KR101803044B1 - 습도 조절 장치 - Google Patents

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Abstract

습도 조절 장치는 공기가 유입되는 입구와 공기가 배출되는 출구를 구비한 하우징과, 냉열 매체나 온열 매체를 저장할 수 있으며 교체가 가능하도록 하우징에 배치된 축열부와, 입구에서 출구로 향하는 공기의 흐름을 형성하도록 하우징에 배치된 송풍기를 구비한다.

Description

습도 조절 장치{Humidity control device}
실시예들은 습도 조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소비전력을 최소화하며 쾌적한 실내공기를 유지할 수 있는 습도 조절 장치에 관한 것이다.
가정용으로 사용되는 제습기는 일반적으로 냉각 제습의 원리가 적용된 것이 사용되고 있다. 냉각 제습을 이용한 제습기는 내부에 압축기를 내장한다. 그러나 제습기를 가동하는 동안 압축기에서 상당한 소음이 발생하고. 습기 응축열과 압축기 구동 과정에서 발생하는 열에 의해 가열된 고온의 공기가 제습기로부터 토출된다. 따라서 압축기를 이용한 제습기를 실내에서 사용할 때에는 실내온도가 지속적으로 상승함으로 인해 사용자의 불만이 제기된다.
상술한 바와 같은 실내온도의 상승의 문제를 해결하기 위하여 냉풍을 토출할 수 있는 제습기 기술이 제시되기도 하였다. 그러나 냉풍을 토출할 수 있는 제습기는 단순히 냉풍의 배출구와 온풍의 배출구를 분리한 구성을 채택하므로, 제습기에서 토출되는 냉풍과 온풍의 혼합온도는 제습기로 흡입되는 공기의 흡입온도보다 높을 수밖에 없다. 따라서 냉풍과 온풍을 분리하여 배출하는 방식으로는 제습기 가동으로 인해 실내온도가 상승하는 문제점을 해결하기 어렵다.
한국 등록특허공보 제1450555호에는 흡착식 소재를 이용한 제습기 기술이 개시된다. 흡착식 제습기에서는 흡기를 흡수한 흡착식 소재의 재생을 위하여 전기히터를 이용하는데, 전기히터와 같은 구동부의 소비전력이 증가함으로 인해 냉각제습방식과 비교할 때 제습기에서 토출되는 공기의 온도가 더욱 증가하는 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 제1532514호에는 열전모듈 방식을 이용한 제습기 기술이 개시된다. 열전모듈 방식의 제습기는 냉각제습방식의 한 방식으로서 압축식 냉동기 대신 열전모듈을 이용하는 방식이다. 그러나 열전모듈 방식은 압축식 냉동기를 적용하는 방식에 비교하여 에너지 효율이 낮으므로, 제습성능이 낮다. 또한 열전모듈 방식의 제습기에서도 고온의 공기가 토출되므로, 제습기 작동으로 인해 실내공기의 온도가 증가하는 문제점이 동일하게 존재한다.
한국 등록특허공보 제1450555호(2014.10.07.) 한국 등록특허공보 제1532514호(2015.06.23)
실시예들의 목적은 소비전력을 최소화하며 가동에 따라 실내온도가 증가하는 문제를 해결하는 데 있다.
실시예들의 다른 목적은 냉열이나 온열을 저장할 수 있는 축열부를 이용한 간단한 구성에 의해 소음을 발생시키지 않고 실내온도를 증가시키지 않으면서도 효율적으로 습도를 조절할 수 있는 습도 조절 장치를 제공하는 데 있다.
