KR200448063Y1

KR200448063Y1 - 유증기 응축회수장치

Info

Publication number: KR200448063Y1
Application number: KR2020090005262U
Authority: KR
Inventors: 김명술; 김용대; 서기철
Original assignee: (주)동명엔터프라이즈; (주)서해기술
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2010-03-12

Abstract

본 고안의 유증기 응축회수장치는, 유류가 공급되는 유류공급관과, 주유기로부터 유증기가 회수되는 유증기 회수관과, 유증기가 배출되는 유증기 배출관이 형성되어 있는 탱크, 일단은 상기 유증기 배출관과 연결되며 타단은 상기 탱크와 연결되는 회수관, 상기 회수관에 설치되며 감지센서를 구비하는 버퍼탱크 및 상기 버퍼탱크를 거친 유증기를 응축하여 액상으로 변화시키는 냉각기를 포함하되, 상기 감지센서는 버퍼탱크의 유증기가 설정압력에 도달하면 냉각기를 동작시키는 것을 특징으로 한다. 본 고안은 휘발성 유증기가 대기로 배출되지 않도록 냉각기를 통해 액화 응축하여 재사용하도록 탱크로 회수하는 효과를 제공한다.

유증기, 냉각, 응축, 회수

Description

유증기 응축회수장치{APPARATUS FOR RETRIEVING VOLATILE ORGANIC COMPOUND}

본 고안은 유증기 응축회수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휘발성 유증기가 대기로 누출되지 않도록 액화 응축하여 효율적으로 회수하는 유증기 응축회수장치에 관한 것이다.

일반적으로 주유소나 유류저장소 등의 지하에 매설된 유류저장탱크(이하, '탱크')로의 오일공급은 탱크로리부터 이루어지며 오일 적하시 많은 양의 휘발성 유기화합물(Volatile organci compounds:VOCs, 이하, '유증기')이 탱크내부에서 발생한다. 상기 유증기는 인체에 유해한 독성물질(벤젠, 톨루엔, 자일렌, NOX 및 알데히드)을 포함하고 있어 대기오염의 원인이 되므로 대기중에 대량으로 배출되지 않도록 할 필요가 있다.

이를 위해 최근에는 유증기의 대기중 배출을 방지 및 회수하는 유증기 회수장치가 다양하게 개발되어 왔다.

이하, 종래의 유증기 회수장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래기술1에 따른 유증기 회수장치를 도시한 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 오일을 저장하며 휘발성 유증기가 발생되는 탱크(10)와, 상기 탱크(10)와 유류호스(21)로 연결되어 오일을 공급하는 탱크로리(20) 및 상기 탱크(10)에 저장된 오일을 차량에 공급하는 주유건(31)을 구비하는 주유기(30)로 구성된다.

또한, 상기 탱크(10)에는 유증기의 배출을 위한 유증기 배출관(11)이 연결되며, 상기 유증기 배출관(11)의 끝단에는 유증기의 압력에 의해 자동으로 개방되는 릴리프밸브(12)가 설치된다.

그리고, 상기 유증기 배출관(11)에는 탱크로리(20)로부터 오일을 공급받을 때 발생하는 유증기를 회수하기 위한 연결구(13)가 구비되며, 상기 연결구(13)는 회수관(22)에 의해 탱크로리(20)와 연결된다.

즉, 상기 탱크로리(20)의 오일을 탱크(10)로 주입할 때 발생되는 유증기를 오일공급과 동시에 회수하도록 구성되는 것이다.

또한, 상기 주유기(30)에는 주유건(31)을 통해 차량에 오일을 공급할 때 발생하는 유증기를 진공펌프(32)에 의해 강제흡기하여 연료탱크(20)로 회수한다.

따라서, 탱크로리(20)로 운반된 오일을 탱크(10)에 입고시 발생되는 유증기는 탱크로리(20)로 회수되며, 차량에 주유시 발생되는 유증기는 진공펌프(32)의 흡입력에 의해 주유건(31)을 거쳐 탱크(10)로 회수되는 것이다.

