KR102218053B1 - High pressure gas carbon dioxide production apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제1 압력으로 액체 이산화탄소를 저장하기 위한 저압탱크 유닛; 저압탱크 유닛의 액체 이산화탄소를 가압하여 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 공급하기 위한 액체펌프 유닛; 및 액체펌프 유닛에서 공급된 액체 이산화탄소를 제1 압력과 제2 압력 사이의 제3 압력으로 저장하기 위한 고압탱크 유닛; 을 포함하는, 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치를 제공하고자 한다.The present invention is a low pressure tank unit for storing liquid carbon dioxide at a first pressure; A liquid pump unit for pressurizing the liquid carbon dioxide in the low pressure tank unit and supplying it to a second pressure higher than the first pressure; And a high pressure tank unit for storing liquid carbon dioxide supplied from the liquid pump unit at a third pressure between the first pressure and the second pressure. It is intended to provide an apparatus for producing high-pressure gaseous carbon dioxide, including.
Description
본 발명은 반도체 세정에 사용되는 고압의 GCO2를 생산하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for producing high pressure GCO2 for use in semiconductor cleaning.
기체 이산화탄소는, 액체 이산화탄소 저장탱크의 내부에 저장하여 필요 시 기화시켜 사용된다.The gaseous carbon dioxide is stored in the liquid carbon dioxide storage tank and vaporized when necessary.
이 때, 액체 이산화탄소가 저장되는 저장탱크는 외기에 영향을 받게 되고 이에 따라 내부에서 상 변화가 일어나게 되어 액체 이산화탄소 상태로의 유지가 어려운 문제가 있으며, 내부에서 상 변화 즉, 액체 이산화탄소가 기체 이산화탄소로 상 변화가 일어나는 경우 액체가 기화되면서 부피가 팽창되어 저장탱크 내의 압력이 상승하게 되면 저장탱크에 장착된 감압밸브가 오픈(open)되어 저장탱크 내부의 기체가 대기로 방출되어 액체의 손실(loss)이 발생되는 문제점이 있다.At this time, the storage tank in which the liquid carbon dioxide is stored is affected by outside air, and accordingly, a phase change occurs in the interior, making it difficult to maintain the liquid carbon dioxide state. When a phase change occurs, when the liquid vaporizes and the volume expands and the pressure in the storage tank rises, the pressure reducing valve installed in the storage tank opens and the gas inside the storage tank is released to the atmosphere, resulting in loss of liquid. There is a problem that occurs.
또한, 저장탱크는 레벨 트랜스미터(Level Transmitter)를 이용하여, 저장된 액체 이산화탄소의 수위를 측정하는데 저장탱크와 레벨 트렌스미터를 연결하는 배관 내에서 이산화탄소의 상 변화가 발생하게 되는 경우 차압이 일정하게 측정되지 않게 되어 수위 측정이 불가능해 지며, 이로 인해 저장 탱크 내의 이산화탄소의 충전 시기를 알 수 없게 되어 저장탱크 내로 이산화탄소를 안정적으로 공급할 수 없게 되는 문제가 있다. In addition, the storage tank uses a level transmitter to measure the level of the stored liquid carbon dioxide.If a phase change of carbon dioxide occurs in the pipe connecting the storage tank and the level transmitter, the differential pressure is not measured constantly. As a result, it becomes impossible to measure the water level. As a result, it is impossible to know when to charge the carbon dioxide in the storage tank, so that the carbon dioxide cannot be stably supplied into the storage tank.
따라서, 저장탱크 내에서 액체 이산화탄소의 상 변화를 최소화하고, 안정적으로 내부의 액체 이산화탄소 저장량의 수위를 측정할 수 있는 장치가 요구되는 실정이다.Accordingly, there is a need for a device capable of minimizing the phase change of liquid carbon dioxide in the storage tank and stably measuring the level of the liquid carbon dioxide storage amount inside the storage tank.
본 발명은 55bar 이상의 고압의 액체 이산화탄소가 저장되는 저장탱크 내에서 상 변화를 최소화하고, 안정적으로 내부의 액체 이산화탄소 저장량의 수위를 측정할 수 있는 저장 탱크를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a storage tank capable of minimizing a phase change in a storage tank storing liquid carbon dioxide having a high pressure of 55 bar or more and stably measuring the level of the liquid carbon dioxide storage amount therein.
또한, 상기의 저장 탱크 내에 저장된 액체 이산화탄소를 기화시켜 고압의 기체 이산화탄소를 제공하는 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for producing high-pressure gaseous carbon dioxide to provide high-pressure gaseous carbon dioxide by vaporizing liquid carbon dioxide stored in the storage tank.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 압력으로 액체 이산화탄소를 저장하기 위한 저압탱크 유닛; 저압탱크 유닛의 액체 이산화탄소를 가압하여 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 공급하기 위한 액체펌프 유닛; 및 액체펌프 유닛에서 공급된 액체 이산화탄소를 제1 압력과 제2 압력 사이의 제3 압력으로 저장하기 위한 고압탱크 유닛; 을 포함하며, 저압탱크 유닛과 액체펌프 유닛은 제1 배관에 의해 유체이동 가능하게 연결되고, 액체펌프 유닛과 고압탱크 유닛은 제2 배관에 의해 유체이동 가능하게 연결되며, 액체펌프 유닛은, 제1 내지 제4 액체 펌프를 포함하고, 제1 내지 제4 액체펌프는, 제1 배관 및 제2 배관 사이에 마련된 제1 내지 제4 펌프배관에 의해 제1 및 제2 배관을 유체이동 가능하게 연결할 때, 제1 배관, 제2 배관 및 제1 내지 제4 펌프배관 내에서 액체 이산화탄소의 기화를 방지하도록, 각각의 배관을 따라 각각의 배관에 인접하게 각각 배치된 쿨링 배관을 포함하는, 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, a low pressure tank unit for storing liquid carbon dioxide at a first pressure; A liquid pump unit for pressurizing the liquid carbon dioxide in the low pressure tank unit and supplying it to a second pressure higher than the first pressure; And a high pressure tank unit for storing liquid carbon dioxide supplied from the liquid pump unit at a third pressure between the first pressure and the second pressure. Including, the low pressure tank unit and the liquid pump unit are fluidly movably connected by a first pipe, the liquid pump unit and the high pressure tank unit are fluidly movably connected by a second pipe, and the liquid pump unit, Including 1 to 4 liquid pumps, wherein the first to fourth liquid pumps connect the first and second pipes to be fluidly moved by first to fourth pump pipes provided between the first pipe and the second pipe. In this case, high-pressure gas including cooling pipes each disposed adjacent to each pipe along each pipe to prevent vaporization of liquid carbon dioxide in the first pipe, the second pipe and the first to fourth pump pipes It provides a carbon dioxide production device.
