KR101575028B1

KR101575028B1 - 액화석유가스용 대기식 기화 시스템

Info

Publication number: KR101575028B1
Application number: KR1020140038475A
Authority: KR
Inventors: 전승채
Original assignee: 전승채
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2015-12-11
Also published as: WO2015152496A1; KR20150114196A

Abstract

본 발명은, 액화석유가스가 저장되는 액화석유가스 저장탱크 ; 액상의 액화석유가스를 기화시키기 위한 대기식 기화부 ; 상기 액화석유가스 저장탱크의 액상 액화석유가스를 배출하기 위하여 일단이 상기 액화석유가스 저장탱크에 연결되는 액상 배출관 ; 상기 액화석유가스 저장탱크의 기상 액화석유가스를 배출하기 위하여 일단이 상기 액화석유가스 저장탱크에 연결되는 기상 배출관 ; 상기 액상 배출관의 타단에 마련되어 액상 액화석유가스의 압력을 감압하는 액상 감압부 ; 상기 액상 감압부에서 감압된 액상 액화석유가스를 상기 대기식 기화부로 공급하기 위하여 마련되는 기화부 연결관 ; 상기 기상 배출관의 타단과 상기 기화부 연결관 사이에 마련되어 상기 기상 배출관의 기상 액화석유가스의 압력에 따라 상기 기상 배출관으로부터 상기 기화부 연결관으로 유입되는 기상 액화석유가스의 유량을 조절하는 기상 유량조절부 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

액화석유가스용 대기식 기화 시스템{Atmospheric Vaporizing System for Liquified Petroleum Gas}

본 발명은 액화석유가스를 기화하기 위한 시스템에 관한 것으로, 저장탱크로부터 기상의 액화석유가스가 배출되도록 하여 저장탱크의 액상의 액화석유가스의 온도를 낮추면서 액상의 액화석유가스가 기상의 액화석유가스와 함께 배출되도록 하여, 액상의 액화석유가스의 기화에 필요한 보다 넓은 전열면적과 대기와의 보다 높은 온도편차를 얻을 수 있는 액화석유가스용 대기식 기화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 액화석유가스(LPG)와 같이 대량으로 소비되는 가스는 그 용적량을 높이기 위하여 기체상태를 고압으로 농축시켜 액체상태로 액화시키고, 이를 사용할 때에는 다시 기화한 후 사용하고 있다.

이와 같이 액상의 액화석유가스를 사용하기 위한 종래의 기술을 설명한다.

(1) 별도의 기화장치가 없는 경우

도 1은 식당과 같이 소규모의 영업장에서 LPG를 사용하는 경우를 예를 들어 도시한 것이다.

LPG 가스통(1) 내부에는 액화석유가스가 저장되어 있으며, 수요처는 LPG 가스통(1) 내부 상부의 기상 액화석유가스를 직접 이용하게 된다. 즉 LPG 가스통(1)의 내부가 소정의 압력으로 유지될 때 액상의 액화석유가스가 내부에 저장되는 것은 물론이며 그 상부에는 일정량의 기상의 액화석유가스가 존재하게 되는데, 이 방식은 기상의 액화석유가스를 직접 이용하게 되며, 따라서 별도의 기화장치가 불필요하게 된다.

LPG 가스통(1)의 기상 액화석유가스가 외부로 유출될 경우 LPG 가스통(1) 내부에서 빠져나간 기상 액화석유가스의 양만큼 액화석유가스가 기화되어 내부의 증기압력을 유지하려고 하나, 이와 같은 기화를 위하여는 LPG 가스통(1)을 통하여 외부와 충분한 열교환이 이루어져야 하며, 충분한 열교환이 이루어지지 않을 경우 기화열로 인하여 액상 액화석유가스의 온도는 기화열로 인하여 낮아지게 되며 이와 같이 온도가 낮아진 액화석유가스는 결국 내부 압력에 대한 끓는점 이하의 온도로 낮아지게 되어 최종적으로는 기화가 불가능한 상태가 된다.

이 방식은 LPG 가스통(1) 자체로는 충분한 전열면적을 확보할 수 없기 때문에 충분한 열교환이 불가능하며, 그 결과 액화석유가스의 온도는 낮아지게 되며, 결과적으로 소량의 기화만 발생하게 된다. 특히 겨울철과 같이 외기 온도가 낮은 경우에는 더욱 기화능력이 약화된다.

