KR101969298B1 - Xenon and krypton separating apparatus - Google Patents

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박규홍
최호윤
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주식회사 에프알디
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Abstract

The disclosed apparatus for separating xenon and krypton comprises a separation unit comprising a separation member filled with a packing for separation of liquefied xenon in a gaseous mixture and gas phase krypton. Accordingly, separate heat exchanger, xenon adsorption/desorption device and the like are not necessarily provided. Therefore, the space and cost required for the separation member for separating and purifying xenon and krypton in the mixed gas containing xenon and krypton can be reduced.

Description

제논 및 크립톤 분리 장치{Xenon and krypton separating apparatus}≪ Desc / Clms Page number 1 > Xenon and krypton separating apparatus &

본 발명은 제논 및 크립톤 분리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a xenon and krypton separation apparatus.

제논(xenon)은 원소주기율표 상에서 5주기 18족에 속하는 비활성 기체로, 원소 기호는 Xe, 녹는점은 -111.7℃, 끓는점은 -108.12℃, 밀도는 5.894g/L이고, 색깔과 냄새가 없는 단원자 분자로 공기 중에 극미량 함유되어 있다.Xenon is an inert gas belonging to the 5th cycle group 18 on the Periodic Table of the Elements. The element symbol is Xe, the melting point is -111.7 ℃, the boiling point is -108.12 ℃, the density is 5.894g / L, It is a small molecule contained in the air.

크립톤(krypton)은 원소주기율표 상에서 4주기 18족에 속하는 기체로, 원소 기호는 Kr, 녹는점은 -157.36℃, 끓는점은 -153.22℃, 밀도는 3.749g/L이고, 단원자 분자 기체로 반응성이 거의 없어 비활성 기체라고도 하며 색깔과 냄새가 없고 공기 중에 적은 양이 존재한다.Krypton is a gas belonging to the 4th cycle group 18 on the Periodic Table of the Elements. Its symbol is Kr, the melting point is -157.36 ℃, the boiling point is -153.22 ℃, and the density is 3.749g / L. It is also called inert gas, with little color and odor, and a small amount in the air.

이러한 제논 및 크립톤은 반도체 웨이퍼 등의 제조 공정에서 필수 요소로 사용되어져야 하는데, 공기 중에 극미량만 함유되어 있는 특성 때문에, 반도체 웨이퍼 등의 제조 공정에서 이미 사용된 제논 및 크립톤의 회수가 요구되고 있다.Such xenon and krypton should be used as essential elements in the manufacturing process of semiconductor wafers and the like. Due to the characteristic that they are contained only in a very small amount in the air, the recovery of xenon and krypton already used in the production process of semiconductor wafers and the like is required.

반도체 웨이퍼 등의 제조 공정에서 이미 사용된 제논 및 크립톤은 산소 등의 이물질과 혼합된 상태의 혼합 가스 상태로 존재하는데, 이러한 혼합 가스 내에서 순수한 제논 및 크립톤을 분리하기 위한 여러 기술이 개발되어 오고 있고, 그러한 분리 기술의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌의 그 것이다.[0003] Xenon and krypton already used in the production process of semiconductor wafers and the like exist in a mixed gas state mixed with foreign substances such as oxygen. Various techniques for separating pure xenon and krypton in such mixed gas have been developed , Which can be presented as an example of such a separation technique is that of the patent literature given below.

그러나, 위 특허문헌을 포함한 종래 기술에 의하면, 액화질소와 혼합 가스가 열교환되도록 하기 위한 열교환기와, 상기 열교환기를 경유하면서 저온화된 혼합 가스 중 동결된 제온을 흡착시키는 제논 흡탈착기를 구비하여야 하고, 그에 따라 혼합 가스를 분리 정제하기 위한 분리 부재가 매우 긴 탑 형태로 형성되어져야 해서, 그 설치에 소요되는 공간 및 비용이 과다한 단점이 있었다.However, according to the prior art including the patent documents, it is necessary to include a heat exchanger for exchanging heat between the liquefied nitrogen and the mixed gas, and a xenon desorber for adsorbing the frozen xenon in the mixed gas, which is passed through the heat exchanger, Accordingly, the separation member for separating and purifying the mixed gas has to be formed in a very long tower shape, which is disadvantageous in terms of space and cost for installation.

또한, 위 특허문헌을 포함한 종래 기술에 의하면, 혼합 가스를 분리 정제하기 위한 분리 부재가 임의로 기울어지는 경우, 이를 감지할 수가 없어서, 안전 사고가 발생될 수 있는 단점이 있었다.In addition, according to the prior art including the above patent documents, when the separating member for separating and purifying the mixed gas is arbitrarily inclined, it can not be detected, and there is a disadvantage that a safety accident may occur.

공개특허 제 10-2006-0018459호, 공개일자: 2006.03.02., 발명의 명칭: 크립톤가스와 제논가스 분리방법 및 그 장치Patent Document 10-2006-0018459, Publication date: Mar. 02, 2006, Title of the invention: Separation method of krypton gas and xenon gas and apparatus thereof

본 발명은 제논과 크립톤이 함유된 혼합 가스에서 제논과 크립톤을 분리 정제하기 위한 분리 부재의 설치에 소요되는 공간 및 비용을 저감시킬 수 있는 제논 및 크립톤 분리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a xenon and krypton separation apparatus capable of reducing the space and cost required for the separation member for separating and purifying xenon and krypton in a mixed gas containing xenon and krypton.

