KR102620053B1 - 열교환기 및 이를 구비하는 원전 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따르면, 유체가 유입되는 유입헤더 및 상기 유체가 배출되는 배출헤더가 형성된 바디; 상기 바디에 수용되고, 상기 유입헤더로부터 유입된 상기 유체가 상기 배출헤더로 유동되기 위한 유로를 제공하는 유로모듈이 형성되는 하나 이상의 플레이트; 및 적어도 일부가 상기 바디에 수용되고, 일방향으로 이동 또는 회전함으로써 선택적으로 상기 유로의 일부분 또는 전부를 개폐하거나 상기 유로의 방향을 변경하여 상기 유체의 유동을 조절하는 유로조절부를 포함하는, 열교환기가 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 열교환기 및 이를 구비하는 원전에 대한 발명이다.
원자로의 출력은 대형 상용 원전에서 보통 100%로 일정하게 유지되는 것이 일반적이며, 원전의 연료비가 화력 등 타 주요 발전원에 비해 저렴하기 때문에 100%의 출력을 유지하는 것이 가장 경제적이다. 그러나 최근 새롭게 시장이 개척되고 있는 중소형 원자로는, 낮은 인구밀도를 갖는 지역이나 도서지역 등에 보급될 수 있고, 이 경우 수요의 변동 폭이 크기 때문에 원자로가 항상 100%로 운전하면서 기저부하를 담당하기 어려울 수 있다.
또한. 인구밀도가 높은 선진국에서도 신재생에너지의 비율이 증가함에 따라 전력거래시장에서 초 단위로 변동되는 가격으로 전력을 판매해야 하는 스마트그리드 시스템이 구축되는 지역이 증가하고 있다. 이 경우, 전력 수요에 비해 공급이 초과될 때 전력 단가가 매우 낮아질 수 있다. 이에 따라, 최근에는 원전 건설을 고려하는 사업자의 중요한 사업 판단 기준 중 하나인 원전의 경제성을 향상시키기 위해 출력의 자유로운 조절 능력을 갖는 원자로가 연구되고 있다.
한편, 원자로에는 노심에서 발생한 열을 사용하기 위해 열교환기가 필요하다. 이러한 열교환기는 인쇄기판형 열교환기(printed circuit heat exchanger, PCHE)일 수 있다. 인쇄기판형 열교환기는 금속 평판에 화학적 식각(chemical etching)을 통해 유로를 생성한 뒤, 금속평판들을 확산접합(diffusion bonding)하여 생산되는 열교환기이다. 직사각형 평판을 적층하여 확산접합된 열교환기는 보통 직육면체 블록 형상을 갖게 된다.
다만, 종래의 인쇄기판형 증기발생기의 유로 길이(직육면체 블록의 길이와 연관이 큼)의 최적값은 100% 출력에서의 운전 조건에 맞게 설계되어 있다. 이에 따라 원자로가 낮은 출력조건에서 운전할 경우, 불필요하게 긴 유로 길이로 인해 압력손실이 나타나게 되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 원자로 운전 조건에 따라 압력손실을 줄일 수 있는 열교환기, 특히 인쇄기판형 열교환기 및 이를 포함하는 원전을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유체가 유입되는 유입헤더 및 상기 유체가 배출되는 배출헤더가 형성된 바디; 상기 바디에 수용되고, 상기 유입헤더로부터 유입된 상기 유체가 상기 배출헤더로 유동되기 위한 유로를 제공하는 유로모듈이 형성되는 하나 이상의 플레이트; 및 적어도 일부가 상기 바디에 수용되고, 일방향으로 이동 또는 회전함으로써 선택적으로 상기 유로의 일부분 또는 전부를 개폐하거나 상기 유로의 방향을 변경하여 상기 유체의 유동을 조절하는 유로조절부를 포함하는, 열교환기가 제공될 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 유로조절부를 통해 플레이트에 형성된 유로에서 원하는 부분만을 활용하도록 함으로써 열교환기의 특성을 조절할 수 있다.
또한, 저출력 운전 등 필요한 경우 유로조절부를 통해 입구측 오리피스의 압력손실계수를 증가시켜 유동불안정성을 억제할 수 있고, 원전 사고 발생 시, 피동잔열제거계통의 잔열 제거가 진행될 때, 유로조절부를 통해 유로모듈의 압력손실을 낮추어 열제거량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원전의 인쇄기판형 열교환기를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트에 형성된 유로모듈을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부에 형성된 오리피스가 연결유로와 연통된 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부에 형성된 오리피스와 연결유로가 차단되고, 조절유로와 연결유로가 연통된 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제2 방향을 중심으로 회전 이동될 때의 모습을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제1 방향으로 이동될 때의 모습을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제2 방향으로 이동될 때의 모습을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제1 방향으로 이동될 때, 복수의 조절유로의 모습을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제2 방향으로 이동될 때, 복수의 조절유로의 모습을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제2 방향을 중심으로 회전 이동될 때, 복수의 조절유로의 모습을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제2 방향을 중심으로 회전 이동될 때, 유입유로와 복수의 연결유로 모습을 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제1 방향으로 이동될 때, 유입유로와 복수의 연결유로 모습을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제2 방향으로 이동될 때, 유입유로와 복수의 연결유로 모습을 나타낸 도면이다.
도 19 내지 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부재가 복수의 유로조절부에 연결되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트에 형성된 유로모듈을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부에 형성된 오리피스가 연결유로와 연통된 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부에 형성된 오리피스와 연결유로가 차단되고, 조절유로와 연결유로가 연통된 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제2 방향을 중심으로 회전 이동될 때의 모습을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제1 방향으로 이동될 때의 모습을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제2 방향으로 이동될 때의 모습을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제1 방향으로 이동될 때, 복수의 조절유로의 모습을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제2 방향으로 이동될 때, 복수의 조절유로의 모습을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제2 방향을 중심으로 회전 이동될 때, 복수의 조절유로의 모습을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제2 방향을 중심으로 회전 이동될 때, 유입유로와 복수의 연결유로 모습을 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제1 방향으로 이동될 때, 유입유로와 복수의 연결유로 모습을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로조절부가 제2 방향으로 이동될 때, 유입유로와 복수의 연결유로 모습을 나타낸 도면이다.