따라서 이와 같은 방식은 소규모의 사업장에서만 사용될 뿐이며, 액화석유가스를 대량으로 이용하는 수요처에는 적용할 수 없다.

(2) 대기식 기화장치를 구비한 경우

도 2는 LNG와 같이 액화가스의 저장온도가 매우 낮은 경우에 사용되는 대기식 기화장치를 보여준다.

액화저장탱크(1) 내부의 액상의 액화가스가 외부로 유출된 후 대기식 기화장치(2)를 지나면서 기화되고 이후 그 기화된 가스를 수요처가 이용하게 된다.

이와 같은 방식은 액화가스와 대기 사이에 충분한 온도편차가 있는 경우에 적용할 수 있다.

즉 LNG같이 초저온으로 저장되는 액화가스는 겨울철의 경우에도 대기와 충분한 온도편차가 있기 때문에 기화 능력에 문제가 되지 않지만, LPG와 같이 7bar, 12℃로 저장되는 액화석유가스의 경우 오히려 외기의 온도가 액화석유가스의 온도보다 낮을 수 있기 때문에 겨울철의 경우에는 대기식 기화장치를 이용하는 것이 어렵게 되며, 여름철의 경우에도 액화석유가스와 외기의 온도 편차가 거의 없으므로 사용하기 어렵다는 문제가 있다.

그러나 대기식 기화장치의 경우 별도의 유지비용이 필요하지 않다는 장점이 있다.

이와 같은 대기식 기화장치는 액상의 액화가스와 대기와의 온도 편차, 전열면적 등이 중요한 기술 요소가 된다.

(3) 전열히터식 기화장치를 구비한 경우

도 3은 LPG와 같이 비교적 높은 온도에서 저장되는 액화석유가스를 기화하여 사용하기 위한 전열히터식 기화장치를 보여준다.

액화저장탱크(1) 내부의 액상의 액화석유가스가 외부로 유출된 후 전열히터식 기화장치(2)를 지나면서 기화되고 이후 그 기화된 가스를 이용하게 된다.

이때 전열히터식 기화장치(2)는 전열을 위한 물(3)이 담긴 수조와 그 물을 가열하기 위한 히터장치(4) 등을 구비한다. 즉 전기 등에 의하여 작동되는 히터장치(4)가 발열하면 물(3)이 가열되고, 그 물(3)의 열에 의하여 액상의 액화석유가스가 기화되는 것이다.

이와 같은 전열히터식 기화장치의 경우 히터장치(4)의 작동을 위하여 전기를 필요하므로 에너지 낭비가 심할 뿐만 아니라 물(3)에 잠기는 액화석유가스용 열교환 코일은 물(3)과 접하게 되어 부식 등의 문제가 발생하게 되며 이로 인하여 2~3년의 주기로 액화석유가스용 열교환 코일 등을 교환하여야 한다는 문제가 발생한다.

상기와 같이 (1)의 경우 기상의 액화석유가스를 직접 이용하여 별도의 기화장치가 불필요한 반면, (2) 및 (3)의 경우 액상의 액화가스를 이용하므로 별도의 기화장치가 필요하게 된다.

