KR101500394B1 - 폐냉매 재활용 방법 및 장치 - Google Patents

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조종래
이충섭
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현대자동차 주식회사
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Abstract

분리막에 폐냉매를 통과시켜 재활용하고자 하는 제1 냉매와 상기 제1 냉매 이외의 제2 냉매를 분리하는 단계 및 상기 제1 냉매를 회수하는 단계를 포함하고, 상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율을 조절하여 상기 제1 냉매의 순도를 결정하는 폐냉매 재활용 방법과 상기 방법으로 얻어진 재활용 냉매, 그리고 폐냉매 공급부, 상기 폐냉매 공급부로부터 공급된 폐냉매를 통과시키는 적어도 하나의 분리막, 상기 분리막의 선택적 투과에 의해 상기 재활용하고자 하는 제1 냉매를 회수하는 회수부 및 상기 분리막의 선택적 투과에 의해 상기 제1 냉매 이외의 제2 냉매를 모으는 폐기부를 포함하고, 상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율을 조절하여 상기 제1 냉매의 순도를 결정하는 폐냉매 재활용 장치에 관한 것이다.

Description

폐냉매 재활용 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RECYCLING USED REFRIGERANT}
폐냉매 재활용 방법 및 장치에 관한 것이다.
지구 온난화로 인해 온실가스 감축을 목표로 매년 전세계 국가들이 모여 기후변화협약을 실시하고 있고, 국내에서도 목표 관리제 및 배출권 거래제를 통해 온실가스 감축을 추진하고 있다. 차량용 냉매 또한 높은 온난화지수가 있어 매년 증가하는 폐차의 냉매 처리방법이 필요하다.
현재 국내에서는 폐차장에서 냉매를 처리하도록 규정하고 있으나 실제로 잘 이행되지 않고 있으며 폐차의 냉매를 완전히 파괴하여 제거하거나 이를 재활용하는 방안이 연구되고 있다.
그러나 폐차의 냉매를 재활용하는 경우 기술표준원 규격(KSI3004)에서 요구되는 순도를 만족하여야 하나, 실제로 폐차의 냉매는 이종 냉매가 혼입된 경우가 많아 높은 순도를 만족하기 어렵다.
일 구현예는 폐차의 폐냉매를 분리 정제하여 고순도 냉매로 재활용할 수 있는 방법을 제공한다.
다른 구현예는 폐차의 폐냉매를 분리 정제하여 고순도 냉매로 재활용할 수 있는 냉매 재활용 장치를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 방법 및 장치를 사용하여 재활용된 재활용 냉매를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 분리막에 폐냉매를 통과시켜 재활용하고자 하는 제1 냉매와 상기 제1 냉매 이외의 제2 냉매를 분리하는 단계 및 상기 제1 냉매를 회수하는 단계를 포함하고, 상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율을 조절하여 상기 제1 냉매의 순도를 결정하는 냉매 재활용 방법을 제공한다.
상기 폐냉매를 분리하는 단계는 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매의 투과도 및 상기 제2 냉매의 투과도의 차이에 의해 수행될 수 있다.
상기 분리막에 대한 상기 제2 냉매의 투과도는 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매의 투과도보다 높을 수 있다.
상기 분리막에 대한 상기 제2 냉매의 투과도는 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매의 투과도보다 약 1.5 내지 50배 높을 수 있다.
상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율이 높을수록 제1 냉매의 순도가 높을 수 있다.
상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율은 약 1:0.01 내지 1: 0.9 일 수 있다.
상기 회수된 제1 냉매의 순도는 상기 폐냉매 중의 제1 냉매의 순도보다 약 1.5 내지 10% 높아질 수 있다.
상기 제1 냉매는 HFC134a 일 수 있고, 상기 제2 냉매는 CFC12, HCFC22, 프로판, 이소부탄, n-부탄 또는 이들의 조합 중 하나일 수 있다.
상기 분리막은 2개 이상일 수 있다.
상기 분리막은 직렬 배열되어 있는 2개의 분리막과 병렬 배열되어 있는 1개의 분리막을 포함할 수 있다.
