KR101453739B1 - 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기 - Google Patents

마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기에 관한 것으로, 본 발명은, 공기 중의 수분을 흡착하는 데시칸트 로터; 상기 데시칸트 로터의 표면에 흡착된 수분을 탈착시키기 위해 물 분자를 가열하는 마이크로웨이브 히터(Microwave Heater); 및 상기 데시칸트 로터의 재생영역을 통과하여 재생된 공기를 외부로 배출하는 재생팬을 포함한다.
본 발명에 의하면, 기존 건식 제습 방식에 적용되는 공기 가열식 전기 또는 스팀 히터를 마이크로웨이브 히터 방식으로 변경하여 수분을 직접 가열, 탈착하므로 공기 가열식 히터의 단점인 고온의 재생배열 손실, 데시칸트 로터의 열축적 및 방열에 의한 열손실, 필요 이상의 재생공기량 및 이로 인한 재생 배기 팬 동력을 저감할 수 있으며 가열속도 향상에 따른 재생영역 축소로 제습영역이 확대되므로 압력손실 감소에 의한 급기팬 동력 감소 효과 등 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기 {ROTOR TYPE DRY DEHUMIDIFIER APPLIED WITH MICROWAVE HEATER}
본 발명은 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건식 제습기의 데시칸트 로터에 흡착된 수분을 탈착하기 위한 재생장치로, 마이크로웨이브 히터(Microwave Heater)를 적용하여 재생공기 및 전력 사용량을 감소시킬 수 있게 한 로터형 건식 제습기에 관한 것이다.
종래부터, 선박 도장, 전지 공장 등 습도를 낮게 유지하기 위한 공조로서, 데시칸트 로터를 이용한 데시칸트 공조 시스템이 채용되고 있다. 데시칸트 로터는 원통형의 허니컴 구조로 형성되어, 그 축 방향으로 공기가 관통할 수 있는 무수한 유로가 있는 구조로 되어 있다. 데시칸트 로터의 유로 표면에는, 다공성의 무기 화합물을 주성분으로 하는 고체 흡착물이 함침되어 있어서, 상기 유로를 따라 공기가 통과할 때 다공성 표면의 흡착성질에 의해 공기 중의 수분을 흡착한다. 이 다공성의 무기 화합물로서는, 세공 직경이 0.1 ㎚∼20㎚ 정도로 수분을 흡착하는 것, 예컨대 실리카겔이나 제올라이트, 고분자 흡착제 등의 고체 흡착제가 사용된다. 또한, 데시칸트 로터는 모터에 의해 구동되어, 중심축을 중심으로 회전하고, 처리측 공기로부터의 흡습과 재생측 공기에 대한 방습 과정을 연속적으로 행한다.
이러한 데시칸트 공조 시스템과 관련된 기술이 특허등록 제0853375호에 제안된 바 있다.
이하에서 종래기술로서 특허등록 제0853375호에 개시된 건식 회전형 제습기를 간략히 설명한다.
도 1은 특허등록 제0853375호(이하 '종래기술'이라 함)에서 이동 가능한 건식 회전형 제습기를 나타낸 도면이다. 도 1에서 보는 바와 같이 종래기술의 이동 가능한 건식 회전형 제습기는, 제습 공기 처리팬(23)의 구동으로 외기(i)를 흡기류 영역(21a)에 위치하는 제습로터(21) 부분으로 통과시켜 제습하고, 그 공기(j)를 실내로 공급하는 흡기류(g)를 형성한다. 한편, 로터 재생팬(25)의 구동으로 재생 외기를 로터 재생히터(29)에서 가온한 후, 배기류 영역(21b)에 위치하는 제습 로터(21) 부분으로 통과시켜 흡기류 영역(21a)에서 흡착된 수분을 제거하여 배출시키도록 흡기류(g) 반대 방향으로 배기류(h)를 형성한다. 또한, 모터(35)의 구동으로 제습 로터(21)를 흡기류 영역(21a)에서 배기류 영역(21b)으로 회전(c)시키도록 구성된다.
그러나 전술한 종래기술은 재생공기를 전기 또는 스팀으로 가열시켜 고온의 공기로 만들고 이를 로터의 재생영역으로 통과시켜 수분을 증발, 배출시키는 과정에서 수분 증발에 필요한 잠열 공급뿐만 아니라 열용량이 매우 큰 무기질의 로터가 축열되고, 제습영역에서 방열됨으로써 제습기 열손실 중 대부분의 열손실이 발생하며, 고온으로 가열된 히터박스에서의 열손실 및 히터박스와 로터 간에 연통되도록 통로를 구성하는 챔버를 통한 전도 열손실 등이 매우 큰 문제점이 있었다.
KR 0853375 B1
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건식 제습시 마이크로웨이브(Microwave)를 이용한 물 분자 직접가열 방식을 통해, 가열대상인 수분에만 선택적으로 에너지를 공급, 가열하므로 재생공기에 대한 가열이 불필요하며, 열용량이 매우 큰 무기질의 데시칸트 로터 및 불필요한 주변 구조체에 대한 가열을 최소로 억제하므로 열손실을 최소로 하여 에너지를 절감할 수 있게 한 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은, 공기 중의 수분을 흡착하는 데시칸트 로터; 상기 데시칸트 로터의 표면에 흡착된 수분을 탈착시키기 위해 물 분자를 가열하는 마이크로웨이브 히터(Microwave Heater); 및 상기 데시칸트 로터의 재생영역을 통과하여 재생된 공기를 외부로 배출하는 재생팬을 포함하는 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기를 통해 달성된다.
