KR101766744B1 - Heat exchanger for preventing crack - Google Patents

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신권항
신재형
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백산이엔씨 주식회사
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Abstract

According to properties of the present invention, provided is a heat exchanger for preventing cracks caused by a phase change including: a chamber (110) having a gas supply pipe (111) where natural gas (NG) is supplied, a water supply pipe (113) where water (H_2O) is supplied, a discharge pipe (114) discharging a mixed gas wherein the natural gas and water are mixed to the outside, and an internal heating space (151) receiving heat from outside; a first heating pipe (120) extended at a predetermined length inside the heating space (151) while one end is connected to the water supply pipe (113) and evaporating water heated by the heat and transferred to the other end into steam; a mixing header (130) arranged inside the chamber (110), connected to the other end of the first heating pipe (120) and the other end of the gas supply pipe (111), mixing the steam supplied in a gas form and the natural gas, and discharging the mixed gas; and a second heating pipe (140) having one end connected to a discharge side of the mixing header (130) and the other end extended at a predetermined length inside the heating space (151) while being connected to the discharge pipe (114), and heating the mixed gas heated by the heat and transferred to the other end at a preset temperature.

Description

상변화에 따른 크랙방지용 열교환기{HEAT EXCHANGER FOR PREVENTING CRACK}[0001] HEAT EXCHANGER FOR PREVENTING CRACK [0002]

본 발명은 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천연가스에 혼합되는 물의 상변화에 따른 관로 내부의 온도차이로 인해 관로에 크랙이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat exchanger for preventing cracks due to phase changes, and more particularly, to a heat exchanger for preventing cracks from occurring due to a temperature difference inside a pipe due to a phase change of water mixed with natural gas, To a crack preventing heat exchanger.

일반적으로 연료전지 발전시스템에는 수소와 전기의 전기화학반응으로 전기, 열 및 물을 발생하는 스택이 마련되고, 이 스택의 전단에는 천연가스(연료)로부터 얻은 메탄과 초순수를 스택에 공급하기 위한 연료공급시스템이 마련된다.Generally, a fuel cell power generation system is provided with a stack for generating electricity, heat and water by an electrochemical reaction between hydrogen and electricity, and a fuel for supplying methane and ultra pure water obtained from natural gas (fuel) A supply system is provided.

또한, 이러한 연료공급시스템에는 천연가스와 스팀을 가열하는 열교환기(가습기)가 장착되는데, 종래의 열교환기는 천연가스와 액체상태의 물이 하나의 관로 상에 투입되며 이 관로의 외부로 열을 가함으로써 이송되면서 배출구측으로 천연가스와 스팀이 혼합된 혼합가스를 배출하도록 동작하였다.In this fuel supply system, a heat exchanger (humidifier) for heating natural gas and steam is installed. In the conventional heat exchanger, natural gas and liquid water are put on a single pipe, , And was operated to discharge the mixed gas in which natural gas and steam were mixed to the discharge port side.

그러나, 처음부터 물을 가열해서 포화상태로 관로 내부로 투입할 수 없어 액체상태의 물을 투입하게 되는데, 이로 인해 성층류(온도차에 의해 생기는 흐름)가 처음 몇 상단행에 존재하게 되고 2상의 흐름으로 각 관로의 바닥과 상단 사이에 온도차가 발생하였으며, 이러한 온도차로 인해 관로에 피로가 발생하게 되고 이러한 피로가 누적되어 관로에 크랙이 발생하는 문제점이 있었다.However, since water can not be heated from the beginning and can not be introduced into the pipe in a saturated state, water in a liquid state is injected. As a result, a laminar flow (flow caused by a temperature difference) A temperature difference is generated between the bottom and the top of each pipe. Fatigue occurs in the pipe due to such a temperature difference, and cracks are generated in the pipe due to accumulation of such fatigue.

또한, 열교환기 내에는 각 관로를 지지하기 위한 지지프레임이 배치되는데, 관로의 내부로 유체가 이송하면서 발생하는 진동에 의해 관로와 지지프레임 간의 접촉부위에 마찰이 발생하면서 관로의 접촉부위가 쉽게 마모되고 손상되는 문제점이 있었다.In the heat exchanger, a support frame for supporting the respective pipes is disposed. The vibration generated when the fluid is transferred into the pipe causes friction at the contact portion between the pipe and the support frame, And there was a problem that it was damaged.

등록특허공보 제10-1589176호(2016.01.21), 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치.Korean Patent Registration No. 10-1589176 (Jan. 21, 201), a heating apparatus using a fuel cell with an increased thermal efficiency.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 열교환기 내에서 물이 가열되면서 스팀형태로 상변화시킨 후 천연가스와 혼합되는 구조로 이루어짐으로써 물의 상변화에 따른 관로 내부의 온도차이가 발생하지 않도록 하여 상변화에 따른 크랙발생을 효과적으로 방지할 수 있는 열교환기에 관한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a heat exchanger in which water is heated in a steam phase to be mixed with natural gas, So that the occurrence of cracks due to the phase change can be effectively prevented.

