KR102000565B1 - Mixed refrigerant separating apparatus of controlling circulated refrigerant flow - Google Patents

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KR102000565B1
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박선용
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(주)오운알투텍
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Abstract

The present invention relates to a mixed refrigerant separation device, which can more efficiently separate a mixed refrigerant at high purity by controlling the supply amount of liquid and vapor refrigerants which are recirculated in accordance with the purity of a separated mixed refrigerant and heat-exchanged by contact. The mixed refrigerant separation device of the present invention comprises: a mixed refrigerant supply unit for collecting and supplying a mixed refrigerant having different boiling points; a mixed refrigerant separation unit formed at a predetermined height to separate the mixed refrigerant supplied from the mixed refrigerant supply unit into liquid and vapor refrigerants; a condensing unit for condensing the vapor refrigerant separated by the mixed refrigerant separation unit, and circularly supplying the liquid refrigerant to an upper end of the mixed refrigerant separation unit; a vaporizer for vaporizing the liquid refrigerant separated by the mixed refrigerant separation unit, and circularly supplying the vapor refrigerant to a lower end of the mixed refrigerant separation unit; a refrigerant purity measuring sensor for measuring the purity of a refrigerant separated by the condensing unit and the vaporizer; and a circulated refrigerant control unit for controlling a flow rate of the liquid and vapor refrigerants circularly supplied to the mixed refrigerant separation unit by the condensing unit and the vaporizer in accordance with the purity of the refrigerant measured by the refrigerant purify measuring sensor.

Description

순환공급 되는 냉매의 유량이 제어되는 혼합냉매 분리장치{MIXED REFRIGERANT SEPARATING APPARATUS OF CONTROLLING CIRCULATED REFRIGERANT FLOW}MIXED REFRIGERANT SEPARATING APPARATUS OF CONTROLLING CIRCULATED REFRIGERANT FLOW}

본 발명은 서로 다른 비점을 가지는 냉매가 혼합된 혼합냉매로부터 각각의 냉매를 분리하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리되는 혼합냉매의 순도에 따라 재순환되어 접촉에 의해 열교환되는 액상 및 기상 냉매의 공급량을 제어함으로써 보다 효율적으로 혼합냉매를 고순도로 분리할 수 있는 혼합냉매 분리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for separating each refrigerant from a mixed refrigerant in which refrigerants having different boiling points are mixed. More particularly, the present invention relates to liquid and gaseous refrigerants which are recirculated according to the purity of the mixed refrigerant to be separated and heat exchanged by contact. The present invention relates to a mixed refrigerant separator capable of separating the mixed refrigerant with high purity by controlling the supply amount.

냉장고, 가정용 에어컨, 자동차 에어컨 등의 냉각제품은 대부분 CFC, HFC, HCFC 계열의 냉매를 활용하며 이들은 모두 온실가스 지수가 높거나, 오존층을 파괴하여 지구온난화의 주요원인이 되는 물질로, 사용된 폐냉매를 회수하여 재사용하는 것이 환경보호를 위하여 중요하다. Cooling products such as refrigerators, home air conditioners, and car air conditioners mostly use refrigerants of the CFC, HFC, and HCFC series, all of which have high greenhouse gas index or are the main causes of global warming by destroying the ozone layer. Recovery and reuse of refrigerant is important for environmental protection.

회수된 냉매를 재사용하기 위해서는, 회수된 폐냉매에 포함된 냉동기유(윤활유), 수분, 산분, 잔분, 불응축 기체 등의 불순물을 제거하는 과정이 필요한데, 필터를 이용하여 불순물을 제거하는 기술이 대한민국 등록특허 제1500394호에 개시되어 있고, 분리막을 이용하여 불순물을 제거하는 기술이 대한민국 공개특허 제2015-0119711호에 개시되어 있는 등 냉매로부터 불순물을 제거하기 위하여 다양한 기술이 개발되고 있다.In order to reuse the recovered refrigerant, a process of removing impurities such as freezer oil (lubricating oil), moisture, acid, residue, and non-condensable gas contained in the recovered waste refrigerant is required. As disclosed in Republic of Korea Patent No. 1500394, a technique for removing impurities using a separator is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 2015-0119711, and various technologies have been developed to remove impurities from a refrigerant.

