KR102541327B1 - 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오일을 사용하지 않는 오일프리 공기압축장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 물을 윤활수로 사용하여 공기를 압축하는 공기압축기; 상기 공기압축기와 연결되고, 상기 공기압축기에 의해 압축된 압축공기로부터 물을 분리하는 세퍼레이터; 상기 세퍼레이터와 연결되며, 상기 세퍼레이터에 의해 분리된 물을 냉각시키는 물 냉각 열교환기; 상기 세퍼레이터와 연결되며, 상기 세퍼레이터에 의해 분리된 공기를 냉각시키는 공기 냉각 열교환기; 상기 물 냉각 열교환기 및 상기 공기 냉각 열교환기와 결합되는 냉매배관; 상기 냉매배관과 연결되는 냉동압축기;를 포함하고, 상기 냉매배관 및 상기 냉동압축기가 상호 부설 연계되어, 상기 물 냉각 열교환기의 물 및 상기 공기 냉각 열교환기의 압축공기를 냉각시키는 동시에 상기 압축공기 중의 수분을 응축시켜 배출시키며, 상기 응축된 수분인 응축수를 드레인하여 재활용하는 것에 기술적 특징이 있다.

Description

칠러 내장형 오일프리 공기압축장치 {Oil free air compressor built in chiller}
본 발명은 오일프리 공기압축장치의 윤활수 냉각 구조에 칠러 및 쿨러를 내장함으로써 윤활수의 냉각 기능 및 공기 건조 기능을 동시에 구비하는 오일프리 공기 압축장치에 관한 것이다.
공기압축장치는 공기를 압축 생산하여 높은 공압으로 저장하였다가 이것을 필요에 따라 각종 공압 기계들에 공급해 주는 장치이다. 공기압축장치는 윤활 오일을 사용하는 오일타입 공기압축장치와 윤활수(水)를 사용하는 오일프리 공기압중장치가 있다.
오일타입 공기압축장치는 폐유 발생 및 오염 폐기물 처리가 필요하기 때문에 환경 오염의 문제가 있다. 이에 비해 오일프리 공기압축장치는 오일을 사용하는 대신 물을 윤활수로 사용하기 때문에 폐기물이 없어 친환경적인 장점이 있다. 이에 따라 최근에는 오일프리 공기압축장치의 사용이 늘어나고 있는 추세이다.
특허문헌 1에는 윤활수를 사용하는 오일프리 공기압축장치에 대해 개시되어 있다. 특허문헌 1의 공기압축장치는 공기를 압축하여 압축공기를 발생하는 압축기, 압축기로부터 압축공기를 전달받아 저장하는 리시버탱크, 압축기의 윤활, 냉각, 기밀 및 압축을 위해 압축기로 공급되는 물과 리시버탱크로부터 토출되는 토출공기를 냉각하는 냉각부, 물이 순환하는 순환유로 상에 설치되어 물을 필터링하는 워터필터부를 포함하여 구성되어, 물이 압축기의 윤활, 냉각, 기밀, 압축 작용을 수행함에 따라 오일을 전혀 사용하지 않고도 효율적인 공기압축이 가능하다.
그러나, 특허문헌 1의 공기압축장치를 포함한 종래의 오일프리 공기압축장치들은 윤활수로 사용되는 물을 냉각시킬 때 효율이 부족하고, 세퍼레이터를 통해 압축공기를 분리해낸다고 하더라도 압축공기에 미세하게 수분이 남아있을 수 있다.
