KR100424081B1 - 조합열교환기및소음기장치 - Google Patents

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Abstract

조합 열교환기 및 소음기 장치가 연소 엔진으로부터 배출되는 고온 연소 가스로부터 열을 수용하고 연소 가스의 소음을 줄이기 위해 사용된다. 상기 장치는 연소 가스용 제 1 통로(12) 및 상기 제 1 통로내의 연소 가스와 열 전도적으로 접촉하고 있는, 물과 같은 열수용 매체용 제 2 통로(30)에 특징이 있다. 상기 제 1 통로(12)는 복수개의 실질적으로 공통적으로 연장되어 있는 통로부(15, 16, 20; 40, 41, 45)로 이루어져 있다. 층만실(17, 18, 19, 42)이 상기 통로부의 반대편 끝에 그 인접단을 서로 연결하도록 배치되고, 반대편 충만실과 서로 연결되는 상기 제 1 통로부의 적어도 하나는 소음기로 작용하는 소음기 수단(21-23; 25, 26)을 포함한다. 상기 장치는 또한 적어도 하나의 바이패스 통로를 포함하므로 연소 가스의 유동이 상기 열교환 통로의 적어도 일부를 바이패스할 수는 있지만, 상기 소음기 수단을 포함하는 통로부는 통과한다.

Description

조합 열교환기 및 소음기 장치
본 발명은 연소 엔진으로부터 배출되는 고온의 연소 가스의 제 1 유동으로부터 저온의 열수용 매체의 제 2 유동으로 열을 전달하는 조합 열교환기 및 소음기 장치에 관한 것이다.
디젤 엔진(機關)이나 가스 엔진 등의 고정식 대형 연소 엔진은 전기 발전기 및 다른 기계를 구동시키기 위해 지상에 있는 그리고, 전기 발전기 및/또는 프로펠러 또는 다른 추진 수단을 구동시키기 위해 드릴링 리그(drilling rigs) 및 선박 위에 있는, 동력 장치, 공장 장치 및 다른 동력 장치에 사용된다. 그러한 연소 엔진들은 비교적 높은 온도 및 높은 소음 정도의 연소 가스를 배출한다. 그러므로 연소 엔진으로부터의 배출 가스 또는 연소 가스를 소음기 또는 다른 소음 감소 유니트로 통과시키는 것이 필요하다.
배출 가스의 온도는 상당히 높기 때문에, 그로부터의 열에너지 중 일부를 다시 회수하는 것이 바람직하다. 연소 엔진으로부터 배출되는 연소 가스의 소음 정도를 줄이기 위하여 소음 유니트를 통과하여 흐르도록 하고 소음 유니트와 연달아 연결되어 있는 하나 또는 두 개의 열교환 유니트를 통과하도록 하는 것은 잘 알려져 있다. 소음 유니트 및 열교환 유니트 또는 유니트들의 바깥 표면은 열 손실을 줄이기 위하여 단열 되어 있고, 열교환 유니트 또는 유니트들 내에 있는, 연소 가스의 열에너지는 물의 유동 또는 다른 열수용 매체를 가열하기 위하여 사용된다.
열교환 유니트 또는 유니트들의 기능뿐만 아니라 소음 유니트의 기능은 이 같은 유니트의 각각을 교차하는 어떤 압력 강하를 필요로 한다. 이는, 엔진으로부터의 연소 가스가 상당히 높은 배압(背壓)에 대향되어 배출되기 때문에, 연소 엔진의 효율이 예상치 않게 감소된다는 것을 의미한다.
본 발명에 의한 장치의 다양한 실시예를 도해적으로 나타내는 첨부 도면과 관련한 설명을 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 장치인 조합 열교환기 및 소음기(消音機)의 네 가지 다른 실시예를 도시한 종단면도이다.
도 5 및 도 6은 확대된 크기로 도시된, 소음 감쇠 재료를 함유하는 튜브 또는 덕트의 다를 실시예에 대한 종단면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 열교환기 및 소음기의 다섯 번째 실시예에 대한 종단면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 장치의 여섯 번 째 실시예에 대한 종단면도이다.
도 9는 도 8의 A-A선을 따라 취한 약간 확대된 크기의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 의한 장치의 실시예에 관한 일곱 번째 실시예의 종단면도이다.
도 11은 도 10의 B-B선을 따라 취한 단면도이다.
도 12는 도 13의 C-C선을 따라 취한 본 발명에 의한 장치의 여덟 번째 실시예에 관한 종단면도이다.
도 13은 도 12의 D-D선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명은 실질적으로 적은 공간을 필요로 하고, 이와 같은 타입의 알려진 장치보다 더 높은 효율을 가지는 상기 타입의 조합 열교환기 및 소음기 장치를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은 연소 엔진으로부터 배출되는 열을 고온의 연소 가스의 제 1 유동으로부터 저온의 열수용 매체의 제 2 유동으로 전달하기 위한 조합 열교환기 및 소음기 장치를 제공하는 것이고, 상기 장치는, 실질적으로 공통 연장되는 통로부를 가지고 입구 및 출구 통로로 나누어지는 연소 가스의 상기 유동에 적합한 제 1 통로를 형성하는 수단과, 상기 제 1 통로부와는 격리되어 있으면서 열전도적으로 접촉하고 있는 열회수 매체의 상기 유동에 적합한 제 2 통로를 형성하는 수단과, 상기 통로부의 인접단을 서로 연결하고 상기 입구 영역을 상기 출구 영역으로 서로 연결하기 위한, 통로부 반대편 끝에 위치하는 충만실을 형성하는 수단으로 이루어지는 조합 열교환기 및 소음기 장치에 있어서, 본 발명에 따른 상기 장치는, 반대편 충만실과 서로 연결되는 제 1 통로부 중 적어도 하나가 소음기로 작용할 수 있는 소음기 수단을 포함하고, 상기 소음기 수단은, 소음기 챔버 및/또는 내열 소음 감쇠 다공성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 소음기 챔버는 적어도 하나의 소음기 내에 형성되고 그 각각이 상기 소음기실의 단면적에 비해 실질적으로 작은 단면적을 갖고 각각의 연결 통로의 최대 단면적 크기를 실질적으로 초과하는 길이를 갖는 통로와 연속적으로 연결된다. 또한, 상기 내열 소음 감쇠 다공성 재료는 반대편 충만실까지 평행하게 상호 연결되는 소음기를 형성할 수 있도록 두개 이상의 상기 제 1 통로부 내에 배치된다.
본 발명에 의한 장치는 매우 효율적이고, 소형이며, 그를 통하여 흐르는 연소 가스의 압력 강하가 비교적 낮은 유지 구조를 가지고 있다.
