KR101757690B1 - 플랜트형 질소발생시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에어콤프레샤(1)에 의해 압축공기가 공급되고, 상기 에어콤프레샤(1)에 의해 공급된 압축공기는 에어리저브(3)에 일정량 이상 저장된 후 에어드라이어(5)에 공급되고, 상기 에어드라이어(5)에 의해 일정량의 수분이 제거된 상태에서 질소발생기(10)에 공급되어 질소와 산소를 분리하여 고순도의 질소를 발생시키는 플랜트형 질소발생시스템에 있어서, 상기 질소발생기(10)는, 박스 형태로 이루어져, 내부에 다수의 부품이 고정 설치되는 질소발생케이스(12)와; 상기 질소발생케이스(12)의 내부에 설치되며, 상기 에어드라이어(5)와 연결되어 압축공기 중 수분을 제거하는 수분필터(20,22,24)와; 상기 수분필터(20,22,24)와 연결되며, 상기 수분필터(20,22,24)에 의해 수분이 제거된 압축공기를 일정 온도 이상으로 가열하는 히터(28)와; 상기 히터(28)와 연결되며, 가열된 압축공기의 공급을 안내하는 압축공기공급배관(34)과; 상기 압축공기공급배관(34)과 연결되며, 내부에 압축공기공급유로(46)가 형성되는 제1필터고정몸체(40)와; 상기 제1필터고정몸체(40)의 일측에 복수개가 고정 설치되며, 상기 압축공기공급유로(46)와 연결되어 내부에 공급되는 압축공기를 질소와 산소로 분리하는 멤브레인필터(50)와; 상기 멤브레인필터(50)의 일측에 설치되며, 내부에 질소배출유로(62)가 형성되고, 복수개의 상기 멤브레인필터(50)에 의해 분리된 질소가 외부로 배출되도록 안내하는 제2필터고정몸체(60);를 포함하는 플랜트형 질소발생시스템에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 멤브레인필터의 교체 및 수리시 작업자가 간단한 조작으로 멤브레인필터를 조립 및 분해할 수 있으므로, 질소발생기의 조립시간을 단축할 수 있고, 작업효율성이 향상되는 장점이 있다.
또한, 제1,2필터고정몸체의 내부에 압축공기공급유로와 질소배출유로가 각각 형성되어 복수개의 멤브레인필터에 압축공기의 공급 및 고순도의 질소 배출이 이루어지므로, 배관의 설치를 최소화 하고, 간단한 배관 구조의 설계가 가능한 효과가 있다.

Description

플랜트형 질소발생시스템{Plant type nitrogen generating systems}
본 발명은 플랜트형 질소발생시스템에 관한 것으로서, 복수개의 멤브레인필터의 상,하측에 각각 제1,2필터고정몸체가 설치되고, 질소발생케이스의 제1,2고정플레이트에 제1,2필터고정몸체가 슬라이딩 방식으로 결합되어 멤브레인필터의 조립 및 분해가 용이한 플랜트형 질소발생시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 질소 가스는 불활성의 가스로 철강 및 금속, 석유화학, 반도체, 의약품 등의 제조공정에 사용되고 각종 금속의 열처리와 화학 플랜트(plant), 배관, 탱크와 같은 설비나 용기 내부의 함유물을 화학적, 물리적 반응을 일으키지 않는 기체로 중화처리할 때 사용되는 퍼지 가슬(purge gas), 각종 분석기의 캐리어(carrier) 가스로 사용되며, 판유리 제조, 비료, 촉매, 신소재 등의 원료 등 광범위하게 사용되고 있다.
상기와 같은 질소 가스는 선박에도 사용된다. 선박에 사용되는 질소가스는 주로 탱커선에 사용된다. 상기 탱커선은 화물유(원유, 석유제품, 화학약품 등)은 운반하는 선박이다. 화물유는 대부분 가연성 물질이므로, 가연성액체를 수납하는 화물탱크에는 화물유로부터 증발된 다량의 가연성가스가 수납될 수 있다. 이러한 가연성 가스가 일정 수준 이상의 산소농도(화물유의 종류에 따라 달라지나, 일반적으로 13% 이상)에서 점화원과 접촉하게 되면, 폭발사고로 이어져 많은 인명손실 및 환경오염을 유발할 수 있다.
이러한 폭발사고를 방지하기 위해, 국제해사기구(International Maritime Organization, 이하 "IMO")에서는 20,000 DWT(중량톤, deadweight tonnage) 이상의 탱커선에 대해, 화물유가 수납되는 화물탱크 내부를 불활성기체로 채울 수 있는 장치를 선박에 설치하도록 의무화하고 있다.
