KR102242190B1 - 냉동 창고용 저노점 제습 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 본 발명은 제습 장치에 관한 것으로서 에너지 소비가 적고 또한 냉장 창고나 냉동 창고 등의 이배퍼레이터에 성에가 부착되기 어려운 것을 제공하도록 하는 것이다.
[해결 수단] 본건 발명은 이상과 같은 과제를 해결하기 위해 냉장 창고로부터의 처리 공기를 데시칸트 로터의 처리 출구 공기와 열교환하는 현열 교환기를 통과시키고, 처리존, 재생존, 퍼지존으로 3분할한 데시칸트 로터의 처리존과 퍼지존을 통과시키고, 퍼지존을 통과한 공기를 처리 공기로 되돌리고, 처리존으로부터 나온 처리 출구 공기를 상기 현열 교환기에서 처리 공기와 열교환해서 냉장 창고에 공급한다. 또한, 외기를 재생 히터로 가열하고 데시칸트 로터의 재생존을 통과시켜 데시칸트 로터가 흡착한 수분을 탈착하도록 해서 증발기로의 착상을 방지하는 것이 가능한 제습 성능을 달성하도록 했다.

Description

냉동 창고용 저노점 제습 장치{LOW DEW POINT DEHUMIDIFIER FOR REFRIGERATOR}

본 발명은 예를 들면 냉장 창고나 냉동 창고 등에 이용되는 제습 장치에 관한 것이다.

냉장 창고나 냉동 창고 또는 냉장고나 냉동고는 일반적으로 프레온을 사용한 냉동 사이클이 이용되고, 냉장 창고용 냉동 사이클에는 최근에는 일부의 것에 있어서는 암모니아를 사용한 냉동 사이클이 이용되고 있다.

외기의 노점보다 냉장 창고 내의 온도가 낮으면 운전 중에 이배퍼레이터(증발기)에 성에가 부착된다. 성에가 부착되면 열교환 효율이 저하되고 심한 경우에는 이배퍼레이터의 열교환기가 완전히 성에로 막혀 공기의 유통이 불가능해질 경우가 있다.

이 때문에, 특정 주기로 냉동기의 운전을 정지하고 이배퍼레이터에 온풍을 통과시켜 부착된 성에를 녹이도록 하고 있다.

이와 같은 것은 성에의 해동 중에는 냉동기의 운전이 정지되기 때문에 냉동 식품 등 냉동기의 운전을 정지하면 보존물의 품질이 저하되는 것을 보관하고 있는 냉장 창고의 경우에는 문제가 있었다.

이 때문에, 1대의 냉동기에 이배퍼레이터를 2대 설치하고, 2대의 이배퍼레이터를 교대로 운전시켜서 교대로 성에를 녹이도록 한 것이 있다. 이와 같은 것은 냉동기를 정지시키지 않고 성에 제거를 행할 수 있지만 이배퍼레이터를 2대 설치하기 때문에 가격이 높아지고, 이배퍼레이터를 2대 설치하는 스페이스가 필요하다는 문제점이 있다.

이배퍼레이터에 성에가 부착된다는 것은 냉동기에 잠열 부하가 걸려 있다는 것이며 에너지가 헛되이 소비된다. 즉, 성에가 발생하기 때문에 이배퍼레이터에서 물의 응축열과 동결열이 발생한다. 일본의 기상 조건이라면 이 잠열 부하는 냉동기의 소비 에너지의 절반 가까이로도 되는 경우가 종종 있다. 또한, 성에의 열전도율이 낮기 때문에 이배퍼레이터의 열교환 효율이 나빠진다는 문제도 있다.

이 이배퍼레이터에 공기중의 수분이 성에로서 착상하는 것을 방지하는 기술로서, 특허문헌 1에 개시된 기술과 같이 데시칸트 로터(desiccant rotor)를 이용하여 공기중의 수분을 흡착함으로써 수분 탈착의 열원으로서 냉동기의 폐열을 이용하여 에너지 소비가 적은 제습 장치를 제공하는 것이 발명되었다.

