KR20220080595A

KR20220080595A - 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치

Info

Publication number: KR20220080595A
Application number: KR1020200169851A
Authority: KR
Inventors: 김형모; 김재호; 박부민; 이경재
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2040-12-07
Also published as: KR102547191B1

Abstract

본 발명은 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치에 관한 발명이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치는 외부에서 유입되는 제1 혼합 유체를 분리하여 일부를 하방을 향해 제2 혼합 유체로 배출하고 나머지 일부를 상방을 향해 기체로 배출하는 사이클론 분리기, 상기 사이클론 분리기의 아래에 배치되며, 상기 제2 혼합 유체가 유입되는 제1 유입부 및 상기 제2 혼합 유체에서 분리된 물을 배출하는 물 배출부 및 제2 혼합 유체에서 분리된 기름을 배출하는 기름 배출부를 구비하는 저장조 및 상기 저장조의 내부에 서로 이격하여 배치되며, 상면에서 보았을 때 폐루프(closed loop)를 형성하고 서로 다른 면적의 영역을 구획하는 복수 개의 격벽을 포함한다.

Description

중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치{AN OIL SEPARATOR INCLUDING MULTI STORAGE TANKS WHICH ARE OVERLAPPED}

본 발명은 유수 분리 장치에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 복수 개의 격벽 구조가 중첩 배치되는 유수 분리 장치에 관한 발명이다.

유수 분리 장치는 플랜트나 가스 터빈 등의 후류에 배치되어 플랜트에서 배출되는 배기 가스와 폐연료가 유입되면 이를 물과 기름으로 분리한다. 또는 유수 분리 장치는 식당 등에 설치되어 물과 기름이 섞인 음식물 찌꺼기에서 물과 기름을 분리한다.

종래의 유수 분리 장치는 분리판 방식, 원심 분리 방식 등을 이용한다. 분리판 방식은 물과 기름의 밀도 차이를 이용하는 분리 방식으로서 복수 개의 저장조가 일렬로 배치되고 저장조와 저장조 사이에 분리판이 배치되는 구조를 갖는다. 물과 기름은 섞인 채로 분리판을 따라 일 방향으로 이동하고, 이 과정에서 밀도가 낮은 기름은 위로 뜨고 물은 아래로 가라앉으면서 분리된다.

그러나 종래의 분리판 방식을 이용하는 유수 분리 장치는 복수 개의 저장조가 일 방향으로 길게 배치되기 때문에 저장조의 부피가 커진다. 특히 처리해야 하는 물과 기름의 용량이 늘어날수록 저장조의 개수도 들어나면서 유수 분리 장치 전체가 차지하는 공간이 매우 커지게 된다.

전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.

