
5H127BA02
5H127BB02
5H127BB34
5H127EE17
(57)【要約】
本発明は、ポッティング部とインナーケースとの結合力を向上させて、燃料電池の運転及び停止が繰り返されても結合力を維持できる燃料電池膜加湿器に関するものであって、
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器は、
外部から供給される空気を燃料電池スタックから排出される排ガス内の水分で加湿する加湿モジュールと、前記加湿モジュールの両末端に各々結合されたキャップとを備える。前記加湿モジュールは、インナーケースと、前記インナーケース内部に配置された複数の中空糸膜と、前記複数の中空糸膜の末端を固定するポッティング部と、前記インナーケースと前記ポッティング部との間にレーザ融着により生成されたレーザ融着面とを備える少なくとも１つのカートリッジを備える。
【選択図】図２
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器は、
外部から供給される空気を燃料電池スタックから排出される排ガス内の水分で加湿する加湿モジュールと、前記加湿モジュールの両末端に各々結合されたキャップとを備える。前記加湿モジュールは、インナーケースと、前記インナーケース内部に配置された複数の中空糸膜と、前記複数の中空糸膜の末端を固定するポッティング部と、前記インナーケースと前記ポッティング部との間にレーザ融着により生成されたレーザ融着面とを備える少なくとも１つのカートリッジを備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部から供給される空気を燃料電池スタックから排出される排ガス内の水分で加湿する加湿モジュールと、前記加湿モジュールの両末端に各々結合されたキャップと、
を備え、
前記加湿モジュールは、
インナーケースと、前記インナーケース内部に配置された複数の中空糸膜と、前記複数の中空糸膜の末端を固定するポッティング部と、前記インナーケースと前記ポッティング部との間にレーザ融着により生成されたレーザ融着面とを備える少なくとも１つのカートリッジを備える燃料電池膜加湿器。
【請求項2】
前記インナーケースの端部には、段差が形成され、前記ポッティング部の両側端部は、前記段差に定着される請求項１に記載の燃料電池膜加湿器。
【請求項3】
前記ポッティング部と前記インナーケースとは、レーザ融着用添加剤が添加されて製造される請求項１に記載の燃料電池膜加湿器。
【請求項4】
前記インナーケースは、透明な色相で製造され、前記ポッティング部は、半透明または不透明な色相で製造されるか、または前記インナーケースと前記ポッティング部とは、半透明または不透明な色相で製造される請求項１に記載の燃料電池膜加湿器。
【請求項5】
前記加湿モジュールは、両末端が開放されており、内周面に段差が形成されたミッド－ケースと、
前記ミッド－ケースと前記カートリッジとの間に形成された固定層と、
前記ミッド－ケースの段差により支持され、前記固定層と接触するブラケットと、
前記ミッド－ケースの末端が挟まれる溝を有し、前記ブラケットと接触するパッキング部材と、
を備える請求項１に記載の燃料電池膜加湿器。
【請求項6】
前記パッキング部材の内壁には、前記固定層に挟まれて、前記加湿モジュール内部を流動する空気により前記カートリッジに発生する振動を抑制する突起部材が形成される請求項５に記載の燃料電池膜加湿器。
【請求項7】
前記ミッド－ケースの内壁には、前記固定層に挟まれて、前記加湿モジュール内部を流動する空気により前記カートリッジに発生する振動を抑制するダンピング突起が形成される請求項５に記載の燃料電池膜加湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料電池膜加湿器に関し、具体的には、ポッティング部とインナーケースとの結合力を向上させて、燃料電池の運転及び停止が繰り返されても結合力を維持できる燃料電池膜加湿器に関する。
【背景技術】
【0002】
燃料電池とは、水素と酸素を結合させて電気を生産する発電型電池である。燃料電池は、乾電池や蓄電池など、一般化学電池とは異なり、水素と酸素が供給される限り、電気を生産し続けることができ、熱損失がないので、内燃機関より効率が２倍くらい高いという長所がある。
また、水素と酸素の結合により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、公害物質排出が少ない。したがって、燃料電池は、環境親和的であり、かつ、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長所がある。
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。
これらのそれぞれの燃料電池は、元々同じ原理により作動するが、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。この中で、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くて、小型化が可能であるので、小規模据え置き型発電装備だけでなく、輸送システムでも最も有望なものと知られている。
高分子電解質型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）の性能を向上させるにあたり、最も重要な要因のうち１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によって含水率を維持させることである。高分子電解質膜が乾燥されれば、発電効率が急激に低下するためである。
また、水素と酸素の結合により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、公害物質排出が少ない。したがって、燃料電池は、環境親和的であり、かつ、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長所がある。
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。
これらのそれぞれの燃料電池は、元々同じ原理により作動するが、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。この中で、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くて、小型化が可能であるので、小規模据え置き型発電装備だけでなく、輸送システムでも最も有望なものと知られている。
