KR101140287B1

KR101140287B1 - 오일 흄 포집 장치

Info

Publication number: KR101140287B1
Application number: KR1020070128662A
Authority: KR
Inventors: 김승식
Original assignee: (주)새롬환경기술
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2012-05-03
Also published as: KR20090061743A

Abstract

본 발명은 간단한 구조를 가지며, 공기로부터의 오일 흄의 분리 및 제거 효율이 우수하고 유지 관리가 용이한 오일 흄 포집 장치를 개시한다. 본 발명에 따른, 오일 흄 및 기타 불순물(오일 미스트)이 함유된 공기로부터 오일 흄을 분리, 포집하는 장치는 유입 덕트가 연결된 케이싱 및 케이싱 내에 설치된 액셀 팬을 가지며, 오일 흄이 함유된 공기가 내부로 흡입되는 흡입/송풍 유니트; 및 연결 덕트를 통하여 흡입/송풍 유니트와 연결되어 내부로 오일 흄이 함유된 공기가 유입되며, 내부에 챔버가 형성된 케이싱, 챔버 내에 배치된 필터 조립체 및 챔버의 내부 공간과 연결되어 있는 배출 덕트를 포함하는 여과 유니트;를 포함한다. 여과 유니트의 필터 조립체는 연결 덕트로부터 배출 덕트를 향하여 순차적으로 배치된 임핀저, 프리-필터부, 다수의 충전물이 채워진 충전물 유니트 및 오일 흄 제거기로 이루어져 액셀 팬의 작동에 따라 오일 흄이 함유된 외부 공기가 액셀 팬의 블레이드와 충돌한 후 여과 유니트의 필터 조립체를 통과하며, 이 과정에서 오일 흄이 공기로부터 분리되고, 순수 공기만이 외부로 배출된다.

오일 흄, 포집 장치

Description

오일 흄 포집 장치{Apparatus for collecting oil fume}

본 발명은 오일 흄 포집 장치에 관한 것으로서, 특히 오일 흄을 임핀저, 프리-필터, 충전제 유니트 및 흄 엘리미네이터(그리고 선택적으로 추가 임핀저)를 순차적으로 통과시켜 공기 내에 함유된 오일 흄을 공기로부터 완전하게 분리, 제거할 수 있는 오일 흄 포집 장치에 관한 것이다.

일반적으로 금속 가공 현장에서는 단조 공정, 압연 공정 또는 압출 성형 공정이 실시되며, 이러한 금속의 가공 공정에서 냉각, 윤활 및 세척용으로 각종의 광물성 오일 및 수성 또는 유성의 세제들이 널리 사용되고 있다.

광물성 오일 및 세제들은 단조, 압연 또는 압출 성형 공정에서 발생하는 열등에 의하여 휘발, 비산된다. 이와 같이, 휘발 및 비산되어 공기 중에 부유하는 오일이나 세제들의 입자들을 통상 "오일 흄(oil fume)"이라 칭한다.

별도의 공기 정화기 또는 오일 흄 포집 장치를 설치하지 않은 작업장의 경우, 이러한 오일 흄은 작업장의 배기 시설을 통하여 그대로 작업장 밖으로 배출되어 공기 오염의 큰 요인이 된다.

또한, 오일 흄은 작업장 내에서도 작업 환경의 악화를 초래함은 물론, 작업 자의 피부에 접촉되는 경우 피부염 등의 발생의 요인이 되고, 또한 수치 제어 공작 기계 등의 정밀 가공 장치의 경우 이러한 오일 흄은 오동작 또는 단락 등의 고장의 요인으로 작용한다.

위와 같은 문제점으로 인하여 공기에 함유된 오일 흄을 효과적으로 제거하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 그에 따라 오일 흄을 제거하기 위한 공기 정화기 또는 오일 흄 포집 장치가 제작되어 사용되고 있다.

