KR101805252B1 - 건조공기 일부를 재생공정에 사용하는 퍼지 및 논퍼지 겸용 압축공기 건조방법 및 장치 - Google Patents

건조공기 일부를 재생공정에 사용하는 퍼지 및 논퍼지 겸용 압축공기 건조방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제습제를 이용하여 습공기에 포함된 수분을 제거하는 압축 건조공기를 생산하는 압축공기 건조방법 및 장치에 관한 것으로서 특히, 블로우어의 구동시간을 줄여 전력소비량을 줄일 수 있고, 재생공정에서 사용한 건조공기를 외부로 방출하지 않고 재사용함으로써 에너지를 절감할 수 있으며,
압축공기 건조장치의 일부 구성품이 고장나더라도 압축공기 건조장치의 가동을 중지할 필요 없이 압축공기 유로변경을 통해 압축공기 건조장치를 연속으로 운용할 수 있는 압축공기 건조방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

건조공기 일부를 재생공정에 사용하는 퍼지 및 논퍼지 겸용 압축공기 건조방법 및 장치 {Purge and non-purge type compressed air dryer that recycling tank using dryed and compressed air in cooling process and compressed air drying method}
본 발명은 제습제를 이용하여 습공기에 포함된 수분을 제거하는 압축 건조공기를 생산하는 압축공기 건조방법 및 장치에 관한 것으로서 특히, 블로우어의 구동시간을 줄여 전력소비량을 줄일 수 있고, 재생공정에서 사용한 건조공기를 외부로 방출하지 않고 재사용함으로써 에너지를 절감할 수 있으며,
압축공기 건조장치의 일부 구성품이 고장나더라도 압축공기 건조장치의 가동을 중지할 필요 없이 압축공기 유로변경을 통해 압축공기 건조장치를 연속으로 운용할 수 있는 압축공기 건조방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 공기 속에 포함된 수분을 제거하는 압축공기 건조장치는 각종 자동화 설비, 반도체 제조라인, 도장라인, 수분과 접촉시 화학반응을 일으키는 화학공정 등 넓은 산업분야에 사용되고 있다.
압축공기 건조장치는 냉동 콤프레셔를 이용하여 압축공기의 온도를 떨어뜨린 다음 공기 속에 포함된 수분을 응축시켜 제습시키는 냉동식과, 제습제가 충전된 탱크에 수분이 포함된 습공기를 통과시켜 습공기 속에 포함된 수분이 제습제에 흡착되도록 하는 흡착식으로 구분된다.
흡착식 압축공기 건조장치는 제습제의 재생방법에 따라 열원이 필요 없는 비가열식과 열원이 필요한 가열식으로 분류된다. 비가열식은 열원이 필요 없는 만큼 재생공저에 필요한 압축공기의 소모가 많아 에너지 소모가 큰 단점이 있고, 가열식은 열원(히터)에 의해 제습제를 재생하는 만큼 비가열식에 비해 에너지 소비가 적은 장점이 있다.
상기 흡착식 압축공기 건조장치는 제습제가 충전된 두 개의 탱크를 구성하여 한 개의 탱크가 습공기의 제습공정(건조공기 생산공정)을 수행하는 동안 다른 탱크는 재생공정을 거치고, 일정한 시간이 지난 후 습공기 제습공정이던 탱크는 재생공정으로 전환되고, 재생공정이던 탱크는 제습공정(건조공기 생산공정)으로 전환된다.
상기 가열에 의한 재생방법으로 구성된 흡착식 압축공기 건조장치는 도 1에 도시한 바와 같이 제습제가 충전된 제1탱크(10) 및 제2탱크(20), 공기의 유로를 전환하는 여러 밸브, 유로에 설치되어 건조공기를 가열하는 히터(50), 유로에 설치되어 압축공기를 냉각하는 쿨러(70)로 구성된다.
도 1은 제1탱크(10)가 압축공기 제습공정을 수행하고, 제2탱크(20)는 제습제 재생공정을 거치는 상태를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에서 굵은 실선은 제1탱크(10)의 압축공기 제습공정에서 공기 흐름을 표시한 것이고, 굵은 점선은 제2탱크(20)의 제습제 재생공정에서 공기 흐름을 표시한 것이다.
습한 압축공기(WA)가 밸브의 제어(21,24 밸브는 닫힘, 23 밸브는 열림)에 의해 제1탱크(10)의 하부로 공급되면 습한 압축공기(WA)가 제1탱크(10)를 거치며 건조되고, 건조된 압축공기(DA)가 제1탱크(10)의 상부로 배출되어 밸브의 제어(32,33 밸브는 닫힘, 31 밸브는 열림)에 의해 건조된 압축공기가 배출된다.
그리고 제1탱크(10)가 압축공기 제습공정을 수행하는 동안 제2탱크(20)는 제습제 재생공정을 수행한다. 제습제 재생공정은 가열과정과 냉각과정으로 구분되는데, 도 1은 제2탱크(20)가 가열과정인 상태이고 도 2는 제2탱크(20)가 냉각과정인 상태이다.
블로우어(40)가 대기의 공기를 흡입하고, 히터(50)로 공기를 200~230℃까지 가열하여 가열된 공기를 밸브의 제어(33,35 밸브는 닫힘, 34 밸브는 열림)에 의해 제2탱크(20)의 상부로 공급한다.
