KR20100035765A - 제습로터 건조재생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데시칸트 제습로터 제습기에서 제습과정을 통한 흡습으로 축축해진 제습로터를 건조탈습시키는 제습로터 건조 재생장치에 관한 것으로서, 재생공기 순환용 팬, 열전소자, 응축기, 재생공기 순환덕트로 구성되어 별도의 히터없이 열전소자의 고온면의 발열을 이용하여 재생공기를 승온시키고, 제습로터를 통과하며 다습해진 재생 순환공기는 상기의 열전소자의 저온면을 지나면서 응축이 발생하도록 하여 열역학적 가열성능을 높이고 제습로터 제습기에서 큰 부피를 차지하는 응축기를 소형화 내지는 완전 제거할 수 있는 열전소자를 이용한 제습로터 건조 재생장치에 관한 것이다.

열전소자, 제습로터, 제습기, 팬, 응축기

Description

제습로터 건조재생장치 {Regenerating Device for Desiccant Wheel Dehumidifier}

본 발명은 데시칸트 제습로터방식 제습기에서 제습과정을 통한 흡습으로 축축해진 제습로터를 건조탈습시키는 건조 재생장치에 관한 것으로, 재생공기 순환용 팬, 열전소자, 응축기, 재생공기 순환덕트로 구성되어 재생공기 승온을 위한 별도의 히터없이 열전소자의 고온면의 발열을 이용하여 재생공기를 승온시키고, 제습로터를 통과하며 다습해진 재생 순환공기는 다시 상기 열전소자의 저온면을 지나면서 응축이 발생하도록 하는 것을 특징으로 한다.

제습로터 방식의 제습기는 실리카겔 또는 제올라이트와 같은 제습제가 도포된 데시칸트(desiccant) 제습로터를 서서히 회전시키면서 이 때 제습로터를 통과하는 공기 중의 습기를 제거한다. 제습로터에 도포되어 있는 제습제(desiccant)는 수증기에 대해 높은 친화성을 갖고 있는 물질로서 대략 건조무게 대비 20%이상의 수증기를 흡수할 수 있다. 제습로터는 이러한 제습제의 표면적을 넓혀 공기와의 접촉면적을 늘리고 수증기전달 저항을 감소시키며, 동시에 유동에 의한 압력손실을 최소화하기 위하여 벌집(honeycomb)모양의 구조로 제작된다. 데시칸트 제습기의 구동 원리는 데시칸트 제습로터에 의해 실내 공기로부터 습기를 빨아들여 흡착(adsorption)하는 제습과정(dehumidification)과 건조히터를 이용하여 제습과정을 통해 축축해진 데시칸트 제습로터를 건조, 재생시켜 연속적으로 실내의 습기를 제거하는 재생과정(regeneration)으로 구성된다.

제습과정에서는 공기의 잠열이 현열로 바뀌는 단열과정으로 도 1과 같이 습공기선도 상에서 등엔탈피선을 따라 변화하며, 제습과정을 통해 제습로터를 통과하는 공기의 온도는 증가하고 습도는 감소한다. 제습과정을 거쳐 축축해진 제습로터는 재생과정을 통해 건조되어야 지속적인 제습력을 발휘할 수 있다. 재생과정 중에 재생 순환공기는 먼저 건조히터에 의해 온도가 상승한 후, 제습로터를 통과하면서 흡습에 의해 습도가 상승한다. 이는 제습의 역방향으로 도 2와 같이 등엔탈피선을 따라 이동한다. 제습로터를 통과한 후 고온다습해진 순환공기는 응축기를 지나면서 외기와 열교환을 통해 응축된 후 물로 배출된다. 응축이 완료되어 건조해진 재생 순환공기는 다시 팬을 통해 건조히터로 순환 유입된다. 이러한 재생과정을 완성하기 위하여 지금까지 제습로터, 히터, 팬, 응축기, 순환덕트로 재생장치가 구성되었다.

