KR101691131B1

KR101691131B1 - 관로의 수분 제거용 제습장치 및 이를 이용한 관로의 공기제어시스템

Info

Publication number: KR101691131B1
Application number: KR1020160025504A
Authority: KR
Inventors: 윤현규
Original assignee: 세세건설 주식회사
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2016-12-29

Abstract

본 발명은 상수도 관로의 환기 및 제습에 관련된 것으로서, 내부에 흡습입자를 수용하고 전후방으로 관통 유동하는 공기에 대해 수분을 제거하는 로터부와, 상기 로터부를 회전시키는 구동부와, 로터부가 회전되는 과정에서 수분을 함유한 흡습입자를 가열하여 재생하는 제습히터를 구비하는 관로의 수분 제거용 제습장치를 제공한다.

Description

관로의 수분 제거용 제습장치 및 이를 이용한 관로의 공기제어시스템{DEHUMIDIFYING APPARATUS FOR REMOVING WATER OF PIPE AND AIR CONTROL SYSTEM USING THE SAME}

본 발명은 관로의 환기 및 갱생에 관련된 것으로서, 더욱 구체적으로는 관로의 노후 내벽의 처리 공정에서 발생되는 오염물질들을 제거할 수 있도록 하고 작업의 효율성을 극대화할 수 있는 관로의 수분 제거용 제습장치 및 이를 이용한 관로의 공기제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 상하수도 관로를 형성하는 배관은 통상 주철관이나 강관 및 흄관, PE관 등이 이용된다. 따라서 이러한 상하수도 관로를 일정기간 이상 사용하게 되면, 상하수도 관로 내경 쪽에 녹과 같은 이물질이 끼면서 유속이 저하되거나, 배관 중도의 이음부가 부식 또는 이완되면서 누수가 발생하거나, 관로 외부의 토압에 의해 배관이 손상되는 등의 문제점이 발생한다.

이에 따라 일정기간 이상 사용된 상하수도 관로는 새로운 것으로 교체되어야 하고, 이러한 상하수도 관로의 교체시에는 통상 지하에 매설되어 있는 상하수도 관로를 제거하고 새로운 상하수도 관로를 다시 매설하게 된다.

그런데 대부분의 상하수도 관로의 경우 도로나 건물의 하부에 매설되어 있는 경우가 많고, 이를 새로이 매설하기 위해서는 대대적인 굴착공사가 이루어져야 하기 때문에, 이러한 상하수도 관로의 교체시에는 장기간 동안 도로 교통이 정체되고 극심한 소음이 유발되는 등 많은 민원이 따르게 된다.

따라서 최근에는 상하수도 관로를 교체하는 대신 노후 된 소정구간의 배관 내벽에 에폭시수지도료를 분사하여 도막을 형성하거나 노후 된 배관 내벽에 연성튜브로 설치하여 이러한 도막이나 연성튜브를 통해 노후 된 배관을 갱생하는 갱생공법이 많이 이용되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0949956호는 종래기술의 에어튜브를 이용한 상하수도 노후관 속경화 갱생공법을 공개하고 있으며, 도 1은 이에 대한 모식도이다.

구체적으로 살펴보면, 노후된 상하수도관을 갱생하는 과정에서 보수용튜브(1)를 관거 내부에 삽입하여 공법이 이루어지는데, 상기 보수용튜브(1)는 내부에 견인용 에어튜브(3)와 견인용 에어호스(2)가 설치되어 있다. 이에 스팀호스를 통하여 공급된 스팀의 유속을 향상함으로써 공사의 효율성을 높이고자 한다.

그런데, 이러한 방식의 경우는 소구경의 도심형 수도관의 공사에 적용될 수 있을 뿐 수원지로부터 지역단위별로 공급하는 대구경 광역 상수도관의 공사에는 장비의 크기, 비용 및 에너지의 사용량 등을 고려하면 실질적으로 적용이 불가능하다.

더군다나, 노후화된 상수도관 내부에 도포되어 있는 콜탈에나멜이나 내부 도장재는 부식에 의하여 상수도의 오염원으로 작용하기 때문에 이를 제거할 필요성이 제기되고 종래에는 실질적으로 이를 대규모로 처리할 수 있는 방법이 전무하였다.

한강이나 금강 등과 같은 대규모 상수원으로부터 송수하는 광역 상수도관의 경우는 대부분이 노후화되어 내부 부식이 상당히 진행되고 있으며 이에 따른 누수가 지속적으로 발생되기 때문에 대책이 요구되는 실정이다. 그러나 교체에 과도한 비용이 소요되어 도심형 상수도관의 경우와는 달리 국가적 사업으로도 시행이 어려웠다.

기성의 상수도관 내부의 콜탈 제거 및 도료의 도포 작업은 인력으로 진행할 수밖에 없는데 이 경우에도 몇 가지 문제를 가진다.

