KR101126787B1

KR101126787B1 - 소형 열교환기 자동 세정장치

Info

Publication number: KR101126787B1
Application number: KR1020090052278A
Authority: KR
Inventors: 설원실; 김재돌
Original assignee: 주식회사 이엠이
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2012-03-29
Also published as: KR20100133628A

Abstract

본 발명은 소형 열교환기 자동 세정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스펀지 볼과 같은 세정볼을 이용하여 열교환기의 전열관(tube) 내벽에 부착된 오염물질(fouling)을 자동세정하되, 유체흐름방향 전환장치를 이용하여 유체(냉각수)의 흐름 방향을 전환시킴으로써 단순한 구성으로 열교환기의 전열관 내부를 양방향으로 세정할 수 있는 소형 열교환기 자동 세정장치에 관한 것이다.

본 발명은 다수의 세정볼을 이용한 소형 열교환기 자동 세정장치에 있어서, 유체흐름방향 전환장치에 의해 유체의 흐름방향을 정 또는 역방향으로 전환하여 상기 열교환기를 양방향으로 세정할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

열교환기, 전열관, 오염물질, 세정장치, 세정볼, 유체흐름방향 전환장치

Description

소형 열교환기 자동 세정장치 {Automatic cleaning system for small sized heat exchangers}

일반적으로, 냉동장치나 화학플랜트에서는 셸 내부에 다수의 튜브를 배열한 셸앤튜브(shell & tube)형 열교환기가 많이 사용되어 왔는데, 이러한 셸앤튜브형 열교환기에서 열매체로 사용되는 유체는 대부분 냉각탑에서 대기와 열교환하여 냉각된다.

하지만, 상기 열교환기를 장시간 사용하게 되면 대기 중의 미생물 및 먼지 등의 이물질이 유체로 유입되어 이들이 열교환기 전열관(tube) 내면에 쌓임으로써 스케일, 슬라임 등의 부착물을 형성하여 열교환기의 성능이 저하되고 수명이 단축되는 등의 문제가 발생되고 있어, 이들 부착물을 정기적으로 세정해 줄 필요가 있었다.

이에 열교환기 튜브의 내면에 쌓인 스케일이나 슬라임을 세정하기 위한 방법으로 유체의 흐름을 이용하여 스펀지 볼과 같은 세정볼을 튜브 내부로 강제로 통과시켜 튜브 내벽의 부착물을 제거하는 열교환기 튜브 세정장치 및 방법이 다수 출원되어 사용되고 있는데, 종래 출원된 장치 및 방법들은 세정볼 투입시 압축공기를 이용하거나 정,역회전용 순환펌프를 사용하여 세정볼을 통과시키게 되는데, 압축공기를 이용할 경우에는 세정볼의 투입 및 회수가 제대로 이루어지지 않고, 압축공기를 발생시키기 위한 별도의 설비가 설치되어야 하므로 설비비용의 증가와, 잦은 고장으로 인한 설비의 효율성이 떨어진다는 문제점이 있었고, 정,역회전용 순환펌프를 사용할 경우에는 일단, 정,역회전용 순환펌프의 가격이 고가이므로 설비비용이 많이 들고, 세정볼의 회수시 역회전하는 순환펌프의 흡인력에 의해 세정볼이 회수되므로 유체 흐름에 대한 유동저항이 증가하게 되고, 세정볼 간의 마찰에 의해 마모가 발생하여 세정볼의 사용수명이 짧아지게 되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법으로, 대한민국 등록특허공보 제10-0472308에는 이젝트를 이용한 열교환기 자동세정장치가 게재되어 있는데, 그 주요 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 일측엔 유입관(11) 타측엔 배출관(12)이 각각 형성되며, 내부에 전열관(13)들이 구비된 열교환기(10)와, 상기 열교환기(10)의 배출관(12)에 연결되며, 배출관(12)을 통해 배출된 유체 및 세정볼(32)을 각각 분리 할 수 있도록 내부에 분리판(22)을 구비한 볼 분리기(20)와, 상기 열교환기(10)나 세정볼저장탱크(30)로의 세정볼(32) 투입이나 회수가 이루어지도록 상기 유입관(11) 및 볼 분리기(20)의 볼 유출구(23)에 연결된 볼 투입도관(24) 및 볼 회수도관(26)과, 상기 볼 투입도관(24) 및 볼 회수도관(26)과 각기 연통되도록 병렬상태로 설치되며, 내부에 세정볼(32)을 포집할 수 있도록 포집망(34)이 구비된 세정볼저장탱크(30)와, 공급회수도관(36)을 통해 상기 세정볼저장탱크(30)의 하단과 연통되도록 설치되며, 세정볼(32)의 회수시 순환펌프(50)로부터 공급된 유체의 분사작용을 통해 볼 분리기(20)로부터 압력이 강하된 세정볼저장탱크(30) 내로 세정볼(32)이 회수되도록 하는 이젝트(40)와, 상기 유체배출관(28)으로부터 이젝트(40)를 거쳐 유체배출관(28)으로 재공급될 수 있도록 유체투입도관(62)과 유체유출도관(64)으로 구성된 바이패스관로(60)와, 상기 유체투입도관(62)에 설치되어 일방향 회전을 통해 세정볼(32)의 투입 및 회수가 이루어질 수 있게 이젝트(40)로 유체를 공급하는 순환펌프(50)와, 상기 이젝트(40) 출구측의 유체유출도관(64)에 설치되어 개폐에 따라 세정볼(32)이 회수되거나 투입되도록 하는 전동밸브(70)로 구성된 것을 특징으로 한다.

