KR101699904B1 - 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집진장치에 관한 것으로; 원통형상으로 이루어지며 내부에 공기가 이동할 수 있는 안내공간이 형성되는 본체와, 상기 본체의 상부에 구비되어 외부공가가 유입되는 흡입구와, 상기 안내공간의 내주면에 할바흐 배열(Halbach array)로 설치되어 상기 흡입구를 통해 안내공간으로 유입된 공기 중의 철성분을 필터링하는 자석과, 상기 본체의 중심부 하단에 구비되어 상기 안내공간으로 유입된 공기가 배출되는 배출구로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 본체 내부에 할바흐의 자석 배열 구조를 적용하여 본체의 안내공간에는 강한 자기장을 형성하여 유입되는 공기 중의 먼지 및 금속성 이물질을 효율적으로 걸러주면서도 본체 외부의 자기장 형성을 최소화하여 사용자에게 미칠 수 있는 자기장의 악영향을 방지하는 효과가 있다.

Description

집진장치 {DUST COLLECTOR}

본 발명은 집진장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 먼지에 오염된 가스를 접선방향으로 흡입하여 먼지 및 이물질을 걸러주되 원통형 본체의 내주면에 자석을 설치하여 철성분이 포함된 먼지를 효과적으로 집진하는데 있어, 본체 내부에 강한 자기장을 형성하면서도 자기장의 외부 형성을 최소화함으로써, 사용자의 인체에 미치는 영향을 최소화하고 전자부품, 마그네틱 카드 등의 고장을 방지할 수 있는 집진장치에 관한 것이다.

일반적으로 원심력식 집진장치는 태풍, 허리케인 등 열대성 저기압의 과학원리에 입각하여 진공청소기, 환기설비 등 각 분야에 널리 응용되는 일반화된 장치이다.

원심력 집진장치(또는 사이클론)는 선회운동을 일으켜 먼지에 작용하는 원심력에 의해 유선에서 분리시킴으로써 입자를 포집하게 된다. 즉, 유입되는 처리가스에 사이클론의 유입구나 날개 등에 의해 선회운동을 가하여 하강하는 선회류를 형성시켜고 가스내 입자가 원심력을 얻어 선회류를 벗어나 본체 내벽에 충돌하여 바닥에 분진이 낙하하여 퇴적함으로서 집진된다.

이와 같은 원심력 집진장치는 등록특허 제10-0629601호(참고문헌 1), 등록실용신안 제20-0150801호(참고문헌 2) 등을 통해 다양하게 제안된 바 있다.

이때, 참고문헌 2에서와 같이 이러한 사이클론 집진장치는 금속 성분의 미세입자의 집진 효율을 높이기 위해 자석을 사용하는 경우로 통상 집진장치의 내외부가 서로 유사하게 자기장이 형성되어 집진장치 외부에서도 강한 자기장을 형성하게 되므로, 사용자의 건강에 영향을 미치고 전자부품, 마그네틱 카드 등의 고장을 유발하는 문제점이 있다.

참고문헌 1: 등록특허 제10-0629601호 참고문헌 2: 등록실용신안 제20-0150801호

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 먼지에 오염된 가스를 원주방향으로 흡입하여 원심력으로 먼지 및 이물질을 걸러주면서도 철성분이 포함된 먼지를 원통형 분체 내주면에 설치된 자석에 의하여 더욱 효과적으로 집진하고, 본체 외부 자기장을 최소화하여 사용자의 인체에 미치는 영향을 최소화하고 전자부품, 마그네틱 카드 등의 고장을 방지할 수 있도록 자석을 배치한 집진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 본체의 내주면에 자석 배치시 할바흐 배열(Halbach array)로 설치하여 내부에는 강한 자기장을 형성하고 외부로는 제로(zero)에 가까운 자기장이 형성되도록 하는 집진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;

원통형상으로 이루어지며 내부에 공기가 이동할 수 있는 안내공간이 형성되는 본체와, 상기 본체의 상부에 구비되어 외부공기가 유입되는 흡입구와, 상기 안내공간의 내주면에 할바흐 배열(Halbach array)로 설치되어 상기 흡입구를 통해 안내공간으로 유입된 공기 중의 철성분을 필터링하는 자석과, 상기 본체의 중심부 하단에 구비되어 상기 안내공간으로 유입된 공기가 배출되는 배출구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집진장치를 제공한다.

