KR20120062032A

KR20120062032A - 원심분리 집진장치

Info

Publication number: KR20120062032A
Application number: KR1020100074468A
Authority: KR
Inventors: 홍종호; 이미현
Original assignee: 홍종호
Priority date: 2010-07-31
Filing date: 2010-07-31
Publication date: 2012-06-14
Also published as: WO2012018207A2; KR20130073931A; WO2012018207A3

Abstract

본 발명은 집진장치로서, 처리기체의 유로에 위치하고, 회전 가능하게 구동 부에 결합되어 구비된 로터에 있어서, 상기 로터의 내측에 회전축과 나란한 방향으로 복수의 격벽이 회전대칭으로 배치된 별도의 내 측 로터와, 상기 내측 로터와 외측 로터 및 격벽으로 구성된 복수의 연통관이 구비되는 것을 특징으로 하는 원심분리 습식 집진장치를 제공한다.
상기 로터의 회전운동에 의해 상기의 연통관 사이를 통과하는 처리기체는 상기 로터의 회전운동에 의한 원심력 장에 노출되고, 상기 로터 내측에 세정 액과 처리기체 중의 입자상 오염물질의 충돌에 의해 오염물질 입자를 제거하는 것을 특징으로 하는 습식 원심분리 집진장치에 관한 것이다.
원심분리 로터 내측의 격 실을 통과하는 처리기체는, 원심력 장을 반드시 통과 하여야 하고, 처리기체 중의 오염입자는 세정 액에 충돌한 후에는 비가역적으로 제거된다. 강력한 원심력 장을 통과하는 입자성 오염물질은 세정 액과의 충돌로 제거되기 때문에, 원심분리 방식의 문제점인 분리되었던 입자의 재 혼입을 방지하는 특징이 있다.

Description

원심분리 집진장치 {Centrifugal Dust Removing Device}

본 발명은 집진장치에 관한 것으로, 구체적으로는 세정 액 흡착방식의 원심분리 집진장치에 관한 것이다.

원심분리 방식의 집진장치는 사이클론 방식의 집진장치가 개발되어 있고,로터의 회전작동에 의한 오염입자의 원심분리방법의 기술이 제시되어있다.

세정 액과의 접촉을 이용하여 처리기체중의 입자성 오염물질을 제거하는 통상의 스크러버가 제시되어 있다.

WO 40915 97 EP 0 528 483 A1 KR 0809468 10

http://en.wikipedia.org/wiki/Bucket_argument

통상의 사이클론 또는, WO97/40915에 제시된 집진장치는 원심분리의 원리를 이용한 집진장치로 처리기체 중의 입자성 오염물질을 기체와의 비중차이를 이용하여 제거하는 장치로 비교적 커다란 입자의 제거엔 바람직한 성능을 나타내지만 미세입자의 제거에 어려운 문제점이 있다.

EP 0 528 483 A1에 제시된 세정방식의 집진장치는 세정 액이 다량 필요한 문제점이 있다.

한국 등록특허 10-0809468에 제시된 통상의 회전방식 적 층 디스크의 세정방식 공기청정기는 오염된 세정 액을 재사용하는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 처리기체의 유로에 위치하고, 적어도 일 측이 구동 부에 회전 가능하게 결합되고 지지되는 로터와, 상기 로터의 내측에 회전축과 나란한 방향으로 복수의 격벽 또는 연통관이 회전대칭으로 배치되어 구비되며, 상기 로터의 회전운동에 의해 상기의 연통관을 통과하는 처리기체는 원심력 장에 노출되고, 상기 로터의 내측에 공급되는 세정 액은 상기 연통관에 원심력 작용으로 로터의 내주 면에 이동 및 분포되고, 상기 처리기체 중의 입자상 오염물질은 원심력 작용으로 세정 액에 충돌되어 비가역적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 원심분리 집진장치를 제공한다.

본 발명에 따른 원심분리 집진장치는 다음과 같은 특징과 효과가 있다.

처리기체는 원심분리 로터의 원심력 장을 통과 하게 되고, 이때 처리기체 중의 오염입자는 원심력작용으로 로터 내주 면의 세정 액에 충돌한 후에 비가역적으로 제거되며, 원심분리 방식의 문제점인 분리되었던 미세입자가 배출가스에 재 혼입되는 현상이 방지된다.

원심분리 방식이므로 유로의 막힘 현상이 대폭 줄어들어 연속적인 가동이 가능하며, 세정 액에 포함된 오염물질을 장치의 작동 중에도 간편하게 연속적으로 제거될 수 있다.

본 발명에 따른 핵심기능을 유지하면서, 원심분리 로터의 형상과 회전속도에 따라 다양한 요구조건에 대응하여 실시가 가능하다.

