KR20220006436A - 항온 제습 건조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일예로서 실외 측에 제1응축기가 배치되고, 실내 측에 설치된 이너챔버 내에 증발기와 제2응축기가 배치되며, 이너챔버의 입구 측에 이의 입구에서 출구로의 송풍을 위한 이너제습기팬이 배치되도록 구현하고, 다른 예로서 챔버 내에 증발기, 압축기, 응축기 및 팬이 배치되며, 챔버의 입구에서 분기된 두 흡기구 각각에 댐퍼가 설치되도록 구현함으로써, 공랭 또는 수랭식 제습 운전이 가능하고, 팬의 회전 속도를 이용해 유동 냉매에 대한 온도를 조절하며, 내기와 외기를 선택 흡기하여 살균 및 정화, 탈취 처리한 후 실내 측으로 공급할 수 있도록 한 항온 제습 건조 장치에 관한 것이다.

Description

항온 제습 건조 장치{CONSTANT TEMPERATURE DEHUMIDIFICATION AND DRYING APPARATUS}
본 발명은 실내 측으로 토출되는 공기에 대한 온도를 일정하게 유지시키고, 공기 중에 포함된 습기를 제거하여 실내 환경을 항온 제습 및 건조 상태로 형성하도록 하는 항온 제습 건조 장치에 관한 기술이다.
일반적으로 대기 중 습도가 높아지게 되면 불쾌지수가 높아지고 건강에도 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 더욱이 실내의 경우 습도가 높으면 곰팡이가 피거나 높은 습도를 좋아하는 유해 곤충이 증가하게 되는 등의 생활환경에 악영향을 끼치게 된다.
습도는 공기 중에 포함된 절대적인 수증기의 양을 의미하는 절대습도와 상대습도로 구분할 수 있는데, 상대습도는 현재 온도의 포화수증기량에 대한 대기 중의 수증기량을 의미한다.
한편, 실내 공기를 쾌적하게 만들기 위해서는 상대습도를 40% 내지 60% 정도로 유지하는 것이 적절하다. 즉, 포화수증기량이 많아지거나 대기 중 수증기량이 적어질수록 상대습도는 낮아지게 되는데, 포화수증기량은 온도에 따라 높아지게 마련이므로, 공기를 가열하면 포화수증기량을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 상대습도를 낮출 수 있다.
또한, 상대습도를 낮추기 위해 공기 중의 습기를 직접 제거할 수도 있는데, 이와 같이 습기를 직접 제거하는 방식으로 상대습도를 조절하여 쾌적한 공기를 만들어내는 장비를 제습 장치라 일컫는다.
이러한 항온 제습 장치 등에 관한 기술로는,
대한민국 특허등록 제10-0795479호 (2008.01.10.등록, 이하에서는 '문헌 1'이라고 함) 『절전형 항온 제습 장치』가 제시되어 있는 바,
문헌 1은 냉매를 이용하여 항온제습실의 온도를 일정하게 유지하면서 냉매의 응축액화 시 발생하는 폐열을 이용하여 리히팅용(보조응축기)으로 이용하고, 응축기에서 발생하는 폐열을 이용하되 고온고압의 냉매를 1, 2차 리히팅부에 일정비율로 재분배하여 주어 열교환기를 통과한 공기 중의 수분이 다시 가열되면서 열교환기에 접촉하여 다시 결로현상을 촉진하게 하여 적은 운전비용으로 낮은 저습효과를 얻을 수 있게 하며, 최종적으로 저습이 필요한 실내 측으로 들어가는 공기가 다시 가열이 되면서 상대습도가 극도로 낮아지도록 하여 각종 종자보관소, 고서화보관소, 약품보관소 등 다양한 초저습 항온유지가 필요한 곳을 경제성 있게 운영 가능하게 한 절전형 항온 제습 장치에 관한 기술이다.