한편, 상기 탱크로리(20)를 스테이지Ⅰ(stageⅠ), 상기 주유기(30)를 스테이지Ⅱ(stageⅡ)로 구분한다.

그러나, 종래기술1에 따른 유증기 회수장치는 탱크로리(20)(스테이지Ⅰ)의 오일공급과정에서 발생되는 유증기 회수는 가능하지만 주유기(30)(스테이지Ⅱ)에서 발생되는 유증기에 의해 탱크의 압력이 높아지는 경우, 대기중으로 방출되는 문제점이 있다.

또한, 탱크로리(20)(스테이지Ⅰ)의 오일공급과정에서 대략 20,000리터 저장시 20리터의 유증기가 탱크로리(20)로 회수되어 주유소에서는 손실이 발생하는 문제점도 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 대한민국공개특허 제2003-30857호(이하, 종래기술2')의 "압축저장 냉각 응축식 휘발성 유기 증기 회수장치"가 개시된바 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 공기압축기(1)와, 온도 스위치(23)와, 냉각 핀튜브(21) 및 응축액 자동배출트랩(22)을 구비한 압축저장 냉각 응축기(2)와, 압축저장 냉각 응축기(2)에서 입자 형태로 응축된 미스트를 포집하기 위한 고효율 미스트 엘리미네이터(3)와, 압축저장 냉각 응축기(2)안에 설치된 냉매 냉각기(6)와, 냉각된 냉매를 액화시키는 냉매 응축기(21) 및 유수분리기(4)로 구성되며 이러한 장치는 연결배관에 의해 연결된다.

또한, 상기 연결배관은 캡식 후드(101)가 달린 인입 연결배관(102)과, 공기압축기(1)와 압축저장 냉각 응축기(2)를 연결해 주는 중간 연결배관(103)과, 전동개폐밸브(106)와 함께 연결된 후단 연결배관(105) 및 미스트 엘리미네이터 출구로부터 대기중으로 연결된 정화후 연결배관(108)으로 구성된다.

그리고, 상기 중간 연결배관(103)에는 역류 방지 밸브(104)가 부착되며, 상기 후단 연결배관(108)에는 압력 조절기(107)가 부착된다.

그러나, 이와 같이 구성되는 휘발성 유기 증기 회수장치는 탱크로리(스테이지Ⅰ)가 탱크에 연료를 넣을 때에 벤트를 통해 배출되는 휘발성 유증기를 제거해 주는 장치에 적용되는 것으로서 주유기(스테이지Ⅱ)에서 회수된 유증기에 대해서는 처리하지 못하고 탱크에 누적되는 문제점이 있었다.

결국, 주유기(스테이지Ⅱ)에서 회수된 유증기는 기체상태로 탱크에 누적하여 설정압력을 넘어서면 벤트를 통해 대기중으로 배출되어 환경오염을 일으키는 문제점이 있었다.

또한, 상술한 휘발성 유기 증기 회수장치는 탱크로리(스테이지Ⅰ)로부터 주유소 지하 탱크에 휘발유를 넣기 위해 호수를 연결하면, 호수 연결부위에 전기적 신호를 발생하는 장치에 의해 가동되므로 주유기(스테이지Ⅱ)에서 발생되는 유증기는 응축하여 액화시키지 못하게 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 휘발성 유증기가 대기로 배출되지 않도록 액화 응축하여 재사용하도록 회수하는 유증기 응축회수장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 스테이지Ⅰ과 스테이지Ⅱ에서의 유증기 회수시 응축이 가능한 유증기 응축회수장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 유증기 응축회수장치는, 유류가 공급되는 유류공급관과, 주유기로부터 유증기가 회수되는 유증기 회수관과, 유증기가 배출되는 유증기 배출관이 형성되어 있는 탱크, 일단은 상기 유증기 배출관과 연결되며 타단은 상기 탱크와 연결되는 회수관, 상기 회수관에 설치되며 감지센서를 구비하는 버퍼탱크 및 상기 버퍼탱크를 거친 유증기를 응축하여 액상으로 변화시키는 냉각기를 포함하되, 상기 감지센서는 버퍼탱크의 유증기가 설정압력에 도달하면 냉각기를 동작시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회수관에는 상기 감지센서의 신호에 의해 개폐되는 컨트롤 밸브가 구비되느 것이 바람직하다.

