KR100238952B1 - 원심분리방식의 공기정화방법 및 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심분리방식의 공기정화방법 및 집진장치에 관한 것으로, 연기를 나선 파이프형 분진 집진 보조장치의 일단부에 유입시키는 유입단계와; 분진 집진 보조장치의 내부에서 원심력의 차에 의해 공기, 그리고 공기와 분진의 혼합물로 분리하는 분리단계와; 분리된 공기, 그리고 공기와 먼지의 혼합물을 배출시키는 배출단계를 행하여 분진을 응집 배출하는 원심분리 집진방식 공기정화방법을 제공한다. 그리고, 연기를 유입시키는 유입부가 연기를 원심력의 차에 의해 분리시키는 나선부의 일단부에 구비되고, 연기가 공기, 그리고 공기와 먼지의 혼합물로 분리되어 배출되는 배출부가 나선부의 타단부에 구비되도록 나선 파이프형으로 형성되는 집진 보조장치를 제공한다.

이러한 본 발명은 연기가 원심분리 방식의 집진 보조장치를 통과하면서 공기, 그리고 공기와 분진의 혼합물로 원심 분리되어 공기는 집진기를 거치지 않고 다음 공정으로 바로 넘어 갈 수 있고, 공기와 분진의 혼합물은 집진기로 보내지나, 이 혼합물은 이미 상당히 응집되어 있는 상태이므로 공기와 분진으로 응집 분리되는 시간을 크게 단축시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 집진기의 사용량을 대폭 감소시킬 수 있으므로 매우 경제적인 이점이 있으며, 시공 및 설치가 간편하고 부지를 거의 차지하지 않아 기존의 처리장에서도 집진기에 연결하여 처리 용량을 대폭 증대시킬 수 있을 뿐아니라, 대기환경 개선에 크게 기여할 수 있다.

Description

원심분리방식의 공기정화방법 및 집진장치(AIR CLEANING METHOD AND DUST COLLECTING APPARATUS OF CENTRIFUGAL SEPARATION TYPE)

본 발명은 원심분리방식의 공기정화방법 및 집진장치에 관한 것으로, 특히 건물 내부의 냉난방 및 환기를 위하여 외부 공기를 유입시키면서 공기 중의 먼지를 응집 분리시키고, 또한 소각로 및 보일러와 같은 각종 산업설비의 굴뚝에서 배출되는 연기로 부터 분진를 응집 분리시키기 위한 원심분리방식의 공기정화방법 및 집진장치에 관한 것이다.

종래에는 냉난방 및 환기를 함에 있어서, 외부에서 공기를 유입하고 필터를 사용하여 공기 중의 먼지 등을 걸러 내고 있다.

한편, 집진기는 소각로, 용해로, 각종 산업용 보일러, 발전용 보일러등에 이용되고, 카폰 블랙 포집, 시멘트 포집 등을 위하여 사용되고 있으며, 각 고장의 굴뚝에서 배출되는 연기는 먼지의 양을 일정 수준 이하로 줄여서 배출하도록 대기환경보전법으로 규제되어 있다. 이에 따라 각 공장에서는 굴뚝으로 배출되는 연기 속에 포함되어 있는 먼지를 각종 집진기를 사용하여 처리한 후 배출하고 있다. 이러한 집진기의 형태에는 필터를 이용하는 방법, 전기를 이용하여 방전을 일으켜 집진하는 방법 등 여러가지가 있으나, 장치가 복잡하고, 집진 효율이 상대적으로 낮은 문제점이 있었다.

그리고, 현재 국내 특히 대형건물이 집중되어 있는 대도시의 대기오염이 심각해 집진기의 필터를 자주 청소 및 교환해야 하므로 번거로운 문제점이 있으며, 실제로는 필터를 자주 교체하지 않아 에너지 효율이 떨어지거나, 또는 실내 환기가 제대로 이루어지지 않는 실정이다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 결함 및 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 유입부와 배출부가 양단부에 구비되고 나선 파이프형으로 형성되는 집진 보조장치에 연기를 통과시켜 원심 분리 원리로 분진를 응집 및 분리시키도록 함으로써 장치에 기계적 구동부분이나, 전기적 장치를 사용하지 않고 물리적인 을 이용하여 분진를 응집 분리시킬 수 있게 되는 원심분리 집진방식 공기정화방법 및 이를 실현하기 위한 적합한 장치를 제공하기 위한 것이다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 대형빌딩 또는 대형 굴뚝 등에서 유입 또는 처리되는 상당한 양의 공기 또는 배출가스를 필터 또는 전기, 기계적 장치를 사용하지 않고 원심력을 이용하여 분리해 낼 수 있으며, 또한 굴뚝의 연기가 300도에 달하는 경우도 있으므로 고온에 견딜 수 있는 공기정화방법 및 집진장치를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 원심분리방식의 공기정화방법은 연기를 나선 파이프형 분진 집진 보조장치의 일단부에 유입시키는 유입단계와; 분진 집진 보조장치의 내부에서 원심력의 차에 의해 공기, 그리고 공기와 분진의 혼합물로 분리하는 분리단계와; 분리된 공기, 그리고 공기와 분진의 혼합물을 배출시키는 배출단계로 구성된다.

