KR200234358Y1 - 냉매와 공기의 예냉방식을 이용한 냉동식 제습기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 산업전반에서 각종 공압기기의 주요 동력원으로 사용되는 고온의 압축공기를 냉각시켜 압축공기중에 포함된 수분을 효율적으로 제거하는 냉동식 제습기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉동시스템의 응축기에서 응축된 냉매를 압축공기가 배출되는 리히터로 통과시켜 냉각기에서 냉매의 증발열에 의해 냉각되고 제습된 저온의 압축공기와의 열교환에 의해 압축공기는 재가열시켜 토출시키고, 냉매는 2차 냉각시켜 순환되게 하므로서 응축기의 용량을 대폭 축소시킴과 동시에 전력손실을 감소시켜 에너지를 절감하며 소음을 줄일 수 있도록 안출한 냉매와 공기의 예냉방식을 이용한 냉동식 제습기에 관한 것이다.

Description

냉매와 공기의 예냉방식을 이용한 냉동식 제습기{The freezing dehumidifier using refrigeratory material and air-precooling method}

본 고안은 산업전반에서 각종 공압기기의 주요 동력원으로 사용되는 고온의 압축공기를 냉각시켜 압축공기중에 포함된 수분을 효율적으로 제거하는 냉동식 제습시스템 및 제습기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉동시스템의 응축기에서 응축된 냉매를 압축공기가 배출되는 리히터로 통과시켜 냉각기에서 냉매의 증발열에 의해 냉각되고 제습된 저온의 압축공기와의 열교환에 의해 압축공기는 재가열시켜 토출시키고, 냉매는 2차 냉각시켜 순환되게 하므로서 응축기의 용량을 대폭 축소시킴과 동시에 전력손실을 감소시켜 에너지를 절감하며 소음을 줄일 수 있도록 안출한 냉매와 공기의 예냉방식을 이용한 냉동식 제습기에 관한 것이다.

일반적인 냉동식 제습기는 기체상태의 냉매를 압축시키는 콤프레샤(압축기)와, 상기 냉매를 일정한 온도로 냉각시켜 응축시키는 응축기와, 액체상태의 냉매를 단열 팽창시키는 팽창장치와, 칠러로 불리우는 열교환기 및 냉각된 압축공기를 재가열시키는 리히터로 이루어져 있다.

이와같은 제습기의 종래 제습 시스템을 도 5에 의해 설명하면, 압축기에서 고온(80℃) 고압으로 압축된 냉매가스는 응축기에서 팬의 회전에 의한 강제냉각방식으로 온도가 떨어지면서 액상으로 변화되어 응축기의 후단에 있는 냉매액 저장탱크로 저장된 후 필터드라이어와 팽창장치를 거치면서 압력의 저하로 미립자 상태로 증발되면서 칠러로 유입된다. 한편, 리히터의 일측 공기유입구를 통해 쉘측으로 유입된 고온의 압축공기는 리히터에 지그재그로 설치된 격판을 거쳐 타측의 공기유출구로 유출되는 과정에서 일차 냉각되어 칠러로 흐르게 되고, 칠러에서는 리히터를 거쳐 일차 냉각된 압축공기와 팽창밸브를 거쳐 미립자 상태로 증발되어 튜브내로 흐르는 냉매와의 열교환이 되어 냉매가 증발하면서 압축공기의 온도를 10℃이하로 떨어뜨려 제습이 이루어진다. 이 과정에서 발생된 응축수는 세퍼레이터에서 배출되고 건조된 공기는 리히터로 흐르게 되는 데, 당해 리히터에서는 고온으로 공기유입구를 통해 유입된 공기와 칠러를 거친 저온의 압축공기와의 열교환이 다시 이루어지면서 튜브내로 흐르는 저온의 공기를 약 10℃에서 25℃까지 가열시켜 배출하게 되고 쉘측으로 흐르는 고온의 입구공기는 유입될 때의 온도보다 약간 낮아진 상태로 일차 냉각되어 다시 칠러로 흐르는 순환과정을 과쳐 제습이 이루어지게 된다.

