KR101334144B1 - 이젝터를 이용한 압축 공기용 흡착식 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공압설비에 사용되는 고압의 공기 중에 포함된 수분을 흡착 제거하는 압축 공기용 흡착식 건조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수분을 흡착 제거하는 흡착제의 재생 시 사용되는 압축 공기의 일정 양을 이젝터를 통해 흡입한 외부공기로 대체하여 흡착제의 재생에 소요되는 에너지를 절감할 수 있도록 한 이젝터를 이용한 압축 공기용 흡착식 건조장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 흡착제가 충전된 두 개의 좌우 측 건조챔버와; 두 개의 건조챔버에 선택적으로 압축공기를 주입할 수 있도록 구성된 주입라인과; 건조챔버를 통해 건조된 압축공기를 배출하도록 구성된 배출라인과; 건조챔버의 내부 압력을 감소시키도록 구성된 챔버감압라인과; 건조챔버에 외부공기와 건조된 압축공기를 주입하면서 흡착제를 재생하거나 건조챔버를 냉각할 수 있도록 구성된 재생냉각라인으로 구성된 압축 공기용 흡착식 건조장치에 있어서, 상기 재생냉각라인에 사용되는 외부공기가 이젝터를 통해 흡입되도록 구성됨을 특징으로 한 이젝터를 이용한 압축 공기용 흡착식 건조장치가 제공된다.

Description

이젝터를 이용한 압축 공기용 흡착식 건조장치{Adsorption Type Drier For Compressed Air Using Ejector}

본 발명은 공압설비에 사용되는 고압의 공기 중에 포함된 수분을 흡착 제거하는 압축 공기용 흡착식 건조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수분을 흡착 제거하는 흡착제의 재생 시 사용되는 압축 공기의 일정 양을 이젝터를 통해 흡입한 외부공기로 대체하여 흡착제의 재생에 소요되는 에너지를 절감할 수 있도록 한 이젝터를 이용한 압축 공기용 흡착식 건조장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기압축기(air compressor)에서 토출되는 압축공기 속에는 대기 중의 수분, 먼지, 공해 물질, 윤활유 등이 농축 및 혼합되어 있으므로, 이러한 상태의 압축공기를 압축공기 시스템에서 그대로 사용하면 수분에 의해 배관이 부식되는 등의 여러 가지 문제를 유발하게 된다.

여기서 먼지, 공해 물질, 윤활유 등의 고형물은 필터를 통해 완벽하게 제거되지만 수분은 그렇지 못하다. 이를 위해 공기압축기의 토출구 측 압축공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위한 압축 공기용 건조장치를 설치하여 압축공기 시스템을 구성하고 있다.

이와 같은 압축공기용 건조장치는 압축공기 중의 수분을 제거하는 방식에 따라, 냉동식과 흡수식 및 흡착식 등으로 구분되는데, 냉동식은 압축공기를 냉매 등에 의해 열교환 하여 온도를 노점(이슬점)까지 낮추어 수분을 응축시켜 제거하는 방식이다. 상기 흡수식은 염화리튬, 브롬화리툼 등의 액상의 수용성 흡수제를 이용하여 수분을 흡수하여 제거하는 방식이다.

그리고 흡착식은 수분을 흡착하는 성질을 가진 실리카겔, 활성 알루미나 등의 흡착제로 충전(充塡)된 건조챔버 속에 압축공기를 유입시켜 수분을 제거하는 방식으로, 산업용으로 가장 많이 사용되는 방식이다.

상기한 압축 공기용 흡착식 건조장치는 흡착제가 충전된 두 개의 좌우 측 건조챔버와; 두 개의 건조챔버에 선택적으로 압축공기를 주입할 수 있도록 구성된 주입라인과; 건조챔버를 통해 건조된 압축공기를 배출하도록 구성된 배출라인과; 건조챔버의 내부 압력을 감소시키도록 구성된 챔버감압라인과; 건조챔버에 외부공기와 건조된 압축공기를 주입하면서 흡착제를 재생하거나 건조챔버를 냉각할 수 있도록 구성된 재생냉각라인으로 구성된다.

따라서 정상 시에는 주입라인을 통해 두 개의 건조챔버에 압축공기를 동시에 주입하여 건조한 후, 건조된 압축공기를 배출라인을 통해 배출하게 된다.

