KR102064573B1 - 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 냉ㆍ난방용, 식품의 냉동냉장용 또는 그 밖의 산업용으로 냉매를 사용하는 냉매사용기기로부터 냉매를 회수하고, 회수한 냉매를 정제하는 일련의 공정에 있어서, 냉동 사이클의 응축열을 이용하여 보다 효율적으로 냉매를 회수 및 정제할 수 있도록 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 냉ㆍ난방용, 식품의 냉동냉장용 또는 그 밖의 산업용으로 냉매를 사용하는 냉매사용기기로부터 냉매를 회수하고, 회수한 냉매를 정제하는 일련의 공정에 있어서, 냉동 사이클의 응축열을 이용하여 보다 효율적으로 냉매를 회수 및 정제할 수 있도록 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 가정용 에어컨, 공기조화용 칠러(chiller), 산업용 냉동기 등(이하, '냉매사용기기'라 한다)에는 반드시 저온의 물체로부터 열을 빼앗아 고온의 물체로 운반해주는 매체인 냉매가 충전되어 있다.
예전에는 이러한 냉매사용기기를 폐기할 때나 수리할 때, 기기 내에 충전되어 있는 냉매를 대기로 방출해버리는 경우가 종종 있었다.
하지만, 냉매로 주로 사용되는 염화불화탄소(CFC), 수소화염화불화탄소(HCFC) 및 수소화불화탄소(HFC) 냉매는 대표적인 온실가스인 이산화탄소(CO2) 보다 지구온난화지수(GWP)가 수천 배나 더 높다.
따라서, 최근에는 지구온난화문제와 관련하여 전세계적으로 냉매사용기기를 폐기하거나 수리하기 전에 반드시 냉매를 회수하도록 하는 것이 의무화되어 있다.
이와 같이, 냉매를 냉매사용기기로부터 회수하기 위해서는 통상적으로 냉매회수기라고 불리는 기기가 필요한데, 종래의 냉매회수기는 대부분 냉매압축기를 이용하여 기체 상태로 냉매를 회수하는 방식을 사용하므로 냉매 회수에 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술의 하나로 대한민국 등록특허공보 제10-1594119호에는 냉매회수, 정제, 공급장치 및 그 방법이 게재되어 있는데, 그 주요 기술적 구성은 냉동기로부터 회수된 액체냉매가 1차로 저장되고 히터가 내재되어 수용된 액체냉매를 직접 가열하여 기상으로 전환시키는 회수탱크와, 상기 냉동기로부터 회수되는 기체냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출된 기체냉매에 함유된 냉동유를 분리하는 오일분리기와, 상기 오일분리기로부터 토출된 기체냉매를 냉각시켜 액상으로 전환시키거나 상기 회수탱크로부터 토출된 기체냉매를 액체냉매로 냉각시키는 냉각유닛과, 상기 냉각유닛을 통해 토출되고 정제된 액체냉매가 저장되는 저장탱크와, 상기 냉동기, 압축기, 오일분리기, 냉각유닛 및 저장탱크에 연결되고 기체냉매 또는 액체냉매가 이동되는 냉매 회수, 정제 및 공급라인을 포함하여 이루어진다.
상기 종래기술은 냉매의 회수, 정제 및 공급을 하나의 장치로 구현할 수 있도록 구성된 것에 기술적 특징이 있으나, 회수탱크로 회수한 냉매를 정제하기 위해 액체냉매를 기체냉매로 전환시킬 때 히터를 사용하므로 많은 양의 전기에너지가 소비될 뿐만 아니라 맹독성의 가스가 발생될 우려가 있다.
예를 들면, R-22 냉매의 경우 냉매 재생속도가 250kg/h라 가정하고, 기화잠열이 43kcal/kg인 것을 고려하면,
냉매 재생속도 250kg/h × 기화잠열 43kcal/kg = 10,750kcal/h, 즉 약 12.5kW의 전기가 소비되는 단점이 있다.
그리고, 염화불화탄소계 냉매의 경우 고온의 철이나 화염에 접하게 될 때 격한 반응을 하여 독성이 강한 포스겐 가스(phosgene gas)를 발생시키므로, 히터표면이 고온이 되고 여기에 기체 냉매가 접촉하게 될 경우 맹독성인 포스겐 가스가 발생될 우려가 있는 것이다.
또한, 상기 종래기술은 회수탱크와 저장탱크 두 개의 탱크를 구비하므로 설치시 공간의 제약을 받을 수 있는 단점도 있다.
즉, 일반적으로 냉매사용기기는 지하층이나 좁은 기계실 등에 설치되어 있는 경우가 많고, 통로나 출입문의 사이즈가 제한되어 있는 경우가 많은데 이러한 공간에 두 개의 탱크를 설치하는 것이 쉽지 않으므로 비교적 넓은 공간에 설치되어 있는 냉매사용기기에 대해서만 적용이 가능한 단점이 있는 것이다.
또한, 냉매회수기 내 배관계통 특히 액열기 내에는 상당한 양의 냉매액이 잔존하고 있는데, 이 냉매액은 다음에 다른 종류의 냉매를 회수할 때 혼입되어 상대 냉매의 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 냉매사용기기와 냉매회수기를 분리하는 경우 외부로 배출될 우려가 있다.
하지만, 상기 종래기술을 포함한 종래의 냉매회수장치들은 배관 및 액열기 내에 잔존하는 냉매액을 회수하는 과정을 포함하고 있지 않다는 문제점도 있다.
한편, 일반적으로 냉매회수기 내에는 불응축가스인 공기가 존재하는 경우가 많고, 냉매를 회수하기 위해 배관을 연결하는 과정에서 배관 내에 존재하는 공기가 냉매를 회수하는 과정에서 회수탱크 내부로 냉매와 함께 흡입된다. 이와 같이 회수탱크 내부로 유입된 불응축가스, 즉 공기는 공기 분압에 해당하는 만큼의 탱크 내부 압력을 상승시켜 탱크 내측에 필요 이상의 고압이 작용하게 되므로 안정성이 저하될 우려가 있다.
또한, 회수탱크 내부로 유입된 불응축가스가 냉매를 정제시키는 과정에서 액화열교환기로 유입될 경우 열교환기의 성능이 저하되어 냉매의 액화능력이 감소되므로 냉매정제속도가 저하되는 문제점도 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 보다 단순화된 구성으로 설치가 용이하고, 냉매사용기기로부터 회수한 냉매를 정제하기 위해 액냉매를 기화시키는 과정을, 기화한 냉매를 액화시키기 위해 반드시 구비되는 응축기의 응축열에 의해 이루어지도록 함으로써 불필요한 전력낭비를 줄이면서도 안전성을 향상시킬 수 있도록 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 냉매의 회수 및 정제 후 시스템에 남아 있는 잔류냉매를 회수할 수 있도록 함으로써 냉매의 품질 저하를 방지하고 냉매가 외부로 배출되는 것을 원천적으로 차단할 수 있도록 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 냉매사용기기로부터 냉매를 회수하는 과정에서 냉매회수탱크로 냉매와 함께 유입되는 불응축 가스(공기)를 포집하여 외부로 배출시킬 수 있도록 함으로써 시스템의 안정성 저하 및 냉매정제속도 저하를 방지할 수 있도록 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,
냉매사용기기와 충전용기의 사이에 연결 설치되는 냉매 회수 및 정제 시스템에 있어서, 상기 냉매사용기기로부터 액냉매 및 기체냉매를 회수하여 저장하는 냉매회수탱크와, 상기 냉매회수탱크의 일측에 연결 설치되는 가압용 압축기를 포함하여 구성되어 냉매회수탱크로의 냉매 회수를 보조하고 회수되는 기체냉매를 액화시키는 가압액화장치와, 상기 냉매회수탱크에 설치되는 응축기를 포함하는 냉동사이클 구조로 이루어져 냉매회수탱크와 충전용기의 사이에 연결 설치되는 냉매정제용 냉각 및 가열장치 및 상기 냉매사용기기와 충전용기 및 냉매회수탱크의 사이에 연결 설치되어 액냉매 또는 기체냉매가 이동되는 냉매이동라인을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 가압액화장치는 가압용 압축기에 연결 설치되는 오일분리기와, 상기 오일분리기와 가압용 압축기 사이에 연결 설치되는 오일탱크 및 상기 오일분리기와 냉매회수탱크의 사이에 연결 설치되는 액화기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가압액화장치는 가압용 압축기로 흡입되는 냉매의 압력을 조절하는 흡입압력 조절장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 냉매정제용 냉각 및 가열장치는 냉매회수탱크와 충전용기의 사이에 연결 설치되는 액화열교환기와, 상기 액화열교환기와 응축기의 사이에 연결 설치되는 냉각ㆍ가열용 압축기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉매정제용 냉각 및 가열장치는 냉각ㆍ가열용 압축기와 응축기의 사이에 연결 설치되는 보조응축기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 냉매이동라인은 냉매사용기기의 액상부와 냉매회수탱크의 사이에 연결 설치되는 액냉매 회수라인과, 냉매사용기기 및 충전용기의 기상부와 냉매회수탱크의 사이에 연결 설치되는 기체냉매 공급 및 회수라인 및 상기 냉매회수탱크와 충전용기의 액상부 사이에 연결 설치되는 냉매 정제 및 잔류냉매 회수라인을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기체냉매 공급 및 회수라인은 냉매회수탱크와 가압용 압축기의 사이에 연결 설치되는 제1배관과, 상기 가압용 압축기와 충전용기의 기상부 사이에 연결 설치되는 제2배관과, 상기 제2배관과 냉매회수탱크의 사이에 연결 설치되는 제3배관과, 상기 제2배관과 냉매사용기기의 기상부 사이에 연결 설치되는 제4배관 및 상기 제2배관과 가압용 압축기의 사이에 연결 설치되는 제5배관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉매 정제 및 잔류냉매 회수라인은 냉매회수탱크와 냉동사이클 구조의 냉매정제용 냉각 및 가열장치의 사이에 연결 설치되는 제6배관과, 상기 냉매정제용 냉각 및 가열장치와 충전용기의 액상부 사이에 연결 설치되는 제7배관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 냉매회수탱크에 연결 설치되어 냉매회수탱크 내부로 유입되는 불응축가스를 포집하여 배출하는 불응축가스 처리장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 불응축가스 처리장치는 냉매회수탱크에 연결 설치되는 불응축가스 포집탱크와, 상기 불응축가스 포집탱크의 내측에 구비되는 냉각코일 및 냉매회수탱크의 액상부와 불응축가스 포집탱크의 사이에 연결 설치되는 팽창장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉매회수탱크와 불응축가스 포집탱크의 사이에는 냉매회수탱크 내의 불응축가스와 불응축가스 포집탱크에서 액화된 냉매가 이동하는 제8배관과, 냉매회수탱크 내의 액냉매가 이동하는 제9배관이 연결 설치되고, 상기 불응축가스 포집탱크에는 포집된 불응축가스를 외부로 배출시키기 위한 제10배관이 연결 설치된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 방법은,
