KR200371465Y1

KR200371465Y1 - 냉매회수장치

Info

Publication number: KR200371465Y1
Application number: KR20-2004-0028041U
Authority: KR
Inventors: 심재봉
Original assignee: (주)범석엔지니어링
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2004-12-30

Abstract

본 고안은 냉동기의 냉매를 회수하기 위한 장치로서, 회수된 냉매를 저장하는 저장탱크와; 일단은 상기 냉동기에 연결되고, 타단은 상기 저장탱크에 연결되며, 하나 이상의 밸브를 구비하는 다수의 유로로 이루어지는 냉매유로와; 상기 냉매유로의 도중에 연결되는 진공펌프와; 상기 냉매유로의 도중에 연결되는 열교환수단을 포함하는 냉매회수장치를 제공한다.

본 고안에 따르면 질소나 공기 등을 충진하지 않고서도 냉매를 회수할 수 있고, 냉매의 회수율을 99% 이상 까지 높일 수 있어 냉매손실을 최소화하고 냉매보충으로 인한 비용을 절감할 수 있게 된다.

또한 냉매속에 과다하게 함유된 냉동유를 효과적으로 분리할 수 있게 된다.

Description

냉매회수장치{Recovering apparatus for refrigerant}

본 고안은 냉동기의 냉매를 회수함에 있어서 손실 없이 보다 효율적으로 회수할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉동기는 냉매를 이용하여 저온부의 열을 고온부로 전달하는 역할을 하며, 크게 증기압축식, 흡수식, 증기분사식, 공기냉동사이클, 전자식 등의 종류가 있다.

도 1은 공기조화용 또는 공업용으로 널리 사용되는 증기압축식 냉동기의 개념도로서, 그 동작을 살펴보면 증발기(10)를 흐르는 냉매가 냉동공간 또는 피냉각유체(12)로부터 열을 빼앗아 기화한 뒤에 압축기(20)로 유입된다.

압축기(20)에서 압축되어 온도와 압력이 상승한 고온고압의 냉매기체는 응축기(condenser, 30)에서 외부로 열을 방출하고 다시 액화되며, 팽창밸브(40)를 거치면서 저압 냉매액으로 변환되어 증발기(10)로 다시 유입된다.

증기압축식 냉동기의 위와 같은 동작원리는, 암모니아와 물의 혼합액을 냉매로 이용하는 흡수식 냉동기나, 물을 냉매로 이용하는 증기분사식 냉동기 등에서도 공통적으로 적용된다.

이와 같은 냉동기에서 흡열수단으로 이용되는 냉매는 R-11, 12, 113 등의 CFC계가 주류를 이루어 왔으나, CFC계 냉매에 의한 오존층 파괴 현상이 점차 심각해지고 있어 최근에는 기존의 CFC계 냉매를 대체하는 새로운 냉매를 개발하기 위한연구가 활발하게 진행되고 있다.

그런데 이러한 냉동기를 유지 보수하고자 할 때에는 냉매를 제거하여야 할 경우가 종종 발생하는데, 종래에는 별도의 냉매회수장치가 없어 냉매유로의 임의의 제1 지점에 냉매유출구를 두고, 임의의 제2 지점에 고압의 질소나 공기 등을 주입하여 냉동기내의 냉매를 상기 냉매유출구를 통해 배출시켜서 드럼통 등의 용기에 저장하는 방식으로 냉매를 회수하여 왔다.

그런데 이와 같은 방법에 의하면, 냉동기내의 냉매를 100% 회수할 수 없어 잔류 냉매로 인하여 보수작업에 지장을 초래할 뿐만 아니라, 회수과정에서 기화된 냉매가 유출하여 냉매가 손실되는 문제가 있었다.

이러한 냉매손실은 종래 R-11, 12, 113 등의 냉매를 이용하는 경우에는 냉매가격이 비교적 저렴하여 무시할 수도 있었지만, R-11의 대체 냉매로 최근 많이 이용되는 R-123 등의 경우에는 R-11의 3, 4배 정도의 고가이므로, 냉매 회수시에 발생하는 냉매손실은 더 이상 간과할 수 없는 문제가 되고 있다.