또한, 본 발명에서는 상기 데시칸트 로터의 제습영역을 통과하여 제습된 공기를 대상 공간에 공급하거나, 상기 데시칸트 로터의 제습영역으로 유입된 습공기를 흡기하는 팬을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 마이크로웨이브 히터는, 마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론; 상기 마그네트론에서 발생된 마이크로웨이브를 상기 데시칸트 로터까지 유도하는 도파관; 상기 도파관의 단부에서 상기 데시칸트 로터와 대향되게 설치되어 상기 마이크로웨이브를 데시칸트 로터 재생영역에 고르게 분산시키는 마이크로웨이브의 차폐 및 재생공기와 제습된 공기를 분리하는 기능을 하는 재생챔버; 및 상기 제습된 공기 또는 외부공기를 유입하며 상기 마그네트론의 발열을 흡수하여 가열한 공기를 상기 도파관의 중간부 또는 상기 재생챔버에 연통시켜 공급하는 연결관을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 마이크로웨이브 히터는, 마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론; 상기 데시칸트 로터와 대향되게 설치되어 재생영역에서 마이크로웨이브에 의해 가열된 상기 데시칸트 로터가 제습영역으로 이동하기 전에 예냉시키는 퍼지챔버; 및 상기 데시칸트 로터와 대향되게 설치되어 상기 마이크로웨이브를 데시칸트 로터 재생영역에 고르게 분산시키는 마이크로웨이브의 차폐 및 재생공기와 제습된 공기를 분리하는 기능을 하는 재생챔버를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 데시칸트 로터는 전후면에 마이크로웨이브 누설 방지용 타공홀이 형성된 차폐판을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 데시칸트 로터는 마찰 저감제가 첨가된 캡(Cap)이 구동축의 양끝단에 장착될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 마그네트론의 냉각핀을 통과하여 가열된 공기를 상기 재생챔버까지 유도하도록 상기 마그네트론과 상기 재생챔버를 연결한 재생측 연결관을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 재생측 연결관의 내부에 상기 마그네트론 냉각핀을 통과해 나온 재생용 공기의 온도를 상승시키는 히터가 구비될 수 있다.
본 발명에 의하면, 기존 건식 제습 방식에 적용되는 공기 가열식 전기 또는 스팀 히터를 마이크로웨이브 히터 방식으로 변경하여 수분을 직접 가열, 탈착하므로 공기 가열식 히터의 단점인 재생배열 손실, 재생영역에서의 열 축적 및 제습영역에서의 방열에 의한 손실, 탈착된 수분 배출용 재생공기량 및 재생 배기 팬 동력 등이 감소하며, 가열속도 향상에 따른 재생영역 축소로 제습영역이 확대되므로 압력손실 감소에 의한 급기팬 동력 감소 효과 등 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다. 세부적으로는 재생 배기공기 중의 잔열 감소, 구조체 단열한계로 인한 외부 유출 전도열 감소, 제습영역으로 유입되는 로터의 축열 최소화 그리고 열 공급 및 수분 배출을 위한 재생 공기의 풍량 감소 등을 통해 에너지를 절감할 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 이동 가능한 건식 회전형 제습기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 제1 실시예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 의한 제1 실시예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기에서 데시칸트 로터와 마이크로웨이브 히터 상세 구성의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 제1 실시예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기에서 데시칸트 로터를 도시한 분해사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 제1 실시예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기에서 공기와 마이크로웨이브의 흐름을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명에 의한 제2 실시예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기의 평면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 제2 실시예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기의 측면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 제2 실시예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기의 전후면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 의한 제2 실시예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기에서 마이크로웨이브 히터를 도시한 사시도 및 정면도이다.
도 12는 본 발명에 의한 제3 실시예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기에서 마이크로웨이브 히터를 도시한 사시도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부"라는 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수도 있다.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 의한 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기에 대한 실시 예의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.
<제1 실시 예>
도 2에는 본 발명에 의한 제1 실시 예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기가 개략도로 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 의한 데시칸트 로터와 마이크로웨이브 히터 상세 구성의 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 의한 제1 실시예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기에서 데시칸트 로터가 분해사시도로 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명에 의한 제1 실시 예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기에서 공기와 마이크로웨이브의 흐름을 나타낸 개략도가 도시되어 있다.
도 2에 의하면, 본 발명에 의한 제1 실시 예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기(100)는 제습기 케이스(110)와, 데시칸트 로터(120)와, 데시칸트 로터(120)에서 흡착된 수분을 탈착시키기 위한 탈착 에너지를 공급하는 마이크로웨이브 히터(130)와, 데시칸트 로터(120)를 통과한 공기를 공조 공간으로 급기하는 급기팬(140) 및 탈착된 수분으로 습도가 높아진 재생 배기를 외부로 배출시키는 재생팬(150)을 포함한다.
제습기 케이스(110)는 일측에 공기를 흡입하는 흡기덕트(111)와 타측에 데시칸트 로터와 급기팬(140)을 통과한 공기를 공조 공간으로 급기하는 급기덕트(112)가 포함된다. 더욱이, 상기 제습기 케이스(110)의 내벽에는 보온재로 마감되는 것이 바람직하다.
흡기덕트(111)는 공조공간으로 공급할 공기를 제습기(100)로 인입시키기 위한 것으로서 흡기덕트(111)를 통해 인입되는 공기는 외기나, 공조공간에서 흡기덕트(111)로 재공급되는 재공급공기 또는 외기와 재공급공기가 혼합된 혼합공기 등이 적용될 수 있다.
