KR20140046673A - 스팀여과용 증기필터 및 그 증기필터가 장착된 스팀여과기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스팀여과용 증기필터는 스팀보일러로부터 발생된 고온 및 고압의 증기가 내부에서부터 지지봉 및 내부 메쉬망, 압축니트와이어, 외부다공망, 외부 메쉬망이 차례로 구성된 필터부재를 통과하면서 입자크기에 따른 필터링을 통해 높은 여과효율을 보여줄 수 있으며, 각 필터부재의 배열이 외부에서 내부로 유입되는 증기의 벤츄리효과를 통한 압력손실을 최소화함으로써 압력유지 및 운전안정성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 고압에 강한 니트와이어를 기준으로 내압성 향상을 위한 지지봉과 다공망을 내·외부로 위치시켜 전체적인 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 증기필터가 장착된 스팀여과기는 필터부재로 사용된 지지봉 및 내부 메쉬망, 압축니트와이어, 외부다공망, 외부 메쉬망이 각각 별도로 제작되어 상부판과 받침판에 의해 결합되는 구조로서, 이를 통해 각각의 필터부재들이 서로 분리 및 결합이 용이하여 주기적인 세척 및 노화된 필터부재만 교체가 가능하도록 함으로써 필터의 사용수명을 연장시킴과 동시에 폐기시 분리수거를 통한 자원재활용의 효과를 가져온다.

Description

스팀여과용 증기필터 및 그 증기필터가 장착된 스팀여과기{A vapor filter for steam filtering and a steam filter}

본 발명은 스팀여과용 증기필터 및 그 증기필터가 장착된 스팀여과기에 관한 것으로, 스팀보일러로부터 발생된 고온 및 고압의 증기를 압력손실 없이 다중의 필터부재를 통과되도록 함에 따라 장시간의 운전안정성 및 필터효율을 향상시킬 수 있고, 각각의 필터부재들이 서로 분리 및 결합이 용이하여 주기적인 세척 및 노화된 필터부재만을 교체가 가능한 스팀여과용 증기필터 및 그 증기필터가 장착된 스팀여과기에 관한 것이다.

통상적으로 수증기의 압력을 이용하여 찜공정을 통해 두부나 떡, 만두 등을 익히는 식품산업과, 제조과정에서 스팀을 이용하는 약품산업, 스팀다리미를 사용하는 세탁업 등에서는 스팀보일러에서 발생되는 증기를 사용하고 있다.

이러한 스팀보일러를 통해 발생된 증기에는 먼지 등과 같은 미세입자상의 유해물질과 증기화되지 못한 수분이 함유되어 있어 식품이나 약품을 만드는 과정에서는 이를 제거하여 깨끗한 증기만을 사용할 수 있도록 스팀여과장치가 필요로 하고 있다.

그 일례로서, 대한민국 등록실용신안 제0458519호에서는 스팀보일러에서 발생된 증기를 제1여과실의 분리관, 필터부재 및 제2여과실에서 각각 필터링하는 방식으로 여러 단계에 걸쳐 필터링함으로써 보다 깨끗한 고품질의 증기만을 공급할 수 있는 스팀여과기가 소개된 바 있다.

이와 같은 종래 스팀여과기의 경우 그 핵심구성인 증기필터는 미세한 기공들이 천공된 원통형 형상의 메쉬망 구조로서, 증기가 외부에서 내부로 유입되면서 필터링되도록 케이싱 내부에 설치되며 여과효율을 높이기 위해 다중벽 구조로 구성하는 것이 일반적이다.

한편, 여과 분야에서 용수를 정수하거나 유류를 정제하는 수처리용 여과필터에 대해서는 많이 연구되고 있으나, 기체상의 증기를 여과하는 필터에 대해서는 아직까지 그 활용도가 낮아 아직까지는 상대적으로 그 연구결과가 미진한 상태이다.

이는 스팀에 혼합되어 있는 불순물을 여과하기 위해서는 고온 및 고압의 증기가 장시간 동안 통과되더라도 이를 견딜 수 있는 내구성 및 내열성을 충족해야 하며, 청결을 우선시하는 식품 및 약품산업의 특성상 높은 여과효율을 지속해야만 하기 때문에 수처리용 필터와는 차별화된 성능이 수반되기데 기인한다.

