KR20200066721A - 액체 건조제 공조 시스템의 멤브레인 모듈에서 액체 건조제의 균일한 분포를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

액체 건조제 공조 시스템의 멤브레인 모듈에서 액체 건조제의 균일한 분포를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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마크 에이. 앨런
스캇 엔. 로웨
마크 디. 로센블룸
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7에이씨 테크놀로지스, 아이엔씨.
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Abstract

액체 건조제 공조 시스템은 시스템의 멤브레인 모듈에 사용되는 멤브레인으로부터 균일한 액체 건조제 유동 분포 및 습윤을 제공한다.

Description

액체 건조제 공조 시스템의 멤브레인 모듈에서 액체 건조제의 균일한 분포를 위한 방법 및 장치
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 METHODS AND APPARATUS FOR DISTRIBUTION OF LIQUID DESICCANT IN MEMBRANE MODULES IN LIQUID DESICCANT AIR-CONDITIONING SYSTEMS이라는 제목으로 2017 년 11 월 1 일에 출원된 미국 가특허 출원 제 62/580,222 호의 우선권을 주장하며, 이는 참조로서 본 출원에 통합된다.
본 출원은 전반적으로 액체 건조제 공조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이러한 공조 시스템의 컨디셔너 및 재생기에 사용되는 멤브레인 모듈에 관한 것이다.
액체 건조제 공조 시스템은 예를 들어 본 출원에 참조로서 통합된 미국 특허 제 9,273,877에 개시된 바와 같이 당업계에 공지되어 있다. 이러한 시스템은 에너지 사용 및 비용을 크게 절감하는 것으로 입증되었다.
본 출원에 개시된 다양한 실시예는 균일한 액체 건조제 유동 분포를 제공하고 멤브레인 모듈에 사용되는 멤브레인으로부터 습윤되는 액체 건조제 공조 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 패널의 액체 건조제 압력 제어를 이격된 피처 패턴으로 형성된 잘 정의된 매우 좁은 균일한 액체 건조제 채널과 결합한다. 예를 들어, 1 내지 3 인치 이격될 수 있는 이러한 피처들은 패널 상에 열 성형되거나 엠보싱될 수 있고 멤브레인은 패널에 맞닿아 열 밀봉된다. 대안으로, 피처는 그렇지 않으면 플랫 패널 시트상의 열 밀봉 패턴 일 수있다. 압력 제어 디바이스는 예를 들어, 오버플로우(overflow) 튜브 또는 스프링 작동식(activated) 압력 제어일 수 있다. 멤브레인과 시트 사이의 좁은 균일한 건조제 채널과 압력 및 유동 제어의 조합은 심지 재료를 사용하거나 판재의 소수성을 감소시키기 위해 표면 처리에 의해 또는 보다 고가의 재료를 사용하는 것보다 일정한 압력의 액체 건조제 유동을 허용하는 액체 건조제 채널의 기하학적 구조를 통해 액체 건조제에 의한 멤브레인의 90% + 커버리지를 보장할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 박막은 20 내지 35% 농도 액체 건조제에서 및 0.1 내지 0.2 mm 액체 건조제 필름에서 0 내지 60 C의 온도에서 약 1 내지 15 mm/분의 유동을 달성한다. 더 낮은 온도와 더 높은 농도는 더 넓은 채널을 요구한다. 더 높은 온도와 더 낮은 농도는 더 높은 유량 또는 더 좁은 채널을 필요로 할 것이다. 0.1 내지 0.2 mm 채널을 생성하기 위한 예시적인 해결책은 짧은 패널의 경우 0.14 mm 높이의 7000 도트(dot), 또는 0 mm 높이의 1-200 도트를 포함한다. 액체 건조제의 멤브레인 스트레치(stretch), 소수성, 농도 및 온도를 사용하는 유동 모델을 사용하여 특정 용도에 맞게 패널을 최적화할 수 있다.
상이한 온도 및 액체 건조제의 농도에 대해, 유량은 채널을 통한 유동을 드라이브하는 압력에 따라 달라질 것이다. 일정한 압력 강하에서, 유량은 고온 및 저농도에서 채널당 약 0.05 l/m에서 고농도 및 저온에서 0.01 l/분으로 떨어질 것이다. 유량이 매우 낮으면 액체 건조제의 농도 변화가 증가하여 가습 또는 제습 속도가 줄어 든다. 따라서, 패널의 잠재 효과가 감소한다. 컨디셔너에 많은 유동의 액체 건조제가 열 손실을 발생시키고, 예를 들어, 뜨거운 액체 건조제가 재생기에서 컨디셔너로 이동하면 압축기의 증발기 측의 로드(load)가 증가된다. 이것은 효율성 손실을 나타낸다. 약 25%의 농도 및 약 20 C온도에 대하여, 0.03리터(liter)/패널의 건조제 유량을 유지하는 것이 바람직하다. 해당 속도에서, 패널은 양호한 커버리지(coverage)를 제공할 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따른 건조제 공조 시스템에 사용하기 위한 열 교환기는 전체적으로 평행(parallel) 배열로 서로 마주 보며 그 사이에 건조제 공조 시스템에 의해 처리될 공기 유동이 유동할 수 있는 공기 채널을 정의하도록 이격된 복수의 멤브레인으로 커버된(membrane-covered) 구조물을 포함한다. 멤브레인으로 커버된 구조물 각각은 열 전달 유체가 유동할 수 있는 열 전달 유체 채널을 정의하는 중공 내부 부분을 갖는 구조물을 포함한다. 구조물은 또한 하나 이상의 외부 소수성 폴리머 표면을 갖는다. 각각의 멤브레인으로 커버된 구조물은 또한 액체 건조제가 유동할 수 있는 표면들사이에 액체 건조제 갭을 정의하기 위해 구조물의 하나 이상의 외부 표면을 커버하는 하나 이상의 소수성 폴리머 멤브레인을 갖는다. 각각의 멤브레인은 액체 건조제 유동 채널을 정의하기 위해 외부 표면상에서 50 mm 미만으로 이격된 이산의 위치에서 구조물의 외부 표면에 열 밀봉되고, 액체 건조제 유동 채널은 외부 표면으로부터 멤브레인까지 측정된 채널 높이가 0.5 mm를 초과하지 않아야 한다. 열 교환기는 또한 열 교환기의 액체 건조제 입구에 연결된 액체 건조제 압력 레귤레이터를 포함한다. 압력 레귤레이터는 주어진 범위의 액체 건조제 온도 및 농도 조건에 걸쳐 각각의 액체 건조제 유동 채널을 충전하기에 충분한 유량으로 주어진 미리 설정된 값을 초과하지 않는 액체 건조제 유동 채널에서 양압(positive pressure)을 유지하도록 구성된다. 액체 건조제 압력 레귤레이터는 액체 건조제 유동 채널에서 일정한 액체 건조제 압력을 유지하기 위해 열 교환기로 유동하는 액체 건조제의 일부를 액체 건조제 탱크로 우회시키도록 구성된다.