한국공개특허 제10-2012-0083631호(2012.07.26.)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 발명으로, 발명에서 해결하고자 하는 과제는 칠러 연결 구조를 통해 물을 냉각시키는 기능과 함께 압축공기를 건조시키는 기능이 구비된 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치를 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는, 하우징 내에 설치되는 1개의 스크류로터와, 상기 스크류로터의 일측에 배치되어 상기 스크류로터에 맞물려 회전하는 게이트로터와, 상기 스크류로터의 타측에 배치되어 상기 스크류로터에 맞물려 회전하는 블레이드로 구성되어, 물을 윤활수로 사용하여 공기를 압축하는 공기압축기;
제1 배관에 의해 상기 공기압축기와 연결되고, 상기 공기압축기에 의해 압축된 압축공기로부터 물을 분리하는 세퍼레이터;
제3 배관에 의해 상기 세퍼레이터와 연결되며, 상기 세퍼레이터에 의해 분리된 물을 냉각시키는 물 냉각 열교환기;
제2 배관에 의해 상기 세퍼레이터와 연결되며, 상기 세퍼레이터에 의해 분리된 공기를 냉각시키며, 상기 물 냉각 열교환기와는 제4 배관에 의해 연결되는 공기 냉각 열교환기;
상기 물 냉각 열교환기와 상기 공기 냉각 열교환기와 열교환되는 냉매배관;
상기 냉매배관의 냉매를 압축하는 냉동압축기; 및
드레인 트랩을 이용하여 상기 공개 냉각 열교환기의 압축공기를 냉각시킬 때 발생하는 응축수가 상기 공기압축기로 유입되도록 연결된 드레인 배관을 포함하되,
상기 드레인 트랩은,
상기 공기 냉각 열교환기의 응축수를 유입받는 연결부와, 상기 유입된 응축수를 저장하되 설정량 이상의 응축수가 저장되면 자동으로 응축수 배출관을 통해 상기 공기압축기로 배출하는 트랩부를 포함하며,
상기 트랩부는 응축수를 저장하며 상기 응축수 배출관이 연결되는 케이싱과, 상기 케이싱의 내측에서 상기 응축수 배출관을 막는 마개와, 상기 케이싱 내측에 위치하여 저장된 응축수에 의한 부력을 상기 마개에 제공하는 트랩본체를 포함한다.
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본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 윤활수로 사용되는 물을 빠르게 냉각시킴과 동시에 압축공기를 건조시켜 압축공기 중의 수분을 제거할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 윤활수로 사용되는 물을 냉각시킬 때 발생하는 수분을 드레인하여 재사용함으로써 물 냉각 효율을 향상시키면서도 물이 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 압축공기를 건조시킬 때 발생하는 수분을 드레인하여 재사용함으로써 최종적으로 토출되는 압축공기의 품질을 향상시키면서도 물이 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 물 냉각 열교환기와 공기 냉각 열교환기가 연속적으로 배치되고, 하나의 냉매배관이 연속적으로 배치된 물 냉각 열교환기와 공기 냉각 열교환기와 연결됨으로써 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 공간 활용성을 향상시킴으로써 하나의 일체형 공기압축장치로 제작이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치의 구성도
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치의 동작을 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치의 구성도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드레인 트랩의 구성도
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 공기압축기의 내부 구성도
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치에 대해 구체적으로 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치의 구성도, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치의 동작을 설명하기 위한 도면, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치의 구성도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 물을 윤활수로 사용하여 공기를 압축하는 공기압축기(100); 공기압축기(100)와 연결되고, 공기압축기(100)에 의해 압축된 공기로부터 물을 분리하는 세퍼레이터(200); 세퍼레이터(200)와 연결되며, 세퍼레이터(200)에 의해 분리된 물을 냉각시키는 물 냉각 열교환기(300); 세퍼레이터(200)와 연결되며, 세퍼레이터(200)에 의해 분리된 공기를 냉각시키는 공기 냉각 열교환기(400); 물 냉각 열교환기(300) 및 공기 냉각 열교환기(400)와 결합되는 냉매배관(510); 냉매배관(510)과 연결되는 냉동압축기(500);를 포함하여 구성된다.
