KR101359857B1

KR101359857B1 - 질소 생성기를 구비한 불활성화 장치

Info

Publication number: KR101359857B1
Application number: KR1020087023524A
Authority: KR
Inventors: 언스트-베너 바그너; 피터 클라우스
Original assignee: 암로나 아게
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2014-02-06
Also published as: AU2007312475A1; ES2318831T3; US20080156506A1; EP1913978A1; DE502006003825D1; CA2835565A1; ATE432113T1; RU2414266C2; PT1913978E; ES2325092T3; BRPI0706812B1; PL1913978T3; DK1913979T3; CA2651502A1; JP2010506641A; KR20090097098A; JP5045758B2; DE502007000383D1; PT1913979E; NO343788B1

Abstract

본 발명은 모니터 되는 보호 공간(2) 내에서 미리 설정될 수 있는 불활성화 수준을 확립하고 유지하기 위한 불활성화 장치(1)에 연관된다. 이를 위해, 상기 불활성화 장치(1)는 불활성 가스를 제공하기 위한, 제어 가능한 불활성 가스 시스템(10, 11)을 포함하며, 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)에 의해 준비되는 불활성 가스를 상기 보호 공간(2)으로 제공하기 위해, 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)에 연결되고 상기 보호 공간(2)에 연결될 수 있는 제1 공급 파이프 시스템(20), 및 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)을 제어하도록 조정되어 미리 설정 가능한 불활성화 수준이 상기 보호 공간(2) 내에 확립되고 유지되도록 하는 제어 유닛(12)을 포함한다. 대단한 장비 필요 없이, 상기 보호 공간(2) 내의 상기 불활성화 수준을 빠르게 상승시켜서 달성 가능한 수준으로 되게 하기 위해, 상기 보호 공간(2) 내의 방출 밸브의 집적인, 밸브(31)을 포함하여, 상기 밸브(31)가 상기 제어 유닛(12)을 통해 연결될 수 있고, 본 발명에 따르면, 상기 밸브는 상기 불활성 가스 시스템(10, 11) 및 상기 제1 공급 파이프 시스템(20) 양쪽에 연결될 수 있어, 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)에 의해 준비되는 방출 공기를, 아웃렛(11b)를 통해, 상기 보호 공간으로 공급되는 신선한 공기로서 제공할 수 있다.

불활성 가스, 화재 진화 시스템, inert gas, extinguishing fire.

Description

질소 생성기를 구비한 불활성화 장치{INERTISATION DEVICE COMPRISING A NITROGEN GENERATOR}

본 발명은 모니터 되는 보호 공간 내의 미리 설정 가능한 불활성화 수준(presettable inertization level)을 확립하고 유지하기 위한 불활성화 장치에 관련된다.

본 발명은 모니터 되는 보호 공간 내의 미리 설정 가능한 불활성화 수준(presettable inertization level)을 확립하고 유지하기 위한 불활성화 장치에 관련되며, 상기 불활성화 장치는 불활성 가스를 공급하기 위한 제어 가능한 불활성 가스 시스템, 상기 불활성 가스 시스템에 연결되고 상기 불활성 가스 시스템으로부터 제공되는 상기 불활성 가스를 상기 보호 공간으로 공급하기 위해 상기 보호 공간에 연결될 수 있는 제1 공급 파이프 시스템, 및 상기 보호 공간 내에서 소정의 미리 설정 가능한 불활성화 수준이 확립되고 유지되는 것과 같은 방식으로 상기 불활성 가스 시스템을 제어하도록 조정되는 제어 장치를 구비한다.

이러한 불활성화 장치는 종래의 기술로부터 알려져 있다. 예를 들어, 독일 특허 명세서 DE 198 11 851 C2는 폐쇄 공간 내의 화재 위험을 감소시키고 화재를 진화하는 불활성화 장치를 기술한다. 알려진 시스템은 폐쇄 공간(이하에서는 "보 호 공간"이라 한다) 내의 산소 농도를 미리 설정된 기본 불활성화 수준으로 감소시키고, 화재의 순간에는 상기 산소 농도를 소정의 최대 불활성화 수준으로 빠르게 더 감소시키도록 조정되어, 불활성 가스 탱크를 위해 요구되는 가능한 한 최소의 저장 용량으로 효과적인 화재 진화를 가능하게 하였다. 이러한 목적에서, 알려진 장치는 제어 장치를 통해서 제어 가능한 불활성 가스 시스템, 및 상기 불활성 가스 시스템과 보호 공간에 연결되는 공급 파이프 시스템을 구비하여, 상기 공급 파이프 시스템을 통해 상기 불활성 가스 시스템에 의해 제공되는 불활성 가스가 상기 보호 공간으로 공급된다. 상기 불활성 가스 시스템은 내부에 상기 불활성 가스가 압축된 형태로 저장되어 있는 철재 실린더 배터리(steel cylinder battery)이거나, 불활성 가스를 생성하는 시스템 형태이거나, 또는 상기 두 가지의 조합일 수 있다.

상기 언급된 타입의 불활성화 장치는 모니터 되는 보호 공간 내에서 화재 위험을 감소시키거나 화재를 진화하기 위한 시스템이며, 상기 보호 공간에서 불활성화를 유지함으로써 화재를 예방하거나 및/또는 진화한다. 상기 불활성화 장치의 기능은, 정상 상태에서 관련된 구역 내의 산소 농도를 주변에 비해 낮은 12 vol.-%(부피 비) 이하로 유지하는 방법에 의해 폐쇄 공간 내에서 화재의 위험이 저지될 수 있다는 이론에 근거한다. 이 산소 농도에서, 대부분의 가연성 물질(combustible materials)는 더 이상 탈 수 없다. 이러한 응용이 주로 쓰이는 분야는, 특히 ADP 지역, 전기적 스위칭 및 분배 공간(electrical switching and distribution spaces), 폐쇄 시설(enclosed facilities), 및 고가의 상품들을 보유한 저장 공간들을 포함한다.

상기 불활성화 과정으로부터 야기되는 상기 화재 예방 및/또는 화재의 효과적 진화는 산소 대체 이론에 기초한다. 알려진 바와 같이, 통상의 대기는 21 vol.-% 산소, 78 vol.-% 질소, 및 1 vol,-% 의 기타 기체로 구성된다. 보호 공간 애에서 화재가 발생할 위험을 효과적으로 감소시키기 위해, 질소와 같은 불활성 가스를 도입함으로써 관련된 공간 내의 산소 농도가 감소된다. 대부분의 고체 물질 내의 화재를 진화하는 것과 관련하여, 이를테면, 산소 농도가 15 vol.-% 아래로 떨어지는 경우에 화재 진화 효과가 생긴다는 것이 알려져 있다. 상기 보호 공간 내에 어떤 가연성 물질이 존재하는지에 따라, 이를테면 12 vol.-% 정도까지 상기 산소 농도를 더 감소시키는 것이 필요할 수도 있다. 즉, 상기 보호 공간 내의 불활성화 수준을, 이를 테면 15 vol.-% 아래와 같은, 이른바 "기본 불활성화 수준"으로 유지함으로써 상기 보호 공간 내에 화재가 발생할 위험이 효과적으로 감소된다.

상기 "기본 불활성화 수준"이라는 용어는, 이하에서 보통의 대기 중의 산소 농도에 비해서는 감소된 상기 보호 공간 내의 산소 농도를 가리키는 것으로 널리 이해될 수 있으나, 이론적으로는 상기 감소된 산소 농도는 의학적 견지에서 인체나 동물에게 위험하지 않은 정도이며, 따라서 사람이나 동물이 특정 환경에서 소정의 보호 장구와 함께 상기 보호 공간 내로 들어갈 수 있는 정도이다. 상기한 바와 같이, "최대 불활성화 수준"과 대비되는 기본 불활성화 수준을 확립하는 것은 화재가 효과적으로 진화되는 정도로 산소 비율이 감소되는 것에 대응할 필요는 없으며, 우선은 상기 보호 공간 내에 산소의 발화 위험을 줄이는 정도를 제공한다. 상기 기본 불활성화 수준은 구체적 케이스의 환경에 비추어, 이를 테면, 13 vol.-% 부터 15 vol.-% 의 산소 농도에 대응한다.

이와는 대조적으로, 상기 "최대 불활성화 수준"이라는 용어는 상기 기본 불활성화 수준의 산소 농도에 비해 더 감소된 산소 농도를 가리키며, 대부분의 물질의 발화 가능성(flammability)가 이미 충분히 감소되어 더 이상 발화할 수 없는 정도를 가리킨다. 상기 보호 공간 내의 화재 중량(fire load)에 따라, 상기 최대 불활성화 수준은 일반적으로 11 vol.-% 에서 12 vol.-%의 산소 농도 범위를 가진다.

