KR101100491B1 - 압축 가스 건조용 장치 및 압축 가스 건조용 장치에 의해 실시되는 방법 - Google Patents

Abstract

압축 가스 건조용 장치는 압축 가스 공급부(2)와, 제1 입력부(37, 38 각각)와 출력부(39, 40 각각)가 마련되는 적어도 2개의 압력 베셀(33, 34), 그리고 건조된 압축 가스의 사용자를 위한 취출 지점(32)으로 주로 구성되며, 상기 압력 베셀(33, 34)에는, 내수성(耐水性) 건조제로 형성된 제1 내수성 건조제층(35)과, 각기 필수적으로 내수성은 아닌 제2 건조제층(36)을 포함하는 적어도 2개의 건조제층(35, 36)이 마련되고, 상기 압력 베셀(33, 34)에는 제1 내수성 건조제층의 건조제를 재생하도록 압축 가스를 공급하기 위한 제2 입력부(41, 42 각각)가 마련된다.

압축 가스 공급부, 건조제, 입력부, 출력부, 압력 베셀

Description

압축 가스 건조용 장치 및 압축 가스 건조용 장치에 의해 실시되는 방법{DEVICE FOR DRYING COMPRESSED GAS AND METHOD APPLIED THEREBY}

본 발명은 압축 가스 건조용 장치와 이 압축 가스 건조용 장치에 의해 실시되는 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 압축 가스 공급부와, 건조제로 채워지고 제1 입력부 및 출력부가 마련되는 적어도 2개의 압력 베셀, 그리고 건조된 압축 가스의 사용자를 위한 취출 지점으로 주로 구성되고, 이들 압력 베셀이 가스를 건조하는 건조 베셀과 해당 베셀에 있는 건조제를 재생하는 재생 베셀로서 교대로 사용되는 것인 압축 가스 건조용 장치에 관한 것이다.

건조되는 압축 가스가 우선 제1 건조 압력 베셀을 통해 안내되어 건조제에 의해 건조되고, 이렇게 건조된 압축 가스의 적어도 일부가 팽창후나 팽창전에 제2 재생 압력 베셀을 통해 송출되어 건조제로부터 수분을 흡수하고, 따라서 이 건조제를 재생하는 장치는 이미 공지되어 있다.

건조 압력 베셀에 있는 건조제가 포화될 때, 압력 베셀에 관한 흐름 통과 순서가 변경되어, 제1 압력 베셀은 재생 베셀이 되는 반면, 제2 압력 베셀은 건조 압력 베셀이 된다.

따라서, 상기 압력 베셀을 건조 압력 베셀과 재생 압력 베셀로서 교대로 사용하는 것에 의해, 하나의 압력 베셀은 매번 재생되는 반면, 다른 압력 베셀은 압축 가스가 건조되는 것을 보장한다.

예컨대, 실리카 겔(gel) 또는 활성 산화 알루미늄(알루미나)과 같은 내수성(耐水性) 건조제가 압력 베셀에 제공되고, 건조제를 재생하기 위해 고온 압축 가스가 재생 압력 베셀을 통해 직접 안내되어 건조제로부터 수분을 흡수한 후, 습한 가스를 물 분리기를 통해 냉각하고 건조 압력 베셀로 송출하여 건조제에 의해 건조되게 하는, 소위 "무손실 흡착 건조기(loss-free adsorption dryer)"로서 형성되는 장치가 이미 공지되어 있다.

"무손실 흡착 건조기"라는 용어는 건조제가 압축 가스의 압축열에 의해 재생 압력 베셀에서 건조되는 것을 뜻하는 것으로 이해해야 한다.

내수성 건조제라는 용어는 이 경우에는, 압축 가스에 존재할 수도 있고, 압축 가스에 증기로서 존재하는 물이 건조제에 응결되는 것에 의해 생성될 수도 있는 자유로운 액상 물의 영향하에서 악화되지 않는 건조제를 뜻하는 것으로 이해해야 한다.

그러한 내수성 건조제는 무손실 흡착 건조기를 필요로 하는데, 그 이유는 재생 베셀에 진입하는 압축 가스의 이슬점이 건조제의 온도보다 높을 수 있고, 그 결과 상기 가스에 존재하는 수분이 건조제에 응결될 수 있기 때문이다.

그러한 공지의 장치의 단점은 이러한 장치에서는, 예컨대 압축 가스에 대한 -70℃ 이하의 매우 낮은 압력 이슬점을 얻는 것이 불가능하기 때문이다.

압축 가스가 건조 압력 베셀을 통해 송출되어 건조제에 의해 건조되고, 후속하여 건조된 압축 공기의 사용자를 위한 취출 지점으로 안내되는, 소위 PSA(Pressure Swing Adsorption: 압력 변동 흡착) 건조기로서 형성되는 장치도 공지되어 있다.

