KR20000034779A - 열 교환기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열 교환기(1) 및 특히 온도 제어 수단(7)과 열을 전달하는 열 교환 표면을 갖는 스태틱 믹서기(6) 부재(8)를 포함하는 열 교환기에 관한 것이다. 유체(17)의 온도 제어는 유체의 다른 부분이 유체 흐름 전체가 열 교환기(1)와 접할 때까지 열 교환 표면과 접하도록 열 교환 표면(8)과 접하는 유체(17)가 유체 흐름의 다른 부분과 반복적으로 교환되어 유체 흐름의 온도를 정확하고 일정하게 제어하는 것이 용이하여 유체 흐름의 혼합을 통해 생산되는 열 교환기에 의해 매우 효과적으로 달성될 수 있다. 발명의 열 교환기로 온도를 제어 할 수 있는 유체는 유기성 및/또는 예를 들어 물을 포함하는 무기성, 혈액 또는 혈장과 같은 생물학상의 유체, 마요네즈, 아이스크림과 같은 가공품, 페인트, 화학 용품과 같은 산업 생산품일 수 있다.
Description
기술상 다양한 열 교환기가 공지되어 있다. 일반적으로 이들은 열 교환기를 지난 유체 흐름과 접하는 넓은 열 교환 표면을 제공하도록 다양한 평면 핀(planar fin)을 이용한다. 상기 장치로 열 교환 표면 바로 가까운 좁은 층에만 유체를 통과시켜 근사 범위 내에서 그의 온도를 효과적으로 제어할 수 있다. 따라서 정확하고 효과적인 온도 제어를 달성하기를 바란다면 유체 흐름의 전체 단면 영역 전체에 촘촘하게 공간을 둔 다양한 핀을 제공하는 것이 요구된다. 이는 한편으로는 흐름에 상당한 저항성을 제공할 수 있고 실제로 부유하는 입자들의 흐름을 실제로 방해할 수 있고, 다른 한편으로는 예를 들어 처리 또는 점검을 목적으로 흐름 경로를 지나는 방사 경로를 차단할 수 있다. 더욱이 상기 다수의 핀이 고정된 부재는 상대적으로 약하고 제작이 복잡할 수 있다.
본 발명은 열 교환기(heat exchanger)에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 열 교환기 장치의 개략 부분적 단면을 본 것이다.
본 발명의 목적은 상기 단점을 피하거나 최소화시키는데 있다.
전체 유체 흐름이 열 교환기에 접할 때까지 열 교환 표면과 접한 유체가 유체 흐름 또다른 부분과 반복적으로 교환되어 유체 흐름의 온도를 정확하고 일정하게 제어하는 것이 용이한 유체의 효과적 온도 제어가 유체 흐름의 혼합을 통해 이루어지는 새로운 형태의 열 교환기에 의해 달성될 수 있다.
보다 상세하게, 본 발명은 온도 제어 수단과 열적으로 관련된 열 교환 표면을 갖는 스태틱 믹서(static mixer) 장치를 포함하는 열 교환기를 제공하는 것이다.
다양한 형태의 온도 제어 수단이 사용될 수 있다. 발명의 제 1 형태에 있어서 이는 스태틱 믹서기의 안쪽을 지나는 열 교환 유체의 통로를 위한 도관 수단을 포함할 수 있다. 발명의 또다른 형태에서는 고체 상태 열 에너지 공급 및/또는 방출 장치를 스태틱 믹서기에 삽입할 수 있다.
다양한 스태틱 믹서기가 기술상 공지되어 있다. 일반적으로 이들은 외장부(sheath) 안쪽으로 연장되고 연속 벽 수단으로 긴 스태틱 믹서기 부재를 포함하고, 외장부와 함께, 예를 들어 동 출원인의 이전 특허 GB 2200020호에 공개된 것처럼, 스태틱 믹서기를 통해 흐르는 유체를 반복적으로 분리하고 재혼합한다.