도 1은 냉각기 또는 외부 가열 또는 냉각원을 사용하는 예시적인 종래 기술의 3-방향 액체 건조제 공조 시스템을 예시한다.
도 2는 도 1의 액체 건조제 시스템에서 예시적인 단일 멤브레인 플레이트(plate)를 예시한다.
도 3a 내지 도 3d는 다양한 종래 기술의 멤브레인 패널 구성을 예시한다.
도 4는 액체 건조제 공조 시스템을 통한 수평 및 수직 유체 유동을 예시한다.
도 5는 패널 어셈블리에서 멤브레인 벌징(membrane bulging)을 억제하기 위한 사이펀 액체 건조제의 사용을 예시한다.
도 6은 종래 기술의 멤브레인 패널 어셈블리에서 전체적으로 수평 유체 유동을 예시한다.
도 7은 예시적인 종래 기술의 패널 어셈블리의 구성을 예시한다.
도 8은 양각된 피처(raised feature)를 갖는 종래 기술의 패널 어셈블리를 예시한다.
도 9는 액체 건조제 채널을 갖는 패널 어셈블리를 예시한다.
도 10은 전형적인 액체 건조제 LiCl의 점도, 온도 및 농도 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11a는 유닛을 통한 액체 건조제의 흐름을 나타내는 하나 이상의 실시예에 따른 액체 건조제 공조 유닛을 예시한다.
도 11b는 유닛 내의 펌프를 포함하여 단일 탱크 시스템에 대한 동일한 유동 경로를 개략적으로 도시한다.
도 11c는 하나 이상의 실시예에 따른 액체 건조제 공조 유닛에서의 액체 건조제 압력 제어 디바이스를 도시한다.
도 12는 액체 건조제 유량 l/분과 압력 인치 H2O의 관계를 도시한다.
도 13은 도 11의 패널에 대한 전형적인 압력/유량 패턴을 도시한다.
도 14a 내지 도 14k는 하나 이상의 실시예에 따른 액체 건조제 공조 유닛에 대한 다양한 예시적인 멤브레인 구조물을 예시한다.
본 출원에 참고로 통합된 미국 특허 제 9,243.810는 새로운 종류의 액체 건조제 시스템을 개시하고 있다. 시스템은 컨디셔너 (101) 및 재생기(regenerator)(102)를 포함하며, 둘 모두 내적으로 중공인 플레이트 구조물의 세트를 포함한다. 열 전달 유체는 냉온 공급원 (107 및 108)에서 생성되어 플레이트 (101, 102)로 유입된다. (114, 115)에서 액체 건조제 용액을 플레이트의 외부 표면으로 가져온다. 액체 건조제는 기류 (103, 105)와 플레이트의 표면 사이에 위치한 얇은 멤브레인 뒤에서 흐른다. 플레이트로부터의 액체 건조제는 (111) 및 (112)에서 수집된다. 열 교환기 (113)는 액체 건조제가 냉각 플레이트 이송될 때 열 손실을 최소화하기 위해 사용되고 냉각 플레이트에서 건조제가 핫 플레이트(102)에 습기를 흡수할 때 희석되고 핫 플레이트에서 건조제는 컨디셔너 패널 (101)로 되돌아가기 전에 건조제가 재농축된다. 외부 냉온 공급원(107 및 108)의 외부 공급원은 또한 냉각기 시스템 (116)일 수 있으며, 여기서 증발기 및 재생기는 액체 건조제를 직접 냉각 및 가열하거나 다른 구성에서 열전달 유체를 가열 및 냉각하는데 사용될 수 있다. 컨디셔너는 공기 (103) 및 공급물 (104)을 처리하는 반면, 재생기는 배기물 및 외부 공기 (105) 및 배기물 (106)의 혼합을 처리할 것이다. 압축기 (116)는 건조제 (114 및 115)를 가열하는 것으로 도시되어 있지만, 종래 기술에 도시된 바와 같이 냉매를 수열 교환기(water heat exchanger)로 사용하는 열원으로서 작동할 수도 있다.
열 교환기 (113)는 컨디셔너로부터 차가운 액체 건조제 (111)를 취하여 (115)에서 재생기에 유입되기 전에 데운다. 뜨거운 액체 건조제 (112)는 (114)에서 컨디셔너로 유입되기 전에 냉각된다. (109) 및 (110)은 냉온 공급원으로부터 컨디셔너 및 재생기로의 열 전달 유체의 유동을 도시한다. 열 교환기(113)의 역할은 중요하다. 차가운 컨디셔너와 뜨거운 재생기 사이에 액체 건조제를 교환하면 냉온 공급원이 더 많은 작업을 수행해야 하므로 상당한 열 손실이 발생할 수 있다. 액체 건조제의 유동을 최소화하면 주어진 크기의 열 교환기에 대한 열 손실을 줄이거나 더 작은 열 교환기를 사용할 수 있다. 유사한 시스템의 모델링은 넓은 범위의 유동 및 조건에 걸쳐 액체 건조제의 낮은 유동이 컨디셔너 또는 재생기의 잠재 효과를 감소시키지만, 낮은 속도에서의 효과 손실은 열 손실 감소로부터의 이득 보다 작다는 것을 보여 주었다.
도 2는 기류(201)와 역류하여 냉각 유체(열 전달 유체)(204)가 플레이트의 중심을 통해 유동하는 단일 멤브레인 플레이트 어셈블리의 단면을 도시한다. 액체 건조제(203)는 패널(205)의 외부 표면 위로 그리고 멤브레인(202) 뒤에 유동한다. 컨디셔너에서, 열은 (207)에서 공기로부터 열 전달 유체 (208)에 의해 직접적으로 흡수되거나 공기의 습도가 액체 건조제 (206)에 의해 흡수될 때 간접적으로 흡수된다. 흡수에 의해 발생된 열은 그런 다음 열 전달 유체(208)로 이송된다.
도 3d는 패널 (303)과 멤브레인 (301) 사이에 유동하는 액체 건조제와 패널 (303) 사이에 유동하는 열 전달 유체 (304)와 3 개의 유체 열 교환기의 동일한 구조를 도시한다. 대안이 도 3a, 도 3b, 도 3c에 되었고, 여기서, 액체 건조제의 유사한 얇은 층이 액체 건조제 및 공기를 갖는 2 개의 유체 열 교환기에서 도시되며, 여기서 액체 건조제의 박막은 플레이트 (303)와 멤브레인(301) 사이 또는 2 개의 멤브레인 (301) 사이에서 유동한다.
