Rotary 압축기 / 에어 드라이어 동작원리

<< Rotary 압축기 동작원리>>

 

1. 동작 원리

Rotary 압축기는 Terminal Box를 통하여 전기가 공급되고 압축기가 안착될 에어컨 System을 압축기의 진동으로부터 보호하기 위해 Base foot에 있는 Grommet Hole에 Grommat이 장착됩니다. 일폐형 Case의 안쪽 하부에는 압축부(Pump assembly라고도 함)가 Arc Spot 용접으로 고정됩니다.

Pump Assembly 바로 위쪽으로는 Motor의 Stator가 Induction Heating 방식으로 고정됩니다.

한편 Roto는 Pump Assemby의 Shaft 장축부에 압입됩니다.

밀페된 case의 안쪽 하부는 압축기 Oil을 저장하도록 설계되어 있는데 이를 일반적으로 Oil Sump라고 합니다. 압축기 Oil은 Pump Assembly를 구성하는 움직이는 부품들을 윤활시키고 부품들간의 간극을 민봉하여 냉매 Gas의 누설을 방지합니다.

 

2. 가스 압축 매커니즘

Rotary 압축기는 다음과 같은 면에서 왕복동식 (Reciprocating)과는 차이가 있습니다.

Rotary 압축기는 한쪽 방향으로 회전하고 있는 Rolling Piston (Roller와 Shaft) 방식을 채택하고 있기 때문에 왕복동식 압축기보다는 Gas 압축에 있어서 부드럽습니다.

Rotary 가 회전하면서 이 압축기는 Suction Valve의 도움없이 냉매의 흡임과 압축 과정을 동시에 수행합니다. 이 압축기는 그러나 흡입축과 토출 측 공간을 분리하는 젹벽판 역할을 하는 Vane이 필요합니다.

왕복동식 압축기의 경우 흡입과 압축 과정을 고대로 수행하기 위해 피스톤이 앞뒤로 왕복운동하게 됩니다. (이 경우 Suction valve가 필요합니다.)

 

3. 기본 특성

Rotary 압축기는 다음과 같은 점에서 기존의 왕,복동 압축기와 차이가 있습니다. 그러므로 주의깊은 에어컨 system design이 필요합니다.

기본항목	차이점
압축방식	왕복동	Rotary
압축기 내부 압력	저압식	고압식
Case 온도	낮다	높다
압축기 냉각	자연 공기 냉각  강제 공기 냉각	자연 공기 냉각                   특별한 강제 공기 냉각         →      냉각 장치 Liquid Injection 냉각         필요없음
흡입 Gas의 공급 방법	Cylinder에 간접 공급	Cylinder에 직접 공급
압축기 내부 지지 구조	내부 Spring 지지 구조	열간 압입 체결 [출처] Rotary 압축기의 원리 및 기본 특성|작성자 베스코

 

 

 

<에어 드라이어 작동원리 >

[출처] 에어 드라이어 작동원리|작성자 베스코

1.     공기 압축기로부터 도출된 고온다습의 포화상태인 압축공기가 AIR INLET으로 들어오면 AIR-TO-REFRIGEANT EVAPORAT로 유입되어 HEAT EXCHANGE 한 후 AIR OUTLET으로 도출된다. (소형 AIR DRYER)

 

2.     공기 압축기로부터 도출된 고온다습의 포화상태인 압축공기가 AIR INLET으로 들어오면 AIR-TO-AIR EVAPORATOR로 유입된다. (대형 AIR DRYER)

 

3.     AIR-TO-AIR EVAPORATOR로 유입된 압축공기는 1차로 냉각되어 AIR INLET으로 들어오면 AIR EVAPORATOR로 유입된다.

 

4.     AIR-TO-REFRIGERANT EVAPORATOR로 유입된 포화공기는 냉매의 증발잠열에 의해 냉각되어 압력하 노점 4℃이하로 냉각되어 AIR OUTLET로 도출한다.

 

5.     위와 같이 냉각된 포화 수증기는 응축수로 변하여 AUTO DRAIN에 의하여 외부로 배출된다.

