KR20170007920A - 판형 열교환기의 이물질 제거 장치 - Google Patents

판형 열교환기의 이물질 제거 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 판형 열교환기의 이물질 제거 장치는, 압축 공기를 생성하는 에어 콤프레셔와, 에어 콤프레셔에 의해 생성된 압축 공기를 세정수에 분사함으로써, 세정수에 공기 방울을 생성하는 에어 노즐부와, 주기적인 개폐 동작을 통해 생성되는 공기 방울의 양을 조절하는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

Description

판형 열교환기의 이물질 제거 장치{APPARATUS FOR REMOVING FOREIGN MATERIAL OF A PLATE TYPE HEAT EXCHANGER}
본 출원은, 판형 열교환기 내부의 이물질 제거에 관한 것이다.
일반적으로, 열교환기(Heat exchanger)는 온도가 다른 2개의 유체를 직접 또는 간접으로 접촉시켜 열을 교환하는 장치를 말한다. 대부분의 열교환기는 튜브형이지만, 최근 들어 설치 면적이 작고 열 교환 효율이 우수하여 산업체에서 각종 냉각수 열교환에 많이 사용하는 판형 열교환기(plate type heat exchanger)가 많이 사용되고 있다.
상술한 판형 열교환기는 유체의 종류 및 유로, 강도 등을 고려하여 성형된 다수의 플레이트를 적층시킨 후, 그 층간으로 냉수(저온수)와 온수(고온수)를 교대로 흐르게 하여 플레이트 사이를 지나는 냉수와 온수간 열교환이 이루어지게 하는 장치이다.
이러한 판형 열교환기는 열교환 효율이 높아 경제적으로 많은 이익이 발생하는 장점이 있으며, 냉각수 설비에 설치되는 냉각탑을 대체하여 사용되거나 제철 공장의 암모니아 및 황화수소 포집 및 증류 설비 등에 사용되고 있다.
특히, 제철 공장에서 사용되는 판형 열교환기의 경우 플래이트의 패킹 사이에 이물질, 즉 타르나 피치(피치라 함은 타르의 휘발 성분이 증발된 끈적한 상태)가 발생되므로, 이를 제거하기 위해서는 8시간 이상의 장시간의 세정 시간이 필요하며, 세정시 세정수의 온도 및 압력 저하로 세정 작업이 원활하게 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.
관련 기술로는, 예를 들면 한국공개특허 제2002-0050860호(“판형 열교환기의 스케일 제거장치”, 공개일:2002년06월28일)이 있다.
한국공개특허 제2002-0050860호(“판형 열교환기의 스케일 제거장치”, 공개일:2002년06월28일)
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 세정 시간을 단축함과 동시에 세정 효율을 증가할 수 있는 판형 열교환기의 이물질 제거 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 압축 공기를 생성하는 에어 콤프레셔; 상기 에어 콤프레셔에 의해 생성된 압축 공기를 세정수에 분사함으로써, 상기 세정수에 공기 방울을 생성하는 에어 노즐부; 및 주기적인 개폐 동작을 통해 상기 생성되는 공기 방울의 양을 조절하는 솔레노이드 밸브를 포함하는 판형 열교환기의 이물질 제거 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 에어 노즐부는, 다수의 에어 노즐들로 구성될 수 있으며, 상기 다수의 에어 노즐들은, 서로 다른 길이를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 에어 노즐부는, 다수의 관통공들이 형성된 다공판을 더 포함하며, 상기 다수의 에어 노즐들은, 상기 다공판에 형성된 다수의 관통공들에 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 판형 열교환기의 이물질 제거 장치는, 상기 세정수를 저장하는 세정수 저장 탱크; 상기 판형 열 교환기에 세정수를 공급하기 위한 펌프; 및 상기 세정수 저장 탱크, 상기 펌프 및 상기 에어 콤프레셔를 안착시키며 이동 가능하게 구성된 이동 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 세정수 저장 탱크에는, 상기 세정수의 온도를 조절하기 위한 히터; 및 상기 판형 열 교환기로부터 유출되는 세정수에 포함된 이물질을 제거하기 위한 필터가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 이물질 제거 장치는, 상기 세정수가 상기 에어 콤프레셔로 역류되는 것을 방지하기 위한 체크 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 판형 열 교환기에 공급되는 세정수에 공기 방울을 생성하여 공급함으로써, 세정 시간을 단축할 수 있다.
