KR101194570B1 - 난류 파이프 및 이를 포함하는 열교환기 - Google Patents

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Abstract

난류 파이프는 유체가 통과하는 유체 공간을 형성하는 파이프 본체 및 상기 유체 공간에 위치하며, 상기 유체 공간을 통과하는 상기 유체에 난류를 발생시키는 난류 발생부를 포함한다.

Description

난류 파이프 및 이를 포함하는 열교환기{TURBULENT PIPE AND HEAT EXCHANGER HAVING THE SAME}
본 발명은 난류 파이프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체가 통과하는 난류 파이프 및 이를 포함하는 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로, 선박은 선박에 동력을 공급하는 내연 기관을 사용하고 있다. 이 내연 기관에 공급되는 연료로서, 다양한 종류의 오일(oil)이 사용되고 있는데, 내연 기관은 내연 기관에 공급되는 오일을 연료로서 사용할 수 있도록 실온에서의 오일의 점도에 대응하는 적합한 구조를 가지게 된다.
한편, 선박은 그 특성 상 다양한 국가의 해역을 항해할 수 있는데, 각 국가마다 사용 가능한 오일의 종류가 다를 수 있기 때문에, 최근에 개발된 선박은 한 종류의 오일만을 사용하는 것보다는 2 종류 이상의 오일을 사용할 수 있는 내연 기관을 포함한다. 이러한 2 종류 이상의 오일을 연료로서 사용할 수 있는 선박의 내연 기관은 내연 기관에 공급되는 2 종류 이상의 오일의 점도를 소정의 값으로 만들기 위해 열교환기를 사용하였다.
그런데, 상술한 바와 같이 오일은 그 종류에 따라 실온에서 다양한 점도를 가지게 되는데, 내연 기관에 공급되기 위해 열교환기로 공급되는 2 종류 이상의 오일 중 실온에서의 점도가 다른 오일들에 비해 높은 오일은 열교환기로 최초 공급되는 배관에 접착되는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배관에 오일이 접착되는 것을 최소화할 수 있는 난류 파이프 및 이를 포함하는 열교환기를 제공하고자 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면은 유체가 통과하는 유체 공간을 형성하는 파이프 본체, 및 상기 유체 공간에 위치하며, 상기 유체 공간을 통과하는 상기 유체에 난류를 발생시키는 난류 발생부를 포함하는 난류 파이프를 제공한다.
상기 난류 발생부는 상기 파이프 본체 내측면으로부터 상기 유체 공간의 중심 방향으로 연장되어 있으며, 각각이 상호 이격된 복수개의 제1 판부를 포함할 수 있다.
상기 제 1 판부의 높이는 상기 파이프 본체의 반지름보다 작을 수 있다.
상기 복수개의 제 1 판부는 상호 동일한 간격으로 이격될 수 있다.
상기 제1 판부는 상기 유체의 유동 방향으로 연장된 판 형상이며, 상기 복수개의 제1 판부 중 일부는 상기 파이프 본체의 제1 부분에 위치하며 다른 일부는 상기 파이프 본체의 상기 제1 부분으로부터 상기 유체의 유동 방향으로 이격된 상기 파이프 본체의 제2 부분에 위치할 수 있다.
상기 복수개의 제 1 판부는 제 1 유체의 유동 방향으로 연장된 길이가 상호 동일할 수 있다.
상기 난류 발생부는 상기 유체 공간의 중심으로부터 상기 파이프 본체의 내측면 방향으로 연장되어 있으며, 각각 상호 이격된 복수개의 제2 판부, 및 상기 복수개의 제2 판부를 상기 파이프 본체에 지지하는 판 지지부를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 제 2 판부는 상호 이웃하는 제 2 판부 사이의 사이각이 동일하게 형성될 수 있다.
상기 제 2 판부의 높이는 상기 파이프 본체의 반지름보다 작을 수 있다.
상기 판 지지부는 상기 유체 공간의 중심에 위치하여 상기 유체의 유동 방향으로 연장되며, 상기 복수개의 제2 판부가 연결되어 지지되는 막대 형상의 중심부, 및 상기 중심부의 단부가 상기 유체 공간의 중심에 위치되도록 일측이 상기 중심부에 연결되며, 타측이 상기 파이프 본체에 연결되어 지지되는 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 측면은 제1 점도를 가지는 제1 유체 및 상기 제1 점도보다 작은 제2 점도를 가지는 제2 유체를 선택적으로 열 교환하는 열교환기 본체, 및 상기 열교환기 본체에 연결되어 있으며, 상기 난류 파이프를 포함하는 열교환기를 제공한다.
상기 열교환기 본체로 공급되는 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 상기 난류 파이프를 통해 상기 열교환기 본체의 내부로 공급될 수 있다.
본 발명 실시예 중 하나에 의하면, 배관에 오일이 접착되는 것이 최소화된 난류 파이프 및 이를 포함하는 열교환기가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 도면이다.
도 2은 도 1에 도시된 난류 파이프를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 난류 파이프를 나타낸 도면이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기(1000)는 열교환기 본체(100), 난류 파이프(200) 및 배출 파이프(300)를 포함한다.
열교환기 본체(100)는 열교환기 본체(100) 내로 공급되는 오일 등의 유체를 열교환하여 선택적으로 유체 자체의 온도를 높이거나 낮추는 역할을 한다. 열교환기 본체(100)는 도시하지는 않았지만 선박에 설치된 오일 등의 유체를 저장하는 저장 탱크와 선박에 설치되어 선박에 동력을 공급하는 내연 기관 사이에 위치하여 저장 탱크 및 내연 기관과 연결되어 있을 수 있다. 열교환기 본체(100)는 쿨러(cooler) 또는 히터(heater) 등의 포함하여 저장 탱크로부터 열교환기 본체(100)로 공급되는 오일 등의 유체를 열교환할 수 있다. 열교환기 본체(100)에 의해 열교환된 오일 등의 유체는 다시 내연 기관으로 공급되어 내연 기관의 연료로서 사용될 수 있다. 열교환기 본체(100)로 최초 공급되는 유체는 열교환기 본체(100)에 연결된 난류 파이프(200)를 통해 열교환기 본체(100) 내부로 공급되며, 열교환기 본체(100)에 의해 열교환된 유체는 배출 파이프(300)를 통해 열교환기 본체(100) 외부로 배출된다.