냉매 회수 및 정제 시스템을 이용하여 냉매사용기기로부터 냉매를 회수하여 정제시키는 냉매 회수 및 정제 방법에 있어서, 냉매사용기기로부터 액냉매를 회수하여 냉매회수탱크로 공급하는 액냉매 회수공정과, 가압용 압축기의 구동에 의해 냉매사용기기로부터 기체냉매를 회수하여 냉매회수탱크로 공급하는 기체냉매 회수공정과, 상기 냉매회수탱크로 회수된 냉매를 정제하여 충전용기로 공급하는 냉매정제공정 및 시스템에 잔존하는 냉매를 회수하여 충전용기로 공급하는 잔류냉매 회수공정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 액냉매 회수공정에서는 냉매회수탱크 내의 기체 냉매를 인출한 후 액화기를 이용하여 액화시켜 다시 냉매회수탱크 내부로 공급함으로써 냉매회수탱크 내의 액냉매를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기체냉매 회수공정은, 흡입압력 조절장치를 이용하여 냉매사용기기로부터 가압용 압축기로 흡입되는 기체냉매의 압력을 조절하는 흡입압력 조절단계와, 오일분리기를 이용하여 가압용 압축기를 통해 기체냉매와 함께 토출되는 오일을 분리하여 오일탱크에 저장하는 오일 분리 및 저장단계 및 오일이 분리된 기체냉매를 액화기를 통해 액화시킨 후 냉매회수탱크로 공급하는 제1액화단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 냉매정제공정은, 냉동사이클 구조로 이루어지는 냉매정제용 냉각 및 가열장치의 냉각ㆍ가열용 압축기를 구동하여 냉매회수탱크 내에 설치되는 응축기에서 발생되는 응축열에 의해 냉매회수탱크 내에 존재하는 액냉매를 기화시키는 액냉매 기화단계와, 냉매회수탱크에서 기화되어 공급되는 기체 냉매를 냉매정제용 냉각 및 가열장치의 액화열교환기에 의해 액화시키는 제2액화단계와, 가압용 압축기를 구동시켜 충전용기의 기체 냉매를 냉매회수탱크로 공급하여 액화열교환기와 충전용기 사이에 차압을 발생시키는 차압발생단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 액냉매 기화단계에서는 냉매회수탱크 내부의 온도 및 압력이 상승할 경우 냉매정제용 냉각 및 가열장치의 보조응축기를 가동하여 응축기에서의 발열량을 줄일 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 기체냉매 회수공정 이후에 냉매회수탱크 내부로 냉매와 함께 흡입된 불응축가스를 외부로 배출시키는 불응축가스 배출공정을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 불응축가스 배출공정은, 냉매회수탱크의 상부에 연결 설치된 불응축가스 포집탱크로 불응축가스를 포집하는 불응축가스 포집단계와, 냉매회수탱크에 수용된 액냉매를 팽창장치를 통해 불응축가스 포집탱크로 공급하는 액냉매 흡입단계와, 액냉매 흡입단계에서 공급된 액냉매를 냉각코일을 통해 증발시킴으로써 불응축가스 포집단계에서 불응축가스와 함께 포집된 기체냉매를 응축시켜 냉매회수탱크로 배출시키는 기체냉매 응축 및 회수단계 및 불응축가스 포집탱크 내부의 불응축가스를 외부로 배출시키는 불응축가스 배출단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 냉매사용기기로부터 회수한 냉매의 정제를 위한 액냉매의 기화과정이 냉동사이클의 응축열에 의해 이루어지도록 함으로써 불필요한 전력낭비를 줄이면서도 안전성을 향상시킬 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 전체적인 시스템 구성을 단순화하여 설치 및 분리가 용이하고, 시스템 설치에 공간적인 제약을 줄일 수 있도록 하는 효과를 추가로 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 냉매의 회수 및 정제 후 시스템에 남아 있는 잔류냉매를 회수할 수 있도록 함으로써 냉매의 품질 저하를 방지하고 냉매가 외부로 배출되는 것을 원천적으로 차단할 수 있는 효과를 추가로 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 냉매사용기기로부터 냉매를 회수하는 과정에서 냉매회수탱크로 냉매와 함께 유입되는 불응축 가스(공기)를 포집하여 외부로 배출시킬 수 있도록 함으로써 시스템의 안정성 저하 및 냉매정제속도 저하를 방지할 수 있도록 하는 효과를 추가로 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 냉매회수탱크로 회수된 액냉매를 냉각시켜 기체냉매의 회수속도를 향상시키고, 액화열교환기와 충전용기의 사이에 차압을 발생시켜 정제된 냉매의 충전속도를 향상시킴으로써 전체적인 냉매 회수 및 정제 속도를 향상시킬 수 있는 효과를 추가로 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 방법을 나타낸 흐름도.
도 4는 도 3에 나타낸 본 발명 중 액냉매 회수공정을 나타낸 도면.
도 5는 도 3에 나타낸 본 발명 중 기체냉매 회수공정을 나타낸 도면.
도 6은 도 3에 나타낸 본 발명 중 냉매정제공정을 나타낸 도면.
도 7은 도 3에 나타낸 본 발명 중 잔류냉매 회수공정을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 방법을 나타낸 흐름도.
도 4는 도 3에 나타낸 본 발명 중 액냉매 회수공정을 나타낸 도면.
도 5는 도 3에 나타낸 본 발명 중 기체냉매 회수공정을 나타낸 도면.
도 6은 도 3에 나타낸 본 발명 중 냉매정제공정을 나타낸 도면.
도 7은 도 3에 나타낸 본 발명 중 잔류냉매 회수공정을 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템의 다른 실시예를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 도 3에 나타낸 본 발명 중 액냉매 회수공정을 나타낸 도면이며, 도 5는 도 3에 나타낸 본 발명 중 기체냉매 회수공정을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 3에 나타낸 본 발명 중 냉매정제공정을 나타낸 도면이며, 도 7은 도 3에 나타낸 본 발명 중 잔류냉매 회수공정을 나타낸 도면이다.
본 발명은 건축물의 냉ㆍ난방용, 식품의 냉동냉장용 또는 그 밖의 산업용으로 냉매를 사용하는 냉매사용기기로부터 냉매를 회수하고, 회수한 냉매를 정제하는 일련의 공정에 있어서, 냉동 사이클의 응축열을 이용하여 보다 효율적으로 냉매를 회수 및 정제할 수 있도록 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법에 관한 것으로, 먼저 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템(10)(이하, '시스템(10)'이라 한다)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 크게 냉매회수탱크(100), 가압액화장치(200), 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300) 및 냉매이동라인(400)을 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 상기 냉매회수탱크(100)는 회수해야할 냉매를 포함하는 냉매사용기기(20)와 회수된 냉매를 정제하여 저장하는 충전용기(30)의 사이에 연결 설치되는 것으로, 냉매사용기기(20)로부터 냉매 즉, 액냉매와 기체냉매를 회수하여 저장하는 역할을 하게 된다.
이때, 상기 냉매회수탱크(100)에는 내부 압력과 온도 측정을 위한 제1압력센서(102)와 제1온도센서(104)가 각각 설치되고, 냉매회수탱크(100)의 내부에 수용된 액냉매의 수위를 검출할 수 있도록 하는 액레벨센서(106)가 설치되어 있다.
또한, 상기 냉매회수탱크(100)의 하부에는 냉매회수탱크(100)의 청소시 사용될 수 있는 드레인밸브(108)가 구비되어 있다.
다음, 상기 가압액화장치(200)는 냉매회수탱크(100)와 냉매사용기기(20) 및 충전용기(30)의 사이에 위치되도록 하여 냉매회수탱크(100)의 일측에 연결 설치되는 것으로, 냉매사용기기(20)로부터 냉매회수탱크(100)로의 냉매 회수를 보조하는 등 시스템(10)에서 냉매가 이동할 수 있도록 보조함과 동시에 냉매사용기기(20)로부터 회수되는 기체 냉매를 액화시켜 냉매회수탱크(100)로 공급할 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.
