KR20070115906A

KR20070115906A - 가스 건조 장치

Info

Publication number: KR20070115906A
Application number: KR1020077019425A
Authority: KR
Inventors: 바트 에틴 아그네스 반데어스트래텐; 벤 파울 칼 반호브
Original assignee: 아틀라스 캅코 에어파워, 남로체 벤누트삽
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2007-12-06
Also published as: AU2006209812B2; BRPI0606856B1; EP1843829A1; CA2594769C; KR100957761B1; AU2006209812A1; EP1843829B1; JP5886254B2; US7757407B2; PT1843829E; BE1016430A3; CA2594769A1; BRPI0606856A2; CN101111301A; JP2014014819A; US20080256820A1; CN100556508C; ATE553834T1; JP2008528258A; ES2385044T3

Abstract

건조 구역(5)과 재생 구역(6)을 갖는 압력 탱크(4)를 사용하고, 이들 건조 구역(5)과 재생 구역(6)을 통해 흡착 및/또는 흡수 매체(7)가 교대로 안내되는 것인 건조제 드라이어(desiccant)(2)와, 상기 건조제 드라이어(2)가 포함되어 있고, 건조시킬 가스가 건조제 드라이어(2)의 건조 구역(5)을 통해 안내될 수 있게 하는 주 회로(8), 그리고 건조시킬 가스의 일부가 건조제 드라이어(2)의 재생 구역(6)을 통해 안내되어 이 재생 구역에서 수분을 흡수할 수 있게 하는 보조 회로(9)를 포함하는 가스 건조 장치로서, 상기 주 회로(8)에서 건조제 드라이어(2)의 상류에 삽입되는 냉각 드라이어(1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 건조 장치가 제공된다.

Description

가스 건조 장치{GAS DRYING DEVICE}

본 발명은 가스, 특히 압축 가스를 건조시키는 가스 건조 장치에 관한 것이다.

보다 구체적으로는, 본 발명은 건조 구역과 재생 구역을 갖는 압력 탱크를 사용하고, 이 압력 탱크에 이들 건조 구역과 재생 구역을 통해 교대로 안내되는 흡착 및/또는 흡수 매체가 마련되는, 이른바 건조제 드라이어(desiccant dryer)를 포함하는 가스 건조 장치에 관한 것이다.

이러한 장치에 있어서의 공지의 문제점은, 예컨대 열대 지방에서 발생하는 극단적인 환경 조건하에서, 가스가 모든 필요한 용도에 있어서 항상 충분히 건조되지는 않는다는 것이다.

고온 다습시에는, 사실상 그러한 건조제 드라이어의 재생 용량을 넘어선다.

건조제 드라이어 이외에, 냉각 드라이어도 잘 알려져 있지만, 이 냉각 드라이어도 열대 환경하에서 효율적이지 않고, 바람직하지 못한 높은 에너지 소모를 초래한다.

이러한 건조제 드라이어를 열대 조건 하에서도 유용하게 하기 위해서, 본 발명은 건조 구역과 재생 구역을 갖고 압력 탱크를 사용하고, 이들 건조 구역과 재생 구역을 통해 흡착 및/또는 흡수 매체가 교대로 안내되는 건조제 드라이어; 상기 건조제 드라이어가 포함되어 있고, 건조시킬 가스를 건조제 드라이어의 건조 구역을 통해 안내하는 것을 가능하게 하는 주 회로; 그리고 건조시킬 가스의 일부가 건조제 드라이어의 재생 구역을 통해 안내되어 이 재생 구역에서 수분을 흡수하는 것을 가능하게 하는 보조 회로를 사용하는 타입으로 구성된 가스 건조 장치를 제공하며, 이 가스 건조 장치는 주 회로에서 상기 건조제 드라이어의 상류에 삽입되는 냉각 드라이어도 포함한다.

본 발명에 따른 가스 건조 장치의 장점은 건조시킬 가스가 건조제 드라이어를 통해 안내되기 전에 강력히 냉각되고 부분적으로 건조되며, 그 결과 건조제 드라이어가 완화되고 매우 축축하고 습한 조건하에서 포화되는 일없이 효율적으로 기능할 수 있다는 것이다.

본 발명에 따른 가스 건조 장치는 만족스러운 에너지 소모로 임의의 시기에 최고의 요구 조건을 충족시키는 건조 가스를 제공할 수 있다.