본 발명의 다른 목적은 제논과 크립톤을 분리 정제하기 위한 분리 부재가 임의로 기울어지는 경우 이를 감지할 수 있는 제논 및 크립톤 분리 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a xenon and krypton separation device capable of detecting when the separation member for separating and purifying xenon and krypton is arbitrarily inclined.

본 발명의 일 측면에 따른 제논 및 크립톤 분리 장치는 제논 및 크립톤을 함유한 혼합 가스를 공급하는 공급 탱크; 냉매 수용 케이스와, 상기 공급 탱크로부터 공급되어 상기 냉매 수용 케이스를 경유한 혼합 가스가 유입되고, 상기 냉매 수용 케이스를 경유한 혼합 가스 중의 액화된 제논과 기체 상태인 크립톤 분리를 위한 충전물이 그 내부에 충전된 분리 부재를 포함하는 분리 유닛; 및 상기 분리 부재에 배치되어, 상기 분리 부재의 수직도를 감지하는 기울어짐 센싱 부재;를 포함하고,
상기 냉매 수용 케이스의 내측 하부에 저온 냉매가 수용되어 있고,
상기 기울어짐 센싱 부재는 상기 분리 부재에 설치되고 내부가 빈 형태로 형성되는 기울어짐 센싱 부재 케이스와, 상기 기울어짐 센싱 부재 케이스 내부의 상단에서 반구형으로 돌출되는 회동 연결 링과, 상기 회동 연결 링에 회동 가능하게 걸려 중력 방향으로 향하도록 회동될 수 있는 회동체와, 상기 회동체의 말단에 상기 회동체에 대해 회동될 수 있도록 힌지에 의해 연결되되 중력 방향으로 향하도록 연장되는 회동 연장체와, 상기 회동 연장체의 말단부에 배치되는 회동 마그넷과, 상기 기울어짐 센싱 부재 케이스의 내부의 저면에 배치되어, 상기 회동 연장체에 매달려 회동되는 상기 회동 마그넷의 자력 변화를 감지하는 기울어짐 감지 홀 센서를 포함하고,
상기 분리 부재가 기울어지기 시작하면, 상기 분리 부재의 기울어지는 정도만큼 상기 회동체 및 상기 회동 연장체가 중력 방향으로 회동되면서 상기 회동 마그넷의 위치가 변동됨에 따라 상기 기울어짐 감지 홀 센서에 의해 감지되는 자력이 변화됨으로써, 상기 분리 부재의 기울어짐이 감지될 수 있는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for separating xenon and krypton, comprising: a supply tank for supplying a mixed gas containing xenon and krypton; And a gas mixture supplied from the supply tank and passing through the coolant containing case flows into the coolant containing case and the filler for separating the liquefied xenon in the gaseous mixture passing through the coolant containing case and the gaseous krypton, A separation unit including a charged separation member; And a tilting sensing member disposed on the separating member, the tilting sensing member sensing a verticality of the separating member,
The low-temperature refrigerant is accommodated in the lower portion of the inside of the refrigerant containing case,
Wherein the tilting sensing member includes a tilting sensing member case mounted on the separating member and having an interior formed in an empty shape, a tilting connection ring projecting in a hemispherical shape from an upper end of the tilting sensing member case, A pivoting extension body connected to the distal end of the pivoting body by a hinge so as to be pivotable about the pivoting body and extending toward the gravity direction; And a tilting detection hole sensor disposed on a bottom surface of the tilting sensing member case for detecting a change in magnetic force of the tilting magnet that is suspended from the tilting extension body,
When the separating member starts to be inclined, the rotating body and the rotating extension body are rotated in the gravity direction by an amount of tilting of the separating member, and the magnetic force sensed by the inclination detecting hall sensor The tilting of the separating member can be detected.

