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KR101710779B1 - 제습 및 가습 장치 - Google Patents

제습 및 가습 장치 Download PDF

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KR101710779B1
KR101710779B1 KR1020150033934A KR20150033934A KR101710779B1 KR 101710779 B1 KR101710779 B1 KR 101710779B1 KR 1020150033934 A KR1020150033934 A KR 1020150033934A KR 20150033934 A KR20150033934 A KR 20150033934A KR 101710779 B1 KR101710779 B1 KR 101710779B1
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KR
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heat
adsorbent
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heat transfer
fins
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김영득
양석원
임연교
오건승
오준호
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한양대학교 에리카산학협력단
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Abstract

제습 및 가습 장치가 제공된다. 상기 제습 및 가습 장치는, 제1 유입 공기가 유입되는 제1 경로에 배치되어, 상기 제1 유입 공기로 수분을 배출하는 제1 흡착제를 포함하는 제1 흡착부, 제2 유입 공기가 유입되는 제2 경로에 배치되어, 상기 제2 유입 공기로부터 수분을 흡착하는 제2 흡착제를 포함하는 제2 흡착부, 흡열면 및 발열면을 갖는 열전 소자, 상기 발열면 상에 배치되어, 상기 발열면으로부터 열을 전달받아, 상기 제1 흡착부로 열을 전달하는 제1 열 교환부, 및 상기 흡열면 상에 배치되어, 상기 제2 흡착부로부터 열을 전달받아, 상기 흡열면으로 열을 전달하는 제2 열 교환부를 포함한다.

Description

제습 및 가습 장치{Apparatus for dehumidifier and humidifier}
본 발명은 제습 및 가습 장치에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 열전 소자의 발열면으로부터 열을 전달받는 제1 열 교환부, 및 흡열면으로 열을 전달하는 제2 열 교환부를 갖는 제습 및 가습 장치에 관련된 것이다.
공기 중의 습도가 높게 되면 부패, 부식, 응결수 현상이 일어나고, 악취와 박테리아도 발생하게 되므로 가정, 병원, 습기에 취약한 전기, 통신 및 각종 전자 장비 등에는 이러한 습기를 제거하는 장치가 요구된다.
종래의 제습장치는 주로 CFC와 같은 냉매가스를 이용한 냉동사이클로 구성된다. 환경적인 문제뿐만 아니라, 증발기, 응축기, 그리고 압축기 등 구조의 복잡성, 소음, 진동 및 전력소모가 매우 크고, 설치 공간을 많이 차지한다. 또한, 구동중에 발생하는 열은 제습장치의 수명을 단축한다.
대한민국 공개특허 제2013-0046346호
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 제습 및 가습 효율이 향상된 제습 및 가습 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 고신뢰성의 제습 및 가습 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 제습 및 가습 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제습 및 가습 장치는, 흡열 또는 발열하는, 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 갖는 열전 소자, 상기 제1 면 상에 배치되고, 제1 유체가 저장된 제1 열 전달 파이프, 상기 제2 면 상에 배치되고, 제2 유체가 저장된 제2 열 전달 파이프, 상기 제1 면 상에 이격되어 적층되고, 상기 제1 열 전달 파이프와 접촉된 제1 핀(fin)들, 상기 제2 면 상에 이격되어 적층되고, 상기 제2 열 전달 파이프와 접촉된 제2 핀들, 및 상기 제1 핀들 사이, 및 상기 제2 핀들 사이의 흡착제를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 열 전달 파이프들은, 상기 제1 면과 평행한 제1 방향으로 연장하는 수평 연장부, 및 상기 수평 연장부의 일단에서, 상기 제1 면에 직각인 제2 방향으로 연장하는 수직 연장부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 방향들에 직각인 제3 방향으로 연장하는 축을 회전축으로 회전될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 면이 발열면이고, 상기 제2 면이 흡열면인 경우, 상기 발열면은 중력이 작용하는 방향과 반평행한(anti-parallel) 방향을 향하고, 상기 흡열면은 중력이 작용하는 방향과 평행한 방향으로 향하고, 상기 제3 방향으로 연장하는 축을 회전축으로 회전할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 유체, 및 상기 제2 유체는 상기 제1 열 전달 파이프, 및 상기 제2 열 전달 파이프에 각각 폐쇄(closed)된 상태로 저장될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 흡착제는, 상기 제1 핀들 및 상기 제2 핀들 상의 바인더(binder), 및 상기 바인더에 의해, 상기 제1 핀들 및 상기 제2 핀들 상에 부착된 흡착 입자들을 포함하되, 상기 흡착 입자들 중에서 적어도 일부는, 노출된 