KR101906531B1 - 블로워를 이용한 넌퍼지 흡착식 제습장치 - Google Patents

Abstract

본 개시의 일 실시예는 블로워를 이용한 넌퍼지 흡착식 제습장치이다. 흡착제를 가지는 제1 및 제2 흡착탑, 제1 및 제2 흡착탑에 연결되는 재생공기유로, 제1 및 제2 흡착탑에 연결되는 압축공기유로, 및 재생공기유로로 외기를 이송하는 블로워를 포함한다. 순환냉각유로는, 재생공기유로에서 외기를 냉각하는 냉각기, 제3방향전환부, 제1 및 제2 흡착탑 중 적어도 하나, 및 제4 방향전환부를 차례로 연결하여 구성되는 고리 형상의 유로이고, 외기가 냉각용 공기로서 순환냉각유로를 순환한다.

Description

블로워를 이용한 넌퍼지 흡착식 제습장치{Non-purge and adsorption type air dryer using a blower}

본 개시는 압축공기의 습기를 흡착제에 의해 제거하는 흡착식 제습장치 및 그 작동방법에 관한 것으로, 특히, 블로워에 의해 외기를 도입하여 흡착제를 재생하는 넌퍼지 흡착식 제습장치 및 구 작동방법에 관한 것이다.

일반적으로 압축공기는 유압, 공압, 냉난방 설비, 세정 설비 등 산업 설비에서 압력 조절, 유체 흐름 조절 등의 다양한 용도로 이용되고 있다. 압축공기는 질소, 산소, 수분 등의 성분을 포함하고 있는 공기가 압축된 상태의 기체로서, 공기가 압축될 때 응축되는 수분은 각종 산업 현장에서 사용되기 전에 에어 드라이어로 제거시켜야 한다. 만약 이러한 수분을 충분히 제거하지 못한 상태에서 사용하게 되면, 각종 공압 기기에 고장을 유발하게 되고, 특히 정밀한 작업이 요구되는 작업장에서는 수분에 따른 문제점이 더욱 심각하게 대두된다.

제습장치는 공기 중의 수분을 제거하여 건조공기를 생성하는 것으로서 에어드라이어라고도 불린다. 흡착식 제습장치는 압축공기를 흡착제로 충전된 흡착탑 내로 통과시켜 수분을 제거하여 건조공기를 생산하는 것이다. 압축기 등으로부터 토출된 압축공기가 흡착탑 내부의 다공성의 흡착제를 통과함에 따라서 압축공기 중의 수분이 흡착제의 공극에 부착되어 제거되는 제습과정이 진행된다. 흡착제가 더 이상 수분을 흡착하기 어려운 한계에 이르면, 흡탁제를 재사용하기 위해서, 흡착제에 재생용 공기를 공급하여 흡착제로부터 수분을 분리하는 재생과정이 진행된다.

그런데, 흡착식 제습장치에는 보통 흡착제가 내장된 2개의 흡착탑을 구비하고있다. 하나의 흡착탑에서 제습과정이 진행되는 동안, 다른 흡착탑에서 재생과정이 진행되다가, 어느 정도 시간이 흐르면, 두 흡착탑에서의 제습, 재생과정이 서로 전환된다. 재생과정을 마친 흡착탑이 제습과정을 행하던 흡착탑을 대신하여 제습과정을 행하고, 제습과정을 행했던 흡착탑이 재생과정을 거치는 것이다. 두개의 흡착탑이 제습과정과 재생과정을 교대로 담당하면서, 건조공기를 지속적으로 생산할 수 있다.

흡착제의 재생과정은 압축공기의 소모여부에 따라서 퍼지(purge) 방식과 넌퍼지(non-purge) 방식으로 구분할 수 있다. 퍼지 방식은 흡착탑의 재생을 위해 압축공기가 사용되고 버려지는 방식이다. 압축공기는 컴프레서 등을 동작시켜 생산되므로, 재생과정에 압축공기가 많이 사용될수록 에너지의 소모도 커진다. 이와 달리, 넌 퍼지 방식은 흡착탑의 재생에 압축공기를 사용하지 않아 에너지 절감에 유리한 방식이다.

넌 퍼지 방식 중에서, 블로워 넌 퍼지 흡착식은, 블로워(blower)에 의해 압축공기 대신에 외기를 대기 중으로부터 흡입하여 흡착제 재생에 사용하는 방식이다. 외기는 높은 습도와 낮은 온도를 가지고 있어서 그 자체로는 흡착제 재생용 공기로 적당하지 않다. 따라서, 외기를 가열하여 고온으로 만든 후, 이를 가열용 공기로서 흡착제로 공급한다. 흡착제는 고온에서 수분을 흡착하지 못하는 성질이 있으므로, 가열용 공기가 흡착제를 가열하면, 흡착제의 온도가 상승하여 흡착제의 수분이 가열용 공기로 분리된다.

그런데, 재생과정에서 고온이 된 흡착제는 제습성능이 발휘되지 못하므로, 흡착제의 제습성능을 신속히 회복하기 위해서, 차가운 냉각용 공기를 흡착제에 공급하는 냉각과정을 수행한다. 이때, 냉각용 공기로서 외기를 사용하는 경우, 외기의 높은 습도로 인해서 흡착제가 다시 오염될 수 있다. 이러한 오염을 막기 위해서, 냉각기에 의해서 외기를 응축시켜 외기로부터 수분을 미리 제거해 두는 것을 생각해 볼 수 있다.

하지만, 냉각 과정 중, 대기 중으로부터 유입된 외기가 흡착제를 냉각한 후 그대로 대기 중으로 배출되도록 구성하면, 외기를 새로이 계속하여 유입하여 냉각기에 의해 응축시켜 수분을 제거하는 과정을 반복하여야 한다. 또한, 외기는 습도가 높기 때문에 냉각기가 외기를 응축하는데 소모되는 에너지도 크다. 따라서, 냉각기에 외기로 인한 높은 운전부하가 지속됨으로 인해 에너지 효율이 크게 저하될 수 있다.

본 개시는, 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 재생 과정 시, 블로워에 의해 외기를 도입하여 압축공기의 손실이 없을 뿐만 아니라 냉각기에서 사용되는 에너지를 최소화하고, 우수한 노점의 건조공기도 생산할 수 있는 흡착식 제습장치 및 그 작동방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 개시는, 압축공기로부터 건조공기를 생산하는 제습과정이 기존의 흡착탑에서 다른 흡착탑에서 수행되도록 전환할 때, 압축공기의 흐름이 막히고, 건조공기의 노점이 급변하는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 개시는, 흡착식 제습장치에서 사용되는 에너지를 최소화하고, 운전 안정성을 확보하는 것을 목적으로 한다.

본 개시는, 흡착식 제습장치를 주변 설치 환경, 조건 등에 최적화시키는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 일 실시예는 블로워를 이용한 넌퍼지 흡착식 제습장치이다.