가열된 공기가 제2탱크(20)를 통과하면서 제2탱크(20) 내부의 제습제를 가열하여 재생시킨 후 밸브의 제어(21,24 밸브는 닫힘, 22,37 밸브는 열림)에 의해서 머플러(60)를 통해 대기로 배출된다.
상기와 같이 제2탱크(20)의 가열과정이 끝나면 히터(50)가 동작이 멈추고 도 2와 같이, 밸브제어(35 밸브 열림, 36 밸브 닫힘)에 의해 블로우어(40)에서 공급되는 공기를 쿨러(70)로 이송하고, 쿨러(70)에 의해 온도가 내려간 찬 공기가 제2탱크(20)의 하부로 공급되어 제2탱크(20) 상부로 배출되면서 제2탱크(20) 내부의 제습제를 냉각시킨 후 머플러(60)를 통해 대기로 배출된다.
상기와 같은 제2탱크(20)의 제습제 재생공정이 마무리되면 밸브 제어를 통해 제1탱크(10)는 압축공기 제습공정에서 제습제 재생공정으로 전환되고, 제2탱크(20)는 제습제 재생공정에서 압축공기 제습공정으로 전환된다.
상기와 같이 구성된 종래의 압축공기 건조방법 및 장치는 제습제 재생공정에서 대기의 공기를 흡입하여 사용한다.
장마철의 대기는 높은 습도를 갖는데 이러한 높은 습도인 공기는 건조한 상태의 공기보다 일정한 온도로 가열하기 위해 더욱 많은 열량이 필요하다. 또한, 제습제 재생공정 내내 블로우어(40)가 가동하는데, 블로우어(40)를 가동하는데 많은 전력이 소비되고 소음이 발생하는 문제가 있다.
또한, 재생공정 내내 제습제를 가열하고 냉각한 공기를 머플러(60)를 통해 대기로 배출하는데, 이 과정에서 큰 소음이 장시간 발생하는 문제가 있었다.
문헌 1. 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1518297호, "압축 건조공기를 이용한 재생탱크 쿨링형 압축공기 건조방법 및 장치". 문헌 2. 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1509153호, "냉각단계 중 압축습공기 일부로 냉각후 쿨러를 거쳐 합류토록 한 압축공기 건조방법 및 장치" 문헌 3. 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1509152호, "냉각단계 중 압축습공기 냉각 후 제습탱크로 순환시키는 압축공기 건조방법 및 장치"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 대기의 습한 공기 대신 압축공기 제습공정에서 생산된 건조한 압축공기를 블로우어를 통하여 약간의 압력을 승압시켜 히터로 흐르도록 하여 가열하도록 함으로써 히터의 전력소모를 줄이고, 제습제 재생공정의 일부 과정인 냉각과정에서 블로우어를 구동시키지 않도록 구성함으로써 전력소모를 획기적으로 줄일 수 있는 압축공기 건조방법 및 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
또한, 제습제 재생공정 중 가열과정에서 사용된 공기를 대기로 방출하지 않고, 입구 습공기와 합류하도록 하고 이 혼합된 공기를 압축공기 제습공정으로 리턴시켜 건조한 압축공기를 생산함으로써 공기를 대기로 방출하지 않아 에너지를 절가할 수 있고, 방출과정에서 소음도 발생하지 않도록 하며, 냉각과정시 블로우어 구동없이 일부 건조공기를 순환시켜 냉각 후 토출 건조공기와 합류하도록 하여 블로우어 구동시 소비되는 전력이 없이 에너지를 대폭으로 절감하는 압축공기 건조방법 및 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
또한, 압축공기 건조장치의 일부 구성품이 고장나더라도 압축공기 건조장치의 가동을 중지할 필요 없이 압축공기 유로변경을 통해 압축공기 건조장치를 연속으로 운용할 수 있는 압축공기 건조방법 및 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 건조공기 일부를 재생공정에 사용하는 퍼지 및 논퍼지 겸용 압축공기 건조방법은 압축공기 건조장치의 흡입구(101)로 습공기를 흡입하여 제습제가 충전된 두 개의 탱크 중 어느 하나의 탱크에 통과시켜 생산된 건조공기를 토출구(102)로 배출하는 제습공정; 상기 제습공정을 거친 건조공기 중 일부를 블로우어(130)로 흡입,승압하고 히터(140)로 가열하여 제습제가 충전된 다른 탱크로 유동시켜 제습제를 가열 재생시키고, 흡입구(101)에서 흡입된 습공기에 합류시켜 재차 상기 제습공정을 거치도록 하거나, 상기 제습공정을 통해 생산된 건조공기의 토출압으로 일부를 분기시켜 히터(140)로 가열하고, 제습제가 충전된 다른 탱크로 유동시켜 제습재를 가열 재생한 후 소음기(180)를 통해 외부로 배출하는 재생공정 중 가열단계; 상기 제습공정을 통해 생산된 건조공기를 분기시켜 일부는 토출구(102)로 배출하고, 나머지 일부는 상기 가열단계를 거친 탱크로 유동시켜 탱크를 냉각시키며, 가열단계를 거친 탱크를 통과한 압축공기를 쿨러로 냉각시켜 토출구(102)로 유동하는 건조공기와 합류시키거나, 상기 제습공정을 통해 생산되어 토출구(102)로 유동하는 건조공기의 일부가 건조공기의 토출압으로 분기되어 가열단계를 거친 탱크로 유동시켜 냉각하고, 가열단계를 거친 탱크를 냉각한 건조공기를 소음기(180)를 통해 외부로 배출하는 재생공정 중 냉각단계;로 구성된다.
