KR101471954B1 - 건식 제습기 - Google Patents

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강명철
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Abstract

건식 제습기를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 개시된 건식 제습기는 고온의 다습공기를 흡입하여 제습된 건조 공기를 실내에 공급하는 급기팬; 상기 급기팬에 의해 흡입된 상기 다습공기를 걸러주는 필터; 재생 공기를 흡입하여 재생된 습한 공기를 실외로 방출하는 로터 재생팬; 상기 로터 재생팬에 의해 흡입된 재생 공기를 가온하는 로터 재생히터; 상기 필터를 통해 유입된 상기 다습공기가 흡기류 영역을 통과하면서 습기가 흡착된 제습 공기를 상기 실내로 공급하는 흡기류를 형성하고, 상기 로터 재생히터에 의해 가온된 상기 재생 공기가 배기류 영역을 통과하면서 상기 흡착된 습기를 제거한 습한 공기를 상기 실외로 방출하는 배기류를 상기 흡기류 반대방향으로 형성하도록, 회전가능하게 설치된 제습 로터; 및 상기 로터 재생히터가 재생 공기를 가온하기 전에 상기 재생 공기를 미리 가열하는 재생 에너지 절감수단을 포함한다.

Description

건식 제습기{Dry Type Dehumidifying Machine}
본 발명은 건식 제습기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산업용의 대용량 건식 제습기로서 프리쿨러의 헌열(sensible heat) 과 히트파이프(heat pipe)를 이용한 에너지 절약형 건식 제습기에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 제습기 또는 제습 공조기는 실내공기 중에 포함된 습기를 제거하여 주기 위한 수단으로서 널리 사용되고 있으며, 이러한 제습기 또는 제습 공조기는 제습방식에 따라서 크게 냉각식 제습기와 건식 제습기로 구분되어 있다.
이 중, 건식 제습기는 내부의 길이방향 중간부에 설치된 격벽으로서 실외공기가 통과하는 재생측 통로와 실내공기가 통과하는 처리측 통로로서 구획된 본체와, 상기 본체 내부의 격벽을 관통하여서 재생측과 처리측 통로에 대하여 직각방향으로 회전가능하게 설치되는 제습유닛과, 상기 재생측 통로내에 설치되어서 제습유닛을 건조 재생시켜 주는 히터로 구성되며, 처리측 통로에 유입되어서 통과되는 실내공기 중에 포함된 습기를 제습유닛으로 흡착하여 제습하고, 주위의 온도변화에 구애됨이 없이 우수한 제습능력을 발휘하면서, 운전시에 최소한의 에너지를 사용하여 유지비용을 대폭 절감시켜 주는 장점을 가진다.
하지만, 이러한 건식 제습기는 실내공기를 히터로서 건조 재생되는 상기 제습유닛에 통과시켜서 제습할 때에, 제습유닛에 의하여 습기가 제거된 처리공기가 더운열을 함께 전달받아서 온도가 상승되기 때문에, 실내로 공급되는 처리공기의 온도가 실내온도에 비하여 크게 높아져서 가급적 일정하게 유지되어야 하는 실내온도에 영향을 끼치게 된다.
이에 따라, 건식 제습기에 있어 상승된 처리공기의 온도를 효율적으로 낮추어 주기 위해서는 별도의 열교환기를 갖추어야 할 필요가 있으나, 열교환기를 설치하기 위한 점유공간을 확보해야 할 뿐만 아니라, 실외공기와 실내공기가 경유할 수 있도록 일정한 흐름경로를 갖추어야 하기 때문에, 외형적인 부피를 감축시키는 데에 커다란 장애가 되어서 소형화가 불가능한 문제점이 있었다.
한편 발명의 배경이 되는 선행문헌으로서 건식 제습기에 대한 특허문헌들이 다수 검색되고 있다.
특허문헌 1 내지 3과 같은 대용량의 산업용 건식 제습기는 대부분 제습로터를 나온 높은 온도의 공기의 열에너지를 이용하지 않고 있다. 예컨대, 현재 대부분의 건식 제습기에 있어서, 프리쿨러나 에프터쿨러 응축열은 대기에 방열시켜 그대로 버리고 있는 실정이며, 이용하는 경우에도 로터형 열교환기를 사용하고 있을 뿐이다.
또한 특허문헌 4 내지 6과 같은 소용량의 건식 제습기는 오피스텔, 전산실 등에서만 사용하기에 적합한 것이다.