본 발명의 일 측면에 따른 제논 및 크립톤 분리 장치에 의하면, 제논 및 크립톤 분리 장치가 혼합 가스 중의 액화된 제논과 기체 상태인 크립톤 분리를 위한 충전물이 그 내부에 충전된 분리 부재를 포함하는 분리 유닛을 포함함에 따라, 열교환기, 제논 흡탈착기 등이 별도로 구비될 필요가 없고, 그에 따라 제논과 크립톤이 함유된 혼합 가스에서 제논과 크립톤을 분리 정제하기 위한 분리 부재의 설치에 소요되는 공간 및 비용을 저감시킬 수 있게 되는 효과가 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a separation unit comprising a separation member filled with a packing for liquefied xenon in a mixed gas and gaseous krypton separation in a gaseous mixture, It is not necessary to separately provide a heat exchanger and a xenon aspirator and the like so that the space and cost required for the separation member for separating and purifying xenon and krypton in a mixed gas containing xenon and krypton There is an effect that it can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제논 및 크립톤 분리 장치의 구성을 개략적으로 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제논 및 크립톤 분리 장치를 구성하는 분리 부재 내부를 보이는 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제논 및 크립톤 분리 장치를 구성하는 분리 부재에 적용된 기울어짐 센싱 부재가 정상적인 상태일 때의 모습을 보이는 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 기울어짐 센싱 부재가 일정량 기울어진 상태일 때의 모습을 보이는 단면도.
도 5은 도 4에 도시된 기울어짐 센싱 부재가 최대값으로 기울어진 상태일 때의 모습을 보이는 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a configuration of a xenon and krypton separation apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the inside of a separating member constituting a separator for separating xenon and krypton according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a tilting sensing member applied to a separating member constituting the separator of xenon and krypton according to an embodiment of the present invention in a normal state. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where the tilting sensing member shown in FIG. 3 is tilted by a predetermined amount.
5 is a cross-sectional view showing a state where the tilt sensing member shown in FIG. 4 is tilted to a maximum value.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제논 및 크립톤 분리 장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, an apparatus for separating xenon and krypton according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제논 및 크립톤 분리 장치의 구성을 개략적으로 보이는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제논 및 크립톤 분리 장치를 구성하는 분리 부재 내부를 보이는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제논 및 크립톤 분리 장치를 구성하는 분리 부재에 적용된 기울어짐 센싱 부재가 정상적인 상태일 때의 모습을 보이는 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 기울어짐 센싱 부재가 일정량 기울어진 상태일 때의 모습을 보이는 단면도이고, 도 5은 도 4에 도시된 기울어짐 센싱 부재가 최대값으로 기울어진 상태일 때의 모습을 보이는 단면도이다.FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a separator for separating xenon and krypton according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing the interior of a separator constituting the separator for separating xenon and krypton according to an embodiment of the present invention FIG. 3 is a cross-sectional view showing a tilting sensing member applied to a separating member constituting the separating apparatus for separating xenon and krypton according to an embodiment of the present invention in a normal state, and FIG. 4 is a cross- FIG. 5 is a cross-sectional view showing the state when the tilt sensing member shown in FIG. 4 is tilted to its maximum value. FIG.

도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 제논 및 크립톤 분리 장치(100)는 공급 탱크(110)와, 분리 유닛(130)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 5 together, the xenon and krypton separation apparatus 100 according to the present embodiment includes a supply tank 110 and a separation unit 130.

도면 번호 101은 상기 공급 탱크(110)와 상기 분리 유닛(130) 내의 후술되는 분리 부재(135)를 연결하는 공급 배관이고, 도면 번호 102는 상기 분리 부재(135)를 경유하면서 분리된 크립톤이 크립톤 저장 탱크(150)로 유동되는 크립톤 유동 배관이고, 도면 번호 103은 상기 분리 부재(135)를 경유하면서 분리된 제논이 제논 저장 탱크(155)로 유동되는 제논 유동 배관이다.Reference numeral 101 denotes a supply pipe for connecting the supply tank 110 and a later-described separating member 135 in the separating unit 130. Reference numeral 102 denotes a separator for separating krypton separated by the separating member 135 from krypton Reference numeral 103 denotes a xenon flow pipe through which the separated xenon flows to the xenon storage tank 155 via the separating member 135. [

도면 번호 170은 상기 제논 및 크립톤 분리 장치(100)의 각종 구성요소의 작동을 제어할 수 있는 제어 부재이다.Reference numeral 170 denotes a control member capable of controlling the operation of various components of the xenon and krypton separation apparatus 100.

상기 공급 탱크(110)는 반도체 웨이퍼 등을 제조하는 공정에서 이미 사용된 제논 및 크립톤을 함유한 혼합 가스를 저장하고, 상기 분리 유닛(130) 쪽으로 공급할 수 있는 것이다.The supply tank 110 may store a mixed gas containing xenon and krypton already used in the process of manufacturing a semiconductor wafer or the like and supply the gas to the separation unit 130.

상기 분리 유닛(130)은 상기 공급 탱크(110)로부터 공급된 상기 혼합 가스 중의 제논 및 크립톤을 분리하기 위한 것으로, 냉매 수용 케이스(131)와, 분리 부재(135)를 포함한다.The separation unit 130 separates the xenon and krypton in the mixed gas supplied from the supply tank 110 and includes a refrigerant receiving case 131 and a separating member 135.

상기 냉매 수용 케이스(131)는 그 내측 하부에 액체 질소 등의 저온 냉매가 수용되어 있는 것이고, 상기 공급 배관(101)이 관통된다.The refrigerant containing case 131 has a low-temperature refrigerant such as liquid nitrogen accommodated in an inner lower portion thereof, and the supply pipe 101 is penetrated.

도면 번호 140은 상기 냉매 수용 케이스(131)의 하부로 상기 저온 냉매를 공급해주는 저온 냉매 공급 부재이고, 도면 번호 104는 상기 저온 냉매 공급 부재와 상기 냉매 수용 케이스(131)의 하부를 연결해주는 냉매 충진 배관이다.Reference numeral 140 denotes a low-temperature refrigerant supply member for supplying the low-temperature refrigerant to the lower portion of the refrigerant receiving case 131, reference numeral 104 denotes a refrigerant filling member for connecting the low-temperature refrigerant supply member and the lower portion of the refrigerant receiving case 131, It is piping.

