KR100714439B1 - 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치 - Google Patents

Abstract

간단한 구조로 열교환기와 세퍼레이터를 쉘의 내부에 조합형으로 구비하여 냉각 제습시스템의 설치 시에 배관 연결의 복잡성이 해소되도록 하면서 동시에 냉각 제습시스템의 설치공간이 최소화되도록 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치가 개시된다. 상기 냉각장치는 일측면과 타측면에 유입구와 배출구가 형성되고, 제1배출통공을 갖는 제1격벽과, 제2배출통공을 갖는 제2격벽과, 제2배출통공을 갖는 제3격벽이 내부에 이격되게 설치되는 쉘과; 상기 유입구에 대응되는 상기 제1배출통공에 장착되어 상기 유입구를 통해 유동되는 압축공기를 냉각시키는 제1열교환기와; 상기 제1배출통공에 대응되는 상기 제2배출통공에 장착되어 상기 제1배출통공을 통과한 압축공기를 재차 냉각시키는 제2열교환기와; 상기 제2배출통공에 대응되는 상기 제3배출통공에 장착되어 상기 제2배출통공을 통과한 압축공기에서 수분을 분리하는 세퍼레이터를; 포함한다.

제습, 시스템, 열교환, 냉각, 압축공기

Description

냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치{Apparatus for cooling compressed air using cooling dehumidification system}

도 1은 본 발명의 측면도,

도 2는 본 발명의 개략적인 측단면도,

도 3은 본 발명의 사용상태를 보인 냉각 제습시스템의 구성도,

도 4는 종래의 냉각 제습시스템을 보인 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 냉각장치

10 : 쉘

11 : 유입구 12 : 배출구

13 : 제1격벽 131 : 제1배출통공

14 : 제2격벽 141 : 제2배출통공

15 : 제3격벽 151 : 제3배출통공

16 : 드레인관 17 : 맨홀

20 : 제1열교환기

21 : 제1냉각코일 22 : 제1플레이트핀

23 : 상온수공급관 24 : 상온수배출관

30 : 제2열교환기

31 : 제2냉각코일 32 : 제2플레이핀

33 : 저온수공급관 34 : 저온수배출관

40 : 세퍼레이터

41 : 케이싱 42 : 굴곡플레이트

본 발명은 압축공기에서 수분을 제거하는 냉각 제습시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구조로 열교환기와 세퍼레이터를 쉘의 내부에 조합형으로 구비하여 냉각 제습시스템의 설치 시에 배관 연결의 복잡성이 해소되도록 하면서 동시에 냉각 제습시스템의 설치공간이 최소화되도록 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉각 제습시스템은 공기가 압축되면서 압축열에 의해 고온의 상태가 되는 압축공기를 상온 또는 저온으로 냉각시키면서 수분을 제거하는 시스템을 말한다.

도 4는 종래의 냉각 제습시스템을 보인 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 냉각 제습시스템은 공기를 흡입하여 압축하는 공기압축기(100)와, 상기 공기압축기(100)와 관로상으로 연결되어 고온의 압축공기가 유입되고 이 고온의 압축공기로 냉각된 공기를 재가열하는 쉘 앤 튜브 타입 의 재가열기(200)와,

상기 재가열기(200)와 관로상으로 연결되어 상기 재가열기(200)를 통과한 압축공기를 일차적으로 냉각시키는 쉘앤튜브 타입의 제1열교환기(300)와, 상기 제1열교환기(300)와 관로상으로 연결되어 통과하는 압축공기에서 수분을 제거하는 제1세퍼레이터(400)와,

상기 제1세퍼레이터(400)와 관로상으로 연결되어 통과하는 압축공기를 재차 냉각시키는 쉘앤튜브 타입의 제2열교환기(500)와, 상기 제2열교환기(500)와 관로상으로 연결되어 통과하는 압축공기에서 수분을 제거하는 제2세퍼레이터(600)를 포함한다.

상기 제1열교환기(300)는 쉘의 내부에 설치된 다수의 튜브를 통해 순환되는 상온수로 통과되는 압축공기를 냉각시키고, 상기 제2열교환기(500)는 쉘의 내부에 설치된 다수의 튜브를 통해 상온수보다 상대적으로 낮은 저온수로 통과되는 압축공기를 냉각시킨다.

