KR101995982B1 - 액화천연가스 연료 선박용 기화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액화천연가스 연료 선박용 기화기에 관한 것으로, 내부공간에 열매체의 유출입을 허용하는 열매체 유입관과 열매체 유출관을 갖춘 케이싱과, 액화가스의 공급을 돕도록 케이싱의 내부공간에 진입되어 있는 관말부에 일 매니폴드를 장착한 액화가스 공급관, 기화된 기화가스의 배출을 돕도록 케이싱의 내부공간에 진입되어 있는 관말부에 타 매니폴드를 장착한 기화가스 배출관, 및 액화가스 공급관의 일 매니폴드와 기화가스 배출관의 타 매니폴드 사이에 관축방향을 따라 병렬배치된 다수의 열교환 파이프;를 구비하고, 다수의 열교환 파이프는 나선모양으로 권회되어 있다.

Description

액화천연가스 연료 선박용 기화기 {Vaporizer for LNG ship}

본 발명은 액화천연가스 연료 선박용 기화기에 관한 것이다.

일반적으로, LNG는 극저온 상태로 냉각되어 가스상의 천연가스 체적을 현저하게 감소시켜 육상 설비나 해상 설비를 통해 원거리 운반에 적합하다. 이에 LNG의 소비량이 전 세계적으로 늘어가고 있는 추세이다.

일례로, LNG는 액화천연가스 연료 선박의 연료로도 사용될 수 있는바, 극저온 상태의 액화천연가스를 저장할 수 있는 가스 탱크를 구비한다. 이러한 액화천연가스 연료 선박은 가스 탱크 내에 수용된 LNG를 사용하기 위해 재기화 장치를 설치하는데, LNG를 재기화하기 위한 열원으로 스팀, 해수 등을 사용할 수 있다. 해수를 열원으로 사용하는 재기화기로는 특허문헌 1에 개시된 Shell & tube 타입의 열교환기를 채용할 수 있다.

종래기술에 따른 Shell & tube 타입의 열교환기는 쉘(shell)과 튜브(tube) 및 배플(baffle)로 구성되는데, 예컨대 셀의 내부를 가로질러 유동하는 열원과 튜브를 따라 유동하는 저온의 LNG 간에 열교환을 통해 LNG의 기화를 유도할 수 있게 된다. 통상적으로, Shell & tube 타입의 열교환기는 전열면적과 열교환율을 향상시키기 위해 쉘 내에서 열원의 유체흐름을 유도하는 배플을 구비하고 있으며, 널리 알려져 있듯이 배플은 쉘의 내부에서 튜브를 고정시키는 플레이트일 수 있다.

Shell & tube 타입의 열교환기는 특허문헌 1에 도시된 바와 같이 전열면적을 증가시키기 위해 튜브의 길이를 신장시켜야 하기 때문에 한정된 내부공간을 갖는 액화천연가스 연료 선박 내에서의 점유공간이 늘어날 수밖에 없으며, 쉘 내부에서 배플의 갯수를 늘려 열원의 유동방향을 강제로 안내함으로써 전열량을 증가시킬 수 있는데 반해 열원의 난류흐름을 야기시킬 수 있는 단점과 복잡한 구조를 제공할 수 밖에 없다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0122537호

본 발명은 전술된 문제점을 해소하기 위해 창출된 것으로, 열매체(열원)를 통해 초저온의 유체(LNG)를 가스상으로 기화시킬 수 있는 콤팩트(compact)형 기화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

