KR20120075838A - Heat exchanger for very high temperature nuclear reactor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A heat exchanger for an ultra-high temperature gas nuclear reactor is provided to smoothly transfer fluid along a flow path by forming the flow path where the fluid flows wider. CONSTITUTION: A heat exchanger(100) for an ultra-high temperature gas nuclear reactor comprises a first flow path(130), a first flow path channel(120), a second flow path(151), a second flow path channel(150). First fluid flows in the first flow path. A plurality of first flow paths is arranged side by side in the first flow path channel. Second fluid heat exchanging with the first fluid flows in the second flow path. The second flow path channel is arranged between flow path channels. A plurality of the second flow paths is arranged in the second flow path channel. At least on between the first flow path channels or second flow path channels comprise a pair of plates(121,125) joining to each other.

Description

초고온가스 원자로용 열교환기{Heat exchanger for very high temperature nuclear reactor}Heat exchanger for very high temperature nuclear reactor

초고온가스 원자로용 열교환기가 개시된다. 보다 상세하게는, 유체가 흐르는 유로가 종래보다 더 넓은 크기를 가짐으로써 유체가 유로를 따라 원활하게 이동할 수 있을 뿐만 아니라 금속표면 산화물 등과 같은 원자로 혹은 고온가열로 내부의 다양한 구조물에서 다양한 원인으로 야기되는 분진에 의해 유로가 막히는 현상을 방지할 수 있는 초고온가스 원자로용 열교환기 개시된다.
A heat exchanger for an ultra high temperature gas reactor is disclosed. More specifically, the flow path of the fluid has a larger size than the conventional one, so that the fluid can move smoothly along the flow path, and is caused by various causes in various structures inside the reactor or high temperature heating furnaces such as metal surface oxides. Disclosed is a heat exchanger for a ultra high temperature gas reactor capable of preventing a flow path from being clogged by dust.

일반적으로 열교환기는 온도가 다른 두 유체가 서로 섞이지 않으면서 온도가 높은 유체로부터 온도가 낮은 유체로 열을 교환하도록 하는 장치를 가리킨다. 열교환기는 에어컨과 같은 가정용 공기 조화 시스템으로부터 대형 공장의 화학 공정이나 발전에 이르기까지 넓은 범위의 분야에서 실제적으로 많이 사용되고 있다.In general, a heat exchanger refers to a device that allows two different fluids to exchange heat from a high temperature fluid to a low temperature fluid without mixing with each other. Heat exchangers are practically used in a wide range of applications, from home air conditioning systems such as air conditioners to chemical processes or power generation in large plants.

이러한 열교환기는 다수의 종류가 있는데, 그 중 인쇄기판형 열교환기(PCHE, Printed Circuit Heat Exchanger)는 기존의 쉘 앤 튜브(shell and tube) 또는 U-튜브 타입의 열교환기보다 온도와 압력이 높은 운전 환경에 적용될 수 있어 초고온가스로의 중간 열교환기로 적합하다.There are many kinds of such heat exchangers. Among them, a printed circuit heat exchanger (PCHE) has a higher operating temperature and pressure than a shell and tube or U-tube type heat exchanger. It can be applied as a medium heat exchanger for ultra high temperature gas.

부연 설명하면, 인쇄기판형 열교환기는 플레이트-핀 열교환기(plate-fin heat exchanger)보다 진보된 형태로서 금속 판에 유체가 통과하는 유로를 화학적 에칭 등에 의해 소정의 직경으로 다수 가공한 후 이를 다시 적층 결합하여 제조된다. In other words, a printed board type heat exchanger is an advanced form of a plate-fin heat exchanger, and a plurality of flow paths through which a fluid passes through a metal plate is processed to a predetermined diameter by chemical etching or the like and laminated again. It is manufactured by.

그런데, 원자로 내부에는 흑연, 세라믹 단열재, 금속표면 산화물 등과 같은 원자로 내부의 다양한 구조물에서 다양한 원인으로 야기되는 분진이 많기 때문에 유로 크기가 매우 작은 일반적인 인쇄기판형 열교환기가 초고온가스로의 중간 열교환기로 적용되는 경우 유로의 막힘 현상이 발생될 수 있으며, 이에 따라 유체의 원활한 이동이 이루어지지 못하는 단점이 있다.However, since there are many dusts caused by various causes in various structures inside the reactor such as graphite, ceramic insulation, metal surface oxide, etc., a general printed board type heat exchanger having a very small flow path is used as an intermediate heat exchanger for an ultra high temperature gas. The clogging phenomenon may occur, and thus there is a disadvantage in that the fluid is not smoothly moved.

이에, 열교환을 신뢰성 있게 수행하면서도 원자로 내부의 먼지로 인해 유로의 막힘 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 새로운 구조의 초고온가스 원자로용 열교환기의 개발이 시급한 실정이다.
Accordingly, there is an urgent need to develop a heat exchanger for a ultra-high temperature gas reactor having a new structure capable of reliably performing heat exchange while preventing clogging of the flow path due to dust inside the reactor.

본 발명의 실시 예에 따른 목적은, 유체가 흐르는 유로가 종래보다 더 넓은 크기를 가짐으로써 유체가 유로를 따라 원활하게 이동할 수 있을 뿐만 아니라 흑연, 세라믹 단열재, 금속표면 산화물 등과 같은 원자로 혹은 고온가열로 내부의 다양한 구조물에서 다양한 원인으로 야기되는 분진에 의해 유로가 막히는 현상을 방지할 수 있는 초고온가스 원자로용 열교환기를 제공하는 것이다.According to an embodiment of the present invention, the fluid flow path has a wider size than the conventional one, and the fluid can move smoothly along the flow path, as well as a reactor or a high temperature heating furnace such as graphite, ceramic insulation, metal surface oxide, or the like. It is to provide a heat exchanger for the ultra-high temperature gas reactor that can prevent the flow path blocked by the dust caused by various causes in the various structures inside.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 제1 유체 채널을 통해 이동하는 제1 유체와 제2 유체 채널을 통해 이동하는 제2 유체의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 초고온가스 원자로용 열교환기를 제공하는 것이다.
In addition, another object according to an embodiment of the present invention, the heat exchanger for the ultra-high temperature gas reactor that can improve the heat exchange efficiency of the first fluid moving through the first fluid channel and the second fluid moving through the second fluid channel. To provide.