한편, 다양한 냉동설비로 서로 다른 계열의 폐냉매가 혼합되어 회수되는 경우가 많아, 폐냉매 회수시 불순물 제거 이전에 각각의 냉매로 분리가 필요하다. 이와 같이 서로 다른 냉매가 혼합되어 있는 경우 비점의 차이를 이용한 분별증류법을 사용되고 있는데(아래 특허문헌 3,4), 분별증류법은 비점이 냉매 간 비점 차이를 이용하여 끓는 점이 낮은 물질이 먼저 기화되도록 한 후, 기화가스를 냉각하여 액상으로 회수하는 방법이다. Meanwhile, different types of waste refrigerants are mixed and recovered by various refrigeration facilities, and it is necessary to separate them into respective refrigerants before removing impurities during waste refrigerant recovery. As such, when different refrigerants are mixed, a fractional distillation method using a difference in boiling point is used (Patent Documents 3 and 4 below), and the fractional distillation method uses a boiling point difference between refrigerants to vaporize a material having a low boiling point first. Thereafter, the vaporized gas is cooled and recovered in the liquid phase.

하지만, 이와 같은 분별증류법을 이용한 혼합냉매를 회수하는 경우, 회수 과정에서 서로 다른 냉매가 혼합되어 순도가 저하되는 등 단일 냉매의 회수 과정과 같이 각각의 냉매를 분리하여 고순도로 정제가 필요하고, 또한 냉매 회수 과정에서 소모되는 에너지를 최소화할 수 있는 기술이 요구되고 있다. However, when recovering the mixed refrigerant using the fractional distillation method, different refrigerants are mixed in the recovery process to reduce the purity, and thus, each refrigerant must be separated and purified with high purity as in the recovery process of a single refrigerant. There is a demand for a technology capable of minimizing energy consumed in the refrigerant recovery process.

대한민국 등록특허공보 제1500394호(발명의 명칭: 폐냉매 재활용 방법 및 장치)Republic of Korea Patent Publication No. 1500394 (Invention name: Waste refrigerant recycling method and apparatus) 대한민국 공개특허공보 제2015-0119711호(발명의 명칭: 폐냉매 재사용 정제 시스템)Republic of Korea Patent Publication No. 2015-0119711 (name of the invention: waste refrigerant reuse purification system) 대한민국 공개특허공보 제2016-0042778호(발명의 명칭: 천연 가스 액화 프로세스에서 냉매 회수)Republic of Korea Patent Application Publication No. 2016-0042778 (name of the invention: refrigerant recovery in the natural gas liquefaction process) 대한민국 등록특허공보 제1575965호(발명의 명칭: 냉매 재생용 정제시스템)Republic of Korea Patent Publication No. 1575965 (Invention name: Refrigerant regeneration purification system)

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점은 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 서로 다른 냉매가 혼합된 혼합냉매를 각각의 냉매로 분리시 순도에 따라 재순환되어 열교환되는 각각의 액상 및 기상 냉매의 공급량을 제어함으로써 보다 적은 에너지를 사용하여 효율적으로 혼합냉매를 고순도로 정제하여 분리할 수 있는 혼합냉매 분리장치를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is that each of the liquid phase and the gaseous phase are recycled and exchanged according to the purity when separating the mixed refrigerant mixed with different refrigerants into the respective refrigerants. The present invention provides a mixed refrigerant separation device capable of efficiently purifying and separating mixed refrigerants with high purity by controlling a supply amount of refrigerant.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 비점이 서로 다른 혼합냉매를 회수하여 공급하는 혼합냉매 공급부, 소정 높이로 형성되어 혼합냉매 공급부로부터 공급되는 혼합냉매를 액상 및 기상의 냉매로 분리하는 혼합냉매 분리부, 혼합냉매 분리부에 의해 분리되는 기상의 냉매를 응축하여 액상의 냉매를 혼합냉매 분리부의 상단에 순환공급하는 응축부, 혼합냉매 분리부에 의해 분리되는 액상의 냉매를 기화시켜 기상의 냉매를 혼합냉매 분리부의 하단에 순환공급하는 기화기, 응축부 및 기화기에 의해 분리된 냉매의 순도를 측정하는 냉매순도 측정센서, 및 냉매순도 측정센서에 의해 측정된 냉매의 순도에 따라 응축부 및 기화기에 의해 분리부로 순환공급되는 액상 및 기상의 냉매유량을 제어하는 순환냉매 제어부를 구비하는 실시간 냉매 순도측정을 이용한 혼합냉매 분리장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a mixed refrigerant supply unit for recovering and supplying a mixed refrigerant having different boiling points, and mixed refrigerant separation for separating the mixed refrigerant supplied from the mixed refrigerant supply unit into liquid and gaseous refrigerants having a predetermined height. The condensation unit of the gaseous phase separated by the mixed refrigerant separation unit is condensed to circulate and supply the liquid phase refrigerant to the upper end of the mixed refrigerant separation unit. The refrigerant purity measuring sensor for measuring the purity of the refrigerant separated by the vaporizer, the condenser and the vaporizer, which is circulated and supplied to the lower end of the mixed refrigerant separator, and the condenser and vaporizer according to the purity of the refrigerant measured by the refrigerant purity measurement sensor. Real time refrigerant purity side having a circulating refrigerant control unit for controlling the flow rate of the liquid and gaseous refrigerant circulated to the separation unit To provide a mixing apparatus using refrigerant separated.