또한, 고압탱크 유닛에서 이송된 액체 이산화탄소를 기화시켜 제4 압력의 기체 이산화탄소를 생산하도록 마련된 기화 유닛; 을 포함한다.In addition, a vaporization unit provided to produce gaseous carbon dioxide of a fourth pressure by vaporizing the liquid carbon dioxide transferred from the high-pressure tank unit; Includes.
또한, 저압탱크 유닛에서 액체펌프 유닛으로 제1 배관을 통해 액체 이산화탄소가 유동될 때, 제1 배관 내에서 액체 이산화탄소가 기화되는 것을 방지하도록 마련된 냉각부를 포함한다.In addition, when the liquid carbon dioxide flows through the first pipe from the low pressure tank unit to the liquid pump unit, it includes a cooling unit provided to prevent vaporization of the liquid carbon dioxide in the first pipe.
또한, 냉각부는, 제1 배관과 유체이동 가능하게 연결되고, 제1 배관을 따라 유동하는 액체 이산화탄소가 유입되어 냉각된 브라인(Brine)과 열 교환하는 쿨러; 쿨러로 냉각된 브라인을 공급하는 브라인 공급부; 브라인 공급부로 브라인을 공급하기 위해 마련된 브라인 탱크; 및 냉각된 냉매를 브라인 공급부로 공급하여 브라인과 열 교환하여 브라인을 냉각하도록 마련된 냉동기; 를 포함한다.In addition, the cooling unit may include a cooler that is fluidly connected to the first pipe, and exchanges heat with the cooled brine by introducing liquid carbon dioxide flowing along the first pipe; A brine supply unit for supplying brine cooled by a cooler; A brine tank provided to supply brine to the brine supply unit; And a refrigerator provided to cool the brine by supplying the cooled refrigerant to the brine supply unit to exchange heat with the brine. Includes.
또한, 브라인 공급부는, 냉각된 브라인을 쿨러 및 각각의 쿨링 배관에 공급하도록 마련된 제1 분배헤더를 포함하고, 각각의 쿨링 배관은, 제1 분배헤더를 통해 브라인 공급부와 유체이동 가능하게 연결되어 브라인 공급부로부터 공급되는 브라인에 의해 각각의 배관과 각각 열 교환 하며, 브라인 탱크는, 각각의 배관을 따라 유동한 브라인이 브라인 탱크로 회수되도록 마련된 제2 분배헤더를 포함한다.In addition, the brine supply unit includes a first distribution header provided to supply the cooled brine to the cooler and each cooling pipe, and each of the cooling pipes is fluidly connected to the brine supply unit through the first distribution header so that the brine The brine supplied from the supply unit exchanges heat with each pipe, and the brine tank includes a second distribution header provided so that the brine flowing along each pipe is recovered to the brine tank.
또한, 고압탱크 유닛은, 내조의 상부측에 마련된 제1 쿨링 코일 및 내조의 하부측에 마련된 제2 쿨링 코일을 포함하고, 제1 및 제2 쿨링 코일은 각각 브라인 공급부와 유체이동 가능하게 연결되어, 내조에 저장된 액체 이산화탄소는 브라인 공급부로부터 공급된 브라인에 의해 열 교환하도록 마련되는 것을 포함한다.In addition, the high-pressure tank unit includes a first cooling coil provided on an upper side of the inner tank and a second cooling coil provided on a lower side of the inner tank, and the first and second cooling coils are respectively connected to the brine supply unit to be fluidly movable. And liquid carbon dioxide stored in the inner tank is provided to exchange heat by the brine supplied from the brine supply unit.
본 발명에 따르면, 55bar 이상의 고압의 액체 이산화탄소가 저장되는 저장탱크 내에서 상 변화를 최소화하고, 안정적으로 내부의 액체 이산화탄소 저장량의 수위를 측정할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of minimizing a phase change in a storage tank in which liquid carbon dioxide having a high pressure of 55 bar or higher is stored, and stably measuring the level of the liquid carbon dioxide storage amount inside.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압탱크를 나타낸 모식도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 배관을 설명하기 위해 나타낸 개략도이다.1 and 2 are schematic diagrams of a high-pressure gaseous carbon dioxide production apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram showing a cooling unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing a high-pressure tank according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are schematic diagrams illustrating a cooling pipe according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors appropriately explain the concept of terms in order to explain their own invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, regardless of the reference numerals, the same or corresponding components are given the same or similar reference numbers, and duplicate descriptions thereof will be omitted, and the size and shape of each component member shown for convenience of explanation are exaggerated or reduced. Can be.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, and thus various alternatives that can be substituted for them at the time of application It should be understood that there may be equivalents and variations.
본 발명은 고압의 GCO2를 생산하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 예를 들어 반도체 세정에 사용되는 고압의 GCO2를 생산하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for producing high-pressure GCO 2 , for example, to an apparatus and method for producing high-pressure GCO 2 used in semiconductor cleaning.
먼저, 본 명세서에서 「배관」은 가스 등을 수송할 수 있는 수송관을 의미한다.First, in the present specification, "pipe" means a transport pipe through which gas or the like can be transported.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치의 개략도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부를 나타낸 개략도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압탱크를 나타낸 모식도, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 배관을 설명하기 위해 나타낸 개략도이다.1 and 2 are schematic diagrams of a high-pressure gaseous carbon dioxide production apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic diagram showing a cooling unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is A schematic diagram showing a high-pressure tank, FIGS. 5 and 6 are schematic diagrams illustrating a cooling pipe according to an embodiment of the present invention.
이하 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치(10)를 상세히 설명한다. Hereinafter, an apparatus 10 for producing high-pressure gaseous carbon dioxide according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치(10)는, 저압탱크 유닛(100), 액체펌프 유닛(200), 고압탱크 유닛(300) 및 기화 유닛(400)을 포함한다.1 and 2, the high-pressure gaseous carbon dioxide production apparatus 10 of the present invention includes a low-
구체적으로, 상기 저압탱크 유닛(100)은, 제1 압력으로 액체 이산화탄소를 저장하도록 마련될 수 있다.Specifically, the low
또한, 상기 저압탱크 유닛(100)에 저장되는 액체 이산화탄소는 상대적으로 저압 상태 일 수 있다.In addition, the liquid carbon dioxide stored in the low
여기서, 상기 제1 압력은, 10 내지 25bar 또는 12 내지 22bar 또는 14 내지 20bar 또는 16 내지 18bar 일 수 있으며, 바람직하게 14 내지 20bar 일 수 있다.Here, the first pressure may be 10 to 25 bar or 12 to 22 bar or 14 to 20 bar or 16 to 18 bar, and preferably 14 to 20 bar.
