KR101400594B1 - 압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축공기 오염물질 가운데 하나인 수분이 응축되어 형성된 응축수를 압축공기 시스템으로부터 외부로 배출시키는 응축수 배출장치에 관한 것으로, 종래의 드레인 밸브는 타이머에 의하여 설정된 시간에 맞춰서 단순 온/오프 되는 방식이기 때문에 밸브가 열려있는 시간동안 응축수 배출과 함께 압축공기도 함께 배출되므로 에너지 손실이 많았던 문제가 있는데, 본 발명은 이러한 에너지 손실인 압축공기 손실을 최소화하기 위하여 물보다 밀도가 작은 경량의 판형 플로트를 이용하여 플로트가 부력에 의하여 승강 작동하면서 응축수의 배출이 완료되면 응축수가 배출되는 아웃렛이 플로트에 의하여 차단되도록 함으로써 아웃렛을 통하여 압축공기가 빠져나가는 손실을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치{Condensate drain valve equipped with compressed air-loss minimizing}

본 발명은 압축공기 배관계통 내에서 생성된 압축공기 오염물질 가운데 하나인 수분이 응축되어 형성된 응축수를 압축공기 시스템에서 외부로 배출시키는 응축수 배출장치에 관한 것으로, 응축수의 배출과정에서 압축공기가 배출되는 것을 최소화하여 에너지손실을 줄일 수 있도록 한 응축수 배출장치에 관한 것이다.

현재 압축공기를 이용한 에너지는 산업현장에서 광범위하게 사용되는 것으로, 압축공기의 작동구조상 오염물질로 분류되는 응축수가 발생하게 되는 것이다.

즉, 이러한 압축공기를 이용한 방식은 공기를 압축하면서 공기 중에 포함되어 있는 수분이 응축되어 응축수가 발생하게 되는데, 하절기에는 다량의 응축수가 생성되고, 특히 동절기에는 생성된 응축수가 결빙되면서 동파사고의 원인이 되는 문제가 있으므로 응축수를 적절하게 배출하는 것이 매우 중요한 것이다.

따라서 대부분 경우에 응축수를 제거하고자 배관계통마다 응축수를 외부로 배출시켜 주기 위한 드레인 장치를 설치하고, 그 드레인 장치에 타이머와 솔레노이드 밸브를 장착하여 설정된 시간에 따라서 솔레노이드 밸브를 개폐하면서 응축수의 배출이 이루어지도록 하고 있으나, 이러한 것의 문제가 타이머에 의해 설정된 ON/OFF 시간에 맞춰 솔레노이드 밸브만 단순히 개폐되는 방식이기 때문에 밸브가 열려있는 시간 동안에는 응축수가 배출되면서 동시에 배관계통 내부의 압축공기도 함께 외부로 배출되므로 압축공기 손실이 발생하게 되고, 이에 따라 에너지 손실이 많이 발생하게 되는 문제가 있는 것이다.

또한, 대형 공기저장탱크 내에 존재하는 응축수는 산화작용에 의해 대단히 많은 양의 배관 스케일을 생성하게 되는데, 이러한 스케일이 응축수의 배출시 밸브를 통하여 함께 배출되면서 드레인 장치에 유입되는 것이고, 따라서 스케일이 드레인 장치의 솔레노이드 밸브 또는 기타 구동을 위한 부속에 끼게 되면서 드레인 장치의 잦은 고장과 오작동을 일으키게 되는 원인이 되는 문제가 있는 것이다.

대한민국 실용신안등록 제20-0449594호(2010.07.15)

따라서 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 솔레노이드 밸브와 타이머로 작동되는 압축공기 응축수 드레인 밸브에서 에너지 손실 원인인 압축공기 손실을 최소화하도록 하기 위하여 응축수의 배출이 완료되면 배출부를 차단함으로써 압축공기가 빠져나가지 않도록 하고, 이러한 응축수의 배출과정에서 스케일을 제거한 후 응축수만 배출할 수 있도록 한 것이다.

