KR101390956B1 - 유동해석에 의해 배치된 전자석을 이용한 금속분진 필터 및 이를 구비한 조선소용 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유동해석에 의해 배치된 전자석을 이용한 금속분진 필터 및 이를 구비한 조선소용 집진장치에 관한 것으로, 조선소의 밀폐된 공간에서도 철성분이 포함된 분진을 효과적으로 집진할 수 있으며, 조작 및 교체가 간편하여 청소에도 용이하도록 한 것이다.
이러한 본 발명은, 송풍방향에 따라 공기를 통과시킬 수 있도록 유입구와 유출구를 갖는 케이싱과; 상기 케이싱의 내측벽에 설치되되 그 설치된 지점을 전후하여 공기의 유속을 급격히 약화시킬 수 있도록 사각의 바 형태로 상기 케이싱의 내측벽을 가로질러 설치되고, 상기 케이싱의 내측벽 중 서로 대향하는 일측벽과 타측벽을 따라 복수개가 교번하여 배치되며, 유속이 약해진 공기로부터 금속분진을 흡착하는 전자석으로 이루어진 흡착 리브를 포함하여 이루어진다.

Description

유동해석에 의해 배치된 전자석을 이용한 금속분진 필터 및 이를 구비한 조선소용 집진장치{Metal dust filter using electromagnetic designed by flow analysis and collecting apparatus with the same}

본 발명은 조선소용 집진장치에 관한 것으로, 특히 조선소의 밀폐된 공간에서도 금속성분이 포함된 분진을 효과적으로 집진할 수 있으며, 조작 및 교체가 간편하여 청소에도 용이하도록 한 유동해석에 의해 배치된 전자석을 이용한 금속분진 필터 및 이를 구비한 조선소용 집진장치에 관한 것이다.

일반적으로, 조선소에는 용접과 도장작업시 발생되는 다량의 분진을 제거하기 위하여 집집장치를 사용하고 있다.

조선소에서 많이 진행되는 주요 작업인 용접과 도장작업시 불순물 및 분진의 발생량은 상상을 초월할 정도이며, 특히 밀폐된 선박내부 작업시 신속하게 제거되지 못한 분진은 작업자에게 직접적으로 해를 가하는 것은 물론, 조선소 인근의 주택가에도 영향을 미치면서 법적분쟁에 이르기도 하는 실정이다.

따라서 용접과 도장작업시 발생하는 분진을 제거하기 위하여 도 1에서 볼 수 있는 것처럼 대용량 송풍기(10)를 활용하여 작업장 내부 공기 및 분진을 외부로 강제 배출시키는 방법을 사용하고 있다. 하지만 이같은 방법은 거의 밀폐된 작업장으로부터 외부로 연결되는 통로가 좁고 한정되어 배출량이 충분치 못한 한계가 있으므로 작업자의 환경개선에 큰 도움이 되지 못하였다. 특히 이러한 방법은 작업자의 작업을 방해 할 뿐만 아니라 오히려 작업장 바닥의 먼지를 일으키는 역효과를 내기도 하였다.

한편, 위에서 언급된 방법과는 반대로 송풍기(10)를 이용하여 작업장의 공기 및 분진을 흡입한 후 외부로 배출하는 방법도 사용되고 있다. 하지만 이러한 방법 역시 근본적으로는 오염된 공기 및 분진을 외부로 배출하는 것에 지나지 않으며 선박의 횡단면과 함께 작업장을 도시한 도 2에서 볼 수 있는 것처럼 작업장으로부터 배출 되어진 오염된 공기 및 분진의 일부가 다시 유입되는 문제와 함께 작업장에서 발생된 분진이 대기중에 그대로 방치된다는 공통된 문제가 있었다. 여기서 도 2에 도시된 A, B 모두 작업자가 작업하는 작업장이며 밀폐된 B 작업장에서 오염된 공기 및 분진을 배출한다고 하더라도 A 작업장에 다시 유입되어 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 또한 B 작업장에서 배출된 오염된 공기 및 분진 중 20~30% 정도는 다시 B 작업장으로 흡입되는 현상이 발생하여 오염된 공기 및 분진이 순환하는 시스템을 이루게 되는 것이다.