또한 (2) 및 (3)의 방식의 경우 액상의 액화가스만을 다룰 뿐이며, 기상의 액화가스는 이용되지 않으며, 다만 기상의 액화가스의 압력이 비정상적으로 상승할 때를 대비하여 별도의 안전밸브 등을 설치하기도 한다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0097056호 대한민국 등록특허 제10-1183214호 대한민국 실용신안등록 제20-0302865호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 액화석유가스용 대기식 기화장치를 겨울철과 같이 대기 온도가 낮은 경우에도 사용할 수 있도록 하여 대기식 기화장치의 장점을 취하면서도 충분한 온도 편차와 전열면적을 확보할 수 있어 대기식 기화 시스템의 성능을 높일 수 있는 액화석유가스용 대기식 기화 시스템을 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 액화석유가스가 저장되는 액화석유가스 저장탱크 ; 액상의 액화석유가스를 기화시키기 위한 대기식 기화부 ; 상기 액화석유가스 저장탱크의 액상 액화석유가스를 배출하기 위하여 일단이 상기 액화석유가스 저장탱크에 연결되는 액상 배출관 ; 상기 액화석유가스 저장탱크의 기상 액화석유가스를 배출하기 위하여 일단이 상기 액화석유가스 저장탱크에 연결되는 기상 배출관 ; 상기 액상 배출관의 타단에 마련되어 액상 액화석유가스의 압력을 감압하는 액상 감압부 ; 상기 액상 감압부에서 감압된 액상 액화석유가스를 상기 대기식 기화부로 공급하기 위하여 마련되는 기화부 연결관 ; 상기 기상 배출관의 타단과 상기 기화부 연결관 사이에 마련되어 상기 기상 배출관의 기상 액화석유가스의 압력에 따라 상기 기상 배출관으로부터 상기 기화부 연결관으로 유입되는 기상 액화석유가스의 유량을 조절하는 기상 유량조절부 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 기화부 연결관과 상기 액상 감압부 사이에 액상 유량 조절부가 마련되며, 상기 액상 유량 조절부는 액상 액화가스의 수위에 따라 상하로 이동되는 제1부력재에 의하여 상기 액상 유량 조절부로 유입되는 액상 액화가스의 양이 조절되는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 대기식 기화부의 후단에 액유출 방지장치가 마련되며, 상기 액유출 방지장치는, 하부에 유입구가 형성되며 상부에 유출구가 형성되는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 마련되는 제2부력재와, 상기 제2부력재의 상부에 마련되며 상기 제2부력재가 상부로 이동하면 상기 유출구를 막도록 마련되는 유출구 폐쇄부재와, 상기 케이싱의 상부에 마련되는 폐쇄부재 밀기용 바를 포함하여 이루어지는 것일 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 액화석유가스용 대기식 기화장치를 겨울철과 같이 대기 온도가 낮은 경우에도 사용할 수 있도록 하여 대기식 기화장치의 장점을 취하면서도 충분한 온도 편차와 전열면적을 확보할 수 있어 대기식 기화 시스템의 성능을 높일 수 있게 된다.

즉 본 발명은 액화석유가스 저장탱크에서 자연스럽게 발생하는 액상 액화석유가스의 기화와, 이에 의하여 발생하는 액화석유가스 저장탱크 내부의 액상 액화석유가스의 저온화와, 대기식 기화부에서 발생하는 액상 액화석유가스의 기화에 의하여 액화석유가스용 대기식 기화 시스템의 기화 능력을 획기적으로 증대시킬 수 있어, 종래의 전기를 사용하는 전열히터식 기화장치를 대체할 수 있게 된다.

도 1 내지 도 3은 종래의 기술에 의한 액화석유가스 이용 방식을 개념적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예인 액화석유가스용 대기식 기화 시스템의 개념도,
도 5는 도 4의 액상 감압부와 액상 유량 조절부와 기상 유량 조절부의 확대도,
도 6a 및 도 6b는 도 5의 액상 유량 조절부의 확대도,
도 7a 및 도 7b는 도 5의 기상 유량 조절부의 확대도,
도 8a 및 도 8b는 도 4의 액유출 방지장치의 확대도.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 4는 본 발명에 따른 일 실시예인 액화석유가스용 대기식 기화 시스템의 개념도이며, 도 5는 도 4의 액상 감압부와 액상 유량 조절부와 기상 유량 조절부의 확대도이며, 도 6a 및 도 6b는 도 5의 액상 유량 조절부의 확대도이며, 도 7a 및 도 7b는 도 5의 기상 유량 조절부의 확대도이며, 도 8a 및 도 8b는 도 4의 액유출 방지장치의 확대도이다.

이하에서는 패킹, 볼트, 너트 등과 구성요소의 조립 및 밀폐 등을 위하여 반드시 필요하며 매우 일반적인 부재들에 대하여는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 시스템은 크게 액화석유가스 저장탱크(100)와, 액상 배출관(110)과, 기상 배출관(120)과, 액상 감압부(130), 액상 유량 조절부(140), 기상 유량 조절부(150), 기화부 연결관(160), 대기식 기화부(300), 액유출 방지장치(400) 등을 포함하여 이루어진다.

먼저 도 4를 기준으로 본 시스템을 설명한다.