본 발명의 특징에 따르면, 천연가스(NG)가 공급되는 가스공급관(111)과 물(H2O)이 공급되는 물공급관(113) 및 상기 천연가스와 물이 혼합된 혼합가스를 외부로 배출하는 배출관(114)이 각각 마련되며, 내부에는 외부로부터 고열이 유입되는 가열공간(151)이 형성된 챔버(110); 상기 물공급관(113)에 일단이 연결된 상태로 상기 가열공간(151) 내에 일정길이로 연장배치되며, 상기 고열에 의해 가열되어 내부에 이송되는 물을 스팀형태로 기화시키는 제1가열관(120); 상기 챔버(110) 내에 배치되며 상기 제1가열관(120)의 타단과 상기 가스공급관(111)의 단부에 각각 연결되어 기체상태로 공급되는 스팀과 천연가스를 혼합하여 배출하는 믹싱헤더(130); 및 일단은 상기 믹싱헤더(130)의 배출측에 연결되고 타단은 상기 배출관(114)에 연결된 상태로 상기 가열공간(151) 내에 일정길이로 연장배치되며, 상기 고열에 의해 가열되어 내부에 이송되는 혼합가스를 설정온도로 가열시키는 제2가열관(140);을 포함하는 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a gas supply pipe 111 to which natural gas (NG) is supplied, a water supply pipe 113 to which water (H 2 O) is supplied, and a mixed gas in which the natural gas and water are mixed is discharged A chamber 110 in which a heating space 151 through which a high temperature flows from the outside is formed; A first heating tube 120 extending in a predetermined length in the heating space 151 with one end connected to the water supply pipe 113 and being heated by the high temperature and vaporizing the water conveyed to the inside by steam, ; A mixing header 130 disposed in the chamber 110 and connected to the other end of the first heating pipe 120 and the end of the gas supply pipe 111 to mix and discharge natural gas and steam supplied in a gaseous state, ; And one end connected to the discharge side of the mixing header 130 and the other end extended in the heating space 151 in the heating space 151 in a state of being connected to the discharge pipe 114, And a second heating pipe (140) for heating the mixed gas to a set temperature.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제1가열관(120) 및 제2가열관(140)이 각각 관통삽입되는 관통공(152,153)이 형성된 판형상으로 이루어지며, 상기 챔버(110) 내부에 직립되게 장착되어 각 관통공(152,153)에 삽입된 제1가열관(120) 및 제2가열관(140)이 고정되도록 지지하는 지지프레임(150); 및 각 가열관(120,140)보다 상대적으로 판두께가 두꺼운 단관형상으로 이루어져 각 가열관(120,140)의 둘레를 둘러싸는 형태로 끼움결합되는 슬리브관(160);을 더 포함하며, 상기 슬리브관(160)은 각 가열관(120,140)이 내경에 끼움결합된 상태로 각 관통공(152,153)에 외경이 끼움결합되어 각 가열관(120,140)의 외부면을 각 관통공(152,153)의 내경으로부터 이격시키는 것을 특징으로 하는 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기가 제공된다.According to another aspect of the present invention, the first heating pipe 120 and the second heating pipe 140 are respectively formed in a plate shape having through holes 152 and 153 through which the heating pipe 120 and the second heating pipe 140 are inserted, A support frame 150 for supporting the first heating pipe 120 and the second heating pipe 140 inserted in the through holes 152 and 153 to be fixed; And a sleeve pipe (160) having a single-piece shape having a relatively thicker plate thickness than each of the heating pipes (120, 140) and being fitted in a circumferential manner around the respective heating pipes (120, 140) The outer surface of each of the heating pipes 120 and 140 is spaced apart from the inner diameter of each of the through holes 152 and 153 so that the outer surface of each of the heating pipes 120 and 140 is separated from the inner diameter of the through holes 152 and 153 A crack preventing heat exchanger according to a phase change characteristic is provided.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 챔버(110)의 하단에는 상하로 개구되어 고열의 배기가스가 유입되는 열유입구(115)가 형성되고, 상기 열유입구(115)와 대향하는 챔버(110)의 상단에는 상하로 개구되어 상기 가열공간(151)으로 유입된 고열을 외부로 배출하는 열배출구(116)가 형성되며, 상기 지지프레임(150)은 제1가열관(120) 및 제2가열관(140)의 슬리브관(160)이 각 관통공(152,153)에 끼움결합되면서 내부에 측방으로 밀폐된 가열공간(151)을 형성하고, 상기 열유입구(115)와 지지프레임(150)의 하단 사이에 연장배치되되 상부로 갈수록 점차적으로 내경이 줄어드는 형태로 경사지게 형성되어 상기 열유입구(115)로 유입된 고열이 상기 가열공간(151)으로 유입되도록 가이드하는 가이드판(170);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a chamber 110 is formed at a lower end of the chamber 110 to form a heat inlet 115 through which a high-temperature exhaust gas flows, and a chamber 110, which faces the heat inlet 115, And a heat outlet 116 is formed at an upper end of the support frame 150 to discharge the high heat introduced into the heating space 151 to the outside and the support frame 150 includes a first heating pipe 120 and a second heating pipe A heating space 151 is formed in the inside of the sleeve pipe 160 of the heat exchanger 140 by being inserted into the through holes 152 and 153 and a space between the heat inlet 115 and the lower end of the support frame 150 And a guide plate 170 formed to be inclined in such a manner that the inner diameter gradually decreases toward the upper part and guide the high heat introduced into the heat inlet 115 into the heating space 151 Heat exchanger for preventing cracks due to phase change Is provided.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 가열공간(151) 내부로 노출된 제1가열관(120)의 둘레에는 제1가열관(120)보다 상대적으로 판두께가 두꺼운 관형상으로 이루어진 제1전열관(121)이 밀착되게 끼움결합되며, 상기 가열공간(151) 내부로 노출된 제2가열관(140)의 둘레에는 제2가열관(140)보다 상대적으로 판두께가 두꺼운 관형상으로 이루어져 제2전열관(141)이 밀착되게 끼움결합되는 것을 특징으로 하는 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a first heat pipe (120) having a relatively thicker plate thickness than the first heat pipe (120) is disposed around the first heat pipe (120) exposed to the inside of the heating space (151) A second heating pipe 140 having a relatively thicker plate thickness than the second heating pipe 140 is formed around the second heating pipe 140 exposed to the inside of the heating space 151, And the heat transfer pipe (141) is closely fitted to the heat transfer tube (141).

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 믹싱헤더(130)는, 일정길이로 연장된 관형상으로 이루어져 내부에 밀폐된 공간부(132)가 마련된 바디부(131) 및, 상기 바디부(131)가 연장된 길이방향을 따라 연장형성되며 바디부(131) 내부에 배치되어 상기 공간부(132)를 가스공급공간(134)과 혼합공간(135)으로 구획하며 연장된 길이방향을 따라 다수 개의 가스주입공(136)이 형성된 분리판(133)을 포함하여 이루어지며, 상기 바디부(131) 상에서 상기 가스공급공간(134)이 마련된 둘레에는 상기 가스공급관(111)의 단부가 연결되고 상기 혼합공간(135)이 마련된 둘레에는 상기 제1가열관(120)의 타단과 제2가열관(140)의 단부가 각각 연결된 것을 특징으로 하는 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기가 제공된다.The mixing header 130 may include a body part 131 having a tubular shape extending to a predetermined length and having a space 132 sealed inside the body part 131, And is disposed inside the body part 131 to divide the space part 132 into a gas supply space 134 and a mixing space 135. A plurality of gas And a separating plate 133 formed with an injection hole 136. An end of the gas supply pipe 111 is connected to the periphery of the gas supply space 134 on the body 131, And the other end of the first heating pipe 120 and the end of the second heating pipe 140 are connected to the periphery of the second heating pipe 135, respectively.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 바디부(131)는 수평배치된 원통형상으로 형성되고, 상기 바디부(131) 상에서 상기 가스공급관(111)의 단부와 상기 제1가열관(120)의 타단은 상기 분리판(133)의 중심을 기준으로 상호 대향하는 위치에 각각 연결되며, 상기 분리판(133)은 상기 가스공급관(111)의 단부와 제1가열관(120)의 타단 사이에 비스듬히 경사진 형태로 배치되어 상기 가스공급공간(134) 및 혼합공간(135) 내부에 와류를 형성하는 것을 특징으로 하는 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기가 제공된다.According to another aspect of the present invention, the body part 131 is formed in a horizontally arranged cylindrical shape, and the end part of the gas supply pipe 111 and the end part of the first heating pipe 120 And the other end is connected to a position opposite to the center of the separating plate 133. The separating plate 133 is disposed between the end of the gas supply pipe 111 and the other end of the first heating pipe 120 at an angle And a vortex is formed in the gas supply space (134) and the mixing space (135) by being arranged in an inclined shape. A heat exchanger for crack prevention according to a phase change is provided.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면,As described above, according to the present invention,

