KR19980703817A - 조합 열교환기 및 소음기 장치 - Google Patents

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Abstract

조합 열교환기 및 소음기 장치가 연소 엔진으로부터 배출되는 고온 연소 가스로부터 열을 수용하고 배기 가스의 소음을 줄이기 위해 사용된다. 상기 장치는 연소 가스용 제 1 통로(12) 및 상기 제 1 통로내의 연소 가스와 열 전도적으로 접촉하고 있는, 물과 같은 열 수용 매질용 제 2 통로(30)에 특징이 있다. 상기 제 1 통로(12)는 복수개의 실질적으로 공통적으로 연장되어 있는 통로부(15, 16, 20; 40, 41, 45)로 이루어져 있다. 충만 챔버(17, 18, 19, 42)이 상기 통로부의 반대편 끝에 그 인접단을 서로 연결하도록 배치되고, 반대편 충만 챔버와 서로 연결되는 상기 제 1 통로부의 적어도 하나는 소음기로 작용하는 소음 수단(21-23; 25, 26)을 포함한다. 상기 장치는 또한 적어도 하나의 바이패스 통로를 포함하므로 연소 가스의 흐름이 상기 열교환 통로의 적어도 일부를 바이패스할 수는 있지만, 상기 소음 수단을 포함하는 통로부는 통과한다.

Description

조합 열교환기 및 소음기 장치
본 발명은 연소 엔진으로부터 배출되는 뜨거운 연소 가스의 제 1 흐름으로부터 더 차가운 열 수용 매체의 제 2 흐름으로 열을 전달하는 조합 열교환기 및 소음기 장치에 관한 것이다.
디젤 엔진(機關) 또는 가스 엔진과 같은, 대형 고정 연소 엔진은 전기 발전기 및 다른 기계를 구동시키기 위해 지상에 있는 그리고, 전기 발전기 및/또는 프로펠러 또는 다른 추진 수단을 구동시키기 위해 드릴링 리그(drilling rigs) 및 선박 위에 있는, 동력 장치, 공장 장치 및 다른 동력 장치에 사용된다. 그러한 연소 엔진들은 비교적 높은 온도 및 높은 소음 정도의 연소 가스를 배출한다. 그러므로, 연소 엔진으로부터의 배출 가스 또는 연소 가스를 소음기 또는 다른 소음 감소 유니트로 통과시키는 것이 필요하다.
배출 가스의 온도는 상당히 높기 때문에, 그로부터의 열 에너지 중 일부를 수용하는 것은 바람직하다. 연소 엔진으로부터 배출되는 연소 가스의 소음 정도를 줄이기 위하여 소음 유니트를 통하여 흐르게 하고 소음 유니트와 연달아 연결되어 있는 하나 또는 두 개의 열 교환 유니트를 통과하도록 하는 것은 잘 알려져 있다. 소음 유니트 및 열 교환 유니트 또는 유니트들의 바깥 표면은 열 손실을 줄이기 위하여 단열 되어 있고, 열 교환 유니트 또는 유니트들 내에 있는, 연소 가스의 열 에너지는 물의 흐름 또는 다른 열 수용 매체를 가열하기 위하여 사용된다.
열 교환 유니트 또는 유니트들의 기능뿐만 아니라 소음 유니트의 기능은 이 같은 유니트의 각각을 교차하는 어떤 압력 강하를 필요로 한다. 이는, 엔진으로부터의 연소 가스가 상당히 높은 배압(背壓)에 대향되어 배출되기 때문에, 연소 엔진의 효율이 예상치 않게 감소된다는 것을 의미한다.
본 발명은 실질적으로 적은 공간을 필요로 하고, 이같은 타입의 알려진 장치보다 더 높은 효율을 가지는 상기 타입의 조합 열교환기 및 소음기 장치를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은, 연소 엔진으로부터 배출되는 열을 뜨거운 연소 가스의 제 1 흐름으로부터 더 차가운 열 수용 매체의 제 2 흐름으로 전달하기 위한 조합 열교환기 및 소음기 장치를 제공하는 것이고, 상기 장치는 연소 가스의 상기 흐름에 적합한 제 1 통로를 형성하는 수단을 포함하고 있고, 제 1 통로는 실질적으로 동일하게 연장되어 있는 복수 개의 통로부들과, 열 수용 매체의 상기 흐름에 적합한 제 2 통로를 형성하고 있는 수단을 포함하고 있으며, 상기 제 2 유체 통로는 상기 제 1 통로부와 분리되어 열 전도적으로 접촉을 하고 있고, 그리고 수단은 통로부들의 인접 단 부들을 상호 연결하기 위하여 통로부들의 대향 단부들에 충만 상태(외부보다 압력이 높은 기체의)의 공간들을 형성하고 있고, 제 1 통로부들 중 적어도 하나 이상은 소음기로서의 기능을 위하여 소음 수단을 포함하고 있는 대향되어 있는 충만 상태의 공간과 상호 연결되어 있다.
본 발명에 의한 장치는 매우 효율적이고, 컴펙트하며, 그를 통하여 흐르는 연소 가스의 압력 강하가 비교적 낮은 유지 구조를 가지고 있다.
소음 수단은, 예를들면, 강철 울과 같은 금속 울(wool) 또는 미네랄 울로 형성되어 있는, 다공 광물체, 미세공 금속판, 그물, 광물 또는 금속 화이버 또는 세선(細線)과 같은, 소음 감소 특성을 가지고 있는 열 저항 물질로 구성될 수 있다. 상기 소음 감쇠 물질은, 뜨거운 연소 가스가 기공(氣孔) 또는 개구공 또는 다공 물질을 통하여 흘러갈 수 있도록 제 1 통로의 전체 횡단면 면적을 덮을 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 흐름 저항은 수용할 수 없을 정도로 높다. 그러므로, 소음 수단 또는 소음 감소 다공 물질은 바람직하게 제 1 통로의 횡 단면 면적의 일부만을 덮고 있다. 소음 감쇠 물질의 효과는, 그러한 물질이 각각의 통로부 내에서 구불구불한 비차단 흐름 경로를 형성하는 경우에 향상될 수 있다. 예를 들면, 소음 감쇠 물질은, 각각의 통로부의 내벽 부분 및 통로부 내에서 중심으로 배열되어 있는 고체 몸체들을 덮고 있는 환상의 부재 형태일 수 있고, 상기 환상 부재 및 고체 몸체들은 선택적으로 그리고 연속적으로 상기 통로부의 길이 방향으로 배열되어 있다. 선택적으로, 소음 감쇠 물질은, 각각의 통로부 내에서 길이 방향으로 연장되어 있는 기다란 비틀어진 밴드 형태일 수 있다.
