KR102214267B1 - 흡착식 에어 드라이어 재생히터 - Google Patents

Abstract

흡착식 에어 드라이어 재생히터에 관한 것으로,
흡착식 에어 드라이어의 흡착제 재생에 필요한 재생용 공기를 공급하기 위한 것으로, 상단 일측에 유입구가 마련되고, 상단 타측에 유출구가 마련되는 원통형 압력용기; 원통형 압력용기의 내부에 좌우방향으로 배열 설치되고, 원통형 압력용기의 내부로 유입된 재생용 공기를 사행식으로 유도하는 다수의 배플; 원통형 압력용기의 내부에 각 배플을 관통하여 길이방향으로 설치되고, 원통형 압력용기의 내부로 유입된 재생용 공기를 가열하는 다수의 전열히팅튜브; 원통형 압력용기 내부의 전열히팅튜브의 끝단과 원통형 압력용기의 내측단 사이에 설치되고, 통형 압력용기의 내부에서 다수의 전열히팅튜브를 통해 가열된 재생용 공기가 원활하게 배출되도록 하는 디플렉터;를 포함하는 기술 구성을 통하여
전열히팅튜브를 통해 가열된 재생용 공기를 유출구로 신속하고 원활하게 유도할 수 있게 되므로 열손실을 방지할 수 있게 되어 히팅효율을 크게 향상시킬 수 있게 되고, 가열된 재생용 공기가 원통형 압력용기의 내측면에 정체되는 것을 방지할 수 있게 되므로 전열히팅튜브의 열손상이나 오동작을 방지할 수 있게 되고, 재생히터의 수명을 크게 연장할 수 있게 되는 것이다.

Description

흡착식 에어 드라이어 재생히터 {RECYCLING HEATER FOR ADSORPTION AIR DRYER}

본 발명은 흡착식 에어 드라이어 재생히터에 관한 것으로, 더 자세하게는 원통형 압력용기 내부의 유출측에 전열히팅튜브를 통해 가열된 재생용 공기를 유출구 쪽으로 원활하게 유도할 수 있도록 하는 디플렉터를 설치하여 히팅효율의 향상을 도모할 수 있도록 함은 물론 전열히팅튜브의 열손상을 방지할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.

공장 자동화설비와 각종 공장에 필수 동력원인 압축공기를 공급하는 압축공기 공급시스템(Compressed Air Supplying System)은 그 수요가 점차 증가하고 있다.

이와 같이 압축공기 공급시스템의 수요가 늘어나는 것는 전동기 등의 동력원에서 발생하는 소음, 기름유출 등으로 인하여 환경에 나쁜 영향을 주기 때문에, 동력을 사용하는 설비에는 압축공기를 활용하는 방향으로 동력원이 변화되고 있기 때문이다.

일반적으로 압축공기(Compressed Air)는 수분과 먼지 및 윤활유 등의 유해물질이 포함되어 있으며, 압축공기 속의 수분 및 기타 유해물질은 제품 생산에서 품질 및 생산성, 내구성 등에 유해적인 요소로 작용하므로, 압축공기 공급시스템에서는 압축공기에 포함되어 있는 수분을 제거할 수 있도록 하는 에어 드라이어 시스템(Air Dryer System)가 필요하게 된다.

상기 에어 드라이어 시스템은 냉동 압축기를 이용하여 압축공기의 온도를 낮춘 뒤 압축공기에 포함된 수분을 응축시켜 제습하는 냉동식과, 흡착제(또는 제습제, 흡습제)를 이용하여 습한 공기에 포함된 공기를 흡착하여 제습하는 흡착식으로 구분된다.

흡착식 에어 드라이어 시스템은 흡착제가 충전된 한 쌍의 흡착타워; 한 쌍의 흡착타워에서 제습과 재생공정이 상호 교번되게 수행되도록 압축공기의 방향을 바꾸는 방향전환밸브; 방향전환밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.

