KR20040050220A - 싸이클론 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 싸이클론 집진장치에 관한 것으로서, 본 발명은 오염물을 포함한 공기가 흡입될 수 있는 흡입유로관과 상기 공기를 배출할 수 있는 배출유로관이 각각 그 양단에 형성되며, 중심축에 대하여 소정의 회전 반경을 가지며 축방향으로 길이를 갖도록 중공의 나선형 유로로 이루어진 싸이클론 몸체와; 상기 배출유로관과 연결되어 흡입력을 발생시키는 흡입력 발생수단과; 상기 싸이클론 몸체의 반경 방향 외측 둘레면에 오염물 배출공에 의해 연통되게 설치되는 집진통;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치를 제공하여, 상승기류에 의한 오염물질의 재비산을 방지하며, 집진 성능을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

싸이클론 집진장치{cyclone type dust collector}

본 발명은 싸이클론 원리를 이용하여 오염물을 집진할 수 있는 싸이클론 집진장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 싸이클론 몸체의 구조를 개선하여 집진 성능을 향상시킬 수 있도록 한 싸이클론 집진장치에 관한 것이다.

일반적으로 싸이클론 집진장치는 원심력을 이용하여 공기와 함께 회전하는 오염물 중 공기는 외부로 배출하고 오염물만을 공기와 원심 분리하여 수집하도록 한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 싸이클론 집진장치의 일 예를 나타낸 개략적인 종단면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.

종래 싸이클론 집진장치는 원통 형상을 이루는 싸이클론 몸체(10)를 가지며, 상기 싸이클론 몸체(10)의 둘레면 상부 적소에는 공기 및 오염물이 상기 싸이클론 몸체(10)에 대하여 접선 방향으로 흡입될 수 있도록 구성된 흡입유로관(20)이 구비된다.

그리고, 싸이클론 몸체(10)의 내부에는 흡입된 공기를 싸이클론 몸체(10)의 외부로 배출하도록 원통형상의 배출유로관(30)이 구비되어 있으며, 상기 배출유로관(30)은 수직방향으로 세워진 상태로서 그 상단이 상기 싸이클론 몸체(10)의 상단면을 관통하여 구성된다.

또한, 상기 배출유로관(30)의 공기 배출측에는 흡입유로관(20)을 통해 오염물이 흡입될 수 있도록 흡입력을 발생하는 흡입력 발생수단(미도시)이 연결되는데, 이는 일반적으로 모터의 구동에 따른 팬의 흡입력을 이용하여 흡입력을 발생하는 수단으로서, 이에 관한 구체적인 도시 및 상세한 설명은 생략한다.

상기 싸이클론 몸체(10)의 하단에는 오염물이 배출되도록 오염물 배출공(40)이 형성되어 있고, 상기 싸이클론 몸체(10)의 하부에는 상기 오염물 배출공(40)과 연통되도록 집진통(50)이 설치되어 있다.

전술한 구성으로 이루어진 종래 싸이클론 집진장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

우선, 싸이클론 몸체(10) 내의 배출유로관(30)을 통해 흡입력이 발생되면, 오염물이 포함된 공기는 상기 싸이클론 몸체(10)의 흡입유로관(20)을 통해 싸이클론 몸체(10)에 대하여 접선 방향으로 흡입된 후, 상기 싸이클론 몸체(10)의 내벽면을 따라 선회하면서 하강한다.

이 때, 공기와 오염물은 그 중량 차이에 의해 각기 다른 원심력을 받게 된다.

이에 따라, 상대적으로 중량이 큰 오염물은 원심력에 의해 상기 싸이클론 몸체(10)의 내벽면을 타고 하측으로 흘러내려 오염물 배출공(40)을 통해 집진통(50)으로 배출되고, 상대적으로 중량이 작은 공기는 흡입력이 발생되고 있는 배출유로관(30)을 통해 싸이클론 몸체(10) 외부로 배출된다.

이 경우, 거의 중량을 갖고 있지 않은 상기 공기는 배출유로관(30)을 통해 발생되는 흡입력에 의해 싸이클론 몸체(10)의 저면에 부딪혀 상기 싸이클론몸체(10)의 중앙을 따라 상승기류를 형성하면서 상승하여 상기 배출유로관(30)을 통해 싸이클론 몸체(10) 외부로 배출되는 것이다.

