KR20110057320A - 증기가습이 필요 없는 에너지 절약형 외기공조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증기가습이 필요없는 에너지 절약형 외기공조장치에 관한 것으로, 그 목적은 에너지의 소모가 큰 증기가습기를 사용하지 않고도 클린룸으로 유입되는 공기를 요구되는 온도와 습도를 형성하도록 함으로써 에너지의 절감이 가능한 외기공조장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 도입외기 중의 이물질을 여과하기 위한 필터와, 동절기 도입외기를 예열하는 프리히터와, 온수 또는 냉수를 공급받아 도입외기의 온도를 조절하는 예열/예냉 코일유닛과, 에어와셔 및 열교환용 코일유닛으로 이루어져 도입외기의 온도와 습도를 조절하는 수분무식 가습유닛과, 온수를 제공받아 도입외기를 가열하는 리히팅 코일유닛과, 클린룸으로 공기를 공급하는 송풍기를 구비하는 외기공조장치에 있어서, 상기 클린룸을 순환하는 공기의 냉각을 위한 냉각기로부터 냉각탑으로 유입되는 온수를 상기 예열/예냉 코일유닛으로 공급하도록 구성되어 도입외기가 프리히터와 예열/예냉 코일유닛을 거치면서 건구온도가 19℃이상을 형성하도록 함으로써, 수분무식 가습유닛과 리히팅 코일유닛만으로 도입외기의 온도와 습도를 12℃, 90%로 형성할 수 있도록 한 에너지 절감형 외기공조장치에 관한 것을 기술적 요지로 한다.

증기가습기, 예열/예냉 코일유닛, 수분무식 가습유닛

Description

증기가습이 필요 없는 에너지 절약형 외기공조장치{Air conditioning system}

본 발명은 반도체 제조설비의 클린룸으로 공급되는 공기의 여과 그리고 온도와 습도를 제어하는 외기공조장치에 관한 것으로, 특히 에너지의 소모가 큰 증기가습기의 사용없이 공기가 적정 온도와 습도를 형성하도록 한 에너지 절감형 외기공조장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체나 액정표시장치와 같은 물품의 제조는 고 청정도가 유지되는 클린룸(Clean room) 내에서 이루어지게 된다. 한편 클린룸으로 유입되는 공기를 통해 먼지나 오염물질이 유입되는 것을 방지하고, 유입되는 공기의 온도 및 습도를 최적의 조건(12℃ 90%)으로 조정하기 위하여 외기공조장치가 사용되고 있다.

도 1은 종래 외기공조장치의 구성도를 도시하고 있다.

종래의 외기공조장치는 도입되는 공기 중의 먼지나 각종 가스 상의 오염물(SO_x,NO_x,NH₃)을 제거하기 위한 필터(10)가 구비되고, 상기 필터의 후단에 도입외기를 가열하기 위한 히터(heater,20)와 공기 중의 각종 미세입자를 여과하기 위하 여 물을 분사하는 에어와셔(Air washer,30)가 구비되며, 클린룸으로 투입되기 전 도입외기의 최적조건인 12℃, 90%로 조정하기 위한 쿨링 코일(40)과 리히팅 코일(50) 및 증기가습기(Steam humidifier,60)가 구비된 것으로 구성되어 있다.

한편 반도체나 액정표시장치의 제조공정에서 소요되는 에너지의 대부분(약 90%)은 전력이고, 이중 40%를 공조설비가 소비하게 되며, 공조설비에서 소비되는 대부분의 전력은 상기와 같이 구성되어 클린룸으로 도입되는 외기를 처리하는 외기공조장치를 작동하는데 사용되고 있다. 따라서 외기부하를 감소시켜 외기공조장치에서 사용되는 전력을 감소시키는 것만으로도 매우 큰 에너지 절감효과를 기대할 수 있게 된다.

이에 클린룸으로부터 배출되는 배기의 열을 회수하여 도입외기의 예열이나 예냉에 사용함으로써 외기부하를 감소시켜 에너지를 절감하는 방법에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.

