KR102334061B1 - 마이크로웨이브를 이용한 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

마이크로웨이브를 이용한 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시례에 따른 흡착제 진공 재생 시스템은, 압축공기의 제습 또는 내부에 마련된 흡착제 재생 중 어느 하나를 수행하는 제1 흡착타워, 상기 제1 흡착타워의 동작에 대응하여 흡착제 재생 또는 상기 압축공기의 제습을 교대로 수행하는 제2 흡착타워, 재생공정이 필요한 흡착타워 내부의 기체를 흡입하여 상기 흡착타워 내부를 진공상태로 형성시키는 진공펌프 및 상기 제1 흡착타워 및 상기 제2 흡착타워 내부로 마이크로웨이브를 방출시키는 마이크로웨이브 발생장치를 포함한다. 또한, 상기 흡착제 진공 재생 시스템은, 상기 진공펌프의 일측에 연결되어 상기 진공펌프의 동작 속도를 제어하는 속도제어장치, 재생 공정이 진행되는 흡착타워로부터 방출되는 에어 내에 포함된 응축수 및 분진을 분리하는 세퍼레이터, 상기 진공펌프에 연결되고, 기설정된 범위의 진공상태를 유지하여 진공버퍼를 형성하는 진공탱크 및 상기 세퍼레이터로부터 분리된 응축수 및 분진과 상기 진공탱크 내의 응축수 및 분진을 외부로 배출시키는 진공트랩을 더 포함할 수 있다.

Description

마이크로웨이브를 이용한 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 방법{REACTIVATION SYSTEM OF PRESSURE VACUUM SWING ADSORPTION USING MICROWAVE FOR AIR DRYER AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 마이크로웨이브를 이용한 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법에 관한 것으로, 상세하게는 마이크로웨이브와 진공 히팅 방식을 이용하여 낮은 온도에서 수분을 탈착시키는 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 제습방법에 관한 것이다.

압축공기는 유압, 공압, 냉난방 설비, 세정 설비 등 산업 설비에서 압력 조절, 유체 흐름 조절 등의 다양한 용도로 이용되고 있다. 압축공기는 질소, 산소, 수분 등의 성분을 포함하고 있는 공기가 압축된 상태의 기체로서, 공기가 압축될 때 응축되는 수분은 각종 산업 현장에서 사용되기 전에 제습장치(에어 드라이어)로 제거시켜야 한다. 만약 이러한 수분을 충분히 제거하지 못한 상태에서 사용하게 되면, 각종 공압 기기에 고장을 유발하게 되고, 특히 정밀한 작업이 요구되는 작업장에서는 수분에 따른 문제점이 더욱 심각하게 대두된다.

압축기에서 발생된 수분/습기를 제거하기 위한 제습장치는 일반적으로 냉동식, 흡착식, 흡수식으로 나눌 수 있으며, 그 중 흡착식 제습장치는 수분을 흡착하는 흡착제에 압축공기를 통과시켜 수분을 강제로 제거하는 장치이다.

흡착제는 세공을 가지고 있는 다공질 고형물이며 습한 공기가 흡착제를 지나갈 때 습한 공기 내부의 극성을 갖는 물분자는 반데르발스력 및 전자기력으로 인해 흡착제에 확산 형태로 흡착된다.

이때, 수분을 흡착한 흡착제를 재생시키기 위해 기존의 드라이어는 대부분 대류에 의해 열을 전달하였다. 따라서, TSA (Thermal Swing Adsorption) 방식, PSA(Pressure Swing Adsorption)방식 등 대류 방식의 열전달은 흡착제 재생을 위한 히팅과 쿨링 과정에서 에너지 소비가 많아 경제성이 부족한 문제점이 있었다. 특히, TSA 방식의 경우 압력에 대비한 물의 끓는점을 고려하면 190℃까지 승온이 필요하여 승온을 위해 과도한 에너지가 사용될 수 밖에 없었다.

따라서, 흡착제 재생 과정에서의 에너지 절감을 위한 다양한 노력이 이어져 왔으며, 에너지 손실을 최소화하는 흡착제 재생 시스템 및 재생방법에 대한 연구가 필요하다.

한국공개특허 제10-2003-0049280호

본 발명의 목적은, 흡착제 재생과정에서 흡착타워 내부를 진공상태로 형성하여 흡착제 재생을 진행함으로써, 상대적으로 낮은 온도에서 수분 탈착이 이루어져 에너지 절감이 가능한 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법을 제공하는데 있다.

또한, 흡착제 재생과정에서 퍼지 타입과 달리 재생공기없이 흡착타워 내부를 진공상태로 형성하여 흡착제 재생을 진행함으로써, 압축공기량의 절감이 가능한 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법을 제공하는데 있다.

