KR101115445B1 - 판형열교환기용 다단계 세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판형열교환기의 내부 세척작업을 수행토록 한 세정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 판형열교환기의 내부에 제공된 유체의 유로를 축소시켜 강하고 빠른 유속을 조성하는 다단세정튜브를 유체배관 및 이와 연통되는 전열판의 통공을 따라 수평 방향으로 이동시키는 한편, 다단세정튜브의 유체분출구와 대응되는 전열판 영역을 통해서만 유체의 주된 흐름이 적용되도록 하며, 이러한 과정이 전열판의 설치폭 전체에 걸쳐 단계적으로 수행되도록 함으로서, 각각의 전열판에 부착된 각종 이물질이나 스케일 및 슬라임 등을 강하고 빠른 유속과 와류에 의하여 매우 신속하고 효과적으로 제거시킬 수 있도록 함은 물론, 기존에 적용되었던 세정볼이나 세정사 또는 버블이나 세정액 등과 연계하여 판형열교환기의 세척성능을 한층 더 극대화시킬 수 있도록 한 판형열교환기용 다단계 세정장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명의 세정장치(10)는, 전열판(4)에 형성된 통공(4a)을 거쳐 유입관(7) 또는 배출관(8)과 일직선상으로 연통되는 파이프 형상의 장치하우징(15)과, 상기 장치하우징(15)으로부터 전열판(4)의 통공(4a)과 유입관(7)이 제공하는 유체통로를 따라 이동 가능하게 설치되는 다단세정튜브(11)와, 상기 다단세정튜브(11)의 후단부에 연결된 상태에서 장치하우징(15)을 관통하여 외부로 연장되는 수평이송로드(16)로 이루어지며, 상기 다단세정튜브(11)는, 선단부가 개구부(12)로 형성되는 한편 수평이송로드(16)가 연결되는 후단부는 막혀 있는 상태의 원통형 튜브가 되고, 상기 다단세정튜브(11)의 후방측 주연부에는 유체분출구(13)가 절개 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

판형열교환기용 다단계 세정장치{Multistage washing device for a plate type heat-exchanger}

본 발명은 판형열교환기의 내부에 제공된 유체의 유로를 축소시켜 강하고 빠른 유속을 조성하는 다단세정튜브를 유체배관 및 이와 연통되는 전열판의 통공을 따라 수평 방향으로 이동시키는 한편, 다단세정튜브의 유체분출구와 대응되는 전열판 영역을 통해서만 유체의 주된 흐름이 적용되도록 하며, 이러한 과정이 전열판의 설치폭 전체에 걸쳐 단계적으로 수행되도록 함으로서, 각각의 전열판에 부착된 각종 이물질이나 스케일(Scale) 및 슬라임(Slime) 등을 강하고 빠른 유속과 와류에 의하여 매우 신속하고 효과적으로 제거시킬 수 있도록 한 판형열교환기용 다단계 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 판형열교환기(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전방플레이트(2)와 후방플레이트(3)의 사이에 가스켓(5)이 장착된 다수 매의 전열판(4)을 배치시키고, 전방플레이트(2)와 후방플레이트(3)에 형성된 조립공(2a)(3a) 및 각각의 전열판(4)에 형성된 조립홈(4b)을 따라 막대볼트(9)를 삽입시켜 전방플레이트(2)와 후방플레이트(3)를 일체로 연결시킴으로서, 전방플레이트(2)와 후방플레이트(3)의 사이에 다수 매의 전열판(4)이 가압 밀착되어 전열판블록(6)을 이루도록 한 것이다.

또한, 상기 전방플레이트(2)에는 전열유체와 피전열유체의 순환을 위하여 제 1유입관(7a)과 제 2유입관(7b)으로 이루어지는 한 쌍의 유입관(7) 및 제 1배출관(8a)과 제 2배출관(8b)으로 이루어지는 한 쌍의 배출관(8)이 유체배관으로 설치되고, 각각의 전열판(4)에는 상기 유입관(7)과 배출관(8)에 대응되어 유체통로를 제공하는 4개의 통공(4a)이 모서리 부분마다 형성되어 있으며, 상기 가스켓(5)은 전열유체와 피전열유체가 전열판(4)을 사이에 두고 교호(交互)로 유동되도록 하는 공지의 유로조정 및 밀폐수단이 된다.

상기와 같은 판형열교환기(1)는 얇은 금속판인 전열판(4)의 표면에 와류의 흐름을 유도하는 각종 요철(凹凸) 무늬를 형성시킨 상태에서, 가스켓(5)을 이용하여 각각의 전열판(4)을 매우 촘촘한 간격으로 밀착시킬 수 있고, 전열판블록(6)을 통하여 유동하는 전열유체와 피전열유체의 유속을 저하시켜 열교환에 필요한 체류시간 역시 충분히 확보할 수 있기 때문에, 다른 종류의 열교환기에 비하여 우수한 전열성능을 제공하면서도 열교환기의 소형화 및 경량화가 가능하게 되며, 1PASS 방식과 열효율 향상 및 유속 증대를 위한 2PASS 방식 등이 사용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 판형열교환기(1)는 전열판블록(6)을 통하여 유동하는 전열유체와 피전열유체의 느린 유속에 의하여 유체간의 열교환 효율은 향상시킬 수 있었으나, 어떤 방식이든지간에 유체의 느린 유속으로 말미암아 각각의 전열판(4) 표면에 이물질이나 스케일(Scale) 및 슬라임(Slime) 등이 매우 쉽게 부착되는 문제점이 있었으며, 이러한 이물질이나 스케일 및 슬라임은 판형열교환기(1)의 성능을 저하시키는 가장 주된 요인이 된다.