또한, 압축공기 응축수 드레인 배출 장치의 유지,보수의 편리함과 신속함을 위하여 장치를 쉽고 빠르게 분해조립할 수 있도록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 응축수가 유입되는 인렛과 응축수가 배출되는 아웃렛을 구비한 응축수 저장탱크의 내공간에 물보다 밀도가 상대적으로 낮아서 부력에 의하여 상,하로 승강 작동하는 플로트를 내장하여 응축수의 잔류량에 따라 플로트가 승강작동하면서 응축수의 배출이 완료되면 플로트가 자체 무게로 인하여 응축수 저장탱크의 하단에 위치된 아웃렛을 막음으로써 응축수 배출이 완료된 직후부터는 압축공기가 배출되는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.

또한, 이러한 응축수 저장탱크로 응축수가 유입되는 구조를 응축수 유입파이프를 이용하여 응축수 저장탱크의 하단으로부터 상측으로 돌출되게 형성함으로써 내공간으로 응축수가 유입됨과 동시에 역류가 되는 것을 방지토록 하고, 이러한 응축수 유입을 위한 응축수 유입파이프의 외주면에 플로트를 장착함으로써 플로트가 수직으로 안정적으로 승강작동하면서 응축수 저장탱크의 하단에 위치된 아웃렛을 차단할 수 있도록 한 것이다.

또한, 이러한 응축수 유입파이프의 상단에는 스트레이너를 장착하여 응축수에 함유되어 있는 이물질을 제거할 수 있도록 함은 물론, 응축수 저장탱크의 상단에는 개폐가능한 덮개를 형성하여 유지보수가 용이하도록 하고, 또한 이러한 덮개에 보조밸브 및 압력조절밸브를 장착함으로써 응축수 저장탱크 내부의 압력을 제거하거나 또는 압력을 미세하게 조절할 수 있도록 한 것이다.

따라서 종래의 솔레노이드 밸브와 타이머로 작동되는 압축공기 응축수 드레인 밸브의 최대 단점인 압축공기 손실을 최소화할 수 있고, 에너지 손실이 거의 없이 안정된 응축수 배출장치의 기능을 발휘할 수 있게 되는 것이다.

또한, 응축수의 배출과정에서 스케일이 배출되지 않도록 함으로써 밸브의 오작동이나 고장발생원인을 해소할 수 있고, 이에 따라 제품의 내구성이 향상되며, 또한 이렇게 걸러진 스케일을 덮개를 이용하여 간편하게 개방한 후 제거할 수 있으므로 사용이 편리하고, 유지, 보수작업이 용이한 것이다.

또한, 압축공기 손실이 거의 없기 때문에 종래에는 할 수 없었던 아주 큰 용량의 응축수 배출 장치까지도 실시 가능하게 되는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 응축수 배출 장치의 구조를 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 응축수 배출 장치의 외관 사시도
도 3은 본 발명의 응축수 배출 장치의 내부구조를 나타낸 분해 사시도
도 4는 본 발명의 응축수 배출 장치의 작동구조를 나타낸 개략도
도 5는 본 발명의 응축수 배출 장치의 응축수 배출구조를 나타낸 작동상태도
도 6 내지 도 10은 본 발명의 플로트에 의한 응축수 저장탱크의 차단구조의 또 다른 실시 예에 따른 응축수 배출 장치의 내부구조 단면도

이하 첨부도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 응축수가 유입되는 인렛(11)과 응축수가 배출되는 아웃렛(12)을 구비한 응축수 저장탱크(10)의 내공간(13)에 물보다 밀도가 상대적으로 낮아서 부력에 의하여 상,하로 승강 작동하는 플로트(20)를 내장하여 내공간(13)에 담겨져 있는 응축수의 잔류량에 따라 플로트가 승강작동하도록 하고, 이에 따라 응축수의 배출이 완료되면 플로트(20)가 응축수 저장탱크의 아웃렛(12)을 차단하여 압축공기가 아웃렛(12)을 통하여 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있도록 하여 에너지 손실을 줄일 수 있도록 한 것이다.

