KR101576654B1 - 관성충돌식 다중 집진장치 - Google Patents

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KR101576654B1
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Abstract

본 발명은 분진을 포함하는 오염공기를 인입받아 분진을 제거하는 집진장치에 관한 것으로서, 보다 상세하면 원심력집진기와 여과집진기를 순차적으로 연결하여 오염공기에 포함된 분진을 제거하되, 원심력집진기의 배기구에 외부공기를 분사하는 분사장치를 구비시켜 원심력집진기에서 배출되는 미세분진, 특히 수분을 포함하는 미세분진을 원심력집진기에서 최대한 제거한 후 배기공기를 여과집진기로 이송시키는 관성충돌식 다중 집진장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은 원심력집진기와 필터를 이용한 여과집진기를 병합한 다중의 집진장치를 제시하여, 원심력집진기의 미세분진 제거 능력의 저하성을 여과집진기를 통하여 보완할 수 있는 효과를 얻을 수 있고; 더불어 여과집진기로 유입되는 오염공기에 포함된 분진을 원심력집진기로서 먼저 제거한 후 여과집진기로 잔류된 미세분진을 제거할 수 있으므로, 여과집진기의 필터의 유지보수 및 교체비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며; 상기 분사장치로서 원심력집진기에서 여과집진기로 배출되는 배기공기 내에 포함된 수분 및 일부 미세분진을 제거가능하여, 여과집진기에 구비된 필터의 여과공이 수분함유 분진에 의하여 막히는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

관성충돌식 다중 집진장치{Multi-dust separator type of inertia clash}
본 발명은 분진을 포함하는 오염공기를 인입받아 분진을 제거하는 집진장치에 관한 것으로서, 보다 상세하면 원심력집진기와 여과집진기를 순차적으로 연결하여 오염공기에 포함된 분진을 제거하되, 원심력집진기의 배기구에 외부공기를 분사하는 분사장치를 구비시켜 원심력집진기에서 배출되는 미세분진, 특히 수분을 포함하는 미세분진을 원심력집진기에서 최대한 제거한 후 배기공기를 여과집진기로 이송시키는 관성충돌식 다중 집진장치에 관한 것이다.
최근 들어서 미세분진(미세먼지)로 인한 환경오염 문제가 심각하게 대두됨에 따라 고효율 집진기술 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 주종을 이루는 집진기술은 싸이클론 집진기술, 필터식 집진기술 또는 전기식 집진기술 등이 제시되고 있다.
또한 집진장치는 제철, 제강, 비철, 주물 또는 목분공장 등과 같이 작업시에 다량의 분진이 발생하는 시설에 설치되는 장치로서, 싸이클론 집진기술, 필터식 집진기술 및 전기식 집진기술은 다음과 같이 요약될 수 있다.
즉, 싸이클론 집진기술은, 싸이클론의 입구로 유입된 기체는 원추형원통 내부를 나선형으로 회전하면서 기체에 함유된 분진입자는 원심력에 의해 원통내부벽면 또는 원추형원통 내벽에서 기체와 분리되어 벽면을 타고 아랫방향으로 흘러내려 하부의 분진통에 저장된다. 원추형 원통 중앙부분은 부압(Negative Pressure)으로 유지되기 때문에 분진입자와 분리된 기체는 싸이클론 상부로 상승하여 외부로 배출된다. 장치 내부에서 형성되는 원심력은 분진입자 중량이 1,000배 이상의 근사한 값으로 작용하기 때문에 분진입자 크기가 최대 10㎛까지 집진이 가능하며 분진 처리효율은 55~60%로 알려져 있다.
더불어 여과집진기는 분진이 함유된 배출가스를 여과포에 통과시키면 분진이 여과 포에 포집되는 장치로써 여과포에 묻은 분진은 탈진방식(Air Pulse V/V에 의한 Air 분사)에 따라 탈진되어 분진을 제거할 수 있으며, 집진효율이 높고 안정된 연속운전이 가능하며 여과속도의 조정으로 다량의 먼지, 분진 등을 처리할 수 있고 특히 미세분진 제거에 적당한 설비이다. 하지만 이는 여과 필터 위에 쌓이는 먼지층이 2차 탈진제거 효율을 가짐으로써 가능한 것으로 알려져 있다.
아울러 전기식 집진기술은 0.1 내지 1.0 범위의 미세분진 입자의 부분 통과율이 먼지입자의 부분 통과율보다 통상적으로 10배 이상이므로, 미세분진 입자의 효율적인 제거가 불가능한 것으로 나타나고 있다. 따라서 전기식 집진기술은 인체의 건강에 가장 크게 영향을 미치고 있는 미세분진 제거에는 비효율적인 제어기술로 알려져 있다.
