KR102030848B1 - Liquefaction system of Carbon Dioxide - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이산화탄소 액화시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이산화탄소를 액화시키는 냉각장치의 열교환수단으로서 물 또는 물과 같은 비열을 갖거나 그보다 높은 냉각수를 사용하여 정온의 액화 이산화탄소를 회수할 수 있도록 하는 이산화탄소 액화시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide liquefaction system, and more particularly, as a heat exchange means of a cooling device for liquefying carbon dioxide, carbon dioxide for recovering liquefied carbon dioxide at a constant temperature by using cooling water having a specific heat such as or higher than that of water or water. It relates to a liquefaction system.
일반적으로 화석연료의 사용증가에 따라 대량 배출되고 있는 이산화탄소는 지구온난화 현상을 일으키는 온실가스로 지정되어 있다. In general, carbon dioxide emitted in large quantities due to increased use of fossil fuels is designated as a greenhouse gas causing global warming.
이산화탄소의 지구 온난화 지수는 다른 온실가스보다 낮은 편이지만, 전체 온실가스 배출량의 80% 가량을 차지하는 점과 배출량을 규제할 수 있다는 점에서 중요하다. While the global warming index of carbon dioxide is lower than that of other greenhouse gases, it is important in that it accounts for about 80% of the total greenhouse gas emissions and can regulate emissions.
이로 인해 다양한 국제협약을 통해 각국의 온실가스 배출 저감을 유도하도록 규제하고 있으며, 이로부터 파생된 기술 중 하나로 각종 산업현장에서 발생하는 이산화탄소를 회수하여 별도의 장소에 격리 저장함으로써 대기 중 방출되는 이산화탄소량을 감소시키는 이산화탄소 처리 기술이 등장하였다.For this reason, various international agreements are regulated to induce the reduction of greenhouse gas emissions in each country, and one of the technologies derived from this is the amount of carbon dioxide released into the atmosphere by recovering and storing carbon dioxide from various industrial sites in a separate place. Carbon dioxide treatment technology has emerged to reduce the
산업현장 등에서 발생한 이산화탄소를 포함한 배출가스를 회수하여 이산화탄소를 분리 농축하고, 분리된 이산화탄소를 70bar 이상의 고압으로 압축하여 초임계 유체 상태로 만들어 이송하게 된다. It recovers the exhaust gas including carbon dioxide generated from industrial sites, concentrates carbon dioxide, and compresses the separated carbon dioxide to a high pressure of 70 bar or higher to make it into a supercritical fluid state.
고압인 이산화탄소는 다양한 방법을 통해 압력을 낮춰 저장되도록 하고 있다.Carbon dioxide, a high pressure, is stored at a reduced pressure through a variety of methods.
한편, 최근에는 일정 압력 이하의 이산화탄소를 다양한 산업분야에서 세정 수단으로서 사용하고 있다.On the other hand, in recent years, carbon dioxide below a certain pressure has been used as a cleaning means in various industrial fields.
즉, 반도체 제조 또는 부품이나 금형, 유리를 제작하는 과정에서 이산화탄소는 습식 세정의 세정 수단으로서 매우 효과적으로 사용하고 있다.In other words, carbon dioxide is used very effectively as a cleaning means for wet cleaning in the process of manufacturing semiconductors or manufacturing parts, molds and glass.
다양한 산업분야에서 사용되는 이산화탄소는 액화 이산화탄소이며, 이를 위해서 이산화탄소의 액화시스템은 필수적이다.Carbon dioxide used in various industrial fields is liquefied carbon dioxide, for which the liquefaction system of carbon dioxide is essential.
등록특허 제0753493호(2007.08.23.)는 이산화탄소를 이산화탄소 응축용기에서 응축시켜 액화 이산화탄소를 제공하는 것을 제안하고 있다.Patent No. 0753493 (August 23, 2007) proposes to condense carbon dioxide in a carbon dioxide condensation vessel to provide liquefied carbon dioxide.
