KR20230024708A - 기액분리기 및 이를 구비한 연료전지 시스템 - Google Patents

기액분리기 및 이를 구비한 연료전지 시스템 Download PDF

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장희중
원재영
우형석
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 기액분리기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기액분리기는, 외관을 형성하고, 기체가 유입되는 입구와 기체 또는 응축수가 배출되는 출구가 형성된 하우징; 및 상기 하우징 내부에 배치되고, 표면에 복수의 홀이 형성되고, 상기 입구와 연결되는 내부공간이 형성되며, 상기 입구로 유입된 기체로부터 수분을 분리하는 기액분리부; 및 상기 하우징과 상기 기액분리부의 사이에 배치되고, 상기 하우징의 내벽에서 응축된 물을 상기 출구 측으로 안내하는 집수부를 포함할 수 있다. 그 외에 다양한 실시예들이 가능하다.

Description

기액분리기 및 이를 구비한 연료전지 시스템{GAS-LIQUID SEPARATOR AND FUEL CELL SYSTEM THEREWITH}
본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 표면에 복수의 홀이 형성된 기액분리부를 구비한 기액분리기를 포함하는 연료전지 시스템에 관한 것이다.
연료전지 시스템(Fuel cell system)은, 탄화수소 계열의 물질, 예컨대, 메탄올, 에탄올, 천연가스 등에 포함되어 있는 수소를, 산소와 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 발전 시스템이다.
일반적인 연료전지 시스템은, 선행기술 1(한국공개특허공보 제10-2012-0071288호)와 유사하게, 수소 원자를 포함하는 연료를 수소 가스로 전환개질(reforming)하는 연료처리장치와, 연료처리장치로부터 공급되는 수소 가스를 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 스택(stack)을 구비한다. 또한, 연료전지 시스템은, 스택을 냉각하고, 열을 회수하기 위한 열교환기 및 냉각수배관, 생산된 직류전원을 교류전원으로 변환하는 전력변환장치 등을 더 구비할 수 있다.
또한, 연료전지 시스템은, 시스템 내를 유동하는 가스(예: 공기 또는 개질가스)로부터 액체(예: 물)를 분리하는 기액분리기를 더 구비할 수 있다.
한편, 탄화수소계열의 연료가 개질되는 과정에서 다량의 수분을 함유하게 되고 상기 수분이 적정량 이상일 경우 오히려 연료전지 시스템의 효율을 저하될 우려가 있다. 따라서, 스택에 유입되는 개질가스에 함유된 수분의 일정량을 제거할 필요가 있다.
또한, 스택에서 반응 후 토출되는 양극배출가스(anode off gas, AOG)에도 다량의 수분이 함유되어 있어 개질기에서의 연소효율을 높이기 위해 회수되는 양극배출가스(AOG)에 함유된 수분을 제거할 필요가 있다.
따라서, 연료전지 시스템의 효율 향상시키기 위해서 기액분리기의 효율 향상에 대한 연구가 필요하다.
KR 10-2012-0071288 A
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 목적은, 기액 분리 효율이 향상된 기액분리기를 구비한 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은, 기체와 액체 분리 시 소음이 저감된 기액분리기를 구비한 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기액분리기는, 외관을 형성하고, 기체가 유입되는 입구와 기체 또는 응축수가 배출되는 출구가 형성된 하우징; 및 상기 하우징 내부에 배치되고, 표면에 복수의 홀이 형성되고, 상기 입구와 연결되는 내부공간이 형성되며, 상기 입구로 유입된 기체로부터 수분을 분리하는 기액분리부; 및 상기 하우징과 상기 기액분리부의 사이에 배치되고, 상기 하우징의 내벽에서 응축된 물을 상기 출구 측으로 안내하는 집수부를 포함할 수 있다.
상기 하우징은, 상기 하우징의 상부를 형성하고, 기체가 배출되는 제1 출구가 형성되는 제1 하우징; 및 상기 하우징의 하부를 형성하고, 응축수가 배출되는 제2 출구가 형성되는 제2 하우징을 포함할 수 있다.
상기 제2 하우징의 바닥면에 배치되고, 상기 제2 출구를 향하여 하측으로 경사진 가이드판을 포함할 수 있다.
상기 기액분리부는, 상기 제1 하우징 내부에 배치되는 제1 기액분리부와, 상기 제2 하우징 내부에 배치되는 제2 기액분리부를 포함하고, 상기 제2 기액분리부에 형성되는 홀의 크기는, 상기 제1 기액분리부에 형성되는 홀의 크기보다 클 수 있다.
상기 하우징은, 내측으로 각각 돌출되고, 서로 이격되도록 배치되어 그 사이에 공간을 형성하는 한 쌍의 스페이서를 포함하고, 상기 한 쌍의 스페이서는, 상기 하우징의 내둘레면을 따라 여러 쌍 구비되고, 상기 집수부는, 반경방향으로 돌출되어 상기 공간에 삽입되는 돌기를 포함할 수 있다.
상기 집수부는, 상기 기액분리부가 관통하는 홀이 형성되고, 상기 집수부의 홀의 직경은, 상기 집수부와 상기 기액분리부 사이에 간격이 형성되도록 상기 기액분리부의 직경보다 클 수 있다.
상기 출구는, 상기 하우징의 바닥면에 형성되고, 상기 출구와 연결되고, 상기 하우징의 바닥면을 향해 벤딩된 배출관을 포함할 수 있다.
상기 입구 및 상기 기액분리부를 연결하고, 하측으로 벤딩된 유입관을 포함할 수 있다.
상기 집수부는, 하측으로 갈수록 외경이 점차 감소하도록 형성될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 가스에 포함된 수분이 기액분리부로 유입되어 1차적으로 응축되고, 상기 기액분리부를 빠져나온 가스에 포함된 수분이 하우징 내에서 2차적으로 응축되어 기액 분리 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 기액분리기로 유입된 가스의 압력이 기액분리부의 표면에 형성된 복수의 홀에 의해 분산되어 소음이 저감되는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료처리장치의 구성에 대한 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료전지 시스템에 대한 구성도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 기액분리기의 내부가 투시된 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 기액분리기의 내부가 투시된 측면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 기액분리기를 A-A'선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 기액분리기의 내부가 투시된 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 기액분리기의 내부가 투시된 측면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 기액분리기를 B-B'선을 따라 자른 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료처리장치의 구성에 대한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 연료처리장치(10)는, 탈황기(110), 버너(120), 증기발생기(130), 개질기(140), 제1 반응기(150) 및/또는 제2 반응기(160)를 포함할 수 있다. 연료처리장치(10)는, 적어도 하나의 믹서(111, 112)를 더 포함할 수 있다.
