WO2019231107A1 - 강제 송풍 대기식 기화기 - Google Patents

강제 송풍 대기식 기화기 Download PDF

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WO2019231107A1
WO2019231107A1 PCT/KR2019/004529 KR2019004529W WO2019231107A1 WO 2019231107 A1 WO2019231107 A1 WO 2019231107A1 KR 2019004529 W KR2019004529 W KR 2019004529W WO 2019231107 A1 WO2019231107 A1 WO 2019231107A1
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vaporization
framework
air
vaporizer
frame
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PCT/KR2019/004529
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최규평
권훈택
최태환
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주식회사 태진중공업
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    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
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    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
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    • F17C2227/0309—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • F17C2227/0311—Air heating
    • F17C2227/0313—Air heating by forced circulation, e.g. using a fan

Definitions

  • the present invention relates to a carburetor, and more particularly to a forced blow atmospheric vaporizer that heat exchange efficiency is increased.
  • Liquefied gas is a gas that can be liquefied at a specific temperature (minus -196 ⁇ 50 °C) at a relatively low pressure at a commercial temperature such as LNG, liquefied oxygen, liquefied nitrogen, liquefied argon, liquefied ammonia, liquefied carbon dioxide gas, and liquefied ethylene oxide.
  • LNG liquefied oxygen
  • nitrogen liquefied nitrogen
  • argon liquefied argon
  • ammonia liquefied carbon dioxide gas
  • ethylene oxide liquefied ethylene oxide
  • the vaporizer is a device for vaporizing the cryogenic liquefied gas automatically or forcibly discharged from the liquefied gas storage tank, the liquefied gas vaporized in the vaporizer is supplied to the consumer in the gas state, and sometimes used for filling in the pressure vessel.
  • OPEN RACK open rack
  • medium fluid type underwater combustion type
  • atmospheric type atmospheric type
  • open rack vaporizers use seawater as a heat source for vaporization of LNG, usually on ships carrying LNG.
  • Medium fluid type vaporizers use propane, fluorinated hydrocarbons or similar coolants with low freezing point.
  • Underwater combustion type vaporizers include a tube submerged in water and the tube is heated with combustion gas injected from the burner.
  • atmospheric vaporizers make it possible to vaporize cryogenic liquids using heat absorbed from the atmosphere.
  • the atmospheric vaporizer has a plurality of tubes arranged vertically or horizontally, each tube is formed with protruding fins to increase the heat exchange efficiency.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a forced air atmosphere vaporizer to increase the heat exchange efficiency, to prevent the occurrence of frost generated in the form of fouling during heat exchange.
  • the top and bottom shape is a rectangular shape, has a certain height, the upper opening and the lower opening is provided with a vaporization frame;
  • a vaporization frame support placed on the ground to support a lower end of the vaporization framework so that the lower opening of the vaporization framework is spaced apart from the ground; It is provided in a form extending in a zig-zag along the height direction and the first direction of the vaporization frame in the vaporization frame, the high-pressure cryogenic gas is passed therein, is arranged in a second direction perpendicular to the first direction
  • a plurality of fin tubes It is connected to the upper end of the vaporization framework to be located on the upper opening side of the vaporization framework, the air from the atmosphere to the inside of the vaporization framework or the air from the atmosphere introduced into the vaporization framework to the outside of the vaporization framework
  • the atmospheric circulation device the atmospheric circulation duct coupled to the upper frame of the vaporization framework; And an atmospheric circulation fan provided in the atmospheric circulation duct.
  • Forced blow air vaporizer is a rectangular frame-shaped moving member surrounding the rectangular shape of the vaporizer frame;
  • An electric heater mounting rod having a rod shape, disposed in parallel with an arrangement direction of the electric heater, accommodated in the vaporization frame, and both ends of the rod shape connected to the moving member, and mounted with the plurality of electric heaters;
  • An upper pulley rotatably provided at an upper end of the vaporization framework, a lower pulley 182 rotatably provided at a lower end of the vaporization framework, connected to the upper pulley and the lower pulley 182, and the movable member is connected to one side.
  • a driving member connected to the fixed wire and the lower pulley 182 to rotate the lower pulley 182 in the forward and reverse directions, and the driving member moves the lower pulley 182 in the forward direction.
  • a plurality of electric heaters on the electric heater mount connected to the movable member It may be configured to move inside the vaporization framework.
  • the efficiency of heat exchange with the plurality of fin tube through the turbulence of the air from the air flowing toward the fin tube through which the cryogenic gas passes can be increased, and toward the fin tube It is advantageous to prevent the generation of frost generated in the form of fouling during the heat exchange between the air from the atmosphere and the fin tube by increasing the incoming air above the dew point temperature.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a forced air atmosphere vaporizer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the interior of the vaporization framework shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a bottom perspective view of FIG. 2.
  • FIGS. 4a to 4c are perspective views showing the installation of the electric heater of the forced air atmosphere vaporizer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view for explaining a forced blow air vaporizer according to another embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the forced air atmosphere vaporizer according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing the internal appearance of the vaporization frame shown in Figure 1
  • Figure 3 is a bottom perspective view of Figure 2
  • 4a to 4c are perspective views showing the installation of the electric heater of the forced air atmosphere vaporizer according to an embodiment of the present invention.
