KR102054738B1

KR102054738B1 - 집진장치

Info

Publication number: KR102054738B1
Application number: KR1020190110858A
Authority: KR
Inventors: 고성득
Original assignee: 고성득; (주)동진이엔지
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2019-12-11

Abstract

본 발명은 먼지를 포함한 공기가 공기유입부를 통해 사이클론통과 내통의 사이공간으로 유입되면서 선회기류가 형성되고, 사이클론통의 하방으로 이동하다가 가이드베인에 의해 선회력이 더욱 강해지면서, 원심력에 의해 공기 속에 포함된 먼지가 1차로 분리되고, 1차 정화된 공기는 바텀내통의 개방된 하부 측 입구를 통해 유동흐름이 역전되면서 1차 정화된 공기에 포함된 먼지가 2차적으로 분리되며, 2차 정화된 공기는 바텀내통 내에서 상방으로 이동하다가 바텀가이드베인에 의해 선회력이 더욱 강해지면서, 원심력에 의해 공기 속에 포함된 먼지가 3차로 분리되고, 3차 정화된 공기는 원통형 필터 외측에서 내측을 거치면서 4차 분리된 후, 상기 공기배출부를 통해 배출되며, 상기 가이드베인의 하단부에는 상기 가이드베인 보다 작은 경사각을 갖는 슬로프가 형성되도록 구현함으로써, 사이클론 먼지필터링 효율이 높아 필터에서의 필터링 부담이 현격이 줄고 이로 인해, 장시간 사용하여도 필터에 많은 양의 먼지가 고착되지 않아, 필터의 교체주기가 줄고, 집진장치 내의 압력상승을 방지하여 전기모터 과부하를 방지할 수 있는 집진장치에 관한 것이다.

Description

집진장치{DUST COLLECTING DEVICE}

본 발명은 집진장치에 관한 것으로, 특히 먼지를 포함한 공기를 흡입하여 공기와 이에 포함된 먼지를 여러 단계로 거치게 하면서 분리된 먼지를 집진하고 정화된 공기를 배출시킬 수 있도록 한 집진장치에 관한 기술이다.

일반적으로, 집진장치는 발전소용 보일러, 가열로, 폐기물 소각로, 시멘트 제조, 제철제강 공정 등에서 발생되는 분진(먼지)을 제거하여 공기를 청정하게 하는 장치이다.

이러한 집진장치는 필터로 집진하는 필터집진방식, 분진에 일정량의 전하를 주어 정전기를 발생하여 집진하는 전기집진방식, 공기를 회전시켜 원심분리 시키는 사이클론 집진방식 등 다양한 방식이 있다.

한편, 이전 집진장치 중에는 먼지를 포함한 공기를 유입하여 원심력에 의해 먼지를 1차적으로 필터링한 후, 1차 정화된 공기를 백필터를 통해 2차적으로 필터링하여 2차 정화된 공기를 배출하는 방식이 있다.

이러한 집진에 관한 기술로는, 대한민국 특허등록 제10-0764753호 (2007.10.01.등록, 이하에서는 '문헌 1'이라고 함) 『원심 여과형 백필터 집진기』가 제시되어 있는바, 문헌 1은 외통의 내측에 깔대기 형상의 벤튜리를 구비하되 베튜리의 하측에서 접선방향으로 공기 유입구를 형성한 싸이클론을 구비하고, 상기 싸이클론의 상측에는 필터백으로 분진을 제거하는 필터백을 설치한 일체형 원심여과 집진장치에 있어서, 상기 벤튜리는 공기 유입관과 양력 발생판으로 깔대기 형상을 갖게 하여 하측의 싸이클론룸의 공기가 공기 유입관을 통하여 백필터룸으로 이동되게 하고, 상기 공기 유입관의 상측에는 양력 발생판을 여러 개 고정시키되 양력 발생판과 양력 발생판 사이에는 공기통로가 형성되게 하며, 상기 양력 발생판은 외측으로 벌어져 외통의 내측에 고정되게 함으로써, 원심력을 이용하여 먼지를 여과하는 싸이클론과 필터백을 이용하여 먼지를 제거하는 백필터를 일체로 형성시킨 원심 여과형 백필터 집진기에 관한 기술이다.

다른 기술로는, 대한민국 특허등록 제10-1320293호 (2013.10.15.등록, 이하에서는 '문헌 2'라고 함) 『집진장치』가 제시되어 있는바, 문헌 2는 오염가스 유입관이 일측에 구비되어 분진은 낙하하고 미세분진을 포함한 배기가스는 상승하는 사이클론 바디와, 사이클론 바디 상측과 연결되고 내부에 백필터를 다수 구비하며, 백필터를 통해 배기가스에서 미세분진을 걸러주는 백필터 바디와, 사이클론 바디와 백필터 바디의 내측 경계부위에서 내부로 연장되어 상부와 하부를 구분하는 경막부를 포함함으로써, 사이클론 바디와 백필터 바디를 일체로 연결하여 공간을 줄이고, 백필터 바디를 2개 영역으로 나눠 고압 공기를 공급하므로 백필터 청소가 고루 이루어지며, 백필터 바디 상측에 분리 가능한 점검부를 통해 점검하므로 점검 작업이 용이한 진집장치에 관한 기술이다.

상기 문헌 1 및 2는 사이클론의 상부에 백필터를 설치하는 구조로서, 장치의 길이가 길어져 제작이 어려울 뿐 아니라, 집진장치를 설치하는 공간에 제약을 많이 받는 문제가 있었다.

