KR20190127285A

KR20190127285A - 플랜지 구조체 및 이를 포함하는 진공 단열 배관

Info

Publication number: KR20190127285A
Application number: KR1020180051724A
Authority: KR
Inventors: 홍창덕
Original assignee: 홍창덕
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2019-11-13
Also published as: KR102066576B1

Abstract

본 발명의 일 실시예는 내관과 외관으로 이루어진 이중관 사이에 위치하는 플랜지 구조체에 있어서, 상호 체결 가능한 암 플랜지(female flange) 및 수 플랜지(male flange); 상기 암 플랜지에 연결되고, 상기 내관의 길이 방향을 따라 형성되어 일단에서 상기 내관과 연결된 암 베이오넷(female bayonet); 상기 내관의 길이 방향을 따라 상기 암 베이오넷에 인접하게 위치되어 일단에서 상기 내관과 연결된 수 베이오넷(male bayonet); 상기 암 플랜지는, 상기 암 플랜지의 상기 내관 측 적어도 일부가 상기 내관의 길이 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 암 베이오넷의 타단과 연결된 플랜지 연장부를 포함하고, 상기 플랜지 연장부는, 상기 암 베이오넷과의 연결부위 측 일단에서 타측으로 상기 플랜지 연장부의 일단면이 만입되어 형성된 공간인 만입부; 및 상기 만입부를 감싸도록 위치되며, 적어도 일부가 상기 암 플랜지 및 상기 암 베이오넷 간의 열 전달 경로를 우회시키는 우회부를 형성하는 제1 경로 연장부;를 포함하는, 플랜지 구조체에 관한 것이다.

Description

플랜지 구조체 및 이를 포함하는 진공 단열 배관{FLANGE STURUCTURE AND VACUUM-INSULATED PIPE INCLUDIMG SAME}

본 발명의 실시예는 플랜지 구조체 및 이를 포함하는 진공 단열 배관에 관한 것이다.

초저온 액화가스는 온도가 낮고 잠열이 작기 때문에 소량의 열 침입에 의해서도 쉽게 기화될 수 있고, 이에 저장탱크에서 멀리 떨어진 장비까지 초저온 액화가스를 이송하기 위해서는 단열성능이 우수한 진공 단열 배관을 이용한다.

종래의 베이오넷(bayonet)형 진공 단열 배관은 외부로부터의 열침입을 차단하여 초저온 상태의 액화가스가 기화하지 않고 액체상태로 원활하게 이송될 수 있도록 한다. 이러한 베이오넷형 진공 단열 배관은 일반적인 배관처럼 현장에서 길이를 맞추어 가며 작업할 수 가 없기 때문에, 시설이 갖추어진 공장에서 현장의 배관도에 맞게 여러 개의 단위 배관들을 제작한 후에 현장에서 배관들을 용접하여 연결한다. 일반적으로, 베이오넷형 진공 단열 배관은 초저온 액화가스를 다른 장치로 이송하기 위한 연결장치가 필요하며, 양측의 연결 구조는 액체가스의 열손실을 방지할 수 있도록 일정 길이를 가져야 한다. 예를 들어, 액체질소의 경우 600mm이상, 액체헬륨의 경우 800mm이상의 길이를 가져야 열 손실을 방지할 수 있다. 따라서, 종래에는 초저온 액화가스의 열 손실을 방지할 수 있는 길이를 가지는 베이오넷형 진공 단열 배관을 제작한다.

종래에 초저온 액화가스를 이송하기 위한 베이오넷형 진공 단열 배관은 도 1에 도시된 바와 같다. 액화가스가 흐르는 내관(1)과 외부로부터의 열 침입을 방지하는 외관(2)이 마련되고, 내관(1)과 외관(2) 사이에는 수 플랜지(3)와 연결되는 수 베이오넷(5)과 암 플랜지(4)와 연결되는 암 베이오넷(6)이 배치된다. 암, 수 베이오넷(5,6)에 의해 내관(1)으로의 열 침입을 차단하는 진공 단열 공간이 형성된다. 초저온 액화가스의 열 손실을 방지하기 위해 암, 수 베이오넷(5, 6)은 일정 길이(L)을 가지며 형성된다. 즉, 종래의 암, 수 베이오넷(5, 6)은 초저온 액화가스의 열 손실을 방지할 수 있는 길이에 맞춰 제작되기 때문에, 베이오넷의 길이 변경이 어려워 정확한 실측에 의한 제작이 필요하다. 또한, 베이오넷의 길이가 길어지게 되면서 유지 보수 및 공간적 제약을 많이 받는다.

한국등록특허공보 제20-0203444호(2000.09.06)

본 발명의 실시예들은, 암 베이오넷과 수 베이오넷의 길이를 줄여, 공간적 제약에 자유로운 플랜지 구조체 및 이를 포함하는 진공 단열 배관을 제공하기 위한 것이다.