본 발명의 실시예에 따른 초고온가스 원자로용 열교환기는, 초고온가스 원자로에 사용되는 열교환기로서, 제1 유체가 흐르는 제1 유로가 상호 나란하게 복수 개 마련되는 복수 개의 제1 유로 채널; 및 상기 복수 개의 제1 유로 채널의 사이 사이에 배치되며, 상기 제1 유체와 열교환하는 제2 유체가 흐르는 제2 유로가 복수 개 마련되는 복수 개의 제2 유로 채널;을 포함하며, 상기 제1 유로 채널 또는 상기 제2 유로 채널 중 적어도 어느 하나는 상호 결합되는 한 쌍의 플레이트를 구비하며, 상기 한 쌍의 플레이트의 결합에 의해 상기 제1 유로 또는 제2 유로가 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의해서, 유체가 흐르는 유로가 종래보다 용이하게 더 넓은 크기를 갖도록 구성시킬 수 있어 유체가 유로를 따라 원활하게 이동할 수 있을 뿐만 아니라 흑연, 세라믹 단열재, 금속표면 산화물 등과 같은 원자로 혹은 고온가열로 내부의 다양한 구조물에서 다양한 원인으로 야기되는 분진에 의해 유로가 막히는 현상을 방지할 수 있다.The ultra-high temperature gas reactor heat exchanger according to the embodiment of the present invention, a heat exchanger used for the ultra-high temperature gas reactor, a plurality of first flow channel which is provided with a plurality of first flow paths through which the first fluid flows; And a plurality of second flow path channels disposed between the plurality of first flow path channels, the plurality of second flow path channels provided with a plurality of second flow paths through which a second fluid that exchanges heat with the first fluid flows. At least one of the channel or the second flow channel may have a pair of plates coupled to each other, and the first flow path or the second flow path may be formed by the coupling of the pair of plates. With this configuration, the flow path of the fluid can be configured to have a larger size easily than the conventional one, and the fluid can move smoothly along the flow path, as well as a reactor or a high temperature heating furnace such as graphite, ceramic insulation, metal surface oxide, etc. It is possible to prevent the flow path from being blocked by dust caused by various causes in various structures inside.

상기 제1 유로 채널은, 판 형상으로 마련되어 하부에 마련되며, 상면에는 상기 제1 유로의 일부분에 해당하는 하부 유로홈이 함몰 형성되는 하부 플레이트; 및 판 형상으로 마련되어 상기 하부 플레이트의 상면에 결합되며, 하면에는 상기 하부 유로홈과 결합되어 상기 제1 유로를 형성하는 상부 유로홈이 함몰 형성되는 상부 플레이트를 포함할 수 있다.The first flow channel is provided in a plate shape is provided in the lower portion, the upper surface of the lower plate recessed groove formed in the lower flow path corresponding to a portion of the first flow path; And an upper plate provided in a plate shape and coupled to an upper surface of the lower plate, and having an upper channel groove recessed in a lower surface thereof to be coupled to the lower channel groove to form the first channel.

상기 하부 플레이트 및 상기 하부 플레이트의 상호 결합 시 상기 제1 유로가 원형의 유로를 형성하도록, 상기 상부 유로홈 및 상기 하부 유로홈은 단면이 반원 형상이 되도록 함몰 형성될 수 있다.The upper flow path groove and the lower flow path groove may be recessed to have a semi-circular cross section so that the first flow path forms a circular flow path when the lower plate and the lower plate are coupled to each other.

상기 제1 유로 채널 및 상기 제2 유로 채널은 화학적 에칭(chemical etching)에 의해 형성될 수 있다.The first flow channel and the second flow channel may be formed by chemical etching.

상기 하부 플레이트 및 상기 상부 플레이트는 디퓨젼 본딩(diffusion bonding)에 의해 결합될 수 있다.The lower plate and the upper plate may be bonded by diffusion bonding.

상기 제1 유로의 상기 제1 유체와 상기 제2 유로의 상기 제2 유체의 열교환 시간을 길게 하기 위해, 상기 제1 유로 채널의 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로 채널의 상기 제2 유로 중 적어도 어느 하나는 지그재그(zigzag) 형상으로 마련될 수 있다.At least one of the first flow path of the first flow channel and the second flow path of the second flow channel to extend the heat exchange time between the first fluid of the first flow path and the second fluid of the second flow path. One may be provided in a zigzag shape.

상기 제2 유로 채널은 상기 제2 유로는, 상기 제2 유로를 통해 흐르는 상기 제2 유체가 상기 제1 유로 채널의 외벽과 접촉하며 이동하도록 상하로 관통 형성될 수 있다.The second flow channel may be formed to penetrate the second flow passage so that the second fluid flowing through the second flow passage moves in contact with an outer wall of the first flow channel.

상기 제1 유로 채널 및 상기 제2 유로 채널은 상호 대향되는 면끼리 상호 디퓨젼 본딩된 후 테두리 부분이 웰딩(welding) 또는 브레이징(brazing)에 의해 결합될 수 있다.The first channel channel and the second channel channel may be mutually diffusion-bonded to each other, and then edge portions may be joined by welding or brazing.