일본 등록특허공보 제3092013호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 발명으로, 복수 개의 저장조를 일렬로 배치하는 대신 서로 중첩되도록 배치함으로써 다량의 물과 기름을 빠르게 분리할 수 있으며 차지하는 부피를 최소화할 수 잇는 유수 분리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치는 외부에서 유입되는 제1 혼합 유체를 분리하여 일부를 하방을 향해 제2 혼합 유체로 배출하고 나머지 일부를 상방을 향해 기체로 배출하는 사이클론 분리기, 상기 사이클론 분리기의 아래에 배치되며, 상기 제2 혼합 유체가 유입되는 제1 유입부 및 상기 제2 혼합 유체에서 분리된 물을 배출하는 물 배출부 및 제2 혼합 유체에서 분리된 기름을 배출하는 기름 배출부를 구비하는 저장조 및 상기 저장조의 내부에 서로 이격하여 배치되며, 상면에서 보았을 때 폐루프(closed loop)를 형성하고 서로 다른 면적의 영역을 구획하는 복수 개의 격벽을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치에 있어서 상기 복수 개의 격벽은 서로 다른 직경을 갖는 원통 형상을 가지며, 복수 개의 격벽 중 직경이 더 큰 격벽이 직경이 작은 나머지 격벽을 포함하도록 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치에 있어서 상기 격벽은 상기 저장조의 일측에 배치되는 제1 격벽, 내부에 상기 제1 격벽이 포함되도록 상기 제1 격벽의 외주면과 이격하여 배치되는 제2 격벽, 내부에 상기 제2 격벽이 포함되도록 상기 제2 격벽의 외주면과 이격하여 배치되는 제3 격벽 및 내부에 상기 제3 격벽이 포함되도록 상기 제3 격벽의 외주면과 이격하여 배치되는 제4 격벽을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치에 있어서 상기 제1 격벽 및 상기 제3 격벽은 상기 저장조의 저면과 이격하여 배치되고, 상기 제2 격벽 및 상기 제4 격벽은 상기 저장조의 상면과 이격하여 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치에 있어서 상기 복수 개의 격벽은 서로 동심으로 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치에 있어서 상기 복수 개의 격벽에 의해 구획되는 복수 개의 유수 분리 영역을 더 포함하고, 상기 물 배출부 및 상기 기름 배출부는 상기 복수 개의 유수 분리 영역 중 적어도 일부에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치에 있어서 상기 유수 분리 영역은 상기 제1 격벽의 내주면에 의해 구획되며, 상기 저장조와 동축으로 배치되는 제1 유수 분리 영역, 상기 제1 격벽의 외주면과 상기 제2 격벽의 내주면에 의해 구획되며, 상기 제1 유수 분리 영역과 연결되는 제2 유수 분리 영역, 상기 제2 격벽의 외주면과 상기 제3 격벽의 내주면에 의해 구획되며, 상기 제2 유수 분리 영역과 연결되는 제3 유수 분리 영역, 상기 제3 격벽의 외주면과 상기 제4 격벽의 내주면에 의해 구획되며, 상기 제3 유수 분리 영역과 연결되는 제4 유수 분리 영역 및 상기 제4 격벽의 외주면과 상기 저장조의 내주면에 의해 구획되며, 상기 제4 유수 분리 영역과 연결되는 제5 유수 분리 영역을 포함하고, 상기 물 배출부는 상기 제3 유수 분리 영역, 상기 제4 유수 분리 영역 및 상기 제5 유수 분리 영역의 저면에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치에 있어서 상기 제2 격벽의 일측에 배치되며, 상기 제2 격벽의 내부에 저장된 물을 상기 제2 격벽의 외부로 배출하는 제1 배출 채널 및 상기 제4 격벽의 일측에 배치되며, 상기 제4 격벽의 내부에 저장된 물을 상기 제4 격벽의 외부로 배출하는 제2 배출 채널을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치에 있어서 상기 저장조의 저면에 배치되며, 상기 저장조에 쌓인 불순물을 외부로 배출하는 불순물 배출부를 더 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치는 많은 양의 혼합 유체를 처리할 수 있으며 동시에 장치 전체 크기를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치를 일 방향에서 바라본 단면을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저장조를 확대하여 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치를 다른 방향에서 바라본 단면을 나타낸다.
도 5는 비교예에 따른 유수 분리 장치를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 발명예와 비교예에 따른 격벽을 나타낸다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치(10)를 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치(10)를 일 방향에서 바라본 단면을 나타내고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저장조(100)를 확대하여 나타내고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치(10)를 다른 방향에서 바라본 단면을 나타내고, 도 5는 비교예에 따른 유수 분리 장치(10')를 나타내고, 도 6a 및 도 6b는 발명예와 비교예에 따른 격벽을 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치(10)는 발전 플랜트나 가스 터빈 등에서 배출되는 배기 가스와 폐연료로부터 물과 기름을 분리하거나 식당 등에서 배출되며 물과 기름이 혼합된 음식물 찌꺼기로부터 물과 기름을 분리하는데 이용될 수 있다. 그 외에도 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치(10)는 물과 기름이 혼합된 혼합 유체로부터 물과 기름을 각각 분리하는데 이용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치(10)는 배기 가스, 물, 기름 및 기타 불순물이 혼합된 제1 혼합 유체(F1)로부터 물과 기름을 분리하는데 이용되는 것을 중심으로 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치(10)는 저장조(100), 격벽(200) 및 사이클론 분리기(300)를 포함할 수 있다.

