KR20140122357A - 하이브리드형 데시칸트 제습기 및 그 제습방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 데시칸트 제습기는, 제습용 데시칸트 로터, 외부공기가 상기 데시칸트 로터를 통과하여 습기가 상기 데시칸트 로터에 흡착되도록 하고, 외부공기를 다시 외부로 배출하는 제습팬, 재생공기가 상기 데시칸트 로터에 흡착된 수분을 제거하도록 상기 데시칸트 로터를 통과하여 순환시키는 재생팬, 상기 데시칸트 로터를 지난 후의 외부공기로부터 열을 흡수하여 재생공기를 덥히도록 배치되는 열회수용 열교환기, 상기 데시칸트 로터에 흡착된 수분을 증발시키기 위해서 상기 데시칸트 로터로 공급되는 재생공기를 히팅시키는 히터, 상기 데시칸트 로터에 흡착된 수분을 증발시켜서 습해진 재생공기를 응축시켜 수분을 분리하는 응축기를 포함할 수 있다.
따라서, 데시칸트 로터를 지나서 가열된 공기의 열을 열회수용 열교환기가 회수하여, 외부로 배출되는 공기의 온도를 낮춤으로써 쾌적한 환경을 제공할 수 있다. 아울러, 상기 열회수용 열교환기에서 회수된 열을 재생공기를 덥히는 데 사용함으로써 상기 히터에서 소모되는 전원을 효과적으로 줄일 수 있다.

Description

하이브리드형 데시칸트 제습기 및 그 제습방법{DEHUMIDIFIER USING DESICANT}
본 발명은 하이브리드형 데시칸트 제습기 및 그 제습방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기를 이용하여 흡습데시칸트 로터의 잠열을 회수하여 에너지 효율을 높이고 소비전력을 최소화한 하이브리드형 데시칸드 제습기 및 그 제습방법에 관한 것이다.
일반적으로, 데시칸트 제습이란, 실리카겔 또는 제올라이트 등의 제습제의 흡착현상을 이용하여 제습하는 것을 의미한다.
데시칸트 제습에 있어서 처리 공기의 변화를 도 4를 참조하여 설명하면, 수증기가 응축할 때 응축열이 발생하지만, 흡착현상은 응축할 때 분자 사이에 인력보다도 더욱더 큰 힘이 흡착제 표면에서 작용하여 응축열보다 큰 열이 발생하며, 이 것을 흡착열이라 하는 데 응축열의 1.5 내지 2 배 정도가 된다.
따라서 공기의 온도는 등습구선을 따라 t1 에서 t2’로 상승하지 않고, t2로 더 상승되어 주변 온도를 높일 뿐만 아니라, 제습수분량도 x1-x2’보다 x1-x2로 떨어뜨리는 문제점이 있다.
또한, 제습제(desiccant)는 수증기에 대해 높은 친화성을 갖고 있는 물질로서 대략 건조무게 대비 20% 이상의 수증기를 흡수할 수 있지만, 도 5에 도시된 바와 같이 제습할 수 있는 수분의 양이 제한되어 있으므로 제습제를 다시 건조시켜서 원래의 건조 상태가 되게 하여 하여야 하는 문제점이 있다.
제습제를 다시 원래의 건조 상태가 되게 하기 위해서 건조 히터 등을 사용하는데 건조 히터의 소비전력이 많이 드는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 주변 온도의 공기를 높이지 않고, 제습재를 원래의 건조상태로 재생시키기 위해서 사용되는 히터의 전력 소모를 줄일 수 있는 하이브리드형 데시칸트 제습기 및 그 제습방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 데시칸트 제습기는, 세라믹으로 성형된 벌집 구조로 이루어지고 내부에 흡착제가 마련된 데시칸트 로터, 외부공기가 상기 데시칸트 로터를 통과하여 습기가 상기 데시칸트 로터에 흡착되도록 하고, 상기 외부공기를 다시 외부로 배출하는 제습팬, 상기 데시칸트 로터에 흡착된 수분을 제거하도록 재생공기를 상기 데시칸트 로터로 순환시키는 재생팬, 상기 데시칸트 로터를 통과한 외부공기로부터 열을 흡수하여 재생공기를 덥히도록 배치되는 열회수용 열교환기, 상기 데시칸트 로터에 흡착된 수분을 증발시키기 위해서 상기 데시칸트 로터로 공급되는 재생공기를 히팅시키는 히터, 상기 데시칸트 로터에 흡착된 수분을 증발시켜서 습해진 재생공기를 응축시켜 수분을 분리하는 응축기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드형 데시칸트 제습기의 제습방법에 있어서, 재생경로에서 상기 열회수용 열교환기는 재생공기를 히팅하는 상기 히터의 전단부에 배치될 수 있다.
