KR20120113608A - 확장표면판을 갖는 열물질 교환기 및 이를 갖는 액체식 제습 장치 - Google Patents

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이대영
김서영
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한국과학기술연구원
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Abstract

본 발명은 확장표면판을 갖는 열물질 교환기를 제공한다. 상기 열물질 교환기는 내부에 열전달 매체가 유동되는 유로가 형성되는 다수의 열 교환 바디들; 및 상기 열 교환 바디들 사이에 배치되며, 횡 방향 및 종 방향을 따라 반복되는 경사를 이루는 확장표면판을 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 열물질 교환기를 갖는 액체식 제습 장치도 제공한다. 따라서, 본 발명은 제습액을 사용하여 공기 중의 수분을 효율적으로 흡수함과 아울러, 장치의 견고성을 향상시킬 수 있다.

Description

확장표면판을 갖는 열물질 교환기 및 이를 갖는 액체식 제습 장치{HEAT EXCHANGER HAVING A DEHUMIDIFYING LIQUID AND A DEHUMIDIFIER HAVING THE SAME}
본 발명은 액체식 제습 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제습액을 사용하여 공기 중의 수분을 효율적으로 흡수함과 아울러, 장치의 견고성을 향상시킬 수 있는 확장표면판을 갖는 열물질 교환기 및 이를 갖는 액체식 제습 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액체식 제습장치는 고농도의 액상 제습액을 공기에 분사하여 공기 중의 수분을 흡수하게 하여 건조 공기를 얻는 장치이다. 이러한 액체식 제습장치는 건조 대상인 공기 중으로 분사한 제습액을 순환시켜서 연속적인 작동을 할 수 있도록 구성되는데, 공기 중의 수분을 흡수한 제습액은 수분으로 인해 묽어지게 되므로 다음 사이클에서의 흡습성이 저하되게 된다. 이를 방지하기 위해서, 수분을 흡수하여 희석된 제습액을 고온의 재생 공기중으로 재차 분사하여 고온 분위기에서 제습액에 포함된 수분이 증발되도록 하여 농축하는데 이러한 과정을 재생이라고 하며, 재생기 내에서 이루어지게 된다.
한편, 상술한 제습 과정에 있어서 제습 효율을 높이기 위해서는 제습액 및 제습액이 분사되는 공기의 온도가 낮은 것이 유리하다. 아울러, 제습액과 공기와의 접촉 면적을 늘리는 것도 제습 효율 향상에 도움이 된다. 재생 과정에 있어서는, 제습액 및 제습액이 분사되는 공기의 온도가 높아야 하고, 접촉 면적도 증가되어야 한다. 이렇게 액체식 제습장치의 작동을 위해서는 공기와 제습액을 가열(재생 과정)하거나 냉각(제습 과정)할 필요가 있고, 이를 위해서는 열물질 교환기가 사용된다.
즉, 내부에 고온 또는 저온의 열 매체가 흐르는 열 교환기의 표면에 제습액을 분사하여 제습액이 열 교환기의 표면을 따라서 흐르게 함과 동시에 공기를 분사함으로서 제습액 및 공기가 열 교환기 내부를 흐르는 열매체와의 열 교환을 통해서 냉각되거나 가열될 수 있도록 한다. 이때, 단위 시간당 보다 많은 양의 제습액을 냉각 또는 가열하기 위해서는 많은 유량의 제습액을 공급하여야 하지만, 이 경우 제습액이 열 교환기의 표면에 두꺼운 액막을 형성하게 되어 열 및 물질 전달 계수를 저하시키게 된다. 아울러, 두꺼운 액막이 존재하는 경우에 액막 표면에 웨이브가 형성되거나 액막이 불안정 해지므로 공급되는 유동 공기 중으로 비산되는 문제가 생길 수 있다.
도 1에 이러한 열물질 교환기의 일 예가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 상기 열물질 교환기(10)는 복수개의 열 교환기 바디(12)가 나란하게 배치되어 있는 형태를 갖는다. 상기 바디(12) 각각의 내부 공간에는 열 교환을 위한 냉각수 또는 가열수가 흐르게 되는데, 상기 내부 공간은 격벽(14)에 의해 복수개의 채널로 구획된다. 상기 열 교환기 바디(12)의 표면을 따라서 제습액이 공급된다. 상기 제습액은 상기 바디(12)의 상부로 공급되어 중력에 의해 바디(12)의 표면을 따라서 아래로 이동하게 되며, 이들 바디(12) 사이의 공간으로 제습 대상인 공기 또는 재생 공기가 공급된다.