소음 감쇠 물질은, 실질적으로 그 전체 길이를 따라서 각각의 통로부 내에 배열될 수 있다. 선택적으로, 뜨거운 연소 가스가 흐르고 있는 통로부은, 유입 및 배출부을 포함하고 있고, 소음 수단이 배열되어 있는 유입부 또는 단면들은 상기 배출부들과 연이어 연결되어 있다.
상기 제 1 통로는 복수 개의 유입부들을 포함하고 있고, 그 유입부들의 흐름 단 부들은 일반 소음 튜브 또는 소음 수단을 포함하고 있는 공간 내측으로 통해 있다. 따라서, 소음 튜브의 횡단면 면적은 실질적으로 각각의 유입부 또는 튜브의 단면을 초과한다. 이는, 연소 가스가 흐르는 제 1 통로의 유입부가 단지 하나 또는 몇 개의 소음 튜브 또는 소음 수단 또는 소음 감쇠 물질이 배열되어 있는 관들로 구성될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 제 1 통로의 유입부들은, 한 개 또는 몇 개의 소음기 또는 배출 소음기들로 구성될 수 있다.
선택적으로 제 1 통로의 유입부들의 각각은 배출부들의 각각과 같이 실질적으로 동일한 횡단면 면적으로 가질 수 있고, 소음 수단은 유입 및 배출부의 하나, 그 이상, 또는 전체의 내측내에 배열될 수 있다.
상기 유입 및 배출부는, 배출부들이 유입부 또는 유입부들의 연속체로 형성하고, 각 유입부 및 바람직하게는 각각의 배출부도 물 또는 다른 열 수용 매질을 함유하는 재켓(jacket)에 의해 둘러싸일 수 있도록, 동일한 방향으로 연장할 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서의 배출부들은, 유입부 또는 그와 함께 연장되어 있는 제 1 통로의 단면들 주위에 배열되어 있다. 따라서, 연소 가스가 가장 높은 온도를 가지고 있는 유입부 또는 제 1 통로의 단면들은 장치 내에서 중심으로 배열되어 있고, 반면에, 연소 가스의 온도가 더 낮은 복수 개의 배출부들은 유입부 또는 유입부들 주위의 외주를 따라서 배열되어 있다. 따라서, 조합 소음기 또는 열 교환 장치는, 외부 바깥 면에 있는 온도가 유니트의 중심 부분 내에 있는 온도보다 더 낮은 정도로 유지될 수 있는 하나의 유니트를 형성할 수 있다.
유입부 또는 단면들의 하류단은 적당한 방식으로 복수 개의 배출부들의 상류단들과 상호 연결될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시 예에서, 하류단 또는 유입부 또는 유입부들의 하류단 또는 하류단들은 충만 챔버를 통해서 배출부들의 상류단들과 상호 연결되어 있다.
본 발명에 의한 열 장치에서, 배출부들은 중심으로 배열되어 있는 유입부 또는 제 1 통로의 단면들의 주위에 환상의 배열 상태로 위치하고 있다. 이 같은 환상의 배열은, 다각형, 타원형, 정사각형 또는 직사각형과 같은, 적합한 횡단면으로 형성될 수 있다. 본 바람직한 실시 예에서, 배출부들은 유입부 또는 제 1 통로의 단면들의 주위에 실질적으로 원형 또는 원형의 원통형 배열로 위치되어 있어서, 장치는 실질적인 원통 형상의 외부 하우징을 구비할 수 있다.
상기 배출부들은 하나의 환상 배열뿐만 아니라, 두 개 또는 그 이상의 환상의, 방사상으로 떨어진 설비로 위치될 수 있고, 하나의 설비로 된 튜브들의 하류단들은 인접 설비부의 상류단들과 연결되어 있으므로써, 연소 가스가 적어도 두 개의 대향하는 종 방향에서 방사상으로 떨어진 설비를 흐를 수 있다. 또한, 이 같은 경우의 각각의 환상 설비는, 원형, 타원형, 다각형, 직사각형 또는 정사각형과 같은, 적합한 횡단면 형상으로 형성될 수 있고, 환상 설비는 실질적으로 동축으로 배열될 수 있다.
열 수용 매질이 흐르는 제 2 흐름 통로는, 각각의 제 1 및 제 2 흐름 통로들 내부를 각각 흐르는 매체 사이에서의 열 전달을 보증하는 어떠한 형태일 수 있다. 예를 들면, 제 2 흐름 통로는 제 1 통로의 유입부들 사이에 형성되어 있는 공간을 포함하고 있다. 이는, 유입부들이, 열 에너지가 제 1 통로를 통과하여 흐르는 연소 가스로부터 전달되는 흐르는 열 수용 매질에 의하여 둘러싸이는 것을 의미한다.
선택적으로 또는 추가적으로, 제 2 흐름 통로는 배출부들의 바깥 외주 면사이에 형성되어 있는 공간을 포함할 수 있다. 따라서, 열 에너지는, 배출부들을 통과하여 흐르는 이미 어느 정도 냉각된 연소 가스로부터 열 수용 매질로 전달될 수 있다.
튜브들 또는 배출부들을 형성하고 있는 관들이 두 개 또는 그 이상의 환상의 방사상으로 떨어져 있는 설비내에 위치할 경우, 제 2 흐름 통로는 그러한 인접 환상 배열들 사이에 연장되어 있는 적어도 하나 이상의 환상 분리벽에 의해 부분적으로 한정될 수 있다. 열 수용 매질은 각각의 환상 설비의 유입부들을 형성하고 있는 튜브 또는 덕트의 종방향으로 실질적으로 흐르게 할 수 있다. 원한다면, 제 2 흐름 통로를 낮고 높은 온도 단계로 나누는 것이 가능하다. 유사하게, 유입부들을 형성하고 있는 튜브 또는 덕트 사이에 형성되어 있는 공간은, 높은 온도의 제 2 흐름 통로 부분을 형성하기 위하여, 배출부들을 형성하고 있는 튜브 또는 덕트 사이에 한정되어 있는 제 2 흐름 통로의 부분으로부터 분리될 수 있다.
바람직하게, 열 수용 매질은 물이지만, 공기 또는 증기와 같은 다른 적합한 액체 또는 가스일 수도 있다. 제 2 통로의 배출구로부터 유출되는 가열된 열 수용 매질은, 예를 들면, 중앙 가열 시스템과 같은, 가열 목적으로 사용될 수 있다.
