KR20200002789U

KR20200002789U - 판형 열교환기 세척장치

Info

Publication number: KR20200002789U
Application number: KR2020190002474U
Authority: KR
Inventors: 김종명
Original assignee: 김종명
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-12-28

Abstract

본 고안은 판형 열교환기 세척장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 판형 열교환기 유닛에서 부품을 분해하지 않고 세정액을 순환시켜 세척하되, 조작이 간편하고 부품 개수의 저감에 따른 구조의 단순화를 통해 효율성을 높이고 제조원가를 절감할 수 있는 판형 열교환기 세척장치에 관한 것이다.

Description

판형 열교환기 세척장치 {WASHING DEVICE FOR PLATE HEAT EXCHANGER}

일반적으로, 판형 열교환기는 고성능의 열전달 플레이트(전열판)를 이용하여 고온 유체와 저온 유체 상호 간의 열교환을 행하는 것으로서, 이러한 판형 열교환기는 원통 다관식(Shell&Tube)과 같은 다른 형태의 열교환기에 비하여 열전달 효율이 높고 설치가 용이하며 공간 절약 등의 특징으로 인해 전기전자, 식품, 기계설비를 포함하는 다양한 산업 분야에서의 냉방/난방 또는 가열/냉각 공정 등에 널리 사용되고 있다.

판형 열교환기의 일반적인 구조를 살펴보면, 도2에 도시된 바와 같이, 강도 향상 및 전열 면적 확대를 위해 파형(corrugated)으로 형성된 다수의 전열판(1)이 무늬가 서로 엇갈린 상태로 중첩하여 배치되어 서로 인접하는 전열판 사이를 흐르는 유체에 난류를 발생시켜 열교환이 급속하게 행해지도록 이루어지며, 상기 각각의 전열판 사이에는 유체의 누출을 막고 기밀을 유지하도록 개스킷(2)이 설치된다.

상기 다수의 전열판(1)은 서로 대향 설치되는 고정판(3) 및 이동압축판(4) 사이에 배치되되 체결볼트(5)에 의해 조여지며, 상하부에 각각 설치된 가이드바(6A,6B)를 따라 전후 방향으로 이동 가능하게 된다.

이때, 고정판(3)에는 고온 유체 공급부 및 유출부(7a,7b)와 저온 유체 공급부 및 유출부(8a,8b)가 각각 구비되고, 다수의 전열판(1) 사이에는 고온 유체 공급부(7a)를 통해 유입된 고온 유체가 이동하는 고온 유체 이동로와 저온 유체 공급부(8a)를 통해 유입된 저온 유체 이동로가 교대로 형성되며, 고온 유체 및 저온 유체가 각각 고온 유체 이동로 및 저온 유체 이동로를 따라 이동하면서 열교환이 이루어지는 것이다.

그런데, 판형 열교환기를 장기간 운전하는 과정에서 각 전열판(1) 표면에 이물질(scale)이 형성되거나 세균이 번식하는 등 전열판이 오염될 우려가 있으므로 열교환 성능을 유지하고 장치의 수명을 연장하기 위해서는 전열판 사이를 정기적으로 세척할 필요가 있었다.

이를 위하여 상기 이동압축판(4)을 먼저 분리 후 전열판(1)과 개스킷(2)을 하나씩 빼내어 화학 약품이나 스팀, 고압수 또는 브러쉬 등을 이용하여 세척하는데, 이러한 방법은 상기와 같은 부품의 분리 및 조립 과정이 번거롭고 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있었다.

이에 따라 판형 열교환기의 부품을 분해하지 않고 조립된 상태 그대로 세척하는 방법이 개발되고 있는바, 그 예로서 한국 특허등록 제1860326호 등을 예시할 수 있는데, 이러한 세척시스템은 세척액체 및 에어를 공급 및 이송 시 조작이 번거롭고 다수의 개폐밸브의 설치 등 많은 부품을 필요로 하여 제조원가가 상승한다는 단점이 남아 있었다.

