KR102545216B1

KR102545216B1 - 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치

Info

Publication number: KR102545216B1
Application number: KR1020220112863A
Authority: KR
Inventors: 장희철; 박진희
Original assignee: 지에이텍(주)
Priority date: 2022-09-06
Filing date: 2022-09-06
Publication date: 2023-06-20

Abstract

제습장치의 흡착 탑에 충진된 흡착제를 재생하기 위해 사용된 후 폐기되는 압축공기 또는 공기 액화분리기에서 액화되지 않고 가스상태로 배기되는 테일(TIAL) 가스를 회수하여 재생에 활용하도록 함으로써, 에너지 손실을 줄일 수 있도록 한 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치에 관한 것으로서, 공기 압축기에서 유입된 압축 공기의 습기를 흡착방식으로 제습하거나, 가열 재생 또는 냉각 재생 동작을 수행하는 제1 및 제2 제습기;, 제1제습기 또는 제2제습기에서 제습된 공기의 경로를 제어하는 경로 제어부, 압축 공기를 가열하여 재생을 위한 건조 공기를 공급하는 전기 히터, 건조 공기를 유입 받고, 액화 처리를 통해 액체 가스(LIQUID GAS)를 제1 전자 제어 밸브를 통해 공급해주며, 액화 과정에서 액화되지 않고 가스상태인 테일 가스(TAIL GAS)를 배출하는 공기 액화분리기, 공기 액화분리기에서 배출되는 테일 가스를 회수하여 재생용 가스로 출력하는 테일 가스 회수기 및 회수한 재생용 가스를 전기 히터로 수송하는 재생에 활용되도록 하는 블로어(Blower)를 포함하여, 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치를 구현한다.

Description

폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치{Adsorption type compressed air dehumidification device that can recycle waste gas}

본 발명은 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치에 관한 것으로, 특히 제습장치의 흡착 탑에 충진된 흡착제를 재생하기 위해 사용된 후 폐기되는 압축공기 또는 공기 액화분리기에서 액화되지 않고 가스상태로 배기되는 테일(TIAL) 가스를 회수하여 재생에 활용하도록 함으로써, 에너지 손실을 줄일 수 있도록 한 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치에 관한 것이다.

통상적으로, 반도체 제조, 전자, 기계, 화학 산업 등 거의 모든 산업 분야에서는 압축 공기를 사용한다.

이러한 압축 공기는 대기중의 공기를 이용하여 압축기로부터 생산되지만, 이렇게 생산된 압축 공기는 대기중의 공기에 기본적으로 수분 및 이물질이 함유되어 있으므로, 특히 청정 환경을 요하는 정밀 산업 분야에서는 이물질과 수분을 제거한 압축공기를 필요로 한다.

압축공기를 사용하는 각종 산업현장에서는 공기압축기를 이용하여 압축공기를 얻으며, 이러한 공기압축기를 이용하여 공기를 압축하는 과정에서 압축피스톤과 같은 각종 기계부품들에 묻어 있는 기름성분이 압축공기 중에 함유됨과 더불어, 대기중의 먼지나 수분 등도 함께 포함된다.

특히, 수분은 공기가 압축되면서 그 포화상태의 변화에 따라 자연발생적으로 발생된다. 이러한 수분이나 기름성분이 함유된 압축공기를 각종 기계장치 등에 사용하는 경우에는 그대로 사용하여도 무방하나, 음식물 처리 과정이나 약품처리공정 또는 반도체 생산라인 등과 같이 정밀산업현장에서는 수분이나 기름성분이 함유된 공기는 매우 치명적인 피해를 초래할 수도 있다.

따라서, 이러한 공기 속에 함유된 수분을 제거하기 위해 제습 시스템(air dryer system)이 각종 정밀산업현장에 적용되고 있으며, 이러한 제습 시스템은 냉동기를 이용하여 공기를 노점온도 이하로 냉각하여 제습하는 냉각식, 온도를 일정하게 유지하면서 압력을 높여 공기 내의 수분을 제거하는 압축식, 고형 또는 액상의 흡습성 물질에 공기를 접촉시켜 제습하는 흡습식, 고형 흡착제에 공기를 접촉시켜 흡착제의 미세공에 흡착되도록 하여 제습하는 흡착식으로 대별된다.

이 중에서, 최근에는 제습 효율이 높고, 열효율이 액체에 의한 흡습법보다 낮으나, 매우 낮은 노점으로 제습할 수 있는 초 건조 공기를 제공할 수 있는 흡착식 제습 시스템이 주류를 이루고 있다.

