KR101584242B1 - 기체 내 오염물질처리장치 - Google Patents

Abstract

정화능력을 향상시켜 보다 효율적으로 오염물질을 처리할 수 있는 기체 내 오염물질처리장치가 제공된다. 처리장치는, 오염물질이 함유된 기체를 유입하는 유입관, 유입관으로부터 기체를 제공받고, 기체를 내부에서 회전시켜 원심력에 의해 오염물질과 오염물질이 제거된 처리기체로 분리하여 배출하는 사이클론, 사이클론의 제1배출구에 연결되어 분리된 오염물질을 배출하는 제1배출관, 사이클론의 제2배출구에 연결되어 분리된 처리기체를 배출하는 제2배출관, 및 제2배출관에 연결되고 내부에 처리기체 및 유체가 공존하는 혼합공간이 형성된 혼합모듈을 포함하여, 처리기체가 혼합모듈 내부에서 유체를 통과한 후 외부로 배기된다.

Description

기체 내 오염물질처리장치{Apparatus for treating pollutant in gas}

본 발명은 기체 내 오염물질을 처리하는 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 정화능력을 향상시켜 보다 효율적으로 오염물질을 처리할 수 있도록 한 기체 내 오염물질처리장치에 관한 것이다.

날로 환경문제가 심각해지고 있다. 특히 대기 오염은 공기 중에 분포하는 오염물질의 종류가 다양하게 증가하고 이러한 오염물질들이 원만하게 처리되지 못하여 더욱 악화되고 있으며, 일상적으로 호흡하는 공기에 문제를 일으켜 삶의 질을 저하시키고 각종 질환을 유발하는 등 건강에도 악영향을 미치고 있다. 공기 중 오염물질은 공장 매연 등에 함유된 인공 물질로부터 황사와 같은 자연 물질까지 다양한 종류를 포함한다.

공기 중 오염물질은 대부분 미세한 입자 형태로 분포하여 공기와 함께 유동하므로 처리가 쉽지 않다. 종래에는 덕트 등을 이용해 오염물질이 함유된 공기를 유입하고 이를 필터 등을 통과시켜 처리하거나, 전기력을 가하여 전리된 오염물질을 대전판에 집진시켜 처리하거나, 또는 사이클론 장치 등을 이용해 오염물질을 밀도 차에 의해 분리하는 등의 방식을 사용하였다. 대한민국 공개특허 제10-2011-0051648호 등에 이러한 오염물질처리장치가 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같은 처리방식을 적용하는 경우에도 공기 중에 함유된 오염물질이 만족할 만한 수준으로 처리되지 못하는 경우가 있다. 즉, 적용된 처리 방식에 따라 특정 오염물질은 보다 쉽게 처리되어 정화되는 반면, 다른 종류의 오염물질은 그대로 공기 중에 남아 외부로 배출되는 문제가 발생하였으며, 이로 인해 처리장치의 정화능력이 크게 저하되는 문제가 있었다.

또한 정화능력의 향상을 기대하여 장치를 여러 개소에 설치하여 운용하거나 용량을 과도하게 증가시키는 경우, 장치가 비대해져 공간 활용을 저해할 뿐만 아니라 이를 구동하기 위한 구동전력이 낭비되어 오히려 처리효율이 감소하는 문제가 있었다. 따라서, 보다 효율적으로, 오염물질을 만족할 만한 수준으로 처리 가능한 효과적인 처리장치의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0051648호, (2011.05.18)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 정화능력을 향상시켜 보다 효율적으로 오염물질을 처리할 수 있도록 한 기체 내 오염물질처리장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 기체 내 오염물질처리장치는, 오염물질이 함유된 기체를 유입하는 유입관; 상기 유입관으로부터 상기 기체를 제공받고, 상기 기체를 내부에서 회전시켜 원심력에 의해 상기 오염물질과 상기 오염물질이 제거된 처리기체로 분리하여 배출하는 사이클론; 상기 사이클론의 제1배출구에 연결되어 분리된 상기 오염물질을 배출하는 제1배출관; 상기 사이클론의 제2배출구에 연결되어 분리된 상기 처리기체를 배출하는 제2배출관; 및 상기 제2배출관에 연결되고 내부에 상기 처리기체 및 유체가 공존하는 혼합공간이 형성된 혼합모듈을 포함하여, 상기 처리기체가 상기 혼합모듈 내부에서 상기 유체를 통과한 후 외부로 배기된다.

상기 혼합공간 내부에서 회전하여 상기 처리기체를 상기 유체와 혼합하는 혼합팬을 더 포함할 수 있다.

일단부가 상기 제2배출관의 내부에 삽입되고 외주면에 상기 제2배출관의 내벽을 향해 개방되는 복수 개의 분사노즐이 형성되어, 상기 제2배출관 내부로 상기 유체를 분사하는 분사관을 더 포함할 수 있다.

상기 분사관의 타단부는 상기 혼합공간에 연결되어 상기 유체가 상기 혼합모듈과 상기 제2배출관 사이를 순환할 수 있다.

