KR102317617B1

KR102317617B1 - 압축수소 열교환기

Info

Publication number: KR102317617B1
Application number: KR1020210047163A
Authority: KR
Inventors: 최규평; 김종민; 안덕임
Original assignee: 주식회사 태진중공업
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2021-10-26

Abstract

압축수소 열교환기가 개시된다. 상기 압축수소 열교환기는 중공 원통 형상의 개구된 양단 각각에 구비되는 제1 쉘 플랜지 및 제2 쉘 플랜지, 상기 제1 쉘 플랜지 및 상기 제2 쉘 플랜지) 중 어느 하나의 방향에 배치되는 냉매입구 및 상기 원통 형상의 외면에서 상기 냉매입구 반대측에 배치되는 냉매출구를 포함하는 쉘; 상기 쉘 내부에 수용되는 튜브 다발; 상기 쉘의 내경에 대응하는 직경을 갖는 호 형상의 제1 원형단부 및 상기 호 형상의 양측 끝을 잇는 제1 선형단부를 포함하고, 상기 제1 원형단부가 상기 쉘의 내면에 고정되고 상기 제1 선형단부는 상기 쉘의 내면과 이격되게 상기 쉘의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 배치되고, 상기 튜브 다발의 일부를 지지하는 다수의 제1 배플; 상기 쉘의 내경에 대응하는 직경을 갖는 호 형상의 제2 원형단부 및 상기 호 형상의 양측 끝을 잇는 제2 선형단부를 포함하고, 상기 제2 원형단부가 상기 쉘의 내면에 고정되고 상기 제2 선형단부는 상기 쉘의 내면과 이격되게 상기 쉘의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 배치되고, 상기 튜브 다발의 나머지를 지지하며, 상기 제2 선형단부가 상기 제1 배플이 고정된 쉘의 내면을 향하도록 상기 제1 배플들 아래에서 상기 제1 배플들 사이에 배치되는 다수의 제2 배플; 수소의 유입 및 방출을 가능케 하는 원통 형상의 제1 유체수용부, 상기 제1 유체수용부의 일단에 배치되는 제1 찬넬 플랜지, 상기 제1 유체수용부의 타단에 배치되는 수소유입구를 포함하고, 상기 제1 찬넬 플랜지가 상기 제1 쉘 플랜지 및 상기 제2 쉘 플랜지 중 어느 하나에 결합되어 상기 쉘의 일측에 연결되는 제1 찬넬; 수소의 유입 및 방출을 가능케 하는 원통 형상의 제2 유체수용부, 상기 제2 유체수용부의 일단에 배치되는 제2 찬넬 플랜지, 상기 제2 유체수용부의 타단에 배치되는 수소배출구를 포함하고, 상기 제2 찬넬 플랜지가 상기 제1 쉘 플랜지 및 상기 제2 쉘 플랜지 중 나머지 하나에 결합되어 상기 쉘의 타측에 연결되는 제2 찬넬; 및 지면에 놓여 상기 쉘을 지지하는 한 쌍의 새들을 포함하고, 상기 제1 찬넬로부터 유입되는 수소는 상기 튜브 다발을 통과하여 상기 제2 찬넬을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.

Description

압축수소 열교환기{COMPRESSED HYDROGEN GEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매 및 압축수소 간 열교환이 이루어지는 압축수소 열교환기에 관한 것이다.

지구 대기환경 위험을 극복하기 위하여 신재생에너지인 수소에너지가 미래세대의 주요 에너지원으로 자리 매김함에 따라 수소를 에너지로 하는 연료 전지 차량 증가와 그 활용도가 우리 사회주변으로 급속히 범위를 넓혀가고 있다. 특히 이동용 차량에 수소공급은 사용압력이 35MPa에서 70MPa로 상당히 높다. 따라서 높은 압력과 고밀도 압축에 필요한 더 높은 에너지 필요하며 수소충전소에서 이동 형 차량에 수소를 충전하기 전에 수소를 영하20℃ 또는 영하40℃ 이하로 냉각(cooling)이 필요하다.

