KR20220065542A - 드라이아이스 밴트 가스를 이용한 액화탄산가스 제조장치 시스템 및 그 제조방법 - Google Patents

드라이아이스 밴트 가스를 이용한 액화탄산가스 제조장치 시스템 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 드라이아이스 밴트 가스를 이용한 액화탄산가스 제조장치 시스템에 관한 것으로, 액화탄산가스 저장탱크; 상기 액화탄산가스 저장탱크에 연장 연결된 액화탄산가스 팽창탱크; 드라이아이스를 제조하도록 형성되는 드라이아이스 제조장치; 드라이아이스 제조과정에서 형성된 이산화탄소 가스를 배출하도록 형성되는 제1 가스 배출부 및 제2 가스 배출부; 상기 제1 가스 배출부로 배출되는 이산화탄소 가스를 응축시켜 다시 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 공급하도록 형성되는 제1 재순환 사이클; 및 상기 제2 가스 배출부로 배출되는 이산화탄소 가스를 응축시켜 다시 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 공급하도록 형성되는 제2 재순환 사이클을 포함하고, 액화탄산가스 팽창탱크로 재유입되는 과정에서 기체로 전환된 이산화탄소 가스를 다시 응축시켜 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 재순환 공급하도록 형성되는 제3 재순환 사이클을 포함한다.

Description

드라이아이스 밴트 가스를 이용한 액화탄산가스 제조장치 시스템 및 그 제조방법{Liquid carbon dioxide manufacturing device system using dry ice vent gas and manufacturing method thereof}
본 발명은 드라이아이스 밴트 가스를 이용한 액화탄산가스 제조장치 시스템 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 드라이아이스를 제조하는 공정에서 발생하는 이산화탄소 가스를 회수하여 재순환시켜 액화탄산가스를 효율적으로 제조할 수 있는 액화탄산가스 제조장치 시스템 및 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. 이산화탄소를 액화시킨 것은 전술한 액화탄산가스, 액화탄산 또는 액체탄산이라 명칭한다.
현재 드라이아이스는 펠렛형태(알갱이 형태), 너겟형태(괴상 형태), 블록형태(사각 덩어리 형태), 디스크형태(판 형태)로 제조할 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 대해 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 제조장치를 이용한 드라이아이스 펠렛(P)의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 2(a)에 개시한 바와 같이, 액화탄산가스를 상기 주입부(2)를 통하여 액화탄산가스를 약 10초 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 이산화탄소 가스의 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 고형화된 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 제조(1)를 이용하여 제조할 경우 액화탄산가스의 주입 시 생성되는 이산화탄소 가스가 필터부(7)를 통하여 대기로 배출될 때 실린더 내부의 압력이 높지 않아 생성된 이산화탄소 가스의 용적이 커서 상기 필터부(7)를 통해 배우 빠른 속도로 배출되게 된다. 이로 인해, 상기 제조된 드라이아이스 스노우가 이산화탄소 가스와 혼재되어 함께 배출되어 드라이아이스 손실이 발생하는 문제점이 있다.
나아가, 종래의 드라이아이스 전체 제조 과정에서도 전술한 것과 같이 필터부(7)에 연장 연결된 이산화탄소 가스의 회수 장치에서도 대기압에서 이산화탄소를 회수하므로 회수탱크의 용적이 커 회수탱크 또한 거대해질 뿐 아니라 대기압에서 회수된 이산화탄소 가스를 이산화탄소의 액화가 가능한 압력까지 상승시켜야 하는 문제점이 있다.
도 3은 드라이아이스 제조기에 연결된 종래의 액화탄산가스 제조장치 시스템(10)의 개략도이다. 도 3을 참고하면, 전술된 필터부(7)를 통해 배출된 이산화탄소는 회수되어 재사용될 수 있다.
상세하게, 드라이아이스 제조에 투입된 액화탄산가스의 약 55%가 이산화탄소 가스로 배출되므로 이산화탄소를 회수하여 재활용하는 것이 반드시 필요한 실정이다. 이에, 도 3에 개시된 것과 같이 액화탄산가스 제조장치 시스템(10)은 회수장치를 구비한다.
먼저, 외부에서 액화탄산가스를 액화탄산가스저장탱크(8)로 공급한다. 액화탄산가스는 드라이아이스 제조장치(1')로 공급된다. 드라이아이스 제조장치(1')는 전술된 드라이아이스 펠렛 제조장치(1)와 유사하거나 동일할 수 있다. 드라이아이스 제조장치(1')로 공급되는 액화탄산가스의 압력은 10 내지 20 bar 이고, 온도는 -20 내지 -25 ℃이다.
드라이아이스 제조장치(1')로 액화탄산가스가 투입되는 동안 투입한 액화탄산가스의 약 55%가 기체상으로 전환되어 실린더 외부로 배출된다. 이때, 배출되는 이산화탄소의 온도는 -75℃ 전후이다. 배출된 이산화탄소는 드라이아이스 제조장치(1')에 연장 연결된 가스벌룬(2)에 포집되며, 압력은 대기압보다 조금 높은 상태를 유지한다.
가스벌룬(2)은 단속적으로 배출되는 이산화탄소 가스의 유입 시 팽창하여 기체를 포집하고 일정한 속도로 운전되는 1단 압축기(3)로 가스가 유출되면서 수축한다. 가스벌룬(2)은 미압 상태를 유지할 수도 있다. 1단 압축기(3)로 유입된 이산화탄소 가스는 대기압에서 6 bar까지 압축된 후 1단 가스 냉각기(4)와 2단 압축기(5)로 순차적으로 이동한다.
2단 압축기(5)에서 21 bar로 압축된 이산화탄소 가스는 2단 가스 냉각기(6)에서 45℃ 전후로 냉각한 후 CO2 응축기(7)에서 -25℃로 냉각하여 이산화탄소를 응축한다. 응축된 액화탄산가스는 내부 압력이 17 내지 20 bar 전후로 유지되는 액화탄산가스저장탱크(8)로 재순환되고, 미응축 이산화탄소 및 불응축 가스는 압력조절밸브를 통해 대기로 배출된다.