또한, 사이클론에서의 1차 필터링 효율이 높지 않아, 사이클론에서 먼지를 많이 분리해내지 못하므로, 백필터에서 2차적으로 걸러지는 먼지의 양이 많았다. 이는 백필터에서의 필터링부담을 가중시켜 백필터의 수명이 단축되고, 필터교체주기가 짧아지는 문제를 초래하여, 백필터 교체비용 등이 상승하였다. 또한, 백필터에서의 필터링부담이 가중됨에 따라, 집진장치 내의 압력이 쉽게 상승하여, 진공모터의 과부하를 초래하고 진공모터가 고장이 쉽게 나는 등 모터의 수명을 단축시켜 유지보수 비용이 상승하는 문제가 있었다.

문헌 1. 대한민국 특허등록 제10-0764753호 (2007.10.01.등록) 문헌 2. 대한민국 특허등록 제10-1320293호 (2013.10.15.등록)

본 발명은 기존에 비해 콤팩트할 뿐 아니라 사이클론에서 먼지필터링 효율을 향상시켜 백필터의 필터링 부담을 줄일 수 있어 필터교체주기를 줄일 수 있음은 물론, 모터의 과부하를 대폭 줄일 수 있는 개선된 구조의 집진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

나아가 본 발명은 공기로부터 분리되어 부유(浮游) 중인 먼지를 공기에 의해 회전하는 회전체를 통해서 먼지배출구 측으로 강제 배출시킬 수 있도록 하여 집진 효율을 향상시킨 집진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

아울러 본 발명은 회전체 및 이를 지지하는 지지체의 탈부착이 원스텝 방식으로 손쉽게 이루어질 수 있도록 하여 유지보수가 용이한 집진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 집진장치는, 상부 일측에 접선방향으로 형성된 공기유입부가 형성된 원통부와, 상기 원통부의 하부로부터 직경이 점점 좁아지는 상광하협형태로 형성되며 하단에 먼지배출구가 형성된 테이퍼부를 포함하는 사이클론통; 상기 사이클론통의 내부에 설치되며, 상단부는 상기 사이클론통으로부터 상방향으로 돌출되도록 형성되며, 상단부 일측에 공기배출부가 구비된 내통; 상기 사이클론통의 내주면과 상기 내통의 외주면을 연결하고, 상기 사이클론통의 중심에 대해 방사상으로 복수개가 형성되며 상기 공기유입부로부터 유입된 공기의 선회력을 상승시키도록 상하로 경사지게 형성된 가이드베인; 상기 내통의 내부에 설치되는 적어도 하나의 원통형 필터; 상기 내통의 하단부 둘레를 따라 연결되어 하방으로 연장되되 상광하협의 단면 공간을 갖고 상기 사이클론통의 테이퍼부 내벽으로부터 이격되어 사이공간부가 형성되도록 하는 바텀내통; 및 상기 바텀내통의 내벽을 따라 연결되고 상기 바텀내통의 중심에 대해 방사상으로 복수개가 형성되며 상기 바텀내통의 하단 입구 측으로부터 유입된 공기의 선회력을 상승시키도록 상하로 경사지게 형성된 바텀가이드베인; 으로 이루어져, 먼지를 포함한 공기가 상기 공기유입부를 통해 상기 사이클론통과 상기 내통의 사이공간으로 유입되면서 선회기류가 형성되고, 상기 사이클론통의 하방으로 이동하다가 상기 가이드베인에 의해 선회력이 더욱 강해지면서, 원심력에 의해 공기 속에 포함된 먼지가 1차로 분리되고, 1차 정화된 공기는 상기 바텀내통의 개방된 하부 측 입구를 통해 유동흐름이 역전되면서 상기 1차 정화된 공기에 포함된 먼지가 2차적으로 분리되며, 2차 정화된 공기는 상기 바텀내통 내에서 상방으로 이동하다가 상기 바텀가이드베인에 의해 선회력이 더욱 강해지면서, 원심력에 의해 공기 속에 포함된 먼지가 3차로 분리되고, 3차 정화된 공기는 상기 원통형 필터 외측에서 내측을 거치면서 4차 분리된 후, 상기 공기배출부를 통해 배출되며, 상기 가이드베인의 하단부에는 상기 가이드베인보다 작은 경사각을 갖는 슬로프가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 집진장치는, 기존의 사이클론의 상부에 백필터가 배치된 집진장치에 비해, 길이가 짧아져 콤팩트한 구조이므로, 집진장치의 설치공간에 제약을 받는 것이 적을 뿐 아니라, 사이클론통 내로 유입되어 선회기류가 형성된 먼지를 포함한 공기가 가이드베인과 바텀가이드베인을 거치면서 더 강력하게 선회력이 상승하면서 원심력에 의한 먼지 분리가 여러 번 일어나도록 한 구조이므로, 사이클론 먼지필터링 효율이 높아 필터에서의 필터링 부담이 현격이 줄고 이로 인해, 장시간 사용하여도 필터에 많은 양의 먼지가 고착되지 않아, 필터의 교체주기가 줄고, 집진장치 내의 압력상승을 방지하여 전기모터 과부하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또 공기로부터 분리되어 부유 중인 먼지를 강제 집진할 수 있고, 사이클론 몸체 내벽에 부착된 먼지를 강제로 분리시켜 사이클론 몸체 내벽에 먼지가 고착되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 집진장치의 구성을 나타낸 도면,
도 2는 도 1에서 사이클론통, 내통, 먼지통의 구성을 나타낸 사시도,
도 3은 도 1에 흡입원 및 공기배출덕트의 구성이 제왼 집진장치의 평면도를 나타낸 도면,
도 4는 도 1의 집진장치에서 먼지를 포함한 공기가 유입되어 선회기류가 형성된 상태를 나타낸 일부 단면도,
도 5는 도 1의 격판을 나타낸 도면,
도 6은 도 1의 집진장치에서 사이클론통과 내통의 상측 일부를 절단하여 가이드베인을 나타낸 사시도,
도 7은 도 1에서 사이클론통과 내통 사이에 설치된 가이드베인을 상부에서 바라본 상태를 나타낸 평면도,
도 8은 도 1의 집진장치에서 필터를 나타낸 사시도,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 집진장치의 집진동작을 설명하기 위한 개략 단면도,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 집진장치의 필터청소동작을 설명하기 위한 개략 단면도,
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 집진장치의 구성을 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 집진장치의 구성을 나타낸 도면,
도 13은 도 12의 A-A'에 대한 단면도,
도 14는 테이퍼부 내에 지지체, 회전체 및 로터 구조가 마련된 것을 나타낸 도면,
도 15는 서포트에 의해 회전체가 안정적으로 지지되는 것을 상부에서 바라본 평면도,
도 16은 지지체의 원스텝 탈부착을 위한 스냅유닛을 보여주기 위한 작동 상태 측단면도,
도 17 및 도 18은 지지체의 원스텝 탈부착을 위한 스냅유닛을 보여주기 위한 작동 상태 평단면도,
도 19는 가이드베인에 슬로프가 형성된 것을 보여주기 위한 도면,
도 20은 가이드베인만 구비된 상태와 가이드베인에 슬로프가 함께 구비된 상태에서 공기의 흐름을 보여주기 위한 도면,
도 21 및 도 22는 본 발명의 집진장치가 한 쌍이 구비되되, 각 집진장치가 하나의 공기유입부를 공유하는 구조를 나타낸 도면.

