KR102172372B1 - 2단계 에어 드라이어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2단 에어 드라이어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조해제를 이용하는 조해제 제습 수단으로 습기를 제거함으로써 에너지 사용량을 줄일 수 있고, 냉각 제습 수단을 이용하여 공기를 냉각함과 동시에 습기를 1차적으로 제거한 다음 조해제 제습 수단에서 2차적으로 습기가 제거되도록 구성되어 조해제 제습 수단에서 조해제의 제습 부하를 줄여 조해제 사용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 흡수율이 낮은 조해제를 이용하더라도 압축공기가 이용되는 통상의 온도에서는 결로가 발생되지 않는 정도까지 충분한 제습이 가능하여 운영 경비를 줄일 수 있는 2단 에어 드라이어 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 2단 에어 드라이어 시스템은, 유입된 압축공기를 냉각시켜 압축공기에 포함된 습기를 응결시켜 제거하여 배출하는 냉각 제습 수단과, 상기 냉각 제습 수단에서 배출된 압축공기를 조해제와 접촉시켜 압축공기에 포함된 습기가 조해제에 조해되어 제거되고 습기가 제거된 공기를 배출하는 조해제 제습 수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

2단계 에어 드라이어 시스템{TOW STAGE AIR DRYER SYSTEM}
본 발명은 2단 에어 드라이어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조해제를 이용하는 조해제 제습 수단으로 습기를 제거함으로써 에너지 사용량을 줄일 수 있고, 냉각 제습 수단을 이용하여 공기를 냉각함과 동시에 습기를 1차적으로 제거한 다음 조해제 제습 수단에서 2차적으로 습기가 제거되도록 구성되어 조해제 제습 수단에서 조해제의 제습 부하를 줄여 조해제 사용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 흡수율이 낮은 조해제를 이용하더라도 압축공기가 이용되는 통상의 온도에서는 결로가 발생되지 않는 정도까지 충분한 제습이 가능하여 운영 경비를 줄일 수 있는 2단 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 에어 드라이어 시스템(air dryer system)이 각종 정밀산업현장에 적용되고 있다.
종래에는 이러한 에어 드라이어 시스템으로 대한민국 등록특허 제10-1081821호(2011.11.03,에너지절약형 냉동식 에어드라이어 제습장치)와 같이 냉동기를 이용하여 공기를 노점온도 이하로 냉각하여 제습하는 냉각식이 주로 이용되었다. 그러나, 냉각식 에어 드라이어 시스템의 경우 압축 공기의 냉각을 위해서 상시적으로 가동되기 때문에 과다하게 에너지가 소비되는 문제를 갖는다.
이러한 문제점으로 최근에는 제습 효율이 높고, 매우 낮은 노점에서도 제습할 수 있어 대한민국 공개특허 제10-2018-0109256호(2018.10.08, 흡착식 에어 드라이어)나 대한민국 등록특허 제10-1687360호(2016.12.12, 흡착식 드라이어의 재생에어 공급장치)에서와 같이 흡착식 에어 드라이어 시스템이 주류를 이루고 있다.
그러나, 흡착식 에어 드라이어 시스템의 경우에도 흡착제의 재생에 비용이 과다하게 들고 흡착제에 오일이 흡착되는 경우 제습 기능이 떨어지는 문제점을 갖는다.