흡착제를 가지는 제1 및 제2 흡착탑, 제1 및 제2 흡착탑에 연결되는 재생공기유로, 제1 및 제2 흡착탑에 연결되는 압축공기유로, 및 재생공기유로로 외기를 이송하는 블로워를 포함한다. 압축공기유로는, 압축공기의 흐름을 단속할 수 있는 제1 방향전환부, 제1 및 제2 흡착탑 중 적어도 하나, 및 압축공기의 흐름을 단속할 수 있는 제2 방향전환부를 차례로 연결하여 구성되고, 압축공기가 압축공기유로를 통과한다. 재생공기유로는 가열유로와 냉각유로를 포함하고, 가열유로는, 대기와 연통하는 외기유입구, 외기를 가열하는 가열기, 외기의 흐름을 단속할 수 있는 제4 방향전환부, 제1 및 제2 흡착탑중 적어도 하나, 외기의 흐름을 단속할 수 있는 제3 방향전환부, 및 대기와 연통하는 외기배출구를 차례로 연결하여 구성되고, 외기가 가열용 공기로서 가열유로를 통과한다. 순환냉각유로는, 외기를 냉각하는 냉각기, 제3방향전환부, 제1 및 제2 흡착탑 중 적어도 하나, 및 제4 방향전환부를 차례로 연결하여 구성되는 고리 형상의 유로이고, 외기가 냉각용 공기로서 순환냉각유로를 순환한다.

본 개시의 일 실시예에 따른 넌퍼지 흡착식 제습장치에서 재생과정 시 에너지가 절감되는 이유는 다음과 같다.

제습과정을 마친 흡착탑에 대해서는 흡착탑의 제습성능을 회복시키기 위한 재생과정을 행한다. 외기를 가열하여 가열용 공기로서 공급하여 흡착제의 습기를 제거하는 가열과정을 진행한다. 이후, 외기를 냉각하여 냉각용 공기로서 공급하여 흡착제를 냉각한다.

그런데, 외기를 흡착제의 냉각에 한번 사용하고 대기 중으로 버리는 방식은 흡착제의 냉각 과정 중에 계속하여 대기 중으로부터 외기를 공급받아야 한다. 그런데, 외기는 온도뿐만 아니라 습도의 비중이 높아서 외기를 냉각기에 의해서 냉각, 응축시켜서 외기로부터 습도를 제거하는 과정이 수반되므로 에너지 소모가 크다. 냉각기에서 외기를 응축시키려면, 습기가 응축되기 시작하는 노점 온도까지 냉각하기 위한 헌열부하외에도, 습기를 기체 상태에서 액체 상태로 상변화 과정에서 소요되는 높은 잠열부하까지 제거해야 한다. 잠열의 크기는 헌열에 비해 훨씬 크므로, 외기를 냉각과정 중에 지속적으로 응축까지 시켜야하는 방식에서는 많은 에너지가 사용될 수 밖에 없다.

하지만, 본 개시의 일시시예는 흡착제의 냉각 과정 중에 흡착제의 냉각에 사용된 외기를 대기 중으로 버리지 않고 재생유로를 순환시켜 다시 사용한다. 즉, 처음에 외기가 대기 중으로부터 유입된 후 냉각기를 거쳐 수분이 제거된 상태로 흡착제를 냉각하고, 그 후, 이 외기가 대기 중으로 버려지지 않고 다시 냉각기에서 외기의 온도 저하가 되어 흡착제로 공급되는 순환과정이 반복된다. 냉각기를 순환하는 공기는 외부의 외기가 더 이상 혼입되지 않아서 습도가 높아지지 않고, 흡착제도 앞선 가열과정에서 수분이 제거된 상태여서 흡착제를 통과할 때 습도가 높아지지 않는다. 따라서, 냉각기는 순환공기에서 주로 흡착제와의 열교환으로 온도 상승분, 즉, 헌열부하만을 제거하면 족하고, 순환공기로부터의 습기를 응축하는 것, 즉, 높은 열량의 잠열부하를 제거할 필요가 없다. 더구나, 흡착탑 냉각과정에서 이 공기가 흡착탑을 순환하는 횟수가 증가함에 따라서 흡착탑의 온도는 내려가므로, 순환공기가 흡착탑의 통과 시에 나타나는 온도의 상승 폭도 점차 줄어들 것이므로, 냉각기가 부담할 헌열부하마저도 감소한다. 따라서, 냉각기에서 소모되는 에너지를 획기적으로 절감할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 본 재생공기유로는, 외기의 상태에 따라서 재생공기유로를 흐르는 외기의 유량 또는 유속을 조절할 수 있는 외기조절부를 포함하고, 외기조절부는 자동밸브 및 수동밸브 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 압축공기의 유로에서, 제1 방향전환부가 제1 및 제2 이방밸브를 포함하고, 제2 방향전환부가 제3 및 제4 이방밸브를 포함할 수 있다. 제1 이방밸브 및 제3 이방밸브가 개방되어 압축공기가 제1흡착탑을 흐르는 중에, 제2 이방밸브 및 제4 이방밸브가 개방되어 압축공기가 제1 흡착탑과 제2 흡착탑을 동시에 통과하는 흐름이 형성된 후, 제1 이방밸브 및 제3 이방밸브를 폐쇄하여 압축공기가 제1 흡착탑에서 흐르는 것이 차단되도록 구성될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 순환냉각유로에서 냉각기와 제3 방향전환부 사이에 외기 중으로부터 응축수를 분리하는 기수분리기를 배치할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 내지 제4 방향전환부는 다양하게 구성할 수 있다. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 방향전환부, 제2 방향전환부, 제3 방향전환부 및 제4 방향전환부 중 하나 이상이 두 개의 이방밸브를 포함할 수 있다. 제1 방향전환부, 제2 방향전환부, 제3 방향전환부 및 제4 방향전환부 중 하나 이상이 삼방밸브를 포함할 수 있다. 제1 방향전환부 및 제3 방향전환부가 사방밸브로 통합되거나, 제3 방향전환부 및 제4 방향전환부가 사방밸브로 통합될 수도 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 흡착탑중 적어도 하나가 그 일단과 타단에 각각 공기를 유입하는 입구와 공기를 유출하는 출구를 가지고, 상기 입구로부터 상기 출구를 향하는 방향이 지면에 대해 수직할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 흡착탑 또는 제2 흡착탑 내부의 온도를 측정하거나, 제1 흡착탑 또는 제2 흡착탑에 대한 상류 측 공기의 온도를 측정하거나, 제1 흡착탑 또는 제2 흡착탑에 대한 하류 측 공기의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 포함한다. 그리고, 상기 온도센서에 의해 측정된 온도에 따라서 온도가 측정된 흡착탑에서 가열용 공기나 냉각용 공기의 흐름이 지속되는 시간이 정해질 수 있다.

또한, 제1 흡착탑 또는 제2 흡착탑 내부에서 흡착제의 수분을 측정하기 위한 수분센서를 포함하고, 상기 수분센서에 의해 측정된 수분에 따라서 수분이 측정된 흡착탑에서 압축공기의 흐름이 지속되는 시간이 정해질 수 있다.

또한, 제1 흡착탑 또는 제2 흡착탑에 대한 하류측 공기의 노점을 측정하기 위한 노점센서를 포함하고, 상기 노점센서에 의해 측정된 노점에 따라서 노점이 측정된 흡착탑에서 압축공기의 흐름이 지속되는 시간이 정해질 수 있다.

또한, 가열용 공기, 냉각용 공기 또는 압축공기를 제1 흡착탑 또는 제2 흡착탑에 공급할 시간을 미리 입력할 수 있는 타이머를 포함하고, 타이머에 미리 입력된 시간에 따라서, 가열용 공기, 냉각용 공기 또는 압축공기가 흐르는 시간이 정해질 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 압축공기유로와 재생공기유로를 연결하는 연결유로를 포함하고, 연결유로의 일단은 압축공기유로에서 제1 흡착탑에 대한 하류측과 연결되고, 연결유로의 타단은 재생공기유로에서 제2 흡착탑에 대한 상류측으로 연결될 수 있다.