이때, 상기 재생공정 중 가열단계에서 다른 탱크를 유동하여 제습제를 가열 건조하는데 사용된 압축공기는 흡입구(101)에서 흡입된 습공기와 합류되기 전에 쿨러로 냉각된 후 합류되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 재생공정 중 가열단계에서 다른 탱크를 유동하여 제습제를 가열 건조하는데 사용된 압축공기가 냉각된 후 흡입구(101)에어 흡입된 습공기와 합류되기 전에 세퍼레이터(170)로 수분을 제거한 후 습공기와 합류되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 재생공정 중 냉각단계에서 상기 제습공정을 통해 생산된 건조공기가 분기되어 토출구로 유동하는 유로에 유량조절밸브를 설치함으로써 토출구와 가열단계를 거친 탱크로 유동하는 건조공기의 비율을 조절하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 의한 건조공기 일부를 재생공정에 사용하는 퍼지 및 논퍼지 겸용 압축공기 건조장치는 유입구(101) 및 토출구(102)를 연결하는 유로에 병렬로 설치되고, 제습제가 각각 충전된 제1탱크(110) 및 제2탱크(120); 압축공기의 유동을 제1탱크(110) 또는 제2탱크(120)로 방향 전환하는 밸브(201 내지 210); 압축공기 건조장치가 논퍼징타입으로 운용될 때만 개방되는 쿨링라인밸브(151,152)를 구비하여 냉각된 압축공기를 유동시키는 쿨링라인(153); 압축공기 건조장치가 논퍼징타입으로 운용될 때만 개방되는 히팅라인밸브(141,142)를 구비하여 가열된 압축공기를 제1탱크(110) 또는 제2탱크(120)로 유동하는 히팅라인(143); 압축공기 건조장치가 퍼징타입으로 운용될 때만 개방되는 퍼징라인밸브(181)를 구비하여 토출구(102)로 배출되는 건조공기 일부를 히팅라인(143)으로 공급하는 퍼징라인(182); 압축공기 건조장치가 논퍼징타입으로 운용될 때의 재생공정 중 가열과정에서 토출구(102)로 배출되는 건조공기를 흡입, 승압하여 히팅라인(143)으로 공급하는 블로우어(130); 상기 히팅라인(143)을 유동하는 건조공기를 가열하는 히터(140); 제1탱크(110) 또는 제2탱크(120)를 냉각한 압축공기를 냉각시켜 토출구(102)로 유동하는 건조공기와 합류시키는 제1쿨러(150); 제1탱크(110) 또는 제2탱크(120)를 가열한 압축공기를 냉각시켜 유입구(101)에서 흡입된 습공기와 합류시키는 제2쿨러(160); 압축공기 건조장치가 퍼징타입으로 운용될 때 제1,2탱크(110,120)를 가열 또는 냉각한 건조공기를 외부로 배출시키는 소음기(180);를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 제2쿨러(160)에서 냉각된 압축공기의 수분을 제거하는 세퍼레이터(170)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1,2탱크(110,120)와 토출구(102) 사이의 유로에 설치됨으로써, 제습공정인 제1탱크(110) 또는 제2탱크(120)에서 생산되어 냉각과정인 제1탱크(110) 또는 제2탱크(120)와 토출구(102)로 분기되는 건조공기의 분기 비율을 조절하는 유량조절밸브(190)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유량조절밸브(190)는 토출구(102)로 연결되는 유로에 서플라이밸브(191)와, 매뉴얼밸브(193) 및 AUX밸브(192)가 병렬로 설치되어 서플라이밸브(191)를 잠그고, AUX밸브(192)를 개방한 후 매뉴얼밸브(193)로 유량을 조절함으로써 분기 비율을 조절하도록 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 생산된 건조한 압축공기를 가열하도록 구성하여, 제습제 재생공정 중 가열과정에서만 블로우어를 가동하도록 하고 냉각과정시 블로우어가 구동하지 않도록 하여 전력소비량을 절감하는 효과가 있다.
또한, 제습제 재생공정 중 가열과정에서 사용한 압축공기를 대기로 방출하지 않고 입구 습공기와 합쳐지도록 한 후 이 혼합된 공기를 압축공기 제습공정으로 리턴시켜 재생산하도록 구성함으로써 압축공기를 대기로 방출하지 않아 방출시 소모되는 에너지를 절감하고, 방출시 소음도 발생하지 않도록 하며, 냉각과정시 블로우어 구동 없이 일부 건조공기를 순환시켜 냉각 후 토출 건조공기와 합쳐지도록 하여 블로우어 구동시 소비되는 전력이 없어 에너지를 대폭으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 압축공기 건조장치의 일부 구성품이 고장나더라도 유지, 보수를 위해 압축공기 건조장치의 가동을 중지할 필요 없이 압축공기 유로변경을 통해 압축공기 건조장치를 연속으로 운용할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 압축공기 건조장치의 압축공기 유동을 도시한 흐름도.