상태일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제습 및 가습 장치는, 제1 유입 공기가 유입되는 제1 경로에 배치되어, 상기 제1 유입 공기로 수분을 배출하는 제1 흡착제를 포함하는 제1 흡착부, 제2 유입 공기가 유입되는 제2 경로에 배치되어, 상기 제2 유입 공기로부터 수분을 흡착하는 제2 흡착제를 포함하는 제2 흡착부, 흡열면 및 발열면을 갖는 열전 소자, 상기 발열면 상에 배치되어, 상기 발열면으로부터 열을 전달받아, 상기 제1 흡착부로 열을 전달하는 제1 열 교환부, 및 상기 흡열면 상에 배치되어, 상기 제2 흡착부로부터 열을 전달받아, 상기 흡열면으로 열을 전달하는 제2 열 교환부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 유입 공기 및 상기 제2 유입 공기는 반평행한(antiparallel) 방향으로 이동될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 흡착제의 수분 흡착이 포화된 경우, 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로와 평행한 축을 회전축으로 회전하여, 상기 제2 흡착부가 상기 제1 경로에 배치되어 상기 제1 유입 공기로 수분을 배출하고, 상기 제1 흡착부가 상기 제2 경로에 배치되어 상기 제2 유입 공기로부터 수분을 흡착할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 회전축으로 회전된 경우, 상기 제2 열 교환부는 상기 제2 흡착부로 열을 전달하고, 상기 제1 열 교환부는 상기 제1 흡착부로부터 열을 전달받을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 유입 공기는 상기 제1 경로를 통해 실내에서 실외로 배출되고, 상기 제2 유입 공기는 상기 제2 경로를 통해 실외에서 실내로 유입될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 열전소자의 발열면으로부터, 제1 열 교환부를 경유하여 제1 흡착부로 열이 전달되어, 상기 제1 흡착부에서 제1 유입 공기로 수분이 배출되고, 제2 흡착부가 제1 유입 공기로부터 수분을 흡착하는 과정에서 생성된 열이 제2 열 교환부를 경유하여 열전소자의 흡열면으로 전달될 수 있다. 상기 제1 흡착부에서 수분을 배출하기 위해 필요한 열이 상기 열전 소자에 의해 공급되고, 상기 제2 흡착부에서 수분을 흡착하는 과정에서 생성된 열이 상기 열전 소자에 의해 흡착되어, 외부 공기의 가습 및 제습 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치의 개념을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치를 설명하기 위한 사시도들이다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치에 포함된 열 교환부의 제1 실시 예에 따른 열 교환 파이프를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치에 포함된 열 교환부의 제2 실시 예에 따른 열 교환 파이프를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치에 포함된 열 교환부의 제3 실시 예에 따른 열 교환 파이프를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치의 가습 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치의 제습 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따른 제습 및 가습 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따른 제습 및 가습 장치에 포함된 흡착 코팅막을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따른 제습 및 가습 장치에 포함된 흡착 코팅막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치의 개념을 설명하기 위한 블록도이다. 도 1에서 도면 부호 H는 열(heat)을 의미하는 것으로 해석된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치는, 제1 흡착부(10), 제2 흡착부(20), 열전 소자(20), 상기 제1 흡착부(10) 및 상기 열전 소자(20) 사이의 제1 열 교환부(40), 및 상기 제2 흡착부(20) 및 상기 상기 열전 소자(20) 사이의 제2 열 교환부(50)를 포함할 수 있다.
상기 열전 소자(30)는 흡열면 및 발열면을 포함할 수 있다. 상기 열전 소자(30)의 상기 발열면은 상기 제1 열 교환부(40)로 열(H)을 전달하고, 상기 열전 소자(30)의 상기 흡열면은 상기 제2 열 교환부(50)로부터 열(H)을 전달받을 수 있다.
상기 제1 열 교환부(40)는 상기 열전 소자(30)의 상기 발열면으로부터 열(H)을 전달받아, 상기 제1 흡착부(10)로 열(H)을 전달할 수 있다.
상기 제1 흡착부(10)는 수분이 상대적으로 많이 흡착된 제1 흡착제를 포함할 수 있다. 상기 제1 흡착부(10)는 제1 유입 공기(Ain1)가 유입되는 제1 경로에 배치되어, 상기 제1 흡착부(10)는 상기 제1 유입 공기(Ain1)로 수분을 배출할 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 열 교환부(40)로부터 열(H)을 전달받아, 상기 제1 흡착부(10)의 상기 제1 흡착제에서 상기 제1 유입 공기(Ain1)로 수분이 배출될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 경로를 통과하여 상기 제1 흡착부(10)로부터 배출되는 제1 유출 공기(Aout1)는 상기 제1 유입 공기(Ain1)보다, 습할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 유입 공기(Ain1)는 상기 제1 경로를 통해 실내에서 실외로 배출될 수 있다.
