KR20170104838A - 와류발생을 통한 미분 집진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 크기의 분체를 포함한 공기가 통과하는 과정에서 와류가 발생되도록 하여 구심력에 의해 미분이 와류의 안쪽에 위치하였다가 중력에 의해 낙하되는 현상에 의해 미분을 집진할 수 있는 와류발생을 통한 미분 집진기에 관한 것으로, 분체를 포함한 공기를 통과시키는 과정에서 상기 분체를 집진하는 집진기로서, 케이스; 및 상기 케이스 내부에 구비되며, 상기 통과되는 공기에 의해 와류가 발생되도록 상기 공기의 통과 방향측에 와류발생홈이 형성된 다수의 와류발생부재;를 포함하고, 상기 와류발생부재는 상기 공기의 통과되는 방향측으로 다수의 열을 이루도록 배치되되, 상기 공기의 통과 방향을 기준으로 임의의 열과 전후방향으로 인접한 다른 열에서 상기 와류발생부재의 위치가 서로 겹치도록 지그재그 배치되어 이루어진 것이며, 다양한 크기의 분체를 포함한 공기가 통과할 때 다수의 와류발생부재 사이를 지그재그로 통과하면서 와류발생부재의 와류발생홈에서는 작은 와류가 계속 발생되며, 이러한 와류의 발생시 구심력에 의해 상대적으로 작은 입경을 가진 미분이 와류의 안쪽으로 유도되었다가 중력에 의해 낙하하게 되는 것이므로 단순하면서도 컴팩트하게 구성되면서도 미분을 용이하게 포집할 수 있는 효과가 얻어진다.

Description

와류발생을 통한 미분 집진기{Vortex Generating Fine Dust Collector using }

본 발명은 와류발생을 통한 미분 집진기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 크기의 분체를 포함한 공기가 통과하는 과정에서 와류가 발생되도록 하여 구심력에 의해 미분이 와류의 안쪽에 위치하였다가 중력에 의해 낙하되는 현상에 의해 미분을 집진할 수 있는 와류발생을 통한 미분 집진기에 관한 것이다.

일반적으로, 공장 등의 작업장에서는 작업중에 분진이 다량 발생되어 작업장이 분진에 의해 매우 지저분해지고, 작업자의 건강에 악영향을 주게 되는바, 작업장내의 청결과 작업자의 건강 보호를 위해 공기 중의 분진을 집진하고, 깨끗한 공기로 정화하여 다시 배출해주는 다양한 집진기를 구비하게 된다.

집진기 중 대표적인 설비가 싸이클론 집진기, 필터를 사용한 집진기, 전기 전하를 이용하는 전기집진기이다.

싸이클론 집진기는 원심력을 이용하여 공기에 섞인 분진을 분리하는 것으로, 비중 차이로 분진을 싸이클론 내벽으로 집중시킨 후 하부로 낙하시키는 원리로 이루어지며, 분진이 분리된 공기는 중앙부에서 위로 상승되면서 배출되는 것이 싸이클론 집진기의 분진포집 방식으로 이루어진다.

필터를 이용한 집진기는 분진이 통과되지 못할 정도의 메쉬사이즈로 된 필터를 구비하여 이러한 필터를 통해 분진을 포집하는 방식으로 이루어진다.

전기 전하를 이용한 전기집진긴ㄴ 분진이 통과할 때 전기 전하를 하전시켜 정전기력에 의해 분진이 집진판에 달라붙는 원리를 이용한다.

그러나, 싸이클론 집진기의 분진분리 내지 분진 포집효과는 공기의 인입과 토출관계가 원활이 이루어질 때 극대화가 되므로 그 크기가 대형으로 제작될 수밖에 없는 것이고, 싸이클론 집진기를 구동하기 위해 소비전력이 많이 소요될 수밖에 없는 단점이 있으며, 입경이 큰 분진의 경우 원심력에 의해 싸이클론의 내벽으로 집중되어 중력에 의해 낙하될 수 있으나, 입경이 상대적으로 작은 미세먼지 또는 초미세먼지의 경우 구심력에 의해 싸이클론의 중앙부에 포진하였다가 공기와 함께 상승되면서 배출되는 것이므로 미세먼지 또는 초미세먼지의 경우 일반적인 싸이클론 집진기를 통해서도 걸러내기 어려운 단점이 있게 된다.