그러나 상기와 같이 구성된 종래의 외기공조장치에서 증가가습기(60)의 경우, 상당히 많은 에너지를 소모함에 따라 배기의 열을 회수하여 도입외기를 예열 또는 예냉하는 것만으로는 에너지 절감에 대한 요구를 충분히 만족하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 에너지의 소모가 큰 증기가습기를 사용하지 않고 클린룸으로 유입되는 공기를 요구되는 온도와 습도를 형성하도록 함으로써 에너지의 절감이 가능한 외기공조장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 에너지 절감형 외기공조장치는 도입외기 중의 이물질을 여과하기 위한 필터와, 동절기 도입외기를 예열하는 프리히터와, 온수 또는 냉수를 공급받아 도입외기의 온도를 조절하는 예열/예냉 코일유닛과, 에어와셔 및 열교환용 코일유닛으로 이루어져 도입외기의 온도와 습도를 조절하는 수분무식 가습유닛과, 온수를 제공받아 도입외기를 가열하는 리히팅 코일유닛과, 클린룸으로 공기를 공급하는 송풍기를 구비하는 외기공조장치에 있어서, 상기 클린룸을 순환하는 공기의 냉각을 위한 냉각기로부터 냉각탑으로 유입되는 온수를 상기 예열/예냉 코일유닛으로 공급하도록 구성되어 도입외기가 프리히터와 예열/예냉 코일유닛을 거치면서 건구온도가 19℃이상을 형성하도록 함으로써, 수분무식 가습유닛과 리히팅 코일유닛만으로 도입외기의 온도와 습도를 12℃, 90%로 형성할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 예열/예냉 코일유닛은 제1 예열/예냉 코일유닛과 제2 예열/예냉 코일유닛으로 구성되며, 상기 제1 예열/예냉 코일유닛은 클린룸으로부터 대기로 방출되는 배기의 열을 회수한 온수를 공급받아 도입외기를 가열하도록 구성되고, 상기 제2 예열/예냉 코일유닛은 냉각기로부터 냉각탑으로 유입되는 온수를 공급받아 도입외기를 가열하도록 구성된다.

한편, 상기 열교환용 코일유닛은 클린룸으로부터 냉각기로 반환되는 반환냉 수를 공급받아 도입외기를 가열 또는 냉각하도록 구성된다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 냉각탑으로 유입되는 약 30℃의 온수를 예열/예냉 코일유닛으로 공급하여 도입외기의 건구온도를 19℃ 이상으로 가열함으로써, 에너지 소모가 큰 증기가습기 없이도 수분무식 가습유닛과 리히팅 코일유닛만으로 도입외기의 온도와 습도를 12℃, 90%에 근접한 상태로 형성할 수 있게 되어 외기공조장치에서 소모되는 에너지를 대폭 절감할 수 있게 되었다.

또한, 증기가습기가 필요없어짐에 따라 외기공조장치의 설비비용을 절감할 수 있게 되었다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외기공조장치의 구성도를 도시하고 있다.

본 발명의 외기공조장치는 버려지는 에너지를 활용하여 증기가습기의 사용 없이도 도입외기의 온도와 습도를 12℃, 90%로 조절할 수 있도록 한 에너지 절감형 외기공조장치로써, 필터(110)와, 프리히터(120)와, 예열/예냉 코일유닛(130)과, 수분무식 가습유닛(140)과, 리히팅 코일유닛(150)과, 송풍기(160)를 구비하는 것으로 구성되어 있다.

상기 필터(110)는 외기의 도입 측에 배치되어 외기 중에 포함된 이물질을 제 거하게 되며, 외기 중에 포함된 가스 상의 오염물질을 여과하기 위하여 케미컬필터가 사용될 수도 있다.

상기 프리히터(120)는 겨울철과 같이 대기의 온도가 낮을 경우, 관리자에 의해 선택적으로 작동하여 도입외기를 예열하는 사용되며, 여름철과 같이 대기의 온도가 높을 경우에는 사용되지 아니한다. 이러한 프리히터(120)는 미도시된 보일러로부터 온수를 제공받아 작동하게 된다.

상기 예열/예냉 코일유닛(130)은 도입외기가 19℃ 이상의 건구온도를 유지하도록 하는 것이다. 이러한 예열/예냉 코일유닛(130)은 냉각기(210)로부터 냉각탑(220)으로 유입되는 약 30℃의 온수를 공급받아 순환시킴으로써 폐열을 이용하여 도입외기를 19℃ 이상으로 가열하게 된다.

