KR102325288B1 - Heating apparatus for supercritical co2 dye machine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 염색빔과 염료조가 내장되는 염색조의 내부에 히팅공간을 마련하고, 히팅공간내의 이산화탄소를 가열하여 초임계 이산화탄소로 상변화시키거나 온도를 제어하는 히터 또는 파이프 열교환기를 설치한 가열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heating device for a supercritical carbon dioxide dyeing machine, and more particularly, a heating space is provided inside a dyeing tank in which a dye beam and a dye tank are built, and the carbon dioxide in the heating space is heated to change the phase to supercritical carbon dioxide or temperature. It relates to a heating device installed with a heater or a pipe heat exchanger for controlling the
일반적으로 액체와 기체의 두 상태가 분간할 수 없는 상태의 온도와 증기압을 임계점이라고 하며, 이 임계점을 넘어선 상태, 즉 임계 상태가 되면 기체도 아니고 액체도 아닌 상태의 물질이 되는데, 이를 초임계 유체(Supercritical Fluid)라고 한다.In general, the temperature and vapor pressure in a state in which the two states of liquid and gas cannot be distinguished are called critical points. (Supercritical Fluid).
초임계 유체는 일반적인 기체나 액체와는 다른 고유의 특성을 갖게 되는데, 기체와 액체의 중간 정도의 물성이고, 약간의 압력과 온도의 변화에 따라 물성의 급격한 변화가 가능하며, 확산력이 좋고 물질 전달 속도가 큰 등의 물리적 특성을 가진다.Supercritical fluids have unique properties that are different from general gases or liquids. They have intermediate physical properties between gas and liquid, and rapid change in physical properties is possible with slight changes in pressure and temperature, and good diffusion and mass transfer. It has physical properties such as high speed.
초임계 유체 중에서 특히 초임계 이산화탄소(Supercritical CO2)는 기체와 유사한 확산성과 점성을 가지는 반면, 액체와 가까운 밀도 특성을 가지기 때문에 최근 들어 다양한 산업공정에 응용되고 있다.Among supercritical fluids, in particular, supercritical carbon dioxide (Supercritical CO 2 ) has recently been applied to various industrial processes because it has diffusibility and viscosity similar to gas, but has a density property close to that of liquid.
예를 들어 초임계 이산화탄소 염색기의 경우 초임계 이산화탄소의 특성을 적절하게 이용하는 것으로, 염료를 초임계 이산화탄소에 혼합하여 섬유에 침투시키는 새로운 염색방법을 사용하며, 이는 종래 주로 물을 이용하는 수계 염색기와는 다른 염색방법이다.For example, in the case of a supercritical carbon dioxide dyeing machine, the characteristics of supercritical carbon dioxide are appropriately used, and a new dyeing method is used in which a dye is mixed with supercritical carbon dioxide and penetrated into the fiber, which is different from the conventional water-based dyeing machine using mainly water. It is a dyeing method.
초임계 이산화탄소 염색기는 초임계 상태의 이산화탄소를 운반유체(Carrier fluid)로 하여 염료를 용해시킨 후 섬유 내부로 침투시키는 새로운 형태의 염색법을 이용하는 것으로, 종래의 수계염색(Dyeing based on water)에서 대량으로 사용되었던 물을 전혀 사용하지 않아, 오염수 배출 등의 관점에서 매우 유리한 친환경적 방법으로 최근 들어 각광을 받고 있는 신기술 중의 하나이다. Supercritical carbon dioxide dyeing machine uses a new type of dyeing method in which supercritical carbon dioxide is used as a carrier fluid to dissolve the dye and then penetrate into the fiber. As it does not use used water at all, it is one of the new technologies that have recently been spotlighted as an eco-friendly method that is very advantageous in terms of discharge of polluted water.
