KR102036142B1

KR102036142B1 - 에어드라이어

Info

Publication number: KR102036142B1
Application number: KR1020190030737A
Authority: KR
Inventors: 이수
Original assignee: (주) 에스엠디
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2019-10-25

Abstract

본 발명은 냉동식 에어드라이어에 관한 것이다.
본 발명에 따른 에어드라이어는 공기를 도입하기 위한 제1 흡기관, 공기를 배출하기 위한 제1 배기관, 상기 제1 흡기관으로부터 상기 제1 배기관으로 연장된 유로, 응축수를 도입하기 위한 입수관 및 응축수를 배출하기 위한 제1 배수관을 포함하는 제1 열교환탱크, 압축기, 응축기, 모세관 및 증발기를 포함하는 냉동사이클, 상기 증발기를 수용하며, 공기를 도입하기 위한 제2 흡기구, 공기를 배출하기 위한 제2 배기구 및 응축수를 배출하기 위한 제2 배수관을 포함하는 제2 열교환탱크, 상기 제1 배기관으로부터 상기 제2 흡기관으로 이어지는 제1 연결관 및 상기 제2 배수관으로부터 제1 배수관으로 이어지는 제2 연결관을 포함할 수 있다.

Description

에어드라이어 {AIR DRYER}

본 발명은 에어드라이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉동식 에어드라이어에 관한 것이다.

일반적으로 대기가 압축기에 의해 소정의 압력(예컨대 7 bar)으로 압축되면 수분이 발생할 수 있다. 이렇게 수분이 포함된 공기가 공압기기로 공급되면 각종 설비와 배관이 부식되거나 해당 공압기기의 작동이 저하되는 문제가 있다.

따라서 공기 중 수분을 제거하여 건조한 공기를 생산하기 위해 에어드라이어가 사용되고 있다. 이러한 에어드라이어는 크게 냉동식 에어드라이어, 흡착식 에어드라이어 등으로 구분될 수 있다. 이들 중 냉동식 에어드라이어는 공기를 노점 이하로 냉각하여 공기 중 수분을 응축함으로써 제습하는 방식으로 구성된다.

본 발명은 효율이 개선된 에어드라이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 에어드라이어는 공기를 도입하기 위한 제1 흡기관, 공기를 배출하기 위한 제1 배기관, 상기 본 발명에 따른 에어드라이어는 공기를 도입하기 위한 제1 흡기관, 공기를 배출하기 위한 제1 배기관, 상기 제1 흡기관으로부터 상기 제1 배기관으로 연장된 유로, 응축수를 도입하기 위한 입수관 및 응축수를 배출하기 위한 제1 배수관을 포함하는 제1 열교환탱크, 압축기, 응축기, 모세관 및 증발기를 포함하는 냉동사이클, 상기 증발기를 수용하며, 공기를 도입하기 위한 제2 흡기구, 공기를 배출하기 위한 제2 배기구 및 응축수를 배출하기 위한 제2 배수관을 포함하는 제2 열교환탱크, 상기 제1 배기관으로부터 상기 제2 흡기관으로 이어지는 제1 연결관 및 상기 제2 배수관으로부터 제1 배수관으로 이어지는 제2 연결관을 포함할 수 있다.

또한 상기 유로는 상기 제1 흡기관 측에서 분기되었다가 상기 제1 배기관 측에서 합류되는 형태로 형성될 수 있다.

또한 상기 제1 배기관으로부터 나란하게 연장되는 액분리관 및 상기 액분리관의 후단에 설치되는 드레인트랩을 더 포함하며, 상기 제1 연결관은 상기 액분리관으로부터 측방으로 연장되어 상기 제2 흡기관으로 이어질 수 있다.

또한 상기 제1 배수관을 개폐하는 밸브 및 상기 제1 열교환탱크의 응축수의 수위를 측정하는 수위센서를 더 포함하며, 상기 밸브는 상기 제1 열교환탱크의 응축수의 수위가 미리 설정된 범위보다 높으면 상기 제1 배수관을 개방하고, 미리 설정된 범위보다 낮으면 상기 제1 배수관을 폐쇄할 수 있다.