이에, 수소를 효율적으로 냉각시킬 수 있는 압축수소 열교환기의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허 10-2014-0025337

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수소연료 충전소에 구비되어 사용할 수 있고, 수소 및 냉매 간의 열교환을 원활히 하여 수소의 냉각에 용이하게 사용될 수 있도록 한 압축수소 열교환기를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압축수소 열교환기는 중공 원통 형상의 개구된 양단 각각에 구비되는 제1 쉘 플랜지 및 제2 쉘 플랜지, 상기 제1 쉘 플랜지 및 상기 제2 쉘 플랜지) 중 어느 하나의 방향에 배치되는 냉매입구 및 상기 원통 형상의 외면에서 상기 냉매입구 반대측에 배치되는 냉매출구를 포함하는 쉘; 상기 쉘 내부에 수용되는 튜브 다발; 상기 쉘의 내경에 대응하는 직경을 갖는 호 형상의 제1 원형단부 및 상기 호 형상의 양측 끝을 잇는 제1 선형단부를 포함하고, 상기 제1 원형단부가 상기 쉘의 내면에 고정되고 상기 제1 선형단부는 상기 쉘의 내면과 이격되게 상기 쉘의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 배치되고, 상기 튜브 다발의 일부를 지지하는 다수의 제1 배플; 상기 쉘의 내경에 대응하는 직경을 갖는 호 형상의 제2 원형단부 및 상기 호 형상의 양측 끝을 잇는 제2 선형단부를 포함하고, 상기 제2 원형단부가 상기 쉘의 내면에 고정되고 상기 제2 선형단부는 상기 쉘의 내면과 이격되게 상기 쉘의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 배치되고, 상기 튜브 다발의 나머지를 지지하며, 상기 제2 선형단부가 상기 제1 배플이 고정된 쉘의 내면을 향하도록 상기 제1 배플들 아래에서 상기 제1 배플들 사이에 배치되는 다수의 제2 배플; 수소의 유입 및 방출을 가능케 하는 원통 형상의 제1 유체수용부, 상기 제1 유체수용부의 일단에 배치되는 제1 찬넬 플랜지, 상기 제1 유체수용부의 타단에 배치되는 수소유입구를 포함하고, 상기 제1 찬넬 플랜지가 상기 제1 쉘 플랜지 및 상기 제2 쉘 플랜지 중 어느 하나에 결합되어 상기 쉘의 일측에 연결되는 제1 찬넬; 수소의 유입 및 방출을 가능케 하는 원통 형상의 제2 유체수용부, 상기 제2 유체수용부의 일단에 배치되는 제2 찬넬 플랜지, 상기 제2 유체수용부의 타단에 배치되는 수소배출구를 포함하고, 상기 제2 찬넬 플랜지가 상기 제1 쉘 플랜지 및 상기 제2 쉘 플랜지 중 나머지 하나에 결합되어 상기 쉘의 타측에 연결되는 제2 찬넬; 및 지면에 놓여 상기 쉘을 지지하는 한 쌍의 새들을 포함하고, 상기 제1 찬넬로부터 유입되는 수소는 상기 튜브 다발을 통과하여 상기 제2 찬넬을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 압축수소 열교환기는 상기 쉘의 내면으로부터 상기 쉘의 외면 방향으로 U자형 고리 형상으로 돌출되어 상기 쉘의 내부와 연통되고 상기 쉘의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배열되는 다수의 유체이동지연부를 더 포함하고, 상기 각각의 유체이동지연부는 상기 제1 배플 또는 상기 제2 배플이 고정되는 영역에서 상기 제1 배플 또는 상기 제2 배플의 개수와 동일 개수로 구비될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 각각의 유체이동지연부는 상기 제1 배플 또는 상기 제2 배플의 면을 향하도록 경사질 수 있다.

본 발명에 따른 압축수소 열교환기에 의하면, 수소연료 충전소에 구비되어 사용할 수 있고, 수소 및 냉매 간의 열교환을 원활히 하여 수소의 냉각에 용이하게 사용될 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축수소 열교환기의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 결합 사시도이다.
도 3은 도 1의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축수소 열교환기를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 유체이동지연부의 형상을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 압축수소 열교환기에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축수소 열교환기의 구성을 나타내는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 사시도이고, 도 3은 도 1의 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축수소 열교환기는 쉘(110), 튜브 다발(120), 다수의 제1 배플(131), 다수의 제2 배플(132), 제1 찬넬(140), 제2 찬넬(150), 한 쌍의 새들(160)을 포함할 수 있다.