그리고 재생시에는 주입라인을 통해 두 개의 건조챔버 중 어느 하나에만 압축공기가 주입되도록 한 후, 압축공기가 주입되지 않는 다른 하나의 건조챔버를 챔버감압라인과 재생냉각라인을 차례로 운용하여 흡착제를 재생하게 된다.

또한 건조챔버의 재생이 완료되면, 다시 상기 과정을 반복하여 압축공기를 연속해서 건조할 수 있도록 한다.

그러나 상기한 종래의 압축 공기용 흡착식 건조장치는 재생냉각라인을 구성할 때, 외부공기를 흡입하기 위하여 블로우나 팬 등이 사용됨으로써 구조가 복잡해짐에 따라 건조장치를 컴팩트하게 구성할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한 블로우나 팬을 사용하기 위하여 추가적인 전력이 투입됨으로써 에너지의 절약이 효과적이지 못한 문제점도 있었다.

따라서 본 발명은 건조챔버에 충전된 흡착제의 재생시 사용되는 에너지를 최대한 줄이는 것과 동시에 건조장치를 컴팩트하게 구성할 수 있도록 한 이젝터를 이용한 압축 공기용 흡착식 건조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 흡착제가 충전된 두 개의 좌우 측 건조챔버와; 두 개의 건조챔버에 선택적으로 압축공기를 주입할 수 있도록 구성된 주입라인과; 건조챔버를 통해 건조된 압축공기를 배출하도록 구성된 배출라인과; 건조챔버의 내부 압력을 감소시키도록 구성된 챔버감압라인과; 건조챔버에 외부공기와 건조된 압축공기를 주입하면서 흡착제를 재생하거나 건조챔버를 냉각할 수 있도록 구성된 재생냉각라인으로 구성된 압축 공기용 흡착식 건조장치에 있어서, 상기 재생냉각라인에 사용되는 외부공기가 이젝터를 통해 흡입되도록 구성됨을 특징으로 한 이젝터를 이용한 압축 공기용 흡착식 건조장치를 제공한다.

본 발명은 외부공기와 건조된 압축공기를 이젝터를 통해 적정량 혼합 사용하여 흡착제를 재생함으로써 건조된 압축공기의 소모량이 감소함에 따라 에너지를 대폭 절감할 수 있고, 이젝터를 통해 건조장치의 구조가 단순화됨에 따라 건조장치를 컴팩트하게 구성할 수 있어 제조가 간편해짐과 동시에 제조 원가가 절감되며, 외부공기를 흡입하기 위해 건조된 압축공기가 지닌 에너지만을 사용함에 따라 종래와 같이 외부로부터 에너지를 공급받아 외부공기를 흡입하던 구조보다 에너지를 효과적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 압축 공기용 흡착식 건조장치를 구성하는 재생냉각라인을 굵은 실선으로 명확하게 표시한 장치도.
도 2는 본 발명의 압축 공기용 흡착식 건조장치를 구성하는 주입라인을 굵은 실선으로 명확하게 표시한 장치도.
도 3은 본 발명의 압축 공기용 흡착식 건조장치를 구성하는 배출라인을 굵은 실선으로 명확하게 도시한 장치도.
도 4는 본 발명의 압축 공기용 흡착식 건조장치를 구성하는 감압라인을 굵은 실선으로 명확하게 도시한 장치도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 이젝터를 이용한 압축 공기용 흡착식 건조장치(100)는 흡착제가 충전된 두 개의 좌우 측 건조챔버(1)(1`)와; 두 개의 건조챔버(1)(1`)에 선택적으로 압축공기를 주입할 수 있도록 구성된 주입라인과; 건조챔버를 통해 건조된 압축공기를 배출하도록 구성된 배출라인과; 건조챔버의 내부 압력을 감소시키도록 구성된 챔버감압라인과; 건조챔버에 외부공기와 건조된 압축공기를 주입하면서 흡착제를 재생하거나 건조챔버를 냉각할 수 있도록 구성된 재생냉각라인으로 구성된다.