하지만, 상기와 같은 구성은 이젝트 출구측 도관에 설치된 전동밸브가 닫힌 상태에서 일방향으로 회전하는 순환펌프를 운전하여 세정볼이 포집된 세정볼저장탱크에 유체를 공급하고 공급된 유체를 통해 세정볼을 열교환기의 전열관 내에 투입함과 동시에 유체흐름을 통해 세정볼을 통과시켜 전열관 내의 스케일을 제거하는 세정작용을 이루고, 세정볼의 회수시 전동밸브를 개방한 상태에서 순환펌프를 운전 하여 이젝트에서 발생된 흡인력을 통해 압력이 강하된 세정볼저장탱크 내로 세정볼이 회수되도록 구성함으로써, 세정볼 투입 및 회수시간을 설치현장 여건에 따라 임의로 조절이 가능하여 세정볼 투입 및 회수가 원활이 이루어짐과 아울러 종래의 볼 분리기로 배출된 세정볼의 일시적 정체현상과, 정체현상으로 인해 야기되는 압력손실 및 세정볼의 마모를 방지할 수 있는 효과는 있으나, 그 구성이 복잡하여 설치비용 및 설치공간적인 측면을 고려하면 유체 배관직경 약 125A 미만의 소형 열교환기를 세정하기 위해서는 적용하기 어려운 단점이 있다.

또한, 최근들어 소형 셸앤튜브형 열교환기의 사용이 확대되어 그 시장규모가 확대되고 있는데, 이러한 소형 셸앤튜브형 열교환기를 세정하기 위한 세정장치의 공급은 제대로 이루어지지 않고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 세정볼을 통과시키기 위한 순환펌프나 부속배관이 필요없는 등 그 구성을 단순화하여 소형 열교환기에 적용이 가능한 소형 열교환기 자동 세정장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 유체흐름방향 전환장치를 이용하여 열교환기의 내부로 흐르는 유체의 흐름방향을 전환시킴으로써 양방향으로 열교환기를 세정시킬 수 있어 세정효과가 증대될 뿐만 아니라, 세정볼을 투입 및 회수하기 위한 부속배관과 장치들을 생략할 수 있어 설치비용 및 설치공간을 대폭 감소시킬 수 있는 소형 열교환기 자동 세정장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,

다수의 세정볼을 이용한 소형 열교환기 자동 세정장치에 있어서, 열교환기를 양방향으로 세정하기 위하여 유체의 흐름방향을 정 또는 역방향으로 전환하는 유체흐름방향 전환장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 내부에 전열관들이 구비된 열교환기와, 상기 열교환기에 연결 설치되어 열교환기의 내부로 유체를 공급하는 배관부와, 상기 배관부에 설치되어 유체의 흐름방향을 조절하는 유체흐름방향 전환장치와, 상기 유체흐름방향 전환 장치와 열교환기 사이의 일측에 연결 설치되어 세정볼을 수용하는 볼회수기 및 상기 유체흐름방향 전환장치와 열교환기 사이의 타측에 연결 설치되어 세정볼을 체류시키는 볼트랩장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 배관부는 열교환기 내부로 유체를 공급하기 위한 유체공급관과, 열교환기를 통과한 유체를 회수하기 위한 유체환수관과, 상기 유체흐름방향 전환장치와 볼회수기의 사이에 연결 설치되는 유체 공급/환수관과, 상기 볼회수기와 열교환기의 사이에 연결 설치되는 볼 공급/회수관과, 상기 열교환기와 볼트랩장치의 사이에 연결 설치되는 볼 회수/공급관 및 상기 볼트랩장치와 유체흐름방향 전환장치의 사이에 연결 설치되는 유체 환수/공급관으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유체흐름방향 전환장치는 4방밸브(4-ways valve)로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 유체흐름방향 전환장치는 2방밸브 4개를 조합하거나 3방밸브 2개를 조합하여 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 볼회수기에는 세정볼을 걸러내기 위한 제1거름망이 설치되고, 상기 제1거름망의 유체흐름방향 전환장치 측 상부에는 배관부를 통해 유입되는 유체의 흐름을 조절하기 위한 흐름조절판이 설치된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 볼회수기의 양측에는 상기 배관부와 연결 설치되는 배관연결부가 수평으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 볼트랩장치의 내부에는 유체의 흐름은 통과시키면서 세정볼을 걸러내기 위한 내통이 구비되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 내통은 세정볼이 측면으로 빠져나가지 않도록 하는 제1통수부와, 상기 제1통수부의 단부에 형성되어 세정볼이 한 곳에 몰리지 않도록 하는 비통수부와, 상기 비통수부의 단부에 형성되어 세정볼이 정면으로 빠져나가지 않도록 하는 제2통수부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비통수부의 단부에는 유체의 흐름이 원활이 이루어지도록 하기 위한 유체유도날개부가 연장 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 볼트랩장치의 내부에는 유체와 세정볼을 분리하기 위한 관통홀이 형성된 분리판이 설치되고, 볼트랩장치의 하부에는 분리된 세정볼을 걸러내기 위한 제2거름망이 구비된 볼홀더가 연결 설치된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 분리판의 하측 단부에는 세정볼의 배출 방향을 하측으로 유도하기 위한 유도플레이트가 절곡 형성되고, 상기 볼홀더에는 유체의 흐름을 제어하기 위한 전동밸브가 연결 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소형 열교환기 자동 세정장치에 의하면, 세정볼을 투입 및 회수하기 위한 압축기, 펌프 등의 별도 동력원이 필요없고, 현장에서 부속배관을 설치할 필요가 없어 장치구성을 매우 단순하게 할 수 있으므로, 장치 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 설치공간의 확보가 용이하여 그 동안 장치비용, 설치공간 등의 문제로 적용이 어려웠던 소형 열교환기에도 세정볼을 이용한 세정방식을 적용할 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면 유체흐름방향 전환장치를 이용하여 열교환기의 내부로 흐르는 유체의 흐름방향을 전환시킴으로써 세정볼이 양방향으로 열교환기 전열관을 세정시킬 수 있도록 하여 오염물질에 작용하는 세정볼의 힘 작용 방향을 정?역 교번적으로 작용할 수 있어 세정효과를 극대화할 수 있으며, 부속배관 설치가 필요없게 됨에 따라 세정볼의 이동경로를 대폭 단축시킬 수 있어 세정볼의 마모를 줄일 수 있는 효과를 추가로 갖는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 소형 열교환기 자동 세정장치의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 소형 열교환기 자동 세정장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 4의 (a),(b)는 도 2에 나타낸 본 발명 중 유체흐름방향 전환장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 5는 도 2에 나타낸 본 발명 중 볼회수기를 나타낸 정단면도이고, 도 6은 도 2에 나타낸 본 발명 중 볼트랩장치를 나타낸 정단면도이며, 도 7은 도 6에 나타낸 본 발명의 볼트랩장치 중 내통을 나타낸 사시도이고, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 소형 열교환기 자동 세정장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 10은 도 8에 나타낸 본 발명 중 볼트랩장치의 단면도 및 분리판의 상세도이다.