덧붙여서, 본 발명은 종래의 배플을 대신하여 일정한 간격으로 나선모양으로 감겨져 있는 다수의 열교환 파이프를 통해 케이싱 내에서 열매체의 선회 흐름을 강제로 유도하여 열매체와 액화가스 간의 접촉 기회를 충분히 제공할 수 있도록 설계되어 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박용 기화기는 속이 비어 있는 통형상부와, 통형상부의 일 개방단부를 마감하는 제1 엔드 플레이트, 및 통형상부의 타 개방단부를 마감하는 제2 엔드 플레이트를 구비한 케이싱과; 열매체 공급원에서 케이싱으로 길이연장되어, 열매체를 케이싱의 내부공간으로 공급하는 열매체 유입관; 케이싱의 내부공간에서 순환이동하는 열매체를 배출하는 열매체 유출관; 액화가스 저장탱크에서 케이싱의 내부공간으로 길이연장되어 액화가스를 공급하는 액화가스 공급관; 케이싱의 내부공간에서 외부로 길이연장되어 기화된 가스를 외부로 배출하는 기화가스 배출관; 케이싱의 제1 엔드 플레이트와 제2 엔드 플레이트 사이에 배치되도록, 액화가스 공급관의 관말부와 기화가스 배출관의 관말부에서 동축방향으로 유체연통가능하게 길이연장되어 있는 관형상의 매니폴드; 및 액화가스 공급관의 관말부에 배치된 일 매니폴드와 기화가스 배출관의 관말부에 배치된 타 매니폴드 사이에 유체연통가능하도록 개재되어 기화 공간을 제공하는 다수의 열교환 파이프;로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 매니폴드는 유체유동가능한 반원단면형상의 관부와; 열교환 파이프의 각 단부를 수용할 수 있는 다수의 제1 결합공과 다수의 제2 결합공을 관축방향을 따라 배치하는 반원단면형상의 몸체부;를 구비할 수 있다.

본 발명은 매니폴드의 관축방향을 따라 다수의 제1 결합공을 소정의 이격간격을 두고 일렬로 배치되는 반면에, 매니폴드의 관축방향을 따라 다수의 제2 결합공을 소정의 간격을 두고 일렬로 배치되고 다수의 제1 결합공과는 매니폴드의 관둘레방향으로 이격되어 상호 평행하게 배열될 수 있다.

특별하기로, 본 발명은 매니폴드에서 관축방향을 따라 다수의 제1 결합공과 다수의 제2 결합공을 교호적으로 병렬 배치할 수 있다.

덧붙여서, 본 발명은 제1 결합공 사이의 이격간격과 제2 결합공 사이의 이격간격을 열교환 파이프의 외경보다 크거나 동일한 크기를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 매니폴드는 관부와 인접하는 제1 및 제2 결합공 가장자리 둘레에 테이퍼부를 형성할 수 있다.

본 발명은 아르키메데스 나선모양으로 감겨져 있는 열교환 파이프를 구비할 수 있다.

열교환 파이프는 케이싱의 중심 영역에 인접하게 배치된 액화가스 공급관(또는 기화가스 배출관)의 관말부에 연결된 매니폴드의 관축방향과 직교되는 관둘레방향을 따라 나선모양으로 감져질 수 있도록 배치될 수 있다.

본 발명은 액화가스 공급관의 관말부에 엔드 캡을 추가로 구비할 수 있고, 기화가스 배출관의 관말부에도 엔드 캡을 추가로 구비할 수 있다.

제1 엔드 플레이트는 액화가스 공급관의 관말부와 기화가스 배출관의 관말부와 대응되는 위치에 안착공을 형성할 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 콤팩트한 구조임에도 불구하고 열매체와 액화가스 간의 열교환율을 향상시킬 수 있도록 설계되어 있다.

특히, 본 발명은 종래기술에 따른 열교환기에 구비된 배플 등의 구성부재를 제거하였으며 나선형상으로 권회된 다수의 열교환 파이프의 병렬배치를 매개로 하여 열매체의 신뢰할 수 있는 선회이동을 유도할 수 있다.

본 발명은 일렬의 제1 결합공과 일렬의 제2 결합공을 갖춘 매니폴드를 통해 액화가스 공급관 및/또는 기화가스 배출관 등의 튜브와 열교환 파이프을 따라 유동하는 유체의 누설을 방지할 뿐만 아니라 견고한 결합상태를 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박용 기화기를 일측에서 바라본 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박용 기화기를 타측에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 액화천연가스 연료 선박용 기화기를 개략적으로 도시한 분해사시도이다.
도 4는 도 2의 A-A 선으로 절취한 액화천연가스 연료 선박용 기화기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 도 2의 B-B 선으로 절취한 액화천연가스 연료 선박용 기화기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 원호부(C)의 확대도이다.
도 7은 액화가스 공급관의 관말부를 개략적으로 도시한 사시도이며, 기화가스 배출관의 관말부와 동일 구성으로 이루어질 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 관말부를 개략적으로 도시한 분해사시도이다.