또한, 특허문헌 2에 개시된 것은 특허문헌 1과 마찬가지로 이배퍼레이터에 공기중의 수분이 성에로서 착상되는 것을 방지하는 기술로서, 수분을 흡착하는 로터를 사용함으로써 수분 흡착 로터의 흡착제 세공 직경을 조정하여 세공 내의 수분이 동결되지 않는 제습 장치를 제공하는 것이다.

일본 특허 공개 2001-179036 호 공보 WO 2008-084573 호 공보

특허문헌 1에 개시된 것은 데시칸트 로터에 의해 증발기에 들어가기 전의 공기중의 수분을 흡착하여 증발기에 성에가 부착되는 것을 억제할 수 있는 것이지만, 데시칸트 로터의 동결에 대해 언급한 기술이 없고, 송풍기의 내저온성에 관한 기술도 개시되어 있지 않다.

특허문헌 2에 개시된 것은 수분 흡착 로터의 흡착제 세공 직경을 조정하고 있지 않는 데시칸트 로터를 사용하는 기술은 개시되어 있지 않다. 또한, 송풍기의 내저온성에 관한 기술도 개시되어 있지 않다.

즉, 양 특허문헌에는 어떠한 데시칸트 로터를 사용해도 로터 자체가 동결되지 않는 냉장 창고나 냉동 창고에 채용 가능한 에너지 소비가 적은 제습 장치에 대해서 개시가 없다.

본건 발명은 이상과 같은 과제를 해결하기 위해서 냉장 창고나 냉동 창고로부터의 공기를 전량 순환할 수 있도록 데시칸트 로터의 퍼지 공기를 제습기 처리 입구로 전량 되돌리는 것을 가장 주된 특징으로 한다.

[발명의 효과]

본 발명의 제습 장치는 상기와 같이 구성했으므로 냉장 창고 내의 공기를 데시칸트 로터의 처리(흡착)존에 통과시켜 전량 냉장 창고로 되돌리기 때문에 에너지절약을 달성하면서 이배퍼레이터(증발기)로의 착상을 방지하는 것이 가능한 제습 장치를 제공할 수 있다.

또한, 데시칸트 로터의 퍼지존을 통과한 공기를 처리 송풍기 앞으로 되돌리기 때문에 창고업법 시공 규칙에서 정해진 냉장실의 보관 온도대「C1급」(섭씨 마이너스 10도 이하 섭씨 마이너스 20도 미만) 이하의 냉장 창고로부터의 피처리 공기 온도가 올라 처리 송풍기의 사용할 수 없는 온도 이하로 되는 경우도 없고 데시칸트 로터가 동결되는 경우도 없어진다.

도 1은 본 발명의 제습 장치의 실시예 1에 있어서의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 제습 장치의 실시예 2에 있어서의 흐름도이다.

냉장 창고로부터의 처리 공기를 데시칸트 로터의 처리 출구 공기와 열교환하는 현열 교환기를 통과시키고, 처리존, 재생존, 퍼지존으로 3분할한 데시칸트 로터의 처리존과 퍼지존을 통과시키고, 퍼지존을 통과한 공기를 처리 공기로 되돌리고, 처리존으로부터 나온 처리 출구 공기를 상기 현열 교환기에서 처리 공기와 열교환해서 냉장 창고에 공급한다. 또한, 외기를 재생 히터로 가열하고 데시칸트 로터의 재생존을 통과시켜 데시칸트 로터가 흡착한 수분을 탈착 후 외기로 배기하도록 해서 증발기로의 착상을 방지하는 것이 가능한 제습 장치를 제공할 수 있었다.

[실시예 1]

이하 본 발명의 냉장 창고용 제습 장치의 실시예에 대해서 도면을 따라 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 제습 장치의 공기의 흐름을 나타낸 흐름도이다.

도 1에 있어서 1은 데시칸트 로터이며, 처리존(2)과 퍼지존(3)과 재생존(4)의 3개의 존으로 분할되고, 데시칸트 로터(1)의 회전 방향에 대하여 처리존(2), 재생존(4), 퍼지존(3)으로 되도록 한다. 이 데시칸트 로터(1)는 모터(도시하지 않음)에 의해 회전한다.

