KR20230077473A - 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기 - Google Patents
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Abstract
극저온 수소 액화용 다채널 열교환기는 복수의 채널 구획 벽에 의해 형성되는 복수의 채널을 구비하는 하우징, 상기 하우징의 상단에 체결되며 수소와 촉매 입자가 투입되는 입구를 구비하는 상부 헤더, 그리고 상기 복수의 채널 구획 벽 위에 배치되어 상기 투입된 촉매 입자를 분산하여 상기 복수의 채널로 장입되도록 작용하는 촉매 입자 가이드 부재를 포함한다.
Description
본 발명은 극저온 상태에서 수소의 액화를 위한 열교환기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 오르소-파라 수소 변환을 위한 촉매가 장입되는 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기에 관한 것이다.
수소는 다른 형태의 에너지로 쉽게 전환될 수 있으며 주요 부산물이 열과 물로 이산화탄소의 배출이 없기 때문에 지속 가능한 청정연료로 각광받고 있다. 수소의 활용을 위해서는 수소의 저장 및 운송 체계가 필요하다.
수소는 기체, 액체, 고체, 물질 변환 형태로 저장될 수 있으며 이 중 액체 형태로 저장하는 방식이 에너지 밀도가 가장 높고 수소의 부피를 1/800 수준으로 감소시킬 수 있어 대용량의 수소 저장을 가능하게 한다. 수소 액화 플랜트는 극저온 팽창기, 극저온 열교환기, 수소 액화용 콜드박스, 극저온 밸브 등 장비를 필요로 하며, 이중 수소 액화용 극저온 열교환기는 극저온에 이용하는 기존 열교환기에 비해 고려해야 할 사항들이 많다. 두 개의 원자로 이루어지는 수소는 각 원자핵의 회전(spin) 방향에 따라 두 원자핵의 회전 방향이 같은 오르소(ortho)-수소와 회전 방향이 다른 파라(para)-수소로 존재하고 온도에 따라 오르소-수소와 파라-수소의 비율이 달라진다. 상온 및 고온 영역에서는 오르소-수소와 파라-수소가 3:1로 존재하고 수소 액화 온도인 20K 부근에서는 파라-수소의 비율이 99% 이상으로 증가한다.
오르소-파라 변환 반응은 자연적으로는 매우 느린 반응이기 때문에 단순히 열교환을 통해 온도만 빨리 낮추면 파라-수소의 비율이 거의 변하지 않는다. 극저온 평형상태에서는 오르소-수소가 파라-수소로 변환되나 변환 과정에서 방출되는 변환열이 증발 잠열보다 커서 액화된 수소가 증발되는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 수소 온도를 낮추는 과정 중 촉매를 사용하여 오르소-파라 변환의 과정이 필요하다. 오르소-파라 변환을 위한 변환기와 열교환을 위한 열교환기를 각각 설치하여 변환과 냉각 과정을 수차례 반복적으로 이루어져야 하기 때문에, 냉각을 위한 저온 열원을 효율적으로 이용하면서 안정적인 오르소-파라 변환이 이루어질 수 있는 시스템이 요구된다. 특히 가루 형태의 촉매를 다채널 구조를 갖는 열교환기에 장입할 시 채널 간 불균일한 촉매 장입 분포가 생길 수 있으며 이에 의해 안정적인 오르소-파라 변환이 이루어지지 않는 문제가 생긴다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 안정적인 오르소-파라 변환이 이루어질 수 있도록 오르소-파라 변환을 위한 촉매가 장입된 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 제공하는 것이다. 특히 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 다채널 구조의 열교환기에서 각 채널 간 균일한 촉매 장입이 이루어지는 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기는 복수의 채널 구획 벽에 의해 형성되는 복수의 채널을 구비하는 하우징, 상기 하우징의 상단에 체결되며 수소와 촉매 입자가 투입되는 입구를 구비하는 상부 헤더, 그리고 상기 복수의 채널 구획 벽 위에 배치되어 상기 투입된 촉매 입자를 분산하여 상기 복수의 채널로 장입되도록 작용하는 촉매 입자 가이드 부재를 포함한다.
