KR100990709B1 - 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외벽체에 상판과 바닥판을 밀봉시켜 유체를 담을 수 있도록 구성한 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크로서, 상단과 하단 부위에 유체가 관통할 수 있는 유입구들을 구비한 다수의 원통부들과, 상기 외벽체와 상기 원통부들에 의해 분할된 다수의 챔버들로 이루어진 원통형 본체를 포함하여 구성되며, 상부 덮개에 배출구 및 배출관을 설치함으로써 우수나 해빙된 적설이 덮개 상에 고이지 않고 바로 배수되어 탱크 외부로 배출되도록 함으로써, 상판의 외부하중을 최소화 할 수 있어 상판의 형상 변형을 막을 수 있도록 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크에 관한 것이다.

Description

다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크{CYLINDRICAL STORING-TANK WITH MULTI-BULKHEADS}

본 발명은 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크에 관한 것으로, 고도정수처리 시스템의 정수지와 같이 물을 염소 소독하는데 적합하도록 다중 격벽을 구비하며 장력식의 평면 상판을 가지는 저장탱크로써, 상판에 배출구와 배출관을 구비한 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크에 관한 것이다.

일반적으로 수처리 시설은 물을 깨끗하고 안전하게 보관하는 기본 기능과 함께, 적설, 우수, 지진 등과 같은 극한 외부 하중 증가에도 구조적 강성을 확보할 수 있어야 하고, 산업적 이용을 위해 최대한 경제적인 재질 또는 두께를 사용하여 안정성 있고 경제적인 구조물이어야 한다.

본 출원인은 다년간 수처리 시설을 개발하는 가운데, 동일 출원인에 의해 2002년 1월24일 출원되어 등록된 등록번호 제10-0399488호인 '다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크'는 내부에 나이테 형상을 갖게 설치한 서로 다른 직경의 원통형 격벽들로 물의 흐름을 선형적으로 회류시키면서 저장하고, 저장된 물이 격벽의 유입구를 월류하면서 물과 염소의 접촉시간을 7 ∼ 8시간동안 길게 가져갈 수 있어서, 배출시 잔류 염소량을 세계보건기구에서 권고하는 잔류염소 농도의 하한선인 0.2㎎/ℓ에 적합한 수준으로 유지시킬 수 있도록 하였다.

상기 종래 기술에 따른 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크 구조는 모두 내부에 유체를 담아 보관하기 위하여, 바닥판의 중심부로부터 직경을 서로 달리하는 중공형 몸체들을 나이테 형상으로 형성하고, 그러한 중공형 몸체들의 상부를 상판으로 덮고 있는 형태를 취하는 기본적인 결합 구조를 갖는다.

특히, 상판 또는 상판 구조물은 중공형 몸체의 상부를 덮는 역할과 함께, 우수, 적설 등의 외부 하중 증가에도 구조적 강성을 유지하여, 안전성을 확보할 수 있는 역학적 구조물이다.

그러한 상판구조물은 평판형상 또는 콘 형상으로서 매우 두꺼운 두께(2t 이상)(1t = 1㎜)의 상판과, 이런 상판의 두께 방향으로 연통하게 설치된 복수개의 U자형 덕트와 같은 환기수단 및 맨홀을 장착하고 있다.

이런 상판구조물은 직경 2∼3m의 평면적을 요구하는 소형 물탱크에서부터, 직경 20m가 넘는 평면적을 요구하는 대형 저수구조물에 적용되는 경우, 서로 다른 형식이지만 기본적으로 중량에 의한 자체 하중을 견디면서도, 우수, 적설 등의 외부 하중을 모두 감당할 수 있도록 다양한 형식의 지지수단을 요구한다.

그러나 상판, 각종 지지구조물, 보강판으로 이루어진 중량이 무거운 상판구조물을 중공형 몸체의 상부에 지지시킴에 따라, 그 상판 지지구조물 자체만으로도 자중에 의한 하중을 받고 있으며, 더구나 여름 또는 겨울철 우수 및 적설에 의한 외부 하중 증가 시 구조적 강성 유지에 매우 무리가 따르는 단점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 물탱크 중에서 대형 물탱크는 고가의 스테인레스 재질의 원자재 자체가 고가이면서 두께(2t 이상)가 상대적으로 두꺼운 비싼 판자재를 요구하므로, 경제적인 탱크 제작에 많은 애로점이 존재한다.

