KR20040027813A

KR20040027813A - 판형열교환기에 세퍼레이터가 내장된 에어드라이어

Info

Publication number: KR20040027813A
Application number: KR1020040015785A
Authority: KR
Inventors: 이병승
Original assignee: 이병승
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2004-04-01
Also published as: KR20040069309A; KR100591141B1

Abstract

본 발명은 판형열교환기에 세퍼레이터가 내장된 에어드라이어에 관한 것으로, 상세하게는 판형열교환기의 외부에 관로로 연결설치된 세퍼레이터를 판형열교환기의 내부에 설치함으로써 리히터와 칠러에 세퍼레이터를 연결하는 유로에 의한 열전달 손실을 방지하고, 응축수의 배출효율이 극대화되며, 냉동식 에어드라이어 제품을 소형 및 경량화 할 수 있도록 한 판형열교환기에 세퍼레이터가 내장된 에어드라이어에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 다수개의 주름진 전열판이 적층되고, 내부의 압축공기 유로를 달리하는 유입공과 유출공이 형성된 리히터와; 다수개의 주름진 전열판이 적층되고, 냉매 유로로 연결된 냉매입구와 냉매출구가 형성되며, 내부에 압축공기 유로가 형성된 칠러로 구성된 통상의 판형열교환기를 이용하여 에어드라이어를 구성함에 있어서; 상기 칠러에서 냉각된 압축공기가 리히터로 가는 관로상인 칠러의 하부에 단열팽창실이 형성되고, 상기 단열팽창실과 연결된 리히터의 하부에 응집망체가 설치되어 구성된 판형열교환기에 세퍼레이터가 내장된 에어드라이어가 제공된다.

Description

판형열교환기에 세퍼레이터가 내장된 에어드라이어{An air drier using plate heat exchanger with built-in separator}

에어드라이어(air drier)는 고온 다습한 포화압축공기를 저온 건조상태의 압축 공기로 변환시켜 각종 산업기기에 이용될 수 있도록 하는 장치로서, 크게 판형열교환기(plate heat exchanger)와 세퍼레이트(separator)로 구성된다.

판형열교환기는 유체의 종류 및 유로, 강도 등을 고려하여 요철형으로 성형된 전열판(plate)을 다수개 적층시켜 그 층간으로 가열유체(hot side)인 고온 다습의 압축공기와, 수열유체(cold side)인 냉매 등을 교대로 흐르게 하여 열교환시키는 장치이다. 즉, 전열판 사이의 층간 유로는 대기와 인접 유로와 차단 되어 있고, 서로 다른 두 종류의 유체가 전열판에 의해 분리되어 대향류(counter flow)로 흐르게 되는 구조로, 고온과 저온의 유체가 한 층식 교차되면서 열교환이 일어난다.

이러한 판형열교환기는 격벽에 의해 리히터(reheater)와 칠러(chiller)의 부분으로 구획되고, 상기 판형열교환기의 외부에 칠러 및 리히터의 하단부와 관로로연결되는 세퍼레이터(separator)가 설치되어 구성된다. 여기서 세퍼레이터는 칠러에서 열교환을 통해 응축된 응축수를 저온건조의 압축공기와 분리시킨 후 저온건조의 압축공기만을 리히터로 보내는 장치이다.

따라서, 압축기에 의해 압축된 고온다습의 포화압축공기는 판형열교환기의 유입공으로 유입되어 리히터에서 저온건조의 압축공기와 1차적으로 열교환이 이루어져 냉각되고, 칠러로 이송되어 냉매와 2차 열교환이 이루어지며, 세퍼레이터로 유입되어 수분과 저온건조의 압축공기로 분리되고, 저온건조의 압축공기는 다시 리히터로 들어가 고온다습의 압축공기와 3차 열교환이 이루어진 후 토출된다.

이러한 종래의 에어드라이어는 세퍼레이터가 판형열교환기의 외부에 설치되고, 상기 세퍼레이터가 칠러와 리히터에 외부 배관으로 연결됨에 그 특징이 있는 것으로, 이에 따라 에어드라이어의 설치 공간이 과다하게 소요되어 소형 및 경량화할 수 없고, 리히터와 칠러에 세퍼레이터를 연결하는 유로에 의한 열전달 손실이 발생하는 등의 문제점이 있게 된다.

