KR100363663B1 - 물분사식 공기압축장치와 그 기동방법 및 수질관리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물분사식 공기압축장치와 그 기동방법 및 수질관리방법에 관한 것으로, 압축기의 기동명령에 의해, 압축기의 기동전에 가압 물분사 라인(20)을 열어 계외(系外)로부터 가압수를 압축기내로 분사한다. 이것에 의해, 압축기를 장시간 정지한 후에도, 로터나 메카니컬 실이 건조한 상태로의 드라이 운전을 확실하게 방지하여 기동할 수 있다. 또한, 압축공기를 물탱크내에 공급하며, 그 압력으로 물탱크에서 압축내로 물을 분사하며, 물탱크에서 배출된 압축공기를 수분의 포화온도 이하로 냉각하여 수분을 응축분리하고, 분리한 수분을 압축기내로 공급하며 여잉(나머지) 순환수를 물탱크에서 배출한다. 이것에 의해, 물을 보충공급하지 않아도 장시간 연속운전할 수 있고, 순수기나 수질정화장치를 사용하지 않아도 순환수의 불순물 농도를 저감하여 장시간 청정하게 보존할 수 있으며, 순환수를 교환하지 않아도 세균의 번식을 억제하여 순환수 중의 세균량을 저감할 수 있다.
Description
본 발명은 내부에 물을 분사하여 윤활 등을 실시하는 물분사식 공기압축장치와 그 기동방법 및 수질관리방법에 관한 것이다.
도 1은 스크류 압축기의 모식도이다. 이 도에 있어서, 스크류 압축기(10)는 2축 스크류 압축기이며, 2개의 스크류 로터(1), 베어링(2a, 2b), 고압실(seal)(예를 들어, 메카니컬 실(mechanical seal)(3)), 저압실(예를, 들어 립(lip)실 (4)), 및 압축기 본체(5) 등으로 이루어지고, 서로 맞물린 2개의 스크류 로터(1)를 회전구동시키며, 공기 취입구(5a)로부터 도입된 공기를 2개의 로터 사이에서 압축하고, 토출구(5b)로부터 압축공기를 토출하도록 되어 있다. 또한, 저압실은 메카니컬 실로도 가능하고, 그때는 양자에 급수(給水)하도록 한다.
도 2는 도 1의 스크류 압축기의 외형도이다. 이 도에 있어서, 6a는 로터 구동용 풀리(pulley), 5c는 메카니컬 실로의 물공급구이다. 이러한 스크류 압축기등의 압축기에서는, 로터(1)나, 메카니컬 실(3)의 실면 또는 접촉면(재질은 카본 또는 세라믹)이 직접 접혀 움직이는 구조이기 때문에, 그 접동면을 윤활시키기 위해서, 공기 취입구 및 물공급구(5c)로부터 물을 분사/공급하고 있다. 또한, 이 물은 접동면의 윤활 및 냉각을 담당할 뿐만 아니라, 압축한 공기를 냉각하여 압축효율을 높이는 역할도 맡고 있다.
도 3은 이러한 물분사식 압축기를 이용한 공기압축설비의 구성도이다. 이 도에 있어서, (7)은 팬·모터(팬부착 모터), (8)은 물탱크, (9)는 물냉각기이다. 팬·모터(7)는 물냉각기(9)에 송풍하는 팬(7a)과 함께 풀리(6b)를 구동시키고, 벨트를 두어 로터 구동용 풀리(6a)를 회전구동시킨다. 풀리(6a)의 회전구동에 의해, 내부의 로터가 회전하고, 공기도입라인(12a)에서 공기 취입구(5a)를 지나 공기가 도입되고, 로터 사이에서 압축된 압축공기가 토출구(5b)로부터 압축공기라인(12b)를 통해 물탱크(8)로 공급된다.
물탱크(8)에는 중간위치까지 물이 공급되어 있고, 상부에 공급된 가압공기의 압력(약 0.7MPa: 약 7Kg/cm2g)에 의해 내부물이 물라인(13a)을 통해 물냉각기(9)로 압송되고, 여기에서 냉각되어 다시 물라인(13b)을 통해 압축기(10)의 공기 취입구 및 물공급구(5c)에 공급되며, 그 내부에 분사된다. 압축기(10)의 내부를 윤활·냉각한 물은 가압공기와 함께 물탱크(8)로 순환되고, 공기-물 분리기(8a)에서 분리되어 물탱크(8)내의 내부물에 혼입된다. 한편, 수분을 제거시킨 가압공기는 역류방지밸브(8b)에 맞서 토출된다.