그리고, 상기 냉각기는, 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 냉매를 응축액화하는 응축기 및 냉매를 기화시켜 유증기를 냉각응축하는 증발기로 구성되며 상기 감지센서는 상기 압축기에 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 증발기는, 냉매가 순환되는 냉매순환관과, 상기 냉매순환관에 부착되는 냉각핀과, 유증기를 안내하도록 설치되는 배플 및 액상으로 변화된 유증기를 탱크로 안내하는 액상유로를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각핀은 복수의 챔버에 의해 구획되며, 어느 하나의 챔버는 동일한 배치간격을 가지는 복수의 냉각핀을 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 챔버는 1개이상의 배플을 포함하며, 상기 배플은 유증기가 상하로 교대로 이동하도록 형성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 냉각핀의 간격은, 유증기 이송방향을 따라 후방의 챔버로부터 전방의 챔버 방향으로 줄어드는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배플의 간격은, 유증기 이송방향을 따라 최후방 챔버로부터 그보다 전방의 적어도 일부 챔버까지 줄어드는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 증발기에는 유증기 배출구가 구비되며, 상기 유증기 배출구에는 필터가 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 필터는, 케이스와, 상기 케이스의 개방된 단부를 개폐하도록 설치되는 도어와, 상기 케이스에 설치되는 메시부재와, 상기 메쉬부재 상단에 얹혀지는 탈취제 및 상기 탈취제를 양측에서 지지하도록 상기 케이스에 설치되는 가이드로 구성되는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 유증기 응축회수장치에 따르면, 휘발성 유증기가 대기로 배출되지 않도록 냉각기를 통해 액화 응축하여 재사용하도록 탱크로 회수하는 효과를 제공한다.

결국, 유증기가 대기중으로 배출되지 않으므로 환경오염 및 인체에 주는 영향을 줄여주는 효과를 제공한다.

또한, 스테이지Ⅰ과 스테이지Ⅱ에서의 유증기 회수시 응축이 가능한 효과를 제공한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 유증기 응축회수장치를 도시한 구성도이며, 도 4는 본 고안에 따른 유증기 응축회수장치의 냉각기를 도시한 구성도이고, 도 5는 본 고안에 따른 냉각기의 증발기를 확대 도시한 도면이며, 도 6은 본 고안에 따른 냉각기의 필터를 확대 도시한 사시도이다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 유증기 응축회수장치(A)는, 탱크로리로부터 오일을 공급받는 탱크(T), 상기 탱크(T)와 연결되는 유증기 배출관(100)과, 일단은 상기 유증기 배출관(100)과 연결되며 타단은 상기 탱크(T)와 연결되는 회수관(200)과, 상기 회수관(200)에 설치되어 유증기를 포집하며 감지센서(310)가 구비되는 버퍼탱크(300) 및 상기 버퍼탱크(300)를 거친 유증기를 응축하여 액상으로 변화시키는 냉각기(400)로 구성된다.

또한, 주유기(500)에는 진공펌프(510)가 설치되어 차량에 주유시 발생하는 유증기를 주유건(520)을 통해 흡입하여 탱크(T)로 회수한다.

그리고, 상기 탱크(T)에는 유류가 공급되는 유류공급관(102)과, 주유기(500)로부터 유증기가 회수되는 유증기 회수관(103)이 구비된다.

