KR20120123785A - 필링 파이프가 내장되는 엘엔지 탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LNG를 저장하기 위한 LNG 탱크에 관련되는 것으로, 보다 구체적으로는 탱크 내부에 마련되는 필링 파이프의 배치 및 분사방식을 통해서 LNG 탱크 내부 압력과 온도를 낮출 수 있도록 한다. 이를 달성하기 위한 구성으로 LNG가 저장되는 탱크; 상기 탱크 내부로 상기 LNG를 공급하기 위해 상기 탱크의 상부측 내벽과 인접되게 수평방향으로 배치되며, 상기 상부측 내벽을 향하여 상기 LNG가 분사될 수 있도록 하는 다수의 분사노즐이 형성되는 필링 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필링 파이프가 내장되는 LNG 탱크를 제안한다.

Description

필링 파이프가 내장되는 엘엔지 탱크{LNG TANK WITH FILLING PIPE}

본 발명은 LNG를 저장하기 위한 LNG 탱크에 관련되는 것으로, 보다 구체적으로는 탱크 내부에 마련되는 필링 파이프의 배치 및 분사방식을 통해서 LNG 탱크 내부 압력과 온도를 낮출 수 있도록 하는 필링 파이프가 내장되는 LNG 탱크에 대한 기술이다.

LNG(Liquified natural gas)는 가스전에서 채취한 천연가스를 액화시킨 것을 의미하며, 주성분이 메탄이라는 점에서 LPG와 구별된다. LNG는 압력을 가해 액화시키면 부피가 1/600로 줄어들지만, 메탄의 비점이 －162℃로 낮아 냉각 또는 압축하여 액화, 특수하게 단열된 전용 탱크로 유전지대에서 반출된다.

LNG의 국제적 운송은 주로 LNG 전용선을 이용하게 되며, 이러한 LNG 전용선에는 특수하게 제작되는 다수의 LNG 탱크가 마련된다. 그리고 육상에는 LNG를 저장하기 위한 LNG 탱크 역시 액화 상태로 천연가스를 저장하기 위해 특수하게 제작된다.

LNG 탱크 내부로 LNG를 주입하기 위해 외부로 연장되는 필링 파이프가 설치되어야 한다. LNG 탱크에 LNG를 주입하는 방식은 크게 두가지로 분류된다.

도 1은 기존의 LNG 탱크에 LNG를 주입하는 방식을 보여주는 개념도이다.

도 1의 에이(a)와 같이 LNG 탱크(T) 하부측에 필링 파이프(10)가 연결되어 이미 저장된 LNG을 거쳐 LNG가 공급되도록 한다. LNG 탱크(T)에 이미 소정량의 LNG가 저장된 상태에서 새로운 LNG가 공급되는 경우 기 저장된 LNG에 유동을 발생시켜 LNG가 보다 쉽게 기화될 수 있는 조건이 된다는 문제점이 있었다.

도 1의 비(b)는 이러한 문제점을 해결하고자 LNG 탱크(T) 상부측에 기 저장된 LNG와 직접 접촉되지 않도록 필링 파이프(10)를 배설하고, 필링 파이프(10)에 다수의 분사노즐을 형성시켜 LNG가 분사될 수 있도록 하고, 분사노즐은 하방을 향해 LNG를 분사시키게 된다.

LNG 탱크가 특수하게 제작되지만 밀폐된 공간에 저장된 LNG는 기화되어 탱크의 내부 빈 공간부에 가스층을 형성하게 된다. 이렇게 LNG 탱크 내부 공간을 채우게 되는 기화 상태의 LNG는 탱크 내부 압력과 온도를 높이는 작용을 하게 된다.

특히, 필링 파이프(10)를 통해 새로운 LNG를 주입할 때 도 1의 비(b)와 같이 LNG가 분사되게 하면 기화 상태의 LNG가 분사되는 LNG와 접촉되면서 액상으로 전환될 수 있어 탱크 내부 압력과 온도를 낮추는데 도움이 될 수 있다.