또한, 작업 환경에 맞춰 길이 조정이 가능한 플랜지 구조체 및 이를 포함하는 진공 단열 배관을 제공하기 위한 것이다.

또한, 암 베이오넷 및 수 베이오넷의 길이가 줄어듦에 따라, 진공 단열 배관의 길이가 줄어들어, 챔버 등의 배관 설비와 관련된 설비의 사이즈도 줄일 수 있는 플랜지 구조체 및 이를 포함하는 진공 단열 배관을 제공하기 위한 것이다.

또한, 암 베이오넷 및 수 베이오넷의 길이가 줄어듦에 따라, 진공 단열 배관의 설치, 분리, 이동 등 유지보수의 용이성을 향상시킨 플랜지 구조체 및 이를 포함하는 진공 단열 배관을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내관과 외관으로 이루어진 이중관 사이에 위치하는 플랜지 구조체에 있어서, 상호 체결 가능한 암 플랜지(female flange) 및 수 플랜지(male flange); 상기 암 플랜지에 연결되고, 상기 내관의 길이 방향을 따라 형성되어 일단에서 상기 내관과 결합된 암 베이오넷(female bayonet); 상기 내관의 길이 방향을 따라 상기 암 베이오넷에 인접하게 위치되어 일단에서 상기 내관과 결합된 수 베이오넷(male bayonet); 상기 암 플랜지는, 상기 암 플랜지의 상기 내관 측 적어도 일부가 상기 내관의 길이 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 암 베이오넷의 타단과 연결된 플랜지 연장부를 포함하고, 상기 플랜지 연장부는, 상기 암 베이오넷과의 연결부위 측 일단에서 타측으로 상기 플랜지 연장부의 일단면이 만입되어 형성된 공간인 만입부; 및 상기 만입부를 감싸도록 위치되며, 적어도 일부가 상기 암 플랜지 및 상기 암 베이오넷 간의 열 전달 경로를 우회시키는 우회부를 형성하는 제1 경로 연장부;를 포함하는, 플랜지 구조체를 제공할 수 있다.

상기 만입부는 상기 내관의 길이 방향을 따라 형성된 단열의 공간일 수 있다.

상기 제1 경로 연장부는 상기 만입부의 외벽을 형성할 수 있다.

상기 암 플랜지와 상기 암 베이오넷 간의 열 전달 경로 및 상기 수 플랜지와 상기 수 베이오넷 간의 열 전달 경로 각각은 상기 내관의 길이 방향에 대해 적어도 두 번 절곡될 수 있다.

상기 수 베이오넷은 상호 체결된 상기 암 플랜지 및 상기 수 플랜지를 기준으로 타측으로 연장 형성된 제2 경로 연장부를 포함하고, 상기 수 플랜지 및 상기 수 베이오넷을 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 경로 연장부 및 상기 연결부 사이에는 소정 공간이 형성되고, 상기 플랜지 연장부는 상기 소정 공간에 삽입된 상태로 위치될 수 있다.

상기 암 베이오넷, 상기 우회부 및 상기 암 플랜지 간의 열 전달 경로의 길이는 상기 수 베이오넷, 상기 연결부 및 상기 수 플랜지 간의 열 전달 경로의 길이에 대응될 수 있다.

상기 제1 경로 연장부 및 상기 만입부는 체결된 상기 암 플랜지 및 상기 수 플랜지를 기준으로 상기 암 베이오넷의 일측 방향에 위치될 수 있다.

상기 수 베이오넷과 상기 암 베이오넷의 일단은 상기 내관과 오 링(O-ring) 또는 씰(seal)을 통해 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 상술한 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 플랜지 구조체를 포함하고, 상기 내관에 초저온의 액화가스가 유동되는, 진공 단열 배관을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 베이오넷형 진공 단열 배관을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함한 진공 단열 배관을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함한 진공 단열 배관의 상부를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함한 진공 단열 배관에서 열 전달이 이루어지는 모습을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함한 진공 단열 배관의 상부를 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함한 진공 단열 배관에서 열 전달이 이루어지는 모습을 나타낸 도면

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열 배관(100)은 초저온 액화가스를 다른 챔버나 기구로 옮길 때 연결되는 배관이다. 초저온 액화가스를 다른 배관 또는 챔버 등으로 이송 시에 액화가스가 기화되어 손실되는 양을 최소화 하기 위한 배관으로, 내관(10)과 외관(20)으로 구성되며 내관(10)과 외관(20) 사이에 열 통로(heat path)를 형성하여 초저온 액화가스가 지나가는 내관(10)으로의 열 침입을 최소화시킬 수 있다. 진공 단열 배관(100)은 열 통로를 형성하기 위해 내관(10)과 외관(20)으로 이루어진 이중관 사이에 위치하는 플랜지 구조체를 포함할 수 있다. 플랜지 구조체는 암 베이오넷(31) 및 수 베이오넷(41)을 포함하여, 열 통로를 형성할 수 있다. 이 때, 상술한 열 통로는 상술한 내관(10)에서 외측의 플랜지(30, 40)로 열 전달이 이루어지는 열 전달 경로를 나타낼 수 있다.

