KR20230045202A - 제논 가스 회수 장치 - Google Patents

제논 가스 회수 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230045202A
KR20230045202A KR1020210127771A KR20210127771A KR20230045202A KR 20230045202 A KR20230045202 A KR 20230045202A KR 1020210127771 A KR1020210127771 A KR 1020210127771A KR 20210127771 A KR20210127771 A KR 20210127771A KR 20230045202 A KR20230045202 A KR 20230045202A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
xenon
gas
mixed gas
mixed
storage
Prior art date
Application number
KR1020210127771A
Other languages
English (en)
Inventor
임은지
Original Assignee
임은지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 임은지 filed Critical 임은지
Priority to KR1020210127771A priority Critical patent/KR20230045202A/ko
Publication of KR20230045202A publication Critical patent/KR20230045202A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
    • C01B23/001—Purification or separation processes of noble gases
    • C01B23/0036—Physical processing only
    • C01B23/0052—Physical processing only by adsorption in solids
    • C01B23/0057—Physical processing only by adsorption in solids characterised by the adsorbent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0036—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions by adsorption or absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04745—Krypton and/or Xenon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

본 발명은 제논 가스 회수 장치에 대한 것이다. 개시되는 제논 가스 회수 장치가 그 내부에 제논 가스가 수용된 회수 대상체로부터 상기 제논 가스를 회수하기 위한 것으로서, 챔버 부재와, 질소 가스 공급 부재와, 흡착 부재와, 제논 포집 부재와, 기상 제논 저장 부재와, 고상 제논 저장 부재 및 제논 저장 형태 선택 부재를 포함함에 따라, 상기 회수 대상체로부터 상기 제논 가스를 안전하게 회수할 수 있음은 물론, 회수된 상기 제논 가스에 대해 기체 상태 및 고체 상태 중 저장되는 상태를 선택하여 저장할 수 있게 되는 장점이 있다.

Description

제논 가스 회수 장치{Xenon gas recovery device}
본 발명은 제논 가스 회수 장치에 관한 것이다.
제논(xenon)은 원소주기율표 상에서 5주기 18족에 속하는 비활성 기체로 상온에서 가스 상태로 존재하고, 원소 기호는 Xe, 녹는점은 -1117℃, 끓는점은 -10812℃, 밀도는 5894g/L이고, 색깔과 냄새가 없는 단원자 분자로 공기 중에 극미량 함유되어 있다.
상기 제논 가스는 반도체 웨이퍼의 제조 공정에서 사용됨은 물론 밝은 빛을 얻기 위해 그 내부에 제논 가스가 수용되는 제논 램프 등에도 사용된다.
특히, 상기 제논 램프의 빛은 햇빛과 매우 비슷한 밝은 흰색 빛이어서 밝고 자연스러운 빛이 필요한 영화관, 사진 조명 색광 검사 등에 사용된다.
상기 제논 가스는 공기 중에 아주 작은 양만 함유되어 있어서 이미 사용된 것을 회수하여 재활용하게 되는데, 이 때 사용된 상기 제논 가스를 회수하는 것이 제논 가스 회수 장치이고, 그러한 제논 가스 회수 장치의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌의 그 것이다.
그러나, 위 특허문헌을 포함한 종래 기술에 의하면, 제논 램프 등의 회수 대상체로부터 상기 제논 가스를 회수할 때, 상기 회수 대상체를 파괴시켜 상기 회수 대상체와 상기 제논 가스가 혼합된 상태에서 상기 회수 대상체를 분리시켜 상기 제논 가스를 회수하게 되는데, 일반적으로 상기 제논 가스가 상기 회수 대상체의 내부에 수용될 때는 대기압에 비해 상대적으로 높은 압력 상태로 수용되고, 그에 따라 상기 제논 가스를 회수하기 위해 상기 회수 대상체를 파괴할 경우, 상기 회수 대상체의 파편이 비산되어 작업자에 대한 안전성이 문제가 되었고, 상기 회수 대상체의 파편을 분리하는 데 많은 시간과 비용이 소요되는 문제가 있었다.