상기 초고온가스 원자로용 열교환기는 인쇄회로기판형 열교환기일 수 있다.The ultra high temperature gas reactor heat exchanger may be a printed circuit board type heat exchanger.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 초고온가스 원자로용 열교환기는, 제1 유체가 흐르는 제1 유로가 상호 나란하게 복수 개 마련되는 복수 개의 제1 유로 채널; 및 상기 복수 개의 제1 유로 채널의 사이 사이에 배치되며, 상기 제1 유체와 열교환하는 제2 유체가 흐르는 제2 유로가 복수 개 마련되는 복수 개의 제2 유로 채널;을 포함하며, 상기 제1 유로 채널은, 판 형상으로 마련되어 하부에 마련되며, 상면에는 상기 제1 유로의 일부분에 해당하는 하부 유로홈이 함몰 형성되는 하부 플레이트; 판 형상으로 마련되어 상기 하부 플레이트의 상면에 결합되며, 하면에는 상기 하부 유로홈과 결합되어 상기 제1 유로를 형성하는 상부 유로홈이 함몰 형성되는 상부 플레이트; 및 상기 하부 유로홈 및 상기 상부 유로홈에 대응되는 유로홀이 상하로 관통 형성되며 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트의 사이에 결합되는 적어도 하나의 중간 플레이트;를 포함할 수도 있다.On the other hand, the ultra-high temperature gas reactor heat exchanger according to an embodiment of the present invention, a plurality of first flow channel is provided with a plurality of first flow paths in parallel with the first fluid flow; And a plurality of second flow path channels disposed between the plurality of first flow path channels, the plurality of second flow path channels provided with a plurality of second flow paths through which a second fluid that exchanges heat with the first fluid flows. The channel may include a lower plate provided in a plate shape and provided at a lower portion thereof, and having a lower flow path groove corresponding to a portion of the first flow path formed on an upper surface thereof. An upper plate provided in a plate shape and coupled to an upper surface of the lower plate, and having an upper flow path groove recessed on a lower surface thereof to form the first flow path; And at least one intermediate plate formed with a passage hole corresponding to the lower flow path groove and the upper flow path groove vertically and coupled between the upper plate and the lower plate.

여기서, 상기 제1 유로 채널 및 상기 제2 유로 채널은 화학적 에칭(chemical etching)에 의해 형성될 수 있다.
Here, the first flow channel and the second flow channel may be formed by chemical etching.

본 발명의 실시 예에 따르면, 유체가 흐르는 유로가 종래보다 더 넓은 크기를 가짐으로써 유체가 유로를 따라 원활하게 이동할 수 있을 뿐만 아니라 흑연, 세라믹 단열재, 금속표면 산화물 등과 같은 원자로 혹은 고온가열로 내부의 다양한 구조물에서 다양한 원인으로 야기되는 분진에 의해 유로가 막히는 현상을 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the fluid flow path has a wider size than the conventional one, and the fluid can smoothly move along the flow path, as well as inside a reactor or a high temperature heating furnace such as graphite, ceramic insulation, and metal surface oxide. It is possible to prevent the flow path from being blocked by dust caused by various causes in various structures.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 유체 채널을 통해 이동하는 제1 유체와 제2 유체 채널을 통해 이동하는 제2 유체의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
Further, according to an embodiment of the present invention, it is possible to improve the heat exchange efficiency of the first fluid moving through the first fluid channel and the second fluid moving through the second fluid channel.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고온가스 원자로용 열교환기의 개념적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 열교환기의 기본 구성을 설명하기 위한 열교환 블록의 부분 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 유로 채널의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 일부 구성을 단면 처리한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 기본 구성을 설명하기 위한 열교환 블록의 부분 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 일부 구성을 단면 처리한 도면이다.1 is a conceptual perspective view of a heat exchanger for a cryogenic gas reactor according to an embodiment of the present invention.
2 is a partially exploded perspective view of a heat exchange block for explaining the basic configuration of the heat exchanger shown in FIG. 1.
3 is a view for explaining the configuration of the first flow channel shown in FIG.
4 is a cross-sectional view of a partial configuration of FIG. 2.
5 is a partially exploded perspective view of a heat exchange block for explaining a basic configuration of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a partial configuration of FIG. 5.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, configurations and applications according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following description is one of several aspects of the patentable invention and the following description forms part of the detailed description of the invention.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail for the sake of clarity and conciseness.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고온가스 원자로용 열교환기의 개념적인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 열교환기의 기본 구성을 설명하기 위한 열교환 블록의 부분 분해 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 제1 유로 채널의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 2의 일부 구성을 단면 처리한 도면이다.1 is a conceptual perspective view of a heat exchanger for a ultra-high temperature gas reactor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a partially exploded perspective view of the heat exchange block for explaining the basic configuration of the heat exchanger shown in Figure 1, Figure 3 FIG. 4 is a view for explaining the configuration of the first flow channel shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a view in which a partial configuration of FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 초고온가스 원자로용 열교환기(100)는, 인쇄회로기판형 열교환기로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 커버 케이스(110)와, 커버 케이스(110) 내에서 장착되며 제1 유체가 흐르는 제1 유로(130)가 상호 나란하게 복수 개 마련되는 복수 개의 제1 유로 채널(120)과, 커버 케이스(110) 내에서 복수 개의 제1 유로 채널(120) 사이사이에 배치되며 제1 유체와 열교환하는 제2 유체가 흐르는 제2 유로(151)가 복수 개 마련되는 제2 유로 채널(150)을 포함한다. 여기서 복수 개의 제1 유로 채널(120)과 복수 개의 제2 유로 채널(150)은 높이 방향으로 적층되어 열교환 블록을 형성한다.The ultra-high temperature gas reactor heat exchanger 100 according to the embodiment of the present invention is a printed circuit board type heat exchanger, as shown in FIGS. 1 and 2, and a cover case 110 and a cover case 110. A plurality of first flow channels 120 mounted in the plurality of first flow paths 130 through which the first fluid flows, and a plurality of first flow channels 120 in the cover case 110. The second flow channel 150 is provided between the plurality of second flow path 151 is disposed between the flow of the second fluid and heat exchange with the first fluid. Here, the plurality of first flow channel 120 and the plurality of second flow channel 150 are stacked in the height direction to form a heat exchange block.