高分子電解質型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）の性能を向上させるにあたり、最も重要な要因のうち１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によって含水率を維持させることである。高分子電解質膜が乾燥されれば、発電効率が急激に低下するためである。
【0003】
高分子電解質膜を加湿する方法では、１）内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（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）高分子分離膜を利用し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。
これらの中でも、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利用して、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。
膜加湿方式に使用さ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、中空糸膜を利用して加湿器を製造する場合、接触表面積が広い中空糸膜の高集積化が可能であって、小容量でも燃料電池の加湿が十分になされることができ、低価素材の使用が可能であり、燃料電池において高温で排出される排ガス（ｏｆｆ－ｇａｓ）に含まれた水分と熱を回収し、加湿器を介して再使用できるという利点を有する。
図１に示されたように、通常の膜加湿方式の加湿器１０００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の水分交換が起こる加湿モジュール１１００及び加湿モジュール１１００の両末端に各々結合されたキャップ１２００を備える。
キャップ１２００のうち１つは、外部から供給される空気を加湿モジュール１１００に伝達し、他の１つは、加湿モジュール１１００により加湿された空気を燃料電池スタックに伝達する。
加湿モジュール１１００は、排ガス流入口（ｏｆｆ－ｇａｓ ｉｎｌｅｔ）１１１０ａと排ガス排出口（ｏｆｆ－ｇａｓ ｏｕｔｌｅｔ）１１１０ｂとを有するミッド－ケース（ｍｉｄ－ｃａｓｅ）１１１０及びミッド－ケース１１１０内に配置された少なくとも１つのカートリッジ１００を備えることができる。図面では、１つのカートリッジが例示されている。カートリッジ１００は、インナーケース１１４０を備え、インナーケース１１４０内部には、複数の中空糸膜１１２０と、中空糸膜１１２０束の両末端を固定するポッティング部１１３０とが形成される。ポッティング部１１３０は、一般的にキャスティング（ｃａｓｔｉｎｇ）方式によって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り形成される。ポッティング部１１３０は、一般的にキャスティング（ｃａｓｔｉｎｇ）方式［例えば、ディップキャスティング（ｄｉｐ ｃａｓｔｉｎｇ）または遠心キャスティング（ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｃａｓｔｉｎｇ）］によって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り形成される。
これらの中でも、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利用して、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。
膜加湿方式に使用さ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、中空糸膜を利用して加湿器を製造する場合、接触表面積が広い中空糸膜の高集積化が可能であって、小容量でも燃料電池の加湿が十分になされることができ、低価素材の使用が可能であり、燃料電池において高温で排出される排ガス（ｏｆｆ－ｇａｓ）に含まれた水分と熱を回収し、加湿器を介して再使用できるという利点を有する。
図１に示されたように、通常の膜加湿方式の加湿器１０００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の水分交換が起こる加湿モジュール１１００及び加湿モジュール１１００の両末端に各々結合されたキャップ１２００を備える。
キャップ１２００のうち１つは、外部から供給される空気を加湿モジュール１１００に伝達し、他の１つは、加湿モジュール１１００により加湿された空気を燃料電池スタックに伝達する。
加湿モジュール１１００は、排ガス流入口（ｏｆｆ－ｇａｓ ｉｎｌｅｔ）１１１０ａと排ガス排出口（ｏｆｆ－ｇａｓ ｏｕｔｌｅｔ）１１１０ｂとを有するミッド－ケース（ｍｉｄ－ｃａｓｅ）１１１０及びミッド－ケース１１１０内に配置された少なくとも１つのカートリッジ１００を備えることができる。図面では、１つのカートリッジが例示されている。カートリッジ１００は、インナーケース１１４０を備え、インナーケース１１４０内部には、複数の中空糸膜１１２０と、中空糸膜１１２０束の両末端を固定するポッティング部１１３０とが形成される。ポッティング部１１３０は、一般的にキャスティング（ｃａｓｔｉｎｇ）方式によって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り形成される。ポッティング部１１３０は、一般的にキャスティング（ｃａｓｔｉｎｇ）方式［例えば、ディップキャスティング（ｄｉｐ ｃａｓｔｉｎｇ）または遠心キャスティング（ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｃａｓｔｉｎｇ）］によって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り形成される。
【0004】
カートリッジ１００とミッド－ケース１１１０との間には、樹脂層１１５０が形成され、樹脂層１１５０は、カートリッジ１００をミッド－ケース１１１０に固定し、キャップ１２００の内部空間とミッド－ケース１１１０の内部空間とを遮断する。