한국 특허등록 제1860326호 "판형 열교환기 세척시스템" (2018.05.16) 한국 특허등록 제1115445호 "판형 열교환기용 다단계 세정장치" (2012.02.06)

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 판형 열교환기의 전열판 등 내부 부품을 세정하는 장치에 있어서, 부품을 분해하지 않고 세정액을 순환시켜 세척하되 조작이 간편하여 작업 효율성을 높이고 제조원가를 절감하도록 하는 판형 열교환기 세척장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 판형 열교환기 세척장치는, 판형 열교환기의 내부 세척작업을 행하도록 판형 열교환기에 연결되는 세척장치에 있어서, 화학 약품 공급부와 압축공기 공급부로부터 각각 공급된 화학 약품과 압축공기를 혼합 공급하도록 세정액 공급부가 구비된 세정액 혼합 공급수단; 및 세정액 혼합 공급수단으로부터 유입된 세정액을 판형 열교환기의 내부에 공급하여 정역방향으로 순환 세척하는 세정액 순환 세척수단;를 포함하며, 상기 세정액 순환 세척수단은 세정액의 정방향 또는 역방향 순환에 따라 순서대로 개폐 제어하도록 3방향 밸브가 구비되는 유로 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 세정액 공급부는 화학 약품 공급부 및 압축공기 공급부에서 각각 정량 배출되는 약품액과 압축공기가 혼합하여 생성된 세정액이 이송되는 세정액 이송관; 세정액 이송관에 연결되어 세정액을 토출하는 세정액 토출부; 상기 세정액 이송관과 세정액 토출부 사이를 연결하도록 소정 길이를 가진 세정액 이송 호스;를 포함한다.

또한, 상기 세정액 순환 세척수단은 세정액 혼합 공급수단으로부터 공급된 세정액의 정방향 또는 역방향 이동에 따라 세정액의 유로를 선택적으로 개폐하고 유입 유로 제어 밸브와 배출 유로 제어 밸브로 이루어지는 유로 제어부; 유로 제어부의 일측 방향에 연결되어 판형 열교환기의 고온 유체 공급부 또는 저온 유체 공급부를 통해 세정액을 순환 공급하도록 제1공급관이 구비되는 제1순환공급부; 유로 제어부의 타측 방향에 연결되어 판형 열교환기의 고온 유체 유출부 또는 저온 유체 유출부를 통해 세정액을 순환 공급하도록 제2공급관이 구비되는 제2순환공급부;를 포함한다.

또한, 상기 유로 제어부는 세정액이 유입되도록 세정액 토출부에 연결되는 세정액 유입부; 세정액 유입부의 단부에 설치되는 유입 유로 제어 밸브; 제1순환공급부 및 제2순환공급부의 단부에 설치되는 배출 유로 제어 밸브; 및 판형 열교환기의 내부 세척 후 이물질이 포함된 세척수가 배출되는 배출부;로 이루어진다.

아울러, 상기 제1순환공급부 및 제2순환공급부는 제1공급관 및 제2공급관 상에 그 내부를 흐르는 유체의 압력을 측정하여 열교환기 측으로 공급되는 유체의 양을 조절하도록 압력게이지가 각각 장착된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안의 판형 열교환기 세척장치에 따르면, 판형 열교환기의 부품을 분해하지 않고도 내부의 세척이 가능함은 물론이고, 세정액의 정역방향 공급을 위한 조작이 간편하고 부품 개수를 줄여 구조를 단순화하여 사용 효율을 높이고 제조원가 절감에 따른 경제적인 효과를 도모할 수 있으며, 지하나 원거리 등에 설치된 판형 열교환기에 대한 세척도 가능하다는 장점을 가진 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 세척장치를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 일반적인 판형 열교환기의 구조를 개략적으로 도시한 도면

이하, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 고안은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 고안에 따른 세척장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도면에 따르면, 본 고안의 판형 열교환기 세척장치(C)는, 판형 열교환기의 내부 세척작업을 행하도록 판형 열교환기에 연결되는 세척장치에 있어서, 화학 약품과 압축공기를 혼합 공급하는 세정액 혼합 공급수단(10); 및 세정액 혼합 공급수단으로부터 유입된 세정액을 판형 열교환기의 내부에 공급하여 정역방향으로 순환 세척하는 세정액 순환 세척수단(20);를 포함하며, 상기 세정액 순환 세척수단(20)은 세정액의 정방향 또는 역방향 순환에 따라 순서대로 개폐 제어되는 유로 제어부(21)를 포함하는 것이다.

이에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

세정액 혼합 공급수단(10)은 화학 약품과 압축공기를 혼합 공급하는 것으로서, 화학 약품 공급부(11)와, 압축공기 공급부(12) 및 세정액 공급부(13)를 포함한다.