상기 사이클론의 제2배출구와 상기 제2배출관 사이에 설치되고, 분리된 상기 처리기체를 흡입하여 상기 제2배출관으로 이동시키는 적어도 하나의 배출팬을 더 포함할 수 있다.

상기 제2배출관의 끝단부로부터 상기 혼합공간 내부로 연장되어 상기 유체 내부에 수용되며, 외주면을 관통하는 복수 개의 흡입홀이 형성된 혼합관을 더 포함하여, 상기 처리기체가 상기 혼합관을 통과하는 때 상기 유체가 상기 흡입홀을 통해 상기 혼합관 내부로 확산될 수 있다.

상기 혼합관은 상기 흡입홀이 관통된 지점에서 직경이 감소하여 상기 처리기체의 유동속도가 상기 흡입홀 주위에서 증가할 수 있다.

상기 유체는 상기 처리기체에 남은 불순물을 용해시켜 제거하는 액체로 이루어질 수 있다.

상기 유체와 접촉하지 않도록 상기 혼합공간의 상부에 연결되는 배기관을 더 포함할 수 있다.

상기 제1배출관은 상기 제2배출관이 연결되지 않은 상기 혼합모듈의 일 측에 연결될 수 있다.

본 발명에 의한 기체 내 오염물질처리장치는 서로 다른 처리방식을 복합적, 연속적으로 적용하여 오염물질이 함유된 기체를 보다 효과적으로 처리하고, 장치의 정화능력을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 기체 내 오염물질처리장치는 보다 능동적인 처리과정을 통해 정화능력을 크게 향상시키는 동시에 장치의 처리 효율을 큰 폭으로 증가시킬 수 있는 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 기체 내 오염물질처리장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 처리장치의 내부구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 처리장치의 사이클론의 확대사시도이다.
도 4는 도 1의 처리장치의 제2배출관의 확대사시도이다.
도 5는 도 1의 처리장치의 혼합모듈의 확대사시도이다.
도 6 내지 도 8은 도 1의 처리장치의 작동도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 기체 내 오염물질처리장치의 혼합모듈의 확대사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 기체 내 오염물질처리장치의 작동도이다.

본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 명세서 상에서 기체는 오염물질을 포함하고 있는 공기와 같은 가스상의 물질을 의미하며 또한, 처리기체는 이러한 기체로부터 오염물질이 일차적으로 분리 제거된 정화과정을 거친 기체를 의미한다. 기체는 공기로 한정되지 않으며, 입자상의 오염물질이 내부에 함유되어 있어 이를 처리장치를 통해 처리하여 정화시킬 필요가 있는 다양한 종류의 가스상 물질이 본 명세서에서 지칭하는 기체가 될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 기체 내 오염물질처리장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에의한 기체 내 오염물질처리장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 처리장치의 내부구조를 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 기체 내 오염물질처리장치(1)는 오염물질이 함유된 기체를 유입하는 유입관(130), 유입관(130)으로부터 기체를 제공받고 이를 내부에서 회전시켜 오염물질 및 오염물질이 제거된 처리기체로 분리하여 배출하는 사이클론(100), 사이클론(100)의 제1배출구(101)에 연결되어 오염물질을 배출하는 제1배출관(110), 사이클론(100)의 제2배출구(102)에 연결되어 처리기체를 배출하는 제2배출관(120), 및 제2배출관(120)에 연결되고 내부에 상기 처리기체 및 유체가 공존하는 혼합공간(301)이 형성된 혼합모듈(300)을 포함한다. 사이클론(100)에서 분리 배출된 처리기체는 혼합모듈(300) 내부에서 유체를 통과한 후 외부로 배기된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 기체 내 오염물질처리장치(1)는 사이클론(100)을 이용하여 원심력에 의한 밀도 차 분리과정을 통해 오염물질을 분리 정화시키되, 오염물질이 분리되어 처리된 처리기체를 다시 유체 내부로 통과시켜 남아있는 불순물까지 완벽하게 제거할 수 있다. 따라서, 서로 다른 처리방식(밀도 차에 의한 물리적 처리방식 및 유체내부의 용해과정에 의한 화학적 처리방식)을 복합적, 연속적으로 이용함으로써 다양한 종류의 오염물질을 매우 효과적으로 처리하고 장치의 정화능력을 크게 향상시킬 수 있다

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 기체 내 오염물질처리장치(1)는 유체 내부로 처리기체를 통과시켜 처리할 뿐만 아니라, 관내를 유동하는 처리기체 내에 유체를 분사/살포하는 방식으로 처리기체와 유체를 보다 능동적으로 접촉시킬 수 있다. 이러한 방식으로 장치의 크기나 용량 자체를 증가시키지 않으면서도 복합적인 처리과정을 매우 효율적으로 수행하여 장치의 정화능력을 크게 향상시킬 수 있다. 이하, 이러한 특징을 갖는 기체 내 오염물질처리장치(1)의 각 구성부에 대해 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

