KR102231689B1 - 원유(原乳) 냉각판 및 이 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템 - Google Patents

Abstract

원유(原乳) 냉각판 및 이 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템에 대한 발명이 개시된다. 개시된 원유(原乳) 냉각판 및 이 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템은, 원유탱크의 냉각판의 구조 개량과 아울러 냉각판을 순환하는 냉매의 증발압력을 제어하여 원유탱크에 투입된 원유가 적은 량이어도 즉각 4~5℃의 냉각을 유지함으로써, 원유(原乳)의 변질 우려를 없게 하면서도 원유탱크에 저장되는 원유의 언저리부(경계면)에서도 결빙 이 방지되는 균형있는 냉각 성능을 유지할 수 있게 한 것이다.

Description

원유(原乳) 냉각판 및 이 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템{Milking Cooling Plate And Milking Cooling System using This Milking Cooling Plate}

본 발명은 목우(牡牛)로부터 유인 혹은 무인 착유기(예컨데, 무인 로봇)에 의해 착유(窄乳)된 원유(原乳)의 신선도 유지를 위해 초기부터 바로 냉각하는 원유(原乳) 냉각판 및 이 냉각판을 이용한 원유냉각시스템에 관한 것이다.

특히, 원유탱크에 설치되는 냉각판의 구조 개량과 아울러 냉각판을 순환하는 냉매의 증발압력을 제어하여 원유탱크에 투입되는 원유가 적은량이라도 투입즉시 4~5℃로 냉각할수 있게 하면서 투입된 원유의 언저리에 결빙 발생이 없게 한 원유(原乳) 냉각판 및 이 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템에 관한 것이다.

일반적으로 목우로부터 착유는 유인 혹은 무인으로 실행하고 있음이 통례인데, 유인 혹은 무인으로 착유된 원유는 냉각기에 의하여 냉각하며, 냉각된 원유는 우유가공 공장으로 운반될 때까지 세균번식 등의 변질 없이 저온으로 선도를 유지하게 한다. 이 때문에 젓소로부터 착유된 우유는 대체로 36℃의 원유(착유하여 가공전의 우유를 원유라 함.)는 원유 냉각기로부터 4℃로 냉각시켜 보관 또는 출하하는 것이 통례이다. 이러한 원유 냉각기가 하기 특허문헌들에 공표되어 있다.

특허문헌1은 '원유 냉각기는 내부에 냉각수가 저장된 냉각수저장탱크와, 상기 냉각수저장탱크와 제 1순환라인으로 연결되며, 상기 제 1순환라인을 통해 순환하는 냉각수와 착유된 원유를 열교환시켜 2 내지 6℃로 냉각시키는 본냉각부와, 상기 냉각수저장탱크와 제 2순환라인으로 연결되며, 상기 제 2순환라인을 통해 순환하는 냉각수를 상기 본냉각부로 유입되기 전의 원유와 열교환시켜 8 내지 12℃로 예비 냉각시키는 예비냉각부를 구비하여, 목장에서 착유된 원유를 보관온도인 2 내지 6℃로 냉각하기 전에 8 내지 12℃로 예비 냉각하여 원유의 품질저하를 방지할 수 있는 원유 냉각기'에 대한 것을 개시하고 있고,

특허문헌2는 '우유냉각기의 내통의 일부로서 냉각판본체와 덧판을 다수의 스폿용접부로서 중첩하여서 된우유냉각기용 냉각판에 있어서, 상기 냉각판은 주용접부에의해 그 폭을 양분하여 각각 가스유통로로 형성하고, 상기 가스유통로는 다시 부용접부에의해 그 일측이 서로 연통되도록 흡입통로 및 배출통로로 구획형성한 것에 의해, 냉매가스로서 HFC냉매가스를 사용하더라도 가스와 오일이 분리되어 냉각판에 고이는 일없이 냉각효율이 뛰어난 우유냉각 기용 냉각판을 제공한다'는 것을 개시하고 있다.

