KR100588322B1 - 물 분사식 압축기 요소를 구비하는 압축기 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물 순환 라인(6)을 갖춘 물 분사식 압축기 요소(1)와, 물 순환 라인(6)에 물을 공급하기 위한 물 공급 기구(15)로 구성되는 압축기 설비에 관한 것으로, 상기 물 공급 기구는 내부에 역삼투 필터(17)와 제어 가능한 밸브(18)가 마련되는 물 공급 라인(16)을 구비한다. 물 순환 라인(6)에는 바이패스(21)가 연결되고, 이 바이패스에는 이온 교환기(22)와 제어 밸브(23)가 설치되어 있다. 물 공급 라인(16)의 밸브(18)는 물 순환 라인(6)의 물의 양을 측정하는 측정 기구(20)에 의해 제어되고, 바이패스(21)의 밸브(23)는 물의 전도율을 측정하는 측정 기구(24)에 의해 제어된다.

Description

물 분사식 압축기 요소를 구비하는 압축기 설비{COMPRESSOR INSTALLATION WITH WATER-INJECTED COMPRESSOR ELEMENT}

도 1은 본 발명에 따른 압축기 설비를 예시한 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 압축기 요소

2 : 흡입 라인

4 : 압축 공기 라인

5 : 구동 수단

6 : 물 순환 라인

7 : 물 분리기

15 : 물 공급 기구

16 : 물 공급 라인

17 : 역삼투 필터

18, 23 : 제어 밸브

20 : 물의 양 측정 기구

21 : 바이패스

22 : 이온 교환기

24 : 전도율 측정 기구

본 발명은 흡입 라인과 압축 공기 라인을 갖춘 하나 이상의 물 분사식의 용적형 압축기 요소와, 이 압축기 요소용 구동 수단과, 상기 압축기 요소가 설치되어 있는 물 순환 라인(water cycle)으로서, 압축 공기 라인에 설치되는 물 분리기와 이 물 분리기의 바닥측과 상기 압축기 요소의 내부 공간 사이에서 연장되어 물을 복귀시키는 복귀 라인을 구비하는 것인 물 순환 라인과, 물 순환 라인에 물을 공급하는 물 공급 기구를 포함하는 압축기 설비에 관한 것으로, 상기 물 공급 기구는 내부의 제어 가능한 밸브와 역삼투 필터를 갖춘 물 공급 라인과, 상기 물 순환 라인 내의 물의 양을 측정하는 측정 기구와, 상기 물 순환 라인에서의 물의 전도율을 측정하는 측정 기구를 구비한다.

이러한 압축기 설비에 있어서, 물은 압축기 요소의 압축 부품에 분사되어, 그들 부품을 냉각시킬 뿐 아니라 그들 부품을 윤활하며, 압축기 요소의 하우징과 압축 부품 사이의 간격 뿐만 아니라 압축 부품 상호 간의 간격을 채운다.

각각의 압축기 요소는 흡입 공기의 온도 및 습도에 따라 물을 소비하거나 물을 생성할 수 있으며, 이 때문에 물 공급 기구가 마련되며, 필요한 경우 물은 일반적으로 압축기 요소의 입구 라인을 경유하여 물 순환 라인으로 공급된다.

공급된 물은 순수해야 하며, 광물 함량은 시일, 밸브 등에 적층물이 형성되는 것을 방지하도록 충분히 낮아야 한다. 그러나, 광물 함량이 너무 낮아서도 안 되는데, 그 이유는 물이 부식성으로 되어, 예컨대 공기로부터의 탄산이 더이상 물에 흡수할 수 없어 탄산이 물에 유리 탄산으로서 존재하며, 그 결과 pH가 하락하기 때문이다.

물의 부식 특성은 물의 전도율을 기초로 결정될 수 있다. 부식성으로 되지 않도록, 물의 전도율은 25℃에서 10 내지 20 uS/cm 사이에 있어야 한다.

증류수는 고가이므로, 공급된 물은 일반적으로 현장에서(on site) 처리되는데, 즉 공급된 물은 광물 제거 기구에서 광물이 제거된다.

이러한 광물 제거 기구를 구비하는 압축기 설비는 WO-A-99/02863호에 개시되어 있다.

이 압축기 설비는 단일의 광물 제거 기구를 구비하며, 이 제거 기구는 역삼투 필터일 뿐 아니라 이온 교환기일 수 있다.

