KR20180009365A - 열 회수 시스템 - Google Patents

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Abstract

압축기로부터의 압축 공기 또는 윤활유의 열에 의해 온수를 얻는 시스템에 있어서 얻어지는 온수의 양 또는 온도를 조정해도 압축기의 냉각에 영향을 주지 않도록 한다.
압축기와, 상기 압축기로부터의 압축 공기를 압축 공기 이용기기에 보내기 위한 송기로와, 상기 송기로에 설치되고, 압축 공기의 열로 급수를 가열하여 온수를 제조가능한 제1 열회수용 열교환기와, 상기 제1 열회수용 열교환기에 급수를 유통시키는 급수로와, 상기 급수로에 설치된 급수밸브 및/또는 급수 펌프와, 상기 제1 열회수용 열교환기의 하류측 급수로에 설치된 온도 센서를 구비하고, 상기 온도 센서의 검출 온도를 설정 온도로 유지하도록, (ⅰ) 상기 급수 밸브의 개도를 조정하는, 또는 (ⅱ) 상기 급수 펌프를 인버터 제어하여 유량 조정한다.

Description

열 회수 시스템{HEAT RECOVERY SYSTEM}
본 발명은 공기 압축기의 압축열을 회수하는 열 회수 시스템에 관한 것이다.
하기 특허문헌 1에는 보일러의 급수 탱크로의 급수를 사용해서 압축기로부터의 압축 공기나 윤활유의 냉각을 도모함과 아울러 그것에 의해 급수 탱크로의 급수의 가열을 도모하는 열 회수 시스템이 개시되어 있다. 구체적으로는 에어 쿨러(32)와 오일 쿨러(31)를 통해 보일러(2)의 급수 탱크(7)로 물이 공급되고, 에어 쿨러(32)에서는 압축 공기의 냉각이 도모되는 한편, 오일 쿨러(31)에서는 압축기(5)의 윤활유의 냉각이 도모되어 각 쿨러(31,32)에 있어서 급수 탱크(7)로의 급수가 가열된다.
그런데 압축기의 냉각 방식에는 수냉식과 공냉식이 있지만 수냉식의 경우 압축기 유닛(6)의 에어 쿨러(32) 및 오일 쿨러(31)는 통상 쿨링 타워와 같은 냉각수 쿨러와의 사이에서 물을 순환시키고, 에어 쿨러 및 오일 쿨러로 통하는 물은 냉각수 쿨러에 의해 냉각되어 재이용되지만 특허문헌 1에 기재된 발명에서는 이러한 냉각수의 순환 대신에 온수를 제조하려고 하는 것이라고 할 수 있다..
일본 특허 공개 2010-38385호 공보
그러나 상기 특허문헌 1에 기재된 발명에서는 에어 쿨러 및 오일 쿨러는 1개씩 설치될 뿐이다. 즉, 압축기 유닛이 본래 구비해야 할 에어 쿨러 및 오일 쿨러를 사용해서 열 회수를 도모하는 기구이다. 그리고 에어 쿨러로 통하는 압축 공기의 온도, 또는 오일 쿨러로 통하는 윤활유의 온도에 의거하여 그 온도를 소망으로 유지하도록 각 쿨러로 통하는 수량을 조정하는 구성이다.
따라서, 수냉식 압축기에 있어서 에어 쿨러 및 오일 쿨러와 쿨링 타워와 같은 냉각수 쿨러 사이에서 냉각수를 순환시키는 것이 아니고, 또한 공냉식 압축기에 있어서 에어 쿨러 및 오일 쿨러에 외기를 통과시켜 압축 공기나 윤활유를 냉각하려고 하는 것도 아니다. 따라서, 압축기가 본래 구비하는 기존의 냉각계통을 남기는 것은 아니다.
또한, 각 쿨러를 통과함으로써 얻어지는 온수의 사용 부하(요구량)에 따라 급수의 유무나 양을 조정할 수도 없다. 예를 들면, 온수의 사용이 전혀 없거나 적고, 온수의 제조를 멈추고 싶은 경우가 있다고 해도 온수의 제조를 멈추는 것은 각 쿨러로의 냉각수의 공급을 멈추게 되어 압축 공기 및 윤활유의 냉각이 도모되지 않게 된다. 따라서, 온수의 사용 부하에 따라 온수를 제조하는 것이 불가능하다.
또한, 압축 공기 또는 윤활유를 소망 온도로 유지하도록 각 쿨러로의 급수량을 조정하므로 각 쿨러를 통과함으로써 얻어지는 온수를 소망 온도로 유지하도록 각 쿨러로의 급수의 유무나 양을 조정하는 것도 아니다. 즉, 소망 온도의 온수를 얻을 수 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존의 압축기 냉각계통을 그대로 남기면서 압축열을 회수할 수 있는 열 회수 시스템을 제공하는 것이다. 또한, 바람직하게는 온수의 사용 부하에 따라 운전하거나 소망 온도의 온수를 얻도록 운전하거나 할 수 있는 열 회수 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 청구항 1에 기재된 발명은 압축기와, 상기 압축기로부터의 압축 공기를 압축 공기 이용기기에 보내기 위한 송기로와, 상기 송기로에 설치되고, 압축 공기의 열로 급수를 가열하여 온수를 제조가능한 제1 열회수용 열교환기와, 상기 제1 열회수용 열교환기에 급수를 유통시키는 급수로와, 상기 급수로에 설치된 급수밸브 및/또는 급수 펌프와, 상기 제1 열회수용 열교환기의 하류측 급수로에 설치된 온도 센서를 구비하고, 상기 온도 센서의 검출 온도를 설정 온도로 유지하도록, (ⅰ) 상기 급수 밸브의 개도를 조정하는, 또는 (ⅱ) 상기 급수 펌프를 인버터 제어하여 유량 조정하는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템이다.