상기와 같이, 기존(특허문헌1,2 포함)의 원유탱크의 저부측으로 설치되어 원유 냉각에 제공되는 냉각판은 한장의 냉각판체(10a 혹은 10b, 도2참조)로 구성할 수 있으나, 도 2a 내지 도 2d에서 일 예로 들어 표시한 바와 같이, 통상 2장의 냉각판체(10a,10b)를 용접부(12)에 의해 일체로 연결하여 보다 넓은 냉각판(10)을 구성한 후, 도 2a의 표시와 같이, 냉각판(10)의 길이가 긴 양측변이 마주보게 화살표 방향으로 반원형을 이루게 굴곡지게 형성하여, 상기 원유탱크(20)의 저부를 감싸는 형태로 설치함으로써, 원유탱크(20)에 투입된 원유가 변질되는 일이 없도록 하는 냉각 기능을 하도록 하고 있다.

상기 냉각판(10a,10b)은 특허문헌 2의 기재와 같이 통상적으로 두장의 금속판을 맞대훈 상호 접합되게 스폿 용접함에 의해 내부로는 스폿 용접부의 사이로 냉각 작용을 하는 냉매 유동로(특허문헌 참조)를 형성되게 하며, 냉매 유동로에는 외부로부터 냉매를 유입 혹은 배출하게 하는 냉매 입출구(16a,17a)(16b,17b)가 상호 연락되게 설치된다. 이러한 구성은 통상의 구성이다. 도면부호(14a,14b)가 금속판을 상호 맞닿게 용접하는 스폿 용접부이다.

상기와 같은 구성의 냉각판(10)은, 초기의 원유냉각기에서는 도 2a,2b의 화살표 표시와 같이, 냉동장치로로부터 공급되는 냉매 가스를 원유탱크(20)의 아래에서 위로 유동하는 냉매 유동회로를 구성하게 된다.

이 때문에 원유탱크(20)에 투입되어 저장되는 원유량이 원유탱크(20)의 총 저장 용량에 비하여 30% 미만일 경우, 온도 차이에 의한 에어포켓 현상과 차압현상에 의하여 초기의 냉각효율은 낮게 되면서 시간이 경과할수록 점차 온도가 하강하면서 냉각되는 현상으로 인하여, 원유냉각기의 냉각판(10)은 하강하는 원유의 온도에 따라 냉매가스의 유동 변화로 냉각효율 감소와 더불어 냉각판(10)위로 위치하게 되는 원유(M)의 언저리부위(경계부위)가 결빙되는 경향이 있다. 이러한 문제는 결과적으로 원유의 변질이나 품질 저하를 초래한다.

이 문제를 조금이라도 해소하기 위한 목적에서 즉, 냉매가스가 원유와 접촉 시간 지연과 접촉 면적을 키우기 위해, 도 2c의 표시와 같이, 냉각판(10)(특허문헌1,2 기재의 냉각판 모두 포함)의 냉매가스 유동을 도 2b의 냉매 유동회로 구성과는 달리, 냉각판(10)의 길이 방향을 따라 수평으로 유동하게 구성 하고자 냉매 입출구(16a,17a)(16b,17b)를 냉각판(10)의 길이 방향의 양 끝에 각각 설치한 냉매 유동회로를 구성하였다.

그러나 이 냉매 유동회로 역시 원유량이 많을 경우에는 냉매가스에 의한 냉각에는 큰 문제가 없었으나, 상기의 경우처럼 피 냉각물인 원유량이 적은량일 경우 냉각 효율이 현저하게 약화되는 문제는 그대로 발생하였다.

한편, 상기 도 2b 및 도 2c와 같은 냉매가스 유동회로에서 문제 해소를 위한 방법으로, 도 2d의 표시와 같은 냉각판(10)(특허문헌 1,2 모두 포함)을 채용하였으나, 도 2d의 냉각판(10)은 각 냉각판체(10a,10b)의 길이 방향을 따라 냉각판체(10a,10b)를 양분하는 구획막(18a,18b)을 설치하여 상기 냉각판(10)에는 복수개 씩의 냉매가스 유동로를 형성함으로써, 상기 냉각판(10)의 내부를 유동하는 냉매가스의 유동 흐름을 지연하고, 지연되는 만큼 원유탱크(20)에 저장된 적은량의 원유와 접촉 시간을 좀더 많게 하여 원유의 변질을 방지하고자 하였으나, 상기 구획막(18a,18b)을 형성하더라도 상기와 같이 냉각판(10)의 길이 방향을 따라 유동함에 따른 온도 차이에 의한 에어포켓 현상과 차압현상에 의한 초기의 냉각효율은 낮게 되면서 시간이 경과할수록 점차 온도가 하강하면서 냉각되는 문제는 해소하지 못하고 있다. 특히 냉매의 누설로 가스 충진량이 적을시에 원유의 결빙선이 냉각판의 상부로 이동하여 원유의 냉각 효율 약화 시키는 문제도 유발시키고 있다.