드라이아이스 제조기에 연결된 종래의 액화탄산가스 제조장치 시스템(10)은 드라이아이스를 제조한 다음 방출되어 회수되는 이산화탄소의 압력이 대기압 수준이므로 용적이 크다. 이에, 회수탱크가 크고 압축기의 실린더의 용적이 커야한다. 또한, 회수한 이산화탄소 가스를 20 bar 수준으로 압축해야 하므로 동력소모가 크다는 문제점이 있다.
또한, 이산화탄소 가스를 20 bar까지 압축하여도 이산화탄소를 액화시키기 위해서는 -25℃로 냉각해야 하므로 냉동기 용량이 크고 저온 냉동이 요구되어 냉동기의 성적 계수(coefficient of performance, COP)가 낮아 전력 소요량이 크다는 문제점이 있다. 또한, 대용량 압축기와 성적 계수가 낮은 저온 냉동기를 사용해야 하므로 투자비가 높다는 문제점이 있다.
본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 도출된 것으로, 액화탄산가스 제조장치 시스템의 투자비를 줄일 수 있는 드라이아이스 밴트 가스를 이용한 액화탄산가스 제조장치 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 드라이아이스 제조과정에서 이산화탄소 가스를 회수 및 재사용하는 것에 전력비를 절감할 수 있는 액화탄산가스 제조장치 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 드라이아이스 펠렛의 생산효율을 증진시킬 수 있는 드라이아이스 펠렛 제조장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 액화탄산가스의 주입량을 절감하고 드라이아이스 펠렛의 생산효율을 증진시킬 수 있는 드라이아이스 펠렛 제조장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 본 발명은 드라이아이스 밴트 가스를 이용한 액화탄산가스 제조장치 시스템에 관한 것으로, 제1 재순환 사이클, 제2 재순환 사이클 및 제3 재순환 사이클을 포함하여 이산화탄소 가스를 응축시켜 다시 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 공급한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액화탄산가스 저장탱크; 상기 액화탄산가스 저장탱크에 연장 연결된 액화탄산가스 팽창탱크; 드라이아이스를 제조하도록 형성되는 드라이아이스 제조장치; 드라이아이스 제조과정에서 형성된 이산화탄소 가스를 배출하도록 형성되는 제1 가스 배출부 및 제2 가스 배출부; 상기 제1 가스 배출부로 배출되는 이산화탄소 가스를 응축시켜 다시 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 공급하도록 형성되는 제1 재순환 사이클; 및 상기 제2 가스 배출부로 배출되는 이산화탄소 가스를 응축시켜 다시 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 공급하도록 형성되는 제2 재순환 사이클을 포함하고, 액화탄산가스 팽창탱크로 재유입되는 과정에서 기체로 전환된 이산화탄소 가스를 다시 응축시켜 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 재순환 공급하도록 형성되는 제3 재순환 사이클을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 재순환 사이클은, 상기 제1 가스 배출부로 배출되는 이산화탄소 가스가 포집되는 가스 버퍼탱크; 상기 가스 버퍼탱크에 포집된 가스가 열교환하여 온도가 상승하도록 형성되는 냉열 회수기; 상기 냉열 회수기에서 열교환한 이산화탄소 가스를 기설정 압력으로 압축하는 압축기; 상기 냉열 회수기에서 열교환한 이산화탄소 가스를 기설정 온도로 냉각하는 가스 냉각기; 및 상기 압축기 및 가스 냉각기를 거친 이산화탄소 가스를 응축하여 액화탄산가스로 변환하도록 형성되는 응축기를 포함하고, 상기 응축기를 거친 액화탄산가스는 상기 냉열 회수기에서 열교환하여 온도가 하강하고, 온도가 하강된 액화탄산가스를 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 재공급한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 재순환 사이클의 상기 압축기는 제1 압축기 및 제2 압축기를 포함하고, 상기 가스 냉각기는 제1 가스 냉각기 및 제2 가스 냉각기를 포함하고, 상기 제1 가스 배출부에서 배출되는 이산화탄소 가스는 상기 제1 압축기 및 제2 압축기에서 각각 제1 압축 압력 및 제2 압축 압력으로 압축되고, 상기 제1 가스 배출부에서 배출되는 이산화탄소 가스는 상기 제1 가스 냉각기 및 제2 가스 냉각기에서 각각 제1 온도 및 제2 온도로 냉각되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 가스 배출부에서 배출되어 상기 가스 버퍼탱크에 포집된 이산화탄소 가스는 상기 제1 압축기, 상기 제1 가스 냉각기, 상기 제2 압축기 및 상기 제2 가스 냉각기로 순차적으로 이동하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이산화탄소 가스는 체크 밸브를 통해 상기 가스 버퍼탱크로 유입되고, 상기 가스 버퍼탱크의 내부 압력은 3 내지 4.3 bar의 압력일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 재순환 사이클은, 상기 제2 가스 배출부로 배출되는 이산화탄소 가스를 기설정 압력으로 압축하는 압축기; 상기 제2 가스 배출부로 배출되는 이산화탄소 가스를 기설정 온도로 냉각하는 가스 냉각기; 및 상기 압축기 및 가스 냉각기를 거친 이산화탄소 가스를 응축하여 액화탄산가스로 변환하도록 형성되는 응축기를 포함하고, 상기 응축기를 거친 액화탄산가스는 냉열 회수기에서 열교환하여 온도가 하강하고, 온도가 하강된 액화탄산가스를 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 재공급하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 재순환 사이클의 상기 압축기는 미압가스 압축기 및 제2 압축기를 포함하고, 상기 가스 냉각기는 제1 가스 냉각기 및 제2 가스 냉각기를 포함하고, 상기 제2 가스 배출부에서 배출되는 이산화탄소 가스는 상기 미압가스 압축기 및 제2 압축기에서 각각 미압가스 압축 압력 및 제2 압축 압력으로 압축되고, 상기 제2 가스 배출부에서 배출되는 이산화탄소 가스는 상기 제1 가스 냉각기 및 제2 가스 냉각기에서 각각 제1 온도 및 제2 온도로 냉각되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 가스 배출부에서 배출되는 이산화탄소는 상기 미압가스 압축기, 상기 제1 가스 냉각기, 상기 제2 압축기 및 상기 제2 가스 냉각기로 순차적으로 이동하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이산화탄소 가스는 상기 제2 가스 배출부에 연장 연결된 밸브의 개방으로 상기 미압가스 압축기로 유입되고, 상기 미압가스 압축기로 유입되는 이산화탄소의 압력은 1 bar 내지 1.5 bar의 압력일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 재순환 사이클 및 제2 재순환 사이클을 통하여 생성된 액화탄산가스는 기액 분리기를 거쳐 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 공급되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 재순환 사이클 및 상기 제2 재순환 사이클을 통하여 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 재유입되는 액화탄산가스 중 기체로 전환된 이산화탄소 가스를 응축시켜 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 재공급하도록 형성되는 제3 재순환 사이클을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3 재순환 사이클은, 상기 액화탄산가스 팽창탱크에서 배출되는 이산화탄소 가스를 기설정 압력으로 압축하는 압축기; 상기 액화탄산가스 팽창탱크에서 배출되는 이산화탄소 가스를 