KR101191033B1 - A snow control system - Google Patents

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Abstract

개시된 본 발명에 따른 스노우 제어 시스템은, 압력용기에 연결된 이산화탄소 공급라인(101)이 부동액이 담겨진 내부를 경유하여 이산화탄소 공급라인 내의 이산화탄소를 액화시키는 냉각탱크(110), 냉각탱크(110) 내부에 냉매순환라인(121)을 경유하도록 함으로써 냉각탱크 내의 부동액을 냉각시키는 냉각장치(120), 냉각탱크(110)를 경유한 이산화탄소 공급라인과 연결되어 액화된 이산화탄소를 기화시켜 스노우 상태로 상변화시키는 기화기(130), 기화기로부터 유입되는 스노우를 분사하는 스노우 노즐(140), 기화기(130) 전단의 이산화탄소 공급라인(101) 상에 설치되어 기화기로 유입되는 액화된 이산화탄소를 가열하는 히터블록(150), 이산화탄소 공급라인 상에 설치되어 공급되는 이산화탄소의 압력을 측정하는 압력센서(105), 및 냉각탱크(110) 내에 설치된 제1온도센서(115)로부터 온도정보를 수신하여 냉각장치를 제어하여 이산화탄소의 냉각온도를 조절하고, 압력센서(105) 및 히터블록 후단에 설치된 제2온도센서(155)로부터 압력 및 온도정보를 수신하여 이산화탄소의 압력에 대응하여 기화기(130)로 유입되는 온도를 조절하도록 상기 히터블록(150)의 출력을 제어하는 콘트롤러(160)를 포함한다.Snow control system according to the present invention, the cooling tank 110, the refrigerant inside the cooling tank 110 to liquefy the carbon dioxide in the carbon dioxide supply line via the interior of the carbon dioxide supply line 101 connected to the pressure vessel containing the antifreeze solution Vaporizer which is connected to the cooling device 120 for cooling the antifreeze in the cooling tank by passing through the circulation line 121, the carbon dioxide supply line via the cooling tank 110 to vaporize the liquefied carbon dioxide into a snow state ( 130, a snow nozzle 140 for spraying snow flowing from the vaporizer, a heater block 150 installed on the carbon dioxide supply line 101 in front of the vaporizer 130 to heat the liquefied carbon dioxide introduced into the vaporizer, carbon dioxide Pressure sensor 105 for measuring the pressure of the carbon dioxide is installed on the supply line, and the first installed in the cooling tank 110 By receiving the temperature information from the degree sensor 115 to control the cooling device to adjust the cooling temperature of the carbon dioxide, and to receive the pressure and temperature information from the pressure sensor 105 and the second temperature sensor 155 installed in the rear of the heater block It includes a controller 160 for controlling the output of the heater block 150 to adjust the temperature flowing into the vaporizer 130 in response to the pressure of the carbon dioxide.

Description

스노우 제어 시스템{A SNOW CONTROL SYSTEM}Snow control system {A SNOW CONTROL SYSTEM}

본 발명은 스노우 제어 시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 상용하는 이산화탄소 압력용기에 일정 압력 이상으로 압축된 이산화탄소 가스의 상태변화를 유도하여 스노우를 생성하고 그 분사상태를 일정하게 조절하여 분사하는 스노우 제어 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a snow control system, and more specifically, to produce snow by inducing a state change of carbon dioxide gas compressed to a predetermined pressure or more in a commercial carbon dioxide pressure vessel, and to control the spraying state to control the spraying state. It relates to a control system.

일반적으로 이산화탄소(CO2) 가스의 경우 대기압, 상온의 상태에서 기체상태를 유지하지만 일정 압력 이상에서는 액화되는 성질을 갖는다. 즉, 압력과 온도 변화에 따라 액화 포인트가 달라지게 되는데, 도 1은 이러한 이산화탄소의 압력과 온도 변화에 따른 상태 그래프를 나타낸 것이다.In general, in the case of carbon dioxide (CO 2 ) gas maintains a gas state at atmospheric pressure, room temperature, but has a property of liquefying above a certain pressure. That is, the liquefaction point is changed according to the pressure and temperature change, Figure 1 shows a state graph according to the pressure and temperature change of the carbon dioxide.

스노우(드라이아이스)를 생성하기 위해서는 기체상태의 CO2 가스를 액화시키고, 액화 CO2 를 다시 노즐을 통하여 기화시키는 과정이 요구된다. 노즐을 통과하는 기화과정에서 급격한 냉각현상이 발생되며, 이 때 분사되는 CO2는 기체상태와 고체상태(스노우)가 혼재된 상태로 분사된다. 이 과정에서 발생되는 스노우의 크기와 분사량을 일정하게 조절하면 정밀부품의 미세한 오염부분을 안전하게 세척하는데 사용할 수 있는 건식 세정장치로 활용할 수 있다. In order to generate snow (dry ice), a process of liquefying gaseous CO 2 gas and vaporizing liquefied CO 2 again through a nozzle is required. In the vaporization process passing through the nozzle, a rapid cooling phenomenon occurs, and the injected CO 2 is injected in a mixture of gas and solid state (snow). If you adjust the size and spraying amount of snow generated in this process, you can use it as a dry cleaning device that can be used to safely clean the minute contaminated parts of precision parts.

