KR101945843B1 - Air dryer and air dryer system - Google Patents
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Abstract
본 개시의 에어 드라이어 시스템은 압축공기 입구로 공급된 압축공기가 흐르는 유로와 냉매가 흐르는 유로의 사이에 배치된 상변환 물질을 포함하고, 상기 압축공기와 상기 냉매의 사이에서 상기 상변환 물질에 의한 열 교환을 실행하는 열교환기와, 상기 열교환기에서 배출된 냉매를 냉각시켜 다시 상기 열교환기로 공급하는 냉각순환시스템과, 상기 열교환기의 압축공기 출구에서 배출된 상기 압축공기로부터 응축된 수분을 제거하고 상기 수분이 제거된 압축공기를 배출하는 세퍼레이터와, 상기 냉각순환시스템의 동작을 제어하는 제어기를 포함하는 제1 에어 드라이어와, 상기 제1 에어 드라이어에 의해 건조된 압축공기를 추가로 건조시키는 흡착제가 충전된 흡착탑을 포함하는 제2 에어 드라이어를 포함한다.The air dryer system of the present disclosure includes a phase change material disposed between a flow path through which the compressed air supplied to the compressed air inlet flows and a flow path through which the refrigerant flows, A cooling circulation system for cooling the refrigerant discharged from the heat exchanger and supplying the cooled refrigerant to the heat exchanger, and a condenser for removing condensed water from the compressed air discharged from the compressed air outlet of the heat exchanger, A first air dryer including a separator for discharging moisture-removed compressed air, and a controller for controlling the operation of the cooling circulation system; and an adsorbent for further drying the compressed air dried by the first air dryer And a second air dryer including the adsorption tower.
Description
본 개시는 각종 산업 현장에서 사용되는 압축공기를 제습하여 건조공기를 제공하는 에어 드라이어에 관한 것이다.The present disclosure relates to an air dryer that dehumidifies compressed air used in various industrial fields to provide dry air.
일반적으로 압축공기는 유압, 공압, 냉난방 설비, 세정 설비 등 산업 설비에서 압력 조절, 유체 흐름 조절 등의 다양한 용도로 이용되고 있다. 압축공기는 질소, 산소, 수분 등의 성분을 포함하고 있는 공기가 압축된 상태의 기체로서, 공기가 압축될 때 응축되는 수분은 각종 산업 현장에서 사용되기 전에 에어 드라이어로 제거될 필요가 있다. 만약 이러한 수분을 충분히 제거하지 못한 상태에서 압축공기를 사용하게 되면, 각종 공압 기기에 고장을 유발하게 되고, 특히 정밀한 작업이 요구되는 작업장에서는 수분에 따른 문제점이 발생될 수 있다.Generally, compressed air is used for various purposes such as pressure control, fluid flow control, etc. in industrial facilities such as hydraulic, pneumatic, air-conditioning, and cleaning facilities. Compressed air is a compressed air containing components such as nitrogen, oxygen, and moisture. The moisture condensed when the air is compressed needs to be removed with an air dryer before it is used in various industrial fields. If compressed air is used in such a state that the water can not be sufficiently removed, it may cause various pneumatic devices to fail. Especially, in a workplace requiring precise work, problems may occur due to moisture.
에어 드라이어에는, 냉동식 제습 방식과 흡착식 제습 방식이 사용될 수 있다. 냉동식 제습 방식에서는, 압축공기를 냉각 순환되는 냉매와 직접 열교환 시키고 응축된 수분은 세퍼레이터를 통해 외부로 배출 및 제거시킨다. 한편, 흡착식 제습 방식에서는, 흡착제가 충전된 흡착탑에 압축공기를 통과시키면서 수분을 흡착제에 흡착 및 제거시키고, 수분이 흡착된 흡착제는 히터로 가열시킨 공기를 통과시킴으로써 재생 과정을 반복한다. For the air dryer, a freeze-drying dehumidification system and an absorption type dehumidification system can be used. In the freezing-type dehumidification mode, the compressed air is directly heat-exchanged with the refrigerant to be circulated and the condensed water is discharged and removed to the outside through the separator. On the other hand, in the adsorption type dehumidifying system, the adsorbent is adsorbed and removed from the adsorbent while passing the compressed air through the adsorption tower filled with the adsorbent, and the adsorbent adsorbing moisture repeats the regeneration process by passing the air heated by the heater.
본 개시의 실시예들에 따르면, 에너지 사용량의 저감을 극대화할 수 있는 에어 드라이어가 제공된다. According to the embodiments of the present disclosure, an air dryer capable of maximizing the reduction of energy consumption is provided.
또한, 에어 드라이어의 내구성을 증가시키고, 설치면적을 저감할 수 있는 소형화된 에어 드라이어 시스템이 제공된다.In addition, a miniaturized air dryer system capable of increasing the durability of the air dryer and reducing the installation area is provided.
본 개시의 일 실시예에 따른 에어 드라이어는, 압축공기 입구로 유입된 압축공기가 흐르는 유로와 냉매가 흐르는 유로의 사이에 배치된 상변환 물질을 포함하고, 압축공기와 냉매의 사이에서 상변환 물질에 의한 열 교환을 실행하는 열교환기와, 열교환기에서 배출된 냉매를 냉각시켜 다시 열교환기로 공급하는 냉각순환시스템과, 열교환기의 압축공기 출구에서 배출된 압축공기로부터 응축된 수분을 제거하고 수분이 제거된 압축공기를 배출하는 세퍼레이터와, 냉각순환시스템의 동작을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.The air dryer according to an embodiment of the present disclosure includes a phase change material disposed between a flow path through which compressed air flows into the compressed air inlet and a flow path through which the refrigerant flows, A cooling circulation system for cooling the refrigerant discharged from the heat exchanger and supplying the cooled refrigerant to the heat exchanger, and a heat exchanger for removing moisture condensed from the compressed air discharged from the compressed air outlet of the heat exchanger, A separator for discharging the compressed air, and a controller for controlling the operation of the cooling circulation system.
냉각순환시스템은, 열교환기에서 배출된 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기에서 배출된 압축된 냉매의 열을 방출하여 열이 방출된 냉매를 열교환기로 공급하는 응축기를 포함하고, 제어기는 열교환기의 상변환 물질의 응고량에 기초하여 압축기 및 응축기 중 하나 이상의 작동을 중단시킬 수 있다. The cooling circulation system includes a compressor for compressing the refrigerant discharged from the heat exchanger and a condenser for discharging the heat of the compressed refrigerant discharged from the compressor to supply the heat released refrigerant to the heat exchanger, The operation of one or more of the compressor and the condenser may be stopped based on the amount of coagulation of the conversion material.
제어기는 열교환기의 상변환 물질의 용융량에 기초하여 압축기 및 응축기 중 하나 이상을 작동시킬 수 있다. The controller may operate one or more of the compressor and the condenser based on the amount of phase change material in the heat exchanger.
제어기는 열교환기의 상변환 물질의 전량이 응고된 후 압축기 및 응축기 중 하나 이상의 작동을 중단시킬 수 있다. The controller may stop the operation of one or more of the compressor and the condenser after the entire amount of the phase change material in the heat exchanger has solidified.
제어기는 상변환 물질의 전량이 용융된 후 압축기 및 응축기 중 하나 이상을 작동시킬 수 있다.The controller can operate one or more of the compressor and the condenser after the entire amount of the phase change material has melted.
열교환기는 압축공기 출구로 배출되는 압축공기의 온도를 검출하는 하나 이상의 센서를 더 포함하고, 제어기는 센서로부터 검출된 압축공기의 온도에 기초하여 상변환 물질의 응고량 또는 용융량을 결정할 수 있다. The heat exchanger further includes at least one sensor for detecting the temperature of the compressed air discharged to the compressed air outlet, and the controller can determine the amount of coagulation or the amount of the phase change material to be solidified based on the temperature of the compressed air detected from the sensor.
열교환기는 압축공기 입구로 유입되는 압축공기의 온도 및 유량을 각각 검출하는 하나 이상의 센서와, 압축공기 출구로 배출되는 압축공기의 온도를 검출하는 하나 이상의 센서를 더 포함하고, 제어기는 센서들로부터 검출된 압축공기의 입구온도, 출구온도, 및 유량에 기초하여 상변환 물질의 응고량 또는 용융량을 결정할 수 있다. The heat exchanger further comprises at least one sensor for respectively detecting the temperature and the flow rate of the compressed air flowing into the compressed air inlet and at least one sensor for detecting the temperature of the compressed air discharged to the compressed air outlet, The amount of coagulation or the amount of the phase change material to be solidified can be determined based on the inlet temperature, the outlet temperature, and the flow rate of the compressed air.