1. 상술한 바와 같이, 종래의 물분사식 공기압축장치에서는 운전중에는 물이 물분사식 압축기(10)의 로터나 메카니컬 실로 공급되고, 윤활 및 냉각을 담당하고 있다. 그러나, 압축기가 정지하고, 물탱크(8)내의 압력이 상압의 상태에서 장시간 경과하면, 압축기가 보통 높은 위치에 있기 때문에, 물의 레벨이 내려가 물라인(13a)이나 압축기(10)의 내부(로터나 메카니컬 실)가 건조상태로 되어 있다.
그 때문에, 이 건조상태에서 압축기를 기동(이하, 드라이(dry) 운전이라 칭함)하면, 순환수가 로터나 메카니컬 실에 도달하기까지의 사이에, 압축기가 건조상태인 채로 운전되어 버리는 문제가 있었다. 이 드라이 운전시간은 압축기의 운전에 의해 물탱크 내의 압력이 상승하고, 압축된 공기의 압력에 의해 순환수가 로터나 메카니컬 실에 도달하기까지의 시간이며, 예를 들어, 5∼10초 전후가 된다. 이 드라이 운전중에는, 건조상태로 인해 윤활 및 냉각 효과가 없고, 물이 공급되어 있는 상태와 비교하여 로터나 메카니컬 실의 마모나 온도상승이 심해지며, 손상 또는 성능저하, 교환주기의 단축이라는 단점이 발생하는 문제점이 있었다.
2. 한편, 상술한 바와 같이 종래의 물분사식 공기 압축장치에서는 운전중에 물이 물분사식 압축기(10)의 로터나 메카니컬 실로 공급되고, 윤활 및 냉각을 담당하고 있다. 이 물은, 물탱크와 압축기 사이를 순환하고, 압축공기중에 함유되어 있는 물미스트(mist; 분무)의 일부와 증발되어 있는 수분(수증기)은 공기-물 분리기(8a)로 분리되지 않도록 공기출구에서 공급선에 공급된다. 그 때문에, 순환수는 서서히 감소되기 때문에 정기적인 물의 보급이 필요로 되는 문제점이 있었다.
또한, 증발에 의해 잃는 수증기 중에는 불순물이 포함되어 있지 않기 때문에, 보급수로 하여 경도성분을 포함하는 통상의 수도물을 이용하면, 순환수 중의 불순물이 농축되어 스케일 장애가 일어나는 문제점이 있다. 이 때문에, 보급수를 정화하는 순수기나 수질정화장치가 불가피하게 되고 장치가 복잡 또는 고가가 된다. 또한, 순수기나 수질정화장치는 이온교환수지나 필터의 정기적인 교환이 불가피하고, 유지비가 드는 문제점이 있다.
또한, 순환수 중의 불순물, 특히 고형물에 대해서는 메카니컬 실이나 로터 등의 마찰면에 악영향을 미치고, 마찰이 증가하는 등의 문제점이 있다. 이와 같은 고형물을 제거하기 위해 순환수 경로에 필터를 설치하지만, 여과 정밀도를 올리면 필터의 교환주기가 짧아지는 결점이 있을 뿐만 아니라, 아주 미소한 입자에 대해서는 필터로 제거하는 것 자체가 곤란하다.
또한 순환수를 장기간 계속하여 사용하면, 순환수 내에 세균이 번식하고, 이 세균이 물미스트와 함께 압축공기로 동반되어, 천식이나 알러지 원인이 되는 것이다. 이 때문에 종래의 물분사식 공기압축장치에서는, 정기적으로 장치의 운전을 정지하여 내부의 순환수를 교환할 필요가 있고, 장치의 이동율이 저하하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 예를 들어, 「압축기용 물의 조정방법」(일본국 특개소 제58-148287호)이 개시되어 있지만, 이 방법은 센서를 설치하여 간단하게 자동적으로 물을 보급하는데 지나지 않고, 상술한 문제점을 본질적으로 해결하지 못한다.
