KR101103431B1 - 제습기의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제습기의 열교환기에 관한 것으로, 공조공간으로부터 공기를 흡입하여 데시칸트로 수분을 흡수하여 제거하고 수분이 제거된 공기를 공조공간으로 공급하며 데시칸트로부터 수분을 탈거시키는 데시칸트 재생기구를 구비한 제습기에서, 상기 데시칸트 재생기구의 재생부를 통과한 고온 다습한 공기를 유입하는 공기흡입구를 구비하고, 상기 공기흡입구로 유입된 공기를 내부로 통과시키고 외측면이 공조공간으로부터 유입되는 공기와 접촉하여 내부에서 응축수를 생성시키는 응축유로를 구비하며, 상기 응축유로의 내부에 생성된 응축수를 배출하는 응축수 배출구를 구비하고, 상기 응축유로를 통과한 공기를 배출시켜 상기 재생부로 공급하는 공기배출구를 구비하고 있다.

본 발명에 의하면, 열교환기 내부에서 생성된 응축수를 원활하게 배출시키면서 외부공기와의 접촉면적을 증가시켜 열교환 성능을 향상시킬 수 있으며, 동일한 성능으로 열교환기를 소형화할 수 있게 된다.

공조기, 제습기, 데시칸트, 열교환기, 응축수

Description

제습기의 열교환기{ Heat exchanger of a dehumidifier }

도 1은 종래의 기술에 따른 냉동사이클을 이용한 제습기를 나타낸 분해사시도,

도 2는 종래의 기술에 따른 냉동사이클을 이용한 제습기를 나타낸 개략적 측단면도,

도 3은 종래의 기술에 따른 데시칸트를 이용한 제습기의 제습원리를 나타낸 구성도,

도 4는 종래의 기술에 따른 데시칸트를 이용한 제습기를 나타낸 개념도,

도 5는 종래의 기술에 따른 데시칸트를 이용한 제습기를 나타낸 분해사진,

도 6은 종래의 기술에 따른 데시칸트를 이용한 제습기의 열교환기를 나타낸 일측면도,

도 7은 본 발명에 따른 제습기의 열교환기를 나타낸 일측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

130 : 열교환기 131 : 공기흡입구

132 : 응축유로 132a : 경사채널

132b : 크로스 경사채널 133 : 응축수 배출구

134 : 공기배출구

본 발명은 제습기의 열교환기에 관한 것으로, 특히 데시칸트를 이용하여 제습기능을 수행하는 제습기에서 재생공기를 생성하는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 공조기는 냉동싸이클을 이용하여 공조공간의 공기를 냉난방시키거나 공기중의 습기를 제거하는 장치로 이용되고, 이와 같이 제습기는 냉동싸이클을 이용하는 방식이 널리 사용되고 있으나 최근에는 데시칸트(건조제)를 이용하는 방식도 개발되어 있다.

냉동싸이클을 이용하는 제습기는 공조공간의 습한 공기를 냉동싸이클에서 열교환기를 통과시킴으로써 증발기의 표면에서 습기를 응축시켜 습도를 낮춘 후 제습된 공기를 공조공간으로 다시 토출시켜 실내의 습도를 낮추게 된다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 제습기는 흡입구(1) 및 토출구(1)가 형성된 캐비닛(3)과, 상기 캐비닛(3)의 흡입구(1)로 유입된 공기로부터 제습 작용을 하는 증발기(4) 및 응축기(5)로 구성된 열교환기(6)와, 상기 캐비닛(3)의 흡입구(1)로 유입되는 공기를 상기 열교환기(6)로 강제송풍시키는 송풍기(7) 및, 상기 증발기(4) 및 응축기(5)와 연결되고 냉매를 압축시키는 압축기(8), 상기 열교환기(6)의 하부에 설치되어 상기 열교환기(6)의 제습작용시 상기 열교환기(6)의 표면에 응축되어 흘러 내리는 응축수를 수거하는 수조(9)를 포함하고 있 다.

상기 증발기(4)는 액화 상태의 냉매를 증발시킴으로써 냉매의 온도가 낮아져 그 증발기(4)의 표면 온도도 함께 낮아지게 되므로 표면과 접촉하는 공기의 온도를 하강시키게 된다.

