KR100247150B1

KR100247150B1 - 공기제습장치.

Info

Publication number: KR100247150B1
Application number: KR1019970038444A
Authority: KR
Inventors: 테루카즈 칸자와; 히데아키 타나카
Original assignee: 젠노 마코토; 미스즈 마시나리 가부시끼 가이샤
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR19990016027A

Abstract

본 발명의 목적은 필터 및 분리막체의 수명을 연장함과 함께 장치를 컴팩트화하는 것이다. 공기제습장치는 공기가 순차적으로 통과하도록 공기가 흐르는 방향으로 설치된 사이클론세퍼레이터(1), 일차 필터(2), 이차 필터(3), 수증기를 극도로 쉽게 투과하고 공기를 투과하기 어렵게 하는 특수고분자로 이루어진 분리막체(4) 및 사이클론세퍼레이터(1)의 외벽(5a)을 형성함과 함께 일차 및 이차 필터(2, 3)와 나란히 분리막체(4)를 수용하는 하나의 케이싱(5)을 포함한다. 사이클론세퍼레이터에 의해 유분, 수증기 및 먼지 등의 큰 크기의 이물질이 제거된다. 이것에 의해 일차 필터의 수명이 연장된다. 필터 및 분리막체를 하나의 케이싱 내에 수용하는 것에 의해 장치가 소형화되며, 설치가 용이하게 된다.

Description

공기제습장치.

본 발명은 습한 공기를 제습하는 공기제습장치에 관한 것으로, 특히, 선박에 있어서 제어기기용의 압축공기를 제습하기 위해 이용되는 공기제습장치에 관한 것이다.

공기제습장치에는 각종 형식의 장치가 있지만, 예를 들면 선박에서는 종래 주로 냉동재열식의 공기제습장치가 이용되고 있다. 냉동재열식의 공기제습장치는 냉동기에 의해 습한 공기를 냉각해서, 이 습한 공기에 함유된 수증기를 결로시켜 습한 공기로부터 수증기를 분리하는 형식의 공기제습장치로서, 성능이 안정하고 또한 운전이 용이하다는 등의 장점을 가지고 있다. 그러나, 이 냉동재열식의 공기제습장치에 구비된 냉동기에는 통상 냉매로서 플론, 예를 들면 R-12(CCl₂F₂)를 위시해서 염화플루오르화탄소(CFC: chloro fluoro-carbon) 또는 R-22(CHClF₂)를 위시해서 염화플루오르화탄화수소(HCFC: hydro chloro fluoro-carbon)가 이용되고 있으며, 이러한 플론은 국제조약에 의해 이미 제조가 금지되거나 어쩌면 제한되며, 또는 금후 제조가 금지되거나 어쩌면 제한되게 되어 있다. 이 때문에, 냉매로서의 플론의 연속적이고 안정한 공급이 가능하지 않게 되어, 종래와 같이 플론을 냉매로서 이용하는 냉동재열식의 공기제습장치의 채용이 곤란하게 된다는 것이 예상된다. 그런데, 이와 같은 국제적 규제의 대상 외의 냉매 및 그것을 이용한 냉동기는 아직 개발도상에 있으며 실용화에는 이르지 못했다.

또, 공기제습장치로서, 실리카겔식 및 해수냉각식 등의 다른 형식의 제습장치가 채용되는 경우가 있다. 그러나, 실리카겔식의 공기제습장치는 실리카겔을 이용해서 모세관현상에 의해 수증기를 습한 공기로부터 흡착 제거하는 형식의 공기제습장치로서, 실리카겔이 수용된 두 개의 흡착탑을 구비하고, 각 흡착탑이 수증기의 흡착과 방출을 교대로 행하도록 소정의 사이클로서 운전하고 있다. 이와 같은 두 개의 흡착탑을 필요로 해서 장치가 대형화 되어버린다는 문제가 있다. 또, 해수냉각식의 공기제습장치에서는 습한 공기를 해수에 의해 냉각해서 이 습한 공기에 함유된 수증기를 결로시켜 공기로부터 수증기를 분리하는 형식의 공기제습장치로서, 습한 공기를 해수의 온도보다도 낮은 온도로 냉각하는 것이 불가능하며 성능이 떨어진다는 문제가 있다.

더욱이. 다른 형식의 공기제습장치로서, 근래에, 공기중의 수증기를 분리하는 성질을 가진 분리막을 이용한 높은 성능을 가진 공기제습장치가 주목되고 있다. 그렇다고는 해도, 예를 들면, 공기압축기에서 승압된 압축공기등의 제습되는 대상이 되는 습한 공기는 기름 또는 먼지 등의 이물질을 포함하고 있기 때문에, 이러한 이물질이 분리막으로 투입되면, 막에서 극도로 미세한 습한 공기가 통과해야만 하는 통로를 폐쇄하고, 분리막의 수명이 단축된다고 하는 문제가 있다. 특히, 선박에 이용되는 경우에는 육상의 공장 등에서 이용되는 경우보다도 부품공급 및 보수작업이 곤란하기 때문에, 장치를 구성하는 부품의 수명 및 신뢰성에 대한 요청이 높아지기 때문에, 분리막식의 공기제습장치의 채용은 진보하지 않았다. 이것에 대해, 분리막의 수명을 연장하기 위해, 필터를 설치하는 것을 시험해보고 있지만 필터의 수명이 단축된다고 하는 문제가 있다.

더욱이, 종래에는 분리막식의 공기제습장치에 있어서, 이 공기제습장치를 구성하는 분리막을 수용한 용기, 필터, 관, 막종류 등을 각각 별개 독립해서 구성하고, 이것들을 공기제습장치의 설치장소에 배치, 배관하는 것에 의해 공기제습장치를 완성시키고 있다. 따라서 장치가 대형화됨과 함께, 특히 선박용으로서 채용하는 경우에는 작업성이 나쁜 선박 내에 있어서 작업이 증대된다고 하는 문제가 있다. 또, 선박내, 특히 소형선박의 선박 내에 있어서는, 공기제습장치를 위시해서 기계 등의 설치공간이 협소함에도 불구하고, 이와 같은 분리막식의 공기제습장치는 넓은 설치공간을 필요로 한다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 종래 기술에 있어서 상기의 문제를 해결하고, 분리막 및 필터의 수명을 연장하는 것이 가능한 공기제습장치를 제공하는 것에 있으며, 또한 본 발명의 다른 목적은 설치공간이 작고 설치작업이 용이한 공기제습장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공기제습장치(X)의 전체구성의 단면도를 나타내며,

도 2는 공기제습장치(X)의 평면도를 나타내며,

도 3은 사이클론세퍼레이터(1)의 단면도를 나타내며,

도 4는 도 3의 절단선 Ⅳ-Ⅳ로부터 본 단면도를 나타낸다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 다음과 같다.

본 발명은 도입된 공기가 순차적으로 통과해서 송출되도록 배설된 사이클론세퍼레이터, 일차 필터, 상기 일차 필터보다 필터 구멍이 가는 이차 필터 및 상기 이차 필터를 통과한 공기로부터 수증기를 분리하는 분리막체를 포함하며, 분리한 수증기와 수증기를 분리한 공기를 개별로 송출하는 것을 특징으로 하는 공기제습장치에 특징이 있다.

본 발명에 의하면, 공기제습장치는 이것을 구성하는 구성체로서, 도입된 공기가 순차적으로 통과해서 송출되도록 배설된 사이클론세퍼레이터, 일차 필터, 이차 필터 및 분리막체를 포함한다. 사이클론세퍼레이터와 각 필터 및 분리막체는 도입된 공기가 순차적이고 용이하게 통과하도록, 예를 들면, 케이싱이 설치되어 있다. 이 케이싱은 각각의 구성체마다 별개의 개체로서 형성되어도 좋으며, 각각의 구성체를 함께 수용할 수 있도록 일체로 형성되어도 좋다. 별체의 케이싱의 경우에는 각각의 구성체간은 배관에 의해 결합된다.

