KR101071350B1 - 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템은 기존 외조기의 구성과 공조 운영 방식에서 본 발명과 같은 저온 재생 제습기와 재생 증발 냉각기를 구비한 외조기 시스템 구성과, 히트 펌프의 기술을 접목한 공조 시스템을 통하여 클린룸의 동절기는 물론 하절기의 냉방/난방의 에너지 균형을 유도하고, 에너지 교환을 가능하게 함으로서 에너지 절감을 실현할 수 있다.
Description
본 발명은 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템에 관한 것으로, 저온 재생이 가능한 고분자 제습로터로 구성된 저온 재생 제습기와; 공기의 유동통로를 습채널과 건채널로 구분하여 습채널에 삽입된 핀 표면의 물이 증발하면서 냉각되고 냉각에 필요한 열을 건채널로부터 빼앗아 공기 온도를 낮추는 방식의 재생 증발 냉각기를 포함하고, 제습로터의 재생 열원으로 히트 펌프(HEAT PUMP)의 응축열을 이용하는 한편, 히트 펌프의 저온열원으로는 건조 냉각 코일(DRY CO LING COIL, DCC)의 냉각수 또는 생산장비 냉각용 공정 냉각수(PROCESS COOLING WATER)를 이용하는 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템을 제공하려는 것이다.
클린룸이란 실내 공기중의 부유 입자가 규정된 입경에서 규정된 수치 이하로 관리되며, 그 공간에 공급되는 재료, 약품, 가스, 물 등에 대해서도 공급 유틸리티에 규정된 청정도가 유지되도록 하며, 온도/습도/압력/기류/소음/진동 등의 환경조건 등에 대해서도 관리가 이루어지는 공간을 말한다.
최근 클린룸 관리의 경향은 마이크로 단위의 입자관리에서 나노 단위의 유해가스 관리 쪽으로 변화되고 있는 실정이다. 클린룸을 유지하기 위해서는 먼지의 유입방지/발생방지/집적방지/신속제거 등의 원칙에 의해 실내에는 팬필터유닛(FAN FILTER UNIT, FFU)(21)이나 축류팬(AXIAL FAN)등의 순환용 송풍기가 필요하고 클린룸내의 양압 유지와 100% 실외의 공기를 유입하여 냉난방 부하를 관리하는 방식의 외조기(B)와 같은 공조 장치가 필수적으로, 규모에 비하여 에너지 소비량이 대단히 많은 시설이다. 더욱이 최근에 신설되는 반도체, LCD용 클린룸의 규모는 연면적이 수십만㎡에 이르고 있어 클린룸 공장에서 소비하는 에너지는 매우 큰 것이 사실이다.
도 1은 팬필터유닛 방식의 종래의 클린룸 공조 시스템의 개념도를 도시하였고, 도 2는 종래의 클린룸용 외조기 시스템 구성도를 도시하였다.
도 1과 도 2에서와 같이, 클린룸 공조 시스템은 클린룸의 외부에 외조기 설비가 별도의 지역에 위치하며, 계절 변화에 대응하기 위해 히팅코일(HEATING COIL)(11,12,13), 쿨링코일(COOLING COIL)(14,15), 가습기(HUMIDIFIER)(16) 등의 온습도 조절 장치와 각종 먼지 및 유해가스 등의 제거를 위한 필터 등으로 복합 구성되어 있다.
클린룸 내부의 일정한 온습도 관리를 위한 수단으로서 클린룸 외부에 설치된 외조기와 클린룸 내부에 설치된 건조냉각코일(DRY COOLING COIL)이 있으며, 상기 외조기는 주로 습도제어를 담당하고, 건조냉각코일은 주로 온도제어를 담당하게 된다.
외조기 운전상태는 크게 동절기와 하절기가 다르게 운전되는데 동절기에는 저온 저습한 외기를 여러 단계의 히팅코일에 통과시켜 외기를 가열한 후 송풍기 직전에 가습기로 클린룸내부 설정 절대습도와 같은 절대습도가 되도록 가습 한 후 토출하게 되며, 하절기에는 고온 다습한 외기를 여러 단계의 냉각코일(COOLING COIL)에 통과시켜 클린룸내부 설정 절대습도와 같은 절대습도가 되도록 제습냉각 한 후 필요이상 냉각된 공기는 재열 코일(RE-HEATING COIL)에 통과시켜 가열한 후 클린룸 내부로 토출하여 클린룸내부 습도값을 맞추게 된다.
한편 클린룸은 온습도를 맞추기 위해서는 동절기이건 하절기이건 냉난방을 동시에 해야만 하는 시스템으로 에너지가 2중으로 소모되는 에너지 다소비형 시스템이다.
외조기는 습도제어만 담당하므로 계절 변화에 따른 외부 공기의 온습도 변화에 관계없이 항상 일정한 온습도 상태로 만들어 클린룸 내부로 송풍하게 된다. 일반 공조기는 실내의 온도는 물론 습도를 동시에 조정하는 역할을 하지만, 클린룸용 외조기는 실내의 양압 유지와 습도 조정이 주목적으로 클린룸 내부의 온도 조정은 하지 않는다.
클린룸 내부의 온도 제어를 위해서는 건조냉각코일(22)이 있다. 클린룸 내부에는 생산 장비, 조명 장치, 공기 순환용 팬필터유닛(21) 등이 설치되어 클린룸의 내부 발열량이 매우 많은 편으로 이러한 내부 발열로 인한 온도 상승을 낮추기 위해 건조냉각코일(22)이 별도로 클린룸 내부에 설치된다.
도 3은 반도체 제조용 클린룸의 외조기의 운영 구성별 에너지 사용 비율을 나타낸 것으로, 냉방에 전체에너지의 45%가 사용되고, 가습에 26%, 난방에 16%, 송풍에 13%가 사용되는 것으로 나타나 있다.
도 4는 반도체용 클린룸의 외조기(B)와 건조냉각코일(22)의 연간 부하량 변화를 보여주는 그래프이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 일반적으로 클린룸의 공조 설비 가동 부하 중에서 외조기 운전부하가 차지하는 비율은 약 20%정도이다. 이러한 외조기의 운전부하(601)는 난방부하(603)와 냉방부하(602), 송풍기 부하(604)의 합으로 도 6에 도시하였다. 주로 하절기에는 냉방부하(602)가, 동절기에는 난방부하(603)가 집중되는 에너지 소비 형태이며, 클린룸 내부의 건조냉각코일의 냉방부하(602)는 계절 변화에 상관없이 연중 일정한 부하를 유지하는 것을 볼 수 있다. 이러한 외조기 운전부하(601)와 건조냉각코일의 운전부하(605)의 총 부하는 전체 클린룸 가동부하 중에서 약 7%에 해당되는 것으로 생산원가에 매우 큰 비중을 차지하고 있다.
