KR20200007284A - 먼지 분리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 먼지 분리 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 먼지 분리 장치는 원통 형상의 분리몸체를 구비하고, 상기 분리몸체의 상부에서 상기 분리몸체의 내부의 벽면을 따라 회전하도록 먼지가 유입되는 유입부, 상기 분리몸체의 하부 일측에서 상기 분리몸체 내부에서 원심력에 의해 분리된 입자를 유출 유출부, 및 상기 분리몸체의 바닥면 중심에서 분리몸체 내부로 돌출 형성되어 상기 분리몸체 내부에서 원심력에 의해 분리되어 상기 분리몸체의 중심부에 위치하는 초미세먼지 또는 공기를 유출하는 분리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

먼지 분리 장치{APPARATUS FOR SEPERATING DUST}

본 발명은 먼지 분리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 크기 분포가 다양한 먼지를 유입시켜 상기 먼지 중에서 상대적으로 입자의 크기가 큰 먼지와 초미세먼지를 연속적으로 분리시키는 먼지 분리 장치에 관한 것이다.

먼지는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질을 말하는데, 석탄, 석유 등의 화석연료를 태울 때나 공장, 자동차 등의 배출가스에서 많이 발생한다.

먼지는 입자의 크기에 따라서 50㎛ 이하의 총먼지(TSP, Total Suspended Particles)와 입자크기가 매우 작은 미세먼지(PM, Particulate Matter)로 구분한다. 미세먼지는 다시 지름이 10㎛보다 작은 PM10, 지름이 2.5㎛보다 작은 PM2.5, 지름이 1.0㎛보다 작은 MP1.0 등으로 나뉜다.

미세먼지는 호흡기 질환, 심혈관 질환에 치명적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있고, 최근에는 세계보건기구(WHO)에서 미세먼지를 1군 발암물질로 분류하기도 하였다.

이와 같이 미세먼지가 건강에 미치는 영향이 크고 미세먼지의 발생빈도가 증가함에 따라서, TV나, 신문, 인터넷 등에서 날씨 예보와 함께 미세먼지 예보도 함께 전해주는 시대가 되었다.

따라서, 미세먼지를 정확하게 측정하는 것이 필요한데, 먼지 속에는 다양한 크기의 입자가 포함되어 있어서, 이를 한꺼번에 측정하는 경우 입자의 크기별 측정 정확도가 떨어지게 된다. 따라서, 먼지의 농도를 측정하기 전에 전처리 단계로 입자의 크기 별로 먼지를 분리하는 것이 필요하다.

종래에 싸이클론 방식의 입자 분리 장치가 사용되었는데, 종래의 싸이클론 방식은 하부에 호퍼를 형성하여 호퍼에 의해 하강하는 공기를 다시 재상승시키도록 하고, 호퍼에 먼지를 침착시키도록 한다. 하지만, 호퍼를 이용하는 경우 호퍼에 먼지가 침착됨에 따른 재비산 등으로 분리효율이 저하되거나 호퍼의 청소 등으로 장시간의 연속적인 사용이 불가능하다는 문제점이 있어왔다.

또한, 종래에 여과필터 방식의 입자 분리 장치도 사용되었는데, 이 방식은 필터에서의 막힘 등으로 인하여 유량 조절이 어렵고, 필터 청소 등으로 장시간의 연속적인 사용이 불가능하다는 문제점이 있어왔다.

대한민국 등록특허 제10-0985025호

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원통형의 분리몸체 상부에 형성되어 먼지가 유입되는 유입부 및 분리몸체 하부에 형성되는 유출부 및 분리몸체의 바닥면 중심에서 내부로 돌출 형성되는 분리부에 의해 PM 0.5 내지 PM2.5 정도의 초미세먼지를 분리할 수 있는 먼지 분리 장치를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 원통 형상의 분리몸체를 구비하고, 상기 분리몸체의 상부에서 상기 분리몸체의 내부의 벽면을 따라 회전하도록 먼지가 유입되는 유입부, 상기 분리몸체의 하부 일측에서 상기 분리몸체 내부에서 원심력에 의해 분리된 입자를 유출하는 유출부, 및 상기 분리몸체의 바닥면 중심에서 분리몸체 내부로 돌출 형성되어 상기 분리몸체 내부에서 원심력에 의해 분리되어 상기 분리몸체의 중심부에 위치하는 초미세먼지 또는 공기를 유출하는 분리부를 포함하는 먼지 분리 장치에 의해 달성될 수가 있다.

여기서, 상기 유입부는 상기 분리몸체의 접선 방향으로 상기 먼지를 유입시킬 수가 있다.

여기서, 상기 유출부는 상기 분리몸체의 접선 방향으로 상기 먼지를 유출시킬 수가 있다.