이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1을 기준으로 사이클론통의 원통부 측을 상부 또는 상방, 테이퍼부 측을 하부 또는 하방이라고 방향을 특정하기로 한다.

도 1 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 집진장치는, 사이클론통(101), 내통(110), 가이드베인(120), 필터(130)를 포함한다.

사이클론통(101)은 원통부(102)와, 원통부(102)의 하부에 형성된 테이퍼부(103)로 구성된다.

원통부(102)의 상단은 막힌 형태로 형성되고, 내통(110)이 중앙을 관통한 형태를 갖는다. 원통부(102)의 상단 일측면에는 공기유입부(104)가 형성된다. 공기유입부(104)는 관체로서 원통부(102)에 대해 접선방향으로 설치된다. 따라서 공기유입부(104)를 통해 원통부(102) 내부로 유입되는 공기는 원통부(102) 내주면을 따라 유입되면서 선회기류가 형성된다(도 4 참조). 원통부(102)와 테이퍼부(103)의 상하 길이를 대략 동일하도록 구성된다.

테이퍼부(103)는 원통부(102)의 하부에 연결되도록 일체로 형성되며, 상단은 원통부(102)의 직경과 동일하고, 하단으로 갈수록 직경이 점점 좁아지는 상광하협형태로 형성되며, 하단에는 먼지배출구(106)가 형성된다. 이 먼지배출구(106)의 하부에는 먼지통(108)이 결합된다. 먼지통(108)의 일면에는 도어(109, 도 2참조)가 설치되어 먼지통(108)에 모여진 먼지를 외부에 빼내 제거할 수 있다.

내통(110)은 상하가 개방된 원통형상으로 형성되며, 사이클론통(101)의 원통부(102) 보다 작은 직경을 갖도록 구성된다.

내통(110)은 사이클론통(101)의 원통부(102) 상단을 관통하여 내부에 삽입되게 설치되되, 내통(110)의 상단부는 사이클론(101)의 원통부(102)의 상방향으로 돌출되도록 형성된다. 이때, 사이클론통(101)의 원통부(102) 상부로 돌출된 내통(110)의 상단부 일측에는 공기배출부(113)가 형성되며, 내통(110)의 상단에는 개방된 상부를 덮도록 덮개(115)가 분리가능하게 설치된다. 따라서 내통(110)의 상부공간으로 유동된 공기는 공기배출부(113)를 통해 배출되게 된다. 또한, 내통(110)의 중심축은 사이클론통(101)과 동일 중심축 상에 배치되도록 형성된다.

본 실시 예에서 내통(110)이 사이클론통(101)의 원통부(102) 내부에 삽입된 길이는 내통(110)의 하단이 사이클론통(101)의 원통부(102)의 상하 전체 길이의 1/10 높이 보다 하부에 위치한다. 바람직하게는 내통(110)의 하단이 원통부(102)의 하단 높이에 위치하는 것이 좋다.

내통(110)은 내부에 수평방향으로 설치되는 격판(117)을 구비한다. 격판(117)은 내통의 내부를 상부공간과 하부공간으로 구획하며, 이때, 격판(117)이 설치되는 높이는 사이클론통(101)의 원통부(102) 상단높이와 동일한 높이에 설치되는 것이 좋다. 또한, 격판(117)은 도 5와 같이, 중심에 제1필터장착공(117a)이 형성되고, 이 제1필터장착공(117a)을 중심으로 방사상으로 8개의 제2필터장착공(117b)이 균등하게 이격 형성된다. 이 제1필터장착공(117a)과 제2필터장착공(117b)에는 복수의 필터(130)의 상단이 분리가능하게 결합 설치된다.

도 1, 도 3, 도 6 및, 도 7을 참조하면, 가이드베인(120)은 선회력을 증가시키기 위해서 사이클론통(101)의 원통부(102) 내주면과 내통(110)의 외주면을 연결하도록 설치되며, 공기유입부(104)의 높이보다 하부에 설치된다. 또한, 가이드베인(120)은 복수개로 구성되어, 사이클론통(101)의 원통부(102) 중심을 기준으로 방사상으로 복수개가 형성되며, 공기유입부(104)에 의해 사이클론통(101)내에서 형성된 선회기류의 방향에 대응되게 상하로 경사지게 형성된다.