대한민국 등록특허 제10-1081821호(2011.11.03) : 에너지절약형 냉동식 에어드라이어 제습장치 대한민국 공개특허 제10-2018-0109256호(2018.10.08) : 흡착식 에어 드라이어 대한민국 등록특허 제10-1687360호(2016.12.12) : 흡착식 드라이어의 재생에어 공급장치
본 발명은 상기와 같은 점을 인식하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 조해제를 이용하는 조해제 제습 수단으로 습기를 제거함으로써 에너지 사용량을 줄일 수 있고, 냉각 제습 수단을 이용하여 공기를 냉각함과 동시에 습기를 1차적으로 제거한 다음 조해제 제습 수단에서 2차적으로 습기가 제거되도록 구성되어 조해제 제습 수단에서 조해제의 제습 부하를 줄여 조해제 사용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 흡수율이 낮은 조해제를 이용하더라도 압축공기가 이용되는 통상의 온도에서는 결로가 발생되지 않는 정도까지 충분한 제습이 가능하여 운영 경비를 줄일 수 있는 2단 에어 드라이어 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 2단 에어 드라이어 시스템은, 유입된 압축공기를 냉각시켜 압축공기에 포함된 습기를 응결시켜 제거하여 배출하는 냉각 제습 수단과, 상기 냉각 제습 수단에서 배출된 압축공기를 조해제와 접촉시켜 압축공기에 포함된 습기가 조해제에 조해되어 제거되고 습기가 제거된 공기를 배출하는 조해제 제습 수단이 포함되어 구성되되, 상기 냉각 제습 수단은, 냉매가 냉동 사이클을 순환하는 냉동기와, 상기 냉동기의 냉매가 상기 압축공기의 열을 흡수하여 증발되면서 상기 압축공기가 냉각되는 열교환기와, 상기 열교환기를 통과하면서 응축된 수분이 분리되어 배출되는 기액분리기가 구비되어 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 2단 에어 드라이어 시스템은, 상기 조해제 제습 수단은, 상기 냉각 제습 수단에서 배출된 압축공기가 하부로 유입되어 상부로 배출되는 제습 탱크가 구비되어 구성되고, 상기 제습 탱크는 내부가 타공 스크린에 의해 상하로 분리되고, 상기 타공 스크린의 상부에는 일정 크기 이상의 입자상 물질이 채워진 압력 분산층과, 상기 압력 분산층 상부에 조해제가 채워진 제습층이 순차적으로 형성되고, 상기 압축공기는 상기 타공 스크린 하부에서 유입되어 상기 압력 분산층과 제습층을 순차적으로 통과하여 배출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 2단 에어 드라이어 시스템은, 상기 조해제는 칼슘, 칼륨, 나트륨이 포함되어 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 2단 에어 드라이어 시스템은, 상기 냉각 제습 수단으로 유입되는 압축공기와 상기 조해제 제습 수단에서 배출되는 압축공기 사이에 열교환이 이루어져 상기 냉각 제습 수단으로 유입되는 압축공기는 냉각되어 상기 냉각 제습 수단으로 유입되고, 상기 조해제 제습 수단에서 배출되는 압축공기는 가열되어 배출되는 예열 수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 2단 에어 드라이어 시스템은 조해제를 이용하는 조해제 제습 수단으로 습기를 제거함으로써 에너지 사용량을 줄일 수 있고, 냉각 제습 수단을 이용하여 공기를 냉각함과 동시에 습기를 1차적으로 제거한 다음 조해제 제습 수단에서 2차적으로 습기가 제거되도록 구성되어 조해제 제습 수단에서 조해제의 제습 부하를 줄여 조해제 사용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 흡수율이 낮은 조해제를 이용하더라도 압축공기가 이용되는 통상의 온도에서는 결로가 발생되지 않는 정도까지 충분한 제습이 가능하여 운영 경비를 줄일 수 있는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 2단 에어 드라이어 시스템을 도시한 구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2단 에어 드라이어 시스템을 통해 충분한 제습이 이루어지는 과정을 도시한 포화 수증기 그래프
이하에서는 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 2단 에어 드라이어 시스템을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 2단 에어 드라이어 시스템을 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2단 에어 드라이어 시스템을 통해 충분한 제습이 이루어지는 과정을 도시한 포화 수증기 그래프이다.