이러한 구성을 통해서, 제습액과 공기가 가열 또는 냉각될 수 있어 제습 효율 또는 재생 효율을 높일 수 있도록 구성된다. 이러한 구조에서, 열 전달 효율을 높이기 위해서는 제습액이 상기 바디(12)의 표면을 따라서 균일하게 공급될 수 있어야 하며, 액막의 두께는 가급적 작아야만 공기로의 열전달량을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 제습액이 공기 중으로 비산되는 것을 막을 수 있다.
따라서, 제습액과 공기가 실제로 열 교환이 되는 부분은 상기 열 교환기 바디(12)의 표면으로만 한정될 수밖에 없어 열물질 교환기의 크기가 커지는 문제가 있다. 아울러, 액막의 두께에 제한이 있으므로 단위 시간당 열 전달량이 작아지는 문제가 있다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명자는 도 2에 도시되는 바와 같은, 지그재그 형태의 확장표면판들(50)을 열 교환기 바디들(12)사이에 배치하여, 상부에서 공급되는 제습액이 두 개의 열교환기 사이에서 머무는 시간을 늘려서 접촉효율을 늘릴 수 있도록 한 바 있다.
그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 확장표면판(50)이 정확히 수평으로 설치되지 않으면, 기울기가 아주 작다 하더라도, 제습액이 기울기를 따라 낮은 쪽으로 모이게 되어 확장표면판(50) 표면에 제습액이 골고루 퍼지지 않게 되므로, 제습액과 공기 사이의 접촉면적이 감소하고 제습성능이 감소하게 된다.
또한 상기, 확장표면판(50)은 제습액이 쉽게 스며들 수 있도록 부직포로 이루어지는데, 제습액에 의해 부직포의 표면이 젖으면 제습액의 무게와 더불어 확장표면판의 강성이 저하되는 문제가 있었다. 이로 인해서, 도 2에 도시된 바와 같이 열교환기 바디 사이에서 평행하게 연장되는 확장표면판은 중심부위가 처지게 되고, 제습액이 확장표면판 전체가 아니라 처진 부분에 포집되어 제습액과 공기와의 열물질 교환율이 저하되는 문제가 있었다.
이를 해소하기 위해서는, 확장표면판(50)이 정확히 수평을 유지하도록 하거나, 별도의 보강구조를 추가, 또는 보다 강도가 높은 재질을 이용할 수 있지만, 전체 구조가 복잡해지거나 젖음성이 저하되어 비효율적이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상부에서 공급되는 제습액을 하방으로 안내하면서, 제습액이 확장표면판의 설치기울기에 관계없이 확장표면판의 표면에 균일하게 공급되도록 하면서도, 충분한 강성을 지니는 확장표면판을 갖는 열물질 교환기 및 이를 갖는 액체식 제습 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 내부에 열전달 매체가 유동되는 유로가 형성되는 다수의 열 교환 바디들; 및 상기 열 교환 바디의 대향하는 표면에 각각 접하도록 배치되어, 열교환 바디 사이에 공급되는 제습액이 그 표면을 따라 흐르도록 형성되는 확장표면판;을 포함하고, 상기 제습액이 공급되는 방향을 종방향이라 할 때, 상기 확장표면판은 종방향을 따라 지그재그 형태를 가지며, 횡방향을 따라서는 다수의 굴곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 확장표면판을 갖는 열물질 교환기가 제공된다.
본 발명의 상기 측면에서는 확장표면판의 횡방향 형상을 종래와 같이 직선 형태로 하는 것이 아니라 다수의 굴곡부를 형성함으로써 종방향 변형에 대한 강성을 향상시키고 있다. 여기서, 상기 굴곡부는 파형을 이루거나 지그재그 형태를 갖도록 하여 형성할 수 있다.
그리고, 상기 확장표면판은 부직포로 이루어질 수 있으며, 일 예로 상기 확장표면판은 PET 부직포로 이루어질 수 있다.
아울러, 제습액 퍼짐성을 높이기 위해서, 상기 열 교환 바디의 표면은 젖음성(wet property) 향상 표면 처리를 할 수 있다. 마찬가지로, 상기 확장표면판의 표면을 친수성 코팅할 수도 있다.