본 실시 예에서 가이드베인(120)은 8개가 균등하게 이격설치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 16개로 설치될 수 있음은 물론이거니와 필요에 따라 그 수는 다양하게 적용될 수 있다.

상기한 구성으로, 먼지를 포함한 공기는 공기유입부(104)를 통해 원통부(102)와 내통(110)의 사이공간으로 유입되어 하방향으로 이동하면서 선회기류가 형성되며, 이 선회기류가 하방향으로 이동하다가 가이드베인(120)을 통과하면서 가이드베인(120)의 하부에서는 선회력이 더욱 강해지게 된다.

다른 예로서, 도 19에서와 같이 상기 가이드베인(120)의 하단부에 상기 가이드베인(120) 보다 경사각이 작은 슬로프(121)가 형성된다. 상기 가이드베인(120)의 경사각은 대략 60~80도 정도일 때에 상기 슬로프(121)의 경사각은 대략 30~45도 정도이다.

도 20의 [가]에서와 같이, 상기 가이드베인(120)만으로 구성되어 있는 경우, 유입된 공기는 상기 가이드베인(120)의 경사진 각도에 맞게 안내되어 하강하는데, 이때 공기가 선회하면서 나선형을 그리며 하강하고, 360도 선회 구간을 1회 사이클이라고 할 때에 대략 2~3회의 사이클을 이룬다. 여기서 상기 가이드베인(120)을 따라 이동하는 공기의 토출 각도는 상기 가이드베인(120)의 경사각과 상응하다.

도 20의 [나]에서와 같이, 상기 가이드베인(120)과 이의 하단부에 슬로프(121)가 구성되어 있는 경우, 유입된 공기는 상기 가이드베인(120)의 경사진 각도에 맞게 안내되어 하강하다가 상기 슬로프(121)를 만나면서 흐름의 전환이 일어난 상태에서 나선형을 그리며 하강하고, 이때 공기의 360도 선회 구간이 대략 4~5회의 사이클을 이룬다.

결국 상기 가이드베인(120)을 따라 안내된 공기가 상기 가이드베인(120)의 경사각에 맞게 급속히 이동하다가 상기 가이드베인(120) 보다 경사각이 완만한 상기 슬로프(121)를 만나 이에 안내되면서 빠져나가는 공기의 토출 각도는 상기 슬로프(121)의 경사각과 상응하다.

따라서 완만한 경사각을 갖는 상기 슬로프(121)에 안내되어 최종적으로 토출되는 공기의 선회 사이클이 증가하면서 공기의 정체 시간을 늘릴 수 있고 아울러 공기 중에 포함된 비중이 큰 먼지가 좀 더 쉽게 분리 낙하될 수 있도록 하는데 도움을 준다.

필터(130)는 원통형 카트리지 백필터로 구성되며, 도 8과 같이, 중공부(131a)를 갖는 원형 링형태의 상부필터지지판(131)과 원판형의 하부필터지지판(133) 사이에 주름필터부재(135)가 설치된 구성을 갖는다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 필터(130)는 소정길이를 갖으며, 내통(110)의 내부에 수직하게 설치된다. 구체적으로 필터(130)는 다수개로 구성되어, 내통(110)의 내부에 설치된 격판(117)의 필터장착공(117a,117b)들에 삽입되어, 필터(130)의 상부필터지지판(131)이 격판(117)에 나사 결합됨으로써, 필터(117)가 필터장착공(117a,117b)에 분리가능하게 결합된다. 이때, 복수개의 필터(130)는 서로 다른 크기를 갖는 제1필터장착공(117a)과 제2필터장착공(117b)에 대응되는 크기로 구성될 수 있다.

상기에서 본 발명은 격판(117)에 복수의 필터장착공(117a,116b)이 형성되고, 필터(117)가 복수개로 구성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 필터(117)는 한 개가 설치될 수도 있고, 그 이상이 설치될 수도 있음은 물론이다.

한편, 본 발명은 집진장치는 흡입력을 발생시키기 위하여, 공기배출구(113)와 공기배출덕트(145)가 연결되고, 이 공기배출덕트(145) 상에 흡입원(140)이 설치된다. 구체적으로, 흡입원(140)은 공기배출덕트(145) 상에 회전가능하게 설치되는 임펠러(143)와 이 임펠러(143)를 회전시키는 전기모터(141)로 구성된다. 전기모터(141)의 회전에 따라 임펠러(143)가 회전함으로써, 사이클론통(101) 및 내통(110)에 흡입력이 발생하여, 집진동작이 이루어지게 된다. 이때, 흡입원(140)은 통상의 집진장치 흡입원이 적용될 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 집진장치의 집진동작에 대해 설명한다.

먼저, 먼지를 포함한 공기는 공기유입부(104)를 통해 원통부(102)와 내통(110)의 사이공간 상부로 유입되어 선회기류가 형성되고(도 9의 a1,a2 참조), 이 선회기류는 하부로 이동하다가 가이드베인(120)을 통과하면서 원통부(102)와 내통(110)의 사이공간 하부에서 선회기류가 더욱 강해지게 되고(도 9의 a3 참조), 이러한 강력한 선회기류에 의해, 공기 중에 포함된 먼지(d)가 1차적으로 원심 분리된다.