일반적으로 수계 염색의 경우 염료를 물에 혼합하여 섬유에 침투시키는 방법으로, 물과 같은 액체는 확산성이 우수하지 못하여 염색에 상당한 시간이 소요될 뿐만 아니라 염색 후 섬유의 건조과정, 염색과정에서 발생하는 폐수 처리 문제, 그리고 염색한 섬유를 물세탁하는 경우에 장기간 동안 발생하는 염료 탈착 등의 문제가 있다.In general, in the case of water-based dyeing, a dye is mixed with water and penetrated into the fiber. Liquids such as water do not have excellent diffusivity, so it takes a considerable amount of time for dyeing. There are problems such as wastewater treatment and dye desorption that occurs over a long period of time when the dyed fibers are washed in water.
수계 염색과 비교할 때에 초임계 이산화탄소 염색의 경우 물을 전혀 사용하지 않고, 초임계 이산화탄소의 열물성적 특성을 이용하여 섬유조직의 내부까지 염료를 침투시킬 수 있는 장점이 있어 염색 견뢰도(Color Fastness)가 우수할 뿐만 아니라 염색공정에서 물을 사용하지 않으므로 건조공정이나 세탁시 발생하는 염료 탈착의 우려가 없다.Compared to water-based dyeing, supercritical carbon dioxide dyeing does not use water at all, and has the advantage of penetrating the dye to the inside of the fibrous tissue by using the thermophysical properties of supercritical carbon dioxide, so it has excellent color fastness. In addition, since water is not used in the dyeing process, there is no risk of dye desorption that occurs during the drying process or washing.
하기의 특허문헌 1에는 산업용 초임계 유체염색기가 제시되어 있다.The following Patent Document 1 proposes an industrial supercritical fluid dyeing machine.
특허문헌 1의 산업용 초임계 유체염색기는 소수성 섬유를 감을 수 있는 스핀들이 고정되는 염색조수단, 감겨진 섬유에 초임계유체의 흐름을 변환하여 균일하고 신속한 염색이 되게 하는 흐름변환수단, 염료가 투입되는 염료조수단, 초임계 이산화탄소에 용해된 염료와 섬유 간의 접촉빈도를 높이기 위한 초임계 유체 순환용 순환펌프수단, 초임계 유체를 가열하거나 냉각시키는 열교환기수단, 저장탱크에 저장된 이산화탄소를 냉각하여 염색장치에 가압펌프로 공급하는 이산화탄소 공급수단, 염색공정이 종료된 이산화탄소를 감압하고 냉각하여 회수펌프로 저장탱크에 회수하는 이산화탄소 회수수단 등이 고압배관으로 연결된 고압염색수단을 포함한다.The industrial supercritical fluid dyeing machine of Patent Document 1 includes a dyeing tank means in which a spindle for winding hydrophobic fibers is fixed, a flow conversion means for converting the flow of supercritical fluid to the wound fibers to make uniform and rapid dyeing, and a dye input dye tank means, circulating pump means for circulating supercritical fluid for increasing the contact frequency between dye dissolved in supercritical carbon dioxide and fibers, heat exchanger means for heating or cooling supercritical fluid, dyeing device by cooling carbon dioxide stored in a storage tank The carbon dioxide supply means for supplying the carbon dioxide to the pressurized pump, the carbon dioxide recovery means for depressurizing and cooling the carbon dioxide after the dyeing process has been completed, and recovering the carbon dioxide recovery means to the storage tank with a recovery pump includes a high-pressure dyeing means connected by a high-pressure pipe.
하기의 특허문헌 2에는 염색빔을 통해 분사되는 염료를 포함한 초임계 이산화탄소의 유동을 균일하게 할 수 있게 되어 직물의 전체 부위를 균일하게 염색할 수 있도록 하는 균염 향상을 위한 초임계 이산화탄소 염색조가 개시되어 있다.The following
초임계 이산화탄소 염색기는 기체 상태의 이산화탄소를 가압/가온하여 초임계 상태를 만든 후, 염색조 내부의 염료와 혼합을 통하여 염료를 용해하며, 초임계 이산화탄소와 염료의 혼합류는 염색조 내부에서 피염물인 섬유 내부로 침투하는 과정을 거치게 된다. 그 후 혼합류는 순환펌프로 염색조 내부를 순환하게 되며, 염색을 종료한다. The supercritical carbon dioxide dyeing machine pressurizes/heats gaseous carbon dioxide to create a supercritical state, then dissolves the dye by mixing it with the dye inside the dyeing tank. It goes through the process of penetrating into the fiber. After that, the mixed flow circulates inside the dyeing tank with a circulation pump, and the dyeing is finished.