처리기체와 세정 액의 접촉방식이 분무방식이 아니고, 기존의 습식 집진장치에 비교하면, 세정 액 표면에 오염입자의 원심력작용에 의한 관성 충돌하는 방식이기 때문에 오염입자 제거에 필요한 세정 액의 양을 대폭 줄일 수 있는 특징이 있다.

공급된 세정 액은 별도의 분무장치 없이 로터의 회전에 따른 원심력작용이나 중력의 작용으로 로터 내측에 이동 및 분포되고, 로터의 회전속도를 증가시키거나, 로터 회전축의 기울기를 조절하거나, 추가로 세정 액을 공급함으로써 간단히 제거될 수 있다.

원심분리 로터와 처리기체 이송 팬을 하나의 회전체로 결합하여 처리기체를 장치 스스로 흡입하여 처리하므로, 처리중인 기체의 누출을 차단이 용이하며, 로터와 하우징의 밀폐로 인한 마찰이 없고, 장치의 처리능력에 비해 장치가 간소하고 부피가 줄어드는 특징이 있다.

세정 액을 공급하면서, 고압의 분무장치를 요구하지 않고 원심력에 의한 분포가 이루어 지기 때문에 세정 액 공급장치의 구조를 매우 단순하게 구성할 수 있다.

세정 액에 탈취제, 산화제 또는 살균제를 첨가하여 처리기체중의 오염물질을 탈취, 산화, 살균작용을 기대할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 집진장치의 개략적인 도면에 관한 설명이다.

도 1 ; 본 발명에 따른 버켓 형상 원심분리 집진장치의 (실시 예 1)의 처리기체와 세정 액 흐름 설명도.
도 2 ; 본 발명에 따른 버켓 형상 원심분리 집진장치의 (실시 예 1)의 (도1) 회전축 방향 절개 사시도.
도 3 ; 본 발명에 따른 버켓 형상 원심분리 집진장치의 (실시 예1)의 분해 사시도.
도 4 ; 본 발명에 따른 버켓 형상 원심분리 집진장치의 (실시 예1)의 결합 사시도.
도 5 ; 본 발명에 따른 실린더 형상 원심분리 집진장치의 (실시 예 2)의 처리기체와 세정 액 흐름 설명도.
도 6 ; 본 발명에 따른 실린더 형상 원심분리 집진장치의 (실시 예 2)의 회전축 방향 절개 사시도.
도 7 ; 본 발명에 따른 실린더 형상 원심분리 집진장치의 (실시 예 2)의 분해 사시도.
도 8 ; 버켓 형상 로터(실시 예 3)의 회전축방향 절개 사시도.

이하, 본 발명을 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 이해를 돕기 위해 첨부된 도면들에서 본 발명의 특징을 구분하는 요부를 제외한 각 구조체의 결합방식이나 세부 형상은 생략되거나 단순화되고 그 크기가 실제보다 축소되거나 확대된 것일 수 있다. 본 발명은 본 발명에 따른 장치의 핵심구조와 기능을 유지하는 범위 내에서 그 구조를 변경하는 것을 포함한다. 이하, 로터는 본 발명에 따른 원심분리 집진 로터를 의미한다.

본 발명에 따르면, 처리기체의 유로에 위치하고 연통할 수 있도록, 회전 가능하게 구동 부에 결합된 로터와, 상기 로터의 내측에 회전축과 나란한 방향으로 복수의 격 벽과 로터의 내주 면에 의해 마련된 연통관이 회전대칭으로 구비되고, 상기 로터 내측의 처리기체 유입 부 또는 배출 부에는 처리기체 이송 팬이 로터의 회전축과 동일 축으로 결합되며, 상기 관통 공에 세정 액을 회전축의 일층에 마련된 중공 축을 경유하여 공급되는 것을 특징으로 하는 원심분리 방식의 집진장치를 제공한다.

버켓 형상의 로터가 회전함에 따라 로터 내측에 위치한 세정 액이 중력과 원심력의 작용이 균형을 이루는 표면 곡선으로 로터 내주 면으로 치우쳐 분포하게 된다.

로터의 내측에 연통관을 통과하는 처리기체에 포함된 오염 입자는 로터의 회전에 다른 원심력 장을 통과하게 되고, 원심력의 작용으로 세정 액 표면에 충돌하게 되어 흡착 제거작용이 이루어 지게 된다.

상기의 인용문헌인 Bucket argument의 내용을 참고하면, 회전축이 중력방향인 회전하는 버켓에 담긴 액체의 표면은 뉴톤의 법칙에 따라 그 단면이 곡선의 형태를 띄게 된다. 유체의 비중과 점도, 중력과 회전하는 각속도 등에 의해 곡면의 형상이 결정되는데, 회전축이 중력방향인 버켓 형상의 로터에 담긴 세정 액의 거동은, 로터의 회전속도와 회전축의 기울기 등에 의해 결정된다. 따라서, 고속으로 회전하는 로터의 내주 면에는 별도의 분무장치 없이도 세정 액이 원심력작용으로 분포될 수 있다. 이때 세정 처리기체가 로터 내측의 연통관을 통과하게 되면 세정 액과 동일한 방향의 원심력의 작용을 받게 되고 처리기체 중의 입자성 오염물질의 세정 액과의 충돌이 일어나게 된다. 이러한 충돌은 대부분 비가역적이어서 미세한 오염입자의 제거에 효과적이다.

