KR102532045B1 - 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바이오가스 발전기의 혼합연료를 냉각시켜 공급하는 발전기용 인터쿨러에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러는 바이오가스에 공기가 혼합된 혼합연료가 지나는 쿨러하우징, 및 상기 쿨러하우징의 내부에 설치되어 상기 쿨러하우징의 내부를 지나는 혼합연료와 열교환하여 상기 혼합연료를 냉각하는 열교환기를 포함하는 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러에 있어서, 상기 쿨러하우징은 상기 열교환기가 수용되는 수용부, 상기 수용부의 양측에 관통형성되어 상기 혼합연료가 상기 수용부로 유출입되는 연통공, 상기 수용부로 상기 혼합연료가 공급되는 것을 차단 또는 개방하도록 상기 연통공을 개폐하는 개폐도어, 상기 열교환기로 냉매를 공급하는 냉매배관, 및 상기 열교환기를 교체 또는 청소하기 위해 상기 수용부에서 상기 열교환기를 탈착 가능하도록 상기 냉매배관과 상기 열교환기를 탈착 가능하게 결합하는 배관탈착결합부를 포함한다. 따라서, 발전기의 효율을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 바이오가스 발전기의 혼합연료를 냉각시켜 공급하는 발전기용 인터쿨러에 관한 것이다.
일반적으로 바이오가스 발전기는 수슬러지, 축산분뇨, 음식물 쓰레기, 농수산 쓰레기 등의 유기성 물질에서 혐기성 소화를 통해 발생하는 가스에 의해 엔진을 구동하고, 엔진에 의해 발전기를 구동하여 발전한다.
한편, 차량에 설치되는 엔진의 경우 차량이 주행하면서 발생하는 바람에 의해 엔진을 냉각하여 엔진효율이 높지만, 바이오가스 발전기에 사용되는 엔진은 정지된 상태에서 작동하기 때문에 엔진효율을 높이기 위해 공기를 압축하여 공급하는 인터쿨러가 설치된다.
인터쿨러는 냉매에 의해 냉각하는 열교환기가 설치되어 바이오가스와 공기가 혼합된 혼합연료가 지나면서 혼합연료의 온도를 낮춰 혼합연료의 압축밀도를 높임으로써, 엔진효율을 향상시킬 수 있다.
그러나, 인터쿨러 공급되는 바이오가스에는 황화수소 및 수분 등이 포함되어 지나기 때문에 시간이 갈수록 열교환기에 부식이 증대되어 열교환효율이 하락됨에 따라 최종적으로 발전기의 발전효율이 하락되는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 종래에는 한국등록특허공보 제10-1384108호(2014.4.10.공고)에 "바이오가스 발전용 인터쿨러"로 개시된 바가 있다.
상기한 바이오가스 발전용 인터쿨러는 바이오가스와 연소용 공기가 혼합된 혼합가스를 압축시켜 엔진으로 공급할 때 상기 혼합가스를 냉각시키기 위한 바이오가스 발전용 인터쿨러에 관한 것으로, 냉매가 유동하는 다수의 열교환 핀이 내부에 설치되고, 다수의 상기 열교환 핀 사이로 상기 혼합가스가 통과되면서 냉각될 수 있도록 마련된 케이스 및 상기 혼합가스가 통과하는 방향으로 상기 케이스 내부를 가로질러 상기 열교환 핀에 수직되게 장착되는 다수의 플레이트를 적층시킴으로써 형성되되, 상기 혼합가스에 혼합된 상기 바이오가스에 함유된 황화수소 및 수분에 의해 부식되는 것을 방지할 수 있도록 스테인레스 스틸로 형성된 열교환 튜브를 구성함으로써, 황화수소에 의한 부식과 수분에 의한 부식을 방지하여 발전효율을 향상시킬 수 있었다.
하지만, 종래의 바이오가스 발전용 인터쿨러는 스테인리스로 열교환 튜브를 형성했다 하더라도, 부식의 발생을 지연시킬 뿐, 부식의 발생에 따른 처리를 수행할 수 없으며, 열교환기의 고장이 발생하는 경우, 인터쿨러의 전체를 교체해야하기 때문에 인터쿨러를 탈착하는 동안에는 발전기를 가동할 수 없어 발전효율이 하락되는 문제점이 있었다.
