KR20150057462A - 수분 및 더스트 포집장치 - Google Patents

Abstract

단순한 구조를 이용하여 공기 속에 존재하는 미세 더스트 및 수분을 효과적으로 포집할 수 있는 수분 및 더스트 포집장치에 관한 것이다.
본 발명의 수분 및 더스트 포집장치는, 유체의 이동방향을 따라 길게 형성되고 그 두께방향으로 마주보며 이격되어 구비되는 복수 개의 엘리미네이터와, 상기 각각의 엘리미네이터에서 서로 대향되는 엘리미네이터 방향으로 돌출되어 상기 유체의 이동거리를 연장시키는 복수 개의 메인플레이트 및 상기 메인플레이트의 끝단에 절곡되어 구비되는 보조플레이트을 포함한다.

Description

수분 및 더스트 포집장치{APPARATUS FOR CAPTURING MOISTURE AND DUST}

본 발명은 수분 및 더스트 포집장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 공기 속에 존재하는 미세 더스트 및 수분을 포집함으로써 더스트와 수분이 제거된 공기를 배출할 수 있는, 수분 및 더스트 포집장치에 관한 것이다.

일반적으로, 대부분의 산업현장에서는 공정을 진행하며 필연적으로 더스트가 발생하게 되는데, 이러한 더스트는 대기중의 공기에 유입되어 비산되기 때문에 작업자의 건강을 해칠 뿐만 아니라 환경을 오염시키는 원인이 된다.

공기중에 유입된 더스트를 제거하기 위해 집진기를 사용하는 것이 일반적인데, 더스트가 포함된 공기가 집진기를 통과하게 되면 더스트만 선택적으로 제거된 후 공기는 따로 배출된다.

하지만, 특정 산업분야에서는 공정을 진행시 더스트 뿐만 아니라 수분이 동시에 발생되기도 하는데, 이러한 수분은 집진기에 의해 필터링되지 않기 때문에 수분 제거장치를 추가적으로 설치하는 것이 일반적이다.

이하에서는 설명의 이해를 돕기 위해 제철소의 사상압연 공정을 대표적인 예로 들어 설명하였다.

열연공장의 조업중 사상압연기에서 발생되는 더스트를 제거하기 위해 전기 집진기를 사용하게 되는데, 전기 집진기는 코로나 방전을 이용하여 공기 중에 유입된 더스트를 제거하게 된다. 이때, 전기 집진기에 의해 포집되는 더스트와 공기를 분리시키기 위해 물을 분사하게 되는데, 공기를 이동시키는 원동력이 되는 블로워에 의해 물 입자 또한 공기와 함께 이동하게 된다.

이 뿐만 아니라, 전기 집진기를 통과한 공기 내에는 더스트가 완전히 제거되지 않고 미량이 남아있게 되는데, 이러한 미량의 더스트와 수분이 함께 유입된 상태로 이동하게 된다.

더스트 및 수분이 유입된 공기가 그대로 공장 외부로 배출되면 환경오염을 유발시킬 뿐만 아니라, 동절기의 경우에는 주변 도로를 결빙시키는 주 원인이 되며, 수분과 더스트가 혼합되어 진흙과 같은 형태가 되어 작업현장 외부에 비산되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안이 종래의 "흡수식 냉동기의 엘리미네이터 구조(등록특허 10-0522201)" 및 "엘리미네이터(등록특허 10-0623926)"에 구체적으로 공지되어 있다.

종래의 "흡수식 냉동기의 엘리미네이터 구조(등록특허 10-0522201)"에서는, 다수 개의 블레이드가 일정한 간격으로 배열됨으로써 냉매증기의 유로를 구비하는 흡수식 냉동기의 엘리미네이터의 구조를 제시하였다.

이러한 흡수식 냉동기의 엘리미네이터 구조는, 냉매증기의 유동방향에 대응되는 일측에 블레이드가 형성되어 냉매증기를 유입시키며, 상대적으로 무거운 수분을 분리하기 위하여 액적홀과 블레이드의 하부에 액적받이가 형성되어 냉매증기에서 분리된 수분을 저장하게 된다.

하지만, 초기의 냉매액 및 냉매증기는 블레이드를 통과하는 과정중 필터링 되겠지만 차츰 시간이 지남에 따라 액적받이에 냉매증기가 가득차게 되어 압(壓)이 증가하면 냉매공기는 물론 냉매액도 그대로 블레이드를 타고 유동되어 송풍기를 통해 외기로 배출되는 문제가 있다.

