KR101921961B1 - 저습 용도용 건조제 제습 기기의 성능을 개선하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

저습 용도용 건조제 제습 기기의 성능을 개선하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

낮은 습도 레벨로의 공기 또는 기타 가스의 에너지 효율적인 건조제 제습을 위한 방법 및 장치가 기술된다. 이 방법 및 장치는 하나보다 많은 수의 제습 구역 또는 섹터를 갖는 건조제 로터(휠)를 포함한다. 분리된 제습 섹터는 분리된 공기 도는 가스 흐름을 제습하기 위해 사용될 수 있고, 또한 이들은 단일 공기 또는 가스 흐름을 하나보다 많은 수의 섹터를 통과시킴으로써 제습하는 데 사용될 수 있다. 제습 섹터로부터의 배출 공기 또는 가스의 전부 또는 일부는 가열 전에 재활성화 유입 공기 또는 가스의 일 부분 또는 전부로서 사용된다. 건조제 휠은 각 섹터에 대해 분리된 공기 또는 가스 공급원을 구비하는, 하나보다 많은 수의 섹터를 포함할 수 있다. 건조제 휠은 재할성화 섹터 및 제습 섹터 사이에 퍼지 섹터를 더 포함하여 제습 프로세스의 열 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

저습 용도용 건조제 제습 기기의 성능을 개선하기 위한 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVING THE PERFORMANCE OF DESICCANT DEHUMIDIFICATION EQUIPMENT FOR LOW-HUMIDITY APPLICATIONS}
본 발명은 일반적으로 공기 또는 다른 기체로부터 습기를 제거하기 위한 고형 건조 재료를 사용하는 기기에 관한 것이다. 본 발명은 특히 고형 건조 재료를 함유하는 회전 매트릭스 또는 휠을 사용하여 계속적으로 공기 또는 다른 기체의 흐름을 제습하는 열반응 건조 제습기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 0.1 grains/lb (습기/건조공기)(0.0143 gram/Kg (습기/건조공기)) 이하와 같이 매우 낮은 습도 함량의 프로세스 또는 공간으로 공기 또는 다른 기체를 계속하여 전달하기 위해 요구되는 열반응 건조 제습기에 관한 것이다. 이러한 용도에서 가능한 한 다량의 건조 공기가 건조기를 통해 다시 이 공간 또는 프로세스로부터 재순환되어 제습기에 대한 습기 부하를 최소화 하지만, 더 습한 주변 영역으로부터 이 공간 또는 프로세스로의 공기의 누설을 방지하기 위하여, 외기 또는 주변 설비로부터의 공기와 같이 더 습한 공급원으로부터의 일정 양의 공기가 이 공간 또는 프로세스를 가압하는데 필요로 하게 되며, 및/또는 입주자에 대해 환기를 제공하고/하거나 불필요한 증기, 연기 또는 먼지를 내보내기 위해 이 공간 또는 프로세스로부터 배기되는 공기가 보충될 필요가 있다. 이러한 가압/보충 공기는 제습기로부터 전달된 나머지 공기와 같이 매우 낮은 습도의 함량으로 제습되어야 하고, 그리고 일반적으로 공기 보충분은 제습기를 통한 전체 기류의 비율이 적음에도 불구하고, 이는 통상 제습기에 대한 제습 부하의 대부분으로서 작용하게 된다. 극단적인 경우, 제습기는 더 습한 영역으로부터의 공기를 100% 처리하여 매우 낮은 습도 ?량의 공간 또는 프로세스로 이를 전달하도록 구성되어야 한다.
본 출원이 공기의 제습을 위한 기기 및 방법을 기술하고 있지만, 동일한 방법 및 유사한 장치가 비활성 분위기 또는 천연 가스와 같은 공기 이외의 기체의 제습을 위해 적용될 수 있다는 점이 당업자에게 이해될 수 있다.
공기를 제습하기 위해 고형 건조제를 사용하는 것은 관련 분야에서 널리 알려진 것이다. 건조제를 이용한 공기 제습에서 흔히 활용가능한 기술의 논의가 이하에 제공된다.
도 1은 고형 건조제 제습기의 기본 요소를 보여준다. 제습기는 축방향으로 배치된 다수의 소형 평행 통로로 이루어진 매트릭스를 포함하는 로터[흔히 휠(1)이라 칭한다)]를 포함하고 따라서 개별 기류가 주목할만한 교차 혼합 없이 휠(1)을 통해 통과할 수 있다. 매트릭스는 통로의 벽에 일체의 부분으로서 또는 벽에 부착된 실리카 겔 또는 분자체(molecular sieve)와 같은 다량의 흡착성 재료 또는 염화리튬과 같은 다량의 흡착성 재료를 함유하는 것을 또한 특징으로 한다. 흡착제 재료는 흔히 건조제라 칭해진다. 통로는 건조제를 담지하는 평평한 기판과 주름진 기판 재료의 층을 교호로 설치하는 것에 의해 일반적으로 형성된다. 현재의 개발 상태에서, 통상적으로 건조 매트릭스 중량의 약 80%가 활성 건조제이다. 건조제 재료는 물에 대한 친화력을 갖고 따라서 공기와 접촉하여 공기로부터 습기를 제거할 수 있다. 결과적으로, 매트릭스를 통과하는 습한 기류가 제습될 수 있다.
일정 시간 후에, 건조제 재료에는 수분이 채워질 것이다. 건조제가 수분을 취함에 따라, 수분에 대한 건조제의 친화력은 더 이상 공기를 제습하지 못할 때까지 낮아지고, 이때 진입하는 습한 기류와 상대습도 평형상태에 도달한다. 건조제에 의해 취해지는 수분은 제거되어야 한다. 이를 달성하기 위해서, 건조제 휠(1)에는 챔버 또는 플리넘(plenums)을 규정하는 하우징이 제공되고 따라서 두 개의 개별 기류가 휠(1)을 통해 통과할 수 있다. 하우징에는 기류의 누설 또는 교차 혼합을 효과적으로 방지하기 위해 휠(1)에 근접하여 대향하는 공기 시일이 제공된다. 하우징에는 매트릭스가 하우징의 상이한 영역(통상 섹터라 칭한다)내에서 두 개의 기류에 번갈아 노출되도록 휠(1)을 계속적으로 회전시키는 수단이 또한 제공된다. 기류의 하나는 제습하고자 하는 공기이다. 이는 통상 프로세스 공기(6)라 칭한다. 다른 기류는 그 상대 습도를 낮추기 위해 가열된다(10). 이는 재활성화 또는 재생 기류(8)라 칭한다. 가열된 재활성화 기류(8)가 휠(1)의 재활성화 섹터(3)를 통과할 때 기류는 물로 채워진 건조제를 가열하고(10), 따라서 프로세스 섹터(2)에 포함된 수분이 건조제로부터 증발되고 재활성화 기류에 의해 빠져나가게 된다(9).
실리카 겔 및 분자체와 같은 흡착제의 평형 상대 습도에 대한 습기 용량은 제조 프로세스의 화학적 성질을 제어함으로써 다양한 유형의 용도에 적합하게 조절될 수 있다. 다양한 유형의 흡착제의 일반적 특성은 2009 ASHRAE 기본 핸드북에 기술되어 있다.
도 2는 흔히 사용되는 건조제의 습기 용량 대 평형 상대 습도 곡선의 일반적 형태를 보여준다(ASHRAE 기본 핸드북에서 발췌). 이들 습도 함량 대 평형 상대 습도 곡선은 통상적으로 등온 흡습곡선(isotherms)이라 칭한다. 낮은 상대 습도 용도에 있어서, 제1 유형의 건조제가 일반적으로 사용된다. 이들 건조제가 약 10% 미만의 평형 상대 습도에서 실제로 그 흡수 용량 전체를 달성하도록 조절될 수 있기 때문이다. 결과적으로 제1 유형의 흡착제는 제습기로 진입하는 프로세스 공기가 낮은 상대 습도인 용도에 대해 매우 적합하지만, 다음의 두 가지 단점을 갖는다.