먼저 사이클론 분리기(300)는 발전 플랜드나 가스 터빈 등에서 배출되는 제1 혼합 유체(F1)가 유입되면 이를 분리할 수 있다. 예를 들어 사이클론 분리기(300)는 원심력을 이용해 제1 혼합 유체(F1)에 포함된 각종 물질을 서로 분리하는 부재로서, 내부로 유입된 제1 혼합 유체(F1)가 내측면을 따라 회전시켜 일부는 하방을 향해 제2 혼합 유체(F2)로 배출하고, 나머지 일부는 상방을 향해 기체로 배출할 수 있다.

일 실시예로 사이클론 분리기(300)는 바디(310), 바디(310)로 제1 혼합 유체(F1)를 공급하는 제1 유입부(320), 바디(310)에서 아래로 연장되는 제1 배출부(330) 및 바디(310)에서 위로 연장되는 제2 배출부(340)를 포함할 수 있다.

일 실시예로 바디(310)는 원통 형상을 가지며, 제1 유입부(320)를 통해 외부에서 제1 혼합 유체(F1)를 공급받을 수 있다. 제1 배출부(330)는 원뿔대(truncated cone) 형상부(331)와 그로부터 아래로 길게 연장되는 원통 형상부(332)를 가질 수 있다. 또한 제2 배출부(340)는 바디(310)에서 위로 길게 연장되는 원통 형상을 가질 수 있다.

사이클론 분리기(300)는 제1 혼합 유체(F1) 중 물(W)과 기름(O)이 포함된 제2 혼합 유체(F2)는 제1 배출부(330)를 통해 아래로 배출하고, 나머지는 기체 상태로 제2 배출부(340)를 통해 위로 배출할 수 있다.

일 실시예로 제1 배출부(330)를 통해 배출되는 제2 혼합 유체(F2)는 물(W)과 기름(O) 외에도 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.

저장조(100)는 사이클론 분리기(300)에서 배출된 제2 혼합 유체(F2)가 유입된다. 예를 들어 저장조(100)는 사이클론 분리기(300)의 아래, 즉 제1 배출부(330)의 아래에 배치될 수 있다. 일 실시예로 저장조(100)는 유수 분리 장치(10)의 중심축 Ax과 동축으로 배치될 수 있다.

일 실시예로 저장조(100)는 제1 배출부(330)로부터 제2 혼합 유체(F2)가 유입되는 제2 유입부(110), 제2 혼합 유체(F2)에서 분리된 물(W)을 배출하는 물 배출부(120) 및 제2 혼합 유체(F2)에서 분리된 기름(O)을 배출하는 기름 배출부(130)를 포함할 수 있다.

일 실시예로 제2 유입부(110)는 제1 배출부(330)와 연결되며, 저장조(100)의 상면에 형성되는 관통공일 수 있다. 제2 유입부(110)로 유입된 제2 혼합 유체(F2)는 저장조(100)의 내부 공간(140)으로 이동한다.

물 배출부(120)는 저장조(100)의 일측에 배치되어, 제2 혼합 유체(F2)에서 분리된 물을 외부로 배출할 수 있다. 예를 들어 물 배출부(120)는 저장조(100)의 저면에 배치될 수 있다. 즉 저장조(100)로 유입된 제2 혼합 유체(F2)는 밀도가 높은 물(W)이 아래로 이동하고 밀도가 낮은 기름(O)이 위로 이동하는데, 물 배출부(120)는 저장조(100)의 저면에 배치되어 물(W)을 외부로 배출할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

기름 배출부(130)는 저장조(100)의 타측에 배치되어, 제2 혼합 유체(F2)에서 분리된 기름을 외부로 배출할 수 있다. 예를 들어 기름 배출부(130)는 물(W)에 비해 상대적으로 높이 위치하는 기름(O)을 외부로 배출하기 위해 저장조(100)의 측면 또는 상면에 배치될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

격벽(200)은 저장조(100)의 내부에 배치되어, 제2 혼합 유체(F2)에서 물(W)과 기름(O)을 분리할 수 있다. 예를 들어 격벽(200)은 저장조(100)의 내부 공간(140)에 서로 이격하여 복수 개가 배치될 수 있다.

일 실시예로 격벽(200)은 상면에서 보았을 때, 폐루프(closed loop)를 형성하며, 서로 다른 면적을 갖는 영역을 각각 구획할 수 있다.

