KR100523262B1 - 캐비티 결로(結露) 방지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄약고나 문서고와 같은 캐비티의 결로(結露) 현상을 해결하고 방지하기 위한 캐비티 결로 방지 시스템을 개시한다. 본 발명은 일측에 출입문을 가지며, 외부와 차폐되어 밀폐공간을 형성하는 캐비티와, 이 캐비티의 내부에 존재하는 물기와 습기를 가열하여 증발시키는 가열증발수단과, 캐비티의 내부에 고밀도의 저온건조공기를 주입하여 가열증발수단에 의해 가열된 고온다습한 내기(內氣)를 양자간의 밀도차이에 의해 부상시키는 저온건조공기 주입수단과, 캐비티의 지붕에 설치되고 저온건조공기 주입수단에 의해 투입된 저온건조공기에 의해 캐비티의 상부로 부상한 고온다습한 내기를 외부로 배출시키는 배기밸브를 포함한다.

본 발명은 캐비티내에 존재하는 물기나 습기를 확실하게 증발 배기시킨 후 캐비티를 장시간동안 건조한 상태로 유지시킬 수 있어 경제적이면서 효과적으로 캐비티의 결로 문제를 해결할 수 있다.

Description

캐비티 결로(結露) 방지 시스템{Dew condensation prevent system for cavity}

본 발명은 탄약고나 문서고 또는 지하도서관 및 납골당 등과 같은 밀폐된 건축물의 내부에 발생되는 결로(結露) 현상을 해결하거나 방지하기 위한 캐비티(cavity) 결로 방지 시스템에 관한 것으로서, 특히 캐비티에 존재하는 물기나 수분을 가열에 의해서 효과적으로 기화시킨 후 캐비티에 저온의 건조한 공기를 주입함으로써 온도에 따른 공기의 밀도 차이에 의해서 고온의 습한 공기를 방출시키도록 된 캐비티 결로 방지 시스템에 관한 것이다.

주지하다시피 공기 중에는 약간(약 1%)의 수증기가 포함되어 있으며, 이러한 수증기는 기체 상태이므로 공기 중에 섞여서 잘 떠돌아다닌다. 공기 중의 수증기량은 같은 기압 하에서 온도에 따라 포함할 수 있는 최대한도(포화상태)가 달라지는데, 온도가 높을수록 공기 중의 포화수증기량은 증가하고 온도가 낮을수록 포화수증기량은 감소한다.

어떤 온도에서 그 포화수증기량과 실제 포함하고 있는 수증기량의 비를 백분율로 나타낸 것을 상대습도(통상 '습도'라 칭함)라고 하며, 상대습도가 100%(포화상태)이면 공기는 주어진 온도에서 더 이상 수증기를 포함할 수 없게 된다.

따라서 동일 온도에서 공기 중에 포함된 수증기량이 포화상태보다 증가하거나 또는 포화상태에서 온도가 내려갈 경우 잉여분의 수증기는 더 이상 수증기 상태로 공기 중에 섞여 있지 못하고 응결(凝結)되어 물로 변하게 되는데, 이때의 상대습도 100%인 온도를 이슬점(露點)이라 하고, 이러한 현상을 결로라 한다.

이와 같은 결로 현상은 우리 주변에서 흔히 볼 수 있으며, 많은 문제점을 야기한다. 예컨대, 겨울철 등에 실내외의 온도차로 인해서 실내측 벽면에 물방울이 맺히는 현상을 쉽게 볼 수 있으며, 이는 실내공기 중의 수증기가 저온인 벽면과의 접촉으로 이슬점 이하로 온도가 내려감으로써 발생되는 것으로 벽면을 오염시킬 뿐 아니라 곰팡이를 유발하기도 한다. 특히, 장롱 뒤 등과 같이 환기가 잘 이루어지지 않는 곳에서는 결로 현상이 더욱 심하게 발생된다.

물론, 벽면의 단열을 좋게 하여 그 표면온도를 실내 습공기의 이슬점보다 높이고, 적절히 환기를 시켜 습공기의 정체(停滯)를 피하면서 실내에서의 습기발생을 억제하면 결로를 어느 정도 방지할 수는 있다.

그러나 캐비티 형태로 이루어진 구조의 경우 그 구조적 특성상 원활한 환기가 어렵거나 또는 캐비티 내에 많은 물건들이 밀집 저장되는 경우 등에는 단열과 환기만으로 결로를 확실히 방지하기란 대단히 어렵다.

특히, 긴밀한 보관과 높은 보존성이 요구되는 탄약고나 문서고, 납골당, 지하도서관, 박물관 및 지하공동구 등의 경우에는 그 특성상 결로 방지가 대단히 중요하다.

도1 내지 도3에는 이와 같이 높은 결로방지가 요구되는 캐비티의 일례로 탄약고를 개략적으로 도시하였다.

일반적으로 탄약고(C)는 그 특성상 지하에 위치하거나, 지상에 위치하더라도 대부분이 흙(E)으로 복토되어 땅속에 묻히고 방폭문(防爆門:D)이 설치되는 전면부위만 노출되는 형태를 취하고 있으며, 내부의 환기를 위해서 전면의 방폭문(D) 하부에 통기구(S)를 구비하고 지붕의 뒤쪽에 무동력 배기팬(F)을 구비하고 있다.

이 때문에 탄약고(C)의 내부온도가 외부온도에 비하여 여름에는 상대적으로 저온이 되고 겨울에는 고온이 되면서 양자간에 비교적 큰 기온차를 나타낸다. 도2는 여름철 종래 탄약고 내부의 온도분포를 나타내고 있는데, 도면에서 알 수 있는 바와 같이 통기구(S)가 있는 앞쪽의 공기온도는 비교적 높지만, 통기구(S)에서 멀어지는 뒤쪽으로 갈수록 또한 배기팬(F)에서 멀어지는 바닥으로 갈수록 온도가 크게 낮아져 외부온도(약 30℃이상)와 상당한 온도차를 가진다.

