상기한 바와 같이 구성된 본 발명을 실시 예로서 도시한 첨부 도면과 함께 이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 원심임펠러를 이용한 공기 정화 장치의 구성 도에 도시한 바와 같이, 공기중의 오염물질을 정화하기 위하여 전동기를 이용한 원심임펠러를 이용한 공기 정화 장치에 있어서, 공기관(405)의 출구에서 전동기(433)에 회전축(435)으로 연결되어 고속회전이 가능하도록 설치한 원심임펠러(408)와, 회전축(435)을 통하여 회전 가능하도록 지지하는 베어링(434)과, 베어링(434)의 하부에서 회전축(435)을 통하여 연결하고 격리판(460)의 상부에 설치한 전동기(433)와, 및 하우징(209)의 내부에서 전동기(433)와 베어링(434)을 고정하도록 설치한 배기통(413)과, 배기통(413)의 원주면 에 형성한 다수의 통기구(450)와, 배기통(413)의 하부에 형성한 배기관(432)과, 배기통(413)의 하부에 형성한 배수구(423)와, 및 배기통(413)의 하부에서 다수의 배수구(422)를 갖는 배수판(424)과, 및 배수판(424)의 하부에 위치한 배수통(419)과, 배수통(419)의 하부에서 트랩(441)과 연결하도록 설치한 배수구(411)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용한 공기 정화 장치와, 도 6 은 도1의 BB 단면도, 1차와류실 및 도 7 은 도1의 CC 단면도, 2차와류실에서 도시한 바와 같이, 하우징(409)과 배기통(413)의 사이에 형성한 1차 와류실(504)과, 배기통(413)의 내부에 형성한 2차 와류실(506)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 공기 정화 장치와, 도 5 는 본 발명에 따른 벤츄리관의 작동설명도에서 도시한 바와 같이, 원심임펠러(408)의 입구에서 세정수를 무화하도록 공기도관(405)에 설치한 벤츄리관(402)과, 세정수의 유량을 조절하도록 벤츄리관(402)에 설치한 무화조절밸브(403)와, 벤츄리관(402)의 하부에 설치한 세정수통(401)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용한 공기 정화 장치와, 도 4 는 본 발명에 따른 공기 정화 장치의 부속 구성도에서도시한 바와 같이, 이물질의 유입을 방지하도록 원심임펠러(408)의 입구와 공기도관(405)으로 연결한 프리필터(PREFILTER, 400)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용한 공기 정화 장치와, 도 9 는 본 발명에 따른 다른실시예의 배기 흐름으로 작동하는 공기 정화 장치의 구성도에서도시한 바와 같이, 내연기관의 터보차저장치에 1차 와류실과 2차 와류실을 부가하여 이용하기 위하여 내연기관의 배출가스관(404)을 지나는 기체 흐름에 의하여 회전하도록 원심임펠러(408)의 회전축(435)의 다른 한 끝에 설치한 터빈(407)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용한 공기 정화 장치를 포함하여 구성한 것이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 구성을 도시한 첨부 도면과 함께 이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 원심임펠러를 이용한 공기 정화 장치의 구성 도에 도시한 바와 같이, 공기중의 오염물질을 정화하기 위하여 전동기(433)에 의하여 회전축(435) 및 클러치(436)에 고정되어 연결한 원심임펠러(408)가 고속 회전하면, 도 2 및 도 3 에 도시한 바와 같이, 공기 유인 및 원심력을 발생하는 3차원 유체역학 구조를 갖는 원심임펠러(408)가 회전하면서 화살표로 도시한 바와 같이 축방향으로 공기를 유인하고 원주방향으로 원심력을 발생한다.
한편 도 4 에 도시한 바와 같이, 공기 중에는 큰 알갱이 형태의 고형물이 있으면 공기정화장치의 파손이 되는 것을 방지하여 원심임펠러(408)의 보호를 위하여 공기도관(405)의 입구에는 일정한 크기의 고형물의 유입을 차단하는 프리필터(PREFILTER, 400)가 설치되어 있고, 오염물질을 포집한 후 공기정화장치(407)의 내부에서 누적되지 않고 배출이 용이하게 되도록 세정수가 들어 있는 세정수통(401)이 별도로 설치한다.