또한 상기 제1 입수관은 상기 제1 열교환탱크의 상단에 배치되며, 상기 제1 배수관은 상기 제1 입수관보다 낮게 배치되고, 상기 제1 입수관과 상기 제1 배수관 사이에서 특정한 높이에 배수구가 형성될 수 있다.

또한 상기 제1 배수관을 개폐하는 밸브를 더 포함하며, 상기 밸브는 미리 설정된 주기로 상기 제1 배수관을 개방할 수 있다.

또한 상기 제1 배수관을 개폐하는 밸브 및 상기 제1 열교환탱크의 응축수의 수온을 측정하는 수온센서를 더 포함하며, 상기 밸브는 상기 제1 열교환탱크의 응축수의 수온이 미리 설정된 값보다 높으면 상기 제1 배수관을 개방할 수 있다.

본 발명에 따른 에어드라이어는 기본적으로 냉동사이클의 증발기를 이용해 공기를 노점 이하로 냉각하여 공기 중 수증기를 응축함으로써 공기를 제습하되, 이러한 과정에서 발생한 저온의 응축수를 별도로 수집하여, 응축수를 이용해 공기를 일차적으로 냉각한 후 증발기를 이용해 그 공기를 재차 냉각하도록 구성된다. 따라서 공기가 노점 이하로 보다 신속하게 냉각될 수 있으며, 전체적으로 에어드라이어의 효율이 더욱 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어드라이어의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어드라이어의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어드라이어의 구성도이다.

도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 에어드라이어(100, 200, 300)에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어드라이어(100)의 구성도이다.

도 1을 참조하면 에어드라이어(100)는 제1 열교환탱크(110), 냉동사이클(120), 제2 열교환탱크(130), 제1 연결관(140), 액분리관(150), 제2 연결관(160) 및 밸브(170)를 포함한다.

제1 열교환탱크(110)는 외부(구체적으로 압축기(A))로부터 공기를 도입하기 위한 제1 흡기관(111), 외부(구체적으로 제2 열교환탱크(130))로 공기를 배출하기 위한 제1 배기관(112) 및 제1 흡기관(111)으로부터 제1 배기관(112)으로 연장된 유로(113)를 포함한다.

특히 유로(113)는 제1 흡기관(111) 측에서 복수의 가지로 분기되었다가 제1 배기관(112) 측에서 다시 하나로 함께 합류되는 형태로 형성될 수 있다. 이에 의하면 유로(113)의 표면적이 증가하여 열교환이 더 촉진될 수 있다.

또한 제1 열교환탱크(110)는 입수관(114)과 제1 배수관(115)을 더 포함한다. 입수관(114)은 제1 열교환탱크(110)의 상단에 형성되어 외부(구체적으로 제2 열교환탱크(130))로부터 내부로 후술할 응축수를 도입하기 위한 것이고, 제1 배수관(115)은 제1 열교환탱크(110)의 하단에 형성되어 내부로부터 외부로 응축수를 배출하기 위한 것이다.

냉동사이클(120)은 압축기(121), 응축기(122), 모세관(123) 및 증발기(124)를 포함한다.

이에 냉매가 압축기(121), 응축기(122), 모세관(123) 및 증발기(124)를 순환하면서 상변화를 통해 발열 반응과 흡열 반응이 일어나게 된다.

보다 구체적으로 냉매는 압축기(121)에서 고온/고압의 기체로 압축된 후 응축기(122)에서 고압의 액체로 응축됨으로써 주위에 열을 방출한다. 이후 냉매는 모세관(123)에서 저압의 습증기로 교축 팽창된 후 증발기(124)에서 일정한 압력하에서 주위로부터 열을 흡수하여 기화한다. 다시 말해 증발기(124)에서 냉동 효과(또는 냉각)가 이루어진다.

