KR20160012800A - 기수분리기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기수분리기를 개시한다. 본 발명은, 외부로부터 기체가 유입되는 제1 헤더와, 상기 제1 헤더와 연결되며, 상기 제1 헤더의 기체가 유동하면서 냉각되는 적어도 한 개 이상의 통과 유로가 형성되는 코어와, 상기 코어와 연결되어 상기 유로를 통과하는 상기 기체가 외부로 안내되는 제2 헤더를 포함하고, 상기 제2 헤더의 내부 벽멱에는 상기 기체의 수분을 제거하는 적어도 하나 이상의 제1 배플이 설치된다.

Description

기수분리기{Separator}
본 발명은 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기수분리기에 관한 것이다.
다단 압축기, 터빈, 가스 터빈 등과 같은 기체를 사용하는 장치들은 기체에 포함된 수분을 얼마나 효율적으로 제거하느냐에 따라 수명 및 작동 효율이 증대될 수 있다. 따라서 이를 해결하기 위하여 일반적으로 기체가 유입되는 부분에 기수분리기를 구비함으로써 기체 내에 포함된 수분을 제거할 수 있다. 또한, 기수분리기는 일반적으로 유동하는 기체 내부에 포함된 수분을 응결시켜 건조된 기체를 상기의 장치들에 공급할 수 있다. 이때, 기수분리기를 통과하는 기체는 차압이 발생할 수 있다. 뿐만 아니라 이러한 기수분리기는 상기와 같은 장치들의 종류에 따라서 분리효율을 높이기 위하여 상당한 크기와 부피가 요구될 수 있다. 또한, 이러한 기수분리기는 크기와 부피가 커서 전체 사이즈가 클 수 있으며 중량 및 제작 비용이 많이 발생할 수 있다. 따라서 상기와 같은 기수분리기를 얼마나 작고 효율적으로 만드느냐는 상당히 중요한 문제이다.
이러한 일반적인 기수분리기와 관련하여서는 대한민국실용신안등록공고 제0001713호(발명의 명칭 : 증기 보일러 기수분리 장치, 출원인:㈜부스타) 에 구체적으로 개시되어 있다.
대한민국실용신안등록공고 제0001713호
본 발명의 실시예들은 기수분리기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면은, 외부로부터 기체가 유입되는 제1 헤더와, 상기 제1 헤더와 연결되며, 상기 제1 헤더의 기체가 유동하면서 냉각되는 적어도 한 개 이상의 통과 유로가 형성되는 코어와, 상기 코어와 연결되어 상기 유로를 통과하는 상기 기체가 외부로 안내되는 제2 헤더를 포함하고, 상기 제2 헤더의 내부 벽멱에는 상기 기체의 수분을 제거하는 적어도 하나 이상의 제1 배플이 설치되는 기수분리기를 제공할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 헤더는, 일측이 개구되며 내부에 공간이 형성되고, 상기 적어도 하나 이상의 제1 배플이 형성되는 제2 바디부와, 상기 제2 바디부에 연결되며, 응축된 상기 수분이 일 영역으로 모아지도록 형성되는 응축수받이를 구비할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 헤더는 내부 공간에 배치되는 차단판을 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 유동하는 기체에 포함된 수분을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기수분리기를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제2 헤더를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 배플의 다양한 실시예를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 차단판을 보여주는 사시도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기수분리기를 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 제2 헤더를 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 제1 배플의 다양한 실시예를 보여주는 사시도이다. 도 4는 도 2에 도시된 차단판을 보여주는 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 기수분리기(100)는 제1 헤더(110), 코어(120), 제2 헤더(130)를 포함할 수 있다.
제1 헤더(110)는 제1 헤더(110)는 외부로부터 기체가 유입되는 유입구(112)를 구비할 수 있다. 제1 헤더(110)는 유입구(112)와 연결되며 내부에 공간이 형성되어 일측이 개구되는 제1 바디부(111)를 구비할 수 있다. 이때, 제1 바디부(111)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 바디부(111)는 사각 기둥 형태, 삼각 기둥 형태, 원 기둥 형태 등으로 형성될 수 있다. 제1 바디부(111)는 유입구(112)를 통하여 유입되는 기체를 코어(120)로 이동시킬 수 있다.