커버 케이스(110)에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 유로 채널(120)의 제1 유로(130)와 연통되도록 마련되어 제1 유체가 유입되는 제1 유입부(111)와, 제1 유로 채널(120)의 제1 유로(130)를 통과한 제1 유체가 배출되는 제1 배출부(112)와, 제2 유로 채널(150)의 제2 유로(151)와 연통되도록 마련되어 제2 유체가 유입되는 제2 유입부(115)와, 제2 유로 채널(150)의 제2 유로(151)를 통과한 제2 유체가 배출되는 제2 배출부(116)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the cover case 110 is provided to be in communication with the first flow path 130 of the first flow path channel 120, and includes a first inflow portion 111 through which the first fluid flows, and a first flow path. The first discharge part 112 through which the first fluid passing through the first flow path 130 of the flow path channel 120 is discharged and the second flow path 151 of the second flow path channel 150 is provided to communicate with the second flow path. It may include a second inlet 115 through which the fluid is introduced, and a second outlet 116 through which the second fluid passing through the second flow path 151 of the second flow channel 150 is discharged.

이러한 유입 및 배출 구조를 통해 제1 유체 및 제2 유체 사이의 열교환이 원활하게 이루어질 수 있다.Through this inlet and outlet structure, heat exchange between the first fluid and the second fluid can be performed smoothly.

여기서, 제1 유로 채널(120)의 제1 유로(130)를 따라 이동하는 제1 유체는 기체 상태의 헬륨이며, 제2 유로 채널(150)의 제2 유로(151)를 따라 이동하는 제2 유체는 고온의 물일 수 있다. 따라서, 상대적으로 높은 온도의 제2 유체로부터 상대적으로 온도가 낮은 제1 유체로 열이 전달되어 제1 유체의 온도를 상승시킬 수 있다.Here, the first fluid moving along the first flow channel 130 of the first flow channel 120 is helium in a gas state, and the second fluid moving along the second flow path 151 of the second flow channel channel 150. The fluid may be hot water. Thus, heat can be transferred from the relatively high temperature second fluid to the relatively low temperature first fluid to raise the temperature of the first fluid.

다만, 본 실시예에서는 제1 유체가 헬륨이고, 제2 유체가 물이라고 상술하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 유체 및 제2 유체는 필요에 따라 변경될 수 있음은 당연하다.In the present embodiment, the first fluid is helium and the second fluid is water, but the present invention is not limited thereto, and the first fluid and the second fluid may be changed as necessary.

각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 제1 유로 채널(120)은, 한 쌍의 플레이트(121, 125)들이 결합되어 마련되며, 이러한 결합 구조에 의해 제1 유체가 흐르는 제1 유로(130) 역시 형성된다.Referring to each configuration, first, the first flow channel 120 of the present embodiment is provided with a pair of plates 121 and 125 are coupled, the first flow path (1) through which the first fluid flows by the coupling structure ( 130) is also formed.

도 2 및 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 본 실시예의 제1 유로 채널(120)은, 판(plate) 형상으로 마련되어 하부에 마련되며 상면에는 제1 유로(130)의 일부분에 해당하는 하부 유로홈(122)이 함몰 형성되는 하부 플레이트(121)와, 판 형상으로 마련되어 하부 플레이트(121)의 상면에 결합되며 하면에는 제1 유로(130)의 일부분과 결합되어 제1 유로(130)를 형성하는 상부 유로홈(126)이 함몰 형성되는 상부 플레이트(125)를 포함할 수 있다.2 and 3, the first flow channel 120 of the present embodiment is formed in a plate shape and provided at a lower portion thereof, and the upper surface of the first flow channel 120 corresponds to a portion of the first flow channel 130. The lower channel groove 122 is recessed and the lower plate 121 is provided in a plate shape and is coupled to the upper surface of the lower plate 121, the lower surface is coupled to a portion of the first flow path 130 is the first flow path 130 The upper flow path groove 126 forming a may include an upper plate 125 recessed.

하부 플레이트(121)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 사각 판 형상으로 마련되며, 그 상면에는 복수 개의 하부 유로홈(122)이 상호 나란하게 함몰 형성된다. 이때, 하부 유로홈(122)은 단면이 반원 형상이 되도록 함몰 형성될 수 있다. 2 and 3, the lower plate 121 is provided in a rectangular plate shape, and a plurality of lower flow path grooves 122 are recessed in parallel to each other on an upper surface thereof. At this time, the lower flow path groove 122 may be formed to be recessed so that the cross section is semi-circular.

복수 개의 하부 유로홈(122)은, 후술할 제2 유로 채널(150)의 제2 유로(151)를 따라 흐르는 고온의 제2 유체와 열교환 시간을 길게 하기 위해 지그재그(zigzag) 형상, 예를 들면 'Z' 형상으로 마련될 수 있다. The plurality of lower flow path grooves 122 may have a zigzag shape, for example, in order to lengthen a heat exchange time with a high temperature second fluid flowing along the second flow path 151 of the second flow path channel 150 to be described later. It may be provided in a 'Z' shape.

한편, 상부 플레이트(125)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 플레이트(121)와 실질적으로 동일한 형상을 갖되 하부 유로홈(122)에 대응하는 상부 유로홈(126)이 상부 플레이트(125)의 하면에 마련된다. Meanwhile, as illustrated in FIGS. 2 and 3, the upper plate 125 has a shape substantially the same as that of the lower plate 121, and the upper channel groove 126 corresponding to the lower channel groove 122 has an upper plate. The lower surface of 125 is provided.