공기제습장치는 상기와 같이 구성되기 때문에, 이 공기제습장치에 도입된 공기, 즉 피제습공기가 고온의 습한 공기와 함께 유분, 수분, 먼지 등의 이물질을 함유하고 있어도, 이러한 이물질이 제거되며 또한 제습된 건조공기를 송출하는 것이 가능하다. 상세하게 설명하면, 공기제습장치에 도입된 공기는 우선 사이클론세퍼레이터에 공급되며, 사이클론세퍼레이터는 상기 공기에 함유되어 있는 이물질 중 어느 정도 크기가 큰 중량의 큰 이물질을 주로 원심분리에 의해 상기 공기로부터 분리한다. 다음으로 사이클론세퍼레이터를 통과한 공기는 일차 필터에 공급되며, 일차 필터는 통상, 예를 들면, 수 ㎛ 크기의 그물코로 되어 있으며, 사이클론세퍼레이터에 의해 분리할 수 없었던 미세한 이물질을 사이클론세퍼레이터를 통과한 공기로부터 제거할 수 있다.

다음으로 일차 필터를 통과한 공기는 이차 필터에 공급되며, 이차 필터는 일차 필터보다 필터 구멍이 가는, 예를 들면, 1/100 ㎛ 정도의 그물코로 되어 있으며, 일차 필터에 의해 제거할 수 없었던, 예를 들면, 오일혼합물 등의 극도로 미세한 이물질을 일차 필터를 통과한 공기로부터 제거하고, 이것에 의해 공기제습장치로 도입된 공기로부터 이물질을 거의 완전하게 제거하는 것이 가능하다. 다음에는 이차 필터를 통과한 공기는 분리막체로 공급되며, 분리막체는 공기로부터 수증기를 분리할 수 있는 것으로, 이차 필터를 통과한 공기로부터 수증기를 분리해서 수증기와 수증기가 분리된 공기를 개별적으로 송출할 수 있다. 즉, 분리막체는, 예를 들면, 폴리머와 같은 특수고분자체로 이루어지는 분리막을 포함하며, 이 분리막은 수증기를 극도로 쉽게 투과하고 공기는 어렵게 투과하는 성질을 가진다. 따라서, 예를 들면, 분리막에 의해 관을 형성하고, 이 분리막으로 이루어진 관내로 거의 완전히 이물질이 제거된 이차 필터를 통과한 공기를 공급하면, 이 공기중의 수증기는 막을 통과해서 상기 관의 외부로 배출되며, 관내를 통과한 공기는 제거되며, 노점(露店)온도가 충분히 낮은 건조공기가 된다.

이와 같은 공기제습장치는 높은 제습성능을 가짐과 함께 이 장치에 의하면, 피제습공기는 사이클론세퍼레이터 및 각 필터를 통과한 후에 분리막체로 공급되는 것으로서, 사이클론세퍼레이터 및 일차 필터, 이차 필터를 통과하고, 이차 필터의 필터 구멍이 가늘게 선택되고 있기 때문에 피제습공기중의 유분 및 먼지 등의 이물질이 거의 완전히 제거되며, 이물질에 의해 분리막이 막히는 일은 없으며, 그 수명이 길게된다. 게다가, 피제습공기가 함유하는 이물질 중, 극도로 미세한 이물질을 제거하기 위한 이차 필터에는 사이클론세퍼레이터 및 일차 필터를 통과한 공기가 공급되기 때문에, 이차 필터의 여과부담이 대폭으로 경감되며, 이차 필터의 수명이 연장됨과 함께 그 여과성능도 장기에 걸쳐서 양호하게 유지된다. 또 피제습공기가 함유하는 이물질 중 상당량을 점유하는 어느 정도 크기가 큰 이물질이 사이클론세퍼레이터로 분리되기 때문에, 일차 필터의 여과부담이 대폭으로 경감되며, 일차 필터의 수명이 연장됨과 함께 그 여과성능도 장기에 걸쳐서 양호하게 유지된다. 게다가 일차 필터의 여과부하를 저감하기 위한 사이클론세퍼레이터는 주로 원심분리에 의해 이물질을 제거해 두며, 이물질을 제거하는 것에 의해 이물질의 분리성능이 저하하는 일이 없다.

이와 같이, 분리막체보다도 공기의 통과방향 상류측에 각 필터를 설치하며, 각 필터보다도 공기의 통과방향 상류측에 사이클론세퍼레이터를 설치하는 것에 의해, 분리막체의 수명을 연장하고, 더욱이 각 필터의 수명을 연장하는 것이 가능하다. 그 결과 보수성 및 신뢰성이 고도로 요구되는 선박용으로서도 분리막식의 공기제습장치가 실용될수 있을 터이다.

또한 본 발명은 상기 일차 필터, 이차 필터 및 분리막체를 수용하는 하나의 케이싱을 포함하고, 상기 케이싱에 의해 적어도 상기 사이클론세퍼레이터의 외벽을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 일차 필터, 이차 필터 및 분리막체가 하나의 케이싱에 함께 수용됨과 함께 사이클론세퍼레이터도 이 하나의 케이싱에 설치되어, 장치전체가 일체화되어, 각 구성체를 별개독립으로 각각 형성해두어 각 구성체를 배관 결합하는 것보다도 대폭으로 크기를 소형화하는 것이 가능하다. 또한, 각각의 구성체간을 배관하거나 개별적으로 설치하는 작업을 필요로 하지 않으며, 설치작업이 용이하며 관리성도 향상된다. 특히, 협소한 공간에서의 작업인 선박으로의 설치작업의 작업성이 현격히 향상된다. 더욱이 각각의 구성체간에는 하나의 케이싱에 의해 형성된 유로(流路)를 공기가 흐르게 되므로, 각각의 구성체간의 거리가 최소로 됨과 함께, 공기의 흐름이 원활하게 되며, 압력손실이 감소하고, 공기제습장치의 성능이 향상된다. 그리고 이와 같은 케이싱은, 예를 들면, 주물 등에 의해 용이하게 제조할 수 있다. 따라서, 공기제습장치의 제조가 용이하게 되며, 가격의 저감도 도모된다. 이와 같이 각 구성체를 하나의 케이싱에 설치하는 것에 의해, 공기제습장치를 컴팩트화하고, 이것에 의해 가격이 저감되며, 설치작업을 용이하게 하고, 성능을 향상시키며, 또한 관리를 용이하게 하는 것이 가능하다. 그 결과 선박용으로서 매우 실용성이 높은 공기제습장치가 실현되며, 이 공기제습장치는 종래 주로 사용되어온 냉동재열식의 공기제습장치를 대체 또는 보완할 수 있는 장치가 된다. 또 냉동식과는 비교되지 않는 경량화로 되어 있기 때문에, 운반, 설치의 면에서도 노동력이 저감하게 된다.