소음기 수단은, 예를 들면, 강철 울과 같은 금속 울(wool) 또는 미네랄 울로 형성되어 있는, 다공 광물체, 미세공 금속판, 그물, 미네랄 또는 금속 화이버 또는 세선(細線)과 같은, 소음 감소 특성을 갖는 내열 물질로 구성될 수 있다. 상기 소음 감쇠 재료는 고온의 연소 가스가 기공(氣孔) 또는 개구공 또는 다공 물질을 통하여 흘러갈 수 있도록 제 1 통로의 전체 횡단면적을 덮을 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 유동 저항은 수용할 수 없을 정도로 높다. 그러므로, 소음기 수단 또는 소음 감소 다공 물질은 바람직하게 제 1 통로의 횡단면적의 일부만을 덮고 있다. 소음 감쇠 재료에 의한 소음 감쇠 효과는 소음 감쇠 재료가 각각의 통로부 내에서 구불구불한 막히지 않은 형상의 유동 통로를 형성하는 경우에 향상될 수 있다. 예를 들면, 소음 감쇠 재료는 각각의 통로부의 내벽 부분 및 통로부 내에서 중심으로 배열되어 있는 고체 몸체들을 덮고 있는 환상의 부재 형태일 수 있고, 상기 환상 부재 및 고체 몸체들은 선택적으로 그리고 연속적으로 상기 통로부의 길이 방향으로 배열되어 있다. 선택적으로, 소음 감쇠 재료는 각각의 통로부 내에서 종방향으로 뻗어 있는 길고 비틀린 밴드 형태일 수 있다.
소음 감쇠 재료는, 실질적으로 그 전체 길이를 따라서 각각의 통로부 내에 배열될 수 있다. 선택적으로, 고온의 연소 가스가 흐르고 있는 통로부는 입구 및 출구 영역을 포함하고 있고, 소음기 수단이 배열되어 있는 입구 영역 또는 단면들은 상기 출구 영역들과 연이어 연결되어 있다.
상기 제 1 통로는 복수 개의 입구 영역들을 포함하고 있고, 그 입구 영역들의 유동 단부들은 일반 소음 튜브 또는 소음기 수단을 포함하고 있는 공간 내측으로 통해 있다. 따라서, 소음 튜브의 횡단면적은 각각의 입구 영역 또는 튜브의 단면적보다 실질적으로 크다. 이는 연소 가스가 흐르는 제 1 통로의 입구 영역이 소음기 수단이나 소음 감쇠 재료가 배열된 오직 하나 내지 수 개의 소음기 튜브 또는 소음기 덕트로 구성될 수 있음을 의미한다.
제 1 통로의 각각의 입구 영역은 각각의 출구 영역과 실질적으로 동일한 단면적을 가질 수 있고, 소음기 수단은 하나 또는 그 이상이나 전체의 입구 영역과 출구 영역 내에 배열될 수도 있다.
출구 영역들이 입구 영역(들)과 연속체로 형성되도록 상기 입구 영역과 출구영역은 동일한 방향으로 뻗어 있을 수 있고, 각각의 입구 영역과 바람직하게는 각각의 출구 영역도 물 또는 다른 열수용 매체를 함유하는 재킷(jacket)에 의해 둘러싸일 수도 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서의 출구 영역들은, 입구 영역 또는 그와 공통으로 연장되어 있는 제 1 통로의 단면들 주위에 배열되어 있다. 따라서, 연소 가스가 가장 높은 온도를 가지고 있는 입구 영역 또는 제 1 통로의 단면들은 장치 내에서 중심에 배열되어 있고, 반면에, 연소 가스의 온도가 더 낮은 복수 개의 출구 영역들은 입구 영역 또는 입구 영역들 주위의 외주를 따라서 배열되어 있다. 따라서, 조합 소음기 또는 열교환 장치는, 외부 바깥 면에 있는 온도가 유니트의 중심 부분 내에 있는 온도보다 더 낮은 정도로 유지될 수 있는 하나의 유니트를 형성할 수 있다.
입구 영역(들)의 하류단은 복수 개의 출구 영역들의 상류단들과 어떠한 적당한 방식으로도 상호 연결될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서는 입구 영역(들)의 하류단(들)은 충만실을 통해서 출구 영역들의 상류단들과 상호 연결되어 있다.
본 발명에 의한 열 장치에 있어서 출구 영역들은 중앙에 배열된 제 1 통로의 입구 영역(들)의 주위에 환상의 형태로 배열된다. 이와 같은 환상 형태의 배열은 다각형, 타원형, 정사각형 또는 직사각형 등 어떠한 적당한 단면으로도 형성될 수 있다. 본 바람직한 실시예에서, 출구 영역들은 제 1 통로의 입구 영역(들)의 주위에 실질적으로 원형 또는 원형의 원통형 배열로 위치됨으로서 상기 열 장치는 실질적인 원통 형상의 외부 하우징을 구비할 수 있다.
상기 출구 영역들은 일렬의 환상 형태로 배열될 수도 있고, 반경 방향을 따라 두 개 또는 그 이상의 환상 형태로 배열될 수도 있으며, 하나의 배열로 된 튜브들의 하류단들은 인접한 배열의 상류단들과 연결됨으로써, 연소 가스는 적어도 두 개의 반대를 향하는 종방향으로 반경 방향으로 이격된 배열을 관통하여 흐를 수 있게 된다. 또한, 이와 같은 경우에 각각의 환상 형태의 배열은 원형, 타원형, 다각형, 직사각형 또는 정사각형 등의 어떠한 적당한 단면 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 환상 형태의 배열은 실질적으로 동축으로 배열될 수 있다.
열수용 매체가 흐르는 제 2 유동 통로는 제1 유동 통로와 제2 유동 통로에 각각 흐르는 매체 사이에서의 열전달을 확보하는 어떠한 형태이어도 무방하다. 예를 들면, 제 2 유동 통로는 제 1 통로의 입구 영역들 사이에 형성된 공간을 포함한다. 이는 이러한 입구 영역들은 제 1 통로를 관통하여 흐르는 연소 가스로부터 열에너지가 전달되는 흐르는 열수용 매체에 의하여 둘러싸이는 것을 의미한다.
선택적으로 또는 추가적으로, 제 2 유동 통로는 출구 영역들의 바깥 외주 면 사이에 형성되어 있는 공간을 포함할 수 있다. 따라서, 열에너지는 출구 영역들을 통과하여 흐르는 이미 어느 정도 냉각된 연소 가스로부터 열수용 매체로 전달될 수 있다.