또한, 인터쿨러의 교체시 인터쿨러의 전체를 교체해햐하기 때문에 유지관리비용이 증가되며, 인터쿨러에서 열교환기를 분리하기 어려워 유지보수가 쉽지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 쿨러하우징에서 열교환기를 탈착 가능하게 구성하여 열교환기를 수리 및 교체가 용이할 뿐만 아니라, 열교환기를 주기적으로 청소하여 내구성을 향상 및 발전효율을 향상시킬 수 있으며, 교체 시에 열교환기만 분리하여 교체하기 때문에 유지관리비용을 절감시킬 수 있는 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 쿨러하우징에 우회통로가 설치되어 열교환기를 분리하더라도 계속적으로 혼합연료를 엔진으로 공급하여 발전효율을 하락되는 것을 방지할 수 있으며, 우회통로에 우회냉각부가 설치되어 우회통로로 혼합연료를 공급하더라도 혼합연료를 냉각시켜 발전효율이 하락되는 것을 방지할 수 있는 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 개폐도어에 의해 연통공을 개폐시에 우회통로를 상반되도록 개폐함으로써, 구조가 간단하여 제작비용을 절감시킬 수 있으며, 열교환기에 탈착시 파지하기 위한 파지부가 설치되어 열교환기를 쿨러하우징에서 용이하게 탈착할 수 있으며, 파지부가 열교환기를 냉매배관에 탄성력에 의해 밀착시킴으로써, 냉매의 유출을 방지할 수 있는 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러는 바이오가스에 공기가 혼합된 혼합연료가 지나는 쿨러하우징, 및 상기 쿨러하우징의 내부에 설치되어 상기 쿨러하우징의 내부를 지나는 혼합연료와 열교환하여 상기 혼합연료를 냉각하는 열교환기를 포함하는 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러에 있어서, 상기 쿨러하우징은 상기 열교환기가 수용되는 수용부, 상기 수용부의 양측에 관통형성되어 상기 혼합연료가 상기 수용부로 유출입되는 연통공, 상기 수용부로 상기 혼합연료가 공급되는 것을 차단 또는 개방하도록 상기 연통공을 개폐하는 개폐도어, 상기 열교환기로 냉매를 공급하는 냉매배관, 및 상기 열교환기를 교체 또는 청소하기 위해 상기 수용부에서 상기 열교환기를 탈착 가능하도록 상기 냉매배관과 상기 열교환기를 탈착 가능하게 결합하는 배관탈착결합부를 포함한다.
상기 배관탈착결합부는 상기 냉매배관과 상기 열교환기에서 냉매가 공급되는 냉매튜브 중 어느 하나에 설치되는 배관코드, 및 다른 하나에 설치되어 상기 배관코드가 결합되는 배관소켓을 포함할 수 있다.
상기 쿨러하우징은 상기 열교환기를 외부로 탈착하도록 관통 형성된 교환기탈착공, 및 상기 교환기탈착공을 개폐하는 탈착개폐패널을 포함할 수 있다.
상기 쿨러하우징은 상기 개폐도어에 의해 상기 수용부의 폐쇄 시 상기 수용부를 우회하여 상기 혼합연료가 지나는 우회통로를 포함할 수 있다.
상기 우회통로는 상기 우회통로를 지나는 상기 혼합연료를 냉각하도록 상기 우회통로를 냉매와 열교환하여 냉각하는 우회냉각부를 포함할 수 있다.
상기 우회냉각부는 상기 우회통로의 둘레로 냉매가 지나는 우회냉매유로, 및 상기 냉매배관으로 공급되는 냉매를 상기 우회냉매유로로 공급하도록 상기 냉매배관에서 분기되어 상기 우회냉매유로와 연결되는 냉매분기관을 포함할 수 있다.
상기 개폐도어는 상기 연통공을 개폐하도록 회전하는 반경 내에 상기 우회통로가 위치하여 상기 연통공을 개방 시에 상기 우회통로를 폐쇄하고, 상기 우회통로를 밀폐 시에 상기 연통공을 밀폐할 수 있다.
본 발명에 따르면, 쿨러하우징의 수용부에서 열교환기와 냉매배관을 배관탈착결합부에 의해 탈착 가능하게 구성하여 쿨러하우징에서 열교환기를 탈착함으로써, 열교환기의 수리 및 교체가 용이할 뿐만 아니라, 열교환기를 청소할 수 있어 내구성의 향상에 따른 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 쿨러하우징에 열교환기를 거치지 않고 혼합연료를 공급하는 우회통로가 설치되어 열교환기를 분리하더라도 후통로를 통해 혼합연료를 공급함으로써, 발전기를 정지시키지 않고도 열교환기를 수리, 교체 또는 청소를 수행할 수 있어 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 수용부의 연통공을 개폐하는 개폐도어가 연통공의 개폐와는 상반되도록 우호통로를 개폐하도록 구성되어 비교적 간단한 구조를 가져 제작비용을 감소시킬 수 있으며, 용이하게 유지보수할 수 있다.
또한, 우회통로에 열교환기로 공급되는 냉매를 공급하여 혼합연료를 냉각시키는 우회냉각부가 구성되어 우회통로로 혼합연료를 공급하더라도 혼합연료의 압축밀도가 낮아지는 것을 방지함으로써, 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 열교환기에 파지부가 설치되어 쿨러하우징에서 열교환기를 용이하게 탈착할 수 있을 뿐만 아니라, 열교환기를 쿨러하우징에 설치한 상태에서 파지부가 탄성력에 의해 냉매배관에 열교환기를 밀착시킴으로써, 냉매의 유출을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러가 설치된 바이오가스 발전기를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러를 도시한 측단면도로써, (a)는 열교환기를 개방한 상태이며, (b)는 우회통로를 개방한 상태이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러를 도시한 정단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러를 도시한 개략적인 평단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러를 도시한 측단면도로써, (a)는 열교환기를 개방한 상태이며, (b)는 우회통로를 개방한 상태이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러를 도시한 정단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러를 도시한 개략적인 평단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러(100)는 바이오가스 발전기(200)에서 바이오가스와 공기를 미리 설정된 비율로 믹서(210)에서 혼합한 후, 압축기(230)를 거쳐 압축하고, 압축된 혼합연료를 냉각시킴으로써, 혼합연료의 압축밀도를 높여 발전장치(270)를 구동하는 엔진(250)으로 공급할 수 있다.