이러한 흡착식 제습 시스템은 흡착제가 내장된 2개의 흡착탑, 2개의 흡착탑 중에서 한쪽은 제습 기능을, 다른 한쪽은 재생 기능을 상호 교번적으로 수행하도록 2개의 흡착탑으로 공급되는 압축공기의 방향을 절환시키는 방향 절환 밸브, 이러한 방향절환 밸브의 작동을 제어하는 전자밸브 및 타이머가 내장된 제어반 등으로 이루어진다.

상기와 같은 흡착식 제습 시스템에 대한 종래기술이 대한민국 등록특허 10-1954772호에 개시되어 있다.

첨부한 도면 도 1은 상기 등록특허 10-1954772호에 개시된 흡착식 제습 시스템의 구성도로서, 히터 외장형이며, 재생 열원인 히터가 제습장치의 외부에 장착되어 전기 또는 스팀 히터를 사용할 수 있으며, -40℃ 이하의 노점을 얻을 수 있다.

액화 처리를 통해 사용자에게 액체 가스(LIQUID GAS)를 공급해주는 공기액화분리기(10), 상기 공기 액화분리기(10)에서 액화된 액체 가스를 사용자에게 공급하거나 차단하는 전자밸브(11), 상기 공기 액화분리기(10)에서 액화 과정에서 액화되지 않고 가스상태로 토출되는 테일 가스(TAIL GAS)를 배기하는 테일 가스 배기밸브(12)가 구비된다.

아울러 흡착식 제습 시스템은 대기중의 공기를 압축하여 압축 공기를 생산하는 공기 압축기(20), 상기 공기 압축기(20)에서 생산된 압축 공기에 함유된 불순물을 제거하는 공기 필터(21)를 포함한다.

여기서 도면에는 도시하지 않았지만, 공기 압축기(20)의 흡입 측에 설치되어 흡입구로 유입되는 불순물을 제거하는 흡기 필터가 구비될 수 있다. 상기 흡기 필터(suction filter)는 흡입구로부터 유입되는 불순물(먼저, 수분, 기름) 등을 제거하여 기기의 수명 연장, 흡입 소음의 제거 및 효율의 향상을 도모한다.

또한, 흡착식 제습 시스템은 상기 공기 필터(21)를 통해 공급되는 압축 공기를 제1 및 제2 제습기(31)(32)에 공급하거나 상기 제1 및 제2 제습기(31)(32)에서 흡착제 재생 후 방출되는 공기를 배출하는 제2 내지 제4 전자 제어 밸브(41 - 44)를 포함한다.

상기 제1제습기(31)는 흡착제를 이용하여 압축 공기에 포함된 습기를 흡착 방식으로 제거하여 제습을 하거나, 가열 또는 냉각 재생 동작을 수행하게 되며, 상기 제2제습기(32)도 흡착제를 이용하여 압축 공기에 포함된 습기를 흡착 방식으로 제거하여 제습을 하거나, 가열 또는 냉각 재생 동작을 수행한다.

여기서 제1 및 제2 제습기(31)(32)는 교번으로 제습과 재생 동작을 수행하되, 하나의 제습기가 제습 동작을 하면 다른 하나의 제습기는 재생 동작을 수행하고, 반대로 하나의 제습기가 재생 동작을 수행하면 다른 하나의 제습기는 제습 동작을 수행한다.

상기 제1제습기(31) 또는 제2제습기(32)에는 경로 제어부(50)가 연결되어, 제습된 공기의 경로를 제어한다.

상기 경로 제어부(50)는 제1 내지 제4 공기압 밸브(51 - 54)로 이루어져, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유로를 형성해준다.

이러한 상기 경로 제어부(50)는 상기 제1 내지 제4 공기압 밸브 대신에 사방밸브(PV1)를 이용하여, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유로를 형성해줄 수도 있다.

아울러 흡착식 제습 시스템은 압축 공기를 가열하여 재생을 위한 건조 공기를 공급하는 전기 히터(60)가 구비된다. 여기서 전기 히터(60)의 소정 위치에는 히터의 온도를 검출하는 온도 센서(TS)(61)가 구비된다.

또한, 흡착식 제습 시스템은 상기 경로 제어부(50)에서 제공되는 건조 공기를 필터링하는 에어 필터(71)가 구비된다.

아울러 상기 전기 히터(60)의 일단에는 압축 공기의 압력을 측정하여 표시해주는 압력계(62)가 설치된다.

