KR101586657B1 - 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치 및 이를 이용한 심레스관 확관방법 - Google Patents

초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치 및 이를 이용한 심레스관 확관방법 Download PDF

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Abstract

초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치가 개시된다. 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치는 다수의 핀튜브 및 상기 다수의 핀튜브의 내부에 지그재그 형태로 연속 삽입되는 심레스관을 포함하는 초저온 가스 기화기에서 상기 심레스관을 확관시키기 위한 장치로서, 공기입력단부 및 공기토출단부를 포함하고, 상기 공기토출단부가 상기 심레스관의 입구에 연결된 고압 플렉시블 호스; 상기 공기입력단부에 연결되어 상기 고압 플렉시블 호스의 내부로 소정의 압력으로 공기를 주입하는 공기주입펌프; 상기 공기주입펌프와 전기적 또는 기계적으로 연결되거나 상기 공기주입펌프상에 설치되어 상기 공기주입펌프의 공기주입압력을 측정하는 공기주입압력계; 및 상기 심레스관의 출구를 밀폐하는 밀폐캡을 포함한다.

Description

초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치 및 이를 이용한 심레스관 확관방법{SEAMLESS PIPE EXPANDING APPARATUS OF AMBIENT AIR VAPORIZER AND SEAMLESS PIPE EXPANDING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치 및 이를 이용한 심레스관 확관방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 용접없이 초저온 가스 기화기의 열교환하는 심레스관 및 핀튜브의 결합이 이루어지도록 하는 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치 및 이를 이용한 심레스관 확관방법에 관한 것이다.
초저온 가스 기화기는 영하 50℃부터 영하200℃까지 사용하는 LNG(액화천연가스) 및 산업용가스(액화산소, 액화질소, 액화알곤, 액화탄산가스)등의 액체상태의 초저온가스를 기화상태로 변화시키는 장치로 열교환 성능을 향상시키기 위하여 알루미늄 합금강의 튜브를 주로 사용하게 된다. 이는 주로 2.0MPa이하의 설계압력에 적용하고 있으나. 사용 또는 설계압력이 5.0MPa이상을 초과하게 되면 알루미늄합금강의 인장 및 항복강도 등의 한계로 인해 알루미늄튜브 내에 스테인레스강 또는 동합금강을 삽입한 이중관을 사용하게 된다.
열교환용 핀튜브(Fin Tube)내로 고압용 심레스관을 삽입하기 위하여는 일정한 간격(틈새)이 필요하며 열교환용 심레스관을 삽입시에는 나무 또는 고무 등의 부드러운 재질의 망치 및 전용공구를 이용한다. 원활한 삽입에 필요한 간격(틈새)을 열교환용 고압튜브의 선팽창계수(Coefficient of expansion) 및 프와송비(Poisson's ratio)를 이용하며 최대팽창(확관) 가능량의 10% 이내로 제한한다.
심레스관을 삽입하기 위하여 사용한 간격(틈새)를 그대로 두면 열교환기의 효율이 현저히 저하 하게 되며, 열교환기의 본연의 역할을 못하게 될 수도 있기 때문에 열교환용 핀튜브와 내부로 삽입된 심레스관과의 간격(틈새)을 최대한 줄여서 열교환기의 효율을 최대한 높여주어야 할 필요성이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0050026호
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 별도의 용접없이 초저온 가스 기화기의 열교환하는 심레스관 및 핀튜브의 결합이 이루어질 수 있고, 심레스관 및 핀튜브가 간격 없이 밀착 고정되도록 하여 효율적인 열교환이 이루어질 수 있도록 한 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치 및 이를 이용한 심레스관 확관방법을 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치는 다수의 핀튜브 및 상기 다수의 핀튜브의 내부에 지그재그 형태로 연속 삽입되는 심레스관을 포함하는 초저온 가스 기화기에서 상기 심레스관을 확관시키기 위한 장치로서, 공기입력단부 및 공기토출단부를 포함하고, 상기 공기토출단부가 상기 심레스관의 입구에 연결된 고압 플렉시블 호스; 상기 공기입력단부에 연결되어 상기 고압 플렉시블 호스의 내부로 소정의 압력으로 공기를 주입하는 공기주입펌프; 상기 공기주입펌프와 전기적 또는 기계적으로 연결되거나 상기 공기주입펌프상에 설치되어 상기 공기주입펌프의 공기주입압력을 측정하는 공기주입압력계; 및 상기 심레스관의 출구를 밀폐하는 밀폐캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치는, 상기 다수의 핀튜브 및 상기 심레스관이 거치되는 거치부 및 상기 거치부의 전방에 위치하는 레일부를 포함하는 핀튜브거치대; 상기 레일부를 따라 이동하도록 상기 레일부상에 설치되고, 상기 레일부를 따라 이동하면서 상기 다수의 핀튜브의 외관을 촬영하는 카메라; 및 상기 카메라와 전기적으로 연결되고, 상기 카메라를 통해 촬영된 이미지들을 분석하여 상기 다수의 핀튜브의 변형을 감지하기 위한 이미지분석장치를 더 포함할 수 있다.
