KR100827586B1 - 증류 장치 - Google Patents

Abstract

증류 가마 (41) 내에서 기화된 용제 증기를 도입하는 내관 (52) 과 실외기 (55) 에서 냉각된 냉매 가스를 흐르게 하는 외관 (53) 의 나선상의 이중관 구조체 (51) 를 버퍼 탱크 (50) 내에 배설한다. 용제 증기는 온도차가 큰 냉매 가스에 의해 직접적으로 주위에서 냉각되어 응축 액화되고, 또한 이젝터 (66) 에서 버퍼 탱크 (50) 로부터 흡인된 용제와 혼합되어 버퍼 탱크 (50) 로 되돌려진다. 또한 버퍼 탱크 (50) 내의 용제도 냉매 가스에 의해 직접적으로 냉각되어 있으므로 냉각 효과가 좋다. 이로써, 증류 가마 (41) 로부터 발생된 용제 증기와 증류 가마 (41) 내를 감압하기 위한 버퍼 탱크 (50) 내의 용제를 냉각수를 사용하지 않고 효율적으로 냉각하고, 또한 장치의 소형화도 도모할 수 있다.

피처리액, 증류 장치, 증류 가마

Description

증류 장치{DISTILLATION APPARATUS}

도 1 은 본 발명의 일 실시예인 증류 장치를 이용한 드라이 클리너의 배관 경로를 중심으로 하는 요부의 구성도.

도 2 는 본 실시예의 증류 장치의 배관 경로를 중심으로 하는 구성도.

부호의 설명

7···용제 탱크

30···증류 도입 관로

31···증류 도입 밸브

32···증류 흡인 관로

33···흡인 전환 밸브

40···증류 장치

41···증류 가마

42···가열실

43···스팀 공급관

44···스팀 조정 밸브

45···데미스터 (demister)

46···용제 증기 도입관

47···돌비 검지 센서

50···버퍼 탱크

51···이중관 구조체

52···내관

53···외관

54···서미스터

55···실외기

56···냉매 가스 공급관

57···냉매 가스 회수관

58···재생 용제 회수 관로

60···대기 흡입 밸브

61···진공 미터

62···진공압 스위치

63···역류 방지 밸브

64···재생 용제 순환 관로

65···펌프

66···이젝터

71···수 (水) 분리기

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평7-289788호

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2006-141546호

본 발명은, 예를 들어 드라이 클리너에서 사용되는 용제나 각종 전자 부품 등의 세정에 이용되는 용제를 정화 등을 하기 위하여 사용되는 증류 장치에 관한 것이다.

클리닝 점포 등에서 이용되는 드라이 클리너에서는, 세탁물을 세정함으로써 오염된 용제 (실리콘 오일, 석유계 용제 등) 를 반복 사용하기 때문에, 용제를 정화시키는 진공 증류 장치가 사용되고 있다. 현재, 이러한 증류 장치에 있어서의 용제 증기 응축 방법으로서 일반적인 것은, 용제 증기가 가득찬 용기 내에 나선형상 등의 표면적을 크게 한 배관을 설치하고, 그 배관 내부에 냉각기 (chiller) 나 냉각탑에서 냉각시킨 물을 흐르게 하여 응축시키는 방법이다 (예를 들어 특허 문헌 1 등 참조). 또 이것과는 반대로, 냉수를 채운 용기 내에 나선상의 배관을 배치하고, 그 배관 내에 용제 증기를 통과시켜 열 교환을 실시하여 응축시키는 방법도 채용되어 있다. 이들은, 모두 용제 증기와의 열 교환을 실시하는 매체로서 물을 사용하고 있다.

물은 열전도율이 기름에 비해 높고, 또 인체에 대해서도 무해하기 때문에, 냉각 매체로서 사용하기 쉽기는 하지만, 장기 사용에 의한 녹이나 스케일의 발생, 또 한랭지에 있어서의 동결, 또한 냉각탑의 경우에는 외기온도의 영향에 의한 냉각 수 수온의 불안정함 등의 문제가 있어, 관리면에서의 문제도 많다. 이러한 것으로부터 냉각수를 이용하지 않는 증류 장치가 강하게 요망되고 있다.

또, 상술한 것과 같은 증류 장치에서는, 용제를 저장하는 버퍼 탱크가 설치되고, 그 탱크 내의 용제를 펌프에 의해 흡인·가압하여 이젝터를 통해 순환 시킴으로써, 증류 가마 내부의 진공 처리를 실시하고 있다. 이 때, 펌프 순환에 의해 용제가 발열하므로, 버퍼 탱크 내에도 냉각수를 흐르게 하는 배관을 배치하여, 버퍼 탱크 내의 용제의 냉각을 실시할 필요가 있다. 그로 인해, 버퍼 탱크와 용제 증기 응축용의 냉각 용기가 따로 따로 필요하여, 장치의 소형화가 어렵다는 문제가 있다.

