KR100873300B1 - 과충전 방지기능을 갖춘 액화가스 저장용기 - Google Patents

과충전 방지기능을 갖춘 액화가스 저장용기 Download PDF

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장상엽
이중성
고재필
홍성호
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Abstract

본 발명은 저장조내에 충전되는 액화연료의 충전량을 자동적으로 제한하여 저장조내 액화연료의 과충전에 따른 위험요소의 발생을 배제할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 액화연료를 저장하는 내조(10a)와, 상기 내조(10a)와 진공단열공간(10c)을 사이에 두고 외부에 배치되는 외조(10b)를 갖춘 저장조(10)와; 상기 저장조(10)를 관통하여 설치되고, 외부로부터 상기 저장조(10)의 내부로 교통되는 다수의 배관을 설치하는 포트 어셈블리(12); 상기 저장조(10)의 내부에 충전되는 액화연료의 과충전시 액화연료의 충전을 제한하는 과충전방지부(14) 및; 상기 내조(10a)와 상기 외조(10b) 사이를 상호 이격된 상태로 유지시키는 서포트부(16)를 구비한다.
Figure R1020070121380
액화연료, 압력용기, 포트 어셈블리, 과충전, 액위, 검출

Description

과충전 방지기능을 갖춘 액화가스 저장용기{Vessel for liquefied gas with function to prevent overcharge}
본 발명은 과충전 방지기능을 갖춘 액화가스 저장용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저장조내에 충전되는 액화연료의 충전량을 자동적으로 제한할 수 있도록 하는 과충전 방지기능을 갖춘 액화가스 저장용기에 관한 것이다.
일반적으로 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)는 -160 ~ -100도 범위의 초저온 상태로 저장되기 때문에 이를 저장하기 위한 압력용기는 단열 공간을 확보한 구조로 이루어진다.
종래 액화연료의 저장을 위한 압력용기는 도 4에 도시된 바와 같이, 초저온의 액화연료를 저장하는 저장조(1)와, 상기 저장조(1)에 설치되어 액화연료의 충전(充塡)과 배출을 도모하는 포트 어셈블리(3)를 포함하여 구성된다.
이 경우, 상기 저장조(1)는 이중구조의 압력용기로 제작되는 바, 즉 내부에 액화연료를 저장하는 내조(1a)와, 상기 내조(1a)에 대해 진공단열공간(1c)을 사이 에 두고 외부에 배치되는 외조(1b)로 이루어진다.
그리고, 상기 포트 어셈블리(3)는 상기 저장조(1)의 내부에 액화연료를 충전하는 액화가스충전배관(3a)과, 상기 저장조(1)의 내부에 저장된 액화연료를 외부로 배출시키는 액화가스배출배관(3b) 및, 상기 저장조(1)의 내부에 잔존하는 증발가스를 연료의 충전시 또는 안전밸브의 개방시 외부로 배출시키는 벤트배관(3c)을 구비한다.
또한, 상기 내조(1a)는 내부에 액화연료의 과다 충전에 따른 위험을 해소하기 위한 감량공간의 형성을 위해 빈 공간을 형성하는 감량탱크(5)를 별도로 설치하고 있다. 이 경우, 상기 감량탱크(5)는 상기 내조(1a)의 내부에 형성되는 저장공간과는 독립된 형태를 이루고 있다.
아울러, 상기 저장조(1)는 상기 포트 어셈블리(3)가 설치된 부위와 반대되는 위치에 상기 내조(1a)와 상기 외조(1b) 사이에서 적정의 공간을 확보하여 외부로부터 전달되는 진동에 의해 내조(1a)와 외조(1b) 사이의 불필요한 충돌에 따른 손상을 방지하기 위한 서포트부(7)를 설치하고 있다.
