KR20120010305A - 냉동식 에어 드라이어의 냉매 응축열을 이용한 흡착제 재생 방식의 흡착식 에어드라이어 - Google Patents

냉동식 에어 드라이어의 냉매 응축열을 이용한 흡착제 재생 방식의 흡착식 에어드라이어 Download PDF

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Abstract

(1) 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술 분야
본 발명은 압축공기 제품 품질 향상과 에너지 효율을 제고하기 위하여 비가열식 흡착식 에어 드라이어의 흡착제 재생에 사용되는 건조한 재생 공기(regeneration air)에 냉동식 에어 드라이어 응축기의 냉매 응축열(refrigerant condensing heat)을 추가시킴으로써 흡착제 재생 효율을 향상시킨 흡착식 에어 드라이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비가열식 흡착식 드라이어의 흡착제 재생에 사용되는 건조한 압축 공기를 냉동식 에어 드라이어의 응축기[제1 응축기]로 보내 고온의 냉매로부터 열을 흡수시켜 온도를 높임으로써 건조한 흡착제 재생용 압축공기를 더욱 더 건조하게 만들어 흡착제에 포화상태로 흡착되어 있는 수분의 확산속도를 빠르게 함으로써 흡착제 재생 효율을 향상시킨 흡착식 에어 드라이어에 관한 것이다.
(2) 발명이 해결하려는 기술적 과제
본 발명은 두 개의 흡착제 타워를 갖는 PSA(Pressure Swing Adsorption)방식의 비가열 흡착식 에어 드라이어(Heatless Desiccant Air Dryer)에서 재생 타워의 수분을 포화 흡착(Adsorption)한 흡착제의 수분을 탈착(Desorption)시키기 위하여 제습타워를 통과한 건조공기의 약 15％ 정도라는 다소 많은 양을 소모해야 하는 설계 특성상 단점을 보완하기 위하여 흡착제 재생용 건조 압축 공기(Regeneration Air)를 냉동식 에어 드라이어(Refrigerated Air Dryer)의 제1응축기로 보내 고온의 냉매로부터 열을 흡수시켜 온도를 높여 더욱 더 건조하게 만들어 수증기 분자의 확산속도를 빠르게 함으로써 흡착제 재생 효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
(3) 과제 해결 수단
본 발명은 두 개의 흡착제 타워를 갖는 PSA(Pressure Swing Adsorption)방식의 비가열 흡착식 에어 드라이어(Heatless Desiccant Air Dryer)에서 재생 타워의 수분을 포화 흡착(Adsorption)한 흡착제의 수분을 탈착(Desorption)시키기 위하여 제습타워를 통과한 건조 공기의 약 15％ 정도라는 다소 많은 양을 소모해야 하는 설계 특성상 단점을 보완하기 위하여 흡착제 재생용 건조 압축 공기(Regeneration Air)를 냉동식 에어 드라이어(Refrigerated Air Dryer)의 제1응축기로 보내 고온의 냉매로부터 열을 흡수시켜 온도를 높여 더욱 더 건조하게 만들어 수증기 분자의 확산속도를 빠르게 함으로써 흡착제 재생 효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
(4) 발명의 중요한 효과
본 발명은 외부 열원을 전혀 사용하지 않는 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식에 외부 열원으로 냉동식 에어 드라이어의 냉매 응축열(Refrigerant Condensing Heat)을 사용하였기 때문에 재생 공기 소모를 줄일 수가 있다.
비가열 흡착식 에어 드라이어(Heatless Desiccant Air Dryer), 냉동식 에어 드라이어, Thermal-Pressure Swing Adsorption