여기서, 도 2에는 도시하지 않았으나 흡기덕트(111)에는 공기 중 오염물질을 제거하는 공기정화용 필터와 공기온도 조절용 열교환기가 각각 구비될 수 있으며, 데시칸트 로터(120)를 통과한 제습된 공기의 온도를 조절할 수 있는 열교환기가 구비될 수 있다. 이 밖에도 상기 흡기덕트(111)에는 데시칸트 로터(120)를 통과한 재생공기 및 제습된 공기에 오염물질을 제거하는 필터가 구비될 수 있다.
데시칸트 로터(desiccant rotor: 120)는 화학적으로 공기 중의 습기를 흡착하는 기능을 하며, 실리카 겔(silica gel), 제오라이트(zeolite), 활성탄 등의 흡착제를 벌집 모양의 로터에 함침한 것으로, 표면에 공기가 통과할 수 있는 다수의 유로가 형성되어 있고, 이 유로를 따라 공기가 통과할 때 다공성 표면의 흡착성질에 의해 공기 중의 수분을 흡착한다.
여기서, 회전하는 데시칸트 로터(120)와 재생챔버(138)는 서로 대향된 상태로 설치되어 있어서 흡기덕트(111)에서 유입된 습공기(wa)와 재생배기(ea) 또, 로터를 통과한 제습된 공기(da)와 재생을 위한 가열공기(ha)가 혼합되지 않도록 유로가 구획되며, 데시칸트 로터(120) 내부에 제습된 공기(da) 유로를 제습영역(126)이라 하고, 가열공기(ha) 유로를 재생영역(128)이라 한다.
이때, 습공기(wa)는 수분이 포함된 외부 공기를 말하고, 재생배기(ea)는 데시칸트 로터(120)의 제습영역(126)을 통과하면서 탈착된 수분으로 습도가 높아진 공기를 말하고, 제습된 공기(da)는 데시칸트 로터(120)의 제습영역(126)을 통과한 직후의 제습 공기를 말하며, 가열공기(ha)는 데시칸트 로터(120)의 재생영역(128)에 흡착된 수분의 탈착 정도를 향상시키기 위한 고온과 저습도의 공기를 말한다.
더욱이, 상기 데시칸트 로터(120)는 원판 형태로 구비되면서 재생챔버(138)의 대향 여부에 의해 제습영역(126)과 재생영역(128)으로 구분된다. 즉, 상기 데시칸트 로터(120)에서 상기 재생챔버(138)와 대향된 부위가 재생영역(128)이 되고, 대향되지 않는 부위가 제습영역(126)이 되는 것이다.
특히, 상기 데시칸트 로터(120)는 로터가 회전함에 따라 제습영역(126)이 재생영역(128)으로 다시 재생영역(128)이 제습영역(126)으로 전환되므로 제습영역(126)에서 흡착된 수분이 재생영역(128)에서 탈착되면서 로터가 재생되어 다시 제습영역(126)에서 수분을 흡착할 수 있게 된다.
그리고 상기 데시칸트 로터(120)는 전후면인 입출구에 재생 열원인 마이크로웨이브(Microwave)의 누설을 방지하기 위해 적정한 크기의 타공홀과 타공 비율로 구성된 차폐판(124a, 124b)이 각각 구비된다. 이때, 상기 차폐판(124a, 124b)은 스테인레스 또는 알루미늄 등의 재질로 제작되며, 마이크로웨이브가 조사되는 면을 제외한 데시칸트 로터(120)의 모든 면에 설치하는 것이 바람직하다. 이렇게, 상기 차폐판(124a, 124b)이 마이크로웨이브가 조사되는 면을 제외한 데시칸트 로터(120)의 모든 면에 설치되므로 조사된 마이크로웨이브가 대향된 차폐판(124a, 124b)에 서로 반사되는 과정에서 마이크로웨이브가 밖으로 빠져나오지 못하도록 하였다.
즉, 상기 차폐판(124a, 124b) 중 전방측 재생챔버(138)와 대향된 차폐판(124a)은 마그네트론(132)에서 조사되는 마이크로웨이브가 데시칸트 로터(120)에 공급되어야 하므로 상기 전방측 재생챔버(138)와 대향된 부위엔 홀을 관통 형성하여 연통되게 한다.
한편, 상기 데시칸트 로터(120)는 로터 본체의 중심에 배치된 구동축(122)을 기점으로 상기 로터 본체를 회전 구동시키는 회전구동부(M)를 더 포함한다.
더욱이, 상기 데시칸트 로터(120)의 구동축(122)은 도면에는 도시하지 않았지만 회전구동부(M)에서의 마이크로웨이브 누설에 의한 방전 손상을 막기 위해 메탈베어링을 제거하고, 마찰 저감제가 첨가된 캡(Cap)을 끝단에 장착한다. 이때, 상기 캡은 PE 등의 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
마이크로웨이브 히터(Microwave Heater: 130)는 데시칸트 로터(120)의 표면 수분을 탈착시키기 위해 물 분자를 가열하는 기능을 하는 에너지 공급원으로 사용되며, 마그네트론(Magnetron: 132), 도파관(134), 연결관(136) 및 재생챔버(138)를 포함한다.
한편, 마이크로웨이브 히터(130)는 데시칸트 로터(120)의 일측인 급기덕트(112) 측에 설치되는 것으로 예시하였으나, 경우에 따라서는 상기 데시칸트 로터(120)의 타측인 흡기덕트(111) 측에 설치될 수 있다.