다음으로, 1차 정화된 공기는 내통(110)의 개방된 하부를 통해 급격하게 유동흐름이 역전되면서, 먼지(d)가 2차적으로 분리된다(도 9의 a4 참조). 여기서, 급격한 유동흐름의 역전으로 인한 먼지 분리는 내통(110)의 하단이 원통부(102)의 상하 전체길이의 1/10보다 하부에 위치하므로 가이드베인(120)을 통과해서 더욱 강하게 선회기류가 충분히 원통부(102)와 내통(110)의 사이공간 하부로 충분히 이동하면서 원심분리가 이루어진 다음, 내통(110)의 개방된 하단에서 급격한 유동흐름의 역전이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

다음으로, 2차 정화된 공기는 내통(110)의 상부로 이동하다가 원통형 필터(130)를 외측에서 내측으로 거치면서 필터(130)에 의해 먼지가 3차 분리된 후(도 9의 a5 참조), 정화된 공기는 필터(130)의 상부필터지지판(131)의 중공부(131a, 도 8참조)를 통해 내통(110)의 상부공간으로 이동한 후(도 9의 a6 참조), 공기배출구(113)를 통해 공기배출덕트(145)를 거쳐 외부에 배출되게 된다(도 9의 a7 참조).

이처럼 본 발명은 사이클론통(101)의 내부에 내통(110)이 형성되고, 이 사이클론통(101)과 내통(110) 사이를 연결하는 가이드베인(120)이 설치되고, 내통(110)의 내부에 필터(130)가 설치되는 구성으로서, 기존의 사이클론의 상부에 백필터가 배치된 집진장치에 비해, 장치의 길이가 짧아져 콤팩트해질 뿐 아니라, 특히, 사이클론통(101) 내로 유입되어 선회기류가 형성된 먼지를 포함한 공기는 가이드베인(120)을 거치면서 더 강력하게 선회력이 상승하면서 원심력에 의한 1차 먼지 분리가 일어나고, 더욱이, 내통(110)의 개방된 하단에서 급격한 유동흐름의 역전으로 인한 2차 먼지 분리가 일어난 다음, 필터(130)에 의해 3차 먼지 분리가 이루어지기 때문에, 필터(130)에서의 필터링 부담이 기존에 비해 현격이 줄어, 장시간 사용하여도 필터(130)에 많은 양의 먼지가 고착되지 않아, 필터(130)의 교체주기를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 이로 인해, 사이클론통(101)과 내통(110) 내의 압력이 상승하지 않게 됨으로 전기모터(141)의 과부하를 초래하지 않게 된다.

한편, 본 발명은 도 1에서 보는 바와 같이, 필터청소유닛(150)을 더 포함한다. 필터청소유닛(150)은 필터(130)의 내부에 순간적인 압축공기를 분사하여 필터(130)를 순간적으로 팽창시켰다가 원상태로 복귀되게 하여, 필터(130)에 고착된 먼지를 분리주기 위한 것이다.

구체적으로, 필터청소유닛(150)은 압축공기탱크(151)와, 노즐관(153)과 밸브(155)로 구성된다.

압축공기탱크(151)는 내통(110)의 상부 일측에 설치되고, 콤프레셔(미도시)와 연결되도록 설치된다. 이 압축공기탱크(151)는 분사공(153a)을 구비한 노즐관(153)과 연결된다.

노즐관(153)은 내통(110)의 상부 일측을 관통하여 내통(110)의 내부에 설치된다. 구체적으로 노즐관(153)은 격판(117)에 의해 구획된 내통(110)의 상부공간 내에 위치하도록 설치되되, 필터(130)의 상단으로부터 상방향으로 이격되게 설치되며, 이때, 노즐관(153)의 분사공(153a)은 필터(130)의 상단 중앙을 향하도록 각각 형성된다.

밸브(155)는 노즐관(153)과 압축공기탱크(151)의 연결부상에 설치되어, 압축공기탱크(151)로부터 노즐관(153)으로 흐르는 압축공기의 유동흐름을 제어한다.

본실시 예에서 노즐관(153)은 도 3과 같이, 필터(130)들의 위치에 대응되게 3개로 구성되어, 중앙에 있는 노즐관(153)은 직선형태, 그 양측에 있는 노즐관(153)은 반원형의 아치(arc) 형태로 형성되고, 각각의 노즐관(153)에 각각 밸브(155)가 설치되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 노즐관(153)의 구성 수와 형태는 다양하게 적용될 수 있고, 밸브(155)의 수도 적절하게 변경될 수 있음은 물론이다.

상기한 구성으로, 본 발명의 집진장치는 도 10과 같이, 집진동작이 이루어지지 않은 상태 즉 가동이 정지된 상태에서, 밸브(155)를 순간적으로 개방하였다가 닫아주면, 압축공기탱크(151)의 압축공기가 노즐관(153)의 분사공(153a)을 통해 필터(130)의 상단 중앙을 향해 분사된다. 이 경우, 고압의 압축공기가 순간적으로 필터(130)의 중공부(131a, 도 8참조)를 통해 필터(130) 내부로 들어가게 되고, 이에 따라, 주름필터부재(135, 도 8참조)가 순간적으로 확장하였다 원상태로 복귀하게 되어 주름필터부재(135)의 외주면에 고착된 먼지가 털려 분리됨으로써, 필터(130)가 청소될 수 있다.

상기의 설명에서 본 발명은 흡입력을 제공하기 위하여 공기배출덕트(145)를 설치하여, 이 공기배출덕트(145) 상에 흡입원(140)을 설치하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 더욱더 콤팩트한 장치를 위하여, 도 11과 같이, 공기배출덕트(145) 없이 흡입원(140')이 내통(110)과 연통되도록 내통(110)의 상단이 직접 설치된 형태로 구성될 수 있다. 흡입원(140')은 임펠러(143')가 내통(110)의 상단에 설치되고, 임펠러(143')의 상단에 모터(141')가 연결된 구조가 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 모터(141')와 임펠러(143')의 배치형태는 다양하게 형성될 수 있음은 물론이다.