상기 이미지분석장치는, 상기 심레스관 내부로 공기를 주입하기 전의 정상 핀튜브 이미지가 미리 입력되어 있고, 상기 카메라와 전기적으로 연결되어 상기 카메라에서 촬영된 촬영이미지들이 실시간으로 입력되는 이미지저장부; 상기 촬영이미지들에 포함된 상기 핀튜브 패턴이 상기 정상 핀튜브 이미지에 포함된 핀튜브 패턴과 일치하는지 여부를 분석하고, 상기 촬영이미지들의 핀튜브 패턴이 상기 정상 핀튜브 이미지의 핀튜브 패턴과 일치하지 않는 경우 오류신호를 출력하는 이미지분석부; 및 상기 이미지분석부 및 상기 공기주입펌프와 전기적으로 연결되고, 상기 이미지분석부로부터 상기 오류신호가 출력되는 경우 상기 공기주입펌프의 작동을 정지시키는 펌프제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관방법은, 다수의 핀튜브 및 상기 다수의 핀튜브의 내부에 지그재그 형태로 연속 삽입되는 심레스관을 포함하는 초저온 가스 기화기에서 상기 심레스관을 확관시키기 위한 방법으로서, 상기 다수의 핀튜브 내에 상기 심레스관을 삽입하는 가결합단계; 상기 심레스관의 입구에 고압 플렉시블 호스의 공기토출단부를 연결하고 상기 고압 플렉시블호스의 공기입력단부에는 공기주입펌프를 연결하는 공기주입준비단계; 상기 심레스관의 출구에 밀폐캡을 결합시켜서 심레스관 내부를 밀폐하는 심레스관 밀폐단계; 상기 심레스관 내부에 먼저 물을 채운 후 상기 심레스관내부로 공기주입펌프를 통해 소정의 압력으로 공기를 주입하여서 상기 심레스관 내부의 압력을 세팅된 압력까지 상승시키는 심레스관 가압단계; 증가된 내부압으로 상기 심레스관 내부를 팽창시켜서 상기 심레스관의 외면이 상기 핀튜브의 내면에 밀착되도록 하는 관접합단계; 심레스관의 내부압이 상승되면 공기주입펌프의 작동을 중단시키고 밀폐캡을 열어서 심레스관 내부의 물 및 고압의 공기를 배출시키는 내부압 해제단계; 심레스관의 내부압을 해제시킨 후 심레스관의 내부를 건조시키는 건조단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 관접합단계는, 핀튜브거치대의 레일부를 따라 카메라를 이동시키면서 상기 다수의 핀튜브의 외관을 촬영하는 핀튜브 촬영단계; 및 카메라를 통해 촬영된 이미지들을 분석하여 다수의 핀튜브의 변형을 감지하는 핀튜브 변형 감지단계를 포함할 수 있다.
상기 핀튜브 변형 감지단계는, 이미지분석부가 이미지저장부에 미리 입력되어 있는 정상 핀튜브 이미지에 포함된 핀튜브 패턴과 상기 카메라에서 촬영된 촬영이미지들에 포함된 핀튜브 패턴이 일치하는지 여부를 분석하는 이미지분석단계; 및 상기 이미지분석부로부터 오류신호가 출력되는지 여부를 판단하고, 오류신호가 출력되는 경우 상기 공기주입펌프를 정지시키는 오류신호 출력여부 판단단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치 및 이를 이용한 심레스관 확관방법에 의하면, 별도의 용접없이 초저온 가스 기화기의 열교환하는 심레스관 및 핀튜브의 결합이 이루어질 수 있고, 심레스관 및 핀튜브가 간격 없이 밀착 고정되도록 하여 효율적인 열교환이 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 가스 기화기를 이용하여 심레스관을 확관시키는 과정을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 이미지분석장치의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 1에 도시된 관접합단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 도 5에 도시된 핀튜브 변형 감지단계를 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치 및 이를 이용한 심레스관 확관방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치는 다수의 핀튜브(10) 및 상기 다수의 핀튜브(10)의 내부에 지그재그 형태로 연속 삽입되는 심레스관(20)을 포함하는 초저온 가스 기화기에서 상기 심레스관(20)을 확관시키기 위한 장치이다.