열교환기는 압축공기 또는 냉매가 이동하는 복수의 관통공이 형성된 격판을 갖는 복수의 플레이트를 포함하고, 플레이트는 격판의 일측에 압축공기 또는 냉매가 이동하는 사이 간극을 가지면서 적층되어, 압축공기 및 냉매가 각각 독립적으로 이동하는 통로를 구성하고, 압축공기가 이동하는 사이 간극과 냉매가 이동하는 사이 간극의 사이마다 상변환 물질이 수용된 사이 간극이 위치될 수 있다. The heat exchanger includes a plurality of plates each having a diaphragm formed with compressed air or a plurality of through holes through which the refrigerant moves, and the plate is stacked while having compressed air or a gap between the refrigerant and one side of the diaphragm, And a gap between the gap between the movement of the compressed air and the gap between the movement of the refrigerant and the phase change material is accommodated can be positioned.
열교환기는, 관통공들을 각각 연결하는 연결체를 통해 사이 간극들을 선택적으로 연결하여 구성된 독립된 압축공기 통로 및 냉매 통로를 포함하고, 연결체는 플레이트의 관통공의 주변부에서 타 플레이트를 구성하는 격판측 방향으로 연장되어 밀착되는 연장돌부로 이루어질 수 있다.The heat exchanger includes an independent compressed air passage and a refrigerant passage formed by selectively connecting the interstices through a connecting body that connects the through holes respectively. The connecting body is formed in the partition plate side direction As shown in FIG.
열교환기는, 관통공들을 각각 연결하는 연결체를 통해 사이 간극들을 선택적으로 연결하여 구성된 독립된 압축공기 통로 및 냉매 통로를 포함하고, 연결체는 링 형태이며 관통공의 주변부에서 인접한 타 플레이트 측으로 오목하게 형성된 수용홈을 갖는 연장돌부의 수용홈에 수용되고, 연장돌부의 돌출된 면은 인접한 타 플레이트를 구성하는 격판의 관통공 주변면에 밀착될 수 있다. The heat exchanger includes independent compressed air passages and coolant passages that are formed by selectively connecting the interstices through a connecting body that connects the through holes respectively. The connecting body is formed in a ring shape, and is formed concavely in the peripheral portion of the through- And the protruding surface of the extending protrusion can be brought into close contact with the peripheral surface of the through hole of the diaphragm constituting the adjacent other plate.
열교환기는, 압축공기 입구 및 압축공기 출구를 갖는 하우징과, 냉매가 흐르는 복수의 제1관과, 제1관이 내부에 수용되도록 제1 관 주위를 감싸는 복수의 제2 관을 포함하고, 제1관과 제2 관의 사이에는 상변환 물질이 수용되어 있을 수 있다.The heat exchanger includes a housing having a compressed air inlet and a compressed air outlet, a plurality of first tubes through which the refrigerant flows, and a plurality of second tubes surrounding the first tube such that the first tube is received therein, A phase change material may be contained between the tube and the second tube.
열교환기의 측방향 양 단부에는 복수의 제1 관에 연결된 냉매용 매니폴드가 형성되어 있고, 냉매용 매니폴드의 내측에는 복수의 제2관에 연결된 상변환 물질용 매니폴드가 냉매용 매니폴드에 인접하여 형성되어 있을 수 있다.A manifold for a coolant connected to a plurality of first tubes is formed at both lateral ends of the heat exchanger, and a manifold for phase change material connected to a plurality of second tubes is connected to a coolant manifold And may be formed adjacent to each other.
상변환 물질용 매니폴드의 상부에는, 상변환 물질을 공급하기 위한 공급구가 형성되어 있고, 상변환 물질용 매니폴드의 하부에는, 상변환 물질을 배출시키기 위한 배출구가 형성되어 있을 수 있다.In the upper portion of the manifold for phase change material, a supply port for supplying the phase change material is formed, and a discharge port for discharging the phase change material may be formed in the lower portion of the phase change material manifold.
본 개시의 다른 실시예에 따른 에어 드라이어의 운전 방법은, 열교환기의 압축공기 출구로 배출되는 압축공기의 온도를 검출하는 단계와, 압축공기의 온도에 기초하여 상변환 물질의 응고량 또는 용융량을 결정하는 단계와, 상변환 물질의 응고량에 기초하여 압축기 및 응축기 중 하나 이상을 작동을 중단시키는 단계와, 상변환 물질의 용융량에 기초하여 압축기 및 응축기 중 하나 이상을 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. A method of operating an air dryer according to another embodiment of the present disclosure includes the steps of: detecting the temperature of compressed air discharged to a compressed air outlet of a heat exchanger; detecting a coagulation amount or a melt amount , Stopping at least one of the compressor and the condenser based on the amount of coagulation of the phase change material, and operating at least one of the compressor and the condenser based on the amount of phase change material melt can do.
에어 드라이어의 운전 방법은, 열교환기의 상변환 물질의 전량이 응고된 후 압축기 및 응축기 중 하나 이상의 작동을 중단시키는 단계와, 상변환 물질의 전량이 용융된 후 압축기 및 응축기 중 하나 이상을 작동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of operating an air dryer includes the steps of stopping operation of at least one of the compressor and the condenser after the entire amount of the phase change material of the heat exchanger has solidified and operating the at least one of the compressor and the condenser after the entire amount of the phase- Step < / RTI >
본 개시의 실시예에 따른 에어 드라이어 시스템은, 압축공기와 냉매 사이의 열교환을 실행하는 제1 에어 드라이어와, 제1 에어 드라이어에 의해 건조된 압축공기를 추가로 건조시키는 흡착제가 충전된 복수의 흡착탑을 포함하는 제2 에어 드라이어를 포함할 수 있다. An air dryer system according to an embodiment of the present disclosure includes a first air dryer for performing heat exchange between compressed air and a refrigerant, a plurality of adsorption columns filled with an adsorbent for further drying the compressed air dried by the first air dryer And a second air dryer.
에어 드라이어 시스템은, 제1 에어 드라이어에 유입되는 압축공기와 제2 에어 드라이어에 의해 건조되어 배출되는 압축공기 사이의 열교환을 실행하는 보조 열교환기를 더 포함할 수 있다.The air dryer system may further include an auxiliary heat exchanger that performs heat exchange between the compressed air flowing into the first air dryer and the compressed air dried and discharged by the second air dryer.
제1 에어 드라이어의 열교환기, 보조 열교환기 및 세퍼레이터는 일체로 형성되어 있을 수 있다. The heat exchanger, the auxiliary heat exchanger and the separator of the first air dryer may be integrally formed.
제2 에어 드라이어의 흡착탑은, 흡착탑 내에서 압축공기의 적어도 일부가 측방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. The adsorption tower of the second air dryer may be configured such that at least a part of the compressed air in the adsorption tower moves laterally.
흡착탑은, 외측 관과, 외측 관 내에 수용되는 중간 관과, 중간 관 내에 수용되는 내측 관과, 중간 관과 내측 관의 사이에는 배치되는 흡착제를 포함할 수 있다.The adsorption tower may include an outer tube, an intermediate tube housed in the outer tube, an inner tube housed in the intermediate tube, and an adsorbent disposed between the intermediate tube and the inner tube.
외측 관에는 흡착탑으로 압축공기가 유입되는 입구가 연결되어 있고, 내측 관에는 흡착탑으로부터 압축공기가 배출되는 출구가 연결되어 있을 수 있다.The outer tube is connected to an inlet through which the compressed air flows into the adsorption tower, and the inner tube is connected to the outlet through which the compressed air is discharged from the adsorption tower.
외측 관과 중간 관과 내측 관은 동축으로 배치되어 있을 수 있다.The outer tube, the intermediate tube and the inner tube may be coaxially arranged.
외측 관의 입구 측에 인접한 중간 관 및 내측 관의 단부는 폐쇄되어 있을 수 있다.The ends of the intermediate tube and the inner tube adjacent to the inlet side of the outer tube may be closed.
내측 관 및 중간 관에는, 원주면을 따라 형성된 복수의 구멍을 포함하고, 구멍은 원주방향으로 길게 형성된 장방형일 수 있다. The inner tube and the middle tube include a plurality of holes formed along the circumferential surface, and the holes may be a rectangular shape elongated in the circumferential direction.