현재 상용화되고 있는 스팀여과용 증기필터는 앞서 소개한 바와 같이 원통형의 금속 메쉬망을 내압에 견디도록 다중막으로 설치한 구조로서, 이는 동일형상의 메쉬망을 다중으로 설치하여 내구성은 높일 수 있으나 증기가 각각의 메쉬망을 통과하는 과정에서 압력손실이 일어나 여과효율이 저하되는 현상이 발생되기 때문에 압력의 유지 저하 및 응축수 처리효율이 낮아지는 문제점이 있었다.

이에 고온과 고압에 견디기 위한 증기필터로서 스테인레스 분말을 반죽하고 소결한 소결체를 필터부재로 사용하기도 하나, 이 경우 과다한 제조비용과 무게감으로 인하여 설치가 용이하지 않고 소형점포에서 사용하기에는 가격적으로 부담스럽다는 문제점이 있었다.

또한, 기존의 증기필터는 반영구적 메쉬망 또는 소결체 구조로서 구성품들이 모두 일체로 용접된 상태로 결합되어 있기 때문에 청결을 유지하기 위한 주기적인 세척작업이 용이하지 않고, 수명이 다한 경우 증기필터는 통째로 교체하는 방식을 채택함에 따라 자원재활용이 어렵다는 또 다른 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 구성된 것으로, 스팀보일러로부터 발생된 고온 및 고압의 증기가 압력손실 없이 다중의 필터부재를 통과되도록 함에 따라 장시간의 운전안정성 및 필터효율을 향상시킬 수 있고, 각각의 필터부재들이 서로 분리 및 결합이 용이하여 주기적인 세척 및 노화된 필터부재만을 교체가 가능한 스팀여과용 증기필터 및 그 증기필터가 장착된 스팀여과기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중심부에 통공이 형성된 상부판과, 상부판의 통공을 관통하며 돌출되는 배출구가 상부에 구비되고, 상기 배출구 외주면에는 암나선부가 형성되어 있으며, 그 형상은 내부에 빈공간을 갖는 관형체로서 다수의 구멍이 천공되어 있는 지지봉과, 상기 지지봉의 외면을 감싸고 있는 내부 메쉬망과, 상기 내부 메쉬망 외면에 밀착되도록 장착되는 스테인레스 스틸 재질의 압축 니트와이어와, 상기 니트와이어의 외면을 밀착하며 감싸고 있는 외부 다공망과, 상기 외부 다공망의 외면을 감싸고 있는 외부 메쉬망과, 상기 지지봉 및 내부 메쉬망, 니트와이어, 외부 다공망, 외부 메쉬망을 지지하며 고정시키기 위한 장착홈이 형성된 받침판과, 상기 상부판의 통공을 관통하며 돌출된 지지봉의 배출구와 나사결합되는 고정링을 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀여과용 증기필터를 제공한다.

또한, 본 발명은 증기유입구와 증기배출구가 각각 구비된 상측 개방형의 케이싱과, 상기 케이싱 내부에 안착되며, 내부에서부터 지지봉 및 내부 메쉬망, 압축니트와이어, 외부다공망, 외부 메쉬망이 서로 밀착하며 차례로 위치된 필터부재가 상판과 받침판에 의해 결합된 원통형 증기필터와, 상기 케이싱 상면에 밀폐가능하게 결합되는 덮개로 구성된 것을 특징으로 하는 증기필터가 장착된 스팀여과기를 제공한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 스팀여과용 증기필터는 스팀보일러로부터 발생된 고온 및 고압의 증기가 내부에서부터 지지봉 및 내부 메쉬망, 압축니트와이어, 외부다공망, 외부 메쉬망이 차례로 구성된 필터부재를 통과하면서 입자크기에 따른 필터링을 통해 높은 여과효율을 보여줄 수 있으며, 각 필터부재의 배열이 외부에서 내부로 유입되는 증기의 벤츄리효과를 통한 압력손실을 최소화함으로써 압력유지 및 운전안정성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 고압에 강한 니트와이어를 기준으로 내압성 향상을 위한 지지봉과 다공망을 내·외부로 위치시켜 전체적인 내구성을 향상시킬 수 있다는 효과를 가져온다.