상기 촉매 입자 가이드 부재는 상기 촉매 입자가 통과할 수 있는 다수의 통공을 구비하는 메쉬 부재일 수 있다.
상기 메쉬 부재는 복수로 구비될 수 있고, 상기 복수의 메쉬 부재는 상기 복수의 채널 구획 벽 위에서 상하방향으로 서로에 대해 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 하우징은 상기 메쉬 부재를 진동시킬 수 있도록 진동 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 메쉬 부재는 중심부의 단위 면적당 통공의 개수가 주변부의 단위 면적당 통공의 개수보다 작도록 구성될 수 있다.
상기 회전 가이드 부재는 상기 촉매 입자를 통과시킬 수 있는 다수의 통공을 구비하는 메쉬 부재일 수 있다. 다채널 열교환기는 상기 메쉬 부재를 진동시킬 수 있도록 구성되는 진동 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 진동 부재는 전원 인가에 의해 진동하는 역압전 소자를 포함할 수 있다.
상기 촉매 입자 가이드 부재는 상기 촉매 입자가 통과할 수 있는 복수의 촉매 가이드 홀을 구비하며 상기 복수의 채널 구획 벽 위에 이동 가능하게 설치될 수 있다.
상기 촉매 입자 가이드 부재는 이동에 의해 상기 채널 구획 벽 및 상기 채널에 대한 상대 위치가 변경되어 상기 촉매 입자가 상기 채널로 낙하하는 것을 제한하거나 허용하도록 구성될 수 있다.
상기 촉매 입자 가이드 부재는 상기 하우징의 외부에서 이동하는 자석에 의해 작용하는 자력에 의해 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 촉매 입자 가이드 부재는 상기 채널 구획 벽의 상단에 연결되어 상기 투입된 촉매 입자가 상기 채널로 장입되도록 안내하는 격벽 형태를 가질 수 있다.
상기 촉매 입자 가이드 부재는 상기 촉매 입자에 회전 운동을 부여할 수 있도록 구성되는 회전 가이드 부재일 수 있다.
상기 회전 가이드 부재는 상기 촉매 입자에 회전 운동을 부여하기 위한 헬리코일 형태의 회전 가이드를 포함할 수 있다.
상기 회전 가이드 부재는 상기 촉매 입자에 회전 운동을 부여하기 위한 회전 가이드를 내주면에 구비하는 관형 부재일 수 있다. 나아가, 상기 관형 부재의 하단부는 하방향으로 상대적으로 더 돌출된 돌출부, 그리고 상기 돌출부보다 상대적으로 덜 돌출되는 함몰부를 포함할 수 있다.
상기 돌출부와 상기 함몰부는 각각 복수로 구비될 수 있고, 상기 돌출부와 상기 함몰부는 상기 관형 부재의 원주방향을 따라 교대로 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기는 상기 하우징의 하단에 결합되는 하부 헤더, 그리고 상기 하부 헤더의 상단에 배치되는 메쉬 지지 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 열교환기의 채널 구획 벽 위에 촉매의 유입을 가이드하는 촉매 입자 가이드 부재를 배치함으로써, 촉매 입자가 복수의 채널로 균일하게 장입될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 열교환기에 촉매를 장입하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기의 촉매 가이드 부재의 평면도이다.
도 5는 도 3의 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기에서 촉매 가이드 부재가 촉매 장입 위치로 이동된 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기의 촉매 가이드 부재의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 따른 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 열교환기에 촉매를 장입하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기의 촉매 가이드 부재의 평면도이다.
도 5는 도 3의 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기에서 촉매 가이드 부재가 촉매 장입 위치로 이동된 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기의 촉매 가이드 부재의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 따른 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
아래에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 설명된 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 열교환기는 수소 액화를 위한 플랜트의 극저온 열교환기로 사용될 수 있으며, 수소 액화를 위해 수소 냉각을 위한 열교환 및 촉매를 통한 오르소-파라 수소 변환을 수행할 수 있도록 구성된다. 본 발명의 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기는 열교환기와 촉매변환기가 일체로 구성된 것에 해당한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수소 액화용 다채널 열교환기는 하우징(11), 그리고 하우징(11)의 상단 및 하단에 각각 결합되는 상부 헤더(13)와 하부 헤더(15)를 포함한다.