外部から供給される空気は、中空糸膜１１２０の中空に沿って流れる。排ガス流入口１１１０ａを介してミッド－ケース１１１０内に流入した排ガスは、インナーケース１１４０に備えられた複数のホールＨを介してカートリッジ１００内部に流入し、中空糸膜１１２０の外表面と接触した後、排ガス排出口１１１０ｂを介してミッド－ケース１１１０から排出される。排ガスが中空糸膜１１２０の外表面と接触するとき、排ガス内に含有されていた水分が中空糸膜１１２０を透過することにより中空糸膜１１２０の中空に沿って流れていた空気を加湿する。
キャップ１２００の内部空間は、中空糸膜１１２０の中空とのみ流体連通し、ミッド－ケース１１１０の内部空間とは完全に遮断されていなければならない。それとも、圧力差によるガス漏れが発生して、燃料電池の発電効率が低下する。
このような従来のカートリッジ１００は、ポッティング部１１３０の側面とインナーケース１１４０の側面とが面接触した状態であるので、燃料電池の運転及び停止が繰り返されることで、乾燥ガスの流動（Ｚ方向流動）により結合力が緩くなり、分離されやすいという問題がある。
外部から供給される空気は、中空糸膜１１２０の中空に沿って流れる。排ガス流入口１１１０ａを介してミッド－ケース１１１０内に流入した排ガスは、インナーケース１１４０に備えられた複数のホールＨを介してカートリッジ１００内部に流入し、中空糸膜１１２０の外表面と接触した後、排ガス排出口１１１０ｂを介してミッド－ケース１１１０から排出される。排ガスが中空糸膜１１２０の外表面と接触するとき、排ガス内に含有されていた水分が中空糸膜１１２０を透過することにより中空糸膜１１２０の中空に沿って流れていた空気を加湿する。
キャップ１２００の内部空間は、中空糸膜１１２０の中空とのみ流体連通し、ミッド－ケース１１１０の内部空間とは完全に遮断されていなければならない。それとも、圧力差によるガス漏れが発生して、燃料電池の発電効率が低下する。
このような従来のカートリッジ１００は、ポッティング部１１３０の側面とインナーケース１１４０の側面とが面接触した状態であるので、燃料電池の運転及び停止が繰り返されることで、乾燥ガスの流動（Ｚ方向流動）により結合力が緩くなり、分離されやすいという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、ポッティング部とインナーケースとの結合力を向上させて、燃料電池の運転及び停止が繰り返されても結合力を維持できる燃料電池膜加湿器を提供することを目的とする。
上記で言及された本発明の観点の他にも、本発明の他の特徴及び利点が以下において説明されるか、そのような説明から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解され得るであろう。
上記で言及された本発明の観点の他にも、本発明の他の特徴及び利点が以下において説明されるか、そのような説明から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解され得るであろう。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器は、
外部から供給される空気を燃料電池スタックから排出される排ガス内の水分で加湿する加湿モジュールと、前記加湿モジュールの両末端に各々結合されたキャップとを備える。前記加湿モジュールは、インナーケースと、前記インナーケース内部に配置された複数の中空糸膜と、前記複数の中空糸膜の末端を固定するポッティング部と、前記インナーケースと前記ポッティング部との間にレーザ融着により生成されたレーザ融着面とを備える少なくとも１つのカートリッジを備える。
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器において、前記インナーケースの端部には、段差が形成され、前記ポッティング部の両側端部は、前記段差に定着されることができる。
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器において、前記ポッティング部と前記インナーケースとは、レーザ融着用添加剤が添加されて製造されることができる。
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器において、前記インナーケースは、透明な色相で製造され、前記ポッティング部は、半透明または不透明な色相で製造されるか、または前記インナーケースと前記ポッティング部とは、半透明または不透明な色相で製造されることができる。
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器において、前記加湿モジュールは、両末端が開放されており、内周面に段差が形成されたミッド－ケースと、前記ミッド－ケースと前記カートリッジとの間に形成された固定層と、前記ミッド－ケースの段差により支持され、前記固定層と接触するブラケットと、前記ミッド－ケースの末端が挟まれる溝を有し、前記ブラケットと接触するパッキング部材とを備えることができる。
外部から供給される空気を燃料電池スタックから排出される排ガス内の水分で加湿する加湿モジュールと、前記加湿モジュールの両末端に各々結合されたキャップとを備える。前記加湿モジュールは、インナーケースと、前記インナーケース内部に配置された複数の中空糸膜と、前記複数の中空糸膜の末端を固定するポッティング部と、前記インナーケースと前記ポッティング部との間にレーザ融着により生成されたレーザ融着面とを備える少なくとも１つのカートリッジを備える。
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器において、前記インナーケースの端部には、段差が形成され、前記ポッティング部の両側端部は、前記段差に定着されることができる。
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器において、前記ポッティング部と前記インナーケースとは、レーザ融着用添加剤が添加されて製造されることができる。
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器において、前記インナーケースは、透明な色相で製造され、前記ポッティング部は、半透明または不透明な色相で製造されるか、または前記インナーケースと前記ポッティング部とは、半透明または不透明な色相で製造されることができる。
