KR102057619B1 - 분진 적체 방지 백필터 여과집진장치 - Google Patents

분진 적체 방지 백필터 여과집진장치 Download PDF

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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 여과집진장치로서, 분진을 필터링하는 다수의 백필터가 수직방향으로 설치되어 있는 직립통체 상부 케이스; 상기 상부 케이스의 하단에 형성되는 것으로서 상기 백필터에서 떨어지는 분진을 수거하며 하부로 갈수록 면적이 작아지는 하부 케이스; 및 상기 하부 케이스를 관통하여 상기 백필터 여과집진장치 내부로 오염공기를 공급하는 2개 이상의 급기 파이프를 포함하고, 상기 급기 파이프는 상기 하부 케이스의 마주보는 양면에 서로 엇갈리게 설치되고, 상기 급기 파이프 측면에 측면 배출공이 형성되어 있어, 상기 2개 이상의 급기 파이프 사이의 공기 흐름은 상기 하부 케이스 안쪽 둘레를 따라 회전하며 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 1 및 도 2는 기존 백필터 여과집진장치 중 백필터와 탈진장치를 구비한 일명 백하우스라고 불리우는 백필터 여과집진장치로서, 도면들을 참조하여 종래기술을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 장치의 상면도이고 도 2는 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(3) 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(3) 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(3) 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 여과집진장치로서, 분진을 필터링하는 다수의 백필터가 수직방향으로 설치되어 있는 직립통체 상부 케이스; 상기 상부 케이스의 하단에 형성되는 것으로서 상기 백필터에서 떨어지는 분진을 수거하며 하부로 갈수록 면적이 작아지는 하부 케이스; 및 상기 하부 케이스를 관통하여 상기 백필터 여과집진장치 내부로 오염공기를 공급하는 2개 이상의 급기 파이프를 포함하고, 상기 급기 파이프는 상기 하부 케이스의 마주보는 양면에 서로 엇갈리게 설치되고, 상기 급기 파이프 측면에 측면 배출공이 형성되어 있어, 상기 2개 이상의 급기 파이프 사이의 공기 흐름은 상기 하부 케이스 안쪽 둘레를 따라 회전하며 상기 2개 이상의 급기 파이프 사이의 중앙 공간은 분진이 낙하할 수 있는 영역이 형성되는 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 급기 파이프는 상기 급기 파이프 외벽 윗부분에 분진이 적체하지 않도록 하는 상면 슬릿 개구부를 더 포함할 수 있다.
상기 상면 슬릿 개구부는 상기 급기 파이프 단부까지 연장되는 상기 급기 파이프와 나란한 슬릿과 상기 급기 파이프 단부 상면에 이와 수직으로 형성되는 슬릿을 포함하여 T자형으로 형성됨이 바람직하다.
상기 급기 파이프 중 상기 하부 케이스 안쪽에 나와 있는 부분의 길이인 내부 길이가 L이고 상기 급기 파이프의 지름이 D라 할 때 상기 상면 슬릿 개구부 중 상기 급기 파이프와 나란한 슬릿의 길이는 0.5L 내지 0.8L이고 이와 수직으로 형성되는 슬릿의 길이는 0.3D 내지 0.5D일 수 있다.
상기 급기 파이프는 상기 급기 파이프 내벽 바닥에 분진이 적체하지 않도록 하는 하면 슬릿 개구부를 더 포함할 수 있다.
상기 하면 슬릿 개구부는 상기 급기 파이프 중심을 기준으로 10 내지 60도 개구된 부분일 수 있다.
상기 급기 파이프 중 상기 하부 케이스 안쪽에 나와 있는 부분의 길이인 내부 길이가 L이라 할 때 상기 하면 슬릿 개구부의 길이는 0.1L 내지 0.4L일 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 형상일 수 있다. 상기 측면 배출공은 상기 급기 파이프의 단부를 향할수록 직경이 감소하는 여러 개의 원형개구부일 수도 있다.
상기 급기 파이프 중 상기 하부 케이스 안쪽에 나와 있는 부분의 길이인 내부 길이가 L이라 할 때 상기 측면 배출공의 길이는 0.5L 내지 0.8L일 수 있다.