제 1 및 제 2 흐름 통로의 유입구들 및 배출구들은, 상기 제 1 및 제 2 흐름 통로들 내에서 역류할 수 있도록 바람직하게 배열되어 있어서, 연소 가스로부터 열 수용 매질로의 열 전달이 최적화 될 수 있다.
제 1 흐름 통로 내에 배열되어 있는 소음 수단 또는 소음 감쇠 물질은 제 1 흐름 통로부들 내에 교체할 수 있도록 장착되어 있는 하나 또는 그 이상의 소음 유니트들을 형성한다. 매연 입자들 또는 오일 방울들과 같은, 고체 또는 유체 입자들이, 소음기의 효율이 실질적으로 줄어들 정도로 소음 유니트내에 축적되고 및/또는 폭발 위험이 존재할 경우, 상기 소음 유니트 또는 유니트들은 적당한 시간 간격으로 교체될 수 있다.
예로서, 상기 소음 유니트는, 내부 직경이 소음 유니트의 외부 직경보다 약간 큰 원통형 튜브에 의해 형성되어 있는 제 1 통로부 내에 교체할 수 있도록 배열되어 있는 원통형 유니트일 수 있다. 상기 소음 수단은, 소음기로서 역할을 하는 상기 제 1 통로부들의 적어도 두 개 이상 및 바람직하게는 세 개, 네 개 또는 그 이상으로 배열될 수 있고, 그러한 소음기들은 충만 챔버에 대향되어 상호 간에 평행하게 연결되어 있다. 소음 수단이 제공되고 평행하게 연결되어 있는 그러한 제 1 통로부들은, 제 1 열 교환 및/또는 소음 통로부들과 연이어 연결되어 있다. 이 같은 제 1 열 교환 및/또는 소음 감소 통로부들은 하나 또는 그 이상의 복수 개를 형성할 수 있고, 각 복수 개내에 있는 통로부들은 서로 평행하게 연결될 수 있다.
연소 가스가 충만 챔버들로부터 실질적으로 적은 횡단면 면적으로 형성되어 있는 제 1 통로부들로, 그리고 제 1 통로부들로부터 충만 챔버들 내로 흘러 들어갈 경우, 소음 감소 효과는, 특히 낮은 주파 수대에서, 음향의 반사 때문에, 일어날 것이다. 소음 감소 또는 소음 효과의 증강은, 특히 중 및 고 주파수 대에서, 연소 가스가 제 1 통로부들 내에 배열되어 있는 소음 수단을 통과할 경우에 얻을 수 있다. 얻어지는 소음 감소 효과를 더욱 향상시키기 위하여, 소리를 반사하는 소음 공간은 적어도 하나 및 바람직하게는 모든 소음기내에 형성될 수 있고, 이 같은 공간들은, 각각이 공간들의 횡단면 면적보다 적은 횡단면 면적과, 각각의 연결 통로의 최대 횡단면 길이를 실질적으로 초과하는 길이를(아마, 몇 배에 해당하는) 가지고 있는 연결 통로들에 의해 연이어 연결될 수 있다.
바람직한 실시 예에서, 소음기로서 기능을 하는 적어도 하나 이상의 제 1 통로부들의 상류단 및/또는 하류단는, 실질적으로 소음기의 횡단면 면적보다 더 적은 횡단면 면적과, 연결 통로의 최대 횡단면 길이를 실질적으로 초과하는 길이를 가지고 있는 통로를 통하여 인접 충만 챔버에 연결되어 있다.
내연 엔진으로부터의 연소 가스에 관하여 사용되는 열 교환 장치들은, 심지어, 연소 엔진에 사용되는 연료가, 천연 가스와 같은 비-오염 형태일 경우에도, 매연의 축적물, 농축물 등과 같은, 실질적인 오염물에 종종 노출된다. 물론, 농축 액체는 연소 가스 내에 있는 수증기의 이슬점보다 더 낮은 온도로 냉각되는 표면상에 축적된다.
그러나, 비 연소로부터 생기는 탄화수소 가스, 엔진 실린더로부터의 증발된 윤활유와 같은, 다른 물질들의 농축 액은, 수증기의 이슬점보다 실질적으로 높은 온도를 가지고 있는 표면상에 축적된다.
오염 효과는 매끄러운 내측 면을 가지고 있는 직선 튜브의 형태를 하고 있는 제 1 통로부들을 사용함으로서 실질적으로 감소될 수 있다. 더욱, 그러한 튜브들은 소정의 시간 간격으로 비교적 손쉬운 방법으로 청소될 수 있다.
소음 흡수 물질 또는 제 1 통로 내에 배열되어 있는 다른 소음 수단의 오염을 방지하거나 줄이기 위하여, 그러한, 소음 수단 또는 소음 흡수 물질은 바람직하게 연소 온도가 여전히 높은 제 1 통로부들 내에 배열된다. 만약, 소음 감쇠 물질이 연소 가스가 실질적으로 냉각되는 제 1 통로부 내에 배열되어 있다면, 오염은 실질적으로 증가할 것이고, 소음 수단 또는 소음 감쇠 물질을 스텐인레스 강으로 만들어야 할 것이다.
본 발명에 의한 장치는, 뜨거운 연소 가스의 흐름의 일부를 분기하고, 그러한 면들을 가열하기 위하여 뜨거운 가스를 소음기의 어떤 내측면으로 안내하므로써, 매연의 축적 및 다른 외부 문제와 같은, 오염을 줄일 수 있는 수단을 포함할 수 있다.
어떤 상황에서는, 뜨거운 연소 가스들 또는 엔진 배출 가스로부터의 열 회수를 감소시키는 것이 바람직하다. 열 전달이 열 수용 유체에서 줄어들거나 제거될 수 있도록 바이패스 덕트를 구비하고 있는 열교환기를 제공하는 것은 알려져 있다. 그러나, 열 교환 장치가 열 수용에 부가하여 소음 감소를 위해 설계되어 있는 경우, 그러한 바이패스 기능은 추가 소음 수단, 예를 들면, 바이패스 덕트내에 있는 분리 소음기의 장착을 필요로 할 것이다. 이는 제한된 공간을 활용해야 하는 설비의 경우 문제가 될 것이다.
그러한 설비의 추가적인 문제점은 열교환기 통로부와 바이패스 덕트를 각각 통하여 흐르는 가스를 제어하는 데 사용되는 댐퍼 밸브가 시스템의 어쿠스틱 성능을 추가적으로 감소 시킬 수도 있는 흐름 발생 소음을 생성시킨다는 것이다. 이는, 부분적인 바이패스 작동의 경우가, 특히, 댐퍼 밸브들이 부분적으로 열려서 그 밸브를 통과하여 흐르는 가스 내에서의 커다란 압력 강하를 야기시킬 때, 그러한 경우에 해당한다.