그러나 이와같은 종래의 제습시스템은 응축기에서 응축된 냉매를 칠러의 튜브내로 순환시켜 공기와의 열교환을 한 후 다시 압축기로 순환되고 리히터에서는 칠러에서 냉각된 저온의 공기와 고온의 입구 공기가 서로 열교환하는 공기와 공기의 열교환 방식으로 되어 있으므로, 냉매가스의 응축은 팬회전에 의한 강제냉각을 이용한 응축기에서만 이루어지게 됨에 따라 고온의 냉매가스(80℃)를 저온(40℃)으로 응축시키기 위해서는 필수적으로 대용량의 응축기를 사용하지 않으면 않되므로 제습기의 크기가 대형화되고 전력소모가 클 뿐 아니라 소음이 많이 발생하는 등 여러가지의 폐단이 있었다.

본 고안의 목적은 종래의 이와같은 문제점을 해소하고자 한 데 있는 것으로 본 고안은 냉동 시스템의 응축기에서 응축된 냉매를 리히터로 유입시켜 팽창장치와 칠러를 통해 순환되게 하고 고온의 압축공기는 칠러로 유입시켜 제습후 리히터로 배출되게 하는 새로운 냉동시스템을 채택하여 응축기에서 일차 냉각된 냉매를 리히터에서 칠러를 거쳐 저온으로 냉각된 저온의 압축공기와 열교환시켜 보다 낮은 온도로 2차 냉각시키는 냉매와 공기의 열교환 방식으로 응축기의 크기를 소형화하고 전력손실과 소음발생을 감소할 수 있게 한 냉매와 공기의 예냉방식을 이용한 냉동식 제습기를 제공하는 데 있다.

도 1 은 본 고안의 제습시스템을 설명한 전체 흐름도

도 2 는 본 고안의 다른 실시예를 설명한 전체 흐름도

도 3 은 도 1에 의한 제습기의 구조도

도 4 는 도 2에 의한 제습기의 구조도

도 5 는 종래 제습기의 흐름도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압축기 2 : 팬모터 3 : 응축기

4 : 필터드라이어 5 : 팽창장치 6 : 리히터

7 : 에어관 8 : 칠러 9 : 응축수 분리기

10 : 와이어 콘덴서 10' : 콘덴서 11 : 압축공기 유입관

11' : 압축공기 토출관 12 : 냉매유출관 12' : 냉매유입관

13 : 단열재 100 : 제습기 본체

이하 본 고안을 첨부도면의 실시예에 의거 보다 상술하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 본 고안의 제습시스템을 설명한 전체 흐름도로서, 기체상태의 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기(1)와, 상기 냉매를 일정한 온도로 팬모터 (2)에 의한 강제 대류방식으로 냉각시켜 액상으로 응축시키는 응축기(3)와, 불순물을 여과하는 필터드라이어(4)와 액체상태의 냉매를 단열 팽창시키는 팽창장치(5)와, 저온 저압의 냉매와 리히터(6)를 거쳐 에어관(7)으로 유입되는 고온 고압의 압축공기를 열교환시키는 칠러(8)와, 열교환으로 발생된 응축수를 분리하는 응축수 분리기(9)와, 차고 건조한 압축공기를 유입되는 고온의 압축공기와 열교환시켜 제습된 압축공기를 재가열시키는 리히터(6)로 이루어진 통상의 냉동식 제습시스템에 있어서, 응축기(3)에서 응축된 냉매를 리히터(6)로 유입시켜 필터드라이어(4)와 팽창장치(5)를 거쳐 칠러(8)를 통해 압축기(1)로 순환되게 하고, 고온의 압축공기는 칠러 (8)로 유입시켜 응축수 분리기(9)에 의해 제습후 리히터(6)로 배출되게 하므로서 응축기(3)에서 1차 냉각된 냉매를 리히터(6)에서 칠러(8)를 거쳐 저온으로 냉각된 압축공기와 열교환시켜 압축공기의 온도를 가열 상승시키고 냉매는 응축기(3)에서 응축된 온도보다 더 낮은 온도로 2차 냉각시키는 냉매와 공기의 예냉방식으로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서 응축방식은 도 1에 도시한 바와 같이 응축기(3)를 와이어 콘덴서 (10)에 의한 자연냉각방식으로 하거나, 도 2에 도시한 바와 같이 팬쿨링 타입 콘덴서(10')에 의한 강제 냉각 방식으로도 가능한 데 전자의 경우는 자연냉각방식이므로 충분한 응축용량을 얻을 수 있는 비교적 큰 크기가 사용되는 반면에 팬모터(2)가 없으므로 전력손실이 감소되고 소음이 없는 장점이 있고, 후자의 경우는 팬모터(2)에 의한 강제대류 냉각 방식이므로 콘덴서(10')의 크기를 소형으로 구성할 수 있는 장점이 있으나 자연냉각방식보다 에너지 손실과 소음이 약간 발생하는 단점이 있다.

