KR20230160456A - 기액 분리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체에 혼합되어 있는 기체를 액체로부터 효과적으로 분리하기 위한 기액 분리 장치에 관한 것으로: 그 길이방향 중앙부에 혼합 유체가 유입되고, 상기 중앙부로부터 그 양측 단부로 갈수록 점차 그 내경이 축소되는 원기둥 구조로 구성된, 본체; 상기 본체의 양측 단부에 구비되며, 상기 본체의 내부에서 상기 혼합 유체로부터 분리된 기체를 상기 본체의 외부로 배출시키도록 구성된, 한 쌍의 기체 배출파이프; 및 상기 본체의 양측 단부에 구비되며, 상기 기체가 분리된 혼합 유체를 상기 본체의 외부로 배출시키도록 구성된, 한 쌍의 액체 배출파이프;를 포함하는 기액 분리 장치를 제공한다.

Description

기액 분리 장치 {gas-liquid separation device}

본 발명은 기액 분리 장치에 관한 것으로, 상세하게는 액체에 혼합되어 있는 기체를 액체로부터 효과적으로 분리하기 위한 기액 분리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량은 엔진이나 배터리 등에서 발생하는 열을 회수하여 제거하는 중간 매개체로서 냉각수를 이용한다.

냉각수는 액체이지만 기체가 녹아 있거나 또는 기포가 섞여 있기도 한다. 냉각수에 포함된 기포는, 열원과 냉각수 간에 열교환, 및 냉각수와 공기 간에 열교환을 방해한다. 또한, 냉각수에 포함된 기포가 터지는 경우 이음이 발생하기도 한다.

이에, 차량에서는 냉각수를 저장하는 리저버 탱크 또는 기액 분리기를 통해 냉각수에서 기포를 분리하고 있다.

종래의 기액 분리기는 유입, 분리, 가속, 포집의 단계를 통해 냉각수에서 기포를 분리하게 된다. 상기 기액 분리기는, 기포를 포함한 냉각수가 그 내부로 유입되면 분리 단계 및 분리 가속 단계를 통해 냉각수에서 기포를 분리시키고, 포집 단계를 통해 냉각수와 기포를 개별적으로 포집한다.

그런데, 종래의 기액 분리기는 냉각수와 기포의 비중 차이에 의해 자연적으로 냉각수와 기포를 분리하도록 구성됨으로써 기액 분리 성능이 낮은 단점이 있다. 또한, 종래의 기액 분리기는 냉각수에서 분리된 기포의 유동 상태를 안정적으로 유지시키지 못함으로 인하여 기포가 다시 냉각수에 혼합되는 문제가 있다.