또한 본 발명에 있어서, 상기 순환냉매 제어부는, 응축부에서 혼합냉매 분리부로 공급되는 액상의 냉매 유량을 조절하는 유량제어 밸브, 기화기를 가열하는 기화기 가열부, 및 순도정보 측정센서에 의해 측정되는 냉매의 순도에 따라 유량제어 밸브의 개폐와 기화기 가열부의 가열온도를 제어하는 유량제어부를 구비하는 것이 바람직하다.In the present invention, the circulating refrigerant control unit, the refrigerant measured by the flow rate control valve for adjusting the flow rate of the liquid refrigerant supplied from the condensation unit to the mixed refrigerant separation unit, the vaporizer heating unit for heating the vaporizer, and the purity information measuring sensor It is preferable to have a flow rate control section for controlling the opening and closing of the flow rate control valve and the heating temperature of the vaporizer heating section according to the purity.

또한 본 발명에 있어서, 상기 기화기 가열부는, 기화기의 내부에 설치되며 온수가 순환되는 내부 가열관, 및 기화기의 외부 둘레를 감싸도록 설치되어 소정 유량 이하의 냉매가 저장되는 기화기를 가열하는 외부 가열수단을 구비하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the vaporizer heating unit is installed inside the vaporizer, the inner heating tube through which hot water is circulated, and the external heating means for heating the vaporizer, the refrigerant is stored below a predetermined flow rate to surround the outer periphery of the vaporizer It is preferable to have a.

또한 본 발명에 있어서, 상기 외부가열수단은, 직물로 형성되는 내피층과, 금속재질로 이루어져 온수가 순환되는 가열관을 둘러싸며 내피층의 외측에 형성되는 열전도층, 및 열전도층의 외측에 고무재질로 형성되는 단열층으로 이루어져, 기화기의 외부 둘레를 감싸도록 결합띠를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the outer heating means, the inner layer is formed of a fabric, the heat conductive layer formed of a metallic material surrounding the heating tube circulating the hot water is formed on the outside of the inner layer, and the rubber outside the thermal conductive layer It is preferably made of a heat insulating layer formed of a material, it is preferably provided with a coupling band to surround the outer periphery of the vaporizer.

본 발명에 따르면 서로 다른 냉매가 혼합된 혼합냉매로부터 반복적으로 순환하여 분리 정제되는 각각의 액상 및 기상 냉매의 순도를 실시간으로 측정하여 냉매 순도에 따라 재순환공급되는 각각의 냉매 공급량을 제어함으로써 냉매 재순환에 따른 에너지를 절감할 수 있고 혼합냉매를 고순도 냉매로 안정적으로 정제하여 분리할 수 있다.According to the present invention, the purity of each liquid and gaseous refrigerant which is repeatedly circulated and purified from a mixed refrigerant in which different refrigerants are mixed is measured in real time, and the amount of refrigerant supplied to be recycled according to the refrigerant purity is controlled so that the refrigerant is recycled. Energy can be saved and the mixed refrigerant can be separated by stably purifying it with a high purity refrigerant.

도 1은 본 발명에 따른 혼합냉매 분리장치를 도시한 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 순환냉매 제어부의 기능적 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 기화기를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기화기 외측에 구비되는 외부 가열수단을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 기화기 내부를 도시한 단면도이다.1 is an overall configuration showing a mixed refrigerant separation device according to the present invention.
2 is a view showing the functional configuration of the circulating refrigerant control unit according to the present invention.
3 is a perspective view showing a vaporizer according to the present invention.
4 is a view showing an external heating means provided on the outside of the vaporizer according to the present invention.
5 is a cross-sectional view showing the interior of the vaporizer according to the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 도면에서의 요소의 형상, 요소의 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되거나 축소되어 표현될 수 있다.This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, the shape of the elements in the drawings, the size of the elements, the distance between the elements and the like to emphasize more clear description. It may be exaggerated or reduced.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서, 만일 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "형성되어", "구비되어", "결합되어", "고정되어" 있다고 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 형성, 구비, 결합 또는 고정되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the embodiments, when a component is described as being “formed”, “equipped”, “coupled”, or “fixed” to another component, it is directly formed on the other component, It may be provided, coupled or fixed, but it will be understood that other components may be present in between.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.In addition, in describing the embodiments, in the case where it is determined that the technical features of the present invention may be unnecessarily obscured as a matter already known to those skilled in the art, such as known functions or known configurations, the details of the embodiments will be described in detail. The description will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 혼합냉매 분리장치를 도시한 전체 구성도로, 도 1을 참조하면 본 발명에 따른 혼합냉매 분리장치는 혼합냉매 공급부(10), 혼합냉매 분리부(20), 응축부(30), 기화기(40), 순환냉매 제어부(50)를 포함하여 이루어진다. 1 is an overall configuration diagram showing a mixed refrigerant separating apparatus according to the present invention, referring to FIG. 1, a mixed refrigerant separating apparatus according to the present invention includes a mixed refrigerant supply unit 10, a mixed refrigerant separating unit 20, and a condensation unit ( 30), the vaporizer 40, and the circulating refrigerant control unit 50.

