KR101608457B1

KR101608457B1 - 항온용 저장탱크

Info

Publication number: KR101608457B1
Application number: KR1020140130023A
Authority: KR
Inventors: 김종률; 김혜영; 이원근
Original assignee: 주식회사 티이애플리케이션
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2016-04-01

Abstract

본 발명은 유체가 수용되는 저장탱크부와, 상기 저장탱크부의 측면을 따라 인접하게 배치되고, 배출되는 유체가 상기 저장탱크부의 측면에 부딪쳐 상기 저장탱크부에 수용된 유체와 혼합되도록 상기 저장탱크부의 측면과 대향되는 면에 제1관통홀이 형성되는 측면 분기관와, 상기 측면 분기관에 유체를 공급도록 상기 저장탱크부에 삽입된 중심관 및, 상기 저장탱크부의 바닥면에 인접하게 배치되고, 상기 저장탱크부의 바닥면을 분획하며 상기 측면 분기관에 유체를 공급하도록 상기 중심관에서 상기 중심관과 수직하게 복수개의 관으로 분기되어 상기 중심관과 상기 측면 분기관을 연결하며, 상기 저장탱크부의 중심부의 분획된 구역에 상기 중심관에서 유입된 유체를 배출하도록 제2관통홀이 형성되는 바닥 분기관을 포함하는 항온용 저장탱크에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 저장탱크 내부에 수용된 유체에 온도가 다른 유체가 유입되어 혼합시 저장탱크 내부의 온도가 빠르게 균일해질 수 있는 효과를 제공한다.

Description

항온용 저장탱크 {STORANG TANK FOR CONSTANT TEMPERATURE}

본 발명은 항온용 저장탱크에 관한 것으로, 상세하게는 저장탱크로 유입되는 유체가 저장탱크에 수용된 유체와 혼합시 온도 불균일을 최소화시켜 균일한 온도를 유지할 수 있는 항온용 저장탱크에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 저장탱크(2)에 삽입된 배관(1)을 통해 저장탱크(2) 외부에서 유체가 유입되면 저장탱크(2)에 이미 수용된 유체와 혼합이 이루어진다.

그런데 종래의 저장탱크(2)는 배관(1)을 통해 유체가 유입시 혼합이 균일하게 이루어지지 못하는 문제가 있었다. 그래서 저장탱크(2)에 수용된 유체와 유입되는 유체의 온도가 서로 다른 경우에는 종래의 저장탱크(2)는 혼합이 원활하지 못하여 저장탱크(2) 내부에 온도 불균일 영역이 발생하는 문제가 있었다. 예컨데, 상기 배관(1)에 단부와 인접한 유체의 온도와 상기 저장탱크(2)의 측벽에 인접한 유체의 온도가 서로 상이하여 온도 불균일 영역이 발생하고 온도가 균일하게 되기까지는 상대적으로 장시간이 소요되는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제점 중 적어도 일부를 해결하기 위해 제안된 것으로 본 발명은 일측면으로서, 유체가 저장탱크 내부로 유입시 저장탱크의 측면에 부딪쳐 난류를 형성할 수 있는 항온용 저장탱크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 일 측면으로서, 유체가 저장탱크 내부로 유입시 난류가 형성되어 단시간 내에 저장탱크에 수용된 유체와 균일하게 혼합할 수 있는 항온용 저장탱크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 일측면으로서, 저장탱크 내부에 수용된 유체에 온도가 다른 유체가 유입되어 혼합시 단시간 내에 온도를 균일하게 유지할 수 있는 항온용 저장탱크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 일측면으로서, 유체가 수용되는 저장탱크부와, 상기 저장탱크부의 측면을 따라 인접하게 배치되고, 배출되는 유체가 상기 저장탱크부의 측면에 부딪쳐 상기 저장탱크부에 수용된 유체와 혼합되도록 상기 저장탱크부의 측면과 대향되는 면에 제1관통홀이 형성되는 측면 분기관와, 상기 측면 분기관에 유체를 공급도록 상기 저장탱크부에 삽입된 중심관 및, 상기 저장탱크부의 바닥면에 인접하게 배치되고, 상기 저장탱크부의 바닥면을 분획하며 상기 측면 분기관에 유체를 공급하도록 상기 중심관에서 상기 중심관과 수직하게 복수개의 관으로 분기되어 상기 중심관과 상기 측면 분기관을 연결하며, 상기 저장탱크부의 중심부의 분획된 구역에 상기 중심관에서 유입된 유체를 배출하도록 제2관통홀이 형성되는 바닥 분기관을 포함하는 항온용 저장탱크를 포함할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체가 저장탱크 내부로 유입시 저장탱크의 측면에 부딪쳐 난류가 형성됨으로써 저장탱크에 수용된 유체와 빠르고 균일하게 혼합될 수 있다.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 저장탱크 내부에 수용된 유체에 온도가 다른 유체가 유입되어 혼합시 저장탱크 내부의 온도가 빠르게 균일해질 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 항온용 저장탱크의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 항온용 저장탱크의 평면도.
도 3은 도 2의 x1-x1', y1-y1' 에서의 단면도.
도 4 내지 도 6은 각각 본 발명의 일 실시예에 의한 분기관에 형성된 관통홀의 위치를 나타내는 단면도.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 항온용 저장탱크(100)을 이해시키는데 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예에 의해 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술범위에서 다양한 변형 실시가 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 의한 항온용 저장탱크(100)는 유체가 수용된 저장탱크부(110)와 상기 저장탱크부(110)에 유체를 공급하는 디퓨저를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 디퓨저는 상기 저장탱크부의 측면(112)과 대향되는 면에 제1관통홀(121)이 형성되는 측면 분기관(120)과 상기 측면 분기관(120)에 유체를 공급하도록 상기 저장탱크부(110)에 삽입되는 중심관(130) 및 상기 저장탱크부(110)와 상기 측면 분기관(120)을 연결하는 바닥 분기관(140)을 포함할 수 있다.

