KR102556844B1 - 중공형 기밀 실링 부재, 이를 이용한 분할 구역 변경 가능한 로터 매직박스, 그리고 이를 포함하는 제습 시스템 - Google Patents
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Abstract
로터 매직박스는 구동 모터에 의해 회전하면서 제습구역으로 유입된 공기에 포함된 수분을 흡착한 후, 제습된 공기를 토출하는 로터를 포함하는 로터부, 상기 로터부의 제1면에 체결되고, 상기 로터의 분할 구역들로의 공기 흐름을 형성하는 제1챔버, 그리고 상기 로터부의 제2면에 체결되고, 상기 로터의 분할 구역들로의 공기 흐름을 형성하는 제2챔버를 포함한다. 상기 제1챔버는 상기 로터의 재생구역에 대응하는 위치에서 상기 로터와 접촉하는 제1 삽입 덕트를 포함하고, 상기 제2챔버는 상기 로터의 퍼지구역에 대응하는 위치에서 상기 로터와 접촉하는 제2 삽입 덕트, 그리고 상기 로터의 재생구역에 대응하는 위치에서 상기 로터와 접촉하는 제3 삽입 덕트를 포함한다. 상기 제1 삽입 덕트, 상기 제2 삽입 덕트 그리고 상기 제3 삽입 덕트 각각이 상기 로터와 접촉하는 부분은, 중공형 기밀 실링 부재로 형성된다.
Description
본 개시는 제습시스템에 관한 것이다.
산업용 저노점 제습 시스템은 생산 공정이 진행되는 실내 공간을 저노점(Low dewpoint)의 드라이룸(Dry Room)으로 유지하기 위해 공급공기의 습도를 조절하는 설비이다. 배터리 생산이나 식품 및 제약품의 생산에서, 수분에 의해 발생할 수 있는 문제를 줄이기 위해 이러한 산업용 저노점 제습 시스템이 사용되고 있다.
종래의 산업용 저노점 제습 시스템은 실리카겔 등으로 수분을 흡착하는 로터(Rotor)를 사용하여 드라이룸에서 요구되는 온도와 습도에 맞는 공기를 공급하는데, 이를 건식제습 또는 데시칸트(Desiccant) 제습이라고 부른다. 로터를 통과한 대부분의 공기는 드라이룸에서 요구되는 온도와 습도로 조절되어 드라이룸으로 공급되고, 로터를 통과한 일부의 공기는 재열히터에 의해 가열되어 로터의 재생구역을 통과하면서 로터의 수분을 제거하는데 이용된다. 이러한, 종래의 저노점 제습 시스템에서는 로터의 제습구역, 퍼지구역, 재생구역의 각도(비율)이 고정된 로터 카세트를 사용하므로, 제습부하에 따라 각 구역의 각도를 변경하려면, 로터 카세트를 별도로 제작하여야 한다.
한편, 로터 입출구의 압력차가 있으므로, 로터로 유입된 공기가 외부로 새지 않도록 실링(Sealing)되어야 제습 시스템의 에너지를 절감할 수 있다. 특히 고온의 재생구역과 상대적으로 낮은 온도의 퍼지구역이 제대로 실링되지 않으면, 재생구역에서 로터 재생에 필요한 충분한 열을 공급하지 못해, 로터에 흡착되어 있던 수분이 충분히 제거되지 못하고, 제습 성능을 유지하기 위해 재열히터에서 더욱 높은 온도의 공기를 만들어야 하므로, 에너지를 많이 사용하게 된다. 또한 퍼지구역과 제습구역의 실링이 제대로 되지 않거나, 제습구역과 재생구역의 실링이 제대로 되지 않아도, 이를 보완하기 위해 추가적인 에너지 공급이 필요하다.
본 개시는 분할 구역 변경 가능한 로터 매직박스, 그리고 이를 포함하는 제습 시스템을 제공하는 것이다.
본 개시는 로터 매직박스를 위한 중공형 기밀 실링(air tight sealing) 부재를 제공하는 것이다.
한 실시예에 따른 로터 매직박스로서, 구동 모터에 의해 회전하면서 제습구역으로 유입된 공기에 포함된 수분을 흡착한 후, 제습된 공기를 토출하는 로터를 포함하는 로터부, 상기 로터부의 제1면에 체결되고, 상기 로터의 분할 구역들로의 공기 흐름을 형성하는 제1챔버, 그리고 상기 로터부의 제2면에 체결되고, 상기 로터의 분할 구역들로의 공기 흐름을 형성하는 제2챔버를 포함한다. 상기 제1챔버는 상기 로터의 재생구역에 대응하는 위치에서 상기 로터와 접촉하는 제1 삽입 덕트를 포함한다. 상기 제2챔버는 상기 로터의 퍼지구역에 대응하는 위치에서 상기 로터와 접촉하는 제2 삽입 덕트, 그리고 상기 로터의 재생구역에 대응하는 위치에서 상기 로터와 접촉하는 제3 삽입 덕트를 포함한다. 상기 제1 삽입 덕트, 상기 제2 삽입 덕트 그리고 상기 제3 삽입 덕트 각각이 상기 로터와 접촉하는 부분은, 중공형 기밀 실링 부재로 형성된다.
상기 제1챔버는 한 측면이 상기 로터부에 체결되고, 상기 로터로 유입될 공기가 채워지는 공간을 형성하는 원통형 챔버 본체, 상기 원통형 챔버 본체의 다른 측면을 덮는 본체 커버, 그리고 상기 본체 커버의 일부 영역에 삽입되고, 상기 중공형 기밀 실링 부재를 통해 상기 로터의 재생구역에 접촉하며, 상기 재생구역에서 배출된 공기를 이송하는 상기 제1 삽입 덕트를 포함할 수 있다.
상기 제1 삽입 덕트는 상기 본체 커버에서 탈착될 수 있다.