즉, 종전에는 기상의 이산화탄소를 액화시키기 위하여 도 1에서와 같이 프레온 냉매를 이용한 냉각시스템에서의 열교환에 의해 액화 이산화탄소가 공급되도록 하고 있다.In other words, in order to liquefy carbon dioxide in the gas phase, liquefied carbon dioxide is supplied by heat exchange in a cooling system using a freon refrigerant as shown in FIG. 1.
다시 말해, 기화 이산화탄소는 프레온 냉매를 컴프레서(1)에서 압축한 후 응축기(2)와 드라이어(3)와 전자밸브(4)를 거쳐 팽창밸브(5)를 통해 감압이 이루어지도록 한 후 열교환기(6)에 공급되도록 하는 냉각시스템의 열교환기(6)에서 열교환에 의해 액화 이산화탄소가 생성되도록 하고 있다.In other words, the vaporized carbon dioxide compresses the freon refrigerant in the compressor (1), and then reduces the pressure through the expansion valve (5) through the condenser (2), the dryer (3) and the solenoid valve (4) and then the heat exchanger ( In the
하지만, 프레온 냉매는 온도 변화가 심한 물질이며, 이러한 냉매와의 열교환 시 냉매 온도가 심하게 낮아지게 되면 냉각시스템 가동을 잠시 중단하여 다시 온도가 올라가도록 해야만 하므로 안정적으로 액화 이산화탄소를 공급할 수가 없게 되어 연속적인 세정작업이 불가한 문제점이 있었다.However, Freon refrigerant is a material with a great change in temperature, and if the refrigerant temperature is severely lowered during heat exchange with such refrigerant, the cooling system must be stopped for a while to raise the temperature again. There was a problem that the cleaning operation is impossible.
또한, 프레온 냉매와의 열교환 시 적정 온도보다 낮아지게 되면 냉각시스템의 가동을 중단하여 다시 온도가 올라갈 수 있도록 하는 과정이 반복되면서 배관에서 결로가 발생되거나 배관에서 물이 떨어져 설비의 유지 관리에 번거로움이 따르는 폐단이 있다.In addition, if the temperature is lower than the proper temperature during the heat exchange with the freon refrigerant, the process of stopping the cooling system and raising the temperature again is repeated, causing condensation in the piping or water from the piping, which is cumbersome for maintenance of the equipment. There is this following closure.
이에 본 발명은 상기의 문제점과 폐단을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 프레온 냉매에 의한 냉각시스템에 의해서는 온도 변화가 작은 유체가 열교환되고, 냉매에 의해 열교환된 유체에 의해서 이산화탄소가 열교환되게 하므로써 안정되게 이산화탄소를 액화시킬 수 있도록 하는 이산화탄소 액화시스템을 제공하는데 주된 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems and closed ends, the present invention is stable by the heat exchange of the fluid having a small temperature change by the cooling system with the Freon refrigerant, the carbon dioxide heat exchange by the fluid heat exchanged by the refrigerant The main purpose is to provide a carbon dioxide liquefaction system that can easily liquefy carbon dioxide.
또한, 본 발명은 이산화탄소의 열교환 온도를 안정되게 유지되게 함으로써 액화 이산화탄소를 이용한 연속적인 세정작업이 가능하도록 하는 이산화탄소 액화시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a carbon dioxide liquefaction system that enables a continuous cleaning operation using liquefied carbon dioxide by maintaining a stable heat exchange temperature of carbon dioxide.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 이산화탄소 액화시스템은, 컴프레서와 응축기와 드라이어와 전자 밸브와 팽창 밸브를 거쳐 제1 열교환기에서 열교환되도록 프레온 냉매가 순환하는 냉각 라인; 냉각수 저장 탱크에 저장된 냉각수가 펌프 구동에 의해 제2 열교환기를 통과하면서 열교환된 냉각수를 상기 냉각 라인의 상기 제1 교환기를 통과하도록 하여 냉매에 의해 냉각되도록 하는 냉각수 순환 라인; 기상의 이산화탄소를 공급하여 상기 제2 열교환기를 통과하면서 상기 제2 열교환기를 지나는 냉각수에 의해 열교환되어 이산화탄소가 액화되도록 하는 이산화탄소 액화 라인으로 구비되도록 하는 구성이 특징이다.Carbon dioxide liquefaction system according to the present invention for achieving the above object, the cooling line circulating the refrigerant refrigerant so that the heat exchanger in the first heat exchanger through the compressor, the condenser, the dryer, the solenoid valve and the expansion valve; A coolant circulation line for allowing the coolant stored in the coolant storage tank to pass through the second heat exchanger by driving a pump to pass through the first exchanger of the cooling line to be cooled by a refrigerant; It is characterized in that the configuration to be provided with a carbon dioxide liquefaction line for supplying gaseous carbon dioxide through the second heat exchanger and heat exchanged by the cooling water passing through the second heat exchanger to liquefy the carbon dioxide.