기설정 온도로 냉각하는 가스 냉각기; 및 상기 압축기 및 가스 냉각기를 거친 이산화탄소 가스를 응축하여 액화탄산가스로 변환하도록 형성되는 응축기를 포함하고, 상기 응축기를 거친 액화탄산가스는 냉열 회수기에서 열교환하여 온도가 하강하고, 온도가 하강된 액화탄산가스를 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 재공급하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3 재순환 사이클의 상기 압축기는 상기 액화탄산가스 팽창탱크에서 배출되는 이산화탄소 가스를 제2 압축 압력으로 압축하는 제2 압축기를 포함하고, 상기 가스 냉각기는 상기 액화탄산가스 팽창탱크에서 배출되는 이산화탄소 가스를 제2 온도로 냉각하는 제2 가스 냉각기를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액화탄산가스 팽창탱크에서 배출되는 이산화탄소 가스는 상기 제2 압축기와 상기 제2 가스 냉각기로 순차적으로 이동하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3 재순환 사이클을 통하여 생성된 액화탄산가스는 기액 분리기를 거쳐 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 공급되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액화탄산가스 팽창탱크의 압력은 10 내지 20 bar의 압력일 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 드라이아이스 제조 시에 제1 가스 배출부를 구비하여 상기 제1 가스 배출부로 배출되는 이산화탄소 가스의 압력을 3 내지 4.3 bar의 압력 범위로 높게 유지하여 회수하여 드라이아이스 제조장치의 이산화탄소 회수탱크의 용적을 줄이는 것으로 전체 설비를 소형화할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 드라이아이스 제조 시에 배출되는 이산화탄소 가스를 액화탄산가스로 변환하여 재사용하기 위해서 성적 계수가 높은 냉동기를 도입하여 전력비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 드라이아이스 제조 및 액화탄산가스 제조 시에 배출되는 이산화탄소 가스의 압력 및 온도에 최적화된 재순환 사이클을 제공하여 생산효율을 향상할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 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 제조장치를 이용한 드라이아이스 펠렛의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 3은 드라이아이스 제조기에 연결된 종래의 액화탄산가스 제조장치 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스 제조장치를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 압력-엔탈피 선도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스 제조장치를 이용한 드라이아이스의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화탄산가스 제조장치 시스템의 개략도이다.
도 9는 액화탄산가스 제조장치 시스템에서 제1 재순환 사이클을 도시한 개략도이다.
도 10은 액화탄산가스 제조장치 시스템에서 제2 재순환 사이클을 도시한 개략도이다.
도 11은 액화탄산가스 제조장치 시스템에서 제3 재순환 사이클을 도시한 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 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스 펠렛 제조장치를 나타낸 개략도이다.
도 4를 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(120) 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 이산화탄소 가스를 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. 이때, 상기 압력 제어장치는 압력 레귤레이터일 수 있으며, 상기 드라이아이스 제조장치의 압력을 제어하는 장치이면 제한은 없다.
나아가, 상기 압력 제어장치(162)는 연장 형성되는 구성이 압력 조절이 가능한 구성을 포함한다면 밸브로 대체될 수 있다. 일 실시예에서 상기 제1 가스 배출부(161)가 일정한 압력을 유지하도록 형성된 저장 탱크에 연결되도록 형성된 구성에서는 상기 압력 제어장치(162)는 체크 밸브로 대체될 수 있으며, 이때는 상기 제1 가스 배출부(161)가 일정한 압력을 유지하도록 형성된 저장탱크에 의하여 상기 실린더부(120)의 압력이 제어될 수 있다.
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(163)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(163)까지의 배관 내 공간이 증가하여 제1이산화탄소 배출 단계에서 제1압력으로 배관에 존재하는 이산화탄소가 제2이산화탄소 배출 단계에서 상기 제2 배출부(163)로 배출되므로 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 배치할 수 있다. 또한, 상기 제2 가스 배출부(163)를 배치한 후 상기 제1 가스 배출부(161)를 배치할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스 펠렛의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 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 7 bar 내지 25 bar의 압력으로 주입하는 것을 특징으로 한다. 더욱 상세하게는 상기 액화탄산가스는 8 bar 내지 20 bar의 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 6에 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 5.1 bar이하가 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 4 bar 인 경우 상기 제1 드라이아이스 스노우의 온도는 -60℃이며, 상기 기설정된 제1 압력이 2.8 bar인 경우 상기 제1 드라이아이스 스노우의 온도는 -65℃이다.
한편, 상기 드라이아이스 스노우 형성단계(S120)는 상기 제1 이산화탄소 가스가 동시에 형성되는 것으로, 상기 제1 이산화탄소 가스를 배출하는 제1 이산화탄소 가스 배출단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 제1 이산화탄소 가스 배출단계는 1.5 bar 내지 4.5 bar의 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 7 bar 내지 25 bar의 압력으로 주입되며, 상기 액화탄산가스가 주입되는 동안 상기 제1 이산화탄소 가스 배출단계는 1.5 bar 내지 4.5 bar의 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 이산화탄소 가스 배출 시 상기 이산화탄소 가스에 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 1 bar 내지 1.5 bar로 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 1 bar 내지 1.5 bar의 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 이산화탄소 가스 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 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스 펠렛 제조장치를 이용한 드라이아이스 펠렛의 제조방법을 나타낸 개략도로, 하기에는 도 7을 참조하여 이산화탄소 주입부터 드라이아이스 펠렛을 제조하기 위한 과정을 순차적으로 상세히 설명하도록 한다.
