KR102244884B1 - 기화기와 히터부 일체형 열교환기 - Google Patents

기화기와 히터부 일체형 열교환기 Download PDF

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Abstract

본발명은 기화기와 히터부 일체형 열교환기에 관한 것으로, 저온의 액상 엘엔지가 케이스(100) 내부의 기화기(110)를 통해 글리콜워터와 열교환하여 기화되고, 상기 기화된 엘엔지를 히터부(120)에 의해 글리콜워터와 열교환하여 엔진에 적합한 온도로 공급하는 기화기와 히터부 일체형 열교환기에 있어서,
상기 케이스(100)의 상부공간부에 히터부(120)가 설치되고 하부공간부에는 상기 히터부(120)의 하부가 연결되는 기화기(110)가 설치되되, 상기 상부 공간부의 일측에 글리콜워터가 들어오는 상부유입구(1)가 형성되고 상부 공간부의 타측에 상부유출구(2)가 형성되며, 상기 하부 공간부의 일측에 글리콜이 들어오는 하부유입구(3)가 형성되고 하부 공간부의 타측에 하부유출구(4)가 형성되며,
하부공간부 일측에는 엘엔지 유입구(5)가 형성되어 엘엔지관이 상기 기화기의 링형상의 엘엔지분배부(113)에 연결되며, 하부공간부 타측에는 기화된 엘엔지가스가 기화기 중앙의 수직파이프 형상의 분리기(101) 내부로 유입되는 엘엔지 유출구(6)가 형성되며, 상기 기화기 중앙의 분리기(101) 내부로 유입된 엘엔지는 상부의 히터부(120)로 인입된 후 상부공간부의 타측에 형성되는 엘엔지가스 유출구(7)에 연결된 엘엔지가스 유출관을 통해 배출되는 것으로,
본발명은 저온의 액상 엘엔지가 케이스 내부의 기화기를 통해 글리콜워터와 열교환기하여 기화되고,
기화된 엘엔지를 히터부의 FG히터를 통해 글리콜워터와 열교환하여 엔진에 적합한 온도로 공급하는 구조가 간단하고 크기가 적은 기화기와 히터부 일체형 열교환기이며,
코일에는 환봉이 결합되어 코일이 간격이 유지되고 지지되는 현저한 효과가 있다.

Description

기화기와 히터부 일체형 열교환기{Integrated heat exchanger with carburetor and heater}
본발명은 기화기와 히터부 일체형 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온의 액상 엘엔지가 케이스 내부의 기화기를 통해 글리콜워터와 열교환하여 기화되고,
기화된 엘엔지를 히터부의 FG히터를 통해 글리콜워터와 열교환하여 엔진에 적합한 온도로 공급하는 구조가 간단하고 크기가 적은 기화기와 히터부 일체형 열교환기이며,
코일에는 환봉이 결합되어 코일이 간격이 유지되고 지지되는 기화기와 히터부 일체형 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 LNG를 선박엔진의 원료로 사용하기 시작하면서, LNG 운반선 등의 메인 추진 장치인 엔진에 연료용 가스를 공급하는 기술이 개발되어 왔으며, 일례로서 등록특허공보 등록번호 10-1076266호에는 LNG 운반선의 메인 추진 장치인 ME-GI 엔진에 연료용 가스를 공급하는 장치로서,
상기 LNG 저장탱크 내에 설치된 스프레이용 펌프로부터 상기 ME-GI 엔진까지 연결된 연료용 가스 공급라인의 도중에 설치된 고압 펌프와, 상기 고압 펌프의 후단의 상기 연료용 가스 공급라인에 설치된 고압 기화기와, 상기 고압 펌프의 전단의 상기 연료용 가스 공급라인에 설치된 벤투리관과, 상기 LNG 저장탱크의 상부로부터 상기 벤투리관까지 연결된 증발가스 공급라인을 포함하여서, 상기 LNG 운반선의 LNG 저장탱크로부터 LNG를 빼내어서 강제 기화시켜서 상기 ME-GI 엔진에 연료로서 공급하되, 상기 LNG 저장탱크로부터 LNG가 빠져나가는 경로의 도중에 상기 LNG 저장탱크의 상부를 연결하여, 상기 LNG 저장탱크 내에 발생되어 상기 LNG 저장탱크의 상부에 있는 증발가스를, 상기 LNG 저장탱크로부터 빠져나가는 LNG와의 기압 차이에 의해 빼내어서 상기 LNG와 함께 혼합시킨 다음, 고압으로 만들어서 강제 기화시켜서 상기 MEGI 엔진에 연료로서 공급하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료용 가스 공급 장치가 공개되어 있다.
