KR20060067796A

KR20060067796A - 제가습 장치

Info

Publication number: KR20060067796A
Application number: KR1020050031839A
Authority: KR
Inventors: 아키라 타쿠시마; 시게오 아오야마; 에이지 와키사카
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2006-06-20
Also published as: JP2006170518A; CN1789836A

Abstract

히터에 의한 에너지 입력량이 적고 조습 부재에 접촉시키는 가습측 공기의 온도가 낮음에도 불구하고 단위 시간당 가습량이 많은 제가습 장치에 관한 것으로서, 제가습 장치(1)는, 제습측 흡기 덕트(3)를 통해 도입한 공기를 배기 덕트(24)로 보내는 제습측 유로(8)와, 가습측 흡기 덕트(4)를 통해 도입한 공기를 급기 덕트(29)로 보내는 가습측 유로(9)와, 제습측 유로(8) 및 가습측 유로(9)를 흐르는 공기가 통과하는, 소수성 흡착제를 내장한 조습 부재(11)와, 제습측 유로(8)를 통과하는 공기를 배기 덕트(24)로 보내는 제습측 송풍기(20)와, 가습측 유로(9)를 통과하는 공기를 급기 덕트(29)로 보내는 가습측 송풍기(27)를 구비하여 이루어지고, 조습 부재(11)를 회전시켜 제습측 유로(8)를 통과하는 공기중의 수분을 소수성 흡착제에 흡착시키는 한편, 가습측 유로(9)를 통과하는 공기중으로 소수성 흡착제로부터 수분을 방출시키도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

제가습 장치{An apparatus to remove or humidity moisture}

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 제가습 장치를 도시한 사시도이고,

도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 제가습 장치의 도 1에서의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이고,

도 3은, 종래의 데시칸트 제가습 장치의 일 예를 나타낸 도면이고,

도 4는, 친수성 제올라이트와 소수성 제올라이트의 흡습 특성을 나타낸 그래프이다.

****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명****

1 제가습 장치

3 제습측 흡기 덕트

4 가습측 흡기 덕트

8 제습측 유로

9 가습측 유로

11 조습 부재

11A 제습 존

11D 가습 존

20 제습측 송풍기

24 배기 덕트

27 가습측 송풍기

29 급기 덕트

본 발명은 소수성 흡착제를 내장한 조습 부재를 구비한 제가습 장치에 관한 것이다.

최근에는 실내의 제습이나 가습, 환기를 수행함에 있어서 데시칸트 제가습 장치가 제안되어 있다(일본국 공개특허공보 평11-241837호 참조). 데시칸트 제가습 장치는 데시칸트(흡착제 또는 제습제)를 이용하는 제가습 장치이다. 수분을 흡착한 데시칸트는 제습 능력이 저하되므로 이를 가열함으로써 공기중으로 수분을 증발시켜 데시칸트를 재생한다. 이 동작을 번갈아가며 반복 수행함으로써 제습/가습을 수행하는 장치이다. 도 3에 종래의 데시칸트 제가습 장치의 일 예가 도시되어 있다.

도 3에 도시된 데시칸트 제가습 장치(100)에서는, 데시칸트(흡착제)를 내장한 조습 부재(111)에, 2계통의 공기를 통류시키고 이 조습 부재(111)를 회전시킴으로써 공기중의 수분의 흡착(제습)과 방출(탈착)을 수행하고 있다. 도 3에서 화살표는 공기의 흐름을 나타낸다. 이 공기의 흐름은, 외기(130)를 도입하여 조습 부재(111)로 제습시킨 건조 공기(150)를 실외로 배기하는 계통과, 실내 공기(140)를 도입하여 조습 부재(111)로 가습시킨 습윤 공기(160)를 실내로 급기하는 계통으로 나뉘어 있다.

또한, 조습 부재(111)는 건조 기능 존(111A)과 가습 기능 존(111D)과 열 회수 기능 존(111P)으로 구획되어 있어 조습 부재(111)를 회전시킴으로써 건조 기능 존(111A)으로부터 가습 기능 존(111D)으로, 가습 기능 존(111D)으로부터 열 회수 기능 존(111P)으로, 또한 열 회수 기능 존(111P)으로부터 건조 기능 존(111A)으로 순차적으로 변화하도록 되어 있다.

상기 건조 기능 존(111A)은 실외로부터 도입한 온도가 낮은 외기(130)를 통과시켜 그 공기에 포함되어 있는 수분을 흡착하여 제거하는 기능을 발휘하는 존이다. 가습 기능 존(111D)은 히터(126)로 가열하여 온도가 상승한 공기를 통과시켜 그 공기에 수분을 공급하여 습윤화시킴과 아울러 조습 부재(111)를 재생하여 그 흡착 기능을 회복시키는 존이다. 또한, 열 회수 기능 존(111P)은 온도가 낮은 실내 공기(140)를 온도 상승한 조습 부재(111)에 통과시켜 그 공기의 온도를 높임과 동시에 조습 부재(111)의 온도를 낮추는 기능을 발휘하는 존이다.