상기 제2 흡착부(20)는, 상기 제1 흡착제와 비교하여, 상대적으로 수분이 적게 흡착된 제2 흡착제를 포함할 수 있다. 상기 제2 흡착부(20)는 상기 제2 유입 공기(Ain2)가 유입되는 제2 경로에 배치되어, 상기 제2 흡착제는 상기 제2 유입 공기(Ain2)로부터 수분을 흡착할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 경로를 통과하여, 상기 제2 흡착부(20)로부터 배출되는 제2 유출 공기(Aout2)는 상기 제2 유입 공기(Ain2)보다 더 건조해질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 유입 공기(Ain2)는 상기 제2 경로를 통해 실외에서 실내로 유입될 수 있다.
상기 제2 흡착부(20)의 상기 제2 흡착제가 상기 제2 유입 공기(Ain2)로부터 수분을 흡착하는 과정에서 발생된 열(H)은 상기 제2 열 교환부(50)로 전달될 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 제2 열 교환부(50)는 상기 열전 소자(30)의 상기 흡열면으로 열(H)을 전달할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 열전 소자(30)의 상기 발열면으로부터 열을 전달받는 상기 제1 열 교환부(40), 상기 제1 열 교환부(40)로부터 열을 전달받아 상기 제1 유입 공기(Ain1)로 수분을 배출하는 제1 흡착부(10), 상기 제2 유입 공기(Ain2)로부터 수분을 흡착하는 상기 제2 흡착부(20), 및 상기 제2 흡착부(20)로부터 열을 전달받아 상기 열전 소자(30)의 상기 흡열면으로 전달하는 제2 열 교환부(50)를 이용하여, 효율적으로 유입되는 공기들에 대해서 제습 및 가습이 분리되어 수행될 수 있다.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치의 구체적인 구현 예들이 설명된다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치를 설명하기 위한 사시도들이고, 도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치에 포함된 열 교환부의 제1 실시 예에 따른 열 교환 파이프를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2a, 도 2b, 및 도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치는, 열전 소자(100), 제1 바디(body. 102), 제1 열 전달 파이프(112) 및 제1 핀(114)들을 포함하는 제1 열 교환부(110), 제2 바디(104), 제2 열 전달 파이프(122) 및 제2 핀(124)들을 포함하는 제2 열 교환부(120), 제1 흡착제(130), 및 제2 흡착제(140)를 포함할 수 있다. 상기 열전 소자(100), 상기 제1 열 교환부(110), 상기 제2 열 교환부(120), 상기 제1 흡착제(130), 및 상기 제2 흡착제(140)는, 도 1을 참조하여 설명된 열전 소자(30), 제1 열 교환부(40), 제2 열 교환부(50), 제1 흡착부(10), 및 제2 흡착부(20)에 각각 대응될 수 있다.
상기 열전 소자(100)는 발열면(100H, 제1 면) 및 상기 발열면(100H)에 대향하는 흡열면(100C, 제2 면)을 포함할 수 있다.
상기 제1 바디(102)는 상기 열전 소자(100)의 상기 발열면(100H) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 바디(102) 내에 상기 제1 열 전달 파이프(112)의 적어도 일부분이 함몰될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 바디(102)는 함몰된 상기 제1 열 전달 파이프(112)의 적어도 일부분을 둘러싸고, 상기 발열면(100H)으로부터 열을 전달받아, 상기 제1 열 전달 파이프(112)로 전달할 수 있다.
상기 제1 열 전달 파이프(112)는 상기 열전 소자(100)의 상기 발열면(100H) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 열 전달 파이프(112)는 제1 유체를 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 유체는, 상기 제1 열 전달 파이프(112) 내에 폐쇄된 상태로 저장될 수 있다. 상기 제1 유체는 비점이 낮은 알코올 계열일 수 있다.
상기 제1 열 전달 파이프(112)는 상기 발열면(100H)와 평행한 제1 방향(도 3a에서 X축 방향)으로 연장하는 수평 연장부, 및 상기 수평 연장부의 일단에서 상기 발열면(100H)에 직각인 제2 방향(도 3a에서 Y축 방향)으로 연장하는 수직 연장부를 포함할 수 있다. 상기 수평 연장부는 상기 제1 바디(102)와 직접적으로 접촉되어, 상기 발열면(100H)으로부터 열을 전달받아, 상기 제1 열 전달 파이프(112) 내의 상기 제1 유체의 온도를 증가시킬 수 있다. 상기 제1 열 전달 파이프(112)가 복수로 제공되는 경우, 상대적으로 중앙에 위치한 제1 열 전달 파이프의 수직 연장부의 길이가, 상대적으로 주변에 위치한 제1 열 전달 파이프의 수직 연장부의 길이보다 짧을 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 열 전달 파이프(112)는 덕트의 내부를 촘촘히 채울 수 있다.
상기 제1 핀(114)들은, 상기 발열면(100H)상에 이격되어 적층될 수 있다. 상기 제1 핀(114)들은 상기 발열면(100H)와 평행할 수 있다. 상기 제1 핀(114)들은 상기 제1 열 전달 파이프(112)와 직접 접촉될 수 있다. 상기 제1 핀들(114)은 열 전도율이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1 핀(114)들은, 상기 제1 열 전달 파이프(1120) 및/또는 상기 제1 유체로부터 열을 전달받을 수 있다.
