KR200243921Y1 - 중력 및 압력차에 의한 유체 이송원리를 적용한액체이산화탄소세탁제염기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 액체이산화탄소를 세탁 또는 제염시의 용제로 사용하는 이산화탄소세탁제염기에서, 액체이송펌프 없이 용기에서 용기로 액체이산화탄소를 효과적으로 이송하는 기술에 관한 것이다.

액체이산화탄소세탁제염기는 액체이산화탄소를 저장하기 위한 저장탱크(11) , 세탁 또는 제염을 수행하기 위한 세탁교반기(13), 그리고 세탁 후 폐 이산화탄소를 재생하기 위한 기화분리기(19)에 해당하는 총 3개의 압력용기와, 저장탱크의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 냉각가열기(22), 세탁교반기의 문을 개폐하기 위한 유압식개폐장치(14), 세탁교반기 내부의 회전통(17)을 회전시키기 위한 자석교반기(16), 기화분리기의 액체이산화탄소를 기화시켜 저장탱크로 보내기 위한 부스터(32), 부스터에서 가압된 기체를 냉각시키기 위한 응축기(21) 및 시스템을 제어하기 위한 컨트롤박스 등 부속설비로 구성되어 있다.

본 고안에 해당하는 기술은, 액체이송펌프 없이 두 용기간의 압력차 만을 이용하여 액체이산화탄소를 이송하되, 용기간에 압력 평형이 이루어지더라도 이송된 액체가 역류되지 않도록 하였으며, 또한 액체이산화탄소 이송시 액체상태의 이산화탄소가 기체상태의 이산화탄소로 기화되는 것을 고려하여 각 용기의 크기를 최적화 하였다.

Description

중력 및 압력차에 의한 유체 이송원리를 적용한 액체이산화탄소세탁제염기 {Liquid Carbondioxide Washing Machine using the Transportation Principle of Fluid by the Gravity and Pressure Different}

본 고안은 원자력발전소에서 발생하는 오염된 세탁물 또는 드라이클리닝이필요한 일반 의복을 폐수 또는 고독성의 유기폐액 발생 없이 세탁하기 위한 이산화탄소세탁제염기에 관한 것이다.

기존의 액체이산화탄소세탁기는 도2와 같이 대부분 3개의 압력용기와 기타 부속장치들로 구성되어 있는데, 압력용기는 액체이산화탄소를 저장하기 위한 저장탱크(300)와 세탁을 수행하기 위한 세탁교반기(400), 그리고 세탁 후 폐 이산화탄소를 재활용하기 위한 필터 및 기화분리기(500)로 구성되어 있다. 기타 부속설비로는 액체 이산화탄소를 이송시키기 위한 액체이송펌프(100,200), 기체상의 이산화탄소를 이송시키기 위한 부스터(600), 세탁교반기의 문을 개폐하기 위한 개폐장치, 부스터에서 가압된 기체를 냉각시키기 위한 응축기 및 시스템을 제어하기 위한 컨트롤박스로 구성되어 있다.

세탁 후 액체 상태의 폐 이산화탄소에는 고체상의 슬러지가 많이 포함되어 있으므로 폐 이산화탄소를 이송하는데 사용되는 액체이송펌프는 고장의 발생확률이 높으며, 또한 폐 이산화탄소를 재활용하기 위해 사용되는 필터 역시 고체상의 폐기물에 해당하므로, 세탁 대상의 의복이 방사성핵종에 오염된 방호복인 경우에는 유지보수 및 발생된 고체상의 방사성폐기물 처리시 많은 비용이 요구된다는 문제점이 있었다.

모든 유체는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르며, 같은 압력 하에서는 중력에 의하여 위치가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른는 원리를 이용하면, 액체이송펌프 없이 빠른 시간에 액체이산화탄소를 이송할 수 있으며, 또한 이송된 액체 이산화탄소도 역류되지 않는 액체이산화탄소세탁제염기의 제작이 가능하다. 그러나 기액평형이 이루어진 계의 부피를 증가시키면 액체상태의 유체 일부는 기체상태로 변하므로, 저장탱크에서 세탁교반기로 액체상태의 이산화탄소를 이송시켰을 때 액체 이산화탄소의 레벨을 세탁시의 최적 레벨에 해당되는 약40%로 유지하기 위한 설계가 필요하다.

도1은 액체이산화탄소세탁제염기의 시스템 구성도

도2는 기존의 액체이산화탄소세탁기의 시스템 구성도

<도면중 주요 부분에 대한 설명>

1∼7: 자동밸브, 8∼10: 수동밸브, 11: 액체이산화탄소 저장탱크, 12: 냉각 및 가열코일, 13: 세탁교반기, 14: 개폐장치, 15: 손잡이, 16: 자석교반기, 17: 회전통, 18: 사이클로트론, 19: 기화분리기, 20: 가열코일, 21: 응축기, 22: 냉각가열기, 23: 이산화탄소 이송라인, 24: 냉각 및 가열수 이송라인, 31: 진공펌프, 32: 부스터

본 고안은 기존에 개발된 이산화탄소를 용제로 사용하는 액체이산화탄소세탁기에서 액체이송펌프 없이 용기간에 액체 이송이 가능하도록 한 것으로써, 저장탱크, 세탁교반기 및 기화분리기 순으로 액체 흐름에 맞게 용기의 높이를 배열하였으며, 이송시 액체이산화탄소가 기화되는 양을 고려하여 각 용기의 크기를 결정하였다.

