KR20180086814A - 흡착식 에어 드라이어 시스템 - Google Patents
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Abstract
재생 열원인 히터를 외부에 장착하여 전기 또는 스팀 히터를 사용할 수 있도록 하며, 흡착제를 재생하여 제습 효율을 높이고 수명을 연장시켜 연속적으로 액체저장탱크에 수분이 유입되는 것을 방지하여 제품의 품질 향상을 도모하도록 한 흡착식 에어 드라이어 시스템에 관한 것으로서, 흡입구로 유입되는 불순물을 제거하는 제1 및 제2 흡기 필터, 유입된 흡기의 습기를 각각 흡착하여 제습하거나, 가열 재생 또는 냉각 재생 동작을 수행하는 제1 및 제2 제습기, 상기 제1제습기 또는 제2제습기에서 제습된 공기의 경로를 제어하는 경로 제어부, 압축 공기를 가열하여 재생을 위한 건조 공기를 상기 제1 및 제2 제습기에 공급하는 전기 히터, 건조 공기를 필터링하는 에어 필터, 건조 공기를 액체저장탱크에 유입시키는 체크 밸브, 전기 히터에 압축 공기를 제공하기 위한 제3공기압 밸브, 건조 공기를 재생 공기로 제공하기 위한 제2공기압 밸브, 제습 및 재생 운전을 제어하며, 제습과 재생을 교번 동작으로 운전되도록 제어하고, 상기 경로 제어부와 제2공기압 밸브 및 제3공기압 밸브의 동작을 제어하는 제어부 및 경로 제어부와 제2 및 제3 공기압 밸브를 구동시키는 밸브 구동부를 포함하여, 흡착식 에어 드라이어 시스템을 구현한다.
Description
본 발명은 흡착식 에어 드라이어 시스템에 관한 것으로, 특히 재생 열원인 히터를 외부에 장착하여 전기 또는 스팀 히터를 사용할 수 있도록 하며, 흡착제를 재생하여 제습 효율을 높이고 수명을 연장시켜 연속적으로 액체저장탱크에 수분이 유입되는 것을 방지하여 제품의 품질 향상을 도모하도록 한 흡착식 에어 드라이어 시스템에 관한 것이다.
통상적으로, 반도체 제조, 전자, 기계, 화학 산업 등 거의 모든 산업 분야에서는 압축 공기를 사용한다.
이러한 압축 공기는 대기중의 공기를 이용하여 압축기로부터 생산되지만, 이렇게 생산된 압축 공기는 대기중의 공기에 기본적으로 수분 및 이물질이 함유되어 있으므로, 특히 청정 환경을 요하는 정밀 산업 분야에서는 이물질과 수분을 제거한 압축공기를 필요로 한다.
압축공기를 사용하는 각종 산업현장에서는 공기압축기를 이용하여 압축공기를 얻으며, 이러한 공기압축기를 이용하여 공기를 압축하는 과정에서 압축피스톤과 같은 각종 기계부품들에 묻어 있는 기름성분이 압축공기 중에 함유됨과 더불어, 대기중의 먼지나 수분 등도 함께 포함된다.
특히, 수분은 공기가 압축되면서 그 포화상태의 변화에 따라 자연발생적으로 발생된다. 이러한 수분이나 기름성분이 함유된 압축공기를 각종 기계장치 등에 사용하는 경우에는 그대로 사용하여도 무방하나, 음식물 처리 과정이나 약품처리공정 또는 반도체 생산라인 등과 같이 정밀산업현장에서는 수분이나 기름성분이 함유된 공기는 매우 치명적인 피해를 초래할 수도 있다.
따라서, 이러한 공기 속에 함유된 수분을 제거하기 위해 제습 시스템(air dryer system)이 각종 정밀산업현장에 적용되고 있으며, 이러한 제습 시스템은 냉동기를 이용하여 공기를 노점온도 이하로 냉각하여 제습하는 냉각식, 온도를 일정하게 유지하면서 압력을 높여 공기 내의 수분을 제거하는 압축식, 고형 또는 액상의 흡습성 물질에 공기를 접촉시켜 제습하는 흡습식, 고형 흡착제에 공기를 접촉시켜 흡착제의 미세공에 흡착되도록 하여 제습하는 흡착식으로 대별된다.
이 중에서, 최근에는 제습 효율이 높고, 열효율이 액체에 의한 흡습법보다 낮으나, 매우 낮은 노점에서도 제습할 수 있는 초 건조 공기를 제공할 수 있는 흡착식 제습 시스템이 주류를 이루고 있다.
이러한 흡착식 제습 시스템은 흡착제가 내장된 2개의 흡착탑, 2개의 흡착탑 중에서 한쪽은 제습 기능을, 다른 한쪽은 재생 기능을 상호 교번적으로 수행하도록 2개의 흡착탑으로 공급되는 압축공기의 방향을 절환시키는 방향 절환 밸브, 이러한 방향절환 밸브의 작동을 제어하는 전자밸브 및 타이머가 내장된 제어반으로 이루어진다.
또한, 이러한 흡착식 제습 시스템은 흡착탑 내의 흡착제를 재생하는 방법에 따라 열원이 필요하지 않은 비 가열식 및 열원이 필요한 가열식으로 분류되며, 비 가열식은 재생시 열원이 없어 그만큼 재생공기의 소모가 많고, 에너지 사용 효율이 상당히 적은 단점이 있는 반면에, 가열식은 열원이 필요한 만큼 재생공기의 소모가 적고, 에너지 사용효율이 높은 장점이 있다.