이러한 데시칸트 제가습 장치(100)에서, 외기(130)는 조습 부재(111)의 건조 기능 존(111A)을 통과하여 그 공기중의 수분이 흡착제에 흡착됨으로써 건조 공기(150)가 되고 송풍기(120)에 의해 실외로 배출된다. 한편, 실내 공기(140)는 조습 부재(111)의 열 회수 기능 존(111P)을 통과하여 먼저 조습 부재(111)의 온도를 낮춘다. 이후 히터(126)에 의해 가열되고 조습 부재(111)의 가습 기능 존(111D)을 통과하여 그 공기중으로 흡착제로부터 수분이 방출됨으로써 습윤 공기(160)가 되고 송풍기(127)에 의해 실내로 공급된다. 이 동작을 번갈아가며 반복 수행함으로써 습도 조정을 수행하도록 되어 있다.

종래의 데시칸트 제가습 장치에서는 흡착제로서 실리카겔, 제올라이트 등이 사용되어 왔다. 예를 들면 도 4는 친수성 제올라이트와 소수성 제올라이트의 흡습 특성을 나타낸 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 친수성 제올라이트 측이 소수성 제올라이트보다 흡습량이 많으며 따라서 조습 부재에 내장시키는 흡착제 재료로서는 소수성 제올라이트가 아니라 친수성 제올라이트를 사용하는 것이 일반적이다.

친수성 제올라이트를 조습 부재에 사용한 종래의 데시칸트 제가습 장치의 운전시, 단위 시간당 가습량(습윤 공기중의 수분량)을 많게 하기 위해서는 가습측 풍량을 많게 함과 아울러 제습과 가습으로 그 흡습량의 차가 커지도록 장치를 운전하는 것이 일반적이다.

예를 들면 제습측 공기 통기로로는 외기를 도입하기 때문에 그 상대습도는 60~90% 가까이 되고 이 공기로부터 흡착제로의 수분 흡착이 이루어진다. 한편, 가습측 공기 통기로로 도입되는 공기는, 수분을 흡착하고 있는 흡착제로부터 그 수분의 방출이 충분히 이루어지도록 제습과 가습의 흡습량의 차를 크게 하는 점을 감안할 때, 가능한 한 상대습도가 낮은 공기인 것이 바람직하다. 예를 들면 상대습도가 5% 정도이다. 이러한 저습도의 공기를 외기 또는 실내 공기로부터 생성하기 위해서는 공기를 히터로 가열한 후 조습 부재로 도입할 필요가 있으며, 150~200도 정도로 가열하는 것이 일반적이다. 이에 따라, 단위 시간당 가습량을 증대하기 위해 가습측 풍량을 증가시키면 이에 따라 히터에 의한 에너지 입력량도 증가되어야만 하기 때문에 많은 에너지가 필요하게 되는 문제가 있었다.

또한, 이러한 150~200도의 고온 공기를 조습 부재에 접촉시켜 가습을 계속 실시하면 조습 부재의 온도가 과도하게 상승하여 제습시의 수분의 흡착 능력이 저하된다. 이로 인해 조습 부재를 냉각시킬 필요가 있으며, 종래의 데시칸트 제가습 장치(100)에서는 상술한 도 3에서 설명한 바와 같은 열 회수 기능 존(111P)을 조습 부재(111)의 일 구획에 마련하고 있다. 조습 부재(111)에 열 회수 기능 존(111P)을 마련하면 건조 기능 존(111A)과 가습 기능 존(111D)에 할당되는 구획 체적이 필연적으로 감소하기 때문에 제습측 및 가습측의 풍량을 많이 취할 수 없는 문제가 있었다.

상술한 문제는 당초 흡착제로서 친수성 제올라이트 등의 친수성 재료를 사용함에 기인한 문제이다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여 히터에 의한 에너지 입력량이 적고 조습 부재에 접촉시키는 가습측 공기의 온도가 낮음에도 불구하고 단위 시간당 가습량이 많은 제가습 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 제가습 장치의 흡착제로서 소수성 재료를 이용하면 히터에 의한 에너지 입력량이 적어도 가습량을 많게 할 수 있음을 알아냈다.

따라서, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 제습측 흡기 덕트로부터 도입한 공기를 배기 덕트로 보내는 제습측 유로와, 가습측 흡기 덕트로부터 도입한 공기를 급기 덕트로 보내는 가습측 유로와, 상기 제습측 유로 및 상기 가습측 유로를 흐르는 공기가 통과하는, 소수성 흡착제를 내장한 조습 부재와, 상기 제습측 유로를 통과하는 공기를 상기 배기 덕트로 보내는 제습측 송풍기와, 상기 가습측 유로를 통과하는 공기를 상기 급기 덕트로 보내는 가습측 송풍기를 구비하여 이루어지고, 상기 조습 부재를 회전시켜 상기 제습측 유로를 통과하는 공기중의 수분을 상기 소수성 흡착제에 흡착시키는 한편, 상기 가습측 유로를 통과하는 공기중으로 상기 소수성 흡착제로부터 수분을 방출시키도록 한 것을 특징으로 하는 제가습 장치를 제공한다.

