KR20030049280A - 흡착식 에어 드라이어 진공 재생 방식 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡착식 에어 드라이어 진공 재생 방식에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 타워를 교대로 전환하며 흡착제를 재생시키는 비가열식 감압 재생식 드라이어에 있어서, 재생 타워(10)의 일측에 진공펌프(20)를 설치하여 흡착 타워 내의 압력을 대기압보다 낮은 절대 0.5기압의 진공상태로 감압시킴으로써 종래 필요한 퍼지 에어보다 절감된 약 1/2의 퍼지 에어량으로도 대기압상태에서 재생시키는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있게하여 퍼지 에어의 소모량을 50%로 경감함으로써 에너지 소비를 절감시킬 수 있는 것이다.

Description

흡착식 에어 드라이어 진공 재생 방식 {vacuum assist reactivation method}

본 발명은 흡착식 에어 드라이어 진공 재생 방식에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재생 타워 내를 대기압보다 낮은 진공압력을 유지시킴으로써 종래 비가열식 감압 재생법보다 적은 퍼지 에어로도 동일한 재생효과를 얻을 수 있어 퍼지 에어의 소모율을 절감시킬 수 있도록 한 흡착식 에어 드라이어 진공 재생 방식에 관한 것이다.

오늘날 산업의 현대화에 따라 청정 압축공기의 수요는 계속 증가 추세에 있다.

오염된 상태의 압축공기는 솔레노이드 밸브, 에어 실린더 등의 고압기기의 오작동을 유발하며, 수명을 단축시키게 된다.

자동화 라인에서 고압기기 부품을 교환하는 비용은 상대적으로 저렴하나, 유지보수인력의 낭비와 잦은 고장은 가동률의 저하를 초래하여 생산 원가 상승의 중대한 원인이 된다.

압축공기중의 오염물질 중 먼지, 매연 등의 입자성 물질과 오일 성분은 에어 필터를 사용하여 간단하게 여과시킬 수 있으나, 포화상태로 존재하는 수증기는 심각한 문제를 야기하게 된다.

실제 수증기 상태의 수분은 일반적으로 큰 악영향은 없으나 수증기는 항상 온도나 압력 상태에 따라 응축하여 액체상태인 물로 변화하게 된다.이 응축수는 압축공기중에 포함되어 있는 물질을 용해시켜 산성 또는 알칼리성 용액으로 변화되어 에어배관 및 공압기기를 부식시키게 된다.

따라서 상기와 같은 폐해의 원인이 되는 압축 공기중에 함유된 수증기를 제거하기 위한 것이 에어 드라이어로써 공압기기로는 기기의 내구성, 신뢰성을 유지하는 데 절대적으로 필요한 것이다.

상기한 에어 드라이어는 여러가지 종류가 있으나 그 중에 대표적인 것으로 냉동식 에어 드라이어과 흡착식 에어 드라이어를 들 수 있다.

상기 냉동식 에어 드라이어는 영상 4 ~ 40℃ 내외의 노점을 제공하나, 이 노점은 우리나라의 환경에서는 충분치 못한 경우가 많으므로, -40℃ 노점의 압축공기를 생산하는 흡착식 에어 드라이어의 수요가 증가하는 추세이다.

흡착식 에어 드라이어는 흡입되는 공기의 건조와 재생의 반복과정을 거치면서 공기에 잔존하는 수분과 고형불순물을 제거하므로서 양질의 공기를 생산하여 공급하기 위해 사용되어 오고 있다.

이러한 흡착식 에어 드라이어는 상기한 바와 같이 공기의 건조 및 재생과정이 흡착제로 충진되어 있는 2개의 타워에서 교대로 반복하여 공기를 재생하게 된다.

그러나 상기 흡착식 에어 드라이어는 흡착제의 재생에 필요한 압축공기나 동력의 소모 등의 운전 비용이 너무 높다는 단점이 있었다.

따라서 흡착식 에어 드라이어의 단점을 보완하기 위해 여러가지 에너지 절감 시스템을 부착하여 사용되는 바, 그 중 대표적인 것이 demand control방식과 blower purge 방식, non purge 방식을 들 수 있다.