도 3과 도 4는 응축기(3)의 응축방식에 따른 제습기의 내부 구조를 나타낸 예시도로서 도 3은 자연냉각방식에 따른 비교적 큰 와이어 콘덴서(10)가 제습기 본체 (100)의 일측에 설치되고 이의 내부에 압축기(1)와 필터드라이어(4)가 연결된 칠러 (8)와 리히터(6)가 코일관체 형상으로 중첩되게 설치되어 있는 데 내측에는 압축공기 유입관(11)과 보다 적은 직경의 냉매유출관(12)이 상하로 당접되게 권회된 칠러 (8)가 설치되고 외측에는 압축공기 토출관(11')과 보다 적은 직경의 냉매유입관( 12')이 상하로 당접되게 권회된 리히터(6)가 단열재(13)로서 분리되게 이중으로 중첩 설치되어 있다.

도 4는 팬모터(2)를 이용한 강제냉각방식의 응축기(3)를 사용한 제습기의 내부구조를 도시한 것으로서, 제습기 본체(100)의 일측에 팬모터(2)를 부착한 소형의 콘덴서(10')가 설치되어 있고 나머지 구조는 전기한 자연냉각방식의 구조와 동일하다.

이와같이 된 본 고안의 제습기의 제습과정을 설명하면, 압축기(1)에서 냉매가 약 80℃의 고온 고압으로 압축되어 응축기(3)에서 와이어 콘덴서(10)를 이용한 자연냉각방식 또는 팬모터(2)에 의한 강제대류 냉각으로 응축되면 냉매는 액체상태로 상변화를 하게 되고 이때 냉매의 온도는 약 45℃로 떨어지게 된다. 이와같이 낮아진 온도의 액상냉매가 리히터(6)로 보내지면 리히터(6)에서는 칠러(8)를 거쳐 나온 차가운 압축공기(이때의 온도는 약 10℃)와 열교환을 하게 되어 압축공기의 온도를 약 10℃에서 45℃로 상승시키고 자신은 응축기(3)에서 응축시의 온도인 약 45℃에서 약 40℃의 온도로 냉각되어 필터드라이어(4)로 보내어진다. 결국 리히터(6)에서는 응축기(3)에서 1차 냉각된 냉매를 저온의 압축공기와 열교환시켜 2차 냉각으로 온도를 저온으로 낮추게 되는 것이다.

한편, 필터드라이어(4)로 보내진 냉매는 냉매속에 남아있는 불순물이 걸러진 상태에서 팽창장치(5)를 거치면서 압력과 온도가 저하되고 이어서 칠러(8)로 유입되어 증발하기 시작하는 데, 이때의 증발열원은 칠러(8)의 공기유입구로 유입되는 고온(약 38℃)의 압축공기로 부터 나오게 되므로 칠러(8)를 지나가는 압축공기는38℃에서 제습이 가능한 10℃이하로 떨어지게 되고 이 과정에서 발생된 응축수는 응축수 분리기(9)에서 분리 배출되어 제습이 이루어지며 여전히 차가운 공기는 다음의 리히터(6)로 흘러 전기한 바와 같이 응축기(3)에서 45℃로 냉각된 냉매와 열교환을 하여 45℃로 가열된 후 토출되고 냉매는 2차 응축되어 필터드라이어(4)로 보내지는 순환과정을 반복하게 되는 것이다.