등록특허 제 10-1648482 호, 등록일자: 2016.08.09., 발명의 명칭: 제논 회수를 위한 시스템 및 방법
본 발명은 상기 회수 대상체로부터 상기 제논 가스를 안전하게 회수할 수 있고, 회수된 상기 제논 가스에 대해 기체 상태 및 고체 상태 중 저장되는 상태를 선택하여 저장할 수 있는 제논 가스 회수 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 제논 가스 회수 장치는 그 내부에 제논 가스(Xe Gas)가 수용된 회수 대상체로부터 상기 제논 가스를 회수하기 위한 것으로서, 상기 회수 대상체가 수용되고, 상기 회수 대상체로부터 상기 제논 가스가 획득되도록 상기 제논 가스를 상기 회수 대상체의 외부로 유출시키는 제논 가스 획득부가 포함된 챔버 부재; 상기 제논 가스가 유출되기 전의 상기 회수 대상체의 내부 압력과 상기 챔버 부재의 내부 압력이 동일시되도록 하면서 상기 회수 대상체로부터 획득된 상기 제논 가스와 혼합되어 혼합 가스가 형성되도록 상기 챔버 부재의 내부 공간에 질소 가스를 공급하는 질소 가스 공급 부재; 상기 챔버 부재와 연결되고 상기 챔버 부재로부터 배출되는 상기 혼합 가스 중 상기 질소 가스를 흡착시키는 흡착 부재; 상기 흡착 부재와 연결되어 상기 흡착 부재를 경유한 상기 제논 가스를 포집하는 제논 포집 부재; 상기 제논 포집 부재에 포집된 상기 제논 가스를 기체 상태로 저장시키는 기상 제논 저장 부재; 상기 제논 포집 부재에 포집된 상기 제논 가스를 고체 상태로 저장시키는 고상 제논 저장 부재; 및 상기 제논 포집 부재와 연결되면서 상기 기상 제논 저장 부재 및 상기 고상 제논 저장 부재 사이에 연결되어 상기 제논 포집 부재로부터 공급되는 상기 제논 가스의 저장 형태를 선택하게 되는 제논 저장 형태 선택 부재;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 제논 가스 회수 장치에 의하면, 그 내부에 제논 가스가 수용된 회수 대상체로부터 상기 제논 가스를 회수하기 위한 것으로서, 챔버 부재와, 질소 가스 공급 부재와, 흡착 부재와, 제논 포집 부재와, 기상 제논 저장 부재와, 고상 제논 저장 부재 및 제논 저장 형태 선택 부재를 포함함에 따라, 상기 회수 대상체로부터 상기 제논 가스를 안전하게 회수할 수 있음은 물론, 회수된 상기 제논 가스에 대해 기체 상태 및 고체 상태 중 저장되는 상태를 선택하여 저장할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제논 가스 회수 장치의 모습을 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제논 가스 회수 장치를 구성하는 혼합 가스측 불순물 포집 부재의 모습을 보이는 도면.
도 3은 도 2의 혼합 가스측 불순물 포집 부재가 작동된 모습을 보이는 도면.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 제논 가스 회수 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제논 가스 회수 장치의 모습을 보이는 도면이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제논 가스 회수 장치를 구성하는 혼합 가스측 불순물 포집 부재의 모습을 보이는 도면이고, 도 3은 도 2의 혼합 가스측 불순물 포집 부재가 작동된 모습을 보이는 도면이다.
도 1 및 도 3을 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 제논 가스 회수 장치(100)는 그 내부에 제논 가스(Xe Gas)가 수용된 회수 대상체(10)로부터 상기 제논 가스를 회수하기 위한 것으로서, 챔버 부재(121)와, 질소 가스 공급 부재(120)와, 흡착 부재(125)와, 제논 포집 부재(130)와, 기상 제논 저장 부재(140)와, 고상 제논 저장 부재(150)와, 제논 저장 형태 선택 부재(135)를 포함한다.
도면 번호 110은 상기 질소 가스 공급 부재(120)와 상기 챔버 부재(121)를 연결시켜 상기 챔버 부재(121)로 상기 질소 가스가 공급되는 질소 가스 공급 배관이고, 도면 번호 111은 상기 챔버 부재(121)와 상기 흡착 부재(125) 사이에 연결되어 상기 혼합 가스가 유동되는 혼합 가스 유동 배관이고, 도면 번호 112는 상기 흡착 부재(125)와 상기 제논 포집 부재(130)에 연결되어 상기 제논 가스가 유동되는 제논 가스 유동 배관이고, 도면 번호 113은 상기 제논 포집 부재(130)와 상기 저장 형태 선택 부재 사이에 연결되어 포집된 상기 제논 가스가 유동되는 포집 제논 가스 유동 배관이고, 도면 번호 114는 상기 제논 저장 형태 선택 부재(135)와 상기 기상 제논 저장 부재(140)를 구성하고 후술되는 필터부(141) 사이에 연결되어 상기 제논 저장 형태 선택 부재(135)를 경유한 후 기체 상태로 저장될 상기 제논 가스가 유동되는 기상 제논측 유동 배관이고, 도면 번호 116은 상기 고상 제논 저장 부재(150)를 구성하고 후술되는 동결체(153)와 상기 제논 저장 형태 선택 부재(135) 사이에 연결되어 상기 제논 저장 형태 선택 부재(135)를 경유한 후 고체 상태로 저장될 상기 제논 가스가 유동되는 고상 제논측 유동 배관이다.
상기 혼합 가스 유동 배관(111)에는 상기 혼합 가스의 유동을 제어하는 온오프 밸브(124)가 연결된다.
도면 번호 160은 상기 제논 가스 회수 장치(100)의 각종 구성 요소의 작동을 제어할 수 있는 제어 부재이다.
상기 챔버 부재(121)는 상기 회수 대상체(10)가 수용되고, 상기 회수 대상체(10)로부터 상기 제논 가스가 획득되도록 상기 제논 가스를 상기 회수 대상체(10)의 외부로 유출시키는 제논 가스 획득부(122)가 포함된 것이다.
여기서, 상기 회수 대상체(10)는 그 내부에 상기 제논 가스가 수용된 것으로, 제논 램프 등이 그 예로 제시될 수 있다.
상기 제논 가스 획득부(122)는 상기 회수 대상체(10)를 파괴시켜 상기 회수 대상체(10)의 내부에 수용되어 있던 상기 제논 가스가 회득될 수 있도록 외부로 유출시키는 것이다.