특히, 양어장의 양식수조로부터 배출된 활어수의 폐열을 이용하여 양식수조로 공급되는 원수(原水)를 가열시키는 폐열회수기를 판형열교환기(1)로 할 경우에는, 활어수중에 포함된 사료찌꺼기나 어류의 배설물 및 단백질 성분 등에 의하여 전열판(4)의 표면에 각종 이물질이나 스케일 및 슬라임 등이 매우 빠른 시간내에 대량으로 부착되며, 이로 인하여 가동 후 얼마의 기간이 지나지 않아 폐열회수기의 기능을 제대로 수행할 수 없게 된다.

상기와 같이 양어장에 사용되는 폐열회수기 뿐만 아니라 일반 산업현장에 광범위하게 사용되는 판형열교환기(1)의 내부를 세척하기 위하여 현재까지 적용된 방법으로는, 세정볼이나 세정사(洗淨沙) 또는 버블(Bubble: 미세기포)이나 세정액 등이 포함된 세정수를 정세척 및 역세척 방향에 걸쳐 판형열교환기(1)의 내부로 주입시키도록 한 것이다.

그러나, 이러한 종래의 세척방식 또한 판형열교환기(1)의 내부에서 발생하는 세정수의 느린 유속으로 말미암아 별다른 효과를 보지 못하는 실정이고, 펌프를 이용하여 세정수를 고압으로 주입시킴으로서 세정수를 이송하는 배관내의 압력과 유속을 높힌다 하더라도, 좁은 유입관(7)을 지나면 그 보다 몇 배 내지 몇 십배 정도의 넓은 열교환기 내부공간을 가지는 판형열교환기(1)의 구조적인 특성상 세정수의 유속을 요구하는 수준까지 크게 증대시킬 수 없었으며, 이로 인하여 세정수의 저장과 주입을 위한 별도의 장치와 배관라인의 추가적인 설비에도 불구하고 판형열교환기(1)의 세척효율은 극히 저조한 문제점이 있었다.

특히, 양어장용 폐열회수기에 사용되는 판형열교환기(1)와 같이 이물질이나 스케일 및 슬라임의 부착량이 많은 경우, 위와 같은 방식으로는 세척효과를 기대하기가 어렵기 때문에, 일정 기간 동안 판형열교환기(1)를 사용한 이후에는 판형열교환기(1)를 분리하여 각각의 전열판(4)에 대한 세척작업을 수행한 다음, 판형열교환기(1)를 다시 재조립하여 사용하는 등, 경제적인 측면이나 시간적인 측면 및 열교환기의 가동효율 측면에서 매우 불편하고 불합리한 문제점을 야기시키는 것이었다.

대한민국 공개특허 제 10-2011-0068192호 (공개일자: 2011년 06월 22일)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 판형열교환기의 내부에 제공된 유체의 유로를 축소시켜 강하고 빠른 유속을 조성하는 다단세정튜브를 유체배관 및 이와 연통되는 전열판의 통공을 따라 수평 방향으로 이동시키는 한편, 다단세정튜브의 유체분출구와 대응되는 전열판 영역을 통해서만 유체의 주된 흐름이 적용되도록 하며, 이러한 과정이 전열판의 설치폭 전체에 걸쳐 단계적으로 수행되도록 함으로서, 각각의 전열판에 부착된 각종 이물질이나 스케일 및 슬라임 등을 강하고 빠른 유속과 와류에 의하여 매우 신속하고 효과적으로 제거시킬 수 있는 판형열교환기용 다단계 세정장치를 제공하는 것을 그 기술적인 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 판형열교환기에 제공된 한 쌍의 유입관이나 배출관 또는 그 중에서 택일한 하나의 유체배관과 마주보는 위치에 해당하는 플레이트측에 본 발명의 세정장치가 설치되는 바, 상기 세정장치는 전열판에 형성된 통공을 거쳐 해당 유체배관과 일직선상으로 연통되는 파이프 형상의 장치하우징과, 상기 장치하우징으로부터 전열판의 통공과 유체배관이 제공하는 유체통로를 따라 이동 가능하게 설치되는 다단세정튜브와, 상기 다단세정튜브의 후단부에 연결된 상태에서 장치하우징을 관통하여 외부로 연장되는 수평이송로드로 이루어지며, 상기 다단세정튜브는, 선단부가 개구부로 형성되는 한편 수평이송로드가 연결되는 후단부는 막혀 있는 상태의 원통형 튜브가 되고, 상기 다단세정튜브의 후방측 주연부에는 유체분출구가 절개 형성되는 것을 특징으로 한다.