청구항 2에 기재된 발명은 청구항 1에 있어서, 상기 압축기는, 오일 윤활식 압축기이고, 상기 압축기로부터의 윤활유를 상기 압축기로 돌리기 위한 송유로와, 상기 송유로에 설치되고, 윤활유의 열로 급수를 가열하여 온수를 제조가능한 제2 열회수용 열교환기를 구비하고, 상기 급수로는 상기 제1 열회수용 열교환기 및 상기 제2 열회수용 열교환기에 급수를 유통시키고, 상기 온도 센서는 상기 제1 열회수용 열교환기 및 상기 제2 열회수용 열교환기의 하류측 급수로에 설치되는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템이다.
청구항 3에 기재된 발명은 청구항 2에 있어서, 상기 제1 열회수용 열교환기의 상류측 송기로에 설치되고, 압축공기를 냉각수 쿨러에 의해 공급되는 순환 냉각수로 냉각하거나, 팬에 의한 공기류로 냉각하는 에어 쿨러와, 상기 제2 열회수용 열교환기의 상류측 송유로에 설치되고, 윤활유를 냉각수 쿨러에 의해 공급되는 순환 냉각수로 냉각하거나, 팬에 의한 공기류로 냉각하는 오일 쿨러를 구비하는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템이다.
청구항 4에 기재된 발명은 청구항 1에 있어서, 상기 압축기는, 저단 압축기와 고단 압축기를 구비하는 무윤활식 압축기이고, 상기 고단 압축기로부터의 압축 공기를 압축 공기 이용 기기에 보내기 위한 제1 송기로와, 상기 저단 압축기로부터의 압축 공기를 고단 압축기에 보내기 위한 제2 송기로와, 상기 제1 송기로에 설치되고, 압축 공기의 열로 급수를 가열하여 온수를 제조 가능한 제1 열회수용 열교환기와, 상기 제2 송기로에 설치되고, 압축 공기의 열로 급수를 가열하여 온수를 제조 가능한 제2 열회수용 열교환기와, 상기 급수로는 상기 제1 열회수용 열교환기 및 상기 제2 열회수용 열교환기에 급수를 유통시키고, 상기 온도 센서는, 상기 제1 열회수용 열교환기 및 상기 제2 열회수용 열교환기의 하류측 급수로에 설치되는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템이다.
청구항 5에 기재된 발명은 청구항 4에 있어서, 상기 제1 열회수용 열교환기의 하류측 송기로에 설치되고, 압축 공기를 냉각수 쿨러에 의해 공급되는 순환 냉각수로 냉각하거나, 팬에 의해 공기류로 냉각하는 에어 쿨러와, 상기 제2 열회수용 열교환기의 하류측 송유로에 설치되고, 압축 공기를 냉각수 쿨러에 의해 공급되는 순환 냉각수로 냉각하거나, 팬에 의해 공기류로 냉각하는 인터 쿨러를 구비하는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템이다.
청구항 6에 기재된 발명은 청구항 1에 있어서, 상기 압축기로부터의 윤활용수를 상기 압축기로 되돌리기 위한 송수로와, 상기 송수로에 설치되고, 윤활용수의 열로 급수를 가열하여 온수를 제조가능한 제2 열회수용 열교환기를 구비하고, 상기 급수로는, 상기 제1 열회수용 열교환기 및 상기 제2 열회수용 열교환기에 급수를 유통시키고, 상기 온도 센서는 상기 제1 열회수용 열교환기 및 상기 제2 열회수용 열교환기의 하류측 급수로에 설치되는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템이다.
본 발명에 의하면 기존의 압축기 냉각계통을 그대로 남기면서 압축열을 회수할 수 있는 열 회수 시스템을 실현할 수 있다. 또한, 실시형태에 따라서 온수의 사용 부하에 따라 운전하거나 소망 온도의 온수를 얻도록 운전하거나 하는 것도 가능해진다. 그리고 얻어지는 온수의 양 또는 온도를 조정해도 압축기의 냉각에 영향을 주지 않는 시스템으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 열 회수 시스템의 실시예 1을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 열 회수 시스템의 실시예 2를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 열 회수 시스템의 실시예 3을 나타내는 개략도이며, 실시예 1 또는 실시예 2의 변경 개소만을 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 열 회수 시스템의 실시예 4를 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명의 구체적 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 열 회수 시스템의 실시예 1을 나타내는 개략도이다.