본 발명의 일실시예에 따른 2단 에어 드라이어 시스템은 냉각 제습 수단(20)에서 상변환 물질을 이용한 냉각으로 습기를 1차적으로 제거하고, 1차적으로 습기가 제거된 압축 공기를 조해제 제습 수단(30)에서 조해제를 이용하여 2차적으로 습기를 제거함으로써 제습효과가 극대화시킬 수 있도록 구성된다. 특히 본 발명의 일실시예에 따른 2단 에어 드라이어 시스템은 조해제를 이용함으로써 흡착제를 이용하는 제습 방식과는 달리 재생 비용이 들지 않고 무동력으로 제습이 이루어지기 때문에 결과적으로 에너지 사용량 및 유지 비용을 절감할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
특히, 본 발명에 따른 2단 에어 드라이어 시스템은 냉각 제습 수단을 이용하여 공기를 냉각함과 동시에 습기를 1차적으로 제거한 다음 조해제 제습 수단에서 2차적으로 습기가 제거되도록 구성되어 조해제 제습 수단에서 조해제의 제습 부하를 줄여 조해제 사용량을 줄일 수 있다. 또한, 조해재 제습 수단에서 흡수율이 낮은 조해제를 이용하더라도 압축공기가 이용되는 통상의 온도의 범위 내에서는 결로가 발생되는 노점에 도달되지 않는 정도까지 충분한 제습이 가능하게 되어 결과적으로 흡수율이 낮지만 가격이 저렴한 조해제를 이용할 수 있기 때문에 에어 드라이어의 운영 경비를 절감할 수 있게 된다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 2단 에어 드라이어 시스템은 예열 수단(10), 냉각 제습 수단(20) 및 조해제 제습 수단(30) 및 제어 수단이 포함되어 구성된다.
상기 예열 수단(10)은 상기 냉각 제습 수단(20)으로 유입되는 압축공기와 상기 조해제 제습 수단(30)에서 배출되는 압축공기 사이에 열교환이 이루어져 상기 냉각 제습 수단(20)으로 유입되는 압축공기는 냉각되어 상기 냉각 제습 수단(20)으로 유입되고, 상기 조해제 제습 수단(30)에서 습기가 제거되어 배출되는 압축공기는 가열되어 배출되는 구성이다.
즉, 상기 예열 수단(10)은 압축기에서 단열 압축되면서 온도가 상승된 압축공기의 제습을 위해서 압축공기를 냉각시키는 상기 냉각 제습 수단(20)으로 유입되는 압축공기를 미리 냉각시킬 뿐만 아니라, 제습을 위해서 상기 냉각 제습 수단(20)과 상기 조해제 제습 수단(30)을 거치면서 냉각된 압축공기를 가열함으로써 상대습도를 낮추어 배출하도록 하는 구성이다. 특히, 상기 예열 수단(10)은 유입되는 압축 공기와 배출되는 압축 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 구성되어 에너지의 낭비를 막을 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
도면을 참조하면, 상기 예열 수단(10)은 상기 냉각 제습 수단(20)으로 유입되는 온도가 높은 압축 공기와 상기 조해제 제습 수단(30)에서 배출되는 온도가 낮은 상태의 압축 공기를 서로 열교환시키기 위한 열교환기(11)가 구비되어 구성된다.
상기 냉각 제습 수단(20)은 상기 예열 수단(10)을 거치면서 일정 정도 냉각되어 유입된 압축공기를 냉각 장치로 냉각시키면서 압축 공기에 포함된 습기를 응결시켜 제거하기 위한 구성이다. 상기 냉각 제습 수단(20)에서 압축공기를 냉각시키기 위한 냉각 장치는 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각 장치는 외부에서 공급되는 냉수와 압축 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 하여 압축공기를 냉각시키도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 냉각 장치로는 냉동 사이클로 구동되는 냉동기에 의해 구성될 수 있다.
다만, 도면에는 압축공기를 충분히 냉각시킬 수 있으며, 동시에 에너지 사용량을 절감할 수 있도록 압축공기가 냉매와의 열교환을 통해 냉각되도록 구성된 냉각 장치의 예가 도시되어 있으며, 이하에서는 도면에 도시된 실시예를 위주로 냉각 제습 수단(20)을 상세하게 설명하기로 한다.