본 발명의 목적은 판형열교환기의 외부에 설치된 세퍼레이터를 없애는 대신 고온다습한 공기에서 수분을 분리하여 저온건조의 압축공기로 만들기 위한 단열팽창실과, 상기 저온건조의 압축공기에 남아있는 수분을 재추출하기 위하여 응집망체를 판형열교환기의 리히터의 하부에 설치함으로써, 판형열교환기를 소형 경량화하고 열손실을 저감시킨 판형열교환기에 세퍼레이터가 내장된 에어드라이어를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 전체 분해 사시도

도 2는 본 발명의 단면도

도 3은 본 발명에 의한 유체의 흐름 상태도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 전열판 2 : 유입공

3 : 유출공 4 : 리히터

5 : 냉매입구 6 : 냉매출구

7 : 칠러 8 : 단열팽창실

9 : 응집망체 10 : 벽체관

11 : 리히터대향공 12 : 칠러대향공

13 : 관통공 14a, 14b, 14c, 14d, 14e : 관로

15 : 냉매유입관로 16 : 냉매출구관로

17 : 배수공

이하 본 발명의 구성 및 작용을 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 다수개의 주름진 전열판(1)이 적층되고, 적층된 전열판(1)에 의해 두개의 내부 공기 유로가 형성되어 각각 유입공(2)과 유출공(3)으로 연결되게 형성된 리히터(4)와; 다수개의 주름진 전열판(1)이 적층되어 두개의 내부 유로가 형성되고, 상기 유로 중 냉매가 흐르는 유로와 연결된 냉매입구(5) 및 냉매출구(6)가 형성되며, 다른 하나의 유로에 공기가 흐르게 형성된 칠러(7)로 구성된 통상의 판형열교환기를 이용하여 에어드라이어를 구성하는 것으로; 칠러(7)에서 냉각된 공기가 리히터(4)로 가는 관로상인 칠러(7)의 하부에 칠러(7) 내부에 형성된 다수개의 공기 유로가 하나로 합쳐진 단열팽창실(8)이 형성되고, 상기 단열팽창실(8)과 연결된 리히터(4)의 하부에 응집망체(9)가 설치되어 구성됨에 그 특징이 있다.

상기의 리히터(4)와 칠러(7)의 사이에는 이를 구획하기 위한 벽체관(10)이 설치되는데, 상기 벽체관(10)에는 리히터(4)를 지난 압축공기가 유입되는 리히터대향공(11)과 칠러(7)로 압축공기가 송출되는 칠러대향공(12) 및 칠러(7)와 리히터(4)를 연결하는 관통공(13)이 하부에 형성된 구조를 가진다.

그리고, 상기 리히터(4)의 상부에 고온다습한 압축공기가 유입되는 유입공(2)이 형성되고, 상기 유입공(2)과 소통되는 관로(14a)가 다수개의 적층된전열판(1)을 관통하여 층간의 유로와 소통되게 형성되며, 리히터(4)의 하부에 상기 관로(14a) 및 이와 소통되는 압축공기 유로를 연결하여 소통시키는 관로(14b)가 벽체관(10)의 리히터대향공(11)과 연결되게 형성되고, 응집망체(9)가 설치되고 칠러(7)를 거쳐 순환된 압축공기 유로를 하나로 연결하는 관로(14d)가 벽체관(10)의 하부 관통공(13)과 소통되게 형성된 구조를 가진다.

또한, 상기 칠러(7)의 상부에 벽체관(10)의 칠러대향공(12)과 연결되고 칠러(7)의 층간 유로와 소통되게 관로(14c)가 형성되고, 칠러(7)의 하부에 상기 관로(14c) 및 내부 유로와 소통되고 벽체관(10)의 관통공(13) 및 리히터(4)의 관로(14d)와 통하는 단열팽창실(8)이 형성되며, 냉매가 유입되는 냉매입구(5)와 상기 냉매입구(5)와 소통되는 냉매유입관로(15)가 형성되고, 상기 냉매유입관로(15)가 내부 유로와 소통되어 냉매출구(6)와 소통되는 냉매출구관로(16)와 연결되며, 상기 단열팽창실(8)의 하측 일부에 배수공(17)이 형성된 구조를 가진다.