흡착식 에어 드라이어 시스템은 흡착제의 재생방법에 따라 소정의 열원을 이용하여 흡착제를 재생하는 가열 흡착방식과 재생용 공기만으로 흡착제를 재생하는 비(非)가열 흡착방식으로 구분되며, 가열 흡착방식은 재생용 공기의 재사용 여부에 따라, 압축기에서 압축된 공기를 순환시켜 흡착제를 재생하는 순환 가열방식인 넌퍼지(Non-Purge) 방식과 외부공기를 흡입하여 흡착제를 재생하고 사용된 공기를 외부로 배출하는 비순환 가열방식인 퍼지(Purge) 방식으로 구분된다.

본 발명은 상기 가열 흡착방식의 흡착식 에어 드라이어 시스템에서 재생용 공기를 가열하기 위해 사용되는 재생히터에 관계한다.

도 1은 본 발명이 관계하는 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 장착상태도이다.

도 1과 같이 흡착식 에어 드라이어 시스템은 내부에 흡착제가 충전된 두 개의 타워(10)(20)를 포함하고, 한 쪽 타워(10)에서 컴프레서에서 토출된 포화상태의 압축공기가 제습이 되는 흡착과정이 이루어지고, 나머지 한 쪽 타워(20)에서 같은 시간 동안 수분을 흡습한 흡착제를 재생히터(30)를 통해 가열된 공기로 건조시키는 재생과정이 진행된다.

도 2는 본 발명이 관계하는 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 구성도이다.

본 발명에 관계하는 흡착식 에어 드라이어 시스템의 재생용 히터(100)는 재생과정의 타워(20)에 공급되는 공기를 가열한다.

도 2와 같이 본 발명에 관계하는 흡착식 에어 드라이어 재생히터(100)는 상단 일측과 타측에 유입구(111)와 유출구(112)가 마련되는 원통형 압력용기(110)의 내부에 다수의 배플(121~125)이 좌우방향으로 배열 설치되어 원통형 압력용기(110)의 내부가 다수의 가열공간(S1~S6)으로 구획되고, 다수의 전열히팅튜브(130)가 각 배플(121~125)을 통과하여 길이방향으로 설치되는 형태를 가진다.

상기 흡착식 에어 드라이어 재생히터(100)에서 5개의 배플(121~125)을 통해 원통형 압력용기(110)의 내부가 6개의 가열공간(S1~S6)으로 구획된 경우 유입구(111)를 통해 원통형 압력용기(110)의 내부 일측의 제1가열공간(S1)으로 유입된 재생용 공기는 제1배플(121)의 하부를 통해 제2가열공간(S2)으로 진입한 후 제2배플(122)의 상부를 통해 제3가열공간(S3)으로 진입하고, 다시 제3배플(123)의 하부를 통해 제4가열공간(S4)으로 진입하고, 다시 제4배플(124)의 상부를 통해 제5가열공간(S5)으로 진입하고, 다시 제5배플(125)의 하부를 통해 제6가열공간(S6)으로 진입한 후 유출구(112)를 통해 재생용 공기가 필요한 타워(20)로 공급된다.

하기의 특허문헌 1에는 상단 일측과 타측에 유입구와 유출구가 마련되는 원통형 본체; 원통형 본체의 내부에 좌우방향으로 배열 설치되어 원통형 본체의 내부를 다수의 가열공간으로 구획하는 다수의 배플; 원통형 본체의 내부에 각 배플을 통과하여 길이방향으로 설치되는 다수의 전열히팅튜브;를 포함하는 형태이고, 원통형 본체의 내부에 길이방향으로 설치되는 다수의 전열히팅튜브를 좌우방향 및 상하방향으로 배열 설치하되, 원통형 본체의 내부 상단부과 내부 하단부, 내부 좌측단부, 내부 우측단부에 각각 전열히팅튜브가 설치되지 않는 미가열공간을 마련한 기술 구성을 통하여 원통형 본체의 내부를 통과하는 가열공기의 유동을 안정적으로 유지할 수 있게 되고, 전열히팅튜브의 열손상을 방지할 수 있는 흡착식 에어 드라이어 시스템의 재생용 히터가 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-2032833호 (2019년 10월 10일 등록)

도 3은 종래 기술에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 재생용 공기 유둥상태도이다.

