KR102489619B1 - 드라이아이스 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents

드라이아이스 제조장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 드라이아이스 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 액화탄산가스가 주입되는 액화탄산가스 주입부, 액화탄산가스가 주입되어 드라이아이스 스노우가 형성되는 실린더부, 드라이아이스 스노우를 압출하여 가공하는 압출부, 실린더부 내에 형성된 이산화탄소가스를 액화탄산가스 주입여부에 따라 제어되는, 제1 가스 배출부와 제2 가스 배출부가 포함된 드라이아이스 제조장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

Description

드라이아이스 제조장치 및 그 제조방법{Dryice manufacturing device and Manufacturing method thereof}
본 발명은 드라이아이스 펠렛 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화탄소가스의 배출속도를 제어하여 드라이아이스 펠렛을 효율적으로 제조할 수 있는 드라이아이스 펠렛 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 드라이아이스(Dry ice)는 액화탄산가스(L-CO2)을 원료로 이용하여 -79℃의 저온에서 고형 프레스 성형하여 제조하는 것으로, 냉각률이 뛰어나고, 기화한 후의 잔존물이 없으며, 안전하고 간편하여 간편한 냉각제로써 식품, 의료분야, 금속 등의 공업 분야 및 시험용으로 폭넓게 사용되고 있다.
현재 드라이아이스는 펠렛형태(알갱이 형태), 너겟형태(괴상 형태), 블록형태(사각 덩어리 형태), 디스크형태(판 형태)로 제조 할 수 있는 것으로, 그 중 상기 펠렛 형태의 드라이아이스는 펠렛을 재성형하여 너겟 또는 블록을 제조하는데 응용된다. 또한, 오염물질과 함께 자신은 승화되어 2차 오염물질을 남기지 않으며, 표면을 마모, 손상시키지 않는 특성을 이용한 표면 세정기술 등에 대한 응용이 활발해지고 있다.
도 1은 종래의 드라이아이스 펠렛 제조장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 도 1을 참고하면, 드라이아이스 펠렛 제조장치(1)는 액화탄산가스를 주입하는 주입부(2), 상기 액화탄산가스가 주입되어 드라이아이스 스노우가 형성되는 실린더부(3), 상기 실린더부(3) 내에 형성된 드라이아이스 스노우를 압축하여 고형화하는 피스톤(4), 상기 압축된 드라이아이스 스노우가 피스톤(4)의 힘으로 압출할 수 있도록 다수개의 관통공(5)을 포함하는 압출부(6) 및 상기 드라이아이스가 형성되는 동안 발생한 이산화탄소 가스가 배출되는 필터부(7)를 포함한다.
도 2는 종래의 드라이아이스 펠렛 제조장지를 이용한 드라이아이스 펠렛(P)의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 2(a)에 개시한 바와 같이, 액화탄산가스를 상기 주입부(2)를 통하여 액화탄산가스를 약10초 내지 20초 동안 투입한다. 상기 액화탄산가스를 투입 후 상기 실린더부(3) 내부에서 드라이아이스 스노우(눈 형태의 드라이아이스) 및 이산화탄소 가스가 생성되며, 상기 이산화탄소 가스는 상기 필터부(7)를 통하여 대기로 배출한다. 이후, 상기 액화탄산가스의 투입을 중지하고 약 3초 내지 5초 동안 대기한 후 대기하는 동안 실린더 내부의 내부압력이 상기 필터부(7)의 후단압력과 동일하게 낮아지며 생성된 이산화탄소가스의 배출이 완료된다.
다음으로, 도 2(b)에 개시한 바와 같이, 상기 드라이아이스 스노우를 피스톤(4)을 이용하여 압출부(6)쪽으로 압축하여 고형화하고, 도 2(c)에 개시한 바와 같이 상기 고형화 된 드라이아이스가 관통공(5)을 빠져나오며 드라이아이스 펠렛(P)으로 제조할 수 있다. 이후, 피스톤을 초기위치로 이동하여 상기의 과정을 반복하여 펠렛 형태의 드라이아이스를 제조하게 된다.