또한, 흡착식 제습 시스템은 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1 및 제2 제습기(31)(32)가 제습과 재생을 교번 동작으로 운전되도록 제어하며, 상기 경로 제어부(50)의 유로 경로를 제어하는 제어부가 마련될 수 있다. 이러한 제어부는 컨트롤 패널로서, 마이크로컨트롤러, 마이컴, 중앙처리장치와 같은 제어장치로 구현할 수 있다.

이와 같이 구성된 종래의 흡착식 압축공기 제습시스템의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 2개의 제습기(31)(32)를 제어부에서 교번으로 제습과 재생 동작을 제어한다. 여기서 제습과 재생 동작은 시간 개념으로 교번제어를 하는 데, 시간은 사용자가 임의로 설정할 수 있으나, 4시간 제습과 4시간 재생을 교번하는 것이 바람직하다. 이때, 재생은 가열재생과 냉각 재생을 이용할 수 있다.

예컨대, 제어부는 먼저 제1제습기(31)를 제습 동작으로 운전을 제어하고, 동시에 제2제습기(32)를 재생 동작으로 운전을 제어한다.

아울러 제습 동작과 운전 제어 동작에 따라 흡착식 압축공기 제습시스템의 운전을 시작하면, 제어부는 경로 제어부(50) 내의 복수의 공기압 밸브(51 - 54)의 개폐를 제어한다.

상기 제1제습기(31)가 제습 운전을 시작하면, 공기 필터(21)를 통해 유입되는 압축 공기는 상기 제1제습기(31)에 전달된다.

상기 제1제습기(31)는 유입되는 압축공기에 대하여, 흡착제를 이용한 흡착 방식으로 습기를 제거하고, 습기가 제거된 건조 공기를 상기 경로 제어부(50)로 전달한다.

상기 경로 제어부(50)는 개방된 공기압 밸브를 통해 건조 공기를 토출하게 되고, 이렇게 토출되는 건조 공기는 에어 필터(71)를 통해 불순물이 제거된 후, 공기 액화분리기(10)로 유입된다. 이때, 공기 액화분리기(10)에 유입되는 건조 공기량은 토출되는 액체량에 비례할 수 있다.

여기서 공기 액화분리기(10)는 에어 벤트를 통해, 저장된 건조 공기를 액화하여 액체 가스를 토출할 경우 자연스럽게 압축 공기를 유입하고, 공기 액화분리기(10)에 건조 공기를 저장할 경우 높아진 내부 압력에 의해 자연스럽게 공기 액화분리기(10) 내의 압력을 체크 밸브를 통해 에어 벤트로 토출하게 된다. 여기서 공기 액화분리기(10) 내의 압력은 별도의 압력 조절 장치를 이용하는 것이 아니고, 공기 액화분리기(10)와 체크 밸브 간의 연동을 통해 액체 가스의 저장 또는 토출에 따라 공기 액화분리기(10) 내의 압력은 적절하게 유지하게 된다.

이러한 과정을 통해 공기 액화분리기(10)에 압축 공기가 유입될 때 제습기를 통하여 제습된 건조공기가 유입되도록 제습 동작을 수행한다.

다음으로, 상기와 같은 제습 운전과 동시에 다른 제습기의 재생 운전을 수행한다. 재생 운전은 가열 재생과 냉각 재생을 이용할 수 있다.

예컨대, 가열 재생은 전기 히터(60)를 통해 유입되는 압축 공기를 가열하여 재생을 위한 재생 공기로 건조 공기를 공급한다. 이렇게 전기 히터(60)를 통해 공급되는 건조한 재생 공기는 경로 제어부(50)를 통해 제2제습기(32)에 유입된다.

제2제습기(32)는 유입되는 건조한 재생 공기를 이용하여 흡착제를 재생하게 되고, 이로써 -40℃ 이하의 노점을 얻을 수 있게 된다.

다음으로, 냉각 재생은 경로 제어부(50)를 통하여 토출된 건조한 압축 공기를 유입하고, 유입한 압축 공기를 상기 경로 제어부(50)에 전달하여, 압축 공기에 의해 냉각 재생이 이루어지도록 한다.

이와 같이 재생 시 건조된 공기를 이용하여 흡착제의 재생을 수행함으로써, 흡착제의 완전한 재생이 가능하며, 이로 인해 흡착제의 제습 효율을 높일 수 있고, 흡착제의 수명을 연장시켜 연속적으로 공기 액화분리기로 수분이 유입되는 것을 방지하여 제품 품질 향상을 도모한다.

