KR100814054B1 - 불활성 가스의 공급 방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤 왕복식 압축기에 의해 불활성 가스 소스로부터 이송된 불활성 가스를 압축하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 불활성 가스는 불활성 가스 소스로부터 피스톤 왕복식 압축기에 공급되고, 상기 압축기에서 압축된다. 압축된 가스는 고압 저장 탱크로 이송된다. 고압 저장 탱크 내 가스의 압력을 검출하여, 상기 압력이 상한선에 도달하면, 피스톤 왕복식 압축기는 컨트롤러에 의해 정지된다. 동시에, 가스는 불활성 가스 소스로부터 피스톤 왕복식 압축기 내에 공급되지 않고 압축기로부터의 가스는 외부로 방출된다. 한편, 고압 저장 탱크 내 가스의 압력이 하한선에 도달하면, 압축기가 작동된다. 동시에, 불활성 가스 소스는 압축기와 연통하게 되고, 가스의 방출 후 원하는 밀도에 도달한 가스는 압축기로부터 저장 탱크로 이송된다.

불활성 가스, 2방향 밸브, 3방향 밸브, 피스톤 왕복식 압축기, 고압 저장 탱크

Description

불활성 가스의 공급 방법 및 그 시스템 {METHOD OF FEEDING AN INERT GAS AND A SYSTEM THEREFOR}

도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.

본 발명은 피스톤 왕복식 압축기(piston-reciprocating compressor)에 의해 불활성 가스 소스로부터 이송된 불활성 가스를 압축하는 방법 및 그러한 방법을 수행하기 위한 시스템에 관한 것이다.

실린더 내의 N₂ 가스 또는 N₂ 발생기에서 제조된 N₂ 가스와 같은 불활성 가스는 부스터 컴프레서(booster compressor)에 의해 압축되어 고압 저장 탱크 또는 사용처로 이송된다.

통상적인 피스톤 왕복식 압축기가 부스터 컴프레서로서 사용되는 것이 일반적이다.

불활성 가스는 피스톤 왕복식 압축기에 의해 압축된다. 불활성 가스 소스와 압축기 사이에 있는 공급 밸브가 닫히면, 피스톤 상의 압축실 내 가스의 압력은 대기압보다 낮아지고, 그 결과 피스톤 하부의 크랭크 케이스 내의 공기도 피스톤의 외주면(外周面)을 통해 압축실로 유입된다.

불활성 가스는 공기에 의해 희석됨으로써 압축실 내의 불활성 가스의 밀도가 낮아진다.

그러한 상태를 방지하기 위해, 공급 밸브는 불활성 가스 소스가 압축실과 연통하도록 개방된 상태로 유지되고, 그 결과 압축기의 압축실은 음압(陰壓) 상태로 되지 않는다.

그러나, 이 경우에, 압축실 내의 압축 가스는 피스톤의 외주면 상에 있는 크랭크 케이스 내로 누설되어 들어가므로 이용되지 못하고 유실된다.

전술한 단점을 감안하여, 본 발명의 목적은 불활성 가스의 손실 없이 고압 저장 탱크 내의 불활성 가스의 밀도가 저하되는 것을 방지하는 방법 및 그러한 방법을 위한 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면에 나타낸 실시예와 관련하여 이하의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

N₂ 가스의 불활성 가스 발생기 또는 가압 하에 N₂로 채워진 불활성 가스 실린더와 같은 불활성 가스 소스(1)에서, 흡입관(sucking conduit)(3)은 출구(2)로부 터 2방향(two-way) 전자식 밸브와 같은 공급 밸브(5)를 거쳐, 모터에 의해 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤(8)을 구비한 비스톤 왕복식 압축기(9)의 입구(10)까지 연결되어 있다.

방출관(release conduit)(12)은 피스톤 왕복식 압출기(9)의 출구(11)로부터 체크 밸브(13)를 거쳐 고압 저장 탱크(14)까지 연결되어 있다. 출구(11)와 체크 밸브(13) 사이에는 2방향 전자식 밸브(16)와 같은 릴리프 밸브(relief valve)가 방출관(12)에 연결되어 있다.

고압 저장 탱크(14)의 압력 스위치(23)는 연결 배관(24)을 통해 컨트롤러(22)에 연결되어 있다.

고압 저장 탱크(14)의 배출구(25)에는 배출 밸브(26)가 연결되어 있다. 고압 저장 탱크(14)를 불활성 가스로 채우기 위해서는, 컨트롤러(22)로부터 지시를 받아 공급 밸브(5)를 열고, 소정의 시간 동안 개방한 후 릴리프 밸브(16)를 닫은 다음, 모터(6)에 의해 피스톤(8)을 피스톤 왕복식 압축기(9)에서 왕복운동시킨다.