도 3은 본 발명에 의한 압축공기 건조장치의 회로도.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 논퍼지 타입 압축공기 건조장치의 회로도.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 퍼지 타입 압축공기 건조장치의 회로도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.
발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니함, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 의한 압축공기 건조장치는 도 3에 도시한 바와 같이 외부의 공기가 압축공기 건조장치로 유입되는 유입구(Wet Air Inlet)(101)와, 건조된 압축공기가 배출되는 토출구(Dried Air Outlet)(102)와, 내부에 제습제가 충전되어 상기 유입구(101) 및 토출구(102)를 연결하는 배관 사이에 병렬로 설치되는 제1탱크(110) 및 제2탱크(120)와, 토출구(102)로 유동하는 건조공기를 재생공정 가열과정에 있는 제1탱크(110) 또는 제2탱크(102)로 피드백(feed back)시키는 블로우어(130)와, 상기 블로우어(130)로부터 공급된 건조공기를 가열하는 히터(140)와, 재생공정에 사용된 건조공기를 냉각시켜 유입구(101)측 배관 또는 토출구(102)측 배관에 합류시키는 제1쿨러(150) 및 제2쿨러(160), 압축공기의 유동을 제1탱크(110) 또는 제2탱크(120)로 방향전환하는 밸브(201 내지 210)들로 구성된다.
상기 밸브(201 내지 210)들은 도시하지 않은 컨트롤러에 의해 개폐가 제어된다.
제습제가 충전된 제1탱크(110)와 제2탱크(120) 중 어느 하나의 탱크가 습공기를 건조공기로 건조시키는 제습공정을 수행하는 동안 나머지 탱크는 습기를 머금은 제습제를 건조 재생하는 재생공정을 수행한다.
도 4는 제1탱크(110)가 습공기를 건조공기로 건조시키는 제습공정을 수행하고, 제2탱크(120)는 내부의 제습제를 재생하는 재생공정 중 가열과정을 수행하는 상태에서의 압축공기 건조장치 내부의 압축공기 유동을 도시한 도면이다.
도면에서의 실선은 제습공정에 사용되는 압축공기의 유동을 표시한 선이고, 점선은 재생공정 중 가열과정에서 사용되는 압축공기의 유동을 표시한 선이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 유입구(101)를 통해 압축공기 건조장치 내부로 유입된 습공기는 밸브의 제어(201 밸브는 열림, 202,203 밸브는 닫힘)를 통해 제1탱크(110)의 하부로 공급되고, 제1탱크(110) 내부의 제습제를 통과하며 건조된 압축공기는 밸브의 제어(205 밸브는 열림, 206,207,208 밸브는 닫힘)를 통해 압축공기 건조장치의 토출구(102)로 배출된다.
상기와 같이 제1탱크(110)의 제습공정을 통해 생산되어 토출구(102)로 배출되는 건조공기 중 일부를 블로우어(130)가 제2탱크(120)로 공급하여 제2탱크(120)의 제습제 재생공정에 사용한다.
히팅라인밸브(141,142)가 열려 히팅라인(143)이 개방되고, 제1탱크(110)의 제습공정을 통해 생산되어 토출구(102)로 배출되는 건조공기를 블로우어(130)가 승합시켜 히터(140)로 이송하고, 히터(140)는 건조공기를 200~230℃의 온도로 가열한 후 가열된 건조공기를 밸브의 제어(210 밸브는 열림, 207,208,209 밸브는 닫힘)로 제2탱크(120)의 상부로 공급한다.
가열된 압축공기가 제2탱크(120)의 상부에서 하부로 통과하는 동안 제2탱크(120) 내부의 제습제가 가열되면서 제습제에 흡착된 수분이 제거되어 제습제가 재생된다.
상기 제2탱크(120)를 통과하면서 제습제의 수분을 흡착한 건조공기는 밸브의 제어(204 밸브는 열림, 202,203 밸브는 닫힘)에 의해 제2쿨러(160)로 이송되고, 제2쿨러(160)는 뜨거운 공기를 냉각시켜서 도 4와 같이 외부에서 유입구(101)를 통해 압축공기 건조장치 내부로 공급된 습공기에 합류시켜 제습공정을 다시 거치도록 한다.
상기와 같이 재생공정 중 가열과정에서 사용된 압축공기는 고온의 상태이므로 제습제가 수분을 흡착하는 효율이 매우 떨어지므로 상기와 같이 제2쿨러(160)로 냉각시킨 후 외부에서 공급되는 습공기와 합류시켜야 한다.
이때, 제2쿨러(160)를 통해 냉각된 압축공기는 냉각과정에서 많은 수분이 발생하므로 세퍼레이터(170)를 통해 발생한 수분을 제거한 후 외부에서 압축공기 건조장치로 공급된 공기와 합류시키는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제2탱크(120)가 재생공정 중 가열과정을 거쳐 제습제가 가열 재생된 후 제2탱크(120)는 가열과정이 끝나고 재생과정 중 냉각과정으로 전환된다.
제2탱크(120)의 재생과정 중 냉각과정은 도 5와 같다.
도 5에서 실선은 제습공정 상태에 사용되는 압축공기의 유동을 표시한 선이고, 일점쇄선은 제2탱크(120)의 재생공정 중 냉각과정에 사용되는 압축공기의 유동을 표시한 선이다.