이어, 제어부의 제어에 따라 제2제습기(32)가 제습 운전을 하게 되면, 반대로 제1제습기(31)는 재생 운전을 하게 되며, 제2제습기(32)의 제습 동작은 상기 제1제습기(31)의 동작과 동일하게 이루어지고, 제1제습기(31)의 재생 동작은 상기 제2제습기(32)의 재생 동작과 동일하게 이루어진다.

이러한 종래의 흡착식 압축공기 제습시스템은 자체 제습한 압축공기 또는 가스의 일부(약 15%)를 재생용 공기 또는 가스로 사용한 후 자동 배기 밸브(41 또는 44)를 통하여 대기로 방출하는 방식으로 제습 시스템을 운영한다.

상기 공기 액화분리기(10)에서 액화 과정에서 액화되지 않고 가스상태로 토출되는 테일 가스(TAIL GAS)를 테일 가스 배기밸브(12)를 통해 대기로 배출하는 방식이므로, 에너지 낭비가 발생한다.

여기서 제습된 압축공기를 재생에 사용하는 흡착식 압축공기 제습시스템에서는 제습된 압축공기(가스)가 일부 재생에 사용된 후 대기로 배출되어 에너지 낭비가 발생한다.

이러한 에너지 낭비 발생으로 인해, 압축기 선정시 필요 유량에 재생가스 손실 유량을 더하여 최종 유량에 맞는 공기 압축기를 선정하게 되므로, 압축기의 구입 비용이 불필요하게 증가하는 문제점도 있다.

대한민국 등록특허 10-1954772호(2019.02.27. 등록)(흡착식 에어 드라이어 시스템)

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 제습장치의 흡착 탑에 충진된 흡착제를 재생하기 위해 사용된 후 폐기되는 압축공기 또는 공기 액화 분리기에서 액화되지 않고 가스상태로 배기되는 테일(TAIL) 가스를 회수하여 재생에 활용하도록 함으로써, 에너지 손실을 줄일 수 있도록 한 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치"는,

대기중의 공기를 압축하여 압축 공기를 생산하는 공기 압축기;

상기 공기 압축기에서 유입된 압축 공기의 습기를 흡착방식으로 제습하거나, 가열 재생 또는 냉각 재생 동작을 수행하는 제1 및 제2 제습기;

상기 제1제습기 또는 제2제습기에서 제습된 공기의 경로를 제어하는 경로 제어부;

압축 공기를 가열하여 재생을 위한 건조 공기를 공급하는 전기 히터;

상기 경로 제어부에서 제공되는 건조 공기를 필터링하는 에어 필터;

상기 에어 필터를 통과한 건조 공기를 유입 받고, 액화 처리를 통해 액체 가스(LIQUID GAS)를 제1 전자 제어 밸브를 통해 공급해주며, 액화 과정에서 액화되지 않고 가스상태인 테일 가스(TAIL GAS)를 배출하는 공기 액화분리기;

상기 공기 액화분리기에서 배출되는 테일 가스를 회수하여 재생용 가스로 출력하는 테일 가스 회수기;

상기 테일 가스 회수기에서 회수한 재생용 가스를 상기 전기 히터로 수송하는 블로어(Blower)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치"는,

상기 블로어와 상기 전기 히터의 사이에 개재되어, 상기 블로어에서 수송되는 재생용 가스에 함유된 이물질을 제거하는 공기 필터;

상기 공기 필터를 통과한 재생용 가스를 상기 전기 히터의 유로로 공급하는 제2 전자 제어 밸브; 및

상기 제2 전자 제어 밸브를 통해 공급되는 재생용 가스가 상기 전기 히터로 공급되도록 재생용 가스의 공급 유로를 결정하는 제3 전자 제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 전기 히터는,

제습 시 상기 제2 및 제3 전자 제어 밸브를 통해 공급되는 재생용 가스를 가열하여 가열 재생용으로 공급하고, 재생시에는 상기 재생용 가스를 그대로 흘려 제습기로 공급되도록 하여 제습기 내부에 충진된 흡착제를 재생하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 테일 가스 회수기는,