따라서 원유탱크에 저장되는 원유 투입량이 적은 경우(30% 미만)에도 냉각 효율을 저하시키어 원유의 변질 등을 초래하는 일이 없는 원유 냉각판이나 이를 이용한 냉각 시스템의 개발이 절실하게 요구되고 있다.

KR 특허 등록번호 제 10-1252234호 KR 실용 공고번호 제 1997-0003907호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 보완하고 다양한 추가 장점을 제공하기 위해 개발된 것으로, 원유탱크에 취부되는 냉각판 구조의 개량에 따른 냉매흐름을 개선하고, 또한 냉매의 증발압력의 제어에 따른 균형있는 냉각 온도의 유지에 의해, 원유탱크에 투입되는 원유가 적은 량이라도 즉각적으로 4~5℃를 유지하는 냉각과 아울러 원유탱크에 저장된 원유 언저리부(경계면)에서 결빙을 방지할 수 있게 한 원유(原乳) 냉각판 및 이 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라 제공되는 원유(原乳) 냉각판 및 이 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템에 의하여 달성된다.

본 발명의 일 양상에 따라 제공되는 원유(原乳) 냉각판은, 냉매 입출구가 설치된 냉각판체의 냉매 유동공간을 구획공간부로 상호 연락되게 구획함에 의해, 냉매로 하여금 상기 냉각판체를 순환할 때마다 상기 원유탱크의 원유와 냉각에 필요한 열 교환이 이루어지게 한 복수 개의 구획막들을 포함하는 원유 냉각판에 있어서, 2개 이상의 상기 냉각판체를 용접부에 의해 연결한 소정 넓이의 원유 냉각판을 상기 원유탱크의 좌,우 양측을 건너지르는 형태로 설치하여 원유탱크에 저장되는 원유가 상기 용접부를 항시 건너지르는 상태로 위치하게 하여 원유와 비(非) 냉각부인 상기 용접부와의 접촉을 최소화되게 구성하고,
상기 구획막은 상기 냉각판체의 어느 양단과 거리를 둔 상태에서 상기 냉각판체를 따라 길게 설치되어 상기 냉각판체의 내부를 2개 공간으로 구획하는 제1구획막과 이 제1구획막의 어느 일측에서 상기 제1구획막과 직각을 이루면서 상기 냉각판체의 어느 일측 단부까지 위치하게 설치되어 어느 하나의 공간을 다시 2개의 공간으로 구획하는 제2구획막을 포함하여, 냉매로 하여금 3개 이상으로 구획된 상기 구획공간부들을 순차로 순환하면서 상기 원유탱크의 원유와 2번 이상의 열 교환이 지속적으로 실행되게 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 제공되는 원유(原乳) 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템은, 상기 냉각판은 하나 이상의 원유 냉각기 와 연결하여 원유냉각 회로를 구성하고, 상기 원유 냉각기는, 상기 냉각판을 경유한 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 냉각 응축하여 응축열을 제거하고 액화시키는 응축기; 상기 응축기에서 고온, 고압으로 응축 액화된 냉매를 증발 시킴에 적정압력으로 감압하여 상기 냉각판으로 유입되게 하는 팽창밸브; 상기 응축기와 상기 팽창밸브의 사이에 설치되어 상기 응축기에서 액화된 고온 고압의 냉매액을 일시로 저장하였다가 회수 할 수 있게 한 수액기; 및 상기 팽창밸브로부터 상기 냉각판을 경유하여 상기 압축기 측으로 흡입되는 냉매의 증발압력을 조절하여 상기 압축기의 과작동으로 인한 상기 냉각판의 필요이상의 냉각으로 원유탱크에 저장되는 적은 량의 원유의 언저리 부분에서의 결빙 현상을 없게하면서도 원유의 냉각온도는 4~5℃를 유지할 수 있게 하는 냉매의 증발압력조절밸브(EPR)를 포함하고, 상기 냉각판의 외부에는 축열기능을 갖는 상변화물질(PCM) 단열재를 설치한 것이다.