일 실시예로 격벽(200)은 저장조(100)의 내부 공간(140)에 포함되며, 상면에서 보았을 때 끊어진 부분이 없는 원형 또는 다각형일 수 있다. 또한 복수 개의 격벽(200) 중 최외측에 배치된 격벽(200)이 내부에 나머지 격벽(200)을 모두 포함하도록 배치될 수 있다. 즉, 저장조(100)의 중심으로부터 외측을 향할수록 격벽(200)의 크기가 점차 커질 수 있다.

일 실시예로 가장 크기가 작은 격벽(200)은 저장조(100)의 중심부에 배치되며, 나머지 격벽(200)은 내부에 가장 크기가 작은 격벽(200)이 포함되도록 배치될 수 있다. 또한 복수 개의 격벽(200) 중 크기가 더 큰 격벽(200)이 그보다 크기가 작은 나머지 격벽(200)을 포함하도록 배치될 수 있다.

예를 들어 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 복수 개의 격벽(200)은 서로 다른 직경을 갖는 원통 형상을 가질 수 있다. 또한 복수 개의 격벽(200) 중 직경이 큰 격벽(200)이 직경이 작은 격벽(200)을 포함하도록 배치될 수 있다.

격벽(200)의 개수는 특별히 한정하지 않으며, 처리하고자 하는 제1 혼합 유체(F1) 또는 제2 혼합 유체(F2)의 유속과 용량을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 격벽(200)의 개수가 4개인 경우를 중심으로 설명한다.

예를 들어 격벽(200)은 제1 격벽(210), 제2 격벽(220), 제3 격벽(230) 및 제4 격벽(240)을 포함할 수 있다.

제1 격벽(210)은 저장조(100)의 일측에 배치될 수 있다. 예를 들어 제1 격벽(210)은 저장조(100)의 중심이 내부에 포함되도록 배치될 수 있다.

일 실시예로 제1 격벽(210)은 저장조(100)의 상면에서 아래를 향해 제1 높이(H1)만큼 연장될 수 있다. 즉 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 격벽(210)은 일단이 저장조(100)의 상면과 연결되고, 타단이 저장조(100)의 저면과 제1 간격(C1)만큼 이격하여 배치될 수 있다.

제2 격벽(220)은 내부에 제1 격벽(210)이 포함되도록 제1 격벽(210)의 외주면과 이격하여 배치될 수 있다.

일 실시예로 제2 격벽(220)은 저장조(100)의 저면에서 위를 향해 제2 높이(H2)만큼 연장될 수 있다. 즉 도 2에 나타낸 바와 같이, 제2 격벽(220)은 일단이 저장조(100)의 저면과 연결되고, 타단이 저장조(100)의 상면과 제2 간격(C2)만큼 이격하여 배치될 수 있다.

제3 격벽(230)은 내부에 제2 격벽(220)이 포함되도록 제2 격벽(220)의 외주면과 이격하여 배치될 수 있다. 즉 제3 격벽(230)의 내부에는 제1 격벽(210) 및 제2 격벽(220)이 모두 배치될 수 있다.

일 실시예로 제3 격벽(230)은 저장조(100)의 상면에서 아래를 향해 제3 높이(H3)만큼 연장될 수 있다. 즉 도 2에 나타낸 바와 같이, 제3 격벽(230)은 일단이 저장조(100)의 상면과 연결되고, 타단이 저장조(100)의 저면과 제3 간격(C3)만큼 이격하여 배치될 수 있다.

일 실시예로 제3 격벽(230)의 제3 높이(H3)는 제1 격벽(210)의 제1 높이(H1)와 다를 수 있다. 예를 들어 제1 높이(H1)는 제3 높이(H3)보다 낮으며, 이를 통해 보다 많은 양의 제2 혼합 유체(F2), 보다 구체적으로는 보다 많은 양의 물(W)(또는 기름(O)이 일부 혼합된 물(W))이 제1 격벽(210)을 빠르게 통과할 수 있다. 또한 제3 격벽(230)이 저장조(100)의 저면과 보다 근접하도록 배치함으로써 물(W)과 기름(O)을 보다 정확하게 분리할 수 있다.

제4 격벽(240)은 내부에 제3 격벽(230)이 포함되도록 제3 격벽(230)의 외주면과 이격하여 배치될 수 있다. 즉 제4 격벽(240)의 내부에는 제1 격벽(210), 제2 격벽(220) 및 제3 격벽(230)이 모두 배치될 수 있다.