또한, 흡착제 재생과정에서 상대적으로 낮은 온도에서 수분 탈착이 이루어지도록 진공상태를 형성함으로써, 배관응력 스트레스가 감소되는 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법을 제공하는데 있다.

또한, 흡착제 재생과정에서 마이크로웨이브를 이용하여 복사 방식에 의해 열을 전달하고 흡착제 재생을 진행함으로써, 마이크로웨이브가 흡착제에 흡착되어 있는 물분자만 가열하여 수분을 탈착시킬 수 있어, 에너지 절감이 가능한 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법을 제공하는데 있다.

또한, 다수의 마이크로웨이브를 위상, 전력, 주파수 제어하고 이를 통해 타워 공간 내에 열전달을 균일하게 제어함으로써, 마이크로웨이브가 도달하지 못하는 공백 영역을 최소화하여 마이크로웨이브를 통한 제습효율을 향상시키는데 있다.

본 발명의 일실시례에 따른 흡착제 진공 재생 시스템은, 압축공기의 제습 또는 내부에 마련된 흡착제 재생 중 어느 하나를 수행하는 제1 흡착타워, 상기 제1 흡착타워의 동작에 대응하여 흡착제 재생 또는 상기 압축공기의 제습을 교대로 수행하는 제2 흡착타워, 재생공정이 필요한 흡착타워 내부의 기체를 흡입하여 상기 흡착타워 내부를 진공상태로 형성시키는 진공펌프 및 상기 제1 흡착타워 및 상기 제2 흡착타워 내부로 마이크로웨이브를 방출시키는 마이크로웨이브 발생장치를 포함한다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 흡착제 진공 재생 시스템은, 상기 진공펌프의 일측에 연결되어 상기 진공펌프의 동작 속도를 제어하는 속도제어장치, 재생 공정이 진행되는 흡착타워로부터 방출되는 에어 내에 포함된 응축수 및 분진을 분리하는 세퍼레이터, 상기 진공펌프에 연결되고, 기설정된 범위의 진공상태를 유지하여 진공버퍼를 형성하는 진공탱크 및 상기 세퍼레이터로부터 분리된 응축수 및 분진과 상기 진공탱크 내의 응축수 및 분진을 외부로 배출시키는 진공트랩을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 마이크로웨이브 발생장치는 마이크로웨이브를 발생시키는 마이크로웨이브 발생모듈 및 도파관을 통해 상기 다수의 마이크로웨이브 발생모듈이 결합되는 공진부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 마이크로웨이브 발생장치는 상기 제1 흡착타워 및 상기 제2 흡착타워 내부로 방출되는 마이크로웨이브의 진행방향이 서로 직교하는 위치에 배치될 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 마이크로웨이브 발생장치를 다수의 방향으로 틸팅시키는 틸팅제어신호, 흡착타워 내부로 방출되는 마이크로웨이브의 위상을 조절하는 위상제어신호 및 흡착타워 내부로 방출되는 마이크로웨이브의 주파수를 조절하는 주파수제어신호 중 적어도 하나를 생성하여 마이므로 웨이브의 방출방향과 거리를 제어하는 방출제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 방출제어부는 상기 다수의 마이크로웨이브 발생모듈 중 전체 또는 일부에 연결되어 출력 위상을 시변시키는 위상 제어기; 및 상기 위상 제어기에 연결되어 단위 시간당 위상 가변 횟수를 정하는 위상 시변 주파수 제어부;를 포함하는 위상 시변장치와 상기 마이크로웨이브 발생모듈 중 전체 또는 일부에 연결되어 소정 대역폭으로 출력 주파수를 왕복 이동시키는 주파수 제어기; 및 상기 주파수 제어기에 연결되어 단위 시간당 주파수 왕복 횟수를 정하는 대역 시변 주파수 제어부;로 구성되는 주파수 시변장치와 상기 마이크로웨이브 발생모듈의 전원입력단에 연결되어 소정 입력범위로 단위 시간당 입력전원을 가변시키는 입력전원 시변장치를 포함하여 상기 마이크로웨이브 공진부에서 1개의 마이크로웨이브 발생모듈 동기 출력에 대하여 전체 또는 일부의 마이크로웨이브 발생모듈의 시변 위상 출력 및 시변 주파수 출력을 교반시켜 마이크로웨이브 공진부 내부 전계를 균등화시킬 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 제1 흡착타워 및 상기 제2 흡착타워는 상부에 마련되는 제1 격벽과 하부에 마련되는 제2 격벽을 포함하되, 상기 제1 격벽 및 상기 제2 격벽은 메쉬 형상으로 형성되고, 상기 메쉬의 크기는 구형의 흡착제가 투과하지 못하고, 마이크로웨이브가 통과하지 못하는 최대 크기로 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 흡착제 재생과정에서 흡착타워 내부를 진공상태로 형성하여 흡착제 재생을 진행함으로써, 상대적으로 낮은 온도에서 수분 탈착이 이루어져 에너지 절감이 가능한 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법을 제공할 수 있다.