본 발명에 의한 장치에는, 부가 소음기들을 장착하지 않고 적어도 실질적인 정도로 소음 감소를 유지하는 방식으로 바이패싱 수단을 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 장치는, 뜨거운 연소 가스의 상기 제 1 흐름의 적어도 일부가 소음 수단을 포함하고 있지 않은 상기 제 1 통로부의 적어도 일부분을 우회시킬 수 있는 수단을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 바이패싱 수단은 가스 유입부 및 소음 수단을 포함하고 있는 하나 또는 그 이상의 제 1 통로부들을 형성하는 대향되는 충만 챔버를 상호간에 연결하는 외측 바이패스 덕트를 포함할 수 있다. 선택적으로, 바이패스 수단은 상기 대향 충만 챔버를 상호 연결하는 하나 또는 그 이상의 내측 바이패스 덕트들을 포함할 수 있고, 각각의 상기 덕트들은 덕트의 길이보다 실질적으로 더 적은 최대 횡단면 치수를 가지고 있다. 대향 충만 챔버들을 상호 연결하는 그러한 바이패스 덕트는 그 자체가 낮은 주파수 소음의 실질적인 감소를 야기하고, 뜨거운 연소 가스가 소음 수단을 포함하거나 소음기의 형태로 형성되어 있는 제 1 통로부들을 통과할 경우, 더 많은 감소가 이루어진다.
그의 하류단에 있는, 각각의 바이패스 덕트의 횡단면 면적은, 상기 덕트에서의 압력 복구 디퓨저 효과를 야기할 수 있도록 상류단의 횡단면 면적을 초과할 것이다. 바이패스 덕트 또는 덕트들은, 예를 들면, 나선형 또는 다른 형성으로 형성될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시 예에서, 바이패스 덕트 또는 덕트들은 실질적으로 직선이고 적어도 하나 이상의 복수 개의 제 1 열 교환 통로부들과 상호간에 평행하게 연장되어 있다.
중앙의 충만 챔버를 둘러싸고 있는 환상 충만 챔버 및 중앙 충만 챔버는 제 1 통로부들의 하나의 단에 한정될 수 있다. 그러한 경우, 바이패스 수단은, 중앙의 충만 챔버의 둘레를 따라 연장되어, 뜨거운 연소 가스를 적어도 제 1 통로부들의 하나에서 우회하는 충만 챔버 중의 하나의 내측으로 흘러 들어갈 수 있도록 상기 충만 챔버들에 상호 연결되어 있는 적어도 하나 이상의 바이패스 통로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 유입부 또는 제 1 통로의 단면들은 인접한 중앙의 충만 챔버에 연결될 수 있고, 반면에 소음 수단을 포함하고 있는 제 1 통로의 적어도 하나 이상의 배출부의 상류단은 중앙의 충만 챔버의 둘레에 배열되어 있는 환상의 충만 챔버와 연결될 수 있다. 이러한 경우 중앙 충만 챔버 내측으로 흘러 들어가는 뜨거운 연소 가스는, 유입부 또는 외주 연으로 연장되어 있는 바이패스 통로 또는 통로들을 통하는 제 1 통로의 단면들을 우회할 것이다.
바이패스 수단은 바이패스 덕트들 또는 통로들을 통과하여 흐르는 가스를 조절하는 댐퍼 밸브 수단을 더 포함하고 있다. 바이패스 덕트들 또는 통로들이 상대적으로 길기 때문에, 부분적으로 폐쇄된 댐퍼 밸브를 통과하는 가스 흐름에 의해 야기되는 소음은 감소될 수 있다. 소음이 발생된 그러한 댐퍼 밸브는 독립적으로 작동할 수 있는 댐퍼 밸브를 구비하고 있는 두 개 또는 그 이상의 바이패스 덕트를 사용함으로서 더 감소될 수 있다. 장치의 열 에너지 회수는, 단지 완전 개방 위치 또는 완전 폐쇄 위치 내에서 위치될 수 있지만, 부분 적인 개방 위치에는 위치될 수 없는, 하나 또는 그 이상의 댐퍼 밸브 수단을 작동시킴으로서 조절될 수 있다.
각 바이패스 덕트 또는 통로는 비교적 크고 제 1 통로 영역의 단면 구역에 비하여 차단되지 않은 단면 영역을 가진다. 그러나, 개선된 소음(消音) 효과를 얻기 위하여 소음 수단이 하나 이상의 바이패스 덕트 또는 통로내에 배치된다.
본 발명에 의한 장치의 다양한 실시예를 도해적으로 나타내는 첨부 도면과 관련한 설명을 통하여 본 발명이 더 상세하게 설명된다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 장치인 조합 열교환기 및 소음기(消音機)의 네 가지 다른 실시예의 종단면도이다.
도 5 및 도 6은 확대된 크기로 도시된, 소음 감쇠 물질을 함유하는 튜브 또는 덕트의 다를 실시예에 대한 종단면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 열교환기 및 소음기의 다섯 번째 실시예에 대한 종단면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 장치의 여섯 번 째 실시예에 대한 종단면도이다.
도 9는 도 8의 A-A선을 따라 취한 약간 확대된 크기의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 의한 장치의 실시예에 관한 일곱 번째 실시예의 종단면도이다.
도 11은 도 10의 B-B선을 따라 취한 단면도이다.
도 12는 도 13의 C-C선을 따라 취한 본 발명에 의한 장치의 여덟 번째 실시예에 관한 종단면도이다.
도 13은 도 12의 D-D선을 따라 취한 단면도이다.
도 1-4 및 도 7은 대형 디젤 엔진 또는 다른 연소엔진과 연결되어 사용되는 조합 배기가스 소음장치 또는 머플러 및 열교환장치의 다양한 실시예를 도시하고 있다. 각 장치는 연소가스 통로 12에 의하여 중간 연결된 연소가스 유입구 또는 유입구 챔버(chamber) 10 및 연소가스 배출구 11을 포함한다. 연소가스 통로 12는 중앙 유입부 13 및 상기 유입부 외주 주변에 배치된 배출부 14를 포함한다.
외주 배출부 14는 각각 튜브 또는 덕트 15 및 16의 내부 및 외부 설비를 포함한다. 이러한 튜브 설비 15 및 16의 축은, 방사상으로 떨어져 있고, 동축이며 원형인 한쌍의 원통표면상에 위치하고 있다. 유입부 13의 하류단은 충만 챔버 17을 경유하여 내부 튜브 15의 상류단과 연결되며, 내부 튜브 15의 하류단은 환상 충만 챔버 18을 경유하여 외부 튜브 16의 상류단과 연결된다. 외부 튜브 16의 하류단은 연소가스 배출구 11과 연결된 가스 배출 챔버 19내로 개방된다.