일 실시예로 제4 격벽(240)은 저장조(100)의 저면에서 위를 향해 제4 높이(H4)만큼 연장될 수 있다. 즉 도 2에 나타낸 바와 같이, 제4 격벽(240)은 일단이 저장조(100)의 저면과 연결되고, 타단이 저장조(100)의 상면과 제4 간격(C4)만큼 이격하여 배치될 수 있다.

일 실시예로 제4 격벽(240)의 제4 높이(H4)는 제2 격벽(220)의 제2 높이(H2)와 다를 수 있다. 예를 들어 저장조(100)의 중심에서 외측으로 갈수록 유량이 줄어드는 점을 고려하여 제4 높이(H4)는 제2 높이(H2)보다 낮게 설정할 수 있다.

일 실시예로 복수 개의 격벽(200)은 서로 동심으로 배치될 수 있다. 예를 들어 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 격벽(210), 제2 격벽(220), 제3 격벽(230) 및 제4 격벽(240)은 서로 동심으로 배치될 수 있다.

일 실시예로 복수 개의 격벽(200) 간의 이격 거리는 서로 다를 수 있다. 예를 들어 저장조(100)의 중심에서 멀어질수록 격벽(200) 간의 이격 거리가 좁아질 수 있다. 이에 따라 격벽(200) 사이의 물(W)이 충분한 수위를 유지하여 후술하는 제1 배출 채널(221) 및 제2 배출 채널(241)을 통해 물(W)이 용이하게 이동할 수 있다.

일 실시예로 복수 개의 격벽(200)은 물(W)을 다음 격벽(200)으로 이동시키기 위한 배관을 구비할 수 있다. 예를 들어 제2 격벽(220)은 일측에 제1 배출 채널(221)을 구비하고 제4 격벽(240)은 일측에 제2 배출 채널(241)을 구비할 수 있다.

제2 배출 채널(221)은 제2 격벽(220)을 두께 방향으로 관통하여 삽입된 파이프 또는 배관으로서 저장조(100)의 저면에서 기 설정된 높이만큼 이격하여 배치될 수 있다. 이에 따라 제2 격벽(220)의 내부로 유입된 물(W)이 일정 수위를 초과하면 제2 배출 채널(221)을 통해 제2 격벽(220)의 외부로 배출된다.

제4 배출 채널(241)은 제4 격벽(240)을 두께 방향으로 관통하여 삽입된 파이프 또는 배관으로서 저장조(100)의 저면에서 기 설정된 높이만큼 이격하여 배치될 수 있다. 일 실시예로 제4 배출 채널(241)의 높이는 제2 배출 채널(221)의 높이보다 낮을 수 있다. 이에 따라 제4 격벽(240)의 내부로 유입된 물(W)이 일정 수위를 초과하면 제4 배출 채널(241)을 통해 제4 격벽(240)의 외부로 배출된다.

제2 배출 채널(221)과 제4 배출 채널(241)의 높이는 특별히 한정하지 않는다. 다만 상대적으로 밀도가 낮은 기름(O)이 격벽(200)의 상부에 위치하기 때문에, 기름(O)이 외부로 유출되지 않도록 격벽(200)의 상단에서 기 설정된 높이만큼 아래로 이격하여 배치될 수 있다.

다른 실시예로 펌프(미도시)가 격벽(200)에 배치되어, 외부 동력을 이용해 물(W)을 이동시킬 수 있다.

일 실시예로 저장조(100)는 복수 개의 격벽(200)에 의해 구획되는 유수 분리 영역을 포함할 수 있다.

예를 들어, 저장조(100)는 제1 격벽(210)의 내부 공간으로 구획되는 제1 유수 분리 영역(SP1)을 구비할 수 있다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 유수 분리 영역(SP1)은 제1 격벽(210)의 내주면에 의해 구획될 수 있다. 저장조(100)의 저면에서 이격되는 제1 격벽(210)에 의해 제1 유수 분리 영역(SP1)의 하부는 제2 유수 분리 영역(SP2)과 연결될 수 있다. 즉 제1 유수 분리 영역(SP1)은 상면에서 보았을 때 원형일 수 있다. 일 실시예로 제1 유수 분리 영역(SP1)은 유수 분리 장치(10) 또는 저장조(100)의 중심축 Ax와 동축으로 배치될 수 있다.