혼합냉매 공급부(10)는 에어컨, 냉동기 등으로부터 회수된 냉매를 공급하는 구성으로, 회수된 냉매는 비점이 서로 다른 액상의 냉매와 기상의 냉매가 혼합되어 후술하는 혼합냉매 분리부(20)로 공급된다.The mixed refrigerant supply unit 10 is configured to supply the refrigerant recovered from an air conditioner, a freezer, etc., and the recovered refrigerant is supplied to the mixed refrigerant separation unit 20 which will be described later by mixing a liquid refrigerant having a different boiling point and a refrigerant in a gaseous phase. do.

혼합냉매 분리부(20)은 혼합냉매 공급부(10)로부터 공급받은 액상과 기상의 혼합냉매를 분리하는 구성으로, 수직방향으로 소정 높이로 형성되어 분리부(20)의 내부로 공급된 액상의 냉매는 중력에 의해 하강하여 이송펌프에 의해 후술하는 기화기(40)로 공급되며, 기상의 냉매는 분리부(20)의 상부로 상승하여 응축부(30)로 공급된다. 기화기(40)로 공급된 액상의 냉매는 기화되어 분리부(20)의 하단에 기상상태로 순환되어 공급되고, 응축부(30)로 공급된 기상의 냉매는 응축되어 분리부(20)의 상단에 액상상태로 순환되어 공급된다. 이와 같이 혼합냉매 분리부(20)의 상단으로 재공급되는 액상냉매는 하강하고, 분리부(20)의 하단으로 재공급되는 기상냉매는 상승함에 따라 기상 및 액상 냉매는 분리부(20)의 내부에서 열교환에 따른 재정제가 이루어져 혼합냉매의 분리효율이 향상된다. The mixed refrigerant separating unit 20 is configured to separate the liquid and gaseous mixed refrigerant supplied from the mixed refrigerant supplying unit 10, and is formed at a predetermined height in a vertical direction to supply the liquid refrigerant supplied into the separating unit 20. The lowering by gravity is supplied to the vaporizer 40 to be described later by the transfer pump, the refrigerant in the gas phase is raised to the upper portion of the separation unit 20 is supplied to the condensation unit (30). The liquid refrigerant supplied to the vaporizer 40 is vaporized and circulated in a gaseous state at the bottom of the separation unit 20, and the gaseous refrigerant supplied to the condenser 30 is condensed to form an upper end of the separation unit 20. It is supplied circulated in a liquid state. As such, the liquid refrigerant re-supplied to the upper end of the mixed refrigerant separation unit 20 descends, and the gaseous refrigerant re-supplied to the lower end of the separation unit 20 rises, so that the gaseous and liquid refrigerants enter the interior of the separation unit 20. In the refining according to the heat exchange in the separation efficiency of the mixed refrigerant is improved.

혼합냉매 분리부(20)의 하단 및 상단으로 재공급되는 기상 및 액상냉매가 분리부(20)의 내부에서 효율적으로 확산 및 접촉하도록, 분리부(20)은 하단에서 상단방향으로 기체배분기(21), 액체수집기(22), 액체배분기(23)가 구비된다. 기체배분기(21)는 하단에서 재공급되는 기상의 냉매가 분리부(20) 내부에 골고루 분배되기 위하여 구비되는 것으로, 하부의 반이 열린 형태의 파이프로서 파이프 중간에는 기체가 일정한 양만 지나갈 수 있도록 일정한 간격마다 거름막이 배치되어 있다. 액체배분기(22)는 상단에서 재공급되는 액체를 분리부(20) 내부에 골고루 분배하여 채널링을 방지하기 위하여 구비되는 것으로, 서로 교차되는 다수의 배관으로 구성되며, 각 배관에 일정한 간격으로 액상의 냉매가 배출될 수 있는 배출구가 형성된다. 액체배분기(22)로 공급된 액상의 냉매가 분리부(20)의 하부방향으로 원활하게 이송될 수 있도록 하단으로 갈수록 지름이 작아지는 원뿔 형태의 통로가 형성되며, 액체배분기(23) 사이에는 기상의 냉매와 액상의 냉매가 넓은 면적에서 접촉하게 하도록 패킹(24)이 마련되어 있어 혼합냉매의 분리효율을 보다 향상된다.In order to efficiently diffuse and contact the gaseous phase and the liquid refrigerant re-supplied to the bottom and the top of the mixed refrigerant separator 20, the separator 20 is a gas distributor 21 from the bottom to the top direction. ), A liquid collector 22 and a liquid distributor 23 are provided. The gas distributor 21 is provided so that the refrigerant of the gaseous phase supplied from the lower part is evenly distributed in the separator 20. The lower half of the gas is a pipe having a constant shape so that a certain amount of gas can pass through the middle of the pipe. A diaphragm is arranged at every interval. The liquid distributor 22 is provided to prevent the channeling by evenly distributing the liquid resupply from the upper portion inside the separator 20, and consists of a plurality of pipes that cross each other, A discharge port through which the refrigerant can be discharged is formed. A conical passage is formed in which the diameter decreases toward the lower side so that the liquid refrigerant supplied to the liquid distributor 22 can be smoothly transferred in the lower direction of the separator 20, and a gas phase is formed between the liquid distributors 23. The packing 24 is provided to allow the refrigerant in the liquid phase to contact with the liquid refrigerant in a large area, thereby further improving the separation efficiency of the mixed refrigerant.

