KR102169937B1 - 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기 - Google Patents

드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기 Download PDF

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Abstract

휴대용 급속 냉각 열 교환기가 개시되며, 상기 휴대용 급속 냉각 열 교환기는, 내부에 드라이아이스가 수용되는 배스(bath); 및 상기 배스 내에 배치되는 냉각유로를 포함하고, 상기 냉각유로는, 공급되는 유체가 상기 드라이아이스에 의해 직접 냉각(direct cooling)되도록 구비된다.

Description

드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기{PORTABLE QUICK COOLING HEAT EXCHANGER USING DRY-ICE BATH}
본원은 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기에 관한 것이다.
기존의 냉각 열 교환기는 핵원자로의 용융 방지 및 환자의 열 상승 방지 등 고온 환경을 저온으로 유지하는데 있다. 또한, 기존의 휴대용 열교환기는 수술용 및 환자의 열 상승 방지를 하는데 목적이 있다. 그런데, 기존의 냉각 열교환기는 휴대가 불가하며 온도 제어와 유량 제어가 어려운 한계가 있다.
이에 따라, 고온의 환경에 적용(사용) 가능하고, 급속 냉각이 가능하며, 유량과 온도를 제어할 수 있는 열 교환기가 제안될 필요가 있다.
본원의 배경이 되는 기술은 미국등록특허 제 6878156호에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고온의 환경에서도 급속 냉각이 가능하고 유량과 온도를 제어할 수 있는, 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 측면에 따른 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기는, 내부에 드라이아이스가 수용되는 배스(bath); 및 상기 배스 내에 배치되는 냉각유로를 포함하고, 상기 냉각유로는, 공급되는 유체가 상기 드라이아이스에 의해 직접 냉각(direct cooling)되도록 구비될 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 유체가 냉각유로를 통과하며 드라이아이스에 의해 직접 냉각될 수 있으므로, 고온의 환경에서도 급속 냉각이 가능한 열 교환기가 구현될 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기의 본체부와 커버부를 설명하기 위해 배스의 개략적인 분해 개념도이다.
도 3은 내부가 도시된 본원의 일 실시예에 따른 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기의 개략적인 개념 사시도이다.
도 4는 배스에 대한 냉각유로의 배치를 설명하기 위해 냉각 유로를 외부로 투영한 본원의 일 실시예에 따른 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기의 개략적인 사시도이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기의 냉각유로의 사시도이다.
도 6은 제1 코일형 유로와 제2 코일형 유로의 연결을 설명하기 위해 본원의 일 실시예에 따른 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기의 냉각유로를 상측에서 비스듬하게 내려다보고 도시한 사시도이다.
도 7은 공급 온도측정장치, 아웃풋 온도측정장치, 내부 온도측정장치, 압력측정장치 등을 설명하기 위한 본원의 일 실시예에 따른 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기의 냉각유로의 개략적인 개념도이다.
도 8은 본체 선관 및 커버 선관을 설명하기 위해 본체 선관 및 커버 선관을 외부로 투영한 본원의 일 실시예에 따른 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기의 개략적인 사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원은 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기에 관한 것이다.
이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기(이하 '본 교환기'라 함)에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 교환기는 내부에 드라이아이스가 수용되는 배스(1)를 포함한다. 예를 들어, 도 2 및 도 3을 참조하면, 배스(1)는 내부 공간이 형성되고 상측이 개구된 본체부(11) 및 본체부(11)의 상측을 착탈(장착 및 탈거) 가능하게 덮는 커버부(12)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 배스(1)는 본체부(11) 및 커버부(12)로 분리 가능하며, 배스(1)의 이동시 본체부(11)와 커버부(12)는 상호 장착(결합)된 상태로 동시에 이동 가능하고, 또는, 본체부(11)과 커버부(12)가 분리된 상태로 이동 가능하다. 또한, 본체부(11)의 내부 공간에 드라이아이스가 수용될 수 있다. 예를 들어, 드라이아이스는 배스(1)의 하부를 통해 배스(1)의 내부로 공급될 수 있다. 또한, 드라이아이스는 에틸렌글리콜 드라이아이스일 수 있다. 이에 따라, 유체는 극저온 또는 급속으로 온도가 저하(냉각)될 수 있다.