여기서 상기 재생냉각라인은 도 1에 도시된 바와 같이, 배출라인에 일단이 연통되고, 타단이 분기되어 각 건조챔버(1)(1`)의 상단에 연결된 바이패스관(2)과; 바이패스관(2)의 유입측에 설치되어 바이패스관(2)에 건조된 압축공기를 유입시키거나 차단하는 제1개폐밸브(3)와; 제1개폐밸브(3)와 건조챔버(1) 사이의 바이패스관(2)에 설치되며, 건조된 압축공기에 의해 공기필터(4)가 설치된 외부공기 유입측으로 외부공기를 자동 흡입하여 건조된 압축공기와 외부공기를 바이패스관(2)으로 혼합 배출하는 이젝터(5)와; 이젝터(5)의 토출측 바이패스관(2)에 설치되어 건조된 압축공기와 외부공기가 혼합된 혼합공기를 가열하는 히터(6)와; 건조챔버(1)(1`)의 하부에 설치되어 바이패스관(2)을 통해 건조챔버(1)(1`)로 유입된 혼합공기를 배출하며, 배출측에 제2개폐밸브(7)(7`)가 설치된 혼합공기배출관(8)(8`)과; 건조챔버(1)에 설치되어 히터(6)를 조작하는 센서(9)(9`)와; 이젝터(5)의 유입측에 설치되어 외부공기의 유입을 조작하는 제3개폐밸브(10)로 구성된다.

여기서 상기 이젝터(5)는 고속도로 분출되는 제1유체(압축공기)를 통해, 제2유체(외부공기)를 자동으로 흡입하여 제1유체와 제2유체를 혼합(혼합공기)하여 배출하는 장치이다.

상기 주입라인은 도 2에 도시된 바와 같이, 일단이 공기 압축기와 연결되고, 타단이 분기되면서 각 건조챔버(1)(1`)의 하부에 연결되어 건조챔버(1)(1`)의 내부로 압축공기를 주입하는 주입관(11)과; 주입관(11)의 타단에 각각 설치되어 건조챔버(1)(1`)에 선택적으로 압축공기를 주입할 수 있도록 하는 한 쌍의 제4개폐밸브(12)(12`)로 구성된다.

상기 배출라인은 도 3에 도시된 바와 같이, 일단이 분기되어 각 건조챔버(1)(1`)와 각각 연결되고, 타단이 합쳐지면서 하나로 연결되며, 건조된 압축공기가 유출되는 타단에 바이패스관(2)의 유입측이 연결된 건조공기배출관(13)으로 구성된다.

상기 챔버감압라인은 도 4에 도시된 바와 같이, 혼합공기배출관(8)(8`)에 설치되어 건조챔버(1)(1`) 내부의 압력을 감소시키는 감압밸브(14)(14`)로 구성된다.

상기 바이패스관(2)과 건조공기배출관(13)에는 각 건조챔버(1)(1`)로 건조된 압축공기나 가열된 혼합공기가 역류하지 못하도록 복수 개의 체크밸브(15)가 각 건조챔버(1)(1`)의 위치에 대응하여 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 압축공기에 포함된 수분을 제거하기 위한 목적으로 사용되는 것이다.

특히, 본 발명은 건조챔버(1)(1`)에 충전된 흡착제의 재생시, 소요되는 에너지를 절감하는 것과 동시에 건조장치(100)의 구조를 단순화시킨 특징이 있다.

이를 압축공기의 건조과정을 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 압축기에 의해 압축된 압축공기가 주입라인의 주입관(11)을 통해 건조챔버(1)(1`)로 유입된다.

이때, 주입관(11)에는 한 쌍으로 이루어진 건조챔버(1)(1`) 중 어느 하나에만 압축공기가 유입되도록 하기 위하여 한 쌍의 제4개폐밸브(12)(12`)가 설치된다.

즉, 도면을 기준으로 좌측에 위치한 제4개폐밸브(12`)가 열려 좌측에 위치한 건조챔버(1`)에 압축공기가 유입되면, 우측에 위치한 건조챔버(1) 측, 제4개폐밸브(12)가 닫히면서 분기된 주입관(11)의 우측을 막아 우측에 위치한 건조챔버(1)로 압축공기가 유입되지 못하도록 하는 것이다.

따라서 좌측에 위치한 건조챔버(1`)로만 압축공기가 유입되어 건조된다.

그리고 좌측에 위치한 건조챔버(1`)에 구성된 제2개폐밸브(7`)와 감압밸브(14`)는 닫힌 상태로, 혼합공기배출관(8`)을 통해 압축공기가 누출되지 못한다.

이렇게 좌측에 위치한 건조챔버(1`)로 유입된 압축공기는 건조챔버(1`)에 충전된 흡착제와 접촉하면서 수분이 제거되어 배출라인의 건조공기배출관(13)을 통해 배출된다.

