KR101395505B1 - 컴프레셔 에어의 오일 제거장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컴프레셔 에어의 오일제거장치를 개시한 것으로, 이러한 본 발명은 오일 인젝션 타입(Oil Injection Type)의 에어 컴프레셔에 촉매를 사용하여 오일을 제거하는 오일 제거장치를 구성한 것이며, 이에 따라 컴프레셔 에어에서 토출되는 오일 성분을 보다 효율적으로 제거함은 물론(약 0.0025ppm 이하로 줄임), 종래 오일 프리 컴프레셔에 비해 약 2,5배 정도 저렴한 인젝션 타입의 컴프레서 에어의 사용으로 경제적인 부담을 없애면서 촉매제의 긴 교체주기(약 50,000시간 이상 사용 가능)로 인해 유지 보수 비용을 절감할 수 있도록 한 것이다.

Description

컴프레셔 에어의 오일 제거장치 {An oil-elimination apparatus of compressor air}
본 발명은 오일 인젝션 타입(Oil Injection Type)의 에어 컴프레셔에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에어 컴프레셔에서 토출되는 에어로부터 오일성분을 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 컴프레셔 에어의 오일 제거장치에 관한 것이다.
일반적으로, 오일 인젝션 타입의 에어 컴프레셔는 토출 공기에 오일이 일정량 함유되어 있으며, 이렇게 함유된 오일을 제거하기 위해 종래에는 공개특허공보 제 10-2011-0060990 호(공개일 2011.06.09)에서와 같이 유,수분을 제거하는 각종 필터를 장착하게 되고, 이어 더하여 말단에 기체화된 오일가스를 제거하기 위한 카본필터(Carbon Filter)를 장착하는 경우도 있었다.
그러나, 상기와 같은 필터 및/또는 카본필터를 사용하는 방식은 오일을 효율적으로 제거하기 어려울 뿐만아니라, 수명이 짧아 필터를 자주 교체하여야 하는 단점이 있었다.
또한, 상기 카본필터는 더욱 수명이 짧고, 액체 상태의 오일을 제거하지 못하는 단점이 있으며, 이에따라 카본필터를 장착하여도 오일이 제거되지 않는 경우가 많았다.
이에 종래에는 오일 프리 컴프레셔(Oil Free Compressor)을 설치하여 사용하는 경우도 있지만, 이러한 오일 프리 컴프레셔는 구입비용이 비싸고, 유지 보수 비용이 많이 소요되는 등 비경제적인 측면이 많았다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 오일 인젝션 타입(Oil Injection Type)의 에어 컴프레셔에 촉매를 사용하여, 토출되는 에어로부터 오일을 제거하는 오일 제거장치를 구성함으로써, 에어 컴프레셔에서 토출되는 오일 성분을 보다 효율적으로 제거함은 물론(약 0.0025ppm 이하로 줄임), 종래 오일 프리 컴프레셔에 비해 약 2,5배 정도 저렴한 인젝션 타입의 에어 컴프레셔의 사용으로 경제적인 부담을 없애면서 촉매제의 긴 교체주기(약 50,000시간 이상 사용 가능)로 인해 유지 보수 비용을 절감할 수 있도록 하는 컴프레셔 에어의 오일 제거장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명 컴프레셔 에어의 오일 제거장치는, 오일성분이 함유된 압축에어를 필터링하여 더스트와 유,수분을 1차 제거하는 에어필터부; 상기 에어필터부로부터 더스트와 유,수분이 1차 제거된 오일성분이 함유된 압축에어가 승온되도록 제 1 열교환라인에서 1차 열교환시키고, 오일 성분 제거를 위해 온도가 높아진 압축에어의 온도를 낮추도록 제 2 열교환라인에서 2차 열교환시키는 열교환기; 촉매제가 충진되고, 상기 열교환기를 통해 열교환이 이루어진 오일성분이 함유된 압축에어에서 오일을 제거하도록 내부온도를 높여 상기 촉매제의 화학반응속도를 높이는 히터를 내장한 오일 컨버터; 상기 오일 컨버터에 의해 오일 성분이 제거되면서 온도가 높아진 압축에어가 상기 열교환기를 통해 2차 열교환되어 온도가 낮아진 압축에어를 냉각시키는 쿨러; 및, 상기 쿨러에 의해 냉각된 압축에어를 건조시키는 드라이어; 를 포함하여 구성한 것이다.