도 7(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 10 bar 내지 20 bar의 압력으로 주입되며, 상기 실린더부(120)의 압력은 5.1 bar 이하가 되도록 감압하고, 상기 압력 제어장치(162)의 전단압력이 1.5 bar 내지 4.5 bar의 압력을 유지하도록 제어되는 것으로, 상기 실린더부(120)에 상기 제1 드라이아이스스노우 및 상기 제1 이산화탄소 가스가 형성되며, 상기 제1 이산화탄소 가스는 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 7(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 개폐 여부가 반대로 제어되는 것으로, 상기 도 7(a) 및 도 7(b)의 상황에 따른 상기 제1 밸브(111), 압력 제어장치(162) 및 상기 제2 밸브(164)의 개폐 여부를 하기 표 1에 개시하였다.
도 7(a)
액화탄산가스 주입		 도 7(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 7(c) 및 도 7(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 펠렛(P)이 형성되고 난 후 상기 피스톤(130)은 초기 위치로 돌아가며, 상기 도 7(a) 내지 도 7(d)의 과정을 반복하여 드라이아이스 펠렛을 제조하게 된다.
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 이산화탄소 가스를 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. 이때, 상기 압력 제어장치는 압력 레귤레이터일 수 있으며, 상기 드라이아이스 제조장치의 압력을 제어하는 장치이면 제한은 없다.
나아가, 상기 압력 제어장치(162)는 연장 형성되는 구성이 압력 조절이 가능한 구성을 포함한다면 밸브로 대체될 수 있다. 일 실시예에서 상기 제1 가스 배출부(161)가 일정한 압력을 유지하도록 형성된 저장 탱크에 연결되도록 형성된 구성에서는 상기 압력 제어장치(162)는 체크 밸브로 대체될 수 있으며, 이때는 상기 제1 가스 배출부(161)가 일정한 압력을 유지하도록 형성된 저장탱크에 의하여 상기 실린더부(120)의 압력이 제어될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화탄산가스 제조장치 시스템(1000)의 개략도이다.
도 8을 참조하면, 액화탄산가스 제조장치 시스템(1000)은 전술된 드라이아이스 펠렛 제조장치(100)와 동일 또는 유사한 드라이아이스 펠렛 제조장치(100')를 포함한다. 액화탄산가스 제조장치 시스템(1000)은 드라이아이스 제조 시에 배출되는 이산화탄소 가스의 압력을 높게 유지하여 회수하여 드라이아이스 제조장치의 이산화탄소 회수탱크의 용적을 줄이는 것으로 전체 설비를 소형화할 수 있다. 또한, 드라이아이스 제조 시에 배출되는 이산화탄소 가스를 재사용하기 위해서 성적 계수가 높은 냉동기를 도입하여 전력비를 절감할 수 있다.
또한, 드라이아이스 제조 시에 배출되는 이산화탄소 가스의 압력 및 온도에 최적화된 제1 내지 제3 재순환 사이클을 제공하여 드라이아이스 밴트 가스를 이용한 액화탄산가스 제조 생산효율을 향상할 수 있다는 효과가 있다.
상기 액화탄산가스 제조장치 시스템(1000)은 드라이아이스 제조장치(100'), 가스 버퍼탱크(200), 냉열 회수기(300), 하나 이상의 압축기, 하나 이상의 가스 냉각기, 응축기(600), 기액 분리기(700), 액화탄산가스 팽창탱크(800) 및 액화탄산가스 저장탱크(900)를 포함한다. 나아가 상기 압축기는 제1 압축기(C1), 제2 압축기(C2) 및 미압가스 압축기(C1')를 포함한다. 덧붙여, 상기 가스 냉각기는 제1 가스 냉각기(400)와 제2 가스 냉각기(500)를 포함한다.
우선, 액화탄산가스 저장탱크(900)는 외부에서 액화탄산가스를 공급받도록 형성된다. 나아가, 상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)는 상기 액화탄산가스 저장탱크(900)에 연장 연결된다.
상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)에 저장된 액화탄산가스의 온도는 내부의 압력을 조정하여 -30℃ 내외로 조절된다. 또한, 상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)에서 압력지시 및 조절기(810)와 압력조절밸브(820)의 작동으로 압력이 10 내지 20 bar 범위로 조절된다. 한편, 액위지시 및 조절기(830)와 액위조절밸브(910)의 작동으로 일정 액위를 유지하면서 외부에서 액화탄산가스가 상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)로 공급되도로 형성된다.
상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)에서 압력과 온도가 조절된 액화탄산가스는 상기 드라이아이스 제조장치(100')로 공급되어 드라이아이스를 제조할 수 있다. 상기 드라이아이스 제조장치(100')의 설명은 전술한 드라이아이스 제조장치(100)의 설명으로 갈음한다. 다만, 전술된 압력 제어장치(162)는 도시와 같이 상기 제1 가스 배출부(161)가 일정한 압력을 유지하도록 형성된 상기 가스 버퍼탱크(200)에 연결되어 있으므로 상기 압력 제어장치(162)는 체크 밸브(162')로 대체될 수 있다.
이에, 드라이아이스를 제조하기 위해 액화탄산가스가 드라이아이스 제조장치(100')로 공급되는 동안 형성된 이산화탄소 가스는 상기 체크 밸브(162')를 거쳐 상기 제1 가스 배출부(161)로 배출되며 상기 가스 버퍼탱크(200)에 포집된다. 다시 말해, 상기 드라이아이스 제조장치(100')로 액화탄산가스가 공급되는 동안 형성되는 이산화탄소 가스는 상기 가스 버퍼탱크(200)로 유입된다. 이때, 상기 가스 버퍼탱크(200) 내부 압력은 3 내지 4.3 bar의 압력 범위이다. 바람직하게는 상기 가스 버퍼탱크(200)의 내부 압력은 4 bar 내외인 것이 바람직하다.