광역 상수도관의 경우는 대략 그 직경이 1m ~ 4m에 이르며 길이는 수십에서 백키로미터 이상으로 이루어진다. 예를 들어 금강지역의 광역상수도관은 직경이 1.1m~1.5m이며, 길이는 수십키로미터에 이르는 것으로 알려져 있다.

이에 대한 재생작업을 위하여서는 상수도관의 내부의 수분을 제거하여야 하는데 내부의 체적이 크기 때문에 이에 대한 시설이 어려우며, 수분의 제거 및 부식이나 도료 등의 제거 작업이 가능하다고 하더라도 그 규모에 따라 습도의 조절이 실질적으로 매우 어렵다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 대구경을 가지는 광역 상수도관과 같은 노후 관로에 대하여 효과적이며 정확하게 제습이 가능하도록 함으로써 갱생작업의 효율성을 극대화할 수 있는 관로의 수분 제거용 제습장치 및 이를 이용한 관로의 공기제어시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 내부에 흡습입자를 수용하고 전후방으로 관통 유동하는 공기에 대해 수분을 제거하는 로터부(1510), 상기 로터부(1510)를 회전시키는 구동부(1520) 및 로터부가 회전되는 과정에서 수분을 함유한 흡습입자를 가열하여 재생하는 제습히터(1530)를 구비하고, 상기 로터부를 통과하여 제습된 공기는 관로 내부로 공급되어 관로 내벽에 부착된 수분을 제거하는 관로의 수분 제거용 제습장치를 제공한다. 따라서, 관로의 도장제거 및 도포 작업시 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

상기 제습히터는, 원통형상으로 이루어지는 로터부의 상측 전후면 및 측면을 감싸는 형태로 배치되는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에서 발열하여 흡습입자의 수분을 증발시켜 재생할 수 있다. 따라서, 대용량의 제습공기 공급과정의 부하를 저감하고 연속제습이 가능하다.

상기 로터부를 통과하는 제습유로(1420)와 분리되어 형성되는 바이패스유로(1410)를 더 포함하며, 제습유로를 통과한 공기와 바이패스유로를 통과한 공기가 혼합되어 관로 내부로 공급될 수 있다.

상기 바이패스유로와 제습유로로 입력되는 공기의 양을 각각 조절하는 제1댐퍼(1401) 및 제2댐퍼(1402)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 1차 제습된 공기와 2차로 제습된 공기의 혼합량을 0~100% 사이에 조절이 가능하다.

한편, 상기 관로의 수분 제거용 제습장치를 포함하는 공기제어시스템으로서, 외기를 필터링하는 필터링부(1100), 냉각사이클에 의하여 공기 중 수분을 응결하여 1차로 제습하는 냉각제습부(1200), 냉각 및 제습이 수행된 공기를 승온하는 히팅부(1300) 및 관로 내부로 진입전 최종적으로 온도를 제어하는 온도조절부(1600)를 포함하며, 상기 관로의 수분 제거용 제습장치는, 냉각제습부에 의하여 1차로 제습이 이루어지고 바이패스유로를 유동하는 공기와 로터부를 통과하여 2차로 제습이 이루어지는 공기를 혼합하여 습도를 조절하는 공기제어시스템을 제공한다.

또한, 상기 온도조절부로부터 배출되는 유로상에 배치되어 온도 및 습도를 센싱하는 센싱부(1010) 및 상시 센싱부로부터의 감지신호에 따라 관로에 공급되는 공기의 습도와 온도를 조절할 수 있도록 제어신호를 발생하는 컨트롤러부(1800);를 더 포함하며, 상기 컨트롤러부는 바이패스유로에 유동량을 조절하는 제1댐퍼 및 로터부를 통과하는 유동량을 조절하는 제2댐퍼의 개도량을 제어하여 혼합된 공기의 습도를 최종적으로 조절함으로써 온도조절부로 입력할 수 있다.

본 발명에 따라 관로의 갱생 과정에서 관로 내부의 수분을 제거할 수 있도록 정확하게 습도조절된 공기를 투입할 수 있어 도료제거, 도포, 경화 등 각 단계에 맞추어 효과적인 작업이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 공기제어시스템에 의하여 2차에 걸친 제습의 과정과 복합적인 온도의 조절에 따라 제습 및 환기를 연속적으로 수행할 수 있으므로 에너지의 절감과 공정의 단순성 및 신뢰성이 향상될 수 있는 효과가 있다.

또한, 특히 광역상수도관과 같은 대구경의 관로 내부의 노후에 따른 갱생과정에서 작업자의 안전이 보장되며 관로 내부의 제습을 위한 환기가 효율적으로 이루어질 수 있으므로 탈거, 도장 및 경화를 포함하는 공정의 신속성과 신뢰성이 비약적으로 향상될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술의 에어튜브를 이용한 상하수도 노후관 속경화 갱생공법의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 관로의 수분 제거용 제습장치를 설명하기 위한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 관로의 수분 제거용 제습장치가 적용되는 공기제어시스템을 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 급기유니트의 추가적인 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 관로의 수분 제거용 제습장치가 적용되는 노후 상수도관의 환기시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 공기제어시스템을 이용하여 노후 상수도관을 환기하는 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 관로의 수분 제거용 제습장치 및 이를 이용한 관로의 공기제어시스템을 더욱 상세하게 설명한다.