그러나, 이론적으로는 내부가 상기 기본 불활성화 수준에 대응하는 감소된 산소 농도를 가지는 보호 공간이 인체나 동물에게 위험하지 않아서, 적어도 짧은 시간 동안은, 가스 마스크 같은 대단한 장비 없이도 내부에 들어갈 수 있지만, 상시적으로 상기 기본 불활성화 수준으로 되어 있는 상기 보호 공간에 들어가는 경우에는, 국제적으로 요구되는 소정의 안전 장구들을 착용해야만 하는데, 이것은 산소가 감소된 공기에 머무는 것이 산소 결핍을 초래할 수 있는 이론적 가능성 때문이며, 이러한 산소 결핍은 어떤 환경 하에서는 인체(human organism) 내에서 생리적으로 심각한 결과를 가져올 수 있다. 이러한 안전 장치(safety measures)들은 상대적으로 국제적 규약 내에서 요구되며, 특히 상기 기본 불활성화 수준에 대응하는 감소된 산소 농도의 수준에 달려 있다.

아래 표 1에서는, 상기 감소된 산소 농도의 인체에 대한 영향과 가연성 물질에 대한 영향이 제시된다.

구현하기 특히 쉬운 단순한 방식으로 감소하는 상기 보호 공간의 공기 내의 산소 농도가 엄격해지는, 국제적 기준에서 요구되는 상기 보호 공간의 적정성에 대 한 안전 장치에 부합하기 위해, 상기 보호 공간 내로 이동하기 위한 목적으로, 그리고 상기 이동을 지속하기 위해 상기 보호 공간에서 유지되는 불활성화 수준을 상기 기본 불활성화 수준으로부터 이른바 적정한 수준(passability level)으로 올려서, 정해진 안전 요구가 상기 적정한 수준보다 낮아서 상기 요구가 큰 불편 없이 만족되도록 하는 것을 생각할 수 있다.

보호 공간 내의 산소 비율	인체에의 영향(Effect on the human organism)	물질에의 영향(Effect on the combustibility of materials)
8 vol.-%	생명에 위험	탈 수 없음
10 vol.-%	인지 및 고통을 줄이는 것에 민감(Discernment and sensitivity to pain diminish)	탈 수 없음
12 vol.-%	피곤, 많은 양의부피를 흡입하고 심박동이 빨라짐(Fatigue, elevation of respiratory volume and pulse)	발화하기 어려움
15 vol.-%	영향 없음	발화하기 어려움
21 vol.-%	영향 없음	영향 없음

예를 들어, 정상 상태 하의 보호 공간 내에서 기본 불활성화 수준으로 상시적으로 불활성화 된다면, 이를테면 표 1에 따르는 경우 효과적인 화재 억제가 달성되는 13.8에서 14.5 vol.-% 정도로 기본 불활성화 수준으로 불활성화 된다면, 상기 적정한 수준은 유지보수와 같은 목적으로 들어가는 경우 적당한 이를 테면 15 내지 17 vol.-% 정도이면 된다.

의학적 견지에서, 이러한 적정 수준으로 감소된 산소 농도의 대기에서 일시적으로 머무르는 것은, 심장, 순환, 혈관계 또는 호흡기 질병을 가지지 않은 사람에게는 안전하고, 따라서 이 분야에 적용되는 각각의 국제적 규제는 추가적인 안전 장치를 요구하지 않거나, 아주 간단한 것만 요구한다.

보통, 상기 보호 공간 내에서 확립되는 불활성화 수준을 상기 기본 불활성화 수준으로부터 상기 적정 수준으로 올리는 것은 대응하는 상기 불활성 가스 시스템의 제어를 통해 달성된다. 그런 면에서, 그것은 실용적이고, 특히 경제적 이유에서, 상기 보호 공간 내로 출입하는 동안, 상기 보호 공간 내에서 확립되는 상기 불활성화 수준을 상기 적정한 수준(이를 테면 대응하는 제어 범위)에서 지속적으로 유지해서, 한번 방문이 있고 나서 다시 상기 보호 공간으로 도입되어야 할 불활성 가스의 양을 최소화 하도록 하고, 상기 기본 불활성화 수준을 재확립하는 데에 실용적이다. 이러한 이유에서, 상기 불활성 가스 시스템은 상기 보호 공간 내로 출입하는 주기(period) 동안 상기 불활성 가스를 생성하고 및/또는 제공해야만 하고, 따라서 상기 적정 수준(선택적으로는 소정의 제어 범위)에서 상기 불활성화 수준을 유지하도록 하기 위해 상기 보호 공간으로 상기 불활성 가스가 대응하여 제공될 것이다.

상기 과정 내에서, 상기 "적정한 수준"이라는 용어가 이하에서는, 상기 보호 공간 내의 공기의 산소 농도가 주변 정상 공기의 산소 농도에 비해서는 감소된 정도이나, 각각의 국제적 규제에 따르면 상기 보호 공간 내로 출입하기 위해 추가적 안전 장치를 필요로 하지 않거나, 아주 간단한 것만을 요구하는 정도라는 점을 알 수 있다. 대게는, 상기 적정 수준은 상기 공간 내에서 산소 비율이 기본 불활성화 수준 보다는 높은 것에 대응한다.

본 발명의 목적은, 상기 언급한 타입의 불활성화 장치를 더욱 개선하여 신뢰할 수 있도록 하고, 상기 보호 공간을 상시적으로 불활성화 하는 상기 불활성화 수준이 추가적으로 대단한 구조적 장치 없이도 빠르게 적정 수준으로 상승될 수 있도록 하는 것이다.

일반적인 표현을 빌리자면, 본 발명의 목적은 상기한 타입의 불활성화 장치를 제안하여, 모니터 되는 보호 공간 내에서 미리 설정될 수 있는 불활성화 수준이 안정적으로 확립되고 및/또는 유지되어, 대단한 구조적 장치를 필요로 하지 않으면서도 상기 보호 공간 내에 확립된 불활성화 수준을 기본 불활성화 수준 또는 최대 불활성화 수준에서 가능한 한 빨리 적정한 수준으로 전환할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 목적은 상기한 타입의 불활성화 장치로써 달성되는데, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 상기 불활성 가스 시스템은 또한, 셧-오프 밸브(shut-off valve)를 통해 상기 제어 유닛으로 완전히 연결되고 는 바이패스 파이프(bypass pipe)을 구비하는데, 상기 바이패스 파이프는 또한 압축 공기 소스(compressed air source) 및 상기 제1 공급 파이프 시스템(the first supply pipe system) 모두에 연결되어 요구되는 압축 공기를 신선한 공기로서 상기 압축 공기 소스로부터 제공하도록 하고, 상기 보호 공간 내의 산소 농도를 상기 보호 공간 내에 확립되고 및/또는 유지될 소정의 불활성화 수준에 대응하는 수준으로 맞춘다.

본 발명의 제1 측면에 따른 수단에 의해 얻게 되는 장점은 현저하다. 상기 보호 공간 내로 공급되는 불활성 가스의 양, 및 상기 불활성 가스 시스템 내의 산소 농도가 이미 상기 보호 공간 내에서 미리 설정될 수 있는 상기 불활성화 수준으로 확립되고 및/또는 유지되도록 요구되는 수준으로 조정된다는 것이고, 그로써 상기 불활성 가스 시스템은 상기 불활성 가스 시스템, 셧-오프 밸브를 통해 상기 제어 유닛으로 연결되는 상기 바이패스 파이프 시스템을 포함하고, 상기 바이패스 파이프 시스템은 압축 공기 소스 및 상기 제1 공급 파이프 시스템 모두, 그리고 상기 공급 파이프 시스템에 연결된다. 게다가, 상기 본 발명의 제1 측면에 따른 수단에 따르면 상기 불활성 가스 시스템은 (이상적으로는 순수한) 불활성 가스 및 신선한 공기 모두를 공급하는 기능을 수행하고, 따라서 상기 공급 파이프 시스템은 상기 불활성 가스 시스템을 상기 보호 공간으로 연결하여, 순수한 불활성 가스, 순수한 신선한 공기, 또는 그 둘의 혼합물을 공급하기 위해 사용된다.

이와 관련하여, 상기 "압축 공기"라는 용어는 최 광의의(in the broadest sense)에서 사용된다. 그라나, 특별히 "압축 공기"라는 용어가 압축된 공기 및 산소 강화 공기 모두를 지시하도록 의도되기도 한다. 상기 압축 공기는 알맞은 압축 탱크에 저장되거나, 또는 적당한 콤프레서 시스템을 사용하여 현장에서(on-site) 생성될 수 있다. 이와 관련하여, 상기 "압축 공기"라는 용어가 이를 테면 신선한 공기를 가리킬 수도 있으며, 이는 적당한 송풍기(blower(sic))의 수단에 의해 상기 바이패스 파이프 시스템 내로 도입되는 것이다. 적당한 송풍기를 통해 상기 바이패스 파이프 시스템 내로 도입되는 공기가 주변 정상 환경 공기에 비해 고압이기도 하기 때문에, 그것이 압축 공기인 것이다.