도 1은 본 발명이 관계하는 초임계 이산화탄소 염색기의 구성도이다.1 is a block diagram of a supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention.
본 발명이 관계하는 초임계 이산화탄소 염색기는 도 1과 같이 액체 이산화탄소 저장탱크(11), 이산화탄소 냉각기(12), 고압 이산화탄소 펌프(13), 프리히터(14), 염료조(15), 염색조(16), 세퍼레이터(17), 기체 이산화탄소 저장조(18) 등을 포함한다.As shown in FIG. 1, the supercritical carbon dioxide dyeing machine to which the present invention relates is a liquid carbon
본 발명이 관계하는 초임계 이산화탄소 염색기에서 액체 이산화탄소 저장탱크(11)로부터 공급되는 액체 이산화탄소는 이산화탄소 냉각기(12)와 고압 이산화탄소 펌프(13)를 통해 프리히터(14)로 공급된다.Liquid carbon dioxide supplied from the liquid carbon
프리히터(14)는 액체 상태의 이산화탄소를 가열하여 원하는 운전 온도와 압력의 초임계 이산화탄소를 만들어 염료조(15)로 공급하고, 염료조(15)는 초임계 상태의 이산화탄소에 염료를 혼합하여 염색조(16)로 공급한다.The
염색조(16)에서는 초임계 이산화탄소와 염료의 혼합물을 직물에 공급하고, 이때 초임계 이산화탄소는 염료를 직물 내부로 침투시키게 된다.In the
염색조(16)에서 사용된 초임계 이산화탄소는 세퍼레이터(17)로 공급되고, 세퍼레이터(17)는 이산화탄소를 증발시켜 과량의 염료와 잔사물을 제거한다.The supercritical carbon dioxide used in the
세퍼레이터(17)에서 분리된 기체 상태의 이산화탄소는 기체 이산화탄소 저장조(18)에 저장되어 재사용된다.The gaseous carbon dioxide separated by the
도 1에서 미설명부호 19는 순환펌프이다.In FIG. 1, the
이와 같이 초임계 이산화탄소 염색기는 염료조(15)에서 초임계 상태의 이산화탄소에 염료를 혼합하여 염색조(16)의 내부 중앙에 설치되는 염색빔에 공급하게 되고, 염색빔에 형성된 다수의 염료 분사구멍을 통해 초임계 이산화탄소에 의해 용해된 염료를 염색빔의 외부 둘레에 감긴 직물에 공급하게 된다.As such, the supercritical carbon dioxide dyeing machine mixes the dye with the supercritical carbon dioxide in the
즉, 염료를 포함하는 초임계 이산화탄소는 염색빔의 입구로 공급되어 다수의 분사구멍을 통해 직물로 유동하게 되고, 그 과정에서 초임계 이산화탄소에 용해된 염료가 섬유로 침투하게 된다. That is, the supercritical carbon dioxide containing the dye is supplied to the inlet of the dyeing beam and flows into the fabric through a plurality of injection holes, and in the process, the dye dissolved in the supercritical carbon dioxide penetrates into the fiber.
도 2는 종래 기술에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a heating device of a supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the prior art.
도 2와 같이 종래 기술에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치는 액체 이산화탄소를 가열 도는 냉각하여 초임계 이산화탄소로 상변화시키는 프리히터(14)가 염색조(16)와 염료조(15)의 사이에 마련되는 순환배관(L)에 설치된 형태를 가진다.As shown in FIG. 2 , in the heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the prior art, a
도 2의 종래 기술에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치는 비교적 긴 길이의 순환배관(L)의 순환경로상에 프리히터(14)를 설치하기 때문에 설치가 용이하지만 외기에 많은 영향을 받게 되므로 열손실이 많게 되어 가열/냉각효율이 좋지 못하게 되고, 그에 따라 용량 및 부피가 큰 프리히터(14)를 사용하여야 하는 문제가 있었다.The heating apparatus of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the prior art of FIG. 2 is easy to install because the
도 3은 종래 기술에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치의 프리히터 용량별 온도변화를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the temperature change for each preheater capacity of the heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the prior art.