본 실시예의 열 회수 시스템(1)은 오일 윤활식(급유식) 또한 수냉식의 전동공기 압축기의 압축열을 회수하는 시스템이다. 구체적으로는 압축기(2)로부터의 압축 공기나 윤활유와 연수기(3)로부터 보일러(4)의 급수 탱크(5)로의 급수를 간접 열교환해서 압축 공기나 윤활유의 냉각과 급수 탱크(5)로의 급수의 가열을 도모하는 시스템이다.
본 실시예의 열 회수 시스템(1)은 외기를 흡입하고 압축해서 토출하는 압축기(2), 이것을 구동하는 모터(6), 압축 공기로부터 윤활유를 분리하는 오일 세퍼레이터(7), 압축 공기의 냉각을 도모하는 제 1 에어 쿨러(8) 및 제 2 에어 쿨러(9), 윤활유의 냉각을 도모하는 제 1 오일 쿨러(10) 및 제 2 오일 쿨러(11)를 주요부로서 구비한다.
압축기(2)는 모터(6)에 의해 구동되어 외기를 흡입하고 압축해서 토출한다. 압축기(2)로부터 토출되는 압축 공기는 오일 세퍼레이터(7)로 보내져 오일 세퍼레이터(7)에 있어서 윤활유의 분리 제거가 도모된다.
오일 세퍼레이터(7)에 의해 윤활유가 제거된 압축 공기는 종래 공지의 압축기 유닛의 경우 제 1 에어 쿨러(8)를 통해 압축 공기 이용 기기(도시 생략)로 보내지지만 본 실시예의 경우 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 1 에어 쿨러(8)를 통해 압축 공기 이용 기기로 보내진다. 즉, 본 실시예에서는 오일 세퍼레이터(7)로부터 제 1 에어 쿨러(8)로의 송기로(12)에 제 2 에어 쿨러(9)를 설치하고, 오일 세퍼레이터(7)로부터의 압축 공기는 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 1 에어 쿨러(8)를 통해 압축 공기 이용 기기로 보내진다. 또한, 제 1 에어 쿨러(8)의 출구측에는 소망에 의해 드라이어(13)가 설치되고, 압축 공기는 드라이어(13)에 의해 수분이 제거되어서 압축 공기 이용 기기로 보내진다.
한편, 압축기(2)의 윤활유는 종래 공지의 압축기 유닛의 경우 제 1 오일 쿨러(10)를 통해 압축기(2)로 리턴되지만 본 실시예의 경우 제 2 오일 쿨러(11) 및 제 1 오일 쿨러(10)를 통해 압축기(2)로 리턴된다. 즉, 본 실시예에서는 오일 세퍼레이터(7)로부터 제 1 오일 쿨러(10)로의 송유로(14)에 제 2 오일 쿨러(11)를 설치하고, 오일 세퍼레이터(7)로부터의 윤활유는 제 2 오일 쿨러(11) 및 제 1 오일 쿨러(10)를 통해 압축기(2)로 리턴된다.
또한, 오일 세퍼레이터(7)로부터 제 2 오일 쿨러(11)로의 송유로와 제 1 오일 쿨러(10)로부터 압축기(2)로의 송유로는 바이패스로(15)에서 접속되어 있다. 그리고 오일 세퍼레이터(7)로부터 제 2 오일 쿨러(11)로의 송유로와, 바이패스로(15)의 분기부에는 온도 조절 3방 밸브(16)가 설치되어 있다. 이 온도 조절 3방 밸브(16)는 왁스식인 것이 바람직하게 사용되고, 오일 세퍼레이터(7)로부터의 윤활유의 온도에 의거하여 윤활유를 각 오일 쿨러(11,10)로 보낼지 각 오일 쿨러(11,10)를 통하지 않고 바이패스로(15)를 통해 압축기(2)로 리턴시킬지의 분배 비율을 자력으로 조정한다. 이것에 의해 각 오일 쿨러(11,10)로 통하는 윤활유의 유량을 조정해서 압축기(2) 내의 윤활유를 소망 온도로 유지할 수 있다.
이하, 각 쿨러(8∼11)에 대하여 순서대로 설명한다. 우선, 제 1 에어 쿨러(8)는 압축 공기와 그 냉각수의 간접 열 교환기이다. 또한, 제 2 에어 쿨러(9)는 압축 공기와 급수 탱크(5)로의 급수의 간접 열 교환기이다.
한편, 제 1 오일 쿨러(10)는 압축기(2)의 윤활유와 그 냉각수의 간접 열 교환기이다. 또한, 제 2 오일 쿨러(11)는 압축기(2)의 윤활유와 급수 탱크(5)로의 급수의 간접 열 교환기이다.
본 실시예에서는 제 1 에어 쿨러(8) 및 제 1 오일 쿨러(10)에는 냉각수가 통과되고, 이 냉각수는 쿨링 타워와 같은 냉각수 쿨러(17)와의 사이에서 순환된다. 즉, 냉각수 쿨러(17)는 제 1 에어 쿨러(8) 및 제 1 오일 쿨러(10)에 통과시키는 냉각수를 냉각하고, 이들 쿨러(8,10)와의 사이에서 냉각수를 순환한다.