다음은 집진장치에 관한 대표적인 종래기술이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1320293호는 집진장치에 관한 것으로서, 오염가스 유입관이 일측에 구비되어 분진은 낙하하고 미세분진을 포함한 배기가스는 상승하는 싸이클론 바디와, 싸이클론 바디 상측과 연결되고 내부에 백 필터를 다수 구비하며, 백 필터를 통해 배기가스에서 미세분진을 걸러주는 백 필터 바디와, 싸이클론 바디와 백 필터 바디의 내측 경계부위에서 내부로 연장되어 상부와 하부를 구분하는 경막부;를 포함하는 구성을 한다.
또한 상기 구성의 종래기술은 싸이클론 바디와 백 필터 바디의 둘레 부위를 일체로 연결하여 집진장치의 전체 높이 및 공간을 줄이므로 제작이 용이하고, 제작비용을 줄일 수 있는 효과를 실현하였으나, 싸이클론 바디에서 제거될 수도 있는 미세분진이 백 필터로 유입되는 문제가 있고, 배기가스에 수분이 포함된 경우에 수분에 의하여 미세분진이 백 필터의 통공(눈)에 고착되는 문제가 발생하므로, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구되는 실정이다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-1320293호(2013.10.15.) 2. 대한민국 등록특허공보 제10-0764753호(2007.10.01.) 3. 대한민국 등록특허공보 제10-0388888호(2003.06.12.) 4. 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0037186호(2015.04.08.)
본 발명은 집진장치에 관한 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 종래 여과필터를 이용한 필터형 집진장치는 미세분진에 대한 제거능력은 우수하나 필터의 유지보수 및 교체비용이 상당한 문제가 발생하였고;
또한 백 필터(Bag filter)와 같은 여과필터를 이용한 필터형 집진장치는 수분함유 분진이 백 필터에 유입시 백 필터의 여과공이 막히기 때문에, 집진효율이 저하되고, 유지보수 시에 여과공에 고착된 분진을 제거하기 어려운 문제가 발생하였으며;
원심력집진장치는 처리용량은 우수하나 오염공기에 포함된 미세분진의 제거능력이 다소 떨어지는 문제가 발생하여, 이에 대한 해결점을 제공하는 것이 주된 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
오염공기를 인입받는 유입구가 상부 일측에 형성되고, 오염공기에 포함된 분진을 낙하 배출시키는 분진배출구가 하부에 형성되며, 미세분진을 포함하는 배기공기를 배출시키는 배기구가 상부 중앙에 형성되는 원심력집진기; 상기 원심력집진기의 배기구에서 배출된 배기공기를 이송받는 유입구가 일측에 형성되고, 하나 이상의 여과필터를 구비하며, 여과필터에서 여과된 정화공기를 배출하는 배기구가 형성되는 여과집진기 및; 상기 원심력집진기의 배기구에 인접되어 구비되되, 외부공기를 공급받아 배기공기 배출방향의 반대방향으로 외부공기를 분사하는 분사장치;를 포함하여 구성되는 관성충돌식 다중 집진장치를 제시한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 관성충돌식 다중 집진장치는 원심력집진기와 필터를 이용한 여과집진기를 병합한 다중의 집진장치를 제시하여, 원심력집진기의 미세분진 제거 능력의 저하를 여과집진기를 통하여 보완할 수 있는 효과를 얻을 수 있고;
더불어 여과집진기로 유입되는 오염공기에 포함된 분진을 원심력집진기로서 먼저 제거한 후 여과집진기로 잔류된 미세분진을 제거할 수 있으므로, 여과집진기의 필터의 유지보수 및 교체비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며;
상기 분사장치로서 원심력집진기에서 여과집진기로 배출되는 배기공기 내에 포함된 수분 및 일부 미세분진을 제거가능하여, 여과집진기에 구비된 필터의 여과공이 수분함유 분진에 의하여 막히는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 관성충돌식 다중 집진장치를 나타내는 정단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 관성충돌식 다중 집진장치를 나타내는 측단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 관성충돌식 다중 집진장치를 나타내는 부분상세 정단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 관성충돌식 다중 집진장치의 원심력집진기를 나타내는 부분상세 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 관성충돌식 다중 집진장치의 분사장치를 나타내는 부분 단면도.
도 6의 (a), (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 관성충돌식 다중 집진장치의 분사장치를 나타내는 평면도.
도 7의 (a), (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 관성충돌식 다중 집진장치의 분사장치의 링분사관이 이중으로 구성되는 경우를 나타내는 측면도.
도 8의 (a), (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 관성충돌식 다중 집진장치의 원심력집진기가 복수 개로 집합되어 구성되는 경우를 나타내는 측면 단면도 및 평면 단면도.