또한, 연결유로는 하나 이상의 이젝터를 포함하고, 외기가 이젝터를 통해 흡입되어 이젝터 내부를 흐르는 압축공기와 혼합되어 재생공기유로로 공급되도록 구성될 수도 있다.

또한, 연결유로의 타단이 재생공기유로와 가열기에 대한 상류측 또는 가열기에 대한 하류측 에서 연결되거나, 연결유로의 타단이 가열기에 대한 상류측 및 하류측 모두와 연결되도록 분기될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 가열기는 전기에 의해 외기를 가열하는 전기히터, 스팀에 의해 외기를 가열하는 스팀히터, 폐열에 의해 외기를 가열하는 폐열히터 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 재생공기유로는 바이패스유로를 포함하고, 바이패스유로는 가열기에 대한 상류측에서 분기하여 가열기를 바이패스하고 가열기에 대한 하류측에서 재생공기유로와 연결될 수 있다.

본 개시의 다른 실시예는, 블로워를 이용한 넌퍼지 흡착식 제습장치의 작동방법이다.

넌퍼지 흡착식 제습장치가 흡착제를 가지는 제1 및 제2 흡착탑, 제1 및 제2 흡착탑에 연결되는 재생공기유로, 제1 및 제2 흡착탑에 연결되는 압축공기유로, 및 재생공기유로로 외기를 이송하는 블로워를 포함한다. 이 넌퍼지 흡착식 제습장치의 작동방법은, 제습단계, 가열단계 및 냉각단계를 차례로 수행한다. 제습단계에서는, 압축공기가 압축공기유로를 흐르고, 압축공기유로는 압축공기의 흐름을 단속할 수 있는 제1 방향전환부, 제1 및 제2 흡착탑 중 적어도 하나, 및 압축공기의 흐름을 단속할 수 있는 제2 방향전환부를 차례로 연결하여 구성된다. 가열단계에서는, 외기가 가열용 공기로서 가열유로를 통과하고, 가열유로는 재생공기유로에서 대기와 연통하는 외기유입구, 외기를 가열하는 가열기, 외기의 흐름을 단속할 수 있는 제4 방향전환부, 제1 및 제2 흡착탑 중 적어도 하나, 외기의 흐름을 단속할 수 있는 제3 방향전환부, 및 외기를 대기 중으로 배출하는 외기배출구를 차례로 연결하여 구성된다. 냉각단계에서는, 외기가 냉각용 공기로서 순환냉각유로를 순환하고, 순환냉각유로는 재생공기유로에서 외기를 냉각하는 냉각기, 제3방향전환부, 제1 및 제2 흡착탑 중 적어도 하나, 및 제4 방향전환부를 차례로 연결하여 구성되는 고리 형상의 유로이다.

넌퍼지 흡착식 제습장치의 작동방법은, 압축공기유로에서, 제1 방향전환부가 제1 및 제2 이방밸브를 포함하고, 제2 방향전환부가 제3 및 제4 이방밸브를 포함한다. 그리고, 제습단계에서는, 제1 및 제3 이방밸브가 개방되어 압축공기가 제1 흡착탑으로 흐르는 중에, 제2 및 제4 이방밸브가 개방되어 압축공기가 제1 및 제2 흡착탑을 동시에 흐른 후, 제1 및 제3 이방밸브를 폐쇄하여 압축공기가 제1 흡착탑에서 흐르는 것이 차단될 수 있다.

본 개시는 흡착식 제습장치에서 블로워에 의해 저렴한 외기를 도입하여 흡착제를 가열 및 냉각하는 재생과정을 하면서도, 냉각과정에서 외기를 냉각 및 응축시키는데 사용되는 에너지를 확실하게 절감할 수 있다. 또한, 흡착식 제습장치에서 재생을 마친 흡착제에서의 수분 오염을 최소화 하여 흡착제를 통과한 공기는 매우 우수한 품질의 노점을 유지할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 개시의 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 개시의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 개시는 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않는다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착식 제습장치의 구성을 도시한 모식도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착식 제습장치의 재생과정을 도시한 모식도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착식 제습장치의 흡탁탑 전환과정을 도시한 모식도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착식 제습장치의 구성을 도시한 모식도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착식 제습장치의 구성을 도시한 모식도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착식 제습장치의 구성을 도시한 모식도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착식 제습장치의 구성을 도시한 모식도이다.
도 8는 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착식 제습장치의 구성을 도시한 모식도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착식 제습장치의 가열기를 확대하여 도시한 모식도이다.

본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.

본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다. 또한, "제1 및 제2" 등의 표현이 그 이상의 수를 포함하는 것을 제외하는 것은 아니다.

본 개시에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시에서 기재되는 치수와 수치는 기재된 치수와 수치 만으로 한정되는 것은 아니다. 달리 특정되지 않는 한, 이러한 치수와 수치는 기재된 값 및 이것을 포함하는 동등한 범위를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 넌퍼지 흡착식 제습장치(1)의 개략적인 구성을 도시하고 있다.

흡착식 제습장치(1)는 흡착제가 충전된 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)를 구비하고, 압축공기가 흐르는 압축공기유로(30)와 재생공기가 흐르는 재생공기유로(40)를 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)에 각각 연결하고 있다. 압축공기유로(30)와 재생공기유로(40)는 공기를 통과시키도록 배관으로 구성될 수 있다.

각 흡착탑에는 공기를 흡착탑 내부로 유입할 수 있는 입구와 공기를 흡착탑 내부로부터 배출할 수 있는 출구가 형성된다. 각 흡착탑 내부에는 공기중의 수분을 흡착하는 성질을 가진 실리카겔, 활성 알루미나 등의 흡착제가 채워진다.

압축공기는 컴프레서와 같은 장치로부터 생산되어 배관을 통해 압축공기유로(30)의 압축공기유입구(N1)까지 공급된다. 압축공기유로(30)는 압축공기유입구(N1)를 출발하여 두 갈래로 분기되고, 분기된 압축공기유로는 각각 제1 및 제2 이방밸브(31, 32)를 경유하여 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)의 입구에 연결된다. 제1 및 제2 이방밸브(31, 32)는 제1 또는 제2 흡착탑으로의 압축공기 흐름을 단속할 수 있는 제1 방향전환부를 구성한다. 압축공기의 흐름상 제1 방향전환부는 제1 및 제2 흡착탑에 대해 상류 측에 위치하고 있다.

분기된 압축공기유로(30)는 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 각각의 출구로부터 제3 및 제4 이방밸브(33, 34)를 경유하고 난 후 합류한다. 합류된 압축공기유로(30)는 압축공기유출구(N2)까지 연결되어 건조공기를 원하는 수요측에 제공된다. 제3 및 제4 이방밸브(33, 34)는 제1 또는 제2흡착탑으로부터의 압축공기 흐름을 단속할 수 있는 제2 방향전환부를 구성한다. 제2 방향전환부는 제1 및 제2 흡착탑에 대해 압축공기의 흐름상 하류 측에 위치한다.

외기는 블로워(45)에 의해서 대기 중으로부터 재생공기유로(40)의 재생공기유입구(N3)로 유입된다. 재생공기유로(40)는, 재생공기유입구(N3)를 출발하여 공기 중의 이물질을 걸러내는 공기필터(미도시), 공기로 인한 소음을 감소해 주는 소음기(미도시), 공기를 이송해주는 블로워(45), 공기를 가열하는 가열기(46)를 거친 후 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)을 향해 분기된다. 분기된 재생공기유로(40)는 각각 제5 및 제6 이방밸브(41, 42)를 경유하여 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)의 입구에 연결된다. 제5 및 제6 이방밸브(41, 42)는 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)으로의 외기의 흐름을 단속할 수 있는 제3 방향전환부를 구성한다. 재생공기 중 가열공기의 흐름상 제3 방향전환부(41, 42)는 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)에 대해 하류 측에 위치하고 있다.

