KR20160042566A - 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치 및 방법 - Google Patents

폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 자동차로부터 회수된 폐냉매를 기화시키고, 폐냉매로부터 분리된 오일을 배출하는 오일배출구가 구비된 기화기 및, 기화기로부터 기화된 폐냉매를 전달받고, 폐냉매에 잔존하는 오일미립자를 폐냉매로부터 분리하는 유분리기를 포함하며, 폐냉매로부터 오일이 분리되는 오일 제거율이 향상되어, 폐냉매의 재활용율이 향상되는 효과가 있는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치 및 방법을 제공한다.

Description

폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치 및 방법{APPARATUS FOR ELIMINATION OF HIGH BOILING POINT RESIDUE CAUSED BY USED REFRIGERANT AND ELIMINATION METHODS HIGH BOILING POINT RESIDUE CAUSED BY USED REFRIGERANT}
본 발명은 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차로부터 수거한 폐냉매에 존재하는 오일의 제거율이 향상되는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
지구온난화로 인해 온실가스감축을 목표로 매년 전세계 국가들이 모여 기후변화 협약을 실시하고 있으며, 국내에서도 목표관리제 및 배출권 거래제를 통해 온실가스 감축을 추진하고 있다. 차량용 냉매(HFC134a)는 이산화탄소 대비 1340배에 달하는 온난화지수를 가지며, 이에 따라 매년 증가하는 폐차의 냉매 처리방법이 필요하다.
기술표준원 규격(KSI 3004)에 따르면 냉매를 재활용하기 위해서는 6가지 물성규격을 만족해야 한다. 이 중 증발잔분의 재활용 규격은 0.01%이하이다. 그러나, 산도나 수분의 경우 필터를 통해 비교적 제거가 손쉽게 가능하지만, 고비등(HIGH BOILING POINT) 증발잔분(EVAPORIZATION RESIDUE)의 경우 제거가 쉽지않다. 특히 오일은 냉매 주입시 기본적으로 수십 그램을 냉매와 같이 주입하기 때문에 모든 차량의 냉매회수시마다 함께 회수된다.
아래 표 1은 폐차장에서 회수된 냉매의 오일함유율을 측정한 결과이다. 폐냉매 특성상 오일이 매우 많이 함유되어 있어서, 오일제거를 위한 종래 열교환기가 냉매 회수기에 설치되었음에도 불구하고 아래 표 1과 같은 오일 함유량이 확인되었다. 이러한 수치는 증발잔분의 재활용 규격인 0.1% 보다 큰 수치로 고비등 증발잔분인 오일로 인하여 폐냉매의 재활용이 어려운 실정이다.
폐냉매 A B C D E F G
오일함유량(%) 8.8 2.8 26.8 7.9 3.9 2.0 9.5
대한민국 공개특허공보 제10-2003-0081454호(2003.10.17.)
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 자동차에서 회수된 폐냉매에 잔존하는 오일이 폐냉매로부터 분리되는 제거율이 향상되어 폐냉매의 재활용율이 상승되도록 하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예의 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치는, 자동차로부터 회수된 폐냉매를 기화시키고, 폐냉매로부터 분리된 오일을 배출하는 오일배출구가 구비된 기화기 및, 기화기로부터 기화된 폐냉매를 전달받고, 폐냉매에 잔존하는 오일미립자를 폐냉매로부터 분리하는 유분리기를 포함한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예의 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 방법은, 자동차로부터 회수된 폐냉매를 기화시켜 폐냉매로부터 오일을 분리하는 단계 및, 기화된 폐냉매에 잔존하는 오일 미립자를 폐냉매로부터 분리하는 단계를 포함한다.
위와 같은 본 발명의 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치 및 방법에 따르면, 폐냉매로부터 오일이 분리되는 오일 제거율이 향상되어, 폐냉매의 재활용율이 향상되는 효과가 있다.
또한, 폐냉매의 재활용율 향상시, 냉매처리비용(파기) 비용이 저감되고, 재활용 냉매 판매를 통한 수익 창출이 가능한 효과가 있다.
또한, 냉매 재활용을 위한 증발잔분 규격 0.1% 이하를 달성할 수 있다.
또한, 간단한 구성을 통하여 매우 우수한 오일율을 달성할 수 있다.
또한, 구성이 간단하여 설치를 위해 넓은 공간이 필요치 않고, 간단한 공정을 통해 폐냉매로부터 오일이 분리되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치의 개요도,
도 2는 본 발명의 일실시예의 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 방법의 절차도
도 3은 도 2의 일실시예의 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 방법의 다른 절차도,
도 4는 도 2의 일실시예의 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 방법의 또 다른 절차도이다.