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본 발명에 의하면, 소량의 원유 저장시에도 즉각 4~5℃로 냉각할 수 있는 효과를 부여하고, 또한 저장된 원유 언저리부(경계면)에서도 결빙 발생이 없이 항시 균형(4~5℃)이 있는 냉각 기능을 유지하게 하는 효과를 부여한다.

도 1은 원유탱크의 외관 일예를 보여주는 사시도이고,
도 2a는 도 1 표시의 원유탱크의 바닥부측에 종래 냉각판의 설치 상태를 개략적으로 표시한 도면이며,
도 2b 내지 도 2d는 도 2a 표시의 원유탱크의 냉각판만을 원유탱크의 저부측에서 보아 평면적으로 표시한 도면이다.
도 3a는 도 1 표시의 원유탱크의 바닥부측에 본 발명에 따른 냉각판의 설치 상태를 개략적으로 표시한 도면이고,
도 3b는 도 3a 표시의 원유탱크의 저부측에 설치된 본 발명에 따른 냉각판 만을 원유탱크의 저부측에서 보아 평면적으로 표시한 도면이고,
도 3c는 도 3b와 동일 방향에서 본 것을 입체적으로 표시한 도면이며,
도 4는 본 발명에 따른 원유(原乳) 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템이 원유탱크에 적용된 경우의 일예를 일측에서 보아 개략적으로 표시한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 원유(原乳) 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템을 도 4의 저부측에서 보아 평면적으로 표시한 도면이며,
도 6은 본 발명에 따른 원유(原乳) 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템의 개략 구성도이고,
도 7은 도 4의 I-I선 방향을 따라 개략적으로 표시한 단면도이며,
도 8a는 종래의 원유 냉각판을 사용하는 경우의 냉각온도 특성을 표시한 그래프이고,
도 8b는 본 발명에 따른 원유 냉각판을 사용하는 경우의 냉각온도 특성을 표시한 그래프이며,
도 8c는 본 발명에 따른 원유 냉각판과 종래 냉각판을 사용한 경우의 원유탱크의 원유에서의 세균번식 비교를 표시한 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가 할수 있고 여러가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 만 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 원유(原乳) 냉각판 및 이 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템의 보다 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 원유탱크의 외관 일 예를 보여주는 사시도이다.

본 발명에 따른 원유(原乳) 냉각판(100)은, 도 1과 같은 원유탱크(20)의 저부측으로 설치되어 콘트롤러(30)에 의하여 제어되는 후술하는 냉각 시스템(200)에 에 의하여 원유탱크(20)에 투입되어 저장되는 적은량의 원유(原乳)라도 변질 안되게 4~5℃ 로 냉각한다. 상기 원유탱크(20)의 저부측으로 설치되는 냉각판에 대해서는 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3a는 도 1 표시의 원유탱크의 바닥부측에 본 발명에 따른 냉각판의 설치 상태를 개략적으로 표시한 도면이고, 도 3b는 도 3a 표시의 원유탱크의 저부측에 설치된 본 발명에 따른 냉각판 만을 원유탱크의 저부측에서 보아 평면적으로 표시한 도면이고, 도 3c는 도 3b와 동일 방향에서 본 것을 입체적으로 표시한 도면이다.

도면 표시와 같이, 본 발명에 따른 원유 냉각판(100)은, 하나의 냉각판체(110a 혹은 110b)로 구성할수 있으나, 이하에서는 2개의 냉각판체(110a,110b)를 용접부(112)에 의하여 연결한 구성을 일 예로 들어 표시하였다.

냉각판(100)은 특허문헌 2의 기재와 같이 통상적으로 두장의 금속판을 맞댄 후 상호 접합되게 스폿 용접함에 의해 내부로는 냉각 작용을 하는 냉매 입출구(116a,117a)(116b,117b)를 갖는 냉매 유동로를 형성되게 한 것인데, 도면부호(114a,114b)가 금속판을 상호 접하는 스폿 용접부이다.

상기 냉각판(100)은, 내부에 냉매 유동공간을 제공하는 소정 넓이의 냉각판체들(110a,110b)을 원유탱크(20)의 좌,우 양측 방향으로 건너지르는 형태로 설치한 구성에 의하여, 상기 원유탱크(20)에 저장되는 원유(M)역시, 도3b의 표시와 같이, 상기 냉각판(100)의 용접부(112)를 십자형태로 건너지르는 상태로 접하게 하여, 적은량의 원유(M)가 저장되는 경우 용접부(112)와 접하는 부위는 최소화되게 하는 반면, 상기 냉각판(100)의 냉매가 유동되는 부분과의 접촉 면적은 넓게 하여, 원유탱크(20)내부로 적은량의 원유(원유탱크(20)로 투입되는 원유의 초기 온도는 대략 36℃이다)가 투입되더라도 즉각적으로 4~5℃의 냉각 온도를 유지하면서 결빙 없이 냉각할 수 있게 하였다.