한편, 전술한 바와 같이 오염물이 싸이클론 몸체(10) 내벽면을 선회하면서 오염물 배출공(40)을 통해 집진통(50) 내로 집진될 때에는 상기 오염물과 함께 공기의 일부 역시 상기 집진통(50) 내로 유입된다.

또한, 상기와 같이 집진통(50) 내로 유입된 공기는 도 1에 도시된 바와 같이, 최초 집진통(50) 내로 유입이 이루어지는 과정에서 발생되고 있던 선회력이 계속 존재하고 있음에 따라 상기 집진통(50) 내로 유입된 후에도 계속적인 선회를 행하게 되고, 집진통(50) 내부에도 상승기류를 형성하게 된다.

따라서, 상기 집진통(50) 내부에 집진된 먼지는 그 내부에서의 공기 유동에 의해 비산하면서 오염물 배출공(40)을 통해 다시 싸이클론 몸체(10) 내로 재유입되는 문제점이 발생하였다.

이는, 싸이클론 몸체(10)와 집진통(50)이 수직으로 연통되어 있으며, 또한 상기 싸이클론 몸체(10) 상단부 중앙에 배출유로관(30)이 형성되어 있고, 상기 배출유로관(30)을 통해 강한 흡입력이 발생하기 때문에, 상기 배출유로관(30)의 연장선 상의 싸이클론 몸체(10) 내부와 집진통(50) 내부에는 상기 흡입력에 의한 상승기류가 발생하기 때문이다.

또한, 상기 싸이클론 몸체(10) 내벽을 따라서 하강하는 선회류는 싸이클론 몸체(10)의 집진통(50) 연결부분에서 상기 상승기류와 합류하게 되면서 상승기류에 편승하여 배출됨으로 인해 중량이 아주 작은 미세 먼지의 집진 성능을 저하시키는문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명은 싸이클론 몸체의 구조를 개선하여 상승기류에 의한 오염물질의 재비산을 방지하며, 집진 성능을 향상시킬 수 있도록 한 싸이클론 집진장치의 제공을 목적으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 싸이클론 집진장치의 일 예를 나타낸 개략적인 종단면도,

도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도,

도 3a는 본 발명 싸이클론 집진장치의 제 1실시예를 나타낸 개략적인 사시도,

도 3b는 도 3a의 "A"부 확대 단면도,

도 4는 본 발명 싸이클론 집진장치의 제 1실시예의 변형예를 나타낸 개략적인 사시도,

도 5a는 본 발명 싸이클론 집진장치에 따른 제 2실시예를 나타낸 개략적인 사시도,

도 5b는 도 5a의 "B"부 확대 단면도,

도 6은 본 발명 싸이클론 집진장치에 따른 제 3실시예를 나타낸 개략적인 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100....싸이클론 몸체, 110....흡입유로관,

120....배출유로관, 130....집진통.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 오염물을 포함한 공기가 흡입될 수 있는 흡입유로관과 상기 공기를 배출할 수 있는 배출유로관이 각각 그 양단에 형성되며, 상기 흡입유로관으로부터 배출유로관으로 갈수록 중심축에 대하여 그 회전 반경이 작아지면서 축방향으로 길이를 갖도록 중공의 나선형 유로로 이루어진 싸이클론 몸체와; 상기 배출유로관과 연결되어 흡입력을 발생시키는 흡입력 발생수단과; 상기 싸이클론 몸체의 반경 방향 외측 둘레면에 오염물 배출공에 의해 연통되게 설치되는 집진부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 따른 각 실시예를 도 3a 내지 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3a는 본 발명 싸이클론 집진장치에 따른 제 1실시예를 나타낸 개략적인 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 "A"부 확대 단면도로서, 상기 도면을 참조하여 본 발명의 제 1실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제 1실시예에 따른 싸이클론 집진장치는 오염물과 공기의 원심분리가 이루어지는 싸이클론 몸체(100)와, 상기 싸이클론 몸체(100) 내부에 흡입력을 발생시키는 흡입력 발생수단과, 상기 싸이클론 몸체(100) 내에서 원심분리된 오염물을 수집하기 위한 집진통(130)으로 구성된다.