본 발명에 따른 구성요소들을 구체적인 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 구동 부는 통상의 원심분리 장치와 동일한 구조이므로 원심분리 장치의 구성 부가 대부분 구비된다. 동력발생장치와 회전 조절 장치 및 모니터링 부분이 통상의 원심분리 장치와 유사하다. 다만 로터의 구조에서 세정 액의 저류를 위한 내주 면의 구조와 처리기체 및 세정 액의 공급과 배출 구조, 처리기체 이송 팬이 구비된 것이 상이한 부분이다.

구동 부는 구동모터 또는 동력 전달장치와 회전 지지 베어링으로 구성되며, 원심분리 로터의 회전운동을 구동하고 조절하는 구조가 구비된다. 상기 로터 회전축의 일 측에 로터와 구동 부와의 결합부가 구비된다. 장치를 간소화하기 위해서는 구동모터의 축과 로터의 회전축이 직접 결합되는 것이 바람직하다.

로터의 구동과 제동을 위한 수단이 함께 구비되는 것이 바람직하며 로터의 구동상태 또는 회전속도를 모니터할 수 있는 수단이 구비되는 것이 바람직하다.

또한 로터의 구동에 따라 로터 하우징의 개폐 여부가 제한될 수 있도록 안전장치가 함께 구비되는 것이 바람직하다.

회전에 의한 진동 때문에 구동 축과 로터의 결합방법은 풀림 방지 결합이 바람직하다.

소음을 줄이기 위해 자기부상베어링을 구비하는 것이 실시가능하며, 이러한 실시 예 에서는 로터와 구동모터를 일체형으로 구성하는 것이 바람직하다.

로터의 구동방법은 일정한 속도로 회전하는 방법과 처리기체의 상태나 운전선택에 따라 회전속도를 달리 하는 방법이 선택가능하며, 세정 액이 분포되는 로터 내주 면의 기울기에 따라 로터의 회전속도를 결정하는 것이 바람직하다.

테이퍼 형상의 로터 내주면은 일정속도이상의 회전속도에서 세정 액이 얇은 액 막을 형성하며 이동한다. 따라서 로터의 구동에 따라 세정 액의 저류와 배출을 선택할 수 있게 된다.

로터와 구동축의 결합방법은 미끄러짐 방지 홈을 구비한 끼움 축 연결방식이나 나사에 의한 결합방식이 실시가능하며 회전 진동에 의한 풀림 방지 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

중력방향 회전축 로터의 경우 처리기체 이송 팬을 포함하는 로터 어셈블리와 구동모터의 결합 축과의 구동전달 연결방식은 구동 축에 미끄러짐 방지 홈이나 돌출부가 구비되고 이에 대응하는 돌출부나 홈이 로터 어셈블리의 결합 부에 구비되어 구동을 전달함에 있어서 미끄러짐이 발생하지 않고 정확하게 전다 가능하게 실시하는 것이 바람직하다. 통상의 원심분리장치의 로터 결합방식과 일치한다.

본 발명의 핵심 구성요소인 원심분리 로터의 구조를 설명하면, 통상의 원심분리 장치와 유사하게 회전축을 중심으로 회전 대칭으로 배열되어 구비된 복수의 연통관이 회전축과 나란한 방향으로 구비되며, 로터에 고속회전에도 안정적으로 중심을 유지하도록 로터의 무게중심은 회전축상에 위치하도록 구비하는 것이 바람직하다.

로터의 내주 면에 수직이고, 회전축에 나란한 분리 격 벽은, 처리기체가 통과하면서 로터의 회전에 따라 함께 회전하도록 강제하며, 처리기체는 로터의 내주 면과 격 벽으로 구성된 통 공을 통과하면서 강력한 원심력 장의 영향하에 놓이게 된다.

로터의 회전축과 나란하며, 회전축을 중심으로 회전대칭으로 복수의 연통관이 구비된 로터는, 세정 액이 분포되고, 처리기체가 통과되는 부분으로 본 발명의 요부이다.

실시 예의 도면(도1,도4)에 따르면, 로터의 구조는 이중 결합 로터로 구비되는 것이 바람직하다. 내측 로터에는 격 벽이 회전대칭으로 구비되어 외부 로터와 결합 되면 처리기체가 통과되는 연통 관을 또는 통 공을 구성하게 된다.

중력의 영향에 의해 세정 액의 거동과 분포가 영향을 받고, 그로 인해 로터 회전축의 기울기에 따른 세정 액의 도입과 배출방법이 달라지게 된다.