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치는, 자동차로부터 회수된 폐냉매(R)를 기화시키고, 폐냉매(R)로부터 분리된 오일을 배출하는 오일배출구(121)가 구비된 기화기(100) 및, 기화기(100)로부터 기화된 폐냉매(R)를 전달받고, 폐냉매(R)에 잔존하는 오일미립자(O)를 폐냉매(R)로부터 분리하는 유분리기(200)를 포함한다.
기회기로써, 종래 사용되던 기화기(100)가 적용될 경우, 기화기(100) 내부에 오일이 적체되어 기화기(100) 성능이 하락되고, 폐냉매(R) 기화시 오일함유량이 증가된다. 따라서 기화기(100)에 오일배출구(121)를 형성하여, 폐냉매(R)로부터 분리된 오일을 외부로 배출하게 된다.
본 발명의 일실시예의 기화기(100)는, 폐냉매(R)가 자동차로부터 회수되어 저장된 폐냉매회수용기(110)와, 폐냉매회수용기(110)로부터 폐냉매(R)가 유입되고, 오일배출구(121)가 하부에 형성된 본체(120) 및, 기화된 폐냉매(R)를 가압하여 유분리기(200)로 주입하는 폐냉매 컴프레셔(130)를 포함한다.
기화기(100)는, 본체(120) 내부에 구비되고, 본체(120)로 유입된 폐냉매(R)를 가열하는 가열장치(122)를 더 포함한다. 폐냉매 컴프레셔(130)는, 유분리기(200)의 내측 벽면을 향해 가압된 폐냉매(R)를 분사하게 된다. 폐냉매 컴프레셔(130)를 통해 분사된 폐냉매(R)는, 유분리기(200)의 내측 벽면과 충돌하므로써, 오일미립자(MIST; O)를 탈거하게 된다.
유분리기(200)는, 기화기(100)로부터 폐냉매(R)가 유입되는 유분리기(200)와, 유분리기(200)의 중심에 수직하게 구비된 코일관(220)과, 유분리기(200)로부터 코일관(220)으로 폐냉매(R)를 가압하여 주입하는 컴프레셔(230)를 포함한다.
유분리기(200)는, 폐냉매(R)에 잔존하는 수분 및 먼지를 걸러내도록 유분리기(200)와 컴프레셔(230) 사이에 구비된 필터(240)와, 폐냉매(R)로부터 오일미립자(O)를 흡착하도록 유분리기(200) 내부에 구비된 메쉬(250) 및, 폐냉매(R)를 가열하도록 유분리기(200) 외부에 구비된 히팅밴드(HEATING BAND; 260)를 포함한다.
메쉬(250)는, 유분리기(200) 내측 상단에 구비되어, 가벼운 오일미립자(O)가 기화된 폐냉매(R)와 함께 유분리기(200) 밖으로 빠져나가는 것을 방지하게 된다. 히팅밴드(260)는, 유분리기(200) 외부에서 내측으로 열을 가함으로써, 유분리기(200) 내부에서 추가적으로 폐냉매(R)가 기화되고, 오일미립자(O)가 액화되도록 하는 열교환이 발생되도록 유도한다.
코일관(220)은, 유분리기(200) 외부에 위치되고, 컴프레셔(230)를 통해 코일관(220)으로 유입된 폐냉매(R)가 저장되는 외부저장고(221)를 포함한다.
컴프레셔(230)는, 폐냉매(R)와 접촉하는 부위에 오일이 노출되지 않는 오일레스(OILLESS) 타입으로 제작된다. 오일을 사용하지 않는 컴프레셔(230)를 사용하므로써, 컴프레셔(230)를 통과하는 냉매에 오일이 혼입되지 않게 된다.
위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 폐냉매(R)로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치는 도 2에 도시된 절차도에 따라 폐냉매(R)에 함유된 오일을 제거하게 된다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 폐냉매(R)로부터 고비등 잔류물을 제거하는 방법은, 자동차로부터 회수된 폐냉매(R)를 기화시켜 폐냉매(R)로부터 오일을 분리하는 단계(S100) 및, 기화된 폐냉매(R)에 잔존하는 오일 미립자를 폐냉매(R)로부터 분리하는 단계(S200)를 포함한다.