첫째, 열교환기 내에서 공급된 물이 가열되면서 스팀형태로 상변화된 후 천연가스와 혼합되는 구조로 이루어져 물의 상변화에 따른 관로(140) 내부의 온도차이가 발생하지 않으므로, 관로(140)에 상변화에 따른 크랙이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있어 열교환기의 기대수명을 보장하고 유지관리보수 비용을 절감할 수 있다.First, the water supplied from the heat exchanger is heated and mixed with the natural gas after being phase-changed into steam, so that no temperature difference occurs in the channel 140 due to the phase change of the water. It is possible to effectively prevent occurrence of cracks caused by the change, thereby assuring the life expectancy of the heat exchanger and reducing maintenance and repair costs.

둘째, 외부로부터 고열이 유입되는 가열공간(151)이 형성된 챔버(110)와, 상기 가열공간(151) 내에 연장배치되어 고열에 의해 가열되면서 내부에 이송되는 물을 스팀형태로 기화시키는 제1가열관(120)과, 공급되는 상기 스팀과 외부로부터 공급되는 천연가스를 혼합하여 배출하는 믹싱헤더(130) 및, 상기 가열공간(151) 내에 연장배치되어 고열에 의해 가열되면서 내부에 이송되는 혼합가스를 설정온도로 가열시키는 제2가열관(140)을 포함하는 구조와 같이, 하나의 챔버(110)로 각 가열관(120,140)을 동시에 가열시킬 수 있으므로 구조를 간소화할 수 있으며 제조비용을 절감할 수 있다.A first heating unit 151 disposed in the heating space 151 for heating the water to be transferred therein while being heated by the high temperature to vaporize the steam into the heating space 151; A mixing header 130 for mixing and discharging the steam supplied from the outside and natural gas supplied from the outside, and a mixing head 130 which is disposed in the heating space 151 and is heated by the heat, And the second heating pipe 140 for heating the heating pipes 120 and 140 to a predetermined temperature, the respective heating pipes 120 and 140 can be simultaneously heated by one chamber 110, thereby simplifying the structure and reducing the manufacturing cost .

셋째, 각 가열관(120,140)은 챔버(110) 내부에 직립되게 장착된 지지프레임(150)의 관통공(152,153)에 각각 관통삽입되어 수평배치된 상태가 고정지지될 수 있고, 각 가열관(120,140)보다 상대적으로 판두께가 두꺼운 단관형상으로 이루어진 슬리브관(160)이 각 가열관(120,140)의 둘레에 끼움결합되며, 상기 슬리브관(160)은 각 가열관(120,140)이 내경에 끼움결합된 상태로 각 관통공(152,153)에 외경이 끼움결합되어 각 가열관(120,140)의 외부면을 각 관통공(152,153)의 내경과 접촉되지 않도록 이격시켜 보호할 수 있으므로 각 가열관(120,140)과 지지프레임(150)간의 마찰로 인해 관로의 일부가 누수되거나 수명이 단축되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.Third, the heating pipes 120 and 140 are inserted into the through holes 152 and 153 of the support frame 150, which are mounted upright in the chamber 110, so that the heating pipes 120 and 140 can be horizontally disposed and supported. The sleeve pipe 160 is inserted into the inner diameter of each of the heating pipes 120 and 140 so that the inner diameter of each of the heating pipes 120 and 140 is greater than the outer diameter of the sleeve pipe 160. [ The outer surface of each of the heating pipes 120 and 140 can be protected by being separated from the inner surfaces of the through holes 152 and 153 so as not to be in contact with the inner diameter of the through holes 152 and 153. Therefore, It is possible to effectively prevent a part of the pipeline from leaking or shortening the life span due to the friction between the support frames 150.

넷째, 상기 지지프레임(150)은 제1가열관(120) 및 제2가열관(140)의 슬리브관(160)이 각 관통공(152,153)에 끼움결합되면서 내부에 측방으로 밀폐된 가열공간(151)을 형성하고, 상기 열유입구(115)와 지지프레임(150)의 하단 사이에 연장배치되되 상부로 갈수록 점차적으로 내경이 줄어드는 형태로 경사지게 형성된 가이드판(170)이 구비되어 상기 열유입구(115)로 유입된 고열이 상기 가열공간(151)으로 유입되도록 가이드할 수 있으므로 유입된 고열을 가열공간(151)에 집중시키고 챔버(110) 외부로 열이 방출되는 것을 방지할 수 있어 열효율을 극대화할 수 있다.Fourthly, the support frame 150 includes a heating chamber 120 and a second heating tube 140. The sleeve 150 is inserted into the through-holes 152 and 153 of the first heating tube 120 and the second heating tube 140, And a guide plate 170 formed between the heat input port 115 and the lower end of the support frame 150 so as to be gradually inclined toward the upper end of the guide plate 170. The heat input port 115 Can be guided into the heating space 151 so that the introduced high temperature can be concentrated in the heating space 151 and heat can be prevented from being discharged to the outside of the chamber 110, .

다섯째, 상기 가열공간(151) 내부로 노출된 제1가열관(120)의 둘레에는 제1가열관(120)보다 상대적으로 판두께가 두꺼운 관형상으로 이루어진 제1전열관(121)이 밀착되게 끼움결합되며, 상기 가열공간(151) 내부로 노출된 제2가열관(140)의 둘레에는 제2가열관(140)보다 상대적으로 판두께가 두꺼운 관형상으로 이루어져 제2전열관(141)이 밀착되게 끼움결합되어, 각 가열관(120,140)의 전열면적을 대폭 넓힐 수 있으며 축열효과를 제공하여 열효율을 더욱 증대시킬 수 있다.Fifth, a first heat transfer pipe 121 having a relatively thicker plate thickness than the first heating pipe 120 is closely fitted around the first heating pipe 120 exposed to the inside of the heating space 151, And a second heating pipe 140 having a relatively thicker plate thickness than the second heating pipe 140 is formed around the second heating pipe 140 exposed to the inside of the heating space 151, The heat transfer area of each of the heating tubes 120 and 140 can be greatly enlarged and the thermal efficiency can be further increased by providing a heat storage effect.