특히, 본 발명에 의한 수단에 따르면, 상기 불활성 가스 시스템에 의해 제공되어 상기 보호 공간으로 공급되는 불활성 가스의 양, 및/또는 상기 불활성 가스 내의 산소 농도가 상기 불활성 가스 시스템에 대응하는 제어를 통해 제어되고, 이로써 단위 시간당 공급되는 불활성 가스의 절대 양이, 또한 대응하는 제어를 통해 제어되어, 상기 보호 공간으로 단위 시간당 공급되는 신선한 공기의 절대 양이 조정된다.

상기 본 발명의 제1 측면에 의한 수단의 특정 실시예에 따르면, 상기 압축 공기 소스는 산소, 산소 강화 공기, 또는 압축 공기를 저장하기 위한 압축 저장 탱크를 구비하고, 따라서 상기 제어 유닛은, 상기 압축 저장 탱크에 할당되어 상기 제1 공급 파이프 시스템에 연결된 제어 가능한 압력-감소 밸브를 제어하도록 조정되며, 상기 보호 공간 내에 소정의 불활성 수준을 확립하고 및/또는 유지한다. 이와 관련하여 본 실시예에서 상기 압축 저장 탱크가 그 스스로 상기 압축 공기 소스로서 제공되거나 또는 상기 불활성화 장치와는 별도의 예비적인 유닛으로서 제공될 수 있음을 알 수 있다. 상기 압축 저장 탱크는 상기 셧-오프 밸브를 통해 연결되는 상기 바이패스 파이프 시스템과의 바람직한 유동적으로 연결된다(is advantageously in a fluid communication with).

상기 본 발명의 제1 측면과 상기한 실시예에 따른 수단의 구현에서, 상기 불활성 가스 시스템은 질소 생성기를 구비하고, 상기 질소 생성기는 상기 압축 공기 소스에 연결되어 상기 압축 공기 소스로부터 제공되는 압축 공기로부터 산소를 분리하고, 상기 질소 생성기의 제1 아웃렛(a first outlet)에서 질소-강화 공기를 제공한다. 따라서 상기 바이패스 파이프 시스템은 상기 질소 생성기를 바이패스 해서, 상기 보호 공간으로 신선한 공기를 제공해서, 상기 압축 공기 소스에 의해 제공되는 상기 압축 공기를 직접, 적어도 부분적으로는 직접적으로 제공하고, 필요하면 상기 바이패스 시스템에 할당된 상기 셧-오프 밸브의 대응하는 제어와 함께, 상기 보호 공간 내의 소정의 불활성화 수준을 조정하고 및/또는 유지하도록 조정한다.

불활성화 장치에 질소를 사용하는 것은 알려져 있다. 상기 질소 생성기는 이를 테면 보통의 주변 공기로부터 질소가 강화된 공기가 생성되는 시스템이다. 이러한 시스템은 가스 분리 시스템을 포함하고, 그것의 기능은 이를 테면 가스 분리 막(gas separation membranes)에 기초한다. 여기서, 상기 질소 생성기는 주변 공기로부터 산소를 제거하도록 디자인된다. 질소 생성기에 기초한 작동하는 가스 분리 시스템을 구성하기 위해, 압축된 공기 네트워크 또는 적어도 하나의 콤프레서가 필요하며, 이것이 질소 생성기의 미리 설정한 기능을 한다. 상기 질소 생성기의 작동 원리는 상기 질소 생성기 내에 제공되는 막 시스템(membrane system) 내에서 상기 질소 생성기로 제공되는 압축 공기의 구성 성분(산소, 질소, 불활성 가스 등)이 다공막(hollow fiber membranes)을 통해 분자 구조에 따라 서로 다른 비율로 확산하는 것에 기초한다. 질소는 낮은 확산 율을 가지기 때문에, 상기 다공막을 아주 천천히 통과하고, 따라서 강화된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 제2 측면에 따르면, 상술한 타입의 불활성화 장치에서, 상기 불활성 가스 시스템은 압축된 공기 소스에 연결되는 질소 생성기를 구비하며, 따라서 상기 압축 공기 소스를 통해 제공되는 압축 공기로부터 산소를 분리할 수 있고, 상기 질소 생성기의 제1 출력(a first output)에서 질소 강화 공기를 제공하고, 상기 질소 생성기에 의해 제공되는 공기 및 질소 강화된 공기가 불활성 가스로서, 상기 질소 생성기의 상기 제1 출력을 통해 상기 제1 공급 파이프 시스템으로 제공된다. 본 발명에 따르면, 상기 또 제2 측면에서는 상기 질소 생성기가 상기 제어 유닛을 통해 제어될 수 있고, 상기 보호 공간 내에서 소정의 불활성 수준이 확립되고 및/또는 유지되어, 상기 보호 공간 내로 공급되는 상기 불활성 가스의 산소 농도가 조정되어, 상기 질소 생성기에 의해 제공되는 상기 질소 강화 공기 내의 질소 강화의 정도가 상기 질소 생성기의 상기 공기 분리 시스템 내의 상기 압축된 공기 소스에 의해 제공되는 압축 공기의 레지던스 타임(the residence time)에 기초하여 조정된다.

예를 들어, 막 기술(memvrane technology)가 상기 질소 생성기 내에 사용되는 경우, 서로 다른 가스는 서로 다른 확산 비율로 확산된다는 이론이 사용된다. 이 경우, 상기 질소 생성기 내에서 공기의 주 구성 성분, 이름하여 질소, 산소 및 수증기의 서로 다른 확산 비율이 기술적으로 질소 흐름 및/또는 질소 강화 공기를 생성하는 데에 사용된다. 특히, 상기 막 기술에 기초한 질소 생성기의 기술적 구현을 위해, 분리 물질(a separation material)이 다공막 외면에 가해져서, 수증기 및 산소가 아주 쉽게 확산한다. 그에 비해, 질소는 상기 분리 물질에 대해 매우 느린 확산 율을 갖는다. 이러한 방식에서 준비되는 상기 다공 막의 내부를 통해 공기가 흐르는 경우, 수증기 및 산소는 상기 다공 막을 통해 외면을 향해 매우 쉽게 확산하지만, 질소는 상기 막 내에 아주 많이 남아 있고, 따라서 상기 다공 막을 통과하는 동안 아주 높은 농도의 질소가 생긴다. 이러한 분리 과정의 효과는 상기 다공 막의 흐름 율(the flow rate in the fibers) 및 상기 다공 막 양쪽의 기압 차에 매우 의존적이다. 흐름율 및/또는 상기 다공막 양쪽의 기압 차가 감소할수록, 생성되는 질소의 순도가 높다. 따라서, 일반적인 표현을 빌리자면, 막 기술에 기초하는 질소 생성기에서 상기 질소 생성기에 의해 제공되는 질소 강화 공기 내의 질소 강화 정도는, 상기 질소 생성기의 상기 공기 분리 시스템 내의 상기 압축 공기 소스에 의해 제공되는 상기 압축 공기의 상기 레지던스 타임에 기초하여 제어될 수 있다.

다른 한편으로, 이를테면 PSA 기술이 상기 질소 생성기에 사용되는 경우, 활성 산소에 특히 반응하여 결합하는 대기 중 산소와 대기 중 질소의 결합 율(bonding rate) 차이가 사용될 수 있다. 상기 과정에서 사용되는 활성 탄소 구조가 바뀌어서, 많은 수의 미소공(micropore) 및 많은 수의 서브-미소공(sub-micropores) (d < 1nm)를 가지는 매우 큰 표면을 생성한다. 이러한 구멍 크기(pore size), 상기 공기 내의 산소 분자는 질소 분자에 비해 무척 빠른 속도로 상기 구멍으로 확산하고, 따라서 상기 활성 탄소 주변의 지역 내의 공기는 질소 강화 상태가 된다. 따라서, (막 기술에 기초한 생성기와 같이) PSA 기술에 기초하는 질소 생성기로써, 상기 질소 생성기에 의해 제공되는 상기 질소 강화 공기 내의 질소 강화 정도는, 상기 질소 생성기 내의 상기 압축 공기 소스에 의해 준비되는 상기 압축 공기의 레지던스 타임에 기초하여 제어될 수 있다.