본 발명은 세정볼(150)을 열교환기(110)의 전열관(112) 내로 순환시켜 전열 관(112)의 내부를 항상 깨끗한 상태로 유지할 수 있도록 함으로써 전열성능을 향상시켜 냉각장치의 운전에 소비되는 에너지를 절약할 수 있는 소형 열교환기 자동 세정장치(100)에 관한 것으로, 종래와 같이 세정볼(150)을 투입 및 회수하기 위한 펌프 등을 필요로 하지 않고, 단순히 유체흐름방향 전환장치(120)를 이용하여 열교환기(110)의 내부로 흐르는 유체(냉각수)의 흐름방향을 전환시킴으로써 세정볼(150)을 정방향 또는 역방향으로 통과시켜 열교환기(110)의 전열관(112) 내부를 양방향으로 세정할 수 있도록 한 것에 특징이 있다.

따라서, 세정볼(150)을 순환시키기 위한 배관의 수와 길이를 줄일 수 있어 전체적인 구성을 단순화시킴으로써 설비의 제조비용을 줄임과 동시에 설치공간의 확보가 용이하여 소형 열교환기(110)에 적용이 용이한 장점이 있는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 소형 열교환기 자동 세정장치(100)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 열교환기(110), 배관부(130), 유체흐름방향 전환장치(120), 볼회수기(140) 및 볼트랩장치(160)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 열교환기(110)는 소형 열교환기(110)로, 폭넓은 범위의 열전달량을 얻을 수 있어 그 적용범위가 넓고, 신뢰성과 효율이 높은 셸앤튜브(shell & tube) 형태로 형성되어 있다. 상기 열교환기(110)의 내부에는 배관부(130)를 통해 유입되는 유체가 열교환기(110)의 내부를 유동하면서 피냉각유체와 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 하나 이상의 전열관(112)들이 설치되어 있다.

다음, 상기 배관부(130)는 열교환기(110)에 연결 설치되어 열교환기(110)의 내부로 유체와 세정볼(150)을 공급시킬 수 있도록 하는 것으로 후술하겠지만 유체 공급관(131)과, 유체환수관(132), 유체 공급/환수관(133), 볼 공급/회수관(134), 볼 회수/공급관(135) 및 유체 환수/공급관(136)으로 구성된다.

또한, 상기 유체흐름방향 전환장치(120)는 배관부(130)의 중심부에 설치되어 유체공급관(131)을 통해 들어오는 유체의 흐름방향을 조절하는 역할을 하는 것이고, 상기 볼회수기(140)는 유체흐름방향 전환장치(120)와 열교환기(110) 사이의 일측에 설치되어 열교환기(110)의 내부에 구비되는 전열관(112)을 세정하기 위한 세정볼(150)을 수용하여 보관하는 역할을 하는 것이며, 상기 볼트랩장치(160)는 유체흐름방향 전환장치(120)와 열교환기(110) 사이의 타측에 설치되어 1차적으로 열교환기(110)의 세정에 사용된 세정볼(150)을 유체와 분리하여 체류시키는 역할을 하는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 우선 상기 배관부(130)는 전술한 바와 같이 유체공급관(131)과, 유체환수관(132), 유체 공급/환수관(133), 볼 공급/회수관(134), 볼 회수/공급관(135) 및 유체 환수/공급관(136)으로 구성되는데, 상기 유체공급관(131)은 열교환기(110)의 내부를 유동하면서 피냉각유체와 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 유체를 공급하는 통로 역할을 하는 것이고, 상기 유체환수관(132)은 유체공급관(131)을 통해 공급되어 열교환기(110)의 내부를 통과하면서 열교환 및 세정에 사용된 유체를 외부로 배출시키는 통로 역할을 하는 것으로 상기 유체공급관(131) 및 유체환수관(132)의 일측 단부(유체공급관(131)과 유체환수관(132)이 만나는 지점)에는 유체흐름방향 전환장치(120)가 설치된다.

또한, 상기 유체 공급/환수관(133)은 유체흐름방향 전환장치(120)와 볼회수 기(140)의 사이에 연결 설치되어 유체공급관(131)을 통해 공급되는 유체를 볼회수기(140)로 공급하는 통로 역할을 하는 것인데, 상기 유체흐름방향 전환장치(120)에 의해 유체공급관(131)을 통해 공급되는 유체가 유체 환수/공급관(136)으로 보내지는 경우에는 열교환기(110)의 내부를 통과하면서 열교환 및 세정에 사용된 유체를 유체흐름방향 전환장치(120)를 통해 유체환수관(132)으로 배출시키는 통로 역할을 한다.

다음, 상기 볼 공급/회수관(134)은 볼회수기(140)와 열교환기(110)의 사이에 연결 설치되어 유체 공급/환수관(133)을 통해 공급된 유체의 흐름을 이용하여 유체와 세정볼(150)을 열교환기(150)의 내부로 투입시키는 통로 역할을 하는 것인데, 상기 유체흐름방향 전환장치(120)에 의해 유체공급관(131)을 통해 공급되는 유체가 유체 환수/공급관(136)으로 보내지는 경우에는 열교환기(110)의 내부를 통과하면서 열교환 및 세정에 사용된 유체와 세정볼(150)을 볼회수기(140)로 배출시키는 통로 역할을 하게 된다.