기체 내 오염물질처리장치(1)는 크게 원심력을 이용하여 오염물질이 함유된 기체를 오염물질과 오염물질이 제거된 처리기체로 분리 배출하는 사이클론(100), 사이클론(100)에 흡입력을 제공하여 처리기체를 배출시키는 팬 모듈(200), 배출된 처리기체를 유체 내부로 통과시켜 남은 불순물까지 모두 제거하도록 형성되는 혼합모듈(300)로 구성된다. 사이클론(100), 팬 모듈(200), 혼합모듈(300) 등은 모두 하우징(10) 내부에 유기적으로 배치되어 컴팩트하게 수용되며, 기체 내 오염물질처리장치(1)는 도시된 바와 같은 하우징(10) 내부에서 처리과정이 연속적으로 진행되도록 형성된다. 따라서, 기체 내 오염물질처리장치(1)를 설치하기 위한 설치장소나 설치 공간에 대한 제약이 줄어들어 다양한 장소에 용이하게 적용할 수 있고 공간활용도도 증가시킬 수 있다.

하우징(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 프레임이 연결된 형태로 형성되어 설치공간을 정의할 수 있으며, 하우징(10) 내부에는 기체 내 오염물질처리장치(1)를 구성하는 각 구성부들이 유기적으로 배치될 수 있다. 각 구성부들의 배치상태에 따라 하우징(10)의 형상이나 크기는 필요에 따라 적절하게 변화될 수 있으며, 도시된 바와 같은 프레임 형상 외에도 복수의 판재를 서로 연결하는 등의 방식으로 다양한 형태의 하우징(10)을 형성할 수 있다.

사이클론(100)은 하우징(10)의 내부에 위치하며, 팬 모듈(200)과 혼합모듈(300)의 사이에 배치된다. 사이클론(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 적어도 일부가 원추형상으로 형성되어 내부에서 유동하는 기체의 회전을 유도하고 회전력을 유지하도록 형성될 수 있다. 사이클론(100)은 적어도 2개의 배출구 즉, 제1배출구(101) 및 제2배출구(102)를 포함하여 제1배출구(101)는 제1배출관(110)에 연결되어 기체로부터 분리된 오염물질을 배출하고, 제2배출구(102)는 제2배출관(120)에 연결되어 오염물질이 제거된 처리기체를 배출하도록 형성될 수 있다. 특히, 제2배출구(102)와 제2배출관(120) 사이에는 적어도 하나의 배출팬(210)이 설치되어 처리기체를 제2배출관(120)을 향해 보다 능동적으로 이동시키도록 형성할 수 있다. 사이클론(100)의 구조에 대해서는 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.

팬 모듈(200)은 사이클론(100)의 상부에 설치된다. 팬 모듈(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 처리기체의 유동방향을 따라 직렬로 배열된 하나 이상의 배출팬(210)을 포함할 수 있으며, 이를 통해 처리기체를 손쉽게 흡입하여 제2배출관(120)으로 이동시킬 수 있다. 특히, 도시된 바와 같이 팬 모듈(200)이 사이클론(100)의 제2배출구(102)에 직결되면 흡입능력이 배가되어 기체가 보다 원활하게 처리될 수 있다. 배출팬(210)은 구동모터(220)에 연결되어 구동모터(220)로부터 구동력을 전달받아 회전할 수 있다.

팬 모듈(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 밀폐된 공간 내부에 하나 이상의 배출팬(210)을 연속적으로 배치하고 이를 제2배출구(102)와 제2배출관(120)사이에 설치한 것일 수 있다. 이와 같은 구조를 이용하여 제2배출구(102)로부터 배출된 처리기체를 손실 없이 보다 용이하게 제2배출관(120)을 향해 이동시킬 수 있다. 팬 모듈(200)의 형상이나 내부 배출팬(210)의 배치상태는 사이클론(100)의 크기나 형상, 설치공간을 정의하는 하우징(10)의 크기나 형상, 또는 제2배출관(120)의 크기나 연장된 방향 등을 고려하여 적절히 변경될 수 있다. 한편, 도시되지 않았지만, 팬 모듈(200) 내부 또는 제2배출관(120) 내부에는 처리기체의 이동량 또는 이동속도 등을 감지하는 센서를 설치할 수 있으며, 이를 이용하여 처리기체의 유동량을 모니터링하면서 배출팬(210)의 회전속도를 조절하는 것도 얼마든지 가능하다.

혼합모듈(300)은 하우징(10)의 하부에 위치하며 제2배출관(120)을 통해 팬 모듈(200)과 연결된다. 팬 모듈(200)은 전술한 바와 같이 제2배출관(120)과 사이클론(100)의 제2배출구(102) 사이에 설치되어 서로를 연결하는 것으로 결국, 사이클론(100)의 제2배출구(102), 팬 모듈(200), 제2배출관(120), 및 혼합모듈(300)은 차례로 연결되어 처리기체를 이동시키는 연결통로를 형성하게 된다. 따라서, 이러한 연결통로를 통해 배출된 처리기체가 혼합모듈(300)로 주입되며, 주입된 처리기체는 혼합모듈(300) 내부에 수용된 유체(S)를 통과하면서 불순물이 제거되어 청정한 상태로 외부로 배기될 수 있다.