상기 제1 핀(114)들 사이에 상기 제1 흡착제(130)들이 배치될 수 있다 예를 들어, 상기 제1 흡착제(130)는 실리카겔, 제올라이트, 또는 활성탄 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 흡착제(130)들은, 상기 제1 핀(114)들을 둘러싸는 메쉬(mesh)에 의해 외부로 유출되지 않도록 둘러싸여(enclose) 질 수 있다,
상기 제2 바디(104)는 상기 열전 소자(100)의 상기 흡열면(100C) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 바디(104) 내에 상기 제2 열 전달 파이프(122)의 적어도 일부분이 함몰될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제2 바디(104)는 함몰된 상기 제2 열 전달 파이프(122)의 적어도 일부분을 둘러싸고, 상기 제2 열 전달 파이프(122)로부터 열을 전달받아, 상기 흡열면(100C)으로 전달할 수 있다.
상기 제2 열 전달 파이프(122)는 상기 열전 소자(100)의 상기 흡열면(100C) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 열 전달 파이프(122)는 제2 유체를 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 유체는, 상기 제2 열 전달 파이프(122) 내에 폐쇄된 상태로 저장될 수 있다.
상기 제2 열 전달 파이프(122)는 상기 흡열면(100C)와 평행한 상기 제1 방향(도 3a에서 X축 방향)으로 연장하는 수평 연장부, 및 상기 수평 연장부의 일단에서 상기 흡열면(100C)에 직각인 제2 방향(도 3a에서 Y축 방향)으로 연장하는 수직 연장부를 포함할 수 있다. 상기 수평 연장부는 상기 제2 바디(104)와 직접적으로 접촉되어, 상기 흡열면(100C)으로 열을 전달할 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 열 전달 파이프(122) 내의 상기 제2 유체의 온도를 감소시킬 수 있다. 상기 제2 열 전달 파이프(122)가 복수로 제공되는 경우, 상대적으로 중앙에 위치한 제2 열 전달 파이프의 수직 연장부의 길이가, 상대적으로 주변에 위치한 제2 열 전달 파이프의 수직 연장부의 길이보다 짧을 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 열 전달 파이프(122)는 덕트의 내부를 촘촘히 채울 수 있다.
상기 제2 핀(124)들은, 상기 흡열면(100C)상에 이격되어 적층될 수 있다. 상기 제2 핀(124)들은 상기 흡열면(100C)와 평행할 수 있다. 상기 제2 핀(124)들은 상기 제2 열 전달 파이프(122)와 직접 접촉될 수 있다. 상기 제2 핀들(124)은 열 전도율이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 상기 제2 핀(124)들은, 상기 제2 열 전달 파이프(1120) 및/또는 상기 제2 유체로 열을 전달할 수 있다.
상기 제2 핀(124)들 사이에 상기 제2 흡착제(140)들이 배치될 수 있다. 상기 제2 흡착제(140)는 상기 제1 흡착제(130)와 동일한 물질로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 흡착제(140)들은, 상기 제2 핀(124)들을 둘러싸는 메쉬(mesh)에 의해 외부로 유출되지 않도록 둘러 싸여(enclose) 질 수 있다.
상기 제1 열 전달 파이프(112) 및 상기 제2 열 전달 파이프(122)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이를, 도 3b 및 도 3c를 참조하여 설명한다.
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치에 포함된 열 교환부의 제2 실시 예에 따른 열 교환 파이프를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치에 포함된 열 교환부의 제3 실시 예에 따른 열 교환 파이프를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 상기 제1 및 제2 열 교환 파이프들(112, 122)은, 상기 제1 방향(도 3b에서 X축 방향)으로 연장하는 수평 연장부, 및 상기 수평 연장부의 양단에서 각각 위로 연장하는 수직 연장부들을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 열 교환 파이프들(112, 122)에서, 하나의 상기 수평 연장부에 연결된 상기 수직 연장부들의 상기 제2 방향(도 3b에서 Y축 방향)의 길이가 서로 다를 수 있다. 다시 말하면, 하나의 상기 수평 연장부에 연결된 상기 수직 연장부들 중에서, 상대적으로 중앙에 위치한 것의 길이가, 상대적으로 중심에 위치한 길이보다 길 수 있다.