따라서, 작업장에서 발생되는 오염된 공기 및 분진을 효과적으로 처리하여 작업자의 작업환경을 개선하고 공기오염을 차단할 수 있는 친환경 고효율의 집진장치의 개발이 절실하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 조선소용 집진장치에 관한 것으로, 특히 조선소의 밀폐된 공간에서도 금속성분이 포함된 분진을 효과적으로 집진할 수 있으며, 조작 및 교체가 간편하여 청소에도 용이하도록 한 유동해석에 의해 배치된 전자석을 이용한 금속분진 필터 및 이를 구비한 조선소용 집진장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 금속분진 필터는, 송풍방향에 따라 공기를 통과시킬 수 있도록 유입구와 유출구를 갖는 케이싱과; 상기 케이싱의 내측벽에 설치되되 그 설치된 지점을 전후하여 공기의 유속을 급격히 약화시킬 수 있도록 사각의 바 형태로 상기 케이싱의 내측벽을 가로질러 설치되고, 상기 케이싱의 내측벽 중 서로 대향하는 일측벽과 타측벽을 따라 복수개가 교번하여 배치되며, 유속이 약해진 공기로부터 금속분진을 흡착하는 전자석으로 이루어진 흡착 리브를 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 흡착 리브의 외측 표면에는 금속분진에 대한 흡착량을 증대시키기 위하여 망 형태로 이루어진 포집망이 더 입혀지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 포집망은 전자석의 자력을 받아 자성을 띨 수 있는 금속성 재질로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 포집망의 외측에는 망 형태로 이루어지고 전자석의 자력을 받아도 자성을 띠지 않는 비금속성 재질의 보조 포집망이 더 입혀지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 케이싱은 측벽 중 하나가 여닫이문으로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 케이싱은 덕트 혹은 배관과의 연결을 위하여 상기 유입구 및 유출구 둘레에 각각 플랜지가 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 집진장치는, 공기의 유로를 제공하는 덕트와; 상기 덕트 내에 설치되어 공기를 흡입하여 토출시켜주는 임펠러와; 상기 덕트 중간에 연결되어 상기 임펠러에 의해 흡입되어 상기 덕트 내부를 흐르는 공기 중에서 주로 금속분진을 흡착하는 상기 금속분진 필터와; 상기 덕트의 토출측에 설치되어 상기 금속분진 필터에 의해 1차 필터링된 공기 중에서 남은 분진을 2차 필터링하는 보조필터를 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

본 발명에 의한 유동해석에 의해 배치된 전자석을 이용한 금속분진 필터 및 이를 구비한 조선소용 집진장치는, 사각의 바 형태로 이루어져 케이싱 내부 측벽을 가로질러 설치된 흡착 리브에 의하여 금속성분이 포함된 분진을 효과적으로 흡착할 수 있다.

또한, 본 발명은 흡착 리브가 교번하여 배치된 구성을 통해 여러 지점에서 공기의 유속을 저하시키면서 금속분진을 흡착할 수 있으므로 다량의 금속분진을 집진할 수 있다.

또한, 본 발명은 금속성 재질로 이루어진 포집망이 구비되어 흡착 리브에 흡착되는 금속분진의 양을 크게 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 금속성 재지로 이루어진 포집망과 협력작용하는 비금속성 재질의 보조 포집망이 구비되어 흡착되는 금속분진의 양을 더욱 증대시키는 것은 물론 다량의 비금속성 분진도 포집할 수 있다.

또한, 본 발명은 조작 및 교체가 간편하고, 여닫이문이 설치되어 청소에도 용이하다.