그리고, 본 발명에 의한 집진 보조장치는 연기를 유입시키는 유입부가 연기를 원심력의 차에 의해 분리시키는 나선부의 일단부에 구비되고, 연기가 공기, 그리고 공기와 분진의 혼합물로 분리되어 배출되는 배출부가 나선부의 타단부에 구비되도록 나선 파이프형으로 형성되고, 상기 배출부의 내부에는 분리판이 형성되어, 공기, 그리고 공기의 분진의 혼합물이 분리배출되는 상,하부통로가 형성된다.

본 발명 장치는 먼지를 모아서 공기와 분리하기 위하여 원심 분리기의 원리를 이용한 것으로, 특히 장치 전체에 기계적 구동부분이나 전기적 장치를 사용하지 않고 물리적인 원심력만을 이용하여 깨끗한 공기를 먼지로 부터 분리하여 공기 정화와 함께 먼지를 응집시킨다는 점이 가장 큰 특징이다.

그리고, 종래 집진기에 따르는 필터의 청소 및 교환에 따르는 문제점을 해결 할 수 있다.

또한, 본 발명의 집진 보조장치는 유입되는 공기가 장치를 통과하면서 공기, 그리고 공기와 분진의 혼합물로 분리되어 나오게 되므로 집진기의 사용량을 대포 감소시킬 수 있으며, 이 장치를 통해서 나오는 공기는 집진기를 거치지 않고 직접 다음 공정으로 넘어갈 수 있고, 공기와 분진의 혼합물은 집진기로 보내지나 이러한 공기와 분진의 혼합물은 이미 상당히 응집되어 있는 상태이므로 집진기에서 처리가 용이하여 실제적으로 집진기의 용량을 증대시켜 주므로 경제적 효과가 매우 크다.

제1도는 본 발명에 따른 집진 보조장치의 사시도.

제2a, b, c도는 본 발명 집진 보조장치의 평면도, 정면도 및 측면도.

제3도는 본 발명의 작용을 설명하기 위한 부분 정면도.

제4a, b도는 본 발명 집진 보조장치의 배출부 구성을 보인 부분 사시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 유입부 2 : 나선부

3 : 배출부 3a, 3b : 상,하부통로

4 : 분리판

이하, 이와 같은 본 발명을 실시예를 들어 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 원심분리 집진방식 공기정화방법은 연기를 나선 파이프형 분진 집진 보조장치의 일단부에 유입시키는 유입단계와; 집진 보조장치의 내부에서 원심력의 차에 의해 공기, 그리고 공기와 분진의 혼합물(이하 "공기분진 혼합물"이라 부름.)로 분리하는 분리단계와; 공기와 공기분진 혼합물을 배출시키는 배출단계를 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 상기 배출단계는 배출부에 분리판를 개재시켜 분리판의 상측으로 공기를 배출시키고, 분리판의 하측으로 공기분진 혼합물를 배출시키는 것으로 되어 있다.

도 1에는 본 발명의 원심분리 집진방식 공기정화방법에 적용되는 집진 보조장치의 사시도가 도시되고, 도 2a, b, c에는 집진 보조장치의 평면도, 정면도 및 측면도가 각각 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 작용을 설명하기 위한 부분 정면도가 도시되고, 도 4a, b에는 는 본 발명 집진 보조장치의 배출부 구성을 보인 부분 사시도가 도시되어 있다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 집진 보조장치는 연기를 유입시키는 유입부(1)가 연기를 원심력의 차에 의해 분리시키는 나선부(2)의 일단부에 구비되고, 연기가 공기와 공기분진 혼합물로 분리되어 배출되는 배출부(3)가 나선부(2)의 타단부에 구비되도록 나선 파이프형으로 형성되어 있다.

그리고, 상기 배출부(3)의 내부에는 분리판(4)이 형성되어, 공기와 공기분진 혼합물이 분리 배출되는 상, 하부통로(3a, 3b)가 형성되어 있다.

