KR20040040873A - 복합형 집진장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구조가 간단하여 협소한 공간에 설치가 용이하고, 세정수로 물을 사용하기 때문에 후처리 시설이 불필요하여 설치비용이 저렴하며, 또한 계단식 임펠러와 다단계 분진공정을 수행함으로써 집진성능이 우수하여 쾌적한 작업환경을 제공할 수 있는 복합형 집진장치에 관한 것이다.
본 발명의 복합형 집진장치는, 덕트(10)를 통하여 비산수 및 분진을 포함한 공기를 후단으로 유입하는 후드(20)와, 상기 후드(20)로부터 유입되는 유입수와 분진을 제거하도록 상부중앙에 격판(12)이 형성되고 하부에 포트배수구(17)가 형성된 호퍼형 포트(11)와, 상기 호퍼형 포트(11)로 유입된 공기를 이송시키기 위한 팬(13)과, 상기 팬(13)을 통하여 유입되는 분진을 포함한 공기를 수용하기 위한 본체(22)와, 상기 본체(22)의 내측에 위치하는 원통형의 고정축(23)과, 상기 고정축(23)의 외주면을 따라서 부착되는 다수의 임펠러(15)와, 냉각수공급라인(24)과 연결되며 상기 임펠라(15)에 비산수를 공급하기 위한 상부 및 하부노즐(14,16)과, 상기 본체(22)의 상단부를 차단하며 중앙에 정화공기를 배출하도록 형성된 배출관(21)과, 분진과 물을 배출하기 위한 호퍼형 포트(25)를 포함한다.

Description

복합형 집진장치{A complex type dust collector}
본 발명은 구조가 간단하여 협소한 공간에 설치가 용이하고, 세정수로 물을 사용하기 때문에 후처리 시설이 불필요하여 설치비용이 저렴하며, 또한 계단식 임펠러와 다단계 분진공정을 수행함으로써 집진성능이 우수하여 쾌적한 작업환경을 제공할 수 있는 복합형 집진장치에 관한 것이다.
산업현장에서 작업중에 발생되는 비산먼지나 유해물질들은 작업자의 건강을 해치는 대표적인 요소로서 장시간에 걸쳐서 비산먼지나 유해물질들을 흡입하면 인체의 심폐계에 치명적인 질병을 초래하게 된다. 이러한 비산먼지나 유해물질들을 효율적으로 제거하기 위하여 집진장치를 사용하고 있다.
도 1에 도시된 것은 세퍼레이터(Seperator)라고 알려진 집진장치이다. 상기 세퍼레이터(30)는 흡입관(31)을 통하여 먼지(유해물질포함)가 포함된 공기를 유입시킨 후에, 내부에 구비된 다수의 배플(32)을 통과시키면서 상부측에 설치된 분사노즐(35)을 통하여 분사되는 물에 의하여 먼지가 제거된다. 먼지가 제거된 정화공기는 배출관(34)을 통하여 대기중으로 방출된다. 한편, 먼지가 포함된 물은 하부에 설치된 드레인(33)을 통하여 외부로 배출된다. 상기와 같은 세퍼레이터(30)는 1마이크로에서 5마이크로의 미세한 분진을 집진할 수 있으나, 1마이크로 미만의 먼지는 집진이 불가능하다. 또한 수증기가 포함된 분진의 처리시에 처리효율이 85% 이하로 떨어지는 문제점이 있었다.
도 2에 도시된 것은 싸이클론(Cyclone)형으로 알려진 집진장치이다. 상기 싸이클론 집진장치(40)는 흡입관(41)을 통하여 공급되는 먼지가 포함된 공기를 원심력을 이용하여 분진을 공기로부터 분리하여 수집한다. 먼지가 제거된 정화공기는 배출관(42)을 통하여 외부로 배출된다. 싸이클론 집진장치(40)는 입자 사이즈가 25마이크론 이상의 큰 분진의 집진은 가능하지만 그 이하의 미세분진을 집진이 안된다. 또한 수증기가 포함된 환경에서의 처리효율도 50% 수준으로 효율이 떨어지므로, 싸이클론 집진장치(40)의 후단에 전기집진기, 백필터등을 설치하여 사용하기도 한다. 더욱이, 싸이클론 집진장치(40)는 흡입되는 공기내에 수분이 포함된 경우에 고장이 자주 발생되며, 백필터 사용시에 백이 자주 막히는 등의 문제점이 있었다.