즉, 상부 플레이트(125)와 하부 플레이트(121)를 결합하면, 단면이 각각 반원 형상인 하부 플레이트(121)의 하부 유로홈(122)과 상부 플레이트(125)의 상부 유로홈(126)이 원 형상의 단면을 갖는 제1 유로(130)를 형성할 수 있으며, 따라서 제1 유로(130)를 따라 헬륨과 같은 제1 유체가 이동할 수 있다.That is, when the upper plate 125 and the lower plate 121 are combined, the lower flow path groove 122 of the lower plate 121 and the upper flow path groove 126 of the upper plate 125 each have a circular cross section. A first flow path 130 having a cross-sectional shape may be formed, and thus, a first fluid such as helium may move along the first flow path 130.

이와 같이, 제1 유로(130)는 상부 플레이트(125)와 하부 플레이트(121)가 상호 결합되어 형성되기 때문에 종래에 비해 큰 직경을 가질 수 있다. 즉, 하부 플레이트(121) 및 상부 플레이트(125)에 화학적 에칭(chemical etching)을 적용하여 각각 반원 형상의 하부 유로홈(122) 및 상부 유로홈(126)을 형성하고, 이들을 결합시킴으로써 종래에 비해 상대적으로 큰 직경의 유로를 가질 수 있는 것이다.As such, the first flow path 130 may have a larger diameter than the conventional one because the upper plate 125 and the lower plate 121 are formed by being coupled to each other. That is, by applying chemical etching to the lower plate 121 and the upper plate 125 to form a semi-circular lower flow path groove 122 and the upper flow path groove 126, respectively, and combined them compared to the conventional It can have a relatively large diameter flow path.

부연 설명하면, 종래에는 하나의 금속판에 본 실시예의 제1 유로(130)에 해당하는 유로를 형성해야 하기 때문에 직경의 크기를 크게 구현하지 못하였으며, 이에 따라 흑연, 세라믹 단열재, 금속표면 산화물 등과 같은 원자로 혹은 고온가열로 내부의 다양한 구조물에서 다양한 원인으로 야기되는 분진이 유로에 싸여 막힘 현상이 발생되었으나, 본 실시예의 경우 상부 플레이트(125) 및 하부 플레이트(121)에 각각 절반씩 유로홈(122, 126)을 형성하고 이들을 결합시켜 제1 유로(130)를 형성시킴으로써 종래에 비해 상대적으로 큰 유로(130)를 형성할 수 있다. In detail, in the related art, since a flow path corresponding to the first flow path 130 of the present embodiment must be formed on a single metal plate, the size of the diameter cannot be large, and thus, graphite, ceramic insulation, metal surface oxide, etc. Although dust caused by various causes in various structures inside the reactor or the high temperature heating furnace was wrapped in the flow path, clogging occurred, in the present embodiment, each of the flow path grooves 122, respectively, is disposed in the upper plate 125 and the lower plate 121. By forming the first flow path 130 by combining the 126 and the combination thereof, a larger flow path 130 may be formed than in the related art.

예를 들면, 종래의 경우 유로의 최대 직경을 0.5mm로 구현할 수 있었다면, 본 실시예의 경우 제1 유로(130)의 최대직경을 용이하게 두 배인 1.0mm로 구현 할 수 있어 화학적 에칭에 대한 부담을 줄이고, 더불어 제1 유체의 이동을 원활하게 할 뿐만 아니라 먼지 등에 의한 유로의 막힘 현상을 방지할 수 있다.For example, in the conventional case, if the maximum diameter of the flow path could be implemented at 0.5 mm, the present embodiment can easily implement the maximum diameter of the first flow path 130 at 1.0 mm, which is twice as large as the burden on chemical etching. In addition, it is possible to reduce the movement of the first fluid and to prevent clogging of the flow path due to dust or the like.

다만, 전술한 실시 예에서는 상부 유로홈(126) 및 하부 유로홈(122)이 각각 반원 형상으로 함몰 형성된 홈이라고 상술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상부 플레이트(125) 및 하부 플레이트(121)의 상호 결합 시 상부 유로홈(126) 및 하부 유로홈(122)이 제1 유로(130)를 형성할 수 있는 형상이라면 다른 형상이 적용될 수 있음은 당연하다.However, in the above-described embodiment, the upper flow path groove 126 and the lower flow path groove 122 are each described as recesses formed in a semicircular shape, but the present invention is not limited thereto, and the upper plate 125 and the lower plate 121 are not limited thereto. Of course, if the upper flow path groove 126 and the lower flow path groove 122 is a shape that can form the first flow path 130 at the time of mutual coupling may be applied to other shapes.

그리고, 상부 플레이트(125) 및 하부 플레이트(121)의 결합 구조에 대해 설명하면, 본 실시예의 상부 플레이트(125) 및 하부 플레이트(121)는 디퓨져 본딩(diffusion bonding)에 의해 결합될 수 있다. And, when the coupling structure of the upper plate 125 and the lower plate 121 will be described, the upper plate 125 and the lower plate 121 of the present embodiment may be coupled by diffuser bonding.

디퓨져 본딩은 금속의 용융점 이하에서 열과 압력을 가해 원자를 활성화시켜 금속, 즉 상부 플레이트(125) 및 하부 플레이트(121)를 결합하는 방법으로 모재와 거의 유사한 강도와 내열 온도를 갖는 접합물, 즉 제1 유로 채널(120)을 얻을 수 있다. 다만, 상부 플레이트(125) 및 하부 플레이트(121)의 결합 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.Diffuser bonding is a method of joining metal, i.e., upper plate 125 and lower plate 121, by applying heat and pressure below the melting point of the metal to bond the metal, i.e. One flow channel 120 can be obtained. However, the coupling structure of the upper plate 125 and the lower plate 121 is not limited thereto.