상기 제2 냉매는 1종 이상일 수 있다.
상기 분리막은 PDMS 고분자 분리막일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 폐냉매 공급부, 상기 폐냉매 공급부로부터 공급된 폐냉매를 통과시키는 적어도 하나의 분리막, 상기 분리막의 선택적 투과에 의해 상기 재활용하고자 하는 제1 냉매를 회수하는 회수부, 그리고 상기 분리막의 선택적 투과에 의해 상기 제1 냉매 이외의 제2 냉매를 모으는 폐기부를 포함하고, 상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율을 조절하여 상기 제1 냉매의 순도를 결정하는 냉매 재활용 장치를 제공한다.
상기 분리막에 대한 상기 제2 냉매의 투과도는 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매의 투과도보다 높을 수 있다.
상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율이 높을수록 제1 냉매의 순도가 높을 수 있다.
상기 분리막은 2개 이상일 수 있다.
상기 분리막은 직렬 배열되어 있는 2개의 분리막과 병렬 배열되어 있는 1개의 분리막을 포함할 수 있다.
상기 분리막은 PDMS 고분자 분리막일 수 있다.
상기 폐냉매 재활용 장치는 상기 분리막과 상기 폐기부 사이에 진공 펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 폐냉매 재활용 장치는 상기 폐냉매 공급부와 상기 분리막 사이에 열교환기를 더 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상술한 방법에 의해 얻어진 재활용 냉매를 제공한다.
폐차의 냉매를 효과적으로 분리 정제하여 고순도 냉매로 재활용할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 냉매 재활용 장치를 도시한 개략도이고,
도 2는 다른 구현예에 따른 냉매 재활용 장치를 도시한 개략도이고,
도 3은 또 다른 구현예에 따른 냉매 재활용 장치를 도시한 개략도이고,
도 4는 또 다른 구현예에 따른 냉매 재활용 장치를 도시한 개략도이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
이하 일 구현예에 따른 폐냉매 재활용 방법을 설명한다.
일 구현예에 따른 폐냉매 재활용 방법은 분리막에 폐냉매를 통과시켜 재활용하고자 하는 제1 냉매와 상기 제1 냉매 이외의 제2 냉매를 분리하는 단계 및 상기 제1 냉매를 회수하는 단계를 포함하고, 상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율을 조절하여 상기 회수된 제1 냉매의 순도를 결정한다.
상기 제1 냉매는 재활용하고자 하는 냉매이고, 상기 제2 냉매는 분리 및 제거되어야 하는 냉매이다.
상기 제1 냉매는 예컨대 HFC134a일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 냉매는 예컨대 CFC12, HCFC22, 프로판, 이소부탄, n-부탄 또는 이들의 조합 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 분리막은 예컨대 PDMS 고분자 분리막일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 폐냉매를 분리하는 단계는 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매와 상기 제2 냉매의 선택적 투과도에 따라 수행될 수 있으며, 구체적으로 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매의 투과도 및 상기 제2 냉매의 투과도의 차이에 의해 수행될 수 있다.
상기 분리막에 대한 상기 제2 냉매의 투과도는 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매의 투과도보다 높을 수 있으며, 예컨대 상기 분리막에 대한 상기 제2 냉매의 투과도는 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매의 투과도보다 약 1.5 내지 50배 높을 수 있다. 이에 따라 상기 분리막은 상기 제1 냉매는 투과하지 못하고 상기 제2 냉매만 선택적으로 투과하도록 함으로써 폐냉매 중의 상기 제1 냉매와 제2 냉매를 분리할 수 있다.
하기 표 1은 상기 제1 냉매가 HFC134a이고 제2 냉매가 CFC12, HCFC22, 프로판, 이소부탄 및 n-부탄일 때, PDMS 고분자 분리막에 대한 투과도(permeance, GPU, x 10-6㎤/㎠ sec cmHg)를 보여준다.
HFC134a CFC12 HCFC22 프로판 이소부탄 n-부탄
235.7 548.6 708.6 1344.6 3817.7 589.3
하기 표 2는 제2 냉매인 CFC12, HCFC22, 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 제1 냉매인 HFC134a에 대한 선택도(selectivity)를 보여준다. 선택도는 제1 냉매인 HFC134a의 투과도 대비 제2 냉매인 CFC12, HCFC22, 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 투과도로부터 계산될 수 있다.