이하에서는 일반적으로 사용 중에 있는 오일 흄 제거 장치의 기능을 간단히 설명한다.

오일 흄 제거 장치의 한 종류인 전기 집진기에서는, 고전압이 방전 전극에 인가되면, 고전압에 의한 코로나(Corona) 방전으로 다량의 음이온이 발생하여 가스중의 분진이 대전되며, 전기장에 의한 전기력으로 먼지 입자가 집진판에 포집된다. 이후, 먼지 입자를 기계적인 충격으로 집진판으로부터 분리함으로써 미세 입자가 제거된다.

또한, 필터 집진기의 한 종류인 화이버베드 필터(또는 캔들 필터) 장치에서는, 오일 흄을 함유하고 있는 가스가 화이어베드 필터를 수평 방향으로 통과하게 되며, 이 과정에서 오일 흄이 화이버베드에 부딪혀 포집된다.

포집된 오일은 서로 합쳐지면서 중력에 의하여 아래쪽으로 흘러내릴 수 있을 정도의 크기로 커지며, 흘러내린 오일 미스터는 필터 하부의 배출 장치를 통하여 제거된다.

한편, 원심 필터식 공기 정화기는 송풍용 날개와 필터를 외주면에 갖는 드럼 을 고속으로 회전시켜 발생하는 원심력을 이용하여 오일 흄을 필터에 여과시키는 방식을 이용하고 있다.

그러나, 위에서 설명한 일반적인 오일 흄 제거 장치에는 방전 장치 또는 필터를 갖는 고속 회전 드럼 등과 부가적인 구성 요소들이 장착되어 있으며, 이에 장치의 제조 비용이 상승한다.

또한, 장치의 유지 관리 비용이 증가하며, 소음 및 진동의 과다 및 필터 면적의 제한에 의한 필터의 잦은 교환 등의 문제가 발생한다. 이와 함께, 처리 효율이 낮아 단독으로 실내의 공기 정화용으로는 사용이 불가능하며, 배출된 공기를 별도의 공기 정화기로 재처리해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 일반적인 오일 흄 제거 장치가 갖고 있는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 구조를 가지며, 공기로부터의 오일 흄의 분리 및 제거 효율이 우수하고 유지 관리가 용이한 오일 흄 포집 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

위의 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른, 오일 흄 및 기타 불순물(오일 미스트)이 함유된 공기로부터 오일 흄을 분리, 포집하는 장치는 유입 덕트가 연결된 케이싱 및 케이싱 내에 설치된 액셀 팬을 가지며, 오일 흄이 함유된 공기가 내부로 흡입되는 흡입/송풍 유니트; 및 연결 덕트를 통하여 흡입/송풍 유니트와 연결되어 내부로 오일 흄이 함유된 공기가 유입되며, 내부에 챔버가 형성된 케이싱, 챔버 내에 배치된 필터 조립체 및 챔버의 내부 공간과 연결되어 있는 배출 덕트를 포함하는 여과 유니트;를 포함한다.

한편, 여과 유니트의 필터 조립체는 연결 덕트로부터 배출 덕트를 향하여 순차적으로 배치된 임핀저, 프리-필터부, 다수의 충전물이 채워진 충전물 유니트 및 오일 흄 제거기로 이루어져 액셀 팬의 작동에 따라 오일 흄이 함유된 외부 공기가 액셀 팬의 블레이드와 충돌한 후 여과 유니트의 필터 조립체를 통과하며, 이 과정에서 오일 흄이 공기로부터 분리되고, 순수 공기만이 외부로 배출된다.

여기서, 여과 유니트의 필터 조립체는 오일 미스터 제거기의 배출단에 설치되어 오일 미스터 제거기에서 배출된 공기 내의 잔류 오일 미스터를 분리한 후 순수 공기만을 연결 덕트로 배출하는 보조 임핀저를 더 포함할 수 있다.