액화석유가스 저장탱크(100)에 액화석유가스가 저장되며, 액화석유가스 저장탱크(100)의 내부에는 액상의 액화석유가스와 액상의 액화석유가스가 증발하여 생성된 기상의 액화석유가스가 존재한다.

일반적으로 LPG는 대기온도가 상온 12℃일 때 그 내부 압력은 약 7 bar 정도의 압력이 유지된다.

액화석유가스 저장탱크(100)로부터 액상의 액화석유가스를 배출하기 위하여 액상 배출관(110)의 일단이 액화석유가스 저장탱크(100)에 연결되며, 액화석유가스 저장탱크(100)로부터 기상의 액화석유가스를 배출하기 위하여 기상 배출관(120)의 일단이 액화석유가스 저장탱크(100)에 연결된다.

물론 액상 배출관(110)의 일단은 액상의 액화석유가스가 유입될 수 있도록 액화석유가스 저장탱크(100)의 하부에 연결되며, 기상 배출관(120)의 일단은 기상의 액화석유가스가 유입될 수 있도록 액화석유가스 저장탱크(100)의 상부에 연결된다.

액상 배출관(110)의 타단에 액상 감압부(130)가 마련된다. 도 5 등에 도시된 액상 감압부(130)는 감압 밸브의 일종으로서 감압 밸브는 매우 일반적인 기술이므로 그 상세한 설명을 생략한다.

감압 밸브(pressure reducing valve)는, 액체의 압력이 사용 목적보다 높을 때 이것을 감압하고, 또한 감압된 압력을 일정하게 유지하는 밸브를 말한다.

본 실시예의 감압 밸브는 2차측의 압력(즉, 감압후의 압력)을 2 bar 정도(물론 이 압력은 실시예에 따라 조정될 수 있다.)로 유지할 수 있다.

감압 밸브는 매우 일반적인 기술이며 본 실시예의 도면에 한정되는 것도 아니며, 매우 다양한 종류의 밸브가 이용될 수 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다.

액상 감압부(130)의 후단에 액상 유량 조절부(140)가 마련된다.

액상 유량 조절부(140)는, 대기식 기화부(300)로 과도한 양의 액상 액화석유가스가 공급되는 것, 즉 액화석유가스 저장탱크(100)로부터 과도한 양의 액상 액화석유가스가 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다.

액상 유량 조절부(140)의 구조는 후술한다.

액상 유량 조절부(140)의 후단에 기화부 연결관(160)이 마련된다.

기화부 연결관(160)은 액상 감압부(130)에서 감압된 액상 액화석유가스를 대기식 기화부(300)로 공급하기 위하여 마련된다.

한편 기화부 연결관(160)은 기상 유량 조절부(150)를 매개하여 기상 배출관(120)의 타단과 연결된다.

즉 기화부 연결관(160)은 기상 배출관(120)에서 공급되는 기상 액화석유가스를 대기식 기화부(300)로 공급하는 역할도 가지게 된다.

기상 유량 조절부(150)는 기상 배출관(120)의 기상 액화석유가스의 압력(실질적으로 액화석유가스 저장탱크(100)의 기상 액화석유가스의 압력과 동일함.)에 따라 기상 배출관(120)으로부터 기화부 연결관(160)으로 공급되는 기상 액화석유가스의 양을 조절하게 된다.

본 실시예의 기상 유량 조절부(150)는, 중앙을 따라 제1통공(151a)이 형성되되 제1통공(151a)의 일측에 안내용 돌출부(151b)가 내측으로 돌출 형성되는 제1몸체(151)와, 제1몸체(151)의 안내용 돌출부(151b)를 따라 슬라이딩되도록 마련되되 일측에 복수의 제2통공(152a)이 형성되는 슬라이딩 관(152)과, 슬라이딩 관(152)의 일측에 형성되는 밀폐 부재(153)와, 슬라이딩 관(152)을 탄성지지하는 압축스프링(154)을 포함하여 이루어진다.

이때 복수의 제2통공(152a)은 슬라이딩 관(152)의 주면을 따라 복수개 형성됨은 물론이며 슬라이딩 관(152)의 축방향을 따라 복수개 형성되어 있다.