초저온 가스 기화기는, LNG 및 산업용 가스 등의 액체 상태 초저온 가스를 기화 상태로 변화시켜서 공급하는 장비이다.
기화기는 영하 50℃부터 영하 200℃까지 사용하는 LNG(액화천연가스) 및 산업용 가스(액화산소, 액화질소, 액화알곤, 액화탄산가스, 액화산화에틸렌, 액화암모니아) 등의 액체 상태의 초저온 가스를 기화 상태로 변화시키는 장치로써, 사용압력이 최저 5MPa 이상의 초고압을 사용하는 시설에 적용된다.
사용 초저온 유체와 대기와의 열교환하는 상기 핀튜브(10)의 재질은 알루미늄합금(A6061, A6163, A6063), 오스테나이트계 스테인레스강(STS304, STS304L, STS316, STS316L)을 사용한다.
고압의 초저온 액체가 흐르는 내부의 배관은 상기 심레스관(20)이며, 심레스관(20)은 오스테나이트계 스테인레스강으로 이루어진다.
열교환 효율을 극대화하기 위한 핀튜브(10)(Fin Tube)의 배열 형식은 4핀, 8핀, 12핀, 16핀 등을 사용하고, 길이와 총 전열 면적은 사용 유체의 총량에 따라 변화된다.
이러한 초저온 가스 기화기에서 효율적인 열교환을 위해 핀튜브(10)의 외면과 핀튜브(10)의 내부로 삽입된 심레스관(20)의 내면 사이의 간격을 제거해야 하며, 이를 위해 본 발명의 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치가 이용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치는, 고압 플렉시블 호스(110), 공기주입펌프(120), 공기주입압력계(130) 및 밀폐캡(140)을 포함한다.
고압 플렉시블 호스(110)는 소정의 길이를 갖고, 공기입력단부(111) 및 공기토출단부(112)를 포함한다. 고압 플렉시블 호스(110)는 공기주입펌프(120) 및 심레스관(20)의 사이에 연결된다. 이때, 공기입력단부(111)는 공기주입펌프(120)와 연결되고, 공기토출단부(112)는 핀튜브(10)의 내부로 삽입되어 있는 심레스관(20)의 입구(21)에 연결된다. 일 예로, 고압 플렉시블 호스(110)는 우레탄 재질일 수 있다.
공기주입펌프(120)는 고압 플렉시블 호스(110)의 공기입력단부(111)와 연결되어 고압 플렉시블 호스(110)의 내부에 소정의 압력으로 공기를 주입하며, 고압 플렉시블 호스(110)로 주입된 소정의 압력의 공기는 심레스관(20)으로 입력된다. 일 예로, 공기주입펌프(120)를 통한 공기 주입시 최저 80MPa ~ 최대 150MPa의 압력으로 공기가 주입될 수 있다.
공기주입압력계(130)는 공기주입펌프(120)의 공기주입압력을 측정한다. 공기주입압력계(130)는 상기 공기주입펌프(120)와 전기적 또는 기계적으로 연결되거나 상기 공기주입펌프(120)상에 설치될 수 있다. 예를 들면, 공기주입펌프(120)상에 설치될 수 있다. 일 예로, 공기주입압력계(130)는 눈금 및 지침을 갖는 기계식 게이지 형태일 수 있다. 이러한 공기주입압력계(130)에 의해 공기주입펌프(120)의 공기주입시 공급압력을 육안으로 확인할 수 있다.
밀폐캡(140)은 심레스관(20)의 출구(22)를 밀폐한다. 일 예로, 밀폐캡(140)은 심레스관(20)의 출구측 단부에 나사결합될 수 있다.
이하에서는 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치를 이용하여 심레스관을 확관하는 과정에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 가스 기화기를 이용하여 심레스관을 확관시키는 과정을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
먼저, 핀튜브(10) 내에 심레스관(20)을 삽입하는 가결합단계(S10)를 갖는다.
핀튜브(10) 및 심레스관(20)이 가결합되면 심레스관(20)의 입구(21)에 고압 플렉시블 호스(110)의 공기토출단부(112)를 연결하고 고압 플렉시블 호스(110)의 공기입력단부(111)에는 공기주입펌프(120)를 연결하는 공기주입단계(S20)를 갖는다.