도 3c를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 상기 제1 및 제2 열 교환 파이프들(112, 122)은, 상술된 바와 같이, 상기 제1 방향(도 3c에서 X축 방향)으로 연장하는 수평 연장부, 및 상기 수평 연장부의 양단에서 각각 위로 연장하는 수직 연장부들을 포함하되, 하나의 상기 수평 연장부에 연결된 상기 수직 연장부들의 상기 제2 방향(도 3c에서 Y축 방향)의 길이가 서로 동일할 수 있다. 다시 말하면, 상대적으로 중앙에 위치한 열 교환 파이프의 수직 연장부의 길이가 상대적으로 주변에 위치한 열 교환 파이프의 수직 연장부의 길이보다 길되, 하나의 수평 연장부에 연결된 수직 연장부들의 길이는 서로 동일할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명된 열 교환 파이프의 형상 외에, 다양한 형태의 열 교환 파이프가 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치에 사용될 수 있음은 자명하다. 또한, 도 3a 내지 도 3c에서 상기 제1 및 제2 열 교환 파이프들(112, 122)의 형태가 서로 동일한 것으로 설명되었으나, 이와 달리 상기 제1 및 제2 열 교환 파이프들(112, 122)의 형태가 서로 다를 수 있다.
계속해서, 도 2a, 도 2b, 및 도 3a를 참조하면, 상기 제1 유입 공기(Ain1)가 상기 제1 열 교환부(110) 및 상기 제1 흡착제(130)가 배치된 제1 경로(P1)로 유입되고, 상기 제2 유입 공기(Ain2)가 상기 제2 열 교환부(120) 및 상기 제2 흡착제(140)개 배치된 제2 경로(P2)로 유입될 수 있다. 상기 제1 유입 공기(Ain1) 및 상기 제2 유입 공기(Ain2)는 서로 반평행한 방향으로 이동될 수 있다.
상기 제1 열교환부(110), 상기 제1 흡착제(130), 및 상기 열전 소자(100)의 상기 발열면(100H)에 의해 상기 제1 유입 공기(Ain1)는 가습되어, 상기 제1 유입 공기(Ain1)보다 습한 제1 유출 공기(Aout1)가 배출될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치의 가습 동작이 도 4a 및 도 4b를 참조하여 상세히 설명된다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치의 가습 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 상기 열전 소자(100)의 상기 발열면(100H)에 의해, 상기 제1 열 전달 파이프(112) 내의 상기 제1 유체의 온도가 상승될 수 있다. 상기 온도가 상승된 제1 유체(HF)는 밀도가 감소되어, 상기 제1 열 전달 파이프(112)를 따라 위로 이동할 수 있다. 상기 온도가 상승된 제1 유체(HF)에 의해 상기 제1 핀(114)들의 온도가 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 핀(114)들 및/또는 상기 제1 열 전달 파이프(112)로부터, 상기 제1 핀(114)들 사이의 상기 제1 흡착제(130)가 열(H)을 전달받을 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 흡착제(130)는 수분(V)을 상기 제1 유입 공기(Ain1)로 배출하고, 상기 제1 유입 공기(Ain1)는 가습될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기 제1 흡착제(130)로 열을 전달하여, 온도가 감소된 제1 유체(CF)는 밀도가 증가되어 상기 제1 열 전달 파이프(112)를 따라 아래로 이동할 수 있다. 상기 온도가 감소된 제1 유체(CF)는 상기 발열면(100H)로부터 열(H)을 전달받고, 다시 밀도가 감소될 수 있다. 이로 인해, 도 4a를 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 제1 유체는 상기 제1 열 전달 파이프(112)를 다라 위로 이동하고, 다시 상기 제1 흡착제(130)로 열(H)이 전달되어, 상기 제1 유입 공기(Ain1)가 가습될 수 있다.
상기 제2 열교환부(120), 상기 제2 흡착제(140), 및 상기 열전 소자(100)의 상기 흡열면(100C)에 의해 상기 제2 유입 공기(Ain2)는 제습되어, 상기 제2 유입 공기(Ain2)보다 건조한 제2 유출 공기(Aout2)가 배출될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치의 제습 동작이 도 5a 및 도 5b를 참조하여 상세히 설명된다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 제습 및 가습 장치의 제습 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 상기 열전 소자(100)의 상기 흡열면(100H)에 의해, 상기 제2 열 전달 파이프(122) 내의 상기 제2 유체의 온도가 감소될 수 있다. 상기 온도가 감소된 제2 유체(CF)는 밀도가 증가되어, 상기 제2 열 전달 파이프(122)를 따라 아래로 이동할 수 있다. 상기 온도가 감소된 제2 유체(CF)에 의해 상기 제2 핀(124)들의 온도가 감소될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 흡착제(140)가 상기 제2 유입 공기(Ain2)로부터 수분을 흡착하는 과정에서 발생된 열(H)이, 상기 제2 핀(124)들 사이의 상기 제2 흡착제(140)에서, 상기 제2 핀(124)들 및/또는 상기 제2 열 전달 파이프(122)로, 전달될 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 유입 공기(Ain2)로부터 상기 제1 흡착제(140)로 수분이 용이하게 흡착되어, 상기 제2 유입 공기(Ain2)는 제습될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 상기 제2 흡착제(140)로부터 열을 전달받아, 온도가 증가된 제2 유체(HF)는 밀도가 감소되어 상기 제2 열 전달 파이프(122)를 따라 위로 이동할 수 있다. 상기 온도가 증가된 제2 유체(HF)는 상기 흡열면(100C)으로 열(H)을 전달하고, 온도가 감소되어 다시 밀도가 증가될 수 있다. 이로 인해, 도 5a를 참조하여 설명된 것과 같이, 다시 온도가 감소된 상기 제2 유체는 상기 제2 흡착제(140)로부터 열을 흡착하여, 상기 제2 유입 공기(Ain2)가 제습될 수 있다.