또한 비용문제가 아니더라도 아직도 CFC계 냉매가 많이 사용되고 있는 현실에서, 냉매의 유출이나 손실을 최소화하는 것은 지구환경을 보호하는 차원에서도 반드시 해결해야할 과제라고 할 수 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉동기의 냉매를회수함에 있어서, 냉매 손실을 방지하고 회수율을 높일 수 있는 냉매회수장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 증기압축식 냉동기의 개념도

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 냉매회수장치의 블록도

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 냉매회수장치의 레이아웃을 도시한 도면

도 4a 및 도 4b는 본 고안의 실시예에 따른 냉매회수장치의 실제 모습을 도시한 정면도 및 평면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 냉매회수장치 110 : 저장탱크

112 : 액면계 120 : 진공펌프

130 : 열교환수단 131 : 냉동유닛

132 : 냉각수유닛 140 : 냉매유로

150 : 퍼지유닛 160 : 캐리어

170 : 변압기 180 : 제어패널

190 : 파열판

상기 냉매유로의 도중에는 불응축 기체를 외부로 배출하는 퍼지수단이 더 연결될 수 있다.

상기 열교환수단은 냉매순환유로를 따라 응축기, 팽창밸브, 증발기 및 압축기를 구비하며, 상기 증발기에서 상기 냉동기로부터 회수된 냉매와의 열교환이 이루어질 수 있다.

또한 상기 열교환수단은, 냉매순환유로를 따라 응축기, 팽창밸브, 증발기 및 압축기를 구비하는 냉동유닛과; 냉각수 순환유로를 따라 냉각수탱크, 냉각수펌프 및 열교환기를 구비하며, 상기 냉각수 순환유로의 일부가 상기 냉동유닛의 증발기와 열교환을 수행하는 한편, 상기 열교환기는 상기 냉매유로의 일부와 열교환을 수행하는 냉각수유닛을 포함할 수 있다.

상기 저장탱크에는 냉매를 증발시켜 냉동유와 분리하기 위한 히터가 설치될수 있다.

상기 냉매유로는, 상기 진공펌프와 냉동기를 연결하는 제1 유로와; 일단은 상기 저장탱크에 연결되고 타단은 제1 유로에 연결되며, 도중에 상기 열교환수단을 경유하는 제2 유로와; 일단은 상기 저장탱크와 상기 열교환수단 사이의 제2 유로에 연결되고, 타단은 상기 열교환수단과 상기 제1 유로사이의 제2 유로에 연결되는 제3 유로와; 일단은 상기 진공펌프에 연결되고, 타단은 상기 열교환수단과 상기 제1 유로사이의 제2 유로에 연결되는 제4 유로와; 일단은 상기 제4 유로에 연결되고 타단은 대기로 노출되는 제5 유로와; 상기 저장탱크의 하부와 상기 냉동기를 연결하여 액냉매를 회수하거나 충진하는데 이용되는 제6 유로를 포함할 수 있다.

이하에서는 도면을 참고하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 고안의 실시예에 따른 냉매회수장치(100)는 도 2의 블록도에서 도시된 바와 같이, 회수된 냉매를 저장하는 저장탱크(110)와, 압력차를 이용하여 냉매액을 회수하기 위하여 회수장치의 내부를 진공상태로 만들기 위한 진공펌프(120)와, 회수된 기체상태의 냉매를 열교환을 통해 응축하기 위한 열교환 수단(130)과, 냉동기(200)와 상기 각 구성요소를 연결하는 냉매유로(140)를 포함한다.

도 3은 이와 같은 냉매회수장치(100)의 구체적인 레이아웃을 예시한 것으로서, 열교환수단(130) 및 냉매유로(140)의 구성을 상세하게 도시하고 있다.

이에 따르면 열교환수단(130)은 냉동유닛(131)과 냉각수유닛(132)을 이용한 이원적인 냉각시스템으로 구성되며, 냉매유로(140)는 저장탱크(110), 진공펌프(120) 및 냉동기(200) 사이에 연결되어 있음을 알 수 있다.

먼저 열교환수단(130)의 냉동유닛(131)을 살펴보면, 도 1에서 설명한 바와 같은 통상의 증기압축냉동방식을 이용한 것으로서, 응축기(131a), 팽창밸브(131e), 증발기(131f), 압축기(131h)가 냉매순환유로(131j)를 따라 순차적으로 설치된다.

그리고 부수적인 장치로서 응축기(131a)로 유입된 기체상태의 냉매를 냉각시키기 위한 팬(131b)과 액화된 냉매를 저장하는 냉매저장부(131c) 등이 구비되고, 그 밖에 필요한 경우 솔레노이드밸브(131d), 액분리기(Accumulator, 131g), 오일분리기(131i) 등이 구비될 수도 있다.