이제, 본 발명에 따른 액화천연가스 연료 선박용 기화기는 첨부 도면을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.

본 발명의 장점, 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되는 실시예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불명료하게 할 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박용 기화기는 속이 비어 있는 통형상의 케이싱(1)과, 열매체 유입관(2), 열매체 유출관(3), 액화가스 공급관(4), 기화가스 배출관(5), 및 열교환 파이프(7)로 이루어져 있다. 본 발명은 열매체 유입관(2), 열매체 유출관(3), 액화가스 공급관(4), 기화가스 배출관(5)을 관축방향을 따라서 상호 중첩되지 않게 배치되는 것이 바람직할 것이다. 여기서, 관축방향이라는 용어는 액화가스 공급관(4) 및/또는 기화가스 배출관(5)을 기준으로 하는 이들의 길이방향을 의미한다.

본 발명에 따른 액화천연가스 연료 선박용 기화기는 열매체 충진공간과 열교환 파이프의 수용공간을 제공하는데, 외부로부터 공급되는 액화가스를 열매체 충진공간을 경유하면서 기화하도록 설계되어 있다. 본 발명에서 액화가스는 액화천연가스(LNG)를 기초로 하여 설명하고 있으며, 이에 국한되지 않는다. 덧붙여서, 본 발명의 기화기는 액화천연가스 연료 선박에 국한되어 사용되지 않고, 열교환 방식을 통해 액화가스를 기화가스로 기화시키는 열교환기를 채용한 다양한 분야에 적용가능함을 미리 밝혀둔다.

케이싱(1)은 액화가스 공급관(4)의 관말부와, 기화가스 배출관(5)의 관말부, 및 액화가스 공급관의 관말부와 기화가스 배출관의 관말부 사이에 개재되어 기화 공간을 제공하는 열교환 파이프(7)를 수용할 수 있는 내부공간을 제공하는 구성부재로서, 전술된 열교환 파이프를 따라 액화가스를 유동하는 과정에서 열매체와의 열교환에 의해 기화가스로 기화될 수 있도록 열매체 충진공간으로도 사용된다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 케이싱(1)은 속이 비어 있는 통형상부(11)와 통형상부(11)의 일 개방단부를 마감하는 제1 엔드 플레이트(12) 및 통형상부(11)의 타 개방단부를 마감하는 제2 엔드 플레이트(13)를 구비한다. 즉, 케이싱(1)은 통형상부(11)와 제1 엔드 플레이트(12) 및 제2 엔드 플레이트(13)로 한정된 내부공간을 형성하는데, 이 내부공간은 앞서 기술된 열매체 충진공간 뿐만 아니라 열교환 파이프의 수용공간을 제공하게 된다. 제1 엔드 플레이트(12)는 액화가스 공급관(4)의 관말부와 기화가스 배출구(5)의 관말부와 대응되는 위치에 2개의 안착공(124,125)을 형성하는데, 액화가스 공급관(4)은 제2 엔드 플레이트(13)를 관통해 케이싱의 내부공간을 가로질러 배치되되, 이의 관말부는 제1 엔드 플레이트(12)의 안착공(124)에 삽입되어 액화가스 공급관(4)의 관말부를 지지보유할 수 있도록 돕는다. 이와 상응하게, 기화가스 배출관(5)도 제2 엔드 플레이트(13)를 관통해 케이싱의 내부공간을 가로질러 배치되되, 이의 관말부는 제1 엔드 플레이트(12)의 안착공(125)에 삽입되어 기화가스 공급관(5)의 관말부를 지지보유할 수 있도록 돕는다.

