KR20160031164A - 공기 압축 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 압축 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 공기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 압축기와; 상기 압축기로부터 인가되는 압축 공기를 냉각하는 공기냉각기와; 상기 공기냉각기로부터 인가되는 압축 공기에 포함된 수분을 포집하여 배출하고서 압축 공기를 출력하는 수분 포집기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 압축 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 압축 공기에 포함되어 있는 수분을 포집하여 일차로 제거한 후에 공기 건조기를 사용하여 압축 공기를 건조시켜 압축 공기의 수분을 제거함으로써 공기 건조기의 가동 시간을 감소시켜 압축 공기의 수분 제거에 소요되는 전기 에너지 소비를 감소시키므로, 압축 공기를 경제성 있게 공급하게 된다.

Description

공기 압축 시스템{Air Compression System}
본 발명은 각종 산업 현장에서 소요되는 압축 공기를 제공하기 위한 공기 압축 시스템에 관한 것으로, 특히 압축 공기에 포함되어 있는 수분을 포집하여 일차로 제거한 후에 공기 건조기를 사용하여 압축 공기를 건조시켜 압축 공기의 수분을 제거함으로써 공기 건조기의 가동 시간을 감소시켜 압축 공기의 수분 제거에 소요되는 전기 에너지 소비를 감소시키도록 하는 공기 압축 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 공기 압축 시스템은 각종 산업 현장에서 소요되는 압축 공기를 제공한다.
이와 같은 공기 압축 시스템은 압축기에 의해 공기를 압축하여 압축 공기 사용처에 공급하는데, 해당 압축 공기에는 수분이 포함되어 있을 수 있으며, 해당 수분으로 인한 압축 공기 사용처의 장비 손상을 방지하기 위해서는 압축 공기에 포함된 수분을 제거한 후에 압축 공기 사용처에 공급할 필요가 있다.
종래의 공기 압축 시스템은, 도 1에 예시된 바와 같이, 압축기(10), 공기냉각기(Air Cooler)(20), 공기탱크(Air Tank)(30), 전단필터(Pre filter)(40), 공기 건조기(Air Dryer)(50) 및 후단필터(After filter)(60)를 구비하여 이루어진다.
압축기(10)는 공기를 압축하여 공기냉각기(20)에 출력하고, 공기냉각기(20)는 압축기(10)로부터 인가되는 압축 공기를 냉각시켜서 공기탱크(30)에 출력한다.
공기탱크(30)는 공기냉각기(20)로부터 인가되는 압축 공기를 저장하여 전단필터(40)에 출력하며, 전단필터(40)는 공기탱크(30)로부터 인가되는 압축 공기를 여과하여 불순물을 제거한 후 공기 건조기(50)에 출력한다.
공기 건조기(50)는 전기 에너지를 공급받아 열을 발생하여서 압축 공기에 열을 가하여 건조시켜 수분을 제거하기 위한 발열체를 자체에 구비하고, 전단필터(40)로부터 인가되는 압축 공기를 건조시켜서 수분을 제거하여 후단필터(60)에 출력한다.
후단필터(60)는 공기 건조기(50)로부터 인가되는 수분 건조된 압축 공기를 여과하여 불순물을 제거한 후 압축공기 사용처에 출력함으로써 압축공기 사용처에서 해당 압축공기를 사용케 한다.
상술한 종래의 공기 압축 시스템에서 압축기(10)에 의해 생성된 압축 공기에는 수분이 포함되어 있다. 압축기(10)에 의해 생성된 압축 공기를 공기냉각기(20)에 의해 냉각시키면 압축 공기에 포함된 포화 수증기를 제외한 나머지는 응축수로 변화되며, 이러한 응축수를 드레인 트랩(Drain Trap)을 통해 배출하지만 대부분의 드레인 트랩 구경이 작아서 습도가 높은 계절에는 압축 공기에 포함된 수분에 비하여 처리되는 응축수 량이 매우 작다.