한편, 상기 확장표면판에는 상부로부터 공급된 제습액이 확장표면판의 하부로 흘러갈 수 있도록 하는 복수 개의 유통홀이 형성될 수 있는데, 이들 유통홀의 적어도 일부는 제습액이 중력에 의해 모이게 되는 상기 굴곡부의 저면에 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 측면들에 의하면, 확장표면판의 설치 기울기에 관계없이 확장표면판의 표면에 제습액이 균일하게 공급되도록 하며, 별도의 보강구조나 확장표면판의 재질을 변경하지 않고서도 확장표면판의 종방향 변형에 대한 강성을 향상시킬 수 있으므로, 제습액과 공기와의 열물질 교환효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래의 열물질 교환기를 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 열물질 교환기의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 종래의 열물질 교환기에서 확장표면판이 경사지게 설치된 경우를 도시한 정면도이다.
도 4은 본 발명에 따른 확장표면판의 일 실시예를 갖는 열물질 교환기가 채택되는 액체식 제습 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 열물질 교환기를 도시한 사시도이다.
도 6는 도 4에 도시된 확장표면판을 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 확장표면판을 도시한 단면도이다.
도 8은 도 6 확장표면판에 유통홀들이 형성된 것을 도시한 사시도이다.
도 9은 도 8의 확장표면판이 펼쳐진 것을 도시한 전개도이다.
도 10는 본 발명에 따른 확장표면판의 다른 실시예가 적용된 열물질 교환기를 도시한 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 확장표면판을 도시한 사시도이다.
도 12은 도 11에 도시된 확장표면판에 유통홀들이 형성된 것을 도시한 사시도이다.
도 13는 도 11의 확장표면판이 펼쳐진 것을 도시한 전개도이다.
도 14은 본 발명에 따르는 열 교환기 바디의 표면에 채널이 형성된 것을 도시한 단면도이다.
이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여, 본 발명의 확장표면판을 갖는 열물질 교환기를 설명하도록 한다.
도 5를 참조 하면, 본 발명의 열물질 교환기는 다수개의 열 교환 바디들(200)과, 상기 열 교환 바디들(200)의 사이에 배치되는 확장표면판(300)을 포함한다. 여기서, 상기 열물질 교환기는 도 4 및 하기에 기술되는 제 1열물질 교환기(124) 또는 제 2열물질 교환기(134) 일 수 있다.
상기 열 교환 바디들(200)은 서로 나란하게 배치되고 직립되는 상태를 유지하며, 이들 사이에는 일정 공간이 형성된다. 그리고, 상기 열 교환 바디들(200) 각각에는 상하를 관통하며, 열 교환 매체가 유동되는 유로들(210)이 형성된다.
그리고, 상기 확장표면판(300)은 다수개로 구성되어 상기 열 교환 바디들(200) 사이 공간에 각각 배치된다.
여기서, 상부로부터 공급되는 제습액 중 일부는 열 교환 바디들(200)의 표면을 따라 하방으로 흐르고, 나머지 제습액은 확장표면판(300)의 표면을 따라 하방으로 흐르면서, 공기와 접촉되어 이에 따라 열물질 교환 기능을 수행한다.
도 5 내지 도 13를 참조 하면, 상기와 같이 제습액과 공기와의 열물질전달 면적을 증가시킬 수 있는 확장표면판(300,400)의 구성을 설명하도록 한다.
본 발명에 따르는 확장표면판(300,400)은 열 교환 바디들(200)의 사이 공간에 배치된 상태로, 횡 방향(Z축)으로 파형을 이루고 종 방향(Y축)으로는 지그재그 형태를 갖도록 구성된다. 상기 확장표면판(300,400)은 PET 재질의 부직포로 이루어질 수 있다.
도 6를 참조 하면, 확장표면판(300)은 열 교환 바디들(200)의 상하 방향을 따르는 종 방향을 따라 지그 재그(zigzag) 형상, 즉 Z자(또는 갈짓자) 형상으로 접히는 형상을 이룬다. 여기서, 상기 확장표면판(300)은 열 교환 바디들(200) 측부에서 보면 상하를 따라 지그 재그 형상의 제 1경사면들(310)을 이룬다.
그리고, 상기 확장표면판(300)은 횡 방향을 따라 사인파 형상과 같은 파형의 곡률을 형성하여, 일정 간격으로 다수의 골과 마루를 이루를 이룰 수 있다.
따라서, 종 방향을 따라 형성되어 서로 지그 재그 형상으로 단부가 접히는 다수개의 제 1경사면들(310) 각각은 황 방향을 따라 일정 폭을 이루어 파형의 면으로 이루어질 수 있다.