압축기(2), 모터(6), 오일 세퍼레이터(7), 제 1 에어 쿨러(8) 및 제 1 오일 쿨러(10)는 2점 쇄선으로 둘러싸인 것으로 나타내는 바와 같이 압축기 유닛(18)으로서 구성되어도 좋다. 이 경우 종래 공지의 압축기 유닛(기설·기존의 압축기 유닛을 포함한다)으로 구성할 수도 있고, 압축기(2)(보다 구체적으로는 오일 세퍼레이터(7))로부터 제 1 에어 쿨러(8)로의 송기로(12)에 제 2 에어 쿨러(9)를 설치하고, 압축기(2)(보다 구체적으로는 오일 세퍼레이터(7))로부터 제 1 오일 쿨러(10)로의 송유로(14)에 제 2 오일 쿨러(11)를 설치함으로써 본 실시예의 열 회수 시스템(1)을 구성할 수 있다. 또한, 압축기 유닛(18) 내에 드라이어(13)를 더 설치해도 좋다.
이어서, 보일러(4)로의 급수 계통에 대해서 설명한다. 본 실시예에서는 연수기(3)로부터의 물(연수)은 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)를 순서대로 통한 후 급수 탱크(5)로 토출된다. 그리고 급수 탱크(5)의 물은 적당히 급수 펌프(19)에 의해 역지 밸브(20)를 통해 보일러(4)로 공급된다. 그리고 보일러(4)에 있어서 물을 가열하여 증기를 발생시키고, 그 증기는 증기 사용 설비(도시 생략)로 보내진다. 또한, 연수기(3)로부터 급수 탱크(5)로의 급수는 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)를 통해 이루어지지만 이것에 추가해서 이들 쿨러(9,11)를 통하지 않고 직접적으로 급수 가능하게 구성해도 좋다.
본 실시예의 열 회수 시스템(1)에서는 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)가 압축열을 회수해서 온수를 제조하기 위한 열 회수용 열 교환기로서 기능한다. 즉, 급수 탱크(5)로의 급수는 제 2 에어 쿨러(9)에 있어서 압축 공기와 열교환되어 데워짐과 아울러 제 2 오일 쿨러(11)에 있어서 압축기(2)의 윤활유와 열교환되어 데워져 온수로서 급수 탱크(5)로 공급된다.
본 실시예의 열 회수 시스템(1)에서는 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)를 통과한 후의 온수의 사용 부하에 의거하여 이들 쿨러(9,11)로의 급수의 유무 또는 양을 제어한다. 또한, 이것 대신에 또는 이것에 추가해서 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)를 통과한 후의 온수의 온도에 의거하여 이들 쿨러(9,11)로의 급수의 유무 또는 양을 제어한다.
보다 구체적으로 설명하면 급수 탱크(5)에는 수위 센서(21)가 설치되어 있다. 이 수위 센서(21)로서는 예를 들면 전극식 수위 검출기, 정전 용량식 수위 검출기 또는 플로트식 수위 검출기 등을 사용할 수 있다. 그리고 수위 센서(21)의 검출 신호에 의거하여 급수 탱크(5)로의 급수로(22)에 설치된 급수 밸브(23)의 개폐 또는 개도가 변경된다. 예를 들면, 온수의 사용 부하가 없거나 적고, 급수 탱크(5) 내의 수위가 상한 수위를 상회하면 급수 밸브(23)를 폐쇄하면 좋고, 그 후 급수 탱크(5) 내의 수위가 하한 수위를 밑돌면 급수 밸브(23)를 개방하면 좋다. 또는 급수 탱크(5) 내의 수위가 설정 수위가 되도록 급수 밸브(23)의 개도를 조정해도 좋다.
이러한 온수의 사용 부하에 의거하는 제어 대신에 또는 이것에 추가해서 온수의 온도에 의거하여 급수 탱크(5)로의 급수의 유무 또는 양을 제어해도 좋다. 이 경우 양 쿨러(9,11)를 통과한 후의 급수로 또는 급수 탱크(5)에 온도 센서(24)가 설치된다. 그리고 온도 센서(24)의 검출 신호에 의거하여 급수 탱크(5)로의 급수로(22)에 설치된 급수 밸브(23)의 개폐 또는 개도가 변경된다. 예를 들면, 온도 센서(24)의 검출 온도를 설정 온도로 유지하도록 급수 밸브(23)의 개도를 조정하면 좋다. 또한, 이 제어 동안 수위 센서(21)에 의해 급수 탱크(5) 내의 수위를 감시하고, 설정 수위를 상회할 수 있으면 온수의 제조가 불필요하므로 급수 밸브(23)를 닫도록 제어해도 좋다. 이렇게 해서 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)로의 급수를 정지해도 제 1 에어 쿨러(8) 및 제 1 오일 쿨러(10)에 있어서 압축 공기 및 윤활유를 소망에 냉각할 수 있는 것은 상기한 바와 같다.