세정 액은 로터의 회전운동에 의한 원심력작용으로 외부 로터의 내주 면을 따라 분포하게 되며, 로터의 회전속도와 로터 회전축의 방향에 따라 분포를 달리한다.

로터가 정지한 상태에서는 중력의 작용이 세정 액의 분포를 전적으로 결정하지만 로터의 회전속도가 증가함에 따라 원심력의 작용이 세정 액 분포를 결정하게 된다.

회전축이 중력방향인 로터는 구동 축에 직접 결합하는 방법으로 로터를 구동하는 것이 바람직하며 로터의 길이가 길 경우에는 회전에 따른 안정성을 유지하기 위하여 로터의 상부에 별도의 지지베어링을 구비하는 것이 바람직하다.

회전축의 방향이 중력의 작용방향과 일치하는 것이 바람직하지만 약간 벗어나는 것도 실시 가능하여 반드시 일치할 필요는 없다. 이는 중력방향과 수직인 회전축에도 해당되며 회전축의 방향은 세정 액의 저류 및 배출에 영향을 주는 요소이므로 이를 기준으로 로터의 실시 예를 분류하는 것이다.

상기 회전축 중력방향 로터는 정밀한 대칭가공 정도에 따라, 회전에 의한 진동이 발생한다. 이를 흡수하면서도 안정적인 자세를 유지하는데 있어서 통상의 로터를 이용한 원심분리장치의 구동 축 구조를 그대로 이용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 로터의 회전속도 조절이나 모터의 축 결합방법, 가속과 감속 및 브레이크 작동 등은 통상의 원심분리기를 구동하는 방법과 일치 한다. 즉 진동을 흡수하고 안정적으로 회전운동에 다른 무게중심을 유지하기 위한 유연한 축 결합 수단이 구비되는 것이 바람직하다. 구동모터 축과 로터를 축 결합하고, 상기 모터를 하우징 내측에 탄성 결합하는 방법도 실시가능하며 바람직하다.

정상적인 실시조건에서 구동되는 로터의 무게 중심부에 모터 구동 축과 송풍 팬과 로터가 같이 결합되는 것이 바람직하다. 그러기 위해서는 로터의 하부가 로터 내측으로 돌출되어 구비되는 것이 바람직하다. 로터 내부로 돌출된 공간에는 구동모터가 구비되는 것이 보다 바람직하다. 이러한 결합 방법은 로터의 회전에 의한 무게중심 유지의 안정성을 증가시키고 장치를 보다 단소하게 구성하는 것이 가능하게 한다. 물론 통상의 모터 결합방법도 실시 가능하다. 로터와 송풍 팬의 결합부가 일체로 착탈 가능하게 결합되고 상기 로터 결합체는 구동 축에 구비된 결합 별도로 결합되는 방법이 실시 능하다.

상기 로터 내측 벽의 형상을 세정 액의 특정 회전속도의 표면을 나타내는 곡면으로 구비되면 그 속도보다 약간 느린 회전속도에서는 세정 액이 로터 내측에 저류 하면서 액 막을 형성하게 된다. 세정 액의 유동이 로터의 회전 속도에 일치되고 통과하는 처리기체에 동일한 각속도로 회전운동이 이루어지기 위해서 로터 내측 세정 액 분포 부에 처리기체 통과를 위한 연통 관이 구비되는 것을 특징으로 한다. 연통 관은 로터의 회전축을 중심으로 회전대칭으로 구비되며 로터와 그 축이 나란한 것이 특징이다. 세정 액의 저류특성과 접촉 면적을 증가시키기 위해서 연통관의 세정 액 접촉면이 회전축을 기준으로 동일한 거리에 위치하는 실린더 형상의 내주 면과 일치하는 형상(도 1, 도 4)이 바람직하다. 이러한 요구조건을 만족하는 방법으로는 실린더 형상의 로터 내측에 복수의 격 벽을 구비한 내측 로터()를 구비하여 내측 로터() 외주면, 분리 격벽(), 외측 로터() 내주면으로 구성되는 연통 관이 구비되는 것이 바람직하다. 고속회전에서 견고한 내구성과 안정적인 무게중심을 유지하기 위해 내측 로터와 격벽, 외측 로터가 일체형으로 제작되는 것도 실시 가능하다.

처리기체가 통과되는 연통 관은 회전축과 나란한 격 벽의 구성으로 구비되며 처리기체의 이동경로를 길게 하기 위해 복수의 층으로 구비되는 것이 실시 가능하다. 그러나 로터의 길이를 길게 늘리는 것보다 장치가 복잡하게 되므로 바람직하지 않다.