이 경우, 건조 압력 베셀에서 건조된 가스의, 예컨대 15 내지 20 %의 부분이 분기되고 보다 낮은 압력으로 팽창되며, 후속하여 재생 압력 베셀에서 이용 가능한 건조제를 재생하도록 재생 압력 베셀을 통해 안내된다.

그러한 장치는 공급되는 압축 가스 흐름의 많은 부분, 구체적으로는 7 바의 통상적인 작동 압력에서 이 흐름의 15 내지 20 %의 정도를 소비하고, 그 결과 에너지 소비가 많다는 점에서 불리하다.

그러한 공지의 장치의 다른 단점은 많은 압축 공기의 손실로 인해, 건조된 압축 공기의 소정 흐름을 공급할 수 있도록 장치를 특대형으로 해야 한다는 것이다.

그러한 공지의 장치의 추가의 단점은 필요한 재생 가스의 흐름이 그 작동 압력에 반비례한다- 압력이 보다 낮은 건조기측에서 압축 가스의 소비가 증가한다는 것을 의미함 -는 것이다.

마지막으로, 통상적으로 압축 가스의 8 내지 10 %의 부분을 팽창 및 가열 후에 수분으로 포화된 압력 베셀을 재생하는 데 사용하는 압축 가스 건조용 장치도 공지되어 있다.

그러한 장치의 단점은, 건조제가 그 온도가 너무 높지 않을 때, 예컨대 50 ℃ 미만일 때에만 유효한 반면, 고온에서 재생되기 때문에 건조제가 재생된 직후에 냉각되는 추가의 주기적인 단계를 필요로 한다는 것이다.

이러한 냉각을 위해, 냉각력이 작은 장치의 출력부에서 건조된 압축 가스의 팽창 부분을 이용하고, 그 결과 이러한 상기 가스는 보다 오랫 동안 새롭게 재생된 건조제를 지닌 압력 베셀을 통해 송출되어야 할 것이다.

종종, 냉각 사이클의 종료시에는 비교적 많은 양의 잔열이 여전히 건조제에 존재할 것이고, 이로 인해 초기에는 건조가 불량하게 되며, 그 결과 압력 베셀이 스위칭될 때, 즉 건조 압력 베셀이 재생 압력 베셀이 되고 재생 압력 베셀이 건조 압력 베셀이 될 때, 장치의 출력부에서 압축 가스에 높은 이슬점 피크가 발생할 수 있다.

본 발명은 전술한 단점 및 다른 단점 중 하나 또는 복수 개를 제거하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적으로, 본 발명은 건조되는 고온 압축 가스의 공급부와, 건조제로 채워지고 제1 입력부 및 출력부가 마련되는 적어도 2개의 압력 베셀, 그리고 건조된 압축 가스의 사용자를 위한 취출 지점으로 주로 구성되고, 이들 압력 베셀이 가스를 건조하는 건조 베셀과 해당 베셀에 있는 건조제를 재생하는 재생 베셀로서 교대로 사용되며, 상기 압력 베셀에는 제1 내수성 건조제층과 필수적으로 내수성은 아닌 제2 건조제층을 포함하는 적어도 2개의 건조제층이 각각 마련되며, 상기 압력 베셀에는 고온 압축 가스의 압축열에 의해 제1 내수성 건조제층의 건조제를 재생하도록 역시 고온 압축 가스의 공급부에 연결되는 제2 입력부가 마련되고, 상기 제1 입력부는 제1 내수성 건조제층의 맞은 편에 마련되는 반면, 상기 출력부는 제2 건조제층의 맞은 편에 마련되는 것인 압축 가스 건조용 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 장치의 주요 장점은 이 장치에서는 압축 가스의 압축열에 의해 상기 제1 내수성 건조제층이 "무손실" 재생될 수 있기 때문에 낮은 에너지 소비로 압축 가스의 매우 낮은 압력 이슬점을 얻을 수 있는 반면, 상기 제2 건조제층에 있어서, 예컨대 분자체를 사용하여 -70℃ 이하의 압력 이슬점을 얻게 될 수 있으며, 제2 건조제층은 팽창 및 가열된 후에 이 제2 건조제층을 통해 안내되는 건조된 압축 가스의 일부에 의해 재생된다는 것이다.

추가의 장점은 제2 건조제층을 재생하기 위한 건조된 압축 가스의 상기 부분이 재생 주기 동안에 제1 내수성 건조제층을 추가로 건조하는 데에도 적용될 수 있다는 것이다.

본 발명에 따른 장치의 다른 추가의 장점은 압력 베셀이 냉각된 후의 압축 가스를 냉각되는 압력 베셀을 통해 송출하는 것에 의해 냉각될 수 있기 때문에, 어떠한 가스 흐름도 손실되지 않는 반면에, 그럼에도 불구하고 효과적이고 짧은 냉각 사이클을 얻을 수 있고, 그 결과 실무에서 증명된 바와 같이 건조제의 수명이 증가한다는 것이다.