상기 급기 파이프가 관통되는 상기 하부 케이스의 일면 길이가 W라 할 때 상기 2개 이상의 급기 파이프는 상기 하부 케이스의 양측면으로부터 각각 0.07W 내지 0.15W의 거리에 위치할 수 있다.
상기 급기 파이프가 관통되는 상기 하부 케이스의 일면에 수직인 측면의 길이가 S라 할 때 상기 급기 파이프 중 상기 하부 케이스 안쪽에 나와 있는 부분의 길이인 내부 길이는 0.15S 내지 0.25S일 수 있다.
상기 급기 파이프는 상기 하부 케이스의 상하길이의 중간 또는 중간에 근접된 위치에 형성되는 것일 수 있다.
상기 백필터에 누적된 분진을 털어내기 위한 퍼징 장치를 더 포함할 수 있다.
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 것일 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 발명에서는, 급기 파이프 2개를 엇갈리게 설치하여 사이클론과 같은 효과를 낼 수 있다. 분진이 벽면을 쓸면서 회수될 뿐만 아니라 중앙 공간에 낙하 영역을 만들어 준다. 좁은 면적을 가진 백필터에서 분진 회수가 효과적으로 개선될 수 있다.
본 발명에 따르면, 측면으로는 강한 유속이 발생되고, 벽면을 쓸어주어 측면 벽에 분진 적체를 방지하게 된다. 또한 무거운 입자는 사이클론처럼 벽면을 타고 하강하게 되고, 가벼운 입자는 상승했다가 분진 퍼징시 중앙 공간의 낙하 영역으로 하강하게 된다.
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 1 및 도 2는 기존 사각형 형태의 백필터 여과집진장치의 구성도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV' 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프에 의한 공기 분사를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치에 포함될 수 있는 급기 파이프의 상면도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ' 단면도이다.
도 8은 도 6에 도시한 급기 파이프의 측면도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치에 포함될 수 있는 급기 파이프의 설치 위치를 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 평면부 유동해석 그림이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 입체 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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 사시도이고, 도 4는 도 3의 IV-IV' 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3 및 도 4를 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)를 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 것이며, 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 금속 파이프, 플라스틱 파이프, 적어도 표면 일부에 금속 층을 갖는 플라스틱 파이프 등으로 구성할 수 있다. 급기 파이프(140)가 하부 케이스(130)에 설치되는 대신, 상부 케이스(120)에 설치되는 변형예도 가능하다.
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 1 및 도 2를 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) 또는 회수 스크류(screw)일 수 있다.
특히 백필터 여과집진장치(100)에서, 급기 파이프(140)는 2개 이상의 급기 파이프(140)가 하부 케이스(130)의 마주보는 양면에 서로 엇갈리게 설치된다. 본 실시예에서는 2개의 급기 파이프(140)가 설치되는 경우를 예로 들었지만 급기 파이프의 개수는 3개 이상이 될 수도 있다.
급기 파이프(140)는 일측 단부가 막힌 원통형일 수 있다. 급기 파이프(140) 측면에는 측면 배출공(150)이 형성되어 있다. 측면 배출공(150)은 공기 분사가 상부 케이스(120)나 하부 케이스(130)의 측면 내벽, 즉 장치 내벽을 향하도록 한다.
급기 파이프(140)의 막힌 단부에는 오염공기가 분사되는 단부 배출공(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 단부 배출공은 슬롯 형상일 수 있으며, 단부 배출공의 개수에는 제한이 없다. 슬롯은 어느 정도 폭이 있는 구멍이나 틈새를 가리킨다. 단부 배출공은 유동 방향으로도 공기가 분사하여 분진을 제거시키는 역할을 할 수 있다. 이러한 단부 배출공은 유동 방향으로도 공기가 분사하여 분진을 제거시키는 역할을 할 수 있도록 하는 조건을 만족하는 것이면 형상이나 개수에 제한은 없다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 급기 파이프에 의한 공기 분사를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5를 참조하면, 급기 파이프(140)는 하부 케이스(130)에서 서로 마주 보는 면에 하나씩 설치되고 급기 방향이 서로 반대라고 할 수 있다.