이때, 상기 응축수 저장탱크(10)의 내공간(13)에는 인렛(11)과 연결되는 응축수 유입파이프(14)를 형성함으로써 응축수가 응축수 유입파이프(14)를 통하여 유입되도록 하고, 그 응축수 유입파이프(14)는 응축수 저장탱크(10)의 바닥면으로부터 상부로 돌출되게 형성함으로써 내공간(13)의 상부측으로 응축수가 유입되면서 응축수 유입파이프(14)를 통한 응축수의 역류를 방지할 수 있게 되는 것이고, 이러한 응축수 유입파이프(14)의 상,하 길이 범위 내에서 플로트(20)가 부력에 의하여 상,하로 승강 작동하도록 한 것이다.

그리고 상기 응축수 저장탱크(10)는 인렛(11)과 아웃렛(12)을 형성함에 있어서, 인렛(11)과 아웃렛(12)이 각각 내공간(13)의 바닥면 중앙과, 바닥면의 일측에 편심되게 형성되도록 형성하고, 상기 응축수 유입파이프(14)가 중앙에 형성된 인렛(11)의 상측으로 돌출되게 형성되도록 하면서 플로트(20)는 중앙에 관통홀(21)을 형성하여 응축수 유입파이프(14)의 외주면을 감싸도록 결합되도록 함으로써 플로트(20)가 응축수 유입파이프(14)를 감싸고 있는 상태로 상,하로 승강 작동되면서 하단의 아웃렛(12)을 차단할 수 있게 되는 것이다.

따라서 응축수 저장탱크(10)의 내공간(13)에 담겨있는 응축수가 모두 배출되면 플로트(20)의 자체 무게로 아웃렛(12)을 막음으로써 응축수가 전량 배출됨과 동시에 압축공기가 빠져나갈 수 있는 유로를 차단하여 압축공기가 임의로 배출되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

그리고 이때 상기 플로트(20)는 물보다 상대적으로 밀도가 낮은 재질 중에서도 폴리프로필렌 플라스틱을 이용하여 제작함으로써 내구성을 확보하면서도 저렴한 비용으로 제작할 수 있도록 함이 바람직한 것이다.

또한, 응축수 저장탱크(10)의 내공간에서 플로트(20)의 하부로 응축수가 유입되도록 하기 위해서는 플로트(20)의 외주면이 응축수 저장탱크(10)의 내경과 이격되도록 함으로써 플로트(20)의 외주면측으로 유로를 형성하거나, 또는 플로트(20)에 상,하로 관통하는 구멍을 형성함으로써 유로를 형성할 수 있는 것으로, 이렇게 플로트(20)에 구멍을 형성하여 유로를 형성하는 경우에는 그 구멍과 아웃렛(12)이 서로 중첩되지 않은 위치에 형성함으로써 플로트(20)의 하부로 응축수가 유입되면서도 플로트(20)를 통한 아웃렛(12)의 차단이 가능하게 되는 것이다.

아울러, 상기 응축수 유입파이프(14)의 상부, 즉 응축수의 배출경로 상에 스트레이너(30)를 장착하면 응축수와 함께 유입된 스케일이 배출되지 않고 스트레이너(30)의하여 걸러지도록 되는 것이고, 이러한 스트레이너(30)의 장착구조는 도3에 도시된 바와 같이 스트레이너(30)의 상,하단에 타공부(31a)가 형성된 지지판(31)을 덧대어 홀더(32)로 조립 고정함으로써 간단하게 장착할 수 있도록 함이 바람직한 것이다.