그러나 종래의 펠렛 드라이아이스 제조장치(1)를 이용하여 제조할 경우 액화탄산가스의 주입 시 생성되는 이산화탄소가스가 필터부(7)를 통하여 대기로 배출될 때 실린더 내부의 압력이 높지 않아 생성된 이산화탄소가스의 용적이 커서 상기 필터부(7)를 통해 배우 빠른 속도로 배출되게 된다. 이로 인해, 상기 제조된 드라이아이스 스노우가 이산화탄소가스와 혼재되어 함께 배출되어 드라이아이스 손실이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 도출된 것으로, 드라이아이스 펠렛의 생산효율을 증진시킬 수 있는 드라이아이스 펠렛 제조장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 액화탄산가스의 주입양을 절감하고 드라이아이스 펠렛의 생산효율을 증진시킬 수 있는 드라이아이스 펠렛 제조장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 액화탄산가스가 주입되는 액화탄산가스 주입부, 상기 액화탄산가스가 주입되어 드라이아이스 스노우가 형성되는 실린더부, 상기 드라이아이스 스노우를 압출하여 가공하는 압출부, 상기 실린더부 내에 형성된 이산화탄소가스를 배출하는 가스 배출부 및 상기 액화탄산가스 주입부 및 상기 가스 배출부를 제어하는 제어부를 포함하는 것인 드라이아이스 제조장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액화탄산가스 주입부는 제1 밸브를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 실린더부는 상기 실린더부 내에 형성된 드라이아이스 스노우를 압축하여 고형화하는 피스톤을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가스 배출부는, 제1 이산화탄소 가스를 배출하는 제1 가스 배출부 및 제2 이산화탄소 가스를 배출하는 제2 가스 배출부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 가스 배출부는 압력 제어장치를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 가스 배출부는 제2 밸브를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 액화탄산가스 주입부, 제1 가스 배출부 및 제2 가스 배출부의 개폐를 제어하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 액화탄산가스 주입부가 개방되면 상기 제1 가스 배출부는 개방되고 상기 제2 가스 배출부가 폐쇄되도록 제어하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 액화탄산가스 주입부가 폐쇄되면 상기 제1 가스 배출부는 폐쇄되고 상기 제2 가스 배출부가 개방되도록 제어하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 관점에 따르면, 액화탄산가스 주입 단계, 상기 주입된 액화탄산가스를 감압하여 드라이아이스 스노우를 형성하는 제1 드라이아이스 스노우 형성단계, 상기 제1 드라이아이스 스노우를 감압하여 압출 및 성형이 가능한 드라이아이스 스노우로 성하는 제2 드라이아이스 스노우 형성단계, 기 제2 드라이아이스 스노우를 압축하여 고형화하는 고형화 단계 및 상기 고형화 된 드라이아이스를 압출하는 가공 단계; 를 포함하는 것으로, 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계는 기설정된 제1 압력으로 제어하고, 상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계는 기설정된 제2 압력으로 제어하는 것인 드라이아이스 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액화탄산가스 주입 단계는 액화탄산가스를 7bar 내지 25bar의 압력으로 주입하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계는 상기 주입된 액화탄산가스를 기설정된 제1 압력으로 감압하여 제1 드라이아이스 스노우를 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계는 기설정된 제1 압력이 5.1bar 이하가 되도록 감압하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계는 상기 액화탄산가스 주입 단계와 동시에 진행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계는 상기 제1 드라이아이스 스노우 및 제1 이산화탄소 가스가 동시에 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계는 상기 감압상태에서 형성된 제1 이산화탄소 가스를 배출하는 제1 이산화탄소가스 배출 단계; 를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 이산화탄소 가스 배출 단계는 상기 제1 드라이아이스 스노우를 형성하기 위하여 1.5bar 내지 4.5bar의 압력을 유지하며 배출하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 이산화탄소 가스 배출 단계는 상기 액화탄산가스 주입단계 및 제1 드라이아이스 스노우 형성단계와 동시에 압력을 제어하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계는 상기 액화탄산가스 주입을 중지하고 기설정된 제2 압력으로 감압하여 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 압력은 1bar 내지 1.5bar로 