상기 제논 가스 획득부(122)에는 그 끝이 날카롭게 형성된 파괴 수단(123)이 장착되고, 상기 제논 가스 획득부(122)가 상기 파괴 수단(123)을 작동시켜 상기 회수 대상체(10)를 파괴시키게 된다. 이 때 상기 회수 대상체(10)가 상기 제논 램프일 경우, 파괴되는 부분은 상기 제논 가스가 발광되는 유리 부분이 될 수 있다.
상기 질소 가스 공급 부재(120)는 상기 제논 가스가 유출되기 전 상기 회수 대상체(10)의 내부 압력과 상기 챔버 부재(121)의 내부 압력이 동일시되도록 하면서 상기 회수 대상체(10)로부터 획득된 상기 제논 가스와 혼합되어 혼합 가스가 형성되도록 상기 챔버 부재(121)의 내부 공간에 질소 가스를 공급하는 것이다.
일반적으로 상기 회수 대상체(10)에 상기 제논 가스가 충진될 때, 상기 제논 가스는 대기압에 비해 상대적으로 높은 압력을 가진 상태로 충진된다.
예를 들어 상기 회수 대상체(10)의 내부에 상기 제논 가스가 5기압의 압력으로 충진될 경우, 상기 질소 가스 공급 부재(120)로부터 공급되는 상기 질소 가스도 5기압의 압력으로 공급된다.
상기 질소 가스에 의해 상기 챔버 부재(121) 내부의 압력이 5기압인 상태에서 상기 회수 대상체(10)가 파괴되면, 상기 회수 대상체(10) 내부 및 외부의 압력이 동일하게 된 상태에서 상기 제논 가스가 상기 회수 대상체(10)의 외부로 유출됨으로써 상기 제논 가스의 유출 시 상기 제논 가스의 압력에 의한 상기 회수 대상체(10)의 파편 조각 또는 파손 가루 등의 비산이 방지될 수 있게 된다.
이 때, 상기 챔버 부재(121)의 내부에서 상기 질소 가스 및 상기 제논 가스가 혼합되어 형성되는 상기 혼합 가스의 압력도 5기압의 상태로 유지된다.
상기 챔버 부재(121)의 내부 압력이 상기 회수 대상체(10)의 내부 압력과 동일해진 상태로 유지되고 상기 회수 대상체(10)로부터 상기 제논 가스가 획득될 때, 상기 온오프 밸브(124)는 닫힌 상태로 유지된다.
상기 흡착 부재(125)는 상기 챔버 부재(121)와 연결되고 상기 챔버 부재(121)로부터 배출되어 상기 혼합 가스 유동 배관(111)을 통해 유동되는 상기 혼합 가스 중 상기 질소 가스를 흡착시키는 것이다.
상기 흡착 부재(125)는 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 바나듐(V) 및 철(Fe) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어진다.
상기 흡착 부재(125)를 경유하면서 상기 혼합 가스는 상기 질소 가스가 제거된 상태로 상기 제논 포집 부재(130)로 유동될 수 있게 된다.
상기 제논 포집 부재(130)는 상기 흡착 부재(125)와 연결되어 상기 흡착 부재(125)를 경유한 상기 제논 가스를 포집하는 것으로, 저장 탱크 등이 그 예로 제시될 수 있다.
상기 제논 저장 형태 선택 부재(135)는 상기 제논 포집 부재(130)와 연결되면서 상기 기상 제논 저장 부재(140) 및 상기 고상 제논 저장 부재(150) 사이에 연결되어 상기 제논 포집 부재(130)로부터 공급되는 상기 제논 가스의 저장 형태를 선택하게 되는 것으로, 삼방 밸브(3-way Valve) 등이 그 예로 제시될 수 있다.
작업자가 회수된 상기 제논 가스의 저장 형태를 선택하고 명령을 입력하면, 상기 제어 부재가 상기 제논 저장 형태 선택 부재(135)를 작동한다. 그러면, 상기 제어 부재의 제어에 의해 상기 제논 저장 형태 선택 부재(135)는 상기 기상 제논측 유동 배관(114)과 연결되는 밸브 및 상기 고상 제논측 유동 배관(116)과 연결되는 밸브 중 어느 하나를 닫게 되고, 상기 기상 제논측 유동 배관(114)과 연결되는 밸브 및 상기 고상 제논측 유동 배관(116)과 연결되는 밸브 중 다른 하나는 열려 상기 제논 포집 부재(130)에 포집된 상기 제논 가스가 상기 기상 제논측 유동 배관(114)과 연결되는 밸브 및 상기 고상 제논측 유동 배관(116)과 연결되는 밸브 중 열린 곳을 통해 상기 기상 제논측 유동 배관(114) 또는 상기 고상 제논측 유동 배관(116)으로 유동된다.
상기 기상 제논 저장 부재(140)는 상기 제논 포집 부재(130)에 포집된 후 상기 제논 저장 형태 선택 부재(135)를 경유하고 상기 기상 제논측 유동 배관(114)을 통해 유동되는 상기 제논 가스를 기체 상태로 저장시키는 것이다.
상기 기상 제논 저장 부재(140)는 상기 필터부(141)와, 기상 제논 저장 탱크(142)를 포함한다.
본 실시예에서 상기 기상 제논측 유동 배관(114)에는 기체 상태의 상기 제논 가스를 압축할 수 있는 압축기가 설치된다.