도 3에 도시된 것은 세정식 집진장치(Dynawave Jet Scrubber)(50)이다. 흡입관(51)을 통하여 먼지가 포함된 공기가 유입되며, 챔버(53)의 내부에 저장된 세정수를 펌프(55)를 이용하여 순환시켜서 흡입관(51)의 중간에 설치된 분사노즐(52)을 통하여 분사시켜서 흡입되는 먼지와 충돌시켜 먼지를 제거한다. 먼지가 제거된 정화공기는 배출관(54)을 통하여 외부로 배출된다. 상기 세정식 집진장치(50)는 1마이크로의 미세한 분진도 집진이 가능하지만, 1마이크로 이하는 집진이 곤란하여 집진 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
도 4에 도시된 것은 도 3에 도시된 세정식 집진장치(50)보다 집진효율을 높이기 위한 회전원판형 구조를 가진 집진장치(60)로서, 특허 출원번호 2002-0003237호 개시되어 있다. 도시된 바와 같이, 세정식 집진장치(60)는 먼지가 포함된 공기를 유입시키는 유입구(61)와, 상기 유입구(61) 하부에 형성되는 집수조(69)와, 상기 집수조(69)의 상부에 형성되며 유입구와 연결되어 나선형으로 설치되는 가이드 밴(64)과, 상기 가이드 밴(64)의 상부에 설치되는 임펠라(63)와, 상기 임펠라(63)의 중심 상부로 설치되는 세정수 공급부(62), 개구가 상방을 향하여 설치되는 배출부(61)와, 상기 집수조(69) 내의 물을 상기한 공급부(62)로 공급하기 위한 펌프(68) 및 파이프(67)를 포함하고 있다.
상기와 같은 구성을 가진 집진장치(60)는 그러나, 임펠라(63)가 평면으로 설치되어서 임펠라(63)의 회전력이 약하고 세정수 분사도 상부에서 간접분사되기 때문에 물과의 충돌력이 약하며, 추가로 분진을 제거하기 위한 장치가 없어서 미세분진을 제거하는데 어려움이 있었다. 또한 비산수 유입환경에서 사용시 효율이 급격히 저하되는 등의 문제점이 노출되었다. 더욱이 상기와 같은 집진장치들은 집진효율을 높이려고 하면 장치의 부피가 커지기 때문에 용이하게 설치할 수 없는 단점을 가진다. 따라서 더욱 높은 집진 효율을 가지며 설치가 용이한 집진장치의 개발이 요구되고 있는 형편이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 구조가 간단하여 협소한 공간에 설치가 용이하고, 세정수로 물을 사용하기 때문에 후처리 시설이 불필요하고 설치비용이 저렴하며, 또한 계단식 임펠러와 다단계 분진공정을 수행함으로서 집진성능이 우수하여 쾌적한 작업환경을 제공할 수 있는 복합형 집진장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 사용되는 세퍼레이트 집진장치의 개략적인 구성도,
도 2는 종래 사용되는 싸이클론 집진장치의 개략적인 구성도,
도 3은 종래 사용되는 세정형 집진장치의 일실시예의 개략적인 구성도,
도 4는 종래 사용되는 세정형 집진장치의 다른 실시예의 개략적인 구성도,
도 5는 본 발명에 의한 집진장치의 개략적인 구성도,
도 6은 도 5의 상부노즐의 상위부에서 본 평단면도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
1 : 집진장치 10: 덕트
11: 호퍼형 포트 12: 격판
13: 팬 14: 상부노즐
15: 임펠러 16: 하부노즐
17: 포트배수구 18: 본체배수구
19: 배출관 20: 후드
21: 정화공기 배출관 22: 본체
23: 고정축 24: 냉각수공급라인
25: 호퍼형 포트
