KR102101290B1 - 기-액 접촉 효율을 극대화하기 위한 액체 분무디스크 - Google Patents

기-액 접촉 효율을 극대화하기 위한 액체 분무디스크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기체나 기체에 포함된 입자상의 물질과 액체와 액체를 포함하는 형태의 기-액 접촉 효율을 높이기 위한 원형 디스크 분무 장치이다. 원형 디스크 내부에 다양한 크기와 재질의 메쉬가 삽입되거나 고정되고 디스크 상부로부터 유입된 액체나 액체를 포함한 형태가 회전력에 의해 디스크 외부로 메쉬를 통해 빠져나가며 액체가 균일하고 미세화되게 하기 위한 장치이다.

Description

기-액 접촉 효율을 극대화하기 위한 액체 분무디스크 {Liquid Spraying Disc for maximizing liquid-gas contact}
본 발명은 회전형 원형 디스크에 메쉬를 삽입 또는 고정하여 액체나 액체를 포함한 형태(예: 슬러리 등)를 회전력에 의해 분무하여 기체나 기체에 포함된 입자상 물질과 기-액 접촉을 극대화 하는 장치에 관한 것이다.
다양한 기체나 기체 속에 포함되어 있는 입자상 물질을 제거하는 방법으로 액체나 액체를 포함한 형태를 접촉시켜 제거하는 기술들이 전범위적으로 많이 사용되고 있다. 예를 들어 산업용으로 많이 사용되는 스크러버(Scrubber)는 흡수제를 분무하여 유해가스 내 포함되어 있는 다양한 성분의 물질들을 제거하는 대표적인 장치이다. 반대로 원심분무기(Rotary atomizer)는 액체나 액체를 포함한 형태를 원심 디스크를 통해 분무하여 고온의 기체와 접촉시켜 액체를 건조시키거나 기체에 포함된 유해물질 등을 처리하는 장치이다.
한국 등록특허 제 10-1108068 B1 호
본 발명은 기체에 액체나 액체를 포함하는 형태를 균일하고 미세하게 분무하여 기-액 접촉효율을 높이기 위한 원형의 디스크에 관한 것으로써, 상기 선행 기술의 문제점을 해결하고 효율을 높이는 것에 있다. 상기 선행기술은 원심분무기(Rotary atomizer)에 관한 것으로 원형의 디스크 내부로 유입된 약액을 회전력에 의해 회전 디스크 측면에 분사공으로 미립화 시켜 분사하는 장치이다. 상기 선행기술의 경우 미립화된 액적을 분무하기 위해 분사공의 크기가 매우 작으며, 또한 이를 통해 액적을 분무하기 위해 고속회전이 필요하다. 따라서 이로 인해 고용량의 모터가 필요하며 에너지 소모가 크고 고속회전에 따른 베어링 기술 등이 필요한 문제점이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중심홀(50)을 갖는 원형의 판 형상을 갖는 하부플레이트, 상기 하부플레이트 외주면을 따라 배치되는 홀(21)을 포함하는 배출벽, 상기 하부플레이트 상에 위치하며 배출벽을 따라 배치되는 벽체 및 상기 배출벽 일측면을 덮고, 상기 하부플레이트와 결합되는 상부플레이트를 포함하는 분무디스크에 관한 것이다.
또한, 상기 상부플레이트는 액체 및 기체 중 어느 하나 이상이 유입될 수 있도록 1개 이상의 인입홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부플레이트 상에 위치하며, 상기 배출벽 및 상기 벽체 사이에 원주면을 따라 거치되는 유체통과판을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유체통과판은 사각형, 삼각형, 오각형, 육각형 및 원형 중 어느 하나 이상의 공극 형태를 포함하는 메쉬망일 수 있다.
또한, 상기 배출벽에 배치된 홀은 원형 또는 3개 이상의 각을 갖는 다각형 중 어느 하나 이상의 형태를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부플레이트 및 상기 하부플레이트는 결합을 위해 일측면에 복수의 나사홀이 포함되어 있을 수 있다.
또한, 상기 분무디스크 중심홀을 관통하는 형태로 포함되는 회전축, 상기 회전축을 분무디스크와 고정시키기 위한 고정수단;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부플레이트는 상기 상부플레이트와 결합을 위해 결합수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 인입홀과 연결되는 펌프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인입홀과 상기 펌프의 연결은 파이프, 튜브 및 주름관 중 어느 하나 이상을 이용할 수 있다.
또한 본 발명은 원형 디스크에 별도의 분사공을 두지 않고 원형 디스크 측면의 격자형태의 유체통과판 (금속, 플라스틱, 천 재질의 메쉬망 등)를 설치하고 디스크 내부로 유입된 액체를 회전력에 의해 디스크 측면 전체에서 분사하고 분사되는 액적은 유체통과판의 격자구멍에 의해 미립화시키는 원형 분무 디스크이다. 따라서 상기 선행기술 보다 적은 회전수로도 액적을 미립화할 수 있으며 분사공이 없어 측면이 넓게 개방된 형태기 때문에 디스크 자체의 경량화가 가능하여 제조비용이나 디스크를 회전시키는 데 필요한 에너지를 감소시킬 수 있다. 상기 발명을 위해 유체통과판을 디스크 바깥쪽에 설치하는 경우 회전디스크와 유체통과판을 부착시키기가 어려우며 원심력이 디스크의 바깥쪽(접선방향)으로 작용하기 때문에 지속적으로 힘을 받아 탈락할 수 있다. 따라서 디스크 내부의 별도의 지지해주는 공간을 두거나 유체통과판을 내부에서 고정해 둠으로써 유체통과판의 탈락을 방지해야한다. 이 장치를 토대로 산업용 가스 처리 장치나 분무 건조기, 작업장 내 분진 제거기, 가정, 산업용 공기정화장치와 같은 곳에 적용하여 기체나 기체에 포함된 입자상 물질을 제거하거나 액체를 건조시키는데 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 기체와 액체의 기-액 접촉을 활용하는 다양한 곳에서 활용될 수 있다. 일반적으로 사용하고 있는 노즐의 경우 액체를 미세화 하여 분무하기 위해 고압이 필요하여 에너지 소모가 높고 넓은 지역에 분무하기 위해서는 다수의 노즐이 필요하지만, 본 발명의 장치는 유체통과판을 통해 액체를 미세화하기 때문에 에너지 소모가 적으면서도 미세한 액적을 얻을 수 있으며 디스크를 한개 또는 여러 개를 배치하여 적은 수로도 비교적 넓은 지역을 처리할 수 있다. 특히 분무건조기의 경우 액체를 미세화하기 위해 높은 출력의 모터를 사용하여 높은 에너지가 소모되는 문제점이 있으나 본 발명의 장치는 낮은 출력에서도 동일하게 미세화시키는 효과를 낼 수 있다. 또한 용도나 상황에 맞게 모터의 회전수와 유체통과판의 공극크기를 조절하여 원하는 크기의 액적을 얻을 수 있다.