자동차로부터 회수된 폐냉매(R)를 기화시켜 폐냉매(R)로부터 오일을 분리하는 단계(S100)를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다. 자동차로부터 폐냉매(R)가 회수되어 폐냉매회수용기(110)에 저장된다(S110). 폐냉매회수용기(110)로부터 폐냉매(R)가 본체(120)로 유입되고 기화된다(S120). 본체(120)에 구비된 폐냉매 컴프레셔(130)를 통해서, 기화된 폐냉매(R)가 가압되고, 유분리기(200)에 구비된 수용용기(210) 내측 벽면을 향해 분사된다(S130). 이때, 기화된 폐냉매(R)로부터 분리된 오일은 본체(120)에 구비된 오일배출구(121)를 통해서 본체(120) 외부로 배출된다(S140).
기화된 폐냉매(R)에 잔존하는 오일 미립자를 폐냉매(R)로부터 분리하는 단계(S200)를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다. 폐냉매(R)가 유분리기(200)의 내측 벽면에 부딪힌 힘에 의하여 오일 미립자가 폐냉매(R)로부터 분리된다(S210). 폐냉매(R)가 유분리기(200) 외부에 구비된 히팅밴드(260)에 의하여 가열되어 유분리기(200) 상부로 이동되고(S220), 유분리기(200) 상부 내측에 구비된 매쉬에 폐냉매(R)에 잔존하는 오일미립자(O)가 흡착된다(S230).
또한, 유분리기(200) 일측에 구비된 컴프레셔(230)로 폐냉매(R)가 흡기된다(S240). 컴프레셔(230)를 통해 가압되고 승온된 폐냉매(R)가 유분리기(200)에 구비된 코일관(220)으로 유입된다(S250). 코일관(220)으로 유입된 폐냉매(R)로부터 유분리기(200) 내부로 열이 이동되고(S260), 유분리기(200) 내부로 이동된 열에 의하여 폐냉매 컴프레셔(130)를 통해 유분리기(200)로 분사된 폐냉매(R)에 잔존하는 오일미립자(O)를 폐냉매(R)로부터 분리하게 된다(S270).
이때, 코일관(220)으로부터 유분리기(200) 내부로 이동된 열은, 유분리기(200) 내부에서 추가적으로 폐냉매(R)가 기화되고, 오일미립자(O)가 액화되도록 하는 열교환이 발생되도록 유도한다. 한편, 코일관(220)으로 유입되어, 유분리기(200) 내부로 열을 배출한 폐냉매(R)는, 유분리기(200) 외부에 구비된 외부용기에 저장된다.
아래 표 2에는 본 발명의 일실시예의 폐냉매(R)로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치 및 방법이 적용된 경우와 비적용된 경우의 폐냉매(R) 오일 함유량이 개시되었다.
No. 적용후(%) 적용전(%)
1 0.009 8.8
2 0.01 3.9
3 0.01 7.8
본 발명이 적용될 경우, 오일 등의 증발잔분 함유량이 폐냉매(R)의 재활용 규격인 0.01% 이하를 만족하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명이 개량됨에 따라, 신냉매 규격인 증발잔분 함유량 0.001%도 충족할 수 있을 것으로 예상 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 기화기 110: 폐냉매회수용기
120: 본체 121: 오일배출구
122: 가열장치 130: 폐냉매 컴프레셔
200: 유분리기 210: 수용용기
220: 코일관 221: 외부저장고
230: 컴프레셔 240: 필터
250: 메쉬 260: 히팅밴드(HEATING BAND)
R: 폐냉매 O: 오일미립자
S100: 폐냉매로부터 오일을 분리하는 단계
S110: 폐냉매회수용기에 저장되는 단계
S120: 기화되는 단계
S130: 내측 벽면을 향해 분사되는 단계
S140: 본체로부터 배출하는 단계
S200: 오일 미립자를 폐냉매로부터 분리하는 단계
S210: 오일 미립자가 폐냉매로부터 분리되는 단계
S220: 수용용기 상부로 이동되는 단계
S230: 오일미립자가 흡착되는 단계
S240: 폐냉매가 흡기되는 단계
S250: 코일관에 유입되는 단계
S260: 수용용기 내부로 열이 이동되는 단계
S270: 폐냉매로부터 분리하는 단계

Claims (16)

  1. 자동차로부터 회수된 폐냉매를 기화시키고, 상기 폐냉매로부터 분리된 오일을 배출하는 오일배출구가 구비된 기화기; 및
    상기 기화기로부터 기화된 상기 폐냉매를 전달받고, 상기 폐냉매에 잔존하는 오일미립자를 상기 폐냉매로부터 분리하는 유분리기를 포함하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기화기는,
    상기 폐냉매가 상기 자동차로부터 회수되어 저장된 폐냉매회수용기;
    상기 폐냉매회수용기로부터 폐냉매가 유입되고, 상기 오일배출구가 하부에 형성된 본체; 및