한편, 상용되는 CO2 저장용기의 크기는 규격이 다양하나 초기 충전압력은 50bar 이상의 고압으로 충전되어 있다. 그러므로 기존에 스노우를 생성하는 방법은 압력용기에 고압으로 충전된 CO2 가스를 분사하는 과정에서 발생되는 스노우(드라이아이스)를 사용하는 것이었다. 도 1을 참조하면, 상온에서 스노우를 발생시키기 위해서는 최소 50bar 이상의 압력으로 충전된 상태에서 가능하다. 초기 충전상태에서는 상온(23℃ 내외)에서 별도의 냉각장치가 없어도 높은 충전압력으로 용기 내부에 액화된 일부의 CO2가 분사되는 과정에서 스노우를 구현할 수 있다. 그러나, 분사되는 과정에서 압력의 저하(55bar 이하)로 스노우 구현이 중단된다. 그러므로 상용되는 CO2 압력용기를 연결하여 일정한 압력범위(35bar)까지 안정적으로 스노우를 구현하기 위해 냉동장치를 구비하여 압력저하에 따른 액화온도를 낮추는 기능이 요구된다. Meanwhile, commercially available CO 2 The size of the storage containers varies in size, but the initial charging pressure is filled with a high pressure of more than 50bar. Therefore, the existing method of producing snow is CO 2 charged with high pressure in a pressure vessel. It was to use the snow (dry ice) generated in the process of injecting gas. Referring to Figure 1, in order to generate snow at room temperature it is possible in a state filled with a pressure of at least 50bar. In the initial state of charge it is possible to implement snow in the process of spraying a part of the liquefied CO 2 in the container at a high filling pressure even without a separate cooling device at room temperature (about 23 ℃). However, the snow implementation is stopped due to the pressure drop (55 bar or less) in the spraying process. Therefore, a function of lowering the liquefaction temperature due to the pressure drop is required by equipping a commercially available CO 2 pressure vessel with a refrigerating device to realize snow stably up to a certain pressure range (35 bar).

도 2는 압력용기를 이용한 종래의 드라이아이스 발생장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 압력용기(10)에 이산화탄소 공급라인(11)이 연결되어 이산화탄소가 공급되고, 공급라인(11) 중간에 이산화탄소를 냉각시키기 위해 공급라인(11)을 감싸도록 열교환 튜브(30)가 설치된다. 열교환 튜브(30)에는 냉매가스가 유동하고, 냉동 사이클이 적용되는 냉각장치(20)가 열교환 튜브(30)에 냉매가스를 공급하게 된다. 종래의 냉각장치는 냉매가스를 사용하는 공랭식 냉동기를 사용하는 방식이며, 이산화탄소 공급라인(11)을 냉각하여 액화압력을 낮추는 방식이다. 이 때, 액화온도를 -20℃ ~ -10℃ 까지 낮추게 되면 액화압력은 약 30bar의 압력 전후까지 낮출 수 있다. 이 경우 분사되는 CO2 유량에 대비하여 냉각에 필요한 전열면적을 충분히 확보해야 한다. Figure 2 schematically shows a conventional dry ice generator using a pressure vessel. The carbon dioxide supply line 11 is connected to the pressure vessel 10 to supply carbon dioxide, and a heat exchange tube 30 is installed to surround the supply line 11 to cool the carbon dioxide in the middle of the supply line 11. The refrigerant gas flows through the heat exchange tube 30, and the cooling device 20 to which the refrigeration cycle is applied supplies the refrigerant gas to the heat exchange tube 30. Conventional cooling device is a method using an air-cooled refrigerator using a refrigerant gas, a method of cooling the carbon dioxide supply line 11 to lower the liquefaction pressure. At this time, if the liquefaction temperature is lowered to -20 ℃ ~ -10 ℃, the liquefaction pressure can be lowered up to around 30bar pressure. In this case, the heat transfer area required for cooling should be secured in preparation for the injected CO 2 flow rate.

그런데, 이러한 종래의 방식의 경우 압력변화에 따른 스노우의 분사조건을 일정하게 유지하기 어렵고 이산화탄소의 상태 변화에 정밀하게 대응하지 못해 스노우 발생량이 불규칙적인 문제점이 있다. 또한 연속분사 과정에서 분사호스 및 노즐의 결빙에 따른 막힘현상 등이 발생되는 문제점이 있다. 그리고, 공급되는 이산화탄소의 압력이 고압이므로 열교환 튜브(30)는 Duble Coaxial Metal Tube를 사용하여 내측으로는 이산화탄소 가스가 지나고 외측으로는 냉매가스가 순환하는 방식으로 제작되어, 안정적으로 전열면적으로 확보하는데 어려움이 있었다. However, this conventional method is difficult to maintain a constant injection condition of the snow according to the pressure change, and there is a problem that the amount of snow generated irregular because it does not precisely respond to the change in the state of the carbon dioxide. In addition, there is a problem that clogging due to freezing of the injection hose and the nozzle during the continuous injection process. In addition, since the pressure of the carbon dioxide supplied is a high pressure, the heat exchange tube 30 is manufactured in such a manner that the carbon dioxide gas passes through the inside and the refrigerant gas circulates outward using a double coaxial metal tube, thereby stably securing the heat transfer area. There was a difficulty.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 이산화탄소의 공급압력의 변화에 대응하여 스노우의 분사 상태를 정밀하게 제어하는 스노우 제어 시스템을 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 연속분사 과정에서 분사호스 및 노즐의 결빙으로 인한 막힘현상을 해결하여 스노우를 안정적으로 공급하도록 하는 스노우 제어 시스템을 제공하는데 있다. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a snow control system for precisely controlling the injection state of snow in response to a change in supply pressure of carbon dioxide. It is another object of the present invention to provide a snow control system for stably supplying snow by solving clogging caused by freezing of the injection hose and nozzle during continuous spraying.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스노우 제어 시스템은, 압력용기에 연결된 이산화탄소 공급라인; 상기 이산화탄소 공급라인을 흐르는 이산화탄소와 열교환하여 액화시키는 1차 열교환장치; 상기 1차 열교환장치를 경유한 이산화탄소 공급라인과 연결되어 액화된 이산화탄소를 기화시켜 스노우 상태로 상변화시키는 기화기; 상기 기화기로부터 유입되는 스노우를 분사하는 스노우 노즐; 상기 기화기 전단의 상기 이산화탄소 공급라인 상에 설치되어 상기 기화기로 유입되는 액화된 이산화탄소와 열교환하는 2차 열교환장치; 상기 이산화탄소 공급라인 상에 설치되어 기화기로 공급되는 이산화탄소의 압력을 측정하는 압력센서; 및, 상기 1차 열교환장치를 제어하여 상기 이산화탄소의 냉각온도를 조절하고, 상기 압력센서로부터 압력 정보를 수신하여 이산화탄소의 압력에 대응하여 기화기로 유입되는 온도를 조절하도록 상기 2차 열교환장치를 제어하는 콘트롤러를 포함한다.Snow control system according to the present invention for achieving the above object, the carbon dioxide supply line connected to the pressure vessel; A primary heat exchanger configured to liquefy by heat exchange with the carbon dioxide flowing through the carbon dioxide supply line; A vaporizer which is connected to the carbon dioxide supply line via the primary heat exchanger to vaporize the liquefied carbon dioxide and change the phase into a snow state; A snow nozzle for spraying snow flowing from the vaporizer; A secondary heat exchanger installed on the carbon dioxide supply line in front of the vaporizer to exchange heat with the liquefied carbon dioxide introduced into the vaporizer; A pressure sensor installed on the carbon dioxide supply line and measuring a pressure of carbon dioxide supplied to a vaporizer; And controlling the secondary heat exchanger to control the primary heat exchanger to adjust the cooling temperature of the carbon dioxide, and to receive the pressure information from the pressure sensor to adjust the temperature introduced into the vaporizer in response to the pressure of the carbon dioxide. Contains a controller.