도면을 참조하면, 상기 냉각 제습 수단(20)은 열교환기(21), 냉동기(22) 및 기액분리기(23)가 구비되어 구성된다.
상기 열교환기(21)는 상기 냉동기(22)의 냉매가 상기 압축공기의 열을 흡수하면서 증발되고 동시에 상기 압축공기가 냉각되는 열교환이 이루어지도록 하기 위한 구성이다. 즉, 상기 열교환기(21)에서는 상기 냉동기(22)에 의해 압축공기를 냉각시키도록 구성된다.
상기 냉동기(22)는 냉매가 압축기(221), 응축기(222), 팽창밸브(223) 및 증발기로 구성되는 통상의 냉동 사이클로 구성된 냉동 기기와 유사하여 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 기액 분리기(23)는 상기 열교환기(21)를 통과하면서 압축공기 중에 포함되었다가 응축된 수분과 기체 상태의 압축공기를 서로 분리하고, 분리된 응축수(W)를 배출하기 위한 구성이다.
상기 조해제 제습 수단(30)은 상기 냉각 제습 수단(20)을 거치면서 1차적인 제습이 이루어져 배출되는 압축공기가 유입되어 조해제와 접촉되면서 습기가 조해제에 조해되어 제거되도록 하는 구성이다.
도면을 참조하면, 상기 냉각 제습 수단(20)을 거쳐 배출되는 압축공기는 전필터(31)을 거쳐 먼지나 유분이 제거되어 조해제가 구비된 제습 탱크(32)로 유입된다.
상기 제습 탱크(32)는 통상의 탱크 형상으로 구성되어 그 내부가 타공 스크린(S)에 의해 상하로 분리된다. 상기 타공 스크린(S)의 상부에는 세라믹 볼과 간츤 일정 크기 이상의 입자상 물질이 채워진 압력 분산층(321)과, 상기 압력 분산층(321) 상부에 조해제가 채워진 제습층(322)이 순차적인 층상구조를 갖도록 형성된다.
상기 타공 스크린(S)는 분산층(321)과 제습층(322)에 채워진 세라믹볼과 조해제의 유실을 막기 위한 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 타공 스크린(S)은 상기 제습 탱크(32)의 바닥으로부터 일정 높이에서 압축공기가 유입되는 유입구보다 높은 위치에 구비된다. 상기 타공 스크린(S)은 압축공기가 통과하는 다수의 관통 구멍(조해 응축수가 낙하하는 유로도 겸함)이 구비된 판재이며, 상기 관통 구멍은 상기 세라믹볼의 직경 보다 작은 직경으로 이루어진다.
상기 냉각 제습 수단(20)에서 배출된 압축공기는 상기 제습 탱크(32)의 하부로 유입되어 상부로 배출된다. 즉, 상기 압축공기는 상기 타공 스크린(S) 하부에서 유입되어 상기 압력 분산층(321)과 제습층(322)을 순차적으로 통과하여 배출되며, 그 과정에서 압축공기에 포함된 습기는 제습층(322)에 채워진 조해제에 조해되며, 습기가 조해된 용액은 상기 타공 스크린(S)의 타공 구멍을 통해 상기 제습 탱크(32)의 하부에 모여 즉, 압축공기에 함유된 습기는 조해제와 반응해 조해 응축수의 형태로 제습 탱크(32)의 하부로 떨어지고 압축공기의 흐름은 제습 탱크(32)의 내부에 쌓여진 제습층(322)을 통과한 후 압축공기는 제습 탱크(32)의 상단으로 올라가 배관라인을 통해 외부로 배출된다.
본 발명은 상기 조해제 제습 수단(30)에서 습기를 제거하면서 전기를 전혀 사용하지 않는 장점과 압축공기를 이용하여 재생이 필요한 흡착제를 이용하는 경우와는 달리 압축 공기의 손실이 없다는 장점을 갖는다.