상기 분리 부재(135)는 상기 냉매 수용 케이스(131) 내에 설치되고, 상기 공급 배관(101)을 통해 상기 공급 탱크(110)로부터 공급되어 상기 냉매 수용 케이스(131)를 경유한 혼합 가스가 유입되고, 상기 냉매 수용 케이스(131)를 경유한 혼합 가스 중의 액화된 제논과 기체 상태인 크립톤 분리를 위한 충전물(137)이 그 내부에 충전된 것이다.The separating member 135 is installed in the refrigerant receiving case 131 and the mixed gas supplied from the supply tank 110 through the refrigerant receiving case 131 flows through the supply pipe 101 And a packing 137 for separating liquefied xenon in a mixed gas passing through the refrigerant receiving case 131 and krypton gas in a gaseous state.

상기 분리 부재(135)의 하부에 상기 공급 배관(101) 및 상기 제논 유동 배관(103)이 연결되고, 상기 분리 부재(135)의 상부에 상기 크립톤 유동 배관(102)이 연결된다.The supply pipe 101 and the xenon flow pipe 103 are connected to the lower part of the separating member 135 and the krypton flow pipe 102 is connected to the upper part of the separating member 135.

상기 분리 부재(135) 내부에 충전된 상기 충전물(137)은 라시히 링(raschig ring)으로 제시될 수 있다. 상기 라시히 링은 허니컴 구조 등 다양한 구조로 이루어질 수 있고, 세라믹 등 다양한 물질로 이루어질 수 있다.The packing 137 filled in the separating member 135 may be presented as a raschig ring. The Rashihi ring may have various structures such as a honeycomb structure, and may be formed of various materials such as ceramics.

상기와 같이, 상기 분리 부재(135) 내부가 상기 충전물(137)로 충전됨으로써, 상기 공급 배관(101)을 통해 상기 냉매 수용 케이스(131)를 경유한 혼합 가스는 상기 저온 냉매의 냉기에 의해 냉각되고, 그에 따라 상기 혼합 가스 중의 제논은 동결되고 크립톤은 기체 상태를 유지한 상태가 되어, 그 상태로 상기 분리 부재(135) 내부로 유입된 다음, 상기 분리 부재(135)를 경유하면서 상기 충전물(137)인 라시히 링에 의해 동결 상태인 제논은 상기 분리 부재(135)의 하부로 낙하되고, 기체 상태의 크립톤은 상승된다.As described above, since the inside of the separating member 135 is filled with the filler 137, the mixed gas passing through the refrigerant receiving case 131 through the supply pipe 101 is cooled by the cool air of the low- The xenon in the mixed gas is frozen and the krypton remains in a gaseous state and is introduced into the separating member 135 in this state, and then is discharged through the separating member 135 137) falls to the lower portion of the separating member 135, and the gaseous krypton is raised.

상기 분리 부재(135)의 하부로 낙하된 제논은 상기 제논 유동 배관(103)을 통해 상기 제논 저장 탱크(155)에 저장되고, 상기 분리 부재(135)의 상부로 유동된 크립톤은 상기 크립톤 유동 배관(102)을 통해 상기 크립톤 저장 탱크(150)에 저장된다.The xenon dropped to the lower portion of the separating member 135 is stored in the xenon storage tank 155 through the xenon flow pipe 103 and the krypton flowing to the upper portion of the separating member 135 flows into the krypton flow pipe Is stored in the krypton storage tank (150) through the outlet (102).

물론, 상기 제논 저장 탱크(155) 및 상기 크립톤 저장 탱크(150) 전단에는 각각 제논과 크립톤을 압축시켜줄 수 있는 압축기(미도시) 등이 더 설치될 수 있다.Of course, a compressor (not shown) or the like capable of compressing xenon and krypton may be further provided at the front ends of the xenon storage tank 155 and the krypton storage tank 150, respectively.

한편, 상기 제논 및 크립톤 분리 장치(100)는 상기 공급 탱크(110)로부터 상기 분리 부재(135) 쪽으로 공급되는 상기 혼합 가스 중의 불순물인 산소를 제거하기 위한 산소 제거 부재(115)와, 상기 산소 제거 부재(115)를 경유한 상기 혼합 가스 중의 수분을 제거하는 수분 제거 부재(120)를 포함한다.The apparatus for separating xenon and krypton 100 includes an oxygen removing member 115 for removing oxygen which is an impurity in the mixed gas supplied from the supply tank 110 to the separating member 135, And a moisture removing member (120) for removing moisture in the mixed gas via the member (115).

상기 산소 제거 부재(115)와 상기 수분 제거 부재(120)는 상기 공급 배관(101) 상에 설치된다.The oxygen removing member 115 and the moisture removing member 120 are installed on the supply pipe 101.