이는 종래 탄약고(C)가 통풍이 제대로 이루어지고 있지 않음을 보여주는 것으로, 여름철 외부의 고온다습한 공기가 유입될 경우 도면에 빗금으로 표시한 바와 같이 탄약고(C)의 상당히 많은 영역에서 결로가 발생될 수 있음을 나타낸다.

즉, 탄약(A)은 저장과 방출을 원활하게 하기 위해서 도3에 도시한 바와 같이 탄약고(C)의 앞쪽에는 저장하지 않고 주로 탄약고(C)의 뒤쪽으로부터 층상으로 밀집 저장하게 되는 바, 방폭문(D) 하부의 통기구(S)를 통해 외부에서 유입된 공기는 탄약(A) 더미에 막혀 큰 유동저항을 받게 되므로 탄약고(C)의 뒤쪽까지 충분히 유동되지 못한다.

이에 따라 탄약고(C)의 뒤쪽과 바닥에는 사실상 공기의 유동이 거의 없어, 탄약고(C) 내에서 탄약(A)이 밀집 저장된 부위는 온도는 낮으면서 습도는 높은 저온다습한 공기층(A_L)을 형성하게 된다.

그런데 이렇게 형성된 탄약고(C)내의 저온다습한 공기층(A_L)은 탄약고(C) 외부의 고온다습한 공기에 비해서는 물론이고 탄약고(C) 내부의 고온다습한 공기층(A_H)보다도 밀도가 커서 바닥부위에 분포하게 된다.

이 때문에 통기구(S)를 통해 외부공기가 유입되더라도 탄약고(C)내에서는 대류현상이 일어나지 않으며, 유입된 고온의 외부공기가 탄약(A) 주변의 저온다습한 공기층(A_L)으로 침투하지 못하고 바로 위로 상승하여 배기팬(F)을 통해 외부로 방출됨으로써 탄약고(C) 내부의 저온다습한 공기층(A_L)이 배출되지 않고 그대로 머물러 있게 된다.

따라서 여름철에 고온다습한 외부 공기가 유입되면 탄약고(C) 내에 있는 저온의 공기와 만나면서 포화수증기압의 강하로 결로 현상이 발생하게 되며, 특히 온도가 더 낮고 열전도율이 높은 탄약(A)의 표면에 닫는 경우 고온다습한 공기의 온도가 급격히 낮아짐으로써 그에 포함된 다량의 수증기가 결로되어 탄약(A)의 표면에 많은 물기(M)가 맺히게 된다.

그러므로 여름철에는 결로 현상이 지속적으로 발생되어 탄약(A)의 표면에 항상 물기(M)가 묻어 있게 되며, 이러한 물기(M)에 의해 탄약(A)의 부식이 쉽게 유발된다.

한편, 겨울철에는 외부로부터 저온건조한 공기가 유입되므로 탄약(A) 주변의 고온다습한 공기가 밀도차이에 의해 부상하여 밀려 나가게 되는 바, 겨울철에는 탄약(A) 표면의 결로 현상이 거의 발생하지 않는다.

그렇지만, 이미 여름철에 탄약(A)의 표면에 물기(M)가 묻어서 부식이 시작된 경우에는 겨울에도 계속해서 탄약(A)의 표면 부식이 진행되는 바, 일정기간이 지난 뒤에는 탄약(A)을 폐기처분 하거나 탄약(A)을 모두 들어내서 표면을 깎아내고 다시 페인트를 칠해주는 작업을 주기적으로 수행하지 않으면 안 된다.

한편, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 여러 가지 방안들이 모색되어 왔으며, 도4에는 그 중 일례를 개략적으로 나타내었다.

이 기술은 통상의 탄약고(C) 바닥 밑에 열선이나 보일러선이 내장된 바닥패널(1)을 설치하고, 하부와 상부에 송풍기(3) 및 배기창(4)을 각각 갖는 격벽(2)을 탄약고(C)의 내부 후방에 설치하고 있다.

이에 따라 바닥패널(1)의 가열에 의해 탄약고(C) 내부공기의 온도를 높여주고, 탄약고(C)의 내부 뒤쪽과 바닥부위에 정지해 있는 공기 및 탄약(A)들 사이에 있는 공기를 송풍기(3)에 의해 강제로 유동시켜 통기구(S)로 유입된 외부공기와 함께 배기창(4) 및 천정의 배기팬(F)을 통해서 외부로 배출되도록 함으로써 탄약고(C) 내부의 결로를 방지하고자 하는 것이다.

그러나 이러한 결로 방지장치는 바닥패널(1)의 설치공사에 소요되는 비용이 고가일 뿐 아니라 탄약고(C)의 바닥을 가열하는 효율성도 낮고, 특히 바닥에 적재되는 탄약의 무거운 하중을 견디기 위해서는 바닥패널(1)의 열선이나 보일러선을 충분히 깊게 매설하여야 하는데 이 경우 열효율이 급격히 떨어져서 운영비가 상당히 많이 소요된다.

또한, 강제배기를 위해 송풍기(3)를 지속적으로 구동시켜야 하기 때문에 전력소모도 많고, 송풍기(3)를 설치하기 위해 탄약고(C)의 뒤쪽에 별도의 격벽(2)을 세워야 하므로 공사비가 많이 들면서도 공간 활용의 효율성은 떨어지게 된다.

이 밖에도 탄약을 충분히 성글게 저장하여 탄약고내의 환기가 원활하게 이루어질 수 있도록 하거나 제습기를 설치하는 방안 등이 강구되기도 하였는데, 탄약을 성글게 저장하는 경우는 탄약을 성글게 저장하는데 비례하여 많은 탄약고를 건설해야 하기 때문에 막대한 지대와 건설비가 소요되는 문제가 있고, 제습기를 설치하는 경우에는 지속적인 가동이 요구되어 엄청난 유지비가 소요되는 문제가 있어 실질적으로 활용하기에는 현실성이 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 내부 적재물의 적재조밀성에 구애받지 않으며, 지속적으로 가동되지 않고 필요에 따라 산발적으로 가동되면서도 캐비티 내부에 존재하는 물기와 습기를 효과적으로 증발시켜 배출시킴으로써 캐비티 내의 결로 현상을 확실하게 막을 수 있는 캐비티 결로 방지 시스템을 제공한다.