도 19 내지 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부재가 복수의 유로조절부에 연결되는 모습을 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원전(1)에 대하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 원전(1)은 원자로를 통해 핵분열을 일으키기 위한 시설로, 핵분열에 의해 발생되는 증기를 통해 발전할 수 있다. 이러한 원전(1)은 인쇄기판형 열교환기(10), 액추에이터(20) 및 연결부재(30)를 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 7을 더 참조하면, 열교환기(10)는 서로 열교환될 수 있는 고온의 유체와 저온의 유체가 유동할 수 있는 장치이다. 이러한 열교환기(10)는 인쇄기판형 열교환기일 수 있다. 고온의 유체와 저온의 유체는 인쇄기판형 열교환기(10) 내부로 유입되어 서로 열교환할 수 있다. 이하, 인쇄기판형 열교환기(10) 내부로 유입되는 고온의 유체는 제1 유체라 하고, 인쇄기판형 열교환기(10) 내부로 유입되는 저온의 유체는 제2 유체라 한다. 또한, 제1 유체는 상대적으로 고온의 원자로냉각재일 수 있고, 제2 유체는 상대적으로 저온의 급수일 수 있다. 또한, 제1 유체는 제2 유체와 열교환되어 저온으로 형성되어 인쇄기판형 열교환기(10)로부터 배출되고, 제2 유체는 제1 유체와 열교환되어 고온으로 형성되어 열교환기(10)로부터 배출될 수 있다. 또한, 열교환기(10)는 증기발생기일 수 있다. 이러한 증기발생기에 의해, 제2 유체는 후술할 제2 유로모듈 내에서 제1 유체로부터 전달받는 열에 의해 비등하여 증기로 변환될 수 있다.
또한 인쇄기판형 열교환기(10)는 복수 개로 형성될 수 있다. 이러한 인쇄기판형 열교환기(10)는 서로 이격되어 배치되거나 적층될 수 있다. 예를 들어, 복수의 인쇄기판형 열교환기(10)는 후술할 제2 방향을 따라 나열될 수 있다. 이러한 인쇄기판형 열교환기(10)는 바디(100), 플레이트(200), 유로조절부(300), 오리피스(400)를 포함할 수 있다.
바디(100)는 인쇄기판형 열교환기(10)의 전체적인 외관을 제공하는 하우징과 다른 구성들을 지지하는 프레임을 포함할 수 있다. 바디(100)는 복수의 플레이트(200)를 수용할 수 있다. 또한, 바디(100)에는 유입헤더(110)와 배출헤더(120)가 형성될 수 있다.
유입헤더(110)는 유체가 인쇄기판형 열교환기(10) 내부로 유입되기 위한 복수의 유로를 제공할 수 있다. 다시 말해, 유체는 유입헤더(110)를 통해 인쇄기판형 열교환기(10) 내부로 유입될 수 있다. 또한, 유입헤더(110)는 복수 개로 형성될 수 있다. 복수 개의 유입헤더(110)는 제1 유체가 유입되는 제1 유입헤더와 제2 유체가 유입되는 제2 유입헤더를 포함할 수 있다.
배출헤더(120)는 인쇄기판형 열교환기(10) 내부에서 유동되는 유체를 인쇄기판형 열교환기(10) 외부로 배출할 수 있다. 또한, 배출헤더(120)는 복수 개로 형성될 수 있다. 복수 개의 배출헤더(120)는 제1 유체가 배출되는 제1 배출헤더와 제2 유체가 배출되는 제2 배출헤더를 포함할 수 있다.
플레이트(200)는 유입헤더(110)로부터 유입된 유체가 배출헤더(120)로 유동되기 위한 복수의 유로를 제공하는 유로모듈(210)이 형성될 수 있다. 다시 말해, 유로모듈(210)은 유입헤더(110)와 배출헤더(120)에 연결될 수 있다. 또한, 플레이트(200)는 복수 개로 형성되어 서로 적층될 수 있다. 이러한 복수의 플레이트는 확산접합에 의해 조립될 수 있다. 복수 개의 플레이트(200)는 복수의 제1 플레이트 및 복수의 제2 플레이트를 포함할 수 있으며, 복수의 제1 플레이트와 복수의 제2 플레이트는 서로 교번하여 적층될 수 있다. 이러한 복수의 제1 플레이트의 유로모듈(210)에는 제1 유체가 유동되고, 복수의 제2 플레이트의 유로모듈(210)에는 제2 유체가 유동될 수 있다. 이하, 제1 플레이트에 형성된 유로모듈(210)을 제1 유로모듈이라 하고, 제2 플레이트에 형성된 유로모듈(210)을 제2 유로모듈이라 하겠다. 이러한 유로모듈(210)은 전달유로부(211), 연결유로(212), 유입유로(213), 조절부유로(214)를 포함할 수 있다.
전달유로부(211)는 서로 연통되고 유체를 배출헤더(120)로 유동하기 위한 복수의 유로를 제공할 수 있다. 이러한 전달유로부(211)는 복수 개로 형성될 수 있다. 이러한 경우 유체는 유로조절부(300)에 의해 복수의 전달유로부(211) 중 하나 이상으로 유동될 수 있다. 예를 들어, 복수의 전달유로부(211)는 유체의 유동 방향을 따라 나열될 수 있다. 복수의 전달유로부(211)는 제1 전달유로부(211a) 및 제2 전달유로부(211b)를 포함할 수 있다.
제1 전달유로부(211a)는 배출헤더(120)와 연통되고, 제2 전달유로부(211b)는 제1 전달유로부(211a)와 연통될 수 있다. 유체는 유로조절부에 의해 제1 전달유로부(211a) 또는 제2 전달유로부(211b) 중 하나 이상으로 유동될 수 있다. 다시 말해, 유체는 유로조절부(300)에 의해 제2 전달유로부(211b)와 제1 전달유로부(211a)를 순차적으로 통과하여 배출헤더(120)로 유동되거나, 제2 전달유로부(211b)로 유입되지 않고, 제1 전달유로부(211a)를 통해 배출헤더(120)로 유동될 수 있다.
연결유로(212)는 전달유로부(211) 각각에 연결되어 유입헤더(110)로부터 유입되는 유체를 복수의 전달유로부(211)로 전달하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 복수의 연결유로(212)는 제1 전달유로부(211a)의 유로와 제2 전달유로부(211b)의 유로에 각각 연결될 수 있다. 또한, 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상은 하나 이상의 유로조절부(300)에 의해 개폐될 수 있다. 다시 말해, 유체는 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상을 통해 상기 복수의 전달유로부(211) 중 하나 이상으로 유동될 수 있다.
유입유로(213)는 유입헤더(110)로부터 유입되는 유체가 복수의 연결유로(212) 중 적어도 일부에 유동되기 위한 유로를 제공할 수 있다. 다시 말해, 유입유로(213)는 유입헤더(110)와 복수의 연결유로(212)에 연결될 수 있다. 이러한 유입유로(213)에 의해, 유입헤더(110)로부터 유입되는 유체는 복수의 연결유로(212) 중 개방된 연결유로(212)로 유동될 수 있다.