  • the forced air atmosphere vaporizer according to an embodiment of the present invention vaporizer frame 110, vaporizer frame support 120, a plurality of fin tube 130, atmospheric circulation device 140 And a plurality of electric heaters 150.
  • the vaporization framework 110 has a rectangular upper and lower shape.
  • the vaporization framework 110 is a plurality of agents that are vertically connected to the corners of each of the upper frame 111 of the rectangular frame shape, the lower frame 112 of the rectangular frame shape, the upper frame 111 and the lower frame 112.
  • a plurality of horizontal frame 115 is connected to the second vertical frame 114 horizontally, it may include a support leg 116 is provided on the four corners of the lower frame (112).
  • the vaporization framework 110 includes an upper opening 111a formed through the upper frame 111 and a lower opening 112a formed through the lower frame 112. In addition, the vaporization framework 110 is sealed from the outside except the upper opening (111a) and the lower opening (112a).
  • the vaporization framework support 120 is placed on the ground to support the lower end of the vaporization framework 110 so that the lower opening 112a of the vaporization framework 110 is spaced apart from the ground.
  • the vaporization frame support 120 may include a base plate 121 having a square plate shape, and a plurality of columns 122 having a columnar shape provided at each corner portion of the square plate shape of the base plate 121. .
  • the support leg 116 of the vaporization base support 120 is supported by the plurality of columns 122.
  • the plurality of fin tubes 130 are provided in a form extending in a zig-zag along the first direction perpendicular to the height direction and the height direction of the vaporization framework 110 in the vaporization framework 110, there is a high temperature cryogenic gas therein Passing through and arranged along a second direction perpendicular to the first direction.
  • the plurality of fin tubes 130 is connected to the inlet (not shown) to the intake manifold 10 disposed on the lower frame 112 side of the vaporization framework 110 and the intake manifold 10 and An outlet portion (not shown) is connected to the exhaust manifold 20 which is located symmetrically, so that the cryogenic gas is introduced through the intake manifold 10 and the gas vaporized while passing through the plurality of fin tubes 130. It may be sent to the place of use through the exhaust manifold 20.
  • the atmospheric circulation device 140 is connected to the upper end of the vaporization framework 110 to be located on the upper opening 111a side of the vaporization framework 110.
  • the atmospheric circulation device 140 includes an atmospheric circulation duct 141 coupled to the upper frame 111 of the vaporization framework 110 and an atmospheric circulation fan 142 provided in the atmospheric circulation duct 141. can do.
  • the atmospheric circulation device 140 drives the air circulation fan 142 to introduce air from the atmosphere into the vaporization framework 110 or to convert air from the atmosphere introduced into the vaporization framework 110 into the vaporization framework. 110 may be discharged to the outside.
  • the plurality of electric heaters 150 are provided inside the vaporization framework 110 to be located at the upper opening 111a or the lower opening 112a of the vaporization framework 110, and the plurality of fin tubes 130 are arranged.
  • the plurality of fin tubes 130 are arranged in a predetermined direction, and the temperature of the air flowing into the vaporization framework 110 is raised above the dew point.
  • There is no particular limitation on the structure of arranging the plurality of electric heaters 150 for example, connecting a rod-shaped frame to the lower frame 112 of the vaporization frame 110, a plurality of electric heaters in the rod-shaped frame 150 may be arranged.
  • the installation of the electric heater 150 is shown well in FIGS. 4A to 4C.
  • cryogenic gas is supplied to the inside of the plurality of fin tubes 130 through the intake manifold 10, and the supplied cryogenic gas is provided along the inner passages of the plurality of fin tubes 130. It can move toward the exit of.
  • the atmospheric circulation fan 142 of the atmospheric circulation device 140 located at the upper opening 111a side of the vaporization framework 110 is located outside the vaporization framework.
  • the air from the atmosphere is sucked into the atmospheric circulation duct 141, and the air sucked into the atmospheric circulation duct 141 is inside the vaporization framework 110 through the upper opening 111a of the vaporization framework 110. Flows into.
  • the air introduced into the vaporization framework 110 is heated through a plurality of electric heaters 150 to raise the temperature. That is, since the plurality of electric heaters 150 are generated inside the vaporization framework 110, when air from the atmosphere is introduced into the vaporization framework 110, the temperature of air is dew point by the plurality of electric heaters 150. It can rise above the dew point.
  • Air introduced into the vaporization framework 110 and the temperature rises above the dew point temperature through the plurality of electric heaters 150 is in contact with the plurality of fin tubes 130, the temperature of the air and the temperature of the fin tube 130 As the heat exchange occurs due to the temperature difference, the temperature of the cryogenic gas passing through the inside of the fin tube 130 increases and vaporizes, and the vaporized cryogenic gas is discharged to the exhaust manifold 20 connected to the outlet of the fin tube 130. After that, it is transferred to the place of use through the exhaust manifold 20.
  • the air heat-exchanged in the vaporization framework 110 is discharged to the atmosphere through the lower opening 112a of the vaporization framework 110.
  • the air introduced from the atmosphere is forced to be sucked by the atmospheric circulation fan 142, so that the turbulence occurs when the gas is introduced into the vaporization framework 110, and thus, the air is introduced into the vaporization framework 110.
  • the air from the incoming air may be actively exchanged with the plurality of fin tubes 130.