이후, 심레스관(20)의 출구(22)에 밀폐캡(140)을 결합시켜서 심레스관(20) 내부를 밀폐하는 심레스관 밀폐단계(S30)를 갖는다.
심레스관(20)이 밀폐되면, 심레스관(20) 내부에 먼저 물을 채운 후 심레스관(20) 내부로 공기주입펌프(120)를 통해 소정의 압력으로 공기를 주입하여서 심레스관(20) 내부의 압력을 세팅된 압력까지 상승시키는 심레스관 가압단계(S40)를 갖는다. 이때, 공기주입압력계(130)를 통해 공기주입시의 작동압력을 확인할 수 있다.
심레스관(20)의 내부를 가압하면 증가된 내부압으로 심레스관(20) 내부을 팽창시켜서 심레스관(20)의 외주면이 핀튜브(10)의 내주면에 밀착되도록 하는 관접합단계(S50)를 갖는다.
심레스관(20)의 내부압이 세팅압을 초과하여 상승되면 공기주입펌프(120)의 작동을 중단시키고 밀폐캡(140)을 열어서 심레스관(20) 내부의 물 및 고압의 공기를 배출시키는 내부압 해제단계(S60)를 갖는다.
마지막으로, 심레스관(20)의 내부압을 해제시킨 후 심레스관(20)의 내부를 건조시키는 건조단계(S70)를 갖는다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치를 이용하면, 심레스관(20)을 확관시켜서 심레스관(20) 및 핀튜브(10)의 결합이 이루어지므로 심레스관(20) 및 핀튜브(10)가 별도의 용접없이 밀착되어서 고정될 수 있고, 이에 의해 고압의 초저온 액체 가스가 기화되면서 극심한 온도편차가 발생되어도 심레스관(20) 및 핀튜브(10)의 결합부위에 균열이 발생하지 않으며, 심레스관(20) 및 핀튜브(10)의 간격이 제거되므로 효율적인 열교환이 이루어질 수 있다.
또한, 고압의 공기주입시 공기주입압력계(130)를 통해 공기주입시의 작동압력이 육안으로 확인되므로 고압의 공기주입시 세팅압을 초과하는지 여부를 쉽게 파악할 수 있고, 세팅압을 초과하는 경우 즉각적인 조치, 즉 즉각적으로 공기주입펌프(120)의 동작을 정지시켜서 심레스관(20)이 필요 이상으로 확관되는 것을 즉시 차단할 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 가스 기화기에서, 공기주입압력계(130)의 표면에는 공기주입압력계(130)의 계측오류 및 수명단축의 원인이 되는 표면오염문제를 해결하기 위하여 실리콘 성분을 포함한 코팅층이 형성된다. 상기 코팅층은 미생물 및 부유물 등의 부착을 억제하여 계측오류를 방지하고 공기주입압력계(130)의 사용기간을 반영구적으로 연장할 수 있게 된다. 상기 코팅액을 제조하는 방법에 대하여 간략하게 설명하자면, 우선 에틸아세테이트(ethyl acetate)용액에 디메틸디클로로실란 용액을 부피비로 2-5% 용해시켜 코팅액을 제조한다. 이때, 상기 디메틸디클로로실란 용액의 함량이 2%에 미치지 못하면 코팅의 효과를 충분히 얻을 수 없고, 5%를 초과하면 코팅층이 너무 두꺼워져 효율이 떨어진다. 상기와 같은 비율로 용해된 코팅액은 코팅시간 및 코팅두께를 고려하여 용액의 점도가 0.8-2cp(센티포아제)의 범위인 것이 바람직하다. 이는 점도가 너무 낮으면 코팅시간을 오래해야 하며, 점도가 너무 높으면 코팅이 두껍게 일어나고 건조가 안되며 또한 불균일한 코팅으로 인하여 센서의 오지시를 유발할 수 있기 때문이다. 상기와 같이 제조된 코팅용액으로 공기주입압력계(130)의 표면을 1㎛이하의 두께로 코팅한다. 이때, 코팅층의 두께가 1㎛를 초과하면 오히려 센서의 감도를 저하시키기 때문에 본 발명에서는 코팅층의 두께를 1㎛이하로 한정한다. 또한, 상기와 같은 두께로 코팅하는 방법으로서는 공기주입압력계(130) 표면에 2-3회 정도 분사하는 스프레이 방법이 사용될 수 있다. 공기주입압력계()의 표면에 형성된 코팅층에 의해 공기주입압력계(130)는 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 가스 기화기에서, 고압 플렉시블 호스(110)의 내면에는 성형성, 유연성 및 내고압성 등을 향상시키기 위해 폴리부틸렌(polybuthylene)을 이중압출한 내부층이 구성된다. 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 고압 플렉시블 호스(110)의 내면에 이중압출되는 폴리부틸렌의 내부층의 도포 두계는 0.05 내지 0.2mm로 할 수 있다. 만일 0.05mm 미만이면 표면 도막 효과가 작을 뿐 아니라 균열이 발생할 수 있어 바람직하지 않고, 0.2mm를 초과하면 경도의 차이로 인한 호스의 꺽임 현상이 빈발하여 바람직하지 않다.