또한, 상기 저압탱크 유닛(100)에 저장되는 액체 이산화탄소는 공급 업체로부터 차량 등으로 수송하여 공급되는 액체 이산화탄소 일 수 있다.In addition, the liquid carbon dioxide stored in the low
상기 저압탱크 유닛(100)은, 제1 저압탱크(101) 및 제2 저압탱크(102)를 포함한다.The low
상기 각각의 저압탱크 유닛(101,102)은, 내부 압력을 유지하기 위한 가압 기화기(미도시)가 각각 연결되어 있어, 가압 기화기에 의해 소정 압력을 유지할 수 있게 된다.Each of the low
또한, 상기 제1 및 제2 저압탱크(101, 102)는 서로 교번하여 운전되거나, 동시에 운전될 수 있다.In addition, the first and second
이에 더하여, 상기 액체펌프 유닛(200)은, 저압탱크 유닛(100)의 액체 이산화탄소를 가압하여 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 공급하기 위해 마련될 수 있다.In addition, the
구체적으로, 상기 액체펌프 유닛(200)은, 저압탱크 유닛(100)과 제1 배관(L1)에 의해 유체이동 가능하게 연결될 수 있다.Specifically, the
또한, 상기 액체펌프 유닛(200)은, 제1 내지 제4 액체펌프(201,202,203,204)를 포함할 수 있고, 제1 내지 제4 액체펌프(201~204)는 제1 및 제2 저압탱크(101, 102)와 제1 배관(L1)에 의해 유체이동 가능하게 연결되어, 제1 저압탱크(101) 또는 제2 저압탱크(102) 또는 제1 및 제2 저압탱크(101,102)로부터 액체 이산화탄소를 제1 배관(L1)을 통해 흡입하고 액체 이산화탄소를 가압하여 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 공급할 수 있다.In addition, the
여기서, 상기 제2 압력은, 55 내지 65bar 또는 58 내지 62bar 또는 바람직하게 59 내지 60bar일 수 있다.Here, the second pressure may be 55 to 65 bar or 58 to 62 bar, or preferably 59 to 60 bar.
즉, 상대적으로 낮은 압력을 갖는 액체 이산화탄소는 액체펌프 유닛(200)을 통해 상대적으로 고압의 액체 이산화탄소가 되도록 승압될 수 있다.That is, liquid carbon dioxide having a relatively low pressure may be boosted to become liquid carbon dioxide having a relatively high pressure through the
또한, 상기 액체펌프 유닛(200)은, 저압탱크 유닛(100)에 저장된 액체 이산화탄소를 제1 내지 제4 액체 펌프(201~204)로 각각 흡인하여 승압된 액체 이산화탄소를 공급 가능하도록 제1 배관(L1)과 각각 연결된 제1 내지 제4 펌프배관(P1,P2,P3,P4)을 포함한다.In addition, the
상기 제1 내지 제4 펌프배관(P1~P4)은, 후술할 제2 배관(L2)과 유체이동 가능하게 연결되어 제1 내지 제4 펌프로부터 토출되는 승압된 액체 이산화탄소를 제2 배관(L2)을 통해 고압탱크 유닛(300)으로 공급할 수 있다.The first to fourth pump pipes P1 to P4 are fluidly connected to a second pipe L2 to be described later, so that the boosted liquid carbon dioxide discharged from the first to fourth pumps is supplied to the second pipe L2. It can be supplied to the high
즉, 상기 제1 내지 제4 펌프배관(P1~P4)은 제1 배관(L1) 및 제2 배관(L2)을 유체이동 가능하게 연결한다.That is, the first to fourth pump pipes P1 to P4 connect the first pipe L1 and the second pipe L2 to enable fluid movement.
상기 제1 내지 제4 액체펌프(201~204)는, 동시에 운전되거나 필요에 따라 선택된 적어도 하나의 펌프가 운전될 수 있다.The first to fourth
예를 들어, 제3 액체 펌프의 수리가 필요한 경우, 제1, 제2 및 제4 액체펌프만을 구동하여 운전할 수 있다. 따라서, 어느 하나의 액체 펌프에 문제가 발생하여도 나머지 액체 펌프를 통해 본 발명의 생산 장치(10)의 운전을 지속할 수 있게 된다.For example, when a third liquid pump needs to be repaired, only the first, second, and fourth liquid pumps may be driven and operated. Accordingly, even if a problem occurs in any one of the liquid pumps, the operation of the production apparatus 10 of the present invention can be continued through the remaining liquid pumps.
한편, 상기 저압탱크 유닛(100)과 액체펌프 유닛(200) 사이에는, 제1 배관(L1) 내에서 액체 이산화탄소가 기화되는 것을 방지하도록 마련된 냉각부(110)를 포함한다.Meanwhile, between the low
구체적으로, 도 3을 참조하면, 상기 냉각부(110)는, 저압탱크 유닛(100)에서 액체펌프 유닛(200)으로 제1 배관(L1)을 통해 액체 이산화탄소가 유동될 때, 제1 배관(L1) 내에서 액체 이산화탄소가 기화되는 것을 방지할 수 있다.Specifically, referring to FIG. 3, when the liquid carbon dioxide flows from the low
즉, 제1 및 제2 저압탱크(101,102)에서 제1 내지 제4 액체펌프(201~204)로 액체 이산화탄소가 흡인될 때, 액체 이산화탄소가 제1 배관(L1) 내에서 외기와의 온도 차에 의해 유동 중 기화되는 것을 방지한다. That is, when liquid carbon dioxide is sucked from the first and second
구체적으로, 상기 냉각부(110)는, 제1 배관(L1)과 유체이동 가능하게 연결되고, 제1 배관(L1)을 따라 유동하는 액체 이산화탄소가 유입되어 냉각된 브라인(Brine)과 열 교환하는 쿨러(111)를 포함한다.Specifically, the
상기 쿨러(111)는 제1 배관(L1)을 통해 이송되는 액체 이산화탄소가 쿨러(111) 내로 유입되도록 제1 배관(L1)의 적어도 일부 영역과 유체이동 가능하게 연결되는 제1 쿨러배관(C1) 및 쿨러(111) 내로 유입된 액체 이산화탄소가 쿨러 내부에서 브라인과 열 교환한 후 제1 배관(L1) 내로 유입되도록 제1 배관(L1)의 적어도 일부 영역과 유체이동 가능하게 연결되는 제2 쿨러배관(C2)을 포함한다.The cooler 111 is a first cooler pipe (C1) that is fluidly connected to at least a portion of the first pipe (L1) so that liquid carbon dioxide transferred through the first pipe (L1) flows into the cooler (111). And a second cooler pipe that is fluidly connected to at least a portion of the first pipe (L1) so that the liquid carbon dioxide introduced into the cooler 111 exchanges heat with brine in the cooler and then flows into the first pipe (L1). (C2) is included.