상기의 구조가 도 1 내지 도 3에 도시되어 있고, 도 1은 본 발명의 전체 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 압축공기 및 냉매의 흐름 상태도이다. 즉 도 3에서는 점선에 의한 냉매의 흐름과, 리히터(4)를 지나는 굵은 실선으로 표시된 고온다습의 공기가 칠러(7)를 거치면서 저온건조 공기로 변하여 다시 리히터(4)로 순환되는 흐름이 도시되어 있다.

이와 같이 구성된 에어드라이어는 고온다습의 압축공기가 유입공(2)으로 리히터(4)에 유입되고, 유입공(2)과 연결된 관로(14a)를 따라 리히터(4) 내부로 유입되어 리히터(4)의 내부에 형성된 다수개의 유로로 흐르게 된다.

리히터(4) 내부에 형성된 유로는 주름진 다수개의 전열판(1)이 적층되어 형성된 것으로, 두 부분으로 구별되는 데 하나는 유입공(2)으로 유입된 고온다습한 압축공기가 흐르는 유로이고, 다른 하나는 칠러(7)를 거친 저온건조한 압축공기가 흐르는 유로로서 유출공(3)과 연결되는 유로이다. 따라서 리히터(4)는 다수개의 전열판(1)이 적층되어 두개의 유로가 형성되되 서로 격리되어 각각을 흐르는 유체는 썩이지 않고 열교환만 하게 된다.

따라서 유입공(2)과 관로(14a)를 통해 유입된 고온다습의 압축공기는 내부 유로를 지나 관로(14b)에 모이고, 벽체관(10)의 리히터대향공(11)을 통해 벽체관(10)의 내부로 흐른 후 칠러대향공(12)을 통해 칠러(7)의 관로(14c)로 유입되는 과정에서 1차 열교환이 이루어진다.

칠러(7)의 상부에 형성된 관로(14c)의 고온다습한 압축공기는 칠러(7) 내부에 형성된 유로를 통해 하부의 단열팽창실(8)로 지나면서, 칠러(7) 내부의 다른 유로를 지나는 냉매와 2차 열교환이 이루어진다. 냉매는 하부의 냉매입구(5)로 들어와 냉매유입관로(15)와 이에 연결된 다수의 칠러(7) 내부 유로를 거쳐 상부의 냉매출구관로(16)와 냉매출구(6)를 통해 나가게 된다.

물론 칠러(7)의 내부에서 흐르는 압축공기와 냉매는 다수개의 적층된 전열판(1)으로 각각 구획되어 번갈아 흐르기 때문에 썩이지 않고 본격적인 2차 열교환만을 수행하게 된다.

상기와 같이 칠러(7)를 거치면서 고온다습의 압축공기는 수분과 분리되어 저온건조의 압축공기로 변하게 된다. 분리된 수분은 아래로 떨어져 단열팽창실(8)의하측에 형성된 배수공(17)을 통해 배수된다.

그리고 본 발명은 상기의 2차 열교환에 의한 수분의 분리와 함께 단열팽창으로 인한 수분의 분리 효과를 가져오는데, 이를 위해 본 발명의 칠러(7) 하부에는 단열팽창실(8)이 넓게 형성되어 있다. 즉 본 발명에서의 단열팽창실(8)은 칠러(7)를 구성하는 다수개의 전열판(1)의 하단부에 의해 형성된 것으로 칠러(7)의 내부에 형성된 압축공기가 흐르는 유로를 하나로 합친 것이다.

따라서 좁은 유로로부터 넓은 단열팽창실(8)로 압축공기가 유입될 때 압력의 저하로 단열팽창되고, 이 때 내부에너지의 소모로 온도가 내려가게 되어 공기 중에 포함된 여분의 수분은 응결되어 분리된다.

상기의 단열팽창으로 재차 수분이 제거된 공기는 벽체관(10)의 하부 관통공(13)을 지나 리히터(4)의 하부 관로(14d)로 유입된다. 리히터(4)의 관로(14d)에는 응집망체(9)가 설치되어 있는데, 응집망체(9)는 촘촘한 그물이나 메쉬형상의 물체로 된 것으로 저온건조된 공기에 남아 있는 수분을 최종적으로 응결시켜 추출하기 위한 구조를 가진다. 즉, 단열팽창실(8)에서 대부분의 수분이 제거된 공기는 응집망체(9)와 접촉되면서 남아 있던 수분이 부착응결되어 분리된다.

이와 같이 단열팽창실(8)과 응집망체(9)에 의해 분리된 수분은 배수공(17)을 통해 외부로 배출된다.