특히, 상기 냉각판(100)으로 하여금 원유 경계면에서의 결빙을 없게 하면서도 최적의 냉각온도(4~5℃)를 유지할 수 있게 하고자, 상기 냉각판(100)을 구성하는 냉각판체(110a,110b)의 각각에는 복수개씩의 구획막(115a,115b)을 설치하여, 상기 냉각판(100)의 각 냉각판체(110a,110b)의 각 냉매 유동공간을 적어도 3개 이상의 구획공간부(118-1a,118-2a,118-3a)(118-1b,118-2b,118-3b)로 구획하였다.
상기 구획막(115a,115b)은 상기 냉각판체(110a,110b)의 어느 양단과 거리를 둔 상태에서 상기 냉각판체(110a,110b)를 따라 길게 설치되어 상기 냉각판체(110a,110b)의 내부를 2개 공간으로 구획하는 제1구획막(115-1a,115-1b)과 이 제1구획막(115-1a,115-1b)의 어느 일측에서 상기 제1구획막(115-1a,115-1b)과 직각을 이루면서 상기 냉각판체(110a,110b)의 어느 일측 단부까지 위치하게 설치되어 어느 하나의 공간을 다시 2개의 공간으로 구획하는 제2구획막(115-2a,115-2b)을 포함한다.

이러한 구획에 의해, 상기 냉각판(100)의 각 냉각판체(110a,110b)의 구획공간부(118-1a,118-2a,118-3a)(118-1b,118-2b,118-3b)를 경유하는 냉매의 흐름을 지연시키면서 상기 원유탱크(20)에 투입되어 저장되는 원유(M)와 균일하게 적어도 하나의 냉각판체(110a 또는 110b)에서 2번씩의 냉각에 필요한 열 교환이 이루어지게 하였다. 본 실시예에서는 2개의 냉각판체(110a,110b)이므로 합하여 4번의 냉각 열 교환이 실행된다.

상기와 같은 구성을 갖는 냉각판(100)은, 종래 냉각판(특허문헌1,2 및 도 1내지 2의 구성)과는 달리, 상기 냉각판체(110a,110b)를 상기 원유탱크(20)를 가로지르게 설치하여, 상기 원유탱크(20)에 적은량의 원유(M)가 투입되어 저장되더라도 원유(M)또한 용접부(112)를 가로질러 위치하여 비 냉각부로되는 용접부(112)와의 접촉을 최소화하면서 냉매가 유동되는 부분과의 접촉을 많게 하고, 또한 냉각판체(110a,110b)의 각각에 설치한 복수개씩의 구획막(115a,115b)으로 구획되는 3개 이상의 구획공간부(118-1a,118-2a,118-3a)(118-1b,118-2b,118-3b)에 의하여, 상기 냉각판체(110a,110b)를 경유하여 배출되는 냉매는 상기 냉각판체(110a,110b)와 접하는 상기 원유탱크(20)의 원유와는, 도 3b의 표시와 같이, 제1구획공간부(118-1a, 118-1b)를 통하여 경유하는 제2구획공간부(118-2a,118-2b)에서 각각 한번, 그리고 제3구획공간부(118-3a, 118-3b)에서 또다시 한번의 열 교환이 실행되게 하여, 상기 냉각판체(110a,110b)의 각각에서 2번씩 총 4번의 열 교환이 실행되게 하였다.

이러한 냉매와 원유의 반복적인 열 교환은 상기 원유탱크(20)의 바닥측으로 만 저장되는 적은량의 원유가 투입되더라도(원유탱크(20)에 투입되는 원유량의 30%미만), 종래(특허문헌1,2 및 도 2의 종래 냉각판의 구조 참조)의 경우 발생되는 냉매의 에어 포켓 현상과 분압현상에 의한 냉각판체의 초기 냉각 효율이 현저하게 낮아지게 되므로 인한 원유의 변질 우려 있는 것과는 달리, 즉시 냉각을 실행되게 하여 원유의 변질우려를 없게 하는 이익을 부여한다.

