KR102062685B1 - 나선형 3중 열교환기를 이용한 유증기 회수 장치의 동작 방법 - Google Patents

나선형 3중 열교환기를 이용한 유증기 회수 장치의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나선형 3중 열교환기를 이용한 유증기 회수 장치의 동작 방법에 관한 것으로서, 프레온 가스를 사용하는 냉각장치로 구성되고 제1냉매, 제2냉매로 압축기 2대를 사용하는 2 사이클 구조로 구성되며, 제상을 위한 난방 전환 장치는 제2냉매의 사이클로 구성하는 기술적 사상에 관한 것이다.

Description

나선형 3중 열교환기를 이용한 유증기 회수 장치의 동작 방법{Operation method of apparatus for Vaporization Recovery System Using Spiral Triple Heat Exchanger}
본 발명은 나선형 3중 열교환기를 이용한 유증기 회수 장치의 동작 방법에 관한 것으로서, 프레온 가스를 사용하는 냉각장치로 구성되고 제1냉매, 제2냉매로 압축기 2대를 사용하는 2 사이클 구조로 구성되며, 제상을 위한 난방 전환 장치는 제2냉매의 사이클로 구성하는 기술적 사상에 관한 것이다.
일반적으로, 주유소 또는 유류를 다량 사용하는 공장 등에는 유조차량 등으로부터 유류를 공급받는 유류저장탱크가 마련 되어 있다.
따라서, 유류는 일정한 부피를 갖는 유류저장탱크에 저장되게 되는데, 이때 저장되는 유류의 휘발성 때문에 유류저장탱크 내에는 유증기가 자연적으로 발생하게 되고, 이와 같이 발생한 유증기는 배기관을 통하여 외부로 배출된다. 이 경우 유류저장탱크에서 자연발생적으로 생성되어 배출되는 유증기의 양은 무시할 정도로 적기 때문에 대기를 오염시킬 정도는 되지 않는다.
그러나, 유류저장탱크 내에 유류를 보충할 때, 예컨대 유조차량에서 유류를 유류저장탱크 내에 적하하는 동안 공급되는 유류의 부피만큼 탱크 내부에 존재하고 있는 유증기가 외부로 빠져 나오게 된다. 이때 유류 공급에 의해 외부로 배출되는 유증기는 장시간 유류와 접촉하고 있었기 때문에 포화상태에 가까운 고농도 상태이므로 다량의 유증기가 외부로 배출될 경우 대기를 오염시키는 주범이 된다. 또한, 유증기는 발화 성분을 함유하고 있어 다량의 유증기가 대기 중으로 곧바로 방출될 경우 안전사고의 위험성도 있다.
이러한 문제들을 해소하기 위해서, 유조차량으로부터 유류저장탱크로 유류를 공급할 때, 유류저장탱크로부터 배출되는 유증기를 유조차량 내로 회수하는 기술이 개발되고 있다.
유증기를 회수하는 다양한 방법 중에 유증기를 액화시켜 회수하는 기술이 널리 이용되고 있다.
브라인을 이용한 축냉식 유증기회수 액화장치의 경우 냉각 유체인 브라인 탱크에 냉각에너지(축냉)를 보관하여 주유소나 유류 저장시에 배출되는 유증기를 회수 하거나 탱크로리에서 기름 보충 시 많은 양의 유증기를 회수 하는 기술이다.
이를 위해, 10시간 냉각이 지속되면 브라인 탱크 내부를 통과하는 유증기 배관이 결로 인하여 일정 시간 냉각 후 냉방 사이클을 난방 사이클로 전환해야 한다. 이 경우, 냉각을 하던 브라인 탱크 내부에 유증기 배관을 가열하여 유증기 내부에 수분으로 적상된 얼음 덩어리를 제거할 수 있다.
이런 상황에서 제상의 방식에서 저장된 차가운 냉각 유체인 브라인도 함께 온도 상승이 일어나며 적상 제거가 10~20 분 이내에 끝나지 않고 120분 동안 지속하여 충전된 브라인 온도를 영상 10℃ 이상으로 상승을 시키기에는 기존에 보존된 냉각된 냉각에너지를 사용 할 수 없게 된다.