다만 이를 위한 압축기(121), 응축기(122), 모세관(123) 및 증발기(124) 그 자체의 구조는 공지된 바와 실질적으로 동일하므로 이에 대해 상세한 설명은 생략한다.

제2 열교환탱크(130)는 냉동사이클(120)의 증발기(124)를 수용한다.

또한 제2 열교환탱크(130)는 외부(구체적으로 제1 열교환탱크(110))로부터 내부로 공기를 도입하기 위한 제2 흡기관(131) 및 내부로부터 외부로 공기를 배출하기 위한 제2 배기관(132)을 포함한다.

또한 제2 열교환탱크(130)는 제2 열교환탱크(130)의 하단에 형성되어 내부로부터 외부(구체적으로 제1 열교환탱크(110))로 응축수를 배출하기 위한 제2 배수관(133)을 더 포함한다.

제1 연결관(140)은 제1 열교환탱크(110)의 제1 배기관(112)으로부터 제2 열교환탱크(130)의 제2 흡기관(131)으로 이어진다.

결과적으로 압축기(A)의 공기가 "제1 흡기관(111) → 유로(113) → 제1 배기관(112) → 제1 연결관(140) → 제2 흡기관(131) → 제2 열교환탱크(130)의 내부 → 제2 배기관(132)"의 경로로 유동할 수 있게 된다.

이때 제1 배기관(112)으로부터 나란하게 액분리관(150)이 연장되어, 액분리관(150)의 후단에 드레인트랩(DT)이 설치되고, 제1 연결관(140)은 액분리관(150)으로부터 측방으로 연장되어 제2 흡기관(131)으로 이어질 수 있다.

이에 의하면 후술할 바와 같이 압축기(A)의 공기가 제1 열교환탱크(110)에서 냉각됨으로써 포화 수증기량이 낮아져 수분이 발생할 경우, 그 수분이 액분리관(150)을 따라 드레인트랩(DT)으로 분리되고, 이로써 수분이 제거된 공기만 제1 연결관(140)을 따라 유동할 수 있다. 따라서 제1 연결관(140)의 내부에 수분이 응결되는 현상을 방지할 수 있다.

제2 연결관(160)은 제2 열교환탱크(130)의 제2 배수관(133)으로부터 제1 열교환탱크(110)의 입수관(114)으로 이어진다.

이에 제2 열교환탱크(130)의 응축수가 제2 연결관(160)을 통해 제1 열교환탱크(110)로 유동할 수 있게 된다.

밸브(170)는 제1 열교환탱크(110)의 제1 배수관(115)을 선택적으로 개폐하는 역할을 한다.

이상으로 설명한 에어드라이어(100)의 구성에 기초하여, 이하에서는 에어드라이어(100)의 동작에 대해 설명한다.

먼저 앞서 설명한 바와 같이 압축기(A)의 공기가 제1 열교환탱크(110)와 제1 연결관(140)을 거쳐 제2 열교환탱크(130)의 내부로 들어간다.

제2 열교환탱크(130)의 내부에서, 공기는 냉동사이클(120)의 증발기(124)에 의해 노점 이하로 냉각되어 공기 중 수증기가 응축됨으로써 제습될 수 있다. 그 결과 건조한 공기가 제2 열교환탱크(130)의 제2 배기관(132)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

아울러 상기 응축으로 인해 제2 열교환탱크(130)의 내부에 저온의 응축수가 발생하게 된다. 이러한 응축수는 제2 연결관(160)을 따라 제1 열교환탱크(110)의 내부로 유동한다.

더욱이 전술한 제습 과정이 진행됨에 따라 제1 열교환탱크(110)의 내부에 점차 많은 양의 응축수가 수용될 것이고, 결국 도면에 도시된 바와 같이 유로(113)가 응축수에 침지될 수 있을 것이다.