상기 콘트롤러는 압력과 온도 변화에 따른 이산화탄소의 상태 정보를 구비하며, 상기 측정된 압력에 따른 포화온도보다 일정범위 낮은 온도로 이산화탄소의 온도를 조절하게 된다.The controller has state information of carbon dioxide according to pressure and temperature change, and adjusts the temperature of carbon dioxide to a temperature lower than a saturation temperature according to the measured pressure.

상기 1차 열교환장치는 상기 이산화탄소 공급라인이 냉각된 부동액이 담겨진 냉각냉크 내부를 경유하도록 하여 이산화탄소 공급라인 내의 이산화탄소를 액화시키게 된다.The primary heat exchanger liquefies the carbon dioxide in the carbon dioxide supply line by allowing the carbon dioxide supply line to pass through the inside of the cooling coolant containing the cooled antifreeze.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스노우 제어 시스템은, 압력용기에 연결된 이산화탄소 공급라인(101)이 부동액이 담겨진 내부를 경유하여 상기 이산화탄소 공급라인 내의 이산화탄소를 액화시키는 냉각탱크(110);상기 냉각탱크(110) 내부에 냉매순환라인(121)을 경유하도록 함으로써 상기 냉각탱크 내의 부동액을 냉각시키는 냉각장치(120); 상기 냉각탱크(110)를 경유한 이산화탄소 공급라인과 연결되어 액화된 이산화탄소를 기화시켜 스노우 상태로 상변화시키는 기화기(130); 상기 기화기로부터 유입되는 스노우를 분사하는 스노우 노즐(140); 상기 기화기(130) 전단의 상기 이산화탄소 공급라인(101) 상에 설치되어 상기 기화기로 유입되는 액화된 이산화탄소를 가열하는 히터블록(150); 상기 이산화탄소 공급라인 상에 설치되어 공급되는 이산화탄소의 압력을 측정하는 압력센서(105) 및, 상기 냉각탱크(110) 내에 설치된 제1온도센서(115)로부터 온도정보를 수신하여 상기 냉각장치를 제어하여 상기 이산화탄소의 냉각온도를 조절하고, 상기 압력센서(105) 및 상기 히터블록 후단에 설치된 제2온도센서(155)로부터 압력 및 온도정보를 수신하여 이산화탄소의 압력에 대응하여 기화기(130)로 유입되는 온도를 조절하도록 상기 히터블록(150)의 출력을 제어하는 콘트롤러(160)를 포함한다.Snow control system according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, the cooling tank 110 for liquefying carbon dioxide in the carbon dioxide supply line via the interior of the carbon dioxide supply line 101 connected to the pressure vessel containing the antifreeze. Cooling device 120 for cooling the antifreeze in the cooling tank by passing through the refrigerant circulation line 121 in the cooling tank (110); A vaporizer 130 connected to the carbon dioxide supply line via the cooling tank 110 to vaporize the liquefied carbon dioxide and change the phase into a snow state; A snow nozzle 140 for spraying snow flowing from the vaporizer; A heater block 150 installed on the carbon dioxide supply line 101 in front of the vaporizer 130 to heat the liquefied carbon dioxide introduced into the vaporizer; The pressure sensor 105 for measuring the pressure of the carbon dioxide is installed on the carbon dioxide supply line and receives the temperature information from the first temperature sensor 115 installed in the cooling tank 110 to control the cooling device The cooling temperature of the carbon dioxide is adjusted, and the pressure and temperature information is received from the pressure sensor 105 and the second temperature sensor 155 installed at the rear end of the heater block and flows into the vaporizer 130 in response to the pressure of the carbon dioxide. It includes a controller 160 for controlling the output of the heater block 150 to adjust the temperature.

상기 콘트롤러(160)는 압력과 온도 변화에 따른 이산화탄소의 상태 정보를 구비하며, 상기 측정된 압력에 따른 포화온도보다 일정범위 낮은 온도로 이산화탄소의 온도를 조절하게 된다.The controller 160 includes state information of carbon dioxide according to pressure and temperature change, and adjusts the temperature of the carbon dioxide to a temperature lower than a saturation temperature according to the measured pressure.

상기 기화기(130)와 스노우 노즐(140) 각각에는 히터가 설치된다.A heater is installed in each of the vaporizer 130 and the snow nozzle 140.