그리고 도 1을 참고하여 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치의 배관 구성에 대해 살펴보면, 공기압축기(100)와 세퍼레이터(200) 사이에 연결되어, 공기압축기(100)에 의해 압축된 공기를 세퍼레이터(200)로 이송하는 제1 배관(110); 세퍼레이터(200)의 상단에 연결되어, 세퍼레이터(200)에 의해 분리된 공기를 공기 냉각 열교환기(400)로 이송하는 제2 배관(210); 세퍼레이터(200)의 하단에 연결되어, 세퍼레이터(200)에 의해 분리된 물을 물 냉각 열교환기(300)로 이송하는 제3 배관(220); 및 물 냉각 열교환기(300)와 공기압축기(100) 사이에 연결되어, 물 냉각 열교환기(300)에 의해 냉각된 물을 공기압축기(100)로 이송하는 제4 배관(310);을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에서는 냉매배관(510) 및 냉동압축기(500)가 상호 부설 연계되어, 물 냉각 열교환기(300)의 물 및 공기 냉각 열교환기(400)의 압축공기를 냉각시키는 동시에 압축공기 중의 수분을 응축시켜 배출시키며, 응축된 수분인 응축수를 드레인하여 재활용하도록 구성될 수 있다.
도 2를 참고하여 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치를 통해 압축공기가 생성되어 토출되는 과정을 살펴보면,
먼저 외부로부터 대기의 중의 공기가 공기압축기(100)로 공급되고, 공기압축기(100)에서 압축 작용을 통해 생성된 압축공기가 세퍼레이터(200)로 이송하게 된다. 이렇게 세퍼레이터(200)로 이송되는 압축공기는 공기압축기(100)를 통한 압축 작용에 의해 고온 고압의 상태를 가지게 된다.
참고적으로, 본 발명에서는 공기압축기(100)가 오일을 사용하는 대신 물을 사용하는 오일프리 방식으로, 공기압축기(100)로 공급되는 물이 밀봉, 윤활, 세척 작용을 동시에 하여 저속 회전에서 압축공기의 생산이 가능해진다.
세퍼레이터(200)에서는 고온 고압의 압축공기에서 물(수분)을 분리해내는 동작을 한다.
세퍼레이터(200)에 의해 분리된 물은 물 냉각 열교환기(300)로 보내지고, 세퍼레이터(200)에 의해 분리된 압축공기는 공기 냉각 열교환기(400)로 보내진다.
물 냉각 열교환기(300)로 보내진 물은 물 냉각 열교환기(300)를 통해 냉각된 다음, 공기압축기(100)로 보내진다. 즉, 본 발명에서는 공기 압축 과정에서 만들어진 물을 재활용하여 물이 낭비되는 것을 방지한다.
그리고 공기 냉각 열교환기(400)로 보내진 공기는 공기 냉각 열교환기(400)에 의해 냉각된 다음, 토출구(미도시)를 통해 토출되어 압축공기가 필요한 사용처에서 사용될 수 있다. 도 2에서는 공기 냉각 열교환기(400)의 오른편에 표시된 화살표 방향으로 압축공기가 토출될 수 있다.
참고적으로 세퍼레이터(200)에는 세퍼레이터(200) 내부의 물을 드레인할 수 있는 세퍼레이터 드레인관(230)이 설치될 수 있다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 세퍼레이터(200)에 의해 분리된 물을 물 냉각 열교환기(300)로 이송하는 제3 배관(220)에 연결되도록 세퍼레이터 드레인관(230)이 설치될 수 있고, 필요에 따라 세퍼레이터(200)에 직접 연결되어 드레인되도록 설치될 수도 있다.
본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 흡입필터(600)가 설치될 수 있다. 흡입필터(600)는 공기압축기(100)와 연결되도록 제5 배관(610)에 의해 연결 설치될 수 있으며, 공기압축기(100)의 잔여 먼지를 흡입하여 여과하는 기능을 한다.
도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치의 냉매배관(510)을 통해 냉매가 순환할 수 있다. 냉동압축기(100)를 출발한 냉매는 냉매배관(510)을 따라 순환하여 다시 냉동압축기(100)로 유입되는데, 본 발명에서는 도 3과 같이 냉매배관(510)은 물 냉각 열교환기(300) 주변 및 공기 냉각 열교환기(400)과 결합되기 때문에, 물 냉각 열교환기(300) 및 공기 냉각 열교환기(400) 에서 냉매배관(510)에 의해 냉각 및 건조 작용이 일어나게 된다.
