KR101187795B1 - 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치 - Google Patents

천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상부가 개방된 통형상으로 외주면 상부에는 가스투입공이 천공되어 있어 가스공급관이 장착되는 본체케이싱과, 상하부가 개방된 통형상으로 하부는 상기 본체케이싱의 상부 내주면에 외주면이 밀착되게 삽입 장착되고 상부는 본체케이싱의 상부 외측으로 돌출되며 하부 외주면에는 하향되는 나선형의 요홈으로 된 가스유도로가 형성되어 있고 상기 가스유도로의 상부 선단부는 가스투입공과 일치되게 위치되며 종단부는 개구부를 형성하도록 되어 있어 상기 가스공급관으로부터 유입되는 천연가스가 가스유도로를 따라 나선형으로 하향 공급되면서 개구부를 통해 본체케이싱의 내측으로 분사되는 과정에서 내측 중심부에 와류를 발생시키는 원심분리부와, 상기 본체케이싱의 내측 가운데부분에 설치되며 상기 원심분리부의 하부에 일정간격 이격된 상태로 하부를 막아 상기 원심분리부에 의한 와류가 상승기류를 형성하도록 하면서 와류에 의해 원심분리되는 불순물은 본체케이싱의 내측 하부로 보내는 불순물분리판과, 상기 원심분리부의 상부에 장착되어 개방된 상부를 막도록 되어 있고 하부 가운데부분에는 수직방향으로 가스유입공이 천공되어 있으며 상기 가스유입공과 연통된 가스회수로를 통해 불순물이 분리된 가스를 가스회수관으로 보내는 가스회수캡으로 구성된 것을 특징으로 하는 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치에 관한 것이다.

Description

천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치{An impurities filtering apparatus which is filled of natural gas}
본 발명은 천연가스를 사용하는 각종 차량이나 장비 등의 연료탱크에 연료충전시 컴프레서(compressor)와 가스충전기 사이 또는 가스충전기와 연료탱크 사이에 장착되면서 천연가스의 압축과정에서 발생되는 오일, 수분 등의 불순물을 제거하여 고순도의 천연가스를 공급하는 장치로서, 더욱 상세하게는 상부가 개방된 통형상으로 외주면 상부에는 가스투입공이 천공되어 있어 가스공급관이 장착되는 본체케이싱과, 상하부가 개방된 통형상으로 하부는 상기 본체케이싱의 상부 내주면에 외주면이 밀착되게 삽입 장착되고 상부는 본체케이싱의 상부 외측으로 돌출되며 하부 외주면에는 하향되는 나선형의 요홈으로 된 가스유도로가 형성되어 있고 상기 가스유도로의 상부 선단부는 가스투입공과 일치되게 위치되며 종단부는 개구부를 형성하도록 되어 있어 상기 가스공급관으로부터 유입되는 천연가스가 가스유도로를 따라 나선형으로 하향 공급되면서 개구부를 통해 본체케이싱의 내측으로 분사되는 과정에서 내측 중심부에 와류를 발생시키는 원심분리부와, 상기 본체케이싱의 내측 가운데부분에 설치되며 상기 원심분리부의 하부에 일정간격 이격된 상태로 하부를 막아 상기 원심분리부에 의한 와류가 상승기류를 형성하도록 하면서 와류에 의해 원심분리되는 불순물은 본체케이싱의 내측 하부로 보내는 불순물분리판과, 상기 원심분리부의 상부에 장착되어 개방된 상부를 막도록 되어 있고 하부 가운데부분에는 수직방향으로 가스유입공이 천공되어 있으며 상기 가스유입공과 연통된 가스회수로를 통해 불순물이 분리된 가스를 가스회수관으로 보내는 가스회수캡으로 구성된 것을 특징으로 하는 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치에 관한 것이다.
일반적으로 액화천연가스(LNG), 압축천연가스(CNG), 바이오가스(Bio gas), 수소가스(H2) 등의 천연가스를 원료로 사용하는 각종 차량이나 장비 등은 연료탱크에 천연가스를 충전시 통상의 컴프레서(compressor)를 통해 천연가스를 고압(대략 100 ~ 380Bar)으로 압축하고 압축된 천연가스를 가스충전기를 거쳐 차량의 연료탱크에 충전하게 된다.