본 발명은 분진을 포함하는 오염공기를 인입받아 분진을 제거하는 집진장치에 관한 것으로서, 오염공기를 인입받는 유입구(11)가 상부 일측에 형성되고, 오염공기에 포함된 분진을 낙하 배출시키는 분진배출구(12)가 하부에 형성되며, 미세분진을 포함하는 배기공기를 배출시키는 배기구(13)가 상부 중앙에 형성되는 원심력집진기(10); 상기 원심력집진기(10)의 배기구(13)에서 배출된 배기공기를 이송받는 유입구(21)가 일측에 형성되고, 하나 이상의 여과필터(22)를 구비하며, 여과필터(22)에서 여과된 정화공기를 배출하는 배기구(23)가 형성되는 여과집진기(20) 및; 상기 원심력집진기(10)의 배기구(13)에 인접되어 구비되되, 외부공기를 공급받아 배기공기 배출방향의 반대방향으로 외부공기를 분사하는 분사장치(30);를 포함하여 구성되는 관성충돌식 다중 집진장치에 관한 것이다.
이하 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 8을 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명에 의한 관성충돌식 다중 집진장치는 제철, 제강, 비철, 주물 또는 목분공장 등과 같이 작업시에 다량의 분진이 발생하는 시설에 설치된다.
구체적으로, 상기 원심력집진기(10)는 오염공기를 인입받는 유입구(11)가 상부 일측에 형성되고, 오염공기에 포함된 분진을 낙하 배출시키는 분진배출구(12)가 하부에 형성되며, 미세분진을 포함하는 배기공기를 배출시키는 배기구(13)가 상부 중앙에 형성되는 구성으로서, 오염공기에 포함된 분진 중 입자의 크기가 상대적으로 큰 분진을 제거하는 구성이다.
즉, 상기 원심력집진기(10)는 일반적으로 '싸이클론방식 집진기'라고 알려진 집진기로서, 도 1과 같이 역상의 원추형원통(이하, '원추형원통'이라 칭함.)의 상부 일측에 형성된 유입구(11)로 유입된 오염공기는 역상의 원추형원통의 내부를 나선형으로 회전하며 하향하고, 이때 오염공기에 포함된 분진은 원심력에 의하여 원추형원통의 내측면을 타고 나선형으로 회전하며 낙하하여 원심력집진기(10)의 하부에 형성된 분진배출구(12)로 배출된다.
이때 상기 분진배출구(12)로 배출된 분진은 이송배관을 통하여 별도의 탱크로 이송되거나, 탱크 또는 백(Bag)에 직접 수용되어 폐기(또는 재활용) 처리된다.
더불어 상기와 같은 과정으로 분진이 제거된 오염공기인 배기공기는 원추형원통의 중앙으로 상승하여 원심력집진기(10)의 상부 중앙에 형성된 배기구(13)로 배출된다. 이때, 상기 배기공기에는 미세분진이 포함된 상태이고, 상기 미세분진은 하기 여과집진기(20)로 이송되어 여과필터(22)에 의하여 여과된다.
상기와 연관하여, 상기 배기공기에 포함된 미세분진은 입자크기가 다소 큰 것이 포함되거나, 수분 또는 수분을 포함하는 미세분진도 포함되고, 상기와 같은 입자크기가 다소 큰 미세분진, 수분 또는 수분을 포함하는 미세분진은 하기의 분사장치(30)에 의하여 원심력집진기(10)에서 배출되지 못한다. 이에 관한 구체적인 설명은 하기에서 다시 하겠다.
또한 원심력집진기(10)의 유입구(11)는 도 3과 같이 원심력집진기(10)의 상부 일측에 형성되어 오염공기를 원심력집진기(10)의 내부공간으로 인입받고, 원심력집진기(10)의 일측에서 내부공간으로 인입되는 오염공기의 송풍력에 의하여 원심력집진기(10)의 내부공간으로 인입된 오염공기가 나선형으로 회전하며 하향하게 된다.
아울러 원심력집진기(10)의 배기구(13)는 도 3과 같이 원심력집진기(10)의 상부 중앙에 형성되어 배기공기를 배출하는 구성으로서, 열린 형태로 형성될 수도 있고, 배기구(13)에 내입된 배기배관(14)의 하부 말단 일부가 원심력집진기(10)의 내부공간으로 내입된 형태로 구성될 수도 있다. 즉, 상기 배기구(13)는 배기배관(14)의 하부 말단도 포함하는 개념이다.
더불어 상기 분진배출구(12)는 원심력집진기(10)의 하부에 형성되어 원심력에 의하여 원추형원통의 내측면을 타고 나선형으로 회전하며 낙하한 분진을 원심력집진기(10)의 외부로 배출하는 구성이다. 이때, 분진배출구(12)에는 외부로 배출되는 분진의 배출여부를 조절하기 위한 밸브가 더 구비될 수도 있다.