광물 제거 기구는, 물 공급 라인 뿐만 아니라 물 순환 라인을 가교하는 바이패스에 위치될 수 있는 방식으로 밸브를 갖춘 라인을 매개로 압축기 설비의 나머지 부분에 연결된다.

유입되는 물의 품질은 역삼투 필터의 수명에는 거의 영향을 끼치지 않지만, 필터의 처리량(yield)에는 영향을 끼친다. 품질이 불량할 때, 사용될 수 있는 투과액의 산출량은 줄어들고, 제거되어야 하는 농축액(concentrate)의 산출량은 증가한다.

물 순환 라인의 물의 전도율을 감소시키는 데에 역삼투 필터가 특히 적합한 것은 아니다. 물 순환 라인의 대부분은 농축액으로서 배출되어, 비교적 전도율이 높은 아직 처리되지 않은 신선한 물로 교체되어야 하며, 그 전도율은 역삼투 필터에서 감소되어야 한다.

광물 제거 기구로서의 역삼투 필터를 이온 교환기로 대체하는 것은 그다지 바람직하지 않다.

이온 교환기가 물 순환 라인의 전도율을 저감하는 데 매우 적합한데, 그 이유는 물 순환 라인의 전도율이 이미 비교적 낮기 때문이다. 그러나, 품질이 불량하여 전도율이 높은 새로운 공기를 처리할 때에 이온 교환기의 수명은 현저하게 줄어든다.

본 발명은 전술한 단점 및 그 외의 단점을 갖지 않는 압축기 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적은, 물 순환 라인에 이온 교환기와 제어 가능한 밸브가 설치되는 바이패스가 연결되어, 물 공급 라인의 밸브가 물 순환 라인의 물의 양을 측정하는 측정 기구에 의해 제어되고, 바이패스의 밸브가 물의 전도율을 측정하는 측정 기구에 의해 제어되는 본 발명에 따라서 달성된다.

따라서, 압축기 설비는 물 순환 라인으로 공급되는 새로운 물을 위한 광물 제거 기구와, 물 순환 라인의 물의 전도율을 저감하는 광물 제거 기구를 별도로 구비하여, 이러한 2개의 광물 제거 기구가 모두 최적으로 작동할 수 있으며, 긴 수명을 가질 수 있다.

바이패스는 압축기 요소를 우회하여, 복귀 라인과 흡입 라인 사이에서 연장된다.

전도율 측정 기구는 복귀 라인에 마련되는 것이 바람직하다.

물 공급 기구는 흡입 라인에 연결될 수 있다.

물 순환 라인의 물의 양을 측정하는 측정 기구는 물 분리기 상에 부착되거나 그 내부에 마련되는 측고계일 수 있다.

본 발명의 특징을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 본 발명에 따른 압축기 설비의 다음의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 한정의 의도없이 예로서 설명하며, 이 도면은 본 발명에 따른 압축기 설비를 개략적으로 도시하고 있다.

도 1에 예시된 압축기 설비는, 공기 필터(3)가 있는 흡입 라인(2)과 압축 공기 라인(4)을 갖춘 예컨대 나사식 압축기 요소와 같은 물 분사식의 용적형 압축기 요소(1)와, 이 압축기 요소(1)용 모터(5)로 구성되는 구동 수단과, 압축기 요소(1)가 설치되는 물 순환 라인(6)을 포함하며, 상기 물 순환 라인은 압축 공기 라인(4)에 설치된 물 분리기(7; 주어진 예에서는 공기 수용기를 형성)와, 압축기 요소(1)와 물 분리기(7) 사이에 위치된 압축 공기 라인(4)의 부분과, 물 분리기(7)의 바닥측과 압축기 요소(1)의 내부 공간으로 개방되는 물 분사 개구 사이에서 연장되는 분리된 물을 복귀시키기 위한 복귀 라인(8)으로 구성된다.

복귀 라인(8)에는 물 냉각기(9)가 설치되어 있다.

압축 공기 라인(4)에서, 물 분리기(7)의 하류에는 후냉각기(10)와 제2의 소형 물 분리기(11)가 연속적으로 설치되어 있다.

제2의 복귀 라인(12)이 상기 소형 물 분리기(11)의 바닥측과 흡입 라인(2) 사이에서 연장된다.

흡입 라인(2)을 통하여 흡입되는 공기의 대기 조건에 의존하여, 압축기 요소(1)는 물을 소비하거나 물을 생성할 수 있다.

이를 위해, 물 순환 라인(6)에는 배출 라인(13)이 연결되고, 이 배출 라인은 물 분리기(7)의 바닥측에 연결되고, 이 배출 라인에는 제어 밸브(14)가 마련되어 있다.