다른 기술로는, 대한민국 특허등록 제10-2055644호 (2019.12.09.등록, 이하에서는 '문헌 2'라고 함) 『자동 항온 제습 장치』가 제시되어 있는 바,
문헌 2는 적어도 두 세트의 제습 히트 펌프 모듈을 포함하고, 제습 히트 펌프 모듈은 두 개의 냉각제 모듈 및 한 개의 공기 모듈을 포함하고, 냉각제 모듈은 1차 냉각 모듈 및 2차 냉각 모듈을 포함하고, 1차 냉각 모듈 및 2차 냉각 모듈은 콘덴서, 증발기 및 콤프레서를 포함하고, 공기 모듈의 흡기관은 축열기의 열측과 연결되고, 축열기의 열측은 풍관을 통해 증발기와 연결되고, 증발기는 풍관을 통해 축열기의 냉측과 연결되고, 축열기의 냉측은 풍관을 통해 콘덴서 중 하나와 연결됨으로써, 자체적으로 온도를 제어하여 외부 공기 또는 기타 냉각원에 의한 냉각이 불필요하고, 밀폐식 건조 공정을 실현할 수 있어 슬러지 건조 공정 중 악취를 배출하지 않고, 순환 풍량과 제습 풍량을 분리 설계함에 따라 제습이 없는 순환 풍량의 설계로 습식 슬러지 건조 전기의 큰 풍량 요구를 만족시키는 자동 항온 제습 장치에 관한 기술이다.
문헌 1. 대한민국 특허등록 제10-0795479호 (2008.01.10.등록) 문헌 2. 대한민국 특허등록 제10-2055644호 (2019.12.09.등록)
본 발명은 공랭 또는 수랭식 제습 운전을 통해 실내를 냉방시키면서 실내 공기 중의 불순물 및 병원균은 물론, 습기를 제거할 수 있도록 하고, 가변 모터를 통해 팬의 회전 속도를 조절하여 유동 냉매의 온도를 가변시킬 수 있도록 한 항온 제습 건조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
나아가 본 발명은 실내 공기(내기)와 실외 공기(외기)를 선택하여 흡기한 후 흡기한 공기를 살균 및 정화, 탈취할 수 있도록 하고, 특히 외기를 흡기하여 처리한 후 실내 측으로 공급함에 따라 실내를 환기하여 청정한 상태로 형성할 수 있도록 한 항온 제습 건조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 일예의 항온 제습 건조 장치는,
냉매를 이용한 공기와의 열교환을 통해 공기를 냉각시키면서 공기 중의 습기를 응축하여 공기를 제습하는 증발기;
상기 증발기로부터 유입된 냉매를 압축하는 압축기; 및
상기 압축기로부터 유입된 냉매를 이용하여 공기와의 열교환을 통해 냉매를 응축시키면서 공기의 온도를 상승시키고, 응축된 냉매를 상기 증발기로 전달하는 제1 및 제2 응축기;
를 포함하되,
상기 제1응축기는 실외 측에 배치되고,
상기 증발기와 상기 제2응축기는 실내 측에 설치되는 이너챔버 내에 배치되되, 상기 이너챔버의 출구 측에 상기 제2응축기와 상기 증발기 순으로 병렬 배치되며, 상기 이너챔버의 입구 측에 이의 입구에서 출구로의 송풍을 위한 이너제습기팬이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 다른 예의 항온 제습 건조 장치는,
입구와 출구를 갖는 챔버;
상기 챔버 내에서 입구와 출구 사이에 배치되고, 냉매를 이용한 공기와의 열교환을 통해 공기를 냉각시키면서 공기 중의 습기를 응축하여 공기를 제습하는 증발기;
상기 증발기로부터 유입된 냉매를 압축하는 압축기;
상기 챔버 내에서 상기 증발기와 상기 챔버의 출구 사이에 배치되고, 상기 압축기로부터 유입된 냉매를 이용하여 공기와의 열교환을 통해 냉매를 응축시키면서 공기의 온도를 상승시키고, 응축된 냉매를 상기 증발기로 전달하는 응축기;
상기 챔버 내에서 출구 측에 배치되어 상기 챔버의 입구에서 출구로의 송풍을 위한 팬;
상기 챔버의 입구에서 분기되어 실내 측 공기가 흡기되는 이너흡기구와 실외 측 공기가 흡기되는 아우터흡기구; 및
상기 이너흡기구와 상기 아우터흡기구 각각에 구비되어 해당 흡기구의 개폐를 담당하는 이너 및 아우터 댐퍼;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 항온 제습 건조 장치는,
공랭 또는 수랭식 제습 운전이 가능하고, 가변 모터를 통한 팬의 회전 속도를 이용해 유동 냉매에 대한 온도를 조절하며, 내기와 외기를 선택 흡기하여 살균 및 정화, 탈취 처리한 후 실내 측으로 공급함으로써, 환기는 물론, 청정 상태의 실내 환경을 형성할 수 있는 가장 큰 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공랭식 구조의 항온 제습 건조 장치를 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 수랭식 구조의 항온 제습 건조 장치를 나타낸 구성도,
도 3은 각종 필터가 다 마련된 것을 보여주기 위한 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 다른 예의 항온 제습 건조 장치를 나타낸 구성도.