또한, 본체부(11)의 외면에는 하부손잡이(114), 하부손잡이 고정장치(115)가 구비될 수 있다. 또한, 커버부(12)의 외면에는 상부손잡이(123)가 구비될 수 있다. 상부 손잡이(123)와 하부손잡이(114)는 탈착 가능하다. 상술한 본체부(11)와 커버부(12)의 탈착 가능한 결합은 상부손잡이(123)와 하부손잡이(114)의 탈거 가능한 상호 체결(결합)에 의해 가능할 수 있다. 즉, 상부손잡이(123)와 하부손잡이(114)는 체결할 수 있으며, 본 교환기를 커버부(12)와 본체부(11)를 동시에 또는 분리하여 이동할 수 있게 해줄 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 교환기는, 배스(1) 내에 배치되는 냉각유로(2)를 포함한다. 냉각유로(2)는 공급되는 유체가 드라이아이스에 의해 직접 냉각(direct cooling)되도록 구비된다. 유체는 냉각유로(2)로 공급되어 냉각유로(2)를 통과하며 열 교환되어 외부로 배출될 수 있는데, 냉각유로(2)는 냉각유로(2)를 통과하는 유체가 드라이아이스에 의해 냉각되도록 구비될 수 있다. 이를테면, 냉각유로(2)는 적어도 일부가 배스(1) 내의 드라이아이스에 접촉되도록 배치될 수 있다. 참고로, 냉각유로(2)(복수의 코일형 유로(21, 22))는 파이프일 수 있다. 예를 들어, 냉각유로(2)는 1/2인치의 파이프로 제작될 수 있다. 또한, 냉각유로(2)는 높은 열전도율을 가지는 구리를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 냉각유로(2)를 통과하는 유체의 열교환이 효율적으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 냉각유로(2)는 복수의 코일형 유로(21, 22)를 포함할 수 있다. 복수의 코일형 유로(21, 22)는 각각 서로 다른 코일 직경을 가지도록 구비되어 코일 반경 방향으로 간격을 두고 겹겹이 이웃하게 배치될 수 있다. 또한, 도 6을 참조하면, 복수의 코일형 유로(21, 22) 중 어느 하나는 그 타단이 코일 반경 방향 중 외측으로 이웃하는 코일형 유로의 일단과 연결될 수 있다. 이에 따라, 냉각유로(2)를 통과하는 유체는 복수의 코일형 유로(21, 22)를 통과할 수 있다.
이러한 냉각유로(2)에 의하면, 공간이 효율적으로 활용되며 유체가 냉각유로(2)를 통과하며 드라이아이스에 의해 열교환되는 시간이 증가될 수 있기 때문에, 본 교환기의 부피가 최소화될 수 있다. 즉, 본 교환기는 열 교환기의 휴대성을 실현하기 위해 방열 및 보온이 되는 소형의 배스(1) 내부 공간에 다중의 코일 형태로 가공된 파이프를 사용하여 냉각유로(2)가 차지하는 공간(부피)을 최소화할 수 있다,
구체적으로, 도 5를 참조하면, 냉각유로(2)는 코일 반경 기준 가장 외측에 위치하고, 그 일단으로 유체가 공급(input)되는 제1 코일형 유로(21)를 포함할 수 있다.