이때, 건조된 압축공기가 바이패스관(2)과 통합구성된 건조공기배출관(13)에서 바이패스관(2)으로 역류하는 것을 방지하기 위하여 복수의 체크밸브(15)가 바이패스관(2)과 건조공기배출관(13)에 각각 설치되어 있다.

그리고 압축공기가 주입되지 못하도록 차단된 우측 건조챔버(1)는 흡착제의 재생을 위해 챔버감압라인을 구성하는 감압밸브(14)가 작동하면서 건조챔버(1) 내부의 압력을 혼합공기배출관(8)을 통해 배출하여 떨어뜨리게 된다.

우측 건조챔버(1)의 압력이 일정 압력 이하로 감소하게 되면 재생냉각라인의 히터(6)가 가동되며, 동시에 제1개폐밸브(3)와 제2개폐밸브(7)가 열리면서 건조된 압축공기가 건조공기배출관(13)으로부터 바이패스관(2)으로 유입된다.

여기서 좌측에 위치한 건조챔버(1)는 주입라인으로부터 주입되는 압축공기를 연속으로 건조하면서 배출라인을 통해 배출하고 있는 상태이다.

상기와 같이 바이패스관(2)으로 건조된 압축공기가 유입되면, 바이패스관(2)을 따라 우측에 위치한 건조챔버(1)로 흐르게 된다.

이때, 건조된 압축공기는 고압임에 따라 바이패스관(2)을 따라 고속으로 이동하게 되고, 바이패스관(2)에 설치된 이젝터(5)를 지나면서 외부공기를 흡입하게 된다.

그리고 흡입된 외부공기는 건조된 압축공기와 동일한 압력과 속도를 가지게되며, 건조된 압축공기와 혼합되어 혼합공기가 되고, 이 혼합공기가 히터(6)를 지나면서 고온으로 가열되어 우측에 위치한 건조챔버(1)로 유입된다.

여기서 건조공기배출관(13)을 흐르는 건조된 압축공기의 압력이 바이패스관(2)을 따라 흐르는 혼합공기의 압력보다 낮음에 따라 체크밸브(15)의 닫힘이 견고히 유됨으로써 건조공기배출관(13)으로 혼합공기의 역류가 방지된다.

그리고 상기 이젝터(5)는 건조된 압축공기가 가진 운동에너지 이외에 외부로부터 공급되는 에너지 없이도 외부공기를 흡입할 수 있음에 따라 팬 등을 사용하여 외기를 바이패스관(2)으로 흡입하던 종래와 달리 에너지를 효과적으로 절감할 수 있다.

또한 종래와 같이 외부공기를 흡입하기 위하여 팬 등과 같은 장비를 설치하게 되면 건조장치의 부피가 증대되나, 팬 보다 소형이고, 구조가 단순한 이젝터(5)를 사용함으로써 건조장치(100)의 컴팩트한 구성이 가능해진다.

이뿐만 아니라 건조장치(100)의 구조가 단순화되어 오작동의 염려가 해소되고, 유지 및 보수가 간편해지며, 제조 원가를 절감할 수 있다.

그리고 상기 이젝터(5)의 유입측에는 필터(4)가 설치되어 외부공기에 포함된 먼지 등의 오염물질이 제거되면서 바이패스관(2)으로 유입된다.

다시 건조장치(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

건조챔버(1)로 유입된 고온의 혼합공기는 흡착제를 가열하여 흡착제에서 수분을 분리시키고, 분리된 수분을 혼합공기배출관(8)을 통해 건조챔버(1)의 내부에서 배출하게 된다.

그런 다음, 건조챔버(1)의 온도가 열단절점에 도달하게 되면, 건조챔버(1)에 설치된 센서(9)가 이를 감지하여 히터(6)의 작동을 중지시키게 된다. 참고로 좌측에 위치한 건조챔버(1`)의 흡착제 재생시 히터(6)의 작동은 좌측에 구성된 센서(9`)에 의해 이루어진다.

이렇게 히터(6)의 작동이 중지되면, 이젝터(5)의 흡입측에 설치된 제3개폐밸브(10)가 닫히면서 외부공기를 차단하게 되며, 바이패스관(2)으로 유입되는 건조된 압축공기는 대기압까지 내려가면서 냉각되어 우측에 위치한 건조챔버(1)로 흘러들어가 냉각을 실시한 후, 혼합공기배출관(8)에 설치된 제2개폐밸브(7)를 통해 배출된다.