상기 기화기(130) 및 스노우 노즐(140) 각각은 알루미늄 재질이 적용된다.Each of the vaporizer 130 and the snow nozzle 140 is applied with an aluminum material.

상기 기화기 전단의 이산화탄소 공급라인 상에는 솔레노이드 밸브(180)가 설치되고, 상기 분사노즐에는 상기 솔레노이드 밸브와 신호 연결되는 스위치가 설치되어, 상기 스위치의 온/오프에 의해 스노우를 분사하거나 멈출 수 있게 된다.A solenoid valve 180 is installed on the carbon dioxide supply line in front of the vaporizer, and a switch connected to the solenoid valve is connected to the injection nozzle so that snow can be sprayed or stopped by on / off of the switch.

본 발명에 의하면, 1차 열교환장치(냉각장치 및 냉각탱크)를 사용하여 액화시키고, 압력센서 및 2차 열교환장치(히터블록)를 이용하여 압력에 대비한 액화온도를 정밀하게 제어할 수 있게 되어, 결국 기화조건을 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 이산화탄소 냉각방식에 있어서 부동액이 담겨져 있는 수조형 냉각탱크를 사용하므로 보다 쉽고 안정적으로 이산화탄소의 냉각 및 액화가 가능한 효과가 있다. 또한, 기화기와 스노우 노즐 각각에 히터를 설치함으로써, 연속분사 과정에서 기화기, 스노우 노즐 및 연결호스의 결빙으로 인한 막힘현상을 해결하여 스노우를 안정적으로 공급하도록 하는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to liquefy using a primary heat exchanger (cooling device and a cooling tank), and to precisely control the liquefaction temperature against pressure using a pressure sensor and a secondary heat exchanger (heater block). As a result, the vaporization conditions can be maintained stably. In addition, in the carbon dioxide cooling method, since the tank-type cooling tank containing the antifreeze is used, the carbon dioxide can be cooled and liquefied more easily and stably. In addition, by installing a heater in each of the carburetor and the snow nozzle, there is an effect to solve the blockage caused by the freezing of the carburetor, the snow nozzle and the connection hose in the continuous spraying process to supply the snow stably.

도 1은 압력과 온도 변화에 따른 이산화탄소의 상태 그래프,
도 2는 종래의 압력용기를 이용한 스노우 분사 장치의 개략도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스노우 제어 시스템의 구조도,
도 4는 도 1의 압력과 온도 변화에 따른 이산화탄소의 상태 그래프에서 본 발명의 콘트롤러에 의한 스노우 제어 영역(snow control zone)이 표시된 그래프이다.1 is a state graph of carbon dioxide according to pressure and temperature changes,
Figure 2 is a schematic diagram of a snow spraying device using a conventional pressure vessel,
3 is a structural diagram of a snow control system according to an embodiment of the present invention;
4 is a graph showing a snow control zone by the controller of the present invention in the state graph of carbon dioxide according to the pressure and temperature change of FIG. 1.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스노우 제어 시스템을 상세히 설명하기로 한다. The above objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing the preferred embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a snow control system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스노우 제어 시스템(100)의 구조도를 도시한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 스노우 제어 시스템(100)은 냉각탱크(110), 냉각장치(120), 기화기(130), 스노우 노즐(140), 히터블록(150), 압력센서(105) 및 콘트롤러(160)를 포함한다. 3 is a structural diagram of a snow control system 100 according to an embodiment of the present invention. Snow control system 100 according to an embodiment of the present invention is a cooling tank 110, cooling device 120, vaporizer 130, snow nozzle 140, heater block 150, pressure sensor 105 and controller 160.

냉각탱크(110)는 내부에 부동액이 담겨져 있으며 수조 모양의 단열 구조를 가진다. 압력용기에는 이산화탄소 공급라인(101)이 연결되어 이를 통해 이산화탄소가 공급되는데, 이산화탄소 공급라인(101)은 이 냉각탱크(110) 내부를 경유하게 되어 내부의 이산화탄소가 냉각된다. 종래의 이산화탄소 냉각 방식은 일반적인 압축식 냉각장치를 사용하여 냉매가스와 열교환이 이루어지도록 하는 방식인데, 공급되는 이산화탄소의 압력이 고압이므로 Double Coaxial Metal Tube를 사용하여 내측으로는 이산화탄소 가스가 지나고 외측으로는 냉매가스가 순환하는 방식으로 제작되어, 안정적인 전열면적을 확보하는데 어려움이 있었다. 그러나, 본 발명의 냉각방식은 단열 구조의 수조형 냉각탱크(110)를 사용하고 그 내부는 부동액이 채워져 있어 이산화탄소 공급라인(101)을 흐르는 이산화탄소는 상기 부동액과 열교환을 하여 냉각되므로 보다 쉽고 안정적으로 이산화탄소의 냉각 및 액화가 가능한 이점이 있다. 냉각장치(120) 내부에는 냉매순환라인(121)이 경유하게 되어, 상기 부동액은 이 냉매순환라인을 흐르는 냉매에 의해 냉각되게 된다.The cooling tank 110 has an antifreeze contained therein and has a tank-shaped insulating structure. The carbon dioxide supply line 101 is connected to the pressure vessel and carbon dioxide is supplied thereto, and the carbon dioxide supply line 101 passes through the cooling tank 110 to cool the carbon dioxide therein. Conventional carbon dioxide cooling is a method of heat exchange with the refrigerant gas by using a general compression cooling system, since the pressure of the carbon dioxide supplied is a high pressure, using a double coaxial metal tube, the carbon dioxide gas passes through the inside and the outside Since the refrigerant gas is circulated, there is a difficulty in securing a stable heat transfer area. However, the cooling method of the present invention uses the water tank-type cooling tank 110 of the insulating structure and the inside of the antifreeze is filled with carbon dioxide flowing through the carbon dioxide supply line 101 is cooled by heat exchange with the antifreeze, more easily and stably. There is an advantage that the cooling and liquefaction of carbon dioxide is possible. The refrigerant circulation line 121 passes through the cooling device 120, and the antifreeze is cooled by the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line.