일 실시예에 관한 습도 조절 장치는 공기가 유입되는 입구와 공기가 배출되는 출구를 구비한 하우징과, 냉열 매체나 온열 매체를 저장할 수 있으며 교체가 가능하도록 하우징에 배치된 축열부와, 입구에서 출구로 향하는 공기의 흐름을 형성하도록 하우징에 배치된 송풍기와, 축열부를 지지하도록 하우징에 배치되며 축열부와 열을 교환하는 열전달 플레이트와, 수분을 흡수할 수 있는 흡습소재를 포함하여 하우징에 회전 가능하게 배치되며 흡습소재에 수분이 흡수된 상태인 일부분은 입구로부터 유입된 공기를 열전달 플레이트를 향하여 통과시키며 공기에 습기를 가하고 흡습소재의 수분이 제거된 상태에 있는 다른 부분은 열전달 플레이트 측의 공기를 출구를 향하여 통과시키며 공기로부터 습기를 흡수하는 습기 교환 로터를 구비한다.
습도 조절 장치는 공기와의 열교환 면적을 확장하도록 열전달 플레이트의 표면에 배치되는 열전달핀을 더 구비할 수 있다.
축열부에는 주변 온도보다 낮은 온도로 냉각된 냉열 매체가 수용될 수 있고, 습도 조절 장치는 축열부나 열전달 플레이트의 표면에 맺혀 낙하하는 응축수를 수거하도록 하우징에 배치된 수거통을 더 구비할 수 있다.
습도 조절 장치는 축열부와 하우징의 사이에 배치되어 축열부를 하우징의 벽면에 대해 탄성적으로 지지하는 지지부를 더 구비할 수 있다.
습도 조절 장치는 공기와의 열교환 면적을 확장하도록 습기 교환 로터와 열전달 플레이트의 사이에 배치되는 열전달핀을 더 구비할 수 있다.
습도 조절 장치는 습기 교환 로터를 회전시키는 구동부를 더 구비할 수 있다.
축열부에는 주변 온도보다 높은 온도로 가열된 온열 매체가 수용될 수 있고, 습도 조절 장치는 열전달 플레이트를 향하여 물을 분사하는 분사부를 더 구비할 수 있다.
습도 조절 장치는 분사부에 물을 공급하는 저수통을 더 구비할 수 있다.
습기 교환 로터는 항균 또는 항곰팡이 소재를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 습도 조절 장치는, 전기 동력을 필요로 하는 구성요소로서 송풍기만을 사용하므로 습도 조절 장치의 구동을 위해 필요한 동력을 최소화할 수 있으며 소음 발생을 최소화할 수 있으며, 단순한 구조에 의해 우수한 가열 및 가습 기능 또는 제습 및 냉방 기능 등을 구현할 수 있다.
또한 습도 조절 장치의 가동 시 송풍기의 구동을 위한 동력만이 소요되며 습기 교환 로터를 이용하여 냉각 및 제습된 공기를 배출할 수 있으므로, 실내온도를 상승시키지 않고 쾌적한 습도 조절 기능을 구현할 수 있다.
또한 축열부에 온열 매체를 수용함으로써 가열 및 가습 운전을 구현할 수 있으며, 습기 교환 로터에 항균 기능을 적용함으로써 종래의 가열식 가습기에 비교하여 전력소모를 크게 감소시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 관한 습도 조절 장치의 구성 요소들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 습도 조절 장치의 작동에 의한 공기의 온도 및 습도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 다른 실시예에 관한 습도 조절 장치의 구성 요소들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 습도 조절 장치의 작동에 의한 공기의 온도 및 습도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 또 다른 실시예에 관한 습도 조절 장치의 구성 요소들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 습도 조절 장치의 작동에 의한 공기의 온도 및 습도의 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 일 실시예에 관한 습도 조절 장치의 구성 요소들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1에 나타난 실시예에 관한 습도 조절 장치는 공기가 유입되는 입구(11)와 공기가 배출되는 출구(12)를 구비한 하우징(10)과, 냉열 매체나 온열 매체를 저장할 수 있으며 하우징(10)에 교체가 가능하게 배치된 축열부(20)와, 하우징(10)의 내부의 공기의 흐름을 형성하는 송풍기(30)를 구비한다.