본 발명의 특징을 보다 양호하게 설명하기 위해서, 첨부 도면을 참고하는 본 발명에 따른 가스 건조 장치의 이하의 바람직한 설명이 어떠한 방식으로든 본 발명을 제한하는 일없이 단지 예로서 주어진다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 건조 장치를 개략적으로 도시한 도면이고,

도 2 및 도 3 각각은 본 발명의 따른 가스 건조 장치의 작용을 나타낸 그래 프이다.

도 1에 도시한 바와 같은 가스 건조 장치는 주로 냉각 드라이어(1)와 건조제 드라이어(2)를 포함하며, 본 실시예에서는 압축기부(3)도 포함한다.

건조제 드라이어(2)는, 건조 구역(5)과 재생 구역(6)을 지니고, 건조 구역과 재생 구역을 통해 교대로 안내되는 흡착 및/또는 흡수 매체(7)를 갖는 압력 탱크(4)를 사용하는 타입의 것이다.

또한, 가스 건조 장치는, 부분(8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 8F, 8G, 8H, 8I, 8J, 8K)을 갖는 파이프를 포함하고, 상기 냉각 드라이어(1), 상기 건조제 드라이어(2) 및 상기 압축기부(3)가 삽입되며, 우선 건조시킬 가스가 압축된 다음 냉각 드라이어(1)에서 적어도 부분적으로 건조되게 하며, 이어서 가스를 더욱 건조시키기 위해 건조제 드라이어(2)의 건조 구역(5)을 통해 가스가 안내되게 할 수 있는 주 회로(8)를 포함한다.

가스 건조 장치는 또한 압축기부(3)의 분기부(10)에 있어서, 건조시킬 가스의 일부가 건조제 드라이어(2)의 재생 구역(6)을 통해 안내되어, 이 재생 구역에서 흡착 및 흡수 매체(7)로부터 수분을 흡수할 수 있게 하는 보조 회로(9)를 포함한다.

건조제 드라이어(2)는 주로 상기 흡착 및 흡수 매체(7)로 형성된 원통형 건조 요소로 이루어진 로터(11)를 갖는다.

로터(11)는 가능하다면 변속기가 장착되는 모터(12)에 의해, 예컨대 시간당 7 회전의 낮은 회전 속도로 구동된다.

건조제 드라이어(2)는 건조 구역(5)의 유입구 및 유출구에 각각 인접한 습윤 공간(13)과 건조 공간(14)을 갖는다.

로터(11)의 소정 섹터는 그 축방향 단부 근처에서, 예컨대 스크린(15, 16)에 의해 보호되어, 건조제 드라이어(2)에 있어서, 습윤 공간(13) 및 건조 공간(14)과 나란히 재생 구역(6)을 형성한다. 그 후, 로터(11)의 나머지 부분은 건조 구역(5)을 형성한다. 스크린(16)에 의해 경계가 정해지는 공간에는, 예컨대 공기 냉각기나 액체 냉각기와 같은 냉각기(17)와 수분을 위한 배출 파이프(18)가 제공된다.

건조제 드라이어(2), 구체적으로 로터(11) 내부의 중앙에는, 예컨대 벨기에 특허 제1,005,764호에 설명된 바와 같은, 주로 제트 파이프(20), 혼합 파이프(21) 및 흡입 개구(22)로 이루어지는 타입의 혼합 장치(19)가 제공된다.

본 실시예에서, 건조 구역(5)의 유입구에는 액체 분리기(23)가 제공된다. 탱크(4)의 저부에는 수분을 위한 배출 파이프(18)도 마련된다.

건조 공간(14)에서 압축 탱크(4)에는 주 회로(8)에 대한 연결부가 마련되며, 이 연결부는 보다 하류측에서 밸브(24)를 거쳐 장치의 배출구(25)에 이르게 된다.

건조제 드라이어(2)의 상류, 구체적으로 주 회로(8)에는 우선 밸브(26)가 마련되고, 보다 상류에는 본 발명에 따른 상기 냉각 드라이어(1)가 제공된다.

더욱이, 냉각 드라이어(1)와 밸브(26) 사이의 주 회로(8) 부분(8H)은 밸브(27)를 통해 배출구(25)에 직접 접속된다.

공지된 바와 같이, 냉각 드라이어(1)는 주로, 흐름 방향을 화살표 C로 표시 한 주요 부분이 냉각제, 예컨대 프레온 404a로 채워지고 냉각 회로(30)의 증발기(29)를 형성하는 열교환기(28)로 구성된다.