또한, IMO의 의무조항과는 별도로, 엑손(Exxon), 브리티시 페트롤륨(BP), 쉘(Shell) 등과 같은 대형 석유회사들은 자신들의 화물을 운송하는 선박들에 대해, 화물탱크 내부의 산소농도를 5% 이하로 유지하도록 요구하고 있으며, 대형 석유회사가 전세계 화물유 물동량에서 차지하는 비중은 절대적이므로, 20,000 DWT 이상의 모든 탱커선들은 산소농도를 5% 이하로 유지할 수 있도록 관련 설비를 갖추고 있다.
상기와 같은 질소발생장치는 대한민국등록특허공보 10-0733067호에 개시된 바 있다.
상기와 같은 질소발생장치는 질소가스를 대량으로 발생시켜 공급하는 질소발생기장치는 압력공기입구, 질소출구, 산소배출구가 형성된 질소분리막과, 에어 컴프레서와, 상기 산소배출구에 접속되는 진공펌프와, 상기 에어 컴프레서와 상기 압축공기입구 사이에 접속되는 에어탱크와, 상기 에어탱크의 압력을 감지하는 압력센서와 상기 압력센서로부터 인가받아 상기 에어 컴프레서와 상기 진공펌프를 제어하는 제어부로 구성된다.
종래의 질소발생장치에 설치된 기체분리막모듈(멤브레인필터)는 복수개가 설치된다. 상기 기체분리막모듈은 복수개가 설치되는 경우에 각각의 기체분리막모듈에 압축공기를 공급하는 공급관(공급라인)과, 상기 기체분리막모듈를 통과하여 고순도의 질소를 배출하는 배출관(배출라인)이 별도로 설치되어야 하므로 배관이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 복수개의 기체분리막모듈의 교환시에는 각각의 기체분리막모듈을 사용자가 직접 일일이 분리해야 하므로 기체분리막모듈의 교환시간이 장시간 소요되고, 기체분리막모듈의 교환 작업이 번거로운 문제점이 있다.
대한민국등록특허공보 10-0733067호
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수개의 멤브레인필터의 상,하측에 각각 제1,2필터고정몸체가 설치되고, 질소발생케이스의 제1,2고정플레이트에 제1,2필터고정몸체가 슬라이딩 방식으로 결합되어 멤브레인필터의 조립 및 분해가 용이한 플랜트형 질소발생시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 플랜트형 질소발생시스템은, 에어콤프레셔에 의해 압축공기가 공급되고, 상기 에어콤프레셔에 의해 공급된 압축공기는 에어리저브에 일정량 이상 저장된 후 에어드라이어에 공급되고, 상기 에어드라이어에 의해 일정량의 수분이 제거된 상태에서 질소발생기에 공급되어 질소와 산소를 분리하여 고순도의 질소를 발생시키는 플랜트형 질소발생시스템에 있어서,
상기 질소발생기는, 박스 형태로 이루어져, 내부에 다수의 부품이 고정 설치되는 질소발생케이스와, 상기 질소발생케이스의 내부에 설치되며, 상기 에어드라이어와 연결되어 압축공기 중 수분을 제거하는 수분필터와, 상기 수분필터와 연결되며, 상기 수분필터에 의해 수분이 제거된 압축공기를 일정 온도 이상으로 가열하는 히터와, 상기 히터와 연결되며, 가열된 압축공기의 공급을 안내하는 압축공기공급배관과, 상기 압축공기공급배관과 연결되며, 내부에 압축공기공급유로가 형성되는 제1필터고정몸체와, 상기 제1필터고정몸체의 일측에 복수개가 고정 설치되며, 상기 압축공기공급유로와 연결되어 내부에 공급되는 압축공기를 질소와 산소로 분리하는 멤브레인필터와, 상기 멤브레인필터의 일측에 설치되며, 내부에 질소배출유로가 형성되고, 복수개의 상기 멤프레인필터에 의해 분리된 질소가 외부로 배출되도록 안내하는 제2필터고정몸체를 포함한다.
상기 제1,2필터고정몸체의 상,하부에는, 상기 제1,2필터고정몸체가 슬라이딩 결합되어 고정되는 제1,2고정플레이트가 더 구비된다.
상기 제1,2필터고정몸체는, 소정 두께를 가지는 직사각형 판재로 이루어져, 복수개의 상기 멤브레인필터의 상부면 또는 하부면을 지지하는 지지플레이트와, 상기 지지플레이트의 중앙 상부 또는 하부에 돌출 형성되고, 상기 지지플레이트에 좌우로 길게 형성되며, 내부에 압축공기공급유로 또는 질소배출유로가 형성되는 가이드블럭을 포함한다.
상기 제1고정플레이트는, 소정 두께를 가지는 직사각형 판재로 이루어져, 상부면에 좌우로 길게 함몰 형성되는 복수개의 제1가이드블럭고정홈이 형성되어 복수개의 상기 제1필터고정몸체가 슬라이딩 결합된다.
