KR20240072960A - 흡수제를 이용하는 수분 응축 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 수분 응축 장치(1000)는 공기가 통과될 수 있고, 냉각 코일(110)을 포함하여 통과되는 상기 공기를 냉각하여 응축하는 냉각부(100), 공기가 통과될 수 있고, 흡수제를 포함하는 흡수부(200) 및 공기가 통과될 수 있고, 재열 코일(310)을 포함하여 통과되는 공기를 가열하여 증발시키는 가열부(300)를 포함한다.
Description
본 발명은 흡수제를 이용하는 수분 응축 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 공기 중에 포함되는 수분을 효과적으로 응축할 수 있는 흡수제를 이용하는 수분 응축 장치에 관한 것이다.
미세 먼지를 줄이는 것은 현재 직면한 환경 문제에 대응하기 위한 중요한 기술로 부상하고 있으나, 현재 구현되는 기술은 에너지 효율성 및 비용 문제에 있어 한계를 보이고 있다.
대표적인 미세먼지 저감 기술로 전기 집진 방식을 예로 들 수 있다. 전기 집진 장치는 대규모 산업시설에서 주로 사용되는 미세먼지 저감 기술이다. 이 기술은 미세먼지에 전기를 가하여 대전 시키고, 전극에 의해 끌어당겨 짐으로써 공기 중에서 입자를 제거한다. 그러나 전기집진기는 높은 에너지 소비와 전극의 지속적인 유지관리가 필요한 단점이 있다.
이외에도 백필터나 직물 필터와 같이 물리적으로 미세 입자를 걸러내는 기술이 있지만, 이것 역시 필터 교체 및 정기적인 청소로 인한 유지비용이 발생한다. 한편, 습식 스크러버와 싸이클론 분리기는 물과 원심력을 활용해 각각 미세먼지를 제거한다. 이들 방법은 효과적이지만 물 소비와 함께 관리가 복잡하다는 문제가 있다.
따라서 이러한 높은 에너지 사용량과 고비용이 드는 유지 및 관리가 필요한 방식 보다는, 자연 에너지 기반의 미세먼지 저감 시스템의 개발이 필요하며, 이것은 위의 문제들을 해결할 수 있을 뿐 아니라, 환경적으로 지속 가능한 저감 방안을 구현하는 데 있어 필수적이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 과제는 기존의 문제점들을 해결하는 흡수제를 이용하는 수분 응축 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명에서 제공하는 수분 응축 장치는 공기가 통과될 수 있고, 냉각 코일(110)을 포함하여 통과되는 공기를 냉각하여 공기 중의 수분을 응축하는 냉각부(100), 공기가 통과될 수 있고, 흡수제를 포함하는 흡수부(200), 및 공기가 통과될 수 있고, 재열 코일(310)을 포함하여 통과되는 공기를 가열하는 가열부(300)를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 냉각부(100) 및 가열부(300)와 열역학적으로 연결되는 열전소자부를 더 포함하고, 열전소자부는 직류 전류를 공급받아, 냉각부(100)를 냉각하고, 가열부(300)를 가열하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 냉각부(100)의 냉각 코일(110), 가열부(300)의 재열 코일(310)은 열전소자부와 연결되고, 내부에 열매체를 통해 열을 냉각부(100) 및 가열부(300)로 각각 전달하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 냉각부(100)는 냉각코일(110)의 전면에 설치되는 냉각팬(120)을 더 포함하고,
가열부(300)는 재열코일(310)의 후면에 설치되는 가열팬(320)을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 냉각팬(120) 및 가열팬(320)는 구동의 조건에 따라 반대 방향으로 공기를 이동시킬 수 있도록 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 열전소자부는 구동의 조건에 따라, 정상 작동 시에는 냉각부(100)는 냉각기능을, 가열부(300)는 가열기능을 수행하도록 하고, 역방향 작동 시에는 냉각부(100)는 가열기능을, 가열부(300)는 냉각기능을 수행하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 흡수부(200)는 건조제 필터인 것을 특징으로 할 수 있다.일 실시예에 있어서, 냉각부(100), 가열부(300) 및 흡수부(200)는 단면이 U 형상으로 형성되어 길이 방향으로 연장되는 판 형상으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 냉각부(100), 가열부(300) 및 흡수부(200)는 각각 전면패널, 좌측패널, 우측패널을 포함하고, 전면패널, 좌측패널 및 우측패널이 결합되어 U자형 평면을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 건조제 필터는 벌집형 메쉬형상(210)으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 건조제 필터는 수분 조절제(220)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 수분 조절제는 실리카겔을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.일 실시예에 있어서, 수분 조절제는 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수분 조절제는 리그닌을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 태양열 풍력과 같은 자연 에너지를 활용하여 미세먼지를 제거할 수 있는 기술은 운영 비용을 크게 절감할 수 있으며, 자동화된 미세먼지 관리를 가능하게 하여 효율을 더욱 높일 수 있다.