분기된 재생공기유로(40)는 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 각각의 출구으로부터 나와서 제7 및 제8 이방밸브(43, 44)를 경유하고 난 후 합류한다. 합류된 재생공기유로(40)는 재생공기의 유량이나 유속을 조절할 수 있는 외기조절부에 해당하는 로서 기능하는 자동밸브 및 수동밸브 (47', 47'')를 통해 재생공기유출구(N4)에서 대기 중과 연통된다. 제7 및 제8 이방밸브(43, 44)는 재생공기의 흐름을 단속할 수 있는 제4 방향전환부를 구성한다. 재생공기 중 가열공기의 흐름상 제4 방향전환부(43, 44)는 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)에 대해 상류 측에 위치하고 있다. 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)의 출구측 각각에는 이들 흡착탑 내부의 압력을 감압하기 위한 감압밸브(11, 21)와 감압 시 배출되는 공기의 소음을 감소하는 소음기가 설치된다. 또한, 제1 흡착탑의 출구와 제2 흡착탑의 출구를 서로 연결해주는 유로가 형성되고, 이 유로에 제1 흡착탑 또는 제2 흡착탑을 가압하기 위한 가압밸브(35)가 설치되어 가압밸브(35)를 개방하면, 제1 흡착탑 또는 제2 흡착탑으로 압축 공기가 유입되어 가압된다.

가열유로는, 재생공기유로(40)에서 대기와 연통하는 외기유입구(N3), 외기를 가열하는 가열기(46), 외기의 흐름을 단속할 수 있는 제4 방향전환부(43, 44), 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 중 적어도 하나(10, 20), 외기의 흐름을 단속할 수 있는 제3 방향전환부(41, 42), 및 대기와 연통하는 외기배출구(N4)를 차례로 연결하여 구성된다. 냉각유로는, 재생공기유로(40)에서 외기를 냉각하는 냉각기(81), 제3방향전환부(41, 42), 제1 및 제2 흡착탑 중 적어도 하나, 및 제4 방향전환부(43, 44)를 차례로 연결하여 구성되는 고리 형상의 유로이다.

도 1에서, 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)은 공기가 흐르는 길이방향이 지면에 대해 수직하게 설치된다. 제1 및 제2 흡착탑의 상류측(입구)이 각각 제1 및 제2 흡착탑의 상부에 위치하고 제1 및 제2 흡착탑의 하류측(출구)이 각각 제1 및 제2 흡착탑의 하부에 위치한다. 반대로, 제1 및 제2 흡착탑의 상류측이 각각 제1 및 제2 흡착탑의 하부에 위치하고 제1 및 제2 흡착탑의 하류측이 각각 제1 및 제2 흡착탑의 상부에 위치할 수 있다.

이로써, 흡착탑의 입출구와 연결되는 근접배관들과 그 배관들에 설치되는 밸브들(31, 32, 33, 34, 41, 42, 43, 44)도 흡착탑의 상하부에 배치하여, 제습장치의 설치에 요하는 수평면적을 줄일 수 있다.

한편, 압축공기 내지 재생공기의 흐름을 단속할 수 있는 제1 내지 제4 방향전환부가 각각 두 개의 이방밸브(31~34, 41~44)로 구성되어 있다. 이방밸브는 유체의 누설방지나 안정성에 있어서 우수하다.

도 2를 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 넌퍼지 흡착식 제습장치의 제습과정 및 재생과정을 설명한다.

도 2의 (a)에서 보듯이, 제1 흡착탑(10)에서 제습과정(점선 표시), 즉, 압축공기가 제습되어 건조공기가 생산되는 중에, 제2 흡착탑(20)에서는 외기를 공급받아 그 내부의 흡착제를 재생하는 재생과정, 즉, 가열과정(1점 쇄선) 및 냉각과정(2점 쇄선)이 진행된다.

제1 흡착탑(10)에서 제습과정은 다음과 같이 이루어진다. 압축공기(점선)는 압축공기유입구(N1)로부터 개방된 상태의 제1 이방밸브(31)를 통과해(제2 개방밸브(32)는 폐쇄된 상태여서 통과하지 못하고) 제1 흡착탑(10)의 입구로 유입되어 제습된 후, 제1 흡착탑의 출구로부터 개방된 상태의 제3 이방밸브(33)를 통과해서(제4 개방밸브(34)는 폐쇄된 상태여서 통과하지 못하고) 압축공기유출구(N2)에서 건조공기의 사용처로 제공된다.

한편, 제2 흡착탑(20)에서의 재생과정 중 가열과정에서, 가열용 공기(1점 쇄선)가 가열유로를 흐르는 과정은 다음과 같다. 먼저, 제2 흡착탑(20)의 출구 측에 설치된 감압밸브(21)를 제2 흡착탑(20) 내부가 감압되도록 개방하였다가 폐쇄한다. 이후, 블로워(45)에 의해서 외기가 외기유입구(N3)로부터 유입되어 작동 중인 가열기(46)를 통과하여 150 내지 200도씨 정도의 가열용 공기가 된다. 가열용 공기는 이방밸브(84), 제8 이방밸브(44)를 통과해(이방밸브(83) 및 제7 이방밸브(41)는 폐쇄된 상태여서 통과하지 못하고) 제2 흡착탑(20)의 입구로 유입되어 흡착제를 재생한 후, 제2 흡착탑(20)의 출구로부터 개방된 제6 이방밸브(42)를 통과하고 (제5 이방밸브(41)는 폐쇄된 상태여서 통과하지 못하고), 유량조절부인 자동밸브(47')와 수동밸브(47'')를 지나서 외기유출구(N4)로부터 대기 중으로 배출된다.

그 다음, 제2 흡착탑(20)에서 가열용 공기로 인해 가열된 흡착제를 냉각하기 위한 냉각과정에서, 냉각용 공기(2점 쇄선)가 순환유로를 흐르는 과정이 진행된다. 냉각용 공기는 냉각기(81)를 통과하면서 냉각된 다음에, 작동이 중단된 가열기(46), 이방밸브(83), 제6 이방밸브(42)를 차례로 통과하여(이방밸브(84), 외기조절밸브(47', 47''), 제5 이방밸브(41)는 폐쇄된 상태여서 통과하지 못하고) 제2 흡착탑(20)의 입구로 유입된다. 그리고, 냉각용 공기가 제2 흡착탑(20)의 흡착제를 냉각한 후, 제2 흡착탑(20)의 출구로부터 제8 이방밸브(44)를 통과하여(제7 이방밸브(43)는 폐쇄된 상태여서 통과하지 못하고), 이방밸브(82)를 거쳐서 다시 냉각기(81)를 들어가는 순환유로를 구성한다. 냉각용 공기는 이러한 순환유로를 반복하여 흐르다가, 흡착제가 냉각되면, 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)의 각 출구 측들을 서로 연결해주는 연결유로에 설치된 가압밸브(35)가 개방되어, 제1 흡착탑(10)으로부터의 압축공기가 제2 흡착탑(20)으로 유입되어 제2흡착탑 내부를 가압한다.

그 다음, 도 2의 (b)와 같이, 제2 흡착탑(20)에서 제습과정을 수행하고, 제1 흡착탑(10)이 재생되는 단계로 전환한다.