이와 더불어, 상기 장치하우징의 내측 후단부에서 각 전열판의 통공을 거쳐 해당 유체배관의 내측 선단면에 이르기까지 다단세정튜브의 이동을 안내하는 한 쌍의 가이드봉이 평행하게 고정 설치되고, 상기 다단세정튜브의 내주면에는 각각의 가이드봉이 관통하여 삽입되는 가이드리브가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 다단세정튜브의 선단측으로부터 유체분출구까지의 길이는 다수 매의 전열판이 가스켓을 개재시킨 상태로 밀착된 전열판블록의 설치폭과 동일하게 이루어지고, 상기 유체분출구의 절개폭은 전열판블록 설치폭의 1/2 이상이 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 세정장치는 장치하우징의 외부에 설치되어 수평이송로드를 전,후 방향으로 이동시키는 왕복이송기구를 포함하여서 이루어지며, 상기 왕복이송기구는, 다단세정튜브의 수평이송로드와 연결되는 피스톤로드를 구비하거나 수평이송로드 자체를 피스톤로드로 하는 실린더식 이송기구, 또는 구동모터의 동력으로 회전하는 구동스프라켓이 체인에 의하여 종동스프라켓과 연결되고 상기 체인이 다단세정튜브의 수평이송로드와 연결되는 체인식 이송기구, 또는 구동모터의 동력으로 회전하는 스크류축이 수평이송로드의 내부를 따라 나사식으로 삽입 설치된 스크류식 이송기구, 또는 수평이송로드의 내부를 따라 나사식으로 삽입된 스크류축의 후단부에 핸들이 설치되거나 수평이송로드의 후단부에 파지용 손잡이가 설치된 수동식 이송기구 중에서 택일한 것이 됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 유체배관 및 전열판의 통공이 제공하는 유체통로의 내부로 다단세정튜브를 삽입시켜 유로를 현저히 축소시킴에 따라, 다단세정튜브의 유체분출구를 통하여 유체가 강한 수압과 빠른 유속으로 통과되도록 하는 한편, 다단세정튜브의 유체분출구에 포함된 세정영역의 전열판 부분을 통해서만 유체의 주된 흐름이 적용되도록 함으로서, 전열판의 세척작업을 강하고 빠른 유속과 와류에 의하여 보다 신속하고 확실하게 수행토록 하는 효과가 있으며, 유체배관 및 전열판의 통공이 제공하는 유체통로를 따라 다단세정튜브를 단계적으로 이동시킴으로서, 이러한 세척작업이 전열판블록의 설치폭 전체에 걸쳐 모두 수행되도록 하는 효과가 있다.

이로 인하여, 세정볼이나 세정사 또는 버블이나 세정액 등이 포함된 세정수를 판형열교환기 내부로 단순하게 주입시켰던 종래의 세척방식과 비교하여 판형열교환기의 세척효율을 크게 향상시키는 효과가 있고, 전열유체나 피전열유체 자체만으로도 충분한 세척효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 세척방식과 연계시킬 경우 판형열교환기의 세척성능을 한층 더 극대화시키는 효과가 있으며, 이로 인하여 각종 산업현장에 널리 사용되는 판형열교환기로부터 양어장용 폐열회수기와 같이 세척부하가 매우 큰 판형열교환기에 이르기까지 경제적이고 합리적으로 적용이 가능한 최적의 세정장치를 제공할 수 있는 것이다.

도 1은 판형열교환기의 구조를 나타내는 분해사시도.
도 2는 본 발명의 세정장치가 판형열교환기에 설치된 상태의 측단면도.
도 3은 도 2의 요부발췌 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 세정장치의 요부를 이루는 다단세정튜브의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 다단세정튜브의 측단면도.
도 6은 다단세정튜브의 다른 실시예를 나타내는 측단면도.
도 7의 (가) 내지 (라)는 본 발명에 따른 세정장치의 사용상태도.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 세정장치에 적용되는 왕복이송기구를 종류별로 나타낸 설치상태도.
도 11은 도 10의 요부 확대 측면도.
도 12 및 도 13은 수동식 왕복이송기구의 예시도.
도 14는 본 발명에 따른 세정장치의 다른 설치상태를 나타내는 측단면도.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 세정장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전방플레이트(2)와 후방플레이트(3)의 사이에 다수 매의 전열판(4)이 일정한 간격으로 밀착 설치되고, 상기 전방플레이트(2)에는 전열유체와 피전열유체의 순환을 위한 한 쌍의 유입관(7)과 배출관(8)이 유체배관으로 설치되며, 상기 각각의 전열판(4)에는 유입관(7)과 배출관(8)에 대응되어 유체통로를 제공하는 통공(4a)이 형성되는 한편, 전열유체와 피전열유체가 전열판(4)을 사이에 두고 교호로 유동되도록 하는 가스켓(5)이 구비된 통상의 판형열교환기(1)를 기초로 하여 설치된다.

도 2에서는 전열판(4)과 가스켓(5)의 배치에 의하여 전열판블록(6)의 내부에 제공되는 유체통로를 보다 알기 쉽게 도시할 수 있도록 전열판(4)과 가스켓(5)의 배치상태를 최대한 간략하게 나타낸 것이며, 실질적으로는 그 두께가 매우 얇고 표면 형상이 복잡한 전열판(4)이 가스켓(5)을 개재시킨 상태로 수십 매 또는 그 이상의 개수로 촘촘하게 밀착되어 매우 조밀하고 복잡한 유로구조를 이루게 된다.

또한, 도 1 및 도 2에서는 전열유체와 피전열유체의 순환을 위한 한 쌍의 유입관(7) 및 배출관(8)이 모두 전방플레이트(2)에 설치된 판형열교환기(1)를 도시하였고, 이에 따라 본 발명의 세정장치(10)가 후방플레이트(3)를 기초로 하여 설치되었으나, 상기 유입관(7)과 배출관(8)이 전방플레이트(2)와 후방플레이트(3)에 나뉘어 설치될 수도 있는 바, 이러한 경우 본 발명의 세정장치(10)는 전방플레이트(2)에 설치될 수도 있다.