① 평형 상대 습도가 저하함에 따라 흡수열이 증가하고, 따라서 낮은 평형 상대 습도에서, 흡착된 습기 단위 당 프로세스 공기(6)로 반환된 열은 실질적으로 증가한다. 이는 통상 제습기의 프로세스 공기 조절 기기 하류의 냉각 부하를 높인다. 덧붙여, 더 높은 흡수열은 프로세스 섹터(2) 내의 매질의 온도가 더 높아지도록 하고, 프로세스 공기(6) 제습능력을 감소시킨다.
② 재활성화 공기(8)의 상대 습도는 건조제로부터 수분을 빼내기 위해 낮아져야 하고, 따라서 재활성화 공기(8)는 극한 건조 공기(7)를 필요로 하지 않는 용도에 대한 280F 이하와 비교하여 더 높은 온도, 통상 300F 내지 320F 범위로 가열되어야 한다. 이는 재활성화 공기(8)를 가열하기 위해 필요로 하는 에너지량을 증가시키고 또한 재활성화 섹터(3)를 떠나는 건조된 매질의 온도를 증가시킨다.
이제 도 3을 참조하면, 배달된 공기의 매우 낮은 이슬점을 요구하는 프로세스에 있어서 요구되는 임의의 가압/보충 공기(6)는, 일반적으로 냉각을 이용하여 40F 내지 50F의 온도로 냉각되어 냉각 코일(13)의 표면에서의 응집을 통해 가능한 한 많은 습기를 제거한다. 통상 사전 냉각된 보충 공기(6)가 이후 프로세스 반환 공기(16)와 혼합되고 혼합된 공기(12)는 프로세스 섹터(2)로 진입하기 전에 냉각 코일(14)을 이용하여 40F 내지 55F의 온도로 냉각되어 그 상대 습도를 증가시키고 프로세스 섹터(2) 내 건조제의 온도를 낮추며, 따라서 제습기의 건조 용량을 증가시킨다. 건조제 휠(1)은 전술한 바와 같이 실제로 원통형 형상이지만, 편의를 위해 다양한 섹터 및 지시된 기류 방향을 구비한 직사각형으로 도시된다. 직사각형 내부의 화살표는 휠(1)의 회전 방향, 즉, 매트릭스가 다양한 섹터를 통과하는 순서를 나타낸다. 보충 공기(6) 및 프로세스 공기에 있어서, 통상적으로 보충 공기 부분이 프로세스 섹터(2)로 진입하는 공기의 상대 습도를 20% 이하로 사전 냉각한다. 습기(7)를 배출하는 더 낮은 프로세스 공기(12)에 대해서, 재활성화 유입 공기는 또한 냉각 코일(11)을 이용하여 가열전에 습도 비를 낮추도록 사전 냉각될 수 있고, 따라서 가열된 재활성화 공기(8)는 더 낮은 상대 습도를 갖는다
재활성화 섹터(3)를 떠나는 건조된 매질의 온도는 통상적으로 재활성화 진입 공기 온도(뜨거움)에 근접하게 되고, 따라서 그 평형 습도 비는 높아지게 되며 그리고 프로세스 공기(12)가 매질을 냉각할 때까지 프로세스 섹터(2)로 우선 회전할 때 공기는 매우 효과적으로 건조되지 않게 되며, 따라서 그 평형 습도 비를 낮춘다. 덧붙여 매질로부터 제거되어 냉각된 열은 프로세스 공기(12)로 전달될 것이고, 제습기의 하류에 위치한 프로세스 공기 조절 기기에 대한 냉각 부하를 증가시킨다. 전체적으로, 결과는 제습기의 제습 용량을 줄이고 프로세스 공기 조절 시스템에 의해 요구되는 냉각의 양을 증가시키는 것이다. 수 개의 방법이 이들 이슈들, 제습기의 제습 용량을 증가시키고 프로세스 공기 조절 시스템의 냉각 요구량을 줄이는 것을 해소하기 위해 현재 사용되고 있다.
또한 건조제 제습기 내 퍼지 섹터라 흔히 칭해지는 적어도 하나의 추가 섹터를 이용하는 것이 관련 기술 분야에서 알려져 있다. 미국 특허 제5,667,560 호 및 제2,993,563호, 미국 공개 공보 제2009-044555호, 일본 공개 공보 제006-00032호, 영국 특허 제890,790호 및 미국 특허 제5,242,473호 및 제5,659,974호 모두는 건조제 제습기 내 하나 이상의 퍼지 섹터의 이용을 기술하고 있다.
도 4는 흔히 퍼지 섹터라 불리는 적어도 하나의 추가 섹터 (및 현재 널리 사용되고 있는) 건조제 제습기의 기본 구성을 보여준다. 이러한 구성에서 제3의 기류(흔히 퍼지 공기(18)로 불리운다)가 재활성화 섹터(3) 및 프로세스 섹터(2) 사이에서 순차적으로 휠(1)을 통과한다. 퍼지 기류의 방향은 통상적으로 프로세스 기류(12)와 동류 방향이고 재활성화 기류(20)와 역류 방향이다. 퍼지 공기(18)의 공급원은 프로세스 반환 공기(16)의 일부가 될 수도 있고, 또는 가압/보충 공기(6)용 사전 냉각 코일(13)을 통과하는 공기와 같이, 다른 공급원으로부터의 공기의 일부가 될 수도 있다. 퍼지 공기(18)는 재활성화 섹터(3)를 떠나는 뜨거운 매질을 프로세스 섹터(2)로 진입하기 전에 냉각하고 따라서 프로세스 공기로 열을 덜 반환하고, 하류의 프로세스 공기 냉각 기기에 대한 냉각 부하를 줄인다. 프로세스 섹터(2)로 진입하는 더 차가운 매질은 또한 그 제습 성능을 향상시킨다. 퍼지 공기(18)는 휠(1)을 관통하는 동안 가열되고 재활성화 유입 공기의 적어도 일부로 통상 이용되며, 재활성화(10)에 입력되도록 요구되는 열을 줄인다. 또한, 퍼지 공기(18)는 다소 제습될 수 있으며, 재활성화 진입 공기(20)의 습도를 줄이고 제습기의 성능을 더 향상시킬 수 있다. 제습기 성능을 향상시키기 위한 수 개의 다양한 구성의 하나 이상의 퍼지 섹터의 사용은 관련 기술 분야에서 잘 알려져 있다.
도 5는 제습기 성능 및 건조제 제습기의 에너지 효율을 향상시키기 위해 현재 사용되는 다른 장치를 보여준다. 이러한 장치는 폐쇄형 루프 퍼지를 포함한다. 이 장치에서, 섹터는 순차적으로 프로세스(2) / 퍼지(17a) / 재활성화(3) / 퍼지(17b)로 구성된다. 퍼지 공기(24, 23)는 독립형 팬(25)을 이용하여 두 개의 퍼지 섹터 사이의 폐쇄형 루프에서 순환된다. 퍼지 공기(24)는 재활성화 섹터(3)를 떠나는 매질을 프로세스 섹터(2)로 진이비하기 전에 사전 냉각하고 회수된 열을 프로세스 섹터(2)를 떠나는 매질을 재활성화 섹터(3)에 진입하기 전에 사전 가열하도록 사용한다. 하나보다 많은 수의 퍼지 루프는 프로세스(2) 및 재활성화 기류(8) 사이의 높은 공기 압력 차를 조절하기 위해 또는 건조제 유닛 또는 매트릭스의 일부 부분에 성에가 형성되는 것을 방지하기 위해서와 같이, 일부 환경 하에서 사용될 수 있다. 일반적으로 단지 하나의 퍼지 루프는 복수의 퍼지 루프의 증가된 크기, 비용 및 복잡성으로 인해 사용된다. 이 장치는 기본적으로 도 4에 도시된 장치와 같은 동일한 목적을 달성하지만, 퍼지 공기용 다른 공기 공급원을 필요로 하지 않는다. 일본 공개 특허 공보 제59-130521호, 영국 특허 제0890,790호, 국제 공개 공보 제2009/090492 A2호, 미국 특허 제5,659,974호, 제2,993,563호 및 제7,101,414 B2호가 이러한 장치의 통상적인 예이다. 도 5에 도시되지는 않았지만, 퍼지 루프는 하우징의 섹터들 사이에서 바람직한 정압 균형을 생성하기 위해 배치되는 퍼지 재순환 팬(25) 및 제습기 하우징의 특수 플리넘으로 배기될 수 있고, 따라서 플리넘들 또는 섹터들 사이에서 발생할 수 있는 여하한 공기 누설이 극히 적어지거나 또는 제습기의 전체 성능에 영향을 주지 못하도록 한다. 퍼지 루프의 기류는 용도의 특성에 따라 어느 방향으로도 될 수 있다. 미국 특허 제4701,189호는 프로세스 및/또는 재활성화 기류와 연통하는 퍼지 루프를 구비한 수 개의 장치를 보여준다.