상기 제2고정플레이트는, 소정 두께를 가지는 직사각형 판재로 이루어져, 하부면에 좌우로 길게 함몰 형성되는 복수개의 제2가이드블럭고정홈이 형성되어 복수개의 상기 제2필터고정몸체가 슬라이딩 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 플랜트형 질소발생시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은, 복수개의 멤브레인필터의 상,하측에 각각 제1,2필터고정몸체가 설치되고, 질소발생케이스의 제1,2고정플레이트에 제1,2필터고정몸체가 슬라이딩 방식으로 결합되도록 구성된다.
따라서, 멤브레인필터의 교체 및 수리시 작업자가 간단한 조작으로 멤브레인필터를 조립 및 분해할 수 있으므로, 질소발생기의 조립시간을 단축할 수 있고, 작업효율성이 향상되는 장점이 있다.
또한, 제1,2필터고정몸체의 내부에 압축공기공급유로와 질소배출유로가 각각 형성되어 복수개의 멤브레인필터에 압축공기의 공급 및 고순도의 질소 배출이 이루어지므로, 배관의 설치를 최소화 하고, 간단한 배관 구조의 설계가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 플랜트형 질소발생시스템의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도.
도 2는 본 발명 실시예를 구성하는 질소발생기의 구성을 보인 정면사시도.
도 3은 본 발명 실시예를 구성하는 질소발생기의 구성을 보인 후면사시도.
도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 질소발생기의 구성을 보인 평면도.
도 5는 본 발명 실시예를 구성하는 질소발생기의 구성을 보인 측면도.
도 6은 본 발명 실시예를 구성하는 질소발생기의 구성을 보인 정면도.
도 7은 본 발명 실시예를 구성하는 질소발생기의 구성을 보인 후면도.
도 8은 본 발명 실시예를 구성하는 수분필터의 구성을 보인 정면사시도.
도 9는 본 발명 실시예를 구성하는 수분필터의 구성을 보인 후면사시도.
도 10은 본 발명 실시예를 구성하는 복수개의 멤브레인필터 교환을 위해 외부로 배출된 상태를 나타내는 정면사시도.
도 11은 본 발명 실시예를 구성하는 단일의 멤브레인필터 교환을 위해 외부로 배출된 상태를 나타내는 정면사시도.
도 12는 본 발명 실시예를 구성하는 제1,2고정플레이트에 멤브레인필터가 슬라이딩 결합된 상태를 나타내는 정면사시도.
도 13은 본 발명 실시예를 구성하는 제1,2고정플레이트에 멤브레인필터가 슬라이딩 결합된 상태를 나타내는 후면사시도.
도 14는 본 발명 실시예를 구성하는 제1,2필터고정몸체에 멤브레인필터(50)가 장착된 상태를 나타내는 단면도.
이하 본 발명에 의한 플랜트형 질소발생시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명에 의한 플랜트형 질소발생시스템의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명 실시예를 구성하는 질소발생기의 구성을 보인 정면사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명 실시예를 구성하는 질소발생기의 구성을 보인 후면사시도가 도시되어 있고, 도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 질소발생기의 구성을 보인 평면도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명 실시예를 구성하는 질소발생기의 구성을 보인 측면도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명 실시예를 구성하는 질소발생기의 구성을 보인 정면도가 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명 실시예를 구성하는 질소발생기의 구성을 보인 후면도가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명 실시예를 구성하는 수분필터의 구성을 보인 정면사시도가 도시되어 있고, 도 9에는는 본 발명 실시예를 구성하는 수분필터의 구성을 보인 후면사시도가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 플랜트형 질소발생시스템은, 에어콤프레샤(1)에 의해 압축공기가 공급되고, 상기 에어콤프레샤(1)에 의해 공급된 압축공기는 에어리저브(3)에 일정량 이상 저장된 후 에어드라이어(5)에 공급되고, 일정량의 수분이 제거된 상태에서 질소발생기(10)에 공급되어 질소와 산소를 분리하여 고순도의 질소를 발생시킨다.
상기 에어콤프레샤(1)는 일반적인 에어콤프레셔로 자세한 설명은 생략한다. 상기 에어콤프레샤(1)는 대기 중의 공기를 소정의 압력까지 압축하여 공급하는 장치이다.
상기 에어콤프레샤(1)에 의해 생성된 압축공기는 제1압축공기공급라인(2)에 공급된다. 상기 제1압축공기공급라인(2)은 중공된 관체로 이루어져 일단은 상기 에어콤프레샤(1)에 연결되고, 타단은 후술할 에어리저브(3)에 연결된다. 상기 제1압축공기공급라인(2)은 상기 에어콤프레샤(1)에서 생성된 압축공기를 후술할 에어리저브(3)에 공급되도록 안내한다.