외부공기가 이동하는 제습경로에서, 상기 열회수용 열교환기는 상기 제습팬과 상기 데시칸트 로터 사이에 배치될 수 있다.
외부공기가 이동하는 재생경로에서 상기 응축기의 후단부로 상기 데시칸트 로터, 및 상기 제습팬이 순차적으로 배치되고, 상기 재생경로에는 상기 재생팬, 상기 열회수용 열교환기, 상기 히터, 상기 데시칸트 로터가 재생공기의 순환방향으로 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 열회수용 열교환기는 여러 개의 파이프로 구성되고, 상기 파이프의 내부로 상기 데시칸트 로터를 지나서 건조해진 외부공기가 지나고, 상기 파이프의 외부로 상기 히터로 공급될 재생공기가 지날 수 있다.
상기 열회수용 열교환기는 여러 개의 파이프로 구성되고, 상기 파이프의 외부로 상기 데시칸트 로터를 지나서 건조해진 외부공기가 지나고, 상기 파이프의 내부로 상기 히터로 공급될 재생공기가 지날 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드형 데시칸트 제습기에서, 데시칸트 로터를 지나서 가열된 공기의 열을 열회수용 열교환기가 회수하여, 외부로 배출되는 공기의 온도를 낮춤으로써 쾌적한 환경을 제공할 수 있다.
아울러, 상기 열회수용 열교환기에서 회수된 열을 재생공기를 덥히는 데 사용함으로써 상기 히터에서 소모되는 전원을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 데시칸트 제습기의 전체적인 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 데시칸트 제습기의 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 데시칸트 제습기의 분해 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 데시칸트 제습기에 일부 개략적인 측면도이다.
도 4는 일반적인 데시칸트 제습에 있어서 처리 공기의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 각종 흡착제의 수분 흡착량을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 데시칸트 제습기의 전체적인 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 제습기(100)는 제습경로(130), 응축기(150), 데시칸트 로터(115), 데시칸트 로터 케이스(120), 제습팬(105), 재생경로(165), 재생팬(160), 열회수용 열교환기(110), 히터(140), 응축수 탱크(155), 및 모터(135)를 포함한다.
상기 모터(135)는 상기 데시칸트 로터(115)를 상기 데시칸트 로터 케이스(120) 안에서 미리 설정된 속도로 회전시킨다. 상기 데시칸트 로터 케이스(120)는 상기 데시칸트 로터(115)의 지름 면적의 일부를 개방시키는 제습용 개구영역(125)을 일측에 형성하고, 지름 면적의 나머지 일부를 개방시키는 재생용 개구영역(145)을 서로 대향하는 타측에 인접하여 형성한다.
상기 제습경로(130)에는 상기 응축기(150), 상기 데시칸트 로터(115)의 제습용 개구영역(125), 상기 제습팬(105)이 순차적으로 배치되고, 상기 재생경로(165)에는 재생공기의 습기를 응축시키기 위한 상기 응축기(150)와, 상기 응축기(150)로부터 응축된 응축수를 모으는 응축수 탱크(155)가 순차적으로 배치된다.
또한, 상기 재생경로(165)에는 상기 재생팬(160), 상기 열회수용 열교환기(110), 상기 히터(140)가 순차적으로 배치되고, 상기 히터(140)를 통과한 재생공기는 상기 데시칸트 로터(115)의 재생용 개구영역(145)을 지나면서 상기 데시칸트 로터(115)에 흡착된 수분을 증발시키고, 상기 제습경로(130)에 배치되는 상기 응축기(150)를 통과하면서 습기는 응축되고, 재생공기는 상기 재생팬(160)에 의해서 상기 재생경로(165)를 순환한다.