도 1에 나타난 실시예에 관한 습도 조절 장치는 종래의 제습기에 필수적이었던 압축기나 열전모듈과 같은 냉동기를 이용하지 않으며, 냉열 매체나 온열 매체를 저장하는 축열부(20)를 이용한 단순한 구조를 채택하므로 소음 발생과 소비전력을 최소화할 수 있음과 아울러 제습기의 가동에 의한 실내온도 상승 문제를 해소할 수 있다.
하우징(10)은 내부가 빈 중공 형상으로 제작되며, 하우징(10)의 외부의 공기가 하우징(10)의 내부로 유입되도록 안내하는 입구(11)와 하우징(10)의 내부의 공기를 하우징(10)의 외부로 배출할 수 있는 출구(12)를 구비한다.
하우징(10)의 내부에는 축열부(20)가 배치된다. 축열부(20)는 내부에 냉열 매체나 온열 매체를 저장할 수 있다. 냉열 매체는 주변 온도보다 낮은 온도로 냉각되어 냉각된 차가운 상태를 유지할 수 있는 매체이다. 온열 매체는 주변 온도보다 높은 온도로 가열되어 가열된 뜨거운 상태를 유지할 수 있는 매체이다.
축열부(20)에 냉열 매체가 포함된 경우 축열부(20)를 냉각한 이후에 축열부(20)를 하우징(10)에 배치하면, 축열부(20)가 차가운 상태를 유지함으로써 축열부(20)의 주변과 열교환 작용을 하여 축열부(20)의 주변이 냉각된다.
축열부(20)에 온열 매체가 포함된 경우 축열부(20)를 가열한 이후에 축열부(20)를 하우징(10)에 배치하면, 축열부(20)가 뜨거운 상태를 유지함으로써 축열부(20)의 주변과 열교환 작용을 하여 축열부(20)의 주변이 가열된다.
축열부(20)를 하우징(10)에 교체가 가능하게 배치된다(탈착 가능하게 배치된다). 이를 위하여 하우징(10)의 내부에는 축열부(20)가 배치될 수 있는 공간이 마련되며, 하우징(10)의 상부에는 개방되거나 폐쇄될 수 있는 덮개(19)가 설치된다.
하우징(10)의 상부에 설치된 덮개(19)가 도 1에서 점선으로 표시된 것과 같이 회전하면, 하우징(10)의 상부가 개방된다. 이 상태에서 축열부(20)를 하우징(10)에 삽입할 수 있고, 또는 하우징(10)에 삽입되어 있는 축열부(20)를 하우징(10)의 외부로 분리시킬 수 있다.
축열부(20)를 하우징(10)에 교체가 가능하게 설치하는 구조로서 도 1에서는 하우징(10)의 상부에 덮개(19)를 설치한 구조가 도시되지만, 실시예는 이와 같은 덮개(19)의 설치 구조에 의해 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 하우징(10)의 측면에 덮개를 설치하여 하우징(10)의 측면을 통해 축열부(20)를 하우징(10)에 배치하거나 하우징(10)으로부터 분리할 수 있다.
하우징(10)에는 하우징(10)의 내부에서 하우징(10)의 입구(11)로부터 출구(12)를 향하는 공기의 흐름을 형성하는 송풍기(30)가 배치된다. 송풍기(30)는 전기에 의해 구동되어 하우징(10)의 내부의 공기를 출구(12)로 배출함으로써 하우징(10)의 내부의 공기의 흐름을 형성한다.
도 1에서 송풍기(30)는 출구(12)에 인접하도록 배치되었으나, 실시예는 이러한 송풍기(30)의 배치 위치에 의해 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 송풍기(30)를 입구(11)에 배치할 수도 있고, 복수 개의 송풍기(30)를 입구(11)와 출구(12)와 하우징(10)의 내부의 미리 정해진 위치에 설치할 수도 있다.