클린룸에서는 동절기에 온수와 스팀을 외조기 등에 공급하기 위한 난방부하(603)와, 외기가 저온임에도 불구하고 건조냉각코일 및 생산 장비 냉각용 냉수 공급을 위한 냉방부하(602)가 동시에 발생하는 특징을 가지고 있다.
클린룸에서는 동절기 에너지 절감을 위하여 히트 펌프(HEAT PUMP)의 도입을 검토하고 실제 적용을 하고 있으나, 하절기에는 동절기와 같이 난방부하가 많지 않아서 히트 펌프를 하절기에는 사용치 못하는 한계를 가지고 있다. 따라서 지금과 같이 하절기에는 냉방부하만 집중되는 방식의 공조 시스템에서는 히트 펌프를 적용한다 해도 장치용량을 크게 할 수 없으며, 전체적으로 투자비 대비 에너지 절감 효과가 미미하여 제한적으로 사용되고 있는 실정이다.
이상에서, 클린룸에서는 냉, 난방용 에너지 사용이 매우 많으며 에너지 절감요구가 매우 높음에도 불구하고 효과적으로 에너지 절감이 이루어 지지 않고 있는 비효율적인 에너지 시스템으로 구성되어 있다.
상기 기술한 바와 같이, 클린룸에서는 동절기에 에너지 절감을 위하여 히트펌프를 활용하고 있으며, 이때 저온열원으로는 건조냉각코일(DRY COOLING COIL) 또는 생산장비 냉각용 공정냉각수(PROCESS COOLING WATER)를 사용하고, 고온열원으로는 외조기의 가열코일(HEATING COIL)을 이용하고 있으나, 하절기에는 외기온도가 클린룸 내부보다 높으므로 가열코일(HEATING COIL)을 운전할 필요가 없게 되며, 이로 인해 고온열원을 사용할 수 없게 된다. 따라서, 고온열원과 저온열원이 구동시 필수인 히트펌프를 하절기에 가동할 수 없게 되므로 장비 운전 효율이 낮아지게 된다.
또한, 하절기에는 고온 다습한 외기를 여러 단계의 냉각코일(COOLING COIL)에 통과시켜 클린룸 내부가 설정 절대습도와 같은 절대습도가 되도록 제습냉각 한 후, 필요 이상 냉각된 공기는 재열 코일(RE-HEATING COIL)에 통과시켜 가열한 후 클린룸 내부로 토출하여 클린룸 내부 습도값을 맞추는데 냉각 후 재열을 하므로 에너지가 2중으로 소모되게 된다.
히트펌프를 사용하면 에너지가 절감된다는 것은 공지의 사실이나, 하절기에 히트펌프를 가동할 수 있는 고온열원이 없다는 것이 클린룸에서 히트펌프 시스템을 도입하는데 어려움으로 작용하고 있으며, 설령 도입을 적용한다고 하여도 에너지 절감효율이 많이 떨어지고 있다.
또한, 현재 시판중인 히트펌프가 생산할 수 있는 고온열원은 약 55~65℃ 정도로, 고온열원으로 사용하기에는 낮은 온도로서 동절기 난방용 열원 이외의 용도를 찾기가 어려운 실정으로 하절기에는 그 용도를 찾기 더더욱 힘든 실정이다.
본 발명은, 이러한 기존 외조기의 구성과 공조 운영 방식에서 본 발명과 같은 저온 재생 제습기와 재생 증발 냉각기를 구비한 외조기 시스템 기술을 접목한 공조 시스템을 통하여 기존 하절기에 없던 히트펌프 고온열원의 사용처를 저온 재생 제습기의 재생 열원으로 활용함으로써 히트펌프의 연간 운전 효율을 높일 수 있고, 하절기에 제습을 위하여 필요 이상의 냉각을 하였다가 다시 가열하는 2중 에너지 소모시스템을 개선할 수 있으며, 클린룸 내부에 설치되어 클린룸을 냉각시키는 건조냉각코일(DRY COOLING COIL)의 부하를 경감시킴으로써 3중으로 에너지를 절감할 수 있는 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템을 제공하는 것이다.
구체적으로 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하우징의 내부에 구비되어 재생 외기에 의해 제습제의 수분이 탈착되는 저온 재생 제습기; 상기 저온 재생 제습기와 재생 증발 냉각기의 외부에 하나 이상 배치되는 히팅코일 및 쿨링 코일; 동절기에는 상기 히팅코일에 의하여 전처리된 처리 외기를 그대로 통과시키고, 하절기에는 상기 쿨링 코일에 의하여 전처리된 처리 외기 중 일부를 습채널을 통과시켜 추기하는 재생 증발 냉각기; 및 클린룸과 제 1 배관을 통해 연결되고, 재생용 히팅코일과 제 2 배관을 통해 연결되며, 상기 히팅코일과 제 3 배관을 통해 연결되는 히트 펌프;를 포함하고, 상기 하절기에서의 상기 재생 외기는 상기 재생용 히팅코일에서 재생할 수 있는 온도까지 상승된 후 상기 저온 재생 제습기를 통과하여 외부로 배기되며, 상기 하절기에서의 상기 처리 외기 중 추기 외기를 제외한 잔부 외기는 상기 클린룸으로 공급되는 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템에 의하여 달성된다.
본 발명에 따른 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템은 기존 외조기의 구성과 공조 운영 방식에서 본 발명과 같은 저온 재생 제습기와 재생 증발 냉각기를 구비한 외조기 시스템 구성과 히트 펌프의 기술을 접목한 공조 시스템을 통하여 동절기는 물론 하절기의 클린룸 냉방/난방의 에너지 균형을 유도하고, 에너지 교환을 가능하게 함으로서 에너지 절감을 실현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 클린룸과 외조기를 포함하는 공조 운영 시스템의 냉난방 개략도.
도 2는 종래의 클린룸용 외조기 시스템 구성도.
도 3은 종래의 반도체 클린룸용 외조기 파트별 에너지 사용비율 도표.
