KR20150115149A - 열교환기 및 이를 포함하는 매체 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체를 열교환 시키며 상기 제 2 열교환 매체를 저장하는 본체; 상기 제 1 열교환 매체가 유동하는 제 1 열교환 매체 라인; 및 상기 제 2 열교환 매체가 유동하며 상기 본체에 상기 제 2 열교환 매체를 공급하는 제 2 열교환 매체 라인을 포함하며, 상기 제 2 열교환 매체 라인은, 상기 본체 내부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 배출기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 매체 처리 시스템으로서, 제 1 열교환 매체 저장탱크와 수요처를 연결하는 제 1 열교환 매체라인; 상기 제 1 열교환 매체라인 상에 구비되며 상기 제 1 열교환 매체 저장탱크에서 상기 수요처로 상기 제 1 열교환 매체를 공급하는 제 1 열교환 매체 공급펌프; 상기 제 1 열교환 매체라인 상에 구비되며 상기 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체를 열교환시키는 열교환기를 포함하며, 상기 열교환기는, 상기 제 2 열교환 매체를 저장하며 상기 제 1 열교환 매체와 상기 제 2 열교환 매체를 열교환 시키는 본체; 상기 제 1 열교환 매체라인; 및 상기 제 2 열교환 매체가 유동하며 상기 본체에 상기 제 2 열교환 매체를 공급하는 제 2 열교환 매체 라인을 포함하며, 상기 제 2 열교환 매체 라인은, 상기 본체 내부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 배출기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열교환기 및 이를 포함하는 매체 처리 시스템은, 열교환 매체 배출기구를 욕조식 열교환기의 중력방향 기준 하부 또는 측부에 설치하여, 열교환 매체가 배출시 효과적인 대류현상이 일어나 열교환 효율이 증대되는 효과가 있으며, 열교환 매체가 어는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 열교환기 및 이를 포함하는 매체 처리 시스템은, 열교환 매체가 기체형태로 배출되어 기포운동을 하게 함으로써 추가적인 열을 발생시키므로 열교환 효율이 증대되는 효과 및 열교환 매체가 icing되는 것을 방지하는 효과가 있으며, 열교환기가 콤팩트화할 수 있는 효과가 있다.

Description

열교환기 및 이를 포함하는 매체 처리 시스템{Bath Type Heat Exchanger and Heat Exchange System}

본 발명은 열교환기 및 이를 포함하는 매체 처리 시스템에 관한 것이다.

열교환기(Heat Exchaner)는 두 유체 간에 열을 주고 받도록 하는 장치를 말한다. 즉, 고온유체와 저온유체인 2개의 유체 사이에서 열의 이동을 실시하는 장치를 말하며, 화학공업이나 일반 빌딩의 난방, 급탕(給湯)용 등 폭넓게 사용되고 있는 압력용기를 말한다. 넓은 의미로는 가열기, 냉각기, 응축기 등도 포함되나 보통은 열의 회수를 목적으로 하는 것을 열교환기라고 한다.

열교환기는 열의 전달 방법, 사용목적, 구조에 의해 다음과 같이 분류될 수 있다. 열의 전달 방법에 의해서는 표면식 열교환기(surface heat exchanger), 축열식 열교환기(regenerator), 액체연결 간접식 열교환기(liquid-coupled indirect-type exchanger), 직접 접촉식 열교환기(direct-contact heat exchanger)가 있으며, 사용목적에 의해서는 가열기(heater), 예열기(preheater), 과열기(superheater), 증발기(evaporator), 재가열기(reheater), 냉각기(cooler), 응축기(condenser)로 분류될 수 있고, 구조에 의한 분류에는 코일식 열교환기(submerged pipe coil exchanger), 개방형 열교환기(open type exchanger), 이중관식 열교환기(double pipe exchanger), 원통다관식 열교환기(shell and tube exchanger), 스파이럴 열교환기(spiral tube type exchanger), 공냉식 열교환기(air cooling type exchanger), 자켓형 열교환기(jacketed type exchanger), 판형 열교환기(plate type exchanger), 나선형 열교환기(volute type exchanger), 블록형 열교환기(block type exchanger), 콤팩트 열교환기(compact exchanger)로 구분될 수 있다.

원통다관식 열교환기(shell and tube exchanger)는 원통형의 통 내부에 다수의 전열관을 평행으로 늘어뜨려 수용하는 열교환기로, 화학장치에 있어서의 거의 대부분의 열교환기가 쉘 앤 튜브(shell and tube) 방식을 사용하며, 현재 가장 많이 쓰이고 있는 열교환기 형식이다.