또한, 흡착제 재생과정에서 퍼지 타입과 달리 재생공기없이 흡착타워 내부를 진공상태로 형성하여 흡착제 재생을 진행함으로써, 압축공기량의 절감이 가능한 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법을 제공할 수 있다.

또한, 흡착제 재생과정에서 상대적으로 낮은 온도에서 수분 탈착이 이루어지도록 진공상태를 형성함으로써, 배관응력 스트레스가 감소되는 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법을 제공할 수 있다.

또한, 흡착제 재생과정에서 마이크로웨이브를 이용하여 복사 방식에 의해 열을 전달하고 흡착제 재생을 진행함으로써, 마이크로웨이브가 흡착제에 흡착되어 있는 물분자만 가열하여 수분을 탈착시킬 수 있어, 에너지 절감이 가능한 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법을 제공할 수 있다.

또한, 다수의 마이크로웨이브를 위상, 전력, 주파수 제어하고 이를 통해 타워 공간 내에 열전달을 균일하게 제어함으로써, 마이크로웨이브가 도달하지 못하는 공백 영역을 최소화하여 마이크로웨이브를 통한 제습효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 흡착제 진공 재생 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시례에 따라 마이크로웨이브를 이용한 흡착제 진공 재생 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시례에 따른 제습 공정에서의 공기 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시례에 따른 재생 공정에서의 공기 흐름을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시례에 따른 마이크로웨이브 발생장치를 포함하는 흡착타워의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시례에 따른 마이크로웨이브 발생장치의 설치구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일실시례에 따라 위상제어 및 주파수제어 중 적어도 하나의 제어가 가능한 마이크로웨이브 발생장치의 설치구조를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시례를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시례에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시례를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시례의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

<실시례 1>

이하에서는 도 1을 참고하여 흡착제 진공 재생 시스템의 구성 및 흡착제 진공 재생을 수행하는 과정을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 흡착제 진공 재생 시스템을 도시한 도면이다.

도 1을 참고하면, 흡착제 진공 재생 시스템(100)은 제1 흡착타워(110), 제2 흡착타워(120), 진공펌프(130), 속도제어장치(190), 세퍼레이터(160), 진공 탱크(140) 및 진공트랩(150)을 포함할 수 있다.

여기서, 제1 흡착타워(110)는 압축공기의 제습 또는 내부에 마련된 흡착제 재생 중 어느 하나를 수행할 수 있고, 제2 흡착타워(120)는 상기 제1 흡착타워의 동작에 대응하여 흡착제 재생 또는 상기 압축공기의 제습을 교대로 수행할 수 있다.

즉, 본 발명의 일실시례에 따르면 다수의 흡착타워를 이용하여 압축공기의 제습과 재생을 교대로 수행하는 에어 드라이어 시스템에서 재생공정을 위해 진공 히팅 방식을 사용할 수 있고 이를 통해 에너지 절감 등의 다양한 효과를 발휘할 수 있다.

이를 위해 진공펌프(130)가 필수적으로 구비되어야 하며, 이는 재생공정이 필요한 흡착타워 내부의 기체를 흡입하여 상기 흡착타워 내부를 진공상태로 형성시키는 역할을 수행할 수 있다.

또한, 진공펌프(130) 이외에도 진공 탱크(140)가 마련될 수 있는데 이는 상기 진공펌프에 연결되고, 기설정된 범위의 진공상태를 유지하여 진공버퍼를 형성하는 역할을 수행할 수 있다.

한편, 속도제어장치(190)는 진공펌프(130)의 동작 속도를 제어하는 장치이며, 제어환경에 따라 수동 또는 자동으로 진공펌프의 동작 속도를 제어할 수 있다. 이때, 속도제어장치는 일례로 인버터를 사용하여 구현할 수 있다.

또한, 세퍼레이터(160)는 재생 공정이 진행되는 흡착타워로부터 방출되는 에어 내에 포함된 응축수 및 분진을 분리할 수 있다.

이에 더하여 상기 세퍼레이터(160)에서 분리한 응축수와 분진, 상기 진공탱크 내에 포함된 응축수 및 분진을 외부로 배출시키는 진공트랩(150)이 마련될 수 있으며, 이를 통해 흡착타워로부터 방출되는 에어와 진공탱크에 포함된 응축수와 분진을 효과적으로 드레인할 수 있다.