다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

이하 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 장치를 사이에 두고 연결되어 있는 경우를 포함한다. 또한, 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.

본 발명은 기본적으로, 내부에 흡습입자를 수용하고 전후방으로 관통 유동하는 공기에 대해 수분을 제거하는 로터부와, 상기 로터부를 회전시키는 구동부와, 로터부가 회전되는 과정에서 수분을 함유한 흡습입자를 가열하여 재생하는 제습히터를 구비하는 관로의 수분 제거용 제습장치를 제공한다.

본 발명의 설명에서 유동이 유입되는 측을 전방으로, 배출되는 측을 후방으로 정의하여 사용하도록 한다.

본 발명의 기본개념은 관로의 일부를 양측에서 절개하고 그 사이에 배치되는 관로에 대해 내부 도장재 등을 제거하고 회수하며 내벽에 대한 표면처리 후 도장을 형성함으로써 갱생하는 과정에서 관로 내부의 수분을 제거하기 위하여 제습된 공기를 투입하는 제습장치를 제공하는데, 단순 공기의 제습 또는 공기조화를 위한 경우에도 본 발명의 사상이 적용될 수 있을 것이다. 또한, 상기 관로는 반드시 상수도관에 한정되는 것은 아니며 다양한 직경을 가지고 유수를 일방으로 안내하는 다양한 형태의 관로들이 본 발명에 적용될 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 관로의 수분 제거용 제습장치를 설명하기 위한 정면도이다.

제습장치(1500)는 이를 위하여 흡습입자 사이의 간극을 공기가 통과하는 과정에서 기내 함유된 수분이 입자에 흡수되는 과정을 통하여 제습을 수행한다. 이렇게 제습장치(1500)로 유입되는 공기는 1차로 제습이 수행된 공기일 수 있으며 이러한 제습 및 환기 시스템과 관련하여서는 후술하도록 한다.

구체적으로, 상기 제습장치(1500)는 흡습입자(desiccant)를 이용하는 방식으로 작동되며, 이러한 흡습입자는 세라믹과 같은 입자에 흡습특성이 우수한 물질이 코팅되어 형성될 수 있고, 이러한 물질로서 지올라이트, 알루미나, 메조실리카 등이 고려될 수 있다. 바람직하게는 상기 데시컨트를 구성하기 위하여 메조실리카가 적용될 수 있으며 이 경우 기공 및 표면적이 크기 때문에 흡습 특성이 이수하고 비교적 저온(대략 60도 이하)에서도 재생이 가능한 장점이 있다.

내부에 다수의 흡습입자가 유동 가능하도록 공간을 형성하는 로터부(1510)는 소정의 회전축을 중심으로 회전되면서 일부의 구간에서 제습유로(1420)와 연통되며, 전체적으로 원통 내지는 원반 형상으로 이루어질 수 있다.

이러한 로터부(1510)의 전후면에는 흡입 패널과 배출패널이 형성되어 내부 공간의 흡습입자가 이탈되지 않도록 하면서 공기는 전후방으로 유동시키는 과정에서 제습을 수행하게 된다.

이러한 로터부(1510)의 연속적인 회전을 위하여 구동부(1520)가 배치될 수 있고, 이러한 구동부(1520)의 회전력은 소정의 동력전달수단을 통하여 로터부(1510)의 회전으로 이어질 수 있다. 도시된 실시예에서는 벨트부(1521)에 의하여 동력이 전달되는 경우를 나타내며, 경우에 따라 기어, 체인 등의 다양한 동력전달수단이 적용될 수 있다.

또한, 상기 로터부(1510)의 일부를 감싸는 형태로서 제습히터(1530)가 더 구비되며 상기 제습히터(1530)는 로터부(1510)의 일부 전후면 및 외면을 감싸는 형태의 케이싱과 내부의 가열수단으로 구성될 수 있다.

도시된 실시예에서는 전방에서 바라볼 때 로터부(1510)의 9시에서 12시 방향에 이어지도록 제습히터(1530)가 형성되며 나머지 구간에서 전후면으로 관통되는 유동에 대해 제습을 수행하게 되면 회전되는 과정에서 수분이 흡수된 흡습입자들이 가열수단으로부터의 열을 전달받아 수분과 분리되면서 재생되는 것이다. 이러한 제습히터(1530)의 배치는 선택적일 수 있으나 공간적인 효율성과 유동량의 확보를 위한 면적을 고려하면 로터부(1510)의 어느 일측으로 치우친 상방에 형성되는 것이 가장 바람직하다.