화학 약품 공급부(11)는 하나 이상의 화학 약품이 저장되는 저장조(111)와, 저장조에 저장된 화학 약품을 흡입하여 고압으로 배출하는 급수펌프(112)와, 급수펌프에 연결되어 약품액을 공급받는 약품액 공급관(113)과, 약품액 공급관 상에 설치되어 약품액의 유량을 제어하는 약액량 조절밸브(114)가 구비된다.

이때, 약액량 조절밸브(114)의 전단에는 온/오프 제어에 의해 약품액 공급관(113)을 개폐하는 솔레노이드밸브(115)가 설치되며, 이러한 솔레노이드밸브에 의해 약품액 공급관(113)을 통한 약품액의 이송을 차단 시 잔량의 흐름을 억제하여 약액량을 정밀하게 제어할 수 있게 된다.

압축공기 공급부(12)는 고압의 압축공기를 배출하는 공기압축기(121)와, 공기압축기에 연결되어 압축공기를 공급받는 공기 공급관(122)과, 공기 공급관 상에 설치되어 공기의 흐름을 제어하는 공기량 조절밸브(123)가 구비된다.

세정액 공급부(13)는 화학 약품 공급부(11) 및 압축공기 공급부(12)에서 각각 정량 배출되는 약품액과 압축공기가 혼합하여 생성된 세정액이 이송되는 세정액 이송관(131)과, 세정액 이송관에 연결되어 세정액을 토출하는 세정액 토출부(132)가 구비되며, 상기 세정액 이송관과 세정액 토출부 사이를 연결하도록 소정 길이를 가진 세정액 이송 호스(133)가 더 구비될 수 있다.

이때, 세정액 공급부(13)에서 생성되는 세정액은 2상 유체(two-phase flow)로 이루어진다.

이러한 세정액 공급부(13)는 세정액의 역류를 방지하도록 세정액 이송관(131) 상에 체크밸브(134)가 장착될 수 있으며, 세정액 이송관(131)을 개폐하여 세정액의 흐름을 제어하도록 온/오프형 솔레노이드밸브(135)가 설치될 수 있다.

또한, 판형 열교환기가 원거리 또는 지하 등에 설치된 경우에도 세정액 이송 호스(133)에 의해 세정액 혼합 공급수단(10)과 세정액 순환 세척수단(20) 사이를 연결하여 세척이 가능하게 된다.

세정액 순환 세척수단(20)은 세정액 혼합 공급수단으로부터 유입된 세정액을 고온 및 저온 유체 공급부(7a,8a) 또는 고온 및 저온 유체 유출부(7b,8b)를 통해 판형 열교환기로 공급하되 정방향 및 역방향으로 순차적으로 순환 이송하면서 세척하는 것으로서, 유로 제어부(21)와, 제1순환공급부(22) 및 제2순환공급부(23)를 포함한다.

유로 제어부(21)는 세정액 혼합 공급수단으로부터 공급된 세정액의 정방향 또는 역방향 이동에 따라 세정액의 유로를 선택적으로 개폐하는 것으로서, 세정액이 유입되도록 세정액 토출부(132)에 연결되는 세정액 유입부(211)와, 세정액 유입부의 단부에 설치되는 유입 유로 제어 밸브(212)와, 제1순환공급부(22) 및 제2순환공급부(23)의 단부에 설치되는 배출 유로 제어 밸브(213) 및 판형 열교환기의 내부 세척 후 이물질이 포함된 세척수가 배출되는 배출부(214)로 이루어진다.

이러한 유로 제어 밸브(212,213)는 3방향 밸브(three-way valve)가 사용된다.

즉, 세정액 이송 시 3방향 밸브로 된 유입 유로 제어 밸브(212)의 제1방향(①) 또는 제2방향(②)을 선택하여 개방함으로써 제1순환공급부(22) 또는 제2순환공급부(23)를 통한 세정액의 이송을 각각 조절하게 되며, 유입 유로 제어 밸브(212)의 제3방향(③)은 상기 세정액 토출부(133)에 연결되어 세정액의 유입을 개폐하게 된다.

또한, 배출 유로 제어 밸브(213)의 제4방향(④) 및 제5방향(⑤)은 각각 유입 유로 제어 밸브(212)의 제2방향 및 제1방향을 통해 공급되어 판형 열교환기를 따라 순환 이송되면서 내부를 세척하는 세정액의 유출 경로의 개폐를 조절하게 되며, 이때 제6방향(⑥)은 배출부(214)에 연결되어 세정액의 외부 배출을 개폐하게 된다.

