KR20110106103A

KR20110106103A - 엘리먼트레스 필터장치

Info

Publication number: KR20110106103A
Application number: KR1020100025336A
Authority: KR
Inventors: 김영철
Original assignee: 김영철
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2011-09-28

Abstract

본 발명은 부직포로 이루어지는 엘리먼트를 사용하지 않고, 사이클론방식으로 기체나 액체 등의 다양한 유체에 포함된 분진이나 칩 등의 각종 이물질을 제거토록 한 엘리먼트레스 필터장치(1)를 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명의 엘리먼트레스 필터장치(1)는 유입관(11)이 접선방향으로 설치된 원통형 헤드부(10)의 하부에 가이드부(20)를 결합 구성하되 가이드부(20) 내부에 상부가 넓은 콘형태의 안내면(21)을 구비하며, 하단에 배출공(22)을 형성하며, 가이드부(20)의 하부에 배출공(22)으로 배출되는 이물질을 포집토록 포집부(30)를 결합 구성하되 설정된 시간에 따라 개폐되는 제어부(31)를 배출공(22)에 대응되게 상부에 설치하며, 상기 헤드부(10)의 상부 중심에 이물질이 제거된 유체가 유출되도록 관통 구성된 유출관(40)의 하단에 유출관(40)으로 유출되는 유체에 잔류된 이물질을 걸러주는 금속다공망(50)을 일체 또는 탈착되게 구성하며, 헤드부(10) 내면에 외접되며 유출관(40) 외면에 내접되는 유도날개(60)를 나선형으로 설치하며, 금속다공망(50)의 하부에 잔류 이물질이 헤드부(10) 내부로 역류하는 것을 차단토록 금속다공망(50)의 직경보다 큰 직경을 가지면서 하부가 개구된 원통형 버킷(70)을 구성하며, 경우에 따라 버킷(70)의 외주면에 외향되게 돌출되는 나선형 보조유도날개(80)나 버킷(70)의 내주면에 내향되게 돌출되는 나선형 차단날개(90)를 일체로 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 엘리먼트를 사용하지 않아서 보수비용이나 제조원가를 대폭 절감할 수 있고, 나선형 유도날개(60) 및 보조유도날개(80)에 의해서 유입관(11)으로 유입되는 유체의 선회운동이 보다 원활하게 이루어지며, 이로 인하여 보다 강력한 사이클론이 발생하므로 유체에 포함된 이물질을 보다 월등하게 제거할 수 있으며, 버킷(70) 및 나선형 차단날개(90)에 의해서 유체에 잔류되어 있는 미세 이물질까지 차단함으로써 이물질 제거 효율을 극대화할 수 있는 등 다수의 효과를 기대할 수 있는 것이다.

Description

엘리먼트레스 필터장치{element-less Filter device}

본 발명은 엘리먼트레스(element-less) 필터장치에 관한 것으로서, 이를 보다 상세히 설명하면 부직포로 이루어지는 엘리먼트(element)를 사용하지 않고, 사이클론(cyclone)방식으로 기체나 액체 등의 다양한 유체에 포함된 분진이나 칩 등의 각종 이물질을 제거토록 한 엘리먼트레스 필터장치를 제공코자 하는 것이다.