원통다관식 열교환기는 대표적인 열교환기로 응축기와 증발기로도 많이 이용되며 보통 전열관을 수평으로 해서 옆으로 놓는 형태로 많이 사용하고 있지만, 설치 면적 때문에 종(從)으로 놓을 수도 있다. 고정관식, U자관식, 유동두식, 케틀식등 여러 종류가 있다. 원통다관식 열교환기는 폭넓은 범위의 열전달량을 얻을 수 있으므로 적용범위가 매우 넓고 신뢰성과 효율이 높은 장점이 있다.

그러나 원통다관식 열교환기의 성능인 열교환 효율은 비용적 측면 및 환경적 측면에서 큰 영향을 끼치기 때문에 열교환 효율 및 열교환기의 성능을 향상시키기 위해서 지속적인 연구 및 개발이 이루어지고 있는 실정이다.

국내등록실용신안공보 제20-0403769호 (2005.12.07)

본 발명의 목적은, 욕조식 열교환기에 열교환 매체를 분사할 수 있는 배출기구를 구비하고, 배출기구를 욕조식 열교환기의 중력방향 기준 하부 또는 측부에 설치함으로써, 자연적인 대류가 일어나 열교환 효율이 증대되는 열교환기 및 이를 포함하는 매체 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 배출기구를 통해 배출되는 열교환 매체가 기체형태로 배출되어 욕조식 열교환기 내부에 저장되어 있는 액체상태의 열교환 매체와 만나 열교환 매체가 활발한 운동을 할 수 있게 하여 열교환 효율이 향상되고 열교환 매체의 icing을 방지하는 열교환기 및 이를 포함하는 매체 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기는, 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체를 열교환 시키며 상기 제 2 열교환 매체를 저장하는 본체; 상기 제 1 열교환 매체가 유동하는 제 1 열교환 매체 라인; 및 상기 제 2 열교환 매체가 유동하며 상기 본체에 상기 제 2 열교환 매체를 공급하는 제 2 열교환 매체 라인을 포함하며, 상기 제 2 열교환 매체 라인은, 상기 본체 내부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 배출기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 배출기구는, 상기 제 2 열교환 매체 라인의 상기 본체의 중력방향 기준 측부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 측부 배출기구; 및 상기 제 2 열교환 매체 라인의 상기 본체의 중력방향 기준 하부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 하부 배출기구를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 배출기구에서 배출되는 제 2 열교환 매체는, 상기 본체에 저장된 제 2 열교환 매체의 온도보다 높을 수 있다.

구체적으로, 상기 배출기구에서 배출되는 제 2 열교환 매체는 기체이고, 상기 본체에 저장된 제 2 열교환 매체는 액체일 수 있다.

구체적으로, 상기 제 2 열교환 매체 라인은, 상기 제 2 열교환 매체가 상기 본체로 공급되는 제 2 열교환 매체 공급라인; 및 상기 제 2 열교환 매체가 상기 본체로부터 배출되는 제 2 열교환 매체 배출라인을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제 2 열교환 매체 공급라인 및 상기 제 2 열교환 매체 배출라인과 연결되며, 제 2 열교환 매체를 임시 저장하는 임시 저장탱크를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제 2 열교환 매체 공급라인 상에 구비되며, 상기 제 2 열교환 매체를 상기 임시 저장탱크로부터 상기 본체로 공급하는 제 2 열교환 매체 공급 펌프를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제 2 열교환 매체 배출라인 상에 구비되며, 상기 본체로부터 배출된 상기 제 2 열교환 매체를 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제 1 열교환 매체 라인 상에 구비되며, 상기 제 1 열교환 매체의 유량을 조절하는 제 1 열교환 매체 밸브를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제 2 열교환 매체 라인 상에 구비되며 상기 제 2 열교환 매체의 유량을 조절하는 제 2 열교환 매체 밸브를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 매체 처리 시스템은, 제 1 열교환 매체 저장탱크와 수요처를 연결하는 제 1 열교환 매체라인; 상기 제 1 열교환 매체라인 상에 구비되며 상기 제 1 열교환 매체 저장탱크에서 상기 수요처로 상기 제 1 열교환 매체를 공급하는 제 1 열교환 매체 공급펌프; 상기 제 1 열교환 매체라인 상에 구비되며 상기 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체를 열교환시키는 열교환기를 포함하며, 상기 열교환기는, 상기 제 2 열교환 매체를 저장하며 상기 제 1 열교환 매체와 상기 제 2 열교환 매체를 열교환시키는 본체; 상기 제 1 열교환 매체라인; 및 상기 제 2 열교환 매체가 유동하며 상기 본체에 상기 제 2 열교환 매체를 공급하는 제 2 열교환 매체 라인을 포함하며, 상기 제 2 열교환 매체 라인은, 상기 본체 내부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 배출기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 배출기구는, 상기 제 2 열교환 매체 라인의 상기 본체의 중력방향 기준 측부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 측부 배출기구; 및 상기 제 2 열교환 매체 라인의 상기 본체의 중력방향 기준 하부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 하부 배출기구를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 열교환기 및 이를 포함하는 매체 처리 시스템은, 열교환 매체 배출기구를 욕조식 열교환기의 중력방향 기준 하부 또는 측부에 설치하여, 열교환 매체가 배출시 효과적인 대류현상이 일어나 열교환 효율이 증대되는 효과가 있으며, 열교환 매체가 어는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 열교환기 및 이를 포함하는 매체 처리 시스템은, 열교환 매체가 기체형태로 배출되어 기포운동을 하게 함으로써 추가적인 열을 발생시키므로 열교환 효율이 증대되는 효과 및 열교환 매체가 icing되는 것을 방지하는 효과가 있으며, 열교환기가 콤팩트화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 포함하는 매체 처리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 포함하는 매체 처리 시스템의 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 포함하는 매체 처리 시스템(1)은, 열교환기(2), 제 1 열교환 매체라인(20), 제 1 열교환 매체 저장탱크(3), 제 1 열교환 매체 펌프(4), 수요처(5)를 포함하여 구성될 수 있다.