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器において、前記加湿モジュールは、両末端が開放されており、内周面に段差が形成されたミッド－ケースと、前記ミッド－ケースと前記カートリッジとの間に形成された固定層と、前記ミッド－ケースの段差により支持され、前記固定層と接触するブラケットと、前記ミッド－ケースの末端が挟まれる溝を有し、前記ブラケットと接触するパッキング部材とを備えることができる。
【0007】
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器において、前記パッキング部材の内壁には、前記固定層に挟まれて、前記加湿モジュール内部を流動する空気により前記カートリッジに発生する振動を抑制する突起部材が形成され得る。
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器において、前記ミッド－ケースの内壁には、前記固定層に挟まれて、前記加湿モジュール内部を流動する空気により前記カートリッジに発生する振動を抑制するダンピング突起が形成され得る。
その他、本発明の様々な側面による実現例の具体的な事項は、以下の詳細な説明に含まれている。
本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器において、前記ミッド－ケースの内壁には、前記固定層に挟まれて、前記加湿モジュール内部を流動する空気により前記カートリッジに発生する振動を抑制するダンピング突起が形成され得る。
その他、本発明の様々な側面による実現例の具体的な事項は、以下の詳細な説明に含まれている。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、ポッティング部とインナーケースとの結合力が向上しうる。これにより、燃料電池の運転及び停止が繰り返されても結合力を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】従来技術に係る燃料電池膜加湿器が示された図である。
【図2】本発明の第１実施形態に係る燃料電池膜加湿器が示された図である。
【図3】本発明の第１実施形態に係る燃料電池膜加湿器のカートリッジの一部が拡大図示された断面図である。
【図4】本発明の第１実施形態に係る燃料電池膜加湿器のカートリッジ製造方法を説明するための図である。
【図5】本発明の第２実施形態に係る燃料電池膜加湿器が示された図である。
【図6】本発明の第３実施形態に係る燃料電池膜加湿器が示された図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明は、様々な変換を加えることができ、種々の実施形態を有することができるところ、特定実施形態を例示し、詳細な説明に詳細に説明しようとする。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変換、均等物ないし代替物を含むことと理解されなければならない。
本発明において使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、１つまたはそれ以上の他の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないことと理解されるべきである。以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器を説明する。
図２は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池膜加湿器が示された図である。図２の断面図は、加湿器または半製品の一端の断面図であり、その他端も実質的に同一（または、対称の）断面を有する。
図２に示されたように、本発明の第１実施形態に係る燃料電池膜加湿器２００１は、外部から供給される空気を燃料電池スタックから排出される排ガス内の水分で加湿する加湿モジュール２１００を備える。加湿モジュール２１００の両末端の各々は、キャップ２２００に締め付けられている。
本発明において使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、１つまたはそれ以上の他の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないことと理解されるべきである。以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器を説明する。
図２は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池膜加湿器が示された図である。図２の断面図は、加湿器または半製品の一端の断面図であり、その他端も実質的に同一（または、対称の）断面を有する。
図２に示されたように、本発明の第１実施形態に係る燃料電池膜加湿器２００１は、外部から供給される空気を燃料電池スタックから排出される排ガス内の水分で加湿する加湿モジュール２１００を備える。加湿モジュール２１００の両末端の各々は、キャップ２２００に締め付けられている。
【0011】
キャップ２２００のうち、いずれか１つは、ポート２２１０を介して外部から空気を供給されて加湿モジュール２１００に伝達し、他の１つは、加湿モジュール２１００により加湿された空気を、ポート２２１０を介して燃料電池スタックに伝達する。キャップ２２００は、硬質プラスチック（例えば、ポリカーボネート、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等）や金属で形成されることができ、単一閉曲線形態（ｓｉｍｐｌｅ ｃｌｏｓｅｄ ｃｕｒｖｅｓｈａｐｅｄ）（例えば、円形または多角形）の横断面（ｔｒａｖｅｒｓｅ ｓｅｃｔｉｏｎ）を有することができる。
【0012】
加湿モジュール２１００は、ミッド－ケース２１１０と、ミッド－ケース２１１０内部に収容されるカートリッジ２１２０とを備える。
ミッド－ケース２１１０は、排ガス流入／流出のためのポート２１１１（図２には、１つのみ図示されている）を有する。ミッド－ケース２１１０は、硬質プラスチック（例えば、ポリカーボネート、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等）や金属で形成されることができ、単一閉曲線形態（例えば、円形または多角形）の横断面を有することができる。本発明の一実施形態によれば、ミッド－ケース２１１０は、キャップ２２００と同じ形態の横断面を有することができる。