상기 제2챔버는 한 측면이 상기 로터부에 체결되고, 상기 로터에서 배출된 공기가 채워지는 공간을 형성하는 원통형 챔버 본체, 상기 원통형 챔버 본체의 다른 측면을 덮는 본체 커버, 상기 본체 커버의 일부 영역에 삽입되고, 상기 중공형 기밀 실링 부재를 통해 상기 로터의 퍼지구역에 접촉하며, 상기 퍼지구역에서 배출된 공기를 이송하는 상기 제2 삽입 덕트, 그리고 상기 본체 커버의 일부 영역에 삽입되고, 상기 중공형 기밀 실링 부재를 통해 상기 로터의 재생구역에 접촉하며, 상기 재생구역으로 공기를 이송하는 상기 제3 삽입 덕트를 포함할 수 있다.
상기 제2 삽입 덕트 및 상기 제3 삽입 덕트는 상기 본체 커버에서 탈착될 수 있다.
상기 중공형 기밀 실링 부재는 U자형 내벽에 돌기 또는 홈이 형성되어 있고, 삽입된 조립 부재에 고정되는 U자형 고정부, 그리고 상기 U자형 고정부의 외벽에 부착되는 중공형 튜브로서, 상기 로터와의 이격 거리에 따라 상기 로터와의 접촉 면적이 달라지는 튜브형 접촉부를 포함할 수 있다.
상기 제1 삽입 덕트, 상기 제2 삽입 덕트 그리고 상기 제3 삽입 덕트 각각은 상기 로터의 분할 구역의 각도 또는 비율이 변경되는 경우, 대응하는 구역의 각도 또는 비율에 대응하는 크기로 제작된 삽입 덕트로 교체될 수 있다.
한 실시예에 따른 챔버로서, 로터의 제습구역으로 유입될 공기 또는 상기 로터의 제습구역에서 배출된 공기가 채워지는 공간을 형성하는 원통형 챔버 본체, 그리고 중공형 기밀 실링 부재를 통해 상기 로터의 퍼지구역 또는 재생구역의 경계에 접촉하고, 상기 원통형 챔버 본체에 형성된 공간과 분리되며, 접촉한 구역으로 공기를 이송하거나, 접촉한 구역에서 배출된 공기를 이송하는 삽입 덕트를 포함한다.
상기 중공형 기밀 실링 부재는 U자형 내벽에 돌기 또는 홈이 형성되어 있고, 삽입된 조립 부재에 고정되는 U자형 고정부, 그리고 상기 U자형 고정부의 외벽에 부착되는 중공형 튜브로서, 상기 로터와의 이격 거리에 따라 상기 로터와의 접촉 면적이 달라지는 튜브형 접촉부를 포함할 수 있다.
상기 삽입 덕트는 상기 원통형 챔버 본체의 한 측면을 덮는 본체 커버에 체결되고, 교체가 필요한 경우, 상기 본체 커버에서 분리될 수 있다.
실시예에 따르면, 중공형 기밀 실링 부재를 사용하여 실링하는 로터 매직박스는 누설 공기에 의한 영향을 보상하기 위해 추가적으로 에너지가 사용되는 것을 줄일 수 있다. 즉, 실시예에 따르면, 급기팬에 의해 로터에 공급되는 공기가 로터 양단의 압력차로 외부로 누설되는 것을 방지하고, 배출팬의 흡입력으로 생성된 로터 양단의 압력차로 로터의 재생구역을 통과하는 공기가 누설되는 것을 방지하여, 공기 누설에 의해 소모될 수 있는 불필요한 에너지의 사용을 줄일 수 있다. 또한, 종래의 실링 방식으로는 로터의 양측면에서 공기가 외부로 누설이 되는 만큼 혼합공기가 더 필요하게 되어, 외부공기 및 순환공기를 냉각시키는 프리쿨러의 용량 증대에 따른 냉각기 비용 및 에너지 손실이 발생할 수 있는데, 실시예에 따른 중공형 기밀 실링 부재를 사용하여 불필요한 손실을 방지할 수 있다.
실시예에 따른 중공형 기밀 실링 부재를 사용한 실링을 통해, 급기팬과 배출팬은 필요 이상의 많은 공기를 공급하거나 배출할 필요가 없어서, 공기량에 적절한 팬을 사용하면 되고, 로터 및 재열히터도 공기량에 적절한 용량을 선택하면 되므로, 비용 및 에너지를 절감할 수 있다.
종래의 립실 방식은 한번 제작한 로터 매직박스의 실링 정도를 조절할 수 없으나, 실시예에 따른 중공형 기밀 실링 부재를 사용하여 실링하는 로터 매직박스는 볼트 체결력 조절을 통한 이격 거리 조절이 가능하다. 따라서, 실시예에 따른 중공형 기밀 실링 부재를 사용하여 실링하는 로터 매직박스는 조건에 따라 에너지 소비를 줄이면서도 공기 누설을 최소화하도록 실링 정도를 가변할 수 있다.
실시예에 따르면 중공형 기밀 실링 부재를 사용하여 로터면과 접촉하는 부분을 실링할 수 있으므로, 로터 분할 구역에서 각도가 변경된 구역에 대응하는 삽입 덕트만을 교체함으로써, 챔버 전체를 교체할 필요 없이 로터 분할 구역의 각도(비율)을 변경할 수 있고, 이를 통해 제습 부하 변동에 따라 간편하게 삽입 로터를 교체하여 제습 성능을 높이고, 에너지를 절감할 수 있다.
실시예에 따르면, 좌우로 이동 가능한 수직 영역 구분대들을 이용하는 로터 매직박스는 로터 분할 구역의 각도 변경에 상응하는 로터의 면적비를 적용하고, 수직 영역 구분대를 적용함으로써, 제작된 로터 매직박스를 다시 제작할 필요 없이, 제습 부하 변동에 따라 로터 분할 구역의 각도를 손쉽게 변경할 수 있다.