다시 말해서, 본 발명의 세정장치(10)는 상기 유입관(7) 또는 배출관(8)과 전열판블록(6)을 사이에 두고 마주보는 위치에 해당하는 전방플레이트(2) 또는 후방플레이트(3)측에 설치된다는 것이며, 제 1유입관(7a)과 제 2유입관(7b) 또는 제 1배출관(8a)과 제 2배출관(8b)에 세정장치(10)를 모두 적용시키는 것도 가능하고, 상기 한 쌍의 유입관(7)과 배출관(8) 중에서 택일한 하나의 유체배관에만 세정장치(10)를 적용하는 것도 가능하며, 그 이외에 판형열교환기(1)를 이루는 나머지 구성요소는 도 1을 기초로 하여 설명된 통상의 판형열교환기와 동일하게 이루어진다.

본 발명의 세정장치(10)는 도 2 및 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 전열판(4)에 형성된 통공(4a)을 거쳐 유입관(7)과 일직선상으로 연통되는 파이프 형상의 장치하우징(15)과, 상기 장치하우징(15)으로부터 전열판(4)의 통공(4a)과 유입관(7)이 제공하는 유체통로를 따라 이동 가능하게 설치되는 다단세정튜브(11)와, 상기 다단세정튜브(11)의 후단부에 연결된 상태에서 장치하우징(15)을 관통하여 외부로 연장되는 수평이송로드(16)로 이루어진다.

상기 다단세정튜브(11)는 도 4 및 도 5에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 선단부가 개구부(12)로 형성되는 한편 수평이송로드(16)가 연결되는 후단부는 막혀 있는 상태의 원통형 튜브가 되고, 상기 다단세정튜브(11)의 후방측 주연부에는 유체분출구(13)가 절개 형성된 구성을 가지며, 상기 유체분출구(13)에는 보강살(13a)이 설치되는 한편, 수평이송로드(16)가 관통되는 장치하우징(15)의 후단부 내측에는 유체의 누설을 방지하는 밀폐링(15a)이 설치된다.

따라서, 다단세정튜브(11)의 외주면은 장치하우징(15)의 내주면과 밀착되는 한편, 유입관(7)과 전열판(4)의 통공(4a)이 형성하는 유체통로의 내주면과도 밀착되는 것이며, 상기 개구부(12)는 다단세정튜브(11)를 통한 유체의 유입구 역할을 수행하고, 상기 유체분출구(13)는 전열판(4)측을 향하여 유체를 분출시키는 통로가 된다.

상기와 같은 다단세정튜브(11)의 구조로 인하여, 유입관(7)으로부터 유입된 유체의 유로가 다단세정튜브(11)의 내부공간 및 유체분출구(13)의 절개폭에 해당하는 좁은 통로로 제한 및 축소되며, 이로 인하여 다단세정튜브(11)의 유체분출구(13)를 통하여 전열판(4)측으로 배출되는 유체의 압력과 유속을 매우 큰 폭으로 증대시킬 수 있는 것이다.

상기 다단세정튜브(11)와 수평이송로드(16) 및 장치하우징(15)의 소재는 내부식성과 기계적 강도가 우수한 스테인레스 스틸이 바람직하지만, 세정장치(10)의 경량화 및 다단세정튜브(11)에 의한 통공(4a) 내주면의 마모나 손상을 방지할 수 있도록 플라스틱 소재의 적용도 가능하며, 다단세정튜브(11)와 수평이송로드(16)의 연결방식 또한 용접방식이나 나사체결방식 또는 링크죠인트 방식 등이 적용될 수 있고, 장치하우징(15)은 세정장치(10)의 용이한 수리 및 유지보수를 위하여 방수용 팩킹을 개재시킨 상태로 후방플레이트(3)와 착탈 가능하게 장착시키는 것이 바람직하다.

이와 더불어, 다단세정튜브(11)의 유체분출구(13)는 도면상 사각 형태를 가지는 하나의 개구부로 절개 형성되어 있으나, 유체분출구(13)의 형태 및 절개폭은 임의대로 조정이 가능하며, 장치하우징(15)으로부터 전열판(4)의 통공(4a) 및 유입관(7)이 제공하는 유체통로를 따라 다단세정튜브(11)를 이동시키는 작동이 보다 더 정확하게 수행될 수 있도록 가이드수단을 적용하는 것이 보다 더 바람직하다.

상기 가이드수단으로서, 유입관(7)의 내측 선단면으로부터 각 전열판(4)의 통공(4a)을 거쳐 장치하우징(15)의 내측 후단부에 이르기까지 다단세정튜브(11)의 이동을 안내하는 한 쌍의 가이드봉(14)이 평행하게 고정 설치되는 한편, 상기 다단세정튜브(11)의 내주면에는 각각의 가이드봉(14)이 관통하여 삽입되는 가이드리브(17)가 돌출 형성되어 있다.

도면상 상기 가이드리브(17)는 다단세정튜브(11)의 내측 선단부와 후단부에 설치되어 있으나, 다단세정튜브(11)의 전체 길이에 걸쳐 가이드리브(17)를 형성시키는 것도 가능하며, 도 4 및 도 5에서와 같이 가이드봉(14)과 가이드리브(17)가 다단세정튜브(11)의 좌,우측에 설치될 수도 있고, 도 6에서와 같이 다단세정튜브(11)의 상,하측에 설치될 수도 있다.