도 3과 같이 종래 기술에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터(200)는 유입구(211)를 통해 원통형 압력용기(110)의 내부로 유입된 재생용 공기가 다수의 배플을 통해 사행식으로 유도되는 과정에서 다수의 전열히팅튜브(230)를 통해 가열된 후 최종 가열공간에서 원통형 압력용기(210)의 호형의 내측면을 통해 유출구(212)로 유출되므로 열손실이 많게 되는 문제가 있었다.

또한, 종래 기술에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터(200)는 유출구(212)가 있는 쪽의 원통형 압력용기(210)의 호형의 내측면에 고온으로 가열된 재생된 공기가 일부 정체하기 때문에 고온부의 면적이 크게 되고, 그에 따라 원통형 압력용기(210) 내부에 설치된 전열히팅튜브(230)의 열손상이나 고장이 발생될 우려가 많게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 종래 기술에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적이 원통형 압력용기의 내부로 진입되어 전열히팅튜브에 의해 가열된 재생용 공기를 열손실 없이 유출구로 유도할 수 있도록 하는 것에 의해 히팅효율을 향상시킬 수 있도록 하는 흡착식 에어 드라이어 재생히터를 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 그 다른 목적이 전열히팅튜브에 의해 가열된 재생용 공기가 원통형 압력용기의 유출구 끝단부위에서 정체되지 않도록 하는 것에 의해 전열히팅튜브의 열손상 및 오동작을 방지할 수 있도록 하는 흡착식 에어 드라이어 재생히터를 제공하는 데에 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터는 흡착식 에어 드라이어의 흡착제 재생에 필요한 재생용 공기를 공급하기 위한 것으로, 상단 일측에 유입구가 마련되고, 상단 타측에 유출구가 마련되는 원통형 압력용기; 원통형 압력용기의 내부에 좌우방향으로 배열 설치되고, 원통형 압력용기의 내부로 유입된 재생용 공기를 사행식으로 유도하는 다수의 배플; 원통형 압력용기의 내부에 각 배플을 관통하여 길이방향으로 설치되고, 원통형 압력용기의 내부로 유입된 재생용 공기를 가열하는 다수의 전열히팅튜브; 원통형 압력용기 내부의 전열히팅튜브의 끝단과 원통형 압력용기의 내측단 사이에 설치되고, 통형 압력용기의 내부에서 다수의 전열히팅튜브를 통해 가열된 재생용 공기가 원활하게 배출되도록 하는 디플렉터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 디플렉터는 상단 일부가 절단된 원판형태로, 외경이 원통형 압력용기의 내경과 대응되는 크기인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 디플렉터는 상단부가 전열히팅튜브 쪽으로 기운 경사로 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터는 디플렉터의 경사각도가 5°~ 25°범위에서 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터는 디플렉터의 단면적이 원통형 본체의 단면적의 40%~80%의 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다..

본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터에 의하면, 원통형 압력용기 내부의 전열히팅튜브의 선단부에 설치된 디플렉터를 통해 전열히팅튜브를 통해 가열된 재생용 공기를 유출구로 신속하고 원활하게 유도할 수 있게 되므로 열손실을 방지할 수 있게 되어 히팅효율을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터에 의하면, 전형히팅튜브를 통해 가열된 재생용 공기가 원통형 압력용기의 내측면에 정체되는 것을 방지할 수 있게 되므로 전열히팅튜브의 열손상이나 오동작을 방지할 수 있게 되고, 재생히터의 수명을 크게 연장할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명이 관계하는 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 장착상태도,
도 2는 본 발명이 관계하는 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 구성도,
도 3은 종래 기술에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 재생용 공기 유동상태도,
도 4는 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 재생용 공기 유동상태도,
도 6은 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 디플렉터 형상 및 위치 예시도,
도 7은 도 6의 각 케이스에 대한 620℃ 이상의 고온부 면적 및 토출압력을 나타낸 그래프.