기존의 제습로터 방식 제습기의 제습로터 재생장치는 히터와 제습로터를 통과하며 다습해진 순환공기를 외부공기와 열교환을 통해 응축시키기 위하여 큰 부피의 응축기를 사용하고 있어 제습기의 소형화에 걸림돌이 되었다. 또한 응축기의 응 축 용량이 부족할 경우, 제습과정을 통해 축축해진 제습로터의 건조 재생성능이 낮아지게 되며, 결국 축축해진 제습로터의 낮은 제습성능으로 제습기의 역할을 제대로 수행할 수 없게 되었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명자는 기존 건조히터 대신에 DC전기의 공급에 의해 한쪽면은 발열하고 반대쪽면은 흡열을 하는 펠티에 열전소자를 사용하게 되었다. DC전기가 공급된 열전소자에 의해 열전소자의 한쪽면은 발열이 이루어지며, 이러한 발열량을 이용하여 기존의 히터대신에 재생공기를 승온시키게 된다. 재생공기를 승온시키면 상대습도가 감소하여 제습로터를 통과하면서 제습로터를 쉽게 탈습시킬 수 있게 된다. 탈습에 의해 다습해진 재생 순환공기는 응축을 위해 다시 열전소자의 저온 흡열면을 통과하며 열교환을 하게 되고 응축이 발생하여 수증기성분이 물로 배출되게 된다. 열전소자를 통과하며 응축이 일어난 재생공기는 저온저습 상태가 되며, 바로 재생공기 순환용 팬으로 유입되어 순환된다. 이때 다습환경에서 제습기가 사용되어 응축이 불충분할 경우에는 소형의 응축기를 열전소자 응축부와 연결하여 설치함으로써 높은 제습성능을 유지할 수 있다.

열전소자를 제습로터방식 제습기의 재생 순환공기의 승온 및 응축에 활용함으로써, 재생장치에서 응축기의 부피를 대폭 감소시키거나 완전 제거할 수 있게되며, 이를 통한 제습기의 소형화 및 경량화가 가능하다. 또한 승온과 응축이 발생하는 온도차가 작은 영역에서 열전소자를 사용함으로써 열역학적 성능계수를 최대로 높일 수 있게 되어 기존의 히터사용에 비해 전기효율이 높아진다.

지금까지 사용되고 있는 기존방식의 제습로터방식 제습기의 제습로터 재생장치의 구성을 도 3에 도시하였다. 제습과정을 통해 서서히 회전하면서 축축해진 제습로터(1)를 재생하기 위하여 재생 순환공기는 히터(2)를 통과하면서 가열된 후 제습로터 재생부(5)로 유입되며, 제습로터 재생부(5)를 통과하면서 제습로터를 탈습시켜 재생 순환공기는 다습한 공기가 된다. 다습한 공기는 수분제거를 위해 응축기(4)로 유입되며, 외부공기와의 열교환을 통해 다습한 공기의 수증기가 응축되어 물로 배출된다. 배출된 물은 물받이(6)에 저장된다. 응축기(4)를 통과하여 다시 저습해진 재생순환공기는 팬(3)으로 유입되며 재순환된다.

본 발명에 따른 제습로터 재생장치의 구성을 도 4에 도시하였다. 제습과정을 통해 서서히 회전하면서 축축해진 제습로터(11)를 재생하기 위하여 가열승온된 공기가 필요하므로 DC전기공급에 의해 한쪽 면은 발열하고, 다른쪽 면은 흡열하는 열전소자(17)를 이용하여, 열전소자의 발열면에 부착된 열교환 핀(12)을 통과하면서 재생순환공기가 승온된다. 승온된 공기는 제습로터(11)의 재생부(15)를 통과하면서 제습로터를 건조탈습시키고 다습해지며, 다습해진 공기는 응축기(14)로 유입된다. 응축기(14)는 상기 열전소자(17)의 흡열면에 부착된 금속판 또는 열교환핀으로 구성되며 차가운 표면에서의 결로에 의해 다습한 공기의 응축이 발생한다. 응축기(14)에서 응축된 물은 외부로 배출되어 물받이(16)에 저장된다.