또한, 본 발명의 상기 분리막체는 다수의 관에 의해 다발로 형성되는 속상체를 구비하며, 상기 이차 필터로부터 공급된 공기는 상기 다수의 관중간을 흐르고, 상기 관중간을 흘려서 배출된 공기의 일부분을 상기 다수의 관으로 성립하는 속상체의 장방향의 한단부에서 외측의 복수의 위치로부터 각 관 사이의 공간으로 공급해서, 상기 단부와는 반대측의 타단부의 복수의 위치로부터 외부로 배출하는 통기경로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 분리막체를 형성하는 다수의 관을 흘러서 제습된 공기의 일부분을 상기 다수의 관으로 이루어진 속상체의 장방향의 한 단부에서 외측의 복수의 위치로부터 각 관 사이의 공간에 도입하고, 상기 속상체의 타단부의 복수의 위치로부터 외부로 배출하는 통기경로가 형성되므로, 상기 제습된 공기의 일부분이 각 관의 외면에 균일하게 공급되는 상태이며, 각 관 사이의 공간을 통과하도록 하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 각 관으로부터 배출된 수증기를 상기 제습된 공기의 일부분에 의해 효율이 우수한 분리막체의 외부로 배출하는 것이 가능하다.

본 발명의 상기 사이클론세퍼레이터는 직원통 형태의 원주면을 가지는 상기 외벽(外壁)과, 상기 외벽의 내주면에 의해 바깥이 둘러싸인 공간 내에 설치되며, 이 공간을 반경방향의 내측으로 향하는 내측영역과 이 내측영역보다도 반경방향의 외측으로 향하는 환상의 외측영역으로 분할하는 내통(內筒)을 포함하며, 외벽에는 상기 외측영역에 면해서 열려있으며 외벽의 내주면의 중심축선으로부터 반경방향의 외측으로 벗어나서 공급방향으로 향해서 상기 공기를 공급하는 공기도입공이 형성되며, 상기 공기도입공의 유로(流路)단면적은 상기 외측영역의 유로단면적보다도 작게 선택하면, 상기 내통에는 내측영역과 외측영역을 연통(連通)하는 연통공이 형성되며, 이 연통의 축선방향의 한단부는 닫혀있으며, 축선방향의 타단부에는 상기 일차 필터에 연한 배출구가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 사이클론세퍼레이터는 외벽과 내통을 포함하며, 상기 외벽인 원통형의 내주면에 의해 바깥이 둘러싸인 공간이, 내통에 의해 반경방향의 내측으로 향하는 내측영역과 반경방향의 외측으로 향하는 환상의 외측영역으로 분할되어진다. 외벽에는 외측영역에 면해서 열려있는 공기도입공이 형성되며, 내통에는 외측영역과 외측영역을 연통하는 연통공이 형성되며, 또 내통의 축선방향의 한 단부는 닫혀있으며, 축선방향의 타단부에는 일차 필터에 연한 배출구가 설치되어 있다. 이것에 의해, 공기제습장치에 도입되며, 사이클론세퍼레이터에 공급되는 피제습공기는 공기도입공으로부터 외측영역으로 도입되며, 이 외측영역으로부터 연통공을 통해서 내측영역으로 이동하며, 내측영역으로부터 배출구를 통해서 일차 필터로 향해서 배출된다.

공기도입공은 외벽의 내주면의 중심축선으로부터 반경방향의 바깥 방향으로 벗어난 공급방향으로 향해서 상기 피제습공기를 공급하기 때문에, 상기 피제습공기는 외측공간을 외벽의 내주면의 중심축선 둘레로 회전하도록 이동하고, 원심력에 의해, 외벽의 내주면에 충돌된다. 따라서, 상기 피제습공기에 함유된 유분 및 먼지 등의 이물질은 공기보다도 비중이 크기 때문에 원심력에 의해 외벽의 내주면에 쉽게 충돌한다. 이렇게 해서 외통의 내주면에 충돌한 이물질은 그 내주면에 부착하며 또는 속도가 저하하고, 중력을 받아 아래쪽으로 낙하한다. 또 공기도입공의 유로(流路)단면적은 상기 외측영역의 유로단면적보다도 작게 선택되며, 공기도입공으로부터 외측영역으로 도입된 피제습공기는 유로단면적이 큰공간에 도입되는 것에 의해 그 일부분이 정체하고 속도가 저하한다. 따라서, 상기 이물질은 중력을 받은 아래쪽으로 낙하한다.

더욱이, 외측영역에 도입된 피제습물질은 연통공을 통해서 내측영역으로 이동하고, 이 협소한 연통공을 통과하여 이동하는 때에 압축되게 되어, 이물질의 밀도가 높은 상태가 되며, 이것에 의해 유분의 물방울 그것이 상호 접촉해서 흡착하여 큰 유분 물방울이 되며, 중력의 작용에 의해 아래쪽으로 쉽게 낙하하게된다. 더욱이, 연통공을 통과한 피제습공기는 연통공보다도 협소한 공간인 내측영역으로 도입되어, 연통공을 통과한 피제습공기의 일부분이 막히며 속도가 저하한다. 따라서 상기 이물질은 중력을 받는 방향으로 낙하한다.

상기와 같이, 사이클론세퍼레이터에서는 피제습공기가 공기도입공으로부터 외측영역으로 도입되는 때의 정체의 발생에 의한 부분적인 속도 저하, 피제습공기가 외측영역을 이동하는 때의 원심력에 의한 외벽의 내주면으로의 충돌, 피제습공기가 연통공을 통과하는 때의 압축에 수반하는 유분 물방울의 대형화 및 피제습공기가 연통공으로부터 내측영역으로 도입된 때의 정체의 발생에 의한 부분적인 속도저하라는 네 가지의 작용에 의해 이물질을 분리하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 피제습공기에 함유된 이물질을 우수한 효율로 분리할 수 있다. 따라서, 일차 및 이차 필터에 늘어선 분리막체의 수명으로 더욱 연장시키는 것이 가능하며, 선박용의 공기제습장치에 적절하게 이용하는 것이 가능하다.

또한 본 발명인 공기제습장치는 상기 연통공이 상기 내통의 공기도입공에 면한 영역을 벗어나서 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 내통의 공기도입공에 면한 영역에는 외측영역과 내측영역을 연통하는 상기 연통공이 형성되어 있지 않다. 이것에 의해 공기도입공으로부터 외측영역으로 도입된 피제습공기가, 외측영역을 외벽의 내주면 중심축선 둘레로 이동하는 것 없이 내측영역에 도입되어 버린다. 일차 필터를 향해 배출되어 버리는 불가능한 경우를 방지하며, 외측영역을 외벽의 내주면의 중심측선 둘레로 이동하는 것에 의해 상술한 원심력에 의한 이물질의 분리효과를 확실히 달성하는 것이 가능하며, 이물질의 분리효과가 상승된다. 또 공기도입공으로부터 도입된 공기가 내통의 공기도입공으로 면한 영역에 충돌하는 것에 의해, 이물질을 내통에 부착시켜서 분리하는 것도 가능하며, 이것에 의해서도 이물질의 분리효과가 상승된다.

또한 본 발명은 상기 연통공은 내통의 둘레방향으로 간격을 두고 복수(複數)로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 연통공은 내통의 둘레 방향으로 간격을 두고 복수로 형성되어 있다. 이와 같이 내통의 바깥 방향인 외측영역을 이동하는 피제습공기는 외측영역의 연통공에 면한 부분에서는 피제습공기의 일부분이 내측영역으로 이동하기 때문에, 외측영역의 연통공에 면한 부분의 잔여부분보다도 압력이 저하한다. 이것에 의해 피제습공기는 외측영역을 이동하는 때에 연통공에 면한 부분에서는 내통으로 근접하는 방향으로, 또는 연통공에 면한 부분의 잔여부분에서는 외벽에 근접하도록 꾸불꾸불하게 나아가면서(蛇行) 이동한다. 따라서, 피제습공기는 층상이 되어 외측영역을 이동하는 것은 아니고, 단속적으로 외벽의 내주면으로 충돌하면서 이동하기 때문에, 외벽의 내주면으로 충돌하는 것에 의해 이물질의 분리효과를 향상하는 것이 가능하다. 또 외측영역내의 피제습공기를 교반하는 것이 가능하며, 피제습공기 중 외벽의 내주면 부근을 이동하는 공기만이 아니라 전체로부터 이물질을 제거하는 것이 가능하다.

