KR100849416B1 - 세정 기능을 갖는 집진 장치 - Google Patents

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Abstract

세정 기능을 갖는 집진 장치에 있어서, 집진부는 흡기구 및 배기구 사이에 형성된 집진 공간에 구비되고, 미세 먼지를 포함하는 이물질을 1차 포집한다. 댐퍼부는 집진 공간을 개폐한다. 세정부는 집진부의 길이 방향으로 집진부에 대해 상대적으로 운동하면서 상기 1차 포집된 이물질에 세정용 유체를 분사함으로써, 집진부에 포집된 이물질을 집진 공간의 하부로 이탈시킨다. 상기 세정부의 하부에 상기 집진 공간과 연통하는 포집부는 세정부에 의해 이탈된 이물질을 진공압을 이용하여 2차 포집한다. 따라서 집진부에 의해 1차 포집된 이물질이 세정부를 이용하여 집진부로부터 이탈시키고 이를 2차 포집함으로써 상기 집진 공간 내부의 이물질을 용이하게 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 집진부의 수명이 연장되며, 집진부의 집진 효율을 크게 높일 수 있다. 또한, 세정용 유체로 공기를 사용하면, 화학 약품이나 물을 사용하지 않은 세정 방식이므로 주변 수질을 악화시키는 2차 오염 발생 물질이 생성되지 않는 장점이 있다.

Description

세정 기능을 갖는 집진 장치{APPARATUS FOR COLLECTING DUST HAVING SELF CLEANING FUNCTION}
본 발명은 집진 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지상 도로용 터널, 지하철용 지하 터널 등과 같이 외부에 비해 오염도가 상대적으로 높은 공간에 설치되어 상기 오염의 원인이 되는 이물질들을 제거하기 위한 집진 장치에 관한 것이다.
근래에 지하철 및 터널 시공 기술이 발달함에 따라, 지하철용 지하 터널과 지상 터널의 수가 급격히 증가하였으며, 터널의 길이 또한 길어지고 있다. 그런데 터널의 길이가 길어질수록 공기의 순환은 더욱 어려워져 차량 운행으로 발생하는 매연, 미세 먼지를 포함하는 오염 물질의 농도가 외부에 비해 커질 수밖에 없다. 또한, 터널은 그 특성 상 터널 외부보다 내부의 공기 밀도가 낮기 때문에 대류가 이루어지지 않으므로 오염이 심각한 수준이다.
이를 근거로 터널 내부의 공기 오염도를 조사한 결과 미세 먼지, 이산화탄소, 휘발성 유기 화합물 등의 이물질 정도가 기준치의 최고 5배 이상 초과하는 것으로 나타났다. 특히 미세 먼지(PM10)가 다른 오염 물질에 비해 높은 것으로 조사 되었다. PM10은 직경이 10㎛ 미만인 먼지로서 계속적으로 흡입할 경우 인체에 심각한 영향을 미칠 수 있다.
또한, 이런 심각한 공기 오염 및 이물질들로 인해 자동차의 경우 터널 내부를 운행하는 운전자는 시야를 제대로 확보하기 어렵고, 지하철을 이용하는 다수의 승객들의 호흡기 계통에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 지하철 및 터널 내부의 공기 오염으로 인해 지하철 및 터널 주변의 주거지나 주변 환경에 오염된 공기가 그대로 배출되어 농작물이나 토지가 2차 오염될 우려가 있다.
이러한 지하철 및 터널 내 공기 오염을 방지하기 위해 지하철 환기구 및 터널 내부 집진 장치가 설치되어 외부로 배출되는 공기를 정화시키고 있다. 특히 최근에는 전기 집진 장치가 개발되어 집진 효율이 크게 향상되고 있다.
그러나 이러한 전기 집진 장치를 사용하더라도 집진 시간이 길어짐에 따라 상기 전기 집진 필터 내부에 적층되는 이물질의 양도 증가하게 된다. 이에 따라, 주기적으로 집진 장치를 세정하는 작업이 요구되고 있다. 하지만, 모든 지하철 환기구 또는 터널 등에 설치된 집진 장치를 세정하는 데에는 인력 소모가 크고, 집진 장치의 가동률을 떨어뜨리는 원인이 될 뿐만 아니라, 인력에 의한 세정 작업은 세정 작업 효율이 떨어지는 문제점들이 있다.
한편, 작업자에 의한 세정 작업 과정에서 발생하는 화학 세정 용액 또는 세정 오물로 인하여 주변 환경이 2차 오염되는 문제도 간과할 수 없다.