상기 압력 분산층(321)은 구 형태의 세라믹볼이 적층되어 구성되어 질 수 있으며, 고압으로 공급되는 압축 공기의 압력을 분산, 즉 압축공기의 흐름을 감속하여 제습층(322)으로 흐르도록 함으로써 조해제를 보호한다. 이러한 목적 달성을 위하여 세라믹볼은 상기 조해제보다 작은 입자 크기를 갖는 것이 바람직하고, 압력분산이 가능한 다른 것으로도 대체 가능하다.
상기 제습층(322)은 다양한 조해제가 압력 분산층(321) 위에 일정 높이로 적층되어 이루어지며 압력 분산층(321)을 통과하여 상승하는 압축 공기에 포함된 수분을 제거한다.
상기 조해제는 다수의 금속이온화합물이 혼합되어 제조된다. 조해제가 금속이온화합물의 혼합에 의하여 제조되기 때문에 상기 조해제는 조해성을 갖게 되고, 따라서 상기 조해제에 수분이 접촉되면 조해제와 수분이 반응하여 조해제의 표면이 녹아내리게 되어 조해 응축수(Ws) 형태로 제습 탱크(32) 내부의 바닥을 향해 낙하된다.
이렇게 낙하된 조해 응축수(Ws)는 제습 탱크(32)의 하부에 구비된 드레인밸브(34)의 작동에 의해 외부로 배출된다.
상기와 같은 기능을 하는 조해제는 칼슘(Ca) 0.06~0.10중량%, 칼륨(K) 9.5~10.4중량%, 나트륨(Na) 89.5~90.4중량%, 스트론튬(Sr) 0.03~0.07중량%, 마그네슘(Mg) 0.01~0.02중량%로 구성될 수도 있고, 칼슘(Ca) 8~13중량%,칼륨(K) 50~55중량%, 나트륨(Na) 17~22중량%, 스트론튬(Sr) 2~4중량%, 마그네슘(Mg)0.02~0.05중량%, 리튬(Li) 10~15중량%, 아연(Zn) 0.04~0.07중량%로 구성될 수도 있으며, 칼슘(Ca) 13~20중량%, 칼륨(K) 55~65중량%, 나트륨(Na) 10~15중량%, 스트론튬(Sr) 2~5중량%, 마그네슘(Mg) 0.3~0.7중량%, 리튬(Li) 5~7중량%, 아연(Zn) 0.04~0.08중량%로 구성될 수도 있다.
상기 제습 탱크(32)를 통과하면서 습기가 제거된 압축 공기는 후필터(33)을 통과하여 상기 예열 수단(10)의 열교환기(11)로 배출되며, 압축 공기는 상기 예열 수단(10)의 열교환기(11)를 거치면서 건조 공기로 가열되어 외부로 배출되어 압축 공기를 사용하는 장소나 기기로 공급된다.
상기 제어수단은 예열 수단(10), 냉각 제습 수단(20) 및 조해제 제습 수단(30)의 작동이나 배관상에 설치된 밸브 등의 작동을 제어하기 위한 구성이다.
상기 제어수단에 의해 상기 조해제 제습 수단(30)의 작동이 조절되는데, 특히 상기 제어수단에 의해 상기 조해제 제습 수단(30)의 제습 탱크(32)의 하부에 모인 조해 응축수(Ws)의 배출을 위한 드레인 밸브(34)의 작동이 제어된다. 즉, 상기 제습 탱크(32)의 하부에 조해 응축수(Ws)가 일정 이상 차게 되면 상기 제어수단은 이를 감지하고 상기 드레인 밸브(34)를 열어 조해 응축수(Ws)를 외부로 배출한다. 조해 응축수(Ws)의 배출은 압축공기의 압력이 낭비되지 않도록 상기 제습 탱크(32)로의 압축공기의 유입과 배출이 차단된 상태에서 이루어진다.