이것을 해결하기 위해서, 특허 문헌 2 에 기재된 증류 장치에서는, 용제를 채운 버퍼 탱크 내에 2 개의 나선상의 배관을 병설하고, 그 일방에 냉각수를, 타방에 용제 증기를 통과시켜, 냉각수에 의해 버퍼 탱크 내의 용제를 냉각시키고, 이 용제를 통해서 용제 증기를 냉각시킨다는 구성이 채용되어 있다. 이 구성에서는, 버퍼 탱크와 응축용 냉각 용기를 하나로 집약할 수 있고, 냉각수를 흐르게 하는 배관도 한 계통으로 해결되기 때문에 소형화에 유리하다. 그러나, 버퍼 탱크 내의 용제의 온도는 냉각수의 온도보다 높고, 이 용제와 용제 증기의 온도차를 충분히 확보하는 것은 어렵기 때문에, 용제 증기의 냉각이 불충분하고 응축 액화가 적절히 실시되기 어렵다는 문제가 있다. 또 버퍼 탱크 내의 용제의 열용량을 크게 할 필요가 있기 때문에, 큰 용적의 버퍼 탱크를 설치하지 않으면 안된다는 문제도 있다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 제 1 목적으로 하는 것은, 냉각수를 이용하지 않고 용제 증기를 충분히 냉각시켜 효율적인 증류 작업을 실시할 수 있는 증류 장치를 제공하는 것에 있다.

또 본 발명의 제 2 의 목적으로 하는 것은, 장치의 소형화를 도모하면서 용제 증기의 충분한 응축 액화를 실시하여 효율적인 증류 작업을 실시할 수 있는 증류 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해서 이루어진 제 1 발명은, 예를 들어 용제 등의 피처리액을 증류하기 위한 증류 장치로서,

a) 피처리액을 가열하여 기화시키기 위한 증류 가마와,

b) 그 증류 가마로부터 취출(取出)된 피처리액 증기를 응축 액화시키기 위해서, 그 피처리액 증기와 냉각원인 냉매 가스를 분리시키는 벽면을 통하여 직접적으로 피처리액 증기를 냉각시키는 열 교환부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 제 1 발명에 관련되는 증류 장치에서는, 피처리액 증기를 응축 액화시키기 위한 냉각원으로서 종래의 냉각수를 대신하여, 컴프레서 등을 포함한 이른바 실외기에서 저온으로 된 냉매 가스를 이용한다. 그리고, 열 교환부에 있어서, 벽면을 통하여 냉매 가스에 의해 직접적으로 피처리액 증기를 냉각시킴으로써 그 증기의 응축 액화를 촉진시킨다. 따라서, 종래의 이러한 종류의 증류 장치와 달리 냉각수를 전혀 사용하지 않기 때문에, 냉각수의 사용에 수반되는 폐해나 문제, 즉, 장기간의 사용에 의한 녹이나 스케일의 발생, 한랭지에서의 동결 등의 문제를 회피할 수 있다. 또, 실외기의 성능에 따라서도 다르지만, 냉각 능력은 외기온도의 영향을 받기 어렵고, 냉각탑 등에 비해 실외기는 설치 공간이 작아도 된다. 또한 일반적으로, 냉매 가스는 그 온도가 약 0℃ 이하 (통상 -20~0℃ 정도) 로 냉각수에 비해 상당히 낮게 할 수 있기 때문에, 피처리액 증기 (예를 들어 드라이 클리너에 사용되는 용제에서는 통상 90~110℃) 와의 온도차가 커, 효율적으로 피처리액 증기를 냉각시켜 응축 액화를 촉진시킬 수 있다.

또 감압식 증류를 실시하기 위해서 제 1 발명에 관련된 증류 장치의 일 양태에서는,

c) 증류된 피처리액을 저장하기 위한 버퍼 탱크와,

d) 그 버퍼 탱크에 입구단 및 출구단이 접속되고, 그 도중에 피처리액을 순환시키는 펌프와 그 펌프에 의한 피처리액의 흐름을 이용하여 상기 열 교환부에서 액화된 증류 완료 피처리액을 흡인하는 이젝터가 설치된 피처리액 순환 유로를 추가로 구비하고, 상기 열 교환부는 상기 버퍼 탱크 내에 배치되고, 냉각원인 냉매 가스와 상기 피처리액 증기를 분리시키는 벽면, 및 냉매 가스와 상기 버퍼 탱크 내의 피처리액을 분리시키는 벽면을 각각 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 양태에 의한 증류 장치에서는, 증류 가마로부터 기화된 피처리액 증기는 열 교환부에서 냉매 가스와의 열 교환에 의해 냉각되어 응축 액화되고, 그로 인해 발생된 증류 완료 피처리액은 이젝터의 작용에 의해 피처리액 순환 유로로 끌려들어가, 버퍼 탱크로 되돌려진다. 응축 액화시에 충분히 온도가 낮아지지 않은 피처리액이나 액화되지 않은 피처리액 증기도, 이젝터에 의해 버퍼 탱크 내로부터 흡인된 피처리액과 혼합됨으로써 온도가 낮아지거나, 혹은 액화된다. 피처리액 순환 유로를 거쳐 피처리액이 순환되어 버퍼 탱크로 되돌아올 때에는 피처리액의 온도가 상승해 있는데, 버퍼 탱크 내에서는 피처리액에 침지된 상태에 있는 열 교환부에 있어서, 냉매 가스와의 열 교환에 의해 피처리액은 냉각된다. 따라서, 버퍼 탱크 내의 피처리액의 온도 상승도 피할 수 있다.