또한, 종래(특허문헌1,2 및 도 2의 종래 냉각판의 구조 참조)의 점차적으로 냉각되는 냉각판체의 온도변화에 따른 원유온도의 하강에 따라 냉각판체를 유동하는 냉매의 흐름에 변화를 주어 원유체의 가장자리 즉, 원유와 냉각판체의 경계면에서의 결빙 요인도 없게 하는 이익을 부여한다.

상기 원유탱크(20)의 저장 용량에 따라서 냉각판체의 갯수가 늘어나더라도 상기 원유탱크(20)에 저장되는 원유는 상기와 냉각판체의 증가에 비례하여 열 교환이 실시되므로 인하여 저장되는 원유에 대한 냉각 속도는 상기 실시예와 같이 동일하게 진행된다.

상기와 같은 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템의 구성은 도 4내지 도7을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 원유(原乳) 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템이 원유탱크에 적용된 경우의 일예를 일측에서 보아 개략적으로 표시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 원유(原乳) 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템을 도 4의 저부측에서 보아 평면적으로 표시한 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 원유(原乳) 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템의 개략 구성도이고, 도 7은 도 4의 I-I선 방향을 따라 개략적으로 표시한 단면도이다.

도면 표시와 같이, 본 발명에 따른 원유(原乳) 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템(200)의 원유 냉각기의 구성을 대별(大別) 하면 각 순환라인(L1,L2)을 통하여 상호 연락되게 연결한 압축기(220a,220b), 응축기(240a,240b), 팽창밸브(260a,260b), 증발압력조절밸브(EPR: Evaporator Pressure Regulator) (280a,280b)를 포함한다.

상기 원유 냉각기는 냉각판(100)(도 3a 내지 3c 참조)을 구성하는 각 냉각판 체(110a 또는 110b)마다 하나씩 설치되어 하이브리드식의 본 발명에 따른 원유 냉각시스템(200)을 구성한다. 원유 냉각시스템(200)을 구성하는 원유 냉각기의 구성은 동일하여, 이하에서는 도 6의 표시와 같이 어느 하나만을 들어 설명한다.

도 6의 표시와 같이, 상기 압축기(220a)는 상기 냉각판(100)의 각 냉각판체(110a)를 경유한 냉매를 고온, 고압으로 압축하여 순환라인(L1)으로 연락되게 연결된 상기 응축기(240a)로 공급되게 한다.

상기 응축기(240a)는 상기 압축기(220a)로부터 보내진 압축된 냉매를 냉각 응축하여 응축열을 제거하고 액화 시킨 후 상기 순환라인(L1)을 통해 후술하는 수액기(250a)를 경유 후 상기 팽창밸브(260a)측으로 순환되게 한다.

상기 팽창밸브(260a)는 상기 응축기(240a)에서 보낸 고온, 고압으로 응축 액화된 냉매를 상기 냉각판체(110a)로부터 증발 시키는 데 맞는 압력으로 감압하여 상기 냉각판(100)의 냉각판체(110a)로 유입되게 한다.

상기 증발압력조절밸브(280a)는 상기 팽창밸브(260a)로부터 증발기능을 하는 상기 냉각판(100)의 냉각판체(110a)를 경유하여 원유탱크의 원유와 열 교환됨에 의해 압력이 저하되는 냉매압력을 소정 압력이하로 떨어짐이 없게 하면서 상기 압축기(220a)측으로 흡입되게 함으로써, 냉매의 증발압력 저하로 인한 피 냉각물인 원유가 필요이상으로 냉각되어 결빙됨을 방지하는 기능을 한다.

상기 증발압력조절밸브(280a)에 의해 냉매의 증발압력을 소정 압력(이미 설정된 압력)이하로 저하되는 것을 방지하게 한 이유는, 상기 원유탱크(20)에 투입된 피냉각물인 원유(M)가 총량의 30% 미만으로 인한 부하(원유)의 감소시, 상기 증발압력조절밸브(280a)에서 밸브 조절 작동에 따른 증발압력저항을 증가시켜, 상기 압축기(220a)의 흡입압력은 내려가도 냉매의 증발압력은 항상 일정하게 유지되는 운전을 계속하여, 냉매 증발압력(온도)의 저하에 따른 상기 냉각판이 필요 이상으로 냉각되는 일이 없도록 방지하기 위함이다. 즉, 상기 원유탱크(20)의 내부로 피 냉각물인 원유(M) 투입 전에 냉매의 증발압력 저하에 따른 상기 냉각판의 필요이상의 온도 저하는 상기 원유탱크에 투입된 원유를 결빙시키는 요인이 되게 한다.