또한, 필터형 집진기 역시 집진 능력을 향상시키기 위해서는 집진기의 크기가 커질 수밖에 없으며, 필터의 메쉬사이즈를 작게 구성하여 미세먼지 또는 초미세먼지를 걸러낼 수 있도록 구성할 수도 있으나, 이런 경우 차압이 발생되어 공기가 원활히 통과되지 못하는 단점이 있게 되므로 필터형 집진기를 적용하려면 결국 걸러낼 수 있는 분체의 크기에 한계가 있는 것이었다.

전기 집진기는 집진판에 달라붙은 분진을 하부로 떨어뜨리기 위해 추타를 하나 미세한 분진은 중력이 약해 하부로 떨어지지 못하고, 집진기 배출구로 통과하는 단점이 있다.

따라서, 작업자의 건강 및 대기오염 방지를 위해서는 보다 컴팩트하고, 단순하면서도 성능이 우수한 집진기의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허 제 10-2013-0137933 호 '소형집진기'

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다양한 크기의 분체를 포함한 공기가 통과하는 과정에서 와류가 발생되도록 하여 구심력에 의해 미분이 와류의 안쪽에 위치하였다가 중력에 의해 낙하되는 현상에 의해 미분을 집진할 수 있는 와류발생을 통한 미분 집진기를 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기는,

분체를 포함한 공기를 통과시키는 과정에서 상기 분체를 집진하는 집진기로서,

케이스; 및

상기 케이스 내부에 구비되며, 상기 통과되는 공기에 의해 와류가 발생되도록 상기 공기의 통과 방향측에 와류발생홈이 형성된 다수의 와류발생부재;를 포함하고,

상기 와류발생부재는 상기 공기의 통과되는 방향측으로 다수의 열을 이루도록 배치되되,

상기 공기의 통과 방향을 기준으로 임의의 열과 전후방향으로 인접한 다른 열에서 상기 와류발생부재의 위치가 서로 겹치도록 지그재그 배치되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 와류발생부재는, 평면상 "I"자 형상으로 이루어져 전후면에 상기 와류발생홈이 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 와류발생부재는, 평면상 "

"자 형상으로 이루어져 전후면에 2개씩의 상기 와류발생홈이 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 와류발생부재의 와류발생홈은 코너부위가 라운드지게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 와류발생부재는, 집진설비의 공기유입측에 배치되어 공기중의 상대적으로 입경이 작은 미분을 포집하도록 구성되거나, 습식 집진설비에서 배출되는 공기 중의 미세물방울을 제거할 수 있도록 습식 집진설비의 공기배출측에 배치되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기는, 다양한 크기의 분체를 포함한 공기가 통과할 때 다수의 와류발생부재 사이를 지그재그로 통과하게 되고, 이러한 과정에서 와류발생부재의 와류발생홈에서는 작은 와류가 계속 발생되며, 이러한 와류의 발생시 구심력에 의해 상대적으로 작은 입경을 가진 미분이 와류의 안쪽으로 유도되었다가 중력에 의해 낙하하게 되는 것이므로 단순하면서도 컴팩트하게 구성되면서도 미분을 용이하게 포집할 수 있는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기의 평면 구성도.
도 2는 도 1에 적용되는 와류발생부재의 사시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기의 평면 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기가 백필터집진기나 전기집진기와 분리 구성되어 전처리 설비로 적용되는 경우의 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기가 백필터집진기와 일체로 이루어져 전처리 설비로 적용되는 경우의 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기가 전기집진기와 일체로 구성되어 전처리 설비로 적용되는 경우의 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기가 다단으로 이루어져 그 자체로 와류발생 집진기를 이루는 경우의 예시도.
도 8은 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기의 미분 집진 효과 설명도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기의 평면 구성도이고, 도 2는 도 1에 적용되는 와류발생부재의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기의 평면 구성도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기(100)는, 도면상에 도시한 바와 같이 분체를 포함한 공기를 통과시키는 과정에서 미세한 입경을 가진 분체를 집중하여 집진하는 집진기로서, 케이스(110)와, 케이스(110) 내부에 구비되며 통과되는 공기에 의해 와류가 발생되도록 공기의 통과 방향측에 와류발생홈(121)이 형성된 다수의 와류발생부재(120)를 포함한다.