그러나, 충전을 위해 천연가스를 컴프레서로 고압 압축하는 과정에서 천연가스에 함유된 오일, 수분 등의 불순물이 생성되며 또한 배관망에서 발생되는 수분 등의 불순물 및 기타 미세 이물질 등이 천연가스와 함께 차량의 연료탱크 내부로 유입되어 계속적으로 저장된 상태로 운행시 차량의 엔진부 및 엔진의 인젝터, 레귤레이터 등의 부품 내부로 불순물이 유입되고 이에 따라 차량의 핵심부인 엔진부의 고장원인이 되어 각종 차량이나 장비 등의 수명단축 및 오작동 등의 문제점을 발생시키고 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 대한민국 등록특허공보 등록 제 10-0390077호에서는 압축 천연가스(Compressed Natural Gas,CNG)를 저장하는 연료탱크, 상기 연료탱크로부터 압송되는 가스의 공급 압력을 엔진에 필요한 압력으로 강하시키는 레귤레이터, 상기 레귤레이터를 통해 압력이 강하된 가스를 분배하는 연료 분배 파이프, 상기 연료 분배 파이프를 통해 공급되는 가스를 엔진의 실린더로 분사하는 인젝터, 상기 레귤레이터와 연료 분배 파이프 사이에 설치되어, 가스와 함께 상기 레귤레이터를 통과하면서 압력강하에 의하여 액화되는 오일을 여과하고 이를 배출하기 위한 오일여과수단을 포함하고, 상기 오일여과수단은 상기 레귤레이터를 통해 나오는 가스를 관통시키기 위하여 상기 레귤레이터에 연결되는 가스투입구와 상기 연료 분배파이프에 연결되는 가스투출구가 마련되고, 가스에 포함되는 오일을 여과하기 위한 필터 및 이 필터에 축적된 오일을 배출하기 위한 배유구를 갖추는 오일여과기, 상기 오일여과기내에 설치되어 이에 축적되는 오일의 유량을 감지하는 유량감지센서, 차량의 전자제어장치에 의하여 제어되어 차량상태에 따라 선택적으로 상기 오일여과기의 배유구를 개폐하는 구동장치를 포함하는 압축 천연가스 차량의 연료여과장치가 개시되었으나, 선등록된 상기 연료여과장치는 오일을 여과하기 위한 필터가 설치된 오일여과기가 구비되어 있어 상기 필터에 의해 천연가스에 포함된 고점도의 오일성분만 단순 걸름처리되어 저점도의 오일성분이나 수분 또는 기타 미세 이물질의 경우에는 걸름처리되지 않고 천연가스와 함께 차량의 연료탱크로 공급되는 문제점이 있었고, 또한 대략 0 ~ 30bar의 저압으로 공급되는 천연가스의 충전시에만 적용가능하며 고압 컴프레서에 의해 대략 100 ~ 380bar의 고압으로 압축된 상태로 공급되는 천연가스의 공급시에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로 연료충전시 컴프레서와 가스충전기 사이 또는 가스충전기와 연료탱크 사이에 연결 장착되면서 천연가스의 압축과정에서 발생되는 오일, 수분 등의 불순물이 포함된 천연가스를 본체케이싱 내측에 장착되는 원심분리부와 불순물분리판에 의해 상승기류를 형성하는 와류형태로 공급하여 하중이 큰 오일이나 수분 등의 불순물은 원심분리하여 불순물분리판 하부로 보내 저장하고 불순물이 제거된 와류형태의 천연가스만 상부에 장착된 가스회수캡의 가스유입공을 통해 가스회수관으로 보내 고순도의 천연가스를 각종 차량 등의 연료탱크로 공급하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 상부가 개방된 통형상으로 외주면 상부에는 가스투입공이 천공되어 있어 가스공급관이 장착되는 본체케이싱과, 상하부가 개방된 통형상으로 하부는 상기 본체케이싱의 상부 내주면에 외주면이 밀착되게 삽입 장착되고 상부는 본체케이싱의 상부 외측으로 돌출되며 하부 외주면에는 하향되는 나선형의 요홈으로 된 가스유도로가 형성되어 있고 상기 가스유도로의 상부 선단부는 가스투입공과 일치되게 위치되며 종단부는 개구부를 형성하도록 되어 있어 상기 가스공급관으로부터 유입되는 천연가스가 가스유도로를 따라 나선형으로 하향 공급되면서 개구부를 통해 본체케이싱의 내측으로 분사되는 과정에서 내측 중심부에 와류를 발생시키는 원심분리부와, 상기 본체케이싱의 내측 가운데부분에 설치되며 상기 원심분리부의 하부에 일정간격 이격된 상태로 하부를 막아 상기 원심분리부에 의한 와류가 상승기류를 형성하도록 하면서 와류에 의해 원심분리되는 불순물은 본체케이싱의 내측 하부로 보내는 불순물분리판과, 상기 원심분리부의 상부에 장착되어 개방된 상부를 막도록 되어 있고 하부 가운데부분에는 수직방향으로 가스유입공이 천공되어 있으며 상기 가스유입공과 연통된 가스회수로를 통해 불순물이 분리된 가스를 가스회수관으로 보내는 가스회수캡으로 구성된 것에 본 발명의 특징이 있다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 연료충전시 컴프레서와 가스충전기 사이 또는 가스충전기와 연료탱크 사이에 자유롭게 연결 장착되면서 천연가스의 압축과정에서 발생되는 오일, 수분 등의 불순물이 포함된 천연가스를 본체케이싱 내측에 장착되는 원심분리부와 불순물분리판에 의해 상승기류를 형성하는 와류형태로 공급하여 하중이 큰 오일이나 수분 등의 불순물은 원심분리하여 불순물분리판 하부로 보내고 불순물이 제거된 와류형태의 천연가스만 상부에 장착된 가스회수캡의 가스유입공을 통해 가스회수관으로 보내 고순도의 천연가스를 각종 차량 등의 연료탱크로 공급할 수 있으며, 또한 상기 가스유입공에 장착되는 메탈메쉬로 된 필터를 통해 천연가스에 포함된 미세 이물질을 함께 제거할 수 있고, 전체 장치의 각 부분이 나사체결식으로 착탈가능하도록 되어 있어 분해 및 교체, 수리가 용이하게 이루질 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치의 분해 상태를 도시한 사시개략도
