(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】2024-10-29
(54)【発明の名称】中空糸膜カートリッジアセンブリ
(51)【国際特許分類】
H01M 8/04119 20160101AFI20241022BHJP
B01D 69/08 20060101ALI20241022BHJP
B01D 63/02 20060101ALI20241022BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20241022BHJP
【ＦＩ】
H01M8/04119
B01D69/08
B01D63/02
H01M8/04 N
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024521785
(86)(22)【出願日】2022-06-10
(85)【翻訳文提出日】2024-04-10
(86)【国際出願番号】 KR2022008234
(87)【国際公開番号】W WO2023063522
(87)【国際公開日】2023-04-20
(31)【優先権主張番号】10-2021-0137288
(32)【優先日】2021-10-15
(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】524060740
【氏名又は名称】エヌブイエイチ コリア インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110003085
【氏名又は名称】弁理士法人森特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】イ チョルヒ
(72)【発明者】
【氏名】リュ ジョンヒョン
【テーマコード（参考）】
4D006
5H127
【Ｆターム（参考）】
4D006HA01
4D006HA91
4D006JA25A
4D006JA59A
4D006JA62Z
4D006MA01
4D006PA02
4D006PB17
4D006PB65
4D006PC80
5H127AC02
5H127EE17
(57)【要約】
本開示は、バイパスパイプを含み、気密性と組立性に優れた中空糸膜カートリッジアセンブリを提供する。実施形態による中空糸膜カートリッジアセンブリは、 燃料電池用膜加湿器に装着される中空糸膜カートリッジアセンブリであって、同じ長さを有し、並んで配列される第１中空糸膜カートリッジと第２中空糸膜カートリッジ；前記第１中空糸膜カートリッジの一側端部を収容する第１ホールと、前記第２中空糸膜カートリッジの一側端部を収容する第２ホールと、バイパスホールとを備える第１アダプタ；前記第１中空糸膜カートリッジの他側端部を収容する第１ホールと、前記第２中空糸膜カートリッジの他側端部を収容する第２ホールとを備え、前記第１アダプタと向き合う第２アダプタ；および前記バイパスホールに結合されるバイパスパイプ；を含む。
【選択図】図３
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料電池用膜加湿器に装着される中空糸膜カートリッジアセンブリであって、同じ長さを有し、並んで配列される第１中空糸膜カートリッジと第２中空糸膜カートリッジ－前記第１中空糸膜カートリッジ、第２中空糸膜カートリッジそれぞれは、カートリッジハウジングと、前記カートリッジハウジングの内部に備えられる中空糸膜とを備える－；
前記第１中空糸膜カートリッジの一側端部を収容する第１ホールと、前記第２中空糸膜カートリッジの一側端部を収容する第２ホールと、バイパスホールとを備える第１アダプタ；
前記第１中空糸膜カートリッジの他側端部を収容する第１ホールと、前記第２中空糸膜カートリッジの他側端部を収容する第２ホールとを備え、前記第１アダプタと向き合う第２アダプタ；および
前記バイパスホールに結合されるバイパスパイプ；を含む、中空糸膜カートリッジアセンブリ。
【請求項2】
前記バイパスパイプの上部には突出部が形成され、前記第１アダプタの一側面には、前記突出部を収容する陥没部が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の中空糸膜カートリッジアセンブリ。
【請求項3】
前記第１アダプタの一側面の第１ホールと第２ホールの周りには、カートリッジガイド突起が一定間隔で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の中空糸膜カートリッジアセンブリ。
【請求項4】
前記第２アダプタの一側面の第１ホールと第２ホールの周りには、カートリッジガイド突起が一定間隔で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の中空糸膜カートリッジアセンブリ。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示（Ｔｈｅ Ｐｒｅｓｅｎｔ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ）は、燃料電池用膜加湿器に関する。