상기 냉각수 순환 라인의 저장탱크에는 냉각수의 온도를 체크하는 냉각수 온도 센서가 구비되고, 상기 냉각수 온도 센서의 온도를 체크하여 상기 냉각 라인의 전자 밸브가 냉매의 순환을 단속하도록 한다.The storage tank of the cooling water circulation line is provided with a cooling water temperature sensor that checks the temperature of the cooling water, and checks the temperature of the cooling water temperature sensor so that the solenoid valve of the cooling line interrupts the circulation of the refrigerant.
상기 냉각수는 물 또는 물과 비열이 같거나 그보다 높은 유체로 이루어지도록 한다.The cooling water is made of water or a fluid having the same or higher specific heat as water.
상기 컴프레서와 응축기 사이의 냉매 라인과 상기 팽창 밸브의 후방측 냉매 라인 사이에는 냉각수의 온도가 일정 이하로 낮아지게 되면 상기 전자 밸브에 의해서는 응축시킨 냉매의 공급은 중단되도록 하면서 상기 컴프레서에 의해 고온, 고압으로 압축된 기화 냉매가 직접 상기 제1 열교환기에 공급되도록 하여 냉각수의 온도를 상승시키도록 한다.When the temperature of the coolant drops below a certain level between the refrigerant line between the compressor and the condenser and the rear refrigerant line of the expansion valve, the supply of the condensed refrigerant by the solenoid valve is stopped while the high temperature, The vaporized refrigerant compressed to high pressure is directly supplied to the first heat exchanger to increase the temperature of the cooling water.
상기한 구성에 따른 본 발명의 이산화탄소 액화시스템은 프레인 냉매와의 열교환에 의해서는 비열이 높은 냉각수가 열교환되도록 하고, 온도 변화가 작은 냉각수에 의해서 기화 이산화탄소가 액화되도록 함으로써 액화 이산화탄소를 안정적으로 공급할 수 있도록 한다.In the carbon dioxide liquefaction system of the present invention according to the above configuration, the cooling water having a high specific heat is exchanged by heat exchange with the plane refrigerant, and the vaporized carbon dioxide is liquefied by the cooling water having a small temperature change so that the liquefied carbon dioxide can be stably supplied. do.
또한, 온도 변화가 적은 냉각수와의 열교환에 의해 안정적으로 액화 이산화탄소를 생성시킬 수가 있으므로 액화 이산화탄소를 이용한 세정작업을 지속적이고 안정적으로 수행할 수 있게 된다.In addition, since liquefied carbon dioxide can be stably generated by heat exchange with cooling water having a small temperature change, the cleaning operation using liquefied carbon dioxide can be continuously and stably performed.
한편, 본 발명에 따른 액화 이산화탄소의 생성에 의해 이산화탄소가 통과하는 열교환기측에서의 결로 현상이 방지되도록 하여 설비의 안전한 유지 관리가 가능하도록 한다.On the other hand, by the generation of liquefied carbon dioxide according to the present invention to prevent condensation on the heat exchanger side through which carbon dioxide passes, it is possible to safely maintain the equipment.