물 냉각 열교환기(300) 및 공기 냉각 열교환기(400)에서는 물 냉각 열교환기(300)가 물을 냉각시키더라도 이는 열교환기에 의한 냉각으로, 냉매배관(510)을 순환하는 냉매보다 온도가 높을 수밖에 없다. 즉, 냉매배관(510)을 통해 순환하는 냉매를 이용한 냉각이 상대적인 온도가 더 낮으며, 이러한 더 낮은 온도의 냉각을 통해 물 냉각 열교환기(300) 주변에서 추가적인 냉각 작용이 일어나게 되며, 기존의 일반적인 물 냉각 열교환기(300)를 통한 냉각보다 냉각 효과를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
또한 물 냉각 열교환기(300) 및 공기 냉각 열교환기(400)에서는 냉매배관(510)에 의해 건조 작용이 일어나는데, 이러한 건조 작용은 대기 중에 차가운 물이 담긴 컵을 놓으면 컵 표면에 물 방울이 맺히게 되는 현상과 유사하다. 이는 대기 중의 수분이 차가운 물이 담긴 컵 표면에 응축되는 것으로, 이러한 응축 현상은 온도 차이에 의해 발생하며, 대기의 입장에서 보면 수분을 빼앗긴 것이기 때문에 컵 주변의 공기가 더 건조해지는 것이다.
즉, 물 냉각 열교환기(300) 및 공기 냉각 열교환기(400)에서는 냉매배관(510)을 순환하는 차가운 냉매에 의해 응축 현상이 발생하게 되고, 이러한 응축현상에 의해 건조 작용이 일어나게 된다.
이처럼 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 칠러 연결 구조를 통해 윤활수로 사용되는 물을 빠르게 냉각시킴과 동시에 압축공기를 건조시켜 압축공기 중의 수분을 제거함으로써 압축공기의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 4 및 도 5를 참고하여 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치의 드레인 동작에 대해 살펴본다.
공기 냉각 열교환기(400)에서 온도 차이에 의해 응축 현상이 발생하고, 이러한 응축 현상에 의해 물(수분)이 생성되며, 본 발명에서는 이렇게 응축된 수분인 응축수를 드레인하여 재활용할 수 있다.
예를 들어 공기 냉각 열교환기(400)에서 압축공기를 냉각시킬 때 발생하는 응축수가 공기압축기(100)로 유입되도록 드레인 배관(410)이 형성될 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이 공기압축기(100)와 흡입필터(600)를 연결하는 제5 배관(610)에 드레인 배관(410)이 연결될 수 있다. 즉, 드레인 배관(410)의 일측이 공기 냉각 열교환기(400)에 연결되고, 드레인 배관(410)의 타측이 제5 배관(610)에 연결될 수 있다.
그리고 필요에 따라 공기 냉각 열교환기(400)에서 압축공기를 냉각시킬 때 발생하는 응축수가 세퍼레이터(200)에 유입되도록 형성될 수 있는데, 도 5에 도시된 바와 같이 드레인 배관(410)의 일측이 공기 냉각 열교환기(400)에 연결되고, 드레인 배관(410)의 타측이 제1 배관(110)에 연결될 수 있다.
드레인 배관(410)의 일측이 공기 냉각 열교환기(400)에 연결되고, 드레인 배관(410)의 타측이 물 냉각 열교환기(300)에서 공기압축기(100)로 연결되는 배관인 제4 배관(310)에 연결될 수 있다.
이때 드레인 배관(410)에는 한쪽 방향으로만 작동되는 체크밸브가 내장되어 드레인되는 응축수가 역류하는 것을 방지할 수 있고, 드레인 배관(410)이 분사형 노즐 구조로 형성될 수도 있다.
또한 도 4를 참고하면 본 발명에서는 공기 냉각 열교환기(400)에서 압축공기를 냉각시킬 때 발생하는 응축수가 세퍼레이터(200)로 유입되도록 드레인 배관(410)이 형성될 수 있다.