기상 유량조절부(150)는 외력이 없을 경우 압축스프링(154)의 탄성력에 의하여 밀폐 부재(153)가 안내용 돌출부(151b)와 접하게 되면서 제1통공(151a)이 닫히도록 한다(도 7a 참조).

한편 기상 액화석유가스의 압력이 압축스프링(154)의 탄성력과 기화부 연결관(160)의 액상 액화석유가스로부터 받는 압력의 합보다 높아지면 슬라이딩 관(152)은 좌측으로 이동하게 되며 이때 기상 액화석유가스의 압력에 따라 슬라이딩 관(152)의 좌측 이동량이 변경되며 따라서 제2통공(152a)을 통하여 유동하는 기상 액화석유가스의 양이 변화된다(도 7b 참조).

즉 기상 액화석유가스의 압력이 높아지면 기화부 연결관(160)으로 공급되는 기상 액화석유가스의 양이 많아지며, 기상 액화석유가스의 압력이 낮아지면 기화부 연결관(160)으로 공급되는 기상 액화석유가스의 양이 감소되며, 기상 액화석유가스의 압력이 더욱 낮아지면 기상 액화석유가스가 더 이상 공급되지 않게 된다.

다음으로 액상 유량 조절부(140)를 설명한다.

본 실시예에서 액상 유량 조절부(140)는, 케이싱(141), 제1부력재(142), 밀폐용 막대(143), 안내관(144), 막대안내부재(145), 밀폐판(146), 밸브체(147), 밸브 스프링(148) 등을 포함하여 이루어진다.

케이싱(141)은 상하로 길게 형성된 통으로서 하부에 유출구(141a)가 형성되며 상부에 유입구(141b)가 형성되어 있다.

이와 같은 케이싱(141)의 내부에 제1부력재(142)가 마련된다. 제1부력재(142)는 케이싱(141)의 내부에 액상의 액화석유가스가 존재하는 경우 액상의 액화석유가스를 따라 부유하게 된다.

제1부력재(142)의 상부에 밀폐용 막대(143)가 수직하게 고정 마련되어 있다.

케이싱(141)의 유입구(141b)에는 상하방향으로 안내관(144)이 마련되어 있다.

안내관(144)의 상부 측벽에는 제1유동구멍(144a)이 형성되며 아울러 안내관(144)의 하부 측벽에는 제2유동구멍(144b)이 형성되어 있다.

아울러 안내관(144)의 제1유동구멍(144a)의 상부 내측에는 밸브 시트면(144c)이 형성되어 있다.

안내관(144)의 하단부에는 밀폐용 막대(143)의 수직방향 이동을 안내하기 위한 막대안내부재(145)가 고정 마련되어 있다.

안내관(144)의 상하방향 내부에는 개방구멍(146a)이 형성된 밀폐판(146)이 고정 마련되어 있다.

밀폐판(146)의 개방구멍(146a)은 밀폐용 막대(143)에 의하여 열리거나 닫히게 된다.

안내관(144)의 상하방향 상부에는 중앙통공(147a)이 형성된 밸브체(147)가 밸브 스프링(148)에 의하여 탄성지지되어 있다.

외력이 없을 경우 밸브체(147)는 밸브 스프링(148)의 탄성력에 의하여 밸브 시트면(144c)과 접촉하여 액상 액화석유가스의 유동을 차단하게 된다.

한편 도 6a와 같이 제1부력재(142)가 상승하면, 즉 케이싱(141)의 액상 액화석유가스의 수위가 높아지게 되면 제1부력재(142)의 상부에 고정된 밀폐용 막대(143)가 밀폐판(146)의 개방구멍(146a)을 막게 된다.

이와 같이 밀폐판(146)의 개방구멍(146a)이 막히게 되면, 밸브체(147)는 밸브 스프링(148)의 탄성력에 의하여 밸브 시트면(144c)과 접촉하여 액상 액화석유가스의 유동을 차단하며, 따라서 케이싱(141)으로 더 이상의 액상 액화석유가스가 유입되는 것이 방지된다.

한편, 도 6b와 같이 제1부력재(142)가 하강하면, 즉 케이싱(141)의 액상 액화석유가스의 수위가 낮아지게 되면 제1부력재(142)의 상부에 고정된 밀폐용 막대(143)가 밀폐판(146)의 개방구멍(146a)으로부터 이탈되며, 밀폐판(146)의 개방구멍(146a)이 열린 상태가 된다.