코어(120)는 적어도 하나 이상의 쿨링플레이트(121)를 구비할 수 있다. 이때, 쿨링플레이트(121)의 내부에는 적어도 하나 이상의 유로가 형성될 수 있다. 상기와 같은 쿨링플레이트(121)는 일단이 제1 바디부(111)의 내부 공간으로 완전히 삽입될 수 있다. 특히 쿨링플레이트(121) 내부의 유로는 제1 바디부(111)의 내부 공간과 연통함으로써 제1 바디부(111)를 유동하는 기체가 유동할 수 있다. 이때, 유로는 곡률지게 형성될 수 있다. 특히 유로는 쿨링플레이트(121)의 높이 방향과 수직한 방향으로 서펜타인(Serpentine) 형태로 형성될 수 있다.
상기와 같은 쿨링플레이트(121)는 복수개 구비될 수 있으며, 복수개의 쿨링플레이트(121)는 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 이때, 코어(120)는 각 쿨링플레이트(121)의 사이에는 설치되는 핀(122)을 구비할 수 있다. 상기와 같은 핀(122)은 굴곡지게 형성될 수 있으며, 외면에 돌기가 형성될 수 있다.
상기와 같은 복수개의 쿨링플레이트(121)는 제1 헤더(110)와 수직하게 연결될 수 있다. 이때, 복수개의 쿨링플레이트(121)는 제1 바디부(111)와 완전히 연결될 수 있다. 따라서 유입구(112)를 통하여 유입된 기체는 제1 바디부(111) 내부를 유동하여 제1 바디부(111)로부터 각 유로로 분지되어 각 유로를 통하여 제2 헤더(130)로 공급될 수 있다.
한편, 제2 헤더(130)는 코어(120)와 연결되며, 내부에 공간이 형성되고 일측이 개구된 제2 바디부(131)를 구비할 수 있다. 제2 헤더(130)는 제2 바디부(131)와 연결되며, 제2 바디부(131)의 내부 기체를 외부로 안내하는 유출구(132)를 구비할 수 있다. 또한, 제2 헤더(130)는 제2 바디부(131)에 연결되며, 높이가 상이하게 형성되는 응축수받이(133)를 구비할 수 있다. 제2 헤더(130)는 제2 바디부(131) 내부에 배치되는 차단판(134)을 포함할 수 있다.
상기와 같은 제2 바디부(131)는 상기에서 설명한 제1 바디부(111)와 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 또한, 제2 바디부(131)는 코어(120)의 일부가 삽입되도록 설치될 수 있으며, 각 쿨링플레이트(121)의 일부가 삽입되도록 설치될 수 있다. 이때, 각 쿨링플레이트(121)의 유로는 제2 바디부(131)의 내부와 연통할 수 있다.
제2 바디부(131)는 내부 벽면에 형성되는 적어도 하나 이상의 제1 배플(131a)을 구비할 수 있다. 이때, 제1 배플(131a)은 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 배플(131a)은 직선의 바 형태로 형성될 수 있다. 이때, 제1 배플(131a)은 제2 바디부(131) 내부의 기체 흐름 방향에 대해서 일정 각도를 형성할 수 있다. 구체적으로 제1 배플(131a)은 제2 바디부(131) 내부의 기체 흐름 방향에 대해서 직각을 형성할 수 있다. 또한, 제1 배플(131a)은 제2 바디부(131) 내부의 기체 흐름 방향에 대해서 예각 또는 둔각을 형성할 수 있다.
제1 배플(131a)은 적어도 일부분이 인입되도록 형성될 수 있다. 특히 제1 배플(131a)의 인입된 부분은 제2 바디부(131) 내부의 기체 흐름 방향을 기준으로 하류측으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 배플(131a)은 기체 흐름 방향을 기준으로 상류로부터 하류측으로 인입되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 배플(131a)은 'V'ㅈ자 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제1 배플(131a)은 'U'자 형태로 형성될 수 있다. 제1 배플(131a)은 'W'자 형태로 형성될 수도 있다. 제1 배플(131a)은 반원, 타원의 일부 등으로 형성될 수 있다. 이때, 제1 배플(131a)의 형상은 상기에 한정되는 것은 아니며, 적어도 일부분이 인입되도록 형성되어 기체의 흐름을 일부 방해하고 일시적으로 저장하도록 형성되는 모든 형태일 수 있다.