이 구성에 의하면, 피처리액 증기를 냉각하기 위한 냉각 용기와 버퍼 탱크를 하나로 집약할 수 있으므로, 구조가 간단해져 장치의 소형화에도 유리하고 유지 보수도 용이하다. 또, 버퍼 탱크 내의 피처리액도 증류 가마로부터 도입된 피처리액 증기도, 각각 벽면을 사이에 두고 용매 가스에 의해 직접적으로 냉각되기 때문에, 모두 충분한 온도차를 확보하기 쉬워, 높은 냉각 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 열 교환부가 버퍼 탱크에 설치되고 피처리액 중에 침지되어 있음으로써, 냉매 가스의 냉열이 다른 곳으로 (예를 들어 공기 중으로) 빠져나가기 어려워, 높은 냉각 효율을 달성할 수 있음과 함께, 단열재를 이용하지 않고도 불필요한 결로나 서리 낌을 회피할 수 있다. 또한, 냉매 가스에 의해 버퍼 탱크 내의 피처리액과 피처리액 증기를 동시 병행하여 냉각할 수 있기 때문에, 불필요한 낭비를 없애고 효율적이다.

상기 양태의 구체적인 구성으로서, 상기 열 교환부는, 상기 냉매 가스가 유통되는 외관과 상기 피처리액 증기가 유통되는 내관으로 이루어지는 이중관 구조체인 것으로 할 수 있다.

이 구성에서는, 내관의 주위는 모두 냉매 가스이기 때문에, 내관에 유통되는 피처리액 증기는 극히 효율적으로 냉각되고, 한편, 외관의 주위는 모두 버퍼 탱크내에 저장된 피처리액이므로, 냉매 가스가 갖는 냉열 중에서 피처리액 증기와의 열 교환에 이용되지 않는 것은, 그 거의 전부가 버퍼 탱크 내의 피처리액과의 열 교환에 이용되게 된다. 이와 같이, 냉매 가스의 냉열이 효율적으로 이용되기 때문에, 증류 속도를 크게 하여 동일량의 피처리액을 보다 단시간에 처리하는 것이 가능해진다.

또, 피처리액 증기의 냉각과 버퍼 탱크 내의 피처리액의 냉각에 필요로 하는 열 이동의 비율이 자동적으로 균형이 맞춰지도록 조절되므로, 예를 들어 증류 종료시나 증류 속도가 변화하여 부하가 급격하게 변화된 경우에도, 실외기로 되돌아오는 냉매 가스의 온도 변화가 억제된다. 이로 인해, 실외기와의 열적인 매칭을 취하기 쉬워, 실외기나 도중의 냉매 가스 배관에서의 서리 낌 등을 방지할 수 있다. 또, 냉매가 액상인 채 실외기로 되돌아오는 것을 회피할 수 있으므로, 실외기에 원하지 않는 부하를 가하지 않고 완료된다.

또, 상기 열 교환부를 나선상으로 감겨진 이중관 구조체로 하면, 버퍼 탱크의 용적을 크게 하지 않고 열 교환을 위한 표면적을 넓게 확보할 수 있어, 냉각 효율을 높일 수 있다.

또 상기 구성에서는, 상기 버퍼 탱크 내의 피처리액 중에 침지된 상기 이중관 구조체의 내관의 입구측에 온도 검출 수단을 설치한 구성으로 할 수 있다.

이 구성에 의하면, 증류 가마에서의 가열 초기에 있어서의 피처리액 증기의 발생 개시시나 피처리액 증기의 발생 종료시 등에서 온도 검출 수단에 의한 검출 온도가 급격하게 변화하므로, 이 검출 온도에 기초하여 증류 개시나 증류 종료를 확실하고 또한 정확하게 검지할 수 있다. 이로써, 예를 들어 실외기의 온/오프나 능력 전환 등의 제어에 이용할 수 있다.

상기 제 2 목적을 달성하기 위해 이루어진 제 2 발명은, 예를 들어 용제 등의 피처리액을 증류하기 위한 증류 장치로서,

a) 피처리액을 가열하여 기화시키기 위한 증류 가마와,

b) 그 증류 가마로부터 취출된 피처리액 증기를 응축 액화시키기 위해, 그 피처리액 증기를 유통시키는 내관 또는 외관과, 냉각액을 유통시키는 외관 또는 내관으로 이루어지는 이중관 구조체인 열 교환부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

여기에서, 냉각액은 전형적으로는 냉각수이다. 이 제 2 발명에 관련된 증류 장치에 의하면, 피처리액 증기와 냉각액이 열 교환하는 면적을 크게 확보하면서, 열 교환부를 소형화 하여 공간 절약화를 도모할 수 있다. 특히 나선상의 이중관 구조체로 하면, 보다 소형화가 가능하다.