이와 같이 밀폐판(146)의 개방구멍(146a)이 열린 상태가 되면, 액상 액화석유가스는 밸브체(147)의 중앙통공(147a), 밀폐판(146)의 개방구멍(146a), 안내관(144)의 제2유동구멍(144b)을 통하여 케이싱(141) 내부로 유입되며, 이와 같은 액상 액화석유가스의 유동은 밸브체(147)를 사이에 두고 압력차를 유발하여 밸브체(147)가 하부로 이동하도록 하며 이에 의하여 밸브체(147)가 밸브 시트면(144c)으로부터 이격되면 액상 액화석유가스는 안내관(144)의 제1유동구멍(144a)으로도 유입되게 된다.

상기와 같은 작동에 의하여 액상 유량 조절부(140)는 대기식 기화부(300)로 과도한 양의 액상 액화석유가스가 공급되는 것, 즉 액화석유가스 저장탱크(100)로부터 과도한 양의 액상 액화석유가스가 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기와 같이 액상 감압부(130)에서 감압된 액상 액화석유가스와 기상 유량 조절부(150)에서 공급되는 기상 액화석유가스가 기화부 연결관(160)으로 공급되어 대기식 기화부(300)에 공급된다.

대기식 기화부(300)는 액상 액화석유가스를 대기와 열교환시켜 기화시키기 위한 장치로서 매우 일반적인 기술이므로 상세한 설명을 생략한다.

대기식 기화부(300)에서는 이미 기화된 기상 액화석유가스가 액상 액화석유가스를 뚫고 유동함으로써 액상 액화석유가스의 기화를 더욱 활발하게 일어나도록 한다.

아울러 대기식 기화부(300)의 후단에 액유출 방지장치(400)가 마련된다.

도 8a 및 도 8b를 참조하여 액유출 방지장치(400)의 구조에 대하여 설명한다.

액유출 방지장치(400)는 케이싱(410)과, 제2부력재(420)와, 유출구 폐쇄부재(421)와, 폐쇄부재 밀기용 바(430) 등으로 이루어진다.

케이싱(410)은 상하로 길게 형성된 통으로서 하부에 유입구가 형성되며 상부에 유출구가 형성된다.

이와 같은 케이싱(410)의 내부에 제2부력재(420)가 마련된다. 제2부력재(420)는 케이싱(410)의 내부에 액상의 액화석유가스가 존재하는 경우 액상의 액화석유가스를 따라 부유하게 된다.

이와 같은 제2부력재(420)의 상부에 유출구를 막기 위한 유출구 폐쇄부재(421)가 마련된다.

즉 제2부력재(420)가 상부로 상승하면 유출구 폐쇄부재(421)가 유출구를 막게 된다. 물론 제2부력재(420) 및 유출구 폐쇄부재(421)의 자세를 유지하기 위한 안내수단이 도면에 도시되었지만, 이러한 안내 수단은 일반적인 기술이므로 상세한 설명을 생략한다.

상기와 같이 케이싱(410)에 액상의 액화석유가스가 모이게 되고 액상의 액화석유가스의 수위가 높아지면 제2부력재(420)가 부상하게 되고 결과적으로 유출구 폐쇄부재(421)가 유출구를 막아, 액상의 액화석유가스는 유출구를 통하여 외부로 빠져나갈 수 없는 상태가 된다.

한편 케이싱(410)의 상부에 폐쇄부재 밀기용 바(430)가 마련되며, 아울러 폐쇄부재 밀기용 바(430)는 보조스프링(431)에 의하여 상부로 탄성지지된다.

폐쇄부재 밀기용 바(430)는, 유출구 폐쇄부재(421)가 유출구를 막고 있는 상태에서 케이싱(410) 내에 기상의 액화석유가스가 모이게 되면, 기상의 액화석유가스의 압력이 대기압보다 높으므로, 액상 액화석유가스의 수위가 낮아진 경우에도 유출구 폐쇄부재(421)가 여전히 유출구를 막게 되는 것을 방지하기 위하여 마련되는 것으로, 폐쇄부재 밀기용 바(430)를 하부로 밀면 이에 의하여 유출구 폐쇄부재(421)가 하부로 이동하면서 유출구가 열리게 되어 정상적으로 기상의 액화석유가스가 외부로 배출된다.