도 4는 종래의 반도체 클린룸용 외조기 냉난방 부하 및 건조냉각코일의 연간 부하 변화 그래프.
도 5는 종래의 외조기 하절기 냉방 프로세스 공기선도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템의 냉난방 개략도.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템 구성도.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템에 사용되는 제습냉방 외조기의 하절기 냉방 프로세스 공기선도.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템에 사용되는 제습냉방 외조기에서 저온 재생 제습기와 재생 증발 냉각기에 따른 하절기 냉방 프로세스 공기선도.
도 10은 저온 재생 제습기의 구성도이다.
도 11은 재생 증발식 냉각기의 냉각원리를 설명하는 개념도 및 구성도이다.
도 2는 종래의 클린룸용 외조기 시스템 구성도.
도 3은 종래의 반도체 클린룸용 외조기 파트별 에너지 사용비율 도표.
도 4는 종래의 반도체 클린룸용 외조기 냉난방 부하 및 건조냉각코일의 연간 부하 변화 그래프.
도 5는 종래의 외조기 하절기 냉방 프로세스 공기선도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템의 냉난방 개략도.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템 구성도.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템에 사용되는 제습냉방 외조기의 하절기 냉방 프로세스 공기선도.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템에 사용되는 제습냉방 외조기에서 저온 재생 제습기와 재생 증발 냉각기에 따른 하절기 냉방 프로세스 공기선도.
도 10은 저온 재생 제습기의 구성도이다.
도 11은 재생 증발식 냉각기의 냉각원리를 설명하는 개념도 및 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템을 보다 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
종래의 외조기 및 공조 시스템은 외조기 내부에 냉,난방 코일을 설치하여 직접적인 현열 교환을 통하여 온,습도를 제어하는 에너지 다소비 형태를 나타내고 있다.
이와 달리 본 발명에서는, 저온 재생 제습기(220)와 재생 증발 냉각기(230)를 구비한 외조기 시스템(200)의 구성에 히트 펌프(250)의 기술을 접목한 공조 시스템을 통하여 클린룸에 대한 동절기 및 하절기 냉방/난방의 에너지 균형을 유도하고, 열 교환을 가능하게 함으로써 에너지 절감을 실현할 수 있는 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템은 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(202), 제 1, 2 히팅코일(HEATING COIL: 204, 208), 재생용 히팅코일(206), 제 1, 2 쿨링코일(COOLING COIL: 212, 214), 필터(도면에 미도시), 저온 재생 제습기(220), 재생 증발 냉각기(230), 가습기(HUMIDIFIER: 240), 히트 펌프(250) 및 제 1, 2, 3 송풍팬(262, 264, 266)을 포함한다.
하우징(202)은 제 1 하우징(202a)과 제 2 하우징(202b)으로 구분된다. 이때, 제 1 하우징(202a)은 내부에 외기가 유입되는 통로인 외기 입구(A)에서부터 클린룸(100)의 내부로 급기하는 통로인 처리 공기 출구(A')까지 제 1, 2 히팅코일(204, 208), 제 1, 2 쿨링코일(212, 214), 필터(도면에 미도시), 저온 재생 제습기(220), 재생 증발 냉각기(230), 가습기(240) 및 제 2 송풍팬(264)이 배치되는 공간이다. 그리고 상기 제 2 하우징(202b)은 상기 재생 증발 냉각기(230)와 연통되도록 분기되며, 분기된 끝단에 제 3 송풍팬(266)이 설치된 추기 공기 출구(A")가 형성된다. 여기서, 추기 공기 출구(A")는 동절기에 추기가 필요하지 않으므로 별도의 댐퍼(DAMPER: 도면에 미도시) 및 댐퍼 개폐수단(도면에 미도시)을 통해 폐쇄(개방)가 가능하다. 한편, 외기 입구(A)로 유입되어 처리 공기 출구(A')로 배출되는 외기를 처리 외기라 칭하고, 외기 입구(A)로 유입되어 추기 공기 출구(A")로 추기되는 외기를 추기 외기라 칭한다.
그리고 상기 제 2 하우징(202b)은 재생 공기 입구(B)에서부터 재생 공기 출구(B')까지 재생용 히팅코일(206)과 저온 재생 제습기(220) 및 제 1 송풍기(262)가 배치되는 공간으로, 상기 재생 공기 입구(B)에서 재생 공기 출구(B') 방향으로 상기 재생용 히팅코일(206)과 저온 재생 제습기(220) 및 제 1 송풍기(262)가 배치된다. 여기서, 본 실시예에서의 재생 공기 입구(B)와 재생 공기 출구(B')는 외기 입구(A)의 상측인 상기 제 2 하우징(202b)의 일측벽 상하에 형성되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 위치 변경이 가능하다. 한편, 재생 공기 입구(B)로 유입되어 재생 공기 출구(B')로 배기되는 외기를 재생 외기라 칭한다.
그리고 상기 하우징(202)은 각각이 개별화된 제 1 하우징(202a)과 제 2 하우징(202b)으로 구성됨을 예시하였으나, 다르게는 일체로 구비된 하우징(202) 내부에 격벽 등을 사용하여 상, 하 공간으로 분리할 수 있다.
제 1, 2 히팅코일(204, 208)은 제 1 하우징(202a)의 내부에 배치되면서 외기의 온도를 조절하는 온도 조절 장치로, 외기의 온도가 기설정된 온도보다 낮은 경우에 작동하며, 히트 펌프(250)와 연통되는 제 3 배관(118c)의 끝단이 분기되면서 각각 연통된다. 여기서, 제 1 히팅코일(204)은 프리 히팅코일(PRE-HEATING COIL)로, 유량의 가변을 제어함에 따른 부하를 감소시키고, 제 2 히팅코일(208)의 부하 역시 감소시키는 기능을 한다.
재생용 히팅코일(206)은 제 2 하우징(202b)의 내부에 배치되면서 히트 펌프(250)와 연통되는 제 2 배관(118b)의 끝단에 설치되어, 상기 히트 펌프(250)에서 제공되는 설정 온도의 온수(온수 온도는 55~65℃ 범위이며, 바람직하게는 60℃)를 통해 히팅하게 되며, 저온 재생 제습기(220)의 제습로터(222) 재생에 필요한 건조 공기를 공급한다. 이때, 재생용 히팅코일(206)은 일반적으로 전기 히터를 사용하여야 하지만 제습로터(222)의 특수성 때문에 온수를 사용하는 것이 바람직하다.
