KR20120067080A - 기화기를 이용한 액화가스와 휘발성 화학물질의 기체공급장치 및 방법 - Google Patents

기화기를 이용한 액화가스와 휘발성 화학물질의 기체공급장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액화가스 또는 휘발성 화학물질을 저장할 수 있는 저장용기를 구비하고, 저장용기에 저장된 액화가스 또는 휘발성 화학물질을 기체로 바꾸기 위하여 상기 저장용기에 인접하여 설치되어 배관으로 연결되어 저장용기에 저장된 액체를 기화시켜 기체로 변환하여 저장용기로 다시 공급하여 저장용기의 내부 압력이 일정하게 유지되도록 하는 기화기를 구비하며, 상기 저장용기의 상부에는 가스공급설비 또는 제조공정에서 요구하는 압력과 유량으로 가스를 공급할 수 있는 배관으로 이루어진 가스공급장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

기화기를 이용한 액화가스와 휘발성 화학물질의 기체공급장치 및 방법{Gas Supply Equipments and Method of Liquified Gas and Volatile Chamical using Vaporizer}
본 발명은 액화가스 또는 휘발성 화학물질을 저장할 수 있는 저장용기를 구비하고, 저장용기에 저장된 액화가스 또는 휘발성 화학물질을 기체로 바꾸기 위하여 상기 저장용기에 인접하여 설치되어 배관으로 연결되어 저장용기에 저장된 액체를 기화시켜 기체로 변환하여 저장용기로 다시 공급하여 저장용기의 내부 압력이 일정하게 유지되도록 하는 기화기를 구비하며, 상기 저장용기의 상부에는 가스공급설비 또는 제조공정에서 요구하는 압력과 유량으로 가스를 공급할 수 있는 배관으로 이루어진 가스공급장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체, LCD 및 LED 제조 기술이 더욱 성숙해지고, 시장이 확대되면서 반도체 Wafer, LCD 판넬 및 LED Wafer의 크기가 점차 대형화되고 있다. 반도체 Wafer, LCD 판넬 및 LED Wafer의 크기가 점차 대형화되면서 제조공정에 투입되는 각종 원료 가스 및 화학물질의 사용량도 한층 증가하고 있는 실정이다.
몇 년 전까지도 소형용기를 사용해 원료를 공급하는 것이 일반적이었으나, 최근에는 Y실린더(440~470L) 또는 Ton 실린더(930L)를 사용하는 것이 일반화되었고, 일부는 제조 시설 근처에 대용량 저장시설(2,000L이상)을 설치하여 대량으로 액화가스와 화학물질을 사용하고 있다.
액화가스 또는 휘발성 화학물질을 제조공정에 공급하는 종래의 방법은 용기 또는 탱크의 외벽에 가열장치를 설치하거나 혹은 용기 내부에 가열매체를 삽입 설치하여 내부의 압력을 제어함으로써 가스공급설비에 가스를 공급되도록 구성하거나 별도의 가스 배출 펌프를 설치하여 가스 공급설비에 공급하는 방법을 사용해 왔다.
이러한 용기 또는 탱크 외벽에 가열장치를 설치하여 내부압력을 제어하여 가스를 공급하는 장치의 경우 외벽 가열장치의 열량이 내부 액체를 가열하기 전에 용기에 열량을 빼앗김으로써 효율이 매우 떨어지고, 용기 또는 탱크에서 기상이 빠져나갈 경우 액상의 기화에 의한 냉각효과에 의해 내부 온도가 낮아짐으로서 더 많은 열량이 소모되는 문제점이 있다.
또한, 용기 내부에 삽입된 가열장치를 이용할 경우 용기 또는 탱크는 폭발 및 화재의 위험성이 높아짐으로써 안전성에 문제가 있고, 장치 및 설비가 복잡하여 제작비용이 많이 소모되며, 유지 및 보수비용이 많이 발생하고, 가열매체의 고장 시 즉시 해결하기가 용이하지 않은 문제점이 있다.
또한, 본 발명 출원인이 출원한 대한민국 등록특허 제10-0881975호에 액화가스용기 또는 탱크와 기화기를 사용한 가스 공급 시스템이 개시되어 있다. 특허 제10-0881975호에 개시되어 있는 용기와 기화기를 직렬로 연결하여 기화기를 통해서 가스를 가스공급설비 또는 제조공정으로 공급하는 경우에는 완전히 기화가 되지 않은 액상가스가 가스공급설비에 공급될 가능성이 있고, 순간적으로 많은 양이 공급될 때에는 압력이 일정하게 유지되지 않아 유량 조절이 용이하지 않은 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액화가스 또는 휘발성 화학물질을 저장할 수 있는 저장용기를 구비하고, 상기 저장용기에 저장된 액화가스 또는 휘발성 화학물질을 기체로 바꾸기 위하여 외부에 가열매체 또는 기화기를 구비하고, 저장용기의 내부 압력이 일정하게 유지되도록 하여 가스공급배관을 통해서 가스공급설비 또는 제조공정에서 설정된 압력과 유량으로 가스를 공급할 수 있도록 하여 양질의 제품을 얻도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 저장용기와 분리되어 있는 별도의 기화기를 설치하되, 기화기의 가열방법을 전기, 온수 및 스팀 중의 하나를 선택하도록 하고, 기화기 내부 열교환기는 코일, U-Tube 및 다발관 형상 중의 하나를 선택 구성하며, 기화기의 안전과 안정적인 가스공급을 위하여 기화기 일측에 온도계, 압력계, 수위감지기 및 액체유출 방지장치 등을 구비하여 안전하게 저장용기 내부의 기체압력을 설정된 값으로 일정하게 유지하면서 가스공급설비 또는 제조공정에 공급하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 액화가스 또는 액화 휘발성 화학물질 저장용기에 직접적인 가열매체를 설치하지 아니하더라도 가스공급설비 또는 제조공정에서 요구하는 가스압력과 유량을 일정하게 유지해 줌으로써 저장용기의 교체가 용이하고, 용기의 폭발 및 화재에 대한 위험성을 줄일 수 있으며, 유지 및 보수를 위한 비용을 절감하는데 있다.
본 발명 과제의 해결 수단은 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질을 저장할 수 있는 저장용기를 구비하고, 상기 저장용기에 저장된 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질을 기체로 바꾸기 위하여 상기 저장용기에 인접하게 설치되어 배관으로 연결되어 저장용기에 저장된 액체를 기화시켜 기체로 변환하여 저장용기로 다시 공급하여 저장용기의 내부 압력이 일정하게 유지되도록 하는 기화기를 구비하며, 상기 저장용기의 상부에는 가스공급설비 또는 제조공정에서 요구하는 압력과 유량으로 가스를 공급할 수 있는 배관으로 이루어진 가스공급장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질을 대용량으로 가스공급설비 또는 제조공정에 공급하되, 대상 물질이 저장된 저장용기와 분리된 별도의 기화기에서 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질을 기화하여 가스공급설비 또는 제조공정에서 설정된 압력과 유량으로 가스를 공급하는 가스공급장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 저장용기에 압력계, 온도계 및 수위계가 설치되고, 기화기에는 압력계, 온도계, 수위계 및 역류방지기가 설치되어 저장용기의 압력이 낮아질 경우 기화기에서 낮아진 압력만큼 보충하여 저장용기의 가스 압력을 일정하게 유지하는 배관을 구비한 가스공급장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 액화가스 또는 휘발성 화학물질이 저장되어 있는 저장용기의 액체를 액체투입배관 및 액체투입배관의 일측에 설치된 밸브를 이용하여 기화기로 투입하는 단계를 거쳐서, 기화기에서 저장용기로부터 투입된 액체를 가열매체를 이용하여 가열하여 기화시켜 기체 상태로 만드는 단계를 거치고, 가열매체로 가열하여 기화시켜 기체로 변환 후, 기체주입배관 및 기체주입배관의 일측에 설치된 밸브를 이용하여 저장용기로 주입하여 저장용기 내부의 압력을 일정하게 유지하도록 하는 단계를 거쳐서, 저장용기의 압력이 설정된 값으로 유지되도록 구성하여 가스공급배관을 통하여 가스공급설비 또는 제조공정에 공급하는 단계로 이루어진 가스공급방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질을 저장용기로부터 가스공급설비 또는 제조공정으로 공급할 때에 기화기를 사용하여 액상을 기상으로 기화시켜 저장용기로 재투입함으로써 지속적으로 저장용기 내부의 압력을 일정하게 유지하도록 하여 가스공급설비 또는 제조공정에서 요구하는 압력과 유량을 손쉽게 보장해 주어 양질의 제품을 생산할 수 있도록 하는 작용 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질 저장용기에 직접적인 가열매체를 설치하지 아니하더라도 제조공정에서 요구하는 압력과 유량을 일정하게 유지해 줌으로써 저장용기의 교체가 용이하고, 저장용기의 폭발 및 화재에 대한 위험성을 줄일 수 있으며, 유지 및 보수를 위한 비용을 절감하는데 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 저장용기와 분리되어 배관으로 연결된 기화기를 사용하고, 기화기 내부의 가열매체로서 전기, 스팀 및 온수 중 하나 또는 두 가지 이상을 선택하여 사용함으로써, 사용량의 갑작스러운 증감 또는 사용량 확대/축소에 대응하기 위해서 저장용기의 변경없이 가열매체의 교체 또는 가열매체의 온도를 제어하여 이에 대응할 수 있도록 구성하여 현장 환경 변화에 신속하게 대처할 수 있고, 유지보수 비용을 절감하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질의 저장용기 및 저장용기와 연결된 기화기를 사용하여 저장용기에 저장된 물질을 기화시켜 공급하는 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질의 저장용기 및 저장용기와 연결된 기화기로 제작되어 기화기를 버퍼로 사용하는 버퍼를 구비한 가스공급장치를 나타낸 것이다.
<도면번호의 간단한 설명>
1 : 저장용기 2 : 기화기
3 : 가열매체 4 : 액체유출 방지장치
5 : 자동밸브 6 : 자동밸브
7 : 수동밸브 8 : 가스공급밸브
9 : 우회공급밸브 10: 압력계
11: 온도계 12:수위계
13: 수위조절밸브 14; 액체투입배관
15; 기체주입배관 16; 가스공급배관
17; 우회공급배관
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴본다. 본 발명은 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질의 저장용기와 배관으로 연결된 기화기를 설치하고, 기화기를 통해서 나오는 기체를 다시 저장용기로 재투입하여 저장용기의 내부압력이 설정된 값으로 일정하게 유지되도록 구성하고, 저장용기의 내부압력을 메모리에 설정된 값으로 일정하게 유지되도록 함으로써 가스공급시설 또는 제조공정에서 설정된 유량과 압력을 일정하게 유지 공급하여 가스공급에 의하여 제조되는 제품의 질을 높이고 신뢰성을 높일 수 있는 가스공급장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 명세서에서는 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질을 기화시켜 기체로 만든 것을 가스공급설비 또는 제조공정에 공급하는 것이므로 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질이 기체로 된 상태를 '기체' 또는 '가스'라는 용어로 혼용 사용한다.
이하. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나 이상의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다. 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다.
<실시 예>
<실시 예1>
본 발명에 따른 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. 도 1은 본 발명에 따른 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질의 저장용기, 저장용기와 연결된 기화기를 사용하여 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질을 기화시켜 가스공급설비 또는 제조공정에 공급하는 가스공급장치를 도시한 것이다.
본 발명은 액화가스 또는 휘발성 화학물질 저장용기에서 저장되어 있는 물질을 기상으로 가스공급설비 또는 제조공정에 공급하는데 있어서, 메모리에 설정된 압력으로 일정한 유량을 제어 공급함으로써 양질의 제품을 균일하게 생산할 수 있도록 하는데 있다.
저장용기의 하부의 일측에는 저장용기에서 기화기로 연결되는 노즐이 액체투입배관과 연결 설치되어 저장용기에서 기화기로 액체가 원활하게 이동할 수 있도록 구성되어 있고, 기화기의 일측에는 저장용기 하부에 설치된 액체투입배관과 연결되는 노즐이 설치되어 있다.
기화기의 또 다른 일측에는 기화기에서 기화된 기체가 배출되는 노즐이 설치되어 기화기에서 기체로 변환된 가스가 기체주입배관을 통해서 저장용기로 기체상태로 이동하도록 구성되어 있다.
상기 액체투입배관은 액체가 기체보다 비중이 높기 때문에 저장용기 및 기화기의 하부에 설치되고, 상기 기체주입배관은 저장용기 및 기화기의 상부에 설치하는 것이 바람직하나, 그 설치위치는 변경할 수 있다.
상기 저장용기에서 기화기로 액상으로 이동하는 액체투입배관에는 액체의 흐름을 차단해주는 자동개폐밸브와 수동개폐밸브가 설치되어 기화기내의 액체 수위를 자동 또는 수동으로 밸브를 개폐할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 기화기에서 기상으로 저장용기로 이동하는 기체주입배관에는 기체의 흐름을 제어해주는 자동개폐밸브와 수동개폐밸브가 설치되어 자동 또는 수동으로 밸브개폐를 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
본 발명의 가스공급장치에는 비상시 액체유출 방지장치 또는 밸브가 설치되어 공정의 안정성을 확보할 수 있도록 구성되어 있다.
저장용기와 기화기에는 각각 내부압력을 감지하는 압력계, 온도를 감지하는 온도계가 설치되어 있고, 액상인 저장용기에는 액체의 수위를 감지하는 수위계가 더 설치되어 있다.
특히, 기화기에 설치된 압력계와 온도계를 연동시켜 기화기 내부의 온도와 압력을 감지하여 메모리에 설정된 압력을 유지하기 위하여 기화기의 가열 온도를 설정된 값으로 제어하기 위하여 가열매체의 가열량을 제어하도록 구성되어 있다.
가열량 제어에 의하여 저장용기와 기화기의 압력과 온도를 메모리에 설정된 값으로 안정적으로 유지하도록 하여 가스공급설비 또는 제조공정으로 공급되는 가스 또는 기상 화학물질의 유량 및 압력을 균일하게 유지하도록 구성되어 있다.
또한 기화기 내부에는 저장용기에서 유입되는 액체를 가열하여 기화시켜 기체상태로 만들어주는 가열매체(히터)가 설치되어 있다. 기화기 내부에 설치된 가열매체는 전기, 스팀 및 온수 중 하나 또는 두 가지 이상을 선택하여 설치 사용할 수 있으며, 가열매체의 형태는 코일, U-tube 및 관다발 형태 중 하나를 선택하여 설치할 수 있다.
상기 기화기에 의해 기화된 기체가 배출되는 기체주입배관(15)에는 수위조절밸브와 비상시에 액체의 유출을 방지하기 위한 액체유출 방지장치(4)를 설치하여 수위조절밸브가 동작하면 액체투입배관(14)의 밸브를 차단하여 더 이상 액체가 기화기(2)로 투입되는 것을 막아주는 역할을 하고, 기화기(2)의 이상 또는 비상 상황 발생시 액체가 기체주입배관(15)으로 배출되는 것을 막아주기 위한 액체유출 방지장치(4)가 설치되어 있다.
본 발명의 명세서 상에서 수동으로 지칭되지 아니한 밸브를 모두 자동밸브를 의미한다.
저장용기의 상부에는 상기 저장용기와 기화기에 설치된 압력계(10), 온도계(11) 및 수위계(12)를 서로 연동시켜 액체투입배관(14) 및 기체주입배관(15)에 설치된 자동 또는 수동 밸브를 제어하여 저장용기의 내부의 가스의 압력을 설정된 값으로 일정하게 유지하여 가스공급설비 또는 제조공정으로 가스를 공급하는 가스공급배관(16)이 저장용기의 상부에 설치되어 있다.
상기 기화기(2)에 설치된 가열매체(3)가 메모리에 설정한 온도에 도달하게 되면, 가열매체(3)가 전기히터의 경우에는 전력공급을 중단하거나 전기에너지 공급량을 줄여서 기화기 온도를 제어하고, 온수 또는 스팀의 경우에 유량조절밸브(미도시) 또는 자동개폐밸브(미도시)를 제어하여 기화기 온도를 제어하도록 구성되어 있다.
상기 기화기(1) 자체의 문제 또는 현장 상황에 따른 문제에 의해 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질이 기화기에서 기화되지 않고 액체 상태로 배출될 경우에, 1차로 기화기 상부에 설치된 수위조절밸브(13)가 동작하면 기화기에 액체를 공급해주는 배관에 설치된 자동밸브(5)가 동작하여 차단시켜 줌으로써 액체가 기화기(2)로 들어오는 것을 막아주도록 구성되어 있다.
또한, 2차로 액체유출 방지장치(4)가 동작하면 액체가 기화기로 투입되지 않을 뿐 아니라 기체도 기화기로부터 배출되지 않도록 구성되어 비상시를 대비할 수 있도록 설계 제작되어 있다.
상기 기화기(1) 상부에서 저장용기 상부로 연결된 기체주입배관(15)과 저장용기 상부의 가스공급배관(16)은 우회공급배관(17) 및 우회공급밸브(9)에 의해 연결되어 있는데, 우회공급밸브(9)는 기화기에서 기화된 기체가 저장용기(1)를 거치지 않고 가스공급설비 또는 제조공정에 직접 기체를 공급할 수 있도록 설계 제작되어 있다.
도 1에서 기체주입배관(15)에 설치된 밸브(7)와 저장용기의 상부의 가스공급배관(16)에 설치된 밸브(8)를 닫은 상태에서 가스 우회공급배관(17)에 설치된 우회공급밸브(9)를 개방하여 이를 이룰 수 있다. 우회공급밸브(9)는 수동 또는 자동 밸브로 구성할 수 있다.
이는 저장용기(1)에서 기화기(2)로 액체를 공급하는데 문제가 발생하거나, 저장용기 내부의 압력이 설정 값보다 낮거나, 공급압력을 일정하게 유지하지 않는 경우에 일정 시간 또는 기간 동안 기화기 자체에서 설정된 압력과 유량으로 가스공급설비 또는 제조공정에 직접 공급할 수 있도록 설계 제작되어 있다.
상기 저장용기의 일측에 설치된 압력계(10), 온도계(11) 및 수위계(12)가 연동하여 저장용기(1)에서 가스공급설비 또는 제조공정으로 설정된 압력으로 일정한 양을 공급할 수 있도록 각각의 배관에 설치된 액체 또는 기체를 공급하는 다수 자동밸브와 가열매체를 자동으로 제어할 수 있는 장치제어 부(미도시)를 구비하고 있다.
상기 장치제어 부는 압력, 온도, 수위 및 유량 등을 설정하기 위한 메모리와 가스공급장치를 자동으로 제어하기 위한 제어프로그램이 탑재되고, 이를 수행하기 위한 마이크로프로세서가 내장되어 있다.
상기 저장용기(1)와 기화기(2)에는 내부압력이 설정치보다 높을 경우에 압력을 해제하기 위한 안전밸브 등 기타 안전을 위해 필요한 안전장치를 부착할 수 있고, 배관 일측에는 안전을 위한 자동 밸브가 하나 이상 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예1에 따른 가스공급장치를 이용한 가스공급방법에 대하여 살펴본다. 액화가스 또는 휘발성 화학물질이 저장되어 있는 저장용기(1)의 액체를 액체투입배관(14) 및 액체투입배관(14)의 일측에 설치된 밸브를 이용하여 기화기(2)로 투입하는 단계를 거친다.
다음은 기화기(2)에서 저장용기(1)로부터 투입된 액체를 가열매체(3)를 이용하여 가열하여 기화시켜 기체 상태로 만드는 단계를 거친다.
다음은 가열매체(3)로 가열하여 기체로 만든 다음에 기체주입배관 및 기체주입배관의 일측에 설치된 밸브를 이용하여 저장용기로 주입하여 저장용기 내부의 압력을 일정하게 유지하도록 하는 단계를 거친다.
다음은 저장용기의 압력이 설정된 값으로 유지되도록 구성하여 가스공급배관(16)을 통하여 가스공급설비 또는 제조공정에 공급하는 단계를 거쳐서 본 발명에 따른 가스공급방법이 이루어진다.
저장용기에 이상이 발생하여 저장용기 내부의 압력이 낮거나, 공급압력을 일정하게 유지할 수 없는 경우에 일정 시간 또는 기간 동안에 가스 우회공급배관(17) 및 우회공급밸브(9)를 이용하여 기화기 자체에서 설정된 압력과 유량으로 가스공급설비 또는 제조공정에 직접 공급하는 단계를 구비한다.
<실시 예2>
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 또는 휘발성 화학물질의 저장용기(1), 저장용기와 연결된 기화기(2)로 제작되어 기화기를 버퍼로 사용하는 버퍼를 구비한 가스공급장치를 나타낸 것이다.
즉, 실시 예2는 기화기 내부에 일정량의 액화가스 또는 휘발성 화학물질을 저장하면서 기화기의 기능을 하도록 설계 제작하여 저장용기에 이상이 발생하여 가스공급설비 또는 제조공정에 공급되는 가스의 압력 및 유량을 설정된 값으로 유지하지 못할 경우에 저장용기를 보수하는 상당한 시간 또는 기간 동안에 기화기 자체에서 직접 가스공급설비 또는 제조공정으로 설정된 압력과 유량으로 가스를 공급할 수 있도록 설계 제작된 가스공급장치이다.
실시 예2 역시 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질 저장용기에 저장되어 있는 물질을 기체상태로 가스공급설비 또는 제조공정에 공급하는데 있어서 항상 일정한 압력으로 일정한 유량으로 제어 공급함으로써 양질의 제품을 균일하게 생산할 수 있도록 하는데 있다.
상기와 같은 가스공급장치를 구현하기 위하여 액화가스 또는 휘발성 화학물질을 저장할 수 있는 저장용기(1)에서 가스공급설비 또는 제조공정에 직접 기체를 공급하되, 기화기(2)와 저장용기(1) 사이에는 상기 실시 예1에서와 같이 액체와 기체가 이동할 수 있는 배관으로 연결되어 있다.
별도의 설명이 없는 각각의 배관의 명칭 및 기능은 앞서 설명한 실시 예1과 동일하다.
각각의 배관 일측에는 이동하는 액체 및 기체 이동을 제어하기 위한 자동밸브(5, 6) 또는 수동밸브가 설치되어 있다.
상기 저장용기(1)의 일측에 설치된 압력계 및 수위계를 이용하여 저장용기(1) 내부의 압력과 수위를 측정하여 설정된 압력을 유지하면서 저장용기(1)에서 제조공정으로 공급되는 대상 물질의 압력이 항상 일정하게 유지되도록 구성 되어있다.
상기 저장용기(1)에서 가스공급설비 또는 제조공정으로 공급되는 기체의 압력이 설정된 값으로 일정하게 제어되어 공급되도록 하기 위해서 저장용기(1)와 인접하여 설치된 기화기(2)가 저장용기의 하부와 연결된 배관을 통하여 액체를 공급받아 가열매체로 가열하여 기화시키고, 기화된 기체는 기화기 상부 일측에 설치된 기체주입배관을 통하여 저장용기 상부로 공급하도록 구성되어 있다.
상기 기화기(2)에는 온도를 표시하고 제어할 수 있는 온도표시 및 제어기가 일측에 설치되며, 온도를 제어하기 위하여 전기, 온수 및 스팀 중의 하나 내지 두 개 이상을 가열매체(3)로 선택하여 액체를 기체로 변화시킬 수 있도록 구성되어 있다.
상기 기화기(2)의 가열매체(3)는 전기, 온수 및 스팀 중의 하나 또는 두 가지 이상을 선택 채용하여 사용할 수 있는데, 가열매체(3)의 형상은 코일(Coil), U-tube 및 다발관 형상 중의 하나를 선택할 수 있다. 가열매체 내부에 전기히터가 설치되거나, 온수 또는 스팀이 투입되어 기화기 내부의 온도를 제어하도록 구성되어 있다.
가열매체의 외부에는 저장용기로부터 도입된 액상이 채워져 있어 가열매체에서 발생하는 열을 공급하여 설정한 온도 또는 압력까지 가열하여 일정하게 유지하도록 구성되어 있다.
기화기 내부온도 또는 압력이 메모리에 설정된 값에 이르게 되면 전기히터의 경우에는 전력공급을 차단하거나 공급하는 전기에너지를 줄여서 기화기 온도를 설정된 온도로 제어 유지하고, 온수 또는 스팀으로 온도를 제어하는 경우에 유량 조절 밸브 또는 자동 개폐 밸브를 제어하여 기화기 내부의 온도와 압력을 제어하도록 구성되어 있다.
상기와 같은 구성에 의해 기화된 액화가스 또는 휘발성 화학물질은 기화기 상부의 일측에 설치된 배관을 통해 저장용기로 재투입되는데, 기화기 상부와 저장용기 상부가 연결된 배관에는 액체유출 방지장치(4), 수위조절밸브(13) 및 자동 밸브(6)가 설치된다.
기화기 자체의 문제 또는 현장 상황에 따른 문제에 의해 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질이 기화기에서 기화되지 아니하고 액체 상태로 배출될 경우에, 1차로 기화기 상부에 설치된 수위조절밸브(13)가 동작하여 기화기에 액체를 공급해주는 액체투입배관(16)에 설치된 자동밸브(5)를 동작시켜 차단시켜 줌으로써 액체가 기화기(2)로 들어오는 것을 차단하도록 구성되어 있다.
또한, 2차로 액체유출 방지장치가 동작하게 되고, 이 경우에 액체투입배관(14)을 통해서 액체가 기화기로 투입되지 않을 뿐 아니라 기체도 기체주입배관(15)을 통해서 저장용기로부터 기화기로 배출되지 않도록 하여 비상시를 대비할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 기화기 상부에서 저장용기 상부로 연결된 기체주입배관과 저장용기 상부의 가스공급배관은 가스 우회공급밸브(9)에 의해 연결되어 있는데, 우회공급밸브(9)는 버퍼 기능을 구비한 기화기에서 기화된 기체가 저장용기를 거치지 아니하고 일정 시간 또는 기간 동안 설정된 압력 및 유량으로 가스 공급 설비 또는 제조공정에 직접 기체를 공급할 수 있도록 설계 제작되어 있다.
도 2에서, 기체주입배관(15)에 설치된 밸브(7)와 저장용기의 상부의 가스공급배관(16)에 설치된 밸브(8)를 닫은 상태에서 가스 우회공급배관(17)에 설치된 우회공급밸브(9)를 개방하여 이를 이룰 수 있다. 우회공급밸브(9)는 수동 또는 자동 밸브로 구성할 수 있다.
실시 예2의 기화기는 일정 시간 또는 기간 동안 기체를 가스공급설비 또는 제조공정에 공급할 수 있는 버퍼의 기능을 할 수 있도록 충분한 용량과 성능을 구비하고, 저장용기와 동일하게 압력계, 수위계 및 온도계가 설치되어 기화기 내부의 액체 수위를 감지하여 설정 값을 유지할 수 있도록 구성되어 있다.
저장용기에서 공급하는데 문제가 있거나, 공급압력이 낮거나, 가스공급압력이 일정하게 유지되지 않을 경우에 저장용기가 정상상태로 복구될 때까지 일정 시간 또는 기간 동안에 설정된 압력 및 유량으로 가스 공급 설비 또는 제조공정에 직접 기체를 공급할 수 있도록 설계 제작되어 있다.
실시 예2 역시 실시 예1과 동일내지 균등한 기능 및 수단을 가진 장치제어 부를 구비하고 있다.
상기 장치제어 부는 압력, 온도, 수위 및 유량 등을 설정하기 위한 메모리와 가스공급장치를 자동으로 제어하기 위한 제어프로그램이 탑재되고, 이를 수행하기 위한 마이크로프로세서가 내장되어 있다.
상기 저장용기와 기화기에는 내부 압력이 설정치보다 높을 경우에 압력을 해제하기 위한 안전밸브 등 기타 안전을 위해 필요한 안전장치를 부착할 수 있고, 배관 일측에는 안전을 위한 자동 밸브가 하나 이상 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예2에 따른 가스공급장치를 이용한 가스공급방법에 대하여 살펴본다. 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질이 저장되어 있는 저장용기(1)의 액체를 액체투입배관 및 액체투입배관의 일측에 설치된 밸브를 이용하여 기화기로 투입하는 단계를 거친다.
다음은 기화기(2)에서 저장용기(1)로부터 투입된 액체를 가열매체를 이용하여 가열하여 기화시켜 기체 상태로 만드는 단계를 거친다.
다음은 가열매체로 가열하여 기화시켜 기체로 만든 후, 기체주입배관 및 기체주입배관의 일측에 설치된 밸브를 이용하여 저장용기로 주입하여 저장용기 내부의 압력을 일정하게 유지하도록 하는 단계를 거친다.
다음은 저장용기의 압력이 설정된 값으로 유지되도록 구성하여 가스공급배관을 통하여 가스공급설비 또는 제조공정에 공급하는 단계를 거쳐서 본 발명에 따른 가스공급방법이 이루어진다.
상기 저장용기에 이상이 발생하여 저장용기 내부의 압력이 낮거나, 공급압력을 일정하게 유지할 수 없는 경우에 일정 시간 또는 기간 동안 버퍼 기능을 가진 기화기 자체에서 설정된 압력과 유량으로 가스공급설비 또는 제조공정에 직접 공급하는 단계를 구비한다.
본 발명은 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질을 저장할 수 있는 용기를 구비하고, 상기 저장용기에 저장된 액화가스 또는 휘발성 화학물질을 기체로 바꾸기 위하여 상기 저장용기에 인접하여 설치되어 배관으로 연결되어 저장용기에 저장된 액체를 기화시켜 기체로 변환하여 저장용기로 다시 공급하여 저장용기의 내부 압력이 일정하게 유지되도록 하는 기화기를 구비하며, 상기 저장용기의 상부에는 가스공급설비 또는 제조공정에서 요구하는 압력과 유량으로 가스를 공급할 수 있는 배관으로 이루어진 가스공급장치 및 방법을 제공하여 균일하고 우수한 제품을 생산할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.

Claims (10)

  1. 가스공급설비 또는 제조공정에 일정 압력으로 가스를 공급하는 가스공급장치에 있어서,
    액화가스 또는 액화휘발성 화학물질을 저장할 수 있는 저장용기;
    상기 저장용기에 저장된 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질을 기화시켜 기체로 만들기 위하여 상기 저장용기와 인접하게 설치되어 배관으로 연결되어 저장용기에 저장된 액체를 공급받아서 기체로 변환하여 저장용기로 재투입하여 저장용기의 내부 압력이 일정하게 유지되도록 하는 기화기; 및
    상기 저장용기의 상부에 가스공급설비 또는 제조공정으로 가스를 공급할 수 있는 가스공급배관이 설치됨을 특징으로 하는 가스공급장치.
