KR20200064253A - 고온 열매체용 기수분리 장치 - Google Patents

고온 열매체용 기수분리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온 열매체용 기수분리 장치에 관한 것으로, 순환되는 고온용 열매체가 유입되고 배출되는 분리부와, 상기 분리부의 상부에 연결되어 상기 분리부 내에 발생되는 수분 및 공기가 이동되는 제1 탱크부와, 상기 제1 탱크부와 연결되어 공기만 흡입되는 제2 탱크부를 포함하고, 고온 열매체에 존재하는 수분 및 공기를 분리할 수 있는 고온 열매체용 기수분리 장치에 관한 것이다.

Description

고온 열매체용 기수분리 장치{Separator for high heating medium}
본 발명은 고온 열매체용 기수분리 장치에 관한 것으로, 고온 열매체에 존재하는 수분 및 공기를 분리하는 고온 열매체용 기수분리 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 열교환 장치에 사용되는 고온용 열매체는 고온으로 가열해도 액체 상태가 유지될 수 있도록 오일류의 액체가 사용된다. 이러한 고온용 열매체는 배관에서 순환되고 가열되면서 관 내에 수분 및 공기가 잔류하게 된다.
이와 같이, 열매체에 잔류하고 있는 공기는 방울 현상으로 배관 파이프 내면에 밀착되어, 난방관과 열매체 사이에 공간층을 형성하여 열전달을 방해하게 된다.
따라서, 고온용 열매체에 잔류하고 있는 수분 및 공기는 난방효율을 크게 저하시키고, 수분 및 공기에 의한 부식 위험성을 높인다는 문제점이 있다.
1. 대한민국 등록특허 제10-1213083호(2012. 12. 11. 등록) 2. 대한민국 등록특허 제10-0730885호(2007. 06. 14. 등록)
본 발명은 고온 열매체에 존재하는 수분 및 공기를 분리할 수 있는 고온 열매체용 기수분리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 순환되는 고온용 열매체가 유입되고 배출되는 분리부와, 상기 분리부의 상부에 연결되어 상기 분리부 내에 발생되는 수분 및 공기가 이동되는 제1 탱크부와, 상기 제1 탱크부와 연결되어 공기만 흡입되는 제2 탱크부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분리부는 상기 고온용 열매체의 용량을 확인하는 액면계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분리부는 상기 액면계를 통해 상기 고온용 열매체의 수위가 낮아지면 알람을 발생시키는 알람기를 포함할 수 있다.
본 발명은 고온 열매체에 존재하는 수분 및 공기를 분리함으로써, 고온 열매체의 효율을 높이고, 배관 내부가 부식되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 고온 열매체용 기수분리 장치를 나타낸 도면이고,
도 2는 산업공정용 태양열 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 고온 열매체용 기수분리 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 산업공정용 태양열 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 산업공정용 태양열 시스템은 태양열집열부(10), 열매체 순환부(20), 축열부(30), 스팀발생부(40), 응축수탱크부(50), 스팀파이프부(60), 스팀헤더부(70), 스팀보일러부(80), 기수분리부(90) 등을 포함할 수 있다.
열매체 순환부(20)는 열매체가 열매체파이프(21)를 통해 이동되고, 축열부(30) 또는 스팀발생부(40)에 열매체를 선택적으로 제공하도록 갈래에 제1 밸브(22)가 구비될 수 있다.
축열부(30)는 열매체 순환부(20)와 연결되고, 열매체가 저장 또는 순환될 수 있다.