다음, 상기 볼 회수/공급관(135)은 열교환기(110)와 볼트랩장치(160)의 사이에 연결 설치되어 유체공급관(131)을 통해 공급되는 유체가 유체흐름방향 전환장치(120)에 의해 유체 공급/환수관(133)으로 공급되는 경우(이하, '정방향 통과'라 한다.)에는 열교환기(110)의 내부를 통과하면서 열교환 및 세정에 사용된 유체와 세정볼(150)을 볼트랩장치(160)로 배출시키는 통로 역할을 하고, 유체공급관(131)을 통해 공급되는 유체가 유체흐름방향 전환장치(120)에 의해 유체 환수/공급관(136)으로 공급되는 경우(이하, '역방향 통과'라 한다.)에는 유체 환수/공급 관(136)을 통해 공급되는 유체의 흐름을 이용하여 유체와 함께 볼트랩장치(160)의 내부에 체류된 세정볼(150)을 열교환기(110)의 내부로 공급하는 통로 역할을 하는 것이다.

또한, 상기 유체 환수/공급관(136)은 볼트랩장치(160)와 유체흐름방향 전환장치(120)의 사이에 연결 설치되어, 유체공급관(131)을 통해 공급되는 유체가 유체흐름방향 전환장치(120)에 의해 유체 공급/환수관(133)으로 공급되는 정방향 통과의 경우에는 볼트랩장치(160)에 의해 세정볼(150)이 걸러진 후의 유체를 유체흐름방향 전환장치(120)를 통해 유체환수관(132)으로 배출시키는 통로 역할을 하고, 그렇지 않은 경우, 즉 역방향 통과의 경우에는 유체공급관(131)을 통해 공급되는 유체를 볼트랩장치(160)로 공급하는 통로 역할을 하는 것이다.

이때, 상기 유체흐름방향 전환장치(120)로는 4방밸브(4-ways valve)(122)를 사용하여 4방밸브(122)의 각 방향에 유체공급관(131), 유체환수관(132), 유체 공급/환수관(133) 및 유체 환수/공급관(136)을 연결 설치함으로써 4방밸브(122)의 조작만으로 유체공급관(131)을 통해 공급되는 유체의 흐름방향을 전환시킬 수 있도록 하는 것이 바람직한데, 필요에 따라서는 도 4의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이 2방 밸브(124) 4개를 조합하거나, 3방 밸브(126) 2개를 조합하여 유체흐름방향 전환장치(120)를 구성함으로써 유체공급관(131), 유체환수관(132), 유체 공급/환수관(133) 및 유체 환수/공급관(136)이 서로 연통되도록 할 수도 있음은 물론이다.

한편, 상기 볼회수기(140)는 유체 공급/환수관(133)과 볼 공급/회수관(134)의 사이에 연결 설치되어 내부에 세정볼(150)을 수용할 수 있도록 하기 위한 것으 로, 상기 볼회수기(140)에는 도 5에 나타낸 바와 같이, 세정볼(150)을 걸러냄과 동시에 수용하기 위한 제1거름망(142)이 설치되고, 상기 제1거름망(142)의 유체흐름방향 전환장치(120) 측 상부에는 흐름조절판(144)이 설치되어 유체의 정방향 통과시 유체 공급/환수관(133)을 통해 유입되는 유체의 흐름을 조절하여 볼회수기(140) 내부에서 유체가 아래에서 위쪽으로 흐르도록 함으로써 제1거름망(142)에 수용된 상태의 세정볼(150)이 위쪽으로 상승하면서 후술할 배관연결부(146)를 통해 볼 공급/회수관(134)으로 배출될 수 있도록 구성되어 있다. 이때, 상기 흐름조절판(144)은 유체의 역방향 순환시 볼 공급/회수관(134)을 통해 유입되는 세정볼(150)이 제1거름망(142)에 수용되고 유체 공급/환수관(133)을 통해 빠져나가지 못하도록 하는 역할도 한다.

즉, 상기 볼회수기(140)의 상부 양측에는 각각 유체 공급/환수관(133) 및 볼 공급/회수관(134)에 연결되는 배관연결부(146)가 형성되는데, 상기 배관연결부(146) 중 유체 공급/환수관(133)에 연결되는 배관연결부(146)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 볼회수기(140)의 외통과 연결 설치되어 유체 공급/환수관(133)을 통해 유입되는 유체가 흐름조절판(144)에 의해 볼회수기(140)의 아래쪽으로 유입된 후 위쪽으로 상승하도록 함으로써 제1거름망(142)의 내부에 수용된 세정볼(150)을 상승시킬 수 있도록 하고, 볼 공급/회수관(134)에 연결되는 배관연결부(146)는 제1거름망(142)에 연결 설치되어 유체의 흐름에 의해 상승된 세정볼이 볼 공급/회수관(134)을 통해 배출될 수 있도록 구성된 것이다.

이때, 상기 한 쌍의 배관연결부(146)는 수평으로 설치되어 유체 공급/환수 관(133) 및 볼 공급/회수관(134)과 일직선으로 설치될 수 있도록 함으로써 본 발명에 따른 소형 열교환기 자동 세정장치(100)의 설치시 배관공사를 용이하도록 구성되어 있다. 즉, 종래에는 유체가 유입되는 일측 배관연결부(146)가 볼회수기(140)의 하부에 형성되어 하부로부터 유입되는 유체에 의해 세정볼이 상승하도록 하여 볼회수기(140)의 상부에 연결 설치된 타측 배관열결부(146)를 통해 배출되는 방식이므로 배관연결부(146)가 볼회수기(140)의 하부와 상부에 각각 형성되어 있어 열교환기 세정장치를 설치할 때 일직선으로 설치된 배관에 맞추기 위해 배관을 별도로 설치하여야 하는 번거로움이 있던 것임에 비해, 본 발명에 따른 소형 열교환기 자동 세정장치(100)는 볼회수기(140)의 양측 상부에 형성되는 배관연결부(146)를 수평으로 구성함으로써, 현장 설치시 별도의 배관을 설치할 필요가 없는 장점이 있는 것이다.