한편, 도면상 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함하는 진공 단열 배관(100)은 내관(10)의 길이 방향 중심을 기준으로 좌우 대칭일 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함한 진공 단열 배관(100)을 나타낸 도면이고, 도 3은 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함한 진공 단열 배관(100)의 상부를 구체적으로 나타낸 도면이다.

도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체는 초저온의 액화가스가 흐르는 내관(10) 및 내관(10)을 감싸며 외부의 열 침입을 방지하는 외관(20) 사이에 배치될 수 있다. 이 때, 상술한 외관(20)은 내관(10)의 외주면에 단열 공간을 형성하며 이격 배치될 수 있고, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 구비함으로써 액화가스가 흐르는 내관(10)으로의 열 침입을 최소화 시킬 수 있다.

또한, 암 플랜지(30) 및 수 플랜지(40)는 배관을 서로 연결할 수 있다. 구체적으로, 암 플랜지(30) 및 수 플랜지(40)는 배관과 챔버 등의 서로 다른 구성을 서로 연결해주는 이음부 역할을 할 수 있다. 암 플랜지(30) 및 수 플랜지(40)는 내관(10)과 외관(20) 사이에서 외관(20) 외부로 돌출되도록 설치될 수 있다. 이때, 암 플랜지(30) 및 수 플랜지(40)가 외부로 돌출되어 있으므로, 외부의 열이 암 플랜지(30) 및 수 플랜지(40)를 타고 외관(20) 내부로 침입할 수 있다. 암 플랜지(30) 및 수 플랜지(40)를 통해 이중관 내부로 열이 침입하게 되면, 내관(10) 내부에서 유동되는 초저온 액화가스가 기화될 수 있다.

따라서, 암 플랜지(30) 및 수 플랜지(40)를 통해 침입한 열이 내관(10)까지 전달되지 않도록 암 베이오넷(31) 및 수 베이오넷(41)이 배치될 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체는 상호 체결 가능한 암 플랜지(30)(female flange) 및 수 플랜지(40)(male flange)를 포함할 수 있다. 그리고, 플랜지 구조체는 암 플랜지(30)에 연결되고, 내관(10)의 길이 방향을 따라 형성되어 일단에서 내관(10)과 결합된 암 베이오넷(31)(female bayonet) 및 내관(10)의 길이 방향을 따라 암 베이오넷(31)에 인접하게 위치되어 일단에서 내관(10)과 결합된 수 베이오넷(41)(male bayonet)을 포함할 수 있다.

또한, 상술한 암 플랜지(30)는 암 플랜지(30)의 내관(10) 측 적어도 일부가 내관(10)의 길이 방향을 따라 연장 형성되고, 암 베이오넷(31)의 타단과 연결된 플랜지 연장부(32)를 포함할 수 있다. 즉, 플랜지 연장부(32)는 암 베이오넷(31)의 타단과 연결된 상태에서 암 베이오넷(31)의 적어도 일부를 감싸는 형상으로 암 베이오넷(31)에 인접하게 위치될 수 있다.

이 때, 상술한 플랜지 연장부(32)는 암 베이오넷(31)과의 연결부위 측 일단에서 타측 방향으로 플랜지 연장부(32)의 일단면이 만입되어 형성된 공간인 만입부(321) 및 적어도 일부가 암 플랜지(30) 및 암 베이오넷(31) 간의 열 전달 경로를 우회시키는 우회부(3220)를 형성하는 제1 경로 연장부(322)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상술한 제1 경로 연장부(322)는 플랜지 연장부(32)의 외면을 이룰 수 있고, 내측의 만입부(321)를 감싸는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상술한 암 플랜지(30) 및 암 베이오넷(31)은 제1 경로 연장부(322)를 통해 연결됨에 따라 제1 경로 연장부(322)의 전부 또는 일부가 암 플랜지(30) 및 암 베이오넷(31) 사이의 열 전달 경로를 우회시킬 수 있다.

이 때, 상술한 만입부(321)는 플랜지 연장부(32)의 일단면의 중심부가 타측으로 소정 길이 만입되어 형성될 수 있고, 이는 내관(10)의 길이 방향을 따라 형성된 진공의 공간일 수 있다.