또한, 어느 경우도 급수 밸브(23)는 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)의 쌍방의 쿨러보다 출구측에 설치되어도 좋지만 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)에 가해지는 수압이나 온도의 영향을 고려해서 도시예와 같이 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)의 쌍방의 쿨러보다 입구측에 설치되는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 실시예의 열 회수 시스템(1)은 제 1 에어 쿨러(8) 및 제 1 오일 쿨러(10) 외에 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)를 구비한다. 그리고 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)를 통해 급수 탱크(5)로의 급수를 정지한 상태이어도 제 1 에어 쿨러(8) 및 제 1 오일 쿨러(10)에 있어서 소정의 냉각이 가능하게 구성된다. 전형적으로는 제 1 에어 쿨러(8) 및 제 1 오일 쿨러(10)를 기존의 압축기 냉각계통으로서 이용하면서 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)를 설치하면 좋다.
본 실시예의 열 회수 시스템(1)에 의하면 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)에 있어서 압축열을 회수해서 온수를 제조할 수 있다. 또한, 온수의 사용 부하에 따른 온수 제조나 소망 온도의 온수 제조를 행할 수 있다. 또한, 제 2 에어 쿨러(9)나 제 2 오일 쿨러(11)에 통과시키는 물의 유무나 양을 조정해도 제 1 에어 쿨러(8) 및 제 1 오일 쿨러(10)에 있어서 압축 공기나 윤활유의 소정의 냉각에 영향을 주지 않는 구성으로 할 수 있다. 즉, 제 2 에어 쿨러(9)나 제 2 오일 쿨러(11)에 통과시키는 물의 유무나 양을 조정해도 제 1 에어 쿨러(8)나 제 1 오일 쿨러(10)에 있어서 압축 공기나 윤활유를 각각의 목표 온도 이하까지 낮추게 할 수 있다.
실시예 2
도 2는 본 발명의 열 회수 시스템(1)의 실시예 2를 나타내는 개략도이다.
본 실시예 2의 열 회수 시스템(1)도 기본적으로는 상기 실시예 1의 열 회수 시스템(1)과 마찬가지이다. 그래서 이하에서는 양자의 다른 점을 중심으로 설명하고, 대응하는 개소에 동일한 부호를 붙여서 설명한다.
상기 실시예 1에서는 압축기(2)로부터의 압축 공기는 모두 제 2 에어 쿨러(9)를 통해 제 1 에어 쿨러(8)로 보내졌지만 본 실시예 2에서는 제 2 에어 쿨러(9)를 통할지 통하지 않을지의 스위칭 또는 제 2 에어 쿨러(9)를 통할지 통하지 않을지의 분배 비율을 변경할 수 있게 구성되어 있다. 그 때문에 제 2 에어 쿨러(9)의 입구측과 출구측을 바이패스 송기로(25)에서 접속하고, 제 2 에어 쿨러(9)로의 송기로(12)와 바이패스 송기로(25)의 분기부에 3방 밸브(26)를 설치하고 있다. 단, 3방 밸브(26)를 설치하는 대신에 상기 분기부로부터 제 2 에어 쿨러(9)로의 송기로(12)나 바이패스 송기로(25)에 전자 밸브 또는 전동 밸브 등을 설치해도 좋다. 결국 본 실시예에 의하면 압축기(2)로부터의 압축 공기를 제 1 에어 쿨러(8)로 보낼 때 제 2 에어 쿨러(9)를 통해 보낼지 제 2 에어 쿨러(9)를 통하지 않고 보낼지의 스위칭이나 그 분배 비율을 조정할 수 있게 된다.
또한, 상기 실시예 1에서는 압축기(2)의 윤활유는 모두 제 2 오일 쿨러(11)를 통하여 제 1 쿨러(10)로 보내졌지만 본 실시예 2에서는 제 2 오일 쿨러(11)를 통할지 통하지 않을지의 스위칭 또는 제 2 오일 쿨러(11)를 통할지 통하지 않을지의 분배 비율을 변경할 수 있게 구성된다. 그 때문에 제 2 오일 쿨러(11)의 입구측과 출구측을 바이패스 송유로(27)에서 접속하고, 제 2 오일 쿨러(11)로의 송유로(14)와 바이패스 송유로(27)의 분기부에 3방 밸브(38)를 설치하고 있다. 단, 3방 밸브(28)를 설치하는 대신에 상기 분기부로부터 제 2 오일 쿨러(11)로의 송유로(14)나 바이패스 송유로(27)에 전자 밸브 또는 전동 밸브 등을 설치해도 좋다. 결국 본 실시예에 의하면 압축기(2)의 윤활유를 제 1 오일 쿨러(10)로 보낼 때 제 2 오일 쿨러(11)를 통해 보낼지 제 2 오일 쿨러(11)를 통하지 않고 보낼지의 스위칭이나 그 분배 비율을 조정할 수 있게 된다. 그 밖의 구성 및 제어는 상기 실시예 1과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
실시예 3
도 3은 본 발명의 열 회수 시스템(1)의 실시예 3을 나타내는 개략도이며, 실시예 1 또는 실시예 2의 변경 개소만을 나타내고 있다.