실시예에 따른 좌우로 이동 가능한 수직 영역 구분대들을 이용하는 경우, 제습 성능향상과 에너지 절감을 위하여 로터 매직박스를 새롭게 제작하지 않고, 로터 매직박스의 챔버들에 연결된 덕트들만 교체함으로써 로터 각도변경과 동일한 성능 및 에너지 절감을 얻을 수 있다.
도 1은 제습 시스템의 공기 흐름을 설명하는 도면이다.
도 2는 종래의 실링 방법을 보여주는 사진이다.
도 3은 한 실시예에 따른 중공형 기밀 실링 부재의 구조를 설명하는 도면이다.
도 4는 한 실시예에 따른 중공형 기밀 실링 부재의 조립 예시이다.
도 5는 한 실시예에 따른 로터 매직박스의 사시도이다.
도 6은 한 실시예에 따라 제작된 로터 매직박스의 예시이고, 도 7은 한 실시예에 따른 로터 매직박스의 단면도이다.
도 8부터 10 각각은 한 실시예에 따른 챔버의 상세 구성도이다.
도 11는 한 실시예에 따른 중공형 기밀 실링 부재가 적용된 로터 매직박스의 예시이다.
도 12 및 도 13은 다른 실시예에 따른 로터 구역 변경 가능한 프레임 구조이다.
도 14는 종래의 로터 카세트 구조의 예시이다.
도 2는 종래의 실링 방법을 보여주는 사진이다.
도 3은 한 실시예에 따른 중공형 기밀 실링 부재의 구조를 설명하는 도면이다.
도 4는 한 실시예에 따른 중공형 기밀 실링 부재의 조립 예시이다.
도 5는 한 실시예에 따른 로터 매직박스의 사시도이다.
도 6은 한 실시예에 따라 제작된 로터 매직박스의 예시이고, 도 7은 한 실시예에 따른 로터 매직박스의 단면도이다.
도 8부터 10 각각은 한 실시예에 따른 챔버의 상세 구성도이다.
도 11는 한 실시예에 따른 중공형 기밀 실링 부재가 적용된 로터 매직박스의 예시이다.
도 12 및 도 13은 다른 실시예에 따른 로터 구역 변경 가능한 프레임 구조이다.
도 14는 종래의 로터 카세트 구조의 예시이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 제습 시스템의 공기 흐름을 설명하는 도면이고, 도 2는 종래의 실링 방법을 보여주는 사진이다.
도 1을 참고하면, 제습 시스템(10)는 로터(11), 외부공기(Outdoor Air, OA) 프리쿨러(PreCooler, PC)(12), 순환공기(Return Air, RA) 프리쿨러(13), 재열히터(Reheating Heater)(14), 팬(Fan)(15, 16), 애프터쿨러(After Cooler)(17), 그리고 애프터히터(After Heater)(18)를 포함한다. 로터(11)는 제습제가 부착되고, 구동 모터에 의해 회전하면서 유입된 공기에 포함된 수분을를 흡착한 후 드라이룸으로 공급공기(Supply Air, SA)를 배출한다. 로터(11)는 제습구역, 재생구역, 퍼지구역(Purge Zone)으로 분할되어 있다. 팬(15)는 급기팬이고, 팬(16)은 배출팬이다.
외부공기(OA)는 프리쿨러(PC)(12)에 의해 냉각제습되고, 공기혼합실(Mixing Chamber)에서 프리쿨러(PC)(13)에 의해 냉각된 순환공기(RA)와 혼합된다. 순환공기(RA)는 드라이룸으로부터 유입된다. 혼합공기는 냉각제습된 외부공기와 저습한 순환공기가 혼합되어 중습의 공기가 된다.
혼합공기는 팬(15)에 의해 로터(11)의 제습구역으로 유입된다. 로터(11)의 제습구역을 통과한 공급공기(SA)는 애프터쿨러(17) 및 애프터히터(18)를 통과하면서 드라이룸에서 요구되는 온도와 습도로 조절된 후, 드라이룸으로 공급된다. 이때, 혼합공기에 포함된 수분이 많아서, 로터(11)가 처리해야 하는 제습량이 많아질 수 있다.
일부 혼합공기가 로터 재생에 사용된다. 일부 혼합공기는 로터(11)의 퍼지구역을 통과하고, 재열히터(14)에 의해 높은 재생온도로 가열된 후, 로터(11)의 재생구역을 통과하고 팬(16)에 의해 배출된다(Exhaust Air, EA). 재생구역으로 유입된 높은 온도의 공기에 의해 로터(11)에 부착된 수분은 제거된다.
이처럼, 퍼지구역으로 유입된 공기가 가열되어 재생구역을 통과함으로써, 로터(11)의 제습력을 재생시킬 수 있다. 그런데, 고온의 재생구역과 상대적으로 낮은 온도의 퍼지구역이 제대로 실링되지 않으면, 재생구역에서 로터 재생에 필요한 충분한 열을 공급하지 못해, 로터(11)에 흡착되어 있던 수분이 충분히 제거되지 못하게 된다. 이 경우, 제습 성능을 유지하기 위해 재열히터(14)에서 더욱 높은 온도의 공기를 만들어야 하므로, 에너지를 많이 사용하게 된다. 또한 퍼지구역과 제습구역, 제습구역과 재생구역 역시 실링이 제대로 되지 않으면, 추가적인 에너지 공급이 필요하여, 제습 시스템(10)의 에너지 소모가 늘어나게 된다.
도 2의 (a)를 참고하면, 종래에는 주로 립실(Lip seal) 방식을 이용하여, 로터 매직박스에서의 공기 기밀을 유지하였다. 립실은 두 장의 얇은 고무판을 붙여 고정 판넬에 고정하고, 두 고무판 사이를 벌려서 고정하고자 하는 로터의 림(rim)과 공기가 흐르는 원통 챔버(원통 덕트)의 림을 끼운 후, 고정하는 방법이다. 립실을 사용하는 경우, 공기가 흐르는 방향의 고무판은 공기에 의해 눌려서 실링이 우수하나, 공기가 지나가는 반대편 방향의 고무판은 공기에 의해 들리는 문제가 있다.