냉장 창고(5) 내의 처리 공기는 처리 송풍기(11)에 의해 직교형 현열 교환기(12)를 통과하고, 데시칸트 로터의 처리존(2)을 통과해서 건조 공기로 되고, 직교형 현열 교환기(12)에서 처리 공기와 열교환되어 냉장 창고(5) 내로 되돌아온다.

처리 송풍기(11)를 나온 공기의 일부는 데시칸트 로터의 퍼지존(3)을 통과해서 직교형 현열 교환기(12)로부터 나온 처리 공기와 혼합된다.

외기(OA)는 재생 송풍기(10)에 의해 재생 히터(9)를 통과해서 가열되고, 데시칸트 로터(1)의 재생존(4)을 통과해서 데시칸트 로터에 흡착된 수분을 탈착해 외기로 배기된다.

이와 같은 구성으로 함으로써 퍼지존을 통과해서 가열된 공기를 냉장 창고로부터의 처리 공기로 되돌림으로써 특수한 내저온성을 갖는 처리 송풍기를 사용할 필요가 없어 초기 비용을 저감할 수 있고, 데시칸트 로터의 동결도 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 냉장 창고로부터의 처리 공기를 전량 냉장 창고로 되돌리기 때문에 외기의 냉장 창고로의 침입이 발생하지 않으므로 에너지 절약이 된다.

예들 들면, 냉장 창고(5) 내의 온도가 섭씨 마이너스 30도(이후, 온도는 모두 「섭씨」로 한다)이고 데시칸트 로터의 재생 온도가 140도일 경우, 열교환 효율 52.4%의 직교형 현열 교환기(12)를 사용하여 현열 교환기 출구 온도는 마이너스 13.2도로 되고, 데시칸트 로터의 퍼지존(3)을 나온 온도 42도의 공기와 혼합됨으로써 공기 온도가 마이너스 5.4도로 된다. 또한, 데시칸트 로터의 처리존(2) 입구 온도는 마이너스 2.4도이고 노점 온도 마이너스 30도, 처리존(2) 출구 온도는 2도이고 노점 온도 마이너스 40도로 되며, 직교형 현열 교환기(12)에서 냉장 창고로부터의 처리 공기와 열교환되어 냉장 창고로의 공급 공기 온도는 마이너스 14.7도이고 노점 온도 마이너스 40도로 된다.

[실시예 2]

도 2는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 제습 장치의 공기의 흐름을 나타낸 흐름도이다. 실시예 1과 다른 점으로서 설치 스페이스의 문제 등으로 현열 교환기(12)를 설치할 수 없는 경우의 실시예이다. 다른 구성은 공통이므로 중복된 설명은 생략한다.

냉장 창고(5) 내의 처리 공기는 처리 송풍기(11)에 의해 데시칸트 로터(1)의 처리존(2)을 통과해서 건조 공기로 되어 냉장 창고(5) 내로 되돌아온다. 처리 송풍기(11)를 나온 공기의 일부는 데시칸트 로터(1)의 퍼지존(3)을 통과해서 냉장 창고(5)로부터 나온 처리 공기와 혼합되지만, 그 공기 온도가 처리 송풍기(11)의 사용 가능 온도로 되도록 퍼지존의 존 비율을 크게 하거나 해서 퍼지존을 통과하는 공기의 풍량을 많게 한다. 또한, 처리 송풍기 입구에 온도 센서 등의 온도 검출 수단을 설치하고, 처리존과 퍼지존을 통과하는 풍량비를 댐퍼 등의 풍량 조정 수단으로 조정하도록 해서 이루어져도 좋다.

통상, 퍼지존을 통과시키는 공기의 풍량은 처리존을 통과하는 공기의 풍량의 1/2~1/10이면 되지만, 바람직하게는 1/3~1/6으로 한다. 표 1에 직경 320㎜, 폭 400㎜의 허니콤 로터를 사용하여 처리존 입구 온도 마이너스 20도, 재생 온도 140도, 재생 공기 습도 20g/㎏, 재생 풍량비(재생 풍량/처리 풍량)가 1/6일 경우의 퍼지 풍량이 제습 성능에 미치는 영향의 시험 결과를 나타낸다. 퍼지 풍량비(퍼지 풍량/처리 풍량)를 1/2~1/10로 함으로써 처리존 출구의 노점 온도가 퍼지가 없는 경우와 비교해서 15도 이상 낮아지고, 1/3~1/6로 함으로써 20도 이상 낮아졌다.

