KR102114204B1 - 에너지 효율이 향상된 제습장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉각 제습과 제습제 로터의 재생 과정에서 발생되는 열 에너지를 재활용하여 재생공기를 가열함으로써 간단한 구조를 가지면서도 에너지 효율이 획기적으로 향상되는 제습장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 제습장치는, 외부 공기를 냉각하여 1차 제습하는 냉각 제습부; 제습제가 충진되며, 수직으로 기립되어 회전하는 제습제 로터; 상기 냉각 제습부와 제습제 로터 사이에 설치되며, 상기 냉각 제습기에 의하여 1차 제습된 외부 공기를 상기 제습제 로터의 일측 구간에 통과시켜 완전 제습하는 제습 송풍부; 상기 제습제 로터의 재생 구간 전방에 설치되며, 상기 재생 구간에 재생 온도로 가열된 외부 공기를 분사하는 재생부; 상기 냉각 제습부를 냉각시키고 발생된 열을 배출함과 동시에 상기 재생부로 공급되는 외부 공기를 가열하는 제1 열교환부;를 포함한다.
Description
본 발명은 제습장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각 제습과 제습제 로터의 재생 과정에서 발생되는 열 에너지를 재활용하여 재생공기를 가열함으로써 간단한 구조를 가지면서도 에너지 효율이 획기적으로 향상되는 제습장치에 관한 것이다.
일반적으로 제습 방법을 냉각노점 제습(이하 "냉각제습"이라 함)과 데시칸트제습으로 크게 구별하고 있으며, 적용에 있어서는 경제성을 고려하여 노점온도를 기준으로 적용을 권유하고 있다. 따라서 냉각제습에 있어서는 노점온도 10℃ 이상(7.6g/kg')에서 사용하고, 노점온도 10℃(7.6g/kg')이하에서는 데시칸트제습을 추천하고 있다.
국내의 대기는 연중을 통해 22g/kg'~2g/kg'의 절대습도로 나타나고 있으며, 대개는 경제성을 고려하여 외부 공기를 제습할 때는 7.0g/kg'까지 냉각제습으로 그 이하를 제습할 때는 데시칸트제습을 적용하고 있다. 데시칸트(desiccant)란 수분을 흡착하는 제습제를 의미한다. 종래의 냉각제습 방식과 데시칸트제습 방식과의 원리적인 차이점은 아래와 같다.
종래의 냉각제습은 수분을 노점에 의해 응결하여 분리한다. 반면에 데시칸트제습은 흡착제에 의해 수분을 데시칸트로터 처리부에서 흡착한 후 데시칸트로터 재생부에서 탈착하여 외기로 배출한다.
즉, 냉각제습은 수분을 냉각제습하여 제거하는 노점 응결수방식이지만, 데시칸트제습은 수분을 흡착 및 탈착하여 제거하는 공기가열 증발방식이다. 데시칸트제습 방식은 제습한 공기를 냉각함으로써 적절한 온도, 습도의 공기를 실내에 공급해 제습하는 시스템으로 구성된다.
한편 전술한 냉각 제습과 데시칸트 제습을 복합하여 사용하는 제습장치가 널리 사용되는데, 이 경우 데시칸트 제습에 사용된 제습제의 재생에 고온으로 가열된 가열 공기를 사용하므로 에너지를 많이 사용하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 냉각 제습과 데시칸트 제습을 복합하여 사용하는 제습 장치에서 냉각 제습과 제습제 로터의 재생 과정에서 발생되는 열 에너지를 재활용하여 재생공기를 가열함으로써 간단한 구조를 가지면서도 에너지 효율이 획기적으로 향상되는 제습장치를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 제습장치는, 외부 공기를 냉각하여 1차 제습하는 냉각 제습부; 제습제가 충진되며, 수직으로 기립되어 회전하는 제습제 로터; 상기 냉각 제습부와 제습제 로터 사이에 설치되며, 상기 냉각 제습기에 의하여 1차 제습된 외부 공기를 상기 제습제 로터의 일측 구간에 통과시켜 완전 제습하는 제습 송풍부; 상기 제습제 로터의 재생 구간 전방에 설치되며, 상기 재생 구간에 재생 온도로 가열된 외부 공기를 분사하는 재생부; 상기 냉각 제습부를 냉각시키고 발생된 열을 배출함과 동시에 상기 재생부로 공급되는 외부 공기를 가열하는 제1 열교환부;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 재생부는 상기 제습제 로터를 기준으로 상기 냉각 제습부와 동일한 방향에 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 제습장치에는, 상기 재생부에 의하여 상기 재생 구간을 통과한 공기를 상기 제1 열교환부를 통과한 외부 공기가 상기 재생부로 공급되는 외부 공기 공급관으로 유도하여 외부 공기를 2차 가열하는 2차 가열 유도관이 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 2차 가열 유도관은 상기 제습제 로터의 회전축을 통과하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 2차 가열 유도관은, 상기 외부 공기 공급관을 외부에서 감싸는 열교환 이중관을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제습장치에 따르면, 냉각 제습과 데시칸트 제습을 복합하여 사용하는 제습 장치에서 냉각 제습과 제습제 로터의 재생 과정에서 발생되는 열 에너지를 재활용하여 재생공기를 가열함으로써 간단한 구조를 가지면서도 에너지 효율이 획기적으로 향상되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제습장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 열교환부의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 가열 유도관의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 열교환부의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 가열 유도관의 구조를 도시하는 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 제습장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각 제습부(110), 제습제 로터(120), 제습 송풍부(130), 재생부(140) 및 제1 열교환부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 냉각 제습부(110)는 본 실시예에 따른 제습장치(100)의 가장 전방에 설치되며, 외부에서 유입되는 외부 공기(102)를 최초로 받아들여서 냉각 제습 방법으로 습도를 낮추는 구성요소이다. 따라서 상기 냉각 제습부(110)에는 냉각 장치가 구비되며, 이에 따라서 냉매 압축 과정에서 열이 발생하는 제1 열교환부(150)가 연결되어 함께 구비된다.
