KR101962186B1 - 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치 및 여과포 세척방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치는 원통형으로 되어있고 외부에는 수직 방향의 주름(pleat)을 형성하고 멤브레인 소재로 제작되어 미세먼지를 걸러내는 여과포와, 상기 여과포 내부의 상부에서 여과포 내부로 공기를 분사하는 공기분사구와, 상기 공기분사구로 펄싱 에어를 분사하는 공기압축기와, 여과포 외부의 상부에서 여과포 외부에 물을 분사하는 물분사노즐과, 상기 물분사노즐로 물을 분사하는 워터펌프 및 내부에 여과포가 장착되고, 물과 먼지가 섞인 액체를 저장하는 집진챔버를 포함하는 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치 및 여과포 세척방법에 관한 것이다.

Description

초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치 및 여과포 세척방법{Bag-filter washing system and bag-filter washing method for air conditioning system to remove ultra fine dust}

본 발명은 초미세먼지를 제거하는 공조시스템의 여과포 세척장치와 상기 세척장치를 이용한 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 여과포의 외부에서는 물을 분사하여 주기적으로 여과포에 부착된 먼지 등의 이물질을 제거하고, 여과포의 내부에서는 압축공기를 불어넣어 여과포 외부에 붙은 먼지를 제거하고 잔류한 물기를 건조시켜서 여과포의 동결을 방지하며 먼지 제거 작업 이후에 바로 사용이 가능하고, 유지 보수 비용을 획기적으로 절감한 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치 및 여과포 세척방법에 관한 것이다.

일반적으로 지하철이나 지하상가 및 공장 등의 산업 시설, 백화점, 병원, 기타 업무용 건물 등에는 그 해당 시설과 공기의 외부 유입에 따라 발생하는 기름 먼지, 수분, 분진 등을 제거하기 위해 공기 정화 장치를 설치하여 사용하고 있다.

이와 같은 공기 정화 장치에는 필수적으로 큰 먼지나 미세한 분진 등을 포집하기 위한 여러 개의 여과포가 설치되어 있으며, 여과포는 그 집진 효율을 항상 일정한 상태로 유지할 수 있도록 수시로 세척을 하거나 교체 등 별도의 관리를 해주어야 한다.

현재의 여과포 세척 방법은, 여과포를 하우징으로부터 분리시켜 청소하거나, 여과포 자체를 교체하는 방법이 있다.

그러나 여과포를 분리해서 세척하는 방법은 작업자가 일일이 수작업으로 세척해야 하는 번거로움이 있었고, 여과포 자체를 교환해주는 방법은 교환에 따른 번거로움 및 여과포를 구입하는데 많은 비용을 지출해야 한다는 문제점이 있다.

한편, 대기 중에 존재하는 먼지 중에 미세먼지라고 할 수 있는 것은 지름이 10㎛ 이하이고 이보다 더 작은 먼지인 초미세먼지는 지름이 2.5㎛ 이하이다.

지하철 내부 시설에서 부유하는 이와 같은 초미세먼지 또는 지하상가 등에서 순환되지 않고 계속 머무르는 초미세먼지를 제거하기 위하여 초미세먼지 제거용 공조시스템을 사용하며, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0050851호(2015.05.11. 공개)에는 위와 같은 초미세먼지 제거용 공조시스템을 위한 필터장치가 게시되어 있다.

이러한 공조 시스템은 비교적 큰 크기의 먼지를 제거하기 위한 1차 필터(free filter)를 거치고 그보다 작은 크기의 먼지를 제거하기 위한 중간 필터(Medium filter)를 거친다. 그리고 지름이 약 3~10㎛인 먼지의 70%를 제거할 수 있는 HEPA filter(high-efficiency particulate air filter)를 거친 후 재순환되거나 지름이 약 3~10㎛인 먼지의 95%를 제거할 수 있는 ULPA filter(Ultra low penetration air filter)를 거치는 공정으로 되어있어서 시설의 규모가 커지고 일정시간 이상 사용하면 분진에 의하여 막힘 현상이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 공조시스템은 1차 필터와 중간 필터가 필요하므로 공조시스템의 규모가 매우 거대해져야 하고, 여과포를 빈번하게 교체하여야 할 뿐만 아니라 여과포를 교체하는 과정에서 외부 케이싱까지 한번에 교체하여야 하므로 비용이 많이 드는 문제점이 있다.

또한, 일정시간 이상 사용 후 HEPA filter와 ULPA filter에 막힘이 일어났을 때 여과포로부터 완벽하게 분진을 제거하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 공조시스템에서는 일반적으로 여과포의 형태가 cell type, mini pleat type인 경우가 많고, 주름(pleat)이 대부분 수평으로 형성되어있으며 수직으로 형성되어있다고 하더라도 자동적으로 분진을 제거하는 시설이 없는 상태로 사용되므로 사용을 하다보면 결국 분진이 쌓여서 운전을 중단하고 작업자가 수작업으로 분진을 제거해야 하는 번거로움이 있다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0050851호(2015.05.11. 공개)

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 외부에서는 물을 분사하여 오염된 먼지 또는 분진을 제거하고 내부에서는 주기적으로 압축공기를 분사하여 오염된 먼지 또는 분진을 제거하여 공조시스템의 압력손실의 증가를 억제하고 여과속도를 향상시키며 신속하게 여과포를 건조시키는 것이다.

또한, 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치는 여과포의 외부에 달라붙은 분진을 주기적으로 제거할 수 있어서 1차 필터와 중간 필터가 불필요하므로 여과포만으로 미세먼지를 모두 제거할 수 있게 하여 미세먼지에 대한 포집효율을 증대시키고 공조시스템의 규모를 줄이고 여과포의 재생효율을 향상시키고자 하는 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치는 원통형으로 되어있고 외부에는 수직 방향의 주름(pleat)을 형성하고 멤브레인 소재로 제작되어 미세먼지를 걸러내는 여과포와, 상기 여과포 내부의 상부에서 여과포 내부로 공기를 분사하는 공기분사구와, 상기 공기분사구로 펄싱 에어를 분사하는 공기압축기와, 여과포 외부의 상부에서 여과포 외부에 물을 분사하는 물분사노즐과, 상기 물분사노즐로 물을 분사하는 워터펌프 및 내부에 여과포가 장착되고, 물과 먼지가 섞인 액체를 저장하는 집진챔버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 물분사노즐은 여과포 외부의 상부에서 여과포 외부의 겉면을 따라서 4~8개로 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 물분사노즐은 부채꼴 모양인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 물분사노즐은 여과포의 길이 방향에 대하여 30~50° 각도로 물을 분사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 여과포와 여과포의 케이싱이 맞닿는 부분에서 물에 젖은 분진이 누적되지 않고 원활하게 집진챔버의 하부로 내려갈 수 있도록 도 2에서 보는 바와 같이 경사진 형태로 마감한 여과포하단부를 더 포함한다.

또한, 상기 집진챔버의 하부의 로타리밸브를 이용하여 일정 주기로 물과 먼지를 함유한 액체를 배출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치로 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포를 세척하는 방법에 있어서, 여과포의 외부의 상부에서는 워터펌프에 의하여 가압된 물을 물분사노즐을 이용하여 여과포의 외부에 분사하여 여과포의 외부에 부착된 먼지 등의 이물질을 먼저 제거한 후, 여과포의 내부의 상부에서는 공기압축기에 의하여 가압된 펄싱 에어를 공기분사구를 이용하여 여과포의 내부에 분사하여 여과포의 외부에 부착된 먼지를 제거하고 잔류한 물기를 건조시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치는 여과포의 내부에서는 주기적으로 압축공기를 분사하고 여과포의 외부에서는 물을 분사하여 공기와 물을 동시에 이용하여 분진을 제거함으로써 항상 여과포로 걸러지는 공기의 양을 최대한으로 유지할 수 있어서 여과포를 통과하는 공기의 저항을 낮게 유지하여 여과포 전체의 압력손실이 낮게 유지되며 여과포 표면으로부터 제거된 먼지층이 물에 섞여서 중력에 의하여 아래로 떨어지므로 분진의 재비산이 일어나지 않아 여과포의 성능이 월등히 향상되고 수명이 현저하게 연장되며 여과포를 교체하기 위한 작업자의 추가적인 작업을 필요로 하지 않는 효과를 가진다.

또한, 여과포의 외부에서 물을 분사하고 여과포의 내부에서 공기를 분사함으로써 여과포에 달라붙은 먼지를 제거하는 동시에 여과포의 외부에 잔존해있는 수분을 떨어내어 건조시키는 효과를 가진다.

또한, 여과포의 외부에서 물을 분사하여 물과 먼지가 섞인 액체가 집진챔버의 내부에 모이게 되고, 상기 액체에 있는 분진을 기계적으로 제거할 수 있으므로 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치의 분진 제거에 사용한 공업용수의 90% 이상을 재활용할 수 있어서 환경친화적인 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치의 단면을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 여과포의 하부를 옆에서 바라본 확대도이다.
도 3은 본 발명의 여과포 세척장치의 상부를 위에서 바라본 확대도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시 예는 본 발명의 이상적인 실시 예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시 예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않는다.

예를 들면, 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치에 사용되는 재료는 동등의 성질을 갖는 다른 재료로 대체될 수 있다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치 및 세척방법(11)을 설명한다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치에서 집진챔버(91)의 내부에 장착되어있는 원통 형상의 긴 여과포(71)의 내부에서 공기를 흡입하여 미세먼지를 걸러낸다.

지하상가나 지하철의 시설물 내부에 이용자들이 있을 때에는 공기를 정화시키기 위하여 초미세먼지 제거용 공조시스템을 정상적으로 가동하고, 이용자가 거의 없는 새벽 시간대에는 일시적으로 가동을 중단하고, 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치를 가동하여 여과포(71)에 붙은 먼지를 세척하는 작업을 실시하게 된다.

초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척방법은 워터펌프(51)를 통하여 여과포(71)의 외부의 겉면을 따라 둘러져 있는 물분사노즐(53)을 통하여 연속적으로 물을 분사하고 공기압축기(31)를 통하여 여과포(71)의 내부에서 주기적으로 공기분사구(33)를 통하여 펄싱 에어를 분사하여 세척작업을 실시하여 이루어진다.

초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치에서 여과포(71) 세척작업을 실시할 때는 먼저 여과포(71) 외부의 상부에 설치된 물분사노즐(53)에서 일정 시간 동안 물을 분사하여 먼지를 물에 적셔 집진챔버(91)의 하부로 흘려보내고 난 후, 공기압축기(31)를 통해 여과포(71) 내부의 상부에서 펄싱 에어를 분사하여 여과포(71) 외부에 붙은 이물질과 수분을 제거하며 상기와 같은 작업을 반복적으로 한다.

초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치의 물분사노즐(53)을 통하여 나온 물은 여과포(71) 겉면에 형성되어있는 주름(pleat)을 따라 흘러내리고 여과포(71)의 아래 부분에서 물을 따라 흘러내린 먼지가 누적되지 않도록 도 2에서와 같이 여과포하단부(73)를 경사지게 제작한다.

여과포(71)는 멤브레인 소재로 된 멤브레인 필터로 사용하는데 부직포나 직포 등의 다양한 여과재 표면에 열융착 라미네이팅 공법으로 멤브레인 소재를 여과포(71)에 접착시켜서 제작한다. 본 발명에서 사용하는 멤브레인 소재로 된 여과포(71)는 물이 통과되지 않는 소재이기 때문에 여과포(71)의 외부에서 물분사노즐(53)로 물을 분사하여도 여과포(71)의 내부에는 물이 침투되지 않는다.

상기 멤브레인 소재의 여과포(71)는 PE(polyethylene, 폴리에틸렌)와 PTFE(polytetrafluoroethylene, 불소수지)로 제작되고 3~10㎛ 크기의 먼지의 95%를 걸러낼 수 있다.

특히, 멤브레인 소재의 여과포(71)는 표면여과방식으로 분진이 여과포(71)의 심층부로 침투되지 않고 입자상 물질을 여과할 수 있기 때문에 여과포(71)의 표면에 적층되어 있는 미세먼지와 같은 입자상 물질은 여과포(71)의 집진 방향의 역방향으로 세척하는 작업만으로 항상 깨끗하게 유지할 수 있어서 본 발명의 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척방법으로 여과포(71)를 세척하기에 적절하다.

또한, 멤브레인 소재의 여과포(71)의 표면여과방식은 높은 통기도를 가지므로 여과포(71) 내외부의 낮은 차압을 유지할 수 있어서 압력손실이 적고 초미세먼지 제거용 공조시스템을 가동시키는데 에너지가 절약되며, 탈진주기를 길게 할 수 있어서 일반적인 여과포(71)에 비하여 1.5~3배의 수명 연장이 가능하다.

또한, 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척방법에서 공기압축기(31)를 사용할 때에 낮은 압력으로도 쉽게 먼지를 제거할 수 있다.

물분사노즐(53)의 개수는 여과포(71)의 규모에 따라서 4~8개를 설치할 수 있으며 물분사노즐(53)은 부채꼴로 퍼지는 형상일 수 있고, 여과포(71)의 외부에 달라붙은 먼지를 물에 적셔 흘려보내는 과정에 있어서, 물분사노즐(53)을 여과포(71)의 길이 방향에 대하여 30~50° 경사지게 하여 물을 분사하는 것이 실험결과 그 효율이 높게 나타나며 38°의 각도를 이룰 때 세척 효과가 가장 큰 것으로 관찰되었다.

여과포(71)에서 제거되어 물을 매개로 하여 흘러내린 먼지는 집진챔버(91)의 하부에 모이게 되고 일정 주기로 로타리밸브(93)를 개방하여 밑으로 흘려보내며 물에 포함된 먼지는 기계적인 과정을 거쳐서 제거되므로 여과포(71)의 먼지 제거에 사용한 물을 90% 이상 재활용할 수 있다.

공기분사구(33)에서 여과포(71) 내부로 펄싱 에어를 분사하는 것은 여과포(71)의 외부에 붙어있는 먼지를 제거하고 수분도 제거하여 여과포(71)를 건조시켜서 여과포(71)의 원래 제 기능을 할 수 있도록 만들어준다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

11 : 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치
31 : 공기압축기
33 : 공기분사구
51 : 워터펌프
53 : 물분사노즐
71 : 여과포
73 : 여과포하단부
91 : 집진챔버
93 : 로타리밸브

Claims (7)

1. 원통형으로 되어있고 외부에는 수직 방향의 주름(pleat)을 형성하고 멤브레인 소재로 제작되어 미세먼지를 걸러내는 여과포(71);
   상기 여과포(71) 내부의 상부에서 여과포(71) 내부로 공기를 분사하는 공기분사구(33);
   상기 공기분사구(33)로 펄싱 에어를 분사하는 공기압축기(31);
   여과포(71) 외부의 상부에서 여과포(71) 외부에 물을 분사하는 물분사노즐(53);
   상기 물분사노즐(53)로 물을 분사하는 워터펌프(51); 및 내부에 여과포(71)가 장착되고, 물과 먼지가 섞인 액체를 저장하는 집진챔버(91); 를 포함하고,
   상기 물분사노즐(53)은 여과포(71) 외부의 상부에서 여과포(71) 외부의 겉면을 따라서 4~8개로 설치되고,
   상기 물분사노즐(53)은 여과포(71)의 길이 방향에 대하여 30~50° 각도로 물을 분사하고,
   상기 여과포(71)와 여과포(71)의 케이싱이 맞닿는 부분에서 물에 젖은 분진이 누적되지 않고 원활하게 집진챔버(91)의 하부로 내려갈 수 있도록 경사진 형태로 마감한 여과포하단부(73)를 더 포함하는 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 집진챔버(91)의 하부의 로타리밸브(93)를 이용하여 일정 주기로 물과 먼지를 함유한 액체를 배출하는 것을 특징으로 하는 초미세먼지 제거용 공조시스템의 여과포 세척장치.
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