도 1은 종래 이산화탄소 액화시스템을 예시한 계통도
도 2는 본 발명에 따른 이산화탄소 액화시스템을 예시한 계통도1 is a system diagram illustrating a conventional carbon dioxide liquefaction system
2 is a schematic diagram illustrating a carbon dioxide liquefaction system according to the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적에서 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.However, since the description of the present invention is only an embodiment for functional explanation in structure, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text.
예컨대, 실시예들은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있기 때문에 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.For example, since the embodiments may be variously modified and have various forms, the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing the technical idea.
또한 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니기 때문에 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.In addition, the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all or only such effects, it should not be understood that the scope of the present invention is limited by this.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.In this specification, this embodiment is provided to make the disclosure of the present invention complete, and to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. And the present invention is only defined by the scope of the claims.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.Thus, in some embodiments, well known components, well known operations and well known techniques are not described in detail in order to avoid obscuring the present invention.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 사전적 의미에 제한되지 않으며, 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.On the other hand, the meaning of the terms described in the present invention is not limited to the dictionary meaning, it will be understood as follows.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" to another component, it should be understood that there may be other components in between, although it may be directly connected to the other component. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between. On the other hand, other expressions describing the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly neighboring to", should be interpreted as well.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions should be understood to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as "include" or "have" refer to features, numbers, steps, operations, components, parts, or parts thereof described. It is to be understood that the combination is intended to be present and does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.Generally, the terms defined in the dictionary used are to be interpreted as being consistent with the meanings in the context of the related art, and should not be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless clearly defined in the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 설명 중 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하며, 경우에 따라 동일한 참조부호에 대한 설명은 생략하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the embodiments, the same reference numerals are given to the same components, and in some cases, the description of the same reference numerals will be omitted.
도 2는 본 발명에 따른 이산화탄소 액화시스템을 예시한 계통도이다.2 is a schematic diagram illustrating a carbon dioxide liquefaction system according to the present invention.
본 발명은 크게 냉각 라인과 냉각수 순환 라인 및 이산화탄소 액화 라인으로 이루어지는 구성이다.The present invention largely consists of a cooling line, a cooling water circulation line, and a carbon dioxide liquefaction line.
본 발명에서의 냉각 라인과 이산화탄소 액화 라인은 전술한 종래의 기술에서와 대동소이하다.The cooling line and the carbon dioxide liquefaction line in the present invention are almost the same as in the above-described prior art.
즉, 본 발명에서의 냉각 라인은 프레온 냉매를 순환시켜 냉기를 형성하도록 하는 구성으로서, 냉매는 컴프레서(1)에서 고온으로 압축되고, 이렇게 고온 압축된 냉매는 응축기(2)를 통과하면서 응축되어 액상으로 변환된다.That is, the cooling line in the present invention is configured to circulate the freon refrigerant to form cold air, the refrigerant is compressed to a high temperature in the compressor (1), so that the high-temperature compressed refrigerant is condensed while passing through the condenser (2) Is converted to.
응축기에서 변환된 냉매는 드라이어(3)와 전자 밸브(4)를 지나 팽창 밸브(5)에 의해 감압되고, 감압된 냉매는 제1 열교환기(6)를 통과하면서 열교환한 후 다시 컴프레서(1)에 공급되는 순환작용을 하도록 한다.The refrigerant converted in the condenser is depressurized by the expansion valve (5) through the dryer (3) and the solenoid valve (4), and the depressurized refrigerant is heat exchanged while passing through the first heat exchanger (6), and then again the compressor (1). Let the circulation to be supplied to.
이와 같이 본 발명의 냉각라인은 프레온 냉매를 순환시키면서 냉기가 생성되도록 하는 구성으로서, 종전에 이산화탄소를 액화시키기 위해 구비하던 구성과 동일하다.As described above, the cooling line of the present invention is configured to allow cold air to be generated while circulating a freon refrigerant, and is the same as the structure previously provided for liquefying carbon dioxide.