한편, 식물성 물질의 자연스러운 흡습 기능을 수분 응축 기술에 적용함으로써, 수분 응축 효율을 높이고, 동시에 미세먼지를 효과적으로 응집하여 제거할 수 있게 한다.
자연 에너지를 기반으로 운영되도록 위해서 저전력을 소비할 수 있도록 설계됨으로써, 지속 가능한 환경에서 미세먼지를 저감할 수 있는 기술로 활용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 응축 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수분 응축 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3 및 도 4의 실시예에 따른 수분 응축 장치의 흡수부를 확대한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수분 응축 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3 및 도 4의 실시예에 따른 수분 응축 장치의 흡수부를 확대한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다. 이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
기본 원리 및 적용
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 응축 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 수분 응축 장치(1000)는, 공기가 통과될 수 있고, 냉각 코일(110)을 포함하여 통과되는 상기 공기를 냉각하여 응축하는 냉각부(100), 공기가 통과될 수 있고, 흡수제를 포함하는 흡수부(200) 및 공기가 통과될 수 있고, 재열 코일(310)을 포함하여 통과되는 공기를 가열하여 증발시키는 가열부(300)를 포함한다. 한편, 수분 응축 장치(100)는 냉각부(100) 및 상기 가열부(300)와 열역학적으로 연결되는 열전소자부를 더 포함하고, 열전소자부는 직류 전류를 공급받아, 냉각부(100)를 냉각하고, 가열부(300)를 가열하는 것을 특징으로 한다.
이슬점은 공기 중의 수증기가 응축되기 시작하는 온도를 말한다. 본 실시예의 수분 응축 장치는 냉각부(100)를 이용하여 이 이슬점 온도보다 낮은 온도로 표면을 냉각시켜 공기 중의 수분을 응축시키는 방식으로 작동한다.
본 실시예의 수분 응축 장치(1000)는 공기 중 수분을 제거하거나 수집하는 데 사용된다. 예를 들어, 공기 중의 수분을 응축시켜 물을 수집하는 환경 제어 시스템이나 수분 제거 장치에 적용될 수 있다.
한편, 본 실시예의 열전소자부(미도시)는 전류가 흐를 때 한쪽 면은 냉각되고 다른 면은 가열되는 반도체 소자이다. 이는 펠티어 효과로 알려져 있으며, 전류의 방향에 따라 가열과 냉각이 전환된다. 이러한 열전소자부는 소자의 한 면에서 열이 흡수되고 다른 면에서 방출된다. 이 과정을 통해 열이 한 면에서 다른 면으로 이동한다. 이러한 열전소자부는 저온 측에서 고온 측으로 열을 이동시키는 열 펌프 역할을 하게 된다.
본 실시예에서 수분을 응축하기 위해 필요한 냉각 온도 지점은 이슬점을 기준으로 결정된다. 이슬점은 대기의 온도와 상대습도를 바탕으로 계산되는데, 이것은 대기 중의 수증기가 응축되기 시작하는 특정 온도를 나타낸다. 이러한 이슬점 계산에는 특정 공식이 사용되며, 이를 통해 환경 제어 시스템의 온도 설정에 중요한 기준을 제공한다.
여기서, 화학식 1은 포화 수증기압(EW) 계산에 관한 것이다. T는 섭씨온도(°C)이며, EW는 포화 수증기압으로, 단위는 헥토파스칼(hPa)이다. α는 상수로, 6.112 hPa이며, β는 17.62이다. λ는 243.12°C이다. 수식 (1)은 -45°C에서 60°C의 범위에서 Magnus 공식의 파라미터를 사용한다.
여기서,화학식 2는 이슬점(Dp) 계산에 관한 것이며, E는 실제 수증기압이다.
여기서, 화학식 3은 온도(T)와 상대습도(RH)를 고려한 이슬점 계산에 관한 것이다. RH는 상대습도를 의미하며, 백분율(%) 단위이다. E는 실제 수증기압을 계산하기 위해 사용된다. E = RH X EW / 100 이다.
흡수제 필터의 추가에 따른 기능적인 효과 상승
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 본 실시예에 따른 수분 응축 장치(1000)는 냉각부(100)의 냉각 코일(110), 가열부(300)의 재열 코일(310)이 열전소자부(미도시)와 각각 연결된다. 냉각 코일(110) 및 재열 코일(310)은 이것은 내부에 열매체를 통해 열을 냉각부(100) 및 가열부(300)로 각각 전달한다.