도 4는 수평 및 수직 방위의 다양한 패널 세트(404)를 도시한다. 공기 (401) 및 물 (또는 다른 열 전달 유체) (402/405)의 역류는 열 교환기의 성능을 최대화한다. 건조제 유동(403 내지 410)은 평행, 교차 또는 역류일 수 있다. 도 4는 부분 중력 드라이브 유동에서 액체 건조제의 수직 방위를 요구하는 실시예를 도시한다. 공기와 물의 유동은 수평과 수직이 둘 모두일 수 있다. 선택된 주거 및 운송 애플리케이션들에서 스몰 유닛의 폼 팩터를 최적화하면 세 가지 유동을 모두 수평으로 하는 것이 바람직하다. 현재 애플리케이션은 이 작업을 수행하는 방법을 설명한다.
미국 특허 번호 9,101,874는 사이펀이 어떻게 멤브레인 벌징을 중단하는데 사용될 수 있는지를 설명하고 있다. 벌징은 공기 유동을 방해한다. 멤브레인 뒤에 음압은 그것을 평평하게 유지시킨다. 이것은 멤브레인을 열 전달 유체를 둘러싸는 이중 플레이트에 밀봉하는 도트(dot)의 간격을 넓히게 할 수 있다. 이 특허는 또한 수직 및 수평 유동, 교차 및 역류를 개시한다. 이 특허는 또한 심지 재료가 표면 중 하나로서 또는 습윤을 최적화하기 위해 별개의 시트로서 사용될 수 있는 방법을 추가로 개시하고 있다.
본 출원 (미국 특허 제 9,101,874 호에 개시된), 도 5 및 도 6은 액체 건조제가 (511)에서 건조제 채널로 유입되어 멤브레인 (503)과 패널 (509) 사이에서 어떻게 유동하는지를 예시한다. 멤브레인의 벌징을 제한하기 위해, (502)에서 패널을 떠나는 지점(507)에서 탱크 (508)에 다시 연결된다. 사이펀(514)이 없으면, 멤브레인은 (501)에서 벌징할 것이고, 공기 채널을 부분적으로 또는 완전히 차단할 것이다. 액체 건조제 유동(506)의 혼합은 흡수 및 탈착을 최대화하고 열 전달 저항을 최소화하기 위해 개시되어 있다. 멤브레인은 (507)에서 시트(509)에 밀봉된다. 열 전달 유체는 시트(509)의 내부로 유동한다. (503)에서의 압력은 양(positive)이다. 탱크(508)는 건조제를 저장하는데 사용된다.
도 5의 유동은 중력 및 사이펀에 의해 드라이브되는 것으로 설명되지만, 도 6의 거의 수평 패널은 패널의 시작 부분에 제공된 압력 (611)과 단부에 큰 사이펀 (614)이 도시되어 있으며, 이는 다시 건조제에 맞닿은 멤브레인을 평평하게 빨아 들임으로써 (601)에서 벌징을 최소화 시키려고 한다. 설명된 하나의 장점은 사이펀이 멤브레인(503)과 플레이트(509) 사이의 도트(dot)의 필요성을 감소 시킨다는 것이다. 유지 보수 중 대부분의 액체 건조제를 배출하려면 약간의 각도가 필요하다. 지지 플레이트(509)를 연결할 필요성을 최소화하기 위해 사이펀(syphoning) 피처 또는 음의 펌프 흡입이 사용될 수 있다.
난제는 액체 건조제의 상당한 사이펀이 공기를 건조제로 끌어 당기는 경향이 있으며, 이는 액체 열 교환기에서 포획될 때 그 효과를 감소시킬 것이다. 사이펀이 없거나 거의 없는 대부분의 양압 하에서 액체 건조제 채널을 작동할 수 있게 되면 이러한 난제가 해결되고 디자인이 더욱 강건해진다.
도 7은 열 전달 및 건조제 채널을 구조화하기 위한 종래 기술의 멤브레인 패널 어셈블리를 개시한다. 세 개의 충이 도시된다. 물(또는 다른 열 전달 유체) 채널(701)은 접착 라인(glue line)을 형성할 수 있다. 물 채널이 음압 하에서 작동하기 때문에, 그물망(netting)(702)이 추가되고 접착 도트(705)로 제 자리에 유지되며, 이는 그물망을 물 채널의 양쪽 측면의 플레이트(703)에 연결한다. 플레이트 (703)는 채널의 높이를 결정하는 도트 (705)를 갖는 액체 건조제에 대해 0.1 내지 0.5 mm 채널을 생성하도록 편평해지거나 열 성형될 수 있다. 멤브레인(704)은 도트(705)에서 열 성형된 패널에 밀봉된다. 건조제는 채널(706)을 통해 매니폴드(710)로 유동한다. 난제는 채널에서 액체 건조제의 최적 분포 및 커버리지를 유지하면서 건조제가 온도 및 농도, 따라서, 점도에서 변화하는 방법이다.
도 8은 건조제의 혼합을 허용하기 위해, 멤브레인을 플레이트에 본딩하기 대하여, 균일한 열 및 수증기 수송이 발생하도록 하기 위해 멤브레인과 플레이트 사이의 균일한 확고한 거리를 설정하기 위한 플레이트의 표면 위로 양각된 피처(801)를 도시한다. 건조제는 (802)에서 패널로 유입되고 채널 (804)을 통해 플레이트의 폭에 걸쳐 분포되고 패널 아래로 패널 (803)의 중심으로부터 전방으로, (805)에서 빠져 나가고 (806)을 통해 매니 폴드 (807)에서 수집되도록 이동한다. 경계 (808)는 2 개의 열 성형 패널을 함께 연결하여 출구 및 입구 (810)를 갖는 중심 물 채널을 형성하는데 사용될 수 있다. 건조제 채널 내로의 피처의 높이는 전형적으로 0.5 mm로 개시되어 있다. 물 채널 높이는 전형적으로 1.5와 2mm 이다.
도 9는 열 성형 피처를 갖는 추가의 종래 기술의 패널 디자인을 도시한다. 기류(901)는 멤브레인(미도시)으로 커버된 열 성형된 시트(900) 위로 유동한다. 건조제는 (902)를 통해 유입되고 (906)을 통해 빠져 나간다. 물은 (903)을 통해 유입되고 (905)를 통해 빠져 나간다. 멤브레인은 또한 건조제 채널의 높이를 결정하는 양각된 피처(908 및 904)에 부착된다.
이들 모든 디자인은 유사한 난제를 갖는다 : 액체 건조제의 온도 및 농도는 변하면서, 멤브레인 뒤에 매우 얇은 액체 건조제 필름의 커버리지 및 분포를 유지하는 방법. 본 출원에 개시된 다양한 실시예는 이러한 난제를 해결한다.
액체 건조제 공조 시스템의 성능은 공기 건조제가 열 전달 유체에 의해 동시에 냉각 또는 가열되는 동안 공기를 제습하는 능력에 결정적으로 의존한다. 미국 특허 번호 9,101,874는 중공 플레이트 및 튜브를 포함하는 다양한 멤브레인 모듈 구조물을 개시하고 있다. 내식성 열 교환기는 액체 건조제를 함유하기 위해 폴리머를 사용한다. 대부분의 금속은 고농축 액체 건조제에 의해 빠르게 부식될 것이다. 특허는 습기를 통과 시키지만 액체 건조제를 함유하는 고 다공성 멤브레인에 의해 건조제가 어떻게 함유되는지를 설명한다. 폴리머 및 멤브레인 둘 모두는 고 소수성이며, 이러한 시스템의 효율은 액체 건조제와 패널의 높은 커버리지 및 액체 건조제의 낮은 유동의 조합에 의해 드라이브된다.