감압하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계는, 상기 제2 드라이아이스 스노우 및 제2 이산화탄소 가스가 동시에 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계는, 상기 제2 이산화탄소 가스를 배출하는 제2 이산화탄소가스 배출단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 이산화탄소 가스 배출 단계는, 상기 제2 드라이아이스 스노우를 형성하기 위하여 기설정된 제2 압력을 유지하며 배출하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계는, 상기 액화탄산가스 주입단계 및 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계를 중지함과 동시에 시작되고, 상기 액화탄산가스 주입단계 및 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계가 시작됨과 동시에 중지되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가공 단계는 상기 고형화된 드라이아이스를 압출하여 펠렛 형태로 가공하는 것일 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 드라이아이스 스노우의 배출을 제어하여 생산효율이 향상된 드라이아이스 펠렛 제조장치 및 그 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 상기 드라이아이스 스노우의 배출을 제어함에 따라 상기 드라이아이스 펠렛을 제조하기 위한 액화탄산가스의 주입양을 절감하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 드라이아이스 펠렛 제조장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 종래의 드라이아이스 펠렛 제조장지를 이용한 드라이아이스 펠렛의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스 제조장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 압력-엔탄피 선도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스 제조장치를 이용한 드라이아이스의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 지시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는 다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 “부”란, 특정 기능을 수항하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하에서는. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스 펠렛 제조장치를 나타낸 개략도이다.
도 3을 참고하면, 상기 드라이아이스 펠렛 제조장치(100)는 액화탄산가스 주입부(110), 실린더부(120), 피스톤(130), 압출부(140) 및 가스 배출부(160)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 및 상기 액화탄산가스 주입부(110) 및 상기 가스 배출부(160)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액화탄산가스 주입부(110)는 상기 실린더부(120)의 상부에 배치되는 것으로, 액화탄산가스를 주입하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 액화탄산가스를 상기 실린더부(120)로 주입하기 위하여 제1 밸브(111)를 더 포함하는 것으로, 상기 제1 밸브(111)는 상기 액화탄산가스가 저장된 저장탱크(미도시)와 연결되어, 상기 실린더부(120) 내부로 상기 액화탄산가스를 주입할 수 있다.
상기 실린더부(120)는 상기 액화탄산가스가 주입되어 드라이아이스 스노우가 형성되는 것으로, 상세하게는 상기 액화탄산가스 주입부로부터 상기 액화탄산가스를 공급받아 상기 실린더부(120) 내에 상기 드라이아이스 스노우가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실린더부(120)는 상기 실린더부 내에 형성된 드라이아이스 스노우를 압축하여 고형화하는 피스톤(130)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 압출부(140)는 상기 드라이아이스 스노우를 압출하여 가공하는 하는 것으로, 상세하게는 상기 피스톤(130)으로 압력을 가하여 고형화된 드라이아이스 스노우를 압출하여 펠렛 형태로 가공하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 압출부(140)는 상기 고형화된 드라이아이스 스노우를 가공하기 위하여 다수개의 관통공(150)을 더 포함하는 것으로, 상기 관통공(150)은 상기 고형화된 드라이아이스가 동일한 형상으로 가공될 수 있도록, 동일한 크기 및 형태를 갖으며, 일정한 간격을 두고 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 관통공(150)은 원형, 사각형, 육각형, 팔각형 등 다양하게 형성할 수 있으며, 이에 따라 드라이아이스 역시 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 형태에 제한은 없다.
상기 가스 배출부(160)는 상기 실린더부(120) 내에 형성된 이산화탄소가스를 배출하는 것으로, 상기 가스 배출부(160)는 제1 가스 배출부(161) 및 제2 가스 배출부(163)를 포함한다.