또한, 이런 상황에서는 시간 및 전기 소모가 많아 이를 개선 해야 할 필요가 있다.
한국등록특허 제0483068호 "열교환기 및 열교환기 제조방법" 한국등록특허 제0733770호 "유증기 환원장치" 한국공개특허 제2018-0068673호 "유증기 회수 장치"
본 발명은 유류를 유류저장탱크에 적하하는 동안에 저장탱크의 배기관을 통해 배출되는 유증기를 고압 저온 상태에서 응축시킴으로써 고효율로 액상의 유류로 환원시켜 회수함으로써 유증기로 인한 대기오염을 방지하고 유류의 경제적 손실을 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 탱크로리에서 휘발유 지하저장탱크로 하유하는 일부의 시간 동안에만 동작하도록 하여 소비전력을 줄이는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 직접 냉각을 통하여 유증기를 회수하는 방식으로 축냉식의 제상시간에 비해 제상시간을 줄이는 것을 목적으로 한다.
일실시예에 따른 유증기 회수 장치는, 나선형의 유증기관, 상기 유증기관을 따라 제1냉매 또는 제2냉매를 이동시키는 적어도 하나 이상의 냉매관을 포함하는 나선형 3중 유증기 회수 열교환기, 상기 나선형 3중 유증기 회수 열교환기의 외부에서 상기 제1냉매를 이용해서 유증기를 제1온도의 범위 내로 냉각시키는 제1압축 사이클부, 상기 나선형 3중 유증기 회수 열교환기의 외부에서 상기 제2냉매를 이용해서 상기 유증기를 상기 제1온도의 범위 보다 낮은 제2온도의 범위 내로 냉각시키고, 상기 유증기의 온도가 제2온도의 범위 이하로 낮아지는 경우에 제상 동작을 수행하는 제2압축 사이클부, 상기 유증기의 입구배관 측에 설치된 풍속센서에 의해 측정된 풍속(F1)과 설정풍속(FS)을 비교하거나, 또는 상기 유증기의 출구배관 측에 설치된 운전온도센서에 의해 측정한 온도(T1)와 냉각설정온도(TS)를 비교하여 상기 제1압축 사이클부 또는 상기 제2압축 사이클부의 구동을 선택적으로 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 제어부는 상기 측정된 풍속(F1)이 상기 설정풍속(FS) 이상인 경우에는 상기 제1압축 사이클부와 상기 제2 압축사이클부를 동시에 구동시키고, 상기 측정된 풍속(F1)이 상기 설정풍속(FS) 이하이고, 상기 측정한 온도(T1)가 상기 냉각설정온도(TS) 이상인 경우에는 상기 제1 압축 사이클부만을 구동시키며, 상기 제1압축 사이클부만의 구동 중에 측정되는 온도(T1)가 상기 제2온도의 범위로 낮아진 경우에는 제1압축 사이클부의 구동을 중지하고, 제2압축 사이클부만을 구동시키고, 상기 제2압축 사이클부만의 구동 중에 측정되는 온도(T1)가 상기 냉각설정온도(TS) 이하인 경우에는 상기 제2압축 사이클부의 냉각 사이클을 중지하고, 상기 제상 동작을 구동시키되, 상기 제상 동작의 구동 중에 측정되는 제상 온도(D1)가 설정제상온도(DS) 보다 같거나 높을 때까지만 상기 제상 동작을 구동시킬 수 있다.