도 3과 같이 종래 기술에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치는 프리히터 용량이 4.5m2인 경우에도 120℃에 도달하는 시간이 5분 가까이 걸리게 되고, 3.38m2인 경우는 5분이 훨씬 넘게 걸리고, 용량이 작은 2.25m2인 경우 무려 10분이나 걸리게 된다.3, the heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the prior art takes close to 5 minutes to reach 120° C. even when the preheater capacity is 4.5 m 2 , and in the case of 3.38 m 2 it takes much more than 5 minutes. , in the case of a small capacity of 2.25 m 2 , it takes 10 minutes.
본 발명은 종래 기술에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적이 보다 작은 용량의 히터 또는 파이프 열교환기로 액체상태의 이산화탄소를 가열하여 염색조 내부의 염료조로 초임계 상태의 이산화탄소를 공급함으로써 에너지 효율 향상과 운전비용 절감 등을 도모할 수 있도록 하는 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치를 제공하는 데에 있는 것이다.The present invention is to solve the problem of the heating apparatus of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the prior art, and its purpose is to heat the liquid carbon dioxide with a heater or pipe heat exchanger of a smaller capacity to make the dye tank in the supercritical state The object of the present invention is to provide a heating device for a supercritical carbon dioxide dyeing machine that can improve energy efficiency and reduce operating costs by supplying carbon dioxide.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치는 염색빔의 둘레에 감긴 원단에 대한 초임계 이산화탄소 염색이 진행되는 공간인 염색조와 초임계 이산화탄소 염색에 필요한 염료가 초임계 이산화탄소와 혼합되는 공간인 염료조의 사이에 순환배관이 마련되는 초임계 이산화탄소 염색기에서 순환배관의 액체상태의 이산화탄소를 히터 또는 파이프 열교환기로 가열하여 초임계로 상변화시키는 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치에 있어서, 염료조 및 염색빔이 내장되는 염색조의 내부에 순환배관 및 염료조와 연결되는 히팅공간(H)을 마련하고, 가열공간에 순환배관으로부터 유입되는 액체상태의 이산화탄소를 가열하는 히터 또는 파이프 열교환기를 설치한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention includes a dyeing tank, which is a space in which supercritical carbon dioxide dyeing of the fabric wound around a dyeing beam, and a dye necessary for supercritical carbon dioxide dyeing is performed. In a supercritical carbon dioxide dyeing machine in which a circulation pipe is provided between a dye tank, which is a space for mixing with supercritical carbon dioxide, a heating device of a supercritical carbon dioxide dyeing machine that changes the phase to supercritical by heating liquid carbon dioxide in the circulation pipe with a heater or a pipe heat exchanger In the method, a heating space (H) connected to a circulation pipe and a dye bath is provided inside the dye tank in which the dye tank and the dye beam are built, and a heater or pipe heat exchange for heating liquid carbon dioxide flowing from the circulation pipe to the heating space. It is characterized in that the device is installed.
본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치는 히팅공간(H)에 설치되는 히터 또는 파이프 열교환기가 전열히터인 것을 특징으로 한다.The heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention is characterized in that a heater or a pipe heat exchanger installed in the heating space (H) is an electrothermal heater.
본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치는 히팅공간(H)과 염료조의 사이에 설치되는 온도센서; 온도센서의 센싱값에 따라 히터 또는 파이프 열교환기의 작동을 제어하는 제어유니트;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The heating apparatus of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention includes a temperature sensor installed between the heating space (H) and the dye bath; It characterized in that it further comprises; a control unit for controlling the operation of the heater or the pipe heat exchanger according to the value sensed by the temperature sensor.