제습된 압축공기가 사용되지 않고 배기관을 통해 배기될 경우, 상기 배기관에서 배기되는 제습된 압축공기를 재생용 가스로 회수하여 상기 블로어에 공급해주는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 및 제2 제습기의 제습 또는 재생 동작 시, 회수된 재생용 가스와 압축된 압축공기를 혼용하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 제습장치의 흡착 탑에 충진된 흡착제를 재생하기 위해 사용된 후 폐기되는 압축공기 또는 공기 액화분리기에서 액화되지 않고 가스상태로 배기되는 테일(TIAL) 가스를 회수하여 재생에 활용하도록 함으로써, 에너지 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 폐기되는 압축공기 또는 테일 가스를 재생에 재활용할 수 있어, 기존 압축기 선정시 필요 유량에 손실 유량을 더하여 추가 용량으로 선정하는 것에 비하여 압축기 용량을 줄일 수 있어, 압축기 구입비용 감소 등 비용 절감 효과를 도모할 수 있다.

또한, 압축기의 용량감소로 모터 용량도 감소할 수 있어, 전기 등 에너지 손실비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 흡착식 에어 드라이어 시스템의 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치의 구성도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치의 구성도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치는, 대기중의 공기를 압축하여 압축 공기를 생산하는 공기 압축기(20), 상기 공기 압축기(20)에서 생산된 압축 공기에 함유된 불순물을 제거하는 공기 필터(21)를 포함한다.

상기 공기 필터(21)를 통과한 압축 공기가 공급되는 압축 공기의 공급관 경로에는 제1 및 제2 제습기(31)(32)에 선택적으로 압축 공기를 공급하거나, 흡착제 재생으로 사용된 폐가스(예를 들어, 압축 공기 또는 테일 가스)를 배기하는 복수의 밸브(41 - 44)가 구비된다.

또한, 본 발명에 따른 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치는 상기 복수의 밸브(41 - 44)에 의해 공급된 압축 공기의 습기를 흡착방식으로 제습하거나, 가열 재생 또는 냉각 재생 동작을 수행하는 제1 및 제2 제습기(31)(32)를 구비한다.

또한, 본 발명에 따른 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치는 압축 공기를 가열하여 재생을 위한 건조 공기를 공급하는 전기 히터(60)가 구비된다. 여기서 전기 히터(60)의 소정 위치에는 히터의 온도를 검출하는 온도 센서(TS)(61)가 구비되고, 일단에는 압축 공기의 압력을 측정하여 표시해주는 압력계(62)가 구비된다.

또한, 본 발명에 따른 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치는 상기 경로 제어부(50)에서 제공되는 건조 공기를 필터링하는 에어 필터(71), 상기 에어 필터(71)를 통과한 건조 공기를 유입 받고, 액화 처리를 통해 액체 가스(LIQUID GAS)를 제1 전자 제어 밸브(11)를 통해 공급해주며, 액화 과정에서 액화되지 않고 가스상태인 테일 가스(TAIL GAS)를 배출하는 공기 액화분리기(10)를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치는 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1 및 제2 제습기(31)(32)가 제습과 재생을 교번 동작으로 운전되도록 제어하며, 상기 경로 제어부(50)의 유로 경로를 제어하는 제어부가 마련될 수 있다. 이러한 제어부는 컨트롤 패널로서, 마이크로컨트롤러, 마이컴, 중앙처리장치와 같은 제어장치로 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치는 상기 공기 액화분리기(10)에서 배출되는 테일 가스를 회수하여 재생용 가스로 출력하는 테일 가스 회수기(81), 상기 테일 가스 회수기(81)에서 회수한 재생용 가스를 상기 전기 히터(60)로 수송하는 블로어(Blower)(82)를 포함한다.

여기서 테일 가스 회수기(81)는 제습된 압축공기가 사용되지 않고 배기관을 통해 배기될 경우, 상기 배기관에서 배기되는 제습된 압축공기를 재생용 가스로 회수하여 상기 블로어(82)에 공급할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치는 상기 블로어(82)와 상기 전기 히터(60)의 사이에 개재되어, 상기 블로어(82)에서 수송되는 재생용 가스에 함유된 이물질을 제거하는 공기 필터(83), 상기 공기 필터(83)를 통과한 재생용 가스를 상기 전기 히터(60)의 유로로 공급하는 제2 전자 제어 밸브(84), 및 상기 제2 전자 제어 밸브(84)를 통해 공급되는 재생용 가스가 상기 전기 히터(60)로 공급되도록 재생용 가스의 공급 유로를 결정하는 제3 전자 제어 밸브(85)를 포함할 수 있다.