불활성 가스 소스(1)로부터 흡입관(3)을 통해 유입된 불활성 가스는 피스톤 왕복식 압축기(9)에 의해 압축되어 체크 밸브(13)를 통해 고압 저장 탱크(14)로 이송된다. 고압 저장 탱크(14) 내의 압력이 상한선(upper limit)에 도달하면, 압력 스위치(23)가 이를 검출한다. 컨트롤러(22)는 공급 밸브(5)를 닫도록 지시함과 아울러 모터(6)를 정지시켜 피스톤 왕복식 압축기(9)가 정지되도록 한다.

공급 밸브(5)의 밀폐와 피스톤 왕복식 압축기(9)의 완전 정지 사이에는 약간의 시간차(time lag)가 있다. 이 시간차 동안, 피스톤 왕복식 압축기(9)의 피스 톤(8) 상의 압축실은 압력이 감소되어, 피스톤이 하강하는 흡입 행정중에 압축실 내로 공기가 유입될 수 있게 한다. 따라서, 압축실과 흡입관(3)에서는 공기가 불활성 가스와 혼합되고, 그 결과 불활성 가스의 밀도가 저하된다.

이 상태에서, 피스톤 왕복식 압축기(9)가 작동을 재개하면, 밀도가 저하된 불활성 가스는 재압축 시간 내에 고압 저장 탱크(14)로 이송된다. 따라서, 피스톤 왕복식 압축기(9)의 재압축과 동시에 또는 그 직후에, 공급 밸브(5)는 컨트롤러의 지시에 의해 개방되고, 그 결과 불활성 가스 소스(1) 내의 고밀도 불활성 가스가 피스톤 왕복식 압축기(9)로 이송되고, 방출관(12) 내의 저밀도 불활성 가스는 릴리프 밸브(16)를 통해 방출된다.

방출관(12) 내의 저밀도 불활성 가스는 소정 시간 동안 방출된다. 이렇게 해서 피스톤 왕복식 압축기(9)로부터 방출된 불활성 가스는 소정의 밀도보다 높아지게 되어 컨트롤러(22)로 하여금 릴리프 밸브(16)가 닫히도록 지시하게 한다.

그 후, 피스톤 왕복식 압축기(9)는 외부 공기를 흡입하지 않고 고밀도 불활성 가스를 불활성 가스 소스(1)로부터 체크 밸브(13)를 통해 고압 저장 탱크(14)로 이송시킨다.

고압 저장 탱크(14) 내의 불활성 가스의 압력의 상한선이 압력 스위치(23)에 의해 검출되면, 공급 밸브(5)는 컨트롤러(22)를 통해 닫히게 되고, 모터(6)는 정지되어 피스톤(8)을 정지시킨다.

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 것으로, 여기서는 도 1에서의 2방향 전자식 밸브(16)와 체크 밸브(13) 대신에 3방향(three-way) 전자식 밸브(28) 가 설치되어 있다.

피스톤 왕복식 압축기(9) 내의 불활성 가스를 압축하기 위해, 흡입관(3)에 설치된 공급 밸브(5)를 열고 방출관(12)의 3방향 전자식 밸브(28)를 소정 시간 동안 열어 놓은 다음, 닫는다.

저장 탱크(14) 내의 압력이 소정 레벨에 도달하면, 컨트롤러(22)에 의해 피스톤 왕복식 압축기(9)가 정지되고 공급 밸브(5)가 닫힌다. 3방향 전자식 밸브(28)는 여전히 개방된 상태이다.

피스톤 왕복식 압축기(9)가 가스 압축을 재개하면, 공급 밸브(5) 및 3방향 전자식 밸브(28)가 개방되고, 그 결과 흡입관(3) 및 압축실 내의 저밀도 불활성 가스는 방출관으로부터 방출된다. 불활성 가스의 밀도가 소정 레벨이 되면, 저장 탱크(14)와 연통되도록 3방향 전자식 밸브(28)을 스위칭함으로써 방출이 정지된다.

이상은 본 발명의 실시예에 관한 설명일 뿐이다. 따라서 당업자는 본 발명의 청구 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경 및 변형을 이룰 수 있을 것이다.