이하에서 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체는 액체 또는 기체일 수 있으며 이 둘을 포함하는 유체일 수도 있다. 이러한 유체의 종류에 대해서는 열교환할 수 있는 매체이면 무엇이든 가능하며, 본 명세서에 기재한 내용에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에서, 제 1 열교환 매체는 액화가스일 수 있으며, 이때 제 2 열교환 매체는 물일 수 있다. 따라서 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체가 열교환하는 경우 액화가스는 약 -162℃ 이하인 초저온에 해당하므로 열교환하는 도중 물이 얼게될 수 있어 열교환 효율이 감소되는 문제점이 있다.

열교환기(2)는, 제 1 열교환 매체라인(20) 상에 구비되며 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체를 열교환시킨다.

열교환기(2)는 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체를 열교환 시킬 수 있으며 열교환기(2)의 구조 및 역할과 제 2 열교환 매체에 대해서는 도 2와 함께 상세하게 후술하도록 하겠다.

제 1 열교환 매체라인(20)은, 제 1 열교환 저장탱크(3)와 수요처(5)를 연결한다. 제 1 열교환 매체라인(20)에는 열교환기(2) 및 후술할 제 1 열교환 매체 펌프(4)가 구비되어 제 1 열교환 매체를 제 1 열교환 저장탱크(3)에서 수요처(5)로 공급되도록 할 수 있다.

이때, 제 1 열교환 매체라인(20)에는 제 1 열교환 매체 밸브(21)가 설치되어, 제 1 열교환 매체 밸브(21)의 개도 조절에 따라 제 1 열교환 매체의 공급량이 조절될 수 있다.

제 1 열교환 매체 저장탱크(3)는, 수요처(5)에 공급될 제 1 열교환 매체를 저장한다. 제 1 열교환 매체 저장탱크(3)는 제 1 열교환 매체를 액체상태로 보관해야할 수도 있으므로, 이때 제 1 열교환 매체 저장탱크(3)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.

제 1 열교환 매체 저장탱크(3)는 저장되어 있는 제 1 열교환 매체를 제 1 열교환 매체라인(20)을 통해서 수요처(5)에 공급할 수 있다. 또한 제 1 열교환 매체 저장탱크(3)는, 후술할 수요처(5)가 요구하는 제 1 열교환 매체의 양을 수요처(5)로 공급할 수 있음은 물론이며, 제 1 열교환 매체가 수요처(5)에서 사용되기 위한 상태로 공급되기 위해서 열교환기(2)로의 제 1 열교환 매체의 공급 양 또한 제어할 수 있다.

제 1 열교환 매체 저장탱크(3)는 제 1 열교환 매체의 종류, 성질 및 상태등 제 1 열교환 매체의 여러 조건에 따라 유연하게 변경가능하며 상기에 기술된 일 예시에 한정되지 않는다.

제 1 열교환 매체 펌프(4)는, 제 1 열교환 매체라인(20) 상에 구비되며 제 1 열교환매체 저장탱크에서 수요처(5)로 제 1 열교환매체를 공급한다. 제 1 열교환 매체 펌프(4)는 제 1 열교환 매체 저장탱크(3)와 열교환기(2)사이에 설치될 수 있으며, 원심형 펌프 또는 왕복동형 펌프일 수 있다.

제 1 열교환 매체 펌프(4)는 제 1 열교환 매체 저장탱크(3) 내부에 구비될 수 있으며, 이 경우 제 1 열교환 매체 펌프(4)는 잠형일 수 있다.