이와 같이 상기 공기압축기(100)에 의해 압축된 공기는 재가열기(200)를 통과한 후에 제1열교환기(300)와 제2열교환기(500) 및 상기 제1세퍼레이터(400)와 제2세퍼레이터(600)를 지난 후에 일부가 저온 상태인 그대로 유입되고 나머지 대부분이 상기 재가열기(200)를 통과하면서 재가열된 후에 그대로 유입된 일부의 저온 압축공기와 혼합되면서 온도와 습도가 일정한 상온의 압축공기로 승온된 상태로 외부에 공급된다.

그런데, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기한 종래의 냉각 제습시스템은 그 설치 시에 각각의 장치로 연결되는 배관이 매우 복잡하고 배관 연결에 많은 어려움이 상존하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 냉각 제습시스템은 많은 장치와 이에 장치에 연결되는 배관으로 인해 설치공간을 많이 차지하여 설치공간에 제한을 받는 문제점이 있다.

또한, 종래의 냉각 제습시시템은 다수의 장치와 복잡한 배관연결로 인해 압축공기가 유동되는 중에 압력손실이 많이 발생하게 되고, 그에 따라 상기 압력손실로 인해 압축공기의 압력강하가 일어나면서 에너지의 손실이 유발되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 간단한 구조로 열교환기와 세퍼레이터를 쉘의 내부에 조합형으로 구비하여 냉각 제습시스템의 설치 시에 배관 연결의 복잡성이 해소되도록 하면서 동시에 냉각 제습시스템의 설치공간이 최소화되도록 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 간단한 구조로 압축공기의 압력손실이 최소화되도록 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 간단한 구조로 압축공기의 열교환에 의한 냉각이 원활히 이루어지도록 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 간단한 구조로 물과 공기의 분리가 원활히 이루어지도록 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 쉘의 내부에서 제거되는 물이 원활히 배출되도록 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 쉘의 내부로 기기의 점검이 원활히 이루어질 수 있도록 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치는 일측면과 타측면에 유입구와 배출구가 형성되고, 제1배출통공을 갖는 제1격벽과, 제2배출통공을 갖는 제2격벽과, 제3배출통공을 갖는 제3격벽이 내부에 이격되게 설치되는 쉘과; 상기 유입구에 대응되는 상기 제1배출통공에 장착되어 상기 유입구를 통해 유동되는 압축공기를 냉각시키는 제1열교환기와; 상기 제1배출통공에 대응되는 상기 제2배출통공에 장착되어 상기 제1배출통공을 통과한 압축공기를 재차 냉각시키는 제2열교환기와; 상기 제2배출통공에 대응되는 상기 제3배출통공에 장착되어 상기 제2배출통공을 통과한 압축공기에서 수분을 분리하는 세퍼레이터를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1열교환기는, 상기 제1배출통공에 대응하여 상기 제1격벽에 장착되는 제1냉각코일과, 상기 제1냉각코일에 장착되는 다수의 제1플레이트핀과, 상기 제1냉각코일에 상온의 물을 공급하도록 상기 쉘의 외부에서 상기 제1냉각코일의 하단에 연결되는 상온수공급관과, 상기 제1냉각코일에 공급된 상온수가 상기 쉘의 외부로 배출되도록 상기 제1냉각코일의 상단에서 상기 쉘의 외부로 연결되는 상온 수배출관을, 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2열교환기는, 상기 제2배출통공에 대응하여 상기 제2격벽에 장착되는 제2냉각코일과, 상기 제2냉각코일에 장착되는 다수의 제2플레이트핀과, 상기 제2냉각코일에 상온의 물보다 상대적으로 낮은 저온의 물을 공급하도록 상기 쉘의 외부에서 상기 제2냉각코일의 하단에 연결되는 저온수공급관과, 상기 제2냉각코일의 내부에 공급된 저온수가 상기 쉘의 외부로 배출되도록 상기 제2냉각코일의 상단에서 상기 쉘의 외부로 연결되는 저온수배출관을, 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세퍼레이터는, 상기 제3배출통공의 둘레에 장착되고 전후가 개방된 케이싱과, 상기 제3배출통공에 대응하여 상기 케이싱의 내측에 다수개로 설치되고 다수의 굴곡이 형성되는 굴곡플레이트를, 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 쉘은, 상기 제1격벽 및 제2격벽과 제3격벽에 의해 구획된 내부에서 물이 배출되도록 각각의 구획된 부위의 하부에 설치되는 드레인관을, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 쉘은, 상기 제1격벽 및 제2격벽과 제3격벽에 의해 구획된 내부와 연통되게 각각 설치되는 맨홀을, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 개략적인 측단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치(1)는 밀폐된 형태의 쉘(10)과, 상기 쉘(10)의 내부에 설치되는 제1열교환기(20)와, 상기 제1열교환기(20)의 일측에 설치되는 제2열교환기(30)와, 상기 제2열교환기(30)의 일측에 설치되는 세퍼레이터(40)를 포함한다.