액체 건조제 유동은 중량 측면에서 공기 또는 물의 약 1/10 내지 1/20이다.
액체 건조제에 의한 패널의 높은 커버리지는 액체 건조제의 필름이 매우 얇고(예를 들어, 0.1 내지 0.3 mm) 균일해야 한다는 것이 밝혀졌다. 액체 건조제에 의한 멤브레인의 습윤은 패널 효율을 개선시키는 중요한 요인이다. 그러나, 소수성 멤브레인과 소수성 패널 사이의 액체 건조제는 멤브레인 뒤의 건조제의 "리브렛(rivulet)"에서 패널의 일부에 농축되는 경향이 있을 것이다. 건조제와 다양한 플라스틱 사이의 접촉각(contact angle)이 100도를 초과하면 건조제가 확산되지 않을 것이다. 심지 재료(wicking material)를 첨가함으로써 소수성을 감소시키는 것이 개시되어 있다. 이는 건조제의 확산을 개선시키는 반면, 건조제의 대부분이 특정 경로를 따라서만 유동하게 하는 경향이 있으며, 유량 분포의 큰 차이를 초래한다.
광범위한 실험과 모델링이 기하학적 구조는 멤브레인의 습윤을 드라이브하는 중요한 요인이라는 것을 보여주었다. 건조제를 채널을 통해 가압 상태로 밀어냄으로써, 건조제가 확산되어 전체 채널을 채운다. 액체 건조제의 점도에 의해 전체 습윤이 유지될 수 있는 유량 및 압력이 결정될 것이다. 높은 동적 점도에서는 일정한 압력에서 유량이 감소한다. 액체 건조제의 점도가 낮아지면 일정한 압력에서 유량이 증가하거나 유량을 일정하게 유지하기 위해 압력을 강하시켜야 한다. 온도를 증가시키고 건조제의 농도를 낮춤으로써 액체 건조제의 동적 점도(dynamic viscosity)가 감소된다. 완전히 젖는 것을 유지하려면, 패널의 압력을 양으로 유지되어야 할 것이다.
액체 건조제의 박막에서, 채널의 높이는 유량의 핵심 결정 요인이다. 채널이 너무 높으면 습윤이 강하될 것이다. 채널 높이를 결정하는 중요한 요인은 멤브레인과 패널 사이의 연결 지점 높이와 연결 지점 사이의 멤브레인 벌징 또는 굴곡(flexing)이다. 따라서, 연결점 수를 최적화하는 것이 중요한 디자인 변수이다. 연결점이 많을수록 벌징이 줄어든다. 또한 연결 지점은 공기를 건조제에 노출시키지 않으므로 패널의 제습 용량을 감소시킨다. 300 x 500 mm 패널에 대하여 3000-5000 도트를 사용하면 도트가 전체 면적의 10% 이상을 사용할 수 있다. 이는 허용 가능하며 이론적 최적의 90% 이상 패널의 잠재적 효과와 함께 양호한 실험 결과를 이끌어 냈다.
주어진 패턴 및 높이의 연결 지점은 종래 기술에서 설명된 열 성형을 통해 생성될 수 있다. 사출 성형 및 엠보싱은 다른 두 가지 옵션이다. 플랙산 패널도 사용될 수 있지만 연결 지점 사이의 거리가 더 넓어야 한다. 크리프(creep)는 멤브레인과 패널이 처음으로 닿는 곳에서 발생한다. 열 밀봉과 결합된 멤브레인의 개방 구조물은 이것이 멤브레인에 대하여 잠재적으로 취약한 것으로 만든다. 연결 지점 사이의 거리가 멀면 연결 지점의 응력(stress)이 증가하여 멤브레인이 손상될 위험이 있다. 연결 지점의 모양과 크기는 또한 중하고 더 큰 도트나 더 긴 라인이 응력을 줄인다.
제조 방법 선택의 주요 요인은 패널의 편평도(flatness), 재료 선택 및 패널 당 비용을 포함한다. 채널 높이가 재료의 벌징으로만 드라이브되는 경우에 플랫 패널이 또한 사용될 수 있다. 모델링 및 실험은 예상 유량, 멤브레인의 모듈러스(modulus), 및 액체 건조제의 점도 및 압력에 따라 도트의 수가 50 내지 500으로 감소함을 나타낸다.
매우 낮은 유량으로 패널에서 그리고 패널들 사이에 멤브레인의 분포를 개선하기 위해서는, 액체 건조제의 점도에 따라 이 압력을 조절할 뿐만 아니라 패널의 유동 방향에 걸쳐 양압 강하가 필요하다. mPa.s의 동적 점도는 액체 건조제의 농도 및 온도에 의해 기인한다. 차갑고 고농도의 건조제는 점도가 높다.
패널에서 유동은 전형적으로 패널 상부의 오버플로우 튜브와 패널 바닥 아래 또는 공기 기준을 사용하여 압력을 가한다. 대부분의 관련 농도 및 온도에 대해 시스템은 패널에서 일정한 고압을 유지할 것이다. 고온 또는 저농도에서만 유동 강하를 유지하는데 필요한 압력이 발생한다. 패널을 가로 지르는 압력이 음의 커버리지가 되면 감소될 것이고 패널의 잠재 효과가 강하될 것이다.
유동 및 압력 제어는 액체 건조제의 광범위한 온도 및 농도에서 낮은 유동, 양압 및 높은 커버리지를 유지해야 한다. 또한 가열 및 냉각의 모드 둘 모두에서 컨디셔너와 재생기의 개별 작동을 허용해야 한다. 건조제 필름 유량이 lb./분 단위의 공기 유동의 1/5을 초과하지 않도록 디자인해야 한다. 오버플로우 튜브 압력 레귤레이터는 압력 강하가 튜브 높이보다 높을 때까지 유량 및 점도에 의해 결정된 패널 블록 시작시 압력을 결정할 수 있다. 그런 다음, 액체 건조제 유동의 일부가 탱크로 다시우회될 것이고 전체 채널에서 양압을 유지하면서 패널을 통한 유동이 강하될 것이다. 높은 점도와 일정한 압력에 결과로서, 패널을 통한 유동은 낮게 유지되는 반면, 펌핑된 대부분의 건조제는 오버플로우되고 오버플로우 튜브를 통해 탱크로 되돌아가는 동안 커버리지는 계속 유지될 것이다.