이 분야의 전문가라면, 상기 본 발명의 제2 측면에 따른 구성이 매우 넓은 의미를 가짐을 알 수 있는데, 그것은 상술한 상기 본 발명의 제1 측면에 따른 불활성화 장치의 특별한 실시예를 포함하고, 따라서 상기 본 발명의 제2 측면에 따르더라도 상기 본 발명의 제1 측면에 따른 구성의 장점은 달성될 수 있음을 알 수 있다. 상기 본 발명의 제2 측면에 따른 구성에서, 상기 불활성 가스 시스템에 의해 제공되어 상기 보호 공간으로 제공되는 불활성 가스의 양 및/또는 상기 불활성 가스 시스템 그 자체로부터의 상기 불활성 가스 내의 산소 농도는, 대응하는 수준으로 제어될 수 있고, 이로써 상기 이론이 사용되어 질소 생성기가 상기 불활성 가스 시스템으로서 사용되는 경우에, 상기 질소 생성기에 의해 제공되는 상기 가스 흐름의 순도의 조정되는 수준 및 질소 강화는 독립적이며, 예를 들어, 상기 비율에서 상기 압축 공기가 상기 질소 생성기의 상기 막 시스템 또는 상기 PSA 시스템을 통해 흐르는데, 이를테면 그 결과 상기 질소 생성기의 상기 공기 분리 시스템 내의 상기 압축된 공기의 레지던스 타임에 기초한다.

상기 실시예에 대한 가능한 일 구현에서는, 상기 압축 공기 소스에 의해 제공되는 상기 압축 공기의 상기 질소 생성기 내에서, 상기 레지던스 타입의 지속시간 동안, 상기 보호 공간 내부는 소정의 불활성화 수준이 확립되고 유지되고, 상기 질소 생성기 내에 포함되는 상기 공기 분리 시스템(막 시스템 또는 PSA 시스템)이 여러 개의 개별적 공기 분리 유닛의 종속연결(cascade)으로 제공되며, 상기 압축 공기 소스를 통해 제공되는 상기 압축 공기로부터 산소를 분리하는 데에 사용되고 상기 질소가 강화된 공기를 준비하는 데에 사용되는 많은 수의 개별적 공기 분리 유닛은 상기 질소 생성기의 제1 아웃렛에서 상기 제어 유닛을 통해 선택될 수 있고, 상기 질소 생성기에 의해 준비되는 상기 질소 강화 공기 내의 질소 강화 정도는 상기 제어 유닛을 통해 선택되는 개별 공기 분리 유닛의 수에 기초하여 제어된다. 상기 제어 유닛에 의해 시작되는 개별 공기 분리 유닛의 수의 선택은, 이를테면, 상기 개별 공기 분리 유닛의 상기 각각의 흡기 및 배기(intake and outlets)에 연결되는 바이패스 파이프 시스템에 대응하여 조정되는 것을 사용하여 구현될 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 제2 측면에 따른 실시예에서, 상기 보호 공간 내로 제공되는 상기 불활성 가스 내의 산소 농도는 (상기 본 발명의 제1 측면에 따른 실시예에서와 같이) 대응적으로 조정되는 바이패스 파이프 시스템의 설비를 통해 조정된다. 물론, 개별 공기 분리 유닛의 수를 선택하기 위한 다른 실시예 또한 가능하다.

상기 본 발명의 제2 측면에 따른 또 다른 실시예에서는, 상기 보호 공간으로 공급되는 상기 불활성 가스 내의 산소 농도가 상기 공기 분리 시스템 내의 상기 압축 공기의 상기 레지던스 타임에 기초하여 제어되고, 상기 질소 생성기에 연결되는 상기 압축 공기 소스가 상기 제어 유닛에 의해 제어되어 상기 질소 생성기 내에 포함되는 상기 공기 분리 시스템을 통한 상기 압축 공기 흐름의 비율을 제어하게 되고, 따라서 상기 공기 분리 시스템 내의 상기 압축 공기의 휴지 기(the dwell time)을 제어한다.

본 발명의 제3 측면에 따르면, 본 발명이 이루고자 하는 목적이, 상기 기술된 타입의 불활성화 장치에 의해 달성되는데, 여기서 불활성화 장치는 또한 압축 공기 소스에 연결되는 질소 생성기를 포함하고, 내부에 공기 분리 시스템을 포함해서, 상기 압축 공기 소스를 통해 공급되는 상기 압축 공기로부터 산소를 분리하고, 상기 질소 생성기의 제1 아웃렛에서 질소 강화 공기를 사용할 수 있도록 만들고, 상기 질소 생성기에 의해 제공되는 상기 질소 강화 공기는 불활성 가스로서 상기 질소 생성기의 상기 제1 아웃렛을 통해 상기 제1 공급 파이프로 제공될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 불활성화 장치는 상기 불활성 가스 시스템에 연결되는 제2 공급 파이프 시스템을 더 구비할 수 있고, 그로써 상기 질소 생성기에 의해 상기 압축 공기로부터 제거되는 산소는 산소 강화 공기로서 상기 질소 생성기의 제2 아웃렛을 통해 상기 제2 공급 파이프 시스템으로 제공되어서, 상기 보호 공간 내의 소정의 불활성화 수준을 확립하고 및/또는 유지할 수 있다.

따라서, 상기 본 발명의 제3 측면에 따르면, 상기 질소 생성기로부터 추출된(exhausted) 공기는, 필수적으로 산소 강화 공기를 내재하고, 이는 보통 주변 공기로 방출되며, 상기 추출된 공기를 사용하여 상기 보호 공간 내의 상기 산소 농도를 조정할 수 있다.

상기 본 발명의 제3 측면에 따른 추가적인 장점은 명확하다. 이를테면, 상기 보호 공간 내에서 확립되는 최대 불활성화 수준 또는 기본 불활성화 수준을 끌어올리는 것이 매우 짧은 시간 내에 구현된다는 점이다.

이러한 관점에서, 상기 본 발명의 제1 측면, 상기 본 발명의 제2 측면, 및 상기 본 발명의 제3 측면에 따른 개개의 특징들이 서로 결합될 수도 있음은 명확히 인지되어야 한다. 즉, 이것은, 이를테면, 상기 본 발명의 제1 측면에 따른 불활성화 장치는 그 내의 불활성 가스 시스템에서 질소 생성기 또한 포함하는 것을 생각할 수 있으며, 상기 질소 생성기로부터 추출되는 상기 산소 강화 공기가 상기 보호 공간 내부의 산소 농도를 조정하는 데에 사용될 수도 있다. 마찬가지로 다른 한편으로는, 상기 본 발명의 각 특징적인 측면들이 또 다른 조합으로 결합될 수도 있다.

특히, 상기 본 발명의 제3 측면에서, 상기 제2 공급 파이프 시스템이 더 제공되어 상기 제1 공급 파이프 시스템 내로 들어가, 상기 제1 공급 파이프 시스템을 통해 상기 보호 공간에 연결되어, 상기 제1 공급 파이프 시스템이 다시 그 자체로서 상기 보호 공간 내의 소정의 불활성화 수준을 확립하고 및/또는 유지하도록 사용된다.

가능한 한 빨리 상기 보호 공간 내의 미리 설정되고 유지되는 불활성화 수준을 확립하는 것이 가능하도록 하기 위해, 그리고 이를 정확히 유지하기 위해, 상기 본 발명의 제3 측면에 따른 불활성화 장치에 함께 상기 제2 공급 파이프 시스템에 할당되고 상기 제어 유닛에 의해 제어되는 셧-오프 밸브를 더 포함되는 것이 바람직하며, 상기 셧-오프 밸브는 상기 질소 생성기의 상기 제2 아웃렛과 상기 제2 공급 파이프 시스템에 의한 상기 보호 공간 사이에 제공될 수 있는 연결을 차단하는 역할을 한다. 이렇게 제어 가능한 셧-오프 밸브는, 이를테면, 적당하게 조정 가능한 제어 밸브 또는 유사한 밸브가 될 수 있다.

상기 본 발명의 제3 측면에 따른 불활성화 장치에서 더욱 개선된 점으로, 상기 불활성화 시스템은 상기 질소 생성기에 의해 제공되는 공기와 강화된 산소를 저장하는 압축 저장 탱크를 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 이른바 "압축 산소 저장 탱크"에 연관되는 제어 가능한 압력-감소 밸브를 제어할 수 있도록 조정되고, 상기 보호 공간 내에 소정의 불활성화 수준을 확립하고 및/또는 유지하기 위해 상기 제2 공급 파이프 시스템에 연결된다.

상기 본 발명의 제3 측면에 따른 다른 실시예에서, 압력-의존적(a pressure-depend) 밸브가 더 제공되어, 미리 설정될 수 있는 제1 압력 범위에서 열려서 상기 압축 산소 저장 탱크가 상기 질소 생성기에 의해 제공되는 산소 강화 공기로 채워지도록 허용할 수 있다.

이하에서는 다른 실시예가 기술되는데, 이는 상기 본 발명의 여러 측면들에 따른 불활성화 장치에 사용될 수 있다.

