KR102337120B1

KR102337120B1 - 상분리 장치

Info

Publication number: KR102337120B1
Application number: KR1020190179538A
Authority: KR
Inventors: 이종원; 이주희; 김연규
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2021-12-08
Also published as: KR20210085944A

Abstract

본 발명은 유체가 유입되는 유입구를 포함하며, 상기 유체가 수용되도록 내부에 공간이 배치되는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되는 가이드부와, 상기 챔버의 외부에 배치되고, 회전 구동력을 상기 가이드부에 전달하는 구동부를 포함하고, 상기 가이드부는, 상기 유입구에 이격되는 헤드부와, 일단이 상기 헤드부에 연결되고, 타단이 상기 구동부와 연결되되, 상기 유체 중 상분리된 기체의 이동을 안내하는 축부를 포함하는 상분리 장치를 개시한다.

Description

상분리 장치{Steam separator}

본 발명은 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상분리 장치에 관한 것이다.

산업적으로 화학 공정에서 활용되고 있는 가스/액체 분리 장치는 두 유체 사이의 중량차이를 이용하여 가스와 유체가 분리되지만, 이를 마이크로중력 환경인 우주공간에서 사용하기에는 어려움이 있다. 우주에서는 우주인의 생명유지를 위하여 다양한 화학 장치가 필요로 되며, 이 때 핵심이 되는 부품 중에 하나가 가스/액체 상분리 장치이다. 가스/액체 상분리 장치는 물과 공기가 포함된 유체에서 물과 공기를 분리하거나, 물과 이산화탄소 또는 물과 수소를 분리하는 등 우주인이 우주공간에서 생활하는데 있어 필요한 환경을 제공하기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예들에서는 마이크로 중력 환경에서 사용하기 위한 상분리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상분리 장치는 유체가 유입되는 유입구를 포함하며, 상기 유체가 수용되도록 내부에 공간이 배치되는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되는 가이드부와, 상기 챔버의 외부에 배치되고, 회전 구동력을 상기 가이드부에 전달하는 구동부를 포함하고, 상기 가이드부는, 상기 유입구에 이격되는 헤드부와, 일단이 상기 헤드부에 연결되고, 타단이 상기 구동부와 연결되되, 상기 유체 중 상분리된 기체의 이동을 안내하는 축부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 헤드부와 상기 축부는 동심축을 가지며, 상기 헤드부의 직경은 상기 축부의 직경보다 클 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 헤드부의 축에 평행한 단면은 유선형일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유입구로부터 상기 헤드부까지의 최단거리는, 상기 헤드부의 가운데로부터 상기 헤드부의 끝단으로 갈수록 멀어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유입구와 상기 챔버가 연결되는 부분으로부터 상기 헤드부의 표면까지의 최단거리는, 상기 유입구로 유입되는 유체의 양에 따라 조절 가능할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 축부의 외면에 배치되어 상기 기체이동통로와 연통되며, 상분리된 기체를 상기 기체이동통로로 이동시키는 기체홀을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버의 둘레표면상에 배치되고, 상기 유체 중 상분리된 액체를 배출하는 배출구를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배출구는 상기 구동부와 상기 헤드부 사이에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가이드부에 배치되어, 상기 유체 중 상분리된 기체를 상기 챔버의 외부로 펌핑하는 펌프를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상분리 장치는 마이크로 중력환경에 배치되며, 유체가 유입되는 유입구를 포함하고, 상기 유체가 수용되도록 내부에 공간을 갖는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 회전 가능하게 배치되며, 회전에 따라 상기 유체 중 상분리된 기체를 상기 챔버 내부에서 상기 챔버 외부로 안내하는 기체이동유로를 구비한 가이드부와, 상기 챔버의 외부에 배치되고, 상기 가이드부와 연결되어 상기 가이드부를 회전시키는 구동부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 기체이동유로는, 상기 가이드부 외면에 배치되는 관통부와, 상기 관통부와 연결되어 상분리된 상기 기체가 이동하는 기체이동부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 가이드부는, 상기 유입구를 마주보도록 배치된 헤드부와, 상기 헤드부 및 상기 구동부를 연결하는 축부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 헤드부의 외면은 곡면일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 헤드부의 적어도 일부분은 상기 유입구 측으로 돌출될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 유입구와 마주보도록 배치된 상기 헤드부의 일부분은 상기 헤드부의 다른 부분보다 상기 챔버의 내면에 가까울 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 헤드부의 외면은 상기 헤드부의 돌출된 부분으로부터 상기 헤드부의 끝단으로 경사질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 가이드부의 끝단과 마주보는 상기 챔버의 내벽으로부터 상기 가이드부의 끝단까지의 거리는 조절 가능할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 상분리 장치는, 유체의 유동 형태와 유사한 형상을 갖는 가이드부에 의해 유체에 회전력을 가하여 마이크로 중력환경 하에서의 상분리를 가속화하고, 챔버의 둘레표면에 배치된 배출구를 통해 상분리된 액체를 배출함으로써, 상분리 장치의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상분리 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에서 구동부가 분리된 상분리 장치의 사시도이다.
도 3은 도 1에서 구동부가 분리된 상분리 장치의 사시도이다.
도 4는 도 1의 가이드부의 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시된 상분리 장치의 작동을 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5의 상분리 장치의 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 각 도면에서, 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