상기 demand control방식은 사용된 압축공기량에 따라 재생공기의 소모량을 결정하는 방식이다. 일반적으로 압축공기의 사용량은 일정하지 않으며, 또한 항상 에어 콤프레셔는 최대 정격으로 연속 운전되지 않으므로, 약 30% ~ 50% 의 평균 절감 효과가 있다.

blower purge방식, non purge 방식은 재생 방법을 가열 방식으로 전환하여 에너지 소모를 절감하는 방식인데 이는 다량의 압축공기를 24시간 연속 사용하는 경우에만 채택할 수 있는 방식으로, 에너지 절감효과는 증대되나 에어 드라이어가 매우 대형화되며 설비장치도 복잡해져 최초설치비용이 과다하게 소요되는 단점이 있다.

또한 종래 흡착제를 재생하기 위해서 많은 에너지가 소모되므로 이 에너지를 절감하기 위해 다양한 종류의 재생 방법이 제안되었는 바, 대표적인 것으로 비가열 감압재생법(일명 heatless방식), 가열재생식, 히터 외장형, 히터 내장형, 히터 외장형 blower/purge방식, 히터 외장형 blower/purge방식, non purge 방식이 있다.

상기 방식중에 가장 경제적인 재생 방법은 blower/purge방식인데, 이는 흡착타워가 커져야 하고, 히터와 blower의 장착으로 여분의 동력이 필요하며, 고온의 공기를 타워내로 불어넣어야 하므로, 내온 배관 및 밸브의 사용이 필요하며, 외부공기가 타워내로 유입되며 가열 냉각을 반복하므로 흡착제의 수명이 급속히 감소되고, 장치가 복잡하므로 고장률이 높으며, 초기 설치비용이 과다하게 소요되고, 압축공기 콤프레셔 200hp이하의 소형은 비경제적으로 제작이 어려운 여러가지의 문제점이 있었다.

이에 비하여 비가열식 감압 재생식 드라이어는 흡착 타워의 크기가 작아도 되고, 별도의 가열장치가 필요치 않아 유지비용이 저렴하며, 기계 장치가 매우 간단하여 고장률이 거의 없고, 흡착제의 수명이 길며, 초기 설치비용이 가장 저렴한 장점이 있으나, 퍼지 에어의 소모량이 많아 유지비용이 상승되는 것이 가장 큰 문제점이 이었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 재생 타워에 회수된 압축공기 중에 함유된 수증기가 흡착된 흡착제를 재생시키기 위해 재생 타워 내를 대기압보다 낮은 진공압력으로 유지시킴으로써 종래 비가열식 감압 재생법보다 절감된 양의 퍼지 에어로도 동일한 재생효과를 얻을 수 있어 퍼지 에어의 소모량을 절감하여 에너지 손실을 줄일 수 있도록 한 흡착식 에어 드라이어 진공 재생 방식을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 진공 재생 방식의 구성을 보여주는 예시도

이하 본 발명의 바른 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면중에서 도 1은 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 진공 재생 방식의 구성을 보여주는 예시도이다.

본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 진공 재생 방식은 두 개의 타워를 교대로 전환하며 흡착제를 재생시키는 비가열식 감압 재생식 드라이어에 있어서,

재생 타워(10)의 일측에 진공펌프(20)를 설치하여 흡착 타워 내의 압력을 대기압보다 낮은 절대 0.5기압의 진공상태로 감압시킴으로써 종래 필요한 퍼지 에어보다 절감된 약 1/2의 퍼지 에어량으로도 대기압상태에서 재생시키는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있게하여 퍼지 에어의 소모량을 50%로 경감함으로써 에너지 소비를 절감시킬 수 있는 것이다.

이를 보다 상세히 설명하면,

종래 비가열 감압 재생방법에 의해 재생시키기 위해서는 공기중의 포화 수증기량의 변화로 흡착제를 재생하는 방법으로 항상 12.5%의 퍼지 에어가 필요한데, 이는 일정조건에서 절대불변하는 수치로서 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

공기중에 포화하는 수증기의 량은 공기의 온도와 부피에 따라 변화하나 압력에는 무관하다.

40℃ 1㎥ 내에 포화할 수 있는 수증기량은 51.103 g으로 한정된다. 그 이상의 수증기는 공기 중에 수증기 상태로 존재하지 못하므로 결로 현상이 발생되고, 압력에는 무관하다.