이때, 상기 흡입구는 상기 본체의 상부 외주면에 구비되어 외부의 공기를 상기 안내공간으로 나선방향으로 안내하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 흡입구는 상기 본체에 대응되도록 원호 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 본체의 안내공간 상측에는 흡입구를 통해 유입되는 공기가 안내공간의 내주면을 따라 회전하며 하측으로 이동할 수 있도록 중앙 하측으로 돌출되는 원뿔형상의 안내부가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 자석은 바 형상의 영구자석 또는 전자석으로 이루어지고, 두께 방향의 중심을 기준으로 분극되어 N극과 S극으로 나뉘어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 배출구는 원통형상으로 이루어져 본체의 안내공간의 중앙 하부를 관통하여 설치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 배출구는 상기 본체의 안내공간의 바닥면 가장자리를 따라 수용부를 형성하도록 상기 안내공간의 저면을 관통하여 격벽을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 본체 내부에 할바흐의 자석 배열 구조를 적용하여 본체의 안내공간에는 강한 자기장을 형성하여 유입되는 공기 중의 먼지 및 금속성 이물질을 효율적으로 걸러주면서도 본체 외부의 자기장 형성을 최소화하여 사용자에게 미칠 수 있는 자기장의 악영향을 예방하고 전자부품 및 마그네틱 카드 등의 고장을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 집진장치의 구조를 설명하기 위해 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 집진장치의 구조를 설명하기 위해 도시한 정면도이다.
도 3의 (a)는 자석의 일반적인 배열을 보여주는 개념도이고, (b)는 본 발명의 할바흐 자석 배열 구조를 보여주는 개념도이다.
도 4의 (a)는 일반 자석의 자석배열에 따른 자기장의 방향을 보여주는 개념도이고, (b) 내지 (d)는 할바흐 배열에 따른 다양한 자기장의 방향을 보여주는 개념도이다.
도 5의 (a)는 일반 자석의 자석배열에 따른 집진장치 내외측의 자기장 밀도 분포도이고, (b) 내지 (d)는 본 발명에 따른 집진장치의 내외측 자기장 밀도를 보여주는 분포도이다.

이하, 본 발명에 따른 집진장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 집진장치는 사이클론 형태로 먼지 및 이물질을 걸러주되 할바흐의 자석 배열 방식을 사용하여 본체(100) 내부에는 강한 자기장을 형성하지만 외부에는 자기장의 형성을 최소화하여 먼지 및 금속 물질의 필터링 효율을 높이면서도 사용자에게 자기장의 악영향을 방지할 수 있도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 집진장치(1)는 사이클론 형태로 먼지 및 이물질을 걸러주기 위해 원통형상으로 이루어지며 내부에 공기가 이동할 수 있는 안내공간(110)이 형성되는 본체(100)와, 상기 본체(100)의 상부 외주면에 일정간격으로 외부의 공기를 상기 안내공간(110)으로 나선방향으로 안내하는 흡입구(200)와, 상기 안내공간(110)의 내주면에 할바흐 배열(Halbach array)로 설치되어 상기 흡입구를 통해 안내공간(110)으로 유입된 공기 중 철성분의 먼지 및 이물질을 필터링하는 자석(300)과, 상기 본체(100)의 중심부 하단에 구비되어 상기 안내공간(110)으로 유입된 공기 중의 철성분이 분리된 공기가 배출되는 배출구(400)로 구성된다.

이때, 상기 본체(100)의 외부에는 상기 배출구(400)와 연결되는 별도의 흡입장치(2)가 구비되어 흡입장치(2)에서 발생하는 흡입력에 의해 본체(100)의 안내공간(110)에 음압이 발생하게 됨으로써 상기 흡입구(200)를 통하여 외부의 공기를 흡입하게 된다.

이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.

상기 본체(100)는 내부에 상측에서 하측으로 공기가 이동할 수 있는 안내공간(110)이 형성되는 원통형상으로 이루어진다.

이와 같은 본체(100)의 상부 외주면에는 일정간격으로 외부의 공기를 상기 안내공간(110)으로 나선방향으로 안내하는 흡입구(200)가 구비된다.

이때, 상기 흡입구(200)는 복수가 설정된 간격(예를 들어 중심에서 90°간격)을 유지하며 복수가 구비될 수 있으며, 외부의 공기가 유입시 안내공간(110)의 내주면을 따라 유입되며 회전할 수 있도록 한다. 즉, 상기 흡입구(200)는 원통형상의 본체(100)에 대응되도록 원호 형상으로 형성되어, 흡입구(200)를 따라 흡입되는 공기는 흡입되는 관성에 의해 안내공간(110)으로 유입시 안내공간(110)의 내주면을 따라 회전하게 된다.

그리고, 상기 본체(100)의 안내공간(110) 상측에는 흡입구(200)를 통해 유입되는 공기가 안내공간(110)의 내주면을 따라 원활하게 회전하며 하측으로 이동할 수 있도록 하측 중앙으로 돌출되는 원뿔형상의 안내부(114)가 더 형성된다.

이와 같은 구조에 의해 상기 흡입구(200)를 통하여 흡입된 외부 공기는 본체(100)의 안내공간(110)에 유입되어 회전하게 되며, 유입된 공기가 회전하는 힘에 의해 일정 질량을 가지는 먼지와 같은 이물질은 본체(100)의 안내공간 하부의 가장자리로 안내되어 쌓이고 정화된 공기는 하부 중심부에 형성되는 배출구(400)를 통하여 배출되게 된다.

이 경우 도 3에 도시된 바와 같이, 일반 자석은 바 형상으로 형성되어 길이방향의 중심부를 기준으로 N극과 S극이 분극되게 되지만, 본원 발명에서 사용하는 자석(300)은 바 형상으로 형성되되 두께 방향의 중심을 기준으로 분극되어 N극과 S극으로 나뉘어지게 되고, 영구자석을 사용하거나 또는 전자석을 사용할 수 있다.

그리고, 상기 자석(300)의 배열 방향을 조절하여 내부의 자기장과 외부의 자기장을 조절할 수 있게 된다.

이때, 상기 자석(300)은 영구자석을 사용하는 경우 설치가 용이하고 전체적인 집진장치의 구조는 단순화할 수 있고, 전자석을 사용하는 경우 투입된 전원 차단을 통해 자력을 제거함으로서 추후 철 성분의 제거가 용이해지는 장점이 있다. 따라서 자석(300)은 적용환경에 따라 선택함이 바람직하다.

또한, 상기 본체(100)의 안내공간(110) 내주면에는 상기 흡입구(200)를 통해 안내공간(110)으로 유입된 공기 중의 철성분을 필터링하는 자석(300)이 할바흐 배열(Halbach array)로 설치된다. 즉, 상기 본체(100)의 안내공간(110) 내주면에는 자석(300)이 일정간격으로 구비하되, 상기 자석(300)을 할바흐 배열 방식으로 배열되도록 하여 외부에는 제로('0')에 가까운 자기장을 만들고, 내부에는 매우 높은 자기장을 생성하게 된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 본체(100)의 안내공간(110) 내주면을 따라 자기장의 방향을 화살표 방향으로 향하도록 자석(300)을 배열하는, 할바흐 배열 방식으로 설치함으로서 본체(100)의 외부에는 제로('0')에 가까운 자기장이 형성되기 때문에 사용자에게 자기장의 영향이 미치지 않게 되므로 자기장에 의한 악영향을 방지하고, 전자부품 및 마그네틱 카드 등의 고장을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 할바흐 배열은 한가지 방향으로 국한되는 것이 아니라 도 4의 (b) 내지 (d)에 도시된 바와 같이 다양한 방향으로 형성하여 외부 자기장을 제로에 가깝게 형성할 수 있게 된다.

(도 3 및 도 4의 화살표는 N극에서 S극으로 진행하는 자기장의 방향임.)

아울러, 흡입구(200)를 통하여 안내공간(110)으로 유입되는 먼지 중에서 철성분의 먼지는 자석(300)의 영향으로 인해 보다 안정적으로 가장자리로 이동하게 되어 완전하게 걸러줄 수 있게 된다.

한편, 상기 본체(100)의 중심부 하단에 구비되어 상기 안내공간(110)으로 유입된 공기 중의 철성분이 분리된 공기가 배출되는 배출구(400)가 구비된다. 이와 같은 배출구(400)는 원통형상으로 이루어져 본체(100)의 안내공간(110)의 중앙 하부를 관통하여 설치된다.

이와 같은 구조에 의하면 본체(100)의 안내공간(110)의 바닥면 가장자리를 따라 수용부(112)를 형성하도록 상하측이 개구된 구조의 배출구(400)를 본체(100)의 안내공간(110)의 저면을 관통 설치하여 격벽(402)을 형성함으로서, 본체(100)의 안내공간(110) 내주면을 따라 가장자리로 안내된 먼지는 수용부(112)에 쌓이고, 먼지가 제거된 공기는 배출구(400)로 이동할 수 있다.

그리고, 상기 배출구(400)는 본체(100)에 분해, 조립이 가능하게 설치되어, 상기 배출구(400)를 본체(100)로부터 하부로 분리하여, 배출구(400)가 제거된 개방구를 통하여 본체(100)의 내부에 형성된 수용부(112)에 쌓인 먼지를 용이하게 제거할 수 있게 된다.

여기서, 상기 배출구(400)의 외주면에는 단턱부(410)가 형성되어 배출구(400)를 상기 본체(100)의 하부로 삽입할 때, 항상 적절한 높이를 유지하도록 하여 일정한 수용부(112)를 형성하게 된다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참고로 본 발명에 따른 집진장치의 구동 예를 설명한다.

흡입장치(2)를 구동하면 본체(100)의 상부 외주면에 구비되는 흡입구(200)를 통해 외부 공기가 안내공간(110)으로 유입된다.

이때, 흡입구(200)는 나선방향으로 공기를 안내공간(110)으로 안내함에 따라 내주면을 따라 회전하게 되며, 유입된 공기가 원심력에 의해 일정 질량을 가지는 먼지와 같은 이물질은 본체(100)의 안내공간(110) 하부 가장자리에 형성되는 수용부(112)로 안내되어 쌓이고 정화된 공기는 중심부에 형성되는 배출구(400)를 통하여 배출된다.

이때, 본체(100)의 안내공간(110) 내주면에 자석(300)을 할바흐 배열(Halbach array) 방식으로 설치하여 도 4에서 확인되는 바와 같이 본체(100) 외부로의 자기장의 형성이 최소화되어 사용자에게 자기장의 영향이 미치지 않으면서도 본체(100)의 안내공간(110)으로 강자성이 형성되어 안내공간(110)의 내주면을 따라 회전하며 이동하는 공기 중의 철성분을 효과적으로 걸러주게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 집진장치 2: 흡입장치
100: 본체 110: 안내공간
112: 수용부 114: 안내부
200: 흡입구 300: 자석
400: 배출구 402: 격벽

Claims (7)

1. 원통형상으로 이루어지며 내부에 공기가 이동할 수 있는 안내공간이 형성되는 본체와,
   상기 본체의 상부에 구비되어 외부공기가 유입되는 흡입구와,
   상기 안내공간의 내주면에 할바흐 배열(Halbach array)로 설치되어 상기 흡입구를 통해 안내공간으로 유입된 공기 중의 철성분을 필터링하는 자석과,
   상기 본체의 중심부 하단에 구비되어 상기 안내공간으로 유입된 공기가 배출되는 배출구로 이루어지고,
   상기 흡입구는 상기 본체의 상부 외주면에 구비되어 외부의 공기를 본체의 접선방향으로 흡인하여 상기 안내공간에서 공기흐름을 나선방향으로 형성시키며,
   상기 흡입구는 90°간격으로 상기 본체에 대응되도록 원호 형상으로 형성되고,
   상기 본체의 안내공간 상측에는 흡입구를 통해 유입되는 공기가 안내공간의 내주면을 따라 회전하며 하측으로 이동할 수 있도록 중앙 하측으로 돌출되는 원뿔형상의 안내부가 형성되며,
   상기 배출구는 원통형상으로 이루어져 본체의 안내공간의 중앙 하부를 관통하여 설치되고,
   상기 배출구의 외주면에는 본체의 하부를 지지하도록 단턱부가 형성되어 배출구가 본체의 내측으로 삽입되는 높이를 일정하게 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 집진장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 자석은 바 형상의 영구자석 또는 전자석으로 이루어지고, 두께 방향의 중심을 기준으로 분극되어 N극과 S극으로 나뉘어지는 것을 특징으로 하는 집진장치.
   
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 배출구는 상기 본체의 안내공간의 바닥면 가장자리를 따라 수용부를 형성하도록 상기 안내공간의 저면을 관통하여 격벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 집진장치.
   

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