각 구성요소의 설명에 있어서, 상(on)에 또는 하(under)에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(on)과 하(under)는 직접 또는 다른 구성요소를 개재하여 형성되는 것을 모두 포함하며, 상(on) 및 하(under)에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상분리 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1에서 구동부가 분리된 상분리 장치의 사시도이다. 도 3은 도 1에서 구동부가 분리된 상분리 장치의 사시도이다. 도 4는 도 1의 가이드부의 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상분리 장치(10)는 일 예로서, 유체 속에 포함된 기체와 액체를 분리하는 기수분리기일 수 있다. 상분리 장치(10)는 지구에서 산업적으로 사용될 수도 있으나, 이하에서는 마이크로 중력 환경에서 사용하기 위한 상분리 장치(10)를 중심으로 설명하기로 한다.

마이크로 중력 환경은 우주공간 속 환경과 같이 중력이 전혀 존재하지 않는 환경, 또는 지구의 중력과 비교하여 매우 작은 중력이 작용하는 환경을 의미할 수 있다. 예컨대, 마이크로 중력 환경은 지구 중력의 100만분의 1의 중력이 작용하는 환경을 의미할 수 있다.

마이크로 중력 환경 하에서 액체에 회전력을 가하는 경우, 액체 자체의 점성에 의한 힘 외에는 외부의 힘이 존재하지 않기 때문에, 액체는 순수하게 회전력에 의해서만 유동할 수 있다.

상분리 장치(10)는 마이크로 중력환경에 배치되며, 챔버(100), 가이드부(200), 구동부(300)를 포함할 수 있다.

챔버(100)는 유체가 수용되도록 내부에 공간이 배치되고, 챔버(100)는원기둥, 사각기둥, 구형 또는 반구형 등 다양한 형상일 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 챔버(100)가 원기둥 형상인 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.

챔버(100)는 유입구(110), 제1 배출구(120) 및 챔버덮개부(130)를 포함할 수 있다.

유입구(110)는 내부에 홀을 갖는 원기둥 또는 다각기둥 등의 형상일 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 유입구(110)가 원기둥 형상인 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.

유입구(110)는 챔버(100)의 표면에 배치될 수 있고, 유입구(110)는 적어도 하나 이상 배치될 수 있다. 일 실시예로서, 유입구(110)는 유입구(110)를 포함하는 챔버(100)의 표면의 중심을 포함하도록에 배치될 수 있다. 유입구(110)는 챔버(100)의 내부 공간과 연통하도록 배치되어, 유입구(110)를 통해 유체가 챔버(100)의 외부로부터 챔버(100)의 내부로 유입될 수 있다.