추가적으로, 핀튜브(10)의 표면에 온도에 따라 색이 변화하는 온도변색층이 도포될 수 있다. 이 온도변색층은, 소정의 온도 이상이 되었을 때 색이 변하는 두 가지 이상의 온도변색물질이 핀튜브(10)의 표면에 코팅되어 온도 변화에 따라 두 개 이상의 구간으로 분리됨으로써 단계적인 온도 변화를 판단할 수 있고, 온도변색층 위에는 온도변색층이 손상되는 것을 방지하기 위한 보호막층이 코팅된다.
여기서, 온도변색층은, 각각 40℃ 이상 및 60℃ 이상의 변색온도를 갖는 온도변색물질을 코팅하여 형성될 수 있다. 온도변색층은 핀튜브(10)의 온도에 따라 색이 변화하여 핀튜브(10)의 온도 변화를 감지하기 위한 것이다.
이러한 온도변색층은 소정의 온도 이상이 되었을 때 색깔이 변하는 온도변색물질이 자동 조타 제어 장치의 표면에 코팅됨으로써 형성될 수 있다. 또한, 온도변색물질은 일반적으로 1~10㎛의 마이크로캡슐 구조로 구성되어 있고, 마이크로캡슐 내에 전자 공여체와 전자 수용체의 온도에 따른 결합 및 분리현상으로 인해 유색 및 투명색을 나타내도록 할 수 있다.
또한, 온도변색물질은 색의 변화가 빠르고, 40℃, 60℃, 70℃, 80℃, 등의 다양한 변색온도를 가질 수 있으며, 이러한 변색온도는 여러 방법으로 쉽게 조정될 수 있다. 이러한 온도변색물질은 유기화합물의 분자 재배열, 원자단의 공간 재배치 등의 원리에 의한 다양한 종류의 온도변색물질이 이용될 수 있다. 이를 위해, 온도변색층은 서로 다른 변색 온도를 가지는 두 가지 이상의 온도변색물질을 코팅하여 온도 변화에 따라 두 개 이상의 구간으로 분리되도록 형성되는 것이 바람직하다.
이 온도변색층은 상대적으로 저온의 변색온도를 갖는 온도변색물질과 상대적으로 고온의 변색온도를 갖는 온도변색물질을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 40℃이상 및 60℃이상의 변색온도를 갖는 온도변색물질을 사용하여 온도변색층을 형성할 수 있다. 이를 통해, 핀튜브(10)의 온도 변화를 확인할 수 있고, 이에 의해 핀튜브(10)의 온도변화에 따른 변형을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 보호막층은 온도변색층 위에 코팅되어서 외부의 충격으로 인해 온도변색층이 손상되는 것을 방지하며, 온도변색층의 변색 여부를 쉽게 확인함과 동시에 온도변색물질이 열에 약한 것을 고려하여 단열 효과를 가지는 투명 코팅재를 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치를 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치와이 차이점을 중심으로 설명한다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치를 설명하기 위한 사시도이다. 도 3에서는 공기주입펌프, 고압 플렉시블 호스, 공기주입압력계, 밀폐캡의 구성을 생략하고, 본 발명의 다른 실시예의 주요 구성을 도시하였다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치는 핀튜브거치대(150), 카메라(160) 및 이미지분석장치(170)를 더 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 기화기의 심레스관 확관장치와 동일하므로 이하에서는 핀튜브거치대(150), 카메라(160) 및 이미지분석장치(170)를 중심으로 설명하기로 한다.
핀튜브거치대(150)는 거치부(151) 및 레일부(152)를 포함한다.
거치부(151)에는 다수의 핀튜브(10) 및 심레스관(20)이 거치된다. 일 예로, 거치부(151)는 'U'자형 단면을 갖는 형태일 수 있다.
레일부(152)는 거치부(151)의 전방에 위치하며, 거치부(151)의 길이에 대응하는 길이를 가질 수 있다.