상기 측면 분기관(120) 및 상기 바닥 분기관(140)은 일 실시예로 단면이 원형인 원형 관으로 구비될 수 있다. 이하, 상기 측면 분기관(120) 및 상기 바닥 분기관(140)이 원형 관인 것을 일 예로 설명한다.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 측면 분기관(120)은 상기 저장탱크부의 측면(112)을 따라 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 저장탱크부(110)가 단면이 사각형인 경우, 상기 측면 분기관(120)은 상기 저장탱크부(110)의 4개 측면(112)에 각각 인접하게 배치될 수 있다.

여기서 상기 측면 분기관(120)은 연속된 하나의 관으로 구비될 수 있고, 도 2에 도시된 것과 같이 4개의 관(140A, 140B, 140C, 140D)으로 분할되어 각각의 관이 서로 이격된 상태로 배치될 수도 있다. 이 경우 각각의 측면 분기관(120)은 압력손실을 방지하기 위해 관의 양단부가 막음 처리되어 폐쇄된 형상으로 구비될 수 있다.

또한 상기 측면 분기관(120)의 형상은 상기 저장탱크부(110)의 단면 형상에 따라 다른 실시예가 가능하다. 예컨데, 상기 저장탱크부(110)의 단면이 사각형 형상 이외에 원형인 경우에 상기 측면 분기관(120)은 원형 형상의 곡관으로 구비될 수 있다.

이 경우에도 전술한 것과 같이 상기 측면 분기관(120)은 복수개의 관으로 분할 형성되어 원의 일부 형상으로 구비될 수 있고, 각각의 관이 서로 이격되게 배치될 수 있다. 또한 각각의 상기 측면 분기관(120)의 단부는 막음 처리되어 폐쇄된 형상으로 구비될 수 있다. 그 이외에도 상기 저장탱크부(110)의 단면 형상에 따라 다양한 실시예가 가능하다.

또한, 상기 측면 분기관(120)은 공급되는 유체를 배출시키기 위해 제1관통홀(121)을 형성할 수 있다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 일 실시예로 상기 제1관통홀(121)은 상기 저장탱크부의 측면(112) 방향으로 유체를 배출시키도록 제1-1관통홀(121a) 및 상기 중심관(130) 방향으로 유체를 배출시키도록 제1-2관통홀(121b)을 형성할 수 있다.