조절부유로(214)는 유로조절부(300)가 이동되는 공간을 제공할 수 있다. 다시 말해, 조절부유로(214) 내부에서 유로조절부(300)가 이동되어 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상을 개폐할 수 있다. 이러한 조절부유로(214)는 복수의 연결유로(212) 상에 배치되거나, 유입유로(213)와 복수의 연결유로(212)가 합지되는 부분에 배치될 수 있다. 또한, 조절부유로(214)가 유입유로(213)와 복수의 연결유로(212)가 합지되는 부분에 배치될 경우, 유입유로(213)에서 유동되는 유체는 조절부유로(214)를 통해 복수의 연결유로(212) 중 개방된 연결유로(212)로 유동될 수 있다. 또한, 조절부유로(214)의 내부 공간의 제1 방향으로의 길이는, 유로조절부(300)가 제1 방향을 따라 이동할 경우, 유로조절부(300)의 제1 방향으로 형성된 길이보다 크게 형성될 수 있다. 다시 말해, 조절부유로(214)는 유로조절부(300)가 제1 방향으로 이동될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
유로조절부(300)는 적어도 일부가 바디(100)에 수용되고, 액추에이터(20)에 의해 이동되어 유체의 유동을 조절할 수 있다. 다시 말해, 유로조절부(300)는 일방향으로 이동 또는 회전함으로써 선택적으로 유로모듈(210)에 제공된 유로의 일부분 또는 전부를 개폐하거나 유로의 방향을 변경할 수 있다. 예를 들어, 유로조절부(300)는 도 8에 도시된 바와 같이 원기둥, 사각기둥, 삼각기둥, 기타 다각기둥이나 원뿔 등 다각뿔 형태와 같이 다양하게 형성될 수 있다.
이러한 유로조절부(300)는 조절부유로(214)에 적어도 일부가 수용될 수 있다. 또한, 유로조절부(300)는 복수의 플레이트(200) 및 바디(100)를 관통하여 각 플레이트(200)의 유로모듈(210)에서 유동되는 유체의 유동을 조절할 수 있다. 예를 들어, 유로조절부(300)는 복수의 플레이트(200)를 관통하여, 제1 유로모듈에서 유동되는 제1 유체의 유동 및 제2 유로모듈에서 유동되는 제2 유체의 유동 중 하나 이상을 조절할 수 있다. 또한, 유로조절부(300)는 제1 유로모듈 및 제2 유로모듈 중 하나 이상에 배치될 수 있다.
유로조절부(300)와 플레이트(200) 사이에는 유체가 누설되는 것을 차단하기 위하여 개스킷(gasket)이 구비될 수 있다. 개스킷(gasket)은 금속으로 이루어질 수 있다.
또한, 유로조절부(300)는 복수 개로 구비되어, 유로모듈(210)에서 유동되는 유체의 유동을 제어할 수 있다. 복수 개의 유로조절부(300)는 열교환기(10)에 각각 구비될 수 있다. 또한, 복수 개의 유로조절부(300)는 하나의 열교환기(10)에 구비될 수 있다. 또한 복수 개의 유로조절부(300)는 복수 개의 열교환기(10)가 제2 방향을 따라 나열될 경우, 제2 방향으로 나열되어 일체로 형성될 수 있다. 다시 말해, 하나의 유로조절부(300)가 제2 방향으로 나열되는 복수의 열교환기(10)의 바디(100)를 관통할 수 있다.
또한, 유로조절부(300)는 유체의 유동을 조절하기 위해, 플레이트(200)부의 표면을 따라 제1 방향으로 이동하거나, 제1 방향을 중심으로 회전되거나, 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 이동하거나, 제2 방향을 중심으로 회전될 수 있다. 이러한 유로조절부(300)는 복수의 연결유로(212) 각각에 배치되거나, 복수의 연결유로(212)끼리 합지되는 부분에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 방향과 교차하는 제2 방향은 플레이트(200)의 표면에 수직한 방향(도면의 z방향)일 수 있으나 이에 한정되는 것이 아니다.
먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여, 유로조절부(300)가 복수 개로 구비되어 복수의 연결유로(212) 각각에 배치되는 것에 대하여 설명하겠다.
복수의 유로조절부(300)는 액추에이터(20)에 의해 제1 방향 또는 제2 방향을 따라 이동되거나 제2 방향을 중심으로 회전되어 복수의 연결유로(212)를 개폐할 수 있다. 이러한 복수의 유로조절부(300)는 게이트 밸브(gate valve)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개의 유로조절부(300)는 제1 유로조절부(300-1) 및 제2 유로조절부(300-2)를 포함할 수 있다. 제1 유로조절부(300-1)는 제1 방향 또는 제2 방향을 따라 이동하거나 제2 방향을 중심으로 회전되어 복수의 연결유로(212) 중 어느 하나인 제1 연결유로를 개폐할 수 있다. 제2 유로조절부(300-2)는 제1 방향 또는 제2 방향을 따라 이동하거나 제2 방향을 중심으로 회전되어 복수의 연결유로(212) 중 다른 하나인 제2 연결유로를 개폐할 수 있다. 다시 말해, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 유로조절부(300-1)가 제1 연결유로를 폐쇄하고, 제2 유로조절부(300-2)가 제2 연결유로를 개방할 경우, 유체는 제2 연결유로를 통해 제2 전달유로부(211b)로 유동할 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 유로조절부(300-1)가 제1 연결유로를 개방하고, 제2 유로조절부(300-2)가 제2 연결유로를 폐쇄할 경우, 유체는 제1 연결유로를 통해 제1 전달유로부(211a)로 유동할 수 있다.
이러한 유로조절부(300)에는 하나 이상의 조절유로(310)가 형성될 수 있다. 하나 이상의 조절유로(310)는 화학적 식각(chemical etching) 또는 기계가공(machining)을 통해 형성될 수 있다. 복수의 조절유로(310)는 제2 방향을 따라 서로 이격되어 나열될 수 있다. 또한, 복수의 조절유로(310)는 유로조절부(300)의 양측면 중 어느 한 측면에 더 근접하도록 배치될 수 있다.
조절유로(310)가 유로조절부(300)의 이동에 의해 연결유로(212)와 연통될 경우, 연결유로(212)는 개방되고, 연결유로(212)와 차단될 경우, 연결유로(212)는 폐쇄될 수 있다. 다시 말해, 연결유로(212)에서 유동되는 유체는 조절유로(310)를 통해 전달유로부(211)로 향할 수 있다. 일 예로, 도 9에 도시된 바와 같이 유로조절부(300)는 액추에이터(20)에 의해 제2 방향(도 9의 z방향)을 중심으로 회전되어 연결유로(212)를 선택적으로 개폐할 수 있다. 다른 예로, 도 10에 도시된 바와 같이, 유로조절부(300)는 액추에이터(20)에 의해 제1 방향(도 10의 연결유로(212)가 연장된 방향에 수직한 방향)으로 이동되어 연결유로(212)를 선택적으로 개폐할 수 있다. 다만, 도 10에서는 유로조절부(300)의 이동 방향이 연결유로(212)가 연장된 방향에 수직한 방향인 것으로 도시되었으나, 반드시 수직한 방향으로 한정하는 것은 아니며, 유로조절부(300)의 이동 방향은 연결유로(212)가 연장되는 방향과 교차되는 모든 방향 중 어느 한 방향 수 있다. 또 다른 예로, 도 11에 도시된 바와 같이, 유로조절부(300)는 액추에이터(20)에 의해 제2 방향으로 이동되어 연결유로(212)를 선택적으로 개폐할 수 있다.