상기 쉘(10)은 일측면과 타측면에 유입구(11)와 배출구(12)가 형성되고, 제1배출통공(131)을 갖는 제1격벽(13)과, 제2배출통공(141)을 갖는 제2격벽(14)과, 제3배출통공(151)을 갖는 제3격벽(15)이 내부에 이격되게 설치되는 것이다.

상기 쉘(10)은 유입구(11)를 통해 유입된 압축공기가 제1격벽(13)의 제1배출통공(131)을 통과한 후에 제2격벽(14)의 제2배출통공(141)을 통과하고, 상기 제2배출통공(141)을 통과한 압축공기는 제3격벽(15)의 제3배출통공(151)을 통과한 후에 배출구(12)를 통해 외부로 배출되도록 구성된다.

이와 같이 구성되는 상기 쉘(10)은 제1격벽(13) 및 제2격벽(14)과 제3격벽(15)에 의해 구획된 부위의 하부에 설치되는 드레인관(16)과, 상기 제1격벽(13) 및 제2격벽(14)과 제3격벽(15)에 의해 구획된 내부와 연통되게 각각 설치되는 맨홀(17)을 더 포함한다.

상기 드레인관(16)은 제1격벽(13) 및 제2격벽(14)과 제3격벽(15)에 의해 구획된 내부에서 생성되는 물이 배출되는 쉘(10)의 외부로 원활히 배출되도록 하는 것이다. 그리고, 상기 맨홀(17)은 기기의 유지관리 및 고장수리를 위해 작업자가 제1격벽(13) 및 제2격벽(14)과 제3격벽(15)에 의해 구획된 쉘(10)의 내부에 손쉽게 출입할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 제1열교환기(20)는 유입구(11)에 대응되는 제1배출통공(131)에 장착되어 상기 유입구(11)를 통해 유동되는 압축공기를 일차적으로 냉각시키는 역할을 한다. 이와 같은 역할을 하는 상기 제1열교환기(20)는 제1배출통공(131)에 대응하여 제1격벽(13)에 장착되는 제1냉각코일(21)과, 상기 제1냉각코일(21)에 장착되는 다수의 제1플레이트핀(22)과, 쉘(10)의 외부에서 상기 제1냉각코일(21)의 하단에 연결되는 상온수공급관(23)과, 상기 제1냉각코일(21)의 상단에서 상기 쉘(10)의 외부로 연결되는 상온수배출관(24)을 포함한다.

상기 제1열교환기(20)는 상온수공급관(23)을 통해 상온수가 지속적으로 공급되어 제1냉각코일(21)을 통해 순환된 후에 상온수배출관(24)을 통해 배출됨으로써, 압축공기가 상온수에 의해 냉각된 상기 제1냉각코일(21)과 제1플레이트핀(22)을 통과하면서 열교환되어 일차적으로 냉각된다.

또한, 상기 제2열교환기(30)는 제1배출통공(131)에 대응되는 제2배출통공(141)에 장착되어 상기 제1배출통공(131)을 통과한 압축공기를 재차 냉각시키는 역할을 한다. 이와 같은 역할을 하는 상기 제2열교환기(30)는 제2배출통공(141)에 대응하여 제2격벽(14)에 장착되는 제2냉각코일(31)과, 상기 제2냉각코일(31)에 장착되는 다수의 제2플레이트핀(32)과, 쉘(10)의 외부에서 상기 제2냉각코일(31)의 하단에 연결되는 저온수공급관(33)과, 상기 제2냉각코일(31)의 상단에서 상기 쉘(10)의 외부로 연결되는 저온수배출관(34)을 포함한다.