또한, 상기 조습 부재가 공기중의 수분을 흡착하는 제습 존과 공기중의 수분을 방출하는 가습 존만으로 구획되고, 열 회수 존을 갖지 않는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가습측 유로에 온도 10~40도, 상대습도 10~50%의 공기를 도입하고 상기 조습 부재를 통과시켜 가습을 수행하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 제가습 장치의 예를 도면에 도시하여 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 제가습 장치를 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 제가습 장치의 도 1에서의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도다. 이 제가습 장치(1)는, 직육면체형의 케이스(2)와 그 내부에 길이 방향에 따라 마련한 구획판(7)과, 원주형상의 조습 부재(11)와 제습측 송풍기(20)와 가습측 송풍기(27)와 히터(26)로 개략 구성되어 있다.

케이스(2) 내부에 그 길이 방향에 따라 마련된 구획판(7)은 케이스(2) 내부의 공간을 분할하여 제습측 유로(8)와 가습측 유로(9)로 구획하고 있다. 도 1 및 도 2에서는 제습측 유로(8)와 가습측 유로(9)가 거의 동일한 체적이 되도록 하나의 평판형 구획판(7)으로 구획되어 있으나, 구획판을 굴곡시키거나 또는 여러개를 조합시켜 제습측 유로(8)의 체적이 가습측 유로(9)의 그것보다 커지도록 구획하는 것도 가능하다. 이 구획판(7)의 중앙 부근에는 절결부(10)가 형성되어 있다.

제습측 유로(8)에는, 케이스(2)의 측면(2a)에 제습측 흡기 덕트(3)가 마련되어 있다. 이 제습측 흡기 덕트(3)는 주로 외기를 도입하기 위한 것이다. 제습측 유로(8) 내에는 제습측 흡기 덕트(3)의 하류를 따라 조습 부재(11)의 제습 존(11A)과 제습측 송풍기(20)와 배기 덕트(24)가 순차적으로 배치되어 있다.

제습측 송풍기(20)는 그 내부에 임펠러가 회전 가능하게 마련된 흡입형 팬이다. 배기 덕트(24) 내에는 유량 조정 수단으로서의 댐퍼(25)가 마련되어 있고, 이 댐퍼(25)는 배기구(5)를 통한 배기량이 소정량이 되도록 회전 각도가 미리 조정되어 있다. 이에 의해, 제습측 유로(8)에서는 제습측 흡기 덕트(3)를 통해 도입된 공기는 조습 부재(11)의 제습 존(11A)을 통과하고 제습측 송풍기(20)로 흡입된 후 배기 덕트(24)의 배기구(5)를 통해 실외 또는 실내로 배출되도록 되어 있다.

또한, 가습측 유로(9)에는 케이스(2)의 측면(2a)에 가습측 흡기 덕트(4)가 마련되어 있다. 이 가습측 흡기 덕트(4)는 주로 외기를 도입하기 위한 것이다. 가습측 유로(9) 내에는 가습측 흡기 덕트(4)의 하류를 따라 히터(26)와 조습 부재(11)의 가습 존(11D)과 가습측 송풍기(27)와 급기 덕트(29)가 순차적으로 배치되어 있다.

히터(26)는 전가나 온수, 증기 등을 이용하여 공기를 가열하는 가열원이다. 가습측 송풍기(27)는 제습측 송풍기(20)와 같은 흡입형의 팬이다. 급기 덕트(29) 내에는 유량 조정 수단으로서의 댐퍼(30)가 마련되어 있고 이 댐퍼(30)는 급기구(6)을 통한 급기량이 소정량이 될 수 있는 회전 각도, 예를 들면 상기한 제습측 송풍기(20) 측의 댐퍼(25)보다 유로 면적이 작아질 수 있는 회전 각도로 미리 조정되어 있다. 가습측 송풍기(27)측의 댐퍼(30)측을 제습측 송풍기(20)측의 댐퍼(25)보다 유로 면적이 작아질 수 있는 회전 각도로 조정함으로써 가습측 풍량을 제습측보다 적게 할 수 있어 가습측 유로(9)를 통과하는 공기로의 흡착제로부터의 수분 방출을 확실하게 수행시킬 수 있다.

또한, 가습측 유로(9)에서는 가습측 흡기 덕트(4)로부터 도입된 공기는 히터(26)에 의해 가열된 후 조습 부재(11)의 가습 존(11D)을 통과하고 가습측 송풍기(27)로 흡입된 후 급기 덕트(29)의 급기구(6)를 통해 실내로 공급되도록 되어 있다.