제2 혼합 유체(F2)가 저장조(100)로 유입되면 제2 혼합 유체(F2)에 포함되며 밀도가 높은 불순물(IP)이 제1 유수 분리 영역(SP1)의 저면에 쌓인다. 그리고 그 위로 물(W)과 기름(O)이 층을 이룰 수 있다.

제2 유수 분리 영역(SP2)은 제2 격벽(220)의 내주면과 제1 격벽(210)의 외주면에 의해 구획될 수 있다. 즉 제2 유수 분리 영역(SP2)은 상면에서 보았을 때 고리 형상일 수 있다.

제2 유수 분리 영역(SP2)은 제1 유수 분리 영역(SP1)과 연결되어 있다. 물(W)은 제1 격벽(210)의 하단부를 통과하면서 제2 유수 분리 영역(SP2)으로 이동할 수 있다. 여기서 일부 기름(O)이 함께 이동할 수 있으며, 물(W)과 기름(O)은 다시 제2 유수 분리 영역(SP2)에서 밀도 차이에 의해 분리될 수 있다.

제3 유수 분리 영역(SP3)은 제2 격벽(220)의 외주면과 제3 격벽(230)의 내주면에 의해 구획될 수 있다. 즉 제3 유수 분리 영역(SP3)은 상면에서 보았을 때 고리 형상일 수 있다.

제3 유수 분리 영역(SP3)은 제2 격벽(220)에 구비된 제1 배출 채널(221)을 통해 연결될 수 있다. 제2 유수 분리 영역(SP2)으로 유입된 물(W)이 제1 배출 채널(221)이 배치된 높이를 초과하면 물(W)이 제1 배출 채널(221)을 통해 제3 유수 분리 영역(SP3)으로 유입될 수 있다. 여기서 일부 기름(O)이 함께 이동할 수 있으며, 물(W)과 기름(O)은 다시 제3 유수 분리 영역(SP3)에서 밀도 차이에 의해 분리될 수 있다.

제4 유수 분리 영역(SP4)은 제4 격벽(240)의 내주면과 제3 격벽(230)의 외주면에 의해 구획될 수 있다. 저장조(100)의 저면에서 이격되는 제3 격벽(230)에 의해 제4 유수 분리 영역(SP4)의 하부는 제3 유수 분리 영역(SP3)과 연결될 수 있다. 즉 제4 유수 분리 영역(SP4)은 상면에서 보았을 때 고리 형상일 수 있다.

물(W)은 제3 격벽(230)의 하단부를 통과하면서 제4 유수 분리 영역(SP4)으로 이동할 수 있다. 여기서 일부 기름(O)이 함께 이동할 수 있으며, 물(W)과 기름(O)은 다시 제4 유수 분리 영역(SP4)에서 밀도 차이에 의해 분리될 수 있다.

제5 유수 분리 영역(SP5)은 제4 격벽(240)의 외주면과 저장조(100)의 내주면에 의해 구획될 수 있다. 즉 제5 유수 분리 영역(SP5)은 상면에서 보았을 때 고리 형상일 수 있다.

제5 유수 분리 영역(SP5)은 제4 격벽(240)에 구비된 제2 배출 채널(241)을 통해 연결될 수 있다. 제4 유수 분리 영역(SP4)으로 유입된 물(W)이 제2 배출 채널(241)이 배치된 높이를 초과하면 물(W)이 제2 배출 채널(241)을 통해 제5 유수 분리 영역(SP5)으로 유입될 수 있다. 여기서 물(W)과 기름(O)은 제1 격벽(210) 내지 제4 격벽(240)을 거치면서 완전히 분리될 수 있으며, 제5 유수 분리 영역(SP5)에는 물(W)만이 유입될 수 있다.

일 실시예로 물 배출부(120)는 유수 분리 영역에 대응하여 배치될 수 있다. 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 물 배출부(120)는 저장조(100)의 저면에 배치되어 분리된 물(W)을 외부로 배출할 수 있다. 일 실시예로 물 배출부(120)는 불순물(IP)이 유입되지 않도록 제1 유수 분리 영역(SP1) 및 제2 유수 분리 영역(SP2)에는 배치되지 않을 수 있다.