본 발명의 다른 요부를 이루는 구성요소로서, 상기 다단세정튜브(11)를 장치하우징(15)으로부터 통공(4a)을 거쳐 유입관(7)에 이르기까지의 유체통로를 따라 전,후 방향으로 이동시키기 위하여 수평이송로드(16)와 연계되는 왕복이송기구(20)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 장치하우징(15)과 인접한 위치에서 후방플레이트(3)에 설치되는 실린더(21)와, 상기 실린더(21)로부터 수평이송로드(16)와 평행하게 후방측으로 연장되는 피스톤로드(22)와, 상기 피스톤로드(22)와 수평이송로드(16)의 후단부를 연결시키는 연결대(23)로 이루어진다.

상기 실린더(21)에는 피스톤로드(22)의 출몰작동을 위하여 공압펌프나 유압펌프와 연결되는 포트(21a)(21b)가 구비되는 한편, 미도시된 피스톤헤드의 위치 또는 피스톤로드(22)의 삽입길이를 측정하여 이에 대응하는 다단세정튜브(11)의 위치를 파악함으로서 다단세정튜브(11)에 의한 전열판블록(6)의 세척작업을 단계별로 자동 제어할 수 있도록 하는 센서(21c)가 설치되어 있으며, 이러한 센서(21c)를 사용하지 않고 기설계된 수치와 매뉴얼에 맞추어 세정장치(10)의 작동을 수동으로 제어하는 것도 가능하다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 세정장치(10)를 이용하여 판형열교환기(1)의 내부 세척작업을 수행하는 과정을 도 7의 (가) 내지 (라)를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시된 초기상태는 다단세정튜브(11)가 후방플레이트(3)를 거쳐 장치하우징(15)의 내부로 삽입됨으로서 판형열교환기(1) 고유의 전열기능이 수행되도록 한 상태이며, 이러한 초기상태에서 판형열교환기(1)의 세척작업이 필요한 경우에는, 왕복이송기구(20)의 실린더(21)를 작동시켜 다단세정튜브(11)를 전방측으로 이동시킴으로서, 다단세정튜브(11)가 도 7의 (가)에 도시된 1단계 위치에 세팅되도록 한다.

상기와 같이 다단세정튜브(11)를 1단계 위치에 세팅하게 되면, 유입관(7)을 통하여 유입된 유체가 다단세정튜브(11)의 유체분출구(13)를 거쳐 그 하부에 위치하는 세정영역(W)의 전열판(4)측으로만 분출되며, 이러한 세정통로가 전열판(4)의 통공(4a)이 제공하는 전체 유체통로에 비하여 매우 좁은 유로를 형성하기 때문에, 세정영역(W)의 전열판(4)측으로 분출되는 유체의 압력과 유속을 큰 폭으로 증대시킬 수 있다.

이로 인하여, 세정영역(W)에 포함된 전열판(4)의 세척작업을 강하고 빠른 유체의 유속을 이용하여 매우 신속하고 효과적으로 수행할 수 있는 것이며, 이러한 1단계의 세척작업이 완료되면 도 7의 (나) 및 (다)에서와 같이 왕복이송기구(20)의 실린더(21)를 작동시켜 다단세정튜브(11)를 1단계씩 후방으로 이동시킴으로서, 그 후방측에 위치하는 나머지 전열판(4)의 세척작업 또한 단계적으로 수행된다.

그리고, 최종적으로 도 7의 (라)에서와 같이, 다단세정튜브(11)의 선단측이 세정영역(W)에 해당하는 간격을 두고 전방플레이트(2)와 이격되도록 하는 한편, 다단세정튜브(11)의 유체분출구(13)가 후방플레이트(3)를 거쳐 장치하우징(15)의 내측으로 삽입되도록 하면, 유입관(7)을 통하여 유입된 유체가 전열판블록(6)의 최전방측 세정영역(W)으로만 유입되므로, 해당 세정영역(W)을 이루는 전열판(4)의 세척작업 또한 수행되며, 이러한 일련의 연속적인 과정을 거쳐 전체 전열판(4)에 대한 세척작업이 완료되는 것이다.

이와는 달리, 도 7의 (가)를 기준으로 하여, 유입관(7) 전방측의 여유공간을 따라 다단세정튜브(11)를 1단계 세정영역(W)만큼 더 전진시킴으로서, 전열판블록(6)의 최전방측으로부터 최후방측에 이르기까지의 세척작업이 유체분출구(13)를 기초로 수행되도록 할 수도 있으며, 도 7에서는 전열판(4)의 세척작업을 총 4단계로 나누어 수행토록 하였으나, 이보다 더 많은 단계로 나누어 수행하는 것도 가능하다.

다시 말해서, 도 5 및 도 7의 (다)를 기준으로 하면, 유체분출구(13)의 절개폭(D)이 한 단계의 세정영역(W)을 이루게 되므로, 다단세정튜브(11)의 선단측으로부터 유체분출구(13)까지의 길이(L)를 전열판블록(6)의 설치폭과 동일하게 맞춘 상태에서, 유체분출구(13)의 절개폭(D)을 요구하는 세척단계에 맞추어 조정하면 된다.

즉, 다단세정튜브(11)에 의한 전열판(4) 세척작업의 단계를 3단계로 할 경우에는 유체분출구(13)의 절개폭(D)이 전열판블록(6) 설치폭의 1/3이 된다는 것이고, 5단계로 할 경우에는 유체분출구(13)의 절개폭(D)이 전열판블록(6) 설치폭의 1/5이 된다는 것이며, 이러한 방식으로 다단세정튜브(11)에 의한 세척작업의 분할단위를 임의대로 조정할 수 있지만, 세척작업의 분할단위는 최소 2단계 이상으로 하는 것이 바람직하다.