상기 데시칸트 로터(115)의 재생용 개구영역(145)에서 상기 히터(140)에 의해서 데워진 재생공기에 의해서 높은 온도로 가열되어 있으므로, 상기 제습경로(130)를 통해서 상기 데시칸트 로터(115)의 일측을 통과하는 외부공기가 가열되어 상기 제습팬(105)에 의해서 외부로 배출된다.
한편, 상기 재생경로(165)에서 상기 히터(140)의 전단부에는 상기 열회수용 열교환기(110)가 배치되고, 상기 제습경로(130)에서 상기 데시칸트 로터(115)를 통과한 건조하고 덥혀진 공기가 상기 열회수용 열교환기(110)를 지나도록 한다.
상기 열회수용 열교환기(110)는 상기 데시칸트 로터(115)를 지난 덥혀진 공기로부터 열을 공급받음으로써 상기 히터(140)의 전원소모를 줄이는 동시에 외부로 배출되는 공기의 온도를 낮춤으로써 외기의 온도 상승을 효과적을 방지할 수 있다.
특히, 여름과 같이 외기온도가 높은 경우에 외부로 배출되는 열을 회수함으로써 전원소모를 줄이고, 보다 쾌적한 환경을 사용자에게 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 데시칸트 제습기의 사시도이고, 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 데시칸트 제습기의 분해 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 데시칸트 제습기에 일부 개략적인 측면도이다.
도 2를 참조하면, 제습기(100)는 전면으로 공기를 흡입하여 후면으로 배출하는 구조를 갖는다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 제습기는 크게 전면커버(310), 중간커버(320), 및 후면커버(330)를 포함하는 커버부가 외형을 형성하고, 전면측에 습한 공기와의 접촉 면적을 넓힐 수 있도록 상기 전면커버(310)의 면적에 대응하는 면적을 갖는 응축기(150)가 배치되고, 상기 데시칸트 로터(115)를 중심으로 앞뒤로 상기 데시칸트 로터 케이스(120)가 배치된다.
상기 데시칸트 로터(115)는 내부에 제습제가 배치되는 벌집구조로 이루어져 있다.
그리고, 상기 데시칸트 로터 케이스(120)는 상기 데시칸트 로터(115)가 저속으로 회전되며 처리공기와 재생공기가 서로 역방향으로 흐르면서 제습작용과 재생작용을 할 수 있도록 상기 데시칸트 로터(115)를 구획하기 위한 전방 데시칸트 로터 케이스(120A), 격벽 데시칸트 로터 케이스(120B), 및 후방 데시칸트 로터 케이스(120C)로 이루어진다.
상기 전방 데시칸트 로터 케이스(120A)는 상기 데시칸트 로터(115) 전체를 수용할 수 있도록 형성되되, 그 지름 면적의 3/5 정도의 제습용 개구영역(125)이 구획되어 있다.
상기 격벽 데시칸트 로터 케이스(120B)는 상기 제습용 개구영역(125)에 대해 오프셋 되게 상기 데시칸트 로터(115)의 후방에 인접 배치되되, 상기 데시칸트 로터(115)의 지름 면적의 2/5 정도를 재생영역(145A, B)으로 구획할 수 있도록 상기 데시칸트 로터(115)의 지름 면적의 2/5 정도에 대응하는 부채꼴 형상의 격벽으로 이루어진다.
상기 격벽 데시칸트 로터 케이스(120B)는 상기 재생영역(145A, B)을 재생공기를 가열에 의하여 건조 재생시키는 히팅 재생영역(145A)과 상기 제습용 개구영역(125)을 통해서 제습시 발생하는 열을 회수하여 재생에 이용하는 열회수 재생영역(145B)으로 구획할 수 있도록 개방 프레임과 홀 형성 프레임으로 이루어진다.