한편, 본 실시예의 제2 유로 채널(150)은, 전술한 바와 같이, 고온의 제2 유체, 예를 들면 고온의 물이 흐르는 제2 유로(151)가 형성된 부분으로서, 제1 유로 채널(120)을 따라 이동하는 제1 유체에 열을 전달하는 역할을 한다.Meanwhile, as described above, the second flow channel 150 of the present embodiment is a portion in which a second flow path 151 through which a high temperature second fluid, for example, hot water flows, is formed. Heat transfer to the first fluid that moves along).

이러한 제2 유로 채널(150)은, 제1 유로 채널(120)에 대응되는 사각 판 형상으로 마련되며, 복수 개의 제2 유로(151)가 상호 나란하게 배치된다.The second flow channel 150 is provided in a quadrangular plate shape corresponding to the first flow channel 120, and the plurality of second flow channels 151 are arranged side by side.

제2 유로 채널(150)에 형성되는 제2 유로(151) 역시 화학적 에칭에 의해서 형성될 수 있다. 다만, 제1 유로 채널(120)은 제1 유로(130)가 유로홈(122, 126)들의 결합에 의해 형성되는 반면에 제2 유로 채널(150)의 제2 유로(151)는 상하로 관통되게 형성될 수 있다.The second flow path 151 formed in the second flow channel 150 may also be formed by chemical etching. However, while the first flow path channel 120 is formed by the combination of the flow path grooves 122 and 126, the second flow path 151 of the second flow path channel 150 penetrates up and down. Can be formed.

즉, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 유로(151)는 제2 유로 채널(150)의 판면 방향을 따라 길게 관통 형성되되 상하 방향으로도 관통 형성된다.That is, as shown in FIGS. 2 and 4, the second flow path 151 is formed to penetrate long along the plate surface direction of the second flow channel 150, but also through the up and down direction.

따라서, 제2 유로(151)를 따라 제2 유체가 흐를 때 제2 유체와 제1 유로 채널(120)의 외벽이 직접적으로 접촉할 수 있으며, 따라서 열교환 효율을 보다 향상시킬 수 있다.Accordingly, when the second fluid flows along the second flow path 151, the second fluid and the outer wall of the first flow channel 120 may directly contact each other, thereby further improving heat exchange efficiency.

다만, 제2 유로 채널(150)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 유로 채널(120)과 실질적으로 동일한 형상으로 마련될 수도 있다. 다만, 이의 경우 제2 유로 채널(150)의 제2 유로(151)를 따라 흐르는 제2 유체가 제1 유로 채널(120)과 직접적으로 접촉되며 흐르지 않기 때문에 열교환 효율이 다소 떨어질 수 있으므로 도 4에 도시된 구조가 보다 바람직하다 할 것이다.However, the shape of the second flow channel 150 is not limited thereto and may be provided in substantially the same shape as the first flow channel 120. However, in this case, since the second fluid flowing along the second flow path 151 of the second flow channel 150 is not in direct contact with the first flow channel 120 and does not flow, heat exchange efficiency may be somewhat lowered. The illustrated structure will be more preferred.

전술한 제2 유로 채널(150)과 제1 유로 채널(120)은 전술한 디퓨져 본딩에 의해 상호 대향하는 판면이 결합될 수 있으며, 외측 연결 부분은 웰딩(welding) 또는 브레이징(brazing)에 의해 결합될 수 있다. 따라서, 제1 유로(130) 및 제2 유로(151)가 외부와 철저히 차단된 상태를 유지할 수 있어 외부로 유체가 새어나가는 현상을 방지할 수 있다.The above-mentioned second flow channel 150 and the first flow channel 120 may be coupled to each other by the above-described diffuser bonding plate, the outer connecting portion is joined by welding or brazing (bonding) Can be. Therefore, the first flow path 130 and the second flow path 151 can be kept in a state of being completely blocked from the outside to prevent the leakage of fluid to the outside.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 유로 채널(120)의 제1 유로(130)가 상부 플레이트(125) 및 하부 플레이트(121)의 결합에 의해 형성되므로 종래에 비해 상대적으로 큰 유로 직경을 구현할 수 있으며, 이에 따라 유체의 흐름의 원활하게 이루어질 뿐만 아니라 흑연, 세라믹 단열재, 금속표면 산화물 등과 같은 원자로 혹은 고온가열로 내부의 다양한 구조물에서 다양한 원인으로 야기되는 분진에 의해 유로가 막히는 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.As such, according to the exemplary embodiment of the present invention, since the first passage 130 of the first passage channel 120 is formed by the combination of the upper plate 125 and the lower plate 121, the first passage 130 is relatively larger than the conventional one. The flow path diameter can be realized, and thus the flow of the fluid is not only smoothed, but the flow path is blocked by dust caused by various causes in various structures inside the reactor or high temperature heating furnace such as graphite, ceramic insulation, metal surface oxide, etc. There is an advantage that can be prevented.

또한, 제2 유로 채널(150)의 제2 유로(151)를 통해 흐르는 유체가 제1 유로 채널(120)의 외벽과 직접 접촉되어 제2 유로(151)의 제2 유체로부터 제1 유로(130)의 제1 유체로 열전달을 효과적으로 할 수 있는 장점이 있다.In addition, the fluid flowing through the second flow channel 151 of the second flow channel 150 is in direct contact with the outer wall of the first flow channel 120 so that the first flow path 130 is separated from the second fluid of the second flow channel 151. There is an advantage that can effectively heat transfer to the first fluid of the).