상기 엘리먼트레스 필터장치에 있어서, 일반적인 필터장치는 내부에 부직포를 각종 형태로 형성하여 이물질을 여과시키도록 한 엘리먼트가 설치되며, 각종 이물질이 포함된 유체를 필터장치 내부로 유입한 후 엘리먼트에 의해서 이물질을 여과시켜 외부로 유출시키도록 한 구성이었으나, 이러한 종래 필터장치는 내부에 엘리먼트를 설치하므로 제조원가가 앙등하며, 엘리먼트를 계속적으로 사용하게 되면 이물질이 많이 부착되며 이물질에 의해 파손되는 등의 문제로 인하여 잦은 교체가 불가피하였던 것으로서, 이러한 문제점을 일소코자 최근에는 사이클론방식의 필터장치를 많이 사용하고 있는 바, 도 5에서와 같이 종래 사이클론방식의 필터장치(1)는 유입관(2)으로 유입되는 유체가 원통형 몸체(3)의 내면을 타고 몸체(3)와 몸체(3) 하부에 일체로 형성된 상부가 넓고 하부로 내려 갈수록 좁아지는 원추형 가이드벽(4)을 따라 자연스럽게 선회운동을 하여 사이클론(=회오리바람)을 형성하면서 하강토록 하고, 이러한 사이클론에 의한 원심력은 유체보다 무거운 이물질에 더 크게 작용하게 되므로 상기 유체에 포함된 이물질은 사이클론에서 벗어나 필터장치(1)의 몸체(3)와 가이드벽(4)에 충돌하여 속도가 급감하면서 자중에 의해서 아래로 하강하게 되고, 가이드벽(4)의 하부에 형성된 배출부(5)를 통해서 외부로 배출되며, 상기 가이드벽(4)의 하부로 갈수록 내경이 좁아져서 회전속도가 증가하여 이물질은 충분한 원심력을 얻게 되어 유체에서 제거되는 것이다. 그리고 이물질이 제거된 유체는 가벼워져서 가이드벽(4)의 중심부에서 상승기류를 형성하게 되며, 상기 상승기류에 의해서 유체가 상부의 몸체(3) 중심부에 상향 연통되게 형성된 유출관(6)을 통해서 유출토록 구성되어 있었던 것이다.

본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 종래 필터장치는 이물질을 제거하기 위해서 부직포로 이루어진 엘리먼트가 설치되어 잦은 엘리먼트의 교체 등으로 보수비용 및 제조상의 제조원가가 앙등하는 등의 문제점을 가지고 있었으며, 종래 사이클론방식의 필터장치는 사이클론에 의해서 가이드벽에서 하강하면서 입자가 큰 이물질의 제거는 가능하였지만, 입자가 작은 미세 이물질은 유체에 잔류되어 상승기류를 타고 유출관을 통해서 그대로 유출되므로 이물질의 제거 효율이 떨어지고, 유입관이 몸체 내면의 접선방향으로 설치되더라도 유입 압력이 낮거나 몸체 내면에서 떨어져 있는 유체는 선회운동을 하지 않고 하부로 바로 하강하여 사이클론에 의한 이물질 제거가 제대로 이루어지지 않는 등 다수의 문제점을 가지고 있었던 것으로서, 본 발명에서는 유입관을 통해 유입되는 유체가 장치 내부에서 보다 원활하게 이루어지도록 하고, 사이클론에 의한 이물질 제거와 더불어 유체에 잔류되어 있는 미세 이물질까지 제거할 수 있도록 한 엘리먼트레스 필터장치를 제공함에 본 발명이 해결하려는 과제를 두고 완성한 것이다.

상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 엘리먼트레스 필터장치를 구성하되, 상기 필터장치는 이물질이 포함된 유체가 유입되는 유입관이 접선방향으로 설치된 원통형 헤드부와, 헤드부의 하부에 결합 구성되며 내부에 상부가 넓고 하부로 갈수록 좁아지는 콘(cone)형태의 안내면이 구비되며 하단에 배출공이 형성된 가이드부와, 가이드부의 하부에 상기 배출공으로 배출되는 이물질을 포집토록 결합 구성되며, 설정된 시간에 따라 개폐되는 오토플랩밸브(auto flap valve)로 이루어지는 제어부가 상기 배출공에 대응되게 상부에 설치되며, 하부에 포집된 이물질을 배출시키도록 드레인밸브가 설치된 포집부와, 상기 헤드부의 상부 중심에 이물질이 제거된 유체가 유출되도록 관통 구성된 유출관과, 유출관 하단에 유출관으로 유출되는 유체에 잔류된 이물질을 걸러주도록 일체로 구성되거나 탈착되게 구성된 금속다공망과, 상기 헤드부 내면에 외접되며 유출관 외면에 내접되게 나선형으로 설치되어 유입관으로 유입되는 유체를 보다 원활하게 선회하도록 유도하는 나선형 유도날개와, 상기 금속다공망의 하부에 유체에 잔류되어 있는 이물질이 헤드부 내부로 역류하는 것을 차단토록 상기 금속다공망의 직경보다 큰 직경을 가지면서 하부가 개구되게 구성된 원통형 버킷으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

경우에 따라서 상기 버킷의 외주면에 외향되게 돌출되는 나선형 보조유도날개나 버킷의 내주면에 내향되게 돌출되는 나선형 차단날개를 버킷과 일체로 구성할 수 있다.

