KR20070011182A

KR20070011182A - 드레인 분리기

Info

Publication number: KR20070011182A
Application number: KR1020060067871A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 후카노; 타카유키 무라이
Original assignee: 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2007-01-24
Also published as: CN1904476B; JP4702666B2; DE602006015129D1; US20070017372A1; US7662220B2; KR100834953B1; CN1904476A; JP2007021426A; EP1745833A1; EP1745833B1

Abstract

구동부(40)는 하우징(36)을 위해 설치된다. 팬(38)은 상기 구동부(40)에 의해 상기 하우징(36)에서 회전된다. 상기 하우징(36)으로 공급된 포화 증기(A)는 상기 포화 증기(A)가 원통형의 분리벽(42)을 통과하도록 상기 팬(38)에 의해 포화 증기(A)에 원심력을 가하여 액체 요소와 기체 요소로 분리된다. 상기 액체 요소는 상기 하우징(36)의 배출포트(50)로부터 상기 분리벽(42)과 상기 차단부(44)에 의해 배출된다. 한편, 상기 기체 요소는 상기 하우징(36)의 상부에 형성된 배기포트(48)로부터 배출된다.

드레인 분리기

Description

드레인 분리기 {Drain Separator}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드레인 분리기가 부착된 증기발생유니트를 보여주는 개략적인 길이방향 단면도.

도 2는 제2 실시예에 따른 드레인 분리기를 보여주는 길이방향의 확대 단면도.

도 3은 제3 실시예에 따른 드레인 분리기를 보여주는 길이방향의 확대 단면도.

도 4는 제4 실시예에 따른 드레인 분리기를 보여주는 길이방향의 확대 단면도.

도 5는 제5 실시예에 따른 드레인 분리기를 보여주는 길이방향의 확대 단면도.

도 6은 종래 기술에 대하여 기체-액체 분리기가 부착된 증기발생유니트를 보여주는 개략적인 길이방향 단면도.

도 7은 또다른 종래 기술에 관하여 기체-액체 분리기를 보여주는 개략적인 길이방향 단면도.

본 발명은 기체와 액체를 포함하고 있는 혼합 유체로부터 기체 요소와 액체 요소를 분리하는 드레인 분리기에 관한 것이다.

예를 들면, 분리기는 물을 포함한 증기를 발생하기 위한 증기발생유니트에 부착되어서 상기 증기발생유니트에 의해 발생된 기체-물 혼합 유체가 기체 요소(증기)와 액체 요소(물)로 분리되도록 하는 기체 액체 분리기(드레인 분리기)가 공지되었다.

도 6에 도시된 바와 같이, 기체-액체 분리기(1)가 부착된 증기발생유니트(2)의 경우, 복수의 블레이드를 가지고 있는 회전날개(4)는 원통형 기체-물 상승튜브(3)에 회전 가능하도록 설치된다. 원통형의 적하통(滴下筒)(water-falling barrel)(5)이 상기 기체-물 상승튜브(3)를 덮기 위해 상기 기체-물 상승튜브(3)의 주위에 설치된다. 상기 적하통(5)과 상기 기체-물 상승튜브(3) 사이에 공간(6)이 형성되어 있다. 또한, 분리된 물을 배출하기 위한 배출포트(7)가 상기 적하통(5)의 아래쪽에 형성된다.

기체-물 혼합 유체가 상기 기체-물 상승튜브(3)를 따라 아래쪽에서 위쪽으로 흐르도록 형성되고, 이때 상기 회전날개(4)는 상기 기체-물 혼합 유체의 유량 또는 유속에 따라 소정의 양에 의해 회전되어 기체-물 혼합 유체의 선회류를 발생시킨다. 따라서, 상기 기체-물 혼합 유체는 원심 분리 동작에 의해 증기와 물로 분리된 다. 상기 증기 요소는 상기 기체-물 상승튜브(3)로부터 위로 추가로 이동하여 원통형의 오리피스(8)를 통하여 내부원통(9)으로 흘러들어간다. 열수는 상기 기체-물 상승튜브(3)에 대하여 압축되어, 상기 공간(6)을 통해 아래로 흐르게 된다. 그리고, 열수는 상기 배출포트(7)를 통해 상기 증기발생유니트(2)의 급수부로 되돌아간다(예를 들어, 일본특허공개공보 11-141802 참조).

상기 기체-액체 분리기(1)는 상기 기체-물 상승튜브(3)를 통해 흐르는 기체-물 혼합 유체하에서 상기 회전날개(4)가 회전되도록 구성된다. 그러므로, 기체-물 혼합 유체의 유속이나 유량이 적을 때, 상기 회전날개(4)의 회전이 감소하여, 상기 회전날개(4)를 회전시키지 못하게 되어 바람직하지 못하다. 그러므로, 상기 회전날개(4)의 회전동작 하에서 기체-물 혼합 유체에 포함된 증기와 물을 원심분리하는 것이 곤란하게 된다.