한편, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초고온가스 원자로용 열교환기에 대해 설명하기로 한다. 다만, 전술한 일 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.On the other hand, it will be described below for the heat exchanger for the ultra-high temperature gas reactor according to another embodiment of the present invention. However, the description of the configuration substantially the same as the above-described embodiment will be omitted.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 기본 구성을 설명하기 위한 열교환 블록의 부분 분해 사시도이고, 도 6은 도 5의 일부 구성을 단면 처리한 도면이다.5 is a partially exploded perspective view of a heat exchange block for explaining a basic configuration of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a partial configuration of FIG. 5.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초고온가스 원자로용 열교환기(200)는, 제1 유로 채널(220) 및 제2 유로 채널(250)을 갖되, 제1 유로 채널(220)의 구성에서 전술한 일 실시예와 약간 차이가 있다.As shown in these figures, the ultra-high temperature gas reactor heat exchanger 200 according to another embodiment of the present invention has a first flow channel 220 and a second flow channel 250, the first flow channel ( The configuration of 220 is slightly different from the above-described embodiment.

이에 대해 설명하면, 본 실시예의 제1 유로 채널(220)은, 상부 유로홈(226)이 형성된 상부 플레이트(225) 및 하부 유로홈(222)이 형성된 하부 플레이트(221) 외에도 상부 플레이트(225) 및 하부 플레이트(221)의 사이에 개재되는 중간 플레이트(228)를 구비할 수 있다.In this regard, the first flow channel 220 of the present embodiment, in addition to the upper plate 225 having the upper flow path groove 226 and the lower plate 221 having the lower flow path groove 222, the upper plate 225. And an intermediate plate 228 interposed between the lower plates 221.

본 실시예의 중간 플레이트(228)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 유로홈(226) 및 하부 유로홈(222)의 대응되는 폭으로 관통 형성된 유로홀(229)을 구비한다. 따라서 상부 플레이트(225), 하부 플레이트(221) 및 중간 플레이트(228)가 상호 결합하는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 전술한 일 실시예의 제1 유로(130, 도 4 참조)에 비해 상대적으로 큰 제1 유로(230)를 만들 수 있으며, 따라서 흑연, 세라믹 단열재, 금속표면 산화물 등과 같은 원자로 혹은 고온가열로 내부의 다양한 구조물에서 다양한 원인으로 야기되는 분진에 의한 막힘 현상을 방지할 수 있다. 또한 상대적으로 많은 양의 제1 유체가 제1 유로(230)를 따라 이동할 수도 있다.5 and 6, the intermediate plate 228 of the present exemplary embodiment includes a passage hole 229 formed through a corresponding width of the upper passage groove 226 and the lower passage groove 222. Accordingly, when the upper plate 225, the lower plate 221, and the intermediate plate 228 are coupled to each other, as shown in FIG. 6, the upper plate 225, the lower plate 221, and the intermediate plate 228 may be relative to each other. As a result, a large first flow path 230 may be formed, and thus, clogging due to dust caused by various causes in various structures inside a reactor or high temperature heating furnace such as graphite, ceramic insulation, metal surface oxide, or the like may be prevented. In addition, a relatively large amount of the first fluid may move along the first flow path 230.

다만, 본 실시예에서는, 하나의 중간 플레이트(228)가 상부 플레이트(225) 및 하부 플레이트(221)에 개재된다고 상술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수 개의 중간 플레이트가 그 사이에 개재될 수 있다. 다만, 이의 경우, 유로의 크기는 크게 할 수 있지만, 열교환 효율을 저하시킬 수 있으므로 그 수는 적절히 조절되는 것이 바람직하다.However, in the present embodiment, one intermediate plate 228 is described above is interposed between the upper plate 225 and the lower plate 221, but is not limited thereto, and a plurality of intermediate plates may be interposed therebetween. . However, in this case, although the size of the flow path can be increased, the heat exchange efficiency can be reduced, so that the number is preferably adjusted appropriately.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, such modifications or variations will have to be belong to the claims of the present invention.

100 : 초고온가스 원자로용 열교환기
110 : 커버 케이스 120 : 제1 유로 채널
121 : 하부 플레이트 122 : 하부 유로홈
125 : 상부 플레이트 126 : 상부 유로홈
130 : 제1 유로 150 : 제2 유로 채널
151 : 제2 유로100: high temperature gas reactor heat exchanger
110: cover case 120: the first euro channel
121: lower plate 122: lower flow groove
125: upper plate 126: upper flow path groove
130: first flow path 150: second flow channel
151: second euro

Claims (11)