상기 제1압축공기공급라인(2)의 끝단에는 에어리저브(3)가 설치된다. 상기 에어리저브(3)는 내부가 중공된 원통체로 이루어져, 내부에 압축공기가 저장된다. 상기 에어리저브(3)의 내부에는 상기 에어콤프레샤(1)에 의해 공급된 압축공기가 저장되고, 일정량 이상의 압축공기가 저장되면, 압축공기를 후술한 에어드라이어(5)측으로 공급한다.
상기 에어리저브(3)의 일측에는 제2압축공기공급라인(4)이 설치된다. 상기 제2압축공기공급라인(4)은 중공된 관체로 이루어져, 일단은 상기 에어리저브(3)에 연결되고, 타단은 후술할 에어드라이어(5)에 연결된다. 상기 제2압축공기공급라인(4)은 상기 에어리저브(3)에서 배출되는 압축공기를 후술할 에어드라이어(5)에 공급되도록 안내한다.
상기 제2압축공기공급라인(4)의 끝단에는 에어드라이어(5)가 설치된다. 상기 에어드라이어(5)는 일반적인 에어드라이어로 자세한 설명은 생략한다. 여기서는 일반적인 에어드라이어 중 흡착식 드라이어를 적용하기로 한다. 상기 에어드라이어(5)는 흡착식 드라이어로 흡착제로 채워진 두 개의 타워로 구성되어, 한쪽 타워에서는 상기 에어컴프레샤(1)에서 토출된 포화상태의 압축공기가 제습이 되는 흡착과정이 이루어지고, 나머지 한 쪽 타워에서는 같은 시간동안 수분을 흡습한 흡착제를 건조시키는 재생과정이 번갈아 가며 진행된다.
상기 에어드라이어(5)의 일측에는 제3압축공기공급라인(6)이 설치된다. 상기 제3압축공기공급라인(6)은 중공된 관체로 이루어져, 일단은 상기 에어드라이어(5)에 연결되고, 타단은 후술할 질소발생기(10)에 연결된다. 상기 제3압축공기공급라인(6)은 상기 에어드라이어에 의해 수분이 일부 제거된 압축공기를 후술할 질소발생기(10)에 공급되도록 안내한다.
상기 제3압축공기공급라인(6)의 끝단에는 질소발생기(10)가 설치된다. 상기 질소발생기(10)는, 박스 형태로 이루어져, 내부에 다수의 부품이 고정 설치되는 질소발생케이스(12)와, 상기 질소발생케이스(12)의 내부에 설치되며, 상기 에어드라이어(3)와 연결되어 압축공기 중 수분을 제거하는 수분필터(20,22,24)와, 상기 수분필터(22,24,26)와 연결되며, 상기 수분필터(20,22,24)에 의해 수분이 제거된 압축공기를 일정 온도 이상으로 가열하는 히터(28)와, 상기 히터(28)와 연결되며, 가열된 압축공기의 공급을 안내하는 압축공기공급배관(34)과, 상기 압축공기공급배관(34)과 연결되며, 내부에 압축공기공급유로(46)가 형성되는 제1필터고정몸체(40)와, 상기 제1필터고정몸체(40)의 일측에 복수개가 고정 설치되며, 상기 압축공기공급유로(46)와 연결되어 내부에 공급되는 압축공기를 질소와 산소로 분리하는 멤브레인필터(50)와, 상기 멤브레인필터(50)의 일측에 설치되며, 내부에 질소배출유로(62)가 형성되고, 복수개의 상기 멤브레인필터(50)에 의해 분리된 질소가 외부로 배출되도록 안내하는 제2필터고정몸체(60) 등으로 이루어진다.
상기 질소발생케이스(12)는 철재프레임으로 이루어져, 육면체 형상으로 형성된다. 상기 질소발생케이스(12)의 내부에는 다수의 부품이 설치되어 고정되는 부분이다.
상기 질소발생케이스(12)의 내부에는 제1공급파이프(14)가 설치된다. 상기 제1공급파이프(14)는 중공된 관체로 이루어져 상기 질소발생케이스(12)의 내부에 상하로 길게 설치된다. 상기 제1공급파이프(14)는 상기 질소발생케이스(12)의 내부에 설치되며, 상기 제1공급파이프(14)는 일단은 상기 제3압축공기공급라인(6)과 연결되고, 타단은 후술할 제1수분필터(20)와 연결된다. 상기 제1공급파이프(14)는 상기 제3압축공기공급라인(6)의 통해 공급되는 압축공기를 후술한 제1수분필터(20)에 공급되도록 안내한다.
상기 제1공급파이프(14)의 끝단에는 제1수분필터(20)가 설치된다. 상기 제1수분필터(20)는 일반적인 수분필터로 자세한 설명은 생략한다. 상기 제1수분필터(20)의 내부에는 수분흡착제가 충진되어 내부를 통과하는 압축공기에서 수분을 흡착하여 제거한다.