보다 상세히 설명하면, 상기 가압액화장치(200)는 가압용 압축기(210), 오일분리기(220), 오일탱크(230) 및 액화기(250)를 포함하여 구성되는데, 먼저 상기 가압용 압축기(210)는 냉매회수탱크(100)의 일측에 연결 설치되어 시스템(10)에서 기체 냉매를 이동시키는 역할을 하는 것으로, 상기 가압용 압축기(210)의 구동에 의해 기체 냉매가 이동하게 되고, 이러한 기체 냉매의 이동은 액냉매의 이동을 보조하는 역할도 하게 된다.
다음, 상기 오일분리기(220)는 가압용 압축기(210)와 냉매회수탱크(100)의 사이에 연결 설치되어 가압용 압축기(210)를 통해 냉매와 함께 배출되는 오일을 분리시키는 역할을 하는 것이다.
또한, 상기 오일탱크(230)는 오일분리기(220)와 가압용 압축기(210)의 사이에 연결 설치되어 오일분리기(220)에 의해 분리된 오일을 저장하였다가 필요시에 가압용 압축기(210)로 공급할 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
즉, 냉동사이클과 같은 폐회로 구조에서는 오일이 냉매와 함께 배출되어도 다시 압축기로 돌아오지만, 본 발명에서의 가압용 압축기(210)는 개방된 회로 구조로 연결되어 있으므로 냉매와 함께 배출된 오일을 오일분리기(220)를 통해 걸러내어 오일탱크(230)에 저장시킬 수 있도록 구성된 것이다.
또한, 압축기의 사용에 있어서, 오일은 윤활작용은 물론 냉각, 밀봉 및 응력분산 등의 기능을 담당하므로, 상기 가압용 압축기(210)의 구동 과정에서 오일이 모두 냉매와 함께 배출될 경우 가압용 압축기(210)에 심각한 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 오일분리기(220)에 의해 분리된 오일을 오일탱크(230)에 저장해 두었다가 가압용 압축기(210)의 오일 부족시 오일탱크(230)에 저장된 오일을 가압용 압축기(210)로 용이하게 공급할 수 있는 구조로 이루어져 있다.
다음, 상기 액화기(250)는 오일분리기(220)와 냉매회수탱크(100)의 사이에 연결 설치되는 것으로, 가압용 압축기(210)를 통해 배출되어 오일분리기(220)에서 오일이 제거된 기체 냉매를 액화시켜 냉매회수탱크(100)로 공급하는 역할을 하게 된다.
한편, 상기 가압액화장치(200)는 흡입압력 조절장치(240)를 더 포함하여 구성될 수도 있는데, 상기 흡입압력 조절장치(240)는 가압용 압축기(210)의 입구측 전단에 연결 설치되어 가압용 압축기(210)로 흡입되는 기체 냉매의 압력을 조절하는 역할을 하게 된다.
즉, 상기 가압용 압축기(210)로 흡입되는 기체 냉매의 압력이 너무 높아지면, 가압용 압축기(210)에 과부하가 걸려 모터 소손이 발생될 우려가 있기 때문에, 가압용 압축기(210)의 흡입측에 흡입압력 조절장치(240)를 설치하여 가압용 압축기(210)로 흡입되는 기체 냉매의 압력이 설정된 일정 압력 이상으로 상승하지 않도록 조절하는 것이다.
이때, 상기 흡입압력 조절장치(240)의 전단에는 가압용 압축기(210)로 흡입되는 기체 냉매의 압력을 측정하기 위한 제2압력센서(260)가 구비된다.
다음, 상기 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300)는 냉매회수탱크(100)와 충전용기(30)의 사이에 위치되도록 하여 냉매회수탱크(100)의 타측에 연결 설치되는 것으로, 냉매사용기기(20)로부터 회수되어 냉매회수탱크(100)에 저장된 액냉매를 가열하여 기화시키고, 냉매회수탱크(100)의 외부에서 다시 냉각하여 액화시킨 후 충전용기(30)로 공급하는 역할을 하게 된다.
이때, 상기 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300)는 응축기(310)를 포함하는 냉동사이클 구조로 이루어지는데, 상기 응축기(310)는 냉매회수탱크(100)에 설치되어 냉동사이클의 구동과정에서 발생되는 응축열에 의해 냉매회수탱크(100)에 수용된 액냉매를 기화시키는 역할을 하게 된다.
즉, 전술한 바와 같이, 종래에는 냉매회수탱크(100)에 수용된 액냉매를 기화시키기 위해 히터 등의 가열수단을 사용하는데, 히터 등의 가열수단을 사용할 경우 불필요한 전력 낭비가 발생될 뿐만 아니라, 히터가 고온이 될 경우 포스켄 가스와 같은 맹독성 가스가 발생될 우려가 있는 것임에 비해, 본 발명에서는 냉동사이클의 구동과정에서 발생되는 응축열을 이용하여 냉매회수탱크(100)에 수용된 액냉매를 기화시키므로 불필요한 전력 낭비를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 액냉매를 기화시키기 위한 온도가 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있도록 구성된 것이다.
또한, 통상적으로 냉동사이클의 구동과정에서 발생되는 응축열은 항상 기화된 냉매를 응축시키는데 소요되는 냉각열의 1.2 ~ 1.3 배를 유지하므로, 본 발명에서와 같이 냉동사이클의 응축열을 이용할 경우 액냉매의 가열에 항상 20 ~ 30%의 여유 능력을 보유할 수 있게 된다.
상기 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300)를 구성하는 냉동사이클 구조는 상기 응축기(310) 이외에도 액화열교환기(320), 냉각ㆍ가열용 압축기(330), 수액기(350) 및 팽창밸브(360)를 포함하여 이루어지는데, 먼저, 상기 액화열교환기(320)는 냉매회수탱크(100)에 연결 설치되어 응축기(310)의 응축열에 의해 기화되어 냉매회수탱크(100)로부터 배출되는 기체 냉매를 냉각하여 액화시키는 역할을 하는 것으로, 냉동사이클 구조의 증발기 역할을 담당하게 된다.
다음, 상기 냉각ㆍ가열용 압축기(330)는 냉동사이클을 구동시키기 위한 흐름을 발생시키는 역할을 하는 것이고, 수액기(350)와 팽창밸브(360)는 통상의 냉동사이클과 동일한 역할을 하는 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300)는 보조응축기(340)를 더 포함하여 구성되는데, 상기 보조응축기(340)는 냉각ㆍ가열용 압축기(330)와 응축기(310)의 사이에 연결 설치되어 냉매 정제 과정에서 냉매회수탱크(100) 내부의 온도 및 압력이 일정 범위내로 유지될 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
즉, 전술한 바와 같이, 냉동사이클 구조에 의해 응축기(310)에서 발생되는 응축열은 기화된 냉매를 응축시키는데 소요되는 냉각열의 약 1.2 ~ 1.3 배가 되므로 냉매 정제 과정에서 냉매회수탱크(100) 내부의 온도와 압력이 필요 이상으로 상승할 수 있는데, 이러한 경우 냉각ㆍ가열용 압축기(330)와 응축기(310)의 사이에 연결 설치된 보조응축기(340)를 구동하여 응축기(310)에서의 가열량을 줄임으로써 냉매회수탱크(100)의 내부 온도 및 압력을 일정 수준으로 유지할 수 있도록 구성된 것이다.
이때, 상기와 같이 냉동사이클 구조로 이루어지는 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300)에는 냉동사이클의 응축 압력을 측정하기 위한 제3압력센서(370)와, 액화열교환기(320)에서의 온도 측정을 위한 제3온도센서(380) 및 냉동사이클의 흐름을 제어하기 위한 제10밸브(390)가 구비된다.
다음, 상기 냉매이동라인(400)은 냉매사용기기(20)와 충전용기(30) 및 냉매회수탱크(100)의 사이에 연결 설치되어 액냉매와 기체 냉매를 포함하는 냉매가 이동할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 액냉매 회수라인(410), 기체냉매 공급 및 회수라인(420), 냉매 정제 및 잔류냉매 회수라인(430)을 포함하여 구성된다.
보다 상세히 설명하면, 상기 액냉매 회수라인(410)은 냉매사용기기(20)로부터 액냉매를 회수하여 냉매회수탱크(100)로 공급할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 냉매사용기기(20)의 하부 즉, 액상부(24)와 냉매회수탱크(100)의 사이에 연결 설치된다.
이때, 상기 액냉매 회수라인(410)에는 냉매회수탱크(100)로 회수되는 액냉매의 온도 측정을 위한 제2온도센서(410b)와, 냉매회수탱크(100)로의 액냉매 공급을 조절하기 위한 제1밸브(410a)가 구비된다.
다음, 상기 기체냉매 공급 및 회수라인(420)은 냉매사용기기(20) 및 충전용기(30)의 상부 즉, 기상부(22,32)와 냉매회수탱크(100)의 사이에 각각 연결 설치되어 냉매사용기기(20)로부터 냉매회수탱크(100)로 기체냉매를 회수하거나 냉매회수탱크(100)로부터 냉매사용기기(20) 및 충전용기(30)의 기상부(22,32)로 기체냉매를 공급할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 제1 내지 제5배관(421,422,423,424,425)을 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 상기 제1배관(421)은 냉매회수탱크(100)의 상부, 즉 기상부(110)와 가압용 압축기(210)의 사이에 연결 설치되어 기체 냉매가 냉매회수탱크(100)로부터 가압용 압축기(210) 방향으로 이동할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 상기 제1배관(421)에는 기체 냉매의 흐름 조절을 위한 제2밸브(421a)가 설치된다.
다음, 상기 제2배관(422)은 가압용 압축기(210)와 충전용기(30)의 기상부(32) 사이에 연결 설치되어 기체 냉매가 이동할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 상기 제2배관(422)의 가압용 압축기(210) 측과 충전용기(30)의 기상부(32) 측에는 기체냉매의 흐름 조절을 위한 제3밸브(422a)와 제9밸브(422b)가 각각 설치된다.