  • the air from the air flowing toward the fin tube 130 through which the cryogenic gas passes through heat exchange with the plurality of fin tubes 130 through turbulence Efficiency may be increased, and the air flowing into the fin tube 130 is raised above the dew point temperature so that frost generated in the form of fouling during the heat exchange between the air from the atmosphere and the fin tube 130 ( There is an advantage that can prevent the occurrence of (frost).
  • the forced blow air vaporizer according to an embodiment of the present invention by applying the ICT convergence technology to enable automatic and remote control of the system can be selectively operated according to the surrounding climatic environment, the control room is a PC monitor or Even smart phones can be configured to enable real-time monitoring of driving conditions.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view for explaining a forced blow air vaporizer according to another embodiment of the present invention.
  • the forced blow air vaporizer according to another embodiment of the present invention except that the moving member 160, the electric heater mounting 170 and the drive member 180 further includes Since it is the same as the forced blow air type vaporizer according to an embodiment will be described below with respect to the moving member 160, the electric heater mounting 170 and the driving member 180.
  • the moving member 160, the electric heater mounting unit 170, and the driving member 180 may raise and lower the plurality of electric heaters 150 along the height direction of the vaporization frame 110.
  • the moving member 160 is provided in a rectangular frame shape and is coupled to the vaporization framework 110 so as to surround a rectangular circumference of the vaporization framework 110.
  • the electric heater mount 170 is provided in a rod shape.
  • the electric heater mounting unit 170 is disposed to be parallel to the arrangement direction of the electric heater 150 is accommodated in the vaporization framework (110). Both ends of the electric heater mounting unit 170 are connected to the movable member 160 in a rod shape, and a plurality of electric heaters 150 are mounted.
  • the driving member 180 having both ends of the electric heater mounting unit 170 connected to the moving member 160 raises the moving member 160 and the electric heater mounting unit 170 along the height direction of the vaporization frame 110. And lower.
  • the driving member 180 includes an upper pulley 181 rotatably provided at the upper end of the vaporization framework 110, a lower pulley 182, an upper pulley 181 rotatably provided at the lower end of the vaporization framework 110, and the like.
  • Wire 183 is connected to the lower pulley 182 and the moving member 160 is connected and fixed on one side, the driving motor 184 is connected to the lower pulley 182 to rotate the lower pulley 182 in the forward and reverse directions It may include.
  • the driving motor 184 In order to raise the plurality of electric heaters 150, when the driving motor 184 is driven to rotate in the forward direction (for example, counterclockwise), the lower pulley 182 rotates in the forward direction, and the lower pulley 182 rotates.
  • the wire 183 rotates to be pulled toward the upper pulley 181, and the movable member 160 connected and fixed with the wire 183 moves along the wire 183 to the upper end of the vaporization framework 110. Move.
  • the electric heater mounting unit 170 connected to the moving member 160 also moves toward the upper end of the vaporization frame 110 to be mounted on the electric heater mounting unit 170.
  • the heater 150 rises.
  • driving the driving motor 184 to rotate in the reverse direction causes the lower pulley 182 to rotate in reverse, and the lower pulley 182 to rotate the wire.
  • 183 rotates to be pulled toward the lower pulley 182, and the movable member 160 connected to and fixed to the wire 183 moves along the wire 183 to move toward the lower end of the vaporization framework 110. do.
  • the electric heater mount 170 connected to the movable member 160 also moves toward the lower end of the vaporization frame 110 to be mounted on the electric heater mount 170.
  • the heater 150 descends.
  • the plurality of electric heaters 150 can be moved toward the upper end and the lower end of the vaporization framework 110, so that the inflow into the interior of the vaporization framework 110 It is possible to prevent the temperature of the plurality of electric heaters 150 and the air far away from being lowered, and thus from the atmosphere for the entire length of the fin tube 130 extending along the height direction of the vaporization framework 110. There is an advantage that can further increase the heat exchange efficiency by preventing the temperature of the air is lowered.
  • the forced air atmosphere vaporizer according to an embodiment of the present invention is applied to the anti-corrosion coating layer on the surface of the vaporization framework 110 to prevent corrosion of the metal surface
  • the coating material is 20% by weight of tritriazole , 15% by weight of benzimidazole, 10% by weight of trioctylamine, 15% by weight of hafnium, 40% by weight of aluminum oxide, the coating thickness is 8 ⁇ m.
  • Tolyltriazole, benzimizol and trioctylamine serve as corrosion protection and discoloration prevention.
  • Hafnium is a corrosion-resistant transition metal element that serves to have excellent water resistance and corrosion resistance.
  • Aluminum oxide is added for the purpose of fire resistance, chemical stability, and the like.
  • the internal and external surfaces of the air circulation duct 141 of the forced air atmospheric vaporizer according to an embodiment of the present invention is coated with a composition for preventing pollution to effectively prevent the adhesion and removal of contaminants.
  • An antifouling coating layer may be formed.
  • the antifouling coating composition includes alkanolamide and ampopropionate in a molar ratio of 1: 0.01 to 1: 2, and the total content of alkanolamide and ampopropionate is 1 to 10 based on the total aqueous solution. Weight percent.
  • the alkanolamide and ampopropionate have a molar ratio of 1: 0.01 to 1: 2, and when the molar ratio is out of the above range, the coating property of the substrate decreases or the moisture adsorption of the surface after application increases the coating film. There is a problem that is eliminated.