흡착식 제습 시스템에 대한 종래의 기술이 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 2> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 제1 및 제2 흡착탑, 압축을 위한 공기압축기, 습공기를 냉각시키는 제1 냉각기, 냉각된 습공기 내에 함유된 수분을 분리하는 제1 수분리기, 상기 제1 수분리기의 토출구 측에 설치되어 재생공기의 양을 일정하게 유지시키는 유량조절밸브, 공기압축기의 토출구 측에서 분기된 배관 상에 설치된 재생용 방향 절환 밸브, 배관 상에 설치되어 공기압축기의 토출구 측에서 분기된 배관을 통해 일부 분류된 재생공기를 가열하는 히터, 재생용 방향 절환 밸브와 연통되어 설치된 제2 냉각기, 제2 냉각기의 토출구 측에 설치된 제2 수분리기, 흡착용 제1 방향절환밸브, 흡착용 제2 방향절환밸브를 포함하여 구성되며, 이러한 구성을 통해, 습공기의 제습에 이용되는 흡착제의 재생 효율을 보다 향상시켜, 제습 효율을 높이게 된다.
또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 산업 현장에서 적정량의 압축 공기가 사용되는 경우에는 압축열을 활용하는 건조 및 재생을 행하고, 사용량이 적정량 이하로 떨어지면 압축기를 언로딩 모드로 전환하고 건조 공정을 중단시킨 후, 추가의 필요 수요에 따라 히트 퍼지 방식으로 건조 및 재생을 행하여, 에너지를 절약할 수 있게 된다.
그러나 상기와 같은 종래기술은 다수의 수분리기와 같은 습기 제거 장치의 사용으로 인해 제습 시스템의 구성이 복잡하고, 제습 시스템의 구현 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
또한, 기존의 필터 방식의 흡착식 에어 드라이어는 흡착제의 제습 효율이 낮고 주기적인 교체가 필요하여 연속적으로 액체저장탱크로 수분이 유입되는 것을 방지할 수 없어, 제품 품질의 저하를 유발하는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 재생 열원인 히터를 외부에 장착하여 전기 또는 스팀 히터를 사용할 수 있도록 하며, 흡착제를 재생하여 제습 효율을 높이고 수명을 연장시키고 2개의 제습기를 교번 운전하여 연속적으로 액체저장탱크에 수분이 유입되는 것을 방지하여 제품의 품질 향상을 도모하도록 한 흡착식 에어 드라이어 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템은 액체저장탱크; 흡입구로 유입되는 불순물을 제거하는 제1 및 제2 흡기 필터; 상기 제1 및 제2 흡기 필터로 유입된 흡기의 습기를 각각 흡착하여 제습하거나, 가열 재생 또는 냉각 재생 동작을 수행하는 제1 및 제2 제습기; 상기 제1제습기 또는 제2제습기에서 제습된 공기의 경로를 제어하는 경로 제어부; 압축 공기를 가열하여 재생을 위한 건조 공기를 공급하는 전기 히터; 상기 경로 제어부에서 제공되는 건조 공기를 필터링하는 에어 필터; 상기 에어 필터를 통과한 건조 공기를 상기 액체저장탱크에 유입시키는 체크 밸브; 상기 전기 히터에 압축 공기를 제공하기 위한 제3공기압 밸브; 상기 전기 히터에서 출력되는 건조 공기를 제공하기 위한 제2공기압 밸브; 제습 및 재생 운전을 제어하며, 상기 제1 및 제2 제습기가 제습과 재생을 교번 동작으로 운전되도록 제어하고, 상기 경로 제어부와 제2공기압 밸브 및 제3공기압 밸브의 동작을 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 상기 경로 제어부와 제2 및 제3 공기압 밸브를 구동시키는 밸브 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 제1 및 제2 제습기는 가열 재생 및 냉각 재생 시 건조 공기를 사용하여 재생 동작을 수행하여 흡착제의 수명을 연장시키는 것을 특징으로 한다.
상기에서 경로 제어부는 제1 내지 제4 공기압 밸브로 이루어져, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유로를 형성해주는 것을 특징으로 한다.
상기에서 경로 제어부는 사방밸브로 이루어져, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유로를 형성해주는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템은 액체저장탱크; 흡입구로 유입되는 불순물을 제거하는 제1 및 제2 흡기 필터; 상기 제1 및 제2 흡기 필터로 유입된 흡기의 습기를 각각 흡착하여 제습하거나, 가열 재생 또는 냉각 재생 동작을 수행하는 제1 및 제2 제습기; 상기 제1제습기 또는 제2제습기에서 제습된 공기의 경로를 제어하는 경로 제어부; 외기를 흡입하여 재생 공기를 공급하는 재생공기 공급부; 상기 재생공기 공급부에서 공급된 외기를 가열하여 재생을 위한 건조 공기를 공급하는 전기 히터; 상기 경로 제어부에서 제공되는 건조 공기를 필터링하는 에어 필터; 상기 에어 필터를 통과한 건조 공기를 상기 액체저장탱크에 유입시키는 체크 밸브; 냉각 재생을 위한 압축 공기를 제공하기 위한 제3공기압 밸브; 상기 전기 히터에서 출력되는 건조 공기를 제공하기 위한 제2공기압 밸브; 제습 및 재생 운전을 제어하며, 상기 제1 및 제2 제습기가 제습과 재생을 교번 동작으로 운전되도록 제어하고, 상기 경로 제어부와 제2공기압 밸브 및 제3공기압 밸브의 동작을 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 상기 경로 제어부와 제2 및 제3 공기압 밸브를 구동시키는 밸브 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 제1 및 제2 제습기는 가열 재생 또는 냉각 재생 시 건조 공기를 사용하여 재생 동작을 수행하여 흡착제의 수명을 연장시키는 것을 특징으로 한다.