이의 구성을 참조 하면, 열 교환 바디들(200) 측부에서 확장표면판(300)의 횡 방향을 따라 공기의 유동이 발생되는 상태에서, 제습액이 확장표면판(300) 상부에서 공급되면, 제습액은 최상단의 제 1경사면(310)의 파형의 면에 공급되면서, 다수의 골을 따라 흐를 수 있고, 다수의 골들에 흘러 모여지는 제습액은 모세관 현상에 의하여 각 골들과 연결되는 마루 측으로 퍼질 수 있다.
따라서, 상기에 언급된 확장표면판(300)의 일 예를 따르면, 제습액은 확장표면판(300)의 제 1경사면들(310)의 수평 기울기에 상관 없이 제 1경사면들(310)의 횡 방향을 따르는 파형의 면(또는, 확장 표면)에 균일하게 퍼질 수 있다.
그리고, 상기 확장표면판(300)은 종 방향으로 지그 재그 형상으로 접히고, 횡 방향으로 파형으로 곡률이 형성됨으로 인하여 제습제로 인한 처짐이 방지될 수 있을 정도의 강성을 갖게 된다. 이로 인해서, 확장 표면의 간격이 일정 하게 유지될 수 있다.
또한, 도 8 및 도 9을 참조 하면, 제 1경사면들(310) 각각의 파형의 면에는 유통홀들(320)이 형성되는데, 상기 유통홀들(320) 중 일부는 상기 열 교환 바디(200)의 표면에 접하도록 형성되고, 상기 유통홀들(320) 중 나머지 일부는 상기 열 교환 바디(200)의 표면에 노출되도록 형성된다. 또한, 상기 유통홀들(320) 중 다른 나머지 일부는 상기 제 1경사면(310) 영역 내에 형성될 수 있다. 상기 유통홀들(320)은 제습액을 하방으로 유통시키는 역할을 한다. 상기 유통홀(320)의 설명은 하기에 상세하게 기술하기로 한다.
두 번째, 도 10는 본 발명에 따르는 확장표면판(400)의 다른 예를 보여주고 있다.
도 10를 참조 하면, 확장표면판(400)은 열 교환 바디들(200)의 상하 방향을 따르는 종 방향을 따라 지그 재그 형상으로 접히는 형상을 이룬다. 여기서, 상기 확장표면판(400)은 열 교환 바디들(200) 측부에서 보면 상하를 따라 지그 재그 형상의 제 2경사면들(410)을 이룬다.
그리고, 확장표면판(400)은 상기 열 교환 바디들(200)의 좌우 방향을 따르는 횡 방향을 따라 지그 재그 형상으로 접히는 형상을 이룬다.
따라서, 상기 확장표면판(400)은 종 방향 및 횡 방향 모두 지그 재그 형상으로 단부가 접히는 형상을 이룰 수 있다.
여기서, 상기 종 방향을 따라 지그 재그 형상으로 접히는 제 2경사면들(410)은 횡 방향을 따라 지그 재그 형상으로 접히는 꺽임 면들(411)로 이루어질 수 있다.
이의 구성을 참조 하면, 열 교환 바디들(200) 측부에서 확장표면판(400)의 횡 방향을 따라 공기의 유동이 발생되는 상태에서, 제습액이 확장표면판(400) 상부에서 공급되면, 제습액은 최 상단의 제 2경사면(410)의 꺽임 면들(411)에 공급되면서, 꺽임 면들(411)을 타고 흐르면서 꺽임 면들(411)이 서로 각을 이루도록 형성된 골 부분들에 흘러 모아질 수 있다. 그리고, 상기 골 부분들에 모여진 제습액은 모세관 현상에 의하여 각 골 부분들과 연결되는 모서리부 측으로 퍼질 수 있다. 여기서 모서리 부는 꺽임 면들(411)이 서로 연결되어 뾰족한 형상을 이루는 부분을 지칭한다.
따라서, 상기에 언급된 확장표면판의 다른 예를 따르면, 제습액은 확장표면판(400)의 제 2경사면들(410)의 수평 기울기에 상관 없이 제 2경사면들(410)의 횡 방향을 따르는 꺽임 면들(411)(또는, 확장 표면)에 균일하게 퍼질 수 있다.
그리고, 상기 확장표면판(400)은는 종 방향 및 횡 방향으로 지그 재그 형상으로 접혀 형성되기 때문에, 강성이 향상되어 제습액이 공급되더라도 확장 표면의 간격이 일정 하게 유지될 수 있다.