여기서, 믹서(210)에서 혼합된 혼합연료를 먼저 인터쿨러(100)에서 냉각한 후 압축기(230)를 거쳐 엔진(250)으로 공급하여 발전장치(270)를 구동하도록 구성될 수도 있다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러(100)는 열교환기(110)를 포함할 수 있다.
열교환기(110)는 냉매에 의해 냉각되어 혼합연료가 열교환기(110)를 지나면서 열교환하여 냉각될 수 있다.
열교환기(110)는 냉매가 지그재그 또는 일방향으로 흐르는 냉매튜브(111)가 설치되고, 냉매튜브(111)의 둘레에는 열교환핀(113)이 설치되어 냉매튜브(111)에 의해 냉각되는 열교환핀(113)을 혼합연료가 지나면서 냉각될 수 있다.
한편, 열교환기(110)로 공급되는 냉매는 유체 또는 기체일 수 있으며, 냉매는 공급이 용이하고 용이하게 취급할 수 있는 물 또는 물에 냉각액을 혼합한 수용액일 수 있다.
열교환기(110)에는 냉매튜브(111)로 냉매를 공급하는 냉매공급구와 냉매튜브(111)로 공급된 냉매를 배출하는 냉매배출구(117)가 형성될 수 있다.
한편, 열교환기(110)에는 하기에 설명할 쿨러하우징(120)의 수용부(123)에서 열교환기(110)를 탈착하기 위해 파지하는 손잡이 형태의 파지부(119)가 구성될 수 있다.
파지부(119)는 열교환기(110)에서 냉매가 유출입되는 냉매유입구(115)와 냉매배출구(117)가 형성된 방향에 대해 반대방향에 위치할 수 있으며, 파지부(119)는 파지가압대(119a)와 가압스프링(119b)을 포함하여, 열교환기(110)에서 파지가압대(119a)가 가압스프링(119b)에 의해 지지됨에 따라, 하기에 설명할 탈착개폐패널(126)에 의해 파지가압대(119a)가 가압되면서 가압스프링(119b)을 압축시킨다.
그리고, 가압스프링(119b)의 탄성력에 의해 열교환기(110)를 냉매배관(127)에 밀착시켜 냉매배관(127)에서 열교환기(110)가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 열교환기(110)의 냉매튜브(111)는 내부식성을 향상시키기 위해 스테인리스로 형성될 수 있으며, 상대적으로 강성이 약한 열교환핀(113)은 황화수소에 대한 내식성을 갖는 백동으로 형성되거나, 백동으로 코팅될 수 있다.
물론, 냉매튜브(111) 또한 백동으로 형성되거나, 코팅됨으로써, 황화수소의 부식에 따른 내부식성을 향상시킬 수도 있다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러(100)는 쿨러하우징(120)을 포함할 수 있다.
쿨러하우징(120)은 열교환기(110)를 내부에 수용할 수 있으며, 쿨러하우징(120)의 일측에는 혼합연료가 흡입되는 연료흡입구(121)가 형성되고, 쿨러하우징(120)의 타측에는 흡입구로 흡입된 혼합연료가 열교환기(110)와 열교환하여 배출되는 연료배출구(122)가 형성될 수 있다.
쿨러하우징(120)의 중앙에는 열교환기(110)가 수용되는 수용부(123)가 격벽(123a)에 의해 구획되어 형성될 수 있으며, 격벽(123a)은 쿨러하우징(120)에서 연료배출구(122)와 마주하는 부분과 연료흡입구(121)와 마주하는 부분 즉, 열교환기(110)의 양측에 배치될 수 있다.
각 격벽(123a)에는 연료흡입구(121)로 흡입된 혼합연료가 수용부(123)로 유입되어 연료배출구(122)로 배출되도록 격벽(123a)을 관통하여 혼합연료가 지나는 연통공(124)이 형성될 수 있다.
그리고, 각 연통공(124)에는 혼합연료가 수용부(123)로 공급되는 것을 차단 또는 개방하도록 개폐도어(150)가 설치될 수 있다.
개폐도어(150)는 일단에 도어축이 형성되어 도어축을 중심으로 회전하면서 연통공(124)을 개폐할 수 있으며, 개폐도어에서 연통공(124)과 마주하는 부분에는 부분에는 혼합연료의 누설을 방지하기 위한 도어씰이 설치될 수 있다.
쿨러하우징(120)에는 개폐도어(150)에 의해 연통공(124)을 폐쇄한 상태에서 수용부(123)를 우회하기 위한 우회통로(140)가 형성될 수 있으며, 우회통로(140)는 덕트 또는 관의 형태로 쿨러하우징(120)에서 연료흡입구(121)가 위치하는 부분과 연료배출구(122)가 위치하는 부분을 서로 연결할 수 있다.
이때, 우회통로(140)에서 쿨러하우징(120)과 연통되는 위치는 개폐도어(150)의 회전 반경 내에 위치하여 개폐도어(150)에 의해 연통공(124)을 개폐할 때, 우회통로(140)가 연통공(124)과는 반대되도록 개폐될 수 있다.