특허문헌 3과 6은 건식 제습에 대하여 본원 발명과 유사한 부분이 있지만, 습기를 바이패스하도록 구성하여 습도를 제어하는 형태로서 양자의 구성상 차이가 명백하게 존재하는 것이다.
특허문헌 1. 일본특허 제3266326호(등록일 2002.1.11) 특허문헌 2. 일본특허 제2902359호(등록일 1999.3.19) 특허문헌 3. 일본특개평11-299597호(공개일 1999.11.2) 특허문헌 4. 한국등록실용신안 제20-0457692호(공고일 2011.12.29) 특허문헌 5. 일본특개평18-162131호(공개일 2006.6.22) 특허문헌 6. 일본국특개평16-8914호(공개일 2004.1.15)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 고려하여 안출된 것으로서, 그 목적은 프리쿨러 또는 에프트쿨러 의 응축열을 재생에너지로서 활용하는 동시에 히트파이프를 이용하여 재생에너지를 절감할 수 있으며, 제습기 본체와 실외기를 일체화하여 실외기의 배관을 설치하지 않고 열효율을 증가할 수 있는 산업용의 에너지 절약형 건식 제습기를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점에 따르는 건식 제습기는 건식 제습기는 고온의 다습공기를 흡입하여 제습된 건조 공기를 실내에 공급하는 급기팬; 상기 급기팬에 의해 흡입된 상기 다습공기를 걸러주는 필터; 재생 공기를 흡입하여 재생된 습한 공기를 실외로 방출하는 로터 재생팬; 상기 로터 재생팬에 의해 흡입된 재생 공기를 가온하는 로터 재생히터; 상기 필터를 통해 유입된 상기 다습공기가 흡기류 영역을 통과하면서 습기가 흡착된 제습 공기를 상기 실내로 공급하는 흡기류를 형성하고, 상기 로터 재생히터에 의해 가온된 상기 재생 공기가 배기류 영역을 통과하면서 상기 흡착된 습기를 제거한 습한 공기를 상기 실외로 방출하는 배기류를 상기 흡기류 반대방향으로 형성하도록, 회전가능하게 설치된 제습 로터; 및 상기 로터 재생히터가 재생 공기를 가온하기 전에 상기 재생 공기를 미리 가열하여 상기 로터 재생히터에 유입하는 재생 에너지 절감수단을 포함한다.
상기 재생 에너지 절감수단은 상기 고온의 다습공기를 냉각하도록 상기 필터와 제습 로터의 사이에 설치되는 쿨러와, 상기 쿨러에서 발생된 열을 응축하는 응축기와, 상기 응축기의 열을 저온의 상기 재생 공기와 열교환하여 1차 히팅하는 1차 재생히터와, 상기 1차 재생히터를 통해 유입된 상기 재생 공기를 2차 히팅하는 히트 파이프를 포함할 수 있다.
상기 쿨러는 상기 제습 로터 이전에 설치된 프리 쿨러와, 상기 제습 로터 이후에 설치된 에프터 쿨러를 포함하되, 상기 프리 쿨러는 항상 작동되며, 상기 에프터 쿨러는 간헐적으로 작동 될 수 있다.
본 발명의 제습기 본체는 하부 일측에 다습공기 및 재생 공기를 각각 유입하도록 다습공기 유입구 및 재생 공기 유입구가 설치되고, 상기 본체의 상부 타측에는 상기 급기팬이 설치되며, 상기 본체의 외측에는 상기 재생팬이 설치되고, 상기 본체의 외측 상부에 상기 쿨러용 응축기가 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제습 유닛을 통해 온도가 상승되는 제습 공기를 프리 쿨러 또는 에프터 쿨러에서 냉각을 행하고, 또한 재생 공기를 전기히터로 가열하기 전에, 프리 쿨러의 응축열과 히트파이프를 사용하여 재생 공기의 온도를 순차적으로 상승시킨 다음, 전기히터로 가열함으로써 재생에너지의 절감을 도모하며, 프리 쿨러 및 히트파이프에 의한 온도 상승의 비율을 제어하여 전기히터의 용량을 적용할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본체와 실외기를 일체화함으로써 공간의 효율성과 배관길이에 의해 발생되는 에너지의 손실을 줄임으로써 주요 성능 지표 중 총소비전력의 에너지를 절감할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 제습기의 구성을 나타내는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 제습기를 나타내는 정단면도이고,
도 3은 도 2의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 제습기의 구성을 나타내고 있고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 제습기를 나타내는 정단면도이고, 도 3은 도 2의 평면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 제습기는 본체(10)내 하부에 설치된 제습 로터(20)를 사이에 두고, 본체(10)내 상부 일측에 급기팬(30)의 구동에 의해 제습 로터(20)를 통과하는 흡기류(a)와 본체(10) 외측에 설치된 재생팬(40)의 구동에 의하여 제습 로터(20)를 통과하는 배기류(b)를 형성하고 있다. 이때 배기류(b)는 흡기류(a)의 반대방향으로 형성될 수 있다.