먼저, 상기 제1-1관통홀(121a)은 상기 측면 분기관(120)의 길이방향을 따라 상기 저장탱크의 측면(112)을 향해 개방된 복수개의 홀로 형성될 수 있고, 유체가 상기 제1-1관통홀(121a)을 통해 상부로 경사지게 배출될 수 있도록 상기 측면 분기관(120)의 상부면 및 상기 측면 분기관(120)의 측면 사이에 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 것과 같이 상기 중심관(130)의 길이방향을 z축 방향이라 하고, 상기 z축과 수직인 방향을 x축 방향이라고 하며, 상기 x축과 수직인 방향을 y축 방향이라 할때, 상기 측면 분기관(120)의 상부면은 상기 측면 분기관(120)의 단면의 중심을 기준으로 상부 z축 방향에 위치하는 지점 및 이의 인접한 지점을 의미한다. 또한 상기 측면 분기관(120)의 측면은 상기 측면 분기관(120)의 단면 중심에서 x축 방향에 위치하는 지점 및 이의 인접한 지점 또는 y축 방향에 위치하는 지점 및 이의 인접한 지점을 의미한다.

따라서, 도 4를 참조하면, 상기 측면 분기관(120)의 상부면 및 측면 사이는 상기 저장탱크의 측면(112)과 대향되는 방향에서 z축과 x축 방향 사이, 또는 z축과 y축 방향 사이를 의미하고, 전술한 위치에 상기 제1-1관통홀(121a)이 형성되면 상기 제1-1관통홀(121a)을 통해 배출되는 유체가 상기 저장탱크부의 측면(112)에 수직으로 부딪치지 않고 경사지게 부딪치게 된다.

즉, 상기 측면 분기관(120)에 유체가 공급되면 상기 제1-1관통홀(121a)을 통해 상기 저장탱크부의 측면(112)을 향해 상부로 경사지게 배출될 수 있다.

도 4는 도 2에서 아래의 제1측면 분기관(120A)의 x2-x2'에서의 단면을 도시한 것으로, 이는 나머지 측면 분기관(120B,120C, 120D)의 경우도 동일하게 적용될 수 있다.

그 결과, 상기 측면 배출관과 상기 저장탱크부의 측면(112) 사이의 공간에 정체영역을 형성하지 않으면서 상기 저장탱크부의 측면(112)에 인접하게 난류를 형성하여 상기 측면 분기관(120)에서 배출된 유체와 상기 저장탱크부(110)에 수용된 유체를 단시간에 균일하게 혼합할 수 있다.

한편, 난류의 발생을 위해 상기 제1-1관통홀의 직경(d)은 레이놀즈수가 2000 이상이 되는 아래의 식(1)을 만족할 수 있다.

식 (1): 2000≥ v*d /ν(v: 유체의 유속, d: 관통홀의 직경, ν: 유체의 동점성 계수)

그리고, 도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 제1-2관통홀(121b)은 상기 중심관(130)을 향해 유체가 배출되도록 상기 중심관(130) 방향으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 중심관(130) 방향은 도 2에서 도면상 중심관(130)을 향하는 x축 방향 또는 y축 방향을 의미한다.

즉, 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 측면 분기관(120)이 4개의 관으로 분기되어 제1측면 분기관(120A) 내지 제4측면 분기관(120D)을 형성하는 경우, 제1측면 분기관(120A) 및 제3측면 분기관(120C)에서 상기 중심관(130) 방향은 중심관(130)을 향하는 x축 방향을 의미하고, 제2측면 분기관(120B) 및 제4측면 분기관(120D)에서 중심관(130) 방향은 중심관(130)을 향하는 y축 방향을 의미한다.

따라서, 상기 제1-2관통홀(121b)을 통해 상기 저장탱크의 측면(112)에서 상기 저장탱크부(110)의 중심부 방향으로 유체가 배출되어 상기 저장탱크부(110)에 수용된 유체와 혼합이 이루어질 수 있다.

도 5는 도 2에서 아래의 제1측면 분기관(120A)의 x3-x3'에서의 단면을 도시한 것으로, 이는 나머지 측면 분기관(120B,120C, 120D)의 경우도 동일하게 적용될 있다.

한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 중심관(130)은 일측 단부가 상기 저장탱크부(110) 내부에 수용된 유체에 침지되도록 상기 저장탱크부(110)에 위치하고 상기 중심관(130)은 상기 저장탱크부(110)의 중심에 위치할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 바닥 분기관(140)은 상기 중심관(130)과 상기 측면 분기관(120)을 연결하는 관으로 상기 저장탱크부(110)의 바닥면(111)과 인접하게 배치될 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 의한 바닥 분기관(140)은 상기 중심관(130)에서 복수개의 관으로 분기되어 상기 측면 분기관(120)에 연결될 수 있다. 그래서 본 발명의 일 실시예에 의한 바닥 분기관(140)은 상기 저장탱크의 내부를 복수개의 구역(A1, A2, A3, A4)으로 분획할 수 있다.