본 발명의 다른 목적은, 캐비티 내부에 있던 고온다습한 공기보다 무거운 고밀도의 저온건조공기를 캐비티내로 강제 주입하여 탄약고내에 있던 고온다습한 공기를 밀도차이에 의해 부상시켜 밀어냄으로써 탄약고내의 결로 현상을 효과적으로 억제할 수 있는 캐비티 결로 방지 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 캐비티에 밀도가 높은 저온건조한 무거운 공기를 유입할 때 유입되는 공기가 밖으로 새어나가는 것을 방지하고, 기존의 캐비티 내부에 있던 습한 공기를 효율적으로 위로 밀어 올려서 방출시킬 수 있는 캐비티 결로 방지 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 캐비티의 내부공기가 밖으로 내보내지기는 하되, 외부의 공기가 내부로 유입되는 것은 방지하여 건조한 공기로 바뀐 캐비티 내부의 공기를 오래도록 보관할 수 있는 캐비티 결로 방지 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템은, 일측에 출입문을 가지며, 외부와 차폐되어 밀폐공간을 형성하는 캐비티; 이 캐비티의 내부에 존재하는 물기와 습기를 가열하여 증발시키는 가열증발수단; 캐비티의 내부에 고밀도의 저온건조공기를 주입하여 가열증발수단에 의해 가열된 고온다습한 내기를 양자간의 밀도차이에 의해 부상시키는 저온건조공기 주입수단; 캐비티의 지붕에 설치되고, 저온건조공기 주입수단에 의해 투입된 저온건조공기에 의해 캐비티의 상부로 부상한 고온다습한 내기를 외부로 배출시키는 배기밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 가열증발수단이 마그네트론(magnetron)으로 이루어져, 캐비티의 내부에 마이크로웨이브파를 방출함으로써 캐비티내의 물기와 습기를 분자공명에 의한 자기발열에 의해 신속하고 확실하게 증발시킨다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 가열증발수단이 외부공기를 소정온도 이상으로 가열하는 히터와, 다수의 열풍토출구멍을 길이방향을 따라 일정간격으로 가지고 캐비티의 내부 바닥에 설치되는 열풍공급관과, 히터에 의해 가열된 열풍을 상기 열풍공급관을 통해 캐비티내로 토출시키는 송풍팬으로 이루어진다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 캐비티의 내부습도를 감지하는 습도센서를 더 구비하여, 캐비티내의 습도에 따라 가열증발수단과 저온건조공기 주입수단의 작동을 자동으로 제어함으로써 캐비티내를 결로가 발생되지 않는 최적의 상태로 유지시킨다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 배기밸브가 압력구동형 역지밸브로 이루어져, 캐비티 내부의 압력이 가열증발수단에 의한 온도상승 및 저온건조공기 주입수단에 의해 투입된 저온건조공기에 의한 압력상승으로 대기압보다 커질 때만 개방되어 실내공기를 배출시키고, 캐비티 내부압력이 대기압 이하일 때는 닫혀 외기(外氣)의 유입을 차단하게 된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 캐비티 출입문의 개방을 감지하는 문개폐센서를 구비하여, 출입문이 개방된 경우 가열증발수단의 작동을 중지시킴으로써 만약에 발생될 수 있는 안전사고를 미연에 방지한다.

이에 따라 본 발명은, 탄약고나 문서고 등과 같이 높은 보존성이 요구되는 캐비티에 있어서 외부와의 온도차에 의해 발생하는 결로 문제를 효과적으로 해결할 수 있음은 물론, 시스템을 캐비티의 습도에 따라 산발적으로 가동하면서도 결로 발생을 확실하게 방지할 수 있게 되므로 캐비티 결로 방지 시스템의 신뢰성과 경제성 및 안전성 향상 등에 큰 효과를 발휘하게 된다.

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예들의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

이하의 설명에서는 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템이 캐비티의 일례로 탄약고에 적용된 경우를 들어 설명하며, 캐비티는 탄약고 외에도 문서고나 납골당 등이 될 수도 있음을 밝혀둔다.

도5 내지 도7에서, 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템은, 밀폐공간을 형성하는 탄약고(10)와, 이 탄약고(10)의 내부에 존재하는 물기와 습기를 가열하여 증발시키는 가열증발수단과, 탄약고(10)의 내부에 고밀도의 저온건조공기를 주입하여 가열증발수단에 의해 가열된 고온다습한 내기를 양자간의 밀도차이에 의해 부상시키는 저온건조공기 주입수단(40)과, 탄약고(10)의 지붕(12)에 설치되어 저온건조공기 주입수단에 의해 투입된 저온건조공기에 의해 탄약고(10)내의 상부로 부상한 고온다습한 내기를 외부로 배출시키는 배기밸브(50)로 구성된다.

탄약고(10)는 외부와 완전히 차폐되고, 한쪽 벽(11)에 출입문으로서 방폭문(13)을 갖는다. 그리고 탄약고(10)의 지붕(12)에는 예를 들어, 2개의 배기구멍(14)이 구비되는데, 이들 배기구멍(14)은 배기밸브(50)에 의해 차단되어 탄약고(10)가 밀폐구조를 형성한다.

바람직하기로 탄약고(10)의 천정에는 가벼운 공기가 용이하게 배기밸브(50) 쪽으로 모일 수 있도록 배기밸브(50)를 향해 경사면(16)이 설치된다.

탄약고(10)의 내부에는 탄약(A)이 밀집되어 저장되며, 탄약(A)은 밑부분과 윗부분만 있는 박스 형태의 저장용기에 묶음별로 들어있는 상태로 몇 층으로 쌓여있게 된다.