출구 영역을 형성하는 튜브들이나 관들이 두 개 또는 그 이상의 환상의 반경방향으로 이격된 배열에 위치하는 경우에, 제 2 유동 통로는 인접한 환상 형태의 튜브 배열 사이에 뻗어 있는 적어도 하나의 환상 형태의 분리벽에 의해서 형성될 수 있다. 그리고 나서, 상기 열수용 매체는 실질적으로 튜브나 관들의 종방향으로 흐르도록 유도되어 각 환상 형태 배열의 입구 영역을 형성한다. 원한다면 제 2 유동 통로를 저온 단계와 고온 단계로 나누는 것 또한 가능하다. 유사하게, 고온의 제2유동 통로부를 형성하기 위하여 입구 영역을 형성하는 튜브들이나 관들 사이에 형성된 공간은 출구 영역을 형성하는 튜브들이나 관들 사이에 형성되는 제2유동 통로부로부터 분리될 수 있다.
열수용 매체는 물이지만, 공기 또는 증기와 같은 다른 적합한 액체 또는 가스인 것이 바람직하다. 제 2 통로의 출구 영역으로부터 유출되는 가열된 열수용 매체는, 중앙 가열 시스템과 같은 가열 목적으로 사용될 수 있다.
제 1 및 제 2 유동 통로의 입구들 및 출구들은 상기 제 1 및 제 2 유동 통로들 내에서 역류할 수 있도록 배열되어 있음으로써 연소 가스로부터 열수용 매체로의 열전달이 최적화되는 것이 바람직하다.
제 1 유동 통로 내에 배열된 소음기 수단 또는 소음 감쇠 재료는 제 1 유동 통로부들 내에 교체할 수 있도록 장착되어 있는 하나 또는 그 이상의 소음 유니트들을 형성한다. 매연 입자들 또는 오일 방울들과 같은, 고체 또는 유체 입자들이, 소음기의 효율이 실질적으로 줄어들 정도로 소음 유니트 내에 축적되고 및/또는 폭발 위험이 존재할 경우, 상기 소음 유니트 또는 유니트들은 적당한 시간 간격으로 교체될 수 있다.
예로서, 상기 소음 유니트는 내부 직경이 소음 유니트의 외부 직경보다 약간 큰 원통형 튜브에 의해 형성된 제 1 통로부 내에 교체할 수 있도록 배열된 원통형 유니트일 수 있다. 상기 소음기 수단은, 소음기로서 역할을 하는 상기 제 1 통로부들의 적어도 두 개 이상, 바람직하게는 세 개, 네 개 또는 그 이상으로 배열될 수도 있고, 그러한 소음기들은 충만실에 대향되어 상호 간에 평행하게 연결되어 있다. 소음기 수단이 제공되고 평행하게 연결되어 있는 이러한 제 1 통로부들은 제 1 열교환 및/또는 소음 통로부들과 연이어 연결되어 있다. 이와 같은 제 1 열교환 및/또는 소음 감소 통로부들은 하나 또는 그 이상의 복수개로 형성할 수 있고, 각 복수개 내에 있는 통로부들은 서로 평행하게 연결될 수 있다.
충만실들로부터 실질적으로 작은 횡단면적을 갖도록 형성되어 있는 제 1 통로부들과 제 1 통로부들로부터 연소 가스가 충만실들 내로 흘러 들어갈 경우, 소음 감소 효과는 음향의 반사 때문에 특히 낮은 주파 수대에서 일어날 것이다. 소음 감소 또는 소음 효과의 증강은 특히 중주파수 및 고주파수 대역에서 연소 가스가 제 1 통로부들 내에 배열되어 있는 소음기 수단을 통과할 경우에 얻을 수 있다. 소음 감소 효과를 더욱 개선하기 위하여 소리를 반사하는 소음 공간은 적어도 하나 및 바람직하게는 모든 소음기내에 형성될 수 있고, 이 같은 공간들은 각각이 공간들의 횡단면적보다 작은 횡단면적을 갖고, 각각의 연결 통로의 최대 횡단면 길이보다 실질적으로 (아마도 몇 배에 해당하는) 긴 길이를 갖는 연결 통로들에 의해 연이어 연결될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 소음기로서 기능을 하는 적어도 하나 이상의 제 1 통로부들의 상류단 및/또는 하류단은 소음기의 횡단면적보다 실질적으로 더 작은 횡단면적을 갖고, 연결 통로의 최대 횡단면 길이보다 실질적으로 긴 길이를 갖는 통로를 통하여 인접 충만실에 연결되어 있다.
내연 기관으로부터의 연소 가스를 사용하는 열교환 장치들은, 연소 엔진에 사용되는 연료가 천연 가스와 같은 비-오염 형태일 경우에도 매연의 축적물, 농축물 등과 같은 실질적인 오염물에 종종 노출된다. 물론 농축 액체는 연소 가스 내에 있는 수증기의 이슬점보다 더 낮은 온도로 냉각되는 표면상에 축적된다.
그러나, 비(非) 연소로부터 생기는 탄화수소 가스와 엔진 실린더로부터의 증발된 윤활유와 같은 다른 물질들의 농축액은, 수증기의 이슬점보다 실질적으로 높은 온도를 가지고 있는 표면상에 축적된다.
매끄러운 내측 면을 가지고 있는 직선 튜브의 형태의 제 1 통로부들을 사용함으로서 오염 효과(fouling effect)를 실질적으로 감소시킬 수 있다. 더욱이, 이러한 튜브들은 소정의 시간 간격마다 비교적 손쉬운 방법으로 청소될 수 있다.
제 1 통로 내에 배열되어 있는 소음 흡수 물질 또는 다른 소음기 수단의 오염을 방지하거나 감소시키기 위하여, 이러한 소음기 수단 또는 소음 흡수 물질은 연소 온도가 여전히 고온인 제 1 통로부들 내에 배열되는 것이 바람직하다. 소음 감쇠 재료가 연소 가스가 실질적으로 냉각되는 제 1 통로부 내에 배열된 경우에는, 오염은 실질적으로 증가할 것이고 소음기 수단 또는 소음 감쇠 재료를 스테인레스강으로 만들 필요가 종종 발생할 것이다.
본 발명에 의한 장치는, 고온의 연소 가스의 유동의 일부를 분기하고 소음기의 내면들을 가열하기 위하여 고온의 가스를 소음기의 어떤 내측면으로 안내함으로써 매연의 축적 및 다른 외부 문제와 같은 오염을 줄일 수 있는 수단을 포함할 수 있다.