상기 필터부(141)는 상기 제논 포집 부재(130)로부터 공급되는 상기 제논 가스에 포함된 제논 가스측 불순물을 제거하는 것으로, 헤파 필터 등이 그 예로 제시될 수 있다.
상기 기상 제논 저장 탱크(142)는 상기 필터부(141)를 경유한 상기 제논 가스가 기체 상태로 저장되는 것으로, 봄베 등이 그 예로 제시될 수 있다.
도면 번호 115는 상기 필터부(141)와 상기 기상 제논 저장 탱크(142) 사이에 연결되어 상기 필터부(141)를 경유한 기체 상태의 상기 제논 가스가 유동되는 필터부 경유 제논 유동 배관이다.
상기 고상 제논 저장 부재(150)는 상기 제논 포집 부재(130)에 포집된 상기 제논 가스를 고체 상태로 저장하게 되는 것이다.
상기 고상 제논 저장 부재(150)는 제논 동결부(151)와, 고상 제논 저장 탱크(155)를 포함한다.
상기 제논 동결부(151)는 상기 고상 제논측 유동 배관(116)과 연결되어 상기 제논 포집 부재(130)로부터 공급된 후 상기 제논 저장 형태 선택 부재(135)를 경유한 상기 제논 가스를 동결시키는 것으로, 동결 본체(152)와, 상기 동결체(153)를 포함한다.
상기 동결 본체(152)는 그 내부에 소정 공간에 액체 질소 등의 동결 냉매가 수용되는 것이다.
도면 번호 154는 상기 동결 본체(152)에 상기 동결 냉매를 공급하는 동결 냉매 공급부이고, 도면 번호 118은 상기 동결 냉매 공급부(154)와 상기 동결 본체(152)에 연결되어 상기 동결 냉매 공급부(154)로부터 상기 동결 본체(152)로 상기 동결 냉매를 유동시키는 동결 냉매 유동 배관이다.
상기 동결체(153)는 상기 동결 본체(152) 내부에 설치되어, 상기 제논 포집 부재(130)로부터 공급되고 상기 고상 제논측 유동 배관(116)을 통해 유동되는 기체 상태의 상기 제논 가스를 상기 동결 본체(152) 내부에서 경유시킴으로써 기체 상태의 상기 제논 가스가 상기 동결 본체(152) 내부에 수용된 상기 동결 냉매에 의해 동결되도록 하는 것이다.
상기 고상 제논 저장 탱크(155)는 상기 제논 동결부(151)에서 동결된 고체 상태의 상기 제논 가스가 저장되는 것이다.
상기 동결체(153)에서 동결된 고체 상태의 상기 제논 가스는 상기 동결체(153)의 하부로 낙하되어 상기 고상 제논 저장 탱크(155)에 저장된다
도면 번호 117은 상기 동결체(153)와 상기 고상 제논 저장 탱크(155) 사이에 연결되어 고체 상태의 상기 제논 가스가 이동되는 고상 제논 이동 배관이다.
한편, 상기 제논 가스 회수 장치(100)는 혼합 가스측 불순물 포집 부재(170)를 포함한다.
상기 혼합 가스측 불순물 포집 부재(170)는 상기 혼합 가스 유동 배관(111)에 배치되되, 상기 혼합 가스 유동 배관(111)에서 상기 챔버 부재(121) 내부로 연장되고, 상기 혼합 가스에 포함된 혼합 가스측 불순물을 포집할 수 있는 것이다.
상세히, 상기 혼합 가스측 불순물 포집 부재(170)는 연장 몸체(171)와, 일측 돌기(172)와, 타측 돌기(173)와, 함몰홈(174)과, 배출홀(175)과, 혼합 가스측 불순물 포집체(176)와, 입구 막음체(177)와, 지지체(178)를 포함한다.
상기 연장 몸체(171)는 상기 혼합 가스 유동 배관(111)에서 상기 챔버 부재(121) 내부로 연장되는 형태로 상기 혼합 가스 유동 배관(111)에 연결되는 것이다.
상기 챔버 부재(121) 중 상기 연장 몸체(171)의 하측에는 상기 챔버 부재(121)의 저면과 평행하게 플레이트 형태로 형성되고, 상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)가 관통 삽입되는 하측 평판(121a)이 배치된다.
상기 일측 돌기(172)는 상기 연장 몸체(171)의 내측면에서 단면 방향으로 소정 길이 돌출되고 복수 개가 이격되어 배치되는 것이다.
상기 타측 돌기(173)는 상기 연장 몸체(171)의 내측면 중 상기 일측 돌기(172)와 대면되는 부분에서 단면 방향으로 소정 길이 돌출되되, 복수 개의 상기 일측 돌기(172) 중 서로 이웃하는 것들 사이에 배치되는 것이다.
본 실시예에서 상기 일측 돌기(172)는 소정 면적의 판 형태로 형성되면서 원형 단면 형태로 형성된 상기 연장 몸체(171)의 내부 면적 중 일부를 막게 되고, 도 2에도시된 바와 같이, 상기 연장 몸체(171)의 상측부에서 하측 방향으로 두 개가 이격되면서 소정 길이 돌출된다.
본 실시예에서 상기 타측 돌기(173)는 소정 면적의 판 형태로 형성되면서 원형 단면 형태로 형성된 상기 연장 몸체(171)의 내부 면적 중 일부를 막게 되되, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 연장 몸체(171)의 하측부에서 상측 방향으로 소정 길이 돌출된다.