내측 관에 형성된 복수의 구멍에 대한 면적의 합 및 상기 중간 관에 형성된 복수의 구멍에 대한 면적의 합은 외측 관의 단면적보다 크도록 형성될 수 있다.The sum of the areas of the plurality of holes formed in the inner tube and the area of the plurality of holes formed in the middle tube may be larger than the cross-sectional area of the outer tube.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 에어 드라이어는, 특정한 온도, 특히 상온에서 응고와 용융을 반복하는 상변환 물질을 이용하여 압축공기와 냉매의 간접적인 열교환을 수행하는 열교환기를 갖는 에어 드라이어를 사용함으로써, 사용처에서의 압축공기 사용량 및 계절 변화에 따라 부하가 변동하더라도 안정적인 노점(dew point) 제공이 가능하다. 또한, 냉매를 냉각하기 위한 냉각 순환 시스템은, 변동하는 부하와 연동하여 필요시에만 가동할 수 있으므로 에너지 사용량을 획기적으로 저감하는 것이 가능하다.An air dryer in accordance with various embodiments of the present disclosure may use an air dryer having a heat exchanger that performs indirect heat exchange between compressed air and refrigerant using a phase change material that repeats solidification and melting at a specific temperature, , It is possible to provide a stable dew point even if the load fluctuates according to the amount of compressed air used and seasonal changes in the place of use. Further, the cooling circulation system for cooling the refrigerant can be operated only when necessary in conjunction with the fluctuating load, so that the energy consumption can be drastically reduced.
또한, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 에어 드라이어 시스템은 전단의 제1 에어 드라이어(냉동식)에 의해 안정적인 노점을 갖는 저온의 압축공기를 후단의 제2 에어 드라이어(흡착식)에 공급할 수 있다. 따라서, 제2 에어 드라이어의 흡착제의 재생에 필요한 에너지 사용량을 저감할 수 있다. 또한, 제2 에어 드라이어는 흡착탑 및 재생을 위한 부대설비의 용량을 작게 할 수 있으므로, 에어 드라이어 시스템의 전체 크기를 소형화할 수 있다.In addition, the air dryer system according to various embodiments of the present disclosure can supply the compressed air at a low temperature having a stable dew point to the second air dryer (adsorption type) at the subsequent stage by the first air dryer (freezing type) at the previous stage. Therefore, the amount of energy required for regeneration of the adsorbent of the second air dryer can be reduced. Further, since the second air dryer can reduce the capacity of the adsorption tower and the auxiliary facilities for regeneration, the overall size of the air dryer system can be reduced.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 개시의 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 개시의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 개시는 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않는다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 에어 드라이어의 구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 열교환기를 구성하는 플레이트의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 열교환기를 구성하는 플레이트의 단면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 열교환기를 구성하는 플레이트 및 연결체가 결합한 상태의 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 열교환기를 구성하는 플레이트의 단면의 확대도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 열교환기에서 압축공기가 이동하는 통로를 보인 예시도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 열교환기에서 냉매가 이동하는 통로를 보인 예시도이다.
도 8 및 도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 열교환기를 구성하는 플레이트의 단면도이다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따른 플레이트들이 결합한 상태의 단면도이다.
도 11은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 단면도이다.
도 12는 도 11의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 에어 드라이어 시스템의 구성도이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 에어 드라이어의 구성도이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 보조 열교환기, 제1 에어 드라이어의 열교환기 및 세퍼레이터가 일체형으로 형성된 개략도이다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착탑의 절단된 사시도이다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착탑의 단면도이다.
도 18은 도 17의 'B' 부분의 확대도이다.
도 19는 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 에어 드라이어의 흡착탑 내에서 건조용 공기 및 재생용 공기의 유로를 나타낸 개략도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The following drawings, which are incorporated herein by reference, illustrate one embodiment of the disclosure and, together with the detailed description of the invention, serve to provide a further understanding of the technical idea of the disclosure, .
1 is a configuration diagram of an air dryer according to an embodiment of the present disclosure;
2 is a cross-sectional view of a plate that constitutes a heat exchanger in accordance with one embodiment of the present disclosure;
3 is a cross-sectional view of a plate that constitutes a heat exchanger in accordance with one embodiment of the present disclosure;
FIG. 4 is a cross-sectional view of a heat exchanger according to an embodiment of the present disclosure in which a plate and a connecting member are coupled. FIG.
5 is an enlarged view of a cross section of a plate constituting a heat exchanger according to an embodiment of the present disclosure;
6 is an exemplary view showing a passage through which compressed air moves in a heat exchanger according to an embodiment of the present disclosure;
7 is an exemplary view showing a passage through which a refrigerant moves in a heat exchanger according to an embodiment of the present disclosure;
8 and 9 are cross-sectional views of a plate that constitutes a heat exchanger according to another embodiment of the present disclosure;
10 is a cross-sectional view of a state in which plates are coupled according to another embodiment of the present disclosure;
11 is a cross-sectional view of a heat exchanger in accordance with another embodiment of the present disclosure;
12 is a cross-sectional view taken along the line I-I in Fig.
13 is a configuration diagram of an air dryer system according to an embodiment of the present disclosure.
14 is a configuration diagram of a second air dryer according to an embodiment of the present disclosure.
15 is a schematic view in which an auxiliary heat exchanger, a heat exchanger of a first air dryer, and a separator are integrally formed according to an embodiment of the present disclosure.
16 is a cutaway perspective view of an adsorption tower according to one embodiment of the present disclosure;
17 is a cross-sectional view of an adsorption tower according to one embodiment of the present disclosure.
18 is an enlarged view of a portion 'B' in FIG.
19 is a schematic view showing the flow paths of the drying air and the regeneration air in the adsorption tower of the second air dryer according to the embodiment of the present disclosure.
본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.The embodiments of the present disclosure are illustrated for the purpose of describing the technical idea of the present disclosure. The scope of the claims according to the present disclosure is not limited to the embodiments described below or to the detailed description of these embodiments.
본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.All technical and scientific terms used in the present disclosure have the meaning commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs unless otherwise defined. All terms used in the disclosure are selected for the purpose of more clearly illustrating the disclosure and are not chosen to limit the scope of the rights under the present disclosure.
본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.The expressions of the singular forms described in this disclosure may include plural meanings unless the context clearly dictates otherwise, and the same applies to the singular expressions set forth in the claims.