다음의 대응책은 상기 기체-물 혼합 유체의 유량 또는 유속이 상기에 언급된 바와 같이 적을 지라도 상기 기체-물 혼합 유체를 확실하게 분리하는 것으로 간주된다. 즉, 예를 들어, 구동원이 상기 회전날개(4)에 회전력을 가하도록 설치되는 기체-액체 분리기는 상기 구동원에 의해 구동되는 상기 회전날개(4)로 상기 기체-물 혼합 유체를 분리할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 기체-액체 분리기(10)는 케이싱(11) 아래에 배치된 전기모터(12)를 포함한다. 상기 전기모터(12)의 회전샤프트(13)에 연결된 로터(14)는 상기 전기모터(12)의 구동 작용 하에서 회전된다. 내부핀(15)이 상기 로터(14) 안에 설치된다. 기체-액체 혼합 기체로부터 분리된 액체가 배출되는 액체배출유로(16)는 상기 내부핀(15)의 외주측에 형성된다. 상기 로터(14)는, 오직 기체만이 통과할 수 있는, 상기 케이싱(11)의 내벽면을 향해 개방된 기체배출통로(17)에 설치된 기체투과필름(18)을 가지고 있다.

상기 기체-액체 혼합 기체가 상기 케이싱(11)에 설치된 유입포트튜브(19)로부터 유입될 때, 상기 전기모터(12)가 구동되어 상기 로터(14)의 회전작용 하에서 상기 기체-액체 혼합 기체가 상기 케이싱(11)내에서 선회하고, 이로 인해 기체와 액체를 원심분리하게 된다. 상기 기체는 상기 케이싱(11)의 기체배기튜브(20)로부터 상기 기체투과필름(18)을 통해서 외부로 배출된다. 분리된 액체는 원심력에 의해 반지름 외측방향으로 흐르고, 상기 액체배출유로(16)를 통해서 상기 케이싱(11)의 외부로 배출된다(예를 들어, 일본 특허 공개공보 2003-80114 참조).

일본 특허 공개 공보 2003-80114에 관한 종래의 기술의 경우에서, 상기 내부핀(15)과 상기 액체배출유로(16)는 상기 전기모터(12)에 연결되는 상기 로터(14)에 일체로 설치된다. 그러므로, 상기 로터(14)를 회전하기 위한 상기 전기모터(12)가 크기가 크게 되고, 상기 로터(14)의 구조는 복잡해지는 문제점이 있다.

또한, 상기 액체배출유로(16)의 형태가 복잡하기 때문에, 상기 기체-액체 혼합 기체로부터 분리된 액체가 흐를 때, 액체 내에 함유된 먼지 등으로 인하여 막힘일 발생할 수 있다. 또한, 막힘이 발생할 때 상기 기체-액체 혼합 기체의 분리 효율성이 낮아진다.

본 발명의 일반적인 목적은, 혼합 유체의 흐름 상태와 무관하게 항상 확실하고 안정적으로 혼합유체로부터 기체 요소와 액체 요소를 분리할 수 있는 간단한 구조를 가지는 드레인 분리기를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 상기에 언급된 목적과 다른 목적, 특징과 장점들은 본 발명의 바람직한 실시예가 설명적 예시의 목적으로 보여주는 첨부 도면과 관련한 다음의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

본 발명은 기체와 액체의 혼합유체를 유입하여, 상기 혼합유체를 상기 기체와 상기 액체로 분리하기 위한 드레인 분리기로써, 상기 혼합 유체를 유입하기 위한 유입포트와, 상기 기체와 액체를 각각 배출하기 위한 제1 및 제2 배기포트를 포함하고 있는 몸체; 상기 몸체에 설치되어 전류를 가하여 회전구동되는 구동부; 상기 몸체에 배치되고 상기 구동부에 연결되어 회전구동되는 회전 부재; 및 상기 회전 부재의 축선에 대략 평행하게 배치되고, 상기 회전 부재의 원주면을 둘러싸고 상기 혼합 유체 속에 섞인 기체 요소가 통과할 수 있는 분리벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 드레인 분리기이다.