앞서 설명하였듯이, 흡착제의 냉각 과정 중에 흡착제의 냉각에 사용된 외기를 대기 중으로 버리지 않고 순환유로를 흐르게 구성하여 재활용한다. 외기를 활용하므로 압축공기의 소모가 없다. 또한, 한번 유입된 외기가 냉각용 공기로서 순환하므로 외부로부터 새로운 외기로 인해 습도가 높아질 염려가 적다. 따라서, 냉각기는 냉각용 공기에서 흡착제와의 열교환으로 온도 상승분, 즉, 헌열부하만을 제거하면 족하고, 나아가, 냉각과정이 진행됨에 따라서 흡착제의 온도는 내려가므로, 이러한 흡착제를 통과하는 냉각용 공기의 헌열부하마저도 감소한다. 따라서, 냉각과정에서 냉각기가 부담할 에너지를 획기적으로 절감할 수 있다.

재생과정은 외기조절부(47)에 의해 제어될 수 있다. 재생공기유로(40)에는, 외기조절부(47)가 블로워(45)의 상류, 예컨대, 외기유입구(N3)와 블로워(45) 사이에 설치되어 있다. 외기조절부(47)는 블로워(45)의 하류, 에컨대, 블로워(45)와 외기유출구(N4) 사이에 위치할 수도 있다. 외기조절부(47)는 외기의 유량이나 속도를 자동으로 조절할 수 있는 자동밸브(47'), 사람이 직접 수동으로 조작할 수 있는 수동밸브(47''), 또는 이둘 모두로 구성될 수 있다.

외기조절부(47)는 외기의 온도, 습도, 압력, 노점 등과 같은 외기 상태에 따라서 흡착제의 재생에 사용되는 외기의 속도 또는 유량을 적절히 조절할 수 있다. 예를 들어, 겨울철의 경우, 외기의 온도가 여름철에 비해서 낮다. 낮은 외기의 온도를 흡착제를 재생하기 위한 온도로 높이기 위해서, 외기조절부(47)에 의해, 외기가 가열기(46)를 느린 속도로 통과하도록 하여 외기를 기준온도까지 높일 수 있다. 외기 상태에 따라서 재생에 사용되는 외기의 유속이나 유량을 제어함으로써, 흡착제를 보다 효과적으로 재생할 수 있는 것이다.

또한, 재생과정에는 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 각각의 출구측, 입구측, 또는 그 내부에 설치된 온도센서(12)를 이용할 수 있다. 온도센서(12)는 흡착탑을 흐르는 가열용 공기와 냉각용 공기의 온도를 측정하고, 측정된 가열용 공기와 냉각용 공기의 온도에 따라서 가열용 공기 및 냉각용 공기가 흡착탑으로 공급되는 시간을 조절하도록 구성할 수 있다. 예컨대, 흡착탑으로부터 배출되는 가열용 공기의 온도가 고온이라면, 가열용 공기를 공급하는 시간을 가열용 공기의 온도가 저온인 경우에 비해 자동적으로 단축되도록 설정할 수 있다. 따라서, 재생과정에서, 가열용 공기 및 냉각용 공기를 공급할 때 에너지가 낭비되는 것을 막을 수 있다.

또한, 재생과정에서 가열용 공기와 냉각용 공기를 제1 또는 제2 흡착탑(10, 20)으로 공급해주는 시간을 미리 입력하기 위해 타이머가 사용될 수 있다. 가열용 공기 및 냉각용 공기를 흡착탑으로 공급하는 시간을 타이머에 미리 입력하여, 이 시간 동안만 가열용 공기 및 냉각용 공기의 흐름이 유지되도록 제어할 수 있다. 타이머에 의해 재생과정의 지속시간이 제어됨으로써, 흡착탑의 재생주기를 사전에 정확히 예측할 수 있다.

한편, 흡착제의 수분상태에 따라서 제습과정의 유지시간이 제어될 수 있다. 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 각각의 내부에 흡착제의 수분상태를 측정하는 수분센서(13, 23)를 설치하여, 흡착제의 수분상태를 정확히 측정할 수 있다. 제습과정이 진행됨에 따라서 제1 또는 제2 흡착탑(10, 20) 내부의 흡착제가 수분을 과도하게 흡착하여 더 이상 수분을 흡착하기가 어렵게 되면, 그 흡착탑은 제습과정을 중단하고 수분이 제거되는 재생과정이 진행된다.

따라서, 흡착탑에 충진된 흡착제의 수분상태가 바로 흡착탑의 제습과정을 중단할 시점을 결정하는 인자이다. 그러므로, 흡착제의 실제 상태에 근접한 값에 기초하여, 흡착탑의 제습과정 진행시간을 최대한 연장될 수 있다. 흡착제 내부에 배치되는 수분센서(13, 23)는 흡착제의 수분량을 보다 직접적으로 측정함으로써 흡착제의 실제 상태를 보다 정확히 알 수 있다.

흡착탑(10, 20)의 출구 측 유로에 노점센서(53)를 배치하여, 흡착제를 통과하여 배출되는 압축공기의 노점을 측정하고, 이 노점에 기초하여, 흡착탑의 제습과정을 유지하는 시간을 결정하도록 구성할 수 있다.

도 3을 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 넌퍼지 흡착식 제습장치에서 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)이 진행 중이던 제습 및 재생 과정을 상호 전환하는 과정을 살펴본다.

앞서 도 2(a)에서 설명했듯이, 제1 흡착탑(10)이 건조공기를 생산하는 제습과정을 수행하고, 제2 흡착탑(20)이 재생과정에서 가열 후 냉각되는 경우, 제1 내지 제8 이방밸브들(31~34, 41~44)의 개폐상태는 아래와 같다. 제1 이방밸브(31)는 개방(제2 이방밸브(32)는 폐쇄)되고 제3 이방밸브(33)는 개방(제4 개방밸브(34)는 폐쇄)되어, 압축공기가 제1 흡착탑을 통과하여 제습되는 제습과정이 일어난다. 한편, 제6 이방밸브(42)는 개방(제5 이방밸브(41)는 폐쇄)되고 제8 이방밸브(44)는 개방(제7 개방밸브(43)는 폐쇄)되어, 냉각용 공기가 제2 흡착탑(20)을 통과하여 제2 흡착탑(20) 내부의 흡착제를 냉각한다.

이후, 제1 및 제2흡착탑(10, 20)에서 거꾸로 재생과정 및 제습과정이 수행되도록 전환한다. 특히, 압축공기를 제1 흡착탑에서 제2 흡착탑으로 흐르도록 전환하는 과정은 다음과 같다.

도 3의 (a)에서 보듯이, 제1 및 제3 이방밸브(31, 33)가 개방되어 압축공기가 제1 흡착탑을 흐르는 중에, 먼저, 제2 및 제4 이방밸브(32, 34)를 개방하여 압축공기가 제2 흡착탑(20)도 흐르게 함으로써, 압축공기가 제1 및 제2 흡착탑에서 동시에 흐르는 평행흐름을 형성한다. 제5 내지 제8 이방밸브(41~44)는 폐쇄되어 있다.이후, 도 3의 (b)에서 보듯이, 제1 및 제3 이방밸브(31, 33)를 폐쇄하여 제1 흡착탑(10)에서 압축공기의 흐름을 차단함으로써, 압축공기가 제2 흡착탑(20)에서만 흐르도록 전환한다.