이하 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.

또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하다.

그리고 본 출원에서, '포함하다', '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특정의 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그러므로, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 구현 예(態樣, aspect)(또는 실시 예)들을 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 본 명세서에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 주지 또는 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.

도 4는 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 구성도이다.

본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터(300)은 흡착식 에어 드라이어의 흡착제 재생에 필요한 재생용 공기를 공급하기 위한 것으로, 원통형 압력용기(310), 다수의 배플(321~327), 다수의 전열히팅튜브(330), 디플렉터(340)를 포함한다.

원통형 압력용기(310)는 재생용 공기가 가열되는 공간으로, 상단 일측에 유입구(311)가 마련되고, 상단 타측에 유출구(312)가 마련된다.

다수의 배플(321~327)은 원통형 압력용기(310)의 내부로 유입된 재생용 공기를 사행식으로 유도하여 가열효율을 높이는 부분으로, 원통형 압력용기(310)의 내부에 좌우방향으로 배열 설치된다.

다수의 전열히팅튜브(330)는 원통형 압력용기(310)의 내부로 유입된 재생용 공기를 가열하는 부분으로, 원통형 압력용기(310)의 내부에 각 배플(321~327)을 관통하여 길이방향으로 설치된다.

디플렉터(340)는 원통형 압력용기(310)의 내부에서 다수의 전열히팅튜브(330)를 통해 가열된 재생용 공기가 원활하게 배출되도록 하는 부분으로, 원통형 압력용기(310) 내부의 전열히팅튜브(330)의 끝단과 원통형 압력용기(310)의 내측단 사이에 설치된다.

디플렉터(340)는 상단 일부가 절단된 원판형태로, 외경이 원통형 압력용기(310)의 내경과 대응되는 크기이다.

디플렉터(340)는 원통형 압력용기(310)에 용접이나 그밖의 방법으로 고정 설치된다.

디플렉터(340)는 원통형 압력용기(310)의 유출구(312) 쪽으로 가열된 재생용 공기를 상승 유도하기 위해 수직으로 설치되기 보다는 상단부가 전열히팅튜브(330) 쪽으로 기운 경사로 설치되는 것이 바람직하다.

이때 디플렉터(340)의 경사각도는 5°~ 25°범위에서 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터(300)는 원통형 본체(310)의 유입구(311)를 통해 원통형 본체(310)의 내부로 유입되는 고압의 재생용 공기를 다수의 전열히팅튜브(330)를 통해 가열한다.

본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터(300)의 원통형 본체(310)의 내부에서 가열된 재생용 공기는 원통형 본체(310)의 유출구(312)를 통해 흡착제의 재생이 진행되는 흡착식 에어 드라이어로 공급된다.

도 5는 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 재생용 공기 유둥상태도이다.

본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터(300)에서는 도 5와 같이 원통형 본체(310)의 내부에서 다수의 전열히팅튜브(330)에 의해 가열된 재생용 공기가 디플렉터(340)를 통해 유출구(312)로 유도되므로 열손실이 없게 되어 히팅효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터(300)에서는 원통형 본체(310)의 유츨구(312) 쪽 내측단부에 고온의 재생용 공기가 정체되는 일이 없게 되므로 전열히팅튜브(330)의 열변형으로 인한 고장이나 오동작의 우려가 없게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터의 디플렉터 형상 및 위치 예시도이다.

본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터(300)는 디플렉터(340)의 형상(단면적) 및 위치, 각도에 따라 재생용 공기의 유동 및 토출온도, 고온부 면적 등이 변화된다.