또한, 조절유로는 복수 개로 형성되고, 복수 개의 조절유로(310, 320)는 서로 다른 압력손실계수를 제공하기 위해 서로 다른 폭으로 형성될 수 있다. 일반적으로 폭이 작을수록 낮은 압력손실계수를 형성할 수 있다. 다시 말해, 서로 다른 폭으로 형성되는 복수 개의 조절유로(310, 320)는 연결유로(212) 또는 유입유로(213)의 유로 저항을 변경할 수 있다. 복수 개의 조절유로(310, 320)의 폭은 연결유로(212)가 연장된 방향과 제2 방향에 수직한 방향으로의 길이를 의미하나 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 복수 개의 조절유로(310, 320)는 서로 다른 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 조절유로(310, 320)은 서로 다른 깊이를 가질 수 있다. 복수 개의 조절유로(310, 320)의 깊이는 제2 방향으로의 길이를 의미한다.
또한, 복수 개의 조절유로(310, 320)는 하나 이상의 제1 조절유로(310) 및 하나 이상의 제2 조절유로(320)를 포함하고, 제1 조절유로(310)의 폭은 제2 조절유로(320)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
이러한 복수 개의 조절유로(310, 320)에 의해 유로조절부(300)는 복수 개의 조절유로(310, 320) 중 어느 하나가 연결유로(212)와 연통되거나, 복수 개의 조절유로(310, 320) 중 다른 하나가 연결유로(212)와 연통되거나, 또는 복수 개의 조절유로(310, 320)가 연결유로(212)와 연통되는 것을 차단하기 위해 이동될 수 있다. 다시 말해, 제1 조절유로(310)가 연결유로(212)와 연통되거나, 제2 조절유로(320)가 연결유로(212)와 연통될 수 있다.
일 예로, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 조절유로(310)와 제2 조절유로(320)는 제1 방향(도 12에서의 y방향)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제1 조절유로(310)는 복수 개로 형성되어 제2 방향(도 12에서의 z방향)으로 서로 이격되어 배치될 수 있고, 제2 조절유로(320)는 복수 개로 형성되어 제2 방향(도 12에서의 z방향)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 유로조절부(300)는 복수 개의 조절유로(310, 320) 중 어느 하나를 연결유로(212)와 연통시키거나 복수 개의 조절유로(310, 320)가 연결유로(212)와 연통되는 것을 차단하기 위해 제1 방향(도 12에서의 y방향)으로 이동할 수 있다. 다시 말해, 제1 방향으로 이동되는 유로조절부(300)에 의해, 제1 조절유로(310)와 제2 조절유로(320) 중 어느 하나가 연결유로(212)와 연통될 수 있다.
다른 예로, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 조절유로(310)와 제2 조절유로(320)는 제2 방향(도 13에서의 z방향)으로 서로 이격되고 제2 방향으로 서로 교번하여 배치될 수 있다. 유로조절부(300)는 복수 개의 조절유로(310, 320) 중 어느 하나를 연결유로(212)와 연통시키거나 복수 개의 조절유로(310, 320)가 연결유로(212)와 연통되는 것을 차단하기 위해 제2 방향으로 이동할 수 있다. 다시 말해, 제2 방향으로 이동되는 유로조절부(300)에 의해, 제1 조절유로(310)와 제2 조절유로(320) 중 어느 하나가 연결유로(212)와 연통될 수 있다.
또 다른 예로, 도 14에 도시된 바와 같이, 복수 개의 조절유로(310, 320)는 서로 교차되어 배치될 수 있다. 다시 말해, 제1 조절유로(310)와 제2 조절유로(320)가 서로 교차될 수 있다. 유로조절부(300)는 복수 개의 조절유로(310, 320) 중 어느 하나를 연결유로(212)와 연통시키거나 복수 개의 조절유로(310, 320)가 연결유로(212)와 연통되는 것을 차단하기 위해 제2 방향을 중심으로 회전될 수 있다. 다시 말해, 제2 방향을 중심으로 회전되는 유로조절부(300)에 의해, 제1 조절유로(310)와 제2 조절유로(320) 중 어느 하나가 연결유로(212)와 연통될 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 유로조절부(300)가 복수의 연결유로(212)와 유입유로(213)가 합지되는 부분에 배치되는 것에 대하여 설명한다. 유입유로(213)에 연결되는 복수의 연결유로(212)는 2개 이상일 수 있다.
유로조절부(300)는 액추에이터(20)에 의해 제1 방향 또는 제2 방향을 따라 이동되거나 제2 방향을 중심으로 회전되어 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상을 개폐하기 위해 이동될 수 있다. 이러한 유로조절부(300)는 삼방 밸브(3-way valve)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 연결유로(212)는 제1 전달유로부(211a)로 유체를 전달하기 위한 제1 연결유로(212-1) 및 제2 전달유로부(211b)로 유체를 전달하기 위한 제2 연결유로(212-2)를 포함할 수 있다. 유로조절부(300)는 제1 연결유로(212-1) 및 제2 연결유로(212-2)가 합지되는 부분에 배치될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 유로조절부(300)는 유체가 제2 전달유로부(211b)로 유동되도록, 제2 연결유로(212-2)를 개방하고, 제1 연결유로(212-1)를 폐쇄할 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이 유로조절부(300)는 유체가 제1 전달유로부(211a)로 유동되도록, 제2 연결유로(212-2)를 폐쇄하고, 제1 연결유로(212-1)를 개방할 수 있다.
이러한 유로조절부(300)에는 조절유로(310)가 형성될 수 있다. 조절유로(310)는 유로조절부(300)의 이동에 의해 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상과 연통되어 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상을 개방하거나 폐쇄할 수 있다. 다시 말해, 유입유로(213)에서 유동되는 유체는 조절유로(310)를 통해 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상으로 유동될 수 있다. 일 예로, 도 15에 도시된 바와 같이 유로조절부(300)는 제2 방향을 중심으로 회전되어 조절유로(310)와 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상을 개방하거나, 복수의 연결유로(212)를 모두 폐쇄할 수 있다. 다른 예로, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 유로조절부(300)는 제1 방향으로 이동되어 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상을 개방하거나 복수의 연결유로(212)를 모두 폐쇄할 수 있다. 이 경우, 유체는 조절유로(310) 및 조절부유로(214) 중 하나 이상을 통해 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상으로 유동될 수 있다.
