멀티 증발기를 갖는 Air Compressor 내장형 냉동식 드라이어 시스템

하나의 증발기 (SingleEvaporator, Chiller)만을 갖는 기존 냉동식 Air Dryer 2~3개의 증발기를 추가로 갖는 다중 증발기(Multi-Evaporator) 개념을 도입한 냉동식 Air Dryer System입니다.

본 기술은

1. 냉동식 Air dryer용 증발기

2. Air compressor oil-cooler cooling air용 증발기 및

3. Compressor suction ar cooling용 증발기를 사용하여

Air dryer 본래의 제습 기능 뿐만 아니라, AIr compressor의 윤활유 냉각과 Suction air 냉각을 한 대 냉동식 dryer로 동시에 할 수 있기 때문에 여름철에도 Air comrpessor의 에너지 효율 증대와 내구성 향상이 가능할 것입니다.

여기서 compressor suction air 냉각은 air compressor casr 내부에 설치괸 comrpessor 에어컴 개념입니다.

 

여름철에도 Air compressor가 흡입하는 공기를 시원하게 유지하는 기술과 개선된 윤활유 냉각 기술은 콤프레샤 에너지 효율 향상과 유지보수 향상에 기여할 것입니다.

 

특히 shell-and-Finned Tube Type Rwin Pre-cooler의 After-cooler 내장형 고온용 (특허 제 10-0763554)을 장착시키면 압축공기 냉각에 아주 효과적입니다.

 

또한 냉동시스템의 냉동콤프레샤와 응축기를 분리형(Romote Condensing Unit)으로 설계하여 Air compressor case 외부로 빼내고 내부에는 Multi-Evaporator Unit만 놔둔다면, Air Compressor의 공간 활용과 열 문제에 더욱 더 효과적이고 효율적인 대응이 가능합니다.

 

종래의 Air Compressor에 내장된 냉동식 에어 드라이어는 단일 증발기로써 오직 냉동식 에어 드라이어 기능만으로 구성된 것을 Air Compressor 케이스 내부 공간에 설치한 형식입니다.

만일 단순히 공기압축기 후단에 독립적으로 설치되는 냉동식 Air Dryer를 설치 장소만 공기압축기 케이스 내부로 이동시킨 것이라면, 필연적으로 Air Compressor 내부의 열 문제가 추가로 대두될 것입니다.

 

본 기술은 종래의 Air Compressor  내장형 냉동식 에어 드라이어에서는 제공할 수 없는 멀티증발기를 사용하여 압축공기 냉각 제습의 기본 기능은 물론, 공기압축기의 윤활유 냉각 성능을 크게 향상시키기 위한 오일 쿨러용 증발기 및 공기압축기 흡입 공기 냉각용 증발기를 동시에 갖춘 멀티 증발기를 갖는 Air Compressor 내장형 냉동식 Air Dryer입니다.

 

본 기술의 Air Compressor 내장형 냉동식 에어 드라이어는

1) 압축공기의 냉각 제습은 기본적으로 수행하고,

2) 더 나아가 공기압축기의 윤활유 냉각 성능을 크게 향상시키기 위한 오일 쿨러용 증발기

3) Air Compressor 흡입 공기 냉각용 증발기를 동시에 갖춘 것을 특징으로 합니다.

 

여기서 1, 냉매 압축기와 2, 응축기는 각각 한 대씩이고 3, 증발기는 에어 드라이어용, 오일 쿨러용 및/또는 Air Compressor 흡입 공기 냉각용 증발기 등 다중으로 구성하고, 4, 팽창장치(모세관 또는 팽창밸브)는 다중 증발기에 대해 각각의 독립된 팽창장치로 구성되어 동작됩니다.

 

본 기술은 냉동시스템에 의한 압축공기 냉각 제습은 물론 다중 증발기에 의한 공기압축기 윤활유 냉각과 흡입 공기 냉각이 가능하기 때문에 무더운 여름철에도 공기압축기의 윤활유 고유 기능을 보장할 수 있고, 흡입 공기의 밀도는 높게 유지할 수 있어 체적효율이 제고되어 공기압축기의 에너지 효율 증대와 내구성 향상이 가능합니다.

 

특히 냉동시스템의 응축기를 분리형으로 설계할 경우에는 공기압축기의 공간활용과 열문제에 매우 효과적으로 대응할 수 있습니다.

 

 냉매압축기, 응축기, 에어 드라이어용 팽창장치와 증발기, 오일쿨러용 팽창장치와 증발기, 공기압축기 흡입공기 냉각용 팽장창치와 증발기 등으로 구성됩니다.

여기서, 팽창장치와 증발기는 오일 쿨러용, 흡입공기 냉각용 및 에어 드라이어용 등의 다중으로 구성되어 있습니다.

 

냉매압축기에서 압력과온도가 상승된 고온,고압의 기체상태의 냉매는 응축기에서 냉각매체를 통해 열을 방출하는 발열과정이 일어나면서 냉각되어 액체상태의 냉매로 상태 변화가 이루어집니다.