이로 인하여, 압축 공기에 포함된 나머지 응축수는 공기건조기(50)로 건조시킨 후에 압축공기 사용처로 공급해야 한다. 따라서, 압축공기 사용처로 압축 공기를 공급하는 경우에 압축 공기에 포함된 다량의 수분을 제거하기 위해서는 공기건조기(50)를 장시간 동안 가동하여 압축 공기를 건조시켜야 하므로, 압축 공기의 건조에 많은 전기 에너지를 소비해야되어 경제성을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 압축 공기에 포함되어 있는 수분을 포집하여 일차로 제거한 후에 공기 건조기를 사용하여 압축 공기를 건조시켜 압축 공기의 수분을 제거함으로써 공기 건조기의 가동 시간을 감소시켜 압축 공기의 수분 제거에 소요되는 전기 에너지 소비를 감소시키도록 하는 공기 압축 시스템을 제공함에 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 공기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 압축기와; 상기 압축기로부터 인가되는 압축 공기를 냉각하는 공기냉각기와; 상기 공기냉각기로부터 인가되는 압축 공기에 포함된 수분을 포집하여 배출하고서 압축 공기를 출력하는 수분 포집기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 압축 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 공기 압축 시스템에 의하면, 상기 수분 포집기로부터 인가되는 압축 공기를 저장하여서 출력하는 공기탱크와; 상기 공기탱크로부터 인가되는 압축 공기에 포함된 불순물을 제거하는 전단필터와; 상기 전단필터로부터 인가되는 압축 공기를 가열하여 수분 건조하는 공기 건조기와; 상기 공기 건조기로부터 인가되는 압축 공기에 포함된 불순물을 제거하여 압축공기 사용처에 출력하는 후단필터를 더 포함한다.
그리고, 본 발명에 따른 공기 압축 시스템에 의하면, 상기 수분 포집기는, 몸체의 내부로 압축 공기를 유입시키기 위한 공기유입배관과; 몸체의 내부로부터 압축 공기를 유출시키기 위한 공기유출배관과; 몸체의 내부로부터 수분을 배출하기 위한 수분배출배관과; 상기 공기유입배관을 통해 유입된 압축 공기가 상기 공기유출배관 측으로 배출되는 과정에서 압축 공기에 포함된 수분을 포집하여 상기 수분배출배관 측으로 유출하는 복수의 수분 포집 부재를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 공기 압축 시스템에 의하면, 상기 수분 포집 부재는 상기 공기유입배관으로부터 유입된 압축 공기가 상기 공기유출배관 측으로 배출되는 과정에서 압축 공기의 흐름 방향을 전환함과 아울러 압축 공기와 많이 접촉되도록 배치하여 설치된다.
본 발명에 따른 공기 압축 시스템에 의하면, 상기 수분 포집 부재는 양단이 상기 몸체의 내측 벽면에 고정된 고정대에 일정한 각도로 경사지게 고정 설치된다.
아울러, 본 발명에 따른 공기 압축 시스템에 의하면, 상기 수분 포집 부재는, 압축 공기와 접촉하여 수분을 포집하는 판 형태의 표면과; 상기 판 형태의 표면에 의해 포집된 수분을 모으는 수분 수집 홈을 포함하여 이루어진다.
그리고, 본 발명에 따른 공기 압축 시스템에 의하면, 상기 수분 수집 홈의 양단은 폐쇄되어 있고, 상기 수분 수집 홈에 모여진 수분을 수분 수집 홈의 중앙부에 연결된 유도배관을 통해 배출하되, 상기 유도배관을 통해 배출된 수분은 공통유도배관에 모여져서 수분배출배관 측으로 유출된다.
또한, 본 발명에 따른 공기 압축 시스템에 의하면, 상기 수분 수집 홈의 양단으로부터 중앙부 측으로 구배를 형성한다.
본 발명에 의하면, 압축 공기에 포함되어 있는 수분을 포집하여 일차로 제거한 후에 공기 건조기를 사용하여 압축 공기를 건조시켜 압축 공기의 수분을 제거함으로써 공기 건조기의 가동 시간을 감소시켜 압축 공기의 수분 제거에 소요되는 전기 에너지 소비를 감소시키므로, 압축 공기를 경제성 있게 공급하게 된다.
도 1은 종래의 공기 압축 시스템을 예시한 블록도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기 압축 시스템을 예시한 블록도 이다.
도 3은 본 발명에 적용된 수분 포집기의 외관을 예시한 외부 사시도 이다.
도 4는 본 발명에 적용된 수분 포집기의 내부를 예시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 적용된 수분 포집기에 구비되는 수분 포집 부재의 설치를 예시한 사시도이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 하나의 실시예로서 설명하는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
본 발명은 압축 공기에 포함되어 있는 수분을 포집하여 일차로 제거한 후에 공기 건조기를 사용하여 압축 공기를 건조시켜 압축 공기의 수분을 제거함으로써 공기 건조기의 가동 시간을 감소시켜 압축 공기의 수분 제거에 소요되는 전기 에너지 소비를 감소시키도록 구현된다.