제 1 열교환 매체 펌프(4)는 제 1 열교환 매체를 압축하여 수요처(5)로 공급할 수 있으며, 부스팅 펌프(Boosting Pump; 도시하지 않음) 또는 고압펌프(High Pressure Pump; 도시하지 않음)를 포함할 수 있다.

제 1 열교환 매체 펌프(4)의 종류 및 기능에 대해서는 이에 한정되지 않으며 본 발명의 실시예에 따른 매체 처리 시스템(1)의 설계에 따라 유연하게 변경가능하다.

수요처(5)는, 제 1 열교환 매체 저장탱크(3)로부터 공급되는 제 1 열교환 매체를 통해 구동되는 모든 장치 및 기구가 포함될 수 있다.

수요처(5)에 공급되는 제 1 열교환 매체는 상기에서 기술하였듯이 액화가스일 수 있으며, 물론 액화가스가 증발된 증발가스일 수도 있다. 따라서, 수요처(5)는 고압엔진(도시하지 않음)으로서, 고압연료분사엔진(일례로 MEGI엔진)일 수 있으며, 저압엔진(도시하지 않음)으로서, 이중연료엔진(일례로 DFDE 엔진)일 수 있다.

수요처(5)는 엔진(도시하지않음), 보일러(도시하지않음), 터빈(도시하지않음), 및 GCU(도시하지않음)등을 포함할 수 있으며, 종류는 특별히 한정되지않고 제 1 열교환 매체가 사용될 수 있으면 모두 가능할 수 있다.

상기 기술된 수요처(5)에 대한 내용은 단지 일 예에 불과하며, 본 발명의 실시예에 따른 매체 처리 시스템(1)의 설계에 따라 유연하게 변경가능할 수 있고 어느 시스템에 대해서도 한정되지 않는다.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 구성도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(2)는, 본체(10), 제 1 열교환 매체 라인(20), 제 2 열교환 매체 라인(30), 하부 배출기구(311), 측부 배출기구(312), 임시 저장탱크(40), 제 2 열교환 매체 공급펌프(50) 또는 히터(60)를 포함하여 구성될 수 있다.

본체(10)는, 제 2 열교환 매체를 저장하고 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환매체를 열교환시킨다. 본체(10)는, 후술할 제 1 열교환 매체 라인(20)에 의해서 본체(10)의 외부에서 본체(10)의 내부로 관통되며, 임의의 형태(바람직하게는 나선형태)를 갖는 제 1 열교환 매체 라인(20)으로 본체(10)의 내부 공간이 채워진 후, 다시 제 1 열교환 매체 라인(20)에 의해 본체(10)의 내부에서 본체(10)의 외부로 관통될 수 있다.

본체(10)는, 제 1 열교환 매체와 열교환할 제 2 열교환 매체를 일정 액위만큼 저장할 수 있으며, 제 1 열교환 매체 라인(20)과 제 2 열교환 매체가 접촉하는 면적을 고려하여 액위를 정할 수 있다.

본체(10)의 내부에서 제 1 열교환 매체 라인(20)에 유동하는 제 1 열교환 매체는, 본체(10)에 저장되어 있는 제 2 열교환 매체와 열교환 할 수 있으며, 후술할 하부 배출기구(311) 또는 후술할 측부 배출기구(312)에 의해 공급되는 제 2 열교환 매체와 열교환 할 수 있다.

또한, 본체(10) 내부에 저장되어 있는 제 2 열교환 매체는 후술할 제 2 열교환 매체 배출라인(32)에 의해서 후술할 임시 저장탱크(40)로 배출될 수 있으며 제 2 열교환 매체의 공급 또는 배출되는 유량은 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체의 열교환 정도를 고려하여 제어될 수 있다.

본체(10)는 제 1 열교환 매체 라인(20)이 유입되는 제 1 열교환 매체 유입구(11), 제 1 열교환 매체 라인(20)이 배출되는 제 1 열교환 매체 배출구(12), 후술할 제 2 열교환 매체 라인(30)이 유입되는 제 2 열교환 매체 유입구(13), 후술할 제 2 열교환 매체 배출라인(32)과 본체(10)의 중력방향 기준 하단부가 연결되도록 하는 제 2 열교환 매체 배출구(14)를 포함할 수 있다.

또한, 본체(10)는 제 2 열교환 매체를 저장하기 위한 저장용기 형태일 수 있고 제 2 열교환 매체를 액체 상태로 보관하기 위해서 압력 탱크 형태일 수 있으며 이에 한정되지 않는다.

제 1 열교환 매체 라인(20)은, 제 1 열교환 매체가 유동하며, 본체(10) 내부에 저장된 제 2 열교환 매체가 어는 것을 방지하기 위해 진동형 파이프(Pipe)일 수 있다.