도 5는 본 발명에 의한 제습로터 재생장치의 상면도이다. 제습로터(21)의 재 생을 위해 열전소자(27)의 발열면에 부착된 열교환핀(22)을 공기가 통과하면서 승온된다. 승온된 공기는 제습로터의 재생부를 통과하면서 제습로터(21)를 건조탈습시키고 다습해진다. 다습해진 공기는 상기 열전소자(27)의 차가운면에 부착된 금속판 또는 열교환 핀으로 구성된 응축기(24)를 통과하면서 결로현상에 의해 응축수가 생성된다. 응축수는 중력에 의해 외부로 흘러서 배출된다. 응축기(24)를 통과한 후 저습해진 공기는 팬(23)을 통과하여 다시 가열 열교환핀(22)으로 유입되어 순환한다.

도 6은 본 발명에 의한 제습로터 재생장치의 정면도이다. 제습로터(21)를 통과하여 다습해진 공기를 응축시키기 위한 열전소자 응축기(34)의 용량이 고온다습한 외부적 환경으로 인하여 부족할 경우를 대비하여 소형의 보조 응축기(32)를 장착한 제습로터 재생장치를 도시하고 있다. 제습로터 재생부(35)를 통과하며 다습해진 공기는 먼저 열전소자 응축기(34)의 일부를 지나면서 응축이 발생하고, 칸막이(36)에 의해 공기는 열전소자 응축기(34)와 연결된 보조응축기(32)를 지나면서 외기와의 열교환을 통해 부가적인 응축이 발생하고 다시 열전소자 응축기(34)를 통과하면서 재 응축이 발생한 후 재생공기 순환용 팬(33)으로 유입된다. 열전소자 응축기(34)와 보조응축기(32)를 지나면서 응축된 응축수는 외부로 배출되어 물받이(38)에 저장된다.

본 발명에 의한 제습로터 재생장치에 있어서, 열전소자 응축기(34)와 보조응축기(32)의 배치순서는 다양하게 구성될 수 있다. 열전소자 응축기(34)의 일부를 지난 후 보조응축기(32)를 통과한 후 다시 열전소자 응축기(34)의 일부를 지나는 방식이외에도 열전소자 응축기(34)을 완전히 통과한 후 보조응축기(32)를 통과하는 방식과 보조응축기(32)를 먼저 통과한 후 열전소자 응축기(34)를 통과하는 방식이 적용되어 사용될 수 있다.

도 1은 제습로터 제습기에서 제습로터의 제습과정을 습공기선도 상에 도시한 것이다.

도 2는 제습로터 제습기에서 제습로터의 재생과정을 습공기선도 상에 도시한 것이다.

도 3은 기존의 제습로터방식 제습기의 제습로터 재생장치의 구성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 제습로터방식 제습기의 제습로터 재생장치의 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 제습로터방식 제습기의 제습로터 재생장치의 상면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 제습로터방식 제습기의 제습로터 재생장치의 정면도이다.

Claims (7)

1. 제습로터방식 제습기에 있어서, 열전소자의 발열면에 부착된 열교환핀을 통과하며 공기는 승온되고, 제습과정을 거친 제습로터를 통과한 후 다습해진 공기를 다시 상기 열전소자의 흡열면에 부착된 열교환핀을 통과시켜서 응축을 발생시키고 응축수를 외부로 배출하도록 하는 것을 특징으로 하는, 제습로터 건조 재생장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 열전소자 제습로터 건조 재생장치의 열전소자 흡열부에 부착된 응축기 이외에 외기와 열교환이 이루어지는 별도의 응축기가 없는 제습로터 건조 재생장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 열전소자 제습로터 건조 재생장치의 열전소자 흡열부에 부착된 응축기와 함께 보조응축기가 연결되어 있는 제습로터 건조 재생장치.
4. 청구항 3에 있어서, 보조응축기가 열전소자가 부착된 응축기의 전단에 설치된 제습로터 재생장치.
5. 청구항 3에 있어서, 보조응축기가 열전소자가 부착된 응축기의 후단에 설치된 제습로터 재생장치.
6. 청구항 3에 있어서, 보조응축기가 열전소자가 부착된 응축기의 중앙부에 설치되어 다습한 공기가 열전소자가 부착된 응축기의 일부를 통과하며 1차 응축이 발생하고 보조응축기에서 2차 응축이 발생하고 다시 열전소자가 부착된 응축기의 일부에 3차 응축이 발생하도록 배치된 제습로터 재생장치.
7. 청구항 1에 따른 제습로터 건조 재생장치가 장착된 제습기.

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