일실시예에 따른 상기 제1압축 사이클부는, 제1압축기, 제1유분리기, 제1공냉식 응축기, 제1수액기, 제1필터드라이어, 제1액관전자변, 제1팽창밸브, 나선형 3중 유증기 회수 열교환기 증발기 역할 공통사용, 및 제1액분리기를 포함하고, 상기 제2압축 사이클부는, 제2압축기, 제2유분리기, 제2공냉식 응축기, 4WAY 밸브, 제2수액기, 제2필터드라이어, 제2액관전자변, 제상전자변, 제2팽창밸브, 및 나선형 3중 유증기 회수 열교환기 증발기를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 나선형 3중 유증기 회수 열교환기는, 나선형으로 형성되어 유증기를 이동시키는 유증기관, 상기 유증기관의 내부 중심에 형성되어 상기 유증기관을 따라 제1냉매가 이동하도록 형성되는 제1냉매관, 및 상기 유증기관의 외부를 감싸면서 상기 유증기관을 따라 제2냉매가 이동하도록 형성되는 제2냉매관을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 유증기 회수 장치는 나선형의 유증기관, 상기 유증기관을 따라 제1냉매 또는 제2냉매를 이동시키는 적어도 하나 이상의 냉매관을 포함하는 나선형 3중 유증기 회수 열교환기와, 상기 나선형 3중 유증기 회수 열교환기의 외부에서 상기 제1냉매를 이용해서 유증기를 제1온도의 범위 내로 냉각시키는 제1압축 사이클부와, 상기 나선형 3중 유증기 회수 열교환기의 외부에서 상기 제2냉매를 이용해서 상기 유증기를 상기 제1온도의 범위 보다 낮은 제2온도의 범위 내로 냉각시키고, 상기 유증기의 온도가 제2온도의 범위 이하로 낮아지는 경우에 제상 동작을 수행하는 제2압축 사이클부를 포함하고, 상기 유증기의 입구배관 측에 설치된 풍속센서에 의해 측정된 풍속(F1)과 설정풍속(FS)을 비교하는 제1단계, 상기 유증기의 출구배관 측에 설치된 운전온도센서에 의해 측정한 온도(T1)와 냉각설정온도(TS)를 비교하는 제2단계, 상기 제1단계 또는 상기 제2단계의 비교 결과에 따라, 상기 제1압축 사이클부 또는 상기 제2압축 사이클부의 구동을 선택적으로 제어하는 단계를 포함하며, 상기 선택적으로 제어하는 단계는, 상기 설정풍속(FS)이 상기 측정된 풍속(F1) 이상인 경우에는 상기 제1압축 사이클부와 상기 제2압축 사이클부를 동시에 구동시키는 단계, 상기 측정된 풍속(F1)이 상기 설정풍속(FS) 이하이고, 상기 측정한 온도(T1)가 냉각설정온도(TS) 이상인 경우에는 상기 제1압축 사이클부만을 구동시키는 단계, 상기 제1압축 사이클부만의 구동 중에 측정되는 온도(T1)가 상기 제2온도의 범위로 낮아진 경우에는 제1압축 사이클부의 구동을 중지하고, 제2압축 사이클부만을 구동시키는 단계, 상기 제2압축 사이클부만의 구동 중에 측정되는 온도(T1)가 상기 냉각설정온도(TS) 이하인 경우에는 상기 제2압축 사이클부의 냉각 사이클을 중지하고, 상기 제상 동작을 구동시키되, 상기 제상 동작의 구동 중에 측정되는 제상 온도(D1)가 설정제상온도 보다 같거나 높을 때까지만 상기 제상 동작을 구동시키는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 유류를 유류저장탱크에 적하하는 동안에 저장탱크의 배기관을 통해 배출되는 유증기를 고압 저온 상태에서 응축시킴으로써 고효율로 액상의 유류로 환원시켜 회수함으로써 유증기로 인한 대기오염을 방지하고 유류의 경제적 손실을 방지할 수 있다.
일실시예에 따르면, 탱크로리에서 휘발유 지하저장탱크로 하유하는 일부의 시간 동안에만 동작하도록 하여 소비전력을 줄일 수 있다.
일실시예에 따르면, 직접 냉각을 통하여 유증기를 회수하는 방식으로 축냉식의 제상시간에 비해 제상시간을 줄일 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 유증기 회수 장치를 설명하는 블록도이다.
도 2는 유증기 회수 장치의 구체적인 실시예를 설명하는 도면이다.
도 3A 내지 도 3B는 일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1또는 제2등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 유증기 회수 장치(100)를 설명하는 블록도이다.
본 발명은 나선형 3중 유증기 회수열교환기를 이용한 유증기 액화회수장치의 구조 및 제어 방법으로 프레온 가스를 사용하는 냉각장치로 구성되며 제1냉매, 제2냉매로 압축기 2대를 사용하는 2사이클 구조로 표현되며 제상을 위한 난방 전환 장치는 제2냉매 사이클에서 구현된다.