구체적으로, 제1 경로 연장부(322)는 만입부(321)를 감싸는 형상으로 형성되어 플랜지 연장부(32)의 외면을 형성하는 바, 만입부(321)의 외벽을 형성할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 만입부(321)는 플랜지 연장부(32)의 일단에서 타측으로 소정 길이 만입되어 형성되는 바, 만입부(321)를 둘러싸는 제1 경로 연장부(322)는 암 베이오넷(31)의 타단과 연결되는 부분에서 타측으로 연장된 후 절곡되어 다시 암 플랜지(30) 및 수 플랜지(40)가 체결되는 측으로 연장되는 형상을 형성 될 수 있다. 즉, 길이 방향 단면이 “U”자 형상으로 형성될 수 있다.

암 베이오넷(31) 및 수 베이오넷(41)은 침입된 열이 지나가는 열 통로 역할을 할 수 있다. 따라서, 초저온 상태의 액화가스가 기화하지 않고 액체상태로 원활히 이송될 수 있도록, 외부로부터의 열 침입을 차단할 수 있다.

암 베이오넷(31)은 일단에서 내관(10)과 결합되고, 타단에서 암 플랜지(30)의 적어도 일부와 접촉 연결되며 내관(10)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 수 베이오넷(41)은 일단에서 내관(10)과 결합되고, 내관(10)의 길이 방향을 따라 형성되어 암 베이오넷(31)과 근접하게 배치될 수 있다.

한편, 수 베이오넷(41)은 상호 체결된 암 플랜지(30) 및 수 플랜지(40)를 기준으로 내관(10)과 연결되는 일단에 반대 방향인 타측 방향으로 연장 형성되는 제2 경로 연장부(411)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함하는 진공 단열 배관은(100)은 수 플랜지(40) 및 수 베이오넷(41)의 타단을 연결하는 연결부(42)를 포함할 수 있다. 즉, 수 플랜지(40) 및 수 베이오넷(41)의 타측 제2 경로 연장부(411)는 상술한 연결부(42)를 통해 연결될 수 있고, 수 플랜지(40)에서 침입하는 열은 연결부(42)를 통해 수 베이오넷(41)으로 전도될 수 있다.

이 때, 상술한 연결부(42)는 수 플랜지(40) 또는 외관(20)에서 연장 형성될 수 있고, 별개의 구성으로 형성된 후 상호 접합될 수도 있다. 또한, 연결부(42)에서 내관(10)의 길이 방향에 대응하는 길이는 수 베이오넷(41)의 제2 경로 연장부(411) 길이에 대응되는 길이로 형성될 수 있고, 제2 경로 연장부(411)와 접촉되는 측 끝단이 절곡됨으로써 제2 경로 연장부(411)와 접촉 연결될 수 있다.

한편, 암 베이오넷(31), 우회부(3220) 및 암 플랜지(30) 간의 열 전달 경로의 길이는 수 베이오넷(41), 연결부(42) 및 수 플랜지(40) 간의 열 전달 경로의 길이에 대응되게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도면과 같이 암 베이오넷(31)의 길이 및 수 베이오넷(41) 중 제2 경로 연장부(411)를 제외한 나머지의 길이가 대응되는 경우, 암 베이오넷(31)에 연결된 제1 경로 연장부(322)의 우회부(3220) 길이 및 수 베이오넷(41) 중 제2 경로 연장부(411)와 연결부(42)의 길이 합은 상호 대응되게 형성될 수 있다.

또한, 플랜지 연장부(32)의 연장 길이 및 수 베이오넷(41)의 제2 경로 연장부(411)의 길이는 암 베이오넷(31) 측과 수 베이오넷(41) 측의 열 전달 경로가 형성되어야 하는 길이에 따라 결정될 수 있다. 즉, 초저온 액화가스마다 단열 시 필요로 하는 열 전달 경로의 길이가 존재하는 바, 내관(10) 내에서 유동되는 액화가스의 종류에 따라 결정될 수 있다.