도 2의 (b)를 참고하면, 종래에는 제습구역, 퍼지구역, 재생구역을 구분하기 위하여 얇은 고무판을 접어 고정하고, 연결된 원통 챔버가 로터면을 접촉하면서 실링(sealing)되는 구조인데, 여전히 공기의 기밀이 제대로 이루어 지지 않는 한계가 있다.
한편, 제습 시스템(10)에서, 퍼지공기의 온도를 높게 가열하는 재열히터(14)가 에너지를 가장 많이 사용한다. 따라서, 퍼지구역으로 유입되는 공기 온도를 높이거나, 퍼지구역으로 유입되는 공기량을 줄이는 방법으로, 재열히터(14)의 에너지 소모를 줄일 수 있다. 하지만, 종래의 제습 시스템에서는 로터의 제습구역, 퍼지구역, 재생구역의 각도(비율)가 고정된 로터 카세트를 사용하므로, 퍼지구역의 각도를 변경하기 위하여 로터 카세트를 별도로 제작하여야 한다. 따라서, 제습부하에 따라 퍼지구역을 통과하는 공기량을 줄여서 재열히터(14)의 에너지 소모를 줄일 수 있으나, 고정된 로터 카세트를 변경하기가 어려워서, 제습 시스템(10)이 제습부하에 따라 최적의 운전을 하지 못하는 한계가 있다.
다음에서, 로터(11)를 포함하는 로터 매직박스에서의 공기 기밀을 높이기 위한 실링 부재, 그리고 이를 이용하여 로터 분할 구역을 변경할 수 있는 로터 매직박스에 대해 자세히 설명한다.
도 3은 한 실시예에 따른 중공형 기밀 실링 부재의 구조를 설명하는 도면이고, 도 4는 한 실시예에 따른 중공형 기밀 실링 부재의 조립 예시이다.
도 3의 (a)를 참고하면, 중공형 기밀 실링 부재(20)는 U자형 고정부(21)와 튜브형 접촉부(22)로 구성된다. 중공형 기밀 실링 부재(20)는 실리콘 등의 고무를 압출 성형하여 제작될 수 있다.
U자형 고정부(21)는 U자형 내벽에 돌기 또는 홈이 형성되어 있고, 삽입된 조립 부재(30)에 고정될 수 있는 폭과 높이로 제작될 수 있다.
튜브형 접촉부(22)는 상대물과 접촉하여 공기 누설을 방지하는 중공형 튜브로서, U자형 고정부(21)의 외벽에 부착된다. 튜브형 접촉부(22)가 눌리는 정도에 따라 상대물과의 접촉 면적이 달라지고, 기밀성이 달라질 수 있다. 튜브형 접촉부(22)가 U자형 고정부(21)의 외벽에 부착되는 방향은 다양할 수 있다.
예를 들면, 튜브형 접촉부(22)는 U자형 고정부(21)에, (a)와 같이 90°, (b)와 같이 135°, (c)와 같이 180° 등으로 형성되어, 조립 부재와 상대물의 위치에 따라 최적의 접촉 형상을 구현할 수 있다.
도 4의 (a)를 참고하면, 로터 매직박스는, 로터의 양측면에 로터로의 공기 유입 경로 및 로터에서의 공기 배출 경로를 형성하는 챔버로 구성된다. 챔버는 교체 가능한 적어도 하나의 삽입 덕트를 포함한다. 이때, 로터를 통과하는 공기가 로터 외부로 누설되지 않도록 챔버와 로터 사이의 실링이 유지되어야 하고, 챔버 내에서 로터의 분할된 구역으로 흐르는 공기가 혼입되지 않도록 분할 구역 간의 실링도 유지되어야 한다.
도 4의 (b)를 참고하면, 삽입 덕트의 조립 부재에 중공형 기밀 실링 부재(20)가 부착되고, 이를 통해 로터의 분할 구역 간의 실링이 제공된다.
도 4의 (c)를 참고하면, 중공형 기밀 실링 부재(20)의 튜브형 접촉부(22)가 로터면 접촉하도록, U자형 고정부(21)가 챔버의 조립 부재에 끼워지고 튜브형 접촉부(22)가 접촉하는 부분이 실링되어 공기 누설을 방지할 수 있다. 중공형 기밀 실링 부재(20)는 종래의 립실을 이용하는 경우에 비해 부가적인 장치들이 필요하지 않고, 조립 부재에 끼우면 되므로, 로터 매직박스의 공기 누설을 간단하면서도 효율적으로 방지할 수 있다.
또한, 로터와 챔버 사이의 이격 거리를 조절하여 튜브형 접촉부(22)의 눌림 정도를 조절할 수 있다. 로터와 챔버 사이의 이격 거리가 좁을 수록, 중공형 기밀 실링 부재(20)의 튜브형 접촉부(22)가 많이 눌려 로터면 또는 로터의 림과의 접촉 면적이 넓어지고, 공기 누설을 방지하는 효과가 높아지는 반면, 로터가 회전할 때 중공형 기밀 실링 부재(20)와의 마찰력이 커져 튜브형 접촉부(22)가 빨리 마모되고, 에너지 소비가 늘어날 수 있다. 반대로, 로터와 챔버 사이의 이격 거리가 늘어날수록, 중공형 기밀 실링 부재(20)의 튜브형 접촉부(22)가 적게 눌려 로터면 또는 로터의 림과의 접촉 면적이 줄어들고, 공기 누설을 방지하는 효과가 낮아지는 반면, 로터가 회전할 때 마찰력이 줄어들어 튜브형 접촉부(22)가 천천히 마모되고, 에너지 소비가 줄어들 수 있다. 따라서, 중공형 기밀 실링 부재(20)를 통해 로터 매직박스를 제작할 경우, 로터 매직박스에 유입되고 배출되는 풍량, 로터 양단의 공기 압력 차이 등에 따라, 로터와 챔버 사이의 이격 거리를 조절하여 에너지 소비를 줄이면서도 공기 누설을 최소화할 수 있다.