본체(10)의 일측에는 다습공기 유입구(12) 및 재생 공기 유입구(14)가 설치되어 있고, 제습 로터(20)는 건식 흡착 방식으로 습기를 흡착하도록 허나콤 구조로 실리카젤, 제올라이트 등의 흡착제가 부착되어 있고, 덕트(미도시)의 격벽(22)에 의하여 흡기류(a)가 통과하는 흡기류 영역(20a)과 배기류(b)가 통과하는 배기류 영역(20b)으로 구획되어 지며, 본체(10) 내에 설치된 모터(24) 및 벨트(26)에 의하여 화살표 방향(c)으로 회전하도록 구성될 수 있다.
급기팬(30)이 구동되면, 다습공기(d)는 필터(32) 및 제습 로터(20)의 흡기류 영역(20a)을 통과하면서 습기가 제거되며, 건조된 공기(e)를 급기팬(30)을 통해 실내공간으로 공급할 수 있다. 필터(32)는 통상의 프리 필터와 미디움 필터로 구성할 수 있다.
모터(24)의 구동에 따른 제습 로터(20)의 회전에 의하여, 제습 로터(20)의 습기 흡착 부분은 배기류 영역(20b)으로 회전이동할 수 있다.
이와 동시에, 본체(10)의 외측에 설치된 로터 재생팬(40)가 구동되면, 본체(10) 일측의 재생 공기 유입구(14)를 통해 유입된 재생 공기(f)는 로터 재생히터(50)를 통과하면서 고온으로 가온되어 배기류 영역(20b)에 위치하는 제습 로터(20)를 통과하면서 배기류(b)를 형성하여 하니콤 구조에 흡착되어 있는 습기를 제거하며, 습기가 흡착된 습한 공기는 로터 재생팬(40)을 통해 실외로 방출될 수 있다.
한편, 다습공기(d)는 제습 로터(20)를 통과하면서 흡착제에 의해 제습됨과 동시에 온도가 40℃ 정도로 상승되게 된다.
이와 같이 온도가 상승함에 따라, 본원의 일 실시예에 따른 건식 제습기는 필터(24)와 제습 로터(20)의 사이 및 제습 로터(20)와 급기팬(30)의 사이에 각각 프리 쿨러(60)와 에프터 쿨러(72)를 설치할 수 있고, 이에 따라 프리쿨러(50) 및 에프터쿨러(62)의 증발기를 이용하여 고온의 다습 외기(d)를 제습 전후에 냉각하여 실내에 공급할 수 있다.
통상 프리 쿨러(62)은 계속해서 작동하고, 에프터 쿨러(62)는 간헐적으로 작동되므로, 각 쿨러를 위한 실외기로서 프리 쿨러용 응축기(70) 및 에프터 쿨러용 응축기(72)가 본체 외측의 상부에 설치되어 실내 중의 공기로 냉매를 응축시킬 수 있다.
본 발명의 건식 제습기는 이러한 쿨러(60)(62)의 응축 열량을 외부로 방열하지 않고 재생 공기(f)의 가열에 활용함으로써 재생 에너지의 절감을 도모할 수 있다. 즉 재생 공기(f)의 온도를 상승시킨 다음, 로터 재생히터(50)에 공급함으로써, 재생 공기(f)를 가열하여 달성하고자 하는 목표 습도에 따른 로터 재생히터(50)의 용량을 줄임으로서 전기 소비량을 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 건식 제습기는 재생 에너지 절감수단으로서 쿨러(60)(62)와 응축기(70)(72) 이외에도, 응축기(60)(62)의 열을 저온의 재생 공기와 열교환하여 1차 히팅하는 1차 재생히터(80)와, 1차 재생히터(80)를 통해 유입된 재생 공기를 2차 히팅하는 히트파이프(90)를 포함할 수 있다.