다시 말해, 우선, 제1 내지 제4방 밸브(31~34)를 모두 개방하여 압축공기가 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)을 동시에 흐르는 평행흐름을 형성한 후, 제1 및 제3 이방밸브(31, 33)를 폐쇄하여 제1 흡착탑(10)에서 압축공기의 흐름을 차단하므로, 제2 흡착탑(20)에서 압축공기의 흐름은 미리 유지되고 있다. 따라서, 흡착탑의 전환과정에서, 압축공기가 정체되는 문제가 없고, 제습된 공기, 즉 건조공기의 노점 변화도 급격히 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그리고 나서, 도 2(b)에서 설명했듯이, 제5 및 제7 이방밸브(41, 43) 등을 개방하여, 제1 흡착탑으로 외기가 유입되어 제1 흡착탑에서 제습과정 대신에 재생과정이 진행된다.

이와 달리, 흡착탑의 전환 시, 도 2의 (a)와 같이 제2 및 4 개방밸브(32, 34)가 페쇄되어 있는 상태에서, 제1 흡착탑(10)에서 제1 및 제3 이방밸브(31, 33)의 폐쇄과정을 제2 및 제4 이방밸브(32, 34)의 개방과정보다 빨리 시작하거나, 제1 및 제3 이방밸브(31, 33)의 폐쇄과정과 제2 및 제4 이방밸브(32, 34)의 개방과정을 동시에 시작하는 것을 생각할 수 있다. 하지만, 이 경우, 예상한 것 보다, 제1 및 제3 이방밸브(31, 33)가 빨리 폐쇄되거나 제2 및 제4 이방밸브(32, 34)가 천천히 개방될 경우, 일시적으로 제1 내지 제4 이방밸브(31~34)가 모두 폐쇄되어, 제2 흡착탑(20)이 막힌 상태에서 제1 흡착탑(10)마저도 막히게 된다. 이로 이핸, 압축공기의 흐름이 정체되는 현상이 발생하고, 정체된 고압의 압축공기는 관련된 밸브, 컴프레서 등의 파손을 초래할 수 있다.

도 4에서 보듯이, 제1 방향전환부 및 제3 방향전환부가 각각 삼방밸브(71, 72)로 구성될 수 있다. 제2 방향전환부 및 제4 방향전환부도 삼방밸브로 구성될 수 있다. 삼방밸브에 의해서 압축공기나 재생공기가 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 중 하나로 선택적으로 유출입되도록 공기방향을 제어할 수 있다.

도 5에서 보듯이, 도 1에 도시된 제1 방향전환부 및 제3 방향 전환부의 네 개의 이방밸브(31, 32, 41, 42) 대신에, 하나의 사방밸브(73)로 구성될 수 있다. 사방밸브에 의해, 제1 흡착탑(10)에서 압축공기가 흐르고 제2 흡착탑(20)에서 재생공기가 흐르도록 하거나, 제1 흡착탑(10)에서 재생공기가 흐르고 제2 흡착탑에서 압축공기(20)가 흐르도록 할 수 있다. 삼방밸브나 사방밸브를 사용하면 여러 개의 이방밸브가 하나의 밸브로 통합되므로, 제어가 간편해지거나, 관련 배관 물량이 절감되는 이점이 있다.

도 6은 도 1에 도시된 제습 장치의 재생공기유로(40)에서 냉각과정 시 외기가 순환유로를 따라서 순환하지 않고 냉각에 사용된 후 외기로 배출되는 흐름을 가질 수 있도록 배관(86) 및 및 밸브(86)를 추가한 것입니다. 이에 의하면, 제2 흡착탑(2)에서 재생과정 중 냉각과정이 진행될 때, 외기가 블라워(45), 작동 중단된 가열기(46), 밸브(83), 제6 이방밸브(42), 제2 흡착탑(20), 제8 이방밸브(44), 이방밸브(84), 이방밸브(85), 이방밸브(86)을 거쳐서 외기로 배출됩니다. 냉각기가 고장나거나 하는 경우에는, 예비적으로, 외기를 냉각용 공기로서 직접 도입하여 재생과정을 수행할 수 있는 이점이 있습니다. 냉각용 공기의 흐름 방향은 이후 건조공기(압축 공기)의 흐름방향과 동일하도록 구성함으로써, 흡착탑에서 압축공기가 유출하는 근방의 흡착제의 습도를 가장 낮게 만들어서 건조 공기의 품질 전하를 최소화합니다.

도 7 및 8에 도시된 흡착식 제습장치는 도 1에 도시된 흡착식 제습장치와는 연결유로(50)를 포함하고 있는 점에서 차이가 있다.

도 7에서, 연결유로(50)의 일단은 압축공기의 흐름 상 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)의 하류 측에서 압축공기유로(30)와 연결되고, 연결유로(50)의 타단은 압축공기의 흐름 상 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)의 상류 측에서 재생공기유로(40)와 연결될 수 있다. 또한, 연결유로(50)에는 연결유로 내부를 흐르는 압축공기의 유량을 제어하는 밸브(51)가 설치되어 있다.

재생공기유로(40)의 블로워(45)나 가열기(46)등이 고장나거나 수리가 필요하여, 외기를 사용하기 어려울 경우가 있다. 이때, 연결유로(50)의 밸브(51)를 개방하여 외기 대신에 압축공기유로(30)의 압축공기를 재생공기유로(40)로 공급함으로써 흡착탑에 대한 재생과정을 유지할 수 있다. 따라서 연결유로(50)로 인해서, 부품의 유지, 보수가 간편하고, 유지 보수 시에도 운전을 계속할 수 있다.

도 6에서는, 연결유로(50)의 타단을 재생공기유로(40)에서 가열기(46)의 상류, 외기 유입구(N3)와 가열기(46) 사이의 지점에 연결되어, 히터 퍼지형(heater purge type) 제습장치로서 동작할 수 있다. 즉, 압축공기가 가열기를 통과하여 가열된 상태로 흡착탑의 재생에 사용되는 것이다.

또한, 도 7에서는, 연결유로(50)의 타단을 재생공기유로(40)에서 가열기(46)의 하류, 즉, 가열기(46)와 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)의 입구 사이 지점과 연결되면, 히터리스형(heaterless type) 제습장치로서 동작할 수 있다. 압축공기가 가열기에 의한 가열과정을 생략한 상태로 흡착제의 재생에 사용되는 것이다.

연결유로(50)의 타단을 두 갈래로 분기하여 외기 유입구(N3)와 가열기(46) 사이의 지점 및 가열기(46)와 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)의 입구 사이의 지점에 모두 연결하면, 필요에 따라, 히터 퍼지형이나 히터리스형 제습장치로 선택적으로 동작할 수 있다.

도 7 및 8에는, 흡착식 제습장치가 연결유로(50)에 이젝터(52)를 구비할 수 있는 점에서도 도 1과 차이가 있다.

이젝터(52)는 고속으로 분출되는 제1유체(연결유로의 압축공기)에 의해 제2유체(대기 중의 외기)를 자동으로 흡입하여 제1유체와 제2유체를 혼합하여 배출하는 장치이다. 구체적으로 살펴보면, 도 7에서 설명한 바와 같이, 재생과정에서, 블로워(45)를 통한 외기의 유입이 어려운 상황에 처하면, 연결유로(50)를 통해 압축공기를 재생공기로서 제1 또는 제2 흡착탑(10, 20)에 공급하여 재생과정을 진행할 수 있다. 그런데, 이젝터(52)는 연결유로(50)에 설치되고, 주변 외기와 연통되는 개구를 가지고 있다. 이로 인해, 연결유로(50)를 통해 공급된 고압의 압축공기가 이젝터 내부를 고속으로 이동함에 따라서 주변 외기가 이젝터의 개구를 통해 흡인되어, 압축공기와 외기가 혼합되어 제1 또는 제2 흡착탑(10, 20)에 공급할 수 있다.