다음, 상기 제3배관(423)은 가압용 압축기(210) 측의 제2배관(422) 또는 가압용 압축기(210)와 냉매회수탱크(100)의 하부, 즉 액상부(120) 사이에 연결 설치되는 것으로, 상기 제3배관(423)에는 액화기(250)가 구비되어 가압용 압축기(210)로부터 배출된 기체냉매가 액화기(250)에 의해 액화되어 냉매회수탱크(100)로 공급될 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 상기 제3배관(423), 즉 액화기(250)의 전방에 위치되는 제3배관(423)에는 기체 냉매의 흐름 조절을 위한 제4밸브(423a)가 설치된다.
다음, 상기 제4배관(424)은 제2배관(422)과 냉매사용기기(20)의 기상부(22) 사이에 연결 설치되어 기체 냉매가 이동할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 상기 제4배관(424)에는 기체 냉매의 흐름 조절을 위한 제6밸브(424a)가 설치된다.
다음, 상기 제5배관(425)은 제2배관(422)과 가압용 압축기(210)의 사이에 연결 설치되어 제2배관(422)을 통해 공급되는 냉매사용기기(20) 또는 충전용기(30)의 기상부(22,32)로부터의 기체냉매를 가압용 압축기(210)로 공급하는 역할을 하는 것으로, 상기 제5배관(425)에는 기체냉매의 압력 조절을 위한 흡입압력 조절장치(240)와 기체냉매의 흐름 조절을 위한 제5밸브(425a)가 각각 설치되고, 제2배관(422)과 제5배관(425) 사이의 연결부에는 기체냉매의 압력 측정을 위한 제2압력센서(260)가 설치된다.
다음, 상기 냉매 정제 및 잔류냉매 회수라인(430)은 냉매회수탱크(100)의 상부, 즉 기상부(110)와 충전용기(30)의 하부, 즉 액상부(34) 사이에 연결 설치되어 냉매회수탱크(100)에 저장된 냉매를 정제하여 충전용기(30)로 공급함과 동시에 시스템(10)에 잔류하는 냉매를 냉매회수탱크(100)로 회수할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 제6배관(432)과 제7배관(434)을 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 상기 제6배관(432)은 냉매회수탱크(100)의 기상부(110)와 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300), 즉 냉동사이클 구조의 액화열교환기(320) 사이에 연결 설치되어 응축기(310)의 응축열에 의해 기화된 기체 냉매가 이동할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 상기 제6배관(432)에는 기체 냉매의 흐름 조절을 위한 제7밸브(432a)가 설치된다.
다음, 상기 제7배관(434)은 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300), 즉 냉동사이클 구조의 액화열교환기(320)와 충전용기(30)의 액상부(34) 사이에 연결 설치되어 액화열교환기(320)에 의해 액화된 액냉매 또는 잔류 냉매 회수공정에서 회수되는 액냉매가 이동할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 상기 제7배관(434)에는 액냉매의 흐름 조절을 위한 제8밸브(434a)가 설치된다.
한편, 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템(10)의 다른 실시예에 의하면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 냉매회수탱크(100)의 상부에 연결 설치되는 불응축가스 처리장치(500)를 더 포함하여 구성될 수도 있는데, 상기 불응축가스 처리장치(500)는 냉매사용기기(20)로부터의 냉매회수 과정에서 냉매와 함께 냉매회수탱크(100)의 내부로 유입되는 불응축가스(공기)를 포집하여 외부로 배출시키는 역할을 하는 것이다.
즉, 전술한 바와 같이, 냉매회수탱크(100)로 냉매를 회수하는 과정에서 불응축가스가 함께 냉매회수탱크(100) 내부로 유입될 경우 냉매회수탱크(100)의 내부 압력이 상승하여 안정성이 저하될 뿐만 아니라, 냉매정제 과정에서 액화열교환기(320)의 성능을 저하시켜 냉매정제속도가 저하되는 문제점이 있으므로, 불응축가스 처리장치(500)를 이용하여 냉매회수탱크(100)로 유입된 불응축가스를 외부로 배출시킬 수 있도록 구성된 것이다.
보다 상세히 설명하면, 상기 불응축가스 처리장치(500)는 불응축가스 포집탱크(510), 냉각코일(520) 및 팽창장치(530)를 포함하여 이루어지는데, 상기 불응축가스 포집탱크(510)는 냉매회수탱크(100)의 상부, 즉 기상부(110)에 연결 설치되어 냉매회수탱크(100)로 유입된 불응축가스를 포집하여 저장하는 역할을 하는 것이다.
다음, 상기 냉각코일(520)은 불응축가스 포집탱크(510)의 내측에 구비되어 냉매회수탱크(100)로부터 유입되는 액냉매를 증발시킴으로써 불응축가스 포집탱크(510)의 내부로 불응축가스와 함께 유입된 기체 냉매를 응축시키는 역할을 하는 것이고, 상기 팽창장치(530)는 냉매회수탱크(100)로부터 공급되는 액냉매를 팽창시키는 역할을 하는 것으로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 상기 냉매회수탱크(100)와 불응축가스 포집탱크(510)의 사이에는 제8배관(550) 및 제9배관(560)이 각각 연결 설치되는데, 먼저 상기 제8배관(550)은 냉매회수탱크(100)의 기상부(110)와 불응축가스 포집탱크(510)의 사이에 연결 설치되어 냉매회수탱크(100)로 유입된 불응축가스가 불응축가스 포집탱크(510)로 이동할 수 있도록 하는 역할을 함과 동시에 불응축가스 포집탱크(510)에서 액화된 냉매가 중력에 의해 다시 냉매회수탱크(100)로 흘러내려갈 수 있도록 하는 통로 역할을 하는 것으로, 상기 제8배관(550)에는 불응축가스의 흐름을 조절하는 제11밸브(552)가 설치된다.
다음, 상기 제9배관(560)은 냉매회수탱크(100)의 액상부(120)로부터 불응축가스 포집탱크(510)의 내부를 경유하여 기체냉매 공급 및 회수라인(420)의 제1배관(421)에 연결 설치되는 것으로, 가압용 압축기(210)의 구동에 의해 냉매회수탱크(100)의 액냉매를 불응축가스 포집탱크(510)로 공급할 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
이때, 상기 불응축가스 포집탱크(510)의 내부에 위치되는 제9배관(560)에는 냉각코일(520)이 구비되고, 상기 냉각코일(520)과 냉매회수탱크(100)의 사이에 위치되는 제9배관(560)에는 팽창장치(530)가 구비되어, 냉매회수탱크(100)의 액상부(120)로부터 불응축가스 포집탱크(510)로 공급되는 액냉매는 팽창장치(530)와 냉각코일(520)을 통과하면서 증발하여 기화되고, 이때 발생되는 기화열에 의해 불응축가스 포집탱크(510)의 내부로 불응축가스와 함께 유입된 기체 냉매가 응축된다.
또한, 상기 제9배관(560)에는 냉매회수탱크(100)로부터의 액냉매 흐름을 조절하기 위한 제12밸브(562)가 설치된다.
그리고, 상기 불응축가스 포집탱크(510)에는 포집된 불응축가스를 외부로 배출시키기 위한 제10배관(580)이 연결 설치되는데, 상기 불응축가스는 통상적으로 공기이므로 시스템(10)의 외부로 배출되어도 무방하다.
이때, 상기 제10배관(580)에는 불응축가스의 배출을 조절하기 위한 제13밸브(582)가 설치되고, 상기 불응축가스 포집탱크(510)에는 내부 온도 측정을 위한 제4온도센서(540)가 구비된다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 방법은 전술한 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템(10)을 이용하여 냉매사용기기(20)로부터 냉매를 회수하여 정제하는 방법에 관한 것으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 크게 액냉매 회수공정(S10), 기체냉매 회수공정(S20), 냉매정제공정(S40) 및 잔류냉매 회수공정(S50)을 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 상기 액냉매 회수공정(S10)은 냉매사용기기(20)의 액상부(24)에 수용되어 있는 액냉매를 냉매회수탱크(100)로 회수하는 공정으로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 액냉매 회수라인(410)에 설치된 제1밸브(410a)와, 가압용 압축기(210)에 연결 설치된 제2 내지 제4밸브(421a,422a,423a) 및 냉매사용기기(20)의 기상부(22)에 연결 설치된 제6밸브(424a)를 개방한다. 이때, 나머지 밸브들은 모두 닫힌 상태이고, 이는 이하의 모든 설명에서 동일하게 적용된다.
상기와 같이 밸브들이 개방된 상태에서 가압용 압축기(210)를 구동하여 냉매회수탱크(100)의 기상부(110)로부터 기체냉매를 흡입하게 되는데, 냉매회수탱크(100)의 기상부(110)로부터 기체냉매 공급 및 회수라인(420)의 제1배관(421)과 제2밸브(421a)를 통해 가압용 압축기(210)로 흡입된 기체냉매 중 일부는 제2배관(422), 제3밸브(422a), 제4배관(424) 및 제6밸브(424a)를 통해 냉매사용기기(20)의 기상부(22)로 유입되어 냉매사용기기(20)의 액상부(24)를 가압함으로써 냉매사용기기(20)의 액상부(24)에 수용된 액냉매가 액냉매 회수라인 및 제1밸브(410a)를 통해 냉매회수탱크(100)의 내부로 회수된다.