상기 범위의 한정이유는, 2단계 미만의 분할단위에서는 세척작업에 필요한 유체의 압력과 유속을 큰 폭으로 증대시키기가 어렵기 때문이며, 세척작업의 단계를 나누는 기준은, 유입관(7) 및 배출관(8)의 내경과 전열판(4)의 통공(4a) 직경이 같거나 비슷한 수준에서, 통공(4a)내의 유속이 최소 2m/s 이상으로 유지되도록 하는 조건이 바람직하다.

이와 더불어, 다단세정튜브(11)가 삽입되는 유입관(7)의 길이는 다단세정튜브(11)의 선단으로부터 유체분출구(13) 이전까지의 길이 또는 해당 길이에서 유체분출구(13)의 절개폭(D)을 뺀 값이 될 수도 있지만, 이보다 다소 길게 형성시켜 다단세정튜브(11)의 작동에 필요한 여유공간을 두는 것이 바람직하다.

상기와 같이 유입관(7) 및 전열판(4)의 통공(4a)이 제공하는 유체통로의 내부로 다단세정튜브(11)를 삽입시켜 유로를 현저히 축소시킴에 따라, 다단세정튜브(11)의 유체분출구(13)을 통하여 강하고 빠른 유속의 유체가 분출되도록 하는 한편, 다단세정튜브(11)의 유체분출구(13)에 포함된 세정영역(W)의 전열판(4) 부분을 통해서만 강하고 빠른 유체의 흐름이 적용되도록 할 수 있다.

이로 인하여, 전열판(4)의 세척작업을 강하고 빠른 유속과 와류에 의하여 보다 신속하고 확실하게 수행할 수 있음은 물론이고, 유입관(7) 및 전열판(4)의 통공(4a)이 제공하는 유체통로를 따라 다단세정튜브(11)를 단계적으로 이동시킴으로서, 이러한 세척작업을 전열판블록(6)의 설치폭 전체에 걸쳐 보다 합리적이고 효율적으로 수행할 수 있다.

따라서, 세정볼이나 세정사 또는 버블이나 세정액 등이 포함된 세정수를 판형열교환기(1) 내부로 단순하게 주입시켰던 종래의 세척방식과 비교하여 세척효율을 크게 향상시킬 수 있고, 전열유체나 피전열유체 자체만으로도 충분한 세척효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명의 세정장치(10)를 종래의 세척방식과 연계시킬 경우 판형열교환기(1)의 세척성능을 한층 더 극대화시킬 수 있으며, 이로 인하여 각종 산업현장에 널리 사용되는 판형열교환기(1)로부터 양어장용 폐열회수기와 같이 세척부하가 매우 큰 판형열교환기(1)에 이르기까지 경제적이고 합리적으로 적용이 가능한 최적의 세정장치(10)를 제공할 수 있는 것이다.

물론, 각각의 전열판(4) 자체가 얇은 금속판이기 때문에 다단세정튜브(11)의 외주면을 각 통공(4a)의 내주면과 밀착시켜 누수를 완벽히 차단하는 것은 실질적으로 어려운 면이 있고, 극소량의 유체가 다단세정튜브(11) 및 통공(4a)과의 접촉면을 통하여 누설될 수도 있으나, 이 정도의 누설량은 다단세정튜브(11)에 의한 유로축소 및 이를 기초로 한 유속의 증대 측면에 거의 영향을 미치지 아니하는 수준이다.

또한, 다단세정튜브(11) 및 통공(4a)과의 접촉면을 통하여 누설된 극소량의 유체는 전열판블록(6)의 나머지 공간을 거쳐 배출관(8)으로 배출되기 때문에, 세척작업 뿐만 아니라 판형열교환기(1)의 작동 측면에도 전혀 지장을 초래하지 아니하며, 장치하우징(15)의 내부로도 소량의 유체가 유입될 수 있으나, 이 또한 세정장치(10)의 작동에 별다른 문제를 유발시키지 아니한다.

다시 말해서, 도 7에 도시된 방식으로 다단세정튜브(11)의 유체분출구(13)와 대응되는 세정영역(W)을 통해서만 강하고 빠른 유체의 주된 흐름이 적용되도록 하면, 그 이외에 판형열교환기(1)의 내부에서 발생하는 극소량의 유체누설은 고려하지 않아도 무방하다는 것을 의미한다.

도 8 내지 도 11에 도시된 것은 본 발명의 세정장치(10)에 적용될 수 있는 왕복이송기구(20)의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 8에 도시된 것은 수평이송로드(16) 자체를 피스톤로드(22)로 하는 실린더식 이송기구이고, 도 9에 도시된 것은 구동모터(24)의 동력으로 회전하는 구동스프라켓(25)이 체인(27)에 의하여 종동스프라켓(26)과 연결되고, 상기 체인(27)이 로드커넥터(27a)에 의하여 수평이송로드(16)와 연결되도록 한 체인식 이송기구이다.

또한, 도 10 및 도 11에 도시된 것은 구동모터(24)의 동력으로 회전하는 스크류축(29)이 수평이송로드(16)의 내부를 따라 나사식으로 삽입 설치된 스크류식 이송기구를 나타낸 것으로서, 상기 스크류축(29)은 감속기(28)를 거쳐 구동모터(24)와 연동되도록 하는 것이 바람직하며, 각각의 왕복이송기구(20)는 후방플레이트(3)에 장착된 장치브라켓(18)에 설치되어 있다.