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합형 집진장치는, 덕트를 통하여 비산수 및 분진을 포함한 공기를 후단으로 유입하는 후드와, 상기 후드로부터 유입되는 유입수와 분진을 제거하도록 상부중앙에 격판이 형성되고 하부에 포트배수구가 형성된 호퍼형 포트와, 상기 호퍼형 포트로 유입된 공기를 이송시키기 위한 팬과, 상기 팬을 통하여 유입되는 분진을 포함한 공기를 수용하기 위한 본체와, 상기 본체의 내측에 위치하는 원통형의 고정축과, 상기 고정축의 외주면을 따라서 부착되는 다수의 임펠러와, 냉각수공급라인과 연결되며 상기 임펠라에 비산수를 공급하기 위한 상부 및 하부노즐과, 상기 본체의 상단부를 차단하며 중앙에 정화공기를 배출하도록 형성된 배출관과, 분진과 물을 배출하기 위한 호퍼형 포트를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 복합형 집진장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 복합형 집진장치의 개략적인 구성이 부분절개상태로 도 5에 표시되어 있다. 집진장치(1)는 격판(12)이 내장된 호퍼형 포트(11)를 이용하여 분진을 포함한 공기중에서 분진을 1차로 제거한다. 분진이 일부 제거된 공기는 팬(13)에 의하여 본체(22)의 내부로 유입되어서 2차로 분진이 완전히 제거되는 구조를 가지고 있다.
후드(20)를 통하여 비산수 및 분진을 포함한 공기가 유입된다. 유입되는 분진과 비산수를 포함한 공기는 덕트(10)를 통하여 이동된 후에 호퍼형 포트(11)로 유입된다. 도면에는 상세히 표시되지 않았지만 호퍼형 포트(11)에 연결되는 덕트(10)는 후드(20)보다 높은 위치로 경사지게 설치하는 것이 바람직하다.
호퍼형 포트(11)는 상부 및 하부의 2부분으로 구분할 수 있다. 상부는 원통형이고 하부는 깔때기형태를 가지고 있으며 내부에 공간이 형성된 일체형이다. 덕트(10)의 단부는 호퍼형 포트(11)의 상부측 원통의 중간부분과 연통되어서 분진을 포함한 공기를 유입시킨다. 원통의 내측 중앙에는 격판(12)이 설치되어 있다.
상기 격판(12)은 덕트(10)의 유입구에 대하여 면과 수직방향으로 대면하도록 설치되어 있어서 덕트(10)로부터 유입되는 공기가 부딪치면서 하방을 향하여 이동한다. 이렇게 격판(12)과 충돌하면서 분진이 비산수에 포집되어서 분진이 1차적으로 제거된다. 비산수는 격판(12)과의 충돌후에 격판(12)의 면을 따라서 하방을 향하여 이동되며, 하부의 깔때기단부에 형성된 포트배수구(17)를 통하여 외부로 배출된다. 포트배수구(17)는 배출관(19)에 연결되어 있다.
상기 호퍼형 포트(11)를 통과하면서 분진이 1차로 제거된 공기는 팬(13)에 의하여 본체(22)로 유입된다. 상기 팬(13)은 분진 및 유해가스를 이송시키기 위한 것으로서, 후드(20)를 통하여 분진을 포함한 공기나 유해가스를 유입시키는데 사용된다. 즉, 팬(13)을 작동시키면 후드(20)에 인접하여 존재하는 분진 및 비산수를 포함하는 공기를 강한 회전력으로 이동시키는 것이다. 또는 후드(20)의 외부에 팬을 설치하고 분진을 포함한 공기나 유해가스를 덕트(10)로 유입시킬 수 있다.
팬(13)에 의하여 이동되는 분진을 포함하는 공기는 본체(22)로 유입되어서 2차로 분진이 제거된다. 본체(22)는 내부가 비어있는 원통형이며, 그것의 내부에는 원통형의 고정축(23)이 동축선상에 설치되어 있다. 따라서 본체(22)와 고정축(23) 사이에는 공기가 통과할 수 있는 일정한 공간이 형성된다.