도 4 및 도 5 (및 인용된 특허)에 기술된 성능 개선에도 불구하고, 제습기는 충분하게 낮은 습도로 공기를 전달하는 것이 가능하지 않을 수도 있다.
도 6은 본 목적에서 흔히 사용되는 또 다른 장치를 보여주며, 이는 일부 용도에 대해 요구되는 극히 낮은 습도 및/또는 높은 보충/가압 공기 부분을 안내하기 위해 직렬로 두 개의 제습기를 사용한다. 이들 장치에서, 가압/보충 공기(31)를 사전 처리하고 하류의 프로세스 부하 제습기에 대한 습도 부하를 줄이기 위해 별개의 제습기 유닛이 사용된다. 다수의 용도에 대해 이러한 장치를 사용하는 때, 하나의 제습기는 통상적으로 다수의 방 또는 프로세스 공기 제습기를 위한 가압/보충 및 재활성화 공기(26)를 사전 제습한다. 일본 공개 공보 제61-071821호 및 미국 특허 제5, 167,679호, 제7,207123 B2호 및 제7,217,313 B2호는 직렬의 두 개의 제습기를 이용하는 시스템의 모든 예시이다. 이 개념은 잘 알려져 있고 직렬의 두 개의 휠(1)을 이용하는 다른 구성이 흔히 사용된다.
종래의 기술과 관련된 중요한 단점은 제공되는 시스템의 복잡성, 및 수반되는 증가된 에너지 비용이다. 이들 단점은 기능적으로 효율적일 뿐만 아니라 비용 효과적인 시스템에 대한 요구를 가리킨다.
본 발명의 목적은 상술한 종래기술의 상태보다 더 나은 에너지 효율을 달성하면서 건조제 유닛이 건조 공기를 방 또는 프로세스 휠로 전달하도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 앞서 기술한 바와 같은 현재의 기술에 비교하여 단일 휠을 구비한 건조제 유닛이 100% 외기 부분까지 프로세스로 더 건조된 공기를 전달하도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 건조제 유닛이 단일 건조제 휠을 이용하여 -70F 이슬점 이하와 같이 낮은 습도로 공기 또는 가스를 요구하는 프로세스로 100% 외기 또는 가스를 전달하도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 단순하고 구축하기에 저렴하고 제어하기 용이한 하우징 디자인 및 유닛을 이용하여 상술한 성능 목표를 달성하도록 하기 위한 것이다.
도 7은 본 발명의 개략도이며, 이는 명세서 전반을 통해 "건조 퍼지"로 칭해질 수 있고, 재순환되는 프로세스 공기(16) 및 보충/가압 공기(36)의 혼합물을 제습하도록 구성된다.
도 7a는 재활성화 섹터(3) 및 프로세스 섹터(2) 사이에 순차적으로 퍼지 섹터(17)가 추가된 점을 제외하고는 도 7에 묘사된 바와 같은 본 발명의 개략도이다. 퍼지 섹터(37)를 떠나는 공기는 유닛의 에너지 효율 및 성능의 적어도 일부에 대해 사용될 수 있다.
도 8은 보충/가압을 위해 100% 외기(34)를 요구하는, 즉 공간 또는 프로세스로부터 공기가 재순환되지 않는 프로세스에 대한 공기를 제습하도록 구성된 본 발명의 개략도이다.
도 8a는 재활성화 섹터(3) 및 프로세스 섹터(2) 사이에 순차적으로 퍼지 섹터(17)가 추가된 점을 제외하고는 도 8에 묘사된 바와 같은 본 발명의 개략도이다. 이는 유닛의 에너지 효율 및 제습 성능을 더 향상시킬 것이다.
도 9는 공기 또는 다른 가스(16)를 제습하도록 구성된 본 발명의 개략도이고, 이때 프로세스 공기(7)는 외부/주변 공기(34)로부터 고립되고, 이는 가열되고(10) 재활성화 섹터(3)를 통과하기 전에 OSA 섹터(33)에서 사전 제습된다. 프로세스 공기는 프로세스 공기로부터 재순환되는 다른 가스 또는 공기, 다른 공급원으로부터의 공기 또는 가스, 또는 이들 두 개의 혼합물이 될 수 있다. 프로세스 공기 또는 가스는 어떠한 방향에서도 프로세스 섹터를 통과할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
본 발명의 상술한 개략도는 프로세스 공기를 재활성화 공기 및 외부/주변 공기 섹터와 완전히 독립적으로 처리하도록 구성되고, 재활성화를 위한 주변 공기를 사용하여 (저산소 프로세스 공기와 같은) 불활성 가스를 제습하기 위한 기회를 제공한다.
도 9a는 유닛의 에너지 효율 및 제습 성능을 향상하기 위하여 재활성화 섹터(3) 및 프로세스 섹터(2) 사이에 순차적으로 퍼지 섹터(17)가 추가된 점을 제외하고는 도 9에 묘사된 바와 같은 본 발명의 개략도이다. 퍼지 공기(37)는 재순환되어(8) 재활성화 유입 공기(20)의 일부분을 형성하고, 재활성화에 요구되는 열 입력(10)을 줄인다.
도 10은 재활성화 섹터에 뒤이어 순차적으로 두 개의 프로세스 섹터, 제습 성능의 향상을 위해 두 개의 프로세스 공기 섹터를 순차적으로 통과하는 프로세스 공기를 제외하고는, 도 9와 유사한 구성의 본 발명의 개략도이다. 프로세스 공기 또는 가스가 재활성하 섹터 이후에 어떠한 순서로도 그리고 재활성화 및 외부기류에 상대적으로 어떠한 방향으로도 통과할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
도 10a는 유닛의 에너지 효율 및 제습 성능을 향상하기 위하여 재활성화 섹터(3) 및 프로세스 섹터(2) 사이에 순차적으로 퍼지 섹터(17)가 추가된 점을 제외하고는 도 10에 묘사된 바와 같은 본 발명의 개략도이다. 퍼지 공기(37)는 재순환되어(8) 재활성화 유입 공기(20)의 일부분을 형성하고, 재활성화에 요구되는 열 입력(10)을 줄인다.
도 11a는 각각 재활성화 기류(20 및 42)에 대해 사용되는 상이한 열원(10 및 41)을 허용하는 두 개의 재활성화 섹터(3 및 40)를 구비하도록 구성되고 또한 외부 공기 섹터(33)에서 제습된 보충/가압 공기 및 공간 또는 프로세스로부터 재순환된 공기 또는 가스의 혼합물을 제습하도록 구성된 본 발명의 개략도이다.
도 11b는 공간 또는 프로세스(7)로 100% 외기 또는 가스를 전달하도록 구성된 점을 제외하고는 도 11a와 유사한, 본 발명의 개략도이다.
도 11b는 단일 프로세스 섹터(2)에서 독립된 공기 또는 가스 흐름(16)을 제습하도록 구성된 점을 제외하고는 도 11a와 유사한, 본 발명의 개략도이다. 프로세스 공기 또는 가스 흐름의 공급원은 주변 공기, 공간 또는 프로세스로부터 재순환된 공기 또는 가스, 또는 이들의 혼합물이 될 수도 있다.