그러면, 상기 일측 돌기(172) 및 상기 타측 돌기(173)는 상기 연장 몸체(171)의 내부에서 지그재그 형태를 이루면서 형성된다.
본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 상기 연장 몸체(171)의 내부가 원형 단면 형태로 형성된 것을 예로 들었으나, 상기 연장 몸체(171)의 내부가 사각 단면 형태로 형성되고, 상기 일측 돌기(172)가 상기 연장 몸체(171)의 단면 방향으로 소정 길이 길게 형성되면서 상대적으로 상측에서 하측 방향으로 돌출되고, 상기 타측 돌기(173)가 상기 연장 몸체(171)의 단면 방향으로 소정 길이 길게 형성되면서 상기 일측 돌기(172)와 반대되는 방향으로 돌출될 수도 있고, 이러한 구성 및 형태 역시 본 발명의 범위 안에 포함되는 것은 물론이다.
또한, 상기 일측 돌기(172) 및 상기 타측 돌기(173)는 상기 연장 몸체(171)의 길이 및 상기 혼합 가스의 양에 따라 개수가 가변될 수 있음은 물론이다.
상기 함몰홈(174)은 상기 연장 몸체(171)에 형성된 상기 각 일측 돌기(172)와 대면되는 부분 중 적어도 하나에서 상기 연장 몸체(171)의 내측면에 비해 상대적으로 함몰되는 형태로 형성되는 것으로, 상기 혼합 가스가 유동되다가 상기 일측 돌기(172)에 부딪히게 될 때, 상기 혼합 가스 내부에 포함된 상기 혼합 가스측 불순물이 낙하되어 수용되는 것이다.
상기 배출홀(175)은 상기 함몰홈(174)의 저면에서 관통 형성되고, 상기 함몰홈(174)으로 낙하된 상기 혼합 가스측 불순물이 외부로 배출되는 것이다.
상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)는 상기 연장 몸체(171)에 착탈 가능하게 연결되고, 상기 배출홀(175)을 통해 배출되는 상기 혼합 가스측 불순물이 포집되는 것으로, 고무 등의 탄성 재질로 이루어진다.
상기 입구 막음체(177)는 상기 연장 몸체(171)와 연결되는 상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)의 입구 부분에 배치되고, 그 내부에는 대기압에 비해 상대적으로 높고, 상기 챔버 부재(121)에 상기 질소 가스가 공급될 때의 상기 챔버 부재(121)의 내부 압력에 비해 상대적으로 낮은 압력의 질소 가스가 수용되어 상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)의 입구 부분을 막을 수 있게 부풀어 오를 수 있는 것이다.
예를 들어, 상기 질소 가스가 공급된 상기 챔버 부재(121)의 내부 압력이 5기압인 경우, 상기 입구 막음체(177)의 내부 압력은 2기압이 된다.
그러면, 상기 챔부 부재 내부에 상기 질소 가스가 공급되어 상기 혼합 가스가 형성될 때에는 상기 입구 막음체(177)가 상기 챔버 부재(121)의 내부 압력에 의해 눌려 상기 배출홀(175)과 상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)가 연통되고, 상기 챔버 부재(121) 내부에 상기 질소 가스의 공급이 중단되면, 상기 챔버 부재(121) 내부의 압력이 대기압과 동일하게 되고, 이러한 경우 상기 입구 막음체(177) 내부의 압력이 상대적으로 높아지게 됨으로써 상기 입구 막음체(177)가 부풀어 올라 상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)의 입구 부분을 막게 된다.
상기 지지체(178)는 상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)의 외측에서 상기 입구 막음체(177)를 둘러싸는 형태로 배치되어 상기 입구 막음체(177)가 부풀어 오를 때, 상기 입구 막음체(177)의 부풀어 오름에 의해 상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)의 입구 부분이 외측으로 부풀어 오르는 것이 방지되도록 상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)의 외측을 지지하게 되는 것이다.
상기 지지체(178)는 상기 입구 막음체(177)에 비해 강도가 상대적으로 큰 금속 재질 등으로 이루어질 수 있다.
상기 혼합 가스측 불순물 포집 부재(170)가 상기와 같이 형성됨으로써, 상기 온오프 밸브(124)가 닫힌 상태에서 상기 질소 가스 공급 부재(120)로부터 상기 챔버 부재(121)로 상기 질소 가스가 공급되어 상기 챔버 부재(121)의 내부 압력이 상기 제논 가스가 유출되기 전 상기 회수 대상체(10)의 내부 압력과 동일하게 이루어지고, 상기 챔버 부재(121)의 내부 압력이 상기 제논 가스가 유출되기 전 상기 회수 대상체(10)의 내부 압력과 동일하게 이루어진 상태에서 상기 제논 가스 획득부(122)에 의해 상기 회수 대상체(10) 내부의 상기 제논 가스가 획득되면, 상기 챔버 부재(121)의 내부에서 형성된 상기 혼합 가스의 압력이 상기 입구 막음체(177)의 내부 압력에 비해 상대적으로 높아짐으로써 상기 혼합 가스의 압력에 의해 상기 입구 막음체(177)가 눌려 상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)의 입구 부분이 열리게 되고, 상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)의 입구 부분이 열린 상태에서 닫혀 있던 상기 온오프 밸브(124)가 열리게 되면, 상기 혼합 가스가 상기 연장 몸체(171) 내부를 이동하다가 상기 일측 돌기(172) 및 상기 타측 돌기(173)에 순차적으로 부딪히게 되고, 상기 혼합 가스가 상기 일측 돌기(172) 및 상기 타측 돌기(173)에 순차적으로 부딪히는 동안, 상기 혼합 가스측 불순물이 상기 함몰홈(174)에 낙하되고, 상기 함몰홈(174)에 낙하된 상기 혼합 가스측 불순물이 상기 함몰홈(174)과 상기 배출홀(175)을 통해 배출되어 상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)에 포집될 수 있게 된다.