도 2는 본 발명에 따른 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치의 결합 상태를 도시한 사시개략도
도 3은 본 발명에 따른 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치의 분해 상태를 도시한 단면개략도
도 4는 본 발명에 따른 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치의 결합 상태를 도시한 단면개략도
도 5는 본 발명에 따른 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치에 공급되는 천연가스가 상승기류를 형성한 와류형태로 불순물이 원심분리되는 상태의 단면개략도
도 6은 본 발명에 따른 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치의 본체케이싱 하부에 저장된 오일 등의 불순물을 배출코크를 통해 배출하는 상태를 도시한 단면개략도
이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치(1)는 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이 천연가스를 사용하는 각종 차량이나 장비 등의 연료탱크에 연료충전시 통상의 컴프레서(compressor)와 가스충전기 사이 또는 가스충전기와 연료탱크 사이에 연결 장착되면서 천연가스의 압축과정에서 발생되는 오일, 수분과 미세 이물질 등의 불순물을 제거하여 고순도의 천연가스를 공급하는 장치로서, 상부가 개방된 통형상으로 외주면 상부에는 가스공급관(4)이 연결장착되는 가스투입공(3)이 천공된 본체케이싱(2)과, 상하부가 개방된 통형상으로 하부는 상기 본체케이싱(2)의 상부 내주면에 외주면이 밀착되게 삽입 장착되고 상부는 본체케이싱(2)의 상부 외측으로 돌출되며 하부 외주면에는 하향되는 나선형의 요홈으로 된 가스유도로(17)가 형성되어 있고 상기 가스유도로(17)의 상부 선단부는 가스투입공(3)과 일치되게 위치되며 종단부는 개구부(18)를 형성하도록 되어 있어 상기 가스공급관(4)으로부터 유입되는 천연가스가 가스유도로(17)를 따라 나선형으로 하향 공급되면서 개구부(18)를 통해 본체케이싱(2)의 내측으로 분사되는 과정에서 본체케이싱(2) 내측 중심부에 와류를 발생시키는 원심분리부(14)와, 상기 본체케이싱(2)의 내측 가운데부분에 설치되며 상기 원심분리부(14)의 하부에 일정간격 이격된 상태로 하부를 막아 상기 원심분리부(14)에 의한 와류가 상승기류를 형성하도록 하면서 와류에 의해 원심분리되는 불순물은 본체케이싱(2)의 내측 하부로 보내는 불순물분리판(19)과, 상기 원심분리부(14)의 상부에 장착되어 개방된 상부를 막도록 되어 있고 하부 가운데부분에는 수직방향으로 가스유입공(25)이 천공되어 있으며 상기 가스유입공(25)과 연통된 가스회수로(26)를 통해 불순물이 분리된 가스를 가스회수관(27)으로 보내는 가스회수캡(24)으로 구성되어 있다.
상기 본체케이싱(2)은 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이 금속재질로 상부가 개방된 통형상으로 되어 있으며 외주면 상부에는 가스투입공(3)이 천공되어 있어 통상의 컴프레서 또는 가스충전기로부터 천연가스가 공급되는 가스공급관(4)이 연결장착되도록 되어 있되, 상기 가스투입공(3)의 내주면에는 암나사부가 형성되어 있고 상기 가스공급관(4)의 끝단에는 외주면에 숫나사부가 형성된 장착노즐(5a)이 구비되어 있어 상기 장착노즐(5a)이 가스투입공(3)에 나사체결식으로 결합 장착되도록 되어 있다.
또한, 상기 본체케이싱(2)은 상부 내주면에 암나사부가 형성되어 있어 상기 원심분리부(14)의 하부에 구비된 하부삽입부(15)의 외주면에 형성되어 있는 숫나사부와 나사체결식으로 결합 장착되도록 되어 있으며, 상기 본체케이싱(2)의 상단부에는 도 1 및 3에 도시된 바와 같이 밀폐링(6a)이 삽입되는 밀폐링삽입홈(7a)이 형성되어 있어 원심분리부(14)의 상부에 형성된 상부돌출부(16)의 하단부가 본체케이싱(2)의 상단부에 부합되게 맞닿으면서 본체케이싱(2)과 원심분리부(14) 사이가 밀폐되어 그 사이로 가스 등이 유출되지 않도록 되어 있다.