그리고, 이산화탄소 액화 라인 또한 기화 이산화탄소가 공급되도록 하면서 기화 이산화탄소가 일정 이상의 고압이 되면 바이패스되도록 릴리프 밸브(7)를 통과하도록 하고, 액화 이산화탄소가 유출되는 관로에는 이산화탄소 온도센서(8)가 구비되도록 한다.In addition, the carbon dioxide liquefaction line also allows the vaporized carbon dioxide to be supplied while passing through the relief valve (7) to bypass when the vaporized carbon dioxide becomes a certain pressure or more, and the carbon dioxide temperature sensor (8) is provided in the pipeline through which the liquefied carbon dioxide flows out. .
이에 본 발명은 냉각 라인과 이산화탄소 액화 라인의 사이에 냉각수 순환 라인이 구비되도록 하는데 특징이 있다.Accordingly, the present invention is characterized in that the cooling water circulation line is provided between the cooling line and the carbon dioxide liquefaction line.
즉, 냉각수 순환 라인은 냉각 라인과 이산화탄소 액화 라인을 연결하여 냉매의 온도 변화에 대해 완충되도록 하는 구성이다.That is, the cooling water circulation line is configured to connect the cooling line and the carbon dioxide liquefaction line to buffer the temperature change of the refrigerant.
구체적으로는 냉각수 순환 라인은 냉각수를 저장하는 냉각수 저장 탱크(10)와 이 냉각수 저장 탱크(10)에 저장되는 냉각수를 펌핑하는 펌프(20)와 펌핑된 냉각수가 통과하면서 동시에 지나는 이산화탄소를 열교환되게 하는 제2 열교환기(30)로서 이루어지는 구성이다.Specifically, the cooling water circulation line allows the cooling
따라서 냉각수 저장 탱크(10)의 냉각수는 펌프(20)에 의해서 펌핑되어 제2 열교환기(30)에 공급되고, 제2 열교환기(30)에서는 제2 열교환기(30)를 동시에 지나는 기화 이산화탄소와의 열교환에 의해 이산화탄소가 액화되도록 하며, 제2 열교환기(30)를 통과한 냉각수는 제1 열교환기(6)를 통과한 후 다시 냉각수 저장 탱크(10)에 공급되는 순환작용을 하도록 한다. Therefore, the cooling water of the cooling
이때 제2 열교환기(30)에서 이산화탄소와 열교환하는 냉각수는 냉매보다는 비열이 높은 유체로서 형성하도록 한다.At this time, the cooling water that exchanges heat with carbon dioxide in the
본 발명에서 사용되는 냉각수는 물이나 물보다 비열이 높은 유체를 적용하도록 한다.The cooling water used in the present invention allows to apply water or a fluid having a higher specific heat than water.
즉, 냉각수는 프레온에 비해 온도 변화가 적은 물질을 적용하도록 하며, 이러한 냉각수로는 구입이 쉽고 비열이 높아 온도 변화가 적은 물을 사용하는 것이 가장 바람직하다.That is, the cooling water is to be applied to a material having a lower temperature change than the Freon, it is most preferable to use the water as the cooling water is easy to purchase and the specific heat is high, the temperature change is small.
다만, 물 외에도 증류수와 같이 물보다 비열이 높은 유체나 물과 비열이 같은 유체를 사용할 수도 있다. However, besides water, a fluid having a higher specific heat than water, such as distilled water, or a fluid having the same specific heat as water may be used.
한편, 냉각수 순환 라인의 냉각수 저장 탱크(10)에는 냉각수의 온도를 체크하는 냉각수 온도 센서(11)가 구비되고, 냉각수 온도 센서(11)에서 체크한 온도는 냉각 라인의 전자 밸브(4)에 의해 냉매의 순환을 단속하도록 한다.On the other hand, the
또한, 본 발명에서 냉각수 순환 라인의 냉각수가 설정된 온도 이하로 지나치게 온도가 낮아지는 경우 냉각 라인의 전자 밸브(4)에 의해서는 냉매의 순환이 중단되도록 하는 동시에 컴프레서(1)에서 고온, 고압으로 압축된 기화 냉매가 직접 제1 열교환기(30)에 공급되도록 컴프레서(1)와 응축기(2) 사이의 냉매 라인과 팽창 밸브(5)의 제1 열교환기(6)에 연결되는 냉매 라인간으로는 핫가스 밸브(40)가 구비되게 할 수도 있다.In addition, in the present invention, when the coolant in the coolant circulation line becomes too low below the set temperature, the circulation of the coolant is stopped by the solenoid valve 4 of the cooling line and compressed at a high temperature and high pressure in the
도면 중 미설명부호 9는 제2 열교환기(30)에 공급되는 기화 이산화탄소의 압력을 측정하는 압력 게이지이다.In the figure,
상기한 구성에 따른 본 발명의 작용에 대해 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention according to the above configuration as follows.