또한, 공개특허공보 공개번호 10-2018-0056014호에는 LNG 기화기의 적어도 하나의 히터 튜브의 일단에 연결된 튜브 시트와 타단을 삽입 수용하는 배플에 각각 연결되어 있으며, 상기 튜브 시트의 일단에 고정 결합되는 고정체 부착부 및 수평 방향으로 스프링 수용홈과 상기 스프링 수용홈에 일부가 교차하는 고정핀 수용공이 각각 형성되어 있는 고정체 연장부를 갖는 고정체, 상기 스프링 수용홈에 수용되어 있는 스프링, 상기 배플과 일단이 고정 결합되어 있는 고정봉, 상기 고정봉의 타단에 일단이 고정 결합되어 있으며 타단은 상기 스프링과 탄성 접촉을 하는 고정봉 부착부 및 각각 일단이 상기 고정봉 부착부의 타단으로부터 상기 고정체를 향해 연장된 핀지지대를 갖는 유동체, 상기 스프링의 일부를 고정하며, 상기 핀지지대에 유동 가능한 상태로 상기고정핀 수용공에 수용 결합되어 있는 고정핀이 공개되어 있다.
그러나 상기 종래기술들은 기화기와 히터가 각각 구성되어 설치하는 면적이 크며 또한 코일이 간격이 불균일해지거나 흔들림이 발생되는 단점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본발명은 저온의 액상 엘엔지가 케이스 내부의 기화기를 통해 글리콜워터와 열교환기하여 기화되고,
기화된 엘엔지를 히터부의 FG히터를 통해 글리콜워터와 열교환하여 엔진에 적합한 온도로 공급하는 구조가 간단하고 크기가 적은 기화기와 히터부 일체형 열교환기이며,
코일에는 환봉이 결합되어 코일이 간격이 유지되고 지지되는 기화기와 히터부 일체형 열교환기를 제공하고자 하는 것이다.
본발명은 기화기와 히터부 일체형 열교환기에 관한 것으로, 저온의 액상 엘엔지가 케이스(100) 내부의 기화기(110)를 통해 글리콜워터와 열교환하여 기화되고, 상기 기화된 엘엔지를 히터부(120)에 의해 글리콜워터와 열교환하여 엔진에 적합한 온도로 공급하는 기화기와 히터부 일체형 열교환기에 있어서,
상기 케이스(100)의 상부공간부에 히터부(120)가 설치되고 하부공간부에는 상기 히터부(120)의 하부가 연결되는 기화기(110)가 설치되되, 상기 상부 공간부의 일측에 글리콜이 들어오는 상부유입구(1)가 형성되고 상부 공간부의 타측에 상부유출구(2)가 형성되며, 상기 하부 공간부의 일측에 글리콜이 들어오는 하부유입구(3)가 형성되고 하부 공간부의 타측에 하부유출구(4)가 형성되며,
하부공간부 일측에는 엘엔지 유입구(5)가 형성되어 엘엔지관이 상기 기화기의 링형상의 엘엔지분배부(113)에 연결되며, 하부공간부 타측에는 기화된 엘엔지가스가 기화기 중앙의 수직파이프 형상의 분리기(112) 내부로 유입되는 엘엔지 유출구(6)가 형성되며, 상기 기화기 중앙의 분리기(112) 내부로 유입된 엘엔지는 상부의 히터부(120)로 인입된 후 상부공간부의 타측에 형성되는 엘엔지가스 유출구(7)에 연결된 엘엔지가스 유출관을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본발명은 저온의 액상 엘엔지가 케이스 내부의 기화기를 통해 글리콜워터와 열교환기하여 기화되고,
기화된 엘엔지를 히터부의 FG히터를 통해 글리콜워터와 열교환하여 엔진에 적합한 온도로 공급하는 구조가 간단하고 크기가 적은 기화기와 히터부 일체형 열교환기이며,
코일에는 환봉이 결합되어 코일이 간격이 유지되고 지지되는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본발명의 기화기와 히터부 일체형 열교환기 단면구조도
도 2는 본발명의 기화기와 히터부 일체형 열교환기 평면도
도 3은 본발명의 기화기와 히터부 일체형 열교환기의 글리콜워터 흐름도
도 4는 본발명의 기화기와 히터부 일체형 열교환기의 엘엔지 흐름도
도 5는 본발명의 환봉과 코일의 용접결합예시도
도 6은 본발명의 기화기와 히터부 일체형 열교환기 사시도
도 7은 도 6의 평면도