본 발명은 또한 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 장치에 의해 압축 가스를 건조하는 압축 가스 건조 방법으로서, 이러한 압축 가스를 압력 베셀을 통해 송출하고, 상기 압력 베셀에는 내수성 재료로 형성된 제1 건조제층과 필수적으로 내수성이 아닌 재료로 형성된 제2 건조제층을 포함하는 적어도 2개의 건조제층이 각각 마련되며, 압축 가스를 건조하기 전에 우선 상기 제1 내수성 건조제층을 통해 안내하고, 후속하여 제2 건조제층을 통해 안내하는 반면, 제1 단계 동안에 압력 베셀을 재생하기 위해서 내수성 건조제를 건조하도록 압축 가스를 소정 시간 기간 동안 제1 내수성 건조제층을 통해서만 송출하고, 그 후 제2 단계 동안에 상기 압축 가스를 우선 제2 건조제층을 통해 송출하는 것인 압축 가스 건조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 특징을 보다 잘 설명하기 위해서, 첨부 도면을 참고하는 본 발명에 따른 장치와 이 장치에 의해 실시되는 방법에 관한 이하의 바람직한 실시예가 어떠한 방식으로든 제한하는 일 없이 단지 예로서 주어진다.

도 1은 본 발명에 따른 압축 가스 건조용 장치의 도면이고,

도 2 내지 도 9는 본 발명에 따른 장치에 적용 가능한 방법을 나타낸 도면이며,

도 10은 도 1에 따른 장치의 변형예를 도시한 도면이고,

도 11 내지 도 17은 도 10에 따른 장치에 의해 적용 가능한 방법을 나타낸 도면이며,

도 18은 도 1에 따른 장치의 다른 변형예를 도시한 도면이고,

도 19 내지 도 25는 도 18에 따른 장치에 적용 가능한 방법을 나타낸 도면이다.

도 1에는 건조되는 압축 가스의 공급부(2)가 마련되는, 본 발명에 따른 압축 가스 건조용 장치(1)가 도시되어 있으며, 이 경우에 상기 공급부는 제1 압력단(3), 중간 냉각기(4) 및 제2 압력단(5)으로 형성된다.

상기 공급부(2)는 차단 밸브(6)를 통해, 평행하게 상호 연결된 3개의 파이프(8, 9, 10)로 형성된 제1 분배 장치(7)에 연결되고, 상기 3개의 파이프 중 제1 파이프(8)에는 흐름 방향이 반대인 2개의 체크 밸브(11, 12)가 각각 마련되고, 상기 3개의 파이프 중 제2 파이프(9)와 제3 파이프(10) 각각에는 매번, 폐쇄 가능한 2개의 밸브(13, 14;15, 16)- 이 경우에는 도면에 도시하지 않은 제어 시스템에 연결되는 제어식 밸브 형태로 형성되지만 반드시 그럴 필요는 없음 -가 각각 마련된다.

주어진 예에서, 상기 체크 밸브(11, 12)- 이들 체크 밸브 사이에서 상기 공급부(2)가 제1 파이프(8)에 연결됨 -는 해당 파이프에 있는 하나의 체크 밸브에서 다른 체크 밸브로의 방향으로 흐름을 허용하도록 배치된다.

더욱이, 가스 건조용 장치(1)는 제2 분배 장치(17)를 포함하는데, 이 경우에 상기 제2 분배 장치는 실제적으로 상기 제1 분배 장치(7)와 치수 및 기하학적 형상이 동일하며, 또한 각기 평행하게 상호 연결된 3개의 파이프(18, 19, 10)로 주로 구성되며, 이들 3개의 파이프 중 제1 파이프(18) 및 제2 파이프(19)에는 매번, 폐쇄 가능한 2개의 밸브(21, 22; 23, 24)- 이 경우에도 상기 제어 시스템에 연결되는 제어식 밸브 형태로 형성되지만 반드시 그럴 필요는 없음 -가 각각 마련된다.

제2 분배 장치(17)의 제3 파이프(20)에는, 폐쇄 가능하고, 역시 제어 시스템 에 의해 제어되는 제어식 밸브로서 형성되는 것이 바람직한 하나의 밸브(25)만이 마련된다.

파이프(8, 9)는 상기 체크 밸브(11, 12)와 밸브(13, 14) 사이에서 냉각기(26)를 매개로 상호 연결된다.

파이프(10)의 폐쇄 밸브(15, 16) 사이에는 제1 분기 라인(27)이 연결되는데, 이 제1 분기 라인은 제2 분배 장치(17)에 대한 연결부를 제공하며, 특히 제2 냉각기(28)를 매개로 폐쇄 가능한 밸브(21, 22) 사이에서 파이프(18)에 연결된다.

