KR20120001032A - 원심분리형 여과장치 - Google Patents

Abstract

여과 효율을 향상시키면서 장착 상의 편의성 및 안정성과 더불어 내구성을 향상시키는 것이 가능하도록, 하우징과 기류유도체, 체결받침대, 흡기유로배관 및 포집부재를 포함하는 것으로, 상기 하우징은 내부에 상기 기류유도체가 배치되어 외부 공기를 빨아들이는 흡기부와, 상기 기류유도체를 경유한 공기로부터 유발되는 소용돌이의 원심력을 키우는 공간을 형성하는 분기부를 포함하고, 상기 분기부는 끝단 둘레를 따라 공기 중의 이물질을 분리, 배출하는 복수의 배기공이 형성되며, 상기 포집부재는 상기 배기공과 연계될 수 있도록 상기 분기부 외측을 함입하는 형태로 결합, 구성된 원심분리형 여과장치를 제공한다.

Description

원심분리형 여과장치{Filtering Device Using Centrifugal}

본 발명은 내연기관 및 집진을 위한 각종 여과장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 단시간에 많은 량의 공기를 정화할 수 있는 여과 효율을 향상시키면서 장착 상의 안정성과 더불어 내구성을 향상시키는 것이 가능하도록 한 원심분리형 여과장치에 관한 것이다.

각종 차량의 엔진 사양으로 적용되는 내연기관의 경우, 각각 사용하는 연료에 따라 가스기관, 가솔린기관, 석유기관 및 디젤기관 등으로 분류된다. 석유, 가스, 가솔린 기관은 점화플러그에 의한 전기불꽃으로 점화하고, 디젤기관은 연료를 고온고압의 공기 속에 분사하여 자연발화시키는 것이 일반적이다.

대부분 디젤기관으로 이루어지는 중장비 차량에서 연료의 연소효율은 혼합되는 공기의 청정 정도와 공급량에 의해 결정되므로 공기 또는 각종 연료 중의 이물질을 걸러내는 여과장치의 성능이 매우 중요하다.

종래의 여과장치는 주로 필터를 이용하여 각종 연료나 공기와 같은 유체(流體) 속 이물질을 걸러내는 방식을 채택해 왔다.

그러나, 이와 같은 종래의 여과장치의 경우, 소정의 주기별로 필터를 청소해야하거나 교체해야 하는 등의 번거로움이 생기고, 무엇보다도 소모품으로 인한 비용부담이 생기는 등의 문제점이 있었다.

이에 따라, 근래에는 필터와 같은 소모품 없이 이물질을 분리할 수 있는 방식으로 많은 불편을 개선하는 형태의 여과장치를 선보이고 있다. 예를 들면, 본 발명의 출원인이 2009년 4월 1일자로 한국 특허청에 출원하여 2009년 8월 11일자로 등록한 특허 제912712호 "원심력을 이용한 여과장치"와 같은 형태를 들 수 있다.

상기한 종래 원심력을 이용한 여과장치는 몸체 내부로 유입되는 공기의 와류현상을 일정한 패턴으로 유도하는 유입안내부재를 채택하여 필터 없이 공기의 유입량을 늘리는 동시에 몸체 내부 기류에 의한 원심력으로 이물질을 여과할 수 있도록 하기 위한 것이었다.

그러나, 상기의 종래 여과장치는 몸체의 한쪽 측면에 원통관 형태로 이루어지는 수집구를 포함하는 한계를 안고 있다. 즉, 몸체 내부로 유입되는 공기의 절대량이나 소정 형태로 패턴화되는 기류에 의한 원심력의 크기가 충분하게 생성된다 하더라도 이물질을 배출하는 통로가 몸체의 측면 한쪽에 형성됨에 따라 공기와 이물질 간의 실질적인 분리 효과를 얻을 수 없는 구조적인 단점을 안고 있다.

특히, 상기한 종래 여과장치의 경우, 몸체로부터 바깥으로 떨어진 외부 소정의 위치에 각종 먼지나 이물질을 모으기 위한 수집통을 구비함에 따라 장착을 위해서는 몸체와 별도로 소정의 설치공간을 확보해야 번거로움이 발생한다.