이 때문에 상기 증발압력조절밸브(280a)의 설치는 원유탱크에 투입되는 원유가 적은량이라고 하더라도 원유(M)의 언저리부분에서의 결빙 발생이 없이 대체로 4 ~ 5℃로 냉각하는 분위기를 유지할 수 있게 한다.

상기 수액기(250a)는 상기 응축기(240a)와 상기 팽창밸브(260a)의 사이에 설치되어 상기 응축기(240a)에서 액화된 고온 고압의 냉매액을 일시로 저장하였다가 회수 할 수 있게 하는 것으로, 상기 수액기(250a)는 상기 냉각기를 멈추게 하거나 수리시 냉매를 회수(펌프 다운)하여 저장하는 기능을 한다.

또한, 도 7의 표시와 같이, 상기 냉각판체(110a 혹은 110b)의 저부 외측 전체에는 축열기능을 갖는 바이오(Bio) 상변화물질(PCM) 단열재(300)를 설치할 수 있다. 상기 상변화물질(PCM) 단열재(300)는 잘 알려진 바와 같이 열을 차단하지만, 열을 저장하지 않는것으로, 원유탱크(20) 내부의 온도가 올라가면 열을 저장하였다가, 온도가 떨어지면 열을 방출하는 작용에 의해 원유탱크의 적정온도를 유지하게 하는데 일조를 한다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템(200)은, 냉각판체 측으로 순환되게 하는 냉매로 하여금 원유탱크(20)에 투입된 적은량의 원유(M)라도 교반기(290)의 교반이 없더라도 냉각판체와 원유의 적어도 4번에 걸친 물리적인 열 교환으로 즉각 4~5℃의 냉각온도를 유지하게 한다.

이에 더하여 원유탱크(20)의 원유 투입전에 냉각기의 가동에 의한 압축기(220a)의 가동이 선행되더라도, 종래(특허문헌1,2 및 도 1,2의 냉각판 참조)와는 달리, 상기 증발압력조절밸브(280a)에 의한 냉매 증발압력을 항시 규정된 일정압력으로 조절하여 압축기(220a,220b)측으로 흡입되게 함에 따라, 상기 냉각판체가 무부하 상태를 이루더라도 필요이상으로 냉각됨을 방지하여 원유탱크(20)로 투입되는 원유의 언저리부(경계면)에서의 원유의 결빙을 없게 하면서도 상기와 같은 4~5℃의 범위로 원유를 냉각하는 분위기를 유지할 수 있게 한다.

한편, 본 발명에서 상기 냉각판체(110a,110b)의 각 하나씩에 원유 냉각기의 설치는, 어느 하나의 냉각기만을 택일적으로 운전할 수 있게 할수 있는 이점이 있으나, 어느 하나의 고장시 냉각 시스템의 운전에 유리한 이점이 있다.

도 8a는 종래의 원유 냉각판을 사용하는 경우의 냉각온도 특성을 표시한 그래프이다.

도면 표시와 같이, 종래( 특허문헌1,2 및 종래 도2의 냉각판 구조 참조)의 냉각판이 설치된 원유탱크에 적은량의 착유된 원유(36℃)를 투입시, 초기의 냉각판의 온도변화를 보여주는 것인데, 착유된 원유의 투입시 냉각판의 냉각 온도변화가 시간이 경과됨에 따라 서서히 변하므로 인하여, 원유의 변질 우려와 아울러 냉각판체와 원유 경계에서의 결빙 요인이 있게 되는 것을 보여준다.

도 8b는 본 발명에 따른 원유 냉각판을 사용하는 경우의 냉각온도 특성을 표시한 그래프이다.

도면 표시와 같이, 본 발명에 따른 냉각판이 설치된 원유탱크에 적은량의 원유를 투입시, 초기의 냉각판의 온도변화를 보여주는 것인데, 착유된 원유(35℃)의 투입시 냉각판의 냉각 온도변화가 종래(도 8a)와는 달리 즉각적으로 4~5℃로 변화되면서 원유의 변질과 결빙 우려가 없는 4~5℃로 냉각 분위기를 유지하는 것을 보여준다.