상기 싸이클론 집진장치를 구성하는 싸이클론 몸체(100)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 소정 직경을 갖는 중공의 유로로서 이루어지며, 상기 싸이클론 몸체(100)의 상단부와 하단부는 각각 흡입유로관(110)과 배출유로관(120)에 의해 개구되어, 상기 흡입유로관(110)을 통해 외부로부터 오염물을 포함한 공기가 싸이클론 몸체(100) 내부로 유입될 수 있으며, 싸이클론 몸체(100) 내부로 유입된 공기를 그 외부로 배출하는 역할을 수행할 수 있도록 구성된다.

이 경우, 상기 싸이클론 몸체(100)는 예컨대, 코일스프링 등과 같이 중심축(c1)에 대하여 소정의 회전 반경(R)을 갖는 나선형 구조로 다수회 절곡되어, 수직 방향으로 소정 길이를 갖도록 구성된다.

이와 같이, 싸이클론 몸체(100)를 나선형 구조로 형성함에 따라, 상기 싸이클론 몸체(100) 내부를 유동하는 오염물 및 공기가 중심축(c1)에 대하여 소정의 회전 반경(R)을 갖고 회전하게 되며, 이러한 과정에서 중량차에 따른 원심력에 의해 오염물과 이물질의 분리가 가능하게 된다.

그리고, 상기 배출유로관(120)의 공기 배출측에는 싸이클론 몸체(100) 내부에 오염물이 흡입될 수 있도록 흡입력을 발생하는 흡입력 발생수단(미도시)이 연결되는데, 이는 일반적으로 모터의 구동에 따른 팬의 흡입력을 이용하여 흡입력을 발생하는 수단으로서, 이에 관한 구체적인 도시 및 상세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 싸이클론 집진장치를 구성하는 집진통(130)은 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 싸이클론 몸체(100)의 반경 방향 외측 둘레면과 오염물 배출공(131)에 의해 연통 가능하게 설치됨에 따라, 원심력에 의해 공기와 분리된 오염물이 상기 오염물 배출공(131)을 통해 집진통(130)에 집진된다.

이 때, 상기 집진통(130)은 상기 싸이클론 몸체(100)의 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 복수개를 설치하여, 이물질의 크기나 중량에 따른 분리 집진이 가능하도록 함이 바람직하다.

그 이유는, 흡입유로관(110)을 통해 유입된 오염물 중 중량 및 크기가 큰 오염물은 상기 흡입유로관(110)과 가까운 지점에 위치한 집진통(130a)에 우선적으로 집진시키고, 중량 및 크기가 상대적으로 작은 오염물은 싸이클론 몸체(100)의 내부를 따라 배출유로관(120) 측으로 유동시키면서 다음 집진통(130b,130c)에서 지속적으로 집진시킴에 따라, 오염물에 의한 부하를 감소시켜 싸이클론 몸체(100) 내부의 압손을 줄일 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 상기 집진통(130)은 복수개의 분리 구획된 집진 영역(130a,130b,130c)을 형성한 상태로 일체로 형성함으로써, 각 집진 영역(130a,130b,130c) 내부에 각각 집진되는 오염물의 배출을 한 번의 작업으로 간편하게 수행할 수 있도록 구성함이 바람직하다.

전술한 구성으로 이루어진 본 발명의 제 1실시예에 따른 싸이클론 집진장치의 작동 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 싸이클론 몸체(100) 내의 배출유로관(120)을 통해 흡입력 발생수단의 작동에 기인한 흡입력이 발생되면, 오염물이 포함된 공기는 상기 싸이클론 몸체(100)의 흡입유로관(110)을 통해 싸이클론 몸체(100) 내측으로 흡입된 후, 상기 싸이클론 몸체(100)의 내부 유로를 따라 유동하게 된다.

이 때, 공기와 오염물은 각각 그 중량 차이에 의해 각기 다른 원심력을 받게 되며, 대부분 각 오염물들이 갖는 중량 및 크기에 따라 순차적으로 공기와 원심 분리 되어 각 집진통(130a,130b,130c)에 집진된다.

즉, 상대적으로 중량 및 크기가 큰 오염물은 원심력이 크게 작용함에 의해 상기 유로의 반경 방향 외측 내면을 따라 유동하면서 가장 먼저 공기와 원심 분리 되어 오염물 배출공(131)을 통해 집진통(130a)으로 우선적으로 배출되고, 상대적으로 중량 및 크기가 작은 오염물은 상기 유로를 따라 계속 유동하면서 지속적으로 원심분리가 이루어져 다음 집진통(130b)에 집진된다.