하우징(10)에는 축열부(20)를 지지하는 열전달 플레이트(40)가 배치된다. 열전달 플레이트(40)는 하우징(10)의 내부에서 축열부(20)가 설치될 수 있는 공간을 형성하며, 열을 잘 전달할 수 있는 금속성 소재로 제작될 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이 하우징(10)의 내부에 축열부(20)가 배치되면 열전달 플레이트(40)가 축열부(20)의 측면 및 저면과 접촉함으로써 축열부(20)를 지지한다. 또한 열전달 플레이트(40)가 축열부(20)와 측면 및 저면과 직접 접촉함으로써 축열부(20)와 열전달 플레이트(40)의 사이에 열전달이 원활히 이루어질 수 있다.
열전달 플레이트(40)에서 축열부(20)를 향하는 면의 반대측 표면에는 열전달핀(50)이 배치된다. 열전달핀(50)은 하우징(10)의 내부에서 공기와의 열교환 면적을 확장함으로써 열전달 플레이트(40)의 표면과 열전달핀(50)에 접촉하는 공기와 열전달 플레이트(40)의 사이에 충분한 열교환이 일어날 수 있게 한다.
도 1에서 열전달핀(50)이 열전달 플레이트(40)의 표면에 배치되었으나, 실시예는 이러한 구성에 의해 한정되는 것은 아니며 열전달핀(50)의 배치 위치를 변형할 수 있다. 예를 들어 축열부(20)의 내부에도 열전달핀을 배치할 수 있다. 축열부(20)의 내부에 열전달핀이 배치된 경우, 축열부(20)의 표면과 축열부(20)의 내부의 열 매체의 사이의 접촉 면적이 증가하여 열교환 작용이 더 활발해질 수 있다.
축열부(20)에 주변 온도보다 낮은 온도로 냉각된 냉열 매체가 수용되는 경우에, 습도 조절 장치는 공기를 냉각하며 제습하는 냉각 제습 운전을 수행할 수 있다.
하우징(10)의 내부에서 열전달 플레이트(40)와 축열부(20)의 하부에 수거통(60)이 배치된다. 수거통(60)은 열전달 플레이트(40)나 축열부(20)의 표면에 맺혀 낙하하는 응축수를 수거하는 기능을 수행한다. 수거통(60)도 하우징(10)으로부터 분리가 가능하게 배치될 수 있다.
축열부(20)와 하우징(10)의 벽면의 사이에는 지지부(70)가 배치된다. 지지부(70)는 축열부(20)의 벽면에 대해 탄성적으로 지지하는 기능을 한다. 지지부(70)가 축열부(20)를 탄성적으로 지지함으로써, 축열부(20)가 열전달 플레이트(40)를 향하여 밀착되어 축열부(20)와 열전달 플레이트(40)의 사이의 열교환 효과를 증가시킬 수 있다.
지지부(70)는 예를 들어 열전달이 어려운 탄성 플라스틱 소재로 제작된 압축 코일 스프링이나 판스프링으로 구현될 수 있고, 탄성력이 있는 고무 소재로 제작될 수 있다.
도 2는 도 1의 습도 조절 장치의 작동에 의한 공기의 온도 및 습도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 2는 도 1의 습도 조절 장치의 축열부(20)에 냉열 매체를 수용한 상태로 습도 조절 장치를 가동함으로써, 습도 조절 장치가 공기를 냉각 및 제습 운전하는 상태를 나타낸다.
축열부(20)에 포함되는 냉열 매체로는 응고 온도가 섭씨 약 10도 이하인 파라핀이나, 물을 이용할 수 있다.
하우징(10)의 입구(11)로 유입된 공기는 송풍기(30)에 의해 형성된 공기의 흐름을 따라 상측으로 이동하면서 축열부(20)의 표면에 접촉한다. 축열부(20)의 표면에 접촉하는 공기는 냉각됨과 동시에 제습된다.
축열부(20)의 표면에 접촉하는 공기의 온도 및 습도는 도 2에서 "냉각제습"으로 표시된 선을 따라 변화한다. 처음에는 섭씨 약35도의 공기가 축열부(20)에 의해 냉각되는데, 대략 23도 내지 20의 부근에서 제습 작용이 시작되어 공기의 온도가 섭씨 약 15도에 도달할 때까지 공기 중의 습기가 제거된다.