이처럼, 중공형 기밀 실링 부재(20)를 통해 로터 매직박스의 실링을 손쉽게 구현할 수 있어서, 로터 매직박스를 일체형이 아니라 모듈형으로 구현 가능하고, 필요에 따라 모듈(삽입 덕트)을 교체하여, 로터 분할 구역을 제습 부하에 따라 손쉽게 가변할 수 있다. 이에 대해서 다음에서 자세히 설명한다.
도 5는 한 실시예에 따른 로터 매직박스의 사시도이고, 도 6은 한 실시예에 따라 제작된 로터 매직박스의 예시이고, 도 7은 한 실시예에 따른 로터 매직박스의 단면도이고, 도 8부터 10 각각은 한 실시예에 따른 챔버의 상세 구성도이며, 도 11는 한 실시예에 따른 중공형 기밀 실링 부재가 적용된 로터 매직박스의 예시이다.
도 5부터 도 7을 참고하면, 도 1에서 설명한 로터(11)에서의 공기 흐름을 형성하는 로터 매직박스(100)는 로터부(110), 로터부(110)의 양측면에 체결되어 로터 분할 구역으로의 공기 흐름을 형성하는 제1챔버(130) 및 제2챔버(150)를 포함한다. 제1챔버(130)와 제2챔버(150)는 원통형일 수 있다.
로터부(110)는 로터(11), 로터(11)의 회전을 위한 구동 모터 및 체인, 로터(11)를 지지하는 프레임들, 그리고 양측면에서 제1챔버(130) 및 제2챔버(150)와 체결되는 연결부를 포함할 수 있다. 로터부(110)의 양측면은 제1챔버(130) 및 제2챔버(150)와 로터(11) 사이의 공기 흐름을 위해, 로터(11)의 단면적에 상당하는 구멍이 뚫려 있다.
제1챔버(130) 및 제2챔버(150) 각각은 공기가 들어오는 급기 덕트와 공기가 배출되는 배출 덕트에 연결되고, 급기 덕트와 배출 덕트의 구성은 로터(11)의 분할 구역 및 각 구역의 공기 흐름에 대응하여 다양하게 형성될 수 있다. 설명에서는, 로터(11)가 도 1과 같이, 제습구역, 재생구역, 퍼지구역으로 분할되고, 팬(15)에 의해 냉각제습된 외부공기(OA)와 순환공기(RA)의 혼합공기를 제습한다고 가정한다.
제1챔버(130)는 혼합공기가 유입되는 혼합공기 급기 덕트, 로터(11)의 재생구역에서 배출된 공기를 외부로 배출하는 배출공기(EA) 배출 덕트에 연결될 수 있다.
제2챔버(150)는 로터(11)의 제습구역에서 배출된 공기가 나오는 공급공기(SA) 배출덕트, 로터(11)의 퍼지구역에서 배출된 공기가 나오는 퍼지 배출 덕트, 그리고 로터(11)의 재생구역으로 들어가는 공기가 유입되는 재생 급기 덕트에 연결될 수 있다.
한편, 제1챔버(130)의 내부에서 혼합공기가 로터(11)의 제습구역과 퍼지구역을 통과한 후, 제2챔버(150)에 연결된 공급공기(SA) 배출 덕트와 퍼지공기 배출 덕트로 배출될 수 있다. 또는, 대부분의 혼합공기가 제1챔버(130)의 혼합공기 급기 덕트로 유입되고, 일부 혼합공기가 로터(11)의 퍼지구역에 대응하는 위치에 형성된 별도의 급기 덕트(미도시)로 유입될 수 있다.
도 8을 참고하면, 제1챔버(130)는 한 측면이 로터부(110)에 체결되 는 원통형 챔버 본체(131), 원통형 챔버 본체(131)의 다른 측면을 덮는 본체 커버(132), 그리고 본체 커버(132)의 일부 영역에 삽입되어 로터면과 접촉하는 적어도 하나의 삽입 덕트(133)로 구성될 수 있다. 본체 커버(132)가 덮힌 원통형 챔버 본체(131)는 로터(11)로 유입될 공기가 채워지는 공간을 형성한다. 원통형 챔버 본체(131)는 로터부(110) 및 본체 커버(132)와의 체결을 위해 플랜지 구조를 가질 수 있다. 삽입 덕트(133)는 본체 커버(132)에서 탈착될 수 있다.
제1챔버(130)에 삽입되는 삽입 덕트(133)는 로터(11)의 재생구역에 대응하는 위치에 삽입되고, 로터(11)의 재생구역 경계에 중공형 기밀 실링 부재(20)의 튜브형 접촉부가 접촉하도록 U자형 고정부가 조립 부재에 끼워져 있다. 삽입 덕트(133)가 로터면과 접촉하는 부분은 로터(11)의 재생구역의 각도에 대응하는 크기로 제작될 수 있다. 삽입 덕트(133)는 로터(11)의 재생구역에서 배출된 공기를 배출하는 배출공기(EA) 배출 덕트에 연결되고, 배출 공기를 이송한다. 삽입 덕트(133)는 본체 커버(132)에 삽입되어 체결되는데, 사용자가 볼트 등의 방법으로 손쉽게 체결하고 분리할 수 있도록 제작될 수 있고, 볼트 이외의 체결 방법으로도 본체 커버(132)에 부착될 수 있다.
한편, 로터(11)에서 재생구역의 각도가 변경되는 경우, 제1챔버(130) 전체를 교체할 필요 없이, 삽입 덕트(133)만을 변경된 각도의 삽입 덕트로 교체하면 된다. 여기서, 새로운 삽입 덕트는 로터면과 접촉하는 부분이 로터(11)의 새로운 재생구역의 각도에 대응하는 크기로 제작되면 된다.