여섯째, 상기 믹싱헤더(130)는 일정길이로 연장된 관형상으로 이루어져 내부에 밀폐된 공간부(132)가 마련된 바디부(131) 및, 상기 바디부(131)가 연장된 길이방향을 따라 연장형성되며 바디부(131) 내부에 배치되어 상기 공간부(132)를 가스공급공간(134)과 혼합공간(135)으로 구획하며 연장된 길이방향을 따라 다수 개의 가스주입공(136)이 형성된 분리판(133)을 포함하여 이루어지고, 상기 바디부(131) 상에서 상기 가스공급공간(134)이 마련된 둘레에는 상기 가스공급관(111)의 단부가 연결되고 상기 혼합공간(135)이 마련된 둘레에는 상기 제1가열관(120)의 타단과 제2가열관(140)의 단부가 각각 연결된 구조로 이루어짐으로써, 서로 다른 경로로 유입되는 천연가스와 스팀을 고르게 혼합하여 배출할 수 있다.Sixth, the mixing header 130 includes a body portion 131 having a tubular shape extending to a predetermined length and having a space 132 sealed therein, and a body portion 131 extending along the longitudinal direction of the body portion 131 A plurality of gas injection holes 136 are formed in the body part 131 to divide the space part 132 into a gas supply space 134 and a mixing space 135, And an end portion of the gas supply pipe 111 is connected to the periphery of the gas supply space 134 on the body portion 131. The periphery of the mixing space 135 Since the other end of the first heating pipe 120 and the end of the second heating pipe 140 are connected to each other, the natural gas and the steam flowing in different paths can be mixed and discharged evenly.

일곱째, 상기 바디부(131)는 수평배치된 원통형상으로 형성되고, 상기 바디부(131) 상에서 상기 가스공급관(111)의 단부와 상기 제1가열관(120)의 타단은 상기 분리판(133)의 중심을 기준으로 상호 대향하는 위치에 각각 연결되며, 상기 분리판(133)은 상기 가스공급관(111)의 단부와 제1가열관(120)의 타단 사이에 비스듬히 경사진 형태로 배치되어 상기 가스공급공간(134) 및 혼합공간(135) 내부에 와류를 형성하므로 천연가스와 스팀을 더욱 고르게 혼합하여 전체적으로 균일한 혼합비를 갖는 혼합가스를 획득할 수 있다.The end of the gas supply pipe 111 and the other end of the first heating pipe 120 on the body part 131 are connected to the separating plate 133 The separation plate 133 is disposed at an angle between the end of the gas supply pipe 111 and the other end of the first heating pipe 120, Since a vortex is formed in the gas supply space 134 and the mixing space 135, it is possible to mix the natural gas and the steam more evenly to obtain a mixed gas having a uniform overall mixing ratio.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기의 구성을 나타낸 정면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기의 구성을 나타낸 측단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 각 관로와 지지프레임의 관통공 사이에 끼움결합되는 슬리브관의 구성을 나타낸 도 2의 A를 확대한 확대도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지지프레임의 구성을 나타낸 정면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front view showing the construction of a crack preventing heat exchanger according to a phase change according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a side sectional view showing the structure of a crack preventing heat exchanger according to a phase change according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 3 is an enlarged view of an enlarged view of FIG. 2 (A) showing a structure of a sleeve tube fitted between through holes of respective conduits and support frames according to a preferred embodiment of the present invention;
4 is a front view showing the structure of a support frame according to a preferred embodiment of the present invention.

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.The objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기(100)는 열교환기 내에서 물이 가열되면서 스팀형태로 상변화시킨 후 천연가스와 혼합되는 구조로 이루어짐으로써 물의 상변화에 따른 관로 내부의 온도차이가 발생하지 않도록 하여 상변화에 따른 크랙발생을 효과적으로 방지할 수 있는 열교환기(100)로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(110), 제1가열관(120), 믹싱헤더(130) 및 제2가열관(140)을 포함하여 구비된다.The heat exchanger 100 for preventing cracks according to the preferred embodiment of the present invention has a structure in which water is heated in a heat exchanger to be phase-changed into steam and then mixed with natural gas, As shown in FIGS. 1 and 2, the heat exchanger 100 includes a chamber 110, a first heating pipe 120, and a second heating pipe 120, A mixing header 130, and a second heating pipe 140.

먼저, 상기 챔버(110)는 공급된 천연가스와 물을 가열하기 위한 공간을 제공하는 부재로서, 내부에는 외부로부터 고열(대략 400도씨)이 유입되는 가열공간(151)이 형성되며, 측방에는 천연가스(NG)가 공급되는 가스공급관(111), 물(H2O)이 공급되는 물공급관(113) 및, 혼합가스가 배출되는 배출관(114)이 각각 마련된다.First, the chamber 110 is provided with a space for heating the supplied natural gas and water. The chamber 110 has a heating space 151 through which a high temperature (approximately 400 degrees Celsius) flows from the outside, A gas supply pipe 111 to which natural gas (NG) is supplied, a water supply pipe 113 to which water (H 2 O) is supplied, and a discharge pipe 114 to discharge a mixed gas are provided, respectively.

여기서, 상기 챔버(110)의 하부에는 상하로 개구되어 고열의 배기가스가 유입되는 열유입구(115)가 형성되고, 상기 열유입구(115)와 대향하는 챔버(110)의 상부위치에는 상하로 개구되어 상기 가열공간(151)으로 유입되는 고열을 외부로 배출하는 열배출구(116)가 형성된다. 또한, 상기 배기가스는 연료전지 발전시스템에서 공급되는 배기가스이거나 열교환기(100)의 가열을 위해 마련된 별도의 고열공급장치로부터 공급된 배기가스일 수 있다. 더불어, 상기 배출관(114)는 연료전지 발전시스템 상에 구비된 프리컨버터(Pre-Convertver)와 연결되어 천연가스와 스팀이 혼합되어 가열된 상태의 혼합가스가 상기 프리컨버터 측에 공급되도록 한다.A heat input port 115 is formed in the lower portion of the chamber 110 to receive a high temperature exhaust gas. An upper portion of the chamber 110, which faces the heat input port 115, And a heat outlet 116 for discharging the high heat introduced into the heating space 151 to the outside is formed. In addition, the exhaust gas may be exhaust gas supplied from a fuel cell power generation system or exhaust gas supplied from a separate high-temperature feeder provided for heating the heat exchanger 100. In addition, the discharge pipe 114 is connected to a pre-converter provided on the fuel cell power generation system so that natural gas and steam are mixed and heated and mixed gas is supplied to the pre-converter.