이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 일예의 항온 제습 건조 장치는,
냉매를 이용한 공기와의 열교환을 통해 공기를 냉각시키면서 공기 중의 습기를 응축하여 공기를 제습하는 증발기(10)와, 상기 증발기(10)로부터 유입된 냉매를 압축하는 압축기(20)와, 상기 압축기(20)로부터 유입된 냉매를 이용하여 공기와의 열교환을 통해 냉매를 응축시키면서 공기의 온도를 상승시키고 응축된 냉매를 상기 증발기로 전달하는 제1 및 제2 응축기(30A, 30B)를 포함하여 이루어지되, 상기 제1응축기(30A)는 실외 측에 배치되고, 상기 증발기(10)와 상기 제2응축기(30B)는 실내 측에 설치되는 이너챔버(40) 내에 배치되되, 상기 이너챔버(40)의 출구 측에 상기 제2응축기(30B)와 상기 증발기(10) 순으로 병렬 배치되며, 상기 이너챔버(40)의 입구 측에 이의 입구에서 출구로의 송풍을 위한 이너제습기팬(50)이 배치된다.
여기서 상기 증발기(10)의 출구 측과 상기 압축기(20)의 입구 측, 상기 압축기(20)의 출구 측과 상기 제1응축기(30A)의 입구 측, 상기 제1응축기(30A)의 출구 측과 상기 제2응축기(30B)의 입구 측, 그리고 상기 제2응축기(30B)의 출구 측과 상기 증발기(10)의 입구 측 각각에는 냉매의 유동을 위한 유로가 연결된다.
아울러 상기 제2응축기(30B)의 출구 측과 상기 증발기(10)의 입구 측을 연결하는 유로 상에는 냉매를 팽창시키기 위한 팽창변(130)이 구비된다.
결국 상기 증발기(10), 상기 압축기(20), 상기 제1 및 제2 응축기(30A, 30B), 상기 팽창변(130)은 유로를 따라 유동하는 냉매를 증발-압축-응축-팽창시킴으로써, 항온 제습 및 건조 사이클을 형성한다.
그리고 상기 증발기(10)는 상기 제2응축기(30B)를 지나 상기 팽창변(130)을 거쳐 배출된 냉매의 유동을 위한 단일 또는 다수개의 코일관(coil pipe)을 포함하는 구조로 이루어진다.
이러한 상기 증발기(10)는 상기 팽창변(130)을 통해 유입되는 저온 저압의 액체 상태인 냉매를 내부의 코일관을 경유하도록 하여 공기와 열교환 함으로써, 공기를 냉각시키면서 냉매를 저온 저압의 기체 상태로 변환시키게 된다. 이때 상기 증발기(10)의 열교환 작용에 의해 공기 중에 포함된 습기는 상기 증발기(10)의 표면에 응축되어 응축수를 발생시키게 되고, 이와 같이 발생된 응축수는 상기 증발기(10)의 표면을 따라 낙수되어 별도의 배수로 등을 통해 배출 제거된다.
그리고 상기 압축기(20)는 상기 증발기(10)로부터 배출된 저온 저압의 기체 상태인 냉매를 높은 압력으로 압축시킨다.
그리고 상기 제1 및 제2 응축기(30A, 30B)는 코일관 형태의 응축기로서, 상기 압축기(20)로부터 배출된 고온 고압의 기체 상태인 냉매가 유동하여 액체 상태로 응축시킨다.
그리고 상기 팽창변(130)은 상기 제2응축기(30B)에서 상기 증발기(10)로 유동하는 냉매의 유량을 조절하는 한편, 상기 제2응축기(30B)로부터 유동한 액체 상태의 냉매를 팽창시켜 온도와 압력이 낮아진 저온 저압의 액체 상태로 변환시키게 된다. 이러한 상기 팽창변(130)은 전자팽창밸브나 모세관 등으로 구현할 수 있다.
한편, 도 1에서와 같이 상기 제1응축기(30A)는 실외 측에 설치되는 아우터챔버(60) 내에 배치되되, 상기 아우터챔버(60)의 입구 측에 상기 제1응축기(30A)가 배치되며, 상기 아우터챔버(60)의 출구 측에 이의 입구에서 출구로의 송풍을 위한 아우터제습기팬(70)이 배치되어 공랭식 구조를 이룬다.
이러한 공랭식 구조 외에도, 도 2에서와 같이 순환하는 냉각수를 이용해 상기 제1응축기(30A) 냉매와의 열교환을 통해 냉매를 냉각시키기 위한 열교환기(80)가 상기 제1응축기(30A) 일측에 배치되어 수랭식 구조를 이루도록 구현할 수도 있다.