상기 전기 히터(60)는 제습 시 상기 제2 및 제3 전자 제어 밸브(84, 85)를 통해 공급되는 재생용 가스를 가열하여 가열 재생용으로 공급하고, 재생시에는 상기 재생용 가스를 그대로 흘려 제습기로 공급되도록 하여 제습기 내부에 충진된 흡착제를 재생하도록 할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치는 상기 제1 및 제2 제습기(31)(32)의 제습 또는 재생 동작 시, 회수된 재생용 가스와 압축된 압축공기를 혼용하여 사용할 수 있다.

즉, 공기 액화분리기에서 액화 과정에서 액화되지 않고 가스상태로 토출 배기되는 테일 가스 또는 제습된 압축공기(가스)를 사용하는 장비에서 사용되지 않고 배기되는 배관에서 가스를 회수하여 재생용 가스로 사용할 수 있으며, 상기 재생용 가스를 사용하기 어려울 경우 기존 흡착식 압축공기 제습장치를 병행하여 사용할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 2개의 제습기(31)(32)를 제어부에서 교번으로 제습과 재생으로 동작을 제어한다. 여기서 제습과 재생 동작은 시간 개념으로 교번 제어를 하는 데, 시간은 사용자가 임의로 설정할 수 있으나, 4시간 제습과 4시간 재생을 교번하는 것이 바람직하다. 이때, 재생은 가열재생과 냉각 재생을 이용할 수 있다.

아울러 제습 동작과 운전 제어 동작에 따라 흡착식 압축공기 제습장치의 운전을 시작하면, 밸브 구동부를 통해 경로 제어부(50)의 해당 밸브의 개폐가 이루어지도록 하고, 동시에 압축기(20)로부터 공급된 압축 공기가 공기 필터(21)를 통해 압축공기 공급관으로 유입될 때, 공급관에 설치된 복수의 밸브(41 - 44)를 선택적으로 제어하여 상기 제1 제습기(31)에만 압축 공기가 공급되도록 한다.

여기서 밸브 구동부는 경로 제어부(50) 내의 복수의 공기압 밸브(51 - 54) 또는 사방밸브(PV1)의 개폐를 제어하기 위해서, 복수의 솔레노이드를 이용할 수 있다.

아울러 사방밸브(PV1)도 상기 제1제습기(31)의 동작 시 복수의 공기압 밸브의 개폐 동작에 대응하게 개폐가 이루어진다.

상기 제1제습기(31)가 제습 운전을 시작하면, 압축 공기가 유입구를 통해 유입되고, 상기 제1제습기(31)는 유입되는 압축 공기를 흡착제를 이용한 흡착 방식으로 습기를 제거하고, 습기가 제거된 건조 공기를 상기 경로 제어부(50)로 전달한다.

상기 경로 제어부(50)는 개방된 공기압 밸브를 통해 건조 공기를 토출하게 되고, 이렇게 토출되는 건조 공기는 에어 필터(71)를 통해 불순물이 제거된 후, 공기 액화분리기(10)로 유입된다. 이때, 공기 액화분리기(10)에 유입되는 건조 공기량은 토출되는 액체 가스에 비례할 수 있다.

상기 공기 액화분리기(10)는 에어 벤트를 통해, 저장된 건조 공기를 액화하여 액체 가스를 토출할 경우 자연스럽게 압축 공기를 유입하고, 공기 액화분리기(10)에 건조 공기를 저장할 경우 높아진 내부 압력에 의해 자연스럽게 공기 액화분리기(10) 내의 압력을 체크 밸브를 통해 에어 벤트로 토출하게 된다. 여기서 공기 액화분리기(10) 내의 압력은 별도의 압력 조절 장치를 이용하는 것이 아니고, 공기 액화분리기(10)와 체크 밸브 간의 연동을 통해 액체 가스의 저장 또는 토출에 따라 공기 액화분리기(10) 내의 압력은 적절하게 유지하게 된다.

다음으로, 본 발명은 제습 운전과 동시에 다른 제습기(예를 들어, 32)의 재생 운전을 수행한다. 여기서 재생은 가열 재생과 냉각 재생을 수행할 수 있다.

예컨대, 가열 재생은 재생공기 공급부에서 흡기 필터를 통해 흡입구로 유입되는 외기의 불순물을 제거하고, 제어부의 제어에 의해 구동 모터가 동작을 하여 링 브로워(ring blower)를 동작시킨다. 상기 링 브로워는 상기 흡기 필터로 유입된 공기를 전기 히터(60)로 공급한다. 여기서 압력계(62)는 상기 링 브로워에서 상기 전기 히터(60)로 공급되는 재생 공기의 압력을 표시해준다.