한편, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 본 발명은 바텀내통(160) 및 바텀가이드베인(170)을 더 포함하는데,

상기 바텀내통(160)은 상기 내통(110)의 하단부 둘레를 따라 연결되어 하방으로 연장되되 상광하협의 단면 공간을 갖고 상기 사이클론통(101)의 테이퍼부(103) 내벽으로부터 이격되어 사이공간부(161)가 형성되도록 하는 구조로 이루어진다.

상기 바텀가이드베인(170)은 상기 바텀내통(160)의 내벽을 따라 연결되고 상기 바텀내통(160)의 중심에 대해 방사상으로 복수개가 형성되며 상기 바텀내통(160)의 하단 입구 측으로부터 유입된 공기의 선회력을 상승시키도록 상하로 경사지게 형성되는 구조로 이루어진다.

결국 먼지를 포함한 공기가 상기 공기유입부(104)를 통해 상기 사이클론통(101)과 상기 내통(110)의 사이공간으로 유입되면서 선회기류가 형성되고, 상기 사이클론통(101)의 하방으로 이동하다가 상기 가이드베인(120)에 의해 선회력이 더욱 강해지면서, 원심력에 의해 공기 속에 포함된 먼지가 1차로 분리되고, 1차 정화된 공기는 상기 바텀내통(160)의 개방된 하부 측 입구를 통해 유동흐름이 역전되면서 상기 1차 정화된 공기에 포함된 먼지가 2차적으로 분리되며, 2차 정화된 공기는 상기 바텀내통(160) 내에서 상방으로 이동하다가 상기 바텀가이드베인(170)에 의해 선회력이 더욱 강해지면서, 원심력에 의해 공기 속에 포함된 먼지가 3차로 분리되고, 3차 정화된 공기는 상기 원통형 필터(130) 외측에서 내측을 거치면서 4차 분리된 후, 상기 공기배출부(113)를 통해 배출되는 것이다.

한편, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 본 발명은 지지체(180), 회전체(190) 및 로터(200)를 더 포함하는데, 상기 지지체(180)는 상기 테이퍼부(103)의 내부 하단에 장착되고 중심에 상방으로 세워지는 포스트(181)와, 상기 포스트(181)를 중심으로 방사상 배치되는 다수의 상하 관통형 유통홀(182)을 갖는 원판형 디스크 구조로 이루어진다. 결국 상기 지지체(180)는 직경이 서로 다른 한 쌍의 원형부재가 방사상으로 배치되는 둘 이상의 바(bar)형 부재에 의해 상호 연결됨으로써 바형 부재 사이사이에 상기 유통홀(182)이 형성되는 구조인 것이다. 이러한 구성의 상기 지지체(180)는 용접 등에 의해 상기 테이퍼부(103) 내벽에 일체로 고정될 수도 있고 상기 테이퍼부(103) 외벽에서 관통되어 체결되는 볼트가 상기 지지체(180)에 체결되도록 하여 결합 및 분리될 수도 있다.

상기 회전체(190)는 상기 지지체(180)의 포스트(181)에 자유 회전케 결합되는 대응포스트(191)와, 상기 대응포스트(191)를 중심으로 방사상 배치되는 다수의 상하 관통형 유통공(192)과, 외벽 둘레를 따라 연결되며 상기 테이퍼부(103)와의 사이공간에 배치되는 모헤어(mohair) 구조의 스크러버(scrubber)(193)를 갖는 원판형 디스크 구조로 이루어진다. 결국 상기 회전체(190)는 직경이 서로 다른 한 쌍의 원형부재가 방사상으로 배치되는 둘 이상의 바형 부재에 의해 상호 연결됨으로써 바형 부재 사이사이에 상기 유통공(192)이 형성되고 중심에 수직으로 세워지게 상기 대응포스트(191)가 형성되는 구조인 것이다. 이러한 구성의 상기 회전체(190)는 상기 대응포스트(191)가 상기 지지체(180)의 포스트(181)에 암수 결합되는 방식으로 삽입되어 결합된다. 이때 상기 회전체(190)의 대응포스트(191)와 상기 지지체(180) 사이에 베어링을 두어 상기 회전체(190) 회전 시 원활한 회전 동작은 물론, 회전 시 발생하는 소음을 줄일 수 있을 것이다.

상기 로터(200)는 상기 회전체(190)의 대응포스트(191) 상단에 구비되고 둘 이상의 날개를 갖는 임펠러 구조로 이루어진다.

아울러 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 본 발명은 서포트(210)를 더 포함하는데, 상기 서포트(210)는 상기 테이퍼부(103)의 내벽을 따라 등간격으로 설치되는 서포트바디(211)와, 상기 서포트바디(211)의 하부면에 일부가 회전 가능케 은닉되고 나머지 일부가 상기 회전체(190)의 상부면과 접하게 되는 서포트볼(212)을 갖는 구조로 이루어진다. 이때 도 15에서와 같이 상기 회전체(190)의 상부면에서 상기 서포트볼(212)과 접하게 되는 둘레 영역을 따라 요입되게 레일홈(194)이 형성됨으로써 상기 로터(200)에 의해 회전하는 상기 회전체(190)가 상기 서포트(210)에 의해 안정적으로 지지된 상태에서 회전 동작된다.