또한, 종래의 기액 분리기는 리저버 탱크의 외부에 별물로 장착됨으로 인하여 리저버 탱크의 공간적인 제약을 증대시키는 단점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 종래 대비 기액 분리 성능을 증대할 수 있는 구조로 구성된 기액 분리 장치를 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적은 하기의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 기액 분리 장치는: 그 길이방향 중앙부에 혼합 유체가 유입되고, 상기 중앙부로부터 그 양측 단부로 갈수록 점차 그 내경이 축소되는 원기둥 구조로 구성된, 본체; 상기 본체의 양측 단부에 구비되며, 상기 본체의 내부에서 상기 혼합 유체로부터 분리된 기체를 상기 본체의 외부로 배출시키도록 구성된, 한 쌍의 기체 배출파이프; 및 상기 본체의 양측 단부에 구비되며, 상기 기체가 분리된 혼합 유체를 상기 본체의 외부로 배출시키도록 구성된, 한 쌍의 액체 배출파이프;를 포함하여 구성된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 본체는, 그 길이방향 중앙부의 상측에 접선 방향으로 연장되는 유체 유입파이프가 구비되며, 상기 유체 유입파이프를 통해 상기 혼합 유체가 유입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체는, 테이퍼진 원기둥 구조의 레프트 본체부와 라이트 본체부를 포함하며, 상기 레프트 본체부의 최대 내경을 갖는 제1 말단과 상기 라이트 본체부의 최대 내경을 갖는 제1 말단이 일체로 이어진 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체는, 상기 레프트 본체부와 라이트 본체부의 제1 말단을 기준으로, 좌우 대칭을 이루도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 레프트 본체부와 라이트 본체부는 최소 내경을 갖는 제2 말단을 구비하며, 상기 레프트 본체부의 제2 말단에는 상기 제2 말단과 동일 내경을 갖는 원기둥 구조의 레프트 최소 내경부가 구비되고, 상기 라이트 본체부의 제2 말단에는 상기 제2 말단과 동일 내경을 갖는 원기둥 구조의 라이트 최소 내경부가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 한 쌍의 기체 배출파이프 중 제1 기체 배출파이프는 상기 레프트 최소 내경부의 내부에 배치되어 상기 레프트 본체부쪽으로 연장되고, 상기 한 쌍의 기체 배출파이프 중 제2 기체 배출파이프는 라이트 최소 내경부의 내부에 배치되어 상기 라이트 본체부쪽으로 연장되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 기체 배출파이프는 상기 레프트 최소 내경부의 내경보다 작은 외경을 갖는 원기둥 구조로 형성되어 상기 레프트 최소 내경부의 반경방향 중앙에 배치되고, 상기 제2 기체 배출파이프는 상기 라이트 최소 내경부의 내경보다 작은 외경을 갖는 원기둥 구조로 형성되어 상기 라이트 최소 내경부의 반경방향 중앙에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 한 쌍의 액체 배출파이프 중 제1 액체 배출파이프는 상기 레프트 최소 내경부의 둘레방향 일측에 돌출 형성되고, 상기 한 쌍의 액체 배출파이프 중 제2 액체 배출파이프는 상기 상기 라이트 최소 내경부의 둘레방향 일측에 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명의 기액 분리 장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명의 기액 분리 장치는, 그 본체가 좌우로 테이퍼진 원기둥 구조로 구성되고 상기 본체의 중앙부에 혼합 유체가 접선 방향으로 공급됨으로써 그 기액 분리 성능이 크게 증대된다. 이에, 상기 기액 분리 장치는, 차량의 냉각수 저장 탱크에 적용되는 경우 냉각수의 열원에 대한 냉각 성능 및 외부 공기에 대한 방열 성능을 모두 향상시킬 수 있으며, 그에 따라 차량의 연비 향상 및 이음 방지를 기대할 수 있다.

본 발명의 효과는 위에서 언급한 효과로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 효과는 하기의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치를 도시한 사시도
도 2는 도 1의 A-A에서 본 단면도
도 3은 도 1의 B-B에서 본 단면도
도 4는 도 1의 C-C에서 본 단면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치가 설치된 액체 저장 탱크를 위에서 본 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치가 설치된 액체 저장 탱크를 옆에서 본 단면도
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치에 유입된 혼합 유체가 액체와 기체로 분리되는 과정을 개략적으로 도시한 도면

발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다.

또한, 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함한다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 본 발명에서 "제1" 및/또는 "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들면, 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예를 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

본 발명은 액체에 혼합되어 있는 기체를 액체로부터 효과적으로 분리하기 위한 기액 분리 장치에 관한 것으로, 종래 대비 기액 분리 성능이 증대된 기액 분리 장치를 제공한다.

본 발명에서는 기체가 섞인 액체 또는 기포가 섞인 액체를 "유체" 또는 "혼합 유체"라고 칭하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A에서 본 단면도이고, 도 3은 도 1의 B-B에서 본 단면도이고, 도 4는 도 1의 C-C에서 본 단면도이다. 또한, 도 5는 상기 기액 분리 장치가 설치된 액체 저장 탱크를 위에서 본 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치가 설치된 액체 저장 탱크를 옆에서 본 단면도이며, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치에 유입된 혼합 유체가 액체와 기체로 분리되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치(100)는 액체 저장 탱크(200)의 내부 공간에 장착될 수 있다. 상기 내부 공간은 액체 수용 공간을 포함한다.

상기 액체 저장 탱크(200)는 그 내부 공간 중 하부 공간에만 액체가 채워진다. 상기 하부 공간은 액체 수용 공간이다. 상기 액체 저장 탱크(200)는 액체의 유입을 위한 입구(210)와 액체의 배출을 위한 출구(220)가 구비된다. 상기 입구(210)는 액체 저장 탱크(200)의 상부에 구비되고, 출구(220)는 액체 저장 탱크(200)의 하부에 구비된다. 상기 기액 분리 장치(100)는 액체 저장 탱크(200)의 내부 공간 중 상부 공간에 배치될 수 있다. 상기 상부 공간은 기체 수용 공간이다.