도 11d는 휠을 통과하는 두 개의 통로를 이용하여 프로세스 공기 또는 가스를 제습하기 위해 두 개의 프로세스 섹터(2 및 44)를 구비하도록 구성된 점을 제외하고는, 도 11a와 유사한 본 발명의 개략도이다. 프로세스 공기 또는 가스는 주변 공기, 프로세스로부터 재순환된 공기 또는 가스, 또는 이들의 혼합물이 될 수도 있다.
도 11a 내지 도 11d의 두 개의 재활성화 기류(20 및 42)는 동일한 공급원으로부터 필요는 없고, 예컨대 재활성화 섹터(1)용 공기 또는 가스는 주변으로부터 취해질 수 있고 재활성화 섹터(2)용 공기 또는 가스는 사전 조절 섹터(33)로부터 취해질 수 있다.
도 12는 제2 유형의 특성, 즉 낮은 상대 습도에서 우수하지만 한정된 습기 흡수 용량과 중가나 범위 및 높은 상대 습도에서 우수한 습기 흡수 용량을 갖는 건조제에 대한 등온선의 스케치도이다.
도 13은 흡착파가 휠(1)이 섹터를 회전하는 시간에 걸쳐 본 발명의 OSA (가압/보충 공기) 섹터(33)를 통하여 이동하는지를 보여주는 그래프이다.
도 14는 흡착파가 휠(1)이 섹터를 회전하는 시간에 걸쳐 본 발명의 프로세스 공기 섹터(2)를 통하여 이동하는지를 보여주는 그래프이다.
도 15는 흡착파가 휠(1)이 섹터를 회전하는 시간에 걸쳐 본 발명의 재활성화 섹터(3)를 통하여 이동하는지를 보여주는 그래프이다.
도 16은 프로세스 전달된 공기 이슬점 및 재활성화 공기 열 요구량 사이의 일반적 관계를 보여주는 그래프이고, 또한 도 16은 본 발명을 이용하여 재활성화 공기 열 요구량에 대한 보충 공기 부분의 증가의 일반적 효과를 보여준다.
도 17a 및 도 17b는 -40F 이슬점(0.555입자 물/파운드 공기)에서 유지되는 제조 공간을 요구하는 리튬 배터리 제조와 같이, 건조한 공기를 요구하는 용도에 대한 통상의 성능을 보여주는 본 발명의 개략도이다. 통상 전달되는 공기 조건은 -70F 이슬점(0.073 입자 물/파운드 공기) 이하이다. 도 17a는 제조 영역에서의 85%의 재순환되는 공기와 15%의 가압/보충 공기를 처리하도록 구성된 유닛의 성능을 보여주며, 이는 이들 용도에서 통상적인 것이다. 도 17b는 극한 경우에 대한 성능을 보여주며, 여기서 제습기는 -70F 이슬점의 100% 외부 공기를 전달하여야 한다. 관련 기술의 현재 상태에서, 본 발명은 -70F 이슬점 이하의 100% 외부 공기를 전달할 수 있는 유일한 실제적인 장치이다.
도 17c 및 도 17d는 수지 호퍼로 전달되는 매우 건조한 공기(약 -70F 이슬점)를 요구하는 건조제 제습기의 다른 통상의 용도, 가소성 수지 건조에 대한 일반적인 성능을 보여주는 본 발명의 개략도이다. 본 발명의 두 개의 상이한 구성이 도시된다. 이들 용도에서, 프로세스 공기는 실제로 100% 재순환 공기에 밀접하다. 도 17c는 도 9에 도시된 바와 같은 구성, 즉, 단일 프로세스 공기 섹터를 구비한 본 발명의 유닛의 성능을 보여준다. 도 17d는 도 10에 도시된 바와 같은 구성, 즉, 두 개의 프로세스 공기 섹터를 구비한 본 발명의 성능을 보여준다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 양 구성은 훌룡한 성능을 제공한다; 도 17d에 도시된 구성은 더욱 에너지 효율적이지만 도 17c에 도시된 구성은 더 작고 구축하기에 덜 비싸다.
도 7은 저습도 공간 또는 프로세스로부터 반환( 또는 재순환) 공기(16)와 가압/보충용 외부 공기(36)의 혼합물을 제습하도록 구성된 본 발명의 개략도이다. 건조제 휠 내의 화살표는 휠(1)이 섹터를 통해 회전하는, 즉, 휠이 재활성화 섹터(3), 프로세스 섹터(2) 및 외부 공기(33)(또는 사전 조절) 섹터를 통해 순차적으로 회전하고, 그 후에 다시 재활성화 섹터(3)로 돌아오는 순서를 가리킨다.
도 7a는 퍼지 섹터(17)가 재활성화 섹터(3) 및 프로세스 섹터(2) 사이에서 순차적으로 추가되는 점을 제외하고는 도 7과 유사하다. 퍼지 섹터는 건조제 매체가 프로세스 섹터로 들어가기 전에 재활성화 섹터를 떠나는 건조제 매체를 사전 냉각하고, 유닛의 제습 성능을 향상시키고 재활성화 섹터로부터 프로세스 섹터로 재활성화 열 전달을 감소시킨다. 퍼지 배출 공기(37)는 재활성화 공급 공기(20)의 적어도 일부로부터 재순환되고, 재활성화 열 요구(10)를 줄이며 제습기의 전체적인 에너지 효율을 더 향상시킨다.
도 8은 100% 외부 공기(34)를 처리하고 또한 공기를 -70F 이슬점 이하에서 프로세스로 전달하도록 구성되는 본 발명의 다른 개략 도면이다. 적절한 균형 댐퍼를 이용하여, 이 구성이 전체 제습기에 대한 단일 팬(39)으로 작동하도록 할 수 있다는 점에 유의한다.
본 발명은 종래 기술에서 발견할 수 없었던 세 개의 고유한 구성 특성을 갖는다. 이들 특성은 다음과 같다:
1. 제습기는 제습하고자 하는 공기를 처리하기 위한 두 개의 섹터를 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 제습기 섹터(2)는 재활성화 섹터(3) 바로 뒤에 순차적으로 배치되고, 따라서 그로 진입하는 건조제가 매우 낮은 평형 상대 습도를 갖고 이어서 매우 건조한 공기(7)를 생산할 수 있다. 이 섹터로 진입하는 공기의 실질적인 백분율은 통상적으로 룸 또는 프로세스로부터의 재순환 공기(16)이며, 이는 리튬 배터리 제조에서와 같이, 프로세스를 위한 0.5 입자/파운드 공기 이하의, 매우 건조한 공기이다.
2. 제2 제습기 섹터(33)는 순차적으로 제1 제습기 섹터(2)의 바로 뒤에 배치된다. 통상적으로 보충/가압 공기(34)를 처리하며, 이는 주변 설비로부터 또는 외부로부터의 더욱 습한 공기이다. 이러한 공기는 일반적으로 냉각된 냉각 코일(35)을 통과하여 그 온도를 낮추며, 제습기로 진입하기 전에 응축에 의해 가능한 한 많은 습기를 제거한다.
그 결과 이 공기는 통상적으로 제2 제습기 섹터(33)로 진입할 때 높은 상대 습도이다. 이러한 방식으로, 제습기는 매우 건조한 공기(7)를 프로세스로 전달하는 제1 섹터(2)와 더 높은 상대 습도에서 제습기 부하의 대부분을 취하는 제2 섹터(33)의 "단일 기기 내 두 개의 유닛"이 되며, 따라서 제습기와 재활성화 프로세스의 양자의 열 효율을 실질적으로 향상시킨다.
3. 재활성화 섹터(3)로의 공기 전체 또는 적어도 일부의 공기 공급은 OSA 섹터(33)를 빠져나가는 제습된 공기(36)로부터 취해지고 가열된(10) 이후에 재활성화 섹터(3)로 진입하는 공기는 매우 낮은 상대 습도이고 결과적으로 재활성화 섹터(3)를 떠나는 건조제 매트릭스는 거의 무수(수분이 없는 상태)이다. 도 7 및 도 8에 개략적으로 도시된 바와 같이, 휠(1)을 통해 프로세스 및 재활성화 기류(7 및 9)를 통과하는 것은 하우징을 매우 단순하게 그리고 더욱 비용이 들지 않도록 구축할 수 있게 한다. 프로세스 (7) 및 재활성화 공기(9)의 역류에 대해서, 하우징은 추가의 덕트 및 추가의 팬을 포함할 필요가 있다. 실제로, 도 8 및 도 8A에 개략적으로 도시된 시스템은 100% 외부 공기(34)를 처리하는 유닛이 전체 유닛용 단일 팬(39)을 이용하여 구축될 수 있다는 점을 보여준다.