가이드부(200)는 챔버(100) 내부로 유입된 유체를 기체와 액체로 상분리시킬 수 있다. 일 예로서, 챔버(100) 내로 유입된 유체는 가이드부(200)를 향해 이동하여 가이드부(200)에 부딪쳐 상분리될 수 있다. 이때, 가이드부(200)는 상분리된 액체를 챔버(100)의 내부 공간의 반경방향 외측으로 안내하며, 상분리된 기체는 챔버의 중심축(C)에 인접한 회전 중심부에 위치할 수 있다.

가이드부(200)는 챔버(100)의 내부에 배치될 수 있다. 가이드부(200)는 일 실시예로서, 유입구(110)를 포함하는 챔버(100)의 표면의 중심이, 가이드부(200)의 중심축(C)을 포함하도록 배치될 수 있다. 가이드부(200)는 챔버(100)의 내부에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이때, 유체는 가이드부(200)의 회전에 의해 상분리가 가속화될 수 있다.

가이드부(200)는 헤드부(210)와, 헤드부(210)와 연결되는 축부(220) 및 상분리된 기체를 챔버(100)의 외부로 배출하는 제2 배출구(223)를 포함할 수 있다.

헤드부(210)는 유입구(110)로 유입된 유체가 부딪치는 부분이며, 헤드부(210)는 유입구(110)와 축부(220)의 사이에 배치될 수 있다. 일 예로서, 헤드부(210)는 유입구(110)를 마주보도록 배치될 수 있다.

헤드부(210)의 적어도 일부분은 유입구(110)를 향해 돌출될 수 있다. 유입구(110)와 마주보도록 배치된 헤드부(210)의 일부분은, 헤드부(210)의 다른 부분보다 챔버(100)의 내면에 가까울 수 있으며, 일 예로서, 챔버(100)의 내면에 가장 가까운 헤드부(210)의 일부분은 헤드부(210)의 중심축(C)을 포함하도록 위치할 수 있다.

헤드부(210)의 축에 평행한 헤드부(210)의 단면은 일 예로서, 유선형일 수 있다. 이때, 유입구(110)로부터 헤드부(210)까지의 최단거리는, 헤드부(210)의 가운데로부터 헤드부(210)의 끝단으로 갈수록 멀어질 수 있다.

헤드부(210)는 유입구(110)와 마주보는 제1 외면(A)과, 제1 외면(A)에 대향하며 제2 배출구(223)와 마주보도록 배치되는 제2 외면(B)을 포함할 수 있다.

헤드부(210)의 제1 외면(A)은 곡면일 수 있다. 상기한 헤드부(210)의 유입구(110) 측으로 돌출된 부분은, 헤드부(210)의 제1 외면(A) 상에 배치될 수 있다. 헤드부(210)의 제1 외면(A)은 돌출된 부분으로부터 헤드부(210)의 끝단으로 경사질 수 있다. 헤드부(210)의 제2 외면(B)은 평평한 면일 수 있다. 이러한 제1 및 제2 외면(A, B)의 형상으로 인해, 제1 외면(A)은 유입구(110)로 유입된 유체를 챔버(100)의 내부 공간의 반경방향 최외측으로 안내할 수 있으나, 제2 외면(B)은 상기한 유체를 안내하지 않을 수 있다.

다른 실시예로서, 헤드부(210)는 제1 외면(A)과 제2 외면(B) 사이에 배치되며, 헤드부(210)의 축(C)과 평행한 제3 외면(A2)을 더 포함할 수 있다. 제3 외면(A2)은 제1 외면(A)과 제2 외면(B)의 경계를 형성하여, 제1 외면(A)을 따라 안내되는 유체 중 상분리된 액체가 제2 외면(B)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 헤드부(210)는 유입구(110)와 이격되어 배치될 수 있다. 헤드부(210)와 유입구(110) 사이의 이격된 거리는 조절할 수 있다.