상기 몸체에 설치되고, 상기 회전 부재 아래에 형성되며, 상기 제2 배기포트 측의 하향으로 경사진 경사면을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 몸체에 설치되고, 상기 회전 부재 아래에 배치되어 반경외 방향 하 측으로 점점 경사진 차단부를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 차단부는 상기 회전부재와 상기 경사면(54) 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 차단부의 원주엣지부는 상기 분리벽의 내주면을 마주하도록 설치되고, 간극이 상기 원주엣지부와 상기 분리벽 사이에 설치된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 분리벽은 기체 요소가 통과하는 복수의 홀을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 혼합 유체 속에 혼합된 액체 요소는 상기 분리벽에 의해 포획되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제1 배기포트는 상기 몸체의 상부에 설치되고, 상기 혼합 유체에서 분리된 기체 요소는 제1 배기포트를 통과하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제2 배기포트는 상기 몸체의 아래 부분에 설치되고, 상기 혼합 유체로부터 분리된 액체 요소는 상기 제2 배기포트를 통과하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제2 배기포트는 상기 경사면에 연결되고, 상기 액체 요소는 상기 경사면을 따라 상기 제2 배기포트에 안내되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 회전 부재는 상기 회전 부재의 반지름방향으로 외부로 연장되는 복수의 블레이드를 가지고 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 복수의 분리벽은 그 중심으로서 상기 회전부재를 가지고 반지름 방향으로 소정의 간격을 가지고 설치된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제2 배기포트로부터 배출되는 상기 액체의 배출 상태를 전환하는 변환 기구가 상기 제2 배기포트에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제1 배기포트와 반대되고, 상기 기체 요소가 통과할 수 있는 또 다른 분리벽이 상기 몸체에 설치된 것을 특징으로 한다.

또, 제1 배기포트로부터 배출되는 상기 기체 요소를 가열하는 가열기구가 상기 제1 배기포트에 설치되는 것을 특징으로 한다.

도 1을 참조하면, 참조번호 30은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드레인 분리기에 부착된 증기발생유니트를 나타낸다.

상기 증기발생유니트(30)는 예를 들어, 압착된 물 반응기(water reactor) 내에서 터빈을 가동하기 위한 포화 증기를 발생하는 데 사용된다. 상기 증기발생유니트(30)는 수직 방향으로 연장되는 증기흐름튜브(32)를 포함하고 있다. 드레인 분리기(34)는 상기 증기흐름튜브(32)의 상부 말단에 설치된다. 증기와 열수의 혼합 기체인 포화 증기(A)는 상기 증기흐름튜브(32)를 통해 위쪽으로 흐른다.

상기 드레인 분리기(34)는 상기 증기흐름튜브(32)의 상부 말단에 연결된 하우징(몸체)(36), 상기 하우징(36) 내에 회전가능하도록 배치된 팬(회전부재)(38), 상기 하우징(36) 내에 설치되어 상기 팬(38)을 구동하고 회전시키는 구동부(40), 상기 팬(38)의 외부 원주로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치에 설치된 원통형의 분리벽(42); 및 상기 팬(38) 하에서 상기 팬(38)의 축선과 대략 수직으로 배치된 차단부(44)를 포함한다.

상기 하우징(36)은 예를 들어, 원통형의 형태를 가지는 수지 재료로 형성된 다. 상기 하우징(36)은 혼합 기체로 포화 증기(A)를 유입하기 위하여 상기 하우징(36)의 일단(36b)의 측면에 형성된 유입포트(46)와, 상기 포화 증기로부터 분리된 기체 요소(증기)를 배출하기 위하여 타단(36c)에 형성된 기체배기포트(제1 배기포트)(48)를 가지고 있다. 상기 포화 증기(A)로부터 분리된 액체 요소(열수)가 배출되는 배출포트(제2 배기포트)(50)가 상기 하우징(36)의 측부에 형성된다.

상기 유입포트(46)는 상기 하우징(36)의 축상에 형성된 유입튜브(52)와 연통되어 상기 증기흐름튜브(32)를 향해 개방된다. 상기 유입튜브(52)는 상기 하우징(36) 내부를 향하여 관상(管狀)으로 연장된다. 상기 유입튜브(52)는 상기 하우징(36)의 바닥벽면(경사면)(54)으로부터 소정 길이만큼 돌출된다.

한편, 상기 구동부(40)는 상기 하우징(36)의 타단(36c)의 대략 중앙 부분에 설치된다. 상기 구동부(40)의 구동샤프트(40a)가 상기 하우징(36)의 관통홀(36a)을 통하여 상기 하우징(36)으로 삽입된다. 상기 구동부(40)는 예를 들어, 미도시의 전원으로부터 공급된 전류에 의해 회전구동되는 DC 모터로 이루어진다.

