KR102368093B1 - 초저온 액화가스 저장탱크 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

개시되는 초저온 액화가스 저장탱크 시스템 및 그 제어 방법은, 초저온 액화가스가 저장된 저장탱크; 상기 저장탱크의 기화액화가스량, 내부압력 및 내부온도를 포함하는 상태정보를 측정하는 상태측정수단; 상기 상태정보를 기준기화액화가스량, 기준내부압력 및 기준내부온도 중 적어도 하나와 비교하여 기준범위를 벗어나는 경우 상기 초저온 액화가스의 기화량을 저감시키기 위한 냉동기 구동신호를 제공하는 제어기; 및 상기 저장탱크에 구비되어 상기 냉동기 구동신호에 따라 구동되어 상기 내부온도가 상기 기준기화액화가스량, 기준내부압력 및 기준내부온도 중 적어도 하나를 유지하도록 조절하는 냉동기;를 포함함으로써, 낭비되는 액화가스의 양을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 BOG 발생을 억제하면서 액화가스를 효과적으로 저장 및 보관할 수 있다.

Description

초저온 액화가스 저장탱크 시스템 및 그 제어 방법{SYSTEM FOR LIQUEFIED GAS STORAGE TANK HAVING ULTRA-LOW TEMPERATURE AND ITS CONTROL METHOD}
본 발명(Disclosure)은, 초저온 액화가스 저장탱크 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 구체적으로, 초저온 저장탱크의 기화액화가스량, 내부압력 및 내부온도에 따라 초저온 저장탱크에 구비된 냉동기를 구동 제어하여 초저온 저장탱크의 내부온도를 정밀하게 제어함으로써, 낭비되는 액화가스의 양을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 BOG 발생을 억제하면서 액화가스를 효과적으로 저장 및 보관할 수 있는 초저온 액화가스 저장탱크 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
끓는점이 지극히 낮은 가스는 수송이나 보관 싱에 액화시킨 상태로 유지하게 되며, 이를 위해 초저온 저장탱크가 사용되는데, 초저온 저장탱크는 단열재(또는 진공)로 둘러싸여져 열출입이 억제되도록 유지되지만, 완벽하게 열출입을 차단할 수 없기 때문에 자연적으로 초저온 저장탱크에 저장된 액화가스는 부분적으로 기화되어 기상의 액화가스가 존재하게 되며, 이를 BOG(boil-off gas)라고 한다.
이러한 초저온 저장탱크의 내부 상부에 발생되는 BOG의 압력은 초저온 저장탱크에 채울 수 있는 액상 액화가스의 양과 반비례하는 관계이므로, 규정된 ??????력 이하로 유지되도록 적절히 제어되어야 한다.
이를 위해 일반적으로 특정 압력 이상이 되면, 기상의 액화가스를 배출시켜 재액화한 후, 초저온 저장탱크로 되돌려 보내거나, 기상의 액화가스를 연료로 사용하기도 하는데, 이 경우 기상의 액화가스를 재액화시키는 구조의 시스템을 구축해야만 하며, 연료로 사용하기 어려운 경우에는 기화된 액화가스를 외부로 배출시켜야 하기 때문에 불필요하게 액화가스가 낭비되고 있는 실정이다.
특히, 섬, 고산지 등과 같이 액화가스의 공급이 원활하지 않은 장소와 같이 적시적소에 액화가스의 공급이 이루어지지 않는 곳에서는 액화가스가 낭비되지 않고 원하는 기간 동안 사용해야만 하기 때문에, 낭비되는 액화가스의 양을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 BOG 발생을 억제하면서 액화가스를 저장 및 보관하는 기술이 요구되고 있다.
1. 한국등록특허공보 제10-1105839호(2012.01.06.등록)
본 발명(Disclosure)은, 초저온 저장탱크의 기화액화가스량, 내부압력 및 내부온도에 따라 초저온 저장탱크에 구비된 냉동기를 구동 제어하여 초저온 저장탱크의 내부온도를 정밀하게 제어함으로써, 낭비되는 액화가스의 양을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 BOG 발생을 억제하면서 액화가스를 효과적으로 저장 및 보관할 수 있는 초저온 액화가스 저장탱크 시스템 및 그 제어 방법의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템은, 초저온 액화가스가 저장된 저장탱크; 상기 저장탱크의 기화액화가스량, 내부압력 및 내부온도를 포함하는 상태정보를 측정하는 상태측정수단; 상기 상태정보를 기준기화액화가스량, 기준내부압력 및 기준내부온도 중 적어도 하나와 비교하여 기준범위를 벗어나는 경우 상기 초저온 액화가스의 기화량을 저감시키기 위한 냉동기 구동신호를 제공하는 제어기; 및 상기 저장탱크에 구비되어 상기 냉동기 구동신호에 따라 구동되어 상기 내부온도가 상기 기준기화액화가스량, 기준내부압력 및 기준내부온도 중 적어도 하나를 유지하도록 조절하는 냉동기;를 포함한다.