이 제 2 발명에 관련되는 증류 장치의 바람직한 일 양태로서,

c) 증류된 피처리액을 저장하기 위한 버퍼 탱크와,

d) 그 버퍼 탱크에 입구단 및 출구단이 접속되고, 그 도중에 피처리액을 순환시키는 펌프와 그 펌프에 의한 피처리액의 흐름을 이용하여 상기 열 교환부에서 액화된 증류 완료 피처리액을 흡인시키는 이젝터가 설치된 피처리액 순환 유로를 추가로 구비하고, 상기 열 교환부는 상기 버퍼 탱크 내에 배치되고, 상기 피처리액 증기가 내관에, 냉각액이 외관에 유통되는 구성으로 할 수 있다.

냉각수의 경우, 상술한 바와 같이 냉매 가스보다도 온도가 높기 때문에, 피처리액 증기와의 온도차는 상대적으로 작아지지만, 열 교환부를 이중관 구조체로하여 외관에 냉각수, 내관에 피처리액 증기를 흐르게 함으로써, 냉각수에 의해 피처리액 증기와 버퍼 탱크 내의 피처리액을 각각 벽면을 사이에 두고 직접적으로 냉각 할 수 있다. 따라서, 냉각수에 의해 버퍼 탱크 내의 피처리액을 냉각시키고, 이 피처리액에 의해 피처리액 증기를 냉각시킨다는 종래의 방법에 비하면, 피처리액 증기와의 열 교환을 위한 온도차를 확보하기 쉬워, 효율적으로 피처리액 증기를 냉각시켜 응축 액화를 촉진시킬 수 있다.

또, 열 교환부가 버퍼 탱크에 설치되고 피처리액 중에 침지되어 있음으로써, 냉각수의 냉열이 다른 곳으로 (예를 들어 공기 중으로) 빠져나가기 어려워, 이것을 피처리액 증기의 냉각과 버퍼 탱크 내의 피처리액의 냉각에 유효하게 이용할 수 있다. 그로 인해, 증류 속도를 크게 하여 동일량의 피처리액을 보다 단시간에 처리하는 것이 가능해진다.

또한, 제 1 및 제 2 발명에 관련되는 증류 장치는 각종 피처리액의 증류에 이용 가능한데, 특히 드라이 클리너의 운전에 의해 오염된 용제를 정화시켜 청정화시키는데 바람직하다.

이하, 본 발명에 관련되는 증류 장치를 드라이 클리너에 적용시킨 경우의 일 실시예에 대해, 도 1, 도 2 를 참조하여 설명한다. 도 1 은 본 실시예의 증류 장치를 이용한 드라이 클리너의 배관 경로를 중심으로 하는 요부의 구성도, 도 2 는 본 실시예의 증류 장치의 배관 경로를 중심으로 하는 구성도이다. 여기에서는 본 발명에 있어서의 피처리액은 세정 운전에 사용되는 석유계 또는 실리콘계 등의 용제이다.

도 1 에 있어서, 외조 (1) 내에는 주위에 다수의 통액공을 갖는 원통 형상의 드럼 (2) 이 자유롭게 회전할 수 있도록 축 지지되어 있고, 외조 (1) 내에 저장되는 용제의 액위 (液位) 는 액위 센서 (3) 에 의해 검출 가능하게 되어 있다. 외조 (1) 의 저부에 접속된 배액 관로 (4) 에는 드레인 밸브 (5) 가 설치되고, 버튼 트랩 스트레이너 (6) 를 거쳐 용제 탱크 (7) 에 연결되어 있다. 버튼 트랩 스트레이너 (6) 는, 배출된 용제에 혼입되는 의복의 버튼과 같은 비교적 큰 고형물을 제거하기 위한 일종의 필터이다.

용제 탱크 (7) 내에 삽입된 흡입 관로 (8) 는 역지 밸브 (9) 를 거쳐 펌프 (10) 의 흡입구에 접속되고, 펌프 (10) 의 토출구는 3 방 밸브 (11) 를 거쳐 용제 필터 (12) 의 유입구와 유출구에 접속되어 있다. 용제 필터 (12) 는 종이 필터, 활성탄 필터 등으로 구성되고, 용제에 혼입된 미세한 진애 등의 불순물이나 각종 오염 성분을 제거하는 것이다. 펌프 (10) 와 3 방 밸브 (11) 사이에서 분기된 필터 드레인 관로 (13) 는 필터 드레인 밸브 (14) 를 통하여 버튼 트랩 스트레이너 (6) 에 접속되어 있다. 용제 필터 (12) 의 유출구는 도중에 용제 냉각 전환 밸브 (20) 가 사이에 삽입된 바이패스 관로 (18) 와 도중에 용제 냉각 장치 (21) 를 통과하는 용제 냉각 관로 (19) 로 분기되고, 양 관로 (18, 19) 는 합류하 여 급액 밸브 (23) 가 사이에 삽입된 급액 관로 (22) 로서 외조 (1) 에 접속되어 있다. 급액 밸브 (23) 의 바로 앞에서 분기된 복귀 관로 (24) 에는 탱크 순환 밸브 (25) 가 설치되고, 복귀 관로 (24) 의 출구측 말단은 용제 탱크 (7) 에 접속되어 있다.