예를 들어, 액체 질소의 경우 600mm 이상, 액체 헬륨의 경우 800mm 이상의 길이를 가져야 기화되는 양을 최소화 할 수 있다. 이 때, 내관(10) 내에 액체 헬륨이 유동되는 경우, 암 베이오넷(31), 우회부(3220) 및 암 플랜지(30)를 거치는 열 전달 경로 및 수 베이오넷(41), 연결부(42) 및 수 플랜지(40)를 거치는 열 전달 경로는 최소 800mm 이상의 길이를 가지도록 형성될 수 있다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체는 종래에 비해 암 베이오넷(31) 및 수 베이오넷(41)의 길이가 짧아지는 경우에도 우회부(3220) 및 연결부(42) 등을 통해 충분한 길이의 열 전달 경로가 확보되는 바, 전체 진공 단열 배관(100)의 길이를 감소시켜 공간적 제약에 자유로울 수 있고, 챔버 등의 배관 설비와 관련된 설비의 사이즈도 함께 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 진공 단열 배관(100)의 설치, 분리 및 이동 등 유지보수의 용이성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함하는 진공 단열 배관(100)에 있어서, 상술한 암 플랜지(30)와 암 베이오넷(31) 간의 열 전달 경로 및 수 플랜지(40), 연결부(42) 및 수 베이오넷(41) 간의 열전달 경로 각각은 내관(10)의 길이 방향에 대해 적어도 두 번 절곡되어 형성될 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시에에 따른 플랜지 구조체는 암 베이오넷(31), 제1 경로 연장부(322) 및 암 플랜지(30)로 연결되는 열 전달 경로에서 적어도 두 번 절곡된 제1 절곡부(33)를 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 상술한 제1 절곡부(33)는 암 베이오넷(31)에서 제1 경로 연장부(322)로 진입되는 과정에서 내관(10)의 길이 방향에 대해 내관(10) 외측으로 약 180°만큼 절곡된 제1-1 절곡부(331) 및 만입부(321)의 타단(만입되는 방향 끝단) 측에서 내관(10)의 길이 방향에 대해 내관(10) 외측으로 약 180°만큼 절곡된 제1-2 절곡부(332)를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 경로 연장부(322)에서 암 플랜지(30)의 외부 노출 부위 측으로 연결되는 과정에서 내관(10)의 길이 방향에 대해 내관(10) 외측으로 약 90°만큼 절곡된 제1-3 절곡부(333)를 더 포함할 수 있다.

또한, 수 베이오넷(41), 연결부(42) 및 수 플랜지(40)로 연결되는 열 전달 경로 역시 적어도 두 번 절곡된 제2 절곡부(43)를 포함할 수 있고, 제2 절곡부(43)는 수 베이오넷(41)의 제2 경로 연장부(411)에서 연결부(42)로 연결되는 과정에서 내관(10)의 길이 방향에 대해 내관(10)의 외측으로 약 180°만큼 절곡된 제2-1 절곡부(431) 및 연결부(42)에서 수 플랜지(40)로 연결되는 과정에서 내관(10)의 길이 방향에 대해 내관(10) 외측으로 약 90°만큼 절곡된 제2-2 절곡부(432)를 포함할 수 있다.

위와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함하는 진공 단열 배관(100)의 열 전달 경로는 적어도 두 번 절곡된 제1 절곡부(33) 및 제2 절곡부(43)를 포함하는 바, 종래와 동일한 길이의 배관 내에서도 열 전도가 일어나는 열 전달 경로를 더욱 더 확보할 수 있고, 외부로부터 내관(10)으로의 열 침입을 효과적으로 차단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체에서 상술한 플랜지 연장부(32)는 상호 체결된 암 플랜지(30) 및 수 플랜지(40)를 기준으로 수 베이오넷(41)의 제2 경로 연장부(411) 및 연결부(42)의 반대측에 위치될 수 있다.

한편, 암 베이오넷(31)과 수 베이오넷(41) 사이의 공간에는 가스층이 형성될 수 있다. 내관(10)에 초저온 액화가스를 유입시킬 때, 암 베이오넷(31)과 수 베이오넷(41)에 극히 소량의 액화가스가 유입될 수 있다. 이 때, 암 베이오넷(31)과 수 베이오넷(41) 사이로 유입된 액화가스는 온도차에 의해 기화될 수 있고, 암 베이오넷(31)과 수 베이오넷(41)이 대면하는 계면 사이의 공간(즉, 만입부(321) 포함)에는 기화층이 형성될 수 있다.

위와 같이, 암 베이오넷(31)과 수 베이오넷(41) 사이에는 기화층이 형성되고, 형성된 기화층은 일정 압력을 가짐으로써 열 차단 역할을 하는 단열 공간을 형성 할 수 있다. 또한, 암 베이오넷(31)과 수 베이오넷(41) 사이에 일정 압력을 갖는 기화층이 형성됨에 따라 내관(10)에 액화가스가 유동되는 경우에도 추가적인 액화가스 유입 및 누출은 발생하지 않을 수 있다.

나아가, 암 베이오넷(31)과 수 베이오넷(41)의 하단에는 오 링(50)(O-ring) 또는 씰(seal)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 오 링(50)은 암 베이오넷(31)과 수 베이오넷(41) 사이의 가스가 누설되지 않도록 함과 동시에 암 베이오넷(31)과 수 베이오넷(41) 각각을 상술한 내관(10)과 결합시킬 수 있다. 또한, 내관(10), 암 베이오넷(31) 및 수 베이오넷(41)의 체결 과정에서 원활히 체결이 이루어질 수 있도록 가이드 역할을 할 수도 있다.