케이싱(1)은 열매체 유입관(2)과 열매체 유출관(3)을 갖춰, 케이싱의 내부공간으로 열매체의 유출입을 허용할 수 있다. 즉, 열매체 유입관(2)은 열매체 공급원(미도시)으로부터 연장되어 열매체를 케이싱(1)의 내부공간으로 공급할 수 있으며, 열매체 유출관(3)은 케이싱(1)에 연결되어 열매체를 외부 배출을 가능하게 한다. 참고로, 열매체는 액화가스를 기화가스로 기화시키는 열원이며, 온수 혹은 고온의 글리콜 워터(glycol water) 등으로 이루어질 수 있다.

열매체(heating medium)는 열매체 유입관(2)을 통해 케이싱(1)의 내부공간으로 유입되고, 케이싱의 내부공간 내에서 관축방향으로 인접하게 배치된 다수의 열교환 파이프(7)의 나선방향을 따라 순환이동(혹은 선회이동)하면서 열교환 파이프 내에 액화가스와의 사이에서 열교환을 실시한 다음에, 열매체 유출관(3)을 통해 외부로 배출된다. 도 5의 일점 쇄선 화살표는 앞서 기술된 열매체의 대표적인 이동 경로를 표시한 것이다.

외부로 배출된 열매체는 가열수단으로 재가열되어 열매체 유입관(2)을 통해 재차 케이싱(1)으로 순환공급될 수도 있다.

액화가스 공급관(4)은 액화가스(예컨대, LNG) 저장탱크에서 케이싱(1)까지 배관되어, 열매체와 혼합되지 않고 액화가스를 케이싱의 내부로 안내할 수 있다.

기화가스 배출관(5)은 액화가스 공급관(4)으로부터 공급된 액화가스를 케이싱 내부에 충진되어 있는 열매체로 가열하여 기화된 기화가스를 외부로 배출하는 구성부재이다.

본 발명은 액화가스 공급원(4)으로 공급된 액화가스를 열매체와의 접촉 면적을 넓혀 기화 공간을 제공하는 다수의 열교환 파이프(7)를 액화가스 공급관(4)의 관말부와 기화가스 배출관(5)의 관말부 사이에 개재한다.

본 발명은 액화가스 공급관의 관말부 및/또는 기화가스 배출관의 관말부와 열교환 파이프의 각 단부 사이에 신뢰할 수 있는 결속상태를 보장하기 위해 액화가스 공급관(4)의 관말부와 기화가스 배출관(5)의 관말부에 매니폴드(6;manifold)를 유체연통가능하게 배치한다. 다시 말하자면, 액화가스는 액화가스 공급관(4)을 통해 액화가스 공급관(4)의 관말부에 배치된 일 매니폴드(6)로 안내되고, 매니폴드(6)와 유체연통가능하게 배치된 열교환 파이프(7)를 따라 기화가스 배출관(5)의 관말부에 결합된 타 매니폴드(6)를 경유하여, 기화가스 배출관(5)을 통해 기화된 기화가스를 외부 저장소로 이동될 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박용 기화기는 기화기의 내부공간으로 진입하는 액화가스 공급관(4)의 끝단에서 동축방향으로 매니폴드(6)와 엔드 캡(8;end cap)을 배치한다. 즉, 액화가스 공급관(4)의 관말부는 액화가스 공급관(4)의 끝단에 예컨대 용접방식으로 고정되어 액화가스 공급관(4)과 열교환 파이프(7)를 유체연통가능하게 하는 매니폴드(6)와, 예컨대 용접방식을 통해 매니폴드(6)의 끝단을 차폐하는 동시에 제1 엔드 플레이트(12)의 안착공(124) 내에 삽통되는 엔드 캡(8)으로 구성된다. 바람직하기로, 액화가스 공급관(4)과 매니폴드(6) 및 엔드 캡(8)은 동일한 외경 크기와 동일한 외형으로 형성될 수 있다. 또한, 본 발명은 기화기의 내부공간에서 진출하는 기화가스 배출관(5)의 끝단에서 동축방향으로 매니폴드(6)와 엔드 캡(8)을 배치한다. 즉, 기화가스 배출관(5)의 관말부는 기화가스 배출관(5)의 끝단에 예컨대 용접방식으로 고정되어 열교환 파이프(7)와 기화가스 배출관(5)을 유체연통가능하게 하는 매니폴드(6)와, 예컨대 용접방식을 통해 매니폴드(6)의 끝단을 차폐하는 동시에 제1 엔드 플레이트(12)의 안착공(125) 내에 삽통되는 엔드 캡(8)으로 구성된다. 바람직하기로, 기화가스 배출관(5)과 매니폴드(6) 및 엔드 캡(8)은 동일한 외경 크기와 동일한 외형으로 형성될 수 있다.