본발명은 기화기와 히터부 일체형 열교환기에 관한 것으로, 저온의 액상 엘엔지가 케이스(100) 내부의 기화기(110)를 통해 글리콜워터와 열교환하여 기화되고, 상기 기화된 엘엔지를 히터부(120)에 의해 글리콜워터와 열교환하여 엔진에 적합한 온도로 공급하는 기화기와 히터부 일체형 열교환기에 있어서,
상기 케이스(100)의 상부공간부에 히터부(120)가 설치되고 하부공간부에는 상기 히터부(120)의 하부가 연결되는 기화기(110)가 설치되고, 상기 상부 공간부의 일측에 글리콜이 들어오는 상부유입구(1)가 형성되고 상부 공간부의 타측에 상부유출구(2)가 형성되며, 상기 하부 공간부의 일측에 글리콜이 들어오는 하부유입구(3)가 형성되고 하부 공간부의 타측에 하부유출구(4)가 형성되며,
하부공간부 일측에는 엘엔지 유입구(5)가 형성되어 엘엔지관이 상기 기화기의 링형상의 엘엔지분배부(113)에 연결되며, 하부공간부 타측에는 기화된 엘엔지가스가 기화기 중앙의 수직파이프 형상의 분리기(112) 내부로 유입되는 엘엔지 유출구(6)가 형성되며, 상기 기화기 중앙의 분리기(112) 내부로 유입된 엘엔지는 상부의 히터부(120)로 인입된 후 상부공간부의 타측에 형성되는 엘엔지가스 유출구(7)에 연결된 엘엔지가스 유출관을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부공간부와 하부공간부 사이에는 칸막이(101)가 수평으로 형성되되 기화기의 분리기(112) 상부가 상기 칸막이(101)를 수직으로 관통하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부공간부의 타측은 케이스(100) 상면인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기화기(110)는 분리기(112) 외주연으로 엘엔지가 흐르는 코일(102)이 나선형으로 감기되 하부에서 상부로 가면서 지름이 커지게 감기는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 환봉은 코일사이의 지지 및 간격유지을 위한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 환봉은 상부환봉(20)과 하부환봉(30)으로 구분되는 것으로, 상기 상부환봉(20)은 히터부(120)의 코일하부면과 칸막이(101) 사이에 설치되며, 상기 하부환봉(30)은 기화기의 코일 하면과 기화기의 링형상의 엘엔지 분배부(113) 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합수단은 용접 내지 볼트체결인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히터는 FG히터인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부의 히터부(120) 외주연에는 히터(121)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분리기 하면에는 배출구멍이 형성되어 분리된 액체가 케이스 외부로 유출되는 것을 특징으로 한다.
본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본발명의 기화기와 히터부 일체형 열교환기 단면구조도, 도 2는 본발명의 기화기와 히터부 일체형 열교환기 평면도, 도 3은 본발명의 기화기와 히터부 일체형 열교환기의 글리콜워터 흐름도, 도 4는 본발명의 기화기와 히터부 일체형 열교환기의 엘엔지 흐름도, 도 5는 본발명의 환봉과 코일의 용접결합예시도, 도 6은 본발명의 기화기와 히터부 일체형 열교환기 사시도, 도 7은 도 6의 평면도이다.
글리콜워터는 글리콜과 물이 50 : 50 비율로 혼합된 것이다.
저온의 액상 엘엔지가 기화기를 통해 글리콜워터와 열교환기하여 기화시키고 분리기를 이용해 기화된 엘엔지와 기화되지 않은 엘엔지를 분리하고, 기화된 엘엔지를 FG히터를 통해 글리콜워터와 열교환하여 엔진에 적합한 온도로 공급된다.