이에 의하면 이제 압축기(A)의 공기가 유로(113)를 따라 유동하면서 저온의 응축수에 의해 다소 냉각될 수 있다. 다시 말해 공기가 제1 열교환탱크(110)에서 응축수에 의해 일차적으로 냉각된 후 제2 열교환탱크(130)에서 증발기(124)에 의해 재차 냉각되는 것이다. 따라서 압축기(A)의 공기가 곧바로 제2 열교환탱크(130)의 내부로 들어가 증발기(124)에 의해 냉각되는 경우에 비해, 공기가 노점 이하로 보다 신속하게 냉각될 수 있으며, 전체적으로 에어드라이어(100)의 효율이 더욱 개선될 수 있다.

한편 밸브(170)는 제1 열교환탱크(110)의 응축수의 수위를 측정하는 수위센서(LS)에 기반하여 작동할 수 있다.

이를테면 제1 열교환탱크(110)의 응축수의 수위가 미리 설정된 범위보다 높으면 제1 배수관(115)을 개방하고, 응축수의 수위가 미리 설정된 범위보다 낮아지면 제1 배수관(115)을 폐쇄할 수 있다.

이에 제1 열교환탱크(110)의 응축수의 수위가 적절하게 조절될 수 있다.

다음으로 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어드라이어(200)의 개요도이다.

도 2를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어드라이어(200)는 앞서 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 에어드라이어(100)와 비교할 때, 제1 열교환탱크(210)가 배수구(216)를 더 갖는 차이점이 있다.

그밖에 다른 사항은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어드라이어(100)와 실질적으로 동일하며, 혹 상이한 부분이 있더라도 통상의 기술자라면 상기 차이점에 대응하여 당연히 변형할 것으로 예상되는 정도에 불과하므로 이에 대해 반복적인 설명은 생략한다.

보다 구체적으로 설명하면 제1 열교환탱크(210)는 입수관(214)과 제1 배수관(215) 사이에서 특정한 높이에 배수구(216)가 형성된다. 이러한 배수구(216)는 제1 열교환탱크(210)의 상부에서 대체적으로 유로(213)보다 높게 배치되는 것이 바람직하다.

이에 의하면 제1 열교환탱크(210)에서, 응축수가 배수구(216)에 상응하는 높이까지만 수용될 수 있다. 그 이상의 응축수는 배수구(216)를 통해 외부로 배출될 것이기 때문이다.

따라서 별도의 수위센서 없이, 제1 열교환탱크(210)의 응축수의 수위가 자연스럽게 제한될 수 있다.

한편 밸브(270)는 미리 설정된 주기로 제1 배수구(216)를 특정한 시간 동안 잠시 개방했다가 폐쇄함으로써 제1 열교환탱크(210)의 응축수를 일부 배출할 수 있다.

이에 의하면 제1 열교환탱크(210)에 저장되어 있던 응축수, 즉 유로(213)의 공기에 대한 열교환으로 온도가 상대적으로 높아진 응축수를 일부 배출하여, 제2 열교환탱크(230)에서 새롭게 발생한 저온의 응축수를 더 도입하기 위한 공간을 확보할 수 있다.

물론 이처럼 제1 열교환탱크(210)의 응축수를 일부 배출하더라도 유로(213)가 응축수에 상당 부분 침지된 상태로 유지될 수 있도록 설계되는 것이 바람직할 것이다.

또는 밸브(270)는 제1 열교환탱크(210)의 응축수의 수온을 측정하는 센서(미도시)에 기반하여 작동할 수 있다.

이를테면 제1 열교환탱크(210)의 응축수의 수온이 미리 설정된 값보다 높으면 제1 배수구(216)를 특정한 시간 동안 잠시 개방했다가 폐쇄함으로써, 제1 열교환탱크(210)에 수용되어 있던 응축수를 일부 배출하여, 제2 열교환탱크(230)에서 새롭게 발생한 저온의 응축수를 더 도입하기 위한 공간을 확보할 수도 있다.