CFC12 HCFC22 프로판 이소부탄 n-부탄
2.33 3.01 5.70 16.20 2.50
이 때, 상기 회수된 제1 냉매의 순도는 상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율을 조절함으로써 결정될 수 있다. 예컨대 상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율이 높을수록 제1 냉매의 순도가 높을 수 있다.
상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율은 상기 분리된 제2 냉매의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 예컨대 상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율은 약 1:0.01 내지 1:0.9 일 수 있다.
이때 상기 비율이 1:0.01 라 함은, 폐냉매의 투입량을 1, 상기 분리된 제2 냉매의 함량이 0.01, 상기 회수된 제1 냉매의 함량이 0.99인 것을 의미하고, 상기 비율이 1:0.9 라 함은, 폐냉매의 투입량을 1, 상기 분리된 제2 냉매의 함량이 0.9, 상기 회수된 제1 냉매의 함량이 0.1인 것을 의미한다. 즉 동일한 장치에서 사용시, 상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율이 높아질수록 상기 분리된 제2 냉매의 함량은 많아지고 상기 회수된 제1 냉매의 함량은 적어지고 상기 회수된 제1 냉매의 순도는 높아질 수 있다.
상기 회수된 제1 냉매의 순도는 상기 분리된 제2 냉매의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 예컨대 상기 회수된 제1 냉매의 순도는 상기 폐냉매 중의 제1 냉매의 순도보다 약 1.5 내지 10% 높아질 수 있고, 약 96.0 내지 100.0%의 순도를 나타낼 수 있다.
상술한 냉매 재활용 방법은 냉매 재활용 장치를 사용하여 구현할 수 있다.
상기 냉매 재활용 장치의 일 예에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 냉매 재활용 장치를 도시한 개략도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 냉매 재활용 장치는 폐냉매 공급부(10), 분리막(20), 회수부(30) 및 폐기부(40)를 포함한다.
폐냉매 공급부(10)는 폐냉매가 공급되는 곳으로, 폐냉매는 재활용하고자 하는 제1 냉매와 분리되어야 하는 제2 냉매가 혼합되어 있으며, 제2 냉매는 1종 이상일 수 있다. 상기 제1 냉매는 예컨대 HFC134a 일 수 있고, 상기 제2 냉매는 예컨대 CFC12, HCFC22, 프로판, 이소부탄, n-부탄 또는 이들의 조합 중 하나일 수 있다.
분리막(20)은 폐냉매 공급부(10)로부터 공급된 폐냉매를 통과시키며, 예컨대 PDMS 고분자 분리막일 수 있다. 분리막(20)은 상기 제1 냉매와 상기 제2 냉매에 대하여 선택적 투과도를 가질 수 있으며, 예컨대 상기 분리막에 대한 상기 제2 냉매의 투과도는 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매의 투과도보다 높을 수 있으며, 예컨대 상기 분리막에 대한 상기 제2 냉매의 투과도는 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매의 투과도보다 약 1.5 내지 50배로 높을 수 있다. 이에 따라 상기 분리막은 상기 제1 냉매는 투과하지 못하고 상기 제2 냉매만 선택적으로 투과하도록 함으로써 폐냉매 중의 상기 제1 냉매와 제2 냉매를 분리할 수 있다.
회수부(30)는 분리막(20)의 선택적 투과에 의해 상기 재활용하고자 하는 제1 냉매를 회수할 수 있으며, 폐기부(40)는 분리막(20)의 선택적 투과에 의해 투과된 제2 냉매를 모을 수 있다.
이때 회수된 제1 냉매의 순도는 전술한 바와 같이 상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율을 조절함으로써 결정될 수 있다. 예컨대 상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율이 높을수록 제1 냉매의 순도가 높을 수 있다. 상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율은 상기 분리된 제2 냉매의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 예컨대 상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율은 약 1:0.01 내지 1: 0.9 일 수 있다.