또한, 상기 본체케이싱(2)은 내주면 가운데부분에 중간걸림턱(8)이 형성되어 있어 상기 중간걸림턱(8)에 불순물분리판(19)이 걸림장착되도록 되어 있으며, 본체케이싱(2)의 하부에는 불순물배출밸브(9)가 설치되어 있어 원심분리부(14)와 불순물분리판(19)에 의해 천연가스로부터 분리되어 본체케이싱(2) 하부에 저장되는 오일, 수분 등의 불순물을 외부로 배출제거하도록 되어 있되, 상기 불순물배출밸브(9)는 도 3 내지 6에 도시된 바와 같이 파이프형상으로 된 밸브몸체(10)의 상부에 구비되어 있는 커플링(11)을 통해 본체케이싱(2)의 하부에 설치된 배출노즐(12)에 나사체결식으로 연결장착되며 상기 밸브몸체(10)의 내측에 관통 개재(介在)된 상태로 내부를 개폐 단속하는 단속레버(13)에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 본체케이싱(2) 하부에 저장된 오일, 수분 등의 불순물을 외부로 배출 제거하도록 되어 있다.
상기 원심분리부(14)는 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이 상기 가스공급관(4)으로부터 유입되는 천연가스가 본체케이싱(2)의 내측으로 분사되는 과정에서 내측 중심부에 와류를 발생시켜 천연가스에 포함된 오일, 수분 등의 불순물이 원심분리되도록 하는 부분으로, 금속재질로 상,하부가 개방된 통형상으로 되어 있고 하부에는 상기 본체케이싱(2)의 상부 내주면에 부합되는 외경을 지닌 하부삽입부(15)가 형성되어 있으며 상기 하부삽입부(15)의 외주면에는 숫나사부가 형성되어 있어 본체케이싱(2)의 내주면 상부에 형성된 암나사부와 나사체결식으로 결합되면서 상기 하부삽입부(15)가 본체케이싱(2)의 내측 상부에 삽입된 상태로 밀착되게 장착되도록 되어 있고, 상기 원심분리부(14)의 하부삽입부(15) 상부에는 본체케이싱(2)의 상부 외측으로 돌출되게 설치되는 상부돌출부(16)가 일체로 형성되어 있으며 상기 상부돌출부(16)의 외경은 본체케이싱(2)의 외경에 부합되도록 하부삽입부(15)보다 확장되게 형성되어 있어 상기 하부삽입부(15)가 나사체결식으로 본체케이싱(2)의 상부 내측에 결합 장착되면 상부돌출부(16)의 하단부는 본체케이싱(2)의 상단부에 부합되게 맞닿아 그 사이의 틈새를 밀폐시키도록 되어 있다.
또한, 상기 원심분리부(14)는 하부삽입부(15)의 외주면에 하향되는 나선형의 요홈으로 된 가스유도로(17)가 형성되어 있고 상기 가스유도로(17)의 상부 선단부는 본체케이싱(2)의 가스투입공(3)과 일치되게 위치되며 종단부는 개구부(18)를 형성하도록 되어 있어 도 5에 도시된 바와 같이 상기 가스공급관(4)으로부터 유입되는 고압의 천연가스가 원심분리부(14)의 가스유도로(17)를 따라 나선형으로 하향 공급되면서 개구부(18)를 통해 본체케이싱(2)의 내측으로 분사되는 과정에서 본체케이싱(2)의 내측 중심부에 와류를 발생시키도록 되어 있다.
또한, 상기 원심분리부(14)는 상부돌출부(16)의 외주면 상부에 숫나사부가 형성되어 있어 가스회수캡(24)의 내주면 하부에 형성된 암나사부와 나사체결식으로 결합 장착되도록 되어 있으며, 상기 상부돌출부(16)의 상단부에는 도 1 및 3에 도시된 바와 같이 밀폐링(6b)이 삽입되는 밀폐링삽입홈(7b)이 형성되어 있어 가스회수캡(24)의 내측 하단부가 상부돌출부(16)의 상단부에 부합되게 맞닿으면서 원심분리부(14)와 가스회수캡(24) 사이가 밀폐되어 그 사이로 가스 등이 유출되지 않도록 되어 있다.
상기 불순물분리판(19)은 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이 상기 원심분리부(14)에 의한 와류가 상승기류를 형성하도록 하면서 와류에 의해 원심분리되는 불순물은 본체케이싱(2)의 내측 하부로 보내는 부분으로, 가운데부분이 하방으로 오목하게 들어간 판형상으로 상기 본체케이싱(2)의 내측 가운데부분에 형성된 중간걸림턱(8)에 부합되게 걸림체결된 상태로 설치되며 상기 원심분리부(14)의 하부에 일정간격 이격된 상태로 하부를 막아 도 5에 도시된 바와 같이 상기 원심분리부(14)의 개구부(18)를 통해 본체케이싱(2) 내측 하방으로 배출되는 와류형태의 천연가스가 불순물분리판(19)에 의해 막혀 본체케이싱(2)의 내측 중심부에서 상승기류를 형성하도록 되어 있으며, 상기 불순물분리판(19)의 가운데부분에는 복수개의 불순물배출공(20)이 천공되어 있어 상승기류를 형성하는 와류형태의 천연가스로부터 하중이 큰 오일이나 수분 등의 불순물이 원심분리되어 본체케이싱(2)의 내주면이나 원심분리부(14)의 내주면을 따라 흘러내리면서 상기 불순물배출공(20)을 통해 본체케이싱(2)의 내측 하부로 보내져 저장되도록 되어 있다.