나아가, 오 링(50)은 내관(10)과 암 베이오넷(31) 사이에 배치되고, 내관(10)과 수 베이오넷(41) 사이에 삽입되는 부분을 포함하여, 내관(10), 암 베이오넷(31) 및 수 베이오넷(41) 사이를 폐쇄 할 수 있다. 따라서 암 베이오넷(31)과 수 베이오넷(41) 사이의 가스가 누설되지 않을 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열 배관(100)에 있어서, 초저온 액화가스가 지나가는 내관(10)과 암 베이오넷(31)과 수 베이오넷(41) 사이에 형성되는 기화층을 제외한 공간은 진공 상태일 수 있다. 예를 들어, 수 베이오넷(41)과 내관(10) 사이에는 진공 상태일 수 있다. 따라서, 내관(10)의 외주면은 진공에 의해 단열 상태가 유지될 수 있다. 이러한 진공 단열은 기체에 의한 열 전달을 억제할 수 있다. 진공 단열은 종래의 일반 단열재인 폴리우레탄(polyurethane) 폼 또는 폴리스타이렌(polystyrene) 폼 등에 비해 10배 이상의 뛰어난 단열 효과가 있다. 또한, 진공 단열로 뛰어난 에너지 절감 효과를 얻을 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함한 진공 단열 배관(100)에서 열 전달이 이루어지는 모습을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 수 플랜지(40) 측으로 유입된 열은 연결부(42) 및 제2 경로 연장부(411)를 포함하는 수 베이오넷(41)을 통해 내관(10)으로 전도될 수 있고, 암 플랜지(30) 측으로 유입된 열은 제1 경로 연장부(322)의 우회부(3220) 및 암 베이오넷(31)을 통해 내관(10)으로 전도될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함하는 진공 단열 배관(100)은 제2 경로 연장부(411)를 포함하는 수 베이오넷(41) 및 연결부(42)를 통해 수 플랜지(40) 측으로 유입되는 열을 차단할 수 있도록 충분한 길이의 열 전달 경로를 확보할 수 있고, 암 베이오넷(31) 및 우회부(3220)를 통해 암 플랜지(30) 측으로 유입되는 열을 용이하게 차단할 수 있도록 충분한 길이의 열 전달 경로를 확보할 수 있다.

즉, 수 베이오넷(41) 및 암 베이오넷(31)에서 수 플랜지(40) 및 암 플랜지(30)로 곧바로 연결되는 것이 아니라, 수 베이오넷(41) 및 암 베이오넷(31) 각각에 인접하게 위치된 각각의 제1 경로 연장부(322) 및 연결부(42)를 거친 후 수 플랜지(40) 및 암 플랜지(30)로 연결되는 바, 외부로부터 내관(10) 내의 액화가스로의 열 전달을 충분히 차단할 수 있을 만큼의 열 전달 경로를 확보함과 동시에 전체 내관(10) 및 외관(20)의 길이를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 즉, 액화가스의 기화되는 양을 최소화하면서도 암 베이오넷(31) 및 수 베이오넷(41)의 길이를 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함한 진공 단열 배관(100')의 상부를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함한 진공 단열 배관(100')에서 열 전달이 이루어지는 모습을 나타낸 도면이다. 도면상 진공 단열 배관(100')의 하부는 도시되지 않았으나, 진공 단열 배관(100')의 하부 구조는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열 배관(100)과 동일한 바, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

도 5 및 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜지 구조체는 초저온의 액화가스가 흐르는 내관(10') 및 내관(10')을 감싸며 외부의 열 침입을 방지하는 외관(20') 사이에 배치될 수 있다. 이 때, 상술한 외관(20')은 내관(10')의 외주면에 단열 공간을 형성하며 이격 배치될 수 있고, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 구비함으로써 액화가스가 흐르는 내관(10')으로의 열 침입을 최소화 시킬 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체는 상호 체결 가능한 암 플랜지(30')(female flange) 및 수 플랜지(40')(male flange)를 포함할 수 있다. 그리고, 플랜지 구조체는 암 플랜지(30')에 연결되고, 내관(10')의 길이 방향을 따라 형성되어 일단에서 내관(10')과 결합된 암 베이오넷(31')(female bayonet) 및 내관(10')의 길이 방향을 따라 암 베이오넷(31')에 인접하게 위치되어 일단에서 내관(10')과 결합된 수 베이오넷(41')(male bayonet)을 포함할 수 있다.

또한, 상술한 암 플랜지(30')는 암 플랜지(30')의 내관(10') 측 적어도 일부가 내관(10')의 길이 방향을 따라 연장 형성되고, 암 베이오넷(31')의 타단과 연결된 플랜지 연장부(32')를 포함할 수 있다. 즉, 플랜지 연장부(32')는 암 베이오넷(31')의 타단과 연결된 상태에서 암 베이오넷(31')의 적어도 일부를 감싸는 형상으로 암 베이오넷(31')에 인접하게 위치될 수 있다.