쿨링라인밸브(151,152)가 열려 쿨링라인(153)이 개방되고, 제1탱크(110)에서 생산된 건조공기는 밸브의 제어(205,207,152 밸브는 열림, 206,208,210 밸브는 닫힘)에 의해 건조공기의 일부는 토출구(102)로 유동하며, 나머지는 밸브의 제어(204 밸브는 열림, 202,203 밸브는 닫힘)에 의해 제2탱크(120)의 하부로 공급된다.
제2탱크(120)의 하부로 공급된 압축공기는 제2탱크(120) 내부를 유동하면서 제2탱크(120) 내부의 제습제를 냉각시킨 후 제2탱크(120)의 상부로 배출되고, 밸브의 제어(209 밸브는 열림, 206,208,210 밸브는 닫힘)에 의해 제1쿨러(150)로 이송되어 냉각된다.
상기 제2탱크(120)의 제습제는 가열된 상태이므로 제2탱크(120)를 통과한 압축공기는 고온 상태이므로 제1쿨러(150)를 통해 냉각시켜서 압축공기 건조장치의 토출구(102)에 연결된 배관으로 합류하도록 한다.
상술한 바와 같이 제1탱크(110)에서 생산된 건조공기가 토출구(102)측과 제2탱크(120)로 분기되는데, 토출구(102)로 유동하는 유로에 유량조절밸브(190)를 구성함으로써 분기되는 건조공기의 유량을 조절하도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 유량조절밸브(190)는 도 5와 같이 토출구(102)로 향하는 배관에 서플라이밸브(191)와 매뉴얼밸브(193) 및 AUX밸브(192)가 병렬로 구성된다. 상기와 같이 구성된 유량조절밸브(190)로 토출구(102)로 유동하는 압축공기의 유량을 조절할 때는 서플라이밸브(191)를 닫고, AUX밸브(192)를 개방한 상태에서 매뉴얼밸브(193)로 개방정도를 조절함으로써 토출구(102)로 유동하는 압축공기의 유량을 조절할 수 있다.
또는, 205 밸브를 비례제어밸브로 구성함으로써 분기되는 압축공기의 유량을 조절할 수도 있다. 상기 비례제어밸브는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
도 4 및 도 5와 같이 제1탱크(110)가 약 4시간 동안 재생공정을 수행하는 동안 제2탱크(120)는 2시간의 가열과정과 2시간의 냉각과정으로 구성된 재생공정을 수행한다.
제2탱크(120)의 재생공정이 끝나면 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 제1탱크(110)는 제습공정에서 재생공정으로 전환되고, 제2탱크(120)는 재생공정에서 제습공정으로 전환된다.
도면에서의 실선은 제습공정에 사용되는 압축공기의 유동을 표시한 선이고, 점선은 재생공정 중 가열과정에서 사용되는 압축공기의 유동을 표시한 선이다.
밸브의 제어(203 밸브는 열림, 201,204 밸브는 닫힘)에 의해 유입구(101)로 유입된 습공기는 제2탱크(120)의 하부로 공급되어 상부로 배출되는 과정에서 제습제가 수분을 흡착하여 건조공기를 생산하고, 밸브의 제어(208 밸브는 열림, 205,209,210 밸브는 닫힘)에 의해 건조공기는 배출구(102)로 유동한다.
히팅라인밸브(141,142)가 열려 히팅라인(143)이 개방되고, 제2탱크(120)의 제습공정을 통해 생산되어 배출되는 건조공기 중 일부를 블로우어(130)가 흡입, 승합하여 제1탱크(110)로 공급하여 제1탱크(110)의 재생공정 중 가열과정에 사용한다.
도 6과 같이 제2탱크(120)의 제습공정을 통해 생산된 건조공기를 흡입하여 히터(140)로 이송하고, 히터(140)는 건조공기를 200~230℃로 가열한 후 가열된 압축공기를 밸브의 제어(207 밸브는 열림, 205,206,210 밸브는 닫힘)에 의해 제1탱크(110) 상부로 공급한다.
가열된 압축공기가 제1탱크(110)의 상부에서 하부로 통과하는 동안 제1탱크(120) 내부의 제습제가 가열되면서 제습제 내부에 흡착된 수분이 제거되어 제습제가 재생된다.
제1탱크(110)를 통과하면서 제습제의 수분을 흡착한 압축공기는 밸브의 제어(202 밸브는 열림, 201,204 밸브는 닫힘)에 의해 제2쿨러(160)로 이송되고, 제2쿨러(160)는 뜨거운 상태인 압축공기를 냉각시켜서 도 6과 같이 외부에서 압축공기 건조장치 내부로 공급되는 습공기와 합류시켜 재차 재습공정을 거치도록 한다.
상기와 같이 제1탱크(110)가 재생공정을 거치면서 제습제가 가열 재생된 후 제1탱크(110)는 재생공정 중 가열과정을 마무리하고 재생공정 중 냉각과정으로 전환된다.
제1탱크(110)의 재생공정 중 냉각과정은 도 7과 같다.
도 7에서 실선은 제습공정 상태에 사용되는 압축공기의 유동을 표시한 선이고, 일점쇄선은 제1탱크(110)의 재생공정 중 냉각과정에 사용되는 압축공기의 유동을 표시한 선이다.