  • the alkanolamide and ampopropionate have a problem in that 1 to 10% by weight of the total composition aqueous solution is preferred. If the content is less than 1% by weight, the applicability of the substrate is lowered. Precipitation is likely to occur due to an increase.
  • the final coating film thickness on the substrate is preferably 500 to 2000 kPa, more preferably 1000 to 2000 kPa. If the thickness of the coating film is less than 500 kPa, there is a problem of deterioration in the case of high temperature heat treatment, and if the thickness of the coating film exceeds 2000 kPa, crystal precipitation of the coated surface is liable to occur.
  • the present antifouling coating composition may be prepared by adding 0.1 mol of alkanolamide and 0.05 mol of ampopropionate to 1000 ml of distilled water, followed by stirring.
  • the surface of the fin tube 130 of the forced air atmosphere vaporizer according to an embodiment of the present invention may be coated with a corrosion preventing coating layer to prevent corrosion of the surface, the present invention for preventing corrosion
  • the surface coating material of the metal material according to the composition consists of 35% by weight of benzotriazole, 5% by weight of boron, 5% by weight of CMC (Carboxy Methyl Cellulose), 5% by weight of zirconium, 5% by weight of titanium, 45% by weight of aluminum oxide (Al2O3) do.
  • Benzotriazole is added for the purpose of preventing corrosion and discoloration, and boron serves as a deoxidizer.
  • CMC Carboxy Methyl Cellulose
  • Zirconium plays a role of enhancing abrasion resistance and corrosion resistance
  • titanium is a corrosion resistant transition metal element that is blended to have excellent water resistance and corrosion resistance.
  • Aluminum oxide is added for the purpose of fire resistance, chemical stability, and the like.

Abstract

강제 송풍 대기식 기화기가 개시된다. 상기 강제 송풍 대기식 기화기는 기화기틀 내부에서 상기 기화기틀의 높이방향 및 제1 방향을 따라 지그재그로 연장되는 형태로 구비되고, 내부에 고압의 초저온 가스가 통과되며, 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 배열되는 다수의 핀 튜브; 상기 기화기틀의 상단개구 측에 위치하도록 상기 기화기틀의 상단부에 연결되고, 대기로부터의 공기를 상기 기화기틀의 내부로 유입시키거나 상기 기화기틀 내부로 유입된 대기로부터의 공기를 상기 기화기틀 외부로 토출시키는 대기순환장치; 및 상기 기화기틀의 상단개구 또는 하단개구 측에 위치하도록 상기 기화기틀 내부에 구비되고, 상기 다수의 핀 튜브들이 배열된 방향을 따라 배열되어 상기 다수의 핀 튜브들 사이에 배치되며, 상기 기화기틀의 내부로 유입되는 대기의 온도를 노점 이상으로 상승시키는 다수의 전기히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

강제 송풍 대기식 기화기
본 발명은 기화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환 효율이 증대되는 강제 송풍 대기식 기화기에 관한 것이다.
액화가스는 LNG, 액화산소, 액화질소, 액화알곤, 액화암모니아, 액화이산화탄산가스, 액화산화에틸렌 등과 같이 상용온도에서 비교적 낮은 압력으로 특정온도(영하 -196~50℃)에서 액화될 수 있는 가스를 액화시켜 용기 내에 저장 또는 특정 목적으로 사용하는 액체 상태 가스를 말한다.
그리고, 기화기는 액화 가스 저장조에서 자동적 또는 강제적으로 배출된 초저온 액화가스를 기화시키는 장치로서 기화기에서 기화시킨 액화가스는 가스 상태로 소비처에 공급하기도 하고, 때로는 압력 용기에 충전사용하기도 한다.
액화가스를 기화시키는 방식에는 크게 4가지가 있으며, 보다 구체적으로는 개방 랙(OPEN [0007] RACK) 타입, 매개유체 타입, 수중연소 타입, 대기식 타입으로 나눠진다.
개략적으로 개방 랙 타입의 기화기들은 LNG의 기화를 위한 열원으로 해수를 이용하는 것으로 보통 LNG를 운반하는 선박상에서 이루어진다.
매개유체 타입 기화기들은 프로판, 불소화 탄화수소들 또는 낮은 어는점을 가지는 유사 냉각제를 사용한다.
수중연소 타입의 기화기들은 물에 잠긴 튜브를 포함하며 튜브는 버너로부터 분사되는 연소가스로 가열된다.
마지막으로 대기식 기화기는 대기로부터 흡수된 열을 이용하여 극저온 액체들을 기화할 수 있도록 한다.
대기식 기화기는 다수의 튜브들이 수직 또는 수평으로 배치되고 각 튜브들에는 열교환 효율을 높이기 위한 돌출된 핀들이 형성된다.