초고온가스 원자로에 사용되는 열교환기에 있어서,
제1 유체가 흐르는 제1 유로가 상호 나란하게 복수 개 마련되는 복수 개의 제1 유로 채널; 및
상기 복수 개의 제1 유로 채널의 사이 사이에 배치되며, 상기 제1 유체와 열교환하는 제2 유체가 흐르는 제2 유로가 복수 개 마련되는 복수 개의 제2 유로 채널;
을 포함하며,
상기 제1 유로 채널 또는 상기 제2 유로 채널 중 적어도 어느 하나는 상호 결합되는 한 쌍의 플레이트를 구비하며, 상기 한 쌍의 플레이트의 결합에 의해 상기 제1 유로 또는 제2 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 초고온가스 원자로용 열교환기.
In the heat exchanger used for the ultra high temperature gas reactor,
A plurality of first flow channel provided with a plurality of first flow paths through which the first fluid flows; And
A plurality of second flow channel channels disposed between the plurality of first flow channel channels and provided with a plurality of second flow paths through which a second fluid that exchanges heat with the first fluid flows;
Including;
At least one of the first flow channel or the second flow channel includes a pair of plates coupled to each other, and the first flow path or the second flow path is formed by the coupling of the pair of plates. Heat exchanger for ultra high temperature gas reactors.
제1항에 있어서,
상기 제1 유로 채널은,
판 형상으로 마련되어 하부에 마련되며, 상면에는 상기 제1 유로의 일부분에 해당하는 하부 유로홈이 함몰 형성되는 하부 플레이트; 및
판 형상으로 마련되어 상기 하부 플레이트의 상면에 결합되며, 하면에는 상기 하부 유로홈과 결합되어 상기 제1 유로를 형성하는 상부 유로홈이 함몰 형성되는 상부 플레이트를 포함하는 초고온가스 원자로용 열교환기.
The method of claim 1,
The first flow channel,
A lower plate provided in a plate shape and provided in a lower portion, and having a lower flow path groove recessed in an upper surface thereof corresponding to a portion of the first flow path; And
And a top plate provided in a plate shape and coupled to an upper surface of the lower plate, and having a lower plate coupled to the lower flow path groove to recess the upper flow path groove to form the first flow path.
제2항에 있어서,
상기 하부 플레이트 및 상기 하부 플레이트의 상호 결합 시 상기 제1 유로가 원형의 유로를 형성하도록, 상기 상부 유로홈 및 상기 하부 유로홈은 단면이 반원 형상이 되도록 함몰 형성되는 초고온가스 원자로용 열교환기.
The method of claim 2,
And the upper flow path groove and the lower flow path groove are recessed to have a semicircular cross section so that the first flow path forms a circular flow path when the lower plate and the lower plate are coupled to each other.
제1항에 있어서,
상기 제1 유로 채널 및 상기 제2 유로 채널은 화학적 에칭(chemical etching)에 의해 형성되는 초고온가스 원자로용 열교환기.
The method of claim 1,
And the first flow channel and the second flow channel are formed by chemical etching.
제2항에 있어서,
상기 하부 플레이트 및 상기 상부 플레이트는 디퓨젼 본딩(diffusion bonding)에 의해 결합하는 초고온가스 원자로용 열교환기.
The method of claim 2,
And the lower plate and the upper plate are coupled by diffusion bonding.
제1항에 있어서,
상기 제1 유로의 상기 제1 유체와 상기 제2 유로의 상기 제2 유체의 열교환 시간을 길게 하기 위해, 상기 제1 유로 채널의 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로 채널의 상기 제2 유로 중 적어도 어느 하나는 지그재그(zigzag) 형상으로 마련되는 초고온가스 원자로용 열교환기.
The method of claim 1,
At least one of the first flow path of the first flow channel and the second flow path of the second flow channel to extend the heat exchange time between the first fluid of the first flow path and the second fluid of the second flow path. One of the heat exchanger for the ultra-high temperature gas reactor is provided in a zigzag shape.
제1항에 있어서,
상기 제2 유로 채널의 상기 제2 유로는, 상기 제2 유로를 통해 흐르는 상기 제2 유체가 상기 제1 유로 채널의 외벽과 접촉하며 이동하도록 상하로 관통 형성되는 초고온가스 원자로용 열교환기.
The method of claim 1,
And the second flow path of the second flow channel is vertically penetrated so that the second fluid flowing through the second flow channel contacts and moves with the outer wall of the first flow channel.
제1항에 있어서,
상기 제1 유로 채널 및 상기 제2 유로 채널은 상호 대향되는 면끼리 상호 디퓨젼 본딩된 후 테두리 부분이 웰딩(welding) 또는 브레이징(brazing)에 의해 결합되는 초고온가스 원자로용 열교환기.
The method of claim 1,
The first flow channel and the second flow channel is a heat exchanger for the ultra-high temperature gas reactor that the edges are bonded to each other after mutual diffusion bonding of the mutually opposed surfaces.
제1항에 있어서,
상기 초고온가스 원자로용 열교환기는 인쇄회로기판형 열교환기인 것을 특징으로 하는 초고온가스 원자로용 열교환기.
The method of claim 1,
The ultra high temperature gas reactor heat exchanger is a high temperature gas reactor heat exchanger, characterized in that the heat exchanger.
초고온가스 원자로에 사용되는 열교환기에 있어서,
제1 유체가 흐르는 제1 유로가 상호 나란하게 복수 개 마련되는 복수 개의 제1 유로 채널; 및
상기 복수 개의 제1 유로 채널의 사이 사이에 배치되며, 상기 제1 유체와 열교환하는 제2 유체가 흐르는 제2 유로가 복수 개 마련되는 복수 개의 제2 유로 채널;
을 포함하며,
상기 제1 유로 채널은,
판 형상으로 마련되어 하부에 마련되며, 상면에는 상기 제1 유로의 일부분에 해당하는 하부 유로홈이 함몰 형성되는 하부 플레이트;
판 형상으로 마련되어 상기 하부 플레이트의 상면에 결합되며, 하면에는 상기 하부 유로홈과 결합되어 상기 제1 유로를 형성하는 상부 유로홈이 함몰 형성되는 상부 플레이트; 및
상기 하부 유로홈 및 상기 상부 유로홈에 대응되는 유로홀이 상하로 관통 형성되며 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트의 사이에 결합되는 적어도 하나의 중간 플레이트;
를 포함하는 초고온가스 원자로용 열교환기.
In the heat exchanger used for the ultra high temperature gas reactor,
A plurality of first flow channel provided with a plurality of first flow paths through which the first fluid flows; And
A plurality of second flow channel channels disposed between the plurality of first flow channel channels and provided with a plurality of second flow paths through which a second fluid that exchanges heat with the first fluid flows;
Including;
The first flow channel,
A lower plate provided in a plate shape and provided in a lower portion, and having a lower flow path groove recessed in an upper surface thereof corresponding to a portion of the first flow path;
An upper plate provided in a plate shape and coupled to an upper surface of the lower plate, and having an upper flow path groove recessed on a lower surface thereof to form the first flow path; And
At least one intermediate plate having upper and lower flow path holes corresponding to the lower flow path grooves and the upper flow path grooves and coupled between the upper plate and the lower plate;
Super high temperature gas reactor heat exchanger comprising a.
제10항에 있어서,
상기 제1 유로 채널 및 상기 제2 유로 채널은 화학적 에칭(chemical etching)에 의해 형성되는 초고온가스 원자로용 열교환기.The method of claim 10,
And the first flow channel and the second flow channel are formed by chemical etching.
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