KR100957054B1 - 미세 압력 보상기가 장착된 글러브 박스 - Google Patents

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Abstract

개시된 미세 압력 보상기가 장착된 글러브 박스는 금속 핵연료와 같은 산화에 민감한 물질을 취급하는 글러브 박스 내의 압력변화를 민감하게 보정할 수 있는 압력 보정장치에 관한 것으로, 이 압력 보정 장치를 글러브 박스에 부착하여 글러브 박스 내의 분위기 가스의 이동 및 글러브의 움직임에 따른 압력 변화를 보정하여 글러브 박스 내에서 취급하는 물질의 무게를 신속하고 정확하게 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 글러브 박스는 외부와 밀폐되도록 취급 대상물을 수용하며, 글러브가 구비된 본체 및 본체 내부와 연통 가능하도록 본체 일측에 설치되어 본체 내부의 압력 변화를 보상하는 압력 보상기를 포함하며, 압력 보상기는 본체 외면에 설치된 가이드 및 가이드에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 일측이 본체의 내부와 연통되고 타측이 밀폐되어 본체 내의 압력 변화에 따라 팽창 또는 수축하는 주름관을 포함할 수 있다. 이에 의하면, 본체 내부의 압력 변화를 본체에 연통된 압력 보상기에 의하여 보상할 수 있으므로, 취급 물질의 외부 반출없이 본체 내부에서 그 무게를 측정하여 공기와의 접촉에 의한 취급 물질에의 산화 발생을 방지할 수 있고 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
글러브 박스, 압력 보상기,