1. 본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것이다. 즉, 본 발명의 제1목적은 압축기를 장시간 정지한 후에도, 로터나 메카니컬 실이 건조한 채로의 드라이 운전을 확실하게 방지하여 기동할 수 있는 물분사식 공기압축장치와 그 기동방법을 제공하는데 있다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 내부에 물을 보유하는 물탱크(8)와, 공기를 압축하는 압축기(10)를 구비하고, 압축공기를 물탱크내에 공급하며, 그 압력으로 물탱크에서 압축기내로 물을 분사하는 물분사식 공기압축장치에 있어서, 계외에서 가압수를 압축기내로 도입하는 가압 물분사식 라인(20)과, 그 가압 물분사식 라인을 개폐하는 제어장치(22)를 구비하고, 압축기의 기동명령에 의해, 압축기의 기동전에 가압 물분사 라인을 열어 계외로부터 가압수를 압축기 내로분사하는 것을 특징으로 하는 물분사식 공기압축장치가 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 내부에 물을 보유하는 물탱크(8)와, 공기를 압축하는 압축기(10)를 구비하고, 압축공기를 물탱크내에 공급하며, 그 압력으로 물탱크에서 압축기내로 물을 분사하는 물분사식 공기압축장치의 기동방법에 있어서, 압축기의 기동명령에 의해, 가압 물분사 라인을 열어 계외로부터 가압수를 압축기 내로 분사한 후, 압축기를 기동시키고, 물탱크에서 압축기로 물이 공급되기 전에 가압 물분사 라인을 닫아 계외로부터의 가압 물분사를 정지시키는 것을 특징으로 하는 물분사식 공기압축장치의 기동방법이 제공된다.
상기 본 발명의 장치 및 방법에 따르면, 압축기가 기동명령을 받은 시점에서, 외부에서 로터, 메카니컬 실로 물을 공급하고, 어느 시간후에 전동기를 시동시키기 때문에, 로터나 메카니컬 실이 건조한 상태로 있어서, 건조상태로 운전되는 것을 피할 수 있고, 로터나 메카니컬 실의 마모를 감소시키고, 손상이나 성능저하등의 단점을 발생시키지 않도록 할 수 있다.
2. 본 발명의 제2목적은, 물을 보급하지 않아도, 장시간 연속운전할 수 있는 물분사식 공기압축장치와 그 수질관리방법을 제공하는데 있다. 또한, 다른 목적은 순수기나 수질정화장치를 사용하지 않아도, 순환수의 불순물 농도를 저하하여 장시간 청정하게 유지할 수 있는 물분사식 공기압축장치와 그 수질관리방법을 제공하는데 있다. 또한, 다른 목적은, 순환수를 교환하지 않아도, 세균의 번식을 억제하여 순환수 중의 세균량을 저감할 수 있는 물분사식 공기압축장치와 그 수질관리방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 내부에 물을 보유하는 물탱크(8)와, 공기를 압축하는 압축기(10)를 구비하고, 압축공기를 물탱크내에 공급하며, 그 압력으로 물탱크에서 압축기내로 물을 분사하는 물분사식 공기압축장치에 있어서, 물탱크에서 배출된 압축공기를 수분의 포화온도 이하로 냉각하여 수분을 응축 분리하는 제습기(120)와, 그 제습기에서 분리된 수분을 압축기의 공기흡입구로 공급하는 수분회수라인(122)을 구비한 것을 특징으로 하는 물분사식 공기압축장치가 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 내부에 물을 보유하는 물탱크(8)와, 공기를 압축하는 압축기(10)를 구비하고, 압축공기를 물탱크내에 공급하며, 그 압력으로 물탱크에서 압축기내로 물을 분사하는 물분사식 공기압축장치 및 그 수질관리방법에 있어서, 물탱크에서 배출된 압축공기를 수분의 포화온도 이하로 냉각하여 수분을 응축 분리하고, 분리된 수분을 압축기내로 공급하고, 여잉 순환수를 물탱크로부터 배출하는 것을 특징으로 하는 물분사식 공기압축장치의 기동방법이 제공된다.