본 발명에서 냉각수 순환 라인과 이산화탄소 액화 라인은 지속적으로 순환이 이루어지도록 하고, 반면 냉각 라인은 냉각수의 온도 상태에 따라 간헐적으로 순환이 중단될 수 있도록 한다.In the present invention, the cooling water circulation line and the carbon dioxide liquefaction line are continuously circulated, while the cooling line allows the circulation to be stopped intermittently depending on the temperature state of the cooling water.
즉, 냉각 라인에서는 프레온 가스를 냉매로 순환하도록 하고, 이산화탄소 액화 라인은 기상 이산화탄소가 순환하도록 하며, 냉각수 순환 라인은 냉매보다 비열이 높은 냉각수가 순환하도록 하는 구성이다.That is, in the cooling line, the freon gas is circulated to the refrigerant, the carbon dioxide liquefaction line allows the gaseous carbon dioxide to circulate, and the cooling water circulation line is configured to circulate the cooling water having a higher specific heat than the refrigerant.
냉각 라인에서는 프레온 가스를 냉매로 사용하면서 컴프레서(1)에 의해 고온, 고압으로 압축되도록 하고, 응축기(2)를 지나면서 응축되어 액상으로 변환되도록 한다.In the cooling line, the refrigerant is compressed to high temperature and high pressure by the
액상의 냉매는 드라이어(3)를 거치면서 냉매에 포함되어 있는 이물질을 필터링하며, 필터링된 냉매는 전자 밸브(4)에 의해서 순환이 단속되도록 한다.The liquid refrigerant filters the foreign matter contained in the refrigerant while passing through the
전자 밸브(4)를 통해 팽창 밸브(5)를 지나면서 액상의 냉매는 감압에 의해서 기화되어 제1 열교환기(6)에 공급된다.While passing through the
제1 열교환기(6)에는 기상의 냉매와 함께 냉각수 순환 라인을 통해 순환되는 냉각수가 공급되며, 이때의 냉각수는 전술한 바와 같이 적어도 냉매로 사용하는 프레온 가스보다는 비열이 높은 물이나 물보다 비열이 높은 유체를 사용하고, 이러한 냉각수는 냉각수 저장 탱크(10)에 저장되도록 한다. The
냉각수 저장 탱크(10)에서 냉각수는 일정량 이상의 수량이 항상 채워지도록 하고, 펌프(20)에 의해 펌핑하여 제2 열교환기(30)에 공급되어 이산화탄소 액화 라인의 기화 이산화탄소와 열교환하도록 한다.In the
제2 열교환기(30)를 통과한 냉각수는 냉매가 통과하는 제1 열교환기(6)를 동시에 통과하면서 냉매와 열교환에 의해 일정 온도로 냉각되도록 한 후 다시 냉각수 저장 탱크(10)에 공급되도록 한다.The cooling water having passed through the
따라서 제1 열교환기(6)를 지나면서 냉매와의 열교환에 의해 일정 온도로 냉각되는 냉각수가 제2 열교환기(30)을 통과하면서 이산화탄소와의 열교환에 의하여 기화 이산화탄소를 액화시키도록 하는 것이다.Therefore, the cooling water cooled to a predetermined temperature by the heat exchange with the refrigerant passing through the
다시 말해 본 발명은 온도 변화가 심한 냉매에 의해서는 냉매에 비해 온도 변화가 적은 냉각수가 냉각되도록 하고, 이렇게 냉각된 냉각수에 의해서는 이산화탄소가 열교환에 의해 냉각되도록 하는 것이다.In other words, according to the present invention, the coolant having a small temperature change is cooled by the coolant having a high temperature change, and the carbon dioxide is cooled by heat exchange by the cooled coolant.