조습 부재(11)는 구획판(7)에 끼워지고 이 구획판(7)과 축선을 일치시킨 상태로 절결부(10)에 설치되어 있다. 조습 부재(11)의 전면(12) 및 후면(13)은 제습 측 유로(8)와 가습측 유로(9)에 직교하고 있어 제습측 유로(8) 및 가습측 유로(9)를 통과하는 공기와 접촉할 수 있도록 되어 있다.

조습 부재(11)의 외주 부분은 지지부(14)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 외주 부분은, 도시되지 않은 드라이브 모터의 회전축에 연결되어 있어 드라이브 모터의 회전에 따라 제습측 유로(8) 및 가습측 유로(9)의 길이 방향과 평행한 축선 방향으로 조습 부재(11)가 20rph의 저속으로 연속적으로 회전하도록 되어 있다. 또한, 조습 부재(11)는 제습측 유로(8)를 흐르는 공기와 접하는 제습 존(11A)과 가습측 유로(9)를 흐르는 공기와 접하는 가습 존(11D)으로 구획되어 있다.

본 실시 형태의 조습 부재(11)는 그 외형이 거의 원주형상을 가지며, 예를 들면 벌집모양 구조 등, 통기 가능한 구조로 되어 있으며 소수성 재료로 이루어지는 데시칸트(흡착제)가 내장되어 있다. 이러한 조습 부재로서는, 예를 들어 데시칸트 로터를 들 수 있다. 조습 부재의 형상은 원주형상 또는 원통형상 뿐 아니라 다각기둥 형상도 가능하다. 이 중에서도 조습 부재로서는 원통형상, 벌집모양 구조인 것이 바람직하다. 또한, 소수성 흡착제로서는, 소수성 실리카겔, 소수성 제올라이트를 들 수 있다. 이 중에서도, 소수성 제올라이트가 바람직하다.

소수성 제올라이트는 일반식 M_2/No·Al₂O₃·xSiＯ₂·yH₂O(n은 양이온 M의 원자수, x는 2 이상의 수, y는 0 이상의 수)로 표시되는 결정성 함수알루미노규산염 중에서 x로 표시되는 실리카/알루미나비(Si/Al비)가 높은 것이다. 실리카/알루미나비가 높아짐에 따라 소수성이 높아지는 것은 제올라이트의 표면 극성이 약해져 극성물질(예를 들어 물)과의 친화성이 저하되기 때문이다.

구체적으로는 Faujasite구조(X, Y)형 제올라이트(Si/Al비 2~6), MFI구조(ZSM-5)형 제올라이트(Si/Al비 10~수천), Mordenite형 제올라이트(Si/Al비10~300), L형 제올라이트(Si/Al비 5~10), Ferrierite형 제올라이트(Si/Al비 15~20), Beta형 제올라이트(Si/Al비 25~500) 등을 들 수 있다.

소수성 흡착제를 이용함으로써 히터(26)에 의한 에너지 입력량이 적고 조습 부재(11)에 접촉시키는 가습측 공기의 온도가 종래의 경우보다 낮음에도 불구하고 단위 시간당 가습량을 0.5kg/시간 이상으로 할 수 있다. 그 이유에 대해서는 후술하기로 한다.

또한, 상기 조습 부재(11)는 공기중의 수분을 흡착하는 제습 존(11A)과 공기중의 수분을 방출하는 가습 존(11D)만으로 나뉘어지고 열 회수 존을 갖지 않는 것이 바람직하다. 열 회수 존은 온도가 낮은 공기를 온도 상승한 조습 부재에 통과시켜 그 공기의 온도를 높임과 동시에 조습 부재의 온도를 낮추는 기능을 발휘하는 존을 말한다. 종래의 데시칸트 제가습 장치에서 열 회수 존을 마련한 것은, 가습측에서 조습 부재의 가습 존으로 150~200도의 고온의 공기를 도입함으로써 조습 부재의 온도가 지나치게 상승하여 제습측 수분 흡착량이 감소하는 것을 방지하기 위해 조습 부재를 냉각시키고 있기 때문이다.

본 실시 형태의 제가습 장치(1)에서는 조습 부재(11)의 가습 존(11D)으로 도입되는 공기의 온도가 낮아 조습 부재(11)의 과열 현상은 일어나지 않으므로 열회수 존을 마련할 필요가 없다.

조습 부재(11)에 열회수 존을 마련하지 않음으로써 가습측 및 제습측의 풍량을 종래 장치보다 증대시킬 수 있다.

또한, 조습 부재(11)의 제습 존(11A)과 가습 존(11D)의 체적비는 열 회수 존을 갖지 않으므로 3:1로 하는 것이 바람직하다. 체적비를 3:1로 함으로써 가습측 풍량을 제습측 풍량보다 적게 하여 통과하는 가습측 공기로의 흡착제로부터의 수분 방출을 확실하게 수행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 제습측 유로(8)를 흐르는 공기의 방향과 가습측 유로(9)를 흐르는 공기의 방향이 동일한 방향으로 되어 있다.

