KR20220140233A - 다단제습 구조의 에어드라이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구조에 의해 다단으로 제습이 이루어지도록 구비되어 제습효과를 대폭적으로 개선하고, 간단한 형태로 감긴 냉각코일의 권선구조에 의해 열교환 면적을 극대화시킬 수 있도록 된 다단제습 구조의 에어드라이어에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 냉매가 순환되도록 냉매라인(18)에 의해 상호 연결되어 열교환이 이루어지도록 냉매압축기(14), 응축기(15), 팽창밸브(16) 및 증발기(17)로 구성된 공조유닛(11)과; 상기 공조유닛(11)과는 별도로 구비되어 외부의 공기를 압축시키도록 된 에어압축기(12)와; 상기 에어압축기(120에 의해 압축된 공기가 충전 가능하도록 된 에어탱크(13)와; 상기 증발기(17) 측에 연결되어 저온의 냉매가 순환되도록 구비되되, 상기 에어탱크(13) 내에 일정 간격을 두고 내장 설치되어 순차적으로 공기의 온도를 낮추어 응축시키도록 된 복수개의 냉각코일(21~23)과; 상기 냉각코일(21~23)에 대해 교대로 배치되어 상기 냉각코일(21~23)에 의해 낮아진 공기의 온도를 높이도록 구비되되, 상기 응축기(15) 측에 연결되어 고온의 냉매가 순환되도록 연결된 복수개의 승온코일(24,25)을 포함하는 다단제습 구조의 에어드라이어가 제공된다.

Description

다단제습 구조의 에어드라이어{Air dryer of multi step dehumidifying structure}

본 발명은 다단제습 구조의 에어드라이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구조에 의해 다단으로 제습이 이루어지도록 하여 제습효과를 대폭적으로 개선할 수 있도록 된 다단제습 구조의 에어드라이어에 관한 것이다.

일반적으로 에어드라이어는 외부공기를 컴푸레셔에 의해 압축하여 에어건이나 에어실린더와 같은 장비로 공급하는 과정에서 공기 중에 포함된 수분에 건조시키도록 된 장치로, 공기 중에 수분이 포함되는 경우 장치 자체의 부식이나 작동저하 등의 문제점을 유발할 수 있음으로 인해, 공기를 압축하는 컴푸레셔에서 후단에 에어드라이어를 장착하여 제습이 이루어지도록 하고 있다.

이러한 에어드라이어는 대개 공기가 충전되는 에어탱크 내에 냉각기에 연결되는 냉각코일이 내장 설치되어 탱크 내부의 에어를 냉각시킴에 따라 공기 중의 수분이 응축시켜 제거하는 냉각제습 방식으로 구비되는데, 이와 같은 종래의 에어드라이어는 에어탱크 내에 설치되는 냉각코일의 구조가 동일한 직경으로 권선된 원형코일 형태로 구비됨에 따라, 냉각코일의 중앙부를 통과하는 에어는 열교환이 거의 이루어지지 않은 상태로 그대로 통과될 우려가 클 뿐만 아니라 단일의 냉각코일에 의해 단발적으로 열교환되는 구조로 인해, 열교환 효율이 매우 낮을 뿐만 아니라 공기 중에 포함된 수분을 제거하는 제습효율이 떨어지는 문제점이 있는 것이다.

한국 등록특허공보 제10-1081821호(2011. 11. 03)

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 간단한 구조에 의해 다단으로 제습이 이루어지도록 구비되어 제습효과를 대폭적으로 개선하고, 간단한 형태로 감긴 냉각코일의 권선구조에 의해 열교환 면적을 극대화시킬 수 있도록 된 다단제습 구조의 에어드라이어를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 냉매가 순환되도록 냉매라인(18)에 의해 상호 연결되어 열교환이 이루어지도록 냉매압축기(14), 응축기(15), 팽창밸브(16) 및 증발기(17)로 구성된 공조유닛(11)과;

상기 공조유닛(11)과는 별도로 구비되어 외부의 공기를 압축시키도록 된 에어압축기(12)와;

상기 에어압축기(120에 의해 압축된 공기가 충전 가능하도록 된 에어탱크(13)와;

상기 증발기(17) 측에 연결되어 저온의 냉매가 순환되도록 구비되되, 상기 에어탱크(13) 내에 일정 간격을 두고 내장 설치되어 순차적으로 공기의 온도를 낮추어 응축시키도록 된 복수개의 냉각코일(21~23)과;