발명의 일 관점(aspect)에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템에서, 상기 상태측정수단은, 상기 저장탱크에 구비되어 상기 내부온도를 측정하는 온도센서; 상기 저장탱크에 구비되어 상기 내부압력을 측정하는 제 1 압력센서; 상기 저장탱크에 구비되어 저장된 액화가스량을 측정하는 액화가스레벨센서; 및 기화된 액화가스가 배출되는 상기 저장탱크의 제 2 배출라인에 구비되어 상기 기화액화가스량을 측정하는 유량계;를 포함할 수 있다.
발명의 일 관점(aspect)에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템에서, 상기 상태측정수단은, 상기 저장탱크의 진공 여부를 측정하는 제 2 압력센서;를 더 포함할 수 있다.
발명의 일 관점(aspect)에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템에서, 상기 냉동기의 내부에 냉매를 순환시키는 압축기;를 더 포함할 수 있다.
발명의 일 관점(aspect)에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템에서, 상기 초저온 액화가스가 배출되는 상기 저장탱크의 제 1 배출라인에 구비되는 제 1 개폐밸브; 상기 초저온 액화가스가 유입되는 상기 저장탱크의 유입라인에 구비되는 제 2 개폐밸브; 및 상기 제 2 배출라인에 구비되는 제 3 개폐밸브;를 더 포함할 수 있다.
발명의 일 관점(aspect)에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템에서, 상기 제어기와 연결되어 상기 저장탱크로부터 측정된 상기 상태정보를 표시하며, 상기 저장탱크 및 냉동기의 동작 제어를 수행하는 조작패널;을 더 포함할 수 있다.
발명의 일 관점(aspect)에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템에서, 상기 유량계 및 제 2 압력센서의 값이 (-)인 경우 상기 제어기의 제어에 따라 상기 제 2 배출라인에 구비되는 제 3 개폐밸브를 폐쇄하고, 상기 냉동기를 감속하거나 정지시킬 수 있다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 다른 일 관점(aspect)에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템의 제어 방법은, 초저온 액화가스가 저장된 저장탱크의 기화액화가스량, 내부압력 및 내부온도를 포함하는 상태정보를 측정하는 단계; 상기 측정된 기화액화가스량이 상기 기준기화액화가스량을 벗어나는 경우 냉동기를 구동시켜 상기 저장탱크를 상기 기준기화액화가스량으로 유지시키는 단계; 상기 측정된 기화액화가스량이 상기 기준기화액화가스량을 유지하는 경우 상기 측정된 내부압력이 기준내부압력을 벗어나는지 체크하는 단계; 상기 체크 결과, 상기 기준내부압력을 벗어나는 경우 상기 냉동기를 구동시켜 상기 저장탱크를 상기 기준내부압력으로 유지시키는 단계; 상기 측정된 내부압력이 상기 기준내부압력을 유지하는 경우 상기 측정된 내부온도가 기준내부온도를 벗어나는지 체크하는 단계; 상기 측정된 내부온도가 기준내부온도를 벗어나는 경우 상기 냉동기를 구동시켜 상기 저장탱크를 기준내부온도로 유지시키는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템의 제어 방법에서, 상기 상태정보를 측정하는 단계는, 상기 저장탱크에 구비되는 온도센서를 통해 상기 내부온도를 측정하고, 상기 저장탱크에 구비되는 제 1 압력센서를 통해 상기 내부압력을 측정하며, 상기 저장탱크에 구비되는 액화가스레벨센서를 통해 저장된 액화가스량을 측정하고, 상기 저장탱크의 제 2 배출라인에 구비되는 유량계를 통해 상기 기화액화가스량을 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템의 제어 방법에서, 상기 상태정보를 측정하는 단계는, 상기 저장탱크에 구비되는 제 2 압력센서를 통해 상기 저장탱크의 진공 여부를 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템의 제어 방법에서, 상기 제어기는, 상기 유량계 및 제 2 압력센서의 값이 (-)인 경우 상기 제 2 배출라인에 구비되는 제 3 개폐밸브를 폐쇄하고, 상기 냉동기를 감속하거나 정지시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 초저온 저장탱크의 기화액화가스량, 내부압력 및 내부온도에 따라 초저온 저장탱크에 구비된 냉동기를 구동 제어하여 초저온 저장탱크의 내부온도를 정밀하게 제어함으로써, 낭비되는 액화가스의 양을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 BOG 발생을 억제하면서 액화가스를 효과적으로 저장 및 보관할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기화되어 버려지는 액화가스를 저감시킴으로써, 기화된만큼 저장탱크에 공급해야만 하는 곳에서는 번거로움과 기회비용을 절감할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 초저온 액화가스가 사용되는 분야 중에서 재대혈의 보이나, 혹은 액화가스를 냉매로 사용하는 냉각시스템 중 개방형용기나 밀폐형용기가 사용되는 곳에서 기화량 저감을 목적으로 기화된만큼 액화가스의 공급이 필요한 초저온 액화가스 저장탱크에 냉동기를 적용하여 효과를 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템을 예시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템을 제어하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
이하, 본 발명에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템 및 그 제어 방법을 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템을 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템은 저장탱크(110), 제 1 개폐밸브(120), 제 2 개폐밸브(130), 제 3 개폐밸브(140), 상태측정수단(150), 제어기(160), 조작패널(170), 냉동기(180), 압축기(190) 등을 포함할 수 있다.