탈황기(110)는, 연료 가스에 포함된 황 화합물을 제거하는 탈황공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 탈황기(110)는 내부에 흡착제를 구비할 수 있다. 이때, 탈황기(110)의 내부를 통과하는 연료 가스에 포함된 황 화합물이 흡착제에 흡착될 수 있다.
흡착제는, 금속 산화물, 제올라이트(Zeolite), 활성탄소(activated carbon) 등으로 구성될 수 있다.
탈황기(110)는, 연료 가스에 포함된 이물질을 제거하는 필터를 더 포함할 수 있다.
버너(120)는, 개질기(140)에서의 개질 반응이 촉진되도록, 개질기(140)에 열을 공급할 수 있다. 예를 들어, 탈황기(110)로부터 토출된 연료 가스와 외부에서 유입된 공기가 제1 믹서(111)에서 혼합되어 버너(120)에 공급될 수 있다. 이때, 버너(120)는, 연료 가스와 공기가 혼합된 혼합 가스를 연소시켜 연소열을 발생시킬 수 있다. 이때, 버너(120)에서 공급되는 열에 의해, 개질기(140)의 내부온도가 적정 온도(예: 800℃)로 유지될 수 있다.
한편, 혼합 가스의 연소에 의해 버너(120)에서 생성되는 배기가스는, 연료처리장치(10)의 외부로 배출될 수 있다.
증기발생기(130)는, 물을 기화시켜 수증기로 배출할 수 있다. 예를 들어, 증기발생기(130)는, 버너(120)에서 생성되는 배기가스, 제1 반응기(150) 및/또는 제2 반응기(160)로부터 열을 흡수하여, 물을 기화시킬 수 있다.
증기발생기(130)는, 제1 반응기(150), 제2 반응기(160) 및/또는 버너(120)에서 배출되는 배기가스가 유동하는 배관에 인접하여 배치될 수 있다.
개질기(140)는, 촉매를 이용하여, 황 화합물이 제거된 연료 가스로부터 수소 가스를 생성하는 개질 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 탈황기(110)로부터 토출된 연료 가스와 증기발생기(130)로부터 토출된 수증기가 제2 믹서(112)에서 혼합되어 개질기(140)에 공급될 수 있다. 이때, 개질기(140)에 공급된 연료 가스와 수증기가 개질기(140) 내에서 개질 반응하는 경우, 수소 가스가 생성될 수 있다.
제1 반응기(150)는, 개질기(140)에서 토출되는 가스에 포함된 성분 중, 개질 반응에 의해 생성되는 일산화탄소를 저감할 수 있다. 예를 들어, 개질기(140)에서 토출되는 가스에 포함된 일산화탄소가 제1 반응기(150) 내부에서 수증기와 반응하여, 이산화탄소와 수소가 생성될 수 있다. 이때, 제1 반응기(150)의 내부온도는, 개질기(140)의 내부온도보다 낮고, 상온보다 높은 온도(예: 200℃)일 수 있다.
제1 반응기(150)는, 쉬프트 반응기(shift reactor)로 명명될 수 있다.
제2 반응기(160)는, 제1 반응기(150)로부터 토출되는 가스에 포함된 성분 중, 잔존하는 일산화탄소를 저감할 수 있다. 예를 들어, 제1 반응기(150)에서 토출된 가스에 포함된 일산화탄소가 제2 반응기(160) 내부에서 산소와 반응하는 선택적 산화(preferential oxidation, PROX) 반응이 일어날 수 있다.
한편, 선택적 산화 반응의 경우, 다량의 산소가 필요하므로 공기의 추가 공급이 요구되며, 추가 공급된 공기에 의해 수소가 희석되어 스택에 공급되는 수소의 농도가 감소하는 단점이 있다. 따라서, 이러한 단점을 극복하기 위해, 일산화탄소와 수소가 반응하는 선택적 메탄화(selective methanation) 반응이 활용될 수 있다.
한편, 개질기(140), 제1 반응기(150) 및/또는 제2 반응기(160)를 거쳐 연료처리장치(10)에서 토출되는 가스는, 개질가스로 명명될 수 있다.
스택(20)은, 연료처리장치(10)로부터 공급되는 개질가스에 전기화학반응을 일으켜 전기 에너지를 생성할 수 있다.
스택(20)은, 전기화학반응이 일어나는 단일 셀이 적층되어 구성될 수 있다.
단일 셀은, 전해질막을 중심으로 연료극과 공기극이 배치된 막-전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA), 세퍼레이터(separator) 등으로 구성될 수 있다. 막-전극 접합체의 연료극에서는, 수소가 촉매에 의하여 수소이온과 전자로 분리되어 전기가 발생할 수 있고, 막-전극 접합체의 공기극에서는 수소이온과 전자가 산소와 결합하여 물이 생성될 수 있다.
스택(20)은, 전기화학반응 과정에서 발생하는 열을 방열하는 스택 열교환기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 스택 열교환기는, 물을 냉매로 사용하는 열교환기일 수 있다 예를 들어, 스택 열교환기에 공급되는 냉각수가 전기화학반응 과정에서 발생하는 열을 흡수할 수 있고, 흡수된 열에 의해 온도가 상승한 냉각수가 스택 열교환기의 외부로 토출될 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료처리장치를 포함하는 연료전지 시스템에 대한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 연료전지 시스템(1)은, 연료처리부(I), 전력생성부(II), 냉각수순환부(III) 및/또는 열회수부(IV)를 포함할 수 있다.
연료처리부(I)는, 연료처리장치(10), 연료처리장치(10)에 공급되는 연료 가스의 유동을 조절하는 연료밸브(30), 공기를 연료처리장치(10)로 유동시키는 제1 블로워(71) 등을 포함할 수 있다.
