KR200295322Y1 - 볼벤튜리를 이용한 유해가스 및 악취 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 볼벤튜리를 이용한 유해가스 및 악취 정화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정화장치에 벤튜리의 기능과 필터기능이 구비된 볼벤튜리를 사용하여 각종 유해가스 및 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 볼벤튜리를 이용한 유해가스 및 악취 정화장치에 관한 것이다.

본 고안의 목적은 벤튜리의 기능과 필터기능이 구비된 볼벤튜리를 사용함으로써, 벤튜리 스크러버와 증립필터를 별도로 구비해야하는 복잡함과, 이로 인해 제작비용이 상승하는 것을 방지할 수 있고, 오리피스홀이 형성된 볼벤튜리를 경유하는 배기가스의 압력강하와 유동속도가 변화하는 역학적 메카니즘을 이용하여 유해성분을 효과적으로 제거할 수 있으며, 특히 볼벤튜리의 수명이 장시간 지속되고, 필터의 교환작업이 간편하여 정화장치의 유지비용을 절감함과 아울러 공기정화장치의 형태에 구애받지 않고 용이하게 설치할 수 있는 볼벤튜리를 이용한 유해가스 및 악취 정화장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 단면이 축소되는 유입구와 단면이 확대되는 유출구가 양측에 구비된 본체와, 상기 본체의 출구측에 구비되어 액적을 포집하는 응집필터와, 상기 응집필터를 경유한 유해가스 중 액적을 관성충돌식으로 제거하고 정화된 가스를 상기 본체의 유출구로 배출시키는 미스트제거부재로 구성된 유해가스 정화장치에 있어서, 상기 본체(10)의 입구측에 구비되어 유입되는 유해가스의 속도를 균일화게 형성하는 속도조절부재(12)와; 상기 속도조절부재(12)를 경유한 유해가스에 세정액을 분무시켜주는 분사노즐(13)과; 상기 분사노즐(13)에 의해 세정액과 접촉한 유해가스 및 악취가 유속변화에 의한 압력강하가 발생되도록 오리피스형상의 유동홀(21)이 다수개로 형성되며 충돌과 흡착으로 액적을 분리시키는 다수개의 제1볼벤튜리(20)와; 상기 다수개의 제1볼벤튜리(20) 내부에 구비되어 상기 유동홀(21)을 통해 유입된 유해가스를 관성 충돌식으로 액적을 응집시켜 분리하는 액적분리수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

볼벤튜리를 이용한 유해가스 및 악취 정화장치{Sanitation apparatus of odor and noxious gas using ball venturi}

본 고안은 볼벤튜리를 이용한 유해가스 및 악취 정화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정화장치에 벤튜리의 기능과 필터기능이 구비된 볼벤튜리를 사용하여 각종 유해가스 및 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 볼벤튜리를 이용한 유해가스 및 악취 정화장치에 관한 것이다. 악취를 제거할 수 있는 볼벤튜리를 이용한 배기가스 정화장치에 관한 것이다.

일반적으로 집진장치는 일정공간내의 공기를 흡입하여 흡입된 공기내에 부유되어 있는 오염물질을 포집하여 제거하는 장치로서 일반용으로는 가정이나 사무실등에서 쾌적한 공기환경을 위한 목적으로 사용되고 산업용으로는 생산제품의 고품질화를 위해 사용된다.

공기중 부유오염물질이 고체상인 경우에는 부직포 등의 섬유조직을 이용한 집진기가 사용되고 있다.

반면에 액체상 오염원의 경우에는 필터형 집진요소가 액상 오염원에 젖어 공기유동통로를 차단하게 되어 집진효율이 급격히 저하되고 필터를 교체하지 않으면 적절한 오염원 제거가 불가능해진다.

이러한 액체상의 오염원 제거를 위해 필터형 집진기의 공기흐름 순서상 필터 이전 공정에 중력침강, 사이클론, 관성충돌원리를 응용한 다양한 원리 및 형상의 액상 집진요소가 사용되고 있다.

그 중 중력침강을 이용한 액상집진기는 큰 용기내에서 공기의 속도를 감소시켜 공기중 함유한 오염입자를 자중에 의해 하부로 침강 분리하는 것으로, 용기내에서 공기유동이 수직 상승하게 되면 말단 속도에 도달한 오염입자는 중력에 의해 하부로 침강 제거되게 된다.