도 1 및 도 2는 종래기술을 설명하기 위한 참조도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 조선소용 집진장치의 개략적인 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 금속분진 필터의 구성을 설명하기 위한 종단면도.
도 5는 도 4의 I-I에 따른 횡단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 금속분진 필터에서 흡착 리브의 작용을 설명하기 위한 참조도.
도 7은 실험을 통해 본 발명의 실시예에 의한 금속분진 필터에 대한 유동해석 결과를 보여주는 유동해석 그래프.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 금속분진 필터 및 이를 구비한 조선소용 집진장치는 유동해석에 의해 오염된 공기의 흐름은 원활하게 유지하면서 부분적으로 유속을 급격히 약화시킬 수 있는 방안을 마련하고, 유속이 약화되는 지점에서 전자석의 자력을 이용하여 금속분진을 흡착할 수 있도록 구성된다. 본 발명은 이같은 구성에 의하여 조선소의 밀폐된 공간에서도 금속성분이 포함된 분진을 효과적으로 집진할 수 있으며, 조작 및 교체가 간편하여 청소에도 용이해진다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 구성을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 조선소용 집진장치의 개략적인 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 집진장치는 공기의 유로를 제공하면서 흡입구(120a)와 토출구(120b)를 갖는 덕트(120)와, 상기 덕트(120) 내에 설치되어 공기를 흡입하여 토출시켜주는 임펠러(130)와, 상기 덕트(120) 중간에 연결되며, 상기 임펠러(130)에 의해 흡입되어 상기 덕트(120) 내부를 흐르는 공기 중에서 전자석의 자력을 이용하여 주로 금속분진을 흡착하는 금속분진 필터(110)와, 상기 덕트(120)의 토출측에 설치되어 상기 금속분진 필터(110)에 의해 1차 필터링된 공기 중에서 남은 분진을 2차 필터링하는 보조필터(140)를 포함하여 이루어진다.

여기서 본 발명의 실시예에서 핵심적인 부분은 상기 금속분진 필터(110)이다. 상기 금속분진 필터(110)는 유동해석을 적용하여 공기의 유속을 급격히 약화시킬 수 있는 방안을 마련하고, 그 방안에 의해 공기의 유속이 약화된 지점에서 전자석의 자력에 의해 공기 중 금속분진을 효과적으로 흡착할 수 있도록 구성된다. 아래에서는 상기 금속분진 필터(110)를 중심으로 본 발명의 구성을 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 금속분진 필터의 구성을 설명하기 위한 종단면도이고, 도 5는 도 4의 I-I에 따른 횡단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 금속분진 필터(110)는 케이싱(111)과, 흡착 리브(112)와, 포집망(113)을 포함하여 이루어진다.

먼저, 상기 흡착 리브(112)는 공기의 유속을 급격히 약화시키고 그 약화된 공기의 유속을 이용하여 공기 중으로부터 금속분진을 효과적으로 흡착하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 흡착 리브(112)는 전원이 인가되면 자력에 의해 금속분진을 흡착하는 전자석으로 이루어지되, 사각의 바 형태로 이루어진다. 또한, 상기 흡착 리브(112)는 상기 케이싱(111)의 상측벽과 하측벽을 따라 흐르는 공기를 가로막을 수 있도록 상기 상측벽과 하측벽을 횡방향으로 가로질러 설치된다. 나아가, 상기 흡착 리브(112)는 상기 케이싱(111)의 내측벽 중 서로 대향하고 있는 상측벽과 하측벽을 따라 복수개가 교번하여 배치된 형태로 설치된다. 즉, 하측벽에 설치된 흡착 리브(112b)가 먼저 배치되고, 그 다음으로 케이싱(111) 내부 유로(111a)를 따라 이격된 지점에서 상측벽에 설치된 흡착 리브(112a)가 배치되며, 그 다음으로 케이싱(111) 내부 유로(111a)를 따라 보다 이격된 지점에서 하측벽에 설치된 흡착 리브(112b)가 배치된다.