액체 건조제의 델타 농도가 증가하기 때문에 낮은 유량은 패널의 효과를 감소시킨다. 그러나, 유동이 증가할 때 액체 건조제 열 교환기를 통한 열 손실이 감소하기 때문에 시스템 효율은 여전히 개선될 수 있다.
액체 건조제의 농도가 낮아 지거나 온도가 증가함에 따라, 패널을 통한 유동이 제시된 유동과 같아 질 때까지 유동이 증가할 것이다.
모델링은 액체 건조제의 온도 및 농도의 어떤 범위에 걸쳐서 0.1 내지 0.5 mm 인 유효 채널 높이가 1.5 내지 15 mm/초의 필요한 유량을 유지할 수 있는 지를 보여 주었다. 0 내지 10 인치의 수압의 입구 압력과 수평 및 수직 유동 둘 모두에서 패널 아래에서 0 내지 4 인치의 기준 지점을 갖는 사이펀 처리. 농도 범위는 애플리케이션 유형에 따라 다르며 전형적으로 20-35%이다. 고온에서 15-25%의 낮은 목표 범위를 가진 애플리케이션은 더 좁은 채널에서 장점을 가질 것이다. 40-45%의 더 높은 농도가 필요한 애플리케이션들은 특히 이들 농도가 더 낮은 온도의 가열 모드에서 냉각 사이클 동안 필요한 경우 더 넓은 채널의 장점일 수 있다.
액체 건조제 시스템에서, 컨디셔너와 재생기 사이의 농도 차이는 전형적으로 2% 미만이다. 외부 조건 및 제어에 따라, 액체 건조제 농도는 패널의 결정화 또는 응결 위험없이 10-45%에서 변할 수 있다. 보다 전형적으로, 시스템을 채우는 데 필요한 탱크 크기 및 액체 건조제의 체적을 최소화하기 위해 20 내지 35%의 농도가 유지된다. 더 좁은 범위는 시스템의 크기와 액체 건조제의 비용을 줄인다.
컨디셔너와 재생기 사이의 온도는 일반적으로 30-60F가 다르다. 결과적으로, 더 따뜻한 유닛에서 액체 건조제의 점도는 더 차가운 유닛에서보다 낮아질 것이다. 더 차가운 유닛에서와 같이 더 따뜻한 유닛에서 동일한 유동을 유지하려면 광범위한 농도 범위에서 온도 차이에 의해 드라이브된 더 따뜻한 유닛에서 50-75% 더 낮은 압력 강하가 필요할 것이다. 오버플로우 튜브 압력 레귤레이터를 사용하면 이는 50-75% 더 낮은 라이저 튜브(riser tube)로 귀결된다. 냉각의 모드에서 재생기는 더 따뜻한 유닛이다. 가열 모드에서 컨디셔너는 더 따뜻한 유닛이다. 따라서, 시스템이 냉각에서 가열 또는 역으로 바뀔 때 재생기의 압력 제어 디바이스를 조정해야 한다. 가열 모드에서, 라이저 튜브의 높이는 냉각의 모드의 설정보다 4 내지 8* 더 높을 수 있다. 이는 예를 들어 고압을 위한 재생기 라이저를 디자인하고 냉각 모드에서 낮은 레벨의 이스케이프 밸브(escape valve)를 개방함으로써 달성될 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따른 멤브레인 구조물에 대해 다양한 플레이트 및 다른 구조 디자인이 가능하다.
일례에서, 플레이트는 약 500 x 500 mm의 치수를 가질 수 있다. 그 중에서도 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌과 같은 플라스틱을 포함하여 다양한 재료가 이들 플레이트에 사용될 수 있다. 부식 방지 품질으로 인해 티타늄 뿐만 아니라 부식 방지 재료로 커버된 금속 배관, 예를 들어 플라스틱으로 커버된 튜브 또는 플레이트를 포함하는 다른 금속도 사용될 수 있다. 후자는 냉각 유체로서 냉매의 사용을 가능하게 하여, 냉매 대 열 전달 유체 열 교환기의 필요성을 제거한다.
200-300mm의 작은 패널은 열 교환기의 크기와 중량은 물론 주어진 기류과 엔탈피 로드에 대한 패널을 통한 압력 강하를 줄일 수 있다. 2.5mm 미만의 공극이 입증되었으며, 채널 내부의 피처로 인해 공기를 교반 할 필요가 없다. 비어있는 공극이 좁으면 멤브레인의 마모가 줄어들고 신뢰성이 향상되지만 패널 편평도도 및 건조제 채널의 잘 제어된 높이에 대한 추가 요구 사항이 강제된다. 채널의 스탠드 오프없이 패널이 좁아 질수록 채널의 벌징이 더 문제가 된다.
200mm 내지 1000mm의 더 크고 짧은 패널도 산업 애플리케이션들에서 특히 중요한 다양한 폼 팩터를 제공할 수 있다.
박막을 만들 때 중요한 요인은 액체 건조제 채널의 깊이이며, 이는 0.5mm 미만이어야 한다. 0.1-0.25 mm의 채널 높이가 적합한 것으로 밝혀졌다. 균일한 건조제 유동 및 멤브레인 습윤이 달성될 수 있는 한 채널이 얇을수록 건조제의 유량이 감소하여 전체 시스템 효율을 증가시키는 것으로 나타났다.
채널 높이는 멤브레인이 부착된 양각된 피처의 높이(있는 경우)와 피처 또는 부착 지점 사이의 멤브레인 벌징으로 결정된다.
도 10은 액체 건조제의 점도, 농도 및 온도 사이의 실험적 관계 뿐만 아니라 일부 이론적 근사치 (1001)는 전형적인 컨디셔너 농도 세트를 나타낸다. 예를 들어 고온 및 건식 조건에서 매우 높은 농도는 (1002)로 표시되며 히트 펌프 모드의 시스템에서 전체 범위의 잠재적 점도는 (1003)으로 표시된다.
도 11a는 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 액체 건조제 유동 시스템을 예시한다. 건조제는 탱크(1101)로부터 컨디셔너 블록(1102) 및 재생기 블록(1103)으로 펌핑된다. 여기서 재생기 블록은 컨디셔너 위의 실시예에 도시된다. 평행한 유닛 또는 재생기 위의 컨디셔너를 갖는 다른 실시예들도 사용된다. 그것들은 주로 유닛에 필요한 폼 팩터에 의존한다. 본 실시예의 패널은 공기 공급을 위한 수평 기류 (1102a) 및 재생기 기류를 위한 (1103b), 열 전달 유체에 대한 역류(1102b/1103b) 및 액체 건조제에 대한 수직 교차 유동 (1102c/1103c)이 수직 방위에서 도시된다. 수직 공기 및 열 전달 유체 뿐만 아니라 수평 액체 건조제 유동이 또한 개시되었으며, 폼 팩터 및 기류 디자인에 유연성을 제공한다.