한편, 상기 조해 응축수(Ws)는 조해제가 조해된 상태로 그 점도가 매우 높고 그에 따라 정체된 상태에서는 침전물의 형성으로 드레인을 위한 배관의 벽면에 부착되어 드레인을 위한 배관이 막힐 수 있다. 이러한 배관의 막힘을 제거하기 위하여 주기적인 세척이 요구되는데 본 발명은 이러한 세척이 상기 제어수단에 의해 주기적으로 이루어지도록 구성된다.
즉, 본 발명은 조해 응축수(Ws)가 배출되는 배관의 세척을 위해 상기 제습 탱크(32)로 공급되는 압축공기의 공급을 차단하지 않은 상태에서 주기적으로 상기 드레인 밸브(34)가 개방되도록 상기 제어수단에 의해 제어된다. 제습을 위해 상기 제습 탱크(32)로 압축공기가 유입되기 때문에 상기 제습 탱크(32)의 내부는 비교적 고압인 상태인데, 그 상태에서 상기 드레인 밸브(34)의 개방이 이루어지면 드레인이 이루어지는 배관으로 조해 응축수(Ws)가 압력에 의해 빠른 속도로 흐르게 되고 그에 따라 배관 내부에 부착물이 부착되기 전에 세척되게 된다. 본 발명은 상기 제어수단에 의해 상기와 같은 세척이 일정한 시간 간격으로 이루어지도록 구성되어 드레인이 이루어지는 배관의 막힘을 방지할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 냉각 제습 수단(20)을 이용하여 공기를 냉각함과 동시에 습기를 1차적으로 제거한 다음 조해제 제습 수단(30)에서 2차적으로 습기가 제거되도록 구성되어 조해제 제습 수단에서 조해제의 제습 부하를 줄여 조해제 사용량을 줄일 수 있다. 즉 상기 냉각 제습 수단(20)에 의해 1차적으로 습기가 제거된 상태로 압축공기가 상기 조해제 제습 수단(30)으로 유입되기 때문에 조해제의 소비를 절대적으로 감소할 수 있게 된다.
뿐만 아니라 본 발명은 흡수율이 낮은 조해제를 이용하더라도 압축공기가 이용되는 통상의 온도에서는 결로가 발생되지 않는 정도까지 충분한 제습이 가능하여 운영 경비를 줄일 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다. 이러한 작동을 본 발명에 의해 제습이 이루어지는 압축공기의 상태를 도시한 도 2의 그래프 및 도 1의 구성을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 공기의 단열압축으로 압축공기는 온도가 높은 상태로 예열수단(10)으로 유입되어 냉각된다. 상기 예열 수단(10)에서 압축공기가 결로가 발생되는 온도까지 냉각될 수 있으며 결로가 발생되지 않더라도 냉각 제습 수단(20)에서 냉각되면서 결로가 발생되고 그에 따라 습기가 1차적으로 제거된 상태(도 1 및 도 2의 S1)로 배출된다. 도면에는 상기 냉각 제습 수단(20)에서 배출되는 압축공기는 0℃인 경우로 상정하였다. 도 2의 그래프를 참조하면 상기 냉각 제습 수단(20)에서 0℃의 S1 상태로 배출되는 압축공기는 포화상태로서 4.8g/㎥의 수증기량을 갖는다. S1 상태의 압축공기가 상기 조해제 제습 수단(30)으로 유입되면 그 압축공기에 포함된 습기는 조해제에 흡수되어 제거된다. 완전한 습기의 흡수를 위해서는 흡습량이 100%(RH 100)인 조해제가 이용되는데 RH 100인 조해제는 비교적 고가이다. 그런데, 본 발명은 RH 100인 조해제에 비하여 상대적으로 매우 저렴한 RH 50인 조해제를 상기 조해제 제습 수단(30)에 적용하더라도 상기 제습 탱크(32)를 통과하면서 습기가 50% 제거되어 2.4g/㎥의 수증기량(4.8g/㎥의 수증기량의 절반)인 상태 S2로 배출되게 된다. 수증기량이 2.4g/㎥의 압축공기는 대략 영하 10℃(-10℃)에서 결로가 이루어지는 포화상태(도 2의 D)에 도달되는 상태이기 때문에 상기와 같이 본 발명은 RH 50의 조해제를 이용하여 습기를 제거하더라도 통상의 압축공기 사용조건에서는 결로가 발생되지 않게 이용이 가능하게 된다. 이는 압축공기의 사용조건의 온도가 높은 경우에는 RH 50보다 낮은 흡수율을 갖는 조해제를 이용하여서도 충분한 제습 효과를 거둘 수 있음을 의미한다. 더욱이 상기와 같이 조해제 제습 수단(30)에서 습기가 제거된 압축공기는 상기 예열 수단(10)을 거치면서 가열된 상태(상태 S3)로 외부로 공급되기 때문에 결로가 이루어지는 포화상태가 되는 가능성은 매우 적어지게 된다.