또한, 상기 질소 가스 공급 부재(120)로부터 상기 질소 가스의 공급이 중단되면, 상기 챔버 부재(121) 내부의 상기 혼합 가스의 압력이 상대적으로 낮아져, 상기 입구 막음체(177)의 내부 압력이 상기 혼합 가스의 압력에 비해 더 높아지게 되고, 상기 혼합 가스의 압력에 비해 상대적으로 높아진 상기 입구 막음체(177)의 내부 압력에 의해 상기 입구 막음체(177)가 부풀어 올라 상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)의 입구 부분이 닫히게 되고, 그에 따라 상기 혼합 가스측 불순물 포집체(176)에 포집된 상기 혼합 가스측 불순물이 상기 연장 몸체(171) 쪽으로 역류되는 것이 방지될 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 제논 가스 회수 장치(100)의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 상기 온오프 밸브(124)가 잠긴 상태에서 상기 질소 가스 공급 부재(120)를 통해 상기 챔버 부재(121) 내부에 상기 질소 가스가 공급된다.
그러면, 상기 회수 대상체(10)의 내부와 상기 챔버 부재(121) 내부의 압력이 동일시되고, 상기 회수 대상체(10)의 내부와 상기 챔버 부재(121) 내부의 압력이 동일시된 상태에서 상기 제논 가스 획득부(122)를 이용해 상기 회수 대상체(10) 내부의 상기 제논 가스를 획득한다.
상기 회수 대상체(10)로부터 획득된 상기 제논 가스와 상기 챔버 부재(121) 내부의 상기 질소 가스가 혼합되어 상기 챔버 부재(121) 내부에 상기 혼합 가스가 형성된다.
상기 혼합 가스가 형성된 상태에서 상기 온오프 밸브(124)가 열리고, 상기 혼합 가스가 상기 챔버 부재(121)로부터 상기 흡착 부재(125)로 유동된다.
상기 흡착 부재(125)로 유동된 상기 혼합 가스는 상기 흡착 부재(125)를 경유하면서 상기 질소 가스가 흡착되어 상기 제논 가스와 분리되고, 상기 흡착 부재(125)를 경유한 상기 제논 가스는 상기 제논 포집 부재(130)로 유동된다.
상기 제논 포집 부재(130)에 포집된 기체 상태의 상기 제논 가스는 상기 저장 형태 선택 부재의 선택에 의해 상기 기상 제논 정장 부재 또는 상기 고상 제논 저장 부재(150)로 유동된다.
상기 저장 형태 선택 부재의 선택에 의해 상기 기상 제논 정장 부재로 유동된 기체 상태의 상기 제논 가스는 상기 필터부(141)를 경유하면서 상기 제논 가스측 불순물이 걸러져 제거되고, 상기 제논 가스측 불순물이 걸러진 기체 상태의 상기 제논 가스는 상기 기상 제논 저장 탱크(142)에 저장된다.
상기 저장 형태 선택 부재의 선택에 의해 상기 고상 제논 정장 부재로 유동된 기체 상태의 상기 제논 가스는 상기 동결 본체(152)를 경유하면서 상기 동결 냉매의 냉기에 의해 냉각되어 상기 동결체(153)의 하부로 낙하된다.
상기 동결체(153)의 하부로 낙하된 고체 상태의 동결된 상기 제논 가스는 상기 고상 제논 저장 탱크(155)에 저장된다.
상기와 같이, 상기 제논 가스 회수 장치(100)가 그 내부에 상기 제논 가스가 수용된 상기 회수 대상체(10)로부터 상기 제논 가스를 회수하기 위한 것으로서, 상기 챔버 부재(121)와, 상기 질소 가스 공급 부재(120)와, 상기 흡착 부재(125)와, 상기 제논 포집 부재(130)와, 상기 기상 제논 저장 부재(140)와, 상기 고상 제논 저장 부재(150) 및 상기 제논 저장 형태 선택 부재(135)를 포함함에 따라 상기 회수 대상체(10)로부터 상기 제논 가스를 안전하게 회수할 수 있고, 회수된 상기 제논 가스에 대해 기체 상태 및 고체 상태 중 저장되는 상태를 선택하여 저장할 수 있게 된다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 제논 가스 회수 장치에 의하면, 그 내부에 제논 가스가 수용된 회수 대상체로부터 상기 제논 가스를 안전하게 회수할 수 있음은 물론, 회수된 상기 제논 가스에 대해 기체 상태 및 고체 상태 중 저장되는 상태를 선택하여 저장할 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.