이때, 상기 제1배관(421)과 제2밸브(421a)를 통해 가압용 압축기(210)로 흡입된 나머지 기체냉매는 제3배관(423)과 제4밸브(423a)를 통해 액화기(250)로 유입되어 액화된 상태로 냉매회수탱크(100)로 다시 공급되는데, 상기 제3밸브(422a)와 제4밸브(423a)의 개도를 조절하여 냉매사용기기(20)의 기상부(22)로 공급되는 기체 냉매의 양과 액화기(250)로 공급되는 기체 냉매의 양이 대략 1:9 정도가 되도록 조절한다.
즉, 냉매사용기기(20)는 제한된 체적을 가지고 있기 때문에 냉매사용기기(20) 내의 액냉매가 원활히 배출되도록 가압하는 데는 많은 양의 기체 냉매가 필요하지 않기 때문에 제3밸브(422a)와 제4밸브(423a)의 개도량 조절을 통해 일부의 기체 냉매만이 냉매사용기기(20)의 기상부(22)로 공급되도록 조절하는 것이다.
이때, 상기 제3밸브(422a)를 통해 냉매사용기기(20) 쪽으로 공급되는 기체냉매는 냉매회수탱크(100)에 구비된 제1압력센서(102)에 의해 측정되는 냉매회수탱크(100) 내부의 압력과, 제2배관(422)에 연결 설치된 제2압력센서(260)에 의해 측정되는 냉매사용기기(20)로 공급되는 기체냉매의 압력 사이의 차가 2 Bar에 도달하면 제3밸브(422a)를 닫아 냉매사용기기(20)로의 기체냉매 공급을 중단하고, 상기 압력차가 1.5 Bar 이하로 떨어지면 다시 제3밸브(422a)를 열어 기체냉매의 공급을 재개한다.
한편, 상기 제4밸브(423a)를 통해 액화기(250) 쪽으로 공급된 기체냉매는 액화기(250)에서 액화되어 제3배관(423)을 통해 액냉매 상태로 냉매회수탱크(100)에 회수되는데, 이 과정에서 냉매회수탱크(100) 내부의 냉매가 냉각된다.
보다 상세히 설명하면, 가압용 압축기(210)의 구동에 의해 냉매회수탱크(100)로부터 기체냉매를 흡입하면, 르샤틀리에의 원리(Le Chatelier's principle)에 의해 냉매회수탱크(100) 내부의 액냉매가 가압용 압축기(210)에 의해 흡입된 기체냉매의 양만큼 증발하게 되고, 액냉매가 증발할 때 남아 있는 액냉매로부터 증발잠열에 해당하는 만큼의 열을 빼앗아 오게 되어 남아 있는 액냉매가 냉각된다.
상기 가압용 압축기(210)에서 고온 고압으로 압축되어 액화기(250)로 공급된 기체냉매는 액화기(250)를 통해 냉매회수탱크(100)에서 액냉매로부터 빼앗아 온 열을 대기 중으로 방출하고 자신은 액화되어 다시 냉매회수탱크(100)로 공급된다.
상기와 같은 과정의 반복을 통해 냉매회수탱크(100) 내의 액냉매는 냉각되며, 냉매회수탱크(100)에 구비된 제1온도센서(104)를 통해 감지된 온도가 설정치에 도달하면 제4밸브(423a)를 닫아 액화기(250)로의 기체냉매 공급을 차단한다.
상기 제3밸브(422a)와 제4밸브(423a)가 모두 닫히는 조건이 되면 가압용 압축기(210)의 구동을 중단하고, 제3밸브(422a)와 제4밸브(423a) 중 어느 하나의 밸브라도 개방된 조건일 경우에는 가압용 압축기(210)의 구동을 재개한다.
상기와 같이 냉매회수탱크(100) 내부의 액냉매를 냉각시키는 이유는 후술할 기체냉매 회수공정(S20)에서 기체냉매의 회수속도를 높이기 위함이다.
즉, 냉매회수탱크(100) 내부의 액냉매 온도가 낮으면 낮을수록 냉매 포화증기압, 즉 냉매회수탱크(100)의 압력이 낮아지게 되어 기체냉매의 회수속도가 빨라지게 되는 것이다.
다음, 상기 기체냉매 회수공정(S20)은 냉매사용기기(20)에 존재하는 기체냉매를 냉매회수탱크(100)로 회수하는 공정에 관한 것으로, 가압용 압축기(210)를 이용하여 냉매사용기기(20)의 기상부(22)로부터 기체냉매를 흡입하여 액화기(250)에서 액화시킨 후 냉매회수탱크(100)로 공급하게 된다.
즉, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기체냉매 공급 및 회수라인(420)의 제4배관(424)에 설치된 제6밸브(424a)와, 제5배관(425)에 설치된 제5밸브(425a) 및 제3배관(423)에 설치된 제4밸브(423a)를 열고 가압용 압축기(210)를 가동하여 냉매사용기기(20)의 기체냉매를 회수하는 것이다.
보다 상세히 설명하면, 상기 기체냉매 회수공정(S20)은 흡입압력 조절단계(S22), 오일 분리 및 저장단계(S24) 및 제1액화단계(S26)를 포함하여 이루어지는데, 먼저 상기 흡입압력 조절단계(S22)는 가압용 압축기(210)의 입구측 전방에 설치되는 흡입압력 조절장치(240)를 이용하여 냉매사용기기(20)로부터 가압용 압축기(210)로 흡입되는 기체냉매의 압력이 미리 설정된 압력 이상으로 상승하지 못하도록 조절하는 단계에 관한 것이다.
즉, 상기와 같이 제6밸브(424a)와 제5밸브(425a) 및 제4밸브(423a)를 개방시킨 상태에서 가압용 압축기(210)를 가동하면 냉매사용기기(20)의 기상부(22)에 존재하는 기체냉매가 제4배관(424), 제6밸브(424a), 제2배관(422), 제5배관(425) 및 제5밸브(425a)를 통해 가압용 압축기(210)로 유입되는데, 가압용 압축기(210)로 유입되는 기체냉매의 압력이 너무 높을 경우 가압용 압축기(210)에 과부하가 걸려 모터가 소손될 우려가 있기 때문에 흡입압력 조절장치(240)를 이용하여 가압용 압축기(210)로 유입되는 기체냉매의 압력이 설정된 압력 이상으로 상승되지 않도록 조절한다.
다음, 상기 오일분리 및 저장단계(S24)는 가압용 압축기(210)로부터 기체냉매와 함께 토출되는 오일 성분을 오일분리기(220)를 이용하여 분리한 후 오일탱크(230)에 저장하는 단계에 관한 것으로, 상기 오일탱크(230)에 저장되는 오일은 가압용 압축기(210)로 다시 공급될 수 있도록 구성되어 있다.
즉, 상기 가압용 압축기(210)로 유입된 기체냉매는 고온 고압으로 압축되어 배출되는데, 이때 가압용 압축기(210)의 오일이 기체냉매와 함께 배출된다.
전술한 바와 같이, 상기 가압용 압축기(210)는 개방된 회로 형태로 설치되어 있으므로 배출된 오일이 다시 회수되지 않기 때문에 오일분리기(220)를 이용하여 기체냉매와 함께 배출된 오일 성분을 걸러내고, 걸러진 오일 성분은 오일탱크(230)에 저장된다.
상기 오일탱크(230)에 저장된 오일은 다시 가압용 압축기(210)로 공급될 수 있도록 구성되어 가압용 압축기(210)의 오일이 부족한 경우 오일탱크(230)에 저장된 오일을 가압용 압축기(210)로 보충할 수 있게 된다.
다음, 상기 제1액화단계(S26)는 오일분리 및 저장단계(S24)에서 오일이 분리된 상태의 기체냉매를 액화기(250)를 통해 액화시킨 후 냉매회수탱크(100)로 공급하는 단계에 관한 것으로, 오일분리기(220)에 의해 오일 성분이 분리된 기체냉매는 제4밸브(423a)를 통해 액화기(250)로 유입되어 액화된 후 액냉매의 상태로 제3배관(423)을 통해 냉매회수탱크(100)로 회수된다.
상기 제2배관(422)과 제5배관(425) 사이의 연결부에 설치된 제2압력센서(260)의 측정압력이 0MPa가 되면 냉매사용기기(20)의 기체냉매가 모두 회수된 것으로 판단하여 기체냉매 회수공정(S20)을 종료하는데, 이때 냉매사용기기(20)에 인접한 제6밸브(424a)를 먼저 닫고, 가압용 압축기(210)의 구동을 정지시킨 후 제5밸브(425a)와 제4밸브(423a)를 순차적으로 닫음으로써 기체냉매 공급 및 회수라인(420)에 기체냉매 또는 액화된 액냉매가 남아있지 않도록 한다.
전술한 액냉매 회수공정(S10)에서 냉매회수탱크(100) 내부의 액냉매를 냉각시킨 상태에서 기체냉매 회수공정(S20)을 진행하므로 본 발명에 의하면 종래에 비해 기체 냉매의 회수속도가 빨라지게 된다.
다음, 상기 냉매정제공정(S40)은 냉매회수탱크(100)로 회수된 냉매를 정제하여 충전용기(30)로 공급하는 단계에 관한 것으로, 냉매회수탱크(100)로 회수된 액냉매를 냉동사이클의 응축열을 이용하여 기화시킨 후 다시 액화열교환기(320)에서 액화시킨 상태로 충전용기(30)로 공급하게 된다.
보다 상세히 설명하면, 상기 냉매정제공정(S40)은 액냉매 기화단계(S42), 제2액화단계(S44) 및 차압발생단계(S46)를 포함하여 구성되는데, 먼저 상기 액냉매 기화단계(S42)는 냉매회수탱크(100)에 연결 설치된 냉동사이클 구조의 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300)를 구동하여 응축기(310)에서 발생되는 응축열에 의해 냉매회수탱크(100) 내에 존재하는 액냉매를 기화시키는 단계에 관한 것이다.