또한 본 발명은 상기 내통의 연통공에 면한 주선부는 그 단면형상이 연통공으로 향해서 오목형으로 만곡해서 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 내통의 연통공에 면한 주선부는 그 단면형상이 연통공으로 향해서 오목형으로 만곡해서 형성된다. 이것에 의해. 연통공을 통과하는 피제습공기는 내통의 내주면으로 미끄러지게 들어가는 것이 가능하다. 따라서, 내측영역으로 도입된 피제습공기가 함유하는 이물질이 내통의 내주면에 쉽게 부착하며, 이물질의 분리효과가 향상된다. 더욱이 연통공에 면한 내주면에 모퉁이 부분이 없기 때문에, 피제습공기의 통과에 수반하는 상기 주선부의 진동의 발생이 제어되며, 소음의 발생이 제어된다.

이하 도면을 참고로 해서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시의 한 형태인 공기제습장치(X)의 전체구성을 나타내는 단면도이며, 도 2는 공기제습장치(X)의 평면도이다. 도 1에는 도 2의 절단면선 Ⅰ-Ⅰ에서부터 본 단면을 나타낸다. 공기제습장치(X)는 도입된 공기, 즉 습한 공기가 순차적으로 통과하여 송출되도록 설계된 사이클론세퍼레이터(1), 일차필터(2), 이차필터(3), 분리막체(4)와 일차 및 이차필터(2, 3)에 나란한 분리막체(4)를 수용함과 함께 적어도 사이클론세퍼레이터(1)의 외벽(5a)을 형성하는 케이싱(5)을 포함한다. 이외에 도시하지는 않았지만 각 필터(2, 3)의 통과에 수반하는 압력손실에 의한 압력차이를 검출하기 위한 압력계 등이 적절히 설치되어있다. 이와 같은 공기제습장치(X)는 선박에 설치되며, 예를 들면, 보일러 및 계측장치기기로 공급되는 건조한 공기를 얻기 위한 것으로, 피제습공기, 즉 습한 공기를 도입하고 이 습한 공기를 제습해서 건조한 공기를 송출하는 장치이다.

도 3은 사이클론세퍼레이터(1)를 도시하는 단면도이며, 도 4는 도 3의 절단면선 Ⅳ-Ⅳ으로부터 본 단면도이다. 도 3에는 도 4의 절단면선 Ⅲ-Ⅲ으로부터 본 단면을 나타낸다. 도 1및 도 2를 참조하면, 사이클론세퍼레이터(1)는 케이싱(5)의 일부분에 의해 외벽(5a)이 형성되어 있다. 이 사이클론세퍼레이터(1)는 직원통 형태의 내주면(20)을 포함하는 상기 외벽(5a)과 상기 외벽(5a)의 내주면(20)에 의해 울타리 쳐진 공간(21)내에 설치된 내통(6)을 포함하며, 이 내통(6)에 의해 상기 공간(21)을 내측방향으로 반경하는 내측영역(22)과 이 내측영역(22)이 의해 외측방향으로 반경하는 환상의 외측영역(23)으로 분할되어 있다. 외벽(5a)의 내주면(21)의 중심축선(L1)은 연직으로 설치되어 있고, 내통(6)은 둥근 통형태이며, 그 축선이 외벽(5a)의 내주면(21)의 중심축선(L1)에 일치하는 위치에 설치되어 있다. 외벽(5a)을 형성하는 하우징(5) 및 내통(6)은, 예를 들면, 알루미다이케스팅제이며, 이것에 의해 가볍고 또한 높은 내부식성을 가지는 하우징(5) 및 내통(6)을 형성하는 것이 가능하다. 또 그 외의 형태로서 하우징(5) 및 내통(6)은 스테인레스납제여도 좋으며, 이와 같은 스테인레스납으로부터 형성된 경우에 있어서도 높은 내부식성을 획득할 수 있다.

외벽(5a)에는 그 외벽(5a)의 일부를 이루는 공기도입부(5b)에, 상기 외측영역(23)으로 면해서 열려있는 공기도입공(5c)이 형성되어있으며, 이 공기도입공(5c)은 외벽(5a)의 내주면(21)의 중심축선(L1)으로부터 반경방향의 외측방향으로 벗어난 공급방향(A)을 향해서 상기 압축공기를 공급한다. 이 공기도입공(5)의 유로단면적은 상기 외측영역(23)의 유로단면적보다도 작게 선택되어 있다. 또, 상기 내통(6)에는 내측영역(22)과 외측영역(23)을 연통하는 연통공(6a)이 형성되어 있으며, 이 내통(6)의 축선방향의 한단부가 되는 하단부는 후술하는 덮개(5d)에 의해 닫혀지며, 축선방향의 다른 단부가 되는 상단부에는 상기 일차필드(2)로 이어지는 배출구(25)가 설치된다.

상기 연통공(6a)은 상기 내통(6)의 공기도입공(5c)으로 면한 영역을 벗어나서 형성되어 있으며, 또 내통(6)의 둘레방향으로 간격을 두고 복수이고 자루 형태로 가장자리(6c)가 형성된다. 이 연통공(6a)은 축선(L1)과 평행으로 연장하는 긴 구멍이며, 내통(6)의 둘레방향에서 θ1마다 두 개의 θ2의 폭을 가지게 형성된다. 자루 형태에서는 θ1은 45도로 선택되며, θ2는 22.5도로 선택되어 있다. 즉, 각 연통공(6a)과 각 연통공(6a) 사이의 벽부(6b)는, 동일축으로, 자루의 형태로, 가장자리 둘레방향으로 22.5도의 폭을 가지며, 둘레방향으로 교대로 설치되어 있다. 또 내통(6)의 벽부(6b)의 연통공(6a)으로 면한 주선부(6c)는 그 단면형상이 연통공(6a)으로 향해서 오목형으로 만곡으로 형성된다.

공기제습장치(X)로 상술한 바와 같이 도입된 습한 공기는, 예를 들면, 압축공기방울등의 공기원으로부터 공급된 압축공기이며, 이 공기제습장치(X)에 도입된 압축공기는 우선 사이클론세퍼레이터(1)에 공급된다. 사이클론세퍼레이터(1)에는 상기 압축공기가 케이싱(5)의 공기입구노즐부(5b)의 구멍(5c)으로부터 중심으로 치우쳐서, 즉 상술한 대로 축선(L1)으로부터 반경방향의 바깥방향으로 벗어난 방향(A)을 향해서 외측영역(23)으로 공급된다. 이와 같이 외측영역(23)에 공급된 압축공기는 중심으로 치우쳐서 공급되는 것에 의해, 외측영역(23)을 도 3에 있어서 반시계 방향으로 회전하듯이 축선(L1)둘레로 선회하면서 이동한다. 더욱이 본 실시 형태에서는 내통(6)을 설치해서, 사이클론세퍼레이터(1)에서 선회하고 있는 압축공기, 즉 외측영역(23)을 선회하고 있는 압축공기를 내통(6)에 형성한 연통공(6a)으로부터 내측영역으로 이동시켜서 상기 내측영역(22)으로 상승시켜 위치시키고, 배출구(25)로부터 배출시켜, 일차필드(2)로 수송하도록 하고 있다. 또 내통(6)은 일차필드(2)를 지지한다. 사이클론세퍼레이터(1)에는 어느 정도 높은 유속, 예를 들면, 3m/초 로서 압축공기를 유입하고, 그 압축공기중에 함유되어 있는 물방울, 기름방울, 먼지 등의 이물질을 주로 유속에 기본을 둔 유심력에 의해 분리한다.