또한, 도 1, 도 5 및 도 7을 참조하면, 본 교환기는 배스(1)의 외부에 위치하고 일단이 유체 공급부(5)와 연결되고 타단이 제1 코일형 유로(21)의 일단과 연결되는 공급유로(3)를 포함할 수 있다. 공급유로(3)는 2 개의 피팅장치(35)를 포함할 수 있다. 또한, 공급유로(3)는 스테인리스 재질의 튜브일 수 있는데, 예를 들어, 1/2인트 튜브일 수 있다. 또한, 제1 코일형 유로(21)와 제1 연결피팅장치(121a)를 통해 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 코일형 유로(21)의 일단은 너트(이를 테면, 1/2인치 너트)로 구성되어 배스(1)의 내부에서 제1 연결피팅장치(121a)에 분리 가능하게 결합(예를 들어, 나사 결합)될 수 있다. 또한, 공급유로(3)의 타단은 너트(이를 테면, 1/2인치 너트)로 구성되어 배스(1)의 외부에서 제1 연결피팅장치(121a)에 분리 가능하게 결합(예를 들어, 나사 결합)될 수 있다. 이에 따라, 제1 코일형 유로(21)와 공급유로(3)는 제1 연결피팅장치(121a)를 통해 상호 연결될 수 있다.
참고로, 도 3 및 도 8을 참조하면, 커버부(12)에는 제1 연결피팅장치(121a)와 제2 연결피팅장치(121b)가 상하 방향으로 통하도록 설치될 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 냉각유로(2)는 코일 반경 기준 가장 내측에 위치하고, 그 타단으로 유체가 아웃풋(output)되는 제2 코일형 유로(22)를 포함할 수 있다.
또한, 도 1, 도 5 및 도 7을 참조하면, 본 교환기는 배스(1)의 외부에 위치하고 일단이 제2 코일형 유로(22)의 타단과 연결되고 타단이 아웃풋부(6)와 연결되는 아웃풋유로(4)를 포함할 수 있다. 아웃풋유로(4)는 1 개의 피팅장치(45)를 포함할 수 있다. 또한, 아웃풋유로(4)는 제2 코일형 유로(22)와 제2 연결피팅장치(121b)를 통해 연결될 수 있다. 제2 연결피팅장치(121b)에 의한 아웃풋유로(4)와 제2 코일형 유로(22)의 연결은 상술한 제1 연결피팅장치(121a)에 의한 공급유로(3)와 제1 코일형 유로(21)의 연결과 동일 내지 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
이에 따르면, 유체는 공급유로(3)를 통해 유체 공급부(5)로부터 코일 반경 기준 가장 외측에 위치하는 제1 코일형 유로(21)로 유입되어 제1 코일형 유로(21)를 통과한 후 코일 반경 기준 가장 내측에 위치하는 제2 코일형 유로(22)로 유입되어 제2 코일형 유로(22)를 통과해 아웃풋유로(4)를 통과해 아웃풋부(6)로 유입될 수 있다.
배스(1) 내의 드라이아이스는 코일 반경 기준 가장 외측에 위치하는 부분이 코일 반경 기준 가장 내측에 위치하는 부분보다 배스(1)의 외부와 가까워 온도가 더 높을 수 있다. 본 교환기는 유체가 드라이아이스의 코일 반경 기준 외측에 위치하는 부분을 통과하여 드라이아이스의 코일 반경 기준 내측에 위치하는 부분을 통과할 수 있도록 공급유로(3)와 연결되는 제1 코일형 유로(21) 및 아웃풋유로(4)와 연결되는 제2 코일형 유로(22)의 위치를 설정할 수 있다.
또한, 본 교환기는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 공급유로(3)에는 공급 온도측정장치(31)가 설치될 수 있다. 공급 온도측정장치(31)는 유체 공급부(5)로부터 공급되는 유체의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 공급 온도측정장치(31)는 공급유로(3)의 2 개의 피팅장치(35) 중 하나에 설치될 수 있다. 이를 테면, 공급 온도측정장치(31)는 공급유로(3)의 2 개의 피팅장치(35) 중 도 4를 기준으로 8시 방향 측 피팅장치(35)에 구비될 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 아웃풋유로(4)에는 아웃풋 온도측정장치(41)가 설치될 수 있다. 아웃풋 온도측정장치(41)는 냉각유로(2)를 통과하여 아웃풋부(6)로 공급되는 유체의 온도를 측정할 수 있다. 다시 말해, 아웃풋 온도측정장치(41)는 아웃풋부(6)로 공급되는 유체의 최종 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 아웃풋 온도측정장치(41)는 아웃풋유로(4)의 피팅장치(45)에 설치될 수 있다.