또한, 제 2경사면들(410) 각각의 꺽임 면들(411)에는 유통홀들(320)이 형성되는데, 상기 유통홀들(320) 중 일부는 상기 열 교환 바디(200)의 표면에 접하도록 형성되고, 상기 유통홀들(320) 중 나머지 일부는 상기 열 교환 바디(200)의 표면에 노출되도록 형성된다. 또한, 상기 유통홀들(320) 중 다른 나머지 일부는 상기 제 2경사면(410) 영역 내에 형성될 수 있다. 상기 유통홀들은 제습액을 하방으로 유통시키는 역할을 한다.
다음은, 상기와 같은 확장표면판이 채택된 열물질 교환기를 갖는 액체식 제습 장치를 설명하도록 한다.
도 4을 참조 하면, 본 발명의 제습 장치는 외기를 흡입하여 시스템 내부로 공급하기 위한 제1 송풍팬(110)을 포함하고, 상기 제1 송풍팬(110)에 의해 흡입된 외기는 제1 열물질 교환모듈(120)로 송풍된다. 상기 제1 열물질 교환모듈(120)은 외기가 제습액과 접촉하도록 하여 외기에 포함된 수분을 제거하기 위한 것으로서, 상측에 제습액을 하향으로 공급하기 위한 상부 헤더(122)가 위치하며, 상기 상부 헤더(122)의 하부에 제1 열물질 교환기(124)가 배치된다. 이러한 제1 열물질 교환모듈(120)을 통과한 외기는 제습액으로 인해 습도가 낮아진 상태로 제습되어 대상 공간으로 이송된다.
상기 상부 헤더(122)에 의해 공급된 제습액은 상기 제1 열물질 교환기(124)의 표면을 타고 흐르면서 흡입된 외기와 접촉하고, 이 과정에서 외기에 포함된 수분을 흡수하게 된다. 이때, 상기 제1 열물질 교환기(124)의 내부로 공급되는 냉각수와의 열 교환으로 인해서 상기 제습액과 상기 외기는 냉각되게 되며, 이로 인해서 제습효율을 증가시킬 수 있게 된다. 여기서, 상기 냉각수는 외부의 수원이나 별도의 냉각 장치 등에 의해 냉각된 냉각수를 사용할 수 있다.
상기 제1 열물질 교환기(124)를 통과한 제습액은 제1 열물질 교환기(124)의 하부에 위치하는 하부 헤더(126)에 포집되게 된다. 이렇게 포집된 제습액은 제2 열물질 교환모듈(130)에 포함되는 상부 헤더(132)로 공급된다. 상기 제2 열물질 교환모듈(130)은 상기 제1 열물질 교환모듈(120)에서 수분을 포함하게 된 제습액을 농축시켜서 흡습성을 높이기 위한 것으로서, 제1 열물질 교환기(124)와 유사한 제2 열물질 교환기(134)를 포함한다.
한편, 상기 제2 열물질 교환기(134)측으로 고온의 열풍을 공급하기 위한 제2 송풍팬(140)이 제2 열물질 교환기(134)와 인접하여 배치되며, 공기를 가열하기 위한 히터(150)가 상기 제2 송풍팬(140)와 상기 제2 열물질 교환기(134)의 사이에 배치될 수 있다. 이렇게 공급되는 열풍은 상기 제2 열물질 교환모듈(130) 상에서 제습액과 접촉하여 제습액을 농축시키는 역할을 하게 된다. 여기서, 상기 제2 열물질 교환기(134)의 내부에는 제1 열물질 교환기(124)와는 달리 온수가 공급되어 수분의 증발을 더욱 촉진시키도록 하고 있다.