또한, 유로조절부(300)에는 복수의 조절유로(310, 320)가 형성될 수 있다. 이러한 복수의 조절유로(310, 320) 중 어느 하나는 유로조절부(300)의 이동에 의해 복수의 연결유로(212) 중 어느 하나와 연결될 수 있다. 또한, 복수의 조절유로(310, 320) 중 다른 하나는 유로조절부(300)의 이동에 의해 복수의 연결유로(212) 중 다른 하나와 연통될 수 있다. 또한, 복수의 조절유로(310, 320)는 유로조절부(300)의 이동에 의해 복수의 연결유로(212)와 차단될 수 있다.
이러한 복수의 조절유로(310, 320)는 제1 조절유로(310) 및 제2 조절유로(320)를 포함할 수 있다. 제1 조절유로(310)는 유로조절부(300)의 이동에 의해 복수의 연결유로(212) 중 어느 하나와 연결되고, 제2 조절유로(320)는 유로조절부(300)의 이동에 의해 복수의 연결유로(212) 중 다른 하나와 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 조절유로(310)와 제2 조절유로(320)는 제2 방향(도 18에서의 z방향)으로 서로 이격되어 배치되고, 유로조절부(300)는 제2 방향으로 이동될 수 있다. 제1 조절유로(310)와 제2 조절유로(320)는 서로 다른 방향으로 유체를 토출하도록 형성될 수 있다. 또한, 복수의 조절유로(310, 320)가 제2 방향으로 서로 이격되어 배치될 경우, 유로조절부(300)는, 복수의 조절유로(310, 320)와 복수의 연결유로(212)가 임의의 조합으로 연결 또는 차단될 수 있도록 제2 방향으로 이동될 수 있다.
한편, 유로조절부(300)에는 조절유로가 없이 유로조절부(300)에 의해 제1 방향으로 이동되어 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상을 개폐할 수 있다. 또한, 유로조절부(300)는 제1 방향으로 이동되어 복수의 연결유로 모두를 폐쇄할 수도 있다. 이러한 유로조절부(300)에 의해 유입유로(213)에서 유동되는 유체는 조절부유로(214)를 통해 복수의 연결유로(212) 중 개방된 연결유로(212)로 유동될 수 있다.
다시 도 2 내지 도 5를 참조하면, 오리피스(400)는 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상에 구비되어 연결유로(212)의 유로 저항을 변경할 수 있다. 이러한 오리피스(400)는 유체의 비등에 따른 유동불안정성을 억제할 수 있다. 예를 들어, 오리피스(400)는 유입유로(213)의 폭보다 작은 유로를 제공하거나, 유체의 유동 방향을 계속 변경하는 지그재그형 유로를 제공하거나, 폭의 길이가 반복적으로 변동되는 유로를 제공할 수 있다. 또한, 복수의 오리피스(400)는 제1 오리피스 및 제2 오리피스를 포함할 수 있다.
제1 오리피스는 복수의 연결유로(212) 중 어느 하나에 구비될 수 있다. 제2 오리피스는 복수의 연결유로(212) 중 다른 하나에 구비되고 제1 오리피스와 다른 압력손실계수를 가질 수 있다. 또한, 제2 오리피스의 압력손실계수는 제1 오리피스의 압력손실계수보다 낮을 수 있다. 이 경우, 유로조절부(300)는 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상이 폐쇄되도록 이동 또는 회전되어, 유체를 제1 오리피스 및 제2 오리피스가 구비되지 않는 연결유로(212)로 유동시키거나 복수의 연결유로(212) 중 제2 오리피스(400)가 구비된 연결유로(212)로 유동시키거나, 제1 오리피스(400)가 구비된 연결유로(212)로 유동시킬 수 있다. 다시 말해, 유로조절부(300)는 원전(1)이 저출력, 저유량 조건에서 운전 시, 제1 오리피스가 구비된 연결유로(212)로 유체가 유동되고, 원전(1)이 고출력 고유량 조건에서 운전 시, 오리피스(400)가 구비되지 않거나 제1 오리피스(400)보다 더 낮은 압력손실계수를 갖는 별도의 제2 오리피스가 구비된 연결유로(212)로 유체가 유동되도록, 이동 또는 회전될 수 있다.
예를 들어, 복수의 연결유로(212)는 제1 연결유로, 제2 연결유로 및 제3 연결유로를 포함할 경우, 제1 연결유로에는 제1 오리피스가 구비되고, 제2 연결유로에는 제2 오리피스가 구비되고, 제3 연결유로에는 오리피스가 구비되지 않을 수 있다. 이 경우, 유로조절부(300)는 유체가 제1 연결유로, 제2 연결유로, 및 제3 연결유로 중 어느 하나로 유동되도록 제1 방향 또는 제2 방향으로 이동되거나 제2 방향을 중심으로 회전될 수 있다.
또한, 도 6과 도 7을 참조하면, 유로조절부(300)에 의해 유입유로(213)와 연결유로(212) 사이에 위치하는 유로조절부(300) 상에 오리피스(400)가 위치하도록 할 수 있고, 필요 시 오리피스(400)의 압력손실계수를 변경하거나 연결유로(212)와 동일한 종류의 유로로 변경하여 연결유로(212) 내의 유체 유동에 의한 압력손실을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 유로조절부(300)의 복수 개의 조절유로(310) 중 적어도 하나는 오리피스(400)로 형성될 수도 있다. 다시 말해, 유로조절부(300) 상에 조절유로(310) 및 오리피스(400)가 구비될 수 있다. 따라서, 유체는 오리피스(400) 또는 조절유로(310) 중 어느 하나를 통해 연결유로로 유동될 수 있다.
이러한 오리피스(400)는 유로조절부(300)의 제1 방향 또는 제2 방향으로 이동되거나, 제2 방향을 중심으로 회전됨에 따라 유입유로(213)와 연결유로(212)에 연결될 수 있다. 다시 말해, 오리피스(400)는 유로조절부(300)의 이동 또는 회전에 의해 유입유로(213)와 연결유로(212) 사이에 위치될 수 있다. 이러한 오리피스(400)에 의해 유로조절부(300)는 유체가 오리피스(400)에 구비된 연결유로(212)로 유동되거나 오리피스(400)가 구비되지 않은 연결유로(212)로 유동되도록 복수의 연결유로(212) 중 하나 이상을 개폐하기 위해 이동 또는 회전될 수 있다.
일 예로, 조절유로(310)와 오리피스(400)는 유로조절부(300) 상에 제2 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 유로조절부(300)는 조절유로(310) 또는 오리피스(400)가 연결유로(212)에 연결되도록 제2 방향을 따라 이동될 수 있다. 다시 말해, 도 6에 도시된 바와 같이, 유로조절부(300)는 유체가 오리피스(400)를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제2 방향으로 이동되어 오리피스와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 유로조절부(300)는 유체가 조절유로(310)를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제2 방향으로 이동되어 조절유로(310)와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다.