상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 본 발명의 명칭에서와 같이 부직포로 이루어진 엘리먼트를 사용하지 않아서 별도로 엘리먼트를 교체하지 않아도 되므로 교체 등에 따른 보수비용이 소요되지 않으며, 제조상의 제조원가도 절감하는 효과가 있으며, 헤드부 내면과 유출관 외면 사이에 설치된 나선형 유도날개 및 버킷 외주면의 나선형 보조유도날개에 의해서 유입관으로 유입되는 유체의 선회운동이 보다 원활하게 이루어지며, 이로 인하여 보다 강력한 사이클론이 발생하므로 가이드부 내부에서 유체에 포함된 이물질의 제거가 보다 월등하게 일어나게 되며, 또한 버킷 및 버킷 내주면의 나선형 차단날개에 의해서 사이클론으로 하강된 유체가 상승할 시 유체에 잔류되어 있는 이물질이 상승하는 것을 차단하게 됨으로써 필터장치에 의한 이물질 제거 효율을 극대화할 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일례를 보인 단면도
도 2는 본 발명의 요부를 발췌하여 확대한 분리 사시도
도 3은 본 발명 중 헤드부의 구성을 보인 평단면도
도 4는 본 발명의 다른 실례를 보인 단면도
도 5는 본 발명이 속하는 기술분야의 종래 기술을 보인 개략적인 단면도

본 발명은 부직포로 이루어진 엘리먼트가 없는 엘리먼트레스 필터장치(1)에 관한 것으로서, 이를 보다 상세하게 설명하면 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 상기 필터장치(1)는 원통형 헤드부(10)의 일측에 이물질이 포함된 기체나 액체 등의 각종 유체를 유입시키는 유입관(11)을 헤드부(10)에 접선방향으로 설치하고, 상기 헤드부(10)의 하부에 가이드부(20)를 결합 구성하되, 상기 가이드부(20)의 내부에는 상부가 헤드부(10)의 내경과 대응토록 넓게 형성하고 하부로 내려가면 갈수록 좁아지는 콘형태의 안내면(21)을 구비하여 유체가 하강할 시 사이클론의 발생을 유도하도록 하고, 가이드부(20)의 하단 중앙에는 가이드부(20)의 내부와 연통되어 유체에서 제거되는 이물질을 하부로 배출시키는 배출공(22)을 형성하며, 상기 가이드부(20)의 하부에는 배출공(22)으로 배출되는 이물질을 포집토록 포집부(30)를 결합 구성하며, 상기 포집부(30)의 상부에는 가이드부(20)의 배출공(22)과 대응되게 설정된 시간에 따라 개폐를 반복하는 오토플랩밸브로 이루어진 제어부(31)를 설치하며, 포집부(30)의 하부에는 포집부(30) 내부로 이물질이 적정수준으로 포집되면 외부로 배출시킬 수 있도록 이물질 배출용 드레인밸브(32)를 설치하며, 이때 포집부(30)의 일측에는 투명한 투시창(33)을 형성하여 포집부(30) 내부에 이물질이 얼마나 포집되었는지를 확인할 수 있도록 구성한다.

이와 더불어 상기 헤드부(10)의 상부 중심에는 헤드부(10)와 가이드부(20) 내부에서 이물질이 제거된 깨끗한 유체가 유출되도록 헤드부(10) 내부와 관통되는 유출관(40)을 설치하되, 상기 유출관(40) 하단에는 유출관(40)으로 유출되는 유체에 잔류되어 있는 이물질을 걸러주는 금속다공망(50)을 일체로 부착 구성하거나 탈착 가능토록 나사방식으로 결합 구성하며, 상기 헤드부(10)의 내부에는 헤드부(10) 내면에 외접되며 유출관(40) 외면에 내접되는 유도날개(60)를 나선형으로 설치하여 유입관(11)에서 유입되는 이물질이 포함된 유체를 헤드부(10) 내에서 보다 원활하게 선회되도록 유도하며, 상기 나선형 유도날개(60)의 하측 단부는 유출관(40)의 외면에 접하면서 점차 폭을 좁게 하여 헤드부(10) 내면과 떨어지도록 함으로써 이물질 제거가 이루어진 깨끗한 유체가 상기 금속다공망(50)을 거쳐서 유출관(40) 내부를 통해 유출될 수 있다.