본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치는 제어유니트가 온도센서로부터 전송된 온도값을 설정값과 비교하여 히터 또는 파이프 열교환기의 작동을 제어함으로써 염료조에 공급되는 초임계 이산화탄소의 온도를 설정된 온도로 제어하는 것을 특징으로 한다.In the heating apparatus of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention, the control unit compares the temperature value transmitted from the temperature sensor with the set value and controls the operation of the heater or the pipe heat exchanger to set the temperature of the supercritical carbon dioxide supplied to the dye bath to the set temperature. characterized in that it is controlled by
본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치에 의하면, 작은 용량의 히터 또는 파이프 열교환기를 사용하여 액체상태의 이산화탄소를 가열함으로써 에너지를 절감할 수 있게 됨은 물론 염색 운전비용을 절감할 수 있게 된다.According to the heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention, it is possible to save energy by heating the liquid carbon dioxide using a heater or a pipe heat exchanger of a small capacity, and it is possible to reduce the dyeing operation cost.
본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치에 의하면, 액체상태의 이산화탄소를 보다 빠른 시간에 초임계로 상변화시킬 수 있게 되기 때문에 전체 염색 공정 시간을 단축할 수 있게 되고, 초임계 염색의 생산성 향상과 원가절감을 도모할 수 있게 된다.According to the heating apparatus of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention, since it is possible to change the liquid carbon dioxide to supercritical in a faster time, it is possible to shorten the entire dyeing process time, and to improve the productivity of supercritical dyeing and cost reduction can be achieved.
본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치에 의하면, 히팅공간내의 액체상태의 이산화탄소 온도를 소정온도범위로 유지 또는 승온시키는데 효과적으로 대응할 수 있게 된다.According to the heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention, it is possible to effectively cope with maintaining or raising the temperature of the liquid carbon dioxide in the heating space to a predetermined temperature range.
도 1은 본 발명이 관계하는 초임계 이산화탄소 염색기의 구성도,
도 2는 종래 기술에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치의 구성도,
도 3은 종래 기술에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치의 히터 용량별 온도변화를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치의 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치의 히터 용량별 온도변화를 나타낸 그래프.1 is a block diagram of a supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention;
2 is a block diagram of a heating device of a supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the prior art;
3 is a graph showing the temperature change by heater capacity of the heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the prior art;
4 is a block diagram of a heating device of a supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention;
5 is a graph showing the temperature change for each heater capacity of the heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention.
이하 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. Hereinafter, the heating apparatus of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings. For reference, sizes of components, thicknesses of lines, etc. shown in the drawings referenced to describe the present invention may be expressed somewhat exaggeratedly for convenience of understanding.
또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하다.In addition, the terms used in the description of the present invention are defined in consideration of the functions in the present invention, and thus may vary according to user, operator intention, custom, and the like. Therefore, the definition of this term should be made based on the content throughout the present specification.
그리고 본 출원에서, '포함하다', '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특정의 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.And in the present application, terms such as 'comprise' and 'have' refer to the existence of a specific number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other It is to be understood that this does not preclude the possibility of addition or presence of features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.In addition, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only this embodiment allows the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art It is provided for complete disclosure.
그러므로, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 구현 예(態樣, aspect)(또는 실시 예)들을 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 본 명세서에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Therefore, the present invention can be made various changes and can have various forms, implementation examples (態樣, aspect) (or embodiments) will be described in detail in the specification. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and it should be understood to include all changes, equivalents or substitutes included in the technical spirit of the present invention, and the expression in the singular used herein is clearly different from the context. Unless otherwise indicated, plural expressions are included.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 주지 또는 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.However, in describing the present invention, detailed descriptions of well-known or well-known functions or configurations will be omitted in order to clarify the gist of the present invention.
이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.Hereinafter, "upper", "downward", "front" and "rear" and other directional terms are defined based on the state shown in the drawings.
도 4는 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치의 구성도이다.4 is a block diagram of a heating device for a supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention.