이상의 과정에서 알 수 있는 바와 같이 본 고안의 특징은 리히터(6)에서 열교환하는 유체가 도 5에 도시한 종래의 제습시스템과 같이 제습된 저온의 공기와 유입구로 유입되는 고온의 압축공기와의 열교환이 아니라 제습된 저온의 공기와 응축되어 1차 냉각된 냉매와의 열교환을 하는 시스템이므로 종래의 방식에서는 냉매가스의 응축이 일어나는 부분은 한 곳 밖에 없어서 고온의 냉매가스(80℃)를 저온으로 응축 (40℃)시키기 위해서는 용량이 큰 응축기(3)를 사용해야 되는 단점이 있으나 본 고안은 응축기(3)에서 1차 응축(80℃→45℃)되고 난 후 보조응축기의 역할을 하는 리히터(6)에서 2차 응축(45℃→40℃)되므로 응축기(3)의 크기가 상대적으로 종래의 것보다 적어질 수 있는 것이 큰 장점이다.

본 고안의 칠러(8)와 리히터(6)의 구조는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 압축기(1)와 필터드라이어(4)가 연결된 칠러(8)와 리히터(6)가 코일관체 형상으로 중첩되게 설치되어 있고 이를 구성하는 대소의 공기튜브(공기관)와 냉매튜브(냉매관)가 상하로 당접된 상태로 설치되어 있으므로 내측에 설치된 칠러(8)의 관체에서는 고온의 공기와 저온의 냉매가 열교환되고 외측에 설치된 리히터(6)의 관체에서는 칠러(8)에서의 열교환으로 저온이 된 공기와 보다 낮은 온도의 냉매의 열교환이이루어져 공기의 폐열을 이용한 냉매의 2차 냉각을 효율적으로 할 수 있어 응축기(3)의 소형화에 따른 구조의 간단함과 크기의 축소를 해결할 수 있다.

이와같이 본 고안은 냉매를 리히터(6)에서 공기의 폐열을 이용하여 2차 냉각시키는 냉매와 공기의 열교환 방식이므로 응축기(3)의 용량을 줄일 수 있어 가격의 저렴화와 전기소모를 줄일 수 있고 특히 팬모터(2)에 의한 강제응축방식을 사용하였을 때에도 콘덴서(10)의 크기가 축소되어 종래보다 에너지 절약효과가 있으며 소음이 감소될 뿐 아니라 리히터(6)에서 냉각된 압축공기 측으로 많은 열량을 방출시키므로 응축기(3)에서 대기로 제거해야 할 열량이 대폭 감소되는 등 그 효과가 매우 지대한 우수한 고안이다.

Claims (1)

1. 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기(1)와, 상기 냉매를 액상으로 응축시키는 응축기(3)와, 불순물 여과용 필터드라이어(4)와 액상의 냉매를 단열 팽창시키는 팽창장치(5)와, 냉매와 압축공기를 열교환시키는 칠러(8)와, 응축수를 분리하는 응축수 분리기(9)와, 제습된 저온의 압축공기를 고온의 압축공기와 열교환시켜 재가열시키는 리히터(6)로 이루어진 냉동식 제습기를 구성함에 있어서, 압축공기 유입관 (11)과 보다 적은 직경의 냉매유출관(12)을 상하로 당접시켜 코일형상으로 권회한 칠러(8)와, 압축공기 토출관(11')과 보다 적은 직경의 냉매유입관(12')을 상하로 당접시켜 코일형상으로 권회한 리히터(6)를 단열재(13)로서 내외로 분리되게 이중으로 중첩 설치함을 특징으로 하는 냉매와 공기의 예냉방식을 이용한 냉동식 제습기.