상기 제1수분필터(20)의 일측에는 제2수분필터(22)와 제3수분필터(24)가 설치된다. 상기 제2수분필터(22)와 제3수분필터(24)는 상기 제1수분필터(20)와 동일한 구조로 이루어져, 공급되는 압축공기 중 수분을 제거하는 역할을 한다.
즉, 상기 제1수분필터(20)를 통과한 압축공기는 제2수분필터(22)와 제3수분필터(24)를 거쳐 재차 수분이 제거된다.
상기 제3수분필터(24)의 일측에는 제2공급파이프(26)가 설치된다. 상기 제2공급파이프(26)는 내부가 중공된 관체로 이루어져, 일단은 상기 제3수분필터(24)와 연결되고, 타단은 후술할 히터(28)와 연결된다. 상기 제2공급파이프(26)는 상기 히터(28)에 수분이 제거된 압축공기가 공급되도록 안내한다.
상기 제2공급파이프(26)의 끝단에는 히터(28)가 설치된다. 상기 히터(28)는 일반적인 히터로 자세한 설명은 생략한다. 상기 히터(28)는 상기 제2공급파이프(26)를 통해 공급되는 압축공기를 50℃ 이상으로 가열하여 공급한다.
상기 히터(28)의 일측에는 제3공급파이프(30)가 설치된다. 상기 제3공급파이프(30)는 내부가 중공된 관체로 이루어져, 일단은 상기 히터(28)와 연결되고, 타단은 후술할 압축공기이송배관(32)과 연결된다. 상기 제3공급파이프(30)는 상기 히터(28)에 의해 일정 온도 이상으로 가열된 압축공기를 후술할 압축공기이송배관(32)에 공급되도록 안내한다.
상기 제3공급파이프(30)의 끝단에는 압축공기이송배관(32)이 설치된다. 상기 압축공기이송배관(32)은 도 6과 같이, 내부가 중공된 관체로 이루어져, 일단이 상기 제3공급파이프(30)와 연결되고, 타단이 후술할 압축공기공급배관(34)과 연결된다. 상기 압축공기이송배관(32)은 상기 제3공급파이프(30)를 통해 이송되는 압축공기를 후술할 압축공기공급배관(34)에 공급되도록 안내한다.
상기 압축공기이송배관(32)의 끝단에는 압축공기공급배관(34)이 설치된다. 상기 압축공기공급배관(34)의 내부가 중공된 파이프 형상을 가지며, 좌우로 길게 형성된다. 상기 압축공기공급배관(34)의 내부에는 상기 압축공기이송배관(32)을 통해 공급되는 압축공기가 내부에 공급된다.
상기 압축공기공급배관(34)의 하부에는 복수개의 공급관(36)이 설치된다. 상기 공급관(36)은 내부가 중공된 엘보 형태로 이루어져, 일단이 상기 압축공기공급배관(34)의 내부와 연통되고, 타단이 후술할 제1필터고정몸체(40)와 연결된다. 상기 공급관(36)은 후술할 제1필터고정몸체(40)와 각각 연결되어, 상기 압축공기공급배관(34)의 내부로 공급되는 압축공기를 후술할 제1필터고정몸체(40)에 공급되도록 안내한다.
도 10에는 본 발명 실시예를 구성하는 복수개의 멤브레인필터 교환을 위해 외부로 배출된 상태를 나타내는 정면사시도가 도시되어 있고, 도 11에는 본 발명 실시예를 구성하는 단일의 멤브레인필터 교환을 위해 외부로 배출된 상태를 나타내는 정면사시도가 도시되어 있고, 도 12에는 본 발명 실시예를 구성하는 제1,2고정플레이트에 멤브레인필터가 슬라이딩 결합된 상태를 나타내는 정면사시도가 도시되어 있고, 도 13에는 본 발명 실시예를 구성하는 제1,2고정플레이트에 멤브레인필터가 슬라이딩 결합된 상태를 나타내는 후면사시도가 도시되어 있고, 도 14에는 본 발명 실시예를 구성하는 제1,2필터고정몸체에 멤브레인필터(50)가 장착된 상태를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.
도 10 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 공급관(36)의 하부에는 제1필터고정몸체(40)가 설치된다. 상기 제1필터고정몸체(40)는, 소정 두께를 가지는 직사각형 판재로 이루어져, 복수개의 상기 멤브레인필터(50)의 상부면 또는 하부면을 지지하는 지지플레이트(42)와, 상기 지지플레이트(42)의 중앙 상부 또는 하부에 돌출 형성되고, 상기 지지플레이트(42)에 좌우로 길게 형성되며, 내부에 압축공기공급유로(46) 또는 질소배출유로(62)가 형성되는 가이드블럭(46) 등으로 이루어진다.
상기 지지플레이트(42)는 도 12와 같이, 직사각형 판재로 이루어져, 전후로 길게 형성된다. 상기 지지플레이트(42)의 상부면에는 복수개의 후술할 멤브레인필터(50)가 설치되어 고정된다. 상기 지지플레이트(42)는 상부면을 따라 일정한 간격으로 후술할 멤브레인필터(50)가 설치되어 고정된다.