상기 과정을 통해 우측에 위치한 건조챔버(1)의 냉각이 완료되면, 제1개폐밸브(3)와 제2개폐밸브(7)와 감압밸브(14)가 닫히게 되고, 건조챔버(1) 내부의 압력이 상승하면서 압축공기의 건조를 준비하게 된다.

그리고 좌측에 위치한 건조챔버(1`)의 흡착제의 재생은 상술한 바와 같이 우측에 위치한 건조챔버(1)와 동일한 과정으로 이루어지며, 도면에 도시된 바와 같이 장치가 대칭되게 구성됨으로써 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

따라서 본 발명의 이젝터를 이용한 압축 공기용 흡착식 건조장치(100)는 외부공기와 건조된 압축공기를 이젝터(5)를 통해 적정량 혼합 사용하여 흡착제를 재생함으로써 건조된 압축공기의 소모량이 감소함에 따라 에너지를 대폭 절감할 수 있다.

또한 이젝터(5)를 통해 건조장치(100)의 구조가 단순화됨에 따라, 건조장치(100)를 컴팩트하게 구성할 수 있고, 제조가 간편해지며, 제조 원가가 절감된다.

이뿐만 아니라 외부공기를 흡입하기 위해 건조된 압축공기가 지닌 에너지만을 사용함에 따라 종래와 같이 외부로부터 에너지를 공급받아 외부공기를 흡입하던 구조보다 에너지를 효과적으로 절감할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 치환, 변형 및 변환이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서, 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 명백할 것이다.

1, 1` : 건조챔버 2 : 바이패스관
3 : 제1개폐밸브 4 : 필터
5 : 이젝터 6 : 히터
7, 7` : 제2개폐밸브 8, 8` : 혼합공기배출관
9, 9` : 센서 10 : 제3개폐밸브
11 : 주입관 12, 12` : 제4개폐밸브
13 : 건조공기배출관 14, 14` : 감압밸브
15 : 체크밸브 100 : 건조장치

Claims (2)

1. 흡착제가 충전된 두 개의 좌우 측 건조챔버(1)(1`)와; 두 개의 건조챔버(1)(1`)에 선택적으로 압축공기를 주입할 수 있도록 구성된 주입라인과; 건조챔버를 통해 건조된 압축공기를 배출하도록 구성된 배출라인과; 건조챔버의 내부 압력을 감소시키도록 구성된 챔버감압라인과; 건조챔버에 외부공기와 건조된 압축공기를 주입하면서 흡착제를 재생하거나 건조챔버를 냉각할 수 있도록 구성된 재생냉각라인으로 구성된 압축 공기용 흡착식 건조장치에 있어서, 상기 재생냉각라인에 사용되는 외부공기가 이젝터(5)를 통해 흡입되도록 구성됨을 특징으로 한 이젝터를 이용한 압축 공기용 흡착식 건조장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 재생냉각라인은 배출라인에 일단이 연통되고, 타단이 분기되어 각 건조챔버(1)(1`)의 상단에 연결된 바이패스관(2)과; 바이패스관(2)의 유입측에 설치되어 바이패스관(2)에 건조된 압축공기를 유입시키거나 차단하는 제1개폐밸브(3)와; 제1개폐밸브(3)와 건조챔버(1) 사이의 바이패스관(2)에 설치되며, 건조된 압축공기에 의해 공기필터(4)가 설치된 외부공기 유입측으로 외부공기를 자동 흡입하여 건조된 압축공기와 외부공기를 바이패스관(2)으로 혼합 배출하는 이젝터(5)와; 이젝터(5)의 토출측 바이패스관(2)에 설치되어 건조된 압축공기와 외부공기가 혼합된 혼합공기를 가열하는 히터(6)와; 건조챔버(1)(1`)의 하부에 설치되어 바이패스관(2)을 통해 건조챔버(1)(1`)로 유입된 혼합공기를 배출하며, 배출측에 제2개폐밸브(7)(7`)가 설치된 혼합공기배출관(8)(8`)과; 건조챔버(1)에 설치되어 히터(6)를 조작하는 센서(9)(9`)와; 이젝터(5)의 유입측에 설치되어 외부공기의 유입을 조작하는 제3개폐밸브(10)로 구성된 이젝터를 이용한 압축 공기용 흡착식 건조장치.

Images