저장탱크(110)는 초저온 액화가스가 저장되는 것으로, 초저온 액화가스가 배출되는 제 1 배출라인(111)과, 초저온 액화가스가 유입되는 유입라인(112)과, 기화된 액화가스가 배출되는 제 2 배출라인(113)을 구비할 수 있으며, 저장탱크몸체, 플랜지 등을 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 저장탱크(110)에는 저장탱크(110)의 내부온도, 내부압력 및 기화액화가스량을 측정하기 위한 상태측정수단(150)이 구비될 수 있는데, 상태측정수단(150)으로는 온도센서(151), 제 1 압력센서(152), 액화가스레벨센서(153), 제 1 유량계(154), 제 2 압력센서(155) 등을 포함할 수 있다.
또한, 저장탱크(110)에는 저장탱크(110)의 내부온도를 기준내부온도로 유지시키기 위한 냉동기(180)가 저장탱크몸체, 플랜지 등에 구비될 수 있으며, 오픈(open)형 또는 밀폐형으로 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 저장탱크(110)의 플랜지에는 외부입열을 차단하기 위한 단열재가 추가로 구비될 수 있다.
제 1 개폐밸브(120)는 초저온 액화가스가 배출되는 저장탱크(110)의 제 1 배출라인(111)에 구비되는 것으로, 저장탱크(110)에 저장된 초저온 액화가스를 필요한 수요처로 배출시키는 제 1 배출라인(111) 상에 구비되어 제어기(160)의 제어에 따라 초저온 액화가스의 배출을 위해 개방되거나, 초저온 액화가스의 배출을 차단하는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 제 1 개폐밸브(120)와 저장탱크(110) 사이의 제 1 배출라인(111) 상에는 초저온 액화가스의 배출 시 액화가스의 역류를 방지하기 위해 제 1 체크밸브(121)가 추가로 구비될 수 있다.
여기에서, 제 1 개폐밸브(120)와 연결되어 있는 제 1 배출라인(111) 후단에는 병렬로 복수의 배관이 설치될 수 있고, 각각의 배관에는 개폐밸브가 설치될 수 있다.
제 2 개폐밸브(130)는 초저온 액화가스가 유입되는 저장탱크(110)의 유입라인(112)에 구비되는 것으로, 저장탱크(110)에 초저온 액화가스를 저장하거나 보충하기 위해 초저온 액화가스가 유입되는 유입라인(112) 상에 구비되어 제어기(160)의 제어에 따라 초저온 액화가스의 유입을 위해 개방되거나, 초저온 액화가스의 유입을 차단하는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 제 2 개폐밸브(130)와 저장탱크(110) 사이의 유입라인(112) 상에는 초저온 액화가스의 유입 시 액화가스의 역류를 방지하기 위해 제 2 체크밸브(131)가 추가로 구비될 수 있다.
여기에서, 제어기(160)에서는 저장탱크(110)에 설치되어 있는 액화가스레벨센서(153)의 측정 유량이 기 설정된 설정값 이하가 될 경우 외부장치(액화가스 공급장치)로 액화가스공급신호를 출력할 수 있으며, 외부로부터 저장탱크(110)에 액화가스 보충을 위해 액화가스공급신호가 입력될 경우 제 2 개폐밸브(130)를 개방시켜 외부로부터 액화가스를 저장탱크(110)로 공급할 수 있고, 기 설정된 설정값 이상으로 측정될 경우 제 2 개폐밸브(130)를 폐쇄한 후, 제어기(160)에서는 외부장치로 액화가스공급정지신호를 출력할 수 있다.
제 3 개폐밸브(140)는 기화된 액화가스가 배출되는 저장탱크(110)의 제 2 배출라인(113)에 구비되는 것으로, 저장탱크(110)에서 기화된 액화가스를 외부로 배출시키는 제 2 배출라인(113) 상에 구비되어 제어기(160)의 제어에 따라 기화된 액화가스의 배출을 위해 개방되거나, 기화된 액화가스의 배출이 완료된 경우 제어기(160)의 제어에 따라 제 2 배출라인(113)을 차단하는 역할을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 제 1 개폐밸브(120), 제 2 개폐밸브(130), 제 3 개폐밸브(140) 등은 초저온 액화가스를 저장 및 보관하는 저장탱크(110)의 설계 규격을 만족시키는 안전밸브이면서 극저온밸브를 사용할 수 있다.
상태측정수단(150)은 저장탱크(110)의 내부온도, 내부압력 및 기화액화가스량을 포함하는 상태정보를 측정하는 것으로, 온도센서(151), 제 1 압력센서(152), 액화가스레벨센서(153), 제 1 유량계(154), 제 2 압력센서(155) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 온도센서(151)는 저장탱크(110)에 구비되어 내부온도를 측정하고, 측정된 내부온도를 제어기(160)로 제공할 수 있으며, 제 1 압력센서(152)는 압력게이지 등을 포함하여 저장탱크(110)의 내부압력을 측정하고, 측정된 내부압력(즉, 내부압력값)을 제어기(160)로 제공할 수 있으며, 액화가스레벨센서(153)는 저장탱크(110)에 구비되어 저장된 액화가스량을 측정하고, 측정된 액화가스량을 제어기(160)로 제공할 수 있다.