입자크기가 100㎛인 물입자는 공기중에서 말단속도가 0.3m/s로 이보다 작은 오염입자를 제거하기 위해서는 감속을 위한큰 용기의 선정이 필요하게 된다.

사각형 형태의 큰 용기에서는 공기의 수평속도 발생에 의한 수직상승 속도 감소로 부차적인 오염원 침강성능을 향상시킬수 있으나, 입자크기가 40㎛ 이하의 입자는 용기크기가 비대하여지므로 비경제적이다.

또 사이클론 집진기는 원심력을 이용한 집진기로서 중력보다 수십에서 수백배의 힘을 입자에 가하여 공기가 집진기의 벽면을 타고 유동을 하면서 그 벽면에 포집되게 하는 것이다.

한편, 벽면에 포집된 액적은 다시 비산되지 않는 장점을 가지고 있으며 포집 액체를 다시 비산시키지 않도록 하기 위하여 공기의 회전속도를 임계속도 이하로 설계하여야 한다.

관성충돌 집진기는 공기의 유동 중 유동방향에 장애물이 있으면 그 장애물을 피해 유동하고, 공기보다 밀도가 큰 오염입자는 계속 원래 유동방향으로 움직이려는 관성력에 의해 장애물에 충돌하게 되고, 충돌된 표면에 부착 포집되는 원리를 이용한다.

상기 관성충돌 집진기는 일반적으로 배기가스를 압력강하가 발생되는 벤튜리스크러버(venturi scrubber)와, 미스트 및 액적을 제거하는 증립필터, 관성충돌식 응집필터로 구성되는데, 이러한 관성충돌 집진기는 벤튜리 스크러버로부터 물의 비말이 다량으로 할생하며, 그 비말의 입자직경이 대단히 작은 것을 많이 포함하기 때문에 비말을 제거하기 위해 대단히 큰 장치를 필요로 하는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 벤튜리스크러버와 증립필터를 별도로 설치함에 따라 장치가 복잡하고 설치비용이 상승할 뿐 안니라, 증립필터의 수명이 오래 지속되지 못하여 자주 교체하여 사용해야 하므로 유지비용이 상승되는 단점이 있었다.

본 고안은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 벤튜리의 기능과 필터기능이 구비된 볼벤튜리를 사용함으로써, 벤튜리 스크러버와 증립필터를 별도로 구비해야하는 복잡함과, 이로 인해 제작비용이 상승하는 것을 방지할 수 있고, 오리피스홀이 형성된 볼벤튜리를 경유하는 배기가스의 압력강하와 유동속도가 변화하는 역학적 메카니즘을 이용하여 유해성분을 효과적으로 제거할 수 있으며, 특히 볼벤튜리의 수명이 장시간 지속되고, 필터의 교환작업이 간편하여 정화장치의 유지비용을 절감함과 아울러 공기정화장치의 형태에 구애받지 않고 용이하게 설치할 수 있는 볼벤튜리를 이용한 유해가스 및 악취 정화장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 단면이 축소되는 유입구와 단면이 확대되는 유출구가 양측에 구비된 본체와, 상기 본체의 출구측에 구비되어 액적을 포집하는 응집필터와, 상기 응집필터를 경유한 유해가스 중 액적을 관성충돌식으로 제거하고 정화된 가스를 상기 본체의 유출구로 배출시키는 미스트제거부재로 구성된 유해가스 정화장치에 있어서, 상기 본체(10)의 입구측에 구비되어 유입되는 유해가스의 속도를 균일화게 형성하는 속도조절부재(12)와; 상기 속도조절부재(12)를 경유한 유해가스에 세정액을 분무시켜주는 분사노즐(13)과; 상기 분사노즐(13)에 의해 세정액과 접촉한 유해가스 및 악취가 유속변화에 의한 압력강하가 발생되도록 오리피스형상의 유동홀(21)이 다수개로 형성되며 충돌과 흡착으로 액적을 분리시키는 다수개의 제1볼벤튜리(20)와; 상기 다수개의 제1볼벤튜리(20) 내부에 구비되어 상기 유동홀(21)을 통해 유입된 유해가스를 관성 충돌식으로 액적을 응집시켜 분리하는 액적분리수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 볼벤튜리를 이용한 배기가스 정화장치의 부분확대단면도,