도 11b는 건조제 탱크 (1101)로부터 컨디셔너 블록 (1102) 및 재생기 블록 (1103)을 통한 액체 건조제의 유동을 도시한다. 건조제는 블록을 통해 압력/유동 레귤레이터(1111)로 (1104) 로 펌핑된다. 펌프(1105)는 액체 건조제를 액체 건조제 열 교환기(1106)로 보낸다. 그런 다음 희석된 액체 건조제는 압력/유동 레귤레이터 (1112)를 통해 블록 (1103)을 통해 보내져 라이저 (1111 및 1112)의 높이가 특히 액체의 작동 조건에 링크된다. 차갑고 농축된 액체 건조제에는 더 높은 라이저가 필요하다.
블록(1115)을 통과하는 액체 건조제는 (1116)을 통해 탱크로 우회될 수 있다. 이를 통해 컨디셔너를 재생기와 독립적으로 작동시킬 수 있다. 유사하게, (1117)은 컨디셔너로부터의 유동이 적거나 재생기가 독립적으로 작동되는 경우 여분의 건조제가 재생기에 추가될 수 있게 하는 단방향 밸브이다. 밸브(1131)는 펌프의 유지 보수를 위한 절연 밸브이며 유동의 직접적인 조절에 아무런 역할을 하지 않는다. (1111)로부터의 오버플로우는 (1114)를 통해 탱크로 보내진다. 재생기 압력/유동 제어기 (1112)로부터의 오버플로우는 재생기로부터 유동 (1119)으로 다시 (1118)을 통해 보내지고 열 교환기를 통해 탱크로 복귀한다.
탱크와 재생기 사이에 열 교환기를 배치하는 선택은 주변 온도 미만의 온도를 공급하고 저온에서 재생되는 시스템에 적합하다. 고농도 및 높은 재생 온도에서의 깊은 제습은 탱크와 컨디셔너 사이의 열 교환기를 더욱 매력적으로 만들 수 있다.
도 11c는 재생기에 대한 (1112)에 도시된 건조제가 상부의 블록에 공급되는 방법을 예시한다. 압력 유동 레귤레이터(1111)는 건조제가 (1115)에서 블록으로 유입될 수 있게 한다. (1110)의 건조제의 높이는 일정한 건조제 유동을 유지하는데 필요한 압력을 반영한다. 일정한 유동을 유지하기 위해 필요한 압력이 (1110b)에서 라이저 튜브의 높이를 초과하면, 과잉 액체 건조제는 (1114)에서 탱크로 복귀된다.
액체 건조제의 결과적인 압력 유동 특성이 도 12에 도시된다. 낮은 액체 건조제 점도, 즉 낮은 농도 및/또는 고온에서, 패널의 시작시 압력 (1201)이 증가함에 따라 유동은 일정하다. 농도가 상승 및/또는 온도가 감소함에 따라 액체 건조제의 점도가 증가한다. 일정한 유동(1202a)을 유지하는데 필요한 압력이 라이저 튜브(1201b)의 높이를 초과하면, 패널을 통한 유동이 감소하기 시작한다(1202b).
매우 낮은 점도에서, 패널을 통한 양압 강하(1204)를 유지하기 위해 유동(1203)을 증가시키는 것이 필요할 수 있다.
도 13은 실제 패널 디자인의 시뮬레이션에 기초하여 패널에서의 결과적인 유량 및 압력 강하를 도시한다. 패널 시작시의 압력은 1301 cm 또는 물의 인치로 표시된다. 패널 상부의 압력은 (1302)로 표시되며 매니폴드의 저항을 반영한다. (1303)은 멤브레인 뒤의 건조제 필름 상부의 결과적인 압력을 도시한다. 멤브레인의 바닥에서 압력 강하는 사이펀(1305)이 사용될 때 음(negative)이거나 패널의 바닥과 동일한 높이에서 공기 기준으로 0 이다. 패널을 통한 점진적인 압력 강하로 양호한 커버리지 및 분포가 달성된다. 패널이 건조제 채널을 통한 양압을 갖지 않으면, 완전히 채워지지 않고 커버리지 및 분포는 (1306)을 겪을 것이다. 도 13은 10 인치 압력 강하를 갖는 20% LiCl 및 25C에서의 양호한 커버리지를 위해 최소 60ml/분의 유량이 요구되는 반면, (1313)에서는 단지 20ml/분의 38% 액체 건조제 농도 유동이 동일한 압력 강하 및 따라서 양호한 커버리지를 유지할 것이다.
다시, 난제는 전체 범위의 온도와 농도에서 멤브레인의 균일한 분포와 커버리지를 유지하는 방법이다.
도 14a는 멤브레인 (1402)의가요성/빌로잉(billowing) 및 플레이트 구조물 상에 엠보싱되거나 열 성형된 양각된 피처(1401)의 조합을 사용하는 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 균일한 액체 건조제 채널의 형성을 도시하는 간략화된 단면도이다. 전형적으로, 약 0.1 내지 0.3 mm의 열 성형된 높이 (1403)가 0.2 내지 0.5 mm 사이의 총 높이 (1404)를 유지하기 위해 사용된다. 이 예시적인 실시예에서 채널의 폭은 300 mm로 모델링된다. 열 밀봉된 도트들(1406) 사이의 거리(1405)는 높은 도트의 경우 1 내지 3cm, 플랫 패널의 경우 2 내지 6cm에서 변한다. 이는 20 내지 35% 농도의 액체 건조제에 대해 패널 위로 3 내지 6 인치의 압력 강하로 4 내지 12 mm/초의 건조제 유량을 허용한다.
도 14b는 양각된 열 성형된 피처없이, 그러나 열 밀봉 피처의 패턴으로 동일한 유효 높이 치수가 달성될 수있는 방법을 도시하며, 여기서 열 밀봉은 멤브레인(1402)이 쉬어(sheer)을 최소화하도록 형상화된 도트, 타원 또는 라인일 수 있다.
도 14c 및 14d는 평평한 구조물에서의 채널 높이 제한이 외부 공기 (1413) 및 패널 (1411) 내부의 열 전달 유체 (1412)를 갖는 방법을 도시한다. 액체 건조제가 패널과 멤브레인 사이에 유동한다. 시트(1401)는 부식 및 고강도 금속 층(1410)을 방지하기 위해 다층, 예를 들어 매우 얇은 폴리머 층(1401)으로 구성될 수있다. 후자의 경우, 시트(1410)에 의해 형성된 채널이 냉매의 고압을 견디도록 디자인되었다고 가정하면 열 전달 유체는 냉매일 수 있다.
도 14e는 시트(1401)가 열 전달 유체를 갖는 튜브를 형성하도록 구부러지고 멤브레인(1402)이 열 전달 유체(1412)를 둘러싸는 시트에 대해 간격(1406)으로 밀봉되는 관형 채널을 예시한다. 공기 (1413)는 멤브레인 (1402) 위로 유동하고 액체 건조제 (1411)에 의해 제습된다. 튜브 치수(1420 및 1421)의 비율은 열 교환기의 요구에 따라 1 : 1 내지 1:10에서 변할 수 있다.