탄약고(10)의 벽(11) 양측 내면에는 가열증발수단으로서 다수의 마그네트론(20)들이 적정 간격으로 배열 설치된다. 마그네트론(20)은 고압트랜스(21)에 연결되어 그로부터 구동에 필요한 전원을 공급받아서, 도8에 도시한 바와 같이 탄약고(10) 내부로 약 2,450㎒의 전자기파인 마이크로웨이브파(22)를 방출한다.

마그네트론(20)은 가해진 직류전력의 60%이상을 마이크로웨이브파(22)로 전환해주는 고효율 장치이며, 상술한 주파수의 마이크로웨이브파(22)는 물 분자를 1초에 24억5천만번의 회전을 유발하게 된다. 이에 따라 물 분자의 초고속 회전에 따른 마찰에 의하여 열이 발생됨으로써 물 분자가 신속하게 증발하게 되는 것이다.

이때, 마이크로웨이브파(22)의 높은 투과력과 회절을 원하는 경우 마그네트론(20)의 주파수를 조절하여 915㎒의 주파수를 갖는 마이크로웨이브파(22)를 방출할 수도 있다.

마그네트론(20)의 마이크로웨이브파(22)에 의한 가열방법은 전체적으로 약 50%보다 약간 작은 정도의 효율을 갖는데, 이러한 열효율은 다른 가열 방식에 비해서 상당히 높은 수준이므로 탄약(A)의 표면에 묻어있는 물기나 습기를 증발시키는데 있어서는 가장 효율적인 방법이라 할 수 있다.

또한 전자기파인 마이크로웨이브파(22)는 도체로 구성된 탄약(A)의 표면에서 반사가 되기 때문에 탄약(A)의 표면에 묻어있는 물기에 집중적으로 작용하게 되어 더욱 효율성이 높아진다.

한편, 마이크로웨이브파(22)는 인체에 상당히 해로운 바, 사람이 탄약고(10) 안에서 작업하는 경우에는 마그네트론(20)에서 마이크로웨이브파(22)가 방출되는 것을 방지할 필요가 있다.

이러한 기능은 다양한 통제 방식으로 해결이 가능하며, 그 일례로 방폭문(13)에 문개폐센서(31)를 설치하여 방폭문(13)의 개폐상태에 따라 마그네트론(20)의 작동을 제어하도록 구성함으로써 달성할 수 있다.

즉, 방폭문(13)이 열린 상태를 문개폐센서(31)가 감지하여 중앙통제장치(70)로 신호를 보내는 경우, 중앙통제장치(70)에 의해 자동으로 고압트랜스(21)의 동작을 중지시켜 마그네트론(20)에 대한 전원공급을 차단함으로써 작업인원의 안전을 확보할 수 있는 것이다.

또한, 마그네트론(20)은 탄약고(10) 내부의 습도에 따라 필요한 경우에만 선택적으로 가동되는 것이 바람직하며, 이를 위해 본 발명은 탄약고(10) 내부의 습도를 지속적으로 측정하여 그 정보를 중앙통제장치(70)로 전송하는 습도센서(32)를 더 구비한다.

습도센서(32)는 결로가 발생되기 쉬운 위치인 탄약(A)과 탄약(A) 사이에 유선으로 연결 설치되어 탄약(A) 표면이나 탄약(A)들 사이의 공기의 습도를 감지하여 그 정보를 중앙통제장치(70)로 전송한다. 그러면, 중앙통제장치(70)에서 저장된 기준치와 비교하고, 그 결과에 따라 필요시에만 고압트랜스(21)에 전력을 공급함으로써 마그네트론(20)에서 마이크로웨이브파(22)를 방출시킨다.

여기서, 습도센서(32)의 사용이 용이하지 않는 경우에는 중앙통제장치(70)에서 일정한 시간 간격으로 고압트랜스(21)와 저온건조공기 주입수단(40)의 구동을 통제하여 제습하는 것도 가능함은 물론이다.

저온건조공기 주입수단(40)은 탄약고(10)의 내·외부 어느 쪽에도 위치할 수 있으나, 안전관리상 탄약고(10)의 외부에 설치되는 것이 바람직하다.

저온건조공기 주입수단(40)은 외부공기를 소정온도 이하로 냉각시키는 냉동기(41)와, 냉동기(41)에 의해 냉각된 저온의 외부공기에 잔존하는 수증기를 더욱 제거하는 제습기(42) 및 저온건조화된 고밀도의 외부공기를 덕트(duct:44)를 통해 탄약고(10)의 내부로 주입시키는 송풍기(43)로 구성된다.

여기서, 제습기(42)를 함께 구비하는 이유는, 외부공기가 냉동기(41)에 의해 냉각되는 과정에서 어느 정도 제습이 이루어지기는 하지만, 밀폐된 탄약고(10) 내부로 수분이 침투하는 것을 보다 확실하게 방지하기 위함이다.

배기밸브(50)는 여러 가지 형태로 구성될 수 있으나, 바람직하기로는 도10a 및 도10b에 잘 도시한 바와 같이 탄약고(10)의 내부 압력에 따라 자동으로 개폐되는 압력구동형 역지밸브로 구성되어 내기만 배출시키고 외기의 유입은 방지한다.

이를 위해 배기밸브(50)는 탄약고(10)의 배기구멍(14)에 기밀하게 설치되는 밸브바디(51)와, 탄약고(10)의 내부압력에 따라 밸브바디(51)의 유입구(51a)를 개폐하는 밸브판(52) 및 밸브판(52)의 이탈을 방지하면서 벌레나 오물 등이 유입되는 것을 방지하기 위한 메시(mesh)상의 보호막(53)으로 구성된다.