이 때, 상술한 플랜지 연장부(32')는 암 베이오넷(31')과의 연결부위 측 일단에서 타측 방향으로 플랜지 연장부(32')의 일단면이 만입되어 형성된 공간인 만입부(321') 및 적어도 일부가 암 플랜지(30') 및 암 베이오넷(31') 간의 열 전달 경로를 우회시키는 우회부(3220')를 형성하는 제1 경로 연장부(322')를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상술한 제1 경로 연장부(322')는 플랜지 연장부(32')의 외면을 이룰 수 있고, 내측의 만입부(321')를 감싸는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상술한 암 플랜지(30') 및 암 베이오넷(31')은 제1 경로 연장부(322')를 통해 연결됨에 따라 제1 경로 연장부(322')의 전부 또는 일부가 암 플랜지(30') 및 암 베이오넷(31') 사이의 열 전달 경로를 우회시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜지 구조체의 우회부(3220')는 제1 경로 연장부(322')의 전체를 통해 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체의 우회부(3220)와는 달리, 제1 경로 연장부(322')의 일부에만 형성될 수 있다.

구체적으로, 우회부(3220')는 제1 경로 연장부(322') 중 암 베이오넷(31')의 타단과 연결된 부분에서 만입부(321')가 만입되는 방향인 플랜지 연장부(32')의 타측 끝단에서 곧바로 암 플랜지(30') 측으로 열 전달 경로가 형성될 수 있다. 이 때, 상술한 만입부(321')에 대한 구체적인 내용은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함하는 진공 단열 배관(100)과 동일한 바, 자세한 설명은 생략하도록 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜지 구조체의 수 베이오넷(41')에는 제2 경로 연장부(411')가 형성될 수 있고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜지 구조체는 제2 경로 연장부(411') 및 수 플랜지(40')를 연결하는 연결부(42')를 더 포함할 수 있다.

다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함하는 진공 단열 배관(100')에 있어서, 제2 경로 연장부(41') 및 연결부(42')는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함하는 진공 단열 배관(100)과 동일한 바, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함하는 진공 단열 배관(100')에 있어서, 제2 경로 연장부(411') 및 연결부(42') 사이에는 소정 공간이 형성될 수 있고, 상술한 플랜지 연장부(32')는 수 베이오넷(41')의 제2 경로 연장부(411') 및 연결부(42') 사이의 소정 공간에 삽입된 상태로 위치될 수 있다. 즉, 플랜지 연장부(32') 및 연결부(42')는 체결된 암 플랜지(30') 및 수 플랜지(40')를 기준으로 동일한 측 방향에 위치될 수 있다.

한편, 상술한 플랜지 연장부(32')는 상술한 수 베이오넷(41') 및 연결부(42') 사이에 형성된 소정 공간에 대응되는 형상으로 형성될 수 있고, 이를 통해 암 플랜지(30') 및 수 플랜지(40')의 체결 과정에서 상호 대응 배치됨으로써 그 체결 위치가 고정될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함하는 진공 단열 배관(100')에 있어서, 상술한 암 플랜지(30')와 암 베이오넷(31') 간의 열 전달 경로 및 수 플랜지(40'), 연결부(42') 및 수 베이오넷(41') 간의 열전달 경로 각각은 내관(10')의 길이 방향에 대해 적어도 두 번 절곡되어 형성될 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 다른 실시에에 따른 플랜지 구조체는 암 베이오넷(31'), 제1 경로 연장부(322') 및 암 플랜지(30')로 연결되는 열 전달 경로에서 적어도 두 번 절곡된 제1 절곡부(33')를 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 상술한 제1 절곡부(33')는 암 베이오넷(31')에서 제1 경로 연장부(322')로 진입되는 과정에서 내관(10')의 길이 방향에 대해 내관(10') 외측으로 약 180°만큼 절곡된 제1-1 절곡부(331') 및 만입부(321')의 타단(만입되는 방향 끝단) 측에서 내관(10')의 길이 방향에 대해 내관(10') 외측으로 약 90°만큼 절곡된 제1-2 절곡부(332')를 포함할 수 있다.

또한, 수 베이오넷(41'), 연결부(42') 및 수 플랜지(40')로 연결되는 열 전달 경로 역시 적어도 두 번 절곡된 제2 절곡부(43')를 포함할 수 있고, 제2 절곡부(43')는 수 베이오넷(41')의 제2 경로 연장부(411')에서 연결부(42')로 연결되는 과정에서 내관(10')의 길이 방향에 대해 내관(10')의 외측으로 약 180°만큼 절곡된 제2-1 절곡부(431') 및 연결부(42')에서 수 플랜지(40')로 연결되는 과정에서 내관(10')의 길이 방향에 대해 형성 순서대로 각각이 상호 상이한 방향으로 약 90°만큼 절곡된 제2-2 절곡부(432'), 제2-3 절곡부(433') 및 제2-4 절곡부(434')를 포함할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 플랜지 연장부(32')가 수 베이오넷(41') 및 연결부(42') 사이 소정 공간에 삽입된 상태로 위치됨에 따라, 제2-2 절곡부(432') 및 제2-3 절곡부(433') 사이의 절곡면 측에는 플랜지 연장부(32')의 일단이 대응되어 위치될 수 있다.

