KR101895889B1

KR101895889B1 - 고순도 냉매 정제 재생장치

Info

Publication number: KR101895889B1
Application number: KR1020180048945A
Authority: KR
Inventors: 박선용
Original assignee: (주)오운알투텍
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2018-10-04

Abstract

본 발명은 냉매 회수시 냉매 속에 함유된 불순물인 오일을 효과적으로 제거하고 정제된 냉매를 저장탱크로 효율적으로 저장할 수 있는 냉매 정제 재생장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 고순도 냉매 정제 재생장치는, 회수된 냉매를 공급하는 냉매 공급부와, 상기 냉매 공급기로부터 공급된 냉매를 가온시켜 액상의 오일을 1차로 제거하고, 오일이 제거된 기상의 냉매를 배출하는 오일 제거부와, 상기 오일 제거부로부터 배출된 냉매를 압축하여 상기 오일 제거부 내부로 간접 통과시켜 오일 제거부 내의 냉매를 가온하는 압축기와, 상기 압축기로부터 오일 제거부로 통과된 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기로부터 응축된 액상의 냉매를 저장하고 응축되지 않은 불응축가스를 배출하는 응축탱크와, 상기 응축탱크로부터 배출된 정제된 냉매를 저장하는 복수의 냉매 저장탱크, 및 상기 응축탱크에 일정 유량의 냉매가 저장될 때까지 저장된 액상의 냉매 일부를 상기 오일 제거부로 반복적으로 순환시켜 냉매에 잔존하는 오일을 제거하고, 상기 응축탱크에 일정 유량의 냉매가 저장된 경우 응축탱크로부터 상기 복수의 냉매 저장탱크에 순차적으로 냉매를 저장하되, 냉매 저장 시 응축탱크와 냉매 저장탱크 간에 일정 내부압력 차이가 유지되도록 냉매를 저장하는 냉매 공급 제어부를 포함한다.

Description

고순도 냉매 정제 재생장치{Liquid refrigerant purification apparatus}

본 발명은 냉매를 회수하여 정제하는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 냉매 회수시 냉매 속에 함유된 불순물인 오일을 효과적으로 제거하고 정제된 냉매를 저장탱크로 효율적으로 저장할 수 있는 냉매 정제 재생장치에 관한 것이다.

자동차 및 산업체에서 주로 사용되던 CFCs, HFCs, HCFC 냉매는 대표적 온실가스인 이산화탄소보다 온난화지수가 약 1300배~8100배 높음에도 불구하고 적절한 법적 규제 및 처리업체가 없어 회수/재활용이 적절하게 되지 않던 물질이다.

특히, CFCs는 20년 전 냉매생산이 중단되었으나 산업체 및 국가기간산업체 설비 중 CFCs 냉매 전용설비가 많으며 이들의 수요가 높아 재활용에 의해서만 수요에 대응하고 있으나, 폐냉매를 재활용/처리하는 기반시설이 부족하여 폐냉매가 무분별하게 방출되고 있는 실정이다.

회수되는 냉매는 통상적으로 냉매 외에 오일, 불응축가스 등의 추가 화합물을 포함하고 있어 분리/정제 과정을 통해 추가 화합물을 제거하여 재사용하고 있다. 이와 같은 냉매 정제 장치가 한국 특허등록 제10-0883414호에 개시되어 있는데, 위 특허발명은 냉매를 포집하는 메인탱크, 메인탱크에 저장된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기, 압축기에서 토출된 냉매 중 오일을 제거하는 오일분리기, 압축기에서 토출된 고압의 냉매를 응축시키는 응축기, 및 오일이 제거된 냉매를 저장하는 저장탱크로 이루어져, 회수되는 냉매로부터 오일을 제거하여 재사용이 가능하도록 하고 있다.

하지만, 개시된 냉매 정제 장치는 냉매 중에 혼합된 오일을 효과적으로 제거하는데 한계가 있어 고순도의 냉매를 수득할 수 없고, 또한 정제된 냉매를 저장탱크로 저장시 탱크 내의 압력이 높아짐에 따라 정제된 냉매의 저장효율이 떨어지는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0883414호 (2009.02.11.)