전술된 것처럼 상기 흡착 리브(112)는 단순히 전자석으로만 이루어진 것이 아니라, 흡착 리브(112) 자체 형상에 대한 구성과, 케이싱(111)의 측벽을 가로질러 설치되는 설치방법에 대한 구성과, 상기 케이싱(111)의 상측벽과 하측벽을 따라 복수개가 교번하여 배치되는 배치방법에 대한 구성이 유기적으로 조합되면서, 상기 케이싱(111) 내에서 상기 흡착 리브(112)를 전후하여 공기의 유속이 약화된 지점들을 확보할 수 있게 된다. 그리고 그 지점에서 금속분진을 효과적으로 흡착할 수 있게 된다.

한편, 상기 포집망(113)은 망 형태로 이루어지며 흡착 리브(112)의 외측 표면에 씌워지는 방식으로 설치된다. 나아가 상기 포집망(113)은 전자석의 자력을 받아 자성을 띠면서 금속분진을 흡착할 수 있는 금속성 재질로 이루어진다. 이같은 구성을 갖는 상기 포집망(113)은 흡착 리브(112)의 외부 표면에 금속분진이 흡착될 수 있는 표면적을 더 넓게 확보해주는 것은 물론 망 사이로 형성된 포집공간에 의해 더 많은 양의 금속분진을 포집할 수 있도록 해준다. 따라서 상기 흡착 리브(112)만 사용될 때와 비교하여 금속분진에 대한 흡착량이 비약적으로 증대된다.

여기서, 상기 포집망(113)과 동일한 방식으로 상기 포집망(113)을 보조하여 그 외측에 덧씌워지는 표면이 거친 섬유재질의 보조 포집망(미도시 됨)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 보조 포집망은 상기 포집망(113)과 같이 망 형태로 이루어지지만 전자석의 자력을 받아도 자성을 띠지 않는다. 하지만, 상기 보조 포집망은 표면이 거칠게 형성된 섬유재질로 이루어졌기 때문에 비금속성 분진에 대해서는 상기 포집망(113)보다 효과적으로 포집하는 역할을 담당하게 된다. 물론, 상기 보조 포집망의 경우 상기 흡착 리브(112) 표면에 추가적인 포집공간을 형성시켜 주기 때문에 금속분진에 대한 흡착량을 증대시키는 역할도 하게 된다.

상기 케이싱(111)은 송풍방향에 따라 공기를 통과시킬 수 있도록 유입구와 유출구를 구비하며, 덕트(120) 혹은 배관과의 연결을 위하여 상기 유입구 및 유출구 둘레에 각각 플랜지(111b)가 구비된다. 또한, 상기 케이싱(111)은 도 5에서 볼 수 있는 것처럼 측벽 중 하나인 하측벽이 우측벽이나 좌측벽의 하단에 힌지결합되어 여닫이문(111c)으로 이루어진다. 이로써, 상기 여닫이문(111c)을 열고 흡착 리브(112)의 표면에 포집된 다량의 분진을 제거하는 청소를 용이하게 할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 금속분진 필터에서 흡착 리브의 작용을 설명하기 위한 참조도이고, 도 7은 실험을 통해 본 발명의 실시예에 의한 금속분진 필터에 대한 유동해석 결과를 보여주는 유동해석 그래프이다.

본 발명의 실시예에 의한 금속분진 필터(110)를 고려함에 있어 가장 문제가 되는 것은 공기의 유속이다. 일반적인 산업용 송풍기는 대개 5~10m/s정도의 유속을 나타내기 때문에 케이싱(111) 내부에 전자석을 설치하더라도 공기의 유속에도 불구하고 자력에 의해 금속분진이 흡착될지가 불투명하다. 따라서 유동해석을 통하여 공기의 유속을 저하시키는 지점을 확보하고자 하는 본 발명의 구성을 창안하게 된 것이다.