상기 회수된 제1 냉매의 순도는 상기 분리된 제2 냉매의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 예컨대 상기 회수된 제1 냉매의 순도는 상기 폐냉매 중의 제1 냉매의 순도보다 약 1.5 내지 10% 높아질 수 있고, 약 96.0 내지 100.0%의 순도를 나타낼 수 있다.
폐냉매 공급부(10)와 분리막(20) 사이에는 열 교환기(도시하지 않음)가 더 포함될 수 있다. 열 교환기는 폐냉매 중에 포함된 수분 등을 미리 제거할 수 있다.
하기 표 3, 4 및 5는 상기 제1 냉매가 HFC134a이고 제2 냉매가 각각 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 혼합물. CFC12, HCFC22일 때, PDMS 고분자 분리막 1개를 사용하여 회수된 제1 냉매의 순도를 평가한 결과이다.
SC 0.8 0.7 0.6 0.5
회수율 0.2 0.3 0.4 0.5
폐냉매의 순도 95.7% 95.6% 95.6% 95.6%
회수된 HFC134a의 순도 98.4% 98.1% 97.8% 97.5%
* SC: 분리된 프로판, 이소부탄 및 n-부탄 혼합물의 함량/폐냉매의 투입량
* 회수율: (1-SC)
SC 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5
회수율 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
폐냉매의 순도 94.7% 94.7% 94.7% 94.7% 94.7%
회수된 HFC134a의 순도 97.2% 97.1% 96.7% 96.4% 96.0%
* SC: 분리된 CFC12의 함량/폐냉매의 투입량
* 회수율: (1-SC)
SC 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5
회수율 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
폐냉매의 순도 95.8% 95.8% 95.9% 95.7% 95.7%
회수된 HFC134a의 순도 98.3% 98.1% 97.9% 97.5% 97.4%
* SC: 분리된 HCFC22의 함량/폐냉매의 투입량
* 회수율: (1-SC)
표 3을 참고하면, 분리된 제2 냉매의 함량/폐냉매의 투입량(SC)을 0.6 기준으로 볼 때, 제2 냉매가 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 혼합물일 때 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 95.6%에서 97.8%로 높아져 약 2.2%의 순도가 높아지는 것을 알 수 있다.
마찬가지로 표 4를 참고하면, 분리된 제2 냉매의 함량/폐냉매의 투입량(SC)을 0.6 기준으로 볼 때, 제2 냉매가 CFC12일 때 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 94.7%에서 96.4%로 높아져 약 1.7%의 순도가 높아지는 것을 알 수 있다.
마찬가지로 표 5를 참고하면, 분리된 제2 냉매의 함량/폐냉매의 투입량(SC)을 0.6 기준으로 볼 때, 제2 냉매가 HCFC22일 때 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 95.7%에서 97.5%로 높아져 약 1.8%의 순도가 높아지는 것을 알 수 있다.
도 2는 다른 구현예에 따른 냉매 재활용 장치를 도시한 개략도이다.
도 2를 참고하면, 본 구현예에 따른 냉매 재활용 장치 또한 전술한 구현예와 마찬가지로 폐냉매 공급부(10), 분리막(20), 회수부(30) 및 폐기부(40)를 포함한다.
그러나 본 구현예에 따른 냉매 재활용 장치는 전술한 구현예와 달리, 분리막(20)과 폐기부(40) 사이에 진공 펌프(50)를 더 포함한다.
진공 펌프(50)는 분리막(20)을 투과한 제2 냉매를 실질적인 진공 상태에서 압력을 높여줌으로써 투과 분압 차이를 높여 제1 냉매의 순도개선효과를 가질 수 있다.
하기 표 6은 진공펌프(50)가 적용된 장치와 적용되지 않은 장치의 제1 냉매의 순도 비교를 보여준다.
SC 진공펌프(50)가 적용된 장치 진공펌프(50)가 적용되지 않은 장치
폐냉매의 순도 95.6 95.6
회수된 HFC134a의 순도 98.7 98.4
*SC=0.9, 제1냉매= HFC134a, 제2 냉매: 프로판+이소부탄+n-부탄
표 10을 참고하면, 진공펌프(50)가 적용된 장치가 진공펌프(50)가 적용되지 않은 장치에 비해 약 0.3%의 추가 순도개선효과를 가짐을 확인할 수 있다.