또한, 상기 볼회수기(140)의 상면에는 세정볼(150)의 유동상황 및 마모정도를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 투명부(148)가 설치된다.

한편, 상기 볼트랩장치(160)는 볼 회수/공급관(135)과 유체 환수/공급관(136)의 사이에 연결 설치되어 정방향 순환시에는 열교환기(110)로부터 배출되는 흐름으로부터 세정볼(150)을 걸러내어 유체만 유체 환수/공급관(136)을 통해 배출시키는 역할을 하고, 역방향 순환시에는 유체 환수/공급관(136)을 통해 유입되는 유체의 흐름에 의해 내부에 체류되는 세정볼(150)을 볼 회수/공급관(135)을 통해 배출시키는 역할을 하는 것으로, 상기 볼트랩장치(160)의 내부에는 정방향 순환시 유체의 흐름은 통과시키면서 세정볼(150)을 걸러내기 위한 내통(170)이 구비되어 있다.

이때, 상기 내통(170)은 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1통수부(172), 비통수부(174), 제2통수부(176)를 포함하여 구성되는데, 상기 제1통수부(172)는 일측 단부가 볼 회수/공급관(135)과 연통되도록 하여 내통(170)의 측면에 형성되어 세정볼(150)이 내통(170)의 측면을 통해 외측으로 빠져나가지 않도록 하는 역할을 하는 것이고, 상기 비통수부(174)는 제1통수부(172)의 타측 단부에 연장 형성되어 정방향 순환시 볼 회수/공급관(135)을 통해 유입되는 유체의 흐름에 의해 다수의 세정볼(150)이 내통의 유체 환수/공급관(136)측 단부에 몰리지 않고 서로 어느 정도 간격을 유지하면서 체류하도록 하는 역할을 하는 것이며, 상기 제2통수부(176)는 비통수부(174)의 단부에 수직으로 형성되어 세정볼(150)이 유체 환수/공급관(136)을 통해 빠져나가지 않도록 하는 역할을 하는 것이다.

또한, 상기 비통수부(174)의 단부에는 유체유도날개부(178)가 제2통수부(176)의 외측 수평방향으로 연장 형성되는데, 상기 유체유도날개부(178)는 역방향 순환시 유체 환수/공급관(136)을 통해 유입되는 유체 흐름의 직진성 부족을 해소하기 위한 것이다. 즉, 유체의 역방향 순환시 내통(170)의 내부에 체류되어 있는 세정볼(150)로 인하여 제2통수부(176)를 통해 유입되는 유체의 흐름이 제한을 받게 되어 유체 환수/공급관(136)을 통해 유입되는 유체가 볼트랩장치(160)의 내벽과 내통(170)의 외벽 사이에 형성된 공간부로 유입됨으로써 내통(170)의 내부에 체류되어 있는 세정볼(150)이 볼 회수/공급관(135)을 통해 잘 배출되지 못하는 경우가 발생할 수 있는데, 상기 유체유도날개부(178)는 유체 환수/공급관(136)을 통해 유입 되는 유체를 제2통수부(176) 방향으로 유도하여 제2통수부(176)를 통해 유입되는 유체의 직진성을 확보하도록 함으로써 내통(170)의 내부에 위치하는 세정볼(150)이 볼 회수/공급관(135)을 통해 원활히 배출될 수 있도록 하는 것이다.

한편, 도 8 내지 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 유체 흐름방향 전환을 이용한 소형 열교환기 자동 세정장치(100)의 다른 실시예에 의하면, 상기 볼트랩장치(160)의 내부에 내통(170) 대신에 분리판(180)이 형성되고, 볼트랩장치(160)의 하부에는 볼홀더(190)가 연결 설치될 수도 있는데, 상기 분리판(180)에는 유체와 세정볼(150)을 분리하기 위한 관통홀(182)이 형성되어 있고, 상기 볼홀더(190)에는 분리판(180)에 의해 분리된 세정볼(150)을 수용하기 위한 제2거름망(192)이 구비되어 있다.

즉, 상기 분리판(180)은 볼트랩장치(160)의 내부에 대각선 방향으로 설치되어 유체의 정방향 통과시 볼 회수/공급관(135)을 통해 유입되는 유체는 관통홀(182)을 통해 유체 환수/공급관(136)으로 배출시키고, 세정볼(150)은 볼트랩장치(160)의 내부에서 체류하도록 하는 것이다.

이때, 상기 분리판(180)의 하단부 가장자리에는 유도플레이트(184)가 내측으로 절곡 형성되어 있는데, 상기 유도플레이트(184)는 유체의 정방향 통과 후 세정장치(100)의 운행을 중지시키는 경우, 볼 회수/공급관(135)을 통해 유입되는 유체의 일정량과 세정볼(150)이 볼트랩장치(160)의 하부에 연결 설치된 볼홀더(190) 내측으로 유입되도록 진행방향을 전환시키는 역할을 하는 것이다.