상기의 격 벽은 내부 로터에 결합되어 구비되는 것이 분해와 결합 및 오염의 청소에 용이하며 바람직하다. 상기의 분리 격 벽의 외부 로터 내주 면에 접촉하는 부분에는 세정 액이 이동될 수 있는 틈이나 연통 공이 구비되는 것이 바람직하다. 상기 연통 공은 격 벽의 일부를 외부 로터 내주 면에 밀착시키지 않고 거리를 두는 방법으로 실시 가능하다.

상기 로터에 통 공을 구비하여 처리기체와 세정 액을 통과시키는데 있어서 통 공의 구성방법이 외부 로터에 일체형으로 격벽을 구비하고 내부 로터는 착 탈 가능하게 구비하면, 일정시간 후 로터 내부의 처리기체와 세정 액 접촉 부를 세척하는데 용이한 특징이 있다.

분리 격 벽을 헬리컬 형상으로 제작하면, 축 류 팬의 블레이드의 기능과 처리기체의 회전운동을 강제하는 격 벽의 기능을 동시에 갖추게 되어 장치가 단순해지는 특징이 있다.

로터의 버켓형상의 로터의 회전축이 중력방향과 나란하고 개방된 방향이 위쪽인 경우 로터 내측에 저류 된 세정 액은 로터의 회전 수를 증가하더라도 완전히 제거하기 어렵다. 로터의 가동 중에, 작동을 멈추지 않고, 내부의 세정 액을 완전히 제거하려면, 위쪽으로 갈수록 넓어지는 테이퍼 형상으로 로터의 내주 면을 가공하거나, 곡면으로 가공하는 것이 바람직하다. 구동조건에 따라서 테이퍼 및 곡면으로 제작하고, 로터의 회전속도를 조절하여 세정 액이 저류 또는 배출되는 작동조건을 선택하게 된다. 로터의 회전속도를 조절하는 것은 사용자에게 매우 편하고 단순한 방법으로 실행 가능하며, 세정 액의 저류와 배출을 로터의 회전속도 변화시켜 조절할 수 있어서, 장치를 매우 단순하게 구성이 가능하고 작동이 편리한 특징이 있다.

세정 액의 공급 부와 배출부의 높이에 따라 세정 액의 이동 및 배출 방식이 달라지게 된다. 배출 부의 높이가 도입부 보다 낮으면 세정 액의 배출이 용이하고, 세정 액 배출부의 높이가 공급 부에 비해 높으면 세정 액의 저류특성이 있다. 따라서, 세정 액의 배출부가 공급 부에 비해 높게 구성될 때에는 로터 내주 면을 테이퍼 형상으로 가공하는 것이 바람직하다.

로터의 회전축이 중력방향과 수직이면 세정 액 접촉면의 테이퍼 각도를 약간만 주어도 세정 액의 배출이 수월하게 이루어진다. 경우에 따라서는 회전축과 완전한 평행으로 세정 액 접촉면을 구성해도 실시 가능하다.

중력에 수직방향인 회전축 개방형 실린더 형상의 로터는 세정 액의 배출이 로터의 회전속도와 테이퍼 형상에 좌우된다. 회전수가 느리더라도 세정 액이 공급되는 한 저류 되지 않고 계속해서 흐르며, 연속적이 처리가 필요한 공정에 적합하다.

세정 액은 중력방향 회전축 로터는 (도 1)의 실시 예와 같이 송풍 팬 회전중심부에 공급되고 중력에 의한 자유낙하에 의해 로터로 이동되고 회전하는 로터의 원심력작용과 중력의 작용으로 처리기체의 이동경로와 겹치는 경로를 따라 분배되고 이동하게 된다.

실시 예 1에 따르면, 세정 액이 송풍 팬의 중심부에 공급되고 원심력작용으로 내측 로터로 이동된 후 중력작용으로 아래로 이동 후 로터의 원심력작용으로 외측 로터의 테이퍼 형상 내주 면을 따라 이동된 후 원심력작용으로 흩뿌려지게 되며 뿌려지는 위치에 대응하여 구비된 세정 액 수집 부에 수집되어 배출되는 경로를 거친다. 세정 액은 로터 내측을 이동하면서 처리기체와 이동경로가 겹치게 되는 부분에서 처리기체중의 입자성 오염물질이 흡착되고 배출된다.

회전축이 중력방향에 수직인 로터나, 로터의 회전 지지부가 두 측인 경우에는 세정 액의 공급방법이 로터의 회전축을 구성하는 중공 축을 경유하여 공급되는 것이 바람직하다. 중공 축을 경유한 세정 액은 분배 면의 회전운동에 따라 원심력작용으로 고르게 각각의 연통관으로 분배되어 이동되는 것이 실시가능하고 바람직하다.

세정 액이 고압의 분사장치를 이용하여 추리기체의 유로에 분사되어 접촉 부를 형성한 후 로터에 흡입되어 원심분리과정을 거치면 기 액 분리과정을 거쳐 공기청정기능을 하는 장치로 적용될 수 있다. 이러한 기술적 사상의 연장선에서 습식 스크러버의 기 액 분리 장치로 본 발명에 따른 원심분리 로터를 적용하여 실시하는 것이 가능하다.