어떤 상황에서는, 고온의 연소 가스들 또는 엔진 배출 가스로부터의 열 회수를 감소시키는 것이 바람직하다. 열수용 유체로의 열전달을 감소시키거나 제거하기 위한 바이패스 덕트를 구비한 열교환기는 알려져 있다. 그러나, 열교환 장치가 열 회수 뿐만 아니라 소음 감소를 위해 설계된 경우에, 그러한 바이패스 기능은 추가적인 소음기 수단, 예를 들면, 바이패스 덕트 내에 있는 분리 소음기의 장착을 필요로 할 것이다. 이는 제한된 공간을 활용하여 설치의 경우에 문제가 될 것이다. 그러한 설치의 추가적인 문제점은 열교환기 통로부와 바이패스 덕트를 각각 통하여 흐르는 가스를 제어하는 데 사용되는 댐퍼 밸브가 시스템의 어쿠스틱 성능을 추가적으로 감소시킬 수도 있는 유동 발생 소음을 생성시킨다는 것이다. 이는, 부분적인 바이패스 작동의 경우가, 특히, 댐퍼 밸브들이 부분적으로 열려서 그 밸브를 통과하여 흐르는 가스 내에서의 커다란 압력 강하를 야기할 때, 그러한 경우에 해당한다.
본 발명에 의한 장치는 부가적인 소음기들을 장착하지 않고도 적어도 실질적인 정도로 소음 감소를 유지하는 방식으로 바이패싱 수단을 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 장치는, 적어도 고온의 연소 가스의 상기 제 1 유동의 일부가 소음기 수단을 포함하고 있지 않고 상기 제 1 통로부의 적어도 일부분을 우회하도록 하는 수단을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 바이패싱 수단은 가스 입구 영역 및 소음기 수단을 포함하고 있는 하나 또는 그 이상의 제 1 통로부들을 형성하는 대향되는 충만실을 상호간에 연결하는 외측 바이패스 덕트를 포함할 수 있다. 선택적으로, 바이패스 수단은 상기 대향 충만실을 상호 연결하는 하나 또는 그 이상의 내측 바이패스 덕트들을 포함할 수도 있고, 각각의 상기 덕트들은 덕트의 길이보다 실질적으로 더 적은 최대 횡단면 치수를 갖는다. 대향 충만실들을 상호 연결하는 그러한 바이패스 덕트는 그 자체가 낮은 주파수 소음의 실질적인 감소를 야기하고, 고온의 연소 가스가 소음기 수단을 포함하거나 소음기의 형태로 형성되어 있는 제 1 통로부들을 통과할 경우에 더 많은 감소가 이루어진다.
하류단에 있는 각각의 바이패스 덕트의 횡단면적은 상기 덕트에서의 압력 복구 디퓨저 효과를 야기할 수 있도록 상류단의 횡단면적보다 클 것이다. 바이패스 덕트 또는 덕트들은, 예를 들면, 나선형 또는 다른 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 바이패스 덕트 또는 덕트들은 실질적으로 직선이고 적어도 하나 이상의 복수개의 제 1 열교환 통로부들과 상호간에 평행하게 연장되어 있다.
중앙의 충만실을 둘러싸고 있는 환상 충만실 및 중앙 충만실은 제 1 통로부들의 하나의 단에 형성될 수 있다. 그러한 경우, 바이패스 수단은, 중앙의 충만실의 둘레를 따라 연장되어, 고온의 연소 가스를 적어도 제 1 통로부들의 하나에서 우회하는 충만실 중의 하나의 내측으로 흘러 들어갈 수 있도록 상기 충만실들에 상호 연결되어 있는 적어도 하나 이상의 바이패스 통로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 입구 영역 또는 제 1 통로의 단면들은 인접한 중앙의 충만실에 연결될 수 있고, 반면에 소음기 수단을 포함하고 있는 제 1 통로의 적어도 하나 이상의 출구 영역의 상류단은 중앙의 충만실의 둘레에 배열되어 있는 환상의 충만실과 연결될 수 있다. 이러한 경우 중앙 충만실 내측으로 흘러 들어가는 고온의 연소 가스는 입구 영역 또는 외주 연으로 연장되어 있는 바이패스 통로 또는 통로들을 통하는 제 1 통로의 단면들을 우회할 것이다.
바이패스 수단은 바이패스 덕트들 또는 통로들을 통과하여 흐르는 가스를 조절하는 댐퍼 밸브 수단을 더 포함하고 있다. 바이패스 덕트들 또는 통로들이 상대적으로 길기 때문에, 부분적으로 폐쇄된 댐퍼 밸브를 통과하는 가스 유동에 의해 야기되는 소음은 감소될 수 있다. 그러한 댐퍼 밸브에 의하여 발생된 소음은 독립적으로 작동할 수 있는 댐퍼 밸브를 구비하고 있는 두 개 또는 그 이상의 바이패스 덕트를 사용함으로서 더 감소될 수 있다. 따라서 상기 장치의 열에너지 회수는 하나 이상의 댐퍼 밸브를 조작하는 것으로 조절될 수 있으며, 댐퍼 밸브를 부분적으로 개방 또는 폐쇄된 위치에서가 아니라 완전 개방 또는 완전 폐쇄 위치에 위치된 경우에만 가능하다.
각각의 바이패스 덕트 또는 통로는 제 1 통로 영역의 단면적에 비하여 상대적으로 크고 차단되지 않은 단면을 갖는다. 그러나, 개선된 소음(消音) 효과를 얻기 위하여 소음기 수단은 하나 이상의 바이패스 덕트 또는 통로 내에 배치된다.
도 1 내지 도 4 및 도 7은 대형 디젤 엔진 또는 다른 연소엔진과 연결되어 사용되는 조합 배기가스 소음장치 또는 머플러 및 열교환장치의 다양한 실시예를 도시하고 있다. 각 장치는 연소 가스 통로(12)에 의하여 중간 연결된 연소 가스 입구 또는 입구 챔버(chamber)(10) 및 연소 가스 배출구(11)를 포함한다. 연소 가스 통로(12)는 중앙 입구 영역(13) 및 상기 입구 영역 외주 주변에 배치된 출구 영역(14)을 포함한다.
외주 출구 영역(14)은 각각 튜브 또는 덕트(15,16)의 내부 및 외부 배열을 포함한다. 이러한 튜브 배열(15,16)의 축은, 반경 방향으로 이격되어 있고, 동축이며 원형인 한쌍의 원통 표면상에 위치하고 있다. 입구 영역(13)의 하류단은 충만실(17)을 경유하여 내부 튜브(15)의 상류단과 연결되며, 내부 튜브(15)의 하류단은 환상 충만실(18)을 경유하여 외부 튜브(16)의 상류단과 연결된다. 외부 튜브(16)의 하류단은 연소 가스 배출구(11)와 연결된 가스 배출 챔버(19)내로 개방된다.