상술한 바와 같은 과정을 거치며 냉각 및 제습된 공기는 송풍기(30)에 의해 출구(12)를 통해 하우징(10)의 외부로 배출된다.
습도 조절 장치를 가동하여 축열부(20)에 의해 공기가 냉각 및 제습이 됨에 따라, 축열부(20)의 수용된 냉열 매체가 녹아서 축열부(20)의 냉각 제습 성능이 저하되는 경우 축열부(20)를 교체할 수 있다. 즉 하우징(10)의 내부에 배치되어 냉열 매체가 녹은 상태의 축열부(20)를 하우징(10)에서 제거하고, 냉장장치에 의해 미리 냉각시킨 새로운 축열부(20)를 하우징(10)에 삽입함으로써 습도 조절 장치의 냉각 및 제습 성능을 유지할 수 있다. 하우징(10)에서 제거된 축열부(20)는 냉장장치에 의해 다시 냉각시킴으로써 재사용할 수 있다.
상술한 실시예에 관한 습도 조절 장치에서는 전기 동력을 필요로 하는 구성요소로서 송풍기(30)만을 사용하므로 습도 조절 장치의 구동을 위해 필요한 동력을 최소화할 수 있으며 소음 발생을 최소화할 수 있다.
또한 습도 조절 장치의 가동 시 송풍기(30)의 구동을 위한 동력만이 소요되므로, 압축기 등을 사용하던 종래의 장치에 비교하여 배출되는 공기의 온도가 상승하지 않고 오히려 냉각 및 제습된 공기가 실내로 배출되므로 종래의 장치 가동으로 인해 실내온도가 상승하던 문제점을 해소할 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 관한 습도 조절 장치의 구성 요소들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3에 나타난 실시예에 관한 습도 조절 장치는 공기가 유입되는 입구(11)와 공기가 배출되는 출구(12)를 구비한 하우징(10)과, 냉열 매체나 온열 매체를 저장할 수 있으며 하우징(10)에 교체가 가능하게 배치된 축열부(20)와, 하우징(10)의 내부의 공기의 흐름을 형성하는 송풍기(30)와, 흡습소재에 수분이 흡수된 상태인 일부분은 입구(11)로부터 유입된 공기를 축열부(20)를 향하여 통과시키며 공기에 습기를 가하고, 흡습소재의 수분이 제거된 상태에 있는 다른 부분은 축열부(20) 측의 공기를 출구(12)를 향하여 통과시키며 공기로부터 습기를 흡수하도록 하우징에 회전 가능하게 배치된 습기 교환 로터(80)를 구비한다.
도 3에 나타난 실시예에 관한 습도 조절 장치의 구성은 도 1에 나타난 실시예에 관한 습도 조절 장치의 구성과 전체적으로 유사하지만, 축열부(20)의 접하도록 배치되며 하우징(10)의 내부에서 회전하는 습기 교환 로터(80)가 배치된 점이 상이하다.
습기 교환 로터(80)는 수분을 흡수할 수 있는 흡습소재를 포함한다. 예를 들어, 습기 교환 로터(80)의 흡습소재는 실리카 겔(silica gel)을 이용하거나, 고분자 재료로 제조된 다공성의 고분자 제습재료를 이용하여 제조될 수 있다. 고분자 제습재료는 실리카겔에 비하여 흡습성능이 4배 이상에 달하여 습기 교환 로터(80)의 무게를 4분의 1의 수준으로 줄일 수 있으며 항균/항곰팡이 기능도 있어서 습기 교환 로터(80)의 구현에 적합한 소재이다.