제 1 열교환 매체 라인(20)은, 본체(10)의 내부에서 임의의 형태로 본체(10)의 내부를 채울 수 있으며, 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체가 가장 효율적으로 열교환 하게 하기 위해서, 제 2 열교환 매체와 제 1 열교환 매체가 유동하는 제 1 열교환 매체라인(20)이 서로 접촉하는 면적이 가장 넓도록 배치할 수 있다.

구체적으로, 제 1 열교환 매체 라인(20)은 본체(10)의 외부에서 제 1 열교환 매체 유입구(11)를 관통하여 본체(10)의 내부로 인입되며, 본체(10)의 내부에서는 본체(10)의 중력방향으로 휘감기는 나선형의 형태로 본체(10) 내부에 배치될 수 있으며, 나선형의 형태로 배치된 제 1 열교환 매체 라인(20)은 본체(10)의 내부에서 제 1 열교환 매체 배출구(12)를 관통하여 본체(10)의 외부로 인출될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 상기에서 언급한 제 1 열교환 매체 라인(20)의 내부 배치 형태에 한정되지 않고, 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체가 가장 효율적으로 열교환 할 수 있도록 제 1 열교환 매체 라인(20)이 배치될 수 있음은 물론이다.

제 1 열교환 매체 라인(20)은, 제 1 열교환 매체 라인(20)의 내부에 제 1 열교환 매체가 유동할 수 있도록 하며, 본체(10)의 내부에서 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체가 열교환 하도록 할 수 있다.

구체적으로 제 2 열교환 매체가 제 1 열교환 매체의 열을 흡수하고, 제 1 열교환 매체는 제 2 열교환 매체에게 열을 빼앗길 수 있으며, 또는 제 2 열교환 매체가 제 1 열교환 매체에 열을 방출하고, 제 1 열교환 매체는 제 2 열교환 매체의 열을 흡수할 수 있다. 이와 같이 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체의 열 흡수 및 열 방출의 과정은 열교환의 설계에 따라 선택할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 본체(10)에 저장된 제 2 열교환 매체와 제 1 열교환 매체가 열교환할 수 있으며, 이 뿐만 아니라 하부 배출기구(311) 또는 측부 배출기구(312)에 의해서 배출되는 제 2 열교환 매체에 의해서 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체가 더 효율적인 열교환이 가능하도록 할 수 있다.

제 1 열교환 매체 라인(20)은, 본체(10)의 외부에서는 열교환을 필요로 하는 시스템의 일부분일 수 있다. 이에 대해서는 상기 도 1에서 기술한 바와 같이 시스템이 구동될 수 있으며 이에 한정되지 않고 열교환을 필요로 하는 모든 시스템에 적용 가능하다.

제 2 열교환 매체 라인(30)은, 제 2 열교환 매체가 유동하며 본체(10)에 제 2 열교환 매체를 공급한다. 또한, 제 2 열교환 매체 라인(30)은 임시 저장탱크(40)와 본체(10)를 연결하여 제 2 열교환 매체가 본체(10)와 임시 저장탱크(40)를 순환하도록 할 수 있다.

제 2 열교환 매체라인(30)은 제 2 열교환 매체가 본체(10)로 공급되는 제 2 열교환 매체 공급라인(31) 및 제 2 열교환 매체가 본체(20)로부터 배출되는 제 2 열교환 매체 배출라인(32)을 포함할 수 있다.

제 2 열교환 매체 공급라인(31)은, 일측이 임시 저장탱크(40)과 연결되며, 타측은 본체(10)의 제 2 열교환 매체 유입구(13)를 관통하여 본체(10) 내부의 임의의 지점 상에 존재할 수 있다.

제 2 열교환 매체 공급라인(31)은, 적어도 하나 이상의 하부 배출기구(311) 또는 측부 배출기구(312)를 포함할 수 있다. 하부 배출기구(311) 또는 측부 배출기구(312)로 배출되는 제 2 열교환 매체는 액체 및/또는 기체일 수 있다.

하부 배출기구(311) 또는 측부 배출기구(312)에서 배출되는 제 2 열교환 매체가 액체의 상태로 배출되는 경우에는 하부 배출기구(311) 또는 측부 배출기구(312)에서 배출되는 제 2 열교환 매체가 본체(10)에 저장된 제 2 열교환 매체에 움직임을 일으켜 대류현상을 발생시켜 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체의 열교환 효율을 증대시킬 수 있다.

다만, 하부 배출기구(311) 또는 측부 배출기구(312)에서 배출되는 제 2 열교환 매체의 온도는 본체(10)에 저장되어 있는 제 2 열교환 매체의 온도보다 높을 수 있다.