용제 필터 (12) 의 상부와 버튼 트랩 스트레이너 (6) 의 상부 사이에는 공기 배출 관로 (17) 가 접속되고, 그 공기 배출 관로 (17) 에는 공기 배출 밸브 (16) 와 압력계 (15) 가 설치되어 있다. 또, 외조 (1) 에는 소프 (soap) 투입기 (29) 가 도중에 형성된 소프 투입 관로 (28) 의 일단이 접속되고, 타단은 소프 용기 (27) 에 접속되어 있다. 또, 용제 중의 소프 농도를 검출하기 위해서 급액 관로 (22) 와 복귀 관로 (24) 의 분기점에 소프 농도 센서 (26) 가 부착되어 있다.

용제를 증류하기 위해서, 용제 필터 (12) 의 유입구에서 분기된 증류 도입 관로 (30) 에는 증류 도입 밸브 (31) 가 설치되고, 증류 도입 관로 (30) 는 증류 장치 (40) 에 접속되어 있다. 또한, 용제 탱크 (7) 내의 용제 중에 침지되도록 일단이 삽입된 증류 흡인 관로 (32) 는 흡인 전환 밸브 (33) 를 거쳐 증류 장치 (40) 에 접속되어 있다. 또, 증류 장치 (40) 에서 취출된 증류 완료 용제는 수분리기 (71) 에 도입되고, 여기에서 물이 제거된 용제가 용제 탱크 (7) 로 되돌려진다.

상기 구성을 갖는 본 실시예의 드라이 클리닝 장치에 있어서, 드럼 (2) 내에 수용된 세탁물을 세정할 때에는 다음과 같은 급액 유로를 형성한다. 즉, 우선 용제 탱크 (7) 에 저장되어 있는 용제를 외조 (1) 내에 공급하기 위해서, 드레인 밸브 (5), 탱크 순환 밸브 (25) 를 폐쇄하고, 급액 밸브 (23) 를 열어 펌프 (10) 를 작동시킨다. 용제 냉각 전환 밸브 (20) 는 도시하지 않는 온도 센서에 의해 검지되는 용제의 온도에 따라 적절하게 온/오프함으로써, 용제를 냉각하기 위해서 일부의 용제를 용제 냉각 관로 (19) 에 흐르게 한다. 이로써, 용제 탱크 (7) 에 저장되어 있는 용제는 펌프 (10) 에 의해 흡입 관로 (8) 를 통하여 빨아올려지고, 용제 필터 (12), 바이패스 관로 (18) 또는 용제 냉각 관로 (19), 급액 관로 (22) 를 거쳐 외조 (1) 내에 공급된다. 용제 필터 (12) 를 통과할 때에 용제에 혼입되어 있는 오염이나 미세한 이물은 제거된다.

액위 센서 (3) 에 의해 외조 (1) 내에 소정량의 용제가 쌓인 것이 검지될 때까지, 용제 탱크 (7) 로부터 외조 (1) 내에 용제를 공급하고, 외조 (1) 내에 소정 액위의 용제가 저장된 상태에서 드럼 (2) 을 회전시킴으로써 세탁물을 세정한다. 상기와 같이 드레인 밸브 (5) 를 폐쇄하고 외조 (1) 내에 동일한 용제를 저장시킨 채 세정을 실시하는 배치 세정 외, 드레인 밸브 (5) 를 개방하여 급액 유로를 통한 용제의 공급을 속행하면서 세정을 실시하는 것도 가능하다.

또한, 세정 운전시에는, 세정 성능을 향상시킴과 함께 대전 방지를 위해, 적당한 소프 농도가 되도록 소프 투입기 (29) 에 의해 소프를 투입한다. 세정 운전시에 세탁물에서 나온 실밥이나 먼지 등의 비교적 큰 이물은, 드레인 밸브 (5) 가 개방되어 외조 (1) 내의 용제가 배액 관로 (4) 를 거쳐 용제 탱크 (7) 로 되돌아올 때에, 버튼 트랩 스트레이너 (6) 에서 포집된다.

한편, 용제 탱크 (7) 에 저장되어 있는 용제 중의 오염을 제거할 때에는 다 음과 같은 용제 순환 유로를 형성한다. 즉, 급액 밸브 (23) 를 폐쇄하고, 탱크 순환 밸브 (25) 를 열어 펌프 (10) 를 작동시킨다. 용제 냉각 전환 밸브 (20) 는 도시하지 않은 온도 센서에 의해 검지되는 용제의 온도에 따라 적절하게 온/오프함으로써, 용제를 냉각하기 위해 일부의 용제를 용제 냉각 관로 (19) 에 흐르게 한다. 이로써, 용제 탱크 (7) 에 저장되어 있는 용제는 펌프 (10) 에 의해 흡입 관로 (8) 를 통하여 빨아올려지고, 용제 필터 (12), 바이패스 관로 (18) 또는 용제 냉각 관로 (19), 복귀 관로 (24) 를 거쳐 용제 탱크 (7) 내로 되돌아온다. 용제 필터 (12) 를 통과할 때에 용제에 혼입되어 있는 오염이나 미세한 이물이 제거되고, 용제 냉각 장치 (21) 에서 냉각됨으로써 용제의 온도는 적절하게 제어된다.