그런데, 상기와 같은 구성의 종래 액화연료 저장용 압력용기는 상기 내조(1a)내에 충전되는 액화연료의 충전량이 전체 내용적의 90%를 넘지 않도록 해야 하고, 이를 위해 상기 내조(1a)내에 액화연료가 충전되지 않는 빈 공간형태의 감량공간을 별도로 마련하는 상기 감량탱크(5)를 마련해야 하는 데, 이 경우 상기 감량탱크(5)는 상기 내조(1a)의 내부에 추가의 용접공정의 수행을 통해 설치된다.
이에 따라, 종래 액화연료 저장용 압력용기는 상기 감량탱크(5)의 추가적인 설치에 따른 상기 저장조(10)의 전체 중량 및 제작공정 등의 증가를 초래하게 되고, 이는 상기 저장조(10)를 생산하는 데 소요되는 제조비용의 상승으로 귀결된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 저장조내에 충전되는 액화연료의 충전량을 자동적으로 제한하여 저장조내 액화연료의 과충전에 따른 위험요소의 발생을 배제할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적으로 달성하기 위한 본 발명은, 액화연료를 저장하는 내조와, 상기 내조와 진공단열공간을 사이에 두고 외부에 배치되는 외조를 갖춘 저장조와;
상기 저장조를 관통하여 설치되고, 외부로부터 상기 저장조의 내부로 교통되는 다수의 배관을 설치하는 포트 어셈블리;
상기 저장조의 내부에 충전되는 액화연료의 과충전시 액화연료의 충전을 제한하는 과충전방지부 및;
상기 내조와 상기 외조 사이를 상호 이격된 상태로 유지시키는 서포트부를 구비한다.
본 발명에 따른 과충전 방지기능을 갖춘 액화가스 저장용기에 의하면, 저장조의 내부에 충전되는 초저온의 액화연료에 대한 충전량을 자동적으로 제한할 수 있도록 하여 저장조내 액화연료의 과충전에 따른 위험요소의 발생을 원천적으로 차단할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 저장조내 액화연료의 과충전을 제한하기 위한 별도의 감량탱크를 설치하지 않아도 되므로, 저장조의 전체 중량 증가 및 제작공정의 추가적인 소요를 배제할 수 있으므로, 이를 통해 저장조의 생산시 소요되는 제조비용을 절감할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 과충전 방지기능을 갖춘 액화가스 저장용기는 초저온의 액화연료를 저장하는 저장조(10)와, 상기 저장조(10)의 내부로 교통되는 다수의 배관을 설치하는 포트 어셈블리(12), 상기 저장조(10)에 충전되는 초저온의 액화연료의 과충전을 제한하는 과충전방지부(14) 및, 상기 내조(10a)와 상기 외조(10b) 사이를 상호 이격된 상태로 유지시키는 서포트부(16)로 구성된다.
상기 저장조(10)는 초저온의 액화연료를 저장하는 내조(10a)와, 상기 내조(10a)와 진공단열공간(10c)을 두고서 외부에 배치되는 외조(10b)로 이루어진다.
상기 포트 어셈블리(12)는 상기 저장조(10)를 관통하여 설치되고, 외부로부터 상기 저장조(10)의 내부로 교통되는 다수의 배관을 구비하는 바, 즉, 상기 포트 어셈블리(12)는 상기 저장조(10)를 관통하여 설치되는 몸체부(12')와, 상기 몸체부(12')를 통해 상기 저장조(10)의 내부로 액화연료를 충전시키는 액화가스충전배관(12a)과, 상기 저장조(10)의 내부에 저장된 액상의 액화연료를 외부로 배출시키는 액화가스배출배관(12b) 및, 상기 저장조(10)의 내부에서 기상의 액화연료를 외부로 배출시키는 벤트배관(12c)을 갖추고 있다.
상기 과충전방지부(14)는 상기 저장조(10)의 내부에 충전되는 초저온의 액화연료의 과충전시 액화연료의 충전을 제한하는 기능을 수행하는 바, 이 경우 상기 과충전방지부(14)는 상기 저장조(10)의 내부에 저장된 액화연료에 대한 액위검출로부터 충전량을 조절하는 전자식 과충전 제어장치 또는 상기 저장조(10)의 내부에 저장된 액화연료의 액위에 대한 부력변화로부터 충전량을 조절하는 기계식 과충전 제어장치로 구현될 수 있다.