예를 들어, 상기 액체 저장 탱크(200)는 냉각수를 저장하는 냉각수 저장 탱크이거나 또는 냉각수를 분배하는 냉각수 매니폴드일 수 있다. 상기 냉각수는 차량의 엔진이나 배터리 등에서 발생하는 열을 회수하는 중간 매개체로 사용될 수 있다. 상기 냉각수는 액체이지만 공기와 같은 기체가 녹아 있거나 또는 기포가 섞여 있을 수 있다.

상기 기액 분리 장치(100)는 액체 저장 탱크(200)의 내부에 장착되는 경우 액체 저장 탱크(200)의 공간적인 제약을 최소화할 수 있으나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 상기 기액 분리 장치(100)는 액체 저장 탱크(200)의 외부에도 장착될 수 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기액 분리 장치(100)는 본체(110)와 유체 유입파이프(120)와 한 쌍의 기체 배출파이프(131,132) 및 한 쌍의 액체 배출파이프(141,142)를 포함하여 구성된다.

상기 본체(110)는 기액 분리 장치(100)의 본체, 즉 기액 분리 본체(110)이다. 상기 본체(110)는 혼합 유체가 유입되어 유동될 수 있는 내부 공간을 가진다. 상기 본체(110)는 상기 내부 공간을 갖는 중공형의 원기둥 구조로 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 본체(110)는 그 중앙부로부터 그 양측 단부로 갈수록 점차 그 내경이 축소되는 원기둥 구조로 구성된다. 즉, 상기 본체(110)는 그 중앙부를 기준으로 본체(110)의 좌측부(즉, 레프트 본체부)와 본체(110)의 우측부(즉, 라이트 본체부)가 각각 테이퍼진 원기둥 구조로 구성된다. 상기 중앙부는 상기 본체(110)의 길이방향의 중앙부이다.

이러한 본체(110)는 테이퍼진 원기둥 구조의 레프트 본체부(111)와 라이트 본체부(112)를 포함하여 구성된다. 상기 레프트 본체부(111)와 라이트 본체부(112)는 각각 테이퍼진 원기둥 구조의 내부 공간을 갖는다. 상기 레프트 본체부(111)와 라이트 본체부(112)는 각각 소정 각도로 테이퍼진 원기둥 구조로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 레프트 본체부(111)는 다른 말로 제1 본체부라고 칭할 수 있고, 상기 라이트 본체부(112)는 다른 말로 제2 본체부라고 칭할 수 있다.

상기 레프트 본체부(111)는 테이퍼진 원기둥 구조로 구성됨으로써 최대 내경을 갖는 제1 말단과 최소 내경을 갖는 제2 말단을 구비한다. 상기 라이트 본체부(112) 역시 테이퍼진 원기둥 구조로 구성됨으로써 최대 내경을 갖는 제1 말단과 최소 내경을 갖는 제2 말단을 구비한다. 상기 제1 말단은 본체(110)에서 가장 큰 외경 및 내경이 가지는 부분이며, 상기 제2 말단은 본체(110)에서 가장 작은 외경 및 내경을 가지는 부분이다.

상기 본체(110)는 상기 레프트 본체부(111)의 제1 말단과 라이트 본체부(112)의 제1 말단이 일체로 이어진 구조로 형성된다. 상기 레프트 본체부(111)의 제1 말단과 라이트 본체부(112)의 제1 말단은 서로 동일한 외경 및 내경을 가진다.

또한, 상기 본체(110)는 레프트 최소 내경부(113)와 라이트 최소 내경부(114)를 포함하여 구성된다. 상기 레프트 최소 내경부(113)와 라이트 최소 내경부(114)는 각각 중공형의 원기둥 구조로 구성된다. 상기 레프트 최소 내경부(113)와 라이트 최소 내경부(114)는 테이퍼지지 않은 원기둥 구조로 구성된다. 즉, 상기 레프트 최소 내경부(113)와 라이트 최소 내경부(114)는 윗면 원과 아랫면 원의 반경이 동일한 원기둥 구조로 구성된다. 상기 레프트 최소 내경부(113)와 라이트 최소 내경부(114)는 본체(110)의 내부 공간 중 최소 내경의 공간을 가진다.

여기서, 상기 레프트 최소 내경부(113)는 다른 말로 제1 최소 내경부라고 칭할 수 있고, 상기 라이트 최소 내경부(114)는 다른 말로 제2 최소 내경부라고 칭할 수 있다.