밸브판(52)은 기류의 배출통로를 형성하기 위해 밸브바디(51)의 내경보다 작은 외경을 갖도록 구성되어 밸브바디(51)의 유입구(51a)에 형성된 받침턱(54) 위에 올려진다. 이러한 밸브판(52)은 얇고 가벼운 플라스틱이나 고무 등으로 이루어지고, 주로 원형이 사용하기 용이하나 사각형으로 구성될 수도 있는 등 형태에 무관하다.

밸브바디(51)의 상부에는 비나 눈이 내려서 배기밸브(50)의 기능을 못하게 되거나 탄약고(10) 내로 물이 유입되는 것을 방지하기 위해 보호지붕(55)이 구비되고, 이에 따라 밸브바디(51)의 배기구(51b)는 밸브바디(51)의 둘레에 형성된다.

다음, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템의 작동에 대하여 설명한다.

먼저, 습도센서(32)가 탄약고(10) 내부의 습도를 감지하여 그 정보를 중앙통제장치(70)로 보낸다. 그러면, 중앙통제장치(70)가 감지된 습도와 저장된 기준치를 비교하여 감지된 습도가 기준치보다 높은 경우에만 고압트랜스(21)에 전력을 공급한다.

고압트랜스(21)에 전력이 공급되어 마그네트론(20)이 가동되면, 마그네트론(20)에서 탄약고(10)의 내부에 마이크로웨이브파(22)를 방출하고, 마그네트론(20)에서 방출된 마이크로웨이브파(22)는 도8에 도시한 바와 같이 벽(11)과 천정에서 반사가 일어남과 동시에 탄약(A)의 표면에서도 반사된다.

이렇게 반사 및 산란된 전자기파는 탄약고(10)의 모든 부분에 도달하게 되며, 밀집 보관된 탄약(A)들 사이의 공간에까지 도달할 수 있다.

마이크로웨이브파(22)가 지나가는 곳에 위치한 물분자는 전기적으로 분극이 되어 있는 전기쌍극자의 성질을 갖는 물질이므로 공명진동수의 마이크로웨이브파(22)를 만나서 극렬하게 운동하게 되며, 이러한 운동이 열에너지로 바뀌어 효율적으로 수증기화 된다.

이러한 과정을 거쳐서 탄약(A)의 표면에 묻어있던 물기나 습기는 모두 수증기로 바뀌고 공기의 온도도 올라가게 되어 도9에 도시한 바와 같이 탄약(A) 주변의 공기는 고온다습한 공기층(82)으로 바뀌게 된다.

이때 마이크로웨이브파(22)는 도체로 만들어진 탄약(A)의 외부에서 반사되어 탄약(A) 표면에 묻어있는 물기를 더욱 효과적으로 증발시킬 수 있으면서도 탄약(A)의 내부로는 투과될 수 없기 때문에 탄약(A)에는 영향을 주지 않고 안전하다.

일정시간이 지나 탄약(A) 표면의 물기가 수증기화 되거나 탄약(A) 사이의 공기의 상대습도가 결로가 발생하는 온도보다 높아진 후에는, 마그네트론(20)의 구동을 멈추고 저온건조공기 주입수단(40)을 구동시킨다.

그러면, 송풍기(43)에 의해 흡입된 외부공기가 냉동기(41)와 제습기(42)를 거치면서 소정온도 이하의 고밀도 저온건조 상태로 변환된 후, 덕트(44)를 통해 탄약고(10) 내부로 주입된다. 이때, 냉동기(41)와 제습기(42)를 통과한 저온건조공기는 탄약고(10) 내부에 있는 고온다습한 공기보다 저온이다.

저온건조공기 주입수단(40)에 의해 고밀도의 저온건조공기가 외부에서 유입되면, 이 공기는 탄약고(10) 내부에 있던 공기보다 무겁기 때문에 밑으로 가라앉게 되고 탄약고(10) 내부에 있던 가벼운 공기는 위로 밀려 올라가게 된다. 이에 따라 탄약고(10) 내부에 도9에 도시한 바와 같이 위로부터 고온건조한 공기층(81), 고온다습한 공기층(82) 및 저온건조한 공기층(83)이 밀도차이에 의해 차례로 형성된다.

저온건조한 공기가 외부에서 지속적으로 유입되면, 고온건조한 공기와 고온다습한 공기는 탄약고(10)의 천정에 설치된 경사면(16)을 따라 원활하게 배기밸브(50) 쪽으로 이동한 후 배기밸브(50)를 통해 외부로 배출된다.

즉, 마그네트론(20)의 가열에 의해 탄약고(10)내의 온도가 상승하고 저온건조한 외기가 유입되면 탄약고(10)내의 공기압이 상승하여 대기압보다 커지게 되고, 이에 따라 도10a에 도시한 바와 같이 밀도차이에 의하여 위로 밀려 올라가려는 고온다습한 내기가 가벼운 밸브판(52)을 밀어 올리게 된다.

그러면, 밸브판(52)의 무게에 의하여 받침턱(54)에 밀착되어 있던 밸브판(52)은 받쳐주고 있던 받침턱(54)에서 떨어져 밸브바디(51)의 유입구(51a)가 개방되고, 이에 따라 저온건조한 외기에 밀려 부상한 고온다습한 내기가 배기구(51b)를 통해 밖으로 빠져나가게 되는 것이다.

한편, 고온다습한 내기가 충분히 배출되어 탄약고(10)내의 압력이 대기압으로 떨어지면, 도10b에 도시한 바와 같이 밸브판(52)이 다시 자중에 의해 받침턱(54) 위에 안착되어 밸브바디(51)의 유입구(51a)를 차단함으로써 외기의 유입을 차단하게 된다.

이와 같이 한 번 저온건조한 공기로 채워진 탄약고(10)의 건조상태는 탄약고(10)가 전체적으로 밀폐되어 있기 때문에 외부공기의 유입이 거의 없거나 극히 소량의 공기가 천천히 유입되는 바, 장시간동안 유지되게 된다. 따라서 본 발명은 탄약고(10)의 결로를 확실하고도 경제적으로 방지할 수 있게 된다.

