KR101719216B1 - 재순환 사이클론 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재순환 사이클론 시스템에 관한 것으로서, 각종 산업 현장에서 공기 중 또는 생산 공정 중에 사용되는 가스에 포함된 미세분진을 보다 효율적으로 포집하고 포집된 미세분진을 외부로의 유출을 최소화하면서 이동시킬 수 있도록 하기 위하여 개발된 것으로;
상부는 원통형상으로 이루어지고 하부는 원뿔형상으로 이루어지며, 상부 일측벽을 관통하여 접선 방향으로 입자를 포함하는 기체를 공급하는 유입관과, 상기 유입관을 통해 유입되는 입자 중에서 포집되지 못한 입자가 배출되게 상부를 관통하여 장착되는 제1 배출관을 포함하여 구성되는 사이클론 본체와; 수평방향으로 연장되는 원통 형상을 이루며 일측은 제1 배출관과 연결되어 접선 방향으로 입자를 포함하는 기체를 공급하도록 하고, 타측은 접선방향으로 관통 연장된 후 유입관과 연결되는 순환관과 중앙에 수평관통하여 연결되는 제2 배출관이 장착되는 재순환 몸체를 포함하여 구성되는 재순환 사이클론 시스템에 있어서;
상기 사이클론 본체의 하단에는 수직 하부로 연장되며 개폐가능하도록 하는 밸브와 다른 배관과 밀착하여 밀폐 고정되도록 하는 제1 배관 클램프가 순차적으로 형성되고;
수직으로 입설되는 전후 좌우 네 개의 수직프레임의 상단에서 수평으로 연장되는 수평프레임을 구비하여 상기 사이클론 본체의 중단을 고정하고 하단은 지면과 이격되도록 하고, 양측 전방과 후방의 수직프레임을 연결하는 한 쌍의 측면판넬와, 상기 측면판넬을 수평 관통하는 양측 각각 하나의 힌지축과, 상기 힌지축에 편심되도록 장착되는 상호 마주 보는 한 쌍의 캠과, 수평으로 길게 연장된 후 후방으로 절곡되어 양측 힌지축에 고정되도록 하되 하부에 위치했을 때 상기 캠의 상단이 최고점에 위치하도록 하는 레버와, 상기 수직프레임으로 이루어진 내측 공간의 양측면에 후방으로 갈수록 간격이 좁아지도록 돌출되는 가이드부재를 포함하는 베이스 프레임과;
상기 베이스 프레임의 정면에서 가이드부재에 의해 가이드 되면서 내부로 진입할 수 있도록 하는 직육면체의 박스형으로 이루어지며, 저면에 장착되는 복수 개의 캐스터와, 양측 상부에 돌출되어 수평 연장되는 가이드 돌출부와, 상면 중앙에 원통형으로 돌출되어 상기 레버를 상부로 올리면 캠이 가이드 돌출부를 들어올려 제1 배관 클램프와 밀착 연통하도록 하는 제2 배관 클램프와, 상면에 형성되는 힌지에 일측이 고정되어 회전하면 상기 제2 배관 클램프의 상면을 덮도록 하되 상기 힌지에 장착된 토션스프링에 의하여 덮는 방향으로 힘이 작용하도록 하는 상부덮개를 포함하는 포집통을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 재순환 사이클론 시스템에 관한 것이다.

Description

재순환 사이클론 시스템{The recycling cyclone system}

본 발명은 재순환 사이클론 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 각종 산업 현장에서 공기 중 또는 생산 공정 중에 사용되는 가스에 포함된 미세분진을 보다 효율적으로 포집하고 포집된 미세분진을 외부로의 유출을 최소화하면서 이동시킬 수 있도록 하기 위하여 개발된 재순환 사이클론 시스템에 관한 것이다.

다양한 산업 분야에서 외부로 방출되는 배출가스가 기준치를 넘어설 경우에는 이를 정화할 수 있는 장치를 구비하는 것이 의무적이며 특히 미세분진을 포함하고 있을 경우에는 분진을 제거하기 위한 시설을 갖추어야한다.

이러한 미세분진을 제거하기 위한 집진장치 중 대표적인 것은 대기중으로 방출하는 오염물을 필터에 의해 걸러 집진하는 백필터에 의한 방식으로 가격이 저렴하고 매우 효율적(99%)으로 집진할 수 있는 장점이 있으나 필터를 자주 교체하여야 하고 청소를 자주 해야 하기 때문에 유지 보수비용이 매우 많이 드는 단점이 있다.