또한, 배스(1) 내부에는 내부 온도측정장치(116)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 내부 온도측정장치(116)는 배스(1) 내에 수용된 드라이아이스의 온도 또는 배스(1) 내부의 온도를 측정할 수 있다.
제어부는, 공급 온도측정장치(31)로부터 공급유체에 대한 공급 온도 측정값을 수신하고, 아웃풋 온도측정장치(41)로부터 아웃풋유체에 대한 아웃풋 온도 측정값을 수신하고, 배스 온도측정장치(116)로부터 배스(1)의 내부에 대한 내부 온도 측정값을 수신할 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 제2 코일형 유로(22)의 내부 중 타측 부분에는 통과하는 유체를 가열하는 히터(145)가 설치될 수 있다.
제어부는 공급 온도 측정값, 아웃풋 온도 측정값 및 내부 온도 측정값 중 적어도 하나를 고려하여 히터(145)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 히터(145)를 제어하여 냉각유로(2)를 통과하며 급속 냉각된 유체의 최종 온도를 제어할 수 있다.
또한, 히터(145)는 열선 히터로서, 아웃풋유로(4)의 내면에 나선 형상으로 설치될 수 있다. 예를 들어, 히터(145)는 니크롬선을 포함할 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 공급유로(3)에는 타측에 초킹 오리피스(32)가 설치될 수 있다. 또한, 초킹 오리피스(32)보다 상대적으로 일측에 초킹 오리피스(32)의 전방 압력을 측정하기 위한 압력측정장치(33)가 설치될 수 있다. 유체는 유체 공급부(5)로부터 인입되어 초킹 오리피스(32)를 통과하여 냉각유로(2)로 인입되어 냉각유로(2)를 통과해 아웃풋부(6)로 인입될 수 있는데, 유체 공급부(5) 측이 전방, 아웃풋부(6) 측이 후방이 될 수 있고, 압력측정장치(33)는 유체가 초킹 오리피스(32)로 진입되기 전의 압력을 측정할 수 있다. 또한, 예를 들어, 초킹 오리피스(32)는 공급유로(3)의 2 개의 피팅장치(35) 중 하나에 설치될 수 있다. 이를 테면, 공급온도측정장치(31)는 공급유로(3)의 2 개의 피팅장치(35) 중 도 4를 기준으로 2시 방향 측 피팅장치(35)에 구비될 수 있다. 또한, 압력측정장치(33)는 공급유로(3)의 2 개의 피팅 장치(35) 사이에 구비될 수 있다.
또한, 제어부는 압력측정장치(33)에서 측정된 압력을 고려하여 초킹 오리피스(32)를 이용해 유체공급부(5)에서 공급되는 유체의 유량을 조절할 수 있다. 다시 말해, 제어부는 초킹 오리피스(32)의 전방 압력을 측정하여 유체 공급부(5)로부터 냉각유로(2)로 공급되는 유체의 유량을 조절할 수 있다. 즉, 제어부는 공급압력에 따라 냉각유량을 조절할 수 있다. 예를 들어 초킹 오리피스(32)는 공급유동을 초킹(chocking)시켜 유량을 조절할 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 본체부(11)의 외측면에는 제어부를 포함하는 컨트롤 박스(112)가 설치될 수 있다. 도 1 및 도 4를 참조하면, 컨트롤 박스(112)는 압력 인디케이터(1121), 온도 인디케이터(1122, 1123, 1124) 히터(145)의 전원공급 스위치(1125), 히터 온도조절장치(1126)를 포함할 수 있다. 또한, 도 3을 참조하면, 컨트롤 박스(112)는 전원공급장치(1129)를 포함할 수 있다. 또한, 컨트롤 박스(112)는 본체부(11)의 외측면에 부착되어 있을 수 있다. 참고로, 히터 온도조절장치(1126)는 전류를 조절하여 히터(145)의 온도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 히터 온도조절장치(1126)는 전류조절장치라고도 할 수 있을 것이다. 또한, 참고로, 공급 온도측정장치(31), 아웃풋 온도측정장치(41), 배스 온도측정장치(116), 압력측정장치(33)는 데이터 시스템을 이룰 수 있다.