상세하게는, 상기 제1 가스 배출부(161)는 상기 실린더부 내에서 생성된 제1 이산화탄소 가스를 배출하는 것으로 압력 제어장치(162)를 더 포함하는 것으로, 상기 압력 제어장치(162)를 통하여 상기 실린더부(120)의 압력을 제어할 수 있다. 이‹š, 상기 압력 제어장치는 압력 레귤레이터일 수 있으며, 상기 드라이아이스 제조장치의 압력을 제어하는 장치이면 제한은 없다.
또한, 상기 제2 가스 배출부(163)는 상기 실린더부 내에서 생성된 제2 이산화탄소 가스를 배출하는 것으로 제2 밸브(164)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 가스 배출부(161) 및 상기 제2 가스 배출부(162)는 상기 가스 배출부(160)로부터 분기되어 형성되는 것으로, 상기 제1 가스 배출부(161) 및 상기 제2 가스 배출부(163)는 상기 가스 배출부(160)가 시작되는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 가스 배출부(160)로부터 상기 제1 가스 배출부(161) 및 상기 제2 가스 배출부(163)의 배치 위치가 멀어질수록 상기 실린더부(120)에서 상기 제1 가스 배출부(161) 및 상기 제2 가스 배출부(162)까지의 배관내 공간이 증가하여 제1이산화탄소 배출 단계에서 제1압력으로 배관에 존재하는 이산화탄소가 제2이산화탄소 배출 단계에서 상기 제2배출부(162)로 배출되게 되므로 제2이산화탄소 배출 단계의 시간이 증가하고 배출량이 증가하게 된다.
한편, 상기 가스 배출부(160)로부터 분기되어 배치되는 상기 제1 가스 배출부(161) 및 상기 제2 가스 배출부(163)의 배치 순서에는 제한이 없다. 즉, 상기 가스 배출부(160)로부터 제1 가스 배출부(161)를 배치한 후 상기 제1 가스 배출부(161)의 하부에 제2 가스 배출부(163)를 배치 할 수 있다. 또한, 상기 제2 가스 배출부(163)를 배치한 후 상기 제1 가스 배출부(161)를 배치 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스 펠렛의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참고하면, 드라이아이스 제조방법(S100)은 액화탄산가스 주입단계(S110), 제1 드라이아이스 스노우 형성단계(S120), 제2 드라이아이스 스노우 형성단계(S130), 드라이아이스 스노우 고형화단계(S140) 및 드라이아이스 가공단계(S150)를 포함하며, 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계(S120)는 기설정된 제1 압력으로 제어하고, 상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계(S130)는 기설정된 제2 압력으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 액화탄산가스 주입단계(S110)는 상기 액화탄산가스를 주입하는 것으로, 상세하게는, 상기 액화탄산가스를 7bar 내지 25bar의 압력으로 주입하는 것을 특징으로 한다. 더욱 상세하게는 상기 액화탄산가스는 8bar 내지 20bar의 압력으로 주입되는 것이 바람직하며, 상기 액화탄산가스가 액체상태를 유지할 수 있는 압력일 경우 이에 제한되지 않는다.
상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계(S120)는 상기 주입된 액화탄산가스를 가압하여 가압상태의 드라이아이스 스노우를 형성하는 단계로 상기 액화탄산가스 주입단계(S110)와 동시에 진행된다.
상세하게는, 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계(S120)는 상기 주입된 액화탄산가스를 기설정된 제1 압력으로 유지하며 상기 가압상태의 제1 드라아이이스 스노우를 형성하는 것으로, 상기 액체상태의 액화탄산가스를 고체상태의 드라이아이스 스노우가 형성 될 수 있도록 감압하는 것을 특징으로 한다.