즉, 응축수 유입파이프(14)의 외주면에 나사산을 형성하고, 그 나사산에 하부고정 너트(32a)와 상부고정 소켓(32b)을 이용하여 스트레이너(30)와 지지판(31)을 상,하부에서 조립 고정함으로써 스트레이너(30)와 지지판(31)의 상,하부를 하부고정 너트(32a)와 상부고정 소켓(32b)으로 이루어지는 홀더(32)가 밀착한 상태로 조립할 수 있도록 함이 바람직한 것이다.

따라서 압축공기 응축수와 함께 스케일, 즉 각종 이물질이 인렛(11)으로 들어와 응축수 유입파이프(14)의 상부를 통하여 유입되어 내공간(13)에 응축수가 차오르게 되는 것이고, 이때 스트레이너(30)와 지지판(31)에서 각종 이물질은 분리, 차단하고 응축수만 내려가면서 수위(water level)가 점차 높아지게 된다.

따라서 수위가 높아지면 물의 밀도보다 상대적으로 밀도가 낮은 원형 플로트가 응축수에 의하여 부력으로 떠오르게 된다.

그리고 이러한 응축수의 배출동작은 타이머(70)로 제어되는 솔레노이드밸브(80)의 작동에 의하여 아웃렛(12)이 개방되거나 차단되면서 응축수의 배출이 이루어지도록 되는데, 타이머(70)에 의해 설정된 시간 동안 솔레노이드밸브(80)가 열리게 되면 압축공기 응축수가 아웃렛을 통해 솔레노이드 밸브(80)를 거쳐 배출되고, 응축수가 배출됨에 따라 응축수 저장탱크(10)의 내공간(13) 안의 수위가 점차 낮아지면서 마침내 응축수가 다 빠져나가면 플로트(20)의 자체 중량에 의하여 아웃렛(12)을 차단하면서 압축공기가 유출되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이때, 도 6 및 도 7과 같이 상기 플로트(20)의 하부면, 또는 응축수 저장탱크(10)의 내공간(13) 바닥면 상부면에 고무패킹 등의 실링재(24)를 덧대거나 장착하여 형성하면 아웃렛과 플로트(20)가 더욱 긴밀히 밀착되어 압축공기가 유출되는 것을 더욱 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 이러한 플로트(20)의 차단구조는 도 8과 같이 플로트(20) 하단의 테두리 부분에 하부측으로 돌출테(25)를 형성하여도 동일한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

그리고, 도 9와 같이 플로트(20)의 하부면 중 아웃렛(12)과 대응되는 위치에 보조마개(22)를 형성하면 아웃렛(12)과 플로트(20)의 밀폐가 더욱 긴밀히 이루어지도록 할 수 있는 것으로, 이때 플로트(20)의 승강 구조가 응축수 유입파이프(14)의 외경과 플로트(20)의 관통홀(21)이 서로 대응되게 다각형으로 이루어지도록 하거나, 또는 응축수 저장탱크(10)의 내경과 플로트(20)의 외경이 서로 대응되게 다각형으로 이루어지도록 함으로써 플로트(20)가 승,하강 될 때 임의 회전이 되지 않도록 함이 바람직한 것이고, 또는 별도의 상,하 슬라이드 작동하도록 레일구조에 의하여 좌,우 유동이 방지된 상태로 수직 승,하강할 수 있도록 할 수 있는 것이다.

또한, 플로트(20)의 관통홀(21)에는 도 10와 같이 상부, 또는 하부, 또는 상,하측으로 연장되는 관체의 형상으로 연장부(23)를 형성하면 플로트(20)의 승강 작동 중에 유동이 발생치 않고 더욱 안정적으로 승강 작동이 이루어지게 되는 것이고, 또한 플로트(20)가 아웃렛(12)을 수평으로 더욱 정확하게 밀착되게 하여 더욱 긴밀히 차단할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 응축수 저장탱크(10)는 상부에 덮개(40)를 형성하여 내공간(13)을 개폐 가능토록 하면서 그 덮개(40)가 클램프 구조체(50)에 의하여 잠금되도록 하면 덮개(40)가 긴밀하게 밀폐되면서도 유지,보수를 위하여 필요에 따라서 간단하게 개방할 수 있게 되는 것으로, 이러한 덮개(40)와 응축수 저장탱크(10)는 패킹 등의 실링재를 이용하여 서로 맞물리는 부분의 밀폐가 이루어지도록 함이 바람직한 것이다.