응축수받이(133)는 제2 바디부(131)에 연결될 수 있다. 이때, 응축수받이(133)는 제1 배플(131a)에 의하여 응결되는 응축수를 일 영역으로 모을 수 있다. 특히 응축수받이(133)는 자중에 의하여 낙하하는 응축수가 저장되도록 제2 바디부(131)의 하측에 연결될 수 있다.
상기와 같은 응축수받이(133)는 하면이 일 영역으로 경사지도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 응축수받이(133)의 하면은 중앙 부분이 다른 부위보다 낮게 형성될 수 있다. 또한, 응축수받이(133)의 하면은 유출구(132)와 가장 가까운 부분이 다른 부위보다 낮게 형성될 수 있다. 이때, 응축수받이(133)의 하면 중 가장 낮게 형성되는 부분은 다른 부분과 경사를 형성하도록 연결될 수 있다. 특히 상기와 같은 경사를 따라 응축수받이(133)의 하면 중 가장 낮게 형성되는 부분으로 응축수가 모아질 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 응축수받이(133)의 하면은 유출구(132)와 가장 가까운 부분이 가장 낮고 유출구(132)로부터 멀어질수록 높아지도록 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
한편, 차단판(134)은 제2 헤더(130)의 내부 공간에 배치될 수 있다. 이때, 차단판(134)은 다양한 형태로 배치될 수 있다. 예를 들면, 차단판(134)은 제2 바디부(131)의 내부를 가로지르도록 배치될 수 있다. 이때, 차단판(134)은 제2 바디부(131)의 길이 방향과 평행하도록 배치될 수 있다. 또한, 차단판(134)은 제2 바디부(131)의 길이 방향에 대해서 예각을 형성하도록 배치될 수 있다.
차단판(134)은 적어도 일면에 형성되는 제2 배플(135)을 구비할 수 있다. 예를 들면, 제2 배플(135)은 차단판(134)의 상면 또는 하면에 구비될 수 있으며, 차단판(134)의 상면 및 하면에 모두 구비될 수 있다. 이때, 제2 배플(135)은 제1 배플(131a)과 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제2 배플(135)이 차단판(134)의 상면과 하면에 모두 구비되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
기수분리기(100)는 응축수받이(133)에 설치되는 개폐부(140)를 더 포함할 수 있다. 이때, 응축수받이(133)에는 저장된 응축수를 외부로 안내하는 응축수안내부(136)가 구비될 수 있다.
개폐부(140)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 개폐부(140)는 밸브(미표기)를 구비할 수 있다. 또한, 개폐부(140)는 오토트랩(미도시)을 구비할 수 있다. 이때, 개폐부(140)는 응축수안내부(136)에 설치되어 응축수안내부(136)를 자동 또는 수동으로 개폐하는 모든 구조 및 장치를 구비할 수 있다. 상기와 같은 개폐부(140)가 자동으로 개폐하는 구조인 경우 응축수받이(133) 내부의 응축수가 일정량이 되는 경우 작동될 수 있다.
한편, 상기와 같은 기수분리기(100)의 작동을 살펴보면, 기수분리기(100)는 기체를 사용하는 유체기계 또는 장치의 기체가 주입되는 입구 부분에 설치될 수 있다. 이때, 상기와 같은 유체기계 또는 장치는 압축기, 보일러, 터빈, 엔진 등과 같이 기체를 사용하는 장치일 수 있다.
상기와 같이 설치되는 기수분리기(100)는 외부의 기체 공급원과 유입구(112)를 연결하고 상기와 같은 유체기계 또는 장치에 유출구(132)를 연결할 수 있다.
외부의 기체 공급원 또는 유체기계 등이 작동하면 기체는 유입구(112)를 통하여 제1 바디부(111) 내부로 진입할 수 있다. 이후 기체는 제1 바디부(111)와 연결된 각 쿨링플레이트(121) 내부의 유로로 공급되어 제2 바디부(131) 내부로 공급될 수 있다. 이때, 기체는 유로를 통하여 이동하면서 쿨링플레이트(121)의 외기와 열교환하여 온도가 하강할 수 있다. 특히 상기와 같은 경우 쿨링플레이트(121)의 주변에는 별도의 공기유동유닛(미도시)이 설치되어 쿨링플레이트(121)의 주변의 공기를 강제로 대류시킬 수 있다. 이때, 상기 공기유동유닛은 팬 및 모터를 구비할 수 있다. 특히 상기 공기유동유닛은 코어의 쿨링플레이트(121) 사이로 공기가 유동하도록 코어(120) 주변의 공기를 유동시킬 수 있다. 예를 들면 상기 공기유동유닛은 코어(120)가 형성하는 면과 수직한 방향에서 코어(120)의 높이 방향으로 공기 유동을 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 공기유동유닛은 코어(120)가 형성하는 면과 수직한 방향으로 공기의 유동을 발생시킬 수 있다.