도 3은 또 다른 구현예에 따른 냉매 재활용 장치를 도시한 개략도이다.
도 3을 참고하면, 본 구현예에 따른 냉매 재활용 장치 또한 전술한 구현예와 마찬가지로 폐냉매 공급부(10), 분리막(20), 회수부(30) 및 폐기부(40)를 포함한다.
그러나 본 구현예에 따른 냉매 재활용 장치는 전술한 구현예와 달리, 2개의 분리막(20)을 포함한다. 여기서는 2개의 분리막(20)이 직렬 배열된 것을 예시하였지만, 이에 한정되지 않고 2개의 분리막(20)이 병렬 배열된 것 또한 가능하다. 전술한 바와 같이 분리막을 2개 포함하는 경우 순도개선 효과가 더욱 우수한 것을 확인할 수 있다.
하기 표 7은 상기 제1 냉매가 HFC134a이고 제2 냉매가 CFC12, 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 혼합물일 때, PDMS 고분자 분리막 2개를 사용하여 회수된 제1 냉매의 순도를 평가한 결과이고, 하기 표 8은 상기 제1 냉매가 HFC134a이고 제2 냉매가 CFC12, HCFC22, 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 혼합물일 때, PDMS 고분자 분리막 2개를 사용하여 회수된 제1 냉매의 순도를 평가한 결과이다.
SC 0.8 0.7 0.6 0.5
회수율 0.2 0.3 0.4 0.5
폐냉매의 순도 90.9% 90.9% 90.9% 90.9%
회수된 HFC134a의 순도 98.6% 98.2% 97.6% 96.0
* SC: 분리된 CFC12+프로판+이소부탄+n-부탄의 함량/폐냉매의 투입량
* 회수율: (1-SC)
SC 0.7 0.6 0.5 0.4
회수율 0.3 0.4 0.5 0.6
폐냉매의 순도 91.7% 91.7% 91.7% 91.7%
회수된 HFC134a의 순도 98.9% 98.7% 98.4% 96.9%
* SC: 분리된 CFC12+HCFC22+프로판+이소부탄+n-부탄의 함량/폐냉매의 투입량
* 회수율: (1-SC)
표 7을 참고하면, 분리된 제2 냉매의 함량/폐냉매의 투입량(SC)을 0.6 기준으로 볼 때, 제2 냉매가 CFC12, 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 혼합물일 때 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 90.9%에서 97.6%로 높아져 약 6.7%의 순도가 높아지는 것을 알 수 있다.
마찬가지로 표 8을 참고하면, 분리된 제2 냉매의 함량/폐냉매의 투입량(SC)을 0.6 기준으로 볼 때, 제2 냉매가 CFC12, HCFC22, 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 혼합물일 때 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 91.7%에서 98.7%로 높아져 약 7%의 순도가 높아지는 것을 알 수 있다.
하기 표 9 및 10은 상기 제1 냉매가 HFC134a이고 제2 냉매가 각각 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 혼합물 및 CFC12 일 때, PDMS 고분자 분리막 2개를 사용하여 회수된 제1 냉매의 순도를 평가한 결과이다.
SC 0.6 0.5 0.4 0.3
회수율 0.4 0.5 0.6 0.7
폐냉매의 순도 95.4% 95.4% 95.4% 95.4%
회수된 HFC134a의 순도 99.0% 98.9% 98.5% 98.0%
* SC: 분리된 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 함량/폐냉매의 투입량
* 회수율: (1-SC)
SC 0.8 0.7 0.6 0.5
회수율 0.2 0.3 0.4 0.5
폐냉매의 순도 95.2% 95.2% 95.2% 95.2%
회수된 HFC134a의 순도 98.6% 98.2% 97.9% 97.4%
* SC: 분리된 CFC12의 함량/폐냉매의 투입량
* 회수율: (1-SC)
표 9를 참고하면, 분리된 제2 냉매의 함량/폐냉매의 투입량(SC)을 0.6 기준으로 볼 때, 제2 냉매가 프로판, 이소부탄 및 n-부탄일 때 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 95.4%에서 99.0%로 높아져 약 3.6%의 순도가 높아지는 것을 알 수 있다.