특히, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 다수의 에어 노즐들을 통해 세정수에 공기 방울을 공급하되, 다수의 에어 노즐들 각각은 서로 다른 길이를 가지도록 함으로써, 난류를 증가시켜 세정 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 판형 열교환기의 이물질 제거 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 형태에 따른 배관내의 에어 노즐부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다수의 에어 노즐들이 결합되는 다공판의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 판형 열교환기의 이물질 제거 장치의 구성도이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 일 형태에 따른 배관내의 에어 노즐부를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다수의 에어 노즐들이 결합되는 다공판의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 형태에 따른 판형 열교환기의 이물질 제거 장치는, 판형 열 교환기(10) 내에 공급되는 세정수 내에 공기 방울을 공급하기 위한 공기 방울 공급부(110 내지 120), 세정수를 저장하는 세정수 저장 탱크(130)와, 세정수 저장 탱크(130)에 저장된 세정수를 판형 열 교환기(10)에 공급하기 위한 펌프(140)를 포함할 수 있다.
우선, 상술한 판형 열교환기(10)는 유체의 종류 및 유로, 강도 등을 고려하여 성형된 다수의 플레이트(13)를 적층시킨 후, 그 층간으로 냉수(저온수)와 온수(고온수)를 교대로 흐르게 하여 플레이트(13) 사이를 지나는 냉수와 온수간 열교환이 이루어지게 하는 장치이다. 판형 열교환기(10)에는 열교환을 위한 유체 유입구(11)과 유체 유출구(12)가 형성되어 있으며, 유체 유입구(11)를 통해 공급된 유체는 판형 열교환기(10)의 플레이트(13)를 통과한 후 열교환된 후 유체 유출구(12)를 통해 나오게 된다.
한편, 상술한 공기 방울 공급부(110 내지 120)는 에어 콤프레셔(110), 체크 밸브(111), 솔레노이드 밸브(112) 및 에어 노즐부(120)를 포함할 수 있다. 체크 밸브(111), 솔레노이드 밸브(112) 및 에어 노즐부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 배관(11c)에 설치될 수 있다.
구체적으로, 에어 콤프레셔(110)는, 제어부(160)의 제어에 따라 압축 공기를 생성할 수 있다.
체크 밸브(111)는 세정수가 에어 콤프레셔(110)로 역류되는 것을 방지함으로써, 역류된 세정수에 의한 에어 콤프레셔(110)의 고장을 방지할 수 있다.
에어 노즐부(120)는 에어 콤프레셔(110)에 의해 생성된 압축 공기를 세정수에 분사함으로써, 세정수에 공기 방울을 생성할 수 있다. 세정수내에 생성된 공기 방울은 배관(11a)을 따라 판형 열교환기(10)의 유체 유입구(11)로 유입될 수 있다. 이후 유체 유입구(11)로 유입된 공기 방울 포함한 세정수는 판형 열교환기(10)의 미리 설정된 경로를 따라 이동하며, 공기 방울이 이물질에 부딪혀 터질 때 생기는 압력으로 이물질을 제거하게 된다. 제거된 이물질은 세정수와 함께 유체 유출구(12)를 통해 유출된 후, 배관(12a)을 따라 세정수 저장 탱크(130)로 복귀될 수 있다.
구체적으로, 에어 노즐부(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 에어 노즐들(122)을 포함하며, 다수의 에어 노즐들(122)은 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 에어 콤프레셔(110)에 의해 생성된 압축 공기를 세정수에 분사하는 에어 노즐부(120)를 다수개로 구성함과 동시에 다수의 에어 노즐들(122)은 서로 다른 길이를 가지도록 구성함으로써, 세정수에 난류를 보다 강하게 생성할 수 있으며, 이로 인해 세정 효과를 극대화할 수 있다.