더욱 상세하게는, 도 5에 개시한 바와 같이 액화탄산가스가 고체상태의 드라이아이스 스노우 및 이산화탄소 가스로 존재할 수 있도록 기설정된 제1 압력으로 감압하는 것으로, 상기 기설정된 제1 압력으로 감압함에 따라 상기 제1 드라이아이스 스노우 및 상기 제1 이산화탄소 가스가 동시에 형성될 수 있다. 이때 상기 기설정된 제1 압력은 5.1bar이하가 되도록 감압하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계(S120)는 상기 주입된 액화탄산가스를 단열팽창시켜 제1 드라이아이스 스노우 및 제1 이산화탄소 가스를 형성하는 것으로, 상기 형성된 제1 드라이아이스 스노우의 온도는 상기 기설정된 제1 압력에 비례한것을 특징으로 한다. 예를 들어, 상기 기설정된 제1 압력이 4bar 인 경우 상기 제1 드라이아이스 스노우의 온도는 -60℃이며, 상기 기설정된 제1 압력이 2.8bar인 경우 상기 제1 드라이아이스 스노우의 온도는 -65℃이다.
한편, 상기 드라이아이스 스노우 형성단계(S120)는 상기 제1 이산화탄소가스가 동시에 형성되는 것으로, 상기 제1 이산화탄소 가스를 배출하는 제1 이산화탄소가스 배출단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 제1 이산화탄소 가스 배출단계는 1,5bar 내지 4.5bar의 압력을 유지하며 배출하는 것으로, 상기 액화탄산가스 주입단계(S110), 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계(S120)와 동시에 압력을 제어하는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 상기 드라이아이스 스노우를 형성하기 위하여 상기 액화탄산가스는 7bar 내지 25bar의 압력으로 주입되며, 상기 액화탄산가스가 주입되는 동안 상기 제1 이산화탄소가스 배출단계는 1.5bar 내지 4.5bar의 압력을 유지하도록 제어하는 것이 바람직하다.
일반적인 드라이아이스를 제조할 경우 상기 액화탄산가스를 주입하면 약 45%의 드라이아이스 스노우가 형성되며, 약 55%의 이산화탄소 가스가 배출되게 된다. 이때, 종래의 드라이아이스 제조장치를 이용하여 드라이아이스를 제조할 경우 상기 형성된 이산화탄소 가스를 대기압에 가깝게 배출되는 것으로 상기 이산화탄소가스 배출 시 상기 이산화탄소가스에 생성된 드라이아이스 스노우의 약 10%가 포함되어 외부로 배출됨에 따라 드라이아이스 생산효율이 떨어지게 된다.
이때, 본 발명에 따라 드라이아이스를 제조할 경우, 상기 액화탄산가스가 주입단계(S110) 및 상기 제1 이산화탄소 가스 배출단계의 압력을 동시에 제어함에 따라 상기 제1 이산화탄소 가스의 배출속도를 제어할 수 있으며, 상기 제1 이산화탄소 가스의 배출속도를 제어함에 따라 상기 제1 이산화탄소 가스에 상기 제1 드라이아이스 스노우가 혼재되어 배출되는 양을 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 제1 드라이아이스 손실을 70%이상 감소시킬 수 있는 것으로, 최종 생산되는 드라이아이스의 생산 수율을 증가시킬 수 있다.
상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계(S130)는 상기 제1 드라이아이스 스노우를 감압하여 형성하는 것으로, 상세하게는 상기 액화탄산가스 주입을 중지하고 기설정된 제2 압력으로 감압하여 제2 드라이아이스 스노우를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 제2 압력은 대기압에 가깝게 감압하는 것으로, 구체적으로 1bar 내지 1.5bar로 갑압하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계(S130)는 상기 제2 드라이아이스 스노우 및 제2 이산화탄소 가스가 동시에 형성되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계(S130)는 상기 제2 이산화탄소 가스를 배출하는 제2 이산화탄소 가스 배출단계를 더 포함할 수 있다.