한편, 냉각부(100)는 냉각코일(110)의 전면에 설치되는 냉각팬(120)을 더 포함하고, 가열부(300)는 재열코일(310)의 후면에 설치되는 가열팬(320)을 더 포함할 수 있다. 이것은 공기의 흐름을 강제하여, 냉각팬(120)에서 공기가 흡입되고, 가열팬(320)에서 공기가 배출되는 공기의 유로를 형성할 수 있게 한다.
단 이것은 필요에 따라, 냉각팬(120) 및 가열팬(320)는 반대 방향으로 공기를 이동시킬 수 있도록 제어될 수 있으며, 열전소자부는 구동의 조건에 따라, 정상 작동 시에는 상기 냉각부(100)는 냉각기능을, 상기 가열부(300)는 가열기능을 수행하도록 하고, 역방향 작동 시에는 냉각부(100)는 가열기능을, 가열부(300)는 냉각기능을 수행하여 평상시의 구동의 반대 작동을 할 수 있도록 설계될 수 있다.
본 발명에서는 냉각부(100) 및 가열부(300) 사이에 흡수부(200)가 위치한다. 흡수부(200)는 건조제 필터일 수 있다.
흡수부(200)가 수분을 흡수하는 물질을 포함하는 것은 과냉과 재열 과정의 문제를 해결할 수 있다. 일반적으로 공기를 이슬점 아래로 냉각시키는 것은 추가적인 에너지를 필요로 한다. 특히 이렇게 냉각된 공기는 다시 정상 온도로 되돌리기 위해서는 재열과정이 필요하며, 이것은 추가적인 에너지를 다시 소비하는 것을 의미한다.
흡수부(200)가 우선 공기에서 수분을 직접 흡수함으로써, 제습 과정에 필요한 냉각 에너지를 줄일 수 있다. 이것은 과냉과 재열과정에서 발생하는 에너지 소비를 감소시킨다. 이것은 운영 전력의 절감을 가져올 수 있으며, 저전력을 소비하여 지속 가능한 방식으로 장치를 운영할 수 있게 한다.
한편, 흡수제 필터는 공기 중의 미세먼지와 같은 입자를 포획할 수 있는 능력이 있다. 이것은 공기 품질을 향상시킬 수 있고, 건강에 해로운 입자를 제거하는 추가적인 이점을 제공한다.
흡수부(200)는 벌집형 메쉬형상(210)으로 형성될 수 있다. 이것은 고체 흡수제의 표면적을 크게 증가시킬 수 있다. 공기와 흡수제 간의 접촉 면적을 증가시켜 더 많은 수분을 흡수할 수 있도록 한다.
한편, 이러한 벌집형 메쉬형상(210)은 공기가 채널을 통해 원활하게 흐를 수 있도록 돕는다. 이것은 장치의 압력 손실을 줄이고, 팬이나 블로워에 의한 에너지 소비를 감소시킬 수 있다. 한편 이것은 공기의 흐름을 균일하게 분포 시켜, 흡수제 전체에 걸쳐 더 균일한 제습 성능을 제공할 수 있다.
건조제 필터는 수분 조절제(220)를 포함하며, 이것은 실리카겔, 제올라이트 등을 포함하여 구성될 수 있다. 추가적으로 추가적인 식물유래 수분 조절제를 사용할 수 있으며, 이것은 리그닌(lignin), 셀룰로오스, 전분, 대나무 숯 등이 적용될 수 있다.
추가 실시예 - U 형상으로 형성되는 장치
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수분 응축 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 5는 도 3 및 도 4의 실시예에 따른 수분 응축 장치의 흡수부를 확대한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예의 수분 응축 장치(1000)는 냉각부(100), 가열부(300) 및 흡수부(200)는 단면이 U 형상으로 형성되어 길이 방향으로 연장되는 판 형상으로 형성된다.
냉각부(100), 가열부(300) 및 흡수부(200)는 각각 전면패널, 좌측패널, 우측패널을 포함하고, 상기 전면패널, 상기 좌측패널 및 상기 우측패널이 결합되어 U자형 평면을 형성하도록 형성되는 것도 가능하다.
이러한 U자형 구조는 제한된 공간 내에서 더 많은 표면적을 제공하며, 이는 장치의 전체적인 효율을 향상시킨다. 한편, 이러한 실린더 형태의 구성은, 장치를 더 작고 컴팩트하게 만들 수 있어 공간 활용도가 높아지는 장점이 있다.