파이프(9)의 폐쇄 밸브(13, 14) 사이에는 제2 분기 라인(29)이 마련되는데, 이 제2 분기 라인은 특히 냉각기(28)와 파이프(18) 사이에서 폐쇄 가능한 밸브(30)를 매개로 상기 제1 분기 라인(27)에 연결된다.

파이프(19)에는, 건조된 압축 가스의 사용자를 위한 취출 지점(32)에 연결되는 제3 분기 라인(31)이 폐쇄 가능한 밸브(23, 24) 사이에 연결된다.

더욱이, 압축 가스 건조용 장치(1)에는 2개의 압력 베셀(33, 34)도 마련되는데, 이들 압력 베셀은 본 발명에 따르면 적어도 2개의 건조제층, 즉 예컨대 실리카 겔, 활성 알루미나 등과 같은 내수성 건조제로 이루어진 제1 하층(35)과, 예컨대 분자체의 형태와 같은 필수적으로 내수성은 아닌 건조제로 이루어진 제2 상층(36)으로 채워지며, 상기 압력 베셀(33, 34) 양자에는 상기 제1 건조제층(35)의 맞은 편에 각각 마련되는 입력부(37, 38)와 상기 제2 건조제층(36)의 맞은 편에 각각 마련되는 출력부(39, 40)가 제공된다.

상기 제1 분배 장치(7)는 파이프(8, 9, 10)를 사이에 두고 각각의 평행한 연 결부를 갖도록 압력 베셀(33, 34)의 입력부(37, 38)에 연결되는 반면, 제2 분배 장치(17)는 파이프(18, 19, 20)를 사이에 두고 각각의 평행한 연결부를 갖도록 이들 압력 베셀(33, 34)의 출력부(39, 40)에 연결된다.

본 발명에 따르면, 상기 압력 베셀(33, 34) 각각에는 제2 입력부(41, 42)가 각각 마련되는데, 이 입력부는 상기 제1 건조제층(35)과 제2 건조제층(36) 사이로 개방되며, 압축 가스 공급부(2)와 차단 밸브(6) 사이에서, 폐쇄 가능한 밸브(43, 44)를 매개로 파이프에 별도로 연결된다.

폐쇄 가능한 상기 밸브(43, 44)도 상기 제어 시스템에 연결되는 제어식 밸브로서 형성되는 것이 바람직하다.

상기 압력 베셀(33, 34)의 입력부(37, 38) 각각은 폐쇄 가능한 밸브(45, 46) 각각을 통해 대기로의 공통 배기 파이프(47)에 각각 연결된다.

마지막으로, 한편에서는 이들 입력부(37)와 밸브(45) 사이에, 다른 한편에서는 입력부(38)와 밸브(46) 사이에, 소음기(50, 51)가 각각 연결되는 제어 가능한 배기 밸브(48, 49)가 각각 마련된다.

본 발명에 따른 압축 공기 건조용 장치의 작동은 매우 간단하며, 도 2 내지 도 9에 의해 예시되고, 이들 도면에서 폐쇄된 밸브는 검은 색으로 나타내는 반면, 개방된 밸브는 흰색으로 나타내며, 가스의 흐름은 굵게 나타낸다.

도 2에 도시한 제1 단계에서, 압력 베셀(33)은 이 압력 베셀(33)에 존재하는 제1 건조제층(35)을 재생하는 데 사용되고, 압력 베셀(34)은 공급부(2)로부터 나오는 압축 가스를 건조하는 데 사용된다.

이러한 목적으로, 공급부(2)로부터 나오는 고온 압축 가스는 개방된 밸브(43)를 통해 제2 입력부(41)를 따라 제1 압력 베셀(33)로 안내된다.

이 제1 압력 베셀(33)의 제1 건조제층(35)에 있는 수분은 고온 압축 가스에 의해 흡수되어, 이 제1 압력 베셀(33)에서 제1 내수성 건조제층(35)이 재생된다.

다음에, 가스 흐름은 체크 밸브(11)를 통해 냉각기(26)로 송출된 다음, 제2 분기 라인(29)을 통해 제2 냉각기(28)로 송출되며, 그 결과 이 가스 흐름이 냉각되어 이 가스 흐름에 있는 수분의 일부가 응결된 후에 밸브(16)를 통해, 이용 가능한 건조제층(35, 36)에 의해 가스가 -70 ℃ 이하의 이슬점으로 건조되는 제2 압력 베셀(34)을 통과하도록 운반될 것이다.

제2 압력 베셀(34)의 출력부(40)는 이 때 밸브(24)를 매개로 취출 지점(32)에 연결되며, 상기 취출 지점에는 도시하지 않은 하나 또는 복수의 건조된 압축 가스의 사용자가 연결된다.