제1순환공급부(22)는 유입 유로 제어 밸브의 제1방향에 연결되는 제1공급관(221)과, 제1공급관(221)의 단부에 설치되고 판형 열교환기의 고온 유체 공급부(7a) 또는 저온 유체 공급부(7a,8a)에 연결되는 제1연결포트(222)가 구비된다.

또한, 배출 유로 제어 밸브(213)의 전단부에는 제1회송관(223)이 구비되어 제1공급관(221)을 통해 판형 열교환기 내부로 공급되어 세척 후 회송되는 이물질 포함 세척수가 배출되는 경로를 이루게 된다.

제2순환공급부(23)는 유입 유로 제어 밸브의 제2방향에 연결되는 유입 유로 제어 밸브의 제2방향에 연결되는 제2공급관(231)과, 제2공급관(231)의 단부에 설치되고 판형 열교환기의 고온 유체 유출부(7b) 또는 저온 유체 유출부(8b)에 연결되는 제2연결포트(232)가 구비된다.

또한, 배출 유로 제어 밸브(213)의 전단부에는 제2회송관(233)이 구비되어 제2공급관(231)을 통해 판형 열교환기 내부로 공급되어 세척 후 회송되는 이물질 포함 세척수가 배출되는 경로를 이루게 된다.

또한, 제1순환공급부(22) 및 제2순환공급부(23)는 제1공급관(221) 및 제2공급관(231) 상에 그 내부를 흐르는 유체의 압력을 측정하여 열교환기 측으로 공급되는 유체의 양을 조절하도록 압력게이지(224,234)가 각각 장착된다.

다음으로, 상기와 같은 구조로 된 판형 열교환기 세척장치(C)를 사용하는 예를 설명하기로 한다.

우선, 판형 열교환기를 세척하기 위하여 본 고안에 따른 세척장치와 판형 열교환기를 연결하는바, 판형 열교환기의 고정판 또는 이동압축판에 설치된 고온 유체 공급부(7a) 및 고온 유체 유출부(7b)에 세정액 순환 세척수단(20)의 제1,2연결포트(222,232)를 각각 결합하며, 이와 같이 본 고안에 따른 세척장치를 판형 열교환기에 연결 후 정방향 세척을 행한다.

먼저 화학 약품 공급부(11)의 저장조(111) 및 압축공기 공급부(12)의 공기압축기(121)로부터 공급된 약품액 및 압축공기가 각각 약품액 공급관(113) 및 공기 공급관(122)을 통해 세정액 공급부(13)로 이송되어 세정액을 생성하고, 이러한 세정액은 세정액 이송관(131)을 통해 세정액 토출부(132)로 배출되면서 유로 제어부의 유입부(211)로 유입된다.

이때, 전자식으로 자동 제어 또는 사용자가 수동으로 유입 유로 제어 밸브(212)를 조작하여 유입 유로 제어 밸브의 제1방향과 배출 유로 제어 밸브의 제5방향은 개방된 상태이고 제2방향 및 제4방향은 폐쇄된 상태에 있게 된다.

상기 유입부(211)로 유입된 세정액은 제1순환공급부의 제1공급관(221)을 따라 이송되어 제1연결포트(222)를 통해 판형 열교환기의 내부로 공급되고, 이러한 세정액은 전열판의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 등 세척 과정을 수행하며, 그로부터 발생된 이물질 포함 세척수는 고온 유체 유출부를 통해 열교환기 외부로 배출 후, 다시 제2연결포트(232)를 통해 제2순환공급부의 제2공급관 단부로 유입되어 제1회송관(223)을 거쳐 배출부(214)를 통해 외부로 배출된다.

이어서, 세정액 순환 세척수단(20)의 제1,2연결포트(222,232)를 판형 열교환기의 저온 유체 공급부(8a) 및 저온 유체 유출부(8b)에 각각 결합하여 상기와 동일한 과정을 거쳐 세척 작업을 행한다.

상기 정방향 세척 과정이 완료되면 역방향 세척 과정을 수행한다.

역방향 세척 과정은 정방향 세척 과정과 유사하되, 유로 제어 밸브를 조작하여 유입 유로 제어 밸브(212)의 제2방향 및 배출 유로 제어 밸브(213)의 제4방향은 개방된 상태이고 제1방향 및 제5방향은 폐쇄된 상태에서 역방향으로 세정액을 공급하여 열교환기 내부를 세척하면 된다.