즉, 도 6에 나타낸 바와 같이, 냉매 정제 및 잔류냉매 회수라인(430)의 제6배관(432)과 제7배관(434)에 각각 설치된 제7밸브(432a)와 제8밸브(434a)를 열고, 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300)에 구비된 제10밸브(390)를 연 후 냉각ㆍ가열용 압축기(330)를 가동하여 냉동사이클로 구성되는 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300)를 구동시킨다.
상기 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300)의 구동에 의해 냉매회수탱크(100)에 구비된 응축기(310)에서 응축열이 발생하고, 이 응축열에 의해 냉매회수탱크(100) 내의 액냉매가 기화하여 제6배관(432)을 통해 배출된다.
상기와 같이 냉동사이클의 응축열에 의해 액냉매를 기화시킬 경우의 장점은 전술한 본 발명에 따른 냉매 회수 및 정제 시스템(10)에서 설명한 바와 같으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 응축기(310)에서 발생되는 응축열을 이용하여 액냉매를 기화시키는 과정에서 냉매회수탱크(100) 내부의 온도와 압력이 상승할 경우 상기 응축기(310)에 인접하게 설치된 제3압력센서(370)에서 측정되는 압력, 즉 응축압력도 상승하게 되는데 상기 응축압력이 설정치 이상으로 상승하게 되면 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300)의 냉각ㆍ가열용 압축기(330)와 응축기(310) 사이에 설치된 보조응축기(340)를 가동하여 응축기(310)에서의 발열량을 줄여준다.
이에 따라, 액냉매 기화단계(S42)에서의 냉매회수탱크(100) 내부 온도 및 압력을 일정 수준으로 유지할 수 있게 된다.
다음, 상기 제2액화단계(S44)는 냉매회수탱크(100)에서 기화되어 공급되는 기체냉매를 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300)를 구성하는 액화열교환기(320)에 의해 액화시키는 단계에 관한 것으로, 상기 액화열교환기(320)는 냉동사이클의 증발기 역할을 하게 된다.
즉, 상기 액냉매 기화단계(S42)에서 기화된 기체냉매는 냉매회수탱크(100)로부터 제6배관(432)을 통해 배출되어 제7밸브(432a)를 거쳐 액화열교환기(320)로 유입되고, 유입된 기체냉매는 상기 액화열교환기(320)의 내부에서 냉각 액화되어 액냉매 상태로 충전용기(30)의 액상부(34)로 공급되는 것이다.
다음, 상기 차압발생단계(S46)는 가압용 압축기(210)의 구동에 의해 충전용기(30)의 기상부(32)에 존재하는 기체냉매를 냉매회수탱크(100)로 공급하여 액화열교환기(320)와 충전용기(30) 사이에 차압을 발생시킴으로써 충전용기(30)로 공급되는 액냉매의 충전속도를 향상시키기 위한 것으로, 상기 제2액화단계(S44)와 동시에 진행된다.
보다 상세히 설명하면, 기체냉매 공급 및 회수라인(420)의 제2배관(422)에 설치된 제9밸브(422b)와, 제5배관(425)에 설치된 제5밸브(425a) 및 제3배관(423)에 설치된 제4밸브(423a)를 열고, 가압용 압축기(210)를 가동하면 충전용기(30)의 기상부(32)에 수용된 기체냉매가 제2배관(422), 제9밸브(422b), 제5배관(425), 제5밸브(425a) 및 흡입압력 조절장치(240)를 통해 가압용 압축기(210)로 유입되고, 가압용 압축기(210)로부터 배출된 기체냉매는 다시 오일분리기(220)와 제4밸브(423a)를 거쳐 액화기(250)로 유입되어 액화된 상태로 제3배관(423)을 통해 냉매회수탱크(100) 내부로 공급된다.
상기와 같은 과정에 의해 충전용기(30)와 액화열교환기(320)의 사이에는 기압차가 발생하게 되고, 상기 기압차에 의해 충전용기(30)의 액상부(34)로 충전되는 액냉매의 이동속도가 빨라지게 된다.
이때, 상기 충전용기(30)의 기상부(32)로부터 기체냉매를 흡입하여 액냉매 상태로 냉매회수탱크(100)로 다시 공급하는 것은 충전속도를 저하시키는 요인이 될 수 있지만, 상기 차압발생단계(S46)에서 충전용기(30)로부터 흡입하는 기체냉매의 양은 극히 소량이므로 충전용기(30)와 액화열교환기(320) 사이의 기압차에 의해 향상되는 액냉매의 충전속도에 비하면 무시할 수 있는 정도이다.
상기 냉매회수탱크(100) 내부의 액냉매가 모두 기화되면, 더 이상 기화시킬 대상이 없으므로 응축기(310)의 압력, 즉 제3압력센서(370)에서 측정되는 압력이 급격히 상승하게 되고, 이를 신호로 하여 냉매정제용 냉각 및 가열장치(300)의 구동을 정지한 후 개방된 상태의 제7밸브(432a), 제8밸브(434a) 및 제10밸브(390)를 닫음으로써 냉매정제공정(S40)을 종료한다.
다음, 상기 잔류냉매 회수공정(S50)은 냉매정제공정(S40) 이후 시스템(10) 내부에 존재하는 잔류냉매를 회수하여 충전용기(30)로 공급함으로써 시스템(10) 내부에 냉매가 잔류하지 않도록 하는 공정이다.
즉, 전술한 바와 같이, 시스템(10) 내부에 잔존하는 냉매는 다음에 다른 종류의 냉매를 회수할 때 혼입되어 상대 냉매의 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 냉매사용기기(20)와 시스템(10)을 분리하는 경우 외부로 배출될 우려가 있으므로, 잔류냉매 회수공정(S50)을 통해 시스템(10) 내부에 잔존하는 냉매를 회수하여 충전용기(30)로 공급하는 것이다.
보다 상세히 설명하면, 냉매정제공정(S40)을 마친 후 충전용기(30)와 액화열교환기(320) 사이의 제7배관(434)에는 액냉매가 잔류할 수 있고, 특히 액화열교환기(320)는 배관보다 용적이 크므로 상대적으로 많은 양의 액냉매가 잔류한다.
따라서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 냉매회수탱크(100)와 액화열교환기(320)의 사이에 설치된 제7밸브(432a)를 열고, 기체냉매 공급 및 회수라인(420)의 제1배관(421)과 제2배관(422)에 각각 설치된 제2밸브(421a)와, 제3밸브(422a) 및 제9밸브(422b)를 개방한 후 가압용 압축기(210)를 구동시킨다.
상기 가압용 압축기(210)의 구동에 의해 제7배관(434)과 액화열교환기(320) 내부에 잔존하는 액냉매가 제6배관(432) 및 제7밸브(432a)를 통해 냉매회수탱크(100) 내부로 회수되는데, 상기 냉매회수탱크(100)로 회수된 액냉매는 냉매회수탱크(100) 내부의 낮은 기압으로 인해 바로 기화되어 기체냉매 상태가 되고, 상기 기체냉매는 가압용 압축기(210)의 구동에 의해 제2밸브(421a), 제1배관(421), 가압용 압축기(210), 제2배관(422), 유분리기, 제3밸브(422a) 및 제9밸브(422b)를 거쳐 충전용기(30)의 기상부(32)로 공급된다.
상기 냉매회수탱크(100)에 구비된 제1압력센서(102)에서 감지되는 압력이 설정치 이하(통상적으로 0MPa)가 되면 잔류냉매가 모두 회수된 것으로 판단하여 가압용 압축기(210)의 구동을 정지시키고, 개방되어 있는 제7밸브(432a), 제2밸브(421a), 제3밸브(422a) 및 제9밸브(422b)를 닫아 잔류냉매 회수공정(S50)을 종료한다.
한편, 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 방법의 다른 실시예에 의하면, 불응축가스 배출공정(S30)을 더 포함하여 구성될 수도 있는데, 상기 불응축가스 배출공정(S30)은 냉매사용기기(20)로부터 액냉매와 기체냉매를 회수한 이후, 즉 냉매정제공정(S40) 이전에 수행된다.
즉, 전술한 바와 같이, 냉매사용기기(20)로부터 액냉매와 기체냉매를 냉매회수탱크(100)로 회수하는 과정에서 불응축가스가 냉매와 함께 냉매회수탱크(100) 내부로 유입될 경우 냉매회수탱크(100)의 내부 압력이 상승하여 안정성이 저하될 뿐만 아니라, 냉매정제 과정에서 액화열교환기(320)의 성능을 저하시켜 냉매정제속도가 저하되는 문제점이 있으므로, 냉매정제공정(S40) 이전에 냉매회수탱크(100)로 유입된 불응축가스를 배출시킬 수 있도록 구성된 것이다.
보다 상세히 설명하면, 상기 불응축가스 배출공정(S30)은 불응축가스 포집단계(S32), 액냉매 흡입단계(S34), 기체냉매 응축 및 회수단계(S36), 불응축가스 배출단계(S38)를 포함하여 이루어지는데, 먼저 상기 불응축가스 포집단계(S32)는 냉매회수탱크(100) 내부에 존재하는 불응축가스를 냉매회수탱크(100)에 연결 설치된 불응축가스 포집탱크(510)로 포집하는 단계에 관한 것으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 냉매회수탱크(100)의 기상부(110)와 불응축가스 포집탱크(510) 사이에 연결 설치된 제8배관(550)에 구비되는 제11밸브(552)를 개방하면, 냉매회수탱크(100)와 불응축가스 포집탱크(510) 사이의 기압차에 의해 냉매회수탱크(100)의 기상부(110)에 존재하는 불응축가스가 일부 기체냉매와 함께 제8배관(550)을 통해 불응축가스 포집탱크(510) 내부로 포집된다.