공급부(2)로부터 나오는 유량은 전적으로 그리고 어떠한 손실도 없이 2개의 압력 베셀(33, 34)을 통과하여 취출 지점(32)으로 흐른다는 것이 명백하다.

도 3에 도시하고, 압력 베셀(33)에 있는 제1 건조제층(35)의 재생 사이클의 종료시에 일어나는 제2 단계 동안에, 압축 가스의 전체 유량은 개방된 차단 밸브(6)와 냉각기(26, 28)를 통해 압력 베셀(34)로 안내되어 건조되고, 그 후 건조된 압축 가스는 파이프(19)에 있는 밸브(24)를 통해 취출 지점(32)으로 송출된다.

이 단계 동안에 밸브(48)가 개방되기 때문에, 재생 압력 베셀(33)에 있는 가스는 소음기(50)를 통해 분출될 수 있다.

도 4에 도시한, 본 발명에 따른 제3 단계는 제2 단계와 유사하게, 공급부(2)로부터 나오는 전체 가스 흐름을 건조하기 위해 냉각기(26, 28)를 통해 건조 압력 베셀(34)로 안내하고, 그 후 - 그러나, 이 경우에는, 예컨대 도면에 도시하지 않은 가열 요소에서 가열되기 전이나 후에 - 건조된 가스의 일부를 파이프(20)와 완전히 또는 부분적으로 개방된 밸브(25)를 통해 재생 압력 베셀(33)의 출력부로 안내하는 것으로 이루어진다.

그 후, 가열된 건조 가스 흐름을 재생 압력 베셀(33)을 통해 송출하여 제2 건조제층(36)과, 이미 부분적으로 또는 완전히 재생된 제1 건조제층(35)을 각각 재생하고, 후속하여 가열된 건조 가스 흐름을 밸브(45)와 배기 파이프(47)를 통해 대기로 분출한다.

후속 단계는 건조 및 팽창된 공기가 도 4에 나타낸 방법에 따라 건조제층 모두를 거쳐 더 흐르고, 그 결과 이들 건조제층이 적어도 부분적으로 냉각되거나 또는 더욱 재생되는 동안, 적용 가능하다면 가열 요소를 끄는 것으로 이루어진다.

이 경우에 압축 가스 건조 방법에 적용되는 다음 단계는 도 5에 도시한 바와 같이 밸브(45)를 폐쇄하여 분기된 건조 가스의 일부에 의해 재생 압력 베셀(33)에 압력이 형성되게 하는 것으로 이루어진다.

도 6에 도시한, 압력 베셀(33)이 완전히 재생되었고 소정 압력을 받았을 때 일어나는 다음 단계에서, 공급부(2)로부터 나오는 압축 가스는 차단 밸브(6)를 통해 제1 냉각기로(26)로 안내되고, 그 후 이 가스 흐름은 제1 가스 흐름과 제2 가스 흐름으로 분리된다.

상기 제1 가스 흐름은 밸브(13)와 입력부(37)를 경유하여 압력 베셀(33)을 통과한 후, 밸브(21)를 통해 제2 냉각기(28)로 안내되어, 최종적으로 밸브(16)를 거쳐 건조 압력 베셀(34)을 통과하여 파이프(19)를 통해 취출 지점(32)으로 송출된다.

상기 제2 가스 흐름은 완전히 또는 부분적으로 개방된 밸브(30)를 통해 상기 제1 분기 라인(27)으로 안내되어, 상기 제1 가스 흐름과 함께 냉각기(28)와 건조 압력 베셀(34)을 통과하여 취출 지점(32)으로 송출된다.

도 7에 도시한 다음 단계에서, 압축 가스의 전체 흐름은 차단 밸브(6)와 제1 냉각기(26)를 거쳐 제1 압력 베셀(33)의 입력부(37)로 안내되어 더 냉각되고, 이어서 밸브(21)와 제1 분기 라인(27)을 거쳐 제2 냉각기(28)를 경유하고 건조 압력 베셀(34)을 통과하여 취출 지점(32)으로 운반된다.

본 방법의 마지막 단계를 제외한 모든 단계 동안에, 도 8에서 명백한 바와 같이 공급부(2)로부터 나오는 압축 가스는 연속적으로 냉각기(26, 28)를 통해 송출되고, 후속하여 제1 압력 베셀(33)과 밸브(23)를 통과하여 취출 지점(32)에 이르는 제1 가스 흐름과, 제2 압력 베셀(34)과 밸브(24)를 통과하여 취출 지점(32)으로 안내되는 제2 가스 흐름으로 분리된다.

마지막으로, 도 9에 도시한 최종 단계에서, 압축 가스의 전체 흐름은 연속적으로 냉각기(26, 28)를 거쳐 실제적으로 완전히 포화된 제2 압력 베셀(34)을 통과하고, 밸브(24)를 통해 상기 취출 지점(32)으로 안내된다. 양측 압력 베셀 내에서 동일한 압력을 항시 보장하기 위하여, 밸브(25)는 이 최종 단계에서 개방된다.