곧, 저온의 액상 엘엔지가 케이스(100) 내부의 기화기(110)를 통해 글리콜워터와 열교환기하여 기화되고, 상기 기화된 엘엔지를 히터부(120)에 의해 글리콜워터와 열교환하여 엔진에 적합한 온도로 공급된다.
상기 케이스(100)의 상부공간부에 히터부(120)가 설치되고 하부공간부에는 상기 히터부(120)의 하부가 연결되는 기화기(110)가 설치된다. 그리고 상기 상부 공간부의 일측에 글리콜이 들어오는 상부유입구(1)가 형성되고 상부 공간부의 타측에 상부유출구(2)가 형성되며, 상기 하부 공간부의 일측에 글리콜이 들어오는 하부유입구(3)가 형성되고 하부 공간부의 타측에 하부유출구(4)가 형성되는 것이다.
하부공간부 일측에는 엘엔지 유입구(5)가 형성되어 엘엔지관이 상기 기화기의 링형상의 엘엔지분배부(113)에 연결되며, 하부공간부 타측에는 기화된 엘엔지가스가 기화기 중앙의 수직파이프 형상의 분리기(112) 내부로 유입되는 엘엔지 유출구(6)가 형성되며, 상기 기화기 중앙의 분리기(112) 내부로 유입된 엘엔지는 상부의 히터부(120)로 인입된 후 상부공간부의 타측, 통상 상면에 형성되는 엘엔지가스 유출구(7)에 연결된 엘엔지가스 유출관을 통해 배출된다.
상기 상부공간부와 하부공간부 사이에는 칸막이(101)가 수평으로 형성되되 기화기의 수직파이프형태인 분리기(112) 상부가 상기 칸막이(101)를 수직으로 관통하게 된다.
상기 기화기(110)는 분리기(112) 외주연으로 엘엔지가 흐르는 하부코일(102)이 나선형으로 감기되 하부에서 상부로 가면서 지름이 커지게 감기는 것이다. 상부 히터부의 엘엔지가스가 흐르는 상부코일(103)은 나선형으로 감기되 하부에서 상부로 가면서 지름이 동일하게 구성한다.
그리고 상기 환봉은 코일사이의 지지 및 간격유지를 위한 것으로, 상기 환봉은 상부환봉(20)과 하부환봉(30)으로 구분되는 것으로, 상기 상부환봉(20)은 히터부(120)의 코일하부면과 칸막이(101) 사이에 설치되며, 상기 하부환봉(30)은 기화기의 코일 하면과 기화기의 링형상의 엘엔지 분배부(113) 사이에 설치된다.
이때 상기 결합수단은 용접 내지 볼트체결로 한다. 상기 상부의 히터부(120) 외주연에는 히터(121)가 설치되는 것으로, 특히 상기 히터는 FG히터를 사용한다.
도넛형상의 분배부(분배기)에서 코일 입구 위치에 따른 유량차이가 있으며, 코일길이가 길수록 저항에 의한 압력 손실이 발생한다.
각 코일에 유체를 균일하게 분배하기 위해 LNG 유입구에서 결합된 도넛형상의 분배부로 LNG가 유입되는 거리에 관계하여 구간별 코일길이가 차이가 나는 것이다.
LNG유입구로 부터의 Coil 입구까지의 거리는 도 6에 도시된 ①,②,③,④,⑤,⑥,⑦,⑧ 순이다.
따라서 본발명은 저온의 액상 엘엔지가 케이스 내부의 기화기를 통해 글리콜워터와 열교환기하여 기화되고,
기화된 엘엔지를 히터부의 FG히터를 통해 글리콜워터와 열교환하여 엔진에 적합한 온도로 공급하는 구조가 간단하고 크기가 적은 기화기와 히터부 일체형 열교환기이며,
코일에는 환봉이 결합되어 코일이 간격이 유지되고 지지되는 현저한 효과가 있다.