이와 같이 구현하기 위한 본 발명에 따른 공기 압축 시스템은, 도 2에 예시된 바와 같이, 압축기(110), 공기냉각기(Air Cooler)(120), 수분 포집기(130), 공기탱크(Air Tank)(140), 전단필터(Pre filter)(150), 공기 건조기(Air Dryer)(160) 및 후단필터(After filter)(170)를 구비하여 이루어진다.
압축기(110)는 공기를 압축하여 공기냉각기(120)에 출력하고, 공기냉각기(120)는 압축기(110)로부터 인가되는 압축 공기를 냉각시켜서 수분 포집기(130)에 출력한다.
수분 포집기(130)는 공기 냉각기(120)로부터 인가되는 냉각된 압축 공기에 포함된 수분을 포집하여 외부로 배출하고서 해당 압축 공기를 공기탱크(140)에 출력한다.
공기탱크(1400)는 수분 포집기(130)로부터 인가되는 압축 공기를 저장하여 전단필터(150)에 출력하며, 전단필터(150)는 공기탱크(140)로부터 인가되는 압축 공기를 여과하여 불순물을 제거한 후 공기 건조기(160)에 출력한다.
공기 건조기(160)는 전기 에너지를 공급받아 열을 발생하여서 압축 공기에 열을 가하여 건조시켜 수분을 제거하기 위한 발열체를 자체에 구비하되, 전단필터(150)로부터 인가되는 압축 공기를 건조시켜서 수분을 제거하여 후단필터(170)에 출력한다.
후단필터(170)는 공기 건조기(160)로부터 인가되는 수분 건조된 압축 공기를 여과하여 불순물을 제거한 후 압축공기 사용처에 출력함으로써 압축공기 사용처에서 해당 압축공기를 사용케 한다.
수분 포집기(130)는 공기냉각기(120)를 통해 인가되는 압축 공기에 포함되어 있는 수분을 전기 에너지의 사용 없이 포집하는데, 수분 포집기(130)의 외관은 도 3에 예시된 바와 같다.
수분 포집기(130)는 몸체(131)의 내부에 수분 포집 부재를 구비하여 해당 수분 포집 부재에 의해 압축 공기로부터 수분을 포집한다. 그리고, 수분 포집기(130)는 공기냉각기(120)로부터의 압축 공기를 몸체(131)의 내부로 인가하기 위한 공기유입배관(132)을 구비함과 아울러 몸체(131)의 내부를 통과한 압축 공기를 공기탱크(140)로 출력하기 위한 공기유출배관(133)을 구비한다. 또한, 수분 포집기(130)는 몸체(131)의 내부에 구비된 수분 포집 부재에 의해 포집된 수분을 몸체(131)의 외부로 배출하기 위한 수분배출배관(134)를 구비한다.
한편, 수분 포집기(130)의 내부는 도 4에 예시된 바와 같다. 도 4는 도 3에 표시된 화살표 A-A' 방향으로 절단한 단면도이다.
수분 포집기(130)는 몸체(131)의 내부에 복수의 수분 포집 부재(135)를 구비한다. 수분 포집 부재(135)는 화살표 B 방향으로 통과하는 압축 공기로부터 수분을 포집하여 수분배출배관(134)을 통해 외부에 배출하는데, 도 3에는 도시의 편의를 위하여 수분 포집 부재(135)에 의해 포집된 수분을 수분배출배관(134)로 유도하는 유도배관을 도시하지 않았다.
수분 포집 부재(135)는 몸체(131)의 내부에 일정한 각도로 경사지게 고정 설치되는데, 고정대(136)에 고정되어 설치된다. 복수의 수분 포집 부재(135)는 공기유입배관(132)으로부터 유입된 압축 공기가 공기유출배관(133) 측으로 배출되는 과정에서 압축 공기의 흐름 방향을 전환함과 아울러 압축 공기와 많이 접촉되도록 다양하게 배치하여 설치될 수 있다.
각각의 수분 포집 부재(135)는 압축 공기와 접촉하는 부분이 판 형태로 이루어지고, 판 형태로 이루어진 표면에 압축 공기의 기류가 접촉되는 경우 해당 압축 공기에 포함된 수분이 관성에 의해 압축 공기의 기류로부터 벗어나서 해당 판 형태로 이루어진 표면에 부착됨으로써 수분이 포집된다.
그리고, 수분 포집 부재(135)는 한쪽 끝 부분에 수분을 모으기 위한 U자형 수분 수집 홈을 구비하는데, 해당 수분 수집 홈의 양단은 폐쇄되어 있고, 해당 수분 수집 홈의 중앙부에 수분을 수분배출배관(134)으로 유도하기 위한 유도배관에 연결된다. 수분 포집 부재(135)의 판 형태의 표면에 압축 공기가 접촉하여 수분이 부착되는 경우 해당 수분은 판 형태의 표면을 따라서 수분 포집 부재(135)의 한쪽 끝 부분에 구비된 U자형의 수분 수집 홈에 모여지고, 해당 수분 수집 홈의 중앙부에 연결된 유도배관을 통해 유도되어 수분배출배관(134) 측으로 배출된다.