상기 지지플레이트(42)의 하부면 중앙에는 가이드블럭(44)이 설치된다. 상기 가이드블럭(44)은 육면체 형상을 가지며, 전후로 길게 형성된다. 상기 가이드블럭(44)의 내부에는 도 14와 같이, 전후로 길게 압축공기공급유로(46)가 형성된다. 상기 가이드블럭(44)은 상기 공급관(36)과 연결되어 상기 압축공기공급유로(46)의 내부에 압축공기가 공급되고, 상기 지지플레이트(42)의 상부면에 설치되는 후술할 멤브레인필터(50)에 압축공기가 각각 공급되도록 안내한다.
상기 제1필터고정몸체(40)의 상부면에는 복수개의 멤브레인필터(50)가 설치된다. 상기 멤브레인필터(50)는 일반적인 기체 분리막 필터로 자세한 설명은 생략한다. 상기 멤브레인필터(50)는 질소와 산소를 분리하여 고순도의 질소를 생성하는 역할을 한다.
상기 멤브레인필터(50)의 상측에는 제2필터고정몸체(60)가 설치된다. 상기 제2필터고정몸체(60)는, 상기 제1필터고정몸체(40)와 동일한 구조로 이루어진다. 상기 제2필터고정몸체(60)의 가이드블럭(44)의 내부에는 질소배출유로(62)가 형성된다. 상기 제2필터고정몸체(60)의 지지플레이트(42)에는 복수개의 멤브레인필터(50)가 일렬로 나란하게 고정 설치되며, 상기 멤브레인필터(50)에 의해 분리된 질소가 상기 질소배출유로(62)를 따라 이동되어 후술할 배출관(78)측으로 안내된다.
즉, 상기 제2필터고정몸체(60)는 상기 멤브레인필터(50)의 상측을 지지하며, 상기 멤브레인필터(50)에 의해 분리된 고순도의 질소를 후술할 배출관(78) 측으로 안내하는 역할을 한다.
상기 제1필터고정몸체(40)의 하부에는 제1고정플레이트(64)가 설치된다. 상기 제1고정플레이트(64)는, 소정 두께를 가지는 직사각형 판재로 이루어져, 상부면에 좌우로 길게 함몰 형성되는 복수개의 제1가이드블럭고정홈(66)이 형성되어 복수개의 상기 제1필터고정몸체(40)가 슬라이딩 결합된다. 상기 제1고정플레이트(64)의 제1가이드블럭고정홈(66)의 내부에는 상기 제1필터고정몸체(40)의 가이드블럭(44)이 슬라이딩 결합되어 고정되는 부분이다.
즉, 상기 제1고정플레이트(64)의 내부에는 복수개의 상기 제1필터고정몸체(40)가 일정한 간격으로 삽입되어 고정된다.
상기 제2필터고정몸체(60)의 상부에는 제2고정플레이트(68)가 설치된다. 상기 제2고정플레이트(68)는, 소정 두께를 가지는 직사각형 판재로 이루어져, 하부면에 좌우로 길게 함몰 형성되는 복수개의 제2가이드블럭고정홈(70)이 형성되어 복수개의 상기 제2필터고정몸체(60)가 슬라이딩 결합된다. 상기 제2고정플레이트(68)의 제2가이드블럭고정홈(70)의 내부에는 상기 제2필터고정몸체(60)의 가이드블럭(44)이 슬라이딩 결합되어 고정되는 부분이다.
즉, 상기 제2고정플레이트(68)의 내부에는 복수개의 상기 제2필터고정몸체(60)가 일정한 간격으로 삽입되어 고정된다.
구체적으로 살펴보면, 복수개의 멤브레인필터(50)가 일렬로 나란하게 상기 제1,2필터고정몸체(40,60)에 고정 설치되고, 상기 제1,2고정플레이트(64,68)에 슬라이딩 결합되어 상기 질소발생케이스(12)의 내부에 고정된다.
따라서, 복수개의 멤브레인필터를 슬라이딩 방식으로 조립할 수 있으므로, 조립시간을 단축할 수 있고, 상기 멤브레인필터(50)의 교환 및 수리시에는 간단한 조작으로 멤브레인필터(50)를 분리할 수 있으므로 작업효율성이 향상되는 이점이 있다.
상기 멤브레인필터(50)의 측면에는 산소배출관(72)이 설치된다. 상기 산소배출관(72)은 내부가 중공된 엘보 형태로 이루어져, 일단이 상기 멤브레인필터(50)의 내부와 연통되고, 타단이 후술할 제1산소배출배관(74)과 연결된다. 상기 산소배출관(72)은 후술할 제1산소배출배관(74)과 연결되어, 상기 멤브레인필터(50)의 외부로 산소를 배출한다.