대기식 기화기에서는 액화천연가스가 하부로부터 상부로 흐르면서 주변의 공기가 열교환으로 기화가 이루어지게 되며, 액화가스를 포함한 초저온 유체는 상호 열교환시 열매체(공기)온도가 노점(dew point) 이하로 떨어짐으로 다량의 서리(Frost)가 파울링(Foul ring)형태로 발생하게 되는 문제가 있었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열교환 효율이 증대될 수 있고, 열교환시 파울링 형태로 발생되는 서리의 발생을 방지할 수 있도록 한 강제 송풍 대기식 기화기를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기는 상부 및 하부 형상이 사각형상이고, 일정 높이를 갖고, 상단개구 및 하단개구가 구비되는 기화기틀; 지면에 놓여서 상기 기화기틀의 하단부를 지지하여 상기 기화기틀의 하단개구가 지면으로부터 이격되도록 하는 기화기틀받침; 상기 기화기틀 내부에서 상기 기화기틀의 높이방향 및 제1 방향을 따라 지그재그로 연장되는 형태로 구비되고, 내부에 고압의 초저온 가스가 통과되며, 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 배열되는 다수의 핀 튜브; 상기 기화기틀의 상단개구 측에 위치하도록 상기 기화기틀의 상단부에 연결되고, 대기로부터의 공기를 상기 기화기틀의 내부로 유입시키거나 상기 기화기틀 내부로 유입된 대기로부터의 공기를 상기 기화기틀 외부로 토출시키는 대기순환장치; 및 상기 기화기틀의 상단개구 또는 하단개구 측에 위치하도록 상기 기화기틀 내부에 구비되고, 상기 다수의 핀 튜브들이 배열된 방향을 따라 배열되어 상기 다수의 핀 튜브들 사이에 배치되며, 상기 기화기틀의 내부로 유입되는 대기의 온도를 노점 이상으로 상승시키는 다수의 전기히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 대기순환장치는, 상기 기화기틀의 상부프레임에 결합되는 대기순환용덕트; 및 대기순환용덕트 내에 구비되는 대기순환용팬을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기는 상기 기화기틀의 사각형상의 둘레를 감싸는 사각틀 형상의 이동부재; 막대 형상이고, 상기 전기히터의 배열 방향과 평행하도록 배치되어 상기 기화기틀 내에 수용되고, 상기 막대 형상의 양측 단부가 상기 이동부재에 연결되며, 상기 다수의 전기히터가 장착되는 전기히터장착대; 상기 기화기틀의 상단부에 회전 가능하게 구비되는 상부풀리, 상기 기화기틀의 하단부에 회전 가능하게 구비되는 하부풀리(182), 상기 상부풀리 및 하부풀리(182)에 연결되고 일측에 상기 이동부재가 연결 및 고정되는 와이어, 상기 하부풀리(182)에 연결되어 상기 하부풀리(182)를 정방향 및 역방향으로 회전시키는 구동모터를 포함하는 구동부재를 포함하고, 상기 구동부재가 상기 하부풀리(182)를 정방향 및 역방향으로 회전시키면 상기 와이어가 회전하여 상기 와이어의 일측에 고정된 상기 이동부재가 상기 기화기틀의 높이 방향을 따라 상승 및 하강되어, 상기 이동부재에 연결된 상기 전기히터장착대 상의 다수의 전기히터가 상기 기화기틀 내부에서 이동되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 강제 송풍 대기식 기화기에 의하면, 초저온 가스가 통과하는 핀 튜브를 향해 유입되는 대기로부터의 공기가 난류현상을 통해 다수의 핀 튜브와 열교환하는 효율이 증가될 수 있고, 핀 튜브를 향해 유입되는 공기가 노점 온도 이상으로 높아지도록 하여 대기로부터의 공기 및 핀 튜브 간의 열교환시 파울링(Fouling) 형태로 발생되는 서리(Frost)의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기화기틀 내부 모습을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 저면 사시도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기의 전기히터의 설치 모습을 나타낸 사시도들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기를 설명하기 위한 개략적 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 강제 송풍식 대기식기화기에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 기화기틀 내부 모습을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 저면 사시도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기의 전기히터의 설치 모습을 나타낸 사시도들이다.
도 1 내지 도 4c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기는 기화기틀(110), 기화기틀받침(120), 다수의 핀 튜브(130), 대기순환장치(140) 및 다수의 전기히터(150)를 포함한다.
기화기틀(110)은 상부 및 하부 형상이 사각형이다. 일 예로, 기화기틀(110)은 사각틀 형상의 상부프레임(111), 사각틀 형상의 하부프레임(112), 상부프레임(111) 및 하부프레임(112) 각각의 모서리부분에 수직으로 연결되는 다수의 제1 수직프레임(113), 각각의 제1 수직프레임(113) 사이에 배치되어 상부프레임(111) 및 하부프레임(112)에 연결되는 제2 수직프레임(114), 제1 수직프레임(113) 및 제2 수직프레임(114)에 수평으로 연결되는 다수의 수평프레임(115), 상기 하부프레임(112)의 사방의 모서리부분에 구비되는 지지다리(116)를 포함할 수 있다. 이러한 기화기틀(110)은 상기 상부프레임(111)을 통해 형성되는 상단개구(111a) 및 상기 하부프레임(112)을 통해 형성되는 하단개구(112a)를 포함한다. 또한 기화기틀(110)은 상단개구(111a) 및 하단개구(112a)를 제외하고는 외부로부터 밀폐된다.
기화기틀받침(120)은 지면에 놓여서 기화기틀(110)의 하단부를 지지하여 기화기틀(110)의 하단개구(112a)가 지면으로부터 이격되도록 한다. 일 예로, 기화기틀받침(120)은 사각 플레이트 형상의 베이스판(121), 베이스판(121)의 사각 플레이트 형상의 각 모서리 부분에 구비되는 기둥 형태의 다수의 칼럼(122)을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 기화기틀받침(120)의 지지다리(116)는 상기 다수의 칼럼(122)에 지지된다.