상기 제2 열물질 교환기(134)를 통과한 제습액은 제2 열물질 교환기(134)의 하부에 배치되는 하부 헤더(136)에 포집되고, 펌프(160)에 의해서 상기 상부 헤더(122)측으로 압송된다. 이때, 현열 교환기(170)를 추가적으로 설치하여 순환되는 제습액 사이에서 열 교환이 이루어질 수 있도록 하여 열 효율을 보다 높일 수 있도록 구성된다. 즉, 상기 현열 교환기(170)의 내부에서 제1 열물질 교환모듈(120)에서 제2 열물질 교환 모듈(130)로 이동하는 제습액과 그 역방향으로 이동하는 제습액 사이에서 열 교환이 이루어지도록 하여 제습액을 냉각하거나 가열하는데 소요되는 에너지를 감소시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 열물질 교환기(124)의 구조가 도시된다. 여기서, 상기 제2 열물질 교환기(134)는 제1 열물질 교환기(124)와 동일한 구성을 갖기 때문에, 이의 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1 열물질 교환기(124)는 서로 직립된 상태로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 다수개의 열 교환 바디들(200)을 포함한다. 상기 열 교환 바디(200)의 내부로는 외부로부터 공급되는 냉각수와 같은 열전달 매체가 열 교환 바디(200)의 길이 방향을 따라 형성된 유로(210)에서 흐르게 되고, 이에 따라 열 교환 바디들(200)의 표면을 타고 흐르는 제습액 또는 공기와 열 교환하면서 이들을 냉각시키게 된다. 여기서, 상기 열 교환 바디들(200)는 상기 제습액의 높은 부식성에 견딜 수 있는 내부식성을 갖는 재질로 형성되며, 도시된 예에서는 PP 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 각각의 열 교환 바디들(200)의 사이 공간에는 열물질전달 면적을 확장시키기 위한 확장표면판(300,400)이 배치된다. 도 6 및 도 10에 도시되는 바와 같이, 확장표면판(300,400)은 하나의 평판을 종 방향을 따라 지그재그 형태로 접은 형태를 가지며, PET 재질의 부직포로 이루어져 있다. 그리고, 횡 방향을 따라 하나는 파형의 면(311)을 이루도록 곡률을 형성하고, 다른 하나는 지그 재그 형태로 접어서 다수의 꺽임 면들(411)이 형성되도록 한다.
여기서, 상기 확장표면판(300,400)은 도 6 및 도 10에 도시되는 확장표면판(300,400) 중 어느 하나의 종류가 채택될 수도 있고, 서로 복합적으로 사용되도록 혼용될 수도 있다.
이의 구성을 참조 하면, 상술한 상부 헤더(122)로부터 하측으로 공급되는 제습액의 일부는 상기 열 교환 바디들(200)의 표면을 따라서 흐르고 나머지 일부는 상기 확장표면판(300,400)을 따라서 흘러내리게 된다. 여기서, 열 교환 바디들(200)의 측부에서 볼 때에 상기 확장표면판(300,400)의 양측면 즉 제 1경사면들(310)의 경계 라인(310a) 또는 제 2경사면들(410)의 경계 라인(410a)은 상기 열 교환 바디(200)와 접하도록 배치된다. 즉, 종 방향을 따라 지그 재그로 접힘으로 인하여 형성되는 제 1,2경사면들(310,410)의 경계 라인(310a,410a)은 열 교환 바디들(200)의 표면에 접하도록 되는 것이다. 그리고, 상기 제 1,2경사면들(310,410)은 상부로부터 하부를 따라 순차적으로 일정 각도로 하향 경사도록 형성된다.
이에 더하여, 도 6에 도시되는 바와 같이 확장표면판(300)은 제 1경사면들(310)이 횡 방향을 따라 파형의 면(311)으로 이루어지거나, 도 10에 도시되는 바와 같이 제 2경사면들(410)이 횡 방향을 따라 지그 재그로 접히면서 다수의 꺾임 면들(411)로 이루어진다.
따라서, 전자의 경우, 상방에서 공급된 제습액은 최상단의 제 1경사면(310) 상면에 낙하하게 된다. 이때, 제 1경사면(310)은 횡 방향을 따라 다수의 골과 마루를 이루는 파형의 면(311)으로 이루어지기 때문에, 제 1경사면(310)에 낙하되는 제습액은 골들 사이로 흘러 내린다. 이에 따라 도 7에 도시되는 바와 같이, 골들에는 제습액이 모여지게 되며, 골들에 모인 제습액은 양측부의 마루들 측으로 모세관 현상에 의하여 점진적으로 퍼지게 되므로, 파형의 면(311)을 이루는 제 1경사면(310)에는 제습액이 골고루 퍼질 수 있다. 상기
또한, 제 1경사면들(310)은 종 방향을 따라 지그 재그 형상으로 접히도록 형성되기 때문에, 최상단의 제 1경사면(310)에 낙하되는 제습액은 경사진 제 1경사면(310)을 타고 흐르면서 횡 방향을 따라 접히는 제 1경사면(310)의 경계 라인(310a) 측으로 유동하여 열 교환 바디들(200)의 표면을 타고 그 하부의 다른 제 1경사면(310)으로 흐를 수 있게 된다.