응축부(30)는 혼합냉매 공급부(10)에서 공급되어 분리부(20)의 상단으로 배출된 기상의 냉매를 응축하여 분리부(20)의 상단으로 순환공급하는 구성으로, 기상의 냉매를 응축하는 응축기(31)와, 응축된 액상이 냉매를 저장하는 응축탱크(32)를 구비한다. 응축탱크(32)에 저장된 액상의 냉매는 후술하는 유량제어 밸브(51)가 구비된 배관을 통해 분리부(20)로 순환공급되어 분리 정제된다. 응축탱크(32)에는 냉매의 순도를 측정하는 냉매순도 측정센서(33)가 구비되는데, 측정된 냉매 순도에 따라 유량제어 밸브(51)에 의해 공급량이 제어된다. The condensation unit 30 condenses the refrigerant in the gaseous phase supplied from the mixed refrigerant supply unit 10 and discharged to the upper end of the separation unit 20, and circulates and supplies the refrigerant in the gas phase to the upper end of the separation unit 20. And a condenser tank 32 in which the condensed liquid phase stores the refrigerant. The liquid refrigerant stored in the condensation tank 32 is circulated and supplied to the separation unit 20 through a pipe provided with a flow control valve 51 to be described later. The condensation tank 32 is provided with a refrigerant purity measurement sensor 33 for measuring the purity of the refrigerant, the supply amount is controlled by the flow control valve 51 in accordance with the measured refrigerant purity.

기화기(40)는 혼합냉매 공급부(10)에서 공급되어 분리부(20)의 하단으로 배출된 액상의 냉매를 기화하여 분리부(20)의 하단으로 순환공급하는 구성으로, 기화기(40)에는 상술한 응축탱크(32)와 마찬가지로 저장된 냉매의 순도를 측정하는 냉매순도 측정센서(41)가 구비된다. 이와 같이, 기화기(40) 및 응축탱크(32)에 설치된 냉매순도 측정센서(33,41)에 의해 측정된 응축탱크(32) 및 기화기(40)에 저장된 냉매 순도는 순환냉매 제어부(50)로 전달된다. 측정된 냉매 순도에 따라 순환냉매 제어부(50)가 기화기(40)의 가열온도를 제어함으로써 혼합냉매 분리부(20)로 공급되는 기상 냉매의 공급량이 조절된다. The vaporizer 40 is configured to vaporize the liquid refrigerant supplied from the mixed refrigerant supply unit 10 and discharged to the lower end of the separation unit 20 to circulate and supply the lower end of the separation unit 20. Like the condensation tank 32, the refrigerant purity measuring sensor 41 for measuring the purity of the stored refrigerant is provided. As such, the refrigerant purity stored in the condensation tank 32 and the vaporizer 40 measured by the refrigerant purity measurement sensors 33 and 41 installed in the vaporizer 40 and the condensation tank 32 is transferred to the circulating refrigerant controller 50. Delivered. According to the measured refrigerant purity, the circulation refrigerant control unit 50 controls the heating temperature of the vaporizer 40 to adjust the supply amount of the gaseous phase refrigerant supplied to the mixed refrigerant separation unit 20.