유입구(110)와 챔버(100)가 연결되는 부분으로부터 헤드부(210)의 제1 외면(A)까지의 최단거리는, 유입구(210)로 유입되는 유체의 양에 따라 조절할 수 있다. 일 실시예로서, 유입되는 유체의 양이 적은 경우에는 상기한 최단거리가 단축될 수 있다. 다른 실시예로서, 유입되는 유체의 양이 많은 경우에는 상기한 최단거리가 멀어질 수 있다.

축부(220)는 유체 중 상분리된 기체의 이동을 안내할 수 있다. 축부(220)는 원기둥 또는 다각기둥 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. 다만, 이하에서는, 설명의 편의를 위해 축부(220)가 원기둥인 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.

축부(220)는 헤드부(210)와 연결되며, 헤드부(210)로부터 유입구(110)의 반대측 단부를 향해 연장될 수 있다. 일 예로서, 축부(220)는 축부(220)의 일단은 챔버(100)의 내부에 위치하여 헤드부(210)와 연결되고, 축부(220)의 타단은 챔버(100)의 외부에 배치되는 구동부(300)에 연결될 수 있다.

축부(220)는 헤드부(210)의 제2 외면(B)에 연결될 수 있으며, 일 예로서, 헤드부(210)와 동축을 갖도록 헤드부(210)의 제2 외면(B)에 연결되며, 헤드부(210)의 직경은 축부(220)의 직경보다 클 수 있다.

축부(220)는 관통부(221)와 기체이동부(222)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 관통부(221)는 기체홀이며, 기체이동부(222)는 기체이동통로일 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니나, 이하에서는 설명의 편의를 위해, 관통부(221)가 기체홀(221)이고, 기체이동부(222)가 기체이동통로(222)인 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.

기체홀(221)을 축부(220)의 외면에 배치될 수 있다. 기체홀(221)은 기체이동통로(222)와 연통되어, 축부(220)의 외부의 상분리된 기체가 기체이동통로(222)로 이동하도록 안내할 수 있다.

기체홀(221)는 회전 중심부에 위치한 상분리된 기체를 기체이동부(222)로 안내할 수 있다. 기체홀(221)는 홀 형태로 형성되어 기체이동부(222)와 연결될 수 있다.

기체홀(221)은 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 일 실시예로서, 기체홀(221)이 복수개 구비되는 경우, 기체홀(221)은 가이드부(200)의 축방향을 따라 서로 동일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 다른 실시예로서, 기체홀(221)은 가이드부(200)의 원주방향을 따라 동일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 상기한 바와 같이 배치된 복수개의 기체홀(221)에 의해, 회전 중심부에서 가이드부(200)의 모든 둘레 방향에서 상분리된 기체를 기체이동부(222)로 이동시켜 기체가 액체와 다시 혼합되는 것을 방지하고, 상분리 효율을 향상시킬 수 있다.

기체이동통로(222)는 일 실시예로서, 축부(220)의 내부에 배치될 수 있다. 기체이동통로(222)는 축부(220)의 길이 방향으로 형성되는 홀일 수 있다. 이러한 경우 기체이동통로(222)는 축부(220)의 외부와 연결되어 기체홀(221)로부터 유입되는 기체를 챔버(100) 외부로 안내할 수 있다.

다른 실시예로서, 상분리 장치(10)는 펌프(400)를 더 포함할 수 있다. 펌프(400)는 유체 중 상분리된 기체를 챔버(100)의 외부로 배출하도록 펌핑할 수 있다.

펌프(400)는 가이드부(200)의 구동부(300)측 단부에 배치될 수 있다. 일 예로서, 펌프(400)는 가이드부(200)의 기체이동통로(222) 내에 배치될 수 있다. 이때, 펌프(400)는 기체이동통로(222)의 구동부(300)측 단부에 배치되어, 상분리된 기체의 챔버(100) 외부로의 배출을 가속할 수 있다.