도 1-4에 도시된 실시예에서는 연소가스를 위한 중앙 유입부 13가, 같이 연장하고 방사상으로 가깝게 떨어져있는 한 다발의 소음기튜브 20을 포함하며, 튜브의 마주보는 개방단부는 연소가스 유입구 10과 충만 챔버 17에 각각 연결된다. 이러한 각 소음기 튜브 20은, 예를 들면 미네랄 울(mineral wool), 구멍난 금속판, 그물, 강철 울(steel wool)등으로 구성된 소음 감쇠 물질 및 열저항체를 함유한다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서는 소음기 튜브 20이 도 5에 도시된 형태와 같은 것이다. 이러한 튜브는 튜브 20의 내부벽과 맞물리는 종방향으로 떨어진 슬리브형 몸체 21 및 화살표로 표시된 바와 같이 연소가스의 흐름을 위한 비틀린 경로를 한정하기 위하여 중앙에 배치되고 실질적으로 원통형인 몸체 22를 포함한다. 몸체 21 및 22는 도 5에 도시된 바와 같이 경사진 가장자리를 구비할 수 있다.
도 3 및 4에 도시된 실시예내에 배치된 소음기 튜브 20는 도 6에 도시된 형태와 같은 것이다. 이러한 소음기 튜브 20는 소음 감쇠 물질로 구성되고 종방향으로 연장하며 비틀려진 밴드 23을 포함한다. 예로서, 상기 밴드는 그물 또는 구멍난 금속판의 커버를 가지는 미네랄 울 또는 강철 울로 만들어진다.
도 1 및 도 3에 도시된 실시예에서는, 소음기 튜브 20이 중앙 유입부 13의 전체 길이 내로 연장된다. 그러나, 도 2 및 도 4에 도시된 실시예에서는, 소음기 튜브 20가, 소음기 튜브 20의 내부 단부 및 충만 챔버 17 사이에 소음기 챔버 24를 한정하기 위하여 중앙 유입부 13의 전체 길이중 일부만을 따라서 연소가스 유입구 10으로부터 연장된다. 소음기 챔버 24는, 중앙으로 배치되고 슬리브형 소음기 몸체 25 및, 몸체 25와 26 사이에 원추형으로 발산하는 환상 통로 27을 한정하기 위하여, 소음기 몸체의 내부 보어(bore) 하류단내에 부분적으로 배열되고 중앙으로 배치되는 단단한 소음기 몸체 26을 포함하며, 몸체 25와 26은 소음 감쇠 물질로 만들어진다.
도 7에 도시된 실시예에서는, 중앙 유입부 13이 소음기 튜브 20을 포함하지 않는다. 대신에, 각각이 슬리브형의 소음기 몸체 25 및 단단한 소음기 몸체 26을 포함하는 두 쌍의 소음기 몸체가 축방향으로 떨어진 방식으로 유입부 13내에 배열된다.
도면에 도시된 열교환 장치는 주변의 원통벽을 가지는 외부 하우징 28을 포함하며, 하우징은 적당한 절연 재료 29로 된 외부 층에 의하여 덮여진다. 물 또는 오일과 같은 열수용 유체의 흐름 통로 30는 튜브 또는 덕트 15와 16사이의 공간 및 연소가스가 흐르고 있는 소음기 튜브 20사이의 공간에 한정된다. 열 수용 유체는 비교적 찬 상태인 유체 유입구 31을 경유하여 흐름 통로 30내로 흐르며, 가열된 물 또는 유체는 유체 유출구 32를 경유하여 흐름 통로 30으로부터 흘러나온다. 따라서, 연소가스가 흐르고 있는 튜브 또는 덕트 주위에 형성된 유체 또는 물 재킷은, 열 수용 유체의 흐름을, 반대로 흐르는 관계로 연소가스를 이동시키는 튜브 또는 덕트를 따르게 하기 위한 적당한 안내판을 포함할 수 있다. 따라서, 원통형 분리벽 33이 튜브 또는 덕트 15와 16의 내부 및 외부 설비 사이에 배치된다. 유사하게 도 1-4내에 도시된 실시예에서, 원통형 분리벽 34가 내부 튜브 또는 덕트 15 및 중앙으로 배치된 소음기 튜브 20 사이에 배치될 수 있다. 분리벽 33 및 34에는, 유입구 31로부터 흐름 통로를 통하여 유체 유출구 32밖으로 흐르는 열 수용 매질이, 연소 가스 통로 12를 통하여 흐르는 연소 가스와 실질적으로 반대 흐름이 되도록 개구부 또는 슬롯(미도시)이 제공된다.
도 7에 도시된 실시예는 열 수용매질을 위한 두 개의 순환로 또는 통로를 포함한다. 튜브 또는 덕트 15와 16의 외부설비만을 둘러싸는 외부 흐름통로 30에 추가하여, 도 7에 도시된 열교환장치는, 튜브 또는 덕트 15의 내부 설비를 둘러싸고 소음기 몸체 25와 26 근처와 그 주위로 연장하는 튜브 또는 도관(conduit)을 포함하는 고온 순환로 또는 통로 35를 추가로 포함한다. 고온 통로 35는 유입구 36과 유출구 37를 가진다.
연소엔진으로부터의 연소가스는 연소가스 유입구 10로 공급된다. 가스가 중앙 유입부 13을 지나갈 때, 소음이 유입부내에 배치된 소음 감쇠 물질에 의하여 실질적으로 감소된다. 동시에 열에너지가 연소가스로부터 유입부 또는 그 속에 배치된 소음기 튜브 20 주위를 흐르는 열 수용물질로 전달된다. 연소가스가 튜브 또는 덕트 15를 통하여 흐를 때, 가스가 유체 유입구 31내로 공급된 비교적 차가운 열 수용물질에 의하여 더 냉각된다. 동시에 뜨거운 유체 또는 유체가 유체 유출구로부터 배출된다. 뜨거운 유체가 중앙 가열 시스템 또는 또 다른 유사한 시스템으로 공급될 수 있고, 회귀 유체는 유체 유입구 31로 공급된다. 배교적 차가운 연소가스가 어떠한 실질적 소음 없이 연소가스 유출구를 통하여 배출된다.