상기 드라이아이스 제조장치(100')에서 5.1 bar 수준의 압력에서 드라이아이스가 생성되므로 드라이아이스가 생성되는 동안 상기 실린더부(120)의 압력은 5 bar에서 4 bar 사이의 압력을 유지한다. 즉, 상기 실린더부(120)는 상기 가스 버퍼탱크(200)보다 조금 높은 압력을 유지한다. 따라서, 액화탄산가스가 드라이아이스 제조장치(100')로 공급되는 동안 형성된 이산화탄소 가스는 압력 차이로 상기 가스 버퍼탱크(200)로 유입될 수 있다.
나아가, 액화탄산가스가 드라이아이스 제조장치(100')로 공급되는 동안 형성된 이산화탄소 가스는 상기 가스 버퍼탱크(200) 내부 압력으로 인하여 가압상태에서 배출되기 때문에 이산화탄소 가스에 혼입되어 배출되는 드라이아이스 손실이 감소한다. 즉, 최종 생산되는 드라이아이스의 생산 수율을 증가시킬 수 있다.
한편, 드라이아이스 제조장치(100')에서 드라이아이스를 제조하는 과정에서 형성된 이산화탄소 가스 전체의 약 85% 내외의 이산화탄소 가스는 제1 가스 배출부(161)를 통하여 가압상태에서 상기 가스 버퍼탱크(200)로 유입된다. 나머지 약 15% 내외의 이산화탄소 가스는 상기 제2 가스 배출부(163)으로 배출된다.
전술된 드라이아이스 제조장치(100)처럼 액화탄산가스가 주입되는 시간 약 10초 내지 20초 동안 제1 가스 배출부(161)를 통하여 이산화탄소 가스가 배출되며 이는 상기 가스 버퍼탱크(200)에 포집된다. 즉, 상기 드라이아이스 제조장치(100')에서 상기 제1 가스 배출부(161)를 통하여 이산화탄소 가스가 단속적으로 배출된다. 덧붙여, 상기 가스 버퍼탱크(200)에 포집되는 이산화탄소 가스는 온도는 -65℃ 수준이다.
상기 액화탄산가스 제조장치 시스템(1000)은 상기 제1 가스 배출부(161)로 배출되는 이산화탄소 가스를 응축하여 다시 상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)로 공급하도록 형성된다. 이때, 제1 가스 배출부(161)로 배출되는 이산화탄소 가스를 응축하여 액화탄산가스로 재순환하는 사이클을 제1 재순환 사이클이라 명명한다.
이하에서는 제1 재순환 사이클에 대하여 설명한다. 도 9는 액화탄산가스 제조장치 시스템(1000)에서 제1 재순환 사이클을 도시한 개략도이다.
도 9를 참조하면, 제1 재순환 사이클은 도시와 같이 상기 가스 버퍼탱크(200), 냉열 회수기(300), 하나 이상의 압축기, 하나 이상의 가스 냉각기, 응축기(600) 및 기액 분리기(700)를 거쳐 액화탄산가스 팽창탱크(800)로 재순환되도록 형성된다. 이산화탄소 가스가 상기 압축기에서 기설정된 압력으로 압축되며, 상기 가스 냉각기에서 기설정된 온도로 냉각된다.
제1 재순환 사이클은 제1 압축기(C1)와 제2 압축기(C2)에서 이산화탄소 가스를 압축하고 제1 가스 냉각기(400)와 제2 가스 냉각기(500)에서 이산화탄소 가스를 냉각하도록 이루어진다. 상기 가스 버퍼탱크(200)에서 포집된 이산화탄소는 상기 냉열 회수기(300)에서 온도가 상승되고, 상기 제1 압축기(C1)에서 제1 압축 압력으로 압축되어, 상기 제1 가스 냉각기(400)에서 제1 온도로 냉각된다. 이어서, 상기 제2 압축기(C2)에서 제2 압축 압력으로 압축되어, 상기 제2 가스 냉각기(500)에서 제2 온도로 냉각된다.
제2 온도로 냉각된 이산화탄소 가스는 상기 응축기(600)에서 응축과 과냉각되어 액화탄산가스로 전환된다. 응축된 액화탄산가스는 상기 냉열 회수기(300)에서 열교환되어 온도가 하강되고, 온도가 하강된 액화탄산가스는 상기 기액 분리기(700)를 거쳐 상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)로 재공급된다.
정리하자면, 제1 재순환 사이클은 액화탄산가스 버퍼탱크(200)에 포집된 이산화탄소 가스가 상기 냉열 회수기(300)에서 열교환하여 온도가 상승하고, 상기 제1 압축기(C1), 상기 제1 가스 냉각기(400), 상기 제2 압축기(C2), 상기 제2 가스 냉각기(500)를 순차적으로 거친다. 이어서, 상기 응축기(600)에서 응축되어 액화탄산가스로 전환된 다음 상기 냉열 회수기(300)에서 열교환하여 온도가 하강된 액화탄산가스는 기액 분리기(700)를 거쳐 액화탄산가스 팽창탱크(800)로 다시 공급된다.
전술한 것과 같이 상기 드라이아이스 제조장치(100')에서 상기 제1 가스 배출부(161)를 통하여 이산화탄소 가스가 상기 가스 버퍼탱크(200)로 단속적으로 배출된다. 한편, 상기 가스 버퍼탱크(200) 후단에 연장 연결된 상기 제1 압축기(C1)는 일정 부하로 운전되므로 상기 가스 버퍼탱크(200)의 압력 변동은 불가피하다. 이때 압력 변동 폭이 0.1 bar 이하가 될 수 있는 용적으로 상기 가스 버퍼탱크(200)를 설계함이 바람직하다. 덧붙여 상기 가스 버퍼탱크(200)의 내부 압력은 3 내지 4.3 bar의 압력을 유지하여 상기 드라이아이스 제조장치(100')에서 상기 제1 가스 배출부(161)를 통하여 압력차로 이산화탄소 가스가 유입될 수 있도록 형성된다.