제1 배출구(120)는 유체 중 상분리된 액체를 챔버(100)의 외부로 배출할 수 있다.

제1 배출구(120)는 챔버(100)의 외부 표면상에 배치될 수 있다. 제1 배출구(120)는 챔버(100)의 내부 공간과 연통되도록 챔버(100)에 연결될 수 있다.

제1 배출구(120)는 헤드부(210)와 구동부(300) 사이에 배치되어, 챔버(100)의 내부 표면을 따라 흐르는 상분리된 액체를 챔버(100)의 외부로 배출할 수 있다. 일 예로서, 제1 배출구(120)는, 축부(220)의 헤드부(210)측 최외각 기체홀인 제1 최외각홀(221a)과 제2 배출구(223)측 최외각 기체홀인 제2 최외각홀(221b) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제1 최외각홀(221a)이 상분리된 기체를 기체이동통로(222)로 안내를 시작한 후 제1 배출구(120)가 상분리된 액체를 배출하기 시작할 수 있다. 이에 의해, 기체가 포함되지 않은 순수한 액체만이 제1 배출구(120)를 통해 배출될 수 있다.

제1 배출구(120)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 일 실시예로서, 제1 배출구(120)는 복수개 구비될 수 있다. 복수개의 제1 배출구(120)는 헤드부(210)와 제2 배출구(223)의 사이에서 챔버(100)의 둘레방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이에 의해, 챔버(100) 내부 외각 표면을 따라 배치된 상분리된 액체를 동시적으로 배출함으로써, 상분리 효율을 향상시킬 수 있다.

다만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 제1 배출구(120)는 한 개 구비될 수 도 있으며, 이때, 제1 배출구(120)는 상분리된 액체를 배출하기 위한 최적의 위치에 배치될 수 있다.

구동부(300)는 구동력을 생성하며, 이때, 구동력은 회전구동력일 수 있다.

구동부(300)는 챔버(100)의 외부에 배치될 수 있다. 구동부(300)는 가이드부(200)와 연결되어, 구동부(300)에서 생성한 구동력을 가이드부(200)에 전달할 수 있다.

구동부(300)는 구동력생성부(310), 구동력전달부(320) 및 구동력수용부(330)를 포함할 수 있다.

구동력생성부(310)는 구동력을 발생시키며, 챔버(100)와 이격되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 구동력생성부(310)는 모터일 수 있다.

구동력전달부(320)는 구동력생성부(310)와 가이드부(200)를 연결할 수 있다. 이에 의해, 구동력전달부(320)의 구동력을 가이드부(200)로 전달할 수 있다. 일 예로서, 구동력전달부(320)는 타이밍 벨트일 수 있다.

구동력수용부(330)는 구동력전달부(320)에 의해 전달된 구동력을 수용할 수 있다. 구동력수용부(330)는 가이드부(200)가 수용되는 제1 홀을 포함할 수 있다. 가이드부(200)의 일단은 상기한 구동력수용부(330)의 제1 홀에 삽입되도록 연결될 수 있다. 이때, 제1 홀은 구동력수용부(330)를 관통하여 형성되어, 상분리된 기체는 제2 배출구(223)를 통해 배출될 수 있다.

다른 실시예로서, 챔버(100)는 챔버(100)를 밀봉하는 챔버덮개부(130)를 더 포함할 수 있다.

챔버덮개부(130)는 챔버(100)와 구동부(300) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 챔버덮개부(130)는 챔버(100)의 제2 배출구(223)측 단부와 구동력수용부(330)의 사이에 배치될 수 있으며, 챔버덮개부(130)는 챔버(100)의 제2 배출구측 단부와 구동력수용부(330)에 의해 밀착되어 연결될 수 있다.