여기에서, 축열부(30)는 태양열집열부(10)에서 집열된 태양열을 저장하였다가 필요한 시간에 공급하기 위해 필요한 열 저장장치이다. 태양열 시스템에서 축열은 집열되는 시점과 사용시기가 일치하지 않기 때문에 필요하다. 태양열 축열은 현열축열과 상변화 물질을 활용한 잠열축열에 의한 방법이 있으나, 현재 저온용으로 물의 온도를 올려서 축열하는 현열 축열방법이 주로 사용된다.
축열부(30) 내부에 태양열 집열 열교환기의 삽입 여부, 난방 축열부 내부에 온수열교환기 또는 온수탱크의 삽입 여부 등에 따라서 여러 가지 형태가 있을 수 있다. 대부분의 태양열 축열부는 일반적으로 물의 온도를 높여 열에너지를 저장하는 수축열조이며, 온도가 높은 물이 축열조 상단부에, 그리고 온도가 낮은 물은 하단부에 위치하도록 하는 온도 성층화 장치가 있다.
또한, 축열부(30)는 열매체의 온도가 0~120℃ 이거나, 스팀생산이 필요하지 않은 경우, 열매체를 태양열집열부(10)로 순환시킬 수 있다.
스팀발생부(40)는 열매체 순환부(20)와 연결되고, 열매체를 통해 열교환이 일어남으로써, 스팀을 생산할 수 있다.
또한, 스팀발생부(40)는 응축수는 순환이 되고 열교환을 통해 발생한 스팀은 상부로 이동되어 스팀파이프부(60)로 이동될 수 있다.
응축수탱크부(50)는 스팀발생부(40)에 물을 공급하기 위해서 물을 저장하고 배출하는 응축수탱크(51), 응축수가 이동되는 응축수관(52), 응축수가 스팀발생부(40)로 이동되도록 가압하는 응축수펌프(53) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 응축수탱크부(50)는 스팀발생부(40)를 거친 응축수가 다시 순환되어 들어올 수 있고, 내부에 수위기가 구비되어 응축수가 증발 또는 소모되어 수위가 기준보다 낮을 경우에는 연수기를 통해 수량을 공급받을 수 있다.
스팀파이프부(60)는 스팀발생부(40), 스팀헤더부(70), 스팀보일러부(80)와 연결되고 스팀발생부(40), 스팀보일러부(80)에서 생산된 스팀을 스팀헤더부(70)로 공급할 수 있다.
또한, 스팀파이프부(60)는 3방향으로 이동이 가능하도록 '
Figure pat00001
' 형태로 형성되고 갈래에 제2 밸브(61)가 형성되고, 상부는 스팀보일러부(80), 하부는 스팀발생부(40), 우측은 스팀헤더부(70)와 연결될 수 있다.
여기에서, 스팀발생부(40)에서 생성되는 스팀의 양이 충분한 경우에는 상부로 이동하는 길을 막고 스팀발생부(40)에서 발생된 스팀이 바로 스팀헤더부(70)로 이동되도록 할 수 있다.
그리고, 스팀발생부(40)에서 생성되는 스팀의 양이 부족한 경우에는 스팀발생부(40)에서 발생된 스팀이 바로 스팀헤더부(70)로 이동된 다음에, 하부로 이동하는 길을 막고 스팀보일러부(80)에서 발생된 스팀이 바로 스팀헤더부(70)로 이동되도록 할 수 있다.
스팀헤더부(70)는 스팀파이프부(60)와 연결되어 스팀발생부(40), 스팀보일러부(80)에서 생산된 스팀을 받아서, 제조시설에 스팀을 공급할 수 있다.
스팀보일러부(80)는 스팀파이프부(60)와 연결되고 스팀이 부족한 경우에 스팀헤더부(70)에 스팀을 추가로 공급할 수 있다.
기수분리부(90)는 열매체 순환부(20)에 연결되어 고온인 열매체의 수분과 공기를 분리할 수 있다.
도 1을 참조하면, 고온 열매체용 기수분리 장치(100)는 분리부(110), 제1 탱크부(120), 제2 탱크부(130) 등을 포함할 수 있다.
분리부(110)는 배관 파이프 내에서 순환되는 고온용 열매체가 유입되고 배출되도록 할 수 있다.
여기에서, 분리부(110)는 일측에서 고온용 열매체가 유입되고 가열된 열매체로 인해 분리부(110)의 용기 하부는 고온용 열매체가 위치하고, 상부는 수분 및 공기가 뒤섞여서 존재할 수 있다.
열교환 장치에 사용되는 고온용 열매체는 고온으로 가열해도 액체 상태가 유지될 수 있도록 오일류의 액체가 사용된다. 이러한 고온용 열매체는 배관에서 순환되고 가열되면서 관 내에 수분 및 공기가 잔류하게 된다.
이러한 공기는 가열될 때 고온용 열매체와 분리되어 공기 중으로 분산되어야 하지만, 고온용 열매체가 시공된 배관 내부를 통해 순환되기 때문에 열매체에 잔류하고 있는 공기는 외부로 배출되지 못한 상태에서 고온용 열매체와 함께 순환된다.