본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.As used in this disclosure, expressions such as " first ", " second ", and the like are used to distinguish a plurality of components from each other and do not limit the order or importance of the components.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성 요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다. Embodiments of the present disclosure will now be described with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals. In the following description of the embodiments, description of the same or corresponding components may be omitted. However, even if a description of components is omitted, such components are not intended to be included in any embodiment.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 에어 드라이어(10)의 구성도이다. 에어 드라이어(10)는 상변환 물질을 이용한 열교환기(110), 세퍼레이터(120), 냉매의 냉각 순환 시스템(130), 및 제어기(미도시)를 포함할 수 있다. 상변환 물질(115)은 상온에서 상변환이 이루어지는 물질일 수 있으며, 파라핀을 포함할 수 있다.1 is a configuration diagram of an
열교환기(110)는, 냉매의 유로(113)와 압축공기의 유로(117) 사이에 배치된 상변환 물질(115)을 포함할 수 있다. 상변환 물질(115)은 유로(113)를 흐르는 냉매와 열 교환되어 상변환이 일어나고, 유로(117)를 흐르는 압축공기는 상변환 물질(115)과 열 교환되어 냉각될 수 있다. 이와 같이 압축공기가 냉각됨에 따라 응축된 수분은 열교환기 후단의 세퍼레이터(120)에서 분리되어, 배관(1201)을 통해 외부로 배출, 제거될 수 있다. The
유로(113)를 통해 열교환기(110) 외부로 배출되는 냉매는, 압축기(132), 응축기(134), 팽창 밸브 (또는 모세관 튜브)(136)를 포함하는 냉각 순환 시스템(130)(도 1에서 점선 부분)에 의해 냉각되어 다시 열교환기(110)에 공급될 수 있다.The refrigerant discharged to the outside of the
열교환기(110)에서는, 압축공기와 냉매가 상변환 물질(115)을 사이에 두고 열교환할 때, 상변환 물질(115)이 열을 배출하여 응고되거나 열을 흡수하여 용융하는 과정에서 발생하는 잠열을 이용할 수 있다. 상변환 물질(115)의 잠열은 현열에 비해 더 큰 축냉 효과를 가지므로, 압축공기 부하와 연동하여 필요시에만 냉각 순환 시스템(130)을 가동함으로써, 에너지 저감이 가능하고, 부하 변동을 흡수하여 안정적인 노점 제공이 가능하다.In the
제어기는, 냉매의 냉각을 위해 냉각 순환 시스템(130)의 압축기(132)와 응축기(134)를 가동시킴으로써 차가워진 냉매가 열교환기(110)에서 상변환 물질(115)을 냉각시킬 수 있도록 한다. 상변환 물질(115)이 냉각되어 상변환 물질의 소정량이 응고되면, 제어기는 압축기(132)와 응축기(134)를 정지시킬 수 있다.The controller activates the
그 후, 유로(117)를 통해 연속적으로 유입되는 압축공기에 의해 상변환 물질(115)이 점차 용융되어 상변환 물질의 소정량이 용융되면, 제어기는 다시 압축기(132)와 응축기(134)를 가동시켜 냉각 순환 시스템(130)을 작동시킬 수 있다. 이와 같은 동작을 통해, 차가워진 냉매에 의해 열교환기(110) 내의 상변환 물질(115)을 응고시키는 과정을 반복할 수 있다. Thereafter, when the
에어 드라이어(10)에서 제어기는 상변환 물질(115)의 전량이 응고된 후, 압축기(132)와 응축기(134) 중 하나 이상의 작동을 중단시킬 수 있다. 또한, 제어기는, 상변환 물질(115)의 전량이 용융된 후, 압축기(132)와 응축기(134) 중 하나 이상을 작동시킬 수 있다.In the
일 실시예에 따른 에어 드라이어(10)에서는, 냉매와 상변환 물질(115)이 열 교환하여 상변환 물질(115)이 응고되고, 압축공기와 상변환 물질(115)이 열교환하여 상변환 물질(115)이 용융되는 과정이 동시 또는 순차적으로 실행되며, 이러한 과정들은 반복될 수 있다. In the
상변환 물질(115)은 냉매가 냉각 순환 시스템(130)에서 순환하지 않는 동안에도, 상변환 물질(115)의 상변환(즉, 용융)이 진행되는 동안에 유로(117)를 통해 흐르는 압축공기로부터 열을 지속적으로 흡수할 수 있다. 따라서, 냉매의 냉각 순환 시스템(130)이 정지되어도, 압축공기의 제습이 연속적으로 실행될 수 있다. The phase-
에어 드라이어(10)에서는, 냉매의 냉각 순환 시스템(130)을, 압축공기 부하에 상관없이 일정 시간 동안에 가동 또는 정지하는 것이 아닌 다른 방식에 따라 동작될 수 있다. 즉, 압축공기의 부하 변동에 따라 상변환 물질(115)의 전량 용융된 후, 냉각 순환 시스템(130)이 정지되고, 상변환 물질의 전량이 응고된 후 다시 냉각 순환 시스템(130)이 정지될 수 있다. 이와 같이 압축공기의 부하 변동을 고려하여 냉각 순환 시스템(130)을 가동하므로, 압축기(132) 및 응축기(134)에서 소모되는 전력량을 극단적으로 저감하는 것이 가능하다.In the
열교환기(110)에는 열교환기로부터 배출된 압축공기의 온도를 검출하는 하나 이상의 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어기는 상기 센서로부터 검출된 압축공기의 온도에 기초하여 상변환 물질(115)의 상태를 결정하고, 이에 따라 압축기(132) 및 응축기(134)의 작동 여부를 제어할 수 있다. The
다른 실시예에 따르면, 열교환기(110)에는 열교환기(110)로 유입되는 압축공기의 온도 및 유량을 각각 검출하는 하나 이상의 센서와, 열교환기(110)로부터 배출되는 압축공기의 온도를 검출하는 하나 이상의 센서를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제어기는 센서들로부터 검출된 압축공기의 입구 온도, 출구 온도, 및 유량에 기초하여 상변환 물질(115)의 응고량 또는 용융량을 결정할 수 있다.According to another embodiment, the
도 2 및 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 판형 열교환기(110)를 구성하는 플레이트의 단면도이다. 2 and 3 are sectional views of plates constituting the
본 개시의 일 실시예에 따른 열교환기(110)는, 압축공기 및 냉매가 도 2에서 수평방향으로 통과하는 관통공(121)이 다수 개가 형성된 격판(122)을 가지는 다수의 플레이트(140)들이 격판(122)의 일측에 압축공기 또는 냉매가 이동하는 사이 간극(123)을 가지면서 적층될 수 있다. The
플레이트(140)들은 사이 간극(123)을 가지면서 끼움 결합되며, 관통공(121)을 통해 사이 간극(123)들이 서로 연결될 수 있다. 압축공기 또는 냉매는, 이하 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하는 것과 같이, 사이 간극(123)들을 경유하면서 이동할 수 있다.The
플레이트(140)는 격판(122)과 격판(122)의 외주면에서 사이 간극(123)의 측방향으로 연장 형성된 측벽(124)을 포함하며, 격판(122)과 측벽(124)의 사이 공간에 사이 간극(123)이 형성될 수 있다. 측벽(124)은 종단으로 갈수록 외측 방향으로 경사진 경사면으로 이루어져, 다수의 플레이트(140)가 적층될 때, 끼움 결합이 용이하게 이루어질 수 있다.The
관통공(121)은, 격판(122)을 평면에서 볼 때, 네 모서리부위에 각각 형성될 수 있으며, 압축공기 및 냉매가 상측과 하측의 관통공(121)들 사이를 통해 각각 이동할 수 있고, 좌측 및 우측에 형성된 관통공(121)들을 통해 압축공기 및 냉매가 각각 별도의 독립적인 공간을 가지면서 이동할 수 있다.The through
일 실시예에서, 플레이트(140)는, 도 2에 도시된 편평한 격판(122)을 갖는 플레이트(140)일 수 있다. 다른 실시예에서, 플레이트(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 관통공(121)의 주변부에서 타 플레이트(140)를 구성하는 격판(122)측 방향으로 오목하게 형성된 수용홈(133)을 갖는 플레이트(140)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 열교환기를 구성하는 플레이트 및 연결체의 결합상태의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of a coupled state of a plate and a connecting body constituting a heat exchanger according to an embodiment of the present disclosure;
본 개시의 일 실시예에 따른 열교환기(110)는, 관통공(121)들을 각각 연결하는 연결체(150)를 통해 사이 간극(123)들을 선택적으로 연결하여, 압축공기 및 냉매가 각각 독립적으로 이동하는 압축공기 유로(117)와 냉매 유로(113)를 구성할 수 있다. 즉, 연결체(150)를 통해 상기 관통공(121)들을 연결함과 아울러, 관통공(121)들과 사이 간극(123)들을 공간적으로 분리하여, 선택된 관통공(121)과 선택된 사이 간극(123)들만이 서로 연통되도록 함으로써 압축공기 유로(117) 및 냉매 유로(113)를 구성할 수 있다. The