에어 노즐부(120)는 도 3에 도시된 바와 같은 다수의 관통공들(121a)이 형성된 다공판(121)을 더 포함할 수 있으며, 상술한 다수의 에어 노즐들(122)은 다공판(121)에 형성된 다수의 관통공들(121a)에 결합될 수 있다.
솔레노이드 밸브(112)는, 제어부(160)의 제어에 따라 주기적으로 개폐됨으로써, 생성되는 공기 방울의 양을 조절할 수 있다. 개폐 동작을 위한 주기는 실시 형태에 따라 적절히 선정 가능하며, 예를 들면 0.2초 내지 0.8초의 주기일 수 있다.
그리고, 세정수 저장 탱크(130)는 세정수를 저장하기 위한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 세정수를 보충하기 위한 유입구(131), 세정수를 배출하기 위한 배출구(132), 판형 열교환기(10)의 유체 유출구(12)를 통해 나오는 세정수로부터 이물질을 걸러내기 위한 필터(133), 세정수의 레벨을 검출하기 위한 레벨러(134), 세정수의 온도를 조절하기 위한 히터(135), 세정수 저장 탱크(130) 내의 차압을 해소하기 위한 ㄱ자형 밸브(136)를 포함할 수 있다.
그리고, 펌프(140)는 세정수 저장 탱크(130)에 저장된 세정수를 판형 열교환기(10)로 공급하기 위한 것으로, 유압 펌프 등으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 세정수 저장 탱크(130), 펌프(140) 및 에어 콤프레셔(110)를 안착시키며 이동 가능하게 구성된 이동 부재(151, 152)를 더 포함할 수 있다. 상술한 이동 부재(151, 152)는, 세정수 저장 탱크(130), 펌프(140) 및 에어 콤프레셔(110)를 안착시키기 위한 상판(151)과 상판(151) 하부에 설치된 롤러(152)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같은 이동 부재(151, 152)를 통해 이물질 제거 장치의 이동을 자유롭게 하여 편의성을 도모할 수 있다.
한편, 제어부(160)는, 각종 버튼들(161 내지 164)를 통해 이물질 제거 장치의 일부 구성을 제어할 수 있다.
예를 들면, 제1 버튼(161)을 통해서는 에어 콤프레셔(110)의 동작을 제어하며, 제2 버튼(162)을 통해서는 솔레노이드 밸브(112)의 동작을 제어하며, 제3 버튼(163)을 통해서는 펌프(140)의 동작을 제어하며, 제4 버튼(164)을 통해서는 히터(135)의 동작을 제어할 수 있다. 상술한 제어부(160)는 터치 패널 등을 이용하여 구현될 수 있다.
이하, 상술한 구성을 가진 판형 열교환기(10)의 이물질 제거 장치의 동작 원리를 설명한다.
이물질 제거를 위해 세정수 저장 탱크(130)에는 유입구(131)를 통해 세정수가 채워지며, 채워지는 세정수의 레벨은 레벨러(134)를 통해 검출될 수 있다.
적절 레벨의 세정수가 채워지면, 제어부(160)의 제3 버튼(163)을 누름으로써, 펌프(140)가 동작하여 세정수 저장 탱크(130) 저장된 세정수가 판형 열교환기(10)의 유체 유입구(11)를 통해 판형 열교환기(10)로 유입된 후, 미리 정해진 경로를 따라 순환된 후 판형 열교환기(10)의 유체 유출구(12)를 통해 배출될 수 있다.