제1챔버(130)에 혼합공기 급기 덕트가 연결되어 있어서, 제1챔버(130)로 유입된 혼합공기가 로터(11)로 유입되기 전에 제1챔버(130)의 내부 공간에 일시적으로 저장된다. 이때, 삽입 덕트(133)는 로터면과 접촉하는 부분이 중공형 기밀 실링 부재(20)로 실링되어 있으므로, 제1챔버(130) 내부에서 혼합공기와 재생구역을 통과한 공기가 혼합되지 않는다.
도 9를 참고하면, 제2챔버(150) 역시, 한 측면이 로터부(110)에 체결되는 원통형 챔버 본체(151), 원통형 챔버 본체(151)의 다른 측면을 덮는 본체 커버(152), 그리고 본체 커버(152)의 일부 영역에 삽입되어 로터면과 접촉하는 삽입 덕트들(153, 154)로 구성될 수 있다. 본체 커버(152)가 덮힌 원통형 챔버 본체(151)는 로터(11)에서 배출된 공기가 채워지는 공간을 형성한다. 원통형 챔버 본체(151)는 로터부(110) 및 본체 커버(152)와의 체결을 위해 플랜지 구조를 가질 수 있다. 삽입 덕트들(153, 154)은 본체 커버(132)에서 탈착될 수 있다.
제2챔버(150)에 삽입되는 삽입 덕트(153)는 로터(11)의 퍼지구역에 대응하는 위치에 삽입되고, 로터(11)의 퍼지구역 경계에 중공형 기밀 실링 부재(20)의 튜브형 접촉부가 접촉하도록 U자형 고정부가 조립 부재에 끼워져 있다. 삽입 덕트(153)가 로터면과 접촉하는 부분은 로터(11)의 퍼지구역의 각도에 대응하는 크기로 제작될 수 있다. 삽입 덕트(153)는 로터(11)의 퍼지구역을 통과한 공기를 재열히터(14)로 전달하는 퍼지공기 배출 덕트에 연결되고, 공기를 이송할 수 있다.
삽입 덕트(154)는 로터(11)의 재생구역에 대응하는 위치에 삽입되고, 로터(11)의 퍼지구역 경계에 중공형 기밀 실링 부재(20)의 튜브형 접촉부가 접촉하도록 U자형 고정부가 조립 부재에 끼워져 있다. 삽입 덕트(154)가 로터면과 접촉하는 부분은 로터(11)의 재생구역의 각도에 대응하는 크기로 제작될 수 있다. 삽입 덕트(154)는 공기가 유입되는 재생 급기 덕트에 연결되고, 로터(11)의 재생구역으로 공기를 이송할 수 있다.
제2챔버(150)에 로터(11)의 제습구역에서 배출된 공기가 나오는 공급공기(SA) 배출 덕트가 연결되어 있어서, 제2챔버(150)로 유입된 공급공기가 공급공기(SA) 배출 덕트로 배출되기 전에 제2챔버(150)의 내부 공간에 일시적으로 저장된다. 이때, 삽입 덕트(153) 및 삽입 덕트(154) 각각은 로터면과 접촉하는 부분이 중공형 기밀 실링 부재(20)로 실링되어 있으므로, 제2챔버(150) 내부에서 제습구역에서 배출된 공급공기, 퍼지구역에서 배출된 공기, 재생구역으로 유입되는 공기가 혼합되지 않는다.
도 10을 참고하면, 로터(11)에서 제습구역, 퍼지구역, 재생구역의 각도(비율)가 변경되는 경우, 제2챔버(150) 전체를 교체할 필요 없이, 삽입 덕트(153) 및 삽입 덕트(154) 중에서 각도가 변경된 구역에 대응하는 삽입 덕트만을 교체하면 된다.
예를 들어, 제습 부하에 따라 퍼지구역을 통과하는 공기량을 줄여도 되는 경우, 도 7의 삽입 덕트(153) 대신에, 로터면과 접촉하는 부분의 면적이 줄어든 삽입 덕트(155)로 교체하면 된다.
이와 같이, 중공형 기밀 실링 부재(20)를 통해 로터면과 삽입 덕트 사이가 실링되므로, 운전 중 또는 운전 정지 중에 삽입 덕트만을 교체하여 로터의 각 구역을 간단하게 변경할 수 있다.
도 11의 (a)를 참고하면, 제1챔버(130)의 삽입 덕트(133)와 제2챔버(150)의 삽입 덕트(154) 각각이 로터(11)의 재생구역에 대응하는 위치에 삽입되고, 각 삽입 덕트는 중공형 기밀 실링 부재(20)의 U자형 고정부가 끼워지는 조립 부재가 형성되어 있다.
구체적으로, (b)를 참고하면, 중공형 기밀 실링 부재(20)의 U자형 고정부(21)가 삽입 덕트(154)의 조립 부재(30)에 끼워지면, 튜브형 접촉부(22)가 로터면과 접촉하도록, U자형 고정부(21)의 외벽에 튜브형 접촉부가 형성되어 있다.
한편, 로터(11)와 로터부(110) 측면의 실링을 위해, 중공형 기밀 실링 부재(20)가 사용될 수 있다.
이와 같이, 중공형 기밀 실링 부재(20)를 사용하여 실링하는 로터 매직박스(100)는 누설 공기에 의한 영향을 보상하기 위해 추가적으로 에너지가 사용되는 것을 줄일 수 있다. 즉, 중공형 기밀 실링 부재(20)를 사용하여 실링하는 로터 매직박스(100)는 급기팬(15)에 의해 로터(11)에 공급되는 공기가 로터 양단의 압력차로 외부로 누설되는 것을 방지하고, 배출팬(16)의 흡입력으로 생성된 로터 양단의 압력차로 로터의 재생구역을 통과하는 공기가 누설되는 것을 방지하여, 공기 누설에 의해 소모될 수 있는 불필요한 에너지의 사용을 줄일 수 있다. 또한, 로터의 양측면에서 공기가 외부로 누설이 되는 만큼 혼합공기가 더 필요하게 되어, 외부공기 및 순환공기를 냉각시키는 프리쿨러의 용량 증대에 따른 냉각기 비용 및 에너지 손실이 발생할 수 있는데, 중공형 기밀 실링 부재(20)를 사용하여 불필요한 손실을 방지할 수 있다.