일 실시예에 따른 연결체(150)는, 링(ring) 형태를 가지는 연결링(131)으로 이루어지며, 연결링(131)은 수용홈(133)을 갖는 연장돌부(132)에 밀착됨으로써, 관통공(121)들을 외부에 대해 밀폐하면서 연결할 수 있다.The connecting
상변환 물질(115)이 수용되는 간극(123)을 구성하는 플레이트(140)에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상변환 물질(115)을 주입하기 위한 주입공(125)이 형성될 수 있다.An
도 6은 일 실시예에 따른 열교환기(110)에서 압축공기가 이동하는 통로(117)를 도시하고 있고, 도 7은 냉매가 이동하는 통로(113)를 도시하고 있다.FIG. 6 shows a
다른 실시예에 따른 플레이트(114)를 구성하는 격판(122)에는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 다수의 요철(129)을 포함할 수 있다. 도 10은 요철(129)이 형성된 플레이트(114)를 결합한 상태를 도시한다. 이 실시예에 따르면, 요철(129)에 의해 압축공기, 냉매와 격판(122)과의 접촉면적을 향상시켜 열교환 효율을 증대시킬 수 있다. The
열교환기(110)에서 적층된 복수의 플레이트(140)에 있어서, 상기 압축공기 통로(117) 및 냉매 통로(113)를 구성하는 사이 간극(123)들의 사이에는, 상변환 물질(115)이 수용된 사이 간극(123)이 배치되어 상기 상변환 물질(115)을 통해 압축공기와 냉매간의 간접적인 열교환이 이루어지도록 되어 있다. 즉, 냉매와 압축공기의 사이에 직접적인 열교환이 이루어지는 것이 방지하고, 상기 상변환 물질(115)의 상 변환을 통해 간접적인 열교환이 이루어지도록 하여, 상변환 물질의 잠열에 의해 냉매의 지속적인 순환이 없어도 압축공기와 상변환 물질이 열교환을 하도록 됨에 따라, 전체적인 에너지의 사용 효율을 극대화할 수 있다.In the plurality of
도 11은 본 개시의 다른 실시예에 따른 쉘&튜브형 열교환기(700)의 단면도이다. 열교환기(700)는 하우징(750), 냉매 관(734), 상변환 물질 관(714), 냉매용 매니폴드(736), 상변환 물질용 매니폴드(712), 배플(740)을 포함할 수 있다. 11 is a cross-sectional view of a shell and
하우징(750)에는 압축공기가 유입되는 입구(720)와 열교환이 완료된 압축공기가 배출되는 출구(722)를 포함할 수 있다. The
냉각 순환 시스템에서 배출된 냉매는 열교환기(700)의 냉매 입구(730)로 유입되어, 냉매용 매니폴드(736)에서 복수의 냉매관(734)으로 분기될 수 있다. 냉매는 복수의 냉매관(734)으로 이루어진 냉매 유로(113)를 통과한 후, 냉매용 매니폴드(738)에서 다시 합쳐진 후 냉매 출구(732)로 배출될 수 있다.The refrigerant discharged from the cooling circulation system may flow into the
각 냉매 관(734)의 반경 방향 둘레에는, 냉매 관(734)이 내부에 수용되도록 냉매 관(734) 주위를 감싸는 복수의 상변환 물질 관(714)이 배치될 수 있다. 각 냉매 관(734)과 복수의 상변환 물질 관(714)의 사이에는 상변환 물질(115)이 수용될 수 있다. A plurality of phase
도 12는 도 11의 I-I선을 따른 단면을 도시한다. 냉매 관(734)과 상변환 물질 관(714)은 동심으로 배치된 이중관으로 구성될 수 있으므로, 냉매관(734) 주위의 상변환 물질이 균일하게 상 변환을 일으킬 수 있으므로, 압축공기의 냉각 효율을 높일 수 있다.Fig. 12 shows a cross section taken along the line I-I in Fig. Since the
열교환기(700)에는, 복수의 상변환 물질 관(714)으로 분기되도록 구성된 상변환 물질용 매니폴드(712)가 냉매용 매니폴드(736, 738)의 내측으로 인접하여 형성될 수 있다. 냉매용 매니폴더(736, 738) 내측으로 상변환 물질용 매니폴드(712)를 배치함으로써, 열교환기(700)에 유입된 압축공기가 상변환 물질과만 열 교환하도록 할 수 있다. A manifold 712 for phase change material configured to branch to a plurality of phase
상변환 물질용 매니폴드(712)의 상부에는 상변환 물질(115)를 공급하기 위한 상변환 물질 공급구(710)가 형성되어 있고, 상변환 물질용 매니폴드(712)의 하부에는 상변환 물질(115)을 배출시키기 위한 배출구(716)가 형성되어 있을 수 있다. 상변환 물질 공급구(710)를 통해 공급된 상변환 물질(115)은 매니폴드(712)를 통해 복수의 상변환 물질 관(714)에 골고루 충전되도록 할 수 있다. 또한, 열교환기(700)의 정비시에 배출구(716)를 통해 상변환 물질의 배출을 용이하게 할 수 있다.A phase change
압축공기는 압축공기 입구(720)로 유입되고, 배플(740)에 의해 유동 방향이 유도되어, 상변환 물질 관(714)에 충전된 상변환 물질에 의해 냉각될 수 있다. 냉각된 압축공기는 압축공기 출구(722)로 배출될 수 있다.Compressed air enters the
이상과 같이, 쉘 앤 튜브형 열교환기(700)에서, 압축공기와 냉매의 사이에 상변환 물질(115)이 배치됨으로써, 냉매와 압축공기의 사이에 직접적인 열교환이 이루어지는 것이 방지되고, 상변환 물질(115)의 상변환을 통해 간접적인 열교환이 이루어지도록 할 수 있다. 따라서, 압축공기의 부하에 따라 냉각 순환 시스템을 정지시키고, 상변환 물질의 잠열에 의해 냉매의 지속적인 순환이 없어도 압축공기와 상변환 물질이 열교환을 하도록 됨에 따라, 전체적인 에너지의 사용효율을 극대화할 수 있다.As described above, in the shell-and-
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 에어 드라이어 시스템(1)을 도시한다. 에어 드라이어 시스템(1)은, 앞서 기재된 에어 드라이어(10)에 의해 압축공기와 냉매 사이의 열교환을 실행하는 제1 에어 드라이어(10)와, 제1 에어 드라이어(10)에 의해 건조된 압축공기를 추가로 건조시키기 위한 흡착제가 충전된 복수의 흡착탑을 포함하는 제2 에어 드라이어(20)를 포함할 수 있다. Figure 13 shows an
이하에서는, 도 14를 참고하여 제2 에어 드라이어(20)의 상세 구성과 동작을 설명한다.Hereinafter, the detailed configuration and operation of the
일 실시예에 따른 제2 에어 드라이어(20)는 흡착제가 충전되어 있는 2개의 흡착탑(200, 210)과, 흡착제의 재생을 위한 블로워(220) 및 히터(230)를 포함할 수 있다. 일단의 흡착탑(200)에서 압축공기 중의 수분을 건조시키는 건조 과정이 진행될 때, 타단의 흡착탑(210)에서는 흡착제에 흡착된 수분을 제거시키는 재생 과정이 진행될 수 있다. 제1 에어 드라이어(10)에서 일차로 수분이 제거된 저온(예를 들어, 60℃ 이하)의 압축공기는 흡착탑(200)을 통과하면서 이차로 수분이 제거되어 노점이 매우 낮은(예를 들어, -120℃ ~ -20℃) 건조공기가 생성될 수 있다.The
즉, 제1 에어 드라이어(20)로부터 배출된 압축공기는 제1 이송라인(N1)을 통해 제2 에어 드라이어(20)로 유입되어 흡착탑(200)에 공급될 수 있다. 흡착탑(200)에서 건조 과정을 거친 압축공기는 제2 이송라인(N2)을 통해 압축공기 사용처로 공급될 수 있다. That is, the compressed air discharged from the
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 흡착탑(200)에서 건조 과정을 거친 압축공기는 제2 이송라인(N2)을 거쳐 보조 열교환기(100)로 보내질 수 있다. 도 13을 참고하면, 보조 열교환기(100)에서는 제1 에어 드라이어(10)에 인입되는 고온의 압축공기와 제2 에어 드라이어(20)에 의해 건조되어 이송라인(N2)을 통해 배출되는 저온의 압축공기 사이에서 열 교환이 실시될 수 있다.According to another embodiment of the present disclosure, the compressed air having undergone the drying process in the
보조 열교환기(100)는 에어 드라이어 시스템(1)에 인입되는 고온의 압축공기를 제습이 완료된 저온의 압축공기와 열교환시켜서, 제습이 완료된 압축공기에 대해서는 건조도를 추가적으로 증가시킬 수 있고, 에어 드라이어 시스템(1)에 인입되는 고온의 압축공기는 예냉됨으로써 냉각 순환 시스템의 냉동부하를 저감할 수 있다.The
도 13에는 보조 열교환기(100), 제1 에어 드라이어의 열교환기(110) 및 세퍼레이터(120)가 별도의 구성으로 도시되어 있으나, 도 15와 같이 일체형으로 형성하여, 하나의 하우징 내에 포함되도록 할 수 있다. 일체형으로 형성할 경우, 유지 보수가 편리하고, 설치 공간을 최소화할 수 있다. 13, the
제2 에어 드라이어(20)의 재생 과정이 진행되는 흡착탑(210)에는 블로워(220)에 의해 흡입된 외기 공기(N3)가 히터(230)에서 가열된 후, 흡착탑(210) 내의 흡착제의 재생을 위해 재생용 공기로서 공급된다. 재생용 공기는 블로워(220)에서 흡입된 외기 공기(N3)와 흡착탑(200)에서 건조 완료된 압축공기 중 일부가 혼합되어 공급되거나, 건조된 압축공기만으로 공급될 수도 있다. 또는, 건조된 압축공기 및/또는 외기 공기(N3)가 히터(230)에서 가열되지 않은 상태로 재생용 공기로 흡착탑(210)에 공급될 수도 있다. 즉, 히터(230)의 운전은 압축공기의 부하량 또는 계절 조건에 따라 가변될 수 있다. The outside air N3 sucked by the