따라서 상기 사이클론통(101)의 공기유입부(104)를 통해서 강제 흡기된 공기에 의해 상기 로터(200)가 회전하면서 이와 함께 상기 회전체(190)가 회전하게 됨으로써, 부유(浮游) 중인 먼지가 상기 먼지배출구(106) 측으로 강제 배출된다. 이를 통해서 먼지에 대한 집진 성능을 향상시킬 수 있고 부유 중인 먼지를 최소화시켜 이후 흡기된 공기로부터 먼지분리 효율성을 높일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

한편, 도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이 본 발명은 스냅유닛(220)을 더 포함하는데,

상기 스냅유닛(220)은 상기 지지체(180)의 좌우 양 외벽에 형성되되 서로 마주보는 방향으로 요입되면서 전후로 개방된 한 쌍의 리세스(221)와, 상기 지지체(180)의 전후 양 외벽에 형성되되 상기 각 리세스(221) 사이사이 영역에 위치하게 되면서 동일 원주 상에 배치되는 한 쌍의 호형(弧形) 답면부(222)와, 상기 테이퍼부(103)의 내벽에 요입되게 형성되는 가이드홈(223)과, 상기 가이드홈(223) 내에서 슬라이딩 되게 배치되는 스냅블록(224)과, 상기 가이드홈(223)의 내부 측벽에 배치되는 지지플레이트(225)와, 상기 스냅블록(224)과 상기 지지플레이트(225) 사이에 배치되는 둘 이상의 탄성스프링(226)으로 이루어진다.

결국 도 17에서와 같이, 상기 지지체(180) 하강 시 상기 지지체(180)의 하단부가 상기 스냅블록(224)을 외측으로 밀어내면서 하강하다가 상기 스냅블록(224)의 단부가 상기 리세스(221)에 삽입됨으로써 상기 지지체(180)가 고정되고, 도 18에서와 같이, 상기 지지체(180)를 90도 회전시키게 되면 상기 리세스(221)로부터 상기 스냅블록(224)의 단부가 빠져나오면서 상기 답면부(222)가 상기 스냅블록(224)을 외측으로 밀어냄으로써 상기 지지체(180)를 잡아당겨 상기 테이퍼부(103)로부터 분리시킬 수 있다.

한편, 도 12에 도시된 바와 같이 본 발명은 차압센서(230)를 더 포함하는데, 상기 차압센서(230)는 상기 내통(110)의 내벽에 장착되며 별도의 제어부(미도시)와 전기적으로 연결되고, 상기 내통(110)의 내부 압력을 측정하여 상기 필터(130)의 교체 여부 즉, 필터링 정도를 제어부에서 판단할 수 있는 정보를 제공하도록 한다.

우선 전술한 바와 같이, 상기 필터청소유닛(150)은 압축공기탱크(151), 노즐관(153) 및 밸브(155)로 구성되는데, 이때 상기 압축공기탱크(151)로부터 상기 노즐관(153)으로 흐르는 압축공기의 유동흐름을 위한 개폐 동작을 담당하는 상기 밸브(155)는 제어부에 의해 제어된다. 이때 상기 밸브(155)는 작업자가 기 설정하여 저장한 작동 정보에 의해 간헐적으로 동작되어 상기 필터(130) 측으로 압축공기를 분사하며, 필요에 따라 상기 밸브(155)의 동작은 상기 차압센서(230)의 측정 정보에 따라 제어부의 제어신호에 의해 기 저장된 동작정보와 상관없이 동작하는 것도 가능하다.

좀 더 상세하게는, 상기 차압센서(230)의 측정을 통해 상기 필터(130)의 필터링 능력이 저하되었다고 판단되면 제어부는 상기 밸브(155)에 제어신호를 입력하여 동작하도록 함으로써, 상기 밸브(155)의 개방 동작에 의해 상기 압축공기탱크(151)에서 공급되는 압축공기가 상기 노즐관(153)을 통해 상기 필터(130) 측으로 토출되어 상기 필터(130)의 외면에 고착될 수 있는 먼지 등을 강제로 분리시킬 수 있다.

한편, 도 23 및 도 24에서와 같이 본 발명의 집진장치가 한 쌍이 구비되되, 각 집진장치가 하나의 공기유입부(140)를 공유하는 구조로도 구현 가능할 것이다. 이러한 구조는 둘 중 하나의 집진장치만을 가동하거나 또는 모두의 집진장치를 가동할 수 있는 등, 공기 중의 먼지량이나 집진시간 등의 여러 조건에 맞게 선택하여 가동할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "집진장치"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

101 : 사이클론통
102 : 원통부
103 : 테이퍼부
104 : 공기유입부
106 : 먼지배출구
108 : 먼지통
110 : 내통
113 : 공기배출부
115 : 덮개
120 : 가이드베인
121 : 슬로프
130 : 필터
140 : 흡입원
150 : 필터청소유닛
151 : 압축공기탱크
153 : 노즐관
155 : 밸브
160 : 바텀내통
161 : 사이공간부
170 : 바텀가이드베인
180 : 지지체
181 : 포스트
182 : 유통홀
190 : 회전체
191 : 대응포스트
192 : 유통공
193 : 스크러버
194 : 레일홈
200 : 로터
210 : 서포트
211 : 서포트바디
212 : 서포트볼
220 : 스냅유닛
221 : 리세스
222 : 답면부
223 : 가이드홈
224 : 스냅블록
225 : 지지플레이트
226 : 탄성스프링
230 : 차압센서