이와 같이, 상기 증발기(4) 주위의 온도가 하강함에 따라 공기에 포함되어 있던 수분이 응축되어 증발기(4)의 표면에 이슬로 맺히게 되고, 이러한 응축수는 상기 열교환기(6)의 하부에 구비된 수조로 낙하하여 담수된다.

냉동사이클을 이용한 제습기의 작동원리를 보면, 상기 압축기(8)가 작동하게 되면 냉매가 압축기(8), 응축기(5), 팽창밸브(미도시), 증발기(4)를 순차적으로 통과하여 순환하게 되고, 상기 송풍기(7)가 작동하여 상기 응축기(5)와 증발기(4)로 공기를 강제공급하여 증발기(4) 및 응축기(5)를 통과시키게 된다.

이때, 공기 중에 포함된 수분이 상기 증발기(4) 표면에 접촉되면 응축수로 맺히게 되고, 응축수는 상기 증발기(4) 표면을 따라 흘러 수조(9)로 낙하함으로써 공기 중의 수분을 제거할 수 있게 된다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 데시칸트를 이용한 제습기는 공조공간으로부터 공기를 흡입하여 데시칸트(D)로 수분을 흡수하여 제거하고, 수분이 제거된 공기를 공조공간으로 공급하며, 데시칸트 재생기구를 통해 데시칸트(D)로부터 수분을 탈거시켜 데시칸트의 흡수성능을 재생시킴으로써 공조공간의 수분을 제거할 수 있게 된다.

데시칸트(desiccant,건조제)는 습기에 대해서 강한 친화력이 있어 주위공기 에서 직접 수증기를 흡수할 수 있는 물질로, 그 친화성은 수집된 수증기를 증발시키기 위해서 건조제에 열을 가해줌으로써 반복해서 재생될 수 있고, 이러한 재생기능을 수행하는 것이 데시칸트 재생기구이다. 습공기와 건조제 사이의 수증기 교환은 각각 습공기에서의 수증기 분압과 건조제 표면의 증기 압력차에 의존한다.

상기 데시칸트 재생기구는 수분을 함유한 데시칸트(D)를 회전시키는 데시칸트로터(10)와, 상기 데시칸트로터(10)에 의해 회전하는 데시칸트(D)에 재생공기를 가열하여 공급함으로써 데시칸트(D)로부터 수분을 탈거시키는 재생부(20)와, 상기 재생부(20)를 통과한 공기를 유입하여 수분을 응축시켜 제거하는 열교환기(30)로 구성되어 있다.

주위공기가 통과하는 데시칸트(D)의 그 표면에서는 그 증기압이 주위공기의 것보다 낮아 습기를 빨아들이고, 흡수된 수증기는 상기 재생부(20)에서 데시칸트(D)에 열을 가하게 되면 주위공기보다 증기압이 높아져 습기를 배출하게 되며, 배출된 수증기는 열교환기를 통과하면서 응축되어 외부로 배출된다.

상기 열교환기(30)는 상기 재생부(20)를 통과한 고온 다습한 공기를 유입하는 공기흡입구(31)를 구비하고, 상기 공기흡입구(31)로 유입된 공기를 통과시키는 응축유로(32)를 구비하며, 상기 응축유로(32)의 외측면을 공조공간으로부터 유입되는 공기와 접촉시켜 그 응축유로(32)의 내부에서 응축수를 생성시키고, 상기 응축유로(32)의 내부에 생성된 응축수를 배출하는 응축수 배출구(33)를 구비하며, 상기 응축유로(32)를 통과한 공기를 배출시켜 상기 재생부(20)로 공급하는 공기배출구(34)를 구비하고 있다.