도 2는 도 1의 "A"부분에서의 볼벤튜리의 집진 메카니즘을 보인 도면,

도 3a 및 도3b는 도 2의 "B"부분의 집진 메카니즘을 보인 도면,

도 4는 도 1의 "C"부분 확대단면도,

도 5는 본 고안에 따른 유입구에서의 속도분포를 비교한 도면,

도 6은 본 고안에 따른 볼벤튜리를 보인 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 본체 11 : 유입구

12 : 속도조절부재 13 : 분사노즐

14 : 볼벤튜리 지지프레임 15 : 응집필터

16 : 미스트제거부재 17 : 배출구

18 : 유출구 20 : 제1볼벤튜리

20a : 제2볼벤튜리 21,21a : 유동홀

22 : 바람개비

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 볼벤튜리를 이용한 배기가스 정화장치의 부분확대단면도이고, 도 2는 도 1의 "A"부분에서의 볼벤튜리의 집진 메카니즘을 보인 도면이고, 도 3a 및 도3b는 도 2의 "B"부분의 집진 메카니즘을 보인 도면이고, 도 4는 도 1의 "C"부분 확대단면도이고, 도 5는 본 고안에 따른 유입구에서의 속도분포를 비교한 도면이고, 도 6은 본 고안에 따른 볼벤튜리를 보인 도면이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 고안의 배기가스 정화장치는, 일측에 단면이 축소되는 유입구(11)가 형성되고 타측에 단면이 확대되는 유출구(18)가 형성된 본체(10)와, 상기 본체(10)의 입구측에 구비되어 유입되는 유해가스의 속도를균일화게 형성하는 속도조절부재(12)와, 상기 속도조절부재(12)를 경유한 유해가스에 세정액을 분무시켜주는 분사노즐(13)과, 상기 분사노즐(13)에 의해 세정액과 접촉한 유해가스 및 악취가 유속변화에 의한 압력강하가 발생되도록 오리피스형상의 유동홀(21)이 다수개로 형성되며 충돌과 흡착으로 액적을 분리시키는 다수개의 제1볼벤튜리(20)와, 상기 다수개의 제1볼벤튜리(20)의 내부에 구비되어 상기 유동홀(21)을 통해 유입된 유해가스를 관성 충돌식으로 액적을 응집시켜 분리하는 액적분리수단과, 상기 본체(20)의 출구측에 구비되어 액적을 포집하는 응집필터(15)와, 상기 응집필터(15)를 경유한 유해가스 중 액적을 관성충돌식으로 제거하고 정화된 가스를 상기 본체(10)의 유출구(18)로 배출시키는 미스트제거부재(16)로 구성된다.

상기 속도조절부재(12)는 타원체의 형상으로 구비되어 상기 유입구(11)로 유입되는 유해가스의 유속을 균일한 속도장으로 형성시켜주게 되는데, 특히 도 5와 같이, 상기 유입구(11)의 단면이 확대되는 각도(α)가 45°이상일 경우에는 상대적으로 양측 벽면 근처에 유동되는 유해가스의 속도강하율이 크므로, 단면이 확대되는 중앙부에 상기 속도조절부재(12)를 설치함으로써 속도강하율을 최소화시키게 된다.

즉, 유해가스가 상기 속도조절부재(12)와 단면이 확대되는 양측벽면 사이를 통과할 수 있는 면적을 축소함과 아울러, 흐름에 대한 저항을 줄일 수 있도록 상기 속도조절부재(12)를 타원체로 형성함으로써 유해가스의 속도를 균일하게 형성할 수 있을 것이다.

상기 제1볼벤튜리(20)는 상기 본체(10) 내부에 격자형으로 장착된 볼벤튜리 지지프레임(14) 사이에 적층되며, 상기 제1볼벤튜리(20)의 원주상에 형성된 오리피스 형상의 유동홀(21,21a)에 유입되는 유해가스는 유속의 변화에 의한 압력차이가 발생되어 액적이 상기 제1볼벤튜리(20)의 내벽에 흡착되거나 관성충돌식에 의해 분리된다.