종래의 데시칸트 제가습 장치(100)에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 건조 공기(150)를 실외로 배기하는 계통의 공기의 흐름 방향과 습윤 공기(160)를 실내로 급기하는 계통의 공기의 흐름 방향이 반대 방향(대향류)이 되는 것이 일반적이다. 이 때문에 제가습 장치(100) 내에서는 두 공기의 통기로를 구획하기 위한 구획판(미도시)이 설치되어 있다.

그러나 종래의 데시칸트 제가습 장치(100)에서는, 이 구획판을 사이에 두고 각 통기로간의 정압차가 커지고, 이 정압차에 의해 공기가 조습 부재(111)와 구획판간의 공간을 통해 일측의 고압측(상류측) 통기로로부터 다른 일측의 저압측(하류측) 통기로를 향해 혼입되는 문제가 있다. 이러한 공기의 혼입이 발생하면, 예를 들어 습윤 공기(160)를 실내로 급기하는 계통의 공기 통기로의 조습 부재(111) 하류측으로, 건조 공기(150)를 실외로 배기하는 계통의 공기 통기로 상류측으로부터의 가습되지 않은 외기(130)가 혼입되므로 습윤 공기(160)의 습도가 떨어져 가습 능력의 저하를 초래하는 문제가 있다.

그런데 본 실시 형태에서는, 제습측 유로(8)를 흐르는 공기의 방향과, 가습측 유로(9)를 흐르는 공기의 방향을 동일 방향으로 하고 있기때문에 제습측 유로(8)를 흐르는 공기와 가습측 유로(9)를 흐르는 공기간의 혼입은 발생하지 않음을 이하에 설명하고자 한다.

도 2를 참조하여 상기 제가습 장치(1)에서 조습 부재(11)의 상류 및 하류에서의 정압을 비교하면, 제습측 유로(8)에서는 조습 부재(11)의 상류측의 정압(P1)가 거의 대기압으로서, 하류측의 정압(P2)(부압)보다 높아진다. 마찬가지로, 가습측 유로(9)에서는 조습 부재(11)의 상류측의 정압(P3)가 거의 대기압으로서, 하류측의 정압(P4)(부압)보다 높아진다.

따라서, 제습측 유로(8)를 흐르는 공기의 방향과 가습측 유로(9)를 흐르는 공기의 방향이 동일 방향이면, 조습 부재(11)의 상류측 정압(P1)과 정압(P3)의 차는, 종래와 같은 대향류의 경우에 비해 작아진다. 마찬가지로, 조습 부재(11)의 하류측의 정압(P2)과 정압(P4)간의 차도 종래와 같은 대향류의 경우에 비해 작아진다. 이에 의해, 조습 부재(11)의 전면(12)과 구획판(7)간의 간극을 통해 누출되어 혼입되는 공기의 양은 줄어든다. 또한, 조습 부재(11)의 후면(13)과 구획판(7)간의 간극을 통해 누출되어 혼입되는 공기의 양도 줄어든다.

이와 같이, 제습측 유로(8)를 흐르는 공기의 방향과 가습측 유로(9)를 흐르는 공기의 방향을 동일 방향으로 함으로써 제습측 유로(8)와 가습측 유로(9) 사이에서의 공기 누출이 억제되기 때문에 공기의 혼입을 방지할 수 있어 제가습 장치 (1)에서의 흡착 손실이나 가습 손실을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 제가습 장치(1)는, 조습 부재(11)를 회전시켜 제습측 유로(8)를 통과하는 공기중의 수분을 소수성 흡착제에 흡착시키는 한편, 가습측 유로(9)를 통과하는 공기중으로 이 소수성 흡착제로부터 수분을 방출하도록 한 것이다. 이러한 작용에 대해 하기에 설명하고자 한다.

먼저, 도시되지 않은 제어장치에 의해 드라이브 모터로 조습 부재(11)를 회전시킴과 동시에 제습측 송풍기(20)와 가습측 송풍기(27)를 구동시킨다. 이 때, 제습측 송풍기(20)와 가습측 송풍기(27)를 1기의 모터로 동시에 구동하여 두 송풍기를 동일한 회전수로 회전시키는 것도 가능하다.

제습측 송풍기(20)에 의해 제습측 유로(8)로는 제습측 흡기 덕트(3)로부터 소정 유량의 공기가 흡입된다. 이 공기는 조습 부재(11)의 제습 존(11A) 내를 통류하고 제습측 송풍기(20)로 흡입되는데, 그 도중에 공기중에 포함되어 있는 수분이 제습 존(11A)의 흡착제에 흡착되어 건조한 제습 공기가 된다. 이 제습 공기는, 제습측 송풍기(20)의 배기 덕트(24)를 경유하여 배기구(5)를 통해 배출된다. 한편 이 경로상로 있는 댐퍼(25)에 의해 제습측 유로(8)의 풍량이 조절된다.