전력생성부(II)는, 스택(20a, 20b), 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스의 열교환이 일어나는 개질가스열교환기(21), 스택(20a, 20b)에서 반응하지 않고 배출되는 가스의 열교환이 일어나는 AOG열교환기(22), 스택(20a, 20b)에 공급되는 공기에 수분을 공급하는 가습장치(23), 공기를 스택(20a, 20b)으로 유동시키는 제2 블로워(72) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 스택(20a, 20b)에서 반응하지 않고 배출되는 가스는, 양극배출가스(anode off gas, AOG)로 명명될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 연료전지 시스템(1)이 두 개의 스택(20a. 20b)을 구비하는 것으로 설명하나, 이에 제한되지 않는다.
냉각수순환부(III)는, 연료전지 시스템(1)에서 생성되는 물을 저장하는 물공급탱크(13), 연료처리장치(10)로 물을 유동시키는 물펌프(38), 연료처리장치(10)로 공급되는 물의 유동을 조절하는 물공급밸브(39), 개질가스열교환기(21)로 물을 유동시키는 냉각수펌프(43) 등을 포함할 수 있다.
열회수부(IV)는, 열교환에 사용되는 물을 저장하는 열회수탱크(15), 열회수탱크(15)에 저장된 물을 열회수탱크(15) 외부로 유동시키는 온수펌프(48) 등을 포함할 수 있다.
연료밸브(30)는, 연료처리장치(10)에 공급되는 연료 가스가 유동하는 연료공급유로(101)에 배치될 수 있다. 연료밸브(30)의 개도 정도에 대응하여, 연료처리장치(10)에 공급되는 연료 가스의 유량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 연료밸브(30)는, 연료처리장치(10)에 대한 연료 가스의 공급이 중단되도록, 연료공급유로(101)을 차단할 수 있다.
연료공급유로(101)에는, 연료공급유로(101) 내에 유동하는 연료 가스의 유량을 검출하는 제1 연료유량계(51)가 배치될 수 있다.
제1 블로워(71)는, 제1 외부공기유입유로(201) 및 연료측 공기공급유로(202)에 연결될 수 있다. 제1 블로워(71)는, 제1 외부공기유입유로(201)를 통해 외부에서 유입되는 공기를, 연료측 공기공급유로(202)를 통해 연료처리장치(10)로 유동시킬 수 있다.
연료측 공기공급유로(202)를 통해 연료처리장치(10)에 유입되는 공기는, 연료처리장치(10)의 버너(120)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 연료처리장치(10)에 유입되는 공기는, 탈황기(110)에서 토출된 연료 가스와 제1 믹서(111)에서 혼합되어 버너(120)에 공급될 수 있다.
제1 외부공기유입유로(201)에는, 공기에 포함된 먼지 등의 이물질을 제거하는 공기필터(91) 및/또는 공기의 유동 방향을 제한하는 제1 공기측 체크밸브(81)가 배치될 수 있다.
연료처리부(I)는, 탈황기(110)에서 토출된 연료 가스가 개질기(140)로 유동하는 제1 내부가스유로(102)를 포함할 수 있다. 제1 내부가스유로(102)에는, 비례제어밸브(31), 개질기(140)로 유입되는 연료 가스의 유동을 조절하는 내부연료밸브(32), 내부가스유로(102) 내에 유동하는 연료 가스의 유량을 검출하는 제2 연료유량계(52), 내부가스유로(102) 내에 유동하는 연료 가스의 유동 방향을 제한하는 연료측 체크밸브(83), 및/또는 황검출장치(94)가 배치될 수 있다.
비례제어밸브(31)는, 탈황기(110)에서 토출되어 개질기(140)로 유동하는 연료 가스의 유량, 압력 등을, 전기제어 방식으로 내/외부 피드백을 통해 조절할 수 있다.
황검출장치(94)는, 탈황기(110)에서 토출된 연료 가스에 포함된 황을 검출할 수 있다. 황검출장치(94)는, 탈황기(110)의 흡착제에 의해 제거되지 않은 황 화합물에 반응하여 색이 변하는 지시제를 포함할 수 있다. 여기서, 지시제는, 페놀프탈레인(phenolphthalein), 몰리브덴 화합물 등을 포함할 수 있다.
연료처리부(I)는, 탈황기(110)에서 토출된 연료 가스가 버너(120)로 유동하는 제2 내부가스유로(103)를 포함할 수 있다. 버너(120)는, 제2 내부가스유로(103)를 통해 유입되는 연료 가스를 연소에 사용할 수 있다.
제1 내부가스유로(102)와 제2 내부가스유로(103)는, 서로 연통될수 있다.
연료처리장치(10)는, 물공급탱크(13)에서 토출된 물이 유동하는 물공급유로(303)에 연결될 수 있다. 물공급유로(303)에는, 물펌프(38), 물의 유동을 조절하는 물공급밸브(39) 및/또는 물공급유로(303) 내에 유동하는 물의 유량을 검출하는 물유량계(54)가 배치될 수 있다.
연료처리장치(10)의 버너(120)에서 생성되는 배기가스는, 배기가스토출유로(210)를 통해 연료처리장치(10)에서 토출될 수 있다.
연료처리장치(10)는, 개질가스토출유로(104)에 연결될 수 있다. 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스는, 개질가스토출유로(104)를 통해 유동할 수 있다.
개질가스토출유로(104)는, 개질가스의 열교환이 일어나는 개질가스열교환기(21)에 연결될 수 있다. 개질가스토출유로(104)에는, 개질가스열교환기(21)에 유입되는 개질가스의 유동을 조절하는 개질가스밸브(33)가 배치될 수 있다.
개질가스토출유로(104)는, 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스가 연료처리장치(10)로 유동하는 바이패스유로(105)와 연통될 수 있다. 바이패스유로(105)는, 연료처리장치(10)에 연결될 수 있다. 바이패스유로(105)를 통해 연료처리장치(10)에 유입되는 개질가스는, 버너(120)의 연소를 위한 연료로 사용될 수 있다. 바이패스유로(105)에는, 연료처리장치(10)에 유입되는 개질가스의 유동을 조절하는 바이패스밸브(34)가 배치될 수 있다.