따라서 이러한 단점을 극복하고자 본 출원인은 2006년 4월 19일 출원한 등록특허 제10-0810523호인 '장력식 상판을 가진 무용접 저수구조물'에서 우수, 적설 등의 외부 하중 증가에도 불구하고 복수개의 보강링, 보강축, 장력축에 의한 장력 보강 결합방식을 통해서, 상판의 판재 두께를 최소화하면서 안전성을 높이고 시공이 용이한 장력식 상판 구조를 갖는 무용접 저수구조물을 제시한 바 있다.

그러나 이러한 장력식 상판 역시 우수와 적설 등과 같은 외부하중을 오랜 시일 반복적으로 받게 되면 그 상판 중앙이 오목하게 변형되어, 상판이 받게 되는 외부하중의 근본적인 문제점을 해결할 수가 없었다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 덮개 상의 우수 등이 상판에 고이지 않고 바로 흘러내리도록 덮개에 배출구를 형성하도록 하며, 상기 상판의 배출구로부터 중공형 몸체 측면을 관통하도록 연결되어 있는 배출관을 구비하도록 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크를 제공하기 위함이다.

또한 본 발명의 목적은 외부하중 특히 적설이 덮개 상에 발생하지 않도록 상판 상에 열선을 구비하도록 하여 적설을 녹이도록 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크를 제공하기 위함이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 상기 열선의 전원을 공급하도록, 상판 상에 설치되어 있는 태양열판을 통해 전기에너지를 자체 생산하고 축전기를 통해 열선에 전기를 공급하도록 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크를 제공하기 위함이다.

상기의 해결하고자 하는 과제에 의한 본 발명은, 외벽체에 상판과 바닥판을 밀봉시켜 유체를 담을 수 있도록 구성한 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크로서, 상단과 하단 부위에 유체가 관통할 수 있는 유입구들을 구비한 다수의 원통부들과, 상기 외벽체와 상기 원통부들에 의해 분할된 다수의 챔버들로 이루어진 원통형 본체를 포함하되, 상기 원통형 본체의 내부에서는 입수된 유체가 상기 챔버들에 순차적으로 채워질 때 원주 방향으로 회류하면서 상기 유입구를 통해 월류함으로써, 입수시에서부터 출수시까지의 유체의 체류 시간과 흐름 방향을 제어하도록 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크에 있어서, 덮개 상에 집수되는 물이 배출되도록 상기 덮개의 상하를 관통하도록 형성되어 있는 배출구와; 상기 배출구로 배출된 물이 흘러갈 수 있도록 그 일단이 상기 배출구와 수밀하게 연결되어 상기 덮개의 하단으로 뻗어있는 배출관과; 상기 덮개의 하단으로 뻗어있는 배출관의 타단이 관통하도록 상기 최외곽원통부의 최상단에 형성되어 있는 관통구로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크에 의해 달성된다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 물이 집수되도록 상기 덮개의 상면 가장자리를 따라 음각으로 형성되어 있는 링 형의 원형홈을 더 포함하여 형성하고 있어, 상기 원형홈의 음각 내부를 따라 동일 간격으로 복수개의 상기 배출구가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 원형홈 상에는 금속재질의 프레임이 면착되게 부착되어 있으며, 상기 프레임 상에는 상기 원형홈의 배출구와 대응하여 상기 배출관의 일 측과 수밀하게 연결되도록 상기 배출구와 동일 치수와 형상 및 위치를 가지는 유입구를 형성하고 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 배출구는 덮개의 중앙에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 덮개는 표면 상에서 덮개의 중심으로부터 균일 간격마다 형성되어 있는 원형의 열선을 더 포함하여 구성하고 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 열선은 자가발전 장치인 태양전지로부터 전원을 공급받도록 태양전지의 전기에너지를 공급받는 축전기와 연결되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 태양전지는 상기 덮개의 상단 일측에 설치되어 있는 거치대에 의해 거치되어 태양열을 흡수하는 것이 바람직하다.

상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명의 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크는 덮개 상에 우수 등이 고이지 않도록 우수가 배출될 수 있는 배출구와 배출구를 구비함으로써 덮개의 변형을 최소화하여 저장탱크의 내구성을 증대시키게 된다.