냉각 회로(30)에서, 열교환기(28)의 하류에는 액체 분리기(31), 압축기(32), 체크 밸브(33), 팬(35)을 구비한 응축기(34), 냉각제 필터/드라이어(36) 및 조정 가능한 감온 스로틀 밸브(thermostatic throttle valve)(37)가 연속하여 제공된다.

이 조정 가능한 감온 스로틀 밸브(37)는 증발기(29)에 대해 하류에 있는 냉각 회로(30)의 연결 지점에도 연결된다. 액체 분리기(31)의 하류에서는 제어 신호로서 사용되는 온도 신호가 측정된다.

필터/드라이어(36)의 상류에는 제어 유닛(39)에 연결되는 압력/차단 스위치(38)가 제공될 수 있다. 주어진 실시예에서는, 상기 압력/차단 스위치(38) 근처에 제어 유닛(39)에도 연결되는 온도 측정 지점(40)이 마련된다.

냉각 회로(30)는 응축기(34) 상류에서 차단 밸브(41)와 바이패스 밸브(42)를 통해 상기 액체 분리기(31) 상류의 냉각 회로(30) 부분, 즉 증발기 회로에 연결된다.

차단 밸브(41)는 제어 유닛(39)에 전기 접속된다. 더욱이, 제어 회로(39)는 사전 냉각기(53)와 열교환기(28) 사이의 건조시킬 가스의 온도를 기록하는 측정 지점(43)에 연결된다.

건조시킬 가스는 열교환기(28)의 보조 부분을 통해 화살표 G로 표시한 흐름 방향으로 흐른다. 열교환기(28)의 하류에는 건조시킬 가스의 온도를 측정하는 측정 지점(44)이 마련되고, 보다 하류에는 전자식 물 방출부(46)를 지닌 물 분리 기(45)가 마련되며, 이들 양자는 제어 유닛(39)에 전기 접속된다.

마지막으로, 제어 유닛(39)은 한쪽에서는 이 경우 공기 냉각되는 응축기(34)의 팬(35)에도 연결되고, 다른 한쪽에서는 압축기(32)에 연결된다.

열교환기(28)의 보조 부분 상류의 주 회로(8)에는, 흡기부(48)를 지닌 필터(47)와, 이에 후속하는 조정 가능한 유입 밸브(49)와, 제1 압축기 요소(50), 중간 냉각기(51) 및 제2 압축기 요소(52)로 이루어지는 2단 압축기로 구성된 전술한 압축기부(3)가 제공된다.

2단 압축기의 보다 하류에서는, 주 회로(8)는 분기부(10) 이후에서는 건조시킬 가스를 사전 냉각기(53)로 이송하는 파이프 부분(8D)으로 변하는 파이프 부분(8C)으로 연속된다.

본 실시예에서, 중간 냉각기(51) 및 사전 냉각기(53)는 또한 일체화되었으며, 이들 양자에는 1개의 공통 팬(54)이 마련된다.

분기부(10)와 압력 탱크(4) 사이에는 체크 밸브(55)가 마련된다.

전술한 바와 같은 가스 건조 장치의 작동은 간단하며, 다음과 같다.

건조시킬 가스, 예컨대 공기를 흡기부(48)를 통해 흡입하여 필터(47)를 통해 안내한다.

제1 압축기 요소(50)가 가스압을 증가시키고, 그 후 가스가 중간 냉각기(51)에서 냉각된 다음, 제2 압축기 요소(52)에서 가스압이 더욱 증가된다.

분기부(10)에서, 건조시킬 가스의 일부는 보조 회로(9)로 안내되며, 건조시킬 가스의 대부분은 주 회로(8)에서 더 안내되어 사전 냉각기(53)를 통과한다.

주 회로(8)의 보다 하류에서, 건조시킬 가스는 냉각 드라이어(1)의 열교환기(28)에서, 예컨대 공기의 경우 사전 냉각기(53)의 시작 온도보다 약 30 ℃ 낮은 온도로 냉각된다. 수분의 일부는 전자식 물 방출부(46)를 구비하는 물 분리기(45)에서 공기로부터 분리된다.

다음에, 건조시킬 가스는 주 회로(8)의 보다 하류에서 건조제 드라이어(2) 및 배출구(25)에 각각 접근을 허용하는 밸브(26, 27)로 이송된다.