습기 교환 로터(80)의 흡습소재가 소정량의 습기를 흡수한 이후에는 흡습소재에 흡수된 습기를 배출함으로써 건조시키는 재생 작용이 필수적이다. 습기 교환 로터(80)는 흡습소재의 습기 흡수 작용(제습 작용), 습기 배출 작용(재생 작용)이 자동적으로 이루어질 수 있도록 미리 정해진 회전 속도로 회전한다.
습기 교환 로터(80)의 흡습소재가 항균/항곰팡이 기능을 포함하는 경우 제습(가습) 작용과 함께 공기 청정 효과도 구현할 수 있다.
습기 교환 로터(80)는 외측 가장자리가 원형을 이루는 원판 또는 원통 형상으로 제조될 수 있다. 습기 교환 로터(80)는 회전축(81)에 의해 하우징(10)의 내부에 회전 가능하게 설치된다. 구동부(85)가 회전축(81)과 습기 교환 로터(80)를 회전시킬 수 있다.
도 3에서 구동부(85)가 회전축(81)에 직접 결합되는 것으로 도시되었으나, 실시예는 이와 같은 구동부(85)의 구현예에 의해 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 습기 교환 로터(80)의 외측면에 기어를 형성하고, 습기 교환 로터(80)의 외측면의 기어와 맞물리는 구동기어를 구동하는 구동부를 설치할 수도 있다.
축열부(20)를 지지하는 열전달 플레이트(40)와 습기 교환 로터(80)의 사이에는 공기와의 열교환 면적을 확장하는 열전달핀(50)이 설치된다.
도 4는 도 3의 습도 조절 장치의 작동에 의한 공기의 온도 및 습도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 4는 도 3의 습도 조절 장치의 축열부(20)에 냉열 열원을 수용한 상태로 습도 조절 장치를 가동함으로써, 습도 조절 장치가 공기를 냉각 및 제습 운전하는 상태를 나타낸다.
하우징(10)의 입구(11)로부터 유입된 공기는 습기 교환 로터(80)의 일부분을 통과하면서 습도가 증가함과 동시에 온도가 감소함으로써 상대습도가 매우 높은 상태로 변화한다. 도 4를 참조하면, 하우징(10)의 입구(11)로부터 유입된 공기가 습기 교환 로터(80)를 통과하는 동안 공기는 단열 과정을 거치며 공기의 온도 및 습도가 "흡착소재 가습부"로 표시된 선을 따라 변화한다.
습기 교환 로터(80)를 통과하며 냉각 및 가습된 공기는 축열부(20)의 표면을 따라 이동하면서 축열부(20)의 냉열에 의해 냉각됨과 동시에 제습된다. 축열부(20)의 표면을 따라 이동하는 공기의 온도와 습도는 도 4에서 "냉각제습"이라고 표시된 선을 따라 변화한다.
축열부(20)에 의해 냉각 및 제습된 공기는 습기 교환 로터(80)의 다른 부분을 통과하면서 습도가 감소함과 동시에 온도가 증가한다. 습기 교환 로터(80)를 통과하는 공기의 온도와 습도는 도 4에서 "흡착소재 제습부"라고 표시된 선을 따라 변화함으로써, 하우징(10)에 유입된 공기의 처음 상태보다 낮은 온도와 낮은 습도를 갖는 상태로 변화한다.
도 1 및 도 2에 나타난 실시예의 습도 조절 장치의 운전과 도 3 및 도 4에 나타난 실시예에 관한 습도 조절 장치의 운전을 비교하면, 도 4에서 제습량이 약 50% 증가한 것이 확인된다. 즉 도 3 및 도 4에 나타난 실시예에 관한 습도 조절 장치에서는 토출되는 공기의 온도가 도 1 및 도 2에 나타난 실시예에 관한 습도 조절 장치에서 토출되는 공기의 온도보다 상승하지만, 하우징(10)에 유입되는 공기의 온도보다 낮은 온도의 공기가 배출되므로 충분한 냉각 효과가 구현된다.