상세하게는 상기 제2 이산화탄소 가스 배출단계는 상기 제2 드라이아이스 스노우를 형성하기 위하여 기설정된 제2 압력을 유지하며 배출하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 제2 이산화탄소 가스 배출단계는 상기 기설정된 제2 압력인 1bar 내지 1.5bar의 압력을 유지하며 배출하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계(S130)는 상기 액화탄산가스 주입단계(S110) 및 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계(S120)를 중지함과 동시에 시작되고, 상기 액화탄산가스 주입단계(S110) 및 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계(S120)가 시작됨과 동시에 중지되는 것을 특징으로 한다. 다시 말해, 상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계(S130)는 상기 액화탄산가스 주입단계(S110) 및 상기 제1 이산화탄소가스 배출을 중지함과 동시에 시작되고, 상기 액화탄산가스 주입단계(S110) 및 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계가 시작됨과 동시에 중지된다. 즉, 상기 액화탄산가스 주입단계(S110) 및 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계(S120)는 상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계(S130)와 동시에 진행되지 않도록 제어되는 것이 바람직하다.
상기 드라이아이스 스노우 고형화 단계(S140)는 상기 형성된 드라이아이스 스노우를 압축하여 고형화하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 드라이아이스를 압축하기 위하여 일정압력을 가하는 것이 바람직하다.
상기 드라이아이스 가공단계(S150)는 상기 고형화된 드라이아이스를 압출하여 가공하는 것으로, 예를 들어, 상기 드라이아이스를 압출하여 펠렛형태로 가공할 수 있으며, 그 형태에 제한은 없다.
또한, 상기 드라이아이스 스노우 고형화 단계(S140) 및 상기 드라이아이스 가공단계(S150)는 연속적으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 실시예 및 실험예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스 펠렛 제조장치를 이용한 드라이아이스 펠렛의 제조방법을 나타낸 개략도로, 하기에는 도 6을 참조하여 이산화탄소 주입부터 드라이아이스 펠렛을 제조하기 위한 과정을 순차적으로 상세히 설명하도록 한다.
도 6(a)에 개시한 바와 같이 상기 제1 밸브(111), 상기 압력 제어장치(162)를 개방하고, 상기 제2 밸브(164)는 폐쇄한 후 상기 액화탄산가스를 상기 주입부(110)를 통하여 상기 실린더부(120)로 분사한다. 상기 액화탄산가스를 상기 실린더부(120)로 분사함과 동시에 제1 드라이아이스 스노우 및 제1 이산화탄소 가스가 형성되는 것으로, 상기 제1 이산화탄소 가스는 제1 배출부(161)를 통하여 배출된다.
상세하게는, 상기 액화탄산가스는 10bar 내지 20bar의 압력으로 주입되며, 상기 실린더부(120)의 압력은 5.1bar 이하가 되도록 감압하고, 상기 압력 제어장치(162)의 전단압력이 1.5bar 내지 4.5bar의 압력을 유지하도록 제어되는 것으로, 상기 실린더부(120)에 상기 제1 드라이아이스스노우 및 상기 제1 이산화탄소 가스가 형성되며, 상기 제1 이산화탄소가스는 상기 제1 배출부(161)를 통하여 배출된다.
즉, 주입되는 액화탄산가스 및 상기 실린더부(120)의 압력, 상기 제1 배출부의 압력을 제어함에 따라 상기 형성된 드라이아이스 스노우의 배출을 제어할 수 있다.
또한, 상기 액화탄산가스 주입시간은 상기 실린더부(120)의 내부에 생성되어 축적된 제1 드라이아이스 스노우의 양이 다음 공정단계(상기 드라이아이스 고형화단계 및 상기 드라이아이스 가공단계)에 용이한 양이 될 때까지 진행된다.
예를 들어, 본 발명에 따른 드라이아이스 제조장치를 이용하여 드라이아이스를 제조할 경우 드라이아이스 스노우의 손실이 감소하여 실린더 내부에 축적되는 드라이아이스노우의 양이 많다. 이에, 동일한 실린더 용량을 갖는 종래의 드라이아이스 제조장치를 이용하여 액화탄산가스를 주입하는 시간보다 본 발명에 따른 드라이아이스 제조장치를 이용할 경우 액화탄산가스를 주입하는 시간을 2초 내지 5초 단축시킬 수 있다.