마찬가지로 표 10을 참고하면, 분리된 제2 냉매의 함량/폐냉매의 투입량(SC)을 0.6 기준으로 볼 때, 제2 냉매가 CFC12일 때 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 95.2%에서 97.9%로 높아져 약 2.7%의 순도가 높아지는 것을 알 수 있다.
하기 표 11은 상기 제1 냉매가 HFC134a이고 제2 냉매가 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 혼합물일 때, PDMS 고분자 분리막 3개를 직렬 사용하여 회수된 제1 냉매의 순도를 평가한 결과이고, 하기 표 12는 상기 제1 냉매가 HFC134a이고 제2 냉매가 CFC12일 때, PDMS 고분자 분리막 3개를 직렬 사용하여 회수된 제1 냉매의 순도를 평가한 결과이다.
SC 0.43 0.23
회수율 0.57 0.77
폐냉매의 순도 95.7% 95.7%
회수된 HFC134a의 순도 99.0% 98.0%
* SC: 분리된 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 함량/폐냉매의 투입량
* 회수율: (1-SC)
SC 0.79 0.58 0.33
회수율 0.21 0.42 0.67
폐냉매의 순도 95.2% 95.2% 95.2%
회수된 HFC134a의 순도 99.0% 98.0% 97.0%
* SC: 분리된 CFC12의 함량/폐냉매의 투입량
* 회수율: (1-SC)
표 11을 참고하면, 분리된 제2 냉매의 함량/폐냉매의 투입량(SC)을 0.43을 기준으로 볼 때, 제2 냉매가 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 혼합물일 때 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 95.7%에서 99.0%로 높아져 약 3.3%의 순도가 높아지는 것을 알 수 있다.
마찬가지로 표 12를 참고하면, 분리된 제2 냉매의 함량/폐냉매의 투입량(SC)을 0.79를 기준으로 볼 때, 제2 냉매가 CFC12일 때 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 95.2%에서 99.0%로 높아져 약 3.8%의 순도가 높아지는 것을 알 수 있다.
도 4는 또 다른 구현예에 따른 냉매 재활용 장치를 도시한 개략도이다.
도 4를 참고하면, 본 구현예에 따른 냉매 재활용 장치 또한 전술한 구현예와 마찬가지로 폐냉매 공급부(10), 분리막(20), 회수부(30) 및 폐기부(40)를 포함한다.
그러나 본 구현예에 따른 냉매 재활용 장치는 전술한 구현예와 달리, 직렬 배열되어 있는 2개의 분리막(20a, 20b)과 병렬 배열되어 있는 1개의 분리막(20c)을 포함한다. 진공펌프(50)는 분리막(20)과 폐기부(40) 사이 외에 분리막(20a, 20b, 20c)들 사이에도 배치될 수 있다. 이 때 직렬 배열되어 있는 2개의 분리막(20a, 20b)과 병렬 배열되어 있는 1개의 분리막(20c)의 막 면적비는 다양하게 조절할 수 있으며, 예컨대 약 1:1:1 또는 1:2:1 일 수 있다.
직렬 배열되어 있는 2개의 분리막(20a, 20b)과 병렬 배열되어 있는 1개의 분리막(20c)을 사용하는 경우 제1 냉매의 회수율을 높이면서도 순도 또한 개선할 수 있다.