상기 본 발명의 장치 및 방법에 따르면, 압축공기를 수분의 포화온도 이하로 냉각하는 제습기(120)로부터 회수되는 물은, 불순물을 거의 포함하지 않는 수증기의 응축수이고, 순수에 가까운 청정한 물이다. 또한, 압축기가 도입하는 외부공기중에도, 특히 온도가 높은 경우에 대량의 수분을 포함하고 있고, 이 수분도 제습기(120)로 회수된다. 응축수의 수량은 통상의 경우, 증발하여 잃는 양보다도 많다. 따라서, 이 청정한 대량의 응축수를 수분회수라인(122)를 두어 압축기내로 공급하는 것에 의해, 물을 보급하는지 않아도 장시간 연속할 수 있다.
또한, 응축수의 수량이 많기 때문에 압축기내의 순환수량은 서서히 증가하기 때문에, 그 증가분(여잉 순환수)을 물탱크로부터 적절히 배출하도록 순환수의 수질을 단시간동안 응축수의 청정한 수질에 가깝게 할 수 있다. 따라서, 순수기나 수질정화장치를 사용하지 않아도, 초기 충진수에 불순물을 약간 포함하는 통상의 수도물을 이용하여도, 순환수의 수질을 단기간에 순수에 가까운 청정한 수질로 할 수 있고, 순환수의 불순물 농도를 저감하여 장시간 청정하게 유지할 수 있다. 또한, 순환수 경로의 물필터 교환주기를 연장할 수 있음과 동시에, 필터에서는 제거할 수 없는 극미소한 미립자에 대해서도 저감할 수 있다. 또한, 실험결과, 단시간에 무균상태에 가까워질 수 있음을 알았다.
본 발명의 그 외의 목적 및 유리한 특징은 첨부도면을 참조한 이하 설명에서 명백해질 것이다.
도 1은 스크류 압축기의 모식도이고,
도 2는 도 1의 스크류 압축기의 외형도이며,
도 3은 종래의 물분사식 공기압축장치의 전체 구성도이고,
도 4는 본 발명에 따른 물분사식 공기압축장치의 제1실시예의 전체 구성도이며,
도 5는 본 발명에 따른 물분사식 공기압축장치의 제2실시예의 전체 구성도이고,
도 6은 도 5의 공기압축장치의 시험결과를 나타낸 도면이며,
도 7a는 전기전도도의 시험결과이고, 도 7b는 전체 경도의 시험결과이며,
도 7c는 염화물 이온의 시험결과이고, 도 7d는 일반세균수의 시험결과이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
제1실시예
도 4는 본 발명에 따른 물분사식 공기압축장치의 제1실시예의 전체구성도이다. 이 도에 있어서, (7)은 팬·모터, (8)은 물탱크, (9)는 물냉각기, (11)은 제습기이다. 팬·모터(7)는 물탱크(9)에 송풍하는 팬(7a)과 함께 풀리(6b)를 구동하고, 벨트를 두어 로터구동용 풀리(6a)를 회전구동한다. 풀리(6a)의 회전구동에 의해 내부의 로터가 회전하고, 공기도입라인(12a)에서 공기취입구(5a)를 두어 공기가 도입되고, 로터 사이에 압축된 압축공기가 토출구(5b)에서 압축공기라인(12b)을 두어물탱크(8)로 공급된다.
물탱크(8)에는, 도시하지 않은 수위계, 물공급밸브, 물배출밸브 등을 구비하고, 항상 일정수준의 중간위치까지 물이 공급되어 있다. 이 양은 예를 들어 10∼20리터 정도이다. 또한, 물공급밸브(즉, 운전시간용 급수밸브)는 압축기(10)의 근처에도 있다. 또한, 이 물탱크(8)의 상부에는 로터 사이에서 압축된 압축공기가 공급되고, 내부에 항상 소정범위의 압력(예를 들어, 약 0.7MPa이상: 약 7Kg/cm2g 이상)으로 유지되어 있다. 이 압력에 의해, 통상의 운전시에는 내부물이 물라인(13a)을 두어 물탱크(9)로 압송되고, 여기서 팬(7a)으로부터의 송풍에 의해 냉각되고, 항상 외부공기 온도 +10℃ 전후로 유지되어 있다.