하우징(11)은 내부에 복수의 채널(17)을 구비하며, 복수의 채널(17)은 하우징(11) 내에 배치되는 채널 구획 벽(19)에 의해 각각 구획된다.
상부 헤더(13)는 하우징(11)의 상단에 결합되며, 수소가 유입되는 입구(21)를 구비한다. 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 입구(21)는 하우징(11)보다 작은 단면 크기를 갖도록 형성되며, 아래로 갈수록 단면적이 증가하는 형상을 가질 수 있다. 하부 헤더(15)는 하우징(11)의 하단에 결합되며 수소가 배출되는 출구(23)를 구비한다. 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 출구(23)는 하우징(11)보다 작은 단면 크기를 갖도록 형성되며, 아래로 갈수록 단면적이 감소하는 형상을 가질 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 입구(21)와 출구(23)는 하우징(11)의 중심부에 위치되도록 배열될 수 있다.
도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 채널(17)에는 오르소-파라 수소 변환을 위한 촉매 입자(25)가 채워진다. 예를 들어, 오르소-파라 수소 변환을 촉진하는 촉매로 산화크롬, 산화철 등의 자성체를 갖는 촉매가 사용될 수 있다. 채널(17)에 채워진 촉매 입자(25)를 지지하기 위한 다공성 메쉬 부재와 같은 메쉬 지지 부재(27)가 채널(17)의 하단에 구비된다. 도면에 도시된 바와 같이, 메쉬 지지 부재(27)는 채널 구획 벽(19)의 바로 아래, 즉 하부 헤더(15)의 상단 입구에 배치될 수 있으며, 이에 의해 촉매가 하부 헤더(15)로 유입되는 것을 방지하여 불필요한 압력 손실을 막을 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 복수의 채널(17)로 유입되는 촉매의 이동을 가이드 하기 위한 촉매 입자 가이드 부재(29)가 구비된다. 촉매 입자 가이드 부재(29)는 격벽 형태를 가질 수 있으며, 하나 이상으로 구비되어 입구(21)로 투입되는 촉매 입자(25)가 촉매 입자 가이드 부재(29)에 의해 나누어져 다른 채널(17)로 유입되도록 가이드될 수 있다. 도 1에는 각 채널 구획 벽(19) 별로 하나씩 구비되어 각 채널(17) 별로 독립된 촉매 이동 통로 만들어지도록 구성될 수도 있고, 채널 구획 벽(19)의 개수보다 적게 구비되어 몇 개의 채널(17)에 공통적으로 연결되는 촉매 이동 통로를 형성하도록 구성될 수도 있다.
도 2에는 도 1의 수소 액화용 다채널 열교환기로 촉매 입자(25)를 장입하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 입구(21)로 투입된 촉매 입자(25)는 촉매 유입 가이드 부재(29)에 의해 나뉘어져 복수의 채널(17)로 이동하도록 가이드되고, 그에 따라 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 실질적으로 균일한 양의 촉매 입자(25)가 각 채널(17)에 장입될 수 있다. 이에 의해 열교환과 함께 안정적이고 효율적인 오르소-파라 수소 변환이 이루어질 수 있다.
이하에서 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 설명한다. 위에서 설명한 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.