예를 들어, 개폐도어(150)가 격벽(123a)의 외측에서 상단 부분이 도어축에 의해 쿨러하우징(120)이 결합되고, 우회통로(140)는 개폐도어(150)가 연통공(124)을 개방한 위치와 대응되는 위치에 형성되어 개폐도어(150)가 연통공(124)을 개방한 상태에서는 우회통로(140)를 밀폐하고, 연통공(124)을 폐쇄한 상태에서는 우회통로(140)를 개방할 수 있다.
물론, 개폐도어(150)는 수용부(123)의 양측에 위치하는 격벽(123a)에 각각 설치되어 각 연통공(124)을 개폐하기 때문에 연통공(124)을 개방 시에 우회통로(140)의 양단을 각각의 개폐도어(150)에 의해 밀폐하거나, 개방할 수 있다.
그리고 개폐도어(150)가 연통공(124)을 개방한 상태에서 개폐도어(150)와 마주하는 우회통로(140)의 부분에도 도어씰이 설치되어 개폐도어(150)가 연통공(124)을 개방한 상태에서 도어씰에 의해 밀폐되어 우회통로(140)를 통해 혼합연료가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
우회통로(140)는 우회냉각부(141)를 포함할 수 있다.
우회냉각부(141)는 우회통로(140)를 지나는 혼합연료와 열교환하여 혼합연료를 냉각시킬 수 있다.
우회냉각부(141)는 냉매를 제공받아 냉매와 우회통로(140)가 열교환하면서, 혼합연료를 냉각할 수 있다.
우회냉각부(141)는 우회냉매유로(142)와 냉매분기관(143)을 포함할 수 있다.
우회냉매유로(142)는 우회통로(140)의 둘레를 감싸 냉매가 지나는 유로를 형성할 수 있으며, 우회냉매유로(142)는 우회통로(140)의 외경보다는 더 큰 내경을 갖는 덕트 또는 파이프에 우회통로(140)를 삽입하는 형태로 우회통로(140)와 덕트 또는 파이프의 사이에 냉매가 지나는 공간을 형성하는 형태로 형성할 수 있다.
우회냉매유로(142)의 일단에는 냉매가 공급되는 우회유입구가 형성되며, 우회냉매유로(142)의 타단에는 유회유입구로 유입된 냉매가 외부로 배출되는 우회배출구가 형성될 수 있다.
냉매분기관(143)은 냉매배관(127)에서 분기되어 우회냉매유로(142)로 냉매를 공급할 수 있다.
냉매분기관(143)은 냉매유입관(127a)에서 분기되고 우회냉매유로(142)의 우회유입구와 연결되어 냉매를 우회냉매유로(142)로 공급하는 유입분기관(143a)과, 냉매배출관(127b)에서 분기되고 우회배출구와 연결되어 유회배출구로 배출되는 냉매를 냉매배출관(127b)으로 배출하는 배출분기관(143b)을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 냉매분기관(143)에는 냉매배관(127)에서 냉매분기관(143)으로 냉매를 공급 또는 하는 분기밸브(144)가 설치될 수 있으며, 냉매배관(127)에는 열교환기(110)로의 냉매를 공급 또는 차단하는 배관밸브(128)가 설치될 수 있다.
물론, 분기밸브(144)는 유입분기관(143a) 및 배출분기관(143b)에 각각 설치되고, 배관밸브(128)는 냉매유입관(127a) 및 냉매배출관(127b)에 각각 설치될 수 있다.
쿨러하우징(120)은 교환기탈착공(125), 및 탈착개폐패널(126)을 더 포함할 수 있다.
교환기탈착공(125)은 수용부(123)에서 열교환기(110)를 교체 또는 수리 또는 청소하기 위해 열교환기(110)를 수용부(123)의 외부로 반출하거나, 열교환기(110)를 외부에서 수용부(123)의 내부로 반입할 수 있다.
교환기탈착공(125)은 열교환기(110)와 대응되는 크기로, 수용부(123)의 상부 또는 하부 또는, 연료흡입구(121)와 연료배출구(122)가 형성되지 않은 수용부(123)의 측면에 관통하여 형성될 수 있다.
교환기탈착공(125)에는 교환기탈착공(125)을 개폐하는 탈착개폐패널(126)이 설치되어 탈착개폐패널(126)을 교환기탈착공(125)에서 분리하면, 수용부(123)가 개방되어 교환기탈착공(125)을 통해 열교환기(110)를 수용부(123)에서 분리할 수 있으며, 탈착개폐패널(126)을 교환기탈착공(125)에 결합하면, 수용부(123)를 밀폐하여 수용부(123)를 지나는 혼합연료가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
물론, 탈착개폐패널(126)과 교환기탈착공(125)의 사이에는 혼합연료가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 패널씰이 설치될 수 있다.
그리고, 탈착개폐패널(126)은 교환기탈착공(125)에 고정볼트에 의해 체결되어 고정될 수 있으며, 교환기탈착공(125)을 개방 시에는 고정볼트의 고정을 푼 후, 교환기탈착공(125)에서 탈착개폐패널(126)을 분리할 수 있다.
한편, 탈착개폐패널(126)에 의해 교환기탈착공(125)을 폐쇄할 때에는 열교환기(110)에 구비된 파지부(119)의 파지가압대(119a)가 가압되면서 열교환기(110)를 냉매배관(127)이 위치한 방향으로 가압스프링(119b)의 탄성력에 의해 밀착시킴으로써, 열교환기(110)가 진동이나 충격에 의해 냉매배관(127)에서 분리되는 것을 방지할 수 있다.