본 개시의 일 실시예에 따른 제2 에어 드라이어(20)에서 흡착탑(210)을 통과하며 수분을 흡수한 재생용 공기는 외기로 배출(N4)될 수 있다.In the
흡착식 에어 드라이어(20)에서 흡착탑(210)의 재생 과정이 완료되면, 블로워(220)에서 흡입된 외기 공기(N3), 또는 외기 공기(N3)와 흡착탑(200)에서 건조 완료된 압축공기의 혼합, 또는 흡착탑(200)에서 건조 완료된 압축 공기를 히터(230)에서 가열되지 않은 상태로 흡착탑(210)에 공급되거나, 또는 수냉식 또는 공냉식의 쿨러에서 냉각하여 흡착탑(210)에 공급됨으로써, 흡착탑(210)을 냉각시킬 수 있다. When the regeneration process of the
건조용 흡착탑(200) 및 재생용 흡착탑(210)을 절환시키는 밸브를 포함하는 제2 에어 드라이어(10)에 사용되는 밸브는, 2방향 밸브, 3방향 밸브, 4방향 밸브, 체크 밸브 중의 어느 하나 또는 이들 밸브 중 둘 이상을 혼용하여 사용할 수 있다. 예컨대, 2개의 2방향 밸브를 2개의 체크 밸브로 대체하여 사용하거나, 2개의 2방향 밸브를 하나의 3방향 밸브로 대체하여 사용할 수 있다. 이 경우, 밸브 자체의 무게를 저감할 수 있고, 밸브의 제어용 공압 배관의 제작 비용을 저감할 수 있다. The valve used in the
제2 에어 드라이어(20)의 흡착탑(200,210)에는, 활성 알루미나(activated alumina), 몰리큘라 시브(molecular sieve), 실리카 겔(silica gel)과 같은 흡착제를 단독 또는 혼용하여 사용할 수 있다.Adsorbents such as activated alumina, molecular sieve, and silica gel may be used alone or in combination with the
제2 에어 드라이어(20)에는 흡착제의 재생을 위한 재생용 공기의 공급 방법 및 재생 후 흡착탑의 냉각 방법, 흡착제의 종류, 절환 밸브의 종류에 따라 다양한 형태가 존재하고, 본 개시에 따르면 상변환 물질을 이용하는 제1 에어 드라이어에 다양한 형태의 제2 에어 드라이어가 결합될 수 있다.There are various forms in the
본 개시의 일 실시예에 따른 제2 에어 드라이어(20)는, 전단의 상변환 물질을 이용한 제1 에어 드라이어(10)에서 수분이 어느 정도 제거된 저온의 압축공기가 인입됨에 따라, 제2 에어 드라이어(20)의 용량을 축소하여 설계하는 것이 가능하다. 이에 따라, 흡착탑(200, 210)의 크기 및 흡착제의 재생에 필요한 히터(230), 블로워(220)의 크기를 작게하여 설치 면적을 저감할 수 있다.The
또한, 전단의 상변환 물질을 이용한 제1 에어 드라이어(10)에서 안정적인 노점의 압축공기를 제공하여, 제2 에어 드라이어(20)의 제습 사이클 타임을 연장시킬 수 있으므로, 설비의 내구성을 향상시킬 수 있고, 흡착탑의 재생에 필요한 블로워 (220) 및 히터(230)를 가동하는데 필요한 에너지를 저감할 수 있다. Further, since the
상변환 물질을 이용한 제1 에어 드라이어(10) 및 제2 에어 드라이어(20)는 1대 1의 직렬로 연결하여 사용할 수 있고, 또는 사용처의 부하량 및 압축공기의 최종 노점 조건 등에 따라 한 대 이상의 제1 에어 드라이어(10) 및 한 대 이상의 제2 에어 드라이어(20)를 직렬 및/또는 병렬 연결하여 사용할 수 있다. The
사용처의 압축공기 사용량 및 요구 노점 조건에 따라 열교환기(110)를 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다. 또는, 열교환기(110)를 병렬로 연결하여, 일부 열교환기의 수리나 교체를 위해 전체 에어 드라이어 시스템(1)의 가동을 중단하지 않도록 할 수 있다.The
제1 에어 드라이어(10)에서 일차로 압축공기의 수분을 제거한 후, 저온의 압축공기를 제2 에어 드라이어(20)에 공급하는 경우, 제2 에어 드라이어(20)의 용량을 작게 설계하는 것이 가능하다. 그러나, 제2 에어 드라이어(20)로 인입되는 수분량이 감소하더라도, 건조시켜야 할 압축공기의 유량은 크게 변하지 않는다. 이와 같은 경우, 흡착탑의 크기(특히, 흡착탑의 내경)를 감소시키면, 재생용 공기가 흡착탑을 통과할 때 유속이 증가하여, 과도한 유속으로 인한 흡착제의 파쇄 현상이 발생될 수 있다. It is possible to reduce the capacity of the
본 개시는 압축공기의 과도한 유속으로 인한 흡착제의 파쇄 현상이 발생하지 않는 흡착탑(200)에 관한 실시예들을 제공한다. The present disclosure provides embodiments of the
도 16 내지 도 18을 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 에어 드라이어의 흡착탑(200)의 구조를 이하에서 설명한다. 16 to 18, the structure of the
흡착탑(200)은 도 16과 같이, 외측 관(530)과, 외측 관(530) 내에 수용되는 중간 관(510)과, 중간 관(510) 내에 수용되는 내측 관(500)을 포함할 수 있다. The
도 16에서 내측 관(500)의 내부 공간이 도면부호 '300'으로 표시되고, 내측 관(500)과 중간 관(510)의 사이 공간이 도면부호 '310'으로 표시되고, 중간 관(510)과 외측 관(530)의 사이 공간이 도면부호 '330'으로 표시된다.16, the inner space of the
외측 관(530), 중간 관(510), 및 내측 관(500)은 동축으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 중간 관(510)과 내측 관(500)의 사이 간격(310)은 원주방향으로 일정하게 형성될 수 있다. 간격(310)에는 흡착제가 균일하게 배치될 수 있으므로, 수분의 흡착 성능을 균일하게 유지할 수 있다. The
외측 관(530)의 입구(538) 측에 인접한 중간 관(510) 및 내측 관(500)의 단부는 폐쇄되어 있음으로써, 중간 관(510)과 내측 관(500)의 사이에 흡착제를 충전시킬 수 있고, 압축공기의 유동 방향을 측방향으로 유도할 수 있다.The
외측 관(530)에는 흡착탑(200)으로 유입된 압축공기가 유입되는 입구(539)가 연결되어 있고, 내측 관(500)에는 흡착탑(200)으로부터 압축공기가 유출되는 출구(539)가 연결되어 있을 수 있다. 외측 관(530)의 입구로 유입된 압축공기는 적어도 일부가 측방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 즉, 압축공기는 측면으로부터 중앙을 향해 이동하여 내측 관(500)에 모인 후, 내측 관(500)에 연결된 출구로 배출될 수 있다. An
일 실시예에 따르면, 흡착제(600)가 충전된 공간(310)의 내측을 구성하는 내측 관(500) 및 외측을 구성하는 중간 관(510)에는 원주면을 따라 복수의 구멍(650)이 형성되어 있어, 압축공기가 상기 구멍(650)을 통해 이동할 수 있다. According to one embodiment, a plurality of
도 17의 (A)는 내측 관(500)에 상기 구멍(650)이 형성되어 있는 것을 도시한 것이며, 도 17의 (B)는 중간 관(510)에 상기 구멍(650)이 형성되어 있는 것을 도시한 것이다. 17A shows that the
상기 구멍(650)은 도 18과 같이, 원주 방향으로 길게 형성된 장방형일 수 있다. 상기 구멍(650)의 높이는 흡착제의 직경보다는 작게 형성되어 흡착제가 배출되지 않도록 할 수 있고, 상기 구멍(650)의 길이를 길게 형성함으로써 압축공기가 통과하는 단면적을 충분히 얻을 수 있다.The
일 실시예에 따른 흡착탑에 따르면, 압축공기가 흡착제(600)를 통과하는 단면적은, 내측관(500)에 형성된 상기 구멍(650)에 대한 면적의 합 또는, 상기 중간 관(510)에 형성된 상기 구멍(650)에 대한 면적의 합이다. 상기 구멍(650)의 면적의 합은 외측 관(530)의 단면적에 비해 크도록 할 수 있다. 이 경우, 흡착탑의 내경을 감소시키더라도 압축공기가 통과하는 단면적이 충분히 확보될 수 있다.The cross sectional area of the compressed air passing through the adsorbent 600 may be equal to the sum of the areas of the compressed air and the
도 19는 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 에어 드라이어의 흡착탑에서 압축공기 및 재생용 공기의 유로를 나타낸 구성도이다. 제1 이송라인(N1)으로부터 제2 에어 드라이어의 흡착탑(200)에 유입된 압축공기는 흡착탑(200)의 외측 관(530)과 중간 관(510) 사이의 공간(330)으로 확산된 후, 흡착제(600)가 내부에 충전되어 있는 공간(310)을 통과하여, 내측 관(500) 내부의 공간(300)으로 모인 후, 흡착탑 외부로 배출될 수 있다. 재생용 공기는 반대로, 흡착탑(210)의 내측 관(500) 내부의 공간(300)으로 유입된 후, 흡착제(600)가 내부에 충전되어 있는 공간(310)을 통과하여, 흡착탑(210)의 외측 관(530)과 중간 관(510) 사이에 형성된 공간(330)을 통해 유동하여, 외측 관(530)에 연결된 유출구를 통해 흡착탑(210) 외부로 배출될 수 있다. 상기 압축공기 및 재생용 공기는 서로 반대 방향으로 흐를 수 있다.FIG. 19 is a view showing a flow path of compressed air and regeneration air in an adsorption tower of a second air dryer according to an embodiment of the present disclosure; FIG. The compressed air introduced into the