제 1, 2 쿨링코일(212, 214)은 제 1 하우징(202a) 내인 제 1 히팅코일(204)과 저온 재생 제습기(220)의 사이, 그리고 재생 증발 냉각기(230)와 제 2 히팅코일(208)의 사이에 각각 설치되어 외기의 온,습도를 조절하는 온습도 조절 장치로, 외기의 절대습도가 기설정된 절대습도보다 높은 경우에 작동한다.
여기서, 제 1 쿨링코일(212)은 프리 쿨링코일(PRE-COOLING COIL)로, 유량의 가변을 제어함에 따른 부하 감소와 건조냉각코일(114)의 부하를 감소시키면서 제 2 히팅코일(208)의 부하 역시 감소시키는 기능을 한다.
한편, 제 2 쿨링코일(214)은 제습로터(222)의 재생시 공기가 재생 증발 냉각기(230)의 습채널(234)을 통과하면서 냉각되므로 설치를 생략할 수도 있다.
한편, 상술한 바와 같이 제 1 히팅코일(204)은 프리 히팅(PRE-HEATING)을 위해 구비되고, 제 1 쿨링코일(212)은 프리 쿨링(PRE-COOLING)을 위해 구비되며, 상기 프리 히팅 및 프리 쿨링을 전처리(PRE-PROCESSING)라 칭한다.
필터(도면에 미도시)는 외기 내 오염물질을 필터링하며, 다수층을 형성하여 가장 바깥쪽에 있는 필터에 의해 입자가 큰 오염물질이 걸러지고, 안쪽의 필터에 의해 점차 작은 입자의 오염물질을 걸러지게 한다.
저온 재생 제습기(220)는 도 10에 도시된 바와 같이 외조기(200) 내부에 수분의 흡착과 탈착을 위해 구비되는 구성요소로, 제습로터(222)와 구동장치(224) 및 케이싱을 포함하며, 제습로터 재생을 위한 사용 열원이 55~65℃ 범위의 온수이다.
특히, 저온 재생 제습기(220)는 케이싱 내부에 설치된 제습로터(222)가 회전하고, 후술할 흡습부(228)에서 흡수한 수분을 후술할 재생부(226)에서 증발시켜 제습로터(222)의 제습제를 다시 건조한 상태로 재생시키는 원리를 이용하여 공기습도를 낮추게 된다.
이때, 저온 재생 제습기(220)는, 제 1 하우징(202a)과 제 2 하우징(202b)의 내부와 중복된 위치에 배치된다. 이렇게 상기 저온 재생 제습기(220)가 제 1 하우징(202a)과 제 2 하우징(202b)의 내부와 중복된 위치에 배치될 경우, 후술할 흡습부(228)는 제 1 하우징(202a) 내에 위치되게 하고, 후술할 재생부(226)는 제 2 하우징(202b) 내에 위치되게 한다.
제습로터(rotor: 222)는 외조기(200)의 내부를 통과하는 외기 중에 포함된 수분을 흡수하도록 제습제를 구비하며, 유동하는 재생 외기의 수분을 흡수하는 흡습부(228)와, 흡수한 수분을 탈착시켜 제습제의 반복 사용을 위해 다시 건조하는 재생부(226)로 나누어 구분한다.
제습로터(222)는 통상적으로 원통 형태를 가지며, 그 내부는 공기가 통과할 수 있는 벌집 형 구조로 형성된다.
통상적인 제습로터는 대략 100℃ 이상의 온도로 재생되고 있다. 이때, 제습제의 특성상 재생 시간의 단축을 위해 고온에서 실시하여야 하므로 고온을 내기 위해서 스팀 만으로는 난해하며, 이를 해소하기 위해 전열기 등을 별도로 설치하여야 한다.
특히, 제습로터(222)는 공기 통로를 이루는 벽 부분들에 저온(바람직하게는 60℃)에서도 재생이 가능한 초흡수성 고분자 제습제가 코팅되어 있다. 이 제습제는 제습로터(222)를 통과하는 공기 중의 습기를 흡착하여, 그 공기의 습도를 낮추게 된다. 결국, 본 실시예에서는 제습로터(222)는 55~65℃ 범위 내의 저온에서 제습제 재생이 가능하도록 하므로, 히트 펌프(250)에서 생산되는 고온열원과, 저온 재생 제습기(220)의 제습로터(222) 재생시 필요한 열원의 온도가 동일 범위 내에 포함되어 가열을 위한 히팅코일 등을 개별적으로 구비할 필요가 없이 한 개로 사용이 가능하다.
특히, 본 발명의 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템(200)의 저온 재생 제습기(220)에서 사용되는 제습제는 기존의 고체 제습제보다 흡습 성능이 4~5배 이상 크고, 낮은 온도(60℃)에서도 재생될 수 있는 장점이 있는 초흡수성 고분자 제습제(SDP)가 사용되며, 이러한 고분자 제습제는 회전되는 제습로터(222)에 수납되는 구조이다.
한편, 제습제의 바람직한 실시예는 다음과 같다. 즉, 제습제의 제습 엘리먼트는 초흡수성 폴리머(SAP, superabsorbing polymer)를 포함함으로써 제습 엘리먼트 무게의 몇 배나 되는 수분 또는 수증기를 흡습할 수 있다. 예를 들어, 기체의 상대습도가 40％이상일 때의 흡습량은 실리케이트(규산염)에 비하여 4배 이상 크며, 선호되는 초흡수성 폴리머는 정전기적 반발력을 가지는 제 1 성분과 친수성을 가지는 제 2 성분을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 성분들은 약하게 교차 결합된 중공합체일 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 성분은 폴리아크릴산(Polyacrylic acid) 또는 폴리메타크릴산(Polymethacrylic acid)을 포함하고, 상기 제 2 성분은 폴리아크릴 아미드(Polyacryl amide), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol), 폴리비닐아민(Polyvinylamine), 에틸렌옥사이드(Ethylene oxide), 전분(Starch) 및 셀룰로오스(Cellulose) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 초흡수성폴리머는 그 자체로서 정전기적 반발력과 친수성을 모두 가지는 씨엠씨(CMC, Carboxy Methyl Cellulose)를 포함할 수 있다. 그결과로, 씨엠씨를 초흡수성 폴리머로서 채용하는 경우에는 그를 흡습성 염 용액과의 접촉을 통해 이온 변환시켜 제습제로 사용할 수 있게 된다.