상기 냉각코일(21~23)에 대해 교대로 배치되어 상기 냉각코일(21~23)에 의해 낮아진 공기의 온도를 높이도록 구비되되, 상기 응축기(15) 측에 연결되어 고온의 냉매가 순환되도록 연결된 복수개의 승온코일(24,25)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단제습 구조의 에어드라이어가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 냉각코일(21~23)은 상기 에어탱크(13)의 내벽면으로부터 중앙에 이르도록 하향되는 콘형태로 권선된 것을 특징으로 하는 다단제습 구조의 에어드라이어가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 냉각코일(21~23)은 코일(C) 자체가 나선형태로 꼬인 상태로 제작된 것을 특징으로 하는 다단제습 구조의 에어드라이어가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 냉각코일(21~23)은 복수개의 코일(C1~C3)이 근접 배치된 상태로 구비된 것을 특징으로 하는 다단제습 구조의 에어드라이어가 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 에어탱크(13) 내에 냉각코일(21~23)과 승온코일(24,25)이 교대로 배치되어 다단계에 걸쳐 냉각에 의한 수분의 응축과 승온에 의한 응축온도의 상승으로 인한 제습효과를 대폭적으로 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 냉각코일(21~23) 자체의 형상이 에어탱크(13)의 내벽면으로부터 중앙에 이르도록 하향되는 콘형태로 구비됨에 따라, 에어탱크(13)의 내벽면이나 중앙에 관계없이 전체적으로 균일한 제습이 가능할 뿐만 아니라 공기의 흐름과정에서 냉각코일(21~23)에 접촉되는 범위와 시간을 지속하여 제습효과를 높일 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 냉각코일(21~23)은 하나의 코일(C) 자체가 나선형으로 꼬이거나 복수개의 코일(C1~C3)을 근접 배치한 상태로 구비함에 따라, 코일(C) 자체에 의한 접촉면적과 상호 근접 배치된 각 코일(C1~C3) 사이에 공기가 통과되는 과정에서의 접촉면적과 시간을 극대화시켜 공기 중에 포함된 수분을 제거하는 효과를 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 도시한 구성도
도 2는 본 발명에 따른 일부 구성을 도시한 사시도
도 3은 도 2의 구성에 따른 정단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 분해 사시도 및 정단면도

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 다양한 실시예를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 에어드라이어(10)는 에어압축기(12)에 의해 외부공기를 압축하여 에어탱크(13)로 전달하고, 상기 에어탱크(13) 내에서 공기 중에 포함된 수분을 제거하여 에어건이나 에어실린더 등과 같은 장비로 공급할 수 있도록 된 것으로, 상기 에어탱크(13)에는 공기를 냉각 또는 승온시키기 위한 공조유닛(11)이 연결되는데, 상기 공조유닛(11)은 냉매가 순환되도록 연결된 냉매라인(18)에 의해 상호 연결된 냉매압축기(14), 응축기(15), 팽창밸브(16) 및 증발기(17)로 구성된 것이다.

여기에서, 상기 에어탱크(13) 내에는 상기 증발기(17) 측으로부터 연장된 냉각라인(19)에 연결되는 냉각코일(21~23)과, 상기 응축기(15) 측으로부터 연장되는 가열라인(20)에 연결되는 승온코일(24,25)이 내장된 것인데, 상기 에어탱크(13)는 직립 설치되어 에어압축기(12)로부터 전달되는 공기가 탱크의 상부에서 주입되고, 탱크의 하부측에서 공기의 인출이 가능하도록 연결되며, 탱크의 하단측에 제습과정에서 발생된 물을 배출하기 위한 드레인밸브(26)가 설치된 것이다.

이러한 본 발명에 있어서, 상기 냉각코일(21~23)은 에어탱크(13)의 상하로 간격을 두고 복수개가 설치되는 제1 내지 제3 냉각코일(21,22,23)로 구성될 수 있고, 상기 승온코일(24,25)은 상기 냉각코일(21~23)의 사이에 위치되는 제1 및 제2 승온코일(24,25)로 구성될 수 있는데, 이러한 구성에 의해서는 상기 에어압축기(12)에 의해서 일정 압력으로 압축되는 과정에서 온도가 상승한 상태로 에어탱크(13) 내에 유입되는 공기가 전술된 바와 같은 복수개의 냉각코일(21~23)에 의해 다단계에 걸쳐 공기 중의 수분을 응축시켜 제습이 이루어지고, 이 냉각코일(21~23)에 의해 낮아진 공기의 온도를 상기 승온코일(24,25)에 의해 상승시켜 응축온도를 높임에 따라 공기의 온도와 냉각코일(21~23)의 온도차가 크게 형성되어 공기 중의 수분을 용이하게 응축시키게 된다.