또한 본 발명에서는 상기 금속다공망(50)의 하부에 헤드부(10)와 가이드부(20) 내부에서 선회하면서 사이클론에 의해서 이물질이 제거된 유체에 일부 잔류하고 있는 미세 이물질이 유체와 함께 헤드부(10)로 역류하는 것을 차단토록 상기 금속다공망(50)의 직경보다 큰 직경을 가지면서 하부가 개구된 원통형 버킷(70)을 구성하며, 상기 버킷(70)의 외주면에는 외향되게 돌출되어 나선형으로 회전되게 형성된 보조유도날개(80)를 일체로 구성하여 상기 헤드부(10) 내부에서 유도날개(60)에 의해 유도되어 선회하면서 내려오는 유체가 버킷(70)에 부딪치더라도 보조유도날개(80)에 의해서 원활하게 선회할 수 있도록 하며, 본 발명에서는 도 4에서와 같이 경우에 따라서 상기 버킷(70)의 내주면에 내향되게 돌출되어 나선형으로 회전되게 형성된 차단날개(90)를 일체로 구성하여 유체에 포함된 이물질이 헤드부(10)로 역류하는 것을 버킷(70)에서 차단 시 나선형 차단날개(90)에서 유체를 버킷(70)의 내부로 유도하여 차단 효율을 높이도록 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 엘리먼트레스 필터장치(1)는 사이클론을 발생시켜서 유체에 포함된 이물질을 제거토록 한 것으로 본 발명의 구체적인 작용을 살펴보면, 우선 유입관(11)을 통해서 필터장치(1)로 유체가 유입되면 유입관(11)이 필터장치(1)의 헤드부(10)에 접선방향으로 설치되어 있으므로 헤드부(10) 중심에 상부로 관통되게 형성된 유출관(40)과의 사이에서 선회운동을 하게 되고, 이때 본 발명에서는 헤드부(10)와 유출관(40) 사이에 나선형으로 설치된 유도날개(60)와 버킷(70) 외부면의 나선형 보조유도날개(80)에 의해서 유체의 선회운동이 보다 원활하게 이루어지게 되며, 상기 유도날개(60)에 의해서 유도되어 선회하면서 하강하던 유체는 가이드부(20)의 안내면(21)이 상부가 넓고 하부가 좁아지는 콘형태로 형성되어 있어서 가이드부(20) 내에서 내려가면서 자연스럽게 사이클론이 발생되며, 가이드부(20) 하부로 내려 갈수록 직경이 좁아져서 회전속도가 빨라짐에 따라 원심력이 커지므로 유체보다 무거운 이물질이 사이클론에서 벗어나 안내면(21)에 충돌하여 속도가 급감하면서 자중에 의해 안내면(21)을 타고 배출공(22)으로 떨어지게 되는 것이다.

이때 포집부(30)의 상부에 설치된 오토플랩밸브로 이루어진 제어부(31)가 폐쇄상태일 경우 이물질은 가이드부(20)의 내측 하부에 쌓이게 되고, 이물질이 제거된 유체는 가벼워져서 안내면(21)의 하단부와 제어부(31)에 의해서 중앙부분으로 상승기류를 형성하게 되어 가이드부(20) 내측 중심 하부에서 헤드부(10)로 회전하면서 상승하게 되며, 유체가 상승기류로 상승 시 사이클론에 의해서 채 제거되지 않은 미세한 이물질이 함께 상승되며, 이러한 미세 이물질은 금속다공망(50) 하부에 구성된 버킷(70)에 충돌하여 하부로 떨어지면서 금속다공망(50)이 있는 헤드부(10) 내부로 역류되는 것이 차단되며, 그래도 유체에 잔류되어 있는 이물질은 유체가 버킷(70)에 충돌 후 버킷(70)의 단부를 타고 상승하여 금속다공망(50)을 통과할 시 여과가 이루어지게 되며, 버킷(70)과 금속다공망(50)에 의해서 차단된 미세 이물질은 가이드부(20) 하부로 떨어지게 되며, 이후 금속다공망(50)을 통과한 깨끗한 유체만 유출관(40)을 통해서 유출되는 것이며, 상기 제어부(31)가 설정된 시간이 지남에 따라 개방되면 가이드부(20)의 내측 하부에 쌓여 있던 이물질이 배출공(22)을 통해서 하부의 포집부(30)에 포집되며, 상기 작용의 반복을 통해서 포집부(30)에 이물질이 어느 정도 포집되면 투시창(33)을 통해서 포집된 이물질의 양을 확인하여 적정수준으로 포집되었을 시 포집부(30) 하부에 설치된 드레인밸브(32)를 개방하여 필터장치(1)의 외부로 배출시키면 되는 것이다.