또한, 상기 볼홀더(190)에는 전동밸브(194)가 연결 설치되는데 상기 전동밸 브(194)는 유체의 역방향 통과시 유체 환수/공급관(136)과 전동밸브(194) 사이에 연결 설치된 분기관(137)을 통해 유체가 볼홀더(190)로 공급되도록 함으로써 볼홀더(190)의 제2거름망(192)에 수용되어 있는 세정볼(150)이 볼 회수/공급관(135)을 통해 열교환기(110) 내부로 투입될 수 있도록 하는 것이다. 또한, 유체의 정방향 통과시 열교환기(110)의 전열관(112)의 세정작업을 마칠 경우 상기 전동밸브(194)를 개방하여 볼트랩장치(160)의 내부로 진입된 유체가 볼홀더(190) 방향으로 향하도록 함으로써 볼트랩장치(160)의 내부에서 체류하는 세정볼(150)들이 볼홀더(190)의 제2거름망(192)에 수용되도록 하는 역할도 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 소형 열교환기 자동 세정장치(100)의 작동과정을 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 2에 나타낸 본 발명에 따른 소형 열교환기 자동 세정장치(100)의 일실시예의 경우, 유체흐름방향 전환장치(120)를 조절하여 유체공급관(131)을 통해 유입되는 유체가 유체흐름방향 전환장치(120)를 통해 유체 공급/환수관(133) 측으로 공급되도록 한다(정방향 통과).

유체 공급/환수관(133)으로 공급된 유체는 볼회수기(140)로 유입되어 세정볼(150)과 함께 볼 공급/회수관(134)을 통해 열교환기(110)로 투입된다. 이때, 상기 볼회수기(140)로 유입되는 유체는 도 5에 나타낸 바와 같이, 흐름조절판(144)을 통해 볼회수기(140)의 하부 방향으로 유도되고, 볼회수기(140)의 바닥면에 의해 다시 상승되면서 제1거름망(142)에 수용되어 있는 세정볼(150)을 상승시키게 되어 세 정볼(150)이 볼 공급/회수관(134)으로 용이하게 배출될 수 있도록 구성되어 있다.

상기와 같이, 유체에 동반되어 열교환기(110)로 투입된 세정볼(150)은 전열관(112)의 내부를 정방향으로 통과하면서 전열관(112) 내벽에 부착된 오염물질을 세정하게 되고, 세정이 끝난 세정볼(150)들은 유체와 함께 열교환기(110)에 연결 설치된 볼 회수/공급관(135)을 통해 배출되어 볼트랩장치(160)의 내부에 볼 회수/공급관과 연결 설치된 내통(170)의 내부로 공급된다.

따라서, 상기 세정볼(150)은 내통(170)에 의해 걸러지게 되어 내통(170)의 내부에서 체류하게 되고, 유체는 내통(170)에 형성된 제1 및 제2통수부(172)(176)를 통해 빠져나가 유체 환수/공급관(136)과 유체흐름방향 전환장치(120)를 통과하여 유체환수관(132)을 통해 배출된다. 이때, 상기 내통(170)의 단부에는 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 비통수부(174)가 형성되어 내통(170)의 내부에서 체류하는 세정볼(150)들이 제2통수부(176) 측에서 몰려있지 않게 된다.

한편, 이와 같은 과정을 통해 볼회수기(140)에 저장되어 있던 세정볼(150)이 다 빠져나가거나, 내통(170)의 내부에 체류되는 세정볼(150)이 일정 수 이상이 되어 유체의 흐름이 원활하지 않게 되는 경우에는, 유체흐름방향 전환장치(120)를 전환하여 도 3에 나타낸 바와 같이, 유체공급관(131)을 통해 유입되는 유체가 유체 환수/공급관(136) 방향으로 흐르도록 한다(역방향 통과).

이와 같이, 유체의 흐름 방향을 전환시키게 되면 유체 환수/공급관(136)을 통해 볼트랩장치(160)로 유입되는 유체의 흐름에 의해 내통(170)의 내부에서 체류하고 있던 세정볼(150)들이 볼 회수/공급관(135)을 통해 다시 열교환기(110)의 내 부로 공급된다. 열교환기(110)의 내부로 공급된 세정볼(150)은 전열관(112)의 내부를 역방향으로 통과하면서 이전 과정에서 미처 세정되지 못한 오염물질들을 세정하게 된다.

상기와 같이, 전열관(112)의 세정에 사용된 세정볼(150)들은 유체의 흐름에 의해 다시 볼 공급/회수관(134)을 통해 볼회수기(140)로 유입되어 제1거름망에 의해 걸러져서 수용되고, 유체는 유체 공급/환수관(133) 및 유체흐름방향 전환장치(120)를 통과하여 유체환수관(132)을 통해 배출된다.

이러한 유체의 역방향 흐름에 의해 볼트랩장치(160)의 내통(170)에 체류되어 있던 세정볼(150)들이 모두 빠져나가게 되면, 다시 유체흐름방향 전환장치(120)를 전환시켜 유체공급관(131)을 통해 유입되는 유체가 유체 공급/환수관(133) 방향으로 흐르도록 하여 세정볼(150)들이 정방향으로 전열관(112)의 내부를 통과하도록 하고, 이러한 과정을 10번 정도 반복하여 열교환기(110)의 전열관(112)이 왕복으로 10번 정도 세정하고, 마지막으로 세정볼(150)들이 볼회수기(140)의 제1거름망(142)으로 회수되도록 한 후 본 발명에 따른 소형 열교환기 자동 세정장치(100)의 운전을 종료한다.

다음, 도 8 및 도 9에 나타낸 본 발명에 따른 소형 열교환기 자동 세정장치(100)의 다른 실시예의 경우, 유체흐름방향 전환장치(120)를 이용하여 유체공급관(131)을 통해 유입되는 유체의 방향을 전환하여 열교환기(110)의 전열관(112) 내부를 양방향으로 세정하는 것은 전술한 일실시예와 동일하지만, 볼트랩장치(160)의 구성에 차이가 있어, 세정볼(150)이 정방향으로 열교환기(110)의 내부를 통과한 후 볼트랩장치(160)에서 역방향으로 전환되는 과정 및 세정작업 후 세정볼(150)을 저장하는 위치에서 차이가 있다.