또한, 도 3 및 도 8을 참조하면, 본체부(11)의 벽체(예를 들면 벽체 내부)에는 컨트롤 박스(112)에 포함된 적어도 하나의 장치로부터 연장되는 전선 또는 데이터선을 포함하는 본체 선관(113)이 설치될 수 있다. 또한, 커버부(12)에는 공급유로(3)와 아웃풋유로(4)에 설치된 적어도 하나의 장치로부터 연장되는 전선 또는 데이터선을 포함하는 커버 선관(122)이 설치될 수 있다. 또한, 본체 선관(113)의 끝단과 커버 선관(122)의 끝단은, 커버부(12)가 본체부(11)를 덮었을 때 상호 단자 결합 가능하게 구비될 수 있다. 또한, 커버 선관(122) 및 본체 선관(113)은 데이터 시스템(공급 온도측정장치(31), 아웃풋 온도측정장치(41), 배스 온도측정장치(116), 압력측정장치(33))의 데이터 라인과 전원선을 배스(1)의 벽체(벽, 벽면) 내부에 내장 가능하게 할 수 있다.
공급 온도측정장치(31), 아웃풋 온도측정장치(41), 압력측정장치(33)의 데이터 선과 전선은 커버부(12)의 커버 선관(122)의 단자에 탈착 가능하게 연결될 수 있고, 본체부(11)의 본체 선관(113)을 통해 컨트롤 박스(112)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 압력측정장치(33)의 데이터 선 또는 전선은 커버 선관(122) 및 본체 선관(113)을 통해 압력 인디케이터(1121)에 연결될 수 있고, 공급 온도측정장치(31) 및 아웃풋 온도측정장치(41)의 데이터 선 또는 전선은 커버 선관(122) 및 본체 선관(113)을 통해 온도인디케이터(1122, 1123, 1124)에 연결될 수 있으며, 히터(145)의 데이터선 또는 전선은 커버 선관(122) 및 본체 선관(113)을 통해 히터 온도조절장치(1126)에 연결될 수 있다.
이에 따라, 3개의 온도측정장치, 공급 온도측정장치(31), 아웃풋 온도측정장치(41), 배스 온도측정장치(116)는 각각 온도인디케이터(1122, 1123, 1124) 각각에 연결되어 유체의 공급 온도, 유체의 최종 온도, 배스(1) 내의 온도(또는 드라이아이스의 온도)를 확인하게 할 수 있다. 또한, 압력측정장치(33)는 압력인디케이터(1121)에 연결되어 초킹 오리피스(32)의 전방의 압력을 확인 가능하게 할 수 있다. 또한, 히터(145)(니크롬선)의 온도는 전원공급 스위치(1125), 히터 온도조절장치(1126)에 의해 외부에서 제어할 수 있다.
상술한 바에 따르면, 본 교환기는, 유체 공급부(5)를 통해 원하는 유체를 냉각 유로(2)에 공급하고, 배스(1)에 수용되는 드라이아이스를 사용하여 냉각 유로(2)를 지나는 유체에 직접적인 배스 냉각(direct & bath cooling)을 하여 아웃풋부(6)를 통해 원하는 장소에 냉각된 유체를 공급할 수 있다. 또한, 유체는 냉각 유로(2)를 지나 아웃풋부(6)에 유입되지 전에 히터(145)에 의해 온도가 조절될 수 있다.