또한, 가습측 유로(9)에는 가습측 송풍기(27)에 의해 가습측 흡기 덕트(4)를 통해 소정 유량의 공기가 흡입된다. 이 공기는 히터(26)로 보내져 가열된다. 히터(26)에 의해 가열된 가온 공기는 조습 부재(11)의 가습 존(11D)을 통류하여 가습측 송풍기(27)로 흡입된다. 이 때 조습 부재(11)는 회전하고 있기 때문에 제습측 유로(8) 내에서의 제습 존(11A)이 가습측 유로(9) 내로 이동하여 가습 존(11D)의 역할을 수행하게 된다. 가온 공기가 가습 존(11D)에 접촉되면 흡착제가 함유하고 있던 수분이 상기 공기중으로 방출(탈착)되고 그 결과, 가습측 송풍기(27)로 흡입되는 공기는, 가습된 습윤 공기가 된다.

상기 습윤 공기는 가습측 송풍기(27)의 급기 덕트(29) 내의 댐퍼(30)에 의해 유량이 조절된 상태로 급기구(6)를 통해 실내 등으로 공급된다. 한편, 가습측 유로(9) 내에서 수분을 방출한 흡착제는 조습 부재(11)의 회전에 의해 제습측 유로(8) 내로 다시 이동하여 제습 존(11A)으로서 기능하여 수분을 흡착한다. 이 동작을 번갈아가며 반복 수행함으로써 흡착제가 포화되지 않고 수분의 흡착과 방출을 번갈아가며 수행하여 습도 조정을 수행할 수 있다.

이어서, 본 실시 형태에 따른 소수성 흡착제를 사용한 경우의 제가습 장치의 운전 조건에 대해 설명한다.

일반적으로 데시칸트 제가습 장치에서는, 제습측 유로로 상대습도가 높은 공기를 통과시켜 흡착제에 수분을 흡착시키는 한편, 가습측 유로로 상대습도가 낮은 건조한 공기를 통과시켜 흡착제로부터의 수분을 그 공기중으로 방출시키고 있다. 이에 의해 제습과 가습에 있어서의 흡습량의 차가 커지도록 도입되는 공기의 상대습도를 조정하고 있다.

상술한 바와 같이, 도 4는 친수성 제올라이트와 소수성 제올라이트의 흡습 특성을 나타낸 그래프로서, 이 그래프에 따르면, 소수성 제올라이트쪽이 친수성 제올라이트보다 절대적인 흡습량은 적다. 따라서, 종래의 데시칸트 제가습 장치에서는 소수성 제올라이트를 흡착제로서 사용한 예는 없었다.

도 4의 그래프를 상세히 검토하면, 친수성 제올라이트의 경우에는 상대습도가 0~20% 부근까지는 흡습량이 급격히 상승하고 20~90%에서는 완만한 직선을 형성하여 20% 부근에 극대값을 가지는 곡선을 형성하고 있다. 즉, 상대습도 20~90%에 걸친 완만한 직선상에서는 흡습량이 포화 상태에 있는 것으로 볼 수 있다. 이에 의해 예를 들어, 가습측의 상대습도를 20%로 설정하여 운전하면, 제습측의 상대습도는 60~90%이므로 양측 모두 완만한 직선상에 존재하여 제습과 가습에 있어서의 흡습량의 차를 크게 하기가 곤란하다.

친수성 제올라이트의 경우, 제습과 가습에 있어서의 흡습량의 차를 크게 하기 위해서는 가습측으로 도입되는 공기의 상대습도를 20%보다 낮게 하는 것이 효율적이다. 따라서 일반적으로는 상대습도 5% 정도의 공기를 조습 부재의 가습 존으로 도입하여 제습과 가습에 있어서의 흡습량의 차를 크게 하여 운전을 실시하고 있다. 가습측 공기의 상대습도를 5%로 하기 위해서는 외기 또는 실내 공기를 150~200도 정도로 가열할 필요가 있다.

이에 반해, 소수성 제올라이트의 경우에는 도 4에 도시된 상대습도와 흡습량의 관계를 나타내는 곡선이 경사가 거의 일정한 직선에 가까운 것으로 되어 있다. 상대습도 0~90% 범위내에서 흡습량의 포화는 발견되지 않는다. 따라서 제습과 가습의 상대습도 조건을 몇%로 설정해도 어느 정도의 흡습량의 차를 얻을 수 있다.

예를 들면, 가습측의 상대습도를 종래의 일반적인 값인 5%보다 높은 20%로 설정해도 제습과 가습에 있어서의 흡습량의 차를 얻을 수 있다. 가습측 공기의 상대습도를 20%로 할 경우 히터로 가열하는 온도를 높일 필요는 없고 40도 정도까지 가온할 수 있으면 충분하다.

따라서, 조습 부재에 소수성 흡착제를 이용함으로써 가습측 공기의 온도가 150도보다 낮아도 제습과 가습에 있어서의 흡습량의 차를 얻을 수 있기 때문에 히터에 의한 에너지 입력량을 적게 할 수 있다.