또한, 제 1 유량계(154)는 MFM(mass flow miter) 등을 포함하여 저장탱크(110)의 제 2 배출라인(113)에 구비되어 기화액화가스량을 측정하고, 측정된 기화액화가스량을 제어기(160)로 제공할 수 있으며, 제 2 압력센서(155)는 연성압게이지 등을 포함하여 저장탱크(110)의 진공 여부를 측정하고, 측정된 진공측정압력값을 제어기(160)로 제공할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 제 1 압력센서(152)가 구비되는 라인 상이나 저장탱크(110)의 플랜지, 내부로 통하는 다른 라인 등에는 안전변(156, safety valve)이 구비될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 저장탱크(110)에서 발생하는 기화액화가스량은 오픈형의 저장탱크(110)인 경우 상시적으로 제 1 유량계(154)를 통과하여 실시간으로 기화액화가스량을 측정할 수 있다.
그리고, 제 2 압력센서(155)는 저장탱크(110)의 내부압력이 진공(즉, (-) 압력)이 되는 것을 측정하기 위해 설치될 수 있으며, 진공이 되는 것을 방지하기 위한 인터락 제어신호로 사용할 수 있다.
제어기(160)는 상태측정수단(140)로부터 제공되는 상태정보를 기준내부온도, 기준내부압력 및 기준기화액화가스량 중 적어도 하나와 비교하여 기준범위를 벗어나는 경우 저장탱크(110)의 내부에 저장된 액화가스의 기화량을 저감시키기 위한 냉동기 구동신호를 제공할 수 있다.
이러한 제어기(160)에서는 상태측정수단(150)의 온도센서(151)를 통해 측정된 내부온도가 기준내부온도를 벗어나는 경우 저장탱크(110)를 기준내부온도로 유지시키기 위해 냉동기(180)에 냉동기 구동신호(예를 들면, 냉동기 가속제어, 냉동기 감속제어, 순환 냉매량 조절 등)을 제공할 수 있다. 여기에서, 기준내부온도는 예를 들면, -196 ℃ 미만의 온도로 설정될 수 있으며, -196 ℃ 미만의 온도가 유지될 수 있도록 냉동기(180)의 구동을 제어할 수 있다.
그리고, 제어기(160)에서는 측정된 내부온도가 기준내부온도를 유지하는 경우 상태측정수단(150)의 제 1 압력센서(152)를 통해 측정된 내부압력이 기준내부압력을 벗어나는지 체크하고, 그 체크 결과, 기준내부압력을 벗어나는 경우 저장탱크(110)를 기준내부압력으로 유지시키기 위해 냉동기(180)에 냉동기 구동신호(예를 들면, 냉동기 가속제어, 냉동기 감속제어, 순환 냉매량 조절 등)을 제공할 수 있다. 여기에서, 기준내부압력은 0-설정값(예를 들면, 0-0.1 MPa 등)의 압력으로 설정될 수 있으며, 0 MPa의 압력이 되도록 냉동기(180)의 구동을 제어할 수 있다.
또한, 제어기(160)에서는 측정된 내부압력이 기준내부압력을 유지하는 경우 상기 상태측정수단(150)의 제 1 유량계(154)를 통해 측정된 기화액화가스량이 기준기화액화가스량을 벗어나는지 체크하고, 그 체크 결과, 기준기화액화가스량을 벗어나는 경우 저장탱크(110)를 기준기화액화가스량으로 유지시키기 위해 냉동기(180)에 냉동기 구동신호(예를 들면, 냉동기 가속제어, 냉동기 감속제어, 순환 냉매량 조절 등)을 제공할 수 있다. 여기에서, 기준기화액화가스량은 0-설정값(예를 들면, 0-0.1 sccm)의 유량으로 설정될 수 있으며, 0 sccm의 유량이 되도록 냉동기(180)의 구동을 제어할 수 있다.
한편, 제어기(160)에서는 제 1 유량계(154) 및 제 2 압력센서(155)의 값(즉, 기화액화가스량과 진공측정압력값)이 (-)인 경우 제 2 배출라인(113)에 구비되는 제 3 개폐밸브(140)를 폐쇄하고, 냉동기(180)를 감속하거나 정지시키는 냉동기 구동신호를 제공할 수 있다. 이 때, 외부로부터 대기가 유입될 경우 냉동기(180)의 히트스테이션에 구비되는 냉각면에 이물질이 달라붙어 냉각효율이 나빠지게 되고, 장기적으로 재생을 실시해야만 한다.
이 후, 제어기(160)에서는 제 1 유량계(154) 및 제 2 압력센서(155)의 값(즉, 기화액화가스량과 진공측정압력값)이 (+)가 될 경우 냉동기(180)를 가동시키는 냉동기 구동신호를 제공할 수 있다.