개질가스열교환기(21)는, 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스가 유동하는 개질가스토출유로(104)에 연결될 수 있다. 개질가스열교환기(21)는, 물공급탱크(13)에서 토출된 물이 유동하는 냉각수공급유로(304)에 연결될 수 있다. 개질가스열교환기(21)는, 개질가스토출유로(104)를 통해 유입되는 개질가스와, 냉각수공급유로(304)를 통해 공급되는 물을 열교환할 수 있다.
냉각수공급유로(304)에는, 물공급탱크(13)에 저장된 물을 개질가스열교환기(21)로 유동시키는 냉각수펌프(43), 및/또는 냉각수공급유로(304) 내에 유동하는 물의 유량을 검출하는 냉각수유량계(56)가 배치될 수 있다.
개질가스열교환기(21)는, 스택가스공급유로(106)에 연결될 수 있다 개질가스열교환기(21)에서 토출된 개질가스는, 스택가스공급유로(106)를 통해 스택(20a, 20b)으로 유동할 수 있다.
스택가스공급유로(106)에는, 개질가스에 포함된 수분의 양을 조절하는 개질가스 수분제거장치(61)가 배치될 수 있다. 개질가스 수분제거장치(61)로 유입된 개질가스는, 수분이 제거된 후 개질가스 수분제거장치(61)에서 토출될 수 있다.
개질가스 수분제거장치(61)에서 생성된 응축수는, 개질가스 수분제거장치(61)에서 토출되어, 제1 물회수유로(309)로 유동할 수 있다. 제1 물회수유로(309)에는, 물의 유동을 조절하는 제1 물회수밸브(44)가 배치될 수 있다.
스택(20a. 20b)은, 스택가스공급유로(106)를 통해 유입되는 개질가스에 전기화학반응을 일으켜 전기 에너지를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 연료전지 시스템(1)이 복수의 스택(20a. 20b)을 구비하는 경우, 제1 스택(20a)에서 반응하지 않고 토출되는 개질 가스는 제2 스택(20b)에서 추가적으로 전기화학반응을 일으킬 수 있다.
제2 블로워(72)는, 제1 외부공기유입유로(201)와 연통된 제2 외부공기유입유로(203)와, 스택측 공기유입유로(204)에 연결될 수 있다. 제2 외부공기유입유로(203)는, 공기필터(91)의 후단에 연결될 수 있다. 제2 블로워(72)는, 제2 외부공기유입유로(203)를 통해 유입되는 공기를, 스택측 공기유입유로(204)를 통해 스택(20) 측으로 유동시킬 수 있다.
제2 외부공기유입유로(203)에는, 공기의 유동 방향을 제한하는 제2 공기측 체크밸브(82)가 배치될 수 있다.
스택측 공기유입유로(204)에는, 스택측 공기유입유로(204) 내에 유동하는 공기의 유량을 검출하는 공기유량계(53)가 배치될 수 있다.
가습장치(23)는, 스택측 공기유입유로(204)를 통해 유입되는 공기에 수분을 공급할 수 있고, 수분이 포함된 공기를 스택측 공기공급유로(205)를 통해 토출할 수 있다.
스택측 공기공급유로(205)에는, 스택(20)으로 공급되는 공기의 유동을 조절하는 스택측 공기공급밸브(36)가 배치될 수 있다.
스택측 공기공급유로(205)는, 스택(20a. 20b)에 각각 대응하는 개별공급유로(206, 207)에 연결될 수 있다. 스택측 공기공급유로(205)를 통해 유동하는 공기는, 개별공급유로(206, 207)를 통해 스택(20a. 20b)으로 공급될 수 있다.
복수의 스택(20a. 20b)은, 가스연결유로(107)에 의해 서로 연결될 수 있다. 제1 스택(20a)에서 반응하지 않고 토출되는 개질 가스는, 가스연결유로(107)를 통해 제2 스택(20b)으로 유입될 수 있다.
가스연결유로(107)에는, 개질가스가 제1 스택(20a)을 통과하는 동안 응축되어 생성된 물을 제거하는 추가수분제거장치(62)가 배치될 수 있다.
추가수분제거장치(62)에서 생성된 물은, 추가수분제거장치(62)에서 토출되어, 제2 물회수유로(310)로 유동할 수 있다. 제2 물회수유로(310)에는, 물의 유동을 조절하는 제2 물회수밸브(45)가 배치될 수 있다. 제2 물회수유로(310)는, 제1 물회수유로(309)에 연결될 수 있다.
스택(20a. 20b)에서 반응하지 않고 토출되는 양극배출가스(AOG)는, 스택가스토출유로(108)를 통해 유동할 수 있다.
AOG열교환기(22)는, 스택(20a. 20b)에서 토출된 양극배출가스(AOG)가 유동하는 스택가스토출유로(108)에 연결될 수 있다. AOG열교환기(22)는, 열회수탱크(15)에서 토출된 물이 유동하는 온수공급유로(313)에 연결될 수 있다. AOG열교환기(22)는, 스택가스토출유로(108)를 통해 유입되는 양극배출가스(AOG)와, 온수공급유로(313)를 통해 공급되는 물을 열교환할 수 있다.
온수공급유로(313)에는, 열회수탱크(15)에 저장된 물을 AOG열교환기(22)로 유동시키는 온수펌프(48) 및/또는 온수공급유로(313) 내에 유동하는 물의 유량을 검출하는 온수유량계(55)가 배치될 수 있다.
AOG열교환기(22)는, AOG공급유로(109)에 연결될 수 있고, AOG공급유로(109)를 통해 열교환된 양극배출가스(AOG)를 토출할 수 있다. AOG열교환기(22)에서 토출된 양극배출가스(AOG)는, AOG공급유로(109)를 통해 연료처리장치(10)로 유동할 수 있다. AOG공급유로(109)를 통해 연료처리장치(10)에 공급된 양극배출가스(AOG)는, 버너(120)의 연소를 위한 연료로 사용될 수 있다.
AOG공급유로(109)에는, 양극배출가스(AOG)에 포함된 수분의 양을 조절하는 AOG 수분제거장치(63) 및/또는 연료처리장치(10)로 공급되는 양극배출가스(AOG)의 유동을 조절하는 AOG밸브(35)가 배치될 수 있다. AOG 수분제거장치(63)로 유입된 양극배출가스(AOG)는, 수분이 제거된 후 AOG 수분제거장치(63)에서 토출될 수 있다.