또한, 본 발명의 증기필터가 장착된 스팀여과기는 필터부재로 사용된 지지봉 및 내부 메쉬망, 압축니트와이어, 외부다공망, 외부 메쉬망이 각각 별도로 제작되어 상부판과 받침판에 의해 결합되는 구조로서, 이를 통해 각각의 필터부재들이 서로 분리 및 결합이 용이하여 주기적인 세척 및 노화된 필터부재만 교체가 가능하도록 함으로써 필터의 사용수명을 연장시킴과 동시에 폐기시 분리수거를 통한 자원재활용의 효과를 가져온다.

도 1은 본 발명의 스팀여과용 증기필터를 나타낸 분해 사시도
도 2는 도 1의 증기필터를 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 증기필터 상부를 확대하여 나타낸 사시도
도 4는 도 3의 증기필터 상부에 대한 단면도
도 5는 본 발명의 증기필터가 장착된 스팀여과기를 나타낸 분해 사시도

이하에서는 본 발명의 스팀 제거 장치에 대하여 첨부된 도면을 참고로 하여 설명하기는 하나, 본 발명이 도면에 도시된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 스팀여과용 증기필터를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 증기필터를 나타낸 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 증기필터(1)는 내부에서부터 지지봉(20) 및 내부 메쉬망(30), 니트와이어(40), 외부 다공망(50), 외부 메쉬망(60)이 차례로 위치된 다중의 원통형 필터부재가 상부판(10)과 받침판(70), 고정링(80)에 의해 결합된 구성을 갖는다.

상부판(10)은 그 형상이 한정되지 않으나, 필터부재들이 통상적으로 원통형으로 형성된 것을 감안하여 원판형을 형성되며, 그 중심부에는 지지봉(20)의 배출구(21)가 관통되도록 통공(11)이 형성되어 있다.

지지봉(20)은 필터부재 중 가장 안쪽에 위치되며, 그 형상은 다수의 구멍이 천공된 관형체로서 상부에는 상부판(10)의 통공(11)을 관통하며 돌출되는 배출구(21)가 구비되어 있다. 이때 상기 지지봉(20)의 천공된 구멍 직경은 1.5~25㎛ 내에서 용도에 맞게 조절가능하다.

이러한 지지봉(20)을 기준으로 외부면에 차례로 내부 메쉬망(30) 및 니트와이어(40), 외부 다공망(50), 외부 메쉬망(60)이 서로 밀착된 상태로 위치되어 하나의 필터부재를 형성하게 되는데, 내부 및 외부 메쉬망(30,60)은 통상적인 스팀여과용으로 사용되는 스테인레스 재질의 메쉬망으로 그 메쉬크기는 0.02~0.5㎛인 것을 사용한다.

니트와이어(40)는 스테인레스 스틸을 니트(knit) 형태로 직조한 후 압축한 것으로 일반 메쉬망 형태보다 구조적으로 내구성 및 내압성이 훨씬 좋기 때문에 고압의 증기를 여과함에 있어 매우 적합하다. 이러한 니트와이어(40)는 200~ 600mesh의 기공크기를 가지며, 이는 내부 및 외부 메쉬망(30.60)의 메쉬 크기보다는 큰 반면 지지봉(20)의 구멍 크기보다는 작게 형성된 것이 사용된다.

한편, 상기 니트와이어(40) 내부에는 토르말린, 맥반석 등과 같은 세라믹 소결체 또는 제습필터가 충진재(45)로 충진될 수 있으며, 이러한 충진재(45)는 과포화된 보일러 용수를 제거함과 동시에 녹, 용관 고형물 등의 각종 유해물질을 걸러주게 된다. 이러한 충진재(45)의 충진방법으로는 분말체를 그대로 혼입하거나, 니트와이어(40) 표면에 스프레이 분사 후 고착하는 방식이 적용될 수 있다.

외부 다공망(50)은 니트와이어(40)의 외면에 위치되어 필터부재들이 고압의 증기에 견딜 수 있도록 보조적인 역할을 수행하며, 그 다공망의 크기는 지지봉(50)의 구멍과 동일한 크기인 1.5~25㎛ 인 것을 사용한다.

받침판(70)은 필터부재들인 지지봉(20) 및 내부 메쉬망(30), 니트와이어(40), 외부다공망(50), 외부 메쉬망(60)을 하단에서 지지하여 상부판(10)과 함께 필터부재들을 고정시키는 역할을 수행하며, 이를 위해 필터부재의 전체의 두께와 동일한 크기의 장착홈(71)이 상부에 형성되어 있다.