촉매 입자 가이드 부재(31)가 채널 구획 벽(19)의 상부에 배치된다. 촉매 입자 가이드 부재(31)는 촉매 입자(25)를 통과시킬 수 있도록 형성되는 복수의 촉매 가이드 홀(32)을 구비한다. 한편, 촉매 입자 가이드 부재(31)는 위치 이동이 가능하도록 구성되며, 촉매 입자(25)의 낙하를 차단하는 위치(도 3 및 도 4에 도시된 위치)와 촉매 입자(25)의 낙하를 허용하는 위치(도 5 및 도 6에 도시된 위치) 사이를 이동할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 촉매 입자 가이드 부재(31)는 외력, 예를 들어 자력에 의해 하우징(11) 내에서 이동하여 상기한 두 가지 위치 사이를 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 촉매 입자 가이드 부재(31)에 자석(33)을 고정하고, 하우징(11) 외부에 자석(34)을 촉매 입자 가이드 부재(31)에 고정된 자석(33)에 근접시켜 인력 또는 척력이 작용하도록 하여 촉매 입자 가이드 부재(31)를 이동시킬 수 있다. 도 3 및 도 4에는 외부의 자석(34)과 촉매 입자 가이드 부재(31)에 설치된 자석(33) 사이에 인력이 작용하도록 하여 촉매 입자 가이드 부재(31)가 도면 상에서 우측으로 이동한 상태가 도시되어 있다. 반면, 도 5 및 도 6에는 외부의 자석(34)과 촉매 입자 가이드 부재(31)에 설치된 자석(33) 사이에 척력이 작용하도록 하여 촉매 입자 가이드 부재(31)가 도면 상에서 좌측으로 이동한 상태가 도시되어 있다. 촉매 입자 가이드 부재(31)가 도 3 및 도 4에 도시된 위치에 있는 경우, 촉매 입자 가이드 부재(31)의 촉매 가이드 홀(32)이 채널 구획 벽(19) 상에 위치하도록 하여 촉매 입자(25)가 이동하는 공간의 크기를 줄여 촉매 입자(25)의 낙하가 차단되거나 제한된다. 반면, 촉매 입자 가이드 부재(31)가 도 5 및 도 6에 도시된 위치에 있는 경우, 촉매 입자 가이드 부재(31)의 촉매 가이드 홀(32)이 채널 구획 벽(19) 사이의 채널(17) 상에 위치하여 촉매 입자(25)의 낙하가 이루어진다.
촉매 입자 가이드 부재(31)가 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 위치된 상태에서 상부 헤드(13)의 입구(21)를 통해 촉매 입자(25)를 주입하면, 촉매 입자(25)가 도 3에 도시된 바와 같이 촉매 입자 가이드 부재(31) 위의 공간에 쌓인다. 이 상태에서 촉매 입자 가이드 부재(31)를 도 4에 도시된 위치로 이동시키면, 촉매 입자(25)가 촉매 입자 가이드 부재(31)의 촉매 가이드 홀(32)을 통해 낙하한다. 이에 의해 촉매 입자(25)가 각 채널(17)에 균일하게 장입될 수 있다.
이하에서 도 7을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 설명한다. 위에서 설명한 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 촉매 입자(25)를 통과시킬 수 있는 다수의 통공을 구비하는 메쉬 부재(41)가 채널 구획 벽(19) 위에 배치된다. 하나의 메쉬 부재(41)가 구비될 수도 있고, 복수의 메쉬 부재(41)가 상하 방향으로 이격되는 상태로 배치될 수도 있다. 도 7에는 세 개의 메쉬 부재(41)가 상하로 배열되는 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 메쉬 부재(41)의 개수 및 위치는 이에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 다수의 통공을 구비하는 메쉬 부재(41)에 의해 촉매 입자(25)가 골고루 퍼지면서 다수의 채널(17)로 골고루 장입될 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 하우징(11)은 진동을 할 수 있도록 구성될 수 있다. 촉매 입자(25)가 메쉬 부재(41) 위에 놓인 상태에서 하우징(11)이 진동하도록 함으로써, 촉매 입자(25)의 퍼짐 및 메쉬 부재(41)의 투과가 촉진될 수 있다.
투입된 촉매가 전체 영역에서 보다 균일하게 다수의 채널(17)로 장입되도록 하기 위해, 메쉬 부재(41)는 중심부가 반경방향 외측에 위치하는 주변부보다 더 조밀하게, 즉 단위 면적당 통공의 개수가 적도록 형성될 수 있다. 이에 의해, 입구(21)를 통해 한꺼번에 촉매를 투입하여 메쉬 부재(41)에 쌓은 후에 진동을 일으켜 촉매가 각 채널(17)로 유입되도록 할 때, 보다 많은 촉매가 쌓인 중심부의 통공의 개수가 주변부의 통공의 개수보다 적은 구조에 의해 촉매가 중심부와 주변부를 통해 보다 균일하게 메쉬 부재(41)를 통과할 수 있다.
이하에서 도 8을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 설명한다. 위에서 설명한 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.