다음으로, 도 6(b)에 개시한 바와 같이 상기 제1 밸브(111) 및 상기 압력 제어장치(162)를 폐쇄하고, 상기 제2 밸브(164)를 개방하여 상기 액화탄산가스의 주입을 중지하고 3초 내지 5초동안 대기한다.
이때, 상기 액화탄산가스의 주입을 중지하고 대기하는 동안 상기 제2 배출부(163)는 대기압에 가깝게 제2 감압하는 것으로, 상기 실린더 내부가 대기압에 가깝게 갑압되어 상기 제2 감압함에 따라 상기 드라이아이스 스노우로부터 제2 이산화탄소 가스가 형성되며, 상기 제2 이산화탄소 가스는 제2 배출부(163)를 통하여 배출되게 된다.
즉, 상기 제1 밸브(111), 상기 압력 제어장치(162) 는 상기 제2 밸브(164)와 상기 드라이아이스 제조과정에 따라 개폐여부가 반대로 제어되는 것으로, 상기 도 6(a) 및 도 6(b)의 상황에 따른 상기 제1 밸브(111), 압력 제어장치(162) 및 상기 제2 밸브(164)의 개폐 여부를 하기 표 1에 개시하였다.
도 6(a)
액화탄산가스 주입		 도 6(b)
액화탄산가스 주입 중지
제1 밸브(111) 개방(open) 폐쇄(close)
압력 제어장치(162) 개방(open) 폐쇄(close)
제2 밸브(164) 폐쇄(close) 개방(open)
다음으로, 도 6(c) 및 도 6(d)에 개시한 바와 같이, 상기 실린더부(120) 내에 생성된 이산화탄소 가스를 대기압에 가까운 압력을 유지한 상태에서 모두 배출한 후 일정한 압력으로 상기 피스톤(130)을 압출부(140) 방향으로 압축하여 상기 드라이아이스 스노우를 고형화한다.
이후, 상기 고형화된 드라이아이스를 상기 관통공(150)을 통과할 때까지 압출함에 따라 상기 드라이아이스 펠렛(P)을 제조할 수 있다. 이때, 상기 드라이아이스 펠렛(P)의 형태는 제한되지 않으며, 필요한 형태에 따라 상기 관통공(150)의 형상을 제어하여 드라이아이스 펠렛(P)의 형태를 제어할 수 있다.
상기 드라이아이스 펠레(P)이 형성되고 난 후 상기 피스톤(130)은 초기 위치로 돌아가며, 상기 도 6(a) 내지 도 6(d)의 과정을 반복하여 드라이아이스 펠렛을 제조하게 된다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 드라이아이스 제조장치
110: 주입부, 111 : 제1 밸브
120: 실린더부, 130: 피스톤
140: 압출부, 150: 관통공
160: 가스 배출부, 161: 제1 가스배출부, 162: 압력 제어장치, 163: 제2 가스 배출부, 164: 제2 밸브

Claims (25)

  1. 액화탄산가스가 주입되는 액화탄산가스 주입부;
    상기 액화탄산가스가 주입되어 드라이아이스 스노우가 형성되는 실린더부;
    상기 드라이아이스 스노우를 압출하여 가공하는 압출부;
    상기 실린더부 내에 형성된 제1 이산화탄소 가스를 배출하는 제1 가스 배출부 및 상기 실린더부 내에 형성된 제2 이산화탄소 가스를 배출하는 제2 가스 배출부를 포함하는 가스 배출부; 및
    상기 액화탄산가스 주입부와 상기 제1 가스 배출부의 개폐 상태가 같도록 제어하고, 상기 제2 가스 배출부의 개폐를 제어하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 액화탄산가스 주입부의 개폐 및 상기 제1 가스 배출부의 개폐와, 상기 제2 가스 배출부의 개폐를 반대로 제어하는, 드라이아이스 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액화탄산가스 주입부는 제1 밸브를 더 포함하는 것인,
    드라이아이스 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실린더부는,
    상기 실린더부 내에 형성된 드라이아이스 스노우를 압축하여 고형화하는 피스톤을 포함하는 것인,
    드라이아이스 제조장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 가스 배출부는 압력 제어장치를 더 포함하는 것인,
    드라이아이스 제조장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 가스 배출부는 제2 밸브를 더 포함하는 것인,
    드라이아이스 제조장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 액화탄산가스 주입부가 개방되면 상기 제1 가스 배출부는 개방되고 상기 제2 가스 배출부가 폐쇄되도록 제어하는 것인,
    드라이아이스 제조장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 액화탄산가스 주입부가 폐쇄되면 상기 제1 가스 배출부는 폐쇄되고 상기 제2 가스 배출부가 개방되도록 제어하는 것인,
    드라이아이스 제조장치.