상기 제2열교환기(30)는 저온수공급관(33)을 통해 상온수보다 상대적으로 낮은 저온의 물인 저온수가 지속적으로 공급되어 제2냉각코일(31)을 통해 순환된 후에 저온수배출관(34)을 통해 배출됨으로써, 제1격벽(13)의 제1배출통공(131)을 통 과하면서 상온수에 의해 일차로 냉각된 압축공기가 저온수에 의해 냉각된 상기 제2냉각코일(31)과 제2플레이트핀(32)을 통과하면서 열교환되어 이차적으로 냉각된다.

또한, 상기 세퍼레이터(40)는 제2배출통공(141)에 대응되는 제3배출통공(151)에 장착되어 상기 제2배출통공(141)을 통과한 압축공기에서 수분을 분리하는 역할을 한다. 이와 같은 역할을 하는 상기 세퍼레이터(40)는 제3배출통공(151)의 둘레에 장착되고 전후가 개방된 케이싱(41)과, 상기 제3배출통공(151)에 대응하여 상기 케이싱(41)의 내측에 다수개로 설치되고 다수의 굴곡이 형성되는 굴곡플레이트(42)를 포함한다.

상기 세퍼레이터(40)는 제1열교환기(20)와 제2열교환기(30)를 통과하면서 두 번에 걸쳐 냉각된 압축공기가 굴곡플레이트(42)에 형성된 굴곡을 지그재그로 통과하면서 수분이 분리되도록 하는 것이다.

도 3은 본 발명의 사용상태를 보인 냉각 제습시스템의 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 냉각 제습시스템은 공기를 흡입하여 압축하는 공기압축기(2)와, 상기 공기압축기(2)와 관로상으로 연결되어 고온의 압축공기가 유입되고 이 고온의 압축공기로 냉각된 공기를 재가열하는 쉘앤튜브 타입의 재가열기(3)와, 상기 재가열기(3)와 관로상으로 연결되는 냉각장치(1)를 포함한다.

상기 냉각장치(1)는 그 내부에 설치된 제1열교환기(20)와 제2열교환기(30)를 통해 압축공기를 2번에 걸쳐 냉각시킨 후에 세퍼레이터(40)를 통해 냉각된 압축공기에서 수분을 제거한다.

이와 같이 상기 공기압축기(2)에 의해 압축된 공기는 재가열기(3)를 통과한 후에 냉각장치(1)를 거치면서 냉각 및 제습된 후에 외부로 공급되면서 일부는 다시 상기 재가열기(3)를 통과하면서 재가열된다.

다시 말해서, 상기 공기압축기(2)를 통과하면서 압축된 후에 70℃ 정도로 배출되는 압축공기는 재가열기(3)를 통과하면서 52℃ 정도로 냉각되고, 이 냉각된 압축공기는 유입구(11)를 통해 냉각장치(1)의 내부에 구비된 제1열교환기(20)를 통과하면서 37℃ 정도로 일차 냉각된 후에 제2열교환기(30)를 통과하면서 12℃ 정도로 재차 냉각되고, 이와 같이 12℃로 냉각된 압축공기는 세퍼레이터(40)를 통과하면서 수분이 분리된 후에 배출구(12)를 통해 배출된다.

상기 제1열교환기(20)는 상온수공급관(23)을 통해 30℃의 상온수가 공급되어 내부에서 순환되면서 압축공기를 냉각시킨 후에 상온수배출관(24)을 통해 35℃로 승온된 상태로 배출된다. 그리고, 상기 제2열교환기(30)는 저온수공급관(33)을 통해 10℃의 저온수가 공급되어 내부에서 순환되면서 압축공기를 냉각시킨 후에 저온수배출관(34)을 통해 15℃로 승온된 상태로 배출된다.