정리하면, 본 교환기는 에틸렌 글릴콜 드라이아이스 배스를 이용하여 직접 냉각(direct cooling)을 하는 휴대용의 급속 냉각 열교환기일 수 있으며, 고온환경에 적용할 수 있는 휴대용의 급속 냉각 열교환기로 적용될 수 있다.
다시 말해, 본원의 목적은 고온 환경에 적용할 수 있는 휴대용의 급속 냉각 열교환기를 제작하는 것을 포함하고, 본 교환기는 에틸렌 글릴콜 드라이아이스 배스를 이용하여 직접 냉각(direct cooling)을 하는 휴대용의 급속 냉각 열교환기에 관한 것으로서, 열교환기의 휴대성을 실현하기 위해, 방열 및 보온이 되는 소형의 사각형(배스(1)) 내부공간에 다중(이를 테면 이중)의 코일 형태로 가공된 파이프를 사용하여 냉각유로(2)의 부피를 최소화할 수 있다. 또한, 본 교환기는 냉각을 원하는 유체를 냉각유로(2)에 공급하고, 냉각 유량과 온도을 제어하여 급속 냉각된 저온의 유체를 생산할 수 있다.
기존의 냉각 열교환기는 핵원자로의 용융 방지 및 환자의 열 상승 방지 등 고온 환경을 저온으로 유지하는데 있고, 기존의 휴대용 열교환기는 수술용 및 환자의 열 상승 방지를 하는데 목적이 있다. 이러한 기존 냉각 열교환기는 휴대가 불가하며 온도제어와 유량제어가 어려운 한계가 있었다.
반면에, 본 교환기에 의하면, 고온의 환경에 적용할 수 있는 급속 냉각이 가능하며 유량과 온도가 제어될 수 있으며, 이와 같이, 본 교환기는 유량과 온도제어가 가능한 급속 냉각 열 교환기의 휴대를 위해 고안된 것이라 할 수 있다.
일반적으로, 급속 냉각용 열교환기는 핵원자로와 같은 발전소 등의 고온 환경에서의 코어 용융을 방지하는데 사용되는데, 본 교환기는 고온환경 및 저온의 유체를 필요로 하는 다양한 상황에서 휴대용 급속 냉각 열교환기로 적용될 수 있으며 사용자의 조건에 따라 용이하게 유체의 유량과 유체의 온도를 제어할 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 배스
11: 본체부
112: 컨트롤 박스
1121: 압력 인디케이터
1122: 온도 인디케이터
1123: 온도 인디케이터
1124: 온도 인디케이터
1125: 히터의 전원공급 스위치
1126: 히터 온도조절장치
113: 본체 선관
114: 하부손잡이
115: 하부손잡이 고정장치
116: 내부 온도측정장치
12: 커버부
121a: 제1 연결피팅장치
121b: 제2 연결피팅장치
122: 커버 선관
123: 상부손잡이
145: 히터
2: 냉각유로
21: 제1 코일형 유로
22: 제2 코일형 유로
3: 공급유로
31: 공급 온도측정장치
32: 초킹 오리피스
33: 압력측정장치
35: 피티장치
4: 아웃풋유로
41: 아웃풋 온도측정장치
45: 피팅장치

Claims (12)

  1. 냉각 열 교환기에 있어서,
    내부에 드라이아이스가 수용되는 배스(bath); 및
    상기 배스 내에 배치되는 냉각유로를 포함하고,
    상기 냉각유로는, 공급되는 유체가 상기 드라이아이스에 의해 직접 냉각(direct cooling)되도록 구비되고,
    상기 냉각유로는
    복수의 코일형 유로를 포함하고,
    상기 복수의 코일형 유로는 각각 서로 다른 코일 직경을 가지도록 구비되어 코일 반경 방향으로 간격을 두고 겹겹이 이웃하게 배치되고,
    상기 복수의 코일형 유로 중 어느 하나는, 그 타단이 코일 반경 방향 중 외측으로 이웃하는 코일형 유로의 일단과 연결되며,
    상기 냉각유로는, 코일 반경 방향 기준 가장 외측에 위치하고, 그 일단으로 유체가 공급(input)되는 제1 코일형 유로 및 코일 반경 방향 기준 가장 내측에 위치하고, 그 타단으로 유체가 아웃풋(output)되는 제2 코일형 유로를 포함하고,