냉각장치(120)는 냉각탱크(110) 내부의 부동액을 냉각시키는 역할을 한다. 냉각장치는 통상적인 압축식 냉각 시스템의 구조를 갖는다. 즉, 냉매를 압축하는 압축기(122)와, 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(124) 및 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기(126)를 포함한다. 한편, 상기 냉각탱크(110) 내부의 냉매순환라인(121)은 증발기의 역활을 하게 되어, 팽창기(126)를 거친 냉매는 냉각탱크(110) 내부의 냉매순환라인(121)을 거치면서 증발되어 냉각탱크(110) 내부에 담겨져 있는 부동액의 열을 흡수하여 냉각시키게 된다. The cooling device 120 serves to cool the antifreeze inside the cooling tank 110. The chiller has the structure of a conventional compressed cooling system. That is, the compressor 122 includes a compressor 122 for compressing the refrigerant, a condenser 124 for condensing the compressed refrigerant, and an expander 126 for expanding the condensed refrigerant. Meanwhile, the refrigerant circulation line 121 inside the cooling tank 110 serves as an evaporator, and the refrigerant passing through the expander 126 is evaporated while passing through the refrigerant circulation line 121 inside the cooling tank 110. Absorption of antifreeze contained in the cooling tank 110 is absorbed and cooled.

기화기(130)는 이산화탄소 공급라인(101)과 연결되어 이를 통해 공급되는 액화 이산화탄소를 기화시켜 가스와 고체 입자가 혼재된 스노우 상태로 변화시킨다. 그리고, 스노우 노즐(140)은 기화기(130)를 통과한 스노우를 분사시키게 된다. 스노우 노즐(140)과 기화기(130)는 보통 연결호스(170)를 통해 연결되며, 이 연결호스(170)는 이중의 단열구조를 갖는 것이 좋다. 한편, 도시되지 않았으나, 기화기와 일체로 혼합될 수 있도록 N2(또는 CDA) 라인을 연결하여 입자의 크기를 조절하거나 또는 분출압력의 보상 등의 목적으로 사용할 수도 있다. 액화된 이산화탄소의 분사량의 조절은 기화기 내부에 구성되는 오리피스(orifice)의 배치 또는 설계에 따라 달라질 수 있다.The vaporizer 130 is connected to the carbon dioxide supply line 101 to vaporize the liquefied carbon dioxide supplied through it to change to a snow state in which gas and solid particles are mixed. Then, the snow nozzle 140 is to spray the snow passed through the vaporizer (130). Snow nozzle 140 and the carburetor 130 is usually connected via a connection hose 170, the connection hose 170 is preferably a double insulating structure. On the other hand, although not shown, it may be used for the purpose of adjusting the size of the particles or compensation of the ejection pressure by connecting the N 2 (or CDA) line to be mixed integrally with the vaporizer. Control of the injection amount of the liquefied carbon dioxide may vary depending on the arrangement or design of the orifice configured inside the vaporizer.

상기 기화기(130) 및 스노우 노즐(140)은 열전도도가 높은 알루미늄 재질로 적용되는 것이 바람직하다. 한편, 기화기(130) 및 스노우 노즐(140) 각각에는 히터(132,142)가 밀착되도록 설치된다. 스노우(드라이아이스)의 승화온도는 약 -78.3℃ 이므로, 액화 이산화탄소의 기화온도는 스노우가 형성되는 조건의 -78.3℃ 보다 낮은 온도조건이 된다. 그러므로, 연속분사에 따른 냉각작용에 의하여 기화기, 스노우 노즐 및 이를 연결하는 연결호스의 온도가 급격하게 떨어지게 되어 외부에 결빙현상이 발생하고, 내부의 분사라인에서 스노우가 과다하게 쌓이는 현상과 스노우 노즐 부분에서 막힘현상이 발행하여 균일하고 연속적인 스노우를 구현하기 어려운 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명에서와 같이 기화기(130) 및 스노우 노즐(140)에 히터(132,142)를 설치함으로써, 스노우의 연속분사에 의한 결빙 등을 방지할 수 있어, 스노우를 안정적으로 분사할 수 있게 된다. 상기 히터(132,142)는 온도를 자동적으로 조절해주는 서모스탯(thermostat)의 역할을 하는 것으로서 각각에 센서가 설치되어 일정한 온도를 기준으로 온오프하게 된다. The vaporizer 130 and the snow nozzle 140 is preferably applied to an aluminum material having high thermal conductivity. On the other hand, the heaters 132 and 142 are installed in close contact with each of the vaporizer 130 and the snow nozzle 140. Since the sublimation temperature of the snow (dry ice) is about -78.3 ℃, the vaporization temperature of the liquefied carbon dioxide is a temperature condition lower than -78.3 ℃ of the conditions in which the snow is formed. Therefore, the temperature of the carburetor, the snow nozzle, and the connection hose connecting the same rapidly decreases due to the cooling action due to the continuous spraying, causing freezing to the outside, and excessive snow accumulation in the internal spray line and the snow nozzle part. The blockage phenomenon occurs in the problem that it is difficult to implement a uniform and continuous snow. Therefore, by installing the heaters 132 and 142 in the vaporizer 130 and the snow nozzle 140 as in the present invention, it is possible to prevent the freezing due to the continuous injection of the snow, it is possible to spray the snow stably. The heaters 132 and 142 serve as a thermostat that automatically adjusts temperature, and sensors are installed in each of the heaters 132 and 142 to be turned on and off based on a constant temperature.

히터블록(150)은 기화기(130) 전단의 이산화탄소 공급라인(101) 상에 설치되어, 기화기(130)로 유입되는 액화된 이산화탄소의 온도를 조절하게 된다.The heater block 150 is installed on the carbon dioxide supply line 101 in front of the vaporizer 130, thereby controlling the temperature of the liquefied carbon dioxide flowing into the vaporizer 130.