특히, 초흡수성 폴리머의 이러한 구성(제 1 성분 및 제 2 성분을 포함하는)에 대하여 살펴보면 하기와 같다.
제습제 또는 제습 엘리먼트로서 초흡수성 폴리머에 흡습성염이 가미된 채로 사용되는 경우에, 초흡수성 폴리머 자체가 습기를 흡수하는 양은 미미하다. 초흡수성폴리머는 액상 물질에 대한 흡수력은 높으나, 기상 물질에 대해서는 흡수력이 미미한 수준에 불과하기 때문이다. 따라서, 1 차적으로는 흡습성 염이 기상 물질인 습기를 흡수하여 조해(潮解, DELIQUESCENCE)되고, 상기 조해에 의해 생성된 염 용액을 초흡수성 폴리머가 흡수하여 유지하는 형태로 습기 제거 메커니즘이 이루어진다.
흡습성 염이 습기를 흡수하는 양은 상대 습도에 따라 달라진다. 상대습도가 높아질수록 흡습량이 증가하며, 흡습성 염은 상대습도가 낮은 경우보다 많이 조해하여 염용액을 생성한다. 따라서 습도가 낮은 경우에는 생성된 염 용액의 양이 작으며 염 용액 중 염의 농도가 높고, 습도가 높아질수록 염용액의 양이 증가하며 염의 농도는 낮아진다.
염 용액 중 염의 농도 및/또는 초흡수성 폴리머의 종류에 따라서, 초흡수성폴리머가 염 용액을 흡수하는 양이 달라진다.
결과적으로, 제습제가 습기 제거를 위해 놓이는 환경의 상대 습도가 하나의 값으로 특정될 수 없기에, 고습도(저농도)에서 유리한 폴리아크릴산과 저습도(고농도)에서 상대적으로 유리한 폴리아크릴 아미드를 적절한 비율로 혼합하는 것이 바람직하며, 그들로서 공중합체 등을 형성하면, 상대 습도의 변화에 관계없이 일정 수준의 염 용액 흡수특성(나아가, 제습 특성)을 얻을 수 있게 된다.
상기 제습로터(222)의 재생부(226)는, 클린룸 내부의 건조냉각코일(114)을 순환하는 저온수를 제습제의 재생을 위한 저온열원으로 하는 히트 펌프(250)와, 클린룸(100) 내부의 생산 장비 등을 포함하는 시스템을 구성하여 중온수(55~65℃이고 바람직하게는 60℃)를 생산하며, 이 중온수는 재생용 히팅코일(206)을 거쳐 제습로터(222)의 재생에 필요한 건조 공기를 공급하는 열원으로 작용하게 된다.
여기서, 클린룸(100) 내부에는 냉동기(120)를 거친 수온 15℃ 정도의 냉수가 상시 순환하고 있으며, 순환공기의 온도 제어 필요에 따라 건조냉각코일(114)에 설치된 제어밸브(116)가 열리고 닫히면서 공급되는 냉수 공급량을 조절하여 건조냉각코일(114)을 지나는 순환공기의 온도가 관리된다. 이러한 건조냉각코일(114)은 클린룸(100)의 순환공기가 지나가는 풍도 구간에 일정 간격으로 설치되고, 제어 그룹을 세분화하여 관리된다.
건조냉각코일(114)은 핀-튜브(FIN TUBE) 형태의 열교환기로, 냉수 온도를 클린룸의 노점온도보다 높게 유지시켜 응축현상이 발생하지 않도록 하므로, 단지 현열 냉각만을 시키고 잠열에는 변화를 주지 않기 때문에 건조냉각코일이라 불린다.
구동장치(224)는 제습로터(222)의 회전 구동을 위해 저속으로 회전하기 위한 회전용 모터로 구성되며, 이러한 구성을 감싸기 위한 케이싱으로 덮여 있다.
한편, 재생부(226)에는 도면에는 도시하지 않았지만 공기가 흡입, 토출되는 토출덕트가 연결될 수 있으며, 상기 토출덕트 말단에는 송풍력 향상을 위해 송풍기가 설치될 수 있다.
재생 증발 냉각기(230)는 도 11에 도시된 바와 같이 냉매를 사용하는 기존의 냉동기 없이 주위공기보다 저온의 공기를 얻기 위한 재생 증발식 냉방 장치에 관한 것으로, 물의 증발 잠열을 이용하여 공기를 냉각하는 재생형 재생 증발 냉각기(Regenerative Evaporative Cooler, REC)이다.
여기서, 재생 증발 냉각기(230)는 간접적으로 열교환시켜 냉각시키는 일종의 간접 증발식 냉각기로, 냉각된 공기의 일부를 이용하여 실내공급 공기를 간접 증발 냉각하는 방식을 말한다. 더욱 상세히 간접 증발에 대해 설명하면, 실내공급 공기를 간접 증발시킬 때 프레온(FREON)과 기타 화학 냉각 물질을 사용하지 않고 물을 냉각제로 사용하여 생산 과정과 사용 과정에서 오염 물질을 방출하지 않을 뿐만 아니라 실내, 실외 순환 장치를 사용하여 습도 조절, 먼지 제거, 여과, 냉각 등 절차를 통해 실외 공기를 실내로 수송하는 것이다.
재생 증발 냉각기(230)의 작동원리는 도 11과 같이 흡입 공기는 건채널(232)을 통과하여 온도가 낮아지고, 온도가 낮아진 저온 공기 중 일부는 배기되어 건채널(232)과 평행하게 설치된 습채널(234)을 주 공기의 유동방향과 반대로 이동한다. 습채널(234)을 통과하는 공기는 습채널(232) 표면의 물이 증발하면서 냉각되어, 건채널(232)로부터 현열을 빼앗아 주 공기의 온도를 감소시킨다. 그리고 물공급기구(236)를 통해 습채널(234)에 뿌려지는 물이 증발하면서 증발잠열에 의해 습채널(234) 공기의 온도가 낮아져 건채널(232)의 현열을 빼앗음에 따라 건채널(232)을 통과하는 공기의 온도를 냉각시키기 때문에 공급공기의 습도 증가가 없고, 이론적으로는 입구공기의 이슬점온도까지 냉각이 가능하다.