Description

냉동식 에어 드라이어의 냉매 응축열을 이용한 흡착제 재생 방식의 흡착식 에어드라이어{ Thermal-Pressure Swing Adsorption Compressed-Air Dryer by Using Condenser Heat of Refrigerated Air Dryer }
본 발명은 압축공기 제품 품질 향상과 에너지 효율을 제고하기 위하여 비가열식 흡착식 에어 드라이어의 흡착제 재생에 사용되는 건조한 재생 공기(regeneration air)에 냉동식 에어 드라이어 응축기의 냉매 응축열(refrigerant condensing heat)을 추가시킴으로써 흡착제 재생 효율을 향상시킨 흡착식 에어 드라이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비가열식 흡착식 드라이어의 흡착제 재생에 사용되는 건조한 압축 공기를 냉동식 에어 드라이어의 응축기[제1 응축기]로 보내 고온의 냉매로부터 열을 흡수시켜 온도를 높임으로써 건조한 흡착제 재생용 압축공기를 더욱 더 건조하게 만들어 흡착제에 포화상태로 흡착되어 있는 수분의 확산속도를 빠르게 함으로써 흡착제 재생 효율을 향상시킨 흡착식 에어 드라이어에 관한 것이다.
종래의 두 개의 흡착제 타워를 갖는 비가열식 흡착식 에어 드라이어(Pressure Swing Adsorption Air Dryer)는 흡착제(Desiccant) 재생 시 별도의 열원 을 전혀 사용하지 않고, 제습 중에 있는 타워를 통과한 건조공기의 일부(약 15％ 정도)를 오리피스와 밸브로 감압시켜 흡착제 재생 타워로 보내면 건조 공기의 체적이 팽창되어 수증기 분압이 더욱 낮아져 흡착제에 흡착되어 있는 수분이 탈착되어 흡착제 타워 바깥으로 배출되면서 흡착제 재생이 이루어지는 방식이다.
종래기술의 문헌정보
[문헌1] Skastrom, C.W., US Patent 2,944,627 (1960)
본 발명은 재생 타워의 수분을 포화 흡착(Adsorption)한 흡착제의 수분을 탈착(Desorption)시키기 위하여 제습타워를 통과한 건조공기의 약 15％ 정도라는 다소 많은 양을 소모해야 하는 설계 특성상 단점을 보완하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 두 개의 흡착제 타워를 갖는 PSA(Pressure Swing Adsorption)방식의 비가열 흡착식 에어 드라이어(Heatless Desiccant Air Dryer)에서 재생 타워의 수분을 포화 흡착(Adsorption)한 흡착제의 수분을 탈착(Desorption)시키기 위하여 제습타워를 통과한 건조공기의 약 15％ 정도라는 다소 많은 양을 소모해야 하는 설계 특성상 단점을 보완하기 위하여 흡착제 재생용 건조 압축 공기(Regeneration Air)를 냉동식 에어 드라이어(Refrigerated Air Dryer)의 제1응축기로 보내 고온의 냉매로부터 열을 흡수시켜 온도를 높여 더욱 더 건조하게 만들어 수증기 분자의 확산속도를 빠르게 함으로써 흡착제 재생 효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 흡착제 재생용 건조 압축 공기의 온도를 높이기 위한 별도의 독립된 열교환기 형태의 제1응축기를 갖는 냉동식 에어 드라이어(Refrigerated Air Dryer)와 PSA방식의 비가열 흡착식 에어 드라이어(Heatless Desiccant Air Dryer)로 구성된 냉동식과 흡착식 드라이어의 조합한 것을 특징으로 한다.
또한, 공기압축기를 사용하여 산소나 질소를 분리 생산해 내는 PSA방식의 질소발생기와 산소발생기에 흡착제 재생용 가스(Regeneration Gas)를 냉동식 에어 드라이어(Refrigerated Air Dryer)의 제1응축기로 보내 고온의 냉매로부터 열을 흡수시켜 온도를 높여 더욱 더 건조하게 만들어 가스 분자의 확산속도를 빠르게 함으로써 흡착제 재생효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
종래의 방법은 외부의 열원은 전혀 사용하지 않고 오로지 제습 타워를 통과한 건조 공기만을 감압 팽창시켜 재생 타워에 있는 흡착제 재생에 사용했기 때문에 재생 공기(Regeneration Air) 소모가 많다는 그 설계 특성에 기인한 단점을 가질 수 밖에 없었다.
본 발명은 외부 열원을 전혀 사용하지 않는 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식에 외부 열원으로 냉동식 에어 드라이어의 냉매 응축열(Refrigerant Condensing Heat)을 사용하였기 때문에 재생 공기 소모를 줄일 수가 있다.
또한 냉동식 드라이어를 흡착식 드라이어 앞에 설치하여 냉동식 드라이어에서 상당량의 수준을 제거하기 때문에 흡착제의 수분 부하(Moisture Load)가 크게 경감되어 흡착제 사용량을 줄일 수가 있고, 급유식 공기압축기(Oil Injection Air Compressor)가 사용됐을 경우에는 압축공기 속에 혼입(Carry-over)된 유분을 냉동식 드라이어에서 상당량 제거 할 수 있으므로 유분에 의한 흡착제 손상을 예방할 수 있다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 전체 구성도이다.
공기압축기로부터 토출된 뜨겁고 습한 압축공기는 냉동식 에어 드라이어(16)의 Air Inlet(1)을 통해 Pre-Cooler(2)로 유입되어 여기서 Evaporator(3)에서 차갑게 냉각된 찬 공기와 열교환함으로써 1차 냉각되어 Evaporator(3)로 유입되고 여기서 팽창밸브(18)를 통과한 저온의 냉매에 의해 차갑게 냉각되며 이때 응축된 수분과 응축된 오일은 드레인 밸브(4)를 통해 배출되고 Pre-Cooler(2)를 통과하여 냉동식 에어 드라이어(16)의 Air Outlet(6)를 통해 1차 제습된 건조공기는 비가열 흡착식 에어 드라이어(17)의 제습타워(7)로 유입되어 흡착제에 의해 수분이 흡착되어 더욱 더 건조한 공기가 되어 비가열 흡착식 에어 드라이어(Heatless Desiccant Air Dryer)(17)의 Air Outlet(8)을 통해 다음 공정으로 공급된다.
한편, 재생타워(13)에 들어 있는 수분에 포화 흡착된 흡착제를 재생시키기 위하여 제습타워(7)에서 나온 건조공기를 출구 배관(9)에서 인출하여 전단에 설치되어 있는 냉동식 에어 드라이어(16)의 제1응축기(10)로 보내 냉매압축기(19)에서 토출된 고온 고압의 냉매가스와 열교환시켜 건조한 재생 공기(Regeneration Air)의 온도를 상승시켜 더욱 더 건조한 상태가 된 것을 비가열 흡착식 에어 드라이어(17) 의 재생 라인에 있는 퍼지조절밸브(11)와 퍼지오리피스(12)를 통해 감압되어 재생타워(13)를 통과하여 배출밸브(14)를 거쳐 머플러(15)통해 재생 공기(Regeneration Air)가 대기로 배출된다.
냉매 응축열을 흡수하고 밸브(11)와 오리피스(12)에서 감압된 대단히 건조한 재생 공기가 재생타워(13) 속에 있는 수분에 젖은 흡착제 주위를 통과할 때, 재생 공기의 수증기 분압은 매우 낮고, 흡착제 기공 속의 수증기 분압은 높기 때문에 수분의 농도차이에 의해 흡착제 표면에서 재생 공기로 수증기 분자가 빠르게 확산이 일어나면서 흡착제가 건조하게 재생된다.
도 1 은 본 발명의 전체 구성도