뿐만 아니라, 상기한 종래의 여과장치는 몸체로부터 연계되어 별개로 형성된 수집통은 차량의 운행시 파손과 같은 위험부담을 가중시키는 등 전반적으로는 내구성을 저해하는 요인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점으로부터 착안하여 이루어진 것으로, 간편하면서도 안정된 구조를 채택, 적용하여 장착 상의 안정성은 물론, 내구성의 향상을 도모하는 것이 가능한 원심분리형 여과장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이외에도, 본 발명은 단시간에 적정 량의 공기를 정화할 수 있는 여과 효율을 향상시키는 것이 가능한 원심분리형 여과장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 제안하는 원심분리형 여과장치는 하우징과 기류유도체, 체결받침대, 흡기유로배관 및 포집부재를 포함하는 것으로, 상기 하우징은 내부에 상기 기류유도체가 배치되어 외부 공기를 빨아들이는 흡기부와, 상기 기류유도체를 경유한 공기로부터 유발되는 소용돌이의 원심력을 키우는 공간을 형성하는 분기부를 포함하고, 상기 분기부는 끝단 둘레를 따라 공기 중의 이물질을 분리, 배출하는 복수의 배기공이 형성되며, 상기 포집부재는 상기 배기공과 연계될 수 있도록 상기 분기부 외측을 함입하는 형태로 결합, 구성된다.

상기 하우징은 상기 흡기유로배관과 연계되면서 상기 흡기부와 인접되게 연장단을 더 구비하고, 상기 연장단 내부에는 여과필터가 더 구비된 형태로도 실시될 수 있다.

상기 포집부재는 나사식 체결수단에 의해 분해 및 결합이 자유롭게 이루어지고, 상기 하우징의 분기부와 상기 포집부재는 필요한 공기를 사용처로 공급하는 토출구의 위치에 따라 상기 하우징의 흡기부 상단 또는 하단에 배치되는 형태로도 실시 가능하다.

본 발명에 따른 원심분리형 여과장치에 의하면, 분기부 끝단 둘레에 복수의 배기공이 구비되어 하우징 내부의 공기 흐름 즉, 기류에 의한 원심력이 미치는 영향이 원활하게 되면서 이물질의 분리 및 배출 효과를 극대화하는 것이 가능하다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 원심분리형 여과장치에 의하면, 공기 중의 먼지나 이물질을 분리하여 모으는 포집부재가 분기부의 배기공과 연계되면서 그 외부를 감싸거나 한쪽 끝단을 함입하는 형태로 결합, 구성되므로 장착 상의 안정성과 함께 사용상의 내구성을 확보하는 것이 가능하다.

특히, 본 발명에 따른 원심분리형 여과장치에 의하면, 하우징이나 포집부재와 같은 것들이 단일 통체처럼 구성되므로 차량의 엔진룸 등 적재적소의 배치 및 설치가 간편해지게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 원심분리형 여과장치를 나타내는 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시형태에 따른 원심분리형 여과장치의 작동 상태를 나타내는 결합단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 원심분리형 여과장치를 나타내는 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시형태에 따른 원심분리형 여과장치의 작동 상태를 나타내는 결합단면도이다.

다음으로 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 원심분리형 여과장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명이 제안하는 원심분리형 여과장치는 도 1 내지 4에서 도시하는 바와 같이, 하우징(10)과 기류유도체(20), 체결받침대(30), 흡기유로배관(40) 및 포집부재(50)와 같은 기술구성으로 대별해 볼 수 있다.

도 2와 도 3에서 실선으로 표시한 화살표는 각종 연료나 공기와 같은 유체(流體)의 흐름을 나타내는 것이고, 점선으로 표시한 화살표는 유체(流體) 중의 먼지와 같은 이물질의 흐름을 나타내는 것이다.

상기 하우징(10)은 외부로부터 공기를 빨아들이는 흡기부(11)와 유입된 공기가 소정 형태의 소용돌이를 일으키는 등의 공간을 형성하는 분기부(12)를 포함하여 이루어진다.

상기 흡기부(11)와 분기부(12)는 서로 다른 직경의 원통 형태로 상·하단 중 한쪽이 개구되어 공기의 유입을 위한 일종의 유입구를 형성하며, 도 1이나 2에서처럼 상기 흡기부(11)와 분기부(12)가 일체로 결합, 구성된 형태 또는, 도 3이나 4에서처럼 각각 별개로 형성되어 연계되게 설치되는 형태 등 다양하게 실시할 수 있다.

상기 흡기부(11)는 내부에 상기 기류유도체(20)를 함입할 수 있도록 구성되고, 상기 분기부(12)는 상기 기류유도체(20)를 경유하여 유입되는 공기가 소정의 패턴으로 소용돌이를 일으키면서 유발되는 원심력을 극대화할 수 있도록 구성된다.

