KR102665414B1 - 포집 성능이 향상된 먼지 포집기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포집 성능이 향상된 먼지 포집기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상광하협의 형태를 가지며, 상부와 하부가 개방된 챔버와; 상기 챔버의 일측에 형성되는 먼지 주입부와; 상기 챔버의 다른 일측에 형성되는 액적 주입부와; 상기 챔버의 상부에 설치되며, 필터가 마련되고, 모터에 의하여 챔버 내 공기를 흡입하는 흡입부; 및 상기 챔버의 하부에 마련되어, 상기 챔버의 측벽을 따라서 흐르는 함습된 먼지를 회수하기 위한 먼지 회수부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포집 성능이 향상된 먼지 포집기를 제공한다.

Description

포집 성능이 향상된 먼지 포집기{Dust scavenger enhanced of scavenging capability}
본 발명은 포집 성능이 향상된 먼지 포집기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 먼지를 포집하기 위한 사이클론 방식의 포집기에서 일측으로 먼지가 포함된 공기를 주입함과 동시에 타측으로 미세액적을 분무하면서, 포집기 챔버 내벽에 미치는 압력에 따라서 먼지가 포함된 공기 주입 압력을 조절하도록 하는 먼지 포집기를 제공한다.
대기 중이나 특정한 환경하에 존재하는 미세입자들을 제어하는 기술들은 각종 과학기술 분야에서 광범위하게 응용되고 있으며, 산업적으로도 중요한 위치를 차지하고 있다. 특히 대기 중에 존재하는 미세입자들은 대기오염 물질로서 시계를 저하시키고, 인체에 치명적인 영향을 줄 수 있기 때문에 이를 제거하기 위한 기술들이 지속적으로 개발되고 있다. 미세입자 제거 기술에는 먼지를 전기적으로 대전시키거나, 인위적인 응집을 통해 일정한 크기의 입자로 변환시키는 기술, 입자의 거동을 인위적으로 제어·분리하는 기술 등이 있다. 이는 기존의 대기오염 방지 기술과 더불어 최근 관심이 집중되고 있는 먼지 제거 장치의 기본 메커니즘으로 활용되고 있다. 즉, 대기 중의 미세입자 제거 기술은 인위적으로 외력을 가하거나, 공기의 흐름 가운데 장애물을 설치하여 미세입자를 분리해내는 원리를 기본적으로 이용하고 있다.
이 중, 물에 의해 분진을 세정 · 분리하는 방식으로 관련 장치로는 세정탑, 분무조, 스크레이퍼 등이 있으며, 친수성 분진 및 퓸(fume) 외에 미스트나 가용성 가스, 증기 등을 제거할 수 있다. 액적(液滴), 액막, 기포 등을 통해 미립자를 분리 · 포집하며, 관성력, 확산력, 응집력, 중력 등이 이용된다. 관성력과 중력 등은 입경이 클수록 커지고, 확산력과 응집력은 입경이 작을수록 집진효율이 뛰어나다. 하지만 습식 집진장치는 세정액의 처리 및 세정액에 의한 장치 부식의 우려가 있다는 단점이 존재한다.
원심력 집진은 먼지를 함유한 공기를 원통 내에서 회전시켜, 그 원심력으로 먼지를 외측으로 분리시켜 집진하는 원리를 이용한다. 일반적으로 처리 풍량은 지름의 제곱에 비례하여 증가하며, 지름이 커질수록 집진 가능한 한계입자의 크기도 커진다. 따라서 미립자를 포집하기 위해서는 소형 사이클론을 필요한 수만큼 병렬로 설치해야 하는데, 이처럼 다수의 소형 사이클론을 이용하는 방식을 ‘멀티 사이클론’이라 일컫는다. 사이클론은 구조가 비교적 간단하고, 관리도 수월하여 널리 이용되지만 운전 시 압력손실이 높아 에너지 소비가 많고 마모성 분진에 취약하다는 단점을 지닌다.
대한민국공개특허 제2011-0045676호 (2011. 5. 4)
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 사이클론 방식의 포집기 내에 미세액적을 가함으로써, 먼지를 응집하는 효과가 있고, 중량을 부여하여 중력에 의하여 먼지가 하강하되, 포집기 챔버 내벽을 따라서 흐르면서 하강하도록 하고, 먼지를 포함하는 공기의 주입 압력을 포집기 내벽의 압력을 고려하여 포집기 챔버 압력을 조절함으로써 먼지 포집의 효과를 높이도록 하는 포집 성능이 향상된 먼지 포집기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 포집기 내의 압력정도를 파악하여 기준압력 미만인 경우 물 주입부를 통해 물을 주입하여 포집기 내부를 세정함으로써, 물의 주입과정에서 과도한 압력에 의하여 역류하지 않도록 하는 포집 성능이 향상된 먼지 포집기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 상광하협의 형태를 가지며, 상부와 하부가 개방된 챔버와; 상기 챔버의 일측에 형성되는 먼지 주입부와; 상기 챔버의 다른 일측에 형성되는 액적 주입부와; 상기 챔버의 상부에 설치되며, 필터가 마련되고, 모터에 의하여 챔버 내 공기를 흡입하는 흡입부; 및 상기 챔버의 하부에 마련되어, 상기 챔버의 측벽을 따라서 흐르는 함습된 먼지를 회수하기 위한 먼지 회수부;를 포함하고, 상기 챔버의 측벽에는 관통홀이 형성되어 물 주입부가 연결되며, 상기 물 주입부는 상기 먼지 주입부의 주입압력 또는 챔버 내부 압력이 기준치 이하로 감소하면 물이 주입되도록 제어되어 측벽에 적층된 먼지를 세정하는 것을 특징으로 하는 포집 성능이 향상된 먼지 포집기를 제공한다.