한편, 상기 제습히터(1530)를 이루는 케이싱의 상측에는 배출기부(1540)가 형성되고 이러한 배출기부(1540)는 내부에 송풍수단을 포함하여 상측 외부로 수분을 배출할 수 있다.

이렇게 제습장치(1500)를 통과하여 제습된 공기는 바이패스유로를 통하여 유동된 공기와 혼합되어 최종적인 습도의 조절이 가능한바 이와 관련하여 후술하도록 한다.

도 3은 본 발명의 관로의 수분 제거용 제습장치가 적용되는 공기제어시스템을 나타내는 정면도이다.

본 발명의 공기제어시스템은 후술될 바와 같이 관로의 양측 절개부위에서 흡입측의 공기의 제어를 위하여 배치되며, 급기유니트(1000)로 구성될 수 있다.

급기유니트(1000)는 기본적으로 외기의 오염물을 제거하는 필터링부(1100)와, 냉각사이클을 통하여 공기내 수분의 응결을 유도하는 냉각제습장치(1200)와, 냉각제습된 공기를 승온하는 히팅부(1300)와, 수분을 흡습하여 2차로 제습을 수행하는 제습장치(1500)와, 관로(100)로 유입되기 전 최종적으로 온도를 제어하는 온도조절부(1600)를 구비하여 이루어질 수 있다.

필터링부(1100)는 공기의 유동 과정에서 미세한 공극을 형성하여 그 사이에서 공기가 통과하고 오염입자들이 걸러지는 방식으로 필터링을 수행할 수 있으며, 이를 위하여 복수의 메시망이나 다공판 등이 배치될 수 있다. 경우에 따라 전극 분리 방식의 필터링이 수행될 수도 있음은 물론이다.

공기 여과의 효율성을 고려하여 냉각제습장치(1200) 및/또는 히팅부(1300) 및/또는 제습장치(1500) 및/또는 온도조절부(1600) 각각 또는 그 사이의 경로에 추가적인 필터수단(미도시)가 배치될 수 있다.

냉각제습장치(1200)는 필터링된 외기에 대하여 1차적인 제습을 수행하며 냉매의 냉각사이클을 이용하여 열교환기에서 공기중에 함유된 수분을 응결하도록 함으로써 제습하는 기능을 수행한다. 공기의 유동로에 배치되는 열교환기는 팽창밸브를 거친 저온/저압의 냉매가 공기에 대해 흡열하여 냉각을 수행하는데 이와 관련하여 바람직한 실시예에 대해서는 후술하도록 한다.

대구경의 상수도관으로 공기의 유동량을 고려하면 제습의 효율성을 위하여 냉각사이클 및/또는 열교환기는 복수로 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 냉각제습장치(1200)는 외기에 대하여 결로온도(dew point temperature)까지 냉각함으로써 포화상태를 유도하여 응결이 일어나도록 한다.

상기 냉각제습장치(1200)를 거쳐서 제습 및 냉각된 공기는 히팅부(1300)를 통하여 다시 승온되고 승온된 공기는 제습된 상태로서 제습장치(1500)에 의하여 효율적으로 흡습과정이 수행될 수 있다.

따라서, 상술된 제습장치(1500)는 2차적으로 제습을 수행하는데 상기 냉각제습장치(1200)가 이슬점온도를 이용하는 방식을 수행함에 반하여 제습장치(1500)는 소정의 흡습 입자가 공기의 수분을 흡수하여 내부에 수분량을 증가시키는 방식으로 제습을 수행한다.

본 발명에서는 이렇게 2가지 서로 다른 방식의 제습을 2단계에 걸쳐서 수행함으로써 공기중의 제습이 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다. 즉, 냉각방식의 응결 제습의 경우 비교적 수분함량이 높은 경우에 유용하며, 흡습 입자를 통하여 수분을 흡수하는 경우는 제습의 용량이 작으나 공기 내 수분 함량이 낮은 경우의 제습에는 더욱 효율적일 수 있다. 따라서, 냉각제습장치(1200)를 전단계에, 제습장치(1500)를 후단계에 배치하는 것이 바람직한 것이다.

상기 제습장치(1500)를 통과하여 최종적으로 수분이 제거된 공기는 작업환경에 최적화된 온도로써 온도조절부(1600)에 의하여 조절되어 급기덕트부(3100) 및 도어조립체(3200)를 통하여 관로(100) 내부에 투입될 수 있다. 상기 온도조절부(1600)는 냉각사이클과 가온사이클을 모두 포함하여 선택적으로 동작할 수 있다.

한편, 냉각제습장치(1200)에서 1차적으로 제습이 수행되고 히팅부(1300)에서 승온된 공기가 모두 제습장치(1500)를 통과하도록 유로가 형성되는 경우 습도가 일률적으로 낮아질 우려가 존재한다. 선택적으로 제습이 가능한 냉각제습장치(1200)와는 달리 제습장치(1500)에서는 흡습입자를 이용하기 때문에 습도가 현저히 낮은 외기 환경에서는 오히려 관로(100) 내부 작업에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 냉각제습장치(1200)를 통과한 공기의 수분 함량에 맞추어 제습장치(1500)가 작동되는 것이 바람직하며 이를 위하여 제습장치(1500), 더욱 정확하게는 로터부(1510)를 통과하는 유로와 별도로 바이패스유로(1410)가 더 형성될 수 있다.