도 7에 도시된 실시예에서는, 비교적 차가운 열 수용 유체 또는 물이 유체 유입구 31로 공급되고, 예열된 유체는 유체 유출구 32로부터 배출된다. 유체 유출구 32로부터 배출된 예열 유체는 다른 시스템에서 추가로 가열되거나, 고온 유입구 36로 전달될 수 있다. 후자의 경우에는 유체가 고온 통로내에서 추가로 가열되고, 고온 유체 또는 증기가 유출구 37로부터 배출된다. 비교적 차가운 연소가스가 어떠한 실질적 소음 없이 가스 유출구 37을 통하여 배출된다. 맨홀 38은 검사 및/또는 수리를 위하여 사용된다.
도 8 및 도 9에 도시된 실시예에서는, 가스 통로 12의 유입부 13은 도 9에 도시된 말타 십자(Maltese cross)와 유사한 단면 형상을 가지는 중앙 설비내에 복수의 직선 튜브 40를 포함한다. 유입부 13는 도 9에 도시된 말타 십자의 팔(arm) 사이에 대칭적으로 배열된 다수(예를 들면 4개의)의 큰 직경 소음기 튜브 또는 머플러 41를 포함한다. 소음기 튜브 41의 상류단이 충만 챔버 17을 경유하여 튜브 40의 하류단과 연결되고, 튜브 40의 상류단은 소음 감쇠 물질 43을 함유하는 유입구 챔버 42 및 튜브 40의 말타 십자형 설비의 단면 형상에 대응하는 단면 형상을 가지는 충만 챔버 44를 경유하여, 가스 유입구 10에 연결된다. 소음기 41의 하류단은 환상 충만 챔버 18을 경유하여 튜브 45의 환상 설비의 상류단과 통하고 있으며, 이는 배출부 14를 형성한다. 튜브 40과 소음기 41을 연결하는 충만 챔버 17 또한 소음 감쇠 물질을 함유할 수 있다.
물 또는 또 다른 열 수용 매질이 튜브 40, 소음기 41 및 튜브 45 사이에 포함되며, 도시되지는 않지만, 상기 물 또는 매질이 이러한 공간으로 공급되거나 이 공간으로부터 제거될 수 있다. 원통형 분리벽 34 및 다른 형태의 안내판은 한편으로는 튜브 45, 소음기 41 및 다른 한편으로는 튜브 40 사이에 위치할 수 있으므로써, 연소 가스와 열 수용매질 사이에 반대흐름을 실질적으로 얻을 수 있다.
각각의 소음기 튜브 41는 환상 연결 통로에 의하여 서로 연결되는 다수의 소음기 챔버를 한정한다. 각 소음기 튜브의 하류단에서, 연소가스가 튜브로부터 환상 선회(turning) 챔버 또는 충만 챔버 47내부로 실질적인 접선방향으로 흐른다. 충만 챔버 47로부터, 연소 가스가 배출부 14의 튜브 45를 통하고, 환상 충만 챔버 19를 경유하여 가스 유출구 11로 흐른다.
소음기 챔버 사이의 환상 연결 통로가 큰 직경 튜브의 내벽 및 유니트의 외벽사이에 한정될 수 있도록, 소음기 튜브 41는 분리가능한 소음기 유니트를 포함하는 큰 직경 직선 튜브일 수 있다. 소음기 유니트는 예를 들면, 너트 또는 다른 고정 수단에 의하여 소음기내에 릴리즈 가능하게 탑재될 수 있다. 외부 하우징 28의 끝벽, 예를 들면 도 8의 우측에 있는 끝벽을 제거함으로써, 소음기 유니트가 수리 또는 교체를 위하여 분리될 수 있고, 유입구 및 유출구 13, 14의 튜브 40, 45를 청소할 수 있다.
중앙에 배열된 큰 직경의 단일 소음기보다 많은 소음기 튜브를 사용하는 것은, 소음기 튜브의 벽 두께가 실질적으로 감소하고 튜브내를 흐르는 연소가스와 튜브를 둘러싸는 열 수용매질 사이의 압력 차이를 여전히 견딜수 있다는 장점이 있다.
가스 유입 챔버 42는 각 소음기 튜브 41내에 한정되어 있는 작은 중앙 통로 49를 경유하여 반대측에 배치된 충만 챔버 17과 서로 연결된다. 따라서, 적은 양의 뜨거운 연소가스가 가스 유입구 챔버 42로부터 중앙 통로 49를 경유하여 충만 챔버 17로 직접 흐르므로써, 매연, 압축증기 등의 퇴적을 감소시키기 위하여 소음기 유니트가 가열될 수 있다.
본 발명에 의한 장치에서는, 연소 가스가 단면 구역에서 복수의 소음반사 돌발 변화를 가지는 가스흐름 통로를 따라 흐르고 있다. 이러한 소음반사 돌발변화는 튜브 단부와 인접 유입구 및 충만 챔버사이와, 소음기 챔버와 연결통로 사이 등에서 발생한다. 연소가스가 열교환장치를 통하여 흐르고 있는 때에는, 지향흐름이 약 180정도로 수차례 변화한다. 그러나, 흐름 방향의 변화는, 서로 연결되는 흐름 통로가 아닌 비교적 낮은 흐름율에서의 충만 챔버내에서 발생하므로써, 이러한 방향 변화에 의하여 유발되는 가스 흐름 내에서의 압력강하가 최소화된다.
도 1-4 및 도 7에 도시된 바와 같이 소음 수단을 가스흐름 통로의 상류단에 배치시키므로써, 소음 수단 또는 소음 감소재료가 비교적 고온을 얻을 수 있으므로써, 매연의 퇴적 및 증기화된 물질의 농축이 억제된다. 그러나, 소음기의 고온 상태는 소음기를 가로지르는 압력강하를 증가시키는 경향이 있다. 도 8 및 도 9에 도시된 실시예는, 유입구 튜브 40이 전술한 두가지 상반된 고려 사이의 절충을 이룬 다음에 소음기 튜브 41이 삽입된다. 도 10 및 도 11에 도시된 실시예에서는, 연소가스 통로 12의 유입부 13가, 대향하는 충만 챔버 44와 17과 통하고 있는 복수의 직선튜브 40의 설비에 의하여 형성된다. 연소가스 통로 12의 배출부 14는, 충만 챔버 17과 연소가스 유출구 11와 각각 통하고 그 사이에 확장하는 복수의, 예를 들면 3개의 소음기 튜브 41에 의하여 형성된다. 따라서, 열 수용 유체가 유체 유입구 31로 공급되고 유체 배출구 32로부터 배출되는 동안, 뜨거운 연소가스는 가스 유입구 10으로 공급되고, 냉각된 연소가스는 가스 유출구 11을 통하여 배출된다. 다른 관점에서 보면, 도 10 및 도 11에 도시된 장치는 다른 도면과 관련하여 설명된 바와 같이 작동된다.