계속해서, 도 2a, 도 2b, 및 도 3을 참조하면, 상술된 바와 같이, 상기 열전 소자(100)에 의한 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체의 온도 증감을 이용하여, 상기 제1 흡착제(130)로 용이하게 열을 전달하거나, 상기 제2 흡착제(140)로부터 열을 전달 받기 위해, 상기 열전 소자(100)의 상기 발열면(100H)은 중력이 작용하는 방향과 반평행한 방향을 향하고, 상기 흡열면(100C)은 중력이 작용하는 방향과 평행한 방향을 향하도록, 상기 제습 및 가습 장치가 제어될 수 있다. 다시 말하면, 상기 발열면(100H)의 법선 방향이 중력이 작용하는 방향과 반 평행하고, 상기 흡열면(100C)의 법선 방향이 중력이 작용하는 방향과 평행하도록, 상기 제습 및 가습 장치가 제어될 수 있다. 이에 따라, 상기 발열면(100H)과 흡열면(100C)은 각각 상하부에 위치시켜, 상기 열전 소자(100)의 하부를 통과하는 공기는 제습되고, 상기 열전 소자(100)의 상부를 통과하는 공기는 가습될 수 있다.
도 4a, 도 4b, 도 5a, 및 도 5b를 참조하여 설명된 방법으로, 상기 제1 흡착제(130)가 수분을 방출하고, 상기 제2 흡착제(140)가 수분을 흡착하여, 상기 제2 흡착제(140)가 포화된 경우, 또는 상기 제2 흡착제(140)의 포화 정도가 일정 기준 이상인 경우, 상기 열전 소자(100), 상기 제1 열 교환부(110), 상기 제2 열 교환부(120), 상기 제1 흡착제(130), 및 상기 제2 흡착제(140)를 갖는 제습 및 가습 장치는 회전하여, 상기 제1 흡착제(130)에서 외부 공기가 제습되고, 상기 제2 흡착제(140)에서 외부 공기가 가습될 수 있다.
구체적으로, 도 2a에 도시된 것과 같이, 상기 1 방향(도 3에서 X축) 및 상기 제2 방향(도 3에서 Y축)에 직각인 제3 방향으로 연장하는 축을 회전축으로 사용하여, 상기 제습 및 가습 장치는 회전될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 유입 공기(Ain1)가 유입되고 상기 제1 유출 공기(Aout1)가 배출되는 상기 제1 경로(P1), 및 상기 제2 유입 공기(Ain2)가 유입되고 상기 제2 유출 공기(Aout2)가 배출되는 제2 경로(P2)에 평행한 축을 회전축으로, 상기 제습 및 가습 장치가 회전될 수 있다.
이에 따라, 도 2b에 도시된 것과 같이, 상기 제1 열 교환부(110), 상기 제1 흡착제(130), 및 상기 열전 소자(100)의 상기 제1 면이 아래로 향하고, 상기 제2 열 교환부(120), 상기 제2 흡착제(140), 및 상기 열전 소자(100)의 상기 제2 면이 위로 향할 수 있다. 이 경우, 발열면이었던 상기 열전 소자(100)의 상기 제1 면이 흡열면으로 변경될 수 있고, 흡열면이었던 상기 열전 소자(100)의 상기 제2 면이 발열면으로 변경될 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 회전되기 전 상기 제2 유입 공기(Ain2)를 제습하여 상대적으로 많은 수분을 함유하였던 상기 제2 흡착제(140)는, 상기 열전 소자(100)의 상기 제2 면(발열면)으로부터 공급되는 열을 이용하여, 상기 제1 유입 공기(Ain1)를 용이하게 가습시킬 수 있다. 또한, 회전되기 전 상기 제1 유입 공기(Ain1)를 가습하여 상대적으로 적은 수분을 함유하였던 상기 제1 흡착제(130)는, 상기 제2 유입 공기(Ain2)를 용이하게 제습하고, 상기 제2 유입 공기(Ain2)를 제습하는 과정에서 발생되는 열은 상기 열전 소자(100)의 상기 제1 면(흡열면)으로 전달될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 흡착제(130) 및 상기 제2 흡착제(140)의 교환 없이, 효율적으로 외부 공기가 제습 및 가습될 수 있다.