1차 재생히터(80)는 프리쿨러용 응축기(70)로서 그 응축열을 유입되는 20℃의 저온 재생 공기(f)와 열교환되도록 구성한 것으로, 프리쿨러용 응축기(70)의 응축열을 이용하여 재생 공기(f)의 온도를 40~45℃로 상승시키며, 온도가 상승된 재생 공기는 이후 2차 재생히터로서의 히트파이프(90)에 유입되어 50~70℃의 온도로 상승되어 기존의 전기히터인 로터 재생히터(50)을 통해 90~140℃로 재생 공기(f)의 온도를 가온한다. 본 실시예에 있어서, 39개로 이루어진 히트파이프(90)의 전열관의 일부는 덕트(도시하지 않음)의 격벽(22)에 삽입될 수 있다.
응축기(70)(72)는 제습 공기의 냉각온도 및 재생 공기의 온도를 고려하여 최적을 냉매를 선정할 수 있고, 그 용량 및 형상의 설계를 에프터 쿨러(72)의 용량을 만족하면서 재생 공기(f)를 가열할 수 있는 구조로 설계될 수 있다.
또한 본체(10)와 실외기로서의 쿨러(60)(62)를 위한 실외기로서의 응축기(70)(72)를 본체(10) 상부의 외부 일측에 일체형으로 설치할 수 있으므로, 본체(10)와 실외기의 배관을 별도로 설치할 필요가 없어지고, 또한 열효율의 증가로 에너지 절약형이면서도 대용량의 건식 제습기를 달성할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 건식 제습기의 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다. 그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.
10 : 제습기 본체 12 : 다습공기 유입구
14 : 재생 공기 유입구 20 : 제습 로터
20a : 흡기류 영역 20b : 배기류 영역
22 : 격벽 24 : 모터
26 : 벨트 30 : 급기팬
32 : 필터 40 : 재생팬
50 : 로터 재생히터 60 : 프리쿨러
62 : 에프터쿨러 70 : 프리쿨러용 응축기
72 : 에프터쿨러용 응축기 80 : 1차 재생히터
90 : 히트파이프

Claims (4)

  1. 건식 제습기에 있어서,
    고온의 다습공기를 흡입하여 제습된 건조 공기를 실내에 공급하는 급기팬;
    상기 급기팬에 의해 흡입된 상기 다습공기를 걸러주는 필터;
    재생 공기를 흡입하여 재생된 습한 공기를 실외로 방출하는 로터 재생팬;
    상기 로터 재생팬에 의해 흡입된 재생 공기를 가온하는 로터 재생히터;
    상기 필터를 통해 유입된 상기 다습공기가 흡기류 영역을 통과하면서 습기가 흡착된 제습 공기를 상기 실내로 공급하는 흡기류를 형성하고, 상기 로터 재생히터에 의해 가온된 상기 재생 공기가 배기류 영역을 통과하면서 상기 흡착된 습기를 제거한 습한 공기를 상기 실외로 방출하는 배기류를 상기 흡기류 반대방향으로 형성하도록, 회전가능하게 설치된 제습 로터; 및
    상기 로터 재생히터가 재생 공기를 가온하기 전에 상기 재생 공기를 미리 가열하여 상기 로터 재생히터에 유입하는 재생 에너지 절감수단을 포함하고,
    상기 재생 에너지 절감수단은,
    상기 고온의 다습공기를 냉각하도록 상기 필터와 제습 로터의 사이에 설치되는 쿨러와,
    상기 쿨러에서 발생된 열을 응축하는 응축기와,
    상기 응축기의 열을 저온의 상기 재생 공기와 열교환하여 1차 히팅하는 1차 재생히터와,
    상기 1차 재생히터를 통해 유입된 상기 재생 공기를 2차 히팅하는 히트 파이프를 포함하는
    건식 제습기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 쿨러는 상기 제습 로터 이전에 설치된 프리 쿨러와, 상기 제습 로터 이후에 설치된 에프터 쿨러를 포함하되, 상기 프리 쿨러는 항상 작동되며, 상기 에프터 쿨러는 간헐적으로 작동되는
    건식 제습기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제습기는
    본체의 하부 일측에는 다습공기 및 재생 공기를 각각 유입하도록 다습공기 유입구 및 재생 공기 유입구가 설치되고,
    상기 본체의 상부 타측에는 상기 급기팬이 설치되며,
    상기 본체의 외측에는 상기 재생팬이 설치되고,
    상기 본체의 외측 상부에는 상기 응축기가 설치되는
    건식 제습기.
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