즉, 유체흐름방향 전환장치(120)에 의해 정방향으로 유체를 공급하면, 볼회수기(140)에 저장되어 있던 세정볼(150)은 유체의 흐름에 의해 열교환기(110)의 전열관(112) 내부를 통과하면서 세정한 후 볼 회수/공급관(135)을 통해 유체와 함께 볼트랩장치(160)의 내부로 유입되는데, 이때 상기 세정볼(150)은 볼트랩장치(160)의 내부에 대각선으로 설치된 분리판(180)에 의해 걸러져서 체류하게 되고, 유체는 상기 분리판(180)에 형성된 관통홀(182)을 통해 빠져나가 유체 환수/공급관(136)과 유체흐름방향 전환장치(120)를 통과하여 유체환수관(132)을 통해 배출된다. 이때, 상기 볼트랩장치(160)에 연결 설치되는 전동밸브(194)는 계속 닫혀있는 상태로 있다.

다음, 볼회수기(140)에 저장되어 있던 세정볼(150)이 다 빠져나가거나, 볼트랩장치(160)의 내부에 체류되는 세정볼(150)이 일정 수 이상이 되어 유체의 흐름이 원활하지 않게 되는 경우에는, 유체흐름방향 전환장치(120)를 전환하여 도 9에 나타낸 바와 같이, 유체공급관(131)을 통해 유입되는 유체가 유체 환수/공급관(136) 방향으로 흐르도록 함으로써 볼트랩장치(160)에 체류하고 있던 세정볼(150)이 열교환기(110)의 전열관(112) 내부를 역방향으로 통과하도록 하여 세정하고, 볼 공급/회수관(134)를 통해 배출되어 볼회수기(140)에 수용된다.

이와 같은 과정을 마찬가지로 하루에 10회 정도 반복하여 열교환기(110)의 전열관(112) 내부를 깨끗하게 유지시킬 수 있도록 하는데, 도 8 및 도 9에 나타낸 본 발명의 다른 실시예는 세정볼(150)을 볼회수기(140)와 볼홀더(190), 즉 두 곳에서 저장할 수 있는 장점이 있다. 다시 말하면, 전술한 본 발명의 일실시예는 세정볼(150)을 역방향으로 통과시킨 후 볼회수기(140)의 제1거름망(142) 내부에 세정볼(150)을 수용한 상태에서 세정장치(100)의 운행을 중지하여야 했지만, 본 발명의 다른 실시예는 볼회수기(140)와 볼홀더(190)에 세정볼(150)을 수용할 수 있으므로 사용자의 선택에 의해 정방향 통과 후 또는 역방향 통과 후에 운행을 중지시킬 수 있는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 세정볼(150)을 정방향으로 통과시킨 후 세정장치(100)의 운행을 중지시킬 경우에는 전동밸브(194)를 열어 볼 회수/공급관(135)을 통해 볼트랩장치(160)로 유입되는 유체의 흐름을 볼트랩장치(160)의 하부에 연결 설치된 볼홀더(190) 방향으로 유도함으로써 볼트랩장치(160)의 내부에서 체류하고 있는 세정볼(190)들이 상기 유체의 흐름에 의해 볼홀더(190)에 구비되는 제2거름망(192)에 수용되도록 한 후 전동밸브(194)를 닫아서 세정볼(150)들이 유체의 흐름에 방해되지 않도록 한다. 이때, 볼트랩장치(160)의 내부에 설치된 분리판(180)의 하단부에 형성된 유도플레이트(184)는 유체의 일정량과 세정볼(150)이 볼트랩장치(160)의 하부에 연결 설치된 볼홀더(190) 내측으로 유입되도록 유도하게 된다.

또한, 세정볼(150)들이 제2거름망(192)에 수용된 상태로 있는 경우에, 다시 세정장치(100)를 작동시켜 세정볼(190)을 열교환기(110)의 내부로 통과시키기 위해서는 우선, 유체흐름방향 전환장치(120)를 조절하여 유체공급관(131)으로부터 공급되는 유체가 역방향, 즉 유체 환수/공급관(136)을 통해 흐르도록 한 후, 전동밸 브(194)를 개방하여 유체 환수/공급관(136)으로 흐르는 유체가 분기관(137)을 통해 볼홀더(190)의 하부로 유입되도록 함으로써 제2거름망(192)의 내부에 수용된 상태의 세정볼(150)들이 상승하여 볼 회수/공급관(135)을 통해 열교환기(110)의 내부로 투입되도록 하는 것이다. 이때, 제2거름망(192)의 내부에 수용된 세정볼(150)들이 모두 빠져나가게 되면 다시 전동밸브(194)를 닫아서 유체가 분기관(137) 쪽으로 유입되지 않도록 하여 배관부(130)의 내부를 원활히 통과할 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명에 따른 소형 열교환기 자동 세정장치(100)는 유체흐름방향 전환장치(120)를 이용하여 열교환기(110)의 내부로 흐르는 유체의 흐름방향을 전환하여 세정볼(150)이 양방향으로 열교환기(110) 전열관(112)을 세정시킬 수 있도록 함으로써 오염물질에 작용하는 세정볼(150)의 힘 작용 방향을 정?역 교번적으로 작용할 수 있어 세정효과를 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 세정볼(150)을 투입 및 회수하기 위한 압축기, 펌프 등의 별도 동력원이 필요없고, 현장에서 부속배관을 설치할 필요가 없어 장치구성을 매우 단순하게 할 수 있으므로, 장치 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 설치공간의 확보가 용이하여 그 동안 장치비용, 설치공간 등의 문제로 적용이 어려웠던 소형 열교환기에도 세정볼(150)을 이용한 세정방식을 적용할 수 있는 등의 다양한 장점이 있는 것이다.

전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

도 1은 종래의 이젝트를 이용한 열교환기 자동세정장치를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 유체 흐름방향 전환을 이용한 소형 열교환기 자동 세정장치를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 4의 (a),(b)는 도 2에 나타낸 본 발명 중 유체흐름방향 전환장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 5는 도 2에 나타낸 본 발명 중 볼회수기를 나타낸 정단면도.

도 6은 도 2에 나타낸 본 발명 중 볼트랩장치를 나타낸 정단면도.