패널의 형상은 비용, 강도, 폼 팩터 및 시스템 요구 사항에 따라 드라이브된다. 그러나, 후술하는 압력 제어 메커니즘과 열 전달 채널을 둘러싸는 시트에 멤브레인을 열 밀봉하는 피처의 패턴을 통해 생성된 얇은 채널 구조물의 조합은 건조제의 균일한 분포 및 멤브레인의 습윤을 보장할 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따른 다양한 대안적인 패널 구조물의 예가 도 14f 내지 14k에 도시된다. 도 14f는 멤브레인이 튜브에 열 밀봉된 압출된 폴리머 튜브의 단면도이다. 압출된 채널 중 하나 이상이 액체 건조제를 위한 매니폴드로서 사용될 수 있다. 채널은 수평 또는 수직일 수 있어서 기류(1403)와 열 전달 유체의 역류를 보장한다.
다른 대안 디자인이 도 14g에 도시되어 있고, 여기서, 매우 얇은 폴리머 시트 (1401)가 열 전달 유체 (1412)를 위한 채널 및 액체 건조제 (1411)를 위한 채널을 생성하는 멤브레인(1402)에 진공 형성된 유사한 가요성 시트 (1409)에 밀봉된다. 이러한 가요성 구조물은 멤브레인들 사이에 일정한 공기 채널을 생성하기 위해 외부 프레임을 포함할 수 있지만, 폴리머 시트 (1401)가 충분히 얇은 경우 비용이 효과적이고 효율적인 해결책일 수 있다.
도 14h는 채널 높이 및 멤브레인 전단에 최적화된 열 시일(heat-seal)(1406)의 패턴을 통해 멤브레인(1402)에 열 밀봉된 멤브레인으로 커버된 시트 (1401)를 도시한다. 시트는 열 전달 유체(1412)를 위한 채널을 형성하도록 성형될 수 있다.
도 14i는 도 14e의 튜브 폭과 높이의 비율이 변할 수 있는 경우 열 교환기를 생성하기 위해 관형 채널이 어떻게 사용되는지를 도시한다. (1430)은 시트 재료가 어떻게 폴리머 또는 폴리머 커버된 금속일 수 있는지를 단면도로 예시한다.
도 14j 및 14k는 패널이 추가적인 강도를 위해 물결 모양 구조(wavy structure)로 구부러질 수 있는 수평 위치에서의 패널을 도시한다. 합성 금속/폴리머 시트를 사용하면 강도를 높이고 열 전달을 개선시킬 수 있다. 복합 채널을 냉매와 함께 사용하면, 냉매 대 열 전달 유체 열 교환기가 필요하지 않으므로 시스템 효율이 개선된다.
하나 이상의 실시예에서, 일정한 속도의 액체 건조제 펌프는 멤브레인 모듈을 통해 액체 건조제를 보내기 위해 유량 레귤레이터와 함께 사용된다. 대안적으로, 가변 속도 펌프가 멤브레인 모듈을 통해 액체 건조제를 이동시키기 위해 사용된다.
비 제한적인 예들:
다양한 예시적인 액체 건조제 공조 시스템 실시예는 다음의 작동 특징을 포함할 수 있다 :
1. 10 내지20 cfm의 디자인 기류를 갖는 20-50 cm 및 50 cm 폭의 패널에 대해 패널 당 0.01 내지 0.1l/분의 1의 건조제의 유량
2. 총 기류와 총 작업량으로 유량이 증가한다.
3. 총 기류는 패널 높이에 비례한다
4. 이러한 유량에서, 채널 1의 높이는 연결 지점의 높이, 멤브레인의 모듈러스 및 멤브레인 연결 지점 사이의 거리에 의해 결정된다
5. 지지되지 않은 20 마이크론 멤브레인의 경우, 피처 사이의 거리는 플랫 패널의 경우 2 내지 5 cm이고 0.1 내지 0.15 mm 의 연결 지점의 경우 0.5 내지 1 cm이다. 연결 지점의 높이가 낮아질수록 연결 지점 간의 관련 거리(가장 큰 거리)가 증가한다.
6. 연결 지점의 총 표면적은 패널의 15%를 초과하지 않아야 한다.
7. 연결 피처의 높이는 열 성형 또는 엠보싱 압출 시트 또는 사출 성형으로 만들 수 있다
8. 피처는 도트 또는 라인일 수 있다.
9. 건조제의 냉각은 열 전달 유체 또는 냉매일 수 있다.
10. 멤브레인에 연결된 내 부식성 시트로/로부터 고압 전달 열을 견딜 수 있는 일반적으로 구리로 만들어진 용접된 금속 구조물을 통해 냉각이 냉매에 의해 이루어질 때. 연결 지점 사이의 높이 및 거리는 멤브레인이 본딩되는 내식성 시트, 예를 들어 얇은 PE 층으로 코팅하기 전에 금속 구조물에 의해 설정될 수 있다.
11. 플랫 코팅 금속 시트는 연결 지점 사이에서 2 내지 5 cm의 거리를 갖는다
12. 연결 지점은 도트 또는 라인일 수 있다.
13. 건조제 유동을 보다 잘 제어할 수 있는 고가 패널에 대하여 시트 높이 또는 채널에서 친수성 재료, 심지 층 또는 코팅을 사용하여 채널 높이가 증가될 수 있다
14. 패널 위와 아래의 공기 기준은 패널에 유입되고 빠져 나가는 건조제의 압력을 설정하는데 사용될 수 있으며, 이는 최고 및 최저 기준점 사이의 거리와 같다. 패널의 압력 구배는 양이 값이어야 하는데, 즉, 패널의 압력이 높아야 한다.
15. 플랫 패널의 채널 높이는 수직 패널보다 최대 100% 높다.
16. 패널의 유동은 압력으로 드라이브되어 온도와 농도에 따라 유량이 변할 수 있다. 고정 유량은 고 농도와 저 온도에서 연결 지점에 과잉 압력으로 이어지고 저 농도와 고 온도에서 낮은 커버리지를 갖는 중력으로 드라이브된 유동을 유발한다.
17. 재생기 패널 위의 압력은 냉각 모드에서 컨디셔너에 대한 압력의 2-4 배이며 가열 모드에서는 역이다.
18. 시스템이 냉각의 모드에서 가열 모드로 전환되면 압력 기준 지점의 높이가 변경된다.
이와 같이 몇 가지 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 다양한 변경, 수정 및 개선이 당업자에게 쉽게 일어날 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 변경, 수정 및 개선은 본 개시의 일부를 형성하기 위한 것이며, 본 개시의 사상 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 출원에 제시된 일부 예는 기능 또는 구조적 엘리먼트의 특정 조합을 포함하지만, 이들 기능 및 엘리먼트는 동일하거나 상이한 목적을 달성하기 위해 본 개시에 따라 다른 방식으로 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 특히, 일 실시예와 관련하여 논의된 동작, 엘리먼트 및 피처는 다른 실시예에서 유사하거나 다른 역할로부터 배제되도록 의도되지 않는다. 또한, 본 출원에서 설명된 엘리먼트들 및 컴포넌트들은 추가의 컴포넌트들로 추가로 분할되거나 동일한 기능들을 수행하기 위해 더 적은 컴포넌트들을 형성하기 위해 함께 결합될 수 있다. 따라서, 전술한 설명 및 첨부 도면은 단지 예일 뿐이며 한정하려는 의도는 아니다.