또한, 종래의 "엘리미네이터(등록특허 10-0623926)"에서는, 냉각탑 및 공기조화기, 공기세정기 등을 순환하며 공기속에 있던 미세 이물질을 1차 걸러냄과 동시에 송풍팬의 흡입력에 의해 순환수가 비산 배출되는 것을 방지할 수 있는 엘리미네이터를 제시하였다.

이러한 엘리미네이터는, 이중의 V형 단면을 가지도록 형성함과 동시에 엘리미네이터 자체는 내부에 공간과 리브를 가지는 이중벽체로 구성함으로써 엘리미네이터의 강도를 대폭 보강할 수 있을 뿐만 아니라, 엘리미네이터의 내측면과 외측면에 별도의 돌출구조물을 형성하지 않아도 송풍팬에 의해 순환 또는 배출되는 공기에서 수분을 효율적으로 분리하고, 외부로 물이 비산되거나 집수조에서 외부로 튀어나가는 것을 방지할 수 있도록 하였다.

하지만, 엘리미네이터의 내측에 형성된 리브가 단턱부가 전혀 없기 때문에 엘리미네이터의 내측으로 유입되는 냉매액, 냉매증기 및 오염수가 리브를 따라 그대로 외기로 배출되는 문제가 있다.

한국등록특허 10-0522201 (2005. 10. 10) 한국등록특허 10-0623926 (2006. 09. 07)

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해, 단순한 구조를 이용하여 공기 속에 존재하는 미세 더스트 및 수분을 효과적으로 포집할 수 있는 수분 및 더스트 포집장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수분 및 더스트 포집장치는, 유체의 이동방향을 따라 길게 형성되고 그 두께방향으로 마주보며 이격되어 구비되는 복수 개의 엘리미네이터와, 상기 각각의 엘리미네이터에서 서로 대향되는 엘리미네이터 방향으로 돌출되어 상기 유체의 이동거리를 연장시키는 복수 개의 메인플레이트 및 상기 메인플레이트의 끝단에 절곡되어 구비되는 보조플레이트를 포함한다.

상기 복수 개의 메인플레이트는, 상기 엘리미네이터의 길이방향과 수직한 방향으로 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수 개의 메인플레이트는, 동일한 간격으로 이격되어 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 엘리미네이터의 두께방향을 따라 서로 마주보는 방향으로 인접하는 각각의 메인플레이트는 동일한 간격으로 교차하여 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 메인플레이트의 길이는, 서로 마주보며 이격된 엘리미네이터 사이 간격의 반 이상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보조플레이트는, 상기 메인플레이트의 끝단에서 상기 유체의 유입방향으로 절곡되어 구비되되 상기 엘리미네이터와 수평하게 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 보조플레이트는, 상기 메인플레이트의 끝단에서 상기 유체의 이동방향으로 절곡되어 구비되되 상기 엘리미네이터와 수평하게 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 보조플레이트의 길이는, 상기 엘리미네이터의 길이방향을 따라 이격되어 서로 마주보는 메인플레이트 사이 간격의 반 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 엘리미네이터, 메인플레이트 및 보조플레이트의 표면에는 친수성 재료가 코팅된 것을 특징으로 한다.

상기 엘리미네이터, 메인플레이트 및 보조플레이트의 표면에는 소수성 재료가 코팅된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하기와 같은 다양한 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 유입된 공기의 이동경로를 증가시켜 수분 및 더스트 제거효과를 극대화 시킬 수 있다.

둘째, 본 발명은 수분과 접촉되는 면적 및 확률이 증가하여 수분 및 더스트를 효과적으로 제거할 수 있다.

셋째, 본 발명은 구성이 단순하여 유지 보수 비용이 절감된다.

넷째, 본 발명은 표면에 더스트가 잔존하는 것을 방지하여 유지 관리가 용이하다.

도 1은 본 발명에 따른 수분 및 더스트 포집장치의 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 체결상태를 나타낸 확대도,
도 3은 본 발명에 따른 다른 예시를 나타낸 확대도,
도 4는 본 발명에 따른 수분 및 더스트 포집장치의 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하며, 배경기술에서 설명한 구성의 도면번호는 특별한 언급이 없다면 동일하게 적용된다.

이하에서 설명되는 본 발명의 수분 및 더스트 포집장치에 관한 설명은 본 발명의 바람직한 실시예로서, 그 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현할 수 있다.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 및 더스트 포집장치는, 엘리미네이터(100), 메인플레이트(200) 및 보조플레이트(300)를 포함한다.