일반적인 컴프레서가 유분을 많이 이용하고 있기 때문에, 압축공기로 조악(粗惡)화된 윤활유 및 잡다한 먼지를 함유하는 드레인(drain)이 동반됨과 함께, 수증기를 함유하고 있으며, 이 드레인 및 수증기가 상술한 보일러 및 계측장치기기로 이송되면, 보일러 및 계측장치기기에 악영향을 발생해 버린다. 이 때문에 공기제습장치(X)를 설치해서 수증기를 제거함과 함께, 드레인, 즉 이물질을 제거하고 있다. 이물질은 공기제습장치(X)의 분리막체(4)에서도 필터 구멍을 막히게 하는 등의 악영향을 전하기 때문에, 일차 및 이차필드(2, 3)를 설치하고, 더구나 각 필드(2, 3)의 능력의 지속, 즉 이물질에 의한 각 필드(2, 3)의 조기의 필터 구멍의 막힘을 방지하기 위해, 사이클론세퍼레이터(1)가 설치되어진다.

상기의 사이클론세퍼레이터(1)는 기본적으로는 유속, 즉 상술한 바와 같은 이물질을 함유하는 압축공기의 원운동의 특성을 이용하는 사이클론 형태이며, 종래에 이용되고 있는 사이클론 형태의 분리기는 기체와 분체를 분리하는 것을 목적으로 하기 때문에, 본 실시형태와 같이 이물질로서 드레인을 함유하는 압축공기에 있어서도 분리효과가 달성되는가를 계측할 필요가 있다. 본 실시형태에서는 공기도입공(5c)으로부터 공급된 압축공기가 외벽(5a)의 내주면(20)을 따라서 흐르도록 구성되어 있으며, 분리효과의 검토로서 내주면(20)에서의 분리, 즉 내주면(20)에 부착해서 멈추려고하는 공기 및 이물질의 마찰 차이에 관해 검토한다. 여기에서는 이물질로서 가장 많이 함유되는 유분에 관해 검토한다.

사이클론세퍼레이터(1)의 외측영역(23)에 관해서, 상기 마찰 차이를 검토하는 것은 곤란하기 때문에, 여기에서는 공기도입공(5c)에 있어서 압력손실 h 을 검토한다. 이 압력손실 h 는,

h = λ × (ℓ/d )×(v²/2g) …(1)

으로 표시될 수 있다. 여기에서,

λ: 마찰저항(압력손실계수에 상당한다)

ℓ: 공기도입공의 길이

d: 공기도입공의 내부 지름

v: 유속

g: 중력가속도

이며, 마찰저항 λ 이외는 공기와 유분과의 차이에 구속되지 않고 일정하기 때문에, 압력손실 h는 마찰저항 λ만에 의해 공기와 유분에서 다르다. 이 마찰저항 λ는 플러셔스식에 의해,

λ= 0.3164/Re^1/4…(2)

으로 부여된다. 여기에서,

Re는 레이놀즈상수이다.

상기 레이놀즈상수 Re를 다음의 조건에 기초로 해서 구한다.

압축공기온도 t = 30℃ (유분을 함유하는 공기전체)

압축공기압력 P = 7㎏/ ㎠G (유분을 함유하는 공기전체)

압축공기의 유량 Q = 50㎥/시 (유분을 함유하는 공기전체)

공기의 동점성(動粘性)계수 ν₁= 0.166×10^-4㎡/초 (공기뿐)

공기의 비중량 γ₁= 1.13㎏/㎥ (공기뿐, 대기압의 경우)

유분의 동점성계수 ν₀= 0.600 × 10^-4㎡/초

공기의 비중량 γ₀= 860.00㎏/㎥

압력하에서의 공기비중량 γ_a및 공기도입공(5c)에서 발견되는 공기(유분을 함유)의 유속 v 는 R을 기체정수로해서,

γ_a= P/ (R×T) = {(7 + 1.033) × 10⁴} / {29.27 × (273 + 30)}

= 9.05㎏/㎥ …(3)

v = {50 × (1/9.05)} / {(π/4) × 0.025²× 3600)}

= 3.13 m/초 …(4)

이다. 또, 압력하에서의 공기의 물성, 즉 점도 μ_a및 질량속도 G_a는,

μ_a= ν₁× γ₁= 0.188 × 10^-4㎏/m초 …(5)

G_a= v × γa = 28.3㎏/㎡초 …(6)

이다. 여기서부터 구해지는 공기의 레이놀즈상수 Re_a및 유분의 레이놀즈상수 Re₀은,

Re_a= (Ga × D)/μa

= (28.3 × 0.025)/0.188 × 10^-4

≒37600 …(7)

Re₀= (v × D)/ν₀

= (3.13 × 0.025)/0.6 × 10⁴

= 1304

이다. 이러한 것들의 각 레이놀즈상수 Re_a, Re₀을 식(2)에 대입시켜, 공기의 마찰저항 λ_a및 유분의 마찰저항 λ₀는,

λ_a= 0.3164/ Re_a ^1/4≒ 0.0227 …(8)

λ₀= 0.3164/ Re₀ ^1/4≒ 0.0527 …(9)

가 되며,

λ_a: λ₀≒ 1: 2.3 …(10)

이 된다. 이것에 의해, 공기의 압력손실 h_a및 유분의 압력손실 h₀의 관계는,

h_a: h₀≒ 1: 2.3 …(11)

이 된다. 이와 같은 각 압력손실 h_a, h₀의 관계는 각 외측영역(23)에 있어서도, 거의 동일하다고 여겨된다. 이 각각의 압력손실 h_a, h₀의 관계로부터, 외측영역(23)내에 있어서 공기보다도 유분 쪽이 내주면(20)으로부터 저항을 받는다는 것이 명확하며, 이것에 의해 유분이 공기보다도 속도가 저하하며, 중력의 작용을 받아서 쉽게낙하되는 것에 의해 유분이 공기로부터 분리된다.

또, 원운동에 수반하는 원심력에 의해 내주면(20)으로 향해 가압되는 힘 F는 비중량을 m, 가속도를 a로 해서,

F = m × a …(12)

로 주어진다. 공기가 받는 힘 F_a및 유분이 받는 힘 F₀는, 가속도 a는 일정하기 때문에, 비중량 m, 즉 공기의 비중량 γ_a와 유분의 비중량 γ₀의 차이만에 의해 다르게 되며, 공기의 비중량 γ_a와 유분의 비중량 γ₀와의 관계는,

γ_a: γ₀= 9.05: 860 ≒ 1: 95 …(13)

이다. 이것에 의해, 공기가 받는 힘 F_a및 유분이 받는 힘 F₀의 관계는,

F_a: F₀≒ 1: 95 …(14)

가 된다. 실제에서는 유분은 혼합상태이며, 식(13) 및 식(14)간에 표시된 정도의 차이는 생기지 않지만, 공기가 받는 힘 F_a및 유분이 받는 힘 F₀간에 차이가 있는 것은 분명하다. 이 공기가 받는 힘 F_a및 유분이 받는 힘 F₀의 차이에 의해 공기보다도 유분 쪽이 내주면(20)으로부터 큰 마찰저항력을 받는 것이 명확하며, 이것에 의해서도, 공기보다도 유분 쪽이 내주면(20)에 머물려고 해서 속도가 저하하며, 중력의 작용을 받아서 쉽게 낙하된다. 즉, 유분이 공기로부터 분리된다. 이와 같이, 사이클론세퍼레이터(1)에 의해, 상기 압축공기로부터 유분 등의 이물질을 분리하는 것이 가능하다는 것이 확인된다.