도 1-4에 도시된 실시예에서는 연소 가스를 위한 중앙 입구 영역(13)이, 공통으로 연장되어 있고 반경 방향으로 근접하여 위치한 한 다발의 소음기튜브(20)를 포함하며, 튜브의 마주보는 개방단부는 연소 가스 입구(10)와 충만실(17)에 각각 연결된다. 이러한 각 소음기 튜브(20)는, 예를 들면 미네랄 울(mineral wool), 구멍난 금속판, 그물, 강철 울(steel wool)등으로 구성된 소음 감쇠 재료 및 열저항체를 함유한다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서는 소음기 튜브(20)는 도 5에 도시된 형태와 같은 것이다. 이러한 튜브는 튜브(20)의 내부벽에 설치되고 종방향으로 떨어진 슬리브형 몸체(21) 및 화살표로 표시된 바와 같이 연소 가스의 유동을 위한 비틀린 경로를 형성하기 위하여 중앙에 배치되고 실질적으로 원통형인 몸체(22)를 포함한다. 몸체(21,22)는 도 5에 도시된 바와 같이 경사진 가장자리를 구비할 수 있다.
도 3 및 4에 도시된 실시예 내에 배치된 소음기 튜브(20)는 도 6에 도시된 형태와 같은 것이다. 이러한 소음기 튜브(20)는 소음 감쇠 재료로 구성되고 종방향으로 뻗어 있고 비틀린 밴드(23)를 포함한다. 예로서, 상기 밴드는 그물 또는 구멍난 금속판의 커버를 가지는 미네랄 울 또는 강철 울로 만들어진다.
도 1 및 도 3에 도시된 실시예에서는, 소음기 튜브(20)가 중앙 입구 영역(13)의 전체 길이 내로 뻗어 있다. 그러나, 도 2 및 도 4에 도시된 실시예에서는, 소음기 튜브(20)는 소음기 튜브(20)의 내부 단부 및 충만실(17) 사이에 소음기 챔버 24를 형성하기 위하여 중앙 입구 영역(13)의 전체 길이 중 일부만을 따라 연소 가스 입구(10)로부터 뻗어 있다. 소음기 챔버 24는, 중앙으로 배치되고 슬리브형 소음기 몸체(25)와, 소음기 몸체(26) 사이에 원추형으로 발산하는 환상 통로(27)를 형성하기 위하여 소음기 몸체의 내부 보어(bore) 하류단내에 부분적으로 배열되고 중앙에 배치된 단단한 소음기 몸체(26)를 포함하며, 몸체(25,26)는 소음 감쇠 재료로 만들어진다.
도 7에 도시된 실시예에서는, 중앙 입구 영역(13)이 소음기 튜브(20)를 포함하지 않는다. 그 대신, 슬리브형의 소음기 몸체(25) 및 단단한 소음기 몸체(26)를 포함하는 두 쌍의 소음기 몸체는 축방향으로 거리를 두고 입구 영역(13) 내에 배열된다.
도면에 도시된 열교환 장치는 주변의 원통벽을 가지는 외부 하우징(28)을 포함하며, 하우징은 적당한 절연 재료(29)로 된 외부 층에 의하여 덮여진다. 물 또는 오일과 같은 열수용 유체의 유동 통로(30)는 튜브 또는 덕트(15,16)사이의 공간 및 연소 가스가 흐르고 있는 소음기 튜브(20)사이의 공간에 형성된다. 열수용 유체는 비교적 찬 상태인 유체 입구(31)를 경유하여 유동 통로(30)내로 흐르며, 가열된 물 또는 유체는 유체 출구(32)를 경유하여 유동 통로(30)로부터 흘러나온다. 따라서,연소 가스가 흐르는 튜브 또는 덕트 주위에 형성된 유체 또는 물 재킷은 연소 가스를 열수용 유체가 그와 반대 방향으로 운반하는 튜브와 덕트를 따라 흐르도록 안내하는 적당한 안내판을 포함할 수 있다. 따라서, 원통형 분리벽(33)이 튜브 또는 덕트(15,16)의 내부 및 외부 배열 사이에 배치된다. 유사하게 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에서, 원통형 분리벽(34)은 내부 튜브 또는 덕트(15) 및 중앙에 배치된 소음기 튜브(20) 사이에 배치될 수 있다. 분리벽(33,34)에는 입구(31)로부터 유동 통로를 통하여 유체 출구(32)밖으로 흐르는 열수용 매체가 연소 가스 통로(12)를 통하여 흐르는 연소 가스와 실질적으로 반대 유동이 되도록 개구부 또는 슬롯(미도시)이 제공된다.
도 7에 도시된 실시예는 열수용 매체를 위한 두 개의 순환로 또는 통로를 포함한다. 튜브 또는 덕트(15,16)의 외부배열만을 둘러싸는 외부 유동통로(30)에 추가하여, 도 7에 도시된 열교환장치는 튜브 또는 덕트(15)의 내부 배열을 둘러싸고 소음기 몸체(25,26) 근처와 그 주위로 연장하는 튜브 또는 도관(conduit)을 포함하는 고온 순환로 또는 통로(35)를 추가로 포함한다. 고온 통로(35)는 입구(36)와 출구(37)를 가진다.
연소 엔진으로부터의 연소 가스는 입구(10)를 통하여 공급된다. 가스가 중앙 입구 영역(13)을 지나갈 때, 소음이 입구 영역 내에 배치된 소음 감쇠 재료에 의하여 실질적으로 감소되고, 동시에 열에너지가 연소 가스로부터 입구 영역 또는 그 속에 배치된 소음기 튜브(20) 주위를 흐르는 열수용물질로 전달된다. 연소 가스가 튜브 또는 덕트(15)를 통하여 흐를 때, 가스가 유체 입구(31)내로 공급된 비교적 차가운 열수용물질에 의하여 더욱 냉각된다. 동시에 고온의 유체 또는 유체가 유체 출구로부터 배출된다. 고온의 유체가 중앙 가열 시스템 또는 또 다른 유사한 시스템으로 공급될 수 있고, 회귀 유체는 유체 입구(31)로 공급된다. 비교적 차가운 연소 가스가 어떠한 실질적 소음 없이 연소 가스 배출구를 통하여 배출된다.
도 7에 도시된 실시예에서는, 비교적 차가운 열수용 유체 또는 물이 유체 입구(31)로 공급되고, 예열된 유체는 유체 출구(32)로부터 배출된다. 유체 출구(32)로부터 배출된 예열 유체는 다른 시스템에서 추가로 가열되거나, 고온의 입구(36)로 전달될 수 있다. 후자의 경우에는 유체가 고온 통로 내에서 추가로 가열되고, 고온 유체 또는 증기가 출구(37)로부터 배출된다. 비교적 차가운 연소 가스가 어떠한 실질적 소음 없이 가스 출구(37)를 통하여 배출된다. 맨흘(38)은 검사 및/또는 수리를 위하여 사용된다.