이에 따라, 제습액이 파형의 면(311)으로 이루어지는 제 1경사면들(310) 전체에 골고루 퍼지고, 제 1경사면(310)의 경사를 따라 열 교환 바디들(200) 표면을 타고 흐르는 제습액은 열 교환으로 인하여 냉각되는 상태를 이룰 수 있다.
또한, 제 1경사면(310) 및 열 교환 바디(200)를 각각 거친 제습액이 제 1경사면(310)의 측단부인 경계 라인(310a) 부근에서 혼합되면서 제습액의 전체 온도가 하강하게 된다.
그리고, 제 1경사면(310)에 잔류하는 제습액이 존재하는 경우, 이는 열 교환 바디(200)의 표면에 중첩되는 제 1유통홀들(321)을 통하여 제 1경사면(310) 하방의 다른 제 1경사면(310)으로 낙하될 수 있다. 이때, 상기 제 1유통홀들(321)을 통과하는 제습액은 열 교환 바디(200)의 표면을 타고 하방으로 흐를 수 있다.
또한, 나머지 제 1경사면(310)에 잔류되는 제습액은 제1 경사면(310)에서 열 교환 바디(200)에 접하는 제 2유통홀들(322) 및 접하지 않은 제 3유통홀들(323)을 통하여 하방으로 낙하될 수 있다.
이를 통해, 제습액이 열 교환 바디(200) 및 확장표면판(300)의 제 1경사면들(310)의 표면을 번갈아서 이동할 수 있도록 하여 혼합을 보다 원활하게 할 수 있다.
한편, 후자의 경우, 상방에서 공급된 제습액은 최상단의 제 2경사면(410) 상면에 낙하하게 된다. 이때, 제 2경사면(410)은 횡 방향을 따라 지그 재그 형상으로 접히는 다수의 꺽임 면들(411)로 이루어지기 때문에, 제 2경사면(410)에 낙하되는 제습액은 꺽임 면들(411) 사이에 형성되는 골부분으로 흘러 내린다. 이에 따라, 골 부분들에는 제습액이 모여지게 되며, 골 부분들에 모인 제습액은 꺽임 면들(411)이 접한 모서리 부분측으로 모세관 현상에 의하여 점진적으로 퍼지게 되므로, 횡 방향을 따라 다수의 꺽임 면들(411)로 이루어지는 제 2경사면(410)에는 제습액이 골고루 퍼질 수 있다.
또한, 제 2경사면들(410)은 종 방향을 따라 지그 재그 형상으로 접히도록 형성되기 때문에, 최상단의 제 2경사면(410)에 낙하되는 제습액은 경사진 제 2경사면(410)을 타고 흐르면서 횡 방향을 따라 접히는 제 2경사면(410)의 경계 라인(410a) 측으로 유동하여 열 교환 바디들(200)의 표면을 타고 그 하부의 다른 제 2경사면(410)으로 흐를 수 있게 된다.
이에 따라, 제습액이 꺽임 면들(411)로 이루어지는 제 2경사면들(410) 전체에 골고루 퍼지고, 제 2경사면(410)의 경사를 따라 열 교환 바디들(200) 표면을 타고 흐르는 제습액은 열 교환으로 인하여 냉각되는 상태를 이룰 수 있다.
또한, 제 2경사면(410) 및 열 교환 바디(200)를 각각 거친 제습액이 제 2경사면(410)의 측단부인 경계 라인(410a) 부근에서 혼합되면서 제습액의 전체 온도가 하강하게 된다.
그리고, 제 2경사면(410)에 잔류하는 제습액이 존재하는 경우, 이는 제 1'유통홀들(421)과 제 2'유통홀들(422) 및 제 3'유통홀들(423)을 통하여 하방으로 흘러내릴 수 있다. 여기서, 상기 제 1',2',3'유통홀(421,422,423)은 상기 제 1,2,3유통홀(321,322,323)과 동일한 작용을 이룰 수 있다.