상기 산소 제거 부재(115)는 상기 공급 배관(101)을 따라 유동되는 혼합 가스에 수소를 첨가해주는 것이고, 상기 수분 흡착 부재는 실리카겔 등 수분을 흡착할 수 있는 물질이 내부에 배치된 것이다.The oxygen removing member 115 is to add hydrogen to the mixed gas flowing along the supply pipe 101, and the moisture adsorbing member is formed of a material capable of adsorbing moisture such as silica gel.

상기 수분 제거 부재(120)에서 상기 공급 배관(101)을 따라 유동되는 혼합 가스에 수소를 첨가해 주면, 상기 혼합 가스 중의 산소와 첨가된 수소가 촉매 반응에 의해 수분으로 변화되고, 그 수분이 그 후단의 상기 수분 흡착 부재에서 흡착되면서 제거될 수 있게 된다.When hydrogen is added to the mixed gas flowing along the feed pipe 101 from the moisture removing member 120, oxygen in the mixed gas and hydrogen added are changed into moisture by the catalytic reaction, And can be removed while being adsorbed by the moisture adsorbing member at the rear end.

상기와 같이 산소 및 수분이 제거된 혼합 가스가 상기 분리 유닛(130)으로 유동된다.As described above, the mixed gas from which oxygen and moisture are removed flows into the separation unit 130.

한편, 상기 제논 및 크립톤 분리 장치(100)는 상기 분리 부재(135)에 배치되어, 상기 분리 부재(135)의 수직도를 감지하는 기울어짐 센싱 부재(160)를 포함한다.The xenon and krypton separation apparatus 100 includes a tilting sensing member 160 disposed on the separating member 135 and sensing a verticality of the separating member 135.

상세히, 상기 기울어짐 센싱 부재(160)는 상기 분리 부재(135)의 케이스(137)에 설치되고 내부가 빈 형태로 형성되는 기울어짐 센싱 부재 케이스(161)와, 상기 기울어짐 센싱 부재 케이스(161) 내부의 상단에서 반구형으로 돌출되는 회동 연결 링(162)과, 상기 회동 연결 링(162)에 회동 가능하게 걸려 중력 방향으로 향하도록 회동될 수 있고 일정 길이로 길게 형성되는 회동체(163)와, 상기 회동체(163)의 말단에 상기 회동체(163)에 대해 회동될 수 있도록 힌지(167)에 의해 연결되되 중력 방향으로 향하도록 일정 길이로 길게 연장되는 회동 연장체(168)와, 상기 회동 연장체(168)의 말단부에 배치되는 회동 마그넷(164)과, 상기 기울어짐 센싱 부재 케이스(161)의 내부의 저면에 배치되어 상기 회동 연장체(168)에 매달려 회동되는 상기 회동 마그넷(164)의 자력 변화를 감지하는 기울어짐 감지 홀 센서(166)를 포함한다.In detail, the tilting sensing member 160 includes a tilting sensing member case 161 installed in the case 137 of the separating member 135 and having an internal shape, and the tilting sensing member case 161 A rotary member 163 rotatably coupled to the rotary connection ring 162 so as to be pivotable in the gravity direction and elongated in a predetermined length, A rotation extension body 168 connected to the end of the rotary body 163 by a hinge 167 so as to be rotatable with respect to the rotary body 163 and extending a predetermined length toward the gravity direction, A rotation magnet 164 disposed at a distal end of the elongated body 168 and a magnetic force of the rotating magnet 164 disposed on a bottom surface of the inside of the tilting sensing member case 161 and pivotally suspended from the rotation elongated body 168 To detect change Tilted and a load detection hole sensor (166).

상기 회동 연장체(168)와 상기 회동 마그넷(164)은 자중에 의해 항상 중력 방향을 향하게 되고, 상기 회동체(163)는 상기 힌지(167)가 후술되는 기울어짐 감지 접촉 센서(165)에 닿기 전까지는 중력 방향으로 향하게 된다.The pivoting extension body 168 and the pivoting magnet 164 are always oriented in the direction of gravity by their own weight and the pivoting body 163 is pivoted until the hinge 167 reaches the tilting detection contact sensor 165 Is directed in the direction of gravity.

감지 효과를 증진하기 위하여, 상기 기울어짐 감지 홀 센서(166)는 상기 기울어짐 센싱 부재 케이스(161)의 내부의 저면 상의 중앙과 그 양 측으로 일정 간격 이격되도록 세 개 이상으로 설치된다.In order to enhance the sensing effect, the tilt sensing hole sensor 166 is installed at three or more distances from the center of the bottom surface of the tilt sensing member case 161 and the both sides thereof.

상기 기울어짐 센싱 부재(160)는 상기 기울어짐 센싱 부재 케이스(161)에서 상기 힌지(167)에 대응되는 높이에 배치되어, 상기 힌지(167)의 접촉을 감지할 수 있는 기울어짐 감지 접촉 센서(165)를 포함하고, 상기 기울어짐 감지 접촉 센서(165)는 상기 기울어짐 센싱 부재 케이스(161) 내부에서 돌출된 형태를 이룬다.The tilting sensing member 160 is disposed at a height corresponding to the hinge 167 in the tilting sensing member case 161 and is inclined by a tilting sensing contact sensor capable of sensing the contact of the hinge 167 And the tilt sensing contact sensor 165 protrudes from the interior of the tilt sensing member case 161.