쿨러하우징(120)은 냉매배관(127), 및 배관탈착결합부(130)를 포함할 수 있다.
냉매배관(127)은 열교환기(110)의 냉매유입구(115)로 냉매를 공급함과 동시에 냉매배출구(117)로 배출되는 냉매를 회수할 수 있다.
냉매배관(127)은 냉매유입구(115)에 연결되는 유입배관과, 냉매배출구(117)와 연결되는 배출배관으로 구성될 수 있으며, 냉매배관(127)은 수용부(123)에 열교환기(110)를 수용한 상태에서 열교환기(110)의 냉매유입구(115)와 냉매배출구(117)가 마주하는 위치에 설치될 수 있다.
냉매배관(127)은 냉매가 저장된 냉매탱크와 연결되어 냉매탱크에서 냉매순환펌프에 의해 강제적으로 냉매유입관(127a)과 연결된 냉매유입구(115)로 유입되면서, 열교환기(110)의 냉매튜브(111)를 지나 열교환한 후 냉매배출구(117)와 연결된 냉매배출관(127b)을 통해 다시 냉매탱크로 배출되거나, 외부로 버려질 수도 있다.
배관탈착결합부(130)는 수용부(123)에 수용된 열교환기(110)를 탈착 하도록 냉매배관(127)과 열교환기(110)를 연결할 수 있다.
예를 들어, 배관탈착결합부(130)는 냉매유입구(115)와 연결되는 냉매유입관(127a)과, 냉매배출구(117)와 연결되는 냉매배출관(127b)을 각각 탈착 가능하게 결합할 수 있다.
배관탈착결합부(130)는 냉매배관(127)와 열교환기(110) 중 어느 하나에 배관소켓(131)이 설치되고, 다른 하나에는 배관소켓(131)에 끼워지는 배관코드(133)가 설치되어 배관소켓(131)에 배관코드(133)가 끼워지는 형태로 서로 결합될 수 있다.
이때, 배관코드(133)는 냉매배관(127)에서 수용부(123)의 내부로 돌출되어 위치할 수 있다.
배관소켓(131)은 중앙이 관통되며 원통형태의 탄성력을 갖는 탄성재료로 형성될 수 있으며, 배관코드(133)는 배관소켓(131)에 끼워지는 방향으로 갈수로 점점 직경이 좁아지는 형상으로 형성되며 중앙 부분은 배관소켓(131)의 관통된 중앙의 내경보다는 더 큰 둘레를 가는 형상을 가지도록 형성되어 배관코드(133)가 배관소켓(131)의 내주로 삽입된다.
그리고, 배관소켓(131)의 내부로 삽입되는 배관코드(133)은 배관소켓(131)의 내주를 강제적으로 확장하면서 배관코드(133)의 점점 직경이 커지는 부분의 끝단이 완전히 삽입되어 배관소켓(131)을 관통하여 배관소켓(131)의 외측단에 걸쳐지는 형태로 서로 결합되도록 함으로써, 냉매가 누설되는 것을 차단할 수 있다.
반면, 열교환기(110)를 분리 시에는 탄성재료로 형성된 배관코드(133)가 배관소켓(131)의 내부를 강제적으로 확장되면서, 배관소켓(131)에서 배관코드(133)가 분리될 수 있다.
실시예에서는 냉매유입구(115)와, 냉매배출구(117)에 각각 배관소켓(131)을 설치하고, 유입배관과 배출배관에 배관코드(133)를 설치하여 열교환기(110)를 탈착시에 수용부(123)의 내부로 노출되는 배관코드(133)에서 냉매소켓이 끼워지거나, 분리되도록 구성하였지만, 냉매배관(127)에 배관소켓(131)을 설치하고, 냉매유입구(115)와 냉매배출구(117)에 배관코드(133)를 설치하는 형태로 구성할 수도 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러(100)는 냉매에 의해 열교환하는 열교환기(110)가 쿨러하우징(120)의 내부에 설치되며, 쿨러하우징(120)의 내부는 열교환기(110)가 설치되는 수용부(123)로 구획된다.
수용부(123)에는 쿨러하우징(120)의 내부로 유입되는 혼합연료가 수용부(123)에 설치된 열교환기(110)를 지나도록 혼합연료가 유통되는 연통공(124)이 관통형성되며, 연통공(124)에는 연통공(124)을 개폐하는 개폐도어(150)가 설치된다.
그리고, 수용부(123)에는 열교환기(110)를 외부로 탈착할 수 있는 교환기탈착공(125)이 관통형성되며, 교환기탈착공(125)은 탈착개폐패널(126)에 의해 개방되거나, 폐쇄된다.