상기 기체배기포트(48)는 상기 하우징(36)의 타단(36c)에 상기 구동부(40)에 이웃하도록 형성된다. 상기 기체배기포트(48)는 상기 하우징(36)의 축방향으로 타단(36c)을 통과한다. 따라서, 상기 하우징(36)의 내부와 외부는 상기 기체배기포트(48)를 통해서 서로 연통된다. 또한, 분리된 증기는 상기 기체배기포트(48)에 연결된 배관(56)을 통해서 상기 하우징(36)의 외부로 배출된다. 상기 기체배기포트(48)는 반지름방향으로 소정거리만큼 이격된 상기 관통홀(36a)에 대략 평행하도록 형성된다.

상기 배출포트(50)는 상기 하우징(36)의 축과 실질적으로 직교하도록 개방된다. 상기 배출포트(50)는 상기 하우징(36)의 일단(36b) 근처의 측면 부분에 소정길이만큼 돌출하도록 형성된다. 관상의 배관(58)이 상기 배출포트(50)에 연결된다. 즉, 상기 하우징(36)의 내부와 외부는 상기 배출포트(50)를 통해 서로 연통된다. 게다가, 분리된 열수는 상기 배출포트(50)와 연결된 상기 배관(58)을 통해서 상기 하우징(36)의 외부로 배출된다.

한 편, 상기 하우징(36)의 바닥벽면(54)은 상기 하우징(36)의 축에 대하여 상기 배출포트(50)에 대칭되는 위치에서 상기 배출포트(50)로 하향으로 배치된 상기 증기흐름튜브(32)를 향해 소정의 각도 만큼 경사져 대략 원형으로 형성된다. 바꾸어 말하면, 상기 바닥벽면(54)은 상기 배출포트(50)의 가장 멀리 떨어진 위치로부터 상기 배출포트(50)를 향해 아래쪽 방향으로 점차적으로 경사진다. 상기 바닥벽면(54)은 상기 배출포트(50)의 주변에서 상기 배출포트(50)의 내주면과 실질적으로 같은 높이로 원활하게 연결된다.

즉, 상기 하우징(36) 내에서 분리된 열수는 상기 배출포트(50) 쪽으로 안내되어 열수가 중력의 작용하에 상기 바닥벽면(54)에 떨어져 경사진 상기 바닥벽면(54)을 따라 수집된다. 그러므로, 상기의 분리된 액체 요소(열수)는 상기 배출포트(50)로부터 외부로 효율적으로 배출될 수 있다. 상기 하우징(36)은 상기 유입포트(46)와 상기 배출포트(50)가 형성된 일단(36b)의 측면이 상기 증기흐름튜브(32) 주변의 하측이고, 상기 구동부(40)와 상기 배기포트(48)가 설치된 타단(36c)의 측면이 상부 측면이 되도록 배치된다.

상기 팬(38)은 상기 팬(38)의 방사상의 방향으로 외부로 연장된 다수개의 블레이드 (60)를 가지고 있다. 상기 팬(38)은 상기 구동부(40)의 구동샤프트(40a)에 연결되어 상기 하우징(36)의 대략 중앙 부분에 배치된다. 상기 팬(38)은 상기 하우징(36)의 축 상에 배치된다. 즉, 상기 하우징(36)의 유입튜브(52)와 유입포트(46)와 동축으로 위치한다.

상기 분리벽(42)은 예를 들어, 원주면에 배치된 복수의 홀(미도시)을 가진 원통형의 모양으로 금속 재료(예를 들어, 스테인레스강)로 형성된다. 상기 분리벽(42)은 상기 팬(38)의 외주부를 덮도록 배치된다. 상기 분리벽(42)의 외주측과 내주측은 복수의 홀을 통해 서로 연통된다. 상기 분리벽(42)은 상기 팬(38)의 외주면으로부터 대략 일정한 거리만큼 이격되도록 배치된다. 상기 분리벽(42)의 일단(42a)은 상기 구동부(40) 주변의 타단(36b)에서 상기 하우징(36)의 내벽면에 고정된다. 또한, 타단(42b)은 상기 팬(38)의 하단에 대하여 상기 하우징(36)의 바닥벽면(54)을 향하여 소정의 길이만큼 돌출된다.

상기 분리벽(42)은 복수의 홀을 가지는 금속 재료로 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들어, 수지 재료, 섬유 재료 또는 소결재료로 이루어진 다공성 부재일 수 있다. 즉, 포화 증기에 포함된 단지 기체 요소만이 통과하는 한 어떠한 구조도 가질 수 있을 것이며, 액체 요소를 포획할 수 있는 복수의 홀이 제공될 수 있다.

상기 차단부(44)는 예를 들어, 실질적으로 디스크 모양의 형식을 가지는 수지 재료로 이루어진 판상 부재로 형성된다. 상기 차단부(44)는 상기 차단부(44)의 대략적으로 중심부에 형성된 홀(45)을 통해 유입튜브(52)의 상단에 고정된다. 상기 차단부(44)는 상기 팬(38)의 하단면에 대치되도록 배치된다.