일 실시예로, 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 의한 바닥 분기관(140)은 4개의 관(140A, 140B, 140C, 140D)으로 분기되어 상기 저장탱크부(110)를 4개의 구역(A1, A2, A3 A4)로 분획할 수 있다.

그리고 상기 바닥 분기관(140)은 공급되는 유체가 배출되는 제2관통홀(141)을 형성할 수 있고, 상기 제2관통홀(141)은 상기 바닥 분기관(140)의 둘레를 따라 복수개로 구비될 수 있다. 일 실시예로, 도 2 및 도 6을 참조하면 상기 제2관통홀(141)은 상기 바닥 분기관(140)의 상부 면 및 양측면에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 바닥 분기관(140)의 상부면은 도 6에 도시된 것과 같이, 상기 바닥 분기관(140) 단면 중심에서 Z축 방향에 위치하는 지점 및 이의 인접한 지점을 의미하고, 상기 바닥 분기관(140)의 양측면은 상기 바닥 분기관(140) 단면 중심에서 X축 또는 Y축 방향에 위치하는 지점 및 이의 인접한 지점을 의미한다.

도 6은 도 2에서 제1바닥 분기관(140A)의 y2-y2'에서의 단면을 도시한 것으로, 이는 나머지 바닥 분기관(140B,140C, 140D)의 경우도 동일하게 적용될 수 있다.

그래서, 상기 바닥 분기관(140)에 유체가 공급되면 상기 제2관통홀(141)을 통해 상기 바닥 분기관(140)의 측면, 상부를 통해 상기 저장탱크부(110)에 배출될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 사기 제2관통홀(141)은 상기 바닥 분기관(140)의 길이방향으로 복수개로 형성될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 항온 저장탱크의 작용효과에 대해 설명한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 항온용 저장탱크(100)는 상기 중심관(130)을 통해 유입된 유체는 상기 저장탱크부(110)의 하부로 이동하여 상기 중심관(130)에서 수평방향으로 분기된 복수개의 바닥 분기관(140)으로 유입된다.

그리고 상기 바닥 분기관(140)을 통해 유입된 유체는 상기 제2관통홀(141)을 통해 상기 저장탱크부(110)의 하단에서 수평방향 및 상부 수직방향으로 배출되고, 배출되지 않은 유체는 상기 측면 분기관(120)으로 유입된 후 상기 제1-1관통홀(121a) 및 상기 제1-2관통홀(121b)을 통해 배출된다.

그래서 상기 중심관(130)으로 유입된 유체는 전술한 상기 바닥 분기관(140)에 형성된 제2관통홀(141) 및 상기 측면 분기관(120)에서 상기 중심관(130) 방향으로 개방된 상기 제1-2관통홀(121b)을 통해 상기 바닥 분기관(140)에 의해 분획된 각각의 구역으로 유체가 유입될 수 있다.

예를 들면, 도 2에 도시된 제1구역(A1)의 경우, 도면상 시계방향으로 상기 제1측면 분기관(120)(120A)에 형성된 상기 제1-2관통홀(121b), 상기 제2측면 분기관(120)(120B)에 형성된 제1-2관통홀(121b), 제2바닥 분기관(140)에 형성된 제2관통홀(141) 및 제1바닥 분기관(140)에 형성된 제2관통홀(141)을 통해 상기 중심관(130)을 통해 유입된 유체는 제1구역(A1)의 중심부로 배출된다.

같은 원리로 상기 중심관(130)을 통해 유입된 유체는 복수개의 구역(A1, A2, A3, A4) 각각의 측면에서 중심부로 유체가 흐르게 되어 상기 저장탱크부(110) 내부에 유체가 정체되는 것을 방지하고 구역을 나누어 단시간에 효과적으로 균일하게 유체가 혼합될 수 있다.