급기 파이프(140) 하나는 하부 케이스(130)의 일면(130a)을 관통하도록 설치되고 다른 급기 파이프(140)는 상기 하부 케이스(130)의 일면(130a)과 마주보는 면(130c)을 관통하도록 설치된다. 그리고 급기 파이프(140)끼리는 하나의 축을 공유하여 그 축을 따라 서로 마주보는 형상이 아니라 서로 어긋나게 되어 있다. 일면(130a)을 관통하는 급기 파이프(140)의 급기 방향이 도면 우측에서 좌측 방향이라고 하면, 다른 일면(130c)을 관통하는 급기 파이프(140)의 급기 방향은 도면 좌측에서 우측 방향이므로 장치 내부에서 보면 급기 방향이 서로 반대이다.
도 5를 참조하면, 급기 파이프(140)에 의한 공기 분사는 앞서 설명한 바와 같이 장치 측면 벽으로 향한다(실선 화살표). 이와 같은 구성에 따라, 장치 벽면으로만 공기가 분사되고 2개 이상의 급기 파이프(140) 사이 중앙 공간(A)에는 분사되지 않는다.
상세히 표시한 바와 같이, 직선 화살표로 표시한 방향으로 공기 분사가 된 후 장치 벽면에 부딪히면 곡선 화살표로 표시한 바와 같은 회전 유동이 발생하여, 2 2개 이상의 급기 파이프(140) 사이의 공기 흐름은 상기 하부 케이스(130) 안쪽 둘레를 따라 회전하게 되고, 2개 이상의 급기 파이프(140) 사이의 중앙 공간(A)은 분진이 낙하할 수 있는 영역이 형성되는 것이다.
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.
특히, 급기 파이프(140) 2개를 엇갈리게 설치하여 사이클론과 같은 효과를 낼 수 있다. 분진이 벽면을 쓸면서 회수될 뿐만 아니라 중앙 공간(A)에 낙하 영역을 만들어 준다. 좁은 면적을 가진 백필터에서 분진 회수가 효과적으로 개선될 수 있다.
측면으로는 강한 유속이 발생되고, 벽면을 쓸어주어 측면 벽에 분진 적체를 방지하게 된다. 또한 무거운 입자는 사이클론처럼 벽면을 타고 하강하게 되고, 가벼운 입자는 상승했다가 분진 퍼징시 중앙 공간(A)의 낙하 영역으로 하강하게 된다.
본 발명은 압축 공기가 아닌 저속 영역의 공기로도 분진 제거가 가능하다. 급기 파이프(140) 측면과 하방에 강한 공기 분사로 백필터 여과집진장치(100) 측면 벽을 청소해 줄 수 있다. 기존에 비해 다양한 방향으로 공기가 분사되고 무거운 분진은 측면 벽을 따라 낙하한다. 비교적 가벼운 분진은 상승했다가 백필터(110) 퍼징시 질소 공기가 분사할 때 중앙 공간(A)으로 낙하하게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치에 포함될 수 있는 급기 파이프의 상면도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ' 단면도, 도 8은 도 6에 도시한 급기 파이프의 측면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 급기 파이프(140)는 급기 파이프(140) 외벽 윗부분에 분진이 적체하지 않도록 하는 상면 슬릿 개구부(154)를 더 포함할 수 있다. 상면 슬릿 개구부(154)는 분진이 적체될 위치를 제거하는 개념으로서 모양은 좁고 가느다란 슬릿으로 형성함이 바람직하다.
상면 슬릿 개구부(154)는 상기 급기 파이프(140) 단부까지 연장되는 상기 급기 파이프(140)와 나란한 슬릿(154a)과 상기 급기 파이프(140) 단부 상면에 이와 수직으로 형성되는 슬릿(154b)을 포함하여 T자형으로 형성됨이 바람직하다.