그리고 상기 이너제습기팬(50)은 다수의 날개를 갖는 팬 구조로서 정속 모터로부터 회전 동력을 전달 받아 회전하고, 상기 아우터제습기팬(70)은 다수의 날개를 갖는 팬 구조로서 가변 모터로부터 회전 동력을 전달 받아 회전한다. 특히 상기 가변 모터에 의해 상기 아우터제습기팬(70)의 회전 속도를 조절함으로써 유동하는 냉매의 온도를 가변시킬 수 있다.
한편, 도 3에서와 같이 상기 이너챔버(40)에는 각종 악취를 제거하기 위한 카본필터(CF)와, 공기 중에 포함된 미세먼지 및 병원균을 정화 및 살균하기 위한 헤파필터(HF)가 구비되되, 상기 이너챔버(40)의 출구 측에 상기 카본필터(CF)와 상기 헤파필터(HF) 순으로 병렬 배치된다.
상기 카본필터(CF)는 대부분이 탄소질을 이루며 다공성을 갖는 활성탄으로 이루어져 통과되는 공기 중에 포함된 각종 화합물질을 흡착함으로써, 각종 악취는 물론 수은, 납 등의 중금속 및 염소 등의 오염물질을 제거한다.
상기 헤파필터(HF)는 극도로 미세한 입자를 대부분 걸러낼 수 있는 고성능 필터로서, 공기 중에 있는 0.3 마이크로미터 크기의 입자를 99.97% 이상 거를 수 있기에 상기 증발기(10)와 상기 제2응축기(30B)에 의해 열교환 된 후 실내 측으로 배출되는 공기 중에 포함된 유해 요소를 살균 및 정화한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다른 예의 항온 제습 건조 장치는,
입구와 출구를 갖는 챔버(90)와, 상기 챔버(90) 내에서 입구와 출구 사이에 배치되고, 냉매를 이용한 공기와의 열교환을 통해 공기를 냉각시키면서 공기 중의 습기를 응축하여 공기를 제습하는 증발기(10)와, 상기 증발기(10)로부터 유입된 냉매를 압축하는 압축기(20)와, 상기 챔버(90) 내에서 상기 증발기(10)와 상기 챔버(90)의 출구 사이에 배치되고 상기 압축기(20)로부터 유입된 냉매를 이용하여 공기와의 열교환을 통해 냉매를 응축시키면서 공기의 온도를 상승시키고 응축된 냉매를 상기 증발기(10)로 전달하는 응축기(30)와, 상기 챔버(90) 내에서 출구 측에 배치되어 상기 챔버(90)의 입구에서 출구로의 송풍을 위한 팬(100)과, 상기 챔버(90)의 입구에서 분기되어 실내 측 공기가 흡기되는 이너흡기구(110A)와 실외 측 공기가 흡기되는 아우터흡기구(110B)와, 상기 이너흡기구(110A)와 상기 아우터흡기구(110B) 각각에 구비되어 해당 흡기구의 개폐를 담당하는 이너 및 아우터 댐퍼(120A, 120B)를 포함하여 이루어진다.
여기서 상기 챔버(90)에는 공기 중에 포함된 미세먼지 및 병원균을 정화 및 살균하기 위한 헤파필터(HF)와, 각종 악취를 제거하기 위한 카본필터(CF)가 구비되되, 상기 챔버(90) 내에서 상기 응축기(30)와 상기 챔버(90)의 출구 사이에 상기 헤파필터(HF)와 상기 카본필터(CF) 순으로 병렬 배치된다.
아울러 상기 응축기(30)의 출구 측과 상기 증발기(10)의 입구 측을 연결하는 유로 상에는 냉매를 팽창시키기 위한 팽창변(130)이 더 구비된다.
결국 일예의 항온 제습 건조 장치와 마찬가지로, 다른 예의 항온 제습 건조 장치에서 상기 증발기(10), 상기 압축기(20), 상기 응축기(30), 상기 팽창변(130)은 유로를 따라 유동하는 냉매를 증발-압축-응축-팽창시킴으로써, 항온 제습 및 건조 사이클을 형성한다.