이러한 와류발생부재(120)는 공기의 통과되는 방향측으로 다수의 열을 이루도록 배치되어 이루어지는데, 공기가 보다 느린 속도로 통과되면서 공기와 와류발생부재(120)의 와류발생홈(121) 사이의 마찰에 의해 와류가 더욱 용이하게 발생되도록 공기의 통과 방향을 기준으로 임의의 열과 전후방향으로 인접한 다른 열에서 와류발생부재(120)의 위치가 서로 겹치도록 지그재그 배치되어 이루어진다.

와류발생부재(120)는 와류발생홈(121)을 갖는 구성이면 어떠한 구성이든 가능하며, 예를 들어 평면상 "I"자 형상으로 이루어져 전후면에 와류발생홈(121)이 각각 형성되도록 구성할 수도 있고, 평면상 "

"자 형상으로 이루어져 전후면에 2개씩의 와류발생홈(121)이 각각 형성되도록 구성할 수도 있다.

또한, 와류발생부재(120)의 와류발생홈(121)은 와류의 발생이 보다 효과적으로 이루어지도록 벽과 벽이 만나는 코너부위를 라운드지게 형성해주어야 한다.

아울러, 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기(100)는 도 4와 같이 백필터집진기나 전기 집진기와 분리 구성되어 전처리 설비로 적용될 수 있고, 도 5와 같이 백필터 집진기의 배플 대신 백필터 집진기의 유입측에 일체로 구성되어 전처리 설비로 적용될 수도 있으며, 도 6과 같이 전기집진기와 일체로 구성되어 전처리 설비로 적용될 수도 있다.

물론, 도 7과 같이 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기(100)가 다단으로 이루어져 그 자체로 와류발생 집진기를 이루도록 구성할 수도 있다.

도면상의 미설명 부호 50은 백필터 집진기, 전기 집진기, 싸이클론 집진기 등 모든 집진기를 포함한 집진설비를 나타낸다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기는 다음과 같은 작용을 한다.

먼저, 다양한 크기의 입경을 갖는 분체를 포함한 공기가 케이스(110) 내부로 유입되면 케이스(110) 내부에 배치된 다수의 와류발생부재(120) 사이를 통과하게 된다.

다수의 와류발생부재(120)는 공기의 통과 방향을 기준으로 다수의 열을 형성하면서 임의의 열과 전후방향으로 인접한 다른 열에서 와류발생부재가(120) 서로 겹치도록 지그재그로 배치되어 있으므로 공기는 각각의 와류발생부재(120) 사이를 지그재그로 빠져나가면서 보다 느린 진행을 하게 된다.

이러한 과정에서 공기가 와류발생부재(120)의 와류발생홈(121) 사이의 마찰 면적이 증대되어 와류발생홈(121)에서는 와류가 효과적으로 발생되고, 이러한 와류의 발생시 공기 중에 포함된 상대적으로 입경이 크고 무게가 무거운 분체는 원심력이 크게 작용하여 와류를 빠져나가거나, 중력에 의해 낙하하게 되지만 상대적으로 입경이 작고 무게가 가벼운 미세한 크기의 분체는 구심력에 의해 와류의 중심부로 이동하였다가 중력에 의해 하방향으로 낙하하게 되는 것이다.

즉, 공기 중에 포함된 상대적으로 입경이 크고 무거운 분체는 공기와 함께 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기를 통과할 수 있지만 상대적으로 입경이 작고 가벼운 분체는 와류발생에 의해 포집되어 다음 단계로 이동하지 못하게 되는 것이다.