도 6에 도시된 것처럼 본 발명의 실시예에 의한 금속분진 필터(110)에서 흡착 리브(112)를 전후한 영역(W)이 바로 유속이 급격히 저하되는 지점이다. 이는 도 7에 도시된 유동해석 그래프를 통해 확인할 수 있다. 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 금속분진 필터(110)의 전 영역에 걸쳐 공기의 흐름변화를 색상변화를 통해 표시하는 것으로 모든 흡착 리브(112)의 전후 영역에서 농도가 가장 짙은 파란색으로 표시되어 공기의 유속이 급격히 약화되었음을 보여준다. 이같은 결과는 흡착 리브(112)의 형태, 높이, 개수를 비롯하여 설치 형태와 배치를 변화시켜가면서 반복적인 실험과 유동해석을 실시하여 얻은 것이다. 여기서, 흡착 리브(112)를 복수로 배치한 것은 전자석의 경우 자력이 발생하는 부분이 한 면으로 제한되기 때문에 보다 많은 금속분진을 필터링하기 위함이다.

일반적으로 유로에 흡착 리브(112)를 설치하면 공기의 유속이 약해지는 부분이 생기지만 유속의 크기에 따라 유동해석을 통하여 최적의 리브 크기 및 위치를 결정하는 단계를 거친다. 실험에서 유입구의 속도는 10m/s로 하였으며 유입구와 유출구간의 압력차는 14Pa의 차를 보인다. 이 압력차는 전체 집진장치의 성능에 악영향을 미칠 정도로 부하를 주지 않을 것으로 판단되며, 그림 도 7에서 알 수 있는 것처럼 흡착 리브(112)를 전후한 유속은 대략 0.4 ~ 3 m/s 사이의 값을 가진다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

110 : 금속분진 필터 111 : 케이싱
111c : 여닫이문 112,112a,112b : 흡착 리브
113 : 포집망 120 : 덕트
130 : 임펠러 140 : 보조필터

Claims (7)

1. 송풍방향에 따라 공기를 통과시킬 수 있도록 유입구와 유출구를 갖는 케이싱과;
   상기 케이싱의 내측벽에 설치되되 그 설치된 지점을 전후하여 공기의 유속을 급격히 약화시킬 수 있도록 사각의 바 형태로 상기 케이싱의 내측벽을 가로질러 설치되고, 상기 케이싱의 내측벽 중 서로 대향하는 일측벽과 타측벽에 복수개가 교번하여 배치되며, 유속이 약해진 공기로부터 금속분진을 흡착하는 전자석으로 이루어진 흡착 리브를 포함하며,
   상기 흡착 리브의 외측 표면에는 금속분진에 대한 흡착량을 증대시키기 위하여 망 형태로 이루어지되 전자석의 자력을 받아 자성을 띨 수 있는 금속성 재질로 이루어진 포집망이 입혀지고,
   비금속성 분진에 대한 흡착도 가능하도록, 상기 포집망의 외측에는 망 형태로 이루어지고 전자석의 자력을 받아도 자성을 띠지 않는 비금속성의 거친 표면을 갖는 섬유재질로 이루어진 보조 포집망이 더 입혀지는 것을 특징으로 하는 금속분진 필터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 케이싱은 측벽 중 하나가 여닫이문으로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속분진 필터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 케이싱은 덕트 혹은 배관과의 연결을 위하여 상기 유입구 및 유출구 둘레에 각각 플랜지가 구비되는 것을 특징으로 하는 금속분진 필터.
7. 공기의 유로를 제공하는 덕트와;
   상기 덕트 내에 설치되어 공기를 흡입하여 토출시켜주는 임펠러와;
   상기 덕트 중간에 연결되어 상기 임펠러에 의해 흡입되어 상기 덕트 내부를 흐르는 공기 중에서 주로 금속분진을 흡착하는 제1항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항의 금속분진 필터와;
   상기 덕트의 토출측에 설치되어 상기 금속분진 필터에 의해 1차 필터링된 공기 중에서 남은 분진을 2차 필터링하는 보조필터를 포함하여 구성되는 집진장치.

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