한편, 도 4에서와 같이, 상기 이너댐퍼(120A)는 상기 이너흡기구(110A)의 내부 직경과 상응한 직경을 갖는 원판형 이너헤드(121)와, 상기 이너헤드(121)의 중심을 가로지르는 형태로 결합되는 이너로드(122)와, 상기 이너로드(122)에 회전 동력을 전달하는 이너구동모터(123)로 이루어진다. 결국 상기 이너구동모터(123)의 작동에 의해 상기 이너로드(122)가 회전하면서 상기 이너헤드(121)가 함께 회전함으로써 상기 이너흡기구(110A)를 개방하거나 차단한다.
또 도 4에서와 같이, 상기 아우터댐퍼(120B)는 상기 아우터흡기구(110B)의 내부 직경과 상응한 직경을 갖는 원판형 아우터헤드(126)와, 상기 아우터헤드(126)의 중심을 가로지르는 형태로 결합되는 아우터로드(127)와, 상기 아우터로드(127)에 회전 동력을 전달하는 아우터구동모터(128)로 이루어진다. 결국 상기 아우터구동모터(128)의 작동에 의해 상기 아우터로드(127)가 회전하면서 상기 아우터헤드(126)가 함께 회전함으로써, 상기 아우터흡기구(110B)를 개방하거나 차단한다.
따라서 도 4의 [가]에서와 같이, 상기 이너흡기구(110A) 개방 시 실내 공기가 흡기되며, 이때에는 상기 아우터흡기구(110B)가 차단되고, 반대로 도 4의 [나]에서와 같이, 상기 아우터흡기구(110B) 개방 시 외부 공기가 흡기되며, 이때에는 상기 이너흡기구(110A)가 차단된다. 이러한 개폐 동작을 통해 실내 공기와 외부 공기를 선택적으로 흡기할 수 있고, 흡기한 공기는 상기 증발기(10)와 상기 응축기(30), 상기 헤파필터(HF), 상기 카본필터(CF)를 거치면서 제습, 청정 처리된 후 실내 측으로 토출된다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "항온 제습 건조 장치"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 증발기
20 : 압축기
30 : 응축기
30A : 제1응축기
30B : 제2응축기
40 : 이너챔버
50 : 이너제습기팬
60 : 아우터챔버
70 : 아우터제습기팬
80 : 열교환기
90 : 챔버
100 : 팬
110A : 이너흡기구
110B : 아우터흡기구
120A : 이너댐퍼
121 : 이너헤드
122 : 이너로드
123 : 이너구동모터
120B : 아우터댐퍼
126 : 아우터헤드
127 : 아우터로드
128 : 아우터구동모터
130 : 팽창변
CF : 카본필터
HF : 헤파필터

Claims (4)

  1. 냉매를 이용한 공기와의 열교환을 통해 공기를 냉각시키면서 공기 중의 습기를 응축하여 공기를 제습하는 증발기(10);
    상기 증발기(10)로부터 유입된 냉매를 압축하는 압축기(20); 및
    상기 압축기(20)로부터 유입된 냉매를 이용하여 공기와의 열교환을 통해 냉매를 응축시키면서 공기의 온도를 상승시키고, 응축된 냉매를 상기 증발기로 전달하는 제1 및 제2 응축기(30A, 30B);
    를 포함하되,
    상기 제1응축기(30A)는 실외 측에 배치되고,
    상기 증발기(10)와 상기 제2응축기(30B)는 실내 측에 설치되는 이너챔버(40) 내에 배치되되, 상기 이너챔버(40)의 출구 측에 상기 제2응축기(30B)와 상기 증발기(10) 순으로 병렬 배치되며, 상기 이너챔버(40)의 입구 측에 이의 입구에서 출구로의 송풍을 위한 이너제습기팬(50)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 항온 제습 건조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1응축기(30A)는 실외 측에 설치되는 아우터챔버(60) 내에 배치되되, 상기 아우터챔버(60)의 입구 측에 상기 제1응축기(30A)가 배치되며, 상기 아우터챔버(60)의 출구 측에 이의 입구에서 출구로의 송풍을 위한 아우터제습기팬(70)이 배치되어 공랭식 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 항온 제습 건조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    순환하는 냉각수를 이용해 상기 제1응축기(30A) 냉매와의 열교환을 통해 냉매를 냉각시키기 위한 열교환기(80)가 상기 제1응축기(30A) 일측에 배치되어 수랭식 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 항온 제습 건조 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이너챔버(40)에는 각종 악취를 제거하기 위한 카본필터(CF)와, 공기 중에 포함된 미세먼지 및 병원균을 정화 및 살균하기 위한 헤파필터(HF)가 구비되되, 상기 이너챔버(40)의 출구 측에 상기 카본필터(CF)와 상기 헤파필터(HF) 순으로 병렬 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 항온 제습 건조 장치.
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