따라서 덮개(40)를 개방한 상태에서 스트레이너(30)에 의하여 걸러진 이물질를 점검하거나 또는 스트레이너(30)를 응축수 유입파이프(14)로부터 분리하여 이물질을 제거할 수 있게 되는 것이다.

또한, 이러한 덮개(40)는 응축수 저장탱크(10)의 내공간(13)으로부터 외부로 연결되는 보조밸브(60)를 장착하면 내공간(13)에 충진되어 있는 압축공기를 배출할 수 있게 되므로 이물질의 제거 등 유지, 보수를 위하여 필요한 경우에 내공간(13)의 공기압축 상태를 해제한 후 덮개(40)를 개방할 수 있게 되는 것으로, 이러한 보조밸브(60)의 작동은 레버(61)의 조작에 의하여 간단하게 밸브를 개폐하여 압축공기를 배출시키거나 압축공기가 배출되는 것을 차단할 수 있도록 한 것이다.

또한, 이러한 덮개(40)에 응축수 저장탱크(10)의 내공간(13)으로부터 외부로 연결되는 압력조절밸브(90)를 장착하고 그 압력조절밸브(90)에 조절수단(91)을 형성하면 조절수단(91)의 조작에 의하여 응축수 저장탱크(10) 내부의 공기를 외부로 소량 빼내어 공기압력을 미세하게 조절할 수 있게 되는 것으로, 이때 압력조절밸브(90)의 덮개(40) 내측, 즉 압력조절밸브(90)와 덮개(40)가 연결되어 유로를 형성하는 덮개(40)의 내면에 필터(92)를 장착하면 압축공기가 압력조절밸브(90)로 배출되어질 때 이물질이 압력조절밸브(90)로 유입되는 것을 차단할 수 있게 되는 것이고, 이에 따라 미세하게 개방되는 압력조절밸브(90)의 유로를 이물질이 차단하는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

10: 응축수 저장탱크 11: 인렛
12: 아웃렛 13: 내공간
14: 응축수 유입파이프
20: 플로트 21: 관통홀
22: 보조마개 23: 연장부
24: 실링재 25: 돌출테
30: 스트레이너 31: 지지판
31a: 타공부 32: 홀더
32a: 하부고정 너트 32b: 상부고정 소켓
40: 덮개
50: 클램프 구조체
60: 보조밸브 61: 레버
70: 타이머
80: 솔레노이드 밸브
90: 압력조절밸브 91: 조절수단
92: 필터

Claims (12)