물론, 배출 라인이 물 순환 라인(6)의 다른 위치, 예컨대 물 냉각기(9)와 압축기 요소(1) 사이에 마련되는 것도 가능하다.

물 순환 라인(6)에 물을 공급하기 위하여, 압축기 설비는 물 공급 라인(16)이 있는 물 공급 기구(15)를 포함하며, 상기 물 공급 라인은 물 순환 라인(6)에 직접적으로 연결되지 않고 흡입 라인(2)에 연결되어 있다.

이러한 물 공급 라인(16)에는 역삼투 필터(17)와 2 방향 밸브(18)가 마련되어 있다.

농축액은 농축액 라인(19)을 통하여 역삼투 필터(17)로부터 멀어지게 흐른다. 투과액은 흡입 라인(2)을 향하여 흐른다.

물 공급 기구(15)는 물 순환 라인(6)에 존재하는 물의 양을 측정하는 측정 기구(20)를 구비하며, 이 기구는 밸브(14, 18)를 제어한다.

이러한 물의 양은 제1 물 분리기(7)에 존재하는 물의 양을 측정함으로써 결정될 수 있으며, 이는 수위(water level)를 측정함으로써 결정될 수 있다.

본원에 있어서, '측정(measuring)'이라는 용어는 가장 넓은 의미로 이해되는데, 그 이유는 물의 정확한 양을 알 필요가 없기 때문이며, 즉 '측정'에 의하여 수위가 소정의 최소값 아래로 떨어질 때를 결정하는 것으로 이해될 수 있다.

측정 기구(20)는 가능하게는 상기 수위가 소정의 높은 수위 이상으로 상승할 때도 또한 결정하여 밸브(14)를 수위의 함수로서 제어할 수 있다.

소정의 예에 따르면, 측정 기구(20)는 하나 이상 또는 여러 개의 수위 감지기로 형성된다.

바이패스(21)가 압축기 요소(1)를 우회하며, 이 바이패스는 한편으로 압축기 요소(1)와 물 냉각기(9) 사이에서 복귀 라인(8)에 연결되고, 다른 한편으로 흡입 라인(2)에 연결된다.

이러한 바이패스(21)에는 이온 교환기(22)와 제어 밸브(23)가 설치된다.

이 밸브(23)는, 복귀 라인(8)에 설치되어 물의 전도율을 측정하는 측정 기구(24)에 의하여 제어된다.

물 순환 라인(6)의 물의 양을 측정하는 측정 기구(20)가 물이 거의 없음을 감지한 경우, 달리 말하면 측정 기구가 물 분리기의 수위가 최소 수위 아래로 떨어진 것을 감지한 경우, 측정 기구는 충분한 양의 물이 물 공급 라인(16)을 통하여 물 순환 라인(6)으로 공급될 때까지 밸브(18)의 개방을 명령한다.

이러한 공급된 물은 역삼투 필터(17)에서 정화된다.

전도율 측정 기구(24)가 너무 높은 판독치를 측정한 경우, 측정 기구는 밸브(23)의 개방을 명령하며, 그 결과 물은 복귀 라인(8)으로부터 바이패스(21)와 이온 교환기(22)를 통하여 흡입 라인(2)으로 흐른다.

그에 의하여, 물 순환 라인으로부터의 물은 손실되지 않는다.

물 순환 라인으로부터의 물의 전도율이 이미 비교적 낮고, 경우에 따라서는 새로운 주요 물(main water)의 전도율보다 낮은 경우, 이온 교환기(22)는 그것이 처리하는 물 순환 라인으로부터의 물의 전도율을 제한된 정도로 추가로 감소시키기만 하면 되며, 이는 이온 교환기가 비교적 긴 수명을 가지며, 자주 교체할 필요가 없다는 것을 의미한다.

이온 교환기(22)의 수명을 제한하지 않도록 하기 위하여, 역삼투 필터(17)가 공급된 물의 정화를 담당하므로, 역삼투 필터는 모든 조건하에서 최적으로 작용해야 한다.

그러므로, 변형예에 따르면, 물 공급 기구(15)는 물 공급 라인(16)의 역삼투 필터(17) 상류에 마련되는 펌프(25)를 구비하여 물을 부가 압력 상태로 되게 할 수 있다. 극복해야할 삼투압은 물에 용해된 염(salt)의 농도에 의존한다.

부가 압력은, 물 공급 라인(16)이 공중 물 공급 시스템에 연결되고 물 공급 압력이 불충분한 때의 막의 양호한 성능을 보장한다.