100 : 케이스 110 : 기화기
1 : 상부유입구
2 : 상부유출구 3 : 하부유입구
4 : 하부유출구 5 : 엘엔지 유입구
6 : 엘엔지 유출구 7 : 엘엔지가스 유출구
101 : 칸막이 102 : 하부코일
103 : 상부코일
112 : 분리기
113 : 분배부 120 : 히터부
121 : 히터 20 : 상부환봉
30 : 하부환봉

Claims (3)

  1. 저온의 액상 엘엔지가 케이스(100) 내부의 기화기(110)를 통해 글리콜워터와 열교환하여 기화되고, 상기 기화된 엘엔지를 히터부(120)에 의해 글리콜워터와 열교환하여 엔진에 적합한 온도로 공급하는 기화기와 히터 일체형 열교환기에 있어서,
    상기 저온의 액상 엘엔지가 기화기를 통해 글리콜워터와 열교환기하여 기화시키고 분리기를 이용해 기화된 엘엔지와 기화되지 않은 엘엔지를 분리하고, 기화된 엘엔지를 FG히터를 통해 글리콜워터와 열교환하여 엔진에 공급하는 것으로, 상기 저온의 액상 엘엔지가 케이스(100) 내부의 기화기(110)를 통해 글리콜워터와 열교환기하여 기화되고, 상기 기화된 엘엔지를 히터부(120)에 의해 글리콜워터와 열교환하여 엔진에 적합한 온도로 공급되는 것이며,
    상기 케이스(100)의 상부공간부에 히터부(120)가 설치되고 하부공간부에는 상기 히터부(120)의 하부가 연결되는 기화기(110)가 설치되고 상기 상부 공간부의 일측에 글리콜이 들어오는 상부유입구(1)가 형성되고 상부 공간부의 타측에 상부유출구(2)가 형성되며, 상기 하부 공간부의 일측에 글리콜이 들어오는 하부유입구(3)가 형성되고 하부 공간부의 타측에 하부유출구(4)가 형성되는 것으로,
    상기 하부공간부 일측에는 엘엔지 유입구(5)가 형성되어 엘엔지관이 상기 기화기의 링형상의 엘엔지분배부(113)에 연결되며, 하부공간부 타측에는 기화된 엘엔지가스가 기화기 중앙의 수직파이프 형상의 분리기(112) 내부로 유입되는 엘엔지 유출구(6)가 형성되며, 상기 기화기 중앙의 수직파이프 형상의 분리기(112) 내부로 유입된 엘엔지는 상부의 히터부(120)로 인입된 후 상부공간부의 타측, 통상 상면에 형성되는 엘엔지가스 유출구(7)에 연결된 엘엔지가스 유출관을 통해 배출되는 것이며,
    상기 상부공간부와 하부공간부 사이에는 칸막이(101)가 수평으로 형성되되 기화기 중앙의 수직파이프 형상의 분리기(112) 상부가 상기 칸막이(101)를 수직으로 관통하게 되며, 상기 기화기(110)는 기화기 중앙의 수직파이프 형상의 분리기(112) 외주연으로 엘엔지가 흐르는 하부코일(102)이 나선형으로 감기되 하부에서 상부로 가면서 지름이 커지게 감기는 것이고, 상부 히터부의 엘엔지가스가 흐르는 상부코일(103)은 나선형으로 감기되 하부에서 상부로 가면서 지름이 동일하게 구성하며, 환봉은 코일 사이의 지지 및 간격유지를 위한 것으로, 상기 환봉은 상부환봉(20)과 하부환봉(30)으로 구분되는 것으로, 상기 상부환봉(20)은 히터부(120)의 코일하부면과 칸막이(101) 사이에 용접 내지 볼트체결에 의해 설치되며, 상기 하부환봉(30)은 기화기의 코일 하면과 기화기의 링형상의 엘엔지 분배부(113) 사이에 용접 내지 볼트체결에 의해 설치되는 것이며, 상기 상부의 히터부(120) 외주연에는 히터(121)가 설치되는 것으로, 상기 히터는 FG히터를 사용하며, 도넛형상의 분배부에서 코일 입구 위치에 따른 유량차이가 있으며, 코일길이가 길수록 저항에 의한 압력 손실이 발생하며, 각 코일에 유체를 균일하게 분배하기 위해 LNG 유입구에서 결합된 도넛형상의 분배부로 LNG가 유입되는 거리에 관계하여 구간별 코일길이가 차이가 나는 것을 특징으로 하는 기화기와 히터 일체형 열교환기
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