일 실시예로 물 배출부(120)는 제1 물 배출 배관(121), 제2 물 배출 배관(122) 및 제3 물 배출 배관(123)을 포함할 수 있다.

제1 물 배출 배관(121)은 제3 유수 분리 영역(SP3)과 연결되고, 제2 물 배출 배관(122)은 제4 유수 분리 영역(SP4)과 연결되고, 제3 물 배출 배관(123)은 제5 유수 분리 영역(SP5)과 연결될 수 있다.

일 실시예로 각각의 물 배출 배관은 밸브(도면 부호 미도시)를 구비하며, 외부 제어를 통해 상기 밸브를 개폐함으로써 물(W)의 배출 여부와 유량 등을 조절할 수 있다.

일 실시예로 저장조(100)의 일측에 불순물 배출부(150)가 배치될 수 있다. 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 불순물 배출부(150)는 제1 유수 분리 영역(SP1)과 연결되도록 저장조(100)의 저면에 배치될 수 있다. 불순물 배출부(150)는 제1 유수 분리 영역(SP1)에 쌓인 불순물(IP)을 외부로 배출할 수 있다.

일 실시예로 기름 배출부(130)는 기름 배출 배관(131)을 구비할 수 있다. 도 3에는 기름 배출 배관(131)이 밸브를 구비하며 저장조(100)의 상면에 배치되는 것으로 나타냈으나 이에 한정하지 않는다. 예를 들어 기름 배출부(130)는 도 2에 나타낸 바와 같이 저장조(100)의 측면에 배치될 수 있다.

또는 기름 배출부(130) 또는 기름 배출 배관(131)은 각각의 유수 분리 영역의 상부와 연결되도록 저장조(100)의 상면에 복수 개 배치될 수 있다.

이와 같은 구성을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치(10)는 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함함으로써 장치 전체 크기를 줄이고 유수 분리 처리 능력을 대폭 향상시킬 수 있다.

보다 구체적으로 도 5에 나타낸 바와 같이, 비교예로서 종래의 유수 분리 장치(10')는 플레이트 형상을 갖는 복수 개의 격벽(200')이 서로 이격하여 일 방향으로 배치되는 구조를 갖는다. 따라서 유수 분리 장치(10')로 유입된 혼합 유체는 일 방향으로만 이동하며, 유수 분리 또한 일 방향으로만 이뤄지기 때문에 많은 양의 혼합 유체를 동시에 처리할 수 없다.

특히 유수 분리 용량과 정밀도를 향상시키기 위해서는 저장조 전체의 크기를 키워야 하고, 더 많은 개수의 격벽(200')을 배치해야 하기 때문에 격벽(200')이 배치되는 방향으로도 길이가 매우 길어지게 된다.

반면 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치(10)는 복수 개의 격벽(200)이 서로 중첩되도록 배치되기 때문에 많은 양의 혼합 유체를 동시에 처리할 수 있다. 즉 도 6a에 나타낸 바와 같이, 격벽(200)이 저장조(100)의 저면과 이격되는 거리가 C이고 직경이 D일 때, 저장조(100)와 격벽(200) 사이의 유격을 통해 이동할 수 있는 유체의 유량은 다음과 같다.

반면 도 6b에 나타낸 바와 같이, 비교예의 경우 유체가 동일한 유속으로 이동하고, 격벽(200')의 폭이 발명예에 따른 격벽(200)의 직경 D와 동일하다 가정하더라도, 저장조와 격벽(200') 사이의 유격을 통해 이동할 수 있는 유체의 유량은 다음과 같다.

즉 저장조에 배치된 최초의 격벽(발명예의 경우 제1 격벽(210))이 동일한 폭 또는 직경을 갖는 경우에도, 발명예는 비교예에 비하면 저장조와 격벽 사이의 유격을 통해 이동할 수 있는 유체의 유량은 π배만큼 더 큰 것을 알 수 있다. 이러한 차이는 추가로 배치되는 격벽에도 동일하게 적용된다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치(10)는 종래의 유수 분리 장치(10')에 비해 많은 양의 혼합 유체를 처리할 수 있으면서 동시에 장치 전체의 크기를 줄일 수 있다.