특히, 본 발명은 주유소나 유류저장 시설을 갖추고 있는 장소에서 지하기름탱크에 항시 존재하는 유증기를 저장 중이나 혹은 탱크로리에서 지하 기름 탱크로 보충 시 발생되는 유증기를 외부로 배출 시 유증기 액화 장치로 액화하여 대기중에 배출되는 유증기를 다시 지하기름탱크에 액화하여 회수하여 보관하는 장치로 대기오염 방지 및 에너지 절감할 수 있다.
이를 위해, 일실시예에 따른 유증기 회수 장치(100)는 나선형 3중 유증기 회수 열교환기(110), 제1압축 사이클부(120), 제2압축 사이클부(130), 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
먼저, 일실시예에 따른 나선형 3중 유증기 회수 열교환기(110)는 나선형의 유증기관, 상기 유증기관을 따라 제1냉매 또는 제2냉매를 이동시키는 적어도 하나 이상의 냉매관을 포함할 수 있다.
특히, 일실시예에 따른 나선형 3중 유증기 회수 열교환기(110)는 나선형으로 형성되어 유증기를 이동시키는 유증기관과, 유증기관의 내부 중심에 형성되어 유증기관을 따라 제1냉매가 이동하도록 형성되는 제1냉매관, 및 유증기관의 외부를 감싸면서 유증기관을 따라 제2냉매가 이동하도록 형성되는 제2냉매관을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 제1압축 사이클부(120)는 나선형 3중 유증기 회수 열교환기의 외부에서 제1냉매를 이용해서 유증기를 제1온도의 범위 내로 냉각시킬 수 있다.
제1압축 사이클부(120)는 냉매를 열교환하는 요소 중의 하나로서, 응축기나 증발기로도 표현될 수 있다.
제1압축 사이클부(120)는 냉매의 흐름을 압축, 응축의 과정을 거쳐, 팽창밸브 및 증발기로 순환시켜 최종적으로 증발기에서 주위의 잠열을 흡수하도록 한다.
일실시예에 따른 제2압축 사이클부(130)는 나선형 3중 유증기 회수 열교환기의 외부에서 상기 제2냉매를 이용해서 유증기를 제2온도의 범위 내로 냉각시킬 수 있다. 또한, 유증기의 온도가 제2온도의 범위 이하로 낮아지는 경우에는 제상 동작을 수행할 수 있다.
일례로, 제1온도는 상온에서 -20℃의 범위의 온도를 나타내고, 제2온도는 제1온도 보다 낮은 온도로서, -20℃에서 -40℃까지의 범위의 온도를 나타낼 수 있다.
이렇게 온도를 구분하는 것은, 해당 온도의 범위에서 가장 효율적인 냉매를 사용하기 위함이며, 제1온도를 위한 제1냉매로는 프레온 계열 R407 냉매를 이용하고, 제2온도를 위한 제2냉매로는 프레온 계열 R404 냉매를 이용할 수 있다.
일실시예에 따른 제어부(140)는 유증기의 입구배관 측에 설치된 풍속센서에 의해 측정된 풍속(F1)과 설정풍속(FS)을 비교하거나, 또는 유증기의 출구배관 측에 설치된 운전온도센서에 의해 측정한 온도(T1)와 냉각설정온도(TS)를 비교하여 제1압축 사이클부(120) 또는 제2압축 사이클부(130)의 구동을 선택적으로 제어할 수 있다.
일례로, 제어부(140)는 설정풍속(FS)이 측정된 풍속(F1) 이상인 경우에는 제1압축 사이클부(120)과 제2압축 사이클부(130)를 동시에 구동시킬 수 있다.
또한, 제어부(140)는 측정된 충속(F1)이 설정풍속(FS) 이하이고, 측정한 온도(T1)가 냉각설정온도(TS) 이상인 경우에 제어부(140)는 제1압축 사이클부(120)만을 구동시킬 수 있다.
한편, 제어부(140)는 제1압축 사이클부(120)만의 구동 중에 측정되는 온도(T1)가 제2온도의 범위로 충분히 낮아진 경우에는 제1압축 사이클부(120)의 구동을 중지하고, 제2압축 사이클부(130)만을 구동시킬 수 있다.