도 8c는 본 발명에 따른 원유 냉각판과 종래 냉각판을 사용한 경우의 원유탱크의 원유에서의 세균번식 비교를 표시한 그래프이다.

도면 표시와 같이, 본 발명에 따른 냉각판이 설치된 원유탱크에 적은량의 원유를 투입시, 냉각판의 냉각 온도변화가 종래(도 8a)와는 달리 즉각적으로 4~5℃변화되어 원유를 냉각함에 의해, 종래에 비하여 기본 세균이 번식됨이 없게 되어 원유의 변질 우려가 없게되는 것을 보여준다.

본 발명은 기존의 모든 원유 냉각기에 적용하여 저장되는 원유가 소량이라도 변질 없이 냉각할 수 있게 하는 유용성을 제공한다.

20 : 원유탱크
100 : 원유 냉각판
110a, 110b : 냉각판체
112 : 용접부
116a,117a : 냉매 입구
116b,117b : 냉매 출구
115a, 115b : 구획막
118-1a,118-2a,118-3a, 118-1b,118-2b,118-3b : 구획공간부
200 : 원유 냉각시스템
220a,220b : 압축기
240a,240b : 응축기
250a,250b : 수액기
260a,260b : 팽창밸브
280a,280b : 증발압력조절밸브(SPR)
300 : 바이오(Bio) 상변화물질(PCM) 단열재
M : 원유

Claims (5)

1. 냉매 입출구가 설치된 냉각판체의 냉매 유동공간을 구획공간부로 상호 연락되게 구획함에 의해, 냉매로 하여금 상기 냉각판체를 순환할 때마다 원유탱크의 원유와 냉각에 필요한 열 교환이 이루어지게 한 복수 개의 구획막들을 포함하는 원유 냉각판에 있어서,
   2개 이상의 상기 냉각판체를 용접부에 의해 연결한 소정 넓이의 원유 냉각판을 상기 원유탱크의 좌,우 양측을 건너지르는 형태로 설치하여 원유탱크에 저장되는 원유가 상기 용접부를 항시 건너지르는 상태로 위치하게 하여 원유와 비(非) 냉각부인 상기 용접부와의 접촉을 최소화되게 구성하고,
   상기 구획막은 상기 냉각판체의 어느 양단과 거리를 둔 상태에서 상기 냉각판체를 따라 길게 설치되어 상기 냉각판체의 내부를 2개 공간으로 구획하는 제1구획막과 이 제1구획막의 어느 일측에서 상기 제1구획막과 직각을 이루면서 상기 냉각판체의 어느 일측 단부까지 위치하게 설치되어 어느 하나의 공간을 다시 2개의 공간으로 구획하는 제2구획막을 포함하여, 냉매로 하여금 3개 이상으로 구획된 상기 구획공간부들을 순차로 순환하면서 상기 원유탱크의 원유와 2번 이상의 열 교환이 지속적으로 실행되게 한 것을 특징으로 하는 원유 냉각판.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1의 냉각판은 하나 이상의 원유 냉각기와 연결하여 원유냉각 회로를 구성하고,
   상기 원유 냉각기는, 상기 냉각판을 경유한 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기;
   상기 압축기에서 압축된 냉매를 냉각 응축하여 응축열을 제거하고 액화시키는 응축기;
   상기 응축기에서 고온, 고압으로 응축 액화된 냉매를 증발 시킴에 적정압력으로 감압하여 상기 냉각판으로 유입되게 하는 팽창밸브;
   상기 응축기와 상기 팽창밸브의 사이에 설치되어 상기 응축기에서 액화된 고온 고압의 냉매액을 일시로 저장하였다가 회수 할 수 있게 한 수액기; 및
   상기 팽창밸브로부터 상기 냉각판을 경유하여 상기 압축기 측으로 흡입되는 냉매의 증발압력을 조절하여 냉각판의 필요이상의 냉각으로 원유탱크에 저장되는 적은 량의 원유의 언저리부분에서의 결빙 현상을 없게 하면서도 원유의 냉각온도는 4~5℃를 유지할 수 있게 하는 냉매의 증발압력조절밸브(EPR); 를 포함하고, 상기 냉각판의 외부에는 축열기능을 갖는 상변화물질(PCM) 단열재를 설치한 원유 냉각판을 이용한 원유 냉각시스템.
   
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