상기 공기흡입구(31)는 재생부(20)의 공기출구(21)와 연결되어 재생부(20)의 고온다습한 공기를 응축유로(32)로 유입하게 되고, 상기 공기배출구(34)는 재생부(20)의 공기입구(22)와 연결됨으로써 응축유로(32)의 내부에서 응축수에 의해 수분이 제거된 공기를 재생부(20)로 공급하게 된다. 이렇게 재생부(20)로 공급되는 공기는 히터(H)에 의해 가열되어 데시칸트(D)로 공급되는 사이클을 반복하게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 열교환기(30)는 생성된 응축수가 표면을 타고 원활하게 흐르도록 하기 위해 응축유로(32)를 중력방향에 대하여 수직하게 배치하게 되는데, 이런 형태는 응축수의 배출을 원활하게 할 수는 있으나 공기와의 접촉면적이 최대가 되도록 설계되지 않아 열전달 측면에서 열교환 효율을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바의 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 열교환기의 내부에서 생성된 응축수를 원활하게 배출시키면서 외부공기와의 접촉면적을 증가시켜 열교환 성능을 향상시킬 수 있는 제습기의 열교환기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공조공간으로부터 공기를 흡입하여 데시칸트로 수분을 흡수하여 제거하고, 수분이 제거된 공기를 공조공간으로 공급하며, 데시칸트로부터 수분을 탈거시키는 데시칸트 재생기구를 구비하고, 상기 데시칸트 재생기구는 수분을 함유한 데시칸트를 회전시키는 데시칸트로터와, 상기 데시칸트로터에 의해 회전하는 데시칸트에 재생공기를 가열하여 공급함으로써 데시칸트로부터 수분을 탈거시키는 재생부와, 상기 재생부를 통과한 공기를 유입하여 응축유로를 통해 수분을 응축시켜 제거하는 열교환기로 구성된 제습기에서, 상기 응축유로는 중력방향에 대하여 경사지게 형성되어 있다.

상기 공기흡입구로 유입된 공기는 응축유로의 내부를 통과하면서 응축유로의 외부공기와 열교환을 한 후 공기배출구로 토출되며, 이때 응축유로의 내부에서는 응축수가 생성되어 응축수 배출구를 통해 외부로 배출되는데, 상기 경사채널과 크로스 경사채널이 중력방향에 대하여 경사지게 형성됨으로써 동일한 간격의 유로를 형성하는 것을 전제로 단위면적당 유로의 길이가 수직방향의 유로에 비해 길어지게 되고, 그로 인해 공기와의 접촉면적이 증가함으로써 열전달 성능이 향상된다.

상기 응축유로는 외부공기의 유입방향을 따라 소정간격을 두고 이중으로 형성되는 것도 가능하다. 이때 1쌍의 응축유로는 서로 마주보게 구비되고, 각각의 응축유로에 공기흡입구와 공기배출구가 각각 연통되어 형성되며, 1쌍의 응축유로는 하단부에서 연결유로에 의해 서로 연통되고, 각 응축유로의 아래쪽으로 포집된 응축수는 그 연결유로를 통해 1개의 응축수 배출구로 이동되게 하는 것이 바람직하고, 외부공기는 1쌍의 응축유로를 연속하여 관통함으로써 응축유로와 열교환을 하게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 열교환기는 데시칸트 재생기구의 재생부(20)를 통과한 고온 다습한 공기를 유입하는 공기흡입구(131)를 구비하고, 상기 공기흡입구(131)로 유입된 공기를 내부로 통과시키고 외측면이 공조공간으로부터 유입되는 공기와 접촉하여 내부에서 응축수를 생성시키는 응축유로(132)를 구비하며, 상기 응축유로(132)의 내부에 생성된 응축수를 배출하는 응축수 배출구(133)를 구비하고, 상기 응축유로(132)를 통과한 공기를 배출시켜 상기 재생부(20)로 공급하는 공기배출구(134)를 구비하고 있다.

상기 응축유로(132)는 중력방향에 대하여 경사지게 형성되는 다수개의 경사채널(132a)과 크로스 경사채널(132b)로 구성되어 있다.

상기 경사채널(132a)은 서로 연통되어 형성되고, 다수개가 서로 소정간격을 두고 평행하게 형성되며, 상기 크로스 경사채널(132b)은 상기 경사채널(132a)과 연통되어 형성되고, 그 경사채널(132a)을 가로지르는 방향으로 형성되며 서로 소정간격을 두고 평행하게 형성되어 있다.

상기 다수개의 경사채널(132a)과 크로스 경사채널(132b)들은 다수개의 경사채널(132a)과 크로스 경사채널(132b)들이 전체적으로 사각틀을 이루어 형성되고, 상기 경사채널(132a)과 크로스 경사채널(132b)의 일부는 그 사각틀의 대각선상에 형성되어 있다.