상기 제1볼벤튜리(20)의 내부에 구비된 상기 액적분리수단은, 도 3a와 같이 원주상에 오리피스 형상의 유동홀(21a)이 형성된 다수개의 제2볼벤튜리(20a)로 구비된다.

여기서, 상기 제2볼벤튜리(20a)는 상기 제1볼벤튜리(20)의 형상과 동일하며, 단지 크기만 축소된 것으로 흡착과 관성충돌의 효과를 상승시킬 수 있어 액적을 효율적으로 제거할 수 있을 것이다.

상기 제1/2볼벤튜리(20,20a)는 도6과 같이, 반원형 형상으로 이루어진 것을 상호 끼움방식으로 결합하여 구형태로 사용하게 되며, 또한 상기 제1/2볼벤튜리(20,20a)는 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌으로 제조한다.

상기 액적분리수단의 다른 실시예로서 도 3b와 같이, 가스의 흐름에 따라 자유롭게 유동되는 바람개비(22)로 구비할 수 있을 것이다.

상기 응집필터(15)와 상기 미스트제거부재(16)는 액적을 충돌식에 의해 분리하게 되고, 특히 상기 미스트제거부재(16)는 웨이브형상으로 구비되어 유해가스 중 미세한 액적은 충돌에 의해 분리하고 정화된 가스를 배출한다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면, 산업장 및 오폐수처리장에서 발생하는 악취가 함유된 유해가스가 단면이 확대되는 본체(10)의 유입구(11)로 유입되어 속도조절부재(12)를 경유하게 된다.

단면이 확대되는 상기 유입구(11)는 유입되는 가스는 벽면 근처에서 속도가 급격히 감소하게 되는데, 이를 상기 속도조절부재(12)에 의해 유해가스가 이동되는 면적을 상대적으로 줄여줌으로써 유동속도의 강하율을 최소화시킴과 아울러 균일한 속도장을 형성시킬 수 있게 된다.

상기 속도조절부재(12)에 의해 균일한 속도장을 형성한 유해가스는 분사노즐(13)로부터 분무되는 세정액과 접촉된 상태로 제1볼벤튜리(20)의 유동홀(21)에 유입된다.

이때, 도2와 같이 오리피스 형상으로 이루어진 상기 유동홀(21)을 경유하면서 속도가 증가함과 동시에, 상대적으로 압력강하가 발생되어 가스입자와 액적간의 상대속도가 증대되면서 액적은 상기 제1볼벤튜리(20)의 내벽에 흡착되거나, 충돌에 의해 하부로 침강하게 된다.

상기 제1볼벤튜리(20)의 내부에는 다수의 제2볼벤튜리(20a)이 내장되어 상기 제1볼벤튜리(20)과 같이 속도변화와 압력변화에 따른 흡착과 관성 충돌현상이 반복되면서 미세한 액적까지도 제거할 수 있게 된다.

즉, 상기 제1/2볼벤튜리(20,20a)에서의 유해가스 제거 메카니즘은, 유해가스가 상기 제1/2볼벤튜리(20,20a)와의 표면접촉으로 인해 흡착되거나 충돌에 의해 하부로 침강되고, 상기 제1/2볼벤튜리(20,20a)를 휘감고 도는 과정에서는 관성력 및 원심력에 의해 집진되는 것이다.

또한, 본 고안의 다른 실시예로서 상기 제1볼벤튜리(20) 내부에 바람개비(22)를 내장시켜 유입되는 유해가스 중의 액적을 관성 충돌식으로 침강시킬 수 있을 것이다.

여기서, 상기 바람개비(22)는 가벼운 합성수지재로 이루어져 상기 제1벤튜리볼(20)의 내부에서 자유롭게 유동되며, 이로 인해 상기 바람개비(22)를 통과하는 유해가스는 와류가 형성되어 상기 제1볼벤튜리(20)의 내벽에 흡착되거나 충돌되는 효과를 더욱 향상시킬 수 있을 것이다.