상기 차단부(44)는 상기 팬(38), 상기 유입튜브(52)에 고정된 상기 지지점으로부터 점점 이격되는 방향으로 경사져서, 상기 차단부(44)의 외측엣지부(44a)가 상기 분리벽(42)의 내주면에 가깝게 위치할 수 있도록 한다. 바꾸어 말하면, 상기 차단부(44)는 상기 고정된 부분에 대하여 반지름방향 외측으로 상기 하우징(36)의 일단(36b) 쪽으로 점점 경사진다. 즉, 소정의 크기를 가지는 간극(62)이 상기 분리벽(42)과 상기 차단부(44)의 외측엣지부(44a) 사이에 형성된다.

상기에 언급된 바와 같이, 상기 차단부(44)는 상기 유입튜브(52)로부터 상기 하우징(36)의 바닥벽면(54) 쪽으로 점점 기울어지기 때문에, 상기 차단부(44) 상에서 상기 팬(38)에 의해서 분리된 열수는 상기 경사진 차단부(44)를 향해 떨어져서 상기 외측엣지부(44a)으로부터 바닥벽면(54)으로 떨어지게 된다.

본 발명의 제1실시예에 따르면 상기 드레인 분리기(34)는 기본적으로 상기와 같이 구성된다. 그 다음에, 그 작동, 기능 그리고 효과가 설명될 것이다.

상기 증기발생유니트(30)에서 발생된 포화 증기(A)는 상기 증기흐름튜브(32)를 통해서 위로 흘러서, 상기 드레인 분리기(34)의 유입포트(46)로부터 상기 하우징(36)으로 유입된다. 이런 상황에서, 상기 하우징(36) 내에 설치된 상기 팬(38)은 상기 구동부(40)를 구동하기 위해서 미도시의 전원으로부터 상기 구동부(40)로 전류를 공급함으로써 미리 회전된다.

상기 하우징(36)으로 유입된 상기 포화 증기(A)는 상기 팬(38)의 회전 동작하에서 선회하면서 상기 하우징(36)에서 반지름방향 외측으로 포화증기(A)가 발산 되도록 흐른다. 상기 포화 증기(A)가 상기 분리벽(42)을 반지름방향 외측으로 통과할 때, 상기 포화 증기(A)에 포함된 기체 요소로서 증기가 상기 분리벽(42)의 복수의 홀(미도시)을 통과하고 동시에 열수는 액체 요소로서 상기 홀에 의해 포획되어 그 안에 머무르게 된다. 즉, 액체 요소는 상기 분리벽(42)의 외주면으로 흐르지 않는다.

상기 분리벽(42)에 남아있는 열수는 중력의 작용하에 그 표면을 따라 아래쪽으로 흘러서 상기 바닥벽면(54)에 떨어진다. 또한, 상기 차단부(44) 상의 열수는 상기 차단부(44)의 기울기를 따라서 상기 유입튜브(52)의 측면으로부터 반지름방향 외측으로 점점 흐른다. 열수는 상기 차단부(44)의 외측엣지부(44a)로부터 상기 바닥벽면(54)으로 떨어진다.

상기 열수는 상기 하우징(36)의 기울어진 바닥벽면(54)을 따라 흐른다. 상기 열수는 상기 배출포트(50)를 향해 수집되어 상기 배출포트(50)로부터 외부로 배출된다. 상기 열수는 예를 들어, 상기 배출포트(50)와 연결된 상기 배관(58)을 통해 상기 증기발생유니트(30)의 물공급탱크(미도시)로 공급된다.

다른 한편, 상기 포화 증기(A)에 포함된 액체 요소(열수)는 상기 분리벽(42)을 통과할 때 상기 포화 증기(A)로부터 상기 분리벽(42)의 홀에 의해 제거된다. 통과된 증기가 상기 하우징(36)의 내주면 쪽으로 흐른 후에, 상기 배관(56)을 통해 상기 기체배기포트(48)를 통해 배출된다.

앞에서 언급된 바와 같이, 제1 실시예에서, 전기를 가하여 구동할 수 있는 상기 구동부(40)는 상기 하우징(36)이 상기 하우징(36)에 배치된 상기 팬(38)을 회 전가동하기 위해 설치된다. 상기 하우징(36)에 유입된 상기 포화 증기(A)는 상기 팬(38)의 회전 작동하에 원심력에 의해 상기 기체 요소와 액체 요소로 분리된다.