따라서 세정수는 전동기(433)의 회전에 의하여 베어링(434)에 지지되어 고속 회전하는 원심임펠러(408)에 의하여 유인되어 공기도관(405)을 지나는 공기흐름의 부압발생으로 벤츄리관(402)을 통하여 무화되어 공기와 함께 공기정화장치(407)의 내부로 유입되고 드레인용기인 트랩(441)을 통하여 외부로 배출되도록 구성하였다.
도 5 에 도시한 바와 같이, 무화조절밸브(403)는 벤츄리관(402)의 유량통과면적을 조절하여 공기흐름의 부압발생으로 세정수통(401)으로부터 공기도관(405)으로 유입하는 세정수의 유량을 사용 목적에 따라 조절하는 장치이다.
상기와 같이 큰 알갱이 형태의 고형물을 제거한 공기는, 도 1 에 도시한 바와 같이, 공기관(405)에서 유로 가이드(420)에 둘러싸인 고속회전 상태의 원심임펠러(408)의 깃날개를 원주방향으로, 화살표로 도시한 바와 같이, 통과하는 공기흐름에 강력한 원심분리력을 발생하게 한다.
여기서 공기정화장치의 입구관(431)와 외부 공기관(405)은 체결체(492)를 통하여 연결되어 있다.
따라서 공기흐름은, 화살표로 도시한 바와 같이, 하우징(409)의 내측면과 배기통(413)의 외측면사이에서 나선형 공기흐름을 유지하면서 공기흐름방향으로 아래로 내려가면서 기액분리작용을 하게되고 무거운 비중의 액체성분은 하우징(409)의 내측면에 액체의 응착력으로 부착하는 상태로 자중에 의하여 배수판(424)에 형성된 다수의 배수구(422)를 통하여 배수통(419)에 모이게 되고, 더욱 배수관(411)을 통하여 트레인 용기인 트랩(441)에 모이게 된다.
여기서 격리판(460)은 공기 흐름이 전동기(433)로 유입되지 않도록 하는 구조물이다.
한편 배기통(413)의 내부인 2차와류실(506)에서 분리된 여분의 액체 또는 세정수는 배수구(423)를 통하여 중력에 의하여 아래방향으로 배수통(419)의 내부인 배수조(508)로 배수되고 상기와 같이 트랩(411)에 모이게 되어 공기 흐름과 함께 공기정화장치로 유인된 액체성분을 함유하고 트랩(411)을 통하여 외부로 배출된다.
따라서 정화된 공기는 배기통(413)에 원주방향으로 부착된 배기관(432) 또는 외부배관을 연결하고있는 체결체(494)를 통하여 사용목적에 따른 소정의 장소로 이송된다.
여기서 트랩(441)은 세정수는 배출하고 압축기체의 누출을 방지하는 일반적으로 알려진 유공압부품이므로 자세한 설명을 생략한다.
첨부 도면으로 더욱 자세하게 설명한다.
도 6 은 도1의 BB 단면도, 1차와류실에서 도시한 바와 같이, 고속 회전하는 원심임펠러(408)를 통과한 공기는 하우징(409)의 내면과 배기통(413)의 사이에서 형성한 1차와류실(504)에서, 화살표로 도시한 바와 같이, 나선형 흐름을 유지하면서 강력한 원심분리력으로 비중차이에 따른 기액분리작용을 하면서 공기중의 오염물질을 정화한다. 한편 1차와류실(504)에서 나온 공기는 배기통(413)의 내부에 형성한 2차와류실(506)에서 나선형 흐름을 유지하면서 공기로부터 오염물질을 포집한 세정수를 분리하여 공기만이 배출되도록 한 구조이다.
도 7 은 도1의 CC 단면도, 2차와류실에서 도시한 바와 같이, 하우징(409)의 내면과 배기통(413)의 사이에 형성한 1차와류실(504)에서 나선형 흐름을 유지하면서, 화살표로 도시한 바와 같이, 강력한 원심분리력의 작용에 의하여 작은 비중의 기체로부터 큰 비중의 액체가 비중차이에 따른 기액분리한다. 따라서 세정수 및 원심분리력에 의하여 정화된 공기는 배기통(413)에 형성한 다수의 통기구(450)를 통과하면서 다시 2차와류실(506)에서 나선형 흐름을 유지하면서 여분의 오염물질을 포집한 세정수 성분을 다시 한번 원심 분리하여 배기관(432)을 통하여 공압기기로 배출하고 여분의 응축수는 배기통(413)의 하부로 배수하는 제습구조이다.