도 8의 (a)는 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기(100)가 적용되지 않은 일반적인 집진설비(50)이고, 도 8의 (b)는 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기(100)가 적용되지 않고, 다른 종류의 전처리 설비가 있는 일반적인 집진설비(50)에서의 집진 효과를 나타내는 설명도로서, 도 8 (a)의 경우 전처리 단계없이 미분이 공기와 같이 집진설비(50)까지 이동하게 되고, 상대적으로 입경이 큰 미분은 집진설비(50)를 통해 포집되지만 미분은 다시 집진설비(50)를 통과하는 것을 알 수 있으며, 도 8 (b)의 경우 전처리 단계에서 공기 중에 포함된 상대적으로 입경이 큰 분체가 포집되어 본 집진설비(50)에서의 분진포집 효과를 더욱 좋게 할 수는 있으나, 전처리 단계에서 미분이 포집되지 않은 채 공기와 함께 집진설비(50)까지 이동하여 다시 집진설비(50)에서도 이를 걸러주지 못하고 그대로 통과됨으로써 작업자의 건강을 악화시키고, 대기오염을 일으킬 수밖에 없음을 알 수 있다.

이에 비해, 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기(100)가 전처리 단계에서 적용되는 집진설비(50)의 경우 도 8 (c)와 같이 상대적으로 입경이 작고 가벼운 미분은 이미 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기(100)를 통해 포집된 상태이므로 공기 중에 포함된 상대적으로 입경이 큰 분체가 공기와 함께 집진설비로 이동하더라도 이를 집진설비(50)를 통해 용이하게 걸러줄 수 있음을 알 수 있다.

또한, 미분의 경우 집진설비(50)를 통과하는 과정에서 필터를 막아 차압을 높이는 단점이 있게 되나, 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기(100)를 집진설비(50)의 전처리 단계에 적용하게 되면 전처리 단계에서 공기 중에 포함된 상대적으로 입경이 작고 가벼운 미분을 포집할 수 있으므로 집진설비(50)의 배출농도를 극히 작게 만들어 차압을 낮추어줄 수 있으므로 수명을 연장할 수 있고, 집진설비(50)의 필터 개수를 적게하여 유지비용을 절감할 수 있는 이점도 있게 된다.

또한, 기존에 설치된 백필터집진기나 전기 집진기의 배출농도 기준이 강화됨에 따라 배출농도를 낮추기 위해 추가적인 설비 확장이 필요하며, 이를 위해 현재 기술로는 투자비가 과다하게 소요될 수밖에 없는데, 본 발명에 따른 와류 발생을 통한 미중 집진기는 저예산과 추가적인 유지비가 들지 않아 매우 경제적이라고 할 수 있다.

한편, 습식 집진설비의 경우 공기와 함께 미세물방울이 배출되는 것이므로 본 발명에 따른 와류발생을 통한 미분 집진기(100)를 공기 배출측에 배치하여 공기 중의 미세물방울을 제거할 수 있도록 구성할 수도 있음은 자명하다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

50 : 집진설비 100 : 미분 집진기
110 : 케이스 120 : 와류발생부재
121 : 와류발생홈

Claims (5)

1. 분체를 포함한 공기를 통과시키는 과정에서 상기 분체를 집진하는 집진기로서,
   케이스; 및
   상기 케이스 내부에 구비되며, 상기 통과되는 공기에 의해 와류가 발생되도록 상기 공기의 통과 방향측에 와류발생홈이 형성된 다수의 와류발생부재;를 포함하고,
   상기 와류발생부재는 상기 공기의 통과되는 방향측으로 다수의 열을 이루도록 배치되되,
   상기 공기의 통과 방향을 기준으로 임의의 열과 전후방향으로 인접한 다른 열에서 상기 와류발생부재의 위치가 서로 겹치도록 지그재그 배치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 와류발생을 통한 미분 집진기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 와류발생부재는, 평면상 "I"자 형상으로 이루어져 전후면에 상기 와류발생홈이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 와류발생을 통한 미분 집진기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 와류발생부재는, 평면상 "

   

   "자 형상으로 이루어져 전후면에 2개씩의 상기 와류발생홈이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 와류발생을 통한 미분 집진기.
   
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 와류발생부재의 와류발생홈은 코너부위가 라운드지게 형성된 것을 특징으로 하는 와류발생을 통한 미분 집진기.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 와류발생부재는, 집진설비의 공기유입측에 배치되어 공기중의 상대적으로 입경이 작은 미분을 포집하도록 구성되거나, 습식 집진설비에서 배출되는 공기 중의 미세물방울을 제거할 수 있도록 습식 집진설비의 공기배출측에 배치되는 것을 특징으로 하는 와류발생을 통한 미분 집진기.
   

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