바람직하게는, 수분 포집 부재(135)의 한쪽 끝 부분에 구비된 U자형의 수분 수집 홈에는 포집된 수분이 해당 수분 수집 홈의 중앙부에 연결된 유도배관 측으로 원활히 흘러갈 수 있도록 하기 위하여 해당 수분 수집 홈의 양단으로부터 중앙부 측으로 구배(勾配)를 형성한다.
한편, 수분 포집기(130)의 몸체(131) 내부에 설치되는 수분 포집 부재(135)는 도 5에 예시된 바와 같이 설치되는데, 도 5에는 도시의 편의를 위하여 수분 포집기(130)의 몸체(131) 내부에 설치되는 수분 포집 부재(135)의 일부를 예시하였다.
수분 포집 부재(135)는 일정한 각도로 경사지게 설치되는데, 고정대(136)에 고정 설치된다. 고정대(136)의 양단은 몸체(131)의 내측 벽면에 고정 설치되어서 수분 포집 부재(135)를 지지한다. 수분 포집 부재(135)는 화살표 B 방향으로 흐르는 압축 공기와 접촉하는 부위가 판 형태로 이루어져 있으며, 해당 판 형태의 표면(FC)에 압축 공기가 접촉하여 수분이 부착되면 해당 수분은 판 형태의 표면(FC)을 따라서 수분 포집 부재(135)의 한쪽 끝 부분에 구비된 U자형의 수분 수집 홈(HM)에 모여지고, 해당 수분 수집 홈(HM)의 중앙부에 연결된 유도배관(P1)을 통해 배출된다.
수분 포집 부재(135)에 구비된 수분 수집 홈(HM)에는 포집된 수분이 해당 수분 수집 홈(HM)의 중앙부에 연결된 유도배관(P1) 측으로 원활히 흘러갈 수 있도록 하기 위하여 해당 수분 수집 홈(HM)의 양단으로부터 중앙부 측으로 구배가 형성되어 있다.
또한, 수분 포집 부재(135)의 수분 수집 홈(HM)으로부터 유도배관(P1)을 통해 배출된 수분은 몸체(131)의 내부 바닥 표면상에 설치된 공통유도배관(P2)에 모여져서 수분배출배관(134)을 통해 외부로 배출된다. 그리고, 몸체(131)의 내부 바닥 표면상에 설치되는 공통유도배관(P2)은 공기유입배관(132)을 통해 유입되는 압축 공기의 흐름을 방해하지 않는 위치에 배치되어 설치된다.
상술한 바와 같은 수분 포집기(130)를 구비하는 본 발명의 공기 압축 시스템은 다음과 같이 작용한다.
압축기(110)가 공기를 압축하여 공기냉각기(120)에 출력하는 경우, 공기냉각기(120)는 압축기(110)로부터 인가되는 압축 공기를 냉각시켜서 수분 포집기(130)에 출력한다.
수분 포집기(130)는 공기 냉각기(120)로부터 인가되는 냉각된 압축 공기에 포함된 수분을 포집하여 외부로 배출하고서 해당 압축 공기를 공기탱크(140)에 출력한다.
이때, 수분 포집기(130)는 공기냉각기(120)로부터 공기유입배관(132)를 통해 유입된 압축 공기를 공기유출배관(133)을 통해 공기탱크(140)에 출력하되, 자체의 몸체(131) 내부에 구비된 수분 포집 부재(135)에 의해 압축 공기의 수분을 포집하여서 수분 포집 부재(135)의 수분 수집 홈(HM)에 수집하여 유도배관(P1)에 배출하고, 각각의 수분 포집 부재(135)로부터 유도배관(P1)에 배출된 수분을 공통유도배관(P2)에 모아서 수분배출배관(134)를 통해 외부에 배출한다.
그리고, 공기탱크(140)는 수분 포집기(130)로부터 인가되는 압축 공기를 저장하여 전단필터(150)에 출력하고, 전단필터(150)는 공기탱크(140)로부터 인가되는 압축 공기를 여과하여 불순물을 제거한 후 공기 건조기(160)에 출력한다.