그리고, 도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가스공급관(111)은 하나의 주관로가 여러 개의 분기관(112)으로 분기되어 각 분기관(112)이 믹싱헤더(130)에 연장된 길이를 따라 연이어 연결된 구조를 가지며, 상기 물공급관(113)도 마찬가지로 하나의 주관로에서 여러 개의 분기관으로 분기되고 각 분기관이 여러 개의 제1가열관(120)과 개별적으로 연결된 구조를 갖는다.1, 2, and 5, the gas supply pipe 111 is divided into a plurality of branch pipes 112 by one main pipe, so that each branch pipe 112 is connected to the mixing header 130, And the water supply pipe 113 is also branched from one main pipe to a plurality of branch pipes and each branch pipe is connected to the plurality of first heating pipes 120 individually .

상기 제1가열관(120)은 기체 상태의 물을 믹싱헤더(130)에 공급하기 위한 수단으로서, 상기 물공급관(113)에 일단이 연결된 상태로 상기 가열공간(151) 내에 일정길이로 연장배치되며, 상기 고열에 의해 가열되어 타단측으로 이송되는 물을 스팀형태로 기화시켜 타단에 연결된 믹싱헤더(130)로 공급한다. 여기서, 상기 제1가열관(120)은 가열공간 내에서 수평 연장배치된 형태로 상하로 복수 회 절곡되게 형성되어 내부로 유입된 물이 이송되면서 고열에 의해 가열되어 스팀형태로 상변환시킨다.The first heating pipe 120 is a means for supplying gaseous water to the mixing header 130. The first heating pipe 120 is extended in a predetermined length in the heating space 151 with one end connected to the water supply pipe 113, And the water heated by the high temperature and transferred to the other end is vaporized into steam and supplied to the mixing header 130 connected to the other end. Here, the first heating pipe 120 is formed so as to be bent up and down a plurality of times in a horizontally extended form in the heating space, and the water introduced into the first heating pipe 120 is heated by the high temperature to be converted into steam.

상기 믹싱헤더(130)는 기체상태의 천연가스와 기체상태의 스팀을 상호 혼합시키는 수단으로서, 상기 챔버(110) 내에 배치되며 제1가열관(120)의 타단과 상기 가스공급관(111)의 단부에 각각 연결되어 기체상태로 공급되는 스팀과 천연가스를 혼합하여 제2가열관(140) 측으로 배출한다.The mixing header 130 is disposed in the chamber 110 and is connected to the other end of the first heating pipe 120 and the end of the gas supply pipe 111, And the natural gas is mixed with the steam supplied in a gaseous state and discharged to the second heating pipe 140 side.

여기서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 믹싱헤더(130)는, 일정길이로 연장된 관형상으로 이루어져 내부에 밀폐된 공간부(132)가 마련된 바디부(131) 및, 상기 바디부(131)가 연장된 길이방향을 따라 연장형성되며 바디부(131) 내부에 배치되어 상기 공간부(132)를 가스공급공간(134)과 혼합공간(135)으로 구획하며 연장된 길이방향을 따라 다수 개의 가스주입공(136)이 형성된 분리판(133)을 포함하여 이루어지며, 상기 바디부(131) 상에서 상기 가스공급공간(134)이 마련된 둘레에는 상기 가스공급관(111)의 단부가 연결되고 상기 혼합공간(135)이 마련된 둘레에는 상기 제1가열관(120)의 타단과 제2가열관(140)의 단부가 각각 연결된 구조를 가짐으로써, 서로 다른 경로로 유입되는 천연가스와 스팀을 고르게 혼합하여 배출할 수 있다.5 and 6, the mixing header 130 includes a body 131 having a tubular shape extending to a predetermined length and having a space 132 sealed therein, And extends in the longitudinal direction of the body part 131 and is disposed inside the body part 131 to divide the space part 132 into a gas supply space 134 and a mixing space 135, And an end of the gas supply pipe 111 is connected to the periphery of the gas supply space 134 on the body part 131. The end of the gas supply pipe 111 is connected to the gas supply space 134, And the other end of the first heating pipe 120 and the end of the second heating pipe 140 are connected to each other around the mixing space 135 so that the natural gas and steam, It can be mixed and discharged evenly.

또한, 상기 바디부(131)는 수평배치된 원통형상으로 형성되고, 상기 바디부(131) 상에서 상기 가스공급관(111)의 단부와 상기 제1가열관(120)의 타단은 상기 분리판(133)의 중심을 기준으로 상호 대향하는 위치에 각각 연결되며, 상기 분리판(133)은 상기 가스공급관(111)의 단부와 제1가열관(120)의 타단 사이에 비스듬히 경사진 형태로 배치되어 상기 가스공급공간(134) 및 혼합공간(135) 내부에 와류를 형성함으로써, 천연가스와 스팀을 더욱 고르게 혼합하여 전체적으로 균일한 혼합비를 갖는 혼합가스를 획득할 수 있다.The end of the gas supply pipe 111 and the other end of the first heating pipe 120 are connected to each other by the separating plate 133 The separation plate 133 is disposed at an angle between the end of the gas supply pipe 111 and the other end of the first heating pipe 120, By forming a vortex in the gas supply space 134 and the mixing space 135, it is possible to mix the natural gas and steam more evenly to obtain a mixed gas having a uniform overall mixing ratio.

더불어, 상기 가스공급관(111)의 전단에는 유량밸브가 장착되어 밸브의 온오프 동작에 따라 유입량(예를 들면, 0.7L/min) 및 유입압력(예를 들면, 15kPa 내지 49kPa)이 조절되고 공급되는 가스는 대략 14도씨의 온도를 갖는다.In addition, a flow rate valve is mounted at the front end of the gas supply pipe 111 to adjust the inflow amount (for example, 0.7 L / min) and the inflow pressure (for example, 15 kPa to 49 kPa) The gas has a temperature of about 14 degrees Celsius.

그리고, 상기 물공급관(113)의 전단에도 유량밸브가 장착되어 밸브의 온오프 동작에 따라 유입량(예를 들면, 6.25L/min) 및 유입압력(예를 들면, 18kPa 내지 128.9kPa)이 조절되며, 상기 제1가열관(120)을 통해 가열된 물은 100도씨 정도의 스팀형태로 믹싱헤더(130)에 공급된다. 또한, 믹싱헤더(130)의 내부로 유입된 가스와 스팀은 상호간의 온도차이로 혼합공간(135) 내에서 대류현상이 발생되어 더욱 균일하게 혼합될 수 있다.A flow rate valve is also mounted on the front end of the water supply pipe 113 to regulate an inflow amount (for example, 6.25 L / min) and an inflow pressure (for example, 18 kPa to 128.9 kPa) The heated water through the first heating pipe 120 is supplied to the mixing header 130 in the form of steam of about 100 degrees. In addition, the gas and steam introduced into the mixing header 130 may be more uniformly mixed due to a convection phenomenon occurring in the mixing space 135 due to a temperature difference between them.