이를 테면, 상기 불활성화 장치는 또한, 상기 제1 공급 파이프 시스템에 할당되고 상기 제어 유닛에 의해 제어될 수 있는 적어도 하나의 셧-오프 밸브를 포함하고, 이는 상기 질소 생성기의 상기 제1 출력과 상기 제1 공급 파이프 시스템을 통한 상기 보호 공간 사이에 생성될 수 있는 연결을 끊는 역할을 한다. 상기 제1 공급 파이프 시스템에 할당되는, 이 제어 가능한 셧-오프 밸브에 의해, 상기 질소 공급도 제어될 수 있다. 이것은 상기 보호 공간 내에 미리 설정 가능한 불활성화 수준을 유지하는 것에 관한 특별한 장점인데, 이 경우 상기 보호 공간 내로 공급되는 불활성 가스의 양 및/또는 상기 보호 공간 내의 공기 교환에만 의존하는 상기 불활성 가스의 산소 농도가 상기 보호 공간의 상기 설정에 따른 대응해서 낮은 수준일 수 있다.

상기한 본 발명의 측면들에 따른 상기 불활성화 장치의 바람직한 특징의 하나로, 비록 부분적으로는 종래 기술로부터 알려졌지만, 상기 보호 공간 내의 산소 비율을 감지하기 위한 적어도 하나의 산소 감지 장치가 더 제공되고, 그로써 상기 보호 공간 내에서 측정되는 산소 농도에 기초하여, 이론적으로는, 단지 상기 보호 공간 내부에 소정의 불활성화 수준을 확립하고 및/또는 유지하기 위해 실제로 요구되는 양의 불활성 가스만이 상기 보호 공간 내로 공급하기 위해 상기 제어 유닛은 상기 보호 공간 내로 공급되는 불활성 가스의 양 및/또는 상기 불활성 가스 내의 산소 농도를 조정하도록 설정된다. 이러한 타입의 산소 감지 설비는, 적당한 양의 불활성 가스 및/또는 적당한 양의 신선한 공기 및/또는 산소를 공급함으로써, 특히 상기 보호 공간 내에 확립되는 상기 불활성화 수준이 가능한 한 정확하게 확립되고 및/또는 유지되는 것을 보장한다. 따라서 상기 산소 감지 장치가 상기 제어 유닛에 대응하는 대응 신호를 계속하여 또는 미리 설정된 시간 간격 마다 방출하고, 따라서 상기 불활성 가스 시스템이 대응하여 제어되고, 항상 상기 보호 공간 내에 확립되는 불활성 수준을 유지하기에 필요한 양의 불활성 가스를 상기 보호 공간으로 공급하는 것을 생각할 수 있다.

이와 관련하여, 본 기술 분야의 전문가라면, "상기 산소 농도를 소정의 불활성화 수준에서 유지한다"는 표현이 여기서, 상기 산소 농도를 소정의 제어 범위를 갖는 상기 불활성화 수준에서 유지하는 것이라는 점을 알 수 있고, 상기 제어 범위는 보호 공간의 타입에 따라(이를 테면, 상기 보호 공간을 위해 유효한 공기 교환 율에 기초하여, 또는 상기 보호 공간 내에 보관되는 물질의 종류에 따라) 선택될 수 있으며, 및/또는 사용되는 불활성화 시스템의 타입에 따라서도 선택될 수 있다는 점을 알 수 있다. 통상적으로는, 이런 종류의 제어 범위는 ± 0.2 vol.-% 이다. 물론, 다른 범위 역시 생각할 수 있다.

그러나, 상기한 연속적 및/또는 정기적인 산소 농도 측정에 더하여, 상기 산소 농도는 미리 수행되는 계산에 기초하여 미리 결정되는 특정 불활성화 수준에서 유지될 수도 있는데, 여기서 상기 계산은 상기 보호 공간의 소정의 디자인 파라미터가 고려되고, 상기 디자인 파라미터는 이를 테면, 상기 보호 공간을 위해 유효한 공기 교환 율, 특히 예를 들면, 상기 보호 공간의 n50 값, 및/또는 상기 보호 공간과 주변 지역의 기압 차이와 같은 것이 있다.

산소 감지 장치로서, 흡입-타입(aspiration-type) 장치가 매우 적당하다. 이러한 타입의 장치로써, 모니터 되는 보호 공간 내부의 공기로부터 대표적인 공기 샘플이 연속하여 수집되고, 산소 감지기로 제공되어서, 상기 산소 감지기가 제어 유닛에 대응하는 적절한 감지 신호를 방출한다.

이론적으로는, 상기 불활성 가스 시스템에 연결되는 주변 공기 콤프레서(environmental air compressor) 및 불활성 가스 생성기를 제공하는 것을 생각할 수 있고, 그로써 상기 제어 유닛이, 이를테면, 상비 불활성 가스 시스템에 의해 준비되어 상기 보호 공간 내로 공급되는 불활성 가스의 양과 같은 상기 주변 공기 콤프레서의 공기 흐름 율을 제어하며, 및/또는 상기 불활성 가스 내의 산소 농도를 상기 제1 미리 설정 가능한 불활성 수준(the first presettable inertization level)을 확립하고 및/또는 유지하는 데에 적당한 수준으로 설정한다. 본 구성은, 불활성 가스 시스템에 적합한데, 이는 상기 불활성 가스 시스템이 상기 불활성 가스를 현장에서(on-site)를 생성할 수 있다는 것에 특징이 있으며, 이를테면 내부에 상기 불활성 가스가 압축된 현태로 저장되어 있는 압축 탱크 배터리(a pressurized tank battery)를 제공할 필요가 없어진다는 점에 특징이 있다.

그러나, 물론, 상기 불활성 가스 시스템이 압축 불활성 가스 저장 탱크를 갖는 구성 또한 생각할 수 있으며, 이 경우 상기 제어 유닛이 상기 불활성 가스 압력 저장 탱크에 연관되고 상기 제1 공급 파이프 시스템에 연결되는 제어 가능한 압력 감소 밸브를 제어하도록 조정될 것이고, 상기 불활성 가스 시스템에 의해 제공되어 상기 보호 공간으로 공급되는 상기 불활성 가스의 양 및/또는 상기 미리 설정 가능한 불활성화 수준을 확립하고 및/또는 유지하기 위해 적당한 상기 불활성 가스 내의 산소 농도를 설정하도록 조정될 것이다. 상기 압축 불활성 가스 저장 탱크는 상기 언급한 주변 공기 콤프레서 및/또는 불활성 가스 생성기와 함께 제공될 수도 있고 독자적으로 제공될 수도 있다.

상기 실시 예에 더하여, 상기 불활성 가스 시스템은 소위 "압축 불활성 가스 저장 탱크"를 구비할 수 있는데, 상기 불활성화 장치가 또한 압력 의존적 밸브(pressure-dependent valve) 유닛을 구비하고, 상기 밸브는 제1 미리 설정 가능한 압력 범위, 이를테면 1 내지 4 bar에서 열려서, 상기 불활성 가스 시스템을 통해 상기 불활성 가스 압축 저장 콘테이너가 가득 차도록 허용한다.

앞서 지적된 바와 같이, 본 발명의 구성은 상기 보호 공간 내에 적당한 수준을 확립하고 및/또는 유지하는 것에 제한되지 않는다. 오히려, 청구범위의 불활성화 장치에서, 미리 설정 가능한 불활성화 수준이 최대 불활성화 수준, 기본 불활성화 수준, 또는 접근 가능한 수준(an accessibility level)과 같은 수준으로 조정된다.

이하에서는, 본 발명에 따른 일부 실시예들이 도면과 함께 보다 상세히 설명된다.

도1은 상기 본 발명의 제1 측면과, 상기 본 발명의 제2 측면의 조합에 따른 불활성화 장치의 일 실시예를 도시한다.

도 2는 도 1에서 도시된 상기 본 발명의 제1 측면과 상기 본 발명의 제2 측면의 조합에 따른 불활성화 장치의 다른 실시예를 도시한다.

도 3은 본 발명의 제3 측면에 따른 불활성화 장치의 일 실시예를 도시한다.

도 4는 상기 본 발명의 제2 측면과, 상기 본 발명의 제3 측면의 조합에 따른 불활성화 장치의 실시예를 도시한다.

도 5는 상기 본 발명의 제1 측면, 상기 본 발명의 제2 측면, 및 상기 본 발명의 또 제3 측면의 조합에 따른 불활성화 장치의 실시예를 도시한다.