상기 배출구(12)를 통해 배출된 압축공기는 대부분이 재가열기(3)로 유입되어 공기압축기(2)에서 상기 재가열기(3)를 통과하는 70℃의 압축공기에 의해 재가열된 후에 나머지 그대로 유입되는 일부의 12℃의 압축공기와 혼합되면서 40℃의 압축공기로 사용처에 공급된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 간단한 구조로 열교환기와 세퍼레이터를 쉘의 내부에 조합형으로 구비하여 냉각 제습시스템의 설치 시에 배관 연결의 복잡성이 해소되도록 하면서 동시에 냉각 제습시스템의 설치공간이 최소화되도록 함으로써, 냉각 제습시스템의 설치가 간편하게 이루어지고 상대적으로 좁은 공간에서도 원활히 설치되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 간단한 구조로 압축공기의 압력손실이 최소화되도록 함으로써, 압축공기의 압력강하가 최소화되면서 에너지의 손실이 최소화되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 간단한 구조로 압축공기의 열교환에 의한 냉각이 원활히 이루어지도록 함으로써, 열교환기의 조립 및 설치가 간편하게 이루어지고 냉각작동의 안정성이 향상되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 간단한 구조로 물과 공기의 분리가 원활히 이루어지도록 함으로써, 세퍼레이터의 조립 및 설치가 간편하게 이루어지고 제습작동의 안정성이 향상되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 쉘의 내부에서 제거되는 물이 원활히 배출되도록 함으로써, 제습이 연속적이면서 안정적으로 이루어지는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 쉘의 내부로 기기의 점검이 원활히 이루어질 수 있도록 함으로써, 유지 관리 및 고장 수리가 간편하게 이루어지는 효과를 갖는다.

Claims (6)

1. 일측면과 타측면에 유입구(11)와 배출구(12)가 형성되고, 제1배출통공(131)을 갖는 제1격벽(13)과, 제2배출통공(141)을 갖는 제2격벽(14)과, 제3배출통공(151)을 갖는 제3격벽(15)이 내부에 이격되게 설치되는 쉘(10)과;

   상기 유입구(11)에 대응되는 상기 제1배출통공(131)에 장착되어 상기 유입구(11)를 통해 유동되는 압축공기를 냉각시키는 제1열교환기(20)와;

   상기 제1배출통공(131)에 대응되는 상기 제2배출통공(141)에 장착되어 상기 제1배출통공(131)을 통과한 압축공기를 재차 냉각시키는 제2열교환기(30)와;

   상기 제2배출통공(141)에 대응되는 상기 제3배출통공(151)에 장착되어 상기 제2배출통공(141)을 통과한 압축공기에서 수분을 분리하는 세퍼레이터(40)를;

   포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치.
2. 제1항에 있어서 상기 제1열교환기(20)는,

   상기 제1배출통공(131)에 대응하여 상기 제1격벽(13)에 장착되는 제1냉각코일(21)과,

   상기 제1냉각코일(21)에 장착되는 다수의 제1플레이트핀(22)과,

   상기 제1냉각코일(21)에 상온의 물을 공급하도록 상기 쉘(10)의 외부에서 상기 제1냉각코일(21)의 하단에 연결되는 상온수공급관(23)과,

   상기 제1냉각코일(21)에 공급된 상온수가 상기 쉘(10)의 외부로 배출되도록 상기 제1냉각코일(21)의 상단에서 상기 쉘(10)의 외부로 연결되는 상온수배출관(24)을,

   포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 제2열교환기(30)는,

   상기 제2배출통공(141)에 대응하여 상기 제2격벽(14)에 장착되는 제2냉각코일(31)과,

   상게 제2냉각코일(31)에 장착되는 다수의 제2플레이트핀(32)과,

   상기 제2냉각코일(31)에 상온의 물보다 상대적으로 낮은 저온의 물을 공급하도록 상기 쉘(10)의 외부에서 상기 제2냉각코일(31)의 하단에 연결되는 저온수공급관(33)과,

   상기 제2냉각코일(31)의 내부에 공급된 저온수가 상기 쉘(10)의 외부로 배출되도록 상기 제2냉각코일(31)의 상단에서 상기 쉘(10)의 외부로 연결되는 저온수배출관(34)을,

   포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치.
4. 제3항에 있어서 상기 세퍼레이터(40)는,

   상기 제3배출통공(151)의 둘레에 장착되고 전후가 개방된 케이싱(41)과,

   상기 제3배출통공(151)에 대응하여 상기 케이싱(41)의 내측에 다수개로 설치되고 다수의 굴곡이 형성되는 굴곡플레이트(42)를,

   포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치.
5. 제1항에 있어서 상기 쉘(10)은,

   상기 제1격벽(13) 및 제2격벽(14)과 제3격벽(15)에 의해 구획된 내부에서 물이 배출되도록 각각의 구획된 부위의 하부에 설치되는 드레인관(16)을,

   더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치.
6. 제5항에 있어서 상기 쉘(10)은,

   상기 제1격벽(13) 및 제2격벽(14)과 제3격벽(15)에 의해 구획된 내부와 연통되게 각각 설치되는 맨홀(17)을,

   더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 제습시스템용 압축공기 냉각장치.

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