한편 상기 예열/예냉 코일유닛(130)은 제1 예열/예냉 코일유닛(131)과 제2 예열/예냉 코일유닛(132)으로 구성된다.

이때 상기 제1 예열/예냉 코일유닛(131)은 프리히터(120)의 후단에 배치되어 도입외기를 예열 또는 예냉하는 것으로, 클린룸(200)으로부터 대기로 방출되는 배기의 열을 회수하여 가열된 온수를 공급받아 도입외기를 예열하도록 구성된다.

즉, 클린룸(200)으로부터 배출되는 공기에는 유해물질이 포함되어 있을 수 있으므로, 대기로 그대로 방출되지 않고 세정집진기(230)를 거치게 되며, 세정집진기(230)에서 배기로 분사되는 물은 배기의 열을 회수하여 가열된다. 이처럼 가열된 물을 제1 예열/예냉 코일유닛(131)으로 공급할 수도 있으나, 세정집진기(230)에 사용된 물은 유해물질을 포함하고 있기 때문에 별도의 열교환기(240)를 두어 열교환 과정을 통해 가열된 물을 제1 예열/예냉 코일유닛(131)으로 공급하도록 구성된다.

상기 제2 예열/예냉 코일유닛(132)은 제1 예열/예냉 코일유닛(131)의 후단에 배치되며, 냉각탑(220)으로 유입되는 약 30℃의 온수를 공급받아 순환시킴으로써 폐열을 이용하여 도입외기를 가열하게 된다.

상기 수분무식 가습유닛(140)은 도입외기로 물을 분사하여 도입외기 중에 포함된 미세먼지와 같은 이물질을 여과하는 것이다. 이러한 수분무식 가습유닛(140)은 에어와셔(Air washer:141)와 열교환용 코일유닛(142)으로 구성되며, 에어와셔(141)들의 사이에 열교환용 코일유닛(142)이 배치되어 있다. 도 2에는 3개의 열교환용 코일유닛(142)이 상호 일정한 간격을 두고 배치되고, 각각의 열교환용 코일유닛(142) 양측에 에어와셔(141)가 배치된 구조가 개시되어 있다.

한편 상기 열교환용 코일유닛(142)은 클린룸(200) 냉방에 사용된 후, 냉각기(210)로 반환되는 약 18℃의 반환냉수를 공급받아 순환시킴으로써 도입외기를 온도를 조절하게 된다.

보다 구체적으로 상기 반환냉수는 클린룸(200)을 순환하는 85%의 순환공기의 냉각을 위하여 별도의 냉각기(210)로부터 약 7℃의 상태로 드라이코일(201)(dry coil)로 공급되어 순환공기의 냉각에 사용된 후, 약 18℃로 승온되어 냉각기(210)로 반환되는 물을 의미하는 것으로써, 이러한 반환냉수를 열교환용 코일유닛(142)으로 공급함으로써, 겨울철에는 도입외기를 가열하게 되고, 이와 반대로 여름철에서는 도입외기를 냉각할 수 있게 된다.

상기 리히팅 코일유닛(150)은 도입외기를 최종적으로 가열하여 목적으로 하 는 온도로 승온시키는 것이다. 이러한 리히팅 코일유닛(150)은 제2 예열/예냉 코일유닛(132)과 마찬가지로 냉각탑(220)으로 유입되는 약 30℃의 온수를 공급받아 도입외기를 가열하도록 구성된다.

상기 송풍기(160)는 도입외기를 클린룸(200)으로 공급하는 것이다.

도 3은 종래 외기공조장치에 따른 도입외기의 공기선도를 나타내고 있고, 도 4는 본 발명 외기공조장치에 따른 도입외기의 공기선도를 나타내고 있다.

도 1에 도시된 종래의 외기공조장치에 따른 도입외기의 온도와 습도 변화를 살펴보면, 도입외기가 히터(20)를 거치는 과정에서 건구온도가 약 16.5℃로 승온되며, 이후 에어와셔(30)에 의하여 도입외기가 등엔탈피 상태를 유지하면서 습도는 증가하고 온도는 감소하게 된다. 이후 리히팅 코일(50)에 의해 약 12℃로 가열되고, 최종적으로 증기가습기(60)에 의해 습도를 90%로 조정하게 된다.