또한, 상기 냉각부(110)는, 쿨러(111)로 냉각된 브라인을 공급하는 브라인 공급부(112), 브라인 공급부(112)로 브라인을 공급하기 위해 마련된 브라인 탱크(113) 및 냉각된 냉매를 브라인 공급부(112)로 공급하여 브라인과 열 교환하여 브라인을 냉각하도록 마련된 냉동기(114)를 포함한다.In addition, the
상기 브라인 탱크(113)는, 브라인 공급부(112)로 브라인을 공급하도록 마련된 펌프(115)를 포함한다.The
또한, 상기 냉동기(114)는, 냉매를 냉각하여 냉각된 냉매를 브라인 공급부(112)로 공급하고, 공급된 냉매가 브라인과 열 교환하여 브라인을 냉각시키고, 상대적으로 온도가 상승된 냉매는 냉동기(114)로 다시 이송되도록 마련된 냉매배관(R)을 포함한다.In addition, the
즉, 열교환을 마친 냉매는 냉동기(114)에서 냉각되어 다시 브라인 공급부(112)로 공급될 수 있다. That is, the refrigerant after heat exchange may be cooled in the
예를 들어, 상기 냉동기는 대략 -37도(℃) 내지 -40 도(℃)의 냉매를 브라인 공급부로 공급하여 브라인과 열교환 할 수 있다. 또한, 브라인과 열 교환후 상대적으로 온도가 상승되어 대략 -25 도(℃) 내지 -30 도(℃)의 냉매는 다시 냉동기로 수송되어 냉각될 수 있다.For example, the refrigerator may heat exchange with brine by supplying a refrigerant of approximately -37 degrees (℃) to -40 degrees (℃) to the brine supply unit. In addition, after heat exchange with brine, the temperature is relatively increased, so that the refrigerant of approximately -25 degrees (℃) to -30 degrees (℃) can be transported back to the refrigerator for cooling.
상기 쿨러(111)는, 액체 이산화탄소화 열 교환하고 상대적으로 온도가 상승한 브라인을 브라인 탱크(113)로 재 공급하도록 쿨러(111)와 유체이동 가능하게 연결된 제1 브라인 배관(B1)을 포함한다.The cooler 111 includes a first brine pipe B1 fluidly movably connected to the cooler 111 to exchange heat for liquid carbon dioxide conversion and to resupply brine having a relatively increased temperature to the
또한, 상기 브라인 탱크(113)는 브라인 공급부(112)와 제2 브라인 배관(B2)에 의해 유체이동 가능하게 연결될 수 있고, 펌프(115)에 의해 제2 브라인 배관(B2)을 통과하여 상대적으로 온도가 상승된 브라인을 브라인 공급부(112)로 공급할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 브라인 공급부(112)와 쿨러(111)는 제3 브라인 배관(B3)에 의해 유체이동 가능하게 연결될 수 있고, 브라인 공급부(112)에서 냉각된 브라인을 쿨러(111)로 공급할 수 있다.In addition, the
따라서, 상기 브라인은 제1 내지 제3 브라인 배관(B1~B3)을 따라 순환하며 재사용할 수 있게 된다.Therefore, the brine can be reused by circulating along the first to third brine pipes B1 to B3.
여기서, 상기 브라인이란, 간접적인 냉동 작용을 하는 중간 물질로, 40~70Vol% 에틸렌글리콜 및 60~30Vol%의 물이 혼합된 혼합물을 의미할 수 있으며, 브라인이 쿨러 내에서 상태변화를 하지 않고 열의 흡수 전달을 행하여 냉동작용을 할 수 있다.Here, the brine is an intermediate material that has an indirect freezing action, and may mean a mixture of 40 to 70 Vol% ethylene glycol and 60 to 30 Vol% of water, and the brine does not change state in the cooler, Refrigeration can be achieved by absorption and transmission.
상기 브라인은 일 예로, 40Vol%의 에틸렌글리콜과 60vol%의 물이 혼합된 혼합물 또는 70Vol%의 에틸렌글리콜과 30Vol%의 물이 혼합된 혼합물을 사용할 수 있다.As an example, the brine may be a mixture of 40 vol% of ethylene glycol and 60 vol% of water, or a mixture of 70 vol% of ethylene glycol and 30 vol% of water.
또한, 상기와 같이, 쿨러(111)에서 대략 -40 도 (℃)의 브라인과 열 교환된 액체 이산화탄소는 브라인에 의해 대략 -3도(℃) 가량 온도가 낮아질 수 있으며, -25 내지 -27도(℃)의 상태에서 제1 배관으로 유동될 수 있다.In addition, as described above, the liquid carbon dioxide heat-exchanged with brine of about -40 degrees (℃) in the cooler 111 may be lowered in temperature by about -3 degrees (℃) by the brine, and -25 to -27 degrees It can flow to the first pipe in the state of (℃).
전술한 바와 같이, 상기 저압탱크 유닛(100)에서 액체 이산화탄소가 액체펌프 유닛(200)으로 이송되기 전, 쿨러(111) 내로 유입되어 냉각된 브라인과 열 교환한 후 다시 제1 배관(L1)으로 유입되는 과정을 거쳐 이송되는 액체 이산화탄소는, 액체펌프 유닛(200)으로 이송되기 전 과냉상태이므로, 액체펌프 유닛(200)에서 공동현상(Cavitaion)을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, before the liquid carbon dioxide is transferred from the low
상기와 같은 과정을 거치지 않는 경우, 제1 배관(L1)은 외기에 노출된 상태이므로, 제1 배관에서 액체펌프 유닛(200)으로 이송되는 과정에서 배관 내 에서 액체 이산화탄소가 기화되어 기체 이산화탄소로 상 변화가 일어날 수 있으며, 이에 따라 액체펌프 유닛(200)으로 흡입된 기체 이산화탄소에 의해 펌프 내부에 공동현상을 발생시켜 펌프 고장의 원인을 제공할 수 있다.If the process as described above is not performed, since the first pipe L1 is exposed to the outside air, liquid carbon dioxide is vaporized in the pipe during the transfer from the first pipe to the
이에 더하여, 상기 고압탱크 유닛(300)은, 액체펌프 유닛(200)에서 공급된 액체 이산화탄소를 제1 압력과 제2 압력 사이의 제3 압력으로 저장하기 위해 마련될 수 있다.In addition, the high-
구체적으로, 상기 고압탱크 유닛(300)은 액체펌프 유닛(200)과 제2 배관(L2)에 의해 유체이동 가능하게 연결될 수 있다.Specifically, the high
또한, 상기 고압탱크 유닛(300)은, 제1 고압탱크(301) 및 제2 고압탱크(302)를 포함할 수 있다.In addition, the high
즉, 제1 내지 제4 액체펌프(201~204)는 제1 고압탱크(301) 및 제2 고압탱크(302)와 제2 배관에 의해 유체이동 가능하게 연결될 수 있다.That is, the first to fourth liquid pumps 201 to 204 may be fluidly connected to the first
또한, 도 4를 참조하면, 상기 고압탱크 유닛(300)은, 열 침입을 차단하기 위한 이중 하우징을 포함함다,In addition, referring to Figure 4, the high