상기 레프트 최소 내경부(113)는, 레프트 본체부(111)의 제2 말단에 일체로 구비되며, 레프트 본체부(111)의 제2 말단과 동일한 외경 및 내경을 가진다. 상기 라이트 최소 내경부(114) 역시, 라이트 본체부(112)의 제2 말단에 일체로 구비되며, 라이트 본체부(112)의 제2 말단과 동일한 외경 및 내경을 가진다. 상기 레프트 최소 내경부(113)는 레프트 본체부(111)의 제2 말단으로부터 연장 형성되며, 상기 라이트 최소 내경부(114)는 라이트 본체부(112)의 제2 말단으로부터 연장 형성된다.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 본체(110)는 레프트 본체부(111)와 라이트 본체부(112)의 제1 말단을 기준으로 좌우 대칭을 이루도록 구성된다. 즉, 상기 본체(110)는 상기 제1 말단을 기준으로 본체(110)의 좌측부와 본체(110)의 우측부가 서로 대칭을 이룬다.

이를 위하여, 상기 레프트 본체부(111)와 라이트 본체부(112)는 상기 제1 말단을 기준으로 서로 대칭을 이루도록 형성되고, 상기 레프트 최소 내경부(113)와 라이트 최소 내경부(114) 역시 상기 제1 말단을 기준으로 서로 대칭을 이루도록 형성된다. 또한, 한 쌍의 기체 배출파이프(131,132)도 상기 제1 말단을 기준으로 서로 대칭을 이루도록 구성되며, 한 쌍의 액체 배출파이프(141,142)도 상기 제1 말단을 기준으로 서로 대칭을 이루도록 구성된다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 본체(110)는 그 중앙부에 접선 방향으로 혼합 유체(F1)가 유입된다. 구체적으로, 상기 본체(110)는 그 중앙부에 대한 접선(L)과 수평한 방향으로 혼합 유체(F1)가 유입된다. 다시 말해, 상기 혼합 유체(F1)는 본체(110)의 중앙부에 대한 접선(L)과 수평한 방향으로 본체(110)의 중앙부에 공급된다. 상기 혼합 유체는 소정의 유속을 갖고 본체(110)의 중앙부에 공급될 수 있다. 상기 접선(L)은 본체(110)의 길이방향의 중앙부 한 지점(P1)에 접하는 접선이다.

이를 위하여, 상기 본체(110)는 그 접선 방향으로 연장되는 유체 유입파이프(120)가 구비된다. 상기 유체 유입파이프(120)의 상측 끝단은 상기 P1에 연결된다. 유체 유입파이프(120)는, 본체(110)의 길이방향 중앙부의 상측에 일체로 구비되며, 상기 접선(L)과 수평한 방향으로 연장된다. 상기 혼합 유체는 상기 유체 유입파이프(120)를 통해 본체(110)의 길이방향 중앙부에 유입된다. 상기 유체 유입파이프(120)는 본체(110)의 반경방향으로 연장되지 않는다.

아울러, 상기 유체 유입파이프(120)는 그 반경방향 중심이 레프트 본체부(111)와 라이트 본체부(112)의 제1 말단과 일직선상에 위치하게 된다.

기액 분리 장치(100)가 액체 저장 탱크(200)에 설치되는 경우, 상기 유체 유입파이프(120)는 액체 저장 탱크(200)의 입구(210)에 유체 이동가능하게 연결되고, 상기 본체(110)는 액체 저장 탱크(200)의 내부에 고정되도록 배치된다.

상기 유체 유입파이프(120)는 액체 저장 탱크(200)의 입구(210)에 직접 연결될 수 있다. 상기 유체 유입파이프(120)는 상기 입구(210)와 동일 반경을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 유체 유입파이프(120)는 동축으로 배치될 수 있다. 또한, 상기 본체(110)는 액체 저장 탱크(200)의 내부 공간 중 상부 공간에 배치될 수 있다.

상기 한 쌍의 기체 배출파이프(131,132)는, 본체(110)의 양측 단부에 각각 구비되며, 본체(110)의 내부에서 혼합 유체로부터 분리된 기체를 본체(110)의 외부로 배출시키도록 구성된다.