여기서, 상기 분리부의 직경 또는 상기 분리몸체의 내부에 돌출되는 길이의 변경이 가능할 수가 있다.

여기서, 상기 분리부는 상기 분리몸체의 바닥면 중심에 형성된 홀을 통해 분리몸체 내부에 형성되는 분리관; 및 상기 분리관에서 플랜지 형태로 연장되어 상기 홀을 차폐하는 차폐부를 포함하여 구성되어 교체가 가능할 수가 있다.

여기서, 상기 유입부 또는 상기 유입부의 전단에 형성되어 이온을 발생시켜 상기 먼지를 하전시키는 하전부; 및 상기 하전된 먼지가 상기 분리몸체의 벽면을 향하여 이동하도록 정전기력을 생성시키는 정전기력 발생부를 더 포함할 수가 있다.

여기서, 상기 정전기력 발생부는 상기 분리몸체의 중간부에 형성되어 전압이 인가되는 전극봉; 및 상기 분리몸체의 벽면에 형성되어 접지되는 접지부를 포함하여 형성될 수가 있다.

여기서, 상기 유출부로부터 유출되는 먼지는 먼지 발생 영역으로 배출되어 상기 유입부를 통해 다시 유입되도록 하는 먼지 분리 장치.

상기한 바와 같은 본 발명의 먼지 분리 장치에 따르면 크기 분포가 다양한 먼지 중에서 PM0.5 내지 PM2.5 크기의 초미세먼지도 연속적으로 분리시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 분리부의 직경과 길이를 쉽게 교체하도록 하여 분리되는 입자의 크기를 조절할 수 있다는 장점도 있다.

또한, 원심력과 함께 정전기력으로 입자를 분리시키도록 하여 더 작은 크기의 먼지에 대해서도 더 정확하게 분리시킬 수 있다는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 분리 장치의 측단면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 먼지 분리 장치의 측단면도이다.
도 4는 도 3에서의 분리부의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 먼지 분리 장치의 측단면도이다.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 먼지 분리 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 분리 장치의 측단면도이고, 도 2는 도 1의 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 분리 장치(100)는 분리몸체(110), 유입부(120), 유출부(130), 및 분리부(140)를 포함하여 구성될 수가 있다.

도시되어 있는 것과 같이 원통 형상의 분리몸체(110)가 구비되고, 분리몸체(110)의 상부 일측에는 입자의 크기가 다양한 먼지가 유입되는 유입부(120)가 형성되고, 분리몸체(110)의 하부 일측에는 분리몸체(110) 내부에서 분리되어 상대적으로 입자의 크기가 큰 먼지가 분리되어 유출되는 유출부(130)가 형성되고, 분리몸체(110)의 바닥면 중심에서 분리몸체(110) 내부로 돌출 형성되어 분리몸체(110) 내부에서 분리된 상대적으로 입자의 크기자 작은 초미세먼지가 유출되는 분리부(140)가 형성될 수가 있다.

이때, 유입부(120)를 통해 유입되는 먼지는 원통형의 분리몸체(110) 내부에서 원심력을 받도록 유입되는데, 일 실시예로 도 2에 도시되어 있는 것과 같이 분리몸체(110)의 접선 방향으로 유입부(120)가 형성되어, 유입부(120)를 통해 유입되는 먼지는 분리몸체(110) 내부의 벽면을 따라 회전하도록 하여 원심력을 받을 수가 있다.

이때, 분리몸체(110) 내부로 유입되는 먼지는 원심 회전하는 동안 하부로 이동을 하게 되는데, 이 과정에서 먼지 입자의 무게에 따라서 서로 다른 원심력을 받게 된다. 따라서, 입자의 크기가 큰 먼지는 원심력에 의해 분리몸체(110)의 내부 벽면에 모이게 되고, 입자의 크기가 작은 초미세먼지 및 공기와 같이 가벼운 물질은 분리몸체(110)의 중심 부분에 모이게 된다.

따라서, 입자의 크기가 큰 먼지는 원심력에 의해 분리몸체(110)의 내부 벽면을 따라 계속 분리몸체(110) 하부로 이동하여 유출부(130)를 통해 외부로 유출될 수가 있고, 분리몸체(110) 중심 부분에 모인 초미세먼지 또는 공기는 분리부(140)를 통해 외부로 유출될 수가 있다. 이때, 유출부(130)도 유입부(120)와 마찬가지로 분리몸체(110)의 하부 일측에서 분리몸체(110)의 접선 방향으로 형성하여 분리몸체(110)의 벽면을 따라 하부로 이동하는 먼지가 유출시키도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 분리부(140)의 직경 또는 분리몸체(110)의 내부로 돌출되는 길이를 조절하여 분리부(140)를 통해 분리되는 입자의 크기를 조절할 수가 있다. 이하, 이를 위한 실시예를 도 3 내지 도 4를 참조로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 먼지 분리 장치의 측단면도이고, 도 4는 도 3에서의 분리부의 사시도이다.