상기 산소배출관(72)의 끝단에는 제1산소배출배관(74)이 설치된다. 상기 제1산소배출배관(74)은 도 12와 같이, 내부가 중공된 파이프로 이루어져, 전후로 길게 형성된다. 상기 제1산소배출배관(74)의 하부에는 복수개의 산소배출관(72)이 일정한 간격으로 설치되어, 상기 멤브레인필터(50)의 외부로 배출되는 산소가 내부에 공급된다. 상기 제1산소배출배관(74)은 상기 산소배출관(72)을 통해 배출되는 산소를 외부로 안내한다.
상기 제1산소배출배관(74)의 끝단에는 제2산소배출배관(76)이 설치된다. 상기 제2산소배출배관(76)은 내부가 중공된 파이프로 이루어져, 좌우로 길게 형성된다. 상기 제2산소배출배관(76)의 하부에는 복수개의 제1산소배출배관(74)이 일정한 간격으로 설치된다. 상기 제2산소배출배관(76)의 내부에는 복수개의 제1산소배출배관(74)의 통해 외부로 배출되는 산소가 안내되며, 상기 제2산소배출배관(76)을 따라 외부로 안내된다.
상기 제2필터고정몸체(60)의 일측에는 배출관(78)이 설치된다. 상기 배출관(78)은 내부가 중공된 엘보 형태로 이루어져, 일단이 상기 제2필터고정몸체(60)의 내부와 연통되고, 타단이 후술할 질소배출관(80)과 연결된다. 상기 배출관(78)은 후술할 질소배출관(80)과 연결되어, 상기 질소배출관(80)의 내부로 상기 멤브레인필터(50)에 의해 분리된 고순도의 질소가 후술할 질소배출관(80)측으로 배출되도록 안내한다.
상기 배출관(78)의 하부에는 질소배출관(80)이 설치된다. 상기 질소배출관(80)은 내부가 중공된 파이프 형태로 이루어져, 좌우로 길게 형성된다. 상기 질소배출관(80)의 상부면에는 복수개의 상기 배출관(78)이 일정한 간격으로 연통되도록 설치된다. 상기 질소배출관(80)은 각각의 상기 배출관(78)과 연통되어, 상기 제2필터고정몸체(60)를 통해 외부로 배출되는 고순도의 질소가 질소저장탱크(90)측으로 배출되도록 안내한다.
상기 질소배출관(80)은 질소저장탱크(90)와 연결되어, 고순도의 질소가 상기 질소저장탱크(90)의 내부에 저장된다.
이하 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 플랜트형 질소발생시스템의 작용에 대해 도 1 내지 도 14를 참조하여 살펴본다.
먼저, 에어콤프레샤(1)의 내부에서 압축공기를 생성하여 제1압축공기공급라인(2)을 따라 압축공기가 에어리저브(3) 측으로 공급된다. 상기 에어리저브(3)의 내부로 압축공기가 공급되어, 상기 에어리저브(3)의 내부에 압축공기가 저장된다.
상기 에어리저브(3)의 내부에 일정량 이상의 압축공기가 공급되면, 제2압축공기공급라인(4)을 따라 에어드라이어(5) 측으로 압축공기가 공급된다. 상기 에어드라이어(5)의 내부에 공급된 압축공기는 상기 에어드라이어(5)이 내부에서 수분이 제거되어 제3압축공기공급라인(6) 측으로 공급된다.
상기 제3압축공기공급라인(6)은 질소발생기(10)의 제1공급파이프(14)와 연결되어 압축공기가 상기 질소발생기(10)의 내부로 공급된다.
상기 제1공급파이프(14)의 끝단에는 제1수분필터(20)가 설치된다. 상기 제1수분필터(20)의 내부에 압축공기가 공급되고, 상기 제1수분필터(20)에 의해 압축공기에 포함된 수분이 1차적으로 제거된다.
상기 제1수분필터(20)에 의해 수분이 제거된 압축공기는 제2수분필터(22) 그리고 제3수분필터(24)를 거쳐 압축공기에 포함된 수분이 완전히 제거된다. 상기 제3수분필터(24)에 의해 수분이 완전히 제거된 압축공기는 히터(28) 측으로 공급된다.
상기 히터(28)는 50℃ 이상으로 압축공기를 가열한다. 상기 히터(28)에 의해 가열된 압축공기는 압축공기공급배관(34)에 공급된다. 상기 압축공기공급배관(34)의 하부면에는 다수개의 공급관(36)이 일정한 간격으로 설치된다.
상기 공급관(36)은 각각 제1필터고정몸체(40)와 연결되어, 상기 제1필터고정몸체(40)의 내부에 압축공기를 공급한다. 상기 제1필터고정몸체(40)의 내부에 공급된 압축공기는 압축공기공급유로(46)를 통해 상기 제1필터고정몸체(40)의 상부면에 일정한 간격으로 고정 설치되는 복수개의 멤브레인필터(50)에 각각 공급된다.