이 최종 단계후에 제1 단계로 돌아가지만, 압력 베셀(33, 34)이 스위칭되어, 제1 압력 베셀(33)은 이제 건조 압력 베셀이 되는 반면, 제2 압력 베셀(34)은 재생 압력 베셀 등이 된다.

제1 내수성 건조제층(35)은 장치의 유입구와 유출구 사이에서의 가스의 압력 강하와는 상관없이 무손실 건조되기 때문에, 종래의 압축 가스 건조용 장치와 비교하여 에너지를 절약하는 것이 가능하다.

도 10에는, 도 1에 도시한 장치와 비교하여 제어식 밸브(30)와 파이프(29)가 생략되었지만, 이것이 장치(1)의 기능성에는 어떠한 영향도 주지 않는 본 발명에 따른 장치의 변형예가 도시되어 있다.

그렇다면, 도 2의 상기 제1 단계의 기능성은 도 11에 도시한 바와 같이, 예컨대 가스 흐름을 냉각기(26)의 유출구에서 개방된 밸브(14)를 통해 건조 압력 베셀(34)로 송출하는 것에 의해 유지될 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같은 단계와 유사하게, 재생되는 압력 베셀(33)에서의 압력 강하는 도 13에 도시한 바와 같은 본 실시예에서 일어날 것이고, 도 4에 도시한 것과 유사하게, 제2 건조제층의 재생은 도 12에서 나타낸 바와 같이 밸브(45)를 개방하는 것에 의해, 그리고 도면에 도시하지 않은 가열 요소를 켜거나 켜지 않는 것에 의해서 일어날 것이다.

다음으로, 도 5에 도시한 단계에서 일어나는 것과 유사하게, 본 실시예에 대한 도 14에 나타낸 압력 형성이 존재하고, 이어서 도 15 및 16에 도시하고 도 7 및 도 8의 단계 각각에 대응하는 냉각 단계가 후속한다.

마지막으로, 도 9의 단계와 유사하게, 압축 가스의 전체 흐름이 도 17의 방법에 따라 냉각기(26)와 밸브(14)를 거쳐 거의 포화된 압력 베셀(34)을 통과하여 취출 지점(32)으로 송출된다.

이 마지막 단계후에, 압력 베셀(33, 34)이 스위칭되어, 제1 압력 베셀(33)은 이제 건조 압력 베셀이 되고, 제2 압력 베셀(34)은 재생 압력 베셀 등이 된다.

도 18에는 역시 도 1의 장치(1)의 구성과 실제적으로 유사한 구성을 갖지만, 장치(1)의 이 제1 실시예보다 적은 개수의 파이프와 밸브를 구비하는, 본 발명에 따른 장치(1)의 또 다른 실시예가 도시되어 있다.

그러나, 이 경우에는 도 1의 실시예에 도시한 바와 같은 제1 분배 장치의 제3 파이프(10) 및 제2 분배 장치(17)의 제1 파이프(18)와, 제1 분기 라인(27), 제2 분기 라인(29) 및 제2 냉각기(28)도 생략되었다.

도 18에 따른 장치(1)의 작동은 선행 실시예의 장치의 작동과 거의 동일하고, 도 19 내지 도 25에 단계적으로 도시되어 있다.

도 19에 도시한, 도 1에 따른 장치에서의 제1 단계와 유사한 제1 단계에서, 공급부(2)로부터 나오는 압축 가스의 전체 흐름은 내수성 건조제(35)를 재생하도록 제1 재생 압력 베셀(33)의 제2 입력부(41)를 통해 내수성 건조제(35)로 송출된다.

다음에, 압축 가스는 냉각기(26)를 통해 송출되어, 그 후 제2 건조 압력 베셀(34)에서 건조되고 밸브(24)와 분기 라인(31)을 통해 취출 지점(32)으로 안내된다.

도 20에 도시한, 도 3에 도시한 단계에 대응하는 제2 단계에서, 압축 가스의 전체 흐름은 우선 냉각기(26)를 통과한 후, 건조 압력 베셀(34)을 거쳐 취출 지점(32)으로 안내된다.

이 단계 동안에 밸브(48)가 개방되기 때문에, 재생 압력 베셀(33)에 있는 가스가 소음기(50)를 통해 분출될 수 있다.

도 21에 도시한 바와 같은 제3 단계는, 본 발명에 따르면 도 20의 제2 단계와 유사하게, 공급부(2)로부터 나오는 전체 가스 흐름을 냉각기(26)를 통해 건조 압력 베셀(34)로 안내하고, 그 후 이 경우에는 건조된 가스 흐름의 일부를 파이프(20)를 통해 분기하고, 이 건조된 가스 흐름의 일부는, 예컨대 도면에 도시하지 않은 가열 요소에서 가열된 후에 재생 압력 베셀(33)의 출력부(39)로 흐르는 것으로 이루어진다.