도 1은 분무디스크의 사시도이다.
도 2는 분무디스크의 하부플레이트를 나타낸 것이다.
도 3은 분무디스크의 하부플레이트 및 배출벽을 나타낸 것이다.
도 4는 분무디스크의 하부플레이트, 배출벽, 유체통과판, 상부플레이트 및 결합수단을 나타낸 것이다.
도 5는 분무디스크에 유입된 기체 또는 액체가 분무되는 원리를 나타낸 것이다.
도 1에서 도 5를 참고하여, 분무 디스크에 대해 설명한다.
디스크는 상부, 하부, 유체통과판으로 구성되어 있다. 도 1은 디스크 상부 덮개에 관한 것으로 디스크 내부로 액체가 유입되는 구멍을 가지는 도넛형태로 구성되어 있으며 하부와 연결하기 위한 나사 구멍을 가지고 있다. 도 2는 디스크 하부로 도 1의 상부 덮개와 연결하기 위한 나사구멍과 유체통과판을 삽입하거나 고정하기 위한 벽체, 회전축을 삽입 및 고정하기 위한 중심부에 원통기둥의 일체형으로 되어 있다. 또한 측면은 디스크 전체구조를 지탱해주면서 유입된 액체가 측면으로 빠져 나갈 수 있는 구멍이 뚫려 있는 형태로 되어 있다. 도 3은 디스크에 삽입되거나 고정되는 유체통과판에 관한 것으로 원하는 재질과 공극의 크기를 가지는 메쉬를 도 2의 하부에 삽입하거나 고정할 수 있도록 원통형으로 만들 수 있다. 도 4는 도 1에서 도 3을 결합하는 도면에 관한 것으로 도 2의 원형 디스크 하부 플에이트 상 배출벽과 벽체 사이에 메쉬망 삽입하거나 고정하고 도 1의 상부 덮개와 나사를 이용해 결합하도록 되어 있다. 도 5는 도 4에서 결합된 디스크의 상부로 액체가 유입되고 원형 디스크의 유체통과판을 통과하면서 빠져나가며 균일하고 미세화된 액적을 만드는 원리를 보여준다.
본 발명인 분무 디스크는 중심홀을 갖는 원형의 판 형상을 갖는 하부플레이트, 상기 하부플레이트 외주면을 따라 배치되는 홀을 포함하는 배출벽, 상기 하부플레이트 상에 위치하며 배출벽을 따라 배치되는 벽체 및 상기 배출벽 일측면을 덮고, 상기 하부플레이트와 결합되는 상부플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부플레이트 상에 위치하며 중심으로부터 상기 배출벽 쪽으로 배치되어 있는 복수의 가이드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부플레이트는 액체 및 기체 중 어느 하나 이상이 유입될 수 있도록 1개 이상의 인입홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부플레이트 상에 위치하며, 상기 배출벽 및 상기 벽체 사이에 원주면을 따라 거치되는 유체통과판을 포함할 수 있다.
상기 유체통과판은 사각형, 삼각형, 오각형, 육각형 및 원형 중 어느 하나 이상의 공극 형태를 포함하는 메쉬망일 수 있다.
또한 상기 메쉬망은 금속, 플라스틱, 천 재질일 수 있고, 제조방법에 따라 평직, 능직, 평첩직, 능첩직일 수 있다.
또한, 상기 메쉬망은 외부가 코팅될 수 있으며, 상기 메쉬망은 상용화되어 있는 제품을 사용함으로써, 상황에 따라 다양한 공극크기의 메쉬망을 선택적으로 이용하여 액적의 크기를 조절할 수 있다.
또한, 상기 배출벽에 배치된 홀은 원형 또는 3개 이상의 각을 갖는 다각형 중 어느 하나 이상의 형태를 갖을 수 있다.
또한, 상기 상부플레이트 및 상기 하부플레이트는 결합을 위해 일측면에 복수의 나사홀이 포함되어 있을 수 있다.
또한, 상기 거치하기 위한 홈은 유체통과판이 흔들리지 않고 거치 될 수 있도록 유체통과판의 일측면에 따라 상기 배출벽 및 상기 벽체 사이 간격을 조절하여 제조할 수 있다.
또한, 상기 유체통과판을 거치하기 위해 하부플레이트와 결합될 수 있다.
또한, 상기 유체통과판 및 하부플레이트의 결합을 위해 못 또는 나사를 이용할 수 있다.
또한, 상기 분무디스크 중심홀을 관통하는 형태로 포함되는 회전축, 상기 회전축을 분무디스크와 고정시키기 위한 고정수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정수단은 볼트형태의 축 고정자를 이용할 수 있다.
또한, 상기 하부플레이트는 상기 상부플레이트와 결합을 위해 결합수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 결합수단은 나사, 못 및 요철결합구조 중 어느 하나 이상으로 이용될 수 있다.
또한, 상기 인입홀과 연결되는 펌프를 포함할 수 있다.
상기 펌프는 통해 분무디스크로 기체 또는 액체를 주입하는데 목적이 있으며, 상기 목적을 달성하기 위해서 형태 및 크기에 제한되지 앉을 수 있다.
또한, 상기 인입홀과 상기 펌프의 연결은 파이프, 튜브 및 주름관 중 어느 하나 이상을 이용할 수 있으며, 상기 펌프를 통해 주입되는 기체 또는 액체에 의해 변형되지 않는 재질이라면 어느 것이라도 사용할 수 있다.
1: 분무디스크
10: 하부플레이트
11: 벽체
20: 배출벽
21: 홀
30: 상부플레이트
31: 인입홀
32: 나사홀
40: 유체통과판
50: 중심홀
60: 회전축