카메라(160)는 레일부(152)를 따라 이동하도록 레일부(152)상에 설치되고, 레일부(152)를 따라 이동하면서 다수의 핀튜브(10)의 외관을 촬영한다. 일 예로, 카메라(160)는 카메라(160)의 거치가 가능하게 구성된 카메라 거치대(181)상에 장착되고, 카메라 거치대(181)가 레일부(152)상에 장착되어 카메라(160)가 레일부(152)상에 설치될 수 있고, 카메라 거치대(181)는 이송장치(182)와 연결되어 이송장치(182)를 통해 레일부(152)를 따라 이동될 수 있다. 일 예로, 이송장치(182)는 실린더장치일 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 이미지분석장치의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 이미지분석장치(170)는 카메라(160)와 전기적으로 연결되고, 카메라(160)를 통해 촬영된 이미지들을 분석하여 다수의 핀튜브(10)의 변형을 감지한다. 이를 위해, 이미지분석장치(170)는 도 4에 도시된 이미지저장부(171), 이미지분석부(172) 및 펌프제어부(173)를 포함한다.
이미지저장부(171)는 심레스관(20) 내부로 공기를 주입하기 전의 정상 핀튜브 이미지가 미리 입력되어 있고, 카메라(160)와 전기적으로 연결되어 카메라(160)에서 촬영된 촬영이미지들이 실시간으로 입력된다. 일 예로, 이미지저장부(171)는 SD RAM 등의 이동식 저장장치일 수 있다.
이미지분석부(172)는 촬영이미지들에 포함된 핀튜브 패턴이 정상 핀튜브 이미지에 포함된 핀튜브 패턴과 일치하는지 여부를 분석하고, 촬영이미지들의 핀튜브 패턴이 정상 핀튜브 이미지의 핀튜브 패턴과 일치하지 않는 경우 오류신호를 출력한다. 이러한 이미지분석부(172)가 핀튜브 패턴을 비교 분석하는 형태는, 예를 들면, 정상 핀튜브 이미지의 핀튜브 패턴의 폭 즉, 정상 핀튜브 이미지의 핀튜브 패턴에서 나타나는 핀튜브의 직경과 촬영이미지들의 핀튜브 패턴에서 나타나는 핀튜브의 직경이 동일한지 여부를 비교하고, 비교되는 두 핀튜브 패턴에서 나타나는 핀튜브의 직경이 동일하지 않은 경우 오류신호를 출력할 수 있다.
펌프제어부(173)는 이미지분석부(172) 및 공기주입펌프(120)와 전기적으로 연결되고, 이미지분석부(172)로부터 오류신호가 출력되는 경우 공기주입펌프(120)의 작동을 정지시키도록 구성된다.
일 예로, 이미지분석부(172) 및 펌프제어부(173)는 PC의 중앙제어장치(CPU)에 프로그래밍되어 제공되는 형태일 수 있고, 또는 독립적인 제어모듈로 구성되어 제공되는 형태일 수 있다. 이러한 경우, 이미지저장부(171)는 PC 또는 상기 제어모듈에 전기적으로 연결될 수 있다.
이하에서는 이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치를 이용하여 심레스관을 확관하는 과정에 대해 설명한다. 이에 대한 설명에서 도 1에 참조된다.
먼저, 핀튜브(10) 내에 심레스관(20)을 삽입하는 가결합단계(S10)를 갖는다.
핀튜브(10) 및 심레스관(20)이 가결합되면 심레스관(20)의 입구(21)에 고압 플렉시블 호스(110)의 공기토출단부(112)를 연결하고 고압 플렉시블 호스(110)의 공기입력단부(111)에는 공기주입펌프(120)를 연결하는 공기주입준비단계(S20)를 갖는다.
이후, 심레스관(20)의 출구(22)에 밀폐캡(140)을 결합시켜서 심레스관(20) 내부를 밀폐하는 심레스관 밀폐단계(S30)를 갖는다.
심레스관(20)이 밀폐되면, 심레스관(20) 내부에 먼저 물을 채운 후 심레스관(20) 내부로 공기주입펌프(120)를 통해 소정의 압력으로 공기를 주입하여서 심레스관(20) 내부의 압력을 세팅된 압력까지 상승시키는 심레스관 가압단계(S40)를 갖는다. 이때, 공기주입압력계(130)를 통해 공기주입시의 작동압력을 확인할 수 있다.