하지만, 필링 파이프(10)의 분사노즐을 통해 분사되는 LNG가 수직하방으로 곧바로 낙하되기 때문에 탱크 내부 공간부에 존재하는 기화 상태의 LNG와 충분한 접촉이 이루어질 수 없다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 LNG 탱크 내부에 마련되는 필링 파이프를 통해 LNG가 분사되게 하되, 분사방향이 상방이 되도록 하여 분사된 LNG가 LNG 탱부 상부측 내벽과 부딪혀 비산되면서 기화상태의 LNG와 보다 큰 접촉면적을 형성하도록 하여 LNG 탱크의 내부 압력 및 온도를 낮출 수 있도록 하는 기술을 제공하고자 한다.

그리고 본 발명은 탱크 내부로 길게 연장되는 필링 파이프의 형상을 새롭게 하여 분사노즐을 통한 LNG의 분사가 동시에 이루어져 효율적으로 탱크 내부 압력 및 온도를 낮추는데 기여할 수 있도록 하는 기술을 제공하고자 한다.

제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 필링 파이프가 내장되는 LNG 탱크는, LNG가 저장되는 탱크; 상기 탱크 내부로 상기 LNG를 공급하기 위해 상기 탱크의 상부측 내벽과 인접되게 수평방향으로 배치되며, 상기 상부측 내벽을 향하여 상기 LNG가 분사될 수 있도록 하는 다수의 분사노즐이 형성되는 필링 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에서 상기 분사노즐은, 상방 45도 각도로 좌우 대칭적으로 천공되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에서 상기 필링 파이프는, 그 하부면에 다수의 보조 분사노즐이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에서 상기 필링 파이프는, 상기 LNG가 공급되는 입구측으로부터 말단부로 갈수록 직경이 단계적으로 감소되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에서 상기 필링 파이프는, 상기 탱크의 상부측 내벽에 마련되는 다수의 홀더에 의해 지지되며, 상기 필링 파이프는 직경이 다른 선행 필링 파이프와 후행 필링 파이프가 연결되는 것이며, 상기 선행 필링 파이프의 하부면보다 상기 후행 필링 파이프의 하부면이 높은 위치가 되고, 상기 선행 필링 파이프와 후행 필링 파이프의 상부면은 동일한 높이가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 LNG 탱크 내부에 마련되는 필링 파이프의 분사노즐의 방향 및 필링 파이프의 독특한 형상을 통해 분사되는 LNG가 기화 상태의 LNG와 넓은 접촉 면적을 형성하기 때문에 매우 효과적으로 LNG의 주입시 LNG 탱크의 내부 압력 및 온도를 낮출 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 기존의 LNG 탱크에 LNG를 주입하는 방식을 보여주는 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필링 파이프가 내장되는 LNG 탱크의 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 필링 파이프가 내장되는 LNG 탱크에서 필링 파이프의 구체적인 형상 및 설치 상태를 보여주는 실시 상태도.
도 4는 필링 파이프의 분사노즐에서 이루어지는 LNG 분사의 예시도.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에 의한 필링 파이프가 내장되는 LNG 탱크는 육상 LNG 저장시설이나 선박 혹은 차량용 LNG 탱크 등에 적용될 수 있다.

첨부되는 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필링 파이프가 내장되는 LNG 탱크의 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 필링 파이프가 내장되는 LNG 탱크에서 필링 파이프의 구체적인 형상 및 설치 상태를 보여주는 실시 상태도이다. 그리고 도 4는 필링 파이프의 분사노즐에서 이루어지는 LNG 분사의 예시도를 나타낸 것이다.

도시된 것처럼 본 발명의 실시예에 의한 필링 파이프가 내장되는 LNG 탱크는 LNG를 저장할 수 있는 공지의 탱크(T)와 탱크(T) 내부에 마련되는 필링 파이프(100)를 포함한다.

특히, 탱크(T) 내부에 설치되는 필링 파이프(100)는 탱크(T)의 상부측 내벽과 인접되면서 수평방향으로 배치되는 것으로 한다. 그리고 필링 파이프(100)에는 다수의 분사노즐(110)이 형성되는데, 바람직하게 분사노즐(110)들은 탱크(T)의 상부측 내벽을 향하여 LNG가 분사될 수 있도록 배치된다.