그리고 일정기간이 지나 다시 탄약(A) 사이에 있는 습도센서(32)가 정해진 습도 이상으로 올라가면 중앙통제장치(70)가 고압트랜스(21)와 냉동기(41) 및 제습기(42)를 동작시킨 후 송풍기(43)를 가동하여 저온건조한 공기를 주입함으로써 내부의 고온다습한 공기를 내보내게 되는 과정이 반복적으로 수행된다.

한편, 도11은 본 발명에 의한 전술한 구성에 있어서, 마그네트론(20)을 탄약고(10)의 벽(11) 외부에 설치한 예를 보여주고 있다.

이것은 탄약고(10)의 벽(11)에 관통슬롯(17)을 형성하고, 마그네트론(20)을 탄약고(10)의 외부에 설치하여 마이크로웨이브파(22)만을 탄약고(10) 내로 유입시킬 수 있도록 된 구성이다.

즉, 벽(11)의 관통슬롯(17)에 마이크로웨이브파(22)를 탄약고(10) 내부로 유도하는 웨이브가드(23)를 설치하여 그 외부쪽에 마그네트론(20)을 설치하고, 내부쪽으로 마이크로웨이브파(22)는 투과되지만 공기나 오염물질 등은 투과되지 않는 투과막(24)을 설치함으로써 탄약고(10) 내부로는 마이크로웨이브파(22)만이 유입되도록 한 것이다.

도12 및 도15b에는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타내었다. 이 실시예는 전술한 실시예에 있어서, 가열증발수단이 외부공기를 소정온도 이상으로 가열하는 히터(25)와, 이 히터(25)에 의해 가열된 공기를 탄약고(10)의 내부로 공급하는 열풍공급관(26) 및 히터(25)에 의해 가열된 공기를 열풍공급관(26)을 통해 탄약고(10)내로 불어넣어 주는 송풍팬(27)으로 이루어진 구성이다.

열풍공급관(26)은 탄약고(10)내의 공기를 고르게 가열할 수 있도록 도13에 도시한 바와 같이 복수개가 구비되어 탄약고(10)의 바닥 위에 밀착되도록 수평으로 일정간격을 두고 배치된다. 이는 뜨거운 바람은 위로 상승하는 부력을 받기 때문에 밑에서 시작하여 위쪽의 탄약(A) 표면에 있는 물기를 효과적으로 증발시킬 수 있도록 하기 위함이다.

이러한 열풍공급관(26)은 도14a 및 도14b에 도시한 바와 같이 사각 또는 원형으로 구성된다.

그리고 각 열풍공급관(26)에는 그 길이방향을 따라 일정간격 위치마다 열풍토출구멍(28)이 구비되는데, 이러한 열풍토출구멍(28) 역시 열풍의 부력을 고려하여 내부공기를 보다 균일하게 가열할 수 있도록 수평을 향해 열풍공급관(26)의 양측에 각각 형성된다.

한편, 열풍공급관(26)이 탄약고(10)의 바닥 위에 설치된 경우, 탄약(A)의 운반시 간섭될 우려가 있는 바, 도15a 및 도15b에 도시한 바와 같이 열풍토출구멍(28)만 탄약고(10) 내부와 연통하도록 열풍공급관(26)을 탄약고(10) 바닥의 지면에 매설할 수도 있다.

이 경우, 열풍토출구멍(28)은 상방을 향하도록 형성될 수밖에 없는 바, 열풍공급관(26)의 각 형성위치에서 둘레방향을 따라 수직 및 수직에 대해 일정각을 이루도록 복수개씩 구비하여 열풍이 가능한 넓은 면적에 고르게 분포될 수 있도록 한다.

이와 같은 구성의 실시예는 탄약(A) 표면에 묻어 있는 물기나 습기를 고온의 열풍에 의해 기화시키는 것을 제외하고 전술한 실시예와 마찬가지의 작용효과를 가진다. 그리고 열풍공급관(26)이 탄약고(10)의 바닥 위에 설치된 경우는 본 발명을 기존의 탄약고에 적용할 때 적합하고, 열풍공급관(26)이 탄약고(10) 바닥의 지면에 매설되는 경우는 탄약고를 신규로 건설할 때 적합하다. 물론, 그 반대의 경우로 실시될 수도 있다.

한편, 도16 및 도17에는 전술한 실시예의 구성에서, 저온건조공기 주입수단의 다른 실시예를 개략적으로 나타내었다.

이것은 저온건조공기 주입수단(60)이 밀폐된 냉각하우징(61)과, 이 냉각하우징(61)의 내부를 소정온도 이하로 냉각시키는 냉동기(도시하지 않음)와, 냉각하우징(61)의 내부에 수용되어 내부로 외부공기를 통과시키면서 열교환에 의해 외부공기 중에 포함된 수증기와 염분을 제거하는 제습유닛(62) 및 외부공기를 제습유닛(62)을 통해 탄약고(10)내에 주입시키는 송풍기(63)로 이루어진다.

냉각하우징(61)의 냉기 유입구(61a) 및 유출구(61b)는 냉동기에 연결되고, 냉동기는 냉각하우징(61)의 내기를 지속적으로 순환시키면서 소정온도 이하로 냉각시켜 준다.

제습유닛(62)은 상하로 이격 배치되는 하부 드레인챔버(64) 및 상부 응축챔버(65)와, 이들 사이에서 양자를 서로 연통시켜주는 다수의 응축파이프(66)와, 응축챔버(65)의 내면에 응결된 물기를 닦아주는 와이퍼(67)로 구성된다.

하부 드레인챔버(64)는 집수된 응축수의 용이한 배수를 위해 하면이 깔대기 형으로 구성되고, 배수구(64a)에 이를 단속하기 위한 배수밸브(68)를 갖는다. 이는 하부 드레인챔버(64)가 에어덕트(63a)와 연결되어 송풍기(63)에 의해 외부공기가 유입되므로 적절한 단속이 필요하기 때문이다.