마이크로웨이브 히터(130)의 마그네트론(132) 및 도파관(134) 등은 제습기의 처리용량에 따라서 복수개가 재생챔버(138)에 연결될 수 있다.
마그네트론(132)은 마이크로웨이브의 발진 부위가 도파관(134)의 입구측과 연결되며, 발열제거용 냉각핀이 설치된 부위는 연결관(136)의 입구측과 연결되어 마그네트론(132)의 온도가 한계 온도 이상으로 상승하는 것을 방지한다.
즉, 상기 냉각핀은 마그네트론(132)이 정상적인 동작을 하게 하기 위해서 재생 풍량을 선정할 때 로터(120) 출구 온도를 고려하여 냉각핀에서 열교환 하므로 마그네트론(132)의 온도가 한계 온도 이상 되지않도록 한다.
도파관(134)은 일단에 마그네트론(132)이 설치되고 타단이 재생챔버(138)에 연결되어 상기 마그네트론(132)에서 발생된 마이크로웨이브를 데시칸트 로터(120), 더욱 상세하게는 데시칸트 로터(120)의 재생영역(128)에 연결된 상기 재생챔버(138)로 유도하는 일종의 관이다. 이때, 상기 도파관(134)은 도파관(124)을 통과하는 마이크로웨이브를 반사시킬 수 있도록 거울과 같이 매끄럽게 연마된 내면을 가지며, 상기 마이크로웨이브 중 특정 주파수만 존재하게 된다.
연결관(136)은 제습된 공기(da) 즉, 재생을 위한 공기를 유입하여 재생챔버(138)로 유도하는 덕트로서, 유입된 공기가 마그네트론(132)의 냉각핀을 통과하도록 하여 마그네트론(132)의 발생열을 흡수하고, 이때 상기 마그네트론(132)의 발생열을 흡수하면서 온도가 상승되어 가열공기(ha)가 되며, 도파관(134) 또는 재생챔버(138)와 연결된다.
여기서, 상기 도파관(134)은 항시 개방된 상태이고, 상기 연결관(136)은 구동부의 구동에 의해 작동되는 도어(도면에 미도시)를 통해 선택적으로 개방 또는 폐쇄될 수 있다.
한편, 재생용 공기는 제습된 공기(da)인 것으로 예시하였지만 경우에 따라서는 흡기덕트(111)에서 분기하여 상기 흡기덕트(111)의 공기를 유입할 수도 있다.
재생챔버(138)는 도파관(134)의 일단에서 데시칸트 로터(120)의 재생영역(128)과 대향하게 설치되어 마이크로웨이브를 상기 데시칸트 로터(120)의 재생영역(128)에 조사되도록 유도한다. 더욱이, 상기 재생챔버(138) 중 후방측 재생챔버(138)에 연결된 재생덕트(152)에 의해 흡기덕트(111)에서 유입된 습공기(wa)와 재생배기(ea)가 혼합되지 않도록 하고, 전방측 재생챔버(138)에 연결된 도파관(134)과 연결관(136)에 의해 로터를 통과한 제습된 공기(da)와 재생을 위한 가열공기(ha)가 혼합되지 않도록 한다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 도파관(134)과 연결관(136)과의 연결 부위에 개폐문이 구비되어 선택적으로 상기 도파관(134)과 상기 연결관(136) 중 어느 하나만을 개방시킬 수 있다.
급기팬(Supply Fan: 140)은 데시칸트 로터(120)의 제습영역(126)을 통과하여 제습된 공기(da)를 급기덕트(112)로 토출한다. 한편, 상기 급기팬(140)은 제습된 공기(da)의 진행 방향인 데시칸트 로터(120) 전방인 급기덕트(112) 측에 위치되는 것으로 예시하였지만 경우에 따라서는 상기 데시칸트 로터(120)의 후방인 흡기덕트(111)와 배기덕트(114) 측에 위치할 수도 있다.
재생팬(150)은 데시칸트 로터(120)의 재생영역(128)을 통과한 재생 배기(ea)가 재생덕트(152)를 거친 후 배기덕트(114)를 통해 외부로 강제 배출한다.
그러므로 본 발명에 의한 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기(100)의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 5에는 본 발명에 의한 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기에서 공기와 마이크로웨이브의 흐름을 나타낸 개략도가 도시되어 있다.
우선, 수분이 포함된 습공기(wa)가 제습기 내부로 유입되어 데시칸트 로터(120)의 제습영역(126)을 통과하면 상기 데시칸트 로터(120) 표면에 수분이 흡착되어 통과된 공기는 습도가 낮아진 제습된 공기(da)가 된다.
이때, 마이크로웨이브 히터(130)에서는 제습된 공기(da)의 일부가 연결관(136)으로 흡입된 상태에서 마그네트론(132)에서 마이크로웨이브를 발생시킬 때 발생하는 열을 흡수하여 가열되며, 연결관(136)에 의해 도파관(134)의 중간부에 연통되어 상기 도파관(134)을 통하여 재생챔버(138)에 공급된 후 재생영역(128)을 통과한다.
상기 연결관(136)은 도파관(134)에 연통되는 것으로 예시되었지만 경우에 따라서는 재생챔버(138)에 직접 연결되어 서로 통할 수도 있다.