상술한 바와 같이 용제 필터 (12) 로 용제 중의 오염의 대부분은 제거 가능하지만, 필터의 구멍을 통과하는 매우 미세한 오염이나 물 등은 제거할 수 없기 때문에, 용제를 깨끗한 상태에서 반복 사용하기 위해 증류에 의한 정화를 실시한다. 용제의 증류를 실시하는 경우에는, 증류 도입 밸브 (31) 를 열고, 용제 탱크 (7) 로부터 펌프 (10) 에 의해 흡인된 용제를 증류 도입 관로 (30) 를 통해 증류 장치 (40) 로 보낸다. 또, 후술하는 것과 같이 진공 증류의 실행중에 흡인 전환 밸브 (33) 를 열면 진공 상태가 된 증류 가마에 용제 탱크 (7) 로부터 용제를 빨아올릴 수 있으므로, 그에 따라 증류 장치 (40) 로 용제를 보낼 수도 있다. 그렇게 하여 증류 장치 (40) 에서 증발 기화·응축 냉각되어 회수된 용제에는 물이 섞여 있는데, 이 물을 수분리기 (71) 로 제거한 후에 용제만이 용제 탱크 (7) 로 되돌려진다. 따라서, 소정 시간 증류 작업을 실시함으로써 용제 탱크 (7) 내의 모든 용제를 정화시킬 수 있다.

다음으로, 증류 장치의 구성과 동작에 대해 도 2 에 따라 상세하게 설명한다. 증류 도입 밸브 (31) 가 설치된 증류 도입 관로 (30) 는 밀폐 가능한 증류 가마 (41) 에 접속되고, 증류 가마 (41) 의 저부에는, 스팀 공급관 (43) 을 통하여 공급되는 고온의 스팀에 의해 가열되는 가열실 (42) 이 설치되어 있다. 가열에 의해 증류 가마 (41) 내에서 기화된 용제 증기 (본 발명에 있어서의 피처리액 증기) 는 데미스터 (demister; 45) 를 통과하고 용제 증기 도입관 (46) 을 거쳐 열 교환부로 보내진다. 또한, 용제 증기 도입관 (46) 내에는 용제의 돌비를 검지하기 위한 돌비 검지 센서 (47) 가 설치되어 있어, 돌비가 검지되면 예를 들어 스팀 조정 밸브 (44) 의 개방도 조정 등에 의해 가열을 약하게 할 수 있게 되어 있다.

본 실시예의 증류 장치에 특징적인 구성으로서, 열 교환부는, 원통상의 내관 (52) 과 동일한 원통상의 외관 (53) 의 이중관이 나선상으로 형성된 이중관 구조체 (51) 를 갖고, 이 이중관 구조체 (51) 는 용제가 저장되는 버퍼 탱크 (50) 의 내부에 배치되어 있다. 정상적인 상태에서는, 이중관 구조체 (51) 는 버퍼 탱크 (50) 내에 저장되는 용제 중에 완전하게 침지되도록 되어 있다. 용제 증기 도입관 (46) 은 버퍼 탱크 (50) 의 외측에서 이중관 구조체 (51) 의 내관 (52) 의 상측 단부에 접속되어 있고, 내관 (52) 에는 고온 (90~110℃ 정도) 의 용제 증기가 도입된다. 한편, 이중관 구조체 (51) 의 외관 (53) 의 양단은 버퍼 탱크 (50) 의 내부에서 냉매 가스 공급관 (56), 냉매 가스 회수관 (57) 에 각각 접속되고, 예를 들어 옥외에 설치된 실외기 (55) 로부터 냉매 가스 공급관 (56) 을 통하여 공급되는 저온 (-20~0℃ 정도) 의 용매 가스가 외관 (53) 내를 유통하고, 냉매 가스 회수관 (57) 을 거쳐 실외기 (55) 로 되돌아오게 되어 있다.

후술과 같이 이중관 구조체 (51) 의 내관 (52) 을 통과할 때에 응축 액화된 용제는, 역류 방지 밸브 (63) 가 설치된 재생 용제 회수 관로 (58) 를 거쳐 이젝터 (66) 에 도입된다. 또한, 용제 증기 도입관 (46) 과 이중관 구조체 (51) 의 내관 (52) 의 접속부로부터 버퍼 탱크 (50) 내부측으로 밀어넣듯이, 내관 (52) 내의 온도를 검지하는 서미스터 (54) 가 설치되어 있다. 또, 재생 용제 회수 관로 (58) 상에서 역류 방지 밸브 (63) 의 상류측에는, 대기를 받아들이기 위한 대기 흡입 밸브 (60), 진공 미터 (61), 진공압 스위치 (62) 가 접속되어 있다.