다른 예로, 조절유로(310)와 오리피스(400)는 유로조절부(300) 상에 제1 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 유로조절부(300)는 조절유로(310) 또는 오리피스(400)가 연결유로(212)에 연결되도록 제1 방향을 따라 이동될 수 있다. 다시 말해, 유로조절부(300)는 유체가 오리피스(400)를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제1 방향으로 이동되어 오리피스와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다. 또한, 유로조절부(300)는 유체가 조절유로(310)를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제1 방향으로 이동되어 조절유로(310)와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다.
또 다른 예로, 조절유로(310)와 오리피스(400)는 유로조절부(300) 상에 서로 교차되어 배치될 수 있다. 이 경우, 유로조절부(300)는 조절유로(310) 또는 오리피스(400)가 연결유로(212)에 연결되도록 제2 방향을 중심으로 회전될 수 있다. 다시 말해, 유로조절부(300)는 유체가 오리피스(400)를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제2 방향을 중심으로 회전되어 오리피스와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다. 또한, 유로조절부(300)는 유체가 조절유로(310)를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제2 방향을 중심으로 회전되어 조절유로(310)와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다.
또한, 오리피스(400)는 복수 개로 형성되고, 서로 다른 압력손실계수를 제공할 수 있다. 이러한 복수 개의 오리피스(400)에 의해, 유로조절부(300)는 제1 방향 또는 제2 방향으로 이동되거나 제2 방향을 중심으로 회전되어 복수 개의 오리피스(400) 중 필요한 압력손실계수에 해당되는 오리피스(400)를 유입유로(213)와 연결유로(212) 사이에 위치시키거나, 조절유로(310)를 위치시킬 수 있다. 조절유로(310)는 동일한 종류의 유로로 변경하여 연결유로(212) 내의 유체 유동에 의한 압력손실을 최소화할 수 있다.
유로조절부(300)에 형성된 복수 개의 오리피스(400)는 제1 오리피스 및 제1 오리피스와 다른 압력손실계수를 갖는 제2 오리피스를 포함할 수 있다. 이 경우, 유로조절부(300)는 원전(1)이 저출력, 급수 저유량 조건에서 운전 시, 제1 오리피스와 연결유로(212)를 연통시키고, 원전이 고출력, 급수 고유량 조건에서 운전 시, 제1 오리피스보다 낮은 압력손실계수를 갖는 제2 오리피스 또는 압력손실이 낮게 형성되는 조절유로(310)와 연결유로(212)를 연통시키도록 이동 또는 회전될 수 있다.
일 예로, 조절유로(310), 제1 오리피스 및 제2 오리피스는 유로조절부(300) 상에 제2 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 유로조절부(300)는 조절유로(310), 제1 오리피스 또는 제2 오리피스가 연결유로(212)에 연결되도록 제2 방향을 따라 이동될 수 있다. 다시 말해, 유로조절부(300)는 유체가 제1 오리피스를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제2 방향으로 이동되어 제1 오리피스와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다. 또한, 유로조절부(300)는 유체가 제2 오리피스를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제2 방향으로 이동되어 제2 오리피스와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다. 또한, 유로조절부(300)는 유체가 조절유로(310)를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제2 방향으로 이동되어 조절유로(310)와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다.
다른 예로, 조절유로(310), 제1 오리피스 및 제2 오리피스는 유로조절부(300) 상에 제1 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 유로조절부(300)는 조절유로(310), 제1 오리피스 또는 제2 오리피스가 연결유로(212)에 연결되도록 제1 방향을 따라 이동될 수 있다. 다시 말해, 유로조절부(300)는 유체가 제1 오리피스를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제1 방향으로 이동되어 제1 오리피스와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다. 또한, 유로조절부(300)는 유체가 제2 오리피스를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제1 방향으로 이동되어 제2 오리피스와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다. 또한, 유로조절부(300)는 유체가 조절유로(310)를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제1 방향으로 이동되어 조절유로(310)와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다.
또 다른 예로, 조절유로(310), 제1 오리피스 및 제2 오리피스는 유로조절부(300) 상에 서로 교차되어 배치될 수 있다. 이 경우, 유로조절부(300)는 조절유로(310), 제1 오리피스 또는 제2 오리피스가 연결유로(212)에 연결되도록 제2 방향을 중심으로 회전될 수 있다. 다시 말해, 유로조절부(300)는 유체가 제1 오리피스를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제2 방향을 중심으로 회전되어 제1 오리피스와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다. 또한, 유로조절부(300)는 유체가 제2 오리피스를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제2 방향을 중심으로 회전되어 제2 오리피스와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다. 또한, 유로조절부(300)는 유체가 조절유로(310)를 통해 연결유로(212)로 유동되도록 제2 방향을 중심으로 회전되어 조절유로(310)와 연결유로(212)를 연결시킬 수 있다.
이러한 오리피스(400)는 제2 유로모듈 및 상기 유로조절부 중 하나 이상에 형성되어 제2 유체의 비등에 따른 유동불안정성을 억제할 수 있다. 예를 들어, 오리피스(400)는 제2 유로모듈 상의 고정된 부분에 형성될 수 있으며, 제2 유로모듈 상의 고정된 부분은 연결유로(212)를 의미할 수 있다. 또한, 오리피스(400)는 유로조절부(300)에 의해 제2 유체가 유동되는 제2 유로모듈의 압력손실을 변동시킬 수 있다.
덮개부(500)는 바디(100)의 외면에 구비되어 유로조절부(300)가 바디(100)로부터 이탈되는 것을 방지하고, 유로조절부(300)와 플레이트(200) 사이를 통한 제1 유체 또는 제2 유체의 바디(100) 외부로의 누설을 방지하는 역할을 한다. 예를 들어, 덮개부(500)는 바디(100) 외부로 돌출된 유로조절부(300)에 연결될 수 있다. 또한, 덮개부(500)와 유로조절부(300) 사이에는 패킹이 설치될 수 있다. 덮개부(500)는 복수 개로 형성되어 바디(100)를 관통하는 유로조절부(300)의 양단을 커버할 수 있다.
액추에이터(20)는 하나 이상의 유로조절부(300)를 이동시키기 위한 구동력을 제공할 수 있다. 다시 말해, 복수의 유로조절부(300) 중 적어도 일부는 액추에이터(20)에 의해 동시에 이동될 수 있다.