이때, 마그네트론(132)에서 발생한 마이크로웨이브(mw)는 도파관(134)에 의해 재생챔버(138)로 유도되고, 데시칸트 로터(120)의 재생영역(128)에 조사되므로 상기 재생영역(128)에 흡착되어 있는 수분을 가열하여 증발하게 한다. 전술한 마이크로웨이브(mw)에 의한 수분가열은 공지 기술이므로 상세 설명은 생략한다.
그 후, 증발된 수증기는 가열공기(ha)에 의해 밀리면서 재생덕트(152)를 통해 재생팬(150)에서 배기덕트(114)로 배출된다. 이때 재생영역(128)에 흡착상태로 존재하는 수분을 탈착하기 위해서는 재생영역(128)을 통과하는 가열공기(ha)의 온도가 높고 습도가 낮을수록 효과가 높다.
한편, 연결관(136)으로 유입되는 공기는 제습된 공기(da)대신 경우에 따라서는 흡기덕트(111)에서 분기하여 상기 흡기덕트(111)의 공기를 유입할 수도 있다.
여기서, 로터형 건식 제습기(100)는 데시칸트 로터(120)의 수분 흡착 성능에 그 제습 성능을 의존하는데 지속적인 로터의 흡착 성능을 유지하기 위해선 상기 데시칸트 로터(120) 표면의 수분을 탈착, 배기시키는 재생과정이 매우 중요하다.
일반적인 로터형 건식 제습기는 재생과정을 진행하기 위해 공기 가열식 히터를 재생 열원으로 하면서 공기를 가열시켜 만든 고온의 열풍을 이용하여 로터를 가열, 표면의 수분을 탈착, 배기시킨다. 이때 다량의 공기를 배기하게 된다.
반면, 본 발명에 적용하는 마이크로웨이브 히터(130)는 물 분자의 진동을 이용해 에너지를 생산시키고 이 에너지를 이용, 열을 발생시키므로 물 분자의 직접 가열이 가능하게 된다. 따라서, 별도의 열전달 매질이 필요 없어 주변 구조체에 대한 열전달 손실을 줄일 수 있고, 재생 배기의 역할이 열전달이 아닌 수분배출용으로만 사용되므로 공기량을 줄여 재생배열에 의한 열손실도 감소하게 된다. 이러한 마이크로웨이브와 물 분자와의 관계에 착안하여 본 발명에서는 재생 열원으로 마이크로웨이브 히터(130)가 사용된다.
즉, 본 발명은 마이크로웨이브 히터(130)에 의해 생성된 마이크로웨이브를 데시칸트 로터(120)에 조사하면 유전율이 높은 물질에 에너지가 집중되는데, 건식 제습기의 경우 상기 데시칸트 로터(120)에 흡착된 물 분자의 유전율이 가장 높으므로 마이크로웨이브를 조사할 경우 대부분의 에너지가 물 분자에 흡수되는 것이다.
이때, 에너지 집중효율을 높이기 위해서는 마이크로웨이브의 외부 누출을 막아야 하며, 이를 위한 차폐구조를 갖는 차폐판(124)을 통해 달성 가능하다. 또한, 마그네트론(132)으로부터 방출된 마이크로웨이브가 회전특성에 따른 선속도의 차이로 발생하는 가열 정도를 보상하기 위해 도파관(134)의 내부 형상을 적절히 구성하여 마이크로웨이브의 조사밀도를 최대한 균일하게 유지해야 한다.
결국, 본 발명에서 기존의 전기 또는 스팀 히터를 대체 적용하는 마이크로웨이브 히터(130)는 수분을 흡착한 데시칸트 데시칸트 로터(120)에 도파관(134)에 의해 유도된 마이크로웨이브를 조사할 경우 유전율이 높은 수분에만 선택적으로 에너지가 집중되어 가열되고 주변 구조체의 가열은 억제되는 특성과 탈착된 수분을 배출하기 위한 재생 배기 공기량을 감소시킬 수 있는 특성으로, 로터의 재생영역(128)에서의 열 축적 및 제습영역(126)에서의 방열에 의한 제습된 공기(da)의 온도상승, 히터박스 구조체를 통한 열손실, 전기 히터에 유입된 공기와 재생 배기 공기와의 온도차에 해당하는 재생배열로 소모되는 열손실을 획기적으로 절감할 수 있다.
<제2 실시 예>
도 6에는 본 발명에 의한 제2 실시 예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기가 평면도로 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명에 의한 제2 실시 예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기가 측면도로 도시되어 있고, 도 8 및 도 9에는 본 발명에 의한 제2 실시 예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기가 전후면도로 도시되어 있으며, 도 10 및 도 11에는 본 발명에 의한 제2 실시예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기에서 마이크로웨이브 히터가 사시도 및 정면도로 도시되어 있다.
이들 도면에 의하면, 본 발명에 의한 제2 실시 예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기(200)는 제습기 케이스(210), 데시칸트 로터(220), 마이크로웨이브 히터(230), 흡기팬(240) 및 재생팬(250)을 포함한다.
제습기 케이스(210)는 내벽에는 보온재로 마감되며, 일측에 공기를 흡입하는 흡기구가 구비되고, 타측에 데시칸트 로터(220)를 통과한 공기를 공조 공간으로 급기하는 급기구가 구비된다. 이때, 상기 제습기 케이스(210)의 흡기구에 리턴 댐퍼(return damper)가 구비될 수 있으며, 상기 급기덕트에 급기 댐퍼(supply damper)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 리턴 댐퍼와 상기 급기 댐퍼는 송풍량을 조절하는 공기조절판을 말하며, 수평 방향으로 다수 배치된 공기조절판의 각도를 변경하여 각도에 따라 개폐량을 조절하는 구조로 구현된다.