또한, 정전기 침전제는 견고하고 먼지 방지 범위에서 매우 효과적인 장점이 있지만, 온도가 변하면 그 효율은 자주 크게 떨어지는 단점이 있으며, 배기가스에서 일산화탄소 비중이 큰 경우 폭발 위험 때문에 자주 정전기 침전제의 작동을 중단해야 하는 단점이 있다.

이러한 단점을 극복하기 위한 다른 방법으로 사이클론 시스템이 도입되었는데 유입관을 통해 미세분진을 포함한 공기 혹은 가스가 유입되면 내부에서 와류(渦流)가 발생되게 하여 크기와 밀도가 큰 입자는 원심력에 의해서 선회하면서 원뿔형 벽에 모여 하부로 배출되고, 크기와 밀도가 작은 입자는 내부 중심부에 모여서 상승선회와류를 형성하여 상부로 배출되는 원리를 가지고 있다.

이러한 사이클론 시스템은 경제적이고 백 필터 및 정전기 침전제의 운전상 문제점들을 해결하여 훨씬 더 효율적으로 집진할 수 있는 것으로 상기 사이클론 시스템의 특징은 매우 높은 효율을 가지면서도 필터에 의한 제품 질의 저하 및 오염 방지할 수 있다.

한편 반도체 기술이 발전하면서 반도체 제조과정에 사용되는 반도체용 특수 가스의 종류와 양이 점점 증가하고 있으며, 인체에 유해한 성질의 것이 대부분이므로 내부에서 밀폐되어 순환하는 구조로 사용하고 있으나 공정 중에 발생하는 미세 파우더가 이러한 반도체 가스에 혼합될 경우 배관이 막히는 경우가 발생하고 있다.

이러한 배관이 막히는 일이 발생하면 공정 자체를 중단한 후 배관의 청소와 정비를 진행할 수밖에 없어 반도체의 생산효율을 심하게 떨어트리는 원인이 되고 있다.

따라서 보다 높은 효율로 파우더 혹은 미세분진을 제거할 수 있는 사이클론 시스템의 개발이 필요하며 쌓인 파우더를 제거하는 과정에서 공기나 가스가 새어나오거나 파우더가 날리는 것을 방지할 수 있도록 하는 싸이클론 시스템의 개발이 필요하다.

대한민국특허등록 제10-0233891-0000호 (1999년09월15일) 대한민국특허등록 제10-0565341-0000호 (2006년03월22일) 대한민국공개특허 제10-2012-0080464호 (2012년07월17일) 대한민국특허등록 제10-1550505-0000호 (2015년08월31일)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 사이클론 시스템에 재순환 구조를 제공하여 매우 작은 입자 즉 마이크로 입자와 나노 입자를 포획하여 더 큰 입자로 응집하여 포집하여 높은 효율을 가지도록 하면서 포집된 입자를 분리하는 과정에서 공기 혹은 가스와 입자의 유출을 최소화하고 용이하게 작업할 수 있도록 하는 재순환 사이클론 시스템을 개발하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상부는 원통형상으로 이루어지고 하부는 원뿔형상으로 이루어지며, 상부 일측벽을 관통하여 접선 방향으로 입자를 포함하는 기체를 공급하는 유입관과, 상기 유입관을 통해 유입되는 입자 중에서 포집되지 못한 입자가 배출되게 상부를 관통하여 장착되는 제1 배출관을 포함하여 구성되는 사이클론 본체와; 수평방향으로 연장되는 원통 형상을 이루며 일측은 제1 배출관과 연결되어 접선 방향으로 입자를 포함하는 기체를 공급하도록 하고, 타측은 접선방향으로 관통 연장된 후 유입관과 연결되는 순환관과 중앙에 수평관통하여 연결되는 제2 배출관이 장착되는 재순환 몸체를 포함하여 구성되는 재순환 사이클론 시스템에 있어서;
상기 사이클론 본체의 하단에는 수직 하부로 연장되며 개폐가능하도록 하는 밸브와 다른 배관과 밀착하여 밀폐 고정되도록 하는 제1 배관 클램프가 순차적으로 형성되고;

삭제

수직으로 입설되는 전후 좌우 네 개의 수직프레임의 상단에서 수평으로 연장되는 수평프레임을 구비하여 상기 사이클론 본체의 중단을 고정하고 하단은 지면과 이격되도록 하고, 양측 전방과 후방의 수직프레임을 연결하는 한 쌍의 측면판넬와, 상기 측면판넬을 수평 관통하는 양측 각각 하나의 힌지축과, 상기 힌지축에 편심되도록 장착되는 상호 마주 보는 한 쌍의 캠과, 수평으로 길게 연장된 후 후방으로 절곡되어 양측 힌지축에 고정되도록 하되 하부에 위치했을 때 상기 캠의 상단이 최고점에 위치하도록 하는 레버와, 상기 수직프레임으로 이루어진 내측 공간의 양측면에 후방으로 갈수록 간격이 좁아지도록 돌출되는 가이드부재를 포함하는 베이스 프레임과;

상기 베이스 프레임의 정면에서 가이드부재에 의해 가이드 되면서 내부로 진입할 수 있도록 하는 직육면체의 박스형으로 이루어지며, 저면에 장착되는 복수 개의 캐스터와, 양측 상부에 돌출되어 수평 연장되는 가이드 돌출부와, 상면 중앙에 원통형으로 돌출되어 상기 레버를 상부로 올리면 캠이 가이드 돌출부를 들어올려 제1 배관 클램프와 밀착 연통하도록 하는 제2 배관 클램프와, 상면에 형성되는 힌지에 일측이 고정되어 회전하면 상기 제2 배관 클램프의 상면을 덮도록 하되 상기 힌지에 장착된 토션스프링에 의하여 덮는 방향으로 힘이 작용하도록 하는 상부덮개를 포함하는 포집통으로 구성됨을 특징으로 한다.

삭제

삭제

상술한 바와 같이 본 발명은 사이클론 시스템에 재순환 구조를 제공하여 높은 효율로 파우더 혹은 미세분진을 높은 효율로 포집할 수 있도록 하고 하부의 포집통을 장착하거나 분리하는 과정이 용이하면서 내부의 공기 혹은 가스와 입자의 유출을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집통이 장착된 상태를 나타낸 측면도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집통이 하부로 이탈한 상태를 나타낸 측면도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집통을 분리한 상태를 나타낸 측면도
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집통이 분리된 상태를 나타낸 평면도
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개념도
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 개념도

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집통이 장착된 상태를 나타낸 측면도로서, 상부는 원통형상으로 이루어지고 하부는 원뿔형상으로 이루어지며, 상부 일측벽을 관통하여 접선 방향으로 입자를 포함하는 기체를 공급하는 유입관(113)과, 상기 유입관(113)을 통해 유입되는 입자 중에서 포집되지 못한 입자가 배출되게 상부를 관통하여 장착되는 제1 배출관(114)을 포함하여 구성되는 사이클론 본체(11)와; 수평방향으로 연장되는 원통 형상을 이루며 일측은 제1 배출관(114)과 연결되어 접선 방향으로 입자를 포함하는 기체를 공급하도록 하고, 타측은 접선방향으로 관통 연장된 후 유입관(113)과 연결되는 순환관(121)과 중앙에 수평관통하여 연결되는 제2 배출관(122)이 장착되는 재순환 몸체(12)를 포함하여 구성되는 재순환 사이클론 시스템이다.

삭제

본 발명에 따른 재순환 사이클론 시스템(1)은 사이클론 본체(11)에서 유체의 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 기체 속의 입자는 선회류에 의하여 내경면으로 밀착하여 하강하고 나머지는 중심의 상승선회와류에 의하여 제1 배출관(114)을 통하여 재순환 몸체(12)로 이동하게 된다.

이렇게 일차로 분리된 상태에서도 작은 입자가 남아 있을 수 있기 때문에 본원은 재순환 몸체(12)에서 입자를 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 응집시켜 상기 사이클론부(110)로 다시 유입될 수 있도록 하여 높은 효율로 분리할 수 있도록 하는 구조를 가진다.

하지만 포집된 입자를 분리하는 과정에서 공기 혹은 가스와 입자가 비산되어 외부로 유출되는 것을 최대한 방지하기 위한 구성은 본원의 재순환 사이클론 시스템(1)의 가동시간을 늘일 수 있어 생산성 증가에 큰 영향을 미칠 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집통이 하부로 이탈한 상태를 나타낸 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집통을 분리한 상태를 나타낸 측면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집통이 분리된 상태를 나타낸 평면도로서, 본원은 상기 사이클론 본체(11)의 하단에는 수직 하부로 연장되며 개폐가능하도록 하는 밸브(111)와 다른 배관과 밀착하여 밀폐 고정되도록 하는 제1 배관 클램프(112)가 순차적으로 형성되고;
수직으로 입설되는 전후 좌우 네 개의 수직프레임(131)의 상단에서 수평으로 연장되는 수평프레임(132)을 구비하여 상기 사이클론 본체(11)의 중단을 고정하고 하단은 지면과 이격되도록 하고, 양측 전방과 후방의 수직프레임(131)을 연결하는 한 쌍의 측면판넬(133)와, 상기 측면판넬(133)을 수평 관통하는 양측 각각 하나의 힌지축(134)과, 상기 힌지축(134)에 편심되도록 장착되는 상호 마주 보는 한 쌍의 캠(135)과, 수평으로 길게 연장된 후 후방으로 절곡되어 양측 힌지축(134)에 고정되도록 하되 하부에 위치했을 때 상기 캠(135)의 상단이 최고점에 위치하도록 하는 레버(136)와, 상기 수직프레임(131)으로 이루어진 내측 공간의 양측면에 후방으로 갈수록 간격이 좁아지도록 돌출되는 가이드부재(137)를 포함하는 베이스 프레임(13)과;

상기 베이스 프레임(13)의 정면에서 가이드부재(137)에 의해 가이드 되면서 내부로 진입할 수 있도록 하는 직육면체의 박스형으로 이루어지며, 저면에 장착되는 복수 개의 캐스터(141)와, 양측 상부에 돌출되어 수평 연장되는 가이드 돌출부(142)와, 상면 중앙에 원통형으로 돌출되어 상기 레버(136)를 상부로 올리면 캠(135)이 가이드 돌출부(142)를 들어올려 제1 배관 클램프(112)와 밀착 연통하도록 하는 제2 배관 클램프(143)와, 상면에 형성되는 힌지(144)에 일측이 고정되어 회전하면 상기 제2 배관 클램프(143)의 상면을 덮도록 하되 상기 힌지(144)에 장착된 토션스프링(145)에 의하여 덮는 방향으로 힘이 작용하도록 하는 상부덮개(146)를 포함하는 포집통(14)을 구비한다.

여기서 제1 및 제2 배관 클램프(112, 143)은 원통형으로 형성되고 어느 한 쪽은 탄성복원력을 가진 것으로 가압 밀착하면 내부가 상호 연통하면서 기밀성을 유지할 수 있는 것이다.

먼저 작업자는 포집통(14)을 베이스 프레임(13)의 정면을 통해 밀어 넣으면 가이드부재(137)는 포집통(14)이 정확한 위치에 도달하도록 안내해주며 상부덮개(145)를 젖힌 상태에서 레버(136)를 아래로 누르면 캠(135)은 회전하면서 가이드 돌출부(142)를 상부로 들어올려 제2 배관 클램프(143)이 제1 배관 클램프(112)와 밀착 연통되도록 하는 것이다.

반대로 포집통(14)이 어느 정도 충만되었을 때 작업자는 밸브(111)를 잠그고 헤버(136)를 위로 들어올리면 포집통(14)이 아래로 하강하면서 분리되고 전방으로 꺼내면 상부덮개(146)는 자동으로 덮이도록 하는 구조를 가지고 있다.

이러한 구조에 의하여 내부의 가스가 누출되는 것을 방지하면서 신속하게 포집통(14)을 교체할 수 있도록 하며 포집통(14)의 미세입자가 외부에 노출되어 비산하는 시간을 최소한으로 할 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개념도로서, 상기 재순환 몸체(12)에는 제1 배출관(114)과 연결되는 방향에는 내경이 점차 좁아지는 테이퍼부(123)를 추가로 구비함을 특징으로 하는 실시 예를 제시하였다.

상기 실시 예는 제1 배출관(114)에서 재순환 몸체(12)로 진입하면서 작은 내경을 가지도록 하여 보다 빠른 속도로 회전하면서 이동하도록 하면 포집되지 않은 입자는 서로 응집되기 용이한 조건이 형성되는 것이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 개념도로서, 상기 사이클론 본체(11)의 내측에는 상부는 원통형상으로 이루어지고 하부는 원뿔형상으로 이루어지며 사이클론 본체(11)의 내측면과 일정간격 이격되는 내부관(115)을 추가로 구비함을 특징으로 하는 실시 예를 제시하였다.

상기 실시 예는 사이클론 본체(11)에서 기체가 선회하는 공간이 내부관(115)에 의하여 줄어들게 되어 결과적으로 더 빠른 속도로 선회하게 되면 포집효과가 증가하게 된다.

또한 하강하는 선회류와 상승하는 상승선회와류를 구조적으로 분리하여 서로 간섭하는 것을 방지하여 보다 높은 효율을 가질 수 있게 되는 것이다.

1 : 재순환 사이클론 시스템
11 : 사이클론 본체
111 : 밸브 112 : 제1 배관 클램프
113 : 유입관 114 : 제1 배출관
115 : 내부관
12 : 재순환 몸체
121 : 순환관 122 : 제2 배출관
123 : 테이퍼부
13 : 베이스 프레임
131 : 수직프레임 132 : 수평프레임
133 :측면판넬 134 : 힌지축
135 : 캠 136 : 레버
137 : 가이드부재
14 : 포집통
141 : 캐스터 142 : 가이드 돌출부
143 : 제2 배관 클램프 144 : 힌지
145 : 토션스프링 146 : 상부덮개

Claims (3)

1. 상부는 원통형상으로 이루어지고 하부는 원뿔형상으로 이루어지며, 상부 일측벽을 관통하여 접선 방향으로 입자를 포함하는 기체를 공급하는 유입관(113)과, 상기 유입관(113)을 통해 유입되는 입자 중에서 포집되지 못한 입자가 배출되게 상부를 관통하여 장착되는 제1 배출관(114)을 포함하여 구성되는 사이클론 본체(11)와; 수평방향으로 연장되는 원통 형상을 이루며 일측은 제1 배출관(114)과 연결되어 접선 방향으로 입자를 포함하는 기체를 공급하도록 하고, 타측은 접선방향으로 관통 연장된 후 유입관(113)과 연결되는 순환관(121)과 중앙에 수평관통하여 연결되는 제2 배출관(122)이 장착되는 재순환 몸체(12)를 포함하여 구성되는 재순환 사이클론 시스템에 있어서;
   상기 사이클론 본체(11)의 하단에는 수직 하부로 연장되며 개폐가능하도록 하는 밸브(111)와 다른 배관과 밀착하여 밀폐 고정되도록 하는 제1 배관 클램프(112)가 순차적으로 형성되고;
   수직으로 입설되는 전후 좌우 네 개의 수직프레임(131)의 상단에서 수평으로 연장되는 수평프레임(132)을 구비하여 상기 사이클론 본체(11)의 중단을 고정하고 하단은 지면과 이격되도록 하고, 양측 전방과 후방의 수직프레임(131)을 연결하는 한 쌍의 측면판넬(133)와, 상기 측면판넬(133)을 수평 관통하는 양측 각각 하나의 힌지축(134)과, 상기 힌지축(134)에 편심되도록 장착되는 상호 마주 보는 한 쌍의 캠(135)과, 수평으로 길게 연장된 후 후방으로 절곡되어 양측 힌지축(134)에 고정되도록 하되 하부에 위치했을 때 상기 캠(135)의 상단이 최고점에 위치하도록 하는 레버(136)와, 상기 수직프레임(131)으로 이루어진 내측 공간의 양측면에 후방으로 갈수록 간격이 좁아지도록 돌출되는 가이드부재(137)를 포함하는 베이스 프레임(13)과;
   상기 베이스 프레임(13)의 정면에서 가이드부재(137)에 의해 가이드 되면서 내부로 진입할 수 있도록 하는 직육면체의 박스형으로 이루어지며, 저면에 장착되는 복수 개의 캐스터(141)와, 양측 상부에 돌출되어 수평 연장되는 가이드 돌출부(142)와, 상면 중앙에 원통형으로 돌출되어 상기 레버(136)를 상부로 올리면 캠(135)이 가이드 돌출부(142)를 들어올려 제1 배관 클램프(112)와 밀착 연통하도록 하는 제2 배관 클램프(143)와, 상면에 형성되는 힌지(144)에 일측이 고정되어 회전하면 상기 제2 배관 클램프(143)의 상면을 덮도록 하되 상기 힌지(144)에 장착된 토션스프링(145)에 의하여 덮는 방향으로 힘이 작용하도록 하는 상부덮개(146)를 포함하는 포집통(14)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 재순환 사이클론 시스템.
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