상기에서 경로 제어부는 제1 내지 제4 공기압 밸브로 이루어져, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유로를 형성해주는 것을 특징으로 한다.
상기에서 경로 제어부는 사방밸브로 이루어져, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유로를 형성해주는 것을 특징으로 한다.
상기에서 재생공기 공급부는 흡입구로 유입되는 외기의 불순물을 제거하는 흡기 필터; 상기 흡기 필터로 유입된 공기를 송풍하기 위한 링 브로워(ring blower); 상기 링 브로워의 구동을 위한 구동 모터; 상기 링 브로워에서 상기 전기 히터로 공급되는 재생 공기의 압력을 표시해주는 압력계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 재생 열원인 히터를 외부에 장착하여 전기 또는 스팀 히터를 사용할 수 있도록 하며, 흡착제를 재생하여 제습 효율을 높이고 수명을 연장시키고 2개의 제습기를 교번 운전하여 연속적으로 액체저장탱크에 수분이 유입되는 것을 방지하여 제품의 품질 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제1 실시 예 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제2 실시 예 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제3 실시 예 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제4 실시 예 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제2 실시 예 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제3 실시 예 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제4 실시 예 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시 예 및 제2 실시 예에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 구성도이다.
도 1에 개시된 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제1 실시 예는 건조 공기의 경로와 재생 공기의 경로를 제공해주는 경로 제어부(40)의 내부 구성을 복수의 공기압 밸브로 구성한 것이고, 도 2에 개시한 흡착식 에러 드라이어 시스템의 제2 실시 예는 건조 공기의 경로와 재생 공기의 경로를 제공해주는 경로 제어부(40)의 구성을 단일의 공기압 사방밸브로 구성한 것이다.
이하, 설명의 편의를 위해 제1 및 제2 실시 예를 함께 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2에 개시된 본 발명의 제1 실시 예 및 제2 실시 예는 히터 외장형으로서, 재생 열원인 히터가 제습장치의 외부에 장착되어 전기 또는 스팀 히터를 사용할 수 있으며, -40℃이하의 노점을 얻을 수 있게 된다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제1 실시 예 및 제2 실시 예는 액체를 저장하는 액체저장탱크(10)가 마련되고, 흡입 측에 설치되어 흡입구로 유입되는 불순물을 제거하는 제1 및 제2 흡기 필터(51)(52)가 구비된다.
여기서 제1 및 제2 흡기 필터(suction filter)(51)(52)는 흡입 측에 설치되어, 흡입구로부터 유입되는 불순물(먼저, 수분, 기름) 등을 제거하여 기기의 수명 연장, 흡입 소음의 제거 및 효율의 향상을 도모한다.
상기 제1 흡기 필터(51)에 연결되어, 흡착제를 이용하여 흡기에 포함된 습기를 흡착 방식으로 제거하여 제습을 하거나, 가열 또는 냉각 재생 동작을 수행하는 제1제습기(61)가 구비되고, 상기 제2 흡기 필터(52)에 연결되어, 흡착제를 이용하여 흡기에 포함된 습기를 흡착 방식으로 제거하여 제습을 하거나, 가열 또는 냉각 재생 동작을 수행하는 제2제습기(62)가 구비된다.
여기서 제1 및 제2 제습기(61)(62)는 교번으로 제습과 재생 동작을 수행하되, 하나의 제습기가 제습 동작을 하면 다른 하나의 제습기는 재생 동작을 수행하고, 반대로 하나의 제습기가 재생 동작을 수행하면 다른 하나의 제습기는 제습 동작을 수행한다.
상기 제1제습기(61) 또는 제2제습기(62)에는 경로 제어부(40)가 연결되어, 제습된 공기의 경로를 제어한다.
상기 경로 제어부(40)는 제1 내지 제4 공기압 밸브(PV1-A1, PV1-A2, PV1-B1, PV1-B2)로 이루어져, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유로를 형성해주는 것이 바람직하다.
또한, 상기 경로 제어부(40)는 사방밸브(PV1)로 이루어져, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유료를 형성해주는 것이 더욱 바람직하다.
아울러 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제1 및 제2 실시 예는 압축 공기를 가열하여 재생을 위한 건조 공기를 공급하는 전기 히터(72)가 마련된다. 여기서 전기 히터(72)의 소정 위치에는 히터의 온도를 검출하여 제어부(20)에 전달하는 온도 센서(TS)(71)가 구비된다.
또한, 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제1 및 제2 실시 예는상기 경로 제어부(40)에서 제공되는 건조 공기를 필터링하는 에어 필터(81)가 구비되고, 상기 에어 필터(81)를 통과한 건조 공기를 상기 액체저장탱크(10)에 유입시키며, 상기 액체저장탱크(10)의 건조 공기를 에어 벤트로 토출하는 체크 밸브(82)가 구비된다. 여기서 체크 밸브(82)의 일단에는 건조 공기를 외부로 배출하기 위한 에어 벤트가 연결되는 것이 바람직하다.
아울러 상기 전기 히터(72)의 일단에는 압축 공기를 제공하기 위한 제3공기압 밸브(PV3)(74)가 설치되고, 상기 압축 공기의 압력을 측정하여 표시해주는 압력계(76)가 설치된다.
또한, 상기 전기 히터(72)의 출력단과 상기 경로 제어부(40)의 입력단 사이에는 상기 전기 히터(72)에서 출력되는 건조 공기를 제공하기 위한 제2공기압 밸브(73)가 설치된다.