[도면 부호에 관한 설명]

1 불활성화 장치(Inertization device)

2 보호 공간(Protective room)

10 압축 공기 소스; 주변 공기 콤프레서(Compressed air source; environmental air compressor)

11 불활성 가스 생성기(Inert gas generator)

11a 질소 강화 공기를 공급하기 위한 질소 생성기의 제1 아웃렛(First outlet of the nitrogen generator for supplying nitrogen-enriched air)

11b 질소 강화 공기를 공급하기 위한 질소 생성기의 제2 아웃렛(Second outlet of the nitrogen generator for supplying oxygen-enriched air)

12 제어 유닛(Control unit)

20 제1 공급 파이프 시스템(First supply pipe system)

21 제어 가능한 셧-오프 밸브(Controllable shut-off valve)

22 불활성 가스 압축 저장 탱크(Inert gas pressurized storage tank)

23 압력 감소 밸브(Pressure-reducing valve)

24 압력-의존적 밸브 유닛(Pressure-dependent valve unit)

30 제2 공급 파이프 시스템(Second supply pipe system)

31 제어 가능한 셧-오프 밸브(Controllable shut-off valve)

32 압축 산소 저장 탱크(Pressurized oxygen storage tank)

33 압력 감소 밸브(Pressure-reducing valve)

34 압력-의존적 밸브 유닛(Pressure-dependent valve unit)

40 바이패스 파이프 시스템(Bypass pipe system)

41 제어 가능한 셧-오프 밸브(Controllable shut-off valve)

50 산소 감지 장치(Oxygen detection device)

51 방출 노즐(Discharge nozzles)

도 1에서는, 본 발명의 제1 측면과 본 발명의 제2 측면의 조합에 따른, 일 실시예를 도시하는데, 불활성화 장치(1)은 모니터 되는 보호 공간(2) 내부에서 미리 설정될 수 있는 불활성화 수준을 확립하고 유지한다. 특히, 상기 불활성화 장치(1)은 불활성 가스 시스템을 포함하는데, 이는 도시된 실시 예에서 주변 공기 콤프레서(10), 및 이에 연결된 불활성 가스 및/또는 질소 생성기(11)를 포함한다. 제어 유닛(12)가 또한 제공되어, 대응하는 제어 신호를 통해 상기 주변 공기 콤프레서(10) 및/또는 상기 질소 생성기(11)을 켜고 끄도록 조정된다. 이러한 방식으로, 미리 설정 가능한 불활성화 수준은 상기 보호 공간(2) 내에서, 상기 제어 유닛(12)를 통해 확립되고 유지될 수 있다.

상기 불활성 가스 시스템(10, 11)에 의해 생성되는 불활성 가스는, 공급 파이프 시스템(20)("제1 공급 파이프 시스템")을 통해서, 모니터 되는 상기 보호 공간(2)으로 제공되는데, 물론 복수 개의 보호 공간이 상기 공급 파이프 시스템(20)에 연결될 수도 있다. 특히, 대응하는 방출 노즐(51)을 통해 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)에 의해 상기 불활성 가스가 제공되고, 상기 방출 노즐은 상기 보호 공간(2) 내의 적당한 포인트에 배열된다.

도 1에서 도시되는 실시예에서, 바람직하게는 질소인, 상기 불활성 가스는 현장의(on-site) 주변 공기로부터 획득된다. 상기 불활성 가스 생성기 및/또는 질소 생성기(11)은, 이를테면 막(membrane) 또는 PSA 기술에 기초하여 기능하는데, 이는 기술의 스테이트(the state of technology)로부터 알려졌고, 질소 비율이 이를 테면 90 vol.-% 내지 95 vol.-% 정도인 질소 강화 공기를 생성한다. 상기 질소 강화 공기는 도 1의 실시예에서 불활성 가스로서 제공되고, 상기 공급 파이프 시스템(20)을 통해 상기 보호 공간(2)으로 공급된다. 상기 불활성 가스를 생성하는 동안 추출되는 방법으로 산소가 강화된 공기는 아웃렛(11b)에 도달해서 제2 파이프 시스템을 통해 외부로 방출된다.

특히, 상기 제어 유닛(12)은 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)을 불활성화 신호, 예를 들어, 사용자에 의해 상기 제어 유닛(12)에 입력되는 신호와 같은 불활성화 신호에 기초하여 제어하고, 그에 따라 상기 보호 공간(2) 내의 미리 설정된 불활성화 수준이 확립되고 유지된다. 요구되는 불활성화 수준은, 이를테면 키 스위치(key switch) 또는 패스워드에 의해 보호되는 제어 패널(도시되지 않음)을 사용하여 선택될 수 있다. 물론, 상기 불활성화 수준이 미리 정해진 이벤트에 따라 선택되는 것도 생각할 수 있다.

예를 들어, 미리 결정된 상기 기본 불활성화 수준이 상기 제어 유닛(12)에서 선택되는 경우, 특히 상기 보호 공간(2)의 특성 값(the characteristic)을 고려하고, 상기 보호 공간(2) 내부의 기본 불활성화 수준을 선택하는 경우, 어떠한 불활성화 수준도 아직 확립되지 않았다면, 이를테면, 주변 공기의 화학적 구성과 필연적으로 같은 가스 공기가 상기 보호 공간 내에 존재한다면, 상기 공급 파이프 시스 템(20)에 할당된 셧-오프 밸브(21)가 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)으로부터 상기 보호 공간(2)내로 제공되는 상기 불활성 가스의 직접적 공급으로 상기 제어 유닛(12)을 통해 전환된다. 동시에, 산소 감지 장치(50)을 이용하여, 상기 보호 공간(2) 내의 산소 농도가 바람직하게는 연속적으로 측정된다. 도시되는 바와 같이, 상기 산소 감지 장치(50)은 상기 제어 유닛(12)에 연결되고, 따라서 상기 제어 유닛(12)은 이론적으로는 상기 보호 공간(2) 내에 확립된 산소 농도를 알 수 있다.

상기 보호 공간(2) 내의 산소 농도를 측정함으로써 상기 보호 공간 내의 상기 기본 불활성화 수준이 달성되었다고 결정되는 경우, 상기 제어 유닛(12)은 대응하는 신호를 상기 불활성 가스 시스템(10, 11) 및/또는 상기 셧-오프 밸브(21)에 공급하여, 불활성 가스의 추가적인 공급을 차단한다. 시간의 경과에 따라, 불활성 가스는 누설 부분(certain leakage points)를 통해 빠져나가고, 따라서 상기 공간 내부의 공기 내에서 상기 산소 농도는 증가한다. 상기 불활성화 수준이 상기 목적 수준으로부터 소정의 양만큼 변화한 경우, 상기 제어 유닛(12)는 대응하는 신호를 상기 불활성 가스 시스템(10, 11) 및/또는 상기 셧-오프 밸브(21)에 공급하여 다시 불활성 가스가 공급되도록 전환한다.

도 1의 실시예에서, 바이패스 파이프 시스템(40)이 더 제공되어, 상기 압축 공기 소스(10)의 아웃렛(outlet)을 상기 공급 파이프 시스템(20)으로 연결한다. 상기 바이패스 파이프 시스템(40)을 통해, 상기 압축 공기 소스(10)에 의해 제공되는 상기 압축 공기는 필요한 만큼 신선한 공기로서 상기 공급 파이프 시스템(20)으로 공급될 수 있고, 따라서 상기 보호 공간(2)으로도 공급될 수 있다. 직접적인 신선한 공기를 상기 보호 공간(2)으로 공급하는 것은, 상기 보호 공간(2) 내에 확립된 불활성화 수준이 상기 보호 공간(2) 내부에서 확립되어야 하는 불활성화 수준의 산소 농도보다 낮은 경우에 이루어 진다. 이것은, 이를테면 상기 보호 공간(2) 내부에 상기 기본 불활성화 수준을 확립하는 동안, 부주의 또는 다른 이유에 의해 너무 많은 불활성 가스가 공급되는 경우에 발생한다. 다른 한편으로, 상기 신선한 공기의 공급은, 예를 들어 필요에 의해 상기 보호 공간(2) 내로 출입을 허용하는 경우에, 이미 상기 보호 공간(2) 내에 확립되어 유지되는 불활성화 수준이 가능한 한 빨리 상승되어야 하는 경우에도 필요하다.

일반적인 표현을 빌리자면, 도 1에서 도시되는 실시예에 따른 상기 불활성 가스 시스템에서, 소정의 불활성화 수준을 확립하고 및/또는 유지하기 위해 상기 보호 공간 내로 공급되는 불활성 가스의 양, 및/또는 상기 불활성 가스 내의 산소 농도가 제공되어, 상기 불활성 가스 시스템에 의해 준비되는 불활성 가스는 하나 또는 같은 공급 파이프 시스템(20)을 통해 상기 보호 공간(2)으로 공급된다.

도 2는 도 1에서 도시되는 본 발명의 제1 측면 및 본 발명의 제2 측면의 조합에 따른, 불활성화 장치(1)의 다른 실시예를 도시한다. 도 1의 실시예와는 달리, 도 2에서 도시되는 불활성화 장치(1)는 압축 저장 탱크(a pressurized storage tank)(22)를 더 구비하여, 그 내부에 상기 질소 생성기(11)에 의해 준비되어 질소가 강화된 공기를 저장한다. 도 2에서 도시되는 바와 같이, 제어 유닛(12)은, 상기 압축 질소 저장 탱크(22)에 할당되고 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)에 연결된 압력-감소 밸브(pressure-reducing valve)를 제어하도록 조정되어, 궁극적으로 는 준비된 양의 상기 불활성 가스가 상기 보호 공간(2)로 공급되고, 및/또는 상기 불활성 가스 내부의 산소 농도가 소정의 불활성화 수준을 확립하고 및/또는 유지하기에 적당한 수준으로 설정된다.