또한, 조습 부재에 소수성 흡착제를 이용함으로써 가습측 공기의 온도가 150도보다 낮아지므로 조습 부재의 과열 현상이 발생하지 않아 이 조습 부재를 냉각할 필요가 없게 되고, 따라서 상술한 바와 같이 열 회수 존을 따로 마련할 필요 또한 없다. 이에 의해 가습측 및 제습측의 풍량을 증가시킬 수 있고 그 결과, 가습측 풍량을 많게 해도 히터에 의한 에너지 입력량을 늘리지 않고 단위 시간당 가습량을 증가시킬 수 있다.

본 실시 형태의 제가습 장치는, 다음과 같이 운전하는 것이 바람직하다.

제습측 흡기 덕트(3)로부터 외기(온도 5~10도, 상대습도 60~90%)를 도입하고 제습측 송풍기(20)에 의해 조습 부재(11)의 제습 존(11A) 내를 통류시켜 이 공기중의 수분을 소수성 흡착제에 흡착시킨다. 제습 존(11A)을 통과하는 공기의 풍속은 바람직하게는 1.6~3.2m/초, 보다 바람직하게는 2m/초이다. 예를 들어 반경 210mm인 데시칸트 로터의 3/4의 체적을 제습 존(11A)으로 하면 제습측 유로(8)를 통과하는 공기의 풍량은 바람직하게는 10~20m³/분, 보다 바람직하게는 12.5m³/분이다. 제습후의 건조한 제습 공기는 제습측 송풍기(20)의 배기 덕트(24)를 경유하여 배기구(5)를 통해 실외 또는 실내로 배출된다.

한편, 가습측 흡기 덕트(4)를 통해서도 외기(온도 5~10도, 상대습도 60~90%)를 도입하고, 이 공기를 히터(26)에 의해 히터 전력량 1kW로, 바람직하게는 온도 10~40도, 보다 바람직하게는 20~30도, 바람직하게는 상대습도 10~50%, 보다 바람직하게는 10~20%까지 가열한 후 조습 부재(11)의 가습 존(11D)을 통류시켜 가습측 유로(9)를 통과하는 공기중으로 소수성 흡착제로부터 수분을 방출시킨다. 가습 존(11D)을 통과하는 공기의 풍속은 바람직하게는 1.6~3.2m/초, 보다 바람직하게는 2m/초이다. 예를 들어 반경 210mm인 데시칸트 로터의 1/4의 체적을 가습 존(11D)으로 하면 가습측 유로(9)를 통과하는 공기의 풍량은 바람직하게는 3~5m³/분, 보다 바람직하게는 4.2m³/분이다. 가습 후의 습윤 공기는 가습측 송풍기(27)에 의해 가습측 송풍기(27)의 급기 덕트(29)를 지나 급기구(6)를 통해 실내로 공급된다.

이 때의 조습 부재(11)의 제습 존(11A)과 가습 존(11D)의 체적비는 상술한 바와 같이 3:1로 하는 것이 바람직하다. 또한, 외기가 더욱 찰 경우(온도 -5~0도, 상대습도 60~70%)에는 히터(26) 바로 앞에 전열교환기 등을 마련하고, 이에 의해 가습측 흡기 덕트(4)를 통해 흡입한 공기를 2단계로 가열하는 것도 가능하다.

상기 제가습 장치(1)에서는 단위 시간당 가습량을 0.5kg/시간 이상으로 할 수 있다. 한편, 상기 조건에서 가습측 흡기 덕트(4)로부터의 외기를 히터(26)에 의해 200도까지 가열하고자 하는 경우에는 히터 전력량이 14~20kW 가까이 필요하게 된다.

본 실시 형태에서는 조습 부재(11)에 소수성 흡착제를 내장시킴으로써 가습 측 유로로 상대습도 10~50%의 공기를 도입해도 가습된 공기를 공급할 수 있다.

또한, 예를 들어 실내 공기 20도, 50% 또는 외기 7도, 87%를 상대습도 5%의 공기로 하고자 하면 150~200도 가까이 가열해야 하고 히터에 의한 에너지 입력량도 증가시킬 필요가 있다. 그러나 소수성 흡착제를 이용할 경우에는 조습 부재(11)의 가습 존(11D)으로 도입하는 공기의 상대습도는 10~50%면 충분하기 때문에 온도 또한 10~40도로 가열하는 것만으로 충분하므로 히터에 의한 에너지 입력량을 적게 할 수 있다.

한편, 친수성 제올라이트를 채용한 일반적인 데시칸트 제가습 장치에서 히터 전력량을 1kW 이하로 억제하고자 하는 경우에는 풍량을 본 실시 형태의 1/4~1/15정도로 할 필요가 있고 단위 시간당 가습량 또한 0.5kg/시간 미만이 된다. 또한, 조습 부재에 열 회수 존이 필요하게 되므로 제습 존:가습 존:열 회수 존의 체적비는 2~3:1:1이 되어 열 회수 존만큼 가습측 및 제습측의 풍량을 줄여야 한다.