즉, 재생 증발 냉각기(230)는 크게 주 유동공기의 통로인 건채널(232)과 추기 공기의 통로인 습채널(234)로 이루어지는데, 건채널(232)과 습채널(234)은 격판에 의하여 구분되며, 각 채널에는 열전달을 향상시키기 위한 핀(fin)이 삽입되어 있다. 습채널(202)에는 물공급기구(203)에 의하여 물이 공급되며, 습채널(234)의 물구멍을 통하여 물이 습채널(234)의 아랫부분으로 흘러내리면서 습채널(234)의 냉각핀 표면을 골고루 적시게 된다. 이때, 물로 적셔진 습채널(234) 냉각핀의 표면에서는 추기 공기 쪽으로 물이 증발하면서 증발잠열에 의하여 습채널(234) 냉각핀의 온도가 낮아져서 건채널(232)과 습채널(234) 사이의 온도 차가 발생하고, 건채널(232)로부터 습채널(234)로 열전달이 발생한다. 이러한 열전달로 인하여 건채널(232)로 유입되는 공기의 현열을 낮추어 공급되는 것이다. 결국, 재생 증발 냉각기(230)는 건채널(232)을 통과하는 주 유동공기의 이슬점 온도까지 냉각이 가능하고, 냉방부하를 크게 경감시킬 수 있으며, 습채널(234)을 통과하는 추기 공기량은 주 유동공기보다 적게 한다.
특히, 저온 재생 제습기(220)와 재생 증발 냉각기(230)는 모듈화되어 외조기(200) 크기 및 효율에 따라 다수의 모듈을 블록식으로 구비한 후 교체 조립하여 외조기(200) 내로 설치할 수 있다.
더욱이, 재생 증발 냉각기(230)는 제 1 하우징(202a)과 연통 즉, 재생 증발된 냉각기(230)과 연통된 추기 공기용 덕트가 설치되며, 상기 추기 공기용 덕트 말단에 형성된 추기 공기 출구(A")에는 송풍력 향상을 위해 제 3 송풍기(266)가 설치된다.
가습기(240)는 하우징(202)의 처리 공기 출구(A') 방향인 제 2 히팅코일(208)의 전방에 설치되어 제 1 하우징(202a)의 외기 입구(A)를 통해 유입된 후 처리 공기 출구(A')로 이동하는 외기에 스팀 또는 수(水)분무 입자를 분사하여 공기의 습도를 높이는 역할을 하며, 외기를 향해 분사하는 적어도 하나의 노즐을 구비한다.
제 1 송풍팬(262)은 제 2 하우징(202b)의 재생 공기 출구 쪽에 설치되어 저온 재생 제습기(220)를 거쳐 제습된 공기를 외부로 배기되게 한다.
여기서, 제 1 송풍팬(262)은 재생 공기 출구(B') 방향을 향해 설치되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정하지 않으며, 다르게는 재생용 히팅코일(206)의 후방 또는 상기 재생용 히팅코일(206)과 상기 재생 증발 냉각기(230)의 사이 등에 설치될 수 있다. 또한, 제 2 송풍팬(264)은 제 1 하우징(202a)의 출구쪽 방향인 가습기(240)의 전방에 설치되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정하지 않으며, 다르게는 재생 증발 냉각기(230)과 가습기(240)의 사이 등에 설치될 수도 있다. 또한, 제 3 송풍팬(266)은 제 2 하우징(202b)의 재생 공기 출구(B') 쪽에 설치되어 재생 증발 냉각기(230)의 건채널(232)에서 습채널(234)로 유입되는 공기의 공급 등을 원활하게 하기 위하여 구비된다. 한편, 추기 공기 출구(A")에 설치된 제 3 송풍팬(266)과 재생 공기 출구(B')에 설치된 제 1 송풍팬(262) 대신에 상기 추기 공기 출구(A")와 상기 재생 공기 출구(B')를 하나의 덕트(도면에 미도시)로 연결한 후 하나의 송풍팬(도면에 미도시)으로 배기가 가능하다.
한편, 제습냉방 외조기(200)의 외부인 기계실에 히트 펌프(250)가 더 배치될 수 있다. 상기 히트 펌프(250)는 경제성을 위해 생산할 수 있는 고온열원이 약 60℃ 정도인 것을 감안하였을 때, 고온을 이용하면 할수록 히트 펌프의 구동에 필요한 입력에너지에 대하여, 상기 히트 펌프(250)가 공급한 출력 열에너지의 크기의 비를 나타낸 성능계수(Coefficient Of Performance, COP)가 저하되므로, 최적의 성능계수(COP)를 위해서 고온열원의 온도를 55~65℃ 범위 내에 포함하게 하는 것이 바람직하다. 결국, 히트 펌프(250)에서 생산되는 고온열원과, 저온 재생 제습기(220)의 제습로터(222)를 재생하기 위해 재생시 필요한 열원의 온도가 상호 동일한 55~65℃ 범위 내에 포함되게 함으로써 가열을 위해 한 개의 히팅코일만 필요로 한다.
그리고 히트 펌프(250)는 도 7에 도시된 바와 같이, 파란색 배관인 제 1 배관(118a)을 통해 공급되는 건조냉각코일(114) 또는 생산장비용 냉수(15℃~18℃) 등을 저온열원으로 기능하도록 사용하고 있다. 또한, 히트 펌프(250)는 고온열원측의 배관에서 빨간색 배관인 제 3 배관(118c)을 통해 공급되어 동절기에 사용되는 고온열원으로 기능하도록 동절기에는 외조기(200) 내에 구비된 제 1, 2 히팅코일(204, 208)의 난방 열원으로 사용되고, 하절기에는 저온 재생 제습기(220)에서 재생에 필요한 건조 공기를 공급하기 위하여 재생용 히팅코일(206)에 중온수를 제 2 배관(118b)을 통해 공급한다.
즉, 제 1 배관(118a)은 건조냉각코일(114) 등과 히트 펌프(250)를 연통하며, 도중에 구비된 제어밸브(116) 등을 통해 개폐량이나 작동 여부 등을 선택적으로 제어할 수 있다. 제 2 배관(118b)은 히트 펌프(250)에서 재생용 히팅코일(206)에 연통되며, 도중에 구비된 제어밸브(119) 등을 통해 개폐량이나 작동 여부 등을 선택적으로 제어할 수 있다. 그리고 제 3 배관(118c)은 히트 펌프(250)를 기준으로 클린룸(100)과 상기 히트 펌프(250)에서 분기된 상태로 제 1, 2 히팅코일(204, 208)들을 각각 연통하며, 도중에 구비된 제어밸브(119) 등을 통해 개폐량이나 작동 여부 등을 선택적으로 제어할 수 있다.