상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따르면, 상기 제1 흡착제(130) 및 상기 제2 흡착제(140)는 분쇄되어, 상기 제1 핀(114)들 및 상기 제2 핀(124)들의 표면에 코팅될 수 있다. 이하, 이를, 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따른 제습 및 가습 장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따른 제습 및 가습 장치에 포함된 흡착 코팅막을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따른 제습 및 가습 장치는, 도 3을 참조하여 설명된 열전 소자(100), 제1 열 전달 파이프(112), 제2 열 전달 파이프(122), 제1 핀(114)들, 제2 핀(124)들, 및 상기 제1 핀(114)들 및 상기 제2 핀(124)들의 표면에 코팅된 흡착 코팅막(132B, 132P)을 포함할 수 있다.
상기 흡착 코팅막(132B, 132P)은, 상기 제1 및 제2 핀들(114, 124) 상의 흡착 입자(132P) 및 상기 흡착 입자(132P)를 덮는 바인더(132B)를 포함할 수 있다. 상기 바인더(132B)는 상기 흡착 입자(132P)를 상기 제1 및 제2 핀들(114, 124)의 표면에 부착시킬 수 있다.
상기 흡착 입자(132P)들 중에서 일부는 상기 바인더(132B)에 의해 완전히 덮히지(cover) 않을 수 있다. 다시 말하면, 상기 흡착 입자(132P)의 일부분이 노출되어, 외부 공기(예를 들어, 제1 유입 공기(Ain1), 및 제2 유입 공기(Ain2))로부터 수분을 흡착, 또는 상기 외부 공기로 수분을 배출할 수 있다.
상기 흡착 입자(132P)들 중에서 다른 일부는 상기 바인더(132B)에 의해 완전히 덮힐 수 있다. 이 경우, 상기 바인더(132B)는, 상기 흡착 입자(132P)와 상기 외부 공기 사이에 수분이 이동할 수 있는 경로(P)를 제공할 수 있다. 상기 경로(P)는 상기 바인더(132B) 내에 생성된 틈(crack)일 수 있다.
본 발명의 실시 예의 변형 예에 따르면, 상기 흡착 입자(132P) 및 상기 바인더(132B)에 의해 상기 제1 및 제2 핀들(114, 124)에 부착되어, 상기 제1 핀(114)들 사이, 및 상기 제2 핀(124)들 사이에 상기 외부 공기의 유출입 경로가 보다 원활하게 제공될 수 있다. 이에 따라, 제습 및 가습 효율이 향상될 수 있다.
도 6에서, 도 3a에 도시된 제1 실시 예에 따른 열 교환 파이프의 형태를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 상술된 본 발명의 실시 예의 변형 예는, 도 3b 및 도 3c에 도시된 제2 및 제3 실시 예에 따른 열 교환 파이프들에 적용될 수 있음은 자명하다.
이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따른 제습 및 가습 장치에 포함된 흡착 코팅막의 제조 방법이 설명된다.
도 8은 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따른 제습 및 가습 장치에 포함된 흡착 코팅막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 흡착제 분말이 준비된다(S110). 상기 흡착제 분말은 흡착제를 분쇄하여 제조될 수 있다.
상기 흡착제 분말 및 바인더를 용매에 용해하여, 소스 용액이 제조될 수 있다(S120). 일 실시 예에 따르면, 상기 바인더는 친수성 바인더이고, 상기 용매는 물일 수 있다.
상기 소스 용액을 핀(fin)에 제공하여, 상기 핀 상에 흡착 코팅막이 형성될 수 있다(S130). 상기 핀은 도 3 및 도 6을 참조하여 설명된 제1 핀(114) 및 제2 핀(124)일 수 있다. 상기 소스 용액을 핀에 제공하는 단계는, 스핀 코팅(spin costing), 딥 코팅(dip coating), 그라비아 코팅(gravure coating), 또는 바 코팅(bar coating) 등을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 소스 용액을 상기 핀에 제공하는 단계는 복수회 반복하여 수행될 수 있다.