압력센서(105)는 이산화탄소 공급라인(101) 상에 설치되어 공급되는 이산화탄소의 압력을 측정하게 된다. 압력센서(105)의 위치는 냉각탱크(110)와 기화기(130) 사이의 이산화탄소 공급라인 상에 설치된다. 따라서, 기화기(130)로 유입되는 액화된 이산화탄소의 압력을 측정하게 된다. The pressure sensor 105 is installed on the carbon dioxide supply line 101 to measure the pressure of the carbon dioxide supplied. The position of the pressure sensor 105 is installed on the carbon dioxide supply line between the cooling tank 110 and the vaporizer 130. Therefore, the pressure of the liquefied carbon dioxide flowing into the vaporizer 130 is measured.

콘트롤러(160)는 냉각탱크(110) 내부에 설치된 제1온도센서(115), 압력센서(105), 히터블록(150) 후단에 설치된 제2온도센서(155)로부터 온도 및 압력정보를 수신하게 된다. 콘트롤러(160)는 제1온도센서(115)로부터 온도정보를 수신하여 냉각장치(120)를 구동시켜 이산화탄소의 냉각온도를 제어하는데, 보통 압력이 저하되어도 액화가 충분히 가능할 정도로 낮은 온도(대략 -20℃ 이하)로 냉각시키게 된다. 또한, 콘트롤러(160)는 압력센서(105) 및 제2온도센서(155)로부터 압력 및 온도정보를 수신하여 액화된 이산화탄소의 압력변화에 대응하여 기화기(130)로 유입되는 액화 이산화탄소의 온도를 조절하도록 히터블록(150)의 출력을 제어하게 된다. The controller 160 receives temperature and pressure information from the first temperature sensor 115, the pressure sensor 105, and the second temperature sensor 155 installed at the rear end of the heater block 150 installed in the cooling tank 110. do. The controller 160 receives the temperature information from the first temperature sensor 115 and drives the cooling device 120 to control the cooling temperature of carbon dioxide. Usually, the temperature is low enough to allow liquefaction even when the pressure is reduced (about -20). Or less). In addition, the controller 160 receives pressure and temperature information from the pressure sensor 105 and the second temperature sensor 155 to adjust the temperature of the liquefied carbon dioxide introduced into the vaporizer 130 in response to the pressure change of the liquefied carbon dioxide. To control the output of the heater block 150 to.

스노우를 형성하기 위해서는 액체 상태에서 기체 상태로의 상변화 과정이 필요하며, 이 때 도 4에 도시된 이산화탄소의 상태 그래프 상에서 압력대비 응축온도를 확인할 수 있다. 콘트롤러(160)는 3중점(Triple point)을 따라서 형성된 포화라인(saturation line)을 따라서 압력 대비 액화온도를 일정하게 제어하여 압력변화에 따른 기화조건을 안정적으로 유지할 수 있게 된다. 도면에 표기된 스노우 제어 존(snow control zone)은 콘트롤러(160)가 통상적으로 제어할 수 있는 영역을 표시한 것으로써, 스노우가 발생될 수 있는 영역에서 공급압력 대비 온도를 조절할 수 있는 영역을 의미한다. 압력 대비 액화온도를 일정하게 제어한다는 것은 포화온도보다 낮은 온도로 조절하여 액화상태를 유지하도록 하는 것이다. 예를 들어 측정된 압력이 40bar인 경우 포화라인은 약 5℃가 되는데, 이 보다 약간 낮은 2 내지 3℃로 맞추게 된다. 제어하는 온도가 포화라인과 편차가 너무 클 경우, 예를 들어 40bar인 상태에서 제어온도를 -10℃ 등(또는 그 이하)으로 제어할 경우의 기화상태는 제어온도를 포화온도인 5℃로 제어할 경우와 같지 않다(스노우의 입자크기 및 기화온도 등). 그러므로, 포화온도를 기준으로 일정범위 낮은 온도(오차범위를 고려하여)를 유지할 수 있도록 하여 스노우 상태를 일정하게 제어할 수 있는 이점이 있다. 포화온도 보다 일정범위 낮은 온도의 조건은 설계자의 의도에 따라 다양하게 설정될 수 있으나, 포화온도보다 대략 1도 내지 5도 정도 낮도록 설정하는 것이 바람직하다.In order to form snow, a phase change process from a liquid state to a gaseous state is required, and at this time, the condensation temperature versus pressure can be checked on the state graph of carbon dioxide shown in FIG. 4. The controller 160 maintains a constant liquefaction temperature with respect to pressure along a saturation line formed along a triple point. By controlling, it is possible to stably maintain the vaporization conditions according to the pressure change. Snow control zone (snow control zone) shown in the drawing indicates the area that can be normally controlled by the controller 160, it is possible to adjust the temperature compared to the supply pressure in the area where snow can occur I mean the area that there is. Constant control of the liquefaction temperature to pressure is to maintain a liquefied state by adjusting to a temperature lower than the saturation temperature. For example, if the measured pressure is 40 bar, the saturation line will be about 5 ° C, but slightly lower than this to 2 to 3 ° C. If the temperature to be controlled is too large from the saturation line, for example, when the control temperature is controlled at -10 ° C or the like at 40 bar, the vaporization state is controlled at the saturation temperature of 5 ° C. This is not the same as the case (such as snow particle size and vaporization temperature). Therefore, it is possible to maintain a certain range of low temperature (in consideration of the error range) based on the saturation temperature, there is an advantage that can control the snow state constantly. The temperature of a certain range lower than the saturation temperature may be variously set according to the designer's intention, but it is preferable to set the temperature to be about 1 to 5 degrees lower than the saturation temperature.