상기 분리 부재(135)가 정상적인 자세인 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회동체(163), 상기 회동 연장체(168) 및 상기 회동 마그넷(164)은 중력 방향으로 늘어진 상태가 되고, 상기 회동 마그넷(164)은 상기 기울어짐 감지 홀 센서(166) 중 중앙의 것에 의해 감지된 상태를 유지한다.3, the rotation body 163, the rotation extension body 168, and the rotation magnet 164 are in a state of being stretched in the gravity direction, and when the separation member 135 is in a normal posture, The rotation magnet 164 maintains a state sensed by the center of the inclination detection hall sensor 166.

그러다가, 상기 분리 부재(135)가 임의로 기울어지기 시작하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 분리 부재(135)의 기울어지는 정도만큼 상기 회동체(163) 및 상기 회동 연장체(168)가 중력 방향으로 회동되면서 상기 회동 마그넷(164)의 위치가 변동됨에 따라 상기 기울어짐 감지 홀 센서(166)에 의해 감지되는 자력이 변화됨으로써, 상기 분리 부재(135)의 기울어짐이 감지될 수 있게 된다.4, the rotary member 163 and the rotary extension 168 rotate in the direction of gravity by an amount of tilting of the separating member 135. As a result, The tilting of the separating member 135 can be detected by changing the magnetic force sensed by the tilting detection hall sensor 166 as the position of the tilting magnet 164 is changed.

그러다가, 상기 분리 부재(135)가 최대값으로 기울어지면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 힌지(167)가 상기 기울어짐 감지 접촉 센서(165)와 접촉됨과 함께, 상기 힌지(167)가 상기 기울어짐 감지 접촉 센서(165)에 접촉되어 회동 저지됨으로써, 상기 회동체(163)에 비해 상기 회동 연장체(168)가 상대적으로 더 회동되면서, 상기 기울어짐 감지 홀 센서(166)에 의한 상기 회동 마그넷(164)의 자력 변화 감지 범위를 상기 회동 마그넷(164)이 벗어나게 되고, 그에 따라 상기 힌지(167)와 상기 기울어짐 감지 접촉 센서(165)의 접촉 감지 및 상기 기울어짐 감지 홀 센서(166)에 의한 상기 회동 마그넷(164)의 자력 변화 감지 범위 이탈 감지에 의해, 상기 분리 부재(135)의 최대 기울어짐이 감지될 수 있게 된다.5, the hinge 167 is brought into contact with the tilt sensing sensor 165, and the hinge 167 is brought into contact with the tilt sensing contact sensor 165. In addition, when the separating member 135 is tilted to its maximum value, The rotation extension body 168 is relatively rotated relative to the rotation body 163 by being tilted by the tilting detection contact sensor 165 so that the rotation of the rotation magnet 166 by the tilting detection hall sensor 166, The detection range of the magnetic force of the tilt detection sensor 164 is shifted by the rotation magnet 164 so that the contact detection of the hinge 167 and the tilt detection touch sensor 165 and the tilt detection hole sensor 166 The maximum inclination of the separating member 135 can be detected by detecting the deviation of the magnetic force change detection range of the rotating magnet 164 by the rotation of the separating member 135.

상기와 같은 상기 분리 부재(135)의 기울어짐과 그 기울어지는 정도에 대한 정보는 상기 제어 부재(170)로 전달된다.The inclination of the separating member 135 and the degree of inclination of the separating member 135 are transmitted to the control member 170.

상기와 같이 구성됨으로써, 상기 분리 부재(135)의 임의적인 기울어짐과 그 기울어지는 정도가 신속하게 감지될 수 있게 된다.With such a configuration, the arbitrary inclination of the separating member 135 and the degree of inclination of the separating member 135 can be quickly detected.

이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 제논 및 크립톤 분리 장치(100)의 작동에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the xenon and krypton separation apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

먼저, 상기 공급 배관(101)을 따라 상기 공급 탱크(110) 내의 혼합 가스가 유동된다.First, the mixed gas in the supply tank 110 flows along the supply pipe 101.

그러다가, 상기 수분 제거 부재(120)에서 상기 공급 배관(101)을 따라 유동되는 혼합 가스에 수소를 첨가해 주면, 상기 혼합 가스 중의 산소와 첨가된 수소가 촉매 반응에 의해 수분으로 변화되고, 그 수분이 그 후단의 상기 수분 흡착 부재에서 흡착되면서 제거될 수 있게 된다.Then, when hydrogen is added to the mixed gas flowing along the supply pipe 101 from the moisture removing member 120, oxygen in the mixed gas and hydrogen added are changed into moisture by the catalytic reaction, Can be removed while being adsorbed by the moisture adsorption member at the rear end thereof.

상기와 같이 산소 및 수분이 제거된 혼합 가스가 상기 분리 유닛(130)으로 유동된다.As described above, the mixed gas from which oxygen and moisture are removed flows into the separation unit 130.