즉, 제1 및 제2 고압탱크(301,302) 각각은 열 침입을 차단하기 위한 이중 하우징을 포함한다.That is, each of the first and second high-
상기 이중 하우징(310)은, 내조(311) 및 내조(311)를 둘러싸며 내조와 소정 간격 떨어져 형성되는 외조(312)를 포함하며, 내조(311) 내부에 저장된 액체 이산화탄소의 수위를 측정하도록 각각 마련된 제1 및 제2 레벨 측정부(340, 350)를 포함한다.The double housing 310 includes an
상기 제1 레벨 측정부(340)는, 내조(311) 및 외조(312)의 상단부를 각각 관통하여 적어도 일부 영역이 외기에 노출되며 유체 이동 가능하게 연결된 제1 압력측정관(341)을 포함한다.The first level measuring unit 340 includes a first
또한, 내조(311) 및 외조(312)의 하단부를 각각 관통하여 적어도 일부 영역이 외기에 노출되며 유체 이동 가능하게 연결된 제2 압력측정관(342)을 포함한다.In addition, it includes a second
또한, 상기 제1 압력측정관(341) 및 제2 압력측정관(342) 사이에 마련되어 내조(311) 내의 액체 이산화탄소 수위를 측정하도록 마련된 제1 수위측정기(345)를 포함한다.In addition, it includes a first water
상기 제1 수위측정기(345)는, 내조(311)의 상단부에서 제1 압력측정관(341)을 통해 배출되는 기체 이산화탄소(GCO2)와 내조(311)의 하단부에서 제2 압력측정관(342)을 통해 유동하며 기화된 기체 이산화탄소의 압력차를 측정하여 수위를 측정할 수 있다.The first water
즉, 상기 제2 압력측정관(342)은 외기에 노출되어 있어, 내조(311)의 하단부에서 배출되는 액체 이산화탄소(LCO2)는, 제2 압력측정관(342)을 유동하며 외기에 의해 상 변화가 발생하게 되어 기체 이산화탄소가 된다. That is, since the second
이에 따라, 제1 수위측정기(345)는, 상단부에서 배출되는 기체 이산화탄소와 하단부에서 상 변화 한 기체 이산화탄소의 압력차(차압)를 측정하여 수위를 측정할 수 있게 된다. Accordingly, the first
상기 제1 및 제2 고압탱크(301,302) 내의 수위 측정은 탱크 내부의 상부와 하부의 압력차이를 이용하여 측정하며, 탱크 내부의 상부 측에는 가스 상태의 이산화탄소가 존재하고, 탱크 내부의 하부 측에는 액체 상태의 이산화탄소가 존재하게 되어 탱크 내부의 하부측에는 액두압이 작용하여 탱크 내부의 하부측 압력이 상부측 압력보다 높게 된다. 따라서, 상부측과 하부측의 압력차이를 이용하여 수위를 측정할 수 있게 된다. The water level measurement in the first and second high-
여기서, 상기 제1 수위측정기(345)는, 압력차를 이용하여 수위를 측정하는 레벨트렌스미터 일 수 있다.Here, the first
이에 더하여, 상기 제1 압력측정관(341)은, 외조(345)의 상단부 측에서 외부로 연결되도록 마련될 수 있다.In addition, the first
종래에는, 탱크의 상부측 압력을 측정하기 위한 압력측정관은 내조의 상부측에서 내조와 외조 사이의 소정 공간에 배관을 배치하여 외조의 하부측에서 외부로 노출되는데, 이러한 구성에서는 상부측에서 배출된 기체 이산화탄소가 하부측으로 이동하면서 재 액화되게 되어 압력차(차압)가 일정하게 측정되지 않는 문제가 있다. 이에 따라 내조 내의 수위 측정이 어려워지는 문제가 있었다.Conventionally, a pressure measuring tube for measuring the pressure on the upper side of the tank is exposed from the lower side of the outer tank to the outside by arranging a pipe in a predetermined space between the inner tank and the outer tank at the upper side of the inner tank. There is a problem that the pressure difference (differential pressure) is not constantly measured because the gaseous carbon dioxide is re-liquefied as it moves downward. Accordingly, there is a problem that it becomes difficult to measure the water level in the inner tank.
따라서, 본 발명은 제1 압력측정관(341)을 외조의 상단부 측에서 외기로 노출되도록 형성하여 기체 이산화탄소의 재 액화를 방지함으로써, 보다 안정적으로 압력차를 측정할 수 있는 효과가 있다. Accordingly, according to the present invention, the first
이에 더하여, 제2 레벨 측정부(350)는, 내조(311) 및 외조(312)의 상단부를 각각 관통하여 유체 이동 가능하게 연결된 제3 압력측정관(351), 내조(311) 및 외조(312)의 하단부를 각각 관통하여 유체 이동 가능하게 연결된 제4 압력측정관(352)를 포함한다.In addition, the second level measuring unit 350, the third
또한, 제3 압력측정관(351)과 제4 압력측정관(352) 사이에 마련되어 내조(311) 내의 액체 이산화탄소 수위를 측정하도록 마련된 제2 수위측정기(355)를 포함한다.In addition, it includes a second water
또한, 제3 압력측정관(351)과 제2 수위측정기(355)를 연결하도록 마련된 제1 압력전달관(353) 및 제4 압력측정관(354)과 제2 수위측정기(355)를 연결하도록 마련된 제2 압력전달관(354)을 포함한다.In addition, to connect the first
또한, 제3 및 제4 압력측정관(351,352)은, 외기에 노출되지 않도록 마련되고, 제1 및 제2 다이아프램(356,357)은 외조에 인접하게 각각 배치될 수 있다.In addition, the third and fourth
여기서, 상기 제2 레벨 측정부의 제3 및 제4 압력측정관(351,352)은, 내조(311) 및 외조(312) 사이에는 외기에 노출되지 않은 상태에서 고압탱크 유닛 내부에 저장된 액체 이산화탄소의 수위를 측정하도록 마련될 수 있다.Here, the third and fourth
구체적으로, 상기 제1 압력전달관(353)은 내부에 주입된 소정의 제1 유체(F1) 및 제3 압력측정관(351)에서 배출되는 기체 이산화탄소의 압력을 제1 유체(F1)로 전달하도록 마련된 제1 다이아프램(356)을 포함하고, 제2 압력전달관(354)은 내부에 주입된 소정의 제2 유체(F2) 및 제4 압력측정관(352)에서 배출되는 액체 이산화탄소의 압력을 제2 유체(F2)로 전달하도록 마련된 제2 다이아프램(357)을 포함한다.Specifically, the first
즉, 상기 내조(311) 및 외조(312)의 상단부에서 연결된 제3 압력측정관(351)은 제1 다이아프램(356)을 매개로 제1 압력전달관(353)과 연결되고, 내조(311) 및 외조(312)의 하단부에서 연결된 제4 압력측정관(352)은 제2 다이아프램(357)을 매개로 제2 압력전달관(354)과 연결될 수 있다.That is, the third
이 때, 제3 압력측정관(351)과 제4 압력측정관(352)은 각각 내조(311) 및 외조(312) 사이에 배치되어 외기로 노출되지 않은 상태에서, 배출되는 각각의 유체의 압력을 제1 및 제2 다이아프램(356,357)에 각각 전달할 수 있다.At this time, the third
이러한 상태에서, 상기 제2 수위측정기(355)는, 제1 유체(F1)과 제2 유체(F2)의 압력차(차압)를 측정하여 수위를 측정할 수 있다.In this state, the second
여기서, 상기 제1 유체와 제2 유체는 동일한 유체일 수 있고, 일 예로 실리콘 오일일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the first fluid and the second fluid may be the same fluid, for example, silicone oil, but are not limited thereto.