즉, 재생 공정이 진행되는 흡착타워로부터 방출되는 에어 내에 포함된 응축수 및 분진은 세퍼레이터(160)를 통해 분리된 후 진공트랩(150)을 통해 1차로 외부 배출되고, 상기 진공탱크 내에 포함된 응축수 및 분진은 2차로 외부 배출될 수 있다.

이때, 진공트랩 후단에 남아있는 흡착제 분진 등이 상기 진공펌프(130)에 데미지를 입힐 수 있으므로 습식타입의 수봉식 진공펌프를 사용하여 상기 데미지가 발생할 가능성을 최소화할 수 있다.

또한, 진공트랩 내부의 격벽(Diaphragm), 실(Seal) 파손 등에 의한 역류를 방지하기 위해 진공트랩 후단에 체크밸브(151)를 설치할 수 있다.

한편, 본 발명의 흡착제 진공 재생 시스템에서는 전반적인 밸브의 리크(leak)를 보완하기 위해 자동밸브를 이중화 설치하여 이를 개선할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따르면, 흡착제 재생과정에서 흡착타워 내부를 진공상태로 형성하여 흡착제 재생을 진행함으로써, 상대적으로 낮은 온도에서 수분 탈착이 이루어져 에너지 절감이 가능하며, 퍼지 타입과 달리 재생공기없이 흡착타워 내부를 진공상태로 형성하여 흡착제 재생을 진행함으로써, 압축공기량의 절감이 가능해질 수 있다.

또한, 흡착제 재생과정에서 상대적으로 낮은 온도에서 수분 탈착이 이루어지도록 진공상태를 형성함으로써, 배관응력 스트레스가 감소되며, 부품 절감이 가능해질 수 있다.

<실시례 2>

이하에서는 마이크로웨이브를 이용한 흡착제 진공 재생 시스템 및 이에 따른 제습공정과 재생공정에 따른 공기의 흐름을 도 2 내지 도 6을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 다른 일실시례에 따라 마이크로웨이브를 이용한 흡착제 진공 재생 시스템을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시례에 따른 제습 공정에서의 공기 흐름을 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시례에 따른 재생 공정에서의 공기 흐름을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시례에 따른 마이크로웨이브 발생장치를 포함하는 흡착타워의 일례를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 다른 일실시례에 따른 마이크로웨이브 발생장치의 설치구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참고하면, 흡착제 진공 재생 시스템(100)은 마이크로웨이브 발생장치(170)를 마련하여 마이크로웨이브의 복사를 통해 흡착타워(110, 120) 내에 열전달을 수행함으로써 흡착타워 내의 흡착제를 재생시킬 수 있다.

따라서, 본 실실례에 따른 흡착제 진공 재생 시스템(100)은 제1 흡착타워(110), 제2 흡착타워(120), 진공펌프(130) 및 마이크로웨이브 발생장치(170)을 포함할 수 있다.

즉, 도 1에서 언급한 1 흡착타워(110), 제2 흡착타워(120), 진공펌프(130)에 마이크로웨이브 발생장치(170)를 추가하여 마이크로웨이브를 이용하여 흡착타워에 복사방식으로 열을 전달할 수 있다.

또한, 상기의 기본 구성에 도 1에서 언급한 속도제어장치(190), 세퍼레이터(160), 진공 탱크(140) 및 진공트랩(150)을 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 진공펌프의 속도제어, 응축수와 분진을 드레인하는 등의 부가 기능들을 구현할 수 있다.

한편, 마이크로웨이브 발생장치(170)는 마이크로웨이브를 발생시키는 마이크로웨이브 발생모듈(1711, 1721), 상기 마이크로웨이브 발생모듈로부터 마이크로웨이브를 전달받아 상기 제1 흡착타워 및 상기 제2 흡착타워 내부로 마이크로웨이브를 전송하는 도파관(1712, 1722) 및 상기 마이크로웨이브 발생모듈에 전원을 인가하고, 마이크로웨이브 발생모듈의 출력을 조절하기 위한 방출제어부(1713, 1723)를 포함할 수 있다.

여기서 마이크로웨이브는 출력의 방향과 종류가 조절될 수도 있다. 이를 위해, 상기 마이크로웨이브 발생장치를 다수의 방향으로 틸팅시키는 틸팅제어신호 및 상기 제1 흡착타워 및 상기 제2 흡착타워 내부로 방출되는 마이크로웨이브의 위상을 조절하는 위상제어신호 중 적어도 하나를 생성하여 마이므로 웨이브의 방출방향과 거리를 제어할 수 있는 방출제어부(1713, 1723)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 상기 방출제어부를 통해 틸팅(기구적 제어)을 통한 마이크로웨이브의 방향/거리 제어, 위상 제어(전자적 제어)를 통한 마이크로웨이브의 방향/거리 제어 중 적어도 하나를 선택적으로 수행할 수 있다.