아울러 도 4와 같이 분진배출구(12)에는 상부는 분진배출구(12)의 내경보다 큰 내경을 가지고, 하부는 분진배출구(12)와 동일하거나 작은 크기의 내경을 가지는 보조집진기(16)가 더 구비되는 구성을 할 수 있다.
즉, 상기 보조집진기(16)의 상부는 분진배출구(12)와 연결되되, 분진배출구(12)와 연결된 부분의 내경은 분진배출구(12)보다 큰 내경을 형성하여, 분진배출구(12)와 보조집진기(16)의 상부의 내측에 단턱(17)이 형성되도록 구성된다. 이때, 상기 단턱(17)은 분진배출구(12)를 통하여 보조집진기(16)의 내부공간으로 유입된 분진이 다시 분진배출구(12)의 내측면을 타고 상부 방향으로 역류하는 것을 방지하여, 분진이 단턱(17)의 외측에 해당하는 보조집진기(16) 내부공간의 상부에서 하부 방향으로만 회전하며 낙하할 수 있도록 하는 효과를 발휘한다.
또한 상기 구성의 분진배출구(12) 또는 보조집진기(16)의 하부에 형성된 분진배출구(18)로 배출된 분진은 이송배관을 통하여 별도의 탱크로 이송되거나, 탱크 또는 백(Bag)에 직접 수용되어 폐기(또는 재활용) 처리된다.
더불어 상기 구성의 원심력집진기(10)는 내측면에 나선형태 또는 다단형태의 돌출턱(15)이 형성되는 구성을 할 수 있다.
즉, 상기 돌출턱(15)은 도 4와 같이 원심력집진기(10)의 내측면에서 내부공간의 중앙 방향으로 돌출되는 구성을 하여, 원심력에 의하여 원추형원통의 내측면을 타고 나선형으로 회전하며 낙하하는 분진이 포함된 공기에 난류를 형성시킨다.
이때, 상기 돌출턱(15)에 의하여 형성된 난류는 원추형원통의 중앙으로 상승하는 배기공기의 상승력을 다소 완화시켜 배기공기에 포함된 미세분진의 상승력을 약화시킴으로써 미세분진이 배기구(13)로 유출되는 것을 방지하는 효과를 발휘한다.
또한 상기 구성의 원심력집진기(10)는 도 8a, 8b와 같이 복수 개의 원심력집진기(10)가 집합되어 구성되고, 각각의 원심력집진기(10)의 유입구(11)로는 오염공기를 인입받아 분진을 제거한 후, 배기공기를 배기배관(14, 또는 배기구(13))으로 일괄하여 배출할 수 있도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 오염공기는 집합된 원심력집진기(10)가 설치된 하우징의 내부로 일괄적으로 공급된 후, 각각의 원심력집진기(10)의 유입구(11)에 구분되어 공급되는 것이 바람직하고, 오염공기에서 분리된 분진은 각각의 원심력집진기(10)의 분진배출구(12)를 통하여 배출된 후 개별적 또는 도 8a와 같이 일괄적으로 포집되어 폐기(또는 재활용) 처리된다.
더불어 상기 집합된 원심력집진기(10) 각각에서 배출되는 배기공기는 각각의 배기배관(14, 또는 배기구(13))을 통하여 개별적으로 여과집진기(22)의 유입구(21)으로 인입될 수 있고, 도 8a와 같이 집합된 원심력집진기(10)의 배기배관(14, 또는 배기구(13))이 모두 연통되는 덕트의 내부공간으로 유입되어 일괄적으로 덕트의 내부공간에서 배출되어 여과집진기(22)의 유입구(21)으로 인입될 수도 있다.
아울러 상기 여과집진기(20)는 상기 원심력집진기(10)의 배기구(13)에서 배출된 배기공기를 이송받는 유입구(21)가 일측에 형성되고, 하나 이상의 여과필터(22)를 구비하며, 여과필터(22)에서 여과된 정화공기를 배출하는 배기구(23)가 형성되는 구성으로서, 여과필터(22)를 이용하여 배기공기에 포함된 미세먼지를 제거하는 구성이다.
즉, 상기 여과집진기(20)는 내부공간이 형성되고, 상기 내부공간에는 하나 이상의 여과필터(22)를 구비하여, 원심력집진기(10)의 배기구(13)와 연결된 유입구(21)를 통하여 배기공기를 이송받아 여과필터(22)로서 배기공기에 포함된 미세분진을 제거하고, 미세분진이 제거된 정화공기를 내부공간의 일정부분 형성된 배기구(23)를 통하여 배출하는 구성이면, 다양한 형태로 구성될 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 여과집진기(20)는 도 3과 같이 여과집진기(20) 내부공간의 상부에는 하나 이상의 백 필터(Bag filter)가 구비되고, 내부공간의 하부는 상기 백 필터가 구비된 내부공간의 상부와 연통되는 역상의 원추형원통으로 구성되며, 상기 역상의 원추형원통을 하는 내부공간 하부에는 미세분진이 배출될 수 있는 분진배출구(18)가 형성된다.
이때, 상기 백 필터(Bag filter)는 합성수지 또는 천연수지 재질의 여과포로서, 미세분진이 포함된 배기공기가 백 필터의 외부에서 내부로 통과하면서, 배기공기에 포함된 미세분진은 백 필터의 외부에 여과되고 공기만이 백 필터의 내부로 유입되어 배기공기가 여과될 수 있도록 하는 구성이다.
또한 백 필터의 상부 또는 하부에는 백 필터의 내부와 연통되고 흡입압을 백 필터에 가하는 배기구(23)가 형성되어, 백 필터에 의하여 여과된 정화공기가 배기구(23)로 배출될 수 있도록 한다.
더불어 상기 구성의 백 필터는 여과포에 형성된 통공을 미세분진이 통과하지 못하여 배기공기에서 미세분진이 여과될 뿐만 아니라, 백 필터에 묻은 미세분진층이 필터 역할을 하여 미세분진층에 새롭게 적층되는 미세분진에 대한 여과체 역할을 하여, 미세분진층이 쌓일수록 미세분진에 대한 여과능력이 향상된다.
아울러 백 필터에 미세분진층이 두껍게 적층되면 백 필터의 내부에서 외부방향으로 고압의 에어를 분사하거나 백 필터를 여과집진기(20)에서 분리한 후, 백 필터에 적층된 미세분진을 제거할 수도 있다.
상기와 연관하여 백 필터를 통하여 미세분진이 여과된 정화공기는 송풍기(40)를 통하여 외부로 배출될 수도 있고, 본 발명에 의한 집진장치, 원심력집진기(10) 또는 여과집진기(20) 중 어느 하나 이상의 것을 더 통과한 후 외부로 배출될 수도 있다.
또한 상기 구성의 여과필터(22)를 이용한 공기 여과방식은 원심력집진기(10)를 이용한 공기 여과방식과 비교하여 미세먼지를 제거할 수 있는 능력은 우수하나, 여과되는 배기공기에 미세먼지뿐만 아니라 수분이 포함된 경우에는, 수분이 포함된 미세먼지가 여과필터(22)에 붙어 여과필터(22)의 통공(눈)이 쉽게 막히게 되는 문제가 발생할 수 있다.
이때, 상기 막힌 통공에 고착된 미세먼지는 여과필터(22)에 고압의 에어를 가하거나 여과필터(22)를 털어도 쉽게 제거되지 않는 문제가 발생하였다.
이에 대하여, 상기 분사장치(30)는 상기 원심력집진기(10)의 배기구(13)에 인접되어 구비되되, 외부공기를 공급받아 배기공기 배출방향의 반대방향으로 외부공기를 분사하는 구성으로서, 여과집진기(20)로 유입되는 배기공기에 포함된 미세먼지 양을 줄일 뿐만 아니라, 배기공기에 포함된 수분을 제거한 후 수분이 제거된 배기공기를 여과집진기(20)로 유입시키는 구성이다.
즉, 상기 분사장치(30)는 원심력집진기(10)의 배기구(13)에 인접되도록 원심력집진기(10)의 내부공간 상부 일정 부분에 구비되고, 외부공기를 공급받아 배기공기의 배출방향과 반대방향으로 외부공기를 분사할 수 있는 형태이면 다양한 형태로 구성될 수 있고, 보다 바람직하게는 원형 또는 다각형의 형태를 하는 배기구(13)의 내주와 동일한 형태를 하는 링형태로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 분사장치(30)는 복수 개의 분사공(32)이 내측에 형성되는 링형태의 링분사관(31)과; 상기 링분사관(31)의 일측에 연결되는 공급관(33);을 포함하는 구성을 할 수 있다.
이때, 상기 링분사관(31)은 배기구(13)의 내주와 동일한 형태의 원형 또는 다각형의 폐쇄라인으로 구성되고, 배기구(13)의 내주와 동일하거나 더 큰 내경을 가지도록 구성되며, 링분사관(31)의 내부에 형성된 중공과 연통되는 분사공(32)이 링분사관(31)의 내측에 형성되어 링분사관(31)의 내측을 통과하는 배기공기에 외부공기압을 가할 수 있도록 구성된다.
더불어 상기 링분사관(31)의 일측에 연결되는 공급관(33)은 집진장치의 외부에서 외부공기를 공급받아 링분사관(31)으로 공급하는 구성으로서, 링분사관(31)의 중공과 연통되는 중공이 내부에 형성된다. 또한 공급관(33)으로 공급되는 외부공기는 대기의 공기가 될 수 있을 뿐만 아니라 본 발명에 의한 집진장치에 의하여 정화되어 여과집진기(20)에서 배출된 정화공기의 일부가 외부공기의 역할을 할 수도 있다.
즉, 상기 구성의 링분사관(31)에서 분사되는 외부공기는 배기공기에 포함되어 배기구(13) 쪽으로 관성(원추형원통의 내부공간에 형성된 오염공기의 유동력에 의한 관성)에 의하여 상승되는 미세분진에 반대방향의 가압력(외부공기의 분사력)을 가하여, 미세분진이지만 입자의 크기가 다소 큰 미세분진이 원심력집진기(10)의 배기구(13) 방향인 하부로 떨어뜨릴 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이때, 분사장치(30)에서 분사되는 외부공기의 분사력은 분사방향으로 관성력을 가지고, 상기 외부공기의 관성력은 배기공기의 상승방향에 대한 관성력과 반대방향으로 작용하여 상호 충돌하므로, 입자 크기가 다소 큰 미세분진의 상승력을 약화시켜 입자 크기가 다소 큰 미세분진을 하부로 떨어뜨리는 작용을 한다.
아울러 상기 분사공(32)은 상승하는 배기공기에 대하여 반대방향으로 외부공기를 분사하여 배기공기의 상승력을 상쇄시켜 완화시킬 수 있으면 다양한 형태로 구성될 수 있고, 보다 바람직하게는 도 6a와 같이 외부공기가 링분사관(31) 중앙의 하방을 향하며 분사되도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 구성의 분사공(32)은 링분사관(31)의 중앙 하방으로 외부공기를 분사 가능하기 때문에, 원심력집진기(10)의 배기구(13)의 중앙 하방에서 소정의 와류를 형성하며 상승하는 배기공기의 와류 중앙부분에 외부공기를 보다 강력하게 분사할 수 있는 효과를 발휘하여, 배기공기에 포함된 입자 크기가 다소 큰 미세분진을 더욱 효과적으로 낙하시킬 수 있는 효과를 발휘한다.
이때, 상기 분사공(32)은 외부공기가 링분사관(31) 중앙의 하방을 향하며 분사되되, 배기공기의 와류 회전방향에 대하여 반대방향으로 와류를 형성하며 분사되도록 구성될 수 있다.
즉, 원심력집진기(10)의 일측에서 내부공간으로 인입되는 오염공기는 송풍력에 의하여 원추형원통 형태의 내부공간 측벽을 타고 나선형으로 회전하며 원추형원통의 하부로 이동한 후, 하부의 분진배출구(12)로 분진을 배출시키고, 입자가 상대적으로 큰 분진이 제거된 미세분진을 포함하는 배기공기만이 내부공간의 중앙 하부에서 상부방향으로 상승하게 된다.
이때, 원심력집진기(10)의 내부공간 상부로 상승하는 배기공기는 오염공기와 마찬가지로 와류를 형성하게 되고, 상기 분사공(32)에서 분사되는 와류가 형성된 외부공기는 배기공기의 와류 회전방향과 반대방향으로 회전하며 배기공기와 부딪혀 배기공기의 상승력을 더욱 용이하게 완화시키고, 배기공기에 포함된 입자가 다소 큰 미세분진을 더욱 확실하게 낙하시키는 효과를 발휘한다.
상기와 같이 외부공기에 와류를 형성시키는 분사공(32)은 다양한 형태로 구성될 수 있고, 보다 바람직하게는 분사공(32)이 링분사관(31)의 중앙쪽 하방에 위치되되, 수평방향으로는 배기공기의 와류 회전방향과 반대방향으로 기울어지도록 구성되는 것이 바람직하다.
아울러 상기 구성의 분사장치(30)에서 분사되는 외부공기는 배기공기에 포함된 입자기 다소 큰 미세분진이 원심력집진기(10)의 배기구(13)를 통하여 배출되는 것을 방지하고, 배기공기에 포함된 수분이 원심력집진기(10)의 배기구(13)를 통과하지 못할 정도의 분사력과 물리적인 특성을 가지면 다양한 종류의 것을 이용할 수 있으나, 배기공기에 수분이 다량 포함된 경우에는 가열되어 열풍의 형태로 분사되는 것이 바람직하다.
즉, 분사장치(30)에서 분사되는 외부공기는 분사장치(30)에 공급되기 이전에 가열되어 열풍의 형태로 분사될 수도 있고, 분사장치(30)의 공급관(33) 또는 링분사관(31) 내에서 이송되며 가열되어 열풍 형태로 분사될 수도 있다.
이때, 상기 공급관(33) 또는 링분사관(31)의 중공에는 열선 또는 열전소자와 같은 가열장치(미도시)가 더 포함되어 구성되고, 원심력집진기(10)의 내부공간에는 습도센서(미도시)가 더 구비되어, 습도센서에 의하여 오염공기 또는 배기공기의 습도를 체크한 후 습도가 높은 경우에 상기 가열장치가 작동되어 분사장치(30)에서 열풍이 분사될 수 있도록 구성될 수 있다.
또한 상기 링분사관(31)은 내측에 복수 개의 분사공(32)이 형성되는 링형태의 구성되면 다양한 형태로 구성될 수 있으나, 도 7a, 7b와 같이 복수 개로 구성되되, 원심력집진기(10)의 배기구(13)를 기준하여 적층되는 형태로 구성될 수 있다.
이때, 상기 구성의 복수 개의 링분사관(31a, 31b)은 복수 개의 링분사관(31a, 31b)과 각각 연결된 공급관(33)을 통하여 외부공기를 공급받을 수도 있고, 단일의 공급관(33)이 복수 개의 링분사관(31a, 31b) 각각에 연결되어 외부공기를 일괄적으로 공급받을 수도 있다.
아울러 상기와 같이 적층 형태로 구성되는 복수 개의 링분사관(31a, 31b)에서 분사되는 외부공기는 분사된 외부공기 영역을 넓히는 효과를 발휘하여, 배기공기에 포함된 입자가 다소 큰 미세분진 또는 수분을 보다 용이하게 낙하시키거나 제거할 수 있는 효과를 발휘한다.
더불어 상기 구성의 복수 개의 링분사관(31a, 31b)은 도 7b와 같이 배기구(13)에 인접 구비된 상부의 링분사관(31a)보다 배기구(13)에서 먼 부분에 구비된 하부의 링분사관(31b)이 더 큰 내경을 가질 수 있도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 구성의 복수 개의 링분사관(31a, 31b)은, 일정의 수평단면적을 형성하며 배기구(13) 방향으로 상승하는 배기공기가 배기구(13)에서 멀리 이격된 상태에서의 배기공기는 하부의 링분사관(31b)에서 분사되는 외부공기의 영향으로 넓은 수평단면적의 외부공기 영향을 받도록 하고, 계속적으로 상승하여 배기구(13)에 인접된 배기공기는 상부의 링분사관(31a)에서 분사되는 외부공기의 영향으로 좁은 수평단면적의 외부공기 영향을 집중적으로 받아 배기공기에 포함된 입자가 다소 큰 미세분진 또는 수분을 보다 확실하게 낙하시키거나 제거할 수 있는 효과를 발휘한다.
아울러 본 발명에 의한 관성충돌식 다중 집진장치는 설치되는 환경에 따라 오염공기에 포함된 분진의 양이 많을 경우, 복수 개가 연속적으로 직렬 장착되거나 병렬 장착되어 다양한 환경의 분진을 제거할 수 있다.
또한 단일의 여과집진기(20)에 복수 개의 원심력집진기(10)가 연결되어, 복수 개의 원심력집진기(10)에서 배출되는 배기공기에 포함된 미세분진을 여과집진기(20)를 통하여 제거할 수도 있고, 원심력집진기(10)의 배기구(13)에 인접 구비되는 분사장치(30)는 원심력집진기(10)의 배기구(13)의 개수와 대응되는 개수로 구성됨은 자명할 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 관성충돌식 다중 집진장치의 작동순서를 설명하면 다음과 같다.
우선, 관성충돌식 다중 집진장치의 하부에는 복수 개의 원심력집진기(10)가 구성되고, 관성충돌식 다중 집진장치의 상부에 해당하는 원심력집진기(10)의 상부에는 단일의 여과집진기(20)가 구성된다.
이때, 원심력집진기(10) 상부 중앙에 형성된 배기구(13)에는 배기배관(14)(또는 덕트)가 연결되어 원심력집진기(10)에서 배출되는 배기공기는 여과집진기(20)의 상부 측면에 형성된 유입구(21)로 이송된다.
또한 상기 원심력집진기(10)는 역상의 원추형원통 형태로 구성되고, 상부 일측에는 유입구(11)가 형성되며, 하부에는 분진배출구(12)가 형성된다.
더불어 상기 원심력집진기(10)의 내부공간에는 배기구(13)와 동일한 형태인 원형의 링분사관(31)을 포함하는 분사장치(30)가 구비되고, 상기 링분사관(31)은 원심력집진기(10)의 외부에 구비된 공기펌프와 일단이 연결된 공급관(33)의 타단이 연결된다.
아울러 상기 여과집진기(20)의 내부공간에는 복수 개의 백 필터가 구비되고, 백 필터의 하부는 닫힌 상태이고 상부는 여과집진기(20)의 배기구(23)와 연통되는 상태이다.
구체적으로, 송풍력에 의하여 원심력집진기(10)의 유입구(11)를 통하여 원심력집진기(10)의 내부공간으로 유입된 오염공기는 원추형원통의 원심력집진기(10) 내측벽을 타고 나선형으로 회전하며 하향이동한다. 이때, 오염공기에 포함된 분진은 본연의 무게에 의한 원심력으로 인하여 원심력집진기(10)의 내측벽에 밀착되는 상태로 나선형으로 회전하며 하향이동하여 분진배출구(12)로 배출된다.
또한 원심력집진기(10) 내부공간의 하부까지 이동하여 분진이 분리된 배기공기는 원심력집진기(10) 내부공간의 중앙 하부에서 와류를 형성하며 중앙 상부로 상승한다. 이때, 상기 배기공기에는 미세분진이 포함되어 있고, 원심력집진기(10)의 배기구(13)를 통과하기 이전에 분사장치(30)에 의하여 분사되는 외부공기와 충돌한다.
즉, 상기 분사장치(30)의 링분사관(31)의 내측에서 분사되는 외부공기는 배기구(13) 방향으로 상승하는 배기공기의 반대방향으로 충돌력을 가하여, 배기공기에 포함되어 있으나 배기공기의 상승력에 의하여 함께 상승되는 입자 크기가 다소 큰 미세분진을 낙하시키고, 배기공기에 포함된 수분을 제거한다.
이후, 입자 크기가 다소 큰 미세분진 또는 수분이 제거된 배기공기는 배기배관(14)을 통하여 여과집진기(20)의 유입구(21)로 유입된 후, 여과집진기(20)의 내부공간에 구비된 복수 개의 백 필터를 통과하면서 미세분진이 여과되고, 미세분진이 제거된 백 필터 내의 정화공기는 백 필터의 상부에 형성된 배기구(23)로 배출된다.
이때, 상기와 같이 백 필터에서 배출된 정화공기는 송풍장치에 의하여 대기 중으로 배출되고, 정화공기의 일부는 분사장치(30)의 외부공기로 재활용될 수 있다.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
10 : 원심력집진기 11 : 유입구
12 : 분진배출구 13 : 배기구
14 : 배기배관 15 : 돌출턱
16 : 보조집진기 17 : 단턱
18 : 보조 집진기의 분진배출구 20 : 여과집진기
21 : 여과집진기의 유입구 22 : 여과필터
23 : 여과집진기의 배기구 30 : 분사장치
31 : 링분사관 31a : 상부 링분사관
31b : 하부 링분사관 32 : 분사공
33 : 공급관 40 : 송풍기

Claims (9)

  1. 오염공기를 인입받는 유입구(11)가 상부 일측에 형성되고, 오염공기에 포함된 분진을 낙하 배출시키는 분진배출구(12)가 하부에 형성되며, 내측면에 나선형태 또는 다단형태로 내부공간의 중앙방향으로 돌출턱(15)이 형성되고, 미세분진을 포함하는 배기공기를 배출시키는 배기구(13)가 상부 중앙에 형성되는 원심력집진기(10);
    상기 원심력집진기(10)의 배기구(13)에서 배출된 배기공기를 이송받는 유입구(21)가 일측에 형성되고, 하나 이상의 백필터(Bag filter)로 구성된 여과필터(22)를 구비하며, 여과필터(22)에서 여과된 정화공기를 배출하는 배기구(23)가 백필터의 내부와 연통되게 형성되는 여과집진기(20) 및;
    상기 원심력집진기(10)의 배기구(13)에 인접되어 구비되되, 외부공기를 공급받아 배기공기 배출방향의 반대방향으로 외부공기를 분사하는 분사장치(30);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 관성충돌식 다중 집진장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분사장치(30)는,
    복수 개의 분사공(32)이 내측에 형성되는 링형태의 링분사관(31)과;
    상기 링분사관(31)의 일측에 연결되는 공급관(33);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 관성충돌식 다중 집진장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분사공(32)은,
    외부공기가 링분사관(31) 중앙의 하방을 향하며 분사되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 관성충돌식 다중 집진장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 분사공(32)은,
    외부공기가 링분사관(31) 중앙의 하방을 향하며 분사되되, 배기공기의 와류 회전방향에 대하여 반대방향으로 와류를 형성하며 분사되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 관성충돌식 다중 집진장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 분사장치(30)에서 분사되는 외부공기는 열풍인 것을 특징으로 하는 관성충돌식 다중 집진장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 링분사관(31)은,
    복수 개로 구성되되, 원심력집진기(10)의 배기구(13)를 기준하여 적층되는 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 관성충돌식 다중 집진장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 원심력집진기(10)는,
    복수 개의 원심력집진기(10)가 집합되어 구성되고, 각각의 원심력집진기(10)의 유입구(11)로는 오염공기를 인입받아 분진을 제거한 후, 배기공기를 배기구(13)로 일괄하여 배출할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 관성충돌식 다중 집진장치.
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