U자형 구조는 공기가 일정한 경로를 따라 움직이게 하여 열과 수분이 장치 내부에서 효과적으로 전달되도록 하며, 실린더 형태는 일반적으로 높은 구조적 내구성을 가지며, 장기간에 걸쳐 안정적인 성능을 유지할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
1000 : 수분 응축 장치
100 : 냉각부
200 : 흡수부
300 : 가열부
110 : 냉각 코일
310 : 재열 코일
120 : 냉각팬
130 : 가열팬
100 : 냉각부
200 : 흡수부
300 : 가열부
110 : 냉각 코일
310 : 재열 코일
120 : 냉각팬
130 : 가열팬
Claims (14)
- 공기가 통과될 수 있고, 냉각 코일(110)을 포함하여 통과되는 상기 공기를 냉각하여 상기 공기 중의 수분을 응축하는 냉각부(100);
상기 공기가 통과될 수 있고, 흡수제를 포함하는 흡수부(200); 및
상기 공기가 통과될 수 있고, 재열 코일(310)을 포함하여 통과되는 상기 공기를 가열하는 가열부(300);
를 포함하는 수분 응축 장치(1000).
- 제1항에 있어서,
상기 냉각부냉각부(100) 및 상기 가열부가열부(300)와 열역학적으로 연결되는 열전소자부를 더 포함하고,
상기 열전소자부는 직류 전류를 공급받아, 상기 냉각부냉각부(100)를 냉각하고, 상기 가열부가열부(300)를 가열하는 것을 특징으로 하는 수분 응축 장치(1000).
- 제2항에 있어서,
상기 냉각부냉각부(100)의 상기 냉각 코일(110), 상기 가열부가열부(300)의 상기 재열 코일(310)은 상기 열전소자부와 연결되고, 내부에 열매체를 통해 열을 상기 냉각부냉각부(100) 및 상기 가열부가열부(300)로 각각 전달하는 것을 특징으로 하는 수분 응축 장치(1000).
- 제1항에 있어서,
상기 냉각부냉각부(100)는 상기 냉각 코일(110)의 전면에 설치되는 냉각팬(120)을 더 포함하고,
상기 가열부가열부(300)는 상기 재열 코일(310)의 후면에 설치되는 가열가열팬(320)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수분 응축 장치(1000).
- 제4항에 있어서,
상기 냉각팬냉각팬(120) 및 상기 가열팬가열팬(320)은 구동의 조건에 따라 반대 방향으로 공기를 이동시킬 수 있도록 제어되는 것을 특징으로 하는 수분 응축 장치(1000).
- 제2항에 있어서,
상기 열전소자부는 구동의 조건에 따라,
정상 작동 시에는 상기 냉각부냉각부(100)는 냉각기능을, 상기 가열부가열부(300)는 가열기능을 수행하도록 하고,
역방향 작동 시에는 상기 냉각부냉각부(100)는 가열기능을, 상기 가열부가열부(300)는 냉각기능을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 수분 응축 장치(1000).
- 제1항에 있어서,
상기 흡수부(200)는 건조제 필터인 것을 특징으로 하는 수분 응축 장치(1000).
- 제1항에 있어서,
상기 냉각부냉각부(100), 상기 가열부가열부(300) 및 상기 흡수부(200)는 단면이 U 형상으로 형성되어 길이 방향으로 연장되는 판 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수분 응축 장치(1000).
- 제1항에 있어서,
상기 냉각부냉각부(100), 상기 가열부가열부(300) 및 상기 흡수부(200)는 각각 전면패널, 좌측패널, 우측패널을 포함하고, 상기 전면패널, 상기 좌측패널 및 상기 우측패널이 결합되어 U자형 평면을 형성하는 것을 특징으로 하는 수분 응축 장치(1000).
- 제1항에 있어서,
상기 흡수부(200)는 벌집형 메쉬형상(210)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수분 응축 장치(1000).
- 제1항에 있어서,
상기 흡수부(200)는 수분 조절제(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수분 응축 장치(1000).
- 제11항에 있어서,
상기 수분 조절제는 실리카겔을 포함하는 것을 특징으로 하는 수분 응축 장치(1000).
- 제11항에 있어서,
상기 수분 조절제는 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 수분 응축 장치(1000).
- 제11항에 있어서,
상기 수분 조절제는 리그닌을 포함하는 것을 특징으로 하는 수분 응축 장치(1000).
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---|---|---|---|
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KR1020230160380A KR20240072960A (ko) | 2022-11-17 | 2023-11-20 | 흡수제를 이용하는 수분 응축 장치 |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102562966B1 (ko) | 2022-12-19 | 2023-08-04 | 주식회사 애니텍 | Cbm 기반의 철도차량 공기질 개선 및 관성집진을 이용한 미세먼지 저감 시스템 |
-
2023
- 2023-11-20 KR KR1020230160380A patent/KR20240072960A/ko unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102562966B1 (ko) | 2022-12-19 | 2023-08-04 | 주식회사 애니텍 | Cbm 기반의 철도차량 공기질 개선 및 관성집진을 이용한 미세먼지 저감 시스템 |
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