또한, 여과 유니트의 케이싱은 흡입/송풍 유니트와 대응하는 선단부의 종단면적이 필터 조립체가 위치한 중앙부로 갈수록 커지는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따른 오일 흄 포집 장치는 임핀저가 막힘이나 교환의 필요성이 없는 반영구적인 필터로서 작용하기 때문에 장치의 유지 관리가 용이하고, 필터의 교환 주기를 최대한으로 연장할 수 있어 경제적인 관리가 가능하다.

또한, 액셀 팬의 블레이드에 오일 흄이 함유된 공기를 충돌시켜 1차로 오일 흄을 분리하게 되며, 또한 액셀 팬의 특성을 이용하여 다량의 공기를 여과 유니트에 공급함으로써 오일 흄 포집 효율을 향상시킬 수 있다.

이와 함께, 일반 송풍 팬보다 사용 동력이 적은 액셀 팬을 채택함으로써 오 일 흄 포집 효율이 증가함에도 불구하고 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 오일 흄 포집 장치의 평단면도, 도 2는 본 발명에 따른 오일 흄 포집 장치의 횡단면도이다.

본 발명에 따른 오일 흄 포집 장치(10)는 기능에 따라 크게 여과 유니트(100) 흡입/송풍 유니트(200)로 구분된다. 각 유니트의 구조 및 기능을 구분하여 설명한다.

여과 유니트(100)

여과 유니트(100)는 내부의 공간이 다수의 챔버(120)로 구분되어 있는 케이싱(110), 각 챔버(120) 내에 배치된 다수의 필터 조립체(130) 및 각 챔버(120)의 내부 공간과 연결되어 있는 배출 덕트(140; outlet duct)를 포함한다.

케이싱(110)은 연결 덕트(150)를 통하여 후술할 흡입/송풍 유니트(200)와 연결되어 있으며, 하단은 도시되지 않는 오일 저장부와 연결되어 있다.

후술할 흡입/송풍 유니트(200)의 구성 부재인 엑셀 팬(axial fan)의 작동에 의하여 외부의 공기(오일 흄이 함유되어 있는 상태임)가 연결 덕트(150)를 통하여 케이싱(110) 내의 각 챔버(120)로 강제 유입되며, 이후 각 필터 조립체(130)를 통과하는 과정에서 공기에 함유된 오일 흄은 필터 조립체(130)에 포집된다.

각 필터 조립체(130)는 연결 덕트(150)와 대응하는 종단으로부터 배출 덕트(140)와 대응하는 종단을 향하여 순차적으로 배치된 임핀저(131; impinger), 프리- 필터부(132; pre-filter), 충전물 유니트(133; packing unit) 및 오일 흄 제거기(134; fume eliminator)를 포함한다.

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 임핀저(131)의 사시도로서, 임핀저(131)는 굴곡진 파형 구조를 갖는 다수의 플레이트(131-1)로 이루어져 있다. 각 플레이트(131-1)의 굴곡의 정점에는 공기 흐름과는 반대 방향으로 연장된 충돌판(131-2)을 갖는다.

충돌판(131-2)은 플레이트(131-1)의 굴곡을 따라 접선 방향으로 유도되어 흐르는 공기의 흐름 방향에 대하여 반대 방향으로 향하여 연장되어 있으므로 플레이트(131-1)의 굴곡의 접선을 따라 흐르는 공기는 충돌판(131-2)과 충돌하여 그 흐름의 일부가 와류화된다.

따라서, 공기 중에 함유되어 있는 오일 흄이 공기로부터 분리되며, 분리된 오일은 점차 응집되어 오일 방울로 형성된다. 따라서 오일 방울은 중력에 의하여 플레이트(131)를 따라 하방으로 흘러 내리며, 이후 오일은 도시되지 않은 오일 저장조(탱크) 내로 유입, 저장된다.