그리고 상기 리턴 댐퍼를 통해 인입되는 공기는 외기나, 공조공간에서 상기 흡기덕트로 재공급되는 재공급공기 또는 외기와 재공급공기가 혼합된 혼합공기 등이 적용될 수 있다.
더욱이, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 흡기구에 공기 중 오염물질을 제거하는 공기정화용 필터와 공기온도 조절용 열교환기가 각각 구비될 수 있으며, 데시칸트 로터(220)를 통과한 제습된 공기의 온도를 조절할 수 있는 열교환기가 구비될 수 있다. 이 밖에도 상기 데시칸트 로터(220)를 통과한 재생공기 및 제습된 공기에 오염물질을 제거하는 필터가 구비될 수 있다.
데시칸트 로터(desiccant rotor: 220)는 화학적으로 공기 중의 습기를 흡착하는 기능을 하며, 제1 실시예의 데시칸트 로터에서 퍼지영역이 추가되는 것 외에 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
더욱이, 상기 데시칸트 로터(220)는 공기중의 수분이 흡착되는 처리영역인 제습영역과 재생영역 및 퍼지(purge)영역으로 구분된 상태에서 회전함에 따라 상기 제습영역과 상기 재생영역과 상기 퍼지영역 중 어느 하나를 재생챔버(238)와 퍼지챔버 중 어느 하나와 연통시킬 수 있다.
한편, 상기 데시칸트 로터(220)는 로터 본체의 중심에 배치된 구동을 회전 구동시키는 회전구동부(M)를 더 포함하며, 상기 구동축의 구조 및 기능은 앞선 실시예의 그것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
여기서, 상기 퍼지 영역은 마이크로웨이브 조사시 데시칸트 로터(220)의 가열된 재생영역이 처리영역으로 전환되기 전, 흡기팬(240)에 의해 유입된 공기를 통과시켜 데시칸트 로터를 냉각시키는 역할을 하며, 이 예냉 과정을 통해 제습률이 상승되게 하는 최종적인 효과를 얻는다.
마이크로웨이브 히터(Microwave Heater: 230)는 데시칸트 로터(220)의 표면 수분을 탈착시키기 위해 물 분자를 가열하는 기능을 하는 에너지 공급원으로 사용되며, 마그네트론(Magnetron: 232), 도파관(234), 퍼지측 연결관(236a), 재생측 연결관(236b), 퍼지챔버(338a), 재생챔버(338b) 및 히터(H)를 포함한다.
이때, 상기 도파관(234)과 상기 퍼지측 연결관(236a)과 상기 재생측 연결관(236b)은 한쪽이 마그네트론(232)에 모두 연결되어 있다.
한편, 상기 마이크로웨이브 히터(230)는 데시칸트 로터(220)의 일측에 설치되는데 도면에는 로터 토출측에 설치되는 것으로 예시하였지만 경우에 따라서는 로터의 흡입측에 설치될 수 있다.
마그네트론(232)은 도파관(234)의 단부에 연결되며, 인가 전기를 통해 발진되는 마이크로웨이브가 상기 도파관(234)을 통해 조사된다.
도파관(234)은 일단이 마그네트론(232)에 연통되고, 타단은 후술할 재생챔버(238b)에 연통되며, 상기 마그네트론(232)에 의해 발생된 마이크로웨이브를 누설 없이 상기 재생챔버(238b)에 유도하여 전달한다.
퍼지측 연결관(236a)은 후술할 퍼지챔버(338a)에 일단이 연통되고, 타단은 마그네트론(232)에 연통되도록 설치되며, 데시칸트 로터(220)의 퍼지영역을 통과하여 예열된 공기가 상기 마그네트론(232)의 냉각핀 구간까지 유도된다. 즉, 상기 퍼지측 연결관(236a)은 데시칸트 로터(220)의 제습영역에서의 공기와 혼합되지 않도록 별도의 격리된 통로 역할을 한다.
재생측 연결관(236b)은 마그네트론(232)의 냉각핀을 통과하면서 가열된 공기를 재생챔버(238b)까지 유도할 수 있게 상기 마그네트론(232)과 상기 재생챔버(238b)를 연통하게 한다. 즉, 상기 재생측 연결관(236b)은 데시칸트 로터(220)의 제습영역의 공기와 혼합되지 않도록 별도의 격리된 통로 역할을 하는 것이다.
퍼지챔버(338a)는 데시칸트 로터(220)의 퍼지영역과 대향하게 설치되면서 퍼지측 연결관(236a)의 단부에 연결되며, 처리 전에 공기를 우회시켜 회전되는 상기 데시칸트 로터(220)를 공냉시킨다. 즉, 상기 퍼지챔버(338a)는 재생영역에서 마이크로웨이브 히터의 마그네트론(232)에서 방출된 열에 의해 가열된 데시칸트 로터(220)가 제습영역으로 넘어오기 전에 예냉시킴으로서 처리공기의 온도상승을 억제하게 한다.
재생챔버(338b)는 도파관(234)의 단부에 연통하여, 마이크로웨이브를 로터 재생영역에 조사되도록 유도하며, 흡기구에서 유입된 습공기와 재생배기 또는 로터를 통과한 제습된 공기와 재생을 위한 가열공기가 혼합되지 않도록 유로를 구획하는 기능을 한다.