또한 본 발명의 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크는 상판에 열선을 구성함으로써 열선이 가동됨에 따라 눈이 쌓이지 않고 녹아 내리도록 함으로써 상판 덮개의 외부하중을 최소화 할 수 있어 상판의 형상 변형을 막을 수 있게 된다.

또한 본 발명의 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크는 열선의 전원을 태양열을 통해 공급 받음으로써, 원거리의 전기 공급을 위한 별도의 배선장치 및 이를 위한 설비 시설이 필요 없게 된다.

도 1은 본 발명의 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크의 제 1실시예에 따른 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크의 제 1실시예에 따른 조립 사시도,
도 3은 도 2의 덮개의 A-A 방향으로 절단한 단면도,
도 4는 도 2의 덮개의 B-B 방향으로 절단한 단면도,
도 5는 본 발명의 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크의 제 2실시예에 따른 덮개 단면도.

이하 본 발명의 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크의 실시예들을 첨부되는 도면들을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명이 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크의 제 1실시예에 따른 분해 사시도를 도시하고 있으며, 도 2는 본 발명의 원통형 저장탱크의 제 1실시예에 따른 조립 사시도이고, 도 3은 도 2의 덮개의 A-A 방향으로 절단한 단면도이며, 도 4는 도 2의 덮개의 B-B 방향으로 절단한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크의 용도는 물, 유류, 분말원료 등과 같은 저장물들을 저장하기 위한 수단으로도 사용될 수 있으며, 특히 고도정수처리 시스템의 정수지와 같이 물을 염소 소독하는데 사용될 수 있다.

전체적인 구성을 보면, 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크는 외벽체에 상판과 바닥판을 밀봉시켜 유체를 담을 수 있도록, 상단과 하단 부위에 유체가 관통할 수 있는 유입구들을 구비한 다수의 원통부들과, 상기 외벽체와 상기 원통부들에 의해 분할된 다수의 챔버들로 이루어진 원통형 본체를 포함하되, 상기 원통형 본체의 내부에서는 입수된 유체가 상기 챔버들에 순차적으로 채워질 때 원주 방향으로 회류하면서 상기 유입구를 통해 월류함으로써, 입수시에서부터 출수시까지의 유체의 체류 시간과 흐름 방향을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크의 형상에 대한 상세한 설명은 동일 출원인에 의해 2002년 1월24일 출원되어 등록된 등록번호 제10-0399488호에 기재되어 있으므로, 본 발명과 관련 구성에 대해서만 간략히 언급하여 설명하도록 한다.

상기 원통부(70, 80, 90, 100)들은 서로 다른 직경을 가지고 있으며, 하단의 이음부들과 바닥판 간의 용접 및 볼트체결에 의해 바닥판에 견고하게 부착되어 있다.

특히, 최외곽 원통부(100)는, 그 상부와 하부를 밀봉시키도록 상부 덮개(300)와 바닥판(200)을 각각 상단 및 하단 이음부들과 용접시킴으로써 앞서 언급한 저장물들을 저장할 수 있도록 되어 있다.

또한 상기 원통부(70, 80, 90)들은 그 하단이 이음부들과 부착되되, 그 상단은 상판과 일정 간격을 두도록 상기 최외곽 원통부(100)에 비해 그 높이가 낮은 것을 특징으로 한다.

상기 원통부(70, 80, 90)와 상판 사이의 간격 공간으로 하기에 설명될 배출관이 지나가게 된다.

상기 상부의 덮개(200)는 출입구와 통기관이 형성되어 있고(도면에서는 생략), 물 저장탱크로 사용하기 위해서 상단에 급수관이 형성되며, 하단에 배출관이 형성되도록 한다.

여기에서, 배출관과 급수관은 최외곽원통부(100)의 상단과 하단의 기계가공에 의해서 각각 필요한 위치에 관통하게 결합된다.

특히, 최외곽원통부(100)는 스테인리스 재질이며 플라스틱 재질에 비해 열전달효율이 높고, 이에 따라 실외에 설치될 경우 상대적으로 높은 고온 상태를 유지할 수 있다.

이를 해결하기 위한 본 발명의 저장탱크는 도 2에서 보는 바와 같이, 방염 처리된 유리섬유 등과 같은 단열재(38)로 각 최외곽원통부(100)의 외표면을 감싸도록 한다.