  10. 액화탄산가스 주입 단계;
    상기 주입된 액화탄산가스를 감압하여 드라이아이스 스노우를 형성하는 제1 드라이아이스 스노우 형성단계;
    상기 제1 드라이아이스 스노우를 감압하여 압출 및 성형이 가능한 드라이아이스 스노우를 형성하는 제2 드라이아이스 스노우 형성단계;
    상기 제2 드라이아이스 스노우를 압축하여 고형화하는 고형화 단계; 및
    상기 고형화 된 드라이아이스를 압출하는 가공 단계
    를 포함하는 것으로,
    상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계는 기설정된 제1 압력으로 제어하고,
    상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계는 기설정된 제2 압력으로 제어하는 것이고,
    상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계는, 상기 액화탄산가스 주입단계 및 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계를 중지함과 동시에 시작되고, 상기 액화탄산가스 주입단계 및 상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계가 시작됨과 동시에 중지되는 단계인,
    드라이아이스 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 액화탄산가스 주입 단계는
    액화탄산가스를 7bar 내지 25bar의 압력으로 주입하는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계는,
    상기 주입된 액화탄산가스를 기설정된 제1 압력으로 감압하여 상기 제1 드라이아이스 스노우를 형성하는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계는,
    기설정된 제1 압력이 5.1bar 이하가 되도록 감압하는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계는,
    상기 액화탄산가스 주입 단계와 동시에 진행되는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계는,
    상기 제1 드라이아이스 스노우 및 제1 이산화탄소 가스가 동시에 형성되는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 드라이아이스 스노우 형성단계는,
    상기 제1 이산화탄소 가스를 배출하는 제1 이산화탄소가스 배출 단계; 를 더 포함하는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 이산화탄소 가스 배출 단계는,
    상기 제1 드라이아이스 스노우를 형성하기 위하여 1.5bar 내지 4.5bar의 압력을 유지하며 배출하는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 이산화탄소 가스 배출 단계는,
    상기 액화탄산가스 주입단계 및 제1 드라이아이스 스노우 형성단계와 동시에 압력을 제어하는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계는,
    상기 액화탄산가스 주입을 중지하고 기설정된 제2 압력으로 감압하여 형성하는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 압력은 1bar 내지 1.5bar로 감압하는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
  21. 제10항에 있어서,
    상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계는,
    상기 제2 드라이아이스 스노우 및 제2 이산화탄소 가스가 동시에 형성되는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제2 드라이아이스 스노우 형성단계는,
    상기 제2 이산화탄소 가스를 배출하는 제2 이산화탄소가스 배출 단계;를 더 포함하는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제2 이산화탄소 가스 배출 단계는,
    상기 제2 드라이아이스 스노우를 형성하기 위하여 기설정된 제2 압력을 유지하며 배출하는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
  24. 삭제
  25. 제10항에 있어서,
    상기 가공 단계는,
    상기 고형화된 드라이아이스를 압출하여 펠렛형태로 가공하는 것인,
    드라이아이스 제조방법.
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