습기 교환 로터(80)는 연속적으로 회전한다. 이로 인해 하우징(10)의 출구(12)에 접하는 습기 교환 로터(80)의 다른 일부분이 공기로부터 습기를 흡착하여 제거하고, 습기 교환 로터(80)가 회전함으로써 습기 교환 로터(80)의 다른 일부분에서 흡착된 습기가 하우징(10)의 입구(11)에 접하는 습기 교환 로터(80)의 일부분으로 전달된다.
도 5는 또 다른 실시예에 관한 습도 조절 장치의 구성 요소들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5에 나타난 실시예에 관한 습도 조절 장치는 공기가 유입되는 입구(11)와 공기가 배출되는 출구(12)를 구비한 하우징(10)과, 냉열 매체나 온열 매체를 저장할 수 있으며 하우징(10)에 교체가 가능하게 배치된 축열부(20)와, 하우징(10)의 내부의 공기의 흐름을 형성하는 송풍기(30)와, 일부분은 입구(11)로부터 유입된 공기를 축열부(20)를 향하여 통과시키며 공기에 습기를 가하고, 다른 부분은 축열부(20) 측의 공기를 출구(12)를 향하여 통과시키도록 하우징에 회전 가능하게 배치된 습기 교환 로터(80)와, 열전달 플레이트(40)와 열전달핀(50)을 향하여 물을 분사하는 분사부(161)를 구비한다.
도 5에 나타난 실시예에 관한 습도 조절 장치의 구성은 도 3에 나타난 실시예에 관한 습도 조절 장치의 구성과 전체적으로 유사하지만, 축열부(20)에 온열 매체를 수용되며, 열전달 플레이트(40)와 열전달핀(50)을 향하여 물을 분사하는 분사부(161)가 배치된 점이 상이하다.
도 6은 도 5의 습도 조절 장치의 작동에 의한 공기의 온도 및 습도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 5의 습도 조절 장치의 축열부(20)에 온열 매체를 수용한 상태로 습도 조절 장치를 가동함으로써, 습도 조절 장치가 공기를 가열 및 가습하는 운전을 수행할 수 있다. 습도 조절 장치의 가열 및 가습 운전은 겨울에 사용하기에 적합하다.
축열부(20)에 포함되는 온열 매체로는 응고 온도가 섭씨 약 30도 내외인 파라핀 등이 사용될 수 있다.
하우징(10)에는 가습용 물을 수용하는 저수통(160)과, 저수통(160)의 물을 분사하는 분사부(161)와, 저수통(160)의 물을 파이프(163)를 통하여 끌어올려 분사부(161)로 가압하는 펌프(162)가 설치된다.
분사부(161)는 가습용 물을 열전달 플레이트(40)와 열전달핀(50)을 향하여 분사한다. 하우징(10)의 입구(11)로부터 유입된 공기는 습기 교환 로터(80)의 일부분을 통과하면서 습도가 증가함과 동시에 온도가 감소함으로써 상대습도가 매우 높은 상태로 변화한다. 도 6을 참조하면, 하우징(10)의 입구(11)로부터 유입된 공기가 습기 교환 로터(80)를 통과하는 동안 공기는 단열 과정을 거치며 공기의 온도 및 습도가 "흡착소재 가습부"로 표시된 선을 따라 변화한다.
습기 교환 로터(80)를 통과하며 냉각 및 가습된 공기는 축열부(20)의 표면을 따라 이동하면서 축열부(20)의 온열에 의해 가열됨과 동시에 가습된다. 축열부(20)의 표면을 따라 이동하는 공기의 온도와 습도는 도 6에서 "가열가습"이라고 표시된 선을 따라 변화한다.
축열부(20)에 의해 가열 및 가습된 공기는 습기 교환 로터(80)의 다른 부분을 통과하면서 습도가 감소함과 동시에 온도가 증가한다. 습기 교환 로터(80)를 통과하는 공기의 온도와 습도는 도 6에서 "흡착소제 제습부"라고 표시된 선을 따라 변화한다. 따라서 하우징(10)에 배출되는 공기는 하우징(10)에 유입된 공기의 처음 상태보다 높은 온도와 높은 습도를 갖는 상태로 변화한다.