또한, 공기 건조기(160)는 전단필터(150)로부터 인가되는 압축 공기를 건조시켜서 수분을 제거하여 후단필터(170)에 출력하며, 후단필터(170)는 공기 건조기(160)로부터 인가되는 수분 건조된 압축 공기를 여과하여 불순물을 제거하고서 압축공기 사용처에 출력함으로써 압축공기 사용처에서 해당 압축공기를 사용케 한다.
이와 같이 압축기(110)에 의해 생성된 압축 공기를 공기냉각기(120)에 의해 냉각시키고서 수분 포집기(130)에 의해 일차로 수분을 포집하여 제거한 후에, 공기탱크(140)와 전단필터(150)를 통해 공기 건조기(160)에 인가하므로, 공기 건조기(160)에 인가되는 압축 공기에는 작은 량의 수분이 포함되게 된다.
이에, 공기 건조기(160)를 장시간 구동하지 않더라도 압축 공기 중의 수분을 충분히 제거할 수 있어서, 공기 건조기(160)의 전기 에너지 소비를 대폭 감소시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명을 여러 가지 형태로 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 그러한 변경 실시는 본 발명의 기술적 범위에 해당된다고 할 것이다.
본 발명은 공기 압축 시스템에서 생성된 압축 공기의 수분을 제거하는 경우에 매우 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 압축 공기에 포함되어 있는 수분을 포집하여 일차로 제거한 후에 공기 건조기를 사용하여 압축 공기를 건조시켜 압축 공기의 수분을 제거함으로써 공기 건조기의 가동 시간을 감소시켜 압축 공기의 수분 제거에 소요되는 전기 에너지 소비를 감소시키므로, 압축 공기를 경제성 있게 공급하게 된다.
10, 110; 압축기 20, 120; 공기냉각기
30, 140; 공기탱크 40, 150; 전단필터
50, 160; 공기 건조기 60, 170; 후단필터
130; 수분 포집기 131; 몸체
132; 공기유입배관 133; 공기유출배관
134; 수분배출배관 135; 수분 포집 부재
136; 고정대 P1; 유도배관
P2; 공통유도배관

Claims (8)

  1. 공기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 압축기와;
    상기 압축기로부터 인가되는 압축 공기를 냉각하는 공기냉각기와;
    상기 공기냉각기로부터 인가되는 압축 공기에 포함된 수분을 포집하여 배출하고서 압축 공기를 출력하는 수분 포집기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 압축 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수분 포집기로부터 인가되는 압축 공기를 저장하여서 출력하는 공기탱크와;
    상기 공기탱크로부터 인가되는 압축 공기에 포함된 불순물을 제거하는 전단필터와;
    상기 전단필터로부터 인가되는 압축 공기를 가열하여 수분 건조하는 공기 건조기와;
    상기 공기 건조기로부터 인가되는 압축 공기에 포함된 불순물을 제거하여 압축공기 사용처에 출력하는 후단필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 압축 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수분 포집기는,
    몸체의 내부로 압축 공기를 유입시키기 위한 공기유입배관과;
    몸체의 내부로부터 압축 공기를 유출시키기 위한 공기유출배관과;
    몸체의 내부로부터 수분을 배출하기 위한 수분배출배관과;
    상기 공기유입배관을 통해 유입된 압축 공기가 상기 공기유출배관 측으로 배출되는 과정에서 압축 공기에 포함된 수분을 포집하여 상기 수분배출배관 측으로 유출하는 복수의 수분 포집 부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 압축 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 수분 포집 부재는 상기 공기유입배관으로부터 유입된 압축 공기가 상기 공기유출배관 측으로 배출되는 과정에서 압축 공기의 흐름 방향을 전환함과 아울러 압축 공기와 많이 접촉되도록 배치하여 설치되는 것을 특징으로 하는 공기 압축 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 수분 포집 부재는 양단이 상기 몸체의 내측 벽면에 고정된 고정대에 일정한 각도로 경사지게 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 공기 압축 시스템.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 수분 포집 부재는,
    압축 공기와 접촉하여 수분을 포집하는 판 형태의 표면과;
    상기 판 형태의 표면에 의해 포집된 수분을 모으는 수분 수집 홈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 압축 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 수분 수집 홈의 양단은 폐쇄되어 있고, 상기 수분 수집 홈에 모여진 수분을 수분 수집 홈의 중앙부에 연결된 유도배관을 통해 배출하되, 상기 유도배관을 통해 배출된 수분은 공통유도배관에 모여져서 수분배출배관 측으로 유출되는 것을 특징으로 하는 공기 압축 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 수분 수집 홈의 양단으로부터 중앙부 측으로 구배를 형성한 것을 특징으로 하는 공기 압축 시스템.
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