カートリッジは、中空糸膜２１２１とポッティング部２１２２とインナーケース２１２３とを備える。
中空糸膜２１２１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ライド（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２つ以上の混合物を含むことができる。いずれか１つのキャップ２２００を介して外部から供給される空気は、中空糸膜２１２１の中空に沿って流れながら加湿された後、他のキャップ２２００を介して燃料電池スタックに伝達される。
ミッド－ケース２１１０内に流入した排ガスが中空糸膜２１２１の外表面と接触した後、ミッド－ケース２１１０から排出される。排ガスが中空糸膜２１２１の外表面と接触するとき、その中に含有されていた水分が中空糸膜２１２１を透過することにより中空糸膜２１２１の中空に沿って流れていた空気を加湿する。
ミッド－ケース２１１０は、排ガス流入／流出のためのポート２１１１（図２には、１つのみ図示されている）を有する。ミッド－ケース２１１０は、硬質プラスチック（例えば、ポリカーボネート、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等）や金属で形成されることができ、単一閉曲線形態（例えば、円形または多角形）の横断面を有することができる。本発明の一実施形態によれば、ミッド－ケース２１１０は、キャップ２２００と同じ形態の横断面を有することができる。
カートリッジは、中空糸膜２１２１とポッティング部２１２２とインナーケース２１２３とを備える。
中空糸膜２１２１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ライド（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２つ以上の混合物を含むことができる。いずれか１つのキャップ２２００を介して外部から供給される空気は、中空糸膜２１２１の中空に沿って流れながら加湿された後、他のキャップ２２００を介して燃料電池スタックに伝達される。
ミッド－ケース２１１０内に流入した排ガスが中空糸膜２１２１の外表面と接触した後、ミッド－ケース２１１０から排出される。排ガスが中空糸膜２１２１の外表面と接触するとき、その中に含有されていた水分が中空糸膜２１２１を透過することにより中空糸膜２１２１の中空に沿って流れていた空気を加湿する。
【0013】
硬質または軟質のポリウレタン樹脂で形成されることができるポッティング部２１２２は、キャップ２２００が中空糸膜２１２１とのみ流体連通できるように、キャップ２２００の内部空間をミッド－ケース２１１０の内部空間から遮断する。
インナーケース２１２３は、排ガス流入／流出のためのポート２１１１（図２には、１つのみ図示されている）に対応する位置に複数のホールＨを各々有する。第１のポート２１１１を介してミッド－ケース２１１０内に流入した排ガスが第１のホールＨを通過した後、中空糸膜２１２１の外表面に沿って流れながら水分を奪われる。次いで、反対側の第２のホールＨを介してインナーケース２１３３を外れた後、第２のポート２１１１を介してミッド－ケース２１１０から排出される。
カートリッジ２１２０とミッド－ケース２１１０との間には、固定層２１５０が形成され、固定層２１５０は、カートリッジ２１２０をミッド－ケース２１１０に固定し、キャップ２２００の内部空間とミッド－ケース２１１０の内部空間とを遮断する。
しかし、前述したように、従来のカートリッジ１００は、ポッティング部１１３０の側面とインナーケース１１４０の側面とが面接触した状態であるので、燃料電池の運転及び停止が繰り返されることで、乾燥ガスの流動（Ｚ方向流動）により結合力が緩くなり、分離されやすいという問題がある。
このような問題を防止するために、本発明の燃料電池膜加湿器２００１においてカートリッジ２１２０は、ポッティング部２１２２とインナーケース２１２３との間にレーザ融着により生成されたレーザ融着面２１２２ａを備える。
これについて、図３及び図４を参照して説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池膜加湿器のカートリッジ２１２０の一部が拡大図示された断面図であり、図４は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池膜加湿器のカートリッジ製造方法を説明するための図である。
インナーケース２１２３は、排ガス流入／流出のためのポート２１１１（図２には、１つのみ図示されている）に対応する位置に複数のホールＨを各々有する。第１のポート２１１１を介してミッド－ケース２１１０内に流入した排ガスが第１のホールＨを通過した後、中空糸膜２１２１の外表面に沿って流れながら水分を奪われる。次いで、反対側の第２のホールＨを介してインナーケース２１３３を外れた後、第２のポート２１１１を介してミッド－ケース２１１０から排出される。
カートリッジ２１２０とミッド－ケース２１１０との間には、固定層２１５０が形成され、固定層２１５０は、カートリッジ２１２０をミッド－ケース２１１０に固定し、キャップ２２００の内部空間とミッド－ケース２１１０の内部空間とを遮断する。
しかし、前述したように、従来のカートリッジ１００は、ポッティング部１１３０の側面とインナーケース１１４０の側面とが面接触した状態であるので、燃料電池の運転及び停止が繰り返されることで、乾燥ガスの流動（Ｚ方向流動）により結合力が緩くなり、分離されやすいという問題がある。
このような問題を防止するために、本発明の燃料電池膜加湿器２００１においてカートリッジ２１２０は、ポッティング部２１２２とインナーケース２１２３との間にレーザ融着により生成されたレーザ融着面２１２２ａを備える。
これについて、図３及び図４を参照して説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池膜加湿器のカートリッジ２１２０の一部が拡大図示された断面図であり、図４は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池膜加湿器のカートリッジ製造方法を説明するための図である。
【0014】
図３に示されたように、カートリッジ２１２０は、ポッティング部２１２２とインナーケース２１２３との間にレーザ融着により生成されたレーザ融着面２１２２ａを備える。