쿨링라인밸브(151,152)가 열려 쿨링라인(153)이 개방되고, 제2탱크(120)에서 생산된 건조공기는 밸브의 제어(208,210 밸브는 열림, 205,207,209 밸브는 닫힘)에 의해 건조공기의 일부는 토출구(102)로 유동하며, 나머지는 밸브의 제어(202 밸브는 열림, 201,204 밸브는 닫힘)에 의해 제1탱크(110)의 하부로 공급된다.
제1탱크(110)의 하부로 공급된 압축공기는 제1탱크(110) 내부를 유동하면서 제1탱크(110) 내부의 제습제를 냉각시킨 후 제1탱크(110)의 상부로 배출되고, 밸브의 제어(206 밸브는 열림, 205,207 밸브는 닫힘)에 의해 제1쿨러(150)로 이송되어 냉각된다.
상기 제1탱크(110)의 제습제는 재생공정 중 가열과정에 의해 가열된 상태이므로 제1탱크(110)를 통과한 압축공기는 고온 상태이므로 제1쿨러(150)를 통해 냉각시켜서 압축공기 건조장치의 토출구(102)에 연결된 배관으로 합류하도록 한다.
상술한 바와 같이 제2탱크(120)에서 생산된 건조공기가 토출구(102)측과 제1탱크(110)로 분기되는데, 토출구(102)로 유동하는 유로에 유량조절밸브(190)를 구성함으로써 분기되는 건조공기의 유량을 조절하도록 구성하는 것이 바람직하다.
또는, 208 밸브를 비례제어밸브로 구성함으로써 분기되는 압축공기의 유량을 조절할 수도 있다. 상기 비례제어밸브는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
도 6 및 도 7와 같이 제2탱크(110)가 약 4시간 동안 재생공정을 수행하는 동안 제1탱크(110)는 2시간의 가열과정과 2시간의 냉각과정으로 구성된 재생공정을 수행한다.
제1탱크(110)의 재생공정이 끝나면 다시 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 제2탱크(120)는 제습공정에서 재생공정으로 전환되고, 제1탱크(110)는 재생공정에서 제습공정으로 전환된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 압축공기 건조방법 및 장치는 토출구(102)로 유동하는 건조공기 일부를 블로우어(130)로 흡입,승합하여 재생공정에 사용하고, 사용된 압축공기를 외부로 배출하지 않고 유입구(101) 측 배관의 습공기와 합류시켜 재활용하도록 구성되고, 배출구(102)로 유동하는 건조공기의 토출압을 이용하여 건조공기 일부를 재생공정 중 냉각과정에 사용하고, 사용한 압축공기를 외부로 배출하지 않고 토출구(102) 측 배관에 합류시켜 재활용하도록 구성되어 압축공기 손실이 없다.
또한, 재생공정에서 사용된 압축공기를 외부로 배출하지 않으므로 소음이 발생하지 않고, 재생공정 중 냉각과정에서 전력소비가 큰 블로우어를 사용하지 않으므로 에너지 소비를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
그런데 압축공기 건조장치를 장시간 운용하다보면 블로우어나 쿨러 등이 고장나는 경우가 발생하고, 이런 고장을 수리하거나 유지,보수를 위해 압축공기 건조장치의 가동을 중시하여야만 하는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 평소에는 도 4 내지 도 7에 도시한 바와 같이 압축공기 건조장치의 재생공정에 사용한 압축공기를 배출하지 않고 회수하는 논퍼지 타입(Non-purge type)으로 가동하다가, 압축공기 건조장치의 블로우어 또는 쿨러 등이 고장나거나 장치의 유지 및 보수를 위해 블로우어나 쿨러의 가동을 중지시켜야할 때 압축공기 건조장치 전체 가동을 중지할 필요 없이 부품의 교체 및 수리를 진행할 수 있는 퍼지 타입(purge type)으로 전환할 수 있도록 구성된다.
도 8 내지 도 11은 압축공기 건조장치가 퍼지타입으로 작동하는 상태를 도시한 도면이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 유입구(101)를 통해 압축공기 건조장치 내부로 유입된 습공기는 밸브의 제어(201 밸브는 열림, 202,203 밸브는 닫힘)를 통해 제1탱크(110)의 하부로 공급되고, 제1탱크(110) 내부의 제습제를 통과하며 건조된 압축공기는 밸브의 제어(205 밸브는 열림, 206,207,208 밸브는 닫힘)를 통해 압축공기 건조장치의 토출구(102)로 배출된다.
이때, 히팅라인밸브(141,142)는 닫히고, 퍼징라인밸브(181)가 열린 상태로 토출구(102)로 유동하는 건조공기가 토출압에 의해 퍼징라인(182)을 통해 히터(140)로 이송되고, 히터(140)는 건조공기를 200~230℃의 온도로 가열한 후 가열된 건조공기를 밸브의 제어(210 밸브는 열림, 207,208,209 밸브는 닫힘)로 제2탱크(120)의 상부로 공급한다.
가열된 압축공기가 제2탱크(120)의 상부에서 하부로 통과하는 동안 제2탱크(120) 내부의 제습제가 가열되면서 제습제에 흡착된 수분이 제거되어 제습제가 재생된다.