예를 들어 드레인 배관(410)의 일측이 공기 냉각 열교환기(400)에 연결되고, 드레인 배관(410)의 타측이 공기압축기(100)에서 세퍼레이터(200)로 연결되는 배관인 제1 배관(110)에 연결될 수 있다.
이러한 경우에도 드레인 배관(410)에는 한쪽 방향으로만 작동되는 체크밸브가 내장되어 드레인되는 응축수가 역류하는 것을 방지할 수 있고, 드레인 배관(410)이 분사형 노즐 구조로 형성될 수도 있다.
도 1과 같이 압축공기를 냉각시킬 때 발생하는 응축수가 세퍼레이터(200)로 유입되도록 구성되는 경우, 공기압축기(100)가 가동되어 공기압축기(100)에서 압축된 압축공기와 윤활수로 사용된 물이 세퍼레이터(200)로 이송될 때 흐름이 발생되기 때문에, 이러한 흐름에 의해 응축수가 자연스럽게 합류하여 세퍼레이터(200) 내부로 이송될 수 있다.
본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 위와 같은 자연스러운 물리 현상을 이용함으로써 불필요한 부품을 최소화하여 간결하면서도 효율적으로 공기압축장치의 운영이 가능해진다.
또한 이처럼 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 칠러 연결 구조를 통해 윤활수로 사용되는 물을 냉각시킬 때 발생하는 수분을 드레인하여 재사용함으로써 물 냉각 효율을 향상시키면서도 물이 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
또한 압축공기를 건조시킬 때 발생하는 수분을 드레인하여 재사용함으로써 최종적으로 토출되는 압축공기의 품질을 향상시키면서도 물이 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드레인 트랩의 구성도이다.
본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 드레인 배관(410)의 입구측 또는 드레인 배관(410)과 공기 냉각 열교환기(400)의 결합부분에 드레인 트랩(420)이 설치될 수 있다.
도 6을 참고하면, 드레인 트랩(420)은 연결부(421), 트랩부(422) 및 응축수 배출관(423)을 포함하여 구성될 수 있다. 연결부(421)는 응축수유입관(421a)을 포함하여 공기 냉각 열교환기(400)로부터 응축수가 유입될 수 있다. 이렇게 유입된 응축수는 하단에 형성된 응축수이송관(421a)으로 낙하하여 이송될 수 있다.
이때 트랩부(422)는 케이싱(422a), 부력에 의해 물에 뜰 수 있는 트랩본체(422b), 트랩본체(422b) 하단에 형성되는 마개(422c)를 포함하여 구성되고, 케이싱(422a)의 하단은 응축수 배출관(423)과 연결된다.
응축수이송관(421a)으로 낙하하는 응축수는 트랩부(422)의 케이싱(422a)에 모이게 되는데, 트랩본체(422a)가 부력에 의해 물에 뜰 수 있도록 형성되기 때문에 응축수가 모이게 되면 트랩본체(422a)가 상승하게 된다. 이렇게 트랩본체(422a)가 상승하면 응축수 배출관(423)을 막고 있던 마개(422c)가 같이 상승하기 때문에 응축수 배출관(423)이 개방되어, 응축수가 응축수 배출관(423)을 통해 배출된다.
본 발명에서 응축수는 그 양이 매우 많지 않고, 지속적으로 유입되는 것이 아니기 때문에 응축수의 드레인이 용이하지 않을 수 있는데, 위와 같은 구성의 드레인 트랩(420)의 구성에 의해 효과적으로 응축수를 드레인하여 공기압축기(100)의 윤활수로 재활용할 수 있다.
도 1을 다시 참조하면 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 물 냉각 열교환기(300)와 공기 냉각 열교환기(400)가 연속적으로 배치되고, 하나의 냉매배관(510)이 연속적으로 배치된 물 냉각 열교환기(300)와 공기 냉각 열교환기(400)와 연결도록 구성될 수 있다.