다수의 핀 튜브(130)은 기화기틀(110) 내부에서 기화기틀(110)의 높이방향 및 높이방향에 수직한 제1 방향을 따라 지그재그로 연장되는 형태로 구비되고, 내부에 고압의 초저온 가스가 통과하며, 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 배열된다. 일 예로, 다수의 핀 튜브(130)은 기화기틀(110)의 하부프레임(112) 측에 배치되는 흡기매니폴드(10)에 입구부(미도시)가 연결되고 상기 흡기매니폴드(10)와 대칭되게 위치하는 배기매니폴드(20)에 출구부(미도시)가 연결되어, 상기 흡기매니폴드(10)를 통해 초저온 가스가 유입되고 다수의 핀 튜브(130)을 통과하면서 기화된 가스가 상기 배기매니폴드(20)를 통해 사용처로 보내질 수 있다.
대기순환장치(140)는 기화기틀(110)의 상단개구(111a) 측에 위치하도록 기화기틀(110)의 상단부에 연결된다. 일 예로, 대기순환장치(140)는 기화기틀(110)의 상부프레임(111)에 결합되는 대기순환용덕트(141) 및 대기순환용덕트(141) 내에 구비되는 대기순환용팬(142)을 포함할 수 있다. 이러한 대기순환장치(140)는 상기 대기순환용팬(142)을 구동시켜서 대기로부터의 공기를 기화기틀(110)의 내부로 유입시키거나 기화기틀(110) 내부로 유입된 대기로부터의 공기를 기화기틀(110) 외부로 토출시킬 수 있다.
다수의 전기히터(150)는 기화기틀(110)의 상단개구(111a) 또는 하단개구(112a) 측에 위치하도록 상기 기화기틀(110) 내부에 구비되고, 상기 다수의 핀 튜브(130)들이 배열된 방향을 따라 배열되어 상기 다수의 핀 튜브(130)들 사이에 배치되며, 상기 기화기틀(110)의 내부로 유입되는 대기의 온도를 노점 이상으로 상승시킨다. 다수의 전기히터(150)를 배열하는 구조에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 막대 형상의 프레임을 기화기틀(110)의 하부프레임(112)에 연결하고, 막대 형상의 프레임에 다수의 전기히터(150)를 배열할 수 있다. 이러한 전기히터(150)의 설치 모습은 도 4a 내지 도 4c에 잘 나타나 있다.
이하에서는 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기를 통해 초저온 가스가 기화되는 과정을 설명한다.
먼저, 흡기매니폴드(10)를 통해 다수의 핀 튜브(130)의 내부에 초저온 가스가 공급되고, 공급된 초저온 가스는 다수의 핀 튜브(130)의 내부 통로를 따라 다수의 핀 튜브(130)의 출구부를 향해 이동할 수 있다.
이와 같이 초저온 가스가 다수의 핀 튜브(130) 내부를 통과할 때, 기화기틀(110)의 상단개구(111a) 측에 위치한 대기순환장치(140)의 대기순환용팬(142)은 기화기틀 외부의 대기로부터의 공기를 대기순환용덕트(141) 내부로 흡입하고, 대기순환용덕트(141) 내부로 흡입된 공기는 기화기틀(110)의 상단개구(111a)를 통해 기화기틀(110)의 내부로 유입된다.
기화기틀(110)의 내부로 유입된 공기는 다수의 전기히터(150)를 통해 가열되어 온도가 상승된다. 즉, 다수의 전기히터(150)는 기화기틀(110)의 내부에서 발열되고 있으므로 기화기틀(110)의 내부로 대기로부터의 공기가 유입되면 다수의 전기히터(150)에 의해 공기의 온도가 노점 온도(dew point) 이상으로 상승할 수 있다.
기화기틀(110)의 내부로 유입되어 다수의 전기히터(150)를 통해 노점 온도 이상으로 온도가 상승한 공기는 다수의 핀 튜브(130)에 접촉하여 공기의 온도와 핀 튜브(130)의 온도의 온도차에 의한 열교환이 이루어지면서 핀 튜브(130)의 내부를 통과하는 초저온 가스의 온도가 상승하여 기화되고, 기화된 초저온 가스는 핀 튜브(130)의 출구부와 연결된 배기매니폴드(20)에 배출된 후, 배기매니폴드(20)를 통해 사용처로 이송된다.
기화기틀(110)의 내부에서 열교환된 공기는 기화기틀(110)의 하단개구(112a)를 통해 대기로 배출된다.
이러한 열교환 과정에서, 대기로부터 유입되는 공기는 대기순환용팬(142)에 의해 강제 흡입되므로 기화기틀(110)의 내부로 유입될 때 난류현상이 발생되면서 유입되며, 따라서 기화기틀(110)의 내부로 유입되는 대기로부터의 공기는 다수의 핀 튜브(130)과 열교환하는 과정이 활발히 진행될 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기를 이용하면, 초저온 가스가 통과하는 핀 튜브(130)을 향해 유입되는 대기로부터의 공기가 난류현상을 통해 다수의 핀 튜브(130)과 열교환하는 효율이 증가될 수 있고, 핀 튜브(130)을 향해 유입되는 공기가 노점 온도 이상으로 높아지도록 하여 대기로부터의 공기 및 핀 튜브(130) 간의 열교환시 파울링(Fouling) 형태로 발생되는 서리(Frost)의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기는 ICT융ㅇ복합기술을 적용하여 시스템을 자동 및 원격제어가 가능토록 하여 주변 기후환경에 따라 선택적으로 운전이 가능하고 제어실이 PC모니터 또는 스마트폰에서도 운전 상태를 실시간 모니터링이 가능토록 구성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기를 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기와의 차이점을 중심으로 상세히 설명한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기를 설명하기 위한 개략적 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기는 이동부재(160), 전기히터장착대(170) 및 구동부재(180)를 더 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기와 동일하므로 이하에서는 이동부재(160), 전기히터장착대(170) 및 구동부재(180)를 중심으로 설명하기로 한다.