상기 급기 파이프(140) 중 상기 하부 케이스(130) 안쪽에 나와 있는 부분의 길이인 내부 길이가 L이고 상기 급기 파이프(140)의 지름이 D라 할 때 상기 상면 슬릿 개구부(154) 중 상기 급기 파이프(140)와 나란한 슬릿(154a)의 길이(l1)는 0.5L 내지 0.8L이고 이와 수직으로 형성되는 슬릿(154b)의 길이(l2)는 0.3D 내지 0.5D일 수 있다. 슬릿(154a)의 길이(l1)가 0.5L보다 작으면 급기 파이프(140) 윗면에 분진이 적체할 위험이 있고 0.8L보다 커도 효과상 차이가 없으므로 굳이 0.8L보다 크게 할 이유가 없다. 슬릿(154b)의 길이(l2)가 0.3D보다 작으면 급기 파이프(140) 윗면에 분진이 적체할 위험이 있고 0.5D 보다 커도 효과상 차이가 없으므로 굳이 0.5D 보다 크게 할 이유가 없다.
상면 슬릿 개구부(154)는 급기 파이프(140) 외벽 윗부분에 분진이 적체하지 않도록 함으로써, 분진 적체로 인해 화재 등의 사고가 발생할 위험을 낮추어 주는 효과가 있다.
상기 급기 파이프(140)는 상기 급기 파이프(140) 내벽 바닥에 분진이 적체하지 않도록 하는 하면 슬릿 개구부(156)를 더 포함할 수 있다.
상기 하면 슬릿 개구부(156)는 상기 급기 파이프 중심(C)을 기준으로 θ의 각도만큼 개구된 것일 수 있다. 바람직하게, θ는 10 내지 60도일 수 있다. 따라서, 하면 슬릿 개구부(156)는 급기 파이프 하면에 10 내지 60도 개구된 부분일 수 있다. θ가 10도보다 작으면 개구되는 부분의 면적이 충분하지 못해 하부 분진 적체 방지 효과가 미미할 수 있고, θ가 60도보다 크면 측면으로 분사되는 양보다 하면 슬릿 개구부(156)를 통해 빠져나가는 양의 비율이 높아져 바람직하지 않다. 이러한 각도(θ) 조건은 장치 내 유동해석 결과를 고려한 것으로 단순한 설계 변경사항은 아니다.
하면 슬릿 개구부(156)의 길이(l3)는 0.1L 내지 0.4L일 수 있다. 하면 슬릿 개구부(156)의 길이(l3)는 상면 슬릿 개구부(154) 중 상기 급기 파이프(140)와 나란한 슬릿(154a)의 길이(l1)의 1/3 내지 1/2 수준으로 형성할 수도 있다. 하면 슬릿 개구부(156)의 길이(l3)가 0.1L보다 작으면 급기 파이프(140) 바닥면에 분진이 적체할 위험이 있고 0.4L보다 커도 효과상 차이가 없으므로 굳이 0.4L보다 크게 할 이유가 없다.
측면 배출공(150)은 상기 급기 파이프(140)의 단부까지 크기가 일정하게 형성되는 슬릿 형상이다. 급기 파이프(140)의 단부가 막혀 있고 유일하게 측면 배출공(150)을 통하여 오염공기가 분사되는 경우도 가능하고, 급기 파이프(140)의 단부가 전면 개방되어 있는 경우도 가능하다. 급기 파이프(140)의 단부가 막혀 있고 단부 배출공이 형성되어 있는 경우도 가능하다. 측면 배출공(150)은 급기 파이프(140)의 단부까지 이어지도록 형성될 수도 있고 단부 전에 마감되도록 형성될 수도 있다.
측면 배출공(150)의 길이(l4)는 0.5L 내지 0.8L일 수 있다. 측면 배출공(150)의 길이(l4)는 상면 슬릿 개구부(154) 중 상기 급기 파이프(140)와 나란한 슬릿(154a)의 길이(l1)와 동일한 수준으로 형성할 수도 있다. 측면 배출공(150)의 길이(l4)가 0.5L보다 작으면 분사 유량이 충분하지 않을 수 있고 0.8L보다 크면 원하는 정도의 사이클론 속도를 내기 어렵다.
도 9 내지 도 11은 급기 파이프의 설치 위치를 설명하기 위한 도면들이다.
먼저 도 9를 참조하여, 급기 파이프(140)가 관통되는 상기 하부 케이스(130)의 일면(130a, 130c) 길이가 W이라 할 때 상기 급기 파이프(140)는 상기 하부 케이스(130)의 양측면(130b, 130d)으로부터 각각 0.07W 내지 0.15W의 거리(W1)에 위치하는 것이 바람직하다. 이러한 거리(W1) 조건은 장치 내 유동해석 결과를 고려한 것으로 단순한 설계 변경사항은 아니다.