도 8 및 도 9에 도시된 실시예에서는, 가스 통로(12)의 입구 영역(13)은 도 9에 도시된 말타 십자(Maltese cross)와 유사한 단면 형상을 가지는 중앙 배열 내에 복수의 직선 튜브(40)를 포함한다. 입구 영역(13)은 도 9에 도시된 말타 십자의 팔(arm) 사이에 대칭적으로 배열된 다수(예를 들면 4개의)의 큰 직경 소음기 튜브 또는 머플러(41)를 포함한다. 소음기 튜브(41)의 상류단이 충만실(17)을 경유하여 튜브(40)의 하류단과 연결되고, 튜브(40)의 상류단은 소음 감쇠 재료(43)를 함유하는 입구 챔버(42) 및 튜브(40)의 말타 십자형 배열의 단면 형상에 대응하는 단면 형상을 가지는 충만실(44)을 경유하여, 가스 입구(10)에 연결된다. 소음기(41)의 하류단은 환상 충만실(18)을 경유하여 튜브(45)의 환상 배열의 상류단과 통하고 있으며, 이는 출구 영역(14)을 형성한다. 튜브(40)과 소음기(41)를 연결하는 충만실(17) 또한 소음 감쇠 재료를 함유할 수 있다.
물 또는 또 다른 열수용 매체가 튜브(40), 소음기(41) 및 튜브(45) 사이에 포함되며, 도시되지는 않지만, 상기 물 또는 매체가 이러한 공간으로 공급되거나 이 공간으로부터 제거될 수 있다. 원통형 분리벽(34) 및 다른 형태의 안내판은 한편으로는 튜브(45), 소음기(41) 및 다른 한편으로는 튜브(40) 사이에 위치할 수 있음으로써, 연소 가스와 열수용매체 사이에 반대유동을 실질적으로 얻을 수 있다.
각각의 소음기 튜브(41)는 환상 연결 통로에 의하여 서로 연결되는 다수의 소음기 챔버를 형성한다. 각 소음기 튜브의 하류단에서, 연소 가스가 튜브로부터 환상 선회(turning) 챔버 또는 충만실(47) 내부로 실질적인 접선방향으로 흐른다. 충만실(47)로부터, 연소 가스가 출구 영역(14)의 튜브(45)를 통하고, 환상 충만실 19를 경유하여 가스 배출구(11)로 흐른다.
소음기 챔버 사이의 환상 연결 통로가 큰 직경 튜브의 내벽 및 유니트의 외벽사이에 형성될 수 있도록 소음기 튜브(41)는 분리 가능한 소음기 유니트를 포함하는 큰 직경 직선 튜브일 수 있다. 소음기 유니트는 예를 들면, 너트 또는 다른 고정 수단에 의하여 소음기 내에 릴리즈 가능하게 탑재될 수 있다. 외부 하우징(28)의 끝벽, 예를 들면 도 8의 우측에 있는 끝벽을 제거함으로써, 소음기 유니트가 수리 또는 교체를 위하여 분리될 수 있고, 입구(13) 및 출구(14)의 튜브(40,45)를 청소할 수 있다.
중앙에 배열된 큰 직경의 단일 소음기보다 많은 소음기 튜브를 사용하는 것은, 소음기 튜브의 벽 두께가 실질적으로 감소하고 튜브 내를 흐르는 연소 가스와 튜브를 둘러싸는 열수용매체 사이의 압력 차이를 여전히 견딜 수 있다는 장점이 있다.
가스 입구 챔버(42)는 각 소음기 튜브(41)내에 형성되어 있는 작은 중앙 통로(49)를 경유하여 반대측에 배치된 충만실(17)과 서로 연결된다. 따라서, 적은 양의 고온의 연소 가스가 가스 입구 챔버(42)로부터 중앙 통로(49)를 경유하여 충만실(17)로 직접 유동으로써, 매연, 압축증기 등의 퇴적을 감소시키기 위하여 소음기 유니트가 가열될 수 있다.
본 발명에 의한 장치에서는 연소 가스가 단면 구역에서 복수의 소음반사 돌발 변화를 갖는 가스 유동 통로를 따라 흐른다. 이러한 소음 반사 돌발 변화는 튜브 단부와 인접 입구 및 충만실사이와, 소음기 챔버와 연결통로 사이 등에서 발생한다. 연소 가스가 열교환장치를 통하여 흐르고 있는 때에는, 지향유동이 약 180정도로 수차례 변화한다. 그러나, 유동 방향의 변화는 서로 연결되는 유동 통로가 아닌 비교적 낮은 유동율에서의 충만실 내에서 발생함으로써 이러한 방향 변화에 의하여 유발되는 가스 유동 내에서의 압력강하가 최소화된다.
도 1-4 및 도 7에 도시된 바와 같이 소음기 수단을 가스유동 통로의 상류단에 배치시키고 소음기 수단 또는 소음 감소재료가 비교적 고온을 얻을 수 있음으로써 매연의 퇴적 및 증기화된 물질의 농축이 억제된다. 그러나, 소음기의 고온 상태는 소음기를 가로지르는 압력강하를 증가시키는 경향이 있다. 도 8 및 도 9에 도시된 실시예는, 입구 튜브(40)가 전술한 두 가지 상반된 고려 사이의 절충을 이룬 다음에 소음기 튜브(41)가 삽입된다. 도 10 및 도 11에 도시된 실시예에서는, 연소 가스 통로(12)의 입구 영역(13)이, 대향하는 충만실(44,17)과 통하고 있는 복수의 직선튜브(40)의 배열에 의하여 형성된다. 연소 가스 통로(12)의 출구 영역(14)은, 충만실(17)과 연소 가스 배출구(11)와 각각 통하고 그 사이에 확장하는 복수의, 예를 들면 3개의 소음기 튜브(41)에 의하여 형성된다. 따라서, 열수용 유체가 유체 입구(31)로 공급되고 유체 배출구(32)로부터 배출되는 동안, 고온의 연소 가스는 가스 입구(10)로 공급되고, 냉각된 연소 가스는 가스 배출구(11)를 통하여 배출된다. 다른 관점에서 보면, 도 10 및 도 11에 도시된 장치는 다른 도면과 관련하여 설명된 바와 같이 작동된다.