아울러 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제1 및 제2 실시 예는 제습 및 재생 운전을 제어하며, 상기 제1 및 제2 제습기(61)(62)가 제습과 재생을 교번 동작으로 운전되도록 제어하며, 상기 경로 제어부(40)와 제2공기압 밸브(73) 및 제3공기압 밸브(74)의 동작을 제어하는 제어부(20)가 마련된다. 이러한 제어부(20)는 컨트롤 패널로서, 마이크로컨트롤러, 마이컴, 중앙처리장치와 같은 제어장치로 구현하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제1 및 제2 실시 예는 상기 제어부(20)의 제어에 따라 상기 경로 제어부(40)와 제2 및 제3 공기압 밸브(73)(74)를 구동시키는 밸브 구동부(30)를 포함한다.
여기서 밸브 구동부(30)는 솔레노이드를 이용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제1 및 제2 실시 예의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제1 및 제2 실시 예는 2개의 제습기(61)(62)를 이용하고, 2개의 제습기를 제어부(20)에서 교번으로 제습과 재생으로 동작을 제어한다. 여기서 제습과 재생 동작은 시간 개념으로 교번제어를 하는 데, 시간은 사용자가 임의로 설정할 수 있으나, 4시간 제습과 4시간 재생을 교번하는 것이 바람직하다. 이때, 재생은 가열재생과 냉각 재생을 이용할 수 있다.
예컨대, 제어부(20)는 먼저 제1제습기(61)를 제습 동작으로 운전을 제어하고, 동시에 제2제습기(62)를 재생 동작으로 운전을 제어한다.
아울러 제습 동작과 운전 제어 동작에 따라 흡착식 에어 드라이어 시스템의 운전을 시작하면, 밸브 구동부(30)를 제어하여, 그에 연동하여 해당 밸브의 개폐가 이루어지도록 한다.
여기서 밸브 구동부(30)는 경로 제어부(40) 내의 복수의 공기압 밸브(PV1-A1, PV1-A2, PV1-B1, PV1-B2) 또는 사방밸브(PV1)의 개폐를 제어하기 위해서, 3개의 솔레노이드(SV-1, SV-2, SV-3)를 이용하여, 그에 연동하여 상기 복수의 공기압 밸브 또는 사방밸브의 개폐를 제어하고, 동시에 제2공기압 밸브(PV2)(73) 및 제3공기압 밸브(74)의 개폐도 제어를 한다.
여기서 제1제습기(61)가 제습 운전을 수행하면, 제2공기압 밸브(PV2)(73) 및 제3공기압 밸브(74)는 개방되고, 경로 제어부(40) 내의 공기압 밸브(PV1-A1)는 개방되고, 공기압 밸브(PV1-A2)는 폐쇄되며, 공기압 밸브(PV1-B1)는 폐쇄되고, 공기압 밸브(PV1-B2)는 개방된다. 제2제습기(62)가 제습 운전을 수행하면, 상기 복수의 공기압 밸브의 동작은 상기 제1제습기(61)의 제습 동작과는 반대로 동작을 한다.
아울러 사방밸브(PV1)도 상기 제1제습기(61)의 동작 시 복수의 공기압 밸브의 개폐 동작에 대응하게 개폐가 이루어진다.
상기 제1제습기(61)가 제습 운전을 시작하면, 제1 흡기 필터(51)에서는 유입구를 통해 유입되는 외기의 불순물을 제거하여 상기 제1제습기(61)에 전달한다.
상기 제1제습기(61)는 유입되는 외기를 흡착제를 이용한 흡착 방식으로 습기를 제거하고, 습기가 제거된 건조 공기를 상기 경로 제어부(40)로 전달한다.
상기 경로 제어부(40)는 개방된 공기압 밸브(PV1-A1)를 통해 건고 공기를 토출하게 되고, 이렇게 토출되는 건조 공기는 에어 필터(81)를 통해 불순물이 제거된 후, 체크 밸브(82)를 통해 액체저장탱크(10)로 유입된다. 이때, 액체저장탱크(10)에 유입되는 건조 공기량은 토출되는 액체량에 비례하는 것이 바람직하다.
여기서 액체저장탱크(10)는 액체를 저장하고 이를 토출하는 역할을 하는 데, 액체 토출 시 진공상태가 되면 액체 토출이 어렵고 액체저장탱크가 파손될 수 잇으므로 진공상태가 안되도록 액체 토출 시 건조 공기를 상기 액체저장탱크(10)에 유입되어야 한다.
예컨대, 액체저장탱크(10)는 저장된 액체를 토출할 경우, 체크 밸브(82)를 통해 자연스럽게 공기를 유입하고, 액체저장탱크(10)에 액체를 저장할 경우 높아진 내부 압력에 의해 자연스럽게 액체저장탱크(10) 내의 압력을 체크 밸브(82)를 통해 에어 벤트로 토출하게 된다. 여기서 액체저장탱크(10) 내의 압력은 별도의 압력 조절 장치를 이용하는 것이 아니고, 액체저장탱크(10)와 체크 밸브(82) 간의 연동을 통해 액체의 저장 또는 토출에 따라 액체저장탱크(10) 내의 압력은 적절하게 유지하게 된다.
따라서 체크 밸브(82)는 액체가 토출될 때 건조 공기가 액체저장탱크(10)에 유입되도록 하고, 액체가 유입되어 저장될 때 액체저장탱크(10) 내의 건조 공기를 에어 벤트 측으로 토출하여, 액체저장탱크(10)의 내부 압력이 적절하게 유지될 수 있도록 한다. 이를 위해 체크 밸브(82)는 두 개의 체크 밸브를 이용한다.
이러한 과정을 통해 액체저장탱크(10)에 공기가 유입될 때 제습기를 통하여 제습된 건조공기가 유입되도록 제습 동작을 수행한다.