【0002】
また、同じ出願人によって２０２０年１２月２３日付で出願された韓国特許出願第１０－２０２０－０１８２４８６号、２０２１年７月２３日付で出願された韓国特許出願第１０－２０２１－００９６８４８号に関する。
【背景技術】
【0003】
韓国公開特許公報第１０－２０１８－０１１９８２８号、韓国登録特許公報第１０－２３０４８５７号によって、燃料電池用膜加湿器の用途、構造及び作動原理などを確認することができる。
【0004】
図１［韓国公開特許公報第１０－２０１８－０１１９８２８号の代表図］を参照すると、燃料電池用膜加湿器１は、ガス流入口１１とガス排出口１２を備え、内部に長手方向に空き空間が設けられたメインハウジング１０と、エア流入口２１を備え、メインハウジング１０の後ろ部分に結合されるインレットハウジング２０と、エア排出口３１を備え、メインハウジング１０の前部分に結合されるアウトレットハウジング３０と、メインハウジング１０の内部に備えられる中空糸膜カートリッジ４０と、を含む。
【0005】
一方、韓国登録特許公報第１０－１６７３６６７号を参照すると、中空糸膜カートリッジは、加湿効率などを考慮して複数のモジュール形態に分割構成されるが、この場合、モジュールとモジュールとの間に空き空間が形成されて気密性が低下するという問題点があり、前述した問題点を改善するために前記空き空間にポッティング層を形成させると、組立性が低下するという問題点がある。
【0006】
また、韓国登録特許公報第１０－１８９６３２３号を参照すると、幾つかの燃料電池用膜加湿器は、アウトレットハウジングの下部領域と中空糸膜カートリッジの上部領域とを連結するバイパスパイプを含む。バイパスパイプは、燃料電池用膜加湿器内の凝縮水の溜まりと燃料電池スタックへの凝縮水の流入を防止する機能をする。
【0007】
但し、前述した公報に掲載された燃料電池用膜加湿器は、バイパスパイプ［公報には「バイパス管路６０」と記載されている］がアウトレットハウジング［公報には「第２キャップ部５０」と記載されている］に一体に射出成形されるが、この場合、（ａ）バイパスパイプが破損すると、アウトレットハウジング全体を交換しなければならず、（ｂ）アウトレットハウジングをメインハウジングから分離する過程でバイパスパイプによって中空糸膜カートリッジが損傷したりバイパスパイプの端部（中空糸膜カートリッジに挿入される部分）が破損したりしやすいという問題点がある。また、（ｃ）バイパスパイプの形状を考慮すると、アウトレットハウジングと一体に射出成形することは容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】韓国公開特許第１０－２０１８－０１１９８２８号公報
【特許文献2】韓国登録特許第１０－２３０４８５７号公報
【特許文献3】韓国登録特許第１０－１６７３６６７号公報
【特許文献4】韓国登録特許第１０－１８９６３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
バイパスパイプを含み、多数の（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ）中空糸膜カートリッジを備えながらも気密性および組立性に優れた中空糸膜カートリッジアセンブリを提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
（本開示の）実施形態による中空糸膜カートリッジアセンブリは、燃料電池用膜加湿器に装着される中空糸膜カートリッジアセンブリであって、同じ長さを有し、並んで配列される第１中空糸膜カートリッジと第２中空糸膜カートリッジ；前記第１中空糸膜カートリッジの一側端部を収容する第１ホールと、前記第２中空糸膜カートリッジの一側端部を収容する第２ホールと、バイパスホールとを備える第１アダプタ；前記第１中空糸膜カートリッジの他側端部を収容する第１ホールと、前記第２中空糸膜カートリッジの他側端部を収容する第２ホールとを備え、前記第１アダプタと向き合う第２アダプタ；および前記バイパスホールに結合されるバイパスパイプ；を含む。
【0011】
また、前記バイパスパイプの上部には突出部が形成され、前記第１アダプタの一側面には、前記突出部を収容する陥没部が形成されてもよい。
【0012】
また、前記第１アダプタの一側面の第１ホールと第２ホールの周りには、カートリッジガイド突起が一定間隔で形成されてもよい。
【0013】
また、前記第２アダプタの一側面の第１ホールと第２ホールの周りには、カートリッジガイド突起が一定間隔で形成されてもよい。
【発明の効果】
【0014】
実施形態による中空糸膜カートリッジアセンブリは、バイパスパイプを含み、多数の（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ）中空糸膜カートリッジを備えながらも、気密性と組立性（または整備性）に優れる。具体的に、実施形態による中空糸膜カートリッジアセンブリは、少なくとも２つの中空糸膜カートリッジが従来技術（韓国公開特許公報第１０－２０１８－０１１９８２８号）の固定層（ポッティング層）の機能（機密性を向上させる機能）を行う２つのアダプタによって単純固定される構造なので、中空糸膜カートリッジの交換が容易である。