상기 한 쌍의 기체 배출파이프(131,132) 중 제1 기체 배출파이프(131)는 레프트 최소 내경부(113)의 내부에 배치되어 레프트 본체부(111)쪽으로 연장된다. 상기 한 쌍의 기체 배출파이프(131,132) 중 제2 기체 배출파이프(132)는 라이트 최소 내경부(114)의 내부에 배치되어 라이트 본체부(112)쪽으로 연장된다.

상기 제1 기체 배출파이프(131)는 레프트 최소 내경부(113)의 내경보다 작은 외경을 갖는 원기둥 구조로 형성되고, 상기 제2 기체 배출파이프(132)는 라이트 최소 내경부(114)의 내경보다 작은 외경을 갖는 원기둥 구조로 형성된다.

이때, 제1 기체 배출파이프(131)는 레프트 최소 내경부(113)와 소정 갭을 두고 레프트 최소 내경부(113)의 반경방향 중앙에 배치되며, 제2 기체 배출파이프(132)는 라이트 최소 내경부(114)와 소정 갭을 두고 라이트 최소 내경부(114)의 반경방향 중앙에 배치된다. 즉, 기체 배출파이프(131,132)의 외주면과 최소 내경부(113,114)의 내주면 사이에는 소정 갭이 형성된다.

또한, 상기 제1 기체 배출파이프(131)와 제2 기체 배출파이프(132)는 직선형으로 연장되며, 제1 기체 배출파이프(131)의 제1 말단과 제2 기체 배출파이프(132)의 제1 말단은 서로 마주하여 소정 거리를 두고 배치된다.

이때, 제1 기체 배출파이프(131)의 제2 말단은 레프트 최소 내경부(113)의 말단에 일체로 형성될 수 있으며, 제2 기체 배출파이프(132)의 제2 말단은 라이트 최소 내경부(114)의 말단에 일체로 형성될 수 있다. 제1 기체 배출파이프(131)는 레프트 최소 내경부(113)의 말단으로부터 레프트 본체부(111)측으로 연장될 수 있고, 제2 기체 배출파이프(132)는 라이트 최소 내경부(114)의 말단으로부터 라이트 본체부(112)측으로 연장될 수 있다.

이때, 상기 레프트 최소 내경부(113)의 제1 말단은 레프트 본체부(111)의 제2 말단에 직접 연결되고, 레프트 최소 내경부(113)의 제2 말단은 상기 제1 기체 배출파이프(131)의 제2 말단에 직접 연결된다. 이를 위하여, 레프트 최소 내경부(113)의 제2 말단이 제1 기체 배출파이프(131)의 제2 말단쪽으로 연장되거나 또는 제1 기체 배출파이프(131)의 제2 말단이 레프트 최소 내경부(113)의 제2 말단쪽으로 연장될 수 있다. 이러한 레프트 최소 내경부(113)와 레프트 본체부(111) 및 제1 기체 배출파이프(131)의 연결 구조는, 라이트 최소 내경부(114)와 라이트 본체부(112) 및 제2 기체 배출파이프(132)에도 동일하게 적용된다.

한편, 상기 한 쌍의 액체 배출파이프(141,142)는, 본체(110)의 양측 단부에 각각 구비되며, 상기 본체(110)의 내부에서 기체가 분리되어 제거된 혼합 유체(즉, 액체)를 본체(110)의 외부로 배출시키도록 구성된다.

상기 한 쌍의 액체 배출파이프(141,142) 중 제1 액체 배출파이프(141)는 레프트 최소 내경부(113)의 일측에 돌출 형성되고, 상기 한 쌍의 액체 배출파이프(141,142) 중 제2 액체 배출파이프(142)는 라이트 최소 내경부(114)의 일측에 돌출 형성된다. 구체적으로, 상기 제1 액체 배출파이프(141)는 레프트 최소 내경부(113)의 둘레방향 일측에 레프트 최소 내경부(113)의 반경방향으로 연장 형성되고, 상기 제2 액체 배출파이프(142)는 라이트 최소 내경부(114)의 둘레방향 일측에 라이트 최소 내경부(114)의 반경방향으로 연장 형성된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 액체 배출파이프(141,142)는 기체 배출파이프(131,132)와 직각을 이루도록 최소 내경부(113,114)의 둘레방향 일측에 배치될 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 기액 분리 장치(100)가 액체 저장 탱크(200)에 장착되는 경우, 상기 액체 배출파이프(141,142)는 액체의 원활한 배출을 위하여 중력이 작용하는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 액체 배출파이프(141,142)는 액체 저장 탱크(200)의 출구(220)와 동일 방향으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 액체 배출파이프(141,142)는, 최소 내경부(113,114)에 외측으로 돌출 형성됨으로써 기체 배출파이프(131,132)의 외주면과 소정 간격을 두고 배치된다.