구체적으로, 저장탱크(110)의 내부가 진공이 되면, 대기가 저장탱크(110) 내부로 유입되어 냉동기(180)의 냉각면에 달라붙게 되고, 이 경우 냉각효율에 문제가 발생할 수 있으며, 심각할 경우 재생 작동(즉, 냉동기(180)의 온도를 상온까지 상승시켜 냉각면에 붙은 분자를 배출시킨 후 재냉각시킴)이 필요하게 됨으로써, 불필요한 시간과 기회비용이 발생할 수 있으며, 저장탱크(110)의 내부가 진공이 될 경우 내부가 수축되어 접합부 등에 크랙 발생 등의 손상이 발생할 가능성이 높아 안전 문제가 발생할 수 있기 때문에, 제어기(160)에서는 저장탱크(110)의 내부가 진공이 되지 않도록 지속적으로 체크하고, 내부압력을 기준내부압력으로 유지해야만 한다.
조작패널(170)은 예를 들면, 터치스크린 등을 포함하며, 제어기(160)와 연결되어 저장탱크(110)로부터 측정된 상태정보를 표시하며, 저장탱크(110) 및 냉동기(180)의 동작 제어를 수행하는 것으로, 각종 상태정보를 표시할 수 있을 뿐만 아니라 동작 제어를 위한 다양한 조작 버튼 및 정보를 제공할 수 있다.
냉동기(180)는 저장탱크(110)에 구비되어 제어기(160)로부터 제공되는 냉동기 구동신호에 따라 구동되어 기준내부온도, 기준내부압력 및 기준기화액화가스량 중 적어도 하나를 유지하도록 조절하는 것으로, 저장탱크(110)의 저장탱크몸체, 플랜지 등에 설치될 수 있는데, G-M 냉동기, 솔베이냉동기, 펄스냉동기, 스텔링냉동기 중에서 선택된 어느 하나가 적용될 수 있으며, 히트스테이션에는 냉각면이 설치될 수 있다.
이러한 냉동기(180)에서는 내부온도가 기준내부온도를 벗어나는 경우 제어기(160)로부터 제공되는 냉동기 구동신호에 따라 기준내부온도(예를 들면, -196 ℃ 미만의 온도 등)가 되도록 냉동기 가속 또는 냉동기 감속을 수행할 수 있다.
그리고, 냉동기(180)에서는 측정된 내부압력이 기준내부압력을 벗어나는 경우 제어기(160)로부터 제공되는 냉동기 구동신호에 따라 기준내부온도인 0-설정값(예를 들면, 0-0.1 MPa 등)이 되도록 냉동기 가속 또는 냉동기 감속을 수행할 수 있다.
또한, 냉동기(180)에서는 측정된 기화액화가스량이 기준기화액화가스량을 벗어나는 경우 제어기(160)로부터 제공되는 냉동기 구동신호에 따라 기준기화액화가스량인 0-설정값(예를 들면, 0-0.1 sccm)이 되도록 냉동기 가속 또는 냉동기 감속을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 냉동기(180)는 저장탱크(110)에 설치(또는 탈부착 가능하게 구비)될 수 있고, 그 냉각면은 저장탱크(110)의 내부에 설치될 수 있으며, 그 외의 부분은 플랜지를 기준으로 외부에 설치될 수 있다.
압축기(190)는 냉동기(180)의 내부에 냉매를 순환시키는 것으로, 수냉식, 공랭식 등으로 적용될 수 있고, 1기의 압축기(190)를 이용하여 복수의 냉동기(180)에 냉매를 순환(즉, 공급 및 회수)시킬 수 있다. 이러한 압축기(190)에 대해서는 종래에 다양하게 개시되어 있으므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상술한 바와 같은 초저온 액화가스 저장탱크 시스템에는 액화가스를 외부(예를 들면, 필요한 외부수요처, 필요한 외부장치 등)에 공급하기 위한 압축제어가스를 공급하는 공급라인(200)이 추가로 구비될 수 있는데, 필요에 따라 압축제어가스를 이용하여 저장탱크(110)의 액화가스를 외부에서 공급받지 않고, 자체에 설치된 냉동기(180)를 이용하여 액화가스를 발생시킴으로써, 저장탱크(110)의 액화가스량을 기 설정된 설정값에 따라 유지할 수 있다.
이러한 공급라인(200) 상에는 제 4 개폐밸브(210)가 구비되어 제어기(160)의 제어에 따라 압축제어가스의 공급을 위해 개방되거나, 압축제어가스의 공급을 차단하는 역할을 수행할 수 있으며, 이러한 제 4 개폐밸브(210)는 단순 개폐밸브 또는 비례제어밸브(proportional valve)를 사용할 수 있다.
또한, 공급라인(200) 상에는 제 2 유량계(220)가 추가로 구비될 수 있는데, 제 2 유량계(220)는 MFM(mass flow miter) 등을 포함하여 공급되는 압축제어가스량을 측정하고, 측정된 압축제어가스량을 제어기(160)로 제공할 수 있다.