특히, 상기 분기부(12)는 끝단 둘레를 따라 소정의 간격으로 복수의 배기공(12a)을 구비하여 소용돌이에 의한 원심력으로부터 공기 중의 이물질을 효과적으로 분리 및 배출할 수 있도록 구성된다.

이와 같은 복수의 배기공(12a)은 외부 공기의 유입량에 비춰 이물질을 분리 및 배출을 가능하게 하므로 단시간에 충분한 양의 공기를 정화하는 여과 효율의 실질적 향상을 도모한다.

여기서, 상기 기류유도체(20)는 도 1이나 도 3에서 나타내는 바와 같이, 양방향으로 관통된 원통 형태로 소정 각도로 비스듬히 기울어진 안내 깃(21)을 포함하여 상기 하우징(10) 내부로 유입되는 외부 공기의 흐름이 일률적인 패턴으로 정형화될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 체결받침대(30) 및 흡기유로배관(40)은 양자 모두 일체로 구비되어 상기 하우징 내에 배치한다.

상기 체결받침대(30)는 상기 기류유도체(20)의 설치 상태를 안정적으로 유지할 수 있도록 하는 동시에 상기 하우징(10)의 내부 공간을 분할하도록 구성된다.

또, 상기 흡기유로배관(40)은 상기 체결받침대(30)에 의해 분할된 상기 하우징(10)의 내부 공간 간의 연계 통로 역할과 함께 상기 분기부(12)에서의 소용돌이를 유발하기 위한 흡입력을 제공하는 역할을 병행하도록 구성된다.

상기 흡기유로배관(40)은 상기 체결받침대(30) 중앙을 관통하여 상기 하우징(10)의 흡기부(11)와 분기부(12)가 맞닿는 경계단과 동일한 높이의 길이로 설치하여 이물질의 분리를 위한 기류형성이 용이한 동시에 걸러진 공기의 흡입함에 있어 난기류에 의한 장애를 최소화할 수 있어 궁극적으로는 흡기량을 늘릴 수 있도록 한다.

본 발명이 제안하는 원심분리형 여과장치의 상기 포집부재(50)는 상기 배기공(12a)과 연계될 수 있도록 상기 분기부(12) 외측을 함입하는 형태로 결합, 구성된다.

즉, 본 발명의 상기 포집부재(50)는 상기 하우징(10)에 포개어지는 형태를 채택함으로써, 장착을 위한 설치공간을 확보하는 것이 용이할 뿐만 아니라, 설치 안정성을 보장하며, 사용상에서는 내구성을 높이는 설계구조를 제공하는 등의 효과를 얻는다.

상기 하우징(10)의 분기부(12)와 상기 포집부재(50)는 해당 기관에서 필요로 하는 양의 공기를 공급하는 토출구(13)의 위치에 따라 도 2나 도 3에서처럼 상기 하우징(10)의 흡기부(11) 상단 또는 하단에 배치되는 형태로도 실시될 수 있다.

또, 상기 하우징(10)은 상기 흡기유로배관(40)과 연계되면서 상기 흡기부(11)와 인접되게 연장단(14)이 더 구비된 형태로도 실시가능하다.

이때, 상기 연장단(14)의 내부에는 소정의 여과필터(15)를 더 구비하여 궁극적으로는 한층 더 정화된 공기를 공기를 공급할 수 있도록 함으로써, 엔진의 연료연소효율을 높이는 등 부수적인 효과를 도모할 수도 있다.

상기 포집부재(50)는 나사식 체결수단(51)을 이용하여 분해 및 결합이 자유로운 형태를 채택함으로써, 먼지와 같은 이물질의 제거가 용이하도록 하는 것이 좋다.

다음으로 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 원심분리형 여과장치의 작동관계를 살펴본다.

먼저, 본 발명의 원심분리형 여과장치는 정화된 공기를 공급하는 토출구(13) 쪽에 소정의 흡입력이 유발할 수 있는 구성을 연계시킨 상태에서 일련의 작동이 이루어진다.

즉, 상기 토출구(13)로 유발되는 소정의 흡입력이 상기 흡기유로배관(40)을 통해 상기 하우징(10)의 분기부(12)와 흡기부(11)로 인가되고, 이로 인해 상기 흡기부(11)에서 소정의 외부 공기가 상기 하우징(10)의 내부로 유입된다.