또한, 상기 촉매제는 플래티넘(platinum), 산화니켈(Nickel oxide), 규조토(Diatomaceous earth), 구리산화물(Cu-o), 이산화망간(MnO2) 중 하나 이상을 배합한 혼합물을 알루미나에 코팅하여 구성한 것이다.
또한, 상기 오일 컨버터내에서 이루어지는 화학반응은 압축에어에 함유되어 있던 오일 성분과 산소가 촉매제에 의해 화학반응을 일으켜 물과 이산화탄소로 변환되는 것이다.
또한, 상기 에어필터부와 열교환기를 연결하는 라인에는 압축에어의 압력을 감지하는 제 1 압력 트랜스미터가 설치 구성되는 것이다.
또한, 상기 오일 컨버터에는 상기 오일 컨버터의 내부 압력을 감지하는 제 2 압력 트랜스미터 및, 상기 오일 컨버터의 내부 온도를 감지하여 상기 오일 컨버터내 히터의 동작온도를 조절하는 온도 트랜스미터를 설치 구성한 것이다.
또한, 상기 제 1,2 압력 트랜스미터에 감지된 오일 컨버터의 내부 압력은 메인컨트롤러에 전송되도록 구성하고, 상기 메인컨트롤러는 상기 제 1,2 압력 트랜스미터에서 전송한 압축에어의 압력과 상기 오일 컨버터의 내부압력을 비교 분석하여 상기 오일 컨버터로 압축에어가 일정하게 공급되는지를 판단하는 한편, 상기 제 1 압력 트랜스미터에 의해 압축에어의 압력이 감지되지 않을 때 오일제거장치를 운전 정지시킨 후 알람을 발생시키는 제어프로그램을 탑재 구성한 것이다.
또한, 상기 열교환기와 상기 쿨러의 사이를 연결하는 라인에는 상기 오일컨버터의 압력을 일정하게 유지시키도록 설정된 압력 이상에서만 열림되는 압력조절밸브를 설치 구성한 것이다.
또한, 상기 열교환기와 상기 쿨러의 사이를 연결하는 라인에는 오일 제거에 문제가 생기거나 운전 정지시 필요없는 압축에어가 소모되는 것을 방지시키면서 안전을 도모하기 위한 솔레노이드 밸브를 설치 구성한 것이다.
또한, 상기 쿨러와 드라이어에는 냉각 및 건조과정을 통해 압축에어의 온도가 낮아질 때 발생하는 응축수를 배출하는 배출라인이 설치 구성되는 것이다.
이와 같이 본 발명은 오일 인젝션 타입의 에어 컴프레셔에 촉매를 사용하여 오일을 제거하는 오일제거장치를 구성한 것으로, 이를 통해 에어 컴프레셔로부터 토출되는 에어에서 오일 성분을 보다 효율적으로 제거함은 물론(약 0.0025ppm 이하로 줄임), 종래 오일 프리 컴프레셔에 비해 약 2,5배 정도 저렴한 인젝션 타입의 컴프레셔 에어의 사용으로 경제적인 부담을 없애면서 촉매제의 긴 교체주기(약 50,000시간 이상 사용 가능)로 인해 유지 보수 비용을 절감하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예로 컴프레셔 에어의 오일 제거장치에 대한 개략적인 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예로 컴프레셔 에어의 오일 제거장치에 대한 개략적인 구성도를 도시한 것이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컴프레셔 에어의 오일 제거장치는 에어필터부(Air Filter)(10), 열교환기(Heat Exchanger)(20), 오일 컨버터(Oil Converter)(30), 쿨러(Cooler)(40), 드라이어(Dryer)(50)를 포함하여 구성한 것이다.
상기 에어필터부(10)는 오일성분이 함유된 압축에어가 유입되었을 때, 상기 압축에어를 필터링하여 더스트(dust)와 유,수분을 1차 제거하도록 구성하여둔 것이다.
상기 열교환기(20)는 상기 에어필터부(10)로부터 더스트와 유,수분이 1차 제거된 오일성분이 함유된 압축에어가 제 1 열교환라인(H1)을 통과할 때, 상기 압축에어가 승온되도록 1차 열교환시키는 한편, 상기 오일컨버터(30)에서 오일 성분 제거를 위해 온도가 높아진 압축에어가 제 2 열교환라인(H2)을 통과할 때, 상기 압축에어의 온도를 낮추도록 2차 열교환시키도록 구성하여둔 것이다.
여기서, 상기 에어필터부(10)와 열교환기(20)를 연결하는 라인(L1)에는 압축에어의 압력을 감지하는 제 1 압력 트랜스미터(61)가 설치되도록 구성하였다.