Description

미세 압력 보상기가 장착된 글러브 박스{Glove box attached to sensitive pressure compensator}
본 발명은 글러브 박스에 관한 것으로서, 특히 핵물질과 같은 산화에 민감한 물질을 취급하기 위해 사용하는 글러브 박스에 관한 것이다.
글러브 박스(glove box)는 방사성 물질이나 대기 속의 불안정한 물질을 취급하기 위해 사용하는 글러브가 딸린 박스이다.
상기 글러브 박스는 투명한 상자로서, 취급 물질을 내부에 넣고 실내의 대기와 차단한 후, 상자의 앞면 또는 측면에 달려 있는 장갑에 손을 넣어 상자 속의 물질을 취급한다.
방사성 물질을 취급하는 글러브 박스에서는 내부를 음압(陰壓)으로 하여 외부의 공기가 글러브 박스의 틈을 통해 내부로 들어가는 일은 있어도 반대로 내부의 공기가 외부로 나오는 일은 없다.
도 1은 종래 일반적으로 사용하고 있는 글러브 박스를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 글러브 박스(10)는 본체(11) 및 글러브(12)를 포함한다.
상기 본체(11)는 투명하여 외부에서 내부를 볼 수 있으며, 본체(11) 일측에 는 내부로 취급 물질 등을 넣고 빼기 위한 안티챔버(antechamber;13) 및 이때의 가스 소비량을 줄이고 시간 단축을 위한 미니안티챔버(miniantechamber;14)가 설치된다.
상기 글러브(12)는 상기 본체(11)의 투명한 부분에 장착되어 외부에서 사용자가 글러브(12)를 낀 상태로 본체(11) 내부에 있는 물질을 취급할 수 있다.
한편, 도시되어 있지는 않지만 최근에 제시된 글러브 박스에는 취급 물질에 필요한 부가 장치들이 부착되어 글러브 박스의 기능을 향상시키고 있다.
즉, 본체 내부에 존재하는 분위기 가스의 수분 및 산소 농도를 조절하는 수분 조절 장치, 산소 농도 조절 장치, 본체 내부의 습기 및 불순물을 빠른 시간 내에 제거하기 위한 진공 오븐, 저온 실험을 위한 콜드 웰(cold well), 배터리 충방전 시험이나 특수한 전기 신호 및 유틸리티 라인(utility line)을 공급하는 단자인 피드쓰루(feedthru) 등을 글러브 박스에 설치하고 있다.
상기와 같은 글러브 박스(10)에서는 본체(11) 내부에서 취급 물질의 무게를 측정할 경우, 본체(11) 내의 분위기 가스의 이동과 물질을 취급하기 위한 글러브(12)의 움직임 등에 의해 내부의 압력이 변화하여 취급 물질에 대한 정확한 무게의 측정이 어려운 단점이 있다.
특히 핵연료 재료로 사용되는 금속 우라늄이나 Zr 등이 취급 물질인 경우 그 계량 관리가 더욱 어려운 문제가 있다.
따라서, 상기와 같은 물질의 경우, 본체(11) 내부에서 취급 중에 글러브 박스(10) 외부로 꺼내어 무게를 측정한 후 다시 본체(11) 내부로 넣어 작업을 다시 한다.
이러한 종래의 무게 측정 방법은 핵물질과 같은 취급 물질의 경우 본체 외부로 꺼냈을 때 공기와 접촉하여 일부가 산화되는 문제점이 있고, 산화에 대한 저항성이 큰 물질의 경우라도 무게 측정 시마다 취급 물질을 본체 외부로 꺼냈다 다시 내부로 넣어야 하는 번거로움이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본체 내부에서 취급 물질의 무게를 측정할 수 있도록 개선된 글러브 박스를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 글러브 박스는 외부와 밀폐되도록 취급 대상물을 수용하며, 글러브가 구비된 본체 및 상기 본체 내부와 연통 가능하도록 상기 본체 일측에 설치되어 상기 본체 내부의 압력 변화를 보상하는 압력 보상기를 포함할 수 있다.
상기 압력 보상기는 상기 본체 외면에 설치된 가이드 및 상기 가이드에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 일측이 상기 본체의 내부와 연통되고 타측이 밀폐된 주름관을 포함할 수 있다.
상기 주름관은 상기 본체 내부의 압력 변화에 따라 팽창 또는 수축 중 어느 한 형태로 변화할 수 있다.
상기 주름관은 내부에 공간을 가지며, 신축성을 가진 주름편들의 결합체일 수 있다.
상기 주름편은 박막의 합성 수지재일 수 있다.
상기 가이드에 접촉하는 상기 주름관의 면에는 저마찰재가 코팅될 수 있다.
본 발명의 글러브 박스에 의하면, 본체 내부의 압력 변화를 본체에 연통된 압력 보상기에 의하여 보상할 수 있으므로, 취급 물질의 외부 반출없이 본체 내부에서 그 무게를 측정하여 공기와의 접촉에 의한 취급 물질에의 산화 발생을 방지할 수 있다.
또한, 무게 측정 시마다 본체 내외로의 반출입을 하지 않아도 되므로, 취급 물질의 무게 측정이 간편한 효과를 제공할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 글러브 박스에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 글러브 박스를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 글러브 박스(100)는 본체(110) 및 압력 보상기(120)를 포함할 수 있다.
상기 본체(110)는 취급 대상물(미도시)을 수용하여 외부와 밀폐된 상태에서 상기 취급 대상물에 대해 작업이 이루어지는 곳으로, 상기 본체(110)에는 글러브(111)와, 안티챔버(112) 및 미니안티챔버(113)가 구비될 수 있다.
상기 글러브(111)는 작업자가 상기 본체(110) 내부에 수용된 취급 대상물을 외부에서 작업하기 위해 끼는 장갑으로, 상기 본체(110) 중 외부에서 내부를 볼 수 있는 투명한 부분에 복수개가 설치될 수 있다.
상기 안티챔버(112)는 상기 본체(110) 내부로 취급 대상물을 넣고 빼기 위한 경로를 제공할 수 있으며, 본체(110)에 연통 가능하도록 설치될 수 있다.
상기 미니안티챔버(113)는 상기 안티챔버(112)를 통해 상기 본체(110) 내부 로 취급 대상물을 넣고 빼는 경우에 소비되는 가스의 소비량을 줄이고, 그 작업 시간을 단축하기 위한 것으로, 상기 본체(110)에 연통 가능하게 설치될 수 있다.
상기 압력 보상기(120)는 상기 본체(110) 내부의 압력 변화를 보상하기 위한 것으로 상기 본체(110)에 연통 가능하게 설치될 수 있다.