상기 분리판(4)은 공기와 공기분진 혼합물의 분리되는 상황에 따라 도 4a와 같이 중간부에 결합하여, 공기이 배출되는 상부통로(3a)와 공기분진 혼합물가 배출되는 하부통로(3b)가 1 : 1이 되도록 하거나, 도 4b와 같이 하측부로 치우지게 결합하여 상부통로(3a)와 하부통로(3b)가 3 : 1이 되로록 할 수 있다. 그러나, 이러한 수치는 이에 정되는 것이 아니고 작업 조건에 따라 여러가지로 변경하여 실시할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 집진 보조장치를 이용하여, 각종 산업시설의 굴뚝에서 유입되는 연기를 유입부(1)에 유입시켜 나선부(2)의 통로를 따라 도 3의 화살표 F방향으로 원운동시키면 이 때 먼지는 연기가 일정한 힘으로 유입되는 것으로 가정(등속원운동하는 것으로 가정)하면 다음과 같은 힘과 속도를 갖게 된다.

먼저, 먼지입자의 평균속도 평균속도(V)와 유체의 속도(V_f)가 일정하다고 가정하면, 입자에 미치는 힘의 합

, 입자의 원운동 접선방향으로의 힘

, 입자의 원심력

과, 입자의 구심력

의 관계는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있으며,

따라서,

는 다음 수학식 2와 같이 된다.

여기서,

과

는 다음 수학식 3, 4와 같이 되므로 유체의 속도(V)에 관한 함수인 수학식 5가 얻어진다.

여기서

, m=입자의 질량, ρ=유체의 밀도, A=입자의 단면적, C=마찰상수(0.5~1)

그리고, 분진를 공기와 분리하기 위하여 필요한 시간 및 거리, 즉 원운동시 통로의 안쪽 P1에 위치한 입자가 원의 바깥쪽 P2로 이동하는 시간(t) 및 거리(D)는 다음 수학식 6, 7과 같이 계산할 수 있다.

여기서, Δr은 관경임.

즉, 일정한 거리를 원운동을 거치면서 먼지는 통로 내의 바깥쪽 벽에 공기와 분리되어 응집되므로 이를 배출부(3)에 결합되는 분리판(4)을 이용하여 공기와 공기분진 혼합물을 각각 분리하여 배출할 수 있게 되며, 상기 분리판(4)의 비율은 공기와 공기분진 혼합물의 분리되는 상황에 따라 비율을 조절할 수 있다.

본 발명 집진 보조장치의 크기 및 분리 비율 조절은 사양에 따라 조절이 가능하다. 즉, 본 발명 장치 내로 유입되는 공기 및 배출가스의 속도 및 통로의 길이에 따라 분리 및 응집비율은 여러가지로 조절할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 연기가 원심분리 방식의 집진 보조장치를 통과하면서 공기와 공기분진 혼합물이 원심 분리되어 공기는 집진기를 거치지 않고 다음 공정으로 바로 넘어 갈 수 있고, 공기분진 혼합물은 집진기로 보내지나, 이 공기분진 혼합물은 이미 상당히 응집되어 있는 상태이므로 공기와 분진으로 응집 분리되는 시간을 크게 단축시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 집진기의 사용량을 대폭 감소시킬 수 있으므로 매우 경제적인 이점이 있으며, 시공 및 설치가 간편하고 부지를 거의 차지하지 않아 기존의 처리장에서도 집진기에 연결하여 처리 용량을 대폭 증대시킬 수 있을 뿐아니라, 대기환경 개선에 크게 기여할 수 있다.

지금까지 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 명세서에 기재되고 청구된 원리의 진정한 정신 및 범위 안에서 수정 및 변경할 수 있는 여러가지 실시형태는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것임을 이해하여야 할 것이다.

Claims (4)

1. 연기를 나선 파이프형 분진 집진 보조장치의 일단부에 유입시키는 유입단계와; 분진 집진 보조장치의 내부에서 원심력의 차에 의해 공기와 공기분진 혼합물로 분리하는 분리단계와; 분리된 공기와 공기분진 혼합물을 배출시키는 배출단계를 행하여 분진를 응집 분리하는 것을 특징으로 하는 원심분리 집진방식 공기정화방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 배출단계는 배출부에 분리판을 개재시켜 분리판의 상측으로 공기를 배출시키고, 분리판의 하측으로 공기분진 혼합물을 배출시키는 것임을 특징으로 하는 원심분리 집진방식 공기정화방법.
3. 연기를 유입시키는 유입부(1)가 연기를 원심력의 차에 의해 분리시키는 나선부(2)의 일단부에 구비되고, 연기가 공기와 공기분진 혼합물로 분리되어 배출되는 배출부(3)가 나선부(2)의 타단부에 구비되도록 나선 파이프형으로 형성된 것을 특징으로 하는 집진 보조장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 배출부(3)의 내부에는 분리판(4)이 형성되어, 공기와 공기분진 혼합물이 분리 배출되는 상,하부통로(3a, 3b)가 형성된 것을 특징으로 하는 집진 보조장치.

Images