본 실시예 3의 열 회수 시스템(1)도 기본적으로는 상기 실시예 1 및 상기 실시예 2의 열 회수 시스템(1)과 마찬가지이다. 그래서 이하에서는 양자의 다른 점을 중심으로 설명하고, 대응하는 개소에는 동일한 부호를 붙여서 설명한다.
상기 실시예 1 및 상기 실시예 2에서는 모두 제 2 에어 쿨러(9)와 제 2 오일 쿨러(11)는 직렬로 접속되어 급수 탱크(5)로의 물이 순서대로 흐르도록 구성되었지만 본 실시예 3에서는 제 2 에어 쿨러(9)와 제 2 오일 쿨러(11)는 병렬로 설치되어 급수 탱크(5)로의 물이 분기되서 제 2 에어 쿨러(9)와 제 2 오일 쿨러(11)로 흐른다.
구체적으로는 연수기(3)로부터의 급수기(22)는 제 1 급수로(29)와 제 2 급수로(30)로 분기되어 제 1 급수로(29)에 제 2 에어 쿨러(9)가 설치되고, 제 2 급수로(30)에 제 2 오일 쿨러(11)가 설치된다. 도시예에서는 제 1 급수로(29)와 제 2 급수로(30)로 분기되기 바로 전에 급수 밸브(23)를 설치했지만 제 1 급수로(29) 및/또는 제 2 급수로(30)에 오리피스 또는 전자 밸브 또는 전동 밸브 등을 설치해도 좋다. 그 외의 구성 및 제어는 상기 실시예 1 또는 상기 실시예 2와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
실시예 4
도 4는 본 발명의 열 회수 시스템(1)의 실시예 4를 나타내는 개략도이다.
본 실시예 4의 열 회수 시스템(1)도 기본적으로는 상기 각 실시예의 열 회수 시스템(1)과 마찬가지이다. 그래서 이하에서는 양자의 다른 점을 중심으로 설명하고, 대응하는 개소에는 동일한 부호를 붙여서 설명한다.
상기 각 실시예에서는 압축기(2)는 오일 윤활식(급유식)으로 되었지만 본 실시예 4에서는 압축기(2)는 무윤활식(드라이 오일 프리식)으로 된다. 이 경우 압축기(2)로서 저단 압축기(31)와 고단 압축기(32)를 구비한다. 그리고 저단 압축기(31)로부터의 압축 공기는 제 1 인터 쿨러(33)를 통해 고단 압축기(32)로 보내지고, 고단 압축기(32)에 있어서 더 압축된 후 애프터 쿨러로서의 상기 각 에어 쿨러(9,8)로 보내진다.
그래서 저단 압축기(31)로부터 제 1 인터 쿨러(33)로의 송기로에 열 회수용 열 교환기로서의 제 2 인터 쿨러(34)가 설치된다. 제 2 인터 쿨러(34)에는 상기 제 2 에어 쿨러(9) 및 상기 제 2 오일 쿨러(11)와 마찬가지로 급수 탱크(5)로의 급수가 통과되어 압축열의 회수가 도모된다. 이때 제 2 인터 쿨러(34), 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)를 어떻게 배치해서 급수 탱크(5)로의 물을 어떻게 통과시킬지는 적시에 설정된다. 일례로서 제 2 인터 쿨러(34), 제 2 에어 쿨러(9) 및 제 2 오일 쿨러(11)를 순서대로 통과해서 급수 탱크(5)로의 급수의 가열이 도모된다.
무윤활식 압축기(31,32)의 경우 압축기 본체에는 윤활유는 없지만 기어 부분에는 윤활유가 있어 이것을 냉각하고 싶은 경우가 있다. 이 경우 기어 박스(35) 내의 윤활유는 급유 펌프(36)를 통해 제 1 오일 쿨러(10)로 보내지고, 제 1 오일 쿨러(10)에 있어서 냉각된 후 기어부로 리턴된다. 그리고 제 1 오일 쿨러(10)로의 송유로에는 상기 각 실시예와 마찬가지로 제 2 오일 쿨러(11)를 설치해도 좋다.
본 실시예 4의 경우도 상기 각 실시예와 마찬가지로각 제 2 쿨러(34,9,11)를 통과한 후의 온수의 사용 부하 및/또는 온수 온도에 의거하여 각 제 2 쿨러(34,9,11)로의 급수의 유무 또는 양이 제어된다. 그 밖의 구성 및 제어는 상기 각 실시예와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
실시예 5
본 실시예 5의 열 회수 시스템(1)도 기본적으로는 상기 실시예 1, 2의 열 회수 시스템(1)과 마찬가지이다. 그래서 이하에서는 양자의 다른 점을 중심으로 설명하고, 대응하는 개소에는 동일한 부호를 붙여서 설명한다.