다른 변형예에 따르면, 물 공급 라인(16)에는 역삼투 필터(17)의 상류에 석회 제거기(26)가 설치된다.

공급되는 물의 전도율이 높은 경우, 이것은 80%이상이 칼슘 염 및 마그네슘 염의 존재에 기인한다.

이들 염은 석회 제거기(26)에 의하여 제거될 수 있으며, 이는 역삼투 필터(17)의 삼투막의 성능을 현저하게 향상시킨다.

도면에 도시된 바와 같이, 이러한 석회 제거기(26)는 특히 펌프의 상류에서 펌프(25)와 함께 물 공급 라인(16)에 설치될 수 있다.

용적형 압축기 요소(1)는 반드시 나사식일 필요는 없다. 마찬가지로, 치형 압축기 요소, 나선형 압축기 요소, 또는 단일(mono) 나사식 압축기 요소일 수도 있다.

본 발명은 첨부 도면에 예시된 전술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 그와 달리 이러한 압축기 설비는 이하의 청구범위에 규정되는 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있는 모든 종류의 변형예를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 유입되는 물의 품질이 저조한 경우에도 투과액의 산출량은 증가하고, 제거되어야 하는 농축액의 산출량은 감소되는 그러한 압축기 설비가 제공된다.

또한, 본 발명에 따른 압축기 설비의 이온 교환기의 수명은, 품질이 불량하여 전도율이 높은 새로운 공기를 처리할 때에도 그다지 영향을 받지 않는다.

Claims (9)

1. 흡입 라인(2)과 압축 공기 라인(4)을 갖춘 하나 이상의 물 분사식의 용적형 압축기 요소(1)와,

   상기 압축기 요소(1)용 구동 수단(5)과,

   상기 압축기 요소(1)가 설치되어 있는 물 순환 라인(6)으로서, 압축 공기 라인(4)에 설치되는 물 분리기(7)와, 이 물 분리기(7)의 바닥측과 압축기 요소(1)의 내부 공간 사이에서 연장되어 분리된 물을 복귀시키는 복귀 라인(8)을 구비하는 것인 물 순환 라인과,

   상기 물 순환 라인(6)에 물을 공급하는 물 공급 기구(15)로서, 내부의 제어 가능한 밸브(18)와 역삼투 필터(17)를 갖춘 물 공급 라인(16)과, 상기 물 순환 라인(6) 내의 물의 양을 측정하는 측정 기구(20)와, 상기 물 순환 라인(6)의 물의 전도율을 측정하는 측정 기구(24)를 구비하는 물 공급 기구(15)

   를 포함하는 압축기 설비로서,

   상기 물 순환 라인(6)에 이온 교환기(22)와 제어 가능한 밸브(23)가 설치되는 바이패스(21)가 연결되어, 상기 물 공급 라인(16)의 밸브(18)는 물 순환 라인(6)의 물의 양을 측정하는 측정 기구(20)에 의해 제어되고, 바이패스(21)의 밸브(23)는 물의 전도율을 측정하는 측정 기구(24)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 압축기 설비.
2. 제1항에 있어서, 상기 바이패스(21)는 압축기 요소(1)를 우회하여, 복귀 라인(8)과 흡입 라인(2) 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 압축기 설비.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전도율 측정 기구(24)는 복귀 라인(8)에 마련되는 것을 특징으로 하는 압축기 설비.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물 공급 기구(15)는 흡입 라인(2)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기 설비.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물 순환 라인(6)의 물의 양을 측정하는 측정 기구(20)는 물 분리기(7) 상에 부착되거나 그 내부에 마련되어 있는 측고계인 것을 특징으로 하는 압축기 설비.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물 공급 기구(15)는 역삼투 필터(17)의 상류에서 물 공급 라인(16)에 설치되는 펌프(25)를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기 설비.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물 공급 기구(15)는 역삼투 필터(17)의 상류에서 물 공급 라인(16)에 설치되는 석회 제거기(26, decalcifier)를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기 설비.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물 순환 라인(6)에는 배출 라인(13)이 연결되어 있으며, 이 배출 라인에는 물 순환 라인(6)의 물의 양을 측정하는 측정 기구(20)에 의해 제어되는 밸브(14)가 마련되는 것을 특징으로 하는 압축기 설비.
9. 제8항에 있어서, 상기 배출 라인(13)은 물 분리기(7)에 연결되는 것을 특징으로 하는 압축기 설비.

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