Claims (21)

  1. 건조제 공조 시스템에서 사용을 위한 열 교환기에 있어서,
    상기 건조제 공조 시스템에 의해 처리될 공기 유동이 유동할 수 있는 공기 채널을 정의하기 위해 전체적으로 평행한 배열로 서로 마주 보며 이격되어 있는 복수의 멤브레인으로 커버된(membrane-covered) 구조물로서, 각각의 상기 멤브레인으로 커버된 구조물은,
    열 전달 유체가 유동할 수 있는 열 전달 유체 채널을 정의하는 중공 내부 부분을 갖는 구조물로서, 상기 구조물은 또한 하나 이상의 외부 소수성 폴리머 표면을 갖는, 상기 구조물; 및
    액체 건조제(liquid desiccant)가 유동할 수 있는 액체 건조제 갭을 정의하기 위해 상기 구조물의 하나 이상의 외부 표면을 커버하는 하나 이상의 소수성 폴리머 멤브레인으로서, 각각의 멤브레인은 액체 건조제 유동 채널을 정의하기 위해 상기 외부 표면상에서 50 mm 미만으로 이격된 이산의 위치에서 상기 구조물의 외부 표면에 열 밀봉되고, 상기 액체 건조제 유동 채널은 상기 외부 표면으로부터 상기 멤브레인까지 측정된 채널 높이가 0.5 mm를 초과하지 않는, 상기 소수성 폴리머 멤브레인; 및
    상기 열 교환기의 액체 건조제 입구에 연결된 액체 건조제 압력 레귤레이터로서, 상기 압력 레귤레이터는 주어진 범위의 액체 건조제 온도 및 농도 조건에 걸쳐 각각의 상기 액체 건조제 유동 채널을 충전하기에 충분한 유량으로 주어진 미리 설정된 값을 초과하지 않는 상기 액체 건조제 유동 채널에서 양압(positive pressure)을 유지하도록 구성되고, 상기 액체 건조제 압력 레귤레이터는 상기 액체 건조제 유동 채널에서 일정한 액체 건조제 압력을 유지하기 위해 상기 열 교환기로 유동하는 상기 액체 건조제의 일부를 상기 액체 건조제 탱크로 우회시키도록 구성된, 상기 액체 건조제 압력 레귤레이터를 포함하는, 열 교환기.
  2. 제 1 항에 있어서, 각각의 멤브레인은 액체 건조제 유동 채널을 정의하기 위해 상기 외부 표면 상에서 30mm 미만으로 이격된 이산의 위치에서 상기 구조물의 외부 표면에 열 밀봉되는, 열 교환기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 건조제 유동 채널이 상기 외부 표면으로부터 상기 멤브레인까지 측정된 채널 높이가 0.3 mm를 초과하지 않는, 열 교환기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 건조제 유동 채널에서의 유량은 펌프와 상기 액체 건조제 압력 레귤레이터 사이의 일정한 유동 디바이스에 의해 추가로 유지될 수 있는, 열 교환기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 레귤레이터는 오버플로우 튜브 또는 스프링 작동식 백(back) 압력 레귤레이터를 포함하는, 열 교환기.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 레귤레이터는 상기 멤브레인의 습윤 균일성 및 상기 액체 건조제 유동 채널을 통해 유동하는 상기 액체 건조제의 균일성을 개선시키기 위해 온도 및 액체 건조제 농도 레벨의 범위에 걸쳐 각각의 액체 건조제 유동 채널의 입구에서 양압을 유지하면서 상기 액체 건조제 유동 채널 내로 유동하는 상기 액체 건조제의 유량을 2-10 mm/초로 제한하도록 구성되는, 열 교환기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 레귤레이터는 상기 액체 건조제가 LiCl을 포함할 때 약 15-40% 범위의 건조제 농도에 대해 냉각 작동 동안 50-140 ℉ 및 가열 작동 동안 0-100 ℉에 온도 범위에 걸쳐 상기 액체 건조제 유량을 공기 유량의 1/5-1/20 lbs./분으로 유지하도록 구성되는, 열 교환기.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 레귤레이터는 가습, 제습, 냉각 또는 가열에 의해 공기를 컨디셔닝하는 데 필요한 액체 건조제 온도 및 농도 레벨의 범위에 걸쳐 공기 유동 유량의 1/5 lbs./분 미만에서 상기 액체 건조제의 유량을 유지하도록 구성되는, 열 교환기.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 멤브레인이 각각의 구조물의 외부 표면에 열 밀봉되는 이산의 위치는 라인 또는 도트 패턴을 포함하는, 열 교환기.
  10. 제 1 항에 있어서, 각각의 구조물의 외부 표면은 상기 멤브레인이 열 밀봉되는 이산의 위치에서 복수의 양각된 피처를 포함하는, 열 교환기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 양각된 피처는 각각의 구조물의 외부 표면의 표면적의 15% 미만을 포함하는, 열 교환기.
  12. 제 1 항에 있어서, 각각의 구조물에서 열 전달 유체 갭은 0.5 mm 내지 2 mm의 두께를 갖는, 열 교환기.
  13. 제 1 항에 있어서, 각각의 구조물은 패널을 포함하고, 상기 패널은 수직 방위를 갖는, 열 교환기.
  14. 제 1 항에 있어서, 각각의 구조물은 패널을 포함하고, 상기 패널은 수평 방위를 갖는, 열 교환기.
  15. 제 1 항에 있어서, 각각의 구조물의 중공 내부 부분은 금속 층에 의해 정의되고, 상기 열 전달 유체는 냉매를 포함하는, 열 교환기.
  16. 제 1 항에 있어서, 각각의 구조물은 관형 형상을 갖는, 열 교환기.
  17. 제 1 항에 있어서, 각각의 구조물은 평면 구성을 갖는, 열 교환기.
  18. 제 1 항에 있어서, 각각의 구조물은 주변부 주위에 함께 밀봉된 2 개의 폴리머 플레이트를 포함하는, 열 교환기.
  19. 제 1 항에 있어서, 각각의 구조물은 커브진 플레이트 형상을 갖는, 열 교환기.
  20. 제 1 항에 있어서, 각각의 구조물은 상기 열 전달 유체 갭을 형성하도록 형성된 진공인, 열 교환기.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 레귤레이터는 상기 액체 건조제 유동 채널 내로 유동하는 상기 액체 건조제의 유량을 5-10 mm/초로 제한하도록 구성된, 열 교환기.
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