상기 실린더(21)에는 앞에서 설명되어진 바와 같은 센서(21c)를 설치하여 다단세정튜브(11)의 위치별로 실린더(21)의 작동이 제어되도록 하면 되고, 상기 구동모터(24)의 경우는 회전수 및 회전각도를 제어하여 이송거리의 미세조정이 가능한 스테핑모터(Stepping motor)를 사용하여 다단세정튜브(11)의 위치가 자동 제어되도록 하는 것이 바람직하다.

그러나, 도 8 내지 도 11에 도시된 방식의 왕복이송기구(20) 이외에도 수평이송로드(16)를 이용하여 다단세정튜브(11)를 전,후 방향으로 이동시킬 수 있는 것이라면 어떠한 방식의 왕복이송기구(20)를 적용하더라도 무방하며, 왕복이송기구(20)의 자동제어 뿐만 아니라 수동식 왕복이송기구를 이용한 세정장치(10)의 조작 또한 가능함을 밝혀두는 바이다.

상기 수동식 왕복이송기구(20)의 대표적인 예를 들자면, 도 12에서와 같이 수평이송로드(16)를 통하여 나사식으로 삽입 설치된 스크류축(29)의 후단부가 지지대(31)에 의하여 장치브라켓(18)상에 회전 가능하게 지지되도록 한 다음, 이 스크류축(29)의 후단부에 핸들(30)을 장착시킴으로서, 상기 핸들(30)을 수동으로 회전시켜 다단세정튜브(11)의 전,후방 이송작업을 수행토록 한 것을 들 수 있다.

가장 간단한 방식으로는, 도 13에서와 같이 수평이송로드(16)의 후단부에 파지용(把持用) 손잡이(32)를 장착시켜 수평이송로드(16) 자체를 손으로 밀고 당김으로서, 다단세정튜브(11)의 전,후방 이송작업을 수행토록 한 것을 들 수 있으며, 경우에 따라서는 파지용 손잡이(32)를 별도로 설치하지 않고 수평이송로드(16) 자체를 파지한 상태로 다단세정튜브(11)의 전,후방 이송작업을 수행할 수도 있다.

도 14는 본 발명의 세정장치(10)를 판형열교환기(1)의 배출관(8)과 대응시켜 설치한 상태를 나타낸 것으로서, 다단세정튜브(11)의 유체분출구(13)가 전열판(4)측과 대응되도록 다단세정튜브(11)의 후방측 상부면 주연부에 형성된 것이며, 그 이외에 세정장치(10)를 이루는 나머지 구성과 전열판(4)의 세척원리는 앞에서 설명된 것과 동일하게 이루어진다.

즉, 전열판블록(6)을 거쳐 배출관(8)으로 배출되는 유체의 유로를 다단세정튜브(11)와 유체분출구(13)에 의하여 현저히 축소시킴으로서, 유체분출구(13)와 대응되는 세정영역(W)에 포함된 전열판(4) 부분을 통해서만 강한 수압과 빠른 유속의 배출흐름이 적용되고, 나머지 전열판(4)을 통해서는 이러한 배출흐름이 적용되지 않도록 한다는 것이다.

이로 인하여, 배출관(8)과 연계시켜 세정장치(10)를 설치한 경우에도 유입관(7)과 연계된 세정장치(10)와 마찬가지로, 세정영역(W)에 포함된 전열판(4)의 세척작업을 강하고 빠른 유속과 와류에 의하여 신속하고 효과적으로 수행할 수 있다는 것이며, 도 7에 도시된 방식과 같이 다단세정튜브(11)를 전,후 방향으로 이동시켜 전열판블록(6) 전체에 대한 세척작업을 수행할 수 있다는 것이다.

다른 한편으로, 본 발명의 세정장치(10)를 제 1유입관(7a) 및 제 2유입관(7b) 또는 제 1배출관(8a) 및 제 2배출관(8b)과 대응되는 위치마다 설치하거나, 하나의 배출관(7)과 하나의 유입관(8)에 각각 1개씩 총 2개를 설치할 경우, 각각의 세정장치(10)가 인접한 경우는 하나의 왕복이송기구(20)로 2개의 세정장치(10)를 동시에 작동시키는 것이 바람직하고, 각각의 세정장치(10)가 떨어져 있는 경우는 세정장치(10)마다 왕복이송기구(20)를 개별적으로 적용시키는 것이 바람직하며, 각각의 세정장치(10)마다 다른 종류의 왕복이송기구(20)를 적용시키는 것도 가능함은 물론이다.

1 : 판형열교환기 2 : 전방플레이트 2a,3a : 조립공
3 : 후방플레이트 4 : 전열판 4a : 통공
4b : 조립홈 5 : 가스켓 6 : 전열판블록
7 : 유입관 7a : 제 1유입관 7b : 제 2유입관
8 : 배출관 8a : 제 1배출관 8b : 제 2배출관
9 : 막대볼트 9a : 너트 9b : 와셔
10 : 세정장치 11 : 다단세정튜브 12 : 개구부
13 : 유체분출구 13a : 보강살 14 : 가이드봉
15 : 장치하우징 15a : 밀폐링 16 : 수평이송로드
17 : 가이드리브 18 : 장치브라켓 20 : 왕복이송기구
21 : 실린더 21a,21b : 포트 21c : 센서
22 : 피스톤로드 23 : 연결대 24 : 구동모터
25 : 구동스프라켓 26 : 종동스프라켓 27 : 체인
27a : 로드커넥터 28 : 감속기 29 : 스크류축
30 : 핸들 31 : 지지대 32 : 손잡이
W : 세정영역