도 2 내지 도 4와 같이 본 실시예에서 분사노즐(110)들은 소정의 이격거리를 두고 필링 파이프(100) 전 길이에 걸쳐서 형성되며, 좌우 대칭이 되도록 상방 45도 각도로 상방을 향해 천공되는 것으로 한다.

필링 파이프(100)는 탱크(T) 상부측 내벽과 평행하면서 인접되게 배치되고 분사노즐(110)은 내벽을 향해 LNG가 분사되도록 형성되기 때문에 분사노즐(110)을 통해 분사되는 LNG는 내벽에 부딪쳐 넓게 비산하게 된다.

필링 파이프(100)에 형성되는 분사노즐(110)들은 필링 파이프(100)의 상부면에 형성되며, 바람직하게 필링 파이프(100)의 하부면에는 다수의 보조 분사노즐(120)이 더 형성될 수 있다.

보조 분사노즐(120)은 분사노즐(110)보다는 그 갯수가 적도록 하며, 본 실시예의 경우 필링 파이프(100)의 전체에 3개의 보조 분사노즐(120)이 형성되는 것으로 한다.

보조 분사노즐(120)은 수직 하방을 향하도록 천공되는 것으로 하여 LNG가 하방으로 분사될 수 있도록 한다.

탱크(T) 내부로 LNG를 주입하기 위해 필링 파이프(100)로 LNG를 공급하기 시작하면 분사노즐(110)은 높은 위치에 형성되기 때문에 필링 파이프(100) 내부에 LNG가 가득 채워질 때까지는 LNG의 분사가 이루어지지 않는다.

따라서 본 실시예에서는 필링 파이프(100)의 하부면에 보조 분사노즐(120)을 형성시켜 LNG가 공급됨과 동시에 보조 분사노즐(120)에서 LNG의 분사가 이루어지도록 하고 소정의 시간이 경과하여 필링 파이프(100) 내부에 LNG가 채워지면 분사노즐(110)에서 본격적인 LNG의 분사가 이루어질 수 있도록 한다.

분사노즐(110)과 함께 보조 분사노즐(120)을 둠으로써 탱크(T) 내부에 LNG을 공급하는 시간을 단축할 수 있고, 분사노즐(110)을 통한 LNG의 분사를 통해 보다 효과적으로 탱크(T) 내부 압력 및 온도를 낮출 수 있게 된다.

또한 필링 파이프(100)는 LNG가 공급되는 입구측으로부터 말단부로 갈수록 그 직경이 단계적으로 감소되는 형태가 되도록 하는 것이 바람직하다.

본 실시예의 경우 필링 파이프(100)는 그 직경이 한번 변하는 것으로 하였지만, 탱크(T)의 크기에 따라 변하게 되는 필링 파이프(100)의 길이를 고려하여 그 직경은 3번 이상 변할 수 있는 것이다.

한편, 탱크(T) 내부에 마련되는 필링 파이프(100)는 탱크(T)의 상부측 내벽에 마련되는 다수의 홀더(200)에 의해 지지 결합될 수 있도록 함이 바람직하다. 홀더(200)는 적당 갯수 형성되며 필링 파이프(100)가 수평상태로 지지될 수 있는 구조로 한다.

직경이 단계적으로 감소되는 필링 파이프(100)에 있어 직경이 큰 것을 선행 필링 파이프(100a)라 하며, 그 다음 것을 후행 필링 파이프(100b)라 부르도록 한다.

본 실시예에서 선행 필링 파이프(100a)의 단부에 선행 필링 파이프(100a)보다 직경이 작은 후행 필링 파이프(100b)가 연결되며, 선행 필링 파이프(100a)의 하부면보다 후행 필링 파이프(100b)의 하부면이 보다 높은 위치가 되도록 한다. 그리고 선행 필링 파이프(100a)와 후행 필링 파이프(100b)의 상부면은 동일한 높이가 되어 일직선을 이루도록 한다.