    상기 배스의 외부에 위치하고 일단이 유체공급부와 연결되고 타단이 상기 제1 코일형 유로의 일단과 연결되는 공급유로;
    상기 배스의 외부에 위치하고 일단이 상기 제2 코일형 유로의 타단과 연결되고 타단이 아웃풋부와 연결되는 아웃풋유로; 및
    제어부를 더 포함하며,
    상기 공급유로는 상기 제1 코일형 유로와 제1 연결피팅장치를 통해 연결되고,
    상기 아웃풋유로는 상기 제2 코일형 유로와 제2 연결피팅장치를 통해 연결되며,
    상기 배스는 내부 공간이 형성되고 상측이 개구된 본체부 및 상기 본체부의 상측을 착탈 가능하게 덮는 커버부를 포함하고,
    상기 본체부의 외측면에는, 상기 제어부를 포함하는 컨트롤박스가 설치되고,
    상기 본체부의 벽체에는 상기 컨트롤박스에 포함된 적어도 하나의 장치로부터 연장되는 전선 또는 데이터선을 포함하는 본체 선관이 설치되며,
    상기 커버부에는, 상기 제1 연결피팅장치와 상기 제2 연결피팅장치가 상하 방향으로 통하도록 설치되고, 상기 공급유로와 상기 아웃풋유로에 설치된 적어도 하나의 장치로부터 연장되는 전선 또는 데이터선을 포함하는 커버 선관이 설치되고,
    상기 본체 선관의 끝단과 상기 커버 선관의 끝단은, 상기 커버부가 상기 본체부를 덮었을 때 상호 단자 결합 가능하게 구비되는 것인, 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드라이아이스는 에틸렌글리콜 드라이아이스인 것인, 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공급유로에는 공급 온도측정장치가 설치되고,
    상기 아웃풋유로에는 아웃풋 온도측정장치가 설치되고,
    상기 배스 내부에는 내부 온도측정장치가 설치되고,
    상기 제어부는, 상기 공급 온도측정장치로부터 공급유체에 대한 공급 온도 측정값을 수신하고, 상기 아웃풋 온도측정장치로부터 아웃풋유체에 대한 아웃풋 온도 측정값을 수신하고, 상기 내부 온도측정장치로부터 상기 배스의 내부에 대한 내부 온도 측정값을 수신하는 것인, 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 코일형 유로의 내부 중 타측 부분에는 통과하는 유체를 가열하는 히터가 설치되고,
    상기 제어부는, 상기 공급 온도 측정값, 상기 아웃풋 온도 측정값 및 상기 내부 온도 측정값 중 적어도 하나를 고려하여 히터를 제어하는 것인, 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 히터는 열선 히터로서, 상기 아웃풋유로의 내면에 나선 형상으로 설치되는 것인, 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기.
  9. 제1항에 있어서,
    상고 공급유로에는, 타측에 초킹 오리피스가 설치되고, 상기 초킹 오리피스보다 상대적으로 일측에 상기 초킹 오리피스의 전방 압력을 측정하기 위한 압력측정장치가 설치되고,
    상기 제어부는, 상기 압력측정장치에서 측정된 압력을 고려하여 상기 초킹 오리피스를 이용해 상기 유체공급부에서 공급되는 유체의 유량을 조절하는 것인, 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 드라이아이스는 상기 배스의 하부를 통해 상기 배스의 내부로 공급되는 것인, 드라이아이스 배스를 이용하는 휴대용 급속 냉각 열 교환기.
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