열교환기(110)에는 수용부(123)에서 열교환기(110)를 용이하게 파지하여 탈착하기 위한 파지부(119)가 구성되며, 파지부(119)는 손잡이 형태의 파지가압대(119a)가 가압스프링(119b)에 의해 지지되는 형태로 구성되어 탈착개폐패널(126)이 교환기탈착공(125)을 폐쇄하였을 대, 파지가압대(119a)가 가압스프링(119b)을 압축하면서, 가압스프링(119b)의 탄성력에 의해 열교환기(110)가 냉매배관(127)에 밀착되어 냉매배관(127)에서 냉매가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 쿨러하우징(120)에서 수용부(123)와 대응되는 위치에는 열교환기(110)로 냉매를 공급하거나 배출하는 냉매배관(127)이 설치될 수 있으며, 냉매배관(127)과 열교환기(110)는 용이하게 탈착 결합할 수 있도록 배관탈착결합부(130)에 의해 탈착 가능하게 결합된다.
배관탈착결합부(130)는 열교환기(110)의 냉매튜브(111)로 냉매가 유입되는 냉매유입구(115)와 유입된 냉매를 배출하는 냉매배출구(117)에 배관소켓(131)이 설치되며, 냉매유입구(115)와 연결되는 냉매유입관(127a)과 냉매배출구(117)와 연결되는 냉매배출관(127b)에는 배관소켓(131)에 끼워지는 배관코드(133)가 설치된다.
그리고, 쿨러하우징(120)에는 연통공(124)이 개폐도어(150)에 의해 밀폐되었을 때, 쿨러하우징(120)의 내부로 유입되는 혼합연료를 수용부(123)를 우회하여 배출하기 위한 우회통로(140)가 형성된다.
우회통로(140)는 개폐도어(150)에 의해 연통공(124)을 개폐함에 따라 연통공(124)의 개폐와는 상반되도록 개폐될 수 있다.
우회통로(140)에는 혼합연료가 우회통로(140)를 지날 때, 혼합연료를 냉각하기 위한 우회냉각부(141)가 구성된다.
우회냉각부(141)는 우회통로(140)에 냉매가 지나는 우회냉매유로(142)가 구성되고, 우회냉매유로(142)에는 냉매배관(127)을 통해 공급되는 냉매를 분기하여 우회냉매유로(142)로 공급하는 냉매분기관(143)이 연결된다.
이때, 냉매분기관(143)은 냉매유입관(127a)에서 분기되어 우회냉매유로(142)로 냉매를 공급하는 유입분기관(143a)과 우회냉매유로(142)로 공급되어 배출되는 냉매를 배출하기 위해 냉매배출관(127b)과 연결되는 배출분기관(143b)으로 구성될 수 있다.
그리고, 냉매분기관(143)에는 냉매배관(127)에서 냉매분기관(143)으로 냉매를 공급하거나 차단하는 분기밸브(144)가 설치되며, 냉매배관(127)에는 열교환기(110)로 냉매를 공급 및 차단하는 배관밸브(128)가 설치된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러(100)는 쿨러하우징(120)의 연료흡입구(121)를 통해 바이오가스와 공기가 혼합된 혼합연료가 유입되면, 유입구와 마주하는 격벽(123a)에 형성된 연통공(124)을 통해 수용부(123)로 진입하여 열교환기(110)를 지난다.
열교환기(110)는 냉매유입관(127a)을 통해 열교환기(110)의 냉매유입구(115)로 유입되면서, 냉매튜브(111)를 지나 열교환하여 냉각되고, 냉매튜브(111)를 지난 냉매는 냉매배출구(117)를 통해 냉매배출관(127b)으로 배출된다.
그리고, 열교환기(110)를 지나 냉각된 혼합연료는 냉각되면서 압축밀도가 증가되고, 압축밀도가 증가된 상태에서 쿨러하우징(120)의 연료배출구(122)와 마주하는 수용부(123)에 형성된 연통공(124)을 통해 연료배출구(122)로 배출되어 엔진(250)으로 공급되고, 엔진(250)이 혼합연료에 의해 작동하면서, 엔진(250)에 연결된 발전장치(270)를 작동시켜 전기를 생산한다.
한편, 열교환기(110)에 황화수소 및 수분에 의한 부식을 최소화하기 위해 미리 설정된 주기에 청소를 수행하거나, 열교환기(110)의 교체 또는 수리가 필요할 때에는 쿨러하우징(120)에서 열교환기(110)를 분리한다.
여기서, 종래에는 쿨러하우징(120)에서 열교환기(110)를 분리할 수 없을 뿐만 아니라, 열교환기(110)를 분리한다 하더라도, 혼합연료를 공급할 수 없어 발전장치(270)의 작동을 중지한 상태에서 작업을 수행해야하기 때문에 발전량이 하락되는 문제점이 있으나, 본원발명은 열교환기(110)를 분리하더라도 계속적으로 혼합연료를 공급하여 발전장치(270)의 가동을 중단하는 것을 방지할 수 있다.
열교환기(110)를 쿨러하우징(120)에서 분리할 때에는 개폐도어(150)에 의해 수용부(123)에 형성된 연통공(124)을 폐쇄한다.
연통공(124)이 개폐도어(150)에 의해 폐쇄되면, 개폐도어(150) 의해 밀폐되었던 우회통로(140)가 개방되고, 쿨러하우징(120)의 연료흡입구(121)로 흡입된 혼합연료는 수용부(123)를 거치지 않고 우회통로(140)를 통해 우회하면서, 연료배출구(122)로 배출되어 엔진(250)으로 공급되어 발전장치(270)를 계속적으로 작동하여 발전할 수 있다.