한편, 이하에서는 마이크로웨이브를 이용한 흡착제 진공 재생 시스템(100)의 제습공정과 제생공정을 보다 상세하게 설명한다.

도 3을 참고하여 제습공정을 살펴보면, 다양한 밸브를 유로를 제어하여 현재 시점에서 제습을 수행하는 흡착타워로 상기 압축공기를 유입시킬 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 제2 흡착타워(120)가 제습공정을 진행하는 경우, 압축공기는 제2 흡착타워(120)를 거쳐 제습이 진행되고, 다시 체크밸브(check valve)와 2방 밸브(2 way valve)를 통해 외부로 건조된 공기가 배출될 수 있다.

도 4를 참고하여 재생공정을 살펴보면, 제1 흡착타워(110)가 재생공정을 수행하는 경우, 진공펌프(130)에 의해 제1 흡착타워(110) 내부를 진공상태로 형성시키되, 보다 신속한 진공상태 형성을 위해 제1 흡착타워(110)와 진공펌프(130) 사이에는 진공 탱크(140)가 마련될 수 있다. 즉, 진공 리시버 탱크(140)는 기설정된 범위의 진공상태를 유지하여 진공버퍼를 형성할 수 있으며, 이를 통해 흡착타워 내부가 보다 신속하게 진공상태로 형성될 수 있다.

한편, 진공펌프의 속도제어는 진공펌프의 일측에 연결되어 상기 진공펌프의 동작 속도를 제어하는 속도제어장치(190)를 통해 제어될 수도 있다. 따라서, 운용환경에 따라 진공펌프의 속도가 자동 또는 수동으로 제어될 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 일실시례에 따르면, 진공상태를 구현하지 않은 재생공정에 비해 상대적으로 낮은 온도에서도 흡착제의 수분탈착이 이루어질 수 있으며, 상기 탈착된 수분은 일정한 주기마다 또는 일정한 조건을 만족할 경우에 진공트랩(150)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

또한, 마이크로웨이브를 통해 대류방식이 아닌 복사방식으로 흡착타워 내부로 열전달이 이루어질 수 있으며, 마이크로웨이브가 흡착제에 흡착되어 있는 물분자만 가열하여 수분을 탈착시킬 수 있어, 에너지 절감이 가능해질 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 마이크로웨이브를 이용한 흡착제 진공 재생 시스템(100)은 흡착타워 마다 상부와 하부에 각각 제1 격벽(181)과 제2 격벽(182)을 마련할 수 있다.

상기 제1 격벽(181) 및 상기 제2 격벽(182)은 메쉬 형상으로 형성되고, 상기 메쉬의 크기는 구형의 흡착제가 투과하지 못하고, 마이크로웨이브가 통과하지 못하는 최대 크기로 형성할 수 있다.

따라서, 상기 흡착타워 내부로 방출된 마이크로웨이브는 상기 제1 격벽(181) 및 상기 제2 격벽(182)을 통과하지 못하고 반사 작용을 통해 마이크로웨이브가 도달하지 못하는 공백 영역을 최소화시킬 수 있다.

또한, 상기 마이크로웨이브 발생장치(171, 172)는 구동환경에 따라 흡착타워의 일지점에 선택적으로 배치될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 흡착타워의 측면에 마이크로웨이브의 방출 방향이 평행이 되도록 마련되거나 도 6에 도시된 바와 같이 마이크로웨이브의 방출방향이 수직을 이루도록 마련되는 등 다양한 지점에 취사선택되어 배치될 수 있다.

도 6과 같이 마이크로웨이브의 방출방향이 수직을 이루도록 배치되는 마이크로웨이브 발생장치(170)도 다양한 방향(ex. 상하좌우)으로 틸팅이 가능하여, 직교하는 방향으로 마이크로웨이브를 방출하는 방법부터 마이크로웨이브 간의 진행방향이 다양한 각도를 이루도록 방출하는 방법까지 다양한 제어가 이루어질 수 있다.

즉, 진행방향이 교차되는 마이크로웨이브는 파동의 성질에 따라 반사, 굴절, 간섭, 회절할 수 있으며, 마이크로웨이브의 방출방향을 조금씩 변화시킴에 따라 굴절, 회절하는 방향이 달라질 수 있어 이를 통해 흡착타워 내부에 마이크로웨이브가 고루 전파되도록 제어할 수 있다.

여기서도, 앞서 설명한 바와 같이 방출제어부(1713, 1723)에 의해 마이크로웨이브 발생모듈의 출력방향, 출력종류가 조절될 수 있다.