도 3 내지 도 4의 실시예와 관련된 이하의 설명에서는 도 1 내지 도 2를 참조로 설명한 전술한 실시예와 비교하여 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

본 실시예에서는 분리부(140')의 직경 또는 분리몸체(110)의 내부에 돌출되는 길이의 변경이 가능하도록 분리부(140')의 교체가 가능할 수가 있다.

분리부(140')는 분리몸체(110)와 일체로 형성되는 것이 아니라, 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 교체가 가능하도록 분리 결합될 수가 있다. 이때, 분리부(140')는 분리몸체(110)의 바닥면 중심에 형성된 홀을 통해 분리몸체(110) 내부로 삽입되어 분리몸체(110) 내부의 분리된 먼지의 이동 경로를 형성하는 분리관(142) 및 분리관(142)의 단부에서 플랜지 형태로 연장 형성되어 분리몸체(110)의 바닥면에 형성된 홀을 차폐하는 차폐부(144)를 포함하여 구성될 수가 있다. 따라서, 분리몸체(110)의 바닥면에 형성된 홀을 통해 분리관(142)을 삽입시키고, 차폐부(144)에 의해 삽입이 저지되며 홀을 차폐시킬 수가 있다. 나아가, 도시되지 않지만, 차폐부(144)를 통해 분리부(140')를 분리몸체(110)에 고정시킬 수가 있다.

따라서, 본 실시예에서는 분리관(142)의 직경 또는 분리관(142)의 길이가 다른 분리부(140')를 교체하여 장착시킬 수가 있으므로, 분리관(142)의 직경 또는 길이의 변경에 따라서 분리부(140')를 통해 유출되는 먼지의 크기를 조절할 수가 있다.

예를 들어, 분리관(142)의 직경이 작아질수록 분리부(140')를 통해 입자의 크기가 더 작은 초미세먼지 또는 공기만을 분리부(140')를 통해 유출시킬 수가 있고, 반대로 분리관(142)의 직경이 커질수록 분리부(140')를 통해 상대적으로 입자의 크기가 큰 먼지를 유출시킬 수가 있다.

이하, 도 5를 참조로 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 먼지 분리 장치를 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 먼지 분리 장치의 측단면도이다.

도 5의 실시예와 관련된 이하의 설명에서도 도 1 내지 도 2를 참조로 설명한 전술한 실시예와 비교하여 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

본 실시예에서는 도 1 내지 도 2의 실시예와 비교하여 하전부(150) 및 정전기력 발생부(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

하전부(150)는 유입부(120) 또는 유입부(120)의 전단에 형성되어 분리몸체(110) 내부로 먼지가 유입되기 전에 먼지를 하전시킨다. 하전부(150)를 설치하지 않더라도 유동과정에서 충돌에 의해 먼지를 하전시킬 수 있으나, 하전부(150)를 별도로 설치함에 따라서 먼지의 하전률을 향상시킬 수가 있다.

이때, 하전부(150)는 먼지가 이동하는 경로 상에 하전극에 고전압을 인가시켜 + 또는 - 극성의 이온을 생성시키는 구성으로 형성될 수가 있다.

정전기력 발생부(160)는 분리몸체(110)의 상부 중심부에 형성되어 고전압이 인가되는 전극봉(162) 및 전극봉(162)이 위치하는 분리몸체(110)의 상부 벽면의 소정 위치에 형성되는 접지부(164)를 포함하여 구성될 수가 있다. 따라서, 분리몸체(110) 내부로 유입되는 하전된 입자는 전극봉(162)과 접지부(164) 사이에 형성되는 전기장의 힘으로 분리몸체(110)의 벽면을 향하는 방향으로 힘을 받아 이동하게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 분리몸체(110) 내부로 유입되는 먼지에 대하여 분리몸체(110)의 내부 벽면을 향하여 원심력과 함께 정전기력에 의한 힘을 함께 인가시킴으로써 더욱더 정밀하게 먼지를 분리시킬 수가 있다. 본 실시예의 경우 PM0.5의 초미세먼지를 분리부(140)를 통해 분리시키는 것이 용이할 수가 있다.

이하, 본 발명에 따른 먼지 분리 장치의 동작을 설명하기로 한다.

유입구를 통해 다양한 크기의 먼지가 포함된 유체가 분리몸체(110) 내부로 유입되는데, 이때 분리몸체(110)의 접선 방향으로 형성되는 유입구를 통해 유입된 먼지는 분리몸체(110) 내부에서 원심력을 받으며 분리몸체(110)의 내부 벽면을 따라 회전하며 아래로 이동하게 된다.