제습 장치 운전 개시시에는 댐퍼(6, 7, 8)를 닫고 운전을 개시해서 냉장 창고 내의 빙점 아래의 저온 공기가 직접 처리 송풍기로 통하지 않도록 하고, 처리 송풍기 입구 온도를 충분히 높이고 나서 댐퍼(6, 7, 8)를 열도록 해도 좋다. 또한, 실시예 1에서도 마찬가지의 조작을 해도 좋다. 또한, 현열 교환기(12)에는 빙점 아래의 공기가 흐르지만, 냉장 창고(5)로부터 현열 교환기(12)로 들어가는 온도보다 냉장 창고(5)로 되돌려지는 공기의 건구 온도가 높고 노점 온도가 낮기 때문에 현열 교환기(12) 내에서 성에가 발생하지 않는다.

이상과 같이, 퍼지존을 통과한 공기 전량을 피처리 공기와 혼합함으로써 처리 송풍기에 공급되는 피처리 공기의 온도가 높아지기 때문에, 통상 이용되는 송풍기의 최저 사용 온도가 마이너스 10도 정도이므로 특수한 내저온성을 갖는 송풍기를 채용할 필요가 없고 데시칸트 로터의 동결을 방지하는 것도 가능해진다. 또한, 냉장 창고로부터의 피처리 공기를 전량 냉장 창고로 되돌리기 때문에 외기를 도입할 필요가 없어 에너지 절약이 되고, 외기 처리용 프리 쿨러도 설치할 필요가 없어 초기 비용의 저감도 된다. 일반적으로 시판되고 있는 송풍기의 내저온성은 일본의 기상 조건에 맞춰서 설계되어 있다. 이 때문에, 옥내 사용의 일반적인 송풍기의 경우에는 메이커가 보증하는 최저 온도가 마이너스 10도 정도이다. 본 발명은 이와 같은 일반적인 송풍기를 사용할 수 있어 비용이나 납기에 기여한다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은 냉장 창고나 냉동 창고 등의 증발기의 성에 부착을 방지하는 에너지 소비를 저감한 제습 장치를 제공한다.

1 : 데시칸트 로터 2 : 처리존
3 : 퍼지존 4 : 재생존
5 : 냉장 창고 6, 7, 8 : 댐퍼
9 : 재생 히터 10 : 재생 송풍기
11 : 처리 송풍기 12 : 직교형 현열 교환기

Claims (4)

1. 습기 흡착제가 담지된 데시칸트 로터를 갖고, 상기 데시칸트 로터의 회전 방향에 대해 처리존, 재생존, 퍼지존의 순으로 3개의 존으로 분할되고, 상기 처리존과 퍼지존에 냉장 창고 내로부터의 공기를 통과시키고, 상기 퍼지존을 통과한 가열된 공기를 상기 냉장 창고 내로부터의 공기로 되돌려 상기 가열된 공기와 상기 냉장 창고 내로부터의 공기가 혼합된 온도로 상기 처리존과 퍼지존에 통과시키고, 재생 히터를 통과해서 가열된 외기를 상기 재생존에 통과시켜 외기로 배기하고, 상기 처리존을 통과한 공기를 상기 냉장 창고 내로 되돌리도록 한 것을 특징으로 하는 제습 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉장 창고 내로부터의 공기와 상기 냉장 창고 내로 되돌리는 공기를 현열 교환하도록 한 것을 특징으로 하는 제습 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   처리 송풍기 입구 온도를 계측하는 온도 검출 수단을 설치하고 상기 처리 송풍기 입구 온도가 처리 송풍기 사용 온도 영역으로 되도록 처리 풍량과 퍼지 풍량을 조절하도록 한 것을 특징으로 하는 제습 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 퍼지존을 통과하는 공기의 풍량을 상기 처리존을 통과한 공기의 풍량의 1/2~1/10로 한 것을 특징으로 하는 제습 장치.
   

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