재활성화 섹터(3)에서, 건조제는 필수적으로 무수 상태로 건조된다.
도 9는 프로세스 공기 또는 가스 흐름(16)이 완전히 다른 기류에 대해 독립적이고, 외부 공기 섹터(33)가 재활성화 섹터(3)로 공급되는 공기(20)를 제습하기 위해서만 사용되는 것인 본 발명의 다른 구성을 보여준다. 이러한 장치를 이용하면, 건조제는 재활성화 섹터(3)에서 거의 무수 상태로 건조되며 따라서 프로세스 섹터(2)는 더 건조한 공기를 생성할 수 있다. 프로세스 공기는 프로세스 공기로부터 재순환되는 다른 가스 또는 공기, 다른 공급원으로부터의 공기 또는 가스, 또는 이들 두 개의 혼합물이 될 수 있다. 프로세스 공기 또는 가스는 어떠한 방향에서도 프로세스 섹터를 통과할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
본 발명의 상술한 개략도는 프로세스 공기를 재활성화 공기 및 외부/주변 공기 섹터와 완전히 독립적으로 처리하도록 구성되고, 재활성화를 위한 주변 공기를 사용하여 (저산소 프로세스 공기와 같은) 불활성 가스를 제습하기 위한 기회를 제공한다.
도 9a는 퍼지 섹터(17)가 재활성화 섹터(3) 및 프로세스 섹터(2) 사이에서 순차적으로 추가되어 반응 섹터(3)를 떠나는 고온의 매체를 냉각하고, 유닛의 제습 성능을 향상시키는 점을 제외하고는, 도 9에 도시된 바와 같은 구성과 동일하다. 퍼지 섹터(37)로부터의 공기는 고온 매체에 의해 가열되고 통상적으로 재활성화 유입 공기(8)로 재순환되며, 재활성화 유입 공기에 대해 요구되는 공기 가열(10)을 줄인다.
도 10은 도 9와 유사한 장치이며, 이는 프로세스 공기 또는 가스 흐름(16)이 다른 기류에 대해 완전히 독립되고, 이 유닛에는 두 개의 프로세스 섹터(44 및 2)가 존재하고 프로세스 공기가 휠을 2번 통과하여 유닛이 더 건조한 공기를 생성하도록 한다.
도 10a는 퍼지 섹터(17)가 재활성화 섹터(3) 및 프로세스 섹터(2) 사이에서 순차적으로 추가되어 재활성화 섹터(3)를 떠나는 고온의 매체를 냉각하고, 유닛의 제습 성능을 향상시키는 점을 제외하고는, 도 10과 동일한 구성이다. 퍼지 섹터(37)로부터의 공기는 고온 매체에 의해 가열되고 통상적으로 재활성화 유입 공기(8)로 재순환되며, 재활성화 유입 공기에 대해 요구되는 공기 가열(10)을 줄인다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 다른 구성을 보여준다. 이들 구성에서 제습기는 하나보다 많은 수의 재활성화 섹터를 포함한다. 각 섹터에는 다른 공급원으로부터의 공기가 제공된다. 예를 들어, 두 개의 재활성화 섹터(3 및 40)를 구비한 유닛에서, 제1 활성화 섹터(3)로 진입하는 매트릭스는 바로 직전에 높은 습도의 외부 공기 섹터(33)를 떠나왔기 때문에 습기로 거의 포화되어 있고 거의 완전한 흡착 성능으로 부하가 걸릴 것이다. 이는 대부분의 흡착 재활성화가 대기 공기(20), 그리고 직접 연소된 천연 가스와 같은 저렴한 열원(10)을 이용하여 달성된다는 점을 의미한다. 습기의 대부분이 대기 공기(20) 및 저비용의 열원을 이용한 매트릭스로부터 유도될 때, 매체는 외부/대기 공기 섹터(33)로부터의 소량의 공기(42)와, 재활성화 공기(42)를 가열하지만 습도를 추가하지 않는 전기 열원 또는 유사한 열원(41)을 이용하여 제2 재활성화 섹터(40)에서 최종 건조에 처해질 수 있고, 따라서 제2 재활성화 섹터(40)를 떠나는 건조제가 기본적으로 무수 상태가 될 것이다.
이제 본 발명의 자동 사이클 및 흡착 성능에 관한 초점을 맞추며, 다음의 정보가 제공된다.
도 12는 본 발명에 이상적인 적합한 건조제에 관한 등온선이며, 즉, 제2 유형의 등온선을 가지며, 10% 이하의 상대 습도에서 그 총 용량의 약 5 내지 20%의 습기 흡착 성능을 가진다. 그러나 그 잔여 흡착 성능은 높은 상대 습도를 향해 편향되는 100% 상대 습도까지 분포되고, 따라서 흡착의 총 평균 열은 가장 높은 열 효율에 대해 최소화된다.
다음의 도면은 연속되는 동작 중에 제습기 매트릭스를 통한 시간의 함수로써 흡착 및 탈착 프로세스가 어떻게 발생하는 가에 관해 개념적으로 보여준다. 지시된 시간 수는 특정 용도에 대한 실제의 시간을 보여주는 것으로 의도한 것은 아니며, 흡착/탈착 파가 동작 중에 매트릭스를 어떻게 통과하는 지를 보여주도록 의도된다. 실제 시간, 로터 섹터의 크기, 로터 속도 및 각 섹터를 통과하는 공기 유량은 용도에 따라 좌우된다. 최적의 로터 속도는 리튬 배터리 어셈블리 룸과 같이 저습 용도용으로 매우 낮고, 100% 외부 공기를 취급하는 유닛용으로 2 내지 3 rev/hr에서 90%의 프로세스용 반환 공기 및 10%의 보충/가압 공기를 취급하는 유닛용 0.5 rev/hr 미만으로 변화한다.
도 13은 어떻게 흡착파가 휠의 제2 흡착 섹터에서 매트릭스의 깊이(통상적으로 400 내지 500 mm)를 통과하는 지를 보여준다. 휠의 섹터 크기 및 회전 속도는 이 섹터로부터 배출되는 공기의 거의 모두가 크게 제습되도록 선택되고, 흡착 파가 휠의 배출 공기 측에 대해 "돌파"하기 시작한다. 이 섹터로 진입하는 공기는 통상적으로 주변 설비 또는 외부로부터의 공기이고 통상 이 공기는 사전 냉각되어 완전히 또는 거의 포화되고 흡착 프로세스가 열 효율적이다. 400 내지 500 ft/min 범위의 공기면 속도가 통상적이다.
도 14는 어떻게 흡착 파가 휠의 제1 흡착 섹터(프로세스 공기 섹터) 내 매트릭스를 통과하는 지를 보여준다. 이 섹터로 진입하는 공기는 일반적으로 룸 또는 프로세스로부터의 반환 공기 및 이미 제2 흡착 섹터에서 제습된 가압/보충 공기의 혼합물이다. 이 공기의 상대 습도는 룸 또는 프로세스 내에 유지되는 습도와 프로세스 반환 공기 대 가압-보충 공기의 비율의 함수이다. 프로세스 반환 공기가 없는 경우(100% 외부 공기), 이 섹터로 진입하는 공기의 상대 습도는 10% 보다 적고 이는 프로세스 반환 공기 및 그 습도의 백분율에 좌우되어 매우 낮다. 리튬 배터리 어셈블리와 같은 용도에서 이 섹터로 진입하는 공기의 상대 습도는 통상적으로 약 1% RH이다. 가능한 최저의 이슬점에 대해서, 섹터 크기 및 공기면 속도는 흡착 파가 매트릭스 배출 공기 면을 가장 짧게 돌파하도록 선택된다. 이 섹터에서의 통상적인 면 속도는 400 내지 500 ft/min 범위 내이다.