상기 오일컨버터(30)는 플래티넘(platinum), 산화니켈(Nickel oxide), 규조토(Diatomaceous earth), 구리산화물(Cu-o), 이산화망간(MnO2) 중 하나 이상을 배합한 혼합물을 알루미나에 코팅한 촉매제(Catalyst)가 충진됨은 물론 히터(31)를 내장한 것으로, 상기 열교환기(20)를 통해 열교환이 이루어진 오일성분이 함유된 압축에어가 유입될 때, 상기 압축에어에서 오일을 제거하도록 구성되는 것이다.
즉, 상기 히터(31)의 히팅동작으로부터 상기 오일컨버터(30)의 내부온도를 승온시키면서 화학반응속도를 높이게 되고, 이에따라 상기 압축에어에 함유되어 있던 오일 성분[CnH(2n+2)]과 산소(O2)가 촉매제에 의해 화학반응을 일으켜 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)로 변환시키게 되는 것이다.(CnH(2n+2) + O2 = CO2 , H2O)
이때, 상기 오일 컨버터(30)에는 상기 오일 컨버터(30)의 내부 압력을 감지하는 제 2 압력 트랜스미터(71)와, 상기 오일 컨버터(30)의 내부 온도를 감지하여 상기 오일 컨버터(30)내 히터(31)의 동작온도를 조절하는 온도 트랜스미터(72)가 설치 구성됨은 물론, 상기 제 1,2 압력 트랜스미터(61)(71)에서 감지된 오일 컨버터(30)의 내부 압력은 메인컨트롤러(80)에 전송되도록 구성하여둔 것이다.
여기서, 상기 메인컨트롤러(80)에는 상기 제 1,2 압력 트랜스미터(61)(71)에서 전송한 압축에어의 압력과 상기 오일 컨버터(30)의 내부압력을 비교 분석하여 상기 오일 컨버터(30)로 압축에어가 일정하게 공급되는지를 판단하는 한편, 상기 제 1 압력 트랜스미터(61)에 의해 압축에어의 압력이 감지되지 않을 때 오일제거장치의 운전을 정지시킨 후 알람을 발생시키는 제어프로그램이 탑재된 것이다.
상기 쿨러(40)는 상기 오일 컨버터(30)에 의해 오일 성분이 제거되면서 온도가 높아진 압축에어가 상기 열교환기(20)의 제 2 열교환라인(H2)을 통과하여 2차 열교환이 이루어져 온도가 낮아질 때 이를 냉각시키도록 구성하여둔 것이다.
이때, 상기 열교환기(20)와 상기 쿨러(40)의 사이를 연결하는 라인(L2)에는 상기 오일컨버터(30)의 압력을 일정하게 유지시키도록 설정된 압력 이상에서만 열림되는 압력조절밸브(V1)와, 오일 제거에 문제가 생기거나 운전 정지시 필요없는 압축에어가 소모되는 것을 방지시키면서 안전을 도모하기 위한 솔레노이드 밸브(V2)가 설치되는 것이다.
상기 드라이어(50)는 상기 쿨러(40)에 의해 냉각된 압축에어를 건조시키도록 구성하여둔 것이다.
여기서, 상기 쿨러(40)와 드라이어(50)에는 냉각 및 건조과정을 통해 압축에어의 온도가 낮아질 때 발생하는 응축수를 배출하기 위한 배출라인(L3)을 설치 구성하여둔 것이다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 컴프레셔 에어의 오일제거장치는 첨부된 도 1에서와 같이, 우선 오일성분이 함유된 압축에어가 에어필터부(10)로 유입되면, 상기 에어필터부(10)에서는 오일성분이 함유된 압축에어에서 더스트와 유,수분을 1차로 제거하게 되고, 상기 더스트와 유,수분이 1차 제거된 압축에어는 라인(L1)을 통해 열교환기(20)의 제 1 열교환라인(H1)을 통과하여 승온되는 열교환이 이루어진다.
이때, 상기 에어필터부(10)와 열교환기(20)를 연결하는 라인(L1)에 설치된 제 1 압력 트랜스미터(61)는 상기 압축에어의 압력을 감지한 후 이를 메인컨트롤러(80)에 전송시키게 된다.
다음으로, 상기 열교환기(20)의 제 1 열교환라인(H1)을 통과하여 승온된 오일성분이 함유된 압축에어는 오일컨버터(30)로 유입되는데, 상기 오일컨버터(30)에는 촉매제가 충진되어 있음은 물론, 히터(31)를 내장하고 있는 바, 상기 히터(31)의 히팅동작으로부터 상기 오일컨버터(30)의 내부온도는 상승하게 된다.