상기 공기흡입구(131)로 유입된 공기는 응축유로(132)의 내부를 통과하면서 응축유로(132)의 외부공기와 열교환을 한 후 공기배출구(134)로 토출되며, 이때 응축유로(132)의 내부에서는 응축수가 생성되어 응축수 배출구(133)를 통해 외부로 배출된다.

여기서, 상기 경사채널(132a)과 크로스 경사채널(132b)은 중력방향에 대하여 경사지게 형성됨으로써 응축유로(132)의 내부에서 생성된 응축수가 응축유로(132)의 내벽을 타고 낙하하여 응축수 배출구(133)로 용이하게 배출될 수 있으며, 사각틀을 이루는 응축유로(132)가 대각선 방향을 따라 경사지게 형성됨으로써 동일한 간격의 유로를 형성하는 것을 전제로 단위면적당 유로의 길이가 수직방향의 유로에 비해 길어지게 되고, 그로 인해 공기와의 접촉면적이 증가함으로써 열전달 성능이 향상된다.

한편, 상기 응축유로(132)를 통과하는 공기 중의 수분은 유로의 내측벽에 접촉되어야 열교환이 신속하게 이루어져 응축수가 원활하게 생성되는데, 상기 경사채널(132a)이나 크로스 경사채널(132b)로 유입된 수분에는 중력이 작용하게 되므로 인접하는 유로의 내측벽과 접촉할 확률이 커지게 되어 수분이 응축수로 쉽게 변환됨으로써 수분제거성능이 향상된다.

또한, 상기 경사채널(132a)이나 크로스 경사채널(132b)의 내부에서 형성된 응축수가 사각틀의 경사방향을 따라 이동하게 되면 중력에 의해 유로의 내측벽을 타고 계단식으로 낙하하여 이동하게 되므로 이동경로상에 생성된 물방울들이 쉽게 합체되어 낙하하게 됨으로써 응축수의 배출이 원활하게 이루어지게 된다.

따라서, 동일한 열교환 성능을 기준으로 하면 열교환기의 크기를 소형화할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 제습기의 열교환기에 의하면, 열교환기 내부에서 생성된 응축수를 원활하게 배출시키면서 외부공기와의 접촉면적을 증가시켜 열교환 성능을 향상시킬 수 있으며, 동일한 성능으로 열교환기를 소형화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 공조공간으로부터 공기를 흡입하여 데시칸트로 수분을 흡수하여 제거하고, 수분이 제거된 공기를 공조공간으로 공급하며, 데시칸트로부터 수분을 탈거시키는 데시칸트 재생기구를 구비하는 제습기의 열교환기에 있어서,

   상기 데시칸트 재생기구는,

   수분을 함유한 데시칸트를 회전시키는 데시칸트로터와;

   상기 데시칸트로터에 의해 회전하는 데시칸트에 재생공기를 가열하여 공급함으로써 데시칸트로부터 수분을 탈거시키는 재생부와;

   상기 재생부를 통과한 고온 다습한 공기를 유입하는 공기흡입구를 구비하고, 상기 공기흡입구로 유입된 공기를 통과시키는 응축유로를 구비하며, 상기 응축유로의 외측면을 공조공간으로부터 유입되는 공기와 접촉시켜 그 응축유로의 내부에서 응축수를 생성시키고, 상기 응축유로의 내부에 생성된 응축수를 배출하는 응축수 배출구를 구비하며, 상기 응축유로를 통과한 공기를 배출시켜 상기 재생부로 공급하는 공기배출구를 구비한 열교환기;를 포함하며,

   상기 응축유로는 중력방향에 대하여 경사지게 형성되며, 상기 응축유로는,

   서로 연통되어 형성되고, 다수개가 서로 소정간격을 두고 평행하게 형성된 경사채널;과

   상기 경사채널과 연통되어 형성되고, 그 경사채널을 가로지르는 방향으로 형성되며, 서로 소정간격을 두고 평행하게 형성되는 크로스 경사채널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 제습기의 열교환기.
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4. 제1항에 있어서, 상기 응축유로는 다수개의 경사채널과 크로스 경사채널들이 전체적으로 사각틀을 이루어 형성되고, 상기 경사채널과 크로스 경사채널의 일부는 그 사각틀의 대각선상에 형성된 것을 특징으로 하는 제습기의 열교환기.

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