하부 배출기구(311) 또는 측부 배출기구(312)에서 배출되는 제 2 열교환 매체가 기체의 상태로 배출되는 경우에는 하부 배출기구(311) 또는 측부 배출기구(312)에서 배출되는 제 2 열교환 매체가 본체(10)에 저장된 제 2 열교환 매체에 기포운동을 일으켜 대류 현상과 함께 추가적인 열을 발생시킬 수 있다. 이로 인해서 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체의 열교환 효율이 향상될 수 있으며, 본체(10) 내부에 저장된 제 2 열교환 매체가 어는 것을 방지할 수 있다.

제 2 열교환 매체 배출라인(32)은, 일측이 임시 저장탱크(40)와 연결되며, 타측은 본체(10)의 제 2 열교환 매체 배출구(14)와 연결되어 본체(10) 내부에 저장되어 있는 제 2 열교환 매체를 임시 저장탱크(40)로 배출할 수 있다.

제 2 열교환 매체 배출라인(32)은, 본체(10)에 저장된 제 2 열교환 매체가 순환이 필요할 때에 제 2 열교환 매체를 임시 저장탱크(40)로 배출시킬 수 있다.

제 2 열교환 매체 라인(30)은, 본체(10) 내부에 저장된 제 2 열교환 매체가 어는 것을 방지하기 위해 진동형 파이프(Pipe)일 수 있다.

하부 배출기구(311)는, 본체(10)의 중력방향 기준 하부에 적어도 하나 이상 설치되어 제 2 열교환 매체를 배출한다. 하부 배출기구(311)는, 제 2 열교환 매체 공급라인(31)의 말단부에 설치될 수 있다. 다만, 제 2 열교환 매체 공급라인(31)의 말단부가 본체(10)의 중력방향 기준 하부에 위치하지 않고 임의의 지점에 위치하는 경우, 본체(10)의 중력방향 기준 하부인 제 2 열교환 매체 공급라인(31) 부분이면, 말단부가 아니더라도 위치할 수 있다.

하부 배출기구(311)는, 제 2 열교환 매체를 본체(10)의 내부로 분사하기 위해서 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 하부 배출기구(311)가 제 1 하부 배출기구(311a), 제 2 하부 배출기구(311b), 제 3 하부 배출기구(311c)로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않고 설계시 열교환 효율을 고려하여 갯수가 설정될 수 있다. 물론 설치된 후에도 변경이 필요한 경우 하부 배출기구(311)의 추가 또는 제거할 수 있음은 물론이다.

하부 배출기구(311)는, 본체(10)의 중력방향 기준 하부에 위치하여 제 2 열교환 매체를 본체(10)의 내부로 분사할 수 있다. 이 경우 분사된 제 2 열교환 매체가 기체인 경우 기체의 성질에 의해서 기포운동을 하게 되므로 추가적인 열을 발생시켜 열교환기(2)의 열교환 효율을 증가시킬 수 있으며, 밀도차이에 의해서 대류운동을 하게 되어 역시 열교환기(2)의 열교환 효율을 증가시킬 수 있다. 또한 제 2 열교환 매체의 대류 운동 및 기포 운동에 의해서 본체(10) 내부에 저장되어 있는 제 2 열교환 매체가 얼게 되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 분사된 제 2 열교환 매체가 액체인 경우에는, 분사압력에 의해서 제 2 열교환 매체가 본체(10) 내부에서 대류운동을 할 수 있으므로, 열교환기(2)의 열교환 효율을 증가시킬 수 있다. 또한 대류 운동에 의해서 본체(10)의 내부에 저장되어있는 제 2 열교환 매체가 얼게 되는 것을 방지할 수 있다.

측부 배출기구(312)는, 본체(20)의 중력방향 기준 측부에 적어도 하나 이상 설치되어 제 2 열교환 매체를 배출할 수 있다.

측부 배출기구(312)는, 제 2 열교환 매체 공급라인(31)의 중간부에 설치될 수 있다. 다만, 제 2 열교환 매체 공급라인(31)의 중간부가 본체(10)의 중력방향 기준 측부에 위치하지 않고 임의의 지점에 위치하는 경우, 본체(10)의 중력방향 기준 측부인 제 2 열교환 매체 공급라인(31) 부분이면 중간부가 아니더라도 위치할 수 있다.

측부 배출기구(312)는, 제 2 열교환 매체를 본체(10)의 내부로 분사하기 위해서 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 측부 배출기구(312)가 제 1 측부 배출기구(312a), 제 2 하부 배출기구(312b), 제 3 하부 배출기구(312c)로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않고 설계시 열교환 효율을 고려하여 갯수가 설정될 수 있다. 물론 설치된 후에도 변경이 필요한 경우 측부 배출기구(312)의 추가 또는 제거할 수 있음은 물론이다.