나아가, 도 2의 실시예에서는, 미리 설정된 제1 압력 범위에서 열려서, 상기 압축 질소 저장 탱크(22)가 상기 질소 생성기(11)에 의해 준비된 상기 질소 강화 공기로 가득 차도록 하는 압력-의존 밸브(a pressure-depend valve)(24)가 제공된다.

도 3은 본 발명의 제3 측면에 따른 불활성화 장치(1)의 일실시예를 도시한다.

여기서, 질소 생성기(11)가 압축 공기 소스(10)에 연결된 구성인 불활성 가스 시스템(10, 11)은, 내부에 공기 분리 시스템(도시되지 않음)을 함께 구비하여 제공되는데, 상기 공기 분할 시스템은 상기 압축 공기 소스(10)으로부터 산소를 분리하여 상기 질소 생성기(11)의 제1 아웃렛(11a)에서 질소 강화 공기를 제공한다. 특히, 상기 질소 생성기(11)에 의해 제공되는 상기 질소 강화 공기는 상기 질소 생성기의 상기 제1 아웃렛(11a)를 통해 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)으로 공급될 수 있다.

도 1이나 도 2의 실시예에서 기술된 구성과는 달리, 도 3에서 도시되는 실시예에서는, 상기 불활성화 장치(11)가, 제2 공급 파이프 시스템(30)을 더 구비하는데, 상기 제2 공급 파이프 시스템(30)은 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)에 연결되고 상기 제어 유닛(12)을 통해 제어되는 셧-오프 밸브(31)을 통해 상기 보호 공 간(2)에 연결될 수 있으며, 상기 질소 생성기(11)에 의한 상기 압축 공기로부터 분리되는 상기 산소가 산소 강화 공기로서 상기 질소 생성기(11)의 제2 아웃렛(11b)을 통해 상기 제2 공급 파이프 시스템(30)으로 제공된다. 여기서, 상기 제2 공급 파이프 시스템(30)은 상기 제1 공급 파이프 시스템(20) 내로 옮겨져서 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)을 통해 상기 보호 공간(2)로 연결될 수 있다. 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)을 적절히 조정함으로써, 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)에 할당된 상기 셧-오프 밸브(21), 및/또는 상기 제2 공급 파이프 시스템(30)에 할당된 상기 셧-오프 밸브(31)는, 상기 보호 공간(2) 내부의 소정의 불활성화 수준을 빨리 확립하고, 및/또는 정확하게 유지한다.

도 4는 도 3에서 도시된 상기 본 발명의 제3 측면에 따른 불활성화 장치(1)의 다른 실시예를 도시한다. 도 4의 시스템은, 추가적인 압축 저장 탱크(32)를 구비하여 질소 생성기(11)에 의해 준비되는 상기 산소 강화 공기를 저장한다는 점에서, 도 3의 실시예와 차이가 나며, 제어 유닛(12)은 제어 가능한 압력 감소 밸브(33)을 제어하도록 조정되고, 상기 압력 감소 밸브(33)은 상기 압축 산소 저장 탱크(32)에 할당되고 제2 공급 파이프 시스템(30)과 연결되며, 그러한 방식으로 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)에 의해 제공되어 상기 보호 공간(2)로 공급되는 불활성 가스의 양 및/또는 상기 불활성 가스 내의 산소 농도가 상기 소정의 불활성화 수준을 확립하고 및/또는 유지하는 데에 적당한 수준으로 맞춘다.

나아가, 압력-의존 밸브(pressure-dependent valve) 장치(34)가 제공되어, 미리 설정 가능한 제1 압력 범위에서 열려서, 상기 압축 산소 저장 탱크(32)가 상 기 질소 생성기(11)에 의해 공급되는 산소 강화 공기로 가득 차도록 허용한다.

도 5는 상기 본 발명의 제1 측면, 상기 본 발명의 제2 측면, 및 상기 본 발명의 제3 측면에 따른 불활성화 장치(1)의 일 실시예를 도시한다. 따라서 본 실시예에서는, 상기 본 발명의 제1 측면 및 상기 본 발명의 제2 측면에 따른 바이패스 파이프 시스템(40), 그리고 상기 질소 생성기(11)의 상기 제2 아웃렛(11b)과 상기 제1 공급 파이프 시스템(20) 사이의 제2 공급 파이프 시스템(30)이 제공된다.

도 5에서 도시되는 실시예에의 기능적 동작 방법 및 장점은, 상기한 내용을 참조하여 이해될 수 있다.

물론, 상기 산소 강화 공기를 위한 압축 저장 탱크 및/또는 상기 질소 강화 공기를 위한 압축 저장 탱크를 도 5의 실시예에 따른 시스템에 더 제공하는 것도 생각할 수 있으며, 이는 도 2 및 도 4의 실시예의 경우를 참조할 수 있다.

상기 제어 유닛(12)를 통한 상기 질소 생성기(11)의 제어와 관련하여, 상기 질소 생성기(11)가, 이를테면, 개별적 막 유닛의 종속 결합(a cascade of individual memvrane units)을 구비하는 구성도 생각할 수 있으며, 이 경우 상기 압축 공기 소스(10)에 의한 산소를 상기 압축 공기로부터 분리하고 상기 질소 생성기(11)의 제1 아웃렛(11a)에 상기 질소 강화 공기를 제공하는 상기 개별적 막 유닛의 수는 상기 제어 유닛(12)를 통해 선택될 수 있고, 이렇게 상기 제어 유닛(12)를 통해 선택되는 상기 개별적 막 유닛의 수에 기초하여 상기 질소 생성기(11)에 의해 제공되는 상기 질소 강화 공기의 질소 강화 정도가 제어될 수 있다.

이러한 면에서, 본 발명은 도 1 내지 도 5에서 도시되는 예시적인 실시예들 에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능함을 알 수 있다.

Claims

모니터 되는 보호 공간(2) 내부에 미리 설정 가능한 불활성화 수준을 확립하고 유지하기 위해,

불활성 가스를 공급하기 위한, 제어 가능한 불활성 가스 시스템(10, 11);

상기 불활성 가스 시스템(10, 11)에 연결되고, 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)에 의해 준비되는 상기 불활성 가스를 보호 공간(2)에 제공하기 위해 상기 보호 공간(2)에 연결될 수 있는 제1 공급 파이프 시스템(20); 및

상기 불활성 가스 시스템(10, 11)을 제어하여, 상기 보호 공간(2) 내에서 소정의 미리 설정 가능한 불활성화 수준이 확립되고 유지되도록 하는 제어 유닛(12)

을 포함하는 불활성화 장치(1)에 있어서,

상기 불활성 가스 시스템(10, 11)은 바이패스 파이프 시스템(40)을 더 포함하고, 상기 바이패스 파이프 시스템(40)은 셧-오프 밸브(41)을 통해 상기 제어 유닛(12)과 연결되고, 상기 바이패스 파이프 시스템(40)의 한 쪽은 압축 공기 소스(10)와 접속하고, 상기 바이패스 파이프 시스템(40)의 다른 한 쪽은 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)과 접속하여, 상기 압축 공기 소스에 의해 제공되는 압축 공기를 직접 상기 보호 공간(2)에 제공해서, 상기 보호 공간(2) 내에 소정의 불활성화 수준을 확립하거나 유지하는 것을 특징으로 하는 불활성화 장치(1).
제1항에 있어서,

상기 압축 공기 소스(10)는, 산소, 산소 강화 공기 또는 압축 공기를 저장하기 위한 압축 저장 탱크(32)를 구비하고,

상기 제어 유닛(12)는, 제어 가능한 압력 감소 밸브(23)를 제어하도록 설정되고, 상기 압력 감소 밸브(23)는 상기 압축 저장 탱크(32)에 할당되고, 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)에 연결되어 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)에 의해 제공되며 상기 보호 공간(2)에 공급되는 불활성 가스의 양 또는 상기 소정의 불활성화 수준을 확립하거나 유지할 수 있는 불활성 가스 내의 산소 농도를 설정하는 불활성화 장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 불활성 가스 시스템(10, 11)은 상기 압축 공기 소스(10)에 연결되는 질소 생성기(11)를 포함하여, 상기 압축 공기 소스(10)에 의해 공급되는 상기 압축 공기로부터 산소를 분리하고, 상기 질소 생성기(11)의 제1 아웃렛(11a)에서 질소 강화 공기를 사용 가능하게 하며,

상기 질소 생성기(11)에 의해 준비되는 상기 질소 강화 공기는 불활성 가스로서 상기 질소 생성기(11)의 상기 제1 아웃렛(11a)를 통해 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)에 공급될 수 있고,