상기 실시예 1, 2에서는 압축기(2)는 오일 윤활식(급유식)으로 되었지만 본 실시예 5에서는 축합기(2)는 수윤활식으로 된다. 이 경우 상기 실시예 1, 2에 있어서 윤활유 대신에 윤활용수가 사용된다. 이것에 따라 상기 실시예 1, 2에 있어서의 제 1 오일 쿨러(10)는 윤활용수를 냉각하는 제 1 워터 쿨러(10)가 되는 한편, 상기 실시예 1, 2에 있어서의 제 2 오일 쿨러(11)는 상기 제 1 워터 쿨러(10)로 보내지는 윤활용수의 열로 물을 가열하는 열 회수용 열 교환기로서의 제 2 워터 쿨러(11)가 된다. 또한, 수윤활식의 압축기(2)의 경우 각 에어 쿨러(8,9)는 그 설치를 생략해도 좋다.
보다 구체적으로 설명하면 수윤활식 압축기(2)의 경우 압축기(2)로부터의 압축 공기는 우선 세퍼레이터(7)(상기 실시예 1, 2에 있어서의 오일 세퍼레이터(7)에 상당한 기수 분리기)로 토출되고, 거기서 기수 분리가 도모된다. 세퍼레이터(7)에 있어서 윤활용수의 제거가 도모된 압축 공기는 통상 에어 쿨러(8,9)를 통하지 않고(즉, 에어 쿨러(8,9)의 설치를 생략할 수 있다) 소망에 의해 드라이어(13)를 통해 압축 공기 이용 기기로 보내진다. 한편, 세퍼레이터(7)에 의해 압축 공기로부터 분리된 윤활용수는 적당히 제 1 워터 쿨러(10)로 보내져 소망의 냉각을 도모한 후 압축기(2)로 리턴된다. 그리고 이러한 수윤활식 압축기(2)에 있어서 본 발명을 적용할 경우 제 1 워터 쿨러(10)로의 송수로에 제 2 워터 쿨러(11)를 설치하고, 이 제 2 워터 쿨러(11)에 있어서 압축열을 회수하면 좋다. 그 밖의 구성 및 제어는 상기 실시예 1, 2과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
본 발명의 열 회수 시스템(1)은 상기 각 실시예의 구성에 한하지 않고 적당히 변경 가능하다. 예를 들면, 상기 각 실시예에 있어서 급수 탱크(5)로의 급수로(22)에는 적당히 급수 펌프를 설치하면 좋은 것을 말할 필요도 없다. 또한, 열 회수용 열 교환기(제 2 에어 쿨러(9), 제 2 오일 쿨러(11), 제 2 인터 쿨러(34))에 통과시키는 수량은 급수 밸브(23)의 개도 조정에 의해 행해졌지만 이 대신에 급수로에 급수 펌프를 설치하고, 이 급수 펌프를 인버터 제어해서 유량 조정해도 좋다.
또한, 상기 각 실시예에서는 열 회수용 열 교환기에 보일러(4)의 급수 탱크(5)로의 급수를 통해 보일러(4)의 급수의 예열을 도모하는 예를 나타냈지만 열 회수용 열 교환기에 통과시키는 물의 용도는 이것에 한하지 않고 적당히 변경할 수 있다.
또한, 상기 실시예 4와 같은 무윤활식 압축기의 경우 압축열이 고온이 되므로 온수가 아니라 증기를 얻어도 좋다. 즉, 열 회수용 열 교환기(특히, 최하류의 열 회수용 열 교환기)에 있어서 물을 가열해서 증기를 발생시켜도 좋다. 이 경우 상기 각 실시예와 같이 열 회수용 열 교환기를 통과한 후의 온수의 온도에 의거하여 급수 밸브(23)를 제어하는 것 대신에 증기 발생용 열 교환기에 있어서의 수위에 의거하여 급수 밸브(23)를 제어하면 좋다. 즉, 증기 발생용 열 교환기의 수위를 검지하고, 설정 수위로 유지하도록 이 열 교환기로의 급수의 유무 또는 양을 제어하면 좋다. 이때 증기 발생용 열 교환기 내의 증기 압력이 지나치게 높아지면 상기 실시예 2(도 2)의 경우 3방 밸브(26)(또는 3방 밸브(28))를 스위칭해서 기존의 제 1 에어 쿨러(8)(또는 제 1 오일 쿨러(10))에 의한 냉각을 우선시키면 좋다.
또한, 상기 각 실시예에서는 제 1 에어 쿨러(8), 제 1 오일 쿨러(10), 제 1 인터 쿨러(33), 제 1 워터 쿨러(10)는 각각 수냉식의 경우에 대해서 설명했지만 이 중 1개 또는 2개 또는 전부는 공냉식으로 해도 좋다. 그 경우 팬의 공기류에 의해 압축 공기, 윤활유 또는 윤활용수를 냉각하게 된다.
또한, 상기 각 실시예에서는 제 2 에어 쿨러(9), 제 2 오일 쿨러(11)(또한 실시예 4에서는 제 2 인터 쿨러(34))를 설치하는 예에 대해서 설명했지만, 이 중 모두를 설치할 필요는 없고, 소망에 의해 어느 하나의 설치를 생략해도 좋다. 예를 들면, 상기 실시예 1 또는 상기 실시예 2에 있어서 제 2 에어 쿨러(9)의 설치를 생략하거나 또는 제 2 오일 쿨러(11)의 설치를 생략해도 좋다.