도 3은 도 2의 압력 보상기를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 압력 보상기를 Ⅳ-Ⅳ′선에 따라 나타낸 도면이며, 도 5는 도 3의 주름관을 구성하는 주름편을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 압력 보상기(120)는 가이드(guide;121) 및 주름관(122)을 포함할 수 있다.
상기 가이드(121)는 상기 본체(110) 외면에 설치될 수 있는데, 그 형태는 서로 상하좌우로 이격된 4각형일 수 있다.
상기 주름관(122)은 상기 가이드(121)에 슬라이딩(sliding) 가능하도록 결합하며, 일측이 상기 본체(110) 내부와 연통 가능하도록 결합하고, 타측은 밀폐될 수 있다.
상기 가이드(121)에 접촉하는 상기 주름관(122)의 면에는 테프론 등과 같은 저마찰재가 코팅되어 상기 가이드(121) 상에서 슬라이딩 시 마찰 저항을 줄일 수 있다.
상기 주름관(122)은 신축성을 가진 복수의 주름편(122a)이 결합되어 이루어질 수 있으며, 상기 복수의 주름편(122a)은 중심부에 중공(122b)이 형성되고, 상기 중공(122b)에 의하여 형성된 내주면은 개방된 형태로, 상기 주름편(122a)의 내부에 는 공간(S)이 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 복수의 주름편(122a)은 내부에 공간(S)이 형성된 도넛(doughnut) 형태일 수 있다.
상기 주름편(122a)들은 박막의 합성 수지재로 이루어져 외압에 민감하게 반응할 수 있다.
상기 주름편(122a)들의 결합 시, 상기 주름편(122a)들 사이에는 기밀이 유지될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 도 2의 본체 내에서 압력 변화 시 압력 보상기에 의한 본체 내의 압력 보상을 나타낸 도면이다.
도 6a를 참조하면, 본체(110) 내에 수용된 취급 대상물의 취급 시 본체(110) 내의 압력이 증가한 경우, 상기 본체(110) 내의 증가된 압력은 상기 본체(110)에 연통된 주름관(122)을 가압하게 되어 상기 주름관(122)은 팽창할 수 있다.
도 6b를 참고하면, 본체(110) 내에 수용된 취급 대상물의 취급 시 본체(110) 내의 압력이 감소한 경우, 상기 본체(110) 내의 감소된 압력은 상기 본체(110)에 연통된 주름관(122)에 의하여 보상되어 상기 주름관(122)은 수축할 수 있다.
즉, 상기 본체(110) 내에서 취급 대상물의 작업 중 상기 본체(110) 내의 압력에 변화가 발생하면, 그 발생된 양만큼 본체(110) 내부와 연통된 주름관(122)으로 또는 주름관(122)으로부터 압력이 이동하여 초기 본체(110) 내의 압력을 일정하게 유지할 수 있다.
상기와 같은 구조의 글러브 박스(100)에서 취급 대상물의 작업은 복수의 글 러브 박스(100)가 연결되어 다음과 같은 공정에 의하여 이루어질 수 있다.
상기 글러브 박스(100) 내에서는 취급 대상물, 예컨대 핵연료 분말인 금속 우라늄 분말과 Zr 분말을 혼합하고, 압분하여 성형하며, 성형체를 소결하는 공정이 연속적으로 이루어질 수 있다.
상기 핵연료 분말의 혼합 공정 전에 금속 우라늄 분말과 Zr 분말의 무게를 측정한 후 상기 분말들을 혼합한다.
상기 핵연료 분말을 혼합한 후, 혼합 공정의 물질계량 관리를 위하여 상기 본체(110) 내에서 혼합 분말의 무게를 측정하는데, 상기 무게 측정 전에 글러브 박스(100)의 안티챔버(112)를 닫아 분위기 가스의 흐름을 차단한다.
상기 무게 측정 시, 글러브(111)를 사용하여 상기 혼합 분말을 취급하면 본체(110) 내부에 압력 변화가 생길 수 있는데, 상기 압력 변화의 경우 본체(110)에 연통된 압력 보상기(120)에 의하여 그 변화량을 보상할 수 있어 본체(110) 내에서 신속하고 정확한 무게 측정이 가능하다.
상기 무게를 측정한 후에는 다시 안티챔버(112)를 열어 분위기 가스의 흐름을 유지하고, 다음에 연결된 글러브 박스(100)로 혼합 분말을 이동하여 성형 공정 및 소결 공정을 연속하여 진행한다.
이때, 성형 공정 전,후 및 소결 공정 전,후의 무게 측정은 상기 혼합 공정에서의 무게 측정과 동일한 방법에 의하여 이루어질 수 있다.
상기와 같은 구조의 글러브 박스(100)에 의하면, 본체(110) 내부에서 취급 대상물에 대하여 무게를 측정할 수 있으므로 취급 대상물의 산화 방지 및 본 체(110) 내외로 넣고 빼는 작업을 제거할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 글러브 박스를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 글러브 박스를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 압력 보상기를 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ′선에 따라 나타낸 도면.
도 5는 도 3의 주름관을 구성하는 주름편을 나타낸 도면.
도 6a 및 도 6b는 도 2의 압력 보상기에 의한 본체 내부의 압력 변화를 보상하는 모습을 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100... 글러브 박스 110... 본체
111... 글러브 112... 안티챔버
113... 미니안티챔버 120... 압력 보상기
121... 가이드 122... 주름관
122a... 주름편 122b... 중공

Claims (3)

  1. 외부와 밀폐되도록 취급 대상물을 수용하며, 글러브가 구비된 본체; 및
    상기 본체 내부와 연통 가능하도록 상기 본체 일측에 설치되어 상기 본체 내부의 압력 변화를 보상하는 압력 보상기;를 포함하며,
    상기 압력 보상기는 상기 본체 외면에 설치된 가이드 및 상기 가이드에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 일측이 상기 본체의 내부와 연통되고 타측이 밀폐된 주름관을 포함하여, 상기 본체 내의 분위기 가스의 이동 및 상기 글러브의 움직임에 따른 상기 본체 내의 순간적인 압력변화를 보상하는 것을 특징으로 하는 글러브 박스.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 주름관은 내부에 공간을 가지며, 신축성을 가진 주름편들의 결합체인 것을 특징으로 하는 글러브 박스.
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