나아가, 상기 가스 버퍼탱크(200)는 고압부 압력조절기(210)를 구비한다. 이에, 상기 제1 압축기(C1)가 순간적으로 정지하더라도 드라이아이스 제조에 영향을 주지 않게 하기 위해서 상기 고압부 압력조절기(210)로 압력을 조절할 수 있다. 상기 고압부 압력조절기(210)의 설정 압력은 상기 가스 버퍼탱크(200)의 최대 압력보다 높게 설정되지만 4.6 bar 이하가 되도록 설정할 수 있다.
상기 가스 버퍼탱크(200)에서 공급된 이산화탄소 가스는 상기 제1 압축기(C1)로 공급되기 전에 상기 냉열 회수기(300)에서 열교환하여 -65℃에서 -15℃로 예열된다. 상기 냉열 회수기(300)에서 열교환되는 매체는 상기 가스 버퍼탱크(200)에서 공급된 -65℃ 이산화탄소 가스와 제1 재순환 사이클 공정 후단의 상기 응축기(600)에서 배출되는 5℃ 내외의 액화탄산가스이다.
상기 냉열 회수기(300)에서 -65℃에서 -15℃로 예열된 약 4 bar 수준의 압력을 가지는 이산화탄소 가스는 상기 제1 압축기(C1)의 제1 압축 압력은 6 내지 15 bar 범위이고, 바람직하게는 13 bar 수준이다. 제1 압축 압력이 13 bar 수준일 때, 이산화탄소 가스의 온도는 약 85℃ 정도가 된다.
약 85℃의 온도를 가지는 이산화탄소 가스는 상기 제1 가스 냉각기(400)에서 제1 온도인 40℃ 수준으로 냉각된다. 상기 제2 압축기(C2)의 제2 압축 압력은 35 내지 60 bar 범위이고, 바람직하게는 50 bar 수준이다. 제2 압축 압력이 50 bar 수준일 때 이산화탄소 가스의 온도는 약 130℃ 정도가 된다.
약 130℃의 온도를 가지는 이산화탄소 가스는 상기 제2 가스 냉각기(500)에서 제2 온도인 40℃ 수준으로 냉각된다. 40℃ 수준으로 냉각된 이산화탄소 가스는 상기 응축기(600)에서 응축 및 과냉각되어 5℃ 의 액화탄산가스로 전환된다. 5℃로 응축된 액화탄산가스는 냉열 회수기(300)에서 열교환되어 0℃ 수준으로 냉각된 후 상기 기액 분리기(700)에서 기체 측 압력이 50 bar가 유지되도록 일부 가스를 대기로 밴트한다.
이때 상기 기액 분리기(700)에 구비된 압력지시 및 조절기(710)의 작동으로 압력조절밸브(720)를 통하여 미응축 이산화탄소 가스, 산소, 질소와 같은 비응축 가스가 배출된다. 상기 기액 분리기(700)에 모인 액위지시 및 조절기(730)와 액위조절밸브(740)의 작동으로 일정 액위를 유지하면서 상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)으로 재공급된다.
한편, 상기 제2 가스 배출부(163)로 배출되는 이산화탄소 가스를 응축하여 액화탄산가스로 재순환하는 사이클을 제2 재순환 사이클이라 명명한다.
이하에서는 제2 재순환 사이클에 대하여 설명한다. 도 10은 액화탄산가스 제조장치 시스템(1000)에서 제2 재순환 사이클을 도시한 개략도이다.
드라이아이스 제조장치(100')로 액화탄산가스의 유입이 끝난 후 상기 실린더 내부에 잔존하는 이산화탄소 가스는 상기 제2 가스 배출부(163)를 통하여 배출된다. 상세하게, 상기 제2 밸브(164)의 개방으로 상기 제2 가스 배출부(163)로 이산화탄소 가스가 배출될 수 있다. 이때, 상대적으로 고압의 이산화탄소 가스가 포집되어 있는 상기 가스 버퍼탱크(200)의 체크밸브(162') 역시 개방되어 있으나, 체크밸브(162')는 유체가 역류하지 않도록 한쪽으로만 흐름이 형성되기 때문에 상기 가스 버퍼탱크(200)에 포집된 이산화탄소 가스는 역류하지 않는다.
드라이아이스 제조장치(100')에서 드라이아이스를 제조하는 과정에서 형성된 이산화탄소 가스 전체의 약 15% 내외의 이산화탄소 가스는 미압부 압력조절기(170)의 작동으로 상기 제2 가스 배출부(163)를 통하여 제2 압력인 1 bar 내지 1.5 bar의 압력을 유지하며 배출된다.
나아가, 상기 제2 밸브(164)와 상기 미압가스 압축기(C1') 사이에 상기 미압부 압력조절기(170)를 구비한다. 이에, 상기 미압가스 압축기(C1')가 순간적으로 정지하더라도 드라이아이스 제조에 영향을 주지 않게하기 위해서 상기 미압부 압력조절기(170)로 압력을 조절할 수 있다. 상기 미압부 압력조절기(170)의 설정 압력은 1.6 bar 수준이 되도록 설정할 수 있다.
상기 제2 가스 배출부(163)를 통하여 배출된 미압가스는 미압가스 압축기(C1')에서 기설정된 압력으로 압축되며, 상기 가스 냉각기에서 기설정된 온도로 냉각된다.
제2 재순환 사이클은 미압가스 압축기(C1')와 제2 압축기(C2)에서 이산화탄소 가스를 압축하고 제1 가스 냉각기(400)와 제2 가스 냉각기(500)에서 이산화탄소 가스를 냉각하도록 이루어진다.
상기 미압가스 압축기(C1)'에서 압축된 후, 상기 제1 가스 냉각기(400)에서 제1 온도로 냉각된다. 이어서, 상기 제2 압축기(C2)에서 제2 압축 압력으로 압축되어, 상기 제2 가스 냉각기(500)에서 제2 온도로 냉각된다.