또한, 제어부(140)는 제2압축 사이클부(130)만의 구동 중에 측정되는 온도(T1)가 냉각설정온도(TS) 이하인 경우에는 제2압축 사이클부(130)의 냉각 사이클을 중지하고, 제상 동작을 구동시킬 수 있다.
이때, 제어부(140)는 제상 동작의 구동 중에 측정되는 제상 온도(D1)가 설정제상온도(DS) 보다 같거나 높을 때까지만 제상 동작을 구동시킬 수 있다.
도 2는 유증기 회수 장치(200)의 구체적인 실시예를 설명하는 도면이다.
일실시예에 따른 유증기 회수 장치(200)는 나선형 3중 유증기 회수 열교환기(201)와, 유증기 입구 배관(202), 풍속운전센서(203), 제1압축 사이클부(204 내지 213), 제2압축 사이클부(214 내지 226), 유수 분리를 위한 기기들(227 내지 232)을 포함할 수 있다.
특히, 제1압축 사이클부(204 내지 213)는 유증기를 제1온도범위만큼 낮추기 위해서 제1냉매를 사용할 수 있다.
일실시예 따른 제1압축 사이클부(204 내지 213)는 냉각 사이클을 구동시켜야 하며, 이를 위해 제1액분리기(204), 제1압력스위치(205), 제1압축기(206), 제1유분리기(207), 제1공냉식 응축기(208), 제1수액기(209), 필터드라이버(210), 제1액관전자변(211), 제1팽창밸브(212), 제1스트레이너(213)를 포함할 수 있다.
한편, 제2압축 사이클부(214 내지 226)는 유증기를 제1온도범위 보다 더 낮은 제2온도범위로 유증기의 온도를 낮추기 위해서 제2냉매를 사용할 수 있다.
일실시예 따른 제2압축 사이클부(214 내지 226)는 냉각 사이클을 구동시켜야 하며, 이를 위해 제2압력스위치(214), 제2압축기(215), 제2유분리기(216), 제2액분리기(217), 4way 밸브(218), 제2공냉식 응축기(219), 제상 팽창 밸브(220), 제2수액기(221), 제2필터드라이버(222), 제2액관전자변(223), 제2스트레이너(224)를 포함할 수 있다.
또한, 제2압축 사이클부(214 내지 226)는 제상 사이클을 동작시킬 수 있다. 이를 위해, 제2압축 사이클부(214 내지 226)는 제상온도센서(226)를 더 포함할 수 있다.
한편, 유수 분리를 위한 기기들(227 내지 232)은 기름차단전자밸브(227), 기름회수탱크(228), 기름 배출 밸브(229), 유수분리기(230), 운전온도센서(231), 유증기 출구 배관(232)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 유증기 회수 장치(200)는 2가지 종류의 냉매을 사용하여 나선형 3중 유증기 회수 열교환기를 이용하여 유증기를 직접 열교환하여 액화하는 냉각 방식으로 구동된다. 특히, 제1냉매는 열교환기 중심에 가운데에는 유증기를 바깥 배관에는 제2냉매를 통과하여 유증기를 회수하는 방식으로 직접 냉각을 통하여 유증기를 회수할 수 있다.
기존의 축냉식 유증기 회수장치의 경우 부동액 유체에 냉각에너지를(축냉) 보관하여 사용하는 방식으로 축냉 소요 시간이 10시간 이상으로 높은 소비동력을 사용하는 반면 일실시예에 따른 유증기 회수 장치(200)는 나선형 3중 유증기 회수 열교환기를 이용한 유증기 회수 장치의 겨우 탱크로리에서 휘발유 지하저장탱크로 하유하는 30분 동안에만 동작하여 소비전력을 줄일 수 있다.
또한, 일실시예에 따른 유증기 회수 장치(200)는 축냉식 제상시간 120분에 비해 제상 시간도 5분 이내로 할 수 있는 장점이 있다.