한편, 본 발명의 필터 조립체(130)를 구성하는 프리-필터부(132)는 일반적인 공조용 에어 필터로서, 집진 능력이 크고 수명이 길다는 특징을 갖는다. 또한, 프리 필터는 그 여재가 스테인리스 스틸로 되어 있으며 표면적이 넓기 때문에 많은 분진을 포집할 수 있는 특징을 갖는다.

절곡된 여재 사이에 기류가 발생하면 여재 전면에 확산되어 큰 입자는 절곡된 여재의 후면에 쌓이고 미세한 먼지는 양면에 쌓이게 됩니다. 작동시 여재의 배 열이 일정하기 때문에 기류가 균일하게 흐르고 여재 전면에 균일하게 집진되기 때문에 필터 재료를 최대한 활용할 수 있는 장점이 있다.

충전물 유니트(133)에는 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은 다수의 팔-링(pall-ring) 형 충전물(133-1)이 채워져 있다. 충전물(133-1)은 배기 처리 장치 내에 채워지는 구조물로서, 효과적인 처리를 위해서 넓은 표면적, 큰 공간율 및 안정된 물리, 화학적 특성을 갖는다.

오일 흄을 포집하기 위하여 사용된 본 발명에 따른 필터 조립체(130)의 충전물 유니트(133)를 구성하는 충전물(133-1)은 넓은 표면적을 가져야 한다. 액체 또는 기체는 접촉 계면을 따라 유동하게 되며, 따라서 충전제의 표면적이 넓고 좁음 이 유체의 이동량, 즉 공기로부터 오일 흄을 분리하는데 영향을 주게 되므로 충전물(133-1)의 유효 접촉 면적이 넓은 것이 바람직하다.

또한, 챔버 내의 압력 손실을 최소화하여 챔버 내의 유속을 극대화할 수 있도록 충전물(133-1)은 그 공간율이 커야한다. 또한, 충전물(133-1)은 안전성이 보장되어야 하며, 화학적으로 불환성 즉 변형, 용해, 분해되지 않는 물리적, 화학적 특성을 가져야 한다.

충전물(133-1)의 재료로서는 극심한 부식 환경에 적용될 수 있는 폴리프로필렌(polypropylene) 또는 증류, 탈거 등 화학 공정에서 주로 요구되는 세라믹 등이 사용될 수 있다. 한편, 충전물 유니트 내에 수용된 충전물(133-1)은 산업 환경 장비 분야, 특히 공해방지설비 분야에서 공지된 요소(물품)이며, 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

필터 조립체(130)를 구성하는 오일 흄 제거기(134)는 다수의 블레이드를 포함하며, 입자상의 물질과 가스상의 물질을 서로 분리시키는 역할을 한다.

오일 흄을 함유한 공기가 오일 흄 제거기(134)의 구성 부재인 블레이드 사이를 통과할 때 굴곡진 통로에서 원심력이 작용하여 입자, 즉 오일 흄이 공기의 흐름을 따라가지 못하고 동시에 입자들이 서로 충돌하여 응집된다. 이와 동시에 블레이드 표면에 액막이 형성됨으로써 공기 내의 오일 흄은 블레이드 표면을 따라 하강하여 회수된다.

흡입/송풍 유니트(200)

연결 덕트(150)를 통하여 여과 유니트(100)의 챔버(120)에 연결된 흡입/송풍 유니트(200)는 공기의 흐름 기준으로 여과 유니트(100)의 전방에 설치된다. 이 흡입/송풍 유니트(200)는 케이싱(210), 케이싱(210) 내에 설치된 액셀 펜(230; axial fan) 및 케이싱(210)에 설치된 유입 덕트(211)를 포함한다.

액셀 팬(220)은 소정의 유속을 갖는 풍압을 생성하여 외부의 공기(오일 흄 함유)를 케이싱(210) 내부로 강제 유입시키고, 또한 이 공기를 연결 덕트(150)를 통하여 여과 유니트(100)의 필터 조립체(130)를 강제 이송시킨다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 오일 흄 포집 장치(10)의 기능 및 각 부재의 효과를 각 도면을 통하여 상세히 설명한다.