이와 같이 세정액의 정역방향 순환을 통한 세척작업을 통해 판형 열교환기 내부의 부품들의 세척을 골고루 행할 수 있게 된다.

10 : 세정액 혼합 공급수단 11 : 화학 약품 공급부
111 : 저장조 112 : 급수펌프
113 : 약품액 공급관 114 : 약액량 조절밸브
115 : 솔레노이드밸브 12 : 압축공기 공급부
121 : 공기압축기 122 : 공기 공급관
123 : 공기량 조절밸브 13 : 세정액 공급부
131 : 세정액 이송관 132 : 세정액 토출부
133 : 세정액 이송 호스 20 : 세정액 순환 세척수단
21 : 유로 제어부 211 : 유입부
212 : 유입 유로 제어 밸브 213 : 배출 유로 제어 밸브
22 : 제1순환공급부 221 : 제1공급관
222 : 제1연결포트 223 : 제1회송관
224 : 제1압력게이지 23 : 제2순환공급부
231 : 제2공급관 232 : 제2연결포트
233 : 제2회송관 234 : 제2압력게이지
C : 세척장치

Claims

판형 열교환기의 내부 세척작업을 행하도록 판형 열교환기에 연결되는 세척장치에 있어서,
화학 약품 공급부(11)와 압축공기 공급부(12)로부터 각각 공급된 화학 약품과 압축공기를 혼합 공급하도록 세정액 공급부(13)가 구비된 세정액 혼합 공급수단(10); 및
세정액 혼합 공급수단으로부터 유입된 세정액을 판형 열교환기의 내부에 공급하여 정역방향으로 순환 세척하는 세정액 순환 세척수단(20);를 포함하며,
상기 세정액 순환 세척수단(20)은 세정액의 정방향 또는 역방향 순환에 따라 순서대로 개폐 제어하도록 3방향 밸브가 구비되는 유로 제어부(21);를 포함함을 특징으로 하는 판형 열교환기 세척장치.
제1항에 있어서,
상기 세정액 공급부(13)는 화학 약품 공급부(11) 및 압축공기 공급부(12)에서 각각 정량 배출되는 약품액과 압축공기가 혼합하여 생성된 세정액이 이송되는 세정액 이송관(131);
세정액 이송관에 연결되어 세정액을 토출하는 세정액 토출부(132);
상기 세정액 이송관과 세정액 토출부 사이를 연결하도록 소정 길이를 가진 세정액 이송 호스(133);를 포함함을 특징으로 하는 판형 열교환기 세척장치.
제1항에 있어서,
상기 세정액 순환 세척수단(20)은 세정액 혼합 공급수단으로부터 공급된 세정액의 정방향 또는 역방향 이동에 따라 세정액의 유로를 선택적으로 개폐하고 유입 유로 제어 밸브와 배출 유로 제어 밸브로 이루어지는 유로 제어부(21);
유로 제어부의 일측 방향에 연결되어 판형 열교환기의 고온 유체 공급부(7a) 또는 저온 유체 공급부(7a,8a)를 통해 세정액을 순환 공급하도록 제1공급관(221)이 구비되는 제1순환공급부(22);
유로 제어부의 타측 방향에 연결되어 판형 열교환기의 고온 유체 유출부(7b) 또는 저온 유체 유출부(8b)를 통해 세정액을 순환 공급하도록 제2공급관(231)이 구비되는 제2순환공급부(23);를 포함함을 특징으로 하는 판형 열교환기 세척장치.
제3항에 있어서,
상기 유로 제어부(21)는 세정액이 유입되도록 세정액 토출부(132)에 연결되는 세정액 유입부(211);
세정액 유입부의 단부에 설치되는 유입 유로 제어 밸브(212);
제1순환공급부(22) 및 제2순환공급부(23)의 단부에 설치되는 배출 유로 제어 밸브(213); 및
판형 열교환기의 내부 세척 후 이물질이 포함된 세척수가 배출되는 배출부(214);로 이루어진 것을 특징으로 하는 판형 열교환기 세척장치.
제4항에 있어서,
상기 제1순환공급부(22) 및 제2순환공급부(23)는 제1공급관(221) 및 제2공급관(231) 상에 그 내부를 흐르는 유체의 압력을 측정하여 열교환기 측으로 공급되는 유체의 양을 조절하도록 압력게이지(224,234)가 각각 장착된 것을 특징으로 하는 판형 열교환기 세척장치.