일실시예에 따른 유증기 회수 장치(200)는 외기온도가 5도 이하 낮은 겨울철에는 증기로 배출된 수분이 다시 응결하여 기름 회수탱크에 함께 회수되는 문제를 해결한다. 즉, 기름 회수탱크 입구에 기름 차단밸브 및 유증기 배출 라인에 유수분리기를 설치하여 제상시 기름 회수탱크를 닫아 응결수 유입을 차단하며 한편으로는 유증기 배출라인에 유수분리기에 모인 응결수를 배출한다.
일실시예에 따른 유증기 회수 장치(200)는 외기온도가 낮은 가을 겨울철에는 출구 배관 및 외부 환경에 의해 다시 응결하여 기름회수 탱크에 회수 되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 기름 회수탱크 입구에 기름 차단밸브 및 유증기 배출 라인에 유수분리기를 설치하여 제상 시 에는 기름 회수탱크를 닫아 응결수 유입을 차단하며 한편으로는 유증기 배출라인에 유수분리기에 모인 응결수를 배출할 수 있다.
또한, 일실시예에 따른 유증기 회수 장치(200)는 나선형 3중관 유증기 회수 열교환기에서 3가지 유로를 이용하여 중앙에는 제1냉매를 중간배관에는 유증기를 바깥 배관에는 제2냉매를 통과하는 방식의 나선형 구조로 상단 원지름 대비 유증기 출구가 되는 하단 원지름은 상단에 약1/4 및 17 ~20 각도로 제작한다. 또한, 이런 구조로 인해, 유증기가 액화되어 회수 시 나선형 구조에 의한 자연 중력 영향의 회오리 방식으로 자연 유속 증가를 통한 유증기 액화량을 증가 시킬 수 있다.
도 3A 내지 도 3B는 일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
유증기 출구 운전온도센서에 의해 측정된 온도를 제어부에 입력하여 제어부에 입력 받은 온도를 설정 온도와 비교하여 설정온도 보다 유증기 출구온도가 높으면 설정온도와 가동 편차에 따라 운전하는 방식 및 풍속센서에 의해 운전하는 2가지 운전 방식을 갖는다.
또한, 일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 프레온 계열의 제1냉매에 의한 압축기 시스템 및 프레온 계열의 제2냉매에 의한 압축기 시스템의 경우 각각 독립적으로 운전 및 제어가 가능하며 제어기에 입력된 냉각설정온도(TS) 및 설정풍속(FS)에 따라 제1압축기만 동작하는 방식과 제2압축기만 동작하는 방식 제1압축기와 제2압축기가 동시에 동작하는 방식과 제상 시에는 제2압축기에 의한 제상 운전을 하는 방식으로 동작한다.
도 3A에서 보는 바와 같이, 일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 제1압축 사이클부를 구동시킬 수 있다.
일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 원칙적으로 유증기 회수 장치에 전원이 인가될 수 있다(단계 301).
다음으로, 냉각설정온도(TS), 설정풍속(FS), 설정제상온도(DS)를 입력받을 수 있다(단계 302).
일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 유증기의 입구배관 측에 설치된 풍속센서에 의해 측정된 풍속(F1)과 설정풍속(FS)을 비교하거나, 또는 상기 유증기의 출구배관 측에 설치된 운전온도센서에 의해 측정한 온도(T1)와 냉각설정온도(TS)를 비교하여 제1압축 사이클부 또는 제2압축 사이클부의 구동을 선택적으로 제어할 수 있다.
이를 위해, 일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 센서를 가동하여 풍속(F1), 온도(T1), 제상 온도(D1)를 입력 받아 구동 제어를 준비할 수 있다.
일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 입력된 정보들 중에서 설정풍속(FS)과, 유증기의 입구배관 측에 설치된 풍속센서에 의해 측정된 풍속(F1)을 비교할 수 있다(단계 304). 특히, 단계 304에서는 설정풍속(FS)이 측정된 풍속(F1) 이상인지를 판단할 수 있다.
한편, 일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 유증기의 출구배관 측에 설치된 운전온도센서에 의해 측정한 온도(T1)와 냉각설정온도(TS)를 비교할 수 있다(단계 305). 특히, 단계 305에서는 냉각설정온도(TS)가 측정된 온도(T1) 이상인지를 판단할 수 있다.