또한, 상기 불순물분리판(19)은 하부 가운데부분에 연결대(21)가 고정부착되어 있고 상기 연결대(21)의 하단부에는 하부역류방지판(22)이 일체로 연결장착되어 있되, 상기 하부역류방지판(22)은 가운데부분이 상부쪽으로 볼록하게 돌출형성된 판형상으로 외곽 둘레에는 복수개의 하부배출공(23)이 천공되어 있어 상기 불순물분리판(19)의 불순물배출공(20)을 통해 하부로 떨어져 내리는 오일 등의 불순물이 하부역류방지판(22)을 통해 하방으로 흘러내면서 하부배출공(23)을 통해 본체케이싱(2) 내측 하부에 저장되도록 되어 있고, 상기 하부역류방지판(22)의 직경은 본체케이싱(2)의 내경보다 작게 형성되어 있어 상승기류형태의 와류를 형성하는 천연가스의 감압에 의해 본체케이싱(2)의 내측 하부에 저장된 오일 등의 불순물이 역류되는 것을 차단하면서 가스성분만 하부역류방지판(22)과 본체케이싱(2)의 내주면 사이의 틈새를 통해 불순물배출공(20)을 거쳐 상부로 보내지도록 되어 있다.
상기 가스회수캡(24)은 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이 불순물이 분리된 천연가스를 가스회수관으로 보내는 부분으로, 금속재질로 된 마개형상으로 내주면 하부에는 암나사부가 형성되어 있어 상기 원심분리부(14)의 상부돌출부(16) 외주면 상부에 형성된 숫나사부가 나사체결식으로 결합 장착되어 상기 원심분리부(14)의 개방된 상부를 막도록 되어 있으며, 상기 가스회수캡(24)의 하부 가운데부분에는 수직방향으로 가스유입공(25)이 천공되어 있으며 측면부분에는 상기 가스유입공(25)과 수평방향으로 연통된 가스회수로(26)가 천공되어 있고 상기 가스회수로(26)에는 가스회수관(27)이 연결 장착되도록 되어 있어 본체케이싱(2)의 내측 중심부에서 상승기류를 형성한 와류형태로 상승하는 천연가스 중 하중이 큰 오일 등의 불순물이 원심분리된 상태에서 상기 가스유입공(25)을 통해 가스회수캡(24) 내부로 유입되고 가스회수로(26)를 거쳐 가스회수관(27)으로 보내지도록 되어 있다.
상기 가스회수캡(24)은 도 3 내지 6에 도시된 바와 같이 하부 가운데부분에 하방으로 돌출된 콘(cone)형상의 가이드부(28)가 일체로 형성되어 있고 상기 가스유입공(25)은 가이드부(28)의 가운데부분을 관통하여 수직상방으로 천공되어 있어 콘형상으로 된 가이드부(28)의 외측면에 묻은 오일 등의 불순물이 상승기류를 형성하는 와류에 의해 콘형상의 가이드부(28)를 따라 상부 외측으로 보내지면서 원심분리부(14)의 내측면을 따라 흘러내려 오일 등의 불순물이 천연가스와 함께 가스유입공(25)으로 혼입되는 것을 방지하도록 되어 있다.
필요에 따라서, 상기 가스회수캡(24)은 도 6에 도시된 바와 같이 콘형상의 가이드부(28)가 가스회수캡(24)과 분리되도록 되어 있어 상기 가스회수캡(24)을 원심분리부(14)로부터 분리시 가이드부(28)가 분리되어 가스유입공(25) 내부의 세척이 용이하게 이루어지도록 되어 있다.
또한, 상기 가스회수캡(24)은 상부 가운데부분에 가스유입공(25)과 연통되는 필터장착공(29)이 천공되어 있으며 상기 필터장착공(29)의 하부에는 필터삽입공간부(30)가 형성되어 있어 통상의 메탈메쉬 등의 재질로 된 필터(31)가 삽입장착되면서 가스유입공(25)을 통해 유입되는 천연가스 중 미세 이물질 등을 걸름처리하도록 되어 있으며, 상기 필터(31)는 상부 외주면이 외측으로 돌출 형성되어 있어 필터삽입공간부(30)의 상부에 형성된 상단걸림턱(32)에 상부 외주면이 걸림체결된 상태로 장착되며 상기 상단걸림턱(32)과 필터(31)의 상부 외주면 사이에는 밀폐링(6c)이 개재(介在)되어 그 사이의 틈새로 미세 이물질 등이 걸림처리되지 않고 혼입되는 것을 방지하도록 되어 있다.