상기와 같이 본 발명은 비교적 가격이 저렴한 RH 50 이하의 조해제를 이용하더라도 통상의 압축공기 이용에 문제가 발생되지 않은 정도로 습기가 충분히 제거되는 것은 상기 냉각 제습 수단(20)에 의해 압축공기의 냉각이 이루어짐과 동시에 1차적으로 습기가 제거되고, 상기 조해제 제습 수단(30)에서 2차적으로 습기가 제거되도록 구성됨으로써 달성된다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 2단 에어 드라이어 시스템은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
10 예열 수단
20 냉각 제습 수단
21 열교환기
22 냉각기
23 기액 분리기
30 조해제 제습 수단
32 제습 탱크
321 압력 분산층
322 제습층
34 드레인 밸브

Claims (4)

  1. 유입된 압축공기를 냉각시켜 압축공기에 포함된 습기를 응결시켜 제거하여 배출하는 냉각 제습 수단과, 상기 냉각 제습 수단에서 배출된 압축공기를 조해제와 접촉시켜 압축공기에 포함된 습기가 조해제에 조해되어 제거되고 습기가 제거된 공기를 배출하는 조해제 제습 수단이 포함되어 구성되되,
    상기 냉각 제습 수단은, 냉매가 냉동 사이클을 순환하는 냉동기와,
    상기 냉동기의 냉매가 상기 압축공기의 열을 흡수하여 증발되면서 상기 압축공기가 냉각되는 열교환기와,
    상기 열교환기를 통과하면서 응축된 수분이 분리되어 배출되는 기액분리기와,
    상기 냉각 제습 수단으로 유입되는 압축공기와 상기 조해제 제습 수단에서 배출되는 압축공기 사이에 열교환이 이루어져 상기 냉각 제습 수단으로 유입되는 압축공기는 냉각되어 상기 냉각 제습 수단으로 유입되고, 상기 조해제 제습 수단에서 배출되는 압축공기는 가열되어 배출되는 예열 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 2단 에어 드라이어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조해제 제습 수단은, 상기 냉각 제습 수단에서 배출된 압축공기가 하부로 유입되어 상부로 배출되는 제습 탱크가 구비되어 구성되고,
    상기 제습 탱크는 내부가 타공 스크린에 의해 상하로 분리되고,
    상기 타공 스크린의 상부에는 일정 크기 이상의 입자상 물질이 채워진 압력 분산층과, 상기 압력 분산층 상부에 조해제가 채워진 제습층이 순차적으로 형성되고,
    상기 압축공기는 상기 타공 스크린 하부에서 유입되어 상기 압력 분산층과 제습층을 순차적으로 통과하여 배출되는 것을 특징으로 하는 2단 에어 드라이어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 조해제는 칼슘, 칼륨, 나트륨이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 2단 에어 드라이어 시스템.
  4. 삭제
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