냉각수유닛(132)은 물을 냉매로 하여 냉동유닛(131)과 열교환을 수행하여 냉각수를 확보하는 수단으로서, 냉각수순환유로(132d)를 따라 냉각수저장탱크(132a), 열교환기(132c), 냉각수펌프(132b) 등이 순차로 배치된다.

이때 냉동유닛(131)과의 열교환은 냉동유닛의 증발기(131f)를 통해 이루어지므로, 냉동유닛의 증발기(131f)는 냉각수를 냉각시키는 칠러(chiller)가 되며, 이를 통해 확보된 냉각수는 상기 열교환기(132c)를 통해 냉동기(200)에서 회수되는 냉매를 냉각시키거나 응축시키는데 이용된다. 냉각수의 유동은 냉각수펌프(132b)의 동작에 의해 이루어지게 된다.

그런데 열교환수단(130)이 반드시 이와 같은 이원적 구성으로 한정되는 것은 아니므로, 경우에 따라서는 냉각수유닛(132)을 생략하고 냉동유닛(131)만을 이용하여 회수된 냉매와의 열교환을 수행할 수도 있는데, 이 경우에는 냉동유닛(131)의 증발기(131f)가 열교환기(132c) 역할을 수행하게 된다.

어떠한 방식을 이용할지는 사용되는 냉매의 종류나 응축온도, 냉동기(200)의 냉동온도 등을 고려하여 결정하면 된다.

냉매유로(140)는 저장탱크(110)와 냉동기(200)를 연결하는데, 도중에 냉매의 응축 또는 냉각을 위하여 냉각수유닛(132)의 열교환기(132c)와 연결되는 한편, 냉매회수장치(100) 내부의 압력조절을 위하여 진공펌프(120)가 연결된다. 또한 냉매유로(140)의 도중에는 냉매가 지나는 경로를 선택적으로 조절하기 위하여 다수의 밸브가 연결된다.

도 3에 도시된 냉매유로(140)를 살펴보면, 진공펌프(120)와 냉동기(200)를 연결하는 제1 유로(141), 일단은 저장탱크(110)에 연결되고 타단은 상기 제1 유로(141)에 연결되며 도중에 열교환기(132c)를 경유하는 제2 유로(142)를 포함한다.

또한 일단은 저장탱크(110)와 열교환기(132c) 사이의 제2 유로(142)에 연결되고 타단은 열교환기(132c) 이후의 제2 유로(142)에 연결되는 제3 유로(143), 일단은 진공펌프(120)에 연결되고 타단은 상기 열교환기(132c)와 상기 제1 유로(141)사이의 제2 유로(142)에 연결되는 제4 유로(144)를 포함한다.

이때 제4 유로(144)의 타단은 제2 유로(142)의 a지점에서 만나고, 제3 유로(143)의 타단은 상기 a지점과 상기 제1 유로(141) 사이의 b지점에서 만난다.

진공펌프(120)와 연결되는 제4 유로(144)의 일부에는 제5 유로(145)가 연결되는데, 제5 유로(146)는 펌핑된 공기나 가스를 대기로 방출하는 역할을 하거나, 냉매 회수시에 냉동기(200)를 가압하는 용도로 사용되며, 이에 대해서는 후술한다.

한편, 저장탱크(110)의 하부에 연결되는 제6 유로(146)는 냉매액을 회수하거나 냉매를 충진할 때 사용되며, 냉동기(200)에 연결되는 제1 유로(141)의 타단은 2개로 분기되는데 이를 냉동기의 임의의 지점에 각 연결하여 냉매를 회수한다. 이와 같이 제1 유로(141)의 타단을 2개로 분기하는 것은 예시에 불과한 것이어서 분기하지 않거나 더 많이 분기할 수도 있다.

한편, 저장탱크(110)에는 냉매유로가 하나 더 연결될 수도 있는데, 이를 위해 도 3에 도시된 바와 같이 일단은 저장탱크(110)에 연결되고 타단은 제2 유로(142)에서 열교환기(132c)와 a지점과의 사이인 c지점에 연결되는 제7 유로(147)를 구비할 수 있다.