그 후, 가열된 건조 가스 흐름은 제1 건조제층(36)과 제1 내수성 건조제층(35)을 각각 재생하도록 재생 압력 베셀(33)을 통해 송출되고, 후속하여 밸브(45)와 배기 파이프(47)를 통해, 그리고 필수적인 것은 아니지만 가능하다면 밸브(48)를 통해 대기로 분출된다.

이 경우에 압축 가스 건조 방법에 적용되고 도 22에 도시한 다음 단계 동안에, 건조된 가스의 일부는 완전히 또는 부분적으로 개방된 밸브(25)에 의해 보다 낮은 압력으로 팽창되고, 상기 가열 요소는 꺼지며, 그 후 이 가스 흐름은 건조제(35, 36)를 냉각하도록 건조제(35, 36)를 통해 안내되고, 후속하여 밸브(45)와 배기 파이프(47)를 통해, 그리고 필수적인 것은 아니지만 가능하다면 밸브(48)를 통해 대기로 분출된다.

다음 단계는 도 23에 도시한 바와 같이 밸브(45, 48)를 폐쇄하여 제1 압력 베셀(33)에 압력을 형성하는 것으로 이루어진다.

도 24에 도시하고, 압력 베셀(33)이 전체적으로 소정 압력을 받았을 때 일어나는 다음 단계에서, 공급부(2)로부터 나오는 압축 가스는 차단 밸브(6)를 통해 냉각기(26)로 안내되고, 그 후 이 가스 흐름은 제1 가스 흐름과 제2 가스 흐름으로 분리된다.

상기 제1 가스 흐름은 밸브(13)와 입력부(37)를 거쳐 압력 베셀(33)을 통해 송출되어 건조제(35, 36)를 더 냉각하고, 후속하여 밸브(23)를 통해 취출 지점(32)으로 송출된다.

상기 제2 가스 흐름은 밸브(14)를 통해 건조 압축 베셀(34)의 입력부(38)로 안내되고, 후속하여 밸브(24)를 거쳐 상기 제1 가스 흐름과 함께 취출 지점(32)으로 송출된다.

마지막으로, 도 25에 도시한 최종 단계에서, 압축 가스의 전체 흐름은 냉각기(26)를 거쳐 거의 포화된 제2 압력 베셀(34)을 통과하도록 운반되고, 그 후 건조된 가스는 상기 취출 지점(32)으로 송출된다.

이 최종 단계후에 제1 단계로 돌아가지만, 이 제1 단계에서 압력 베셀(33, 34)이 스위칭되어, 제1 압력 베셀(33)은 이제 건조 압력 베셀이 되는 반면, 제2 압력 베셀은 재생 등이 될 것이다.

도면에 도시하지 않은 본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 바람직하게는 상기 제어 시스템에 연결되는 적어도 하나의 온도 센서가 모든 건조제층(35, 36) 근 처, 특히 모든 건조제층(35, 36) 아래에 마련된다.

이것은 온도가 예정된 값- 건조제가 충분히 건조되었거나 재생되었다는 것을 나타냄 -을 넘는 즉시 모든 재생 단계를 종료할 수 있기 때문에, 추가의 에너지를 절약할 수 있다는 점에서 유리하다.

본 발명은 예로서 설명하고 첨부 도면에 도시한 실시예로 결코 제한되지 않는다. 그와 달리, 본 발명에 따른 압축 가스 건조 방법 및 이 장치에 의해 실행되는 방법은 본 발명의 범위 내에 여전히 속하는 다양한 방식으로 실현될 수 있다.

Claims (17)

1. 건조되는 고온 압축 가스의 공급부(2)와, 건조제(35, 36)로 채워지고, 제1 입력부(37, 38 각각)와 출력부(39, 40 각각)가 마련되는 적어도 2개의 압력 베셀(33, 34), 그리고 건조된 압축 가스의 사용자를 위한 취출 지점(32)으로 구성되는 압축 가스 건조용 장치로서, 이들 압력 베셀(33, 34)은 가스를 건조하는 건조 베셀과 해당 베셀에 있는 건조제를 재생하는 재생 베셀로서 교대로 사용되는 것인 압축 가스 건조용 장치에 있어서,