쉘(110)은 중공 원통 형상의 개구된 양단 각각에 구비되는 제1 쉘 플랜지(111) 및 제2 쉘 플랜지(112), 상기 제1 쉘 플랜지(111) 및 상기 제2 쉘 플랜지(112) 중 어느 하나의 방향에 배치되는 냉매입구(113) 및 상기 원통 형상의 외면에서 상기 냉매입구(113) 반대측에 배치되는 냉매출구(114)를 포함한다. 일 예로, 상기 냉매입구(113)는 상기 제1 쉘 플랜지(111) 방향에 배치되고, 상기 냉매출구(114)는 상기 제2 쉘 플랜지(112) 방향에 배치될 수 있다. 이때, 상기 냉매출구(114) 및 상기 냉매출구(114)의 돌출 방향은 서로 반대일 수 있다.

튜브 다발(120)은 다수의 튜브의 집합체로써, 상기 쉘(110) 내부에 수용되며, 내부에 수소가 통과할 수 있다.

다수의 제1 배플(131)은 상기 쉘(110)의 내경에 대응하는 직경을 갖는 호 형상의 제1 원형단부(131a) 및 상기 호 형상의 양측 끝을 잇는 제1 선형단부(131b)를 포함하고, 상기 쉘(110)의 내면의 일부분에 고정되며 상기 쉘(110)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배열된다. 이때, 상기 제1 원형단부(131a)가 상기 쉘(110)의 내면에 고정되고 상기 제1 선형단부(131b)는 상기 쉘(110)의 내면과 이격되어, 상기 제1 원형단부(131a) 및 상기 쉘(110)의 내면 사이로 유체가 통과할 수 있다.

이러한 다수의 제1 배플(131)은 튜브 다발(120)이 관통하여 튜브 다발(120)의 일부를 쉘(110) 내부에서 지지한다.

다수의 제2 배플(132)은 상기 쉘(110)의 내경에 대응하는 직경을 갖는 호 형상의 제2 원형단부(132a) 및 상기 호 형상의 양측 끝을 잇는 제2 선형단부(132b)를 포함하고, 상기 쉘(110)의 내면의 다른 일부분에 고정되며 상기 쉘(110)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배열된다. 이때, 상기 제1 원형단부(131a)가 상기 쉘(110)의 내면에 고정되고 상기 제1 선형단부(131b)는 상기 쉘(110)의 내면과 이격되어, 상기 제1 원형단부(131a) 및 상기 쉘(110)의 내면 사이로 유체가 통과할 수 있다.

이러한 다수의 제2 배플(132)은 상기 제2 선형단부(132b)가 상기 제1 배플(131)이 고정된 쉘(110)의 내면을 향하도록 상기 제1 배플(131)들 아래에서 상기 제1 배플(131)들 사이에 배치되며, 튜브 다발(120)이 관통하여 튜브 다발(120)의 나머지 일부를 쉘(110) 내부에서 지지한다.

제1 찬넬(140)은 제1 유체수용부(141), 제1 찬넬 플랜지(142), 수소유입구(143)를 포함할 수 있다. 제1 유체수용부(141)는 수소의 유입 및 방출을 가능케 하는 원통 형상으로 구비되고, 제1 찬넬 플랜지(142)는 상기 제1 유체수용부(141)의 일단에 배치되고, 수소유입구(143)는 상기 제1 유체수용부(141)의 타단에 배치된다. 이러한 제1 찬넬(140)은 상기 제1 찬넬 플랜지(142)가 상기 제1 쉘 플랜지(111) 및 상기 제2 쉘 플랜지(112) 중 어느 하나, 예를 들어, 상기 제2 쉘 플랜지(112)에 결합되어 상기 냉매출구(114) 방향에서 상기 쉘(110)에 연결될 수 있다.

제2 찬넬(150)은 제2 유체수용부(151), 제2 찬넬 플랜지(152), 수소배출구(153)를 포함할 수 있다. 제2 유체수용부(151)는 수소의 유입 및 방출을 가능케 하는 원통 형상으로 구비되고, 제2 찬넬 플랜지(152)는 상기 제2 유체수용부(151)의 일단에 배치되고, 수소배출구(153)는 상기 제2 유체수용부(151)의 타단에 배치된다. 이러한 제2 찬넬(150)은 상기 제2 찬넬 플랜지(152)가 상기 제1 쉘 플랜지(111) 및 상기 제2 쉘 플랜지(112) 중 나머지 하나, 예를 들어, 상기 제1 쉘 플랜지(111)에 결합되어 상기 냉매입구(113) 방향에서 상기 쉘(110)에 연결될 수 있다.

한 쌍의 새들(160)은 지면에 놓여 상기 쉘(110)을 지지한다.