상기 바이패스 파이프 시스템(40)은, 상기 압축 공기 소스(10)에 의해 준비되는 상기 압축 공기를, 적어도 부분적으로는, 상기 보호 공간(2)으로 제공하여, 상기 보호 공간(2) 내부에 소정의 불활성화 수준을 확립하거나 유지하도록 하기 위해 상기 질소 생성기(11)을 바이패스 하는 불활성화 장치(1).
제1항에 있어서,

상기 불활성화 장치(1)에 있어서,

상기 불활성 가스 시스템(10, 11)은, 압축 공기 소스(10)에 연결되는 질소 생성기(11)를 구비하여, 상기 압축 공기 소스(10)에 의해 공급되는 압축 공기로부터 산소를 분리하고, 상기 질소 생성기(11)의 제1 아웃렛(11a)에서 질소 강화 공기를 사용 가능하게 하며,

상기 질소 생성기(11)에 의해 제공되는 상기 질소 강화 공기는 불활성 가스로서, 상기 질소 생성기(11)의 상기 제1 아웃렛(11a)를 통해 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)으로 공급될 수 있는 불활성화 장치(1)에 있어서,

상기 질소 생성기(11)가 상기 제어 유닛(12)를 통해 제어되는 방식으로 소정의 불활성화 수준이 상기 보호 공간(2) 내부에 확립되거나 유지될 수 있고,

상기 보호 공간에 공급되는 상기 불활성 가스 내의 산소 농도가 조정되어, 상기 질소 생성기(11)에 의해 제공되는 상기 질소 강화 공기 내의 질소 강화 정도가, 상기 질소 생성기(11)의 공기 분리 시스템 내의 상기 압축 공기 소스(10)에 의해 제공되는 상기 압축 공기의 존재 시간(the dwell time)에 기초하여 제어되는 것을 특징으로 하는 불활성화 장치(1).
제 4항에 있어서,

상기 질소 공급기(11) 내에 포함되는 상기 공기 분리 시스템은 복수 개의 개별 공기 분리 유닛의 종속연결(cascade)을 포함하고,

상기 압축 공기 소스(10)에 의해 공급되는 상기 압축 공기로부터 산소를 분리하고, 상기 질소 생성기(11)의 상기 제1 아웃렛(11a)에 상기 질소 강화 공기를 제공하기 위해 사용되는, 상기 개별적 공기 분리 유닛의 수는, 상기 제어 유닛(12)을 통해 선택될 수 있고,

상기 질소 생성기(11)에 의해 제공되는 상기 질소 강화 공기 내의 질소 강화 정도는 상기 제어 유닛(12)를 통해 선택되는 상기 개별적 공기 분리 유닛의 수에 기초하여 제어되는 불활성화 장치(1).
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 질소 생성기(11)에 연결되는 상기 압축 공기 소스(10)은 상기 제어 유닛(12)를 통해 제어될 수 있고, 따라서 상기 질소 생성기(11)에 포함되는 상기 공기 분리 시스템을 통한 상기 압축 공기 흐름의 비율을 제어할 수 있으며, 그로써 상기 공기 분리 시스템 내의 상기 압축 공기의 존재 시간을 제어하는 불활성화 장치(1).
제4항에 있어서,

사기 불활성화 장치(1)에 있어서,

상기 불활성화 장치(1)는 제2 공급 파이프 시스템을 더 구비하고,

상기 제2 공급 파이프 시스템은 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)에 연결되고, 상기 제2 공급 파이프 시스템은 상기 보호 공간(2)에 연결될 수 있고,

상기 질소 생성기(11)에 의해 상기 압축 공기로부터 분리되는 상기 산소는, 산소 강화 공기로서, 상기 질소 생성기(11)의 제2 아웃렛(11b)를 통해, 상기 제2 공급 파이프 시스템(30)으로 제공되며, 그로써 상기 보호 공간(2) 내의 소정의 불활성화 수준이 확립되거나 유지되는 것을 특징으로 하는 불활성화 장치(1).
제 7항에 있어서,

상기 제2 공급 파이프 시스템이 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)에 연결되어서, 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)을 통해 상기 보호 공간(2)으로 연결되는 불활성화 장치(1).
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 제2 공급 파이프 시스템(30)에 할당되는 셧-오프 밸브(31)을 더 포함하고,

상기 셧-오프 밸브(31)는 상기 제2 공급 파이프 시스템(30)에 의해 생성되는, 상기 질소 생성기(11)의 상기 제2 아웃렛(11b) 과 상기 보호 공간(2) 사이의 연결을 차단하기 위해, 상기 제어 유닛(12)를 통해 제어될 수 있는 불활성화 장치(1).
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 불활성 가스 시스템(10, 11)은, 상기 질소 생성기(11)에 의해 제공되는 상기 산소 강화 공기를 저장하기 위한 압축 저장 탱크(32)를 더 포함하고,

상기 제어 유닛(12)는, 상기 압축 산소 저장 탱크(32)에 할당되고 상기 제2 공급 파이프 시스템(30)에 연결되는 제어 가능한 압력 감소 밸브(33)를 제어하도록 조정되어, 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)에 의해 제공되어 상기 보호 공간(2)으로 공급되는 는 상기 불활성 가스의 양을 설정하고, 또는 상기 불활성 가스 내의 상기 산소 농도를 상기 소정의 불활성화 수준을 확립하거나 유지할 수 있는 상기 수준으로 설정하는 불활성화 장치(1).
제10항에 있어서,

압력-의존적 밸브 유닛(34)를 더 포함하고,

상기 압력-의존적 밸브 유닛(34)은 미리 설정 가능한, 제1 압력 범위에서 열려서, 상기 압축 산소 저장 탱크(32)가 상기 질소 생성기(11)에 의해 제공되는 상기 산소 강화 공기로 가득 차도록 허용하는 불활성화 장치(1).
제1항 또는 제4항에 있어서,

적어도 하나의 셧-오프 밸브(21)을 더 포함하고,

상기 적어도 하나의 셧-오프 밸브(21)는 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)에 할당되고, 상기 적어도 하나의 셧-오프 밸브(21)는 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)에 의해 생성되는, 상기 질소 생성기(11)의 상기 제1 아웃렛(11a) 과 상기 보호 공간(2) 사이의 연결을 차단하기 위해, 상기 제어 유닛(12)를 통해 제어될 수 있는 불활성화 장치(1).
제7항에 있어서,

적어도 하나의 셧-오프 밸브(21)을 더 포함하고,

상기 적어도 하나의 셧-오프 밸브(21)는 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)에 할당되고, 상기 적어도 하나의 셧-오프 밸브(21)는 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)에 의해 생성되는, 상기 질소 생성기(11)의 상기 제1 아웃렛(11a) 과 상기 보호 공간(2) 사이의 연결을 차단하기 위해, 상기 제어 유닛(12)를 통해 제어될 수 있는 불활성화 장치(1).
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 보호 공간(2) 내의 상기 산소 비율을 감지하기 위해 적어도 하나의 산소 감지 장치(50)을 더 포함하고,

상기 제어 유닛(12)은, 상기 보호 공간(2) 내에서 측정되는 상기 산소 비율에 기초하여, 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)에 의해 제공되어 상기 보호 공간(2)으로 공급되는 상기 불활성 가스의 양 또는 상기 불활성 가스의 상기 산소 농도를 조정하도록 설정되는 불활성화 장치(1).
제14항에 있어서,

상기 산소 감지 장치(50)은 흡입 방식(aspiration-type) 산소 감지 장치인 불활성화 장치(1).
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 불활성 가스 시스템(10, 11)은, 상기 질소 생성기(11)에 의해 제공되는 상기 질소 강화 공기를 저장하기 위해 압축 저장 탱크(22)를 더 포함하고,

상기 제어 유닛(12)은, 상기 압축 질소 저장 탱크(22)에 할당되고 상기 제1 공급 파이프 시스템(20)에 연결된 제어 가능한 압력 감소 밸브(23)를 제어하도록 조정되고, 그로써 상기 불활성 가스 시스템(10, 11)으로부터 준비되어 상기 보호 공간(2)으로 제공되는 상기 불활성 가스의 양을 설정하거나 상기 불활성 가스 내의 상기 산소 농도를 상기 소정의 불활성화 수준을 확립하거나 유지하기 위한 수준으로 설정하는 불활성화 장치(1).
제16항에 있어서,

압력 의존적 밸브 유닛(24)을 더 포함하고,

상기 압력 의존적 밸브 유닛(24)는, 미리 설정 가능한 제1 압력 범위에서 열려서, 상기 압축 질소 저장 탱크(22)가 상기 질소 생성기(11)에 의해 준비되는 상기 질소 강화 공기로 가득 차도록 허용하는 불활성화 장치(1).
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 미리 설정 가능한 불활성화 수준은 최대 불활성화 수준, 기본 불활성화 수준, 또는 달성 가능한 수준(accessibility level)인 불활성화 장치(1).