순환냉매 제어부(50)는 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매순도 측정센서(33,41)에 의해 측정된 냉매 순도에 따라 기화기(40) 및 응축부(30)에 의해 분리부(20)의 내부로 순환공급되는 액상 및 기상의 냉매유량을 제어한다. 이와 같은 순환냉매 제어부(50)의 기능적 구성이 도 2에 도시되어 있는데, 도 2를 참조하면 순환냉매 제어부(50)는 응축탱크(32)와 혼합냉매 분리부(20)사이의 배관에 설치되는 유량제어 밸브(51), 기화기(40)를 가열하는 기화기 가열부(52), 기화기(40)에 설치되는 온도센서(53), 및 냉매순도 측정센서(33,41)에 의해 측정된 냉매의 순도에 따라 유량제어 밸브(51)의 개폐정도와 기화기 가열부(52)의 가열온도를 제어하는 유량 제어부(54)로 이루어진다. As shown in FIG. 1, the circulating refrigerant control unit 50 may be formed by the vaporizer 40 and the condenser 30 according to the refrigerant purity measured by the refrigerant purity measurement sensors 33 and 41. It controls the flow rate of the liquid and gaseous refrigerant circulated to the inside. The functional configuration of the circulating refrigerant control unit 50 is shown in FIG. 2. Referring to FIG. 2, the circulating refrigerant control unit 50 is installed in a pipe between the condensation tank 32 and the mixed refrigerant separation unit 20. Of the refrigerant measured by the flow rate control valve 51, the vaporizer heating unit 52 for heating the vaporizer 40, the temperature sensor 53 installed in the vaporizer 40, and the refrigerant purity measurement sensors 33, 41 It consists of the flow control part 54 which controls the opening-and-closing degree of the flow control valve 51 and the heating temperature of the vaporizer heating part 52 according to purity.

혼합냉매의 분리초기에는 분리부(20)에서 분리되어 저장되는 냉매는 유량도 작고 순도도 낮다. 따라서, 응축기(31) 및 기화기(40)로부터 분리부(20)으로 많은 량의 냉매를 재순환시켜 냉매의 분리속도를 증가시켜야 함에 따라, 유량 제어부(54)는 유량제어 밸브(51)를 최대한 개방하여 분리부(20)의 상단으로 많은 량의 액상냉매를 공급하고, 또한 기화기 가열부(53)를 고온으로 가열하여 기화된 많은 량의 냉매를 분리부(20)의 상단으로 공급한다. 이와 같이 상당한 유량의 액상 및 기상의 냉매가 분리부(20)으로 반복적으로 재순환 공급됨에 따라 냉매의 분리속도가 증가하고, 액상 및 기상 냉매의 순도가 점차 높게 정제된다. 응축탱크(32) 및 기화기(32)에 저장된 냉매의 순도가 높아지면 유량 제어부(54)가 혼합냉매 분리부(20)로 재순환 공급되는 혼합냉매의 유량을 점차 감소시킴으로써, 장치의 냉매 재순환을 위한 에너지를 절감하면서도 안정적으로 일정순도이상의 고품질의 냉매를 분리하여 회수할 수 있다. In the initial stage of separating the mixed refrigerant, the refrigerant separated and stored in the separator 20 has a low flow rate and low purity. Therefore, the flow rate controller 54 opens the flow control valve 51 to the maximum as the amount of refrigerant must be increased by recycling a large amount of refrigerant from the condenser 31 and the vaporizer 40 to the separator 20. By supplying a large amount of liquid refrigerant to the upper end of the separation unit 20, and also by heating the vaporizer heating unit 53 to a high temperature to supply a large amount of refrigerant vaporized to the upper end of the separation unit 20. As the liquid and gaseous refrigerants having a considerable flow rate are repeatedly recycled and supplied to the separator 20, the separation speed of the refrigerant is increased, and the purity of the liquid and gaseous refrigerants is gradually purified. When the purity of the refrigerant stored in the condensation tank 32 and the vaporizer 32 is increased, the flow rate control unit 54 gradually reduces the flow rate of the mixed refrigerant recycled and supplied to the mixed refrigerant separation unit 20, whereby While saving energy, it is possible to reliably separate and recover high-quality refrigerants above a certain purity.