AOG 수분제거장치(63)에서 생성된 응축수는, AOG 수분제거장치(63)에서 토출되어, 제3 물회수유로(311)를 통해 유동할 수 있다. 제3 물회수유로(311)에는, 물의 유동을 조절하는 제3 물회수밸브(46)가 배치될 수 있다. 제3 물회수유로(311)는, 제1 물회수유로(309)에 연결될 수 있다.
스택측 공기토출유로(211)는, 스택(20a. 20b)에 각각 대응하는 개별토출유로(208, 209)에 연결될 수 있다. 스택(20a, 20b)에서 토출된 공기는, 개별토출유로(208, 209)를 통해 스택측 공기토출유로(211)로 유동할 수 있다. 이때, 스택측 공기토출유로(211)를 통해 유동하는 공기는, 스택(20a, 20b)에서 일어나는 전기화학반응에 의해 생성되는 수분을 포함할 수 있다.
스택측 공기토출유로(211)에는, 스택(20)에서 배출되는 공기의 유동을 조절하는 스택측 공기토출밸브(37)가 배치될 수 있다.
스택측 공기토출유로(211)는, 가습장치(23)에 연결될 수 있다. 가습장치(23)는, 스택측 공기토출유로(211)를 통해 공급되는 공기에 포함된 수분을 이용하여, 스택(20)으로 유동하는 공기에 수분을 공급할 수 있다. 스택측 공기토출유로(211)를 통해 가습장치(23)에 공급된 공기는, 가습장치(23)를 거쳐 가습장치토출유로(212)로 토출될 수 있다.
물공급탱크(13)는, 물유입유로(301)에 연결될 수 있고, 물유입유로(301)를 통해 공급되는 물을 저장할 수 있다. 물유입유로(301)에는, 외부에서 공급되는 물에 포함된 이물질을 제거하는 제1 액체필터(92) 및/또는 물공급탱크(13)에 유입되는 물의 유동을 조절하는 물유입밸브(41)가 배치될 수 있다.
물공급탱크(13)는, 물배출유로(302)에 연결될 수 있고, 물배출유로(302)를 통해 물공급탱크(13)에 저장된 물 중 적어도 일부를 외부로 배출할 수 있다. 물배출유로(302)에는, 물공급탱크(13)에서 배출되는 물의 유동을 조절하는 물배출밸브(42)가 배치될 수 있다.
물공급탱크(13)는, 물저장유로(308)에 연결될 수 있고, 물저장유로(308)를 통해 유동하는 물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 개질가스 수분제거장치(61), 추가수분제거장치(62), AOG 수분제거장치(63) 및/또는 공기 수분제거장치(64)에서 토출되어 제3 물회수유로(311)를 통해 유동하는 물이, 물저장유로(308)를 거쳐 물공급탱크(13)로 유입될 수 있다. 물저장유로(308)에는, 물공급탱크(13)로 회수되는 물에 포함된 이물질을 제거하는 제2 액체필터(93)가 배치될 수 있다.
물공급탱크(13)에 저장된 물 중 적어도 일부는, 냉각수펌프(43)에 의해 개질가스열교환기(21)로 유동할 수 있고, 개질가스열교환기(21)에서 개질가스와 열교환될 수 있다. 개질가스열교환기(21)에서 토출된 물은, 스택물공급유로(305)를 통해 스택(20a, 20b)으로 유입될 수 있다.
스택물공급유로(305)를 통해 스택(20a, 20b)으로 유입된 물은, 스택(20a, 20b)을 냉각할 수 있다. 스택(20a, 20b)으로 유입된 물은, 스택(20a, 20b)에 포함된 스택 열교환기(미도시)를 따라 유동할 수 있고, 스택(20a, 20b)에서 일어나는 전기화학반응에 의해 발생하는 열을 흡수할 수 있다.
복수의 스택(20a. 20b)은, 물연결유로(306)에 의해 연결될 수 있다. 제1 스택(20a)에서 토출되는 물은, 물연결유로(306)를 통해 제2 스택(20b)으로 유입될 수 있다.
스택(20a, 20b)에서 토출되는 물은, 스택물토출유로(307)를 통해 냉각수열교환기(24)로 유입될 수 있다. 냉각수열교환기(24)는, 스택(20a, 20b)에서 토출된 물과, 열회수탱크(15)에서 토출된 물을 열교환할 수 있다. 스택(20a, 20b)에서 토출된 물은, 냉각수열교환기(24)를 거쳐 물저장유로(308)로 유동할 수 있다.
온수펌프(48)에 의해 열회수탱크(15)에서 토출된 물은, 온수공급유로(313)를 거쳐 AOG열교환기(22)로 유입될 수 있다. AOG열교환기(22)에서 양극배출가스(AOG)와 열교환된 물은, 제1 온수순환회로(314)로 토출될 수 있다.
공기열교환기(25)는, 가습장치(23)에서 토출된 공기가 유동하는 가습장치토출유로(212)에 연결될 수 있다. 공기열교환기(25)는, AOG열교환기(22)에서 토출된 물이 유동하는 제1 온수순환회로(314)에 연결될 수 있다. 공기열교환기(25)는, 가습장치토출유로(212)을 통해 유입되는 공기와 제1 온수순환회로(314)를 통해 유입되는 물을 열교환할 수 있다.
공기열교환기(25)에서 열교환된 공기는, 공기배출유로(213)를 통해 공기열교환기(25)에서 토출될 수 있다. 공기배출유로(213)는 배기가스토출유로(210)와 연통될 수 있고, 배기가스토출유로(210)에 유동하는 배기가스와 공기배출유로(213)에 유동하는 공기가 혼합될 수 있다.
공기배출유로(213)에는, 공기 수분제거장치(64)가 배치될 수 있다. 공기 수분제거장치(64)는, 외부로 배출되는 공기에 포함된 수분의 양을 조절할 수 있다. 공기 수분제거장치(64)로 유입된 공기는, 수분이 제거된 후 공기 수분제거장치(64)에서 토출될 수 있다.