도 7은 도 6에 나타낸 본 발명의 볼트랩장치 중 내통을 나타낸 사시도.

도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 유체 흐름방향 전환을 이용한 소형 열교환기 자동 세정장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 10은 도 8에 나타낸 본 발명 중 볼트랩장치의 단면도 및 분리판의 상세도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : (자동)세정장치 110 : 열교환기

112 : 전열관 120 : 유체흐름방향 전환장치

122 : 4방밸브 124 : 2방밸브

126 : 3방밸브 130 : 배관부

131 : 유체공급관 132 : 유체환수관

133 : 유체 공급/환수관 134 : 볼 공급/회수관

135 : 볼 회수/공급관 136 : 유체 환수/공급관

137 : 분기관 140 : 볼회수기

142 : 제1거름망 144 : 흐름조절판

146 : 배관연결부 148 : 투명부

150 : 세정볼 160 : 볼트랩장치

170 : 내통 172 : 제1통수부

174 : 비통수부 176 : 제2통수부

178 : 유체유도날개부 180 : 분리판

182 : 관통홀 184 : 유도플레이트

190 : 볼홀더 192 : 제2거름망

194 : 전동밸브

Claims

다수의 세정볼을 이용하되, 배관부, 볼회수기, 볼트랩장치를 포함하여 이루어지는 소형 열교환기 자동 세정장치에 있어서,

배관부에 구비되되, 열교환기를 양방향으로 세정하기 위하여 유체(냉각수)의 흐름방향을 정 또는 역방향으로 전환하는 유체흐름방향 전환장치를 포함하여 이루어지고,

상기 배관부는 열교환기 내부로 유체를 공급하기 위한 유체공급관과, 열교환기를 통과한 유체를 회수하기 위한 유체환수관과, 상기 유체흐름방향 전환장치와 볼회수기의 사이에 연결 설치되는 유체 공급/환수관과, 상기 볼회수기와 열교환기의 사이에 연결 설치되는 볼 공급/회수관과, 상기 열교환기와 볼트랩장치의 사이에 연결 설치되는 볼 회수/공급관 및 상기 볼트랩장치와 유체흐름방향 전환장치의 사이에 연결 설치되는 유체 환수/공급관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 열교환기 자동 세정장치.
내부에 전열관들이 구비된 열교환기와,

상기 열교환기에 연결 설치되어 열교환기의 내부로 유체(냉각수)를 공급 및 회수하는 배관부와,

상기 배관부에 설치되어 유체의 흐름방향을 조절하는 유체흐름방향 전환장치와,

상기 유체흐름방향 전환장치와 열교환기 사이의 일측에 연결 설치되어 세정볼을 수용하는 볼회수기 및

상기 유체흐름방향 전환장치와 열교환기 사이의 타측에 연결 설치되어 세정볼을 체류시키는 볼트랩장치를 포함하여 구성되고,

상기 배관부는 열교환기 내부로 유체를 공급하기 위한 유체공급관과, 열교환기를 통과한 유체를 회수하기 위한 유체환수관과, 상기 유체흐름방향 전환장치와 볼회수기의 사이에 연결 설치되는 유체 공급/환수관과, 상기 볼회수기와 열교환기의 사이에 연결 설치되는 볼 공급/회수관과, 상기 열교환기와 볼트랩장치의 사이에 연결 설치되는 볼 회수/공급관 및 상기 볼트랩장치와 유체흐름방향 전환장치의 사이에 연결 설치되는 유체 환수/공급관으로 구성되며,

상기 볼회수기에는 세정볼을 걸러내기 위한 제1거름망이 설치되고, 상기 제1거름망의 유체흐름방향 전환장치 측 상부에는 배관부를 통해 유입되는 유체의 흐름을 조절하기 위한 흐름조절판이 설치되고,

상기 볼회수기의 양측에는 상기 배관부와 연결 설치되는 배관연결부가 수평으로 형성된 것을 특징으로 하는 소형 열교환기 자동 세정장치.
삭제
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 유체흐름방향 전환장치는 4방밸브(4-ways valve)로 구성된 것을 특징으로 하는 소형 열교환기 자동 세정장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 유체흐름방향 전환장치는 2방밸브 4개를 조합하거나 3방밸브 2개를 조합하여 구성된 것을 특징으로 하는 소형 열교환기 자동 세정장치.
삭제
삭제
제 2항에 있어서,

상기 볼트랩장치의 내부에는 유체의 흐름은 통과시키면서 세정볼을 걸러내기 위한 내통이 구비되는 것을 특징으로 하는 소형 열교환기 자동 세정장치.
제 8항에 있어서,

상기 내통은 세정볼이 측면으로 빠져나가지 않도록 하는 제1통수부와, 상기 제1통수부의 단부에 형성되어 세정볼이 한 곳에 몰리지 않도록 하는 비통수부와, 상기 비통수부의 단부에 형성되어 세정볼이 정면으로 빠져나가지 않도록 하는 제2통수부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소형 열교환기 자동 세정장치.
제 9항에 있어서,

상기 비통수부의 단부에는 유체의 흐름이 원활이 이루어지도록 하기 위한 유체유도날개부가 연장 형성된 것을 특징으로 하는 소형 열교환기 자동 세정장치.
제 2항에 있어서,

상기 볼트랩장치의 내부에는 유체와 세정볼을 분리하기 위한 관통홀이 형성된 분리판이 설치되고, 볼트랩장치의 하부에는 분리된 세정볼을 걸러내기 위한 제2거름망이 구비된 볼홀더가 연결 설치된 것을 특징으로 하는 소형 열교환기 자동 세정장치.
제 11항에 있어서,

상기 분리판의 하측 단부에는 세정볼의 배출 방향을 하측으로 유도하기 위한 유도플레이트가 절곡 형성되고, 상기 볼홀더에는 유체의 흐름을 제어하기 위한 전동밸브가 연결 설치된 것을 특징으로 하는 소형 열교환기 자동 세정장치