Claims (10)

  1. 분무 디스크(1)에 있어서,
    중심홀(50)을 갖는 원형의 판 형상을 갖는 하부플레이트(10);
    상기 하부플레이트 외주면을 따라 배치되는 홀(21)을 포함하는 배출벽(20);
    상기 하부플레이트 상에 위치하며 배출벽을 따라 배치되는 벽체(11);
    상기 하부플레이트(10) 상에 위치하며, 하부플레이트 상에 위치하며 중심으로부터 상기 배출벽쪽으로 배치되어 있는 복수의 가이드; 및
    상기 배출벽(20) 및 상기 벽체(11) 사이에 원주면을 따라 거치되며, 사각형, 삼각형, 오각형, 육각형 및 원형 중 어느 하나 이상의 공극 형태 및 다양한 공극크기의 메쉬망을 선택적으로 이용 가능한 유체통과판(40)을 포함하고,
    상기 배출벽 일측면을 덮고, 상기 하부플레이트와 결합되는 상부플레이트
    (30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 분무디스크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상부플레이트(30)는 액체 및 기체 중 어느 하나 이상이 유입될 수 있도록 1개 이상의 인입홀(31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무디스크.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 배출벽(20)에 배치된 홀(21)은 원형 또는 3개 이상의 각을 갖는 다각형 중 어느 하나 이상의 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 분무디스크.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 상부플레이트(30) 및 상기 하부플레이트(10)는 결합을 위해 일측면에 복수의 나사홀(32)이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 분무디스크.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 분무디스크 중심홀(50)을 관통하는 형태로 포함되는 회전축(60);
    상기 회전축을 분무디스크와 고정시키기 위한 고정수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무디스크.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 하부플레이트는 상기 상부플레이트와 결합을 위해 결합수단(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무디스크.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 인입홀과 연결되는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 분무디스크.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 인입홀과 상기 펌프의 연결은 파이프, 튜브 및 주름관 중 어느 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 하는 분무디스크.

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