전술한 바와 같이, 제3 압력측정관(351)과 제4 압력측정관(352)은 각각 내조(311) 및 외조(312) 사이에 배치되어 외기로 노출되지 않은 상태에서, 배출되는 각각의 유체의 압력을 제1 및 제2 다이아프램(356,357)에 각각 전달하고 전달된 압력은 제1 및 제2 압력전달관(353,354)의 내부에 수용된 제1 및 제2 유체에 전달되어 제1 및 제2 유체의 차압을 측정하도록 함으로써, 기체 이산화탄소와 액체 이산화탄소가 외기에 영향을 받지 않으면서 보다 안정적으로 정확한 차압을 측정할 수 있게 된다.As described above, the third
상기와 같이, 제1 및 제2 다이아프램(356,357)은 각각 외조에 인접하게 배치되어 기체 이산화탄소와 액체 이산화탄소가 외기로 노출되지 않도록 제3 및 제4 압력측정관을 차폐함과 동시에 압력을 제1 및 제2 유체로 전달하는 역할을 한다. 즉, 제1 및 제2 유체는 압력전달 물질을 의미하며, 외기에 영향을 받지 않는 실리콘 오일 일 수 있다.As described above, the first and
특히, 상기 제1 유체는 외기에 영향을 받지 않는 오일로 구성되어 있어, 제1 및 제2 압력 전달관이 외부에 노출된다 하더라도, 외기에 영향을 받지 않고 차압을 측정하여 안정적이며, 정확하게 수위을 측정할 수 있다.In particular, the first fluid is composed of oil that is not affected by the outside air, so even if the first and second pressure transfer pipes are exposed to the outside, the differential pressure is measured without being affected by the outside air to measure the water level stably and accurately. can do.
또한, 상기 제1 및 제2 압력전달관 내의 제1 및 제2 유체는 미리 각각의 관 내에 충전(filling) 된 후 고압 탱크 유닛에 설치될 수 있다.In addition, the first and second fluids in the first and second pressure transmission pipes may be previously filled in each pipe and then installed in the high-pressure tank unit.
여기서, 상기 제2 수위측정기는 압력차를 이용하여 수위를 측정하는 레벨트렌스미터 일 수 있다.Here, the second water level meter may be a level transmitter that measures the water level using a pressure difference.
이에 더하여, 상기 고압탱크 유닛(300)은, 내조(311)의 상부측에 마련된 제1 쿨링 코일(361) 및 내조(311)의 하부측에 마련된 제2 쿨링 코일(362)을 포함한다.In addition, the high-
상기 제1 및 제2 쿨링 코일(361,362)는, 내조(311)의 내주면을 따라 적어도 일부 영역에 플랜지 등의 체결수단을 이용하여 설치될 수 있다.The first and second cooling coils 361 and 362 may be installed in at least a partial area along the inner circumferential surface of the
상기 제1 및 제2 쿨링 코일(361,362)은 각각 브라인 공급부(112)와 유체이동 가능하게 연결되어, 내조에 저장된 액체 이산화탄소는 브라인 공급부(112)로부터 공급된 브라인과 열 교환하도록 마련될 수 있다.Each of the first and second cooling coils 361 and 362 is fluidly connected to the
상기와 같이 설치된 제1 및 제2 쿨링 코일(361,362)에 의해 고압 탱크 유닛의 내부의 온도를 일정하게 유지할 수 있게 되어 액체 이산화탄소의 상 변화를 방지할 수 있는 효과가 있다.The first and second cooling coils 361 and 362 installed as described above enable the internal temperature of the high-pressure tank unit to be kept constant, thereby preventing a phase change of liquid carbon dioxide.
또한, 상기 제1 및 제2 고압탱크(301,302)는, 내부 압력을 유지하기 위한 가압 기화기(미도시)가 각각 연결되어 있어, 가압 기화기에 의해 소정 압력을 유지할 수 있도록 마련될 수 있다.In addition, the first and second high-
또한, 상기 제1 및 제2 고압탱크(301, 302)는 서로 교번하여 운전되거나, 동시에 운전될 수 있다.In addition, the first and second
여기서, 상기 제3 압력은, 54 내지 65bar 또는 54 내지 60bar 또는 56 내지 58bar일 수 있다.Here, the third pressure may be 54 to 65 bar, 54 to 60 bar, or 56 to 58 bar.
한편, 본 발명의 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치(10)의 액체펌프 유닛(200)과 고압탱크 유닛(300)은 제2 배관(L2)에 의해 유체이동 가능하게 연결되고, 액체펌프 유닛(200)은, 제1 내지 제4 액체 펌프(201~204)를 포함하며, 제1 내지 제4 액체펌프(201~204)는, 제1 배관(L1) 및 제2 배관(L2) 사이에 마련된 제1 내지 제4 펌프배관(P1~P4)에 의해 제1 및 제2 배관을 유체이동 가능하게 연결할 때, 제1 배관(L1), 제2 배관(L2) 및 제1 내지 제4 펌프배관(P1~P4) 내에서 액체 이산화탄소의 기화를 방지하도록, 각각의 배관을 따라 각각의 배관에 인접하게 각각 배치된 쿨링 배관(CL)을 포함한다.On the other hand, the
상기 쿨링 배관(CL)은, 복수 개 마련되어 각각의 배관에 인접하게 각각 설치될 수 있다.A plurality of cooling pipes CL may be provided and may be respectively installed adjacent to each pipe.