Claims (5)

1. 전방플레이트(2)와 후방플레이트(3)의 사이에 다수 매의 전열판(4)이 일정한 간격으로 밀착 설치되고, 상기 전방플레이트(2)에는 전열유체와 피전열유체의 순환을 위한 한 쌍의 유입관(7)과 배출관(8)이 유체배관으로 설치되며, 상기 각각의 전열판(4)에는 유입관(7)과 배출관(8)에 대응되어 유체통로를 제공하는 통공(4a)이 형성되는 한편, 전열유체와 피전열유체가 전열판(4)을 사이에 두고 교호로 유동되도록 하는 가스켓(5)이 설치된 판형열교환기(1)에 있어서,
   상기 한 쌍의 유입관(7)이나 배출관(8) 또는 그 중에서 택일한 하나의 유체배관과 마주보는 위치에 해당하는 후방플레이트(3)측에는 판형열교환기(1)의 세정장치(10)가 설치되며,
   상기 세정장치(10)는, 전열판(4)에 형성된 통공(4a)을 거쳐 해당 유체배관과 일직선상으로 연통되는 파이프 형상의 장치하우징(15)과, 상기 장치하우징(15)으로부터 전열판(4)의 통공(4a)과 유체배관이 제공하는 유체통로를 따라 이동 가능하게 설치되는 다단세정튜브(11)와, 상기 다단세정튜브(11)의 후단부에 연결된 상태에서 장치하우징(15)을 관통하여 외부로 연장되는 수평이송로드(16)로 이루어지며,
   상기 다단세정튜브(11)는, 선단부가 개구부(12)로 형성되는 한편 수평이송로드(16)가 연결되는 후단부는 막혀 있는 상태의 원통형 튜브가 되고, 상기 다단세정튜브(11)의 후방측 주연부에는 유체분출구(13)가 절개 형성되는 것을 특징으로 하는 판형열교환기용 다단계 세정장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 장치하우징(15)의 내측 후단부에서 각 전열판(4)의 통공(4a)을 거쳐 해당 유체배관의 내측 선단면에 이르기까지 다단세정튜브(11)의 이동을 안내하는 한 쌍의 가이드봉(14)이 평행하게 고정 설치되며,
   상기 다단세정튜브(11)의 내주면에는 각각의 가이드봉(14)이 관통하여 삽입되는 가이드리브(17)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 판형열교환기용 다단계 세정장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 다단세정튜브(11)의 선단측으로부터 유체분출구(13)까지의 길이(L)는 다수 매의 전열판(4)이 가스켓(5)을 개재시킨 상태로 밀착된 전열판블록(6)의 설치폭과 동일하게 이루어지며,
   상기 유체분출구(13)의 절개폭(D)은 전열판블록(6) 설치폭의 1/2 이상이 되는 것을 특징으로 하는 판형열교환기용 다단계 세정장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 세정장치(10)는 장치하우징(15)의 외부에 설치되어 수평이송로드(16)를 전,후 방향으로 이동시키는 왕복이송기구(20)를 포함하여서 이루어지며,
   상기 왕복이송기구(20)는,
   다단세정튜브(11)의 수평이송로드(16)와 연결되는 피스톤로드(22)를 구비하거나 수평이송로드(16) 자체를 피스톤로드(22)로 하는 실린더식 이송기구,
   또는 구동모터(24)의 동력으로 회전하는 구동스프라켓(25)이 체인(27)에 의하여 종동스프라켓(26)과 연결되고 상기 체인(27)이 다단세정튜브(11)의 수평이송로드(16)와 연결되는 체인식 이송기구,
   또는 구동모터(24)의 동력으로 회전하는 스크류축(29)이 수평이송로드(16)의 내부를 따라 나사식으로 삽입 설치된 스크류식 이송기구,
   또는 수평이송로드(16)의 내부를 따라 나사식으로 삽입된 스크류축(29)의 후단부에 핸들(30)이 설치되거나, 수평이송로드(16)의 후단부에 파지용 손잡이(32)가 설치된 수동식 이송기구 중에서 택일하여서 되는 것을 특징으로 하는 판형열교환기용 다단계 세정장치.
5. 제 3항에 있어서, 상기 세정장치(10)는 장치하우징(15)의 외부에 설치되어 수평이송로드(16)를 전,후 방향으로 이동시키는 왕복이송기구(20)를 포함하여서 이루어지며,
   상기 왕복이송기구(20)는,
   다단세정튜브(11)의 수평이송로드(16)와 연결되는 피스톤로드(22)를 구비하거나 수평이송로드(16) 자체를 피스톤로드(22)로 하는 실린더식 이송기구,
   또는 구동모터(24)의 동력으로 회전하는 구동스프라켓(25)이 체인(27)에 의하여 종동스프라켓(26)과 연결되고 상기 체인(27)이 다단세정튜브(11)의 수평이송로드(16)와 연결되는 체인식 이송기구,
   또는 구동모터(24)의 동력으로 회전하는 스크류축(29)이 수평이송로드(16)의 내부를 따라 나사식으로 삽입 설치된 스크류식 이송기구,
   또는 수평이송로드(16)의 내부를 따라 나사식으로 삽입된 스크류축(29)의 후단부에 핸들(30)이 설치되거나, 수평이송로드(16)의 후단부에 파지용 손잡이(32)가 설치된 수동식 이송기구 중에서 택일하여서 되는 것을 특징으로 하는 판형열교환기용 다단계 세정장치.

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