따라서, 방출제어부(1713, 1723)는 마이크로웨이브 발생장치(170)를 다양한 방향으로 틸팅시키는 틸팅제어신호 뿐만 아니라 상기 제1 흡착타워(110) 및 상기 제2 흡착타워(120) 내부로 방출되는 마이크로웨이브의 위상을 조절하는 위상제어신호를 생성하여 기구적, 전자적으로 마이크로웨이브의 방향과 거리를 제어할 수도 있다.

보다 상세하게는, 상기 마이크로웨이브 발생장치(170)를 통해 마이크로웨이브가 방출되는 동안, 상기 마이크로웨이브 발생장치(170)의 틸팅 각도를 제어함으로써, 마이크로웨이브의 반사, 굴절, 간섭, 회절 상태를 변화시켜 마이크로웨이브가 상기 제1 흡착타워(110) 및 상기 제2 흡착타워(120) 내부에 균일하게 전달될 수 있도록 할 수 있다.

또한, 각 마이크로 발생장치(170)에서 방출되는 마이크로웨이브의 위상을 변화시킴으로써 상기와 마찬가지로 반사, 굴절, 간섭, 회절 상태를 변화시킬 수 있고 이를 통해 흡착타워 내부에 빠짐없이 마이크로웨이브가 전파되도록 제어할 수 있다.

이때, 흡착타워 내에 마이크로웨이브가 고루 전파되었는지 모니터링하기 위해, 흡착타워의 내부 또는 외부 하나 이상의 지점에 다양한 센서(ex. 온도센서 등)을 구비하여 기설정된 단위시간 동안 흡착타워의 각 지점에 마이크로웨이브가 고루 도달하는지 확인할 수 있으며, 마이크로웨이브가 상대적으로 적게 도달하는 지점에는 상기 상하좌우 틸팅을 통해 해당 지점에 마이크로웨이브가 보다 집중적으로 도달할 수 있도록 제어할 수 있다.

상기 마이크로웨이브 발생장치는 하나의 흡착타워에 하나가 사용될 수도 있고 다수개가 동시에 사용될 수도 있다.

<실시례 3>

도 7은 본 발명의 또 다른 일실시례에 따라 위상제어 및 주파수제어 중 적어도 하나의 제어가 가능한 마이크로웨이브 발생장치의 설치구조를 설명하기 위한 도면이다.

흡착탑 내부의 전계분포를 균일화시키기 위해서는 마이크로웨이브의 위상을 변화시키거나 주파수를 변화시키는 방법을 사용할 수 있으며 이에 대한 일실시례가 도 7에 도시되어 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 2개의 마이크로웨이브 발생모듈(1711, 1721)을 마련하여 흡착탑 내부를 가열하는 경우, 1개의 마이크로웨이브 발생모듈(1721)은 기준 위상으로 출력하고, 다른 1개의 마이크로웨이브 발생모듈(1711)의 출력 위상은 위상시변장치(12)에 의해 시변되어 출력될 수 있다.

이를 위해, 위상 제어기(122)는 동기화 되어 같은 위상으로 출력되는 2개의 마이크로웨이브 발생모듈(1711, 1721) 중 일부의 위상을 0~360° (degree) 범위로 시변 제어할 수 있다.

즉, 고정 위상에 대하여 시변 위상을 가지는 다중 마이크로웨이브가 인가되었을 경우, 위상차에 따른 공간상 전계 분포에 변화가 발생한다

기준 위상 출력에 대한 위상 가변 출력이 마이크로웨이브 공진부(40)( 흡착탑 내부에 마이크로웨이브를 방출하는 본 발명의 일실시례에서는 도파관을 통해 유입되는 다중 마이크로웨이브가 교반되는 기설정된 영역을 마이크로웨이브 공진부(40)로 정의할 수 있다) 내부에서 교반되면, 마이크로웨이브 공진부 내부 전계 분포 역시 시변될 수 있다.

그러나 이때에도 마이크로웨이브 공진부 내부에서 전계가 여전히 불균등하므로, 이를 해결하기 위하여 본 발명의 위상 제어기(122)에는 단위 시간당 위상 가변 횟수를 정하는 위상 시변 주파수 제어부(121)가 결합될 수 있다.

위상 시변 주파수 제어부(121)는 단위 시간당 360°위상 가변횟수를 제어할 수 있으며, 이를 위상 시변 주파수로 표현할 수 있다.

위상 가변 횟수를 정하여 다중 마이크로웨이브를 인가하는 경우 시간에 따라 공간적으로 교반하는 전계가 변화될 수 있다.

이때, 위상 제어되지 않은(ex. 시변주파수 0)에 비하여 위상 시변 주파수의 크기가 증가(ex. 시변주파수 1000) 됨에 따라 생성된 플라즈마의 공간상 전자 밀도의 균일도가 향상될 수 있다.