따라서 본 발명의 목적은 자체 세정 기능을 이용하여 집진 효율 및 가동률을 향상시킬 수 있는 집진 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 세정 기능을 갖는 집진 장치는, 흡기구 및 배기구 사이에 형성된 집진 공간에 구비되고 미세 먼지를 포함하는 이물질을 1차 포집하기 위한 집진부와, 상기 집진부와 흡기구 사이 및 상기 집진부와 배기구 사이에 각각 배치되어 상기 집진 공간을 개폐하기 위한 댐퍼부와, 상기 집진부의 길이 방향으로 상기 집진부에 대해 상대적으로 운동하면서 세정용 유체를 상기 1차 포집된 이물질의 적층 방향과 실질적으로 수직하는 방향으로 분사함으로써 상기 집진부에 포집된 이물질을 상기 집진 공간의 하부로 이탈시키기 위한 세정부와, 상기 세정부의 하부에 상기 집진 공간과 연통하며 상기 세정부에 의해 이탈된 이물질을 진공압을 이용하여 2차 포집함으로써 상기 집진 공간 내부의 이물질을 제거하기 위한 포집부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 집진부는 다수의 파이프 형태를 갖는 전기 집진 필터들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 세정부는 상기 집진부의 길이 방향과 실질적으로 평행한 방향으로 상기 집진부와 인접하게 배치되는 다수의 에어 노즐들과, 상기 에어 노즐들을 상하로 구동시키기 위한 수직 구동부와, 상기 수직 구동부를 제어하기 위한 컨트롤러와, 상기 에어 노즐을 통해 공기압을 제공하기 위한 공기압 제공부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 포집부는, 상기 집진 공간의 하부에 구비되고 상기 세정부에 의해 이탈된 이물질을 표면에 수용하여 진동시키기 위 한 진동판과, 상기 진동판에 진동을 제공하기 위한 진동 제공부를 더 포함할 수 있다.
상기한 바에 의하면, 본 발명의 세정 기능을 갖는 집진 장치는 집진부가 설치되는 집진 공간 및 상기 집진부 내부에 잔류하는 이물질을 작업자에 의한 별도의 세정 작업 없이 제거할 수 있다. 따라서 집진부의 가동률이 향상되고, 집진부의 집진 효율이 크게 증가되는 효과가 있다.
또한, 세정용 유체로 에어(air)를 사용함으로써, 화학 약품이나 물을 사용하지 않은 세정 방식이므로 주변 수질을 악화시키는 2차 오염 발생 물질이 생성되지 않는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 따른 세정 기능을 갖는 집진 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 첨부된 도면에 있어서, 각 구성 요소들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 상기 하나의 구성 요소는 상기 다른 구성 요소 위에 형성되거나 또는 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 또 다른 구성 요소들이 상기 다른 구성 요 소 상에 추가적으로 형성될 수 있다. 또한, 각 구성 요소들이 "제1", "제2" 및/또는 "제3"으로 언급되는 것은 한정하기 위한 것이 아니라 단지 각 구성 요소들을 구분하기 위한 것이다. 따라서 "제1", "제2" 및/또는 "제3"은 각 구성 요소에 대하여 각기 선택적으로 또는 교환적으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 기능을 갖는 집진 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 세정 기능을 갖는 집진 장치(100)는 미세 먼지를 포함하는 이물질을 1차 포집하기 위한 집진부(120)와, 집진 공간(110)을 개폐하기 위한 댐퍼부(162, 164)와, 집진부(120)에 1차 포집된 이물질을 이탈시키기 위한 세정부(130)와, 세정부(130)에 의해 이탈된 상기 이물질을 2차 포집하기 위한 포집부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
도시된 집진부(120)는 지하철 환기구에 설치되어 지하에 존재하는 미세 먼지와 같은 이물질을 포함하는 공기를 정화시키기 위한 장치로 사용될 수 있다. 예를 들면, 집진부(120)는 오염된 공기를 흡입하기 위한 흡기구(102)와 상기 흡입된 공기를 외부로 배출하기 위한 배기구(106) 사이에 구비되는 것이 바람직하다. 상기 각각의 흡기구(102) 또는 배기구(106)에는 고속으로 회전하는 팬(fan)들(104, 108)이 구비되어 흡기 또는 배기를 용이하게 제공할 수 있다.
예를 들면, 집진부(120)는 흡기구(110) 및 배기구(106) 사이에 형성된 집진 공간(110)에 구비되며, 다각형의 단면을 갖는 관 형태를 갖는 전기 집진 필터(122)들을 포함할 수 있다. 이때, 상기 전기 집진 필터(122)는 흡입 및 정화된 공기가 빠른 유속으로 배출될 수 있도록 배기구의 팬과 실질적으로 평행한 축을 갖도록 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 집진부(120)에 의해 1차적으로 포집되는 이물질은 상기 전기 집진 필터(122) 내부에 적층될 수 있다.