이젝터 (66) 는, 버퍼 탱크 (50) 에 출구단과 입구단이 접속된 재생 용제 순환 관로 (64) 의 도중에 펌프 (65) 와 함께 삽입되어 있다. 그리고, 펌프 (65) 가 작동하면, 재생 용제 순환 관로 (64) 에 도 2 중에 화살표로 가리키는 방향으로 용제가 순환 압송되고, 그것에 의해 이젝터 (66) 에서 발생되는 부압에 의해, 재생 용제 회수 관로 (58) 로부터 막 증류·응축된 직후의 용제가 재생 용제 순환 관로 (64) 에 인입된다. 이에 수반하여, 용제 증기 도입관 (46) 내의 용제 증기는 이중관 구조체 (51) 의 내관 (52) 에 인입되고, 증류 가마 (41) 내부는 진공 처리되어 감압된다. 이 때의 감압 작용에 의해, 상술한 것과 같이 용제 탱크 (7) 내의 용제를 증류 흡인 관로 (32) 를 통하여 증류 가마 (41) 로 빨아올릴 수 있다.

응축 액화된 직후에 재생 용제 회수 관로 (58) 를 통과하는 재생 용제의 온도는 비교적 높은데, 이젝터 (66) 를 통하여 재생 용제 순환 관로 (64) 중의 용제와 혼합됨으로써 온도는 낮아진다. 한편, 재생 용제 순환 관로 (64) 중의 용제는, 상기와 같이 재생 용제로부터 주어지는 열량과 펌프 (65) 등으로부터 주어지는 열량에 의해 온도가 올라가고 버퍼 탱크 (50) 로 되돌아온다. 그러나, 버퍼 탱크 (50) 내의 용제는 이중관 구조체 (51) 의 외관 (53) 으로 흐르고 있는 냉매 가스에 의해 냉각되어 있으므로, 전체적으로 용제의 온도는 안정적으로 유지된다. 증류에 의해 발생된 재생 용제의 추가에 의해 버퍼 탱크 (50) 내의 용제의 액위는 상승해 가는데, 용제 일류 (溢流) 관로 (70) 의 상단 개구를 넘은 용제는 버퍼 탱크 (50) 로부터 흘러나와 수분리기 (71) 에 보내지고, 여기에서 물이 분리되어 용제 탱크 (7) 로 되돌려진다. 따라서, 용제 탱크 (7) 에는 비교적 온도가 안정된 용제를 되돌릴 수 있다.

이중관 구조체 (51) 에 있어서, 내관 (52) 에는 고온의 용제 증기가 유통되고, 내관 (52) 과 외관 (53) 을 분리시키는 벽면을 사이에 두고 그 주위에는 저온의 냉매 가스가 유통되고 있다. 그 온도차가 크므로 양자는 효율적으로 열 교환을 실시하여, 용제 가스는 효율적으로 냉각되어 응축 액화된다. 한편, 이중관 구조체 (51) 의 외관 (53) 의 주위는 벽면을 사이에 두고 그 전체가 용제로 둘러싸여 있다. 따라서, 외관 (53) 중의 냉매 가스는 이 용제와도 효율적으로 열 교환을 실시하여, 버퍼 탱크 (50) 내의 용제는 효율적으로 냉각되어 온도가 내려간다. 외관 (53) 내를 통과하는 냉매 가스는 벽면을 통하여 용제이거나 혹은 용 제 증기의 어느 쪽인가에 반드시 열적으로 접하고 있다. 따라서, 만일 용제 증기가 아직도 공급되지 않은 경우나 용제 증기의 공급량이 적은 경우에는, 냉매 가스의 냉열은 버퍼 탱크 (50) 내의 용제의 냉각에 보다 많이 이용되고, 낭비되는 일은 없다.

즉, 버퍼 탱크 (50) 내의 용제는, 일종의 열용량을 갖는 열적 완충체로서 기능하기 때문에, 외관 (53) 내를 통과하는 냉매 가스로부터 빼앗는 냉열량을 거의 일정하게 유지하여, 실외기 (55) 로 되돌아오는 냉매 가스의 온도의 큰 변동을 억제한다. 이로써, 실외기 (55) 에서의 열적인 매칭을 취하기 쉬워, 실외기 (55) 에서 냉열이 남음으로써 발생되는 서리 낌 등을 방지할 수 있다. 또, 버퍼 탱크 (50) 내의 용제가 일종의 단열재로서도 기능하므로, 냉매 가스 공급관 (56) 등의 일부를 제외하면 단열 부재를 휘감는 등의 결로, 서리 낌 대책은 불필요해진다.

또, 서미스터 (54) 에 의한 온도 검지 부위는 용제 증기의 냉각부 입구에 해당하므로, 예를 들어 증류 가마 (41) 에서 아직도 용제 증기가 발생되어 있지 않을 때에는 검지 온도는 낮고, 고온의 용제 증기가 도달하면 급격하게 온도가 상승한다. 반대로, 증류 가마 (41) 에서 용제 증기의 발생이 없어지거나 양이 급감하면 검지 온도도 급격하게 내려간다. 따라서, 증류 (용제 증기 발생) 의 개시나 종료에 대해 거의 시간 지연 없이 추종되므로, 이 검지 온도에 기초하여 실외기 (55) 의 냉각 능력의 조정 등을 실시함으로써 불필요한 전력 소비를 줄여 증류의 운용 비용을 삭감할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는 이중관 구조체 (51) 의 외관 (53) 에 냉매 가스를 흐르게 했는데, 냉각수를 흐르게 하여 용제 증기와 버퍼 탱크 (50) 내의 용제의 양쪽을 냉각해도 된다. 물론, 냉각수의 온도는 냉매 가스의 온도보다도 높기 때문에, 냉각 효과의 면에서는 냉매 가스보다 뒤쳐지지만, 종래의 장치와 비교하면 충분한 온도차를 확보할 수 있다. 이러한 냉각수의 사용은, 이미 냉각탑이나 냉각기 등의 냉각수를 공급 가능한 장치나 배관을 그대로 이용하고자 하는 경우에 편리하다.