이렇게 이산화탄소의 액화를 위한 열교환수단으로서 비교적 비열이 높아 온도 변화가 적은 냉각수를 지속적으로 순환시키도록 함으로써 이산화탄소의 액화가 안정적으로 이루어질 수가 있도록 한다.As a heat exchange means for the liquefaction of carbon dioxide as described above, the liquefaction of carbon dioxide can be made stable by continuously circulating cooling water having a relatively high specific heat and a small temperature change.
다만, 냉각수는 보다 비열이 낮은 냉매에 의해 냉각되도록 하다 냉각수 온도 센서(11)에서의 냉각수 온도가 일정 이하로 체크되면 냉각 라인의 전자 밸브(4)가 냉매의 순환을 잠시 중단되게 함으로써 다시 냉각수 온도가 상승될 수 있도록 한다.However, the coolant is cooled by a cooler having a lower specific heat. If the coolant temperature at the
따라서 냉매는 냉각수의 온도에 따라서 순환이 잠시 중단될 수는 있으나, 냉각수는 지속적으로 순환하게 되므로 제2 열교환기(30)에서의 열교환에 의한 이산화탄소의 액화 작용은 끊임없이 지속적으로 수행될 수가 있다.Therefore, although the circulation of the refrigerant may be interrupted for a while according to the temperature of the cooling water, the cooling water is continuously circulated, so that the liquefaction of carbon dioxide by heat exchange in the
이와 같이 본 발명은 냉매에 의해 보다 온도 변화가 적은 유체인 냉각수를 냉각시키도록 함으로써 냉매에 의한 과냉을 방지하도록 하면서 지나치게 온도 변화가 심한 폐단을 방지시킬 수가 있도록 한다.As described above, the present invention allows the cooling water, which is a fluid having a lower temperature change, to be cooled by the refrigerant, thereby preventing overcooling caused by the refrigerant, while preventing excessive closure of the temperature.
또한, 비록 냉각 라인에서의 냉매 순환이 지속적으로 이루어지지 않게 되더라도 냉매에 비해 온도 변화가 매우 적은 냉각수는 중단없이 순환되도록 하면서 이산화탄소의 액화를 위한 열교환을 지속적으로 수행하도록 하여 안정적으로 정온의 액화 이산화탄소를 제공할 수가 있게 된다.In addition, even though the circulation of the refrigerant in the cooling line is not continually performed, the cooling water, which has a very small temperature change compared to the refrigerant, is circulated without interruption while continuously performing heat exchange for the liquefaction of carbon dioxide. It can be provided.
특히, 온도 변화가 적은 냉각수에 의해서 제2 열교환기(30)에서 이산화탄소의 안정적으로 열교환이 이루어지게 함으로써 제2 열교환기(30)과 제2 열교환기(30)로부터 인출된 배관에서의 결로를 방지시킬 수가 있으므로 설비를 보다 안전하게 유지 관리할 수 있도록 한다.In particular, condensation in the pipe drawn out from the
한편, 컴프레서(1)와 팽창 밸브(5)의 후방측 냉매 라인 사이에 핫가스 밸브(40)가 구비되도록 하면 제1 열교환기(6)에서 냉매에 의하여 냉각수 온도가 지나치게 낮아지게 되는 경우에는 전자 밸브(4)의 구동에 의해서 차가워진 냉매의 공급은 중단되게 하고, 컴프레서(1)로부터 고온의 기화 냉매가 직접 제1 열교환기(6)에 공급되어 냉각수 온도를 상승시키는 동시에 좀더 정밀한 온도 제어가 가능하도록 할 수가 있다.On the other hand, when the
이와 같은 작용을 통해 본 발명은 안정적으로 이산화탄소를 액화시킬 수가 있게 되므로 이 액화 이산화탄소를 이용하는 세정작업을 안정적으로 수행되도록 하여 세정 수율이 향상될 수 있도록 하는 유용한 효과를 제공할 수가 있게 된다.Through this action, the present invention can stably liquefy carbon dioxide, so that the cleaning operation using the liquefied carbon dioxide can be stably performed, thereby providing a useful effect of improving the cleaning yield.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.As described above, the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention, which will be apparent to those skilled in the art. Therefore, such modifications or variations will have to be belong to the claims of the present invention.