이하에서는 본 발명의 원리 및 성능에 대하여 예를 들어 보다 자세히 설명한다. 이하의 예는 하나의 예일 뿐이며 실시예에 따라 그 작동 조건은 다양하게 변형될 수 있다.

대기식 기화부(300)가 작동되지 않을 때(즉 액화석유가스가 외부로 유출되지 않을 때) 액화석유가스 저장탱크(100)의 내부는 약 7bar 정도의 압력으로 유지되며, 이때 LPG의 끓는점은 11.2℃이다.(이는 하나의 예이다.)

이와 같은 상태에서 기상 배출관(120)을 통하여 기상의 액화석유가스가 배출된다. 이때 기상의 액화석유가스는 비교적 높은 고압이므로 기상 유량 조절부(150) 및 기화부 연결관(160)을 통하여 대기식 기화부(300)로 배출된다.

기상의 액화석유가스가 액화석유가스 저장탱크(100)로부터 배출됨으로써 액화석유가스 저장탱크(100)의 내부 압력은 점차적으로 낮아질 수 있다.

예를들면 액화석유가스 저장탱크(100)의 내부 압력이 2bar로 낮아지는 경우 이때 LPG의 끓는점은 -25.9℃이므로, 즉 액상 액화석유가스의 온도가 -25.9℃ 이상에서는 지속적으로 액화석유가스 저장탱크(100) 내부에서 기화가 발생하게 된다.

한편 본 실시예는 액상 액화석유가스가 대기식 기화부(300)에서 기화되는 경우 그 양만큼 액상 액화석유가스 저장탱크(100), 액상 배출관(110), 액상 감압부(130), 액상 유량 조절부(140), 기화부 연결관(160)을 거쳐 대기식 기화부(300)로 액상 액화석유가스가 공급된다.

물론 이때 액상 액화석유가스는 액상 감압부(130)에서 2bar의 압력으로 감압되어 공급되므로 -25.9℃로 대기식 기화부(300)로 공급된다.

한편 이때 액상 액화석유가스의 온도는 -25.9℃이므로, 대기식 기화부(300)에서 액상 액화석유가스와 대기와의 온도 편차는 적어도 원래의 온도편차(11.2℃의 액상 액화석유가스의 온도 기준)에 비하여 약 37.1℃(11.2+25.9)의 증가분이 발생하므로 효과적인 기화가 가능하게 된다.

만일 대기의 온도가 11.2℃라고 가정한다면 종래의 대기식 기화장치에서는 기화가 아예 발생하지 않지만, 본 시스템에서는 정상적인 액상 액화석유가스의 기화가 가능하다.

아울러 대기의 온도가 21.2℃라고 가정한다면 종래의 대기식 기화장치에서는 온도 편차가 10℃에 불과하나, 본 시스템에서는 47.1℃이므로, 거의 5배에 달하는 기화 능력을 갖출 수 있다.

또한 본 시스템에서는 기상 액화석유가스의 배출에 의하여 액상 액화석유가스의 온도가 낮아진 액화석유가스 저장탱크(100)는, 그 표면적 또한 대기와의 열교환면적으로 활용되고 있다.

이와 같이 본 시스템은 단순히 액상 액화석유가스를 기화시키는 것에 비하여 대기와의 매우 높은 온도편차와, 확장된 열교환면적으로 인하여 매우 높은 기화 성능을 달성할 수 있다.

본 실시예에서 기준압력으로 설정한 2bar 등은 실시예 등에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.

상기에서 본 발명의 장점을 명확히 설명하기 위하여 기상 액화석유가스는 2bar의 압력으로 공급되고, 액상 액화석유가스 또한 2bar의 압력으로 공급된다고 설명하였지만 이는 열에너지 이용의 면에서는 가장 효율적이지만 액화석유가스 저장탱크(100)의 흡열 부담이 지극히 높아지며 대기식 기화부(300)의 급작스런 부하 변동이 나타날 수 있다는 점에서 바람직하지 않을 것이다.