Claims

상부 일측에 접선방향으로 형성된 공기유입부(104)가 형성된 원통부(102)와, 상기 원통부(102)의 하부로부터 직경이 점점 좁아지는 상광하협형태로 형성되며 하단에 먼지배출구(106)가 형성된 테이퍼부(103)를 포함하는 사이클론통(101);
상기 사이클론통(101)의 내부에 설치되며, 상단부는 상기 사이클론통(101)으로부터 상방향으로 돌출되도록 형성되며, 상단부 일측에 공기배출부(113)가 구비된 내통(110);
상기 사이클론통(101)의 내주면과 상기 내통(110)의 외주면을 연결하고, 상기 사이클론통(101)의 중심에 대해 방사상으로 복수개가 형성되며 상기 공기유입부(104)로부터 유입된 공기의 선회력을 상승시키도록 상하로 경사지게 형성된 가이드베인(120);
상기 내통(110)의 내부에 설치되는 적어도 하나의 원통형 필터(130);
상기 내통(110)의 하단부 둘레를 따라 연결되어 하방으로 연장되되 상광하협의 단면 공간을 갖고 상기 사이클론통(101)의 테이퍼부(103) 내벽으로부터 이격되어 사이공간부(161)가 형성되도록 하는 바텀내통(160); 및
상기 바텀내통(160)의 내벽을 따라 연결되고 상기 바텀내통(160)의 중심에 대해 방사상으로 복수개가 형성되며 상기 바텀내통(160)의 하단 입구 측으로부터 유입된 공기의 선회력을 상승시키도록 상하로 경사지게 형성된 바텀가이드베인(170);
으로 이루어져,
먼지를 포함한 공기가 상기 공기유입부(104)를 통해 상기 사이클론통(101)과 상기 내통(110)의 사이공간으로 유입되면서 선회기류가 형성되고, 상기 사이클론통(101)의 하방으로 이동하다가 상기 가이드베인(120)에 의해 선회력이 더욱 강해지면서, 원심력에 의해 공기 속에 포함된 먼지가 1차로 분리되고,
1차 정화된 공기는 상기 바텀내통(160)의 개방된 하부 측 입구를 통해 유동흐름이 역전되면서 상기 1차 정화된 공기에 포함된 먼지가 2차적으로 분리되며,
2차 정화된 공기는 상기 바텀내통(160) 내에서 상방으로 이동하다가 상기 바텀가이드베인(170)에 의해 선회력이 더욱 강해지면서, 원심력에 의해 공기 속에 포함된 먼지가 3차로 분리되고,
3차 정화된 공기는 상기 원통형 필터(130) 외측에서 내측을 거치면서 4차 분리된 후, 상기 공기배출부(113)를 통해 배출되며,
상기 가이드베인(120)의 하단부에는 상기 가이드베인(120) 보다 작은 경사각을 갖는 슬로프(121)가 형성되어 있으며,
상기 테이퍼부(103)의 내부 하단에 장착되고 중심에 상방으로 세워지는 포스트(181)와, 상기 포스트(181)를 중심으로 방사상 배치되는 다수의 상하 관통형 유통홀(182)을 갖는 지지체(180);
상기 지지체(180)의 포스트(181)에 자유 회전케 결합되는 대응포스트(191)와, 상기 대응포스트(191)를 중심으로 방사상 배치되는 다수의 상하 관통형 유통공(192)과, 외벽 둘레를 따라 연결되며 상기 테이퍼부(103)와의 사이공간에 배치되는 모헤어(mohair) 구조의 스크러버(scrubber)(193)를 갖는 회전체(190); 및
상기 회전체(190)의 대응포스트(191) 상단에 구비되는 로터(200);
를 더 포함하여,
유입된 공기에 의해 상기 로터(200)가 회전하면서 이와 함께 상기 회전체(190)가 회전하게 됨으로써, 부유(浮游) 중인 먼지가 상기 먼지배출구(106) 측으로 강제 배출되는 것을 특징으로 하는 집진장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 테이퍼부(103)의 내벽을 따라 등간격으로 설치되는 서포트바디(211)와, 상기 서포트바디(211)의 하부면에 일부가 회전 가능케 은닉되고 나머지 일부가 상기 회전체(190)의 상부면과 접하게 되는 서포트볼(212)을 갖는 서포트(210);
를 더 포함하여,
상기 로터(200)에 의해 회전하는 상기 회전체(190)가 상기 서포트(210)에 의해 안정적으로 지지된 상태에서 회전 동작되는 것을 특징으로 하는 집진장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 지지체(180)의 좌우 양 외벽에 형성되되 서로 마주보는 방향으로 요입되면서 전후로 개방된 한 쌍의 리세스(221)와, 상기 지지체(180)의 전후 양 외벽에 형성되되 상기 각 리세스(221) 사이사이 영역에 위치하게 되면서 동일 원주 상에 배치되는 한 쌍의 호형(弧形) 답면부(222)와, 상기 테이퍼부(103)의 내벽에 요입되게 형성되는 가이드홈(223)과, 상기 가이드홈(223) 내에서 슬라이딩 되게 배치되는 스냅블록(224)과, 상기 가이드홈(223)의 내부 측벽에 배치되는 지지플레이트(225)와, 상기 스냅블록(224)과 상기 지지플레이트(225) 사이에 배치되는 둘 이상의 탄성스프링(226)으로 스냅유닛(220);을 더 포함하여,
상기 지지체(180) 하강 시 상기 지지체(180)의 하단부가 상기 스냅블록(224)을 외측으로 밀어내면서 하강하다가 상기 스냅블록(224)의 단부가 상기 리세스(221)에 삽입됨으로써 상기 지지체(180)가 고정되고, 상기 지지체(180)를 90도 회전시키게 되면 상기 리세스(221)로부터 상기 스냅블록(224)의 단부가 빠져나오면서 상기 답면부(222)가 상기 스냅블록(224)을 외측으로 밀어냄으로써 상기 지지체(180)를 잡아당겨 상기 테이퍼부(103)로부터 분리시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 집진장치.