도시사항에서는 바이패스유로(1410)가 제습장치(1500)의 상측에 형성되는 경우로 나타나 있으나 이러한 배치관계는 선택적이며, 바이패스유로(1410)를 통과한 공기는 제습장치(1500)를 거치지 않고 직접 온도조절부(1600)로 유입될 수 있다. 경우에 따라 제습장치(1500)를 구성하는 하나의 케이싱 안에 로터부(1510)를 통과하는 제습유로(1420)와 로터부(1510)를 통과하지 않는 바이패스유로(1410)가 별도로 형성되는 경우도 고려될 수 있다.

따라서, 히팅부(1300)로부터 배출되는 공기는 선택적으로 바이패스유로(1410) 및 제습장치(1500)를 통과할 수 있는데 바이패스유로(1410)와 제습장치(1500)로의 유동량의 조절을 함으로써 습도의 정확하고 효율적인 제어가 가능하다. 이를 위하여 상기 바이패스유로(1410) 및 제습유로(1420)의 전단계에는 유동의 분기를 위한 댐퍼부(1400)가 더 설치될 수 있다.

상기 댐퍼부(1400)는 각각 바이패스유로(1410)와 제습유로(1420)로 유동되는 공기의 양을 0~100% 사이에서 조절할 수 있도록 각각 복수의 차단판(참조번호 미표시)이 회동되는 방식으로 제어될 수 있다. 바이패스유로(1410)로의 유동을 제어하는 제1댐퍼(1401)와 제습유로(1420)로의 유동을 제어하는 제2댐퍼(1402)는 컨트롤러부(1800)에서의 온도 및 습도의 모니터링을 통한 제어신호를 통하여 작동될 수 있다. 또한, 바이패스유로(1410)와 제습유로(1420)의 송풍량의 조절을 위하여 각각의 유로에 팬(참조번호 미표시)가 설치될 수 있으며 이에 부가하여 각각의 부위에는 유동의 효율적인 발생을 위하여 송풍기가 추가적 또는 선택적으로 배치될 수 있다.

이러한 제습장치(1500), 바이패스유로(1410), 제습유로(1420) 및 댐퍼부(1400)는 하나의 관로의 수분 제거용 제습장치를 구성하는 것으로 이해될 수 있다.

상기 온도 및/또는 습도의 감지를 위한 센싱부는 급기유니트(1000)의 배출측 또는 급기덕트부(3100)에 배치될 수 있고, 관로의 내부와 배기유니트의 유입측 또는 배기덕트부(3120)에서 배출되기 전의 공기에 대한 온도 및 습도를 센싱하여 컨트롤러부(1800)로 감지신호를 송신할 수 있다.

컨트롤러부(1800)는 소정의 마이크로프로세서와 작업자가 작업환경을 시각적으로 확인하고 제어 가능한 디스플레이를 구비할 수 있으며, 소정의 조건을 만족할 수 있도록 주로 급기유니트(1000)의 조화되는 공기의 조건을 충족시키도록 할 수 있다.

한편, 관로(100)의 배출측에 배치되는 배기유니트의 경우 단순 오염된 공기의 정화를 수행하는 기능을 수행할 수 있으며 경우에 따라 상기 온도조절부(1600)와 같이 외기로 배출되는 기체의 온도 및/또는 습도를 조절하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 급기유니트(1000)와 배기유니트는 대구경 상수도관에의 작업시 그 송풍 규모가 크기 때문에 배출 과정에서 과도한 소음이 발생될 우려가 있고 이를 방지하기 위하여 급기유니트(1000)의 배출측에서는 소음기부(1700)가 구비될 수 있고 마찬가지로 배기유니트의 배출측에도 소음기부가 구비될 수 있다. 이러한 소음기부(1700)는 공지의 흡음 및 소음장치가 적용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 공기제어시스템에서 냉각제습장치의 추가적인 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.

도시된 예에서는 냉각제습장치(1200)를 구성하는 냉동사이클을 제시하는데, 이러한 개념은 온도조절부(1600)의 냉매순환사이클에도 적용될 수 있다.