상기 댐퍼부(162, 164)는 상기 집진부(120)와 흡기구 사이에 배치되는 제1댐퍼(162) 및 상기 집진부(120)와 배기구(106) 사이에 배치되는 제2댐퍼(164)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2댐퍼(162, 164)는 상기 세정부(130) 및 포집부(140)의 동작에 따라 상기 집진 공간(110)을 개폐하는 기능을 가짐은 당업자에게 자명한 사실이다. 즉, 상기 댐퍼부(162, 164)는 평소에는 개방 상태로 있고, 상기 세정부(130) 및 포집부(140)가 작동시에는 폐쇄된 상태로 전환될 수 있다.
세정부(130)는 집진부(120)의 길이 방향으로 집진부(120)에 대해 상대적으로 운동하면서 집진부(120)에 1차 포집된 이물질을 집진 공간(110)의 하부로 이탈시키는 기능을 수행한다. 여기서, 세정부(130)는 상기 적층된 이물질의 적층 방향과 실질적으로 수직하는 방향으로 분사하도록 배치되는 것이 세정 효율 면에서 유리하다. 집진부(120)에 대해서는 하기의 도 3 내지 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
예를 들면, 세정부(130)는 에어 노즐(132)과, 상기 에어 노즐(132)을 상하로 구동시키기 위한 수직 구동부(138)와, 상기 에어 노즐(132)을 통해 고압의 공기압을 제공하기 위한 공기압 제공부(137)를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 에어 노즐(132)은 집진부(120)가 관 형태의 전기 집진 필터(122)로 이루어진 경우에 전기 집진 필터(122)의 내부를 향해 전기 집진 필터(122)의 길이 방향과 실질적으로 평행하게 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 세정부(130)에 에어 노즐(132) 방식을 적용하게 되면, 화학 약품이나 물을 사용하지 않은 세정 방식이므로 주변 수질을 악화시키는 2차 오염 발생 물질이 생성되지 않는 장점이 있다.
도 2는 도 1에 도시된 세정부의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 세정부(130)는 다수의 에어 노즐들(132)이 형성된 노즐 바(nozzle bar)(134)와, 상기 노즐 바(134)와 연결된 연결 축(136)과, 상기 에어 노즐(132)을 통해 고압의 공기압을 제공하기 위한 공기압 제공부(137)와, 상기 연결 축을 상하 구동시키기 위한 수직 구동부(138) 및 수직 구동부(138)를 제어하기 위한 컨트롤러(139)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 수직 구동부(138)는 실린더 타입 등과 같은 1축 운동을 하는 구동부이다. 또한, 컨트롤러(139)는 기 설정된 주기로 자동으로 구동되도록 프로그램되어 있거나 또는 작업자가 수직 구동부(138)를 수동으로 작동시키도록 한다.
한편, 집진 공간(110) 내부에는 집진 공간(110) 내부의 오염도를 측정하기 위한 센서(135)가 구비될 수 있다. 센서(135)의 예로는 광센서, 압력 센서 등이 있다. 이때, 컨트롤러(139)는 상기 센서의 측정 결과가 기 설정된 오염도 이상으로 판단되는 경우에만 상기 수직 구동부(138)를 구동시키게 할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 포집부(140)는 세정부(130)에 의해 이탈된 이물질을 2차 포집한다. 예를 들면, 집진부(120)에 적층된 이물질이 세정부(130)에 의해 탈리되면 집진 공간(110)의 하부로 떨어지게 된다. 이때, 포집부(140)는 집진 공간(110)의 바닥에 존재하는 이물질을 진공압을 이용하여 제거할 수 있다. 예를 들면, 포집부(140)는 세정부(130)의 하부에 집진 공간(110)과 연통하는 포집관(142) 및 포집관(142)을 통해 집진 공간(110)내부로 진공압을 제공하기 위한 진공압 제공부(144)를 포함할 수 있다.
한편, 집진 공간(110) 내부로 이탈된 이물질들은 시간이 경과함에 따라 적층되어 고착될 수 있으므로, 상기 적층된 이물질들을 2차 포집하기 위한 진동판(146)과 진동 제공부(148)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 진동판(146)은 세정부(130) 의 하부에 구비되며, 도시된 바와 같이 소정의 경사를 가지면서 굴곡된 형상을 갖는 것이 이물질의 적층 현상을 감소시킬 수 있으므로 바람직하다. 진동 제공부(148)는 진동판(146)과 연결되어 진동판(146)에 물리적인 진동을 제공하거나 또는 초음파를 이용하여 진동판(146) 상에 적층된 이물질에 진동을 제공할 수 있다.