도 12 및 도 13에 도시된 실시예는 도 10과 도 11에 나타난 실시예와 유사하다. 그러나, 도 12 및 도 13에 도시된 실시예에서는, 연소가스 통로 12의 배출부 14는 단지 2개의 소음기 튜브 또는 머플러를 포함한다. 또한, 도 12 및 도 13에 도시된 장치는, 각각이 상류단에 배치된 댐퍼 밸브(damper valve)를 가지는 한 쌍의 바이패스 통로 또는 덕트 50을 포함한다. 바이패스 통로 또는 덕트 50은 내부에 배치되며, 가스 흐름 통로 12의 유입부 13을 형성하는 서로 평행한 직선 튜브 40의 설비와 평행하고, 가스 흐름 통로의 배출부 14를 형성하는 소음기 튜브 41과 평행하게 확장한다. 바이패스 덕트 50는 가스 유입구 챔버 42와 충만 챔버 17을 서로 연결한다. 각 바이패스 튜브 50내에 있는 댐퍼밸브 52는 액튜에이터 53에 의하여 제어된다. 배플(baffle) 54이 튜브 40의 배출구에서 악간 떨어져 위치하고, 가스 흐름 수집 공동(cavity) 55를 포함한다. 소음 흡수 수단 56을 포함하는 배플 54는 수집 공동 55를 충만 챔버 17로 부터 분리시킨다. 수집 공동 55와 충만 챔버 17은 배플 54를 관통하여 연장하는 한 쌍의 연결 튜브 58에 의하여 서로 연결된다. 각 연결 튜브 58는 액튜에이터 60에 의하여 작동하는 댐퍼 밸브 59를 포함한다. 분리벽 57은 수집 공동 55를 각각이 연결튜브중 하나와 통하는 한 쌍의 격실로 분할한다.
도 12 및 도 13에서는, 댐퍼 밸브 52가 개방되어 있는 반면, 댐퍼 밸브 59가 닫혀진 위치로 도시된다. 밸브가 이러한 위치에 있으면, 장치는 정상적인 비 바이패스 모드(non-bypass mode)에서 작동되며, 여기서는 최대의 열에너지량이 배출된 가스로부터 재생된다. 장치의 가스 유입구 10으로 공급된 배기가스 또는 연소가스는 유입구 챔버 42와 직선 튜브 40을 통하여 흐른다. 연소가스는 튜브 40의 배출단부로부터 연결 튜브 58을 경유하여 수집기 챔버 55로, 그 다음에는 충만 챔버 17로 흐른다. 그 후에, 가스 흐름이 소음기 튜브 41를 통하여 두 개의 평행한 흐름으로 나누어진다. 최종적으로, 이러한 흐름이 배출 챔버 19내에서 합쳐지고, 가스 흐름 전체가 가스 배출구 11을 경유하여 장치로부터 배출된다.
전(full) 바이패스 작동모드에서는, 댐퍼 밸브 59가 밀폐되고 댐퍼 밸브 52가 개방위치에 있게된다. 따라서, 연소가스 또는 배기가스는 가스 흐름통로의 열교환 유입부를 형성하는 튜브 40을 통하여 지나가지 못하게 된다. 대신, 가스는 유비구 챔버 42로부터 바이패스 덕트 50을 경유하여 충만 챔버 17로 진행한다. 연소가스는 충만 챔버 17로부터 소음기 튜브 41을 통하여 배출구 챔버 19로 진행하고, 가스 배출구 11을 통하여 배출된다.
도 12 및 도 13에 도시된 장치는 배기가스가 가스유입구 10으로부터 유입구 챔버 42내로 흐르고, 유입구 챔버 42로부터 바이패스 통로 50내로 흐를 때, 단면의 돌발적인 변화 때문에, 바이패스 작동 모드내에서도 그 어쿠스틱(acoustic) 기능을 유지한다. 비작동 바이패스 모드에서는, 가스가 유입구 챔버 42로부터 유입구 챔버 42의 단면에 비해 상대적으로 작은 전체 단면영역을 가지는 튜브 40으로 흐르고 있을 때, 단면 영역의 돌발적인 변화 때문에, 추가적인 음향 반사가 발생한다. 바이패스 모드에서는, 이러한 흐름 영역의 감소는 가스가 유입구 챔버로부터 실질적으로 더 작은 전체 단면적을 가지는 두 개의 바이패스 튜브 50로 흐르고 있을 때의 흐름 영역의 감소로 대체된다.
극단적인 제로 및 전(full) 바이패스 작동 사이의 다양한 중간 작동모드가, 바이패스 덕트 50와 연결튜브 58을 통하는 가스 흐름을 제어하는 네 개의 댐퍼 밸브 52와 59중 어느 것의 개방 및 폐쇄의 조합에 의하여 얻어질 수 있다. 예를 들면, 밸브 52중 하나가 완전히 개방되고, 나머지 하나는 완전히 폐쇄되며, 반면에, 밸브 59중 하나는 완전히 개방되고, 나머지는 완전하게 폐쇄된다. 이러한 방식으로, 흐름 발샐 소음을 발생하는 부분적으로 개방된 밸브 없이, 부분적인 바이패스 작동이 얻어질 수 있다. 부분적인 바이패스 작동에서는, 가스측 압력강하가 열전달과 소음감소를 위하여 실질적으로 완전하게 이용될 수 있고, 댐퍼 밸브를 가로지르는 큰 압력강하에서 낭비되지 않는다. 또한, 유용한 압력 강하가, 밸브 횡단의 비교적 짧은 거리뿐 아니라, 실질적인 흐름 거리를 따라서 생성된다. 이로써, 시끄러운 흐름회오리의 발생이 방지된다.
외부 하우징 29의 끝벽을 제거하므로써, 소음기 유니트를 교체하는동안 네 개의 댐퍼 밸브 52와 59가 검사되고, 수리되거나 교체될 수 있다. 장치가 도 12와 같이 검사와 공급을 위하여 배플 54의 모든 부분이 제거되는 방식으로 추가 설계되므로써, 청소를 위하여 튜브 40으로 즉시 접근가능하게 만든다.