본 실시예에서는 1차 제습과정에서 사용되는 응결액을 환원하여 냉매를 냉각하는 용도로 사용할 수 있으며, 냉매가 용이하게 냉각될 수 있다 함은 압축기(1220)에 의한 부하가 줄어드는 것을 의미하므로 에너지의 절감 효과를 극대화할 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 필터링부(1100)를 통과한 공기가 냉각된 냉매가 이동하는 열교환부(1210)에서 흡열되어 냉각 및 응결이 이루어지는데, 이 과정에서 발생한 응결액은 수집부(1251)에 의하여 수집되고 회수라인(1252)에 의하여 환원되어 노즐부(1253)를 통하여 고온의 냉매가 유동되는 측으로 분사될 수 있다. 열교환부(1210)에서 열교환된 냉매는 압축기(1220)에서 압축되어 고온고압의 기체화되고 응축기(1230)에서 중온고압의 액체로 상변한다. 팽창밸브(1240)에서는 이를 저온저압의 액체로써 다시 열교환부(1210)로 공급한다.

이 과정에서 노즐부는 고온 상태의 냉매가 유동되는 측에 응결액을 분사할 수 있으며 이는 압축기(1220), 노즐부(1253) 및 팽창밸브(1240)측 또는 그 라인상에 적용될 수 있다.

상기 회수라인(1252)에는 워터펌프(미도시)가 개재되어 응결액을 환원하는 동력을 제공할 수 있는데 다양한 공지의 유체펌프를 적용할 수 있다.

도 5는 상기 관로의 공기제어 시스템을 구비한 노후 상수도관의 환기시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

도시된 바와 같이 소정의 갱생작업이 요구되는 길이에 대응되는 관로(100)의 양단측에서 지중에 대한 굴삭 및 관로의 절개가 수행되어 급기절개부(110)와 배기절개부(120)가 형성된다. 상기 절개부들은 소정의 공간을 형성하게 되며, 갱생작업이 요청되는 관로(100)를 마주보는 부위에는 관로의 폐색을 위하여 플러그부(3130)가 배치될 수 있다.

상기 절개 및 갱생 작업이 이루어지는 관로(100)의 구간은 선택에 따라 다양하게 결정될 수 있으며 작업의 효율성을 고려하여 대략 500m에서 2000m의 길이로 형성될 수 있다.

관로(100)의 일측과 타측에는 도어조립체(3200)가 배치되며 상기 도어조립체(3200)는 관로 내부의 기밀성을 유지하며 급기유니트(1000)로부터 온도 및 습도가 조화된 공기가 유입되어 콜탈 등의 분진이 포함된 배기가 배기유니트(2000)로 배출될 수 있도록 한다. 이를 위하여 상기 도어조립체(3200)는 출입구인 도어와 급기유니트(1000)와 배기유니트(2000)와의 연결을 위한 덕트와 연결부위가 분리되어 형성될 수 있는데 이와 관련하여서는 후술하도록 한다.

일측의 도어조립체(3200)에는 급기덕트부(3100)가 연통되어 상측으로 연장되고 말단부에는 급기유니트(1000)가 배치된다.

상기 급기유니트(1000)는 외기에 대해 온도와 습도를 조절하여 관로(100) 내부로 유입시키는데, 관로(100) 내부에서 작업하는 작업자의 생존을 위한 산소의 공급과 분진의 제거를 위한 환기를 동시에 수행하는 기능을 수행함에 유의하여야 한다. 이러한 급기유니트(1000)와 관련하여 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

관로(100)의 타측에는 배기덕트부(3120)가 연통되어 상측으로 연장되고 말단부에는 배기유니트(2000)가 배치된다.

상기 배기유니트(2000)는 도장재의 제거 및 내벽의 도장 과정에서 발생한 분진과 오염물들을 외기로 배출하기 전에 정화하는 기능을 수행하며, 이를 위하여 분진의 분리를 위한 집진부(2010)를 더 구비할 수 있다. 상기 집진부(2010)는 수액분사장치(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 호퍼 형태로 구성되는 집진부의 상측에서 수액을 분사하여 콜탈과 같은 입자상 오염물들을 유동력과 중력의 작용하에 관성충돌, 확산력, 열영동력, 응집력 등에 수액에 포집되도록 할 수 있다. 또한, 추가적으로 반대극성으로 하전된 정전기력을 부여하여 효율적인 포집을 수행하도록 할 수 있다.

한편, 상기 배기유니트(2000)로부터 정화되어 배기되는 공기는 관로(100) 내부로부터의 악취를 발생할 수 있어 정화 및 소음제거와 함께 탈취수단을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 집진부(2010)의 수액분사장치는 탈취의 기능을 수행할 수 있으며 경우에 따라 탈취액을 함께 혼합하여 분사함으로써 악취의 제거가 가능하며, 집진부(2010) 외에 탈취장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 탈취장치는 통기성의 기재에 탈취성 물질을 함침시켜 공기를 통과시키거나 정전기력에 의하여 하전된 입자를 포집하는 방식으로 기능할 수 있고, 또한 공기의 유로 상에 탈취액을 분사하여 냄새를 제거할 수도 있다.