상기한 바에 의하면, 집진부(120)에 의해 1차 포집된 이물질이 세정부를 이용하여 상기 집진부로부터 이탈시키고 이를 2차 포집하여 제거함으로써, 집진부(120)의 수명이 연장되며, 집진 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 집진부의 일 예를 설명하기 위한 측면도이며, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 전기 집진 필터를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 집진부(120)는 다각관, 바람직하게는 육각형 단면을 갖는 관 형태의 전기 집진 필터(122)로 이루어질 수 있다. 상기 전기 집진 필터(122)는 전기가 잘 통하는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 전기 집진 필터(122)의 내측면에는 도 4에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 연장된 다수의 홈들(122a)이 형성될 수 있다. 홈(122a)은 집진 표면을 확장시킴으로써 집진 효율을 증가시킬 수 있다. 한편, 전기 집진 필터(122)는 전기적으로 접지되며, 꼬임 구조를 갖는 회전 돌기판(122b)이 고전압 공급부(122c)에 전기적으로 연결되어 전기 집진 필터(122)의 중앙 부위에 배치될 수 있다.
미세 먼지 등을 포함한 이물질(P)이 유입되면, 회전 돌기판(122b)에 의해 회전하는 공기와 함께 회전하면서 하전된다. 이로써, 회전 돌기판(122b)의 주변에는 양의 전하가 유도되고, 전기 집진 필터(122)의 내측면은 유도 전압에 의해 음의 전 하가 유도될 수 있다. 이와 같이, 하전된 이물질은 쿨롱의 힘과 원심력이 작용하게 되어 전기 집진 필터(122)의 내측면에 포집될 수 있다.
그런데 이물질이 전기 집진 필터(122)의 내측면에 지속적으로 포집되면 도 4에 도시된 바와 같이 적층되면서 하전 양이 감소하기 때문에 집진 효율이 저하된다. 따라서 상술한 바와 같은 세정부(130)를 이용하여 에어와 같은 고압의 세정 유체를 상기 적층된 이물질들을 전기 집진 필터(122)의 길이 방향으로 분사함으로써, 상기 이물질들을 효과적으로 제거할 수 있는 것이다.
그러나 본 발명은 전기 집진 필터(122)를 갖는 집진부(120)에 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 기능을 갖는 집진 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 세정부의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 집진부의 일 예를 설명하기 위한 측면도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 전기 집진 필터를 설명하기 위한 구성도들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 세정 기능을 갖는 집진 장치 102 : 흡기구
104 : 흡입 팬 106 : 배기구
108 : 배기 팬 110 : 집진 공간
120 : 집진부 122 : 전기 집진 필터
122a : 홈 122b : 회전 돌기판
122c : 고전압 제공부 130 : 세정부
130a : 제1세정부 130b : 제2세정부
132 : 노즐 132a : 제1노즐
132b : 제2노즐 134 : 노즐 바
134a : 제1노즐 바 134b : 제2노즐 바
135 : 센서 136 : 연결 축
136a : 제1연결 축 136b : 제2연결 축
137 : 공기압 제공부 138 : 수직 구동부
139 : 컨트롤러 140 : 포집부
142 : 포집관 144 : 진공압 제공부
146 : 진동판 148 : 진동 제공부
162 : 제1댐퍼 164 : 제2댐퍼
166 : 댐퍼 실린더 172 : 제1필터

Claims (4)

  1. 흡기구 및 배기구 사이에 형성된 집진 공간에 구비되고, 미세 먼지를 포함하는 이물질을 1차 포집하기 위한 집진부;
    상기 집진부와 흡기구 사이 및 상기 집진부와 배기구 사이에 각각 배치되어 상기 집진 공간을 개폐하기 위한 댐퍼부;
    상기 집진부의 길이 방향으로 상기 집진부에 대해 상대적으로 운동하면서 상기 1차 포집된 이물질에 세정용 유체를 분사함으로써, 상기 집진부에 포집된 이물질을 상기 집진 공간의 하부로 이탈시키기 위한 세정부; 및
    상기 세정부의 하부에 상기 집진 공간과 연통하며, 상기 세정부에 의해 이탈된 이물질을 진공압을 이용하여 2차 포집함으로써, 상기 집진 공간 내부의 이물질을 제거하기 위한 포집부를 포함하는 세정 기능을 갖는 집진 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 집진부는 관 형상을 갖는 다수의 전기 집진 필터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 기능을 갖는 집진 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 세정부는,
    상기 집진부의 길이 방향과 실질적으로 평행한 방향으로 상기 집진부와 인접하게 배치되는 다수의 에어 노즐들(air nozzles);
    상기 에어 노즐들을 상하로 구동시키기 위한 수직 구동부;
    상기 수직 구동부를 제어하기 위한 컨트롤러; 및
    상기 에어 노즐을 통해 공기압을 제공하기 위한 공기압 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 기능을 갖는 집진 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 포집부는,
    상기 집진 공간의 하부에 구비되고, 상기 세정부에 의해 이탈된 이물질을 표면에 수용하여 진동시키기 위한 진동판; 및
    상기 진동판에 진동을 제공하기 위한 진동 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 기능을 갖는 집진 장치.
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