반면 본 발명의 외기공조장치는 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 도입외기가 프리히터(120)와 제1 예열/예냉 코일유닛(131) 및 제2 예열/예냉 코일유닛(132)을 거치는 과정에서 약 19℃ 온도로 가열된다.

상기와 같이 도입외기가 약 19℃ 온도로 가열된 상태에서 수분무식 가습기를 통과하게 되면, 도입외기의 습도는 90%에 근접한 상태로 변화되며, 도입외기의 온도는 종래와 마찬가지로 감소하게 되지만, 본 발명에 따른 수분무식 가습기의 경우 약 18℃의 반환냉수를 공급받아 순환시키는 열교환용 코일유닛(142)을 구비하고 있으므로, 도입외기의 온도감소 폭이 감소하여 12℃에 근접한 온도를 형성하게 된다.

이처럼 본 발명의 외기공조장치는 프리히터(120)와 예열/예냉 코일유닛(130)을 거치는 과정에서 도입외기가 19℃로 충분히 가열되므로, 에어와셔(141)와 열교환용 코일유닛(142)으로 구성된 수분무식 가습유닛(140)을 도입외기가 통과하는 과정에서 도입외기는 12℃, 90%에 근접한 상태로 변화되며, 최종적으로 리히팅 코일유닛(150)을 거치면서 부족한 온도를 보완하여 줌으로써, 증기가습기 없이도 요구되는 조건으로 도입외기를 조절할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1 은 종래 외기공조장치의 구성도,

도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외기공조장치의 구성도,

도 3 은 종래 외기공조장치에 따른 도입외기의 공기선도,

도 4 는 본 발명 외기공조장치에 따른 도입외기의 공기선도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(110) : 필터 (120) : 프리히터

(130) : 예열/예냉 코일유닛 (131) : 제1 예열/예냉 코일유닛

(132) : 제2 예열/예냉 코일유닛 (140) : 수분무식 가습유닛

(141) : 에어와셔 (142) : 열교환용 코일유닛

(150) : 리히팅 코일유닛 (160) : 송풍기

(200) : 클린룸 (210) : 냉각기

(220) : 냉각탑

Claims (3)

1. 도입외기 중의 이물질을 여과하기 위한 필터(110)와, 동절기 도입외기를 예열하는 프리히터(120)와, 온수 또는 냉수를 공급받아 도입외기의 온도를 조절하는 예열/예냉 코일유닛(130)과, 에어와셔(141) 및 열교환용 코일유닛(142)으로 이루어져 도입외기의 온도와 습도를 조절하는 수분무식 가습유닛(140)과, 온수를 제공받아 도입외기를 가열하는 리히팅 코일유닛(150)과, 클린룸(200)으로 공기를 공급하는 송풍기(160)를 구비하는 외기공조장치에 있어서,

   상기 클린룸(200)을 순환하는 공기의 냉각을 위한 냉각기(210)로부터 냉각탑(220)으로 유입되는 온수를 상기 예열/예냉 코일유닛(130)으로 공급하도록 구성되어 도입외기가 프리히터(120)와 예열/예냉 코일유닛(130)을 거치면서 건구온도가 19℃이상을 형성하도록 함으로써, 수분무식 가습유닛(140)과 리히팅 코일유닛(150)만으로 도입외기의 온도와 습도를 12℃, 90%로 형성할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 증기가습이 필요없는 에너지 절감형 외기공조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 예열/예냉 코일유닛(130)은 제1 예열/예냉 코일유닛(131)과 제2 예열/예냉 코일유닛(132)으로 구성되며,

   상기 제1 예열/예냉 코일유닛(131)은 클린룸(200)으로부터 대기로 방출되는 배기의 열을 회수한 온수를 공급받아 도입외기를 가열하도록 구성되고,

   상기 제2 예열/예냉 코일유닛(132)은 냉각기(210)로부터 냉각탑(220)으로 유입되는 온수를 공급받아 도입외기를 가열하도록 구성된 것을 특징으로 하는 증기가습이 필요없는 에너지 절감형 외기공조장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 열교환용 코일유닛(142)은 클린룸(200)으로부터 냉각기(210)로 반환되는 반환냉수를 공급받아 도입외기를 가열 또는 냉각하는 것을 특징으로 하는 증기가습이 필요없는 에너지 절감형 외기공조장치.

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