필링 파이프(100)의 직경이 단계적으로 감소되게 하는 것은 동일한 직경으로 길다랗게 필링 파이프(100)를 형성시키는 경우 LNG가 유입되는 필링 파이프(100)의 입구측으로부터 말단쪽으로 갈수록 분사노즐(110)을 통한 분사 압력이 떨어지는 것을 보상하기 위한 것이다.

즉, 입구측보다 말단쪽에 위치하는 필링 파이프(100)의 직경을 작도록 함으로써 분사노즐(110)을 통한 LNG의 분사압력을 높일 수 있게 된다. 필링 파이프(100)의 내부에 형성되는 압력은 필링 파이프(100)의 내경 면적에 반비례하기 때문에 후행 필링 파이프(100b)의 직경을 작게 함으로써 입구측으로부터 말단쪽으로 갈수록 떨어지는 압력을 보상하여 분사노즐(110)에서의 LNG 분사압력이 적정 수준을 유지할 수 있도록 한다.

그리고 직경이 다른 선행 필링 파이프(100a)와 후행 필링 파이프(100b)가 연결되는 본 발명의 실시예에 의한 필링 파이프가 내장되는 LNG 탱크에서는 선행 필링 파이프(100a)와 후행 필링 파이프(100b)의 상부면이 동일 선상에 있도록 하기 때문에 선행 필링 파이프(100a)와 후행 필링 파이프(100b)에 형성되는 분사노즐(110)을 통한 LNG의 분사는 거의 동일한 시점에 이루어지게 된다.

즉, 필링 파이프(100)로 공급되는 LNG는 먼저 소정의 높이까지 선행 필링 파이프(100a)를 채운 후 후행 필링 파이프(100b)로 LNG가 공급되면서 선행 필링 파이프(100a)와 후행 필링 파이프(100b)의 수위는 함께 상승하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 필링 파이프가 내장되는 LNG 탱크는 탱크(T) 내부로 LNG를 주입할 때 LNG가 분사노즐(110)을 통해 분사되어 탱크(T)의 상부측 내벽과 부딪히면서 비산된 후 기화 상태의 LNG와 넓은 면적을 이루면서 기화 상태의 LNG를 액화시키게 된다.

이를 통해서 탱크 내부의 압력과 온도를 효과적으로 낮출 수 있도록 한다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 LNG 저장을 위한 탱크로 사용되기에 적합하다.

T : 탱크
100 : 필링 파이프 100a : 선행 필링 파이프
100b : 후행 필링 파이프 110 : 분사노즐
120 : 보조 분사노즐 200 : 홀더

Claims (5)

1. LNG가 저장되는 탱크;
   상기 탱크 내부로 상기 LNG를 공급하기 위해 상기 탱크의 상부측 내벽과 인접되게 수평방향으로 배치되며, 상기 상부측 내벽을 향하여 상기 LNG가 분사될 수 있도록 하는 다수의 분사노즐이 형성되는 필링 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필링 파이프가 내장되는 엘엔지 탱크.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 분사노즐은,
   상방 45도 각도로 좌우 대칭적으로 천공되는 것을 특징으로 하는 필링 파이프가 내장되는 엘엔지 탱크.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 필링 파이프는,
   그 하부면에 다수의 보조 분사노즐이 형성되는 것을 특징으로 하는 필링 파이프가 내장되는 엘엔지 탱크.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 필링 파이프는,
   상기 LNG가 공급되는 입구측으로부터 말단부로 갈수록 직경이 단계적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 필링 파이프가 내장되는 엘엔지 탱크.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 필링 파이프는,
   상기 탱크의 상부측 내벽에 마련되는 다수의 홀더에 의해 지지되며, 상기 필링 파이프는 직경이 다른 선행 필링 파이프와 후행 필링 파이프가 연결되는 것이며, 상기 선행 필링 파이프의 하부면보다 상기 후행 필링 파이프의 하부면이 높은 위치가 되고, 상기 선행 필링 파이프와 후행 필링 파이프의 상부면은 동일한 높이가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 필링 파이프가 내장되는 엘엔지 탱크.

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