그리고, 미세 먼지와 같이 중량과 크기가 미세한 오염물은 대부분 싸이클론 몸체(100)내의 유로를 따라 지속적으로 회전하면서 가장 나중에 공기와 원심 분리 되어 집진통(130c)에 집진된다.

이 경우, 거의 중량을 갖고 있지 않은 공기는 유로의 반경 방향 내측을 따라 유동하면서 배출유로관(120)을 통해 흡입력 발생수단 측으로 배출되며, 이 때 공기와 미처 분리되지 않은 미세 먼지들은 별도의 필터수단에 의해 걸러져 외부로 배출된다.

이와 같이, 본 발명 싸이클론 집진장치의 제 1실시예에 따르면, 구조적으로싸이클론 몸체(100) 내부에 상승기류의 발생이 일어나지 않게 되며, 따라서 종래와 같이 상승기류에 의한 오염물의 재비산을 방지할 수 있게 된다.

또한, 중량 및 크기가 큰 오염물은 상기 흡입유로관(110)과 가까운 지점에 위치한 집진통(130a)에 우선적으로 집진됨으로써, 오염물에 의한 부하가 감소되어 싸이클론 몸체(100) 내부의 압손을 줄일 수 있게 된다.

도 4는 본 발명 싸이클론 집진장치의 제 1실시예의 변형예를 나타낸 개략적인 사시도이다.

상기 도면에 따르면, 싸이클론 몸체(200)를 그 중심축에 대하여 소정의 회전 반경(R)을 갖는 나선형 구조로 다수회 절곡하여 수직 방향으로 소정 길이를 갖도록 구성하되, 흡입유로관(210)을 싸이클론 몸체(200)의 하단에 형성하는 한편, 배출유로관(220)은 싸이클론 몸체(200)의 상단에 형성한 것으로서, 앞서 설명한 본 발명의 제 1실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있음은 물론이다.

한편, 도 5a는 본 발명 싸이클론 집진장치에 따른 제 2실시예를 나타낸 개략적인 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 "B"부 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 제 2실시예에 따른 싸이클론 집진장치를 설명하면 다음과 같다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 싸이클론 집진장치의 싸이클론 몸체(300)는 중심축(c2)에 대하여 소정의 회전 반경(R)을 갖는 나선형 구조로 다수회 절곡 형성되며, 수평 방향으로 소정 길이를 갖도록 구성된다.

이 경우, 싸이클론 몸체(300)의 중심축(c2)은 중력 방향에 수직되며, 상기싸이클론 몸체(300)의 흡입유로관(310)과 배출유로관(320)이 대략 동일 높이 상에 위치되도록 구성된다.

그리고, 집진통(330) 또한 다수개의 분리된 집진 영역(130a,130b,130c)을 형성한 상태로 일체로 형성되어 상기 싸이클론 몸체(300)의 하측에 설치되며, 상기 집진통(330)은 싸이클론 몸체(300)의 반경 방향 외측 둘레면 하단과 오염물 배출공(331)에 의해 연통되도록 구성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 제 2실시예에 따르면, 흡입유로관(310)을 통해 싸이클론 몸체(300) 내로 흡입된 오염물 및 공기가 싸이클론 몸체(300)의 유로 내부를 유동하면서 그 하측에 위치한 집진통(330)에 집진되는 구조를 이루며, 오염물과 공기의 분리, 집진과정 그리고 그에 따른 작동 효과는 제 1실시예를 참조하여 앞서 설명한 바와 유사하므로, 구체적인 설명은 생략한다.

도 6은 본 발명 싸이클론 집진장치에 따른 제 3실시예를 나타낸 개략적인 사시도이다.

이하, 본 발명의 제 3실시예에 따른 싸이클론 집진장치를 설명하면 다음과 같다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3실시예에 따른 싸이클론 집진장치의 싸이클론 몸체(400)는 흡입유로관(410)으로부터 배출유로관(420) 측으로 갈수록 중심축(c3)에 대하여 그 회전 반경(R)이 점차 작아지도록 형성된 것이다.

그리고, 상기 싸이클론 몸체(400)의 반경 방향 외측 둘레면에는 상기 싸이클론 몸체(400)의 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 다수개의 집진통(430)이 설치된 것이다.