이젝터에 의해서 재생공기로서 100%의 압축공기가 아니라 외기와 혼합된 압축공기가 사용되므로, 압축공기의 사용량을 절감할 수 있다. 또한, 이젝터는, 기계적으로 구동되므로, 전기에 의해 팬 등을 회전시켜야하는 블로워와 달리, 에너지 절감 효과가 크다. 또한, 이젝터는 구조가 단순하여 오작동 염려가 덜하고, 유지 및 보수가 간편하다.

도 9는 흡착식 제습장치의 가열기 구성을 확대하여 도시하고 있다.

가열기(46)는 재생공기유로(40)를 따라서 배치되어 있고, 전기에 의해 외기를 가열하는 전기히터(46'), 스팀에 의해 외기를 가열하는 스팀히터(46''), 콤프레서 등에서 발생하는 폐열을 이용하여 외기를 가열하는 폐열히터(46''') 중 하나 이상으로 구성될 수 있다.

도 9에서와 같이, 서로 다른 전기히터(46')와 스팀히터(46'')를 두 개 설치해 두면, 하나의 히터가 고장이 나더라도 다른 히터에 의한 백업이 가능하다.

또한, 재생공기유로(40)는 가열기(46) 중 하나 이상의 상류에서 분기하여 가열기(46', 46'', 46''') 중 하나 이상의 하류측으로 합류함으로써 가열기(46', 46'', 46''') 중 하나 이상을 건너뛰는 바이패스 유로(60)를 구비할 수 있다.

재생과정에서, 가열기를 작동시켜 가열용 공기를 제1 또는 제2 흡착탑(10, 20)에 공급하다가 작동을 중단하더라도, 가열기에 열이 남아있으므로, 이후, 냉각용 공기가 제 또는 제2 흡착탑(10, 20)으로 공급되는 경로에서 가열기를 통과하면 그 잔존 열에 의해 냉각용 공기의 온도가 상승할 염려가 있다. 하지만, 냉각용 공기가 재생공기유로(40)와 바이패스유로(60)의 밸브들을 개폐함으로써 공기의 흐름이 바이패스유로(60)를 통해 가열기를 우회하도록 함으로써, 가열기로 인한 냉각용 공기의 온도 상승을 막을 수 있다. 또한, 복수의 가열기(46', 46'', 46''')를 두고 있는 경우, 하나의 가열기가 유지보수가 필요하면, 공기가 흐름이 바이패스유로(60)를 통해 그 가열기를 우회하여 흐르도록 하여, 제습장치의 작동중단이 없이 유지보수를 수행할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 도시하는 예에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

1 : 넌퍼지 흡착식 제습장치, 10 : 제1 흡착탑, 11 : 감압밸브, 12 : 온도센서, 13 : 수분센서, 20 : 제2 흡착탑, 21 : 감압밸브, 22 : 온도센서, 23 : 수분센서, 30 : 압축공기유로, 31~34 : 이방밸브, 35 : 가압밸브, 40: 재생공기유로, 41~44 : 이방밸브, 45 : 블로워, 46 : 가열기, 47 : 외기조절부, 50: 연결유로, 51: 연결유로밸브, 52: 이젝터, 53: 노점센서, 60: 바이패스유로, 71~72 : 삼방밸브, 73~74 : 사방밸브, 75~76: 체크밸브, 81: 냉각기, 82~85: 이방밸브

Claims (20)