Claims (3)

  1. 두 개의 흡착제 타워를 갖는 PSA(Pressure Swing Adsorption)방식의 비가열 흡착식 에어 드라이어(Heatless Desiccant Air Dryer)에서 재생 타워의 수분을 포화 흡착(Adsorption)한 흡착제의 수분을 탈착(Desorption)시키기 위하여 제습타워를 통과한 건조공기의 약 15％ 정도라는 다소 많은 양을 소모해야 하는 설계 특성상 단점을 보완하기 위하여 흡착제 재생용 건조 압축 공기(Regeneration Air)를 냉동식 에어 드라이어(Refrigerated Air Dryer)의 제1응축기로 보내 고온의 냉매로부터 열을 흡수시켜 온도를 높여 더욱 더 건조하게 만들어 수증기 분자의 확산속도를 빠르게 함으로써 흡착제 재생효율을 향상시키는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 흡착제 재생용 건조 압축 공기의 온도를 높이기 위한 별도의 독립된 열교환기 형태의 제1응축기를 갖는 냉동식 에어 드라이어(Refrigerated Air Dryer)와 PSA방식의 비가열 흡착식 에어 드라이어(Heatless Desiccant Air Dryer)로 구성된 냉동식과 흡착식 드라이어의 조합 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 공기압축기를 사용하여 산소나 질소를 분리 생산해 내는 PSA방식의 질소발생기와 산소발생기에 흡착제 재생용 가스(Regeneration Gas)를 냉동식 에어 드라이어(Refrigerated Air Dryer)의 제1응축기로 보내 고온의 냉매로부터 열을 흡수시켜 온도를 높여 더욱 더 건조하게 만들어 가스 분자의 확산속도를 빠르게 함으로써 흡착제 재생효율을 향상시키는 방법.
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