각 냉매유로에는 다수의 밸브가 설치되어, 냉매의 유동경로를 선택적으로 조절하게 되는데, 제1 유로(141)에는 M18, M19밸브가 순차로 설치되고, 냉동기(200) 쪽에서 분기된 2개 유로(141a, 141b)에도 M20, M21밸브가 각 설치된다.

제2 유로(142)에는, 저장탱크(120)와 열교환기(132c) 사이에 M8밸브가 설치되고, 열교환기(132c)와 제1 유로(141) 사이에 M14 밸브가 설치된다.

제3 유로(143)에는 M11밸브와 M13 밸브가 순차적으로 설치되며, 제4 유로(144)에는 M15 밸브가 설치되며, 제5 유로(145)에는 M16밸브가 설치되며, 제6 유로(146)에는 M7밸브가 설치되며, 제7 유로(147)에는 M9밸브가 설치된다.

한편, 본 고안의 실시예에 따른 냉매회수장치(100)에는 회수장치내의 불응축가스를 외부로 배출하는 역할을 하는 퍼지유닛(150)이 부가될 수 있는데, 상기 퍼지유닛(150)의 일단은 제8 유로(148)를 통해 제3 유로(143)의 M11밸브와 M13 밸브사이에 연결되며, 타단은 열교환기(132c)에 연결된다.

도 4a 및 도 4b는 이와 같은 구성을 가지는 냉매회수장치의 실제 구성예를 도시한 정면도 및 평면도로서, 저장탱크(110), 냉동유닛(131), 냉각수유닛(132), 진공펌프(120) 등의 구성을 이동 가능한 캐리어(160) 위에 일체로 구비한 점에 특징이 있다.

여기서 미설명된 도면부호 112는 유량확인을 위한 액면계, 170은 전원공급수단인 변압기, 180은 제어패널, 190은 파열판을 각각 나타낸다.

이하에서는 이와 같은 냉매회수장치(100)를 이용하여 냉매를 회수하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저 냉매회수장치(100)와 냉동기(200)를 회수용 호스를 이용하여 연결하고, 저장탱크(110), 냉매유로(140) 및 회수용 호스 내부를 진공상태로 만들기 위하여진공 펌핑을 실시한다.

이를 위해 외부와 연결되는 M12밸브, M19밸브를 닫고 펌핑된 가스가 냉매유로(140) 내부로 재진입하는 것을 막기 위하여 제4 유로(144)의 M15 밸브도 잠근다.

다음에 M8, M14, M18, M16 밸브를 열고 진공펌프(120)를 가동하여 저장탱크(110) 내부를 진공상태로 만든다. 이때 펌핑된 가스는 M16 밸브를 통해 외부로 배출된다.

저장탱크(110) 내부가 진공상태로 되면, M16밸브, M18밸브를 닫고 저장탱크(110)의 하부에 연결되는 제6 유로(146)의 M7밸브를 열어, 냉동기(200)로부터 압력차를 이용하여 액체상태의 냉매를 회수한다.

그런데 액냉매가 회수될수록 저장탱크(110)의 내부압력이 높아져 자연스런 냉매회수가 불가능해지므로, M8, M11, M12, M16밸브를 열고 진공펌프(120)를 가동하여 저장탱크(110) 내의 압력을 지속적으로 저하시켜야 한다.

이때 보다 원활한 냉매회수를 위하여 M16밸브와 냉동기 상부를 호스로 연결한 후, 진공펌프(120)를 가동하여 진공펌프(120)가 흡입한 냉매기체를 냉동기(200)에 주입하여 냉동기(200)의 내부 압력을 높이는 한편, 저장탱크(110)의 진공도를 높이게 되면 압력차를 계속 높게 유지할 수 있어 액냉매의 원활한 회수가 가능해진다.

이상의 과정을 통해 액냉매의 회수가 완료되면, 진공펌프(120)를 정지시킨 후에 M8, M11, M12, M16밸브를 닫는다.

액냉매를 회수한 다음에는 기체상태의 냉매를 회수하는 절차를 진행한다.

이를 위해 M16밸브에 연결된 호스를 빼서 M21밸브에 연결한 후, M15, M18, M19, M21밸브를 열고 진공펌프(120)를 가동하여 냉동기(200) 내의 기체 냉매를 회수하며, 회수된 기체냉매는 열교환기(132c)를 거치면서 응축 액화되어 저장탱크(110)로 회수된다. 회수과정에서 장치내의 불응축가스를 퍼지유닛(150)을 이용하여 외부로 분리 배출할 수 있다.