한편, 우회통로(140)에 의해 혼합연료가 우회할 때, 우회통로(140)를 지나는 혼합연료의 압축밀도가 높아지도록 혼합연료를 냉각시킴과 동시에 열교환기(110)로의 냉매의 공급을 차단하기 위해 냉매배관(127)의 배관밸브(128)를 잠그고, 냉매분기관(143)의 분기밸브(144)를 개방한다.
이렇게 냉매분기관(143)이 분기밸브(144)에 의해 개방되면, 냉매는 배관밸브(128)에 의해 열교환기(110)로 공급되지 않고 냉매분기관(143)을 통해 우회통로(140)를 냉각시키기 위한 우회냉매유로(142)를 거쳐 우회통로(140)와 열교환하여 우회통로(140)를 냉각시키는 형태로 혼합연료를 냉각한다.
그리고, 열교환기(110)로의 냉매 공급이 차단되면, 탈착개폐패널(126)을 통해 교환기탈착공(125)을 개방하고, 교환기탈착공(125)을 개방하면, 가압스프링(119b)의 탄성력에 의해 파지가압대(119a)가 돌출되어 파지가압부를 파지한 상태로 열교환기(110)를 교환기탈착공(125)을 통해 분리한다.
이때, 열교환기(110)와 냉매배관(127)은 배관코드(133)와 배관소켓(131)에 의해 탈착 가능하게 결합되기 때문에 냉매배관(127)에서 열교환기(110)가 쉽게 분리된다.
열교환기(110)가 쿨러하우징(120)에서 분리되면, 열교환기(110)를 세척하여 청소하거나, 열교환기(110)를 수리하거나, 새로운 열교환기(110)로 교체한 후 다시 교환기탈착공(125)을 통해 열교환기(110)를 수용부(123)의 내부로 삽입한다.
열교환기(110)가 수용부(123)의 내부로 삽입되면, 배관소켓(131)이 배관코드(133)에 끼워지면서 냉매배관(127)과 열교환기(110)가 서로 연결되며, 열교환기(110)가 수용부(123)에 수용되면, 탈착개폐패널(126)을 통해 교환기탈착공(125)을 밀폐한다.
교환기탈착공(125)이 밀폐되면 열교환기(110)로 냉매를 공급하도록 분기밸브(144)를 통해 냉매분기관(143)을 폐쇄하고, 배관밸브(128)를 개방하여 냉매배관(127)을 개방한다.
그리고 열교환기(110)로 냉매가 공급되면, 수용부(123)의 연통공(124)을 폐쇄한 개폐도어(150)가 연통공(124)을 개방하도록 작동하면, 개폐도어(150)에 의해 연통공(124)이 개방되면서 우회통로(140)는 폐쇄되어 연료흡입구(121)로 흡입된 혼합연료가 다시 수용부(123)로 공급되면서, 열교환기(110)를 거쳐 냉각되어 연료배출구(122)를 통해 엔진(250)으로 공급된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러(100)는 쿨러하우징(120)에 설치된 냉매배관(127)과 열교환기(110)를 배관탈착결합부(130)에 의해 냉매배관(127)과 열교환기(110)를 연결함으로써, 쿨러하우징(120)에서 열교환기(110)를 탈착하여 열교환기(110)를 교체하거나 청소하거나 교체할 수 있으므로 바이오가스 발전기(200)의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 쿨러하우징(120)에 열교환기(110)를 거치지 않고 혼합연료를 공급하는 우회통로(140)가 설치되어 열교환기(110)를 교체, 수리 또는 청소하더라도 발전장치(270)를 정지하지 않고 계속적으로 발전하여 발전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 개폐도어(150)가 수용부(123)를 개폐함에 따라 우회통로(140)를 수용부(123)의 개폐에 대해 상반되도록 개폐함으로써, 우회통로(140)를 개폐하기 위한 별도의 작동수단을 필요치 않아 구조가 간단하여 제조가 용이하며, 제작비용을 감소시킬 수 있으며, 쿨러하우징(120)에서 열교환기(110)만을 교체할 수 있어 유지보수비용을 절감할 수 있다.