매니폴드(6)는 액화가스 공급관(4)의 끝단과 기화가스 배출관(5)의 끝단에서 유체연통가능하도록 결합될 수 있으며, 이들의 관축방향으로 길이연장된다. 본 발명에 따른 기화기는 매니폴드(6)를 수단으로 하여 이의 관축방향을 따라 다수의 열교환 파이프(7)를 병렬배치할 수 있도록 돕는 동시에 액화가스 공급관(4)/기화가스 배출관(5)과 열교환 파이프(7) 간의 유체연통을 가능하도록 돕는 구성부재이다.

도 5를 참조로 하면, 열교환 파이프(7)의 일 단부는 케이싱의 중심 영역에 인접하게 배치된 액화가스 공급관(4)에 구비된 일 매니폴드(6)에 결합되는 반면에 열교환 파이프(6)의 타 단부는 케이싱의 내주면 둘레에 배치된 기화가스 공급관(5)에 구비된 타 매니폴드(6)에 결합될 수 있다. 이와 달리, 액화가스 공급관이 케이싱의 내주면 둘레에 인접하게 배치되고 기화가스 배출관이 케이싱의 중심 영역에 인접하게 배치될 수도 있다.

특별하기로, 본 발명은 종래의 열교환기에 구비된 배플을 제거하고 열매체와 액화가스 간의 접촉 기회를 향상시킬 수 있는 콤팩트한 구조를 제공할 수 있도록 액화가스 공급관(4)의 관말부에 배치된 일 매니폴드(6)와 기화가스 배출관(5)의 관말부에 배치된 타 매니폴드(6) 사이에 나선모양으로 권회(卷回)된 열교환 파이프(7)를 유체연통가능하게 개재한다. 열교환 파이프(7)는 도 3 또는 도 5에 도시되었듯이 액화가스 공급관에 연결된 매니폴드(6)의 관축방향과 직교되는 관둘레방향을 따라 일정한 간격으로 나선모양으로 감겨져 있다. 다시 말하자면, 열교환 파이프(7)는 케이싱(1)의 중심 영역에 인접하게 배치된 액화가스 공급관(4)을 중심으로 하여 아르키메데스(Archimedes) 나선모양으로 형성되며, 이러한 나선형상을 통해 열교환 파이프는 케이싱의 중심 영역에 배치된 배관, 예컨대 액화가스 공급관의 관둘레방향을 따라 권회 횟수를 늘려 열교환 파이프를 더욱 길이연장시킬 수 있고, 결과적으로 열매체와의 접촉 면적을 증가시킬 수 있을 것이다. 물론, 기화가스 배출관(5)이 케이싱(1)의 중심 영역에 배치되는 경우에 열교환 파이프는 기화가스 배출관을 중심으로 하여 매니폴드의 관둘레방향을 따라 나선모양으로 감져질 수 있다.

본 발명은 아르키메데스 나선모양의 열교환 파이프의 기하학적 형상을 기초로 하여 열매체 유입관(2)으로 공급된 열매체를 열교환 파이프의 권선방향으로 순환 회전시켜 열매체 유출관(3)을 통해 외부로 배출시킬 수 있다. 이러한 구조는 길게 뻗어 있는 열교환 파이프를 나선모양으로 권선(도 5 참조)시켜 콤팩트한 기화기를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 매니폴드의 관축방향을 따라 다수의 열교환 파이프를 조밀하게 병렬배치(도 4 참조)함으로써 액화가스의 유동방향에 대해 열매체의 이동경로를 향류(counter flow) 또는 병류(co-current flow)로 강제로 유도하여 열교환율을 향상시킬 수 있다.