도 8 은 도1의 DD 단면도, 배수로에서 도시한 바와 같이, 1차와류실에서 분리된 액체 또는 세정수는 하우징(409)의 하부에서 위치한 배수판(424)에 원주방향으로 형성한 다수의 배수구(422)를 통하여 중력에 의하여 아래방향으로 배수되는 한편 2차와류실(506)에서 분리된 여분의 액체 또는 세정수는 배수구(423)를 통하여 중력에 의하여 아래방향으로 배수된다.
도 9 는 본 발명에 따른 다른실시예의 배기 흐름으로 작동하는 공기 정화 장치의 구성도에 도시한 바와 같이, 내연기관에서는 배기 가스관(404)의 배기 흐름이 갖는 분사력을 이용하여 터빈(407)을 고속으로 회전시키면서, 터빈(407)과 회전축(435)으로 연결한 원심임펠러(408)를 고속으로 회전시키어서, 상기와 같이 공기를 정화할 수 있다. 따라서 공기관(405)과 체결체(492)를 이용하여 연결된 공기정화장치는체결하는 프리필터(PREFILTER) 및 벤츄리관을 갖는 세정수통과 연결되어 습식으로 내연기관에 유입되는 공기를 종래의 부직포를 소재로한 필터가 없이 정화할 수 있다. 따라서 터빈 과 원심임펠러를 겸용으로 연동시킨 구조로서, 고속회전이 가능하여 강력한 원심분리력에 기초하여 제습효율을 개선하고, 필터가 없어서 유지 보수가 간편하며, 외부 동력 없이 자체 압축공기의 분사력으로 작동하는 무동력의 특징이 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 다른실시예의 배기 흐름으로 작동하는 공기 정화 장치는 출력이 저하되는 필터 막힘과 부직포를 소재로 제조한 필터를 이용하지 않도록 하기 위하여, 자동차 및 항공기의 공기과급기인 터보차저의 구조에, 도 1 에 도시한바와 같이, 본 발명에 따른 하우징(409)과 배기통(213)의 사이에 형성한 1차 와류실(504)과, 배기통(213)의 내부에 형성한 2차 와류실(506)을 부가하여 이용할 수 있다. 여기서 내연기관에 흡입하는 공기중의 오염물질을 정화하도록 배기 가스관(404)의 배기 흐름의 분사력에 의하여 고속으로 회전하는 터빈을 이용한 원심임펠러를 이용한 공기 정화 장치는, 프리필터 및 벤츄리관을 갖는 세정수통을 갖고 있는 구성으로서, 회전축(435)을 통하여 회전 가능하도록 지지하는 베어링(434)과, 및 하우징(409)의 내부에서 회전축(435)과 베어링(434)을 고정하도록 설치한 배기통(413)과, 내연기관의 공기유로관과 체결하는 체결체(494)와, 드레인용기인 트랩과 연결하도록 설치한 배수구(411)를 포함하고 있으며, 배수구(411)에서 배출된 오염물질을 갖는 세정수는 여과필터(미도시)를 통하여 정화한 후 세정수통으로 순환시키어 소정의 용량으로 장기간 이용할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 공기정화장치는 소형 경량 고성능 공기정화 기능을 갖고 있어서, 자동차 엔진의 터보차저, 내연기관의 터보차저장치에 1차 와류실과 2차 와류실을 부가하여 이용할 수 있으며, 병원의 위생실, 실험실의 무균실, 공장 및 일반가정에서 공기청정 환기목적의 에어컨, 온풍기의 공기청정분야에 이용할 수 있다.
한편 본 발명에서는 공기는 대기중의 일반적인 기체성분, 수증기, 암모니아, 오존, 질소, 산소, 아르곤 가스를 포함한 상대적으로 작은 비중의 기체 상태의 연속 유동체를 포함하여 정의한다.