먼저, 상기 전자식 과충전 제어장치는 상기 내조(10a)의 내부에 수직하게 설치되어 저장된 액상의 초저온 액화연료의 액위를 검출하는 레벨 게이지(14a)와, 상기 레벨 게이지(14a)로부터 검출된 계측신호를 입력받아 과충전을 판단하는 제어기(14b) 및, 상기 액화가스충전배관(12a)의 입구(12aa)측 배관(12aa')에 설치되고 상기 제어기(14b)로부터 출력되는 제어신호에 따라 상기 액화가스충전배관(12a)의 유동단면적에 대한 개폐를 조절하는 온/오프 솔레노이드 밸브(14c)를 구비한다.
이 경우, 상기 레벨 게이지(14a)로부터 검출된 계측신호는 배선(14d)을 통해 상기 제어기(14b)로 입력되고, 상기 제어기(14b)로부터 출력되는 제어신호는 역시 배선(14d)을 통해 상기 온/오프 솔레노이드 밸브(14c)로 출력되는 데, 이를 위해 상기 배선(14d)은 상기 벤트배관(12c)의 내부로 삽입되어 상기 저장조(10)의 내부로부터 외부로 배선된다.
이때, 상기 제어기(14b)는 상기 레벨 게이지(14a)를 통해 검출된 저장된 액화연료의 액위가 상기 내조(10a)의 전체 용적의 90%인 경우에 상기 온/오프 솔레노이드 밸브(14c)에 폐쇄지령을 출력하게 된다.
한편, 상기 레벨 게이지(14a)는 리드스위치와 자석을 이용한 플로우트식 레벨 스위치 또는 플로우트의 내부에 구비된 리드스위치가 부력에 의해 동작하여 스위치 접점에 변화를 유발하는 형태 등 다양한 종류의 계측기로 구현될 수 있는 바, 이는 공지의 기술이다.
그리고, 상기 기계식 과충전 제어장치는 상기 내조(10a)의 내부에 저장된 액상의 초저온의 액화연료의 액위에 따른 부력을 매개로 상기 레벨 게이지(14a)의 전장을 따라 부상(浮上)되고, 상기 액상의 액화연료의 액위가 설정값에 도달하면 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)를 폐쇄시키는 플로우트(18)로 이루어지는 바, 상기 설정값은 상기 내조(10a)의 전체 용적에 대해 액상의 액화연료가 90% 정도로 충전된 상태이다.
이 경우, 상기 플로우트(18)는 일측에 돌출된 형태의 이동체(20)를 일체로 형성하고, 상기 이동체(20)는 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)를 일정위치로 지지하는 결합체(22)에 의해 가이드되어, 상기 이동체(20)는 액화연료의 과충 전시 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)를 폐쇄시킬 수 있게 된다.
이때, 상기 결합체(22)에 대한 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)의 위치는 상기 내조(10a)의 전체 용적에 대해 액상의 액화연료가 90% 정도로 충전된 상태일 때 상기 플로우트(18)가 위치하는 높이로 설정된다.
또한, 상기 이동체(20)는 선단부에 하향 경사진 형태의 걸림면(20a)이 형성되고, 상기 결합체(22)는 상기 걸림면(20a)에 대향된 방향인 상향 경사진 형태의 대응 걸림면(22a)이 형성되며, 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)는 상기 대응 걸림면(22a)을 관통하여 형성된다.
아울러, 상기 이동체(20)는 액화연료의 액위에 따라 부상하는 방향으로 부유(浮游)되어 이동하는 방향으로 돌기부(20b)를 형성하고, 상기 결합체(22)는 길이방향을 따라 상기 돌기부(20b)를 수용하는 요홈부(22b)를 형성하여, 상기 이동체(20)의 돌기부(20b)는 상기 결합체(22)의 요홈부(22b)를 따라 가이드된다.