심레스관(20)의 내부를 가압하면 증가된 내부압으로 심레스관(20) 내부를 팽창시켜서 심레스관(20)의 외주면이 핀튜브(10)의 내주면에 밀착되도록 하는 관접합단계(S50)를 갖는다.
도 5는 도 1에 도시된 관접합단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 관접합단계(S50)는 핀튜브 촬영단계(S51) 및 핀튜브 변형 감지단계(S52)를 포함한다. 핀튜브 촬영단계(S51)에서 핀튜브거치대(150)의 레일부(152)를 따라 카메라(160)를 이동시키면서 다수의 핀튜브(10)의 외관을 촬영하고, 핀튜브 변형 감지단계(S52)에서 카메라(160)를 통해 촬영된 이미지들을 분석하여 다수의 핀튜브(10)의 변형을 감지한다.
도 6은 도 5에 도시된 핀튜브 변형 감지단계를 설명하기 위한 순서도이다.
핀튜브 변형 감지단계(S52)는 이미지분석단계(S52a) 및 오류신호 출력여부 판단단계(S52b)를 포함한다. 이미지분석단계(S52a)에서 이미지분석부(172)가 이미지저장부(171)에 미리 입력되어 있는 정상 핀튜브 이미지에 포함된 핀튜브 패턴과 카메라(160)에서 촬영된 촬영이미지들에 포함된 핀튜브 패턴이 일치하는지 여부를 분석하고, 오류신호 출력여부 판단단계(S52b)는 이미지분석부(172)로부터 오류신호가 출력되는지 여부를 판단하고, 오류신호가 출력되는 경우 상기 공기주입펌프(120)를 정지시킨다.
심레스관(20)의 내부압이 세팅압을 초과하여 상승되고 이미지분석부(172)로부터 오류신호의 출력이 없으면, 공기주입펌프(120)의 작동을 중단시키고 밀폐캡(140)을 열어서 심레스관(20) 내부의 물 및 고압의 공기를 배출시키는 내부압 해제단계(S60)를 갖는다.
마지막으로, 심레스관(20)의 내부압을 해제시킨 후 심레스관(20)의 내부를 건조시키는 건조단계(S70)를 갖는다.
이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치를 이용하면, 심레스관(20)의 내부에 고압의 공기를 주입하여 확관시키는 과정에서 심레스관(20) 내부의 압력이 과도하게 증가하는 경우 발생될 수 있는 핀튜브(10)의 변형을 쉽게 감지할 수 있고, 다수의 핀튜브(10) 중 적어도 하나의 핀튜브(10)의 변형이 발생된 경우 공기주입펌프(120)의 작동을 즉시 중단시켜서 불량이 발생된 핀튜브(10)의 제거가 신속히 이루어질 수 있고, 이에 의해 불량이 발생된 제품 즉, 불량이 발생된 초저온 가스 기화기의 선별 작업이 생략될 수 있어 초저온 가스 기화기의 생산과정이 신속해질 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
10 : 핀튜브 20 : 심레스관
110 : 고압 플렉시블 호스 120 : 공기주입펌프
130 : 공기주입압력계 140 : 밀폐캡
150 : 핀튜브거치대 160 : 카메라
170 : 이미지분석장치 171 : 이미지저장부
172 : 이미지분석부 173 : 펌프제어부

Claims (6)

  1. 다수의 핀튜브(10) 및 상기 다수의 핀튜브(10)의 내부에 지그재그 형태로 연속 삽입되는 심레스관(20)을 포함하는 초저온 가스 기화기에서 상기 심레스관(20)을 확관시키기 위한 장치로서,
    공기입력단부(111) 및 공기토출단부(112)를 포함하고, 상기 공기토출단부(112)가 상기 심레스관(20)의 입구(21)에 연결된 고압 플렉시블 호스(110);
    상기 공기입력단부(111)에 연결되어 상기 고압 플렉시블 호스(110)의 내부로 소정의 압력으로 공기를 주입하는 공기주입펌프(120);
    상기 공기주입펌프(120)와 전기적 또는 기계적으로 연결되거나 상기 공기주입펌프(120)상에 설치되어 상기 공기주입펌프(120)의 공기주입압력을 측정하는 공기주입압력계(130); 및
    상기 심레스관(20)의 출구(22)를 밀폐하는 밀폐캡(140)을 포함하며;
    상기 심레스관 확관장치는,
    상기 다수의 핀튜브(10) 및 상기 심레스관(20)이 거치되는 거치부(151) 및 상기 거치부(151)의 전방에 위치하는 레일부(152)를 포함하는 핀튜브거치대(150);
    상기 레일부(152)를 따라 이동하도록 상기 레일부(152)상에 설치되고, 상기 레일부(152)를 따라 이동하면서 상기 다수의 핀튜브(10)의 외관을 촬영하는 카메라(160); 및