도장재의 제거 과정에서 종래에 도포된 콜탈에나멜은 환경오염을 일으키며 관로의 부식을 촉진하는 문제가 있는 것으로 알려져있다. 이러한 콜탈 입자들은 미세한 크기를 가지기 때문에 인체에 흡입되었을 때 심각한 문제를 야기할 수 있고 본 발명의 도어조립체(3200)에 의한 유동로와 출입로의 분리 및 내부 기밀성의 유지는 더욱 의미를 가진다. 본 발명에서 설명되는 기밀성은 반드시 공기의 일부 누설을 완전 차단하는 정도를 의미하는 것은 아니며 어느 정도 방진을 할 수 있을 정도면 족하다.

한편, 상기 급기유니트(1000) 및 배기유니트(2000)의 작동을 위하여 외부 전력원이 별도로 설치될 필요성이 제기되는데, 단전 등의 사태로 인하여 급기유니트(1000)에서 공기의 공급이 중단되는 경우 관로(100) 내부에서 인명사고가 발생될 우려가 있다. 이를 고려하여 상기 급기절개부(110)측의 도어조립체(3200)에는 비상시 공기의 공급을 위한 비상공급기(3300)와 비상공급관(3310)을 통하여 연결될 수 있다. 상기 비상공급기(3300)는 외부 공급전력이 차단되는 경우 비상발전기 때는 비상전력저장수단으로부터의 전력을 통하여 관로 내부에 산소를 공급하는 기능을 수행하며, 최소한 작업자가 관로를 탈출하는 시간동안은 생존이 가능하도록 기능할 수 있다.

또한, 상기 관로(100) 및 공기 유동 경로상에는 습도 및/또는 온도의 센싱이 가능하도록 센싱부(1010)가 구비될 수 있으며 소정의 길이에 따라 복수의 센싱부(1010)가 배치되어 급기유니트(1000)가 공기조화시 판단의 요소로써 기능할 수 있다. 급기유니트(1000)로부터 공급되는 공기는 습도가 낮기 때문에 관로(100) 내부의 제습을 수행하며 일측에서 타측으로 이동될 수록 습도가 높아진다. 높은 습도는 관로 내부 조사, 도장재제거, 표면처리 및 도장작업에 있어서 장애요인이 되며 제습의 효율성을 고려하여 공급되는 공기의 습도를 조절함으로써 최적의 갱생작업환경을 형성하도록 하는 것이다. 상기 센싱부(1010)는 온도와 습도는 물론, 이산화탄소 및 산소농도를 측정할 수도 있음은 물론이다.

도 6은 본 발명의 공기제어시스템을 이용하여 노후 상수도관을 환기하는 방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 환기방법은 정확하게는 관로 내부의 환기 및 제습방법으로 정의될 수 있고, 크게는 급기유니트(1000)에 의하여 외기의 습도와 온도를 조절하는 급기제어(S1000)단계와, 제어된 공기가 관로(100) 내부로 유동하여 제습을 수행하며 작업자에 필요한 산소를 공급하는 관로환기(S1600)단계로 구성될 수 있다.

또한, 오염 입자들을 함유하는 배기를 배기유니트(2000)에 의하여 정화하는 배기정화단계를 더 포함할 수 있다.

상기 급기제어(S1000)는 순차적으로 필터링부(1100)에 의하여 필터링(S1100)이 수행되면, 냉각제습장치(1200)에 의하여 냉각되면서 응결을 발생하여 1차 제습이 이루어지는 냉각제습(S1200)이 수행되고, 히팅부(1300)에 의하여 냉각 및 제습된 공기를 승온(S1300)할 수 있다. 이렇게 승온된 제습 및 승온된 공기에 대하여 제습장치(1500)에 의하여 2차 제습(S1420)되고 추가적으로 온도조절부(1600)에 의하여 과로 유입을 위한 최종 온도가 조절(S1500)될 수 있다.

한편, 상기 제습(S1420)단계에서는 제습장치(1500)에 의하여 제습이 수행되지 않는 바이패스 유량제어(S1410)단계를 더 포함할 수 있고, 상기 바이패스 유량의 제어는 바이패스유로(1410)와 제습유로(1420)에 유동되는 공기의 흐름을 개폐 또는 조절하는 제1댐퍼(1401) 및 제2댐퍼(1402)의 제어를 동시에 의미하는 것임에 유의하여야 한다. 상기 바이패스유로(1410)와 제습유로(1420)의 유동량 조절을 통하여 최적화된 습도의 제어가 가능하다.

상기 바이패스유로(1410)와 제습유로(1420)은 센싱부(1010)를 통한 습도판단(S1400)를 먼저 수행함으로써 컨트롤러부(1800)에 의하여 제어될 수 있다.

또한, 배기정화(S2000)는 집진부(2010)에 의하여 분진을 수집하는 집진(S2100)단계와 배기유니트(2000)의 필터링수단에 의하여 최종 정화하는 배기필터링(S2200)단계를 포함할 수 있다.