이와 같은 구조를 갖는 증기필터(1)는 5중구조의 필터부재로 내압성을 고려하여 니트와이어(40)를 채택하고, 그 내·외부에 지지봉(20)과 다공망(50)이 위치되도록 함에 따라 내압성을 향상시켜 고압의 증기에 의한 파손율을 줄일 수 있고, 극세 메쉬망(30,60)과 니트와이어(40)에 의해 입자크기에 따른 필터링이 가능하여 높은 여과효율을 보여줄 수 있다.

또한, 종래에는 다중의 메쉬망을 필터부재로 구성시 증기가 필터를 통과되는 과정에서 압력손실이 발생하여 배출이 용이하지 못한 경우가 발생되었으나, 본 발명에서는 지지봉=다공망>니트와이어>메쉬망의 순으로 기공의 크기가 서로 다르며, 그 배열을 증기가 외부에서 내부로 유입시 벤츄리 효과(단면적이 좁아졌다가 넓어짐에 따라 발생되는 압력차)에 의해 니트와이어층으로 부터 내부의 다공망층을 통과하는 과정에서 압력을 증대되도록 하여 압력손실을 최소화함으로써 운전의 안정성 및 필터효율을 높일 수 있다.

한편, 본 발명의 증기필터(1)는 각 필터부재들을 세척 및 교체가 가능하도록 하기 위한 구조로서, 필터부재인 지지봉(20) 및 내부 메쉬망(30), 니트와이어(40), 외부다공망(50), 외부 메쉬망(60)들이 각각 별도로 제작되어 차례로 삽입되어 있으며, 상부판(10)의 통공(11)을 관통하며 돌출된 지지봉(20)의 배출구(21)의 외주면에는 고정링(80)이 탈착가능하게 삽입되어 상부판(10)으로부터 필터부재들이 이탈되지 않도록 한다.

상기 지지봉의(20)의 배출구(21)와 고정링(80)의 결합방법으로는 탈착가능한 다양한 수단이 적용될 수 있으나, 본 발명에서는 지지봉의(20)의 배출구(21) 외주면에는 암나선부(22)를 형성하고, 고정링(80)의 내주면에는 이에 대응되는 숫나선부(81)가 형성되어 나사결합에 의해 서로 결합 및 분리가 가능하다.

다만, 상기와 같이 지지봉의(20)의 배출구(21)와 고정링(80)이 나사결합됨에 있어 증기필터(1)의 장시간 운전과정에서 계속되는 내압으로 나사풀림현상이 발생될 수 있으며, 이에 대한 해결방안으로 다음과 같이 제시한다.

도 3은 본 발명의 증기필터 상부를 확대하여 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 증기필터 상부에 대한 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 지지봉의(20)의 배출구(21)와 고정링(80)이 나사결합됨에 있어 잠금고리(90)가 추가로 장착되어 나사풀림에 의한 탈착현상을 방지하게 된다.

좀 더 상세하게는, 일측 하단에 후크돌기(91)가 구비된 ㄷ'자형의 잠금고리(90)가 지지봉의(20)의 배출구(21)와 고정링(90)이 완전히 나사결합된 상태에서 서로 일치되는 위치에 형성된 홈에 장착되며, 이를 위해 배출구(21)의 상단에는 잠금고리(90)가 삽입되는 삽입홈(23)이 형성되고, 고정링(90)에는 잠금고리(90)의 후크돌기(91)가 끼워지는 절곡홈(83)을 갖는 홈부(82)가 형성되어 있다.

이와 같이 필터부재로 사용된 지지봉(20) 및 내부 메쉬망(30), 니트와이어(40), 외부다공망(50), 외부 메쉬망(60)이 각각 별도로 제작되어 상부판(10)과 받침판(70)에 의해 지지 및 결합되고, 고정링(80)과 잠금고리(90)에 의해 결합상태를 견고하게 유지함과 동시에 분리가 가능하도록 함으로써 주기적인 세척 및 노화된 필터부재만 교체가 가능하여 필터의 사용수명을 연장시킬 수 있고, 폐기시 분리수거를 통한 자원재활용이 가능하다.

도 5는 본 발명의 스팀여과기를 나타낸 분해 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 증기필터(1)를 포함하는 스팀여과기를 제공한다.