구체적으로, 도 5를 참조하면, 상기 브라인 공급부(112)는, 냉각된 브라인을 쿨러(111) 및 각각의 쿨링 배관에 각각 공급하도록 마련된 제1 분배헤더(116)를 포함하고, 각각의 쿨링 배관은, 제1 분배헤더(116)를 통해 브라인 공급부(112)와 유체이동 가능하게 연결되어 브라인 공급부(112)로부터 공급되는 브라인에 의해 각각의 배관과 각각 열 교환 하며, 브라인 탱크(113)는, 각각의 배관을 따라 유동한 브라인이 브라인 탱크로 회수되도록 마련된 제2 분배헤더(117)를 포함한다.Specifically, referring to FIG. 5, the
상기 제1 분배헤더(116)는, 브라인 공급부(112)와 쿨러(111)를 연결하는 제3 브라인 배관(B3), 저압탱크 유닛 측의 제1 배관의 적어도 일부를 보냉하도록 마련된 제1 쿨링배관(C1), 액체펌프 유닛 측의 제1 배관의 적어도 일부를 보냉하도록 마련된 제2 쿨링배관(C2), 제1 내지 제4 펌프 배관(P1~P4)을 보냉하도록 각각 마련된 복수개의 제3 쿨링배관(C3), 제2 배관을 보냉하도록 마련된 제4 쿨링 배관(C4)을 포함한다.The
상기 각각의 쿨링배관은, 제2 분배헤더(117)로 유체이동 가능하게 연결되고, 제2 분배헤더(117)는, 브라인 탱크(113)와 유체이동 가능하게 연결되어 각각의 쿨링배관을 유동하는 브라인은 재사용되도록 순환될 수 있다.Each of the cooling pipes is fluidly connected to the
상기 브라인 탱크(113)에서 브라인 공급부(112)로 이송된 브라인은, 냉각기(114)에서 공급된 냉매에 의해 냉각되어 제1 분배헤더(116)로 이송된다.The brine transferred from the
이 때, 제1 분배헤더(116) 내의 제3 브라인 배관(B3)과 쿨러(111)는 유체이동 가능하게 연결되어 있어, 제1 분배헤더(116)로 유입된 브라인 중 일부는 쿨러(111)로 유동된다.At this time, the third brine pipe (B3) in the
이와 동시에, 제1 분배헤더(116) 내의 제1 쿨링배관(C1)은 저압탱크 유닛 측의 제1 배관의 적어도 일부와 인접하게 배치되어 제1 쿨링배관을 통해 유동하는 브라인과 열 교환함으로써 제1 배관 내에서 액체 이산화탄소가 기화되는 것을 방지한 후, 브라인은 제2 분배헤더(117)로 유동되어 브라인 탱크(113)로 이송될 수 있다.At the same time, the first cooling pipe (C1) in the
또한, 제1 분배헤더(116) 내의 제2 쿨링 배관(C2)은 액체펌프 유닛 측의 제1 배관의 적어도 일부와 인접하게 배치되어 제2 쿨링 배관(C2)을 통해 유동하는 브라인과 열 교환함으로써 제1 배관 내에서 액체 이산화탄소가 기화되는 것을 방지한 후, 브라인은 제2 분배헤더(117)로 유동되어 브라인 탱크(113)로 이송될 수 있다.In addition, the second cooling pipe C2 in the
또한, 제1 분배헤더(116) 내의 복수의 제3 쿨링 배관(C3)은, 각각의 제1 내지 제4 펌프 배관(P1~P4)과 각각 인접하게 배치되어 제3 쿨링 배관(C3)을 통해 유동하는 브라인과 열 교환함으로써 제1 내지 제4 펌프 배관 내에서 액체 이산화탄소가 기화되는 것을 방지한 후, 브라인은 제2 분배헤더(117)로 유동되어 브라인 탱크(113)로 이송될 수 있다. In addition, the plurality of third cooling pipes C3 in the
또한, 제1 분배헤더(116) 내의 제4 쿨링 배관(C4)은, 고압탱크 유닛의 제2 배관과 각각 인접하게 배치되어 제4 쿨링 배관(C4)을 통해 유동하는 브라인과 열 교환함으로써 제2 배관(L2) 내에서 액체 이산화탄소가 기화되는 것을 방지한 후, 브라인은 제2 분배헤더(117)로 유동되어 브라인 탱크(113)로 이송될 수 있다.In addition, the fourth cooling pipe C4 in the
상기 각각의 쿨링 배관(CL; C1,C2,C3,C4)은, 제1 배관(L1), 제2 배관(L2) 및 제1 내지 제4 펌프배관(P1~P4)에 각각 인접하게 배치될 수 있으며, 각각의 배관을 사이에 두고 각각의 배관의 양측에 인접하게 쿨링 배관을 배치할 수 있다.Each of the cooling pipes (CL; C1, C2, C3, C4) is disposed adjacent to the first pipe (L1), the second pipe (L2), and the first to fourth pump pipes (P1 to P4). In addition, cooling pipes may be disposed adjacent to both sides of each pipe with each pipe interposed therebetween.
이 때, 상기 쿨링 배관은, 하나의 배관이 연장형성 되어 제1 배관(L1), 제2 배관(L2) 및 제1 내지 제4 펌프배관(P1~P4) 각각의 양측에 인접하게 배치될 수 있고, 두개의 쿨링 배관(제1 및 제2 쿨링라인)이 각각의 제1 배관(L1), 제2 배관(L2) 및 제1 내지 제4 펌프배관(P1~P4)의 양측에 인접하게 배치되도록 마련될 수 있다.In this case, the cooling pipe may be disposed adjacent to both sides of the first pipe (L1), the second pipe (L2), and the first to fourth pump pipes (P1 to P4) by extending one pipe. And two cooling pipes (first and second cooling lines) are arranged adjacent to both sides of the first pipe (L1), the second pipe (L2), and the first to fourth pump pipes (P1 to P4). It can be prepared to be.
상기와 같은 보냉을 통해, 저압탱크 내의 액체 이산화탄소가 고압탱크 내로 이송되는 과정에서, 각각의 배관 내에서 액체 이산화탄소가 기화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이에 따라 고압의 액체 이산화탄소를 기화유닛(400)으로 이송할 수 있게 된다.In the process of transferring the liquid carbon dioxide in the low-pressure tank into the high-pressure tank through the cooling as described above, it is possible to effectively prevent the liquid carbon dioxide from evaporating in each pipe, and accordingly, the high-pressure liquid carbon dioxide is vaporized in the
또한, 상기와 같은 구성에 의해 고압 탱크 유닛에서는 대략 -11도(℃)의 온도를 일정하게 유지할 수 있게 된다.In addition, by the above configuration, it is possible to maintain a constant temperature of approximately -11 degrees (℃) in the high-pressure tank unit.
이에 더하여, 상기 기화 유닛(400)은, 고압탱크 유닛(300)에서 이송된 액체 이산화탄소를 기화시켜 제4 압력의 기체 이산화탄소를 생산하도록 마련될 수 있다.In addition, the
상기 기화 유닛(400)은, 제1 기화기(401) 및 제2 기화기(402)를 포함한다.The
상기 제1 기화기(401) 및 제2 기화기(402)는, 내부에 물이 수용되는 수조(미도시) 및 수조 내의 물을 가열하기 위한 전기히터(미도시)를 각각 포함한다.The
상기 각각의 기화기는 일 예로, 전열온수식 기화기(Hot water bath electric heater type)일 수 있으며, 전기히터를 이용하여 수조 내의 물을 가열하여 각각의 기화기 내로 유입된 액체 이산화탄소를 기화시킬 수 있다. Each of the vaporizers may be, for example, a hot water bath electric heater type, and liquid carbon dioxide introduced into each vaporizer may be vaporized by heating water in a water tank using an electric heater.