한편, 도 7 내지 도 9에서 F1은 유체 유입파이프(120)에 공급된 혼합 유체의 흐름을 나타낸 것이고, F2는 본체(110)의 중앙부에 유입된 혼합 유체의 회전을 나타낸 것이고, F3는 레프트 본체부(111)와 라이트 본체부(112)의 내주면을 타고 나선형으로 유동하는 액체의 흐름을 나타낸 것이고, F4는 기체 배출파이프(131,132)를 통해 배출되는 기체의 흐름을 나타낸 것이다.

도 7 내지 도 9에 보듯이, 유체 유입파이프(120)를 통해 본체(110)의 중앙부에 소정 유속을 갖고 공급되는 혼합 유체는, 상기 본체(110)의 중앙부에 대한 접선 방향(L)으로 공급됨으로써 본체(110)의 중앙부 내주면을 따라 회전하게 된다.

상기 본체(110)의 레프트 본체부(111)와 라이트 본체부(112)가 테이퍼진 원기둥 구조로 구성됨으로써, 본체(110)의 중앙부에서 생성된 혼합 유체의 회전력이 레프트 본체부(111)와 라이트 본체부(112)에서도 원활하게 생성되어 유지된다.

이때, 상기 혼합 유체의 회전력에 의해, 상기 혼합 유체 중 상대적으로 밀도가 높은 액체는 원심력이 작용하여 본체(110)의 내주면에 밀착하게 되고 상기 본체(110)의 중앙부에서 양측으로 분배되어 본체(110)의 내주면을 타고 나선형으로 유동하게 된다. 구체적으로, 상기 액체 중 일부는 레프트 본체부(111)의 내주면을 타고 나선형으로 유동하여 레프트 본체부(111)의 제2 말단쪽으로 이동하게 되고, 상기 액체 중 나머지 일부는 라이트 본체부(112)의 내주면을 타고 나선형으로 유동하여 라이트 본체부(112)의 제2 말단쪽으로 이동하게 된다.

또한, 상기 본체(110)가 좌우 대칭 구조로 구성됨으로 인하여, 상기 레프트 본체부(111)쪽으로 흐르는 액체의 회전력과 라이트 본체부(112)쪽으로 흐르는 액체의 회전력이 동일하게 발생한다.

또한, 상기 혼합 유체 중 상대적으로 밀도가 낮은 기체는 원심력이 거의 작용하지 않으므로 본체(110)의 내주면쪽으로 이동하지 않고 본체(110)의 반경방향 중앙에 남게 된다. 이에 따라, 상기 본체(110) 내에서 상기 혼합 유체의 액체와 기체가 원활하게 분리된다.

또한, 상기 액체 배출파이프(141,142)에 유입된 액체는 액체 저장 탱크(200)의 하부 공간으로 배출되고(도 6 참조), 상기 기체 배출파이프(131,132)에 유입된 기체는 액체 저장 탱크(200)의 상부 공간으로 배출된다(도 5 참조). 이를 위하여, 상기 본체(110)가 액체 저장 탱크(200)의 내부 공간에 배치될 때, 상기 액체 배출파이프(141,142)는 액체 저장 탱크(200)의 내부 공간 중 하부 공간을 향하도록 수직하게 배치되고, 기체 배출파이프(131,132)는 액체 저장 탱크(200)의 내부 공간 중 상부 공간을 향하도록 수평하게 배치된다.

한편, 상기 혼합 유체 내 기체는 주로 기포 형태로 액체에 섞이게 된다. 상기 혼합 유체 내 기포는 본체(110)의 중앙부에서 액체와 분리될 뿐만 아니라 군집화된다. 다시 말해, 상기 혼합 유체 내 기포는 본체(110)의 중앙부에서 생성된 혼합 유체의 회전력에 의해 액체와 분리된 이후 서로 모이면서 뭉치게 되고, 그에 따라 기포의 크기가 증가하게 된다. 상대적으로 대형화된 기포는 최소 내경부(113,114)와 기체 배출파이프(131,132) 사이의 갭보다 큰 직경을 가지게 됨으로써 액체와 다시 혼합될 가능성이 제거된다. 기포의 크기가 클수록 액체에 다시 혼합될 가능성이 감소된다.