위와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜지 구조체를 포함하는 진공 단열 배관(100')의 열 전달 경로는 적어도 두 번 절곡된 제1 절곡부(33') 및 제2 절곡부(43')를 포함하는 바, 종래와 동일한 길이의 배관 내에서도 열 전도가 일어나는 열 전달 경로를 더욱 더 확보할 수 있고, 외부로부터 내관(10')으로의 열 침입을 효과적으로 차단할 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10, 10' : 내관
20, 20' : 외관
30, 30' : 암 플랜지(female flange)
31, 31' : 암 베이오넷(female bayonet)
32, 32' : 플랜지 연장부
321, 321' : 만입부
322, 322' : 제1 경로 연장부
3220, 3220' : 우회부
33, 33' : 제1 절곡부
331, 331' : 제1-1 절곡부
332, 332' : 제1-2 절곡부
333 : 제1-3 절곡부
40, 40' : 수 플랜지(male flange)
41, 41' : 수 베이오넷(male bayonet)
411, 411' : 제2 경로 연장부
42, 42' : 연결부
43, 43' : 제2 절곡부
431, 431' : 제2-1 절곡부
432, 432' : 제2-2 절곡부
433' : 제2-3 절곡부
434' : 제2-4 절곡부
50 : 오 링(O-ring)
100, 100' : 진공 단열 배관

Claims

내관과 외관으로 이루어진 이중관 사이에 위치하는 플랜지 구조체에 있어서,
상호 체결 가능한 암 플랜지(female flange) 및 수 플랜지(male flange);
상기 암 플랜지에 연결되고, 상기 내관의 길이 방향을 따라 형성되어 일단에서 상기 내관과 연결된 암 베이오넷(female bayonet);
상기 내관의 길이 방향을 따라 상기 암 베이오넷에 인접하게 위치되어 일단에서 상기 내관과 연결된 수 베이오넷(male bayonet);
상기 암 플랜지는,
상기 암 플랜지의 상기 내관 측 적어도 일부가 상기 내관의 길이 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 암 베이오넷의 타단과 연결된 플랜지 연장부를 포함하고,
상기 플랜지 연장부는,
상기 암 베이오넷과의 연결부위 측 일단에서 타측으로 상기 플랜지 연장부의 일단면이 만입되어 형성된 공간인 만입부; 및
상기 만입부를 감싸도록 위치되며, 적어도 일부가 상기 암 플랜지 및 상기 암 베이오넷 간의 열 전달 경로를 우회시키는 우회부를 형성하는 제1 경로 연장부;를 포함하는, 플랜지 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 만입부는 상기 내관의 길이 방향을 따라 형성된 단열의 공간인, 플랜지 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 경로 연장부는 상기 만입부의 외벽을 형성하는, 플랜지 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 암 플랜지와 상기 암 베이오넷 간의 열 전달 경로 및 상기 수 플랜지와 상기 수 베이오넷 간의 열 전달 경로 각각은 상기 내관의 길이 방향에 대해 적어도 두 번 절곡된, 플랜지 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 수 베이오넷은 상호 체결된 상기 암 플랜지 및 상기 수 플랜지를 기준으로 타측으로 연장 형성된 제2 경로 연장부를 포함하고,
상기 수 플랜지 및 상기 수 베이오넷을 연결하는 연결부를 더 포함하는, 플랜지 구조체.
청구항 5에 있어서,
상기 제2 경로 연장부 및 상기 연결부 사이에는 소정 공간이 형성되고,
상기 플랜지 연장부는 상기 소정 공간에 삽입된 상태로 위치된, 플랜지 구조체.
청구항 5에 있어서,
상기 암 베이오넷, 상기 우회부 및 상기 암 플랜지 간의 열 전달 경로의 길이는 상기 수 베이오넷, 상기 연결부 및 상기 수 플랜지 간의 열 전달 경로의 길이에 대응되는, 플랜지 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 경로 연장부 및 상기 만입부는 체결된 상기 암 플랜지 및 상기 수 플랜지를 기준으로 상기 암 베이오넷의 일측 방향에 위치된, 플랜지 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 수 베이오넷과 상기 암 베이오넷의 일단은 상기 내관과 오 링(O-ring) 또는 씰(seal)을 통해 연결된, 플랜지 구조체.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 플랜지 구조체를 포함하고,
상기 내관에 초저온의 액화가스가 유동되는, 진공 단열 배관.