상술한 구조에 의하면, 압축공기의 유속이 과도하게 발생하여 흡착제가 파쇄되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 흡착탑의 내경을 축소함으로써 제2 에어 드라이어를 소형화하는 것이 가능하고, 이에 따라 에어 드라이어 시스템의 설치 면적을 감소시키는 것이 가능하다. According to the above-described structure, it is possible to prevent the phenomenon that the adsorbent is crushed due to excessive flow velocity of the compressed air. Further, by reducing the inner diameter of the adsorption tower, it is possible to downsize the second air dryer, thereby reducing the installation area of the air dryer system.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. For example, it is contemplated that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described structures, devices, and the like may be combined or combined in other ways than the described methods, Appropriate results can be achieved even if they are replaced or replaced.
1 … 에어 드라이어 시스템, 10 … 제1 에어 드라이어, 20 … 제2 에어 드라이어, 100 … 보조 열교환기, 110 … 열교환기, 113 … 냉매 유로, 115 … 상변환 물질, 117 … 압축공기 유로, 120 … 세퍼레이터, 130 … 냉각순환시스템, 132 … 압축기, 134 … 응축기, 136 … 모세관 튜브, 200, 210 … 흡착탑, 220 … 블로워, 230 … 히터 One … Air dryer system, 10 ... The first air dryer, 20 ... The second air dryer, 100 ... Auxiliary heat exchanger, 110 ... Heat exchanger, 113 ... Refrigerant flow, 115 ... Phase conversion material, 117 ... Compressed air flow, 120 ... Separator, 130 ... Cooling circulation system, 132 ... Compressor, 134 ... Condenser, 136 ... Capillary tube, 200, 210 ... Adsorption tower, 220 ... Blower, 230 ... heater
Claims (24)
상기 열교환기에서 배출된 냉매를 냉각시켜 다시 상기 열교환기로 공급하는 냉각순환시스템과,
상기 열교환기의 압축공기 출구에서 배출된 상기 압축공기로부터 응축된 수분을 제거하고 상기 수분이 제거된 압축공기를 배출하는 세퍼레이터와,
상기 냉각순환시스템의 동작을 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 냉각순환시스템은,
상기 열교환기에서 배출된 냉매를 압축하는 압축기와,
상기 압축기에서 배출된 상기 압축된 냉매의 열을 방출하여, 상기 열이 방출된 냉매를 상기 열교환기로 공급하는 응축기를 포함하고,
상기 제어기는 상기 열교환기의 상기 상변환 물질의 응고량에 기초하여 상기 압축기 및 상기 응축기 중 하나 이상의 작동을 중단시키고,
상기 열교환기는 상기 압축공기 또는 상기 냉매가 이동하는 사이 간극들을 가지면서 적층되는 복수의 플레이트를 포함하고,
상기 복수의 플레이트 각각은,
상기 압축공기 또는 상기 냉매가 이동하는 복수의 관통공이 형성된 격판; 및
상기 격판의 외주면으로부터 연장 형성된 측벽을 포함하고,
상기 사이 간극들 각각은 상기 격판과 상기 측벽에 의해 구획된 공간에 형성되고,
상기 열교환기는 상기 관통공들의 적어도 일부를 연결하고, 상기 사이 간극들을 선택적으로 연결하여 상기 압축공기 및 상기 냉매가 각각 독립적으로 이동하는 통로를 구성하는 연결체를 더 포함하고,
상기 사이 간극들은,
상기 압축공기가 이동하는 사이 간극;
상기 냉매가 이동하는 사이 간극; 및
상기 압축공기가 이동하는 사이 간극과 상기 냉매가 이동하는 사이 간극의 사이마다 위치되는 상기 상변환 물질이 수용된 사이 간극을 포함하는,
에어 드라이어.A heat exchanger including a phase change material disposed between a flow path through which compressed air flows into the compressed air inlet and a flow path through which the refrigerant flows and performs heat exchange between the compressed air and the refrigerant by the phase change material, ,
A cooling circulation system for cooling the refrigerant discharged from the heat exchanger and supplying the refrigerant to the heat exchanger,
A separator for removing condensed water from the compressed air discharged from the compressed air outlet of the heat exchanger and discharging the compressed air from which the moisture has been removed,
And a controller for controlling operation of the cooling circulation system,
The cooling circulation system comprises:
A compressor for compressing the refrigerant discharged from the heat exchanger,
And a condenser for discharging the heat of the compressed refrigerant discharged from the compressor and supplying the heat-released refrigerant to the heat exchanger,
Wherein the controller stops operation of one or more of the compressor and the condenser based on the amount of coagulation of the phase change material in the heat exchanger,
Wherein the heat exchanger includes a plurality of plates stacked while having compressed air or gaps between which the refrigerant moves,
Wherein each of the plurality of plates comprises:
A diaphragm having a plurality of through holes through which the compressed air or the refrigerant moves; And
And a side wall extending from an outer circumferential surface of the diaphragm,
Each of the interstices is formed in a space defined by the partition plate and the side wall,
Wherein the heat exchanger further comprises a connecting body connecting at least a part of the through holes and selectively connecting the interstices to constitute a passage through which the compressed air and the refrigerant independently move,
The inter-
A gap between the compressed air moves;
A gap between which the refrigerant moves; And
And a gap between the space in which the compressed air is moved and the space in which the phase change material is positioned between the spaces in which the refrigerant moves,
Air dryer.
상기 제어기는, 상기 열교환기의 상기 상변환 물질의 전량이 응고된 후 상기 압축기 및 상기 응축기 중 하나 이상의 작동을 중단시키는, 에어 드라이어.3. The method of claim 2,
Wherein the controller stops operation of at least one of the compressor and the condenser after the entire amount of the phase change material of the heat exchanger has solidified.
상기 제어기는, 상기 상변환 물질의 전량이 용융된 후 상기 압축기 및 상기 응축기 중 하나 이상을 작동시키는, 에어 드라이어. The method of claim 3,
Wherein the controller operates at least one of the compressor and the condenser after the entire amount of the phase change material has been melted.