본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 과제는 냉매 회수시 냉매 속에 함유된 오일을 효과적으로 제거하고 정제된 냉매를 저장탱크로 효율적으로 저장할 수 있는 냉매 정제 재생장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 냉매 정제 재생장치는, 회수된 냉매를 공급하는 냉매 공급부, 상기 냉매 공급기로부터 공급된 냉매를 가온시켜 액상의 오일을 1차로 제거하고 오일이 제거된 기상의 냉매를 배출하는 오일 제거부,상기 오일 제거부로부터 배출된 냉매를 압축하여 상기 오일 제거부 내부로 간접 통과시켜 오일 제거부 내의 냉매를 가온하는 압축기, 상기 압축기로부터 오일 제거부로 통과된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축기로부터 응축된 액상의 냉매를 저장하고 응축되지 않은 불응축가스를 배출하는 응축탱크, 상기 응축탱크로부터 배출된 정제된 냉매를 저장하는 복수의 냉매 저장탱크, 및 상기 응축탱크에 일정 유량의 냉매가 저장될 때까지 액상의 냉매 일부를 상기 오일 제거부의 상단에 반복적으로 순환 공급하여 오일 제거부의 하단에서 공급되는 기체상태인 냉매와의 접촉에 의해 잔존하는 오일을 제거하고, 상기 응축탱크에 일정 유량의 냉매가 저장된 경우 응축탱크로부터 상기 복수의 냉매 저장탱크에 순차적으로 냉매를 저장하되, 냉매 저장 시 응축탱크와 냉매 저장탱크 간에 일정 내부압력 차이가 유지되도록 냉매를 저장하는 냉매 공급 제어부를 포함하며, 상기 냉매 공급 제어부는, 상기 응축탱크에 저장된 냉매의 레벨을 측정하는 레벨센서, 상기 응축탱크와 오일 제거부를 연결하는 응축냉매 공급라인, 상기 응축냉매 공급라인을 따라 응축탱크로부터 오일 제거부로 응축냉매의 공급을 제어하는 응축냉매 제어밸브, 복수의 냉매 저장탱크의 각각의 내부압력을 측정하는 압력센서, 상기 응축탱크와 복수의 냉매 저장탱크를 각각 연결하는 냉매 공급라인, 상기 냉매 공급라인을 따라 응축탱크로부터 각각의 냉매 저장탱크로 냉매 공급을 제어하는 냉매 제어밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.

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한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 오일이 제거된 냉매가 다시 순환하여 재차 오일이 제거될 수 있어 순도가 높은 냉매를 수득할 수 있을 뿐만 아니라, 정제된 냉매를 저장시 일정한 압력차가 유지되도록 함으로써 정제된 냉매의 저장효율을 향상할 수 있어 냉매 이송에 사용되는 펌프 등에 과부하를 방지하여 소모전력을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고순도 냉매 정제 재생장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 냉매 공급 제어부를 도시한 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 고순도 냉매 정제 재생장치를 전체적으로 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 냉매 공급 제어부의 구성을 도시한 도면이다. 도 1,2를 참조하면, 본 발명에 따른 냉매 공급부(10), 오일 제거부(20), 압축기(30), 응축기(40), 응축탱크(50), 복수의 냉매 저장탱크(T₁,T₂,...,T_N), 냉매 공급 제어부(60)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 냉매 공급부(10)는 에어컨으로부터 회수하여 저장된 폐냉매를 이송펌프(11)를 통하여 액체 상태로 오일 제거부(20)로 공급한다.

오일 제거부(20)는 냉매 공급부(10)로부터 공급된 액상의 냉매로부터 오일을 제거하는데, 이를 위해 액체 상태의 냉매를 가온하여 기체상태의 냉매와 액상의 오일을 분리하여 오일을 제거한다. 이와 같이 1차적으로 오일이 제거된 냉매는 후속하는 압축기(30), 응축기(40), 응축탱크(50)를 거쳐 다시 오일 제거부(20)의 상단에 액상으로 다시 공급되며, 재공급된 액상의 냉매는 냉매 공급부(10)에서 가온되어 오일 제거부(20)의 하단에서 공급되는 기체상태인 냉매와 오일 제거부(20) 내에서 접촉한다. 이때 재공급된 액상의 냉매는 기체상태의 냉매로부터 열을 전달받아 다시 가온되어 액체 상태의 오일과 기체 상태의 냉매로 오일 제거부(20) 내에서 분리됨에 따라 냉매의 재정제가 이루어진다. 따라서, 본 발명에 따르면 후술하는 바와 같이 응축탱크(50)에 일정 유량의 냉매가 저장될 때 까지 1차적으로 오일이 제거된 냉매가 다시 오일 제거부(20)로 반복적으로 공급됨에 따라 냉매에 잔존하는 미량의 오일을 제거하여 고순도의 냉매를 수득할 수 있다. 한편, 오일 제거부(20)의 내부에는 후속하는 압축기(30)와 응축기(40)에 연결된 열교환부(21)가 내장되는데, 열교환부(21)를 지나는 고온/고압의 냉매가 오일 제거부(20)의 냉매를 가온시켜 비점이 높은 기체 상태의 순수 냉매는 상부로 배출시키고, 비점이 낮고 불순물이 함유된 냉매는 잔류시켜 정제한다.