1. 블로워를 이용한 넌퍼지 흡착식 제습장치(1)이며,
   흡착제를 가지는 제1 및 제2 흡착탑(10, 20), 제1 및 제2 흡착탑에 연결되는 재생공기유로(40), 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)에 연결되는 압축공기유로(30), 및 재생공기유로(40)로 외기를 이송하는 블로워(45)를 포함하고,
   압축공기유로(30)는, 압축공기의 흐름을 단속할 수 있는 제1 방향전환부(31, 32), 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 중 적어도 하나(10, 20), 및 압축공기의 흐름을 단속할 수 있는 제2 방향전환부(33, 34)를 차례로 연결하여 구성되고, 압축공기가 압축공기유로를 통과하고,
   재생공기유로(40)는 가열유로와 냉각유로를 포함하고,
   가열유로는, 대기와 연통하는 외기유입구(N3), 외기를 가열하는 가열기(46), 외기의 흐름을 단속할 수 있는 제4 방향전환부(43, 44), 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 중 적어도 하나(10, 20), 외기의 흐름을 단속할 수 있는 제3 방향전환부(41, 42), 및 대기와 연통하는 외기배출구(N4)를 차례로 연결하여 구성되고, 외기가 가열용 공기로서 가열유로를 통과하고,
   순환냉각유로는, 외기를 냉각하는 냉각기(81), 제3방향전환부(41, 42), 제1 및 제2 흡착탑 중 적어도 하나, 및 제4 방향전환부(43, 44)를 차례로 연결하여 구성되는 고리 형상의 유로이고, 외기가 냉각용 공기로서 순환냉각유로를 순환하고,
   외기유입구(N3)로부터 두 갈래로 분기된 제1 및 제2 유로를 더 포함하고,
   제1 유로는 블로워(45) 및 가열기(46)가 배치되는 제1a 유로, 및 제1a 유로를 출발하여 재생공기유로(40)의 상류측 및 하류측 각각에 분기되어 연결되는 제1b 및 제1c 유로를 포함하고,
   제2 유로는 냉각기(81)가 배치되며 재생공기유로(40)의 하류 측에 연결되도록 구성되고,
   가열용 공기는 블로워(45)를 통해 외기유입구(N3)로부터 제1a 유로로 유입되고 가열기(46)를 통과하면서 가열되며, 제1b 유로가 폐쇄된 상태에서 제1c 유로를 통과한 후 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 중 적어도 하나(10, 20)를 통과하여 흡착제를 재생한 후 외기배출구(N4)로 방출되고,
   냉각용 공기는 제2 유로에 배치된 냉각기(81)를 통과하면서 냉각된 후, 작동이 중지된 블로워(45) 및 가열기(46)를 통과하고 제1c 유로가 폐쇄된 상태에서 제1b 유로를 통과한 후 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 중 적어도 하나(10, 20)를 통과하여 흡착제를 냉각하는 과정을 순환되는,
   넌퍼지 흡착식 제습장치.
2. 제1항에 있어서, 재생공기유로(40)는, 외기의 상태에 따라서 재생공기유로(40)를 흐르는 외기의 유량 또는 유속을 조절할 수 있는 외기조절부(47)를 포함하는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
3. 제2항에 있어서, 외기조절부(47)는 자동밸브(47') 및 수동밸브(47'') 중 하나 이상을 포함하는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 방향전환부가 제1 및 제2 이방밸브(31, 32)를 포함하고, 제2 방향전환부가 제3 및 제4 이방밸브(33, 34)를 포함하고,
   압축공기유로에서, 제1 및 제3 이방밸브(31, 33)가 개방되어 압축공기가 제1 흡착탑(10)으로 흐르는 중에, 제2 및 제4 이방밸브(32, 34)가 개방되어 압축공기가 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)을 동시에 흐른 후, 제1 및 제3 이방밸브(31, 33)를 폐쇄하여 압축공기가 제1 흡착탑(10)에서 흐르는 것이 차단되는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 순환냉각유로에서 냉각기와 제3 방향전환부 사이에 외기 중으로부터 응축수를 분리하는 기수분리기를 배치하는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 내지 제4 방향전환부 중 하나 이상이 두 개의 이방밸브(31~34, 41~44)를 포함하는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 내지 제4 방향전환부 중 하나 이상이 삼방밸브(71, 72)를 포함하는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 방향전환부 및 제3 방향전환부가 사방밸브(73)로 통합되는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 중 적어도 하나가 그 일단과 타단에 각각 공기를 유입하는 입구와 공기를 유출하는 출구를 가지고, 상기 입구로부터 상기 출구를 향하는 방향이 지면에 대해 수직하는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 또는 제2 흡착탑(10, 20)의 내부의 온도를 측정하거나, 제1 또는 제2 흡착탑(10, 20)에 대한 상류측 또는 하류측 공기의 온도를 측정하기 위한 온도센서(12)를 포함하고,
    상기 온도센서(12)에 의해 측정된 온도에 따라서, 상기 온도가 측정된 흡착탑에서 가열용 공기나 냉각용 공기의 흐름을 지속하는 시간이 정해지는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 또는 제2 흡착탑(10, 20)의 내부에 있는 흡착제의 수분을 측정하기 위한 수분센서(13)를 포함하고,
    상기 수분센서(13)에 의해 측정된 수분에 따라서, 상기 수분이 측정된 흡착탑에서 압축공기의 흐름을 지속하는 시간이 정해지는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 또는 제2 흡착탑(10, 20)의 하류측 공기의 노점을 측정하기 위한 노점센서(53)를 포함하고,
    상기 노점센서(53)에 의해 측정된 노점에 따라서, 상기 노점이 측정된 흡착탑에서 압축공기의 흐름을 지속하는 시간이 정해지는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가열용 공기, 냉각용 공기 또는 압축공기를 제1 또는 제2 흡착탑(10, 20)에 공급할 시간을 미리 입력할 수 있는 타이머를 포함하고,
    상기 타이머에 미리 입력된 시간에 따라서, 가열용 공기, 냉각용 공기 또는 압축공기가 흐르는 시간이 정해지는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 압축공기유로(30)와 재생공기유로(40)를 연결하는 연결유로(50)를 포함하고,
    연결유로(50)의 일단은 압축공기유로(30)에서 제1 흡착탑(10)의 하류측과 연결되고, 연결유로(50)의 타단은 재생공기유로(40)에서 제2 흡착탑에 대한 상류측으로 연결되는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
15. 제14항에 있어서, 연결유로(50)는 압축공기유로(30)로부터 압축공기를 공급받는 하나 이상의 이젝터(52)를 포함하고,
    외기가 이젝터의 개구를 통해 이젝터의 내부로 흡입되어 이젝터 내부를 흐르는 압축공기와 함께 재생공기유로(40)로 공급되도록 구성되는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
16. 제14항에 있어서, 연결유로(50)의 타단이 가열유로와 가열기(46)에 대한 상류측 또는 하류측(46)에서 연결되거나, 연결유로(50)의 타단이 가열유로와 가열기(46)에 대한 상류측 및 하류측에서 모두 연결되도록 분기되는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가열기(46)는 전기에 의해 외기를 가열하는 전기히터(46'), 스팀에 의해 외기를 가열하는 스팀히터(46''), 폐열에 의해 외기를 가열하는 폐열히터(46''') 중 하나 이상을 포함하는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 바이패스유로(60)를 포함하고,
    바이패스유로(60)의 일단은 가열유로와 가열기(46)에 대한 상류측에서 연결되고, 바이패스유로(60)의 타단은 가열유로와 가열기(46)에 대한 하류측에서 연결되는, 넌퍼지 흡착식 제습장치.
19. 블로워를 이용한 넌퍼지 흡착식 제습장치(1)의 작동방법이며,
    흡착식 제습장치(1)는, 흡착제를 가지는 제1 및 제2 흡착탑(10, 20), 제1 및 제2 흡착탑에 연결되는 재생공기유로(40), 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)에 연결되는 압축공기유로(30), 및 재생공기유로(40)로 외기를 이송하는 블로워(45)를 포함하고,
    상기 작동방법은, 제습단계, 가열단계 및 냉각단계를 차례로 수행하고,
    제습단계에서는, 압축공기가 압축공기유로(30)를 흐르고, 압축공기유로는 압축공기의 흐름을 단속할 수 있는 제1 방향전환부(31, 32), 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 중 적어도 하나(10, 20), 및 압축공기의 흐름을 단속할 수 있는 제2 방향전환부(33, 34)를 차례로 연결하여 구성되고,
    가열단계에서는, 외기가 가열용 공기로서 가열유로를 통과하고, 가열유로는 재생공기유로(40)에서 대기와 연통하는 외기유입구(N3), 외기를 가열하는 가열기(46), 외기의 흐름을 단속할 수 있는 제4 방향전환부(43, 44), 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 중 적어도 하나(10, 20), 외기의 흐름을 단속할 수 있는 제3 방향전환부(41, 42), 및 외기를 대기 중으로 배출하는 외기배출구(N4)를 차례로 연결하여 구성되고,
    냉각단계에서는, 외기가 냉각용 공기로서 순환냉각유로를 순환하고, 순환냉각유로는 재생공기유로(40)에서 외기를 냉각하는 냉각기(81), 제3방향전환부(41, 42), 제1 및 제2 흡착탑 중 적어도 하나, 및 제4 방향전환부(43, 44)를 차례로 연결하여 구성되는 고리 형상의 유로이고,
    흡착식 제습장치(1)는, 외기유입구(N3)로부터 두 갈래로 분기된 제1 및 제2 유로를 더 포함하고,
    제1 유로는 블로워(45) 및 가열기(46)가 배치되는 제1a 유로, 및 제1a 유로를 출발하여 재생공기유로(40)의 상류측 및 하류측 각각에 분기되어 연결되는 제1b 및 제1c 유로를 포함하고,
    제2 유로는 냉각기(81)가 배치되며 재생공기유로(40)의 하류 측에 연결되도록 구성되고,
    가열용 공기는 블로워(45)를 통해 외기유입구(N3)로부터 제1a 유로로 유입되고 가열기(46)를 통과하면서 가열되며, 제1b 유로가 폐쇄된 상태에서 제1c 유로를 통과한 후 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 중 적어도 하나(10, 20)를 통과하여 흡착제를 재생한 후 외기배출구(N4)로 방출되고,
    냉각용 공기는 제2 유로에 배치된 냉각기(81)를 통과하면서 냉각된 후, 작동이 중지된 블로워(45) 및 가열기(46)를 통과하고 제1c 유로가 폐쇄된 상태에서 제1b 유로를 통과한 후 제1 및 제2 흡착탑(10, 20) 중 적어도 하나(10, 20)를 통과하여 흡착제를 냉각하는 과정을 순환되는,
    넌퍼지 흡착식 제습장치의 작동방법.
20. 제19항에 있어서, 압축공기유로(30)에서, 제1 방향전환부가 제1 및 제2 이방밸브(31, 32)를 포함하고, 제2 방향전환부가 제3 및 제4 이방밸브(33, 34)를 포함하고,
    상기 제습단계에서는, 제1 및 제3 이방밸브(31, 33)가 개방되어 압축공기가 제1 흡착탑(10)으로 흐르는 중에, 제2 및 제4 이방밸브(32, 34)가 개방되어 압축공기가 제1 및 제2 흡착탑(10, 20)을 동시에 흐른 후, 제1 및 제3 이방밸브(31, 33)를 폐쇄하여 압축공기가 제1 흡착탑(10)에서 흐르는 것이 차단되는, 넌퍼지 흡착식 제습장치의 작동방법.

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