본 발명의 열 교환기로 다양한 산업에 걸쳐 유체의 다양하고 광범위한 온도를 제어하는 것이 가능하다. 유체는: 액체, 가스, 및 이들의 혼합물, 또는 부유하는 입자를 함유한 어떠한 것이라도 포함할 수 있다. 상기 유체는 유기성 및/또는 예를 들어 물과 같은 무기성, 혈액 또는 혈장(plasma)과 같은 생물학상의 유체, 마요네즈, 아이스크림 등과 같은 식료품 및 페인트, 화학제품 등과 같은 산업 용품일 수 있다.
또한 본 발명의 일면에서 열 교환기의 입구 및 출구 사이의 외장부 안쪽으로 길게 연장하는 발명의 열 교환기를 포함하는 열 교환기 장치를 제공한다.
본 발명의 또다른면에서 본 발명의 열 교환기 장치는 본 발명의 사용시에 흐르는 유체의 온도를 모니터링 하는 온도 검출 장치, 열 에너지 공급 및/또는 방출 장치, 및 상기 검출기에 의해 탐지되는 소망 값에서 벗어난 유체 온도에 응하는 상기 장치의 열 에너지 공급/방출을 조절하도록 형성되고 배열된 제어 수단이 제공된다.
열 교환기는 열 교환기를 통과하는 열 교환 유체를 사용하는 경우 열 교환 유체를 순환시키기 위한 펌프 수단, 및 열 교환기를 통과하는 열 교환 유체의 온도를 조절하도록 원격 열 에너지 공급/방출 장치를 포함하는 열 에너지 공급/방출 장치가 사용된다.
열 교환기의 바람직한 형태는 중앙 튜브형 코어의 외측을 따라 연장되는 연속 나선형 벽 부재를 통해 열 교환 유체가 순환하게 된다. 연속 벽 부재는 혼합을 증가시킨다는 의미에서(시계 방향-반시계방향-시계 방향 등) 바람직하게 나선식으로 되어, 1세트 사이에 존재하는 1 흐름을 분리 흐름으로 나누도록 모나게 오프셋된다.
열 교환기는 다양한 물질로 구성될 수 있으나 스테인레스 강철과 같은 높은 열 전도성을 갖는 비활성 금속이 바람직하다.
발명의 보다 바람직한 특성 및 장점을 이하 첨부된 도면을 참조하여 나타낸 예를 들어 보다 상세히 설명한다.
도 1은 입구(4) 및 출구(5), 온도 제어 수단(7)이 제공된 축방향으로 연장되는 스태틱 믹서기(6)와 실린더형 튜브(3) 형태인 용기(vessel)을 포함하는 장치(1)를 나타낸다. 보다 상세하게 스태틱 믹서기(6)는 각을 이루어 축방향으로 연속으로 연장되는 쌍으로 흐름 경로를 한정하는 오프셋 나선형 "나사(screw)" 부재(8)를 포함하여 연속 부재(8) 사이의 접합부(9)에서 균일하게 분류되고 혼합되어 다수의 사용되는 부재들과 지수적으로 증가하는 혼합도를 제공한다.
"나사" 부재(8)는 온도 제어 수단부(7)를 형성하는 열 교환 흐름 통로(11)를 한정하는 중공 코어(10)상에 장착된다. 보다 상세하게 온도 제어 수단(7)은 그를 통해 열 교환 흐름(12a)이 순환하도록 펌프 수단(13)이 제공된 열 교환 흐름 회선(12) 및 방사를 받는 유체(17)의 온도를 모니터링하기 위해 용기(3) 안쪽에 장착된 온도 센서(16)를 갖춘 제어 수단(15)이 제공된 원격 펠티에-효과(Peltier-effect) 열 교환 장치(14)를 포함한다. 제어 수단(15)은 소망 유체 온도를 유지하도록 공급되는 냉각비를 제어하도록 형성되고 배열된다. 이는 고정된 값일 수 있거나, 또는 보다 편리하게 제어 수단(15)이 소망 설정 온도를 바꾸도록 사용자가 사용 가능한 입력 수단이 제공될 수 있다.