즉, 1개의 기준 위상 출력에 대하여 다른 1개의 마이크로웨이브의 위상 시변을 0 ~ 1000 Hz 범위에서 실시하는 경우, 주파수가 커질수록 마이크로웨이브 공진부(40) 내부 전계 분포는 균일해진다.

상기와 같이, 마이크로웨이브의 위상을 제어하되, 단위 시간당 위상 가변 횟수를 달리하도록 위상 시변 주파수를 함께 제어함으로써, 파워 전달의 균일도 개선 및 마이크로웨이브 파워의 에너지 전달 효율 증가가 가능해 질 수 있다.

한편, 상기에서 언급한 위상 제어 및 위상 시변 주파수 제어 이외에도 마이크로웨이브 발생모듈(1711, 1721) 각각이 다른 출력주파수로 시변 출력되어도 공진기 내부 전기장 분포를 균등화시키고자 하는 동일 목적을 달성할 수 있다.

이를 위해 주파수 시변장치(11)는 소정 대역폭으로 출력 주파수를 왕복 이동시키는 주파수 제어기(112)와 단위 시간당 주파수 왕복 횟수를 정하는 대역 시변 주파수 제어부(111);로 구성될 수 있다.

일례로, 1개의 마이크로웨이브 발생모듈(1711)는 기준 출력주파수를 유지하고, 다른 1개의 마이크로웨이브 발생모듈(1721)는 주파수 제어기(112)를 제어하여 2. 45GHz에서 3.6GHz 대역 범위로 출력주파수를 이동시키면 마이크로웨이브 공진기(40) 내부의 전계 상태가 가변될 수 있다.

즉, 대역 시변 주파수 제어부(111)를 이용하여 단위 시간당 대역 왕복 횟수를 제어시키면, 마이크로웨이브 공진기(40) 내부의 전계 분포를 균등화시킬 수 있다.

이때, 주파수 제어기(112)를 통한 출력주파수 대역 이동만으로도 정상파 형태가 가변됨을 알 수 있으며, 이에 더하여 대역 시변 주파수 제어부(111)를 이용하여 단위 시간당 대역 왕복 횟수를 제어시키는 경우, 마이크로웨이브 공진기(40) 내부의 전계 분포를 보다 더 효과적으로 균등화시킬 수 있다.

이를 위해 대역 시변 주파수 제어부(111)는 단위 시간당 대역 왕복 횟수를 제어할 수 있고, 단위시간당 대역 왕복 횟수는 특정 주파수로 정의할 수 있으며 해당 주파수는 1 ~ 수 kHz 범위로 동작 가능하다.

한편, 도 7에서는 위상 시변장치(12)와 주파수 시변장치(11)가 모두 사용되었으나, 위상 시변장치(12)와 주파수 시변장치(11)는 사용 환경에 따라 어느 하나를 선택하여 사용하거나, 두 장치 모두를 통합 설치하여 제어할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 일실시례에 따르면, 흡착제 재생과정에서 흡착타워 내부를 진공상태로 형성하여 흡착제 재생을 진행함으로써, 상대적으로 낮은 온도에서 수분 탈착이 이루어져 에너지 절감이 가능한 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법을 제공할 수 있다.

또한, 흡착제 재생과정에서 퍼지 타입과 달리 재생공기없이 흡착타워 내부를 진공상태로 형성하여 흡착제 재생을 진행함으로써, 압축공기량의 절감이 가능한 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법을 제공할 수 있다.

또한, 흡착제 재생과정에서 상대적으로 낮은 온도에서 수분 탈착이 이루어지도록 진공상태를 형성함으로써, 배관응력 스트레스가 감소되는 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법을 제공할 수 있다.

또한, 흡착제 재생과정에서 마이크로웨이브를 이용하여 복사 방식에 의해 열을 전달하고 흡착제 재생을 진행함으로써, 마이크로웨이브가 흡착제에 흡착되어 있는 물분자만 가열하여 수분을 탈착시킬 수 있어, 에너지 절감이 가능한 흡착제 진공 재생 시스템 및 그 재생방법을 제공할 수 있다.