열교환기 본체(100)는 난류 파이프(200)를 통해 열교환기 본체(100)로 공급된 에이치에프오(HFO, heavy fuel oil) 등의 제1 점도를 가지는 제1 유체(F1) 및 엠지오(MGO, marine gas oil) 등의 제1 점도보다 작은 제2 점도를 가지는 제2 유체(F2)를 선택적으로 열교환한다. 보다 상세하게, 필요에 따라 난류 파이프(200)를 통해 열교환기 본체(100)로 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)가 공급되는데, 열교환기 본체(100)는 제1 유체(F1)가 공급될 경우 제1 유체(F1)를 히팅(heating)하여 배출 파이프(300)를 통해 외부로 배출되는 제1 유체(F1)의 점도를 소정의 값으로 제어할 수 있으며, 제2 유체(F2)가 공급될 경우 제2 유체(F2)를 쿨링(cooling)하여 배출 파이프(300)를 통해 외부로 배출되는 제2 유체(F2)의 점도를 소정의 값으로 제어할 수 있다. 소정의 값으로 제어된 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)는 배출 파이프(300)와 연결될 수 있는 선박의 내연 기관으로 공급될 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기(1000)에 포함된 난류 파이프(200)에 대해 자세히 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 난류 파이프를 나타낸 도면이다. 도 2에서 (a)는 난류 파이프를 나타낸 횡단면도이고, (b)는 난류 파이프를 나타낸 종단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 난류 파이프(200)는 열교환기 본체(100)와 연결되어 있으며, 파이프 본체(210) 및 난류 발생부(220)를 포함한다.
파이프 본체(210)는 열교환기 본체(100)에 연결되는 부분이며, 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)가 통과하는 유체 공간(C)을 형성한다.
난류 발생부(220)는 유체 공간(C) 내에 위치하며, 유체 공간(C)을 통과하는 제1 유체(F1)는 또는 제2 유체(F2)에 난류를 발생시키는 역할을 한다. 난류 발생부(220)는 복수개의 제1 판부(221)를 포함한다.
복수개의 제1 판부(221)는 파이프 본체(210) 내측면으로부터 파이프 본체(210)가 형성하는 유체 공간(C)의 중심 방향으로 연장되어 있으며, 각각이 상호 동일한 간격으로 이격되어 있다. 또한, 복수개의 제1 판부(221)의 높이는 다양한 높이를 가지나, 파이프 본체(210)의 반지름보다는 작게 형성되며, 이로 인해 파이프 본체(210)가 형성하는 유체 공간(C)의 중심 부분에는 복수개의 제1 판부(221)가 위치하지 않게 되어 유체 공간(C)의 중심에는 공간만이 위치하게 된다.
또한, 복수개의 제1 판부(221)는 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)의 유동 방향으로 연장된 판 형상으로 형성되는데, 복수개의 제1 판부(221)의 연장된 길이는 상호 동일하게 연장된다. 여기서, 복수개의 제1 판부(221)는 복수개의 제1 판부(221) 중 일부가 파이프 본체(210)의 제1 부분(211)에 위치하고, 다른 일부가 파이프 본체(210)의 제1 부분(211)으로부터 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)의 유동 방향으로 이격된 파이프 본체(210)의 제2 부분(212)에 위치하고 있다. 특히, 복수개의 제1 판부(221) 중 유동 방향으로 상호 이격된 2개의 제1 판부(221)는 각각이 엇갈리도록 배치되어 있다.
이와 같이, 파이프 본체(210)가 형성하는 유체 공간(C)은, 그 내부에 복수개의 제1 판부(221)가 배치됨으로써, 중심 부분에는 공간만이 위치하고 외곽 부분에는 제1 판부(221)에 의해 나뉘어진 공간이 위치하게 되기 때문에, 유체 공간(C)을 통과하는 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)에 난류가 발생된다.
배출 파이프(300)는 열교환기 본체(100)와 연결되어 있으며, 난류 파이프(200)를 통과하여 열교환기 본체(100)를 거쳐 설정된 점도로 제어된 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)가 배출되는 부분이다. 배출 파이프(300)에 의해 배출된 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)는 배출 파이프(300)에 연결될 수 있는 내연 기관으로 공급되어 연료로서 이용된다.
한편, 배출 파이프(300)는 난류 파이프(100)와 같은 구조로 형성될 수 있으며, 이 경우 배출 파이프(300)를 통과하는 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)에 난류가 재발생될 수 있으며, 이로 인해 내연 기관으로 공급될 수 있는 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)에 더 많은 난류가 발생될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기(1000)는 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)가 난류 파이프(200)를 통과하여 열교환기 본체(100)로 공급되기 때문에, 난류 파이프(200)를 통과해 열교환기 본체(100)로 공급되는 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)에 난류가 발생되어 전체적인 열교환기(1000)를 구성하는 일 배관 또는 열교환기(1000)에 연결된 타 배관에 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)가 접착되는 것이 최소화된다.