밸브(27)는 폐쇄되고 밸브(26)는 개방된 경우, 건조시킬 가스는 건조제 드라이어(2)로 안내되고, 여기서 건조시킬 가스는 혼합 장치(19)의 혼합 파이프(21)를 통해 하향 안내된다.

액체 분리기(23)에서, 수분의 제1 부분은 건조시킬 가스로부터 분리되고, 이 수분은 배출 파이프(18)를 통해 방출된다.

건조시킬 가스 흐름은 로터(11)의 건조 구역(5)을 통해 상방으로 더욱 이송된다. 로터(11)의 소정 섹터가 매번 재생 구역(6)에 배치되도록 로터(11)가 연속적으로 또는 적어도 규칙적인 시점에서 선회하기 때문에 흡착 및/또는 흡수 매체(7)는 포화되지 않는다. 그 결과, 건조시킬 가스는 더욱 건조되는데, 그 이유는 로터(11)의 건조 구역(5)에서 수분의 침착이 있기 때문이다.

따라서, 건조시킬 가스가 최대로 건조되고, 압력 탱크(4)에 있는 건조 공간(14)과, 주 회로(8)의 연장부 및 밸브(24)를 통해 장치의 배출구(25)로 더욱 안내된다.

분기부(10)에서 보조 회로(9)를 통해 안내되는 건조시킬 가스의 부분은 체크 밸브(47)를 거쳐 로터(11)의 재생 구역(6)으로 안내되고, 상기 재생 구역에서 가스는, 특히 로터(11)의 섹터가 건조 구역(5)에 배치되었을 때 먼저 흡착 및/또는 흡수 매체(7)에 의해 흡수되었던 수분을 흡수한다.

습한 가스의 그러한 부분은 우선 냉각기(17)에서 냉각됨에 따라 부분적으로 건조되는데, 상기 냉각기에서는 응결된 수분이 배출 파이프(18)를 통해 방출된다.

다음에, 그러한 가스 부분은 흡입 개구(22)까지 이송되어 혼합 장치(19)로 흡입되며, 이 혼합 장치에서 보조 회로로부터의 가스 부분이 주 회로(8)로부터의 건조시킬 가스의 부분과 혼합된다.

보조 회로(9)가 반드시 주 회로(8)로부터 분할될 필요는 없고, 수분을 함유하는 흡착 및/또는 흡수 매체(7)를 건조시키기 위해 매번 사용되는 독립된 가스 흐름으로 이루어질 수도 있다는 점은 명백하다.

기본적으로, 예컨대 모터(12)의 회전 속도, 냉각기(17) 및 냉각 드라이어(1)의 냉각 용량과 같은 가스 건조 장치의 다양한 파라메터들은 조정 가능하며, 최적화를 위해 측정 기구 및 제어 회로가 제공될 수 있다.

또한, 제트 파이프(20) 또는 제트 파이프의 상류, 즉 주 회로의 부분(8I)에서의 건조시킬 가스의 유입 온도가 조정될 수 있다.

전술한 제어 유닛(39)을 구비하는 냉각 드라이어(1)는 일반적으로 건조시킬 가스의 유입 온도의 제어와 본 발명에 따른 가스 건조 장치의 제어에 대한 다양한 가능성을 제공한다는 것이 명백하다.

따라서, 냉각 드라이어(1)의 회전 속도를 조정할 수 있고, 그 결과 열대 조 건하에서도 에너지 절감 방식으로 요구되는 이슬점을 갖는 가스 또는 공기를 얻을 수 있다.

사실상, 속도 제어식 냉각 드라이어(1)를 스위칭 온시킴으로써, 작동 범위가 보다 높은 주위 온도까지 현저히 확대된다.

바람직하게는, 냉각 드라이어(1)는 주위 온도에서만 스위칭 온되며, 이에 의해 건조제 드라이어(2)는, 예컨대 35 ℃의 주위 온도에서 건조시킬 공기를 의도되는 이슬점까지 더 이상 건조시킬 수 없다.

냉각 드라이어(1)는 즉시 최대 성능으로 작동하는 것이 아니라, 의도하는 이슬점을 갖는 건조 공기를 얻는 것을 고려하여 점진적인 방식으로 에너지 소비를 최소로 하여 여기될 수 있다.

부분적으로는 온도 측정(43, 44)으로 인해, 본 발명에 따른 가스 건조 장치는 보다 넓은 주위 온도 범위에서 의도된 최대 이슬점을 갖는 건조 공기나 가스를 에너지 절감 방식으로 생성할 수 있다. 이에 의해, 속도 제어식 냉각 드라이어(1)는 적절한 세기로 건조시킬 공기를 냉각한다.