도 19 내지 도 22를 참조하면, 연결부재(30)는 복수의 유로조절부(300)에 연결되어 액추에이터(20)의 구동력을 단수 또는 복수의 바디(100)에 위치하는 단수 또는 복수의 유로조절부(300)에 전달할 수 있다. 이러한 연결부재(30)에 의해 복수의 열교환기(10)에 각각 구비되는 유로조절부(300)는 동시에 제1 방향으로 이동되거나, 제1 방향으로 회전되거나, 제2 방향으로 이동되거나, 제2 방향을 중심으로 회전될 수 있다. 또한, 연결부재(30)는 유로조절부(300)에 연결되기 위하여 덮개부(500)를 관통할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 원전(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원전(1)의 열교환기(10)는 원전(1)의 출력에 따라 유로조절부(300)에 의해 복수의 전달유로부(211) 중 하나 이상에서 필요에 따라 선택적으로 유체가 유동되거나, 오리피스(400)의 통과 여부를 선택하는 등 유로모듈(210)의 적어도 일부의 유로저항을 조절함으로써 열교환기(10)의 특성이 원전(1)의 출력에 따라 최적이 되도록 운전 가능하다. 예를 들어, 고출력 운전 시 고유량의 제2 유체가 공급되는데, 유로조절부(300)를 이용하여 제2 유체가 오리피스(400)를 통과하지 않도록 하면서 전달유로부(211)의 통과 길이를 늘려 열전달량을 확보하면서도 압력손실을 제한할 수 있다. 반면, 저출력 운전 시 저유량의 제2 유체가 공급되고 비등에 따른 유동불안정성이 심화될 수 있는데, 이를 억제하기 위해 유로조절부(300)를 이용하여 제2 유체가 높은 압력손실계수의 오리피스(400)를 통과하도록 하고 유로모듈(210) 전달유로부(211)의 통과 길이를 줄이는 등 유동불안정성을 억제하면서도 마찬가지로 압력손실을 제한할 수 있다.
또한, 원전(1) 사고 시, 피동잔열제거계통의 잔열 제거가 진행될 때, 유로조절부(300)를 통해 복수의 전달유로부(211) 중 일부에만 유체가 흐르도록 하거나, 오리피스(400)를 통과하지 않도록 변경함으로써 유로모듈의 압력손실을 낮춤으로써 열제거량을 증가시켜 원전(1)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 원전 10: 열교환기
20: 액추에이터 30: 연결부재
100: 바디 110: 유입헤더
120: 배출헤더 200: 플레이트
210: 유로모듈 211: 전달유로부
212: 연결유로 213: 유입유로
214: 조절부유로 300: 유로조절부
310, 320: 조절유로 400: 오리피스
500: 덮개부
20: 액추에이터 30: 연결부재
100: 바디 110: 유입헤더
120: 배출헤더 200: 플레이트
210: 유로모듈 211: 전달유로부
212: 연결유로 213: 유입유로
214: 조절부유로 300: 유로조절부
310, 320: 조절유로 400: 오리피스
500: 덮개부
Claims (25)
- 유체가 유입되는 유입헤더 및 상기 유체가 배출되는 배출헤더가 형성된 바디;
상기 바디에 수용되고, 상기 유입헤더로부터 유입된 상기 유체가 상기 배출헤더로 유동되기 위한 유로를 제공하는 유로모듈이 형성되는 하나 이상의 플레이트; 및
적어도 일부가 상기 바디에 수용되고, 일방향으로 이동 또는 회전함으로써 선택적으로 상기 유로의 일부분 또는 전부를 개폐하거나 상기 유로의 방향을 변경하여 상기 유체의 유동을 조절하는 유로조절부; 및
상기 유체의 비등에 따른 유동불안전성을 억제하기 위해 상기 유로조절부에 배치되어 상기 유로조절부와 함께 이동 또는 회전되는 오리피스를 포함하는,
열교환기. - 제 1 항에 있어서,
상기 유로조절부는 상기 플레이트의 표면을 따라 제1 방향으로 이동되거나, 상기 제1 방향을 중심으로 회전되거나, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 이동되거나, 상기 제2 방향을 중심으로 회전되는,
열교환기. - 제 2 항에 있어서,
상기 유로모듈은,
서로 연통되고, 상기 유체를 상기 배출헤더로 유동하기 위한 복수의 통로를 제공하는 복수의 전달유로부를 포함하고,
상기 유체는 상기 하나 이상의 유로조절부에 의해 상기 복수의 전달유로부 중 하나 이상으로 유동되는,
열교환기. - 제 3 항에 있어서,
상기 복수의 전달유로부는
상기 배출헤더와 연통되는 제1 전달유로부; 및
상기 제1 전달유로부와 연통되는 제2 전달유로부를 포함하고,
상기 유체는, 상기 하나 이상의 유로조절부에 의해 상기 제1 전달유로부 또는 상기 제2 전달유로부 중 하나 이상으로 유동되는,
열교환기. - 제 3 항에 있어서,
상기 유로모듈은,
상기 전달유로부 각각에 연결되어 상기 유입헤더로부터 유입되는 상기 유체를 상기 복수의 전달유로부로 전달하기 위한 유로를 제공하는 복수의 연결유로를 더 포함하고,
상기 유로조절부는 상기 연결유로에 구비되어 상기 연결유로를 개폐하기 위해 이동되는,
열교환기. - 제 5 항에 있어서,
상기 하나 이상의 유로조절부에는 상기 유체가 유동할 수 있는 하나 이상의 조절유로가 형성되고,
상기 하나 이상의 조절유로는 상기 유로조절부의 이동에 의해 상기 연결유로와 연통되거나 차단되는,
열교환기. - 제 6 항에 있어서,
상기 조절유로는 복수 개로 형성되고,
상기 복수 개의 조절유로는 서로 다른 형태로 형성되고,
상기 유로조절부는 상기 복수 개의 조절유로 중 하나를 상기 연결유로와 연통시키거나, 상기 복수 개의 조절유로가 상기 연결유로와 연통되는 것을 차단하기 위해 이동되는,
열교환기. - 제 7 항에 있어서,
상기 복수 개의 조절유로는 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배치되고,
상기 유로조절부는 상기 복수 개의 조절유로 중 하나와 상기 연결유로를 연통하거나, 상기 복수 개의 조절유로가 상기 연결유로와 연통되는 것을 차단하기 위해 상기 제1 방향으로 이동되는,
열교환기. - 제 7 항에 있어서,
상기 복수 개의 조절유로는 상기 제2 방향으로 서로 이격되어 배치되고,
상기 유로조절부는 상기 복수 개의 조절유로 중 하나와 상기 연결유로를 연통하거나, 상기 복수 개의 조절유로가 상기 연결유로와 연통되는 것을 차단하기 위해 상기 제2 방향으로 이동되는,
열교환기. - 제 7 항에 있어서,
상기 복수 개의 조절유로는 서로 교차되어 배치되고,