아울러, 제 4 개폐밸브(210)와 저장탱크(110) 사이의 공급라인(200) 상에는 압축제어가스의 공급 시 압축제어가스의 역류를 방지하기 위해 제 4 체크밸브(211)가 추가로 구비될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 초저온 액화가스 저장탱크 시스템에는 전원 공급을 위한 파워서플라이(power supply)가 구비될 수 있으며, 이러한 파워서플라이를 통해 제 1 개폐밸브(120), 제 2 개폐밸브(130), 제 3 개폐밸브(140), 상태측정수단(150), 제어기(160), 냉동기(180), 압축기(190) 등에 전원을 공급할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 초저온 저장탱크의 기화액화가스량, 내부압력 및 내부온도에 따라 초저온 저장탱크에 구비된 냉동기를 구동 제어하여 초저온 저장탱크의 내부온도를 정밀하게 제어함으로써, 낭비되는 액화가스의 양을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 BOG 발생을 억제하면서 액화가스를 효과적으로 저장 및 보관할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기화되어 버려지는 액화가스를 저감시킴으로써, 기화된만큼 저장탱크에 공급해야만 하는 곳에서는 번거로움과 기회비용을 절감할 수 있다.
다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 초저온 액화가스 저장탱크 시스템에서 초저온 저장탱크의 내부온도, 내부압력 및 기화액화가스량에 따라 초저온 저장탱크에 구비된 냉동기를 구동 제어하여 초저온 저장탱크의 내부온도를 정밀하게 제어하는 과정에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초저온 액화가스 저장탱크 시스템을 제어하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 2를 참조하면, 초저온 액화가스가 저장된 저장탱크의 기화액화가스량, 내부온도, 내부압력. 액화가스량 등을 포함하는 상태정보를 측정할 수 있다(단계210).
이러한 상태정보를 측정하는 단계(210)에서는 저장탱크(110)에 구비되는 온도센서(151)를 통해 저장탱크(110)의 내부온도를 측정할 수 있고, 저장탱크(110)에 구비되는 제 1 압력센서(152)를 통해 저장탱크(110)의 내부압력을 측정할 수 있으며, 저장탱크(110)에 구비되는 액화가스레벨센서(153)를 통해 저장된 액화가스량을 측정할 수 있고, 저장탱크(110)의 제 2 배출라인(113)에 구비되는 제 1 유량계(154)를 통해 기화액화가스량을 측정할 수 있으며, 저장탱크(110)에 구비되는 제 2 압력센서(155)를 통해 저장탱크(110)의 진공 여부(즉, 진공측정압력)를 측정할 수 있다.
그리고, 제어기(160)에서는 측정된 기화액화가스량이 기준기화액화가스량을 벗어나는지 체크할 수 있다(단계220). 여기에서, 기준기화액화가스량은 0-설정값(예를 들면, 0-0.1 sccm)의 유량으로 설정될 수 있다.
상기 단계(220)에서의 체크 결과, 기화액화가스량이 기준기화액화가스량을 벗어나는 경우 제어기(160)에서는 냉동기(180)를 구동시켜 저장탱크(110)를 기준기화액화가스량으로 유지시킬 수 있다(단계230).
예를 들면, 제어기(160)에서는 측정된 내부압력이 기준내부압력을 유지하는 경우 상기 상태측정수단(150)의 제 1 유량계(154)를 통해 측정된 기화액화가스량이 기준기화액화가스량을 벗어나는지 체크하고, 그 체크 결과, 기준기화액화가스량을 벗어나는 경우 저장탱크(110)를 기준기화액화가스량으로 유지시키기 위해 냉동기(180)에 냉동기 구동신호(예를 들면, 냉동기 가속제어, 냉동기 감속제어, 순환 냉매량 조절 등)을 제공할 수 있다.
그리고, 냉동기(180)에서는 제어기(160)로부터 제공되는 냉동기 구동신호에 따라 기준기화액화가스량이 0-설정값(예를 들면, 0-0.1 sccm) 또는 설정값 이하가 되도록 냉동기 가속 또는 냉동기 감속을 수행할 수 있다.
한편, 상기 단계(220)에서의 체크 결과, 기화액화가스량이 기준기화액화가스량을 유지하는 경우, 제어기(160)에서는 측정된 내부압력이 기준내부압력을 벗어나는지를 체크할 수 있다(단계240). 여기에서, 기준내부압력은 0-설정값(예를 들면, 0-0.1 MPa 등)의 압력으로 설정될 수 있다.
상기 단계(240)에서의 체크 결과, 내부압력이 기준내부압력을 벗어나는 경우 제어기(160)에서는 냉동기(180)를 구동시켜 저장탱크(110)를 기준내부압력으로 유지시킬 수 있다(단계250).
예를 들면, 제어기(160)에서는 기화액화가스량이 기준기화액화가스량을 유지하는 경우 상태측정수단(150)의 제 1 압력센서(152)를 통해 측정된 내부압력이 기준내부압력을 벗어나는지 체크하고, 그 체크 결과, 내부압력이 기준내부압력을 벗어나는 경우 저장탱크(110)를 기준내부압력으로 유지시키기 위해 냉동기(180)에 냉동기 구동신호(예를 들면, 냉동기 가속제어, 냉동기 감속제어, 순환 냉매량 조절 등)을 제공할 수 있다.
그리고, 냉동기(180)에서는 제어기(160)로부터 제공되는 냉동기 구동신호에 따라 기준내부압력이 0-설정값(예를 들면, 0-0.1 MPa 등) 또는 설정값 이하가 되도록 냉동기 가속 또는 냉동기 감속을 수행할 수 있다.