이하에서는 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축수소 열교환기에서 냉매와 수소가 열교환하는 과정을 설명한다.

수소는 제1 찬넬(140)의 수소유입구(143)를 통해 제1 유체수용부(141) 내로 유입된 후 상기 제1 유체수용부(141)에 마주하는 튜브 다발(120)의 각 튜브의 일단부로 유입되어 튜브 다발(120)을 통과한 후, 튜브 다발(120)의 각 튜브의 타단부를 통해 제2 찬넬(150)의 제2 유체수용부(151)로 배출되고 제2 유체수용부(151)로부터 수소배출구(153)를 통해 배출된다.

냉매는 쉘(110)의 냉매입구(113)를 통해 쉘(110)의 내부로 공급되어 쉘(110)의 내부에서 쉘(110)의 냉매출구(114)를 향해 이동한다. 이때, 냉매는 다수의 제1 배플(131) 및 다수의 제2 배플(132) 사이를 통과하면서 직선형으로 이동하지 못하고 지그재그 형태로 이동하여 이동이 지연된다. 이에 따라, 냉매가 튜브 다발(120)과 접촉하는 시간이 증가된다.

이러한 수소 및 냉매 각각의 이동 경로에 따라 이동하면서 수소 및 냉매 간의 열교환이 이루어진다. 이때, 냉매는 수소를 영하 20℃ 내지 영하 40℃로 냉각하기 위하여 영하 50℃ 이하의 온도로 공급될 수 있다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축수소 열교환기는 수소연료 충전소에 구비되어 사용할 수 있고, 수소 및 냉매 간의 열교환을 원활히 하여 수소의 냉각에 용이하게 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축수소 열교환기를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 유체이동지연부의 형상을 나타내는 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축수소 열교환기는 다수의 유체이동지연부(170)를 더 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축수소 열교환기와 동일하므로 이하에서는 상기 다수의 유체이동지연부(170)를 중심으로 설명하기로 한다.

다수의 유체이동지연부(170)는 쉘(110)의 내면으로부터 상기 쉘(110)의 외면 방향으로 U자형 고리 형상으로 돌출되어 상기 쉘(110)의 내부와 연통되고 상기 쉘(110)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배열된다.

이때, 상기 각각의 유체이동지연부(170)는 상기 제1 배플(131) 또는 상기 제2 배플(132)이 고정되는 영역에서 상기 제1 배플(131) 또는 상기 제2 배플(132)의 개수와 동일 개수로 구비된다. 일 예로, 제1 배플(131)의 개수와 동일 개수로 구비될 수 있다.

또한, 상기 각각의 유체이동지연부(170)는 상기 제1 배플(131) 또는 상기 제2 배플(132)의 면을 향하도록 경사지게 구비된다. 일 예로, 제1 배플(131)의 면을 향하도록 경사질 수 있다.

이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축수소 열교환기는 쉘(110)의 내부를 순환하는 냉매의 이동을 더욱 지연시킬 수 있다.

즉, 쉘(110)의 내부로 공급된 냉매는 다수의 제1 배플(131) 및 다수의 제2 배플(132)을 지그재그로 통과하면서 지연되는데, 이때 추가적으로 냉매는 유체이동지연부(170)의 내부를 경유하게 되어서 이동이 더욱 지연될 수 있다.

구체적으로, 쉘(110)의 내부로 공급되는 냉매는 쉘(110)의 내경으로부터 확대된 직경의 유체이동지연부(170)로 유입되면서 지연되고, 유체이동지연부(170) 내측으로부터 냉매가 쉘(110)의 내측 방향으로 이동할 때 유체이동지연부(170)는 제1 배플(131) 방향으로 경사지므로 냉매는 제1 배플(131)의 면에 충돌한 후 분산되면서 제1 배플(131)과 마주하는 제2 배플(132)의 면을 향해 이동하여 추가로 충돌하면서 추가로 지연된 후 제1 배플(131) 및 제2 배플(132) 사이를 통과하게 된다. 이 과정은 각각의 유체이동지연부(170)에서 모두 동일하다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축수소 열교환기는 냉매의 이동이 더욱 지연되어 냉매 및 수소 간의 열교환 효율이 더욱 증대될 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축수소 열교환기의 튜브 다발(120)의 내면 및 외면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포될 수 있다.

상기 오염 방지 도포용 조성물은 시트레이트 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 시트레이트와 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.