실제로는 기상 액화석유가스는 액상 액화석유가스의 감압 압력인 2bar보다 다소 높은 압력(약 3~5 bar)으로 공급되도록 설계하는 것이 바람직할 것이다. 즉 기상 액화석유가스가 약 3~5bar의 압력으로 공급(물론 압력에 따라 공급량이 변동됨.)되고, 아울러 액상 액화석유가스는 3~5bar로 저장되는 상태를 유지하는 상태에서 2bar로 감압되어 공급되도록 한다면, 액상 감압부(130) 및 대기식 기화부(300)의 부하 변동을 최소화할 수 있을 것이다. 물론 3~5bar, 2bar 등의 설계기준은 실시예에 따라 다양하게 변동될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 액화석유가스 저장탱크
110 : 액상 배출관 120 : 기상 배출관
130 : 액상 감압부
140 : 액상 유량 조절부 141 : 케이싱
141a : 유출구 141b : 유입구
142 : 제1부력재 143 : 밀폐용 막대
144 : 안내관 144a : 제1유동구멍
144b : 제2유동구멍 144c : 밸브 시트면
145 : 막대안내부재 146 : 밀폐판
146a : 개방구멍 147 : 밸브체
147a : 중앙통공 148 : 밸브 스프링
150 : 기상 유량 조절부
151 : 제1몸체 151a : 제1통공
151b : 안내용 돌출부 152 : 슬라이딩 관
152a : 제2통공 153 : 밀폐 부재
154 : 압축스프링
160 : 기화부 연결관
300 : 대기식 기화부
400 : 액유출 방지장치 410 : 케이싱
420 : 제2부력재 421 : 유출구 폐쇄부재
430 : 폐쇄부재 밀기용 바 431 : 보조스프링

Claims

액화석유가스가 저장되되 상기 액화석유가스가 외기와 열교환가능하게 마련되는 액화석유가스 저장탱크 ;
액상의 액화석유가스를 기화시키기 위한 대기식 기화부 ;
상기 액화석유가스 저장탱크의 액상 액화석유가스를 배출하기 위하여 일단이 상기 액화석유가스 저장탱크에 연결되는 액상 배출관 ;
상기 액화석유가스 저장탱크의 기상 액화석유가스를 배출하기 위하여 일단이 상기 액화석유가스 저장탱크에 연결되는 기상 배출관 ;
상기 액상 배출관의 타단에 마련되어 액상 액화석유가스의 압력을 감압하는 액상 감압부 ;
상기 액상 감압부에서 감압된 액상 액화석유가스를 상기 대기식 기화부로 공급하기 위하여 마련되는 기화부 연결관 ;
상기 기상 배출관의 타단과 상기 기화부 연결관 사이에 마련되어 상기 기상 배출관의 기상 액화석유가스의 압력에 따라 상기 기상 배출관으로부터 상기 기화부 연결관으로 유입되는 기상 액화석유가스의 유량을 조절하는 기상 유량조절부 ;
를 포함하여 이루어지며,
액화석유가스 저장탱크에 저장된 액상 액화석유가스는 상기 액화석유가스 저장탱크에 저장된 기상 액화석유가스가 상기 기상 배출관을 통하여 배출됨으로써 감압되며, 상기 액화석유가스 저장탱크에서 감압된 액상 액화석유가스는 상기 액상 감압부를 지나면서 감압되는 것을 특징으로 하는 액화석유가스용 대기식 기화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 기화부 연결관과 상기 액상 감압부 사이에 액상 유량 조절부가 마련되며,
상기 액상 유량 조절부는 액상 액화가스의 수위에 따라 상하로 이동되는 제1부력재에 의하여 상기 액상 유량 조절부로 유입되는 액상 액화가스의 양이 조절되는 것을 특징으로 하는 액화석유가스용 대기식 기화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 대기식 기화부의 후단에 액유출 방지장치가 마련되며,
상기 액유출 방지장치는, 하부에 유입구가 형성되며 상부에 유출구가 형성되는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 마련되는 제2부력재와, 상기 제2부력재의 상부에 마련되며 상기 제2부력재가 상부로 이동하면 상기 유출구를 막도록 마련되는 유출구 폐쇄부재와, 상기 케이싱의 상부에 마련되는 폐쇄부재 밀기용 바를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화석유가스용 대기식 기화 시스템.