상기 전기 히터(60)는 유입되는 외기를 가열하여 재생을 위한 재생 공기로 건조 공기를 공급한다. 이렇게 전기 히터(60)를 통해 공급되는 건조한 재생 공기는 경로 제어부(50)의 공기압 밸브를 통과한 후 개방된 공기압 밸브를 통해 제2제습기(32)에 유입된다.

제2제습기(32)는 유입되는 건조한 재생 공기를 이용하여 흡착제를 재생하게 되고, 이로써 -40℃ 이하의 노점을 얻을 수 있게 되는 것이다. 여기서 재생은 가열 재생 및 냉각 재생이 가능하다.

다음으로, 냉각 재생은 압축 공기를 유입하고, 유입한 압축 공기를 상기 경로 제어부(50)에 전달하여, 압축 공기에 의해 냉각 재생이 이루어지도록 한다.

이어, 제어부의 제어에 따라 제2제습기(32)가 제습 운전을 하게 되면, 반대로 제1제습기(31)는 재생 운전을 하게 되며, 제2제습기(32)의 제습 동작은 제1제습기(31)의 동작과 동일하게 이루어지고, 제1제습기(31)의 재생 동작은 제2제습기(32)의 재생 동작과 동일하게 이루어진다.

한편, 본 발명의 특징은 상기 공기 액화분리기(10)에서 액화 과정에서 액화되지 않고 가스 상태로 배기되는 테일 가스를 재생용 가스로 활용하거나, 제습된 압축공기(가스)가 사용되지 않고 배기되는 배관에서 압축공기를 회수하여 재생용 가스로 활용하도록 하여, 에너지를 절감하고 압축기의 용량을 줄이도록 한 것이다.

예컨대, 공기 액화분리기(10)는 상기 에어 필터(71)를 통과한 건조 공기를 유입 받고, 액화 처리를 통해 액체 가스(LIQUID GAS)를 제1 전자 제어 밸브(11)를 통해 공급해준다. 이때, 액화 과정에서 액화되지 않고 가스상태인 테일 가스(TAIL GAS)를 배기구를 통해 배출한다.

본 발명은 테일 가스 회수기(81)를 이용하여 상기 공기 액화분리기(10)에서 액화되지 않고 배출되는 테일 가스를 회수하여 재생용 가스로 블로어(82)에 전달한다.

여기서 테일 가스 회수기(81)는 압축공기가 재생에 사용되지 않고 배기되는 배기관에도 연결되어, 배기되는 압축공기를 재생용 가스로 회수하여 상기 블로어(82)에 전달할 수 있다.

상기 블로어(82)는 회수한 폐가스인 재생용 가스를 상기 전기 히터(60)로 수송한다.

이때, 상기 블로어(82)와 상기 전기 히터(60)의 사이에는 공기 필터(83)가 개재되어, 상기 블로어(82)에서 전기 히터(60)로 수송되는 재생용 가스에 함유된 이물질을 제거한다.

이후, 공기 필터(83)를 통과한 재생용 가스는 제어부의 제어에 따라 제어가 이루어진 제2 전자 제어 밸브(84)와 제3 전자 제어 밸브(85)에 의해, 상기 전기 히터(60)로 공급된다.

즉, 제2 전자 제어 밸브(84)는 상기 공기 필터(83)를 통과한 재생용 가스를 전기 히터(60)로 공급할 것인지 아니면 차단할 것인지를 결정하는 역할을 하며, 제3 전자밸브(85)는 상기 경로 제어부(50)에서 공급된 건조 공기를 다시 전기 히터(60)로 유입하거나 상기 제2 전자 제어 밸브(84)에서 공급된 재생용 가스가 상기 공기 필터(71) 측으로 공급되는 것을 차단하여, 재생용 가스가 전기 히터(60)로만 공급되도록 재생용 가스의 경로를 결정한다.

상기 전기 히터(60)는 제습 시 상기 제2 및 제3 전자 제어 밸브(84, 85)를 통해 공급되는 재생용 가스를 가열하여 가열 재생용으로 공급하고, 재생시에는 상기 재생용 가스를 그대로 흘려 제습기로 공급되도록 하여 제습기 내부에 충진된 흡착제를 재생하도록 한다.