한편, 상기 단계(240)에서의 체크 결과, 내부압력이 기준내부압력을 유지하는 경우 제어기(160)에서는 측정된 내부온도가 기준내부온도를 벗어나는지를 체크할 수 있다(단계260). 여기에서, 기준내부온도는 예를 들면, -196 ℃ 미만의 온도로 설정될 수 있다.
상기 단계(260)에서의 체크 결과, 측정된 내부온도가 기준내부온도를 벗어나는 경우 제어기(160)에서는 냉동기(180)를 구동시켜 저장탱크(110)를 기준내부온도로 유지시킬 수 있다(단계270).
예를 들면, 제어기(160)에서는 측정된 내부압력이 기준내부압력을 유지하는 경우 상태측정수단(150)의 온도센서(151)를 통해 측정된 내부온도가 기준내부온도를 벗어나는 경우 저장탱크(110)를 기준내부온도로 유지시키기 위해 냉동기(180)에 냉동기 구동신호(예를 들면, 냉동기 가속제어, 냉동기 감속제어, 순환 냉매량 조절 등)을 제공할 수 있다.
그리고, 냉동기(180)에서는 제어기(160)로부터 제공되는 냉동기 구동신호에 따라 기준내부온도(예를 들면, -196 ℃ 미만의 온도 등)가 되도록 냉동기 가속 또는 냉동기 감속을 수행할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 제어기(160)에서는 제 1 유량계(154) 및 제 2 압력센서(155)의 값이 (-)인 경우 상기 제 2 배출라인(113)에 구비되는 제 3 개폐밸브(140)를 폐쇄하고, 냉동기(180)를 감속하거나 정지시킬 수 있다.
이 후, 제어기(160)에서는 제 1 유량계(154) 및 제 2 압력센서(155)의 값이 (+)가 될 경우 냉동기(180)를 다시 가동시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 초저온 저장탱크의 기화액화가스량, 내부압력 및 내부온도에 따라 초저온 저장탱크에 구비된 냉동기를 구동 제어하여 초저온 저장탱크의 내부온도를 정밀하게 제어함으로써, 낭비되는 액화가스의 양을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 BOG 발생을 억제하면서 액화가스를 효과적으로 저장 및 보관할 수 있다.
특히, 초저온 액화가스가 사용되는 분야 중에서 재대혈의 보관이나, 혹은 액화가스를 냉매로 사용하는 냉각시스템 중 개방형용기나 밀폐형용기가 사용되는 곳에서 기화량 저감을 목적으로 기화된만큼 액화가스의 공급이 필요한 초저온 액화가스 저장탱크에 냉동기를 적용하여 효과를 극대화할 수 있다.

Claims (11)

  1. 초저온 액화가스가 저장된 저장탱크;
    상기 저장탱크의 기화액화가스량, 내부압력 및 내부온도를 포함하는 상태정보를 측정하는 상태측정수단;
    상기 상태정보를 제공받아, 상기 기화액화가스량이 기준기화액화가스량을 벗어나는 경우 상기 저장탱크를 상기 기준기화액화가스량으로 유지시키기 위한 냉동기 구동신호를 제공하고, 상기 기화액화가스량이 상기 기준기화액화가스량을 유지하는 경우 상기 내부압력이 기준내부압력을 벗어나는지 체크하여, 상기 기준내부압력을 벗어나는 경우 상기 저장탱크를 상기 기준내부압력으로 유지시키기 위한 냉동기 구동신호를 제공하며, 상기 내부압력이 상기 기준내부압력을 유지하는 경우 상기 측정된 내부온도가 기준내부온도를 벗어나는지 체크하여, 상기 내부온도가 상기 기준내부온도를 벗어나는 경우 상기 저장탱크를 상기 기준내부온도로 유지시키기 위한 냉동기 구동신호를 제공하는 제어기; 및
    상기 저장탱크에 구비되어 상기 냉동기 구동신호에 따라 구동되어 상기 내부온도가 상기 기준기화액화가스량, 기준내부압력 및 기준내부온도 중 적어도 하나를 유지하도록 조절하는 냉동기;를 포함하며,
    상기 상태측정수단은, 상기 저장탱크에 구비되어 상기 내부온도를 측정하는 온도센서; 상기 저장탱크에 구비되어 상기 내부압력을 측정하는 제 1 압력센서; 상기 저장탱크에 구비되어 저장된 액화가스량을 측정하는 액화가스레벨센서; 기화된 액화가스가 배출되는 상기 저장탱크의 제 2 배출라인에 구비되어 상기 기화액화가스량을 측정하는 유량계; 및 상기 저장탱크의 진공 여부를 측정하는 제 2 압력센서;를 더 포함하고,
    상기 초저온 액화가스가 배출되는 상기 저장탱크의 제 1 배출라인에 구비되는 제 1 개폐밸브; 상기 초저온 액화가스가 유입되는 상기 저장탱크의 유입라인에 구비되는 제 2 개폐밸브; 및 상기 제 2 배출라인에 구비되는 제 3 개폐밸브;를 더 포함하며,