1. 응축수가 유입되는 인렛(11)과 응축수가 배출되는 아웃렛(12)을 구비한 응축수 저장탱크(10)의 내공간(13)에 물보다 밀도가 상대적으로 낮아서 부력에 의하여 상,하로 승강 작동하는 플로트(20)가 내장되어 응축수의 잔류량에 따라 플로트가 승강작동하면서 응축수의 배출이 완료되면 플로트가 응축수 저장탱크의 아웃렛(12)을 차단하여 압축공기가 배출되는 것을 방지할 수 있게 되는 압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 응축수 저장탱크(10)의 내공간(13)에 인렛(11)과 연결되어 응축수가 유입되도록 응축수 유입파이프(14)가 내장되고, 그 응축수 유입파이프(14)는 하부에서 상부로 돌출되게 형성되어 내공간(13)의 상부측으로 응축수가 유입되도록 되면서 그 응축수 유입파이프(14)의 상,하 길이 범위 내에서 플로트(20)가 상,하로 승강 작동하게 됨을 특징으로 하는 압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 응축수 저장탱크(10)는 인렛(11)과 아울렛(12)이 각각 내공간(13)의 바닥면 중앙과, 바닥면의 일측에 편심되게 형성되고, 상기 응축수 유입파이프(14)가 중앙에 형성된 인렛(11)의 상측으로 돌출되게 형성되며, 상기 플로트(20)는 중앙에 관통홀(21)이 형성되어 응축수 유입파이프(14)의 외주면을 감싸도록 결합되어 응축수 유입파이프(14)를 따라서 상,하로 승강 작동되면서 하단의 아웃렛(12)을 차단할 수 있게 됨을 특징으로 하는 압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 응축수 유입파이프(14)의 상부에 스케일의 배출을 방지하기 위한 스트레이너(30)가 장착되어 응축수와 함께 유입된 스케일이 배출되지 않고 스트레이너(30)의하여 걸러지도록 됨을 특징으로 하는 압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 스트레이너(30)는 타공부(31a)가 형성된 지지판(31)에 의하여 유동이 방지되도록 되고, 스트레이너(30)와 지지판(31)은 응축수 유입파이프(14)의 외주면에 홀더(32)로 조립 고정됨을 특징으로 하는 압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 응축수 저장탱크(10) 또는 플로트(20) 중 어느 일측 또는 양측에 플로트(20)의 하강시 아웃렛을 차단토록 실링재(24)가 형성되어 압축공기가 배출되는 것을 방지할 수 있게 됨을 특징으로 하는 압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치.
7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 응축수 저장탱크(10) 또는 플로트(20) 중 어느 일측 또는 양측에 플로트(20)의 하강시 아웃렛을 차단토록 돌출테(25) 형성되어 압축공기가 배출되는 것을 방지할 수 있게 됨을 특징으로 하는 압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치.
8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플로트(20)의 하측에는 응축수 저장탱크(10)의 아웃렛과 대응되는 위치에 보조마개(22)가 형성되어 플로트(20)의 하강시 보조마개(22)가 아웃렛을 차단하면서 아웃렛을 통하여 압축공기가 배출되는 것을 방지할 수 있게 됨을 특징으로 하는 압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치.
9. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플로트(20)는 관통홀(21)의 상측 또는 하측 또는 상,하측으로 응축수 유입파이프(14)와 밀착되게 연장부(23)가 형성되어 플로트(20)의 승하강시 비틀리지 않고 수직 승하강을 유도토록 됨을 특징으로 하는 압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치.
10. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 응축수 저장탱크(10)는 상부에 덮개(40)가 형성되어 내공간(13)을 개폐 가능토록 되고, 그 덮개(40)는 클램프 구조체(50)에 의하여 긴밀하고도 간단하게 개폐할 수 있게 됨을 특징으로 하는 압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치.
11. 제 10항에 있어서, 상기 덮개(40)는 보조밸브(60)가 장착되어 보조밸브(60)의 레버(61) 조작에 의하여 응축수 저장탱크(10) 내부의 공기압력을 배출할 수 있게 됨을 특징으로 하는 압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치.
12. 제 10항에 있어서, 상기 덮개(40)는 압력조절밸브(90)가 장착되고, 그 압력조절밸브(90)에는 조절수단(91)이 장착되어 조절수단(91)의 조작에 의하여 응축수 저장탱크(10) 내부의 공기압력을 조절할 수 있게 되고, 덮개(40)의 내면에는 상기 압력조절밸브(90)와 연결되는 유로 상에 필터(92)가 장착되어 압력조절밸브(90)로의 이물질 유입을 차단토록 됨을 특징으로 하는 압축공기의 손실을 방지하기 위한 응축수 배출 장치.

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