이상 상술한 본 발명에 따르면 제습장치의 흡착 탑에 충진된 흡착제를 재생하기 위해 사용된 후 폐기되는 압축공기 또는 공기 액화분리기에서 액화되지 않고 가스상태로 배기되는 테일(TIAL) 가스를 회수하여 재생에 활용할 수 있어, 에너지 손실을 줄일 수 있다.

또한, 폐기되는 압축공기 또는 테일 가스를 재생에 재활용할 수 있어, 기존 압축기 선정시 필요 유량에 손실 유량을 더하여 추가 용량을 선정하는 것에 비하여 압축기 용량을 줄일 수 있어, 압축기 구입비용 감소 등 비용 절감 효과를 도모할 수 있다.

또한, 압축기의 용량감소로 모터 용량도 감소할 수 있어, 전기 등 에너지 손실비용도 절감할 수 있다.

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 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

10: 공기 액화분리기
20: 압축기
31, 32: 제1 및 제2 제습기
41 - 44: 밸브
50: 경로 제어부
51 - 54: 공기압 밸브
60: 전기 히터
71: 공기 필터
81: 테일 가스 회수기
82: 블로어
83: 공기 필터
84: 제2 전자 제어 밸브
85: 제3 전자 제어 밸브

Claims

대기중의 공기를 압축하여 압축 공기를 생산하는 공기 압축기;
상기 공기 압축기에서 유입된 압축 공기의 습기를 흡착방식으로 제습하거나, 가열 재생 또는 냉각 재생 동작을 수행하는 제1 및 제2 제습기;
상기 제1제습기 또는 제2제습기에서 제습된 공기의 경로를 제어하는 경로 제어부;
압축 공기를 가열하여 재생을 위한 건조 공기를 공급하는 전기 히터;
상기 경로 제어부에서 제공되는 건조 공기를 필터링하는 에어 필터;
상기 에어 필터를 통과한 건조 공기를 유입 받고, 액화 처리를 통해 액체 가스(LIQUID GAS)를 제1 전자 제어 밸브를 통해 공급해주며, 액화 과정에서 액화되지 않고 가스상태인 테일 가스(TAIL GAS)를 배출하는 공기 액화분리기;
상기 공기 액화분리기에서 배출되는 테일 가스를 회수하여 재생용 가스로 출력하는 테일 가스 회수기;
상기 테일 가스 회수기에서 회수한 재생용 가스를 상기 전기 히터로 수송하는 블로어(Blower);
상기 블로어와 상기 전기 히터의 사이에 개재되어, 상기 블로어에서 수송되는 재생용 가스에 함유된 이물질을 제거하는 공기 필터;
상기 공기 필터를 통과한 재생용 가스를 상기 전기 히터의 유로로 공급하는 제2 전자 제어 밸브; 및
상기 제2 전자 제어 밸브를 통해 공급되는 재생용 가스가 상기 전기 히터로 공급되도록 재생용 가스의 공급 유로를 결정하는 제3 전자 제어 밸브를 포함하고,
상기 전기 히터는,
제습 시 상기 제2 및 제3 전자 제어 밸브를 통해 공급되는 재생용 가스를 가열하여 가열 재생용으로 공급하고, 재생시에는 상기 재생용 가스를 그대로 흘려 제습기로 공급되도록 하여 제습기 내부에 충진된 흡착제를 재생하도록 하며,
상기 경로 제어부는 상기 제2 전자 제어 밸브를 제어하여 상기 공기 필터를 통과한 재생용 가스를 전기 히터로 공급할 것인지 아니면 차단할 것인지를 결정하며, 상기 제3 전자 제어 밸브를 제어하여 공급된 건조 공기를 다시 전기 히터로 유입하거나 상기 제2 전자 제어 밸브에서 공급된 재생용 가스가 상기 공기 필터 측으로 공급되는 것을 차단하여, 재생용 가스가 전기 히터로만 공급되도록 재생용 가스의 경로를 결정하는 것을 특징으로 하는 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치.
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청구항 1에서, 상기 테일 가스 회수기는,
제습된 압축공기가 사용되지 않고 배기관을 통해 배기될 경우, 상기 배기관에서 배기되는 제습된 압축공기를 재생용 가스로 회수하여 상기 블로어에 공급해주는 것을 특징으로 하는 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치.
청구항 1에서,
상기 제1 및 제2 제습기의 제습 또는 재생 동작 시, 회수된 재생용 가스와 압축된 압축공기를 혼용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 폐가스 재생이용이 가능한 흡착식 압축공기 제습장치.