도 6의 (a)는 디플렉터(340)의 단면적을 원통형 본체(310)의 단면적의 30%로 설정하고, 전열히팅튜브(330)의 선단과 디플렉터(340) 사이의 거리를 30mm로 설정한 것이고, 도 6의 (b)는 디플렉터(340)의 단면적을 원통형 본체(310)의 단면적의 50%로 설정한 것이고, 도 6의 (c)는 디플렉터(340)의 단면적을 원통형 본체(310)의 단면적의 75%로 설정한 것이다.

도 6의 (d)는 디플렉터(340)의 단면적을 원통형 본체(310)의 단면적의 50%로 설정하고, 전열히팅튜브(330)의 선단과 디플렉터(340) 사이의 거리를 50mm로 설정한 것이다.

다음의 표 1은 도 6의 각 케이스에 대한 토출압력증가, 토출온도, 620℃ 이상의 고온부 면적을 나타낸 것이고, 도 7은 도 6의 각 케이스에 대한 620℃ 이상의 고온부 면적 및 토출압력을 나타낸 그래프이다.

	Case 1	Case 2	Case 3	Case 4
dP[%]	1.2	1.3	2.2	0[기준]
토출온도[℃]	468.1	437.4	466.8	466.8
620℃ 이상의 고온부 면적[㎡]	0.150	0.138	0.134	0.165

표 1 및 도 7과 같이 전열히팅튜브(330)의 선단과 디플렉터(340) 사이의 거리를 30mm로 설정하고, 디플렉터(340)의 단면적을 원통형 본체(310)의 단면적의 50% 또는 75%로 설정한 케이스 2 또는 케이스 3이 가정 적은 고온부 면적을 가지게 된다.

본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 재생히터(300)에서 전열히팅튜브(330)의 선단과 디플렉터(340) 사이의 거리는 너무 길지 않게 설정하는 것이 바람직하고, 디플렉터(340)의 단면적은 원통형 본체(310)의 단면적의 40%~80%의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

300 : 압축공기 공급시스템
310 : 원통형 압력용기
321~327 : 배플
330 :전열히팅튜브
340 : 디플렉터

Claims (5)

1. 흡착식 에어 드라이어의 흡착제 재생에 필요한 재생용 공기를 공급하기 위한 것으로,
   상단 일측에 유입구(311)가 마련되고, 상단 타측에 유출구(312)가 마련되는 원통형 압력용기(310);
   원통형 압력용기(310)의 내부에 좌우방향으로 배열 설치되고, 원통형 압력용기(310)의 내부로 유입된 재생용 공기를 사행식으로 유도하는 다수의 배플(321~327);
   원통형 압력용기(310)의 내부에 각 배플(321~327)을 관통하여 길이방향으로 설치되고, 원통형 압력용기(310)의 내부로 유입된 재생용 공기를 가열하는 다수의 전열히팅튜브(330);를 포함하고,
   원통형 압력용기(310) 내부의 전열히팅튜브(330)의 끝단과 원통형 압력용기(310)의 내측단 사이에 설치되고, 통형 압력용기(310)의 내부에서 다수의 전열히팅튜브(330)를 통해 가열된 재생용 공기가 원활하게 배출되도록 하는 디플렉터(340);를 포함하며,
   디플렉터(340)는 상단 일부가 절단된 원판형태로, 외경이 원통형 압력용기(310)의 내경과 대응되는 크기이고,
   디플렉터(340)는 상단부가 전열히팅튜브(330) 쪽으로 기운 경사로 설치되며,
   디플렉터(340)의 경사각도는 5°~ 25°범위에서 설정되고,
   디플렉터(340)의 단면적은 원통형 본체(310)의 단면적의 40%~80%의 범위로 설정되며,
   디플렉터(340)는 원통형 압력용기(310)에 용접으로 고정 설치되고,
   전열히팅튜브(330)의 선단과 디플렉터(340) 사이의 거리는 30mm로 설정된 것을 특징으로 하는 흡착식 에어 드라이어 재생히터.
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