본 발명에서는 하나의 냉매배관이 연속적으로 배치된 물 냉각 열교환기와 공기 냉각 열교환기와 연결됨으로써 공간 활용성을 향상시킬 수 있다. 또한 공간 활용성을 향상시킴으로써 하나의 일체형 공기압축장치로 제작이 가능해지는 장점이 있다.
본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 공기압축기(100)로 공급되는 물이 밀봉, 윤활, 세척 작용을 동시에 하여 저속 회전에서 압축공기를 생산할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 공기압축기의 내부 구성도이다. 도 7 및 도 8을 참고하면, 본 발명에 따른 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치는 공기압축기(100)가 하우징(101); 하우징(101) 내에 설치되는 1개의 스크류로터(102); 스크류로터(102) 일측에 배치되어 스크류로터(102)에 맞물려 회전하는 게이트로터(103); 스크류로터(102) 타측에 배치되어 스크류로터(102)에 맞물려 회전하는 블레이드(104);를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 공기압축기(100)는 싱글스크류 타입으로 물을 윤활수로 사용할 때 최적의 인버터 제어가 가능하여 에너지 절약 효율이 높은 장점이 있다.
또한 도 7에 도시된 바와 같이 구성되는 스크류로터(102), 게이트로터(103) 및 블레이드(104)의 결합 구성에 의해, 수직·수평으로 걸리는 하중이 상쇄되어 베어링의 수명을 길게할 수 있고, 이로 인해 공기압축기(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
위에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 공기압축기 110: 제1 배관
200: 세퍼레이터 210: 제2 배관
220: 제3 배관 300: 물 냉각 열교환기
310: 제4 배관 400: 공기 냉각 열교환기
410: 드레인 배관 420: 드레인 트랩
421: 연결부 422: 트랩부
422a: 케이싱 422b: 트랩본체
422c: 마개 423: 응축수 배출관
500: 냉동압축기 510: 냉매배관

Claims (4)

  1. 하우징 내에 설치되는 1개의 스크류로터와, 상기 스크류로터의 일측에 배치되어 상기 스크류로터에 맞물려 회전하는 게이트로터와, 상기 스크류로터의 타측에 배치되어 상기 스크류로터에 맞물려 회전하는 블레이드로 구성되어, 물을 윤활수로 사용하여 공기를 압축하는 공기압축기;
    제1 배관에 의해 상기 공기압축기와 연결되고, 상기 공기압축기에 의해 압축된 압축공기로부터 물을 분리하는 세퍼레이터;
    제3 배관에 의해 상기 세퍼레이터와 연결되며, 상기 세퍼레이터에 의해 분리된 물을 냉각시키는 물 냉각 열교환기;
    제2 배관에 의해 상기 세퍼레이터와 연결되며, 상기 세퍼레이터에 의해 분리된 공기를 냉각시키며, 상기 물 냉각 열교환기와는 제4 배관에 의해 연결되는 공기 냉각 열교환기;
    상기 물 냉각 열교환기와 상기 공기 냉각 열교환기와 열교환되는 냉매배관;
    상기 냉매배관의 냉매를 압축하는 냉동압축기; 및
    드레인 트랩을 이용하여 상기 공기 냉각 열교환기의 압축공기를 냉각시킬 때 발생하는 응축수가 상기 공기압축기로 유입되도록 연결된 드레인 배관을 포함하되,
    상기 드레인 트랩은,
    상기 공기 냉각 열교환기의 응축수를 유입받는 연결부와, 상기 유입된 응축수를 저장하되 설정량 이상의 응축수가 저장되면 자동으로 응축수 배출관을 통해 상기 공기압축기로 배출하는 트랩부를 포함하며,
    상기 트랩부는 응축수를 저장하며 상기 응축수 배출관이 연결되는 케이싱과, 상기 케이싱의 내측에서 상기 응축수 배출관을 막는 마개와, 상기 케이싱 내측에 위치하여 저장된 응축수에 의한 부력을 상기 마개에 제공하는 트랩본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드레인 배관에 한쪽 방향으로만 작동되는 체크밸브가 내장되는 것을 특징으로 하는 칠러 내장형 오일프리 공기압축장치.
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