앞에서 언급된 바와 같이, 원심력을 포화 증기(A)에 작용하기 위해서 상기 구동부(40)에 의해 구동되는 상기 팬(38)의 회전 동작 하에 포화 증기(A)를 선회시키는 것에 의해 혼합 기체로서 포화 증기(A)는 증기와 열수로 강제로 분리될 수 있다. 그러므로, 상기 하우징(36)에 유입된 상기 포화 증기(A)의 유량이나 유속에 관련이 없는 포화 증기(A)를 원심분리하기 위해 상기 포화 증기(A)에 원심력을 안정적으로 가할 수 있다. 결과적으로, 상기 포화 증기(A)는 상기 팬(38)에 의하여 신뢰성있고 확실하게 기체 요소 (증기)와 액체 요소 (열수)로 분리될 수 있다.

이러한 드레인 분리기(34)에서, 상기 포화 증기는 상기 구동부(40), 상기 구동부(40)에 의해 회전되는 상기 팬(38), 그리고 상기 팬(38)의 외주면에 설치된 상기 분리벽(42)의 단순한 배열로 신뢰성있고 안정적으로 기체 요소와 액체 요소로 분리될 수 있다.

이런 구조에서, 상기 팬(38)만이 상기 구동부(40)에 의해 가동되고 회전되기 때문에, 상기 로터(14)에 포함된 상기 액체배출유로(16)를 포함하여 종래의 기체-액체 분리기(드레인 분리기)(10)와 비교했을 때, 상기 구동부(40)에 가해진 하중을 억제하는 것이 가능하다. 그러므로, 상기 구동부(40)를 축소하고 상기 드레인 분리기(34)의 배열을 단순화하는 것이 가능하다.

상기 하우징(36)에서 분리된 열수가 상기 분리벽(42) 또는 상기 차단부(44)를 통해 바닥벽면(54)을 따라 흐르고, 상기 배출포트(50)를 통해 배출될 수 있기 때문에, 상기 하우징(36)의 외부로의 열수의 배출은 복잡한 경로를 가지는 액체배출유로(16)를 통해 배출이 이루어지는 종래의 기체-액체 분리기(10)와 비교했을 때 편리하고 효율적으로 이루어질 수 있다.

다음으로, 제2 실시예에 따른 드레인 분리기(100)가 도 2에 도시된다. 아래에 설명될 제2 내지 제5 실시예에 따른 드레인 분리기 (100, 120, 140, 160)는 상기에서 언급된 제1 실시예에 따른 드레인 분리기(34)의 구성요소와 같은 구성요소를 가지며 이에 대한 자세한 설명은 생략될 것이다.

제2 실시예에 따른 드레인 분리기(100)는 제1실시예 따른 드레인 분리기(34)와는, 서로 소정거리만큼 이격된 복수의 분리벽(102a, 102b, 102c)이 상기 하우징(36)에 설치되어 있다는 점에서 다르다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 드레인 분리기(100)는 상기 팬(38)의 외주면에 설치된 여러 직경을 가진 원통형 모양의 복수(예를 들면, 세 개)의 제1 내지 제3 분리벽 (102a, 102b, 102c) 포함하고 있다.

특히, 제1 분리벽(102a)은 제1 내지 제3 분리벽(102a, 102b, 102c)의 직경 중 제일 작은 직경을 가지며, 상기 팬(38)에 가장 가까이 배치된다. 제3 분리벽(102c)은 제1 내지 제3 분리벽(102a, 102b, 102c)의 직경 중 제일 큰 직경을 가지며, 상기 하우징(36)의 내측면에 반대되면서 상부 팬(38)으로부터 가장 멀리 배치된다. 상기 제2 분리벽(102b)은 제1 및 제3 분리벽(102a, 102c)의 직경 사이의 직경을 가지며, 제1 및 제3 분리벽(102a, 102c) 사이에 배치된다. 즉, 제1 내지 제3 분리벽(102a, 102b, 102c)은 동등한 간격으로 배치된다.

복수의 제1 내지 제3 분리벽(102a, 102b, 102c)이 상기 드레인 분리기(100)에 설치되었기 때문에, 상기 포화 증기(A)는 상기 하우징(36) 내로 흘러 원심 작용 하에서 제1 내지 제3 분리벽(102a, 102b, 102c)을 이 순서대로 통과하도록 하여, 상기 포화 증기(A)에 포함된 액체 요소가 계단식으로 분리될 수 있다. 그러므로, 상기 포화 증기(A)는 상기 기체 요소와 상기 액체 요소로 더욱 확실하게 분리될 수 있다. 결과적으로, 분리된 증기 속에 포함된 액체의 함유량을 더욱 낮출 수 있다. 앞의 설명에서는 상기 하우징(36)에서 상기 제1 내지 제3 분리벽(102a, 102b, 102c)이 세 개의 층을 형성하도록 설치되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 복수의 분리벽이 소정거리만큼 서로 이격되는 한, 이 개수는 제한되지 않으며, 상기 팬(38)의 외부 원주 부분을 덮도록 배열된다.