제2 온도로 냉각된 이산화탄소 가스는 상기 응축기(600)에서 응축과 과냉각되어 액화탄산가스로 전환된다. 응축된 액화탄산가스는 상기 냉열 회수기(300)에서 열교환되어 온도가 하강되고, 온도가 하강된 액화탄산가스는 상기 기액 분리기(700)를 거쳐 상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)로 재공급된다.
정리하자면, 제2 재순환 사이클은 상기 제2 가스 배출부(163)를 통하여 배출된 미압가스가 상기 미압가스 압축기(C1'), 상기 제1 가스 냉각기(400), 상기 제2 압축기(C2), 상기 제2 가스 냉각기(500)를 순차적으로 거친다.
이어서, 상기 응축기(600)에서 응축되어 액화탄산가스로 전환된 다음 상기 냉열 회수기(300)에서 열교환하여 온도가 하강된 액화탄산가스는 기액 분리기(700)를 거쳐 액화탄산가스 팽창탱크(800)로 다시 공급된다.
미압가스는 상기 미압가스 압축기(C1')에서 미압가스 압축 압력으로 압축된다. 제2 가스 배출부(163)로 배출되어 상기 미압가스 압축기(C1')로 압축되어 배출되는 미압가스 압축 압력은 상기 제1 압축기(C1)의 토출 압력과 같거나 높다. 이에, 전술된 제1 재순환 사이클에서 상기 제1 가스 압축기(C1)를 거치는 이산화탄소 가스와 혼합되어 상기 제2 가스 냉각기(500)으로 혼합되어 다음 공정이 진행될 수 있다. 즉, 상기 미압가스 압축 압력은 전술된 제1 압축 압력과 동일한 6 내지 15 bar 범위이고, 바람직하게는 13 bar 수준이다. 미압가스 압축 압력으로 압축된 이산화탄소 가스의 온도는 약 85℃ 정도가 된다.
제2 재순환 사이클에서 이산화탄소 가스가 응축되어 재순환되는 상기 미압가스 압축기(C1') 후단의 과정은 전술한 제1 재순환 사이클의 상기 제1 압축기(C1) 후단의 과정과 동일하다. 이에, 제1 재순환 사이클과 동일한 제2 재순환 사이클의 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
전술한 것과 같이, 제1 재순환 사이클과 제2 재순환 사이클으로 상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)로 재유입되는 액화탄산가스는 상기 기액 분리기(700)에서 온도가 0℃이고, 압력은 50 bar 수준이다. 이에, 상기 기액 분리기(700) 하부의 액화탄산이 15 bar 수준을 유지하고 있는 상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)로 공급되는 순간 50 bar 수준의 압력이 15 bar 수준으로 순간적으로 갑압된다. 이러한 과정에서 상기 기액 분리기(700)를 거쳐 재유입된 액화탄산가스의 약 30%가 이산화탄소 가스로 전환되어 플래시(flash)된다. 상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)로 재유입되는 과정에서 기체로 전환된 이산화탄소 가스를 다시 응축하여 액화탄산가스로 재순환하는 사이클을 제3 재순환 사이클이라 명명한다.
이하에서는 제3 재순환 사이클에 대하여 설명한다. 도 11은 액화탄산가스 제조장치 시스템(1000)에서 제3 재순환 사이클을 도시한 개략도이다. 전술한 것과 같이 상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)로 재유입되는 과정에서 기체로 전환된 이산화탄소 가스의 온도는 -30℃이며, 압력은 15 bar 수준이다.
제3 재순환 사이클은 팽창탱크(800)로 재유입되는 과정에서 기체로 전환된 이산화탄소 가스가 상기 제2 압축기(C2)와 상기 제2 가스 냉각기(500)를 순차적으로 거치고, 상기 응축기(600)에서 응축과 과냉각되어 액화탄산가스로 전환된다. 응축된 액화탄산가스는 상기 냉열 회수기(300)에서 열교환되어 온도가 하강되고, 온도가 하강된 액화탄산가스는 상기 기액 분리기(700)를 거쳐 상기 액화탄산가스 팽창탱크(800)로 재공급된다.
제3 재순환 사이클에서 제2 압축기(C2) 후단의 과정은 전술한 제1 재순환 사이클의 상기 제2 압축기(C2) 후단의 과정과 동일하다. 이에, 제1 재순환 사이클과 동일한 제3 재순환 사이클의 설명은 첫 설명으로 갈음한다.
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, 100' : 드라이아이스 제조장치
110: 주입부, 111 : 제1 밸브
120: 실린더부, 130: 피스톤
140: 압출부, 150: 관통공
160: 가스 배출부, 161: 제1 가스 배출부, 162: 압력 제어장치, 162':체크밸브, 163: 제2 가스 배출부, 164: 제2 밸브, 170: 미압부 압력조절기
200: 가스 버퍼탱크, 210: 고압부 압력조절기,
300: 냉열 회수기
400: 제1 가스 냉각기,
500: 제2 가스 냉각기,
600: 응축기,
700: 기액 분리기, 710: 압력지시 및 조절기, 720: 압력조절밸브, 730: 액위지시 및 조절기, 740:액위조절밸브
800: 액화탄산가스 팽창탱크, 810: 압력지시 및 조절기, 820: 압력조절밸브,
830: 액위지시 및 조절기,
900: 액화탄산가스 저장탱크, 910: 액위조절밸브,
C1: 제1 압축기, C2: 제2 압축기, C1': 미압가스 압축기,
1000: 액화탄산가스 제조장치 시스템

Claims (16)

  1. 드라이아이스 밴트 가스를 이용한 액화탄산가스 제조장치 시스템에 있어서,
    외부에서 액화탄산가스를 공급받도록 형성되는 액화탄산가스 저장탱크;
    상기 액화탄산가스 저장탱크에 연장 연결된 액화탄산가스 팽창탱크;
    액화탄산가스를 공급받아 드라이아이스를 제조하도록 형성되는 드라이아이스 제조장치;
    상기 드라이아이스 제조장치에서 드라이아이스 제조과정에서 형성된 이산화탄소 가스를 배출하도록 형성되는 제1 가스 배출부 및 제2 가스 배출부;
    상기 제1 가스 배출부로 배출되는 이산화탄소 가스를 응축시켜 다시 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 공급하도록 형성되는 제1 재순환 사이클; 및
    상기 제2 가스 배출부로 배출되는 이산화탄소 가스를 응축시켜 다시 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 공급하도록 형성되는 제2 재순환 사이클을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 재순환 사이클은,
    상기 제1 가스 배출부로 배출되는 이산화탄소 가스가 포집되는 가스 버퍼탱크;
    상기 가스 버퍼탱크에 포집된 가스가 열교환하여 온도가 상승하도록 형성되는 냉열 회수기;