공기 수분제거장치(64)에서 생성된 응축수는, 공기 수분제거장치(64)에서 토출되어 제4 물회수유로(312)를 통해 유동할 수 있다. 제4 물회수유로(312)에는, 물의 유동을 조절하는 제4 물회수밸브(47)가 배치될 수 있다. 제4 물회수유로(312)는, 물저장유로(308)에 연결될 수 있다.
공기열교환기(25)에서 열교환된 물은, 제2 온수순환유로(315)을 통해 공기열교환기(25)에서 토출될 수 있다. 공기열교환기(25)에서 토출된 물은, 제2 온수순환유로(315)을 통해 냉각수열교환기(24)로 유입될 수 있다.
냉각수열교환기(24)는, 스택물토출유로(307)를 통해 유입되는 물과, 제2 온수순환유로(315)를 통해 유입되는 물을 열교환할 수 있다.
배기열교환기(26)는, 배기가스가 유동하는 배기가스토출유로(210)에 연결될 수 있다. 배기열교환기(26)는, 냉각수열교환기(24)에서 토출된 물이 유동하는 제3 온수순환유로(316)에 연결될 수 있다. 배기열교환기(26)는, 배기가스토출유로(210)를 통해 유입되는 배기가스와, 제3 온수순환유로(316)를 통해 유입되는 물을 열교환할 수 있다.
배기열교환기(26)에서 열교환된 배기가스는 배기유로(214)로 토출될 수 있고, 배기유로(214)에 유동하는 배기가스는 외부로 배출될 수 있다.
배기열교환기(26)에서 열교환된 물은, 온수회수유로(317)로 토출될 수 있고, 온수회수유로(317)에 유동하는 물은 열회수탱크(15)로 유입될 수 있다.
한편, 연료전지 시스템(1)은, 적어도 하나의 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부는, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세서는 CPU(central processing unit)과 같은 일반적인 프로세서일 수 있다. 물론, 프로세서는 ASIC과 같은 전용 장치(dedicated device)이거나 다른 하드웨어 기반의 프로세서일 수 있다.
제어부는, 연료전지 시스템(1)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부는, 연료전지 시스템(1)에 구비된 각 구성과 연결될 수 있고, 각 구성과 상호 간에 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 연료전지 시스템(1)에 구비된 각 구성으로부터 수신되는 신호를 처리할 수 있고, 신호를 처리한 결과에 따른 제어 신호를 연료전지 시스템(1)에 구비된 각 구성에 송신할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 기액분리기의 내부가 투시된 사시도이다. 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 기액분리기의 내부가 투시된 측면도이다. 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 기액분리기를 A-A'선을 따라 자른 단면도이다.
기액분리기(60)란, 가스(예: 공기 또는 개질가스 등과 같은 기상상태의 유체)에 포함된 수분(예: 물 등과 같은 액상상태의 유체)를 상기 가스와 수분으로 분리하는 장치일 수 있다.
여기서, 기액분리기(60)란, 전술한 개질가스 수분제거장치(61), 추가 수분제거장치(62), AOG 수분제거장치(63) 또는 공기 수분제거장치(64)를 지칭하는 용어로 사용될 수 있다.
이하, 도 3 내지 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기액분리기의 구조를 설명한다.
기액분리기(60)는, 기액분리기(60)의 외관을 형성하는 하우징(600), 하우징(600) 내부에 배치되고 표면에 복수의 홀이 형성되어 기체와 액체가 분리되는 기액분리부(620) 및 하우징(600)의 내벽에서 응축된 물을 하우징(600)의 내측 하부로 안내하는 집수부(630)를 포함할 수 있다.
하우징(600)은, 전체적으로 원통(Cylinder) 형상으로 형성될 수 있다. 하우징(600)에는, 기체가 유입되는 입구(610)와, 하우징(600) 내부에서 분리된 기체와 응축수가 배출되는 출구(612)가 형성될 수 있다.
하우징(600)은, 하우징(600)의 상부를 형성하고 기체가 배출되는 제1 출구(613)가 형성되는 제1 하우징(601)과, 하우징(600)의 하부를 형성하고 응축수가 배출되는 제2 출구(614)가 형성되는 제2 하우징(602)을 포함할 수 있다.
제2 하우징(602)은, 내측으로 돌출 형성된 스페이서(603)를 구비할 수 있다. 스페이서(603)는, 상하방향으로 길게 연장될 수 있다. 스페이서(603)는 한 쌍으로 구비되고, 각각의 스페이서(603)는 서로 이격 배치될 수 있다. 한 쌍의 스페이서(603) 사이에는 집수부(630)의 돌기(633, 도 3 참조)가 삽입되는 공간(603g)이 형성될 수 있다. 한 쌍의 스페이서(603)는, 제2 하우징(602)의 내둘레를 따라 복수의 쌍으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 한 쌍의 스페이서(603)는, 제2 하우징(602)의 내둘레면을 따라 120도 간격으로 이격 배치되도록 총 3쌍으로 구비될 수 있다.
입구(610)는, 제1 하우징(601)의 둘레면에 형성될 수 있다. 입구(610)는 제1 하우징(601)의 둘레면을 관통하여 기액분리부(620)에 연결될 수 있다.
제1 출구(613)는, 제1 하우징(601)의 상면에 형성될 수 있다. 제1 출구(613)는 제1 하우징(601)의 내부공간과 연통될 수 있다. 하우징(600) 내부에서 수분과 분리된 기체는 제1 출구(613)를 통해 배출될 수 있다.
제2 출구(614)는, 제2 하우징(602)의 둘레면에 형성될 수 있다. 제2 출구(614)는 제2 하우징(602)의 내부공간과 연통될 수 있다. 제2 출구(614)는, 후술하는 가이드판(640)보다 상측에 위치할 수 있다.
기액분리부(602)는 전체적으로 원통(Cylinder) 형상으로 형성될 수 있다. 기액분리부(620)는, 제1 하우징(601) 내부에 배치되는 제1 기액분리부(621)와, 제2 하우징(602) 내부에 배치되는 제2 기액분리부(622)를 포함할 수 있다.
제1 기액분리부(621)의 하부에는, 집수부(630)에서 집수된 응축수를 제2 기액분리부(622)로 안내하는 응축수 입구(623)가 형성될 수 있다.