엘리미네이터(100)는 유체의 이동방향을 따라 길게 형성되되, 그 두께방향을 따라 마주보도록 복수 개가 이격되어 구비된다. 수분 및 더스트가 포함된 유체(이하에서는 설명의 편의를 위해 '공기'라고 한다)는 서로 마주보는 엘리미네이터(100) 사이를 통과하게 되며, 엘리미네이터(100)와 공기의 접촉시 공기 내에 포함되어 있는 수분이 엘리미네이터의(100) 표면에서 응축되어 물방울을 형성하게 된다.

엘리미네이터(100)의 표면에 부착된 물방울은 공기 내에 포함되어 있는 더스트를 흡착하게 되며, 물방울에 갇힌 더스트는 더이상 유체를 따라 이동하지 못하고 물방울과 함께 엘리미네이터의 표면을 따라 낙하하게 된다.

물방울로 변한 수분의 일부는 엘리미네이터(100)에 부착되는 즉시 표면을 따라 낙하 하지만, 그렇지 않고 표면상에 지속적으로 부착되어 있는 것들도 있다. 하지만, 시간이 지날수록 흡착되는 더스트의 양 및 응축되는 수분의 양이 증가하게 되어 결국 자중에 의해 표면을 따라 낙하하게 된다.

이렇게 수분이 응축되어 물방울로 변하는 현상은, 공기와 엘리미네이터(100)의 온도차에 의해 발생되 것으로, 본 발명이 적용되는 상황에 따라 별도의 냉각수 또는 히터를 채용함으로써 온도구배 현상을 효과적으로 발생시키는 것도 가능할 것이다.

유체의 이동방향을 따라 길게 형성된 엘리미네이터(100)는 소정의 길이, 두께 및 폭을 가지는데, 엘리미네이터(100)의 길이에 따라 그 안으로 유입된 공기의 전체 이동 길이가 달라지게 되므로, 엘리미네이터(100)의 길이는 상황에 따라 적절하게 조절한다.

또한, 엘리미네이터(100)의 폭에 따라 응축된 수분이 낙하하는 전체 거리 및 엘리미네이터(100) 내로 한번에 유입될 수 있는 전체 공기의 양도 달라지게 되므로 이 또한 상황에 따라 적절하게 조절한다.

각각의 엘리미네이터(100) 측면 중 서로 마주보는 측면에는 대향되는 엘리미네이터(100) 방향으로 복수 개의 메인플레이트(200)가 돌출되어 구비되며, 이러한 메인플레이트(200)에 의해 엘리미네이터(100) 내로 유입된 공기의 이동거리가 늘어나게 된다.

즉, 엘리미네이터(100)의 입구에서 출구측으로 수직하게 이동하던 공기가 메인플레이트(200)에 의해 'ㄹ' 형태의 지그재그를 그리며 이동하게 됨으로써 그 이동거리가 기하급수적으로 증가하게 되는 것이다.

또한, 메인플레이트(200)와 공기의 접촉시 상술한 엘리미네이터(100)와 동일한 원리로 인해 공기 내에 포함되어 있던 수분이 응축되면서 물방울을 형성하게 된다.

이렇게 메인플레이트(200)를 구비하여 공기의 이동거리를 증가시킴으로써, 메인플레이트(200) 및 엘리미네이터(100)와 공기가 접촉하는 면적 및 확률이 증가하게 되며, 이에 따라 공기 내에 포함되어 있던 수분 및 더스트를 효과적으로 제거할 수 있게 되는것이다.

한편, 한정된 공간 내에서 공기의 이동거리를 최대한 증가시키기 위해서는 메인플레이트(200)의 형상을 엘리미네이터(100)의 길이방향과 수직한 방향으로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 메인플레이트(200)를 따라 이동하는 공기의 유속을 일정하게 형성하고, 공기의 이동시 저항을 최소화시키기 위해 이격되어 위치한 복수 개의 메인플레이트(200) 사이의 간격은 동일하게 형성하는 것이 바람직하며, 메인플레이트(200)를 따라 이동하는 공기의 이동방향을 일정하게 형성하고, 공기의 이동시 저항을 최소화시키기 위해 엘리미네이터(100)의 두께방향을 따라 서로 마주보는 방향으로 인접하는 각각의 메인플레이트(200)는 동일한 간격으로 교차시켜 구비하는 것이 바람직할 것이다.