*결국, 탱크(T) 및 차량에 주유시 발생되는 유증기는 회수되어 회수관(200)을 통과하게 된다.

여기서, 탱크로리측의 유류공급 및 회수를 스테이지Ⅰ(stageⅠ) 주유기(500)측의 주유 및 회수를 스테이지Ⅱ(stageⅡ)로 구분한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회수관(200)을 순환하는 유증기의 압력을 상기 감지센서(310)가 측정하여 셋팅압력에 도달하면 신호를 발생시키며, 그 신호는 냉각기(400)에 전달되어 가동됨으로써 유증기를 냉각응축하여 액상으로 변화시킨다.

한편, 상기 감지센서(310)는 유증기의 압력을 측정할 수 있는 압력센서(Pressure Senser) 또는 압력전송기(Pressure Transmitter)가 적용되는 것이 바람직하며, 상기 감지센서(310)의 일측으로 유증기의 압력을 시각적으로 보여줄 수 있는 압력게이지(320)가 구비된다.

또한, 상기 회수관(200)에는 상기 감지센서(310)의 신호에 의해 개폐되는 컨트롤 밸브(210)가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 냉각기(400)는 냉매를 압축하는 압축기(410)와, 압축된 냉매를 응축액화하는 응축기(420) 및 냉매를 기화시켜 유증기를 냉각응축하는 증발기(430)로 구성된다.

한편, 상기 냉각기(400)에는 리시버 탱크(401), 필터 드라이어(402), 사이트 글라스(403), 솔레노이드 밸브(404), 익스팬션 밸브(405) 및 어큐물레이터(406) 등이 구비될 수 있으며, 이와 같은 구성은 일반적인 냉각시스템에 적용되는 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 증발기(430)는 냉매가 순환되어 열교환을 일으키는 냉매순환관(431)과, 상기 냉매순환관(431)에 부착되어 전열면적을 증대시켜 열교환 효율을 상승시키는 냉각핀(432)과, 유증기를 강제로 안내하여 상,하로 교대로 흐르게 하여 난류효과를 발생시키며 전열효과를 높여주도록 설치되는 배플(433) 및 액상으로 변화된 유증기를 탱크(T)로 안내하는 액상유로(434)로 구성된다.

상기 액상유로(434)는 배플(433)의 증발기(430) 바닥면에 인접하여 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 증발기(430)의 바닥면은 후술하는 응축액 배출구(439)를 향해 하향 경사진 구배를 가지고 있어 응축액이 자연스럽게 배출되도록 하는 것이 좋다.

한편, 상기 증발기(430)에는 상기 냉매순환관(431)과 연통되며 상기 응축기(420)에서 응축된 냉매가 유입되는 냉매유입부(435) 및 유증기와 열교환후 냉매를 피드백하는 냉매출구부(436)가 구비된다. 아울러, 유증기가 유입하는 유증기 입구(437)가 형성되고, 응축되고 남은 일부 가스가 대기로 배출되는 잔여가스 배출 구(438)가 구비되며, 응축된 유증기액이 배출되는 응축액 배출구(439)가 형성된다.

그리고, 상기 냉각핀(432)과 배플(433)은 챔버로 구획되며, 상기 챔버는 제1챔버(430A) 내지 제4챔버(430E)로 구성된다. 어느 하나의 챔버에서는 냉각핀(432)의 배치간격이 일정하다.

또한, 상기 냉각핀(432)의 간격은 제1챔버(400A)(유증기 이송방향을 따라 최후방 챔버)에서 제4챔버(400D)(최전방 챔버) 방향으로 줄어들도록 형성되며, 상기 배플(433)의 간격은 제1챔버(400A)에서 제3챔버(400C) 방향으로 줄어들도록 형성된다.

그리고, 상기 제4챔버(400E)의 배플(433) 간격은 제3챔버(400C)의 배플(433) 간격보다 넓어지도록 형성되어도 된다. 이는 농도가 최소화된 상태에서 배플(433)의 간격이 유증기의 흐름에 영향을 거의 주지 않기 때문이다.