본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치는 염색빔(16a)의 둘레에 감긴 원단(P)에 대한 초임계 이산화탄소 염색이 진행되는 공간인 염색조(16)와 초임계 이산화탄소 염색에 필요한 염료가 초임계 이산화탄소와 혼합되는 공간인 염료조(15)의 사이에 순환배관(L)이 마련되는 초임계 이산화탄소 염색기에서 순환배관(L)의 액체상태의 이산화탄소를 히터 또는 파이프 열교환기(24)로 가열하여 초임계로 상변화시키고, 온도를 소정온도범위로 유지 또는 승온시키는 가열장치에 관계한다.The heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention includes the
본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치는 염료조(15) 및 염색빔(16a)이 내장되는 염색조(16)의 내부에 순환배관(L) 및 염료조(15)와 연결되는 히팅공간(H)을 마련하고, 히팅공간(H)에 순환배관(L)으로부터 유입되는 액체상태의 이산화탄소를 가열하는 히터 또는 파이프 열교환기(24)를 설치한 것을 특징으로 한다.The heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention is a heating space connected to the circulation pipe (L) and the
본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치에서 히팅공간(H)은 염료조(15) 및 염색빔(16a)이 설치되는 염색조(16)의 내부에 마련되고, 염색조(16)의 내부에는 염색빔(16a)에서 그의 둘레에 감긴 원단(P)으로 분사되어 원단(P)을 관통한 고온, 고압의 초임계 이산화탄소가 충전된 상태이므로 히팅공간(H)은 이미 고온 상태로 있게 된다.In the heating apparatus of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention, the heating space (H) is provided inside the
따라서 고온의 히팅공간(H)의 내부에서 다시 히터 또는 파이프 열교환기(24)로 순환배관(L)에서 유입되는 액체상태의 이산화탄소를 가열하여 초임계로 상변화시키거나, 온도를 소정온도범위로 유지 또는 승온시키는 데에는 많은 가열이 필요하지 않게 되고, 그에 따라 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치에서는 작은 용량의 히터 또는 파이프 열교환기(24)를 사용하게 되더라도 충분하게 액체상태의 이산화탄소를 가열할 수 있게 된다.Therefore, the liquid carbon dioxide flowing from the circulation pipe (L) is heated again in the high temperature heating space (H) from the inside of the heater or the pipe heat exchanger (24) to change the phase to supercritical, or to bring the temperature to a predetermined temperature range. Maintaining or raising the temperature does not require much heating, and accordingly, in the heating apparatus of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention, even if a small capacity heater or
도 5는 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치의 히터 용량별 온도변화를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the temperature change for each heater capacity of the heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention.
도 5와 같이 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치는 예를 들어 히터 용량이 1.5m2으로 작은 경우에도 120℃에 도달하는 시간이 고작 2분 정도밖에 걸리지 않게 된다.5, the heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention takes only about 2 minutes to reach 120° C. even when the heater capacity is small, for example, 1.5 m 2 .