측부 배출기구(312)는, 본체(10)의 중력방향 기준 측부에 위치하여 제 1 열교환 매체를 본체(10)의 내부로 분사할 수 있다. 이 경우 분사된 제 1 열교환 매체가 기체인 경우 기체의 성질에 의해서 기포운동을 하게 되므로 추가적인 열을 발생시켜 열교환기(2)의 열교환 효율을 증가시킬 수 있으며, 밀도차이에 의해서 대류운동을 하게 되어 역시 열교환기(2)의 열교환 효율을 증가시킬 수 있다. 또한 제 1 열교환 매체의 대류 운동 및 기포 운동에 의해서 본체(10) 내부에 저장되어 있는 제 2 열교환 매체가 얼게 되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 분사된 제 2 열교환 매체가 액체인 경우에는, 분사압력에 의해서 제 2 열교환 매체가 본체(10) 내부에서 대류운동을 할 수 있게 되므로, 열교환기(2)의 열교환 효율을 증가시킬 수 있다. 또한 대류 운동에 의해서 본체(10)의 내부에 저장되어있는 제 2 열교환 매체가 얼게 되는 것을 방지할 수 있다.

임시 저장탱크(40)는, 제 2 열교환 매체 공급라인(31) 및 제 2 열교환 매체 배출라인(32)과 연결되며, 제 2 열교환 매체를 임시 저장할 수 있다. 임시 저장탱크(40)는, 제 2 열교환 매체를 액체상태로 보관할 수도 있어 압력 탱크 형태일 수 있으며, 임시 저장탱크의 형태는 이에 한정되지 않는다.

임시 저장탱크(40)는 열교환기(2)에 순환되는 제 2 열교환 매체를 중간에 저장해두는 역할을 하며, 필요 시에는 임시 저장탱크(40)에서 외부로 제 2 열교환 매체를 배출시킬 수 있고, 또는 외부로부터 제 2 열교환 매체를 추가 공급받아 본체(10)에 공급할 수 있다. 이를 위해 임시 저장탱크(40)에는 로딩/언로딩 라인(도시하지 않음)과 로딩/언로딩 라인의 개폐 제어 또는 개도 조절을 위한 밸브(도시하지 않음)가 구비될 수 있다.

제 2 열교환 매체 공급펌프(50)는, 제 2 열교환 매체 공급라인(31) 상에 구비되며, 제 2 열교환 매체를 임시 저장탱크(40)로부터 본체(10)로 공급할 수 있다.

제 2 열교환 매체 공급펌프(50)는 원심형 펌프 또는 왕복동형 펌프일 수 있으며, 임시 저장탱크(40) 내부에 잠형으로 구비될 수 있다.

히터(60)는, 제 2 열교환 매체 배출라인(32) 상에 구비되며, 본체(10)로부터 배출된 제 2 열교환 매체를 기체로 가열할 수 있다.

히터(60)는, 본체(10)로부터 배출된 제 2 열교환 매체를 제 2 열교환 매체 배출라인(32)에 의해서 공급받을 수 있고, 액체 상태의 제 2 열교환 매체를 기체 상태로 상변화 시킬 수 있으며, 기체 상태로 상변화한 제 2 열교환 매체를 임시 저장탱크(40)로 공급할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 제 1 열교환 매체 밸브(21) 및 제 2 열교환 매체 밸브(321)를 더 포함할 수 있다.

제 2 열교환 매체 밸브(321)는, 제 2 열교환 매체 라인(30) 상에 구비되며 제 2 열교환 매체의 유량을 조절할 수 있고, 제 1 열교환 매체 밸브(21)는, 제 1 열교환 매체 라인(20) 상에 구비되며 제 1 열교환 매체의 유량을 조절할 수 있다.

제 2 열교환 매체 밸브(321) 또는 제 1 열교환 매체 밸브(21)는 삼방 밸브일 수 있으며, 제 2 열교환 매체 밸브(321) 또는 제 1 열교환 매체 밸브(21)의 개도 조절에 따라 제 1 열교환 매체 또는 제 2 열교환 매체의 유입 또는 유출량이 조절될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 열교환기(2) 및 이를 포함하는 매체 처리 시스템(1)은, 열교환 매체 배출기구(311,312)를 욕조식 열교환기의 중력방향 기준 하부 또는 측부에 설치하여, 열교환 매체가 배출시 효과적인 대류현상이 일어나 열교환 효율이 증대되는 효과가 있으며, 열교환 매체가 어는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 열교환기(2) 및 이를 포함하는 매체 처리 시스템(1)은, 열교환 매체가 기체형태로 배출되어 기포운동을 하게 함으로써 추가적인 열을 발생시키므로 열교환 효율이 증대되는 효과 및 열교환 매체가 icing되는 것을 방지하는 효과가 있으며, 열교환기가 콤팩트화할 수 있는 효과가 있다.