상기 제1 및 제2 기화기(401,402)는 전술한 고압탱크 유닛(300)으로부터 제3 배관(L3)을 통해 이송된 고압의 액체 이산화탄소를 35 내지 40도(℃)까지 온도를 상승시켜 기화시킨 후 밸브 및 필터를 거쳐 사용자에게 공급될 수 있다.The first and
여기서, 상기 제4 압력은 53 내지 59bar 또는 55 내지 56bar 일 수 있다.Here, the fourth pressure may be 53 to 59 bar or 55 to 56 bar.
전술한 바와 같이, 본 발명의 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치(10)는, 50bar 이상의 28 내지 40도(℃)의 기체 이산화탄소를 생산할 수 있으며, 일 예로 반도체 세정에 사용될 수 있다.As described above, the high-pressure gaseous carbon dioxide production apparatus 10 of the present invention may produce gaseous carbon dioxide of 28 to 40 degrees Celsius (°C) of 50 bar or more, and may be used, for example, for semiconductor cleaning.
10: 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치
100: 저압탱크 유닛
200: 액체펌프 유닛
300: 고압탱크 유닛
400: 기화 유닛10: High pressure gaseous carbon dioxide production device
100: low pressure tank unit
200: liquid pump unit
300: high pressure tank unit
400: vaporization unit
Claims (6)
저압탱크 유닛의 액체 이산화탄소를 가압하여 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 공급하기 위한 액체펌프 유닛; 및
액체펌프 유닛에서 공급된 액체 이산화탄소를 제1 압력과 제2 압력 사이의 제3 압력으로 저장하기 위한 고압탱크 유닛; 을 포함하며,
저압탱크 유닛과 액체펌프 유닛은 제1 배관에 의해 유체이동 가능하게 연결되고,
액체펌프 유닛과 고압탱크 유닛은 제2 배관에 의해 유체이동 가능하게 연결되며,
액체펌프 유닛은, 제1 내지 제4 액체 펌프를 포함하고,
제1 내지 제4 액체펌프는, 제1 배관 및 제2 배관 사이에 마련된 제1 내지 제4 펌프배관에 의해 제1 및 제2 배관을 유체이동 가능하게 연결할 때,
제1 배관, 제2 배관 및 제1 내지 제4 펌프배관 내에서 액체 이산화탄소의 기화를 방지하도록, 각각의 배관을 따라 각각의 배관에 인접하게 각각 배치된 쿨링 배관을 포함하며,
저압탱크 유닛에서 액체펌프 유닛으로 제1 배관을 통해 액체 이산화탄소가 유동될 때, 제1 배관 내에서 액체 이산화탄소가 기화되는 것을 방지하도록 마련된 냉각부를 포함하고,
냉각부는, 제1 배관과 유체이동 가능하게 연결되고, 제1 배관을 따라 유동하는 액체 이산화탄소가 유입되어 냉각된 브라인(Brine)과 열 교환하는 쿨러, 쿨러로 냉각된 브라인을 공급하는 브라인 공급부 및 브라인 공급부로 브라인을 공급하기 위해 마련된 브라인 탱크를 포함하며,
브라인 공급부는, 냉각된 브라인을 쿨러 및 각각의 쿨링 배관에 공급하도록 마련된 제1 분배헤더를 포함하고, 브라인 탱크는, 각각의 배관을 따라 유동한 브라인이 브라인 탱크로 회수되도록 마련된 제2 분배헤더를 포함하며,
각각의 쿨링 배관은, 제1 분배헤더를 통해 브라인 공급부와 유체이동 가능하게 연결되어 브라인 공급부로부터 공급되는 브라인에 의해 각각의 배관과 각각 열 교환 하는, 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치.A low pressure tank unit for storing liquid carbon dioxide at a first pressure;
A liquid pump unit for pressurizing the liquid carbon dioxide in the low pressure tank unit and supplying it to a second pressure higher than the first pressure; And
A high-pressure tank unit for storing liquid carbon dioxide supplied from the liquid pump unit at a third pressure between the first pressure and the second pressure; Including,
The low pressure tank unit and the liquid pump unit are connected to enable fluid movement through a first pipe,
The liquid pump unit and the high pressure tank unit are connected to enable fluid movement through a second pipe,
The liquid pump unit includes first to fourth liquid pumps,
When the first to fourth liquid pumps connect the first and second pipes to be fluidly movable by the first to fourth pump pipes provided between the first pipe and the second pipe,
In order to prevent vaporization of liquid carbon dioxide in the first pipe, the second pipe, and the first to fourth pump pipes, it includes a cooling pipe disposed adjacent to each pipe along each pipe,
When the liquid carbon dioxide flows through the first pipe from the low pressure tank unit to the liquid pump unit, it includes a cooling unit provided to prevent vaporization of the liquid carbon dioxide in the first pipe,
The cooling unit is a cooler that is fluidly connected to the first pipe, and liquid carbon dioxide flowing along the first pipe is introduced to exchange heat with the cooled brine, and a brine supply unit and brine supplying brine cooled by the cooler It includes a brine tank provided to supply brine to the supply,
The brine supply unit includes a first distribution header provided to supply the cooled brine to the cooler and each cooling pipe, and the brine tank includes a second distribution header provided to recover the brine flowing along each pipe to the brine tank. Includes,
Each cooling pipe is fluidly connected to the brine supply unit through a first distribution header and exchanges heat with each pipe by the brine supplied from the brine supply unit.
고압탱크 유닛에서 이송된 액체 이산화탄소를 기화시켜 제4 압력의 기체 이산화탄소를 생산하도록 마련된 기화 유닛; 을 포함하는, 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치. The method of claim 1,
A vaporization unit provided to produce gaseous carbon dioxide of a fourth pressure by vaporizing the liquid carbon dioxide transferred from the high-pressure tank unit; Containing, high pressure gaseous carbon dioxide production device.
냉각부는, 냉각된 냉매를 브라인 공급부로 공급하여 브라인과 열 교환하여 브라인을 냉각하도록 마련된 냉동기 추가로 포함하는, 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치.The method of claim 1,
The cooling unit further includes a refrigerator provided to cool the brine by supplying the cooled refrigerant to the brine supply unit and exchanging heat with the brine.
고압탱크 유닛은, 내조의 상부측에 마련된 제1 쿨링 코일 및 내조의 하부측에 마련된 제2 쿨링 코일을 포함하고,
제1 및 제2 쿨링 코일은 각각 브라인 공급부와 유체이동 가능하게 연결되어, 내조에 저장된 액체 이산화탄소는 브라인 공급부로부터 공급된 브라인에 의해 열 교환하도록 마련된, 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치.The method of claim 1,
The high pressure tank unit includes a first cooling coil provided on an upper side of the inner tank and a second cooling coil provided on a lower side of the inner tank,
The first and second cooling coils are each fluidly connected to the brine supply unit, so that the liquid carbon dioxide stored in the inner tank is provided to exchange heat by the brine supplied from the brine supply unit.
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