히터(H)는 재생측 연결관(236b)의 내부에 설치되는 전기히터로, 비상 시 제습기의 제습성능을 높이기 위한 수단이며, 마그네트론(232)의 냉각핀을 통과해 나온 재생용 공기의 온도를 추가적으로 상승시키는 역할을 한다. 즉, 상기 히터(H)는 비상운전 시를 대비한 것으로 재생영역에서의 탈착성능을 급격히 향상시키기 위해 사용하며, 재생공기의 재생온도를 추가적으로 높이는 용도로 사용한다.
흡기팬(240)은 제습기 케이스(210) 내 흡기구 측에 설치되어 데시칸트 로터(220)의 제습영역으로 유입된 공기를 강제 흡기한다. 한편, 상기 흡기팬(240)은 데시칸트 로터(220)의 후방에 위치하는 것으로 예시하였지만 경우에 따라서는 제습된 공기의 진행 방향인 데시칸트 로터(220) 전방에 위치하기도 한다.
재생팬(250)은 데시칸트 로터(220)의 재생영역을 통과한 재생 배기가 제습기 케이스(210)의 측벽을 통해 외부로 강제 배출하게 한다.
그러므로 본 발명에 의한 제2 실시 예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기(200)에서 마이크로웨이브 히터(230)의 작동 순서는 다음과 같다. 먼저, 도파관(234)을 통해 마그네트론(232)에서 발생되는 마이크로웨이브를 유도하여 재생챔버(338b)로 공급하고, 데시칸트 로터(220)의 퍼지영역을 통과하여 예열된 공기를 퍼지측 연결관(236a)을 통해 마그네트론(232)의 냉각핀 구간까지 유도하며, 마그네트론(232)의 냉각핀을 통과하여 가열된 공기를 재생측 연결관(236b)을 통해 재생챔버(238b)까지 유도한다.
여기서, 제습기의 제습 성능이 설정치보다 낮은 비상 상황의 경우, 마그네트론(232) 냉각핀을 통과해 나온 재생용 공기의 온도를 추가적으로 상승시킨다.
더욱이, 퍼지챔버(238a)는 데시칸트 로터(220)의 재생영역 온도가 올라갈 경우 제습영역 공기의 온도가 상승하는 경향이 있으므로, 이를 해소하기 위해 상기 퍼지챔버(238a)에서 열교환을 통해 처리공기의 온도상승을 억제할 수 있다.
<제3 실시 예>
도 12에는 본 발명에 의한 제3 실시예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기에서 마이크로웨이브 히터가 사시도로 도시되어 있다.
이 도면에 의하면, 본 발명에 의한 제3 실시 예의 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기(300)는 제습기 케이스(310), 데시칸트 로터(320), 마이크로웨이브 히터(330), 흡기팬(340) 및 재생팬(350)을 포함하며, 상기 마이크로웨이브 히터(330) 이외의 다른 구성요소는 제2 실시예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
마이크로웨이브 히터(330)는 데시칸트 로터(320)의 일측에 설치되는데 도면에는 로터 토출측에 설치되는 것으로 예시하였지만, 경우에 따라서는 로터의 흡입측에 설치될 수 있다.
마그네트론(332)은 다수 배치된 도파관(334)의 단부마다 각각 설치되며, 인가 전기를 통해 발진되는 마이크로웨이브가 상기 도파관(334)을 통해 각각 공급된다. 여기서, 상기 마그네트론(332)은 전체 또는 일부에 대한 작동이 제어부(도면에 미도시)의 제어를 통해 구현될 수 있다.
도파관(334)은 종방향으로 다수 배치되되, 각각의 일단은 마그네트론(332)에 연통하고, 각각의 타단은 후술할 재생챔버(338b)에 연통하며, 상기 마그네트론(332)에 의해 발생된 마이크로웨이브를 누설 없이 상기 재생챔버(338b)에 유도하여 전달한다. 즉, 상기 도파관(334)은 재생챔버(338b)의 공간을 다수 분할하여 그 분할한 공간마다 마이크로웨이브를 공급하도록 상기 재생챔버(338b)에 다수 구비된다.
퍼지측 연결관(336a)은 후술할 퍼지챔버(338a)에 일단이 각각 연통하고, 타단은 각각의 마그네트론(332)에 연통하도록 설치되어 데시칸트 로터(320)의 퍼지영역(320c)을 통과하여 예열된 공기를 상기 마그네트론(332)의 냉각핀 구간까지 유도한다. 즉, 상기 퍼지측 연결관(336a)은 데시칸트 로터(320)의 제습영역(320a)에서의 공기와 혼합되지 않도록 별도의 격리된 통로 역할을 하는 관 형태로 구비되며, 퍼지챔버(338a)의 공간을 다수 분할하고 그 분할한 공간마다 퍼지영역(320c)을 통과하여 예열된 공기를 마그네트론(332)의 냉각핀 구간까지 유도한다.
재생측 연결관(336b)은 각각의 마그네트론(232) 냉각핀을 통과하여 가열된 공기를 재생챔버(338b)까지 유도하도록 상기 마그네트론(332)과 상기 재생챔버(338b)을 연통하게 한다. 즉, 상기 재생측 연결관(336b)은 데시칸트 로터(320)의 제습영역(320a) 공기와 혼합되지 않도록 별도의 격리된 통로 역할을 하는 관 형태로 구비되며, 재생챔버(238b)의 공간을 다수 분할하고 그 분할한 공간마다 마그네트론(332)의 냉각핀을 통과하여 가열된 공기의 이동을 유도한다.