기화기 가열부(52)는 기화기(40)를 가열하는 구성으로, 본 발명에 따른 기화기(40)가 도 3에 도시되어 있고, 도 4에는 기화기 외측에 구비되는 외부 가열수단을 도시되어 있으며, 도 5에는 기화기 내부가 도시되어 있다. 도 3 내지 5를 참조하면, 기화기(40)의 내부 및 외부를 함께 가열하도록 기화기 가열부(52)가 마련되어, 기화기(40) 내부에 정제되는 냉매의 유량에 관계없이 가열이 가능하게 된다. 이를 위해 기화기 가열부(52)는 기화기(40)의 내부에 설치되며 온수가 순환되는 내부 가열관(42), 기화기(40)의 외부 둘레를 감싸도록 설치되는 외부 가열수단(43)을 구비한다. 즉, 혼합냉매 초기와 같이 정제된 냉매 유량이 많지 않아 내부 가열관(41) 설치 구간 이하에 냉매가 저장된 경우에는 외부 가열수단(42)을 통해 기화기(40) 내부의 냉매를 효과적으로 가열할 수 있다.The vaporizer heating unit 52 is configured to heat the vaporizer 40, the vaporizer 40 according to the present invention is shown in Figure 3, Figure 4 shows the external heating means provided on the outside of the vaporizer, 5 shows the inside of the carburetor. 3 to 5, the vaporizer heating unit 52 is provided to heat the inside and the outside of the vaporizer 40 together, so that the heating is possible regardless of the flow rate of the refrigerant purified in the vaporizer 40. To this end, the vaporizer heating unit 52 is provided inside the vaporizer 40 and has an internal heating tube 42 through which hot water is circulated, and an external heating unit 43 installed to surround the outer circumference of the vaporizer 40. . That is, when the refrigerant flow rate is not much like the initial stage of the mixed refrigerant and the refrigerant is stored below the internal heating tube 41 installation section, the refrigerant inside the vaporizer 40 may be effectively heated through the external heating means 42. .

외부 가열수단(43)은 기화기(40) 외부 둘레를 감싸도록 일정한 두께를 지니는 평면을 갖도록 형성되어, 양단에는 기화기(40)을 감싸 고정하도록 결합띠(44)가 구비된다. 그리고, 외부 가열수단(43)은 도 4에 도시된 바와 같이 내피층(45), 가열관(46), 열전도층(47), 단열층(48)이 순차적으로 적층된 다층구조로 형성된다. 내피층(45)은 내측에 마찰돌기가 형성된 고무재질로 이루어져 기화기(40)의 외면에 면접하여 소정의 마찰력으로 외부 가열수단(42)에 이동하지 않고 고정된다. 가열관(46)은 외부에서 공급되는 온수가 순환되도록 단면이 원형인 관로로, 평면상에 고르게 분포될 수 있도록 일정간격으로 휘어지게 배치된다. 열전도층(47)는 열전도율이 높고 휘어질 수 있는 알루미늄 재질로 이루어져 가열관(46)을 둘러싸며 내피층(45)의 외측에 구비되어 온수로 전도되는 열을 평면에 고르게 전달할 수 있다. 단열층(48)은 기화기(40) 외부로 열이 분산되는 것을 막아 열효율을 높이기 위해 구성되는 것으로 단열율이 높고 휘어질 수 있는 고무재질로 이루어진다The external heating means 43 is formed to have a plane having a predetermined thickness to surround the outer periphery of the vaporizer 40, both ends are provided with a coupling band 44 to surround and secure the vaporizer 40. As shown in FIG. 4, the external heating means 43 is formed in a multilayer structure in which an inner skin layer 45, a heating tube 46, a heat conductive layer 47, and a heat insulating layer 48 are sequentially stacked. The inner skin layer 45 is made of a rubber material having friction protrusions formed therein, and is fixed to the outer surface of the vaporizer 40 without being moved to the external heating means 42 by a predetermined frictional force. The heating tube 46 is a pipe having a circular cross section so that hot water supplied from the outside is circulated, and is bent at regular intervals so as to be evenly distributed on a plane. The thermal conductive layer 47 is made of aluminum material having high thermal conductivity and bends, is provided on the outer side of the endothelial layer 45 and surrounds the heating tube 46 to evenly transfer heat to the hot water. The heat insulating layer 48 is configured to increase heat efficiency by preventing heat from being dissipated to the outside of the vaporizer 40. The heat insulating layer 48 is made of a rubber material having a high heat insulating rate and can be bent.

이와 같이 구성된 본 발명의 혼합냉매 분리장치는 분리부(20)에 의해 분리 정제되는 혼합냉매의 순도를 실시간으로 측정하여 분리되는 냉매 순도에 따라 분리부(20)으로 재순환공급되는 액상 및 기상 냉매의 공급량을 제어함으로써, 냉매 재순환에 따른 에너지를 절감할 수 있고 혼합냉매를 고순도 냉매로 안정적으로 분리정제할 수 있다.The mixed refrigerant separation device of the present invention configured as described above measures the purity of the mixed refrigerant separated and purified by the separation unit 20 in real time, and the liquid and gaseous refrigerants recycled to the separation unit 20 according to the refrigerant purity to be separated. By controlling the supply amount, it is possible to save energy due to the refrigerant recycle and to stably separate and purify the mixed refrigerant into the high purity refrigerant.

이상과 같이 설명한 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.The present invention described above is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention.