본 발명에 의하면, 피스톤 왕복식 압축기에 의해 불활성 가스 소스로부터 이송된 불활성 가스를 압축하는 공정에서 불활성 가스의 손실 없이 고압 저장 탱크 내의 불활성 가스의 밀도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (7)

1. 불활성 가스 소스(inert gas source)로부터 피스톤 왕복식 압축기로 불활성 가스를 공급하는 단계;

   상기 피스톤 왕복식 압축기 내의 상기 불활성 가스를 압축하는 단계;

   상기 압축된 가스를 고압 저장 탱크로 이송하는 단계;

   상기 고압 저장 탱크 내의 가스의 압력을 검출하여, 상기 압력이 상한선(upper limit)에 도달했을 때, 상기 피스톤 왕복식 압축기를 정지시키는 단계;

   공급 밸브가 개방되어 상기 피스톤 왕복식 압축기가 작동을 개시하거나 작동을 재개하거나 재압축하는 때에, 상기 피스톤 왕복식 압축기로 유입되는 공기에 의해 희석된 저밀도 불활성 가스를 방출하여 상기 저밀도 불활성 가스가 상기 고압 저장 탱크로 유입되지 않도록 릴리프 밸브를 개방하는 단계; 및

   상기 불활성 가스 소스로부터 상기 피스톤 왕복식 압축기를 통해 상기 고압 저장 탱크로 고압 가스를 공급하기 위해 상기 릴리프 밸브를 닫는 단계

   를 포함하는 불활성 가스의 공급 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 불활성 가스가 N₂를 포함하는 것을 특징으로 하는 불활성 가스의 공급 방법.
3. 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 소스;

   공급 밸브를 구비하고, 상기 불활성 가스 소스에 연결된 흡입관(sucking conduit);

   입구와 출구를 구비하고, 상기 입구는 상기 흡입관에 연결되며, 상기 불활성 가스를 압축하기 위한 피스톤 왕복식 압축기;

   상기 피스톤 왕복식 압축기의 상기 출구에 연결되고 릴리프 밸브(relief valve)를 구비한 방출관(release conduit);

   상기 방출관에 연결되고 상기 고압 불활성 가스를 수용하기 위한 고압 저장 탱크;

   상기 고압 저장 탱크와 상기 릴리프 밸브의 사이에 상기 방출관에 설치되어 역류를 방지하는 체크 밸브; 및

   상기 고압 저장 탱크, 상기 흡입관의 상기 공급 밸브, 상기 피스톤 왕복식 압축기 및 상기 방출관의 상기 릴리프 밸브에 연결되고, 상기 피스톤 왕복식 압축기가 작동을 개시하거나 작동을 재개하거나 재압축하는 때에, 일정 시간 동안 상기 공급 밸브 및 상기 릴리프 밸브를 개방하여 상기 릴리프 밸브를 통해 저밀도 가스를 방출하고, 고밀도 가스를 상기 고압 저장 탱크로 공급하기 위해 상기 릴리프 밸브를 폐쇄하는 컨트롤러

   를 포함하는 고압 불활성 가스의 공급 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 불활성 가스가 N₂를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 불활성 가스의 공급 시스템.
5. 제3항에 있어서,

   상기 릴리프 밸브는 2방향(two-way) 전자식 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 불활성 가스의 공급 시스템.
6. 제3항에 있어서,

   상기 고압 저장 탱크 내의 가스의 압력을 검출하여 검출된 압력 데이터를 상기 컨트롤러에 전송하기 위해 압력 스위치가 상기 고압 저장 탱크에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 불활성 가스의 공급 시스템.
7. 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 소스;

   공급 밸브를 구비하고, 상기 불활성 가스 소스에 연결된 흡입관(sucking conduit);

   입구와 출구를 구비하고, 상기 입구는 상기 흡입관에 연결되며, 상기 불활성 가스를 압축하기 위한 피스톤 왕복식 압축기;

   상기 피스톤 왕복식 압축기의 상기 출구에 연결되고, 3방향 전자식 밸브로 구성된 릴리프 밸브를 구비한 방출관;

   상기 방출관에 연결되고 상기 고압 불활성 가스를 수용하기 위한 고압 저장 탱크; 및

   상기 고압 저장 탱크, 상기 흡입관의 상기 공급 밸브, 상기 피스톤 왕복식 압축기 및 상기 방출관의 상기 릴리프 밸브에 연결되고, 상기 피스톤 왕복식 압축기가 작동을 개시하거나 작동을 재개하거나 재압축하는 때에, 일정 시간 동안 상기 공급 밸브 및 상기 릴리프 밸브를 개방하여 상기 릴리프 밸브를 통해 저밀도 가스를 방출하고, 그런 다음 고밀도 가스를 상기 고압 저장 탱크로 공급하기 위해 상기 릴리프 밸브를 폐쇄하는 컨트롤러

   를 포함하는 고압 불활성 가스의 공급 시스템.

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