또한, 상기 필터장착공(29)은 내주면에 암나사부가 형성되어 있어 마감볼트(33)가 나사체결식으로 삽입 체결되면서 필터(31)를 상부에서 누름 고정하도록 되어 있되, 상기 마감볼트(33)는 하부 가운데부분에 수직방향으로 수직공(34)이 천공되어 있고 하부 외주면에는 상기 수직공(34)과 연통된 복수개의 수평공(35)이 수평방향으로 천공되어 있으며 상기 수평공(35)은 가스회수로(26)와 연통되도록 되어 있어 도 5에 도시된 바와 같이 상기 필터(31)를 거쳐 상부로 보내지는 천연가스가 마감볼트(33)의 수직공(34)과 수평공(35)을 통해 가스회수로(26)로 보내지도록 되어 있다.
한편, 상기 가스회수로(26)는 외측 끝단부분 내주면에 암나사부가 형성되어 있으며 상기 가스회수관(27)의 끝단에는 외주면에 숫나사부가 형성된 장착노즐(5b)이 구비되어 있어 상기 장착노즐(5b)이 가스회수로(26)의 끝단부분에 나사체결식으로 결합 장착되도록 되어 있다.
이하 본 고안의 작용은 다음과 같다.
본 고안의 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치(1)를 통상의 컴프레서(compressor)와 가스충전기 사이 또는 가스충전기와 차량의 연료탱크 사이에 연결 장착하여 천연가스의 압축과정에서 발생되는 오일, 수분과 미세 이물질 등의 불순물이 제거된 고순도의 천연가스를 차량에 공급하게 되는데, 상기 컴프레서 또는 가스충전기와 연결된 가스공급관(4)을 본체케이싱(2)의 가스투입공(3)에 나사체결식으로 연결 장착하고 가스회수캡(24)의 가스회수로(26)에는 가스충전기 또는 차량의 연료탱크와 연결된 가스회수관(27)을 나사체결식으로 연결 장착한 상태에서 상기 가스공급관(4)을 통해 불순물제거장치(1) 내부로 고압(대략 100 ~ 380bar정도)의 천연가스를 공급하게 된다.
상기 가스공급관(4)을 통해 가스투입공(3)으로 공급되는 천연가스는 도 5에 도시된 바와 같이 원심분리부(14)의 하부삽입부(15) 외주면에 형성된 가스유도로(17)를 통해 나선형으로 하향 공급되면서 상기 가스유도로(17)의 개구부(18)를 통해 본체케이싱의 내측으로 토출되는 과정에서 본체케이싱(2) 내측 중심부에 와류를 형성하게 되고 상기 원심분리부(14)의 하부에 일정간격 이격된 상태로 설치된 불순물분리판(19)에 막혀 하방으로 이동되지 않고 상기 본체케이싱(2)의 내측 중심부에서 상승기류를 형성하는 와류형태로 상향 공급되며, 상승기류형태의 와류로 공급되는 과정에서 천연가스의 압축과정에서 발생되는 오일이나 수분 등과 같은 하중이 큰 불순물은 원심분리되어 원심분리부(14)나 본체케이싱(2)의 내주면에 묻거나 하방으로 떨어져 내려 상기 불순물분리판(19)의 가운데부분에 형성된 복수개의 불순물배출공(20)을 통해 하방으로 흘러내려 본체케이싱(2) 내측 하부에 저장된다.
또한, 상기와 같이 오일 등의 불순물이 원심분리된 상승기류를 형성한 와류형태의 천연가스는 가스회수캡(24)의 하부 가운데부분에 천공된 가스유입공(25)을 통해 내측으로 유입되고 필터삽입공간부(30)에 장착된 메탈메쉬 재질의 필터(31)를 통과하면서 미세 이물질이 걸름처리되고 상기 필터(31)의 상부를 고정하는 마감볼트(33)의 수직공(34)과 수평공(35)를 통해 가스회수로(26)로 보내지며 상기 가스회수로(26)와 연결된 가스회수관(27)을 통해 가스충전기 또는 차량의 연료탱크로 공급되어 고순도의 천연가스가 차량에 공급되게 된다.
한편, 상기 본체케이싱(2)의 내측 하부에 저장된 오일 등의 불순물은 도 6에 도시된 바와 같이 본체케이싱(2) 하부에 연결장착된 불순물배출밸브(9)를 통해 외부로 배출제거하게 된다.