상기 분리 유닛(130)으로 유동된 혼합 가스는 상기 냉매 수용 케이스(131)를 경유하면서 상기 저온 냉매의 냉기에 의해 냉각되고, 그에 따라 상기 혼합 가스 중의 제논은 동결되고 크립톤은 기체 상태를 유지한 상태가 되면서 상기 분리 부재(135)로 유입된다.The mixed gas flowing into the separation unit 130 is cooled by the cool air of the low-temperature refrigerant while passing through the refrigerant containing case 131, so that the xenon in the mixed gas is frozen and the krypton is maintained in the gaseous state And then flows into the separating member 135.

상기 분리 부재(135)로 유입된 혼합 가스는 상기 분리 부재(135)를 경유하면서 상기 충전물(137)인 라시히 링에 의해 동결 상태인 제논은 상기 분리 부재(135)의 하부로 낙하되고, 기체 상태의 크립톤은 상승된다.The mixed gas introduced into the separating member 135 is passed through the separating member 135 and is then dropped to the lower portion of the separating member 135 by the Raschig rings of the packing 137, Krypton in the state is raised.

상기 분리 부재(135)의 하부로 낙하된 제논은 상기 제논 유동 배관(103)을 통해 상기 제논 저장 탱크(155)에 저장되고, 상기 분리 부재(135)의 상부로 유동된 크립톤은 상기 크립톤 유동 배관(102)을 통해 상기 크립톤 저장 탱크(150)에 저장된다.The xenon dropped to the lower portion of the separating member 135 is stored in the xenon storage tank 155 through the xenon flow pipe 103 and the krypton flowing to the upper portion of the separating member 135 flows into the krypton flow pipe Is stored in the krypton storage tank (150) through the outlet (102).

상기와 같이, 상기 제논 및 크립톤 분리 장치(100)가 혼합 가스 중의 액화된 제논과 기체 상태인 크립톤 분리를 위한 충전물(137)이 그 내부에 충전된 분리 부재(135)를 포함하는 분리 유닛(130)을 포함함에 따라, 열교환기, 제논 흡탈착기 등이 별도로 구비될 필요가 없고, 그에 따라 제논과 크립톤이 함유된 혼합 가스에서 제논과 크립톤을 분리 정제하기 위한 분리 부재(135)의 설치에 소요되는 공간 및 비용을 저감시킬 수 있게 된다.As described above, the xenon and krypton separation apparatus 100 is provided with a separation unit 130 including a separation member 135 packed therein with a packing 137 for separating liquefied xenon and gaseous krypton in a gas mixture It is not necessary to separately provide a heat exchanger, a Xenon aspirator and the like, and accordingly it is necessary to install the separating member 135 for separating and purifying the xenon and krypton in the mixed gas containing xenon and krypton It is possible to reduce the space and the cost.

상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims And can be changed. However, it is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

본 발명의 일 측면에 따른 제논 및 크립톤 분리 장치에 의하면, 제논과 크립톤이 함유된 혼합 가스에서 제논과 크립톤을 분리 정제하기 위한 분리 부재의 설치에 소요되는 공간 및 비용을 저감시킬 수 있고, 제논과 크립톤을 분리 정제하기 위한 분리 부재가 임의로 기울어지는 경우 이를 감지할 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.According to an aspect of the present invention, it is possible to reduce the space and cost required for the separation member for separating and purifying xenon and krypton in a mixed gas containing xenon and krypton, The separating member for separating and purifying krypton can be detected when it is tilted arbitrarily, so that it is highly likely to be used industrially.

100 : 제논 및 크립톤 분리 장치
110 : 공급 탱크
130 : 분리 유닛
131 : 냉매 수용 케이스
135 : 분리 부재100: Xenon and krypton separation apparatus
110: Supply tank
130: Separation unit
131: Refrigerant container case
135: separating member

Claims (5)