상기 열교환기는 상기 압축공기 출구로 배출되는 상기 압축공기의 온도를 검출하는 하나 이상의 센서를 더 포함하고,
상기 제어기는 상기 센서로부터 검출된 상기 압축공기의 온도에 기초하여 상기 상변환 물질의 응고량 또는 용융량을 결정하는, 에어 드라이어.5. The method of claim 4,
Wherein the heat exchanger further comprises at least one sensor for detecting the temperature of the compressed air discharged to the compressed air outlet,
Wherein the controller determines a solidification amount or a melting amount of the phase change material based on the temperature of the compressed air detected from the sensor.
상기 열교환기는 상기 압축공기 입구로 유입되는 상기 압축공기의 온도 및 유량을 각각 검출하는 하나 이상의 센서와, 상기 압축공기 출구로 배출되는 상기 압축공기의 온도를 검출하는 하나 이상의 센서를 더 포함하고,
상기 제어기는 상기 센서들로부터 검출된 상기 압축공기의 입구온도, 출구온도, 및 유량에 기초하여 상기 상변환 물질의 응고량 또는 용융량을 결정하는, 에어 드라이어.5. The method of claim 4,
Wherein the heat exchanger further comprises at least one sensor for respectively detecting a temperature and a flow rate of the compressed air flowing into the compressed air inlet and at least one sensor for detecting the temperature of the compressed air discharged to the compressed air outlet,
Wherein the controller determines a solidification amount or a melting amount of the phase change material based on an inlet temperature, an outlet temperature, and a flow rate of the compressed air detected from the sensors.
상기 연결체는, 상기 플레이트의 상기 관통공의 주변부에서 타 플레이트를 구성하는 격판측 방향으로 연장되어 밀착되는 연장돌부로 이루어지는, 에어 드라이어. The method according to claim 1,
Wherein the connecting body comprises an extending projection portion which is extended in the direction of a partition plate constituting the other plate at a peripheral portion of the through hole of the plate and is closely contacted.
상기 연결체는 상기 관통공의 주변부에서 인접한 타 플레이트측으로 오목하게 형성된 수용홈을 갖는 연장돌부의 수용홈에 수용되고,
상기 연장돌부의 돌출된 면은 상기 인접한 타 플레이트를 구성하는 격판의 관통공 주변면에 밀착되는, 에어 드라이어.The method according to claim 1,
The connecting body is accommodated in the receiving groove of the extending projection having the receiving groove formed concavely in the peripheral portion of the through hole adjacent to the other plate,
And the protruding surface of the extending protrusion is in close contact with a peripheral surface of the through hole of the diaphragm constituting the adjacent another plate.
상기 연결체는 링 형태인, 에어 드라이어.10. The method of claim 9,
Wherein the connecting body is in the form of a ring.
상기 복수의 플레이트가 적층될 때 끼움 결합되도록, 상기 측벽은 종단으로 갈수록 외측 방향으로 경사진 경사면으로 이루어진, 에어 드라이어.The method according to claim 1,
And the side wall is made of an inclined surface inclined outwardly toward the end so as to be engaged when the plurality of plates are stacked.
상기 열교환기의 상기 압축공기 출구로 배출되는 상기 압축공기의 온도를 검출하는 단계와,
상기 압축공기의 온도에 기초하여 상기 상변환 물질의 응고량 또는 용융량을 결정하는 단계와,
상기 상변환 물질의 응고량에 기초하여 상기 압축기 및 상기 응축기 중 하나 이상을 작동을 중단시키는 단계와,
상기 상변환 물질의 용융량에 기초하여 상기 압축기 및 상기 응축기 중 하나 이상을 작동시키는 단계를 포함하는, 에어 드라이어의 운전방법.A method of operating an air dryer according to any one of claims 1 to 6, 8 to 10, and 12,
Detecting the temperature of the compressed air discharged to the compressed air outlet of the heat exchanger;
Determining a solidification amount or a melting amount of the phase change material based on the temperature of the compressed air,
Stopping at least one of the compressor and the condenser based on the amount of coagulation of the phase change material;
And operating at least one of the compressor and the condenser based on a melting amount of the phase change material.
상기 열교환기의 상기 상변환 물질의 전량이 응고된 후 상기 압축기 및 상기 응축기 중 하나 이상의 작동을 중단시키는 단계와,
상기 상변환 물질의 전량이 용융된 후 상기 압축기 및 상기 응축기 중 하나 이상을 작동시키는 단계를 더 포함하는, 에어 드라이어의 운전방법.14. The method of claim 13,
Stopping operation of at least one of the compressor and the condenser after the entire amount of the phase change material of the heat exchanger has solidified;
Further comprising the step of operating at least one of the compressor and the condenser after the entire amount of the phase change material has been melted.
상기 제1 에어 드라이어에 의해 건조된 상기 압축공기를 추가로 건조시키는 흡착제가 충전된 복수의 흡착탑을 포함하는 제2 에어 드라이어를 포함하는, 에어 드라이어 시스템. A first air dryer including an air dryer according to any one of claims 1 to 6, 8 to 10, and 12 for performing heat exchange between the compressed air and the refrigerant by the air dryer; ,
And a second air dryer including a plurality of adsorption towers filled with an adsorbent for further drying the compressed air dried by the first air dryer.
상기 제1 에어 드라이어에 유입되는 압축공기와 상기 제2 에어 드라이어에 의해 건조되어 배출되는 압축공기 사이의 열교환을 실행하는 보조 열교환기를 더 포함하는, 에어 드라이어 시스템.16. The method of claim 15,
Further comprising an auxiliary heat exchanger for performing heat exchange between the compressed air introduced into the first air dryer and the compressed air dried and discharged by the second air dryer.
상기 제1 에어 드라이어의 상기 열교환기, 상기 보조 열교환기 및 상기 세퍼레이터가 일체로 형성되어 있는, 에어 드라이어 시스템.17. The method of claim 16,
Wherein the heat exchanger, the auxiliary heat exchanger and the separator of the first air dryer are integrally formed.
상기 제2 에어 드라이어의 상기 흡착탑은, 상기 흡착탑 내에서 상기 압축공기의 적어도 일부가 수평 방향으로 이동하도록 구성된, 에어 드라이어 시스템.16. The method of claim 15,
And the adsorption tower of the second air dryer is configured such that at least a part of the compressed air in the adsorption tower is moved in the horizontal direction.
상기 흡착탑은,
외측 관과,
상기 외측 관 내에 수용되는 중간 관과,
상기 중간 관 내에 수용되는 내측 관과,
상기 중간 관과 상기 내측 관의 사이에는 배치되는 흡착제를 포함하는, 에어 드라이어 시스템.19. The method of claim 18,
In the adsorption tower,
An outer tube,
An intermediate tube accommodated in the outer tube,
An inner tube accommodated in the intermediate tube,
And an adsorbent disposed between the intermediate tube and the inner tube.
상기 외측 관에는 상기 흡착탑으로 압축공기가 유입되는 입구가 연결되어 있고,
상기 내측 관에는 상기 흡착탑으로부터 압축공기가 배출되는 출구가 연결되어 있는, 에어 드라이어 시스템.20. The method of claim 19,
And an inlet through which the compressed air flows into the adsorption tower is connected to the outer tube,
And an outlet through which the compressed air is discharged from the adsorption tower is connected to the inner tube.
상기 외측 관과 상기 중간 관과 상기 내측 관은 동축으로 배치되어 있는, 에어 드라이어 시스템.21. The method of claim 20,
Wherein the outer tube, the intermediate tube, and the inner tube are coaxially disposed.
상기 외측 관의 입구 측에 인접한 상기 중간 관 및 상기 내측 관의 단부는 폐쇄되어 있는, 에어 드라이어 시스템.22. The method of claim 21,
Wherein the intermediate tube and the end of the inner tube adjacent to the inlet side of the outer tube are closed.
상기 내측 관 및 상기 중간 관에는, 원주면을 따라 형성된 복수의 구멍을 포함하고,
상기 구멍은 원주방향 또는 수직 방향으로 길게 형성된 장방형인, 에어 드라이어 시스템.23. The method of claim 22,
Wherein the inner tube and the intermediate tube include a plurality of holes formed along the circumferential surface,
Wherein the hole is a rectangle elongated in a circumferential or vertical direction.
상기 내측 관에 형성된 복수의 구멍에 대한 면적의 합 및 상기 중간 관에 형성된 복수의 구멍에 대한 면적의 합은 상기 외측 관의 단면적보다 큰, 에어 드라이어 시스템.
24. The method of claim 23,
The sum of the areas of the plurality of holes formed in the inner tube and the area of the plurality of holes formed in the middle tube is larger than the cross-sectional area of the outer tube.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |