KR20130055602A

KR20130055602A - 온도 관리가 필요한 유동체 저장 탱크 내의 오염 방지 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR20130055602A
Application number: KR1020127029644A
Authority: KR
Inventors: 고헤이 오카미; 슈지 오카미; 히로시 하세
Original assignee: 야츠오 뉴교 교도쿠미아이
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2013-05-28
Also published as: ES2642279T3; US20130192684A1; JP4707764B1; US20160107208A1; CN102985342A; EP2559637B1; EP2559637A1; MX2012011683A; CA2795434A1; US10058903B2; US9248480B2; BR112012025924B1; WO2011129306A1; BR112012025924A2; CN102985342B; RU2564583C2; EP2559637A4; KR101821434B1; JP2011219148A; AU2011242003A1

Abstract

본 발명의 목적은, 유동체 저장 탱크 내의 유동체의 냉열 매체에 의한 오염을 방지하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
정해진 압력 하의 유동체 저장 탱크(2)의 외벽 주위에 설치된 밀폐식 내압 재킷(4) 내에서 액상의 냉열 매체를 유동시킴으로써 유동체 저장 탱크 내의 유동체의 온도를 관리하는 온도 관리 방법으로서, 이 방법은, 밀폐식 내압 재킷(4) 내에서 냉열 매체를, 유동체 저장 탱크(2) 내에 가해지는 압력 x(atm) 이하, 바람직하게는 x(atm) 미만의 압력 하에서 유동시킴으로써, 저장 탱크(2) 내의 유동체의 냉열 매체에 의한 오염을 방지한다. 이 방법을 위한 장치도 또한 제공된다.

Description

온도 관리가 필요한 유동체 저장 탱크 내의 오염 방지 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR CONTAMINATION PREVENTION IN FLUID STORAGE TANK REQUIRING TEMPERATURE CONTROL, AND DEVICE THEREFOR}

본 발명은, 온도 관리가 필요한 유동체 저장 탱크에 있어서, 이 유동체 저장 탱크의 외벽 주위에 설치된 밀폐식 내압 재킷에서 유동 순환하는 냉열 매체가 저장 탱크의 벽의 파손 시에 유동체 저장 탱크 내에 침입하는 것을 방지하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

다양한 제품 제조의 공업화가 진행됨에 따라, 대량의 물질을 저장하기 위한 저장 탱크가 사용되고 있다. 이 탱크 내에 저장되는 유동체의 성질 및 용도에 맞추어, 탱크 내의 온도를 관리(제어) 또는 유지하는 것이 일반화하고 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 유동체 저장 탱크(22) 내의 온도를 관리(제어) 또는 유지하는 종래의 장치는, 냉열 매체를 가압 펌프(27)에 의해 유동체 저장 탱크의 벽 주위에 설치한 밀폐식 내압 재킷(24) 내를 유동시키고, 냉열 매체 저장 탱크(23)로 복귀시킴으로써 일반적으로 구현될 수 있다. 상기 냉열 매체 저장 탱크(23) 내의 냉열 매체의 온도는 온도 관리 장치(28)에 의해 조절된다.

그러나 가압 펌프에 의해 냉열 매체를 유동체 저장 탱크의 외벽 주위에 설치된 밀폐식 내압 재킷에 가압 유동시켜, 유동체 저장 탱크 내의 유동체의 온도를 관리(제어) 또는 유지하는 종래의 방법 및 장치에 따르면, 탱크 벽에 균열, 핀홀 등의 미소의 파손이 발생한 때에, 냉열 매체가 저장 탱크 내에 혼입하여 탱크 내의 유동체를 오염시킨다고 하는 결함이 있었다. 또한, 균열, 핀홀 등의 파손이 매우 미세한 경우에는, 이들을 육안으로 확인할 수 없으므로, 탱크 내의 유동체의 오염을 파악할 수 없었다. 이에 따라, 품질에 문제가 있는 제품이 시장에 나올 가능성이 있었다.

본 발명은, 종래의 유동체 저장 탱크에 수반되는 문제를 감안하여, 유동체 저장 탱크 내의 유동체의 냉열 매체에 의한 오염을 방지하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 유동체 저장 탱크의 벽의 균열, 핀홀 등의 미소의 파손을 간단하고 용이하게 검출하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따르면, 정해진 압력(x)(가압, 감압 또는 상압, 통상 약 1 atm의 상압) 하에 있는 유동체 저장 탱크의 외벽 주위에 설치된 밀폐식 내압 재킷 내에서 액상의 냉열 매체를 유동시킴으로써 온도를 관리하는 유동체 저장 탱크의 벽의 파손에 기인하여 유동체 저장 탱크 내의 유동체가 액상의 냉열 매체에 의해 오염되는 것을 방지하는 방법으로서, 상기 냉열 매체를, 유동체 저장 탱크 내에 가해지는 압력 x(atm) 이하의 압력, 바람직하게는 상기 압력 x(atm) 미만의 압력으로 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동시키는 것을 포함하는 방법이 제공된다.

또한, 전술한 방법을 실시하기 위한 장치로서, 정해진 압력 하에 있는 유동체 저장 탱크의 벽의 파손에 기인하여 유동체 저장 탱크 내의 유동체가 액상 냉열 매체에 의해 오염되는 것을 방지하며, 상기 유동체 저장 탱크의 외벽 주위에 설치된 밀폐식 내압 재킷 내에서 상기 냉열 매체를 유동시킴으로써 상기 유동체 저장 탱크 내의 유동체의 온도를 관리하고, 상기 냉열 매체를, 유동체 저장 탱크 내의 정해진 압력 x(atm) 미만의 압력으로 상기 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동시키는 것을 포함하는 것인 장치가 제공된다.

또한, 전술한 방법을 실시하기 위한 장치로서, 온도 관리를 필요로 하는 유동체 저장 탱크 내의 유동체가 냉열 매체에 의해 오염되는 것을 방지하며,

(a) 유동체 저장 탱크의 외벽 주위에 설치된, 액상의 냉열 매체를 내부에서 유동 순환시키기 위한 밀폐식 내압 재킷;

(b) 일단이 관로를 통해 밀폐식 내압 재킷, 바람직하게는 밀폐식 내압 재킷의 바닥과 연결되며 통기구를 갖는 냉열 매체 저장 탱크 또는 상기 유동체 저장 탱크와는 별도로 설치된 서버 탱크로서, 상기 냉열 매체 저장 탱크 또는 서버 탱크의 액면이 유동체 저장 탱크의 바닥보다 높이 A(m)(A>0)만큼 아래의 레벨에 설정되는 것인 냉열 매체 저장 탱크 또는 서버 탱크;

(c) 일단이 밀폐식 내압 재킷의 냉열 매체의 출구에 연결되고, 타단이 냉열 매체 저장 탱크 또는 서버 탱크와 연결되는 흡인 펌프를 구비하고,

상기 냉열 매체 저장 탱크 또는 서버 탱크의 액면으로부터 밀폐식 내압 재킷의 바닥까지의 높이 A(m)가 방정식 A≥{W(1-x+d)}/ρ

[여기서, W는, 진공 상태에서의 물 흡인 높이(m)(약 10 m)이고;

x(atm)는, 유동체 저장 탱크의 내측에 가해지는 압력(atm), 즉 유동체의 액면에 가해지는 압력(atm)이며, 유동체 저장 탱크가 대기에 개방되어 있을 때에는 상압, 즉 1 atm이며;

d(atm)는, 흡인 펌프의 정지 시에 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서 필요로 하는, 유동체 저장 탱크 내의 압력 x(atm)으로부터 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력(atm)을 감산하여 얻은 차압(atm)으로서, d>0이며;

ρ는 냉열 매체의 비중임]을 만족하도록 설정되고,

높이 A(m)와, 밀폐식 내압 재킷의 바닥으로부터 그 최상부까지의 높이 B(m)와, 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이 C(m) 사이의 관계가 방정식 B≤C-A

[여기서, C=(Cmax-S)/ρ이며;

Cmax(m)는, 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 최대 흡인 높이(m)(다만, Cmax는 냉열 매체를 물로 한 때의 흡인 높이)이며;

S(m)는 안전 운용치로서, 0보다 크며(S>0);

ρ 및 A는, 위에서 정의한 바와 같음〕를 만족하는 것인 장치가 제공된다.

(b) 일단이 관로를 통해 밀폐식 내압 재킷, 바람직하게는 밀폐식 내압 재킷의 바닥에 연결되고, 통기구를 갖는 냉열 매체 저장 탱크;

(c) 일단이 관로를 통해 밀폐식 내압 재킷의 냉열 매체의 출구에 연결되고, 타단이 관로를 통해 냉열 매체 저장 탱크에 연결되는 흡인 펌프;

(d) 일단이 관로를 통해 밀폐식 내압 재킷, 바람직하게는 밀폐식 내압 재킷의 바닥에 연결되고, 타단이 관로를 통해 냉열 매체 저장 탱크에 연결된 감압 유닛을 구비하고,

밀폐식 내압 재킷의 바닥으로부터 그 최상부까지의 높이 B(m)가 방정식 B≤C-{W(1-E)}/ρ〔여기서, 상압을 1 atm으로 하고,

C(m)는 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이 C(m)로서,

C=(Cmax-S)/ρ 이며;

여기서, Cmax(m)는 흡인 펌프에 의한 물의 최대 흡인 높이(m)(다만, Cmax는 냉열 매체를 물로 한 때의 흡인 높이)이며,

S(m)는 안전 운용치(m)로서, 0보다 크며(S>0),

ρ는 냉열 매체의 비중이며,

W(m)는 진공 상태에서의 물 흡인 높이(약 10 m)이며,

E(atm)는 감압 유닛의 설정 압력(atm)이며,

E=x-d 이며,

x(atm)는, 유동체 저장 탱크의 내측에 가해지는 압력(atm)이며,

d(atm)는, 흡인 펌프의 정지 시에 필요로 하는, 유동체 저장 탱크 내의 압력 x(atm)으로부터 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력(atm)을 감산한 차압(atm)으로서, d>0〕을 만족하도록 설정되는 것인 장치가 제공된다.

또한, 전술한 방법을 실시하기 위한 장치로서, 상기 유동체 저장 탱크는, 높이 H(m)[=B(m)]가 높이 C[C(m)은 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이][즉, H>C의 경우]를 넘는 대형 탱크이고, 밀폐식 내압 재킷은 2단 이상의 밀폐식 내압 재킷을 갖도록 이루어진 다단 구조로서, 제1단은 전술한 바와 같은 밀폐식 내압 재킷의 구성을 갖고, 제2단 이후의 각 단에는, (ⅰ) 밀폐식 내압 재킷 및 (ⅱ) 냉열 매체 저장 탱크와 각 밀폐식 내압 재킷, 바람직하게는 밀폐식 내압 재킷의 바닥의 사이에 배치되고, 상기 유동체 저장 탱크와는 별도로 설치된 서버 탱크 또는 감압 유닛이 설치되고,

서버 탱크가 설치된 경우에는, 각 서버 탱크의 액면으로부터 각 밀폐식 내압 재킷의 바닥까지의 높이 A'가 방정식 A'≥{W(1-x+d)}/ρ[여기서, W, x, d 및 ρ은, 위에서 정의한 바와 같음]을 만족하도록 설정되고,

각 서버 탱크의 액면으로부터 각 밀폐식 내압 재킷의 최상부까지의 높이 A'+ B'(m)가 방정식 A'+ B'≤C[여기서, C=(Cmax-S)/ρ 이며, Cmax, S 및 ρ는 위에서 정의한 바와 같음]을 만족하도록 설정되고,

감압 유닛을 설치한 경우에는, 각 밀폐식 내압 재킷의 바닥으로부터 그 최상부까지의 높이 B'(m)가 방정식 B'≤C-{W(1-E)}/ρ[여기서, C, W, E 및 ρ는 위에서 정의한 바와 같음]을 만족하도록 설정되는 것인 장치가 제공된다.

제2단 이후는 유사하게 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 장치에 사용되는 감압 유닛으로서, 가압된 냉열 매체를 감압하고 일정 압으로 유지하는 감압 밸브와, 냉열 매체를 더욱 감압하는 차압 밸브를 포함하는 감압 유닛이 또한 제공된다.

또한, 유동체 저장 탱크의 외벽 주위에 설치한 밀폐식 내압 재킷 내에서 액상의 냉열 매체를 유동시킴으로써 유동체 저장 탱크 내의 유동체의 온도를 관리하는 유동체 저장 탱크에 있어서의 균열, 핀홀 등의 미소 파손을 검출하는 방법으로서, 냉열 매체를 밀폐식 내압 재킷 내에서, 유동체 저장 탱크 내에 가해지는 소정의 압력 x(atm) 미만의 압력으로 유동시켜, 유동체 저장 탱크 내의 유동체가 냉열 매체에 의해 오염되는 것을 방지하면서, 냉열 매체를 냉열 매체의 통로에 마련한 에어 풀로부터 샘플링하여, 냉열 매체의 성분을 분석하는 것을 포함하는 유동체 저장 탱크의 균열 검출 방법이 제공된다.

냉열 매체가 유동하고 있는 공간 내의 압력을, 어떠한 이유로 공간 내의 감압이 유지되기 어렵지만 감압이 필요한 환경 하에서, 공간 내의 유동을 정지하고 그 공간을 밀폐하면서, 물리적 및 강제적으로 감압하기 위한 물리적 감압 장치가 또한 제공되며, 이 감압 장치는, 냉열 매체에 의한 온도 관리를 필요로 하는 유동체 저장 탱크의 오염을 방지하는 방법 및 장치에 사용된다.

본 발명에 따르면, 유동체 저장 탱크 내의 유동체의 온도를 냉열 매체에 의해 유지하는 중에, 저장 탱크의 벽에 갑작스럽게 균열, 핀홀 등의 미소의 파손이 발생하는 경우에도, 저장 탱크의 외측에 설치된 밀폐식 내압 재킷 내의 압력이 저장 탱크보다 낮고, 그에 따라 저장 탱크 내의 유동체가 밀폐식 내압 재킷에 유입되기 때문에, 냉열 매체가 저장 탱크 내의 유동체에 혼입되지 않는다. 이 때문에, 유동체가 냉열 매체를 통하여 세균이나 이물에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있어, 저장 탱크 내의 유동체의 품질을 유지할 수 있다. 또한, 냉열 매체를 샘플링하고, 냉열 매체 샘플의 오염을 검출함으로써, 저장 탱크 벽에 생기는 균열, 핀홀 등의 미소의 파손을 용이하게 검출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 1단 장치의 배치도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 1단 장치의 배치도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 1단 장치의 배치도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 1단 장치의 배치도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 제1의 다단 실시형태에 따른 대형 유동체 저장 탱크를 구비하는 장치의 배치도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 제2의 다단 실시형태에 따른 대형 유동체 저장 탱크를 구비하는 장치의 배치도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 제3의 다단 실시형태에 따른 대형 유동체 저장 탱크를 구비하는 장치의 배치도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 제4의 다단 실시형태에 따른 대형 유동체 저장 탱크를 구비하는 장치의 배치도를 도시한다.
도 9는 온도 관리 유동체 저장 탱크를 구비하는 종래의 장치의 배치도를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 장치에 사용하는 감압 유닛의 배치도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 1단 장치의 배치도를 도시한다.

본 발명에서는, 냉열 매체를 필요로 하는 감압 상태로 유지하고, 매체의 감압 순환이 가능하도록 냉열 매체 저장 탱크(또는 냉열 매체 서버 탱크)의 액면과 밀폐식 내압 재킷의 최상부 사이의 상대적 높이를 조정할 필요가 있다. 즉, 냉열 매체의 최대 흡인 높이 Cmax(m)로부터 안전 운용치 S(m)를 감산하여 유도한 값으로 냉열 매체의 흡인 높이 C(m)를 설정하고(C=Cmax-S), 냉열 매체 저장 탱크(또는 서버 탱크)의 액면으로부터 유동체 저장 탱크의 벽 주위에 설치된 밀폐식 내압 재킷의 바닥까지의 높이 A(m)와, 밀폐식 내압 재킷의 바닥으로부터 최상부까지의 높이 B(m)를 조정하는 것이 중요하다.

흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 최대 흡인 높이 Cmax는 펌프의 성능에 의존한다. 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 최대 흡인 높이 Cmax를, 통상의 냉열 매체인 물의 최대 흡인 높이(m)로서 정의한다. 냉열 매체를 감압 상태로 유지하기 위해서, 높이 A, B, C는, 높이 A, B와 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이 C가 다음의 식 (1)을 만족하도록 결정된다.

A+ B≤ C (1)

여기서, A: 냉열 매체 저장 탱크(또는 서버 탱크)의 액면으로부터 밀폐식 내압 재킷의 바닥까지의 높이(m),

B: 밀폐식 내압 재킷의 바닥으로부터 최상부까지의 높이(m),

C: 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이(m)

냉열 매체가 물인 경우, 표준 상태에서의 물의 흡인 높이 W(m)는, 진공 상태(0 atm)에서 약 10 m이다(W= 약 10). 이로부터, 흡인 펌프가 정지했을 때, 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력 및 그 최상부에서의 압력은 다음의 식 (2) 및 (3)으로 나타낼 수 있다.

재킷의 바닥에서의 압력(atm)=(1-A/W)×1 (2)

재킷의 최상부에서의 압력(atm)=(1-(A+ B)/W)×1 (3)

보다 일반적으로는, 냉열 매체의 비중을 ρ이라고 하면, 흡인 펌프가 정지했을 때, 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력 및 그 최상부에서의 압력은 다음의 식(2'), (3')로 나타낼 수 있다.

재킷의 바닥에서의 압력(atm)=(1-Aρ/W)×1 (2')

재킷의 최상부에서의 압력(atm)=(1-(A+ B)ρ/W)×1 (3')

식 (2') 및 (3')로부터, 흡인 펌프 정지 시에 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력이 재킷의 최상부에서의 압력보다 큰 것으로 표시되어, 흡인 펌프 정지(중지) 시의 재킷의 바닥에서의 압력을, 유동체 저장 탱크 내에 가해지는 압력 x(atm) 이하, 바람직하게는 압력 x 미만으로 설정함으로써, 밀폐식 내압 재킷 내의 냉열 매체를, 유동체 저장 탱크 내에 가해지는 압력 x(atm) 미만의 압력으로 유동시키는 것(펌프 정지시도 포함)이 가능해진다. 흡인 펌프의 가동 시는, 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력이 흡인 펌프의 정지시보다도 낮아지므로, 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력은 유동체 저장 탱크 내에 가해지는 압력 x(atm)보다 낮게 된다.

냉열 매체의 흡인 높이 C(m)는 다음의 식(4)에 의해 설정된다.

C=(Cmax-S)/ρ (4)

여기서, Cmax: 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 최대 흡인 높이(m)

S: 안전 운용치(m)

ρ: 냉열 매체의 비중(g/㎤)

Cmax(m)는 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 최대 흡인 높이이며, S(m)는 안전 운용치이며, ρ는 냉열 매체의 비중이다. 안전 운용치 S(m)는 금속 피로 등에 의한 흡인 펌프의 흡인 성능의 저하 등을 고려한 것으로, 통상 1 m 이상이고, 바람직하게는 2 내지 4 m 이다.

다음에, 냉열 매체 저장 탱크(또는 냉열 매체 서버 탱크)의 액면으로부터 유동체 저장 탱크의 벽 주위에 마련된 밀폐식 내압 재킷의 저면까지의 높이 A(m)를 다음의 식 (5)에 의해 설정한다.

A≥{W(1-x+ d)}/ρ (5)

여기서, x(atm)는 유동체 저장 탱크 내에 가해지는 압력이고,

d(atm)는 유동체 저장 탱크 내의 압력 x(atm)로부터 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력(atm)을 뺀 차압(atm)으로서, d>0이고, 바람직하게는 d는 0.05 내지 0.4 (atm), 특히 0.2 내지 0.4 (atm)이며,

W는 진공 상태에서의 물 흡인 높이(약 10 m)이다.

그리고 B(m)을 하기의 식(1)을 만족하도록 설정한다.

B≤C-A (1)

즉,

B≤(Cmax-S)/ρ-W(1-x+ d)/ρ (6)

S(m) 및 d(atm)를 적절한 값으로 설정한 경우에는, 식 (6)은,

B=C-A=(Cmax-S)/ρ-{W(1-x+ d)/ρ} (6')

으로 변경될 수 있다.

이와 같이, 냉열 매체 저장 탱크의 액면으로부터 밀폐식 내압 재킷의 바닥까지의 높이 A(m)와, 밀폐식 내압 재킷의 바닥으로부터 그 최상부까지의 높이 B(m)에 의해, 흡인 펌프의 정지 시에도 밀폐식 내압 재킷 내의 상대적 감압을 달성하는 것이 가능하다.

이들 높이 A, B는, 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이 C, 냉열 매체의 비중, 유동체 저장 탱크 내의 압력 x(atm)와 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력(atm) 사이의 요구되는 차압(atm), 안전 운용치 및 대기압 등을 고려하여, 안전한 순환이 가능하도록 조절된다.

냉열 매체 저장 탱크 또는 서버 탱크의 액면을 밀폐식 내압 재킷의 바닥보다 하측 레벨에 설치할 수 없는 경우(A=0의 경우)에는, 감압 유닛을 이용하여 냉열 매체의 감압 순환이 가능해지고, 또한 흡인 펌프의 정지 시에는, 전자 밸브와 물리적 감압 장치의 조합을 이용하여 밀폐식 내압 재킷 내의 압력을 유동체 저장 탱크 내의 압력 이하로 유지할 수 있다(감압 유지).

감압 유닛에 의한 감압을 실시하는 경우에도, 냉열 매체의 흡인 높이 C(m)는 다음의 식 (4):

C=(Cmax-S)/ρ (4)

(여기서, Cmax, S 및 ρ는 위에서 정의한 바와 같다). 안전 운용치 S(m)는 금속 피로 등에 의한 흡인 펌프의 흡인 성능의 저하 등을 고려하여, 설정할 필요가 있다.

B는, 다음의 식(7)에 의해 설정된다.

B≤C-{W(1-E)}/ρ (7)

여기서, E(atm)는, 감압 유닛의 설정 압력이고, C, W, ρ는 위에서 정의한 바와 같다.

감압 유닛의 설정 압력 E(atm)은, 다음의 식 (8)에 의해 설정된다.

E=x-d (8)

여기서, x 및 d는 위에서 정의한 바와 같다.

본 발명의 장치에 따른 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

소형의 유동체 저장 탱크의 경우

소형의 온도 관리식 유동체 저장 탱크 주위에 설치된 밀폐식 내압 재킷의 높이 B(m)가, 1 atm, 25℃의 표준 상태 하에서 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 최대 흡인 높이(=펌프 성능) Cmax 이하[냉열 매체의 비중이 1이고, 펌프 성능이 8 m인 경우에, B는 8 m 이하, 바람직하게는 펌프 성능 Cmax으로부터 안전 운용치(바람직하게는 2 m)를 감산함으로써 얻어지는 값인 6 m 이하]인 본 발명의 제1 실시형태(도 1 참조)의 경우에는, 대기에 개방된 냉열 매체 저장 탱크(3)를, 그 저장 탱크(3)의 액면이, 대기에 개방된 유동체 저장 탱크(2)의 바닥보다 A(m)만큼 아래[냉열 매체가 물인 경우, A=W(1-x+d)/ρ= 0.5 내지 2 m만큼 아래]에 위치하도록 배치하고, 유동체 저장 탱크(2)의 벽에 설치된 밀폐식 내압 재킷(4)의 내부를, 그 재킷의 냉열 매체의 출구 부근에 설치한 흡인 펌프(1)에 의해 흡인하여, 그 압력을 유동체 저장 탱크(2)의 내부보다 감압시킨다(높이에 의한 감압). 즉, 냉열 매체 저장 탱크(3)로부터 밀폐식 내압 재킷의 최상부까지의 높이 A+B (m)를, 흡인 펌프(1)에 의한 냉열 매체의 흡인 높이 C(m) 이하, 즉 A+B≤C, 또는 S 및 d를 적절한 값으로 설정한 경우는 C=A+B가 되도록 설정함으로써, 냉열 매체는 냉열 매체 저장 탱크(3)로부터 냉열 매체 유동 관로(5)를 거쳐 밀폐식 내압 재킷(4)의 바닥으로 이송되고, 밀폐식 내압 재킷(4) 내를 흐르도록 흡인되고, 이어서 냉열 매체 유동 관로(5)를 거쳐 냉열 매체 저장 탱크(3)로 복귀하며, 이로써 밀폐식 내압 재킷(4) 내의 냉열 매체를 항상 유동체 저장 탱크(2) 내의 압력보다 감압 상태[유동체 저장 탱크(2) 내의 압력에 비해서 상대적으로 낮은 압력, 통상 1 기압 이하]로 흐르게 할 수 있다. 또한, 흡인 펌프(1)가 정지했을 경우에도, 상기 식 (2) 및 (3) 또는 (2') 및 (3')에 나타내는 바와 같이, 밀폐식 내압 재킷(4) 내를 감압 상태[유동체 저장 탱크(2) 내의 압력에 비해서 상대적으로 압력이 낮은 상태, 통상 1 기압 이하]로 유지하는 것이 가능하다. 흡인 펌프(1)와 냉열 매체 저장 탱크(3)의 사이에 배치된 냉열 매체 유동 관로(5)에, 바람직하게는 냉열 매체 저장 탱크(3)에 근접하여, 또한 냉열 매체 저장 탱크(3)의 액면 이하의 높이에 에어 풀(9)을 마련할 수도 있다. 냉열 매체 저장 탱크(3) 내의 냉열 매체의 온도는 온도 관리 장치(8)에 의해 관리될 수 있다.

냉열 매체 저장 탱크(3)가 유동체 저장 탱크(2)로부터 떨어져 있는 경우나, 냉열 매체 저장 탱크(3)가 대형의 탱크이며, 유동체 저장 탱크(2)보다 낮은 레벨(높이)에 냉열 매체 저장 탱크를 설치할 수 없는 경우에는, 서버 탱크(10)를 유동체 저장 탱크(2)에 근접하게 유동체 저장 탱크(2)보다 낮은 레벨에 설치할 수도 있다.

그 경우에, 냉열 매체 저장 탱크(3)로부터 공급되는 냉열 매체는 가압 펌프(17)에 의해 가압되고, 서버 탱크(10)에 이송된다. 그 후, 서버 탱크(10)로부터의 냉열 매체는 밀폐식 내압 재킷(4) 내에서 감압 하에 순환되고, 냉열 매체 저장 탱크(3)에 복귀한다. 이 경우에도, A+B[A는 서버 탱크(10)의 액면으로부터 유동체 저장 탱크(2)의 바닥까지의 높이, B는 밀폐식 내압 재킷의 높이]는, 흡인 펌프의 흡인 높이 C(m) 이하, 즉 A+B≤C, 또는 S 및 d를 적절한 값으로 설정한 경우에는 A+B=C가 되도록 설정된다.

서버 탱크(10)에 통기구(통기관)를 설치하고, 서버 탱크(10)를 밀폐계가 아닌 개방계로 구성하고, 볼 탭(ball tap)을 설치하여, 냉열 매체 저장 탱크(3)로부터의 냉열 매체의 유량을 조절하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 서버 탱크(10)의 액면을 일정한 레벨로 유지할 수 있다.

흡인 펌프(1)가 정지했을 때에도 밀폐식 내압 재킷(4) 내를 감압 상태로 유지하기 위해서, 도 2에 도시한 바와 같이, 흡인 펌프(1)의 하류에 전자 밸브(13)를 설치할 수도 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 밀폐식 내압 재킷(4)의 냉열 매체의 출구 부근에 배치한 흡인 펌프(1)와 냉열 매체 저장 탱크(3)의 사이에 냉열 매체 리시버 탱크(11)를 설치하고, 흡인 펌프(1)와 연동하는 레벨 센서(도시하지 않음)를 냉열 매체 리시버 탱크(11)에 설치함으로써, 냉열 매체 리시버 탱크(11)의 액면을 조절할 수도 있다.

냉열 매체 저장 탱크(3)의 액면을 서버 탱크(10)에 의해 유동체 저장 탱크(2)의 바닥보다 아래에 설정하여 감압 상태를 유지하는 대신에(높이에 의한 감압 대신에), 감압 유닛(12)에 의해 압력을 조정하여, 밀폐식 내압 재킷(4) 내부를 저장 탱크(2)의 내부보다 감압 상태로 할 수도 있다(감압 유닛에 의한 감압).

도 4에 도시하는 실시형태에 있어서는, 냉열 매체 저장 탱크(3)의 액면을 유동체 저장 탱크(2)의 바닥보다 아래에 설정하는 대신에, 감압 유닛(12)에 의해 관로 내를 감압하여, 펌프의 정지에 대비하고 있다.

밀폐식 내압 재킷 내의 감압 상태를 높이에 의해 제어하지 않고, 밀폐식 내압 재킷(4)의 출구와 흡인 펌프(1)의 사이에 물리적 감압 장치(14)를 설치하여, 밀폐식 내압 재킷(4) 내의 압력을 강제로 감압하는 등의 다양한 방법도 본 발명에 포함된다. 흡인 펌프(1)의 정지에 대비하여, 전자 밸브(13)를 설치하여 밀폐식 내압 재킷(4) 내를 밀폐할 수도 있다.

어떠한 실시형태에 있어서도, 냉열 매체 저장 탱크의 내부와 밀폐식 내압 재킷, 바람직하게는 재킷의 최하부(바닥)를, 선택적으로 냉열 매체 리시버 탱크(11)를 매개로 관로에 의해 접속하고, 통상 밀폐식 내압 재킷(4)의 최상부에 있는 출구와 흡인 펌프(1)의 흡입구를 관로에 의해 접속하고, 또한 흡인 펌프(1)의 토출구와 냉열 매체 저장 탱크(3)의 내부를 관로에 의해 접속하고 있다. 여기서, 공기로 인한 오염을 방지한다는 관점에서, 관로는 냉열 매체 저장 탱크(3)의 액면 아래에 있도록 설정하는 것이 바람직하다.

냉열 매체 저장 탱크에는 통기구(통기관)를 마련할 필요가 있다. 이것은, 냉열 매체 저장 탱크(3)를 밀폐시키지 않고 개방시키는 일이 필요하기 때문이다. 그 이유는, 복귀[흡인 펌프(1)로부터 냉열 매체 저장 탱크(3)로의 복귀] 관로 내의 가압 상태의 냉열 매체를 상압 상태로 복귀시킴으로써, 포워딩(forwarding)[냉열 매체 저장 탱크(3)로부터 밀폐식 내압 재킷(4)으로의 포워딩] 관로를 항상 감압 상태로 유지할 수 있기 때문이다.

냉열 매체를 감압 상태로 유지하기 위해서, 흡인 펌프(1)가 정지했을 때도 밀폐식 내압 재킷(4)을 냉열 매체로 채울 필요가 있다. 즉, 흡인 펌프(1)가 정지했을 때는, 단지 냉열 매체의 흐름이 멈추고, 냉열 매체가 냉열 매체 저장 탱크(3)로 배출되지는 않는 것이 바람직하다. 이것은, 흡인 펌프(1)가 정지했을 때도 감압 상태를 유지하기 위해서는, 냉열 매체가 냉열 매체 저장 탱크(3)에 배출되어서는 감압 상태를 유지할 수 없기 때문이다.

따라서 흡인 펌프(1)의 토출구로부터 냉열 매체 저장 탱크(3)의 내부까지의 관로에 있어서, 흡인 펌프(1)의 토출구로부터의 관로를, 냉열 매체 저장 탱크(3)에 삽입할 수도 있고, 냉열 매체 저장 탱크(3)의 액면 아래의 냉열 매체 저장 탱크의 벽의 위치에 부착할 수도 있다. 대안으로, 흡인 펌프(1)의 토출구로부터의 관로가 냉열 매체 저장 탱크(3)의 액면 아래에 있지 않으면, 밀폐식 내압 재킷(4)과 냉열 매체 저장 탱크(3)의 사이에, 흡인 펌프(1)의 정지에 따라 폐쇄되는 전자 밸브(13)를 설치할 수도 있다.

유동체 저장 탱크(2)의 외벽 주위에 마련된 밀폐식 내압 재킷(4)을 감압 상태로 함으로써 냉열 매체에 의한 유동체 저장 탱크(2) 내의 유동체의 오염을 방지하는 방법 및 장치는, 밀폐식 내압 재킷(4)을 항상 감압 상태[유동체 저장 탱크(2) 내의 압력에 비해서 상대적으로 압력이 낮은 상태]로 하는 방법을 의미하는 것이며, 이러한 방법 및 장치가 전술한 실시형태로 한정되는 것은 아니다.

대형의 유동체 저장 탱크의 경우

흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이(C)를 넘는 높이를 갖는 밀폐식 내압 재킷을 필요로 하는 대형의 유동체 저장 탱크에 본 발명을 적용하는 경우에는, 밀폐식 내압 재킷을, 필요에 따라서 각 단에 서버 탱크 및/또는 감압 유닛과, 흡인 펌프를 구비한 다단 구조로 구성한다.

즉, 밀폐식 내압 재킷은 다단 구조를 갖도록 구성되고, 최하단의 제1단은 상기 소형의 유동체 저장 탱크를 갖는 장치에서의 밀폐식 내압 재킷의 구조를 갖고, 제2단 이후의 각 단은 제1단과 유사하게 구성되거나(도 5 및 도 7 참조), 또는 제2단 이후의 단에서는 흡인 펌프를 생략할 수도 있다(도 6 및 도 8 참조). 이 경우에도, 각 밀폐식 내압 재킷(4a, 4b, 4c) 등의 높이 B'(m)는, 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 최대 흡인 높이(Cmax)로부터 안전 운용치 S(m)를 감산한 값 이하(즉, B'≤(Cmax-S)/ρ)로 설정된다. 각 단에 서버 탱크를 설치한 경우에는, 각 서버 탱크의 액면으로부터 대응하는 밀폐식 내압 재킷의 바닥까지의 높이 A'(m)는, 하기 식 (5')을 만족하도록 설정되는 것이 바람직하다.

A'≥{W(1-x+d)}/ρ (5')

여기서, W, x, d, ρ는 위에서 정의한 바와 같다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 3단 구조의 실시형태에 있어서는, 각 단에 냉열 매체 서버 탱크(10a, 10b, 10c)가 설치되고, 각 서버 탱크는, 각 서버 탱크의 액면이, 각 밀폐식 내압 재킷(4a, 4b, 4c)의 바닥보다 아래에 있도록 배치된다. 각 밀폐식 내압 재킷(4a, 4b, 4c)의 출구와 냉열 매체 저장 탱크(3)의 사이에 각각 흡인 펌프(1a, 1b, 1c)가 설치된다. 제2단 이후의 흡인 펌프(1b, 1c)와 냉열 매체 저장 탱크(3)의 사이에 각각 냉열 매체 리시버 탱크(11b, 11c)를 설치할 수도 있다(도 5). 대안으로, 제2단 이후의 밀폐식 내압 재킷(4b, 4c)을 구비하는 각 장치 단위에 있어서는, 각 밀폐식 내압 재킷의 출구와 냉열 매체 저장 탱크 사이의 높이가, 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이를 넘기 때문에, 흡인 펌프(1b, 1c)를 생략할 수 있으며, 그 대신에, 운전 개시 시의 마중물(priming water)을 공급하기 위한 T형 배관(16)과 밸브(15)를 제2단 이후의 밀폐식 내압 재킷(4b, 4c)의 각 출구와 냉열 매체 저장 탱크(3) 사이의 각 관로에 설치할 수도 있다(도 6 및 도 8).

각 단에 냉열 매체 서버 탱크(10a, 10b, 10c) 등을 설치하는 대신에, 도 7, 도 8에 도시한 바와 같이, 각 단에 설치한 감압 유닛(12)에 의해 냉열 매체 저장 탱크(3)로부터 각 밀폐식 내압 재킷(4a, 4b, 4c)의 바닥에 직접적으로 냉열 매체를 공급할 수도 있다. 도 7에 도시하는 실시형태에서는, 각 단에 물리적 감압 장치(14a, 14b 또는 14c) 및 전자 밸브(13)가 설치되고, 제2단 이후에는 냉열 매체 리시버 탱크(11b 또는 11c)가 설치된다. 도 8에 도시하는 실시형태에서는, 제1단에만 물리적 감압 장치(14) 및 전자 밸브(13)가 설치되고, 제2단 이후에는 흡인 펌프(1b, 1c)가 생략되고, 그 대신에, 운전 개시 시의 마중물을 공급하기 위한 T형 배관(16)과 밸브(15)를, 제2단 이후의 밀폐식 내압 재킷(4b, 4c)의 각 출구와 냉열 매체 저장 탱크(3)의 사이의 각 관로에 설치하고 있다.

도 11에 도시하는 실시형태는, 도 1에 도시하는 실시형태에서와 같이, 냉열 매체를 냉열 매체 저장 탱크(3)로부터 냉열 매체 유동 관로(5)를 거쳐서 밀폐식 내압 재킷(4)의 바닥으로 보내는 대신에, 밀폐식 내압 재킷(4)의 바닥 이외의 위치, 예컨대 최정상부에 보내는 양태를 도시한다.

본 발명에 사용될 수 있는 냉열 매체는, 통상은 대기압에서 액체인 매체이며, 냉각 매체와 가열 매체를 포함한다. 냉각 매체는, 유동체 저장 탱크 내의 유동체를 냉각하기 위한 액체로서, 그 예로는, 냉동 장치에 의해 냉각된 냉각수 및 부동액(일반적으로 에틸렌 글리콜액 또는 프로필렌 글리콜액)을 들 수 있다. 냉열 매체 저장 탱크 내의 냉각 매체는, 냉각 장치에 의해 필요에 따라서 -0℃ 내지 5℃, 통상은 대략 -2℃ 내지 2℃로 냉각된다.

가열 매체는, 유동체 저장 탱크 내의 유동체를 가온하기 위한 액체를 의미하며, 본 발명에 사용될 수 있는 가열 매체의 예로는, 가열 장치에 의해 가열된 열수(hot water), 열유(hot oil)를 들 수 있다.

본 발명에서는, 상기 냉각 매체 및 가열 매체는, 액체의 상태로 있는 온도 및 압력의 조건하에서 상기 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동한다.

유동체 저장 탱크 내의 유동체는, 우유, 와인, 사케(주류), 음료 등의 온도 관리 상태의 액체 또는 분체(powder)이다. 저장 탱크는 통상적으로 대기압에 개방되어 있지만, 가압 밀폐계일 수도 있다. 가압 밀폐계의 경우에는, 밀폐식 내압 재킷이 저장 탱크 내보다 더욱 상대적으로 감압된 상태로 된다.

본 발명에 사용할 수 있는 흡인 펌프는, 자흡식 원심 펌프, 피스톤 펌프 등의 자흡식 펌프가 바람직하다. 자흡식 펌프의 펌프 성능(Cmax)은, 냉열 매체 저장 탱크(또는 서버 탱크)의 액면과 자흡식 펌프의 흡입구 사이의 높이차, 즉 저장 탱크의 액면으로부터 밀폐식 내압 재킷의 최상부까지의 높이(A+ B) 이상일 필요가 있다.

유동체 저장 탱크의 균열의 검출

냉열 매체가 흡인 펌프(1)로부터 냉열 매체 저장 탱크(3)로 복귀하는 배관에 에어 풀(9)을 설치하는 것이 바람직하다. 에어 풀에 에어가 저장되어 있으면, 장치 자체에 생기는 어떠한 이상을 용이하게 검지할 수 있다.

냉열 매체 저장 탱크(3)의 냉열 매체를 에어 풀(9)로부터 샘플링하고, 가스 크로마토그래피 또는 액체 크로마토그래피 등의 성분 분석기기를 이용하여, 냉열 매체의 성분을 분석하는 것을 주기적으로 실시한다. 유동체 저장 탱크(2) 내의 유동체가 냉열 매체의 샘플에서 검출된 경우에는, 밀폐식 내압 재킷(4)과 유동체 저장 탱크(2)의 사이의 벽에 임의의 균열이 생길 가능성이 높게 된다. 즉, 본 발명에 따르면, 유동체 저장 탱크의 벽에서의 이상을 용이하게 검지할 수 있다.

이 에어 풀(9)은, 냉열 매체가 흡인 펌프(1)로부터 냉열 매체 저장 탱크(3)로 복귀하는 배관에, 바람직하게는 냉열 매체 저장 탱크(3)에 가까운 위치이면서 저장 탱크(3)의 액면 이하의 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

도 4, 도 7 및 도 8에 도시하는 실시형태에 사용할 수 있는 감압 유닛(12)은, 도 10에 도시하는 바와 같이, 감압 밸브(18)와 차압 밸브(19)로 구성된다. 감압 유닛(12)은, 가압 펌프(17)에 의해 가압된 냉열 매체의 압력을 감압 밸브(18)에 의해 감압하고 일정압으로 유지할 수 있고, 차압 밸브(19)에 의해 감압 상태로 할 수 있다. 감압 밸브(18)를 통과한 후의 냉열 매체의 압력이 지나치게 낮으면(예컨대, 2 기압 이하이면), 차압 밸브(19)에 의한 감압이 작용하기 어려울 수 있다. 따라서 감압 밸브(18)를 통과한 후의 냉열 매체의 압력은 2 기압(atm) 이상, 바람직하게는 2 내지 4 기압(atm)으로 설정된다. 감압 유닛의 설정 압력 E(atm)는, E=x-d이며, 여기서, x 및 d는 위에서 정의한 바와 같다.

실시예

[실시예 1]

도 1에 도시하는 1단의 장치에 있어서, 상부가 대기에 개방된 유동체 저장 탱크(2)의 높이는 약 5 m이고, 냉열 매체(물) 저장 탱크(3)의 액면으로부터 밀폐식 내압 재킷(4)의 바닥까지의 높이(A)가 1 m이고, 밀폐식 내압 재킷(4)의 바닥으로부터 그 최상부까지의 높이(B)가 5 m이다. 자흡식 원심 펌프(1)[Ebara Corporation 제조, 구경 40 ㎜, 최대 흡인 높이 (Cmax) 7 m, 출력 1.5 KW의 Type 40FQD5.15A]가 이용되고, 냉열 매체 유동 관로(5)(40A의 염화비닐관)에 접속된다.

냉열 매체 저장 탱크(3)는, 이 저장 탱크에 접속되는 온도 관리 장치(8)에 의해 냉열 매체를 임의의 온도로 냉각 또는 가열하여, 냉열 매체를 아이스 뱅커 또는 핫 뱅커로서 사용할 수 있도록 항상 온도 관리 장치(8)를 자동으로 운전함으로써 관리된다.

유동체 저장 탱크(2)에서는, 유동체 투입관(6)에 의해 유동체를 투입하고, 유동체 취출관(7)으로 송출한다. 유동체 투입관(6)을 통해 유동체를 유동체 저장 탱크(2)에 투입하기 전 또는 유동체의 투입 직후에, 자흡식 원심 펌프(1)에 냉열 매체를 넣어 운전을 시작하고, 냉열 매체를 냉열 매체 저장 탱크(3)로부터, 냉열 매체 유동 관로(5)의 냉열 매체 유동 방향(5a)으로, 유동체 저장 탱크(2)의 벽에 설치한 밀폐식 내압 재킷(4)을 통하여 유동시켜 자흡식 원심 펌프(1)에 의해 흡인하고, 이어서 냉열 매체를 냉열 매체 저장 탱크(3)에 복귀시킴으로써 순환시킨다. 이 냉열 매체의 순환은, 유동체가 유동체 저장 탱크(2) 내에 저류되어 있는 동안에, 임의의 온도 관리를 감안하여 적절히 실시한다.

상기 장치에서는, 냉열 매체(물)가 유동체 저장 탱크(2) 내보다 감압 상태로 밀폐식 내압 재킷(4) 내를 유동했다.

도 1 내지 도 8의 각 밀폐식 내압 재킷(4)은, 그 바닥이 냉열 매체 저장 탱크(3), 냉열 매체 서버 탱크(10a, 10b, 10c), 냉열 매체 리시버 탱크(11b, 11c) 또는 감압 유닛(12)과 연결되어 있다. 그러나 밀폐식 내압 재킷(4)은 바닥 위치 이외의 위치에서 냉열 매체 저장 탱크 등에 연결될 수도 있다.

1 자흡식 원심 펌프(흡인 펌프)
2 유동체 저장 탱크
3 냉열 매체 저장 탱크
4, 4a, 4b, 4c 밀폐식 내압 재킷
5 냉열 매체 유동 관로
5a 냉열 매체 유동 방향
6 유동체 투입관
7 유동체 취출관
8 온도 관리 설비
9 에어 풀
10a, 10b, 10c 액면 조정식 냉열 매체 서버 탱크
11b, 11c 냉열 매체 리시버 탱크
12 감압 유닛
13 전자 밸브
14 물리적 감압 장치
15 운전 개시 시의 마중물(priming water) 공급 밸브
16 T형 배관
17 가압 펌프
18 감압 밸브
19 차압 밸브

Claims

정해진 압력 하에 있는 유동체 저장 탱크의 외벽 주위에 설치된 밀폐식 내압 재킷 내에서 액상의 냉열 매체를 유동시킴으로써 온도를 관리하는 유동체 저장 탱크의 벽의 파손에 기인하여 유동체 저장 탱크 내의 유동체가 액상의 냉열 매체에 의해 오염되는 것을 방지하는 방법으로서,
상기 냉열 매체를, 유동체 저장 탱크 내에 가해지는 압력 x(atm) 미만의 압력으로 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동시키는 것을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 대기에 개방된 냉열 매체 저장 탱크의 액면 또는 상기 유동체 저장 탱크와는 별도로 설치되고 대기에 개방된 냉열 매체 공급용의 서버 탱크의 액면을 밀폐식 내압 재킷의 바닥보다 높이 A(m)만큼 낮은 레벨로 설정하고, 밀폐식 내압 재킷에 있어서의 냉열 매체의 출구에 연결된 흡인 펌프에 의해 냉열 매체를 흡인하고, 냉열 매체를 냉열 매체 저장 탱크로부터 관로를 거쳐서 밀폐식 내압 재킷에 이송하고, 냉열 매체를 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동 순환시키고, 냉열 매체를 흡인 펌프를 통하여 냉열 매체 저장 탱크에 복귀시켜, 냉열 매체를 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동시키고,
냉열 매체 저장 탱크 또는 서버 탱크의 액면으로부터 밀폐식 내압 재킷의 바닥까지의 높이 A(m)가 방정식 A≥W(1-x+d)/ρ
[여기서, W는, 진공 상태에서의 물 흡인 높이(m)(약 10 m)이고;
x(atm)는, 유동체 저장 탱크의 내측에 가해지는 압력(atm)이며;
d(atm)는, 유동체 저장 탱크 내의 압력 x(atm)과 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력(atm) 사이의 차압(atm)으로서, d>0이며;
ρ는 냉열 매체의 비중임]을 만족하도록 설정하고,
높이 A(m)와, 밀폐식 내압 재킷의 바닥으로부터 그 최상부까지의 높이 B(m)와, 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이 C(m) 사이의 관계가 방정식 B≤C-A
[여기서, C=(Cmax-S)/ρ이며;
Cmax(m)는, 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 최대 흡인 높이(m)(다만, Cmax는 냉열 매체를 물로 한 때의 흡인 높이)이며;
S(m)는 안전 운용치로서, 0보다 크며(S>0);
ρ 및 A는, 위에서 정의한 바와 같음〕를 만족하도록 설정함으로써,
상기 냉열 매체를 상기 유동체 저장 탱크에 가해지는 상기 압력 x(atm) 미만의 압력으로 상기 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동시키는 것인 방법.
제1항에 있어서, 대기에 개방된 냉열 매체 저장 탱크와 유동체 저장 탱크의 사이에 감압 유닛을 배치하고, 밀폐식 내압 재킷에 있어서의 냉열 매체의 출구에 연결된 흡인 펌프에 의해 냉열 매체를 흡인하고, 냉열 매체를 냉열 매체 저장 탱크로부터 감압 유닛을 거쳐서 밀폐식 내압 재킷에 이송하고, 냉열 매체를 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동 순환시키고, 냉열 매체를 흡인 펌프를 통하여 냉열 매체 저장 탱크에 복귀시켜, 냉열 매체를 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동시키며,
밀폐식 내압 재킷의 바닥으로부터 그 최상부까지의 높이 B(m)가 방정식 B≤C-{W(1-E)}/ρ〔여기서, 상압을 1 atm으로 하고,
C(m)는 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이 C(m)로서,
C=(Cmax-S)/ρ 이며;
여기서, Cmax(m)는 흡인 펌프에 의한 물의 최대 흡인 높이(m)(다만, Cmax는 냉열 매체를 물로 한 때의 흡인 높이)이며,
S(m)는 안전 운용치(m)로서, 0보다 크며(S>0),
ρ는 냉열 매체의 비중이며,
W(m)는 진공 상태에서의 물 흡인 높이(약 10 m)이며,
E(atm)는 감압 유닛의 설정 압력(atm)이며,
E=x-d 이며,
x(atm)는, 유동체 저장 탱크의 내측에 가해지는 압력(atm)이며,
d(atm)는, 흡인 펌프의 정지 시에 필요로 하는, 유동체 저장 탱크 내의 압력 x(atm)으로부터 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력(atm)을 감산한 차압(atm)으로서, d>0〕을 만족하도록 설정함으로써,
상기 냉열 매체를 상기 압력 x(atm) 미만의 압력으로 상기 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동시키는 것인 방법.
정해진 압력 하에 있는 유동체 저장 탱크의 벽의 파손에 기인하여 유동체 저장 탱크 내의 유동체가 액상 냉열 매체에 의해 오염되는 것을 방지하는 장치로서,
상기 유동체 저장 탱크의 외벽 주위에 설치된 밀폐식 내압 재킷 내에서 상기 냉열 매체를 유동시킴으로써 상기 유동체 저장 탱크 내의 유동체의 온도를 관리하고, 상기 냉열 매체를, 유동체 저장 탱크 내의 정해진 압력 x(atm) 미만의 압력으로 상기 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동시키는 것을 포함하는 것인 장치.
제4항에 있어서,
(a) 유동체 저장 탱크의 외벽 주위에 설치된, 냉열 매체를 내부에서 유동 순환시키기 위한 밀폐식 내압 재킷;
(b) 일단이 관로를 통해 밀폐식 내압 재킷과 연결되며 통기구를 갖는 냉열 매체 저장 탱크 또는 상기 유동체 저장 탱크와는 별도로 설치된 냉열 매체 공급용의 서버 탱크로서, 상기 냉열 매체 저장 탱크 또는 서버 탱크의 액면이 유동체 저장 탱크의 바닥보다 높이 A(m)(A>0)만큼 아래의 레벨에 설정되는 것인 상기 냉열 매체 저장 탱크 또는 서버 탱크;
(c) 일단이 밀폐식 내압 재킷의 냉열 매체의 출구에 연결되고, 타단이 냉열 매체 저장 탱크 또는 서버 탱크와 연결되는 흡인 펌프를 구비하고,
상기 냉열 매체 저장 탱크 또는 서버 탱크의 액면으로부터 밀폐식 내압 재킷의 바닥까지의 높이 A(m)가 방정식 A≥W(1-x+d)/ρ
[여기서, W는, 진공 상태에서의 물 흡인 높이(m)(약 10 m)이고;
x(atm)는, 유동체 저장 탱크의 내측에 가해지는 압력(atm)이며;
d(atm)는, 유동체 저장 탱크 내의 압력 x(atm)으로부터 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력(atm)을 감산하여 얻은 차압(atm)으로서, d>0이며;
ρ는 냉열 매체의 비중임]을 만족하도록 설정되고,
높이 A(m)와, 밀폐식 내압 재킷의 바닥으로부터 그 최상부까지의 높이 B(m)와, 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이 C(m) 사이의 관계가 방정식 B≤C-A
[여기서, C=(Cmax-S)/ρ이며;
Cmax(m)는, 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 최대 흡인 높이(m)(다만, Cmax는 냉열 매체를 물로 한 때의 흡인 높이)이며;
S(m)는 안전 운용치로서, 0보다 크며(S>0);
ρ 및 A는, 위에서 정의한 바와 같음〕를 만족함으로써, 냉열 매체가 상기 압력 x(atm) 미만의 압력으로 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동하는 것인 장치.
제4항에 있어서,
(a) 유동체 저장 탱크의 외벽 주위에 설치된, 냉열 매체를 내부에서 유동 순환시키기 위한 밀폐식 내압 재킷;
(b) 일단이 관로를 통해 밀폐식 내압 재킷에 연결되고, 통기구를 갖는 냉열 매체 저장 탱크;
(c) 일단이 관로를 통해 밀폐식 내압 재킷의 냉열 매체의 출구에 연결되고, 타단이 관로를 통해 냉열 매체 저장 탱크에 연결되는 흡인 펌프;
(d) 일단이 관로를 통해 밀폐식 내압 재킷의 바닥에 연결되고, 타단이 관로를 통해 냉열 매체 저장 탱크에 연결된 감압 유닛을 구비하고,
밀폐식 내압 재킷의 바닥으로부터 그 최상부까지의 높이 B(m)가 방정식 B≤C-{W(1-E)}/ρ〔여기서, 상압을 1 atm으로 하고,
C(m)는 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이 C(m)로서,
C=(Cmax-S)/ρ 이며;
여기서, Cmax(m)는 흡인 펌프에 의한 물의 최대 흡인 높이(m)(다만, Cmax는 냉열 매체를 물로 한 때의 흡인 높이)이며,
S(m)는 안전 운용치(m)로서, 0보다 크며(S>0),
ρ는 냉열 매체의 비중이며,
W(m)는 진공 상태에서의 물 흡인 높이(약 10 m)이며,
E(atm)는 감압 유닛의 설정 압력(atm)이며,
E=x-d 이며,
x(atm)는, 유동체 저장 탱크의 내측에 가해지는 압력(atm)이며,
d(atm)는, 흡인 펌프의 정지 시에 필요로 하는, 유동체 저장 탱크 내의 압력 x(atm)으로부터 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력(atm)을 감산한 차압(atm)으로서, d>0〕을 만족하도록 설정됨으로써, 냉열 매체가 상기 압력 x(atm) 미만의 압력으로 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동하는 것인 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 차압 d(atm)는 0.2 내지 0.4 (atm)의 범위인 것인 장치.
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동체 저장 탱크는, 높이 B(m)가 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이 C(m)를 넘는 대형 탱크이고, 밀폐식 내압 재킷은 2단 이상의 밀폐식 내압 재킷을 갖는 다단 구조로서, 제1단은 제5항 또는 제6항에 기재된 밀폐식 내압 재킷의 구성을 갖고, 제2단 이후의 각 단에는, (ⅰ) 밀폐식 내압 재킷 및 (ⅱ) 냉열 매체 저장 탱크와 각 단의 밀폐식 내압 재킷의 바닥의 사이에 배치되고, 상기 유동체 저장 탱크와는 별도로 설치된 냉열 매체 공급용의 서버 탱크 또는 감압 유닛이 설치되고,
서버 탱크가 설치된 경우에는, 각 서버 탱크의 액면으로부터 각 밀폐식 내압 재킷의 바닥까지의 높이 A'가 방정식 A'≥{W(1-x+d)}/ρ[여기서, W, x, d 및 ρ은, 위에서 정의한 바와 같음]을 만족하도록 설정되고,
각 서버 탱크의 액면으로부터 각 밀폐식 내압 재킷의 최상부까지의 높이 A'+ B'(m)가 방정식 A'+ B'≤C[여기서, C=(Cmax-S)/ρ 이며, Cmax, S 및 ρ는 위에서 정의한 바와 같음]을 만족하도록 설정되고,
감압 유닛을 설치한 경우에는, 각 밀폐식 내압 재킷의 바닥으로부터 그 최상부까지의 높이 B'(m)가 방정식 B'≤C-{W(1-E)}/ρ[여기서, C, W, E 및 ρ는 위에서 정의한 바와 같음]을 만족하도록 설정되는 것인 장치.
제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 냉열 매체의 성분을 분석하기 위해서, 냉열 매체의 통로에 냉열 매체 샘플링용의 에어 풀이 설치되어 있는 것인 장치.
가압된 냉열 매체를 감압하고 일정한 압력으로 유지하는 감압 밸브와, 냉열 매체를 더욱 감압하는 차압 밸브를 구비하는 감압 유닛으로서,
상기 감압 유닛은, 유동체 저장 탱크의 외벽 주위에 설치된 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동하는 액상의 냉열 매체에 의해 유동체 저장 탱크 내의 유동체가 오염되는 것을 방지하는 장치에 사용되며, 상기 오염은 유동체 저장 탱크의 벽의 파손에 의해 초래되고, 냉열 매체를 유동체 저장 탱크 내에 가해지는 압력 x(atm) 미만의 압력으로 밀폐식 내압 재킷 내에서 유동시킴으로써 방지되며,
상기 유동체의 오염을 방지하는 장치는,
(a) 유동체 저장 탱크의 외벽 주위에 설치된, 냉열 매체를 내부에서 유동 순환시키기 위한 밀폐식 내압 재킷;
(b) 일단이 관로를 통해 밀폐식 내압 재킷에 연결되고, 통기구를 갖는 냉열 매체 저장 탱크;
(c) 일단이 관로를 통해 밀폐식 내압 재킷의 냉열 매체의 출구에 연결되고, 타단이 관로를 통해 냉열 매체 저장 탱크에 연결되는 흡인 펌프;
(d) 일단이 관로를 통해 밀폐식 내압 재킷의 바닥에 연결되고, 타단이 관로를 통해 냉열 매체 저장 탱크에 연결된 감압 유닛을 구비하고,
밀폐식 내압 재킷의 바닥으로부터 그 최상부까지의 높이 B(m)가 방정식 B≤C-{W(1-E)}/ρ〔여기서, 상압을 1 atm으로 하고,
C(m)는 흡인 펌프에 의한 냉열 매체의 흡인 높이 C(m)로서,
C=(Cmax-S)/ρ 이며;
여기서, Cmax(m)는 흡인 펌프에 의한 물의 최대 흡인 높이(m)(다만, Cmax는 냉열 매체를 물로 한 때의 흡인 높이)이며,
S(m)는 안전 운용치(m)로서, 0보다 크며(S>0),
ρ는 냉열 매체의 비중이며,
W(m)는 진공 상태에서의 물 흡인 높이(약 10 m)이며,
E(atm)는 감압 유닛의 설정 압력(atm)이며,
E=x-d 이며,
x(atm)는, 유동체 저장 탱크의 내측에 가해지는 압력(atm)이며,
d(atm)는, 흡인 펌프의 정지 시에 필요로 하는, 유동체 저장 탱크 내의 압력 x(atm)으로부터 밀폐식 내압 재킷의 바닥에서의 압력(atm)을 감산한 차압(atm)으로서, d>0〕을 만족하도록 설정되는 것인 감압 유닛.
정해진 압력 하에 있는 유동체 저장 탱크의 외벽 주위에 설치한 밀폐식 내압 재킷 내에서 액상의 냉열 매체를 유동시킴으로써 유동체 저장 탱크 내의 유동체의 온도를 관리하는 유동체 저장 탱크의 균열을 검출하는 방법으로서,
상기 액상의 냉열 매체를 밀폐식 내압 재킷 내에서, 유동체 저장 탱크 내에 가해지는 압력 x(atm) 미만의 압력으로 유동시켜, 유동체 저장 탱크 내의 유동체가 냉열 매체에 의해 오염되는 것을 방지하면서, 냉열 매체를 냉열 매체의 통로에 마련한 에어 풀로부터 샘플링하여, 냉열 매체의 성분을 분석하는 것을 포함하는 유동체 저장 탱크의 균열 검출 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉열 매체가 유동하고 있는 공간을, 상기 냉열 매체의 유동을 정지하고 그 공간을 밀폐하면서, 물리적 및 강제적으로 감압하는 것인 방법.
제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 매체가 유동하고 있는 공간 내의 압력을, 상기 냉열 매체의 유동을 정지하고 그 공간을 밀폐하면서, 물리적 및 강제적으로 감압하는 물리적 감압 장치를 더 구비하는 장치.