   상기 압력 베셀(33, 34)에는, 제1 내수성(耐水性) 건조제층(35)과, 제2 건조제층(36)을 포함하는 적어도 2개의 건조제층(35, 36)이 각각 마련되고, 상기 압력 베셀(33, 34)에는 고온 압축 가스의 압축열에 의해 제1 내수성 건조제층의 건조제를 재생하도록 역시 고온 압축 가스의 공급부에 연결되는 제2 입력부(41, 42 각각)가 마련되며, 상기 제1 입력부(37, 38 각각)는 제1 내수성 건조제층의 맞은 편에 마련되는 반면, 상기 출력부(39, 40 각각)는 제2 건조제층의 맞은 편에 마련되는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조용 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 입력부(41, 42 각각)는 상기 제1 내수성 건조제층(35)과 상기 제2 건조제층(36) 사이로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조용 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 내수성 건조제층(35)은 실리카 겔(gel) 또는 활성 알루미나로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조용 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 건조제층(36)은 분자체로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조용 장치.
5. 제1항에 있어서, 각각의 상기 압력 베셀(33, 34 각각)의 상기 제2 입력부(41, 42 각각)는 폐쇄 가능한 각각의 밸브(43 또는 44)를 통해 상기 압축 가스 공급부(2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조용 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 압축 가스 건조용 장치에는 건조 압력 베셀로부터 나오는 건조된 가스를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소가 마련되는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조용 장치.
7. 제1항에 있어서, 각각의 상기 건조제층(35, 36) 근처에는 적어도 하나의 온도 센서가 마련되는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조용 장치.
8. 제5항에 있어서, 폐쇄 가능한 상기 밸브(43, 44)를 제어하는 제어 시스템에 온도 센서가 연결되는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조용 장치.
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 압축 가스 건조용 장치(1)에 의해 압축 가스를 건조하는 압축 가스 건조 방법으로서, 상기 압축 가스를 압력 베셀(33 또는 34)을 통해 송출하는 것인 압축 가스 건조 방법에 있어서,

   상기 압력 베셀(33 또는 34)에는, 내수성 재료로 형성된 제1 내수성 건조제층(35)과, 소정 재료로 형성된 제2 건조제층(36)을 포함하는 적어도 2개의 건조제층(35, 36)이 각각 마련되고, 상기 압축 가스를 건조하기 위해서, 이 압축 가스를 우선 상기 제1 내수성 건조제층(35)을 통해 안내하고, 후속하여 상기 제2 건조제층(36)을 통해 안내하는 반면, 제1 단계 동안에 압력 베셀(33 또는 34)을 재생하기 위해서, 이 내수성 건조제를 건조하도록 상기 압축 가스를 소정 기간 동안에 제1 내수성 건조제층(35)만을 통해 송출하고, 그 후 제2 단계 동안에 상기 압축 가스를 우선 제2 건조제층(36)을 통해 송출하는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조 방법.
10. 제9항에 있어서, 제2 단계에서 압력 베셀(33 또는 34)을 재생하기 위해서, 제2 건조제층(36)을 통과한 상기 압축 가스를 제1 내수성 건조제층(35)을 통해 송출하는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조 방법.
11. 제9항에 있어서, 제2 단계에서 압력 베셀(33 또는 34)을 재생하기 위해서, 제2 건조제층(36)을 통과한 상기 압축 가스를 제1 내수성 건조제층(35)과 제2 건조 제층(36) 사이로 분출하는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조 방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 제1 내수성 건조제층(35)을 재생하기 위해서, 상기 압축 가스 공급부(2)로부터 직접 나오는 압축 가스를 이 내수성 건조제를 통해 송출하고, 가스에 있어서의 이용 가능한 압축열에 의해 재생을 실시하는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조 방법.
13. 제9항에 있어서, 제2 건조제층(36)을 재생하기 위해서, 건조 압력 베셀(33 또는 34)의 출력부로부터 나오는 압축 가스의 일부를 이 제2 건조제층(36)을 통해 송출하는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조 방법.
14. 제13항에 있어서, 건조 압력 베셀(33 또는 34)의 출력부(39 또는 40)로부터 나오는 상기 압축 가스의 일부를, 이 압축 가스의 일부가 재생 압력 베셀(34 또는 33)에 있는 제2 건조제층(36)을 통해 안내되기 전에 가열하는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조 방법.
15. 제13항에 있어서, 건조 압력 베셀(33 또는 34)의 출력부(39 또는 40)로부터 나오는 상기 압축 가스의 일부를, 이 압축 가스의 일부가 재생 베셀(34 또는 33)에 있는 제2 건조제층(36)을 통해 안내되기 전에 팽창시키는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조 방법.
16. 제13항에 있어서, 재생 단계의 기간은 압력 베셀(33, 34)을 통한 압축 가스의 공급을 제어하도록 폐쇄 가능한 밸브(13 내지 16; 21 내지 25; 30 및 43 내지 46)에 연결되는 제어 시스템에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조 방법.
17. 제9항에 있어서, 재생 압력 베셀(33 또는 34)에서 소정 온도값이 초과될 때, 재생 단계를 종료하는 것을 특징으로 하는 압축 가스 건조 방법.

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