그러면, 상기 오일컨버터(30)에 충진된 촉매제를 이용하여 상기 압축공기에 함유된 오일성분[CnH(2n+2)]과 산소(O2)가 화학반응을 일으켜 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)로 변환된 후 열교환기(30)의 제 2 열교환라인(H2)으로 배출되는 것이다.
이때, 상기 오일컨버터(30)에 설치된 제 2 압력 트랜스미터(71)는 상기 오일 컨버터(30)의 내부 압력을 감지한 후 그 감지정보를 메인컨트롤러(80)에 전송처리하게 되는 것이며, 상기 메인컨트롤러(80)에 탑재된 제어프로그램은 상기 제 1,2 압력 트랜스미터(61)(71)에서 전송한 압축에어의 압력과 상기 오일 컨버터(30)의 내부압력을 비교 분석하여 상기 오일 컨버터(30)로 압축에어가 일정하게 공급되는지를 판단하고, 상기 제 1 압력 트랜스미터(61)에 의해 압축에어의 압력이 감지되지 않을 경우에는 오일제거장치의 운전을 정지시킨 후 알람을 발생시키게 되는 것이다.
한편, 상기 오일컨버터(30)에 설치되는 온도 트랜스미터(72)는 상기 오일 컨버터(30)의 내부 온도를 감지하고, 그 감지정보를 토대로 상기 오일 컨버터(30)내 히터(31)의 동작온도를 조절하도록 하였다.
즉, 상기 오일컨버터(30)의 내부온도는 상기 히터(31)에 의해 승온되지만, 그 승온에 따른 온도제어는 상기 온도 트랜스미터(72)에 의해 제어되도록 함으로써, 상기 촉매제를 이용한 화학반응의 속도를 일정하게 조절할 수 있는 것이다.
또한, 상기 열교환기(20)는 상기 오일컨버터(30)로 공급되는 에어의 온도를 높여주고 반대로 오일성분이 제거된 압축에어의 온도를 낮추면서 쿨러(40)와 드라이어(50)의 동작효율을 높여 주기 위함인 것이다.
즉, 상기 오일컨버터(30)에서 뜨거워진 에어의 온도를 냉각시켜야 하기 때문에, 상기 열교환기(20)를 통해 열교환하여 상기 오일컨버터(30)로 유입되는 온도를 높여줌으로써, 상기 히터(31)의 효율을 높이고, 이에따라 상기 쿨러(40)의 효율 또한 높일 수 있는 것이다.
다음으로, 상기 오일컨버터(30)를 통해 오일성분이 제거된 압축에어는 라인(L2)을 통해 쿨러(40)로 배출되는데, 상기 라인(L2)에 설치된 압력조절밸브(V1)는 상기 오일컨버터(30)의 압력을 일정하게 유지시키도록 설정된 압력 이상에서만 열림이 이루어지는 것이다.
여기서, 상기 압력조절밸브(V1)가 설정된 압력 이상에서는 열림되는 것은, 상기 오일컨버터(30)의 내부 압력을 일정하게 유지시켜, 상기 오일컨버터(30)내에서 촉매제를 이용한 화학반응을 증대시켜 압축에어에 함유된 오일성분을 약 0.0025ppm 이하로 줄여 제거할 수 있도록 하기 위함인 것이다.
또한, 상기 라인(L2)에 설치된 솔레노이드 밸브(V2)는 오일 제거에 문제가 생기거나 운전 정지시 필요없는 압축에어가 소모되는 것을 방지시키면서 안전을 도모하기 위한 것으로, 이는 작업자에 의해 수동 개폐되거나 또는 전자적인 제어로서 그 개폐가 이루어질 수 있는 것이다.
다음으로, 상기 쿨러(40)에 의해 냉각처리된 압축에어는 드라이어(50)를 통과하면서 건조가 되는데, 이때 상기 쿨러(40)와 드라이어(50)에 설치되는 배출라인(L3)에서는 상기 쿨러(40) 및 드라이어(50)를 통해 냉각 및 건조가 이루어지는 과정에서 발생하는 응축수를 배출시키게 되면서, 컴프레셔 에어의 오일 제거가 종료되는 것이다.