    기화된 상기 폐냉매를 가압하여 상기 유분리기로 주입하는 폐냉매 컴프레셔를 포함하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기화기는,
    상기 본체 내부에 구비되고, 상기 본체로 유입된 상기 폐냉매를 가열하는 가열장치를 더 포함하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 폐냉매 컴프레셔는,
    상기 유분리기의 내측 벽면을 향해 가압된 상기 폐냉매를 분사하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유분리기는,
    상기 기화기로부터 상기 폐냉매가 유입되는 수용용기;
    상기 수용용기의 중심에 수직하게 구비된 코일관; 및
    상기 수용용기로부터 상기 코일관으로 상기 폐냉매를 가압하여 주입하는 컴프레셔를 포함하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수용용기는,
    상기 수용용기와 상기 컴프레셔 사이에 구비되고, 상기 폐냉매에 잔존하는 수분 및 먼지를 걸러내는 필터를 포함하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 수용용기는,
    상기 수용용기 내부에 구비되고, 상기 폐냉매로부터 오일미립자를 흡착하는 메쉬를 포함하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 수용용기는,
    상기 수용용기 외부에 구비되고, 상기 폐냉매를 가열하는 히팅밴드(HEATING BAND)를 포함하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 코일관은,
    상기 수용용기 외부에 위치되고, 상기 컴프레셔를 통해 상기 코일관으로 유입된 상기 폐냉매가 저장되는 외부저장고를 포함하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 컴프레셔는,
    상기 폐냉매와 접촉하는 부위에 오일이 노출되지 않도록 제작된 오일레스(OILLESS) 타입인 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 장치.
  11. 자동차로부터 회수된 폐냉매를 기화시켜 상기 폐냉매로부터 오일을 분리하는 단계; 및
    기화된 상기 폐냉매에 잔존하는 오일 미립자를 상기 폐냉매로부터 분리하는 단계를 포함하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 폐냉매로부터 오일을 분리하는 단계는,
    상기 자동차로부터 상기 폐냉매가 회수되어 폐냉매회수용기에 저장되는 단계;
    상기 폐냉매회수용기로부터 상기 폐냉매가 본체로 유입되고 기화되는 단계; 및
    상기 본체에 구비된 폐냉매 컴프레셔를 통해서, 기화된 상기 폐냉매가 가압되고, 유분리기에 구비된 수용용기의 내측 벽면을 향해 분사되는 단계를 포함하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 폐냉매로부터 오일을 분리하는 단계는,
    기화된 상기 폐냉매로부터 분리된 오일을 상기 본체로부터 배출하는 단계를 더 포함하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 오일 미립자를 상기 폐냉매로부터 분리하는 단계는,
    상기 폐냉매가 상기 수용용기의 내측 벽면에 부딪힌 힘에 의하여, 상기 오일 미립자가 상기 폐냉매로부터 분리되는 단계;
    상기 폐냉매가 상기 수용용기 외부에 구비된 히팅밴드에 의하여 가열되어 상기 수용용기 상부로 이동되는 단계; 및
    상기 수용용기 상부 내측에 구비된 매쉬에 상기 폐냉매에 잔존하는 오일미립자가 흡착되는 단계를 포함하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 오일 미립자를 상기 폐냉매로부터 분리하는 단계는,
    상기 수용용기 일측에 구비된 컴프레셔로 상기 폐냉매가 흡기되는 단계;
    상기 컴프레셔를 통해 가압되고 승온된 상기 폐냉매가 상기 수용용기에 구비된 코일관에 유입되는 단계;
    상기 코일관으로 유입된 상기 폐냉매로부터 상기 수용용기 내부로 열이 이동되는 단계; 및
    상기 수용용기 내부로 이동된 열에 의하여 상기 폐냉매 컴프레셔를 통해 상기 수용용기로 분사된 폐냉매에 잔존하는 오일미립자를 상기 폐냉매로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 코일관으로 유입된 상기 폐냉매는,
    상기 수용용기 외부에 구비된 외부용기에 저장되는 폐냉매로부터 고비등 잔류물을 제거하는 방법.
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