 

6.     EVAPORATOR의 내부온도 제어는 HOT GAS BY PASS VALVE로 냉매가스의 양을 세밀하게 조정하여 균일한 노점을 유지하며 과냉 방지의 기능도 한다.

 

<< 냉동식 에어드라이어 >>

냉동식 에어 드라이어는 냉매 (Refrigerant)를 이용하여 칠러 (Evaporator)에서 압축공기로부터 열을 흡수하여 응축기 (Condenser)를 통해 외부 (공기 압축기실 혹은 냉각수)로 압축공기의 열을 이동시키는 장치입니다.

 

모든 냉동시스템에는 아래 네 가지 필수 요소가 있습니다.

1) 냉동 콤프레샤 (Refrigerant Compressor)

2) 응축기 (Condenser, 공냉식 또는 수냉식)

3) 팽창장치 (Expansion device, 모세관 또는 팽창밸브)

4) 칠러 (증발기, Evaporator)

 

이상 4가시 요소 가운데 어느 것 하나라도 오류가 있으면, 그 잘못된 요소를 중심으로 설계 의도와는 전혀 다르게 냉동시스템 균형이 형성됩니다.

예를 들면, 50hp용 드라이어에서 냉동 콤프레샤, 모세관, 칠러 등 3가지 요소는 50hp 용량에 맞게 선정되었지만, 나머지 요소인 응축기가 30hp용 (흔히 범하는 응축기 오류)이라면 이 드라이어는 30hp 능력의 냉동시스템으로 형성되기 때문에 모델은 50hp이라도 실제는 30hp이므로 특히 하절기에는 문제가 될 수 밖에 없습니다.

 

유체는 기체와 액체 사이에서 그 상태가 변화되는 상변화라는 관정이 있습니다. 이 상변화 과정에서는 열 흡수나 열 방출이 있어도 온도는 변하지 않고 일정합니다. 왜냐하면 유체의 분자간 결합을 끊거나 연결하는데 열이 사용되었기 때문입니다.

이런 열은 잠열 (숨은 열, Latent Heat)이라 하며, 유체의 상태 변화 시 나타나는 열입니다.

그래서 냉동시스템에서는 이 잠열을 이용하기 위해 증발기와 응축기가 필요한 겻이고, 증발기와 응축기 사이에 존재하면서 상태 변화를 시키기 위해 콤프레샤와 팽창장치가 있습니다.

이 잠열은 상당히 큽니다.

가령 물의 경우, 0℃ 물 1kg을 100℃ 물로 가열하는데 필요한 열량은 100kcal이지만, 100℃ 물 1hg을 100℃ 수증기로 끓이는데 필요한 열량은 539kcal입니다.

 

냉동시스템을 이런 잠열을 응용한 것인데 칠러 (증발기, Evaporator)는 냉매가 액체상태에서 기체 상태로 상변화되는 곳이므로 많은 열을 흡수하는 흡열반응이 일어나는 곳이고, 반대로 응축기 (Condenser)는 기체 냉매가 액체상태로 상변화되는 곳이므로 많은 열을 방출하는 발열반응이 일어나는 곳입니다.

 

응축기의 응축능력은 냉동 콤프레샤의 냉동능력보다 약 20% ~ 30% 정도 더 커야 합니다. 냉동식 에어 드라이어 고장 원인의 70% ~80%가 바로 이 응축 능력 부족 문제로부터 시작됩니다.

또는 주위온도가 너무 높으면, 주위온도와 냉매온도 차이가 작아 응축기에서 냉매로부터 주위로 빠져나갈 열량이 적게 되기 때문에 응축능력이 현저히 떨어지게 되므로, 용량이 작은 응축기를 사용한 것과 마찬가지가 될 것입니다.

또 Air Compressor가 흡입하는 공기의 온도가 높으면, 당연히 압축공기의 온도도 높을 것입니다.

이런 환경은 아마도 냉동식 Air dryer에서 가장 나쁜 운전 조건이 될 것입니다

[출처] 냉동식 Air Dryer 이해|작성자 베스코