상기와 같이 온도가 하강한 기체는 제2 바디부(131)를 통과하여 유출구(132)로 배출될 수 있다. 이때, 기체는 제2 바디부(131)의 제1 배플(131a), 차단판(134) 및 제2 배플(135)에 충돌함으로써 기체 내부에 포함된 수분이 응결될 수 있다.
상기와 같이 응결된 응축수는 제1 배플(131a), 차단판(134) 및 제2 배플(135)의 외면을 따라 자중에 의하여 낙하할 수 있다. 이때, 낙하하는 응축수는 응축수받이(133)에 도달하여 일시적으로 저장될 수 있다.
한편, 응축수받이(133)는 상기에서 설명한 바와 같이 하면이 일 영역으로 경사지도록 형성됨으로써 경사를 따라 응축수가 모일 수 있다. 이때, 응축수는 응축수받이(133)의 가장 낮은 하면에 저장될 수 있다.
상기와 같은 작업은 유체 기계 또는 장치가 작동하는 동안 연속적으로 수행될 수 있다. 이때, 응축수는 지속적으로 응축수받이(133)로 모아질 수 있다.
상기와 같이 응축수가 일정 정도 모아지면, 개폐부(140)를 작동시켜 외부로 응축수안내부(136)를 따라 외부로 배출시킬 수 있다. 구체적으로 개폐부(140)가 상기 밸브를 구비하는 경우 사용자가 상기 밸브를 수동으로 개방하거나 일정 시간 경과 후 자동으로 작동함으로써 응축수안내부(136)를 개방할 수 있다. 또한, 개폐부(140)가 상기 오토트랩을 구비하는 경우 응축수받이(133)의 응측수의 수위가 일정 수위 이상일 때 응축수안내부(136)를 개방함으로써 응축수안내부(136)를 개방할 수 있다. 이후 개폐부(140)가 응축수안내부(136)를 폐쇄하는 작동은 상기와 반대로 수행될 수 있다.
따라서 기수분리기(100)는 각 배플을 구비함으로써 기체 내부에 포함된 수분을 효과적으로 제거할 수 있다. 특히 기수분리기(100)는 수분을 제거한 기체를 유체 기계 또는 장치에 공급함으로써 수분으로 인한 유체 기계 또는 장치의 효율 저하, 고장 등을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라 기수분리기(100)는 간단하면서 부피가 작은 구조를 통하여 기체 내부의 수분을 제거할 수 있으므로 협소한 공간에서 설치가 가능하고, 제작 비용을 절감할 수 있으며 제작 시간을 단축할 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100: 기수분리기
110: 제1 헤더
120: 코어
130: 제2 헤더
131a: 제1 배플
131: 제2 바디부
132: 유출구
133: 응축수받이
134: 차단판
135: 제2 배플
136: 응축수안내부
140: 개폐부

Claims (3)

  1. 외부로부터 기체가 유입되는 제1 헤더;
    상기 제1 헤더와 연결되며, 상기 제1 헤더의 기체가 유동하면서 냉각되는 적어도 한 개 이상의 통과 유로가 형성되는 코어;
    상기 코어와 연결되어 상기 유로를 통과하는 상기 기체가 외부로 안내되는 제2 헤더;를 포함하고,
    상기 제2 헤더의 내부 벽멱에는 상기 기체의 수분을 제거하는 적어도 하나 이상의 제1 배플이 설치되는 기수분리기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 헤더는,
    일측이 개구되며 내부에 공간이 형성되고, 상기 적어도 하나 이상의 제1 배플이 형성되는 제2 바디부;
    상기 제2 바디부에 연결되며, 응축된 상기 수분이 일 영역으로 모아지도록 형성되는 응축수받이;를 구비하는 기수분리기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 헤더는 내부 공간에 배치되는 차단판;을 구비하는 기수분리기.
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