インナーケース２１２３の端部には、ポッティング部２１２２が定着され得る段差２１２３ａが形成され、ポッティング部２１２２の両側端部は、段差２１２３ａに定着されて配置される。ポッティング部２１２２とインナーケース２１２３とは、レーザ融着用添加剤が添加されて製造されることができる。
レーザ吸水性を考慮して、インナーケース２１２３が透明な色相で製造される場合、ポッティング部２１２２は、半透明または不透明色相で製造されることができる。または、インナーケース２１２３が半透明または不透明色相で製造される場合、ポッティング部２１２２は、半透明または不透明色相で製造されることができる。インナーケース２１２３とポッティング部２１２２とは、レーザを吸収するレーザ不透過性物質で製造されることができる。
次に、図４に示されたように、ポッティング部２１２２がインナーケース２１２３の端部に形成された段差２１２３ａに定着された状態で、ポッティング部２１２２とインナーケース２１２３との接合境界面に対してレーザＬを照射してレーザ融着を行う。
このとき、接合境界面をなす物質の特性によって、一部レーザは吸収され、一部レーザは透過されることができる。例えば、ポッティング部２１２２とインナーケース２１２３とがレーザ吸水性半透明物質で製造された場合、レーザは、境界面に照射されながらポッティング部２１２２とインナーケース２１２３とに吸収されることができる。
また、例えば、ポッティング部２１２２は、レーザ透過性物質で製造され、インナーケース２１２３は、レーザ不透過性物質で製造された場合、レーザは、ポッティング部２１２２を透過して、インナーケース２１２３の段差２１２３ａで吸収されて熱を発生させ、この熱がポッティング部２１２２とインナーケース２１２３との接合境界面を融着させることができる。この場合、インナーケース２１２３の段差２１２３ａは、レーザを反射させる反射板の役割を果たすことができる。
インナーケース２１２３の端部には、ポッティング部２１２２が定着され得る段差２１２３ａが形成され、ポッティング部２１２２の両側端部は、段差２１２３ａに定着されて配置される。ポッティング部２１２２とインナーケース２１２３とは、レーザ融着用添加剤が添加されて製造されることができる。
レーザ吸水性を考慮して、インナーケース２１２３が透明な色相で製造される場合、ポッティング部２１２２は、半透明または不透明色相で製造されることができる。または、インナーケース２１２３が半透明または不透明色相で製造される場合、ポッティング部２１２２は、半透明または不透明色相で製造されることができる。インナーケース２１２３とポッティング部２１２２とは、レーザを吸収するレーザ不透過性物質で製造されることができる。
次に、図４に示されたように、ポッティング部２１２２がインナーケース２１２３の端部に形成された段差２１２３ａに定着された状態で、ポッティング部２１２２とインナーケース２１２３との接合境界面に対してレーザＬを照射してレーザ融着を行う。
このとき、接合境界面をなす物質の特性によって、一部レーザは吸収され、一部レーザは透過されることができる。例えば、ポッティング部２１２２とインナーケース２１２３とがレーザ吸水性半透明物質で製造された場合、レーザは、境界面に照射されながらポッティング部２１２２とインナーケース２１２３とに吸収されることができる。
また、例えば、ポッティング部２１２２は、レーザ透過性物質で製造され、インナーケース２１２３は、レーザ不透過性物質で製造された場合、レーザは、ポッティング部２１２２を透過して、インナーケース２１２３の段差２１２３ａで吸収されて熱を発生させ、この熱がポッティング部２１２２とインナーケース２１２３との接合境界面を融着させることができる。この場合、インナーケース２１２３の段差２１２３ａは、レーザを反射させる反射板の役割を果たすことができる。
【0015】
ポッティング部２１２２とインナーケース２１２３との接合境界面に対してレーザ融着を行った結果、接合境界面は、レーザ融着面２１２２ａに変化されることができる。
このような本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器のカートリッジによれば、レーザ融着面２１２２ａは、レーザ照射により生成された面であるので、従来の接合境界面より結合力が向上しうる。また、ポッティング部２１２２の両側端部は、インナーケース２１２３の段差２１２３ａに定着されて配置されるので、段差２１２３ａによる支持力によって従来の接合境界面より結合力が向上しうる。したがって、燃料電池の運転及び停止が繰り返されてもポッティング部２１２２とインナーケース２１２３との間の結合力を維持できる。
本発明の第１実施形態に係る燃料電池膜加湿器２００１は、ブラケット２１３０とパッキング部材２１４０とをさらに備えることができる。
図２に示されたように、ミッド－ケース２１１０の段差２１１２により支持されるブラケット２１３０は、ミッド－ケース２１１０の横断面形態に対応する単一閉曲線形態を有することができる。
本発明の一実施形態によれば、ブラケット２１３０は、パッキング部材２１４０より高い硬度を有し、ポッティング部２１２２と強く接着されている。
例えば、パッキング部材２１４０は、キャップ２２００がボルト２３１０とナット２３２０とによってミッド－ケース２１１０に締め付けられるときに加えられる圧力により圧縮されることができるように、３０～６０Ｓｈｏｒｅ Ａ、より好ましくは、４０～５０Ｓｈｏｒｅ Ａの相対的に低い硬度を有することができ、ブラケット２１３０は、パッキング部材２１４０の硬度より高い６０～１００Ｓｈｏｒｅ Ａ、より好ましくは、７０～１００Ｓｈｏｒｅ Ａの硬度を有することができる。
このような本発明の実施形態に係る燃料電池膜加湿器のカートリッジによれば、レーザ融着面２１２２ａは、レーザ照射により生成された面であるので、従来の接合境界面より結合力が向上しうる。また、ポッティング部２１２２の両側端部は、インナーケース２１２３の段差２１２３ａに定着されて配置されるので、段差２１２３ａによる支持力によって従来の接合境界面より結合力が向上しうる。したがって、燃料電池の運転及び停止が繰り返されてもポッティング部２１２２とインナーケース２１２３との間の結合力を維持できる。
本発明の第１実施形態に係る燃料電池膜加湿器２００１は、ブラケット２１３０とパッキング部材２１４０とをさらに備えることができる。
図２に示されたように、ミッド－ケース２１１０の段差２１１２により支持されるブラケット２１３０は、ミッド－ケース２１１０の横断面形態に対応する単一閉曲線形態を有することができる。