특히, 제 3 배관(118c)은 이를 통해 히트 펌프(250)에서 공급되는 중온수가 동절기에 외조기(200)에 포함되는 제 1, 2 히팅코일(204, 208)의 난방 열원으로 공급되고, 하절기에는 제 2 배관(118b)을 통해 저온 재생 제습기(220)에서의 재생에 필요한 열원이 공급되도록 절환 가능하게 구성하여 실시할 수 있으며, 이는 각각의 제 2, 3 배관(118b, 118c)의 도중에 제어부(도면에 미도시)에 의해 제어되는 제어밸브(119) 등을 각각 구비하여 각각의 개폐량이나 작동 여부 등을 선택적으로 제어함에 따라 절환 가능한 것이다. 여기서, 제 2 배관(118b)에 장착된 제어밸브(119)는 여름에 개방되고 겨울에는 폐쇄되며, 제 3 배관(118c)에 장착된 제어밸브(119)는 여름에 폐쇄되고 겨울에 개방하도록 제어된다.
결국, 본 발명은, 상기와 같은 각각의 시스템들을 적절히 조합하여 전체적으로 에너지 사용 효율을 높일 수 있도록 구성된다. 또한, 히트 펌프(250)에서 공급되는 온수는, 저온 저습한 동절기에 외조기(A) 난방에 필요한 열원 공급용으로 활용될 수 있도록 연통된 제 3 배관(118c)으로 유동 가능하게 구성하고, 고온 다습한 하절기와 같이 제습이 필요한 시기에 저온 재생 제습기(220)의 재생에 필요한 열원으로 공급하기 위해 재생용 히팅코일(206)과 연통된 제 2 배관(118b)을 통해 유동하도록 구성한다.
도 5는 종래의 하절기 냉방 프로세스의 공기선도를 도시하였고, 도 8은 본 발명에 따른 제습냉방 외조기의 하절기 냉방 프로세스의 공기선도를 도시하였다. 이때, 공기선도는 X축이 온도(℃)를 나타내고, Y축이 절대습도(g/kg)를 나타낸다.
종래의 외조기는 하절기 고온 다습한 외부 공기(702)가 냉방 열원을 바탕으로 다단계의 제습냉각(703)을 유도하고, 재열(704) 과정 이후 클린룸(701)에 공급하게 되는 과정을 거치게 된다. 본 발명에 따른 외조기(200)는 하절기 때 처리 외기(702)가 프리 쿨링코일인 제 1 쿨링코일(212)에 의한 1차 제습냉각(711) 과정 이후에 저온 재생 제습기(220)를 통과(712)하면서 절대습도는 하강하고, 온도는 상승하게 된다. 이후 재생 증발 냉각기(230)를 통과(701)하면서 온도가 하강하고, 클린룸(100)에 공급하게 된다. 그리고, 저온 재생 제습기의 재생 과정에 대한 재생 외기는 재생용 히팅코일(206)을 거치면서 급격하게 현열이 상승(713)하게 되고, 이후 저온 재생 제습기(220)를 통과하면서 제습로터(222)에 잔존하는 습기를 제거할 때, 습기 제거에 따른 절대습도는 높아지면서 현열이 낮아지는 과정을 거친 후 외부로 배기(714) 된다. 그리고 도 9에 도시된 바와 같이 처리 외기인 외부 공기(702)는 1차 제습 냉각(711)시 냉각감습되고, 저온 재생 제습기(220)를 통과하면서 가열감습(712)되며, 재생 증발 냉각기(230)를 통과하면서 현열냉각 후 클린룸(100)에 공급(701)하게 되는 것이다. 한편, 1차 제습 냉각(711) 과정에서 유량의 가변을 제어함에 따른 부하 감소와 건조냉각코일(114)의 부하를 감소시킴에 따라 상기 부하의 합이 전체 냉각 부하 감소량이 되는 것이다. 더욱이, 재생 증발 냉각기(230)에서의 현열냉각 시 분무량 및 분무 노즐 개수 등과 같은 변수를 변화시킬 경우, 토출온도 등의 제어가 가능하다. 한편, 동절기 때 처리 외기는 하우징(202) 중 제 1 하우징(202a)의 외기 입구(A)로 유입되어 제 1 히팅코일(204)을 통해 외기의 온도가 기설정된 온도에 도달하도록 하고, 작동 정지된 저온 재생 제습기(220)와 재생 증발 냉각기(230)를 그대로 통과하며, 제 2 히팅코일(208)을 통해 재차 처리 외기의 온도를 조절하고, 가습기(240)를 향해 이동하면서 설정온도와 설정습도를 유지하게 한 후, 제 2 송풍팬(264)을 통해 처리 공기 출구(A') 방향으로 강제 송풍시켜 클린룸(100)으로 공급된다. 이때, 상기 처리 외기 상태에서의 구동 시점이 쿨링은 필요하지 않는 동절기이므로 제 1, 2 쿨링코일(212, 214)은 구동시키지 않으며, 상기 재생 외기는 동절기에서 필요하지 않다.
그리고 하절기 재생용 재생 외기는 제 2 하우징(202b)의 재생 공기 입구(B)로 유입되고 재생용 히팅코일(206)에서 재생할 수 있는 온도까지 상승시켜 저온 재생 제습기(220)의 제습로터(222)를 제습(건조)시킨 후 제 1 송풍팬(262)을 통해 재생 공기 출구(B')로 강제 송풍시키면서 외부로 배출한다. 이와 동시에 처리 외기가 제 1 하우징(202a)의 외기 입구(A)로 유입되고 저온 재생 제습기(220)를 통과하며 재생 증발 냉각기(230)를 통과한 처리 외기 중 일부(약 30%)는 재생 증발 냉각기(230)의 습채널(234)을 통과한 후 건채널(232)의 열을 빼앗아 제 3 송풍팬(266)를 향해 이동하면서 추기 공기 출구(A")로 추기되고, 추기 공기를 제외한 잔부 외기는 클린룸(100)으로 공급되는 것이다. 결국, 하절기 재생용 재생 외기는 저온 재생 제습기(220)의 제습로터(222)에 잔류하는 수분을 제거하기 위해 재생용 히팅코일(206)에서 공기를 재생 가능한 온도로 상승시키는 것이다.