하기 표 13은 상기 제1 냉매가 HFC134a이고 제2 냉매가 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 혼합물일 때, PDMS 고분자 분리막 2개를 직렬 연결하고 1개를 병렬 연결(막면적비=1:1:1)하여 사용하여 회수된 제1 냉매의 순도를 평가한 결과이고, 하기 표 14는 상기 제1 냉매가 HFC134a이고 제2 냉매가 CFC12일 때, PDMS 고분자 분리막 2개를 직렬 연결하고 1개를 병렬 연결(막면적비=1:1:1)하여 사용하여 회수된 제1 냉매의 순도를 평가한 결과이고, 하기 표 15는 상기 제1 냉매가 HFC134a이고 제2 냉매가 HCFC22 일 때, PDMS 고분자 분리막 2개를 직렬 연결하고 1개를 병렬 연결(막면적비=1:1:1)하여 사용하여 회수된 제1 냉매의 순도를 평가한 결과이고, 하기 표 16은 상기 제1 냉매가 HFC134a이고 제2 냉매가 프로판, 이소부탄, n-부탄, CFC12 및 HCFC22의 혼합물일 때, PDMS 고분자 분리막 2개를 직렬 연결하고 1개를 병렬 연결(막면적비=1:1:1)하여 사용하여 회수된 제1 냉매의 순도를 평가한 결과이다.
SC 0.23 0.09 0.04
회수율 0.77 0.91 0.96
폐냉매의 순도 95.7% 95.7% 95.7%
회수된 HFC134a의 순도 99.0% 98.0% 97.0%
* SC: 분리된 프로판+이소부탄+n-부탄의 함량/폐냉매의 투입량
* 회수율: (1-SC)
SC 0.51 0.24 0.11
회수율 0.49 0.76 0.89
폐냉매의 순도 95.2% 95.2% 95.2%
회수된 HFC134a의 순도 99.0% 98.0% 97.0%
* SC: 분리된 CFC12의 함량/폐냉매의 투입량
* 회수율: (1-SC)
SC 0.24 0.12 0.06
회수율 0.76 0.88 0.94
폐냉매의 순도 95.8% 95.8% 95.9%
회수된 HFC134a의 순도 99.0% 98.0% 97.0%
* SC: 분리된 HCFC22의 함량/폐냉매의 투입량
* 회수율: (1-SC)
SC 0.39 0.13 0.11
회수율 0.61 0.87 0.89
폐냉매의 순도 91.7% 91.7% 91.7%
회수된 HFC134a의 순도 99.0% 98.0% 97.0%
* SC: 분리된 CFC12+HCFC22+프로판+이소부탄+n-부탄의 함량/폐냉매의 투입량
표 13을 참고하면, 분리된 제2 냉매의 함량/폐냉매의 투입량(SC)을 0.23 기준으로 볼 때, 제2 냉매가 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 혼합물일 때 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 95.7%에서 99.0%로 높아져 약 3.3%의 순도가 높아지는 것을 알 수 있다.
마찬가지로 표 14를 참고하면, 분리된 제2 냉매의 함량/폐냉매의 투입량(SC)을 0.51 기준으로 볼 때, 제2 냉매가 CFC12일 때 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 95.2%에서 99.0%로 높아져 약 3.8%의 순도가 높아지는 것을 알 수 있다.
마찬가지로 표 15를 참고하면, 분리된 제2 냉매의 함량/폐냉매의 투입량(SC)을 0.24 기준으로 볼 때, 제2 냉매가 HCFC22일 때 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 95.8%에서 99.0%로 높아져 약 3.2%의 순도가 높아지는 것을 알 수 있다.
마찬가지로 표 16을 참고하면, 분리된 제2 냉매의 함량/폐냉매의 투입량(SC)을 0.39 기준으로 볼 때, 제2 냉매가 CFC12, HCFC22, 프로판, 이소부탄 및 n-부탄의 혼합물일 때 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 91.7%에서 99.0%로 높아져 약 7.3%의 순도가 높아지는 것을 알 수 있다.
하기 표 17은 직렬 배열되어 있는 2개의 분리막(20a, 20b)과 병렬 배열되어 있는 1개의 분리막(20c)의 막 면적비가 1:2:1인 경우의 회수된 제1 냉매의 순도를 평가한 결과이다.