도 12 및 도 13에 도시된 실시예는 도 10과 도 11에 나타난 실시예와 유사하다. 그러나, 도 12 및 도 13에 도시된 실시예에서는, 연소 가스 통로(12)의 출구 영역(14)은 단지 2개의 소음기 튜브 또는 머플러를 포함한다. 또한, 도 12 및 도 13에 도시된 장치는, 각각이 상류단에 배치된 댐퍼 밸브(damper valve)를 가지는 한 쌍의 바이패스 통로 또는 덕트(50)를 포함한다. 바이패스 통로 또는 덕트(50)는 내부에 배치되며, 가스 유동 통로(12)의 입구 영역(13)을 형성하는 서로 평행한 직선 튜브(40)의 배열과 평행하고, 가스 유동 통로의 출구 영역(14)을 형성하는 소음기 튜브(41)와 평행하게 확장한다. 바이패스 덕트(50)는 가스 입구 챔버(42)와 충만실(17)을 서로 연결한다. 각 바이패스 튜브(50)내에 있는 댐퍼 밸브(52)는 액츄에이터(53)에 의하여 제어된다. 배플(baffle,54)이 튜브(40)의 배출구에서 악간 떨어져 위치하고, 가스 유동 수집 공동(cavity,55)을 포함한다. 소음 흡수 수단(56)을 포함하는 배플(54)은 수집 공동(55)을 충만실(17)로부터 분리시킨다. 수집 공동(55)과 충만실(17)은 배플(54)을 관통하여 연장하는 한 쌍의 연결 튜브(58)에 의하여 서로 연결된다. 각 연결 튜브(58)는 액츄에이터(60)에 의하여 작동하는 댐퍼 밸브(59)를 포함한다. 분리벽(57)은 수집 공동(55)을 각각이 연결 튜브 중 하나와 통하는 한 쌍의 격실로 분할한다.
도 12 및 도 13에서는 도면 부호 52로 표시된 댐퍼 밸브는 개방되어 있는 반면, 도면 부호 59로 표시된 댐퍼 밸브는 닫혀진 위치로 도시된다. 상기 밸브들이 이러한 위치에 있으면, 장치는 정상적인 비 바이패스 모드(non-bypass mode)에서 작동되며, 여기서는 최대의 열에너지량이 배출된 가스로부터 재생된다. 장치의 가스 입구(10)로 공급된 배기가스 또는 연소 가스는 입구 챔버(42)와 직선 튜브(40)를 통하여 흐른다. 연소 가스는 튜브(40)의 배출단부로부터 연결 튜브(58)을 경유하여 수집기 챔버(55)로, 그 다음에는 충만실(17)로 흐른다. 그 후에, 가스 유동이 소음기 튜브(41)를 통하여 두 개의 평행한 유동으로 나누어진다. 최종적으로, 이러한 유동이 배출 챔버(19)내에서 합쳐지고, 가스 유동 전체가 가스 배출구(11)를 경유하여 장치로부터 배출된다.
완전(full) 바이패스 작동모드에서는, 도면 부호 59로 표시된 댐퍼 밸브는 밀폐되고 도면 부호 52로 표시된 댐퍼 밸브는 개방위치에 있게된다. 따라서, 연소 가스 또는 배기가스는 가스 유동통로의 열교환 입구 영역을 형성하는 튜브(40)를 통하여 지나가지 못하게 된다. 그 대신, 가스는 유입구 챔버(42)로부터 바이패스 덕트(50)를 경유하여 충만실(17)로 진행한다. 연소 가스는 충만실(17)로부터 소음기 튜브(41)를 통하여 배출구 챔버(19)로 진행하고, 가스 배출구(11)를 통하여 배출된다.
도 12 및 도 13에 도시된 장치는 배기가스가 가스입구(10)로부터 입구 챔버(42) 내로 흐르고 입구 챔버(42)로부터 바이패스 통로(50)내로 흐르는 경우에 단면의 돌발적인 변화로 인하여 바이패스 작동 모드 내에서도 그 어쿠스틱(acoustic) 기능을 유지한다. 비작동 바이패스 모드에서는 가스가 입구 챔버(42)로부터 입구 챔버(42)의 단면에 비해 상대적으로 작은 전체 단면영역을 가지는 튜브(40)로 흐르는 경우에 단면 영역의 돌발적인 변화로 인하여 추가적인 음향반사가 발생한다. 바이패스 모드에서는 이러한 유동 영역의 감소는 가스가 입구 챔버로부터 실질적으로 더 작은 전체 단면적을 가지는 두 개의 바이패스 튜브(50)로 흐르고 있을 때의 유동 영역의 감소로 대체된다.
바이패스가 전혀 작동하지 않는 경우와 완전히(full) 작동하는 경우 사이의 다양한 중간 작동 모드는 바이패스 덕트(50)와 연결튜브(58)를 통하는 가스 유동을 제어하는 네 개의 댐퍼 밸브(52,59)중 어느 것의 개방 및 폐쇄의 조합에 의하여 얻어질 수 있다. 예를 들면, 밸브(52)중 하나가 완전히 개방되고 나머지 하나는 완전히 폐쇄되며, 반면에, 밸브(59)중 하나는 완전히 개방되고 나머지는 완전하게 폐쇄된다. 이러한 방식으로, 유동 발생 소음을 발생하는 부분적으로 개방된 밸브 없이 부분적인 바이패스 작동이 얻어질 수 있다. 부분적인 바이패스 작동에서는, 가스측 압력강하가 열전달과 소음감소를 위하여 실질적으로 완전하게 이용될 수 있고, 댐퍼 밸브를 가로지르는 큰 압력강하에서 낭비되지 않는다. 또한, "유용한" 압력 강하는 밸브 횡단의 비교적 짧은 거리에서뿐만 아니라 실질적인 유동 거리를 따라 생성된다. 이로써, 시끄러운 유동회오리의 발생이 방지된다.
외부 하우징(29)의 끝벽을 제거함으로써, 소음기 유니트를 교체하는 동안 네 개의 댐퍼 밸브(52,59)를 검사하거나 수리, 교체될 수 있다. 장치가 도 12와 같이 검사와 공급을 위하여 배플(54)의 모든 부분이 제거되는 방식으로 추가 설계됨으로써 청소를 위하여 튜브(40)로 즉시 접근 가능하게 만든다.
도 12 및 도 13에 도시된 실시예에서는, 바이패스 튜브(50)의 길이가 열교환기 튜브(40)의 길이보다 작게 만들어질 수는 없다. 몇몇 경우에 있어서, 이는 길이가 바이패스 채널의 음향적 최적길이보다 더 크게 될 수 있으므로 단점이 될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 바이패스 경로의 길이는 전적으로 음향적인 이유로부터 바람직한 것에 의하여 결정될 수 있다. 이러한 실시예는 전술한 바와 같이 주변으로 연장하는 바이패스 경로를 포함할 수 있다.