상기 하우징(10)의 흡기부(11)로부터 유입되는 외부 공기는 상기 기류유도체(20)를 경유하면서 상기 안내 깃(21)의 각도에 의해 그 흐름이 일률적인 패턴 즉, 소정의 소용돌이 현상을 일으키게 된다.

이와 같은 소용돌이 현상은 상기 체결받침대(30)에 의해 고정, 돌출된 상기 흡기유로배관(40) 외주연을 따라 상승 또는 하강하다가 상기 분기부(12)의 한쪽 끝단 부위에서 최대 크기의 원심력을 발휘하게 된다.

이에 따라, 상기 분기부(12)의 끝단에 형성된 상기 배기공(12a)으로 일부 공기와 함께 이물질이 배출되며, 상기 분기부(12) 외부로 배출된 이물질은 상기 포집부재(50) 내에 쌓이게 된다.

이물질이 분리, 배출된 공기는 상기 흡기유로배관(40)을 따라 상기 체결받침대(30)에 의해 분할된 공간 즉, 상기 연장단(14) 내부로 인계된다.

상기 연장단(14)으로 인계된 공기는 다시 상기 여과필터(15)에 의해 한번 더 걸러진 이후 상기 토출구(13)를 통해 공급되게 된다.

여기서, 상기 포집부재(50)는 먼지와 같은 이물질이 쌓이는 정도에 따라 상기 체결수단(51)을 분리하여 처리하고, 상기 여과필터(15) 또한 적정 주기를 정해 교환하여 사용할 수 있다.

이때, 상기 여과필터(15)는 종래기술의 형태에 비해 유발되는 소용돌이의 원심력으로부터 1차적인 여과과정을 거친 공기를 다시 한번 더 걸러주는 역할을 함에 따라 사용 연한을 늘릴 수 있는 특징이 발휘된다.

특히, 본 발명의 실시형태에 따른 원심분리형 여과장치는 여과필터(15) 없이 상기 기류유도체(20) 및 상기 흡기유로배관(40)의 설계구조로부터 유발되는 소용돌이에 의한 원심력만으로도 충분한 여과효과를 얻을 뿐만 아니라, 한발 더 나아가서는 여과필터(15)를 포함하는 연장단(14)까지 구비하여 최종적으로 공급되는 공기의 여과 효율을 실질적으로 향상시킬 수 있도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다.

상기에서는 본 발명에 따른 원심분리형 여과장치의 바람직한 실시형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 당업자가 여러 가지로 변형 및 변경하여 실시할 수 있는 것 또한 본 발명의 범위에 속한다.

10 : 하우징 11 : 흡기부 12 : 분기부
12a: 배기공 13 : 토출구 14 : 연장단
15 : 여과필터 20 : 기류유도체 21 : 안내 깃
30 : 체결받침대 40 : 흡기유로배관 50 : 포집부재
51 : 체결수단

Claims (4)

1. 하우징(10)과 기류유도체(20), 체결받침대(30), 흡기유로배관(40) 및 포집부재(50)를 포함하는 원심분리형 여과장치에 있어서,
   상기 하우징(10)은 내부에 상기 기류유도체(20)가 배치되어 외부 공기를 빨아들이는 흡기부(11)와, 상기 기류유도체(20)를 경유한 공기로부터 유발되는 소용돌이의 원심력을 키우는 공간을 형성하는 분기부(12)를 포함하고,
   상기 분기부(12)는 끝단 둘레를 따라 공기 중의 이물질을 분리, 배출하는 복수의 배기공(12a)이 형성되며,
   상기 포집부재(50)는 상기 배기공(12a)과 연계될 수 있도록 상기 분기부(12) 외측을 함입하는 형태로 결합, 구성되는 것을 특징으로 하는 원심분리형 여과장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하우징(10)은 상기 흡기유로배관(40)과 연계되면서 상기 흡기부(11)와 인접되게 연장단(14)이 더 구비되고, 상기 연장단(14) 내부에는 여과필터(15)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 원심분리형 여과장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 포집부재(50)는 나사식 체결수단(51)에 의해 분해 및 결합이 자유로운 것을 특징으로 하는 원심분리형 여과장치.
4. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하우징(10)의 분기부(12)와 상기 포집부재(50)는 필요한 공기를 사용처로 공급하는 토출구(13)의 위치에 따라 상기 하우징(10)의 흡기부(11) 상단 또는 하단에 배치되는 것을 특징으로 하는 원심분리형 여과장치.

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