퍼지챔버(338a)는 데시칸트 로터(220)의 퍼지영역과 대향 설치되면서 퍼지측 연결관(236a)의 단부에 연결되어 회전하는 상기 데시칸트 로터(220)를 처리 전에 공기로 우회시켜 공냉시킨다. 즉, 상기 퍼지챔버(338a)는 재생영역(320b)에서 마이크로웨이브 히터의 마그네트론(232)에서 방출된 열에 의해 가열된 데시칸트 로터(220)가 제습영역(320a)으로 넘어오기 전에 예냉시킴으로서 처리공기의 온도상승을 억제하게 한다.
재생챔버(338b)는 도파관(234)의 단부에 연통되어 마이크로웨이브를 로터 재생영역(320b)에 조사되도록 유도하며, 흡기구에서 유입된 습공기와 재생배기 또는 로터를 통과한 제습된 공기와 재생을 위한 가열공기가 혼합되지 않도록 유로를 구획하는 기능을 한다.
히터(H)는 재생측 연결관(236b)의 내부에 설치되는 전기히터로, 비상 시 제습기의 제습성능을 높이기 위한 수단이며, 마그네트론(232)의 냉각핀을 통과해 나온 재생용 공기의 온도를 추가적으로 상승시키는 역할을 한다. 즉, 상기 히터(H)는 비상운전 시를 대비한 것으로 데시칸트 로터(220)의 재생영역(320b)에서 탈착 성능을 급격히 향상시키기 위해 사용하며, 재생공기의 재생온도를 추가적으로 높이는 용도로 사용한다.
여기서, 설명하지 않은 부호 322는 구동축이고, 340은 흡기팬이고, 350은 재생팬이며, M은 회전구동부이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 200, 300: 로터형 건식 제습기 110, 210, 310: 제습기 케이스
111: 흡기덕트 112: 급기덕트
114: 배기덕트 120, 220, 320: 데시칸트 로터
122, 322: 구동축 124: 차폐판
126, 320a: 제습영역 128, 320b: 재생영역
130, 230: 마이크로웨이브 히터 132, 232, 332: 마그네트론
134, 234, 334: 도파관 136: 연결관
138, 238, 338b: 재생챔버 140: 급기팬
150, 250, 350: 재생팬 152: 재생덕트
234, 338a: 퍼지챔버 236a, 336a: 퍼지측 연결관
236b, 336b: 재생측 연결관 240, 340: 흡기팬
320c: 퍼지영역

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 공기 중의 수분을 흡착하는 데시칸트 로터;
    상기 데시칸트 로터의 표면에 흡착된 수분을 탈착시키기 위해 물 분자를 가열하는 마이크로웨이브 히터(Microwave Heater); 및
    상기 데시칸트 로터의 재생영역을 통과하여 재생된 공기를 외부로 배출하는 재생팬을 포함하며,
    상기 마이크로웨이브 히터는,
    마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론;
    상기 마그네트론에서 발생된 마이크로웨이브를 상기 데시칸트 로터까지 유도하는 도파관;
    상기 도파관의 단부에서 상기 데시칸트 로터와 대향되게 설치되어 상기 마이크로웨이브를 데시칸트 로터 재생영역에 고르게 분산시키는 마이크로웨이브의 차폐 및 재생공기와 제습된 공기를 분리하는 기능을 하는 재생챔버; 및
    상기 제습된 공기 또는 외부공기를 유입하며 상기 마그네트론의 발열을 흡수하여 가열한 공기를 상기 도파관의 중간부 또는 상기 재생챔버에 연통시켜 공급하는 연결관을 포함하는 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기.
  4. 공기 중의 수분을 흡착하는 데시칸트 로터;
    상기 데시칸트 로터의 표면에 흡착된 수분을 탈착시키기 위해 물 분자를 가열하는 마이크로웨이브 히터(Microwave Heater); 및
    상기 데시칸트 로터의 재생영역을 통과하여 재생된 공기를 외부로 배출하는 재생팬을 포함하며,
    상기 마이크로웨이브 히터는,
    마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론;
    상기 데시칸트 로터와 대향되게 설치되어 재생영역에서 마이크로웨이브에 의해 가열된 상기 데시칸트 로터가 제습영역으로 이동하기 전에 예냉시키는 퍼지챔버; 및
    상기 데시칸트 로터와 대향되게 설치되어 상기 마이크로웨이브를 데시칸트 로터 재생영역에 고르게 분산시키는 마이크로웨이브의 차폐 및 재생공기와 제습된 공기를 분리하는 기능을 하는 재생챔버를 포함하는 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 데시칸트 로터는 전후면에 마이크로웨이브 누설 방지용 타공홀이 형성된 차폐판을 포함하는 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 데시칸트 로터는 마찰 저감제가 첨가된 캡(Cap)이 구동축의 양끝단에 장착되는 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 마그네트론의 냉각핀을 통과하여 가열된 공기를 상기 재생챔버까지 유도하도록 상기 마그네트론과 상기 재생챔버를 연결한 재생측 연결관을 포함하는 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 재생측 연결관의 내부에 상기 마그네트론 냉각핀을 통과해 나온 재생용 공기의 온도를 상승시키는 히터가 구비되는 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기.
  9. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 데시칸트 로터의 제습영역을 통과하여 제습된 공기를 대상 공간에 공급하거나, 상기 데시칸트 로터의 제습영역으로 유입된 습공기를 흡기하는 팬을 포함하는 마이크로웨이브 히터가 적용된 로터형 건식 제습기.
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