이와 같이 본 실시형태의 사이클론세퍼레이터(1)에서는 압축공기는 원심력에 의해, 외벽(5a)의 내주면에 충돌된다. 따라서, 압축공기에 함축되는 유분 및 먼지 등의 이물질은, 공기보다도 비중이 크기 때문에, 상술한 대로 원심력에 의해 외벽(5a)의 내주면(20)에 쉽게 충돌한다. 이와 같이, 외벽(5a)의 내주면(20)에 충돌한 이물질은 그 내주면(20)에 부착하고 또는 속도가 저하해서 중력을 받는 아래쪽으로 낙하한다. 또 공기도입공(5c)의 유로단면적은 상기 외측영역(23)의 유로단면적보다도 작게 선택되며, 공기도입공(5c)으로부터 외측영역(23)으로 도입된 압축공기는 유로단면적이 큰공간으로 도입되는 것에 의해, 그 일부분이 막히며 속도가 저하한다. 따라서 상기 이물질은 중력을 받은 아래쪽으로 낙하한다.

더욱이, 외측영역(23)으로 도입된 압축공기는 연통공(6a)을 통해서 내측영역(22)으로 이동하고, 이 협소한 연통공(6a)을 통과해서 이동하는 때에 압축되게 되어, 이물질의 밀도가 높게되는 상태가 되며, 이것에 의해, 유분의 물방울이 상호 접촉해서 흡착하여 큰 유분의 물방울이 되며, 중력의 작용에 의해 아래쪽으로 쉽게 낙하하게 된다. 더욱이, 연통공(6a)을 통과한 압축공기는 연통공(6a)보다도 협소한 공간이 되는 내측영역(22)으로 도입되며, 연통공(6a)을 통과한 압축공기의 일부분이 막히어 속도가 저하한다. 따라서 상기 이물질은 중력을 받는 아래쪽으로 낙하한다.

이와 같이 사이클론세퍼레이터(1)에서는 압축공기가 공기도입공(5c)으로부터 외측영역(23)으로 도입되는 때의 정체의 발생에 의한 부분적인 속도저하, 압축공기가 외측영역(23)을 이동하는 때의 원심력에 의한 외벽(5a)의 내주면(20)으로의 충돌, 압축공기가 연통공(6a)을 통과하는 때의 압축에 수반하는 유분 물방울의 대형화 및 압축공기가 연통공(6a)으로부터 내측영역(22)으로 도입된 때의 정체의 발생에 의한 부분적인 속도저하라는 네 가지의 작용에 의해, 이물질을 분리하는 것이 가능하며, 압축공기중에 함유되어 있는 유분과 먼지 등의 이물질 중 대부분을 우수한 효율로 분리하며 제거하는 것이 가능하다.

또, 내통(6)의 상기 공기도입공(5c)으로 면한 영역에는 상기 연통공(6a)이 형성되어 있지 않고, 압축공기가, 외측영역(23)을 외벽(5a)의 내주면(20)의 중심축선 둘레로 회동하는 일없이, 내측영역(22)으로 도입되어 버리며, 일차 필터로 향해서 배출되어버리는 불가능한 경우를 방지하고, 외측영역(23)을 회동하는 것에 수반하는 원심력의 작용에 의해 이물질의 분리효과를 확실히 달성하는 것이 가능하며, 이물질의 분리효과가 향상된다. 또 압축공기가, 내통(6)의 공기도입공(5c)으로 면한 영역에 충돌하는 것에 의해, 이물질을 내통(6)으로 부착시켜 분리하는 것도 가능하며, 이것에 의해서도 이물질의 분리효과가 향상된다.

더욱이, 상기 연통공(6a)은 내통(6)의 둘레방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있으며, 외측영역(23)을 회동하는 압축공기는 외측영역(23)의 연통공(6a)으로 면한 부분에서는, 도 3에 실부호 B1∼B4로 표시하듯이, 압축공기의 일부분이 내측영역(22)으로 이동하기 때문에, 외측영역(23)의 연통공(6a)으로 면한 부분의 잔여부분 보다도 압력이 저하한다. 이것에 의해, 압축공기는 외측영역을 이동하는 때에, 연통공(6a)으로 면한 부분에서는 내통(6)으로 근접하는 방향으로, 또한 연통공(6a)의 면한 부분의 잔여부분에서는 외벽(5a)으로 근접하도록, 도 3에 실부호 C로서 표시하듯이 꾸불꾸불하게 나아가면서 이동한다. 따라서, 압축공기는 층상으로 되며 외측영역(23)을 단순히 원운동을 하는 것은 아니며, 단속적으로 외벽(5a)의 내주면(20)으로 충돌하면서 이동하기 때문에, 외벽(5a)의 내주면(20)으로 충돌하는 것에 의한 이물질의 분리효과를 상승하는 것이 가능하다. 또, 외측영역(22)내의 압축공기를 교반하는 것이 가능하며, 압축공기 중 외벽(5a)의 내주면(20)부근을 회동하는 공기뿐 아니라 전체로부터 이물질을 제거하는 것이 가능하다. 특히, 본 형태에서는 연통공(6a)등이 간격을 형성하며, 압축공기는 외측영역(23)을 회동하는 때에 압력이 일정의 주기로 변화하게 되며, 상술한 대로 사행을 쉽게 하게 된다.

더욱이, 상기 내통(6)의 연통공(6a)으로 면한 주선부(6c)는 그 단면형상이 연통공(6a)으로 향해서 오목형으로 만곡해서 형성되어 있으며, 압축공기는 실부호 B1, B4로서 표시되어 있듯이, 내통(6)의 내주면(27)으로 미끄럽게 돌아들어가는 것이 가능하다. 따라서, 내측영역(22)으로 도입된 압축공기가 함유하는 이물질이 내통(6)의 내주면(27)으로 쉽게 부착하며, 이물질의 분리효과가 향상된다. 더욱이, 연통공(6a)으로 면한 주선부(6c)에 모서리가 없기 때문에, 압축공기의 통과에 수반하는 상기 주선부(6c)의 진동의 발생이 제어되며, 소음의 발생이 제어된다.

여기에서, 본 실시형태에 있어서, 각 연통공(6a)은 등간격으로 형성되지만, 다른 형태로서 각 연통공(6a)을 매번 다른 간격으로 형성하고, 외측영역(23)을 꾸불꾸불하게 나아가면서 회동하는 압축공기가 내통(6)의 벽부(6b)에 쉽게 충돌하도록 해도 좋다. 이것에 의해, 이물질을 많이 함유한 채 압축공기가 내측영역(22)으로 이동하는 것이 방지된다. 또 각 연통공(6a)은 축선(L1)과 평행으로 연장하는 긴 구멍으로 형성되지만, 다른 형태로서 축선(L1)에 대해 비틀린 위치가 되도록, 나선형태로 형성되어도 좋으며, 또 원형, 타원형, 또는 다각형 등의 형상을 가지는 구멍으로서, 이와 같은 구멍을, 둘레방향에 간격을 두어서 형성함과 함께 축선방향으로 복수열로 형성하듯이 해도 좋다. 이와 같은 경우에도 상술한 대로 압축공기를 사행시키는 효과를 동일하게 달성하는 것이 가능하다.

또 다른 형태로서, 외벽(5a)의 내주면(20)에 나란한 내통(6)의 외주면(26) 및 내주면(27)의 중간, 적어도 어느 하나의 면을, 유분 등의 이물질이 쉽게 부착하는 재질에 의해 형성하고, 유분 등의 이물질이 쉽게 부착해서 이물질의 분리효과를 상승하도록 해도 좋다. 더욱이, 다른 형태로서, 상기 적어도 어느 하나의 면을, 조면(粗面) 형태로 하는, 혹은 상기 적어도 하나의 면에, 소돌기를 설치해서 유분 등의 이물질이 쉽게 부착해서 이물질의 분리효과를 향상하도록 해도 좋다.