상기 제2가열관(140)은 혼합된 혼합가스를 가열하기 위한 수단으로서, 일단은 상기 믹싱헤더(130)의 배출측에 연결되고 타단은 상기 배출관(114)에 연결된 상태로 상기 가열공간(151) 내에 일정길이로 연장배치되며, 상기 고열에 의해 가열되어 타단측으로 이송되는 혼합가스를 설정온도로 가열시킨다. 여기서, 상기 제2가열관(140)은 제1가열관(120)과 마찬가지로 가열공간 내에서 상하로 복수 회 절곡되게 연장형성되어 내부로 유입된 혼합가스가 충분히 가열공간의 고열을 전달받아 가열될 수 있도록 한다.The second heating pipe 140 is a means for heating the mixed gas and has one end connected to the discharge side of the mixing header 130 and the other end connected to the discharge pipe 114, ), And the mixed gas heated by the high temperature and transferred to the other end side is heated to a set temperature. Here, the second heating pipe 140 is formed so as to be bent up and down a plurality of times in the heating space in the same manner as the first heating pipe 120, and the mixed gas introduced into the second heating pipe 140 sufficiently receives heat of the heating space .

이와 같은, 챔버(110), 제1가열관(120), 믹싱헤더(130) 및 제2가열관(140)의 조합된 구성 및 기능에 의해, 열교환기 내에서 물이 가열되면서 스팀형태로 상변화된 후 천연가스와 혼합되는 구조로 이루어져 물의 상변화에 따른 관로(140) 내부의 온도차이가 발생하지 않으므로, 관로(140)에 상변화에 따른 크랙이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있어 열교환기의 기대수명을 보장하고 유지관리보수 비용을 절감할 수 있다. 또한, 하나의 챔버(110)로 각 가열관(120,140)을 동시에 가열시킬 수 있으므로 구조를 간소화할 수 있으며 제조비용을 절감할 수 있다.By such a combined structure and function of the chamber 110, the first heating pipe 120, the mixing header 130 and the second heating pipe 140, water is heated in the heat exchanger, Since the temperature of the channel 140 is not changed due to the phase change of the water, cracks due to the phase change can be effectively prevented from being generated in the channel 140, It can guarantee the life expectancy and reduce the maintenance cost. In addition, since each of the heating tubes 120 and 140 can be simultaneously heated by one chamber 110, the structure can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.

한편, 상기 제1가열관(120)과 제2가열관(140)은 열교환기(100) 내에 배치됨에 있어서 수평으로 연장배치되면서 상하로 복수 회 절곡된 상태로 고정될 수 있도록 지지프레임(150)에 의해 지지될 수 있다.The first heating pipe 120 and the second heating pipe 140 are disposed in the heat exchanger 100. The first heating pipe 120 and the second heating pipe 140 may be horizontally extended while vertically folding the support frame 150 upward and downward, Lt; / RTI >

여기서, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 지지프레임(150)은 상기 제1가열관(120) 및 제2가열관(140)이 각각 관통삽입되는 관통공(152,153)이 형성된 판형상으로 이루어지며, 상기 챔버(110) 내부에 직립되게 장착되어 각 관통공(152,153)에 삽입된 제1가열관(120) 및 제2가열관(140)이 고정되도록 지지한다.2 and 4, the support frame 150 is formed in a plate shape having through holes 152 and 153 through which the first heating pipe 120 and the second heating pipe 140 are inserted, respectively, And supports the first heating pipe 120 and the second heating pipe 140 inserted in the through holes 152 and 153 to be fixed in the chamber 110 in an upright manner.

또한, 상기 제1가열관(120) 및 제2가열관(140)의 내부에는 천연가스나 혼합가스가 고압으로 이송되기 때문에 유동하면서 진동이 발생하게 되는데, 이 경우 각 가열관(120,140)은 지지프레임(150) 상에서 형성된 제1관통공(152)이나 제2관통공(153) 등의 관통공(152,153)에 삽입되면서 지지되는 부위에 마찰이 발생하여 접촉부위(외경)가 쉽게 마모되고 훼손될 수 있다.Since the natural gas or the mixed gas is transported to the inside of the first heating pipe 120 and the second heating pipe 140 at high pressure, vibration occurs while flowing. In this case, each of the heating pipes 120 and 140 is supported The contact portion (outer diameter) is easily worn and damaged due to friction generated at the portion to be supported while being inserted into the through holes 152 and 153 of the first through hole 152 and the second through hole 153 formed on the frame 150 .

이에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환기(100)는 각 가열관(120,140)보다 상대적으로 판두께가 두꺼운 단관형상으로 이루어져 각 가열관(120,140)의 둘레를 둘러싸는 형태로 끼움결합되는 슬리브관(160)을 더 포함하여 구비된다. 또한, 상기 슬리브관(160)은 각 가열관(120,140)이 내경에 끼움결합된 상태로 각 관통공(152,153)에 외경이 끼움결합되어 각 가열관(120,140)의 외부면을 각 관통공(152,153)의 내경으로부터 보호할 수 있다. 따라서, 각 가열관(120,140)과 지지프레임(150)간의 마찰로 인해 관로의 일부가 누수되거나 수명이 단축되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.Accordingly, the heat exchanger 100 according to the preferred embodiment of the present invention is formed in a single tube shape having a relatively thicker plate thickness than the respective heating tubes 120 and 140, and is inserted into the sleeve tubes 120 and 140 to surround the heating tubes 120 and 140 (160). The outer surface of each of the heating pipes 120 and 140 is inserted into the through holes 152 and 153 so that the outer surfaces of the heating pipes 120 and 140 are inserted into the through holes 152 and 153 ) From the inner diameter of the pipe. Therefore, it is possible to effectively prevent a part of the duct from leaking or shortening the service life due to the friction between the heating pipes 120 and 140 and the support frame 150.