도 12 및 도 13에 도시된 실시예에서는, 바이패스 튜브 50의 길이가 열교환기 튜브 40의 길이보다 작게 만들어질 수는 없다. 몇몇 경우에 있어서, 이는 길이가 바이패스 채널의 음향적 최적길이보다 더 크게 될 수 있으므로 단점이 될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 바이패스 경로의 길이는 전적으로 음향적인 이유로 부터 바람직한 것에 의하여 결정될 수 있다. 이러한 실시예는 전술한 바와 같이 주변으로 연장하는 바이패스 경로를 포함할 수 있다.

Claims (30)

  1. 연소 엔진으로부터 배출되는 고온 연소 가스의 제 1 흐름으로부터 좀 더 저온의 열 수용 매질의 제 2 흐름으로 열을 전달하기 위한 조합 열교환기 및 소음기 장치로,
    복수개의 실질적으로 공통적으로 확장되는 통로부(15, 16, 20; 40, 41, 45)로 이루어지는, 연소 가스의 상기 흐름용 제 1 통로(12)를 한정하는 수단;
    상기 제 1 통로부와 격리되어 있으면서 열 전도적으로 접촉하고 있는, 열 수용 매질의 상기 흐름용 제 2 통로(30)를 한정하는 수단;
    상기 제 1 통로부의 적어도 하나가 소음기로 작용하는 소음 수단을 포함하는 반대편 충만 챔버과 서로 연결되는, 상기 통로부의 반대편 끝에서 상기 통로부의 인접단과 서로 연결되는 충만 챔버(17, 18, 19, 42)를 한정하는 수단;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 소음 수단은 내열 소음 감쇠 다공성 재료(21-23, 25, 26)인 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 소음 수단(21-23, 25, 26)은 각 통로부(12)의 단면적의 단지 일부분만을 덮는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소음 수단은 각 통로부내에 비틀리면서 차단되지 않는 흐름 통로를 한정하는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 통로부는 유입 및 배출부로 분할 되고, 상기 유입부는 상기 배출부와 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 소음 수단은 유입부내에 배치되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 통로는 복수개의 유입부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 유입부의 하류단은 소음 수단을 포함하는 공통 소음기 튜브 내지 챔버내로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출부(14)는 서로 공통 연장되는 관계에 있는 제 1 통로(12)의 유입부(13) 또는 유입부 주위에 배치되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 배출부(14)는 제 1 통로(12)의 중앙에 배치된 유입부(13) 주위에 환상 원형 설비로 배치되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 배출부(15, 16)는 둘 이상의 환상이면서 방사상으로 떨어져있는 설비내에 놓여져서, 한 설비의 배출부(15) 하류단은 그 인접 설비의 배출부(16) 상류단과 연결되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 흐름 통로(30)은 제 1 통로의 배출부(20) 사이에 한정되는 공간으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  13. 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 흐름 통로(30, 35)는 상기 배출부(15, 16)의 외주 표면 사이에 한정되는 공간으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 흐름 통로(14)는 배출부의 인접 환상 설비(15, 16) 사이로 연장되는 적어도 하나의 환상 분할 벽(33)에 의해 부분적으로 한정되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 및 제 2 흐름 통로(12, 30)의 유입구(10, 31, 36) 및 배출구(11, 32, 37)은 각각 상기 제 1 및 제 2 흐름 통로 내에서의 반류를 얻을 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소음 수단(21-23, 25, 26)은 상기 제 1 흐름 통로(12)내에 교체 가능하게 장착되는 적어도 하나의 소음기 유니트(20)를 한정하는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 소음기 유니트는, 상기 소음기 유니트의 외부 직경보다 약간 큰 내부 직경을 가지는 원통형 튜브로 형성된 제 1 통로내에 교체 가능하게 배치되는 원통형 유니트인 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서, 소음 수단은 적어도 두 개의 상기 제 1 통로부내에 배치되어 소음기로 기능하고 반대편의 충만 챔버과 평행하게 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 소음기는 추가적인 제 1 열교환 통로부에 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 소음기는 적어도 하나의 복수개의 제 1 통로부와 연속적으로 연결되고, 평행하게 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항중 어느 한 항에 있어서, 소음기 챔버는 적어도 하나의 소음기내에 한정되고, 상기 챔버는, 연결 통로 각각이 챔버의 단면적에 비해 실질적으로 작은 단면적을 가지고 각각의 연결 통로의 최대 단면적 크기를 실질적으로 초과하는 길이를 가지도록 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 소음기로 작용하는 적어도 하나의 제 1 통로부의 상류 및/또는 하류단은, 상기 소음기의 단면적에 비해 실질적으로 작은 단면적 및 상기 연결 통로의 최대 단면적 크기를 실질적으로 초과하는 길이를 가지는 통로를 통해 인접 충만 챔버로 연결되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 고온 연소 가스의 흐름 일부를 갈라지게 해서 상기 고온 가스를 임의의 상기 소음기 내면으로 안내하는 수단을 추가적으로 포함하여 상기 내면을 가열하므로써 봉쇄를 줄이는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 고온 연소 가스의 상기 제 1 흐름의 적어도 일부를 소음 수단(21, 23; 25, 26)을 포함하지 않는 상기 제 1 통로부(15, 16, 20; 40, 41, 45)의 적어도 일부를 바이패스하게 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 바이패스 수단은, 상기 반대편 충만 챔버(17, 42)을 서로 연결하는 내부 바이패스 덕트(50)을 포함하고, 상기 덕트 각각은 상기 덕트의 길이에 비해 실질적으로 작은 최대 단면적 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 하류단에서의 각각의 바이패스 덕트(50)의 상기 단면적이 상류단에서의 단면적을 초과하여 상기 덕트 내에서 압력 복구 확산기 효과(pressure recovering diffuser effect)를 야기하는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 바이패스 덕트(50)는 적어도 하나의 복수개의 제 1 열교환 통로부(40, 41)와 상호 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  28. 제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 그 일단에서 중앙 충만 챔버 및 상기 중앙 충만 챔버 주위에 연장되는 환상 충만 챔버을 한정하고, 상기 바이패스 수단은 상기 중앙 충만 챔버 외주변에 연장되고 상기 중앙 및 환상 충만 챔버을 서로 연결하는 적어도 하나의 바이패스를 통로를 포함하므로써, 상기 중앙 충만 챔버로 또는 상기 환상 충만 챔버로 흐르는 고온 연소 가스가 하나 이상의 제 1 통로부를 바이패스할 수 있는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  29. 제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이패스 수단은 상기 바이패스 덕트 또는 통로(50)를 통하는 가스 흐름을 제어하는 댐퍼 밸브 수단(52)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
  30. 제 25 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 바이패스 또는 통로(50) 내에 배치되는 소음 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조합 열교환기 및 소음기 장치.
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