챔버덮개부(130)는 챔버(100) 및 가이드부(200)와 동축을 갖는 제2 홀을 포함할 수 있다. 가이드부(200)가 제2 홀에 삽입되어, 가이드부(200)는 외부에 노출되는 부분이 없도록 배치될 수 있다. 이에 의해, 가이드부(200)는 외부로부터 단절되어 외부의 충격으로부터 보호받을 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 상분리 장치의 작동을 보여주는 사시도이다. 도 6은 도 5의 상분리 장치의 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 마이크로 중력 환경에서 유체를 상분리하는 과정은 아래와 같을 수 있다.

우선, 유입구(110)를 통해 유체가 챔버(100)의 내부로 유입되어 가이드부(200)를 향해 이동할 수 있다. 유입된 유체가 헤드부(210)의 외면에 부딪쳐 상분리될 수 있다. 이때, 가이드부(200)는 구동부(300)에 의해 회전할 수 있다.

다음, 가이드부(200)의 회전력에 의해 헤드부(210)와 접촉하는 유체의 상분리가 가속화될 수 있다. 이때, 헤드부(210)의 제1 외면(A)이 전술한 바와 같은 형상 예컨대, 곡면으로 형성됨으로써, 유입된 유체가 헤드부(210)에 부딪칠 때의 반발력을 최소화하고, 상분리된 액체를 용이하게 안내할 수 있다. 또한, 제1 외면(A)이 평평한 면인 경우에 비해, 가이드부(200)에 가해지는 충격 및 진동이 감소시켜 가이드부(200)의 손상을 방지할 수 있다. 마이크로 중력환경 하에서, 유체중 상분리된 액체는 챔버(100)의 중심축(C)을 기준으로 반경방향 외측으로 이동하며, 상대적으로 질량이 가벼운 기체는 챔버의 축(C)에 인접한 회전 중심부에 위치할 수 있다

다음, 챔버(100) 내부 공간의 반경방향 외측으로 이동한 상분리된 액체는, 챔버(100) 내부 표면의 표면장력에 의해 내부 표면을 타고 유입구(110)의 반대측 단부를 향해 축(C)방향으로 이동할 수 있다.

다음, 챔버(100)의 내부 표면을 타고 이동한 액체는, 헤드부(210)와 제2 배출구(223) 사이의 영역에서, 제1 배출구(120)를 통해 챔버(100)의 외부로 배출될 수 있다.

한편, 상분리되어 회전 중심부에 위치한 기체는, 가이드부(200)의 축부(220)에 구비된 기체홀(221)을 통해 흡입되어 기체이동통로(222)를 따라 제2 배출구(223)로 안내되어 배출될 수 있다. 이때, 펌프(400)의 펌핑작용에 의해 상분리된 기체의 기체홀(221)로의 유입 및 제2 배출구(223)를 통한 배출이 가속화될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 상분리 장치는, 유체의 유동 형태와 유사한 형상을 갖는 가이드부에 의해 유체에 회전력을 가하여 마이크로 중력환경 하에서의 상분리를 가속화하고, 챔버의 둘레표면에 배치된 배출구를 통해 상분리된 액체를 배출함으로써, 상분리 장치의 효율을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 상분리 장치
100: 챔버
110: 유입구
120: 제1 배출구
130: 챔버덮개부
200: 가이드부
210: 헤드부
220: 축부
221: 관통부/기체홀
221a: 제1 최외각홀
221b: 제2 최외각홀
222: 기체이동부/기체이동통로
223: 제2 배출구
300: 구동부
310: 구동력생성부
320: 구동력전달부
330: 구동력수용부?
400: 펌프
A: 헤드부의 제1 외면
B: 헤드부의 제2 외면
A2: 헤드부의 제3 외면
C: 중심축