일차 필터(2)에는 사이클론세퍼레이터(1)로부터 배출된 압축공기가 공급된다. 이 일차 필터(2)는 필터 구멍의 크기가 수㎛, 본 형태에서는 3㎛의 코튼조각으로 만들어져 있으며, 사이클론세퍼레이터(1)에서 제거하는 것이 가능하지 않았던 작은 크기의 기름 방울, 수분, 먼지 등의 이물질 중, 3㎛를 넘는 크기의 이물질을 제거한다. 이 경우, 사이클론세퍼레이터(1)에 의해 큰 크기의 이물질이 제거되고 있기 때문에, 일차 필터(2)의 여과부하 및 제거된 이물질에 의한 오염이 큰 폭으로 저감한다. 그 결과 일차 필터(2)의 수명은 종래 보다 길어지며, 적어도 2년정도가 된다고 예상된다. 또, 일차 필터(2)는 사이클론세퍼레이터(1)의 상부에 형성되며, 양방향에서 이차 필터(3)와 동일한 정도의 높이가 되며, 이것들이 전체적으로 콤팩트하게 합쳐져 있다. 그리고 사이클론세퍼레이터(1)를 통과한 압축공기를 일차 필터(2)의 내측으로 공급하고, 일차 필터를 통과시켜서 외측으로 배출되도록 하고 있기 때문에, 공기의 흐름이 원활하게 되며, 압력손실은 0.5㎏f/㎠ 정도의 작은 수치로 된다. 일차 필터(2)는 사이클론세퍼레이터(1)의 저부에 설계된 덮개(5d)를 벗기는 것에 의해 착탈된다. 덮개(5d)에는 사이클론세퍼레이터(1) 및 일차 필터(2)에서 제거된 유분 등을 배출하기 위해 드레인 제거기(7)가 설치되어 있다.

이차 필터(3)에는 일차 필터(2)로부터 배출된 압축공기가 공급된다. 이차 필터(3)는 필터 구멍의 크기가 100분의 1㎛정도, 본 형태에서는 0.01㎛의 유리섬유로 만들어지며, 일차 필터(2)에서 제거되지 않았던 오일혼합물등의 미세한 이물질을 포착하고 제거한다. 이 경우, 사이클론세퍼레이터(1) 및 일차 필터(2)에서 충분히 이물질이 제거되고 있기 때문에, 이차 필터(3)는, 그 여과부담이 작기 때문에, 6년정도라고 하는 긴 수명을 가진다. 포착된 오일혼합물등의 이물질은 상호 모여서 대립자화되며, 케이싱(5)의 저부에 설치된 도시하지 않은 드레인 제거기로부터 배출된다. 이차 필터(3)는 상부의 덮개(5e)를 벗기는 것에 의해 착탈된다.

분리막체(4)에는 이차 필터(3)를 통과한 압축공기가 공급된다. 분리막체(4)는 케이싱본체(5h) 및 이것과 결합된 통체(5f)로 이루어지는 케이싱으로 수납되는 알루미늄 케이스(41)와, 알루미늄 케이스(41)로 거의 균일하게 수납되는 상태로서(도 1에는 부분적으로 도시한다) 다수의 속상으로 형성되는 관인 막튜브(42)와, 이것들을 접착하고 지지하는 입구 및 출구지지체(43, 44)를 함유해서 형성되어 있다. 각 지지체(43, 44)는 각 막튜브(42)내의 공간만이지만, 외부로 연통하도록, 각 막튜브(42)를 지지하고 있다. 즉, 각 막튜브(42)간의 공간은 각 지지체(43, 44)를 통해서는 외부로 연통하지 않는다. 막튜브(42)는 직경(내경)이 0.3㎜, 길이 600㎜정도의 폴리마이드막으로 이루어진 가는 관이며, 이것들이 천개 정도의 다발을 이루고 있다. 폴리마이드막은 공기로부터 수증기를 분리가능한 재료의 한 예이며, 어느 정도 압력이 높은 습한 공기를 투과하는 성질을 가지고 있지만, 그 습한 공기중 수증기의 투과속도가 건조공기(질소 및 산소)의 투과속도의 수백배가 되는 성질을 가진다. 그 결과 이와 같은 성질을 가지는 폴리마이드막으로 이루어지는 막튜브(42)내로, 습한 공기인 이차 필터(3)를 통과한 압축공기를, 상술한 성질을 발휘하도록 적당한 압력 및 유속으로 흐르게 하면, 건조공기는 각 막튜브(42)내를 진행하며, 수증기는 각 막튜브 밖으로 밀려지게 되어, 이차 필터(3)를 통과한 압축공기로부터 수증기를 분리 제거하는 것이 가능하다.

통체(5f)의 상단부에는, 각 막튜브(42)를 통과한 공기를, 각 막튜브(42)간의 공간으로, 각 막튜브(42)의 속상체의 상부위치에 있어서 외부로부터 공급하기 위한 공기통로(8)가 뚫혀있다. 또 케이싱본체(5h)의 각 막튜브(42)의 속상체의 하부에 대응하는 위치에는 공기통로(9)가 형성되며, 이 공기통로(9)에는 배출관(9a)이 접속되어 있다. 공기통로(8)에는 니들(needle)판(10)이 삽입되어 있으며, 이 니들판(10)은 공기통로(8)의 유로단면적을 조정하기 위한 판이다. 또, 알루미늄케이스(41)에는 각 막튜브(42)의 속상체의 장방향 양단부 부근에, 공기 통로(8, 9)와 각각 연통하는 투공(41a)이 형성되어 있다. 각 투공(41a)은 도시한 대로 각 막튜브(42)의 속상체의 장방향 양단부에 대향하는 위치, 즉 알루미늄케이스의 일직 경선을 따라서, 적어도 2개의 대롱씩, 각각 형성된다. 다른 형태로서 각 막튜브(42)의 속상체의 장방향 양단부에 3대롱, 4대롱 또는 이 이상 형성되어도 좋다. 이와 같이 각 막튜브(42)의 중간을 흐른 공기의 일부분을 각 막튜브(42)의 속상체의 장방향의 한단부의 외측의 복수위치로부터 각 막튜브(42)간의 공간으로 도입하고, 각 막튜브(42)의 속상체의 장방향의 한단부와는 반대측의 타단부의 복수 위치로부터 외부로 배출하는 통기경로가 형성된다. 이 통기경로는 공기통로(8, 9)등에 의해 구성된다.

이와 같은 구성을 포함하는 분리막체(4)에 의해, 입구지지체(43)의 한 단측으로 열려진 각각의 막튜브(42)내로 이차 필터(3)를 통과한 압축공기가 공급되면, 그 압축공기의 압력에 의해, 그 압축공기중의 수증기만이 막튜브(42)를 이루는 막을 통과해서 막튜브(42)외의 각 막튜브(42)간의 공간으로 밀려나가며, 각 막튜브(42)내로 공급된 압축공기는 수증기 부분을 제거해서 건조한 건조공기가 되며, 출구지지체(44)의 부분을 통과해서 분리막체(4)로부터 배출되며, 즉 출구노즐부(5g)를 통해서 건조한 공기가 공기제습장치(X)로부터 수송되어진다.