먼저, 단조, 압연 또는 압출 성형 공정에 사용된 후 휘발, 비산된 각종 광물성 오일 및 수성 또는 유성의 세제들, 즉 오일 흄이 포함된 공기를 정화하기 위하여 흡입/송풍 유니트(200)의 액셀 팬(230)을 가동한다 (미설명 부호 "220"은 액셀 팬(230)을 가동하기 위한 구동부이다).

액셀 팬(230)의 가동에 따라 외부의 공기는 유입 덕트(211)를 통하여 흡입/ 송풍 유니트(200)의 케이싱(210) 내로 강제 유입되며, 이후 액셀 팬(230)의 블레이드와 충돌한다.

고속으로 회전하는 블레이드와 충돌한 공기에 의하여 와류가 형성되며 따라서, 공기 중에 함유된 오일 흄은 1차적으로 포집되어 케이싱(210)의 바닥면으로 떨어진다.

한편, 공기를 강제 유입, 이송시키는 액셀 팬(230)은 공기를 축 방향으로 강제 송풍하며, 낮은 풍압에 많은 풍량을 송풍할 수 있다. 따라서 넓은 공간의 공기(오일 흄 함유)를 강제적으로 송풍할 수 있는 장점이 있으며, 또한 유입된 모든 공기를 여과 유니트(100)의 챔버(120)로 공급할 수 있다.

여과 유니트(100)의 챔버(120) 내로 유입된 공기(오일 흄 함유)는 필터 조립체(130)를 통과하며, 이 과정에서 공기와 오일 흄이 분리된다.

즉, 공기가 임핀저(131), 프리-필터부(132), 충전물 유니트(133) 및 오일 흄 제거기(134)를 통과하는 과정에서 각 부재에 의하여 공기에 함유된 오일 흄은 공기로부터 분리된다.

특히, 오일 흄은 임핀저(131)를 구성하는 충돌판(131-2)과 충돌한 후 그 충격에 의하여 공기와 분리되며, 이후 오일은 플레이트(131-1)를 타고 하향 이동한다.

하향 이동된 오일(액체 상태)은 챔버(120) 및 케이싱(110)의 바닥면에 형성된 개구(도시되지 않음) 및 오일 저장 유니트(200)의 케이싱(210)에 형성된 드레인 밸브를 통하여 외부의 오일 저장조로 유입, 저장된다.

또한, 공기에 함유된 상태에서 임핀저(131)를 통과한 오일 흄은 프리-필터부(132)에 의하여 2차 여과된다. 한편, 공기에 함유된 상태에서 프리-필터부(132)를 통과한 오일 흄은 충전물 유니트(133)의 각 충전물 그리고 오일 흄 제거기(134)의 블레이드를 거치는 과정에서 공기와 분리된다.

이후, 오일 흄이 완전히 제거된 공기는 배출 덕트(140)를 통하여 외부로 강제 배출된다.

한편, 위와 같은 과정을 통하여 공기에서 분리된 오일 흄은 케이싱(110)의 하단에 설치된 드레인 밸브(도시되지 않음)를 통하여 외부의 오일 저장부(오일 탱크; 도시되지 않음)로 유입, 저장되며, 이후 오일은 재처리되거나 폐기 처리된다.

이상과 같은 본 발명에 따른 오일 흄 포집 장치(10)는 임핀저(131)가 막힘이나 교환의 필요성이 없는 반영구적인 필터로서 작용하기 때문에 장치의 유지 관리가 용이하고, 필터의 교환 주기를 최대한으로 연장할 수 있어 경제적인 관리가 가능하다.