매니폴드(6)는 유체연통가능한 관부(61;管部)와 열교환 파이프의 각 단부를 유체연통가능하게 결합하는 몸체부(62)를 구비하는바, 관부(61)와 몸체부(62)는 용접 등의 수단을 통해 단일 부품을 이루어질 수 있다. 도시된 바와 같이, 매니폴드(6)는 관부(61)와 몸체부(62)를 관축방향으로 결합하여 전반적으로 관형상으로 형성되어, 액화가스 공급관(4) 및/또는 기화가스 배출관(5)의 외주면과 단차를 형성하지 않고 일관으로 형성할 수 있다.

반원단면형상의 관부(61)는 액화가스 공급관(4)과 기화가스 배출관(5)을 따라 유동하는 유체의 이동경로로 사용될 수 있다. 반원단면형상의 몸체부(62)는 결합공(621,622)을 제외하고 속이 채워져 있는 솔리드(solid) 타입으로 형성되어 반원단면형상의 관부에 길이방향(혹은 관축방향)으로 형성된 개방부를 폐쇄할 수 있다. 결과적으로, 매니폴드(6)는 관부(61)와 몸체부(62)의 결합공(621,622)을 통해 액화가스 공급관과 기화가스 배출관을 상호 유체연통가능하게 돕는 관형부재이다.

몸체부(62)는 도 5에 도시된 바와 같이 이의 관축방향과 직교되는 두께방향으로 열교환 파이프(7)의 각 단부를 수용할 수 있는 다수의 제1 결합공(621)과 다수의 제2 결합공(622)을 천공할 수 있다. 다수의 제1 결합공(621)은 매니폴드(6)의 관축방향을 따라 소정의 간격을 두고 이격배치되어 있는데, 제1 결합공(621) 사이의 이격간격(D₁)은 열교환 파이프(7)의 외경보다 크게 형성될 수 있으며, 바람직하기로는 동일한 크기를 갖는다. 이와 대응되게, 다수의 제2 결합공(622)은 매니폴드(6)의 관축방향을 따라 소정의 간격을 두고 이격배치되어 있는데, 제2 결합공(622) 사이의 이격간격(D₂)은 열교환 파이프(7)의 외경보다 크게 형성될 수 있으며, 바람직하기로는 동일한 크기를 갖는다. 다수의 제2 결합공(622)에 결합된 아르키메데스 나선모양의 열교환 파이프(7)는 다수의 제1 결합공(621)에 결합된 아르키메데스 나선모양의 열교환 파이프 사이에 배치되어 열교환 파이프를 인접배치될 수 있도록 한다. 또한, 관축방향으로 병렬배치된 다수의 열교환 파이프를 평판 나선형으로 권회될 수 있게 열교환 파이프의 양 단부에는 굴곡부(72)를 구비하여 매니폴드의 제1 결합공(621)과 제2 결합공(622) 사이에 정합될 수 있도록 돕는다.

도 8을 참조로 하면, 다수의 제1 결합공(621)은 매니폴드(6)의 관축방향을 따라 일렬로 배치된다. 다수의 제2 결합공(622)도 매니폴드(6)의 관축방향을 따라 일렬로 배치되되, 다수의 제1 결합공(621)과 관둘레방향으로 이격배치되어 상호 평행하게 정렬될 수 있다. 결과적으로, 매니폴드(6)는 관축방향을 따라 제1 결합공(621)과 제2 결합공(622)을 교호적(交互的)으로 병렬 배치되어 있다. 이는 제1 결합공(621)에 끼워 넣어진 열교환 파이프(7)의 단부를 고정하는 용접하는 과정에서 인접하게 배치된 제2 결합공(622)과 열교환 파이프(7) 단부의 용접부에서 소정의 간격을 제공하여 용접의 편이성을 제공할 뿐만 아니라 용접 불량으로 인한 내구성 저하 요인을 배제할 수 있을 것이다.