처리기체의 흡착을 위한 세정 액은 수용액과 비 수성용액이 적용될 수 있다.

수용액, 그 중에서도 물은 구하기 쉽고, 경제적이며, 공해를 유발하지 않는 장점이 있다. 그러나, 세정 액의 증발현상으로 인해 습도가 증가하는 특징이 있기 때문에, 처리기체의 온도가 높거나 습도조절이 중요한 장소에서는 제습기를 같이 적용하거나 오일과 같이 비점이 낮고 습도에 영향을 주지 않는 용액을 사용할 수 있다. 또한 수직회전축 버켓 형상 로터는 일정시간 세정 액이 저류 될 수 있어서 물이 아닌 세정 액, 특히 비점이 높은 오일 류를 적용하면 고온의 배기가스 청정장치로 적용 가능하다. 일정시간 세정 액이 로터에 저류 되는 특성으로 인해 적용조건과 경제성을 고려하더라도, 유기, 무기, 합성 오일 류가 세정 액으로 선택되어 공급되는 것이 실시 가능하다.

처리하고자 하는 기체의 오염물질 특성에 맞춰서 로터의 원심력과 세정 액의 공급속도를 조절하면 로터의 내주 면의 오염을 방지할 수 있다. 비가역적으로 침착 또는 흡착된 오염물질은 주기적으로 세정 액 량을 다량 공급하거나 세정 액에 산성세정제, 알칼리성세정제, 계면활성제와 같은 첨가제를 혼합하여 공급함으로써 오염을 제거 할 수 있다. 세정 액에 탈취제, 산화제 또는 살균제를 첨가하여 처리기체중의 오염물질을 탈취, 산화, 살균작용을 기대할 수 있다.

세정 액에 상기의 첨가제들을 처음부터 혼합할 수도 있고, 별도의 용기에 보관하고, 필요 시 물과 혼합해서 주입하는 방법으로 세정 액 조성을 바꿀 수 있다.

처리하고자 하는 기체의 오염원의 종류와 상태에 따라 세정 액의 조성을 조절하면 첨가제의 사용량을 제한하면서도 효과적인 청정효과를 기대할 수 있다.

연통관 내에서 세정 액의 흐름 방향은 처리기체의 흐름방향과 동일하거나 반대방향 또는 혼합형으로 실시 가능하다.

일반적인 실시조건에서는 세정 액의 흐름 방향이 처리기체의 흐름 방향과 반대 방향인 것이 오염입자의 로터 내주 면에의 흡착을 방지하고 이동거리를 짧게 하기 위해 바람직하다.

회전하는 물체에 기체를 통과시키기 위해서는 별도의 밀폐장치가 요구되며 밀폐도가 우수한 방법일수록 마찰이 증가하는 경향이 있다. 따라서, 본 발명에서는 처리기체의 우회를 막고 밀폐 요구도를 감소시키기 위해 로터의 회전축과 동일 축으로 처리기체 이송 팬을 결합하여 구비하는 것이 바람직한 실시 방법이다.

처리기체 이송 팬으로는 축류형과 원심형이 로터의 일측에 착 탈 가능하게 결합 되어 실시 가능하다.

집진 로터와 이송 팬이 동일 축으로 로터 내측 처리기체 유입 부에 결합되면, 처리기체의 배출 부에 결합된 것 보다 이송 효율이 더 좋고 바람직하다.

이송 팬이 로터에 결합되어 구비되면 처리기체가 능독적으로 로터로 흡입되고 배출되기 때문에, 바이패스의 가능성을 감소시키고, 로터와 하우징의 밀폐도를 줄일 수 있어서 로터의 회전에 따른 마찰을 방지할 수 있는 특징이 있다.

이송 팬의 처리 유량이 유입되는 처리기체의 유량보다 크면 배출부의 압력이 유입부의 압력보다 커지기 때문에 배출되는 처리기체가 일부 추리기체 유입구로 재 흡입될 수 있는 가능성은 있지만 유입되는 치리 기체가 바이패스 할 가능성은 줄어들게 된다. 이러한 이유 때문에 로터와 하우징의 간극은 가능한 좁혀서 제작하는 것이 바람직하다.

처리기체의 유입부의 압력이 배출부의 압력보다 클 경우에는 이송 팬을 구비하지 않아도 처리기체가 로터를 자발적으로 통과하게 된다. 그러나 일부 기체가 틈새로 바이패스 할 가능성이 있으며, 이를 방지하기 위한 바람직한 방법은 이송 팬을 항상 구비하는 것이다.

이송 팬은 착탈 가능하게 내측 또는 외측 로터에 결합되어 구비될 수 있고, 내측 또는 외측 로터에 일체형으로 결합되어 구비되는 것이 실시 가능하지만, 장치의 유지보수를 원활히 하기 위해서는 착탈 가능하게 결합되는 것이 보다 바람직하다.