상기 고정축(23)의 외주면을 따라서 다수의 임펠라(15)가 부착되어 있다. 또한 임펠라(15)의 최상단 및 최하단에 인접하여 상부노즐(14) 및 하부노즐(16)이 각각 설치되어 있다. 상부노즐(14) 및 하부노즐(16)은 냉각수공급라인(24)으로부터 냉각수를 공급받아서 분사한다. 상부노즐(14)에는 하방을 향하여 다수의 구멍들이 형성되어 있어서 임펠라(15)들과 분사되는 냉각수가 충돌한다. 또한 하부노즐(16)에는 상방을 향하여 다수의 구멍들이 형성되어 있어서, 임펠라(15)들과 분사되는 냉각수가 충돌한다. 임펠라(15)와 상부 및 하부노즐(14,16)의 설치상태를 도 6을 참고하면 다음과 같다.
도 6은 상부노즐(14)의 상부측에서 본 평단면도이다. 냉각수공급라인(24)을 통하여 공급된 냉각수는 분사노즐(14)의 구멍(14a)(방향은 도 5 참조)을 통하여 하부로 분사된다. 분사된 냉각수는 임펠라(15)의 경사판(15a)의 상부표면과 충돌되어서 비산된다. 임펠라(15)는 확대사시도에 표시된 것과 같이, 수직판(15b)과 경사판(15a)의 2부분으로 구성되어 있으며, 수직판(15b)의 표면에 나사고정구멍(15c)이 형성되어 있어서 고정축(23)의 표면에 나사고정된다.
경사판(15a)과 충돌하는 냉각수는 경사판(15a)의 구조에 의하여 비산되는 효과가 증대된다. 이것은 경사판(15a)이 수평으로 고정된 상태에서의 비산효과와 비교하면 명백하다. 경사판(15a)의 경사각(θ)는 본 발명이 적용되는 집진장치의 크기에 따라서 변경될 수 있다.
고정축(23)에 고정되는 임페라(15)들은 동일한 수평위치에 부착되지 않고 원주면을 따라서 나선형으로 부착된다. 도 5를 다시 참고하면 임펠라(15)의 설치상태를 명백하게 확인할 수 있다. 임펠라(15)를 나선형으로 부착함으로서 여러 겹의 수막을 형성하여 상부 및 하부노즐(14,16)을 통하여 분사되는 냉각수들의 비산효과가 증대되는 효과가 있다. 또한 나선형 임펠라(15)는 공기의 흐름을 간섭하여 인입공기의 회전력을 증대시키는 효과가 있다.
상부노즐(14)의 상부에는 정화된 공기가 배출되는 배출관(21)이 결합되어 있으며, 하부노즐(16)의 하부에는 분진 및 물을 배출하기 위한 호퍼형 포트(25)가 결합되어 있다. 상기 배출관(21)은 본체(22)의 상단부를 차단하며 중앙에 구멍이 형성되어서 정화된 공기가 배출된다. 호퍼형 포트(25)의 하단부는 배출관(19)과 연결되어서 분진이 포집된 물을 배출한다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 복합형 집진장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
산업현장에서 발생되는 분진 및 유해가스는 팬(13)이 구동되면 공기, 비산수와 함께후드(20)를 통해 흡입된 후에, 덕트(10)를 통해 호퍼형 포트(11)로 유입된다. 호퍼형 포트(11)에 유입된 분진이 포함된 오염공기는 호퍼형 포트(11)내의 격판(12)에 충돌하여 1차 분진이 제거된 후에, 하부에 설치되어 있는 포트배수구(17)를 통하여 배출된다. 이때 함께 흡입된 유입수도 포트배수구(17)를 통하여 배출된다. 포트배수구(17)는 본체(22)에 연결되어 있는 배출수배관(19)과 연결하여 동시에 배수로로 흘러갈 수 있도록 구성한다.
한편, 호퍼형 포트(11)로부터 유입수가 집진장치의 본체(22) 내부로 유입되면 정상적인 회전 기류에 악영향을 주며, 상부노즐(14)이 임펠러(15)에 세정수를분사하는 것을 방해하여 효율이 저하되므로 유입수가 본체(22)의 내부로 들어가지 않도록 하는 것이 바람직하다.