코어(10)및 바람직하게 나사 부재(8)는 처리되는 유체(17)와 열 교환 회선(7) 사이에 효과적인 열 교환이 용이하도록 스테인레스 스틸과 같은 열적으로 전도성 물질을 수락할 수 있는 생리학상으로 활성력이 없는 것으로 상대적으로 좁은 범위 내에서 유체 온도와 가깝게 제어하여 한편으로는 소독(sterilisation)/불활성화 처리의 효능을 최대로 하도록 그리고 다른 한편으로는 유용한 유체 성분의 어떠한 원치 않는 변성 또는 악화를 최소화한다.
Claims (15)
- 온도 제어 수단(7)과 열적으로 관련이 있는 열 교환 표면을 갖춘 스태틱 믹서기(6) 부재(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 1 항에 있어서, 상기 온도 제어 수단이 상기 스태틱 믹서기(6) 부재(8)의 내부를 흐르는 열 교환 유체(12a)의 통로를 위해 도관 수단(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열 에너지 공급 및/또는 방출 장치가 스태틱 믹서기(6) 부재(8)에 제공되는 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 1 항 내지 제 3 항중 상기 어느 한 항에 있어서, 상기 스태틱 믹서기(6) 부재(8)가 외장부 안쪽으로 연속으로 길게 연장되어 배치되고 상기 외장부(3)와 함께 벽 수단이 스태틱 믹서기(6)를 구성하는 연속 벽 수단이 있어 열 교환기의 사용할 때 상기 스태틱 믹서기(6)를 흐르는 유체가 반복적으로 분류되고 재혼합되는 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 4 항에 있어서, 상기 외장부(3)가 입구(4) 및 출구(5)부를 갖춘 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 1 항 내지 제 5 항중 상기 어느 한 항에 있어서, 상기 열 교환기 사용시에 상기 열 교환기(1)를 통과하는 유체(17)의 온도를 모니터링 하기 위한 온도 탐지기(16)가 제공되는 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 6 항에 있어서, 상기 열 교환기의 사용할 때에 상기 탐지기(16)에 의해 검출된 소망 값에서 벗어난 유체 온도에 응하여 상기 열 에너지 공급/유출 장치를 조절하도록 형성된 배열된 제어 수단(15)이 제공되는 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 2항 내지 제 7 항중 상기 어느 한 항에 있어서, 상기 열 교환 유체(12a)를 회전시키기 위한 펌프 수단(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 2 항 내지 제 8 항중 상기 어느 한 항에 있어서, 열 교환기(1)를 통하여 흐르는 열 교환 유체(12a)의 온도를 조절하기 위한 원격 열 에너지 공급/방출 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 2 항 내지 제 9 항중 상기 어느 한 항에 있어서, 상기 도관 수단(10)의 외측을 따라 축방향으로 연장되는 연속 나선형 벽 부분(8)을 통해 상기 열 교환 유체(12a)가 순환하고, 부분(8)이 쌍의 유체 흐름 경로를 한정하는 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 10 항에 있어서, 상기 벽 부분(8)이 1 세트의 부분(8) 사이로부터 존재하는 1 흐름을 분리 흐름으로 나누어 다른 흐름부와 혼합되도록 모나게 오프셋되는 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 부분(8)이 혼합을 증가시킨다는 의미에 대해 연속적으로 감긴 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 1 항 내지 제 12 항중 상기 어느 한 항에 있어서, 상기 열 교환 표면이 높은 열 전도성을 갖는 비활성 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 1 항에 있어서, 외장부(3) 안쪽으로 열 교환기의 입구(4) 및 출구(5) 사이에 길게 연장되는 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
- 제 14 항에 있어서, 상기 열 교환기(1)를 통과하는 유체(17)의 온도를 모니터링 하기 위한 온도 탐지기(16), 열 에너지 공급 및/또는 방출 장치, 및 상기 탐지기(16)에 의해 탐지되는 소망 값에서 벗어난 유체 온도에 응하는 상기 장치의 열 에너지 공급/방출을 조절하도록 형성되고 배열된 제어 수단(15)이 제공되는 것을 특징으로 하는 열 교환기(1).
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