덧붙여서, 매니폴드(6)는 관부(61)와 인접하게 배치된 결합공(621,622) 가장자리 둘레에 테이퍼부(623)를 형성한다. 테이퍼부(623)는 도시된 바와 같이 몸체부의 외주면으로 갈수록 직경이 감소되는 경사면으로 형성된다. 결합공(621,622)은 테이퍼부(623)를 통해 관로의 단면적을 변화시킬 수 있는데, 이는 연속의 법칙(law of continuity)에 따라 결합공(621,622)을 따라 유동하는 유체의 유속을 가변시킬 수 있다. 연속의 법칙은 유체가 관로를 따라 흐를 경우에 유체의 유속은 관로 단면적에 반비례하므로 단면적이 작아질수록 유속이 빨라진다. 도 6에 도시된 결합공(621)은 열교환 파이프(7)의 일 단부로 갈수록 관로 단면적을 작게 하여 관부(61) 내에 유체(다시 말하자면, 액화가스)를 신속하게 열교환 파이프(7)로 안내시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 액화가스 공급관을 따라 이송된 액화가스를 결합공(621,622)를 관통하면서 빠른 유속으로 열교환 파이프(7)로 안내되어, 액화가스 공급관의 관말부 내에서 액화가스의 정체현상을 방지할 수 있으며 열교환 파이프로의 용이한 진입을 통해 열접촉 기회를 제공할 수 있게 될 것이다.

이외에도, 본 발명은 관부(61)와 결합공(621,622) 사이에 개재된 테이퍼부(623)를 매개로 하여 관부(61)에서 제1 결합공(621)으로 액화가스 유입시 관로 단면적의 급축소와 제2 결합공(622)에서 관부(61)로 기화가스 배출시 관로 단면적의 급확대되는 부분에서 관로 수두손실, 결합공 가장자리 둘레에 응력집중이 발생되어 구조적 취약성, 그리고 급축소/급확대되는 부분에서 발생하는 유체의 난류 흐름을 방지할 수 있다.

본 발명은 매니폴드(6)의 길이방향(혹은 관축방향)을 따라 다수의 열교환 파이프(7)를 병렬로 인접배치한다. 이는 병렬배치된 다수의 열교환 파이프를 통해 열매체와의 열교환 접촉 면적을 넓혀 기화능력을 향상시킬 수 있다. 바람직하기로, 매니폴드(6)는 제1 엔드 플레이트(12)와 제2 엔드 플레이트(13)의 이격거리와 동일한 길이(L)로 길이연장될 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 매니폴드(6)의 관축방향으로 병렬배치된 다수의 열교환 파이프(7)를 제1 엔드 플레이트(12)와 제2 엔드 플레이트(13) 사이에 개재하는데, 도 4에 도시된 바와 같이 매니폴드의 관축방향으로 최우측에 배치된 열교환 파이프(7)를 제1 엔드 플레이트(12)의 내부면과 접촉되게 배치할 수 있고 매니폴드의 최좌측에 배치된 열교환 파이프(7)를 제2 엔드 플레이트(13)의 내주면과 접촉되게 배치할 수 있다. 본 발명에서, 액화가스 공급관(4)은 제1 엔드 플레이트(12)의 안착공(124)과 제2 엔드 플레이트를 통해 지지되는 한편 액화가스 공급관(4)의 관말부에서 관둘레방향으로 나선모양으로 권회하는 다수의 열교환 파이프를 제1 엔드 플레이트(12)와 제2 엔드 플레이트(13) 사이에서 상호 접촉되게 배치함으로써, 배관을 따라 유동하는 유체로 인해 장시간 진동에 노출되어도 피팅(fitting)의 신뢰할 수 있는 결속상태를 유지할 수 있게 된다. 기화가스 배출관(5) 또한 액화가스 공급관과 동일한 방식으로 피팅되어 있기에 동일한 효과를 기대할 수 있을 것이다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 액화천연가스 연료 선박용 기화기는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1 ----- 케이싱,
2 ----- 열매체 유입관,
3 ----- 열매체 유출관,
4 ----- 액화가스 공급관,
5 ----- 기화가스 배출관,
6 ----- 매니폴드,
7 ----- 열교환 파이프,
8 ----- 엔드 캡.