즉 10기압의 압축공기 1㎥ 내에 포화할 수 있는 수증기의 량이나, 1기압의 대기 1㎥ 내에 포화되는 수증기의 량은 동일하다.

비가열 감압 재생방법은 상기한 원리를 이용하여 흡착제를 재생하는 것으로,

압축공기의 표준압력은 0.7 M.Pa (절대 압력으로 약 8기압)인데 이때는 대기(절대압력 1기압)를 1/8로 압축한 상태이다.

즉, 대기 (절대압력 1 기압) 8㎥ 은 압축공기 (절대 압력 8기압) 1㎥ 과 같다.

이때 온도는 일정하다고 가정하면, 흡착식 에어 드라이어의 입구 압력을 0.7M.Pa (절대 압력으로 약 8기압), 유량을 8N.㎥/min 온도가 40℃일때, 흡착식 에어 드라이어가 5분 (1 cycle)동안 흡입하는 수증기의 량은

8 N.㎥/min ×5 min= 40 N.㎥ 이다.

40 N.㎥의 압력하 부피는 40 ×1/8 = 5 ㎥ 이므로

51.103 g/㎥ ×5 ㎥ = 255.52 g 이다.

재생시에는 건조된 공기를 대기압으로 감압하여 재생하므로

255.52 g / 51.103 g/㎥ = 5 ㎥

즉 5 ㎥ / 40 N.㎥ = 12.5 % 의 퍼지 에어가 필요한 것이다.

또한 실제적으로 재생 타워 내에 압축공기도 대기로 방출되므로 상기 12.5 % 보다 더 많은 1.5 % 의 퍼지 에어가 추가로 소모된다.

상기 계산식에서 알 수 있듯이, 타워내의 압력조건이 대기압(절대 1기압)이라면 소요되는 퍼지 에어의 량은 12.5 %. 즉 5 ㎥인 것이다.

그러나, 상기 타워내의 압력조건을 대기압보다 더욱 감압시켜 절대 0.5기압으로 감압한다면, 소요되는 퍼지 에어의 량은 절반으로 줄어들어 6.5 %. 즉 2.5 ㎥인 것이다.

즉, 타워 내의 압력조건을 절대 0.5기압으로 조성하면 6.5 %. 즉 2.5 ㎥의 퍼지 에어의 량으로도 종래 대기압하에서 이루어지던 재생효과와 동일한 재생량을 얻을 수 있는 것이다.

따라서 타워 내의 압력조건을 절대 0.5기압으로 조성하면 퍼지 에어로 사용되는 재생공기의 소모량을 50 % 까지 절감시킬 수 있어 에너지 소비를 줄일 수 있는 것이다.

또한 재생에 사용되는 건조 공기의 노점은 더욱 하강되어, 재생 공정의 속도가 빨라지며 이에 따라서 더욱 낮은 출구 노점을 얻을 수 있다.

따라서 본 발명은 종래 blower/purge type에 비해 타워 크기가 65 % 정도면 충분하고, 설치공간이 줄어들며, 고온의 배기가 없어 환경오염을 방지하며, 초기 설치비가 저렴하고, 흡착제의 수명이 길어 유지비용이 절감되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 진공 재생 방식은 흡착식 에어 드라이어 진공 재생 방식은 두 개의 타워를 교대로 전환하며 흡착제를 재생시키는 비가열식 감압 재생식 드라이어에 있어서, 재생 타워의 일측에 진공펌프를 설치하여 흡착 타워 내의 압력을 대기압보다 낮은 절대 0.5기압의 진공상태로 감압시킬 수 있도록 한 것으로, 재생 타워 내를 대기압보다 낮은 진공압력을 유지시킴으로써 종래 비가열식 감압 재생법보다 적은 퍼지 에어로도 동일한 재생효과를 얻을 수 있어 퍼지 에어의 소모율을 절감시킬 수 있도록 한 유용한 효과를 제공하는 것이다.

Claims (1)

1. 두 개의 타워를 교대로 전환하며 흡착제를 재생시키는 비가열식 감압 재생식 드라이어에 있어서,

   재생 타워(10)의 일측에 진공펌프(20)를 설치하여 타워 내의 압력을 대기압보다 낮은 절대 0.5기압의 진공상태로 감압시켜 흡착제를 재생시킬 수 있도록 하는 흡착식 에어 드라이어 진공 재생 방식.