결국, 상기 냉각핀(432) 및 배플(433)의 간격을 챔버마다 다르게 형성하여 서로 비중이 다른 유기화합물로 구성된 유증기를 그 비중에 따라 각각 제1챔버(400A), 제2챔버(400B), 제3챔버(400C) 및 제4챔버(400D)로 나누어 응축함으로써 비중에 따른 유속조정 및 전열효과가 향상되어 응축효율을 높여주게 되는 것이다.

예컨대, 상기 제1챔버(400A)는 비중이 가장 큰 유증기에 포함된 수분을 냉각응축하여 액상으로 변화시키며, 상기 제2챔버(400B)는 고비중의 유증기 성분(C12-C9)을 냉각응축하여 액상으로 변화시키고, 상기 제3챔버(400C)는 저비중의 유증기 성분(C9-C4)을 냉각응축하여 액상으로 변화시키며, 제4챔버(400D)는 액상으로 변화되지 않은 잔여 유증기 성분을 마지막으로 냉각응축하여 액상으로 변화시키게 된 다.

따라서, 탄소량이 커서 비중이 큰 유증기 성분은 먼저 응축되고, 비중이 작은 유증기는 초반에 예냉된 후 뒤쪽 구간에서 응축되는 것이다.

결국, 응축이 진행됨에 따라 유증기의 농도가 감소하게되고, 이에 맞추어 냉각핀(432)의 간격을 점차 줄임으로써 전체적으로 유증기의 흐름을 원활하게 할 수 있고, 균일한 유속을 유지시켜 응축 계수의 저하를 방지하며 또한 냉각핀(432)의 열전도율을 향상시켰다.

한편, 상기 챔버는 4개로 구획되어 있으나 필요에 따라(또는 연료 종류에 따라) 5개 이상으로 구획될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 유증기 배출구(438)에는 증발기를 거치면서 응축되지 않은 잔여 유증기 성분의 악취를 제거하는 필터(440)가 설치된다.

여기서, 상기 필터(440)는 유증기 유입구(441a) 및 배출구(441b)가 형성되는 케이스(441)와, 상기 케이스(441)의 개방된 단부를 개폐하도록 설치되는 도어(442)와, 상기 케이스(441)에 설치되는 메시부재(443)와, 상기 메쉬부재(443) 상단에 얹혀지는 탈취제(444) 및 상기 탈취제(444)를 양측에서 지지하도록 상기 케이스(441)에 설치되는 'ㄷ'자형 가이드(445)로 구성된다.

상기 가이드(445)의 형상은 'ㄷ'자로 정해진 것은 아니며 탈취제(444)를 양쪽에서 잡아주는 형상이면 충분하다.

그리고, 상기 유증기 배출관(100)에는 탱크로리의 유증기 회수관과 연결되는 연결구(110)가 더 구비될 수 있으며, 상기 연결구(110)는 본 출원인이 선출원한 한 국등록특허 제596,073호에 기재된 '유증기 회수장치' 등이 적용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 유증기 배출관(100)에는 유증기가 상한 설정압력 또는 하한 설정압력에 도달한 경우 자동으로 개방되는 배기 밸브(120)가 설치된다.

한편, 상술한 감지센서(310)의 설정압력은 배기 밸브(120)의 상한 설정압력보다 낮도록 설정한다. 이는, 배기 밸브(120)의 설정압력이 감지센서(310)의 상한 설정압력보다 낮을 경우에는 유증기가 회수관(200)으로 순환하기 전에 배기 밸브(120)를 통해 대기중으로 방출될 수 있기 때문에 이를 방지하기 위함이다.

그리고, 미설명 부호 101은 관로를 개폐하는 밸브로서 연결구(110)를 사용하는 종래의 회수 방법을 선택정으로 적용할 수 있게 한다.