또한, 중공형 기밀 실링 부재(20)를 사용한 실링을 통해, 급기팬(15)과 배출팬(16)은 필요 이상의 많은 공기를 공급하거나 배출할 필요가 없어서, 공기량에 적절한 팬을 사용하면 되고, 로터(11) 및 재열히터(14)도 공기량에 적절한 용량을 선택하면 되므로, 비용 및 에너지를 절감할 수 있다.
종래의 립실 방식은 한번 제작한 로터 매직박스의 실링 정도를 조절할 수 없으나, 중공형 기밀 실링 부재(20)를 사용하여 실링하는 로터 매직박스(100)는 볼트 체결력 조절을 통한 이격 거리 조절이 가능하다. 따라서, 중공형 기밀 실링 부재(20)를 사용하여 실링하는 로터 매직박스(100)는 조건에 따라 에너지 소비를 줄이면서도 공기 누설을 최소화하도록 실링 정도를 가변할 수 있다.
중공형 기밀 실링 부재(20)를 사용하여 로터면과 접촉하는 부분을 실링할 수 있으므로, 로터 분할 구역에서 각도가 변경된 구역에 대응하는 삽입 덕트만을 교체함으로써, 챔버 전체를 교체할 필요 없이 로터 분할 구역의 각도(비율)을 변경할 수 있고, 이를 통해 제습 부하 변동(계절의 변화, 외부온도 및 습도 조건 등)에 따라 간편하게 삽입 로터를 교체하여 제습 성능을 높이고, 에너지를 절감할 수 있다.
도 12 및 도 13은 다른 실시예에 따른 로터 구역 변경 가능한 프레임 구조이고, 도 14는 종래의 로터 카세트 구조의 예시이다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 로터 매직박스(200A, 200B)는 로터(11), 로터(11)의 회전을 위한 구동 모터 및 체인, 로터(11)를 지지하는 외곽 지지 프레임(210), 수평 지지 프레임들(220, 222), 수직 지지 프레임(230)을 포함하고, 좌우로 이동 가능한 수직 영역 구분대들(240, 242)을 포함한다. 수직 영역 구분대들(240, 242)은, 수평 지지 프레임(220) 및 수평 지지 프레임(220)에 평행한 외곽 지지 프레임에 양단이 연결되고 좌우로 이동 가능하다. 여기서, 로터(11)의 하단이 제습구역이고, 상단의 일부가 퍼지구역 및 재생구역으로 분할된다고 가정하고, 수직 영역 구분대(220, 222)의 이동을 통해 퍼지구역 및 재생구역의 비율(각도)을 변경하기 위해, 외곽 지지 프레임(210)의 윗쪽 수평 프레임에 수직 영역 구분대들(240, 242)이 연결된다고 가정한다.
로터 매직박스(200A, 200B)는 수직 영역 구분대(240, 242)를 좌우로 이동하여, 로터(11)의 면적을 가변함으로써, 로터 분할 구역의 각도를 변경하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 로터(11)의 중심을 기준으로 수직 영역 구분대(220, 222)가 벌어지면 각도를 키우는 효과를 나타내고, 수직의 영역부분대가 좁아지면 각도가 줄어드는 효과를 갖는다.
수직 영역 구분대(240, 242)가 수평 지지 프레임(220) 및 윗쪽 외곽 지지 프레임에 연결되는 방법은 다양할 수 있다.
도 12를 참고하면, 수평 지지 프레임(220) 및 윗쪽 외곽 지지 프레임에 수평 방향으로 복수의 홀들을 뚫어서 볼트로 수직 영역 구분대(240, 242)를 체결할 수 있다.
도 13을 참고하면, 수평 지지 프레임(220) 및 윗쪽 외곽 지지 프레임에 수평 방향으로 레일(잔공)을 뚫어서 볼트로 수직 영역 구분대(240, 242)를 체결할 수 있다. 이외에도, 프로파일의 형상 구조를 활용하여 수직 영역 구분대(240, 242)를 체결할 수 있다.
수직 영역 구분대(240, 242)의 이동 편이성을 위해, 수평 지지 프레임(220) 및 윗쪽 외곽 지지 프레임의 홀, 잔공, 프로파일 등에 각도에 대응하는 눈금이 기재될 수 있다.
수직 영역 구분대(240, 242)의 양단에 기어박스가 설치되고, 수직 영역 구분대(240, 242)가 좌우로 이동하는 수평 지지 프레임(220) 및 윗쪽 외곽 지지 프레임에도 기어박스가 설치될 수 있다. 이를 통해, 수평 지지 프레임(220) 및 윗쪽 외곽 지지 프레임에 설치된 기어가 회전할 때, 수직 영역 구분대(240, 242)가 좌우로 이동할 수 있다.
로터(11)가 사용되는 제습 시스템 부하 조건에 따라, 로터 분할 구역들의 비율이 설정되고 이에 해당하는 면적으로 분할되도록 수직 영역 구분대(240, 242)의 기어가 조절될 수 있다.
도 14를 참고하면, 종래의 로터 매직박스는 로터를 지지하는 외곽의 사각형 프레임에 각 구역의 각도를 결정하는 지지대가 대각의 형상으로 용접되어 있어서, 지지대의 길이 변경이 불가능하여, 각 구역의 각도를 변경할 수 없다.
반면, 좌우로 이동 가능한 수직 영역 구분대들(240, 242)을 이용하는 로터 매직박스(200)는 로터 분할 구역의 각도 변경에 상응하는 로터의 면적비를 적용하고, 수직 영역 구분대를 적용함으로써, 제작된 로터 매직박스를 다시 제작할 필요 없이, 제습 부하 변동에 따라 로터 분할 구역의 각도를 손쉽게 변경할 수 있다.