단계 304 또는 단계 305 중에서 어느 하나라도, 만족하지 않는 경우 일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 제1압축 사이클부와 제2압축 사이클부를 동시에 구동 시키고 단계 303으로 분기할 수 있다(단계 306).
만약, 단계 304 또는 단계 305을 모두 만족하는 경우 일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 제1압축 사이클부만을 구동시킬 수 있다(단계 307).
도 3B에서 보는 바와 같이, 일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 제2압축 사이클부만을 구동시킬 수 있다.
제어기에서 입력된 설정온도와 설정풍속과 운전온도와 현재 풍속을 비교하여 설정풍속 (15m/s) 이하에서는 제1압축기 가동 조건이 되며 그리고 설정온도 보다 현재온도가 높은 경우 제1압축기에만 가동하여 현재온도를 -20℃까지 제1압축기만 동작하며 -20 ~ -40℃까지는 제1압축기를 정지하며 제2압축기에 의해서 가동하는 방식으로 한다.
도 3B에서 보는 바와 같이, 제1압축 사이클부 구동 중에 측정되는 온도(T1)가 제1온도 범위 이하로 내려갔는지 여부를 판단할 수 있다(단계 304).
일례로, 단계 304에서는 제1온도 범위로 -20℃까지가 설정된 경우 -20℃ 이하로 온도가 내려가는지 여부를 판단할 수 있다.
단계 304의 판단결과, 측정되는 온도(T1)가 제1온도 범위 이하로 내려가 제2온도 범위에 진입한 경우 일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 효율적인 냉각을 위해 제1압축 사이클부 구동 중지하고(단계 310), 제2압축 사이클부만 구동시킬 수 있다(단계 311).
만약, 단계 308의 판단 결과 측정되는 온도(T1)가 제1온도 범위 이하로 내려가지 않았다면, 일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 단계 307로 분기할 수 있다.
제1압축 사이클부를 구성하는 제1압축기의 R407 냉매 물성은 일반적인 중, 저온 냉매로 -20℃까지 효율이 가장 우수하며 제2압축 사이클부를 구성하는 제2압축기의 R404 냉매의 경우 저온 냉매로 -40℃까지 사용 할 수 있는 냉매이다.
또한, 저온으로 내려 갈수로 압축기 냉각능력이 저하되는 만큼 같은 용량에 압축기로 제1압축기 사이클에 의하 냉각은 -20℃까지로 정할 수 있다.
또한, -20℃ 내지 -40℃의 온도에서는 제2압축기에 의해서 냉각을 하는 방식을 사용하여 낮은 소비전력과 높은 냉각 효과를 만들기 위한 방법으로 2가지 물성에 2 사이클 압축기로 구성할 수 있다.
또한, 운전 대기나 운전시 제어기에 설정된 FS(설정풍속)에 따라 설정풍속 (15m/s) 이상에서는 즉시 제1압축기만 동작 시 에도 제2압축기 동시 운전을 하며, 제2압축기만 동작 시 에도 설정풍속이 (15m/s) 이상에서는 제1압축기 동시 운전을 하며 압축기 정지는 설정온도에 따른다.
도 3C에서 보는 바와 같이, 현재 측정되는 온도가 제2온도 범위 보다 더 낮아진 경우에 일정 조건에 따라 제상 동작을 수행할 수 있다.
구체적으로, 일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 단계 312에서 현재 측정되는 온도(T1)가 냉각설정온도(TS) 보다 낮은지 여부를 판단할 수 있다.
단계 312의 판단 결과, 측정되는 온도(T1)가 냉각설정온도(TS) 보다 낮지 않다면 단계 303으로 분기할 수 있다.
또한, 단계 312의 판단 결과, 측정되는 온도(T1)가 냉각설정온도(TS) 보다 낮다면 제2압축 사이클부의 구동을 중지하고(단계 313), 제2압축 사이클부로 제상 동작을 구동시킬 수 있다(단계 314).
제상 동작을 구동되면, 일실시예에 따른 유증기 회수 장치의 동작 방법은 제상 온도(D1)가 설정제상온도(DS)와 같거나 높은지 여부를 판단할 수 있다(단계 315).