상기 시트레이트 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 튜브 다발(120) 상의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.

상기 시트레이트 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르는 전체 조성물 수용액중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 튜브 다발(120) 상의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.

한편, 본 오염 방지 도포용 조성물을 튜브 다발(120) 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 튜브 다발(120) 상의 최종 도포막 두께는 700 ~ 2500Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 900 ~ 2000Å이다. 상기 도포막의 두께가 700 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2500 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.

또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 시트레이트 0.1 몰 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.

상기 구성 성분의 비율 및 도포막 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 오염방지 도포 효과를 나타내었다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축수소 열교환기의 제1 배플(131) 및 제2 배플(132)은 금속표면의 부식현상을 방지하기 위하여 부식 방지 도포층이 도포될 수 있다.

이 부식방지도포층의 도포 재료는 메타아크릴아미드 10중량%, 하이드로시벤조트리아졸 20중량%, 하프늄 25중량%, 유화몰리브덴(MoS2) 15중량%, 산화티타늄(TiO2) 15중량%, 에틸렌디아민 15중량%로 구성되며, 코팅두께는 9㎛로 형성할 수 있다.

메타아크릴아미드, 하이드로시벤조트리아졸, 에틸렌디아민은 부식 방지 및 변색 방지 등의 역할을 한다.

하프늄은 내부식성이 있는 전이 금속원소로서 뛰어난 방수성, 내식성 등을 갖도록 역할을 한다.

유화몰리브덴은 코팅피막의 표면에 습동성과 윤활성 등을 부여하는 역할을 한다.

산화티타늄은 내화도 및 화학적 안정성 등을 목적으로 첨가된다.

상기 구성 성분의 비율 및 코팅 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 부식방지 효과를 나타내었다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축수소 열교환기의 제1 쉘 플랜지(111) 및 제2 쉘 플랜지(112)와 제1 찬넬 플랜지(142) 및 제2 찬넬 플랜지(152)가 결합될 때 그 결합력을 향상시키기 위해 각각의 양단 표면에는 결합향상제가 조성될 수 있다.

결합향상제는, PUD(Polyurethane Dispersion) 30 중량%, 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride) 파우더(PVC Powder)와 피브이씨 코폴리머 파우더(PVC Copolymer Powder)로 이루어진 군에서 선택되며 상기 PDU에 혼합되는 분말 30중량%, 분산제와 증점제(Thickener)와 소포제와 레벨링제로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 첨가제 5 중량%, 이소이미다졸 5중량%, 비닐트리메톡시실란 5중량%, 그리고 증류수와 에탄올로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 25중량%의 용매를 포함하는 접착제가 조성되어, 제1 쉘 플랜지(111) 및 제2 쉘 플랜지(112)와 제1 찬넬 플랜지(142) 및 제2 찬넬 플랜지(152) 간의 결합강도를 향상시킬 수 있다.

상기와 같이 구성성분 및 수치한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 시험에서 상기와 같은 조건에서 최적의 작용효과를 나타내었다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

110 : 쉘 111 : 제1 쉘 플랜지
112 : 제2 쉘 플랜지 113 : 냉매입구
114 : 냉매출구 120 : 튜브 다발
131 : 제1 배플 132 : 제2 배플
140 : 제1 찬넬 150 : 제2 찬넬
160 : 새들 170 : 유체이동지연부