이하 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 고안의 기능을 이해하기 쉽게 나타낸 액체이산화탄소세탁제염기의 구성도에 해당하며, 압력용기와 기타 부속장치로 구성되어 있음을 알 수 있다. 본 시스템은 액체이산화탄소를 저장하기 위한 저장탱크(11), 의복을 세탁하기 위한 세탁교반기(13) 및 오염된 액체상의 폐 이산화탄소를 재상하기 위한 기화분리기(19)에 해당하는 3개의 압력용기와, 저장탱크의 온도를 조절하기 위한 냉각가열기(22),액체이산화탄소를 주입하기 전에 세탁교반기에 들어 있는 공기를 빼내기 위한 진공펌프(31), 세탁 또는 제염시 세탁교반기 내부의 회전통(17)을 회전시키기 위한 자석교반기(16), 원터치 방식의 유압식 개폐창치(14), 액체상의 폐 이산화탄소에 포함된 고체상의 물질을 분리하기 위한 사이크로트론(18), 폐 이산화탄소를 재생하는 데 필요한 열원을 공급하기 위한 가열기(21), 기체상의 이산화탄소를 가압하기 위한 부스터(32), 가압된 기체상의 이산화탄소를 응축시키기 위한 냉각기(21), 액체 및 기체상 이산화탄소의 흐름을 자동으로 제어하기 위한 자동밸브(1∼7), 저장탱크에 이산화탄소를 주입하거나 뺄 때 그리고 기화분리기에서 슬러지 상태의 폐기물을 뺄 때 사용하기 위한 수동밸브(8∼10), 그리고 이산화탄소 및 냉각수를 순환시키기 위한 배관(23,24)으로 구성되어 있다.

도1을 통하여 액체이송펌프를 사용하지 않고 중력 및 용기간의 압력차에 의한 액체이산화탄소의 이송 원리를 설명하면,

액체이산화탄소세탁제염기는 각 용기의 압력 차이에 의해 액체이산화탄소가 이송되도록 하였으며, 저장탱크(11)를 가장 높은 자리에 위치시키고 이어서 세탁교반기(13) 및 기화분리기(19) 순으로 압력용기를 배치하여, 이산화탄소가 이송된 후 용기간의 압력이 평형이 유지 되더라도 액체상태의 이산화탄소가 역류하지 못하게 하였다. 또한 액체 이송시 기화에 따른 액체이산화탄소의 유량 감소를 고려하여, 세탁교반기에 약40% 정도까지 액체이산화탄소가 채워질 수 있도록 하기 위해, 저장탱크의 내부용적은 120리터, 세탁교반기의 내부용적은 100리터의 크기로 설계하였으며, 기화분리기는 긴 원통 형태의 내부용적 60리터 크기로 설계하여 세탁교반기에서 배출된 액체상의 폐 이산화탄소를 전량 수용할 수 있도록 하였다.

위와 같이 본 고안에서는, 액체 상태의 이산화탄소 이송시 기화에 따른 액체이산화탄소의 유량 감소를 고려하여 설계가 이루어 졌으므로, 액체이송펌프를 사용하지 않더라도 세탁에 필요한 최적의 액체이산화탄소를 단시간에 이송시킬 수 있으며, 용기간의 압력 평형이 이루어지더라도 이송된 액체이산화탄소가 역류되는 것을 막을 수 있다.

Claims (2)

1. 저장탱크, 세탁교반기 및 기화분리기로 구성된 이산화탄소세탁제염기에서, 액체이송펌프를 사용하지 않고 용기간의 압력차에 의해 액체 이산화탄소를 이송하되, 압력 평형이 이루어지더라도 이송된 액체이산화탄소가 역류하지 않도록, 저장탱크를 가장 상부에 위치시키고 세탁교반기를 중간에, 그리고 기화분리기를 가장 낮게 배치한 것을 특징으로 하고, 또한 액체상의 이산화탄소 이송시 기화에 의한 액체이산화탄소가 감소되는 것을 고려하여 세탁 또는 제염시 세탁교반기의 액체 레벨을 운전시의 최적 레벨에 해당하는 약 40%로 유지할 수 있도록, 저장탱크, 세탁교반기 및 기화분리기의 내부용적을 각각 120리터, 100리터 및 60리터로 설계한 것을 특징으로 하는 액체이산화탄소세탁제염기.
2. 제1항에 있어서, 액체상의 이산화탄소 이송시 기화에 의한 액체이산화탄소의 감소를 고려하여 세탁 또는 제염시 세탁교반기의 액체 레벨을 운전시의 최적레벨에 해당하는 약 40%로 유지할 수 있도록, 저장탱크, 세탁교반기 및 기화분리기의 내부용적을 각각 1.2, 1.0 및 0.6의 비율로 설계한 것을 특징으로 하는 액체이산화탄소세탁제염기.