또한, 액셀 팬의 블레이드에 오일 흄이 함유된 공기를 충돌시켜 1차로 오일 흄을 분리하게 되며, 또한 액셀 팬의 특성을 이용하여 다량의 공기를 여과 유니트(100)에 공급함으로써 오일 흄 포집 효율을 향상시킬 수 있다.

이와 함께, 일반 송풍 팬보다 사용 동력이 적은 액셀 팬을 채택함으로써 오일 흄 포집 효율이 증가함에도 불구하고 에너지를 절감할 수 있다.

본 발명은 이상과 같이 기재된 실시예에 대하여만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위 내에서 변경이나 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며 이러한 변경이나 변형은 첨부된 특허청구 범위에 의하여 제한되어져야 한다.

예를 들어, 여과 유니트(100)의 케이싱(110)의 선단부(유입부)직경을 중앙부로 갈수록 크게 함으로써 필터 조립체(130)가 장착된 여과 유니트(100)의 케이싱(110) 내에서의 공기의 흐름을 원활하게 유지할 수 있다. 결과적으로, 오일 흄이 함유된 공기를 유입을 지속적으로 여과 유니트(100)의 케이싱(110) 내로 공급할 수 있다.

또한, 필터 조립체(130)의 후방, 즉 오일 흄 제거기(134)의 후방에 임핀저를 추가로 장착할 경우, 오일 흄을 더욱 완전하게 포집할 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 오일 흄 포집 분리 장치의 평단면도.

도 2는 본 발명에 따른 오일 흄 포집 분리 장치의 횡단면도.

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 임핀저의 사시도.

도 4는 충전물 유니트 내에 수납된 어느 한 팔-링형 충전물의 사시도.

Claims

오일 흄 및 기타 불순물(오일 미스트)이 함유된 공기로부터 오일 흄을 분리, 포집하는 장치에 있어서,

유입 덕트가 연결된 케이싱 및 케이싱 내에 설치되어 고속으로 회전하는 블레이드와 충돌한 공기에 의하여 와류가 형성되는 것에 의해 공기 중에 함유된 오일 흄을 1차적으로 포집하는 액셀 팬을 가지며, 오일 흄이 함유된 공기가 내부로 흡입되는 흡입/송풍 유니트; 및

연결 덕트를 통하여 흡입/송풍 유니트와 연결되어 내부로 오일 흄이 함유된 공기가 유입되며, 내부에 챔버가 형성된 케이싱, 챔버 내에 배치된 필터 조립체 및 챔버의 내부 공간과 연결되어 있는 배출 덕트를 포함하는 여과 유니트;를 포함하되,

상기 여과 유니트의 필터 조립체는 연결 덕트로부터 배출 덕트를 향하여 순차적으로 배치되는 굴곡진 파형 구조를 갖는 다수의 플레이트와 그 플레이트의 굴곡의 정점에 공기 흐름과 반대 방향으로 연장된 충돌판을 갖는 임핀저, 여재가 스테인리스 스틸로 되어 있는 프리-필터부, 다수의 충전물이 채워진 충전물 유니트, 다수의 블레이드를 포함하여 입자상의 물질과 가스상의 물질을 서로 분리시키는 오일 흄 제거기 및 상기 오일 흄 제거기의 배출단에 설치되어 오일 흄 제거기에서 배출된 공기 내의 잔류 오일 흄을 분리한 후 순수 공기만을 연결 덕트로 배출하는 보조 임핀저로 이루어져, 액셀 팬의 작동에 따라 오일 흄이 함유된 외부 공기가 액셀 팬의 블레이드와 충돌한 후 여과 유니트의 필터 조립체를 통과하며, 이 과정에서 오일 흄이 공기로부터 분리되고, 순수 공기만이 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 오일 흄 포집 장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 여과 유니트의 케이싱은 흡입/송풍 유니트와 대응하는 선단부의 종단면적이 필터 조립체가 위치한 중앙부로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 오일 흄 포집 장치.