이 때, 유체(S)는 액체일 수 있으며, 예를 들어 순수한 물을 혼합모듈(300)에 수용하여 유체(S)로 사용할 수 있다. 유체(S)가 물인 경우 반응성을 향상시키기 위해 적절한 온도로 가열하여 온수로 제공할 수 있으며, 필요에 따라 별도의 화학적 첨가물을 희석하여 사용하는 것도 얼마든지 가능하다. 그러나 유체(S)가 물로 한정될 필요는 없다. 유체(S)는 처리기체에 함유된 불순물을 보다 용이하게 용해시켜 처리할 수 있는 하나 또는 하나 이상의 다양한 종류의 액상 물질을 포함하는 것일 수 있다.

혼합모듈(300)은 내부에 사이클론(100)으로부터 배출된 처리기체와 유체(S)가 공존하는 혼합공간(301)이 형성된 밀폐된 용기의 형상으로 형성될 수 있다. 혼합모듈(300)은 유체공급관(310) 및 유체배출관(320)과 연결되어 혼합공간(301) 내부로 유체(S)를 공급하거나, 내부의 유체(S)를 외부로 배출할 수 있으며, 혼합모듈(300)의 일 측에는 유체(S)의 수위를 조절하는 수위조절부(311)가 형성되어 내부에 수용된 액체 상태의 유체(S)를 적절한 수위로 유지시킬 수 있다. 혼합모듈(300)에 대해서도 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.

제2배출관(120)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 팬 모듈(200)과 혼합모듈(300)의 사이를 연결하는 관로로 형성된다. 특히, 제2배출관(120)의 내부에는 복수 개의 분사노즐(121a)이 형성된 분사관(121)이 삽입되어 제2배출관(120) 내부로 유체(S)를 분사할 수 있도록 형성된다. 따라서, 사이클론(100)으로부터 분리 배출된 처리기체가 제2배출관(120)을 통과할 때, 유체(S)와 보다 능동적으로 접촉할 수 있다. 이로 인해 오염물질이 함유된 기체를 보다 효율적, 효과적으로 처리할 수 있다. 제2배출관(120)의 구조에 대해서도 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.

이와 같이, 하우징(10) 하부에 혼합모듈(300)을 형성하고, 이로부터 차례로 사이클론(100), 팬 모듈(200)을 연속적으로 연결 배치하여 기체로부터 오염물질을 보다 용이하게 제거하고, 오염물질이 제거된 처리기체는 보다 능동적으로 처리할 수 있는 처리구조를 형성할 수 있다. 즉, 액체 상태의 유체(S)는 하우징(10) 하부에 위치하는 혼합모듈(300)에 보다 안정적으로 수용되고, 밀도차 분리과정에 의해 분리된 오염물질(B)은 사이클론(100)으로부터 제1배출관(110)을 통해 중력방향으로 손쉽게 이동되며, 상대적으로 가벼운 처리기체는 배출팬(210)에 의해 그 반대방향으로 용이하게 흡입되어 제2배출관(120)으로 이동될 수 있다. 제2배출관(120)으로 이동된 처리기체는 배출팬(210)의 흡입력에 의해 상대적으로 빠른 속도로 이동하여 혼합모듈(300)까지 용이하게 도달하게 된다.

이 때, 제1배출관(110)은 제2배출관(120)이 연결되지 않은 혼합모듈(300)의 일 측에 연결되어 제1배출구(101)로 배출된 오염물질(B)을 혼합모듈(300) 내부로 투하하도록 형성할 수 있다. 즉, 혼합모듈(300)은 내부에 수용된 유체(S)를 처리기체의 불순물을 제거하는 데만 한정적으로 사용할 필요가 없으며, 분리된 오염물질을 수용하였다가 배출하도록 하는 방식 등으로 보다 다양하게 활용할 수 있는 것이다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 사이클론, 제2배출관, 혼합모듈에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

우선 도 3을 참조하면, 사이클론(100)은 전술한 바와 같이 적어도 일부, 특히 하단부가 원추형으로 형성되며, 상단부는 원통형으로 형성된다. 유입관(130)은 도시된 바와 같이 사이클론(100) 상단부에 연결되되 사이클론(100)의 중심부로부터 직경방향으로 이격된 지점에 연결된다. 따라서, 오염물질을 함유한 기체가 유입관(130)을 통해 사이클론(100)으로 진입할 때 사이클론(100)의 원통형 내벽을 따라 회전하게 된다. 이 때, 사이클론(100)의 원추형 하단부는 중력에 의해 하강하면서 감소하는 기체의 회전력을 빗면을 통해 보상할 수 있다.

제1배출구(101)는 사이클론(100)의 원추형 하단부의 끝부분에 형성되어 밀도차에 의해 분리되어 중력방향으로 하강하는 오염물질을 용이하게 배출할 수 있도록 형성된다. 또한, 제2배출구(102)는 원통형 상단부에 위치하여 오염물질이 분리된 저밀도의 처리기체를 제1배출구(101) 반대방향으로 유도한다. 제2배출구(102)에는 전술한 바와 같이 팬 모듈(도 1 및 도 2의 200 참조)이 연결되어 유도된 처리기체를 흡입하고 보다 능동적으로 제2배출관(도 1 및 도 2의 120 참조)으로 이동시키도록 형성할 수 있으며, 제1배출관(110)은 제1배출구(101)와 전술한 혼합모듈(도 1 및 도 2의 300 참조)을 연결하는 것으로 상대적으로 짧은 관로로 형성될 수 있다.

한편, 사이클론(100) 내부에는 제1배출구(101)를 개폐하는 개폐부(140)가 형성될 수 있다. 개폐부(140)는 예를 들어, 끝단부가 제1배출구(101)에 삽입되는 구동바(142)와, 구동바(142)를 이동시켜 제1배출구(101)로부터 분리하거나 다시 삽입하는 실린더(141)로 이루어질 수 있다. 이와 같은 개폐부(140)를 이용하여 제1배출구(101)를 개방하거나 폐쇄함으로써 분리된 오염물질을 모아두었다가 일정 단위로 배출하는 것이 가능하다.

또한, 사이클론(100)의 일 측에는 사이클론(100) 내부로 세척액 등을 분사하는 세척관(150)이 연결될 수 있다. 세척관(150)으로 주입된 세척액은 세척관(150) 끝단부의 토출구(151)를 통해 사이클론(100) 내부로 분사되며, 이를 통해 오염물질과 사이클론(100)의 내벽 전체를 용이하게 세척하는 것이 가능하다. 특히, 개폐부(140)를 구동시켜 제1배출구(101)를 개방한 때 세척액을 주입함으로써 보다 간편하고 효과적으로 세척작업을 수행할 수 있다. 세척액은 예를 들어, 세정성분이 포함된 액체나 온수 또는 상온의 물 등을 사용할 수 있으며. 필요한 경우, 세척관(150)을 유체가 수용된 혼합모듈(300)에 연결하여 혼합모듈(300) 내부의 유체를 세척액으로 활용할 수도 있다.

도 4를 참조하면, 제2배출관(120)은 내부에 분사관(121)을 수용한다. 분사관(121)은 도시된 바와 같이 일단부가 제2배출관(120)에 삽입되고, 외주면에는 제2배출관(120)의 내벽을 향해 개방되는 복수 개의 분사노즐(121a)이 형성되며, 타단부는 혼합모듈(도 1 및 도 2의 300 참조)에 연결될 수 있다. 따라서, 혼합모듈(300) 내부의 유체가 분사관(121)의 타단부로부터 일단부로 이동하여 분사노즐(121a)을 통해 용이하게 분사된다. 배출된 처리기체는 이와 같이 분사노즐(121a)을 통해 제2배출관(120) 내부로 분사되는 유체와 접촉하여 보다 용이하게 정화될 수 있다.

분사관(121) 일 측에는 순환펌프(123) 등을 연결하여 유체를 순환시키도록 형성할 수 있다. 즉, 혼합모듈(300) 내부의 유체는 순환펌프(123)를 통해 흡입되어 분사관(121)으로 주입되고, 분사노즐(121a)을 통해 제2배출관(120) 내부로 분사된 후 다시 혼합모듈(300)에 회수될 수 있다. 이와 같이 유체가 처리기체가 유동하는 제2배출관(120) 내부를 반복적으로 순환함으로써 보다 능동적, 효율적으로 처리기체의 불순물을 제거하는 것이 가능하다.

한편, 제2배출관(120)의 끝단부에는 제2배출관(120)을 통과한 처리기체를 혼합모듈(300) 내부의 유체와 혼합하는 혼합팬(122)이 형성된다. 혼합팬(122)은 예를 들어, 혼합모듈(300) 내부의 유체와 처리기체가 공존하는 경계면에 위치하도록 구성할 수 있으며, 따라서, 혼합팬(122)의 회전을 통해 처리기체가 보다 신속히 유체 내부로 진입하여 유체와 섞여 반응하도록 할 수 있다. 이러한 방식으로 유체를 통과한 처리기체는 내부의 불순물이 깨끗이 제거된 청정한 상태로 전환된다. 제2배출관(120)은 끝단부가 혼합모듈(300) 내부로 일정 길이만큼 연장되어 혼합모듈(300) 내부의 적절한 위치에 혼합팬(122)을 위치시킬 수 있다.

도 5를 참조하면, 혼합모듈(300)은 전술한 바와 같이 내부에 혼합공간(301)이 형성된 밀폐된 용기 형태로 형성된다. 혼합모듈(300)의 상부에는 유체공급관(310)이 연결되어 혼합공간(301)으로 유체를 공급할 수 있으며, 혼합모듈(300)의 하부에는 유체배출관(320)이 연결되어 불순물이나 오염물질이 침전된 혼합모듈(300) 내부의 유체를 배출하도록 형성할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에서와 같이 액체 상태의 유체가 혼합모듈(300)에 수용되는 경우, 혼합모듈(300)에 수위조절부(311)를 설치하여 유체의 수위를 최적으로 유지할 수 있다. 수위조절부(311)는 예를 들어, 유체공급관(310) 일 측에 부유체(311a)를 연결하여 부유체(311a)의 승하강에 따라 유체공급관(310)이 자동으로 개폐되는 방식으로 형성하는 것이 가능하다. 도시되지 않았지만, 유체공급관(310)과 연결된 수위조절부(311) 내측에는 부유체(311a)와 연동하여 작동하는 밸브부재가 형성될 수 있다.

혼합모듈(300)의 상부에는 전술한 바와 같이 제2배출관(120)이 연결되며, 제2배출관(120)과 연결되지 않은 일 측에는 제1배출관(110)이 연결된다. 이 때 제2배출관(120)과 인접한 위치에 도시된 바와 같이 배기관(330)이 연결되어 혼합모듈(300) 내부에서 유체를 통과한 처리기체를 외부로 배기하도록 형성할 수 있다. 배기관(330)은 유체와 접촉하지 않고 유체를 통과한 처리기체만을 배출하도록 혼합모듈(300)의 상부에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 혼합모듈(300)은 제1배출관(110)이 연결되는 일 측이 도시된 바와 같이 반원형상으로 형성될 수 있으며, 이를 통해 사이클론(도 1의 100 참조) 내부에서 회전하여 분리된 오염물질의 회전력을 감쇄시키지 않고 보다 유연하게 수용하는 것이 가능하다.

이와 같이 사이클론, 제2배출관, 혼합모듈이 서로 연속적으로 연결된 유기적인 구조를 통해 오염물질이 함유된 기체를 보다 효율적, 능동적으로 처리하여 정화할 수 있다. 이하 도 6 내지 도 8을 참조하여 기체 내 오염물질처리장치의 작동과정에 대해 상세히 설명한다.

도 6 내지 도 8은 도 1의 처리장치의 작동도이다.

오염물질이 함유된 기체(A)는 전술한 바와 같이 유입관(도 1, 도 2, 및 도 3의 130 참조)을 통해 사이클론(100)으로 유입되어 도 6에 도시된 바와 같이 사이클론(100)의 내벽을 따라 회전하게 된다. 사이클론(100) 내부에서 회전하는 기체(A)는 회전하면서 중력방향(도면상의 하방)으로 하강할 수 있으며, 이 때 사이클론(100)의 원추형 하단부가 빗면을 통해 기체(A)와 접촉하여 중력방향으로 하강하는 기체(A)의 회전속도가 크게 감소하지 않도록 할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 사이클론(100) 내부에서 기체(A)가 지속적으로 회전하게 된다.

사이클론(100) 내부에서 기체(A)가 회전하면, 원심력에 의해 상대적으로 밀도가 높은 오염물질(B)이 외측으로 분리된 후 제1배출구(101)에 모이게 된다. 반면, 오염물질(B)이 제거된 저밀도의 처리기체(C)는 사이클론(100)의 중심부 쪽으로 유도되고 배출팬(210)의 흡입력에 의해 제2배출구(102)로 배출된다.

제2배출구(102)로 배출된 처리기체(C)는 도 7에 도시된 바와 같이 팬 모듈(200)을 통과하고, 배출팬(210)에 의해 가속되어 제2배출관(120)을 향해 상대적으로 빠른 속도로 이송된다. 따라서, 처리기체(C)의 흐름이 사이클론(100)의 제2배출구(102)를 지나 팬 모듈(200), 및 제2배출관(120) 내부까지 확장될 수 있다. 이 때, 순환펌프(123)를 작동시켜 유체(S)를 분사관으로 주입하면, 유체(S)가 분사노즐(121a)을 통해 분사되어 포말형태로 처리기체(C)와 접촉하게 된다.

팬 모듈(200) 내부의 배출팬(210)이 복수 개로 형성되는 경우 처리기체(C)가 보다 활발히 유동하여 분사노즐(121a)을 통해 분사되는 유체(S)와 보다 원활히 접촉할 수 있으며, 장치의 설계용량, 목표된 처리용량, 기체 유입량 등을 감안하여 배출팬(210)의 회전량을 조절하고 처리기체(C)가 적절한 속도로 제2배출관(120) 내부를 유동하도록 조절할 수 있다. 이와 같은 방식으로 처리기체(C)는 혼합모듈(300)에 진입하기 이전에 유체(S)와 1차적으로 접촉한다.

제2배출관(120) 내부에서 유체(S)와 접촉한 처리기체(C)는 그대로 혼합모듈(300)까지 이동하여 혼합공간(301)으로 진입하게 된다. 이 때, 도 8에 도시된 바와 같이 혼합팬(122)을 통과하면서 처리기체(C)가 분산되고, 분산된 처리기체(C)가 혼합공간(301) 내부의 유체(S)와 더욱 넓은 표면적을 통해 접촉한다. 즉, 처리기체(C)는 제2배출관(120) 내부에서 포말형태로 분사된 유체(S)와 1차적으로 접촉한 후, 혼합공간(301) 내부에 수용된 유체(S) 내부로 재차 침투되어 이동간에 충분한 양의 유체(S)와, 충분한 시간 동안 접촉할 수 있는 것이다. 이와 같이 처리기체(C)가 유체(S)와 지속적으로 접촉함으로써 처리기체(C) 내부에 남아있던 불순물들은 용해되어 제거되고 불순물이 제거된 청정 처리기체(C')가 배기관(330)을 통해 배기될 수 있다.

배기관(330)은 전술한 바와 같이 제2배출관(120)에 인접하게 배치되고 혼합공간(301)의 상부에 연결되어(도 5 참조) 유체(S)를 통과한 처리기체(C')를 원활하게 배기할 수 있다. 또한, 유체(S) 내부에 용해된 불순물이나 유체(S) 내부로 투하된 오염물질(B)들은 유체배출관(320)을 개방하여 유체(S)와 함께 손쉽게 배출할 수 있다. 이와 같은 방식으로 서로 다른 처리방식을 유기적으로 적용할 수 있으며, 이를 통해 기체 내 오염물질처리장치(1)의 정화능력을 향상시켜 보다 청정한 처리기체(C')를 얻는 것이 가능하다.

이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 기체 내 오염물질처리장치(1-1)에 대해 상세히 설명한다.

설명이 간결하고 명확하도록 본 실시예에 관한 설명은 전술한 실시예와 차이나는 부분만을 중점적으로 설명하고 그 밖의 별도로 언급되지 않은 사항에 대한 설명은 전술한 설명사항으로 대신하도록 한다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 기체 내 오염물질처리장치의 혼합모듈의 확대사시도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 기체 내 오염물질처리장치의 작동도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 기체 내 오염물질처리장치(1-1)는 제2배출관(120)의 끝단부로부터 혼합모듈(300-1)의 혼합공간(301) 내부로 연장되어 유체(도 10의 S 참조) 내부에 수용되는 혼합관(340)을 포함한다. 혼합관(340)에는 외주면을 관통하는 복수 개의 흡입홀(340a)이 형성되어있어 처리기체(도 10의 C 참조)가 혼합관(340)을 통과하는 때 유체(S)가 흡입홀(340a)을 통해 혼합관(340) 내부로 확산되는 것이 가능하다.

즉, 처리과정이 진행되는 동안 처리기체(C)는 좁은 관로 형태의 혼합관(340) 내부를 상대적으로 빠른 속도로 이동하며, 이로 인한 혼합관(340) 내 외부의 압력차에 의해 유체(S)가 흡입홀(340a)로 자연스럽게 흡입되는 것이다. 이와 같은 방식으로 별도의 구동장치를 사용하지 않고도 처리기체(C)의 이동경로 상에 효율적으로 유체(S)를 투입하고, 보다 효과적으로 처리기체(C)와 접촉시킬 수 있다.

특히, 혼합관(340)은 흡입홀(340a)이 관통된 지점에서 직경이 감소하여 도시된 바와 같이 만입부(341)를 형성할 수 있다. 이에 따라 처리기체(C)는 만입부(341) 사이의 비좁은 내부공간을 통과하는 때 이동속도가 급격히 증가하게 된다. 따라서 만입부(341) 주위에서 혼합관(340) 내 외부의 압력차이가 더욱 증가하고 유체(S)는 흡입홀(340a)을 통해 더욱 고속으로 유입되어 분사될 수 있다.

도 10을 참조하면, 이와 같은 방식으로 역시 효율적으로 처리기체(C)를 정화할 수 있다. 사이클론(100) 내부에서 분리된 처리기체(C)는 팬 모듈(200) 및 제2배출관(120)을 따라 혼합관(340)까지 이동하고, 혼합관(340) 내부에 주입된다. 따라서, 상대적으로 직경이 작은 혼합관(340) 내부를 통과하면서 이동속도가 급격히 증가하게 된다. 특히, 흡입홀(340a)이 관통된 지점에서 만입부(341)에 의해 직경이 더욱 감소되므로 처리기체(C)의 이동속도는 더욱 증가한다. 이로 인해 혼합관(340) 내부의 압력이 감소하여 혼합관(340) 외부의 유체(S)는 흡입홀(340a)을 통해 혼합관(340) 내부로 자연스럽게 흡입된다.

처리기체(C)는 혼합관(340)을 따라 이동하면서 이와 같이 혼합관(340) 내부로 흡입된 유체(S)와 지속적으로 접촉하며, 혼합관(340)이 끝나는 지점에서 다시 유체(S)가 수용된 혼합공간(301)으로 배출된다. 따라서, 유체(S) 내부로 침투되어 전술한 바와 같이 충분한 양의 유체(S)와 지속적으로 접촉할 수 있는 것이다. 이러한 과정을 통해 처리장치의 정화능력을 향상시킬 수 있으며, 불순물이 제거된 청정한 처리기체(C')를 얻을 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이면 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

1, 1-1: 기체 내 오염물질처리장치 10: 하우징
100: 사이클론 101: 제1배출구
102: 제2배출구 110: 제1배출관
120: 제2배출관 121: 분사관
121a: 분사노즐 122: 혼합팬
123: 순환펌프 130: 유입관
140: 개폐부 141: 실린더
142: 구동바 150: 세척관
151: 토출구 200: 팬 모듈
210: 배출팬 220: 구동모터
300, 300-1: 혼합모듈 301: 혼합공간
310: 유체공급관 311: 수위조절부
311a: 부유체 320: 유체배출관
330: 배기관 340: 혼합관
340a: 흡입홀 341: 만입부
A: 기체 B: 오염물질
C: 처리기체 C': 불순물이 제거된 처리기체
S: 유체

Claims (10)

1. 오염물질이 함유된 기체를 유입하는 유입관;
   상기 유입관으로부터 상기 기체를 제공받고, 상기 기체를 내부에서 회전시켜 원심력에 의해 상기 오염물질과 상기 오염물질이 제거된 처리기체로 분리하여 배출하는 사이클론;
   상기 사이클론의 제1배출구에 연결되어 분리된 상기 오염물질을 배출하는 제1배출관;
   상기 사이클론의 제2배출구에 연결되어 분리된 상기 처리기체를 배출하는 제2배출관;
   상기 제2배출관에 연결되고 내부에 상기 처리기체 및 유체가 공존하는 혼합공간이 형성된 혼합모듈;
   상기 혼합공간 내부에서 회전하여 상기 처리기체를 상기 유체와 혼합하는 혼합팬; 및
   일단부가 상기 제2배출관의 내부에 삽입되고 외주면에 상기 제2배출관의 내벽을 향해 개방되는 복수 개의 분사노즐이 형성되어, 상기 제2배출관 내부로 상기 유체를 분사하는 분사관을 포함하여, 상기 처리기체가 상기 혼합모듈 내부에서 상기 유체를 통과한 후 외부로 배기되는 기체 내 오염물질처리장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 분사관의 타단부는 상기 혼합공간에 연결되어 상기 유체가 상기 혼합모듈과 상기 제2배출관 사이를 순환하는 기체 내 오염물질처리장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 사이클론의 제2배출구와 상기 제2배출관 사이에 설치되고, 분리된 상기 처리기체를 흡입하여 상기 제2배출관으로 이동시키는 적어도 하나의 배출팬을 더 포함하는 기체 내 오염물질처리장치.
6. 오염물질이 함유된 기체를 유입하는 유입관;
   상기 유입관으로부터 상기 기체를 제공받고, 상기 기체를 내부에서 회전시켜 원심력에 의해 상기 오염물질과 상기 오염물질이 제거된 처리기체로 분리하여 배출하는 사이클론;
   상기 사이클론의 제1배출구에 연결되어 분리된 상기 오염물질을 배출하는 제1배출관;
   상기 사이클론의 제2배출구에 연결되어 분리된 상기 처리기체를 배출하는 제2배출관; 및
   상기 제2배출관에 연결되고 내부에 상기 처리기체 및 유체가 공존하는 혼합공간이 형성된 혼합모듈을 포함하여, 상기 처리기체가 상기 혼합모듈 내부에서 상기 유체를 통과한 후 외부로 배기되고,
   상기 제2배출관의 끝단부로부터 상기 혼합공간 내부로 연장되어 상기 유체 내부에 수용되며, 외주면을 관통하는 복수 개의 흡입홀이 형성된 혼합관을 더 포함하여, 상기 처리기체가 상기 혼합관을 통과하는 때 상기 유체가 상기 흡입홀을 통해 상기 혼합관 내부로 확산되는 기체 내 오염물질처리장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 혼합관은 상기 흡입홀이 관통된 지점에서 직경이 감소하여 상기 처리기체의 유동속도가 상기 흡입홀 주위에서 증가하는 기체 내 오염물질처리장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 유체는 상기 처리기체에 남은 불순물을 용해시켜 제거하는 액체로 이루어지는 기체 내 오염물질처리장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 유체와 접촉하지 않도록 상기 혼합공간의 상부에 연결되는 배기관을 더 포함하는 기체 내 오염물질처리장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 혼합모듈은 상기 제2 배출관이 연결되지 않은 일 측에 상기 제1배출관이 연결되는 기체 내 오염물질처리장치.

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