    상기 카메라(160)와 전기적으로 연결되고, 상기 카메라(160)를 통해 촬영된 이미지들을 분석하여 상기 다수의 핀튜브(10)의 변형을 감지하기 위한 이미지분석장치(170)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이미지분석장치(170)는,
    상기 심레스관(20) 내부로 공기를 주입하기 전의 정상 핀튜브 이미지가 미리 입력되어 있고, 상기 카메라(160)와 전기적으로 연결되어 상기 카메라(160)에서 촬영된 촬영이미지들이 실시간으로 입력되는 이미지저장부(171);
    상기 촬영이미지들에 포함된 상기 핀튜브 패턴이 상기 정상 핀튜브 이미지에 포함된 핀튜브 패턴과 일치하는지 여부를 분석하고, 상기 촬영이미지들의 핀튜브 패턴이 상기 정상 핀튜브 이미지의 핀튜브 패턴과 일치하지 않는 경우 오류신호를 출력하는 이미지분석부(172); 및
    상기 이미지분석부(172) 및 상기 공기주입펌프(120)와 전기적으로 연결되고, 상기 이미지분석부(172)로부터 상기 오류신호가 출력되는 경우 상기 공기주입펌프(120)의 작동을 정지시키는 펌프제어부(173)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    초저온 가스 기화기의 심레스관 확관장치.
  4. 다수의 핀튜브(10) 및 상기 다수의 핀튜브(10)의 내부에 지그재그 형태로 연속 삽입되는 심레스관(20)을 포함하는 초저온 가스 기화기에서 상기 심레스관(20)을 확관시키기 위한 방법으로서,
    상기 다수의 핀튜브(10) 내에 상기 심레스관(20)을 삽입하는 가결합단계(S10);
    상기 심레스관(20)의 입구(21)에 고압 플렉시블 호스(110)의 공기토출단부(112)를 연결하고 상기 고압 플렉시블 호스(110)의 공기입력단부(111)에는 공기주입펌프(120)를 연결하는 공기주입준비단계(S20);
    상기 심레스관(20)의 출구(22)에 밀폐캡(140)을 결합시켜서 심레스관(20) 내부를 밀폐하는 심레스관 밀폐단계(S30);
    상기 심레스관(20) 내부에 먼저 물을 채운 후 상기 심레스관(20) 내부로 공기주입펌프(120)를 통해 소정의 압력으로 공기를 주입하여서 상기 심레스관(20) 내부의 압력을 세팅된 압력까지 상승시키는 심레스관 가압단계(S40);
    증가된 내부압으로 상기 심레스관(20) 내부를 팽창시켜서 상기 심레스관(20)의 외면이 상기 핀튜브(10)의 내면에 밀착되도록 하는 관접합단계(S50);
    심레스관(20)의 내부압이 상승되면 공기주입펌프(120)의 작동을 중단시키고 밀폐캡(140)을 열어서 심레스관(20) 내부의 물 및 고압의 공기를 배출시키는 내부압 해제단계(S60);
    심레스관(20)의 내부압을 해제시킨 후 심레스관(20)의 내부를 건조시키는 건조단계(S70)로 이루어지며;
    상기 관접합단계(S50)는,
    핀튜브거치대(150)의 레일부(152)를 따라 카메라(160)를 이동시키면서 상기 다수의 핀튜브(10)의 외관을 촬영하는 핀튜브 촬영단계(S51); 및
    카메라(160)를 통해 촬영된 이미지들을 분석하여 다수의 핀튜브(10)의 변형을 감지하는 핀튜브 변형 감지단계(S52)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    초저온 가스 기화기의 심레스관 확관방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 핀튜브 변형 감지단계(S52)는,
    이미지분석부(172)가 이미지저장부(171)에 미리 입력되어 있는 정상 핀튜브 이미지에 포함된 핀튜브 패턴과 상기 카메라(160)에서 촬영된 촬영이미지들에 포함된 핀튜브 패턴이 일치하는지 여부를 분석하는 이미지분석단계(S52a); 및
    상기 이미지분석부(172)로부터 오류신호가 출력되는지 여부를 판단하고, 오류신호가 출력되는 경우 상기 공기주입펌프(120)를 정지시키는 오류신호 출력여부 판단단계(S52b)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    초저온 가스 기화기의 심레스관 확관방법.
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