이때, 메인플레이트(200)의 길이는, 유입된 공기가 지그재그 형상으로 이동하며 엘리미네이터(100) 및 메인플레이트(200)와 접촉되는 면적 및 확률이 최대가 될 수 있도록 서로 마주보며 이격된 엘리미네이터(100) 사이의 간격보다는 작으면서, 그 사이 간격의 반 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 메인플레이트(200)의 끝단에는 응축된 수분이 응집될 수 있도록 보조플레이트(300)가 절곡되어 구비되는 것이 바람직하다.(이하에서는 이해를 돕기 위해 보조플레이트(300)를 제1보조플레이트(310) 및 제2보조플레이트(320)로 구분하여 설명한다.)

이러한 보조플레이트(300)는 제1보조플레이트(310) 및 제2보조플레이트(320)를 포함하며, 제1보조플레이트(310)는 메인플레이트(200)의 끝단에서 공기의 유입방향을 따라 절곡되어 구비되되 엘리미네이터(100)와 수평하게 위치함으로써, 전체 공기 중에 엘리미네이터(100) 및 메인플레이트(200)와 접촉하지 않고 흐르는 공기의 양을 획기적으로 감소시킬 수 있게 된다.

즉, 메인플레이트(200)를 따라 직선으로 이동하던 공기가 그와 수직한 방향으로 형성된 제1보조플레이트(310)를 만나 접촉한 후 굽어져서 흐르게 되므로 엘리미네이터(100) 및 메인플레이트(200)와 접촉하지 않고 흐르던 공기의 대부분은 제1보조플레이트(310)와 접촉하게 되는 것이다.

또한, 제1보조플레이트(310)와 메인플레이트(200) 사이에는 공기가 직선으로 흐르지 못하게 되는 제1수집실(410)이 형성되는데(설명의 이해를 돕기 위해 수집실(400)을 제1수집실(410) 및 제2수집실(420)로 구분하여 설명한다), 메인플레이트(200)에 부착된 후 낙하하지 않고 공기의 흐름에 따라 메인플레이트(200)의 표면을 이동하던 물방울은 제1수집실(410)에 의해 더이상 나아가지 못하고 응집된 후 자중에 의해 낙하하게 되며, 제1수집실(410)에는 다른 부분에 비해 물방울의 양 및 수가 상대적으로 많기 때문에 더스트의 흡착율이 높아지게 된다.

이때, 메인플레이트(200)의 끝단에는 제1보조플레이트(310) 뿐만 아니라 제2보조플레이트(320)가 추가로 구비되는 것이 바람직하다.

제2보조플레이트(320)는 메인플레이트(200)의 끝단에서 공기의 이동방향을 따라 절곡되어 구비되되 엘리미네이터(100)와 수평하게 위치함으로써, 제1보조플레이트(310)를 따라 이동해온 공기가 다음 메인플레이트(200)를 만나 굽어질때 제2보조플레이트(320)와 만나게 되어 접촉 면적이 증가하게 되고, 제1보조플레이트(310) 표면에 응축된 물방울이 공기의 흐름을 따라 연속하여 이동하는 것을 차단하는 효과가 있다.

이렇게 제2보조플레이트(320)가 구비됨으로써, 제2보조플레이트(320)와 메인플레이트(200) 사이에는 제2수집실(420)이 형성되며, 제2보조플레이트(320) 끝단을 타고 통과한 공기는 와류현상에 의해 일시적으로 제2수집실(420) 내에 갇히게 된다. 즉, 이동하던 공기가 제2수집실(420)에 의해 메인플레이트(200) 및 제2보조플레이트(320)와 접촉하는 시간 및 면적이 증가하여 수분 및 더스트가 효과적으로 제거되는 것이다.

본 발명의 일 실시예에서는 제1보조플레이트(310)와 메인플레이트(200)가 서로 수직하도록 구비하였지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1보조플레이트(310)와 메인플레이트(200)가 소정의 기울기를 가지도록 구비하는 것도 가능할 것이다.

이렇게 제1보조플레이트(310)를 소정의 기울기를 가지도록 구비함으로써 유입된 공기가 제1수집실(410)을 지나가는 시간을 증가시킬 수 있으며, 제1수집실(410)에 응집된 수분이 제1보조플레이트(310)의 표면을 따라 이동하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

한편, 제1보조플레이트(310) 및 제2보조플레이트(320)의 길이는, 엘리미네이터(100)의 길이방향을 따라 이격되어 서로 마주보는 메인플레이트(200) 사이 간격의 반 이하로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 엘리미네이터(100)의 길이 방향을 따라 이격된 첫 번 째 메인플레이트(200)와 두 번째 메인플레이트(200) 사이에 형성된 간격의 절반 이하로 형성되는 것인데, 제1보조플레이트(310) 및 제2보조플레이트(320)의 길이가 절반을 초과하게 되면 공기의 이동시 저항이 크게 작용하여 공기의 유속에 악영향을 미치게 되며, 그에 따라 메인플레이트(200) 및 보조플레이트(300)와 접하는 공기의 면족 또한 줄어들게 된다.