본 실시 형태에 따르면, 소수성 흡착제를 내장한 조습 부재를 이용함으로써 히터 전력량이 1kW정도로 적고 조습 부재에 접촉시키는 가습측 공기의 온도가 10~40도로 낮음에도 불구하고 가습측 및 제습측 풍량을 많게 할 수 있고 또한 단위 시간당 가습량을 0.5kg/시간 이상으로 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 제가습 장치에서는 각 유로(8, 9)로 공기를 통류시키는 두 송풍기(20, 27)를 모두 조습 부재(11)의 하류측에 배치함으로써 조습 부재(11)의 상류측에서의 정압(P1, P3)의 차 및 하류측에서의 정압(P2, P3)의 차 각각을 작게 할 수 있다. 따라서, 조습 부재(11)와 구획판(7)간의 공기 누출량을 적게 할 수 있어 제습측 유로(8)를 흐르는 공기와 가습측 유로(9)를 흐르는 공기가 제가습 장치(1) 내에서 혼입하는 것을 방지하여 안정된 성능을 발휘할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해, 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 본 발명은 하기 실시예에 의해 전혀 제한되지 않는다.

[실시예 1]

소수성 흡착제로서 소수성 제올라이트를 사용하고 본 실시 형태에 따른 제가습 장치로 가습을 수행했다. 조습 부재의 제습 존:가습 존의 체적비는 3:1로 하고 제습측 유로를 통과하는 공기의 풍량을 12.5m³/분으로 하고 가습측 유로를 통과하는 공기의 풍량을 4.2m³/분으로 했다. 히터 전력량은 1Kw로 하고 히터의 직전에 전열교환기 등을 마련하여 가습측 흡기 덕트를 통해 흡입한 공기를 2단계로 가열했다.

제습측 흡기 덕트 및 가습측 흡기 덕트를 통해 흡입한 외기는 온도 3.5도, 상대습도(RH) 70%였다. 가습측 유로에서는 이것을 온도 16.1도, 상대습도 40%까지 가열하여 히터로 도입했다. 히터로 가온한 후 조습 부재로 도입하기 직전의 공기는 온도 28도, 상대습도 18%였다. 가습 후의 습윤 공기의 단위 시간당 가습량은 0.62kg/시간이었다. 이러한 조건과 결과들을 각각 표 1에 나타냈다.

[표 1]

	실시예 1	비교예 1
흡착제	소수성 제올라이트	친수성 제올라이트
제습측 공기 조건	3.5℃, 70%RH
가습측 공기 조건	16.1℃, 40%RH
히터 전력량(kW)	1
히터 가습후의 가온측 공기 조건	28℃, 18%RH
가습량(kg/h)	0.62	0.46

[비교예 1]

흡착제를 친수성 제올라이트로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험을 실시했다. 이 습윤 공기의 단위 시간당 가습량은 0.46kg/시간이었다. 이 조건과 결과들을 각각 표 1에 나타냈다.

이상의 결과를 통해 본 발명에 따르면 히터 전력량이 1Kw이고, 조습 부재의 가습 존으로 도입되는 공기의 온도가 낮음에도 불구하고 단위 시간당 가습량을 0.5kg/시간 이상으로 할 수 있음이 확인되었다.

본 발명에 따르면, 소수성 흡착제를 내장한 조습 부재를 이용함으로써 히터에 의한 에너지 입력량이 적고 조습 부재에 접촉시키는 가습측 공기의 온도가 낮음에도 불구하고 단위 시간당 가습량을 0.5kg/시간 이상으로 할 수 있다.

Claims

제습측 흡기 덕트로부터 도입한 공기를 배기 덕트로 보내는 제습측 유로와,

가습측 흡기 덕트로부터 도입한 공기를 급기 덕트로 보내는 가습측 유로와,

상기 제습측 유로 및 상기 가습측 유로를 흐르는 공기가 통과하는, 소수성 흡착제를 내장한 조습 부재와,

상기 제습측 유로를 통과하는 공기를 상기 배기 덕트로 보내는 제습측 송풍기와,

상기 가습측 유로를 통과하는 공기를 상기 급기 덕트로 보내는 가습측 송풍기를 구비하여 이루어지고,

상기 조습 부재를 회전시켜 상기 제습측 유로를 통과하는 공기중의 수분을 상기 소수성 흡착제에 흡착시키는 한편, 상기 가습측 유로를 통과하는 공기중으로 상기 소수성 흡착제로부터 수분을 방출시키도록 한 것을 특징으로 하는 제가습 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조습 부재가 공기중의 수분을 흡착하는 제습 존과 공기중의 수분을 방출하는 가습 존만으로 구획되고, 열 회수 존을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 제가습 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 가습측 유로에 온도 10~40도, 상대습도 10~50%의 공기를 도입하고 상기 조습 부재를 통과시켜 가습을 수행하는 제가습 장치.