10 : 회수 대상체
100 : 제논 가스 회수 장치
120 : 질소 가스 공급 부재
121 : 챔버 부재
125 : 흡착 부재
130 : 제논 포집 부재
135 : 제논 저장 형태 선택 부재
140 : 기상 제논 저장 부재
150 : 고상 제논 저장 부재

Claims (3)

  1. 그 내부에 제논 가스(Xe Gas)가 수용된 회수 대상체로부터 상기 제논 가스를 회수하기 위한 것으로서,
    상기 회수 대상체가 수용되고, 상기 회수 대상체로부터 상기 제논 가스가 획득되도록 상기 제논 가스를 상기 회수 대상체의 외부로 유출시키는 제논 가스 획득부가 포함된 챔버 부재;
    상기 제논 가스가 유출되기 전의 상기 회수 대상체의 내부 압력과 상기 챔버 부재의 내부 압력이 동일시되도록 하면서 상기 회수 대상체로부터 획득된 상기 제논 가스와 혼합되어 혼합 가스가 형성되도록 상기 챔버 부재의 내부 공간에 질소 가스를 공급하는 질소 가스 공급 부재;
    상기 챔버 부재와 연결되고 상기 챔버 부재로부터 배출되는 상기 혼합 가스 중 상기 질소 가스를 흡착시키는 흡착 부재;
    상기 흡착 부재와 연결되어 상기 흡착 부재를 경유한 상기 제논 가스를 포집하는 제논 포집 부재;
    상기 제논 포집 부재에 포집된 상기 제논 가스를 기체 상태로 저장시키는 기상 제논 저장 부재;
    상기 제논 포집 부재에 포집된 상기 제논 가스를 고체 상태로 저장시키는 고상 제논 저장 부재; 및
    상기 제논 포집 부재와 연결되면서 상기 기상 제논 저장 부재 및 상기 고상 제논 저장 부재 사이에 연결되어 상기 제논 포집 부재로부터 공급되는 상기 제논 가스의 저장 형태를 선택하게 되는 제논 저장 형태 선택 부재;를 포함하는 제논 가스 회수 장치.
  2. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡착 부재는 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 바나듐(V) 및 철(Fe) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지고,
    상기 기상 제논 저장 부재는
    상기 제논 포집 부재로부터 공급되는 상기 제논 가스에 포함된 제논 가스측 불순물을 제거하는 필터부와,
    상기 필터부를 경유한 상기 제논 가스가 기체 상태로 저장되는 기상 제논 저장 탱크를 포함하고,
    상기 고상 제논 저장 부재는
    상기 제논 포집 부재로부터 공급된 상기 제논 가스를 동결시키는 제논 동결부와,
    상기 제논 동결부에서 동결된 고체 상태의 상기 제논 가스가 저장되는 고상 제논 저장 태크를 포함하는 것을 특징으로 하는 제논 가스 회수 장치.
  3. 제 3 항에 있어서,
    상기 챔버 부재와 상기 흡착 부재 사이에는 상기 혼합 가스가 유동되는 혼합 가스 유동 배관이 연결되고,
    상기 혼합 가스 유동 배관에는 온오프 밸브가 연결되고,
    상기 제논 가스 회수 장치는
    상기 혼합 가스 유동 배관에서 상기 챔버 부재 내부로 연장되고, 상기 혼합 가스에 포함된 혼합 가스측 불순물을 포집할 수 있는 혼합 가스측 불순물 포집 부재;를 포함하고,
    상기 혼합 가스측 불순물 포집 부재는
    상기 혼합 가스 유동 배관에서 상기 챔버 부재 내부로 연장되는 형태로 상기 혼합 가스 유동 배관에 연결되는 연장 몸체와,
    상기 연장 몸체의 내측면에서 단면 방향으로 소정 길이 돌출되고 복수 개가 이격되어 배치되는 일측 돌기와,
    상기 연장 몸체의 내측면 중 상기 일측 돌기와 대면되는 부분에서 단면 방향으로 소정 길이 돌출되되, 복수 개의 상기 일측 돌기 중 서로 이웃하는 것들 사이에 배치되는 타측 돌기와,
    상기 연장 몸체에 형성된 상기 각 일측 돌기와 대면되는 부분 중 적어도 하나에서 상기 연장 몸체의 내측면에 비해 상대적으로 함몰되는 형태로 형성되는 함몰홈과,
    상기 함몰홈의 저면에서 관통 형성되고, 상기 혼합 가스측 불순물이 배출되는 배출홀과,
    상기 연장 몸체에 착탈 가능하게 연결되고, 상기 배출홀을 통해 배출되는 상기 혼합 가스측 불순물이 포집되는 혼합 가스측 불순물 포집체와,
    상기 연장 몸체와 연결되는 상기 혼합 가스측 불순물 포집체의 입구 부분에 배치되고, 그 내부에는 대기압에 비해 상대적으로 높고, 상기 챔버 부재에 상기 질소 가스가 공급될 때의 상기 챔버 부재의 내부 압력에 비해 상대적으로 낮은 압력의 질소 가스가 수용되어 상기 혼합 가스측 불순물 포집체의 입구 부분을 막을 수 있게 부풀어 오를 수 있는 입구 막음체와,
    상기 혼합 가스측 불순물 포집체의 외측에서 상기 입구 막음체를 둘러싸는 형태로 배치되어 상기 입구 막음체가 부풀어 오를 때, 상기 입구 막음체의 부풀어 오름에 의해 상기 혼합 가스측 불순물 포집체의 입구 부분이 외측으로 부풀어 오르는 것이 방지되도록 상기 혼합 가스측 불순물 포집체의 외측을 지지하게 되는 지지체를 포함하고,
    상기 온오프 밸브가 닫힌 상태에서 상기 질소 가스 공급 부재로부터 상기 챔버 부재로 상기 질소 가스가 공급되어 상기 챔버 부재의 내부 압력이 상기 제논 가스가 유출되기 전 상기 회수 대상체의 내부 압력과 동일하게 이루어지고, 상기 챔버 부재의 내부 압력이 상기 제논 가스가 유출되기 전 상기 회수 대상체의 내부 압력과 동일하게 이루어진 상태에서 상기 제논 가스 획득부에 의해 상기 회수 대상체 내부의 상기 제논 가스가 획득되면, 상기 챔버 부재의 내부에서 형성된 상기 혼합 가스의 압력이 상기 입구 막음체의 내부 압력에 비해 상대적으로 높아짐으로써 상기 혼합 가스의 압력에 의해 상기 입구 막음체가 눌려 상기 혼합 가스측 불순물 포집체의 입구 부분이 열리게 되고, 상기 혼합 가스측 불순물 포집체의 입구 부분이열린 상태에서 닫혀 있던 상기 온오프 밸브가 열리게 되면, 상기 혼합 가스가 상기 연장 몸체 내부를 이동하다가 상기 일측 돌기 및 상기 타측 돌기에 순차적으로 부딪히게 되고, 상기 혼합 가스가 상기 일측 돌기 및 상기 타측 돌기에 순차적으로 부딪히는 동안, 상기 혼합 가스측 불순물이 상기 함몰홈에 낙하되고, 상기 함몰홈에 낙하된 상기 혼합 가스측 불순물이 상기 함몰홈과 상기 배출홀을 통해 배출되어 상기 혼합 가스측 불순물 포집체에 포집되고,