도 15는 탈착 파가 어떻게 휠의 재활성화 섹터를 통과하는 가를 보여준다. 2개의 프로세스 공기 섹터를 갖는 것에 더하여, 관련 기술에 비교하여 본 발명의 두 개의 다른 고유한 특성이 존재한다.
1. 제1 프로세스 섹터 및 재활성화 섹터의 기류는 동류, 즉 동일 방향이다. 이는 관련 기술 분야에 속한 자에게 전혀 이해될 수 없는 것이며, 왜냐하면 건조 건조제 제습기의 최고의 성능은 프로세스 및 재활성화 섹터 내 기류가 서로에 대해 역방향일 때 통상 달성되기 때문이다. 이는 본 발명에 의해 이루어질 수 있지만, 유닛 하우징이 추가의 내부 덕트를 필요로 하고 제조하기에 더욱 어렵고 비용이 비싸게 된다는 점이 도 7 및 도 8을 참조할 때 쉽게 알 수 있다. 그러나, 휠(1)이 프로세스 섹터, 보충/가압 섹터 그리고 재활성화 섹터를 순차적으로 통과한다. 대부분의 제습기 부하는 OSA/보충/가압 섹터 내에서 흡착되며 따라서 매트릭스는 높은 수분 부하와 함께 이 섹터를 떠나고 이 섹터는 재활성화 기류와 역방향 흐름이다. 이는 현저하게 제습기 프로세스의 열 효율을 향상시키며 왜냐하면 대부분의 흡착된 습기가 높은 상대습도(RH)의 보충/가압 기류로부터 취해지고 그리고 재활성화 섹터 내 대부분의 건조제 건조는 흡착 프로세스와 관련된 보다 높은 평형 상대습도(RH)에서 발생하기 때문이다. 앞서 논의된 바와 같이, 열의 흡착은 평형 상대 습도가 저하함에 따라 기하급수적으로 위로 증가한다. 재활성화 공기의 적어도 일 부분은 가압-보충 공기 섹터에 의해 사전 처리되고, 그 습도 비율을 크게 줄이며, 따라서 재활성 섹터의 적어도 최종 부분에는 매우 건조한 공기가 제공된다. 이는 재활성화 섹터가 건조제를 건조하여 근본적으로 무수 상태가 되도록 한다. 매트릭스의 무수 속성은 프로세스 공기를 적은 제습 부하를 이용하여 극히 낮은 이슬점으로 건조시키도록 하며, 왜냐하면 그 보충 공기는 보충/가압 공기 섹터에서 이미 건조되어 있기 때문이다. 이 섹터는 대량의 제습기 부하를 운반하게 되며 왜냐하면 이 섹터로 진입하는 공기가 기후에 좌우되어 대부분의 시간에 거의 포화가 되기 때문이다.
2. 매트릭스가 그 전체 깊이를 통해 실질적인 무수 상태로 건조됨을 보증하기 위해서 더 낮은 공기 면 속도가 재활성화 섹터에 요구됨을 발견하였다. 일반적으로, 150 내지 400 ft/min, 더욱 바람직하게는 150 내지 250 ft/min의 공기 면 속도가 최고의 열 효율을 제공한다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 마지막 재활성화 섹터를 떠나는 매트릭스의 온도는 전체 휠 깊이를 통해 마지막 재활성화 섹터로 진입하는 재활성화 공기 온도에 근접하게 될 것이다. 앞서 기술한 바와 같이, 본 발명의 최적의 성능은 낮은 회전 속도에서 달성되며, 통상적으로 공간 또는 프로세스용으로 100% 외부 공기를 취급하는 유닛에 대해 2 내지 4 rev/hr 에서 70F 및 -40F 이슬점의 90% 반환 공기와 약 50F의 건구 온도 또는 포화도로 사전 냉각되는 10% 외부 공기(34)를 취급하는 유닛에 대해 0.5 rev/hr의 범위가 된다. 휠의 낮은 회전속도 때문에 재활성화로부터 프로세스로의 재활성화 열의 이월은 상대적으로 낮지만, 재활성화 및 프로세스 공기 섹터 사이에 차례로 매우 소형의 퍼지 섹터를 사용함에 의해 현저하게 감소될 수 있다. 이는 도 7a, 도 8a, 도 9a 및 도 10a에 개략적으로 도시된다. 이는 크기 면에서 매우 적은 양이 될 수 있고 소량의 공기를 사용할 수 있지만, 요구되는 냉각의 순감소량은 의미있을 수 있다.
도 16은 도 10에 도시된 바와 유사한 건조제 등온선을 갖는 매트릭스를 이용한 건조 퍼지 구성에서 제습기의 통상적 성능을 보여준다. 세로 눈금은 프로세스 배출 공기의 이슬점 습도를 보여주며 수평 눈금은 재활성화에 요구되는 열의 w(열) 당 CFM의 프로세스 공기 배출 부피의 유닛에서 재활성화 열 요구량을 보여준다. 라인은 8%, 10%, 및 12% 보충/가압 공기 부분의 성능을 보여준다. 유닛의 작업 파라미터는 다이아그램의 하부 좌측 모서리에 도시되어 있다. 예를 들어, 10%의 보충/가압 공기 부분을 이용하여, 제습기는 Kw(열) 재활성화 에너지 요구량 당 약 300 CFM의 프로세스 공기를 전달할 수 있고, 90%의 프로세스 인렛 공기는 -40F 이슬점 습도에서 프로세스로부터 반환공기가 된다. 재활성화 열 입력은 더 단순하고 덜 비싼 기기 설계를 이용하여, 현재 활용 가능한 제습기에 의해 요구되는 것 이하이다.
도 17a 및 도 17b는 2개의 다른 상황에서 매우 건조한 룸 또는 (리튬 배터리 제조와 같은) 프로세스에 대한 건조 퍼지 구성의 제습기의 통상의 성능을 도시하며 - 상부 다이아그램은 15% 가압/보충 공기를 요구하는 용도에 관한 것이며, 하부 다이아그램은 100% 외부 공기를 요구하는 용도에 관한 것이다. 양쪽의 경우에, 유닛은 -70F 이슬점 이하의 프로세스로 10,000 CFM의 공기를 배달하는 것이 요구된다. 이러한 조건은 0% 내지 100%의 임의의 보충 공기 부분에서 매우 건조한 프로세스 공기를 배달하도록 하는 건조 퍼지 유닛의 능력을 보여주도록 선택되어 있다. 상부 다이아그램에 대해서 반환 공기 조건은 통상의 리튬 배터리 제조 룸이다. 상부 실시예(15% 보충 공기)에서, 유닛은 제습기에 의해 공기로부터 제거된 수분의 약 1,790 BTU/lb의 재활성화 특정 열 에너지 입력을 갖는다. 하부 실시예(100% 보충 공기)에서, 유닛은 제습기에 의해 공기로부터 제거된 수분의 약 2,950 BTU/lb의 재활성화 특정 열 에너지 입력을 갖는다. 공간 또는 프로세스에 대해 극히 건조한 공기를 요구하는 용도에 있어서, 종래 기술에 현재 알려져 있는 임의의 다른 구성보다 더 낫거나 동일한 열 효율을 이 성능이 제공함을 알 수 있다.
도 17c 및 도 17d는 매우 건조한 배달 공기 조건을 요구하지만 더 높은 인렛 또는 반환 공기 습도를 갖는 다른 범용 유형의 용도에 대해서 건조 퍼지 구성에서 제습기의 성능을 도시한다. 좋은 예시는 플라스틱 수지 펠릿 건조이며, 이는 약 -70F 이슬점에서 건조 호퍼로 배달되는 공기를 요구한다. 이러한 용도는 일반적으로 100% 재순환된 공기이고 건조 호퍼로부터 반환 공기 습도는 통상적으로 약 8 내지 10 grain/lb (습기/공기)이다. 이들 상황에서, 건조 퍼지 구성은 100% 프로세스 공기 재순환을 수용하기 위해 반드시 일부 수정되어야 한다. 도 17c는 단일 프로세스 섹터를 이용하고 외부 공기 섹터를 이용한 건조 퍼지 구성을 보여주어 재순환 섹터에 대한 공기 모두를 제공하고, 따라서 약 285 F의 온도에서 재활성화 인렛 공기에 대해 매우 낮은 상대 습도를 생성한다. 다른 접근이 도 17에 도시되어 있으며, 여기서 프로세스 공가는 직렬로 2개 섹터를 통과한다. 재활성화 열요구를 비교함으로서 알 수 있듯이, 도 17d에 도시된 구성은 열 효율적이지만, 큰 유닛을 요구한다.