또한, 상기 액체 배출파이프(141,142)와 기체 배출파이프(131,132)가 공간상 완전히 분리되어 배치됨으로써, 기체가 상기 기체 배출파이프(131,132)에 유입되기 전에 액체에 다시 섞이는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로, 상기 기체 배출파이프(131,132)가 상기 최소 내경부(113,114)와 소정 갭을 두고 배치되고 액체 배출파이프(141,142)가 최소 내경부(113,114)의 외측으로 돌출 형성됨으로써, 상기 기체가 액체 배출파이프(141,142)쪽으로 유동되는 액체에 다시 혼합되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 기체 배출파이프(131,132)는 레프트 본체부(111) 및 라이트 본체부(112)의 중앙부까지 배치되어 있기 때문에 혼합 유체의 액체와 분리된 기체가 상기 액체에 다시 섞이는 것을 방지하기에 유리하다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 또한 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 기액 분리 장치 110 : 본체
111 : 레프트 본체부 112 : 라이트 본체부
113 : 레프트 최소 내경부 114 : 라이트 최소 내경부
120 : 유체 유입파이프 131 : 제1 기체 배출파이프
132 : 제2 기체 배출파이프 141 : 제1 액체 배출파이프
142 : 제2 액체 배출파이프
200 : 액체 저장 탱크 210 : 입구
220 : 출구

Claims (8)

1. 그 길이방향 중앙부에 혼합 유체가 유입되고, 상기 중앙부로부터 그 양측 단부로 갈수록 점차 그 내경이 축소되는 원기둥 구조로 구성된, 본체;
   상기 본체의 양측 단부에 구비되며, 상기 본체의 내부에서 상기 혼합 유체로부터 분리된 기체를 상기 본체의 외부로 배출시키도록 구성된, 한 쌍의 기체 배출파이프; 및
   상기 본체의 양측 단부에 구비되며, 상기 기체가 분리된 혼합 유체를 상기 본체의 외부로 배출시키도록 구성된, 한 쌍의 액체 배출파이프;
   를 포함하는 기액 분리 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체는, 그 길이방향 중앙부의 상측에 접선 방향으로 연장되는 유체 유입파이프가 구비되며, 상기 유체 유입파이프를 통해 상기 혼합 유체가 유입되는 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체는, 테이퍼진 원기둥 구조의 레프트 본체부와 라이트 본체부를 포함하며, 상기 레프트 본체부의 최대 내경을 갖는 제1 말단과 상기 라이트 본체부의 최대 내경을 갖는 제1 말단이 일체로 이어진 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 본체는, 상기 레프트 본체부와 라이트 본체부의 제1 말단을 기준으로, 좌우 대칭을 이루도록 구성된 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 레프트 본체부와 라이트 본체부는 최소 내경을 갖는 제2 말단을 구비하며,
   상기 레프트 본체부의 제2 말단에는 상기 제2 말단과 동일 내경을 갖는 원기둥 구조의 레프트 최소 내경부가 구비되고,
   상기 라이트 본체부의 제2 말단에는 상기 제2 말단과 동일 내경을 갖는 원기둥 구조의 라이트 최소 내경부가 구비된 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 한 쌍의 기체 배출파이프 중 제1 기체 배출파이프는 상기 레프트 최소 내경부의 내부에 배치되어 상기 레프트 본체부쪽으로 연장되고,
   상기 한 쌍의 기체 배출파이프 중 제2 기체 배출파이프는 라이트 최소 내경부의 내부에 배치되어 상기 라이트 본체부쪽으로 연장되는 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1 기체 배출파이프는 상기 레프트 최소 내경부의 내경보다 작은 외경을 갖는 원기둥 구조로 형성되어 상기 레프트 최소 내경부의 반경방향 중앙에 배치되고,
   상기 제2 기체 배출파이프는 상기 라이트 최소 내경부의 내경보다 작은 외경을 갖는 원기둥 구조로 형성되어 상기 라이트 최소 내경부의 반경방향 중앙에 배치되는 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
   
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 한 쌍의 액체 배출파이프 중 제1 액체 배출파이프는 상기 레프트 최소 내경부의 둘레방향 일측에 돌출 형성되고,
   상기 한 쌍의 액체 배출파이프 중 제2 액체 배출파이프는 상기 상기 라이트 최소 내경부의 둘레방향 일측에 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.

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