도 10은 W1이 위 범위보다 작은 경우를 보여준다.
W1이 너무 작으면 측면 벽을 맞고 반사된 분진이 급기 파이프(140)로 역류될 가능성이 있고, 급기 파이프(140)가 향하고 있는 벽면 모서리에 분진 적체 영역(B)이 발생하게 된다.
도 11은 W1이 위 범위보다 큰 경우를 보여준다. W1이 너무 크면 분사를 맞는 측면 벽 면적이 작아져서 본 발명의 실효성이 떨어지게 되고, 분사되는 공기가 닿지 않는 벽면이 증가하게 되므로 적절하지 않다. 그리고 급기 파이프(140)가 관통하는 면 바로 측면 부분에 분진 적체 영역(B)이 발생하게 된다.
다시 도 9를 참조하여, 급기 파이프(140)가 관통되는 상기 하부 케이스(130)의 일면(130a, 130c)에 수직인 측면(130b, 130d)의 길이가 S라 할 때 상기 급기 파이프(140) 중 상기 하부 케이스(130) 안쪽에 나와 있는 부분의 길이인 내부 길이(L)는 0.15S 내지 0.25S일 수 있다.
내부 길이(L)이 너무 작으면 급기 파이프(140)에서 분사하는 공기 유속이 급격히 증가하여 내부 분진 낙하에 방해가 될 수 있다. 내부 길이(L)이 위 범위보다 크면 급기 파이프(140)가 낙하 영역을 감소시키므로 좋지 않은 디자인이 될 수 있다.
본 실시예에서 급기 파이프(140)에 측면 배출공(150)이 하나씩 형성되는 예를 들었지만, 측면 배출공은 수평면에 대하여 상하 대칭으로 형성될 수 있다. 즉, 수평면을 기준으로 상하 두 곳에 형성된 것일 수 있다.
한편 측면 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.
이하 본 발명 유동해석 결과를 통해 본 발명의 탁월한 분진 적체 방지 효과를 설명하기로 한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 평면부 유동해석 그림이고, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 백필터 여과집진장치의 입체 유동해석 그림이다.
먼저 도 15를 참조하면, 2개의 급기 파이프(140)가 서로 마주보는 면에 엇갈리게 위치하여 측면 벽으로 급기를 분사하면, 급기 파이프(140) 단부에서 유속이 제일 강하고(붉은색-노란색 고속 영역) 분진을 포함하는 공기가 측면 벽을 맞고 반사되어 나오면서 또 강한 유속을 보인다(노란색-연두색 중속 영역). 이 공기 흐름은 화살표 표시한 바와 같이 측면 벽을 쓸어주며 유동하므로 측면 벽에 분진이 적체되는 것을 방지할 수 있다. 장치 가운데 부분은 유속이 다른 곳보다 작으므로 낙하 영역이 될 수 있다(파란색 저속 영역).
이와 같이, 장치 내 특별히 공기 편중 영역이 발생하지 않고, 내부 벽면 분진 퇴적을 방지할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 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(140) 사이 중앙부에 유속이 낮아 분진이 벽면과 접촉하지 않고 하부 분진 배출 장치 쪽으로 낙하하게 되는 영역의 존재가 유동해석으로 입증이 된다. 이와 같이 본 발명에 따르면, 분진을 제거시키면서 분진들을 중앙으로 모이게 하여 회수함으로써 분진 적체를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 16은 장치 상하 방향으로의 유동도 보여준다. 도 16을 참조하면, 붉은 화살표로 표시된 바와 같이, 장치 측면으로는 강한 유속이 발생되고, 벽면을 쓸어주어 측면 벽에 분진 적체를 방지하게 된다. 또한 무거운 입자는 사이클론처럼 벽면을 타고 하강하게 되고, 가벼운 입자는 상승했다가 분진 퍼징시 중앙 공간의 낙하 영역으로 하강하게 된다.