본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치에서 히팅공간(H)에 설치되는 히터 또는 파이프 열교환기(24)는 전열히터 도는 파이프 열교환기가 바람직하지만 그에 한정되지 않음은 물론이다.The heater or
한편, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치는 히팅공간(H)과 염료조(15)의 사이에 설치되는 온도센서(S); 온도센서(S)의 센싱값에 따라 히터 또는 파이프 열교환기(24)의 작동을 제어하는 제어유니트(30);를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention is a temperature sensor (S) installed between the heating space (H) and the dye bath (15); The
상기 온도센서(S)는 염색 과정에서 히팅공간(H)의 히터 또는 파이프 열교환기(24)를 통해 가열되어 염료조(15)쪽으로 배출되는 초임계 이산화탄소의 온도값을 실시간으로 제어유니트(30)로 전송하고, 제어유니트(30)는 온도센서(S)로부터 전송된 온도값을 설정값과 비교하여 히터 또는 파이프 열교환기(24)의 작동을 제어함으로써 염료조(15)에 공급되는 초임계 이산화탄소의 온도를 설정된 온도로 제어한다.The temperature sensor (S) is heated through a heater or a pipe heat exchanger (24) in the heating space (H) during the dyeing process and controls the temperature value of supercritical carbon dioxide discharged toward the dye bath (15) in real time by the control unit (30) The supercritical carbon dioxide supplied to the
이처럼 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치에 의하면, 염색조(16) 내부에 마련한 히팅공간(H)에 히터 또는 파이프 열교환기(24)를 설치함으로써 작은 용량의 히터 또는 파이프 열교환기(24)를 사용할 수 있게 되고, 그에 따라 에너지를 절감할 수 있게 됨은 물론 염색 운전비용을 절감할 수 있게 된다.As described above, according to the heating device of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention, a heater or a
또한, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치는 히팅공간(H)에 설치된 히터 또는 파이프 열교환기(24)를 통해 보다 빠른 시간에 액체상태의 이산화탄소를 초임계로 상변화시킬 수 있게 되기 때문에 전체 염색 공정 시간을 단축할 수 있게 된다.In addition, since the heating apparatus of the supercritical carbon dioxide dyeing machine according to the present invention can phase change the liquid carbon dioxide to the supercritical in a faster time through the heater or the
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.The invention made by the present inventors has been described in detail according to the above embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
14 : 히터 또는 파이프 열교환기
15 : 염료조
16 : 염색조
16a : 염색빔
30 : 제어유니트
P : 원단
L : 순환배관
H : 히팅공간
S : 온도센서14: Heater or pipe heat exchanger
15: dye tank
16: dyeing tank
16a: dye beam
30: control unit
P: fabric
L: circulation pipe
H: heating space
S : temperature sensor
Claims (4)
염료조(15) 및 염색빔(16a)이 내장되는 염색조(16)의 내부에 순환배관(L) 및 염료조(15)와 연결되는 히팅공간(H)을 마련하고, 히팅공간(H)에 순환배관(L)으로부터 유입되는 액체상태의 이산화탄소를 가열하는 히터 또는 파이프 열교환기(24)를 설치하고,
히팅공간(H)에 설치되는 히터 또는 파이프 열교환기(24)는 전열히터 또는 파이프 열교환기이며,
히팅공간(H)과 염료조(15)의 사이에 설치되는 온도센서(S); 온도센서(S)의 센싱값에 따라 히터 또는 파이프 열교환기(24)의 작동을 제어하는 제어유니트(30);를 더 포함하고,
제어유니트(30)는 온도센서(S)로부터 전송된 온도값을 설정값과 비교하여 히터 또는 파이프 열교환기(24)의 작동을 제어함으로써 염료조(15)에 공급되는 초임계 이산화탄소의 온도를 설정된 온도로 제어하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 염색기의 가열장치.The dyeing tank 16 is a space in which supercritical carbon dioxide dyeing of the fabric P wound around the dyeing beam 16a is performed, and the dye tank 15 is a space in which the dye required for supercritical carbon dioxide dyeing is mixed with the supercritical carbon dioxide. ) in a supercritical carbon dioxide dyeing machine, in which a circulation pipe (L) is provided between In the heating device,
A heating space (H) connected to a circulation pipe (L) and a dye bath (15) is provided inside the dye bath (16) in which the dye bath (15) and the dye beam (16a) are built, and the heating space (H) A heater or a pipe heat exchanger 24 for heating the liquid carbon dioxide flowing in from the circulation pipe (L) is installed in the
The heater or pipe heat exchanger 24 installed in the heating space H is an electric heater or a pipe heat exchanger,
a temperature sensor (S) installed between the heating space (H) and the dye bath (15); The control unit 30 for controlling the operation of the heater or the pipe heat exchanger 24 according to the sensing value of the temperature sensor (S); further comprising,
The control unit 30 sets the temperature of the supercritical carbon dioxide supplied to the dye bath 15 by comparing the temperature value transmitted from the temperature sensor S with a set value and controlling the operation of the heater or pipe heat exchanger 24 . A heating device for a supercritical carbon dioxide dyeing machine, characterized in that it is controlled by temperature.
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