응집망체(9)를 거친 공기는 리히터(4)의 내부 유로를 따라 상부로 흐르면서 상부의 관로(14e)와 유출공(3)을 거쳐 배출된다. 이 때 리히터(4)의 내부 유로를 따라 흐르는 공기는 유입공(2)과 관로(14a)를 거쳐 유입되고 내부 다른 유로를 따라 흐르는 고온다습의 압축공기와 3차 열교환하게 된다.

이와 같이 본 발명은 고온다습의 압축공기에서 수분을 제거하기 위하여 칠러(7)의 하부에 단열팽창실(8)을 형성하고 리히터(4)의 하부에 응집망체(9)를 설치함으로써, 종래 외부에 설치되는 세퍼레이터를 대체할 수 있어 세퍼레이터를 리히터(4)와 칠러(7)에 접속하기 위한 배관 등의 유로에 의한 열전달 손실을 최소화 할 수 있고, 응축수의 배출효율을 극대화 할 수 있으며, 냉동식 에어드라이어 제품을 소형 및 경량화 할 수 있는 효과와 함께, 세퍼레이터 및 배관 등의 여러 부속품들을 사용하지 않음으로 제조상의 효율의 증대와 원가절감의 효과까지 획득할 수 있다.

Claims

다수개의 주름진 전열판(1)이 적층되고, 내부의 압축공기 유로를 달리하는 유입공(2)과 유출공(3)이 형성된 리히터(4)와; 다수개의 주름진 전열판(1)이 적층되고, 냉매 유로로 연결된 냉매입구(5)와 냉매출구(6)가 형성되며, 내부에 압축공기 유로가 형성된 칠러(7)로 구성된 통상의 판형열교환기를 이용하여 에어드라이어를 구성함에 있어서; 상기 칠러(7)에서 냉각된 압축공기가 리히터(4)로 가는 관로상인 칠러(7)의 하부에 단열팽창실(8)이 형성되고, 상기 단열팽창실(8)과 연결된 리히터(4)의 하부에 응집망체(9)가 설치되어 구성됨을 특징으로 하는 판형열교환기에 세퍼레이터가 내장된 에어드라이어.
제 1항에 있어서, 리히터(4)와 칠러(7)의 사이에 이를 구획하는 벽체관(10)이 설치되고, 상기 벽체관(10)에는 리히터(4)의 압축공기가 유입되는 리히터대향공(11)과 칠러(7)로 압축공기가 송출되는 칠러대향공(12) 및 칠러(7)와 리히터(4)를 연결하는 관통공(13)이 하부에 형성된 판형열교환기에 세퍼레이터가 내장된 에어드라이어.
제 1항에 있어서, 단열팽창실(8)은 칠러(7)의 내부에 형성된 다수개의 압축공기 유로가 하나로 합쳐져 형성된 판형열교환기에 세퍼레이터가 내장된 에어드라이어.
제 1항에 있어서, 리히터(4)의 상부에 유입공(2)이 형성되고, 상기 유입공(2)과 소통되는 관로(14a)가 전열판(1)을 관통하여 층간의 유로와 소통되게 형성되며, 리히터(4)의 하부에 상기 관로(14a)와 소통되는 관로(14b)가 벽체관(10)의 리히터대향공(11)과 연결되게 형성되고, 응집망체(9)가 설치된 관로(14d)가 벽체관(10)의 하부 관통공(13)과 소통되게 형성된 판형열교환기에 세퍼레이터가 내장된 에어드라이어.
제 1항에 있어서, 칠러(7)의 상부에 벽체관(10)의 칠러대향공(12)과 연결되고 칠러(7)의 층간 유로와 소통되게 관로(14c)가 형성되고, 칠러(7)의 하부에 상기 관로(14c) 및 내부 유로와 소통되고 벽체관(10)의 관통공(13) 및 리히터(4)의 관로(14d)와 통하는 단열팽창실(8)이 형성되며, 냉매가 유입되는 냉매입구(5)와 상기 냉매입구(5)와 소통되는 냉매유입관로(15)가 형성되고, 상기 냉매유입관로(15)가 내부 유로와 소통되어 냉매출구(6)와 소통되는 냉매출구관로(16)와 연결되며, 상기 단열팽창실(8)의 하측 일부에 배수공(17)이 형성된 판형열교환기에 세퍼레이터가 내장된 에어드라이어.