다음, 상기 액냉매 흡입단계(S34)는 냉매회수탱크(100)에 수용된 액냉매 일부를 냉매회수탱크(100)의 액상부(120)로부터 불응축가스 포집탱크(510)를 경유하여 기체냉매 공급 및 회수라인(420)의 제1배관(421)에 연결 설치된 제9배관(560)을 통해 불응축가스 포집탱크(510) 내부로 공급하는 단계에 관한 것으로, 후술하겠지만 불응축가스 포집탱크(510)의 내부로 공급된 액냉매는 불응축가스 포집단계(S32)에서 불응축가스와 함께 포집된 일부 기체냉매를 응축시키는 역할을 하게 된다.
즉, 상기 제9배관(560)에 설치된 제12밸브(562)와, 기체냉매 공급 및 회수라인(420)의 제3배관(423)에 설치된 제4밸브(423a)를 개방시킨 상태에서 가압용 압축기(210)를 구동시키면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 냉매회수탱크(100) 내에 수용된 액냉매 일부가 제9배관(560)에 설치된 제12밸브(562), 팽창장치(530), 불응축가스 포집장치의 내부에 설치된 냉각코일(520)을 통과하면서 기화되고, 기화된 냉매는 다시 제9배관(560), 제1배관(421), 가압용 압축기(210), 유분리기, 제4밸브(423a)를 통해 액화기(250)로 유입되어 액화된 상태로 제3배관(423)을 통해 냉매회수탱크(100) 내부로 회수된다.
다음, 상기 기체냉매 응축 및 회수단계(S36)는 불응축가스 포집단계(S32)에서 불응축가스와 함께 포집된 기체냉매를 응축시켜 응축된 냉매가 중력에 의해 제8배관(550)을 통해 냉매회수탱크(100)로 흘러내리게 하는 단계에 관한 것으로, 전술한 액냉매 흡입단계(S34)의 액냉매 순환과정에서 동시에 진행된다.
보다 상세히 설명하면, 전술한 액냉매 흡입단계(S34)에서 제9배관(560)을 통해 불응축가스 포집탱크(510) 내부로 이동하는 액냉매는 팽창장치(530)와 불응축가스 포집탱크(510) 내부에 설치된 냉각코일(520)을 통과하는 과정에서 증발하여 기화되는데, 상기 액냉매가 기화되는 과정에서 불응축가스 포집탱크(510)의 내부에 존재하는 기체냉매의 열을 빼앗게 되므로, 불응축가스 포집탱크(510)의 내부에 존재하는 기체냉매가 응축되는 것이다.
상기와 같이 응축된 냉매는 중력에 의해 불응축가스의 포집에 이용된 제8배관(550) 및 개방된 상태의 제11밸브(552)를 통해 흘러내려 냉매회수탱크(100) 내부로 회수된다.
다음, 상기 불응축가스 배출단계(S38)는 불응축가스 포집탱크(510) 내부의 불응축가스를 외부로 배출시키는 단계에 관한 것으로, 전술한 바와 같이 불응축가스는 통상적으로 공기이므로 시스템(10) 외부로 배출시켜도 문제가 없다.
보다 상세히 설명하면, 상기 불응축가스 포집탱크(510)의 내부에 불응축가스만 남게 되면 냉각코일(520) 내부를 흐르는 냉매는 불응축가스 포집탱크(510) 내부에 더 이상 응축시킬 냉매가 없으므로 불응축가스로부터 열을 빼앗게 되고, 이로 인해 불응축가스 포집탱크(510) 내부의 온도는 하강한다.
따라서, 상기 불응축가스 포집탱크(510)에 구비된 제4온도센서(540)에 의해 감지되는 온도가 설정치 이하로 내려가게 되면, 불응축가스의 포집 및 응축된 기체냉매의 배출이 완료된 것으로 판단할 수 있게 된다.
이후, 냉매회수탱크(100)와 불응축가스 포집탱크(510)의 사이에 설치된 제11밸브(552)를 닫음으로써 불응축가스 포집탱크(510)로의 기체냉매 유입을 차단시킨 후, 불응축가스 포집탱크(510)에 연결 설치된 제10배관(580)에 구비된 제13밸브(582)를 개방하여 불응축가스 포집탱크(510) 내부에 포집된 불응축가스를 외부로 배출시킨다.
불응축가스의 배출이 완료되면, 제12밸브(562)를 닫고, 제9배관(560)과 제1배관(421) 및 제3배관(423)에 존재하는 냉매가 냉매회수탱크(100)로 모두 회수되면 가압용 압축기(210)의 구동을 중단시킨 후 제4밸브(423a)를 닫음으로써 불응축가스 배출공정(S30)을 종료한다.
따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법에 의하면, 냉매사용기기(20)로부터 회수한 냉매의 정제를 위한 액냉매의 기화과정이 냉동사이클의 응축열에 의해 이루어지도록 함으로써 불필요한 전력낭비를 줄이면서도 안전성을 향상시킬 수 있게 되고, 전체적인 시스템(10) 구성을 단순화하여 설치 및 분리가 용이하면서도 시스템(10) 설치에 공간적인 제약을 줄일 수 있으며, 냉매의 회수 및 정제 후 시스템에 남아 있는 잔류냉매를 회수할 수 있도록 함으로써 냉매의 품질 저하를 방지하고 냉매가 외부로 배출되는 것을 원천적으로 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 냉매사용기기(20)로부터 냉매를 회수하는 과정에서 냉매회수탱크(100)로 냉매와 함께 유입되는 불응축 가스(공기)를 포집하여 외부로 배출시킬 수 있도록 함으로써 시스템(10)의 안정성 저하 및 냉매정제속도 저하를 방지할 수 있으며, 냉매회수탱크(100)로 회수된 액냉매를 냉각시켜 기체냉매의 회수속도를 향상시키고, 액화열교환기(320)와 충전용기(30)의 사이에 차압을 발생시켜 정제된 냉매의 충전속도를 향상시킴으로써 전체적인 냉매 회수 및 정제 속도를 향상시킬 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명은 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 냉ㆍ난방용, 식품의 냉동냉장용 또는 그 밖의 산업용으로 냉매를 사용하는 냉매사용기기로부터 냉매를 회수하고, 회수한 냉매를 정제하는 일련의 공정에 있어서, 냉동 사이클의 응축열을 이용하여 보다 효율적으로 냉매를 회수 및 정제할 수 있도록 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법에 관한 것이다.
10 : (냉매 회수 및 정제) 시스템 20 : 냉매사용기기
30 : 충전용기 100 : 냉매회수탱크
102 : 제1압력센서 104 : 제1온도센서
106 : 액레벨센서 108 : 드레인밸브
110 : 기상부 120 : 액상부
200 : 가압액화장치 210 : 가압용 압축기
220 : 오일분리기 230 : 오일탱크
240 : 흡입압력 조절장치 250 : 액화기
260 : 제2압력센서 300 : (냉매정제용) 냉각 및 가열장치
310 : 응축기 320 : 액화열교환기
330 : 냉각ㆍ가열용 압축기 340 : 보조응축기
350 : 수액기 360 : 팽창밸브
370 : 제3압력센서 380 : 제3온도센서
390 : 제10밸브 400 : 냉매이동라인
410 : 액냉매 회수라인 410a : 제1밸브
410b : 제2온도센서 420 : 기체냉매 공급 및 회수라인
421 : 제1배관 421a : 제2밸브
422 : 제2배관 422a : 제3밸브
422b : 제9밸브 423 : 제3배관
423a : 제4밸브 424 : 제4배관
424a : 제6밸브 425 : 제5배관
425a : 제5밸브 430 : 냉매정제 및 잔류냉매 회수라인
432 : 제6배관 432a : 제7밸브
434 : 제7배관 434a : 제8밸브
500 : 불응축가스 처리장치 510 : 불응축가스 포집탱크
520 : 냉각코일 530 : 팽창장치
540 : 제4온도센서 550 : 제8배관
552 : 제11밸브 560 : 제9배관
562 : 제12밸브 580 : 제10배관
582 : 제13밸브
S10 : 액냉매 회수공정 S20 : 기체냉매 회수공정
S22 : 흡입압력 조절단계 S24 : 오일분리 및 저장단계
S26 : 제1액화단계 S30 : 불응축가스 배출공정
S32 : 불응축가스 포집단계 S34 : 액냉매 흡입단계
S36 : 기체냉매 응축 및 회수단계 S38 : 불응축가스 배출단계
S40 : 냉매정제공정 S42 : 액냉매 기화단계
S44 : 제2액화단계 S46 : 차압발생단계
S50 : 잔류냉매 회수공정
30 : 충전용기 100 : 냉매회수탱크
102 : 제1압력센서 104 : 제1온도센서
106 : 액레벨센서 108 : 드레인밸브
110 : 기상부 120 : 액상부
200 : 가압액화장치 210 : 가압용 압축기
220 : 오일분리기 230 : 오일탱크
240 : 흡입압력 조절장치 250 : 액화기
260 : 제2압력센서 300 : (냉매정제용) 냉각 및 가열장치
310 : 응축기 320 : 액화열교환기
330 : 냉각ㆍ가열용 압축기 340 : 보조응축기
350 : 수액기 360 : 팽창밸브
370 : 제3압력센서 380 : 제3온도센서
390 : 제10밸브 400 : 냉매이동라인
410 : 액냉매 회수라인 410a : 제1밸브
410b : 제2온도센서 420 : 기체냉매 공급 및 회수라인
421 : 제1배관 421a : 제2밸브
422 : 제2배관 422a : 제3밸브
422b : 제9밸브 423 : 제3배관
423a : 제4밸브 424 : 제4배관
424a : 제6밸브 425 : 제5배관
425a : 제5밸브 430 : 냉매정제 및 잔류냉매 회수라인
432 : 제6배관 432a : 제7밸브
434 : 제7배관 434a : 제8밸브
500 : 불응축가스 처리장치 510 : 불응축가스 포집탱크
520 : 냉각코일 530 : 팽창장치
540 : 제4온도센서 550 : 제8배관
552 : 제11밸브 560 : 제9배관
562 : 제12밸브 580 : 제10배관
582 : 제13밸브
S10 : 액냉매 회수공정 S20 : 기체냉매 회수공정
S22 : 흡입압력 조절단계 S24 : 오일분리 및 저장단계