다음으로, 본 발명의 흡착식 에어 드라이어 시스템은 제습 운전과 동시에 다른 제습기의 재생 운전을 수행한다. 재생 운전은 가열 재생과 냉각 재생을 이용할 수 있다.
예컨대, 가열 재생은 전기 히터(72)를 통해 제3공기압 밸브(74)를 통해 유입되는 압축 공기를 가열하여 재생을 위한 재생 공기로 건조 공기를 공급한다. 이렇게 전기 히터(72)를 통해 공급되는 건조한 재생 공기는 제2공기압 밸브(73)를 통과한 후 경로 제어부(40)에 전달되고, 경로 제어부(40)의 개방된 공기압 밸브(PV1-B2)를 통해 제2제습기(62)에 유입된다.
제2제습기(62)는 유입되는 건조한 재생 공기를 이용하여 흡착제를 재생하게 되고, 이로써 -40℃ 이하의 노점을 얻을 수 있게 되는 것이다.
다음으로, 냉각 재생은 제3 공기압 밸브(74)를 통해 압축 공기를 유입하고, 유입한 압축 공기를 상기 경로 제어부(40)에 전달하여, 압축 공기에 의해 냉각 재생이 이루어지도록 한다.
이와 같이 본 발명은 재생 시 건조된 공기를 이용하여 흡착제의 재생을 수행함으로써, 흡착제의 완전한 재생이 가능하며, 이로 인해 흡착제의 제습 효율을 높일 수 있고, 흡착제의 수명을 연장시켜 연속적으로 액체저장탱크로 수분이 유입되는 것을 방지할 수 있어, 제품 품질 향상을 도모하게 되는 것이다.
이어, 제어부(20)의 제어에 따라 제2제습기(62)가 제습 운전을 하게 되면, 반대로 제1제습기(61)는 재생 운전을 하게 되며, 제2제습기(61)의 제습 동작은 제1제습기(61)의 동작과 동일하게 이루어지고, 제1제습기(61)의 재생 동작은 제2제습기(62)의 재생 동작과 동일하게 이루어진다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 제1 및 제2 실시 예는 제습이나 재생에서 탁월한 장점은 있으나, 반면, 재생을 위해 압축 공기를 이용하여 가열 재생을 하거나 압축 공기를 이용하여 냉각 재생을 하게 되므로, 압축 공기의 손실이 발생하여, 운전 경비가 많이 소요되는 단점을 유발할 수 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 압축 공기의 손실과 운전 경비의 절감을 위해, 추가로 제1 및 제2 실시 예와 같은 흡착식 에어 드라이어 시스템에 링 브로워를 부가하여 재생 시 외기를 사용하도록 함으로써, 압축 공기의 손실을 방지하고, 운전 경비를 절감하게 된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시 예 및 제4 실시 예에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 구성도이다.
도 3에 개시된 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제3 실시 예는 건조 공기의 경로와 재생 공기의 경로를 제공해주는 경로 제어부(40)의 내부 구성을 복수의 공기압 밸브로 구성한 것이고, 도 4에 개시한 흡착식 에러 드라이어 시스템의 제4 실시 예는 건조 공기의 경로와 재생 공기의 경로를 제공해주는 경로 제어부(40)의 구성을 단일의 공기압 사방밸브로 구성한 것이다.
이하, 설명의 편의를 위해 제3 및 제4 실시 예를 함께 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4에 개시된 본 발명의 제3 실시 예 및 제4 실시 예는 히터 외장형으로서, 재생 열원인 히터가 제습장치의 외부에 장착되어 전기 또는 스팀 히터를 사용할 수 있으며, -40℃ 이하의 노점을 얻을 수 있게 된다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제3 실시 예 및 제4 실시 예는 액체를 저장하는 액체저장탱크(10)가 마련되고, 흡입 측에 설치되어 흡입구로 유입되는 불순물을 제거하는 제1 및 제2 흡기 필터(51)(52)가 구비된다.
여기서 제1 및 제2 흡기 필터(suction filter)(51)(52)는 흡입 측에 설치되어, 흡입구로부터 유입되는 불순물(먼저, 수분, 기름) 등을 제거하여 기기의 수명 연장, 흡입 소음의 제거 및 효율의 향상을 도모한다.
상기 제1 흡기 필터(51)에 연결되어, 흡착제를 이용하여 흡기에 포함된 습기를 흡착 방식으로 제거하여 제습을 하거나, 기열 재생 또는 냉각 재생 동작을 수행하는 제1제습기(61)가 구비되고, 상기 제2 흡기 필터(52)에 연결되어, 흡착제를 이용하여 흡기에 포함된 습기를 흡착 방식으로 제거하여 제습을 하거나, 가열 재생 또는 냉각 재생 동작을 수행하는 제2제습기(62)가 구비된다.
여기서 제1 및 제2 제습기(61)(62)는 교번으로 제습과 재생 동작을 수행하되, 하나의 제습기가 제습 동작을 하면 다른 하나의 제습기는 재생 동작을 수행하고, 반대로 하나의 제습기가 재생 동작을 수행하면 다른 하나의 제습기는 제습 동작을 수행한다.
상기 제1제습기(61) 또는 제2제습기(62)에는 경로 제어부(40)가 연결되어, 제습된 공기의 경로를 제어한다.
상기 경로 제어부(40)는 제1 내지 제4 공기압 밸브(PV1-A1, PV1-A2, PV1-B1, PV1-B2)로 이루어져, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유로를 형성해주는 것이 바람직하다.
또한, 상기 경로 제어부(40)는 사방밸브(PV1)로 이루어져, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유료를 형성해주는 것이 더욱 바람직하다.