이렇게 관로 내 수분의 제거를 위한 환기가 지속적으로 이루어지는 상태에서 작업자는 도어조립체(3200)로 진입하여 관로 내부에서 탈거 및 도포를 수행할 수 있다. 상기 탈거 및 도포는 관로(100) 내부의 조사, 도장재의 제거 및 회수, 내벽의 표면처리, 도장작업에 이르는 일련의 과정을 포함할 수 있다.

이렇게 급기제어(S1000)에서 배기정화공정은 관로 전체에 대하여 탈거 및 도포가 완료될 때까지 지속적 또는 반복적으로 수행되며, 이러한 과정이 완료되는 경우 절개부를 다시 연결하여 관로연결단계를 거쳐 하나의 구간에 대한 갱생공정이 완료되는 것이다.

본 발명에 따른 관로의 수분 제거용 제습장치는 관로의 갱생 과정에서 관로 내부의 수분을 제거할 수 있도록 정확하게 습도조절된 공기를 투입할 수 있어 도료제거, 도포, 경화 등 각 단계에 맞추어 효과적인 작업이 가능하도록 하는 이점이 있다.

또한, 공기제어시스템에 의하여 2차에 걸친 제습의 과정과 복합적인 온도의 조절에 따라 제습 및 환기를 연속적으로 수행할 수 있으므로 에너지의 절감과 공정의 단순성 및 신뢰성이 향상될 수 있는 이점이 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100...관로 110...급기절개부
120...배기절개부 1000...급기유니트
1010...센싱부 1100...필터링부
1200...냉각제습장치 1210...열교환부
1220...압축기 1230...응축기
1240...팽창밸브 1251...수집부
1252...회수라인 1253...노즐부
1300...히팅부 1400...댐퍼부
1401...제1댐퍼 1402...제2댐퍼
1410...바이패스유로 1420...제습유로
1500...제습장치 1510...로터부
1521...벨트부 1520...구동부
1530...제습히터 1540...배출기부
1600...온도조절부 1700...소음기부
1800...컨트롤러부 2000...배기유니트
2010...집진부 3100...급기덕트부
3120...배기덕트부 3130...플러그부
3200...도어조립체 3300...비상공급부
3310...비상공급관

Claims

관로의 급기절개부측에 공기를 공급하는 급기유니트에 구비되는 제습장치로서,
내부에 흡습입자를 수용하고 1차적으로 냉각제습되고 승온되어 원반 형상의 전후방으로 관통 유동하는 공기에 대해 2차적으로 수분을 제거하는 로터부(1510);
상기 로터부(1510)를 회전시키는 구동부(1520);
원통형상으로 이루어지는 로터부의 상측 전후면 및 측면을 감싸는 형태로 배치되는 케이싱과 상기 케이싱의 내부에서 발열하여 흡습입자의 수분을 증발시키는 가열수단을 구비하고, 케이싱이 설치된 나머지 구간에서 전후면으로 관통되는 제습유로를 형성하도록 하며 로터부가 회전되는 과정에서 케이싱 내부에 배치되는 로터부의 부위에서 흡습입자를 재생하는 제습히터(1530);
상기 로터부를 통과하는 제습유로와 분리되어 형성되는 바이패스유로(1410); 및
상기 바이패스유로와 제습유로로 입력되는 공기의 양을 각각 조절하여 혼합된 공기의 습도를 제어하는 제1댐퍼(1401) 및 제2댐퍼(1402);를 포함하며,
제습유로를 통과한 공기와 바이패스유로를 통과한 공기가 혼합되어 관로 내부로 공급되어 관로 내벽에 부착된 수분을 제거하는 관로의 수분 제거용 제습장치.
제1항의 관로의 수분 제거용 제습장치를 포함하는 공기제어시스템으로서,
외기를 필터링하는 필터링부(1100);
냉각사이클에 의하여 공기 중 수분을 응결하여 1차로 제습하는 냉각제습부(1200);
냉각 및 제습이 수행된 공기를 승온하는 히팅부(1300); 및
관로 내부로 진입전 최종적으로 온도를 제어하는 온도조절부(1600);를 포함하며,
상기 관로의 수분 제거용 제습장치는,
냉각제습부에 의하여 1차로 제습이 이루어지고 승온이 이루어져 바이패스유로를 유동하는 공기와 로터부를 통과하여 2차로 제습이 이루어지는 공기를 혼합하여 습도를 조절하는 공기제어시스템.
제2항에 있어서,
상기 온도조절부로부터 급기절개부측에 투입되는 공기의 유로상에 배치되어 온도 및 습도를 센싱하는 센싱부(1010); 및
상시 센싱부로부터의 감지신호에 따라 관로에 공급되는 공기의 습도와 온도를 조절할 수 있도록 제어신호를 발생하는 컨트롤러부(1800);를 더 포함하며,
상기 컨트롤러부는,
바이패스유로에 유동량을 조절하는 제1댐퍼 및 로터부를 통과하는 유동량을 조절하는 제2댐퍼의 개도량을 제어하여 습도가 최종적으로 제어된 혼합 공기를 온도조절부로 입력하는 공기제어시스템.
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