보다 상세하게는, 상기 스팀여과기는 증기유입구(201)와 증기배출구(202)가 각각 구비된 상측 개방형의 케이싱(2)과, 상기 케이싱(2) 내부에 안착되며 내부에서부터 지지봉 및 내부 메쉬망, 압축니트와이어, 외부다공망, 외부 메쉬망이 서로 밀착하며 차례로 위치된 필터부재가 상판과 받침판에 의해 결합된 원통형 증기필터(1)와, 상기 케이싱(2) 상면에 밀폐가능하게 결합되는 덮개(3)로 구성된다.

이러한 케이싱(20과 덮개(3)의 결합구조는 케이싱(2)의 상면에 형성된 플랜지부에 볼트 및 너트를 매개로 결합되는 것이 일반적이며, 상기 덮개(3)의 상면 일측에는 케이싱(2) 내부 압력이 일정압 이상 상승하게 되면 자동으로 밸브를 개방하여 압력을 배출함으로써 케이싱(2) 폭발을 방지할 수 있는 안전밸브가 추가로 구비될수 있고, 상기 케이싱(2)으로 공급되는 증기의 압력과 배출되는 증기의 압력차를 작업자가 육안으로 확인할 수 있도록 하는 차압계가 더 구비되어 압력손실에 의한 에너지 절감과 아울러 안전사고의 방지를 구현할 수 있다.

이러한, 안전밸브 및 차압계는 종래기술은 물론이고 산업분야에서 널리 사용되고 있는 것으로 본 발명에서는 별도의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

1 : 증기필터
10 : 상부판 11 : 통공
20 : 지지봉 21 : 배출구
22 : 암나선부 23 : 삽입홈
30 : 내부 메쉬망 40 : 니트와이어
45 : 충진재 50 : 외부 다공망
60 : 외부 메쉬망 70 : 받침판
71 : 장착홈 80 : 고정링
81 : 숫나선부 82 : 홈부
83 : 절곡홈 90 : 잠금고리
91 : 후크돌기
2 : 케이싱
201 : 증기유입구 202 : 증기배출구
3 : 덮개

Claims (4)

1. 중심부에 통공이 형성된 상부판과;
   상부판의 통공을 관통하며 돌출되는 배출구가 상부에 구비되고, 상기 배출구 외주면에는 암나선부가 형성되어 있으며, 그 형상은 내부에 빈공간을 갖는 관형체로서 다수의 구멍이 천공되어 있는 지지봉과;
   상기 지지봉의 외면을 감싸고 있는 내부 메쉬망과;
   상기 내부 메쉬망 외면에 밀착되도록 장착되는 스테인레스 스틸 재질의 압축 니트와이어와;
   상기 니트와이어의 외면을 밀착하며 감싸고 있는 외부 다공망과;
   상기 외부 다공망의 외면을 감싸고 있는 외부 메쉬망과;
   상기 지지봉 및 내부 메쉬망, 니트와이어, 외부다공망, 외부 메쉬망을 지지하며 고정시키기 위한 장착홈이 형성된 받침판과;
   상기 상부판의 통공을 관통하며 돌출된 지지봉의 배출구와 나사결합되는 고정링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀여과용 증기필터.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 니트와이어 내부에는 토르말린, 맥반석 등과 같은 세라믹 소결체 또는 제습필터가 충진재로 충진된 것을 특징으로 하는 스팀여과용 증기필터.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 지지봉의의 배출구와 고정링이 나사결합된 상태에서 서로 일치되는 위치에 홈이 형성되어 있고, 상기 홈에는 일측 하단에 후크돌기가 구비된 ㄷ'자형의 잠금고리가 장착되며, 이를 위해 배출구의 상단에는 잠금고리가 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 고정링에는 잠금고리의 후크돌기가 끼워지는 절곡홈을 갖는 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 스팀여과용 증기필터.
   
4. 증기유입구와 증기배출구가 각각 구비된 상측 개방형의 케이싱과;
   상기 케이싱 내부에 안착되며, 내부에서부터 지지봉 및 내부 메쉬망, 압축니트와이어, 외부다공망, 외부 메쉬망이 서로 밀착하며 차례로 위치된 필터부재가 상판과 받침판에 의해 결합된 원통형 증기필터와;
   상기 케이싱 상면에 밀폐가능하게 결합되는 덮개;로 구성된 것을 특징으로 하는 증기필터가 장착된 스팀여과기.
   

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