本発明の一実施形態によれば、ブラケット２１３０は、パッキング部材２１４０より高い硬度を有し、ポッティング部２１２２と強く接着されている。
例えば、パッキング部材２１４０は、キャップ２２００がボルト２３１０とナット２３２０とによってミッド－ケース２１１０に締め付けられるときに加えられる圧力により圧縮されることができるように、３０～６０Ｓｈｏｒｅ Ａ、より好ましくは、４０～５０Ｓｈｏｒｅ Ａの相対的に低い硬度を有することができ、ブラケット２１３０は、パッキング部材２１４０の硬度より高い６０～１００Ｓｈｏｒｅ Ａ、より好ましくは、７０～１００Ｓｈｏｒｅ Ａの硬度を有することができる。
【0016】
図２に示されたように、ミッド－ケース２１１０の末端が挟まれるパッキング部材２１４０もミッド－ケース２１１０の横断面形態に対応する単一閉曲線形態を有することができる。
本発明の一実施形態によれば、パッキング部材２１４０は、軟質ゴム（例えば、シリコンゴムまたはウレタンゴム）を含むことができ、ブラケット２１３０は、金属、硬質プラスチック［例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、またはアクリル樹脂］、または硬質ゴムを含むことができる。
キャップ２２００がボルト２３１０とナット２３２０とによってミッド－ケース２１１０に締め付けられるとき、キャップ２２００とミッド－ケース２１１０との間に配置されたパッキング部材２１４０部分［特に、ミッド－ケース２１１０の末端が挟まれた溝に対応するパッキング部材２１４０部分］がキャップ２２００とミッド－ケース２１１０とによって加えられる圧力により圧縮されることで、パッキング部材２１４０とミッド－ケース２１１０との間の界面を介してのガスの移動（すなわち、外部漏れ）を防止して、タイトな外部シーリング（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｓｅａｌｉｎｇ）を保障できる。
また、ブラケット２１３０がミッド－ケース２１１０の段差２１１２により支持されるだけでなく、相対的に高い硬度を有するので、キャップ２２００がボルト２３１０とナット２３２０とによってミッド－ケース２１１０に締め付けられるとき、ブラケット２１３０がキャップ２２００とともにパッキング部材２１４０に圧力を効果的に加えることができる。その結果、キャップ２２００とブラケット２１３０との間に配置された［すなわち、ミッド－ケース２１１０内部に位置した］パッキング部材２１４０部分が十分に圧縮されることによりパッキング部材２１４０とブラケット２１３０との間の界面を介してのガスの移動（すなわち、内部漏れ）を防止して、優れた内部シーリング（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｅａｌｉｎｇ）を保障できる。
また、本発明の一実施形態に係るブラケット２１３０は、ポッティング部２１２２と優れた接着力を有することによりブラケット２１３０とポッティング部２１２２との間の界面を介してのガスの移動（すなわち、内部漏れ）を防止して、より強い内部シーリングを提供できる。必要に応じて、ブラケット２１３０の表面をプライマー（ｐｒｉｍｅｒ）で処理することにより、ブラケット２１３０とポッティング部２１２２との接着強度をさらに向上させて内部シーリング効果を極大化することができる。
本発明の一実施形態によれば、パッキング部材２１４０は、軟質ゴム（例えば、シリコンゴムまたはウレタンゴム）を含むことができ、ブラケット２１３０は、金属、硬質プラスチック［例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、またはアクリル樹脂］、または硬質ゴムを含むことができる。
キャップ２２００がボルト２３１０とナット２３２０とによってミッド－ケース２１１０に締め付けられるとき、キャップ２２００とミッド－ケース２１１０との間に配置されたパッキング部材２１４０部分［特に、ミッド－ケース２１１０の末端が挟まれた溝に対応するパッキング部材２１４０部分］がキャップ２２００とミッド－ケース２１１０とによって加えられる圧力により圧縮されることで、パッキング部材２１４０とミッド－ケース２１１０との間の界面を介してのガスの移動（すなわち、外部漏れ）を防止して、タイトな外部シーリング（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｓｅａｌｉｎｇ）を保障できる。
また、ブラケット２１３０がミッド－ケース２１１０の段差２１１２により支持されるだけでなく、相対的に高い硬度を有するので、キャップ２２００がボルト２３１０とナット２３２０とによってミッド－ケース２１１０に締め付けられるとき、ブラケット２１３０がキャップ２２００とともにパッキング部材２１４０に圧力を効果的に加えることができる。その結果、キャップ２２００とブラケット２１３０との間に配置された［すなわち、ミッド－ケース２１１０内部に位置した］パッキング部材２１４０部分が十分に圧縮されることによりパッキング部材２１４０とブラケット２１３０との間の界面を介してのガスの移動（すなわち、内部漏れ）を防止して、優れた内部シーリング（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｅａｌｉｎｇ）を保障できる。
また、本発明の一実施形態に係るブラケット２１３０は、ポッティング部２１２２と優れた接着力を有することによりブラケット２１３０とポッティング部２１２２との間の界面を介してのガスの移動（すなわち、内部漏れ）を防止して、より強い内部シーリングを提供できる。必要に応じて、ブラケット２１３０の表面をプライマー（ｐｒｉｍｅｒ）で処理することにより、ブラケット２１３０とポッティング部２１２２との接着強度をさらに向上させて内部シーリング効果を極大化することができる。
【0017】
キャップ２２００は、パッキング部材２１４０の溝に挟まれるミッド－ケース２１１０の末端に対応する位置にキャップ突起２２２０を有することができる。キャップ突起２２２０は、ミッド－ケース２１１０の末端とともにパッキング部材２１４０をより効果的に圧縮させることで、さらにタイトな外部シーリングを可能なようにする。
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る燃料電池膜加湿器２００２を説明する。
図５に示されたように、本発明の第２実施形態に係る燃料電池膜加湿器２００２は、前述した第１実施形態の燃料電池膜加湿器２００１において突起部材２１６０をさらに備える。