1. 원심분리식 불순물제거장치 2. 본체케이싱
3. 가스투입공 4. 가스공급관
5a, 5b. 장착노즐 6a, 6b, 6c. 밀폐링
7a, 7b. 밀폐링삽입홈 8. 중간걸림턱
9. 불순물배출밸브 10. 밸브몸체
11. 커플링 12. 배출노즐
13. 단속레버 14. 원심분리부
15. 하부삽입부 16. 상부돌출부
17. 가스유도로 18. 개구부
19. 불순물분리판 20. 불순물배출공
21. 연결대 22. 하부역류방지판
23. 하부배출공 24. 가스회수캡
25. 가스유입공 26. 가스회수로
27. 가스회수관 28. 가이드부
29. 필터장착공 30. 필터삽입공간부
31. 필터 32. 상단걸림턱
33. 마감볼트 34. 수직공
35. 수평공

Claims (10)

  1. 상부가 개방된 통형상으로 외주면 상부에는 가스공급관(4)이 연결장착되는 가스투입공(3)이 천공된 본체케이싱(2)과, 상하부가 개방된 통형상으로 하부는 상기 본체케이싱(2)의 상부 내주면에 외주면이 밀착되게 삽입 장착되고 상부는 본체케이싱(2)의 상부 외측으로 돌출되며 하부 외주면에는 하향되는 나선형의 요홈으로 된 가스유도로(17)가 형성되어 있고 상기 가스유도로(17)의 상부 선단부는 가스투입공(3)과 일치되게 위치되며 종단부는 개구부(18)를 형성하도록 되어 있어 상기 가스공급관(4)으로부터 유입되는 천연가스가 가스유도로(17)를 따라 나선형으로 하향 공급되면서 개구부(18)를 통해 본체케이싱(2)의 내측으로 분사되는 과정에서 본체케이싱(2) 내측 중심부에 와류를 발생시키는 원심분리부(14)와, 상기 본체케이싱(2)의 내측 가운데부분에 설치되며 상기 원심분리부(14)의 하부에 일정간격 이격된 상태로 하부를 막아 상기 원심분리부(14)에 의한 와류가 상승기류를 형성하도록 하면서 와류에 의해 원심분리되는 불순물은 본체케이싱(2)의 내측 하부로 보내는 불순물분리판(19)과, 상기 원심분리부(14)의 상부에 장착되어 개방된 상부를 막도록 되어 있고 하부 가운데부분에는 수직방향으로 가스유입공(25)이 천공되어 있으며 상기 가스유입공(25)과 연통된 가스회수로(26)를 통해 불순물이 분리된 가스를 가스회수관(27)으로 보내는 가스회수캡(24)으로 구성된 것을 특징으로 하는 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 본체케이싱(2)은 상부 내주면에 암나사부가 형성되어 있어 원심분리부(14)의 하부에 구비된 하부삽입부(15)의 외주면에 형성되어 있는 숫나사부와 나사체결식으로 결합 장착되도록 되어 있으며, 상기 본체케이싱(2)의 상단부에는 밀폐링(6a)이 삽입되는 밀폐링삽입홈(7a)이 형성되어 있어 원심분리부(14)의 상부에 형성된 상부돌출부(16)의 하단부가 본체케이싱(2)의 상단부에 부합되게 맞닿으면서 본체케이싱(2)과 원심분리부(14) 사이가 밀폐되도록 되어 있고, 상기 본체케이싱(2)의 내주면 가운데부분에는 중간걸림턱(8)이 형성되어 있어 상기 중간걸림턱(8)에 불순물분리판(19)이 걸림장착되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 본체케이싱(2)은 하부에 불순물배출밸브(9)가 설치되어 있어 원심분리부(14)와 불순물분리판(19)에 의해 천연가스로부터 분리되어 본체케이싱(2) 하부에 저장되는 불순물을 외부로 배출제거하도록 되어 있되, 상기 불순물배출밸브(9)는 파이프형상으로 된 밸브몸체(10)의 상부에 구비되어 있는 커플링(11)을 통해 본체케이싱(2)의 하부에 설치된 배출노즐(12)에 나사체결식으로 연결장착되며 상기 밸브몸체(10)의 내측에 관통 개재된 상태로 내부를 개폐 단속하는 단속레버(13)에 의해 본체케이싱(2) 하부에 저장된 불순물을 외부로 배출시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 원심분리부(14)는 하부에 본체케이싱(2)의 상부 내주면에 부합되는 외경을 지닌 하부삽입부(15)가 형성되어 있으며 상기 하부삽입부(15)의 외주면에는 숫나사부가 형성되어 있어 본체케이싱(2)의 내주면 상부에 형성된 암나사부와 나사체결식으로 결합되면서 상기 하부삽입부(15)가 본체케이싱(2)의 내측 상부에 삽입된 상태로 외주면이 밀착되게 장착되도록 되어 있고, 상기 원심분리부(14)의 하부삽입부(15) 상부에는 본체케이싱(2)의 상부 외측으로 돌출되게 설치되는 상부돌출부(16)가 일체로 형성되어 있으며 상기 상부돌출부(16)의 외경은 본체케이싱(2)의 외경에 부합되도록 하부삽입부(15)보다 확장되게 형성되어 있어 상기 하부삽입부(15)가 나사체결식으로 본체케이싱(2)의 상부 내측에 결합 장착되면 상부돌출부(16)의 하단부는 본체케이싱(2)의 상단부에 