상기 제2탱크(120)를 통과하면서 제습제의 수분을 흡착한 건조공기는 밸브의 제어(204 밸브는 열림, 202,203,142,152 밸브는 닫힘)에 의해 소음기(180)로 이송되어 배기된다.
이 과정에서 블로우어(130), 제1,2쿨러(150,160)이 사용되지 않으므로 압축공기 건조장치의 가동 중단 없이 블로우어(130)와 제1,2쿨러(150,160)를 수리하거나 교체할 수 있다.
제2탱크(120)의 재생공정 중 가열과정이 끝나면 제2탱크(120)는 재생공정 중 쿨링과정으로 전환된다.
도 9와 같이 유입구(101)를 통해 압축공기 건조장치 내부로 유입된 습공기는 밸브의 제어(201 밸브는 열림, 202,203 밸브는 닫힘)를 통해 제1탱크(110)의 하부로 공급되고, 제1탱크(110) 내부의 제습제를 통과하며 건조된 압축공기는 밸브의 제어(205 밸브는 열림, 206,207,208 밸브는 닫힘)를 통해 압축공기 건조장치의 토출구(102)로 배출된다.
히팅라인밸브(141,142)와 쿨링라인밸브(151,152)가 닫혀 히팅라인(143) 및 쿨링라인(153)이 폐쇄되고, 퍼징라인밸브(181)가 개방된 상태에서 토출구(102)로 유동하는 건조공기가 토출압에 의해 리턴되어 밸브의 조합(210 밸브는 열림, 207,208,209 밸브는 닫힘)에 의해 제2탱크(120)의 상부로 유입된다.
건조공기가 제2탱크(120) 내부를 통과하는 동안 제2탱크(120) 내부의 제습제를 냉각시키고, 밸브의 제어(204 밸브는 열림, 202,203,142,152 밸브는 닫힘)에 의해 소음기(180)를 통해 외부로 배출된다.
이 과정에서 블로우어(130)와 제1,2쿨러(150,160)가 사용되지 않으므로 압축공기 건조장치의 가동 중단 없이 블로우어(130)와 제1,2쿨러(150,160) 및 히터(140)를 수리하거나 교체할 수 있다.
도 8 및 도 9와 같이 제1탱크(110)의 4시간 동안 제습공정, 제2탱크(120)의 2시간 동안 재생공정 중 가열과정 및 시간 동안 재생공정 중 냉각과정이 끝나면 도 10 및 도 11과 같이 제1탱크(110)는 재생공정으로, 제2탱크(120)는 제습공정으로 전환된다.
도 10에 도시한 바와 같이, 유입구(101)를 통해 압축공기 건조장치 내부로 유입된 습공기는 밸브의 제어(203 밸브는 열림, 201,204 밸브는 닫힘)를 통해 제2탱크(120)의 하부로 공급되고, 제2탱크(120) 내부의 제습제를 통과하며 건조된 압축공기는 밸브의 제어(208 밸브는 열림, 205,209,210 밸브는 닫힘)을 통해 압축공기 건조장치의 토출구(102)로 배출된다.
이때, 히팅라인밸브(141,142)와 쿨링라인밸브(151,152)가 닫히고, 퍼징라인밸브(181)가 열린 상태로 토출구(102)로 유동하는 건조공기가 토출압에 의해 히터(140)로 이송되며, 히터(140)는 건조공기를 200~230℃의 온도로 가열한 후 가열된 건조공기를 밸브의 제어(207 밸브는 열림, 205,206,210 밸브는 닫힘)로 제1탱크(110)의 상부로 공급한다.
가열된 압축공기가 제1탱크(110)의 상부에서 하부로 통과하는 동안 제1탱크(110) 내부의 제습제가 가열되면서 제습제에 흡착된 수분이 제거되어 제습제가 재생된다.
상기 제1탱크(110)를 통과하면서 제습제의 수분을 흡착한 건조공기는 밸브의 제어(202 밸브는 열림, 201,204,142,152 밸브는 닫힘)에 의해 소음기(180)로 이송되어 배기된다.
제1탱크(110)의 재생공정 중 가열과정이 끝나면 제1탱크(110)는 재생공정 중 쿨링과정으로 전환된다.
도 11과 같이 유입구(101)를 통해 압축공기 건조장치 내부로 유입된 습공기는 밸브의 제어(203 밸브는 열림, 201,204 밸브는 닫힘)를 통해 제2탱크(120)의 하부로 공급되고, 제2탱크(120) 내부의 제습제를 통과하며 건조된 압축공기는 밸브의 제어(208 밸브는 열림, 205,209,210 밸브는 닫힘)를 통해 압축공기 건조장치의 토출구(102)로 배출된다.
히팅라인밸브(141,142)와 쿨링라인밸브(151,152)가 닫혀 히팅라인(143) 및 쿨링라인(153)이 폐쇄되고, 퍼징라인밸브(181)가 개방된 상태에서 토출구(102)로 유동하는 건조공기가 토출압에 의해 리턴되어 밸브의 조합(207 밸브는 열림, 205,206,210 밸브는 닫힘)에 의해 제1탱크(110)의 상부로 유입된다.
건조공기가 제1탱크(110) 내부를 통과하는 동안 제1탱크(110) 내부의 제습제를 냉각시키고, 밸브의 제어(202 밸브는 열림, 201,204,142,152 밸브는 닫힘)에 의해 소음기(180)를 통해 외부로 배출된다.