상기 먼지 주입부의 주입압력을 상승시키는 경우,상기 챔버의 내부 압력을 측정한 결과 기준치 이상으로 높아지면 흡입부의 흡입압력을 높여서 주입된 먼지의 역류를 방지하며, 기준치 이하로 낮아지면 흡입부의 흡입압력을 낮추도록 하되, 챔버 내부 압력에 따라서 흡입부의 흡입압력이 제어부에 의하여 자동으로 제어되도록 하고, 상기 액적 주입부의 액적 주입량은 먼지 주입부의 주입압력에 연동하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 사이클론 방식의 포집기 내에 미세액적을 가함으로써, 먼지를 응집하는 효과가 있고, 중량을 부여하여 중력에 의하여 먼지가 하강하되, 포집기 챔버 내벽을 따라서 흐르면서 하강하도록 하고, 먼지를 포함하는 공기의 주입 압력을 포집기 내벽의 압력을 고려하여 포집기 챔버 압력을 조절함으로써 먼지 포집의 효과를 높이도록 할 수 있다.
또한, 포집기 내의 압력정도를 파악하여 기준압력 미만인 경우 물 주입부를 통해 물을 주입하여 포집기 내부를 세정함으로써, 물의 주입과정에서 과도한 압력에 의하여 역류하지 않도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 포집 성능이 향상된 먼지 포집기를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 포집 성능이 향상된 먼지 포집기에서 각부의 압력을 표시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 포집 성능이 향상된 먼지 포집기(100)를 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 포집 성능이 향상된 먼지 포집기(100)에서 각부의 압력을 표시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 포집기(100)는 상광하협의 형태를 가지며, 상부와 하부가 개방된 챔버(120)와; 상기 챔버(120)의 일측에 형성되는 먼지 주입부(110)와; 상기 챔버(120)의 다른 일측에 형성되는 액적 주입부(130)와; 상기 챔버(120)의 상부에 설치되며, 필터가 마련되고, 모터(150)에 의하여 챔버(120) 내 공기를 흡입하는 흡입부(140); 및 상기 챔버(120)의 하부에 마련되어, 상기 챔버(120)의 측벽을 따라서 흐르는 함습된 먼지를 회수하기 위한 먼지 회수부(160);를 포함한다.
여기서 포집기(100)는 사이클론의 형태인 상광하협의 구조를 이룬다. 또한, 먼지는 주로 100㎍/m³이하의 미세먼지이나, 그보다 큰 먼지도 제한되는 것은 아니다.
챔버(120) 내부에는 먼지를 포함하는 공기와 액적이 유입될 수 있으며, 상부로는 유입된 공기가 유출되고, 하부로는 액적과 만난 먼지가 흘러서 수용되는 먼지 회수부(160)가 설치된다. 상부에는 공기를 흡입하기 위한 흡입장치가 더 부착되며, 흡입장치에는 모터(150)가 부착되어 있어 모터(150)의 구동에 의하여 흡입 과정이 수행된다.
액적은 먼지와 만나서 먼지를 응집시키며, 중량을 크게 함으로써, 원심력에 의하여 포집기(100)의 측벽으로 이동시키고, 측벽에 부딪친 조대화된 먼지는 자연스럽게 하강하여 먼지 회수부(160)로 회수된다.
유입된 공기와 먼지는 사이클론의 중심부에서 회오리를 일으키며, 포집기(100)의 중앙부를 통하여 상부 흡입부(140)로 공기가 이동하는데, 이 때, 먼지는 원심력에 의하여 분리되고 아주 작은 먼지 및 공기만 상부로 흡입된다. 상부로 흡입되는 공기 중 포함되는 아주 작은 먼지의 경우 필터에 의하여 필터링된 후 밖으로 배출된다.
액적은 가습기에서 사용되는 미세액적인 것이 바람직하며, 포집기(100) 내부로 유입되면 주입된 먼지 및 공기의 흐름과 같이 흐르면서 먼지와 자연스럽게 결합하게 된다. 이후 먼지와 함께 포집기(100)의 측벽으로 이동하여 하부를 통해 외부로 배출된다.
한편, 도 2에서 도시된 바와 같이, 먼지 주입부(110)의 주입압력, 액적 주입부(130)의 분사량 또는 분사력, 흡입부(140)의 흡입압력 및 챔버(120)의 내부 압력 중 필요한 부분에 대한 압력이 측정될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 압력을 측정하기 위한 통상의 다양한 센서가 설치될 수 있으며, 이로부터 신호를 전송받는 제어부가 더 포함될 수 있다.