    상기 질소 가스 공급 부재로부터 상기 질소 가스의 공급이 중단되면, 상기 챔버 부재 내부의 상기 혼합 가스의 압력이 상대적으로 낮아져, 상기 입구 막음체의 내부 압력이 상기 혼합 가스의 압력에 비해 더 높아지게 되고, 상기 혼합 가스의 압력에 비해 상대적으로 높아진 상기 입구 막음체의 내부 압력에 의해 상기 입구 막음체가 부풀어 올라 상기 혼합 가스측 불순물 포집체의 입구 부분이 닫히게 되고, 그에 따라 상기 혼합 가스측 불순물 포집체에 포집된 상기 혼합 가스측 불순물이 상기 연장 몸체 쪽으로 역류되는 것이 방지될 수 있는 것을 특징으로 하는 제논 가스 회수 장치.
KR1020210127771A 2021-09-28 2021-09-28 제논 가스 회수 장치 KR20230045202A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210127771A KR20230045202A (ko) 2021-09-28 2021-09-28 제논 가스 회수 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210127771A KR20230045202A (ko) 2021-09-28 2021-09-28 제논 가스 회수 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230045202A true KR20230045202A (ko) 2023-04-04

Family

ID=85929006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210127771A KR20230045202A (ko) 2021-09-28 2021-09-28 제논 가스 회수 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230045202A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101648482B1 (ko) 2013-10-03 2016-08-17 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 제논 회수를 위한 시스템 및 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101648482B1 (ko) 2013-10-03 2016-08-17 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 제논 회수를 위한 시스템 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101183191B1 (ko) 유증기 회수장치
KR101639551B1 (ko) 유증기 액화 회수장치
KR101824092B1 (ko) 질소 유량 및 농도 조절이 가능한 질소공급시스템 및 이를 이용한 질소공급방법
EP1207359A2 (en) High pressure regulation in a transcritical vapor compression cycle
KR20110036767A (ko) 상승 압력에서의 반승화에 의한 이산화탄소 추출 방법 및 시스템
US20110079040A1 (en) Refrigerating cycle device and air conditioner
KR100790696B1 (ko) 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치 및 그 방법
KR101103228B1 (ko) 가스상태 탄화 수소 회수 장치 및 방법
US5517825A (en) Refrigerant handling system and method with air purge and system clearing capabilities
KR20230045202A (ko) 제논 가스 회수 장치
WO1999037918A1 (en) Cryopump with an exhaust filter
CA2042910A1 (en) Process and installation for the separation of a mixture of two gaseous components
KR102173504B1 (ko) 2단계 에어 드라이어 시스템
CA3094687A1 (en) Multi-cooling type cold trap
KR100869518B1 (ko) 헬륨가스의 초저온 정제 방법 및 장치
US5311885A (en) Expanding apparatus for agricultural product such as tobacco material
KR20160119042A (ko) 냉각기를 이용한 유증기 회수장치
JP2017053625A (ja) 冷媒回収装置および冷媒回収方法
JP4523907B2 (ja) 可燃性冷媒の回収方法及び可燃性冷媒の回収装置
JP6067255B2 (ja) 冷媒回収装置および冷媒回収方法
KR102008395B1 (ko) 공랭식 흡착 모듈 냉각 시스템 및 방법
KR101667375B1 (ko) 유증기 회수장치
JP2514551B2 (ja) 液化ガスの回収装置
KR102532590B1 (ko) 온실가스 처리장치
KR102380238B1 (ko) 수분 및 휘발성유기화합물 회수 분리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right