Claims (26)

  1. 입구 통로부와 출구 통로부(13,14)를 포함하고, 연소 가스의 상기 유동을 위한 제 1 통로(12)를 형성하는 수단과; 상기 제 1 통로부와 격리되어 있으면서 열전도적으로 접촉하고 있는, 열수용 매체의 상기 유동을 위한 제 2 통로(30)를 형성하는 수단과; 소음기(消音機)로 작용하는 소음기 수단(21-23, 25, 26)을 포함하는 적어도 하나의 상기 제 1 통로부는 반대편 충만실(10, 17, 18, 19) 사이에 뻗어있고, 상기 통로부의 반대편 끝에서 상기 통로부의 인접단과 서로 연결되는 충만실(17, 18, 19, 42)을 형성하는 수단;을 포함하여 구성되는 연소 엔진으로부터 배출된 고온의 연소 가스의 제 1 유동으로부터 보다 저온의 수용 매체의 제 2 유동으로 열을 전달하기 위한 조합 열교환기 및 소음기 장치에 있어서,
    상기 제 1 통로(12)는 반대편 충만실(10, 17; 17, 18; 18, 19; 17, 44; 19, 47)까지 평행하게 상호 연결되고 공통으로 연장된 복수개의 통로부(15, 16, 20; 40, 41, 45)를 포함하고;
    공통 연장된 상기 복수개의 통로부의 각각은 제 2 통로의 열수용 매체에 의하여 둘러 싸여 있고;
    상기 소음기 수단은, 소음기 챔버 또는/및 내열 소음 감쇠 다공성 재질(21-23, 25, 26)을 포함하고, 상기 소음기 챔버는 적어도 하나의 소음기 내에 형성되며 상기 소음기 챔버의 단면적보다 작은 단면적을 갖고 각 통로부의 최대 단면 치수보다 큰 길이를 갖는 각각의 연결 통로(도5 및 도7)와 연이어 연결되고, 상기 내열 소음 감쇠 다공성 재질은 두개 또는 그 이상의 제 1 통로부에 배열된 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소음기 수단(21-23, 25, 26)은 각각의 통로부(12)의 단면적의 단지 일부분만을 덮는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 소음기 수단은 각각의 통로부 내에서 구불구불한 막히지 않은 형상의 유동 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소음기 수단은 입구 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 통로는 복수개의 입구 영역으로 형성된 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 입구 영역의 하류단은 소음기 수단을 포함하는 공통 소음기 튜브 내로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출구 영역은 서로 공통 연장되는 관계에 있는 제 1 통로(12)의 입구 영역(13) 또는 입구 영역 주위에 배치된 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 출구 영역(14)은 제 1 통로(12)의 중앙에 배치된 입구 영역(13) 주위에 환상 원형 형상의 배열로 배치되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 출구 영역(15, 16)은 둘 이상의 환상이면서 반경 방향으로 이격되어 있는 배치 구조로 놓여져서, 한 배열의 출구 영역(15) 하류단은 그 인접 배열의 출구영역(16) 상류단과 연결되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 유동 통로(30)는 제 1 통로(12)의 입구 영역(20;40,41) 사이에 형성된 공간으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 유동 통로(30, 35)는 상기 출구 영역(15, 16)의 외주 표면 사이에 형성된 공간으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 유동 통로(14)는 출구 영역의 인접 환상 배열(15, 16) 사이로 연장된 적어도 하나의 환상 분할 벽(33)에 의해 부분적으로 형성된 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 유동 통로(12, 30)의 입구(10, 31, 36) 및 출구(11, 32, 37)는 각각 상기 제 1 및 제 2 유동 통로 내에서의 반류를 얻을 수 있도록 배치된 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소음기 수단(21-23, 25, 26)은 상기 제 1 유동 통로(12)내에 교체 가능하게 장착되는 적어도 하나의 소음기 유니트(20)를 형성하는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 소음기 유니트는, 상기 소음기 유니트의 외부 직경보다 약간 큰 내부 직경을 갖는 원통형 튜브로 형성된 제 1 통로 내에 교체 가능하게 배치되는 원통형 유니트인 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  16. 제 1항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소음기는 추가적인 제 1 열교환 통로부에 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 소음기는 적어도 하나의 복수개의 제 1 통로부와 연속적으로 연결되고, 평행하게 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    소음기로 작용하는 적어도 하나의 제 1 통로부의 상류 및/또는 하류단은, 상기 소음기의 단면적에 비해 작은 단면적 및 상기 연결 통로의 최대 단면적 크기를 초과하는 길이를 가지는 통로를 통해 인접 충만실로 연결되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    고온 연소 가스의 유동 일부를 분기되게 해서 그 고온의 연소 가스를 임의의 상기 소음기 내면으로 안내하여 그 내면을 가열함으로써 오염(fouling)을 줄이는 d 연소 가스 분기 및 안내 수단을 추가적으로 포함하여 것을 특징으로 하는 조합 열 교환기 및 소음기 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    고온 연소 가스의 상기 제 1 유동의 적어도 일부를 소음기 수단(21, 23; 25, 26)을 포함하지 않는 상기 제 1 통로부(15, 16, 20; 40, 41, 45)의 적어도 일부를 바이패스하게 하는 수단(50, 52)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 바이패스 수단은, 상기 반대편 충만실(17, 42)을 서로 연결하는 내부 바이패스 덕트(50)를 포함하고, 상기 덕트 각각은 상기 덕트의 길이에 비해 작은 최대 단면적 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    하류단에서의 각각의 바이패스 덕트(50)의 상기 단면적이 상류단에서의 단면적을 초과하여 상기 덕트 내에서 압력 복구 확산기 효과(pressure recovering diffuser effect)를 야기하는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 바이패스 덕트(50)는 적어도 하나의 복수개의 제 1 열교환 통로부(40, 41)와 상호 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  24. 제 20 항에 있어서,
    그 일단에서 중앙 충만실 및 상기 중앙 충만실 주위에 연장되는 환상 충만실을 형성하고, 상기 바이패스 수단은 상기 중앙 충만실 외주변에 연장되고 상기 중앙 및 환상 충만실을 서로 연결하는 적어도 하나의 파이패스를 통로를 포함함으로써, 상기 중앙 충만실로 또는 상기 환상 충만실로 흐르는 고온 연소 가스가 하나 이상의 제 1 통로부를 바이패스할 수 있는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 바이패스 수단은 상기 바이패스 덕트 또는 통로(50)를 통하는 가스 유동을 제어하는 댐퍼 밸브 수단(52)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  26. 제 21 항에 있어서,
    하나 이상의 바이패스 또는 통로(50) 내에 배치되는 소음기 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
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