상기 유로조절부는 상기 복수 개의 조절유로 중 하나와 상기 연결유로를 연통하거나, 상기 복수 개의 조절유로가 상기 연결유로와 연통되는 것을 차단하기 위해 상기 제2 방향을 중심으로 회전되는,
열교환기. - 제 3 항에 있어서,
상기 유로모듈은,
상기 전달유로부 각각에 연결되어 상기 유체를 상기 복수의 전달유로부로 전달하기 위한 유로인 복수의 연결유로를 포함하고,
상기 유로조절부는 상기 복수의 연결유로 중 하나 이상을 개폐하기 위해 이동 또는 회전되는,
열교환기. - 제 11 항에 있어서,
상기 유로조절부에는, 상기 유체가 유동되는 복수의 조절유로가 형성되고,
상기 복수의 조절유로는 상기 제2 방향을 따라 서로 이격되어 배치되고,
상기 유로조절부는, 상기 복수의 조절유로와 복수의 연결유로가 임의의 조합으로 연결 또는 차단될 수 있도록 상기 제2 방향으로 이동되는,
열교환기. - 제 11 항에 있어서,
상기 유로모듈은,
상기 유로조절부의 일부가 수용되고 상기 유로조절부가 상기 제1 방향으로 이동될 수 있는 공간을 제공하는 조절부유로를 더 포함하고,
상기 유로조절부는,
상기 유체가 상기 조절부유로를 통해 상기 복수의 연결유로 중 하나 이상으로 유동되도록 상기 제1 방향으로 이동되어 상기 복수의 연결유로 중 하나 이상을 개방하거나,
상기 제1 방향으로 이동되어 복수의 연결유로를 폐쇄하는,
열교환기. - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 플레이트는,
확산접합에 의해 조립되는,
열교환기. - 삭제
- 유체가 유입되는 유입헤더 및 상기 유체가 배출되는 배출헤더가 형성된 바디;
상기 바디에 수용되고, 상기 유입헤더로부터 유입된 상기 유체가 상기 배출헤더로 유동되기 위한 유로를 제공하는 유로모듈이 형성되는 하나 이상의 플레이트;
적어도 일부가 상기 바디에 수용되고, 일방향으로 이동 또는 회전함으로써 선택적으로 상기 유로의 일부분 또는 전부를 개폐하거나 상기 유로의 방향을 변경하여 상기 유체의 유동을 조절하는 유로조절부; 및
상기 유로모듈에 구비되어 상기 유체의 비등에 따른 유동불안정성을 억제하기 위한 오리피스를 더 포함하고,
상기 유로모듈은,
서로 연통되고, 상기 유체를 상기 배출헤더로 유동하기 위한 복수의 통로를 제공하는 복수의 전달유로부; 및
상기 전달유로부 각각에 연결되어 상기 유체를 상기 복수의 전달유로부로 전달하기 위한 유로인 복수의 연결유로를 포함하고,
상기 오리피스는 복수 개로 형성되고,
상기 복수 개의 오리피스는,
상기 복수의 연결유로 중 어느 하나에 구비되는 제1 오리피스; 및
상기 복수의 연결유로 중 다른 하나에 구비되고, 상기 제1 오리피스와 다른 압력손실계수를 갖는 제2 오리피스를 포함하고,
상기 유로조절부는,
상기 유체가 상기 복수의 연결유로 중 상기 제1 오리피스가 구비된 연결유로로 유동되거나, 상기 제2 오리피스가 구비된 다른 연결유로로 유동되거나, 상기 제1 오리피스와 상기 제2 오리피스가 없는 또 다른 연결유로로 유동되도록 이동 또는 회전되는,
열교환기. - 제 5 항에 있어서,
상기 유로조절부에는 상기 유체가 유동할 수 있는 하나 이상의 조절유로가 형성되고,
상기 오리피스 및 상기 조절유로 중 어느 하나는 상기 유로조절부의 이동 또는 회전에 의해 상기 연결유로와 연결되고,
상기 유체는 상기 오리피스 또는 상기 조절유로 중 어느 하나를 통해 상기 연결유로로 유동되는,
열교환기. - 제 17 항에 있어서,
상기 조절유로와 상기 오리피스는 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배치되고,
상기 유로조절부는 상기 오리피스 및 상기 조절유로 중 하나를 상기 연결유로와 연결하기 위해 상기 제1 방향으로 이동되는,
열교환기. - 제 17 항에 있어서,
상기 조절유로와 상기 오리피스는 상기 제2 방향으로 서로 이격되어 배치되고,
상기 유로조절부는 상기 오리피스 및 상기 조절유로 중 하나를 상기 연결유로와 연결하기 위해 상기 제2 방향으로 이동되는,
열교환기. - 제 17 항에 있어서,
상기 조절유로와 상기 오리피스는 서로 교차되어 배치되고,
상기 유로조절부는 상기 오리피스 및 상기 조절유로 중 하나를 상기 연결유로와 연결하기 위해 상기 제2 방향을 중심으로 회전되는,
열교환기. - 유체가 유동되기 위한 유로를 제공하는 유로모듈이 형성된 하나 이상의 플레이트 및 상기 유체의 유동을 조절하기 위한 하나 이상의 유로조절부를 포함하는 열교환기; 및
상기 하나 이상의 유로조절부의 이동을 위한 구동력을 제공하는 액추에이터를 포함하고,
상기 하나 이상의 유로조절부는 상기 액추에이터에 의해 상기 하나 이상의 플레이트의 표면을 따라 제1 방향으로 이동되거나, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 이동되거나, 상기 제2 방향을 중심으로 회전되고,
상기 열교환기는 복수 개로 형성되고, 적어도 일부가 상기 제2 방향을 따라 나열되고,
상기 유로조절부는 복수 개로 형성되고, 적어도 일부가 상기 제2 방향을 따라 나열되어 일체로 형성되는,
원전. - 삭제
- 제 21 항에 있어서,
상기 복수 개의 유로조절부에 연결되어 상기 액추에이터의 구동력을 상기 유로조절부로 전달하는 연결부재를 더 포함하는,
원전. - 제 21 항에 있어서,
상기 하나 이상의 플레이트는 복수 개로 형성되고,
상기 복수 개의 플레이트는,
상대적으로 고온의 원자로냉각재인 제1 유체의 유동을 허용하는 제1 유로모듈이 형성된 제1 플레이트; 및
상대적으로 저온의 급수인 제2 유체의 유동을 허용하는 제2 유로모듈이 형성된 제2 플레이트를 포함하고,
상기 열교환기는, 상기 제2 유체를 상기 제2 유로모듈 내에서 제1 유체로부터 전달받는 열에 의해 증기로 변환시킬 수 있는 증기발생기인,
원전. - 제 24 항에 있어서,
상기 유로조절부는 상기 제2 유로모듈에 배치되고,
상기 열교환기는,
상기 제2 유로모듈 및 상기 유로조절부 중 하나에 형성되어 상기 제2 유체의 비등에 따른 유동불안정성을 억제하기 위한 적어도 하나의 오리피스를 더 포함하고,
상기 오리피스는,
상기 유로조절부에 의해 상기 제2 유체가 통과하는 제2 유로모듈의 압력손실을 변동시킬 수 있는,
원전.
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|---|---|---|---|
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