도시된 성능은 현재 개발중인 상태의 개념에서 도시됨에 유의해야 한다. 이 성능은 추가의 개발을 통해 더욱 현저하게 증가한다는 점이 기대되며, 건조제 등온선의 검사 및 공기 유량, 섹터 크기 등의 검사는 현재 진행중이다. 이 출원에서의 논의는 극히 건조한 공기를 요구하는 용도에 초점을 맞추고 있지만, 더 높은 습도 용도에서 우수한 성능을 제공하는 개념의 다른 용도가 될 수도 있다는 점에 또한 유의해야 한다.

Claims (72)

  1. 고형 건조제 유형의 제습기 장치로서, 건조제 휠(1) 및 휠 드라이브, 내부 배플을 구비한 하우징 및 휠 면에 근접하는 공기 시일을 포함하여 섹터를 생성하고, 인접한 섹터들 사이에서 공기의 누설을 방지하며, 공기가 휠을 통과하는 세 개의 경로를 생성하고; 섹터는 순차적으로, 건조제를 낮은 평형 상대 습도(low equilibrium relative humidity)로 건조하는 재활성화 섹터(3), 프로세스로부터의 반환 공기와 외부 공기 섹터로부터 받아들여지는 보충 공기를 건조하는 프로세스 섹터(2), 및 다른 기류(34)를 제습하는 외부 공기 섹터(33)이며, 프로세스 섹터(2)용 보충 공기(36) 및 재활성화 섹터(3)용의 모든 공기를 제공하는 것인 제습기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 건조제 휠(1)은 프로세스 기류 및 재활성화 기류가 동일한 방향에서 건조제 휠을 통과하고 외부 기류 및 재활성화 기류가 반대 방향에서 건조제 휠을 통과하도록 위치하는 것인 제습기 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 프로세스 기류 및 외부 기류 양자는 재활성화 기류의 방향과 반대 방향에서 휠을 통과하는 것인 제습기 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 응축에 의하여 공기로부터 습기의 일부를 제거하기 위하여 외부 공기 섹터(33)로 진입하는 공기를 사전 냉각하고, 그 공기를 포화상태에 가까운 상대 습도에서 외부 공기 섹터(33)로 전달하는 수단(35)이 마련되는 제습기 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 프로세스 공기 섹터로 진입하는 공기를 사전 냉각하기 위한 수단(14)이 마련되고, 따라서 이 공기의 상대 습도를 증가시켜 제습 성능을 향상시키고 프로세스 섹터(2)로부터 전달되는 공기의 온도를 낮추는 제습기 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 추가의 "퍼지" 섹터(17)가 재활성화 섹터(3) 및 프로세스 섹터(2) 사이에 순차적으로 배치되고, 그에 따라 섹터의 총 개수를 네 개로 증가시키고, 이 섹터로의 공급 공기는 외부 공기 섹터(33)의 배출 또는 프로세스 섹터(2)로의 유입에 의해 취해지고, 프로세스 섹터(2)로 진입하기 전에 재활성화 섹터(3)를 떠나는 매체를 사전 냉각하여, 제습기가 더 건조한 프로세스 공기를 생성하고 재활성화 공기로부터 프로세스 공기로 넘기는 열을 줄이도록 허용하는 것인 제습기 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 퍼지 섹터(17)를 떠나는 공기가 재활성화 유입 공기의 적어도 일부에 대해 이용되는 것인 제습기 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 추가의 재활성화 섹터(40)가 제1 재활성화 섹터(3)의 앞쪽에 순차적으로 배치되고, 다른 공기 공급원 및 다른 열원이 두 개의 섹터에 대해 사용되도록 허용하며, 제1 재활성화 섹터(3)에 대한 공급 공기는 가열되기 전에 사전 냉각되어 습기 함량을 줄일 수 있는 주변 공기이고, 추가의 재활성화 섹터(40)에 대한 공급 공기는 프로세스 유입 공기 또는 외부 공기 섹터(33)로부터의 배출 공기이며, 가열 수단(41)은 공기에 대해 습기를 추가하지 않는 것인 제습기 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 다른 기류(34)는 주변 공기인 제습기 장치.
  10. 고형 건조제 유형의 제습기 장치로서, 건조제 휠(1) 및 휠 드라이브, 내부 배플을 구비한 하우징 및 휠 면에 근접하는 공기 시일을 포함하여 섹터를 생성하고 인접한 섹터들 사이에서 공기의 누설을 방지하며 휠을 통과하는 공기의 세 개의 경로를 생성하고; 섹터는 순차적으로, 건조제를 낮은 평형 상대 습도로 건조하는 재활성화 섹터(3), 외부 공기 섹터(33)로부터 그의 모든 유입공기를 받아들이는 프로세스 섹터(2) 및, 다른 기류(34)를 제습하는 외부 공기 섹터(33)이며, 프로세스 섹터(2)용 사전 제습된 공기 및 재활성화 섹터(3)용으로 요구되는 모든 공급 공기(36)를 제공하는 것인 제습기 장치.
  11. 고형 건조제 유형의 제습기 장치로서, 건조제 휠(1) 및 휠 드라이브, 내부 배플을 구비한 하우징 및 휠 면에 근접하는 공기 시일을 구비하여 섹터를 생성하고, 인접한 섹터들 사이에서 공기의 누설을 방지하며, 휠(1)을 통과하는 공기의 네 개의 경로를 생성하고; 섹터는 순차적으로, 건조제를 낮은 평형 상대 습도로 건조하는 두 개의 재활성화 섹터(3, 40), 반대 방향에서 두 개의 프로세스 섹터를 순차로 통과할 수 있고 공간 또는 프로세스로부터 재순환될 수 있는 독립된 공기 및/또는 가스 흐름, 주변 공기, 또는 이들의 혼합물을 건조하는 제2 및 제1 프로세스 섹터(2,44) 및, 다른 기류(34)를 제습하는 외부 공기 섹터(33)이며, 재활성화 섹터(3, 40)용 모든 공기를 제공하는 것이고, 두 개의 재활성화 섹터(3, 40)가 프로세스 섹터(2)의 앞쪽에 순차적으로 배치되고, 다른 공기 공급원 및 다른 열원이 두 개의 섹터에 대해 사용되도록 허용하며, 제1 재활성화 섹터(3)에 대한 공급 공기(20)는 가열되기 전에 사전 냉각되어 습기 함량을 줄일 수 있는 주변 공기이고, 제2 재활성화 섹터(40)에 대한 공급 공기(42)는 외부 공기 섹터(33) 및/또는 퍼지 섹터(17)로부터의 배출 공기이며, 가열 수단(41)은 공기에 대해 습기를 추가하지 않는 것인 제습기 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 제1 및/또는 제2 프로세스 섹터(44,2)로 진입하는 공기를 사전 냉각하기 위한 수단(45,14)이 마련되고, 따라서 이 공기의 상대 습도를 증가시켜 제습 성능을 향상시키고 제2 프로세스 섹터(2)로부터 전달되는 공기의 온도를 낮추는 제습기 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 건조제 휠(1)은 제2 프로세스 기류(7) 및 재활성화 기류(9)가 동일한 방향에서 건조제 휠(1)을 통과하고 외부 기류(36) 및 재활성화 기류(9)가 반대 방향에서 건조제 휠을 통과하도록 위치하는 것인 제습기 장치.
  14. 제 11 항에 있어서, 제2 프로세스 기류(7) 및 재활성화 기류(8)는 반대 방향에서 휠을 통과하고, 외부 기류(36) 및 재활성화 기류(9)는 반대 방향에서 휠을 통과하는 것인 제습기 장치.