SC 0.17 0.47 0.20 0.54 0.34
회수율 0.83 0.53 0.80 0.46 0.66
제2 냉매의 종류 프로판+이소부탄+n-부탄 CFC12 HCFC22 프로판+이소부탄+n-부탄+ CFC12 프로판+이소부탄+n-부탄+ CFC12+HCFC22
폐냉매의 순도 95.4% 95.2% 95.8% 90.9% 91.7%
회수된 HFC134a의 순도 99.0% 99.0% 99.0% 99.0% 99.0%
표 17을 참고하면, 직렬 배열되어 있는 2개의 분리막(20a, 20b)과 병렬 배열되어 있는 1개의 분리막(20c)의 막 면적비가 1:2:1인 경우, 제1 냉매(HFC134a)의 순도는 99.0%로, 제2 냉매의 종류에 관계없이 약 3% 이상의 순도개선효과가 있는 것을 확인할 수 있다.
표 13 내지 17을 참고할 때, 직렬 배열되어 있는 2개의 분리막(20a, 20b)과 병렬 배열되어 있는 1개의 분리막(20c)을 사용한 경우, 제1 냉매의 회수율을 높이면서도 순도 또한 개선되는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
10: 폐냉매 공급부
20, 20a, 20b, 20c: 분리막
30: 회수부
40: 폐기부
50: 진공펌프

Claims (21)

  1. 직렬 배열되어 있는 2개의 분리막과 병렬 배열되어 있는 1개의 분리막에 폐냉매를 통과시켜 재활용하고자 하는 제1 냉매와 상기 제1 냉매 이외의 제2 냉매를 분리하는 단계, 그리고
    상기 제1 냉매를 회수하는 단계
    를 포함하고,
    상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율을 조절하여 상기 제1 냉매의 순도를 결정하는
    폐냉매 재활용 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 폐냉매를 분리하는 단계는 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매의 투과도 및 상기 제2 냉매의 투과도의 차이에 의해 수행되는
    폐냉매 재활용 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 분리막에 대한 상기 제2 냉매의 투과도는 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매의 투과도보다 높은 폐냉매 재활용 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 분리막에 대한 상기 제2 냉매의 투과도는 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매의 투과도보다 1.5 내지 50배로 높은 폐냉매 재활용 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율이 높을수록 제1 냉매의 순도가 높은 폐냉매 재활용 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율은 1:0.01 내지 1: 0.9인 폐냉매 재활용 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 회수된 제1 냉매의 순도는 상기 폐냉매 중의 제1 냉매의 순도보다 1.5 내지 10% 높아지는 폐냉매 재활용 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 냉매는 HFC134a 이고,
    상기 제2 냉매는 CFC12, HCFC22, 프로판, 이소부탄, n-부탄 또는 이들의 조합 중 하나인 폐냉매 재활용 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에서,
    상기 제2 냉매는 1종 이상인 폐냉매 재활용 방법.
  12. 제1항에서,
    상기 분리막은 PDMS 고분자 분리막인 폐냉매 재활용 방법.
  13. 폐냉매 공급부,
    상기 폐냉매 공급부로부터 공급된 폐냉매를 통과시키는 직렬 배열되어 있는 2개의 분리막과 병렬 배열되어 있는 1개의 분리막,
    상기 분리막의 선택적 투과에 의해 재활용하고자 하는 제1 냉매를 회수하는 회수부, 그리고
    상기 분리막의 선택적 투과에 의해 상기 제1 냉매 이외의 제2 냉매를 모으는 폐기부
    를 포함하고,
    상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율을 조절하여 상기 제1 냉매의 순도를 결정하는 폐냉매 재활용 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 분리막에 대한 상기 제2 냉매의 투과도는 상기 분리막에 대한 상기 제1 냉매의 투과도보다 높은 폐냉매 재활용 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 폐냉매의 투입량과 상기 분리된 제2 냉매의 함량의 비율이 높을수록 제1 냉매의 순도가 높은 폐냉매 재활용 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제13항에서,
    상기 분리막은 PDMS 고분자 분리막인 폐냉매 재활용 장치.
  19. 제13항에서,
    상기 분리막과 상기 폐기부 사이에 진공 펌프를 더 포함하는 폐냉매 재활용 장치.
  20. 제13항에서,
    상기 폐냉매 공급부와 상기 분리막 사이에 열교환기를 더 포함하는 폐냉매 재활용 장치.
  21. 제1항 내지 제8항, 제11항 및 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻어진 재활용 냉매.



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