10: 혼합냉매 공급부 20: 혼합냉매 분리부
21: 기체배분기 22: 액체수집기
23: 액체배분기 30: 응축부
31: 응축기 32: 응축탱크
33, 41: 냉매순도 측정센서 40: 기화기
42: 내부가열관 43: 외부가열수단
44: 결합띠 45: 내피층
46: 가열관 47: 열전도층
48: 단열층 50: 순환냉매 제어부
51: 유량제어 밸브 52: 기화기 가열부
53: 온도센서 54: 유량제어부 10: mixed refrigerant supply unit 20: mixed refrigerant separation unit
21: gas distributor 22: liquid collector
23: liquid distributor 30: condensation unit
31: condenser 32: condensation tank
33, 41: refrigerant purity measuring sensor 40: vaporizer
42: internal heating tube 43: external heating means
44: binding band 45: inner layer
46: heating tube 47: heat conductive layer
48: heat insulation layer 50: circulating refrigerant control unit
51: flow control valve 52: carburetor heating part
53: temperature sensor 54: flow control unit

Claims (4)

순환공급되는 혼합냉매의 유량을 제어하여 냉매를 분리하는 장치에 있어서,
비점이 서로 다른 혼합냉매를 회수하여 공급하는 혼합냉매 공급부;
소정 높이로 형성되어 상기 혼합냉매 공급부로부터 공급되는 혼합냉매를 액상 및 기상의 냉매로 분리하는 혼합냉매 분리부;
상기 혼합냉매 분리부에 의해 분리되는 기상의 냉매를 응축하여 액상의 냉매를 상기 혼합냉매 분리부의 상단에 순환공급하는 응축부;
상기 혼합냉매 분리부에 의해 분리되는 액상의 냉매를 기화시켜 기상의 냉매를 상기 혼합냉매 분리부의 하단에 순환공급하는 기화기;
상기 응축부 및 기화기에 의해 응축 및 기화되는 냉매의 순도를 측정하는 냉매순도 측정센서; 및
상기 응축부에서 상기 혼합냉매 분리부로 공급되는 액상의 냉매 유량을 조절하는 유량제어 밸브, 상기 기화기를 가열하는 기화기 가열부, 상기 냉매순도 측정센서에 의해 측정되는 냉매의 순도에 따라 상기 유량제어 밸브의 개폐와 상기 기화기 가열부의 가열온도를 제어하는 유량제어부를 포함하는 순환냉매 제어부;를 구비하며,
상기 기화기 가열부는,
상기 기화기의 내부에 설치되며 온수가 순환되는 내부 가열관, 상기 기화기의 외부 둘레를 감싸도록 설치되어 소정 유량 이하의 냉매가 저장되는 기화기를 가열하도록 표면에 마찰돌기가 형성된 고무재질로 이루어지는 내피층과, 알루미늄으로 이루어져 외부에서 공급되는 온수가 순환되는 가열관을 둘러싸며 상기 내피층의 외측에 구비되는 열전도층, 및 상기 열전도층의 외측에 고무재질로 형성되는 단열층으로 이루어져, 상기 기화기의 외부 둘레를 감싸도록 결합띠를 구비하는 것을 특징으로 하는 혼합냉매 분리장치.In the device for separating the refrigerant by controlling the flow rate of the mixed refrigerant circulated supplied,
A mixed refrigerant supply unit for recovering and supplying a mixed refrigerant having different boiling points;
A mixed refrigerant separation unit formed at a predetermined height and separating the mixed refrigerant supplied from the mixed refrigerant supply unit into a liquid phase and a gaseous phase refrigerant;
A condenser for condensing the refrigerant in the gas phase separated by the mixed refrigerant separator and circulating the liquid refrigerant to an upper end of the mixed refrigerant separator;
A vaporizer for vaporizing the liquid phase refrigerant separated by the mixed refrigerant separator to circulate and supply the gaseous refrigerant to the lower end of the mixed refrigerant separator;
A refrigerant purity measurement sensor for measuring purity of the refrigerant condensed and vaporized by the condenser and the vaporizer; And
The flow control valve for controlling the flow rate of the refrigerant of the liquid phase supplied from the condensation unit to the mixed refrigerant separation unit, the vaporizer heating unit for heating the vaporizer, according to the purity of the refrigerant measured by the refrigerant purity measurement sensor of the flow control valve And a circulating refrigerant control unit including a flow control unit for controlling opening and closing and heating temperature of the vaporizer heating unit.
The vaporizer heating unit,
An inner heating layer installed inside the carburetor and formed to surround the outer circumference of the hot water, and an inner skin layer formed of a rubber material having friction protrusions formed on a surface of the carburetor to heat the carburetor to store a refrigerant having a predetermined flow rate or less; And a heat conduction layer formed on the outside of the inner skin layer and surrounding the heating tube made of aluminum to circulate the hot water supplied from the outside, and a heat insulation layer formed of a rubber material on the outside of the heat conduction layer. Mixed refrigerant separator characterized in that it comprises a coupling band to wrap. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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