그리고 상기 냉각 제습부(110)에서는 외부 공기(102)의 상대 습도를 50% 이하로 낮추도록 냉각하여 제습하는 것이 바람직하다.
한편 상기 냉각 제습부(110) 전방에는 유입되는 외부 공기(102)에서 불순물을 제거하는 필터(111), 댐퍼(112) 등이 더 구비될 수 있다.
다음으로 상기 제습제 로터(120)는 큰 원판 형상을 가지며, 제습제가 충진되어 상기 냉각 제습부(110)를 통과한 외부 공기(102)에서 습기를 완전하게 2차 제습하는 구성요소이다. 상기 제습제 로터(120)는 수직으로 기립되어 설치되며, 중앙에 설치되는 회전축(123)을 중심으로 모터(124)에 의하여 느린 속도로 회전하도록 설치된다.
이때 상기 제습제 로터(120)의 하측 부분에서 2차 제습이 이루어지며, 상측 부분에서는 제습제의 재생 작업이 이루어진다. 따라서 상기 제습제 로터(120)의 하측 구간은 제습 구간(121)으로 기능하고, 상측 구간은 재생 구간(122)으로 이용된다.
상기 제습제 로터(120)의 회전축(123)을 중심으로 한 중앙 부분을 제외한 나머지 외측 부분에 제습제가 충진되는 구조를 가진다.
다음으로 상기 제습 송풍부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 제습부(110)와 제습제 로터(120) 사이에 설치되며, 상기 냉각 제습기(110)에 의하여 1차 제습된 외부 공기(102)를 상기 제습제 로터(120)의 제습 구간(121)에 통과시켜 완전 제습하는 구성요소이다. 즉, 상기 제습 송풍부(130)는 상기 제습제 로터(120)의 전방에 팬으로 구성되어 설치되며, 상기 냉각 제습부(110)를 통과한 외부 공기(102)를 상기 제습제 로터의 제습 구간(121)으로 이동시키기는 것이다.
다음으로 상기 재생부(140)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제습제 로터(120)의 재생 구간(122) 전방에 설치되며, 상기 재생 구간(123)에 재생 온도로 가열된 재생 공기(103)를 분사하여 상기 제습제를 재생하는 구성요소이다. 상기 제습제 로터(120)에 충진되어 있는 제습제는 상기 제습 구간(121)을 통과하면서 외부 공기(102) 중의 습기를 흡수한 상태에서 상기 재생 구간(122)으로 진입한다. 이때 상기 재생부(140)에서는 150℃ 이상의 고온으로 가열된 재생 공기(103)를 상기 재생 구간(122)으로 분사하여 제습제에서 습기를 제거하고 제습제를 다시 흡습이 가능하도록 재생하는 것이다.
한편 본 실시예에서 상기 재생부(140)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제습제 로터(120)를 기준으로 상기 제습 송풍부(130)와 동일한 방향에 설치되어 재생 공기(103)를 상기 재생 구간(122)으로 분사하는 것이, 제습 장치(100)의 전체적으로 구조를 단순화하고 에너지 효율을 극대화할 수 있어서 바람직하다.
다음으로 상기 제1 열교환부(150)는 전술한 바와 같이, 상기 냉각 제습부(110)와 연결되어 설치되며, 상기 냉각 제습부(110)를 냉각시키고 난 냉매를 압축하면서 발생된 열을 배출함과 동시에 상기 재생부(140)로 공급되는 재생 공기를 가열하는 구성요소이다.