이와 같이, 열매체에 잔류하고 있는 공기는 방울 현상으로 배관 파이프 내면에 밀착되어, 난방관과 열매체 사이에 공간층을 형성하여 열전달을 방해하게 된다.
따라서, 고온용 열매체에 잔류하고 있는 수분 및 공기는 난방효율을 크게 저하시키고, 수분 및 공기에 의한 부식 위험성을 높이기 때문에, 수분 및 공기를 제거하는 것이 중요하다.
분리부(110)의 일측에는 열매체파이프가 연결되어 축열부 또는 스팀발생부를 통과한 열매체가 유입되고, 분리부(110)의 타측에는 기수분리된 열매체가 배출되어, 열매체는 열매체파이프를 통해 집열부로 이동된다.
또한, 분리부(110)는 용기, 액면계, 알람기를 포함할 수 있다.
액면계는 분리부(110)에 구비되어 고온용 열매체의 용량 및 수위를 확인하고 실시간으로 감시할 수 있다.
여기에서, 액면계는 게이지글라스식 액면계, 플로트식 액면계, 정압식 액면계 등이 사용될 수 있다.
게이지글라스식 액면계는 똑바로 세운 유리관의 상단 및 하단을 용기에 통과하도록 연결시켜서 액면계가 용기 외부에 위치하도록 하는 것이다.
이를 통해, 게이지글라스식 액면계는 액면을 밖에서 직접 볼 수 있게 하여 사용자가 용기의 안을 보지 않고도 외부에서 수위를 파악하고 대응할 수 있다는 장점이 있다.
플로트식 액면계는 액면에 부표를 띄우고, 부표의 위치를 눈금판에 표시하여 수위를 확인할 수 있다.
정압식 액면계는 압력계와 공기관을 구비하여 용기의 바닥면에 공기를 쏴서 용기의 바닥에 걸리는 액체압을 측정해서 액면의 높이를 간접적으로 구하여 수위를 확인할 수 있다.
이렇게 액면계를 통해 고온용 열매체의 용량 및 수위를 실시간으로 확인함으로써, 고온용 열매체가 일정량을 유지하도록 하여 고온용 열매체의 효율이 떨어지는 것을 미연에 방지할 수 있다.
알람기는 액면계를 통해 열매체의 수위가 낮아지면 알람을 발생시키고 통신모듈을 통해 관리자 PC, 관리단말기 등에 알람을 보내서 확인할 수 있도록 할 수 있다.
제1 탱크부(120)는 분리부(110)의 상부에 연결되어 분리부(110) 상부에 포집되는 수분 및 공기가 이동될 수 있다.
여기에서, 수분 및 공기는 가볍기 때문에 위로 올라가면서 제1 탱크부(120)로 이동될 수 있고, 이동된 수분 및 공기가 저장될 수 있다.
또한, 제1 탱크부(120)는 수분을 배출하는 수분배출관(121)를 통해 외부로 수분을 배출시킬 수 있다.
제2 탱크부(130)는 제1 탱크부(120)와 연결되어 제1 탱크부(120) 내부에 존재하는 공기만 흡입될 수 있다.
여기에서, 제2 탱크부(130)는 공기만 흡입하기 위해 제1 탱크부(120)와 연결되는 곳에 필터가 설치되어 수분이 통과되지 않도록 할 수 있고, 흡입장치가 구비되어 제1 탱크부(120) 내의 공기를 흡입할 수 있다.
또한, 제2 탱크부(130)는 공기분리배관(131)을 통해 흡입한 공기를 외부에 배출시킬 수 있다.
본 발명은 고온 열매체에 존재하는 수분 및 공기를 분리할 수 있는 고온 열매체용 기수분리 장치에 관한 것이다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
110: 분리부 120: 제1 탱크부
130: 제2 탱크부

Claims (3)

  1. 순환되는 고온용 열매체가 유입되고 배출되는 분리부와,
    상기 분리부의 상부에 연결되어 상기 분리부 내에 발생되는 수분 및 공기가 이동되는 제1 탱크부와,
    상기 제1 탱크부와 연결되어 공기만 흡입되는 제2 탱크부를 포함하는 고온 열매체용 기수분리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분리부는 상기 고온용 열매체의 용량을 확인하는 액면계를 포함하는 고온 열매체용 기수분리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분리부는 상기 액면계를 통해 상기 고온용 열매체의 수위가 낮아지면 알람을 발생시키는 알람기를 포함하는 고온 열매체용 기수분리 장치.
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