    상기 초저온 액화가스를 외부에 공급하기 위한 압축제어가스를 공급하는 공급라인;을 더 포함하되, 상기 공급라인에는 상기 제어기의 제어에 따라 상기 압축제어가스의 공급을 위해 개방되거나, 혹은 차단하는 제 4 개폐밸브가 구비되고, 압축제어가스량을 측정하는 제 2 유량계가 구비되며, 상기 제 4 개폐밸브와 상기 저장탱크 사이에는 상기 압축제어가스의 공급 시 상기 압축제어가스의 역류를 방지하기 위해 제 4 체크밸브가 구비되고,
    상기 제 1 배출라인은, 상기 초저온 액화가스의 배출 시 역류를 방지하기 위해 제 1 체크밸브를 구비하며,
    상기 유입라인은, 상기 초저온 액화가스의 유입 시 역류를 방지하기 위해 제 2 체크밸브를 구비하고,
    상기 유량계 및 제 2 압력센서의 값이 (-)인 경우 상기 제어기의 제어에 따라 상기 제 3 개폐밸브를 폐쇄하고, 상기 냉동기를 감속하거나 정지시키는 초저온 액화가스 저장탱크 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 초저온 액화가스 저장탱크 시스템은,
    상기 냉동기의 내부에 냉매를 순환시키는 압축기;를 더 포함하는 초저온 액화가스 저장탱크 시스템.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 초저온 액화가스 저장탱크 시스템은,
    상기 제어기와 연결되어 상기 저장탱크로부터 측정된 상기 상태정보를 표시하며, 상기 저장탱크 및 냉동기의 동작 제어를 수행하는 조작패널;을 더 포함하는 초저온 액화가스 저장탱크 시스템.
  7. 삭제
  8. 상태측정수단에서 초저온 액화가스가 저장된 저장탱크의 기화액화가스량, 내부압력 및 내부온도를 포함하는 상태정보를 측정하는 단계;
    제어기에서 상기 측정된 기화액화가스량이 기준기화액화가스량을 벗어나는 경우 냉동기를 구동시켜 상기 저장탱크를 상기 기준기화액화가스량으로 유지시키는 단계;
    상기 제어기에서 상기 측정된 기화액화가스량이 상기 기준기화액화가스량을 유지하는 경우 상기 측정된 내부압력이 기준내부압력을 벗어나는지 체크하는 단계;
    상기 체크 결과, 상기 기준내부압력을 벗어나는 경우 상기 제어기에서 상기 냉동기를 구동시켜 상기 저장탱크를 상기 기준내부압력으로 유지시키는 단계;
    상기 측정된 내부압력이 상기 기준내부압력을 유지하는 경우 상기 제어기에서 상기 측정된 내부온도가 기준내부온도를 벗어나는지 체크하는 단계;
    상기 측정된 내부온도가 상기 기준내부온도를 벗어나는 경우 상기 제어기에서 상기 냉동기를 구동시켜 상기 저장탱크를 상기 기준내부온도로 유지시키는 단계;를 포함하며,
    상기 상태정보를 측정하는 단계는, 상기 저장탱크에 구비되는 온도센서를 통해 상기 내부온도를 측정하고, 상기 저장탱크에 구비되는 제 1 압력센서를 통해 상기 내부압력을 측정하며, 상기 저장탱크에 구비되는 액화가스레벨센서를 통해 저장된 액화가스량을 측정하고, 상기 저장탱크의 제 2 배출라인에 구비되는 유량계를 통해 상기 기화액화가스량을 측정하며, 상기 저장탱크에 구비되는 제 2 압력센서를 통해 상기 저장탱크의 진공 여부를 측정하고,
    상기 저장탱크는, 상기 초저온 액화가스가 배출되는 제 1 배출라인에 제 1 개폐밸브가 구비되며, 상기 초저온 액화가스가 유입되는 유입라인에 제 2 개폐밸브가 구비되고, 기화액화가스를 외부로 배출시키는 상기 제 2 배출라인에 제 3 개폐밸브가 구비되며,
    상기 저장탱크는, 상기 초저온 액화가스를 외부에 공급하기 위한 압축제어가스를 공급하는 공급라인을 더 포함하되, 상기 공급라인에는 상기 제어기의 제어에 따라 상기 압축제어가스의 공급을 위해 개방되거나, 혹은 차단하는 제 4 개폐밸브가 구비되고, 압축제어가스량을 측정하는 제 2 유량계가 구비되며, 상기 제 4 개폐밸브와 상기 저장탱크 사이에는 상기 압축제어가스의 공급 시 상기 압축제어가스의 역류를 방지하기 위해 제 4 체크밸브가 구비되고,
    상기 제 1 배출라인은, 상기 초저온 액화가스의 배출 시 역류를 방지하기 위해 제 1 체크밸브를 구비하며,
    상기 유입라인은, 상기 초저온 액화가스의 유입 시 역류를 방지하기 위해 제 2 체크밸브를 구비하고,
    상기 제어기는, 상기 유량계 및 제 2 압력센서의 값이 (-)인 경우 상기 제 3 개폐밸브를 폐쇄하고, 상기 냉동기를 감속하거나 정지시키는 초저온 액화가스 저장탱크 시스템의 제어 방법.
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