이상에서 본 발명 컴프레셔 에어의 오일 제거장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
10; 에어필터부 20; 열교환기
30; 오일컨버터 31; 히터
40; 쿨러 50; 드라이어
61; 제 1 압력 트랜스미터 71; 제 2 압력 트랜스미터
72; 온도 트랜스미터 80; 메인컨트롤러
V1; 압력조절밸브 V2; 솔레노이드밸브

Claims (9)

  1. 오일성분이 함유된 압축에어를 필터링하여 더스트와 유,수분을 1차 제거하는 에어필터부(10); 상기 에어필터부(10)로부터 더스트와 유,수분이 1차 제거된 오일성분이 함유된 압축에어가 승온되도록 제 1 열교환라인(H1)에서 1차 열교환시키고, 오일 성분 제거를 위해 온도가 높아진 압축에어의 온도를 낮추도록 제 2 열교환라인(H2)에서 2차 열교환시키는 열교환기(20); 촉매제가 충진되고, 상기 열교환기(20)를 통해 열교환이 이루어진 오일성분이 함유된 압축에어에서 오일을 제거하도록 내부온도를 높여 상기 촉매제의 화학반응속도를 높이는 히터(31)를 내장한 오일 컨버터(30); 상기 오일 컨버터(30)에 의해 오일 성분이 제거되면서 온도가 높아진 압축에어가 상기 열교환기(20)를 통해 2차 열교환되어 온도가 낮아진 압축에어를 냉각시키는 쿨러(40); 및, 상기 쿨러(40)에 의해 냉각된 압축에어를 건조시키는 드라이어(50); 를 포함하고,
    상기 에어필터부(10)와 열교환기(20)를 연결하는 라인(L1)에는 압축에어의 압력을 감지하는 제 1 압력 트랜스미터(61)를 설치 구성하며,
    상기 오일 컨버터(30)에는 상기 오일 컨버터(30)의 내부 압력을 감지하는 제 2 압력 트랜스미터(71) 및, 상기 오일 컨버터(30)의 내부 온도를 감지하여 상기 오일 컨버터(30)내 히터(31)의 동작온도를 조절하는 온도 트랜스미터(72)를 설치 구성하고,
    상기 제 1,2 압력 트랜스미터(61, 71)에 감지된 오일 컨버터(30)의 내부 압력은 메인컨트롤러(80)에 전송되도록 구성하고,
    상기 메인컨트롤러(80)는 상기 제 1,2 압력 트랜스미터(61, 71)에서 전송한 압축에어의 압력과 상기 오일 컨버터(30)의 내부압력을 비교 분석하여 상기 오일 컨버터(30)로 압축에어가 일정하게 공급되는지를 판단하는 한편, 상기 제 1 압력 트랜스미터(61)에 의해 압축에어의 압력이 감지되지 않을 때 오일제거장치의 운전을 정지시킨 후 알람을 발생시키는 제어프로그램을 탑재 구성하는 것을 특징으로 하는 컴프레셔 에어의 오일 제거장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉매제는 플래티넘(platinum), 산화니켈(Nickel oxide), 규조토(Diatomaceous earth), 구리산화물(Cu-o), 이산화망간(MnO2) 중 하나 이상을 배합한 혼합물을 알루미나에 코팅하여 구성하는 것을 특징으로 하는 컴프레셔 에어의 오일 제거장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오일 컨버터(30)내에서 이루어지는 화학반응은 압축에어에 함유되어 있던 오일 성분과 산소가 촉매제에 의해 화학반응을 일으켜 물과 이산화탄소로 변환되어 제거되는 것을 특징으로 하는 컴프레셔 에어의 오일 제거장치.
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  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기(20)와 상기 쿨러(40)의 사이를 연결하는 라인(L2)에는 상기 오일컨버터(30)의 압력을 일정하게 유지시키도록 설정된 압력 이상에서만 열림되는 압력조절밸브(V1)를 설치 구성하는 것을 특징으로 하는 컴프레셔 에어의 오일 제거장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기(20)와 상기 쿨러(40)의 사이를 연결하는 라인(L2)에는 오일 제거에 문제가 생기거나 운전 정지시 필요없는 압축에어가 소모되는 것을 방지시키면서 안전을 도모하기 위한 솔레노이드 밸브(V2)를 설치 구성하는 것을 특징으로 하는 컴프레셔 에어의 오일 제거장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 쿨러(40)와 드라이어(50)에는 냉각 및 건조과정을 통해 압축에어의 온도가 낮아질 때 발생하는 응축수를 배출하는 배출라인(L3)을 설치 구성하는 것을 특징으로 하는 컴프레셔 에어의 오일 제거장치.
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