한편, 전술한 바와 같이 콘트롤러(160)는 히터의 출력을 제어하여 압력 대비 온도를 조절하게 되는데, 본 시스템에서는 액화과정에서 냉동기가 온도를 충분히 낮추기 때문에 가열량의 제어만으로 온도조절을 할 수 있게 된다.On the other hand, as described above, the controller 160 adjusts the temperature to pressure by controlling the output of the heater. In the present system, the temperature of the refrigerator is sufficiently reduced during the liquefaction process, so that the temperature can be controlled only by controlling the heating amount. .

기화기(130) 전단의 이산화탄소 공급라인 상에는 솔레노이드 밸브(180)가 설치된다. 도시되지는 않았으나 분사노즐(140)에는 솔레노이드 밸브(180)와 신호 연결되는 스위치가 설치될 수 있고, 따라서 실제 분사동작 시 스위치의 온/오프 작동에 따라 스노우를 분사하거나 멈출 수 있게 된다.The solenoid valve 180 is installed on the carbon dioxide supply line in front of the vaporizer 130. Although not shown, the injection nozzle 140 may be provided with a switch that is connected to the solenoid valve 180, so that snow can be sprayed or stopped according to the on / off operation of the switch during the actual injection operation.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 스노우 제어 시스템에 의하면, 1차 열교환장치(냉각장치 및 냉각탱크)를 사용하여 이산화탄소를 액화시키고, 2차 열교환장치(히터블록)를 이용하여 압력에 대비한 액화온도를 정밀하게 조절할 수 있게 되어, 결국 기화조건을 안정적으로 유지할 수 있는 이점이 있다. 그리고, 이산화탄소 냉각방식에 있어서 부동액이 담겨져 있는 수조형 냉각탱크를 사용하므로 보다 쉽고 안정적으로 이산화탄소의 냉각 및 액화가 가능한 이점이 있다. 또한, 기화기와 스노우 노즐 각각에 히터를 설치함으로써, 연속분사 과정에서 기화기, 스노우 노즐 및 연결호스의 결빙으로 인한 막힘현상을 해결하여 스노우를 안정적으로 공급하도록 하는 이점이 있다. As described above, according to the snow control system according to the present invention, liquefaction of carbon dioxide using a primary heat exchanger (cooling unit and a cooling tank), and liquefaction against pressure using a secondary heat exchanger (heater block) Since the temperature can be precisely controlled, there is an advantage in that the vaporization conditions can be kept stable. In addition, in the carbon dioxide cooling method, since the water tank type cooling tank containing the antifreeze is used, there is an advantage that the carbon dioxide can be cooled and liquefied more easily and stably. In addition, by installing a heater in each of the carburetor and the snow nozzle, there is an advantage to solve the blockage caused by the freezing of the carburetor, the snow nozzle and the connection hose in the continuous spraying process to supply the snow stably.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the specific embodiments described above. It will be apparent to those skilled in the art that numerous modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the appended claims. And equivalents should also be considered to be within the scope of the present invention.

본 발명에 따른 스노우 제어 시스템은 상용되는 압력용기에 일정 압력 이상으로 저장된 이산화탄소 가스를 이용하여 스노우를 형성하고 그 분사상태를 조정하는 시스템에 관한 것으로써 정밀부품의 미세한 오염부분을 세척하는 건식 세정장치에 이용될 수 있다. Snow control system according to the present invention relates to a system for forming a snow using a carbon dioxide gas stored above a certain pressure in a commercial pressure vessel and to control the spraying state of the dry cleaning device for washing the minute contaminated parts of precision parts It can be used to.

100. 스노우 제어 시스템 101. 이산화탄소 공급라인
105. 압력센서 110. 냉각탱크
115. 제1온도센서 120. 냉각장치
130. 기화기 140. 스노우 노즐
150. 히터블록 155. 제2온도센서
160. 콘트롤러 100. Snow Control System 101. Carbon Dioxide Supply Line
105. Pressure sensor 110. Cooling tank
115. First temperature sensor 120. Cooling device
130. Carburetor 140. Snow Nozzles
150. Heater block 155. Second temperature sensor
160. Controller

Claims (8)