본 발명은 백필터 여과집진장치 내부 벽면 청소는 물론 분진 낙하에 도움이 된다. 비교적 무거운 분진은 측면에서 크게 회전 유동을 하면서 낙하하고, 공기는 백필터 쪽에서 흡입(suction)되며, 비교적 가벼운 분진은 백필터 퍼징시 고압의 질소 가스 분사에 의해 중앙 공간으로 낙하하게 된다. 본 발명에 따르면, 좁은 면적을 가진 백필터 여과집진장치에서도 분진 회수가 효과적으로 이루어질 수 있다.
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, 140', 140": 급기 파이프
150, 150', 150” : 측면 배출공
154 : 상면 슬릿 개구부
156 : 하면 슬릿 개구부
160 : 상부 출구
170 : 퍼징 장치
180 : 분진 배출 장치

Claims (16)

  1. 공급되는 오염공기로부터 분진 등을 포집한 후 외부로 배출하는 백필터를 이용하는 백필터 여과집진장치에 있어서,
    분진을 필터링하는 다수의 백필터가 수직방향으로 설치되어 있는 직립통체 상부 케이스;
    상기 상부 케이스의 하단에 형성되는 것으로서 상기 백필터에서 떨어지는 분진을 수거하며 하부로 갈수록 면적이 작아지는 하부 케이스; 및
    상기 하부 케이스를 관통하여 상기 백필터 여과집진장치 내부로 오염공기를 공급하는 2개 이상의 급기 파이프를 포함하고,
    상기 급기 파이프는 상기 하부 케이스의 마주보는 양면에 서로 엇갈리게 설치되고, 상기 급기 파이프 측면에 측면 배출공이 형성되어 있어, 상기 2개 이상의 급기 파이프 사이의 공기 흐름은 상기 하부 케이스 안쪽 둘레를 따라 회전하며 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 급기 파이프 외벽 윗부분에 분진이 적체하지 않도록 하는 상면 슬릿 개구부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 상면 슬릿 개구부는 상기 급기 파이프 단부까지 연장되는 상기 급기 파이프와 나란한 슬릿과 상기 급기 파이프 단부 상면에 이와 수직으로 형성되는 슬릿을 포함하여 T자형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 급기 파이프 중 상기 하부 케이스 안쪽에 나와 있는 부분의 길이인 내부 길이가 L이고 상기 급기 파이프의 지름이 D라 할 때 상기 상면 슬릿 개구부 중 상기 급기 파이프와 나란한 슬릿의 길이는 0.5L 내지 0.8L이고 이와 수직으로 형성되는 슬릿의 길이는 0.3D 내지 0.5D인 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 급기 파이프는 상기 급기 파이프 내벽 바닥에 분진이 적체하지 않도록 하는 하면 슬릿 개구부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 하면 슬릿 개구부는 상기 급기 파이프 중심을 기준으로 10 내지 60도 개구된 부분인 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 급기 파이프 중 상기 하부 케이스 안쪽에 나와 있는 부분의 길이인 내부 길이가 L이라 할 때 상기 하면 슬릿 개구부의 길이는 0.1L 내지 0.4L인 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 측면 배출공은 상기 급기 파이프의 단부까지 크기가 일정하게 형성되는 슬릿 형상인 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 측면 배출공은 상기 급기 파이프의 단부를 향할수록 폭이 좁아지는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 측면 배출공은 상기 급기 파이프의 단부를 향할수록 직경이 감소하는 여러 개의 원형개구부인 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 급기 파이프 중 상기 하부 케이스 안쪽에 나와 있는 부분의 길이인 내부 길이가 L이라 할 때 상기 측면 배출공의 길이는 0.5L 내지 0.8L인 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 급기 파이프가 관통되는 상기 하부 케이스의 일면 길이가 W라 할 때 상기 2개 이상의 급기 파이프는 상기 하부 케이스의 양측면으로부터 각각 0.07W 내지 0.15W의 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 급기 파이프가 관통되는 상기 하부 케이스의 일면 에 수직인 측면의 길이가 S라 할 때 상기 급기 파이프 중 상기 하부 케이스 안쪽에 나와 있는 부분의 길이인 내부 길이는 0.15S 내지 0.25S인 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 급기 파이프는 상기 하부 케이스의 상하길이의 중간 또는 중간에 근접된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 백필터에 누적된 분진을 털어내기 위한 퍼징 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백필터 여과집진장치.
  16. 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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