구체적으로, 상기 에어탱크(13) 내로 유입된 공기는 상기 제1 냉각코일(21)에 의해 1차로 열교환이 이루어지는 과정에서 공기 중의 수분이 일부 응축되어 하부로 낙하하게 되고, 1차의 열교환에 의해 온도가 낮아진 공기는 제1 승온코일(24)에 의해 일정 온도로 높아진 상태로 상기 제2 냉각코일(22)에 의해 2차로 열교환이 이루어져 제습이 이루어지며, 이후에도 상기 제2 냉각코일(22)에 의한 수분의 응축과정에서 낮아진 공기를 제2 승온코일(25)에 의해 상승시켜 제3 냉각코일(23)에 의해 수분의 응축이 이루어지는 것이다.

이와 같은 본 발명의 냉각코일(21~23)에 대한 구체적인 형상과 작동상태 등을 도 2 내지 도 4에 의해 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉각코일(21~23)은 에어탱크(13)의 내벽면 측에서부터 중앙부에 이르도록 하향된 콘형태를 이루도록 권선되고, 이 냉각코일(21~23)은 통상의 원형단면으로 된 동관을 사용하거나 하나의 동관이 직접적으로 나선으로 꼬인 상태의 코일(C)을 사용하여 전술된 바와 같은 콘형태로 권선할 수 있는 것이다.

이러한 냉각코일(21~23)의 권선형태에 의해서는 전술된 바와 같은 나선형태의 코일(C)에 의해 공기와의 접촉면적을 넓힘과 동시에 에어탱크(13)의 상부에서 하부로 흐르는 공기를 내벽면으로부터 중앙부에 이르도록 열손실이 없이 전체적으로 균일하게 접촉시킬 수 있고, 또한 공기가 상하로 이동되는 과정에서 냉각코일(21~23)에 접촉되는 시간이나 범위를 넓게 형성할 수 있다는 점에서 제습효과를 높일 수 있을 뿐만 아니라 콘형태로 된 냉각코일(21~23)의 표면을 따라 응축된 물방울이 콘의 선단측으로 집중하여 흘러내리는 데에도 유효한 것이다.

또한 도 4의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉각코일(21~23)은 복수개의 코일(C1~C3)을 각각 전술된 바와 같은 콘형태로 권선한 후에, 이를 적층하여 제작한 것으로, 이는 냉각코일(21~23)이 단선으로 된 것이 아니라 복수개의 코일(C1~C3)을 근접되게 배치함에 따라 각 코일(C1~C3) 사이의 틈새를 통해 복잡한 경로를 공기가 통과하는 과정에서 코일(C1~C3)에 접촉되는 면적과 시간을 길게 형성하여 제습효과를 더욱 높일 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

10: 에어드라이어 11: 공조유닛
12: 에어압축기 13: 에어탱크
14: 냉매압축기 15: 응축기
16: 팽창밸브 17: 증발기
18: 냉매라인 21~23: 냉각코일
24,25: 승온코일 C,C1,C2,C3: 코일

Claims (4)

1. 냉매가 순환되도록 냉매라인(18)에 의해 상호 연결되어 열교환이 이루어지도록 냉매압축기(14), 응축기(15), 팽창밸브(16) 및 증발기(17)로 구성된 공조유닛(11)과;
   상기 공조유닛(11)과는 별도로 구비되어 외부의 공기를 압축시키도록 된 에어압축기(12)와;
   상기 에어압축기(120에 의해 압축된 공기가 충전 가능하도록 된 에어탱크(13)와;
   상기 증발기(17) 측에 연결되어 저온의 냉매가 순환되도록 구비되되, 상기 에어탱크(13) 내에 일정 간격을 두고 내장 설치되어 순차적으로 공기의 온도를 낮추어 응축시키도록 된 복수개의 냉각코일(21~23)과;
   상기 냉각코일(21~23)에 대해 교대로 배치되어 상기 냉각코일(21~23)에 의해 낮아진 공기의 온도를 높이도록 구비되되, 상기 응축기(15) 측에 연결되어 고온의 냉매가 순환되도록 연결된 복수개의 승온코일(24,25)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단제습 구조의 에어드라이어.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 냉각코일(21~23)은 상기 에어탱크(13)의 내벽면으로부터 중앙에 이르도록 하향되는 콘형태로 권선된 것을 특징으로 하는 다단제습 구조의 에어드라이어.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 냉각코일(21~23)은 코일(C) 자체가 나선형태로 꼬인 상태로 제작된 것을 특징으로 하는 다단제습 구조의 에어드라이어.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 냉각코일(21~23)은 복수개의 코일(C1~C3)이 근접 배치된 상태로 구비된 것을 특징으로 하는 다단제습 구조의 에어드라이어.

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