【0015】
また、燃料電池用膜加湿器の実施形態による中空糸膜カートリッジアセンブリを適用すると、上述した従来技術（韓国登録特許公報第１０－１８９６３２３号）の問題点を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】従来の燃料電池用膜加湿器の断面図である。
【図2】実施形態による中空糸膜カートリッジアセンブリを含む燃料電池用膜加湿器を示す。
【図3】実施形態による中空糸膜カートリッジアセンブリの分解斜視図である。
【図4】実施形態による中空糸膜カートリッジアセンブリの分解斜視図である。
【図5】燃料電池用膜加湿器の実施形態による中空糸膜カートリッジアセンブリが設置された様子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、添付図面を参照して、実施形態による中空糸膜カートリッジを具体的に説明する。
【0018】
図２は、実施形態による中空糸膜カートリッジアセンブリ１００［以下、「中空糸膜カートリッジアセンブリ１００」という。］を含む燃料電池用膜加湿器を示し、図３および図４は、中空糸膜カートリッジアセンブリ１００の分解斜視図である。
【0019】
【0020】
燃料電池用膜加湿器は、特定の形状や構造に限定されず、公知のものの１つが採用できる。一つの例として、図２に示すように、燃料電池用膜加湿器ＨＦは、（ａ）ガス排出口Ｇ２を備え、内部に長手方向に空き空間が設けられたメインハウジングＭ、（ｂ）ガス流入口Ｇ１とエア排出口Ａ２を備え、メインハウジングＭの長手方向の一側に結合されるアウトレットハウジングＵ、及びエア流入口Ａ１を備え、メインハウジングＭの長手方向の他側に結合されるインレットハウジングＩを含むことができる。また、インレットハウジングＩには、エアクーラＣが装着できる。
【0021】
燃料電池用膜加湿器ＨＦがメインハウジングＭ、アウトレットハウジングＵおよびインレットハウジングＩを含む場合、中空糸膜カートリッジアセンブリ１００は、メインハウジングＭの内部に位置し、メインハウジングＭに着脱可能に構成できる。
【0022】
中空糸膜カートリッジアセンブリ１００は、第１中空糸膜カートリッジ１１０、第２中空糸膜カートリッジ１２０、第１アダプタ１３０、第２アダプタ１４０およびバイパスパイプ１５０を含む。
【0023】
第１中空糸膜カートリッジ１１０は、中空柱状のカートリッジハウジング１１１と、カートリッジハウジング１１１の内部に備えられる中空糸膜（図示せず）と、からなる。
【0024】
カートリッジハウジング１１１は、メインハウジングＭに対応する長さ、またはメインハウジングＭよりも少し長い長さを有するように構成できる。カートリッジハウジング１１１の表面には通気孔が形成でき、カートリッジハウジング１１１の周りには少なくとも１つの密閉リングが装着できる。
【0025】
第２中空糸膜カートリッジ１２０は、中空柱状のカートリッジハウジング１２１と、カートリッジハウジング１２１の内部に備えられる中空糸膜（図示せず）と、からなる。
【0026】
カートリッジハウジング１２１は、メインハウジングＭに対応する長さ、またはメインハウジングＭよりも少し長い長さを有するように構成できる。カートリッジハウジング１２１の表面には通気孔が形成でき、カートリッジハウジング１２１の周りには少なくとも１つの密閉リングが装着できる。
【0027】
第２中空糸膜カートリッジ１２０のカートリッジハウジング１２１は、第１中空糸膜カートリッジ１１０のカートリッジハウジング１１１と同じ長さで構成されることが好ましい。
【0028】
メインハウジングＭの内部で、第１中空糸膜カートリッジ１１０と第２中空糸膜カートリッジ１２０とは並んで配列される。
【0029】
第１アダプタ１３０は、第１中空糸膜カートリッジ１１０の長手方向の一側端部を収容する第１ホール１３１と、第２中空糸膜カートリッジ１２０の長手方向の一側端部を収容する第２ホール１３２と、を備え、第１中空糸膜カートリッジ１１０と第２中空糸膜カートリッジ１２０の長手方向の一側に結合される。
【0030】
第２アダプタ１４０は、第１中空糸膜カートリッジ１１０の長手方向の他側端部を収容する第１ホール１４１と、第２中空糸膜カートリッジ１２０の長手方向の他側端部を収容する第２ホール１４２と、を備え、第１中空糸膜カートリッジ１１０と第２中空糸膜カートリッジ１２０の長手方向の他側に結合される。
【0031】
第１アダプタ１３０と第２アダプタ１４０は、従来の燃料電池用膜加湿器のメインハウジングの内部に中空糸膜カートリッジを固定させる固定層（ポッティング層）の機能を行う。＊韓国公開特許公報第１０－２０１８－０１１９８２８号の［図３］の第１および第２固定層１１３、１１４を参照
【0032】
一方、中空糸膜カートリッジアセンブリ１００は、通常の技術者によって３つ以上の中空糸膜カートリッジを備えるように設計変更できることが自明である。