1 : 컴프레서 2 : 응축기
3 : 드라이어 4 : 전자 밸브
5 : 팽창 밸브 6 : 제1 열교환기
7 : 릴리프 밸브 8 : 이산화탄소 온도 센서
10 : 냉각수 저장 탱크 20 : 펌프
30 : 제2 열교환기 40 : 핫가스 밸브1: compressor 2: condenser
3: dryer 4: solenoid valve
5: expansion valve 6: first heat exchanger
7: relief valve 8: carbon dioxide temperature sensor
10: coolant storage tank 20: pump
30
Claims (4)
냉각수 저장 탱크에 저장되어 있는 물 또는 물과 비열이 같거나 그보다 높은 비열의 유체로 이루어지는 냉각수가 펌프 구동에 의해 제2 열교환기를 통과하면서 열교환된 냉각수가 상기 냉각 라인의 상기 제1 열교환기를 통과하도록 하여 냉각수가 냉매와의 열교환에 의해 냉각되도록 하는 냉각수 순환 라인;
기상의 이산화탄소가 상기 제2 열교환기를 통과하면서 상기 제2 열교환기를 지나는 냉각수와의 열교환에 의해 이산화탄소가 액화되도록 하는 이산화탄소 액화 라인;
으로 구비되도록 하는 이산화탄소 액화시스템.
A cooling line through which the freon refrigerant is circulated so as to heat exchange in the first heat exchanger through the compressor, the condenser, the dryer, the solenoid valve, and the expansion valve;
Cooling water consisting of water stored in the cooling water storage tank or a non-heating fluid having a specific heat equal to or higher than that of the water passes through the second heat exchanger by a pump driving, and the heat-exchanged cooling water passes through the first heat exchanger of the cooling line. A cooling water circulation line for allowing the cooling water to be cooled by heat exchange with the refrigerant;
A carbon dioxide liquefaction line for allowing carbon dioxide to be liquefied by heat exchange with cooling water passing through the second heat exchanger while the gaseous carbon dioxide passes through the second heat exchanger;
Carbon dioxide liquefaction system to be provided with.
상기 냉각수 순환 라인의 저장탱크에는 냉각수의 온도를 체크하는 냉각수 온도 센서가 구비되고, 상기 냉각수 온도 센서의 온도를 체크하여 상기 냉각 라인의 전자 밸브가 개폐되도록 하는 이산화탄소 액화시스템.
The method according to claim 1,
The storage tank of the cooling water circulation line is provided with a cooling water temperature sensor for checking the temperature of the cooling water, the carbon dioxide liquefaction system to check the temperature of the cooling water temperature sensor to open and close the solenoid valve of the cooling line .
상기 컴프레서와 응축기 사이의 냉매 라인과 상기 팽창 밸브의 후방측 냉매 라인 사이에는 냉각수의 온도가 일정 이하로 낮아지게 되면 상기 전자 밸브에 의해서는 응축시킨 냉매의 공급은 중단되도록 하면서 상기 컴프레서에 의해 고온, 고압으로 압축된 기화 냉매가 직접 상기 제1 열교환기에 공급되도록 하여 냉각수의 온도를 상승시키도록 하는 이산화탄소 액화시스템. The method according to claim 1,
When the temperature of the cooling water drops below a predetermined level between the refrigerant line between the compressor and the condenser and the rear refrigerant line of the expansion valve, the supply of the condensed refrigerant by the solenoid valve is stopped while the high temperature, A carbon dioxide liquefaction system for raising the temperature of the cooling water by allowing the vaporized refrigerant compressed at high pressure to be directly supplied to the first heat exchanger .
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