한편, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 지지프레임(150)은 직립배치된 판형상으로 이루어지고 전방과 후방에 배치된 지지프레임(150)이 각각의 양 측단이 맞물리도록 측방결합되며, 이 두 지지프레임(150) 사이에 다른 두 개의 지지프레임(150)이 더 직립되게 양단이 연결되면서 내부에 밀폐된 가열공간(151)을 형성할 수 있다.2 and 4, the support frame 150 has a plate shape arranged upright, and the support frame 150 disposed at the front side and the rear side is laterally engaged with both side ends of the support frame 150, The two supporting frames 150 are connected to each other so that the two supporting frames 150 are more upright between the two supporting frames 150, thereby forming a closed heating space 151 inside.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환기(100)는 상기 열유입구(115)와 지지프레임(150)의 하단 사이에 연장배치된 가이드판(170)을 더 포함하여 구비되는데, 상기 가이드판(170)은 상부로 갈수록 점차적으로 내경이 줄어드는 형태로 경사지게 형성되어 상기 열유입구(115)로 유입된 고열이 지지프레임(150)에 의해 상기 가열공간으로 유입되도록 가이드된다. 이러한 가이드판(170)의 구성을 통해 상기 열유입구(115)로 유입된 고열이 상기 가열공간(151)으로 유입되도록 가이드할 수 있으므로 유입된 고열을 가열공간(151)에 집중시키고 챔버(110) 외부로 열이 방출되는 것을 방지할 수 있어 열효율을 극대화할 수 있다.The heat exchanger 100 according to the preferred embodiment of the present invention further includes a guide plate 170 extending between the heat inlet 115 and the lower end of the support frame 150, The heating member 170 is inclined in such a manner that the inner diameter gradually decreases toward the upper part so that the high heat introduced into the heat inlet 115 is guided to the heating space by the support frame 150. Since the guide plate 170 can guide the high temperature introduced into the heat inlet 115 into the heating space 151, the heated high temperature can be concentrated in the heating space 151, It is possible to prevent heat from being radiated to the outside, thereby maximizing thermal efficiency.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 가열공간(151) 내부로 노출된 제1가열관(120)의 둘레에는 제1가열관(120)보다 상대적으로 판두께가 두꺼운 관형상으로 이루어진 제1전열관(121)이 밀착되게 끼움결합되며, 상기 가열공간(151) 내부로 노출된 제2가열관(140)의 둘레에는 제2가열관(140)보다 상대적으로 판두께가 두꺼운 관형상으로 이루어져 제2전열관(141)이 밀착되게 끼움결합될 수 있다. 각 가열관(120,140)의 전열면적을 대폭 넓힐 수 있으며 축열효과를 제공하여 열효율을 더욱 증대시킬 수 있다.2, a first heat pipe 120 having a relatively thicker plate thickness than the first heat pipe 120 is disposed around the first heat pipe 120 exposed to the inside of the heating space 151, A second heating pipe 140 having a relatively thicker plate thickness than the second heating pipe 140 is formed around the second heating pipe 140 exposed to the inside of the heating space 151, So that the heat transfer tube 141 can be closely fitted and fitted. The heat transfer area of each of the heating tubes 120 and 140 can be greatly enlarged and the thermal efficiency can be further increased by providing a heat storage effect.

또한, 판두께가 상대적으로 얇은 각 가열관(120,140)의 표면을 외부에서 커버함으로써 고압의 내부압력에 의해 가열관(120,140)이 과도하게 팽창하거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the heating tubes 120 and 140 from being excessively expanded or deformed by the high pressure internal pressure by covering the surfaces of the heating tubes 120 and 140 having relatively thin plate thickness from the outside.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be clear to those who have knowledge.

100...열교환기 110...챔버
111...가스공급관 113...물공급관
114...배출구 115...열유입구
116...열배출구 120...제1가열관
130...믹싱헤더 140...제2가열관
150...지지프레임 151...가열공간
152,153...관통공 160...슬리브관
170...가이드판100 ... heat exchanger 110 ... chamber
111 ... gas supply pipe 113 ... water supply pipe
114 ... outlet 115 ... heat inlet
116 ... heat outlet 120 ... first heating tube
130 ... mixing header 140 ... second heating tube
150 ... supporting frame 151 ... heating space
152,153 ... through hole 160 ... sleeve tube
170 ... guide plate

Claims (4)