이동부재(160), 전기히터장착대(170) 및 구동부재(180)는 다수의 전기히터(150)를 기화기틀(110)의 높이방향을 따라 상승 및 하강시킬 수 있다.
이동부재(160)는 사각틀 형상으로 구비되어 기화기틀(110)의 사각형상의 둘레를 감싸도록 기화기틀(110)에 결합된다.
전기히터장착대(170)는 막대 형상으로 구비된다. 전기히터장착대(170)는 전기히터(150)의 배열 방향과 평행하도록 배치되어 기화기틀(110) 내에 수용된다. 전기히터장착대(170)는 막대 형상의 양측 단부가 상기 이동부재(160)에 연결되며, 다수의 전기히터(150)가 장착된다. 전기히터장착대(170)의 양측 단부가 이동부재(160)에 연결되는 구동부재(180)는 이동부재(160) 및 전기히터장착대(170)를 기화기틀(110)의 높이방향을 따라 상승 및 하강시킨다. 구동부재(180)는 기화기틀(110)의 상단부에 회전 가능하게 구비되는 상부풀리(181), 기화기틀(110)의 하단부에 회전 가능하게 구비되는 하부풀리(182), 상부풀리(181) 및 하부풀리(182)에 연결되고 일측에 이동부재(160)가 연결 및 고정되는 와이어(183), 하부풀리(182)에 연결되어 하부풀리(182)를 정방향 및 역방향으로 회전시키는 구동모터(184)를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기의 다수의 전기히터(150)가 상승 및 하강되는 과정을 설명한다.
다수의 전기히터(150)를 상승시키기 위해, 구동모터(184)를 정방향(예를 들어, 반시계방향) 회전하도록 구동시키면 하부풀리(182)가 정방향 회전하고, 하부풀리(182)가 회전하면 와이어(183)가 상부풀리(181) 방향으로 당겨지도록 회전하고, 이때 와이어(183)와 연결 및 고정된 이동부재(160)는 와이어(183)를 따라 이동하여 기화기틀(110)의 상단부를 향해 이동한다.
이동부재(160)가 상승함에 따라 이동부재(160)에 연결된 전기히터장착대(170)도 함께 기화기틀(110)의 상단부를 향해 이동하여 전기히터장착대(170) 상에 장착된 다수의 전기히터(150)가 상승한다.
다수의 전기히터(150)를 하강시키기 위해, 구동모터(184)를 역방향(예를 들어, 시계방향) 회전하도록 구동시키면 하부풀리(182)가 역방향 회전하고, 하부풀리(182)가 회전하면 와이어(183)가 하부풀리(182) 방향으로 당겨지도록 회전하고, 이때 와이어(183)와 연결 및 고정된 이동부재(160)는 와이어(183)를 따라 이동하여 기화기틀(110)의 하단부를 향해 이동한다.
이동부재(160)가 하강함에 따라 이동부재(160)에 연결된 전기히터장착대(170)도 함께 기화기틀(110)의 하단부를 향해 이동하여 전기히터장착대(170) 상에 장착된 다수의 전기히터(150)가 하강한다.
이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기를 이용하면, 다수의 전기히터(150)를 기화기틀(110)의 상단부 및 하단부를 향해 이동시킬 수 있으므로 기화기틀(110)의 내부로 유입된 공기 중 다수의 전기히터(150)와 먼 공기의 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있고, 따라서 기화기틀(110)의 높이방향을 따라 연장되는 핀 튜브(130)의 전체 길이 구간에 대해 대기로부터의 공기의 온도가 저하되는 것을 방지하여 열교환 효율을 더욱 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기는 금속표면의 부식현상을 방지하기 위해 기화기틀(110)의 표면에 부식방지도포층이 도포되고, 도포재료는 토일트리아졸 20중량%, 벤즈이미다졸 15중량%, 트리옥틸아민 10중량%, 하프늄 15중량%, 산화알루미늄40중량%로 구성되며, 코팅두께는 8㎛로 구성된다.
토일트리아졸, 벤즈이미자졸 및 트리옥틸아민은 부식방지 및 변색방지 등의 역할을 한다.
하프늄은 내부식성이 있는 전이 금속원소로 뛰어난 방수성, 내식성 등을 갖도록 역할을 한다.
산화알루미늄은 내화도 및 화학적 안정성 등을 목적으로 첨가된다.
상기 구성 성분의 비율 및 코팅두께를 상기와 같이 수치한정한 이유는, 본 발명자가 수차례시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 부식방지 효과를 나타내었다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기의 대기순환용덕트(141) 내부면 및 외부면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지도포용 조성물이 도포된 오염방지도포층이 형성될 수 있다.