회전 가이드 부재(51)가 상부 헤더(13)의 입구(21)에 체결된다. 회전 가이드 부재(51)는 촉매 입자(25)에 회전 에너지를 생성하여 균일한 각 채널(17)에 균일한 촉매 입자(25)의 분배가 이루어지도록 작용한다. 회전 가이드 부재(51)는 헬리코일(heli-coil) 형상의 회전 가이드(54)를 통해 낙하하는 촉매 입자(25)에 회전 운동을 부여하도록 구성된다. 예를 들어, 회전 가이드 부재(51)는 촉매 입자(25)가 투입되는 입구부(52)와 입구부(52)에서 연장되며 상부 헤더(13)의 입구(21)에 삽입되는 삽입부(53)를 구비할 수 있으며, 회전 가이드(54)는 삽입부(53)의 내주면에 형성되는 헬리코일 형상의 돌기일 수 있다. 투입된 촉매 입자(25)가 삽입부(54)의 내부를 통해 낙하하면서 헬리코일 형상의 회전 가이드(54)에 의해 회전 운동을 부여받게 된다.
나아가, 도 8의 점선 사각형 내에 도시된 바와 같이, 관 형상을 가지는 삽입부(53)의 하단부에는 하방으로 상대적으로 더 길게 연장되는 돌출부(56)와 돌출부(56)보다 상대적으로 짧게 연장되는 함몰부(57)를 구비할 수 있다. 돌출부(56)와 함몰부(57)는 상부 헤더(13)의 내부 공간에 노출되며, 복수의 돌출부(56)와 복수의 함몰부(57)가 원주방향으로 교대로 배열될 수 있다. 돌출부(56)로 토출되는 촉매 입자(25)는 상대적으로 더 멀리 토출되고 함몰부(57)로 토출되는 촉매 입자(25)는 상대적으로 짧게 토출된다. 교대로 배열되는 돌출부(56)와 함몰부(57)에 의해 촉매 입자(25)가 서로 다른 토출 거리로 토출됨으로써 촉매 입자(25)가 보다 균일하게 분배되어 복수의 채널(17)로 균일하게 장입될 수 있다.
이하에서 도 9를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기를 설명한다. 위에서 설명한 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.
촉매 입자(25)를 통과시킬 수 있는 다수의 통공을 구비하는 메쉬 부재(61)가 채널 구획 벽(19) 위에 배치되고, 메쉬 부재(61)를 진동시키기 위한 진동 부재(63)가 구비된다. 진동 부재(63)는 임의의 방식으로 진동할 수 있는 부재일 수 있으며, 예를 들어 진동 부재(63)는 전원의 인가에 의해 피에조 진동을 할 수 있는 역압전 소자로 일 수 있으며 도 9에 도시된 바와 같이 역압전 소자는 메쉬 부재(61)의 상면에 부착될 수 있다. 역압전 소자의 전극에 전원이 인가되면 진동 부재(63)가 진동하고, 그에 의해 메쉬 부재(61)가 진동하면서 메쉬 부재(61) 상의 촉매 입자(25)가 메쉬 부재(61) 상에서 골고루 퍼지면서 메쉬 부재(61)를 통과하여 아래로 낙하한다. 이에 의해 촉매 입자(25)가 복수의 채널(17)에 보다 균일하게 장입될 수 있다.