호퍼형 포트(11)를 통과한 공기는 덕트(10)를 통해 본체(22)에 인입되어 중앙에 위치한 고정축(23)의 둘레를 회전하며 하부로 이동한다. 이 때 하강하는 공기는 상부노즐(14)로부터 분사된 냉각수(세정수)에 의한 충돌력, 흡착 등으로 분진이 하부로 하강되어 제거되며, 또한, 고정축(23)에 수직방향으로 설치된 임펠러(15)에 충돌하고, 통과된 공기는 상부노즐(14)과 반대방향으로 세정수를 분사하는 하부노즐(16)에 의해 분진이 제거된다. 하부노즐(16)을 반대 방향으로 설치한 이유는 하강하는 공기의 흐름을 방해하여 분사된 세정수와의 접촉시간을 길게하고 분진 처리효율을 높이기 위해서이다.
도 6에 도시된 바와 같이 임펠러(15)의 중간부를 절곡한 이유는 공기의 흐름을 간섭하여 인입공기의 회전력을 증가시키기 위한 것이다. 또한 나선형으로 높이 차를 두어 원주 방향으로 설치한 이유는 여러 겹의 수막을 형성하여 충돌력을 증가시키고 여러 위치에서 분진을 제거하기 위한 것이다. 또한 본체(22)의 내부 구조를 싸이크론 구조로 한 것은 최종 배출 공기중 포함된 분진이 쉽게 나가지 못하게 하여 분진제거가 추가로 될 수 있도록 하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면 복합 집진장치에 의하면 싸이크론과 세정식 집진장치의 단점을 보완한 다단계의 분진처리 작용을 통하여 입자 크기가 큰 분진과 작은 분진을 제거가 가능하며, 처리효율도 향상 시킬수 있으며, 비산수가 유입되는환경에서도 처리효율 감소없이 사용이 가능하다. 또한, 설치구조가 간단하여 좁은 공간에도 설치가 가능하며, 설치비용이 저렴하고 별도의 정비가 필요 없기 때문에 비용절감효과가 있다.

Claims (4)

  1. 공기중에 포함된 분진을 제거하기 위한 집진장치에 있어서,
    덕트(10)를 통하여 비산수 및 분진을 포함한 공기를 후단으로 유입하는 후드(20)와, 상기 후드(20)로부터 유입되는 유입수와 분진을 제거하도록 상부중앙에 격판(12)이 형성되고 하부에 포트배수구(17)가 형성된 호퍼형 포트(11)와, 상기 호퍼형 포트(11)로 유입된 공기를 이송시키기 위한 팬(13)과, 상기 팬(13)을 통하여 유입되는 분진을 포함한 공기를 수용하기 위한 본체(22)와, 상기 본체(22)의 내측에 위치하는 원통형의 고정축(23)과, 상기 고정축(23)의 외주면을 따라서 부착되는 다수의 임펠러(15)와, 냉각수공급라인(24)과 연결되며 상기 임펠라(15)에 비산수를 공급하기 위한 상부 및 하부노즐(14,16)과, 상기 본체(22)의 상단부를 차단하며 중앙에 정화공기를 배출하도록 형성된 배출관(21)과, 분진과 물을 배출하기 위한 호퍼형 포트(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 집진장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임펠라(15)가 나사고정구멍(15c)이 형성된 수직판(15b)과 상기 수직판(15b)에 대하여 소정각도 경사진 경사판(15a)으로 구성되어 있으며, 상기 고정축(23)의 표면에 수직판(15b)이 나사결합되는 것을 특징으로 하는 복합형 집진장치.
  3. 제1항 또는 제2항중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 임펠라(15)가 고정축(23)의 외주면을 따라서 나선형으로 부착되는 것을 특징으로 하는 복합형 집진장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부노즐(14)에는 개구가 하방을 향한 다수의 구멍이 형성되고, 하부노즐(16)에는 개구가 상방을 향한 다수의 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 복합형 집진장치.
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