압축기(30)는 오일 제거부(20)에 의해 배출된 냉매를 압축하는데, 압축된 고온/고압의 냉매는 액체 상태로 전술한 열교환부(21)를 통과하면서 오일 제거부(20)에 공급 및 잔류하는 냉매를 가온한다.

그리고, 응축기(40)가 열교환부(21)를 통과한 냉매를 상온의 액체 상태로 응축하는데, 응축된 액상의 냉매와 응축되지 않은 비응축가스가 응축탱크(50)로 공급되어 저장된다. 응축탱크(50)에 저장된 불응축가스는 대기 중으로 방출되며, 오일과 불응축가스가 순차적으로 제거된 냉매는 응축탱크(50)에 저장된다. 응축탱크(50)에 저장된 정제 냉매는 상술한 바와 같이 오일 제거부(20)로 공급되어 다시 정제되며, 재정제되어 응축탱크(50)에 저장된 냉매는 제 1냉매탱크(T₁), 제 2탱매탱크(T₂),.., 제 N냉매탱크(T_N)로 이루어진 복수의 냉매 저장탱크(60)에 저장된다.

본 발명에 따르면 응축탱크(50)에 저장된 냉매의 재정제와 재정제된 냉매의 효율적인 저장을 위해 냉매 공급 제어부(60)가 구비되는데, 냉매 공급 제어부(60)는 응축탱크(50)에 저장된 냉매의 레벨을 측정하는 레벨센서(S₀), 복수의 냉매 저장탱크(T₁,T₂,...,T_N)의 각각의 내부압력을 측정하는 압력센서(P₀,P₁,P₂,...P_N), 응축탱크(50)와 오일 제거부(20)를 연결하는 응축냉매 공급라인(L₀), 응축탱크(50)와 복수의 냉매 저장탱크(T₁,T₂,...,T_N)를 각각 연결하는 냉매 공급라인(L₁,L₂,...,L_N), 응축냉매 공급라인(L₀)을 따라 응축탱크(50)로부터 오일 제거부(20)로 냉매의 공급을 제어하는 응축냉매 제어밸브(V₀), 냉매 공급라인(L₁,L₂,...,L_N)을 따라 응축탱크(50)로부터 각각의 냉매 저장탱크(T₁,T₂,...,T_N)로 냉매의 공급을 제어하는 냉매 제어밸브(V₁,V₂,...,V_N)를 구비한다. 따라서, 레벨센서(S₀)를 통해 측정되는 응축탱크(50)의 냉매가 일정 유량으로 저장될 때까지 냉매 일부를 오일 제거부(20)로 배출하여 정제함으로써 보다 고순도의 냉매가 수득된다. 레벨센서(S₀)를 통해 측정되는 응축탱크(50)의 냉매가 일정 유량에 이르면, 냉매 공급 제어부(60)가 응축냉매 공급라인(L₀)의 제어밸브(V₀)를 닫고, 냉매 공급라인(L₁,L₂,...,L_N)에 설치된 냉매 제어밸브(V₁,V₂,...,V_N)를 순차적으로 개방하여, 응축탱크(50)로부터 복수의 냉매 저장탱크(T₁,T₂,...,T_N)로 순차적으로 냉매를 저장한다.