아울러 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제3 및 제4 실시 예는 외기를 흡입하여 재생 공기를 공급하는 재생공기 공급부(90) 및 상기 재생공기 공급부(90)에서 공급된 외기를 가열하여 재생을 위한 건조 공기를 공급하는 전기 히터(72)가 마련된다. 여기서 전기 히터(72)의 소정 위치에는 히터의 온도를 검출하여 제어부(20)에 전달하는 온도 센서(TS)(71)가 구비된다.
상기 재생공기 공급부(90)는 흡입구로 유입되는 외기의 불순물을 제거하는 흡기 필터(91), 상기 흡기 필터(91)로 유입된 공기를 송풍하기 위한 링 브로워(ring blower)(92), 상기 링 브로워(92)의 구동을 위한 구동 모터(93), 상기 링 브로워(92)에서 상기 전기 히터(72)로 공급되는 재생 공기의 압력을 표시해주는 압력계(94)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제3 및 제4 실시 예는상기 경로 제어부(40)에서 제공되는 건조 공기를 필터링하는 에어 필터(81)가 구비되고, 상기 에어 필터(81)를 통과한 건조 공기를 상기 액체저장탱크(10)에 유입시키는 체크 밸브(82)가 구비된다. 여기서 체크 밸브(82)의 일단에는 건고 공기를 외부로 배출하기 위한 에어 벤트가 연결되는 것이 바람직하다.
아울러 냉각 재생을 위해 압축 공기를 제공하기 위한 제3공기압 밸브(PV3)(74)가 설치되고, 상기 압축 공기의 압력을 측정하여 표시해주는 압력계(76)가 설치된다.
또한, 상기 전기 히터(72)의 출력단과 상기 경로 제어부(40)의 입력단 사이에는 상기 전기 히터(72)에서 출력되는 건조 공기를 제공하기 위한 제2공기압 밸브(73)가 설치된다.
아울러 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제3 및 제4 실시 예는 제습 및 재생 운전을 제어하며, 상기 제1 및 제2 제습기(61)(62)가 제습과 재생을 교번 동작으로 운전되도록 제어하며, 상기 경로 제어부(40)와 제2공기압 밸브(73) 및 제3공기압 밸브(74)의 동작을 제어하는 제어부(20)가 마련된다. 이러한 제어부(20)는 컨트롤 패널로서, 마이크로컨트롤러, 마이컴, 중앙처리장치와 같은 제어장치로 구현하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제3 및 제4 실시 예는 상기 제어부(20)의 제어에 따라 상기 경로 제어부(40)와 제2 및 제3 공기압 밸브(73)(74)를 구동시키는 밸브 구동부(30)를 포함한다.
여기서 밸브 구동부(30)는 솔레노이드를 이용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제3 및 제4 실시 예의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 흡착식 에어 드라이어 시스템의 제3 및 제4 실시 예는 2개의 제습기(61)(62)를 이용하고, 2개의 제습기를 제어부(20)에서 교번으로 제습과 재생으로 동작을 제어한다. 여기서 제습과 재생 동작은 시간 개념으로 교번제어를 하는 데, 시간은 사용자가 임의로 설정할 수 있으나, 4시간 제습과 4시간 재생을 교번하는 것이 바람직하다. 이때, 재생은 가열재생과 냉각 재생을 이용할 수 있다.
예컨대, 제어부(20)는 먼저 제1제습기(61)를 제습 동작으로 운전을 제어하고, 동시에 제2제습기(62)를 재생 동작으로 운전을 제어한다.
아울러 제습 동작과 운전 제어 동작에 따라 흡착식 에어 드라이어 시스템의 운전을 시작하면, 밸브 구동부(30)를 제어하여, 그에 연동하여 해당 밸브의 개폐가 이루어지도록 한다.
여기서 밸브 구동부(30)는 경로 제어부(40) 내의 복수의 공기압 밸브(PV1-A1, PV1-A2, PV1-B1, PV1-B2) 또는 사방밸브(PV1)의 개폐를 제어하기 위해서, 3개의 솔레노이드(SV-1, SV-2, SV-3)를 이용하여, 그에 연동하여 상기 복수의 공기압 밸브 또는 사방밸브의 개폐를 제어하고, 동시에 제2공기압 밸브(PV2)(73) 및 제3공기압 밸브(74)의 개폐도 제어를 한다.
여기서 제1제습기(61)가 제습 운전을 수행하면, 제2공기압 밸브(PV2)(73)는 개방되고, 제3공기압 밸브(74)는 개방(또는 폐쇄)되며, 경로 제어부(40) 내의 공기압 밸브(PV1-A1)는 개방되고, 공기압 밸브(PV1-A2)는 폐쇄되며, 공기압 밸브(PV1-B1)는 폐쇄되고, 공기압 밸브(PV1-B2)는 개방된다. 제2제습기(62)가 제습 운전을 수행하면, 상기 복수의 공기압 밸브의 동작은 상기 제1제습기(61)의 제습 동작과는 반대로 동작을 한다.
아울러 사방밸브(PV1)도 상기 제1제습기(61)의 동작 시 복수의 공기압 밸브의 개폐 동작에 대응하게 개폐가 이루어진다.
상기 제1제습기(61)가 제습 운전을 시작하면, 제1 흡기 필터(51)에서는 유입구를 통해 유입되는 외기의 불순물을 제거하여 상기 제1제습기(61)에 전달한다.
상기 제1제습기(61)는 유입되는 외기를 흡착제를 이용한 흡착 방식으로 습기를 제거하고, 습기가 제거된 건조 공기를 상기 경로 제어부(40)로 전달한다.