또한, 최근 활발히 활용되고 있는 것이 저온열원으로부터 고온열원으로 에너지를 이동시킬 수 있는 히트 펌프이다. 그러나 클린룸(100)의 운영 특성상, 동절기 한 때를 제외하면 난방 부하가 냉방부하에 비하여 현저히 적기 때문에 얻을 수 있는 에너지 이득은 제한적이며, 하절기에는 냉난방 부하의 차이가 더욱 커져 히트 펌프의 효용성은 매우 떨어지게 된다. 역으로 하절기에 난방부하가 충분히 있다면, 즉 여름과 동절기 냉난방 부하량이 비슷하다면, 히트 펌프의 도입으로 기존 냉동기의 COP(증발기의 이득만을 계산) 보다 훨씬 높은 히트 펌프의 COP(증발기+응축기의 이득)를 얻을 수 있으므로 에너지 활용효율을 극대화 할 수 있다.
본 발명에 따른 클린룸용 제습냉방 외조기 및 공기 조화 시스템은, 위에서 언급한 바와 같이 클린룸은 제품 생산의 고정밀도 및 고 신뢰도를 달성하기 위한 필수적인 시설로서 실내의 공기환경조건을 엄격한 수준으로 제어, 유지하기 위하여 일반 건축물에 비하여 높은 에너지 소비성향을 보이고 있어 생산제품의 원가절감 및 대외 경쟁력강화의 측면에서 에너지절약이 중요하게 대두되고 있다. 이러한 관점에서 클린룸의 에너지절약에 대한 설계는 여러 가지 항목을 생각할 수 있으나, 클린룸에서 공조부하의 20%를 차지하고 있는 외기부하의 절감 시스템에 대한 기술개발은 제품 경쟁력과 에너지 절감을 실현하는데 있어서 큰 의미가 있다고 할 수 있으며, 특히 외기부하의 대부분을 차지하고 있는 냉방부하를 줄임으로서 에너지 절감 효과가 뛰어나 산업상 이용 가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.
100: 클린룸 112: 팬필터유닛
114: 건조냉각코일 116: 제어밸브
200: 외조기 시스템 202: 하우징
204, 208: 제 1, 2 히팅코일 206: 재생용 히팅코일
212, 214: 제 1, 2 쿨링코일 220: 저온 재생 제습기
222: 제습로터 224: 구동장치
226: 재생부 228: 흡습부
230: 재생 증발 냉각기 232: 건채널
234: 습채널 203. 물공급기구
240: 가습기 250: 히트 펌프
262, 264, 266: 제 1, 2, 3 송풍팬
114: 건조냉각코일 116: 제어밸브
200: 외조기 시스템 202: 하우징
204, 208: 제 1, 2 히팅코일 206: 재생용 히팅코일
212, 214: 제 1, 2 쿨링코일 220: 저온 재생 제습기
222: 제습로터 224: 구동장치
226: 재생부 228: 흡습부
230: 재생 증발 냉각기 232: 건채널
234: 습채널 203. 물공급기구
240: 가습기 250: 히트 펌프
262, 264, 266: 제 1, 2, 3 송풍팬
Claims (5)
- 제 1 하우징의 외기 입구에서부터 처리 공기 출구까지 제 1 히팅코일, 제 1 쿨링코일, 저온 재생 제습기의 일단, 재생 증발 냉각기, 제 2 쿨링코일, 제 2 히팅
코일 및 가습기가 순차 배치되고,
상기 제 1 하우징과 인접한 제 2 하우징의 재생 공기 입구에서부터 재생 공기 출구까지 재생용 히팅코일 및 상기 저온 재생 제습기의 타단이 순차 배치되되,
재생 공기에 의하여 제습제의 수분이 탈착되는 저온 재생 제습기;
상기 제 1 하우징의 처리 공기 출구 방향 쪽에 설치되어 외기에 스팀 또는 수분무 입자를 분사하여 클린룸 내부로 유입되는 공기의 습도를 높이는 가습기;
동절기에는 상기 제 1 히팅 코일에 의하여 전처리된 처리 외기를 그대로 통과시키고, 하절기에는 상기 제 1 쿨링 코일에 의하여 전처리된 처리 외기 중 일부를 습채널을 통과시켜 추기하면서 추기 공기 출구와 연통되는 재생 증발 냉각기;
상기 제 1 하우징에서 분기된 추기 공기용 덕트의 끝단에 구비되어 상기 추기 공기 출구를 개폐하는 댐퍼;
상기 클린룸의 건조냉각코일과 연통되어 공급되는 15℃~18℃ 범위의 냉각수를 저온열원으로 기능하게 하는 제 1 배관과, 상기 재생용 히팅코일과 연통되어 온수를 공급하며 상기 재생용 히팅코일을 고온열원으로 기능하게 하는 제 2 배관 및 상기 제 1 히팅코일 및 상기 제 2 히팅 코일과 연통되어 온수를 공급하며 상기 제 1 히팅코일 및 상기 제 2 히팅 코일을 고온열원으로 기능하게 하는 제 3 배관과 각각 연결되고, 상기 고온열원의 온도가 상기 저온 재생 제습기의 제습로터 재생 시 필요한 55~65℃ 범위 내에 포함되도록 구동하는 히트 펌프;를 포함하며,
상기 하절기에서의 상기 재생 외기는 상기 재생용 히팅코일에서 재생할 수 있는 온도까지 상승된 후 상기 저온 재생 제습기를 통과하여 외부로 배기되며, 상기 하절기에서의 상기 처리 외기 중 추기 외기를 제외한 잔부 외기는 상기 클린룸으로 공급되는 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 저온 재생 제습기는 제습로터가 포함되되, 상기 제습로터는 제습제가 수납되어 유동하는 공기의 수분을 흡수하는 흡습부와, 흡수한 수분을 다시 건조하기 위한 재생부로 구분되고, 상기 재생부에는 재생용 공기가 흡입, 토출되는 토출덕트가 연결되며, 상기 토출덕트 말단에는 송풍기가 설치되는 것을 특징으로 하는 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 외조기에서의 외기에 대한 하절기 공기조화 과정은 냉각감습, 가열감습 및 현열냉각 순으로 진행되고, 상기 저온 재생 제습기의 공기 재생에 대한 하절기 공기조화 과정은 현열가열 및 냉각가습 순으로 진행되는 것을 특징으로 하는 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템.
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