 

계속해서 팽창장치에서 팽창에 의해 냉매의 압력이 강화된 상태로 증발기로 유입되면, 설계된 증발온도에서 액체냉매의 증발이 일어나면서 증발기 주변으로부터 냉매가 열을 흡수하는 흡열과정이 일어난 후 다시 기체 상태로 변화되어 냉매 압축기로 흡입되는 사이클이 반복됩니다.

 

여기서 Air Compressor의 윤활유 냉각을 더욱 효과적으로 하기 위하여 오일쿨러용 팽창장치와 증발기를 사용하면, 오일쿨러의 냉각 공기를 차갑게 할 수 있기 때문에 윤활유 냉각 효율을 높일 수가 있을 것입니다.

 

또한 공기압축기 흡입공기 냉각용 팽창장치와 증발기를 사용하면, 공기압축기 내부의 온도를 낮출 수 있으므로 공기압축기로 흡입되는 공기의 밀도가 높게 공기압축기의 체적효율이 향상될 것입니다

 

그리고 에어 드라이어용 팽창장치와 증발기를 통해 본래의 기본 기능인 압축공기 냉각제습을 수행합니다.

 

한편, 냉매압축기와 응축기를 분리형으로 설계하여 Air Compressor 케이스 바깥에 설치하면, Air Compressor의 공간활용과 열 문제를 매우 효과적으로 핸들링 하는 것이 가능합니다.

 

[출처] 멀티 증발기를 갖는 Air Compressor 내장형 냉동식 드라이어 시스템|작성자 베스코

Air Compressor Room의 온도상승 최소화 

온도는 열이 흐르는 방향을 지시하는 것이기 때문에 '온도가 높다는 것'은 '많은 열을 가지고 있다'는 뜻으로 생각해도 좋을 것입니다. Air Compressor Room의 온도가 상승되면, 우선 Compressor 흡입 온도가 높아지므로 당연히 Compressor에서 토출되는 Air의 온도가 높게 올라갈 수 밖에 없을 것입니다.  이렇게 온도가 높아진 압축공기는  많은 열에너지를 갖게 됩니다.

한편  압축공기는 일종의 포텐셜에너지(압력에너지 &열에너지)입니다. 즉, 압력에너지와 열에너지를 갖고 있습니다.

 

온도가 상승하면, 비례해서 열에너지도 증가합니다.

Air Compressor Room의 온도가 높으면 높을수록, 압축공가의 열에너지가 증가될 것입니다. 그리고 이렇게 증가된 압축공기의 열에너지는 대부분 파괴적인 작용을 하게 됩니다.

 

예를 들면, Air Compressor Room의 온도가 아주 높아지면,,,,,

 

1) Air Comrpessor 윤활유 열화와 부품 온도 상승에 기여하여 Compressor 메카니즘에 아주 나쁜 요인으로 작용합니다. 또한 흡입 Air 의 밀도가 낮아지므로 Air 의 직량유량이 낮아져, Compressor의 효율을 떨어뜨립니다. 바꿔 말하면, Pneumatic Power (=Pressure x Mass Flow Rate)를 떨어뜨린다는 것입니다.

 

2) 윤활유 분자간 결홥력을 약화시키며 이는 오일세퍼레이터의 효율을 급격히 떨어뜨려, Oil Carry-Over형상을 가속시킬 것입니다.

 

3) 수분은 온도상승에 기하 급수적으로 증가되므로, 온도가 높은 압축공기에는 엄청난 양의 수분이 포함될 것입니다. 응축수는 화학적으로 극성공유결합 물질이기 때문에 솔벤트역할과 함께 각종 부식을 일으키는 오염물질입니다.

 

4) 높은 온도는 아프터쿨러 팬모터의 설계온도범위를 초과하므로 motor의 절연저항과 베어링 윤활에 아주 나쁜 요인으로 작용하게 될 것입니다.

 

5) 특히 냉동식 Air Dryer에 대해서는 아주 치명적 요인으로 작용합니다. 냉동식 Air Dryer의 기본 원리는 압축공기의 열에너지를 냉매가 흡수해서 응축기를 통해 외부로 배출시키는 것이므로 압축공기의 온도도 높고, Compressor Room의 온도도 높은 상태가 냉동식 Air Dryer에서는 최악의 상태가 됩니다

 

6) 흡착식 Air Dryer의 경우에는 압축공기의 온도가 높으면 H2O 분압이 낮아지므로 H2O분자의 확산속도가 느려지게 되고, 이것은 흡착제의 흡착능력을 떨어뜨립니다. 또한 Air Compressor에서 Carry-Over된 Oil이 흡착제의 흡착능력을 마비시키는 요인으로 작용하게 될 것입니다

[출처] Air Compressor Room의 온도상승 최소화|작성자 베스코