【0033】
また、第１中空糸膜カートリッジ１１０、第２中空糸膜カートリッジ１２０それぞれの長手方向の中央付近にはフランジが突設できる。また、メインハウジングＭの内部には、中空糸膜カートリッジ１１０、１２０のフランジと当接する隔壁Ｓが形成され、前記隔壁Ｓには中空糸膜カートリッジ１１０、１２０に対応する個数でホールが形成され得る。このとき、中空糸膜カートリッジ１１０、１２０のフランジとメインハウジングＭの隔壁Ｓとの間にはミドルシール１１２、１２２が組み立てられることができる。この場合、隔壁Ｓ及びミドルシール１１２、１２２によってガス流入口Ｇ１の周辺空間とガス排出口Ｇ２の周辺空間が完全に分離されることにより、ガス流入口Ｇ１に流入したガスがカートリッジハウジング１１１、１２１の窓を通って中空糸膜に集中して流れる。
【0034】
図５を参照すると、第１アダプタ１３０はアウトレットハウジングＵに位置し、第２アダプタ１４０はインレットハウジングＩに位置することができる。一方、設計者の意図に応じて、第１アダプタ１３０は、メインハウジングＭの一側端部、またはメインハウジングＭとアウトレットハウジングＵとの境界に位置するように構成されてもよく、第２アダプタ１４０は、メインハウジングＭの他側端部、またはメインハウジングＭとインレットハウジングＩとの境界に位置するように構成されてもよい。
【0035】
再び図３および図４を参照すると、第１アダプタ１３０の一側面［第２アダプタ１４０と向き合う面］の第１ホール１３１と第２ホール１３２の周りには、中空糸膜カートリッジ１１０、１２０を第１アダプタ１３０に組み立てる過程で、中空糸膜カートリッジ１１０、１２０をガイドするカートリッジガイド突起１３５、１３５’…が一定間隔で形成できる。
【0036】
第２アダプタ１４０の一側面［第１アダプタ１３０と向き合う面］の第１ホール１４１と第２ホール１４２の周りには、中空糸膜カートリッジ１１０、１２０を第２アダプタ１４０に組み立てる過程で、中空糸膜カートリッジ１１０、１２０をガイドするカートリッジガイド突起１４３、１４３’…が一定間隔で形成できる。
【0037】
第２アダプタ１４０の他側面の第１ホール１４１と第２ホール１４２の周りには、第１中空糸膜カートリッジ１１０と第２中空糸膜カートリッジ１２０の内部にエアがスムーズに流入するように傾斜面１４１ａ、１４２ａが形成できる。
【0038】
第１アダプタ１３０の下部領域にはバイパスホール１３３が形成される。
【0039】
バイパスパイプ１５０は、第１アダプタ１３０の一側面に位置し、下部がバイパスホール１３３と連通する。バイパスパイプ１５０は、特定の形状に限定されず、一つの例として、図示の如く「Ｌ」字状であってもよい。バイパスパイプ１５０は、アウトレットハウジングＵとメインハウジングＭの上部領域を連結する。＊バイパスパイプ１５０の具体的な作動原理と効果は、韓国登録特許公報第１０－１８９６３２３号に掲載されているので省略する。
【0040】
バイパスパイプ１５０が第１アダプタ１３０にしっかりと固定されるように、バイパスパイプ１５０の上部には突出部１５１が形成され、第１アダプタ１３０の一側面には、突出部１５１を収容する陥没部１３４が形成され得る。また、陥没部１３４の近隣には、突出部１５１に締結される固定フックがさらに備えられてもよい。
【0041】
前述した中空糸膜カートリッジアセンブリ１００は、その構造上、気密性と組立性（または整備性）に優れる。
【0042】
本開示の実施形態を説明するときに使用された各種表現（用語、視覚化されたイメージなど）は、本開示の本質的な技術思想を読者に理解しやすく伝達するための道具的目的にのみ採用されたものに過ぎない。
【0043】
また、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、本開示の実施形態を基に、前記実施形態と本質的な技術思想は同一であるが、皮相的には異なる多様な変形例を創案することができる。
【0044】
したがって、本開示の権利範囲は、「発明の説明」および「図面」に記載された一部の表現によって制限されてはならず、本開示の本質的な技術思想に基づいて幅広く解釈されるべきであることは自明である。
【産業上の利用可能性】
【0045】
実施形態による中空糸膜カートリッジアセンブリは、バイパスパイプを含み、多数の（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ）中空糸膜カートリッジを備えながらも、気密性と組立性（または整備性）に優れる。具体的に、実施形態による中空糸膜カートリッジアセンブリは、少なくとも２つの中空糸膜カートリッジが従来技術（韓国公開特許第１０－２０１８－０１１９８２８号）の固定層（ポッティング層）の機能（機密性を向上させる機能）を行う２つのアダプタによって単純固定される構造なので、中空糸膜カートリッジの交換が容易である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【国際調査報告】