또한 물냉각기(9)내의 냉각수는 물탱크(8)내의 공기압에 의해, 물라인(13b)을 두어 압축기(10)의 공기 취입구 및 물공급구(5c)에 공급된다. 이 물라인(13b)과 공기취입구와의 합류점, 및 물공급구(5c)에는, 도시하지 않은 노즐이 설치되고, 물탱크(8)쪽의 압력을 유지한 채, 압축기(10)내에 적량의 물을 분사하도록 되어 있다. 이 물분사량은 내부의 로터나 메카니컬 실의 접동면을 적셔 윤활시킴과 동시에, 로터 및 메카니컬 실을 냉각하여 그 온도를 적정 범위로 유지하고, 또한 압축된 공기의 온도를 내려, 압축기의 압축효율을 올리도록 설정되어 있다.
이어, 압축기(10)의 내부를 윤활·냉각한 물은 가압공기와 함께, 토출구(5b)로부터 압축공기라인(12b)을 두어 물탱크(8)에서 순환되고, 공기-물 분리기(8a)에서 분리되어 물탱크(8)내의 내부물에 혼입한다. 또한, 수분을 제거한 가압공기는,역류방지밸브(8b)에 거슬러 토출되고, 압축공기라인(12c)을 두어 제습기(11)에 공급되고 제습되어 공기출구로부터 공급된다. 물탱크(8)를 나온 압축공기의 온도는 예를 들면 외부공기 온도 +20℃정도이고, 수분을 포함하고 있다. 그 때문에 제습기(11)에서는, 가압공기를 일단 외부공기 온도 이하로 내려서 내부의 수분을 응축제거하고, 계속하여 재가열하여 외부공기온도 이상으로 되돌리도록 되어 있다. 따라서, 수분이 거의 없는 건조한 압축공기를 공급할 수 있다.
본 발명의 물분사식 공기압축장치는 또한 계외로부터 가압수를 압축기내로 도입하는 가압 물분사 라인(20)과, 가압 물분사 라인(20)을 개폐하는 제어장치(22)를 구비하고 있다. 가압 물분사 라인(20)에는 예를 들어 전자개폐밸브(20a)가 설치되어 있다. 또한, 가압 물분사 라인(20)은 예를 들어 수도물등의 가압 물라인(급수입구)에 접속되고, 라인을 열어 계외로부터 가압수를 압축기(10)의 공기취입구(5a)와 물공급구(5d)로 공급하도록 되어 있다. 물공급구(5d)는 이 예에서, 압축기(10)의 물공급구(5c)와 별개로 설치되고, 물공급구(5c)와 같이 메카니컬 실로 물을 공급하도록 되어 있다. 또한, 물공급구(5d) 대신에 물공급구(5c)로 직접 공급하여도 좋다. 또한, 필요에 따라 가압 물분사 라인(20)과 공기취입구(5a)의 합류점, 및 물공급구(5d)에 노즐을 설치해도 좋다.
상술한 구성에 의해, 본 발명의 방법에 따르면, 제어장치(22)가 압축기의 기동명령을 받으면, 전자개폐밸브(20a)를 열고, 가압 물분사 라인(20)을 두어 계외로부터 가압수를 압축기내로 분사하고, 이어 압축기(10)를 기동한다. 계외로부터의 가압수의 분사는 압축기(10)의 기동, 예를 들어 3초전부터 실시하고, 압축기(10)의기동후에 정지한다. 이 가압수의 분사정지는, 물탱크(8)로부터 압축기(10)에 물이 공급되기 전에 실시되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 압축기(10)의 기동후, 통상 5초전후에 물탱크(8)에서 물이 공급되기 때문에, 가압수의 분사는 그 전, 즉, 기동직후에 정지하는 것이 바람직하다. 또한, 계속하여 가압 물분사 라인(20)을 열고 있어도, 압축기(10)의 내압이 상승하면, 라인(20)에서의 수공급은 자동적으로 정지한다.
상술한 본 발명의 장치 및 방법에 따르면, 압축기(10)가 기동명령을 받은 시점에서, 외부에서 로터, 메카니컬 실로 물을 공급하고, 어느 시간후에 전동기를 시동시키기 때문에, 로터나 메카니컬 실이 건조해 있는 상태이라도, 건조상태로 운전되는 일은 피할 수 있고, 로터나 메카니컬 실의 마모를 감소시키고, 손상이나 성능저하 등의 단점을 발생시키지 않도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 물분사식 공기압축장치와 그 기동방법은 압축기를 장시간 정지한 후에도, 로터나 메카니컬 실이 건조한 채로의 드라이 운전을 확실하게 방지하여 기동할 수 있는 등의 우수한 효과를 갖는다.