상기 경로 제어부(40)는 개방된 공기압 밸브(PV1-A1)를 통해 건고 공기를 토출하게 되고, 이렇게 토출되는 건조 공기는 에어 필터(81)를 통해 불순물이 제거된 후, 체크 밸브(82)를 통해 액체저장탱크(10)로 유입된다. 이때, 액체저장탱크(10)에 유입되는 건조 공기량은 토출되는 액체량에 비례하는 것이 바람직하다.
여기서 액체저장탱크(10)는 액체를 저장하고 이를 토출하는 역할을 하는 데, 진공상태가 되면 액체 토출이 어렵고 액체저장탱크의 파손 염려가 있으므로, 진공상태가 안되도록 액체 토출 시 건조 공기를 상기 액체저장탱크(10)에 유입된다.
예컨대, 액체저장탱크(10)는 저장된 액체를 토출할 경우, 체크 밸브(82)를 통해 자연스럽게 공기를 유입하고, 액체저장탱크(10)에 액체를 저장할 경우 높아진 내부 압력에 의해 자연스럽게 액체저장탱크(10) 내의 압력을 체크 밸브(82)를 통해 에어 벤트로 토출하게 된다. 여기서 액체저장탱크(10) 내의 압력은 별도의 압력 조절 장치를 이용하는 것이 아니고, 액체저장탱크(10)와 체크 밸브(82) 간의 연동을 통해 액체의 저장 또는 토출에 따라 액체저장탱크(10) 내의 압력을 적절하게 유지하게 된다.
체크 밸브(82)는 액체가 토출될 때 건조 공기가 액체저장탱크(10)에 유입되도록 하고 액체가 유입되어 저장될 때 액체저장탱크(10) 내의 건조 공기를 에어 벤트 측으로 토출하여, 액체저장탱크(10)의 내부 압력이 적절하게 유지될 수 있도록 한다. 이를 위해 체크 밸브(82)는 두 개의 체크 밸브를 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 과정을 통해 액체저장탱크(10)에 공기가 유입될 때 제습기를 통하여 제습된 건조공기가 유입되도록 제습 동작을 수행한다.
다음으로, 본 발명의 흡착식 에어 드라이어 시스템은 제습 운전과 동시에 다른 제습기의 재생 운전을 수행한다. 여기서 재생은 가열 재생과 냉각 재생을 수행할 수 있다.
예컨대, 가열 재생은 상기 재생공기 공급부(90)에서 흡기 필터(91)를 통해 흡입구로 유입되는 외기의 불순물을 제거하고, 제어부(20)의 제어에 의해 구동 모터(93)가 동작을 하여 링 브로워(ring blower)(92)를 동작시킨다. 상기 링 브로워(92)는 상기 흡기 필터(91)로 유입된 공기를 전기 히터(72)로 공급한다. 여기서 압력계(94)는 상기 링 브로워(92)에서 상기 전기 히터(72)로 공급되는 재생 공기의 압력을 표시해주는 것이 바람직하다.
상기 전기 히터(72)는 유입되는 외기를 가열하여 재생을 위한 재생 공기로 건조 공기를 공급한다. 이렇게 전기 히터(72)를 통해 공급되는 건조한 재생 공기는 제2공기압 밸브(73)를 통과한 후 경로 제어부(40)에 전달되고, 경로 제어부(40)의 개방된 공기압 밸브(PV1-B2)를 통해 제2제습기(62)에 유입된다.
제2제습기(62)는 유입되는 건조한 재생 공기를 이용하여 흡착제를 재생하게 되고, 이로써 -40℃ 이하의 노점을 얻을 수 있게 되는 것이다. 여기서 재생은 가열 재생 및 냉각 재생이 가능하다.
다음으로, 냉각 재생은 제3 공기압 밸브(74)를 통해 압축 공기를 유입하고, 유입한 압축 공기를 상기 경로 제어부(40)에 전달하여, 압축 공기에 의해 냉각 재생이 이루어지도록 한다.
이와 같이 본 발명은 재생 시 건조된 공기를 이용하여 흡착제의 재생을 수행함으로써, 흡착제의 완전한 재생이 가능하며, 이로 인해 흡착제의 수명 연장을 도모할 수 있게 되는 것이다.
또한, 재생 시 외기를 이용하여 재생을 위한 재생 공기를 공급함으로써, 압축 공기의 손실을 줄일 수 있으며, 이로 인해 운전 경비도 절감할 수 있게 되는 것이다.
이어, 제어부(20)의 제어에 따라 제2제습기(62)가 제습 운전을 하게 되면, 반대로 제1제습기(61)는 재생 운전을 하게 되며, 제2제습기(61)의 제습 동작은 제1제습기(61)의 동작과 동일하게 이루어지고, 제1제습기(61)의 재생 동작은 제2제습기(62)의 재생 동작과 동일하게 이루어진다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
본 발명은 건조 공기를 공급해주는 제습 시스템 기술에 효과적으로 적용된다.