부합되게 맞닿아 그 사이의 틈새를 밀폐시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 원심분리부(14)는 상부돌출부(16)의 외주면 상부에 숫나사부가 형성되어 있어 가스회수캡(24)의 내주면 하부에 형성된 암나사부와 나사체결식으로 결합 장착되도록 되어 있으며, 상기 상부돌출부(16)의 상단부에는 밀폐링(6b)이 삽입되는 밀폐링삽입홈(7b)이 형성되어 있어 가스회수캡(24)의 내측 하단부가 상부돌출부(16)의 상단부에 부합되게 맞닿으면서 원심분리부(14)와 가스회수캡(24) 사이가 밀폐되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 불순물분리판(19)은 가운데부분이 하방으로 오목하게 들어간 판형상으로 상기 본체케이싱(2)의 내측 가운데부분에 형성된 중간걸림턱(8)에 부합되게 걸림체결된 상태로 설치되며 상기 원심분리부(14)의 하부에 일정간격 이격된 상태로 하부를 막도록 되어 있으며, 상기 불순물분리판(19)의 가운데부분에는 복수개의 불순물배출공(20)이 천공되어 있어 상승기류를 형성하는 와류형태의 천연가스로부터 원심분리된 불순물이 상기 불순물배출공(20)을 통해 본체케이싱(2)의 내측 하부로 보내지도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치.
  7. 제 1항 또는 제 6항에 있어서, 상기 불순물분리판(19)은 하부 가운데부분에 연결대(21)가 고정부착되어 있고 상기 연결대(21)의 하단부에는 하부역류방지판(22)이 일체로 연결장착되어 있되, 상기 하부역류방지판(22)은 가운데부분이 상부쪽으로 볼록하게 돌출형성된 판형상으로 외곽 둘레에는 복수개의 하부배출공(23)이 천공되어 있어 상기 불순물분리판(19)의 불순물배출공(20)을 통해 하부로 떨어져 내리는 불순물이 하부역류방지판(22)을 통해 하방으로 흘러내면서 하부배출공(23)을 통해 본체케이싱(2) 내측 하부에 저장되도록 되어 있고, 상기 하부역류방지판(22)의 직경은 본체케이싱(2)의 내경보다 작게 형성되어 있어 상승기류의 와류를 형성하는 천연가스의 감압에 의해 본체케이싱(2)의 내측 하부에 저장된 불순물이 역류되는 것을 차단하면서 가스성분만 하부역류방지판(22)과 본체케이싱(2)의 내주면 사이의 틈새를 통해 불순물배출공(20)을 거쳐 상부로 보내지도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 가스회수캡(24)은 마개형상으로 내주면 하부에는 암나사부가 형성되어 있어 원심분리부(14)의 상부에 구비되어 있는 상부돌출부(16)의 외주면 상부에 형성된 숫나사부가 나사체결식으로 결합 장착되어 상기 원심분리부(14)의 개방된 상부를 막도록 되어 있으며, 상기 가스회수캡(24)의 하부 가운데부분에는 하방으로 돌출된 콘형상의 가이드부(28)가 형성되어 있고 상기 가스유입공(25)은 가이드부(28)의 가운데부분을 관통하여 수직상방으로 천공되어 있어 콘형상으로 된 가이드부(28)의 외측면에 묻은 불순물이 상승기류를 형성하는 와류에 의해 콘형상의 가이드부(28)를 따라 상부 외측으로 보내지면서 천연가스와 함께 가스유입공(25)으로 혼입되는 것을 방지하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치.
  9. 제 1항 또는 제 8항에 있어서, 상기 가스회수캡(24)은 상부 가운데부분에 가스유입공(25)과 연통되는 필터장착공(29)이 천공되어 있으며 상기 필터장착공(29)의 하부에는 필터삽입공간부(30)가 형성되어 있어 통상의 메탈메쉬 재질로 된 필터(31)가 삽입장착되면서 가스유입공(25)을 통해 유입되는 천연가스 중 미세 이물질을 걸름처리하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 필터장착공(29)은 내주면에 암나사부가 형성되어 있어 마감볼트(33)가 나사체결식으로 삽입 체결되면서 필터(31)를 상부에서 누름 고정하도록 되어 있되, 상기 마감볼트(33)는 하부 가운데부분에 수직방향으로 수직공(34)이 천공되어 있고 하부 외주면에는 상기 수직공(34)과 연통된 복수개의 수평공(35)이 수평방향으로 천공되어 있으며 상기 수평공(35)은 가스회수로(26)와 연통되도록 되어 있어 상기 필터(31)를 거쳐 상부로 보내지는 천연가스가 마감볼트(33)의 수직공(34)과 수평공(35)을 통해 가스회수로(26)로 보내지도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스충전용 원심분리식 불순물제거장치.
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