또한, 상술한 실시예에서는, 스크류 압축기의 경우에 대해서 주로 설명하였지만, 물분사식인한 다른 압축기라도 좋다. 또한, 공기를 압축하는 경우를 설명하였지만, 다른 기체도 그대로 적용할 수 있다.
제2실시예
도 5는 본 발명에 따른 물분사식 공기압축장치의 제2실시예의 전체 구성도이다. 이 도에 있어서, (7)은 팬·모터, (8)은 물탱크, (9)는 물냉각기이다. 팬·모터(7)는 물탱크(9)에 송풍하는 팬(7a)과 함께 풀리(6b)를 구동하고, 벨트를 두어 로터구동용 풀리(6a)를 회전구동한다. 풀리(6a)의 회전구동에 의해 내부의 로터가 회전하고, 공기도입라인(12a)에서 공기취입구(5a)를 두어 공기가 도입되고, 로터 사이에 압축된 압축공기가 토출구(5b)에서 압축공기라인(12b)을 두어 물탱크(8)로 공급된다.
물탱크(8)에는, 도시하지 않은 수위계(14a), 물공급밸브(14b), 물배출밸브(14c) 등을 구비하고, 항상 일정수준의 중간위치까지 물이 공급되어 있다. 이 양은 예를 들어 10∼20리터 정도이다. 또한, 물공급밸브(14b)를 정지하고 있을 때의 공급용이고, 운전하고 있을 때의 공급용은 별개의 물공급밸브(14b')가 있다. 또한, 이 물탱크(8)의 상부에는 로터 사이에서 압축된 압축공기가 공급되고, 내부에 항상 소정범위의 압력(예를 들어, 약 0.7MPa이상: 약 7Kg/cm2g 이상)으로 유지되어 있다. 이 압력에 의해, 통상의 운전시에는 내부물이 물라인(13a)을 두어 물탱크(9)로 압송되고, 여기서 팬(7a)으로부터의 송풍에 의해 냉각되고, 항상 외부공기 온도 +10℃ 전후로 유지되어 있다.
또한 물냉각기(9)내의 냉각수는 물탱크(8)내의 공기압에 의해, 물라인(13b)을 두어 압축기(10)의 공기취입구 및 물공급구(5c)에 공급된다. 이 물라인(13b)과 공기 취입구와의 합류점, 및 물공급구(5c)에는, 도시하지 않은 노즐이 설치되고, 물탱크(8)쪽의 압력을 유지한 채, 압축기(10)내에 적량의 물을 분사하도록 되어 있다. 이 물분사량은 내부의 로터나 메카니컬 실의 접동면을 적셔 윤활시킴과 동시에, 로터 및 메카니컬 실을 냉각하여 그 온도를 적정 범위로 유지하고, 또한 압축된 공기의 온도를 내려, 압축기의 압축효율을 올리도록 설정되어 있다.
또한, 물냉각기(9)와 압축기(10)과의 사이의 물라인(13b)에 필터(도시하지 않음)를 설치하는 것으로, 순환수 경로의 물필터 교환주기를 연장할 수 있음과 동시에, 필터에서는 제거할 수 없는 극미소한 미립자에 대해서도 저감할 수 있다.
이어, 압축기(10)의 내부를 윤활·냉각한 물은 가압공기와 함께, 토출구(5b)로부터 압축공기라인(12b)을 두어 물탱크(8)에서 순환되고, 공기-물 분리기(8a)에서 분리되어 물탱크(8)내의 내부물에 혼입한다. 또한, 수분을 제거한 가압공기는, 역류방지밸브(8b)에 거슬러 토출된다.