상기 히팅 재생영역(145A)을 형성하도록 상기 격벽 데시칸트 로터 케이스(120B)의 개방 프레임(120Ba) 뒤에는 히팅하는 히터(140)가 배치되며, 상기 열회수 재생영역(145B)을 형성하도록 상기 홀 형성 프레임(125Bb) 뒤에는 상기 열회수용 열교환기(110), 즉 복수개의 열교환 파이프(300)가 배치된다.
상기 열회수 재생영역(145B)은 상기 히팅 재생영역(145A)보다 더 상기 제습용 개구영역(125)에 대해 오프셋 되게 상기 데시칸트 로터(115)의 후방에 인접 배치된다. 그리고, 상기 열회수용 열교환기(110)의 뒤쪽으로 재생팬(160)이 배치된다.
아울러, 제습기(100)의 뒤쪽으로 제습팬(105)이 배치되고, 상기 응축기(150)의 하부 쪽에 응축수 탱크(155)가 배치된다.
도시한 바와 같이, 상기 열회수용 열교환기(110)는 여러 개의 파이프(300)로 구성되고, 상기 파이프(300) 내부로는 외부공기가 지나고, 상기 파이프(300)의 외부로 재생공기가 지날 수 있다. 이와는 반대로 상기 파이프(300) 내부로는 재생공기가 지나고, 상기 파이프(300)의 외부로 외부공기가 지날 수 있다.
재생공기는 상기 열회수용 열교환기(110)의 파이프(300) 외부, 상기 히터(140), 상기 재생용 개구부(145), 상기 데시칸트 로터(115)를 지나서 상기 응축기(150)를 지나고, 상기 응축기(150)에서 상기 재생팬(160)을 거쳐 상기 열회수용 열교환기(110)로 순환한다.
한편, 상기 격벽 데시칸트 로터 케이스(120B)에 대응하는 형상을 가지며, 상기 파이프(300)와 히터(140)를 수용하도록 후방 데시칸트 로터 케이스(120C)가 더 구비된다.
외부공기는 제습기(100)의 전면에 배치되는 응축기(150)를 지나 상기 제습용개구영역(125), 상기 데시칸트 로터(115), 및 상기 열회수용 열교환기(110)의 파이프(300) 내부를 지나 상기 제습팬(105)에 의해서 외부로 배출된다.
전술한 바와 같이, 상기 데시칸트 로터(115)를 지나서 가열된 공기의 열을 상기 열회수용 열교환기(110)가 회수하여, 외부로 배출되는 공기의 온도를 낮춤으로써 쾌적한 환경을 제공할 수 있다.
아울러, 상기 열회수용 열교환기(110)에서 회수된 열을 재생공기를 덥히는 데 사용함으로써 재생공기를 덥히기 위한 상기 히터(140)에서 소모되는 전원을 효과적으로 줄일 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 제습기 105: 제습팬
110: 열회수용 열교환기 115: 데시칸트 로터
120: 데시칸트 로터 케이스 125: 제습용 개구영역
130: 제습경로 135: 모터
140: 히터 145: 재생영역
150: 응축기 155: 응축수 탱크
160: 재생팬 165: 재생경로
300: 열교환 파이프 310: 전면커버
320: 중간커버 330: 후면커버

Claims (12)

  1. 세라믹으로 성형된 벌집 구조로 이루어지고 내부에 흡착제가 마련된 데시칸트 로터;
    외부공기가 상기 데시칸트 로터를 통과하여 습기가 상기 데시칸트 로터에 흡착되도록 하고, 상기 외부공기를 다시 외부로 배출하는 제습팬;
    상기 데시칸트 로터에 흡착된 수분을 제거하도록 재생공기를 상기 데시칸트 로터로 순환시키는 재생팬;
    상기 데시칸트 로터를 통과한 외부공기로부터 열을 흡수하여 재생공기를 덥히도록 배치되는 열회수용 열교환기;
    상기 데시칸트 로터에 흡착된 수분을 증발시키기 위해서 상기 데시칸트 로터로 공급되는 재생공기를 히팅시키는 히터;
    상기 데시칸트 로터에 흡착된 수분을 증발시켜서 습해진 재생공기를 응축시켜 수분을 분리하는 응축기를 포함하는