상기 멤브레인필터(50)는 압축공기를 질소와 산소로 분리하여 산소는 산소배출관(72)을 통해 외부로 배출한다.
또한, 상기 멤브레인필터(50)에 의해 분리된 고순도의 질소는 상기 멤브레인필터(50)의 상측에 설치된 제2필터고정몸체(60)의 질소배출유로(62) 측으로 안내된다.
상기 제2필터고정몸체(60)의 내부로 이송된 고순도의 질소는 질소배출관(80)을 따라 이송되어 질소저장탱크(90) 측으로 안내된다.
상기 멤브레인필터(50)의 교체 및 수리시에는 상기 제1,2필터고정몸체(40,60)가 제1,2고정플레이트(64,68)에 슬라이딩 방식으로 고정되어, 복수개의 상기 멤브레인필터(50)를 손쉽게 분리할 수 있으며, 이에 따라 상기 멤브레인필터(50)의 조립 및 분해 시간이 단축되는 효과가 있다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
10.

Claims (5)

  1. 에어콤프레샤(1)에 의해 압축공기가 공급되고, 상기 에어콤프레샤(1)에 의해 공급된 압축공기는 에어리저브(3)에 일정량 이상 저장된 후 에어드라이어(5)에 공급되고, 상기 에어드라이어(5)에 의해 일정량의 수분이 제거된 상태에서 질소발생기(10)에 공급되어 질소와 산소를 분리하여 고순도의 질소를 발생시키는 플랜트형 질소발생시스템에 있어서,
    상기 질소발생기(10)는,
    박스 형태로 이루어져, 내부에 다수의 부품이 고정 설치되는 질소발생케이스(12)와;
    상기 질소발생케이스(12)의 내부에 설치되며, 상기 에어드라이어(5)와 연결되어 압축공기 중 수분을 제거하는 수분필터(20,22,24)와;
    상기 수분필터(20,22,24)와 연결되며, 상기 수분필터(20,22,24)에 의해 수분이 제거된 압축공기를 일정 온도 이상으로 가열하는 히터(28)와;
    상기 히터(28)와 연결되며, 가열된 압축공기의 공급을 안내하는 압축공기공급배관(34)과;
    상기 압축공기공급배관(34)과 연결되며, 내부에 압축공기공급유로(46)가 형성되는 제1필터고정몸체(40)와;
    상기 제1필터고정몸체(40)의 일측에 복수개가 고정 설치되며, 상기 압축공기공급유로(46)와 연결되어 내부에 공급되는 압축공기를 질소와 산소로 분리하는 멤브레인필터(50)와;
    상기 멤브레인필터(50)의 일측에 설치되며, 내부에 질소배출유로(62)가 형성되고, 복수개의 상기 멤브레인필터(50)에 의해 분리된 질소가 외부로 배출되도록 안내하는 제2필터고정몸체(60)를 포함하며;
    상기 제1,2필터고정몸체(40,60)의 상,하부에는,
    상기 제1,2필터고정몸체(40,60)가 슬라이딩 결합되어 고정되는 제1,2고정플레이트(64,68)가 더 구비됨;을 특징으로 하는 플랜트형 질소발생시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1,2필터고정몸체(40,60)는,
    소정 두께를 가지는 직사각형 판재로 이루어져, 복수개의 상기 멤브레인필터(50)의 상부면 또는 하부면을 지지하는 지지플레이트(42)와;
    상기 지지플레이트(42)의 중앙 상부 또는 하부에 돌출 형성되고, 상기 지지플레이트(42)에 좌우로 길게 형성되며, 내부에 압축공기공급유로(46) 또는 질소배출유로(62)가 형성되는 가이드블럭(44);을 포함하는 플랜트형 질소발생시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1고정플레이트(64)는,
    소정 두께를 가지는 직사각형 판재로 이루어져, 상부면에 좌우로 길게 함몰 형성되는 복수개의 제1가이드블럭고정홈(66)이 형성되어 복수개의 상기 제1필터고정몸체(40)가 슬라이딩 결합됨;을 특징으로 하는 플랜트형 질소발생시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2고정플레이트(68)는,
    소정 두께를 가지는 직사각형 판재로 이루어져, 하부면에 좌우로 길게 함몰 형성되는 복수개의 제2가이드블럭고정홈(70)이 형성되어 복수개의 상기 제2필터고정몸체(60)가 슬라이딩 결합됨;을 특징으로 하는 플랜트형 질소발생시스템.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100733067B1 (ko) * 2005-12-20 2007-06-27 주식회사 지아이텍 질소발생기
KR100733159B1 (ko) * 2006-12-07 2007-06-28 한국에어로(주) 공기압축장치 겸용 질소발생장치

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