본 발명의 물분사식 공기압축장치는 다시 물탱크(8)를 나온 압축공기를 수분의 포화온도 이하로 냉각하여 수분을 응축분리하는 제습기(120)와, 제습기(120)에서 분리된 수분을 압축기의 공기흡입구에 공급하는 수분회수라인(122)을 구비하고 있다. 역류방지밸브(8b)에 대하여 토출된 압축공기는 압축공기라인(12c)을 두어 제습기(120)에 공급되고 제습되어 공기출구로부터 공급된다. 물탱크(8)를 나온 압축공기의 온도는 예를 들면 외부공기 온도 +20℃정도이고, 수분을 포함하고 있다. 그 때문에 제습기(120)에서는, 압축공기를 일단 수분의 포화온도 이하로 내려서 내부의 수분을 응축분리하고, 이어 재가열하여 외부공기 온도이상으로 되돌리도록 되어 있다. 따라서, 수분이 거의 없는 건조한 압축공기를 공급할 수 있다.
또한, 수분회수라인(122)은 압축기(10)의 공기흡입밸브의 상류쪽 또는 하류쪽에서 회수한 수분을 공급하도록 되어 있다. 이 구성에 의해, 특히 가압하지 않아도 수분을 압축기(10) 내부로 공급할 수 있다.
상술한 본 발명의 장치 및 방법에 따르면, 압축공기를 수분의 포화온도이하로 냉각하는 제습기(120)로부터 회수되는 물은, 불순물을 거의 포함하지 않는 수증기의 응축수이고, 순수에 가까운 청정한 물이다. 또한, 압축기(10)가 도입하는 외부공기중에도, 습도가 높은 경우에 대량의 수분을 포함하고 있고, 이 수분도 제습기(120)에서 회수된다. 그 때문에 응축수의 수량은 통상의 경우, 증발하여 잃는 양보다도 많다. 따라서, 이 청정한 대량의 응축수를 물회수라인(122)을 두어 압축기(10)내에 공급하는 것으로, 물을 보급하지 않아도 장시간 연속운전할 수 있다.
또한, 응축수의수량이 많기 때문에, 압축기(10)내의 순환수량은 서서히 증가하기 때문에, 그 증가분(여잉순환수)을 물탱크로부터 적절히 배출하는 것에 의해 순환수의 수질을 단기간에 응축수의 청정한 수질에 가깝게 할 수 있다. 따라서,순수기나 수질정화장치를 사용하지 않아도, 초기 충진수에 가까운 청정한 수질로 할 수 있고, 순환수의 불순물 농도를 저감하여 장시간 청정하게 유지할 수 있다. 또한, 실험결과, 단시간에 무균상태에 가깝게 할 수 있음을 알았다.
도 6은 도 5의 공기압축장치의 실험결과를 나타내는 도면이다. 이 도에 있어서, 횡축은 운전시간, 종축은 순환수의 증가량이다. 또한 실제의 운전에서는, 물수준을 일정하게 유지하기 위해 급배수를 실시하기 때문에, 급배수량의 총량을 계측하였다. 이 도에서, 내부의 순환수량이 약 18리터이기 때문에, 종래예에서는, 약 30시간마다에 내부 순환량과 동량의 보급수를 필요로 하는 것에 비해, 본 발명의장치에서는, 본 발명1, 2 함께 운전시간이 경과하는만큼, 순환수가 증가하고 있고, 약 10시간에 내부순환량과 동량의 응축수로 희석되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 청정한 대량의 응축수를 수분회수라인(122)를 두어 압축기(10)내로 공급하여 물을 보급하지 않아도 장시간 연속운전할 수 있다.
도 7a는 전기전도도의 시험결과이고, 도 7b는 전체 경도의 실험결과이며, 도 7c는 염화물 이온의 실험결과이고, 도 7d는 일반 세균의 실험결과이다. 또한, 각 도에 있어서, 횡축은 운전시간이다.
도 7a, 도 7b, 도 7c로부터, 전기전도도, 전체 경도, 및 염화물 이온이 본 발명의 1, 2 모두 운전시간이 경과한 만큼 저하되어 있음을 알았다.
도 7a의 전기전도도는 불순물 모든 양의 지표이고, 순수는 0부군이 된다. 따라서, 도 7a로부터 드레인에 의한 순환수의 순수화가 명확하다.
또한, 도 7b의 전체 경도는 칼슘, 마그네슘의 양이고, 도 7c의 염화물 이온은 수중의 염화물 이온의 양이다. 양자모두 순수에서는 0이 된다. 따라서, 도 7b, 도 7c에서 드레인에 의한 순수화, 스케일 방지효과 및 방장효과가 명확하다.