또한, 상기 측면 분기관(120)으로 유입된 유체는 전술한 것과 같이 상기 측면 분기관(120)에서 상기 저장탱크의 측면(112) 방향으로 개방된 상기 제1-1관통홀(121a)을 통해 상부로 경사지게 배출될 수 있다. 그래서 상기 측면 분기관(120)과 상기 저장 탱크 측벽 사이에서 정체되지 않고 상기 저장탱크부의 측면(112)에 부딪쳐 난류를 형성할 수 있고, 이로 인해 단시간에 용이하게 상기 저장탱크부(110)에 수용된 유체와 효과적으로 혼합될 수 있다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 의한 항온용 저장탱크(100)는 저장탱크부(110)에 수용된 유체와 다른 온도의 유체가 유입되는 경우, 상기 저장탱크부(110)의 측벽에서 난류를 발생시키고, 상기 저장탱크를 분획하고 각각의 구역(A1, A2, A3, A4)의 중심으로 유체를 배출시킴으로써 상기 저장탱크부(110) 내부로 유입된 유체를 단시간에 빠르게 혼합하여 저장탱크부(110) 내부 온도를 균일하게 유지할 수 있다.

그리고, 본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

100: 항온용 저장탱크
110: 저장탱크부
111: 바닥면
112: 측면
120: 측면 분기관
121: 제1관통홀
121a: 제1-1관통홀
121b: 제1-2관통홀
130: 중심관
140: 바닥 분기관
141: 제2관통홀

Claims

유체가 수용되는 저장탱크부(110);
상기 저장탱크부(110)의 측면을 따라 인접하게 배치되고, 배출되는 유체가 상기 저장탱크부(110)의 측면에 부딪쳐 상기 저장탱크부(110)에 수용된 유체와 혼합되도록 상기 저장탱크부(110)의 측면과 대향되는 면에 제1관통홀(121)이 형성되는 측면 분기관(120);
상기 측면 분기관(120)에 유체를 공급도록 상기 저장탱크부(110)에 삽입된 중심관(130); 및
상기 저장탱크부(110)의 바닥면에 인접하게 배치되고, 상기 저장탱크부(110)의 바닥면을 분획하며 상기 측면 분기관(120)에 유체를 공급하도록 상기 중심관(130)에서 상기 중심관(130)과 수직하게 복수개의 관으로 분기되어 상기 중심관(130)과 상기 측면 분기관(120)을 연결하며, 상기 저장탱크부(110)의 중심부의 분획된 구역에 상기 중심관(130)에서 유입된 유체를 배출하도록 제2관통홀(141)이 형성되는 바닥 분기관(140);을 포함하고,
상기 제1관통홀(121)은,
유체가 상부로 경사지게 배출되어 상기 저장탱크부(110)의 측면에 부딪쳐 난류가 발생되도록 상기 측면 분기관(120)의 상부면과 측면 사이에 형성되는 제1-1관통홀(121a)과, 상기 중심관(130)을 향해 유체가 배출되도록 상기 중심관(130) 방향으로 개방된 제1-2관통홀(121b)을 포함하는 항온용 저장탱크.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2관통홀(141)은,
상기 바닥 분기관(140)의 둘레를 따라 형성되는 항온용 저장탱크.
제1항에 있어서,
상기 제2관통홀(141)은,
상기 바닥 분기관(140)의 단면상 상부면 및 양측면에 형성되는 항온용 저장탱크.
제1항에 있어서,
상기 측면 분기관(120)은 상기 저장탱크부(110)의 측면을 따라 복수개의 관으로 분할 형성되고, 상기 바닥 분기관(140)은 상기 중심관(130)에서 분기되어 각각의 상기 측면 분기관(120)에 연결되는 항온용 저장탱크.
제1항에 있어서,
상기 측면 분기관(120)은 상기 바닥 분기관(140)의 단부에서 상기 저장탱크부(110)의 격벽을 따라 양방향으로 분기되는 항온용 저장탱크.
제1항에 있어서,
상기 저장탱크부(110)는 단면이 사각형 형상으로 구비되고, 상기 바닥 분기관(140)은 상기 저장탱크부(110)의 중심에 삽입된 중심관(130)을 중심으로 90도 간격으로 4개의 관으로 분기되며, 상기 측면 분기관(120)은 각각의 상기 바닥 분기관(140)의 단부에 연결되며 상기 저장탱크부(110) 측면을 따라 4개로 분할 형성되는 항온용 저장탱크.
제1항에 있어서,
난류의 발생을 위해 상기 제1-1관통홀(121a)의 직경(d)은 아래의 식(1)을 만족하는 항온용 저장탱크
식 (1): 2000≥ v*d /ν(v: 유체의 유속, d: 관통홀의 직경, ν: 유체의 동점성 계수)