한편, 엘리미네이터(100), 메인플레이트(200) 및 보조플레이트(300)의 표면에는 친수성 재료가 코팅되는 것이 바람직하다.

엘리미네이터(100), 메인플레이트(200) 및 보조플레이트(300)의 표면에 친수성 재료를 코팅함으로써 각각의 표면에 부착되는 수분의 양이 증가(수분 제거 효과 상승)하게 되고, 부착된 수분이 쉽게 낙하하지 않고 유지됨으로써 더스트의 흡착율을 극대화 시킬 수 있다.

이러한 친수성 재료에는 TiO₂, SiO₂, 폴리에틸렌글리콜, 폴리바이닐알콜, 폴리바이닐아세테이트 등이 있다.

또한, 엘리미네이터(100), 메인플레이트(200) 및 보조플레이트(300)의 표면에는 소수성 재료를 코팅하는 것도 가능하다.

엘리미네이터(100), 메인플레이트(200) 및 보조플레이트(300) 표면에 소수성 재료를 코팅함으로써 각각의 표면에 부착된 수분이 잔존하지 않고 빠르게 낙하하게 되며, 그에 따라 본 발명에 따른 장치를 오랜시간 사용하여도 표면이 오염되는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 따른 장치를 주기적으로 클리닝하는 과정을 생략할 수 있게 되는 것이다.

대부분의 고분자 재료는 소수성을 가지므로 고분자 물질을 코팅하여 소수성을 띄게 하는 것도 가능하며, 플라즈마 등을 이용하여 표면처리하여 소수성을 띄게 하는 것도 가능할 것이다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 : 엘리미네이터 200 : 메인플레이트
300 : 보조플레이트 310 : 제1보조플레이트
320 : 제2보조플레이트 400 : 수집실
410 : 제1수집실 420 : 제2수집실

Claims (10)

1. 유체의 이동방향을 따라 길게 형성되고 그 두께방향으로 마주보며 이격되어 구비되는 복수 개의 엘리미네이터;
   상기 각각의 엘리미네이터에서 서로 대향되는 엘리미네이터 방향으로 돌출되어 상기 유체의 이동거리를 연장시키는 복수 개의 메인플레이트; 및
   상기 메인플레이트의 끝단에 절곡되어 구비되는 보조플레이트를 포함하는, 수분 및 더스트 포집장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수 개의 메인플레이트는, 상기 엘리미네이터의 길이방향과 수직한 방향으로 구비되는 것을 특징으로 하는, 수분 및 더스트 포집장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 복수 개의 메인플레이트는, 동일한 간격으로 이격되어 구비되는 것을 특징으로 하는, 수분 및 더스트 포집장치.
   
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 엘리미네이터의 두께방향을 따라 서로 마주보는 방향으로 인접하는 각각의 메인플레이트는 동일한 간격으로 교차하여 구비되는 것을 특징으로 하는, 수분 및 더스트 포집장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 메인플레이트의 길이는, 서로 마주보며 이격된 엘리미네이터 사이 간격의 반 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 수분 및 더스트 포집장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 보조플레이트는, 상기 메인플레이트의 끝단에서 상기 유체의 유입방향으로 절곡되어 구비되되 상기 엘리미네이터와 수평하게 위치하는 것을 특징으로 하는, 수분 및 더스트 포집장치.
   
7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 보조플레이트는, 상기 메인플레이트의 끝단에서 상기 유체의 이동방향으로 절곡되어 구비되되 상기 엘리미네이터와 수평하게 위치하는 것을 특징으로 하는, 수분 및 더스트 포집장치.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 보조플레이트의 길이는, 상기 엘리미네이터의 길이방향을 따라 이격되어 서로 마주보는 메인플레이트 사이 간격의 반 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는, 수분 및 더스트 포집장치.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 엘리미네이터, 메인플레이트 및 보조플레이트의 표면에는 친수성 재료가 코팅된 것을 특징으로 하는, 수분 및 더스트 포집장치.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 엘리미네이터, 메인플레이트 및 보조플레이트의 표면에는 소수성 재료가 코팅된 것을 특징으로 하는, 수분 및 더스트 포집장치.
    

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