突起部材２１６０は、パッキング部材２１４０の内壁から固定層２１５０方向に突出形成される。突起部材２１６０は、パッキング部材２１４０の内壁を囲む環状で形成されることができる。製造の際、突起部材２１６０は、固定層２１５０に加圧方式にて挟まれることができる。
突起部材２１６０は、固定層２１５０に加圧方式にて挟まれながら固定層２１５０を圧縮させ、ミッド－ケース２１１０内部の空気がキャップ２２００側に移動することを抑制して、よりタイトな内部シーリングを可能なようにする。
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る燃料電池膜加湿器２００２を説明する。
図５に示されたように、本発明の第２実施形態に係る燃料電池膜加湿器２００２は、前述した第１実施形態の燃料電池膜加湿器２００１において突起部材２１６０をさらに備える。
突起部材２１６０は、パッキング部材２１４０の内壁から固定層２１５０方向に突出形成される。突起部材２１６０は、パッキング部材２１４０の内壁を囲む環状で形成されることができる。製造の際、突起部材２１６０は、固定層２１５０に加圧方式にて挟まれることができる。
突起部材２１６０は、固定層２１５０に加圧方式にて挟まれながら固定層２１５０を圧縮させ、ミッド－ケース２１１０内部の空気がキャップ２２００側に移動することを抑制して、よりタイトな内部シーリングを可能なようにする。
【0018】
また、突起部材２１６０は、固定層２１５０に加圧方式にて挟まれながら固定層２１５０を圧縮させ、加湿モジュール２１００内部を流動する空気によりカートリッジ２１２０に発生する振動を抑制できる。すなわち、キャップのポート２２１０を介して流入する乾燥空気の流れ（Ｚ軸方向）によりカートリッジ２１２０がＺ軸方向に振動することを抑制できる。
また、突起部材２１６０は、ミッド－ケース２１１０の内壁から固定層２１５０方向に突出形成されるので、製造過程で固定層形成の際、固定層の位置選定を容易にすることができる。
次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態に係る燃料電池膜加湿器２００３を説明する。
図６に示されたように、本発明の第３実施形態に係る燃料電池膜加湿器２００３は、前述した第１実施形態または第２実施形態の燃料電池膜加湿器２００１、２００２においてダンピング突起２１７０をさらに備える。
ダンピング突起２１７０は、ミッド－ケース２１１０の内壁から固定層２１５０方向に突出形成される。ダンピング突起２１７０は、ミッド－ケース２１１０の内壁を囲む環状で形成されることができる。製造の際、ダンピング突起２１７０は、固定層２１５０に加圧方式にて挟まれることができる。
ダンピング突起２１７０は、固定層２１５０に加圧方式にて挟まれながら固定層２１５０を圧縮させ、ミッド－ケース２１１０内部の空気がキャップ２２００側に移動することを抑制して、よりタイトな内部シーリングを可能なようにする。
また、ダンピング突起２１７０は、固定層２１５０に加圧方式にて挟まれながら固定層２１５０を圧縮させ、加湿モジュール２１００内部を流動する空気によりカートリッジ２１２０に発生する振動を抑制できる。すなわち、キャップのポート２２１０を介して流入する乾燥空気の流れ（Ｚ軸方向）によりカートリッジ２１２０がＺ軸方向に振動することを抑制できる。
また、突起部材２１６０は、ミッド－ケース２１１０の内壁から固定層２１５０方向に突出形成されるので、製造過程で固定層形成の際、固定層の位置選定を容易にすることができる。
次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態に係る燃料電池膜加湿器２００３を説明する。
図６に示されたように、本発明の第３実施形態に係る燃料電池膜加湿器２００３は、前述した第１実施形態または第２実施形態の燃料電池膜加湿器２００１、２００２においてダンピング突起２１７０をさらに備える。
ダンピング突起２１７０は、ミッド－ケース２１１０の内壁から固定層２１５０方向に突出形成される。ダンピング突起２１７０は、ミッド－ケース２１１０の内壁を囲む環状で形成されることができる。製造の際、ダンピング突起２１７０は、固定層２１５０に加圧方式にて挟まれることができる。
ダンピング突起２１７０は、固定層２１５０に加圧方式にて挟まれながら固定層２１５０を圧縮させ、ミッド－ケース２１１０内部の空気がキャップ２２００側に移動することを抑制して、よりタイトな内部シーリングを可能なようにする。
また、ダンピング突起２１７０は、固定層２１５０に加圧方式にて挟まれながら固定層２１５０を圧縮させ、加湿モジュール２１００内部を流動する空気によりカートリッジ２１２０に発生する振動を抑制できる。すなわち、キャップのポート２２１０を介して流入する乾燥空気の流れ（Ｚ軸方向）によりカートリッジ２１２０がＺ軸方向に振動することを抑制できる。
【0019】
また、ダンピング突起２１７０は、ミッド－ケース２１１０の内壁から固定層２１５０方向に突出形成されるので、製造過程で固定層形成の際、固定層の位置選定を容易にすることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除、または追加などによって本発明を様々に修正及び変更させ得るであろうし、これも本発明の権利範囲内に含まれるといえるであろう。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除、または追加などによって本発明を様々に修正及び変更させ得るであろうし、これも本発明の権利範囲内に含まれるといえるであろう。
【符号の説明】
【0020】
２００１、２００２、２００３：燃料電池膜加湿器
２１００：加湿モジュール ２１１０：ミッド－ケース
２１２０：カートリッジ ２１２１：中空糸膜
２１２２：ポッティング部 ２１２２ａ：レーザ融着面
２１２３：インナーケース ２１２３ａ：段差
２１３０：ブラケット ２１４０：パッキング部材
２１５０：固定層 ２１６０：突起部財
２１７０：ダンピング突起
２１００：加湿モジュール ２１１０：ミッド－ケース
２１２０：カートリッジ ２１２１：中空糸膜
２１２２：ポッティング部 ２１２２ａ：レーザ融着面
２１２３：インナーケース ２１２３ａ：段差
２１３０：ブラケット ２１４０：パッキング部材
２１５０：固定層 ２１６０：突起部財
２１７０：ダンピング突起
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【国際調査報告】