구체적으로 상기 제1 열교환부(150)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 재생부(140)로 유입되는 재생 공기(103)의 유입 경로 상에 설치되며, 상기 냉각 제습부(110)에 사용되는 냉매를 압축하는 과정에서 발생하는 열을 재생 공기(103)의 1차 가열에 사용하는 것이다. 따라서 상기 제1 열 교환부(150)를 통과하는 재생 공기(103)는 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매가 통과하는 배관(151)이 배치되는 공간(152) 내부를 통과하면서 상온에서 40℃ 정도의 온도로 1차 가열된다.
다음으로 본 실시예에 따른 제습장치(100)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 2차 가열 유도관(160)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 2차 가열 유도관(160)은 상기 재생부(140)에 의하여 상기 재생 구간(122)을 통과한 뜨거운 재생 공기를 상기 제1 열교환부(150)를 통과한 재생 공기(103)가 상기 재생부(140)로 공급되는 재생 공기 공급관으로 유도하여 재생 공기(103)를 2차 가열하는 것이다.
상기 제습제 로터(120)를 통과한 재생 공기(103)는 수증기를 포함하고 있기는 하지만, 고온으로 가열된 상태를 그대로 유지하므로, 이 열에너지를 상기 제1 열교환부(150)에 의하여 1차 가열된 재생 공기(103)를 2차 가열하는데 재활용하는 것이다.
따라서 본 실시예에서 상기 2차 가열 유도관(160)은 도 1에 도시된 바와 같이, 구체적으로 상기 제습제 로터(120)의 회전축(123)을 통과하여 상기 제1 열교환부(150)와 재생부(140) 사이로 연결되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 재생 공기 공급관(141)을 외부에서 감싸는 열교환 이중관(161)을 구비하는 구조를 가지는 것이 바람직하다.
한편 본 실시예에 따른 제습장치(100)에서 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제습 송풍부(130)에서 분사되는 외부 공기(102) 중 일부를 상기 재생부(140) 쪽으로 공급할 수도 있다. 이 경우에는 상기 제습 송풍부(130) 통과한 외부 공기(102)를 상기 2차 가열 유도관(160) 방향으로 공급하여 2차 가열 및 재생 가열하여 제습제 재생에 활용한다.
그리고 드라이 룸(170) 내부의 공기를 순환시켜 드라이 룸(170) 내부 공기 상태를 원하는 습도 및 온도로 세팅할 수도 있다. 따라서 본 실시예에 따른 제습 장치(100)에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 드라이 룸(170)에서 상기 제습 송풍부(130) 방향으로 내부 공기를 이동시키는 재순환관(180)이 더 구비될 수 있다. 상기 재순환관(180)은 상기 냉각 제습부(110)에서 상기 제습 송풍부(130) 방향으로 이동하는 외부 공기 이동관에 연결된다. 그리고 상기 재순환관(180)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 필터(181)와 댐퍼(182)가 구비될 수 있으며, 필요에 따라 냉각 장치(183)도 더 구비될 수 있다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 제습장치
110 : 냉각 제습부 120 : 제습제 로터
130 : 제습 송풍부 140 : 재생부
150 : 제1 열교환부 160 : 2차 가열 유도관
170 : 드라이 룸 101 : 케이스
102 : 외부 공기 103 : 재생 공기
110 : 냉각 제습부 120 : 제습제 로터
130 : 제습 송풍부 140 : 재생부
150 : 제1 열교환부 160 : 2차 가열 유도관
170 : 드라이 룸 101 : 케이스
102 : 외부 공기 103 : 재생 공기
Claims (2)
- 외부 공기를 냉각하여 1차 제습하는 냉각 제습부;
제습제가 충진되어 상기 냉각 제습부에서 1차 제습된 외부 공기를 완전 제습하며, 수직으로 기립되어 회전하는 제습제 로터;
상기 냉각 제습부와 제습제 로터 사이에 설치되며, 상기 냉각 제습부에 의하여 1차 제습된 외부 공기를 상기 제습제 로터의 제습 구간을 통과하도록 송풍하는 제습 송풍부;
상기 제습제 로터를 기준으로 상기 냉각 제습부와 동일한 방향에 설치되며, 상기 제습제 로터의 재생 구간에 재생 온도로 가열된 외부 공기를 분사하는 재생부;
상기 냉각 제습부를 냉각시키고 발생된 열을 배출함과 동시에 상기 재생부로 공급되는 외부 공기를 가열하는 제1 열교환부;
상기 재생부에 의하여 상기 재생 구간을 통과한 공기를 상기 제1 열교환부를 통과한 외부 공기가 상기 재생부로 공급되는 외부 공기 공급관으로 유도하여 외부 공기를 2차 가열하는 2차 가열 유도관;을 포함하며,
상기 2차 가열 유도관은,
상기 제습제 로터의 회전축을 통과하여 설치되고, 상기 외부 공기 공급관을 외부에서 감싸는 열교환 이중관을 구비하는 것을 특징으로 하는 제습장치. - 삭제
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |