KR102018300B1 - 분진 적체 방지 백필터 여과집진장치 - Google Patents

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Abstract

분진이 장치 내벽에 적체되어 회수가 안 되는 문제를 해결할 수 있는 백필터 여과집진장치를 제공한다. 본 발명에 따른 백필터 여과집진장치는 공급되는 오염공기로부터 분진 등을 포집한 후 외부로 배출하는 백필터를 이용하는 백필터 여과집진장치에 있어서, 분진을 필터링하는 다수의 백필터가 수직방향으로 설치되어 있는 상부 케이스; 상기 상부 케이스의 하단에 형성되는 것으로서 상기 백필터에서 떨어지는 분진을 수거하는 하부 케이스; 및 상기 하부 케이스를 관통하여 상기 백필터 여과집진장치 내부로 오염공기를 공급하는 2개 이상의 서로 평행한 급기 파이프를 포함하고, 상기 급기 파이프 측면에는 공기 분사가 상기 상부 케이스나 하부 케이스의 측면 내벽을 향하도록 측면 배출공이 형성되어 있어, 상기 2개 이상의 급기 파이프 사이의 중앙 공간은 분진이 낙하할 수 있는 영역이 형성되는 것이다.

Description

분진 적체 방지 백필터 여과집진장치{Anti-accumulation bagfilter dust collector}
본 발명은 각종 산업시설에서 배출되는 분진 등 입자상 오염물질을 포집하기 위해 사용하는 백필터 여과집진장치에 관한 것으로, 특히 분진이 장치 내벽에 적체되어 회수가 안 되는 문제를 해결할 수 있는 백필터 여과집진장치에 관한 것이다.
보통 각종 산업시설에서 배출되는 배기 가스 중에는 미세한 입자들이 섞여 있다. 배기 가스 중의 입자상 오염물질을 제거하는 데에는 사이클론(cyclone) 등의 장치 및 백필터 여과집진장치를 이용하고 있다. 배기 가스가 사이클론을 통과하면 상대적으로 크고 무거운 분진이 회수되고, 이 때 회수되지 못한 작고 가벼운 분진은 백필터 여과집진장치에 의해 걸러진다. 백필터 여과집진장치는 필터를 통해 기체와 고체를 거르는 장치이며, 보통 백필터는 분진 크기 0.1㎛까지 거를 수 있다.
도 1은 기존 백필터 여과집진장치 중 백필터와 탈진장치를 구비한 일명 백하우스라고 불리우는 백필터 여과집진장치로서, 도면을 참조하여 종래기술을 살펴보면 다음과 같다.
도 1의 (a)는 장치의 상면도이고 (b)는 측면도이다. 장치 하측 유입구(1)에서 들어오는 분진을 함유한 유입공기가 상부의 백필터(3)를 거치면서 분진은 백필터(3) 표면에 포집되고, 제진된 공기는 백필터(3)를 통과하여 상부 출구(2)를 통해 배출된다.
이러한 백필터 여과집진장치는 높은 집진효율을 가지고 있지만, 여과조작이 진행됨에 따라 여과포에 포집되는 분진층이 두꺼워지면서 압력손실이 증가하기 때문에 주기적인 탈진조작으로 백필터 표면에 있는 분진을 털어내야 한다. 탈진조작은 주로 압축탱크(8)와 블로우파이프(6)와 노즐(7)로 구성되는 압축공기를 이용한 탈진장치를 사용하는데, 노즐(7)을 통해 백필터 내부에 강한 에너지를 지닌 압축공기를 분사하여 백필터(3) 표면에 부착된 분진을 털어내 압력손실을 줄인다. 이 때, 탈진이 잘 안되는 경우 탈진을 위해 분사되는 압축공기의 압력을 높이거나 압축공기의 분사주기를 짧게 하여 운용한다.
백필터 표면에 있는 분진은 이러한 탈진조작에 의해 일정 시간 간격으로 작동하여 낙하하여 분진 배출 장치(4)를 통해 분진 저장조(5)에 모아진 후 외부로 배출된다. 하지만 분진은 낙하되면서 장치 내벽에 부착되기도 하며 이와 같이 내벽에 분진이 계속 누적되어 제대로 배출되지 못하면 출구를 막는 현상이 발생하기도 한다. 이를 해결하기 위하여 통상적으로 에어노커(air knocker)나 바이브레이터(vibrator)를 사용하는데 이들을 사용할 경우 국부적으로 분진 제거효과를 나타내기는 하지만 진동에 의해 인접 설비의 파손이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 분진이 장치 내벽에 적체되어 회수가 안 되는 문제를 해결할 수 있는 백필터 여과집진장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 백필터 여과집진장치는 공급되는 오염공기로부터 분진 등을 포집한 후 외부로 배출하는 백필터를 이용하는 백필터 여과집진장치에 있어서, 분진을 필터링하는 다수의 백필터가 수직방향으로 설치되어 있는 상부 케이스; 상기 상부 케이스의 하단에 형성되는 것으로서 상기 백필터에서 떨어지는 분진을 수거하는 하부 케이스; 및 상기 하부 케이스를 관통하여 상기 백필터 여과집진장치 내부로 오염공기를 공급하는 2개 이상의 서로 평행한 급기 파이프를 포함하고, 상기 급기 파이프 측면에는 공기 분사가 상기 상부 케이스나 하부 케이스의 측면 내벽을 향하도록 측면 배출공이 형성되어 있어, 상기 2개 이상의 급기 파이프 사이의 중앙 공간은 분진이 낙하할 수 있는 영역이 형성되는 것이다.
상기 급기 파이프는 상기 하부 케이스 일면에 가로 방향으로 나란히 설치되고 급기 방향이 서로 일치하는 것이거나, 상기 하부 케이스에서 서로 마주 보는 면에 하나씩 설치되고 급기 방향이 서로 반대인 것일 수 있다.
또한, 상기 급기 파이프는 일측 단부가 막힌 원통형이며, 상기 막힌 단부에는 상기 오염공기가 분사되는 단부 배출공을 더 포함할 수 있다. 상기 단부 배출공은 슬롯(slot) 형상일 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 급기 파이프는 상기 급기 파이프 외벽 윗부분에 분진이 적체하지 않도록 하는 상면 슬릿 개구부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 급기 파이프는 상기 급기 파이프 내벽 바닥에 분진이 적체하지 않도록 하는 하면 슬릿 개구부를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 케이스는 직립통체이고 상기 하부 케이스는 상광하협, 즉 하부로 갈수록 면적이 작아지는 것일 수 있으며, 하부 케이스는 상기 상부 케이스에 일체로 형성되어 있을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 2개 이상의 급기 파이프는 상기 백필터 여과집진장치 내부에서 그 단부가 서로 마주보도록 구부러져 있다. 예를 들어 상기 급기 파이프는 서로 마주보는 L자 형상일 수 있다.
다른 예에 있어서, 상기 급기 파이프는 구부러져 있는 단부끼리 연결되어 있는 일체형이다. 예를 들어 상기 급기 파이프는 ㄷ자 형상일 수 있다.
이러한 구성 이외에도 상기 급기 파이프가 관통되는 상기 하부 케이스의 일면을 제외한 나머지 면을 향하여 오염공기를 분사할 수 있도록 상기 급기 파이프가 구성될 수도 있다.
상기 급기 파이프가 관통되는 상기 하부 케이스의 일면은 경사지지 않게, 직립으로 형성할 수 있다.
상기 급기 파이프가 관통되는 상기 하부 케이스의 일면 길이가 L이라 할 때 상기 2개 이상의 급기 파이프는 상기 하부 케이스의 양측면으로부터 각각 0.1L 내지 0.3L의 거리에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 측면 배출공은 상기 급기 파이프 중심에서 수평면에 대하여 20 내지 40도에서부터 개구되어 40도 내지 70도까지 상기 하부 케이스의 측면 내벽을 향하여 개구되며 개구된 부분의 각도는 20 내지 50도인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 측면 배출공은 상기 수평면에 대하여 상하 대칭으로 형성된 것일 수 있다. 즉, 수평면을 기준으로 상하 두 곳에 형성된 것일 수 있다.
상기 측면 배출공은 상기 급기 파이프의 단부까지 크기가 일정하게 형성되는 슬릿 형상일 수 있다.
상기 측면 배출공은 상기 급기 파이프의 단부를 향할수록 폭이 좁아지는 테이퍼 형상(tapered shape)일 수도 있다.
상기 측면 배출공은 상기 급기 파이프의 단부를 향할수록 직경이 감소하는 여러 개의 원형개구부일 수도 있다.
상기 급기 파이프는 상기 하부 케이스의 상하길이의 중간 또는 중간에 근접된 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 백필터 여과집진장치는 상기 백필터에 누적된 분진을 털어내기 위한 퍼징(purging) 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 급기 파이프를 2개 이상 제작하여 설치하고, 공기 분사를 장치의 측면 내벽으로 향하고, 급기 파이프 사이의 중앙 공간에 분진 낙하할 수 있는 영역을 만들어 준다. 이와 같은 구성에 따라, 장치 벽면으로만 공기가 분사되고 급기 파이프 사이 낙하영역으로는 분사되지 않는다. 이와 같이 공기를 측면으로 분사하여 중앙 공간에 분진이 낙하할 수 있는 영역을 형성하면 장치 벽면에 분진이 적체하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명은 분진이 적체되는 것을 방지하여 인접 설비를 파손하거나 손상시키는 일이 없이 효율적으로 백필터 여과집진장치를 운용할 수 있고, 장치의 유지 보수 비용을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다. 장치의 크기를 변경하지 않고 급기 파이프의 설계만으로 분진 적체를 방지할 수 있으므로, 설치비의 획기적 절감이 가능하고 고효율의 집진을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 장치 내 적체를 방지할 수 있으므로 적체된 분진의 재비산에 의해 백필터 표면에 분진이 다시 쌓이는 것을 막아 주기적인 탈진 조작시 압력을 높이거나 분사주기를 짧게 할 필요가 없으므로 백필터의 불필요한 소모를 방지하여 장치 유지비를 절감할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 기존 사각형 형태의 백필터 여과집진장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프에 의한 공기 분사를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프에 의한 공기 분사를 설명하기 위한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프의 다른 예를 보여주는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프의 또 다른 예를 보여주는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 다른 예를 보여주는 측단면도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프의 측면 배출공을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프의 다양한 측면 배출공의 예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프의 단부 배출공과 상면 슬릿 개구부를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프의 다른 바람직한 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프에 의한 공기 분사를 설명하기 위한 평면도이다.
도 18은 비교예에 따른 백필터 여과집진장치의 사시도이고, 도 19는 비교예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프에 의한 공기 분사를 설명하기 위한 평면도이며, 도 20은 비교예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프에 의한 공기 분사를 설명하기 위한 정면도이다.
도 21은 비교예에 따른 백필터 여과집진장치의 측면부 유동해석 그림이고, 도 22는 비교예에 따른 백필터 여과집진장치의 상단부 유동해석 그림이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 상단부 유동해석 그림이고, 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 정면부 유동해석 그림이다.
도 25는 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한 측면 배출공을 가지는 경우의 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 측면부 유동해석 그림이다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 측단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 사시도이다. 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치(100)는 공급되는 오염공기로부터 분진 등을 포집한 후 외부로 배출하는 백필터(110)를 이용하는 것으로, 분진을 필터링하는 다수의 백필터(110)가 수직방향으로 설치되어 있는 상부 케이스(120), 상부 케이스(120)의 하단에 형성되는 것으로서 백필터(110)에서 떨어지는 분진을 수거하는 하부 케이스(130), 및 하부 케이스(130) 일면을 관통하여 백필터 여과집진장치(100) 내부로 오염공기를 공급하는 급기 파이프(140)를 포함한다.
상부 케이스(120)는 대략 사각형의 직립통체이고 하부 케이스(130)는 상광하협, 즉 하부로 갈수록 면적이 작아지는 것일 수 있으며, 하부 케이스(130)는 상부 케이스(120)에 일체로 형성될 수 있다.
급기 파이프(140)는 하부 케이스(130)의 상하길이의 중간 또는 중간에 근접된 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 급기 파이프(140)는 하부 케이스(130) 대신 상부 케이스(120)의 일면을 관통하여 형성될 수도 있다. 급기 파이프(140)는 금속 파이프, 플라스틱 파이프, 적어도 표면 일부에 금속 층을 갖는 플라스틱 파이프 등으로 구성할 수 있다.
이러한 백필터 여과집진장치(100)에서, 급기 파이프(140)에서 들어오는 분진을 함유한 유입공기가 상부의 백필터(110)를 거치면서 분진은 백필터(110) 표면에 포집되고 제진된 공기는 백필터(110)를 통과하여 상부 출구(160)를 통해 배출된다.
백필터 여과집진장치(100)는 백필터(110)에 누적된 분진을 털어내기 위한 퍼징 장치(170)를 더 포함할 수 있다. 퍼징 장치(170)는 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 기존의 압축탱크, 블로우파이프, 노즐 등으로 구성되는 탈진장치일 수도 있고, 더 나아가 분진을 효과적으로 털어내기 위한 물리적 조작이 가능한 브러쉬 등을 더 포함하는 것일 수도 있다.
백필터(110) 표면에 있는 분진은 이러한 퍼징 장치(170)에 의해 일정 시간 간격으로 작동하여 낙하하여 분진 배출 장치(180)를 통해 외부로 배출시킬 수 있다. 분진 배출 장치(180)는 예를 들어 로터리 밸브(rotary valve)일 수 있다.
급기 파이프(140)는 하부 케이스(130) 일면에 가로 방향으로 나란히 2개 이상 설치된다. 급기 파이프(140)는 급기 방향이 서로 일치한다.
본 실시예에서는 도 3에서 상세히 볼 수 있는 바와 같이 2개의 급기 파이프(140a, 140b)가 설치되는 경우를 예로 들었지만 급기 파이프의 개수는 3개 이상이 될 수도 있다. 이와 같이 본 발명에서는 급기 파이프를 복수개 설치하여 장치의 가로 공간을 분할하는 것이 특징이다.
급기 파이프(140a, 140b)는 일측 단부가 막힌 원통형이며 급기 파이프(140a, 140b) 측면에는 공기 분사가 상부 케이스(120)나 하부 케이스(130)의 측면 내벽, 즉 장치 내벽을 향하도록 측면 배출공(150a, 150b)이 형성되어 있다. 그리고, 급기 파이프(140a, 140b)의 막힌 단부에는 오염공기가 분사되는 단부 배출공(152a, 152b)을 더 포함할 수 있다. 단부 배출공(152a, 152b)은 슬롯 형상일 수 있으며, 단부 배추공(1521, 152b)의 개수에는 제한이 없다. 슬롯은 어느 정도 폭이 있는 구멍이나 틈새를 가리킨다. 단부 배출공(152a, 152b)은 유동 방향으로도 공기가 분사하여 분진을 제거시키는 역할을 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프에 의한 공기 분사를 설명하기 위한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프에 의한 공기 분사를 설명하기 위한 정면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 급기 파이프(140a, 140b)에 의한 공기 분사는 앞서 설명한 바와 같이 장치 측면 벽으로 향한다(실선 화살표). 이와 같은 구성에 따라, 장치 벽면으로만 공기가 분사되고 급기 파이프(140a, 140b) 사이 중앙 공간(A)에는 분사되지 않는다.
도 5에 더욱 상세히 표시한 바와 같이, 직선 화살표로 표시한 방향으로 공기 분사가 된 후 장치 벽면에 부딪히면 곡선 화살표로 표시한 바와 같은 회전 유동이 발생하여, 2개 이상의 급기 파이프(140a, 140b) 사이의 이러한 중앙 공간(A)은 분진이 낙하할 수 있는 영역이 된다.
이와 같이 급기 파이프를 복수개 설치하면서 공기 분사 방향을 변경시켜, 급기 파이프 사이의 중앙 공간(A)에 분진이 낙하할 수 있는 영역을 형성하면 장치 벽면에 분진이 적체하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프의 다른 예를 보여주는 평면도이다. 본 실시예에서 2개 이상의 급기 파이프(240a, 240b)는 백필터 여과집진장치 내부에서 그 단부가 서로 마주보도록 구부러져 있다. 급기 파이프(240a, 240b) 측면에는 공기 분사가 장치 측면 내벽을 향하도록 측면 배출공(250a, 250b)이 급기 파이프(240a, 240b) 모양을 따라, 평행하게 진행하는 쪽과 구부러진 부분에 형성되어 있어, 공기 분사 방향(실선 화살표)은 역시 장치 측면을 향한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프의 또 다른 예를 보여주는 평면도이다. 본 실시예에서 2개 이상의 급기 파이프(340a, 340b)는 백필터 여과집진장치 내부에서 그 단부가 서로 마주보도록 구부러져 있을 뿐 아니라, 구부러져 있는 단부끼리 연결되어 있는 일체형이다. 구부러져 있는 단부끼리는 서로 연통될 수 있도록 연결될 수 있다. 이 때에도 급기 파이프(340a, 340b) 측면에는 공기 분사가 장치 측면 내벽을 향하도록 측면 배출공(350a, 350b)이 급기 파이프(340a, 340b) 모양을 따라, 평행하게 진행하는 쪽과 구부러진 부분에 형성되어 있어, 공기 분사 방향(실선 화살표)은 역시 장치 측면을 향한다.
도 6 및 도 7에서와 같은 급기 파이프 구조는 벽면에 분진 적체를 방지하기 위하여 유리한 구조이다. 급기 파이프(240a, 240b, 340a, 340b)의 구부러진 부분은 파이프 자체가 구부러진 것을 이용할 수도 있고, 여러 개의 파이프를 이어 접속한 것일 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 다른 예를 보여주는 측단면도이다. 도 6 또는 도 7에서와 같이 급기 파이프(240a, 240b 또는 340a, 340b)를 구성하면 공기가 분사되지 않는 쪽(급기 파이프가 관통되는 하부 케이스의 일면에) 분진이 적체될 수가 있으므로, 도 8에서와 같이 급기 파이프(240a, 240b 또는 340a, 340b)가 관통되는 하부 케이스(130)의 일면(S)을 직립으로 형성하면 분진이 벽면에 적체되는 것을 방지할 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프의 측면 배출공을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저 도 9를 참조하여, 급기 파이프(140a, 140b)가 관통되는 상기 하부 케이스(130)의 일면(130d) 길이가 L이라 할 때 상기 2개 이상의 급기 파이프(140a, 140b)는 상기 하부 케이스(130)의 양측면(130a, 130b)으로부터 각각 0.1L 내지 0.3L의 거리(D)에 위치하는 것이 바람직하다. 급기 파이프(140a, 140b)는 급기 파이프(140a, 140b)가 관통되는 상기 하부 케이스(130)의 일면(130d)을 제외한 나머지 면(130a, 130b, 130c)을 향해 공기를 분사한다.
0.1L보다 작은 거리에 있으면 장치 내벽과 너무 가까워 장치 내부에서 오염공기의 유동이 적어지므로 효과적으로 백필터에 의해 오염공기가 걸러지기 어려울 수 있다. 0.3L보다 큰 거리에 있으면 중앙의 분진 낙하 영역의 크기가 충분하지 않을 수 있다. 이러한 거리(D) 조건은 장치 내 유동해석 결과를 고려한 것으로 단순한 설계 변경사항은 아니다.
다음으로 도 10 및 도 11을 참조하여, 측면 배출공(150b)은 상기 급기 파이프(140b) 중심(C)에서 수평면(P)에 대하여 20 내지 40도(α)에서부터 개구되어 40도 내지 70도(β)까지 상기 하부 케이스의 측면(130b) 내벽을 향하여 개구되며 개구된 부분의 각도(θ)는 20 내지 50도인 것이 바람직하다. α가 20도보다 작고 β 가 40도 보다 작으면 공기분사가 측면보다는 거의 수평면을 향하여 이루어지는 것이 되므로 장치 내부에서 오염공기의 유동이 적어지므로 효과적으로 백필터에 의해 오염공기가 걸러지기 어려울 수 있다. α가 40도보다 크고 β가 70도보다 크면 공기분사가 측면보다는 거의 수직방향을 향하여 이루어지는 것이 되므로 장치 내부에서 오염공기의 유동이 적어지므로 효과적으로 백필터에 의해 오염공기가 걸러지기 어려울 수 있다. 그리고, θ가 20보다 작으면 개구되는 부분의 면적이 충분하지 못해 오염공기의 공급이 원활하지 않고, θ가 50도보다 크면 원하는 측면 방향으로의 오염공기 집중이 충분하지 않다. 이러한 각도(α, β, θ) 조건은 장치 내 유동해석 결과를 고려한 것으로 단순한 설계 변경사항은 아니다.
그리고, 측면 배출공(150b)은 수평면(P)에 대하여 상하 대칭으로 형성된 것일 수 있다. 즉, 수평면(P)을 기준으로 상하 두 곳에 형성된 것일 수 있다. 급기 파이프(140a)와 급기 파이프(140b)는 대칭이므로 급기 파이프(140a) 및 측면 배출공(150a)에 대해서도 마찬가지의 설명이 적용된다.
본 실시예에서 측면 배출공(150a, 150b)은 상기 급기 파이프(140a, 140b)의 단부까지 크기가 일정하게 형성되는 슬릿 형상이다. 급기 파이프(140a, 140b)의 단부가 막혀 있고 단부 배출공(152a, 152b)이 형성되어 있는 경우를 도 3에서 예로 든 바도 있지만, 급기 파이프(140a, 140b)의 단부가 막혀 있고 유일하게 측면 배출공(150a, 150b)을 통하여 오염공기가 분사되는 경우도 가능하고, 급기 파이프(140a, 140b)의 단부가 전면 개방되어 있는 경우도 가능하다. 측면 배출공(150a, 150b)은 급기 파이프(140a, 140b)의 단부까지 이어지도록 형성될 수도 있고 단부 전에 마감되도록 형성될 수도 있다.
한편 배출공은 슬릿 형상 이외에 다른 형상일 수도 있는데 이를 도 12 내지 도 14에 도시하였다. 도 12 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프의 다양한 측면 배출공의 예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12를 참조하면, 측면 배출공(150')은 급기 파이프(140')의 단부를 향할수록 폭이 좁아지는 테이퍼 형상일 수도 있다. 측면 배출공(150')은 급기 파이프(140')의 단부까지 이어지도록 형성될 수도 있고 단부 전에 마감되도록 형성될 수도 있다.
도 13에는 다양한 테이퍼 형상의 측면 배출공(150')들을 도시하였다.
(a)는 초기에 폭이 일정하다가 단부를 향할수록 폭이 좁아져 뾰족하게 수렴되는 형상이다. (b)는 초기부터 단부를 향할수록 폭이 좁아져 뾰족하게 수렴되는 형상이다. (c)는 초기부터 단부를 향할수록 폭이 좁아지지만 일정한 폭을 가지는 모양으로 형성된 경우이다. 이와 같이 단부를 향할수록 폭이 좁아지는 측면 배출공(150') 형상은 도 12에서와 같이 폭이 불연속적으로 좁아지는 경우, 도 13에서와 같이 폭이 연속적으로 좁아지는 경우, 그리고 이 둘이 혼합된 경우 등 다양하게 변경될 수 있다.
도 14를 참조하면, 측면 배출공(150")은 급기 파이프(140")의 단부를 향할수록 직경이 감소하는 여러 개의 원형개구부일 수도 있다. 원형개구부는 타공에 의해 형성할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프의 단부 배출공과 상면 슬릿 개구부를 설명하기 위한 도면이다. 도 15의 급기 파이프(140"') 실시예는 도 12를 참조하여 설명한 바와 같은 측면 배출공(150')이 측면 배출공의 한 예로서 포함되어 있다.
도 3을 참조한 실시예에서 급기 파이프(140a, 140b)의 단부에 단부 배출공(152a, 152b)이 포함된 예를 설명한 바 있다. 도 15의 급기 파이프(150"') 실시예는 이러한 단부 배출공(152)이 세로 방향으로 두 개가 나란히 형성된 예를 도시한다. 이러한 단부 배출공(152)은 유동 방향으로도 공기가 분사하여 분진을 제거시키는 역할을 할 수 있도록 하는 조건을 만족하는 것이면 형상이나 개수에 제한은 없다.
또한, 급기 파이프(140"') 측면 최상부 중앙 부분에는 급기 파이프 외벽 윗부분에 분진이 적체하지 않도록 하는 상면 슬릿 개구부(154)가 더 형성되어 있다. 상면 슬릿 개구부(154)는 분진이 적체될 위치를 제거하는 개념으로서 모양은 좁고 가느다란 슬릿으로 형성함이 바람직하다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프의 다른 바람직한 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16의 급기 파이프(140"') 실시예는 도 15를 참조하여 설명한 바와 같은 급기 파이프(140"')에 하면 슬릿 개구부(156)를 더 포함한다. 하면 슬릿 개구부(156)는 급기 파이프(140"') 내벽 바닥에 분진이 적체하지 않도록 하는 것이다.
이상 설명한 실시예에서 급기 파이프(140)는 하부 케이스(130) 일면에 가로 방향으로 나란히 설치되고 급기 방향이 서로 일치하는 것이다. 급기 방향은 다음 실시예에서와 같이 서로 반대일 수도 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프에 의한 공기 분사를 설명하기 위한 평면도이다.
도 17을 참조하면, 급기 파이프(140)는 하부 케이스(130)에서 서로 마주 보는 면에 하나씩 설치되고 급기 방향이 서로 반대이다.
즉, 급기 파이프(140a)는 하부 케이스(130)의 일면(130d)을 관통하도록 설치되고 다른 급기 파이프(140b)는 상기 하부 케이스(130)의 일면(130d)과 마주보는 면(130c)을 관통하도록 설치된다. 급기 파이프(140a, 140b)는 서로 평행이지만 급기 방향은 서로 반대이다. 급기 파이프(140a, 140b)의 급기 방향이 반대인 점을 제외하고는 앞의 실시예에서 설명한 모든 내용을 그대로 본 실시예에 적용할 수 있다.
도 17에 도시한 바와 같이, 급기 파이프(140a, 140b)에 의한 공기 분사는 앞서 설명한 바와 마찬가지로 장치 측면 벽으로 향한다(실선 화살표). 이와 같은 구성에 따라, 장치 벽면으로만 공기가 분사되고 급기 파이프(140a, 140b) 사이 중앙 공간(A)에는 분사되지 않는다.
급기 파이프(140a, 140b)에 의한 공기 분사는 장치 측면 벽으로 향한 후 장치 벽면에 부딪히면서 회전 유동이 발생하여, 2개 이상의 급기 파이프(140a, 140b) 사이의 이러한 중앙 공간(A)은 분진이 낙하할 수 있는 영역이 된다.
이하 본 발명과 비교예의 유동해석 결과를 통해 본 발명의 탁월한 분진 적체 방지 효과를 설명하기로 한다.
도 18 내지 도 20은 비교예를 도시한 것으로, 도 18은 비교예에 따른 백필터 여과집진장치의 사시도이고, 도 19는 비교예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프에 의한 공기 분사를 설명하기 위한 평면도이며, 도 20은 비교예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프에 의한 공기 분사를 설명하기 위한 정면도이다. 도 18은 도 3에 대응되고, 도 19는 도 4에 대응되며, 도 20은 도 5에 대응된다.
비교예에 따른 백필터 여과집진장치는 급기 파이프(101)가 한 개만 구비되며 공기 분사 방향은 방사형이다. 공기가 방사형으로 분사됨에 따라 벽면 및 전 방향으로 분사가 되며, 이에 따라 하부 케이스(130) 벽면에 분진이 적체되기 쉽다.
도 21은 비교예에 따른 백필터 여과집진장치의 측면부 유동해석 그림이고, 도 22는 비교예에 따른 백필터 여과집진장치의 상단부 유동해석 그림이다.
급기 파이프(101)가 한 개만 구비되고 공기 분사 방향이 방사형인 경우에는 불균일한 공기 분사로 인해 도 21 및 도 22와 같은 유동해석 결과, 분사 공기 편중 영역(적색부분)이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 백필터 내부에 일부 벽면만 분사 공기가 집중이 되면 분사 공기가 집중되는 부분에는 분진이 퇴적되지 않지만 공기가 분사되지 않는 벽면은 분진이 퇴적되는 문제가 발생한다. 또한, 급기 파이프(101)를 백필터 중앙에서 공급하게 되면 중앙 전면부에 강한 상승유동이 발생하고 외곽부 유속이 낮아 분진이 외곽부로 낙하하여 벽면에 분진이 적체한다는 것을 알 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 상단부 유동해석 그림이고, 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 정면부 유동해석 그림이다. 본 발명에서와 같이 2개의 급기 파이프(140a, 140b)가 양 측면에 위치하여 측면 벽과 전면 벽으로 급기를 분사하면 분사 공기 편중 영역이 발생하지 않고, 내부 벽면 분진 퇴적을 방지할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 단부 배출공은 도 15에서와 같이 2개가 구비된 경우를 가정하였다. 특히, 급기 유동이 외곽 벽면으로 분사되면서 인근 유속이 증대되고 강한 회전 유동이 발생하면서 측면 벽에 분진을 제거시키는 것이 가능해짐을 상단부에서 본 유선 흐름이 잘 나타내고 있다.
이와 같이 급기 파이프(140a, 140b) 사이 중앙부에 유속이 낮아 분진이 벽면과 접촉하지 않고 하부 배출구로 낙하하게 되는 영역(점선 박스)의 존재가 유동해석으로 입증이 된다. 이와 같이 본 발명에 따르면, 분진을 제거시키면서 분진들을 중앙으로 모이게 하여 회수함으로써 분진 적체를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 25는 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한 측면 배출공을 가지는 경우의 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 측면부 유동해석 그림이다. 도 9 내지 도 11에서와 같이 급기 파이프(140a 또는 140b)의 각 측면 배출공(150a 또는 150b)이 상하 두 곳에 형성되고, 개구된 부분 위치와 각도(α, β, θ) 조건을 만족하며 슬릿 형상을 가지는 경우에, 공기 분사가 유동방향으로 집중되어 비균일하게 측면벽으로 분사가 되는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명한 바와 같이 측면으로 분사하는 급기 파이프의 측면 배출공을 급기 파이프 단부로 갈수록 작은 크기로 형성하면, 공기 분사가 유동방향으로 집중되지 않고 측면벽으로 균일하게 분사가 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100 : 백필터 여과집진장치
110 : 백필터
120 : 상부 케이스
130 : 하부 케이스
140, 140a, 140b, 240a, 240b, 340a, 340b, 140', 140", 140"': 급기 파이프
150a, 150b, 150', 150" : 측면 배출공
152, 152a, 152b : 단부 배출공
154 : 상면 슬릿 개구부
156 : 하면 슬릿 개구부
160 : 상부 출구
170 : 퍼징 장치
180 : 분진 배출 장치

Claims (20)

  1. 공급되는 오염공기로부터 분진 등을 포집한 후 외부로 배출하는 백필터를 이용하는 백필터 여과집진장치에 있어서,
    분진을 필터링하는 다수의 백필터가 수직방향으로 설치되어 있는 상부 케이스;
    상기 상부 케이스의 하단에 형성되는 것으로서 상기 백필터에서 떨어지는 분진을 수거하는 하부 케이스; 및
    상기 하부 케이스를 관통하여 상기 백필터 여과집진장치 내부로 오염공기를 공급하는 2개 이상의 서로 평행한 급기 파이프를 포함하고,
    상기 급기 파이프는 상기 하부 케이스 일면에 가로 방향으로 나란히 2개 이상 설치되고, 상기 급기 파이프 측면에는 공기 분사가 상기 상부 케이스나 하부 케이스의 측면 내벽을 향하도록 측면 배출공이 형성되어 있어, 상기 2개 이상의 급기 파이프 사이의 중앙 공간은 분진이 낙하할 수 있는 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 급기 파이프는 상기 하부 케이스 일면에 가로 방향으로 나란히 설치되고 급기 방향이 서로 일치하는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 급기 파이프는 상기 하부 케이스에서 서로 마주 보는 면에 하나씩 설치되고 급기 방향이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 2개 이상의 급기 파이프는 상기 백필터 여과집진장치 내부에서 그 단부가 서로 마주보도록 구부러져 있는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 급기 파이프는 구부러져 있는 단부끼리 연결되어 있는 일체형인 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 급기 파이프가 관통되는 상기 하부 케이스의 일면을 제외한 나머지 면을 향하여 오염공기를 분사할 수 있도록 상기 급기 파이프가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 급기 파이프는 일측 단부가 막힌 원통형이며, 상기 막힌 단부에는 상기 오염공기가 분사되는 단부 배출공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 급기 파이프는 상기 급기 파이프 외벽 윗부분에 분진이 적체하지 않도록 하는 상면 슬릿 개구부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 급기 파이프는 상기 급기 파이프 내벽 바닥에 분진이 적체하지 않도록 하는 하면 슬릿 개구부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 상부 케이스는 직립통체이고 상기 하부 케이스는 하부로 갈수록 면적이 작아지는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 급기 파이프가 관통되는 상기 하부 케이스의 일면은 직립으로 형성하는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  12. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 급기 파이프가 관통되는 상기 하부 케이스의 일면 길이가 L이라 할 때 상기 2개 이상의 급기 파이프는 상기 하부 케이스의 양측면으로부터 각각 0.1L 내지 0.3L의 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서, 상기 측면 배출공은 상기 급기 파이프의 단부까지 크기가 일정하게 형성되는 슬릿 형상인 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 측면 배출공은 상기 급기 파이프의 단부를 향할수록 폭이 좁아지는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 측면 배출공은 상기 급기 파이프의 단부를 향할수록 직경이 감소하는 여러 개의 원형개구부인 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 급기 파이프는 상기 하부 케이스의 상하길이의 중간 또는 중간에 근접된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기 백필터에 누적된 분진을 털어내기 위한 퍼징 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기 급기 파이프에 의해 공기 분사가 상기 상부 케이스나 하부 케이스의 측면 내벽을 향하고, 분사된 공기는 상기 측면 내벽에 부딪혀 상기 장치 안쪽으로 회전 유동을 일으키는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
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