또한 상기 버킷(70)에 의해서 상승기류를 타고 상승하는 유체에 잔류된 미세 이물질을 차단할 시 버킷(70) 내주면에 돌출 형성된 나선형 차단날개(90)에 유체가 유도되어 버킷(70)의 내면 깊숙이 보다 강하게 충돌하여 미세 이물질의 제거 능률을 보다 향상시킬 수도 있는 것이며, 상기 유출관(40) 하단에 금속다공망(50)을 탈착 가능하게 결합 구성하여 금속다공망(50)에 이물질이 많이 끼게 되면 유출관(40)에서 탈리시켜 세척을 해서 다시 결합해주면 여과 효율을 높일 수 있는 것이다.

상술한 본 발명에서 제공하는 엘리먼트레스 필터장치(1)는 각종 산업분야에 다양하게 적용 가능한 것으로서, 식품, 음료 등의 분야에서 액상 대상물에 포함된 불필요한 이물질을 직접적으로 여과시키도록 할 수 있고, 각종 공작기계 등의 절삭유 등에 포함된 칩과 같은 이물질을 제거시키도록 할 수도 있으며, 화학, 제약, 반도체, 각종 가공공장 등에 설치되어 공기 중에 포함된 분진 등의 이물질을 제거할 수도 있으며, 바이오 세정수, 생활용수 등의 액체에 포함된 이물질을 제거하거나 배수여과장치에 설치되어 각종 슬러지를 제거하는데 적용할 수도 있는 것이다.

1:(엘리먼트레스)필터장치 10:헤드부
11:유입관 20:가이드부
21:안내면 22:배출공
30:포집부 31:제어부
32:드레인밸브 33:투시창
40:유출관 50:금속다공망
60:유도날개 70:버킷
80:보조유도날개 90:차단날개

Claims

이물질이 포함된 유체가 유입되는 유입관(11)이 접선방향으로 설치된 원통형 헤드부(10)와,
헤드부(10)의 하부로 내부에 상부가 넓고 하부로 갈수록 좁아지는 콘(cone)형태의 안내면(21)이 구비되며, 하단에 배출공(22)이 형성되게 결합 구성된 가이드부(20)와,
가이드부(20)의 하부에 상기 배출공(22)으로 배출되는 이물질을 포집토록 결합 구성되며, 상부에 설정된 시간에 따라 개폐되는 제어부(31)가 배출공(22)에 대응토록 설치되며, 하부에 포집된 이물질을 배출시키도록 드레인밸브(32)가 설치된 포집부(30)와,
헤드부(10)의 상부 중심에 이물질이 제거된 유체가 유출되도록 관통 구성된 유출관(40)과,
유출관(40) 하단에 유출관(40)으로 유출되는 유체에 잔류된 이물질을 걸러주도록 결합 구성된 금속다공망(50)과,
헤드부(10) 내면에 외접되며 유출관(40) 외면에 내접되게 나선형으로 설치되어 유입관(11)으로 유입되는 유체를 보다 원활하게 선회하도록 유도하는 나선형 유도날개(60)와,
금속다공망(50)의 하부에 유체에 잔류되어 있는 이물질이 헤드부(10) 내부로 역류하는 것을 차단토록 상기 금속다공망(50)의 직경보다 큰 직경을 가지면서 하부가 개구되게 구성된 원통형 버킷(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트레스 필터장치.
청구항 1에 있어서;
상기 버킷(70)의 외주면에 외향되게 돌출 형성된 나선형 보조유도날개(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트레스 필터장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
상기 버킷(70)의 내주면에 내향되게 돌출 형성된 나선형 차단날개(90)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리먼트레스 필터장치.
청구항 1에 있어서;
상기 유출관(40) 하단에 금속다공망(50)을 탈착 가능하게 결합 구성한 것을 특징으로 하는 엘리먼트레스 필터장치.