또한, 단열재(38)의 외측면은 알루미늄 재질의 박판(39)에 의해 감싸져서 마감 처리되어 있다. 박판(39)은 폭 1m ∼ 2m, 두께 1㎜ ∼ 2㎜의 알루미늄 스트립이다.

또한, 바닥판(200)은 최외곽원통부(100)에 비교해서 상대적으로 두께가 두꺼운 원판으로, 최하단인 제3단의 하부 이음부(106)에 T이음으로 용접되어 저장탱크의 개구된 하부를 밀폐시키게 된다.

상기 덮개(300)는 상기 최외곽원통부(100)의 상단 이음부(101)와 직접 볼트체결로 고정되게 부착되거나, 상단 이음부(101)와 덮개(300)의 사이에 결합링(400)을 개재시켜 이들을 관통하는 볼트체결을 통해 보다 견고하게 결합시킬 수 있다.

도 3과 도 4의 단면에서 보는 바와 같이, 상기 덮개(300)의 상부는 그 중심으로부터 일정 간격마다 원형의 열선이 형성되어 있어, 전원의 공급에 따라 열선이 발열하도록 한다.

상기 덮개(300)의 상부 테두리는 가장자리를 따라 원형 홈(330)이 형성되어 있어, 하기에 설명될 적설이 열선에 의해 녹을 경우에 녹은 물이 상기 원형 홈(330)에 집수되도록 하기 위함이다.

상기 원형홈(330)은 평판의 덮개(300)에 원형홈에 해당하는 형태의 압력을 가함으로써, 덮개의 상면은 음각으로 형성되고 그 하면은 음각 깊이만큼 양각으로 돌출되게 형성되도록 성형하는 것이 바람직하다.

상기 원형홈(330)은 홈 내부에 일정 간격으로 복수개의 관통형 배출구(331)를 형성하고 있으며, 상기 녹은 물이 원형홈(330)에 집수되어 배출구(331)를 통해 배출되도록 한다.

상기 배출관(500)은 상기 배출구(331)로 배출되는 물이 저수탱크 내부로 흘러들어가지 않고 외부로 빠져나가도록 한다.

이를 위해 상기 배출관(500) 일측 끝단은 배출구(331)에 수밀하게 연결되어 있으며, 그 타측 끝단은 최외곽원통부의 상단 측면을 통해 밖으로 튀어나오도록, 상기 최외곽원통부의 상단 측면에도 관통홀(121)을 형성하고 있다.

따라서 원형홈(330)에 집수된 물이 배출구(331)를 통해 배출관(500)으로 흘러 들어가면 관통홀(121)을 통해 최외곽원통부(100)의 외부로 배출됨으로써 저장탱크 내부로 해빙된 눈이 들어가지 않게 된다.

상기 원형홈(330)의 상부는 상기 원형홈(330)을 덮는 프레임(340)이 면착되게 부착될 수 있다.

상기 프레임(340)은 금속재질로 구성되어 있으며 상기 원형홈에 형성되어 있는 배출구(331)와 일치하도록, 배출구 형상이나 직경 그리고 형성 위치 등에 대응되는 유입구(341)가 형성되어 있다.

따라서 상기 프레임(340)은 상기 원형홈(330) 및 원형홈의 상부 테두리를 덮게 되며, 이를 통해 덮개(300)가 받게 되는 하중을 보다 견고하게 유지하여 변형을 최소화할 수 있게 된다.

상기 프레임(340)이 원형홈(330)에 면착되게 부착됨으로써 상기 배출관(500)은 상기 유입구(341), 배출구(331), 관통홀(121)을 차례로 관통하게 된다.

도 2에서 보는 바와 같이, 최외곽원통부(100)의 이음부를 통해 바닥판 및 덮개와 수밀하게 결합하고, 배출관이 덮개(300) 상부로부터 최외곽원통부(100) 상부를 관통하도록 결합된 상태에서 덮개(300)의 가장자리 일 측에 솔라셀(601)을 설치하도록 거치대(602)가 부착되어 있다.

상기 솔라셀(601)은 낮에 태양열을 흡수하여 저장하도록 축전기(도면상에 미도시)와 연결되어 있으며, 축전기에 저장되는 전기는 상기 열선을 발열시키도록 열선에 전원을 공급하도록 저장탱크의 일 측에 설치되어 있다(도면에 미도시).