이상, 본 고안의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 고안의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 고안의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

도 2는 종래기술2에 따른 압축저장 냉각 응축식 휘발성 유기 증기 회수 장치 흐름도이다.

도 3은 본 고안에 따른 유증기 응축회수장치를 도시한 구성도이다.

도 4는 본 고안에 따른 유증기 응축회수장치의 냉각기를 도시한 구성도이다.

도 5는 본 고안에 따른 냉각기의 증발기를 확대 도시한 도면이다.

도 6은 본 고안에 따른 냉각기의 필터를 확대 도시한 사시도이다.

*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*

A - 유증기 응축회수장치 100 - 유증기 배출관

*101 - 밸브 102 - 유류공급관

103 - 유증기 회수관 110 - 연결구

120 - 배기밸브 200 - 회수관

210 - 컨트롤 밸브 300 - 버퍼탱크

310 - 감지센서 320 - 압력게이지

400 - 냉각기 401 - 리시버 탱크

402 - 필터 드라이어 403 - 사이트 글라스

404 - 솔레노이드 밸브(404) 405 - 익스팬션 밸브

406 - 어큐물레이터 410 - 압축기

420 - 응축기 430 - 증발기

431 - 냉매순환관 432 - 냉각핀

433 - 배플 434 - 액상유로

435 - 냉매유입부 436 - 냉매출구부

437 - 유증기 입구 438 - 유증기 배출구

439 - 응축액 배출구 500 - 주유기

510 - 진공펌프 520 - 주유건

Claims

유류가 공급되는 유류공급관과, 주유기로부터 유증기가 회수되는 유증기 회수관과, 유증기가 배출되는 유증기 배출관이 형성되어 있는 탱크;

압축기에 연결되는 동시에 버퍼탱크의 유증기가 설정압력에 도달하면 냉각기를 동작시키는 감지센서의 신호에 의해 개폐되는 컨트롤 밸브가 구비되며, 일단은 상기 유증기 배출관과 연결되며 타단은 상기 탱크와 연결되는 회수관;

상기 회수관에 설치되며 감지센서를 구비하는 버퍼탱크; 및

상기 버퍼탱크를 거친 유증기를 응축하여 액상으로 변화시키며, 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 냉매를 응축액화하는 응축기 및 냉매를 기화시켜 유증기를 냉각응축하는 증발기로 구성되는 냉각기;를 포함하며,

상기 증발기는, 냉매가 순환되는 냉매순환관과, 상기 냉매순환관에 부착되고, 1개 이상의 배플을 포함하는 복수의 챔버에 의해 구획되며, 어느 하나의 챔버는 동일한 배치간격을 가지는 복수의 냉각핀과, 유증기를 상하로 교대로 이동하도록 안내하는 배플 및 액상으로 변화된 유증기를 탱크로 안내하는 액상유로를 포함하되,

상기 냉각핀의 간격은, 유증기 이송방향을 따라 후방의 챔버로부터 전방의 챔버 방향으로 줄어드는 것을 특징으로 하는 유증기 응축회수장치.
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제 1항에 있어서,

상기 배플의 간격은, 유증기 이송방향을 따라 최후방 챔버로부터 그보다 전방의 적어도 일부 챔버까지 줄어드는 것을 특징으로 하는 유증기 응축회수장치.
제 1항에 있어서,

상기 증발기에는 유증기 배출구가 구비되며, 상기 유증기 배출구에는 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 유증기 응축회수장치.
제 8항에 있어서,

상기 필터는,

케이스와,

상기 케이스의 개방된 단부를 개폐하도록 설치되는 도어와,

상기 케이스에 설치되는 메시부재와,

상기 메시부재 상단에 얹혀지는 탈취제 및

상기 탈취제를 양측에서 지지하도록 상기 케이스에 설치되는 가이드로 구성되는 것을 특징으로 하는 유증기 응축회수장치.