이 경우, 상기 집진통(430)은 복수개의 분리 구획된 집진 영역(430a,430b,430c)을 형성하는 각각의 집진 영역을 일체로 형성할 수 있음은 물론이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명 싸이클론 집진장치의 제 3실시예에 따르면, 싸이클론 몸체(400)의 유로를 나선형으로 형성함과 아울러 배출유로관(420) 측으로 갈수록 유로의 회전 반경(R) 줄어드는 방향으로 형성됨에 따라, 오염물질과 공기의 회전 반경이 짧아져 각속도가 증가함으로써, 원심력이 증가하여 집진 성능이 향상될 수 있도록 한 것이다.

즉, 싸이클론 몸체(400)의 흡입유로관(410)을 통해 오염물과 공기가 흡입될 경우, 싸이클론 몸체(400)의 유로를 따라 배출유로관(420) 측으로 유동하면서 비교적 중량이 큰 오염물은 원심력에 의해 공기와 분리되어 집진통(430a)에 우선적으로 집진된다.

그리고, 상대적으로 그 보다 중량이 작은 오염물 및 미세 먼지는 싸이클론 몸체(400)의 유로를 따라 배출유로관(420) 측으로 계속 유동하게 되는데, 이 경우 상기 유로는 회전 반경이 점자 짧아져 오염물질과 공기의 유동 속도가 빨라지며, 따라서 그에 따른 원심력이 증가함으로써 더욱 높은 집진 성능을 발휘할 수 있게 되어, 미세 먼지 까지도 각 집진통(430b,430c)을 거치면서 확실히 집진할 수 있게 된다.

본 발명 싸이클론 집진장치의 제 3실시예에 따르면, 흡입력 발생수단의 흡입력이 동일할 경우, 전술한 제 1, 제 2실시예에 따른 싸이클론 집진장치와 비교하여 볼 때, 더 큰 원심력을 얻을 수 있으며, 따라서 더 높은 집진 성능을 얻을 수 있게 된다.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구성한 것으로서 단순히 전술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 구조적으로 싸이클론 몸체 내부에 상승기류의 발생이 일어나지 않게 되며, 따라서 종래와 같이 상승기류에 의한 오염물의 재비산을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 중량 및 크기가 큰 오염물은 상기 흡입유로관과 가까운 지점에 위치한 집진통에 우선적으로 집진되고, 중량 및 크기가 상대적으로 작은 오염물은 싸이클론 몸체의 내부를 따라 배출유로관 측으로 유동되면서 다음 집진통에서 지속적으로 집진됨에 따라, 오염물에 의한 부하를 감소시켜 싸이클론 몸체 내부의 압손을 줄일 수 있게 되는 효과가 있다.

그리고, 싸이클론 몸체의 유로를 나선형으로 형성함과 아울러 배출유로관 측으로 갈수록 유로의 회전 반경이 줄어드는 방향으로 형성됨에 따라, 오염물질과 공기의 회전 반경이 짧아져 각속도가 증가함으로써, 원심력이 증가하여 집진 성능이 향상될 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims (9)

1. 오염물을 포함한 공기가 흡입될 수 있는 흡입유로관과 상기 공기를 배출할 수 있는 배출유로관이 각각 그 양단에 형성되며, 중심축에 대하여 소정의 회전 반경을 가지며 축방향으로 길이를 갖도록 중공의 나선형 유로로 이루어진 싸이클론 몸체와;

   상기 배출유로관과 연결되어 흡입력을 발생시키는 흡입력 발생수단과;

   상기 싸이클론 몸체의 반경 방향 외측 둘레면에 오염물 배출공에 의해 연통되게 설치되는 집진통;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 싸이클론 몸체의 흡입유로관은 배출유로관에 대하여 중력 방향 상측에 위치함을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 싸이클론 몸체의 흡입유로관은 배출유로관에 대하여 중력 방향 하측에 위치함을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 싸이클론 몸체의 길이 방향을 따라 복수개의 집진통이 설치됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 집진통은 복수개의 분리 구획된 집진 영역을 형성한 상태로 일체로 형성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 싸이클론 몸체의 흡입유로관과 배출유로관은 동일한 높이 상에 평행하게 위치함을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 싸이클론 몸체의 반경 방향 외측 둘레면 하단에는 복수개의 집진 영역으로 분리 구획된 집진통이 연통되게 설치됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 집진통은 다수개의 분리 구획된 집진 영역을 형성한 상태로 일체로 형성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 싸이클론 몸체는 흡입유로관으로부터 배출유로관으로 갈수록 중심축에대하여 그 회전 반경이 작아지도록 형성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.