또한, 상기 걸림면(20a)의 선단부에는 상기 대응 걸림면(22a)과의 밀착을 위한 기밀성 안착재(20c)가 부착되어 있어, 상기 이동체(20)에 의해 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)가 폐쇄될 때, 상기 이동체(20)의 걸림면(20a)과 상기 결합체(22)의 대응 걸림면(22a) 사이의 밀착을 유도하여, 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)를 통해 상기 내조(10a)의 내부로 더 이상 액화연료의 충전이 이루어지지 않도록 한다.
그리고, 상기 결합체(22)에 대한 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)의 위치는 상기 내조(10a)의 전체 용적에 대해 액상의 액화연료가 90% 정도로 충전 된 상태일 때 상기 플로우트(18)가 위치하는 높이로 설정됨은 물론이다.
상기 서포트부(16)는 상기 내조(10a)와 상기 외조(10b) 사이를 상호 이격된 상태로 유지시켜 외부적 요인에 의해 상기 저장조(10)에 진동이 가해질 때 상기 내조(10a)와 상기 외조(10b) 사이에서 적정의 이격거리를 보장할 수 있도록 구성된다.
이를 위해, 상기 서포트부(16)는 상기 포트 어셈블리(12)가 설치되는 부위와 대향되는 상기 저장조(10)의 부위에서 상기 내조(10a)와 상기 외조(10b) 사이에 형성된 상기 진공단열공간(10c)으로 설치되는 데, 보다 상세하게 상기 서포트부(16)는 상기 내조(10a)에 결합된 서포트 암(16a)과 상기 서포트 암(16a)에 결합되고 양단부가 상기 외조(10b)의 내주면에 결합되는 서포트 플레이트(16b)로 이루어진다.
따라서, 본 발명에 따른 액화연료 저장용 압력용기는 상기 저장조(10)내에 초저온 액화연료의 충전시, 상기 과충전방지부(14)는 상기 내조(1a)의 전체 용적에 대해 액상의 액화연료가 90% 정도로 충전되면, 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)를 폐쇄시켜 상기 내조(1a)내에 액상의 액화연료가 과도하게 충전되는 것을 제한하게 된다.
이때, 상기 레벨 게이지(14a)는 상기 내조(1a)내에 저장된 액상의 액화연료의 액위를 검출하고, 검출된 계측신호를 상기 제어기(14b)에 입력하고, 상기 제어기(14b)는 상기 레벨 게이지(14a)로부터 검출된 계측신호로부터 과충전의 여부를 판단하고, 과충전의 판단시 상기 온/오프 솔레노이드 밸브(14c)에 폐쇄지령을 출력하게 된다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 일련의 전자식 과충전 제어장치의 페일시 기계적인 구조로서 과충전을 제한할 수 있도록 하는 기계식 과충전 제어장치를 갖추고 있어, 상기 레벨 게이지(14a) 또는 상기 제어기(14b) 및 상기 온/오프 솔레노이드 밸브(14c) 등의 페일시를 대비할 수 있게 된다.
즉, 기계식 과충전 제어장치는 상기 내조(1a)내에 저장된 액상의 액화연료의 액위에 따라 부력을 받아 부유되는 플로우트(16)를 매개로 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)를 선택적으로 폐쇄할 수 있게 된다.
이때, 상기 플로우트(16)는 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)를 상기 내조(1a)의 내부에서 일정 위치로 지지하는 결합체(22)에 대해 가이드되는 이동체(20)를 일체로 갖추고 있고, 또한 상기 이동체(20)와 상기 결합체(22)는 각각 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)를 폐쇄하는 데에 적당한 경사의 걸림면(20a)과 대응 걸림면(22a)을 구비하고 있으므로, 액화연료의 과충전시 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)를 폐쇄시킬 수 있게 된다.