한편, 제1 유체(F1)가 난류 파이프(200)를 통과해 제1 유체(F1)에 난류가 발생되더라도, 제1 유체(F1)가 제2 유체(F2)보다 점도가 높기 때문에, 제1 유체(F1)가 배관에 접착될 수 있지만, 제1 유체(F1)가 배관에 접착된 상태에서 제1 유체(F1)에 비해 점도가 작은 제2 유체(F2)가 난류 파이프(200)를 통과하기 때문에, 난류가 발생된 제2 유체(F2)가 배관에 접착된 제1 유체(F1)를 클리닝(cleaning)하게 된다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기(1000)는 유체에 난류를 발생시키는 난류 발생부(220)를 가지는 난류 파이프(200)를 포함함으로써, 상호 점도가 다른 2개 이상의 오일 등의 유체를 사용하더라도, 배관에 유체가 접착되는 것이 최소화된다. 이는 오일 등의 유체를 연료로서 사용하는 선박 또는 자동차 등의 전체적인 연비 효율 상승 및 유지 보수 비용 절감의 요인으로 작용한다.
본 발명의 제1 실시예에서 난류 파이프(200)는 열교환기(1000)에 연결되어 있으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 난류 파이프(200)가 내연 기관 등의 다른 유체를 이용하는 장치에 연결될 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 난류 파이프(202)를 설명한다.
이하, 제1 실시예와 구별되는 특징적인 부분만 발췌하여 설명하며, 설명이 생략된 부분은 제1 실시예에 따른다. 그리고, 본 발명의 제2 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 동일한 구성요소에 대하여는 본 발명의 제1 실시예와 동일한 참조번호를 사용하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 난류 파이프를 나타낸 도면이다. 도 3에서 (a)는 난류 파이프를 나타낸 횡단면도이고, (b)는 난류 파이프를 나타낸 종단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 파이프 본체(210) 및 난류 발생부(220)를 포함한다.
난류 발생부(220)는 유체 공간(C) 내에 위치하며, 유체 공간(C)을 통과하는 제1 유체(F1)는 또는 제2 유체(F2)에 난류를 발생시키는 역할을 한다. 난류 발생부(220)는 복수개의 제2 판부(226) 및 판 지지부(227)를 포함한다.
복수개의 제2 판부(226)는 유체 공간(C)의 중심으로부터 파이프 본체(210)의 내측면 방향으로 연장되어 있으며, 각각이 상호 이격되어 있다. 또한, 복수개의 제2 판부(226)의 높이는 다양한 높이를 가지나, 파이프 본체(210)의 반지름보다는 작게 형성되며, 이로 인해 파이프 본체(210)가 형성하는 유체 공간(C)의 외곽 부분에는 복수개의 제2 판부(226)가 위치하지 않게 되어 유체 공간(C)의 외곽에는 공간만이 위치하게 된다.
또한, 복수개의 제2 판부(226)는 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)의 유동 방향으로 연장된 판 형상으로 형성되는데, 복수개의 제2 판부(226)의 연장된 길이는 상호 동일하게 연장된다. 여기서, 복수개의 제2 판부(226)는 상호 이웃하는 제2 판부(226) 사이의 사이각이 동일하게 형성된다.
복수개의 제2 판부(226)는 판 지지부(227)에 지지된다.
판 지지부(227)는 복수개의 제2 판부(226)를 파이프 본체(210)에 지지하며, 중심부(227a) 및 연결부(227b)를 포함한다.
중심부(227a)는 유체 공간(C)의 중심에 위치하여 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)의 유동 방향으로 연장되어 있으며, 복수개의 제2 판부(226)가 연결되어 지지되는 막대 형상을 가진다. 연결부(227b)는 중심부(227a)의 단부가 유체 공간(C)의 중심에 위치되도록 일측이 중심부(227a)에 연결되고, 타측이 파이프 본체(210)의 제3 부분(213) 및 제4 부분(214)에 연결된다.
이와 같이, 파이프 본체(210)가 형성하는 유체 공간(C)은, 그 내부에 복수개의 제2 판부(226)가 배치됨으로써, 중심 부분에는 제2 판부(226)에 의해 나뉘어진 공간이 위치하고 외곽 부분에는 공간만이 위치하게 되기 때문에, 유체 공간(C)을 통과하는 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)에 난류가 발생된다.
이상과 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 난류 파이프(202)는 난류 파이프(202)를 통과하는 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)에 난류가 발생됨으로써, 난류 파이프(202)를 통과해 유체를 이용하는 열교환기 등의 장치로 공급되는 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)에 난류가 발생되어 전체적인 장치를 구성하는 배관에 제1 유체(F1) 또는 제2 유체(F2)가 접착되는 것이 최소화된다. 이는 오일 등의 유체를 연료로서 사용하는 선박 및 자동차 등의 연비 효율 상승 및 유지 보수 비용 절감의 요인으로 작용한다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
파이프 본체(210), 유체 공간(C), 난류 발생부(220)