제1 기액분리부(621)와 제2 기액분리부(622)의 표면에는, 복수의 홀(621h, 622h)이 형성될 수 있다. 따라서, 복수의 홀(621h, 622h)에 의해 입구(610)로 유입된 기체의 압력이 분산됨에 따라 기체 압력에 따른 소음이 저감될 수 있다.
구체적으로, 제1 기액분리부(621)의 표면에는 제1 홀(621h)이 형성될 수 있다. 제2 기액분리부(622)의 표면에는 제2 홀(622h)이 형성될 수 있다.
제1 홀(621h)의 크기는, 제2 홀(622h)의 크기보다 작을 수 있다. 제1 홀(621h)의 개수는, 제2 홀(622h)의 개수보다 많을 수 있다.
집수부(630)는, 하우징(600)과 기액분리부(620)의 사이에 배치될 수 있다. 집수부(630)는 제2 하우징(602)에 배치될 수 있다. 집수부(630)의 중앙에는, 기액분리부(620)가 관통하는 홀이 형성될 수 있다. 집수부(630)는, 전체적으로 깔때기(funnel) 형상으로 형성될 수 있다.
집수부(630)는, 동일 직경으로 상하방향으로 연장된 고정부(631)와, 고정부(631)로부터 하측으로 연장된 테이퍼부(632)를 포함할 수 있다.
고정부(631)의 외둘레면에는, 반경방향으로 돌출된 돌기(633)가 형성될 수 있다. 따라서, 한 쌍의 스페이서(603)가 형성한 공간(603g)에 돌기(633)가 삽입되어 집수부(630)를 제2 하우징(602)에 안정적으로 고정할 수 있다. 돌기(633)는, 스페이서(603)의 쌍(pair) 개수에 대응하는 개수로 형성될 수 있다. 예를 들면, 스페이서(603)가 3 쌍으로 형성된 경우, 돌기(633) 또한 3개가 형성될 수 있다.
한 쌍의 스페이서(603)와 돌기(633)의 결합에 따라 제2 하우징(602)과 집수부(630) 사이에는 갭(g1)이 형성될 수 있다. 갭(g1)의 크기는, 제1 하우징(601)의 내벽에서 응축된 응축수가 갭(g1)을 통해 제2 하우징(602)으로 이동할 수 없을 정도로 형성될 수 있다.
테이퍼부(632)는, 하측으로 갈수록 직경이 점차 작아지도록 형성될 수 있다. 따라서, 테이퍼부(632)는, 제1 하우징(601)의 내벽에서 응축된 응축수를 제2 하우징(602)으로 안내할 수 있다.
기액분리기(60)는, 제2 하우징(602)의 바닥면에 배치되고, 제2 출구(614)를 향하여 하측으로 경사진 가이드판(640)을 포함할 수 있다.
이하, 기액분리기(60)에서의 기체와 수분의 유동에 대해서 설명한다.
입구(610)를 통해 하우징(600) 내부로 유입된 공기는, 제1 기액분리부(621)와 제2 기액분리부(622)를 따라 유동할 수 있다.
제1 기액분리부(621)에는, 수분이 다소 적은 기체가 유입되며, 기체에 포함된 수분은 제1 기액분리부(621)의 내벽에서 응축되어 제2 기액분리부(622)로 유입되고, 기체는 제1 홀(621h)을 통해 제1 하우징(601) 내부로 배출될 수 있다. 제1 하우징(601) 내부로 배출된 기체에 포함된 수분은, 제1 하우징(601)의 내외부의 온도차에 의해 응축되어 집수부(630)로 집수된 뒤 응축수 입구(623)를 통해 제2 기액분리부(622)로 유입되고, 제1 하우징(601) 내 기체는 제1 출구(613)를 통해 기액분리기(60) 외부로 배출될 수 있다.
제2 기액분리부(622)에는, 수분이 다소 높은 기체가 유입되며, 기체에 포함된 수분의 일정량은 제2 기액분리부(622)의 내벽에서 응축되어 제2 홀(622h)을 통해 제2 하우징(602) 내부로 배출되어 축적되고, 기체는 제2 홀(622h)을 통해 제2 하우징(602) 내부로 배출될 수 있다. 제2 하우징(602) 내부로 배출된 기체에 포함된 수분은, 제2 하우징(602)의 내외부의 온도차에 의해 응축되어 제2 하우징(602) 내부에 축적되고, 제2 하우징(602) 내 기체는 갭(g1) 또는 기액분리부(620)를 지나 제1 하우징(601)으로 유동한 뒤 제1 출구(613)를 통해 기액분리기(60) 외부로 배출될 수 있다.
한편, 제2 하우징(602) 하부에 축적된 응축수의 수위가, 제2 출구(614)의 높이에 도달하면 응축수는 가이드판(640)의 경사 구배에 의해 원활하게 기액분리기(60) 외부로 배출될 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 기액분리기의 내부가 투시된 사시도이다. 도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 기액분리기의 내부가 투시된 측면도이다. 도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 기액분리기를 B-B'선을 따라 자른 단면도이다.
이하, 도 6 내지 8을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기액분리기(60')를 설명한다.
기액분리기(60')는, 기액분리기(60')의 외관을 형성하는 하우징(600'), 하우징(600') 내부에 배치되고 표면에 복수의 홀이 형성되어 기체와 액체가 분리되는 기액분리부(620') 및 하우징(600')의 내벽에서 응축된 물을 하우징(600')의 내측 하부로 안내하는 집수부(630')를 포함할 수 있다.
하우징(600')은, 하우징(600)의 상부를 형성하고 기체가 배출되는 제1 출구(613')가 형성되는 제1 하우징(601')과, 하우징(600')의 하부를 형성하고 응축수가 배출되는 제2 출구(614')가 형성되는 제2 하우징(602')을 포함할 수 있다. 하우징(600')은 일체로 형성될 수 있다.
입구(610')는, 제1 하우징(601')의 둘레면에 형성될 수 있다. 입구(610')는, 제1 하우징(601')의 상부 둘레면에 위치할 수 있다. 입구(610')는 제1 하우징(601')의 둘레면을 관통하고, 유입관(611)을 통해 기액분리부(620')에 연결될 수 있다.
유입관(611)은, 입구(610')와 기액분리부(620')를 연결하고, 하측으로 벤딩될 수 있다.