한편, 이와 같이 냉매를 회수한 다음에 다시 냉동기(200)에 냉매를 충진하는 경우에는, 냉매의 자체중량을 이용하기 위하여 저장탱크(110) 하부의 M7밸브를 열어 제6 유로(146)를 통해 냉동기(200)로 냉매를 충진한다.

그런데 만일 회수된 냉매에 냉동유가 과도하게 혼입되어 있는 경우에는, 냉매와 냉동유를 분리할 필요가 있다.

따라서 저장탱크(110)에 설치되는 히터(M6)를 가동하여 냉매를 증발시켜 냉동유와 냉매를 분리하고, M8, M11, M19, M20, M21 밸브를 열어 히터(M6)에 의하여 증발된 냉매를 열교환기(132c)에서 응축시킨 다음에 제1 유로(141)를 거쳐 냉동기(200)로 충진한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따르면 냉매회수장치(100)와 냉동기(200)가 연결된 상태에서 냉매를 회수하거나 충진할 수 있게 되므로, 냉매의 손실을 현저하게 줄여 냉매를 99%이상 회수할 수 있을 뿐만 아니라, 상술한 바와같이 냉매에 과다하게 함유된 냉동유도 효과적으로 분리해낼 수 있게 된다.

한편, 본 고안에 따르면 냉매회수장치(100)를 동작시키기 위해서 다수의 유로에 설치된 다수의 밸브를 여러 차례 온/오프하는 절차를 거쳐야 하는데, 냉매유로(140)나 밸브의 구성은 도 3에 도시된 것에 한정되는 것은 아니므로, 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

그리고 이와 같이 변형 내지 수정된 기술도 후술하는 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 기술적 사상을 바탕으로 하는 것이라면, 본 고안의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.

Claims

냉동기의 냉매를 회수하기 위한 장치로서,

회수된 냉매를 저장하는 저장탱크와;

일단은 상기 냉동기에 연결되고, 타단은 상기 저장탱크에 연결되며, 하나 이상의 밸브를 구비하는 다수의 유로로 이루어지는 냉매유로와;

상기 냉매유로의 도중에 연결되는 진공펌프와;

상기 냉매유로의 도중에 연결되는 열교환수단

을 포함하는 냉매회수장치
제1항에 있어서,

상기 냉매유로의 도중에는 불응축 기체를 외부로 배출하는 퍼지수단이 더 연결되는 냉매회수장치
제1항에 있어서,

상기 열교환수단은 냉매순환유로를 따라 응축기, 팽창밸브, 증발기 및 압축기를 구비하며, 상기 증발기에서 상기 냉동기로부터 회수된 냉매와의 열교환이 이루어지는 냉매회수장치
제1항에 있어서,

상기 열교환수단은,

냉매순환유로를 따라 응축기, 팽창밸브, 증발기 및 압축기를 구비하는 냉동유닛과;

냉각수 순환유로를 따라 냉각수탱크, 냉각수펌프 및 열교환기를 구비하며, 상기 냉각수 순환유로의 일부가 상기 냉동유닛의 증발기와 열교환을 수행하는 한편, 상기 열교환기는 상기 냉매유로의 일부와 열교환을 수행하는 냉각수유닛

을 포함하는 냉매회수장치
제1항에 있어서,

상기 저장탱크에는 냉매를 증발시켜 냉동유와 분리하기 위한 히터가 설치되는 냉매회수장치
제1항에 있어서,

상기 냉매유로는,

상기 진공펌프와 냉동기를 연결하는 제1 유로와;

일단은 상기 저장탱크에 연결되고 타단은 제1 유로에 연결되며, 도중에 상기열교환수단을 경유하는 제2 유로와;

일단은 상기 저장탱크와 상기 열교환수단 사이의 제2 유로에 연결되고, 타단은 상기 열교환수단과 상기 제1 유로사이의 제2 유로에 연결되는 제3 유로와;

일단은 상기 진공펌프에 연결되고, 타단은 상기 열교환수단과 상기 제1 유로사이의 제2 유로에 연결되는 제4 유로와;

일단은 상기 제4 유로에 연결되고 타단은 대기로 노출되는 제5 유로와;

상기 저장탱크의 하부와 상기 냉동기를 연결하여 액냉매를 회수하거나 충진하는데 이용되는 제6 유로

를 포함하는 냉매회수장치