이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.

실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

10: 유수 분리 장치
100: 저장조
200: 격벽
300: 사이클론 분리기

Claims

외부에서 유입되는 제1 혼합 유체를 분리하여 일부를 하방을 향해 제2 혼합 유체로 배출하고 나머지 일부를 상방을 향해 기체로 배출하는 사이클론 분리기;
상기 사이클론 분리기의 아래에 배치되며, 상기 제2 혼합 유체가 유입되는 제1 유입부 및 상기 제2 혼합 유체에서 분리된 물을 배출하는 물 배출부 및 제2 혼합 유체에서 분리된 기름을 배출하는 기름 배출부를 구비하는 저장조; 및
상기 저장조의 내부에 서로 이격하여 배치되며, 상면에서 보았을 때 폐루프(closed loop)를 형성하고 서로 다른 면적의 영역을 구획하는 복수 개의 격벽;을 포함하는, 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수 개의 격벽은 서로 다른 직경을 갖는 원통 형상을 가지며, 복수 개의 격벽 중 직경이 더 큰 격벽이 직경이 작은 나머지 격벽을 포함하도록 배치되는, 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치.
제1 항에 있어서,
상기 격벽은
상기 저장조의 일측에 배치되는 제1 격벽;
내부에 상기 제1 격벽이 포함되도록 상기 제1 격벽의 외주면과 이격하여 배치되는 제2 격벽;
내부에 상기 제2 격벽이 포함되도록 상기 제2 격벽의 외주면과 이격하여 배치되는 제3 격벽; 및
내부에 상기 제3 격벽이 포함되도록 상기 제3 격벽의 외주면과 이격하여 배치되는 제4 격벽;을 포함하는, 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치.
제3 항에 있어서,
상기 제1 격벽 및 상기 제3 격벽은 상기 저장조의 저면과 이격하여 배치되고,
상기 제2 격벽 및 상기 제4 격벽은 상기 저장조의 상면과 이격하여 배치되는, 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수 개의 격벽은 서로 동심으로 배치되는, 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치.
제3 항에 있어서,
상기 복수 개의 격벽에 의해 구획되는 복수 개의 유수 분리 영역을 더 포함하고,
상기 물 배출부 및 상기 기름 배출부는 상기 복수 개의 유수 분리 영역 중 적어도 일부에 배치되는, 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치.
제6 항에 있어서,
상기 유수 분리 영역은
상기 제1 격벽의 내주면에 의해 구획되며, 상기 저장조와 동축으로 배치되는 제1 유수 분리 영역;
상기 제1 격벽의 외주면과 상기 제2 격벽의 내주면에 의해 구획되며, 상기 제1 유수 분리 영역과 연결되는 제2 유수 분리 영역;
상기 제2 격벽의 외주면과 상기 제3 격벽의 내주면에 의해 구획되며, 상기 제2 유수 분리 영역과 연결되는 제3 유수 분리 영역;
상기 제3 격벽의 외주면과 상기 제4 격벽의 내주면에 의해 구획되며, 상기 제3 유수 분리 영역과 연결되는 제4 유수 분리 영역; 및
상기 제4 격벽의 외주면과 상기 저장조의 내주면에 의해 구획되며, 상기 제4 유수 분리 영역과 연결되는 제5 유수 분리 영역;을 포함하고,
상기 물 배출부는 상기 제3 유수 분리 영역, 상기 제4 유수 분리 영역 및 상기 제5 유수 분리 영역의 저면에 배치되는, 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치.
제3 항에 있어서,
상기 제2 격벽의 일측에 배치되며, 상기 제2 격벽의 내부에 저장된 물을 상기 제2 격벽의 외부로 배출하는 제1 배출 채널; 및
상기 제4 격벽의 일측에 배치되며, 상기 제4 격벽의 내부에 저장된 물을 상기 제4 격벽의 외부로 배출하는 제2 배출 채널;을 더 포함하는, 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치.
제1항에 있어서,
상기 저장조의 저면에 배치되며, 상기 저장조에 쌓인 불순물을 외부로 배출하는 불순물 배출부를 더 포함하는, 중첩 배치되는 다중 격벽 구조를 포함하는 유수 분리 장치.