배수밸브(68)는 여러 가지 방법으로 개폐시킬 수 있는데, 바람직하기로는 하부 드레인챔버(64)의 적정레벨에 집수된 응축수의 수위를 감지하는 수위센서(68a)를 구비하여 개폐시킬 수 있다.

응축챔버(65)는 도17에 도시된 바와 같이 외부공기 중의 수증기가 그 내벽에 용이하게 응결되고 또한 와이퍼(67)가 그 양 내측면에 접촉할 수 있도록 일정폭을 갖는 얇은 육면체상으로 구성된다. 그리고 응축챔버(65)의 배출구(65a)에는 외부공기 중에 포함된 먼지 등의 이물질을 걸러주기 위한 필터(69)가 분리 가능하게 설치된다.

응축파이프(66)는 그 내부를 통과하는 외부공기가 냉각하우징(61)의 냉기와 충분히 열교환 할 수 있도록 코일 또는 지그재그 형태로 굴곡 형성되는데, 이는 그 내면과 상부의 응축챔버(65)에서 제거된 응축수가 하부 드레인챔버(64)로 용이하게 흘러내려 갈 수 있도록 하기 위함이다.

와이퍼(67)는 외부공기의 흐름이 가능하도록 세로로 배치되어 액츄에이터(actuator:67a)에 의해 수평으로 왕복 이동한다. 와이퍼(67)는 응축챔버(65)의 양 내측벽을 동시에 닦아줄 수 있어야 하는 바, 양측에 각각 블레이드(blade:67b)를 갖는다.

이러한 제습유닛(62)의 하부 드레인챔버(64)와 상부 응축챔버(65) 및 응축파이프(66)들은 열전도율이 우수한 구리 또는 알루미늄으로 제작된다.

이와 같은 구성의 저온건조공기 주입수단(60)은 송풍기(63)에 의해 주입되는 외부공기가 제습유닛(62)을 지나면서 냉각하우징(61)내에 존재하는 냉기와 열교환하면서 냉각되며, 이와 동시에 외부공기중의 수증기가 온도강하에 따라 응축파이프(66)와 상부 응축챔버(65)의 내면에 응결되는데, 이때 외기중에 포함된 염분도 응축수와 함께 제거된다.

특히 상부 응축챔버(65)의 내벽에 응결된 응축수를 와이퍼(67)가 계속해서 닦아주어 상부 응축챔버(65)의 내벽이 항상 깨끗한 상태를 유지하므로 외부공기중의 수증기가 보다 용이하게 응결되어 제습능력이 향상된다. 따라서 보다 건조한 공기를 탄약고(10) 내로 주입할 수 있어 탄약고(10)의 저온건조 상태를 더욱 지연시킬 수 있게 된다.

한편, 응결된 응축수는 하부로 흘러내려 하부 드레인챔버(64)에 집수되고, 일정수위가 되면 수위센서(68a)에 의해 배수밸브(68)가 개방됨으로써 외부로 배출된다.

이상에서 가열증발수단과 저온건조공기 주입수단을 함께 사용하는 것으로 설명하였으나, 이 경우 결로 방지효과가 극대화되지만 각각을 따로 적용하더라도 결로 방지효과가 있음을 밝혀둔다.

또한, 캐비티의 규모나 그에 저장되는 물품의 종류 등에 따라서 마이크로웨이파 대신 적외선등 또는 가시광선 등의 빛을 사용하여 캐비티내의 물기나 습기를 증발 제거시킬 수도 있다.

이와 같은 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템은 새로이 건설되는 탄약고(10)는 물론이고, 기존의 탄약고(C)에서도 간단히 추가 설치하여 사용할 수 있음을 밝혀 둔다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템에 의하면, 기존에 사용하고 있는 탄약고나 문서고 등의 사용에 있어서 발생하는 결로 문제를 마그네트론에서 방출하는 마이크로웨이브파나 고온의 열풍을 사용하여 효과적으로 수증기화 시킬 수 있으며, 수증기화 된 가벼운 고온다습한 공기를 저온건조한 무거운 공기를 주입하여 부상시켜서 배출하므로 캐비티의 결로 문제를 효과적이면서도 경제적으로 해결할 수 있게 된다.

더욱이, 한 번 저온건조한 공기를 유입시켜 놓으면 다시 외부 공기가 유입되어 습기가 발생하는 것을 압력구동형 역지밸브가 확실하게 차단하여 캐비티의 밀폐가 자동으로 유지되는 바, 장시간동안 가동을 중지할 수 있어 시스템의 잦은 가동에 따른 유지비 부담을 최소화시킬 수 있다.

또한 동일한 체적을 갖는 캐비티에 더 많은 적재물을 저장할 수 있으면서도 결로를 확실하게 방지할 수 있어, 특히 많은 저장공간을 요구하는 탄약고에 적용하기 적합하다.

도1은 캐비티의 일례로서 탄약고를 개략적으로 나타낸 정면도,

도2는 종래 탄약고 내부의 등온선도,

도3은 종래의 탄약고 내부 공기층의 분포도 및 공기의 흐름도,

도4는 탄약고의 결로 방지를 위한 종래 해결방안의 일례를 보인 단면도,

도5는 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템이 탄약고에 적용된 예를 개략적으로 보인 평면도,

도6은 도5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 탄약고의 단면도,

도7은 도6의 Ⅶ을 따라 취한 탄약고의 정면도,

도8은 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템의 마그네트론에서 방출되는 마이크로웨이브에 의하여 습기와 물기가 증발되는 과정을 설명하기 위한 개념도,

도9는 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템에 의해 탄약고 내부의 고온다습한 공기층이 배출되는 것을 보여주는 탄약고의 단면도,

도10a 및 도10b는 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템의 배기밸브의 동작을 나타내는 단면도들,

도11은 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템의 마그네트론이 벽 외부에 설치된 예를 발췌하여 나타낸 확대 단면도,

도12는 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도,

도13은 도12의 ⅩⅢ-ⅩⅢ선을 따라 취한 단면도,

도14a 및 도14b는 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템의 열풍토출관을 나타낸 단면도들,

도15a 및 도15b는 열풍토출관이 캐비티 바닥의 지면에 매설된 경우를 나타낸 발췌 단면도들.