상기 오염 방지 도포용 조성물은 알카놀아마이드 및 암포프로피오네이트가1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 알카놀아마이드 및 암포프로피오네이트의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.
상기 알카놀아마이드 및 암포프로피오네이트는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 기재의 도포성이 저하되거나 도포후 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 알카놀아마이드 및 암포프로피오네이트는 전제 조성물 수용액중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 기재의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기쉽다.
한편, 본 오염 방지 도포용 조성물을 기재 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기재 상의 최종 도포막 두께는 500 ~ 2000Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1000 ~ 2000Å이다. 상기 도포막의 두께가 500 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 알카놀아마이드 0.1 몰 및 암포프로피오네이트 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 송풍 대기식 기화기의 핀 튜브(130)의 표면에는 표면의 부식현상을 방지시키기 위해 부식방지도포층이 도포될 수 있으며, 부식현상을 방지하기 위한 본 발명에 따른 금속재의 표면 도포재료는 벤조트리아졸 35중량%, 보론 5중량%, CMC(Carboxy Methyl Cellulose) 5중량%, 지르코늄 5중량%, 티타늄 5중량%, 산화알루미늄(Al₂O₃) 45중량%로 구성된다.
벤조트리아졸은 부식방지 및 변색방지 등의 목적으로 첨가되며, 보론은 탈산제 등의 역할을 한다.
CMC(Carboxy Methyl Cellulose)는 흡수성이 큰 백색 또는 미백색의 분말로서 물에 용이하게 녹아 점성을 나타내며, 피막을 형성하고 분산제 등의 역할을 한다.
지르코늄은 내마모성 및 내부식성 등을 높이는 역할을 하며, 티타늄은 내부식성이 있는 전이 금속원소로 뛰어난 방수성, 내식성 등을 갖도록 배합한다.
산화알루미늄은 내화도 및 화학적 안정성 등을 목적으로 첨가된다.
상기 구성 성분의 비율을 상기와 같이 수치한정한 이유는, 본 발명자가 수차례시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 부식방지 효과를 나타내었다.

Claims (3)

  1. 상부 및 하부 형상이 사각형상이고, 일정 높이를 갖고, 상단개구(111a) 및 하단개구(112a)가 구비되는 기화기틀(110);
    지면에 놓여서 상기 기화기틀(110)의 하단부를 지지하여 상기 기화기틀(110)의 하단개구(112a)가 지면으로부터 이격되도록 하는 기화기틀받침(120);
    상기 기화기틀(110) 내부에서 상기 기화기틀(110)의 높이방향 및 제1 방향을 따라 지그재그로 연장되는 형태로 구비되고, 내부에 고압의 초저온 가스가 통과되며, 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 배열되는 다수의 핀 튜브(130);
    상기 기화기틀(110)의 상단개구(111a) 측에 위치하도록 상기 기화기틀(110)의 상단부에 연결되고, 대기로부터의 공기를 상기 기화기틀(110)의 내부로 유입시키거나 상기 기화기틀(110) 내부로 유입된 대기로부터의 공기를 상기 기화기틀(110) 외부로 토출시키는 대기순환장치(140); 및
    상기 기화기틀(110)의 상단개구(111a) 또는 하단개구(112a) 측에 위치하도록 상기 기화기틀(110) 내부에 구비되고, 상기 다수의 핀 튜브(130)들이 배열된 방향을 따라 배열되어 상기 다수의 핀 튜브(130)들 사이에 배치되며, 상기 기화기틀(110)의 내부로 유입되는 대기의 온도를 노점 이상으로 상승시키는 다수의 전기히터(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강제 송풍 대기식 기화기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대기순환장치(140)는,
    상기 기화기틀(110)의 상부프레임(111)에 결합되는 대기순환용덕트(141); 및
    대기순환용덕트(141) 내에 구비되는 대기순환용팬(142)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강제 송풍 대기식 기화기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기화기틀(110)의 사각형상의 둘레를 감싸는 사각틀 형상의 이동부재(160);
    막대 형상이고, 상기 전기히터(150)의 배열 방향과 평행하도록 배치되어 상기 기화기틀(110) 내에 수용되고, 상기 막대 형상의 양측 단부가 상기 이동부재(160)에 연결되며, 상기 다수의 전기히터(150)가 장착되는 전기히터장착대(170);
    상기 기화기틀(110)의 상단부에 회전 가능하게 구비되는 상부풀리(181), 상기 기화기틀(110)의 하단부에 회전 가능하게 구비되는 하부풀리(182), 상기 상부풀리(181) 및 하부풀리(182)에 연결되고 일측에 상기 이동부재(160)가 연결 및 고정되는 와이어(183), 상기 하부풀리(182)에 연결되어 상기 하부풀리(182)를 정방향 및 역방향으로 회전시키는 구동모터(184)를 포함하는 구동부재(180)를 포함하고,
    상기 구동부재(180)가 상기 하부풀리(182)를 정방향 및 역방향으로 회전시키면 상기 와이어(183)가 회전하여 상기 와이어(183)의 일측에 고정된 상기 이동부재(160)가 상기 기화기틀(110)의 높이 방향을 따라 상승 및 하강되어, 상기 이동부재(160)에 연결된 상기 전기히터장착대(170) 상의 다수의 전기히터(150)가 상기 기화기틀(110) 내부에서 이동되도록 구성된 것을 특징으로 하는,
    강제 송풍 대기식 기화기.
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