도 2 및 도 3은 몇가지 사실을 나타낼 것이며, 도 2는 주위 온도(OT)의 함수로서 가스 건조 장치에 의해 실현되는 이슬점(dP)를 나타낸다.

곡선 A는 냉각 드라이어(1)를 작동시키지 않은 상태의 앞서 논의한 바와 같은 가스 건조 장치에 있어서의 주위 온도의 함수로서의 이슬점의 추이를 나타낸다.

곡선 B는 냉각 드라이어(1)가 완전히 여기된 상태의 앞서 논의한 바와 같은 가스 건조 장치에 있어서의 주위 온도의 함수로서의 이슬점의 추이를 나타낸다.

의도된 이슬점(C)은 냉각 드라이어(1)가 적절히 여기되도록 제어함으로써, 소정의 주위 온도, 주어진 곡선에서는 35 ℃에서 획득될 수 있다는 것이 명백하다.

도 3은 냉각 드라이어(1)가 전술한 바와 같이 제어될 때 측정 지점(44)에서의 온도(T44)가 측정 지점(43)에서의 온도(T43)에 따라 변하는 형태를 나타낸다.

일반적으로, 측정 지점(43)에서의 온도는 주위 온도에 비례하여 변하고, 특히 주위 온도보다 약 8 ℃ 높게 정해질 것이다.

사실상, 측정 지점(44)에서의 온도는 실제로 냉각 드라이어(1)가 여기되지 않는 한, 또는 주어진 예에서 35 ℃의 주위 온도까지 측정 지점(43)의 온도에 상응한다.

냉각 드라이어(1)가 어느 정도 더 여기될 때, 측정 지점(44)에서의 온도는 감소한다.

본 발명은 예로서 주어지고 첨부 도면에 도시한 실시예로만 제한되는 것이 아니다. 이와 달리, 이러한 가스 건조 장치는 본 발명의 범위에 여전히 속하면서 복수의 변형예에 따라 형성될 수 있다.

Claims

건조 구역(5)과 재생 구역(6)을 갖는 압력 탱크(4)를 사용하고, 이들 건조 구역(5)과 재생 구역(6)을 통해 흡착 및/또는 흡수 매체(7)가 교대로 안내되는 것인 건조제 드라이어(desiccant)(2)와, 상기 건조제 드라이어(2)가 포함되어 있고, 건조시킬 가스가 건조제 드라이어(2)의 건조 구역(5)을 통해 안내될 수 있게 하는 주 회로(8), 그리고 건조시킬 가스의 일부가 건조제 드라이어(2)의 재생 구역(6)을 통해 안내되어 이 재생 구역에서 수분을 흡수할 수 있게 하는 보조 회로(9)를 포함하는 가스 건조 장치로서,

상기 주 회로(8)에서 건조제 드라이어(2)의 상류에 삽입되는 냉각 드라이어(1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 건조 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각 드라이어(1)는 주로 냉각 회로(30), 열교환기(28) 및 물 분리기(45)로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 건조 장치.
제2항에 있어서, 상기 냉각 회로(30)는 다양한 속도로 제어되는 압축기(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 건조 장치.
제1항에 있어서, 상기 건조제 드라이어(2)는 적어도 보조 회로(9)로부터의 가스의 냉각을 제공하고, 이에 따라 액체를 분리하는 냉각기(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 건조 장치.
제1항에 있어서, 상기 건조제 드라이어(2)는 보조 회로(9)로부터의 가스를 주 회로(8)로부터의 가스와 다시 혼합하는 혼합 장치(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 건조 장치.
제5항에 있어서, 상기 혼합 장치(19)는 건조제 드라이어(2)와 일체형인 것을 특징으로 하는 가스 건조 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각 드라이어(1) 상류측의 주 회로(8)에는 열교환기(28) 및 사전 냉각기(53)가 제공되는 것을 특징으로 하는 가스 건조 장치.
제7항에 있어서, 상기 보조 회로(9)는 냉각 드라이어(1) 상류의 분기부(10)에서 주 회로(8)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 건조 장치.
제8항에 있어서, 상기 분기부(10) 상류에는, 가능하다면 1개 또는 복수 개의 중간 냉각기(51)를 갖는 1단 이상의 압축기 요소가 제공되는 것을 특징으로 하는 가스 건조 장치.