로터의 연통관을 구성하는 격 벽을 처리기체의 이송기능을 겸하게 설계할 수 있다.

격 벽은 처리기체의 이동방향과 나란하게 구비되어 이송 팬의 기능이 없지만, 헬리컬 구조로 뒤틀림 설계를 하면 원심분리 격벽의 기능과 처리기체의 이송기능을 겸할 수 있지만, 제작이 복잡하여 바람직하지 않다.

하우징은 로터와 구동 부, 세정액 수집 부를 지지하고 밀폐를 유지하는 기능을 하며 처리기체의 유입 부와 배출부가 구비되어있다.

처리기체의 도입 부나 배출 부는 제한이 없으나, 로터의 회전축 방향이나 회전축에 수직인 방향으로 구비되는 것이 바람직하다.

로터 회전축의 기울기를 장치의 가동 중에 변경하는 것이 가능한 구조로 구비되는 것이 가능한 구조는 세정 액의 저류와 배출을 용이하게 조절 가능하며 바람직하다.

이때는 로터 하우징 전체를 지지하는 구조를 회동 가능하게 구비하여야 한다.

처리기체 도입부에 다양한 전처리 장치를 부가하는 것이 가능한데, 입자의 크기가 큰 조 입자들은 사이클론 집진장치나 메쉬 필터를 통해 미리 걸러주는 것이 바람직하고, 오존발생장치와 같이 장치의 미생물오염을 방지하는 수단이 구비되는 것도 실시 가능하다.

장치의 처리기체 유로에 자외선 발생장치를 부가하여 미생물의 오염을 방지하는 수단으로 활용하는 것도 실시 가능하다.

정전집진방식의 특징을 도입하면 처리기체와 세정 액을 서로 반대되는 극으로 대전시키면 세정 액과 처리기체중의 미세입자의 충돌이 보다 효과적으로 이루어 진다.

(도 1)에 예시된 (실시 예 1)은 버켓 형상의 로터로서 회전축이 중력방향과 일치한다. 로터와 구동 부와의 결합은 1점 결합방식이며 세정 액은 로터의 회전축을 따라 중력에 의한 자유낙하박식으로 로터에 공급된다.

처리기체의 원심력 장을 형성하는 연통관은 1층으로 구성되며, 로터 구동 시 세정 액이 접촉하는 면은, 로터의 일정 가동조건에서 세정 액의 분포에 따른 표면 형상과 일치한다. 또는 로터의 세정 액 접촉면은 테이퍼 형상의 가공도 바람직하다. 본 실시 예에서 세정 액은 중력의 영향을 받아 분포하게 되며 로터의 회전속도가 증가함에 따라 원심력의 영향을 받아 분포하게 된다. 다라서 로터의 구동조건에 맞는 회전속도에서 세정 액이 적정량 로터 내주 면의 처리기체통과 연통관을 따라 분포하도록 연통관의 각도와 세정 액 접촉면의 곡면가공이 바람직하다. 본 실시 예에서는 내측 로터와 외측 로터가 착 탈 가능하게 구동 축에 결합되며, 처리기체 연통관의 구성은 내측 로터에 구비된 회전축과 나란하고 회전축을 중심으로 회전대칭으로 구비된 격 벽과 내측 로터의 외주면, 외측 로터의 내주 면으로 구성된다. 로터 구동 시 세정 액은 외측 로터의 내주 면에 치우쳐 분포하게 되며 처리기체가 통과될 때 원심력작용으로 세정 액에 충돌되는 과정을 거쳐 입자성오염물질이 제거된다. 처리기체 이송 팬은 로터의 처리기체의 도입부에 착 탈 가능하게 결합되어 구비되는 것이 바람직하다.

(도 6)에 예시된 (실시 예2)는 개방형 실린더 구조의 회전축이 수평방향이며, 처리기체 이송 팬은 축 류형 팬이 적용되어 있다.

(도 8)에 예시된 (실시 예3)는 본 발명에 따른 집진 로터와 구동 축과의 결합방식의 또 다른 예를 보여준다.

각종 집진 장치에 적용가능하며 세정 액 공급량에 제한이 있는 가정용 집진 장치에도 적합하다.

처리기체에 기체에 포함된 고체나 액체상의 입자 모두 제거가 가능하여 다양한 미세입자가 섞여있는 처리기체를 세정하는데 적합하다.

예를 들어 진공청소기의 미세입자 제거장치로 사용 가능하다. 비교적 큰 입자의 오염물질은 사이클론 이나 집진필터를 이용하여 여과한 후 남아있는 미세입자의 제거에 본 발명에 따른 원심분리 집진장치를 적용하면 청소가 끝난 후 간편하게 세정 액을 버리는 것으로 미세입자를 제거할 수가 있다.