또한, 무윤활식 압축기의 경우 윤활유의 냉각계통이 전혀 없는 압축기이어도 좋다. 그 경우 제 1 오일 쿨러(10) 및 제 2 오일 쿨러(11)나 송유로(14) 등이 생략되어 제 2 에어 쿨러(9) 및/또는 제 2 인터 쿨러(34)에 있어서 압축열을 회수하는 시스템으로 할 수 있다.
또한, 상기 각 실시예에 있어서 압축기(2)의 단수는 적시에 변경할 수 있다.
1 : 열 회수 시스템 2 : 압축기
7 : 오일 세퍼레이터 8 : 제 1 에어 쿨러
9 : 제 2 에어 쿨러 10 : 제 1 오일 쿨러
11: 제 2 오일 쿨러 12 :송기로
14 : 송유로 17 : 냉각수 쿨러
18 : 압축기 유닛 21 : 수위 센서
23 : 급수 24 : 온도 센서
31 : 저단 압축기 32 : 고단 압축기
33 : 제 1 인터 쿨러 34 : 제 2 인터 쿨러

Claims (6)

  1. 압축기와,
    상기 압축기로부터의 압축 공기를 압축 공기 이용기기에 보내기 위한 송기로와,
    상기 송기로에 설치되고, 압축 공기의 열로 급수를 가열하여 온수를 제조가능한 제1 열회수용 열교환기와,
    상기 제1 열회수용 열교환기에 급수를 유통시키는 급수로와,
    상기 급수로에 설치된 급수밸브 및/또는 급수 펌프와,
    상기 제1 열회수용 열교환기의 하류측 급수로에 설치된 온도 센서를 구비하고,
    상기 온도 센서의 검출 온도를 설정 온도로 유지하도록, (ⅰ) 상기 급수 밸브의 개도를 조정하는, 또는 (ⅱ) 상기 급수 펌프를 인버터 제어하여 유량 조정하는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축기는, 오일 윤활식 압축기이고,
    상기 압축기로부터의 윤활유를 상기 압축기로 돌리기 위한 송유로와,
    상기 송유로에 설치되고, 윤활유의 열로 급수를 가열하여 온수를 제조가능한 제2 열회수용 열교환기를 구비하고,
    상기 급수로는 상기 제1 열회수용 열교환기 및 상기 제2 열회수용 열교환기에 급수를 유통시키고,
    상기 온도 센서는 상기 제1 열회수용 열교환기 및 상기 제2 열회수용 열교환기의 하류측 급수로에 설치되는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 열회수용 열교환기의 상류측 송기로에 설치되고, 압축공기를 냉각수 쿨러에 의해 공급되는 순환 냉각수로 냉각하거나, 팬에 의한 공기류로 냉각하는 에어 쿨러와,
    상기 제2 열회수용 열교환기의 상류측 송유로에 설치되고, 윤활유를 냉각수 쿨러에 의해 공급되는 순환 냉각수로 냉각하거나, 팬에 의한 공기류로 냉각하는 오일 쿨러를 구비하는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압축기는, 저단 압축기와 고단 압축기를 구비하는 무윤활식 압축기이고,
    상기 고단 압축기로부터의 압축 공기를 압축 공기 이용 기기에 보내기 위한 제1 송기로와,
    상기 저단 압축기로부터의 압축 공기를 고단 압축기에 보내기 위한 제2 송기로와,
    상기 제1 송기로에 설치되고, 압축 공기의 열로 급수를 가열하여 온수를 제조 가능한 제1 열회수용 열교환기와,
    상기 제2 송기로에 설치되고, 압축 공기의 열로 급수를 가열하여 온수를 제조 가능한 제2 열회수용 열교환기와,
    상기 급수로는 상기 제1 열회수용 열교환기 및 상기 제2 열회수용 열교환기에 급수를 유통시키고,
    상기 온도 센서는, 상기 제1 열회수용 열교환기 및 상기 제2 열회수용 열교환기의 하류측 급수로에 설치되는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 열회수용 열교환기의 하류측 송기로에 설치되고, 압축 공기를 냉각수 쿨러에 의해 공급되는 순환 냉각수로 냉각하거나, 팬에 의해 공기류로 냉각하는 에어 쿨러와,
    상기 제2 열회수용 열교환기의 하류측 송유로에 설치되고, 압축 공기를 냉각수 쿨러에 의해 공급되는 순환 냉각수로 냉각하거나, 팬에 의해 공기류로 냉각하는 인터 쿨러를 구비하는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압축기는, 수윤활식의 압축기이고,
    상기 압축기로부터의 윤활용수를 상기 압축기로 되돌리기 위한 송수로와,
    상기 송수로에 설치되고, 윤활용수의 열로 급수를 가열하여 온수를 제조가능한 제2 열회수용 열교환기를 구비하고,
    상기 급수로는, 상기 제1 열회수용 열교환기 및 상기 제2 열회수용 열교환기에 급수를 유통시키고,
    상기 온도 센서는 상기 제1 열회수용 열교환기 및 상기 제2 열회수용 열교환기의 하류측 급수로에 설치되는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템.
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