한편, 건조공기의 일부분은 퍼지공기로서 공기통로(8)로 도입되며, 알루미늄케이스(41)로 열려진 상부의 구멍(41a)을 통해서 분리막체(4)의 각각의 막튜브(42)간의 공간으로 도입되어, 각 막튜브(42)내와 반대 방향으로 흘러, 각 막튜브(42)내로부터 바깥으로 투과한 수증기를 흡수하며, 하부 구멍(41a) 및 공기통로(9)를 통해서 배출관(9a)으로부터 배출된다. 이와 같이 퍼지공기를 통기경로로 통과시키는 것에 의해, 막튜브(42)의 속상체가 수분을 함유하지 않는 상태로 재생되며, 각 막튜브(42)에 의해 연속적으로 수분, 즉 수증기를 분리하며 제거하는 것이 가능하게 된다. 도 1에는 이차 필터(3)로부터의 압축공기의 흐름을 긴 화살표 D로서, 퍼지 공기의 흐름을 짧은 화살표 E로서 표시하고 있다.

이와 같이 퍼지 공기로서, 분리막체(4)로부터 배출되는 건조공기를 분리막체(4)의 상부의 복수 위치로부터 도입하며, 하부의 복수위치로부터 배출하고 있기 때문에, 퍼지 공기가 각 막튜브(42)의 전체로 균일하게 접촉하게 되며, 퍼지공기에 의해 각 막튜브(42)의 외부로 밀려나간 수증기를 충분히 포착하는 것이 가능하다. 그 결과 각 막튜브(42)의 재생효율이 극도로 좋게 된다. 또한, 도시한 바와 같이, 공기통로(8)와 공기통로(9) 및 배출관(9a)을 서로 분리막체(4)의 장방향의 양단부로 배치하면, 퍼지공기의 흐름을 더욱더 균일화하는 것이 가능하다.

이와 같은 공기제습장치(X)로부터 송출되는 건조공기의 건조도는 막튜브(42)내의 공기압력과 퍼지공기량에 의해 대체로 안정되지만, 상기와 같이 재생효율이 우수하기 위해, 예를 들면, 압력 9㎏f/㎠G로서 포화습도가 40℃인 공기를 처리하려면, 퍼지공기량을 도입공기량의 10%정도로 하면, 송출되는 공기의 노점온도가 -20℃정도가 될 때가지 제습하는 것이 가능하다.

분리막체(4)로 공급되는 압축공기가 사이클론세퍼레이터(1)와 일차 및 이차 필터(3)에 의해 충분히 전 처리되어, 유분 등의 이물질이 거의 완전히 제거되고 있기 때문에, 막튜브(42)는 긴 수명을 가지게 되며, 예를 들면, 선박용으로서도 충분히 사용되어질 수 있다.

본 발명은 그 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어나는 일 없이 다른 여러 가지의 형태로서 실시하는 것이 가능하다. 따라서 상술한 실시형태는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 나타난 것이며, 명세서 본문에는 조금도 구속되지 않는다.

더욱이, 특허청구범위의 균등범위에 속하는 변형이나 변경은 모든 본 발명의 범위내의 것이다.

본 발명은 공기제습장치(X)의 각 구성체인 사이클론세퍼레이터(1)와 일차 및 이차 필터(2, 3)와 분리막체(4)는 전체로서 하나의 일체화된 케이싱(5)내에 배치 설계되어 있다. 이렇게 하면, 공기제습장치(X) 전체가 소형화되어 콤팩트하게 합쳐지게 되며, 케이싱(5)의 일부분을 사이클론세퍼레이터(1)의 외벽(5a)으로 이용할 수 있으며, 공기제습장치(X)의 설치장소에 있어서 각 구성체마다의 설치작업 및 각 구성체간의 배관작업이 필요하지 않게 되며, 각 구성체간의 공기의 흐름을 원활 또한 최단으로 해서 압력손실을 저감하는 성능향상을 도모할 수 있으며, 공기제습장치(X)를 하나의 제조장소에서 완성시키는 것이 가능하여 장치의 성능 보지 및 제품제공 등의 관리면이 용이하게 되는 등의 많은 효과가 생긴다. 그리고 제습장치를 선박으로 탑재하는 경우에는 선박의 배치공간의 협소함, 선박작업의 비능률성, 국내외의 항구간을 선해하기 위한 부품공급등의 보수의 용이성이 중요하게 부각되는 것을 고려하면, 본 발명에 따른 공기제습장치(X)는 선박용으로서 극도로 우수한 장치이다. 혹은, 도시하지 않았지만, 각 구성체를 개별단독으로 또는 부분적으로 일체화한 것으로서, 이것들간을 배관 결합하는 것에 의해 형성한 공기제습장치여도 좋다. 이 경우 제조공정에 있어서 각 구성체를 패널 또는 공통합체상으로 미리 단위화하는 것도 좋다. 어떠한 경우에도 본 발명의 적용에 의해, 필터 및 분리막체의 수명이 연장되고 있기 때문에, 예를 들면, 선박용으로서도 채용할 수 있는 장치가 된다.

또한 본 발명은 선박용의 공기제습장치에 한하지 않고, 육상용 등의 다른 여러 분야의 공기제습장치로 적용 가능한 것을 물론이다.

Claims

도입된 공기가 순차적으로 통과해서 송출되도록 배설된 사이클론세퍼레이터, 일차 필터, 상기 일차 필터보다도 필터 구멍이 가는 이차 필터 및 상기 이차 필터를 통과한 공기로부터 수증기를 분리하는 분리막체를 포함하며, 분리한 수증기와 수증기를 분리한 공기를 개별적으로 송출시키는 것을 특징으로 하는 공기제습장치.
제 1항에 있어서, 상기 일차 필터, 이차 필터 및 분리막체를 수용하는 하나의 케이싱을 포함하고, 상기 케이싱에 의해 적어도 상기 사이클론세퍼레이터의 외벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 공기제습장치.
제 1항에 있어서, 상기 분리막체는 다수의 관에 의해 다발 형태로 형성되는 속상체를 구비하며, 상기 이차 필터로부터 공급된 공기는 상기 다수의 관내를 흐르며, 상기 관내를 흘려서 배출된 공기의 일부분을 상기 다수의 관으로 이루어진 속상체의 장방향의 한단부에서 외측의 복수 위치로부터 각 관 사이의 공간으로 공급하고, 상기 단부와는 반대측의 타단부의 복수 위치로부터 외부로 배출하는 통기경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 공기제습장치.
제 1항에 있어서, 상기 사이클론세퍼레이트는,

직원통 형태의 원주면을 가지는 상기 외벽과,

상기 외벽의 내주면에 의해 바깥이 둘러싸이는 공간 내로 설치되며, 이 공간을 반경방향의 내측인 내측영역과 이 내측영역보다도 반경방향의 외측인 환상의 외측영역으로 분할하는 내통을 포함하며,

외벽에는 상기 외측영역으로 면해서 열려있으며 외벽의 내주면의 중심축선으로부터 반경방향의 외측으로 벗어난 공급방향으로 향해서 상기 공기를 공급하는 공기도입공이 형성되며,

상기 공기도입공의 유로단면적은 상기 외측영역의 유로단면적보다도 적게 선택하며,

상기 내통에는 내측영역과 외측영역을 연통하는 연통공이 형성되며, 이 연통의 축선방향의 한단부는 닫혀있으며, 축선방향의 타단부에는 상기 일차 필터로 연한 배출구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기제습장치.
제 4항에 있어서, 상기 연통공은 상기 내통의 공기도입공으로 면한 영역을 벗어나서 형성되는 것을 특징으로 하는 공기제습장치.
제 4항에 있어서, 상기 연통공은 내통의 둘레방향으로 간격을 두고 복수로 형성된 것을 특징으로 하는 공기제습장치.
제 4항에 있어서, 상기 내통의 연통공으로 면한 주선부는 그 단면형상이 연통공으로 향해서 오목형으로 만곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 공기제습장치.