본 발명에 따르면 냉매 저장 시에 냉매 저장탱크(T₁,T₂,...,T_N)와 응축탱크(50) 간의 내부압력 차이가 일정 수치 이상이 유지되도록 냉매를 저장하는데, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매 공급 제어부(60)가 제1 제어밸브(V₁)를 개방하고 이송 펌프(61)를 구동하여 냉매 저장탱크(T₁)을 통해 응축탱크(50)에서 제1 냉매저장 탱크(T₁)로 냉매를 저장하면 냉매를 공급하는 응축탱크(50)는 높은 압력에서 점차 낮은 압력으로 감소하고, 냉매를 공급받는 제1 냉매저장 탱크(T₁)는 점차 높은 압력으로 증가한다. 따라서, 냉매가 저장됨에 따라 응축탱크(50)와 제1 냉매저장 탱크(T₁)와 간의 내부압력 차이(P₀-P₁)가 점차 감소하는데, 측정된 응축탱크(50)와 제1 냉매저장 탱크(T₁) 간의 내부압력 차이(P₀-P₁)가 일정 수치(K. K: 양수)이상이 유지되는 동안 냉매를 저장한다. 냉매 저장 중에 응축탱크(50)와 제1 냉매저장 탱크(T₁) 간의 내부압력 차이(P₀-P₁)가 일정 수치 미만으로 떨어지면, 냉매 공급 제어부(60)가 제1 제어밸브(V₁)를 닫고, 제2 제어밸브(V₂)를 개방하여 제2 냉매 공급라인(L₂)을 통해 응축탱크(50)에서 제2 냉매 저장탱크(T₂)로 냉매를 공급한다. 제2 냉매 저장탱크(T₂)로 냉매 저장시 전술한 제1 냉매저장 탱크(T₁)와 마찬가지로 제2 냉매저장 탱크(T₂) 간의 내부압력 차이(P₀-P₂)가 일정 수치(K. K: 양수)이상이 유지되는 동안 냉매를 저장하며, 내부압력 차이(P₀-P₂)가 일정 수치 미만으로 떨어지면, 제2 냉매 저장탱크(T₂)로 냉매 저장을 중지하고 다음 냉매 저장탱크로 저장한다.

본 발명에 따르면 응축탱크(50)에서 냉매 저장탱크로 냉매 저장시 일정한 압력차가 유지되도록 하여 정제된 냉매의 저장효율을 향상시키고 이송 펌프 등에 과부하에 따른 파손을 방지하고 소모전력을 절감할 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 냉매 공급기 20: 오일 제거부
21: 열교환부 30: 압축기
40: 응축기 50: 응축탱크
60: 냉매 공급 제어부 T₁,T₂,...,T_N: 냉매 저장 탱크
P₀,P₁,P₂,...P_N: 압력센서 L₁,L₂,...,L_N: 냉매 공급 라인
L₀: 응축냉매 공급라인 V₁,V₂,...,V_N: 냉매 제어밸브
S₀: 레벨센서

Claims

불순물인 오일을 제거하여 냉매를 정제하여 재생하는 장치에 있어서,
회수된 냉매를 공급하는 냉매 공급부;
상기 냉매 공급부로부터 공급된 냉매를 가온시켜 액상의 오일을 1차로 제거하고 오일이 제거된 기상의 냉매를 배출하는 오일 제거부;
상기 오일 제거부로부터 배출된 냉매를 압축하여 상기 오일 제거부 내부로 간접 통과시켜 오일 제거부 내의 냉매를 가온하는 압축기;
상기 압축기로부터 오일 제거부로 통과된 냉매를 응축하는 응축기;
상기 응축기로부터 응축된 액상의 냉매를 저장하고 응축되지 않은 불응축가스를 배출하는 응축탱크;
상기 응축탱크로부터 배출된 정제된 냉매를 저장하는 복수의 냉매 저장탱크; 및
상기 응축탱크에 일정 유량의 냉매가 저장될 때까지 액상의 냉매 일부를 상기 오일 제거부의 상단에 반복적으로 순환 공급하여 오일 제거부의 하단에서 공급되는 기체상태인 냉매와의 접촉에 의해 잔존하는 오일을 제거하고, 상기 응축탱크에 일정 유량의 냉매가 저장된 경우 응축탱크로부터 상기 복수의 냉매 저장탱크에 순차적으로 냉매를 저장하되, 냉매 저장 시 응축탱크와 냉매 저장탱크 간에 일정 내부압력 차이가 유지되도록 냉매를 저장하는 냉매 공급 제어부;를 포함하며,
상기 냉매 공급 제어부는,
상기 응축탱크에 저장된 냉매의 레벨을 측정하는 레벨센서;
상기 응축탱크와 오일 제거부를 연결하는 응축냉매 공급라인;
상기 응축냉매 공급라인을 따라 응축탱크로부터 오일 제거부로 응축냉매의 공급을 제어하는 응축냉매 제어밸브;
복수의 냉매 저장탱크의 각각의 내부압력을 측정하는 압력센서;
상기 응축탱크와 복수의 냉매 저장탱크를 각각 연결하는 냉매 공급라인;
상기 냉매 공급라인을 따라 응축탱크로부터 각각의 냉매 저장탱크로 냉매 공급을 제어하는 냉매 제어밸브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 고순도 냉매 정제 재생장치.
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