압력용기에 연결된 이산화탄소 공급라인(101)이 부동액이 담겨진 내부를 경유하여 상기 이산화탄소 공급라인 내의 이산화탄소를 액화시키는 냉각탱크(110);
상기 냉각탱크(110) 내부에 냉매순환라인(121)을 경유하도록 함으로써 상기 냉각탱크 내의 부동액을 냉각시키는 냉각장치(120);
상기 냉각탱크(110)를 경유한 이산화탄소 공급라인과 연결되어 액화된 이산화탄소를 기화시켜 스노우 상태로 상변화시키는 기화기(130);
상기 기화기로부터 유입되는 스노우를 분사하는 스노우 노즐(140);
상기 기화기(130) 전단의 상기 이산화탄소 공급라인(101) 상에 설치되어 상기 기화기로 유입되는 액화된 이산화탄소를 가열하는 히터블록(150);
상기 이산화탄소 공급라인 상에 설치되어 기화기(130)로 공급되는 이산화탄소의 압력을 측정하는 압력센서(105) 및,
상기 냉각탱크(110) 내에 설치된 제1온도센서(115)로부터 온도정보를 수신하여 상기 냉각장치를 제어하여 상기 이산화탄소의 냉각온도를 조절하고, 상기 압력센서(105) 및 상기 히터블록 후단에 설치된 제2온도센서(155)로부터 압력 및 온도정보를 수신하여 이산화탄소의 압력에 대응하여 기화기(130)로 유입되는 온도를 조절하도록 상기 히터블록(150)의 출력을 제어하는 콘트롤러(160)를 포함하며,
상기 콘트롤러(160)는 압력과 온도 변화에 따른 이산화탄소의 상태 정보를 구비하며, 상기 측정된 압력에 따른 포화온도보다 일정범위 낮은 온도로 이산화탄소의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 스노우 제어 시스템.A cooling tank 110 for liquefying carbon dioxide in the carbon dioxide supply line via an interior of the carbon dioxide supply line 101 connected to the pressure vessel via an antifreeze solution;
Cooling apparatus 120 for cooling the antifreeze in the cooling tank by passing through the refrigerant circulation line 121 in the cooling tank (110);
A vaporizer 130 connected to the carbon dioxide supply line via the cooling tank 110 to vaporize the liquefied carbon dioxide and change the phase into a snow state;
A snow nozzle 140 for spraying snow flowing from the vaporizer;
A heater block 150 installed on the carbon dioxide supply line 101 in front of the vaporizer 130 to heat the liquefied carbon dioxide introduced into the vaporizer;
A pressure sensor 105 installed on the carbon dioxide supply line and measuring a pressure of carbon dioxide supplied to the vaporizer 130;
Receiving temperature information from the first temperature sensor 115 installed in the cooling tank 110 to control the cooling device to adjust the cooling temperature of the carbon dioxide, and the second installed on the pressure sensor 105 and the heater block It receives a pressure and temperature information from the temperature sensor 155 includes a controller 160 for controlling the output of the heater block 150 to adjust the temperature flowing into the vaporizer 130 in response to the pressure of the carbon dioxide,
The controller (160) is provided with state information of carbon dioxide according to pressure and temperature change, and snow control system, characterized in that for controlling the temperature of the carbon dioxide to a predetermined range lower than the saturation temperature according to the measured pressure. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 기화기(130)와 스노우 노즐(140) 각각에는 히터가 설치되는 것을 특징으로 하는 스노우 제어 시스템.The method of claim 1,
Snow control system, characterized in that the heater is installed in each of the vaporizer (130) and the snow nozzle (140). 제 1 항에 있어서,
상기 기화기(130) 및 스노우 노즐(140) 각각은 알루미늄 재질이 적용되는 것을 특징으로 하는 스노우 제어 시스템.The method of claim 1,
The carburetor 130 and the snow nozzle 140, each snow control system, characterized in that the aluminum material is applied. 제 1 항에 있어서,
상기 기화기 전단의 이산화탄소 공급라인 상에는 솔레노이드 밸브(180)가 설치되고, 상기 분사노즐에는 상기 솔레노이드 밸브와 신호 연결되는 스위치가 설치되어, 상기 스위치의 온/오프에 의해 스노우를 분사하거나 멈출 수 있는 것을 특징으로 하는 스노우 제어 시스템.The method of claim 1,
A solenoid valve 180 is installed on the carbon dioxide supply line in front of the vaporizer, and a switch connected to the solenoid valve is connected to the injection nozzle so that snow can be sprayed or stopped by on / off of the switch. Snow control system. 압력용기에 연결된 이산화탄소 공급라인;
상기 이산화탄소 공급라인을 흐르는 이산화탄소와 열교환하여 액화시키는 1차 열교환장치;
상기 1차 열교환장치를 경유한 이산화탄소 공급라인과 연결되어 액화된 이산화탄소를 기화시켜 스노우 상태로 상변화시키는 기화기;
상기 기화기로부터 유입되는 스노우를 분사하는 스노우 노즐;
상기 기화기 전단의 상기 이산화탄소 공급라인 상에 설치되어 상기 기화기로 유입되는 액화된 이산화탄소와 열교환하는 2차 열교환장치;
상기 이산화탄소 공급라인 상에 설치되어 기화기로 공급되는 이산화탄소의 압력을 측정하는 압력센서; 및,
상기 1차 열교환장치를 제어하여 상기 이산화탄소의 냉각온도를 조절하고, 상기 압력센서로부터 압력 정보를 수신하여 이산화탄소의 압력에 대응하여 기화기로 유입되는 온도를 조절하도록 상기 2차 열교환장치를 제어하는 콘트롤러를 포함하며,
상기 콘트롤러는 압력과 온도 변화에 따른 이산화탄소의 상태 정보를 구비하며, 상기 측정된 압력에 따른 포화온도보다 일정범위 낮은 온도로 이산화탄소의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 스노우 제어 시스템.A carbon dioxide supply line connected to the pressure vessel;
A primary heat exchanger configured to liquefy by heat exchange with the carbon dioxide flowing through the carbon dioxide supply line;
A vaporizer which is connected to the carbon dioxide supply line via the primary heat exchanger to vaporize the liquefied carbon dioxide and change the phase into a snow state;
A snow nozzle for spraying snow flowing from the vaporizer;
A secondary heat exchanger installed on the carbon dioxide supply line in front of the vaporizer to exchange heat with the liquefied carbon dioxide introduced into the vaporizer;
A pressure sensor installed on the carbon dioxide supply line and measuring a pressure of carbon dioxide supplied to a vaporizer; And,
A controller for controlling the secondary heat exchanger to control the primary heat exchanger to adjust the cooling temperature of the carbon dioxide, and to receive the pressure information from the pressure sensor to adjust the temperature flowing into the vaporizer in response to the pressure of the carbon dioxide. Include,
The controller is equipped with state information of carbon dioxide according to pressure and temperature changes, and snow control system, characterized in that to adjust the temperature of the carbon dioxide to a temperature lower than a certain range than the saturation temperature according to the measured pressure. 삭제delete 제 6 항에 있어서,
상기 1차 열교환장치는 상기 이산화탄소 공급라인이 냉각된 부동액이 담겨진 냉각냉크 내부를 경유하도록 하여 이산화탄소 공급라인 내의 이산화탄소를 액화시키는 것을 특징으로 하는 스노우 제어 시스템.The method according to claim 6,
The primary heat exchanger is a snow control system characterized in that the carbon dioxide supply line to liquefy the carbon dioxide in the carbon dioxide supply line by passing through the inside of the cooling coolant containing the cooled antifreeze.
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