헤파 필터가 사용되는 환경이면 본 발명에 따른 원심분리 집진장치가 모두 적용 가능하다.

고속으로 구동되는 로터의 구동이 멈추기 전에는 하우징 커버를 열리지 않도록 하고, 하우징 닫힌 조건에서만 구동모터가 작동되도록 안전장치를 구비하는 것이 바람직하다. 통상의 원심분리장치의 안전장치와 동일한 구조가 적용되는 것이 바람직하다.

<실시 예 1>
1 ; 처리기체 유입.
2 ; 원심력 장 통과.(하강)
3 ; 원심력 장 통과.(상승)
4 ; 이송 팬에 의한 처리기체 배출
6 ; 세정 액 공급.
7 ; 세정 액 배출.
21 ; 처리기체 유입 부.
22 ; 세정 액 공급 부.
23 ; 로터의 구동 축 결합 부.
24 ; 로터 하단부의 내부 돌출 부.
25 ; 분리 격 벽 어셈블리의 구동 축 결합 부.
26 ; 분리 격 벽, 처리기체 이송 팬, 로터, 및 구동 축 결합 부 어셈블리 .
27 ; 로터.
28 ; 로터 격리 벽.
29 ; 로터 하우징.
30 ; 처리기체 배출 부.
31 ; 구동모터.
32 ; 구동축.
33 ; 구동모터 지지 부.
34 ; 세정 액 배출 부.
35 ; 세정 액 수집 부.
36 ; 로터 하우징 지지부.
40 ; 처리기체 이송 팬.
41 ; 처리기체 이송 팬 가이드.
<실시 예 2>
11 ; 처리기체 유입.
12 ; 송풍기로의 처리기체 이송.
13 ; 처리기체의 연통관 통과 (원심력 장 통과).
14 ; 처리기체 배출.
16 ; 세정 액 공급.
17 ; 세정 액 배출.
121 ; 처리기체 유입 부.
122 ; 세정 액 공급 부.
123 ; 세정 액 분배 부.
126 ; 내부 로터.
127 ; 외부 로터.
127-1 ; 외부 로터 처리기체 배출 부.
128 ; 분리 격 벽.
129 ; 로터 하우징.
130 ; 로터 하우징 처리기체 배출 부.
131 ; 구동 부.
132 ; 로터 구동 축.
133 ; 세정 액 배출 부.
134 ; 세정 액 수집 부.
137 ; 로터 회전축 지지 베어링.
138 ; 세정 액 공급용 중공 관 겸용 로터 회전축.
140 ; 처리기체 이송 팬.
*상대적으로 작은 화살표 ; 세정 액 이동 경로.
*상대적으로 큰 화살표 ; 처리기체 이동 경로.

<실시 예 3>
223 ; 구동 축 결합 부.
224 ; 구동 축 결합 부 보호커버.
225 ; 구동 축 결합 고정 부.
226 ; 내부 로터
227 ; 외부 로터.
228 ; 내측 분리 격 벽.
229 ; 외측 분리 격 벽.
232 ; 구동 축.
240 ; 처리 기체 이송 팬.

Claims

처리기체의 유로에 위치하고 하우징 내측에 구동 부에 의해 회전 가능하게 구비된 원심분리 집진 장치에 있어서, 구동 축에 결합된 회전축에 나란하게 방사상으로 결합된 격 벽과, 상기의 격 벽에 의해 내측 공간이 복수의 처리기체 연통 구로 구획된 회전축으로부터 동일한 거리에 내주 면이 구비되어 동일한 각속도로 회전하는 실린더 형상의 로터 어셈블리와, 상기 로터 어셈블리의 일 측에 세정 액 도입부가 구비되어, 공급된 세정 액은 로터의 회전에 의한 원심력작용으로 상기의 실린더 내주 면에 분포되고 저류 되며, 로터의 연통 구를 통과하는 처리기체중의 입자상의 오염물질이 원심력작용으로 세정 액에 충돌되어 비가역적으로 흡착되어 제거되는 것을 특징으로 하는 원심분리 집진장치.
제 1항에 있어서, 집진 로터의 일 측에 처리기체 이송 팬이 결합되어 구비된 것을 특징으로 하는 원심분리 집진장치.
제 1항 및 2항에 있어서, 세정 액이 물, 수용액 또는 비 휘발성 액체인 것을 특징으로 하는 원심분리 집진장치.
제1항, 2항 및 3항에 있어서, 세정 액의 공급 경로가 로터 회전축 상의 일 측에 구비된 중공 축을 경유하여 공급되는 것을 특징으로 하는 원심분리 집진장치.
제1항, 2항,3항 및 4항에 있어서, 처리기체 이송 팬이 축 류 팬인 것을 특징으로 하고 처리기체의 유입 구 측에 결합되어 구비된 것을 특징으로 하는 원심분리 집진장치.