1: 매체 처리 시스템 2: 열교환기
3: 제 1 열교환 매체 저장탱크 4: 제 1 열교환 매체 공급펌프
5: 수요처 10: 본체
11: 제 1 열교환 매체 유입구 12: 제 1 열교환 매체 배출구
13: 제 2 열교환 매체 유입구 14: 제 2 열교환 매체 배출구
20: 제 1 열교환 매체 라인 21: 제 1 열교환 매체 밸브
30: 제 2 열교환 매체 라인 31: 제 2 열교환 매체 공급라인
311: 하부 배출기구 311a: 제 1 하부 배출기구
311b: 제 2 하부 배출기구 311c: 제 3 하부 배출기구
312: 측부 배출기구 312a: 제 1 측부 배출기구
312b: 제 2 측부 배출기구 312c: 제 3 측부 배출기구
32: 제 2 열교환 매체 배출라인 321: 제 2 열교환 매체 밸브
40: 임시 저장탱크 50: 제 2 열교환 매체 공급펌프
60: 히터

Claims (12)

1. 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체를 열교환 시키며 상기 제 2 열교환 매체를 저장하는 본체;
   상기 제 1 열교환 매체가 유동하는 제 1 열교환 매체 라인; 및
   상기 제 2 열교환 매체가 유동하며 상기 본체에 상기 제 2 열교환 매체를 공급하는 제 2 열교환 매체 라인을 포함하며,
   상기 제 2 열교환 매체 라인은,
   상기 본체 내부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 배출기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 배출기구는,
   상기 제 2 열교환 매체 라인의 상기 본체의 중력방향 기준 측부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 측부 배출기구; 및
   상기 제 2 열교환 매체 라인의 상기 본체의 중력방향 기준 하부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 하부 배출기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 배출기구에서 배출되는 제 2 열교환 매체는,
   상기 본체에 저장된 제 2 열교환 매체의 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 수조식 열교환기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 배출기구에서 배출되는 제 2 열교환 매체는 기체이고, 상기 본체에 저장된 제 2 열교환 매체는 액체인 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 열교환 매체 라인은,
   상기 제 2 열교환 매체가 상기 본체로 공급되는 제 2 열교환 매체 공급라인; 및
   상기 제 2 열교환 매체가 상기 본체로부터 배출되는 제 2 열교환 매체 배출라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 열교환 매체 공급라인 및 상기 제 2 열교환 매체 배출라인과 연결되며, 제 2 열교환 매체를 임시 저장하는 임시 저장탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 2 열교환 매체 공급라인 상에 구비되며, 상기 제 2 열교환 매체를 상기 임시 저장탱크로부터 상기 본체로 공급하는 제 2 열교환 매체 공급 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 열교환 매체 배출라인 상에 구비되며, 상기 본체로부터 배출된 상기 제 2 열교환 매체를 가열하는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 열교환 매체 라인 상에 구비되며, 상기 제 1 열교환 매체의 유량을 조절하는 제 1 열교환 매체 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 열교환 매체 라인 상에 구비되며 상기 제 2 열교환 매체의 유량을 조절하는 제 2 열교환 매체 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
11. 제 1 열교환 매체 저장탱크와 수요처를 연결하는 제 1 열교환 매체라인;
    상기 제 1 열교환 매체라인 상에 구비되며 상기 제 1 열교환 매체 저장탱크에서 상기 수요처로 상기 제 1 열교환 매체를 공급하는 제 1 열교환 매체 공급펌프;
    상기 제 1 열교환 매체라인 상에 구비되며 상기 제 1 열교환 매체와 제 2 열교환 매체를 열교환 시키는 열교환기를 포함하며,
    상기 열교환기는,
    상기 제 2 열교환 매체를 저장하며 상기 제 1 열교환 매체와 상기 제 2 열교환 매체를 열교환 시키는 본체;
    상기 제 1 열교환 매체라인; 및
    상기 제 2 열교환 매체가 유동하며 상기 본체에 상기 제 2 열교환 매체를 공급하는 제 2 열교환 매체 라인을 포함하며,
    상기 제 2 열교환 매체 라인은,
    상기 본체 내부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 배출기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 매체 처리 시스템.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 배출기구는,
    상기 제 2 열교환 매체 라인의 상기 본체의 중력방향 기준 측부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 측부 배출기구; 및
    상기 제 2 열교환 매체 라인의 상기 본체의 중력방향 기준 하부에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제 2 열교환 매체를 배출하는 하부 배출기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 매체 처리 시스템.
    

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