다음에, 제3 실시예에 따른 드레인 분리기(120)가 도 3에 도시된다.

제3 실시예에 따른 상기 드레인 분리기(120)는 배출밸브(122)가 상기 하우징(36)에서 분리된 열수가 배출되는 배출포트(50)에 설치된다는 점에서 제1 실시예에 따른 상기 드레인 분리기(34)와 다르다.

열수를 외부로 배출하기 위해 상기 배출포트(50)와 상기 배관(58) 사이에 상기 배출밸브(122)가 설치되어서, 상기 배출포트(50)와 상기 배관(58) 사이에서 연통상태를 전환하는 변환기구의 역할을 한다. 상기 배출밸브(122)가 상기 배출포트(50)와 상기 배관(58)을 연통하기 위해서 상기 밸브 개방 상태에 있을 때, 상기 드레인 분리기(120)로부터 분리된 열수는 상기 배출포트(50)로부터 상기 배출밸브(122)를 통해 상기 배관(58)으로 배출될 수 있다.

한편, 상기 배출밸브(122)가 상기 배출포트(50)와 상기 배관(58) 사이의 연통을 차단하기 위해 밸브-폐쇄 상태에 있을 때, 상기 드레인 분리기(120)에서 분리된 열수는 상기 배출밸브(122)를 통해 상기 배관(58)으로 배출되지 않아서, 소정의 양의 열수가 상기 하우징(36)과 상기 배출포트(50)에 머무르도록 한다. 즉, 상기 배출밸브(122)를 설치함으로써 상기 하우징(36)의 상기 배출포트(50)로부터 배출되는 열수의 양을 조절할 수 있다.

따라서, 열수가 상기 하우징(36)의 배출포트(50)로부터 지속적으로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 열수가 상기 배출포트(50)와 상기 배관(58) 사이에서 상기 배출밸브(122)에 의해 연통 상태를 임의로 전환함으로써 원하는 시간에 외부로 배출될 수 있다. 일정 압력하에서 연통 상태를 제공하기 위해 개방되는 체크 밸브는 상기 배출밸브(122) 대신에 변환기구로 부착될 수 있다.

다음에, 제4 실시예에 따른 상기 드레인 분리기(140)는 도 4에 도시된다.

제4 실시예에 따른 상기 드레인 분리기(140)는 제2 분리벽(144)이 상기 하우징(36)의 타단(36c)에 설치되어 제2 분리벽(144)이 상기 팬(38)의 상단면에 반대되고 상기 팬(38)의 외부 원주 측면에 설치된 제1 분리벽(142)과 명백히 구분되도록 하는 점에서 제1 실시예에 따른 상기 드레인 분리기(34)와 다르다.

상기 드레인 분리기(140)는 상기 팬(38)의 외주 주위에 설치된 원통형의 제1 분리벽(142)과, 상기 구동부(40)와 상기 팬(38)의 상단 표면 사이의 상기 하우징(36)의 타단(36c)의 내벽면에 설치된 디스크 모양의 제2 분리벽(144)을 포함한다. 상기 구동샤프트(40a)는 제1 분리벽(142)과 같은 방식으로 다공성 금속 재료로 형성된 제2 분리벽(144)의 실질적으로 중심 부분을 통과한다.

상기에 언급된 바와 같이, 다수개 즉, 제1 및 제2 분리벽(142, 144)이 상기 하우징(36)에 설치될 때, 그리고 증기가 상기 배기포트(48)를 통해 상기 하우징(36)으로부터 배출될 때에도 증기는 증기 속에 남아 있는 액체 요소를 즈익로부터 더 분리하기 위해 제2 분리벽(144)을 통과한다. 그러므로, 증기에 포함된 액체 요소가 상기 드레인 분리기(140)에서 더욱 확실하게 분리되어서 상기 증기 속에 포함된 액체 요소의 함유량을 더욱 낮출 수 있게 된다.

마지막으로, 제5 실시예에 따른 상기 드레인 분리기(160)는 도 5에 도시된다.

제5 실시예에 따른 상기 드레인 분리기(160)는 가열유니트(162)가 상기 하우징(36)에서 분리된 증기가 배출되는 상기 배기포트(48)에 설치되었다는 점에서 제1 실시예에 따른 상기 드레인 분리기(34)와 다르다.