상기 흡착 코팅막이 형성된 후 열처리가 수행될 수 있다(S140). 일 실시 예에 따르면, 상기 흡착 코팅막이 열처리되어, 도 7을 참조하여 설명된 경로(P)가 생성될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10: 제1 흡착부
20: 제2 흡착부
30, 100: 열전 소자
40, 110: 제1 열 교환부
50, 120: 제2 열 교환부
100C, 100H: 흡열면, 발열면
130: 제1 흡착제
140: 제2 흡착제
112, 122: 제1 및 제2 열 전달 파이프
114, 124: 제1 및 제2 핀
Ain1, Ain2: 제1 및 제2 유입 공기
Aout1, Aout2: 제1 및 제2 유출 공기
P1, P2: 제1 및 제2 경로

Claims (11)

  1. 흡열 또는 발열하는, 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 갖는 열전 소자;
    상기 제1 면 상에 배치되고, 제1 유체가 저장된 제1 열 전달 파이프;
    상기 제2 면 상에 배치되고, 제2 유체가 저장된 제2 열 전달 파이프;
    상기 제1 면 상에 이격되어 적층되고, 상기 제1 열 전달 파이프와 접촉된 제1 핀(fin)들;
    상기 제2 면 상에 이격되어 적층되고, 상기 제2 열 전달 파이프와 접촉된 제2 핀들; 및
    상기 제1 핀들 사이, 및 상기 제2 핀들 사이의 흡착제를 포함하되,
    상기 발열면이 상기 흡열면 위에 위치하도록 회전하고,
    상기 제1 열 전달 파이프로 제1 유입 공기가 유입되어, 상기 제1 핀들 사이의 상기 흡착제는 상기 제1 유입 공기로 수분을 배출하고,
    상기 제2 열 전달 파이프로 제2 유입 공기가 유입되어, 상기 제2 핀들 사이의 상기 흡착제는 상기 제2 유입 공기로부터 수분을 흡착하고,
    상기 제2 핀들 사이의 상기 흡착제가 기준범위 이상 포화된 경우, 상기 제2 핀들 사이의 상기 흡착제가 상기 제1 유입 공기로 수분을 배출하고, 상기 제1 핀들 사이의 상기 흡착제가 상기 제2 유입 공기로부터 수분을 흡착하도록 회전하는 것을 포함하는 제습 및 가습 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 열 전달 파이프들은,
    상기 제1 면과 평행한 제1 방향으로 연장하는 수평 연장부; 및
    상기 수평 연장부의 일단에서, 상기 제1 면에 직각인 제2 방향으로 각각 연장하는 수직 연장부를 포함하는 제습 및 가습 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 방향들에 직각인 제3 방향으로 연장하는 축을 회전축으로 회전되도록 구성된 제습 및 가습 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 면이 발열면이고, 상기 제2 면이 흡열면인 경우,
    상기 발열면은 중력이 작용하는 방향과 반평행한(anti-parallel) 방향을 향하고,
    상기 흡열면은 중력이 작용하는 방향과 평행한 방향으로 향하고,
    상기 제3 방향으로 연장하는 축을 회전축으로 회전하는 제습 및 가습 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유체, 및 상기 제2 유체는 상기 제1 열 전달 파이프, 및 상기 제2 열 전달 파이프에 각각 폐쇄(closed)된 상태로 저장되는 것을 포함하는 제습 및 가습 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 흡착제는,
    상기 제1 핀들 및 상기 제2 핀들 상의 바인더(binder); 및
    상기 바인더에 의해, 상기 제1 핀들 및 상기 제2 핀들 상에 부착된 흡착 입자들을 포함하되,
    상기 흡착 입자들 중에서 적어도 일부는, 노출된 상태인 것을 포함하는 제습 및 가습 장치.
  7. 제1 유입 공기가 유입되는 제1 경로에 배치되어, 상기 제1 유입 공기로 수분을 배출하는 제1 흡착제를 포함하는 제1 흡착부;
    제2 유입 공기가 유입되는 제2 경로에 배치되어, 상기 제2 유입 공기로부터 수분을 흡착하는 제2 흡착제를 포함하는 제2 흡착부;
    흡열면 및 발열면을 갖는 열전 소자;
    상기 발열면 상에 배치되어, 상기 발열면으로부터 열을 전달받아, 상기 제1 흡착부로 열을 전달하는 제1 열 교환부; 및
    상기 흡열면 상에 배치되어, 상기 제2 흡착부로부터 열을 전달받아, 상기 흡열면으로 열을 전달하는 제2 열 교환부를 포함하되,
    상기 발열면이 상기 흡열면 위에 위치하도록 회전하는 것을 포함하고,
    상기 제2 흡착제의 수분 흡착이 기준범위 이상 포화된 경우, 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로와 평행한 축을 회전축으로 회전하여, 상기 제2 흡착부가 상기 제1 경로에 배치되어 상기 제1 유입 공기로 수분을 배출하고, 상기 제1 흡착부가 상기 제2 경로에 배치되어 상기 제2 유입 공기로부터 수분을 흡착하는 것을 포함하는 제습 및 가습 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 유입 공기 및 상기 제2 유입 공기는 반평행한(antiparallel) 방향으로 이동되는 것을 포함하는 제습 및 가습 장치.
  9. 삭제
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 회전축으로 회전된 경우,
    상기 제2 열 교환부는 상기 제2 흡착부로 열을 전달하고, 상기 제1 열 교환부는 상기 제1 흡착부로부터 열을 전달받는 것을 포함하는 제습 및 가습 장치.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 유입 공기는 상기 제1 경로를 통해 실내에서 실외로 배출되고,
    상기 제2 유입 공기는 상기 제2 경로를 통해 실외에서 실내로 유입되는 것을 포함하는 제습 및 가습 장치.
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