한편, 상기 오리피스 형상의 유동홀(21,21a)을 경유하는 유해가스는 압력강하율이 최대인 부분에서 교축팽창에 의해 완전포화 또는 과포화될 때 입자가 응축되는데, 특히 배기가스의 온도가 높다면 세정액의 냉각효과에 의해 응축이 더욱 뚜렷하게 발생되어 집진효율을 더욱 향시킬 수 있게 된다.

상기 제1볼벤튜리(20)를 경유한 미세한 액적은 응집필터(15)에서 다시 관성충돌식으로 하부로 침강되고, 도 4와 같이 웨이브형상으로 이루어진 미스트제거부재(16)에 접촉하게 되는데, 이때도 역시 미세한 액적들은 충돌에 의해 하부로 침강하고, 유해물질이 제거된 청정가스는 상기 미스트제거부재(16)를 통과하여 유출구(18)를 경유하여 외부로 배출된다.

그리고, 상기 제1/2볼벤튜리(20,20a), 응집필터(15), 미스트제거부재(16)에 충돌에 의해 침강되는 액적은 상기 본제(10) 하부의 배출구(17)를 통해 외부로 배출된다.

상기한 바와 같이 본 고안은 종래의 벤튜리 스크러버(venturi scrubber)와증립필터를 사용하지 않고 볼벤튜리(20,20a)의 흡착, 관성, 원심력 등의 제거 메카니즘에 의해 악취 및 유해가스를 효과적으로 제거시킬 수 있으며, 비교적 간단한 구조로 설치 및 유지비용을 절감할 수 있어 산업적으로 매우 유용한 고안이다.

이와 같이, 본 고안의 구체적인 실시예에 관해 상세히 설명하였으나, 본 고안이 속하는 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 고안의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

그러므로, 본 고안의 범위는 상술한 실시예에 한정되서는 안되며, 후술하는 실용신안등록청구범위 뿐만 아니라, 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안은, 속도조절부재에 의해 본체의 유입구로 유입되는 유해가스의 속도를 균일하게 형성할 수 있으며, 다수의 제1/2볼벤튜리 및 바람개비를 통해 액적을 반복적으로 흡착하거나 배기가스의 유동속도 변화에 의한 관성충돌식으로 침강시킬 수 있어 미세한 액적까지도 집진할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 볼벤튜리의 수명이 장시간 지속되고 볼벤튜리의 교환작업이 간편하며, 특히 정화장치를 소형화할 수 있어 비용을 절감할 뿐 아니라 설치 및 유지보수가 용이한 장점이 있다.

Claims (3)

1. 단면이 축소되는 유입구와 단면이 확대되는 유출구가 양측에 구비된 본체와, 상기 본체의 출구측에 구비되어 액적을 포집하는 응집필터와, 상기 응집필터를 경유한 유해가스 중 액적을 관성충돌식으로 제거하고 정화된 가스를 상기 본체의 유출구로 배출시키는 미스트제거부재로 구성된 유해가스 정화장치에 있어서,

   상기 본체(10)의 입구측에 구비되어 유입되는 유해가스의 속도를 균일화게 형성하는 속도조절부재(12)와;

   상기 속도조절부재(12)를 경유한 유해가스에 세정액을 분무시켜주는 분사노즐(13)과;

   상기 분사노즐(13)에 의해 세정액과 접촉한 유해가스 및 악취가 유속변화에 의한 압력강하가 발생되도록 오리피스형상의 유동홀(21)이 다수개로 형성되며 충돌과 흡착으로 액적을 분리시키는 다수개의 제1볼벤튜리(20)와;

   상기 다수개의 제1볼벤튜리(20) 내부에 구비되어 상기 유동홀(21)을 통해 유입된 유해가스를 관성 충돌식으로 액적을 응집시켜 분리하는 액적분리수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼벤튜리를 이용한 유해가스 및 악취 정화장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 액적분리수단은,

   원주상에 오리피스 형상의 유동홀(21a)이 형성된 다수개의 제2볼벤튜리(20a)인 것을 특징으로 하는 볼벤튜리를 이용한 유해가스 및 악취 정화장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 액적분리수단은,

   가스의 흐름에 따라 자유롭게 유동되는 바람개비(22)인 것을 특징으로 하는 볼벤튜리를 이용한 유해가스 및 악취 정화장치.