도16은 본 발명에 의한 캐비티 결로 방지 시스템의 제습기를 개략적으로 나타낸 부분 절단 정면도,

도17은 도16의 ⅩⅦ-ⅩⅦ선 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10:탄약고 11:벽

13:방폭문 17:관통슬롯

20:마그네트론 21:고압트랜스

23:웨이브가드 24:투과막

25:히터 26:열풍공급관

27:송풍팬 28:열풍토출구

31:문개폐센서 32:습도센서

41:냉동기 42:제습기

43:송풍기 50:배기밸브

52:밸브판 53:보호막

54:받침턱 55:보호지붕

61:냉각하우징 62:제습유닛

63:송풍기 64:하부 드레인챔버

65:상부 응축챔버 66:응축파이프

67:와이퍼 68:배수밸브

68a:수위센서 69:필터

70:중앙통제장치 A:탄약

M:물기

Claims (17)

1. 일측에 출입문을 가지며, 외부와 차폐되어 밀폐공간을 형성하는 캐비티;

   상기 캐비티의 내부에 존재하는 물기와 습기를 가열하여 증발시키는 가열증발수단;

   상기 캐비티의 내부에 고밀도의 저온건조공기를 주입하여 상기 가열증발수단에 의해 가열된 고온다습한 내기를 양자간의 밀도차이에 의해 부상시키는 저온건조공기 주입수단;

   상기 캐비티의 지붕에 설치되고, 상기 저온건조공기 주입수단에 의해 투입된 저온건조공기에 의해 캐비티의 상부로 부상한 고온다습한 내기를 외부로 배출시키는 배기밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 캐비티의 내부습도를 감지하여 상기 가열증발수단과 저온건조공기 주입수단의 가동을 온/오프시키는 습도센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 가열증발수단이, 상기 캐비티의 내부에 마이크로웨이브파를 방출하여 캐비티내의 물기와 습기를 분자공명에 의한 자기발열에 의해 증발시키는 마그네트론인 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 마그네트론이, 상기 캐비티의 벽 내면에 일정간격으로 배열 설치되는 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
5. 제3항에 있어서, 상기 캐비티의 벽에 관통슬롯이 형성되고, 상기 마그네트론이 상기 캐비티의 벽 외부에 설치되며, 상기 관통슬롯에 상기 마그네트론에서 방출된 마이크로웨이브파를 캐비티 내부로 유도하는 웨이브가드와 투과막이 설치된 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
6. 제2항에 있어서, 상기 가열증발수단이, 외부공기를 소정온도 이상으로 가열하는 히터와, 축방향을 따라서 일정거리 위치마다 열풍토출구멍을 가지고 상기 캐비티의 내부 바닥에 설치되는 열풍공급관과, 상기 히터에 의해 가열된 열풍을 상기 열풍공급관을 통해 캐비티내로 토출시키는 송풍팬으로 이루어진 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 열풍공급관이 열풍토출구멍만 캐비티와 연통하도록 지면에 매설되는 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저온건조공기 주입수단이, 외부공기를 소정온도 이하로 냉각시키는 냉동기와, 냉동기에 의해 냉각된 저온 외부공기에 포함된 수증기를 제거하는 제습기와, 소정온도 이하로 저온건조화 된 고밀도의 외부공기를 상기 캐비티 내부에 주입하는 송풍기를 구비하는 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저온건조공기 주입수단이, 밀폐된 냉각하우징과, 이 냉각하우징의 내부를 소정온도 이하로 냉각시키는 냉동기와, 상기 냉각하우징의 내부에 수용되고 내부로 외부공기를 통과시키면서 열교환에 의해 외부공기 중에 포함된 수증기와 염분을 제거하는 제습유닛 및 외부공기를 상기 제습유닛을 통해 상기 캐비티내에 주입하는 송풍기를 구비하는 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 제습유닛이, 상기 송풍기에 의해 외부공기가 유입되며 배수밸브를 가지고 응축수를 집수하여 배출시키는 하부 드레인챔버와, 이 하부 드레인챔버의 상부에 간격을 두고 배치되며 상기 캐비티로 저온건조한 외부공기를 공급하는 상부 응축챔버와, 하부 드레인챔버와 상부 응축챔버를 서로 연통시키는 다수의 응축파이프와, 상부 응축챔버 내에서 왕복 이동하면서 그 내면에 응결된 물기를 닦아주는 와이퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 응축파이프들이 지그재그 형태로 굴곡 형성된 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 상부 응축챔버의 배출구에 외부공기 중의 이물질을 제거하는 필터가 구비된 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 하부 드레인챔버에 그에 집수된 응축수의 수위를 감지하여 상기 배수밸브를 개폐시키는 수위센서가 구비된 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
14. 제1항, 제3항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐비티의 천정에 실내공기의 용이한 배출을 유도하기 위해 상기 배기밸브를 향하도록 경사면이 설치된 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
15. 제1항, 제3항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기밸브는, 상기 캐비티 내부의 압력이 상기 가열증발수단에 의한 온도상승과 상기 저온건조공기 주입수단에 의해 투입된 저온건조공기에 의한 압력상승으로 대기압보다 커질 때만 개방되어 실내공기를 배출시키고, 캐비티 내부압력이 대기압 이하일 때는 닫혀 외기유입을 차단하는 압력구동형 역지밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
16. 제1항, 제3항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐비티 출입문의 개방을 감지하는 문개폐센서를 구비하여, 출입문이 개방된 경우 상기 가열증발수단의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.
17. 제1항에 있어서, 상기 캐비티가 탄약고인 것을 특징으로 하는 캐비티 결로 방지 시스템.