도 5 및 도 6에 나타난 실시예에 관한 습도 조절 장치의 습기 교환 로터(80)에 흡습소재 및 항균/항곰팡이 작용을 하는 소재를 적용한 경우, 가습 및 가열 기능과 함께 공기청정기능도 구현될 수 있다.
종래의 초음파 방식의 가습기를 사용할 때에는 세균 번식의 우려가 있으며, 전기 히터 등을 이용한 가열 방식의 가습기를 사용할 때에는 전력소모가 심한 문제가 있었다. 그러나 도 5 및 도 6에 나타난 실시예에 관한 습도 조절 장치에서는 항균소재를 포함하는 습기 교환 로터(80)의 청정기능으로 인해 세균 번식이 방지된다. 또한 습도 조절 장치의 가동을 위해 습기 교환 로터(80)를 회전시키는 구동부(85)에서만 전력소모가 이루어지므로, 종래의 가열 방식의 가습기에 비하여 전력소모가 최소화될 수 있다.
상술한 실시예들에 대한 구성과 효과에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 하우징 60: 수거통
11: 입구 70: 지지부
12: 출구 80: 습기 교환 로터
19: 덮개 81: 회전축
20: 축열부 85: 구동부
30: 송풍기 160: 저수통
40: 열전달 플레이트 161: 분사부
50: 열전달핀 162: 펌프
163: 파이프

Claims (11)

  1. 공기가 유입되는 입구와, 공기가 배출되는 출구를 구비한 하우징;
    냉열 매체나 온열 매체를 저장할 수 있으며 교체가 가능하도록 상기 하우징에 배치된 축열부;
    상기 입구에서 상기 출구로 향하는 공기의 흐름을 형성하도록 상기 하우징에 배치된 송풍기;
    상기 축열부를 지지하도록 상기 하우징에 배치되며, 상기 축열부와 열을 교환하는 열전달 플레이트; 및
    수분을 흡수할 수 있는 흡습소재를 포함하여 상기 하우징에 회전 가능하게 배치되며, 상기 흡습소재에 수분이 흡수된 상태인 일부분은 상기 입구로부터 유입된 공기를 상기 열전달 플레이트를 향하여 통과시키며 공기에 습기를 가하고, 상기 흡습소재의 수분이 제거된 상태에 있는 다른 부분은 상기 열전달 플레이트 측의 공기를 상기 출구를 향하여 통과시키며 공기로부터 습기를 흡수하는 습기 교환 로터;를 구비한, 습도 조절 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    공기와의 열교환 면적을 확장하도록 상기 열전달 플레이트의 표면에 배치되는 열전달핀을 더 구비하는, 습도 조절 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 축열부에는 주변 온도보다 낮은 온도로 냉각된 상기 냉열 매체가 수용되고,
    상기 축열부나 상기 열전달 플레이트의 표면에 맺혀 낙하하는 응축수를 수거하도록 상기 하우징에 배치된 수거통을 더 구비하는, 습도 조절 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 축열부와 상기 하우징의 사이에 배치되어 상기 축열부를 상기 하우징의 벽면에 대해 탄성적으로 지지하는 지지부를 더 구비하는, 습도 조절 장치.
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 열전달핀은 상기 습기 교환 로터와 상기 열전달 플레이트의 사이에 배치되는, 습도 조절 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 습기 교환 로터를 회전시키는 구동부를 더 구비하는, 습도 조절 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 축열부에는 주변 온도보다 높은 온도로 가열된 상기 온열 매체가 수용되고,
    상기 열전달 플레이트를 향하여 물을 분사하는 분사부를 더 구비하는, 습도 조절 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분사부에 물을 공급하는 저수통을 더 구비하는, 습도 조절 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 습기 교환 로터는 항균 또는 항곰팡이 소재를 포함하는, 습도 조절 장치.
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