Claims

유체가 유입되는 유입구를 포함하며, 상기 유체가 수용되도록 내부에 공간이 배치되는 챔버;
상기 챔버의 내부에 배치되는 가이드부;
상기 챔버의 외부에 배치되고, 회전 구동력을 상기 가이드부에 전달하는 구동부; 및
상기 가이드부에 배치되어, 상기 유체 중 상분리된 기체를 상기 챔버의 외부로 펌핑하는 펌프;를 포함하고,
상기 가이드부는,
상기 유입구에 이격되는 헤드부와, 일단이 상기 헤드부에 연결되고, 타단이 상기 구동부와 연결되되, 상기 유체 중 상분리된 기체의 이동을 안내하는 축부를 포함하는, 상분리 장치.
제1항에 있어서, 상기 헤드부와 상기 축부는 동심축을 가지며, 상기 헤드부의 직경은 상기 축부의 직경보다 큰, 상분리 장치.
제1항에 있어서,
상기 헤드부의 축에 평행한 헤드부의 단면은 유선형인, 상분리 장치.
제1항에 있어서,
상기 유입구로부터 상기 헤드부까지의 최단거리는, 상기 헤드부의 가운데로부터 상기 헤드부의 끝단으로 갈수록 멀어지는, 상분리 장치.
제1항에 있어서,
상기 유입구와 상기 챔버가 연결되는 부분으로부터 상기 헤드부의 표면까지의 최단거리는, 상기 유입구로 유입되는 유체의 양에 따라 조절 가능한 상분리 장치.
제1항에 있어서,
상기 축부의 외면에 배치되어 기체이동통로와 연통되며, 상분리된 기체를 상기 기체이동통로로 이동시키는 기체홀;을 더 포함하는, 상분리 장치.
제1항에 있어서,
상기 챔버의 둘레표면상에 배치되고, 상기 유체 중 상분리된 액체를 배출하는 배출구;를 더 포함하는, 상분리 장치.
제7항에 있어서,
상기 배출구는 상기 구동부와 상기 헤드부 사이에 배치되는, 상분리 장치.
삭제
마이크로 중력환경에 배치되며, 유체가 유입되는 유입구를 포함하고, 상기 유체가 수용되도록 내부에 공간을 갖는 챔버;
상기 챔버의 내부에 회전 가능하게 배치되며, 회전에 따라 상기 유체 중 상분리된 기체를 상기 챔버 내부에서 상기 챔버 외부로 안내하는 기체이동유로를 구비한 가이드부;
상기 챔버의 외부에 배치되고, 상기 가이드부와 연결되어 상기 가이드부를 회전시키는 구동부; 및
상기 가이드부에 배치되어, 상기 유체 중 상분리된 기체를 상기 챔버의 외부로 펌핑하는 펌프;를 포함하는, 상분리 장치.
제10항에 있어서,
상기 기체이동유로는,
상기 가이드부 외면에 배치되는 관통부; 및
상기 관통부와 연결되어 상분리된 상기 기체가 이동하는 기체이동부;를 포함하는, 상분리 장치.
제11항에 있어서,
상기 가이드부는,
상기 유입구를 마주보도록 배치된 헤드부; 및
상기 헤드부 및 상기 구동부를 연결하는 축부;를 포함하는, 상분리 장치.
제12항에 있어서,
상기 헤드부의 외면은 곡면인, 상분리 장치.
제12항에 있어서,
상기 헤드부의 적어도 일부분은 상기 유입구 측으로 돌출된, 상분리 장치.
제14항에 있어서,
상기 유입구와 마주보도록 배치된 상기 헤드부의 일부분은 상기 헤드부의 다른 부분보다 상기 챔버의 내면에 가까운, 상분리 장치.
제14항에 있어서,
상기 헤드부의 외면은 상기 헤드부의 돌출된 부분으로부터 상기 헤드부의 끝단으로 경사진, 상분리 장치.
제10항에 있어서,
상기 가이드부의 끝단과 마주보는 상기 챔버의 내벽으로부터 상기 가이드부의 끝단까지의 거리는 조절 가능한, 상분리 장치.