다음으로 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어드라이어(300)의 개요도이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어드라이어(300)는 앞서 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어드라이어(200)와 비교할 때, 제1 배수관(315)의 위치에 있어서 차이점이 있다.

그밖에 다른 사항은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어드라이어(200)와 실질적으로 동일하며, 혹 상이한 부분이 있더라도 통상의 기술자라면 상기 차이에 대응하여 당연히 변형할 것으로 예상되는 정도에 불과하므로 이에 대해 반복적인 설명은 생략한다.

보다 구체적으로 설명하면 제1 배수관(315)은 제1 열교환탱크(310)의 상부에서 배수구(316)보다 낮게 배치된다.

일반적으로 제1 열교환탱크(310)에서, 응축수는 그 대류로 인해 하측에서보다 상측에서 온도가 더 높게 형성될 수 있다.

따라서 이에 의하면 밸브(370)가 제1 배수관(315)을 개방함으로써 상측의 응축수, 다시 말해 온도가 상대적으로 더 높은 응축수를 배출하므로, 제1 열교환탱크(310)의 응축수의 수온이 저온으로 더욱 효과적으로 유지될 수 있다.

이상으로 설명한 에어드라이어(100, 200, 300)는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 에어드라이어 중 하나에 불과하다. 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 바에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 용이하게 변경할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다 할 것이다.

Claims

공기를 도입하기 위한 제1 흡기관, 공기를 배출하기 위한 제1 배기관, 상기 제1 흡기관으로부터 상기 제1 배기관으로 연장된 유로, 응축수를 도입하기 위한 입수관 및 응축수를 배출하기 위한 제1 배수관을 포함하는 제1 열교환탱크,
압축기, 응축기, 모세관 및 증발기를 포함하는 냉동사이클,
상기 증발기를 수용하며, 공기를 도입하기 위한 제2 흡기관, 공기를 배출하기 위한 제2 배기관 및 응축수를 배출하기 위한 제2 배수관을 포함하는 제2 열교환탱크,
상기 제1 배기관으로부터 상기 제2 흡기관으로 이어지는 제1 연결관 및
상기 제2 배수관으로부터 상기 입수관으로 이어지는 제2 연결관을 포함하되,
상기 유로는 상기 제1 흡기관 측에서 분기되었다가 상기 제1 배기관 측에서 합류되는 형태로 형성되는 에어드라이어.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 배기관으로부터 나란하게 연장되는 액분리관 및
상기 액분리관의 후단에 설치되는 드레인트랩을 더 포함하며,
상기 제1 연결관은 상기 액분리관으로부터 측방으로 연장되어 상기 제2 흡기관으로 이어지는 에어드라이어.
제1항에 있어서,
상기 제1 배수관을 개폐하는 밸브 및
상기 제1 열교환탱크의 응축수의 수위를 측정하는 수위센서를 더 포함하며,
상기 밸브는 상기 제1 열교환탱크의 응축수의 수위가 미리 설정된 범위보다 높으면 상기 제1 배수관을 개방하고, 미리 설정된 범위보다 낮으면 상기 제1 배수관을 폐쇄하는 에어드라이어.
제1항에 있어서,
상기 입수관은 상기 제1 열교환탱크의 상단에 배치되며,
상기 제1 배수관은 상기 입수관보다 낮게 배치되고,
상기 입수관과 상기 제1 배수관 사이에서 특정한 높이에 배수구가 형성되는 에어드라이어.
제5항에 있어서,
상기 제1 배수관을 개폐하는 밸브를 더 포함하며,
상기 밸브는 미리 설정된 주기로 상기 제1 배수관을 개방하는 에어드라이어.
제5항에 있어서,
상기 제1 배수관을 개폐하는 밸브 및
상기 제1 열교환탱크의 응축수의 수온을 측정하는 수온센서를 더 포함하며,
상기 밸브는 상기 제1 열교환탱크의 응축수의 수온이 미리 설정된 값보다 높으면 상기 제1 배수관을 개방하는 에어드라이어.