제1 출구(613')는, 제1 하우징(601)의 상면에 형성될 수 있다. 제1 출구(613')는 제1 하우징(601')의 내부공간과 연통될 수 있다. 하우징(600') 내부에서 수분과 분리된 기체는 제1 출구(613')를 통해 배출될 수 있다.
제2 출구(614')는, 제2 하우징(602')의 바닥면에 형성될 수 있다. 제2 출구(614')는 제2 하우징(602')의 내부공간과 연통될 수 있다. 제2 출구(614')는, 배출관(615)과 연결될 수 있다.
배출관(615)은, 한 쌍의 직선부와 벤딩부를 구비하고, 전체적으로 역 "U"자 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 제2 하우징(602')의 하부에 축적된 응축수의 수위가 벤딩부의 높이까지 도달할 때, 자연적으로 응축수를 기액분리기(60') 외부로 배출할 수 있다.
기액분리부(620')는 전체적으로 원통(Cylinder) 형상으로 형성될 수 있다. 기액분리부(620')의 표면에는, 복수의 홀(620h)이 형성될 수 있다. 따라서, 복수의 홀(620h)에 의해 입구(610')로 유입된 기체의 압력이 분산됨에 따라 기체 압력에 따른 소음이 저감될 수 있다.
집수부(630')는, 하우징(600')과 기액분리부(620')의 사이에 배치될 수 있다. 집수부(630')의 중앙에는, 기액분리부(620')가 관통하는 홀(630h)이 형성될 수 있다. 집수부(630')는, 전체적으로 깔때기(funnel) 형상으로 형성될 수 있다.
집수부(630')의 홀(630h)의 직경은, 기액분리부(620')의 직경보다 클 수 있다. 따라서, 집수부(630')와 기액분리부(620')의 사이에는, 응축수와 기체가 유동할 수 있는 갭(g2)이 형성될 수 있다.
이하, 기액분리기(60')에서의 기체와 수분의 유동에 대해서 설명한다.
입구(610')를 통해 하우징(600') 내부로 유입된 공기는, 기액분리부(620')를 따라 유동할 수 있다.
구체적으로, 기액분리부(620')에 유입된 기체에 포함된 수분은, 기액분리부(620')의 내벽에서 응축되어 제2 하우징(602')의 바닥면에 축적되고, 기체는 홀(620'h)을 통해 제1 하우징(601')과 제2 하우징(602') 각각의 내부로 배출될 수 있다.
제1 하우징(601') 내부로 배출된 기체에 포함된 수분은, 제1 하우징(601')의 내외부의 온도차에 의해 응축되어 집수부(630')로 집수된 뒤 홀(630h)을 통해 제2 하우징(602')의 바닥면에 축적되고, 제1 하우징(601') 내 기체는, 제1 출구(613')를 통해 기액분리기(60') 외부로 배출될 수 있다.
제2 하우징(602') 내부로 배출된 기체에 포함된 수분은, 제2 하우징(602')의 내외부의 온도차에 의해 응축되어 제2 하우징(602')의 바닥면에 축적되고, 제2 하우징(602') 내 기체는, 집수부(630')의 홀(630'h) 또는 기액분리부(620')를 통해 제1 하우징(601')으로 유동한 뒤, 제1 출구(613')를 통해 기액분리기(60') 외부로 배출될 수 있다.
한편, 제2 하우징(602') 바닥면에 축적된 응축수의 수위가, 배출관(615)의 벤딩부의 높이까지 도달하면 자연적으로 기액분리기(60') 외부로 배출될 수 있다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 될 수 있다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
60: 기액분리기 600: 하우징
603: 스페이서 610: 입구
611: 유입관 613: 제1 출구
614: 제2 출구 615: 배출관
620: 기액분리부 630: 집수부
631: 고정부 632: 테이퍼부
633: 돌기 640: 가이드판

Claims (9)

  1. 외관을 형성하고, 기체가 유입되는 입구와 기체 또는 응축수가 배출되는 출구가 형성된 하우징; 및
    상기 하우징 내부에 배치되고, 표면에 복수의 홀이 형성되고, 상기 입구와 연결되는 내부공간이 형성되며, 상기 입구로 유입된 기체로부터 수분을 분리하는 기액분리부; 및
    상기 하우징과 상기 기액분리부의 사이에 배치되고, 상기 하우징의 내벽에서 응축된 물을 상기 출구 측으로 안내하는 집수부를 포함하는 기액분리기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 하우징의 상부를 형성하고, 기체가 배출되는 제1 출구가 형성되는 제1 하우징; 및
    상기 하우징의 하부를 형성하고, 응축수가 배출되는 제2 출구가 형성되는 제2 하우징을 포함하는 기액분리기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 하우징의 바닥면에 배치되고, 상기 제2 출구를 향하여 하측으로 경사진 가이드판을 포함하는 기액분리기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기액분리부는,
    상기 제1 하우징 내부에 배치되는 제1 기액분리부와, 상기 제2 하우징 내부에 배치되는 제2 기액분리부를 포함하고,
    상기 제2 기액분리부에 형성되는 홀의 크기는, 상기 제1 기액분리부에 형성되는 홀의 크기보다 큰 기액분리기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    내측으로 각각 돌출되고, 서로 이격되도록 배치되어 그 사이에 공간을 형성하는 한 쌍의 스페이서를 포함하고, 상기 한 쌍의 스페이서는, 상기 하우징의 내둘레면을 따라 여러 쌍 구비되고,
    상기 집수부는,
    반경방향으로 돌출되어 상기 공간에 삽입되는 돌기를 포함하는 기액분리기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 집수부는,
    상기 기액분리부가 관통하는 홀이 형성되고,
    상기 집수부의 홀의 직경은, 상기 집수부와 상기 기액분리부 사이에 간격이 형성되도록 상기 기액분리부의 직경보다 큰 기액분리기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 출구는, 상기 하우징의 바닥면에 형성되고,
    상기 출구와 연결되고, 상기 하우징의 바닥면을 향해 벤딩된 배출관을 포함하는 기액분리기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 입구 및 상기 기액분리부를 연결하고, 하측으로 벤딩된 유입관을 포함하는 기액분리기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 집수부는,
    하측으로 갈수록 외경이 점차 감소하도록 형성되는 기액분리기.

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