10: 액체저장탱크
20: 제어부
30: 밸브 구동부
40: 경로 제어부
51, 52: 제1 및 제2 흡기 필터
61, 62: 제1 및 제2 제습기
63, 64, 75, 76: 압력계
71: 온도 센서
72: 전기 히터
73: 제3공기압 밸브
74: 제2 공기압 밸브
77, 78: 공기압 밸브
81: 에어 필터
90: 재생공기 공급부
91: 흡기 필터
92: 링 브로워
93: 구동 모터
94: 압력계
20: 제어부
30: 밸브 구동부
40: 경로 제어부
51, 52: 제1 및 제2 흡기 필터
61, 62: 제1 및 제2 제습기
63, 64, 75, 76: 압력계
71: 온도 센서
72: 전기 히터
73: 제3공기압 밸브
74: 제2 공기압 밸브
77, 78: 공기압 밸브
81: 에어 필터
90: 재생공기 공급부
91: 흡기 필터
92: 링 브로워
93: 구동 모터
94: 압력계
Claims (10)
- 흡착식으로 공기의 습기를 제거하는 에어 드라이어 시스템으로서,
액체저장탱크;
흡입구로 유입되는 불순물을 제거하는 제1 및 제2 흡기 필터;
상기 제1 및 제2 흡기 필터로 유입된 흡기의 습기를 각각 흡착하여 제습하거나, 가열 재생 또는 냉각 재생 동작을 수행하는 제1 및 제2 제습기;
상기 제1제습기 또는 제2제습기에서 제습된 공기의 경로를 제어하는 경로 제어부;
압축 공기를 가열하여 재생을 위한 건조 공기를 상기 제1 및 제2 제습기에 공급하는 전기 히터;
상기 경로 제어부에서 제공되는 건조 공기를 필터링하는 에어 필터;
상기 에어 필터를 통과한 건조 공기를 상기 액체저장탱크에 유입시키는 체크 밸브;
상기 전기 히터에 압축 공기를 제공하기 위한 제3공기압 밸브;
상기 전기 히터에서 출력되는 건조 공기를 제공하기 위한 제2공기압 밸브;
제습 및 재생 운전을 제어하며, 상기 제1 및 제2 제습기가 제습과 재생을 교번 동작으로 운전되도록 제어하고, 상기 경로 제어부와 제2공기압 밸브 및 제3공기압 밸브의 동작을 제어하는 제어부; 및
상기 제어부의 제어에 따라 상기 경로 제어부와 제2 및 제3 공기압 밸브를 구동시키는 밸브 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착식 에어 드라이어 시스템.
- 청구항 1에서, 상기 제1 및 제2 제습기는 가열 재생 및 냉각 재생 시 건조 공기를 사용한 재생 동작을 수행하여 흡착제의 제습 효율을 높이고 수명을 연장시키는 것을 특징으로 하는 흡착식 에어 드라이어 시스템.
- 청구항 1에서, 상기 경로 제어부는 제1 내지 제4 공기압 밸브로 이루어져, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유로를 형성해주는 것을 특징으로 하는 흡착식 에어 드라이어 시스템.
- 청구항 1에서, 상기 경로 제어부는 사방밸브로 이루어져, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유로를 형성해주는 것을 특징으로 하는 흡착식 에어 드라이어 시스템.
- 흡착식으로 공기에 함유된 습기를 제거하는 에어 드라이어 시스템으로서,
액체저장탱크;
흡입구로 유입되는 불순물을 제거하는 제1 및 제2 흡기 필터;
상기 제1 및 제2 흡기 필터로 유입된 흡기의 습기를 각각 흡착하여 제습하거나, 가열 재생 또는 냉각 재생 동작을 수행하는 제1 및 제2 제습기;
상기 제1제습기 또는 제2제습기에서 제습된 공기의 경로를 제어하는 경로 제어부;
외기를 흡입하여 재생 공기를 공급하는 재생공기 공급부;
상기 재생공기 공급부에서 공급된 외기를 가열하여 재생을 위한 건조 공기를 공급하는 전기 히터;
상기 경로 제어부에서 제공되는 건조 공기를 필터링하는 에어 필터;
상기 에어 필터를 통과한 건조 공기를 상기 액체저장탱크에 유입시키는 체크 밸브;
압축 공기를 냉각 재생을 위해 제공하기 위한 제3공기압 밸브;
상기 전기 히터에서 출력되는 건조 공기를 제공하기 위한 제2공기압 밸브;
제습 및 재생 운전을 제어하며, 상기 제1 및 제2 제습기가 제습과 재생을 교번 동작으로 운전되도록 제어하고, 상기 경로 제어부와 제2공기압 밸브 및 제3공기압 밸브의 동작을 제어하는 제어부; 및
상기 제어부의 제어에 따라 상기 경로 제어부와 제2 및 제3 공기압 밸브를 구동시키는 밸브 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착식 에어 드라이어 시스템.
- 청구항 5에서, 상기 제1 및 제2 제습기는 가열 재생 또는 냉각 재생 시 건조 공기를 사용하여 재생 동작을 수행하여 흡착제의 제습 효율을 높이고 수명을 연장시키는 것을 특징으로 하는 흡착식 에어 드라이어 시스템.
- 청구항 5에서, 상기 경로 제어부는 제1 내지 제4 공기압 밸브로 이루어져, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유로를 형성해주는 것을 특징으로 하는 흡착식 에어 드라이어 시스템.
- 청구항 5에서, 상기 경로 제어부는 사방밸브로 이루어져, 제습된 건조 공기의 유로와 재생을 위한 건조 공기의 유로를 형성해주는 것을 특징으로 하는 흡착식 에어 드라이어 시스템.
- 청구항 5에서, 상기 재생공기 공급부는 흡입구로 유입되는 외기의 불순물을 제거하는 흡기 필터; 상기 흡기 필터로 유입된 공기를 송풍하기 위한 링 브로워(ring blower); 상기 링 브로워의 구동을 위한 구동 모터; 상기 링 브로워에서 상기 전기 히터로 공급되는 재생 공기의 압력을 표시해주는 압력계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착식 에어 드라이어 시스템.
- 청구항 1 또는 청구항 5에서, 상기 제1 및 제2 제습기는 일정 시간 간격으로 제습 운전과 재생 운전이 교번하여 운전되는 것을 특징으로 하는 흡착식 에어 드라이어 시스템.
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