챔버(120) 내부 중 적어도 어느 한 곳에 부착된 센서에서는 먼지가 유입되어 챔버(120) 내부에 발생시키는 압력을 측정한다. 먼지 주입부(110)의 주입압력이 커지면 챔버(120)의 내부 압력이 커질 수 있고, 이 경우 먼지가 역류하거나 지나치게 큰 와류가 형성될 수 있으므로, 흡입부(140)의 흡입압력을 높여서 먼지가 먼지 주입부(110)로 역류하지 않도록 한다. 이와 함께 액적 주입부(130)의 액적 주입량도 비례하여 커지게 된다. 액적 주입량은 액적 주입부(130)에서 액적이 주입되는 압력을 측정함으로써 조절하거나 아니면 유량계를 이용하여 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 챔버(120) 측벽의 곳곳에는 통공이 형성되고, 여기에 물 주입부(170)이 연결되며, 관에는 호스가 연결되어 물이 주입될 수 있다. 물의 주입량은 측벽의 먼지가 하부로 흐르도록 하는 정도의 양이며, 이는 함습된 먼지의 자연 흐름만으로 완전한 배출이 어려울 수 있기 때문에 챔버(120) 측벽을 물로 씻어내는 역할을 한다.
상기 물의 주입시기는 예를 들어 챔버 내부에서 측정되는 압력을 측정하여 압력이 기준값 이하의 값을 갖는 경우에 물을 주입할 수 있다. 물 또한 역류할 수 있기 때문이다. 즉, 물 주입부(170)의 작동과 먼지 주입부(110)의 주입압력 또는 챔버(120) 내부 압력은 서로 연동되도록 하며, 물 주입부(170)의 물 주입시점은 먼지 주입부(110)에서 이루어지는 주입압력이 작아지거나 챔버(120) 내부 압력이 기준치 이하로 작아지게 되면 개시되고, 기준치 보다 커지게 되면 물이 공급되지 않는다.
상기 물 주입부(170)은 챔버(120)의 측벽 최상부에서부터 최하부까지 먼지를 씻어내는데 있어서 사각지대가 없이 자유롭게 배치할 수 있다.
예를 들어 물을 주입하여 챔버(120) 측벽이 세정되고 나면 챔버(120) 측벽에 미치는 압력이 다시 커질 수 있고, 이 경우 먼지 주입부(110), 액적 주입부(130), 흡입부(140) 등의 압력도 연동하여 조절할 수 있다.
회수부에서 회수된 먼지는 물과 혼합된 상태이므로 먼지의 비산없이 먼지를 회수할 수 있는 장점이 존재하며, 이 때 액적을 사용함으로써 먼지에 수분이 골고루 함습되는 효과가 있는 바, 본 발명은 여기에 의의가 있다.
상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 먼지 포집기 110 : 먼지 주입부
120 : 챔버 130 : 액적 주입부
140 : 흡입부 150 : 모터
160 : 먼지 회수부 170 : 물 주입부

Claims (2)

  1. 상광하협의 형태를 가지며, 상부와 하부가 개방된 챔버와;
    상기 챔버의 일측에 형성되는 먼지 주입부와;
    상기 챔버의 다른 일측에 형성되는 액적 주입부와;
    상기 챔버의 상부에 설치되며, 필터가 마련되고, 모터에 의하여 챔버 내 공기를 흡입하는 흡입부; 및
    상기 챔버의 하부에 마련되어, 상기 챔버의 측벽을 따라서 흐르는 함습된 먼지를 회수하기 위한 먼지 회수부;
    를 포함하고,
    상기 챔버의 측벽에는 관통홀이 형성되어 물 주입부가 연결되며, 상기 물 주입부는 상기 먼지 주입부의 주입압력 또는 챔버 내부 압력이 기준치 이하로 감소하면 물이 주입되도록 제어되어 측벽에 적층된 먼지를 세정하며,
    함습된 먼지의 자연 흐름만으로 완전한 배출이 어려울 수 있기 때문에 챔버 측벽을 물로 씻어내는 역할을 하기 위하여 상기 물의 주입량은 측벽의 먼지가 하부로 흐르도록 하는 정도의 양이며,
    상기 액적 주입부의 액적 주입량은 먼지 주입부의 주입압력에 연동하되, 물 주입부의 물 주입시점은 먼지 주입부에서 이루어지는 주입압력이 작아지거나 챔버 내부 압력이 기준치 이하로 작아지게 되면 개시되고, 기준치 보다 커지게 되면 물이 공급되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 포집 성능이 향상된 먼지 포집기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 먼지 주입부의 주입압력을 상승시키는 경우,상기 챔버의 내부 압력을 측정한 결과 기준치 이상으로 높아지면 흡입부의 흡입압력을 높여서 주입된 먼지의 역류를 방지하며, 기준치 이하로 낮아지면 흡입부의 흡입압력을 낮추도록 하되, 챔버 내부 압력에 따라서 흡입부의 흡입압력이 제어부에 의하여 자동으로 제어되도록 하는 것을 특징으로 하는 포집 성능이 향상된 먼지 포집기.
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