Claims (10)

1. 속이 비어 있는 통형상부(11)와, 상기 통형상부(11)의 일 개방단부를 마감하는 제1 엔드 플레이트(12), 및 상기 통형상부(11)의 타 개방단부를 마감하는 제2 엔드 플레이트(13)를 구비한 케이싱(1)과;
   열매체 공급원에서 상기 케이싱으로 길이연장되어, 열매체를 상기 케이싱의 내부공간으로 공급하는 열매체 유입관(2);
   상기 케이싱의 내부공간에서 순환이동하는 상기 열매체를 배출하는 열매체 유출관(3);
   액화가스 저장탱크에서 상기 케이싱(1)의 내부공간으로 길이연장되어 액화가스를 공급하는 액화가스 공급관(4);
   상기 케이싱(1)의 내부공간에서 외부로 길이연장되어 기화된 가스를 외부로 배출하는 기화가스 배출관(5);
   상기 케이싱(1)의 상기 제1 엔드 플레이트(12)와 상기 제2 엔드 플레이트(13) 사이에 배치되도록, 상기 액화가스 공급관(4)의 관말부와 상기 기화가스 배출관(5)의 관말부에서 동축방향으로 유체연통가능하게 길이연장되어 있는 관형상의 매니폴드(6); 및
   상기 액화가스 공급관(4)의 관말부에 배치된 일 매니폴드(6)와 상기 기화가스 배출관(5)의 관말부에 배치된 타 매니폴드(6) 사이에 유체연통가능하도록 개재되어 기화 공간을 제공하는 다수의 열교환 파이프(7);로 이루어지는데,
   상기 매니폴드(6)는 반원단면형상의 관부(61)와; 상기 열교환 파이프(7)의 각 단부를 수용할 수 있는 다수의 제1 결합공(621)과 다수의 제2 결합공(622)을 관축방향을 따라 배치하는 반원단면형상의 몸체부(62);를 구비하여,
   상기 액화가스는 상기 다수의 열교환 파이프(7)를 따라 상기 케이싱의 내부공간에 충진된 열매체를 경유하면서 기화되는 액화천연가스 연료 선박용 기화기.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 다수의 제1 결합공(621)은 상기 매니폴드(6)의 관축방향을 따라 소정의 이격간격(D₁)을 두고 일렬로 배치되며,
   상기 다수의 제2 결합공(622)은 상기 매니폴드(6)의 관축방향을 따라 소정의 간격(D₂)을 두고 일렬로 배치되고, 상기 다수의 제1 결합공(621)과는 상기 매니폴드(6)의 관둘레방향으로 이격되어 상호 평행하게 배열되는 액화천연가스 연료 선박용 기화기.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 매니폴드(6)는 관축방향을 따라 상기 다수의 제1 결합공(621)과 상기 다수의 제2 결합공(622)을 교호적으로 병렬 배치하는 액화천연가스 연료 선박용 기화기.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 결합공(621) 사이의 이격간격(D₁)과 상기 제2 결합공(622) 사이의 이격간격(D₂)은 상기 열교환 파이프(7)의 외경보다 크거나 동일한 크기를 갖는 액화천연가스 연료 선박용 기화기.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 매니폴드(6)는 상기 관부(61)와 인접하는 상기 제1 및 제2 결합공(621,622) 가장자리 둘레에 테이퍼부(623)를 형성하는 액화천연가스 연료 선박용 기화기.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 열교환 파이프(7)는 아르키메데스 나선모양으로 감겨져 있는 액화천연가스 연료 선박용 기화기.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 열교환 파이프(7)는 상기 케이싱(1)의 중심 영역에 인접하게 배치된 상기 액화가스 공급관(4) 또는 상기 기화가스 배출관(5)의 관말부에 연결된 매니폴드(6)의 관축방향과 직교되는 관둘레방향을 따라 나선모양으로 감져져 있는 액화천연가스 연료 선박용 기화기.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 액화가스 공급관(4)의 관말부는 엔드 캡(8)을 추가로 구비하고,
   상기 기화가스 배출관(5)의 관말부는 엔드 캡(8)을 추가로 구비하는 액화천연가스 연료 선박용 기화기.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 엔드 플레인트(12)는 상기 액화가스 공급관(4)의 관말부와 상기 기화가스 배출관(5)의 관말부와 대응되는 위치에 안착공(124,125)을 형성하는 액화천연가스 연료 선박용 기화기.

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