천연가스(NG)가 공급되는 가스공급관(111)과 물(H2O)이 공급되는 물공급관(113) 및 상기 천연가스와 물이 혼합된 혼합가스를 외부로 배출하는 배출관(114)이 각각 마련되며, 내부에는 외부로부터 고열이 유입되는 가열공간(151)이 형성된 챔버(110); 상기 물공급관(113)에 일단이 연결된 상태로 상기 가열공간(151) 내에 일정길이로 연장배치되며, 상기 고열에 의해 가열되어 내부에 이송되는 물을 스팀형태로 기화시키는 제1가열관(120); 상기 챔버(110) 내에 배치되며 상기 제1가열관(120)의 타단과 상기 가스공급관(111)의 단부가 각각 연결되어 기체상태로 공급되는 스팀과 천연가스를 혼합하여 배출하는 믹싱헤더(130); 및 일단은 상기 믹싱헤더(130)의 배출측에 연결되고 타단은 상기 배출관(114)에 연결된 상태로 상기 가열공간(151) 내에 일정길이로 연장배치되며, 상기 고열에 의해 가열되어 내부에 이송되는 혼합가스를 설정온도로 가열시키는 제2가열관(140);을 포함하되,
상기 믹싱헤더(130)는, 일정길이로 연장된 관형상으로 이루어져 내부에 밀폐된 공간부(132)가 마련된 바디부(131) 및, 상기 바디부(131)가 연장된 길이를 따라 연장형성되며 바디부(131) 내부에 배치되어 상기 공간부(132)를 가스공급공간(134)과 혼합공간(135)으로 구획하며 연장된 길이방향을 따라 상기 가스공급공간(134)에 주입된 천연가스를 혼합공간(135)으로 주입하기 위한 다수 개의 가스주입공(136)이 형성된 분리판(133)을 포함하며,
상기 바디부(131) 상에서 상기 가스공급공간(134)이 마련된 둘레에는 상기 가스공급관(111)의 단부가 연결되고 상기 혼합공간(135)이 마련된 둘레에는 상기 제1가열관(120)의 타단과 제2가열관(140)의 단부가 각각 연결되며,
상기 바디부(131)는 수평배치된 원통형상으로 형성되고, 상기 바디부(131) 상에서 상기 가스공급관(111)의 단부와 상기 제1가열관(120)의 타단은 상기 분리판(133)의 중심을 중심으로 상호 대향하는 위치에 각각 연결되며,
상기 분리판(133)은 상기 가스공급관(111)의 단부와 제1가열관(120)의 타단 사이에 비스듬히 경사진 형태로 배치되어 상기 가스공급공간(134)과 혼합공간(135) 내부에 와류를 형성하는 것을 특징으로 하는 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기.
A gas supply pipe 111 to which natural gas (NG) is supplied, a water supply pipe 113 to which water (H 2 O) is supplied, and a discharge pipe 114 to discharge a mixed gas in which the natural gas and water are mixed, A chamber 110 in which a heating space 151 for introducing high temperature from the outside is formed; A first heating tube 120 extending in a predetermined length in the heating space 151 with one end connected to the water supply pipe 113 and being heated by the high temperature and vaporizing the water conveyed to the inside by steam, ; A mixing header 130 disposed in the chamber 110 and connected to the other end of the first heating pipe 120 and the end of the gas supply pipe 111 to mix and discharge steam supplied in a gaseous state with natural gas, ; And one end connected to the discharge side of the mixing header 130 and the other end extended in the heating space 151 in the heating space 151 in a state of being connected to the discharge pipe 114, And a second heating pipe (140) for heating the mixed gas to a set temperature,
The mixing header 130 includes a body part 131 having a tubular shape extending to a predetermined length and having a space 132 sealed therein and a body part 131 extending along the extended length of the body part 131 The gas supply space 134 is disposed inside the body part 131 and divides the space part 132 into a gas supply space 134 and a mixing space 135. The natural gas injected into the gas supply space 134 along the extended longitudinal direction And a separation plate 133 formed with a plurality of gas injection holes 136 for injection into the mixing space 135,
An end of the gas supply pipe 111 is connected to the periphery of the gas supply space 134 on the body part 131 and a second end of the first heating pipe 120 is connected to the periphery of the mixing space 135 The ends of the second heating pipe 140 are respectively connected,
The end of the gas supply pipe 111 and the other end of the first heating pipe 120 are connected to each other on the body 131 of the separator 133, And are connected to positions mutually opposed with respect to the center,
The separation plate 133 is disposed obliquely inclined between the end of the gas supply pipe 111 and the other end of the first heating pipe 120 so that the gas is supplied into the gas supply space 134 and the mixing space 135, Wherein the heat exchanger is formed of a heat resistant material.
제 1항에 있어서,
상기 제1가열관(120) 및 제2가열관(140)이 각각 관통삽입되는 관통공(152,153)이 형성된 판형상으로 이루어지며, 상기 챔버(110) 내부에 직립되게 장착되어 각 관통공(152,153)에 삽입된 제1가열관(120) 및 제2가열관(140)이 고정되도록 지지하는 지지프레임(150); 및
각 가열관(120,140)보다 상대적으로 판두께가 두꺼운 단관형상으로 이루어져 각 가열관(120,140)의 둘레를 둘러싸는 형태로 끼움결합되는 슬리브관(160);을 더 포함하며,
상기 슬리브관(160)은 각 가열관(120,140)이 내경에 끼움결합된 상태로 각 관통공(152,153)에 외경이 끼움결합되어 각 가열관(120,140)의 외부면을 각 관통공(152,153)의 내경으로부터 이격시키는 것을 특징으로 하는 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기.
The method according to claim 1,
The first heating pipe 120 and the second heating pipe 140 are formed in the shape of a plate having through holes 152 and 153 through which the first heating pipe 120 and the second heating pipe 140 are inserted. A support frame 150 for supporting the first heating tube 120 and the second heating tube 140 inserted in the first heating tube 120 to be fixed; And
And a sleeve tube (160) having a single tube shape having a relatively thicker plate thickness than each of the heating tubes (120, 140) and being fitted and joined to surround each of the heating tubes (120, 140)
The outer surface of each of the heating pipes 120 and 140 is connected to the outer surface of each of the through holes 152 and 153 so that the outer surface of each of the heating pipes 120 and 140 is connected to the inner surface of the through- Wherein the heat exchanger is spaced apart from the inner diameter.
제 2항에 있어서,
상기 챔버(110)의 하단에는 상하로 개구되어 고열의 배기가스가 유입되는 열유입구(115)가 형성되고, 상기 열유입구(115)와 대향하는 챔버(110)의 상단에는 상하로 개구되어 상기 가열공간(151)으로 유입된 고열을 외부로 배출하는 열배출구(116)가 형성되며,
상기 지지프레임(150)은 제1가열관(120) 및 제2가열관(140)의 슬리브관(160)이 각 관통공(152,153)에 끼움결합되면서 내부에 측방으로 밀폐된 가열공간(151)을 형성하고,
상기 열유입구(115)와 지지프레임(150)의 하단 사이에 연장배치되되 상부로 갈수록 점차적으로 내경이 줄어드는 형태로 경사지게 형성되어 상기 열유입구(115)로 유입된 고열이 상기 가열공간(151)으로 유입되도록 가이드하는 가이드판(170);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기.
3. The method of claim 2,
A heat input port 115 is formed at a lower end of the chamber 110 to receive a high temperature exhaust gas. An upper portion of the chamber 110 opposed to the heat input port 115 is vertically opened, A heat outlet 116 for discharging the high heat introduced into the space 151 to the outside is formed,
The support frame 150 includes a heating space 151 which is sealed laterally inside the sleeve 160 of the first heating pipe 120 and the second heating pipe 140 while being inserted into the through holes 152 and 153, Lt; / RTI >
The heating space 151 is disposed between the heat input port 115 and the lower end of the support frame 150 so that the inner diameter of the heat input port 115 gradually decreases toward the upper portion. And a guide plate (170) for guiding the coolant to be introduced into the heat exchanger.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열공간(151) 내부로 노출된 제1가열관(120)의 둘레에는 제1가열관(120)보다 상대적으로 판두께가 두꺼운 관형상으로 이루어진 제1전열관(121)이 밀착되게 끼움결합되며,
상기 가열공간(151) 내부로 노출된 제2가열관(140)의 둘레에는 제2가열관(140)보다 상대적으로 판두께가 두꺼운 관형상으로 이루어져 제2전열관(141)이 밀착되게 끼움결합되는 것을 특징으로 하는 상변화에 따른 크랙방지용 열교환기.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A first heat transfer pipe 121 having a relatively thicker plate thickness than the first heat transfer pipe 120 is closely fitted around the first heat transfer pipe 120 exposed to the inside of the heating space 151 ,
The second heating pipe 140 is exposed to the inside of the heating space 151. The second heating pipe 140 has a relatively thicker plate than the second heating pipe 140. The second heating pipe 141 is closely fitted to the second heating pipe 140 Wherein the heat exchanger is a heat exchanger for preventing cracks due to a phase change.
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CN112054229A (en) * 2019-06-06 2020-12-08 丰田自动车株式会社 Fuel cell system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200004970A (en) * 2018-07-05 2020-01-15 고상진 Anti-vibration structure of high-temperature humidifier
KR102078031B1 (en) * 2018-07-05 2020-02-17 고상진 Anti-vibration structure of high-temperature humidifier
CN112054229A (en) * 2019-06-06 2020-12-08 丰田自动车株式会社 Fuel cell system
CN112054229B (en) * 2019-06-06 2024-06-07 丰田自动车株式会社 Fuel cell system

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