상기 가열유니트(162)는 예를 들어, 전류가 공급될 때 소정의 온도로 가열되는 히터로 이루어진다. 상기 배기포트(48)로부터 배출된 증기가 상기 가열유니트(162)에 의해 소정 온도로 가열되기 때문에, 상기 증기에 남아 있는 액체 요소는 증발되어 제거될 수 있다. 그러므로, 상기 드레인 분리기(160) 속의 증기에 포함된 액체 요소의 함유량을 낮출 수 있다.

제1 내지 제5 실시예에 따른 앞에서 언급한 드레인 분리기(34, 100, 120, 140, 160)는 상기 증기발생유니트(30)에서 발생된 포화 증기(A)가 기체 요소로서 증기, 액체 요소로서 물로 분리되는 경우를 예로 들어 설명되었다. 그러나, 특별히 제한되지는 않지만, 드레인 분리기 (34, 100, 120, 140, 160)가 기체 요소(예를 들어, 수소, 질소, 산소)와 액체 요소(예를 들어, 물)의 혼합 유체가 흐르는 장치나 시스템(예를 들어, 연료 세포 시스템)에 장착될 때에도 상기 기체요소와 상기 액체요소가 확실하게 서로 분리될 수 있다.

본 발명의 몇 바람직한 실시예들이 자세히 도시되고 설명되었을지라도, 다양한 변화와 수정이 첨부된 청구항의 범위로부터 벗어나지 않는 한 가능할 것으로 이해된다.

본 발명을 통하여 혼합 유체의 흐름 상태와 무관하게 항상 확실하고 안정적으로 혼합유체로부터 기체 요소와 액체 요소를 분리할 수 있는 간단한 구조를 가지는 드레인 분리기를 제공할 수 있다.

Claims

기체와 액체의 혼합유체를 유입하여, 상기 혼합유체를 상기 기체와 상기 액체로 분리하기 위한 드레인 분리기로써,

상기 혼합 유체를 유입하기 위한 유입포트와, 상기 기체와 액체를 각각 배출하기 위한 제1 및 제2 배기포트를 포함하고 있는 몸체;

상기 몸체에 설치되어 전류를 가하여 회전구동되는 구동부;

상기 몸체에 배치되고 상기 구동부에 연결되어 회전구동되는 회전 부재; 및

상기 회전 부재의 축선에 대략 평행하게 배치되고, 상기 회전 부재의 원주면을 둘러싸고 상기 혼합 유체 속에 섞인 기체 요소가 통과할 수 있는 분리벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제1항에 있어서,

상기 몸체에 설치되고, 상기 회전 부재 아래에 형성되며, 상기 제2 배기포트 측의 하향으로 경사진 경사면을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제2항에 있어서,

상기 몸체에 설치되고, 상기 회전 부재 아래에 배치되어 반경외 방향 하측으로 점점 경사진 차단부를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제3항에 있어서,

상기 차단부는 상기 회전부재와 상기 경사면(54) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제4항에 있어서,

상기 차단부의 원주엣지부는 상기 분리벽의 내주면을 마주하도록 설치되고, 간극이 상기 원주엣지부와 상기 분리벽 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제1항에 있어서,

상기 분리벽은 기체 요소가 통과하는 복수의 홀을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제6항에 있어서,

상기 혼합 유체 속에 혼합된 액체 요소는 상기 분리벽에 의해 포획되는 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제1항에 있어서,

상기 제1 배기포트는 상기 몸체의 상부에 설치되고, 상기 혼합 유체에서 분리된 기체 요소는 제1 배기포트를 통과하는 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제2항에 있어서,

상기 제2 배기포트는 상기 몸체의 아래 부분에 설치되고, 상기 혼합 유체로부터 분리된 액체 요소는 상기 제2 배기포트를 통과하는 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제9항에 있어서,

상기 제2 배기포트는 상기 경사면에 연결되고, 상기 액체 요소는 상기 경사면을 따라 상기 제2 배기포트에 안내되는 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제1항에 있어서,

상기 회전 부재는 상기 회전 부재의 반지름방향으로 외부로 연장되는 복수의 블레이드를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제1항에 있어서,

상기 복수의 분리벽은 그 중심으로서 상기 회전부재를 가지고 반지름 방향으로 소정의 간격을 가지고 설치된 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제9항에 있어서,

상기 제2 배기포트로부터 배출되는 상기 액체의 배출 상태를 전환하는 변환 기구가 상기 제2 배기포트에 설치되는 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제8항에 있어서,

상기 제1 배기포트와 반대되고, 상기 기체 요소가 통과할 수 있는 또 다른 분리벽이 상기 몸체에 설치된 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.
제7항에 있어서,

제1 배기포트로부터 배출되는 상기 기체 요소를 가열하는 가열기구가 상기 제1 배기포트에 설치되는 것을 특징으로 하는 드레인 분리기.