  15. 공기의 제습을 위한 방법으로서, 상기 방법은 제습기 장치 내에 세 개의 공기 통로를 형성하는 것과, 재활성화 섹터(3)에서 상기 장치 내에 제공된 건조제 휠을 낮은 평형 상대 습도로 건조하는 것과, 프로세스 섹터(2)로부터의 반환 공기 및 외부 공기 섹터(33)로부터의 보충 공기를 건조하는 것과, 외부 공기 섹터(33) 내의 다른 기류(34)를 건조하여 프로세스 섹터(2)에 대한 보충 공기 및 재활성화 섹터(3)에 대한 모든 공기를 제공하는 것인 공기 제습 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 프로세스 기류(7) 및 재활성화 기류(9)가 동일한 방향에서 건조제 휠(1)을 통과하고 외부 기류(34) 및 재활성화 기류(9)가 반대 방향에서 건조제 휠(1)을 통과하는 것인 제습 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 프로세스 기류(7) 및 외부 기류(34)의 양자는 재활성화 기류(9)와 반대 방향에서 휠을 통과하는 것인 제습 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 응축에 의하여 공기로부터 습기의 일부를 제거하기 위하여 외부 공기 섹터(33)로 진입하는 공기(34)를 사전 냉각하고, 그 공기를 포화상태에 가까운 상대 습도에서 외부 공기 섹터(33)로 전달하는 제습 방법.
  19. 제 15 항에 있어서, 프로세스 섹터(2)로 진입하는 공기(12)를 사전 냉각하여 이 공기의 상대 습도를 증가시켜서, 제습 성능을 향상시키고 프로세스 섹터(2)로부터 전달되는 공기(7)의 온도를 낮추는 제습 방법.
  20. 제 15 항에 있어서, 추가의 "퍼지" 섹터(17)가 재활성화 섹터 및 프로세스 섹터(3,2) 사이에 순차적으로 배치되고, 그에 따라 섹터의 총 개수를 네 개로 증가시키고, 이 섹터로의 공급 공기가 외부 공기 섹터(33)의 배출 또는 프로세스 섹터(2)의 유입에 의해 취해지고, 프로세스 섹터(2)로 진입하기 전에 재활성화 섹터를 떠나는 매체를 사전 냉각하여, 제습기가 더 건조한 프로세스 공기를 생성하고 재활성화 공기로부터 프로세스 공기로 넘기는 열을 줄이도록 하는 것인 제습 방법.
  21. 제 15 항에 있어서, 추가의 재활성화 섹터(40)가 제1 재활성화 섹터(3)의 앞쪽에 순차적으로 배치되고, 다른 공기 공급원 및 다른 열원이 두 개의 섹터에 대해 사용되도록 허용하며, 제1 재활성화 섹터(3)에 대한 공급 공기(20)는 가열되기 전에 사전 냉각되어 습기 함량을 줄일 수 있는 주변 공기이고, 추가의 재활성화 섹터(40)에 대한 공급 공기(42)는 프로세스 유입 공기 또는 외부 공기 섹터(33)로부터의 배출 공기이며, 가열은 공기에 대해 습기를 추가하지 않는 것인 제습 방법.
  22. 제 15 항에 있어서, 상기 다른 기류(34)는 주변 공기인 것인 제습 방법.
  23. 제 15 항에 있어서, 제습 부하는 외부 공기 섹터(33) 내에 흡착되어 매트릭스로 하여금 높은 습기 부하(high water loading)를 가지고 이 섹터를 떠나도록 하는 것인 제습 방법.
  24. 건조제 휠(1) 및 휠 드라이브, 내부 배플을 구비한 하우징 및 휠 면에 근접하는 공기 시일을 구비하여 플레넘 또는 섹터를 생성하고 인접한 섹터들 사이에서 공기의 누설을 방지하는 고형 건조제 유형의 제습기 장치내에서 공기를 제습하는 방법으로서: 이 방법은 휠을 통과하는 공기의 세 개의 경로를 생성하는 것과; 재활성화 섹터(3)에서 건조제를 낮은 평형 습도로 건조하는 것과, 프로세스 섹터(2)는 외부 공기 섹터(33)로부터 모든 그의 유입공기를 받아들이며, 외부 공기 섹터(33) 내의 다른 기류(34)를 건조하여 프로세스 섹터(2)용 사전 제습된 공기 및 재활성화 섹터(3)용으로 요구되는 모든 공급 공기를 제공하는 것을 포함하는 제습 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 추가의 재활성화 섹터(40)가 제1 재활성화 섹터(3)의 앞쪽에 순차적으로 배치되고, 다른 공기 공급원 및 다른 열원이 두 개의 섹터에 대해 사용되도록 허용하며, 제1 재활성화 섹터(3)에 대한 공급 공기는 사전 냉각되어 습기 함량을 줄일 수 있는 주변 공기이고, 추가의 재활성화 섹터(40)에 대한 공급 공기는 외부 공기 섹터(33)로부터의 배출 공기이고, 공기 가열은 공기에 대해 습기를 추가하지 않는 것인 제습 방법.
  26. 건조제 휠(1) 및 휠 드라이브, 내부 배플을 포함하는 하우징 및 휠 면에 근접하는 공기 시일을 구비하여 섹터를 생성하고 인접한 섹터들 사이에서 공기의 누설을 방지하며, 휠(1)을 통과하는 공기의 4 개의 경로를 생성하고; 섹터는 순차적으로, 건조제를 낮은 평형 상대 습도로 건조하는 두 개의 재활성화 섹터(3, 40), 반대 방향에서 두 개의 프로세스 섹터를 순차로 통과할 수 있고 공간 또는 프로세스로부터 재순환될 수 있는 독립된 공기 및/또는 가스 흐름, 주변 공기, 또는 이들의 혼합물을 건조하는 제2 및 제1 프로세스 섹터(2,44) 및, 다른 기류(34)를 제습하는 외부 공기 섹터(33)이며, 재활성화 섹터(3, 40)용의 모든 공기를 제공하는 것이고, 두 개의 재활성화 섹터(3, 40)가 프로세스 섹터(2)의 앞쪽에 순차적으로 배치되고,평형 습도로 건조하는 것과, 프로세스 섹터(2)에서 독립 공기 및/또는 가스 처리를 건조하는 것과, 독립된 공기 및/또는 가스 흐름은 공간 또는 프로세스에서 재순환되는 공기 및/또는 가스, 주변 공기, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되고, 외부 공기 섹터(33)에서 다른 기류(34)를 제습하는 것을 포함하고, 재활성화 섹터(3, 40)용의 모든 공기를 제공하는 것인 고형 건조제 유형의 제습기 장치내의 공기를 제습하는 방법으로서, 상기 방법은, 휠(1)을 통과하는 공기의 네 개의 경로를 생성하는 것과; 재활성화 섹터에서 건조제를 낮은 평형 습도로 건조하는 것과, 순차적으로 상기 제2 및 제1 프로세스 섹터에서 독립 공기 및/또는 가스 흐름을 반대 방향으로 통과시켜 상기 독립 공기 및/또는 가스 흐름을 건조하고, 그 독립된 공기 및/또는 가스 흐름은 공간 또는 프로세스로부터 재순환되는 공기 및/또는 가스, 주변 공기, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되고, 외부 공기 섹터(33)에서 다른 기류(34)를 제습하는 것을 포함하고, 재활성화 섹터(3, 40)용으로 요구되는 모든 공급 공기를 제공하며, 두 개의 재활성화 섹터(3, 40)가 제2 프로세스 공기 섹터(2)의 앞쪽에 순차적으로 배치되고, 다른 공기 공급원 및 다른 열원이 두 개의 섹터에 대해 사용되도록 허용하며, 제1 재활성화 섹터(3)에 대한 공급 공기는 가열되기 전에 사전 냉각되어 습기 함량을 줄일 수 있는 주변 공기이고, 제2 재활성화 섹터(40)에 대한 공급 공기는 외부 공기 사전 조절 섹터로부터의 배출 공기이며, 공기 가열 수단은 공기에 대해 습기를 추가하지 않는 것인 제습 방법.
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