단계 315의 판단 결과, 제상 온도(D1)가 설정제상온도(DS) 보다 같거나 높으면 제2압축 사이클부 제상 동작 중지하고, 단계 303으로 분기할 수 있다.
또한, 단계 315의 판단 결과, 제상 온도(D1)가 설정제상온도(DS) 보다 높지 않다면 단계 314로 분기하여 제2압축 사이클부로 제상 동작의 구동을 유지할 수 있다.
즉, 제상 온도(D1)가 설정제상온도(DS) 보다 같거나 높을 때까지만 상기 제상 동작을 구동시킬 수 있다.
제상 운전 방법은 냉각운전 종류 후 풍속센서가 2m/s 이하 시 동작하면 제2압축기에 의하여 난방운전으로 전환하여 설정 제상온도 및 설정제상 시간에 따라 제상온도와 비교 판단할 수 있다. 특히, 제상온도 50℃ 이상 또는 제상 시간 5분 이내로 하며 제상 후 모든 압축기 및 구동 부품은 가동 정지 후 대기 상태로 진입할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 나선형 3중 열교환기를 이용한 유증기 회수 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 유증기 회수 장치는 나선형의 유증기관, 상기 유증기관을 따라 제1냉매 또는 제2냉매를 이동시키는 적어도 하나 이상의 냉매관을 포함하는 나선형 3중 유증기 회수 열교환기와, 상기 나선형 3중 유증기 회수 열교환기의 외부에서 상기 제1냉매를 이용해서 유증기를 제1온도의 범위 내로 냉각시키는 제1압축 사이클부와, 상기 나선형 3중 유증기 회수 열교환기의 외부에서 상기 제2냉매를 이용해서 상기 유증기를 상기 제1온도의 범위 보다 낮은 제2온도의 범위 내로 냉각시키고, 상기 유증기의 온도가 제2온도의 범위 이하로 낮아지는 경우에 제상 동작을 수행하는 제2압축 사이클부를 포함하고,
    상기 유증기의 입구배관 측에 설치된 풍속센서에 의해 측정된 풍속(F1)과 설정풍속(FS)을 비교하는 제1단계;
    상기 유증기의 출구배관 측에 설치된 운전온도센서에 의해 측정한 온도(T1)와 냉각설정온도(TS)를 비교하는 제2단계;
    상기 제1단계 또는 상기 제2단계의 비교 결과에 따라, 상기 제1압축 사이클부 또는 상기 제2압축 사이클부의 구동을 선택적으로 제어하는 단계
    를 포함하며,
    상기 선택적으로 제어하는 단계는,
    상기 설정풍속(FS)이 상기 측정된 풍속(F1) 이상인 경우에는 상기 제1압축 사이클부와 상기 제2압축 사이클부를 동시에 구동시키는 단계;
    상기 측정된 풍속(F1)이 상기 설정풍속(FS) 이하이고, 상기 측정한 온도(T1)가 상기 냉각설정온도(TS) 이상인 경우에는 상기 제1압축 사이클부만을 구동시키는 단계;
    상기 제1압축 사이클부만의 구동 중에 측정되는 온도(T1)가 상기 제2온도의 범위로 낮아진 경우에는 제1압축 사이클부의 구동을 중지하고, 제2압축 사이클부만을 구동시키는 단계;
    상기 제2압축 사이클부만의 구동 중에 측정되는 온도(T1)가 상기 냉각설정온도(TS) 이하인 경우에는 상기 제2압축 사이클부의 냉각 사이클을 중지하고, 상기 제상 동작을 구동시키되, 상기 제상 동작의 구동 중에 측정되는 제상 온도(D1)가 설정제상온도 보다 같거나 높을 때까지만 상기 제상 동작을 구동시키는 단계
    를 포함하는 나선형 3중 열교환기를 이용한 유증기 회수 장치의 동작 방법.
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KR100483068B1 (ko) 2002-12-23 2005-04-14 위니아만도 주식회사 열교환기 및 열교환기 제조방법
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KR20180068673A (ko) 2016-12-14 2018-06-22 박현배 유증기 회수 장치
KR20190037146A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 향상된 다중 압력 혼합된 냉매 냉각 시스템

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