또, 상기 실시예는 본 발명의 일례로서, 본 발명의 취지의 범위에서 적절하게 변형, 수정, 추가를 실시해도 본원 특허 청구 범위에 포함되는 것은 물론이다. 예를 들어 상기 실시예는 본 발명을 드라이 클리너에 적용한 예이지만, 그 이외에도, 예를 들어 반도체를 비롯한 각종 전기 부품의 세정 등에 사용된 각종 용제를 회수하여 재사용하는 용도 등, 여러가지 장치나 분야에서 이용할 수 있고, 증류 (처리) 대상인 피처리액도 용제에 한정되지 않고 알코올류 등의 각종 액체로 할 수 있다.

이와 같이 제 1 발명에 관련되는 증류 장치에 의하면, 냉각수를 이용하지 않고서 용제 등의 피처리액 증기를 효율적으로 냉각하고, 응축 액화시켜 회수할 수 있다. 그것에 의해, 장기간의 사용에 의한 녹이나 스케일의 발생, 한랭지에서의 동결 등을 회피하여 유지 보수에 필요한 비용이나 수고를 경감할 수 있다. 또, 외기온도의 영향을 그다지 받지 않고 항상 효율적인 냉각을 실시하여, 피처리액의 증류 속도를 향상시킬 수 있다.

또 제 2 발명에 관련되는 증류 장치에 의하면, 장치를 소형화하여 설치의 자유도를 높이면서, 효율적인 냉각을 실시하여 피처리액의 증류 속도를 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 피처리액을 증류하기 위한 증류 장치로서,

   a) 피처리액을 가열하여 기화시키기 위한 증류 가마와,

   b) 그 증류 가마에서 취출된 피처리액 증기를 응축 액화시키기 위해서, 그 피처리액 증기와 냉각원인 냉매 가스를 분리시키는 벽면을 통하여 직접적으로 피처리액 증기를 냉각시키는 열 교환부를 구비하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   c) 증류된 피처리액을 저장하기 위한 버퍼 탱크와,

   d) 그 버퍼 탱크에 입구단 및 출구단이 접속되고, 그 도중에 피처리액을 순환시키는 펌프와 그 펌프에 의한 피처리액의 흐름을 이용하여 상기 열 교환부에서 액화된 증류 완료 피처리액을 흡인하는 이젝터가 설치된 피처리액 순환 유로를 추가로 구비하고,

   상기 열 교환부는 상기 버퍼 탱크 내에 배치되고, 냉각원인 냉매 가스와 상기 피처리액 증기를 분리시키는 벽면, 및 냉매 가스와 상기 버퍼 탱크 내의 피처리액을 분리시키는 벽면을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 열 교환부는, 상기 냉매 가스가 유통되는 외관과 상기 피처리액 증기가 유통되는 내관으로 이루어지는 이중관 구조체인 것을 특징으로 하는 증류 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 열 교환부는 나선상으로 감겨진 이중관 구조체인 것을 특징으로 하는 증류 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 버퍼 탱크 내의 피처리액 중에 침지된 상기 이중관 구조체의 내관의 입구측에 온도 검출 수단을 설치하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
6. 피처리액을 증류하기 위한 증류 장치로서,

   a) 피처리액을 가열하여 기화시키기 위한 증류 가마와,

   b) 그 증류 가마로부터 취출된 피처리액 증기를 응축 액화시키기 위해서, 그 피처리액 증기를 유통시키는 내관 또는 외관과, 냉각액을 유통시키는 외관 또는 내관으로 이루어지는 이중관 구조체인 열 교환부를 구비하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   c) 증류된 피처리액을 저장하기 위한 버퍼 탱크와,

   d) 그 버퍼 탱크에 입구단 및 출구단이 접속되고, 그 도중에 피처리액을 순 환시키는 펌프와 그 펌프에 의한 피처리액의 흐름을 이용하여 상기 열 교환부에서 액화된 증류 완료 피처리액을 흡인하는 이젝터가 설치된 피처리액 순환 유로를 추가로 구비하고,

   상기 열 교환부는 상기 버퍼 탱크 내에 배치되고, 상기 피처리액 증기가 내관에, 냉각액이 외관에 유통되는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 피처리액은 드라이 클리너에 사용되는 용제로서, 그 드라이 클리너의 운전에 의해 오염된 용제를 정화시키기 위한 증류 장치인 것을 특징으로 하는 증류 장치.

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