또 한편, 열 교환 바디들(200)의 내부에 형성되는 다수의 유로(210)를 통하여 열전달 매체가 흐를 수 있도록 구성된다. 아울러, 상기 열 교환 바디(200)의 표면에는 길이를 달리하는 다수의 채널(510)이 형성되어 있다. 상기 채널(510)은 직사각형 단면을 가지며, 열 교환 바디(200)의 상하방향을 따라서 연장되지만, 그 길이는 다양하게 설정된다. 여기서, 상기 채널(510)의 단면 형태는 반드시 직사각형 형태에 한정되는 것은 아니며, 원형이나 그 밖에 다른 다각형의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
아울러, 다수의 채널(510)이 상기 열 교환 몸체(200)의 폭 방향으로 나란히 배치되어 있다. 즉, 상기 다수의 채널(510)은 확장표면판(300,400, 도 6 및 도 10 참조)의 횡 방향을 따르는 제 1경사면들(310) 또는 제 2경사면들(410)의 경계 라인(310a,410a)을 따라 형성된다.
그리고, 상기 채널(510)은 열 교환 바디(200)의 상하로의 길이 방향을 따라(종 방향)을 따라 서로 지그 재그로 접혀 형성되는 제 1경사면들(310) 또는 제 2경사면들(410)의 경계 라인들(310a,410a)이 서로 연결되도록 일정 길이 연장될 수도 있다. 여기서, 상기 채널들(510)이 연장되는 형태는 불연속적으로 배치될 수도 있고, 연속적으로 배치될 수도 있다.
상기와 같은 채널들이 배치되는 상태에서, 확장표면판(300,400)의 상부로부터 공급되는 제습액이 최상단의 제 1경사면(310) 또는 제 2경사면(410)을 타고 흐르면서, 유통홀들(320,420)을 통하여 하부의 경사면으로 흐르거나, 열 교환 바디(200)의 표면을 타고 하부로 흐른다.
이때, 열 교환 바디(200)의 표면을 타고 하부로 흐르는 제습액이 상기 채널(510)을 통해서 열 교환 바디(200)의 표면으로 흘러가게 된다.
이때, 상기 채널(510)의 하단부는 상기 제 1경사면들(310) 사이 또는 제 2경사면들(410) 사이에 위치되는 것이 좋다. 이를 통해, 제습액이 채널(510)로부터 배출되어 열 교환 바디(200) 표면과 고르게 접할 수 있어 열 교환 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이에 더하여, 상기 채널(510)의 하단부는 그 내부의 내벽과 하향 경사지게 형성되면, 채널(510)로 유입되는 제습액은 열 교환 바디(200)의 표면으로 용이하게 흘러 내려갈 수 있도록 된다.
100 : 제습 장치
124 : 제 1열물질 교환기
134 : 제 2열물질 교환기
200 : 열 교환 바디
210 : 유로
300, 400 : 확장표면판
310 : 제 1경사면
311 : 파형의 면
320 : 유통홀
321 : 제 1유통홀
322 : 제 2유통홀
323 : 제 3유통홀
410 : 제 2경사면
411 : 꺽임 면들
510 : 채널

Claims (9)

  1. 내부에 열전달 매체가 유동되는 유로가 형성되는 다수의 열 교환 바디들; 및
    상기 열 교환 바디의 대향하는 표면에 각각 접하도록 배치되어, 열교환 바디 사이에 공급되는 제습액이 그 표면을 따라 흐르도록 형성되는 확장표면판;을 포함하고,
    상기 제습액이 공급되는 방향을 종방향이라 할 때, 상기 확장표면판은 종방향을 따라 지그재그 형태를 가지며, 횡방향을 따라서는 다수의 굴곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 확장표면판을 갖는 열물질 교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 확장표면판은 횡 방향을 따라 파형을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 확장표면판을 갖는 열물질 교환기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 확장표면판은, 횡 방향을 따라 지그 재그 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 확장표면판을 갖는 열물질 교환기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 확장표면판은 부직포로 이루어지는 것을 특징으로 하는 확장표면판을 갖는 열물질 교환기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 확장표면판은 PET 부직포로 이루어지는 것을 특징으로 하는 확장표면판을 갖는 열물질 교환기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 열 교환 바디의 표면은 젖음성(wet property) 향상 표면 처리되는 것을 특징으로 하는 확장표면판을 갖는 열물질 교환기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 확장표면판의 표면은 친수성 코팅 처리되는 것을 특징으로 하는 확장표면판을 갖는 열물질 교환기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 횡 방향 및 종 방향을 따라 반복되는 경사를 이루는 다수의 경사면에는, 상기 경사면을 타고 흐르는 제습액을 하부로 통과시키는 다수개의 유통홀들이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 확장표면판을 갖는 열물질 교환기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 유통홀들 중 적어도 일부는 굴곡부의 저면에 형성되는 것을 특징으로 하는 확장표면판을 갖는 열물질 교환기.
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