    하이브리드형 데시칸트 제습기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데시칸트 로터는 상기 데시칸트 로터의 회전시 제습작용을 하는 영역과 재생되는 영역을 가질 수 있도록 구획하는 데시칸트 로터 케이스 내에 내장되며, 상기 데시칸트 로터 케이스는 전방 데시칸트 로터 케이스, 격벽 데시칸트 로터 케이스, 및 후방 데시칸트 로터 케이스로 이루어진 하이브리드형 데시칸트 제습기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전방 데시칸트 로터 케이스는 상기 데시칸트 로터 전체를 수용할 수 있도록 형성되되, 그 지름 면적의 3/5 정도의 제습용 개구영역이 형성되고, 상기 격벽 데시칸트 로터 케이스는 상기 제습용 개구영역에 대해 오프셋 되게 상기 데시칸트 로터의 후방에 인접 배치되되, 상기 데시칸트 로터의 지름 면적의 2/5 정도를 재생영역으로 구획할 수 있도록 상기 데시칸트 로터의 지름 면적의 2/5 정도에 대응하는 부채꼴 형상의 격벽으로 이루어지는 하이브리드형 데시칸트 제습기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 격벽 데시칸트 로터 케이스는 상기 재생영역을 재생공기를 가열에 의하여 건조 재생시키는 히팅 재생영역과 상기 제습용 개구영역을 통해서 제습시 발생하는 열을 회수하여 재생에 이용하는 열회수 재생영역으로 구획할 수 있도록 개방 프레임과 홀 형성 프레임으로 이루어지는 하이브리드형 데시칸트 제습기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 격벽 데시칸트 로터 케이스의 개방 프레임 뒤에는 상기 히팅하는 히터가 배치되며, 상기 홀 형성 프레임 뒤에는 상기 열회수용 열교환기가 배치되는 하이브리드형 데시칸트 제습기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열회수용 교환기는 복수개의 열교환 파이프로 상기 홀 형성 프레임의 홀에 삽입 결합되는 하이브리드형 데시칸트 제습기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 열회수 재생영역은 상기 히팅 재생영역보다 더 상기 제습용 개구영역에 대해 오프셋 되게 상기 데시칸트 로터의 후방에 인접 배치되는 하이브리드형 데시칸트 제습기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드형 데시칸트 제습기의 제습방법에 있어서,
    상기 열회수용 열교환기에 의한 열회수 재생이 재생공기를 히팅하는 상기 히터의 재생 전단에서 이루어지는 하이브리드형 데시칸트 제습기의 제습방법.
  9. 제8항에 있어서,
    외부공기가 이동하는 제습경로에서,
    상기 열회수용 열교환기는 상기 제습팬과 상기 데시칸트 로터 사이에 배치되는 하이브리드형 데시칸트 제습기의 제습방법.
  10. 제8항에 있어서,
    외부공기가 이동하는 재생경로에서,
    상기 응축기의 후단부로 상기 데시칸트 로터, 및 상기 제습팬이 순차적으로 배치되고,
    상기 재생경로에는 상기 재생팬, 상기 열회수용 열교환기, 상기 히터, 상기 데시칸트 로터가 재생공기의 순환방향으로 순차적으로 배치되는 하이브리드형 데시칸트 제습기의 제습방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열회수용 열교환기는 여러 개의 파이프로 구성되고,
    상기 파이프의 내부로 상기 데시칸트 로터를 지나서 건조해진 외부공기가 지나고,
    상기 파이프의 외부로 상기 히터로 공급될 재생공기가 지나는 하이브리드형 데시칸트 제습기의 제습방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 열회수용 열교환기는 여러 개의 파이프로 구성되고,
    상기 파이프의 외부로 상기 데시칸트 로터를 지나서 건조해진 외부공기가 지나고,
    상기 파이프의 내부로 상기 히터로 공급될 재생공기가 지나는 하이브리드형 데시칸트 제습기의 제습방법.
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