Claims (12)

  1. 오일인 유체가 통과하는 유체 공간을 형성하는 파이프 본체; 및
    상기 유체 공간에 위치하며, 상기 유체 공간을 통과하는 상기 유체에 난류를 발생시키는 난류 발생부
    를 포함하며,
    상기 난류 발생부는,
    상기 파이프 본체 내측면으로부터 상기 유체 공간의 중심 방향으로 연장되어 있으며 각각이 상호 이격되어 상기 파이프 본체의 반지름보다 작은 높이를 가지는 복수개의 제1 판부를 포함하거나, 또는 상기 유체 공간의 중심으로부터 상기 파이프 본체의 내측면 방향으로 연장되어 있으며 각각이 상호 이격되어 상기 파이프 본체의 반지름보다 작은 높이를 가지는 복수개의 제2 판부 및 상기 복수개의 제2 판부를 상기 파이프 본체에 지지하는 판 지지부를 포함하는 난류 파이프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 판부는 상호 동일한 간격으로 이격된 난류 파이프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 판부는 상기 유체의 유동 방향으로 연장된 판 형상이며,
    상기 복수개의 제1 판부 중 일부는 상기 파이프 본체의 제1 부분에 위치하며 다른 일부는 상기 파이프 본체의 상기 제1 부분으로부터 상기 유체의 유동 방향으로 이격된 상기 파이프 본체의 제2 부분에 위치하는 난류 파이프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 제 1 판부는 유체의 유동 방향으로 연장된 길이가 상호 동일한 난류 파이프.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 제 2 판부는 상호 이웃하는 제 2 판부 사이의 사이각이 동일하게 형성되는 난류 파이프.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 판 지지부는,
    상기 유체 공간의 중심에 위치하여 상기 유체의 유동 방향으로 연장되며, 상기 복수개의 제2 판부가 연결되어 지지되는 막대 형상의 중심부; 및
    상기 중심부의 단부가 상기 유체 공간의 중심에 위치되도록 일측이 상기 중심부에 연결되며, 타측이 상기 파이프 본체에 연결되어 지지되는 연결부
    를 포함하는 난류 파이프.
  11. 제1 점도를 가지는 제1 유체 및 상기 제1 점도보다 작은 제2 점도를 가지는 제2 유체를 선택적으로 열 교환하는 열교환기 본체; 및
    상기 열교환기 본체에 연결되어 있으며, 제1항, 제4항 내지 제6항, 제8항, 제10항 중 어느 한 항에 따른 난류 파이프
    를 포함하는 열교환기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열교환기 본체로 공급되는 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 상기 난류 파이프를 통해 상기 열교환기 본체의 내부로 공급되는 열교환기.
KR1020100056529A 2010-06-15 2010-06-15 난류 파이프 및 이를 포함하는 열교환기 KR101194570B1 (ko)

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