이 과정에서 블로우어(130) 및 제1,2쿨러(150,160)가 사용되지 않으므로 압축공기 건조장치의 가동 중단 없이 블로우어(130)와 제1,2쿨러(150,160)를 수리하거나 교체할 수 있다.
도 10 및 도 11과 같이 제2탱크(120)의 4시간 동안 제습공정, 제1탱크(110)의 2시간 동안 재생공정 중 가열과정 및 시간 동안 재생공정 중 냉각과정이 끝나면 도 8 및 도 9와 같이 제1탱크(110)는 제습공정으로, 제2탱크(120)는 재생공정으로 전환된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 재생공정 중 가열과정에서만 블로우어를 가동하도록 하고 냉각과정에서는 블로우어가 구동하지 않도록 하여 전력소비량을 절감하는 효과가 있다.
또한, 재생공정 중 가열과정에서 사용한 압축공기를 대기로 방출하지 않고 입구 습공기와 합쳐지도록 한 후 이 혼합된 공기를 압축공기 제습공정으로 리턴시켜 재생산하도록 구성함으로써 압축공기를 대기로 방출하지 않아 방출시 소모되는 에너지를 절감하고, 방출시 소음도 발생하지 않도록 하며, 냉각과정시 블로우어 구동 없이 일부 건조공기를 순환시켜 냉각 후 토출 건조공기와 합쳐지도록 하여 블로우어 구동시 소비되는 전력이 없어 에너지를 대폭으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 압축공기 건조장치의 일부 구성품이 고장나더라도 유지, 보수를 위해 압축공기 건조장치의 가동을 중지할 필요 없이 압축공기 유로변경을 통해 압축공기 건조장치를 연속으로 운용할 수 있는 효과가 있다.
이상 상술한 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양한게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다.
또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다.
첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 우한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.
101 : 유입구
102 : 토출구
110 : 제1탱크
120 : 제2탱크
130 : 블로우어
140 : 히터
141,142 : 히팅라인밸브
143 : 히팅라인
150 : 제1쿨러
151,152 : 쿨링라인밸브
153 : 쿨링라인
160 : 제2쿨러
170 : 세퍼레이터
180 : 소음기
181 : 퍼징라인밸브
182 : 퍼징라인
293 : 퍼지밸브
190 : 유량조절밸브
191 : 서플라이밸브
192 : AUX밸브
193 : 매뉴얼밸브
201,202,203,204,205,206,207,208,209,210 : 밸브

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 유입구(101) 및 토출구(102)를 연결하는 유로에 병렬로 설치되고, 제습제가 각각 충전된 제1탱크(110) 및 제2탱크(120);
    압축공기의 유동을 제1탱크(110) 또는 제2탱크(120)로 방향 전환하는 밸브(201 내지 210);
    압축공기 건조장치가 논퍼징타입으로 운용될 때만 개방되는 쿨링라인밸브(151,152)를 구비하여 냉각된 압축공기를 유동시키는 쿨링라인(153);
    압축공기 건조장치가 논퍼징타입으로 운용될 때만 개방되는 히팅라인밸브(141,142)를 구비하여 가열된 압축공기를 제1탱크(110) 또는 제2탱크(120)로 유동하는 히팅라인(143);
    압축공기 건조장치가 퍼징타입으로 운용될 때만 개방되는 퍼징라인밸브(181)를 구비하여 토출구(102)로 배출되는 건조공기 일부를 히팅라인(143)으로 공급하는 퍼징라인(182);
    압축공기 건조장치가 논퍼징타입으로 운용될 때의 재생공정 중 가열과정에서 토출구(102)로 배출되는 건조공기를 흡입, 승압하여 히팅라인(143)으로 공급하는 블로우어(130);
    상기 히팅라인(143)을 유동하는 건조공기를 가열하는 히터(140);
    제1탱크(110) 또는 제2탱크(120)를 냉각한 압축공기를 냉각시켜 토출구(102)로 유동하는 건조공기와 합류시키는 제1쿨러(150);
    제1탱크(110) 또는 제2탱크(120)를 가열한 압축공기를 냉각시켜 유입구(101)에서 흡입된 습공기와 합류시키는 제2쿨러(160);
    압축공기 건조장치가 퍼징타입으로 운용될 때 제1,2탱크(110,120)를 가열 또는 냉각한 건조공기를 외부로 배출시키는 소음기(180); 및
    상기 제1,2탱크(110,120)와 토출구(102) 사이의 유로에 설치됨으로써, 제습공정에서 생산되어 냉각과정인 탱크와 토출구(102)로 분기되는 건조공기의 분기비율을 조절하도록, 토출구(102)로 연결되는 유로에 서플라이밸브(191)와, 매뉴얼밸브(193) 및 AUX밸브(192)가 병렬로 설치되어 서플라이밸브(191)를 잠그고 AUX밸브(192)를 개방한 후 매뉴얼밸브(193)로 유량을 조절하는 유량조절밸브(190); 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 건조공기 일부를 재생공정에 사용하는 퍼지 및 논퍼지 겸용 압축공기 건조장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2쿨러(160)에서 냉각된 압축공기의 수분을 제거하는 세퍼레이터(170)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 퍼지 및 논퍼지 겸용 압축공기 건조장치.
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