또한, 다수의 마이크로웨이브를 위상, 전력, 주파수 제어하고 이를 통해 타워 공간 내에 열전달을 균일하게 제어함으로써, 마이크로웨이브가 도달하지 못하는 공백 영역을 최소화하여 마이크로웨이브를 통한 제습효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시례에 따른, 흡착제 진공재생 방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

이상과 같이 본 발명의 일실시례는 비록 한정된 실시례와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시례는 상기 설명된 실시례에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 일실시례는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

110 : 제1 흡착타워
120 : 제2 흡착타워
130 : 진공펌프
140 : 진공 리시버 탱크
150 : 진공트랩
160 : 세퍼레이터
170 : 마이크로웨이브 발생장치
181, 183 : 제1 격벽
182, 184 : 제2 격벽
190 : 속도제어장치

Claims (7)

1. 압축공기의 제습 또는 내부에 마련된 흡착제 재생 중 어느 하나를 수행하는 제1 흡착타워;
   상기 제1 흡착타워의 동작에 대응하여 흡착제 재생 또는 상기 압축공기의 제습을 교대로 수행하는 제2 흡착타워;
   재생공정이 필요한 흡착타워 내부의 기체를 흡입하여 상기 흡착타워 내부를 진공상태로 형성시키는 습식타입의 수봉식 진공펌프;
   상기 제1 흡착타워 및 상기 제2 흡착타워 내부로 마이크로웨이브를 방출시키는 마이크로웨이브 발생장치;
   상기 진공펌프의 일측에 연결되어 상기 진공펌프의 동작 속도를 제어하는 속도제어장치;
   재생 공정이 진행되는 흡착타워로부터 방출되는 에어 내에 포함된 응축수 및 분진을 분리하는 세퍼레이터;
   상기 진공펌프에 연결되고, 기설정된 범위의 진공상태를 유지하여 진공버퍼를 형성하는 진공탱크;
   상기 세퍼레이터로부터 분리된 응축수 및 분진과 상기 진공탱크 내의 응축수 및 분진을 외부로 배출시키는 진공트랩;
   상기 진공트랩 후단에 마련되는 체크밸브;
   흡착타워의 기설정된 지점에 마련되는 다수의 온도센서;
   상기 다수의 온도센서의 온도에 대응하여 기설정된 단위시간 동안 흡착타워의 상기 기설정된 지점에 마이크로웨이브가 고루 도달하는지 모니터링하고 마이크로웨이브의 도달이 취약한 지점으로 도달방향을 집중하도록 제어하는 취약지점 제어부; 및
   상기 마이크로웨이브 발생장치를 다수의 방향으로 틸팅시키는 틸팅제어신호, 흡착타워 내부로 방출되는 마이크로웨이브의 위상을 조절하는 위상제어신호 및 흡착타워 내부로 방출되는 마이크로웨이브의 주파수를 조절하는 주파수제어신호 중 적어도 하나를 생성하여 마이므로 웨이브의 방출방향과 거리를 제어하는 방출제어부;를 포함하고,
   상기 마이크로웨이브 발생장치는,
   출력 위상이 동기화된 마이크로웨이브를 발생시키는 다수의 마이크로웨이브 발생모듈; 및
   도파관을 통해 상기 다수의 마이크로웨이브 발생모듈이 결합되는 공진부;를 포함하며,
   상기 마이크로웨이브 발생장치는,
   상기 제1 흡착타워 및 상기 제2 흡착타워 내부로 방출되는 마이크로웨이브의 진행방향이 서로 직교하는 위치에 배치되고,
   상기 방출제어부는,
   상기 다수의 마이크로웨이브 발생모듈 중 전체 또는 일부에 연결되어 출력 위상을 시변시키는 위상 제어기; 및 상기 위상 제어기에 연결되어 단위 시간당 위상 가변 횟수를 정하는 위상 시변 주파수 제어부;를 포함하는 위상 시변장치;와
   상기 마이크로웨이브 발생모듈 중 전체 또는 일부에 연결되어 소정 대역폭으로 출력 주파수를 왕복 이동시키는 주파수 제어기; 및 상기 주파수 제어기에 연결되어 단위 시간당 주파수 왕복 횟수를 정하는 대역 시변 주파수 제어부;로 구성되는 주파수 시변장치;와
   상기 마이크로웨이브 발생모듈의 전원입력단에 연결되어 소정 입력범위로 단위 시간당 입력전원을 가변시키는 입력전원 시변장치; 를 포함하여
   상기 마이크로웨이브 공진부에서 1개의 마이크로웨이브 발생모듈 동기 출력에 대하여 전체 또는 일부의 마이크로웨이브 발생모듈의 시변 위상 출력 및 시변 주파수 출력을 교반시켜 마이크로웨이브 공진부 내부 전계를 균등화시키고,
   상기 제1 흡착타워 및 상기 제2 흡착타워는,
   상부에 마련되는 제1 격벽과 하부에 마련되는 제2 격벽을 포함하되,
   상기 제1 격벽 및 상기 제2 격벽은,
   메쉬 형상으로 형성되고, 상기 메쉬의 크기는 구형의 흡착제가 투과하지 못하고, 마이크로웨이브가 통과하지 못하는 최대 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 흡착제 진공 재생 시스템.
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