S26 : 제1액화단계 S30 : 불응축가스 배출공정
S32 : 불응축가스 포집단계 S34 : 액냉매 흡입단계
S36 : 기체냉매 응축 및 회수단계 S38 : 불응축가스 배출단계
S40 : 냉매정제공정 S42 : 액냉매 기화단계
S44 : 제2액화단계 S46 : 차압발생단계
S50 : 잔류냉매 회수공정
Claims (18)
- 냉매사용기기와 충전용기의 사이에 연결 설치되는 냉매 회수 및 정제 시스템에 있어서,
상기 냉매사용기기로부터 액냉매 및 기체냉매를 회수하여 저장하는 냉매회수탱크와,
상기 냉매회수탱크의 일측에 연결 설치되어 시스템 내에서의 기체냉매의 흐름을 발생시키는 가압용 압축기를 포함하여 구성되어, 냉매회수탱크로의 냉매 회수를 보조하고 회수되는 기체냉매를 액화시키는 가압액화장치와,
상기 냉매회수탱크에 설치되는 응축기를 포함하는 냉동사이클 구조로 이루어져 냉매회수탱크와 충전용기의 사이에 연결 설치되는 냉매정제용 냉각 및 가열장치와,
상기 냉매사용기기와 충전용기 및 냉매회수탱크의 사이에 연결 설치되어 액냉매 또는 기체냉매가 이동되는 냉매이동라인을 포함하여 구성되되,
상기 냉매정제용 냉각 및 가열장치는 냉매회수탱크와 충전용기의 사이에 연결 설치되는 액화열교환기와, 상기 액화열교환기와 응축기의 사이에 연결 설치되는 냉각ㆍ가열용 압축기 및 냉각ㆍ가열용 압축기와 응축기의 사이에 연결 설치되는 보조응축기를 포함하여 구성되고,
상기 냉매이동라인은 냉매사용기기의 액상부와 냉매회수탱크의 사이에 연결 설치되는 액냉매 회수라인과, 냉매사용기기 및 충전용기의 기상부와 냉매회수탱크의 사이에 연결 설치되는 기체냉매 공급 및 회수라인 및 상기 냉매회수탱크와 충전용기의 액상부 사이에 연결 설치되는 냉매 정제 및 잔류냉매 회수라인을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 가압액화장치는 가압용 압축기에 연결 설치되는 오일분리기와, 상기 오일분리기와 가압용 압축기 사이에 연결 설치되는 오일탱크 및 상기 오일분리기와 냉매회수탱크의 사이에 연결 설치되는 액화기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 가압액화장치는 가압용 압축기로 흡입되는 냉매의 압력을 조절하는 흡입압력 조절장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 기체냉매 공급 및 회수라인은 냉매회수탱크와 가압용 압축기의 사이에 연결 설치되는 제1배관과,
상기 가압용 압축기와 충전용기의 기상부 사이에 연결 설치되는 제2배관과,
상기 제2배관과 냉매회수탱크의 사이에 연결 설치되는 제3배관과,
상기 제2배관과 냉매사용기기의 기상부 사이에 연결 설치되는 제4배관 및
상기 제2배관과 가압용 압축기의 사이에 연결 설치되는 제5배관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 냉매 정제 및 잔류냉매 회수라인은 냉매회수탱크와 냉동사이클 구조의 냉매정제용 냉각 및 가열장치의 사이에 연결 설치되는 제6배관과,
상기 냉매정제용 냉각 및 가열장치와 충전용기의 액상부 사이에 연결 설치되는 제7배관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 냉매회수탱크에 연결 설치되어 냉매회수탱크 내부로 유입되는 불응축가스를 포집하여 배출하는 불응축가스 처리장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템.
- 제 9항에 있어서,
상기 불응축가스 처리장치는 냉매회수탱크에 연결 설치되는 불응축가스 포집탱크와, 상기 불응축가스 포집탱크의 내측에 구비되는 냉각코일 및 냉매회수탱크의 액상부와 불응축가스 포집탱크의 사이에 연결 설치되는 팽창장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템.
- 제 10항에 있어서,
상기 냉매회수탱크와 불응축가스 포집탱크의 사이에는 냉매회수탱크 내의 불응축가스와 불응축가스 포집탱크에서 액화된 냉매가 이동하는 제8배관과, 냉매회수탱크 내의 액냉매가 이동하는 제9배관이 연결 설치되고,
상기 불응축가스 포집탱크에는 포집된 불응축가스를 외부로 배출시키기 위한 제10배관이 연결 설치된 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템.
- 냉매 회수 및 정제 시스템을 이용하여 냉매사용기기로부터 냉매를 회수하여 정제시키는 냉매 회수 및 정제 방법에 있어서,
냉매사용기기로부터 액냉매를 회수하여 냉매회수탱크로 공급하는 액냉매 회수공정과,
가압용 압축기의 구동에 의해 냉매사용기기로부터 기체냉매를 회수하여 냉매회수탱크로 공급하는 기체냉매 회수공정과,
상기 기체냉매 회수공정 이후에 냉매회수탱크 내부로 냉매와 함께 흡입된 불응축가스를 외부로 배출시키는 불응축가스 배출공정과,
상기 냉매회수탱크로 회수된 냉매를 정제하여 충전용기로 공급하는 냉매정제공정 및
시스템에 잔존하는 냉매를 회수하여 충전용기로 공급하는 잔류냉매 회수공정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 방법.
- 제 12항에 있어서,
상기 액냉매 회수공정에서는 냉매회수탱크 내의 기체 냉매를 인출한 후 액화기를 이용하여 액화시켜 다시 냉매회수탱크 내부로 공급함으로써 냉매회수탱크 내의 액냉매를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 방법.
- 제 12항에 있어서,
상기 기체냉매 회수공정은,
흡입압력 조절장치를 이용하여 냉매사용기기로부터 가압용 압축기로 흡입되는 기체냉매의 압력을 조절하는 흡입압력 조절단계와,
오일분리기를 이용하여 가압용 압축기를 통해 기체냉매와 함께 토출되는 오일을 분리하여 오일탱크에 저장하는 오일 분리 및 저장단계 및
오일이 분리된 기체냉매를 액화기를 통해 액화시킨 후 냉매회수탱크로 공급하는 제1액화단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 방법.
- 제 12항에 있어서,
상기 냉매정제공정은,
냉동사이클 구조로 이루어지는 냉매정제용 냉각 및 가열장치의 냉각ㆍ가열용 압축기를 구동하여 냉매회수탱크 내에 설치되는 응축기에서 발생되는 응축열에 의해 냉매회수탱크 내에 존재하는 액냉매를 기화시키는 액냉매 기화단계와,
냉매회수탱크에서 기화되어 공급되는 기체 냉매를 냉매정제용 냉각 및 가열장치의 액화열교환기에 의해 액화시키는 제2액화단계와,
가압용 압축기를 구동시켜 충전용기의 기체 냉매를 냉매회수탱크로 공급하여 액화열교환기와 충전용기 사이에 차압을 발생시키는 차압발생단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 방법.
- 제 15항에 있어서,
상기 액냉매 기화단계에서는 냉매회수탱크 내부의 온도 및 압력이 상승할 경우 냉매정제용 냉각 및 가열장치의 보조응축기를 가동하여 응축기에서의 발열량을 줄일 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 방법.
- 삭제
- 제 12항에 있어서,
상기 불응축가스 배출공정은,
냉매회수탱크의 상부에 연결 설치된 불응축가스 포집탱크로 불응축가스를 포집하는 불응축가스 포집단계와,
냉매회수탱크에 수용된 액냉매를 팽창장치를 통해 불응축가스 포집탱크로 공급하는 액냉매 흡입단계와,
액냉매 흡입단계에서 공급된 액냉매를 냉각코일을 통해 증발시킴으로써 불응축가스 포집단계에서 불응축가스와 함께 포집된 기체냉매를 응축시켜 냉매회수탱크로 배출시키는 기체냉매 응축 및 회수단계 및
불응축가스 포집탱크 내부의 불응축가스를 외부로 배출시키는 불응축가스 배출단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 냉매 회수 및 정제 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020180073790A KR102064573B1 (ko) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180073790A KR102064573B1 (ko) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200001174A KR20200001174A (ko) | 2020-01-06 |
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| KR1020180073790A KR102064573B1 (ko) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 고효율 냉매 회수 및 정제 시스템과 그 방법 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100958729B1 (ko) * | 2009-06-12 | 2010-05-18 | 주식회사 일진엔지니어링 | 어선용 냉동기의 냉매 회수와 주입 장치 |
-
2018
- 2018-06-27 KR KR1020180073790A patent/KR102064573B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100958729B1 (ko) * | 2009-06-12 | 2010-05-18 | 주식회사 일진엔지니어링 | 어선용 냉동기의 냉매 회수와 주입 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200001174A (ko) | 2020-01-06 |
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