도 7d는, 순환수 중의 일반 세균이며, 1ml 중에 포함되는 일반 세균의 수를 측정한 것이다. 종래예에서는 거의 변화가 없고, 이 수준이 순환수 경로에서 생식할 수 있는 한계수인 것이 추정된다. 한편, 본 발명 1, 2에서는 약 94시간 후, 약 51시간후에 0에 달하고 있고, 어떤 무균화 작용이 있는 것이 명확하다.
또한 상술한 실시예에서는, 스크류 압축기의 경우에 대해서 주로 설명하였지만, 물분사식인 경우에 다른 압축기라도 좋다.
또한, 본 발명을 몇개의 바람직한 실시예에 의해 설명하였지만, 본 발명에 포함되는 권리범위는 이러한 실시예에 한정되지 않음을 이해할 것이다. 반대로 본 발명의 권리범위는 첨부하는 청구의 범위에 포함되는 모든 개량, 수정 및 균등물을 포함하는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 물분사식 공기압축장치와 그 수질관리방법은, (1)물을 보급하지 않아도, 장시간 연속운전할 수 있고, (2)순수기나 수질정화장치를 사용하지 않고 순환수의 불순물 농도를 저감하여 장시간 청정하게 유지할 수 있고, (3)순환수를 교환하지 않아도 세균의 번식을 억제하여 순환수 중의 세균량을 저감할 수 있다. (4)필터를 설치하면 순환수경로의 물필터 교환주기를 연장할 수 있음과 동시에, 필터에서는 제거할 수 없는 극미소한 미립자에 대해서도 저감할 수 있는 등의 우수한 효과를 갖는다.
Claims (4)
- 내부에 물을 보유하는 물탱크(8)와, 공기를 압축하는 압축기(10)를 구비하고, 압축공기를 물탱크내에 공급하며, 그 압력으로 물탱크에서 압축기내로 물을 분사하는 물분사식 공기압축장치에 있어서,계외에서 가압수를 압축기내로 도입하는 가압 물분사식 라인(20)과, 그 가압 물분사식 라인을 개폐하는 제어장치(22)를 구비하고, 압축기의 기동명령에 의해, 압축기의 기동전에 가압 물분사 라인을 열어 계외로부터 가압수를 압축기 내로 분사하는 것을 특징으로 하는 물분사식 공기압축장치.
- 내부에 물을 보유하는 물탱크(8)와, 공기를 압축하는 압축기(10)를 구비하고, 압축공기를 물탱크내에 공급하며, 그 압력으로 물탱크에서 압축기내로 물을 분사하는 물분사식 공기압축장치의 기동방법에 있어서,압축기의 기동명령에 의해, 가압 물분사 라인을 열어 계외로부터 가압수를 압축기 내로 분사한 후, 압축기를 기동시키고, 물탱크에서 압축기로 물이 공급되기 전에 가압 물분사 라인을 닫아 계외로부터의 가압 물분사를 정지시키는 것을 특징으로 하는 물분사식 공기압축장치의 기동방법.
- 내부에 물을 보유하는 물탱크(8)와, 공기를 압축하는 압축기(10)를 구비하고, 압축공기를 물탱크내에 공급하며, 그 압력으로 물탱크에서 압축기내로 물을 분사하는 물분사식 공기압축장치에 있어서,물탱크에서 배출된 압축공기를 수분의 포화온도 이하로 냉각하여 수분을 응축 분리하는 제습기(120)와, 그 제습기에서 분리된 수분을 압축기의 공기흡입구로 공급하는 수분회수라인(122)을 구비한 것을 특징으로 하는 물분사식 공기압축장치.
- 내부에 물을 보유하는 물탱크(8)와, 공기를 압축하는 압축기(10)를 구비하고, 압축공기를 물탱크내에 공급하며, 그 압력으로 물탱크에서 압축기내로 물을 분사하는 물분사식 공기압축장치 및 그 수질관리방법에 있어서,물탱크에서 배출된 압축공기를 수분의 포화온도 이하로 냉각하여 수분을 응축 분리하고, 분리된 수분을 압축기내로 공급하고, 여잉 순환수를 물탱크로부터 배출하는 것을 특징으로 하는 물분사식 공기압축장치의 수질관리방법.
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