Claims

중공 원통 형상의 개구된 양단 각각에 구비되는 제1 쉘 플랜지(111) 및 제2 쉘 플랜지(112), 상기 제1 쉘 플랜지(111) 및 상기 제2 쉘 플랜지(112) 중 어느 하나의 방향에 배치되는 냉매입구(113) 및 상기 원통 형상의 외면에서 상기 냉매입구(113) 반대측에 배치되는 냉매출구(114)를 포함하는 쉘(110);
상기 쉘(110) 내부에 수용되는 튜브 다발(120);
상기 쉘(110)의 내경에 대응하는 직경을 갖는 호 형상의 제1 원형단부(131a) 및 상기 호 형상의 양측 끝을 잇는 제1 선형단부(131b)를 포함하고, 상기 제1 원형단부(131a)가 상기 쉘(110)의 내면에 고정되고 상기 제1 선형단부(131b)는 상기 쉘(110)의 내면과 이격되게 상기 쉘(110)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 배치되고, 상기 튜브 다발(120)의 일부를 지지하는 다수의 제1 배플(131);
상기 쉘(110)의 내경에 대응하는 직경을 갖는 호 형상의 제2 원형단부(132a) 및 상기 호 형상의 양측 끝을 잇는 제2 선형단부(132b)를 포함하고, 상기 제2 원형단부(132a)가 상기 쉘(110)의 내면에 고정되고 상기 제2 선형단부(132b)는 상기 쉘(110)의 내면과 이격되게 상기 쉘(110)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 배치되고, 상기 튜브 다발(120)의 나머지를 지지하며, 상기 제2 선형단부(132b)가 상기 제1 배플(131)이 고정된 쉘(110)의 내면을 향하도록 상기 제1 배플(131)들 아래에서 상기 제1 배플(131)들 사이에 배치되는 다수의 제2 배플(132);
수소의 유입 및 방출을 가능케 하는 원통 형상의 제1 유체수용부(141), 상기 제1 유체수용부(141)의 일단에 배치되는 제1 찬넬 플랜지(142), 상기 제1 유체수용부(141)의 타단에 배치되는 수소유입구(143)를 포함하고, 상기 제1 찬넬 플랜지(142)가 상기 제1 쉘 플랜지(111) 및 상기 제2 쉘 플랜지(112) 중 어느 하나에 결합되어 상기 쉘(110)의 일측에 연결되는 제1 찬넬(140);
수소의 유입 및 방출을 가능케 하는 원통 형상의 제2 유체수용부(151), 상기 제2 유체수용부(151)의 일단에 배치되는 제2 찬넬 플랜지(152), 상기 제2 유체수용부(151)의 타단에 배치되는 수소배출구(153)를 포함하고, 상기 제2 찬넬 플랜지(152)가 상기 제1 쉘 플랜지(111) 및 상기 제2 쉘 플랜지(112) 중 나머지 하나에 결합되어 상기 쉘(110)의 타측에 연결되는 제2 찬넬(150); 및
지면에 놓여 상기 쉘(110)을 지지하는 한 쌍의 새들(160)을 포함하고,
상기 제1 찬넬(140)로부터 유입되는 수소는 상기 튜브 다발(120)을 통과하여 상기 제2 찬넬(150)을 통해 배출되며;
튜브 다발(120)의 내면 및 외면에는 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포되되, 상기 오염 방지 도포용 조성물은 시트레이트 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고;
제1 배플(131) 및 제2 배플(132)에는 부식방지도포층이 도포되되, 상기 부식방지도포층의 도포 재료는 메타아크릴아미드 10중량%, 하이드로시벤조트리아졸 20중량%, 하프늄 25중량%, 유화몰리브덴(MoS2) 15중량%, 산화티타늄(TiO2) 15중량%, 에틸렌디아민 15중량%로 구성되고, 코팅두께는 9㎛로 형성되며;
제1 쉘 플랜지(111) 및 제2 쉘 플랜지(112)와 제1 찬넬 플랜지(142) 및 제2 찬넬 플랜지(152)의 접촉면에는 결합향상제가 도포되되, 상기 결합향상제는, PUD(Polyurethane Dispersion) 30 중량%, 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride) 파우더(PVC Powder)와 피브이씨 코폴리머 파우더(PVC Copolymer Powder)로 이루어진 군에서 선택되며 상기 PUD에 혼합되는 분말 30중량%, 분산제와 증점제(Thickener)와 소포제와 레벨링제로 이루어진 군에서 1종 선택되는 첨가제 5 중량%, 이소이미다졸 5중량%, 비닐트리메톡시실란 5중량%, 그리고 증류수와 에탄올로 이루어진 군에서 1종 선택되는 25중량%의 용매를 포함하는 접착제로 이루어진,
압축수소 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 쉘(110)의 내면으로부터 상기 쉘(110)의 외면 방향으로 U자형 고리 형상으로 돌출되어 상기 쉘(110)의 내부와 연통되고 상기 쉘(110)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배열되는 다수의 유체이동지연부(170)를 더 포함하고,
상기 각각의 유체이동지연부(170)는 상기 제1 배플(131) 또는 상기 제2 배플(132)이 고정되는 영역에서 상기 제1 배플(131) 또는 상기 제2 배플(132)의 개수와 동일 개수로 구비되는,
압축수소 열교환기.
제2항에 있어서,
상기 각각의 유체이동지연부(170)는 상기 제1 배플(131) 또는 상기 제2 배플(132)의 면을 향하도록 경사진,
압축수소 열교환기.