이때, 먼지의 입자 크기에 따라서 서로 다른 크기의 원심력을 받게 된다. 따라서, 입자의 크기가 큰 먼지는 원심력을 크게 받아 분리몸체(110) 내부의 벽면으로 이동하게 되고, 상대적으로 입자의 크기가 작은 먼지 및 공기 등의 기체는 분리몸체(110)의 중심부로 모이게 된다.

이때, 도 5를 참조로 전술한 바와 같이 유입구 또는 유입구의 전단에 하전부(150)를 구비하고 분리몸체(110) 내부의 상부에 정전기력 발생부(160)를 형성하여 하전된 입자가 분리몸체(110)의 내부 벽면을 향하도록 하는 정전기력을 제공함으로써, 원심력과 함께 정전기력이 먼지가 분리몸체(110) 내부의 벽면으로 이동시키는 힘으로 작용하여 PM0.1 정도의 초미세먼지도 분리가 가능할 수가 있다.

분리몸체(110) 내부의 벽면으로 모이는 상대적으로 큰 입자의 먼지는 분리몸체(110) 내부의 벽면을 따라 이동하여 분리몸체(110)에 접선 방향으로 형성되는 유출부(130)를 통해 외부로 분리되어 유출되고, 분리몸체(110) 내부의 중간 부분에 모인 상대적으로 작은 입자의 초미세먼지 또는 공기는 분리부(140)를 통해 외부로 유출될 수가 있다.

따라서, 유출부(130)를 통해 배출되는 경로상에 먼지센서 등을 구비하여 초미세먼지에 대한 농도를 측정할 수가 있다.

이때, 도 3 내지 도 4를 참조로 전술한 바와 같이 분리부(140')의 직경 또는 분리부(140')의 돌출 길이를 조절하여 분리부(140')를 통해 유출되는 입자의 크기를 조절할 수가 있다.

나아가, 본 발명에서는 도면에 도시되어 있지 않으나 유출부(130)를 통해 배출되는 공기를 먼지 발생 영역으로 다시 송출하여 다시 유입부(120)를 통해 장치 내부로 유입되도록 함으로써, 호퍼 등의 청소가 필요가 없어서 반영구적으로 연속적인 분리 샘플링이 가능할 수가 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100, 100', 100'': 먼지 분리 장치 110: 분리몸체
120: 유입부 130: 유출부
140, 140': 분리부 142: 분리관
144: 차폐부 150: 하전부
160: 정전기력 발생부 162: 전극봉
164: 접지부

Claims (8)

1. 원통 형상의 분리몸체를 구비하고, 상기 분리몸체의 상부에서 상기 분리몸체의 내부의 벽면을 따라 회전하도록 먼지가 유입되는 유입부, 상기 분리몸체의 하부 일측에서 상기 분리몸체 내부에서 원심력에 의해 분리된 입자를 유출하는 유출부, 및 상기 분리몸체의 바닥면 중심에서 분리몸체 내부로 돌출 형성되어 상기 분리몸체 내부에서 원심력에 의해 분리되어 상기 분리몸체의 중심부에 위치하는 초미세먼지 또는 공기를 유출하는 분리부를 포함하는 먼지 분리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유입부는 상기 분리몸체의 접선 방향으로 상기 먼지를 유입시키는 먼지 분리 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 유출부는 상기 분리몸체의 접선 방향으로 상기 먼지를 유출시키는 먼지 분리 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 분리부의 직경 또는 상기 분리몸체의 내부에 돌출되는 길이의 변경이 가능한 먼지 분리 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 분리부는 상기 분리몸체의 바닥면 중심에 형성된 홀을 통해 분리몸체 내부에 형성되는 분리관; 및
   상기 분리관에서 플랜지 형태로 연장되어 상기 홀을 차폐하는 차폐부를 포함하여 구성되어 교체가 가능한 먼지 분리 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 유입부 또는 상기 유입부의 전단에 형성되어 이온을 발생시켜 상기 먼지를 하전시키는 하전부; 및
   상기 하전된 먼지가 상기 분리몸체의 벽면을 향하여 이동하도록 정전기력을 생성시키는 정전기력 발생부를 더 포함하는 먼지 분리 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 정전기력 발생부는
   상기 분리몸체의 중간부에 형성되어 전압이 인가되는 전극봉; 및
   상기 분리몸체의 벽면에 형성되어 접지되는 접지부를 포함하여 형성되는 먼지 분리 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 유출부로부터 유출되는 먼지는 먼지 발생 영역으로 배출되어 상기 유입부를 통해 다시 유입되도록 하는 먼지 분리 장치.

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