좌우로 이동 가능한 수직 영역 구분대들(240, 242)을 이용하는 경우, 제습 성능향상과 에너지 절감을 위하여 로터 매직박스를 새롭게 제작하지 않고, 로터 매직박스의 챔버들에 연결된 덕트들만 교체함으로써 로터 각도변경과 동일한 성능 및 에너지 절감을 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (10)
- 구동 모터에 의해 회전하면서 제습구역으로 유입된 공기에 포함된 수분을 흡착한 후, 제습된 공기를 토출하는 로터를 포함하는 로터부,
상기 로터부의 제1면에 체결되고, 상기 로터의 분할 구역들로의 공기 흐름을 형성하는 제1챔버, 그리고
상기 로터부의 제2면에 체결되고, 상기 로터의 분할 구역들로의 공기 흐름을 형성하는 제2챔버를 포함하고,
상기 제1챔버는 상기 로터의 재생구역에 대응하는 위치에서 상기 로터와 접촉하는 제1 삽입 덕트를 포함하고,
상기 제2챔버는 상기 로터의 퍼지구역에 대응하는 위치에서 상기 로터와 접촉하는 제2 삽입 덕트, 그리고 상기 로터의 재생구역에 대응하는 위치에서 상기 로터와 접촉하는 제3 삽입 덕트를 포함하며,
상기 제1 삽입 덕트, 상기 제2 삽입 덕트 그리고 상기 제3 삽입 덕트 각각이 상기 로터와 접촉하는 부분은, 중공형 기밀 실링 부재로 형성되고,
상기 중공형 기밀 실링 부재는
U자형 내벽에 돌기 또는 홈이 형성되어 있고, 삽입된 조립 부재에 고정되는 U자형 고정부, 그리고 상기 U자형 고정부의 외벽에 부착되는 중공형 튜브로서, 상기 로터와의 이격 거리에 따라 상기 로터와의 접촉 면적이 달라지는 튜브형 접촉부를 포함하고,
상기 튜브형 접촉부는
조립 부재와 상대물의 위치에 따라 상기 U자형 고정부에 부착되는 위치가 다르게 형성되는, 로터 매직박스. - 제1항에서,
상기 제1챔버는
한 측면이 상기 로터부에 체결되고, 상기 로터로 유입될 공기가 채워지는 공간을 형성하는 원통형 챔버 본체,
상기 원통형 챔버 본체의 다른 측면을 덮는 본체 커버, 그리고
상기 본체 커버의 일부 영역에 삽입되고, 상기 중공형 기밀 실링 부재를 통해 상기 로터의 재생구역에 접촉하며, 상기 재생구역에서 배출된 공기를 이송하는 상기 제1 삽입 덕트를 포함하는, 로터 매직박스. - 제2항에서,
상기 제1 삽입 덕트는 상기 본체 커버에서 탈착되는, 로터 매직박스. - 제1항에서,
상기 제2챔버는
한 측면이 상기 로터부에 체결되고, 상기 로터에서 배출된 공기가 채워지는 공간을 형성하는 원통형 챔버 본체,
상기 원통형 챔버 본체의 다른 측면을 덮는 본체 커버,
상기 본체 커버의 일부 영역에 삽입되고, 상기 중공형 기밀 실링 부재를 통해 상기 로터의 퍼지구역에 접촉하며, 상기 퍼지구역에서 배출된 공기를 이송하는 상기 제2 삽입 덕트, 그리고
상기 본체 커버의 일부 영역에 삽입되고, 상기 중공형 기밀 실링 부재를 통해 상기 로터의 재생구역에 접촉하며, 상기 재생구역으로 공기를 이송하는 상기 제3 삽입 덕트를 포함하는, 로터 매직박스. - 제2항에서,
상기 제2 삽입 덕트 및 상기 제3 삽입 덕트는 상기 본체 커버에서 탈착되는 로터 매직박스. - 제1항에서,
상기 중공형 기밀 실링 부재는
U자형 내벽에 돌기 또는 홈이 형성되어 있고, 삽입된 조립 부재에 고정되는 U자형 고정부, 그리고
상기 U자형 고정부의 외벽에 부착되는 중공형 튜브로서, 상기 로터와의 이격 거리에 따라 상기 로터와의 접촉 면적이 달라지는 튜브형 접촉부
를 포함하는, 로터 매직박스. - 제1항에서,
상기 제1 삽입 덕트, 상기 제2 삽입 덕트 그리고 상기 제3 삽입 덕트 각각은 상기 로터의 분할 구역의 각도 또는 비율이 변경되는 경우, 대응하는 구역의 각도 또는 비율에 대응하는 크기로 제작된 삽입 덕트로 교체되는, 로터 매직박스. - 로터의 제습구역으로 유입될 공기 또는 상기 로터의 제습구역에서 배출된 공기가 채워지는 공간을 형성하는 원통형 챔버 본체, 그리고
중공형 기밀 실링 부재를 통해 상기 로터의 퍼지구역 또는 재생구역의 경계에 접촉하고, 상기 원통형 챔버 본체에 형성된 공간과 분리되며, 접촉한 구역으로 공기를 이송하거나, 접촉한 구역에서 배출된 공기를 이송하는 삽입 덕트를 포함하며,
상기 중공형 기밀 실링 부재는
U자형 내벽에 돌기 또는 홈이 형성되어 있고, 삽입된 조립 부재에 고정되는 U자형 고정부, 그리고 상기 U자형 고정부의 외벽에 부착되는 중공형 튜브로서, 상기 로터와의 이격 거리에 따라 상기 로터와의 접촉 면적이 달라지는 튜브형 접촉부를 포함하고,
상기 튜브형 접촉부는
조립 부재와 상대물의 위치에 따라 상기 U자형 고정부에 부착되는 위치가 다르게 형성되는, 챔버. - 삭제
- 제8항에서,
상기 삽입 덕트는 상기 원통형 챔버 본체의 한 측면을 덮는 본체 커버에 체결되고, 교체가 필요한 경우, 상기 본체 커버에서 분리되는, 챔버.
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