이때 제어부(160)의 제1 버튼(161)을 누름으로써 에어 콤프레셔(110)가 동작할 수 있으며, 에어 노즐부(120)는 에어 콤프레셔(110)에 의해 생성된 압축 공기를 세정수에 분사함으로써 세정수에 공기 방울을 생성할 수 있다. 세정수내에 생성된 공기 방울은 배관(12a)을 따라 판형 열교환기(10)의 유체 유입구(11)로 유입될 수 있다. 이후 유체 유입구(11)로 유입된 공기 방울 포함한 세정수는 판형 열교환기(10)의 미리 설정된 경로를 따라 이동하며, 공기 방울이 이물질에 부딪혀 터질 때 생기는 압력으로 이물질을 제거하게 된다. 제거된 이물질은 세정수와 함께 유체 유출구(12)를 통해 유출된 후, 배관(12a)을 따라 세정수 저장 탱크(130)로 복귀될 수 있으며, 세정수 저장 탱크(130)에 설치된 필터(133)에서 이물질이 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 에어 콤프레셔(110)에 의해 생성된 압축 공기를 세정수에 분사하는 에어 노즐부(120)를 다수개로 구성함과 동시에 다수의 에어 노즐들(122)은 서로 다른 길이를 가지도록 구성함으로써, 세정수에 난류를 보다 강하게 생성할 수 있으며, 이로 인해 세정 효과를 극대화할 수 있음은 상술한 바와 같다.
생성되는 공기 방울의 양은 솔레노이드 밸브(112)의 개폐 주기를 조절함으로써 조절될 수 있음은 상술한 바와 같다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 판형 열 교환기에 공급되는 세정수에 공기 방울을 생성하여 공급함으로써, 세정 시간을 단축할 수 있다.
특히, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 다수의 에어 노즐들을 통해 세정수에 공기 방울을 공급하되, 다수의 에어 노즐들 각각은 서로 다른 길이를 가지도록 함으로써, 난류를 증가시켜 세정 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
10: 판형 열교환기 11: 유체 유입구
11a 내지 11c: 배관 12: 유체 유출구
13: 플레이트 110: 에어 콤프레셔
111: 체크 밸브 112: 솔레노이드 밸브
120: 에어 노즐부 121: 다공판
121a: 관통공 122: 에어 노즐
130: 세정수 저장 탱크 131: 유입구
132: 배출구 133: 필터
134: 레벨러 135: 히터
136: 밸브 140: 펌프
151: 상판 152: 롤러
160: 제어부 161 내지 164: 버튼

Claims (7)

  1. 압축 공기를 생성하는 에어 콤프레셔;
    상기 에어 콤프레셔에 의해 생성된 압축 공기를 세정수에 분사함으로써, 상기 세정수에 공기 방울을 생성하는 에어 노즐부; 및
    주기적인 개폐 동작을 통해 상기 공기 방울의 양을 조절하는 솔레노이드 밸브를 포함하는 판형 열교환기의 이물질 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에어 노즐부는,
    다수의 에어 노즐들로 구성되는 판형 열교환기의 이물질 제거 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다수의 에어 노즐들은,
    서로 다른 길이를 가지는 판형 열교환기의 이물질 제거 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 에어 노즐부는,
    다수의 관통공들이 형성된 다공판을 더 포함하며,
    상기 다수의 에어 노즐들은, 상기 다공판에 형성된 다수의 관통공들에 결합되는 판형 열교환기의 이물질 제거 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 판형 열교환기의 이물질 제거 장치는,
    상기 세정수를 저장하는 세정수 저장 탱크;
    상기 판형 열 교환기에 세정수를 공급하기 위한 펌프; 및
    상기 세정수 저장 탱크, 상기 펌프 및 상기 에어 콤프레셔를 안착시키며 이동 가능하게 구성된 이동 부재를 더 포함하는 판형 열교환기의 이물질 제거 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세정수 저장 탱크에는,
    상기 세정수의 온도를 조절하기 위한 히터; 및
    상기 판형 열 교환기로부터 유출되는 세정수에 포함된 이물질을 제거하기 위한 필터가 구비되는 판형 열교환기의 이물질 제거 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이물질 제거 장치는,
    상기 세정수가 상기 에어 콤프레셔로 역류되는 것을 방지하기 위한 체크 밸브를 더 포함하는 판형 열교환기의 이물질 제거 장치.


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