  2. 가스공급설비 또는 제조공정에 일정 압력으로 가스를 공급하는 가스공급장치에 있어서,
    액화가스 또는 휘발성 화학물질을 저장할 수 있는 저장용기;
    상기 저장용기에 저장된 액화가스 또는 휘발성 화학물질을 기화시켜 기체로 만들기 위하여 상기 저장용기와 인접하게 설치되어 배관으로 연결되어 저장용기에 저장된 액체를 공급받아서 기화시켜 기체로 변환하여 저장용기로 재투입하여 저장용기의 내부 압력이 일정하게 유지되도록 하기 위하여 설정된 값의 액화가스 또는 휘발성 화학물질을 저장하는 버퍼 기능을 구비한 기화기; 및
    상기 저장용기의 상부에 가스공급설비 또는 제조공정으로 가스를 공급할 수 있는 가스공급배관이 설치됨을 특징으로 하는 가스공급장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 저장용기 일측에 압력계, 수위계 및 온도계를 설치하고, 상기 압력계, 수위계 및 온도계와 연동하여 저장용기의 내부 압력, 수위 및 온도를 설정된 값으로 일정하게 유지되도록 기화기를 동작시켜 설정된 온도에서 액체를 기체로 변환하여 저장용기의 배관을 통해서 공급함을 특징으로 하는 가스공급장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기화기의 일측에 압력계과 온도계를 설치하고, 상기 압력계과 온도계가 서로 연동하여 가스공급설비 또는 제조공정으로 기체 압력과 유량이 설정된 값으로 일정하게 공급되도록 전기, 온수 및 스팀 중에서 하나 혹은 두 가지 이상으로 선택 채용하여 가열할 수 있도록 하는 가열매체를 구비함을 특징으로 하는 가스공급장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기화기의 일측에 설치된 기화기 내부온도를 감지하는 온도계로부터 내부온도가 설정된 값을 넘을 경우에 가열되지 않도록 가열매체의 동작을 중지하고,
    상기 저장용기의 내부압력이 너무 높을 경우에 이를 해제하기 위한 안전밸브가 더 설치됨을 특징으로 하는 가스공급장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 액화가스 또는 액화휘발성 화학물질이 기화기에서 기화되지 않고 액체 상태로 배출될 경우에, 1차로 기화기 상부에 설치된 수위조절밸브가 동작하여 기화기에 액체를 공급해주는 배관에 설치된 자동밸브가 동작하여 액체가 기화기로 들어가는 것을 차단하고,
    2차로 액체유출 방지장치가 동작하여 액체가 기화기로 투입되지 않으면서 기체도 기화기로부터 배출되지 않도록 구성됨을 특징으로 하는 가스공급장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 기화기 일측에 설치된 수위계 및 수위조절밸브에 의해 기화기 내부의 수위를 계측 제어하도록 구성하고,
    상기 기화기 내부수위가 설정된 값보다 높을 경우에 액체투입배관에 설치된 자동밸브를 닫아서 액체공급을 차단함으로써 설정된 값보다 수위가 높아지는 것을 막아주는 것을 특징으로 하는 가스공급장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 저장용기에 이상이 발생하여 저장용기 내부의 압력이 낮거나, 공급압력을 일정하게 유지할 수 없는 경우에 일정 시간 또는 기간 동안에 기화기 자체에서 메모리에 설정된 압력과 유량으로 가스공급설비 또는 제조공정에 직접 공급할 수 있도록 가스 우회공급배관 및 우회공급밸브를 더 구비한 가스공급장치.
  9. 가스공급설비 또는 제조공정에 설정된 압력으로 가스를 공급하는 가스공급방법에 있어서,
    액화가스 또는 휘발성 화학물질이 저장되어 있는 저장용기의 액체를 액체투입배관 및 액체투입배관의 일측에 설치된 밸브를 이용하여 기화기로 투입하는 단계;
    기화기에서 저장용기로부터 투입된 액체를 가열매체로 가열하여 기화시켜 기체로 만드는 단계;
    가열매체로 가열하여 기화시켜 기체로 변환한 후, 기체주입배관 및 기체주입배관의 일측에 설치된 밸브를 이용하여 저장용기로 주입하여 저장용기 내부의 압력을 일정하게 유지하도록 하는 단계; 및
    저장용기의 압력이 메모리에 설정된 값으로 유지되도록 하여 가스공급배관을 통하여 가스공급설비 또는 제조공정에 가스를 공급하는 단계로 이루어진 가스공급방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 저장용기에 이상이 발생하여 저장용기 내부의 압력이 낮거나, 공급압력을 일정하게 유지할 수 없는 경우에 일정 시간 또는 기간 동안에 가스 우회공급배관 및 우회공급밸브를 이용하여 기화기에서 메모리에 설정된 압력과 유량으로 가스공급설비 또는 제조공정에 직접 공급하는 단계를 더 구비한 가스공급방법.
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KR20200043746A (ko) * 2018-10-18 2020-04-28 한국조선해양 주식회사 가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박

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