따라서 솔라셀에 의해 태양열을 흡수한 축전기는 전기에너지를 축전해두었다가, 적설량이 많이 덮개(300) 상에 눈이 많이 쌓이게 되면, 열선에 전기를 통전시켜 발열하도록 한다.

이에 따라 열선의 발열을 통해 적설이 해빙되면 원형홈으로 집수되고, 배출구를 통해 배출관으로 빠져나간 해빙된 물이 최외곽원통부(100)의 외곽으로 배출되어진다.

도 5는 본 발명의 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크의 제 2실시예에 따른 덮개의 단면을 도시하고 있다.

도면에서 보는 바와 같이 제 2실시예에서의 덮개(800)에 부착되어 있는 열선(811)에 있어서는 제 1실시예에서의 재질 및 형상 그리고 열선 배열이 동일 유사하다.

또한 상기 제2실시예의 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크의 전체적인 원통 구조 역시 상기 제1실시예의 원통형 저장탱크와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

다만 상기 제 2실시예에서는 덮개(800) 중앙에 관통형의 원형 배출구(812)를 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 함께 배출관(700)은 그 일측이 배출구(812)와 연결되어 있으며, 타측이 원통형유니트의 상부 측면에 형성되어 있는 관통구(701)를 관통하여 외부로 뻗어 있게 된다.

따라서 열선에 의해 해빙된 물은 중앙의 배출구(812)로 집수되어지며, 배출구(812)를 통해 배출관(700)으로 흘러들어간 물은 관통구(701)를 통해 저장탱크 외부로 배출되어진다.

71, 80, 90 : 원통부 100 : 최외곽원통부
101, 106 : 이음부 200 : 바닥판
300, 800 : 덮개 330 : 원형홈
331 : 배출구 500, 700 : 배출관
340 : 프레임 341 : 유입구

Claims (7)

1. 외벽체에 상판과 바닥판을 밀봉시켜 유체를 담을 수 있도록 구성한 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크로서, 상단과 하단 부위에 유체가 관통할 수 있는 유입구들을 구비한 다수의 원통부들과, 상기 외벽체와 상기 원통부들에 의해 분할된 다수의 챔버들로 이루어진 원통형 본체를 포함하되, 상기 원통형 본체의 내부에서는 입수된 유체가 상기 챔버들에 순차적으로 채워질 때 원주 방향으로 회류하면서 상기 유입구를 통해 월류함으로써, 입수시에서부터 출수시까지의 유체의 체류 시간과 흐름 방향을 제어하도록 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크에 있어서,
   덮개 상에 집수되는 물이 배출되도록 상기 덮개의 상하를 관통하도록 형성되어 있는 배출구와;
   상기 배출구로 배출된 물이 흘러갈 수 있도록 그 일단이 상기 배출구와 수밀하게 연결되어 상기 덮개의 하단으로 뻗어있는 배출관과;
   상기 덮개의 하단으로 뻗어있는 배출관의 타단이 관통하도록 상기 최외곽원통부의 최상단에 형성되어 있는 관통구를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 물이 집수되도록 상기 덮개의 상면 가장자리를 따라 음각으로 형성되어 있는 링 형의 원형홈을 더 포함하여 형성하고 있어,
   상기 원형홈의 음각 내부를 따라 동일 간격으로 복수개의 상기 배출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 원형홈 상에는 금속재질의 프레임이 면착되게 부착되어 있으며, 상기 프레임 상에는 상기 원형홈의 배출구와 대응하여 상기 배출관의 일 측과 수밀하게 연결되도록 상기 배출구와 동일 치수와 형상 및 위치를 가지는 유입구를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 배출구는 덮개의 중앙에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 덮개는 표면 상에서 덮개의 중심으로부터 균일 간격마다 형성되어 있는 원형의 열선을 더 포함하여 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 열선은 자가발전 장치인 태양전지로부터 전원을 공급받도록 태양전지의 전기에너지를 공급받는 축전기와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 태양전지는 상기 덮개의 상단 일측에 설치되어 있는 거치대에 의해 거치되어 태양열을 흡수하는 것을 특징으로 하는 다중 격벽을 구비한 원통형 저장탱크.
   
   

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