    상기 냉열 회수기에서 열교환한 이산화탄소 가스를 기설정 압력으로 압축하는 압축기;
    상기 냉열 회수기에서 열교환한 이산화탄소 가스를 기설정 온도로 냉각하는 가스 냉각기; 및
    상기 압축기 및 가스 냉각기를 거친 이산화탄소 가스를 응축하여 액화탄산가스로 변환하도록 형성되는 응축기를 포함하고,
    상기 응축기를 거친 액화탄산가스는 상기 냉열 회수기에서 열교환하여 온도가 하강하고, 온도가 하강된 액화탄산가스를 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 재공급하는 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 재순환 사이클의 상기 압축기는 제1 압축기 및 제2 압축기를 포함하고,
    상기 가스 냉각기는 제1 가스 냉각기 및 제2 가스 냉각기를 포함하고,
    상기 제1 가스 배출부에서 배출되는 이산화탄소 가스는 상기 제1 압축기 및 제2 압축기에서 각각 제1 압축 압력 및 제2 압축 압력으로 압축되고,
    상기 제1 가스 배출부에서 배출되는 이산화탄소 가스는 상기 제1 가스 냉각기 및 제2 가스 냉각기에서 각각 제1 온도 및 제2 온도로 냉각되는 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 가스 배출부에서 배출되어 상기 가스 버퍼탱크에 포집된 이산화탄소 가스는 상기 제1 압축기, 상기 제1 가스 냉각기, 상기 제2 압축기 및 상기 제2 가스 냉각기로 순차적으로 이동하는 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    이산화탄소 가스는 체크 밸브를 통해 상기 가스 버퍼탱크로 유입되고,
    상기 가스 버퍼탱크의 내부 압력은 3 내지 4.3 bar의 압력인 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 재순환 사이클은,
    상기 제2 가스 배출부로 배출되는 이산화탄소 가스를 기설정 압력으로 압축하는 압축기;
    상기 제2 가스 배출부로 배출되는 이산화탄소 가스를 기설정 온도로 냉각하는 가스 냉각기; 및
    상기 압축기 및 가스 냉각기를 거친 이산화탄소 가스를 응축하여 액화탄산가스로 변환하도록 형성되는 응축기를 포함하고,
    상기 응축기를 거친 액화탄산가스는 냉열 회수기에서 열교환하여 온도가 하강하고, 온도가 하강된 액화탄산가스를 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 재공급하는 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 재순환 사이클의 상기 압축기는 미압가스 압축기 및 제2 압축기를 포함하고,
    상기 가스 냉각기는 제1 가스 냉각기 및 제2 가스 냉각기를 포함하고,
    상기 제2 가스 배출부에서 배출되는 이산화탄소 가스는 상기 미압가스 압축기 및 제2 압축기에서 각각 미압가스 압축 압력 및 제2 압축 압력으로 압축되고,
    상기 제2 가스 배출부에서 배출되는 이산화탄소 가스는 상기 제1 가스 냉각기 및 제2 가스 냉각기에서 각각 제1 온도 및 제2 온도로 냉각되는 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 가스 배출부에서 배출되는 이산화탄소는 상기 미압가스 압축기, 상기 제1 가스 냉각기, 상기 제2 압축기 및 상기 제2 가스 냉각기로 순차적으로 이동하는 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    이산화탄소 가스는 상기 제2 가스 배출부에 연장 연결된 밸브의 개방으로 상기 미압가스 압축기로 유입되고,
    상기 미압가스 압축기로 유입되는 이산화탄소의 압력은 1 bar 내지 1.5 bar의 압력인 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 재순환 사이클 및 제2 재순환 사이클을 통하여 생성된 액화탄산가스는 기액 분리기를 거쳐 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 공급되는 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 재순환 사이클 및 상기 제2 재순환 사이클을 통하여 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 재유입되는 액화탄산가스 중 기체로 전환된 이산화탄소 가스를 응축시켜 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 재공급하도록 형성되는 제3 재순환 사이클을 더 포함하는 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3 재순환 사이클은,
    상기 액화탄산가스 팽창탱크에서 배출되는 이산화탄소 가스를 기설정 압력으로 압축하는 압축기;
    상기 액화탄산가스 팽창탱크에서 배출되는 이산화탄소 가스를 기설정 온도로 냉각하는 가스 냉각기; 및
    상기 압축기 및 가스 냉각기를 거친 이산화탄소 가스를 응축하여 액화탄산가스로 변환하도록 형성되는 응축기를 포함하고,
    상기 응축기를 거친 액화탄산가스는 냉열 회수기에서 열교환하여 온도가 하강하고, 온도가 하강된 액화탄산가스를 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 재공급하는 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 재순환 사이클의 상기 압축기는 상기 액화탄산가스 팽창탱크에서 배출되는 이산화탄소 가스를 제2 압축 압력으로 압축하는 제2 압축기를 포함하고,
    상기 가스 냉각기는 상기 액화탄산가스 팽창탱크에서 배출되는 이산화탄소 가스를 제2 온도로 냉각하는 제2 가스 냉각기를 포함하는 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 액화탄산가스 팽창탱크에서 배출되는 이산화탄소 가스는 상기 제2 압축기와 상기 제2 가스 냉각기로 순차적으로 이동하는 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제3 재순환 사이클을 통하여 생성된 액화탄산가스는 기액 분리기를 거쳐 상기 액화탄산가스 팽창탱크로 공급되는 액화탄산가스 제조장치 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 액화탄산가스 팽창탱크의 압력은 10 내지 20 bar의 압력인 액화탄산가스 제조장치 시스템.
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