위에서 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
11: 하우징
13: 상부 헤더
15: 하부 헤더
17: 채널
19: 채널 구획 벽
21: 입구
23: 출구
25: 촉매 입자
27: 지지 부재
31: 촉매 입자 가이드 부재
32: 촉매 가이드 홀
33, 34: 자석
41: 메쉬 부재
51: 회전 가이드 부재
54: 회전 가이드
56: 돌출부
57: 함몰부
61: 메쉬 부재
63: 진동 부재
13: 상부 헤더
15: 하부 헤더
17: 채널
19: 채널 구획 벽
21: 입구
23: 출구
25: 촉매 입자
27: 지지 부재
31: 촉매 입자 가이드 부재
32: 촉매 가이드 홀
33, 34: 자석
41: 메쉬 부재
51: 회전 가이드 부재
54: 회전 가이드
56: 돌출부
57: 함몰부
61: 메쉬 부재
63: 진동 부재
Claims (16)
- 복수의 채널 구획 벽에 의해 형성되는 복수의 채널을 구비하는 하우징,
상기 하우징의 상단에 체결되며 수소와 촉매 입자가 투입되는 입구를 구비하는 상부 헤더, 그리고
상기 복수의 채널 구획 벽 위에 배치되어 상기 투입된 촉매 입자를 분산하여 상기 복수의 채널로 장입되도록 작용하는 촉매 입자 가이드 부재
를 포함하는 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제1항에 있어서,
상기 촉매 입자 가이드 부재는 상기 촉매 입자가 통과할 수 있는 다수의 통공을 구비하는 메쉬 부재인 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제2항에 있어서,
상기 메쉬 부재는 복수로 구비되고,
상기 복수의 메쉬 부재는 상기 복수의 채널 구획 벽 위에서 상하방향으로 서로에 대해 이격되도록 배치되는
극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제2항에 있어서,
상기 하우징은 상기 메쉬 부재를 진동시킬 수 있도록 진동 가능하도록 구성되는 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제2항에 있어서,
상기 메쉬 부재는 중심부의 단위 면적당 통공의 개수가 주변부의 단위 면적당 통공의 개수보다 작도록 구성되는 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제1항에 있어서,
상기 회전 가이드 부재는 상기 촉매 입자를 통과시킬 수 있는 다수의 통공을 구비하는 메쉬 부재이고,
상기 메쉬 부재를 진동시킬 수 있도록 구성되는 진동 부재를 더 포함하는
극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제6항에 있어서,
상기 진동 부재는 전원 인가에 의해 진동하는 역압전 소자를 포함하는 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제1항에 있어서,
상기 촉매 입자 가이드 부재는 상기 촉매 입자가 통과할 수 있는 복수의 촉매 가이드 홀을 구비하며 상기 복수의 채널 구획 벽 위에 이동 가능하게 설치되는 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제8항에 있어서,
상기 촉매 입자 가이드 부재는 이동에 의해 상기 채널 구획 벽 및 상기 채널에 대한 상대 위치가 변경되어 상기 촉매 입자가 상기 채널로 낙하하는 것을 제한하거나 허용하도록 구성되는 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제8항에 있어서,
상기 촉매 입자 가이드 부재는 상기 하우징의 외부에서 이동하는 자석에 의해 작용하는 자력에 의해 이동 가능하도록 구성되는 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제1항에 있어서,
상기 촉매 입자 가이드 부재는 상기 채널 구획 벽의 상단에 연결되어 상기 투입된 촉매 입자가 상기 채널로 장입되도록 안내하는 격벽 형태를 갖는 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제1항에 있어서,
상기 촉매 입자 가이드 부재는 상기 촉매 입자에 회전 운동을 부여할 수 있도록 구성되는 회전 가이드 부재인 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제12항에 있어서,
상기 회전 가이드 부재는 상기 촉매 입자에 회전 운동을 부여하기 위한 헬리코일 형태의 회전 가이드를 포함하는 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제12항에 있어서,
상기 회전 가이드 부재는 상기 촉매 입자에 회전 운동을 부여하기 위한 회전 가이드를 내주면에 구비하는 관형 부재이고,
상기 관형 부재의 하단부는 하방향으로 상대적으로 더 돌출된 돌출부, 그리고 상기 돌출부보다 상대적으로 덜 돌출되는 함몰부를 포함하는
극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제14항에 있어서,
상기 돌출부와 상기 함몰부는 각각 복수로 구비되고,
상기 돌출부와 상기 함몰부는 상기 관형 부재의 원주방향을 따라 교대로 배열되는
극저온 수소 액화용 다채널 열교환기. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징의 하단에 결합되는 하부 헤더, 그리고 상기 하부 헤더의 상단에 배치되는 메쉬 지지 부재를 더 포함하는 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기.
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| KR1020210164778A KR102603025B1 (ko) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 극저온 수소 액화용 다채널 열교환기 |
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2021
- 2021-11-25 KR KR1020210164778A patent/KR102603025B1/ko active IP Right Grant
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- 2022-05-09 WO PCT/KR2022/006599 patent/WO2023096040A1/ko unknown
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