제논 및 크립톤을 함유한 혼합 가스를 공급하는 공급 탱크;
냉매 수용 케이스와,
상기 공급 탱크로부터 공급되어 상기 냉매 수용 케이스를 경유한 혼합 가스가 유입되고, 상기 냉매 수용 케이스를 경유한 혼합 가스 중의 액화된 제논과 기체 상태인 크립톤 분리를 위한 충전물이 그 내부에 충전된 분리 부재를 포함하는 분리 유닛; 및
상기 분리 부재에 배치되어, 상기 분리 부재의 수직도를 감지하는 기울어짐 센싱 부재;를 포함하고,
상기 냉매 수용 케이스의 내측 하부에 저온 냉매가 수용되어 있고,
상기 기울어짐 센싱 부재는
상기 분리 부재에 설치되고 내부가 빈 형태로 형성되는 기울어짐 센싱 부재 케이스와,
상기 기울어짐 센싱 부재 케이스 내부의 상단에서 반구형으로 돌출되는 회동 연결 링과,
상기 회동 연결 링에 회동 가능하게 걸려 중력 방향으로 향하도록 회동될 수 있는 회동체와,
상기 회동체의 말단에 상기 회동체에 대해 회동될 수 있도록 힌지에 의해 연결되되 중력 방향으로 향하도록 연장되는 회동 연장체와,
상기 회동 연장체의 말단부에 배치되는 회동 마그넷과,
상기 기울어짐 센싱 부재 케이스의 내부의 저면에 배치되어, 상기 회동 연장체에 매달려 회동되는 상기 회동 마그넷의 자력 변화를 감지하는 기울어짐 감지 홀 센서를 포함하고,
상기 분리 부재가 기울어지기 시작하면, 상기 분리 부재의 기울어지는 정도만큼 상기 회동체 및 상기 회동 연장체가 중력 방향으로 회동되면서 상기 회동 마그넷의 위치가 변동됨에 따라 상기 기울어짐 감지 홀 센서에 의해 감지되는 자력이 변화됨으로써, 상기 분리 부재의 기울어짐이 감지될 수 있는 것을 특징으로 하는 제논 및 크립톤 분리 장치.A supply tank for supplying a mixed gas containing xenon and krypton;
A refrigerant containing case,
A mixed gas supplied from the supply tank and passing through the refrigerant containing case flows in, and the packing for liquefied xenon in the gaseous mixture passing through the refrigerant containing case and for gaseous krypton separation is filled with a separating member A separating unit comprising; And
And a tilting sensing member disposed on the separating member and sensing a verticality of the separating member,
The low-temperature refrigerant is accommodated in the lower portion of the inside of the refrigerant containing case,
The tilting sensing member
A tilting sensing member case installed in the separating member and having an interior formed in an empty shape,
A tilting sensing member protruding in a hemispherical shape from an upper end of the tilting sensing member case,
A pivotal member rotatably coupled to the pivoting connection ring and rotatable in the direction of gravity;
A rotating extension body connected to the end of the rotary body by a hinge so as to be rotatable with respect to the rotary body,
A rotation magnet disposed at a distal end of the rotation extension body,
And a tilting detection hole sensor disposed on a bottom surface of the tilting sensing member case for detecting a change in magnetic force of the tilting magnet,
When the separating member starts to be inclined, the rotating body and the rotating extension body are rotated in the gravity direction by an amount of tilting of the separating member, and the magnetic force sensed by the inclination detecting hall sensor The tilting of the separating member can be detected. 제 1 항에 있어서,
상기 충전물은 라시히 링(raschig ring)인 것을 특징으로 하는 제논 및 크립톤 분리 장치.The method according to claim 1,
Characterized in that the packing is a raschig ring. 제 1 항에 있어서,
상기 제논 및 크립톤 분리 장치는
상기 공급 탱크로부터 상기 분리 부재 쪽으로 공급되는 상기 혼합 가스 중의 불순물인 산소를 제거하기 위한 산소 제거 부재; 및
상기 산소 제거 부재를 경유한 상기 혼합 가스 중의 수분을 제거하는 수분 제거 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제논 및 크립톤 분리 장치.The method according to claim 1,
The xenon and krypton separation apparatus
An oxygen removing member for removing oxygen which is an impurity in the mixed gas supplied from the supply tank to the separating member; And
And a moisture removing member for removing moisture in the mixed gas passed through the oxygen removing member. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 기울어짐 센싱 부재는
상기 기울어짐 센싱 부재 케이스에서 상기 힌지에 대응되는 높이에 배치되어, 상기 힌지의 접촉을 감지할 수 있는 기울어짐 감지 접촉 센서를 포함하고,
상기 기울어짐 감지 접촉 센서는 상기 기울어짐 센싱 부재 케이스 내부에서 돌출된 형태를 이루고,
상기 분리 부재가 최대값으로 기울어지면, 상기 힌지가 상기 기울어짐 감지 접촉 센서와 접촉됨과 함께, 상기 힌지가 상기 기울어짐 감지 접촉 센서에 접촉되어 회동 저지됨으로써, 상기 회동체에 비해 상기 회동 연장체가 상대적으로 더 회동되면서, 상기 기울어짐 감지 홀 센서에 의한 상기 회동 마그넷의 자력 변화 감지 범위를 상기 회동 마그넷이 벗어나게 되고, 그에 따라 상기 힌지와 상기 기울어짐 감지 접촉 센서의 접촉 감지 및 상기 기울어짐 감지 홀 센서에 의한 상기 회동 마그넷의 자력 변화 감지 범위 이탈 감지에 의해, 상기 분리 부재의 최대 기울어짐이 감지될 수 있는 것을 특징으로 하는 제논 및 크립톤 분리 장치.The method according to claim 1,
The tilting sensing member
And a tilt sensing contact sensor disposed at a height corresponding to the hinge in the tilt sensing member case and capable of sensing contact of the hinge,
Wherein the tilt sensing contact sensor is protruded from the inside of the tilt sensing member case,
Wherein when the separating member is tilted to its maximum value, the hinge comes into contact with the inclination detecting contact sensor, and the hinge comes into contact with the inclination detecting contact sensor to be prevented from rotating so that the rotating extension is relatively And the tilt sensing hole sensor detects the magnetic force change range of the tilt magnet and the tilt sensing hole sensor detects the contact of the tilt sensing contact sensor and the tilt sensing hole sensor, Wherein the maximum inclination of the separation member can be detected by detecting the deviation of the magnetic force change detection range of the rotating magnet by the rotation angle detection unit.
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