이 경우, 상기 이동체(20)의 걸림면(20a)에는 상기 결합체(22)의 대응 걸림면(22a)과의 밀착을 위한 기밀성 안착재(20c)가 부착되어 있으므로, 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)를 보다 효과적으로 폐쇄시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 액화연료 저장용 압력용기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 측면도.
도 2는 도 1의 요부를 확대하여 도시한 도면.
도 3은 도 2의 요부를 확대하여 도시한 분해 사시도.
도 4는 종래 액화연료 저장용 압력용기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 측면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10-저장조 12-포트 어셈블리
14-과충전방지부 16-서포트부
18-플로우트 20-이동체
22-결합체

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 액화연료를 저장하는 내조(10a)와, 상기 내조(10a)와 진공단열공간(10c)을 사이에 두고 외부에 배치되는 외조(10b)를 갖춘 저장조(10)와, 상기 저장조(10)를 관통하여 설치되고, 외부로부터 상기 저장조(10)의 내부로 교통되는 다수의 배관을 설치하는 포트 어셈블리(12)와, 상기 저장조(10)의 내부에 충전되는 액화연료의 과충전시 액화연료의 충전을 제한하는 과충전방지부(14)와, 상기 내조(10a)와 상기 외조(10b) 사이를 상호 이격된 상태로 유지시키는 서포트부(16)를 구비하면서;
    상기 포트 어셈블리(12)는, 상기 저장조(10)를 관통하여 설치되는 몸체부(12')와, 상기 몸체부(12')를 통해 상기 저장조(10)의 내부로 액화연료를 충전시키는 액화가스충전배관(12a)와, 상기 저장조(10)의 내부에 저장된 액상의 액화연료를 외부로 배출시키는 액화가스배출배관(12b)와, 상기 저장조(10)의 내부에서 기상의 액화연료를 외부로 배출시키는 벤트배관(12c)을 구비하고;
    상기 과충전방지부(14)는, 상기 내조(10a)의 내부에 설치되어 저장된 액상의 액화연료의 액위를 검출하는 레벨 게이지(14a)와, 상기 레벨 게이지(14a)로부터 검출된 계측신호를 입력받아 과충전을 판단하는 제어기(14b)와, 상기 액화가스충전배관(12a)에 설치되고, 상기 제어기(14b)로부터 출력되는 제어신호에 따라 상기 액화가스충전배관(12a)의 개폐를 조절하는 솔레노이드 밸브(14c)를 구비하며;
    상기 과충전방지부(14)는, 저장된 액상의 액화연료의 액위에 따른 부력을 매개로 상기 레벨 게이지(14a)의 전장을 따라 부상되고, 상기 액상의 액화연료의 액위가 설정값에 도달하면 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)를 폐쇄시키는 플로우트(18)를 더 포함하고;
    상기 플로우트(18)는, 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)를 일정위치로 지지하는 결합체(22)에 의해 가이드되어 액화연료의 과충전시 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)를 폐쇄시키는 이동체(20)를 일체로 형성한 것;
    을 특징으로 하는 과충전 방지기능을 갖춘 액화가스 저장용기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 이동체(20)는 선단부에 하향 경사진 형태의 걸림면(20a)이 형성되고, 상기 결합체(22)는 상기 걸림면(20a)에 대향된 방향인 상향 경사진 형태의 대응 걸림면(22a)이 형성되며, 상기 액화가스충전배관(12a)의 출구(12ab)는 상기 대응 걸림면(22a)을 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 과충전 방지기능을 갖춘 액화가스 저장용기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 이동체(20)는 액화연료의 액위에 따라 부유되어 이동하는 방향으로 돌기부(20b)를 형성하고, 상기 결합체(22)는 길이방향을 따라 상기 돌기부(20b)를 수용하여 안내하는 요홈부(22b)를 형성하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지기능을 갖춘 액화가스 저장용기.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 걸림면(20a)의 선단부에는 상기 대응 걸림면(22a)과의 밀착을 위한 기밀성 안착재(20c)가 부착된 것을 특징으로 하는 과충전 방지기능을 갖춘 액화가스 저장용기.
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