또한, 우회통로(140)에 냉매를 공급하여 냉각하는 우회냉각부(141)가 구성되어 우회통로(140)를 지나는 동안에도 발전효율이 하락되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 열교환기(110)에 파지부(119)가 설치되어 쿨러하우징(120)에서 열교환기(110)를 용이하게 탈착할 수 있을 뿐만 아니라, 파지부(119)에 의해 열교환기(110)를 냉매배관(127)에 밀착시켜 냉매의 누출을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100: 발전기용 인터쿨러 110: 열교환기
111: 냉매튜브 113: 열교환핀
115: 냉매유입구 117: 냉매배출구
119: 파지부 119a: 파지가압대
119b: 가압스프링 120: 쿨러하우징
121: 연료흡입구 122: 연료배출구
123: 수용부 123a: 격벽
124: 연통공 125: 교환기탈착공
126: 탈착개폐패널 127: 냉매배관
127a: 냉매유입관 127b: 냉매배출관
128: 배관밸브 130: 배관탈착결합부
131: 배관소켓 133: 배관코드
140: 우회통로 141: 우회냉각부
142: 우회냉매유로 143: 냉매분기관
143a: 유입분기관 143b: 배출분기관
144: 분기밸브 150: 개폐도어
200: 바이오가스 발전기
210: 믹서 230: 압축기
250: 엔진 270: 발전장치
111: 냉매튜브 113: 열교환핀
115: 냉매유입구 117: 냉매배출구
119: 파지부 119a: 파지가압대
119b: 가압스프링 120: 쿨러하우징
121: 연료흡입구 122: 연료배출구
123: 수용부 123a: 격벽
124: 연통공 125: 교환기탈착공
126: 탈착개폐패널 127: 냉매배관
127a: 냉매유입관 127b: 냉매배출관
128: 배관밸브 130: 배관탈착결합부
131: 배관소켓 133: 배관코드
140: 우회통로 141: 우회냉각부
142: 우회냉매유로 143: 냉매분기관
143a: 유입분기관 143b: 배출분기관
144: 분기밸브 150: 개폐도어
200: 바이오가스 발전기
210: 믹서 230: 압축기
250: 엔진 270: 발전장치
Claims (7)
- 바이오가스에 공기가 혼합된 혼합연료가 지나는 쿨러하우징, 및 상기 쿨러하우징의 내부에 설치되어 상기 쿨러하우징의 내부를 지나는 혼합연료와 열교환하여 상기 혼합연료를 냉각하는 열교환기를 포함하는 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러에 있어서,
상기 쿨러하우징은
상기 열교환기가 수용되는 수용부,
상기 수용부의 양측에 관통형성되어 상기 혼합연료가 상기 수용부로 유출입되는 연통공,
상기 수용부로 상기 혼합연료가 공급되는 것을 차단 또는 개방하도록 상기 연통공을 개폐하는 개폐도어,
상기 열교환기로 냉매를 공급하는 냉매배관,
상기 열교환기를 교체 또는 청소하기 위해 상기 수용부에서 상기 열교환기를 탈착 가능하도록 상기 냉매배관과 상기 열교환기를 탈착 가능하게 결합하는 배관탈착결합부, 및
상기 개폐도어에 의해 상기 수용부의 폐쇄 시 상기 수용부를 우회하여 상기 혼합연료가 지나는 우회통로를 포함하며,
상기 우회통로는 상기 우회통로를 지나는 상기 혼합연료를 냉각하도록 상기 우회통로를 냉매와 열교환하여 냉각하는 우회냉각부를 포함하고,
상기 우회냉각부는 상기 우회통로의 둘레로 냉매가 지나는 우회냉매유로, 및 상기 냉매배관으로 공급되는 냉매를 상기 우회냉매유로로 공급하도록 상기 냉매배관에서 분기되어 상기 우회냉매유로와 연결되는 냉매분기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러. - 제1항에 있어서,
상기 배관탈착결합부는
상기 냉매배관과 상기 열교환기에서 냉매가 공급되는 냉매튜브 중 어느 하나에 설치되는 배관코드, 및 다른 하나에 설치되어 상기 배관코드가 결합되는 배관소켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러. - 제1항에 있어서,
상기 쿨러하우징은
상기 열교환기를 외부로 탈착하도록 관통 형성된 교환기탈착공, 및
상기 교환기탈착공을 개폐하는 탈착개폐패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 개폐도어는
상기 연통공을 개폐하도록 회전하는 반경 내에 상기 우회통로가 위치하여 상기 연통공을 개방 시에 상기 우회통로를 폐쇄하고, 상기 우회통로를 밀폐 시에 상기 연통공을 밀폐하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220141817A KR102532045B1 (ko) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220141817A KR102532045B1 (ko) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102532045B1 true KR102532045B1 (ko) | 2023-05-12 |
Family
ID=86385405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220141817A KR102532045B1 (ko) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 바이오가스 발전기의 효율을 향상시킨 발전기용 인터쿨러 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102532045B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20240059599A (ko) | 2023-12-19 | 2024-05-07 | 주식회사 스마트파워 | 열교환 효율을 향상시킨 가변형 인터쿨 |
| KR20240063805A (ko) | 2023-12-19 | 2024-05-10 | 주식회사 스마트파워 | 공기저항성을 감소시켜 효율을 향상시킨 인터쿨러 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140003282A (ko) * | 2012-06-29 | 2014-01-09 | (주) 지엔씨에너지 | 바이오가스 발전용 인터쿨러 |
| KR20140004688A (ko) * | 2010-12-20 | 2014-01-13 | 베헤르 게엠베하 운트 콤파니 카게 | 통합식 인터쿨러를 구비한 흡기 파이프 |
| KR101495544B1 (ko) * | 2013-08-12 | 2015-02-26 | 현대자동차주식회사 | 인터쿨러파이프의 장착구조 |
-
2022
- 2022-10-28 KR KR1020220141817A patent/KR102532045B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140004688A (ko) * | 2010-12-20 | 2014-01-13 | 베헤르 게엠베하 운트 콤파니 카게 | 통합식 인터쿨러를 구비한 흡기 파이프 |
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| KR20240059599A (ko) | 2023-12-19 | 2024-05-07 | 주식회사 스마트파워 | 열교환 효율을 향상시킨 가변형 인터쿨 |
| KR20240063805A (ko) | 2023-12-19 | 2024-05-10 | 주식회사 스마트파워 | 공기저항성을 감소시켜 효율을 향상시킨 인터쿨러 |
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